特開 2024-169916 定着装置及び画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024169916

(43)【公開日】2024-12-06

(54)【発明の名称】定着装置及び画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/20 20060101AFI20241129BHJP

【ＦＩ】

G03G15/20 515

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023086778

(22)【出願日】2023-05-26

(71)【出願人】

【識別番号】000006150

【氏名又は名称】京セラドキュメントソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100111202

【弁理士】

【氏名又は名称】北村 周彦

(72)【発明者】

【氏名】北林 佑太

(72)【発明者】

【氏名】徳永 良平

(72)【発明者】

【氏名】川崎 広貴

(72)【発明者】

【氏名】藤井 駿策

(72)【発明者】

【氏名】菊川 里奈

(72)【発明者】

【氏名】近藤 晃洋

(72)【発明者】

【氏名】政岡 宥人

(72)【発明者】

【氏名】綿谷 友宏

【テーマコード（参考）】

2H033

【Ｆターム（参考）】

2H033AA39

2H033BA25

2H033BA26

2H033BB04

2H033BB14

2H033BB15

2H033BB18

2H033BB21

2H033BB29

2H033BB30

2H033BE00

2H033BE03

(57)【要約】

【課題】定着ベルトとヒーターの間に潤滑剤を安定して供給可能であると共に用紙の加熱ムラを解消できる定着装置を提供するこ。
【解決手段】定着装置１１は、回転可能な無端状の定着ベルト２１と、前記定着ベルト２１を加熱するヒーター２３と、潤滑剤を保持する溝４３を有し、前記ヒーター２３を、表側の面が前記定着ベルト２１の内周面に前記潤滑剤を介して接触するように保持する保持部材２５と、前記定着ベルト２１を挟んで前記ヒーター２３に押圧されて、前記定着ベルト２１との間に、トナー像が転写された用紙を加熱及び加圧する加圧領域Ｎを形成する加圧部材２７と、前記加圧領域Ｎに用紙を案内するガイド２９と、を備え、前記ガイド２９は、用紙を、前記溝４３よりも前記定着ベルト２１の回転方向の下流側で前記定着ベルト２１に接触させて前記加圧領域Ｎに案内する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転可能な無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトを加熱するヒーターと、
潤滑剤を保持する溝を有し、前記ヒーターを、表側の面が前記定着ベルトの内周面に前記潤滑剤を介して接触するように保持する保持部材と、
前記定着ベルトを挟んで前記ヒーターに押圧されて、前記定着ベルトとの間に、トナー像が転写された用紙を加熱及び加圧する加圧領域を形成する加圧部材と、
前記加圧領域に用紙を案内するガイドと、を備え、
前記ガイドは、用紙を、前記溝よりも前記定着ベルトの回転方向の下流側で前記定着ベルトに接触させて前記加圧領域に案内することを特徴とする定着装置。

【請求項2】

前記ガイドの用紙案内面を延長した線と前記定着ベルトとの交点が、前記溝よりも前記定着ベルトの回転方向の下流側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。

【請求項3】

前記ガイドは、用紙の重量が重いほど、前記ガイドの用紙案内面を延長した線と前記定着ベルトとの交点が前記溝よりも前記定着ベルトの回転方向の下流側に移動するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。

【請求項4】

用紙にトナー像を形成する画像形成部と、
前記トナー像を前記用紙に定着する請求項１に記載の定着装置と、を備えていることを特徴とする画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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

【背景技術】

【0002】

摺動方式の定着装置は、ヒーターによって加熱される無端状の定着ベルトと、定着ベルトに接触して加圧領域を形成する加圧部材と、を備え、定着部材と加圧部材とが回転することで、加圧領域に搬送される用紙にトナー像を定着する。このような定着装置では、定着ベルトとヒーターとの間にグリス等の潤滑剤が供給されて、定着ベルトがヒーターに対して安定して摺動できるようになっている。潤滑剤が不足すると、トルクが上昇して用紙の通紙不良や定着装置の破損等が発生する。

【0003】

しかしながら、定着ベルトとヒーターとの間に保持できる潤滑剤の量は限られる。大量の潤滑剤を保持した場合には、潤滑剤による熱抵抗によってヒーターから定着ベルトへの熱伝達が安定でなくなる。このため、長期間にわたって、潤滑剤を一定量ずつ安定に供給できる構造が必要になる。

【0004】

そこで、特許文献１の定着装置には、ヒーターを保持する保持部材に潤滑剤を保持する溝が形成されている。溝は、定着ベルトの幅方向に沿って複数個形成されている。溝に潤滑剤を保持させて徐々に供給することで、定着ベルトのヒーターに対する摺動性を長期間にわたって維持することができるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２０-１９７７０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら上記特許文献１に記載された定着装置では、溝に保持された潤滑剤と、溝以外の保持部材とは物理特性が異なっているので、定着ベルトが潤滑剤に接触している領域と保持部材に接触している領域とでは、定着ベルトの温度や圧力に差が生じる。

【0007】

一方で、用紙はガイドによって加圧領域に案内される。この際、用紙を加熱する効果を高めるために、ガイドは、用紙を定着ベルトに接触させてから加圧領域に案内するように構成されている。この際、保持部材の溝が形成された部分で定着ベルトに用紙が接触すると、該部分は前述のように定着ベルトの温度や圧力に差が生じる部分であるので、用紙に加熱ムラが起こり、画像不良が発生する。

【0008】

本発明は上記事情を考慮し、定着ベルトとヒーターの間に潤滑剤を安定して供給可能であると共に用紙の加熱ムラを解消できる定着装置及びこの定着装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するため、本発明の定着装置は、回転可能な無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトを加熱するヒーターと、潤滑剤を保持する溝を有し、前記ヒーターを、表側の面が前記定着ベルトの内周面に前記潤滑剤を介して接触するように保持する保持部材と、
前記定着ベルトを挟んで前記ヒーターに押圧されて、前記定着ベルトとの間に、トナー像が転写された用紙を加熱及び加圧する加圧領域を形成する加圧部材と、前記加圧領域に用紙を案内するガイドと、を備え、前記ガイドは、用紙を、前記溝よりも前記定着ベルトの回転方向の下流側で前記定着ベルトに接触させて前記加圧領域に案内することを特徴とする。

【0010】

本発明において、前記ガイドの用紙案内面を延長した線と前記定着ベルトとの交点が、前記溝よりも前記定着ベルトの回転方向の下流側に位置していることを特徴としてもよい。

【0011】

本発明において、前記ガイドは、用紙の重量が重いほど、前記ガイドの用紙案内面を延長した線と前記定着ベルトとの交点が前記溝よりも前記定着ベルトの回転方向の下流側に移動するように構成されていることを特徴としてもよい。

【0012】

本発明の画像形成装置は、用紙にトナー像を形成する画像形成部と、前記トナー像を前記用紙に定着する上記定着装置と、を備えていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、ガイドで案内された用紙が、溝が形成されていない部分に対向する位置で、定着ベルトに接触する。溝が形成されていない部分は、潤滑剤が全面に伝わって、温度や圧力がほぼ均一な状態であるので、用紙の加熱ムラを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部構成を模式的に示す正面図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る定着装置の内部構成を模式的に示す断面図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る定着装置の保持部材を示す側面図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る定着装置の他の例を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照しつつ本発明の画像形成装置及び定着装置について説明する。

【0016】

まず、図１を用いて、画像形成装置１の全体の構成について説明する。図１は画像形成装置１の内部構成を模式的に示す正面図である。以下、図１における紙面手前側を画像形成装置１の正面側（前側）とする。

【0017】

画像形成装置１の装置本体３には、用紙Ｓが収容される給紙カセット５と、給紙カセット５から用紙Ｓを送り出す給紙装置７と、電子写真方式によって用紙Ｓにトナー像を形成する画像形成部９と、トナー像を用紙Ｓに定着する定着装置１１と、用紙Ｓを排紙する排紙装置１３と、排紙された用紙Ｓが積載される排紙トレイ１５と、が備えられている。さらに、装置本体３には、給紙装置７から、画像形成部９と定着装置１１とを通って排紙装置１３に向かう用紙Ｓの搬送経路１７が形成されている。

【0018】

次に、定着装置１１について、図２を参照して説明する。図２は定着装置１１の断面図である。

【0019】

図２に示されるように、定着装置１１は、定着ベルト２１と、定着ベルト２１を加熱するヒーター２３と、ヒーター２３を保持する保持部材２５と、定着ベルト２１との間に加圧領域Ｎを形成する加圧部材としての加圧ローラー２７と、加圧領域Ｎに用紙Ｓを案内するガイド２９と、を備えている。

【0020】

定着ベルト２１は無端状のベルトであり、所定の内径と用紙Ｓの幅よりも長い幅とを有している。定着ベルト２１は、可撓性を有する材料で作成され、基材層と、基材層の外周面に設けられる弾性層と、弾性層の外周面に設けられる離型層と、を有している。基材層は、ＳＵＳやＮｉ等の金属で作成される。弾性層は、シリコンゴム等で作成される。離型層は、ＰＦＡチューブ等で作成される。基材層の内周面に摺動層が形成される場合もある。摺動層は、ポリイミドアミドやＰＴＦＥ等で作成される。

【0021】

定着ベルト２１の両端部は、端部ホルダー（図示省略）に支持されている。両端部ホルダーは、定着ハウジング（図示省略）に回転可能に支持されている。また、定着ベルト２１の中空部には、ステー３１が貫通している。ステー３１の両端部は、定着ハウジングに支持されている。

【0022】

ヒーター２３は平板状の部材であり、定着ベルト２１の幅（周方向Ｘと交差する幅方向Ｙに沿った長さ）と同等の幅と、所定の長さ及び厚さとを有している。ヒーター２３は、ステンレスやセラミック製の基板と、ガラス製の電気絶縁層と、電極を有する抵抗発熱体層と、保護層とが、裏側から表側に順番に積層された積層構造を有している。保護層の表面は平坦に形成されて、定着ベルト２１の内周面２１ａに接触する摺動面２３ａとなっている。電極を通して抵抗発熱体層に通電することで抵抗発熱体層が発熱する。

【0023】

次に、保持部材２５について、図３も参照して説明する。図３は保持部材２５と加圧ローラー２７とを示す側面図である。保持部材２５は、略半円筒状の部材であり、定着ベルト２１の幅と同等の幅と、周方向Ｘに沿った所定の長さとを有している。保持部材２５は、例えば、液晶ポリマー等の耐熱性の樹脂で形成されている。

【0024】

図２に示されるように、保持部材２５の外周面２５ａは、定着ベルト２１の内周面２１ａに沿うように湾曲している。保持部材２５の頂部２５ｂの外周面は、平坦に形成されている。この頂部２５ｂには、ヒーター２３を収容するための凹部４１が幅方向Ｙに沿って形成されている。凹部４１は、周方向Ｘに沿った長さが長い外側凹部４１ａと、外側凹部４１ａよりも周方向Ｘに沿った長さが短い内側凹部４１ｂと、を有している。内側凹部４１ｂの周方向Ｘの両側には、保持部材２５の頂部２５ｂの外周面と平行な座面４１ｃが形成されている。

【0025】

ヒーター２３は、外側凹部４１ａに収容されている。ヒーター２３の表側の面は、保持部材２５の頂部２５ｂの外周面と面一であり、ヒーター２３の裏側の面は凹部４１の座面４１ｃに接触している。

【0026】

さらに、図３にも示されるように、保持部材２５の外周面２５ａには、凹部４１の周方向Ｘの両側に、潤滑剤（例えば、グリス）が貯留される複数個の溝４３が形成されている。溝４３は、周方向Ｘに沿った所定の長さを有し、幅方向Ｙに沿って所定の間隔を開けて形成されている。複数個の溝４３は、周方向Ｘにおいて凹部４１から所定の間隔を開けて形成されている。すなわち、周方向Ｘにおいて溝４３が形成された部分（溝形成部とする）と凹部４１との間に、溝４３の形成されていない部分（溝非形成部４５とする）が存在する。

【0027】

再度図２を参照して、加圧ローラー２７は、芯金と、芯金の外周面に設けられる弾性層と、弾性層の外周面に設けられる離型層と、を有している。弾性層は、シリコンゴム等で形成される。離型層は、ＰＦＡチューブ等で形成される。

【0028】

加圧ローラー２７は、定着ベルト２１の下方からヒーター２３に押し付けられるように支持されている。これにより、定着ベルト２１と加圧ローラー２７との間に加圧領域Ｎが形成される。加圧ローラー２７はモーター（図示省略）によって駆動されて図２の反時計回り方向に回転する。加圧ローラー２７がモーターで駆動されて回転すると、定着ベルト２１は、加圧ローラー２７とは反対の図２の時計回り方向に従動回転する。これにより、搬送経路１７に沿って搬送された用紙Ｓが加圧領域Ｎを通過する。

【0029】

ガイド２９は、加圧領域Ｎよりも用紙Ｓの搬送方向の上流側に配置されて、搬送経路１７に沿って搬送された用紙Ｓを加圧領域Ｎに案内する。図２に示されるように、ガイド２９の用紙案内面（上面）を延長した線Ｌと定着ベルト２１との交点Ｐは、保持部材２５の溝非形成部４５に対向する。

【0030】

上記構成を有する定着装置１１の定着動作について説明する。まず、加圧ローラー２７がモーターによって駆動されて回転し、定着ベルト２１は、加圧ローラー２７に従動して、加圧ローラー２７の回転方向とは反対の方向（図２の時計回り方向）に回転する。同時に、ヒーター２３が駆動されて定着ベルト２１を加熱する。定着ベルト２１は、所定の制御温度（例えば、１６０℃）となるまで加熱される。

【0031】

さらに、保持部材２５の溝４３に貯留された潤滑剤が、溝４３から溝非形成部４５の全面を伝って、定着ベルト２１の内周面２１ａとヒーター２３の摺動面２３ａとの間に供給される。この潤滑剤によって、定着ベルト２１がヒーター２３に対して安定して摺動できるようになっている。

【0032】

このように定着ベルト２１が加熱された後、トナー像が転写された用紙Ｓが、ガイド２９で案内されて加圧領域Ｎに搬送される。この際、前述のように、用紙の先端は、保持部材２５の溝非形成部４５に対向する位置で定着ベルト２１に接触した後、定着ベルト２１の回転に伴って加圧領域Ｎへ移動する。溝非形成部４５は、前述のように、全面に潤滑剤がほぼ均一に伝わって、定着ベルト２１の温度や圧力がほぼ均一な状態であるので、溝非形成部４５に用紙が接触しても、用紙の加熱ムラが生じない。

【0033】

用紙Ｓは加圧領域Ｎを通過時に、定着ベルト２１によって加熱されると共に加圧ローラー２７と定着ベルト２１とによって加圧されて、トナー像が用紙Ｓに定着される。トナー像が定着された用紙Ｓは、加圧領域Ｎから搬送経路１７に沿って搬送される。

【0034】

上記説明したように、本発明の定着装置１１によれば、ガイドで案内された用紙が、溝非形成部４５に対向する位置で、定着ベルト２１に接触する。溝非形成部４５は、潤滑剤が全面に伝わっているので、定着ベルト２１の温度や圧力は均一である。このような溝非形成部４５に用紙が接触するので、用紙の加熱ムラを抑制できる。

【0035】

次に、図４を参照して、本発明の他の例に係る定着装置１１について説明する。図４は定着装置１１を示す側面図である。

【0036】

この例では、ガイド２９が、２個のコイルバネ５１によって姿勢（傾斜角度）を維持したまま上下方向に移動可能に支持されている。ガイド２９と定着ベルト２１との間には隙間が空いているので、用紙の重量が軽い場合、ガイド２９から定着ベルト２１に向かって案内された用紙の先端部は下方に撓みやすい。図２に示されるように、ガイド２９の用紙案内面（上面）を延長した線Ｌと定着ベルト２１との交点Ｐは、保持部材２５の溝非形成部４５に対向している。このため、用紙の先端部が下方に撓んでも、用紙の先端は、溝非形成部４５に対向する位置で、定着ベルト２１に接触することができる。

【0037】

しかし、厚紙等用紙の重量が重い場合は、ガイド２９から定着ベルト２１に向かって案内された用紙の先端部は下方に撓みにくい。このため、重量が軽い用紙に対応させてガイド２９を配置していた場合、重量の重い用紙の先端が、溝非形成部４５よりも上流側の溝形成部で、定着ベルト２１に接触する場合がある。

【0038】

そこで、ガイド２９を上下方向に移動可能に支持することにより、重量の重い用紙の場合は、ガイド２９か下降する（図４の二点鎖線参照）ので、重量の重い用紙も、溝非形成部４５に確実に対向する位置で定着ベルト２１に接触させることができる。

【0039】

なお、本実施形態のように保持部材２５に溝４３を形成する場合、従来のように、溝４３を凹部４１の近傍まで形成する場合に比べて、溝４３に貯留される潤滑剤の量が少なくなる。このため、従来と比較して、溝４３の数を増やしたり溝４３の深さを深くしたりして、貯留可能な潤滑剤の量を増やしてもよい。あるいは、少量でも長持ちする潤滑剤を選択してもよい。また、加圧領域Ｎよりも下流側では、溝非形成部４５を設ける必要はない。

【0040】

さらに、上記した本発明の実施形態の説明は、本発明の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。

【符号の説明】

【0041】

１ 画像形成装置
９ 画像形成部
１１ 定着装置
２１ 定着ベルト
２３ ヒーター
２５ 保持部材
２７ 加圧ローラー（加圧部材）
２９ ガイド
４３ 溝

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】