JP2020166096A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】分離部材を定着部材に対して正確に位置決めできる定着装置を提供する。【解決手段】定着装置は、定着部材２１と加圧部材との間の加圧領域においてトナー像を加熱して用紙に定着する定着装置であって、前記定着部材２１を回転可能に支持する支持部材２３と、前記定着部材２１を加熱する誘導加熱ユニットと、前記誘導加熱ユニットを保持し、該誘導加熱ユニットが前記定着部材２１に対して所定の位置に配置されるように、前記支持部材２３に対して位置決めされるユニットホルダー２９と、前記ユニットホルダー２９に設けられた、前記加圧領域を通過した用紙を前記定着部材２１から分離する分離ガイド７１と、を備えている。【選択図】図４

Description

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

電子写真方式の画像形成装置の省エネ化及び高速化にしたがって、トナーの低融点化が進んでいる。トナーの低融点化に伴い、定着装置を通過した用紙の定着部材からの分離性の向上が要求されるようになっている。具体的には、分離ガイドや分離爪などの分離部材の位置決め精度を確保することが重要となっている。

例えば、特許文献１に記載の定着装置は、回動可能に支持される分離部材としての分離装置を備えている。分離装置は、定着ベルト（定着部材）の一部（例えば非通紙部）に接触して摺動する位置決め部材を備えている。この位置決め部材によって、定着ベルトに対して分離板が位置決めされる。

特開２０１４−１６４１６６号公報

しかしながら特許文献１に記載された定着装置では、位置決め部材が定着ベルトに対して摺動するので、定着ベルトの位置決め部材との摺動部が摩耗し、位置決め部材と定着ベルトとの位置関係が変動する虞がある。さらに、両者の摺動による摺動音が発生する場合がある。また、分離板が金属製の場合は、分離板の温度が上昇しやすく、温度が上昇した分離板が定着されたトナー像に接触すると、トナー像が溶融して画像不良が発生する虞がある。一方で、分離板を冷却する場合、定着ベルト等も冷却されることがあり、定着装置の省エネ性が悪化する。

本発明は上記事情を考慮し、分離部材を定着部材に対して正確に位置決め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、本発明の定着装置は、定着部材と加圧部材との間の加圧領域においてトナー像を加熱して用紙に定着する定着装置であって、前記定着部材を回転可能に支持する支持部材と、前記定着部材を加熱する誘導加熱ユニットと、前記誘導加熱ユニットを保持し、該誘導加熱ユニットが前記定着部材に対して所定の位置に配置されるように、前記支持部材に対して位置決めされるユニットホルダーと、前記ユニットホルダーに設けられた、前記加圧領域を通過した用紙を前記定着部材から分離する分離ガイドと、を備えていることを特徴とする。

本発明の定着装置において、前記ユニットホルダーは、前記誘導加熱ユニットを冷却するための風路を有し、前記風路の排気口は、前記分離ガイドの近傍において、前記加圧領域を通過した用紙の搬送経路に面するように形成されていることを特徴としてもよい。

本発明の定着装置において、前記ユニットホルダーに設けられた、前記加圧領域へ用紙を案内する進入ガイドをさらに備えることを特徴としてもよい。

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前記定着装置と、を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、定着ベルトに対して精度よく位置決めされたユニットホルダーに分離ガイドが一体に設けられているので、分離ガイドを定着ベルトに対して精度よく位置決めできる。したがって、定着ベルトから用紙を確実に分離することができる。

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を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、支持部材の端部を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、ユニットホルダー及び定着ベルトを示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、ユニットホルダーを示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、ユニットホルダー及び定着ベルトを示す側面図である。

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を参照して、画像形成装置１の全体の構成について説明する。図１は画像形成装置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画像形成装置の正面側（前側）とする。各図に示すＦｒ、Ｒｒ、Ｌ及びＲは、画像形成装置１の前側、後側、左側及び右側を示す。

画像形成装置１の装置本体３には、用紙Ｓが収容される給紙カセット５と、給紙カセット５から用紙Ｓを送り出す給紙装置７と、用紙Ｓにトナー像を形成する画像形成部９と、トナー像を用紙Ｓに定着する定着装置１１と、用紙Ｓを排紙する排紙装置１３と、排紙された用紙Ｓが積載される排紙トレイ１５と、が備えられている。さらに、装置本体３には、給紙装置７から、画像形成部９と定着装置１１とを通って排紙装置１３に向かう用紙Ｓの搬送経路１７が形成されている。

給紙装置７によって給紙カセット５から給紙された用紙Ｓは、搬送経路１７に沿って画像形成部９に搬送され、用紙Ｓにトナー像が形成される。用紙Ｓは搬送経路１７に沿って定着装置１１に搬送され、定着装置１１でトナー像が用紙Ｓに定着される。トナー像が定着された用紙Ｓは排紙装置１３から排出されて、排紙トレイ１５に積載される。

次に、図２〜図４を参照して、定着装置１１について説明する。図２は定着装置を示す断面図、図３はベルトホルダーの端部を示す斜視図、図４は定着ベルトとユニットホルダーとを示す斜視図である。

定着装置１１は、定着部材としての無端状の定着ベルト２１と、定着ベルト２１を回転可能に支持する支持部材としてのベルトホルダー２３（図３参照）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、定着ベルト２１を加熱する誘導加熱ユニット２７と、誘導加熱ユニット２７を保持するユニットホルダー２９と、を備えている。

定着ベルト２１は、所定の内径と、用紙Ｓが通紙される通紙領域よりも長い幅と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、Ｎｉ等の磁性金属で形成されている。基弾性層は、シリコ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。

定着ベルト２１の両端には、キャップ３１（図４参照）が被せられている。キャップ３１は、円形の端壁と、端壁の外周に沿った円筒状の外周壁と、を有している。端壁の中心には、貫通孔が開いている。外周壁の外周面には、周方向に沿ってギア歯が形成されている。キャップ３１は、定着ベルト２１と一体に回転する。キャップ３１の回転は、ギア歯に噛み合うアイドルギア等を介して回転検知機構（図示省略）に伝達される。回転検知機構がキャップ３１の回転を検知することで、定着ベルト２１が正常に回転していることが判定される。

ベルトホルダー２３について、図３及び図４参照して説明する。図４にはキャップが図示省略されている。

ベルトホルダー２３は、ステー３５と、一対の当て部材３７と、一対のガイド部３９と、を有している。ステー３５は、定着ベルト２１の幅よりも長い長さの四角筒状の部材であり、一例として、アルミニウムのような非磁性材料で形成されている。ステー３５は、両キャップ３１の開口を通って定着ベルト２１の中空部を貫通している。ステー３５の両端部は、両キャップ３１よりも外側に突き出している。一対のガイド部３９は、それぞれ所定の厚さのリング状の部材である。一対のガイド部３９は、ステー３５の両端部よりも内側に嵌め込まれて、ステー３５に固定されている。定着ベルト２１の回転時、両キャップ３１は一対のガイド部３９の外周に沿って回転する。

一対の当て部材３７のそれぞれは、ステー３５の端部よりもやや短い長さの、半円筒形の部材であり、円弧状の外周面３７ａを有している。当て部材３７は、円弧状の外周面３７ａが外側を向く姿勢で、ステー３５の両端部の左側の側面に固定されている。

また、図２に示されるように、ステー３５には、押し当て部材４１が固定されている。押し当て部材４１は、両キャップ３１の間において、ステー３５の右側の側面に固定されて、定着ベルト２１の内周面に接触している。

再度図２を参照して、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。芯金は、アルミニウム等で形成される。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の側方（右側）に配置されて、定着ベルト２１を押し当て部材４１に押し当てている。これにより、定着ベルト２１と加圧ローラー２５との間に加圧領域Ｎが形成される。加圧ローラー２５は、駆動源（図示省略）によって駆動されて図２の時計回り方向に回転する。定着ベルト２１は加圧ローラー２５に従動して図２の反時計回り方向Ａに回転する。

誘導加熱ユニット２７は、コイルボビン４５と、コイル４７と、複数のコア４９と、を有している。コイルボビン４５は、定着ベルト２１の外周面に沿った円弧状の断面形状を有し、定着ベルト２１の幅と同等の長さを有している。コイルボビン４５は、耐熱性樹脂で形成されている。コイル４７は、定着ベルト２１の長さ方向に複数回巻き回されて、コイルボビン４５の外周面に保持されている。複数のコア４９は、コイルボビン４５に支持されている。コイル４７に高周波の交流電圧を印加することにより磁束を発生させ、この磁束が定着ベルト２１の基材層を通過することで基材層に渦電流が発生して基材層が発熱し、定着ベルト２１が加熱される。

ユニットホルダー２９について、図２と図５及び図６も参照して説明する。図５はユニットホルダーの斜視図、図６はユニットホルダー及び定着ベルトの側面図である。図２及び図５には回動支点部が図示省略されている。

ユニットホルダー２９は、定着ベルト２１の幅方向（前後方向）に沿って設けられる本体部５１と、定着ベルト２１の幅方向において本体部５１の両端に設けられる一対の当て板５３と、を有している。ユニットホルダー２９は、耐熱性樹脂で形成されている。

図２に示されるように、本体部５１は、内周側に誘導加熱ユニット２７を保持することで、定着ベルト２１の周方向に沿った円弧状の中空部Ｐを形成するように構成されており、外周壁６１と、定着ベルト２１の回転方向Ａにおける上流側の端壁６３と下流側の端壁６５と、を有している。本体部５１には、中空部Ｐに連通する吸気口６７と排気口６９とが形成されている。吸気口６７は、外周壁６１の、定着ベルト２１の回転方向Ａの下流側の部分に形成されている。図４及び図５に示されるように、排気口６９は、上流側の端壁６３に、定着ベルト２１の幅方向に所定の間隔を開けて形成されている。これにより、吸気口６７から中空部Ｐを通って排気口６９に向かう風路Ｆ（図２参照）が形成される。

さらに、本体部５１には、分離ガイド７１が一体に形成されている。分離ガイド７１は、上流側の端壁６３から、内側（定着ベルト２１の側）に延設されている。また、外周壁６１には、回動支点部７３（図４及び図６参照）が形成されている。

一対の当て板５３は、本体部５１の内周側に保持された誘導加熱ユニット２７よりも内周側（定着ベルト２１の側）に突出している。当て板５３には、内周側（定着ベルト２１の側）から台形状に切り欠かれた切り欠き７７が形成されている。図６に示されるように、切り欠き７７は、略直交する直線状の側面７７ａと、両側面７７ａの内側の端部を接続する端面７７ｂと、を有している。

誘導加熱ユニット２７が保持されたユニットホルダー２９は、回動支点部７３を中心として、定着ベルト２１に接近する方向及び離間する方向に回動可能に支持される。さらに、ユニットホルダー２９は、定着ベルト２１に近接する方向に、付勢部材（図示省略）によって付勢されている（図６の白抜き矢印参照）。これにより、一対の当て板５３の切り欠き７７が、ステー３５に固定された当て部材３７に押し当てられる。詳細には、切り欠き７７の両側面７７ａが当て部材３７の外周面３７ａに接触して、当て板５３が当て部材３７に対して位置決めされる。すなわち、ユニットホルダー２９がベルトホルダー２３に対して位置決めされることで、ユニットホルダー２９に保持された誘導加熱ユニット２７が、ベルトホルダー２３に支持された定着ベルト２１に対して位置決めされるようになっている。このように誘導加熱ユニット２７が定着ベルト２１に対して適切な間隔を開けて配置されることで、定着ベルト２１が安定して加熱される。

さらに、このようにユニットホルダー２９がベルトホルダー２３に対して位置決めされることで、ユニットホルダー２９に形成された分離ガイド７１も、ベルトホルダー２３に支持された定着ベルト２１に対して位置決めされるようになる。一例として、分離ガイド７１と定着ベルト２１との間の間隔は、０．５ｍｍである。さらには、本体部５１に形成された排気口６９が、用紙の搬送方向において加圧領域Ｎの下流側で搬送経路１７に面する（図２参照）。

また、図２に示されるように、定着装置１１には、進入ガイド８１が形成されている。進入ガイド８１は、画像形成部９から搬送された用紙を加圧領域Ｎに案内する。

上記構成を有する定着装置１１の定着動作について説明する。まず、誘導加熱ユニット２７が駆動されて定着ベルト２１が加熱される。定着ベルト２１は、所定の制御温度（例えば、１６０℃）となるまで加熱される。さらに、加圧ローラー２５が駆動源によって駆動されて回転する。これにより、加圧領域Ｎにおいて定着ベルト２１が従動回転する。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、進入ガイド８１に沿って案内された加圧領域Ｎに搬送される。用紙Ｓは加圧領域Ｎを通過時に定着ベルト２１によって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、加圧領域Ｎを通過し、分離ガイド７１によって定着ベルト２１から分離された後、搬送経路１７に沿って搬送される。

また、画像形成動作を実行するタイミングで、ユニットホルダー２９の吸気口６７から冷却風を送風する。冷却風の送風源としては、例えば、装置本体３内の結露を防止するための冷却ファンを使用できる。冷却風はユニットホルダー２９の風路Ｆに沿って流れる。この際、中空部Ｐを通る冷却風によって、誘導加熱ユニット２７や分離ガイド７１が冷却される。さらに、排気口６９から吹き出された冷却風によって、加圧領域Ｎを通過して分離ガイド７１で分離された用紙も冷却される。

なお、誘導加熱ユニット２７から奪われた熱によって冷却風はある程度加熱されている。このため、冷却風が搬送経路１７に吹き出されても、定着ベルト２１を過度に冷却することがないので、定着装置１１の定着性能には影響を与えない。また、排気口６９から吹き出された冷却風が、定着ベルト２１とは反対の方向に向かうように、排気口６９の向きを形成したり、排気口６９にガイドを設けたりしてもよい。

上記説明したように、本発明の定着装置１１によれば、定着ベルト２１に対して精度よく位置決めされたユニットホルダー２９に分離ガイド７１が一体に設けられているので、分離ガイド７１を定着ベルト２１に対して精度よく位置決めできる。したがって、定着ベルト２１から用紙を確実に分離することができる。さらに、部品点数を削減できる。

さらに、定着装置１１の定着性能に影響を与えずに、誘導加熱ユニット２７及び分離ガイド７１を冷却することができる。したがって、分離ガイド７１を金属ではなく樹脂で形成することができたり、分離ガイド７１の温度上昇によるトナー像が溶融するような事態を避けたりできる。

また、ユニットホルダー２９の当て板５３とベルトホルダー２３の当て部材３７とは摺動しないため、両者の摩耗や摺動音の発生を防止できる。さらに、当て板５３と当て部材３７とは２か所で接触しているので、ユニットホルダー２９を定着ベルト２１に対して安定して位置決めできる。したがって、定着ベルト２１に対する誘導加熱ユニット２７及び分離ガイド７１の位置決め精度を高めることができる。

本発明の他の実施形態として、進入ガイド８１をユニットホルダー２９に一体に形成してもよい。この場合、進入ガイド８１をユニットホルダー２９の本体部５１の端壁６５に一体に形成する。

本発明は特定の実施形態について記載されてきたが、本発明は上記実施形態に限定されない。本発明の範囲及び主旨を逸脱しない限りにおいて、当業者は上記実施形態を改変可能である。

１ 画像形成装置
９ 画像形成部
１１ 定着装置
２１ 定着ベルト（定着部材）
２３ ベルトホルダー（支持部材）
２５ 加圧ローラー（加圧部材）
２７ 誘導加熱ユニット
２９ ユニットホルダー
６９ 排気口
７１ 分離ガイド
８１ 進入ガイド
Ｆ 風路

Claims (4)

1. 定着部材と加圧部材との間の加圧領域においてトナー像を加熱して用紙に定着する定着装置であって、
   前記定着部材を回転可能に支持する支持部材と、
   前記定着部材を加熱する誘導加熱ユニットと、
   前記誘導加熱ユニットを保持し、該誘導加熱ユニットが前記定着部材に対して所定の位置に配置されるように、前記支持部材に対して位置決めされるユニットホルダーと、
   前記ユニットホルダーに設けられた、前記加圧領域を通過した用紙を前記定着部材から分離する分離ガイドと、を備えていることを特徴とする定着装置。
2. 前記ユニットホルダーは、前記誘導加熱ユニットを冷却するための風路を有し、
   前記風路の排気口は、前記分離ガイドの近傍において、前記加圧領域を通過した用紙の搬送経路に面するよう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。
3. 前記ユニットホルダーに設けられた、前記加圧領域へ用紙を案内する進入ガイドをさらに備え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. 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１〜３のいずれか１項記載の定着装置と、を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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