JP6222073B2 - 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。

一般的に、画像形成装置の定着装置として、ベルトニップ方式を利用した定着装置が知られている。この定着装置では、圧力部材を用いて定着ベルトを回動部材に圧接させる。定着ベルトは、回動部材に摺動することによって回動する。圧力部材と定着ベルトとが摺動する際の抵抗を低減するため、潤滑剤が定着ベルトの内周面に塗布される。しかしながら、潤滑剤が定着ベルトの両端部から漏洩する可能性がある。

特許文献１には、潤滑剤が漏洩することを抑制する定着装置が開示されている。この定着装置には、圧力部材と定着ベルトとの間に、圧力部材と定着ベルトとの間の摩擦を低減させる低摩擦部材が配置される。低摩擦部材の端部には、潤滑剤の漏洩を抑制するための段差部が形成される。

特開２００６−７２２１８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の定着装置では、段差部は、低摩擦部材の端部の一部にだけ形成されている。従って、潤滑剤が定着ベルトの端部から漏洩する可能性があった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、潤滑剤が定着ベルトの端部から漏洩することを抑制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。

本発明の第１の観点によれば、定着装置は、定着ベルトと、キャップ部材と、第１弾性部材と、第２弾性部材とを備える。前記キャップ部材は、前記定着ベルトの端部に装着される。第１弾性部材は、前記定着ベルトの外周面と対向して前記キャップ部材に装着される。前記第１弾性部材は、環状である。前記第２弾性部材は、前記定着ベルトの内周面と対向して前記キャップ部材に装着される。前記第２弾性部材は、環状である。前記第１弾性部材は、前記キャップ部材と前記定着ベルトの前記外周面とに圧接する。前記第２弾性部材は、前記定着ベルトの前記内周面に対して間隔を置いて配置され、前記定着ベルトの前記内周面に向かって熱膨張する。

本発明の第２の観点によれば、画像形成装置は、画像形成部と、上記に記載の定着装置とを備える。画像形成部は、シートに画像を形成する。前記定着装置は、前記シートに形成された前記画像を前記シートに定着させる。

本発明によれば、潤滑剤が定着ベルトの端部から漏洩することを抑制できる。

（ａ）は、本発明の実施形態に係る定着装置を示す斜視図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る定着装置のキャップ部材と第１弾性部材と第２弾性部材とを示す分解斜視図であり、（ｃ）は、本発明の実施形態に係る定着装置の第１弾性部材と第２弾性部材とが装着されたキャップ部材を示す斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施形態に係る定着装置の一部を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る定着装置を示す断面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置を示す図である。

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。

図１を参照して、本発明の実施形態に係る定着装置１００を説明する。図１（ａ）は、定着装置１００を示す斜視図である。定着装置１００は、定着ベルト１０と、一対のキャップ部材２０と、加圧ローラー５０と、回転検出部６０とを備える。

定着ベルト１０は、定着ベルト１０と加圧ローラー５０との間の定着ニップＮを通過するシートに画像を定着させる。定着ベルト１０は、定着ベルト１０の回転軸線Ｌの回りに回転可能である。回転軸線Ｌに沿った方向ＤＬを軸線方向ＤＬと記載する。定着ベルト１０は、無端状であり、略円筒形状を有するとともに、可撓性を有する。一対のキャップ部材２０は、定着ベルト１０の一対の端部１１に装着される。一対の端部１１は、定着ベルト１０の軸線方向ＤＬの一対の端部である。回転検出部６０は、定着ベルト１０の一対の端部１１のうちの端部１１Ｂに装着されたキャップ部材２０の回転を検出する。加圧ローラー５０は、定着ベルト１０に圧接し、定着ニップＮを形成する。

図１（ｂ）は、定着装置１００のキャップ部材２０と第１弾性部材３０と第２弾性部材４０とを示す分解斜視図である。なお、図１（ｂ）では、定着ベルト１０の一対の端部１１のうちの端部１１Ａに装着されるキャップ部材２０が示される。定着装置１００は第１弾性部材３０と第２弾性部材４０とをさらに備える。第１弾性部材３０及び第２弾性部材４０の各々は環状（本実施形態では円環状）である。第１弾性部材３０の内径は、第２弾性部材４０の外径よりも大きい。

キャップ部材２０は、第１筒状部２１と第２筒状部２２と第３筒状部２３とベース部２４とを含む。第１筒状部２１及び第２筒状部２２の各々は、筒状（本実施形態では円筒状）である。第１筒状部２１と第２筒状部２２とは、回転軸線Ｌを中心とする同心円状に形成される。第１筒状部２１の内径は、第２筒状部２２の外径よりも大きい。従って、第２筒状部２２は、第１筒状部２１の内側に位置する。第１筒状部２１及び第２筒状部２２の各々は、円板状のベース部２４から定着ベルト１０の端部１１Ｂに向かって延びる。ベース部２４から第１筒状部２１の先端までの長さは、ベース部２４から第２筒状部２２の先端までの長さよりも大きい。

第３筒状部２３は、筒状（本実施形態では円筒状）であり、ベース部２４から定着ベルト１０の端部１１Ａの外側に向かって延びる。第３筒状部２３の内径及び外径は、それぞれ、第２筒状部２２の内径及び外径と同一である。第２筒状部２２と第３筒状部２３とは、筒状体２５を形成する。筒状体２５は貫通孔２５Ａを有する。

図１（ｃ）は、定着装置１００の第１弾性部材３０と第２弾性部材４０とが装着されたキャップ部材２０を示す斜視図である。図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示すように、第１弾性部材３０は、第１筒状部２１の内周面２１Ａに装着される。第２弾性部材４０は、第２筒状部２２の外周面２２Ａに装着される。そして、第１弾性部材３０及び第２弾性部材４０が装着されたキャップ部材２０が定着ベルト１０の端部１１Ａに装着される。この場合、定着ベルト１０の端部１１Ａが第１弾性部材３０と第２弾性部材４０との間に位置するように、キャップ部材２０が定着ベルト１０に装着される。

なお、定着ベルト１０の端部１１Ｂに装着されるキャップ部材２０の構造は、図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示すキャップ部材２０の構造と同様であり、説明を省略する。また、図面の簡略化のため省略したが、定着装置１００は、端部１１Ｂに装着されるキャップ部材２０に装着される第１弾性部材３０及び第２弾性部材４０をさらに含む。第１弾性部材３０及び第２弾性部材４０の構造は、それぞれ、図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示す第１弾性部材３０及び第２弾性部材４０の構造と同様であり、説明を省略する。

図２を参照して、定着ベルト１０、キャップ部材２０、第１弾性部材３０、及び第２弾性部材４０の詳細な構成を説明する。図２（ａ）は、第２弾性部材４０の熱膨張前における定着装置１００の一部を示す断面図である。

第１弾性部材３０は、定着ベルト１０の外周面１２と対向してキャップ部材２０の第１筒状部２１に装着される。第１弾性部材３０は、第１筒状部２１の内周面２１Ａと定着ベルト１０の外周面１２とに圧接する。第１弾性部材３０は、例えば、材料にシリコーンゴムを含む。シリコーンゴムは、例えば、発泡シリコーンゴムである。第１弾性部材３０のゴム硬度（Ａｓｋｅｒ−Ｃ硬度）は、例えば、２０度〜４０度である。

第２弾性部材４０は、定着ベルト１０の内周面１３と対向してキャップ部材２０の第２筒状部２２に装着される。第２弾性部材４０は、定着ベルト１０の内周面１３に対して間隔Ｄ（例えば、１００μｍ）を置いて、第２筒状部２２の外周面２２Ａに配置される。第２弾性部材４０は、材料に発泡シリコーンゴムを含むことが好ましい。第２弾性部材４０の線膨張係数は、少なくとも１×１０^-4／℃であることが好ましい。第２弾性部材４０の線膨張係数は、１×１０^-4／℃以上１×１０^-3／℃以下であることが更に好ましい。第２弾性部材４０のゴム硬度（Ａｓｋｅｒ−Ｃ硬度）は、例えば、２０度〜４０度である。

図２（ｂ）は、第２弾性部材４０の熱膨張後における定着装置１００の一部を示す断面図である。定着ベルト１０が加熱されると、第２弾性部材４０も加熱されるため、第２弾性部材４０は、定着ベルト１０の内周面１３に向かって熱膨張する。従って、第２弾性部材４０は、定着ベルト１０の内周面１３と第１筒状部２１の内周面２１Ａとに圧接する。第２弾性部材４０の室温での外径は定着ベルト１０の端部１１Ａの室温での内径よりも小さいが（図２（ａ））、第２弾性部材４０の加熱時の外径は定着ベルト１０の端部１１Ａの室温での内径よりも大きい。従って、加熱時では、定着ベルト１０の端部１１Ａは、第２弾性部材４０によって、定着ベルト１０の径方向ＤＲに押圧される。なお、押圧に伴って、定着ベルト１０の端部１１Ａの加熱時の内径は、定着ベルト１０の端部１１Ａの室温での内径よりも若干大きくなる。

以上、図２を参照して説明したように、本実施形態によれば、第２弾性部材４０は、熱膨張することによって、定着ベルト１０の内周面１３とキャップ部材２０とに圧接する。その結果、定着ベルト１０を加熱してシートに画像を定着させる際に、定着ベルト１０の内周面１３に塗布されている潤滑剤が定着ベルト１０の端部１１Ａから漏洩することを抑制できる。また、第２弾性部材４０は、定着ベルト１０の内周面１３に対して間隔Ｄを置いて配置されるため、加熱前において、定着ベルト１０にキャップ部材２０を容易に装着できる。さらに、加熱時では、定着ベルト１０が第１弾性部材３０と第２弾性部材４０とで押圧及び挟持されるため、定着ベルト１０の径方向ＤＲへの位置ずれを抑制できる。

また、本実施形態によれば、潤滑剤の漏洩を抑制できるため、キャップ部材２０が定着ベルト１０の外周面１２に対して滑ることを抑制できる。従って、キャップ部材２０の回転速度と定着ベルト１０の回転速度とが略同一になる。その結果、回転検出部６０は、キャップ部材２０の回転速度を検出することによって、定着ベルト１０の回転速度を精度良く検出できる。

さらに、本実施形態によれば、端部１１Ａだけでなく、端部１１Ｂにも、第１弾性部材３０及び第２弾性部材４０を有するキャップ部材２０が装着される。従って、より確実に潤滑剤の漏洩を抑制できる。なお、端部１１Ａ及び端部１１Ｂの一方にキャップ部材２０を装着してもよい。

さらに、本実施形態によれば、第１筒状部２１及び第２筒状部２２を設けることにより、簡素な構成により、第１弾性部材３０及び第２弾性部材４０を装着できる。

さらに、本実施形態によれば、第１弾性部材３０と第２弾性部材４０とは、分離して配置される。従って、第１弾性部材３０及び第２弾性部材４０が一体的に形成されている場合と比較して、キャップ部材２０に第１弾性部材３０と第２弾性部材４０とを容易に装着できる。

さらに、本実施形態によれば、第２弾性部材４０の線膨張係数を少なくとも１×１０^-4／℃（例えば、１×１０^-4／℃以上）にすることにより、加熱時に第２弾性部材４０を定着ベルト１０の内周面１３に効果的に押圧及び密着させることができる。その結果、潤滑剤の漏洩を更に抑制できる。また、第２弾性部材４０を発泡シリコーンゴムによって形成することにより、第２弾性部材４０の線膨張係数を１×１０^-4／℃以上に容易にすることができる。

さらに、本実施形態によれば、第２弾性部材４０は、第１弾性部材３０よりも定着ベルト１０の端縁１１Ｅに近い位置に配置される。この場合、第２弾性部材４０は、第１弾性部材３０と対向しないように又は第１弾性部材３０の一部と対向するように、第１弾性部材３０に対してずれた位置に配置される。従って、加圧ローラー５０の加圧による定着ベルト１０の端部１１の変形が、第２弾性部材４０によって規制されることを抑制できる。その結果、定着ベルト１０の端部１１を所望の形状に変形させることができる。定着ベルト１０の端部１１を所望の形状に変形させることによって、定着ベルト１０のキャップ部材２０への密着性が向上する。従って、キャップ部材２０の回転は、定着ベルト１０の回転に更に精度良く対応する。その結果、キャップ部材２０の回転を検出することによって、定着ベルト１０の回転に更に精度良く検出できる。

図３及び図４を参照して、定着装置１００の全体構成を説明する。図３は、定着装置１００を示す断面図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。

図３及び図４に示すように、定着装置１００は、定着ユニット７０（加熱部）、支持部材８１、押圧部材８２、シート部材８３、ガイド部材８４、及び一対のシャフト部８５をさらに備える。

定着ユニット７０は、定着ベルト１０を加熱するとともに、定着ベルト１０を介して第２弾性部材４０を加熱する。具体的には、定着ユニット７０はコイル７１を備える。コイル７１が発生する磁界の作用によって定着ベルト１０に渦電流が発生し、定着ベルト１０が発熱する。定着ベルト１０の発熱に伴って、第２弾性部材４０は、加熱されて熱膨張する。なお、図３では、定着ユニット７０によって加熱された定着ベルト１０及び第２弾性部材４０が示される。

支持部材８１、押圧部材８２、シート部材８３、及びガイド部材８４の各々は、定着ベルト１０の内側に配置される。一対のシャフト部８５は、軸線方向ＤＬに沿って支持部材８１の両端から突出する。シャフト部８５は、キャップ部材２０の筒状体２５の貫通孔２５Ａ（図１（ｂ））に挿入される。押圧部材８２は、定着ベルト１０を加圧ローラー５０に向けて押圧する。シート部材８３は、定着ベルト１０の内周面１３と接触する。ガイド部材８４は、支持部材８１によって支持され、定着ベルト１０の内周面１３に接触し、押圧部材８２と共に定着ベルト１０を張架する。

定着ベルト１０が回転すると、定着ベルト１０は、シート部材８３に対して摺動する。定着ベルト１０の内周面１３のうちシート部材８３に対して摺動する領域には、潤滑剤が塗布されている。潤滑剤は、例えば、材料にフッ素グリス又はシリコーンオイルを含む。

図３に示すように、回転検出部６０は、第１接続ギア６１と、第１接続ギア６１と対向して設けられる円形状のパルス板６２と、第１接続ギア６１とパルス板６２とを接続する接続軸６３と、パルス板６２に近接して配置されるセンサー６４とを備える。また、定着装置１００は、第１筒状部２１の外周面２１Ｂに設けられた第２接続ギア２１Ｃをさらに備える。第１接続ギア６１は第２接続ギア２１Ｃと噛合する。パルス板６２の円周には、遮光部６５が立設されている。センサー６４は、例えば、ＰＩ（Ｐｈｏｔｏ Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｒ）であり、発光部６６と受光部６７とを備える。

キャップ部材２０が定着ベルト１０の回転に伴って回転すると、第２接続ギア２１Ｃが回転し、第２接続ギア２１Ｃと噛合する第１接続ギア６１が回転する。第１接続ギア６１の回転は、接続軸６３を介してパルス板６２に伝達され、パルス板６２が回転する。パルス板６２が回転すると、センサー６４の発光部６６から受光部６７に向かって照射された光がパルス板６２の遮光部６５によって断続的に遮断される。従って、センサー６４の受光部６７はパルス信号を出力する。パルス信号の周波数はパルス板６２の回転速度に比例する。パルス板６２の回転速度はキャップ部材２０の回転速度に比例するため、回転検出部６０は、パルス板６２を介してキャップ部材２０の回転速度、つまり、定着ベルト１０の回転速度を検出する。

以上、図３及び図４を参照して説明したように、本実施形態によれば、第２弾性部材４０は、定着ユニット７０に加熱されて熱膨張し、定着ベルト１０の内周面１３とキャップ部材２０とに圧接する。従って、定着ユニット７０を利用して、第２弾性部材４０を容易に熱膨張させることができる。一方、定着ユニット７０が定着ベルト１０を加熱していない場合、第２弾性部材４０は、熱膨張することなく定着ベルト１０の内周面１３と離間している。従って、定着ユニット７０が定着ベルト１０を加熱していない時（例えば、製造時、メンテナンス時、電源オフ時、又はスリープ時）、第２弾性部材４０と定着ベルト１０の内周面１３との間には間隔ｄ（図２（ａ））が形成される。その結果、キャップ部材２０を定着ベルト１０に容易に装着できる。

図５を参照して、定着装置１００を備えた画像形成装置２００の一例について説明する。図５は、画像形成装置２００を示す図である。画像形成装置２００は、定着装置１００、給送部１１０、シート搬送部１２０、画像形成部１３０、画像読取部１４０、及び排出部１５０を備える。

画像読取部１４０は原稿の画像を読み取る。給送部１１０は、シートＳを収容する複数のカセット１１１を含み、各カセット１１１に収容されたシートＳを１枚ずつシート搬送部１２０へ給送する。

シート搬送部１２０は、画像形成部１３０に向けてシートＳを搬送する。画像形成部１３０は、電子写真プロセスによって、シートＳにトナー像（画像）を形成する。具体的には、画像形成部１３０は、回転可能に支持された感光体ドラム１３１を備える。また画像形成部１３０は、感光体ドラム１３１の周囲に、帯電部１３２、露光部１３３、現像部１３４、転写部１３５、クリーニング部１３６、及び除電部１３７を備えている。帯電部１３２及び露光部１３３によって、感光体ドラム１３１に静電潜像が形成され、現像部１３４によって静電潜像が現像されてトナー像が形成され、転写部１３５によってトナー像がシートＳに転写される。また、トナー像の転写後に、クリーニング部１３６によって感光体ドラム１３１の残留トナーが清掃され、除電部１３７によって感光体ドラム１３１が除電される。

トナー像が転写されたシートＳは、定着装置１００に向けて搬送される。定着装置１００は、シートＳを加熱及び加圧し、シートＳに転写されたトナー像をシートＳに定着させる。そして、トナー像が定着されたシートＳは、排出部１５０が備える排出ローラー対１５１によって排出トレイ１５２上に排出される。

以上、図面（図１〜図５）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）及び（２））。また、上記の各実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明の形成が可能である。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。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、間隔等は、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、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３及び図４に示したように、加熱部としての定着ユニット７０を備えたが、加熱部は定着ユニット７０に限定されない。例えば、ハロゲンヒーター又はセラミックヒーターを加熱部として用いることができる。

（２）図１〜図３に示した第１弾性部材３０と第２弾性部材４０とは、断面矩形状であったが、本発明はこれに限られない。例えば、第１弾性部材３０と第２弾性部材４０とは、断面円形状又は断面楕円状であってもよい。定着装置１００の設計に応じて、第１弾性部材３０と第２弾性部材４０の形状を選択することができる。

本発明は、画像形成装置の分野に利用可能である。

１０ 定着ベルト
１１、１１Ａ、１１Ｂ 端部
１１Ｅ 端縁
１２ 外周面
１３ 内周面
２０ キャップ部材
２１ 第１筒状部
２１Ａ 内周面
２２ 第２筒状部
２２Ａ 外周面
３０ 第１弾性部材
４０ 第２弾性部材
６０ 回転検出部
７０ 定着ユニット（加熱部）
１００ 定着装置
１３０ 画像形成部
２００ 画像形成装置
Ｄ 間隔
Ｌ 回転軸線
Ｓ シート

Claims (9)

1. 定着ベルトと、
   前記定着ベルトの端部に装着されるキャップ部材と、
   前記定着ベルトの外周面と対向して前記キャップ部材に装着される環状の第１弾性部材と、
   前記定着ベルトの内周面と対向して前記キャップ部材に装着される環状の第２弾性部材と
   を備え、
   前記第１弾性部材は、前記キャップ部材と前記定着ベルトの前記外周面とに圧接し、
   前記第２弾性部材は、前記定着ベルトの前記内周面に対して間隔を置いて配置され、前記定着ベルトの前記内周面に向かって熱膨張する、定着装置。
2. 前記第１弾性部材と前記第２弾性部材とは、分離して配置される、請求項１に記載の定着装置。
3. 前記定着ベルトを加熱する加熱部をさらに備え、
   前記第２弾性部材は、前記加熱部に加熱されて熱膨張し、前記定着ベルトの前記内周面と前記キャップ部材とに圧接する、請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
4. 前記キャップ部材は、前記定着ベルトの回転軸線を中心とする同心円状に形成される第１筒状部及び第２筒状部を含み、
   前記第２筒状部は、前記第１筒状部の内側に位置し、
   前記第１弾性部材は、前記第１筒状部の内周面と前記定着ベルトの前記外周面とに圧接し、
   前記第２弾性部材は、前記定着ベルトの前記内周面に対して間隔を置いて前記第２筒状部の外周面に配置され、前記定着ベルトの前記内周面に向かって熱膨張する、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. 前記第２弾性部材は、前記第１弾性部材よりも前記定着ベルトの端縁に近い位置に配置される、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. 前記第２弾性部材は、材料に発泡シリコーンゴムを含む、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の定着装置。
7. 前記第２弾性部材の線膨張係数は、少なくとも１×１０^-4／℃である、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。
8. 前記キャップ部材の回転を検出する回転検出部をさらに備える、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の定着装置。
9. シートに画像を形成する画像形成部と、
   請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の定着装置と
   を備え、
   前記定着装置は、前記シートに形成された前記画像を前記シートに定着させる、画像形成装置。
   
   

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