JP6170018B2

JP6170018B2 - 定着装置及び画像形成装置

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Publication number: JP6170018B2
Application number: JP2014129429A
Authority: JP
Inventors: 靖人岡島; 三宅　尚史; 尚史三宅
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2014-06-24
Filing date: 2014-06-24
Publication date: 2017-07-26
Anticipated expiration: 2034-06-24
Also published as: JP2016009076A

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。

コピー機のような画像形成装置は、記録媒体（例えば、コピー用紙）に担持された未定着のトナー像を記録媒体に定着させる定着装置を備えている。近年、省電力化のために、定着装置の低熱容量化が盛んに検討されている。特許文献１には、低熱容量化を目的とした定着装置の一例が開示されている。

特許文献１に開示の定着装置は、第１回転体と第２回転体とを備える。第１回転体はベルト状で、加熱部によって加熱される。第１回転体の内周側には押圧部材が設けられている。押圧部材は、第１回転体を第２回転体に押圧する。第２回転体は、第１回転体の外周面との間に記録媒体を挟持するとともに、第１回転体と一緒に回転する。

第１回転体と第２回転体との間のニップ部に記録媒体を通すことにより、記録媒体が第１回転体と第２回転体とによって加熱及び加圧される。その結果、記録媒体に担持されたトナー像が溶融して記録媒体に定着する。

押圧部材が第１回転体に与える押圧力によって、第１回転体の押圧部材に対する摺動抵抗が生じる。斯かる摺動抵抗が過大になると、第１回転体がスリップして画像品質が低下する虞がある。また、第１回転体が停止すると、第１回転体が放熱しにくくなるため、第１回転体が発火する虞もある。そこで、特許文献１に開示の定着装置では、第１回転体の内周面と押圧部材との間に摺動シートを設けて、第１回転体の押圧部材に対する摺動抵抗を低減している。

特開２０１０−２７６７８５号公報

しかしながら、特許文献１に開示の定着装置には、以下に述べるような課題があった。

摺動シートは、押圧部材が第１回転体に接触しないように、押圧部材に対して第１回転体の摺動方向に突出するように形成される。摺動シートの柔軟性が低いと、摺動シートのうち押圧部材から突出した端部と第１回転体の内周面との摩擦力が大きくなるため、第１回転体の内周面が摺動シートの端部によって傷つけられる。その結果、定着装置の耐久性が低下する。

本発明は上記課題に鑑みて創案されたものであり、その目的は、耐久性を向上させることができる定着装置及び画像形成装置を提供することにある。

本発明による第１の態様は、記録媒体に担持された未定着のトナー像を前記記録媒体に定着させる定着装置である。前記定着装置は、ベルト状の第１回転体と、前記第１回転体の外周面との間に前記記録媒体を挟持する第２回転体と、前記第１回転体の内周側に設けられ、前記第１回転体を前記第２回転体に押圧する押圧部材と、前記第１回転体の内周面と前記押圧部材との間に設けられ、前記内周面に摺接する摺動シートとを備える。前記摺動シートにおける前記第１回転体の摺動方向の引張強度は、前記摺動シートにおける前記摺動方向と交差する方向の引張強度よりも小さい。

本発明による第２の態様は、画像形成装置である。前記画像形成装置は、第１の態様に係る定着装置と、前記記録媒体に前記トナー像を形成する画像形成部とを備える。

本発明によれば、定着装置の耐久性を向上させることができる。

本発明の一実施形態である定着装置の断面図である。第１実施形態の摺動シートの模式図である。第２実施形態の摺動シートの模式図である。本発明の一実施形態である画像形成装置の模式図である。

以下、図面を参照して本発明による実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態である定着装置１００の断面図である。

図１に示される定着装置１００は、複合機のような画像形成装置に搭載され、記録媒体に担持された未定着のトナー像を記録媒体に定着させるために用いられる。定着装置１００は、第１回転体１１０と、第２回転体１２０と、押圧部材１３０と、摺動シート１４０とを備える。

第１回転体１１０はベルト状で、周方向（回転方向Ｒ１）に回転可能である。第１回転体１１０は第２回転体１２０に従動して回転する。第２回転体１２０は、第１回転体１１０の外周面との間に記録媒体Ｐを挟持する。第２回転体１２０は、モーターによって周方向（回転方向Ｒ２）に回転する。押圧部材１３０は第１回転体１１０の内周側に設けられ、第１回転体１１０を第２回転体１２０に押圧する。摺動シート１４０は、第１回転体１１０の内周面１１１ａと押圧部材１３０との間に設けられ、内周面１１１ａに摺接する。

摺動シート１４０における第１回転体１１０の摺動方向（以下、「第１方向」と称する。）の引張強度は、摺動シート１４０における第１回転体１１０の摺動方向と直交する方向（以下、「第２方向」と称する。）の引張強度よりも小さい。摺動シート１４０によれば、第１方向の引張強度と第２方向の引張強度とが等しい摺動シート（以下、「比較例の摺動シート」と称する。）と比べると、内周面１１１ａへの損傷を抑制することができる。

すなわち、摺動シート１４０における第１方向の端部は、押圧部材１３０から突出しており、第１回転体１１０の内周面１１１ａに摺接する。摺動シート１４０は、比較例の摺動シートよりも、第１回転体１１０の内周面１１１ａの周方向に沿って変形しやすい。摺動シート１４０における第１方向の端部が第１回転体１１０の内周面１１１ａに与える摩擦力は、比較例の摺動シートにおける第１方向の端部が第１回転体１１０の内周面１１１ａに与える摩擦力よりも小さい。したがって、摺動シート１４０によれば、比較例の摺動シートと比べると、内周面１１１ａへの損傷を抑制することができる。その結果、第１回転体１１０の耐久性は向上する。

次に、定着装置１００の各部の詳細を説明する。第１回転体１１０は、無端状のベルト１１１とベルトガイド１１２とを含む。ベルト１１１の外径は、例えば、２０ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。ベルト１１１は、複数の層を含む。複数の層は、基材層と、弾性層と、離型層とを含む。基材層の外周面に弾性層が積層され、弾性層の外周面に離型層が積層される。基材層は、例えば、厚みが３０μｍ以上５０μｍ以下のニッケルで構成されるか、もしくは、厚みが５０μｍ以上１００μｍ以下のポリイミド樹脂層中に銅、銀、又はアルミニウムのような金属層を含有させた複合体で構成されている。弾性層は、例えば、厚みが１００μｍ以上５００μｍ以下のシリコーンゴムで構成されている。離型層はトナーの離型しやすさを向上させるために設けられる。離型層は、例えば、厚みが１５μｍ以上５０μｍ以下のＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）で構成されている。また、基材層の内周面は、摺動シート１４０の摺動しやすさを向上させるために、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ポリイミド、又はポリアミドイミドのような低摩擦性樹脂がコーティングされている。ベルトガイド１１２は定着装置１００の筐体に固定されている。ベルトガイド１１２は金属のような剛性の高い材料によって形成されている。ベルトガイド１１２は、ベルト１１１の内周面１１１ａに沿うように断面円弧状の形状を有しており、ベルト１１１を回転方向Ｒ１に案内する。

第２回転体１２０は、芯金１２１と被覆層１２２とを備えている。被覆層１２２は、弾性層と離型層とを含む。被覆層１２２は内周側に弾性層を有し、外周側に離型層を有する。例えば、芯金１２１はアルミニウムで構成されており、被覆層１２２の弾性層はシリコーンゴムで構成されており、被覆層１２２の離型層はＰＦＡで構成されている。

押圧部材１３０は、押圧パッド１３１と、押圧パッド１３１を支持する支持体１３２とを含む。押圧パッド１３１は略角柱状の形状を有し、第１回転体１１０の軸方向に延びている。押圧パッド１３１は、例えば、液晶ポリマー、又はＰＰＳ（Poly Phenylene Sulfide ）のような樹脂で構成される。なお、押圧パッド１３１のうち摺動シート１４０との対向面にはエラストマーを設けることができる。支持体１３２は角柱状の形状を有する。支持体１３２はＳＵＳのような剛性の高い材料によって構成されている。支持体１３２は定着装置１００の筐体に取り付けられている。

定着装置１００は、加熱部１５０を更に備える。加熱部１５０は、ボビン１５１と、コア１５２と、電磁誘導コイル１５３と、磁路形成部材１５４とを含む。ボビン１５１は、第１回転体１１０の外周面に沿うように断面円弧状に形成されている。コア１５２はボビン１５１に固定され、ボビン１５１から第１回転体１１０の径方向に突出している。電磁誘導コイル１５３は、コア１５２を挟み込むように配置され、ボビン１５１に巻回されている。磁路形成部材１５４は略Ｃ字形の形状を有し、両端がボビン１５１に固定されている。電磁誘導コイル１５３に通電することによって磁界が発生し、電磁誘導作用によって、ベルト１１１の基材層とベルトガイド１１２とが加熱される。

図２は、第１実施形態の摺動シート１４０の模式図である。摺動シート１４０はガラス繊維によって構成され、例えば、厚みが４０μｍ以上３００μｍ以下である。摺動シート１４０は、第２方向に延びる複数の横糸１４１と、第１方向に延びる複数の縦糸１４２とを含む。摺動シート１４０の表面は低摩擦性樹脂（例えば、ＰＴＦＥ又はＰＦＡのようなフッ素系樹脂）でコーティングされている。例えば、横糸１４１及び縦糸１４２は、複数のガラス繊維の束によって構成されている。横糸１４１及び縦糸１４２の各々の表面は、低摩擦性樹脂（例えば、ＰＴＦＥ又はＰＦＡのようなフッ素系樹脂）でコーティングされている。摺動シート１４０に低摩擦性樹脂がコーティングされることで、摺動シート１４０の摩耗を抑制することができる。複数の横糸１４１の各々の直径は、複数の縦糸１４２の各々の直径よりも大きい。例えば、横糸１４１を構成するガラス繊維の本数は、縦糸１４２を構成するガラス繊維の本数よりも多い。例えば、横糸１４１の直径は０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である。また、縦糸１４２の直径は０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である。

ガラス繊維は樹脂繊維に比べて硬いため、樹脂繊維と比べて変形しにくい。よって、ガラス繊維製の摺動シートと第１回転体１１０との接触面積は、樹脂繊維製の摺動シートと第１回転体１１０との接触面積よりも小さくなる。したがって、摺動シート１４０を備えた定着装置１００では、樹脂繊維製の摺動シートを備えた定着装置と比べて、第１回転体１１０の摺動抵抗が小さい。その結果、第１回転体１１０を所定の速度で回転させるためのトルクが低減する。また、ベルト１１１の摩耗を抑制することができる。

ガラス繊維製の摺動シートは、樹脂繊維製の摺動シートよりも硬いため、樹脂繊維製の摺動シートよりも第１回転体１１０の内周面１１１ａを傷付けやすい。第１回転体１１０の内周面１１１ａにコーティングされた低摩擦性樹脂が削られると、基材層が露出し、摺動シートが摩耗しやすくなる。基材層が露出した状態が継続すると、定着装置１００の耐久破壊が生じることがある。摺動シート１４０における第１方向の引張強度は、摺動シート１４０における第２方向の引張強度よりも小さいため、摺動シート１４０は、第１方向の引張強度と第２方向の引張強度とが等しいガラス繊維製の摺動シートよりも第１回転体１１０の内周面１１１ａの周方向に沿って変形しやすい。したがって、摺動シート１４０を用いると、第１方向の引張強度と第２方向の引張強度とが等しいガラス繊維製の摺動シートを用いる場合と比べて、内周面１１１ａへの損傷が抑制され、定着装置１００の耐久性が向上する。

次に、図３を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。図３は、第２実施形態の摺動シート１４０’の模式図である。摺動シート１４０’は、複数の横糸１４１の間隔Ｗ１が複数の縦糸１４２の間隔Ｗ２と異なる点で摺動シート１４０と異なる。なお、第２実施形態において、第１実施形態に対応する箇所には第１実施形態と同一の符号を使用し、第１実施形態と重複する説明は省略する。

本実施形態では、複数の横糸１４１のうちの隣り合う２本の間隔Ｗ１が複数の縦糸１４２のうちの隣り合う２本の間隔Ｗ２よりも小さい。例えば、Ｗ１／Ｗ２＝０．１以上０．８以下である。本実施形態において、複数の横糸１４１の各々の直径は、複数の縦糸１４２の各々の直径と等しい。なお、複数の横糸１４１の各々の直径を、複数の縦糸１４２の各々の直径よりも大きくすることができる。また、横糸１４１を構成する複数の繊維の本数を、縦糸１４２を構成する複数の繊維の本数よりも多くすることもできる。摺動シート１４０’における第１方向の引張強度は、摺動シート１４０’における第２方向の引張強度よりも小さい。したがって、摺動シート１４０’を備えた定着装置１００では、第１方向の引張強度と第２方向の引張強度とが等しいガラス繊維製の摺動シートを備えた定着装置と比べて、第１回転体１１０の摺動抵抗が小さい。その結果、第１回転体１１０の内周面１１１ａへの損傷が抑制され、第１回転体１１０の耐久性が向上する。

次に、図４を参照して、定着装置１００を備えた画像形成装置１の構成を説明する。図４は、定着装置１００を備えた画像形成装置１の模式図である。画像形成装置１は複合機であり、複写機、プリンター、スキャナー、及びファクスとして機能する。

画像形成装置１は画像形成部６０を備える。画像形成部６０は、記録媒体Ｐにトナー像を形成する。具体的には、画像形成部６０は、感光体ドラム６１、帯電部６２、露光部６３、現像部６４、転写部６５、クリーニング部６６、及び除電部６７を有しており、画像データに基づいて記録媒体Ｐにトナー像を形成する。定着装置１００は、記録媒体Ｐを加熱及び加圧して、記録媒体Ｐに担持された未定着のトナー像を記録媒体Ｐに定着させる。

画像形成装置１は、制御部１０、原稿搬送装置２０、画像読取部３０、給紙部４０、搬送部５０、及び排出部７０を更に備える。

制御部１０は、画像形成装置１の各部を制御する。原稿搬送装置２０は、読取原稿を画像読取部３０に向けて搬送する。画像読取部３０は、読取原稿の画像を読み取って画像データを生成する。給紙部４０は、給紙カセット４１及び手差しトレイ４２を有しており、給紙カセット４１又は手差しトレイ４２に積載された記録媒体Ｐを搬送部５０に供給する。搬送部５０は、給紙部４０から供給される記録媒体Ｐを画像形成部６０に搬送する。排出部７０は排紙トレイ７１を有しており、画像が形成された記録媒体Ｐは排紙トレイ７１上に積載される。

以上、図面（図１〜図４）を参照しながら本発明の実施形態について説明した。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。なお、図面を理解しやすくするために、それぞれの各構成要素の厚み、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。

例えば、摺動シートを構成する素材はガラス繊維に限定されない。摺動シートを構成する素材はガラス繊維以外の素材（例えば、フッ素繊維）であり得る。

また、摺動シートを構成する横糸と縦糸との交差角度は直交（９０°）に限定されない。横糸と縦糸との交差角度は９０°以外の角度であり得る。

また、第１回転体を加熱する加熱部は、電磁誘導作用により第１回転体を加熱する加熱部に限定されない。第１回転体を加熱する加熱部は、電磁誘導作用により第１回転体を加熱する加熱部以外の加熱部（例えば、ハロゲンヒーターにより第１回転体を加熱する加熱部）であり得る。

また、画像形成装置は複合機に限定されない。画像形成装置は複合機以外の機器（例えば、コピー専用機、又は画像読取部を備えていないプリンター）であり得る。

本発明は、画像形成装置の分野に利用可能である。

１画像形成装置
６０画像形成部
１００定着装置
１１０第１回転体
１２０第２回転体
１３０押圧部材
１４０摺動シート
１４１横糸
１４２縦糸

Claims

記録媒体に担持された未定着のトナー像を前記記録媒体に定着させる定着装置であって、
ベルト状の第１回転体と、
前記第１回転体の外周面との間に前記記録媒体を挟持する第２回転体と、
前記第１回転体の内周側に設けられ、前記第１回転体を前記第２回転体に押圧する押圧部材と、
前記第１回転体の内周面と前記押圧部材との間に設けられ、前記内周面に摺接する摺動シートと
を備え、
前記摺動シートにおける前記第１回転体の摺動方向の引張強度は、前記摺動シートにおける前記摺動方向と交差する方向の引張強度よりも小さく、
前記摺動シートは、前記摺動方向と交差する方向に延びる複数の横糸と、前記摺動方向に延びる複数の縦糸とを含み、
前記複数の横糸の各々の直径は、前記複数の縦糸の各々の直径よりも大きい、定着装置。
前記複数の横糸及び前記複数の縦糸の各々は複数の繊維の束によって構成され、
前記横糸を構成する前記複数の繊維の本数は、前記縦糸を構成する前記複数の繊維の本数よりも多い、請求項１に記載の定着装置。
前記摺動シートがガラス繊維によって構成されている、請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
前記摺動シートの表面は低摩擦性樹脂でコーティングされている、請求項１から請求項３のうちの１項に記載の定着装置。
請求項１から請求項４のうちの１項に記載の定着装置と、
前記記録媒体に前記トナー像を形成する画像形成部と
を備える、画像形成装置。