JP6056921B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

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の定着工程において、中空のベルト部材を用いる技術が知られている。かかるベルト部材を用いる場合においては、ベルト部材の撓みや変形などを防止する目的で、ベルト部材の両端や内側に他の部材が備え付けられることがある。例えば、特許文献１には、加圧ベルトの内面を案内する概円筒形状のガイド部と、加圧ベルトの端面に当接するフランジ部とを備える定着装置が記載されている。また、特許文献２には、定着ベルトの内部にホルダ部材を備えるとともに、定着ベルトを両端で支持するエッジガイドを備え、エッジガイドがホルダ部材にねじ止めされている定着装置が記載されている。

特開２００８−２９２７９３号公報 特開２０１０−１６４９９９号公報

本発明の目的は、ベルト部材を用いる定着装置において、ベルト部材の両端部にある案内部材の倒れを抑制することにある。

本発明の請求項１に係る定着装置は、加熱手段と、
記録媒体を前記加熱手段との間で挟み込んで前記記録媒体を搬送しながら加圧する加圧手段とを備え、
前記加圧手段は、
前記加熱手段の回転に伴って回転するベルト部材と、
前記ベルト部材の内周面側に位置し、前記記録媒体の搬送方向と直交する方向である幅方向に伸び、ニップ領域において前記ベルト部材の前記内周面を前記加熱手段側に向けて接触させることによって、前記ベルト部材を前記加熱手段に接触させる接触部材と、
前記ベルト部材の内周面側に位置し、前記幅方向に伸び前記接触部材を保持する加圧部材と、
前記幅方向における前記ニップ領域の端よりも外側に張り出すとともにその端に端面部を有する張出部と、
前記ベルト部材の内周面と接触し前記ベルト部材を案内する案内面を備える案内部材とを備え、
前記案内部材は、
前記幅方向における前記加圧部材の端面部に接触する第１接触部と、
前記ベルト部材の回転中心よりも前記搬送方向の下流側に位置し、前記加圧部材の前記幅方向における中央側に位置する前記案内面の端よりも前記中央側に張り出して位置し、前記加圧部材の面のうち前記幅方向に沿う面に接触する第２接触部とを備える
ことを特徴とする定着装置。

本発明の請求項２に係る定着装置においては、前記第２接触部は、前記加圧部材を構成する面のうち前記搬送方向と垂直な面に接触する。
本発明の請求項３に係る定着装置においては、前記案内部材は、前記加圧部材の端部が挿入される孔部をさらに備える。
本発明の請求項４に係る画像形成装置定着装置においては、シート状の媒体にトナー像を転写する転写手段と、前記転写手段によりトナー像が転写された媒体を加熱及び加圧して当該トナー像を当該媒体に定着させる定着装置を備える。

請求項１、３に記載の構成によれば、接触部材及び加圧部材によって案内部材の倒れを抑制しない構成に比べ、案内部材の倒れを少ない部品点数で抑制することが可能である。

画像形成装置の全体構成を概略的に示す図 定着部のニップ領域の構成を示す断面図 定着部の全体構成を示す斜視図 ベルト部材が装着された状態の加圧部を示す図 接触部材及び加圧部材の正面図 接触部材及び加圧部材の右側面図 案内部材の正面図及び背面図 案内部材の右側面図 案内部材が接触部材及び加圧部材と接触した状態の加圧部を示す図

図１は、本発明の一実施形態である画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。図１に示す画像形成装置１００は、電子写真方式のモノクロプリンタであり、収容部１０と、供給ロール２０と、搬送ロール３０と、転写部４０と、定着部５０と、排出ロール６０とを備える。これらの構成は、筐体１００ａに収容され、又は取り付けられている。また、画像形成装置１００は、図示したこれらの構成のほかに、画像形成装置１００の各部の動作を制御する制御手段や、画像データを取得する取得手段を備えている。制御手段は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の演算装置やメモリなどを備える。取得手段は、例えば、パーソナルコンピュータ等の外部装置と接続する手段や、いわゆるメモリカード等の着脱可能な記憶手段から画像データを読み出す手段である。

収容部１０は、用紙Ｐを収容する手段である。ここにおいて、用紙Ｐは、トナーが転写され、定着処理が行われることにより画像が記録されるシート状の記録媒体であり、本発明に係る媒体の一例に相当するものである。供給ロール２０は、用紙Ｐを供給する手段である。供給ロール２０は、収容部１０に収容された用紙Ｐの１枚と接触し、これを送り出す。用紙Ｐは、図１に示す搬送経路Ｐ１（二点鎖線）に沿って搬送される。

搬送ロール３０は、供給ロール２０により供給された用紙Ｐを、タイミングを調整しながら搬送する手段である。搬送ロール３０は、転写部４０がトナー像を形成するタイミングに合わせて用紙Ｐを搬送する。転写部４０は、搬送ロール３０により搬送された用紙Ｐにトナーを転写する手段である。転写部４０は、感光体４１と、感光体４１にトナー像を形成するための手段（帯電、露光及び現像の各工程を行う手段）とを備えるとともに、感光体４１に形成されたトナー像を用紙Ｐに転写する転写ロール４２を備える。転写部４０は、本発明に係る転写手段の一例である。

なお、説明の便宜上、以下においては、用紙Ｐのトナー像が転写される側を「表」といい、その反対側を「裏」という。すなわち、用紙Ｐの表面（おもてめん）は、感光体４１と接触する側の面であり、用紙Ｐの裏面（うらめん）は、転写ロール４２と接触する側の面である。ここでいう表面は、本発明における第１の面に相当し、裏面が第２の面に相当する。また、以下においては、用紙Ｐの搬送方向に沿った方向の寸法のことを「長さ」といい、用紙Ｐの搬送方向に直交する方向（図１の紙面に対して垂直な方向）の寸法のことを「幅」という。なお、用紙Ｐは、幅と長さのいずれの方が長くてもよい。

定着部５０は、定着工程を行う手段であり、転写部４０により転写されたトナー像を熱と圧力によって用紙Ｐに定着させる手段である。定着部５０は、転写部４０によりトナー像が転写された用紙Ｐを加熱及び加圧しながら搬送する。定着部５０は、より詳細には、用紙Ｐを加熱するための手段である加熱部５０１と、用紙Ｐを加圧するための手段である加圧部５０２とを備える。排出ロール６０は、定着部５０により搬送された加熱及び加圧後の用紙Ｐを画像形成装置１００から排出する手段である。なお、定着部５０は、本発明に係る定着装置の一例に相当する。

図２は、定着部５０のうち、特に用紙Ｐを挟み込む領域（以下「ニップ領域」という。）の構成を示す断面図である。図２において、加熱部５０１は、発熱体５１０と、加熱ロール５２０とを備え、加圧部５０２は、ベルト部材５３０と、接触部材５４０と、加圧部材５５０と、パッド部材５６０とを備える。加熱部５０１は、本発明に係る加熱部材の一例に相当し、加圧部５０２は、本発明に係る加圧手段の一例に相当する。

発熱体５１０は、内部にハロゲンランプ（ハロゲンヒータ）等の熱源を有し、加熱ロール５２０をその内周面側から加熱する。加熱ロール５２０は、図示せぬモータ等の駆動手段により駆動されて図中の矢印Ｄ１で示される方向に回転することにより、用紙Ｐを搬送しながら加熱する。加熱ロール５２０は、外周面側に耐熱性のゴム等からなる弾性層５２１を有する。弾性層５２１は、ニップ領域においてベルト部材５３０（及び接触部材５４０）が押し付けられることにより、接触部材５４０の形状に沿って円弧状に変形し、ベルト部材５３０が離れると元の形に戻る程度の弾性を有している。

ベルト部材５３０は、中空の円筒状の部材である。ベルト部材５３０は、例えば、ポリイミド等の合成樹脂を基材とし、その外周側の表面にフッ素系樹脂等からなる離型層を積層したものである。ベルト部材５３０は、外周面の一部において加熱ロール５２０又は用紙Ｐに接してニップ領域を形成し、加熱ロール５２０の回転に応じて周回移動する。

加圧部材５５０は、ベルト部材５３０の内周面側にあって、接触部材５４０をベルト部材５３０に押し付ける部材である。加圧部材５５０は、板状の金属によって形成され、用紙Ｐの幅方向の変形（撓み）を抑制するために、折り曲げ加工が施されている。接触部材５４０は、加圧部材５５０による加圧を補助するための部材であり、ベルト部材５３０の内周面のニップ領域が形成される位置に接している。接触部材５４０は、加熱ロール５２０の弾性層５２１よりも硬い合成樹脂や金属によって形成される。

パッド部材５６０は、ベルト部材５３０の内周面にオイル等の潤滑剤を付与する部材である。パッド部材５６０は、加圧部材５５０の接触部材５４０と接する側と反対側に接着剤等によって付設される。パッド部材５６０は、例えば、潤滑剤を含ませたフェルトやスポンジである。パッド部材５６０は、本発明に係る付与部材の一例に相当する。

加熱部５０１及び加圧部５０２は、用紙Ｐの幅方向に対して、このようなニップ領域を用紙Ｐの幅以上の長さで形成する。用紙Ｐに転写されたトナーは、加熱部５０１が発する熱によって溶融し、その後の搬送に伴って冷却されて固化することにより、用紙Ｐに定着する。

図３は、定着部５０の全体構成を示す斜視図である。なお、説明の便宜上、図３においては、ベルト部材５３０及びパッド部材５６０（並びに後述する案内部材５７０、５８０）の図示が省略されている。定着部５０は、加熱部５０１及び加圧部５０２のほかに、フレーム部材５０３、５０４と、ばね部材５０５、５０６とを備える。

フレーム部材５０３は、加熱部５０１を支持する手段であり、加熱部５０１の幅方向の
両端をニップ領域よりも外側において支持する。フレーム部材５０３は、ねじ等によって筐体１００ａに固定される。フレーム部材５０４は、加圧部５０２を支持する手段であり、加圧部５０２の幅方向の両端をニップ領域よりも外側において支持する。フレーム部材５０４は、具体的には、加圧部材５５０が嵌め込まれるように設けられた溝部５０４ａ、５０４ｂにおいて、加圧部５０２を支持する。また、フレーム部材５０４は、軸部５０４ｃを有し、軸部５０４ｃを中心に回転可能なようにフレーム部材５０３に支持されている。ばね部材５０５、５０６は、その一端をフレーム部材５０３に、他端をフレーム部材５０４にそれぞれ支持され、加圧部５０２を加熱部５０１に押し付ける。

フレーム部材５０４は、フレーム部材５０３やばね部材５０５、５０６と協働することにより、本発明に係る支持手段を実現する。ここにおいて、溝部５０４ａ、５０４ｂは、本発明に係る（１対の）支持部の一例に相当する。なお、本発明に係る支持手段は、ばね以外の手段によって加圧手段を押し付けるものであってもよい。

図４は、ベルト部材５３０が装着された状態の加圧部５０２を示す図である。加圧部５０２は、図２に示した構成のほかに、案内部材５７０、５８０を備える。案内部材５７０、５８０は、ベルト部材５３０の周回移動を案内する部材である。案内部材５７０、５８０は、各々がベルト部材５３０の一端又は他端とフレーム部材５０４とに挟まれる位置にある。また、案内部材５７０、５８０は、図示されないベルト部材５３０の内部において、接触部材５４０及び加圧部材５５０とそれぞれ接している。

図５は、接触部材５４０及び加圧部材５５０を組み合わせた状態における正面図である。また、図６は、図５に示した面を正面とした場合の接触部材５４０及び加圧部材５５０の右側面図である。なお、図５は、接触部材５４０及び加圧部材５５０を用紙Ｐが搬送されてくる側から見た場合の図であり、図４に図示されていない側を示したものである。接触部材５４０は、張出部５４１、５４２と、複数の突起部５４３とを備える。張出部５４１、５４２は、それぞれ、その端面部において案内部材５７０、５８０と接触するために設けられた部位である。加圧部材５５０は、フレーム部材５０４に接触して嵌め込まれるように設けられた被支持部５５１、５５２を有する。被支持部５５１、５５２は、それぞれ、案内部材５７０、５８０を貫通した状態でフレーム部材５０４に支持される。

図７は、案内部材５７０の正面図及び背面図である。また、図８は、図７（ａ）に示した面を正面とした場合の案内部材５７０の右側面図を他の加圧部５０２の構成とともに示す図である。案内部材５７０は、接触部５７１、５７２及び外縁部５７３を有するとともに、孔部５７０ａ、５７０ｂが設けられた略円形状の部材である。案内部材５７０は、加熱ロール５２０に接触しないように、ニップ領域と対向する部分（図７における上部）が切り欠かれた円形状になっている。

接触部５７１は、接触部材５４０の張出部５４１に接触するように張り出された部位である。一方、接触部５７２は、加圧部材５５０に接触するように張り出された部位である。外縁部５７３は、ベルト部材５３０に接触する部位である。すなわち、外縁部５７３よりも正面側（図８における左側）に張り出している部分は、ベルト部材５３０に隠れるようになっている。孔部５７０ａは、加圧部材５５０の被支持部５５１が貫通するように設けられた開口部である。

なお、本実施形態の案内部材５８０については、案内部材５７０と左右対称な構成を有するため、ここでは図示を省略する。ただし、本発明に係る１対の案内部材は、所望の効果が得られれば、対称形でなくてもよい。

図９は、案内部材５７０が接触部材５４０及び加圧部材５５０と接触した状態の加圧部
５０２を示す図である。なお、図９においては、説明の便宜上、ベルト部材５３０の図示が省略されている。同図に示すように、案内部材５７０は、接触部５７１が張出部５４１の端面部に接するとともに、接触部５７２が加圧部材５５０の端面部のうちの被支持部５５１でない部分に接する。案内部材５７０は、このように複数の位置で接触部材５４０と加圧部材５５０とに接するため、ベルト部材５３０側に倒れず、ベルト部材５３０との位置関係が保たれるようになっている。

なお、本発明の実施の態様は、上述した実施形態の態様に限定されない。例えば、本発明に係る画像形成装置は、定着装置に相当する構成（定着部５０）を着脱可能にしたものであってもよい。また、本発明に係る転写手段は、複数色のトナー像を転写する手段であってもよい。つまり、本発明に係る画像形成装置は、モノクロプリンタに限らず、カラープリンタであってもよい。

１００…画像形成装置、１０…収容部、２０…供給ロール、３０…搬送ロール、４０…転写部、５０…定着部、５０１…加熱部、５０２…加圧部、５０３、５０４…フレーム部材、５０５、５０６…ばね部材、５３０…ベルト部材、５４０…接触部材、５５０…加圧部材、５６０…付与部材、５７０、５８０…案内部材、６０…排出ロール

Claims (4)

1. 加熱手段と、
   記録媒体を前記加熱手段との間で挟み込んで前記記録媒体を搬送しながら加圧する加圧手段とを備え、
   前記加圧手段は、
   前記加熱手段の回転に伴って回転するベルト部材と、
   前記ベルト部材の内周面側に位置し、前記記録媒体の搬送方向と直交する方向である幅方向に伸び、ニップ領域において前記ベルト部材の前記内周面を前記加熱手段側に向けて接触させることによって、前記ベルト部材を前記加熱手段に接触させる接触部材と、
   前記ベルト部材の内周面側に位置し、前記幅方向に伸び前記接触部材を保持する加圧部材と、
   前記幅方向における前記ニップ領域の端よりも外側に張り出すとともにその端に端面部を有する張出部と、
   前記ベルト部材の内周面と接触し前記ベルト部材を案内する案内面を備える案内部材とを備え、
   前記案内部材は、
   前記幅方向における前記加圧部材の端面部に接触する第１接触部と、
   前記ベルト部材の回転中心よりも前記搬送方向の下流側に位置し、前記加圧部材の前記幅方向における中央側に位置する前記案内面の端よりも前記中央側に張り出して位置し、前記加圧部材の面のうち前記幅方向に沿う面に接触する第２接触部とを備える
   ことを特徴とする定着装置。
2. 前記第２接触部は、前記加圧部材の面のうち前記搬送方向と垂直な面に接触する
   ことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 前記案内部材は、前記加圧部材の端部が挿入される孔部をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
4. シート状の媒体にトナー像を転写する転写手段と、
   前記転写手段によりトナー像が転写された媒体を加熱及び加圧して当該トナー像を当該媒体に定着させる請求項１ないし３のいずれか一つ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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