JP6459616B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。

特許文献１には、無端状の定着ベルトと定着ベルトの両端を保持する一対のベルト保持部材とを有する定着器であって、定着ベルトの回転方向に沿って定着ベルトの中心軸方向に向かって旋回する螺旋状の突起を設け、螺旋状突起が定着ベルトの中心軸方向中央に向かって次第に径が小さくなるように傾斜しているベルト保持部材を備えた構成が開示されている。

特許文献２には、無端状の定着ベルトと定着ベルトの幅方向両端部を内周面側から支持する一対の支持部材とを有する定着器であって、定着ベルトの幅方向両端部と指示部材に永久磁石を互いに反発するようにそれぞれ設け、圧着解除時に永久磁石の反発力によりベルトの寄りを矯正する構造が開示されている。

特許文献３には、定着ベルトの回転方向と直行する方向への定着ベルトの移動を規制するベルト規制部材を備え、ベルト規制部材の、定着ベルトのエッジ面との当接部が、弾性変形可能に構成されている構造が開示されている。

特開２００８−０６４８３９号公報 特開２００８−２１６８５０号公報 特開２００６−０６５２５０号公報

本発明は、加圧ベルト端縁の座屈や破損の発生を抑えた定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１は、
トナー像を保持して搬送されてきた用紙に熱と圧力を加えて該トナー像を該用紙上に定着する定着装置であって、
回転駆動されるロールと、
前記ロールとの間に接触領域を形成し、該ロールの回転に従動して回転する無端状のベルトと、
該接触領域を熱する熱源を有する加熱体と、
前記ベルト内側の、前記ロールと対向する位置に配置され、該ベルトの回転方向について非円弧形状を有する支持面で該ベルト内面に接して該ベルトを該ロールとの間に挟む支持部材と、
前記ベルトの回転軸方向両端縁を支持して該両側縁を案内する一対の案内部材とを有する加圧体とを備え、
前記一対の案内部材それぞれが、前記ベルトの、回転軸方向各一方の縁を該ベルトの内側から案内する内側案内壁と、該各一方向の縁を外側から案内する外側案内壁と、該ベルトの各一方向の端面が摺動する、該回転軸を周回する向きに円弧形状に延びる底面とを有する案内溝を有する部材であり、
前記外側案内壁が、前記底面から離れるに従って大径に形成された、回転軸に対する斜面からなり、さらに
前記案内溝が、前記ロール側には不存在であって、該ロール側を除く領域に円弧形状に延びる溝であって、
前記外側案内壁の、前記ベルトが回転により前記案内溝に流入する側が、該ベルトが該案内溝から流出する側と比べ、回転軸に対し急な斜面からなることを特徴とする定着装置である。

請求項２は、請求項１記載の定着装置を備え、用紙上にトナー像を形成して該用紙を前記ロールと前記ベルトとに挟まれた前記接触領域を通過させることにより、該用紙上に定着トナー像からなる画像を形成することを特徴とする画像形成装置である。

請求項１の定着装置および請求項２の画像形成装置によれば、ベルト両端縁の内面のみを案内する案内部材を備える場合と比べ、ベルト端縁の座屈や破損の発生が抑えられる。

また、請求項１の定着装置および請求項２の画像形成装置によれば、外側案内壁が回転軸と平行な面からなる案内溝と比べ、ベルトの端縁に無理な力が加わることが抑えられる。

さらに、請求項１の定着装置および請求項２の画像形成装置によれば、流入側と流出側が同じ傾斜を持った斜面の案内溝と比べ、回転するベルトが案内溝に円滑に流入することができる。

本発明の画像形成装置の一実施形態であるプリンタの内部構成図である。 図１に示すプリンタに備えられている定着器を取り出して示した構成図である。 加圧ベルト回転軸方向一方の端部が嵌め込まれた状態の案内部材を示した斜視図である。 一方の案内部材の、加圧ベルトが嵌め込まれる内面側を示した斜視図である。 図４に示す矢印Ａ−Ａに沿う断面図である。 案内部材の内面を示した構成図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態であるプリンタの内部構成図である。このプリンタ１００には、本発明の一実施形態としての定着装置が備えられている。

このプリンタ１００の下部には引出し式の用紙トレイ１１０が備えられており、その用紙トレイ１１０には、プリントに使用される使用前の用紙Ｐが、積み重ねられた状態に収容されている。この用紙トレイ１１０内の用紙Ｐは、画像プリントにあたり、ピックアップロール１５１により１枚ずつ取り出され、搬送ロール１５２により搬送される。用紙搬送についての詳細は後述する。

また、このプリンタ１００には、４基の画像形成エンジン１３０が搭載されている。これら４基の画像形成エンジン１３０は、カートリッジ式に構成されていて、個々に着脱自在となっている。各々の画像形成エンジン１３０には、各画像形成エンジン１３０Ｙ，１３０Ｍ，１３０Ｃ，１３０Ｋごとにそれぞれ色が異なる各単色のトナーが収容されていて、各画像形成エンジン１３０では、その単色のトナーを用いての単色のトナー像が形成される。

ここで、画像形成エンジン１３０についてトナーの色を表わすときは、画像形成エンジンを表わす符号'１３０'にさらにトナーの色を表わす符号である、'Ｙ'（イエロー），'Ｍ'（マゼンタ），'Ｃ'（シアン），'Ｋ'（黒）を付して示す。

本実施形態では、各画像形成エンジン１３０は全て同一の構成となっている。各画像形成エンジン１３０は、矢印ａ方向に回転する感光体１３１と、その回りに配置された帯電器１３２、露光器１３３、現像器１３４、およびクリーナ１３５を備えている。

帯電器１３２は、感光体１３１の表面を一様に帯電する。

露光器１３３は、画像データに基づいて変調された露光光を感光体１３１に照射して、感光体１３１上に静電潜像を形成する。各画像エンジン１３０には、その画像形成エンジン１３０が分担する色トナーで形成される単色の画像を表わす画像データが入力されて、露光器１３３からはその単色の画像を表わす画像データで変調された露光光が照射され、感光体１３１上には、その単色の画像をに対応する静電潜像が形成される。

現像器１３４は、感光体１３１上の静電潜像をトナーで現像して感光体１３１上に単色のトナー像を形成する。この現像器１３４には、トナーカートリッジ１３４ａが備えられている。このトナーカートリッジ１３４ａには、その現像器１３４ごとの単色のトナーが収容されている。トナーカートリッジ１３４ａ内のトナーは現像器１３４内に供給されてトナー像の形成に使用される。このトナーカートリッジ１３４ａは単独で交換自在となっており、トナーが空になると新たなトナーカートリッジ１３４ａに交換される。

画像形成エンジン１３０の上部には、中間転写ユニット１６０が配置されている。この中間転写ユニット１６０には、無端の中間転写ベルト１６１と、その中間転写ベルト１６１を支持する複数の支持ロール１６２と、４基の１次転写ロール１６３と、クリーナ１６４とが備えられている。

中間転写ベルト１６１は、複数の支持ロール１６２に支持され、４基の画像形成エンジン１３０に沿う移動経路を通って矢印ｂ方向に循環移動する。

４基の１次転写ロール１６３は、中間転写ベルト１６１を間に挟んで各画像形成エンジン１３０の感光体１３１と対向する位置に配置されていて、感光体１３１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト１６１上に転写する役割を担っている。

４基の画像形成エンジン１３０のそれぞれに備えられている感光体１３１上に形成されたトナー像は、各１次転写ロール１６３の作用により、矢印ｂ方向に移動する中間転写ベルト１６１上に順次重なるように転写される。

感光体１３１は、トナー像の転写後において、クリーナ１３５により、その表面に残存するトナー等が取り除かれる。

また、各画像形成エンジン１３０には、メモリ１３６が備えられている。このメモリ１３６には、その画像形成エンジン１３０で使われているトナーの色や、使用開始からの累積使用時間など、その画像形成エンジン１３０に関する様々な情報が記録されている。この画像形成エンジン１３０がプリンタ１００に装着されると、プリンタ１００によりそのメモリ１３６の内容が読み出され、また必要に応じてそのメモリ１３６の内容が書き換えられる。

中間転写ベルト１６１上に順次重なるように転写されたトナー像は、２次転写ロール１７０の作用により、その位置にタイミングを合わせて搬送されてきた用紙Ｐ上に転写される。トナー像の転写を受けた用紙Ｐは、定着器２００による加熱および加圧を受けて、その用紙Ｐ上に定着トナー像からなる画像がプリントされ、排紙ロール１５３により排紙トレイ１４０上に排出される。

一方、中間転写ベルト１６１は、トナー像転写後において、クリーナ１６４により、その表面に残存するトナー等が取り除かれる。

次に、プリントにあたっての用紙の搬送経路について説明する。

プリントにあたっては、ピックアップロール１５１により用紙トレイ１１０から用紙Ｐが取り出され、搬送ロール１５２により、用紙先端がタイミング調整ロール１５４に到達するまで矢印ｃ方向に搬送される。その後、その用紙Ｐは、中間転写ベルト１６１上に転写されたトナー像が２次転写ロール１７０の位置に到達するのにタイミングを合わせてその同じ位置に到達するようにタイミング調整ロール１５４により送り出され、２次転写ロール１７０の作用によりトナー像の転写を受ける。そのトナー像が転写された用紙Ｐは、さらに矢印ｄ方向に搬送され、定着器１８０によりトナー像の定着を受けて、排紙ロール１５５により排紙トレイ１４０上に排出される。

用紙Ｐの両面に画像をプリントする両面プリントを行なう際は、第１面のみプリントされた用紙Ｐが排紙ロール１５５により排紙トレイ１４０上に途中まで排出され、次に排紙ロール１５５が逆回転して、途中まで排出された用紙Ｐが再びプリンタ１００内に引き込まれる。

プリンタ１００内に引き込まれた用紙Ｐは、搬送ロール１５６により矢印ｅ方向に搬送され、さらに搬送ロール１５２により搬送されて、その先端がタイミング調整ロール１５４に到達する。その後のプロセスは第１面のプリントの際と同様であり、第２面にプリントが行なわれた用紙Ｐが排紙トレイ１４０上に排出される。

このプリンタ１００の制御部１９０は、このプリンタ１００の全体の制御を担っている。

次に定着器２００の構成について説明する。

図２は、図１に示すプリンタに備えられている定着器を取出して示した構成図である。

この定着器２００は、上述の通り、図１に示す２次転写ロール１７０の作用により転写されたトナー像を保持して搬送されてきた用紙Ｐに熱と圧力を加えてトナー像を用紙上に定着する装置である。この定着器２００は、本発明にいう定着装置の一例に相当する。

この定着器２００には、加熱体２１０と加圧体２２０とを備えている。

加熱体２１０には、加熱ロール２１１と、その加熱ロール２１１の内部に配置された熱源２１２とを有する。加熱ロール２１１は、矢印Ｒ１方向に回転駆動されるロールである。

また、加圧体２２０は、無端状の加圧ベルト２２１と、支持部材２２２とを備えている。

加圧ベルト２２１は、加熱ロール２１１に接触し加熱ロール２１１から回転駆動力を受けて矢印Ｒ２の向きに従動回転する無端状のベルトである。

また、支持部材２２２は、加圧ベルト２２１の内側の、加熱ロール２１１と対向する位置に配置され、加圧ベルト２２１の内面に接して加圧ベルト２２１を加熱ロール２１１との間に挟んでいる。この支持部材２２２は、加圧ベルト２２１を必要なニップ領域によって加熱ロール２１１に押し当てるために、加圧ベルト２２１の内面に接触する支持面２２２ａが、全体として凹形の非円弧形状となっている。

このため、この加圧ベルト２２１は、本来は円筒形のベルトであるが、支持部材２２２の非円弧形状の支持面２２２ａで加熱ロール２１１に押し当てられているため、加圧ベルト２２１の支持部材２２２と加熱ロール２１１とに挟まれたニップ領域、およびその前後の領域は非円形に押し潰された形状となっている。

ここで、この加圧ベルト２２１は、回転によってその回転軸方向（図１，図２の紙面に垂直な方向）に蛇行することがあり、このため、この加圧ベルト２２１の回転軸方向両端部に対応する位置には、加圧ベルト２２１がそれ以上蛇行しないように回転軸方向の端面に当たるストッパとしての役割を担って加圧ベルト２２１の蛇行を抑える一対の案内部材が備えられている。

本実施形態の特徴はこの案内部材にあり、以下、この案内部材について詳述する。

図３は、加圧ベルト回転軸方向一方の端部が嵌め込まれた状態の案内部材を示した斜視図である。ここでは、加圧ベルト２２１は、加熱ロール２１１（図２参照）に押し当てられていない状態の、円筒形状に示されている。

案内部材２３０は、加熱ロール２１１に対面する側に、切欠かれた形状の切欠き部２３０ａ（図４を合わせて参照。）を有し、その切欠き部２３０ａを除き、加圧ベルト２２１の軸方向端縁が嵌め込まれる形状を有する。

図４は、一方の案内部材の、加圧ベルトが嵌め込まれる内面側を示した斜視図である。

また、図５は、図４に示す矢印Ａ−Ａに沿う断面図である。

この案内部材２３０には、回転軸を周回する向きに円弧形状に延びる底面２３１ａを有する案内溝２３１が形成されている。加圧ベルト２２１は、その端縁がこの案内溝２３１内に嵌め込まれ、案内部材２３０に案内されながら回転する。

この案内溝２３１には、加圧ベルト２２１の端縁を内側から案内する内側案内壁２３１ｂと、その端縁を外側から案内する外側案内壁２３１ｃとを有する。加圧ベルト２２１の端縁はこの案内部材２３０の案内溝２３１に入り込んでいて、加圧ベルト２２１がこの案内部材２３０側に蛇行すると、加圧ベルト２２１の端面が案内溝２３１の底面２３１ａに突き当たって摺動し、この案内部材２３０側へのそれ以上の蛇行が抑えられる。

また、この案内溝２３１の内側案内溝２３１ｂは回転軸と平行の円弧形状となっている。これに対し、外側案内壁２３１ｃは、底面２３１ａから離れるにしたがって大径に形成された、回転軸に対しては斜面となっている。この外側案内溝２３１ｃは、このように案内溝２３１の入口側が広がったテーパ形状を成しているため、加圧ベルト２２１が加熱ロール２１１に押し当てられて非円形になっても、その加圧ベルト２２１が回転軸方向中央部から端部に近づくに従って無理なく円形に矯正され、加圧ベルト２２１の端面が円形となって円弧形状の底面２３１ａに押し当てられる。

図６は、案内部材の内面を示した構成図である。ここでは分かり易さのために、外側案内壁のテーパが誇張されて示されている。

加圧ベルト２２１（この図６には不図示）は、矢印Ｒ２の向きに回転している。そして、この案内部材２３０の案内溝２３１の外側案内壁２３１ｃは、加圧ベルト２２１が回転により切欠き部２３０ａを通過して案内溝２３１に流入する側が、加圧ベルト２２１が案内溝２３１から切欠き部２３０ａに流出する側と比べ、回転軸に対し急な斜面に形成されている。

すなわち、この図６に示すように、この案内部材２３０の内面を回転軸方向に見たときに、案内溝２３１の、加圧ベルト２２１の流入側の幅（底面２３１ａから離れた、案内溝２３１への入口側の幅）ｗ１の方が、流出側の幅ｗ２よりも広がっている。

これにより、加圧ベルト２２１の回転方向（矢印Ｒ２方向）についても、切欠き部２３０ａに対応する、加圧ベルト２２１の未だ非円弧形状となっている端縁が無理なく円形に矯正されながら、案内溝２３０に流入する。

このように、本実施形態の案内部材２３０は、加圧ベルト２２１の端面が突き当たる底面２３１ａを、加圧ベルト２２１に座屈や変形を引きおこし難い円弧形状とし、外側案内壁２３１ｃを、回転軸方向中央から端部に向かって加圧ベルト２２１を非円形から円形に無理なく矯正するようにテーパ形状とし、さらに回転方向（矢印Ｒ２方向）についても、加圧ベルト２２１の端縁を非円形から円形に無理なく矯正するように流入側の入口を広げた案内溝２３１を形成している。

これにより、加圧ベルト２２１の端面が非円形のまま突き当てられる構造と比べ、加圧ベルト２２１の端縁に座屈や破損が生じるおそれが大きく低減されている。

なお、ここでは、加圧ベルト２２１の回転軸方向両端に１つずつ備えられている一対の案内部材のうちの一方の案内部材２３０について説明したが、もう一方の案内部材は、ここで説明した案内部材２３０と面対称に形成されていて、双方の案内部材に、加圧ベルト２２１の回転方向の流入側の幅が広がった形状の案内溝が形成されている。

なお、ここでは、図１に示すプリンタ１００に本発明を適用した例について説明したが、本発明は、トナー像を保持して搬送されてきた用紙に熱と圧力を加えてトナー像を用紙上に定着する定着器を必要とするプリンタやコピー機等、様々な形態の画像形成装置に適用することができる。

１００ プリンタ
１４０ 排紙トレイ
２００ 定着器
２１０ 加熱体
２１１ 加熱ロール
２２０ 加圧体
２２１ 加圧ベルト
２２２ 支持部材
２３０ 案内部材
２３０ａ 切欠き部
２３１ 案内溝
２３１ａ 底面
２３１ｂ 内側案内壁
２３１ｃ 外側案内壁

Claims (2)

1. トナー像を保持して搬送されてきた用紙に熱と圧力を加えて該トナー像を該用紙上に定着する定着装置であって、
   回転駆動されるロールと、
   前記ロールとの間に接触領域を形成し、該ロールの回転に従動して回転する無端状のベルトと、
   該接触領域を熱する熱源を有する加熱体と、
   前記ベルト内側の、前記ロールと対向する位置に配置され、該ベルトの回転方向について非円弧形状を有する支持面で該ベルト内面に接して該ベルトを該ロールとの間に挟む支持部材と、
   前記ベルトの回転軸方向両端縁を支持して該両側縁を案内する一対の案内部材とを有する加圧体とを備え、
   前記一対の案内部材それぞれが、前記ベルトの、回転軸方向各一方の縁を該ベルトの内側から案内する内側案内壁と、該各一方向の縁を外側から案内する外側案内壁と、該ベルトの各一方向の端面が摺動する、該回転軸を周回する向きに円弧形状に延びる底面とを有する案内溝を有する部材であり、
   前記外側案内壁が、前記底面から離れるに従って大径に形成された、回転軸に対する斜面からなり、さらに
   前記案内溝が、前記ロール側には不存在であって、該ロール側を除く領域に円弧形状に延びる溝であって、
   前記外側案内壁の、前記ベルトが回転により前記案内溝に流入する側が、該ベルトが該案内溝から流出する側と比べ、回転軸に対し急な斜面からなることを特徴とする定着装置。
2. 請求項１記載の定着装置を備え、用紙上にトナー像を形成して該用紙を前記ロールと前記ベルトとに挟まれた前記接触領域を通過させることにより、該用紙上に定着トナー像からなる画像を形成することを特徴とする画像形成装置。

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