JP6609938B2 - 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。

特許文献１には、定着ローラと、この定着ローラの外面に接して該定着ローラと共に回転する定着ベルトとを備える定着装置について開示されている。この定着装置では、定着ベルトの内側に配置された第１押圧パッドと第２押圧パッドによって定着ベルトが定着ローラに押し付けられている。

特開２００９−２７１２８１号公報

本発明は、複数の押圧部材を用いる構成と比べて、少ない部品点数で定められたニップ幅を確保できる定着装置及びこの定着装置を用いた画像形成装置を得ることが目的である。

本発明の第１態様に記載の定着装置は、第１回転体と、前記第１回転体の外面に接して配置され、前記第１回転体と共に回転することで前記第１回転体との間に挟んだ記録媒体を搬送する筒状の第２回転体と、前記第２回転体の内部に配置され、前記第２回転体の回転軸方向に沿って薄肉部が形成されかつ、前記薄肉部で曲げられて前記薄肉部を挟んで両側の部分でそれぞれ第２回転体を第１回転体へ押圧する押圧部材と、を備える。

本発明の第２態様に記載の定着装置は、第１態様に記載の定着装置において、前記押圧部材は、前記第２回転体の内面と接する側の第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、前記第１面に形成され前記第２回転体の回転軸方向に沿って延びるスリットと、を備え、前記薄肉部は、前記スリットと前記押圧部材の前記第２面との間に形成されている。

本発明の第３態様に記載の画像形成装置は、記録媒体に画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部によって前記記録媒体に形成された画像を該記録媒体に定着させる第１態様又は第２態様に記載の定着装置と、を備える。

本発明の第１態様に記載の定着装置によれば、複数の押圧部材を用いる構成と比べて、少ない部品点数で定められたニップ幅を確保できる。

本発明の第２態様に記載の定着装置によれば、第１面にスリットを形成しない構成と比べて、押圧部材を薄肉部で曲げた場合に第１面に生じる歪をスリットで効果的に吸収できる。

本発明の第３態様に記載の画像形成装置によれば、第１態様又は第２態様に記載の定着装置を備えない構成と比べて、コスト上昇を抑制できる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の構成を示す概略断面図である。 図２の定着装置のニップ部周辺の拡大図である。 図２の定着装置で用いる押圧部材をホルダで保持する前の状態を示す押圧部材の側断面図である。 図４の押圧部材をホルダで保持させた状態を示す押圧部材の側断面図である。 図２の定着装置で用いる押圧部材の第１変形例をホルダで保持する前の状態を示す押圧部材の側断面図である（図４に対応する側断面図である）。 図２の定着装置で用いる押圧部材の第２変形例をホルダで保持する前の状態を示す押圧部材の側断面図である（図４に対応する側断面図である）。 図７の第２変形例の押圧部材をホルダで保持させた状態を示す押圧部材の側断面図である（図５に対応する側断面図である）。

以下に、本発明の一実施形態に係る定着装置６０及び画像形成装置１０を図面に基づき説明する。

（画像形成装置１０の構成）
まず、画像形成装置１０の構成を説明する。図１は、画像形成装置１０の構成を示す概略図である。

画像形成装置１０は、図１に示されるように、各構成部品が内部に収容される装置本体１１を備えている。装置本体１１の内部には、記録媒体としてのシート部材Ｐが収容される収容部１２と、収容部１２に収容されたシート部材Ｐを搬送する搬送部１６と、搬送されるシート部材Ｐにトナー画像を形成する画像形成部１４と、画像形成部１４によってシート部材Ｐに形成されたトナー画像をシート部材Ｐに定着させる定着部１８と、画像形成装置１０の各部の動作を制御する制御部２０と、が設けられている。また、装置本体１１の上部には、定着部１８によって画像が定着されたシート部材Ｐが排出される排出部２２が設けられている。

画像形成部１４は、画像を保持する像保持体の一例としての感光体ドラム２４を有している。感光体ドラム２４は、一方向（例えば、図１における反時計回り方向）へ回転するようになっている。感光体ドラム２４の周囲には、感光体ドラム２４の回転方向上流側から順に、感光体ドラム２４を帯電させる帯電装置の一例としての帯電ロール２６と、帯電ロール２６によって帯電した感光体ドラム２４を露光して感光体ドラム２４に静電潜像を形成する露光装置３０と、露光装置３０によって感光体ドラム２４に形成された静電潜像を現像して黒色のトナー画像を形成する現像装置３２と、現像装置３２によって感光体ドラム２４に形成された黒色のトナー画像をシート部材Ｐに転写する転写部材の一例としての転写ロール３４と、が配置されている。

転写ロール３４は、感光体ドラム２４に対向しており、感光体ドラム２４とでシート部材Ｐを挟んで回転することで、シート部材Ｐを上方へ搬送するようになっている。転写ロール３４と感光体ドラム２４との間が、感光体ドラム２４に形成されたトナー画像がシート部材Ｐに転写される転写位置Ｔとされている。

また、露光装置３０の上方には、トナーが収容されているトナー収容容器としてのトナーカートリッジ３８が配置されている。さらに、このトナーカートリッジ３８に収容されたトナーを現像装置３２に向けて搬送するための図示しない搬送管が、画像形成部１４に備えられている。

収容部１２は、画像形成部１４の下方に配置されている。そして、収容部１２は、上下方向に並べられると共にシート部材Ｐが積載される積載部材１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃを備えている。

搬送部１６は、収容部１２及び画像形成部１４の側方に配置されている。そして、搬送部１６は、それぞれの積載部材１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃに積載された最上位のシート部材Ｐを送り出す送出ロール４６と、送出ロール４６によって送り出されたシート部材Ｐをシート部材Ｐの搬送路４８に沿って搬送する複数の搬送ロール５０と、を備えている。

定着部１８は、画像形成部１４の上方に配置されている。そして、定着部１８は、定着装置６０を備えている。この定着装置６０は、図示しないモータから回転力が伝達されることで回転しながらシート部材Ｐに転写されたトナー画像を加熱する第１回転体の一例としての加熱ロール６２と、加熱ロール６２と接触して加熱ロール６２と共に回転（周回）することで加熱ロール６２との間でシート部材Ｐを挟みながら搬送する第２回転体の一例としての加圧ベルト６４と、を備えている。なお、定着装置６０については、詳細を後述する。
この定着部１８の上方側（搬送方向下流側）には、トナー画像が定着されたシート部材Ｐを定着部１８へ排出する排出ロール５２が設けられている。

また、片面にトナー画像が定着されたシート部材Ｐを反転させて、再び転写位置Ｔへ送り戻すための反転搬送路５６が、転写ロール３４に対する感光体ドラム２４とは反対側（図１における右側）に設けられている。シート部材Ｐの両面に画像を形成する際には、片面にトナー画像が定着されたシート部材Ｐが、排出ロール５２によりスイッチバックされて反転搬送路５６に導かれて転写位置Ｔへ送り戻されるようになっている。

次に、画像形成装置１０を用いてシート部材Ｐへ画像を形成する画像形成動作について説明する。

画像形成装置１０では、いずれかの積載部材１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃから送出ロール４６によって送り出されたシート部材Ｐが、複数の搬送ロール５０によって転写位置Ｔへ送り込まれる。

一方、画像形成部１４では、感光体ドラム２４が帯電ロール２６によって帯電された後、露光装置３０によって露光されて、感光体ドラム２４に静電潜像が形成される。当該静電潜像が現像装置３２によって現像されて感光体ドラム２４に黒色のトナー画像が形成される。この黒色のトナー画像は、転写ロール３４により転写位置Ｔにてシート部材Ｐへ転写される。

トナー画像が転写されたシート部材Ｐは、定着装置６０へ搬送され、当該トナー画像が定着装置６０により定着される。シート部材Ｐの片面へのみ画像を形成する場合は、トナー画像が定着された後、シート部材Ｐは排出ロール５２により排出部２２へ排出される。

シート部材Ｐの両面へ画像を形成する場合には、片面に画像が形成された後、シート部材Ｐは、排出ロール５２でスイッチバックされ、反転して反転搬送路５６へ送り込まれる。さらに、シート部材Ｐは、反転搬送路５６から再び転写位置Ｔへ送り込まれ、画像が記録されていない反対面に、前述と同様に画像が形成され、排出ロール５２により定着部１８へ排出される。以上のように、一連の画像形成動作が行われる。

次に、定着装置６０について説明する。
本実施形態の定着装置６０は、前述した加熱ロール６２と、加圧ベルト６４とを備えている。

図２に示されるように、加熱ロール６２は、円筒状のロール部材であり、円筒状の基体６２Ａと、基体６２Ａの外周を被覆する弾性層６２Ｂと、を備えている。また、加熱ロール６２の内部空間には、加熱ロール６２を加熱するハロゲンランプ等の加熱源６６が設けられている。

基体６２Ａは、薄肉の円筒体とされている。また、基体６２Ａは、熱伝導率が高い材料で形成されている。具体的には、基体６２Ａは、例えば、鉄、ニッケル、ニッケル鋼、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、アルミニウム等の金属材料によって形成されている。

弾性層６２Ｂは、基体６２Ａの軸方向中間部を被覆している。すなわち、基体６２Ａの軸方向両端部は弾性層６２Ｂで被覆されず露出している。また、弾性層６２Ｂは、耐熱性を有する弾性体で形成されている。具体的には、弾性層６２Ｂは、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム等のゴム材料によって形成されている。

図２に示されるように、加熱ロール６２は、弾性層６２Ｂと加圧ベルト６４とでシート部材Ｐを挟んでトナー画像を定着するようになっている。なお、弾性層６２Ｂの外周面には、シート部材Ｐを剥離しやすくするための離型層（図示省略）が形成されている。

また、加熱ロール６２は、定着装置６０の図示しない筐体に設けられた軸受部によって回転可能に支持され、筐体に取り付けられる図示しない駆動装置（例えば、モータ）から駆動力（回転力）が伝達されることで回転するようになっている。なお、筐体は、装置本体１１に対して着脱可能とされている。

図２に示されるように、加圧ベルト６４は、加熱ロール６２に従動して回転する無端状の帯体とされている。この加圧ベルト６４は、具体的には、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド等のポリマーやＳＵＳ、ニッケル、銅等の金属により形成されている。なお、加圧ベルト６４の外周面には、シート部材Ｐを剥離しやすくするための離型層（図示省略）が形成されている。

加圧ベルト６４の内側には、ベルト支持部材７０が配置されている。このベルト支持部材７０によって加圧ベルト６４は内側から支持されている。ベルト支持部材７０は、定着装置６０の上記筐体に取り付けられている。

ベルト支持部材７０は、図２に示されるように、加圧ベルト６４の内面６４Ａに接して加圧ベルト６４を加熱ロール６２へ押圧する押圧部材７２と、押圧部材７２に対して加圧ベルト６４の回転方向上流側及び回転方向下流側に設けられるベルトガイド部材７４と、押圧部材７２を保持する保持部材としてのホルダ７６と、ホルダ７６を支持する支持部材７８と、を備えている。なお、本実施形態の押圧部材７２は、本発明の押圧部材の一例である。

押圧部材７２は、弾性体を直方体状に形成したものであり（図３参照）、加圧ベルト６４の回転軸方向が長手方向となるようにホルダ７６によって保持されている。この押圧部材７２は、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム等のゴム材料によって形成されている。

図２に示されるように、押圧部材７２には、加圧ベルト６４の回転方向の中間部に加圧ベルト６４の回転軸方向（押圧部材７２の長手方向と同じ方向）に沿って薄肉部７３が形成されている。この薄肉部７３は、図３に示されるように、押圧部材７２の加圧ベルト６４の内面６４Ａと接する側の第１面としての表面７２Ａに設けられた矩形状のスリット８０（押圧部材７２に形成される空隙）によって形成されている。すなわち、薄肉部７３は、スリット８０の底面８０Ａと押圧部材７２の第２面としての裏面７２Ｂの間に形成されている。このスリット８０は、押圧部材７２の成形に用いる成形型に設けたスリット成形部（例えば、リブ）で形成してもよいし、成形済みの押圧部材７２の表面７２Ａをカットして形成してもよい。なお、成形型を用いて押圧部材７２にスリット８０を形成する場合には、スリット８０を構成する側壁面に型抜きしやすいように勾配を持たせてもよい。なお、本実施形態のスリット８０は、本発明のスリットの一例である。

また、押圧部材７２は、薄肉部７３で曲げられて薄肉部７３を挟んで両側の部分がそれぞれ加圧ベルト６４を加熱ロール６２へ押圧している。なお、押圧部材７２の薄肉部７３を挟んで両側の部分を以下では、加圧ベルト６４の回転方向上流側（シート部材Ｐの搬送方向上流側）から順に押圧部８２、押圧部８３と称する。

ホルダ７６は、長尺部材であり、加圧ベルト６４の回転軸方向が長手方向となるように支持部材７８によって支持されている。このホルダ７６の加熱ロール６２側には、長手方向に沿って延びる溝状の凹部７７が形成されている。この凹部７７には、押圧部材７２が裏面７２Ｂ側から挿入されている。この凹部７７の凹底面７７Ａは、加圧ベルト６４の回転方向の中間部から両端に向かって浅くなるように傾斜している。このため、図４に示されるように、薄肉部７３で曲げられていない押圧部材７２を凹部７７に挿入し、図５に示されるように、押圧部材７２の裏面７２Ｂと凹部７７の凹底面７７Ａとを接触させて裏面７２Ｂを凹底面７７Ａに沿わせると、押圧部材７２が薄肉部７３で曲がり、スリット８０の入口（開口）側が狭くなる。
また、図５に示されるように、押圧部材７２を凹部７７に挿入すると、押圧部材７２の両側面７２Ｃが凹部７７の凹壁面７７Ｂと接触し、押圧部材７２が凹部７７内に保持される。

支持部材７８は、図２に示されるように、断面形状がＬ字となるように折り曲げられた長尺部材であり、加圧ベルト６４の回転軸方向が長手方向となるように定着装置６０の上記筐体に取り付けられている。この支持部材７８は、屈曲部を挟んで一端部７８Ａ側でホルダ７６を介して押圧部材７２を加熱ロール６２側に支持し、屈曲部を挟んで他端部７８Ｂ側で含浸部材８４を支持している。

含浸部材８４は、支持部材７８の屈曲部を挟んで他端部７８Ｂ側と加圧ベルト６４との間に配置されて加圧ベルト６４の内面６４Ａに接している。この含浸部材８４には、潤滑油が含浸されており、加圧ベルト６４の内面６４Ａとの接触部から内面６４Ａに潤滑油を供給している。この含浸部材８４は、例えば、スポンジやフェルトで形成されている。

ベルトガイド部材７４は、外周面が円弧状とされた長尺部材であり、加圧ベルト６４の回転軸方向が長手方向となるように定着装置６０の上記筐体に取り付けられている。ベルトガイド部材７４は、支持部材７８を挟んで両側に設けられている。このベルトガイド部材７４は、円弧状とされた外周面７４Ａで加圧ベルト６４の内面６４Ａを摺動可能にガイドしている。なお、外周面７４Ａの一部を加圧ベルト６４の回転方向に沿ったリブ状に形成してもよい。

次に、定着装置６０の作用について説明する。

定着装置６０の加熱ロール６２は、図示しないモータから回転力が伝達されると、図２に示されるように、矢印Ｒ方向に回転する。このとき、加熱ロール６２の外周面に押し付けられる加圧ベルト６４は、加熱ロール６２に従動して矢印Ｒ方向と反対方向に回転（周回）する。トナー画像が転写されたシート部材Ｐが、回転する加熱ロール６２と加圧ベルト６４とに挟まれて加圧されながら搬送されることで、シート部材Ｐに転写されたトナー画像は、シート部材Ｐに定着される。

ここで、本実施形態の定着装置６０では、押圧部材７２を薄肉部７３で曲げ、薄肉部７３両側の押圧部８２、８３がそれぞれ加圧ベルト６４を加熱ロール６２へ押圧するため、例えば、複数の押圧部材を用いる構成と比べて、少ない部品点数で定められたニップ幅が確保される。このようにニップ幅が確保されることで、シート部材Ｐに転写されたトナー画像が安定して定着される。
なお、スリット８０を形成していない直方体状の押圧部材をホルダ７６に保持させた場合、押圧部材の表面の屈曲部周辺に歪が生じてニップ幅が確保できない可能性があるが、押圧部材７２には、スリット８０が形成されているため、単一の押圧部材７２でも広いニップ幅が確保される。

また、押圧部材７２の表面７２Ａにスリット８０を形成するため、例えば、裏面７２Ｂにスリット８０を形成する構成と比べて、押圧部材７２を薄肉部７３で曲げたときの表面７２Ａに生じる歪がスリット８０で効果的に吸収される。

画像形成装置１０は、定着装置６０を備えるため、例えば、定着装置６０を備えない構成と比べて、コスト上昇が抑制される。

前述の実施形態では、押圧部材７２の押圧部８２と押圧部８３によって加圧ベルト６４を押圧する押圧力について特に規定していないが、シート部材Ｐの搬送方向下流側に位置する押圧部８３の押圧力を押圧部８２の押圧力よりも大きくする構成としてもよい。この場合には、シート部材Ｐに転写されたトナー像の定着性が向上される。

また、前述の実施形態では、押圧部材７２に矩形状のスリット８０を設ける構成としているが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、図６に示される第１変形例の押圧部材９０のように、表面９０Ａに底面９２Ａが円弧状に湾曲するスリット９２を形成する構成としてもよい。この場合には、押圧部材９０を薄肉部９４で曲げたときに底面９２Ａの局所的な部位（例えば、角部）に応力集中が生じるのが抑制される。なお、スリットの形状は、Ｖ字形状や半円状であってもよい。その場合、スリットの底面とはＶ字形状、半円状である。

さらに、前述の実施形態では、押圧部材７２の表面７２Ａにスリット８０を形成する構成としているが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、図７に示される第２変形例の押圧部材９６のように、第１変形例のスリット９２に加え、裏面９０Ｂのスリット９２と反対側の位置に底面９８Ａが円弧状に湾曲するスリット９８を形成してもよい。この場合には、図８に示されるように、薄肉部１００で押圧部材９６がより曲がりやすくかつ、表面９６Ａに生じる歪みがスリット９２で吸収される。
なお、押圧部材９６の裏面９６Ｂにのみスリット９８を設ける構成としてもよい。

またさらに、前述の実施形態では、押圧部材７２の表面７２Ａにスリット８０を一本形成する構成としているが、本発明はこの構成に限定されず、スリット８０を複数本形成してもよい。

また、前述の実施形態では、加熱ロール６２を、基体６２Ａと弾性層６２Ｂとを備える構成としているが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、加熱ロール６２を基体６２Ａで構成し、この基体６２Ａと加圧ベルト６４とでシート部材Ｐを挟んでトナー画像を定着させてもよい。この場合には、シート部材Ｐを剥離しやすくするための離型層（図示省略）を基体６２Ａの外周面に形成する。

以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲がこれらの実施形態に限定されないことは言うまでもない。

１０ 画像形成装置
１４ 画像形成部
６０ 定着装置
６２ 加熱ロール（第１回転体）
６４ 加圧ベルト（第２回転体）
７２ 押圧部材
８０ スリット
８０Ａ 底面
９０ 押圧部材
９０Ａ 表面
９０Ｂ 裏面
９２ スリット
９２Ａ 底面
９４ 薄肉部
９６ 押圧部材
９６Ａ 表面
９６Ｂ 裏面
９８ スリット
９８Ａ 底面
１００ 薄肉部
Ｐ シート部材（記録媒体）

Claims (3)

1. 第１回転体と、
   前記第１回転体の外面に接して配置され、前記第１回転体と共に回転することで前記第１回転体との間に挟んだ記録媒体を搬送する筒状の第２回転体と、
   前記第２回転体の内部に配置され、前記第２回転体の回転軸方向に沿って薄肉部が形成されかつ、前記薄肉部で曲げられて前記薄肉部を挟んで両側の部分でそれぞれ第２回転体を第１回転体へ押圧する押圧部材と、を備え、
   前記押圧部材は、前記第２回転体の内面と接する側の第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、前記第１面に形成され前記第２回転体の回転軸方向に沿って延びるスリットと、を備え、前記薄肉部は、前記スリットと前記押圧部材の前記第２面との間に形成されており、
   前記第２回転体の回転軸方向から見て、前記薄肉部と前記第２回転体の内面とは離間している定着装置。
2. 前記押圧部材は、前記薄肉部を挟んで両側の部分でそれぞれ前記第２回転体を前記第１回転体へ押圧し、
   前記第２回転体の回転軸方向から見て、前記第２回転体の回転方向において前記第２面の両端部が前記第１回転体の外面に近づくように、前記第１面において前記スリットが形成されている反対側の部分で、前記第２面が屈曲している請求項１に記載の定着装置。
3. 記録媒体に画像を形成する画像形成部と、
   前記画像形成部によって前記記録媒体に形成された画像を該記録媒体に定着させる請求項１又は請求項２に記載の定着装置と、
   を備える画像形成装置。

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