JP7344462B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態に係るプリンタ200の概略構成図である。
図1に示したプリンタ200は、複数の色画像を形成する作像部が中間転写体としての転写ベルト11の展張方向に沿って並置されたタンデム方式のカラープリンタである。しかし、本実施形態の定着装置が適用可能な画像形成装置は、この方式に限られず、またプリンタだけではなく複写機やファクシミリ装置等の画像形成装置にも適用することも可能である。
プリンタ200では、各感光体ドラム20Y,C,M,Bkに形成されたトナー像からなる可視像が、各感光体ドラム20に対峙しながら矢印A1方向に移動可能な無端ベルトからなる中間転写体である転写ベルト11に対して一次転写される。この一次転写行程の実行によってそれぞれの色の画像が重畳転写され、その後、シート状の記録材である用紙Pに対して二次転写行程を実行することで一括転写される。
従動ローラ73は、転写ベルト11に対する張力付勢手段としての機能も備えており、従動ローラ73には、バネなどを用いた付勢手段が設けられている。このような転写ベルトユニット10と、一次転写ローラ12Y,C,M,Bkと、二次転写ローラ5と、ベルトクリーニング装置13とで転写装置71が構成されている。
また、ベルトクリーニング装置13は、転写ベルト11から除去した残留トナーを搬出し廃棄するための排出手段を有している。
なお、以下の説明では、鉛直方向(用紙搬送方向でもある)を、Z方向、加圧ローラ103の回転軸方向を、X方向、Z方向、X方向いずれにも直交する方向(加圧ローラの定着ベルトへの当接方向でもある)をY方向とし、説明する。
定着装置100は、図2に示すように、回転可能な無端状の定着部材としての定着ベルト101と、これに対向配置されて回転可能な加圧部材としての加圧ローラ103とを有している。また、定着ベルト101を非ニップ部で加熱する加熱手段としての複数の定着熱源である第一ハロゲンヒータ102Aと第二ハロゲンヒータ102Bの2本のハロゲンヒータ102により、定着ベルト101が内周側から輻射熱で直接加熱される構成となっている。
ここで、図2に示す例では、熱移動補助部材116の定着ベルト101に対向する部分の形状が平坦状であるが、凹形状やその他の形状であっても良い。凹形状のニップ部の場合、記録材先端の排出方向が加圧ローラ寄りになり、分離性が向上するのでジャムの発生が抑制される。
また、熱移動補助部材116は、ニップ形成部材106の定着ベルト101に対向する対向部分として機能する。
熱移動補助部材116は、各端部ヒータ126の熱が局所的に留まることを防止し、積極的に長手方向に熱を移動させて長手方向の温度不均一性を低減するために設けられている。
このため、熱移動補助部材116は短時間で熱移動が可能な材料であることが望ましく、熱伝導率の高い銅やアルミニウム、銀といった部材であることが望ましい。コスト、入手性、熱伝導率特性、加工性を総合的に考慮すると、銅を用いることが最も望ましい。
本実施形態の定着装置100では、熱移動補助部材116の定着ベルト101の内面に対向する面は、定着ベルト101に直接接触する面であり、ニップ形成面となる。
定着ベルト101の表層はPFAまたはPTFE層などの離型層を有し、トナーが付着しないように離型性を持たせている。
定着ベルト101の基材とPFAまたはPTFE層の間にはシリコーンゴムの層などで形成された弾性層があっても良い。シリコーンゴム層がない場合は熱容量が小さくなり、定着性が向上するが、未定着画像を押し潰して定着させるときに、定着ベルト101表面の微小な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部にユズ肌状の光沢ムラ(ユズ肌画像)が残るという不具合が生じ得る。これを改善するにはシリコーンゴム層を100[μm]以上設ける必要があり、シリコーンゴム層の変形により、微小な凹凸が吸収されユズ肌画像が改善する。
そして、定着ベルト101は、これら2つのハロゲンヒータ102により内面側から輻射熱で直接加熱される。
また、各ハロゲンヒータ102を、定着ベルト101の内周側に配置することで、回転可能な無端状の定着ベルト101を備えた定着装置100をコンパクトに構成することが容易になる。
ステー107は、両端部で定着構造体などのフレーム130に保持固定され位置決めされている。また、2本のハロゲンヒータ102とステー107の間に反射部材109を備え、各ハロゲンヒータ102からの輻射熱などによりステー107が加熱されてしまうことによる無駄なエネルギー消費を抑制している。
ここで、反射部材109を備える代わりに、ステー107表面に断熱もしくは鏡面処理を行っても同様の効果を得ることが可能となる。
この加圧ローラ103は、プリンタ200本体に設けられたモータ等の駆動源からギヤを介して駆動力が伝達され回転する。また、加圧ローラ103は、スプリングなどにより定着ベルト101側に押し付けられており、弾性ゴム層104が押し潰されて変形することにより、所定のニップ幅を有している。
弾性ゴム層104はソリッドゴムでも良いが、加圧ローラ103内部にヒータが無い場合は、スポンジゴムを用いても良い。スポンジゴムの方が、断熱性が高まり定着ベルト101の熱が奪われにくくなるので、より望ましい。
図2に示す例では、加圧ローラ103が駆動源により回転し、ニップ部Nで定着ベルト101に駆動力が伝達されることにより、定着ベルト101が回転する。
定着ベルト101はニップ部Nで挟み込まれて回転し、ニップ部N以外では両端部でフレーム130に設けられたフランジにガイドされ、走行する。
上述したような構成により、安価で、ウォームアップが速い定着装置100を実現することが可能となる。
保持部材150は、除電ブラシ140とサーミスタ120とを保持する保持部としてのブラケット151と、フレーム130に固定するための板状の固定部材152とを有している。ブラケット151は、金属で構成され、固定部材152にブラケット固定ネジ162により固定されている。固定部材152は、絶縁性の樹脂からなり、X方向一端側と他端側には、ネジ161,163が貫通するネジ貫通孔152a,152bが設けられている。他端側(-X方向側)のネジ貫通孔152bは、X方向に延びる長穴となっている。これらネジ貫通孔152a,152bにネジ161,163を差し込んでフレーム130に設けられたネジ穴130a,130bにネジをねじ込むことにより、保持部材150がフレーム130にネジ止めされる。
図5に示すように、フレーム130には、矩形状の開口部131を有しており、この開口部131のX方向(加圧ローラの回転軸方向)両側に内周面にネジ溝が形成されたネジ穴130a,130bが設けられている。
保持部材150のブラケット151を開口部131に挿入し、ネジ161,163を、固定部材152のネジ貫通孔152a,152bに差し込んでネジ穴130a,130bにネジをねじ込むことにより、保持部材150がフレーム130に位置決め固定される。これにより、除電ブラシ140とサーミスタ120が、加圧ローラ103の表面に接触するようにして定着装置100に組み付けられる。
また、除電ブラシ140とサーミスタ120をそれぞれ別々の保持部材に保持するものに比べて、部品点数を削減することができ、装置のコストダウンを図ることができる。
図6は、保持部材150を一端側(図中左側)のみフレーム130に固定した例を示す図であり、図7(a)は、図6に示す構成において、固定部材152が熱膨張したときの状態を説明する図である。また、図7(b)は、保持部材150の両側をフレーム130に固定した構成において、固定部材152が熱膨張したときの状態を説明する図である。
図8は、変形例1の保持部材150の概略構成図である。
図8に示すように、この変形例1は、固定部材152の他端側(-X方向:図中右側)のフレーム130への固定を、段ネジ164で行なうようにしたものである。
図9は、変形例2の保持部材150の概略構成図である。(a)は、-Z方向から見た概略構成図であり、(b)は、-Y方向から見た概略構成図である。
この変形例2は、固定部材152の他端側(-X方向:図中右側)のフレーム130への固定を、穴部と凸部との嵌合で行なうようにしたものである。
固定部材152の他端側には、-Z方向に突出した嵌合凸部152cを備えており、フレーム130には、上記嵌合凸部152cが嵌る嵌合穴部132aを有するZ方向に直交する取り付け面部132を有している。
図10は、変形例3の保持部材150の概略構成図である。
図10に示すように、この変形例3は、固定部材152にフレーム130に位置決めする位置決め部を設け、固定部材152のX方向両側の固定を段ネジで行なうようにしたものである。具体的には、固定部材152には、X方向に所定の間隔を開けて、位置決め部としての2つの位置決め突起156a,156bを有している。フレーム130には、図中左側の位置決め突起156aが挿入される位置決め穴133aと、図中右側の位置決め突起156bが挿入される位置決め穴133bが設けられている。
また、段ネジ165,164が貫通する固定部材152の両側に設けられたネジ貫通孔152a,152bは、X方向に延びる長穴となっている。
図12は、変形例4の保持部材150の概略構成図である。
この変形例4は、固定部材152の他端側(-X方向:図中右側)のブラケット151を保持している面とは反対側の面と対向する規制面135をフレーム130に設け、この規制面135により固定部材152の他端側の加圧ローラから離間する方向の移動を規制するようにしたものである。
(態様1)
定着ベルト101などの定着部材と、定着部材に加圧接触する加圧ローラ103などの加圧部材と、定着部材および加圧部材の少なくとも一方を保持するフレーム130などの定着構造体と、定着部材または加圧部材に接触して温度を検知するサーミスタ120などの温度検知手段とを備えた定着装置100において、定着部材と前記加圧部材のうち温度検知手段が接触する被検知部材(本実施形態では、加圧ローラ103)に接触して被検知部材を除電する除電ブラシ140などの除電部材と、温度検知手段と除電部材とを保持し、定着構造体に固定される保持部材150とを備えた。
定着部材や加圧部材が帯電すると、用紙が定着部材または加圧部材に静電的に吸着して分離不良が発生したり、定着部材と加圧部材との電位差によって用紙のトナーが定着部材に付着する静電オフセットが発生したりするおそれがある。そのため、従来から、定着部材または加圧部材に除電部材を接触させて除電部材により定着部材および加圧部材のいずれか一方を除電して分離不良の発生を抑制したり、静電オフセットを低減したりすることが行なわれている。
温度検知手段と除電部材とを別々の保持部材に保持させ、各保持部材を定着構造体に固定する場合、組み立て工数が増加してしまう。また、部品点数の増加によりコストアップとなる。
そこで、態様1では、除電部材と温度検知手段とを、定着部材および加圧部材のいずれか一方の部材に接触するように構成し、同一の保持部材に除電部材と温度検知手段とを保持した。これにより、保持部材をひとつにでき、部品点数を削減でき、コストダウンを図ることができる。また、ひとつの保持部材を定着構造体に固定すればよく、一回の取り付け作業で除電部材と温度検知手段とを定着装置に組み付けることができ、組み立て工数の削減を図ることができる。
態様1において、加圧ローラ103などの被検知部材に対して離間する方向の保持部材150の移動を規制するネジ161,163などの規制部を複数備え、複数の規制部のうち2つの規制部を結んだ線上、または、3つ以上の規制部を結んで形成された多角形状の内側に、保持部材150のサーミスタ120などの温度検知手段と除電ブラシ140などの除電部材とを保持するブラケット151などの保持部を配置した。
これによれば、図14を用いて説明したように、保持部材150の固定部材152などの固定部が熱膨張したときに、2つの規制部を結んだ線上、またたは、3つ以上の規制部を結んで形成された多角形状の内側は、規制部による規制で、加圧ローラ103などの被検知部材から離間する方向への変位が抑制される。従って、2つの規制部を結んだ線上、またたは、3つ以上の規制部を結んで形成された多角形状の内側に、サーミスタ120などの温度検知手段と除電ブラシ140などの除電部材とを保持するブラケット151などの保持部を配置することで、保持部の被検知部材から離間する方向への変位が抑制される。よって、保持部に保持された温度検知手段と除電部材の被検知部材から離間する方向への変位が抑制される。これにより、固定部の熱膨張により、温度検知手段や除電部材が、被検知部材から離間するのを抑制することができ、精度よく被検知部材の温度を検知できるとともに、被検知部材を良好に除電することができる。
態様1または2において、フレーム130などの定着構造体は、金属であり、保持部材150の定着構造体に固定する固定部材152などの固定部は絶縁性の樹脂であり、定着構造体と除電ブラシ140などの除電部材との間を電気的に接続し、かつ、定着構造体よりも電気抵抗値が大きく、固定部よりも電気抵抗値が小さい抵抗体が、保持部材に保持されている。
これによれば、実施形態で説明したしたように、転写ニップと定着ニップの両方に用紙などの記録媒体が挟まれているときに転写電流が除電部材へリークするのを抑制と、加圧ローラ103などの被検知部材の除電との両立を、安価な構成で実現することができる。
態様2または3において、加圧ローラ103などの被検知部材は、円筒または円柱形状であり、複数の規制部は、被検知部材とサーミスタ120などの温度検知手段との接触位置の接線方向への保持部材の移動を規制する。
これによれば、図13を用いて説明したように、サーミスタ120などの温度検知手段が、接線方向に平行に配置された場合でも、先端の温度検知部120aが、加圧ローラ103などの被検知部材の表面から離間するのを抑制することができる。
態様2乃至4いずれかにおいて、複数の規制部のうち、少なくともひとつは、保持部材150をフレーム130などの定着構造体にネジ止めするネジ161であり、残りの規制部は、保持部材を定着構造体にネジ止めする段ネジ164である。
これによれば、変形例1で説明したように、保持部材150の固定部などの固定部材の加圧ローラ103などの被検知部材に対する離間方向と直交する方向(X方向:固定部材152の長手方向)の熱膨張を許容することができ、固定部の応力負荷を、規制部の両方をネジとした場合に比べて抑制することができる。
態様2乃至4いずれかにおいて、複数の規制部のうち、少なくともひとつを、保持部材150およびフレーム130などの定着構造体の一方(本実施形態では保持部材)に設けられ、加圧ローラ103などの被検知部材に対して離間する方向と直交する方向に突出した嵌合凸部152cと、他方(本実施形態ではフレーム)に設けられ嵌合凸部152cが嵌る嵌合穴部132aとで構成した。
これによれば、変形例2で説明したように、ネジや段ネジを用いずに、保持部材150の加圧ローラ103などの被検知部材に対する離間方向の移動を規制することができる。
態様2乃至4いずれかにおいて、複数の規制部のうち、少なくともひとつは、保持部材150が加圧ローラ103などの被検知部材に対して離間する方向から当接するフレーム定着構造体の規制面135などの当接面である。
これによれば、変形例4で説明したように、簡単な構成で、保持部材150が加圧ローラ103などの被検知部材に対して離間する方向へ移動するのを規制することができる。
態様1乃至7いずれかにおいて、保持部材150は、フレーム130などの定着構造体に位置決めされる位置決め部を備える。
これによれば、変形例3で説明したように、保持部材150のフレーム130などの定着構造体に対する位置精度を高めることができる。
用紙Pなどの記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、記録媒体に前記画像を定着させる定着手段とを備える画像形成装置において、定着手段として、態様1乃至8の何れかの定着装置を備える。
これによれば、装置のコストダウンを図ることができる。
101 :定着ベルト
102 :ハロゲンヒータ
103 :加圧ローラ
106 :ニップ形成部材
120 :サーミスタ
120a :温度検知部
120b :導線部
120c :ICチップ
130 :フレーム
130a :ネジ穴
130b :ネジ穴
131 :開口部
132 :取り付け面部
132a :嵌合穴部
133a :位置決め穴
133b :位置決め穴
134a :位置決め突起
134b :位置決め突起
135 :規制面
140 :除電ブラシ
150 :保持部材
151 :ブラケット
152 :固定部材
152a :ネジ貫通孔
152b :ネジ貫通孔
152c :嵌合凸部
153 :抵抗部材
153a :抵抗部
156a :位置決め突起
156b :位置決め突起
157a :位置決め穴
157b :位置決め穴
161 :ネジ
161a :ネジ
161b :ネジ
162 :ブラケット固定ネジ
163 :ネジ
164 :段ネジ
165 :段ネジ
200 :プリンタ
Claims (10)
- 定着部材と、
前記定着部材に加圧接触する加圧部材と、
前記定着部材および前記加圧部材の少なくとも一方を保持する定着構造体と、
前記定着部材または加圧部材に接触して温度を検知する温度検知手段とを備えた定着装置において、
前記定着部材と前記加圧部材のうち前記温度検知手段が接触する被検知部材に接触して前記被検知部材を除電する除電部材と、
前記温度検知手段と前記除電部材とを保持し、前記定着構造体に固定される保持部材とを備え、
前記保持部材は、前記被検知部材と非接触であることを特徴とする定着装置。 - 請求項1に記載の定着装置において、
前記被検知部材に対して離間する方向の前記保持部材の移動を規制する規制部を複数備え、
複数の規制部のうち2つの規制部を結んだ線上、または、3つ以上の規制部を結んで形成された多角形状の内側に、前記保持部材の前記温度検知手段と前記除電部材とを保持する保持部を配置したことを特徴とする定着装置。 - 請求項1または2に記載の定着装置において、
前記定着構造体は、金属であり、
前記保持部材の前記定着構造体に固定する固定部は絶縁性の樹脂であり、
前記定着構造体と前記除電部材との間を電気的に接続し、かつ、前記定着構造体よりも電気抵抗値が大きく、前記固定部よりも電気抵抗値が小さい抵抗体が、前記保持部材に保持されていることを特徴とする定着装置。 - 請求項2または3に記載の定着装置において、
前記被検知部材は、円筒または円柱形状であり、
複数の規制部は、前記被検知部材と前記温度検知手段との接触位置の接線方向への前記保持部材の移動を規制することを特徴とする定着装置。 - 請求項2乃至4いずれか一項に記載の定着装置において、
複数の規制部のうち、少なくともひとつは、前記保持部材を前記定着構造体にネジ止めするネジであり、残りの規制部は、前記保持部材を前記定着構造体にネジ止めする段ネジであることを特徴とする定着装置。 - 請求項2乃至4いずれか一項に記載の定着装置において、
複数の規制部のうち、少なくともひとつを、前記保持部材および定着構造体の一方に設けられ、前記被検知部材に対して離間する方向と直交する方向に突出した嵌合凸部と、他方に設けられ前記嵌合凸部が嵌る嵌合穴部とで構成したことを特徴とする定着装置。 - 請求項2乃至4いずれか一項に記載の定着装置において、
複数の規制部のうち、少なくともひとつは、前記保持部材が前記被検知部材に対して離間する方向から当接する前記定着構造体の当接面であることを特徴とする定着装置。 - 定着部材と、
前記定着部材に加圧接触する加圧部材と、
前記定着部材および前記加圧部材の少なくとも一方を保持する定着構造体と、
前記定着部材または加圧部材に接触して温度を検知する温度検知手段とを備えた定着装置において、
前記定着部材と前記加圧部材のうち前記温度検知手段が接触する被検知部材に接触して前記被検知部材を除電する除電部材と、
前記温度検知手段と前記除電部材とを保持し、前記定着構造体に固定される保持部材と、
前記被検知部材に対して離間する方向の前記保持部材の移動を規制する複数の規制部とを備え、
複数の規制部のうち2つの規制部を結んだ線上、または、3つ以上の規制部を結んで形成された多角形状の内側に、前記保持部材の前記温度検知手段と前記除電部材とを保持する保持部を配置し、
複数の規制部のうち、少なくともひとつは、前記保持部材が前記被検知部材に対して離間する方向から当接する前記定着構造体の当接面であることを特徴とする定着装置。 - 請求項1乃至8いずれか一項に記載の定着装置において、
前記保持部材は、前記定着構造体に位置決めされる位置決め部を備えることを特徴とする定着装置。 - 記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
前記記録媒体に前記画像を定着させる定着手段とを備える画像形成装置において、
前記定着手段として、請求項1乃至9の何れか一に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
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