JP2018054898A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱伝導性のシート部材の長手方向における位置精度を安定させ、熱膨張による伸縮の影響を受けにくくして、非通紙部の過昇温を抑制し、安定したスループットを達成する定着装置を提供する。【解決手段】回転体と、ニップ部を回転体と共に形成する対向体と、回転体を加熱する長手方向に伸びた加熱体と、加熱体を支持し長手方向に伸びた支持部材と、支持部材と加熱体の間に挟持され長手方向に伸びた熱伝導性のシート部材と、を有する定着装置であって、支持部材は、長手方向における一方の端部側において装置本体と係合することで支持部材の位置決めを行う第１の位置決め部と、一方の端部側において加熱体と係合することで加熱体の位置決めを行う第２の位置決め部と、一方の端部側においてシート部材と係合することでシート部材の位置決めを行う第３の位置決め部と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真感光体・静電記録誘電体・磁気記録磁性体等の像坦持体に電子写真プロセス・静電記録プロセス・磁気記録プロセス等の適宜の画像形成プロセスを適用して記録材上に形成されたトナー像を定着する定着装置に関する。

複写機やプリンタなどの画像形成装置に搭載する定着装置として、加熱体（ヒータ）に接触しつつ移動する定着フィルム（定着ベルト）としての可撓性スリーブを備えるフィルム方式の定着装置が知られている。この定着装置は、熱伝達効率が良いため、加熱体（ヒータ）に通電を開始してから定着可能温度に達するまでの時間が短く、一枚目の画像を出力するまでの時間が短いというメリットがある。さらには、プリント命令を待つ待機中の消費電力が少ないというメリットもある。このようなメリットがあるため、近年、高速装置に導入されている。

これに加えて、更なる熱伝達効率の向上を目的とし、ヒータとヒータの支持部材（ヒータホルダ）との間にシート部材としての高熱伝導シートを配置し、非通紙部で発生した過熱を効率的に通紙部領域の定着ニップ部へ供給できる構成が知られる（特許文献１）。

このような従来の構成における支持部材、加熱体、シート部材の位置決めについて、図６、図７を用いて説明する。図６において、（ａ）は可撓性スリーブを除いた状態の正面図、（ｂ）は可撓性スリーブを含んだ状態の正面図である。また、図７は従来の定着装置の構成説明図（斜視図）である。

図７に示すように、従来の定着装置は、加熱体の支持部材（ヒータホルダ）２０と加熱体（ヒータ）３０の間に熱伝導性のシート部材としてのシート材１０を挟持し、シート材１０の位置決めを行っている。また、図６に示すように、長手方向において、組立時にヒータ３０をヒータホルダ２０のリブ２０ｃに付き当てて位置決めする。そして、ヒータホルダ２０の溝部２０ｄを装置本体としての装置フレーム４０に係合させることでヒータホルダ２０の装置フレーム４０に対する位置決めを行っている。尚、他端側には位置決め形状は設けず、部品寸法公差及び熱膨張を考慮して隙間を設けてある。

このように、ヒータ３０及びヒータホルダ２０を長手方向の一端側で位置決めすることにより、位置精度の向上及び熱膨張時の伸縮の影響を受けにくい構成としている。

特開２００３−３１７８９８号公報

しかしながら、シート材１０は、加熱体（ヒータ）３０と加熱体の支持部材（ヒータホルダ）２０に挟持されているが、それ自身の長手方向における位置決めが成されていないため、位置精度が不安定である。加えて、定着装置のような高温環境下においては、熱膨張の伸縮を繰り返すことによりさらなる位置ずれが生じ、加熱体（ヒータ）３０との相対的な位置がずれることにより、非通紙部昇温の抑制効果が低下してしまう虞がある。さらには、熱膨張による伸縮を繰り返すことでシート材１０が損傷する虞がある。

本発明の目的は、熱伝導性のシート部材の長手方向における位置精度を安定させ、熱膨張による伸縮の影響を受けにくくして、非通紙部の過昇温を抑制し、安定したスループットを達成する定着装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る定着装置は、回転体と、該回転体に対向し、トナー像を担持した記録材が加圧された状態で挟持搬送されるニップ部を前記回転体と共に形成する対向体と、前記回転体を加熱し前記記録材の搬送方向および厚さ方向に直交する長手方向に伸びた加熱体と、該加熱体を支持し前記長手方向に伸びた支持部材と、該支持部材と前記加熱体の間に挟持され前記長手方向に伸びた熱伝導性のシート部材と、を有する定着装置であって、前記支持部材は、前記長手方向における一方の端部側において装置本体と係合することで前記支持部材の位置決めを行う第１の位置決め部と、前記一方の端部側において前記加熱体と係合することで前記加熱体の位置決めを行う第２の位置決め部と、前記一方の端部側において前記シート部材と係合することで前記シート部材の位置決めを行う第３の位置決め部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、熱伝導性のシート部材の長手方向における位置精度を安定させ、熱膨張による伸縮の影響を受けにくくして、非通紙部の過昇温を抑制し、安定したスループットを達成する定着装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る定着装置の構成説明図（ａ）可撓性スリーブがない状態（ｂ）可撓性スリーブがある状態 第１の実施形態に係る定着装置の可撓性スリーブがない状態の説明図 第１の実施形態に係る定着装置の可撓性スリーブがある状態の説明図（斜視図） 本発明の第２の実施形態に係る定着装置の構成説明図（ａ）可撓性スリーブがない状態（ｂ）可撓性スリーブがある状態 本発明の実施形態に係る定着装置を搭載した画像形成装置の概略構成図（断面図） 従来の定着装置の構成説明図（ａ）可撓性スリーブがない状態（ｂ）可撓性スリーブがある状態 従来の定着装置の構成の説明図（斜視図）

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、本願明細書において、長手方向とは、記録材搬送方向および記録材厚さ方向に直交する方向である。

《第１の実施形態》
（画像形成装置および定着装置）
図５は、本発明の実施形態に係る定着装置を搭載した画像形成装置１００の概略構成図である。先ず、画像形成装置１００における画像形成及びシート搬送について説明する。図５において、１０１は像担持体である感光体ドラムであり、感光体ドラム１０１は、黒色の現像剤（トナー）を備えたプロセスカートリッジ１０２に回転自在にその両端を支持されている。また、図示しない駆動モータおよび駆動伝達手段により、長手方向の一方の端部から駆動伝達され、図５の時計回りに回転駆動される。

表面に有機光導電体層を塗布された感光体ドラム１０１は、帯電ローラ１０３に帯電バイアスを印加することにより、その表面が一様に帯電させられる。露光手段であるレーザースキャナユニット１０４から発せられたレーザー光１０５により選択的に感光体ドラム１０１に露光され、静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像手段１０６によりトナーを付着させられ、トナー像として現像される。

第１の給送手段１１０は、給送ローラ１１１、分離パッド１１２、給送トレイ１１３等で構成され、給送トレイ１１３には記録材（記録紙）としてのシートＳが積載されている。シートＳは、図示しない駆動モータおよび駆動伝達手段により所定のタイミングで駆動される給送ローラ１１１により給送される。それと同時に、分離パッド１１２の摩擦力により捌かれて、１枚のシートＳのみがレジストローラ対１３２に給送される。

その後、シートＳはレジストローラ対１３２によって、感光体ドラム１０１と転写ローラ１３３とが当接する転写位置に搬送される。転写位置では、所定のバイアスを印加された転写ローラ１３３により、感光体ドラム１０１上のトナー像がシートＳに転写される。

トナー像を転写されたシートＳは、定着装置としての定着器５０の加圧ローラ５１と無端状の回転体である可撓性スリーブ（定着ベルト、定着フィルム）５２に挟持搬送され、熱と圧力によりトナー像がシートＳ上に溶融固着されることにより画像が得られる。ここで、加圧ローラ５１は、可撓性スリーブ５２に対向し可撓性スリーブ５２と共に記録材が加圧された状態で挟持搬送される定着ニップ部（ニップ部）を形成する対向体として機能する。

そして、ニップ部の長手方向（加圧ローラの軸方向）の各位置における幅（記録材搬送方向の長さ）に関して、長手方向における第１の領域（中央部）における幅に対し第１の領域を挟んだ両端部側の第２の領域および第３の領域における幅の方を広くしている。

加圧ローラ５１、可撓性スリーブ５２により搬送されたシートＳは、排出ローラ対１３４を通過後、シート切換機構１４０により排出ローラ対１３５へと搬送され、排出トレイ１５０上に排出、積載される。

また、画像形成装置１００は、第２の給送手段１２０を備えている。第２の給送手段１２０は、給送ローラ１２１、分離パッド１２２および給紙カセット１２３等で構成され、給紙カセット１２３にはシートＳが積載されている。シートＳは図示しない駆動モータおよび駆動伝達手段により所定のタイミングで駆動される給送ローラ１２１により給送されると同時に、分離パッド１２２の摩擦力により捌かれて、１枚のシートＳのみが搬送ローラ対１３１に給送される。

その後、シートＳは搬送ローラ対１３１およびレジストローラ対１３２を通って感光体ドラム１０１と転写ローラ１３３とが当接する転写位置に搬送される。その後のシートＳは、第１の給送手段１１０から給送されたシートＳと同様に搬送され、排出トレイ１５０上に排出、積載される。

（定着装置における各部材の長手方向の位置決め）
次に、本実施形態の定着装置である定着器５０の各部材の長手方向の位置決めに関する構成について、図１乃至図３を用いて説明する。図１において、（ａ）は可撓性スリーブを除いた状態の正面図、（ｂ）は可撓性スリーブを含んだ状態の正面図である。また、図２、図３は本実施形態の定着装置の構成説明図（斜視図）である。

定着器５０においては、図２に示すように加熱体の支持部材（ヒータホルダ）２０の上に長手方向に伸びた高熱伝導部材であるシート材１０を配置し、その上に可撓性スリーブ５２の内面と接触する長手方向に伸びた加熱体（ヒータ）３０を配置する。すなわち、シート材１０を加熱体の長手方向に伸びた支持部材（ヒータホルダ）２０の接触面２０ｅと加熱体（ヒータ）３０で挟持している。

尚、シート材１０の材質は、ヒータ３０の基板に比べて面方向の熱伝導率が高い高熱伝導部材であり、例えば、グラファイトやアルミニウムである。但し、上記の熱伝導率を満足すれば特定の材質に限定するものではない。また、シート材１０の厚さについても特定の厚さに限定するものではなく、様々な厚さに設定可能である。

１）ヒータホルダおよびヒータの長手方向における位置決め
そして、定着器５０の各部材の長手方向における位置決めについては、先ず、ヒータ３０及びヒータホルダ２０を定着器の長手方向における一端側で位置決めすることで、熱膨張の基点を合わせる構成としている。すなわち、図１に示すように、組立時にヒータ３０をヒータホルダ２０のリブ２０ｃに突き当てて位置決めするとともに、ヒータホルダ２０の溝部２０ｄで装置本体としての装置フレーム４０を挟みこむ。これにより、ヒータホルダ２０の装置フレーム４０に対する位置決めを行っている。

ここで、ヒータホルダ２０の溝部２０ｄは、長手方向における一方の端部側において装置本体と係合することで、長手方向におけるヒータホルダ２０自体の位置決めを行う第１の位置決め部として機能する。また、ヒータホルダ２０のリブ２０ｃは、同じ端部側においてヒータ３０と係合することで、長手方向におけるヒータ３０の位置決めを行う第２の位置決め部として機能する。

そして、ヒータホルダ２０には、長手方向におけるヒータ３０の発熱抵抗体よりも外側に、厚み方向における凹部２０ｆを有し、熱伝導性のシート部材であるシート材１０（以下に詳述）との空隙を設けている。シート材１０による熱伝導は、接触する領域においてより効率的に行われることから、シート材１０と発熱抵抗体の接触領域を選択的に一致させることで、非通紙部で発生した過熱を効率的に通紙部領域の定着ニップ部へ供給できる構成としている。

２）熱伝導性のシート部材の長手方向における位置決め
次に、本実施形態の特徴である熱伝導性のシート部材であるシート材１０の長手方向における位置決め構成について説明する。本実施形態の定着装置５０は、シート材１０に設けた凸部１０ａをヒータホルダ２０の凹部２０ａに係合することで、シート材１０の長手方向の位置決めを行っている。本実施形態において、ヒータホルダ２０の凹部２０ａは、ヒータホルダおよびヒータの長手方向における位置決めと同じ端部側においてシート材１０と係合することでシート材１０の位置決めを行う第３の位置決め部として機能する。

これにより、本実施形態では、長手方向において、シート材１０、ヒータ３０、ヒータホルダ２０を定着器の一端側で位置決めすることで、熱膨張の基点を合わせる構成としている。

ここで、本実施形態では、シート材１０の凸部１０ａは、長手方向において、可撓性スリーブ５２の端部よりも外側に配置され、シート材１０の凸部１０ａが可撓性スリーブ５２と接触しない構成としている（図１、図３）。尚、可撓性スリーブ５２は、長手方向において端部をフランジ５３（図３）により規制されている。

また、シート材１０の長手方向の長さは、ヒータ３０の発熱抵抗体の長さと同等もしくはそれ以上とし、発熱抵抗体で発生する過剰な熱を効率的に不足領域に供給できるよう構成している。

このような定着装置５０において、ヒータ３０が発熱すると、ヒータ３０、ヒータホルダ２０、シート材１０は熱せられることで熱膨張し、同一端側に設けられた位置決め部を基点に長手方向の他端側へ向けて伸縮する。このように、各部品の位置決めが同一端側に配置されているために各部品が同方向に伸び縮みし、熱膨張による伸縮で位置決め部がずれてしまうことを防止できる。

また、本実施形態の定着装置５０においては、シート材１０の凸部１０ａと係合するヒータホルダ２０の凹部２０ａの形状を、シート材１０の凸部１０ａが上方向に乗り上がるような斜面形状とする。これにより、組立後のシート材１０の組み付け状態を容易に確認できる構成としている（図３）。

以上、本実施形態によれば、熱伝導性のシート部材の長手方向における位置決めを加熱体および加熱体の指示部材の長手方向における位置決めと同一端側で行うことで、シート部材の位置精度の向上および熱膨張による伸縮の影響を低減できる。すなわち、熱伝導性のシート部材の長手方向における位置精度を安定させ、熱膨張による伸縮の影響を受けにくくすることができる。

これにより、非通紙部の過昇温を抑制し、安定したスループットを達成する定着装置を提供することができる。 そして、シート部材は、シート部材自身やヒータ、ヒータホルダの熱膨張の影響を受けにくくなり、シート部材の伸縮による位置ずれや損傷を防止することができる。

《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態について、図４を用いて説明する。図４における基本構成は、第１の実施形態である図１と同様であり、詳細な説明を省略する。本実施形態は、第１の実施形態に対し、シート材１０とヒータホルダ２０の凸部及び凹部を逆の関係にしたものである。すなわち、本実施形態の定着装置５０は、シート材１０に設けた凹部１０ｂにヒータホルダ２０の凸部２０ｂを係合することで、シート材１０の長手方向の位置決めを行っている。

（変形例）
上述した実施形態では、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の範囲内で種々の変形が可能である。

（変形例１）
上述した実施形態では、定着ベルトとして無端ベルトが第１の回転体としての可撓性スリーブ５２を構成したが、加圧ローラ５１の替りに無端ベルトが対向体として第２の回転体に設けられても良い。

（変形例２）
上述した実施形態では、回転体および加圧体としての加圧用回転体(加圧)ローラが定着回転体（定着ベルト）を加圧する場合を示した。しかしながら、本発明はこれに限定されず、加圧体としてでなく対向体としての回転体が定着回転体としての定着ベルトとしてのフィルムから加圧される場合にも同様に適用できる。

（変形例３）
上述した実施形態では、対向体として加圧用回転体（加圧ローラ）を示したが、本発明はこれに限られず、対向体として固定された平板状の加圧パッドに適用可能である。

（変形例４）
上述した実施形態では、記録材として記録紙を説明したが、本発明における記録材は紙に限定されるものではない。一般に、記録材とは、画像形成装置によってトナー像が形成されるシート状の部材であり、例えば、定型或いは不定型の普通紙、厚紙、薄紙、封筒、葉書、シール、樹脂シート、ＯＨＰシート、光沢紙等が含まれる。なお、上述した実施形態では、便宜上、記録材Ｓの扱いを通紙、給紙の用語を用いて説明したが、これによって本発明における記録材が紙に限定されるものではない。

（変形例５）
上述した実施形態では、未定着トナー像をシートに定着する定着装置を例に説明したが、本発明は、これに限らず、画像の光沢を向上させるべく、シートに仮定着されたトナー像を加熱加圧する装置（この場合も定着装置と呼ぶ）にも同様に適用可能である。

１０・・高熱伝導部材であるシート材、２０・・ヒータホルダ、２０ａ・・ヒータホルダの凹部（第３の位置決め部）、２０ｃ・・ヒータホルダの突き当て部（第２の位置決め部）、２０ｄ・・ヒータホルダの装置フレームへの位置決め部（第１の位置決め部）、３０・・ヒータ、５１・・加圧ローラ、５２・・可撓性スリーブ（定着フィルム）、Ｓ・・シート（記録材）

Claims (9)

1. 回転体と、
   該回転体に対向し、トナー像を担持した記録材が加圧された状態で挟持搬送されるニップ部を前記回転体と共に形成する対向体と、
   前記回転体を加熱し前記記録材の搬送方向および厚さ方向に直交する長手方向に伸びた加熱体と、
   該加熱体を支持し前記長手方向に伸びた支持部材と、
   該支持部材と前記加熱体の間に挟持され前記長手方向に伸びた熱伝導性のシート部材と、
   を有する定着装置であって、
   前記支持部材は、
   前記長手方向における一方の端部側において装置本体と係合することで前記支持部材の位置決めを行う第１の位置決め部と、
   前記一方の端部側において前記加熱体と係合することで前記加熱体の位置決めを行う第２の位置決め部と、
   前記一方の端部側において前記シート部材と係合することで前記シート部材の位置決めを行う第３の位置決め部と、
   を有することを特徴とする定着装置。
2. 前記第３の位置決め部は凹部または凸部となっており、
   前記シート部材は、前記一方の端部側において前記凹部または凸部と係合する凸部または凹部を備えることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記第３の位置決め部は、前記長手方向における前記回転体の端部よりも外側に位置することを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記長手方向における前記シート部材の長さは、前記長手方向における前記加熱体の長さと同等もしくはそれ以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 前記支持部材は、前記長手方向における前記加熱体の端部よりも外側に、厚み方向における凹部を有し、前記シート部材との間に空隙を設けることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 前記ニップ部の前記長手方向の各位置における幅に関し、前記長手方向における第１の領域における幅に対し前記第１の領域を挟んだ両端部側の第２の領域および第３の領域における幅の方が広いことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の定着装置。
7. 前記回転体は定着ベルトであり、
   前記対向体は加圧ローラであり、
   前記加熱体は基板の上に設けられて前記定着ベルトの内面に接触する発熱抵抗体であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の定着装置。
8. 前記シート部材は、前記基板に比べて面方向の熱伝導率が高い高熱伝導部材であることを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
9. 前記シート部材の材質は、グラファイトもしくはアルミニウムであることを特徴とする請求項８に記載の定着装置。