JP2016166942A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録媒体の搬送方向最下流に位置する押圧部の押圧方向が押圧点と第１回転体の回転中心を通る仮想直線に対して記録媒体の搬送方向下流側に傾く構成と比べて、記録媒体の搬送方向最下流に位置する押圧部のニップ幅の変動を抑制することができる定着装置を得る。
【解決手段】定着装置６０は、第１回転体（一例として加熱ロール６２）と、第１回転体に接し、第１回転体と共に回転して第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（一例として加圧ベルト６４）と、第２回転体内に記録媒体の搬送方向の上流側及び下流側に配置され、第２回転体を第１回転体へ押圧する押圧部（一例として押圧部７２、７３）と、記録媒体の搬送方向最下流に位置する押圧部材７３による第１回転体の押圧方向が押圧点Ｘと第１回転体の回転中心Ｙ１とを通る直線Ｌ１に対して記録媒体の搬送方向上流側に傾くように支持する支持部材７８と、備える。
【選択図】図３

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エンドレス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、エンドレスベルトの内側に配置された加圧パッドを構成するプレニップ部材と剥離ニップ部材によってエンドレスベルトが定着ローラに押し付けられている。

特開２００２−１４８９７９号公報

ところで、複数の押圧部を用いて第２回転体を第１回転体へ押圧する定着装置の場合、記録媒体の搬送方向最下流に位置する押圧部の押圧方向によっては、該押圧部のニップ幅が変動しやすい可能性がある。

本発明は、記録媒体の搬送方向最下流に位置する押圧部の押圧方向が押圧点と第１回転体の回転中心を通る仮想直線に対して記録媒体の搬送方向下流側に傾く構成と比べて、記録媒体の搬送方向最下流に位置する押圧部のニップ幅の変動を抑制することが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。

本発明の請求項１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回転体の内部に前記記録媒体の搬送方向の上流側と下流側に配置され、前記第２回転体を前記第１回転体へ押圧する複数の押圧部と、前記第２回転体の内部に配置され、前記記録媒体の搬送方向最下流に位置する前記押圧部による前記第１回転体の押圧方向が押圧点と前記第１回転体の回転中心とを通る仮想直線に対して前記記録媒体の搬送方向上流側に傾くように支持する支持部材と、を備える。

本発明の請求項２に記載の定着装置は、請求項１に記載の定着装置において、前記記録媒体の搬送方向最下流に位置する前記押圧部は、前記第１回転体の回転中心と前記第２回転体の回転中心とを通る中心間直線よりも前記記録媒体の搬送方向下流側に配置され、前記押圧部による前記第１回転体の押圧方向の前記中心間直線に対する角度は、前記仮想直線の前記中心間直線に対する角度よりも大きい。

本発明の請求項３に記載の定着装置は、請求項１又は請求項２に記載の定着装置において、複数の前記押圧部は、保持部材に保持され、前記支持部材は、前記保持部材を介して複数の前記押圧部を支持している。

本発明の請求項４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請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置と、を備える。

本発明の請求項１に記載の定着装置によれば、記録媒体の搬送方向最下流に位置する押圧部の押圧方向が押圧点と第１回転体の回転中心を通る仮想直線に対して記録媒体の搬送方向下流側に傾く構成と比べて、記録媒体の搬送方向最下流に位置する押圧部のニップ幅の変動を抑制することができる。

本発明の請求項２に記載の定着装置によれば、押圧部による第１回転体の押圧方向の中心間直線に対する角度が仮想直線の中心間直線に対する角度よりも小さい構成と比べて、搬送方向最下流に位置する押圧部のニップ幅の変動を抑制することができる。

本発明の請求項３に記載の定着装置によれば、複数の押圧部ごとに支持部材を設ける構成と比べて、部品点数を減らすことができる。

本発明の請求項４に記載の画像形成装置によれば、請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置を備えない構成と比べて、定着性を向上できる。

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の定着装置に用いられる支持部材の仮想直線に対する傾きを示す、概略図である。

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、本実施形態では、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るものではなく、加熱ロール６２を弾性層６２Ｂのない加熱ロールとしてもよい。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る構成とてもよい。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。

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、７３と、押圧部材７２、７３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、７３を保持する保持部材の一例としてのホルダ７６と、ホルダ７６を支持する支持部材７８と、を備えている。

押圧部材７２は、押圧部材７３よりもシート部材Ｐの搬送方向上流側に押圧部材７３に対してシート部材Ｐの搬送方向に間隔をあけて配置されている。この押圧部材７２は、弾性体を直方体状に形成したものであり（図２参照）、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。なお、本実施形態の押圧部材７２は、本発明の押圧部の一例である。

押圧部材７３は、弾性体を直方体状に形成したものであり（図２参照）、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７３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。なお、本実施形態の押圧部材７３は、本発明の記録媒体の搬送方向最下流に位置する押圧部の一例である。

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７６Ａ、７６Ｂが形成されている。この凹部７６Ａには、押圧部材７２が裏面７２Ａ側から挿入されている。押圧部材７２を凹部７６Ａに挿入すると、押圧部材７２の両側面７２Ｂが凹部７６Ａの凹壁面と接触し、押圧部材７２が凹部７６Ａ内に保持される。また、凹部７６Ｂには、押圧部材７３が裏面７３Ａ側から挿入されている。押圧部材７３を凹部７６Ｂに挿入すると、押圧部材７３の両側面７３Ｂが凹部７６Ｂの凹壁面と接触し、押圧部材７３が凹部７６Ｂ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。

また、支持部材７８は、図３に示されるように、押圧部材７３による加熱ロール６２の押圧方向が押圧点Ｘと加熱ロール６２の回転中心Ｙ１とを通る仮想直線の一例としての直線Ｌ１に対してシート部材Ｐの搬送方向上流側に傾くようにホルダ７６を介して押圧部材７３を支持している。なお、ここでいう「押圧方向」とは、支持部材７８の一端部７８Ａを含む直線状の板部７８Ｃの延在方向を指している。また、板部７８Ｃの延在方向に沿って延びる直線を図３において符号Ｌ３で示した。さらに、ここでいう「押圧点」とは、押圧部材７３の加圧ベルト６４の内面と接する表面のシート部材Ｐの搬送方向の中央に位置する点を指している。
また、本実施形態では、押圧部材７３が加熱ロール６２の回転中心Ｙ１と加圧ベルト６４の回転中心Ｙ２とを通る中心間直線の一例としての直線Ｌ２よりもシート部材Ｐの搬送方向下流側に配置されており、押圧部材６３による加熱ロール６２の押圧方向に沿って延びる直線Ｌ３の直線Ｌ２に対する角度θ１が直線Ｌ１の直線Ｌ２に対する角度θ２よりも大きくなっている。
なお、図３では、加熱ロール６２の一部の部材と加圧ベルト６４の一部の部材を図示省略している。

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７３による加熱ロール６２の押圧方向に沿って延びる直線Ｌ３が直線Ｌ１に対して搬送方向上流側に傾くように支持部材７８がホルダ７６を介して押圧部材７３を支持している。このため、例えば、直線Ｌ３が直線Ｌ１に対してシート部材Ｐの搬送方向下流側に傾く構成と比べて、加熱ロール６２の回転に従動回転する加圧ベルト６４の回転に引き摺られて押圧部材７３の長手方向の中央部が両端部よりもシート部材Ｐの搬送方向下流側に撓むのが抑制される。これにより、押圧部材７３の長手方向のニップ幅の変動が抑制される。このように押圧部材７３のニップ幅の変動が抑制されることで、シート部材Ｐに転写されたトナー画像の定着性が安定させられる。また、押圧部材７３のニップ幅の変動が抑制されることで、シート部材Ｐにシワが寄るのが抑制される。
特に、直線Ｌ３の直線Ｌ２に対する角度θ１が直線Ｌ１の直線Ｌ２に対する角度θ２よりも小さい構成と比べて、押圧部材７３のニップ幅の変動が抑制される。

また、定着装置６０では、押圧部材７２、７３をホルダ７６で保持し、このホルダ７６を介して押圧部材７２、７３を支持部材７８で支持するため、例えば、押圧部材ごとに支持部材を設けて支持するものと比べて、部品点数が低減される。

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、押圧部材７３のニップ幅の変動が抑制されるので定着性が向上される。

前述の実施形態では、押圧部材７２、７３による加圧ベルト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材７２の押圧力を押圧部材７３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を押圧部材７３よりもシート部材Ｐの搬送方向上流側に押圧部材７３に対してシート部材Ｐの搬送方向に間隔をあけて配置しているが、本発明はこの構成に限定されず、押圧部材７２と押圧部材７３とが接していてもよい。

さらに、前述の実施形態では、押圧部材７２、７３をホルダ７６で保持する構成としているが、本発明はこの構成に限定されず、３以上の押圧部材をホルダで保持する構成としてもよい。また、押圧部材７２、７３を一体で形成してもよい。

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（押圧部）
７３ 押圧部材（記録媒体の搬送方向最下流に位置する押圧部）
７６ ホルダ（保持部材）
７８ 支持部材
Ｌ１ 直線（仮想直線）
Ｌ２ 直線（中心間直線）
Ｐ シート部材（記録媒体）
Ｘ 押圧点
Ｙ１ 加熱ロールの回転中心（第１回転体の回転中心）
Ｙ２ 加圧ベルトの回転中心（第２回転体の回転中心）
θ１ 角度
θ２ 角度

Claims (4)

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回転体の内部に前記記録媒体の搬送方向の上流側と下流側に配置され、前記第２回転体を前記第１回転体へ押圧する複数の押圧部と、
   前記第２回転体の内部に配置され、前記記録媒体の搬送方向最下流に位置する前記押圧部による前記第１回転体の押圧方向が押圧点と前記第１回転体の回転中心とを通る仮想直線に対して前記記録媒体の搬送方向上流側に傾くように支持する支持部材と、
   を備える定着装置。
2. 前記記録媒体の搬送方向最下流に位置する前記押圧部は、前記第１回転体の回転中心と前記第２回転体の回転中心とを通る中心間直線よりも前記記録媒体の搬送方向下流側に配置され、
   前記押圧部による前記第１回転体の押圧方向の前記中心間直線に対する角度は、前記仮想直線の前記中心間直線に対する角度よりも大きい、請求項１に記載の定着装置。
3. 複数の前記押圧部は、保持部材に保持され、
   前記支持部材は、前記保持部材を介して複数の前記押圧部を支持している、請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
4. 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１〜３のいずれか１項に記載の定着装置と、
   を備える画像形成装置。

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