JP7047360B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

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Description

この発明は、定着装置および画像形成装置に関するものである。
従来、定着ベルトの端部から潤滑剤が漏れ出ることの対策を施した定着装置としては、例えば、下記特許文献1,2に記載されているものが知られている。
特許文献1には、定着ベルトと、定着ベルトの内周側に配置されるニップ形成部材と、定着ベルトの外周面に接触し、定着ベルトを挟んでニップ形成部材と当接してニップ部を形成する加圧部材と、定着ベルトの内周面に接触するように設けられ、潤滑剤を含浸する潤滑剤含浸部材とを備えた定着装置が示されている。
また、その定着装置については、潤滑剤含浸部材における定着ベルトの移動方向上流側になる縁部が、定着ベルトの幅方向の両端部側よりも中央部側の方が定着ベルトの移動方向下流側に位置するように定着ベルトの幅方向に対して傾いた形状を有することが開示されている。
特許文献2には、回転可能に支持された無端状の定着部材と、定着部材の内側に配置されて定着部材を加熱する発熱体と、定着部材の内側に配置された支持体と、定着部材を支持体へ加圧する加圧部材と、定着部材の裏面に塗布される潤滑剤とを有する定着装置が示されている。
また、その定着装置については、定着部材の回転方向上流側の発熱体の端面に、その端面の角部から中央に向かって定着部材の回転方向下流側に傾斜する傾斜部を設けたことが開示されている。
特開2017-125961号公報 特開2008-224875公報
この発明が解決しようとする課題は、定着ベルトの幅方向における端部から潤滑剤が漏れ出ることを抑制できる定着装置およびその定着装置を用いた画像形成装置を提供することにある。
この発明(A1)の定着装置は、請求項1に記載されている通り、
回転可能な定着ベルトと、
前記定着ベルトの内周面の幅方向に接触する接触部と、
前記定着ベルトの内周面側に配置されて当該定着ベルトを案内して保持する保持部と、
前記定着ベルトを前記接触部に押し付ける加圧部と、
前記保持部のうち前記接触部よりも前記定着ベルトの回転方向上流側および下流側にある各部位に設けられて当該定着ベルトの内周面の幅方向にそれぞれ接触する第1突起および第2突起と、
前記定着ベルトの内周面に付与される潤滑剤と、
を備え、
前記第1突起と前記第2突起の一方又は双方における前記定着ベルトの幅方向に相当する長手方向の少なくとも中央部分に、前記定着ベルトの内周面から離れる方向に窪んだ形状で且つ前記定着ベルトの回転方向下流側になるにつれて幅が狭くなる形状の凹部を設けているものである。
この発明(A2)の定着装置は、上記発明A1の定着装置において、前記凹部は、その窪む深さが前記定着ベルトの回転方向下流側になるにつれて浅くなる形状で構成されているものである。
この発明(A3)の定着装置は、上記発明A2の定着装置において、前記凹部は、前記定着ベルトの回転方向下流側の端部で窪んでいない形状で構成されているものである。
この発明(A4)の定着装置は、上記発明A1からA3のいずれかの定着装置において、前記第1突起に前記凹部が設けられている場合、当該第1突起と前記接触部との間に前記定着ベルトの内周面に接触する別の突起が存在しないよう構成されているものである。
この発明(A5)の定着装置は、上記発明A1からA4のいずれかの定着装置において、前記保持部における前記第1突起と前記接触部との間に前記定着ベルトが接触せずに当該定着ベルトの幅方向に延びる隙間を形成する隙間形成部を備えるものである。
この発明(A6)の定着装置は、上記発明A1からA5のいずれかの定着装置において、前記第1突起および第2突起のうち前記凹部が設けられた突起は、前記定着ベルトを介して前記加圧部とは非接触の状態になるよう構成されているものである。
また、この発明(B1)の画像形成装置は、請求項7に記載されている通り、
未定着像を記録媒体に定着させる定着装置を備え、前記定着装置が上記発明A1からA6のいずれかの定着装置にて構成されているものである。
上記発明A1の定着装置によれば、定着ベルトの幅方向における端部から潤滑剤が漏れ出ることを抑制できる。
上記発明A2の定着装置では、凹部の窪む深さが定着ベルトの回転方向下流側になるにつれて同じかまたは深くなる形状で構成されている場合に比べて、潤滑剤を定着ベルトの幅方向における中央部側に更に寄せ集めることができる。
上記発明A3の定着装置では、潤滑剤を定着ベルトの内周面に向けて効率よく誘導することができる。
上記発明A4の定着装置では、第1突起の凹部で定着ベルトの中央部側に寄せ集められた潤滑剤が、定着ベルトの内周面が接触部と接触する前で別の突起を通過することにより定着ベルトの端部側に移動させることを回避できる。
上記発明A5の定着装置では、第1突起の凹部で定着ベルトの中央部側に寄せ集められた潤滑剤の一部を隙間形成部の隙間において定着ベルトの端部側に広げるように移動させた状態にして定着ベルトの内周面が接触部に接触する部分に導入させることができる。
上記発明A6の定着装置では、定着ベルトが加圧部により凹部に押し付けられて定着ベルトと凹部の間の空間がつぶされることを回避できる。
上記発明B1の画像形成装置によれば、定着装置において定着ベルトの幅方向における端部から潤滑剤が漏れ出ることを抑制でき、かかる潤滑剤の漏れに起因した画質不良等の不具合の発生を回避できる。
実施の形態1に係る画像形成装置の全体の構成を示す概念図である。 実施の形態1に係る定着装置の要部の構成を示す一部断面説明図である。 図2の定着装置のQ-Q線に沿う概略断面図である。 図2の定着装置における一部(加圧ロールの配置側から加圧ロールを除いてみたときの部分。以下の図面においても同じ。)の構成を示す概念図である。 図4等の定着装置における一部のQ1-Q1線に沿う概略断面図である。 図2の定着装置における一部の詳細な構成を示す概念図である。 (a)は図6の定着装置における一部のQ2-Q2線に沿う概略断面図、(b)は図6の定着装置における一部のQ3-Q3線およびQ4-Q4線に沿う概略断面図である。 図6の定着装置における凹部を設けた上流側突起を誇張して示す概略斜視図である。 (a)は図8の上流側突起の正面図、(b)は図8の上流側突起の裏面図である。 図9(a)の上流側突起のQ-Q線に沿う概略断面図である。 図6の定着装置における一部の作用効果を示す概念図である。 実施の形態2に係る定着装置の一部の詳細な構成を示す概念図である。 (a)は図12の定着装置における一部のQ2-Q2線に沿う概略断面図、(b)は図12の定着装置における一部のQ3-Q3線およびQ4-Q4線に沿う概略断面図である。 図12の定着装置における一部の作用効果を示す概念図である。 上流側突起と下流側突起他の双方に凹部を設けた場合の定着装置の一部の詳細な構成を示す概念図である。 上流側突起または下流側突起に設ける凹部の他の構成を誇張して示す概略斜視図である。 (a)は図16の上流側突起等の正面図、(b)は図16の上流側突起等の裏面図である。 図17(a)の上流側突起等のQ-Q線に沿う概略断面図である。 隙間形成部を設けない案内保持部材を用いた定着装置の一部の詳細な構成を示す概念図である。 (a)は図19の定着装置における一部のQ2-Q2線に沿う概略断面図、(b)は図19の定着装置における一部のQ3-Q3線およびQ4-Q4線に沿う概略断面図である。
以下、この発明を実施するための形態について添付の図面を参照しながら説明する。
[実施の形態1]
図1及び図2は、実施の形態1に係る定着装置を備えた画像形成装置を示すものである。図1はその画像形成装置の全体の構成を概念的に示し、図2はその定着装置の要部の構成を概念的に示している。図2以降の各図面中に符号X,Y,Zで示す矢印は、各図面において想定した3次元空間の幅、高さ及び奥行の各方向を示す直交座標軸(およびその方向)である。また、図2における直交座標軸の丸印は、奥行き方向を示す矢印Zが紙面の垂直下方を向く方向であることを示している。
<画像形成装置の全体の構成>
画像形成装置1は、現像剤で構成される画像を記録媒体の一例である記録用紙9に形成するものである。また、画像形成装置1は、例えば、情報端末機等の外部機器から取得される画像情報に対応する画像の形成を行うプリンタとして構成されている。
この画像形成装置1は、全体が箱状の外観からなる筐体10を有している。また、この画像形成装置1は、その筐体10の内部空間に、図1に示されるように、作像ユニット20、中間転写装置30、給紙装置40、定着装置5等を配置している。
筐体10の上面部には、画像が形成された後の記録用紙9を排出して積載した状態で収容するための排出収容部12が設けられている。図1中に示す一点鎖線は、記録用紙9の主な搬送経路である。
上記作像ユニット20は、現像剤としてのトナーで構成されるトナー像を形成する作像用のユニットである。
実施の形態1における作像ユニット20は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の4色の現像剤(トナー)像をそれぞれ個別に形成する4つの作像ユニット20Y,20M,20C,20Kにて構成されている。
この4つの作像ユニット20(Y,M,C,K)はいずれも、矢印Aで示す方向に回転駆動するドラム形態の感光体である感光ドラム21を有し、その感光ドラム21の周囲に以下の機器を配置して構成されている。すなわち、各作像ユニット20(Y,M,C,K)は、その感光ドラム21の周囲に、帯電装置22、露光装置23、現像装置24、一次転写装置25、ドラム清掃装置26等の機器が配置されている。図1では、符号21から26についてブラック(K)の作像ユニット20Kのみに全部記載し、他の色の作像ユニット20(Y,M,C)にはその一部のみを記載するかまたはその全部の記載を省略している。
このうち帯電装置22は、感光ドラム21の像形成領域となる外周面を所要の電位に帯電させる装置であり、例えば感光ドラム21の外表面に接触させるロール等の帯電部材を備えて構成されている。露光装置23は、帯電後の感光ドラム21の外周面に所要の画像情報に基づいて各色成分に分解構成された光を照射して各色成分の静電潜像を形成する装置であり、図示しない画像処理部等に接続されている。現像装置24は、その静電潜像を担当する各色成分の色からなるトナーにより現像して上記各色(Y,M,C,K)のトナー像として顕像化する装置である。
また、一次転写装置25は、感光ドラム21上のトナー像を中間転写装置30(の中間転写ベルト31)に一次転写させる装置であり、例えば後述する中間転写ベルト31を介して感光ドラム21の外表面に接触させるロール等の転写部材を備えて構成されている。この一次転写装置25は、後述するように中間転写装置30の一部も構成するものである。ドラム清掃装置26は、一次転写が終了した感光ドラム21の外周面に残留するトナー等の不要物を除去して清掃する装置であり、例えばブレード等の清掃部材や回収部等を備えて構成されている。
このような各作像ユニット20(Y,M,C,K)では、図示しない制御部が外部の接続端末、画像形成装置上の操作部等から画像形成動作の要求指令を受けつけると、次のように動作する。
はじめに、各感光ドラム21が回転始動し、各帯電装置22がその各感光ドラム21の外周面を所要の電位にそれぞれ帯電させた後、露光装置23が各色成分の画像信号に対応した光をその帯電した各感光ドラム21の外周面に対してそれぞれ照射してその各色成分の静電潜像を形成する。
続いて、各作像ユニット20(Y,M,C,K)では、現像装置24(Y,M,C,K)が各感光ドラム21の外周面上における各色成分の静電潜像をその各色成分に対応する上記4色(Y,M,C,K)のいずれかの色のトナーによりそれぞれ現像する。これにより、各作像ユニット20(Y,M,C,K)における各感光ドラム21には、上記4色のいずれかの色のトナー像が個別に形成される。例えば、作像ユニット20Yにおける感光ドラム21には、イエロー(Y)色のトナー像が形成される。
続いて、各作像ユニット20(Y,M,C,K)の感光ドラム21に形成される各色のトナー像は、各一次転写装置25が中間転写装置30(の中間転写ベルト31)と対向する一次転写位置にそれぞれ搬送され、後述する一次転写が行われる。その一次転写が終了した各感光ドラム21は、各ドラム清掃装置26で清掃されて次の作像工程に備える。
上記中間転写装置30は、作像ユニット20で形成されるトナー像を一次転写して保持した後に搬送し、最終的に記録用紙9に二次転写する装置である。
この中間転写装置30は、作像ユニット20(Y,M,C,K)の感光ドラム21からトナー像が転写されて保持する無端状の中間転写ベルト31を有しており、その中間転写ベルト31の周囲に以下の機器を配置して構成されている。
まず中間転写ベルト31は、作像ユニット20(Y,M,C,K)の各一次転写位置を順次通過して回転(周回移動)するように複数の支持ロール32a~32eにより支持されている。支持ロール32aは、駆動ロールおよび二次転写バックアップロールとして構成されている。
一方、この中間転写ベルト31の内側には、各作像ユニット20(Y,M,C,K)の上記一次転写装置25が配置されている。また、中間転写ベルト31の支持ロール32aに支持される外周面部分には、記録用紙9を通過させて中間転写ベルト31上のトナー像を二次転写するロール等の二次転写部材を備えた二次転写装置35が配置されている。さらに、中間転写ベルト31の外側の周囲には、二次転写後の中間転写ベルト31の外周面に残留するトナー等の不要物を除去して清掃するベルト清掃装置36が配置されている。
上記給紙装置40は、中間転写装置30の二次転写を行う二次転写位置に供給するための記録用紙9を収容して送出する装置である。
この給紙装置40は、筐体10に対して引出し自在に取り付けられ、所望のサイズ、種類等の記録用紙9を積載板42の上に積み重ねた状態で収容する用紙収容体41と、用紙収容体41から記録用紙9を1枚ずつ送り出す送出装置43を備えている。
給紙装置40では、画像形成時になると、所要の記録用紙9を用紙収容体41から送出装置43により1枚ずつ送り出す。給紙装置40から送り出された記録用紙9は、一点鎖線で示す搬送経路に沿って進み、その搬送経路上に配置された搬送時期調整ロール対44により二次転写タイミングに合わせて中間転写装置30の二次転写位置(中間転写ベルト31と二次転写装置35の間の位置)に最終的に送り込まれる。
中間転写装置30では、作像ユニット20(Y,M,C,K)の各感光ドラム21上に形成される各色のトナー像を、矢印で示す方向に回転する中間転写ベルト31の外周面に対して、各一次転写装置25の転写作用により位置合わせした状態で順次一次転写する。
続いて、中間転写装置30では、中間転写ベルト31の外周面に一次転写されたトナー像を、回転する中間転写ベルト31に保持して二次転写装置35と対向する二次転写位置まで搬送した後、給紙装置40から搬送経路を通して二次転写位置まで供給される記録用紙9に対して、二次転写装置35の転写作用により二次転写する。二次転写後の中間転写ベルト31の外周面は、ベルト清掃装置36で清掃されて次の作像工程に備える。
上記定着装置5は、中間転写装置30で記録用紙9に二次転写された未定着像であるトナー像をその記録用紙9に定着させる装置である。
この定着装置5は、箱状の筐体50の内部空間に、定着ベルトユニット51と、加圧ロール59等を配置して構成されている。このうち定着ベルトユニット51は加熱する機能を有している。また、加圧ロール59は、定着ベルトユニット51に記録用紙9を押し付けて通過させることにより定着処理(加熱および加圧)を行う定着処理部(定着ニップ)FNを形成するようになっている。なお、定着装置5の詳細については後述する。
この定着装置5では、中間転写装置30でトナー像T(図2)が二次転写された記録用紙9が、図1に一点鎖線で示す搬送経路に沿って進んで筐体50の内部に導入された後、定着ベルトユニット51と加圧ロール59との間の定着処理部FNに送り込まれる。この際、定着装置5では、その記録用紙9がトナー像Tと共に定着処理部FNを通過するときに加圧下で加熱され、これにより、そのトナー像Tが溶融して記録用紙9に定着させられる。
定着が終了した後の記録用紙9は、定着装置5の筐体50の内部から排出された後、図1に一点鎖線で示す搬送経路を進むとともに、その搬送経路の終端部に配置された排出ロール対48により筐体10の外部に搬出され、最終的に排出収容部12に収容される。
以上の各動作により、画像形成装置1による記録用紙9の片面に画像を形成する基本的な動作が終了する。
この画像形成装置1によれば、4つの作像ユニット20(Y,M,C,K)の全部又は他の複数(少なくとも複数色のトナー)を選択して作動させることにより、4色(Y,M,C,K)のトナーの全部又はその他の複数色のトナーを組み合わせて構成されるカラー画像を形成することができる。また、4つの作像装置ユニット20(Y,M,C,K)のいずれか1つを作動させることにより、例えばブラック等の1色のトナーで構成される単色画像を形成することもできる。
<定着装置の構成>
定着装置5は、図1に示す筐体50の内部に、前述した定着ベルトユニット51と、加圧部の一例である加圧ロール59等が配置されている。
定着ベルトユニット51は、図2、図3等に示されるように、回転可能な定着ベルト52、定着ベルト52の内周面の幅方向Dに接触する接触部の一例である加熱部材53、定着ベルト52の内周面側に配置されて定着ベルト52を案内して保持する保持部の一例である案内保持部材54、定着ベルト52の内周面から端部を回転可能に案内して支持する一対の端部支持部材55A,55B等で構成されている。
まず、上記加圧ロール59は、例えば金属等の材料からなる円柱状のロール芯材591と、ロール芯材591の外周面に設けるゴム等の材料からなる弾性層592と、弾性層592の外周面に設ける離型性を有する表面層593とからなる構造の部材である。
この加圧ロール59は、ロール芯材591の両端部から突出する軸部591a,591bが、筐体50の図示しない取付け部に図示しない軸受を介して回転可能に且つ定着ベルトユニット51の加熱部材53に対して接近および離間する方向に移動可能に設けられている。また、この加圧ロール59は、図示しない加圧機構により、そのロール芯材591の軸部591a,591bが軸受を介して定着ベルトユニット51における定着ベルト52を介して加熱部材53に所要の加圧力Fで押し付けられている。さらに、この加圧ロール59は、そのロール芯材591の軸部591a,591bに図示しない回転駆動装置から回転動力が伝達されることにより、矢印Bで示す方向に所要の速度で回転駆動する。
なお図3においては、上記定着処理部FNの位置等をわかりやすくする観点から便宜上、加圧ロール59を定着ベルトユニット51の定着ベルト52から少し離間させた状態で示している。
次に、定着ベルトユニット51における定着ベルト52は、定着に必要な幅と所要の長さおよび厚さを有する筒状の形状に成形されたベルト材である。
この定着ベルト52は、例えばポリイミド等の材料にてベルト基材が形成され、そのベルト基材の外周面に離型層等が形成されて構成されている。また、この定着ベルト52は、上記定着処理部FNで接触する加圧ロール59の回転動力を受けて矢印Cに示す方向に連れ回るよう従動回転する。
定着ベルトユニット51における加熱部材53は、例えば、定着ベルト52を加熱するための面状ヒータを含んで構成される部材である。
この加熱部材53の面状ヒータは、平面状の発熱領域を備えた板状の形態からなる発熱構造物であり、定着ベルト52の回転移動方向および幅方向に沿って広がる面形状と所要の厚さを有している。また、加熱部材53の面状ヒータは、図示しない温度センサにより温度を測定されながら所要の温度に保たれるよう図示しない給電装置等によりその加熱動作が制御されている。さらに、加熱部材53の面状ヒータは、例えば案内保持部材54における後述の取付け部に取り付けられる。
定着ベルトユニット51における案内保持部材54は、上記定着処理部FNを形成する位置に定着ベルト52の幅方向Dに沿って配置される本体部541と、本体部541に設けられて定着ベルト52の内周面の一部に接触して案内するベルト案内部542とを有する部材である。
このうち本体部541は、定着ベルト52の幅方向Dに長いほぼ長方形の板状に形成されている部分である。
また、ベルト案内部542は、本体部541のうち定着ベルト52の幅方向Dに沿う長辺端部であって定着処理部FNに達する手前の定着ベルト52を案内する上流側案内部分542Aと、定着処理部FNを通過した後の定着ベルト52を案内する下流側案内部分542Bとで構成されている。また、この上流側案内部分542Aと下流側案内部分542Bはいずれも、定着ベルト52の幅方向Dに対して所要の間隔をあけて存在するよう複数に分割された案内部分として構成されている。
また、案内保持部材54の本体部541のうち加圧ロール59とは反対側に存在する側の部分(第1面)には、案内保持部材54を筐体50内で支持するための支持部材56の一部を嵌め込む長溝状の取付け部543が設けられている。
支持部材56は、例えば定着ベルト52の幅方向に延びる板材の長手方向の長辺を定着処理部FN側にむけて折り曲げて断面がコの字状に成形した部材である。また、支持部材56は、図3に二点鎖線で示されているように、案内保持部材54の長手方向の長さとほぼ同じ程度の長さを有する部材として構成されている。
この支持部材56は、その折り曲げた部分の端部56a,56bを上記第1面における取付け部543に嵌め込むようになっている。また、この支持部材56は、その長手方向の両端部56c,56dが定着装置5の筐体50の取付け部に固定して取り付けられるようになっている。この支持部材56の固定により、案内保持部材54を含む定着ベルトユニット51が筐体50に対して位置が固定された状態で配置される。
一方、案内保持部材54の本体部541のうち加圧ロール59(又は定着ベルト52の内周面)と対峙する側の部分(第2面)には、加熱部材53を装着するための装着部544が設けられている。
装着部544は、加圧ロール59で形成する定着処理部FNと向き合うよう本体部541の長手方向に沿って延びた形状であって加圧ロール59とは反対側の方向に窪んだ形状の部位である。加熱部材53の面状ヒータは、この装着部544に固定されるよう装着されている。
また、案内保持部材54の本体部541における第2面には、図2や図4等に示されるように、定着処理部FN(加熱部材53またはその装着部544)よりも定着ベルト52の回転方向Cの上流側にある端部に、第1突起としての上流側突起61が設けられている。また、本体部541における第2面には、定着処理部FNよりも定着ベルト52の回転方向Cの下流側にある端部に、第2突起としての下流側突起62が設けられている。
上流側突起61と下流側突起62はいずれも、図2等に示されるように、本体部541の第2面から加圧ロール59が存在する側にむけて突出する突起である。また、上流側突起61と下流側突起62はいずれも、図4に示されるように、本体部541の第2面において定着ベルト52の幅方向Dに沿い連続して存在するような形状(突条)で形成されている。
この上流側突起61と下流側突起62はいずれも、定着ベルト52の内周面の幅方向Dに接触するように存在する。これにより、定着ベルト52は、定着処理部FNに突入する直前と定着処理部FNを通過した直後における状態が各突起61、62の形状に倣った状態に保たれるようになる。また、このように定着ベルト52の状態が保たれることにより、定着処理部FNに導入されて通過する記録用紙9に定着ベルト52の幅方向Dにおけるしわが発生しにくくなる。
さらに、案内保持部材54の本体部541における第2面には、図2や図4等に示されるように、上流側突起61と接触部の加熱部材53との間の部位に定着ベルト52が接触せずに定着ベルト52の幅方向Dに存在する隙間72を形成する隙間形成部71が設けられている。
この隙間形成部71は、上流側突起61と加熱部材53との間で、定着ベルト52の幅方向Dに延びて定着ベルト52の内周面と非接触の状態で対向する対向面710を有する部分である。
この対向面710は、一般に、図5に示されるように、定着ベルト52の内周面と離れる寸法mが一定の値m1になる平面として構成されている。また、この対向面710における寸法m1は、例えば、その対向面710が上流側突起61の頂部から離れる寸法と加熱部材53の定着ベルト52の内周面に接触する面から離れる寸法とを調整することで確保される。この対向面710は、加熱部材53との間で段差が生じるように構成されることがある。
この他、案内保持部材54の本体部541における第2面には、図2や図4等に示されるように、接触部の加熱部材53と下流側突起62との間の部位に、定着ベルト52が接触せずに定着ベルト52の幅方向Dに存在する隙間76が形成される部分が設けられている。
また、案内保持部材54の本体部541には、図4に示されるように、その長手方向の端部側に、端部支持部材55A,55Bを取り付けるための取付け面部546が形成されている。この取付け面部546は、加熱部材53の装着部544や上流側突起61及び下流側突起62や隙間形成部71が存在しない平面状(または平板状)の部分として構成されている。
定着ベルトユニット51における端部支持部材55A,55Bはいずれも、図3に示されるように、定着ベルト52の両端部52a、52bから内側に嵌め入れて定着ベルト52の内周面端部を回転可能に案内して支持する円弧状の支持面が形成された支持本体部分551と、支持本体部分551の各外側において定着ベルト52の両端部52a、52bの位置を規制するよう上記支持面から突出した状態で形成された位置規制部分552とを有する部材である。
この端部支持部材55A,55Bは、図3に示されるように、位置規制部分552の加圧ロール59に近い部分に内側に切り込まれる切欠き部553が設けられており、その切欠き部553を案内保持部材54における取付け面部546(図4)に嵌め入れることで案内保持部材54に固定される。
また、この定着装置5においては、定着ベルト52の内周面が接触して通過する部分(加熱部材53等)との間の摩擦抵抗を軽減するため、定着ベルト52の内周面に潤滑剤8を付与している。
この潤滑剤8は、例えば、定着ベルト52の内周面に予め塗布している。また、潤滑剤8としては、例えば、常温で粘性のある液体である潤滑用のオイルや、常温で固形状であるグリース等が用いられる。
<定着装置の動作>
まず、この定着装置5においては、図2や図3に示されるように、加圧ロール59が定着ベルトユニット51における定着ベルト52を介して加熱部材53に所要の加圧力Fで圧接されることで、加圧ロール59と定着ベルト52の外周面との間に上記した定着処理部(定着ニップ)FNが形成される。
このときの定着処理部FNは、加圧ロール59が定着ベルト52を介して加熱部材53の面状ヒータに圧接した際に加圧ロール59の弾性層592が弾性変形することにより、定着ベルト52の幅方向Dはもとより、定着ベルト52の回転方向Cに対して所要の幅を有する比較的広い圧接領域として形成される。これにより、定着装置5では、効率の良い優れた定着性能が得られる。
そして、この定着装置5は、定着動作が必要な時期になると、加圧ロール59が矢印Bで示す方向に所要の速度で回転駆動し、これにより定着ベルトユニット51における定着ベルト52が矢印Cで示す方向に従動回転する。また、このときの定着装置5では、定着ベルトユニット51における加熱部材53が加熱動作を開始し、加熱部材53を通過する際に定着ベルト52を定着に必要な温度に加熱する。
続いて、定着装置5では、定着動作が可能な状態になると、図2に示されるようにトナー像Tが二次転写された記録用紙9が定着ベルトユニット51と加圧ロール59との間の定着処理部FNに送り込まれる。この際、定着装置5では、上述したように記録用紙9がトナー像Tと共に定着処理部FNを通過するときに加圧下で加熱し、これによりトナー像Tを溶融させて記録用紙9に定着させる。
また、この定着装置5においては、定着ベルト52が定着処理部FNにおいて加圧ロール59により加圧力Fの力で加熱部材53に押し付けられた状態で通過するように回転する。この際、定着ベルト52の内周面と加熱部材53との間に摩擦抵抗が発生する。
しかし、定着装置5では、定着ベルト52の内周面に潤滑剤8が付与されているので、その摩擦抵抗が潤滑剤8の介在により軽減される。
このため、定着装置5では、定着ベルト52が定着処理部FNを比較的円滑に通過して回転し、これにより定着装置5による良好な定着動作も可能になる。
<定着装置の詳細な構成>
そして、この定着装置5においては、定着ベルト52の幅方向Dにおける端部52a,52bから潤滑剤8が漏れ出ることを抑制する観点から、次の構成を採用している。
すなわち、実施の形態1に係る定着装置5Aは、図6や図7に示されるように、上流側突起61における定着ベルト52の幅方向Dに相当する長手方向Eの少なくとも中央部分に、定着ベルト52の内周面から離れる方向に窪んだ形状で且つ定着ベルト52の回転方向C下流側になるにつれて幅Wが狭くなる形状の凹部65Aを設けている。
ここで、凹部65Aを設けた上流側突起61を、これ以降において実施の形態1における上流側突起61Aとする。
また、上記上流側突起61Aの長手方向Eにおける中央部分とは、上流側突起61のうち定着ベルト52の端部52a,52bそのものに相当する位置か、あるいはその端部52a,52bから最大幅の記録用紙9が通過するときの領域(通紙領域)の両端部となる位置を(両)端部部分とした場合、その端部部分を除いた内側に存在する部分である。
さらに、凹部65Aにおける幅Wとは、上流側突起61Aの長手方向Eにおける凹部65Aの寸法である。図6等における符号W1は凹部65Aの幅Wのうち最大の幅、符号W2はその最小の幅を示す。
はじめに、凹部65Aが設けられる上流側突起61Aは、図8から図10に上流側突起61Aのみを誇張および拡大して示すように、凹部65Aを設けないときの突起本体610として、例えば、その全体が定着ベルト52の幅方向Dに沿って長いほぼ角柱状の形状であって、その角柱状の形状において定着ベルト52の内周面と対向して少なくとも一部で接触することになる一面(対向面)611を、定着ベルト52の回転方向C下流側になるにつれて定着ベルト52の内周面から離れる方向に傾斜する斜面とした構造を想定したものである。
この突起本体610からなる上流側突起61Aに設けられる凹部65Aは、図8~図10等に示されるように、突起本体610のうち定着ベルト52の回転方向C上流側に配置される前方面部612に形成される円弧状の凹部上流端651と、突起本体610のうち定着ベルト52の回転方向C下流側に配置される後方面部613に形成される円弧状の凹部下流端652と、凹部上流端651と凹部下流端652をつなぐ曲面状の凹部底面部653とを有する形状の窪み形状である。
凹部65Aは、凹部上流端651が最大の幅W1からなる凹部部分として、凹部下流端652が最小の幅W2からなる凹部部分として構成されている。
凹部上流端651は、突起本体610の前方面部612の長手方向Eにおける両端部の一部を除くほぼ全域にわたって存在する凹部の上流端として形成されている。また、凹部下流端652は、突起本体610の前方面部612の長手方向Eにおけるほぼ中央に存在する凹部の下流端として形成されている。
これにより、凹部65Aは、その長手方向Eの幅Eが、凹部上流端651から凹部下流端652にむけて長手方向Eの中央側にむけて次第に狭くなる窪み形状になっている。
また、凹部65Aは、図10に示されるように、その窪む深さHが定着ベルト52の回転方向Cの下流側になるにつれて浅くなる形状で構成されている。
この凹部65Aにおいては、凹部上流端651における深さH1が最大の深さになり、凹部下流端652における深さH2が最小の深さになるよう構成されている。また、この凹部65Aでは、その深さHが上記のような大小関係になるよう構成されていることから、その凹部底面部653を、凹部上流端651から凹部下流端652にむかうにつれて突起本体610の対向面611に徐々に近づくよう傾斜する斜面として形成している。
これにより、凹部65Aは、その窪む深さについても、凹部上流端651から凹部下流端652にむけて次第に狭くなる窪み形状になっている。
さらに、凹部65Aは、図8や図10に示されるように、凹部底面部653の突起本体610の対向面611との境界部654,655を、凹部上流端651から凹部下流端652にむかって緩やかに曲がって延びる曲線状の部位として形成している。しかも、凹部65Aは、定着ベルト52の内周面に鋭角な角部が接触してその内周面を損傷させることを防止する等の観点から、凹部底面部653の突起本体610の対向面611との境界部654,655を、凹部底面部653と対向面611を曲面で接続するテーパー面で形成している。
ちなみに、上流側突起61Aの突起本体610においても、定着ベルト52の内周面に鋭角な角部が接触してその内周面を損傷させることを防止する等の観点から、その前方面部612のうち凹部上流端651が存在しない端部と対向面611との境界部614,615を、その端部と対向面611を曲面で接続するテーパー面で形成している。
そして、この定着装置5Aにおいては、定着ベルト52が矢印Cで示す方向に回転して上流側突起61Aを通過するときに、図6や図7(b)に示されるように、定着ベルト52の内周面が上流側突起61Aの長手方向Eにおける両端部側の部分(境界部614,615と対向面611)に接触して通過する一方で、同図(a)に示されるように、上流側突起61Aの長手方向Eにおける中央側に存在する凹部65Aと非接触の状態で通過することになる。
この際、定着ベルト52の内周面に付与されて付着している潤滑剤8は、図11に示されるように、上流側突起61Aにおける凹部65Aのうち定着ベルト52の回転方向Cの下流側になるにつれて幅Wが狭くなる形状部分に誘導され、これにより、同図に破線矢印8a,8bで例示するごとく定着ベルト52の幅方向Dの端部側から中央部側に寄せ集められるように移動させられる。
また、このとき凹部65Aにより誘導されて移動する潤滑剤8は、凹部65Aの窪む深さHが定着ベルト52の回転方向Cの下流側になるにつれて浅くなる形状になっていることから、定着ベルト52の内周面に次第に近づけられるようにも誘導させられる。このため、潤滑剤8は、凹部65Aの誘導により定着ベルト52の内周面に向けて効率よく誘導されるようになる。
さらに、この定着装置5Aにおいては、図2に示されるように、凹部65Aが設けられた上流側突起61Aが定着ベルト52を介して加圧ロール59とは非接触の状態になるよう構成されている。このため、定着ベルト52が加圧ロール59により凹部65Aに食い込むよう押し付けられて定着ベルト52と凹部65Aの間の空間がつぶされることが回避され、凹部65Aの潤滑剤8の誘導作用が有効に発揮される。
以上説明した潤滑剤8の各移動はいずれも、重力方向に対する上流側突起61Aの姿勢の如何にかかわらず生じる。
したがって、定着装置5Aでは、定着ベルト52が上流側突起61Aを通過する際に、定着ベルト52の内周面に付着している潤滑剤8が定着ベルト52の幅方向Dにおける端部側の領域からその中央側の領域に寄せ集められるよう移動するようになり、その結果として潤滑剤8の一部が定着ベルト52の端部52a,52bから漏れ出ることが抑制される。
これにより、定着装置5Aでは、潤滑剤8の一部が定着ベルト52の端部52a,52bから漏れ出た場合における加圧ロール59の回転駆動時のトルクアップ、定着ベルト52の回転不良等の不具合が発生するおそれも抑制される。
また、定着装置5Aでは、定着ベルト52が上流側突起61Aを通過した直後に隙間形成部71Aにおける隙間72を通過する。この際、隙間72を形成する対向面710は、定着ベルト52の幅方向Dに沿って長い空間になっていることから、上流側突起61Aにおける凹部65Aの誘導により定着ベルト52の中央側の領域に移動させられた潤滑剤の一部8c,8dが、図11に示されるように、定着ベルト52の幅方向Dにおける両端側の領域に少し拡散するように移動させることもある。
これにより、定着装置5Aでは、定着ベルト52が加圧ロール59の押し付けにより加熱部材53に圧接されて通過する定着処理部FNに突入する際、潤滑剤8が定着ベルト52の内周面における両端側の領域にも不足することなく供給される。
さらに、定着装置5Aでは、図2、図6、図7等に示されるように、凹部65Aが設けられた上流側突起61Aと加熱部材53との間に定着ベルト52の内周面に接触する別の突起が存在しないよう構成されている。
これにより、上流側突起61Aにおける凹部65Aの誘導により定着ベルト52の中央部側に寄せ集められた潤滑剤8が、定着ベルト52の内周面が加熱部材53と接触する前において、仮に別の突起を通過した場合のように定着ベルト52の端部側に不用意に移動させられてしまうおそれがない。
そして、この定着装置5Aを備えた画像形成装置1では、定着装置5Aにおいて潤滑剤8の定着ベルト52の端部52a,52bからの漏出が抑制されることにより、かかる潤滑剤の漏出に起因した画質不良(定着不良や潤滑剤の記録用紙9への付着による画質の低下)等の不具合が発生することが回避される。
[実施の形態2]
図12及び図13は、実施の形態2に係る定着装置の要部を示している。
実施の形態2に係る定着装置5Bは、凹部65Aを下流側突起62に設けるよう変更した以外は、実施の形態1に係る定着装置5A(図2等)と同じ構成からなるものである。このため、定着装置5Bにおいて定着装置5Aと共通する構成部分については、図12以後の図面において同じ符号等を付し、また以下においてその説明を原則省略している。
この定着装置5Bにおいては、図12等に示されるように、下流側突起62における定着ベルト52の幅方向Dに相当する長手方向Eの少なくとも中央部分に、定着ベルト52の内周面から離れる方向に窪んだ形状で且つ定着ベルト52の回転方向C下流側になるにつれて幅Wが狭くなる形状の凹部65Aを設けている。この凹部65Aを設けた下流側突起62は、これ以降において実施の形態2における下流側突起62Aとする。
下流側突起62Aに設ける凹部65Aの詳細な構成は、実施の形態1における上流側突起61に設けた凹部65A(図8から図10など)の構成と同じ内容である。実際には、図8等に示されるように、下流側突起62Aにおいて上記上流側突起61Aの場合と同様に想定される突起本体620に、実施の形態1における凹部65Aと同じ構成の凹部65Aを設けている。
一方、実施の形態2における上流側突起61については、図2や図12に示されるように、定着ベルト52の幅方向Dに沿って連続して延びて突出する形状の突起として構成している。
そして、この定着装置5Bにおいては、定着ベルト52が矢印Cで示す方向に回転して下流側突起62Aを通過するときに、図12や図13(b)に示されるように、定着ベルト52の内周面が下流側突起62Aの長手方向Eにおける両端部側の部分(図8から図10に示す境界部614,615と対向面611)に接触して通過する一方で、同図(a)に示されるように、下流側突起62Aの長手方向Eにおける中央側に存在する凹部65Aと非接触の状態で通過する。
この際、定着ベルト52の内周面に付与されて付着している潤滑剤8は、図14に示されるように、下流側突起62Aにおける凹部65Aのうち定着ベルト52の回転方向Cの下流側になるにつれて幅Wが狭くなる形状部分に誘導され、これにより、同図に破線矢印8e,8fで例示するごとく定着ベルト52の幅方向Dの端部側から中央部側に寄せ集められるように移動させられる。
また、このとき凹部65Aにより誘導されて移動する潤滑剤8は、凹部65Aの窪む深さHが定着ベルト52の回転方向Cの下流側になるにつれて浅くなる形状になっていることから、定着ベルト52の内周面に次第に近づけられるようにも誘導させられる。このため、潤滑剤8は、凹部65Aの誘導により定着ベルト52の内周面に向けて効率よく誘導されるようになる。
さらに、この定着装置5Bにおいても、図2に示されるように、凹部65Aが設けられた下流側突起62Aが定着ベルト52を介して加圧ロール59とは非接触の状態になるよう構成されている。このため、定着ベルト52が加圧ロール59により凹部65Aに食い込むよう押し付けられて定着ベルト52と凹部65Aの間の空間がつぶされることが回避され、凹部65Aの潤滑剤8の誘導作用が有効に発揮される。
以上説明した潤滑剤8の各移動はいずれも、重力方向に対する下流側突起62Aの姿勢の如何にかかわらず生じる。
したがって、定着装置5Bでは、定着ベルト52が下流側突起62Aを通過する際に、定着ベルト52の内周面に付着している潤滑剤8が定着ベルト52の幅方向Dにおける端部側の領域からその中央側の領域に寄せ集められるよう移動するようになり、その結果として潤滑剤8の一部が定着ベルト52の端部52a,52bから漏れ出ることが抑制される。
また、この定着装置5Bを備えた画像形成装置1においても、定着装置5Aを用いた実施の形態1に係る画像形成装置1の場合と同様に、定着装置5Bにおける定着ベルト52の端部からの潤滑剤の漏出に起因した画質不良等の不具合が発生することが回避される。
[他の実施の形態]
定着装置5としては、図15に要部が示されるように、上流側突起61と下流側突起62の双方に凹部65Aを設けた定着装置5Cも含まれる。この定着装置5Cとは、上流側突起61として実施の形態1における凹部65Aを設けた上流側突起61A(図6から図10)を採用するとともに、下流側突起62として実施の形態2における凹部65Aを設けた下流側突起62A(図12や図13)を採用したものとなる。
この定着装置5Cでは、上流側突起61における凹部65Aによる潤滑剤8の中央側への誘導作用と下流側突起62Aにおける凹部65Aによる潤滑剤8の中央側への誘導作用とを得ることができ、その結果、潤滑剤8の一部が定着ベルト52の端部52a,52bから漏れ出ることがより一層抑制される。
また、この定着装置5Cでは、図2や図15に示されるように、下流側突起62Aから定着ベルト52の回転方向Cに沿って上流側突起61Aに至るまでの過程で、定着ベルト52の内周面に幅方向Dの中央部で幅広く接触する余分な部分が存在していない構成になっている。このため、定着装置5Cによれば、下流側突起62Aの凹部65Aで定着ベルト52の中央側に寄せ集められた潤滑剤8が、その下流側突起62Aを通過して上流側突起61Aに至るまでの過程で例えば上記余分な部分と接触することにより不用意に定着ベルト52の中央側から端部側に移動させられてしまうことを回避できる。
また、実施の形態1,2に係る定着装置5A,5Bや上記定着装置5Cにおいては、上記凹部65A(図8から図10等)に代えて、例えば図16から図18に示される構成の凹部65Bを適用してもよい。
凹部65Bは、その凹部上流端651が最大の幅W1からなる凹部部分として、その下流端656が最小の幅W2からなる部分であるが、図18に示されるように、その下流端656が窪んでおらずその深さH2が零である(H2=0)端部になっているという点で上記凹部65Aと異なる。これ以外については、凹部65Bも上記凹部65Aと同じ構成になっている。
この凹部65Bは、上流側突起61と下流側突起62の一方または双方に設けることができる。
この凹部65Bを設けた上流側突起61もしくは下流側突起62またはその双方を備える定着装置5では、その凹部65Bを通過する際に潤滑剤8が、定着ベルト52の幅方向Dにおける端部側から中央側に移動させられる他、その潤滑剤8が凹部65Aの場合に比べて特に凹部65Bの下流端656に近づくにつれ定着ベルト52の内周面に向けて効率よく誘導される。
また、実施の形態1,2に係る定着装置5A,5Bや上記定着装置5Cにおいては、隙間形成部71を設けた案内保持部材54に代えて、図19および図20に示すように隙間形成部71を設けていない案内保持部材54Bを適用してもよい。
この場合、凹部65Cを設ける上流側突起61Cは、図19や図20に示されるように定着ベルト52の回転方向Cの下流側端部613が加熱部材53に達する位置まで設けられる。また、この上流側突起61に凹部61Cを設ける場合、その凹部65Cについては、上記凹部65Aや凹部65Bと比べると定着ベルト52の回転方向Cに沿う寸法が増える点で異なるが、それ以外の構成に関してはその凹部65A,65Bの構成と同様にすることができる。
特に凹部65Cを設けた上流側突起61Cを有する案内保持部材54Bを備えた定着装置5Dにあっては、例えば、定着ベルト52の上流側突起61Cとの接触時間が長くなることにより、より確実に潤滑剤8を定着ベルト52の幅方向Dにおける中央側に誘導することができる。
さらに、実施の形態1,2に係る定着装置5A,5Bや上記定着装置5Cにおいては、凹部65A,65Bを上流側突起61や下流側突起62の長手方向Eにおける端部を除く中央部分に設ける構成例を示したが、その凹部65A,65Bを上流側突起61や下流側突起62の長手方向Eにおける端部(定着ベルトの端部52a,52bに相当する位置)から始まるように設けてもよい。
この他、定着装置5(5A,5B)においては、例えば、以下の構成を採用することもできる。
例えば、定着ベルトユニット51の加熱部材53については、案内保持部材54の一部(取付け部544)に保持する構成ではなく、加熱部材53を他の部材、例えば加熱部材53の専用の支持部材に保持させる構成や、筐体50の一部に直接取り付けて保持する構成としてもよい。
また、定着ベルトユニット51の定着ベルト52の内周面に定着処理部FNで接触する接触部については、加熱部材53に代えて、圧接部材(パット部材など)を採用してもよい。この圧接部材を採用する場合は、定着ベルト52として、例えば、電磁誘導加熱方式で加熱するベルトや、定着処理部FN以外の箇所に配置される加熱手段により加熱されるベルトを用いればよい。
また、定着ベルト52の内周面への潤滑剤8の付与は、例えば、定着ベルト52の内周面に接触して潤滑剤8を供給する潤滑剤供給部材を配置して行うよう構成してもよい。この場合、その潤滑剤供給部材としては、例えば、潤滑剤を含浸させた耐熱性繊維で構成される不織布やフェルト状の部材、または、潤滑剤を内包した耐熱性スポンジロールの表面に多孔質のフッ素樹脂製フィルムを巻き付けたロール状の部材等を使用することができる。
さらに、加圧部としては、加圧ロール59に代えて、ベルト形態の加圧手段を適用してもよい。
また、本発明の定着装置を用いる画像形成装置についても、実施の形態1等で例示したカラー画像を形成する形式の画像形成装置に限定されない。
その画像形成装置としては、例えば、カラー画像を他の形式で形成する画像形成装置や、単色画像(白黒画像など)を形成する形式の画像形成装置であってもよい。
1 …画像形成装置
5 …定着装置
8 …潤滑剤
9 …記録用紙(記録媒体の一例)
52…定着ベルト
53…加熱部材(接触部の一例)
54…案内保持部材(保持部の一例)
59…加圧ロール(加圧部の一例)
61…上流側突起(第1突起の一例)
62…下流側突起(第2突起の一例)
65…凹部
71…隙間形成部
72…隙間
C …定着ベルトの回転方向
D …定着ベルトの幅方向
W …凹部の幅
H …凹部の深さ
T …トナー像(未定着像の一例)

Claims (7)

  1. 回転可能な定着ベルトと、
    前記定着ベルトの内周面の幅方向に接触する接触部と、
    前記定着ベルトの内周面側に配置されて当該定着ベルトを案内して保持する保持部と、
    前記定着ベルトを前記接触部に押し付ける加圧部と、
    前記保持部のうち前記接触部よりも前記定着ベルトの回転方向上流側および下流側にある各部位に設けられて当該定着ベルトの内周面の幅方向にそれぞれ接触する第1突起および第2突起と、
    前記定着ベルトの内周面に付与される潤滑剤と、
    を備え、
    前記第1突起と前記第2突起の一方又は双方における前記定着ベルトの幅方向に相当する長手方向の少なくとも中央部分に、前記定着ベルトの内周面から離れる方向に窪んだ形状で且つ前記定着ベルトの回転方向下流側になるにつれて幅が狭くなる形状の凹部を設けている定着装置。
  2. 前記凹部は、その窪む深さが前記定着ベルトの回転方向下流側になるにつれて浅くなる形状で構成されている請求項1に記載の定着装置。
  3. 前記凹部は、前記定着ベルトの回転方向下流側の端部で窪んでいない形状で構成されている請求項2に記載の定着装置。
  4. 前記第1突起に前記凹部が設けられている場合、当該第1突起と前記接触部との間に前記定着ベルトの内周面に接触する別の突起が存在しないよう構成されている請求項1乃至3のいずれか1項に記載の定着装置。
  5. 前記保持部における前記第1突起と前記接触部との間に前記定着ベルトが接触せずに当該定着ベルトの幅方向に延びる隙間を形成する隙間形成部を備える請求項1乃至4のいずれか1項に記載の定着装置。
  6. 前記第1突起および第2突起のうち前記凹部が設けられた突起は、前記定着ベルトを介して前記加圧部とは非接触の状態になるよう構成されている請求項1乃至5のいずれか1項に記載の定着装置。
  7. 未定着像を記録媒体に定着させる定着装置を備え、
    前記定着装置が請求項1乃至6のいずれか1項に記載の定着装置にて構成されている画像形成装置。
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