JP2018185459A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】支持部材の伸縮に拘らず温度検出器の位置ずれを抑制する。
【解決手段】定着装置１３は、トナー像が形成された用紙に接触してトナー像を加熱する定着ベルト２１と、定着ベルト２１との間を通過する用紙を加圧する加圧ローラー２２と、定着ベルト２１及び加圧ローラー２２を回転可能に支持する定着フレーム２０と、前後方向に長い形状を有して、前後方向の両端側で定着フレーム２０に支持されていて、前後方向の位置が前端側で位置決めされると共に後端側で位置決めされていない支持部材２４と、定着ベルト２１の前端側において用紙の非通紙領域に対応する位置で支持部材２４に配置されていて、定着ベルト２１の温度を検知する温度検知部２８と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、用紙にトナー像を定着させる定着装置と、この定着装置を備えた画像形成装置に関する。

従来、画像形成装置では、用紙等の記録媒体に形成されたトナー像を定着させる定着装置を備える。定着装置は、トナー像を加熱する加熱部材と、記録媒体に対してトナー像を加圧する加圧部材とを備え、更に、加熱部材の加熱を制御するために、加熱部材の温度を検知する温度検知部を備える。

例えば、特許文献１の定着装置は、記録シート（記録媒体）を加熱する加熱部材と、加熱部材と間隔を隔てて対向配置され、加熱部材の温度を検出する温度検出器（温度検知部）と、温度検出器を支持する長尺状の支持部材と、支持部材を支持する定着フレームと、を備えている。

特開２０１０−２７６６３０号公報

しかしながら、支持部材が熱膨張等によって長手方向に伸縮した場合に、支持部材に取り付けられた温度検出器の長手方向の位置がずれてしまうことがある。そして、温度検出器の位置がずれることで、加熱部材の温度を正確に検知できず、加熱部材の温度を安全に制御できないおそれがある。

そこで、本発明は上記事情を考慮し、支持部材の伸縮に拘らず温度検出器の位置ずれを抑制することを目的とする。

本発明の定着装置は、トナー像が形成された記録媒体に接触して前記トナー像を加熱する加熱部材と、前記加熱部材との間を通過する前記記録媒体を加圧する加圧部材と、前記加熱部材及び前記加圧部材を回転可能に支持する定着フレームと、前記加熱部材の回転軸方向に長い形状を有して、前記回転軸方向の両端側で前記定着フレームに支持されていて、前記回転軸方向の位置が一端側で位置決めされると共に他端側で位置決めされていない支持部材と、前記加熱部材の回転軸方向の一端側において前記記録媒体の非通紙領域に対応する位置で前記支持部材に配置されていて、前記加熱部材の温度を検知する温度検知部と、を備えることを特徴とする。

前記温度検知部は、前記記録媒体の通紙領域に対して前記加熱部材の温度勾配が大きくなる位置に配置されるとよい。

上記した定着装置は、前記定着フレームの一端側には、前記支持部材を前記回転軸方向に位置決めする位置決め突起が形成されていて、前記支持部材の一端側には、前記位置決め突起と係合する被位置決め孔が形成されているとよい。

前記支持部材は、前記加熱部材の内部で前記加熱部材を支持するよう構成され、前記位置決め突起及び前記被位置決め孔は、前記加圧部材の前記加熱部材に対する加圧方向側に形成されるとよい。

本発明の画像形成装置は、上記した何れかの定着装置を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、支持部材の伸縮に拘らず温度検出器の位置ずれを抑制することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るプリンターを示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るプリンターにおける定着装置を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るプリンターにおける定着装置の支持部材を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るプリンターにおける定着装置の支持部材を左側から示す側面図である。 本発明の一実施形態に係るプリンターにおける定着装置の支持部材を正面から示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るプリンターの定着装置において、加熱部材の温度分布を示すグラフである。

先ず、本発明の実施形態に係るプリンター１（画像形成装置）の全体の構成について図１を参照しながら説明する。以下、説明の便宜上、図１における紙面手前側をプリンター１の前側とする。各図に適宜付される矢印Ｌ、Ｒ、Ｕ、Ｌｏ、Ｆｒ、Ｒｒは、それぞれプリンター１の左側、右側、上側、下側、前側、後側を示している。

プリンター１は、略箱型形状のプリンター本体２を備え、プリンター本体２の下部には用紙（記録媒体）を収納する給紙カセット３が設けられ、プリンター本体２の上部には排紙トレイ４が設けられる。

プリンター本体２の左部には、レーザー・スキャニング・ユニット（ＬＳＵ）で構成される露光器５が配置され、プリンター本体２の右部には、画像形成部６が設けられる。画像形成部６には、像担持体である感光体ドラム７が回転可能に設けられ、感光体ドラム７の周囲には、帯電器と、トナーコンテナに接続された現像装置と、転写ローラーと、クリーニング装置とが、感光体ドラム７の回転方向に沿って配置される。

プリンター本体２の右部には、下方から上方に向かって用紙の搬送経路１０が設けられる。搬送経路１０の上流端には給紙部１１が給紙カセット３の近傍に設けられ、搬送経路１０の中流部には、感光体ドラム７と転写ローラーによって構成される転写部１２が設けられる。搬送経路１０の下流部には定着装置１３が設けられ、搬送経路１０の下流端には排紙部１４が排紙トレイ４の近傍に設けられる。

次に、このような構成を備えたプリンター１の画像形成動作について説明する。プリンター１は、外部のコンピューター等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、画像形成動作を開始する。先ず、画像形成部６の帯電器によって感光体ドラム７の表面が帯電された後、露光器５からのレーザー光により感光体ドラム７に対して画像データに対応した露光が行われ、感光体ドラム７の表面に静電潜像が形成される。次に、この静電潜像を、画像形成部６の現像器がトナーを用いてトナー像に現像する。

一方、給紙カセット３に収納された用紙は、給紙部１１によって取り出されて搬送経路１０上を搬送される。搬送経路１０上の用紙は、所定のタイミングで転写部１２へと搬送され、転写部１２によって感光体ドラム７上のトナー像が用紙に転写される。トナー像を転写された用紙は、定着装置１３へと搬送され、定着装置１３によって用紙にトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は、排紙部１４から排紙トレイ４に排出される。

次に、定着装置１３の構成について図２を参照しながら説明する。定着装置１３は、図２に示すように、定着フレーム２０と、定着ベルト２１（加熱部材）と、加圧ローラー２２（加圧部材）と、熱源２３と、支持部材２４と、押圧部材２５と、摺動シート２６と、ベルトガイド２７と、温度検知部２８とを備える。

定着フレーム２０は、略箱型状に形成され、用紙の導入口及び導出口をそれぞれ下側及び上側に備える。定着フレーム２０は、搬送経路１０が導入口及び導出口を通って定着フレーム２０を貫通するように、プリンター本体２に取り付けられる。定着フレーム２０内では、定着ベルト２１及び加圧ローラー２２が、搬送経路１０を挟んで左側及び右側にそれぞれ配置される。定着フレーム２０は、搬送経路１０の搬送方向において、定着ベルト２１及び加圧ローラー２２よりも上流側に用紙の進入ガイドを備え、下流側に用紙の分離板を備えている。

また、図３や図５に示すように、定着フレーム２０の前後両端（一端側及び他端側）には、支持部材２４を支持する固定支持孔３０及び自由支持孔３１が定着ベルト２１に対応する位置にそれぞれ開口されている。固定支持孔３０及び自由支持孔３１は、加圧ローラー２２の定着ベルト２１に対する加圧に平行する方向（例えば、左右方向）において支持部材２４よりも長く、この平行方向との交差方向（例えば、上下方向）において支持部材２４と略同径の略矩形状で形成される。

固定支持孔３０及び自由支持孔３１の内周縁部には、加圧ローラー２２の加圧方向側の縁部からその反対方向側に突出した位置決め突起３２及び係合突起３３が形成されている。即ち、位置決め突起３２及び係合突起３３は、固定支持孔３０及び自由支持孔３１に挿通された支持部材２４に対して突出している。位置決め突起３２は、前後方向において支持部材２４を位置決めする一方、係合突起３３は、前後方向において支持部材２４を位置決めすることなく支持部材２４を支持する。換言すれば、左右方向に長形の固定支持孔３０及び自由支持孔３１の中で、加圧ローラー２２の加圧方向側の部分は、位置決め突起３２及び係合突起３３によって支持部材２４を支持する部分である一方、加圧方向と反対方向側の部分は、位置決め突起３２及び係合突起３３に規制されることなく支持部材２４を挿通する部分である。

定着ベルト２１は、用紙の搬送方向（上下方向）と交差する用紙の幅方向（前後方向）に長い略円筒形状を有する。定着ベルト２１は、前後方向に延びた回転軸の周りを回転可能に設けられ、即ち、前後方向が定着ベルト２１の回転軸方向である。なお、定着ベルト２１は、加圧ローラー２２の回転に伴って摺動して回転する摺動ベルトである。また、定着ベルト２１は、熱源２３によって下記のように誘導加熱される発熱用ベルトも兼ねていて、トナー像が形成された用紙に接触してトナー像を加熱する。定着ベルト２１は、可撓性を有していて、例えば、基材層と、この基材層に周設される弾性層と、この弾性層を被覆する離型層とから構成される。例えば、基材層は、金属によって形成され、弾性層は、シリコンゴム等によって形成され、離型層は、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）等によって形成される。

加圧ローラー２２は、前後方向に長い略円柱状に形成されると共に回転可能に取り付けられる。加圧ローラー２２は、定着ベルト２１の外周面に対して圧接されることで、定着ベルト２１と加圧ローラー２２との間には定着ニップが形成される。加圧ローラー２２の後端部には、駆動ギア（図示せず）が同軸に固定される。加圧ローラー２２は、この駆動ギアを介してモーター等の駆動源（図示せず）に接続されていて、この駆動源によって回転駆動される。加圧ローラー２２は、定着ベルト２１との間の定着ニップを通過する用紙を加圧する。加圧ローラー２２は、例えば、円柱状の芯材と、この芯材に周設される弾性層と、この弾性層を被覆する離型層とから構成される。例えば、芯材は、金属によって形成され、弾性層は、シリコンゴム等によって形成され、離型層は、ＰＦＡ等によって形成される。

熱源２３は、定着ベルト２１を覆うような外包形状を有し、定着ベルト２１の外側（左側）に配置される。換言すれば、熱源２３は、定着ベルト２１を挟んで加圧ローラー２２とは反対側で、定着ベルト２１から所定間隔を空けて配置される。熱源２３は、例えば、コイル３４に電流を流すことで磁束を生成し、この磁束を定着ベルト２１に作用させることで定着ベルト２１を誘導加熱（ＩＨ：Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｈｅａｔｉｎｇ）させるＩＨ定着ユニットで構成される。

支持部材２４は、例えば、金属によって、前後方向において定着フレーム２０よりも長い略四角筒状に形成される。支持部材２４は、定着ベルト２１の内部で略中央に配置される。図３に示すように、支持部材２４の前後方向両端は、定着フレーム２０の固定支持孔３０及び自由支持孔３１から外側に貫通していて定着フレーム２０に支持されている。また、図３、図４、図５に示すように、支持部材２４の前端側（一端側）には、固定支持孔３０に形成された位置決め突起３２と係合する被位置決め孔３５が形成される。被位置決め孔３５の前後方向の長さは、位置決め突起３２の前後方向の厚さと略等しい。支持部材２４の後端側（他端側）には、前後方向に長い形状を有して、自由支持孔３１に形成された係合突起３３によって前後方向に位置決めされることなく係合突起３３と係合する被係合孔３６が形成される。被係合孔３６の前後方向の長さは、係合突起３３の前後方向の厚さよりも長い。

この支持部材２４の定着フレーム２０への取り付けについて説明する。先ず、支持部材２４は、定着フレーム２０の固定支持孔３０及び自由支持孔３１の中で、加圧ローラー２２の加圧方向と反対方向側の部分に挿通される。これらの固定支持孔３０及び自由支持孔３１によって、支持部材２４は、上下方向に位置決めされる。そして、被位置決め孔３５を位置決め突起３２に合わせると共に係合突起３３を被係合孔３６に合わせた状態で、支持部材２４が加圧ローラー２２の加圧方向側に押さえられて配置される。更に、この支持部材２４を内部に備える定着ベルト２１が、加圧ローラー２２によって加圧方向に加圧される。これらの固定支持孔３０及び自由支持孔３１、並びに加圧ローラー２２の加圧によって、支持部材２４は、左右方向に位置決めされる。また、支持部材２４の前端側（一端側）は、位置決め突起３２によって前後方向に位置決めされ、支持部材２４の後端側（他端側）は、前後方向に位置決めされることなく自由支持孔３１に支持される。

押圧部材２５は、例えば、耐熱性樹脂によって、前後方向に長い略角柱状に形成される。押圧部材２５は、定着ベルト２１の内部において支持部材２４よりも加圧ローラー２２側（右側）で支持部材２４に取り付けられる。押圧部材２５は、定着ベルト２１の内周面を加圧ローラー２２側（右側）に向かって押圧するように配置されていて、換言すれば、押圧部材２５は、定着ベルト２１を介して加圧ローラー２２を押圧することで、定着ニップを形成し、加圧ローラー２２と共に定着ベルト２１を挟持搬送する部材である。

摺動シート２６は、例えば、フッ素系樹脂によって、押圧部材２５よりも摩擦係数が低く滑り性の良好な前後方向に長いシート状に形成される。摺動シート２６は、定着ベルト２１の内部で、定着ベルト２１の内周面と押圧部材２５との間に挿入されると共に、支持部材２４の右面及び押圧部材２５を覆うように配置され、摺動シート２６の上下両端が支持部材２４の上面及び下面にそれぞれ取り付けられる。摺動シート２６は、定着ベルト２１の内周面と押圧部材２５の摺動面との摺動抵抗を低減すると共に、定着ベルト２１の内周面と押圧部材２５の摺動面との磨耗も抑制する。

ベルトガイド２７は、例えば、コイル３４から発生した磁束によって発熱する整磁金属によって、前後方向に長く、定着ベルト２１の内周面左側に沿う断面円弧形状を有して、左側で湾曲した略半円筒状で形成される。ベルトガイド２７は、定着ベルト２１の内部において支持部材２４の左側で、円弧形状の外周面が定着ベルト２１の内周面左側に沿うように配置され、ベルトガイド２７の右部が、支持部材２４に取り付けられる。ベルトガイド２７は、定着ベルト２１に内接されることで、定着ベルト２１の回転軌道を補助すると共に安定させる機能を有する。また、ベルトガイド２７は、定着ベルト２１を透過した漏洩磁束を吸収して発熱を補助すると共に、ベルトガイド２７の内部への漏洩磁束を低減する機能も有する。

温度検知部２８は、定着ベルト２１に接触して定着ベルト２１の温度を検知するサーミスタ等で構成される。温度検知部２８は、図３や図６に示すように、定着ベルト２１に対する用紙の非通紙領域に対応する位置であって、用紙の通紙領域に対して定着ベルト２１の温度勾配がより大きくなる位置に配置され、例えば、支持部材２４の後端側（他端側）の上面に取り付けられる。温度検知部２８は、制御装置１５に接続されていて、定着ベルト２１の温度の検知結果を制御装置１５へと送信する。制御装置１５は、温度検知部２８の検知結果に基づいて、熱源２３による定着ベルト２１の加熱を制御する。例えば、制御装置１５は、温度検知部２８の検知温度が所定温度未満の場合には熱源２３への通電を行って加熱を行う一方、検知温度が所定温度以上の場合には熱源２３への通電を遮断して加熱を停止する。

本実施形態によれば、上述のように、プリンター１（画像形成装置）の定着装置１３は、トナー像が形成された用紙（記録媒体）に接触してトナー像を加熱する定着ベルト２１（加熱部材）と、定着ベルト２１との間を通過する用紙を加圧する加圧ローラー２２（加圧部材）と、定着ベルト２１及び加圧ローラー２２を回転可能に支持する定着フレーム２０と、前後方向（定着ベルト２１の回転軸方向）に長い形状を有して、前後方向の両端側で定着フレーム２０に支持されていて、前後方向の位置が前端側（一端側）で位置決めされると共に後端側（他端側）で位置決めされていない支持部材２４と、定着ベルト２１の前端側（一端側）において用紙の非通紙領域に対応する位置で支持部材２４に配置されていて、定着ベルト２１の温度を検知する温度検知部２８と、を備える。

このような構成とすることにより、温度検知部２８を支持する支持部材２４が熱膨張等によって前後方向に伸縮する場合でも、温度検知部２８の取り付け側である支持部材２４の前端側は、定着フレーム２０に位置決めされているので、定着ベルト２１に対する温度検知部２８の位置がずれることを抑制することができる。これにより、温度検知部２８の位置のずれに起因する定着ベルト２１の温度の誤検知を抑制し、定着ベルト２１の加熱制御の誤動作を抑制することができる。

また、温度検知部２８は、用紙の通紙領域に対して定着ベルト２１の温度勾配が大きくなる位置に配置されるとよい。これにより、定着ベルト２１の温度勾配が大きくなる位置が、前後方向において狭い領域にある場合でも、温度検知部２８の位置のずれに起因する定着ベルト２１の温度の誤検知を抑制することができる。

例えば、定着ベルト２１の用紙の通紙領域では、熱源２３に対応する領域であるので温度が上昇するが、用紙が接触して通過するため、定着ベルト２１の熱が用紙に伝導して温度が降下し易い。一方、定着ベルト２１の用紙の非通紙領域では、熱源２３に対応しない領域であるので温度が上昇し難いが（図６参照）、熱源２３に近い領域では、連続通紙等によって温度上昇することがある。用紙の非通紙領域では、用紙が接触しないため、熱の用紙への伝導に起因する温度降下はあまり望めない。そこで、本実施形態では、用紙の非通紙領域であって熱源２３に近い領域、即ち、定着ベルト２１の温度勾配が大きくなる位置に温度検知部２８を取り付けていて、更に、温度検知部２８の位置ずれを抑制している。そのため、上記のように温度上昇があるが温度効果が望めない位置の温度を正確に検知することができる。

また、定着装置１３では、定着フレーム２０の前端側には、支持部材２４を前後方向に位置決めする位置決め突起３２が形成されていて、支持部材２４の前端側には、位置決め突起３２と係合する被位置決め孔３５が形成されているとよい。これにより、温度検知部２８の取り付け側である支持部材２４の前端側を、簡易な構成で確実に位置決めすることができる。

また、定着装置１３では、定着フレーム２０の後端側には、支持部材２４に対して突出した係合突起３３が形成されていて、支持部材２４の後端側には、前後方向に長く、係合突起３３によって前後方向に位置決めされることなく係合突起３３と係合する被係合孔３６が形成されているとよい。これにより、自由端である支持部材２４の後端側を、簡易な構成で、位置決めすることなく支持することができる。

また、定着装置１３では、支持部材２４は、定着ベルト２１の内部で定着ベルト２１を支持するよう構成され、位置決め突起３２及び被位置決め孔３５は、加圧ローラー２２の定着ベルト２１に対する加圧方向側で形成されるとよい。これにより、加圧ローラー２２による定着ベルト２１の加圧を利用して、支持部材２４の支持及び位置決めを確実に行うことができる。

上記した実施形態では、熱源２３としてコイル３４を備えたＩＨ定着ユニットを適用する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、熱源２３は、例えば、ハロゲンヒーターやセラミックヒーターを適用してもよい。また、ハロゲンヒーターやセラミックヒーターからなる熱源２３は、定着ベルト２１の外部に設けられてもよいが、定着ベルト２１の内部に設けられてもよい。

上記した実施形態では、定着装置１３が定着ベルト２１としての加熱部材を備える構成を説明したが、加熱部材はこれに限定されず、例えば、定着ローラーを備えて構成されてもよい。

上記した実施形態では、定着ベルト２１に接触して定着ベルト２１の温度を検知するサーミスタ等の温度検知部２８の例を説明したが、温度検知部２８はこれに限定されず、例えば、非接触式のサーモパイル等で構成されてもよい。

本実施形態では、モノクロのプリンター１に本発明の構成を適用する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、カラープリンター、複写機、ファクシミリ、複合機等の他の画像形成装置に本発明の構成を適用することも可能である。

１ プリンター（画像形成装置）
２ プリンター本体
６ 画像形成部
１０ 搬送経路
１３ 定着装置
２０ 定着フレーム
２１ 定着ベルト（加熱部材）
２２ 加圧ローラー（加圧部材）
２３ 熱源
２４ 支持部材
２５ 押圧部材
２６ 摺動シート
２７ ベルトガイド
２８ 温度検知部
３０ 固定支持孔
３１ 自由支持孔
３２ 位置決め突起
３３ 係合突起
３４ コイル
３５ 被位置決め孔
３６ 被係合孔

Claims (5)

1. トナー像が形成された記録媒体に接触して前記トナー像を加熱する加熱部材と、
   前記加熱部材との間を通過する前記記録媒体を加圧する加圧部材と、
   前記加熱部材及び前記加圧部材を回転可能に支持する定着フレームと、
   前記加熱部材の回転軸方向に長い形状を有して、前記回転軸方向の両端側で前記定着フレームに支持されていて、前記回転軸方向の位置が一端側で位置決めされると共に他端側で位置決めされていない支持部材と、
   前記加熱部材の回転軸方向の一端側において前記記録媒体の非通紙領域に対応する位置で前記支持部材に配置されていて、前記加熱部材の温度を検知する温度検知部と、
   を備えることを特徴とする定着装置。
2. 前記温度検知部は、前記記録媒体の通紙領域に対して前記加熱部材の温度勾配が大きくなる位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記定着フレームの一端側には、前記支持部材を前記回転軸方向に位置決めする位置決め突起が形成されていて、
   前記支持部材の一端側には、前記位置決め突起と係合する被位置決め孔が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記支持部材は、前記加熱部材の内部で前記加熱部材を支持するよう構成され、
   前記位置決め突起及び前記被位置決め孔は、前記加圧部材の前記加熱部材に対する加圧方向側に形成されることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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