JP2015155961A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ベルトの破損を抑制しつつベルトの蛇行を抑制することができる定着装置を提供する。
【解決手段】定着装置１００は、被記録媒体にトナーを定着させる。定着装置１００は、ベルト１０と、ローラー２０（回転部材）と、フランジ３０と、加熱部４０とを備える。ローラー２０は、外周面を有する。ローラー２０の外周面の少なくとも一部にベルト１０が巻きかけられる。ローラー２０は、ベルト１０の回転によって従動回転する。フランジ３０は、ローラー２０の端部に配置される。加熱部４０は、ベルト１０を加熱する。フランジ３０は、鍔部３１と、膨張部３３とを有する。膨張部３３は、鍔部３１と直交するように連結している。膨張部３３は、前記加熱部からの加熱に基づく熱膨張によってベルト１０と当接する。
【選択図】図１

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置には、熱および圧力を加えることにより用紙にトナー像を定着させる定着装置が設けられている。定着装置には、ベルト定着方式がある。ベルト定着方式では、無端状のベルトとベルトに圧接される加圧ローラーとで形成される定着ニップ部に未定着トナー像を担持した用紙を挿通することによって用紙にトナーを定着する。

特許文献１に記載の定着装置には、ベルトの蛇行を規制するベルト規制部材が設けられている。ベルト規制部材がベルトと接触することによってベルトがローラーの軸方向へ移動することを規制し、これによりベルトの蛇行が抑制される。

特開２００６−３１３２５６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の定着装置では、ベルトに対してローラーの回転軸方向に力が付与されるとベルトがベルト規制部材に接触して、ベルトの端部が破損しやすかった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的はベルトの破損を抑制しつつベルトの蛇行を抑制することができる定着装置および画像形成装置を提供することにある。

本発明に係る定着装置は、被記録媒体にトナーを定着させる。前記定着装置は、ベルトと、回転部材と、フランジと、加熱部とを備える。前記回転部材は、外周面を有する。前記外周面の少なくとも一部に前記ベルトが巻きかけられる。前記回転部材は、前記ベルトの回転によって従動回転する。前記フランジは、前記回転部材の端部に配置される。前記加熱部は、前記ベルトを加熱する。前記フランジは、鍔部と、膨張部とを有する。前記膨張部は、前記鍔部と直交するように連結している。前記膨張部は、前記加熱部からの加熱に基づく熱膨張によって前記ベルトと当接する。

本発明に係る画像形成装置は、上記に記載の定着装置を備える。

本発明に係る定着装置において、フランジの膨張部は、加熱部からの加熱に基づく熱膨張によって、ベルトに当接する。したがって、トナーを用紙に定着させる際に、ベルトが破損することを抑制しつつベルトが蛇行することを抑制することができる。

本発明の実施形態１に係る定着装置の斜視図である。 本発明の実施形態１に係る定着装置のローラー近傍の構成を示す側面図である。 本発明の実施形態１に係る定着装置のローラーおよびフランジを示す斜視図である。 本発明の実施形態１に係る定着装置におけるフランジの斜視図である。 本発明の実施形態１に係る定着装置におけるフランジおよびベルトの斜視図である。 本発明の実施形態１に係る定着装置における回転検出部の模式的な側面図である。 本発明の実施形態２に係る画像形成装置を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る定着装置を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一または相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

［実施形態１］
図１および図２を参照して本発明に係る定着装置１００の実施形態１を説明する。図１は、本発明の実施形態１に係る定着装置１００の斜視図である。図２は、本発明の実施形態１に係る定着装置１００のローラー２０近傍の構成を示す側面図である。

定着装置１００は、ベルト１０と、ローラー２０（回転部材）と、フランジ３０と、加熱部４０とを備える。定着装置１００は、例えば、画像形成装置に搭載される。定着装置１００は、用紙（被記録媒体）を加熱および加圧することで、未定着のトナーを溶融させて用紙に定着させる。

ローラー２０は、例えば、加熱ローラーである。ローラー２０は、円筒状である。ローラー２０は外周面を有しており、ローラー２０の外周面には、無端上のベルト１０が巻きかけられている。無端状のベルト１０が回転することによって、ローラー２０は従動回転する。

フランジ３０は、ローラー２０の端部に配置される。フランジ３０の詳細については図４を参照して後述する。

加熱部４０は、例えば、ハロゲンヒーター、セラミックヒーターまたはカーボンヒーターである。加熱部４０は、ローラー２０に内蔵される。加熱部４０は、ローラー２０を介してベルト１０を加熱する。加熱部４０は、長手方向に延びた形状を有する。加熱部４０は、ローラー２０の回転軸方向に平行になるように配置される。

図２に示すように、定着装置１００は、さらに定着ローラー２２とテンションローラー２４とを備える。ローラー２０と定着ローラー２２とテンションローラー２４とには、ベルト１０が巻きかけられている。ベルト１０には、テンションローラー２４によって張力が与えられる。

定着装置１００は、図示しない駆動源によりローラー２２に隣接する加圧ローラーが回転駆動される。加圧ローラーが回転すると、加圧ローラーとベルト１０との摩擦力、およびベルト１０と定着ローラー２２との摩擦力が作用して、定着ローラー２２が従動回転する。定着ローラー２２が従動回転すると、ベルト１０が走行する。ベルト１０は加熱部４０によって所定の温度に維持される。用紙（図示せず）は、所定の温度に維持されたベルト１０により搬送され、ニップ部を通過する。その結果、未定着トナーが用紙上に、圧着される。加圧ローラーは、用紙および未定着トナーに十分な熱量を供給するために、定着ローラー２２を押圧し、ニップ部を形成する。

図３を参照してフランジ３０とローラー２０との接続について説明する。図３は、ローラー２０およびフランジ３０の斜視図である。

ローラー２０の両端部には、フランジ３０が配置される。ローラー２０とフランジ３０とは、フランジ３０が有する突状係合部３４によって係合される。

図４を参照して本発明の実施形態１に係る定着装置１００におけるフランジ３０を説明する。図４は、本発明の実施形態１に係る定着装置１００におけるフランジ３０の斜視図である。

フランジ３０は、鍔部３１と膨張部３３（第１膨張部３３ａおよび第２膨張部３３ｂ）とを有する。フランジ３０は、さらに、突状係合部３４、外側環状係合部３５、内側環状係合部３６を有する。また、フランジ３０には、貫通孔３７が形成される。

鍔部３１は、平坦面３１ａおよび外周面３１ｂを有する。平坦面３１ａは、環状である。鍔部３１は、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）で形成される。鍔部３１の外周面３１ｂには歯３８が形成されている。

膨張部３３は、鍔部３１の外周面３１ｂよりも径の小さい円弧形状を有している。フランジ３０には第１膨張部３３ａおよび第２膨張部３３ｂが設けられている。膨張部３３は、径方向に膨張する。膨張部３３は、熱膨張によってベルト１０の裏面に当接する。膨張部３３は、鍔部３１に対して平坦面３１ａの法線方向に延びるように連結している。例えば、膨張部３３は、弾性部材である。膨張部３３は、熱膨張係数の高い材料で形成されることが好ましい。膨張部３３は、例えば、ＰＰＳで形成される。膨張部３３の熱膨張係数は、２．６×１０^-5／Ｋ以上６．９×１０^-5／Ｋ以下であるが、６．０×１０^-5／Ｋ以上６．９×１０^-5／Ｋ以下がより好ましい。また、膨張部３３の熱膨張係数は、鍔部３１よりも高いことが好ましい。例えば、鍔部３１の熱膨張係数が約５×１０^-5／Ｋであるのに対して、膨張部３３の熱膨張係数は６．９×１０^-5／Ｋである。

突状係合部３４は、第１膨張部３３ａの端部と第２膨張部３３ｂの端部とが対向する位置に設けられる。外側環状係合部３５は、膨張部３３と接続するように設けられており、膨張部３３は鍔部３１と外側環状係合部３５との間にある。内側環状係合部３６は、膨張部３３よりも径方向内側に設けられる。

フランジ３０がローラー２０に取り付けられる際、フランジ３０はローラー２０の両端の開口に挿入されて、フランジ３０の突状係合部３４、外側環状係合部３５および内側環状係合部３６がローラー２０の裏面と係合する。そして、ローラー２０の軸は貫通孔３７を貫通する。貫通孔３７の内径は、ローラー２０の軸の外径よりも僅かに小さい方が好ましく、フランジ３０がローラー２０に取り付けられる際に、ローラー２０の軸は貫通孔３７に圧入される。膨張部３３が熱膨張した際、ローラー２０と膨張部３３とが密着することによりローラー２０に対するフランジ３０のずれを抑制することができる。また、膨張部３３は、加熱部４０が加熱をしないときは膨張しないため、フランジ３０のローラー２０への取り付けを容易にすることができる。

図５を参照して本発明に係る定着装置１００におけるフランジ３０とベルト１０との位置関係を説明する。図５は、本発明の実施形態１に係る定着装置１００におけるフランジ３０およびベルト１０の斜視図である。

ベルト１０の端部１１が膨張部３３の中心付近を通るように、ベルト１０はフランジ３０に巻きかけられる。常温時には、膨張部３３とベルト１０との間に僅かな隙間が存在する。

定着装置１００において、未定着のトナーを溶融し用紙に定着する際、加熱部４０はベルト１０を加熱する。加熱温度は、例えば、１８０℃である。加熱部４０および加熱されたベルト１０が膨張部３３を加熱することによって、膨張部３３は熱膨張し、ベルト１０に当接する。すなわち膨張部３３とベルト１０との間に存在する隙間がなくなる。このように、定着の際、膨張部３３は、膨張部３３とベルト１０との隙間がなくなる方向、例えば径方向に熱膨張し、膨張部３３によってベルト１０が押圧される。したがって、トナー像を定着させる際、ベルト１０が蛇行、すなわちベルト１０がローラー２０の軸方向に移動することを抑制することができる。その結果、ベルト１０の端部１１が鍔部３１と接触することを抑制することができる。

以上、図１〜図５を参照して説明したように、定着装置１００において、フランジ３０の膨張部３３は、加熱部４０からの加熱に基づく熱膨張によってベルト１０に当接する。したがって、トナー像を用紙に定着させる際に、ベルト１０の端部１１が鍔部３１に接触することによってベルト１０が破損することを抑制しつつベルト１０が蛇行することを抑制することができる。

また、加熱部４０がベルト１０を加熱する際、すなわちトナー像を用紙に定着させる際、フランジ３０はベルト１０を介して従動回転する。したがって、ベルト１０が蛇行することを抑制できる。

また、膨張部３３の熱膨張係数が、鍔部３１よりも高い場合には、フランジ３０をローラー２０に容易に取り付けることができる。また、ベルト１０のフランジ３０への巻きかけも容易となる。

［回転検出部］
図１、図４および図６を参照して本発明に係る定着装置１００における回転検出部５０を説明する。図６は、本発明の実施形態１に係る定着装置１００における回転検出部５０を示す模式的な側面図である。図６において図面が煩雑になることを避けるため、フランジ３０、第１アイドルギア５１、第２アイドルギア５２およびアクチュエーターギア５３の歯部分は省略している。

定着装置１００は回転検出部５０をさらに備えることが好ましい。回転検出部５０は、フランジ３０に近接して配置される。回転検出部５０は、フランジ３０の回転を検出する。回転検出部５０は、第１アイドルギア５１、第２アイドルギア５２、アクチュエーターギア５３および回転検知センサー５４を有する。第１アイドルギア５１は、フランジ３０に噛み合う。第２アイドルギア５２は、第１アイドルギア５１に噛み合う。アクチュエーターギア５３は、第２アイドルギア５２に噛み合う。回転検知センサー５４は、アクチュエーターギア５３に対向して配置される。フランジ３０の歯３８は回転検出部５０の第１アイドルギア５１と係合し、フランジ３０の回転によって第１アイドルギア５１は回転する。

アクチュエーターギア５３の外周面には、回転検知センサー４１のＯＮおよびＯＦＦの切り替えを行う複数の遮光板５３ａが等間隔で固定されている。回転検知センサー５４は、例えば、ＰＩ（フォトインタラプター）センサーである。回転検知センサー５４は、検知部を備える。検知部は、平面視コ字型の対向する内面を有する。対向する内面には発光部および受光部が設けられる。遮光板５３ａが検知部の光路を遮断することにより、検知部の受光信号レベルがＨｉｇｈからＬＯＷに切り換わり、フランジ３０の回転を検知可能となっている。

次に、回転検出部５０の動作について説明する。定着装置１００において、トナー像を用紙に定着させる際、フランジ３０はベルト１０を介して反時計方向に従動回転する。そして、フランジ３０の回転に伴って、フランジ３０に噛み合う第１アイドルギア５１が時計方向に回転する。そして、第１アイドルギア５１の回転に伴って、第２アイドルギア５２が反時計方向に回転する。そして、第２アイドルギア５２の回転に伴って、アクチュエーターギア５３が時計方向に回転する。そして、アクチュエーターギア５３の回転に伴って遮光板５３ａが回転検知センサー５４の検知部を通過するため、回転検知センサー５４から検知信号が送信されてフランジ３０の回転が検知される。

なお、回転検知センサー５４は、ＨＩＧＨからＬＯＷへの受光信号レベルの切り換わり部分（エッジ）を所定時間内に複数回検知したとき、フランジ３０の回転を検知する。定着装置１００において、加熱部４０がベルト１０を加熱する際（例えば、定着時）、フランジ３０はベルト１０を介して従動回転する。定着装置１００において、ベルト１０の破損が生じた場合、フランジ３０は異常回転するため、回転検知センサー５４からの検知信号が異常となり、ベルト１０の破損を検知することができる。

以上、図６を参照して説明したように、定着装置１００において、回転検知センサー５４は、フランジ３０の回転を検知する。したがって、フランジ３０の回転の異常を検知することができる。その結果、ベルト１０の破損を検知することができる。

［実施形態２］
図７は、本発明の実施形態２に係る画像形成装置２００を示す模式図である。画像形成装置２００は、複写機、プリンター、ファクシミリまたはこれらの機能を兼ね備えた複合機であり得る。以下、画像形成装置２００として複写機を例に本発明を説明するが、本発明はこれに限定されない。画像形成装置２００は、定着装置１００と画像読取部１１０と画像形成部６０とを備える。画像形成部６０は、給紙カセット１２０、作像部１３０、トナー補給装置１４０、用紙排出部１５０および用紙搬送部１６０を有している。画像形成部６０は、画像読取部１１０によって読み取られた画像データに基づいて画像を形成する。

給紙カセット１２０には、印刷用の用紙Ｐが収容されている。複写を行う際、給紙カセット１２０内の用紙Ｐは、作像部１３０と定着装置１００とを経由して用紙排出部１５０から排出されるように、用紙搬送部１６０によって搬送される。

作像部１３０では、トナー像を用紙Ｐに形成する。作像部１３０には、感光体１３１と現像装置１３２と転写装置１３３とが含まれている。

感光体１３１には、画像読取部１１０で生成された原稿画像の電子信号に基づいたレーザーによって静電潜像が形成される。現像装置１３２は現像ローラー１２１を有している。現像ローラー１２１は、感光体１３１にトナーを供給して静電潜像を現像させることで、感光体１３１にトナー像を形成する。トナーは、トナー補給装置１４０から現像装置１３２へ補給される。

転写装置１３３は、感光体１３１に形成されたトナー像を用紙Ｐに転写する。

定着装置１００によって用紙Ｐを加熱および加圧することで、作像部１３０において形成された未定着のトナーを溶融させて用紙Ｐに定着させる。

以上、図面（図１〜図７）を参照しながら本発明の実施形態を説明した。但し、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数等は、図面作成の都合上から実際とは異なる。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質や形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

（１）図１〜図７を参照して説明した定着装置１００では、フランジ３０は、ローラー２０（加熱ローラー）のみに設けられたがこれに限定されない。例えば、フランジ３０は、ローラー２０および定着ローラー２２のいずれにも設けられてもよい。

（２）図１〜図７を参照して説明した定着装置１００では、加熱部４０は、ローラー２０に内蔵されていたが、加熱部４０は、ローラー２０の外側に設けてもよい。例えば、加熱部４０がローラー２０の外側に設けられる電磁誘導加熱（ＩＨ：Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｈｅａｔｉｎｇ）方式によりベルト１０を加熱するようにしてもよい。

（３）図１〜図７を参照して説明した定着装置１００では、ベルト１０は複数のローラー（ローラー２０、定着ローラー２２およびテンションローラー２４）に巻きかけられていたがこれに限定されない。例えば、図８に示すようにベルト１０が、ひとつのローラー２０に巻きかけられてもよい。図８は、本発明の実施形態に係る定着装置１００を示す模式図である。定着装置１００において、ローラー２０は、外周面の全周に渡ってベルト１０が巻きかけられる。加圧ローラー１０２は、ローラー２０に隣接して設けられる。

（４）図１〜図７を参照して説明した定着装置１００は、回転検出部５０を備えていたが、回転検出部５０を備えてなくてもよい。

本発明は、画像形成装置の分野に利用可能である。

１０ ベルト
２０ ローラー
２２ 定着ローラー
２４ テンションローラー
３０ フランジ
３１ 鍔部
３３ 膨張部
３４ 突状係合部
３５ 外側環状係合部
３６ 内側環状係合部
３７ 貫通孔
４０ 加熱部
５０ 回転検出部
５１ 第１アイドルギア
５２ 第２アイドルギア
５３ アクチュエーターギア
５３ａ 遮光板
５４ 回転検知センサー
１００ 定着装置
２００ 画像形成装置

Claims (6)

1. 被記録媒体にトナーを定着させる定着装置であって、
   ベルトと、
   外周面を有し、前記外周面の少なくとも一部に前記ベルトが巻きかけられ、前記ベルトの回転によって従動回転する回転部材と、
   前記回転部材の端部に配置されるフランジと、
   前記ベルトを加熱する加熱部と
   を備え、
   前記フランジは、
   鍔部と、
   前記鍔部と直交するように連結しており、前記加熱部からの加熱に基づく熱膨張によって前記ベルトに当接する膨張部と
   を有する、定着装置。
2. 前記フランジは前記ベルトを介して従動回転する、請求項１に記載の定着装置。
3. 前記膨張部の熱膨張係数は、前記鍔部の熱膨張係数よりも高い、請求項１または請求項２に記載の定着装置。
4. 前記フランジの回転を検出する回転検出部をさらに備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 前記回転部材は複数あり、
   前記複数の回転部材のそれぞれの外周面の少なくとも一部には前記ベルトが巻きかけられる、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の定着装置と、
   トナー像を被記録媒体に転写する画像形成部と
   を備え、
   前記定着装置は、前記トナー像を前記被記録媒体に定着させる、画像形成装置。

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