JP2024007327A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】摺動部材のコストを抑制しながら、摺動部材を通じて加熱側からの熱が逃げるのを防止できる定着装置を提供する。【解決手段】可撓性の中空回転体である定着部材（９４）と、記録材が接触する定着部で前記定着部材を内周面側から支持するバックアップ部材（９３）と、前記定着部材を加熱する熱源（９１）とを備えた定着装置（９０）において、前記バックアップ部材（９３）とともに前記定着部材（９４）を張架する少なくとも一つの張架部材（９１，９５．９６）を設け、前記バックアップ部材（９３）を、非回転の支持部材（９３ａ）と、前記支持部材（９３ａ）上に設けた前記支持部材（９３ａ）よりも前記定着部材（９４）の内周面に対する摺動性が高い摺動部材（９３ｂ）とで構成した。そして、前記支持部材（９３ａ）の熱伝導率が、前記張架部材（９１，９５．９６）の少なくとも一つに比して小さいことを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関するものである。

従来、可撓性の中空回転体である定着部材と、記録材が接触する定着部で定着部材を内周面側から支持するバックアップ部材と、定着部材を加熱する熱源とを備えた定着装置が知られている。
例えば、特許文献１には、係る定着装置であって、バックアップ部材を、支持部材と、支持部材上に設けた摺動部材とで構成したものが記載されている。この摺動部材は、ニップ部（定着部）および少なくともニップ部より記録媒体の通過方向の下流側にわたって配置され、ニップ部に対応するニップ部対応部の熱伝導性に対して、ニップ部対応部以外のニップ部非対応部の熱伝導性が高い。

これにより、摺動部材のニップ部対応部の熱伝導性に対してニップ部非対応部の熱伝導性が高くない場合に比較して、ニップ部の非通紙領域における温度上昇が抑制されるとされている。さらに、ニップ部対応部の熱伝導性の設定により、ニップ部内で摺動部材を通じて加熱側からの熱が逃げてしまうことを防げるとされている。

ところが、摺動部材の各部間で熱伝導性を異ならせる必要があることから、適宜交換されるいわば消耗品である摺動部材のコストが高くなるという問題が残されていた。
そこで、本発明は、摺動部材のコストを抑制しながら、摺動部材を通じて加熱側からの熱が逃げるのを防止することを課題とする。

上述した課題を解決するために、本発明は、可撓性の中空回転体である定着部材と、記録材が接触する定着部で前記定着部材を内周面側から支持するバックアップ部材と、前記定着部材を加熱する熱源とを備えた定着装置において、前記バックアップ部材とともに前記定着部材を張架する少なくとも一つの張架部材を設け、前記バックアップ部材を、非回転の支持部材と、前記支持部材上に設けた前記支持部材よりも前記定着部材の内周面に対する摺動性が高い摺動部材とで構成し、前記支持部材の熱伝導率が、前記張架部材の少なくとも一つに比して小さいことを特徴とするものである。

本発明によれば、摺動部材のコストを抑制しながら、摺動部材を通じて加熱側からの熱が逃げるのを防止できる。

実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。 定着装置の拡大図。

以下、本発明に係る実施形態について図面を用いて説明する。図１は実施形態に係る画像形成装置としての電子写真方式のカラープリンタ（以下、「プリンタ」という）の概略構成図である。このプリンタ１００は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナー像を形成するための四つの画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋと、中間転写装置としての転写ユニット３０、二次転写ユニット４１を備えた二次転写装置４０、被搬送物としての記録材Ｐを収納するカセット６０、加熱ローラ９１と加圧ローラ９２を備えた定着装置９０などを備えている。

画像形成部となる四つの画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、粉体の現像剤として、互いに異なる色のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのトナーを用いる。それ以外は同様の構成になっている。画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、像担持体たるドラム状の感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ、ドラムクリーニング装置３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ、除電装置、帯電装置６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ、現像装置８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋ等を備えている。

帯電装置６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋで一様帯電された感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの表面は、画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの上方に配設された光書込ユニット１０１から発せられるレーザー光などの露光光によって光走査されて各色用の静電潜像が形成される。この静電潜像は、各色のトナーを有する現像装置８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋによって現像されて各色の像としてのトナー像Ｔになる。感光体２にはトナー像が形成される。感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋのトナー像Ｔは、無端状のベルト部材からなる中間転写ベルト３１のおもて面３１ａ上に一次転写されて担持される。

画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの下方には、中間転写ベルト３１を張架しながら図中時計回り方向に無端移動（回転走行）せしめるベルトユニットであり、一次転写装置である転写ユニット３０が配設されている。本実施形態では、中間転写ベルト３１の表面移動方向をベルト移動方向ａとする。

転写ユニット３０は、中間転写ベルト３１の他に、駆動ローラ３２、二次転写裏面ローラ３３、クリーニングバックアップローラ３４、四つの一次転写ローラ３５Ｙ、３５Ｍ、３５Ｃ、３５Ｋ、転写前ローラ３７などを備えている。中間転写ベルト３１は、駆動ローラ３２、二次転写裏面ローラ３３、クリーニングバックアップローラ３４、一次転写ローラ３５Ｙ、３５Ｍ、３５Ｃ、３５Ｋ及び転写前ローラ３７に巻き掛けられて支持され張架されている。そして、駆動モータなどの駆動手段によって図中時計回り方向に回転駆動される駆動ローラ３２の回転力により、同方向に無端移動して搬送される。

中間転写ベルト３１のループ外側の下方には、ベルト部材であり転写部材である二次転写ベルト４０６を備えた二次転写ユニット４１を備えたベルト方式の二次転写装置４０が配置されている。二次転写ベルト４０６は、分離ローラ４０１と、従動ローラ４０２、第１ブレード対向ローラ及び張力付与部材を構成するテンションローラ４０３、第２ブレード対向ローラ４０４及び二次転写ローラ４０５に巻き掛けられている。二次転写ユニット４１は、複数のクリーニング部材４０７，４０８も備えている。

二次転写装置４０の下方には、記録材Ｐを複数枚重ねた束の状態で収容可能な収容部となるカセット６０が配設されている。このカセット６０は、束の一番上の記録材Ｐにローラ６０ａを当接させており、これを所定のタイミングで回転駆動させることで、記録材Ｐをカセット６０から二次転写ニップＮ２に向かう搬送路６５に向けて送り出す。搬送路６５に送り出された記録材Ｐは、レジストローラ対６１によって二次転写ニップＮ２内で中間転写ベルト３１のおもて面３１ａ上のトナー像に同期するタイミングで二次転写ニップＮ２に送り出される。

中間転写ベルト３１のおもて面３１ａのトナー像は、二次転写電界やニップ圧の作用によって二次転写ニップＮ２で記録材Ｐ上に一括二次転写され、記録材Ｐの白色と相まってフルカラートナー像となる。

二次転写ニップＮ２よりも記録材搬送方向ｂの下流側には、定着装置９０が配設されている。定着装置９０は、トナー像が転写された記録材Ｐは定着装置９０に送り込まれ、フルカラートナー像中のトナーを軟化させて定着する。定着後の記録材Ｐは、定着装置９０内から排出されて機外へと排出される

図２は定着装置９０の拡大図である。図２に示されるように、定着装置９０は、加熱ローラ９１，加圧ローラ９２，バックアップ部材９３、定着ベルト９４，テンションローラ９５、支持ローラ９６からなる。定着回転体としての定着ベルト９４は、無端ベルトであり、可撓性の中空回転体である。定着ベルト９４は、加熱ローラ９１、加圧ローラ９２、バックアップ部材９３、テンションローラ９５、支持ローラ９６の周りにかけまわされる。テンションローラ９５は、移動自在に支持されており、定着ベルト９４にテンションをかけるように押されている。加熱ローラ９１は、ヒータを内部に有しており、定着ベルト９４を加熱する。加圧ローラ９２は、バックアップ部材９３上の定着ベルト９４と接触し、定着領域としての定着ニップを形成する。記録材Ｐが定着領域に接触し、トナー像を記録材Ｐ上に定着する。バックアップ部材９３は、定着ベルト９４の内周面に接触し、定着領域で定着ベルトを支持する。

駆動関係の一例は次のとおりである。画像形成装置内の駆動モータが駆動力を加圧ローラ９２に伝え、加圧ローラ９２が定着ベルト９４を駆動する。駆動された定着ベルト９４が他のローラを駆動する。駆動モータは、加圧ローラの代わりに、他のローラに駆動を伝えても良い。

定着装置９０は、トナー像が転写されて定着装置９０に送り込まれた記録材Ｐは、バックアップ部材９３上の定着ベルト部分と加圧ローラ９２とが当接する定着ニップ部（定着部）に挟まれる。定着装置９０は、定着ベルト９４によって記録材Ｐに伝える加熱ローラ９１から熱と定着ニップ部の加圧とにより、フルカラートナー像中のトナーを軟化させて定着する。

本実施形態の定着装置９０においては、バックアップ部材９３が定着装置９０内に固定されており、定着ニップ部を形成するバックアップローラを用いるベルトを有する定着装置とは異なる。具体的には、バックアップ部材９３は、定着装置９０の両側板に両端部が支持されたステー部材を、非回転の支持部材９３ａとして有する。図示の例では、支持部材９３ａの定着ベルト内周面が対向する面は平滑面になっている。

支持部材９３ａよりも定着ベルト９４の内周面に対する摺動性が高い（摩擦係数が小さい）摺動部材としての摺動シート９３ｂとを支持部材９３ａの定着ベルト内周面が対向する面上に設けて、バックアップ部材９３を構成する。摺動シート９３ｂは、例えば、定着ベルト９４の回転方向上流端を支持部材９３ａに固定し、同回転方向の下流側端を支持部材９３ａに固定することなくフリーな自由端とする。摺動シート９３ｂは、支持部材９３ａの定着ベルト内周面との対向部全体を覆う大きさを持つ。

そして、本実施形態の定着装置９０は、支持部材９３ａの熱伝導率が、張架部材としての加熱ローラ９１，テンションローラ９５，支持ローラ９６の少なくとも一つに比して小さい。より好ましくは、張架部材の何れよりも熱伝導率が小さい。これによれば、支持部材９３ａの熱伝導率が比較的小さいので、比較的大きな場合に比してバックアップ部材９３を介して定着ベルト９４からの熱を無駄に逃がすのを防止できる。具体的には、定着ベルト９４から摺動シート９３ｂに伝わった熱が支持部材９３ａを介して装置内に無駄に逃げるのを防止できる。

よって、定着ベルト９４からの熱を無駄に逃がすのを防止する目的で摺動シート９３ｂ自体の熱伝導率を必要以上に小さくする必要はなく、たとえば、通紙領域と非通紙領域との温度の均一化を考慮した摺動シートの熱伝導率にできる。この結果、特許文献１のように摺動シートのニップ対応部の熱伝導性を低くして熱が無駄に逃げるのを防止するとともに、摺動シートのニップ非対応部の熱伝導性は高くして幅方向における通紙領域と非通紙領域との温度の均一化を図るというように、各部で異なる熱伝導性を持たせる必要が無い。よって製法が簡単で、摺動シートのコスト上昇を避け得る。しかも、熱伝導率が比較的大きいテンションローラ９５や支持ローラ９６と定着ベルト９４が接触することも通紙領域と非通紙領域との温度の均一化に寄与できる。

支持ローラ９６、テンションローラ９５、摺動部材の支持部材９３ａと摺動シート９３ｂ、の具体的な材質と熱伝導率の例は、次のとおりである。支持ローラ９６、及び、テンションローラ９５は炭素鋼からなり、熱伝導率は約４３［Ｗ／ｍ・ｋ］である。支持部材９３ａを構成する素材としては、例えば、ガラス繊維やセラミックなどが挙げられ、熱伝導率は、０．２４～０．３[Ｗ／ｍ・ｋ]である。そのような材料は、例えば、株式会社ミスミグループ本社製のものを用いることができる。摺動シート９３ｂは、例えば、ＰＴＦＥからされてもよく、熱伝導率は約０．２５［Ｗ／ｍ・ｋ］となる。また、通紙領域と非通紙領域の温度差を減らすために、グラファイトから摺動シート９３ｂを作成してもよい。熱伝導率は室温付近での値である。

以上、好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば、支持ローラの本数は１本に限らず、２本でも良く、また３本以上としてもよい。例えば、画像形成装置としては、プリンタではなく、複写機、ファクシミリ単体、あるいは、複写機、プリンタ、ファクシミリ、スキャナのうちの少なくとも２つの機能を備えた複合機であってもよい。

また、以上は、ベルト張架方式の定着装置に関するものであるが、特許文献１に記載の定着装置のように定着ベルトとして比較的硬度が高いものを用いたいわゆるフリーベルトニップ方式の定着装置にも適用できる。この方式の定着装置では、外周面側の加圧部材と、内周面側の加圧受け部とで定着ベルトを挟んで定着ニップを形成し、他の定着ベルト部分は、単に軌道を規制するガイドを設ける程度で、ベルトを延ばすような張力を与える支持ローラは設けない。このような定着装置でも、加圧受け部を、支持部材と、支持部材上に設けた支持部材の表面よりも定着部材の内周面に対する摺動性が高い摺動部材とで構成し、支持部材の熱伝導率を、摺動部材よりも小さくすれば、同様に、定着ベルトの熱を無駄に逃がすのを抑制できる。支持部材は両端を定着装置両側板で支持されたいわゆるステー部材である。

本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の種々の態様を取り得る。
（態様１）
可撓性の中空回転体である定着部材（９４）と、記録材が接触する定着部で前記定着部材を内周面側から支持するバックアップ部材（９３）と、前記定着部材を加熱する熱源（９１）とを備えた定着装置（９０）において、前記バックアップ部材（９３）とともに前記定着部材（９４）を張架する少なくとも一つの張架部材（９１，９５．９６）を設け、前記バックアップ部材（９３）を、非回転の支持部材（９３ａ）と、前記支持部材（９３ａ）上に設けた前記支持部材（９３ａ）よりも前記定着部材（９４）の内周面に対する摺動性が高い摺動部材（９３ｂ）とで構成した。そして、前記支持部材（９３ａ）の熱伝導率が、前記張架部材（９１，９５．９６）の少なくとも一つに比して小さいことを特徴とする。これによれば、実施形態で説明したように、定着部材から摺動部材に伝わった熱が支持部材を介して無駄に逃げるのを防止できるので、熱が逃げることによる定着部で温度低下で定着性が不安定になることを防止できる。

（態様２）
態様１に記載の定着装置において、前記支持部材は、前記張架部材の何れよりも熱伝導率が小さいことが好ましい。
（態様３）
態様１または２に記載の定着装置において、前記バックアップ部材の定着部材内周面側の表面は平滑面であることが好ましい。
（態様４）
態様１乃至３の何れか一に記載の定着装置において、前記張架部材は、回転可能な支持ローラを含むことが好ましい。
（態様５）
態様１乃至４の何れか一に記載の定着装置において、前記熱源は、前記定着部材を張架する加熱ローラであることが好ましい。
（態様６）
態様１乃至５の何れか一に記載の定着装置において、前記張架部材は、定着部材のテンションを増大させる方向に移動自在に支持され、かつ増大させる向きに付勢されたテンションローラを含むことが好ましい。
（態様７）
態様１乃至６の何れか一に記載の定着装置において、前記定着部で前記定着部材の外周面との間で記録材を加圧する加圧部材を備えることが好ましい。
（態様８）
可撓性の中空回転体である定着部材と、前記定着部材の外周面との間で記録材を加圧する加圧部材と、前記定着部材を加熱する熱源と、前記定着部材を介して前記加圧部材の加圧力を受ける加圧受け部とを備えた定着装置において、前記加圧受け部を、支持部材と、前記支持部材上に設けた前記支持部材の表面よりも前記定着部材の内周面に対する摺動性が高い摺動部材とで構成し、前記支持部材の熱伝導率が、前記摺動部材よりも小さいことを特徴とする。
（態様９）
画像形成装置は、態様１乃至８の何れか一に記載の定着装置を備えることが好ましい。

１Ｃ ：画像形成ユニット
１Ｋ ：画像形成ユニット
１Ｍ ：画像形成ユニット
１Ｙ ：画像形成ユニット
２ ：感光体
２Ｃ ：感光体
２Ｋ ：感光体
２Ｍ ：感光体
２Ｙ ：感光体
３Ｃ ：ドラムクリーニング装置
３Ｋ ：ドラムクリーニング装置
３Ｍ ：ドラムクリーニング装置
３Ｙ ：ドラムクリーニング装置
６Ｃ ：帯電装置
６Ｋ ：帯電装置
６Ｍ ：帯電装置
６Ｙ ：帯電装置
８Ｃ ：現像装置
８Ｋ ：現像装置
８Ｍ ：現像装置
８Ｙ ：現像装置
３０ ：転写ユニット
３１ ：中間転写ベルト
３１ａ ：おもて面
３２ ：駆動ローラ
３３ ：二次転写裏面ローラ
３４ ：クリーニングバックアップローラ
３５Ｃ ：一次転写ローラ
３５Ｋ ：一次転写ローラ
３５Ｍ ：一次転写ローラ
３５Ｙ ：一次転写ローラ
３７ ：転写前ローラ
４０ ：二次転写装置
４１ ：二次転写ユニット
６０ ：カセット
６０ａ ：ローラ
６１ ：レジストローラ対
６５ ：搬送路
９０ ：定着装置
９１ ：加熱ローラ
９２ ：加圧ローラ
９３ ：バックアップ部材
９３ａ ：支持部材
９３ｂ ：摺動シート
９４ ：定着ベルト
９５ ：テンションローラ
９６ ：支持ローラ
１００ ：プリンタ
１０１ ：光書込ユニット
４０１ ：分離ローラ
４０２ ：従動ローラ
４０３ ：テンションローラ
４０４ ：第２ブレード対向ローラ
４０５ ：二次転写ローラ
４０６ ：二次転写ベルト
４０７ ：クリーニング部材
４０８ ：クリーニング部材
４８０ ：加圧装置
４９０ ：ヒータ
Ｎ２ ：二次転写ニップ
Ｐ ：記録材
Ｔ ：トナー像
ａ ：ベルト移動方向
ｂ ：記録材搬送方向

特開２０１５－１３２７２２号公報

Claims (9)

1. 可撓性の中空回転体である定着部材と、
   記録材が接触する定着部で前記定着部材を内周面側から支持するバックアップ部材と、
   前記定着部材を加熱する熱源とを備えた定着装置において、
   前記バックアップ部材とともに前記定着部材を張架する少なくとも一つの張架部材を設け、
   前記バックアップ部材を、非回転の支持部材と、前記支持部材上に設けた前記支持部材よりも前記定着部材の内周面に対する摺動性が高い摺動部材とで構成し、
   前記支持部材の熱伝導率が、前記張架部材の少なくとも一つに比して小さいことを特徴とする定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置において、
   前記支持部材は、前記張架部材の何れよりも熱伝導率が小さいことを特徴とする定着装置。
3. 請求項１に記載の定着装置において、
   前記バックアップ部材の定着部材内周面側の表面は平滑面であることを特徴とする定着装置。
4. 請求項１に記載の定着装置において、
   前記張架部材は、回転可能な支持ローラを含むことを特徴とする定着装置。
5. 請求項１に記載の定着装置において、
   前記熱源は、前記定着部材を張架する加熱ローラであることを特徴とする定着装置。
6. 請求項１に記載の定着装置において、
   前記張架部材は、定着部材のテンションを増大させる方向に移動自在に支持され、かつ増大させる向きに付勢されたテンションローラを含むことを特徴とする定着装置。
7. 請求項１に記載の定着装置において、
   前記定着部で前記定着部材の外周面との間で記録材を加圧する加圧部材を備えることを特徴とする定着装置。
8. 可撓性の中空回転体である定着部材と、
   前記定着部材の外周面との間で記録材を加圧する加圧部材と、
   前記定着部材を加熱する熱源と、
   前記定着部材を介して前記加圧部材の加圧力を受ける加圧受け部と
   を備えた定着装置において、
   前記加圧受け部を、支持部材と、前記支持部材上に設けた前記支持部材の表面よりも前記定着部材の内周面に対する摺動性が高い摺動部材とで構成し、
   前記支持部材の熱伝導率が、前記摺動部材よりも小さいことを特徴とする定着装置。
9. 請求項１乃至８の何れか一に記載の定着装置を備えた画像形成装置。

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