JP2017156612A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着ベルトを確実に除電できる定着装置を提供する。
【解決手段】定着装置３０は、熱源によって加熱される無端状の定着ベルト４１と、定着ベルト４１の内側に回転軸を中心にして回転可能に設けられる定着ローラー４３と、定着ベルト４１を介して定着ローラー４３に圧接して回転する加圧部材４４と、を備え、定着ベルト４１と加圧部材４４との間に定着ニップ５８を形成する。定着装置３０は、定着ベルト４１の端面の回転軸方向外側において端面に対向して配置され、接地されている導電性の寄り止め部材４５と、寄り止め部材４５に設けられて、定着ベルト４１に常時接触する除電部材４６と、を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、用紙にトナー像を定着させる定着装置と、この定着装置を備えた画像形成装置に関する。

複写機、プリンター、ファックス、複合機などの電子写真方式の画像形成装置は、トナー像を用紙に定着させる定着装置を備えている。フルカラー画像形成装置の定着装置では、熱源によって加熱される無端状の定着ベルトと、定着ベルトの内側に回転可能に設けられる定着ローラーと、定着ベルトを介して定着ローラーに圧接される加圧ローラーと、を備え、定着ベルトと加圧ローラーとの間に定着ニップを形成するものがある。

定着ローラーは、アルミニウムや鉄等で形成される芯金と、芯金の外周面に設けられる弾性層と、を有している。弾性層は、シリコーンゴムや発泡材料等の熱伝導率の低い材料で形成されて、定着ベルトからの熱伝達を抑制するようになっている。定着ベルトは、ニッケル等で形成される基材層の表面に順に形成された弾性層と離型層と、を有しており、ＩＨ等の加熱源によって基材層が発熱することで定着ベルトが加熱される。

このような定着装置では、定着ローラーと定着ベルトとの間には、若干のクリアランスが開けられているので、定着ベルトと用紙との接触状態等によっては、定着ベルトが蛇行する場合がある。そこで、特許文献１には、定着ベルトの両端面の外側に、定着ベルトの熱膨張や寸法公差を考慮した所定の間隔を開けて寄り止め部材を設けた定着装置が記載されている。この定着装置では、定着ベルトが蛇行すると、いずれか一方の寄り止め部材に端面が接触して蛇行が規制されるようになっている。

一方で、定着ベルトは用紙との接触によって帯電する場合がある。そこで、寄り止め部材を金属や導電性樹脂で形成して、定着ベルトの電荷を寄り止め部材から芯金を通して除電する場合もある。

特開２０１０−１６９７３７号公報

しかしながら特許文献１に記載された定着装置においては、定着ベルトが蛇行して一方の寄り止め部材に当接するまでは、定着ベルトは電気的に浮いた状態となる。また、定着ローラーの弾性層は、定着ベルトによって加熱されると熱膨張して定着ベルトに接触し、弾性層と定着ベルトとの摩擦によって定着ベルトが軸方向へ移動できなくなる場合がある。定着ベルトが一方の寄り止め部材に当接する前に、定着ベルトの軸方向への移動ができなくなると、定着ベルトは電気的に浮いた状態に維持されることになる。このように定着ベルトが帯電した状態が続くと、放電によってノイズが発生してサーミスタ等の電気部品に影響を及ぼす虞がある。

本発明は上記事情を考慮し、定着ベルトを確実に除電できる定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の定着装置は、熱源によって加熱される無端状の定着ベルトと、該定着ベルトの内側に回転軸を中心にして回転可能に設けられる定着ローラーと、前記定着ベルトを介して前記定着ローラーに圧接して回転する加圧部材と、を備え、前記定着ベルトと前記加圧部材との間に定着ニップを形成する定着装置であって、前記定着ベルトの端面の前記回転軸方向外側において前記端面に対向して配置され、接地されている導電性の寄り止め部材と、該寄り止め部材に設けられて、前記定着ベルトに常時接触する除電部材と、を備えていることを特徴とする。

このような構成を採用することにより、定着ベルトが除電部材と寄り止め部材とを介して常時接地されるので、定着ベルトの帯電電荷が寄り止め部材を介して速やかに除電され、帯電した定着ベルトからの放電を防ぐことができる。

本発明の定着装置において、前記定着ベルトは、導電層と、該導電層の外側に設けられる弾性層と、を有し、前記除電部材は、前記定着ベルトの前記導電層に接触していることを特徴としても良い。

このような構成を採用することにより、定着ベルトをより効率的に除電することができる。

本発明の定着装置において、前記除電部材は、前記定着ニップよりも前記回転軸方向外側で前記定着ベルトに接触していることを特徴としても良い。

このような構成を採用することにより、寄り止め部材が回転して除電部材が定着ニップに達しても、定着ベルトと加圧部材との間に除電部材が挟み込まれないので、寄り止め部材の回転を阻害したり、除電部材が損傷したりすることを防止できる。

本発明の定着装置において、前記除電部材は、導電性ブラシと、該導電性ブラシが植設されて前記寄り止め部材に支持される導電性ホルダーと、を有していることを特徴としても良い。

このような構成を採用することにより、定着ベルトの蛇行や変形に除電部材を追従させやすいので、定着ベルトに除電部材をより確実に当接させることができる。

本発明の画像形成装置は、上記したいずれかの定着装置を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、定着ベルトに除電部材が接触するので、除電部材と寄り止め部材を介して定着ベルトを確実に除電することができる。

本発明の一実施形態に係るカラープリンターの概略を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の正面断面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、通常走行時の定着ベルトを示す側断面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、蛇行走行時の定着ベルトを示す側断面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、除電ブラシが定着ニップを通過中の定着ベルトを示す側断面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置における除電部材を示す図であり、図６（Ａ）は正面図、図６（Ｂ）は側面図である。

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る定着装置及び画像形成装置について説明する。

まず、図１を参照して、画像形成装置としてのカラープリンター１の全体の構成について説明する。図１はカラープリンターの概略を示す模式図である。以下の説明において、図１に示す前後方向をカラープリンター１の前後方向とし、左右方向は、カラープリンター１を前側から見た方向を基準とする。

図１に示されるように、カラープリンター１は、箱型形状の筐体２を備えている。筐体２の上面には、排紙口４と、排紙口４の下方に設けられた排紙トレイ５、とが形成されている。筐体２の後側面には、後開口２ａが形成されている。後開口２ａは、下端部を中心として回動可能に支持されるリアカバー６によって開閉される。さらに、後開口２ａの内側には搬送ユニット７が下端部を中心として回動可能に支持されている。

筐体２の下部には、用紙Ｓが収容される給紙カセット９が着脱可能に収容され、給紙カセット９の後右上には給紙カセット９から用紙Ｓを給紙する給紙装置１０が設けられている。また、給紙カセット９の上方には露光装置１２が設けられている。露光装置１２の上方には、中間転写ユニット１４と、中間転写ユニット１４の下方に前後方向に並んで配置される４つの画像形成ユニット１５と、が設けられている。中間転写ユニット１４は、回転可能に支持される中間転写ベルト１７と、中間転写ベルト１７の内側に前後方向に並んで配置される４つの一次転写ローラー１８と、を有している。

４つの画像形成ユニット１５は、回転可能に設けられる感光体ドラム２０と、感光体ドラム２０の周囲に、感光体ドラム２０の回転方向に沿って配置される帯電器２１と、現像装置２２と、クリーニング装置２３と、除電装置２４と、をそれぞれ有している。感光体ドラム２０は、現像装置２２とクリーニング装置２３との間で中間転写ベルト１７と介して一次転写ローラー１８と対向しており、中間転写ベルト１７と感光体ドラム２０との間に一次転写部２６を形成している。各画像形成ユニット１５は、それぞれ対応する色のトナーが収容されたトナーコンテナ（図示省略）に接続しており、トナーコンテナから現像装置２２にトナーが供給される。

中間転写ユニット１４の後方には、二次転写ローラー２８が搬送ユニット７に回転可能に支持されており、中間転写ベルト１７と二次転写ローラー２８との間に二次転写部２９を形成している。二次転写部２９の上方には、定着装置３０が備えられており、定着装置３０の上方には、排紙口４に面する排紙装置３１が備えられている。

さらに、筐体２の内部には、用紙Ｓの主搬送経路３３と両面印刷経路３４とが形成されている。主搬送経路３３は、給紙装置１０から二次転写部２９と定着装置３０とを通って排出装置３１へ向かうように、搬送ユニット７の内側に形成されている。両面印刷経路３４は、主搬送経路３３の搬送方向における定着装置３０の下流側から分岐して、給紙装置１０の下流側で主搬送経路３３に合流するように、搬送ユニット７とリアカバー６との間に形成されている。

次に、このような構成を備えたカラープリンター１の画像形成動作について説明する。まず、各画像形成ユニット１５において、帯電器２１によって感光体ドラム２０の表面が帯電された後、露光装置１２からのレーザー光により感光体ドラム２０に対して画像データに対応した露光が行われ、感光体ドラム２０の表面に静電潜像が形成される。静電潜像は、現像装置２２によってトナー像に現像され、トナー像は一次転写部２６で中間転写ベルト１７に転写される。感光体ドラム２０上に残留したトナーと電荷は、それぞれクリーニング装置２３と除電装置２４とで除去される。各画像形成ユニット１５で形成されたトナー像が中間転写ベルト１７上で重ね合されることで、中間転写ベルト１７にフルカラーのトナー像が形成される。

一方、給紙装置１０によって給紙カセット９から給紙された用紙Ｓは、上記したトナー像形成動作とタイミングを合わせて主搬送経路３３に沿って二次転写部２９へ搬送され、二次転写部２９において中間転写ベルト１７上のトナー像が用紙Ｓに二次転写される。トナー像を二次転写された用紙Ｓは、主搬送経路３３を下流側へと搬送されて定着装置３０に進入し、定着装置３０において用紙Ｓにトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙Ｓは、排紙装置３１から排紙トレイ５に排出される。両面印刷が行われる場合は、一方の面に画像が形成された用紙Ｓは主搬送経路３３から両面印刷経路３４に分岐し、両面印刷経路３４を通って搬送され、主搬送経路３３に合流して、他方の面に同様に画像形成が行われる。

次に、図２〜図６を参照して、定着装置３０について説明する。図２は定着装置を示す正面断面図、図３〜図６は定着装置を示す側面断面図であり、図３は定着ベルト通常走行時、図４は定着ベルト蛇行走行時、図５は除電部材が定着ニップに達するまで定着ローラーが回転した状態を示す。図６は除電部材を示す図であり、図６（Ａ）は正面図、図６（Ｂ）は側面図である。

図２や図３に示されるように、定着装置３０は、定着ベルト４１と、定着ベルト４１を加熱する加熱源としてのＩＨヒーター４２と、定着ベルト４１の内側に回転可能に設けられる定着ローラー４３と、定着ベルト４１を介して定着ローラー４３に圧接して回転する加圧部材である加圧ローラー４４と、定着ベルト４１の両端面の外側に設けられる寄り止め部材４５と、各寄り止め部材４５に設けられる除電部材４６と、を備えている。

定着ベルト４１は、所定の内径を有し、用紙が通紙される通紙領域よりも長い幅を有する無端状ベルトであり、ニッケル等の磁性金属で形成される基材層と、シリコーンゴム等の弾性層と、ＰＦＡチューブ等の離型層と、が内側から順に積層された三層構造を有している。

ＩＨヒーター４２は、コイル部４２ａと、コイル部４２ａを巻線状に保持するコイルボビン４２ｂと、アーチコア４２ｃと、を有している。ＩＨヒーター４２は、定着ベルト４１の上半分を覆うように支持されている。コイル部４２ａに高周波の交流電圧を印加することにより磁界を発生させ、この磁界の作用によって定着ベルト４１の基材層に渦電流が発生して基材層が発熱し、定着ベルト４１が加熱される。

定着ローラー４３は、回転軸としての芯金５１と、芯金５１の外周面に設けられた弾性層５２と、を有している。芯金５１は、中央部５１ａと、中央部５１ａの両外側に設けられて、中央部５１ａよりも小径の外端部５１ｂと、を有している。中央部５１ａの長さは定着ベルト４１の幅よりも短い。また、両外端部５１ｂには、軸方向の中央付近に、外周面に沿って環状の溝５１ｃが形成されている。芯金５１は、アルミニウムや鉄等で形成されている。

弾性層５２は、芯金５１の中央部５１ａの周囲に設けられて、定着ベルト４１の内径よりも小さい外径を有している。また、弾性層５２の両端面には、外周に沿って切り欠かれた段部５２ａが形成されている。弾性層５２は、シリコーンゴムや発泡樹脂等の、熱伝達率の低い材料で形成されている。

定着ローラー４３は、定着ベルト４１の内側に挿通されて、芯金５１の両外端部５１ｂの端部がそれぞれ導電性のブッシュ５５を介してベアリング５６に支持されている。ベアリング５６は、筐体２の導電性のフレーム（図示省略）に支持されている。これにより芯金５１は、ブッシュ５５とベアリング５６とを介して筐体２に接地されている。また、定着ベルト４１と定着ローラー４３との間には、若干のクリアランスが介されている。

加圧ローラー４４は、円筒状の芯金４４ａと、芯金４４ａの外周面に設けられる弾性層４４ｂと、弾性層４４ｂの外周面に設けられる離型層（図示省略）と、を有している。加圧ローラー４４は、定着ローラー４３の下方から定着ベルト４１を介して定着ローラー４３に圧接して定着ニップ５８を形成するように支持されると共に、駆動源（図示省略）に接続して回転駆動される。駆動源によって加圧ローラー４４が図２の反時計回り方向に回転すると、定着ベルト４１と定着ローラー４３とは、加圧ローラー４４の回転方向とは反対の時計回り方向に従動回転する。これにより、定着ニップ５８を通過した用紙が搬送される。

なお、加圧ローラー４４が定着ローラー４３に圧接されると、図３に示されるように定着ローラー４３の弾性層５２が加圧されて変形する。この変形に伴って、定着ベルト４１の両端部は、弾性層５２の段部５２ａ内で内側へ屈曲するように変形する。

寄り止め部材４５は、円筒状の本体部７１と、本体部７１の一端から径方向に張り出すカラー部７２と、を有している。本体部７１は、定着ローラー４１の芯金５１の外端部５１ｂの外径よりもやや大きい内径を有している。カラー部７２は、定着ベルト４１の外径よりも大きい外径を有している。カラー部７２には、本体部７１の接線方向に沿ったスリット７３が形成されている。

除電部材４６は、図６に示されるように、導電性のブラシ７７と、ブラシ７７が植設される導電性のホルダー７８と、を有している。ブラシ７７は、ステンレスやカーボンが含有された導電性のブラシ毛で形成されている。ホルダー７８は扁平な直方体状をなし、一つの側面に、ブラシ毛を複数本束ねたブラシ束が、所定の間隔で並列するように植設されている。ブラシ７７が植設された支持部７８ａは、鈍角をなすように屈曲している。ホルダー７８は、アルミニウム等の導電性の材料で形成される。

ホルダー７８は、寄り止め部材４５のカラー部７２に形成されたスリット７３を通して本体部７１に固定されており、ブラシ７７は、本体部７１から径方向外方に傾斜している。

このように除電部材４６が支持された寄り止め部材４５は、本体部７１が、定着ローラー４３の芯金５１の外端部５１ｂに回転可能に嵌合して、カラー部７２が、定着ベルト４１の端面に所定の間隔を開けて対向している。また、寄り止め部材４５は、各外端部５１ｂの環状溝５１ｃに係合している止め輪８１によって、軸方向外方へのスライドが規制されている。さらに、このように芯金５１に支持されることで、寄り止め部材４５は芯金５１を介して筐体２の導電性フレームに接地される。

ブラシ７７は、自由状態では先端部が定着ベルト４１よりも外方に突出しているが、定着ローラー４３の弾性層５２の段部５２ａに入り込んで、ブラシ毛の弾性によって定着ベルト４１の内面、すなわち、基材層に当接している。

さらに、ブラシ７７は、定着ベルト４１が２つの寄り止め部材４５間を軸方向に移動する間、定着ベルト４１に常時接触可能な一方で、定着ローラー４３の弾性層５２の端面の外周縁（段部５２ａの外周縁）には達しないように、長さが設定されている。

さらに、定着装置３０は、図２に示されるように、定着ニップ５８よりも用紙搬送方向上流側に設けられる用紙進入ガイド６３と、定着ニップ５８よりも用紙搬送方向下流側に設けられる分離部材６４と、定着ベルト４１の温度を検出するサーミスタ６５と、を備えている。用紙進入ガイド６３は、定着ニップ５８に向かって上方に傾斜するように主搬送経路３３に沿って配置されている。分離部材６４は、定着ベルト４１の回転方向に対してカウンター方向から定着ベルト４１の表面に向かうように支持されている。サーミスタ６５は、定着ベルト４１に対して非接触に支持されている。

上記構成を有する定着装置３０においては、トナー像が転写された用紙Ｓは、用紙進入ガイド６３に案内されて定着ニップ５８に搬送される。用紙Ｓは定着ニップ５８通過時に定着ベルト４１によって加熱されると共に加圧ローラー４４と定着ローラー４３とによって加圧されて、トナー像が用紙Ｓに定着する。トナーが定着された用紙Ｓは、先端が分離部材６４によって定着ベルトから分離されて、主搬送経路３３に沿って搬送される。また、サーミスタ６５によって検出された定着ベルト４１の温度に基づいてＩＨヒーター４２が制御される。

そして、図３に示されるように、定着ベルト４１の内側の面（基材層）には、寄り止め部材４５に支持された除電部材４６が当接している。つまり、定着ベルト４１は、除電部材４６と、寄り止め部材４５と、芯金５１と、ブッシュ５５と、ベアリング５６とを介して、筐体２の導電性フレームに接地されている。したがって、定着ニップ５８を通過する用紙Ｓと定着ベルト４１とが摩擦して帯電するようなことがあっても、帯電電荷は、除電部材４６、寄り止め部材４５、芯金５１、ブッシュ５５、ベアリング５６を介して速やかに除電される。

また、図４に示されるように、定着ベルト４１が一方向（図の左方向）に蛇行した場合は、定着ベルト４１の端面が寄り止め部材４５に当接して、定着ベルト４１の蛇行が規制される。除電部材４６のブラシ７７の先端部は、定着ローラー４３の弾性層５２の段部５２ａに入り込んで、定着ベルト４１に接触可能な長さを有しているので、定着ベルト４１の他方向の端部にも、ブラシ７７が当接する。したがって、定着ベルト４１が蛇行した場合も、定着ベルト４１に除電部材４６を確実に当接させることができる。

また、定着ローラー４３が回転すると寄り止め部材４５も追随して回転する。寄り止め部材４５が回転して除電部材４６が定着ニップ５８に達しても、図５に示されるように、ブラシ７７は、定着ローラー４３の弾性層５２の端面の外周縁（段部５２ａの外周縁）に達しないので、定着ニップ５８において定着ベルト４１と加圧ローラー４４との間に挟まれることはない。

上記説明したように本発明の定着装置３０においては、定着ベルト４１の内側の面に除電部材４６が常時当接するので、定着ベルト４１が用紙と摩擦して帯電したような場合でも、除電部材４６と寄り止め部材４５を介して除電され、定着ベルト４１の帯電を防ぐことができる。したがって、帯電した定着ベルト４１の放電によるノイズの発生等を防ぐことができる。

さらに、除電部材４６を定着ベルト４１の内側の面に接触させるようにしたので、定着ベルト４１を確実に除電できる。定着ベルト４１は、前述のように、基材層と弾性層と離型層とを有する三層構造をなしている。このような定着ベルト４１は、例えば、三層構造のシート材料を準備し、このシート材料を所定の長さに切断し、切断したシート材料を無端状に巻き回すことで形成される。ここで、シート材料を切断する際に、離型層の側から切断刃で切断すると、切断面においては、離型層が切断方向先側の弾性層側に回り込み、さらに弾性層が切断方向先側の基材層に回り込むことがある。この結果、切断面から導電性の基材層が露出しにくくなる。つまり、定着ベルト４１の端面に基材層が露出しにくくなる。

したがって、例えば、定着ベルト４１の端面に除電用の寄り止め部材を当接させた場合に、寄り止め部材の基材層と寄り止め部材とが十分に接触せず、効率的に除電できない虞がある。

そこで、定着ベルト４１の内側、すなわち、基材層に除電部材６を直接当接させることで、効率的に除電することができる。

また、除電部材４６をブラシ状のフレキシブルな形状としたので、定着ベルト４１の蛇行や変形に追従でき、定着ベルト４１に確実に当接させることができる。さらに、ブラシ毛の弾性によって定着ベルト４１の基材層に安定に当接させることができる。なお、除電部材４６としてスポンジ状や板バネ状等の弾性を有する導電性部材を使用することもできる。

また、寄り止め部材４５の回転中に、ブラシ７７は定着ニップ５８において定着ベルト４１と加圧ローラー４４との間に挟まれないので、寄り止め部材４５の回転が阻害されたり、除電部材４６が損傷したりすることがない。

本発明の実施形態では、カラープリンター１に本発明の構成を適用した場合について説明したが、他の異なる実施形態では、複写機、ファクシミリ、複合機等のカラープリンター１以外の画像形成装置に本発明の構成を適用しても良い。

さらに、上記した本発明の実施形態の説明は、本発明に係る定着装置及び画像形成装置における好適な実施の形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。すなわち、上記した本発明の実施の形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能であり、上記した本発明の実施の形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

１ カラープリンター（画像形成装置）
３０ 定着装置
４１ 定着ベルト
４３ 定着ローラー
４４ 加圧ローラー（加圧部材）
４５ 寄り止め部材
４６ 除電部材
５８ 定着ニップ
７７ ブラシ
７８ ホルダー

Claims (5)

1. 熱源によって加熱される無端状の定着ベルトと、該定着ベルトの内側に回転軸を中心にして回転可能に設けられる定着ローラーと、前記定着ベルトを介して前記定着ローラーに圧接して回転する加圧部材と、を備え、前記定着ベルトと前記加圧部材との間に定着ニップを形成する定着装置であって、
   前記定着ベルトの端面の前記回転軸方向外側において前記端面に対向して配置され、接地されている導電性の寄り止め部材と、
   該寄り止め部材に設けられて、前記定着ベルトに常時接触する除電部材と、を備えていることを特徴とする定着装置。
2. 前記定着ベルトは、導電層と、該導電層の外側に設けられる弾性層と、を有し、
   前記除電部材は、前記定着ベルトの前記導電層に接触していることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記除電部材は、前記定着ニップよりも前記回転軸方向外側で前記定着ベルトに接触していることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記除電部材は、導電性のブラシと、該ブラシが植設されて前記寄り止め部材に支持される導電性のホルダーと、を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
   

Images