JP6050844B2 - 定着装置及び該定着装置を備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置及び該定着装置を備えた画像形成装置に関する。

従来より、加熱手段により加熱される無端状の定着ベルトと、該定着ベルトの内周面に当接する押圧パッドと、押圧パッドに対して定着ベルトを挟んで所定の圧力で圧接される加圧ローラーとを備えた定着装置は知られている（例えば、特許文献１参照）。加圧ローラーは、定着ベルトとの間に定着ニップ部を形成すると共に定着ベルトに対して回転駆動力を付与する。

この種の定着装置では、定着ベルトが加圧ローラーに対してスリップすると、定着ベルトが加熱手段によって局所的に加熱されて破損するという問題がある。この問題を回避するべく、例えば特許文献１に示す定着装置では、定着ベルトの回転軸方向の端部にキャップ部材を装着し、キャップ部材の回転を回転検出手段により検出することで定着ベルトの回転を間接的に検出するようにしている。そしてこの定着装置は、回転検出手段によってキャップ部材（つまりは定着ベルト）の回転が検出された場合にのみ加熱手段を作動させるようにしている。この定着装置において、上記キャップ部材は、定着ベルトの端部の外周面を覆う円筒部と円筒部の一端側を閉塞する円板部とを有している。円筒部の内周面には、定着ベルトの回転をキャップ部材に伝達する回転伝達部材が取付けられている。回転伝達部材は弾性部材により構成されていて、粘着テープ等の接着材により円筒部の周面に接着されている。回転伝達部材は、矩形状のシート材の対向する２つの端縁部を突き合わせて環状に形成されている。回転伝達部材は、定着ベルトの外周面に接触して定着ベルトの回転をキャップ部材に伝達する。回転伝達部材は、定着ベルトとの接触部において圧縮変形することで接触圧を確保している。

特開２０１４−１６７５６６号公報

ここで、上記特許文献１に示す定着装置では、定着ベルトの回転中、回転伝達部材の内周面に対して定着ベルトの外周面から摩擦力が作用する。この摩擦力は、回転伝達部材の対向する２つの端縁部のうち下流側に位置する端縁部を円筒部の内周面から剥離させる向きに作用する。このため、定着ベルトの回転中にこの下流側の端縁部が円筒部の内周面から剥離してしまう場合がある。この剥離が生じると、定着ベルトの回転を回転伝達部材によってキャップ部材に効率良く伝達することができず、キャップ部材を利用した定着ベルトの回転検出を精度良く行うことができなくなる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、回転伝達部材における対向する２つの端縁部のうちベルト回転方向の下流側に位置する端縁部が、定着ベルトからの摩擦力により剥離するのを防止することにある。

本発明に係る定着装置は、無端状の定着ベルトと、上記定着ベルトを加熱するための加熱手段と、上記定着ベルトの内側に配置され、該定着ベルトの内周面に当接する当接部材と、上記当接部材に対して上記定着ベルトを挟んで所定の圧力で圧接されることで上記定着ベルトとの間に定着ニップ部を形成するとともに上記定着ベルトに対して所定の向きに回転駆動力を付与する加圧ローラーと、上記定着ベルトの回転軸方向の端部の外周面を覆うように配置された円筒部と、弾性部材からなる矩形状のシート材の対向する２つの端縁部を近接させることで略環状に形成され、上記円筒部の内周面と上記定着ベルトの外周面とに挟まれて該定着ベルトの回転を上記円筒部に伝達する回転伝達部材と、上記回転伝達部材を上記円筒部の内周面に接着させる接着材と、上記円筒部の回転を検出する回転検出手段と、を備えている。

そして、上記円筒部の内周面には、上記回転伝達部材における上記対向する２つの端縁部のうちベルト回転方向の下流側に位置する端縁部を収容する第一収容凹部が形成されている。

この構成によれば、定着ベルトが加圧ローラーからの駆動力を受けて回転すると、定着ベルトの回転が回転伝達部材に伝達される。この回転伝達部材は接着材を介してキャップ部材に接着されているので、キャップ部材と回転伝達部材と定着ベルトとが一体で回転する。この回転中、回転伝達部材の内周面には、定着ベルトの外周面より摩擦力が作用する。この摩擦力は、回転伝達部材の対向する２つの端縁部のうち下流側に位置する端縁部を円筒部の内周面から剥離させる向きに作用する。このため、従来の定着装置では、定着ベルトの回転中にこの下流側の端縁部が円筒部の内周面から剥離するという問題がある。

これに対して上記構成では、回転伝達部材における対向する２つの端縁部のうち下流側の端縁部が円筒部の内周面に形成された収容凹部に収容されている。これにより、回転伝達部材の下流側の端縁部を定着ベルトの外周面よりも径方向外側に離間させることができる。したがって、定着ベルトからの摩擦力が回転伝達部材の下流側の端縁部に直接作用するのを防止して、該下流側の端縁部の剥離を抑制することができる。よって、回転伝達部材の下流側の端縁部が剥離することにより回転伝達部材の回転伝達効率が低下するのを防止することができる。延いては、定着ベルトの回転と円筒部の回転とを精度良く同期させて、円筒部を利用した定着ベルトの回転検出を精度良く行うことができる。

上記第一収容凹部は、上記円筒部の軸方向から見て、径方向外側に向かってベルト回転方向の上流側に傾斜していることが好ましい。

この構成によれば、回転伝達部材における第一収容凹部に収容される部分（下流側の端縁部）の根本に作用する応力を低く抑えつつ、回転伝達部材における上記下流側の端縁部を定着ベルトの外周面よりも外側に離間させることができる。

上記円筒部は、上記定着ベルトの回転軸方向の両端部のそれぞれに対して設けられ、上記円筒部の内周面には、上記回転伝達部材における上記対向する２つの端縁部のうちベルト回転方向の上流側に位置する端縁部を収容する第二収容凹部がさらに形成されていることが好ましい。

この構成によれば、定着ベルトの回転方向を気にせずに円筒部を定着ベルトの両端部に組み付けることができるので、作業者の負担が軽減される。

上記第一収容凹部は、上記円筒部の軸方向から見て、径方向外側に向かってベルト回転方向の上流側に傾斜し、上記第二収容凹部は、上記円筒部の軸方向から見て、径方向外側に向かってベルト回転方向の下流側に傾斜しており、上記第一収容凹部の上記傾斜の角度と上記第二収容凹部の上記傾斜の角度とは等しいことが好ましい。

この構成によれば、定着ベルトの回転軸方向の一端部に装着される円筒部と他端部に装着される円筒部とを共通化することができる。よって、定着ベルトの一端部に組み付けるべき円筒部を他端部に組み付けてしまうといった誤組みを防止することができる。したがって、作業者は、定着ベルトの回転方向を気にせずに円筒部を定着ベルトの両端部に組み付けることができるので、作業負担が軽減される。

本発明に係る画像形成装置は上記定着装置を備えている。

本発明によれば、回転伝達部材における対向する２つの端縁部のうちベルト回転方向の下流側に位置する端縁部が、定着ベルトからの摩擦力により剥離するのを防止することができる。

図１は、実施形態における定着装置を備えた画像形成装置の内部構造を示す概略図である。 図２は、定着装置を示すベルト回転軸方向から見た概略図である。 図３は、定着装置を示すベルト回転軸に直交する方向から見た側面図である。 図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 図５は、図３のＶ−Ｖ線断面図である。 図６は、実施形態２を示す図４相当図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

《実施形態１》
図１は、本実施形態における画像形成装置１の一例であるレーザープリンターを示す概略図である。以下の説明において、「前」、「後」は画像形成装置１の前側、後側を意味し、「左」、「右」は、画像形成装置１を前側から見たときの左側、右側を意味する。

この画像形成装置１は、図１に示すように、箱状のプリンタ本体２と、手差し給紙部６と、カセット給紙部７と、画像形成部８と、定着装置９と、排紙部１０とを備えている。そうして、画像形成装置１は、プリンタ本体２内の搬送路Ｌに沿って用紙を搬送しながら、不図示の端末等から送信される画像データに基づいて用紙に画像を形成するように構成されている。

手差し給紙部６は、プリンタ本体２の１つの側部に開閉可能に設けられた手差しトレイ４と、プリンタ本体２の内部に回転可能に設けられた手差し用の給紙ローラー５とを有している。

カセット給紙部７は、プリンタ本体２の底部に設けられている。カセット給紙部７は、互いに重ねられた複数の用紙を収容する給紙カセット１１と、給紙カセット１１内の用紙を１枚ずつ取り出すピックローラ１２と、取り出された用紙を１枚ずつ分離して搬送路Ｌへと送り出すフィードローラ１３及びリタードローラ１４とを備えている。

画像形成部８は、プリント本体２内におけるカセット給紙部７の上方に設けられている。画像形成部８は、プリンタ本体２内に回転可能に設けられた像担持体である感光ドラム１６と、感光ドラム１６の周囲に配置された帯電器１７と、現像部１８と、転写ローラー１９及びクリーニング部２０と、感光ドラム１６の上方に配置された光走査装置であるレーザスキャナユニット（ＬＳＵ）３０と、トナーホッパー２１とを備えている。そうして、画像形成部８は、手差し給紙部６又はカセット給紙部７から供給された用紙に画像を形成するようになっている。

尚、搬送路Ｌには、送り出された用紙を、一時的に待機させた後に所定のタイミングで画像形成部８に供給する一対のレジストローラ１５が設けられている。

定着装置９は、画像形成部８の側方に配置されている。定着装置９は、定着ベルト２２と不図示の付勢部材により定着ベルト２２に圧接される加圧ローラー２３とを備えている。そうして、定着装置９は、画像形成部８で用紙に転写されたトナー像を当該用紙に定着させるように構成されている。

排紙部１０は、定着装置９の上方に設けられている。排紙部１０は、排紙トレイ３と、排紙トレイ３へ用紙を搬送するための排紙ローラー対２４と、排紙ローラー対２４へ用紙を案内する複数の搬送ガイドリブ２５とを備えている。排紙トレイ３は、プリンタ本体２の上部に凹状に形成されている。

画像形成装置１が画像データを受信すると、画像形成部８において、感光ドラム１６が回転駆動されると共に、帯電器１７が感光ドラム１６の表面を帯電させる。

そして、画像データに基づいて、レーザ光がレーザスキャナユニット３０から感光ドラム１６へ出射される。感光ドラム１６の表面には、レーザ光が照射されることによって静電潜像が形成される。感光ドラム１６上に形成された静電潜像は、現像部１８で帯電したトナーにより現像されることで、トナー像として可視像となる。

その後、用紙は転写ローラー１９により感光ドラム１６の表面に押し付けられ、それと同時に当該用紙に対してトナーと逆帯電極性のバイアスが印加される。この結果、感光ドラム１６のトナー像が用紙へ転写される。トナー像が転写された用紙は、定着装置９において定着ベルト２２と加圧ローラー２３とにより加熱及び加圧される。その結果、トナー像が用紙に定着する。

定着装置９は、図２に示すように、上記定着ベルト２２、上記加圧ローラー２３、誘導加熱部３０、及び押圧部材４０を備えている。

加圧ローラー２３は定着装置９のハウジング（図示省略）に回転可能に支持されている。誘導加熱部３０及び押圧部材４０は定着装置９のハウジングに固定支持されている。

定着ベルト２２は、無端状の耐熱ベルトであり、内周側から順に、電鋳ニッケルからなる誘導発熱層と、シリコンゴム等からなる弾性層と、フッ素樹脂等からなりニップ部Ｎで未定着トナー像を溶融定着する際の離型性を向上させる離型層と、が積層されて構成されている。尚、図２では、簡略化のためにこれら各層を区別せずに描いてる。

加圧ローラー２３は、ステンレス鋼等からなる芯金２３ａと、芯金２３ａの外周面に設けられシリコンゴム等からなる弾性層２３ｂと、弾性層２３ｂの表面を覆うフッ素樹脂等からなる離型層（図示省略）と、を備えている。また、加圧ローラー２３は図示しないモーター等の駆動源によって回転駆動され、加圧ローラー２３の回転によって定着ベルト２２は従動回転する。加圧ローラー２３と定着ベルト２２との圧接する部分にはニップ部Ｎが形成され、ニップ部Ｎでは、搬送される用紙上の未定着トナー像を加熱及び加圧して当該用紙に定着させる。

押圧部材４０は、フレーム部４１、押圧パッド部４２、及び円弧ガイド部４３を有している。押圧パッド部４２は、定着ベルト２２を挟んで加圧ローラー２３に対向して配置されている。押圧パッド部４２は、例えば液晶ポリマーからなり、定着ベルト２２を加圧ローラー２３側に押圧する。加圧ローラー２３は、不図示の付勢部材により押圧パッド部４２側に付勢されている。加圧ローラーは、押圧パッド部４２に対して定着ベルト２２を挟んで押し付けられている。円弧ガイド部４３は、押圧パッド部４２に対して定着ベルト２２の回転中心を挟んで反対側に配置されている。円弧ガイド部４３は、上側に凸となる円弧状の断面を有している。円弧ガイド部４３は、誘導加熱部３０に対向して配置され、定着ベルト２２が該誘導加熱部３０に沿って走行するように定着ベルト２２の内周面をガイドする。

誘導加熱部３０は、定着ベルト２２の上端部を囲うように定着ベルト２２に対向して配設され、電磁誘導により定着ベルト２２を加熱する。詳しくは、誘導加熱部３０は、コイル３１、ボビン３２及び磁性体コア３３を備えている。コイル３１は、ボビン３２に対して定着ベルト２２の回転軸方向に沿って複数回巻き回されている。コイル３１は、図示しない電源に接続され、該電源から供給される高周波電流により磁界を発生させる。コイル３１の磁界によって磁性体コア３３から発せられる磁束は、定着ベルト２２を貫通してジュール熱を発生させる。この結果、定着ベルト２２が発熱することとなる。上記電源は、後述するコントローラー１００（図３参照）によって制御される。

図３に示すように、定着装置９は、定着ベルト２２の回転軸方向（前後方向）の両端部に装着される一対のキャップ部材５０と、一方のキャップ部材５０に従動して回転する被検出部材５７と、被検出部材５７の回転を検出する回転検出センサー５８とをさらに備えている。

キャップ部材５０は、定着ベルト２２の回転軸方向の端部を径方向外側から覆う円筒部５１（図４参照）と、円筒部５１の軸方向の一側端側を覆う円板部５２とを有している。キャップ部材５０の軸方向の他端側は開放している。キャップ部材５０はこの開放側から定着ベルト２２の軸方向の端部に外挿される。円板部５２の中心部には貫通孔５２ａが形成されている。上記押圧部材４０は、この貫通孔５２ａ内を貫通する連結部材４５（図３にのみ示す）を介して定着装置９のハウジングに固定されている。

上記円筒部５１の外周面には従動ギアー５５に噛合するギアー部５１ａ（図３参照）が形成されている。従動ギアー５５は、連結シャフト５６を介して円筒キャップ状の被検出部材５７に連結されている。回転検出センサー５８は、発光部と受光部とを有するＰＩセンサーからなる。回転検出センサー５８は、この受光部と発光部との間に被検出部材５７の周壁が位置するように配置されている。被検出部材５７の周壁には回転検知用のスリット孔が形成されている。回転検出センサー５８は、被検出部材５７が所定速度で回転しているか否かを検出して、その検出信号をコントローラー１００に出力する。

コントローラー１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータからなる。コントローラー１００は、回転検出センサー５８からの検出信号を基に、キャップ部材５０が所定速度で回転しているか否かを判定する。コントローラー１００は、キャップ部材５０が所定速度で回転していると判断した場合（つまり定着ベルト２２がスリップせずに正常に回転していると判断した場合）には誘導加熱部３０を作動させる一方、円筒部５０ａが所定速度で回転していないと判断した場合（つまり定着ベルト２２がスリップしていると判断した場合）には誘導加熱部３０の作動を停止する。

図４は、定着ベルト２２の後端部に装着された一方のキャップ部材５０を含む断面図であり、図５は定着ベルト２２の前端部に装着された他方のキャップ部材５０を含む断面図である。両キャップ部材５０は収容凹部５１ａの傾斜方向が異なっているように見えるが、定着ベルト２２の回転方向との関係で見ると両収容凹部５１ａの傾斜方向は同じである。したがって、以下では、図４を参照しながら、一方のキャップ部材５０についてのみ説明を行い、他方のキャップ部材５０についての説明は省略する。

キャップ部材５０は、例えば樹脂材料によって構成されている。キャップ部材５０の円筒部５１の内周面には、定着ベルト２２の回転をキャップ部材５０に伝達するための回転伝達部材６２が取付けられている。回転伝達部材６２は、矩形状のシート材の対向する２つの端縁部６２ａ，６２ｂを近接させることにより略環状に形成されている。シート材はゴム等の弾性部材からなる。回転伝達部材６２の外周面は、接着材としての両面テープ６１により円筒部５１の内周面に接着されている。円筒部５１の内周面には、筒軸方向から見て、径方向外側に向かってベルト回転方向の上流側に傾斜する収容凹部５１ａが形成されている。収容凹部５１ａは、円筒部５１の内周面における軸方向の略全体に亘って形成されている。収容凹部５１ａは、回転伝達部材６２の上記対向する２つの端縁部６２ａ，６２ｂのうちベルト回転方向（定着ベルト２２の回転方向）の下流側の端縁部６２ｂに係合する。そうして、収容凹部５１ａは、該端縁部６２ｂを定着ベルト２２の外周面よりも径方向外側に離間した状態で収容する。そうして回転伝達部材６２の下流側の端縁部６２ｂは、上流側の端縁部６２ａの径方向外側に乗り上げるようにして配置されている。

上記キャップ部材５０を定着ベルト２２に装着した状態では、回転伝達部材６２は定着ベルト２２の外周面と円筒部５１の内周面とに挟まれて圧縮変形する。回転伝達部材６２が圧縮変形することで、定着ベルト２２の外周面と回転伝達部材６２の内周面との間に大きな摩擦力（いわゆるグリップ力）が発生する。これにより、定着ベルト２２の回転が回転伝達部材６２を介してキャップ部材５０に伝達される。上記摩擦力は、回転伝達部材６２における２つの端縁部６２ａ，６２ｂのうち下流側に位置する端縁部６２ｂを円筒部５１の内周面から剥離させる向きに作用する。このため、従来の定着装置９では、定着ベルト２２の回転中にこの下流側の端縁部６２ｂが円筒部５１の内周面から剥離する虞があった。

これに対して上記実施形態１では、回転伝達部材６２における下流側の端縁部６２ｂが円筒部５１の内周面に形成された収容凹部５１ａに係合して定着ベルト２２の外周面よりも径方向外側に位置している。したがって、定着ベルト２２からの摩擦力が回転伝達部材６２における下流側の端縁部６２ｂに直接作用するのを防止して、該下流側の端縁部６２ｂの剥離を抑制することができる。よって、回転伝達部材６２の下流側の端縁部６２ｂが剥離することにより回転伝達部材６２の回転伝達効率が低下するのを防止することができる。延いては、キャップ部材５０（円筒部５１）の回転と定着ベルト２２の回転とを確実に同期させることができる。よって、キャップ部材５０を利用した定着ベルト２２の回転検出を精度良く行うことができる。

また、上記収容凹部５１ａは、円筒部５１の筒軸方向から見て、径方向外側に向かってベルト回転方向の上流側に傾斜している。

これにより、回転伝達部材６２に収容凹部５１ａに収容される部分（下流側の端縁部６２ｂ）の根本に大きな屈曲力を作用させることなく、回転伝達部材６２における下流側の端縁部６２ｂを定着ベルト２２の外周面よりも外側に離間させることができる。

《実施形態２》
図６は実施形態２を示している。本実施形態は、円筒部５１の内周面に第一及び第二収容凹部５１ａ，５１ｂが形成されている点が上記実施形態１とは異なる。尚、実施形態１と同じ構成部分については同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

第一収容凹部５１ａは、回転伝達部材６２におけるベルト回転方向の下流側の端縁部６２ｂを収容する。第二収容凹部５１ｂは、回転伝達部材６２におけるベルト回転方向の上流側の端縁部６２ａを収容する。

第一収容凹部５１ａは、円筒部５１の筒軸方向から見て、径方向外側に向かってベルト回転方向の上流側に傾斜している。第二収容凹部５１ｂは、円筒部５１の筒軸方向から見て、径方向外側に向かってベルト回転方向の下流側に傾斜している。第一収容凹部５１ａの傾斜角度と第二収容凹部５１ｂの傾斜角度とは等しい。第一収容凹部５１ａと第二収容凹部５１ｂとは、円筒部５１の軸心を通り両収容凹部５１ａ，５１ｂの境界を通る直線Ｌに対して線対称に形成されている。

上記実施形態２の定着装置９によれば、定着ベルト２２の回転軸方向の一端部に装着される円筒部５１と他端部に装着される円筒部５１とを共通化することができる。よって、定着ベルト２２の一端部に組み付けるべき円筒部５１を他端部に組み付けてしまうといった誤組みを防止することができる。また作業者にとっては、定着ベルト２２の回転方向を気にせずに円筒部５１を定着ベルト２２に組み付けることができるので、作業負担が軽減される。

《他の実施形態》
上記実施形態では、キャップ部材５０は円筒部５１と円板部５２とを有しているが、円板部５２は必ずしも必要ではない。

上記実施形態では、回転伝達部材６２を円筒部５１の内周面に接着するための接着材として両面テープ６１を使用するようにしているが、これに限ったものではなく、接着材は例えば光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂で構成されていてもよい。

以上説明したように、本発明は、定着装置及び該定着装置を備えた画像形成装置について有用である。

Ｎ ニップ部
１ 画像形成装置
２２ 定着ベルト
２３ 加圧ローラー
３０ 誘導加熱部（加熱手段）
４０ 押圧部材
５１ 円筒部
５１ａ 収容凹部
５８ 回転検出センサー（回転検出手段）
６１ 両面テープ（接着材）
６２ 回転伝達部材

Claims (5)

1. 無端状の定着ベルトと、
   上記定着ベルトを加熱するための加熱手段と、
   上記定着ベルトの内側に配置され、該定着ベルトの内周面に当接する当接部材と、
   上記当接部材に対して上記定着ベルトを挟んで所定の圧力で圧接されることで上記定着ベルトとの間に定着ニップ部を形成するとともに上記定着ベルトに対して所定の向きに回転駆動力を付与する加圧ローラーと、
   上記定着ベルトの回転軸方向の端部の外周面を覆うように配置された円筒部と、
   弾性部材からなる矩形状のシート材の対向する２つの端縁部を近接させることで略環状に形成され、上記円筒部の内周面と上記定着ベルトの外周面とに挟まれて該定着ベルトの回転を上記円筒部に伝達する回転伝達部材と、
   上記回転伝達部材を上記円筒部の内周面に接着させる接着材と、
   上記円筒部の回転を検出する回転検出手段と、を備え、
   上記円筒部の内周面には、上記回転伝達部材における上記対向する２つの端縁部のうちベルト回転方向の下流側に位置する端縁部を収容する第一収容凹部が形成されている、定着装置。
2. 請求項１記載の定着装置において、
   上記第一収容凹部は、上記円筒部の軸方向から見て、径方向外側に向かってベルト回転方向の上流側に傾斜している、定着装置。
3. 請求項２記載の定着において、
   上記円筒部は、上記定着ベルトの回転軸方向の両端部のそれぞれに対して設けられ、
   上記円筒部の内周面には、上記回転伝達部材における上記対向する２つの端縁部のうちベルト回転方向の上流側に位置する端縁部に係合する第二収容凹部がさらに形成されている、定着装置。
4. 請求項３記載の定着装置において、
   上記第一収容凹部は、上記円筒部の軸方向から見て、径方向外側に向かってベルト回転方向の上流側に傾斜し、
   上記第二収容凹部は、上記円筒部の軸方向から見て、径方向外側に向かってベルト回転方向の下流側に傾斜しており、
   上記第一収容凹部の上記傾斜の角度と上記第二収容凹部の上記傾斜の角度とは等しい、定着装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の定着装置を備えた画像形成装置。
   

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