JP6485389B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、用紙にトナー像を定着させる定着装置と、この定着装置を備える画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置において、用紙に転写されたトナー像は、定着装置によって用紙に定着される。定着装置は、加熱される定着ローラーや定着ベルト等の定着部材と加圧回転部材とを有し、定着部材と加圧回転部材との間に形成される定着ニップを用紙が通過する際に、トナー像が加熱及び加圧されて用紙に定着される。

定着部材として定着ベルトを用いるベルト定着方式では、定着ベルトは、両端部が回転軸部に回転可能に支持され、回転軸部間で加圧回転部材に圧接されている。そして、加圧回転部材に従動することで、定着ベルトが回転軸部の周囲を回転するようになっている。このように定着ベルトの両端部は固定されていないため、寸法公差等の影響によっては、従動回転中に回転軸方向のいずれか一方の方向に片寄る傾向がある。この寄り幅が大きいと所定幅の定着ニップが形成されない虞があるため、定着装置には、定着ベルトの両端面に対向するように設けられて、定着ベルトの回転軸に沿う方向への移動を規制する端面受け部材が備えられる場合がある。

端面受け部材は摺動性の良好な材料で形成されており、定着ベルトの端面が接触しても、該端面に損傷を与えないようになっている。また、端面受け部材は、定着ベルトが当接することで、その反力によって反対方向へ押し戻すようにも作用する。

特許文献１や特許文献２には、このような端面受け部材を備えた定着装置が記載されている。特許文献１に記載の定着装置は、回転軸の軸方向に並べて配設された２つの端面受け部材を有している。そして、２つの端面受け部材間の摩擦係数を、定着ベルト側の端面受け部材と定着ベルトの端面との間の摩擦係数よりも小さくすることで、定着ベルトの端面の損傷を防いでいる。特許文献２に記載の定着装置は、端面受け部材の、定着ベルトの端面との当接部がバイメタル状に弾性変形可能に形成されている。

特開２０１３−１７８２９１号公報 特開２００６−６５２５０号公報

前述のように、定着ベルトは定着ニップにおいて加圧回転体から回転力を受けているので、回転軸方向へ定着ベルトを移動させる力は定着ニップの近傍で大きくなる。一方、定着ニップでは定着ベルトと加圧回転体とが圧接されているので、定着ニップの近傍において定着ベルトが回転軸方向に滑るようなことはない。したがって、定着ベルトが回転軸方向に片寄った場合、定着ニップ近傍の定着ベルトの端面と端面受け部材との間に、強い摺動力が働くことになる。

しかしながら、特許文献１に記載の定着装置では、定着ニップ近傍でも、定着ベルトの端面に対向する部分に端面受け部材が当接する可能性があり、定着ベルトを損傷してしまう虞がある。また、特許文献２に記載の定着装置では、定着ベルトの端面と当接することで端面受け部材が変形するようになっているが、定着ベルトの端面と端面受け部材とが当接した時点で定着ベルトに一定の圧力がかかっており、定着ベルトを損傷する虞がある。また、端面受け部材が弾性変形した際に、定着ベルトの円滑な回転を妨げる虞がある。

本発明は上記事情を考慮し、定着ニップ近傍における定着ベルト端面にかかるストレスを軽減して、定着ベルトの耐久性を向上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。

上記課題を解決するため、本発明の定着装置は、回転軸を中心として回転可能に設けられ、熱源によって加熱される定着ベルトと、該定着ベルトに圧接して回転することで該定着ベルトとの間に定着ニップを形成する加圧回転部材と、前記定着ベルトの端面に対向するように設けられる弾性変形可能な端面受け部材と、前記定着ベルトの端面とは反対側で前記端面受け部材を支持するバックアップ部材と、を備え、前記バックアップ部材には、前記端面受け部材に対向する面に、前記回転軸方向において前記定着ニップから離間するように設けられる退避部と、前記端面受け部材を前記退避部に沿うように変形させる案内部と、が形成されていることを特徴とする。

このような構成を採用することにより、定着ニップに対応する定着ベルトの端面が端面受け部材に当接しないので、定着ベルトの損傷を確実に防止でき、定着ベルトの耐久性を向上できる。

本発明の定着装置は、前記端面受け部材は、前記回転軸を中心として回転可能に支持されており、前記回転軸を中心とした回転中に前記退避部に沿うように変形した後は、元の形状に復帰することを特徴としても良い。

このような構成を採用することにより、端面受け部材が定着ベルトに追従して回転する場合でも、定着ニップの近傍の部分では、端面受け部材を定着ベルトから離間する側に変形させる一方で、それ以外の部分では、定着ベルトの端面に端面受け部材を当接させることができる。

本発明の定着装置において、前記退避部は、前記定着ニップから離間する方向に傾斜していることを特徴としても良い。

このような構成を採用することにより、端面受け部材を退避部に沿うように変形しやすい。

本発明の定着装置において、前記案内部は、前記退避部の外周縁に沿って所定の間隔を開けて配置されて、前記端面受け部材の外周部に係合するように設けられていることを特徴としても良い。

このような構成を採用することにより、端面受け部材の回転時に端面受け部材と案内部との摩擦抵抗を小さくできるので、端面受け部材が定着ベルトに従動して回転する際に、端面受け部材の回転を妨げないようにできる。

本発明の画像形成装置は、上記したいずれかの定着装置を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、定着ニップの近傍での定着ベルトの端面の端面受け部材への当接を防止できるので、定着ベルト端面が受けるストレスが低減され、耐久性を向上できる。

本発明の一実施形態に係るプリンターの概略を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の正面断面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、定着ベルトの一端部を示す側断面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、エンドキャップに支持された端面受け部材を示す正面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の画像形成装置及び定着装置について説明する。

まず、図１を用いて、画像形成装置としてのプリンター１の全体の構成について説明する。図１はプリンター１の概略を模式的に示す図である。以下、図１における紙面手前側をプリンターの正面側（前側）とし、左右の向きはプリンターの正面から見た方向を基準として説明する。

プリンター１は、直方体状のプリンター本体２を備えている。プリンター本体２の下部には、用紙Ｓを収納する給紙カセット３が収容されており、給紙カセット３の左上方には、給紙部４が設けられている。プリンター本体２の上面には排紙トレイ５が設けられている。排紙トレイ５の左側には、上カバー６が開閉可能に取り付けられており、上カバー６の下方にはトナーコンテナ７が収納されている。

排紙トレイ５の下方には、レーザー・スキャニング・ユニット（ＬＳＵ）で構成される露光器９が設けられ、露光器９の下方には、画像形成部１０が設けられている。画像形成部１０には、感光体ドラム１１が回転可能に設けられており、感光体ドラム１１の周囲には、帯電器１２と、現像器１３と、感光体ドラム１１との間に転写ニップ１４を形成する転写ローラー１５と、クリーニング装置１６とが、感光体ドラム１１の回転方向（図１の矢印Ｘ参照）に沿って配置されている。画像形成部１０の右側には、定着装置１８が設けられており、定着装置１８の上方には、排紙トレイ５に面する排紙部１９が設けられている。

プリンター本体２には、給紙部４から、転写ニップ１４と定着装置１８とを通って排紙部１９へ向かう用紙の搬送経路２０が設けられている。搬送経路２０の下方には、両面印刷用の反転経路２１が形成されている。

次に、このような構成を備えたプリンター１の画像形成動作について説明する。まず、帯電器１２によって感光体ドラム１１の表面が帯電された後、露光器９からのレーザー光（図１の二点鎖線参照）により感光体ドラム１１に対して画像データに対応した露光が行われ、感光体ドラム１１の表面に静電潜像が形成される。次に、この静電潜像を、現像器１３がトナーによりトナー像に現像する。

一方、給紙部４によって給紙カセット３から取り出された用紙Ｓは、上記した画像形成動作とタイミングを合わせて転写ニップ１４へと搬送され、転写ニップ１４において感光体ドラム１１上のトナー像が用紙に転写される。トナー像を転写された用紙は、搬送経路２０を下流側へと搬送されて定着装置１８に進入し、この定着装置１８においてトナー像が加熱及び加圧されて用紙に定着される。トナー像が定着された用紙は、排紙部１９から排紙トレイ５に排出される。なお、感光体ドラム１１上に残留したトナーは、クリーニング装置１６によって回収される。

次に、図２〜図４を参照して、定着装置１８について説明する。図２は定着装置を示す正面断面図、図３は定着装置の一方の端部を示す側面断面図であり、図４は端面受け部材の正面図である。

定着装置１８は、定着ベルト３１と、定着ベルト３１の下方に設けられる加圧回転部材である加圧ローラー３２と、定着ベルト３１の中空部に、加圧ローラー３２と対向して設けられる押圧部材３３と、定着ベルト３１の中空部に設けられる、熱源としてのハロゲンヒーター３４と、定着ベルト３１の両端部にそれぞれ設けられるエンドキャップ３５（図３参照）と、定着ベルト３１の両端面にそれぞれ対向する端面受け部材３６と、を備えている。

定着ベルト３１は、最大通紙幅よりも長い長さの無端状ベルトである。定着ベルト３１は、可撓性を有する材料で形成されており、例えば、基材層と、基材層に周設される弾性層と、弾性層を被覆する離型層と、を有している。基材層は、例えばＳＵＳなどの金属やＰＩ（ポリイミド）などの樹脂によって形成され、弾性層は、例えば、シリコーンゴムによって形成され、離型層は、例えば、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）チューブによって形成されている。

加圧ローラー３２は、定着ベルト３１よりも短く、最大通紙幅と同程度の長さを有している。加圧ローラー３２は、円柱状の芯材と、芯材に周設される弾性層と、弾性層を被覆する離型層と、によって形成されている。芯材は、例えば、鉄等の金属によって形成され、弾性層は、例えば、シリコーンゴムによって形成され、離型層は、例えば、ＰＦＡチューブによって形成されている。

加圧ローラー３２は、回転軸３２ａを中心として図２の時計回り方向に回転可能に支持されている。

押圧部材３３は、定着ベルト３１と同等の長さを有する断面形状が横長の略直方体状の部材であり、下面と両側面との角は円弧状に湾曲している。押圧部材３３は、定着ベルト３１を加圧ローラー３２に向けて下方に押圧するように、支持部材３８に支持されている。

押圧部材３３によって定着ベルト３１が下方に押圧されると、定着ベルト３１は加圧ローラー３２に圧接されて、定着ベルト３１と加圧ローラー３２との間に定着ニップ４０が形成される。定着ベルト３１は加圧ローラー３２に圧接することで上に凸状に湾曲するように変形する。一方で、定着ベルト３１の両端部には加圧ローラー３２が圧接しておらず、定着ベルト３１の両端は真円に近い形状を有している。加圧ローラー３２を回転させると、図２に示されるように、定着ベルト３１は加圧ローラー３２に従動して、加圧ローラー３２の回転方向とは逆方向に回転する。

ハロゲンヒーター３４は、定着ベルト３１の中空部の上部に配置されて、定着ベルト３１に向かって輻射熱を放射する。

図３に示されるように、エンドキャップ３５は、定着ベルト３１の外径よりも大径の円盤状のバックアップ部材４３と、バックアップ部材４３の内側の面（定着ベルト３１の側の面）に突設されて、定着ベルト３１が外周面に沿って回転する回転軸としての回転軸部４４と、を有している。バックアップ部材４３の内側の面には、下から１／３程度の部分に、回転軸部４４の軸方向外側に向かって下方に傾斜する退避面４３ａが形成されている。すなわち、退避面４３ａは、回転軸部４４の軸方向において定着ニップ４０から離間するように形成されている。

図４に示されるように、退避面４３ａの外周部には、周方向に所定の間隔を開けて２つの案内部４５が形成されている。案内部４５は、退避面４３ａから垂直に立設された脚片４５ａと、脚片４５ａの先端からバックアップ部材４３の径方向内側に延設された係合片４５と、を有している。

回転軸部４４は、断面形状が上に凸の約３／４円弧状の円筒形状を有しており、基端側の外周に沿って溝状の小径部４４ａが形成されている。定着ベルト３１の両端部は各回転軸部４４に外嵌されて、各回転軸部４４の外周面に沿って回転可能となっている。また、ハロゲンヒーター３４の両端部と支持部材３８の両端部は、回転軸部４４の中空部を通ってバックアップ部材４３に支持されている。

端面受け部材３６は、定着ベルト３１の外径よりも大きい外径のディスク状の部材である。端面受け部材３６は、摺動性が良好で弾性変形可能なシート材料で形成され、例えば、ＳＥＣＣやＳＵＳ等の金属、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ、ＰＡＩ、ＰＩ、フッ素樹脂等を使用できる。

端面受け部材３６は、定着ベルト３１の端面の外側において、回転軸部４４の小径部４４ａに挿通されて、小径部４４ａの周囲を回転可能、かつ、小径部４４ａの軸方向に沿ってスライド可能となっている。図３に示されるように、端面受け部材３６は、バックアップ部材４３の退避面４３ａに沿うように変形して、外周部が２つの案内部４５の係合片４５ｂに係合している。

上記構成を有する定着装置１８において、トナー像を用紙に定着させる際は、ハロゲンヒーター３４によって定着ベルト３１が加熱される。また、加圧ローラー３２の回転に従動して定着ベルト３１が回転し、搬送経路２０に沿って用紙Ｓが定着ニップ４０に搬送されると、トナー像が加熱及び加圧されて用紙Ｓに定着される。

このような定着作業時、定着ベルト３１の両端面はそれぞれ端面受け部材３６に対向している。定着ニップ４０の近傍においては、定着ベルト３１の両端面は、バックアップ部材４３の退避面４３ａに沿うように案内部４５によって支持された端面受け部材３６に対向している。

定着ベルト３１が回転中に回転軸部４４の軸方向の一方向に片寄ると、定着ベルト３１の端面が端面受け部材３６に当接して、片寄りが規制される。端面受け部材３６は摺動性の良好な材料で形成されているので、定着ベルト３１の端面が当接しても、定着ベルト３１の端面が損傷するようなことはない。そして、定着ニップ４８の近傍においては、定着ベルト３１の端面は端面受け部材３６から離間しているので、定着ニップ４８の近傍において、定着ベルト３１の端面と端面受け部材３６とが接触して摺動するようなことはない。なお、端面受け部材３６の小径部４４ａの軸方向へのスライド距離は短いので、定着ベルト３１の片寄り幅が大きくなるようなことはない。

また、このように定着ベルト３１の端縁が端面受け部材３６に当接すると、端面受け部材３６が定着ベルト３１に従動して回転軸部４４の小径部４４ａの周囲を回転する場合もある。この場合、端面受け部材３６は、案内部４５によって退避面４３ａに沿うように変形しながら回転するので、端面受け部材３６が回転しても、定着ニップ４０の近傍に対応する端面は、端面受け部材３６から離間している。なお、端面受け部材３６は、退避面４３ａに沿うように変形した後は元の形状に復帰する。

上記説明したように本発明の定着装置１８によれば、定着ニップ４０の近傍において、バックアップ部材４３に退避面４３ａを形成し、端面受け部材３６を退避面４３ａに沿わせるように変形させているので、定着ニップ４０の近傍で定着ベルト３１の端面が端面受け部材３６に当接しない。したがって、定着ベルト３１の端面が受けるストレスが低減されると共に損傷を防止できるので、定着ベルト３１の耐久性を向上できる。

また、本実施形態では、回転軸部４４の軸方向において定着ニップ４０から離間するように設けられる退避部として、傾斜した退避面４３ａを形成したので、端面受け部材３６を退避面４３ａに沿うように変形しやすい。なお、退避部を階段状や切り欠き状等とすることもできる。

また、端面受け部材３６が定着ベルト３１に追従して回転する場合でも、退避面４３ａにおいては、端面受け部材３６を定着ベルト３１から離間する側に変形させながら回転させることができる。端面受け部材３６は、退避面４３ａを通過した後は元の形状に復帰するので、定着ニップ４０の近傍以外の部分では、定着ベルト３１の端面に当接するようになる。なお、本実施形態では、端面受け部材３６が回転軸部４４の小径部４４ａを中心として回転可能に設けられている場合について説明したが、端面受け部材３６は回転軸部４４に回転不能に支持されていても良い。

さらに、端面受け部材３６は、２つの案内部４５に係合しているので、端面受け部材３６の回転時に端面受け部材３６と案内部４５との摩擦抵抗を小さくして、端面受け部材３６を円滑に回転させることができる。

本発明の実施形態では、プリンター１に本発明の構成を適用した場合について説明したが、他の異なる実施形態では、複写機、ファクシミリ、複合機等のプリンター１以外の画像形成装置に本発明の構成を適用しても良い。

さらに、上記した本発明の実施形態の説明は、本発明に係る画像形成装置における好適な実施の形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。すなわち、上記した本発明の実施の形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能であり、上記した本発明の実施の形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

１ プリンター（画像形成装置）
１８ 定着装置
３１ 定着ベルト
３２ 加圧ローラー（加圧回転部材）
３６ 端面受け部材
４３ バックアップ部材
４３ａ 退避面（退避部）
４４ 回転軸部（回転軸）
４５ 案内部

Claims (5)

1. 回転軸を中心として回転可能に設けられ、熱源によって加熱される定着ベルトと、
   該定着ベルトに圧接して回転することで該定着ベルトとの間に定着ニップを形成する加圧回転部材と、
   前記定着ベルトの端面に対向するように設けられる弾性変形可能な端面受け部材と、
   前記定着ベルトの端面とは反対側で前記端面受け部材を支持するバックアップ部材と、を備え、
   前記バックアップ部材には、前記端面受け部材に対向する面の、前記回転軸方向において前記定着ニップと対向する部分に、前記回転軸方向において前記定着ニップから離間するように設けられる退避部と、前記端面受け部材を前記退避部に沿うように変形させる案内部と、が形成されていることを特徴とする定着装置。
2. 前記端面受け部材は、前記回転軸を中心として回転可能に支持されており、前記回転軸を中心とした回転中に前記退避部に沿うように変形した後は、元の形状に復帰することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記退避部は、前記定着ニップから離間する方向に傾斜していることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記案内部は、前記退避部の外周縁に沿って所定の間隔を開けて配置されて、前記端面受け部材の外周部に係合するように設けられていることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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