JP2019105795A - 定着装置、画像形成装置及び押し当て部材形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】摺動シートの膨らみを低減して定着部材を安定に回転できる定着装置を提供する。【解決手段】定着装置9は、無端状の定着部材21と、前記定着部材21を加熱する熱源23と、前記定着部材21との間に加圧領域Nを形成する加圧部材25と、前記加圧領域Nにおいて、前記定着部材21を前記加圧部材25に押し当てる押し当て部材27と、を備える。前記押し当て部材27は、本体部32と、該本体部32の前記定着部材21の内周面に対向する面の反対側の面に設けられた突起45と、を有するベース板31と、前記突起45が嵌合する貫通孔55を有し、前記本体部32に巻き付けられて前記貫通孔55に前記突起45を嵌合させることで前記ベース板31に取り付けられる摺動シート33と、を有する。前記摺動シート33は、前記定着部材21が前記熱源23によって加熱される際に達する最高温度よりも高い温度で加熱処理されている。【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、この定着装置を備えた画像形成装置及び押し当て部材形成方法に関する。
定着装置においては、定着ベルトや定着ローラー等の加熱部材と、加圧ローラー等の加圧部材との間に加圧領域を形成し、トナー像が転写された用紙が加圧領域を通過することで、トナー像を加熱及び加圧して用紙に定着させている。加熱部材として定着ベルトを使用する場合は、加圧領域において定着ベルトを加圧部材に押し付ける押し付け部材が備えられる。
特許文献1には、ベース板と、ベース板に巻き付けられる摺動シートと、を有するニップ形成部材(押し付け部材)を備える定着装置が記載されている。ベース板には、ニップ部(加圧領域)とは反対側の面に複数個の突起が形成されている。摺動シートには、突起が嵌め込まれる開口部が形成されている。摺動シートは、開口部に突起を嵌め込んだ状態で、ベース板に巻き付けられている。
しかしながら上記特許文献1に記載された定着装置では、摺動シートの開口部にベース板の突起を嵌め込みやすくするために、摺動シートの長さは、ベース板の外周に沿ってぴったりと巻き付けられる長さよりも長くなっている。このため、開口部に突起を嵌め込んだ状態では、摺動シートに撓みが発生する。摺動シートが撓んだ状態で定着ベルトが回転すると、回転方向の上流側では摺動シートは下流方向に引っ張られるが、下流側では撓んだ部分が膨らんでしまう。すると、この膨らんだ部分が定着ベルトと摩擦して定着ベルトの負荷が大きくなってしまい、定着ベルトの回転不良による紙詰まりが発生しやすくなる。
本発明は上記事情を考慮し、摺動シートの膨らみを低減して定着部材を安定に回転できる押し当て部材を備える定着装置、この定着装置を備える画像形成装置及び押し当て部材形成方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の定着装置は、回転可能な無端状の定着部材と、前記定着部材を加熱する熱源と、前記定着部材との間に用紙を挟持して搬送する加圧領域を形成する加圧部材と、前記加圧領域において、前記定着部材の内周面に接触して該定着部材を前記加圧部材に押し当てる押し当て部材と、を備え、前記加圧領域においてトナー像を加熱及び加圧して用紙に定着する定着装置であって、前記押し当て部材は、本体部と、該本体部の前記定着部材の内周面に対向する面の反対側の面に設けられた突起と、を有するベース板と、前記突起が嵌合する貫通孔を有し、前記本体部に巻き付けられて前記貫通孔に前記突起を嵌合させることで前記ベース板に取り付けられ、前記定着部材の内周面に対して摺動する摺動シートと、を有し、前記摺動シートは、前記定着部材が前記熱源によって加熱される際に達する最高温度よりも高い温度で加熱処理されていることを特徴とする。
本発明の定着装置において、前記摺動シートは、前記加熱処理によって熱収縮しており、トナー像を用紙に定着可能な定着可能温度に前記定着部材が加熱される定着動作中には熱収縮しないことを特徴としても良い。
本発明の定着装置において、前記摺動シートは、前記本体部の外周に沿って熱収縮していることを特徴としても良い。
本発明の定着装置において、前記突起は複数個であり、前記用紙の搬送方向と交差する幅方向に沿って二列に配列されていることを特徴としても良い。
本発明の定着装置において、前記本体部は、前記定着部材の内周面に対向する面と反対側の面に固定ピンを有し、前記摺動シートは、前記固定ピンが嵌合する固定孔を有し、該固定孔に前記固定ピンを嵌合した状態で、前記固定ピンに挿通される固定部材と前記ベース板との間に挟まれていることを特徴としても良い。
本発明の定着装置において、前記固定ピンは複数本であり、前記二つの突起列間において、前記幅方向に隣接する突起の間に配置されていることを特徴としても良い。
本発明の画像形成装置は、用紙にトナー像を形成する画像形成部と、前記トナー像を前記用紙に定着する上記に記載の定着装置と、を備えていることを特徴とする。
本発明の押し当て部材形成方法は、前記本体部に前記摺動シートを巻き付けて、前記貫通孔と前記固定孔とにそれぞれ前記突起と前記固定ピンとを嵌合する工程と、前記固定ピンに前記固定部材を挿通して、該固定部材と前記本体部との間に前記摺動シートを挟む工程と、前記固定部材と前記本体部との間に挟まれた前記摺動シートを、前記定着部材が前記熱源によって加熱される際に達する最高温度よりも高い温度で加熱処理する工程と、を備えていることを特徴とする。
本発明によれば、摺動シートを加熱処理して膨らむ量を少なくしているので、摺動シートが定着部材の内周面と接触しにくくなり、定着部材の回転不良を抑制できる。
以下、図面を参照しつつ本発明の画像形成装置及び定着装置について説明する。
まず、図1を用いて、画像形成装置としてのプリンターの全体の構成について説明する。図1はプリンターの内部構成を模式的に示す正面図である。以下の説明において、図1の紙面手前方向をプリンターの前側とする。
プリンター1の装置本体2には、用紙Sが収容される給紙カセット3と、給紙カセット3から用紙Sを送り出す給紙装置5と、用紙Sにトナー像を形成する画像形成部7と、トナー像を用紙Sに定着する定着装置9と、用紙Sを排紙する排紙装置11と、排紙された用紙Sが受け止められる排紙トレイ13と、が備えられている。さらに、装置本体2には、給紙装置5から、画像形成部7と定着装置9とを通って排紙装置11に向かう用紙Sの搬送経路15が形成されている。
次に、図2及び図3を参照して、定着装置9について説明する。図2は定着装置の断面図、図3は定着装置の分解斜視図である。
定着装置9は、定着部材としての定着ベルト21と、定着ベルト21を加熱する熱源としてのヒーター23と、定着ベルト21との間に加圧領域Nを形成する加圧部材としての加圧ローラー25と、加圧領域Nにおいて定着ベルト21を加圧ローラー25に押し当てる押し当て部材27と、を備えている。
定着ベルト21は、所定の内径を有し、用紙Sの幅よりも長い幅を有する無端状ベルトである。定着ベルト21は、可撓性を有する材料で形成され、基材層と、基材層の外周面に設けられる弾性層と、弾性層の外周面に設けられる離型層と、を有している。基材層は、SUSやNi等の金属で形成されている。弾性層は、シリコンゴム等で形成される。離型層は、PFAチューブ等で形成される。また、基材層の内周面に摺動層が形成される場合もある。摺動層は、ポリイミドアミドやPTFE等で形成される。定着ベルト21は、回転可能に支持されている。
ヒーター23は、定着ベルト21の幅方向Xに沿う長さと同等の長さを有するハロゲンヒーターである。ヒーター23は、定着ベルト21の中空部の上部に配置されている。ヒーター23は、定着ベルト21の内周面に輻射熱を放射し、定着ベルト21を所定の温度に加熱する。ヒーター23の下方には反射板29が配置されている。反射板29は、ヒーター23の長さと同等の長さの板状の部材である。反射板29は、ヒーター23から放射された熱を定着ベルト21の内周面に反射する。
加圧ローラー25は、芯金と、芯金の外周面に設けられる弾性層と、弾性層の外周面に設けられる離型層と、を有している。弾性層は、シリコンゴム等で形成される。離型層は、PFAチューブ等で形成される。
加圧ローラー25は、定着ベルト21の下方に配置されて、定着ベルト21に接触して加圧ローラー25と定着ベルト21との間に加圧領域Nを形成している。加圧ローラー25は、モーター(図示省略)に接続して回転駆動される。モーターによって加圧ローラー25が図2の反時計回り方向に回転すると、定着ベルト21は、加圧ローラー25に従動して、加圧ローラー25の回転方向とは反対の時計回り方向に回転する。この結果、搬送された用紙Sが搬送方向に沿って加圧領域Nを通過する。
押し当て部材27は、ベース板31と、ベース板31に巻き付けられて固定される摺動シート33と、を有している。押し当て部材27は、ステー35に支持されている。
ステー35は、定着ベルト21の幅方向Xの長さよりも長い、上面が開口したチャンネル状の部材である。ステー35の底板には、幅方向Xに所定の間隔を開けて3つの位置決め孔41が形成されている。ステー35は、定着ベルト21の中空部を貫通している。前述の反射板29は、ステー35の上面に支持されている。
ベース板31は、定着ベルト21の幅方向Xに長い扁平な略直方体状の本体部32と、本体部32に設けられる18個の突起45と、7本の固定ピン47と、3本の位置決めピン49と、を有している。ベース板31は、液晶ポリマー等の樹脂で形成されている。
本体部32は、図2に示されるように、上面32aと、下面32bと、搬送方向Yにおける上流側の端面32cと下流側の端面32dと、を有している。上面32aは平坦に形成されている。上面32aと上流側の端面32c及び下流側の端面32dとの間の角は、それぞれ湾曲している。下面32bは、加圧領域Nにおいて定着ベルト21に対向する面であり、搬送方向Yにおける上流側の平坦面と、平坦面の下流側から連続して凹状に湾曲した湾曲面と、を有している。下面32bと上流側の端面32c及び下流側の端面32dとの角も、それぞれ湾曲している。
図3に示されるように、18個の突起45と、7本の固定ピン47と、3本の位置決めピン49と、は本体部32の上面に立設されている。各突起45は、同じ高さであり、幅方向Xに長く搬送方向Yに短い長円形状の断面を有している。18個の突起18は、搬送方向Yにおける上流側の端部と下流側の端部とに、幅方向Xに沿って9個ずつ二列に配列されている。各列において、各突起は幅方向Xにおいて同じ位置に配置されている。
7本の固定ピン47は、突起45と同じ高さであり、円形の断面を有している。3本の位置決めピン49は、固定ピン47よりも高い高さであり、固定ピン47よりも大きい外径を有している。7本の固定ピン47と3本の位置決めピン49とは、二つの突起45の列の間であって、突起45に対して幅方向Xにずれた位置に、幅方向Xに沿って配列されている。詳細には、3本の位置決めピン49は、幅方向Xの一端(図3の右端)から1つ目の突起45と2つ目の突起45との間、4つ目の突起45と5つ目の突起45との間、8つ目の突起45と9つ目の突起45との間に配置されている。7本の固定ピン47は、1つ目の突起45の外側、2つ目の突起45と3つ目の突起45との間、3つ目の突起45と4つ目の突起45との間、5つ目の突起45と6つ目の突起45との間、6つ目の突起45と7つ目の突起45との間、7つ目の突起45と8つ目の突起45との間、9つ目の突起45の外側に配置されている。
摺動シート33は、ベース板31の本体部32の幅と等しい幅で、本体部32に一周巻き付け可能な長さを有する長方形のシート状の部材である。詳細には、図2に示されるように、摺動シート33は、搬送方向Yにおける上流側の端部33aと下流側の端部33bとが本体部32の上面32aに重ねられるように巻き付け可能な長さを有している。上流側の端部33aと下流側の端部33bとには、図3に示されるように、それぞれ、ベース板31の18個の突起45と7本の固定ピン47と3本の位置決めピン49とがそれぞれ嵌合可能な18個の貫通孔55と7個の固定孔57と3個の位置決め孔59とが形成されている。摺動シート33は、一例として、PTFE繊維とPPS繊維を編み込んで形成され、熱収縮性を有している。摺動シート33の熱収縮率は、一例として、230℃において5〜7である。
次に、押し当て部材27を形成する方法について、図4A、図4B、図4C、図4Dを参照して説明する。各図は押し当て部材27の側面図である。まず、図4Aに示されるように、摺動シート33の上流側端部33aをベース板31の本体部32の上面32aに重ねて、各突起45、各固定ピン47及び各位置決めピン49を、それぞれ各貫通孔55、固定孔57及び位置決め孔59に嵌め込む。
そして、図4Bに示されるように、摺動シート33を本体部32の上流側の端面32cから下面32bと下流側の端面32dとに沿って巻き付けた後、下流側端部33bを上流側端部33aの上側に重ねて、各突起45、各固定ピン47及び各位置決めピン49を、下流側端部33bのそれぞれ各貫通孔55、固定孔57及び位置決め孔59に嵌め込む。これにより、摺動シート33は、本体部32の外形に沿って一周巻き付けられて、上流側端部33aに下流側端部33bが重ねられる。
次に、図4Cに示されるように、各固定ピン47と各位置決めピン49とに、それぞれCSリング61を挿通する。CSリング61とは、円環状のリング部と、リング部から径方向の内側に延びる複数の弾性片と、を有する固定部材である。CSリング61を各固定ピン47と各位置決めピン49に挿通することで、摺動シート33の上流側端部33aと下流側端部33bとは、CSリング61と本体部32の上面32aとの間に挟まれて固定される。詳細には、摺動シート33の固定孔57と位置決め孔59の周辺の部分が、CSリング61と本体部32との間に挟まれる。
その後、摺動シート33が巻き付けられたベース板31を、ヒーター23によって定着ベルト21が加熱された際に達する最高温度よりも高い温度で加熱処理する。この加熱処理により、図4Dに示されるように、摺動シート33は本体部32の外形に沿って熱収縮する。つまり、摺動シート33が長さ方向に収縮して、加熱処理前(図4C参照)に比べて、摺動シート33の撓み量が少なくなる。加熱処理する温度は、一例として、ヒーター23によって加熱される定着ベルト21の最高温度よりも30℃程度高い温度が好ましい。例えば、定着ベルト21の最高温度が200℃の場合、230℃で30分間加熱される。加熱処理する方法として、例えば、オーブンを使用できる。また、摺動シート33の内周面にシリコーンオイルが塗布される場合もある。
再度図2及び図3を参照して、このように形成された押し当て部材27は、ステー35に支持されている。ベース板31の位置決めピン49は、ステー35の位置決め孔41に嵌め込まれて、ベース板31がステー35に対して位置決めされている。ベース板31の各突起45及び各固定ピン47の上面は、ステー35の下面に当接している。
上記構成を有する定着装置9の定着動作について説明する。まず、加圧ローラー25がモーターで駆動されて回転する。定着ベルト21は、押し当て部材27によって加圧ローラー25に押し当てられて、加圧ローラー25の回転方向とは反対の方向に従動回転する。この際、摺動シート33は、定着ベルト21の内周面に対して摺動する。さらに、ヒーター23が駆動されて発熱し、定着ベルト21が加熱される。定着ベルト21は、トナー像を用紙Sに定着可能な定着可能温度(例えば、160℃)となるまで加熱される。このように定着ベルト21が加熱された後、トナー像が転写された用紙Sが加圧領域Nに搬送される。加圧領域Nにおいて、用紙Sは定着ベルト21と加圧ローラー25とに挟持されて搬送される。この際、定着ベルト21によってトナー像が加熱されると共に加圧ローラー25と定着ベルト21とによって加圧されて、トナー像が用紙Sに定着される。トナー像が定着された用紙Sは、搬送経路15に沿って搬送される。
定着ベルト21が定着可能温度に加熱されると、摺動シート33も定着可能温度程度に加熱される。しかし、摺動シート33は、前述の様に、定着ベルト21が加熱された際に達する最高温度よりも高い温度で加熱処理されて熱収縮しているので、この定着動作中には熱収縮しない。また、定着ベルト21が加圧ローラー25に従動して回転する際、摺動シート33は定着ベルト21に追従して搬送方向Yの下流側に引っ張られて、撓んだ部分が膨らむ。しかし、摺動シート33は前述の様に熱収縮しているので、膨らむ量が少なくなり、定着ベルト21の内周面と接触しにくくなる。
上記説明したように本発明の定着装置9によれば、摺動シート33が定着ベルト21に接触しにくくなるので、定着ベルト21の回転が妨げられず、定着ベルト21を安定に回転させることができる。したがって、定着ベルト21の回転不良による紙詰まり等を抑制できる。
本実施形態のように定着動作前に摺動シート33を前述の加熱処理した場合と、摺動シート33を加熱処理していない場合とにおける摺動シート33の膨らみについて図5と図6とを参照して説明する。図5及び図6は摺動シートの平面図である。各図においてCSリング61は図示省略されている。
一般的に、定着動作中、摺動シート33は定着ベルト21によって加熱されて熱収縮する。つまり、摺動シート33は、定着ベルト21によって引っ張られて撓んだ状態で熱収縮する。この結果、図6に示されるように、摺動シート33の下流側で撓んでいる部分が波打つ。前述の様に、固定孔57や位置決め孔59の周囲は、CSリング61と本体部32との間に挟まれて固定されている。一方、貫通孔55には突起45が嵌合しているだけである。したがって、定着動作中に摺動シート33が定着ベルト21によって下流側に引っ張られると、貫通孔55の下流側の部分は、固定孔57や位置決め孔59の下流側の部分に比べてより多く膨らみ、図5Aに示されるように波打つ。この膨らんだ部分が定着ベルト21の内周面に接触して、定着ベルト21の回転不良が生じる。また、定着ベルト21によって加熱された場合、幅方向Xにおける熱の分布が均一でないので、熱収縮度合いに差が生じ、波打ちの要因となる場合もある。
一方で、本実施形態においては、摺動シート33を本体部32に巻き付けて固定した状態で加熱処理させることで、摺動シート33を熱収縮させている。摺動シート33は本体部32の外周に片寄りなく巻き付けられているので、図5に示されるように、本体部32の外周にほぼ沿うように熱収縮する。ただし、摺動シート33と本体部32の外周との間には隙間が開いているので、定着動作中、摺動シート33はやや下流側に膨らむが、膨らむ量は少なく、定着ベルト21の回転に影響しない程度である。
また、本実施形態では、摺動シート33をベース板31に取り付けるために、複数個の突起45が本体部32に形成されている。具体的には、9個の突起45が、幅方向に沿ってそれぞれ二列に配列されている。前述の様に、定着動作中、摺動シート33は定着ベルト21によって搬送方向Yに強い力で引っ張られる。そこで、複数個の突起45を摺動シート33の貫通孔55に嵌合させることで、摺動シート33をベース板31に保持させておく力を強くでき、摺動シート33の破損等を防止できる。また、さらに、各突起45は、幅方向Xに長い長円状の断面を有している。これにより、摺動シート33が引っ張られる際に、貫通孔55と突起45との接触部の面積が大きくなるので、摺動シート33の破損等をより防止できる。
また、固定ピン47及び位置決めピン49とは、2つの突起45の列の間であって、幅方向Xに隣接する突起45の間に配置されている。その結果、摺動シート33に、貫通孔55と固定孔57と位置決め孔59とが分散して形成されるので、摺動シート33の強度の局部的な低下を防ぐことができる。
また、摺動シート33は、下流側端部33bが上流側端部33aの上側に重なるように本体部32に巻き付けられている。下流側端部33bは、定着ベルト21の回転によって搬送方向Yの下流側への力がかかるので、ヒーター23からの熱による影響を受け難い方が好ましい。このため、下流側端部33bに上流側端部33aを重ねることで、上流側端部33aによって下流側端部33bをヒーター23の熱から保護している。ただし、上流側端部33aを下流側端部33bの上側に重ねても良い。
上記した本発明の実施形態の説明は、本発明に係る定着装置及び画像形成装置における好適な実施の形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。すなわち、上記した本発明の実施の形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能であり、上記した本発明の実施の形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
1 プリンター(画像形成装置)
9 定着装置
21 定着ベルト(定着部材)
23 ヒーター(熱源)
25 加圧ローラー(加圧部材)
27 押し当て部材
31 ベース板
32 本体部
33 摺動シート
45 突起
47 固定ピン
55 貫通孔
57 固定孔
61 CSリング(固定部材)
9 定着装置
21 定着ベルト(定着部材)
23 ヒーター(熱源)
25 加圧ローラー(加圧部材)
27 押し当て部材
31 ベース板
32 本体部
33 摺動シート
45 突起
47 固定ピン
55 貫通孔
57 固定孔
61 CSリング(固定部材)
Claims (8)
- 回転可能な無端状の定着部材と、
前記定着部材を加熱する熱源と、
前記定着部材との間に用紙を挟持して搬送する加圧領域を形成する加圧部材と、
前記加圧領域において、前記定着部材の内周面に接触して該定着部材を前記加圧部材に押し当てる押し当て部材と、を備え、前記加圧領域においてトナー像を加熱及び加圧して用紙に定着する定着装置であって、
前記押し当て部材は、
本体部と、該本体部の前記定着部材の内周面に対向する面の反対側の面に設けられた突起と、を有するベース板と、
前記突起が嵌合する貫通孔を有し、前記本体部に巻き付けられて前記貫通孔に前記突起を嵌合させることで前記ベース板に取り付けられ、前記定着部材の内周面に対して摺動する摺動シートと、を有し、
前記摺動シートは、前記定着部材が前記熱源によって加熱される際に達する最高温度よりも高い温度で加熱処理されていることを特徴とする定着装置。 - 前記摺動シートは、前記加熱処理によって熱収縮しており、トナー像を用紙に定着可能な定着可能温度に前記定着部材が加熱される定着動作中には熱収縮しないことを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
- 前記摺動シートは、前記本体部の外周に沿って熱収縮していることを特徴とする請求項2に記載の定着装置。
- 前記突起は複数個であり、前記用紙の搬送方向と交差する幅方向に沿って二列に配列されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の定着装置。
- 前記本体部は、前記定着部材の内周面に対向する面と反対側の面に固定ピンを有し、
前記摺動シートは、前記固定ピンが嵌合する固定孔を有し、該固定孔に前記固定ピンを嵌合した状態で、前記固定ピンに挿通される固定部材と前記本体部との間に挟まれていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の定着装置。 - 前記固定ピンは複数本であり、前記二つの突起列間において、前記幅方向に隣接する突起の間に配置されていることを特徴とする請求項5に記載の定着装置。
- 用紙にトナー像を形成する画像形成部と、
前記トナー像を前記用紙に定着する請求項1〜6のいずれか1項に記載の定着装置と、を備えていることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項5又は6に記載の定着装置の前記押し当て部材を形成する方法であって、
前記本体部に前記摺動シートを巻き付けて、前記貫通孔と前記固定孔とにそれぞれ前記突起と前記固定ピンとを嵌合する工程と、
前記固定ピンに前記固定部材を挿通して、該固定部材と前記本体部との間に前記摺動シートを挟む工程と、
前記固定部材と前記本体部との間に挟まれた前記摺動シートを、前記定着部材が前記熱源によって加熱される際に達する最高温度よりも高い温度で加熱処理する工程と、を備えていることを特徴とする押し当て部材形成方法。
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