JP2020197576A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像不良が発生する可能性を低減できる定着装置を提供する。【解決手段】定着装置１は、定着ベルトと、加熱部とを備える。加熱部は、定着ベルトの内周面と対向する。加熱部は、ヒーターと、ヒーター保持部材と、補強部材３３と、偶数個の回転体３４とを有する。偶数個の回転体３４は、定着ベルトの内周面と対向する。前記偶数個の回転体３４は、補強部材３３に設けられる。前記偶数個の回転体３４は、第１回転体群３４０ａと、第２回転体群３４０ｂとを含む。第１回転体群３４０ａは、第１回転体３４１を含む。第２回転体群３４０ｂは、第２回転体３４２を含む。第１回転体群３４０ａは、補強部材３３３の長手方向の中心３３３よりも第１端部３３１側となる位置に配置される。第２回転体群３４０ｂは、補強部材３３３の長手方向の中心３３３よりも第２端部３３２側となる位置に配置される。【選択図】図４

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、トナー像を用紙に定着する定着装置を備える。特許文献１に記載の定着装置は、フィルムと、ヒーターと、ガイド部材と、ステーと、フランジと、加圧ローラーとを備える。

フィルムは、可撓性を有し、無端状である。ヒーターは、加熱体である。ガイド部材は、ヒーターを保持するとともに、フィルムの回転をガイドする。ステーは、ガイド部材を保持する。フランジは、フィルムの長手方向端部を受け止め、フィルムの寄りを抑える。加圧ローラーは、フィルムを回転駆動する。

特開２０１８−１１２６８９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の定着装置は、フィルムとステーとの間に隙間が存在するため、フィルム回転時にフィルムの撓みが発生する場合がある。フィルムの撓みが発生すると、フィルムが座屈し、フィルムがフランジから剥がれてしまう可能性がある。フィルムがフランジから離れると、画質不良が生じる可能性がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、画像不良が発生する可能性を低減できる定着装置、及び画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明に係る定着装置は、定着ベルトと、加熱部とを備える。前記加熱部は、前記定着ベルトの内周面と対向する。前記加熱部は、ヒーターと、ヒーター保持部材と、補強部材と、偶数個の回転体とを有する。前記ヒーターは、前記定着ベルトを加熱する。前記ヒーター保持部材は、前記ヒーターを保持する。前記補強部材は、前記ヒーター保持部材を補強する。前記偶数個の回転体は、前記内周面と対向する。前記偶数個の回転体は、前記補強部材に設けられる。前記偶数個の回転体は、第１回転体群と、第２回転体群とを含む。前記第１回転体群は、少なくとも１つの第１回転体を含む。前記第２回転体群は、少なくとも１つの第２回転体を含む。前記第１回転体群は、前記補強部材の長手方向の中心よりも一方の端部側に配置される。前記第２回転体群は、前記補強部材の長手方向の中心よりも他方の端部側に配置される。

本発明に係る画像形成装置は、上記の定着装置と、画像形成部とを備える。前記画像形成部は、記録媒体にトナー像を形成する。前記定着装置は、前記トナー像を前記記録媒体に定着させる。

本発明の定着装置及び画像形成装置によれば、画質不良が発生する可能性を低減できる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置を示す図である。 本発明の実施形態に係る定着装置の要部を示す斜視図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。 図２に示す定着装置から定着ベルトを省略した斜視図である。 図４に示す定着装置をＸ軸負側から見た図である。 本発明の実施形態に係る回転体近傍を示す斜視図である。 （ａ）は本発明の実施形態に係る第１回転体の斜視図であり、（ｂ）は本発明の実施形態に係る本体の斜視図であり、（ｃ）は、本発明の実施形態に係る支持部材の斜視図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。また、図中に、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を示す。Ｚ軸は鉛直面に平行であり、Ｘ軸及びＹ軸は水平面に平行である。

図１を参照して、本発明の実施形態に係る画像形成装置１００について説明する。図１は、本実施形態に係る画像形成装置１００を示す図である。画像形成装置１００は、例えば、複写機、ファクシミリ、又はこれらの機能を兼ね備えた複合機である。本実施形態では、画像形成装置１００はモノクロ複合機である。

図１に示すように、画像形成装置１００は、定着装置１と、画像形成部２と、読取部３と、原稿搬送部４と、給紙部５と、搬送部６と、排出部７とを備える。

読取部３は、原稿Ｄの画像を読み取る。原稿搬送部４は、原稿Ｄを所定の読取位置に搬送する。読取部３は、所定の読取位置を通過する原稿Ｄから画像を読み取る。給紙部５は、複数の用紙Ｐを収容し、搬送部６へ用紙Ｐを給送する。用紙Ｐは、例えば、紙製又は合成樹脂製である。用紙Ｐは、記録媒体の一例である。搬送部６は、複数の搬送ローラー対を有し、画像形成部２を経由して排出部７まで用紙Ｐを搬送する。

画像形成部２は、画像データに基づいて、電子写真方式によって用紙Ｐにトナー像を形成する。画像データは、例えば、原稿Ｄの画像を示す。画像形成部２は、例えば、感光体ドラム２ａと、帯電装置２ｂと、露光装置２ｃと、現像装置２ｄと、補給装置２ｅと、転写ローラー２ｆと、クリーニング装置２ｇとを有する。画像形成部２は、除電装置を更に有する。

定着装置１は、トナー像を加熱及び加圧して、用紙Ｐにトナー像を定着させる。搬送部６は、トナー像の定着された用紙Ｐを排出部７に搬送する。排出部７は、画像形成装置１００の筐体の外部に用紙Ｐを排出する。

次に、図２、及び図３を参照して、本実施形態に係る定着装置１の構成について説明する。図２は、本実施形態に係る定着装置１の要部を示す斜視図である。

図２に示すように、定着装置１は、定着ベルト１０と、加圧部材２０と、加熱部３０と、ベルト保持部材６０とを備える。

定着ベルト１０は、トナー像が転写された用紙Ｐを加熱する。定着ベルト１０は、無端状である。定着ベルト１０は、略円筒形状を有する。定着ベルト１０は、可撓性を有する。定着ベルト１０は、第１回転軸線Ｌ１を軸心として回転自在である。定着ベルト１０は、第１回転軸線Ｌ１方向に延びる。定着ベルト１０は、第１端部１０１と、第２端部１０２と、中心１０ｃとを有する。また、定着ベルト１０は、外周面１０３を有する。第１端部１０１及び第２端部１０２は、第１回転軸線Ｌ１方向における端部である。中心１０ｃは、第１回転軸線Ｌ１方向における中心である。以下、第１回転軸線Ｌ１方向を「定着ベルト１０の幅方向」と記載する場合がある。

定着ベルト１０は、複数の層を有する。定着ベルト１０は、例えば、ポリイミド層と、離型層とを有する。離型層は、ポリイミド層の外周面上に形成される。離型層は、例えば、フッ素樹脂製の耐熱性フィルムである。

加圧部材２０は、定着ベルト１０とともに、トナー像が転写された用紙Ｐを加圧する。加圧部材２０は略円柱状である。加圧部材２０は、定着ベルト１０に対向して配置される。加圧部材２０は、外周面２０１を有する。加圧部材２０の外周面２０１は、定着ベルト１０の外周面１０３に当接する。より具体的には、加圧部材２０は、定着ベルト１０を押圧する。その結果、定着ニップが形成される。

加圧部材２０は、第２回転軸線Ｌ２を軸心として回転自在である。加圧部材２０が回転すると、定着ベルト１０が加圧部材２０に従動して回転する。換言すると、加圧部材２０は定着ベルト１０を回転させる。定着ベルト１０の回転方向は、加圧部材２０の回転方向と反対向きである。具体的には、定着ベルト１０は、第１回転方向Ｒ１に回転する。加圧部材２０は、第２回転方向Ｒ２に回転する。

用紙Ｐが定着ニップを通過すると、トナー像が用紙Ｐに定着される。用紙Ｐは、用紙搬送方向（Ｚ軸正側）に搬送される。加圧部材２０は、例えば、加圧ローラーである。加圧部材２０は、第２回転軸線Ｌ２に沿って延びる。なお、第２回転軸線Ｌ２と第１回転軸線Ｌ１とは略平行である。

加圧部材２０は、円柱状の芯金２１と、円筒状の弾性層２２と、離型層２３とを有する。弾性層２２は、芯金２１上に形成される。離型層２３は、弾性層２２の表面を覆うように形成される。芯金２１は、第２回転軸線Ｌ２を軸心として回転自在である。芯金２１は、例えば、ステンレス又はアルミニウムにより形成される。弾性層２２は、弾性を有し、例えば、シリコーンゴムにより形成される。離型層２３は、例えば、フッ素樹脂により形成される。

ベルト保持部材６０は、定着ベルト１０の端部を保持する。ベルト保持部材６０は、第１保持部材６１と、第２保持部材６２とを有する。第１保持部材６１は、定着ベルト１０の第１端部１０１を保持する。第２保持部材６２は、定着ベルト１０の第２端部１０２を保持する。

図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。なお、理解を容易にするために、図３では、定着ベルト１０の内部の一部を省略する。

定着ベルト１０は、内周面１０４を更に有する。定着ベルト１０の内周面１０４は、加熱部３０と対向する。換言すると、加熱部３０は、定着ベルト１０の内側に配置される。加熱部３０は、ヒーター３１と、ヒーター保持部材３２と、補強部材３３と、回転体３４とを有する。

ヒーター３１は、定着ベルト１０を加熱する。ヒーター３１は、第１回転軸線Ｌ１に沿って延びる。ヒーター３１は、例えば、面状ヒーター、又は細長薄板状ヒーターである。ヒーター３１は、例えば、セラミックヒーターであり、セラミック基板と、抵抗発熱体とを有する。ヒーター３１の厚さは、例えば、１ｍｍである。ヒーター３１は、定着ベルト１０を介して加圧部材２０からの圧力を受ける。ヒーター３１は、ヒーター保持部材３２を介して補強部材３３からの圧力を受ける。

ヒーター保持部材３２は、ヒーター３１を保持する。ヒーター保持部材３２は、ヒーター３１を介して定着ベルト１０と対向する。ヒーター保持部材３２は、定着ベルト１０のうち、加圧部材２０と対向する側の内側に配置される。ヒーター保持部材３２は、例えば、耐熱樹脂製である。ヒーター保持部材３２は、第１回転軸線Ｌ１に沿って延びる。第１回転軸線Ｌ１方向におけるヒーター保持部材３２の２つの端部のうちの一方の端部は、例えば、画像形成装置１００の本体に配置されるコネクターと嵌合可能である。

補強部材３３は、ヒーター保持部材３２を補強する。補強部材３３は、例えば、細長状の金属製ステー部材である。補強部材３３は、第１回転軸線Ｌ１に沿って延びる。補強部材３３は、第１回転軸線Ｌ１に沿った方向からの断面視において、略Ｕ字状である。補強部材３３は、ヒーター保持部材３２と対向する。補強部材３３は、ヒーター保持部材３２を介してヒーター３１と対向する。ヒーター保持部材３２は、ベルト保持部材６０に支持される。補強部材３３は、Ｘ軸負側において定着ベルト１０と対向する。定着ベルト１０のうち、Ｘ軸負側において補強部材３３と対向する部分は、Ｚ軸負側に移動する。

回転体３４は、定着ベルト１０の内周面１０４と対向する。回転体３４の一部は、補強部材３３からＸ軸負側へ突出する。回転体３４の補強部材３３から突出した部分は、定着ベルト１０の内周面１０４と接触する。

次に、図４〜図５を参照して、本実施形態に係る補強部材３３について更に説明する。図４は、図２に示す定着装置１から定着ベルト１０を省略した斜視図である。

図４に示すように、本実施形態に係る補強部材３３は、第１端部３３１、第２端部３３２、及び中心３３３を有する。補強部材３３の第１端部３３１、及び第２端部３３２は、補強部材３３の長手方向の端部である。補強部材３３の長手方向は、Ｙ軸方向である。補強部材３３の中心３３３は、補強部材３３の長手方向の中心である。補強部材３３の中心３３３は、図２を参照して説明した定着ベルト１０の中心１０ｃと対向する。

補強部材３３の第１端部３３１には、第１保持部材６１が係合する。補強部材３３の第２端部３３２には、第２保持部材６２が係合する。

加熱部３０は、偶数個の回転体３４を有する。偶数個の回転体３４は、補強部材３３に設けられる。偶数個の回転体３４は、第１回転体群３４０ａと、第２回転体群３４０ｂとを含む。第１回転体群３４０ａは、補強部材３３の中心３３３よりも第１端部３３１側に配置される。第２回転体群３４０ｂは、補強部材３３の中心３３３よりも第２端部３３２側に配置される。第１回転体群３４０ａと、第２回転体群３４０ｂとは、同数の回転体３４を含む。第１回転体群３４０ａは、第１回転体３４１を含む。第２回転体群３４０ｂは、第２回転体３４２を含む。

図５は、図４に示す定着装置１をＸ軸負側から見た図である。図５に示すように、第１回転体３４１と、第２回転体３４２とは、補強部材３３の中心３３３に対して対称となるように配置される。第１回転体３４１は、補強部材３３の中心３３３よりも第１端部３３１側となる位置に配置される。第２回転体３４２は、補強部材３３の中心３３３よりも第２端部３３２側となる位置に配置される。

第１回転体３４１は、回転軸心Ａ１の周りを回転する。第２回転体３４２は、回転軸心Ａ２の周りを回転する。回転軸心Ａ１方向と、回転軸心Ａ２方向とは、ＹＺ平面上のＺ軸負側で交差する。回転軸心Ａ１方向と、回転軸心Ａ２方向とが交差する角度θは、鈍角である。

次に、図６を参照して、本実施形態に係る回転体３４について更に説明する。図６は、本発明の実施形態に係る補強部材３３の斜視図である。なお、第１回転体３４１と第２回転体３４２との構成は同一であるため、図６を参照して、第１回転体３４１の構成について説明し、第２回転体３４２の構成の説明については省略する。

図６に示すように、補強部材３３は、第１支持孔３３ａと、配置孔３３ｂと、第２支持孔３３ｃとを有する。第１支持孔３３ａと、配置孔３３ｂと、第２支持孔３３ｃとは、Ｙ軸方向に沿って設けられる。

次に、図７を参照して、本実施形態に係る回転体３４について更に詳しく説明する。図７（ａ）は、本実施形態に係る第１回転体３４１の斜視図である。第１回転体３４１は、本体３４１１と、支持部材３４１２とを有する。

図７（ｂ）は、本実施形態に係る本体３４１１の斜視図である。図７（ｂ）に示すように、本体３４１１は、両端部が開放された円筒形状である。本体３４１１は、外周面３４１１ａと、内周面３４１１ｂとを有する。本体３４１１の外周面３４１１ａは、図３を参照して説明した定着ベルト１０の内周面１０４と接触する。本体３４１１は、図６を参照して説明した配置孔３３ｂに収納される。

図７（ｃ）は、本実施形態に係る支持部材３４１２の斜視図である。図７（ｃ）に示すように、支持部材３４１２は、弾性部材である。支持部材３４１２は、例えば、円筒コイルバネである。支持部材３４１２は、例えば、引っ張りバネである。支持部材３４１２は、第１端部３４１２ａと、収納部３４１２ｂと、第２端部３４１２ｃとを有する。収納部３４１２ｂの一端は、第１端部３４１２ａと接続する。収納部３４１２ｂの他端は、第２端部３４１２ｃと接続する。

収納部３４１２ｂは、本体３４１１に収納される。詳しくは、収納部３４１２ｂが本体３４１１に収納されると、支持部材３４１２の第１端部３４１２ａと、第２端部３４１２ｃとは、本体３４１１の両端から突出する。

支持部材３４１２の第１端部３４１２ａ及び第２端部３４１２ｃは、補強部材３３に支持される。具体的には、支持部材３４１２の第１端部３４１２ａは、図５を参照して説明した第１支持孔３３ａに係合される。支持部材３４１２の第２端部３４１２ｃは、図６を参照して説明した第２支持孔３３ｃに係合される。支持部材３４１２は、外力に応じて弾性変形する。支持部材３４１２は、例えば、Ｘ軸正側方向に外力を受けると、Ｘ軸正側に弾性変形する。

図７（ｂ）を参照して説明したように、本体３４１１の外周面３４１１ａは、定着ベルト１０の内周面１０４と接触する。したがって、定着ベルト１０が回転すると、第１回転体３４１は、支持部材３４１２を回転軸心として回転する。

図３を参照して説明したように、回転体３４は、定着ベルト１０の内周面１０４と接触する。回転体３４は、定着ベルト１０の内周面１０４からＸ軸正側の外力を受ける。その結果、支持部材３４１２がＸ軸正側に弾性変形して、回転体３４が、定着ベルト１０を内周面１０４側からＸ軸負側に付勢する。

回転体３４が定着ベルト１０を内周面１０４側からＸ軸負側に付勢しているため、定着ベルト１０は撓み難い。定着ベルト１０が撓み難いため、定着ベルト１０は、座屈し難い。また、定着ベルト１０は、ベルト保持部材６０から剥がれ難い。定着ベルト１０が、座屈し難く、ベルト保持部材６０から剥がれ難いため、画像不良が生じる可能性は低減する。

図４を参照して説明したように、第１回転体３４１は、中心３３３よりも第１端部３３１側に位置するように配置される。第２回転体３４２は、第２端部３３２側に位置するように配置される。また、第１回転体３４１と、第２回転体３４２とは、補強部材３３の中心３３３に対して対称となるように配置される。したがって、定着ベルト１０は、第１端部３３１側又は第２端部３３２の一方に片寄ることなく移動する。

図５を参照して説明したように、角度θは鈍角である。定着ベルト１０のうち、第１回転体３４１と接触する部分は、第１引張方向Ｈ１に引っ張られる。第１引張方向Ｈ１は、Ｚ軸方向に交差する方向であって、回転軸心Ａ１方向と直交する方向である。より詳しくは、第１引張方向Ｈ１は、Ｚ軸方向に対して、定着ベルト１０の中心１０ｃから離れる方向へ傾斜する方向である。したがって、定着ベルト１０のうち、第１回転体３４１と接触している部分は第１端部側３３１側に引っ張られる。

定着ベルト１０のうち、第２回転体３４２と接触する部分は、第２引張方向Ｈ２に引っ張られる。第２引張方向Ｈ２は、Ｚ軸方向に交差する方向であって、回転軸心Ａ２方向と直交する方向である。より詳しくは、第２引張方向Ｈ２は、Ｚ軸方向に対して、定着ベルト１０の中心１０ｃから離れる方向へ傾斜する方向である。したがって、定着ベルト１０のうち、第２回転体３４２と接触している部分は第２端部側３３２側に引っ張られる。

そのため、定着ベルト１０が移動する場合、第１回転体３４１及び第２回転体３４２によって、定着ベルト１０の中心１０ｃは、第１端部１０１側及び第２端部１０２側に引っ張られる。その結果、定着ベルト１０の中心１０ｃはより撓み難くなる。

定着装置１の補強部材３３には、回転体３４が２個だけ設けられている。また、回転体３４は一般的な円筒コイルバネを使用している。そのため、定着装置１の生産コストは増大し難い。

図６及び図７を参照して説明したように、支持部材３４１２が弾性部材である。そのため、定着ベルト１０の形状が一定でなくても、回転体３４は形状の変化に応じて定着ベルト１０を付勢し続けることができる。

以上、図１〜図７を参照しながら本発明の実施形態を説明した。但し、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である（例えば、下記に示す（１）〜（３））。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数等は、図面作成の都合上から実際とは異なる。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質や形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

（１）図１〜図７を参照して説明したように、本発明の実施形態では、画像形成装置１００がモノクロ複合機であるが、本発明はこれに限定されない。例えば、画像形成装置１００はモノクロプリンターでもよい。あるいは、画像形成装置１００はカラー複合機、又はカラープリンターでもよい。

（２）本発明の実施形態では、加熱部３０は２つの回転体３４を有していたが、本発明はこれに限定されない。加熱部３０は、偶数個の回転体３４を有していればよい。具体的には、加熱部３０は、４個、又は６個の回転体３４を有していてもよい。

（３）本発明の実施形態では、２つの回転体３４は補強部材３３の中心３３３の長手方向の中心に対して対称に配置されていたが、本発明はこれに限定されない。回転体３４の数、及び形状によっては、必ずしも対称でなくてもよい。

本発明は、画像形成装置の分野に利用可能である。

１定着装置
１０ 定着ベルト
３０ 加熱部
３１ ヒーター
３２ ヒーター保持部材
３３ 補強部材
３４ 回転体
３４０ａ 第１回転体群
３４０ｂ 第２回転体群
３４１ 第１回転体
３４２ 第２回転体
１０４ 内周面
３３１ 第１端部
３３２ 第２端部
３３３ 中心

Claims (7)

1. 定着ベルトと、
   前記定着ベルトの内周面と対向する加熱部と
   を備え、
   前記加熱部は、
   前記定着ベルトを加熱するヒーターと、
   前記ヒーターを保持するヒーター保持部材と、
   前記ヒーター保持部材を補強する補強部材と、
   前記内周面と対向する偶数個の回転体と
   を有し、
   前記偶数個の回転体は、前記補強部材に設けられ、
   前記偶数個の回転体は、
   少なくとも１つの第１回転体を含む第１回転体群と、
   少なくとも１つの第２回転体を含む第２回転体群と
   を含み、
   前記第１回転体群は、前記補強部材の長手方向の中心よりも一方の端部側に配置され、前記第２回転体群は、前記補強部材の長手方向の中心よりも他方の端部側に配置される、定着装置。
2. 前記偶数個の回転体は、前記補強部材の長手方向の中心に対して対称に配置される、請求項１に記載の定着装置。
3. 前記第１回転体の回転軸心方向と、前記第２回転体の回転軸心方向とが交差する角度が鈍角である、請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
4. 前記加熱部は、前記回転体を２個有する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 前記回転体は、本体と、支持部材とを有し、
   前記本体は、両端部が開放された円筒形状であり、
   前記支持部材は、弾性部材であり、
   前記支持部材は、
   前記本体内に収納される収納部と、
   前記収納部が前記本体に収納されると、前記本体の両端からそれぞれ突出する端部と
   を有し、
   前記支持部材の前記端部がそれぞれ前記補強部材に支持される、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記支持部材は、コイルバネである、請求項５に記載の定着装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の定着装置と、
   記録媒体にトナー像を形成する画像形成部と
   を備え、
   前記定着装置は、前記トナー像を前記記録媒体に定着させる、画像形成装置。

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