JP7200505B2 - 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。

シート上のトナー像を定着させる定着装置の発明として、例えば、特許文献１に開示された定着装置がある。この定着装置は、加熱ローラと、加圧ローラと、加熱ローラと加圧ローラに挟まれて張力が付与された状態で回転するベルトと、ベルトに張力を付与する部材を有する。シートは、加熱ローラと回転するベルトとの間に搬送され、加熱ローラの熱と加圧ローラからの圧力によりシート上のトナー像がシートに定着する。ベルトに張力を付与する部材は、ベルトが蛇行するのを防止するための凸部をベルトの幅方向の端部に有する。

特開２００５－２５８１０８号公報

定着のためのベルトの幅方向の移動をベルトの幅方向の端部に接する部材により制限することができる。しかしながら、ベルトを幅方向へ移動させる力が大きくなると、ベルトに掛かる力が大きくなり、ベルトが破損する虞がある。

本発明は、ベルトの幅方向における張力を同一とした構成と比べ、 定着を行うベルトの幅方向への移動を抑えることを目的とする。
を目的とする。

本発明の請求項１に係る定着装置は、無端のベルトと、前記ベルトの外周面に接触して前記ベルトを回転させる加圧手段と、前記ベルトの内周面側に設けられ、前記ベルトを前記加圧手段に接触させる第１手段と、前記ベルトの内周面側で前記第１手段より前記ベルトの回転方向下流側に設けられ、前記ベルトに張力を付与し、前記ベルトの幅方向の中央側に接する部分が、前記ベルトの幅方向の両端より前記ベルトの外周面側の方向にある第２手段と、前記ベルトの内周面側で前記第２手段より前記ベルトの回転方向下流側に設けられ、前記ベルトに張力を付与し、前記ベルトの幅方向の中央側に接する部分が、前記ベルトの幅方向の両端より前記ベルトの外周面側の方向にある第３手段とを備える。

本発明の請求項２に係る定着装置においては、前記ベルトにおいて前記第２手段の位置で最も前記外周面側の方向にある部分と、前記第２手段の位置における前記ベルトの幅方向の端との前記ベルトの法線方向における距離は、前記ベルトにおいて前記第３手段の位置で最も前記外周面側の方向にある部分と、前記第３手段の位置における前記ベルトの幅方向の端との前記ベルトの法線方向における距離より大きい。

本発明の請求項３に係る定着装置においては、前記第３手段は、前記ベルトにおいて外周面側が前記加圧手段に接触して内周面側に変位可能な領域を前記第１手段より前記ベルトの回転方向上流側に形成し、前記ベルトの外周面側において記録媒体に接する領域の幅に渡って前記ベルトの内周面側に接する。

本発明の請求項４に係る定着装置においては、前記第３手段は、前記ベルトの内周面に接触する面を有し、当該面は、前記ベルトの幅方向においては、前記ベルトの幅方向の中央側が幅方向の両端より前記ベルトの外周面側にあり、前記ベルトの回転方向においては、上流側の端と下流側の端より中央側が、上流側の端と下流側の端より前記ベルトの外周面側にある。

本発明の請求項５に係る定着装置においては、前記加圧手段はロールであって、前記第２手段は、前記ロールの中心と前記第１手段を結ぶ線の延長線上に設けられ、前記第３手段は、前記ベルトを挟んで前記ロールに対向しない位置に設けられている。

本発明の請求項６に係る定着装置においては、前記第２手段において前記ベルトに接する部分の前記ベルトの幅方向の長さは、前記ベルトの幅方向の長さより短い。

本発明の請求項７に係る定着装置においては、前記第２手段において前記ベルトに接する部分は平面である。

本発明の請求項８に係る定着装置は、無端のベルトと、前記ベルトの外周面に接触して前記ベルトを回転させる加圧手段と、前記ベルトの内周面側に設けられ、前記ベルトを前記加圧手段に接触させる第１手段と、前記ベルトの内周面側で前記第１手段より前記ベルトの回転方向下流側に設けられ、前記ベルトに張力を付与し、前記ベルトの幅方向の両端より中央側に掛かる張力を前記ベルトの幅方向の両端に掛かる張力より大きくする第２手段と、前記ベルトの内周面側で前記第２手段より前記ベルトの回転方向下流側に設けられ、前記ベルトに張力を付与し、前記ベルトの幅方向の両端より中央側を掛かる張力を前記ベルトの幅方向の両端に掛かる張力より大きくする第３手段とを備える。

本発明の請求項９に係る画像形成装置は、記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段により画像が形成された記録媒体が搬送され、当該画像を前記記録媒体に定着させる請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の定着装置とを備える。

本発明の請求項１に係る定着装置によれば、ベルトの幅方向における張力を同一とした構成と比べ、定着を行うベルトの幅方向への移動を抑えることができる。
本発明の請求項２に係る定着装置によれば、ベルトとロールとの間に搬送される記録媒体が不安定な状態になるのを抑えることができる。
本発明の請求項３に係る定着装置によれば、記録媒体に接する領域の幅より狭く第３手段がベルトに接する構成と比較して、ベルトとロールとの間に搬送される記録媒体が不安定な状態になるのを抑えることができる。
本発明の請求項４に係る定着装置によれば、ベルトに接する面のベルト回転方向上流側の端又は下流側の端が中央よりベルト側にある構成と比較して、ベルトの幅方向への移動を抑えることができる。
本発明の請求項５に係る定着装置によれば、第３手段がロールの中心と第１手段を結ぶ線の延長線上に設けられ、第２手段がベルトを挟んでロールに対向しない位置に設けられる構成と比較して、ベルトとロールとの間に搬送される記録媒体が不安定な状態になるのを抑えることができる。
本発明の請求項６に係る定着装置によれば、第２手段においてベルトに接する部分のベルトの幅方向の長さがベルトの幅方向の長さ以上である構成と比較して、ベルトの幅方向の端より中央側に付与される張力を大きくすることができる。
本発明の請求項７に係る定着装置によれば、簡易な形状でベルトとロールとの間に搬送される記録媒体が不安定な状態になるのを抑えることができる。
本発明の請求項８に係る定着装置によれば、ベルトの幅方向における張力を同一とした
構成と比べ、定着を行うベルトの幅方向への移動を抑えることができる。
本発明の請求項９に係る画像形成装置によれば、ベルトの幅方向における張力を同一とした構成と比べ、定着を行うベルトの幅方向への移動を抑えることができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の構成を示した図。 定着装置４の内部を定着ロール４１の軸方向に見た図。 パッド４００を定着ベルト４２の幅方向に見た図。 第１接触面４０１１と第３接触面４０３１を示した図。 第２接触面４０２１を示した図。 定着ベルト４２において第２部品４０２が接する部分を定着ベルト４２の外周面側から見た図。 図６のＡ－Ａ線断面図。 定着ベルト４２において第３部品が接する部分を定着ベルト４２の外周面側から見た図。 図８のＢ－Ｂ線断面図、Ｃ－Ｃ線断面図及びＤ－Ｄ線断面図。

［実施形態］
（全体構成）
図１は本発明の実施形態に係る画像形成装置１の構成を示した図である。画像形成装置１は、記録用紙上にトナー像を形成する画像形成部２、画像形成部２に記録用紙を供給する給紙部３、記録用紙上に形成されたトナー像を記録用紙に定着させる定着装置４、記録用紙を搬送する複数の搬送ロール５及び上述の各部を制御するコントロール部６を備えている。

コントロール部６は、制御部１０、記憶部１１、操作部１２及び通信部１３を備える。操作部１２はタッチパネルや複数のボタンを備え、ユーザによる各種の入力や指示を受け付ける。通信部１３は、図示せぬパーソナルコンピュータ等の外部装置から送信される画像データを受信する。記憶部１０２は、例えば不揮発性メモリを有しており、外部装置から取得した画像データを記憶する。制御部１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）を有している。画像形成装置１において実現する機能は、ＲＯＭに記憶されているプログラム（ソフトウェア）をＣＰＵ、ＲＡＭなどのハードウェア上に読み込ませることでＣＰＵが演算を行い、記憶部１１、操作部１２、通信部１３、画像形成部２、給紙部３、定着装置４及び搬送ロール５の制御、ＲＡＭ及び記憶部１１におけるデータの読み出し及び／又は書き込みの制御を行うことで実現される。

画像形成部２は、外部装置から供給された画像データに基づいて記録用紙に画像を形成する。画像形成部２は、図中の矢印ａ方向に回転する感光体２１を備えている。帯電器２２は、感光体２１を均一な電位に帯電させる装置である。露光部２３は、画像データに基づいて変調された光を帯電した感光体２１に出力し、静電潜像を感光体２１上に形成する。

現像器２０４は、感光体２１に形成された静電潜像を現像する。現像機２４は感光体２１に形成された静電潜像をトナーによって現像し、感光体上にトナー像を形成する。クリーナ２５は、記録用紙に転写されずに感光体２１に残留したトナーをクリーニングする装置である。記録用紙に転写されずに感光体２１に残留したトナーはクリーナ２５により回収される。転写ロール２７は、感光体２１と対向する位置に配置されている。転写ロール２７は、感光体２１との間でニップ領域を形成し、このニップ領域において、感光体２１
に形成されたトナー像を記録用紙に転写する。

給紙部３は、記録用紙を収容する収容部３１と、収容部３１から記録用紙を送り出すフィードロール３２を備える。収容部３１からフィードロール３２によって送り出された記録用紙は、搬送ロール５により画像形成部２に搬送される。

定着装置４は、定着ロール４１と、無端の定着ベルト４２を備える。定着装置４は、本発明に係る定着装置の一例である。定着ロール４１は、本発明に係る加圧手段の一例であり、定着ベルト４２は、本発明に係るベルトの一例である。定着ロール４１は、図中の矢印ｂ方向に回転する。定着ベルト４２は、定着ロール４１に接し、定着ロール４１の回転に伴って図中の矢印ｃ方向に回転する。定着ロール４１と定着ベルト４２は、対向して設けられて互いが接触するニップ領域を形成する。定着ロール４１は、内部に熱源を有し、表面が熱源により加熱され、ニップ領域に搬送されてきた記録用紙に形成されているトナー像を加熱する。ニップ領域では、定着ロール４１と定着ベルト４２によってトナー像を記録用紙に押し付ける圧力が加えられる。定着ロール４１及び定着ベルト４２によって記録用紙に加えられる熱及び圧力により、記録用紙に形成されたトナー像は記録用紙に定着する。トナー像が定着した記録用紙は、搬送ロール５によって画像形成装置１の外に排出される。

図２は、定着装置４の内部を定着ロール４１の軸方向に見た図である。画像形成部２から搬送された記録用紙は、定着装置４の内部において図中の矢印ｄの方向に搬送される。定着ベルト４２の内周面より内側には、パッド４００が設けられている。パッド４００は、定着ベルト４２を内周面側から外周面側へ押し広げることによって定着ベルト４２に張力を付与する部品である。パッド４００には、図示省略した部品によって定着ロール４１の方向への力が作用している。この力によってパッド４００が定着ロール４１の方向へ押され、押されたパッド４００が定着ベルト４２を定着ロール４１に押し付ける。

図３は、パッド４００を定着ベルト４２の幅方向に見た図である。パッド４００は、定着ベルト４２の内周面に接する第１部品４０１、第２部品４０２及び第３部品４０３を有する。また、パッド４００は、第１部品４０１と第２部品を支持する第１基部４０４と、第３部品４０３を支持する第２基部４０５を有する。図４は、第１部品４０１において定着ベルト４２に接する第１接触面４０１１と、第３部品４０３において定着ベルト４２に接して張力を付与する第３接触面４０３１を示した図であり、図５は、第２部品４０２において定着ベルト４２に接して張力を付与する第２接触面４０２１を示した図である。

第１部品４０１は、定着ベルト４２を定着ロール４１に接触させ、定着ロール４１と定着ベルト４２との間に記録媒体を挟むニップ領域を形成する部品であり、樹脂で形成されている。第１部品４０１は、本発明に係る第１手段の一例である。第１部品４０１が有する第１接触面４０１１は、定着ベルト４２の幅方向の長さが定着ベルト４２の幅より長くなっており、定着ベルト４２を幅方向に亘って定着ロール４１に押し付ける。第１接触面４０１１は、定着ベルト４２の回転方向に見ると、定着ベルト４２の幅方向の一端から他端に向かって平面となっている。

第２部品４０２は、定着ベルト４２に張力を付与する部品であり、例えばフェルトで直方体に形成されている。定着ベルト４２に接する第２接触面４０２１は平面となっている。第２部品４０２は、本発明に係る第２手段の一例である。第２部品４０２は、定着ロール４１の回転軸（中心軸）と第１部品４０１を結ぶ線の延長線上であって、第１部品４０１より定着ベルト４２の回転方向（矢印ｃ方向）下流側に設けられている。図６は、定着ベルト４２において第２部品４０２が接する部分を定着ベルト４２の外周面側から見た図であり、図７は、図６のＡ－Ａ線断面図である。第２部品４０２は、定着ベルト４２の幅
方向の長さが定着ベルト４２の幅より短くなっている。第２部品４０２を定着ベルト４２の法線方向から見ると、第２部品４０２は、定着ベルト４２の幅方向の両端（定着ベルト４２の幅方向の一方の縁と他方の縁）より中央側の部分に接する。中央側とは、定着ベルト４２を法線方向で見て幅方向の縁より幅方向の中央の側である。なお、第２部品４０２の形状は直方体に限定されるものではなく、他の形状であってもよい。また、第２接触面４０２１は、平面に限定されるものではなく曲面であってもよい。

第２部品４０２は、第２接触面４０２１で定着ベルト４２を定着ベルト４２の外周面側に押し、定着ベルト４２に張力を付与する。第２部品４０２が定着ベルト４２を定着ベルト４２の外周面側に押すことにより、定着ベルト４２において第２接触面４０２１が接している領域Ａ１１は、図７に示したように第２部品４０２が接していない部分（領域Ａ１２及び領域Ａ１３）より定着ベルト４２の外周面側の方向に位置する。定着ベルト４２の幅方向の中央が第２部品４０２によって両端より定着ベルト４２の外周面側に位置するため、定着ベルト４２の幅方向の中央に掛かる張力が両端に掛かる張力より大きくなる。

第３部品４０３は、定着ベルト４２に張力を付与する部品であり、樹脂で形成されている。第３部品４０３は、本発明に係る第３手段の一例である。第３部品４０３は、第２部品４０２より定着ベルト４２の回転方向（矢印ｃ方向）下流側に設けられており、第３接触面４０３１が定着ロール４１に対向していない。図８は、定着ベルト４２において第３部品４０３が接する部分を定着ベルト４２の外周面側から見た図である。図９（ａ）は、図８のＢ－Ｂ線断面図、図９（ｂ）は、図８のＣ－Ｃ線断面図、図９（ｃ）は、図８のＤ－Ｄ線断面図である。

第３部品４０３が有する第３接触面４０３１は、定着ベルト４２の幅方向の長さが定着ベルト４２の幅より長くなっており、定着ベルト４２の幅方向の一端から他端に亘って接する。第３部品４０３においては、第３接触面４０３１が定着ベルト４２を定着ベルト４２の外周面側に押し、定着ベルト４２に張力を付与する。第３接触面４０３１は、曲面であり、定着ベルト４２の回転方向に見ると、図９に示したように幅方向の中央が幅方向の両端より定着ベルト４２の側に位置する。このように第３部品４０３においては、定着ベルト４２の幅方向の中央が両端より定着ベルト４２の側に位置するため、定着ベルト４２の幅方向の中央に掛かる張力が両端に掛かる張力より大きくなる。

第３接触面４０３１は、定着ベルト４２の外周面においてＢ－Ｂ線断面図（図９（ａ））の位置で最も外側に位置する中央部分と定着ベルト４２の幅方向の端との定着ベルト４２の法線方向における距離をｄ２にする。また、第３接触面４０３１は、定着ベルト４２の外周面においてＣ－Ｃ線断面図（図９（ｂ））の位置で最も外側に位置する中央部分と定着ベルト４２の幅方向の端との定着ベルト４２の法線方向における距離をｄ３にし、定着ベルト４２の外周面においてＤ－Ｄ線断面図（図９（ｃ））の位置で最も外側に位置する中央部分と定着ベルト４２の幅方向の端との定着ベルト４２の法線方向における距離をｄ４にする。距離ｄ３は距離ｄ２及び距離ｄ４より長いため、定着ベルト４２においては、Ｃ－Ｃ線断面図の位置で付与される張力がＢ－Ｂ線断面図の位置やＤ－Ｄ線断面図の位置で付与される張力より大きくなる。

また、第３部品４０３は、定着ロール４１と第１部品４０１によって形成されるニップ領域より第３部品４０３側（定着ベルト４２の回転方向上流側）に、定着ベルト４２と定着ロール４１が接するプレニップ領域を形成する。定着ベルト４２は、プレニップ領域においては、内周面側には接するものがなく、内周面側に変位可能となっている。

定着ベルト４２において第２部品４０２に接する部分と、定着ベルト４２において第３部品４０３に接する部分とを比較すると、定着ベルト４２において第２部品４０２の位置
で最も外側にある中央部分と、定着ベルト４２の幅方向の端との定着ベルト４２の法線方向における距離ｄ１（図６）は、定着ベルト４２において第３部品４０３の位置で最も外側にある中央部分と、定着ベルト４２の幅方向の端との定着ベルト４２の法線方向における距離ｄ３（図９（ｂ））より長くなっている。このように、第２部品４０２のほうが第３部品４０３より定着ベルト４２の幅方向の中央を外側に位置させるため、第２部品４０２が定着ベルト４２に付与する張力は、第３部品４０３が定着ベルト４２に付与する張力より大きくなっている。

定着ベルト４２においては、第２部品４０２と第３部品４０３により幅方向の両端より中央側に付与される張力が幅方向の両端に付与される張力より大きくなる。これにより、定着ベルト４２においては、幅方向の中央側から幅方向の一端側に向かう力と、幅方向の中央側から幅方向の他端側に向かう力とが作用する。幅方向の中央側から幅方向の一端側に向かう力は、幅方向の中央側から幅方向の他端側に向かう力により打ち消され、定着ベルト４２が定着ベルト４２の幅方向へ移動するのが抑えられる。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば、上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。なお、上述した実施形態及び以下の変形例は、各々を組み合わせてもよい。

上述した実施形態においては、定着ロール４１は、内部に熱源を備える構成となっているが、熱源を備えていない構成であってもよい。定着ロール４１が熱源を備えていない構成の場合、定着ベルト４２の内周面側に定着ベルト４２を加熱する熱源を設けるようにしてもよい。

上述した実施形態においては、第３接触面４０３１は曲面となっているが、曲面に限定されるものではなく、平面であってもよい。第３接触面４０３１を平面とした場合、第３接触面４０３１を平面とし、定着ベルト４２の幅方向の長さを定着ベルト４２の幅より短い構成としてもよい。また、平面を組み合わせ、定着ベルト４２の幅方向の中央部分が両端より定着ベルト４２側にある構成としてもよい。また、第３部品４０３は、第２部品４０２と同様に定着ベルト４２の幅より狭く、直方体の形状であってもよい。

上述した実施形態においては、距離ｄ３は距離ｄ２及び距離ｄ４より長い構成となっているが、実施形態の構成に限定されるものではない。例えば、距離ｄ４が距離ｄ３及び距離ｄ２より長い構成であってもよく、距離ｄ２、距離ｄ３及び距離ｄ４が同じ構成であってもよい。

上述した実施形態においては、定着ベルト４２に張力を付与する第３部品４０３の位置が定着ロール４１と第１部品４０１で形成されるニップ領域より定着ベルト４２の回転方向上流側で第２部品４０２より回転方向下流側であるが、定着ベルト４２に張力を付与する部品の位置は、実施形態の構成に限定されるものではない。例えば、定着ベルト４２に張力を付与する部品を、第１部品４０１より定着ベルト４２の回転方向下流側で第２部品４０２より回転方向上流側に設けてもよい。この位置に設けられる部品は、第１部品４０１と同様の構成であってもよく、また、第３部品４０３と同様の構成であってもよい。

１…画像形成装置、２…画像形成部、３…給紙部、４…定着装置、５…搬送ロール、６…コントロール部、１０…制御部、１１…記憶部、１２…操作部、１３…通信部、２１…感光体、２２…帯電器、２３…露光部、２４…現像器、２５…クリーナ、２７…転写ロール
、３１…収容部、３２…フィードロール、４１…定着ロール、４２…定着ベルト、４００…パッド、４０１…第１部品、４０２…第２部品、４０３…第３部品、４０４…第１基部、４０５…第２基部、４０１１…第１接触面、４０２１…接触面、４０３１…接触面

Claims (7)

1. 無端のベルトと、
   前記ベルトの外周面に接触して前記ベルトを回転させる加圧手段と、
   前記ベルトの内周面側に設けられ、前記ベルトを前記加圧手段に接触させる第１手段と、
   前記ベルトの内周面側で前記第１手段より前記ベルトの回転方向下流側に設けられ、前記ベルトに張力を付与し、前記ベルトの幅方向の中央側に接する部分が、前記ベルトの幅方向の両端より前記ベルトの外周面側の方向にある第２手段と、
   前記ベルトの内周面側で前記第２手段より前記ベルトの回転方向下流側に設けられ、前記ベルトに張力を付与し、前記ベルトの幅方向の中央側に接する部分が、前記ベルトの幅方向の両端より前記ベルトの外周面側の方向にある第３手段とを備え、
   前記ベルトにおいて前記第２手段の位置で最も前記外周面側の方向にある部分と、前記第２手段の位置における前記ベルトの幅方向の端との前記ベルトの法線方向における距離は、前記ベルトにおいて前記第３手段の位置で最も前記外周面側の方向にある部分と、前記第３手段の位置における前記ベルトの幅方向の端との前記ベルトの法線方向における距離より大きく、
   前記加圧手段はロールであって、
   前記第２手段は、前記ロールの中心と前記第１手段を結ぶ線の延長線上に設けられ、
   前記第３手段は、前記ベルトを挟んで前記ロールに対向しない位置に設けられている
   定着装置。
2. 前記第３手段は、前記ベルトにおいて外周面側が前記加圧手段に接触して内周面側に変位可能な領域を前記第１手段より前記ベルトの回転方向上流側に形成し、前記ベルトの外周面側において記録媒体に接する領域の幅に渡って前記ベルトの内周面側に接する
   請求項１に記載の定着装置。
3. 前記第３手段は、前記ベルトの内周面に接触する面を有し、
   当該面は、
   前記ベルトの幅方向においては、前記ベルトの幅方向の中央側が幅方向の両端より前記ベルトの外周面側にあり、
   前記ベルトの回転方向においては、上流側の端と下流側の端より中央側が、上流側の端と下流側の端より前記ベルトの外周面側にある
   請求項２に記載の定着装置。
4. 前記加圧手段はロールであって、
   前記第２手段は、前記ロールの中心と前記第１手段を結ぶ線の延長線上に設けられ、
   前記第３手段は、前記ベルトを挟んで前記ロールに対向しない位置に設けられている
   請求項１に記載の定着装置。
5. 前記第２手段において前記ベルトに接する部分の前記ベルトの幅方向の長さは、前記ベルトの幅方向の長さより短い
   請求項１に記載の定着装置。
6. 前記第２手段において前記ベルトに接する部分は平面である
   請求項５に記載の定着装置。
7. 記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
   前記画像形成手段により画像が形成された記録媒体が搬送され、当該画像を前記記録媒体に定着させる請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の定着装置と
   を備える画像形成装置。

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