JP2021110832A - 定着装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構成を複雑化させることなく、定着ベルトにおけるその幅方向の両端部の温度が当該幅方向の中央部よりも低下することを抑制可能な定着装置、及び画像形成装置を提供すること。【解決手段】定着装置１７は、無端の定着ベルト３１と、定着ベルト３１の外周面３１Ａに接触して設けられる加圧ローラーと、定着ベルト３１の幅方向と同方向の左右方向Ｄ３に延在し、定着ベルト３１の内周面に圧接して設けられる発熱部４２と、を備え、定着ベルト３１及び発熱部４２における相互に接触する接触部３６における左右方向Ｄ３の両端の一部の領域を成す一対の第１領域３６Ａの接触熱抵抗が接触部３６における一対の第１領域３６Ａの間の第２領域３６Ｂの接触熱抵抗よりも低い。【選択図】図４

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置、及び当該画像形成装置に設けられる定着装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、トナー像が転写されたシートを加熱して当該シートにトナー像を定着させる定着装置を備える。例えば、前記定着装置は、無端の定着ベルトと、加圧ローラーと、ヒーターとを備える（例えば、特許文献１参照）。

前記加圧ローラーは、前記定着ベルトの外周面に接触して設けられる。前記ヒーターは、前記定着ベルトの幅方向に延在し、前記定着ベルトの内周面に圧接して設けられる。

また、前記定着ベルトにおけるその幅方向の両端部の温度が前記幅方向の中央部よりも低下することを抑制するために、前記ヒーターにおける前記幅方向の両端部の発熱量を前記幅方向の中央部よりも多くする技術が従来技術として知られている。

特開２００６−１５４００５号公報

しかしながら、上述の従来技術では、前記ヒーターの発熱部を３つ以上に分割して、分割された部分発熱部ごとに発熱制御を行う必要がある。そのため、前記定着装置の構成が複雑化する。

本発明の目的は、構成を複雑化させることなく、定着ベルトにおけるその幅方向の両端部の温度が当該幅方向の中央部よりも低下することを抑制可能な定着装置、及び画像形成装置を提供することにある。

本発明の一の局面に係る定着装置は、無端の定着ベルトと、加圧ローラーと、発熱部とを備える。前記加圧ローラーは、前記定着ベルトの外周面に接触して設けられる。前記発熱部は、前記定着ベルトの幅方向に延在し、前記定着ベルトの内周面に圧接して設けられる。また、前記定着装置では、前記定着ベルト及び前記発熱部における相互に接触する接触部における前記幅方向の両端の一部の領域を成す一対の第１領域の接触熱抵抗が当該接触部における前記一対の第１領域の間の第２領域の接触熱抵抗よりも低い。

本発明の他の局面に係る画像形成装置は、前記定着装置を備える。

本発明によれば、構成を複雑化させることなく、定着ベルトにおけるその幅方向の両端部の温度が当該幅方向の中央部よりも低下することを抑制することが可能である。

図１は、画像形成装置の構成を示す図である。 図２は、本発明の実施形態に係る定着装置の構成を示す図である。 図３は、本発明の実施形態に係る定着装置のヒーターの構成を示す図である。 図４は、本発明の実施形態に係る定着装置のヒーター及び定着ベルトの構成を示す図である。 図５は、本発明の他の実施形態に係る定着装置のヒーター及び定着ベルトの構成を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

［画像形成装置１００の構成］
まず、図１を参照しつつ、本発明の実施形態に係る定着装置１７を備える画像形成装置１００の構成について説明する。ここで、図１は画像形成装置１００の構成を示す断面図である。

なお、説明の便宜上、画像形成装置１００が使用可能な設置状態（図１に示される状態）で鉛直方向を上下方向Ｄ１と定義する。また、図１に示される画像形成装置１００の左側の面を正面（前面）として前後方向Ｄ２を定義する。また、前記設置状態の画像形成装置１００の正面を基準として左右方向Ｄ３を定義する。

画像形成装置１００は、画像データに基づいて画像を形成するプリント機能を有するプリンターである。なお、本発明は、ファクシミリ装置、コピー機、及び複合機などの画像形成装置に適用可能である。

図１に示されるように、画像形成装置１００は、画像形成部１、及びシート搬送部２を備える。画像形成部１、及びシート搬送部２は、画像形成装置１００の筐体１０１に収容されている。筐体１０１は、略直方体状に形成されている。筐体１０１の上部には、画像形成装置１００によって画像が形成されたシートが排出されるシート受け部１０２が形成されている。

画像形成部１は、外部のパーソナルコンピューター等の情報処理装置から入力された画像データに基づいて、電子写真方式で画像を形成することが可能である。図１に示されるように、画像形成部１は、感光体ドラム１１、帯電装置１２、光走査装置１３、現像装置１４、転写ローラー１５、クリーニング装置１６、及び定着装置１７を備える。

感光体ドラム１１は、筐体１０１によって回転可能に支持されている。感光体ドラム１１は、不図示のモーターから伝達される回転駆動力を受けて、図１に示される矢印方向に回転する。

帯電装置１２は、感光体ドラム１１の表面を帯電させる。

光走査装置１３は、画像データに基づく光を、帯電された感光体ドラム１１の表面に照射する。光走査装置１３によって、感光体ドラム１１の表面に静電潜像が形成される。

現像装置１４は、トナーを含む現像剤を用いて、感光体ドラム１１の表面に形成された静電潜像を現像する。現像装置１４によって、感光体ドラム１１の表面にトナー像が形成される。

転写ローラー１５は、感光体ドラム１１の表面に形成されたトナー像を、シート搬送部２によって搬送されるシートに転写する。

クリーニング装置１６は、転写ローラー１５によってトナー像が転写された後の感光体ドラム１１の表面を清掃する。

定着装置１７は、トナー像が転写されたシートを加熱して、当該シートにトナー像を定着させる。

シート搬送部２は、画像形成部１によって画像が形成されるシートを搬送する。図１に示されるように、シート搬送部２は、給紙カセット２１、シート搬送路２２、給紙ユニット２３、レジストローラー対２４、及び排紙ローラー対２５を備える。

給紙カセット２１は、画像形成部１によって画像が形成されるシートを収容する。給紙カセット２１は、図１に示されるように、筐体１０１の底部に設けられる。例えば、給紙カセット２１には、紙、コート紙、ハガキ、封筒、及びＯＨＰシートなどのシート部材が収容される。給紙カセット２１は、内部に収容された複数枚のシートを持ち上げるリフト板を有する。

シート搬送路２２は、給紙カセット２１から転写ローラー１５、及び定着装置１７を経由してシート受け部１０２へ至るシートの移動通路である。シート搬送路２２には、レジストローラー対２４、及び排紙ローラー対２５を含む複数のローラー対が設けられている。シート搬送路２２では、当該複数のローラー対によって給紙カセット２１から搬出されたシートがシート受け部１０２へ向かう搬送方向Ｄ４（図１参照）へ搬送される。シート搬送路２２は、筐体１０１内に設けられた一対の搬送ガイド部材によって形成される。

給紙ユニット２３は、給紙カセット２１に収容されたシートを一枚ずつシート搬送路２２へ送り出す。給紙ユニット２３は、ピックアップローラー、給紙ローラー、及びリタードローラーを備える。前記ピックアップローラーは、給紙カセット２１の前記リフト板によって持ち上げられた複数枚のシートのうち、最上層のシートの上面に接触して回転することで、当該シートを前記給紙ローラーへ送り出す。前記給紙ローラーは、前記ピックアップローラーによって送り出されたシートの上面に接触して回転することで、当該シートをシート搬送路２２へ送り出す。前記リタードローラーは、前記給紙ローラーの下側から前記給紙ローラーへ向けて付勢されて設けられる。前記リタードローラーは、前記ピックアップローラーによって複数枚のシートが重なり合って送り出された場合に、その重なり合う複数枚のシートから最上層以外のシートを分離する。

レジストローラー対２４は、感光体ドラム１１の表面に形成されたトナー像が感光体ドラム１１の回転によって転写ローラー１５による転写位置に搬送されるタイミングに合わせて、シートを当該転写位置へ搬送する。

排紙ローラー対２５は、定着装置１７によってトナー像が定着されたシートをシート受け部１０２に排出する。

［定着装置１７の構成］
次に、図２〜図４を参照しつつ、本発明の実施形態に係る定着装置１７の構成について説明する。ここで、図２は定着装置１７の構成を示す断面図である。また、図３はヒーター３２の構成を示す断面図である。また、図４は定着ベルト３１、及びヒーター３２の構成を示す底面図である。なお、図４では、一対の第１領域３６Ａ、第２領域３６Ｂ、一対の区分領域４２Ｄ、一対の区分領域４２Ｅ、一対の区分領域４２Ｆ、及び区分領域４２Ｇのそれぞれが、一点鎖線によって示されている。

図２に示されるように、定着装置１７は、定着ベルト３１、ヒーター３２、ヒーター支持部３３、押圧部材３４、及び加圧ローラー３５を備える。

定着ベルト３１は、ヒーター３２によって加熱された状態でシートに接触することにより、当該シートに転写されたトナー像を当該シートに定着させる。定着ベルト３１は、可撓性を有しており、無端状である。図２に示されるように、定着ベルト３１は、ヒーター３２、及び加圧ローラー３５によって挟持されており、加圧ローラー３５の回転に従動して走行方向Ｄ５に沿って走行する。

ヒーター３２は、定着ベルト３１の幅方向と同方向である左右方向Ｄ３に延在し、定着ベルト３１の内周面３１Ｂに圧接して設けられる。ヒーター３２は、定着ベルト３１の内側から定着ベルト３１を加熱する。図３に示されるように、ヒーター３２は、基板４１、発熱部４２、及びセンサー４３を備える。

図３及び図４に示されるように、基板４１は、定着ベルト３１の幅方向と同方向である左右方向Ｄ３に延在する平板状に形成される。図４に示されるように、基板４１の左右方向Ｄ３における長さは、定着ベルト３１の幅よりも長い。基板４１は、定着ベルト３１の内周面３１Ｂにおけるその幅方向の全域と接触するように設けられる。

発熱部４２は、基板４１における定着ベルト３１の内周面３１Ｂと接触する面に実装される。図３及び図４に示されるように、発熱部４２は、基板４１の長手方向に沿って延在する平板状に形成される。図４に示されるように、発熱部４２の左右方向Ｄ３における長さは、定着ベルト３１の幅よりも短い。発熱部４２は、ヒーター３２における定着ベルト３１と接触する領域の内側に設けられる。発熱部４２は、基板４１に実装された配線パターンなどを介して不図示の電源に接続される。発熱部４２は、前記電源から供給される電流が流れることによって発熱して、定着ベルト３１を加熱する。なお、発熱部４２の左右方向Ｄ３における長さは、定着ベルト３１の幅よりも長くてもよい。即ち、発熱部４２は、定着ベルト３１の内周面３１Ｂにおけるその幅方向の全域と接触して設けられてもよい。

センサー４３は、基板４１における発熱部４２の実装面とは反対側の面に設けられる。センサー４３は、発熱部４２の温度に応じた電気信号を出力する。センサー４３から出力される電気信号は、不図示の制御部に入力される。前記制御部は、センサー４３から入力される電気信号に基づいて、発熱部４２の発熱制御を実行する。

ヒーター３２は、定着ベルト３１を挟んで、加圧ローラー３５と対向して設けられる。具体的に、ヒーター３２は、定着ベルト３１の内周面３１Ｂと接触する接触面３２Ａが加圧ローラー３５の軸心と対向する姿勢で設けられる。なお、接触面３２Ａは、基板４１における発熱部４２の実装面と発熱部４２の外面とにより構成される面である。また、ヒーター３２は、押圧部材３４によって加圧ローラー３５側へ押圧されることにより、定着ベルト３１の内周面３１Ｂに圧接する。これにより、定着ベルト３１と加圧ローラー３５との間を通過するシートを加圧するニップ領域Ｒ１が形成される。なお、本明細書では、定着ベルト３１と加圧ローラー３５とが接触する領域をニップ領域Ｒ１と定義する。ヒーター３２の接触面３２Ａには、接触面３２Ａと定着ベルト３１の内周面３１Ｂとの間の摩擦係数を低下させるための潤滑剤Ｘ１（図２参照）が塗布される。例えば、潤滑剤Ｘ１にはフッ素グリスが用いられる。

ヒーター支持部３３は、ヒーター３２を支持する。ヒーター支持部３３は、左右方向Ｄ３に長尺に形成される。ヒーター支持部３３の下面には、ヒーター３２が嵌合可能な凹部５１が形成される。ヒーター３２は、凹部５１に嵌合された状態で、接触面３２Ａの裏側の被支持面３２Ｂが凹部５１の底面と接触する。また、ヒーター３２は、凹部５１に嵌合された状態で、前後方向Ｄ２の両端部、及び左右方向Ｄ３の両端部が凹部５１の壁面と接触する。凹部５１は、ヒーター３２の厚みとほぼ同じ距離の深さで形成される。そのため、凹部５１に嵌合されたヒーター３２の接触面３２Ａは、凹部５１の縁部と略面一になる。

また、ヒーター支持部３３は、定着ベルト３１が予め定められた走行経路に沿って走行するように当該定着ベルト３１を案内する。具体的に、ヒーター支持部３３は、定着ベルト３１の内周面３１Ｂに接触して定着ベルト３１を案内する一対のガイド部５２を備える。一対のガイド部５２は、ヒーター支持部３３における前後方向Ｄ２の両端部に設けられる。

押圧部材３４は、ヒーター支持部３３を加圧ローラー３５側へ押圧する。押圧部材３４は、ヒーター支持部３３の上面に接触して設けられ、定着ベルト３１の幅方向である左右方向Ｄ３に長尺である。また、押圧部材３４におけるその長手方向の両端部は、不図示の付勢部材から下方、即ち加圧ローラー３５側へ向かう付勢力を受ける。これにより、押圧部材３４は、ヒーター支持部３３を加圧ローラー３５側へ押圧する。ヒーター支持部３３が加圧ローラー３５側へ押圧されることで、ヒーター支持部３３に支持されたヒーター３２も、加圧ローラー３５側へ押圧される。

加圧ローラー３５は、定着ベルト３１の下側において定着ベルト３１の外周面３１Ａに接触して設けられる。加圧ローラー３５は、金属製の軸部６１、及び軸部６１の外周に形成された弾性を有する弾性層６２を備える。軸部６１は、筐体１０１の内部に設けられる一対の側板によって回転可能に支持される。加圧ローラー３５は、不図示のモーターから供給される回転駆動力を受けて回転方向Ｄ６に回転する。

なお、加圧ローラー３５は、上方、即ちヒーター３２側へ向かう方向へ付勢されていてもよい。この場合、押圧部材３４は、前記付勢部材から付勢力を受けていなくてもよい。

ところで、定着ベルト３１におけるその幅方向の両端部の温度が当該両端部からの放熱によって当該幅方向の中央部よりも低下することを抑制するために、ヒーター３２における左右方向Ｄ３の両端部の発熱量を左右方向Ｄ３の中央部よりも多くする技術が従来技術として知られている。

しかしながら、上述の従来技術では、ヒーター３２の発熱部４２を３つ以上に分割して、分割された部分発熱部ごとに発熱制御を行う必要がある。そのため、定着装置１７の構成が複雑化する。これに対し、本発明の実施形態に係る定着装置１７では、以下に説明するように、構成を複雑化させることなく、定着ベルト３１におけるその幅方向の両端部の温度が当該幅方向の中央部よりも低下することを抑制することが可能である。

具体的に、定着装置１７では、定着ベルト３１の内周面３１Ｂ及び発熱部４２における相互に接触する接触部３６（図４参照）における左右方向Ｄ３の両端の一部の領域を成す一対の第１領域３６Ａの接触熱抵抗が、接触部３６における一対の第１領域３６Ａの間の第２領域３６Ｂの接触熱抵抗よりも低くなるように、発熱部４２が構成されている。

例えば、発熱部４２は、定着ベルト３１の内周面３１Ｂと接触する第１接触領域４２Ａ（図４参照）において、内周面３１Ｂとともに一対の第１領域３６Ａを構成する一対の第１領域４２Ｂの表面粗さが、内周面３１Ｂとともに第２領域３６Ｂを構成する第２領域４２Ｃの表面粗さよりも小さくなるように構成されている。例えば、発熱部４２は、第１接触領域４２Ａにおける一対の第１領域４２Ｂ各々において、左右方向Ｄ３の外側領域の接触熱抵抗が内側領域の接触熱抵抗よりも低くなるように構成されている。

例えば、ヒーター３２は、第１接触領域４２Ａを含む接触面３２Ａがガラスなどのコーティング剤によってコーティングされている。定着装置１７では、第１接触領域４２Ａにおける表面粗さが、第１接触領域４２Ａにおける左右方向Ｄ３の両端部から当該両端部の内側へ向けて段階的に上昇するように、第１接触領域４２Ａが前記コーティング剤によってコーティングされている。

例えば、定着装置１７では、第１接触領域４２Ａが、図４に示される一対の区分領域４２Ｄ、一対の区分領域４２Ｅ、一対の区分領域４２Ｆ、及び区分領域４２Ｇに区分されている。ここで、一対の区分領域４２Ｄ、一対の区分領域４２Ｅ、及び一対の区分領域４２Ｆは、一対の第１領域４２Ｂを構成する領域である。また、区分領域４２Ｇは、第２領域４２Ｃを構成する領域である。そして、一対の区分領域４２Ｄ、一対の区分領域４２Ｅ、一対の区分領域４２Ｆ、及び区分領域４２Ｇのそれぞれは、第１接触領域４２Ａにおける表面粗さが第１接触領域４２Ａにおける左右方向Ｄ３の両端部から当該両端部の内側へ向けて段階的に上昇するように、互いに異なる焼成条件で前記コーティング剤が焼成される。

これにより、接触部３６における一対の第１領域３６Ａでは、第２領域３６Ｂよりも、発熱部４２から定着ベルト３１へ伝達される熱量が多くなる。そのため、発熱部４２を分割することなく、定着ベルト３１におけるその幅方向の両端部の温度が当該幅方向の中央部よりも低下することを抑制可能である。

また、第１接触領域４２Ａにおける一対の第１領域４２Ｂ各々において、左右方向Ｄ３の外側領域の接触熱抵抗が内側領域の接触熱抵抗よりも低くなるように発熱部４２を構成することで、定着ベルト３１におけるその幅方向の温度のばらつきを抑制することが可能である。

なお、前記コーティング剤の焼成条件を一対の区分領域４２Ｄ、一対の区分領域４２Ｅ、一対の区分領域４２Ｆ、及び区分領域４２Ｇで共通にして、前記コーティング剤が焼成された後の一対の区分領域４２Ｄ、一対の区分領域４２Ｅ、一対の区分領域４２Ｆ、及び区分領域４２Ｇのそれぞれの研磨量に差を設けることによって、第１接触領域４２Ａにおける表面粗さが第１接触領域４２Ａにおける左右方向Ｄ３の両端部から当該両端部の内側へ向けて段階的に上昇するようにしてもよい。

また、第１接触領域４２Ａにおける表面粗さが、第１接触領域４２Ａにおける左右方向Ｄ３の両端部から当該両端部の内側へ向けて連続的に上昇するように、第１接触領域４２Ａが前記コーティング剤によってコーティングされてもよい。

また、発熱部４２は、第１接触領域４２Ａにおける表面粗さが、第１接触領域４２Ａにおける左右方向Ｄ３の両端部から当該両端部の内側へ向けて徐々に上昇するように構成されていなくてもよい。例えば、第１接触領域４２Ａにおける一対の第１領域４２Ｂの表面粗さが第１の値になるように構成され、第２領域４２Ｃの表面粗さが前記第１の値よりも大きい第２の値になるように構成されてもよい。

また、発熱部４２は、左右方向Ｄ３における両端部の厚みが、当該両端部の内側の領域よりも厚く形成されていてもよい。即ち、接触部３６における一対の第１領域３６Ａの接触圧を第２領域３６Ｂよりも高くすることで、一対の第１領域３６Ａの接触熱抵抗を第２領域３６Ｂよりも低くなるようにしてもよい。

［他の実施形態］
なお、定着装置１７において、接触部３６における一対の第１領域３６Ａの接触熱抵抗が、第２領域３６Ｂよりも低くなるように、定着ベルト３１が構成されていてもよい。

例えば、定着ベルト３１は、内周面３１Ｂにおける発熱部４２と接触する第２接触領域３１Ｃ（図５における点線で挟まれた領域参照）において、発熱部４２とともに一対の第１領域３６Ａを構成する一対の第３領域３１Ｄ（図５における一点鎖線で囲まれた領域参照）の表面粗さが、発熱部４２とともに第２領域３６Ｂを構成する第４領域３１Ｅ（図５における一点鎖線で囲まれた領域参照）の表面粗さよりも小さくなるように構成されていてもよい。ここに、一対の第３領域３１Ｄが、本発明の一対の第１領域の他の一例である。また、第４領域３１Ｅが、本発明の第２領域の他の一例である。なお、図５は定着ベルト３１、及びヒーター３２の構成を示す平面図である。

例えば、定着ベルト３１は、第２接触領域３１Ｃにおける一対の第３領域３１Ｄ各々において、左右方向Ｄ３の外側領域の接触熱抵抗が内側領域の接触熱抵抗よりも低くなるように構成されていてもよい。例えば、定着ベルト３１は、第２接触領域３１Ｃにおける表面粗さが、第２接触領域３１Ｃにおける左右方向Ｄ３の両端部から当該両端部の内側へ向けて段階的に、又は連続的に上昇するように構成されていてもよい。

また、定着ベルト３１は、第２接触領域３１Ｃにおける表面粗さが、第２接触領域３１Ｃにおける左右方向Ｄ３の両端部から当該両端部の内側へ向けて徐々に上昇するように構成されていなくてもよい。例えば、第２接触領域３１Ｃにおける一対の第３領域３１Ｄの表面粗さが第３の値になるように構成され、第４領域３１Ｅの表面粗さが前記第３の値よりも大きい第４の値になるように構成されてもよい。

また、定着ベルト３１は、左右方向Ｄ３における両端部の厚みが、当該両端部の内側の領域よりも厚く形成されていてもよい。即ち、接触部３６における一対の第１領域３６Ａの接触圧を第２領域３６Ｂよりも高くすることで、一対の第１領域３６Ａの接触熱抵抗を第２領域３６Ｂよりも低くなるようにしてもよい。

また、定着装置１７において、接触部３６における一対の第１領域３６Ａの接触熱抵抗が、第２領域３６Ｂよりも低くなるように、定着ベルト３１及び発熱部４２の両方が構成されていてもよい。

１ 画像形成部
２ シート搬送部
１１ 感光体ドラム
１２ 帯電装置
１３ 光走査装置
１４ 現像装置
１５ 転写ローラー
１６ クリーニング装置
１７ 定着装置
２１ 給紙カセット
２２ シート搬送路
２３ 給紙ユニット
２４ レジストローラー対
２５ 排紙ローラー対
３１ 定着ベルト
３２ ヒーター
３３ ヒーター支持部
３４ 押圧部材
３５ 加圧ローラー
３６ 接触部
４１ 基板
４２ 発熱部
４３ センサー
１００ 画像形成装置

Claims (4)

1. 無端の定着ベルトと、
   前記定着ベルトの外周面に接触して設けられる加圧ローラーと、
   前記定着ベルトの幅方向に延在し、前記定着ベルトの内周面に圧接して設けられる発熱部と、
   を備え、
   前記定着ベルト及び前記発熱部における相互に接触する接触部における前記幅方向の両端の一部の領域を成す一対の第１領域の接触熱抵抗が当該接触部における前記一対の第１領域の間の第２領域の接触熱抵抗よりも低い、
   定着装置。
2. 前記発熱部及び前記定着ベルトの一方の前記接触部において、前記一対の第１領域の表面粗さが前記第２領域の表面粗さよりも小さい、
   請求項１に記載の定着装置。
3. 前記接触部における前記一対の第１領域各々において、前記幅方向の外側領域の接触熱抵抗が内側領域の接触熱抵抗よりも低い、
   請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の定着装置を備える画像形成装置。

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