JP2020067621A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】摺動ベルトとベルト支持部材との間の潤滑剤の減少による振動や異音の発生を抑制することを目的とする。【解決手段】定着装置９は、加圧ローラー２７と、加圧ローラー２７の軸方向Ｘを長手方向とする円筒状の摺動ベルト２１と、潤滑剤を介して摺動ベルト２１の内周面に対向し、加圧ローラー２７との間に摺動ベルト２１を挟持する押圧部材２５と、摺動ベルト２１の内周面に接触し、摺動ベルト２１を支持する湾曲部３１Ｃと、湾曲部３１Ｃの外周面に形成され、潤滑剤を貯留する凹部３１Ｖと、を備えるベルト支持部材３１と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、トナーをシートに定着させる定着装置及びこの定着装置を備える画像形成装置に関する。

トナーをシートに定着させる定着装置の一例として、ＩＨ（誘導加熱）ヒーターを備えた摺動ベルト方式の定着装置が知られている（例えば、特許文献１、２）。この定着装置は、加圧ローラーと、円筒状の摺動ベルトと、潤滑剤を介して摺動ベルトの内周面に対向し、加圧ローラーとの間に摺動ベルトを挟持する押圧パッドと、摺動ベルトの内周面に接触して摺動ベルトを支持するベルト支持部材と、摺動ベルトを加熱するＩＨヒーターと、を備える。加圧ローラーが摺動ベルトを介して押圧パッドに押し当てられることにより、加圧ローラーと摺動ベルトとの間に加圧領域が形成される。加圧ローラーが回転駆動されると、加圧ローラーに追従して摺動ベルトが回転する。トナーが転写されたシートは、加圧領域において摺動ベルトと加圧ローラーとに挟持されて搬送され、加圧領域における圧力とＩＨヒーターからの熱とにより、シートにトナーが定着される。

特開２０１７−１８１７５９号公報 特開２０１７−１８１７６０号公報

上記の定着装置においては、摺動ベルトは、摺動シートとベルト支持部材に対して摺動しながら回転する。潤滑剤は、摺動シートと摺動ベルトとの摩擦抵抗を低減する。また、摺動ベルトの回転に伴って、潤滑剤が、摺動ベルトの内周面に滲出し、摺動ベルトによってベルト支持部材に運ばれ、摺動ベルトとベルト支持部材との摩擦抵抗を低減する。

ところが、摺動ベルトの回転中に、ベルト支持部材の端部に達した潤滑剤が、ベルト支持部材の外に流出したり、ベルト支持部材の内周面に回り込んだりする。すると、長時間の稼働によりベルト支持部材上の潤滑剤が徐々に減少し、ベルト支持部材と摺動ベルトとの摩擦抵抗が増加して、振動や異音が発生するという問題がある。

本発明は、上記事情を考慮し、摺動ベルトとベルト支持部材との間の潤滑剤の減少による振動や異音の発生を抑制することのできる定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る定着装置は、円筒状の回転可能な摺動ベルトと、前記摺動ベルトの外周面に接触する加圧ローラーと、潤滑剤を介して前記摺動ベルトの内周面に対向し、前記加圧ローラーとの間に前記摺動ベルトを挟持する押圧部材と、前記摺動ベルトの内周面に接触し、前記摺動ベルトを支持する湾曲部と、前記湾曲部の外周面に形成され、前記潤滑剤を貯留する凹部と、を備えるベルト支持部材と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る定着装置において、前記凹部は、前記加圧ローラーの軸方向を長手方向とする溝であることが望ましい。

本発明に係る定着装置において、前記凹部は、前記長手方向における前記ベルト支持部材の両端部を貫通していないことが望ましい。

本発明に係る定着装置において、前記凹部の前記長手方向の両端部は、前記加圧ローラーの外周面におけるシートが通過しない両端部領域に対応する位置に形成されていることが望ましい。

本発明に係る定着装置において、前記凹部は、前記湾曲部の前記摺動ベルトの回転方向上流側の部分に形成されていることが望ましい。

本発明に係る画像形成装置は、シート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シートに定着する上記のいずれかの定着装置と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ベルト支持部材の湾曲部に凹部が形成されていない場合と比べて、摺動ベルトとベルト支持部材との間の潤滑剤の減少による振動や異音の発生を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るプリンターの内部構成を模式的に示す正面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の断面を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る加圧ローラーを示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る板金プレートを示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る板金プレートとその周辺部を示す平面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の一実施形態に係るプリンター１（画像形成装置の一例）及び定着装置９について説明する。

まず、図１を参照して、プリンター１の全体の構成について説明する。図１はプリンター１の内部構成を模式的に示す正面図である。以下、図１における紙面手前側をプリンター１の正面側（前側）とし、左右の向きはプリンター１を正面から見た方向を基準として説明する。各図において、Ｕ、Ｌｏ、Ｌ、Ｒ、Ｆｒ、Ｒｒは、それぞれ上、下、左、右、前、後を示す。

プリンター１の装置本体２には、シートＳが収容される給紙カセット３と、給紙カセット３からシートＳを送り出す給紙装置５と、シートＳにトナー像を形成する画像形成部７と、トナー像をシートＳに定着する定着装置９と、シートＳを排出する排紙装置１１と、シートＳが排出される排紙トレイ１３と、が備えられている。装置本体２には、給紙装置５から、画像形成部７、定着装置９を経て排紙装置１１に向かうシートＳの搬送路１５が形成されている。

給紙装置５によって給紙カセット３から給紙されたシートＳは、搬送路１５に沿って画像形成部７に搬送され、シートＳにトナー像が形成される。シートＳは搬送路１５に沿って定着装置９に送られ、トナー像がシートＳに定着される。トナー像が定着されたシートＳは、排紙装置１１により排紙トレイ１３に排出される。

次に、図２乃至４を参照して、本発明の一実施形態に係る定着装置９の構成について説明する。図２は、定着装置９の断面を示す斜視図である。図３Ａは、加圧ローラー２７を示す斜視図である。図３Ｂは、板金プレート３１（ベルト支持部材の一例）を示す斜視図である。図４は、板金プレート３１その周辺部を示す平面図である。

定着装置９は、円筒状の回転可能な摺動ベルト２１と、摺動ベルト２１の外周面に接触する加圧ローラー２７と、摺動ベルト２１の内周面に対向し、加圧ローラー２７との間に摺動ベルト２１を挟持する押圧パッド２５（押圧部材の一例）と、潤滑剤が含侵され、押圧パッド２５を覆う摺動シート３５と、摺動ベルト２１の内周面に接触し、摺動ベルト２１を支持する湾曲部３１Ｃと、湾曲部３１Ｃに形成され、潤滑剤を貯留する凹部３１Ｖと、を備える板金プレート３１と、押圧パッド２５と板金プレート３１が固定される固定部材２４と、摺動ベルト２１を加熱するＩＨヒーター２３（加熱部の一例）と、を備える。

以下の説明において、軸方向Ｘとは、加圧ローラー２７の軸方向（前後方向、長手方向）を指す。以下、加圧ローラー２７の左側に摺動ベルト２１が位置する姿勢で定着装置９が配置された例を示すが、定着装置９はいかなる姿勢で配置されてもよい。

摺動ベルト２１は、軸方向Ｘを長手方向とする円筒状に形成された無端のベルトであり、所定の内径を有し、可撓性を有する材料で形成される。摺動ベルト２１の軸方向Ｘの長さは、加圧ローラー２７の弾性層２７Ｅの軸方向Ｘの長さよりも長い。摺動ベルト２１は、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、を有する（図示省略）。基材層は、Ｎｉ等の磁性合金や、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ等の金属粉を混入させたポリイミド樹脂で形成される。弾性層は、シリコー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。摺動ベルト２１は、加圧ローラー２７と互いの外周面が接触するように配置される。

加圧ローラー２７は、芯金２７Ｃと、芯金２７Ｃの外周面に設けられた弾性層２７Ｅと、弾性層２７Ｅの外周面に設けられた離型層（図示省略）と、を有する。芯金２７Ｃは、ステンレス鋼やＡｌ合金等の金属で形成されている。弾性層２７Ｅは、シリコーンゴム等で形成されている。離型層は、ＰＦＡチューブ等で形成されている。弾性層２７Ｅの軸方向Ｘの長さは、プリンター１で使用可能なシートＳの軸方向Ｘの幅よりも長い。芯金２７Ｃには、ギア等の伝達機構（図示省略）を介して、モーター等の駆動源（図示省略）から駆動力が伝達される。加圧ローラー２７は、Ａ方向に回転し、摺動ベルト２１は、加圧ローラー２７の回転に追従してＢ方向に回転する。

押圧パッド２５は、軸方向Ｘを長手方向とする部材であり、液晶ポリマー等の樹脂で形成されている。押圧パッド２５の軸方向Ｘの長さは、加圧ローラー２７の弾性層２７Ｅの軸方向Ｘの長さと同等である。図２に示される断面において、押圧パッド２５の右面は、弓なりに窪んだ形状に形成されている。押圧パッド２５の左面には、軸方向Ｘに延びる凹部が形成されている。

押圧パッド２５は、摺動シート３５で覆われている。摺動シート３５は、押圧パッド２５の右面を覆うシート状の部材である。摺動シート３５は、摩擦抵抗の少ない繊維織物系の材料で形成されており、シリコーンオイル系の潤滑剤が含侵されている。押圧パッド２５は、摺動シート３５を介して摺動ベルト２１の内周面に対向するように配置され、加圧ローラー２７との間に摺動ベルト２１を挟持する。

板金プレート３１は、軸方向Ｘを長手方向とする部材であり、磁性を有するステンレス鋼等の材料で形成されている。板金プレート３１の軸方向Ｘの長さは、加圧ローラー２７の弾性層２７Ｅの軸方向Ｘの長さと同等である。板金プレート３１は、摺動ベルト２１の内周面の左側の部分に沿う円弧状の断面を有する湾曲部３１Ｃを備える。湾曲部３１Ｃは、摺動ベルト２１を支持するとともに、摺動ベルト２１に張力を与える。湾曲部３１Ｃの下端には、固定部材２４の下面に対応する形状の固定部３１Ｆが形成されている。

図２、３Ｂ及び４に示されるように、板金プレート３１の湾曲部３１Ｃには、潤滑剤を貯留可能な凹部３１Ｖが形成されている。凹部３１Ｖは、軸方向Ｘを長手方向とする溝であり、軸方向Ｘにおける板金プレート３１の両端部を貫通していない。凹部３１Ｖは、湾曲部３１Ｃの上端部側の部分、すなわち、湾曲部３１Ｃにおける摺動ベルト２１の回転方向上流側の部分に形成されている。凹部３１Ｖの軸方向Ｘの両端部は、加圧ローラー２７の外周面の両端部領域２７Ｓに対応する位置に形成されている。端部領域２７Ｓとは、加圧ローラー２７の外周面の前側と後側におけるシートＳが通過しない領域である。

押圧パッド２５と板金プレート３１は、固定部材２４に固定されている。固定部材２４は、軸方向Ｘを長手方向とする部材であり、ステンレス鋼等の材料で形成されている。固定部材２４の軸方向Ｘの長さは、摺動ベルト２１の軸方向Ｘの長さよりも長い。固定部材２４は、摺動ベルト２１の内側を貫通し、その両端がハウジング（図示省略）に固定されている。固定部材２４の右面に押圧パッド２５の左面が固定され、固定部材２４の下面に板金プレート３１の固定部３１Ｆが固定されている。板金プレート３１の固定部３１Ｆの下面と固定具３７とに挟み込まれるようにして、摺動シート３５の下端が固定されている。

ＩＨヒーター２３は、コイル部２３Ｃと、コイル部２３Ｃを保持するコイルボビン２３Ｂと、アーチコア２３Ａと、を有する。ＩＨヒーター２３は、所定の間隔を隔てて摺動ベルト２１の外周面の左側の部分を覆うように配置され、ハウジングに支持されている。コイル部２３Ｃに高周波の交流電圧を印加することにより磁界が発生し、この磁界の作用によって摺動ベルト２１の基材層に渦電流が発生して基材層が発熱し、摺動ベルト２１が加熱される。また、板金プレート３１は、コイル部２３Ｃが発生する磁界によって発熱し、摺動ベルト２１の加熱を補助する。

上記構成の定着装置９の定着動作について図２を参照して説明する。加圧ローラー２７が摺動ベルト２１を介して押圧パッド２５に押し当てられることにより、加圧ローラー２７と摺動ベルト２１との間に加圧領域Ｎが形成される。加圧ローラー２７がＡ方向に回転駆動されると、加圧ローラー２７に追従して摺動ベルト２１がＢ方向に回転する。トナーが転写されたシートＳは、加圧領域Ｎにおいて摺動ベルト２１と加圧ローラー２７とに挟持されて上方に搬送され、加圧領域Ｎにおける圧力と熱により、シートＳにトナーが定着される。

摺動ベルト２１は、摺動シート３５と板金プレート３１に対して摺動しながら回転する。摺動シート３５に含侵された潤滑剤により、摺動シート３５と摺動ベルト２１との摩擦抵抗が減少する。また、摺動ベルト２１の回転に伴って、潤滑剤が、摺動ベルト２１の内周面に滲出し、摺動ベルト２１によって板金プレート３１の湾曲部３１Ｃに運ばれる。湾曲部３１Ｃにおいては、潤滑剤が、湾曲部３１Ｃの上端から凹部３１Ｖに向かって運ばれ、凹部３１Ｖに流入する。流入した潤滑剤は凹部３１Ｖに貯留され、貯留された潤滑剤の一部が凹部３１Ｖよりも下流側の湾曲部３１Ｃに供給される。こうして、摺動ベルト２１と板金プレート３１との摩擦抵抗が減少する。

以上説明した本実施形態に係る定着装置９によれば、板金プレート３１に凹部３１Ｖが形成されていない場合と比べて、摺動ベルト２１と板金プレート３１との間の潤滑剤の減少による振動や異音の発生を抑制することができる。

また、本実施形態に係る定着装置９によれば、凹部３１Ｖが軸方向Ｘにおける板金プレート３１の両端部を貫通していないから、摺動ベルト２１と板金プレート３１との間の潤滑剤の減少を抑制することができる。

ところで、摺動ベルト２１は、加圧ローラー２７との間に生じる摩擦力によって加圧ローラー２７にグリップされる。シートＳが挟持搬送されているとき、シートＳが介在する領域では摺動ベルト２１に摩擦力が作用しにくいため、主に、加圧ローラー２７の両端部領域２７Ｓから摺動ベルト２１に摩擦力が作用する。本実施形態に係る定着装置９によれば、凹部３１Ｖの軸方向Ｘの両端部が、加圧ローラー２７の両端部領域２７Ｓに対応する位置に形成されているから、摺動ベルト２１の内周面の両端部領域２７Ｓに対応する領域に潤滑剤が供給され、摺動シート３５と摺動ベルト２１との両端部領域２７Ｓに対応する領域の摩擦抵抗が減少する。その結果、加圧ローラー２７から摺動ベルト２１に作用する摩擦力の損失が減少し、シートＳの搬送を安定させることができる。

上記の実施形態が以下のように変形されてもよい。

板金プレート３１の凹部３１Ｖは、上記実施形態で例示された以外の構成でもよい。例えば、矩形、円形、楕円形等の複数の凹部３１Ｖが軸方向Ｘに並べて形成されていてもよい。あるいは、軸方向Ｘを長手方向とする複数の凹部３１Ｖが周方向に並べて形成されていてもよい。

上記実施形態で例示された摺動シート３５が定着装置９に備えられていなくてもよい。この場合、押圧パッド２５又は摺動ベルト２１に潤滑剤が塗布されていてもよい。

上記実施形態で例示された固定部材２４が定着装置９に備えられていなくてもよい。この場合、押圧パッド２５及び板金プレート３１がハウジングに直接的に固定されていてもよい。

上記実施形態では、加熱部の一例としてＩＨヒーター２３が示されているが、加熱部として面状ヒーターが備えられてもよい。この場合、面状ヒーターは、押圧パッド２５に代わって配置され、押圧部材としての機能を兼ね備える。

１ プリンター（画像形成装置）
７ 画像形成部
９ 定着装置
２１ 摺動ベルト
２５ 押圧パッド（押圧部材）
２７ 加圧ローラー
２７Ｓ 端部領域
３１ 板金プレート（ベルト支持部材）
３１Ｃ 湾曲部
３１Ｖ 凹部

Claims (6)

1. 円筒状の回転可能な摺動ベルトと、
   前記摺動ベルトの外周面に接触する加圧ローラーと、
   潤滑剤を介して前記摺動ベルトの内周面に対向し、前記加圧ローラーとの間に前記摺動ベルトを挟持する押圧部材と、
   前記摺動ベルトの内周面に接触し、前記摺動ベルトを支持する湾曲部と、前記湾曲部の外周面に形成され、前記潤滑剤を貯留する凹部と、を備えるベルト支持部材と、を備えることを特徴とする定着装置。
2. 前記凹部は、前記加圧ローラーの軸方向を長手方向とする溝であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記凹部は、前記長手方向における前記ベルト支持部材の両端部を貫通していないことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記凹部の前記長手方向の両端部は、前記加圧ローラーの外周面におけるシートが通過しない両端部領域に対応する位置に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 前記凹部は、前記湾曲部の前記摺動ベルトの回転方向上流側の部分に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
6. シート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シートに定着する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の定着装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置。

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