(57)【要約】【課題】加圧部材及び加熱部材の中央の線速差を抑制し、用紙上の異物に起因する加圧部材や加熱部材の損傷を抑制する。【解決手段】定着装置１３は、回転可能に設けられ、トナー像が形成された用紙に接触してトナー像を加熱する定着ベルト２１と、回転可能に設けられ、定着ベルト２１との間を通過する用紙を加圧する加圧ローラー２２とを備える。定着ベルト２１は、回転軸方向に亘って等しい所定の外径を有して形成される。加圧ローラー２２は、回転軸方向の中央部３０及び両端部３１において互いに等しい外径を有すると共に回転軸方向の中央部３０から両端部３１側に向かって徐々に拡径する外径を有して形成され、回転軸方向の両端部３１を定着ベルト２１に接触させつつ回転することで定着ベルト２１を回転させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に設けられ、トナー像が形成された記録媒体に接触して前記トナー像を加熱する加熱部材と、
回転可能に設けられ、前記加熱部材との間を通過する前記記録媒体を加圧する加圧部材と、を備え、
前記加熱部材は、回転軸方向に亘って等しい所定の外径を有して形成され、
前記加圧部材は、回転軸方向の中央部及び両端部において互いに等しい外径を有すると共に回転軸方向の中央部から両端部側に向かって徐々に拡径する外径を有して形成され、回転軸方向の両端部を前記加熱部材に接触させつつ回転することで前記加熱部材を回転させることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記加圧部材は、回転軸方向の両端部の表面が該両端部以外の表面よりも高い摩擦力を有するように形成され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】
前記加圧部材は、回転軸方向の両端部以外を離型層で覆って構成されることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか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。
【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。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置では、用紙等の記録媒体に形成されたトナー像を定着させる定着装置を備える。定着装置は、トナー像を加熱する加熱部材と、記録媒体に対してトナー像を加圧する加圧部材とを備える。加圧部材は、加熱部材に接触しつつ回転することで加熱部材を従動回転させる。
【０００３】
例えば、特許文献１の定着装置用部材（加圧部材）は、筒状の基材と、基材の外周面を被覆する被覆部材とを備える。被覆部材は、第１のフッ素樹脂を含む第１の離型層と、第２のフッ素樹脂を含み第１の離型層の外周面上の幅方向両端部以外の領域に積層された第２の離型層とを有する。そして、幅方向両端部で露出している第１の離型層の外周面の動摩擦係数が第２の離型層の外周面の動摩擦係数よりも高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１７９１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、定着装置において、加圧部材の幅方向（回転軸方向）の両端部の摩擦係数が両端部以外の他の部分よりも高く設定されている場合に、加圧部材が加熱部材を従動回転させると、加熱部材の線速は加圧部材の両端部の外径に応じて決まる。また、加圧部材は、幅方向の両端部と他の部分とで外径が異なるため、両端部と他の部分とが異なる線速で回転し、そのため、加圧部材の両端部以外の他の部分と加熱部材とは、異なる線速で回転する
【０００６】
ところで、定着装置へと搬送される用紙は、給紙部によって給紙カセットから搬送されて、画像形成部によって表面にトナー像が形成された用紙である。給紙カセットや給紙部は、用紙幅方向の中央に回転体を設けていて、給紙カセットに収納された用紙にこの回転体を接触回転させることで用紙を搬送する。そのため、用紙の中央付近では回転体との摩擦によって摩擦粉が発生して付着することがある。この用紙が定着装置に搬送されて加圧部材と加熱部材との間に通紙された場合に、上記したように、加圧部材と加熱部材とが幅方向の中央付近で異なる線速で回転すると、用紙上の摩擦粉等の異物が加圧部材や加熱部材に摺擦傷等の損傷を生じるおそれがある。また、加圧部材や加熱部材に損傷が生じていると、用紙上の画像に不具合が生じるおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明は上記事情を考慮し、加圧部材及び加熱部材の中央の線速差を抑制し、用紙上の異物に起因する加圧部材や加熱部材の損傷を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の定着装置は、回転可能に設けられ、トナー像が形成された記録媒体に接触して前記トナー像を加熱する加熱部材と、回転可能に設けられ、前記加熱部材との間を通過する前記記録媒体を加圧する加圧部材と、を備え、前記加熱部材は、回転軸方向に亘って等しい所定の外径を有して形成され、前記加圧部材は、回転軸方向の中央部及び両端部において互いに等しい外径を有すると共に回転軸方向の中央部から両端部側に向かって徐々に拡径する外径を有して形成され、回転軸方向の両端部を前記加熱部材に接触させつつ回転することで前記加熱部材を回転させることを特徴とする。
【０００９】
前記加圧部材は、回転軸方向の両端部の表面が該両端部以外の表面よりも高い摩擦力を有するように形成されるとよい。
【００１０】
前記加圧部材は、回転軸方向の両端部以外を離型層で覆って構成されるとよい。
【００１１】
本発明の画像形成装置は、上記した何れかの定着装置を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、加圧部材及び加熱部材の中央の線速差を抑制し、用紙上の異物に起因する加圧部材や加熱部材の損傷を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るプリンターを示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るプリンターにおける定着装置を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るプリンターにおける定着装置の加熱部材及び加圧部材を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
先ず、本発明の実施形態に係るプリンター１（画像形成装置）の全体の構成について図１を参照しながら説明する。以下、説明の便宜上、図１における紙面手前側をプリンター１の前側とする。各図に適宜付される矢印Ｌ、Ｒ、Ｕ、Ｌｏ、Ｆｒ、Ｒｒは、それぞれプリンター１の左側、右側、上側、下側、前側、後側を示している。
【００１５】
プリンター１は、略箱型形状のプリンター本体２を備え、プリンター本体２の下部には用紙（記録媒体）を収納する給紙カセット３が設けられ、プリンター本体２の上部には排紙トレイ４が設けられる。
【００１６】
プリンター本体２の左部には、レーザー・スキャニング・ユニット（ＬＳＵ）で構成される露光器５が配置され、プリンター本体２の右部には、画像形成部６が設けられる。画像形成部６には、像担持体である感光体ドラム７が回転可能に設けられ、感光体ドラム７の周囲には、帯電器と、トナーコンテナに接続された現像装置と、転写ローラーと、クリーニング装置とが、感光体ドラム７の回転方向に沿って配置される。
【００１７】
プリンター本体２の右部には、下方から上方に向かって用紙の搬送経路１０が設けられる。搬送経路１０の上流端には給紙部１１が給紙カセット３の近傍に設けられ、搬送経路１０の中流部には、感光体ドラム７と転写ローラーによって構成される転写部１２が設けられる。搬送経路１０の下流部には定着装置１３が設けられ、搬送経路１０の下流端には排紙部１４が排紙トレイ４の近傍に設けられる。
【００１８】
次に、このような構成を備えたプリンター１の画像形成動作について説明する。プリンター１は、外部のコンピューター等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、画像形成動作を開始する。先ず、画像形成部６の帯電器によって感光体ドラム７の表面が帯電された後、露光器５からのレーザー光により感光体ドラム７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７の表面に静電潜像が形成される。次に、この静電潜像を、画像形成部６の現像器がトナーを用いてトナー像に現像する。
【００１９】
一方、給紙カセット３に収納された用紙は、給紙部１１によって取り出されて搬送経路１０上を搬送される。搬送経路１０上の用紙は、所定のタイミングで転写部１２へと搬送され、転写部１２によって感光体ドラム７上のトナー像が用紙に転写される。トナー像を転写された用紙は、定着装置１３へと搬送され、定着装置１３によって用紙にトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は、排紙部１４から排紙トレイ４に排出される。
【００２０】
次に、定着装置１３の構成について図２及び図３を参照しながら説明する。定着装置１３は、図２に示すように、定着フレーム２０と、定着ベルト２１（加熱部材）と、加圧ローラー２２（加圧部材）と、熱源２３と、支持部材２４と、押圧部材２５と、摺動シート２６と、ベルトガイド２７とを備える。
【００２１】
定着フレーム２０は、略箱型状に形成され、用紙の導入口及び導出口をそれぞれ下側及び上側に備える。定着フレーム２０は、搬送経路１０が導入口及び導出口を通って定着フレーム２０を貫通するように、プリンター本体２に取り付けられる。定着フレーム２０内では、定着ベルト２１及び加圧ローラー２２が、搬送経路１０を挟んで左側及び右側にそれぞれ配置される。定着フレーム２０は、搬送経路１０の搬送方向において、定着ベルト２１及び加圧ローラー２２よりも上流側に用紙の進入ガイドを備え、下流側に用紙の分離板を備えている。
【００２２】
定着ベルト２１は、用紙の搬送方向（上下方向）と交差する用紙の幅方向（前後方向）に長い略円筒形状に形成されると共に、前後方向に延びた回転軸の周りを回転可能に定着フレーム２０に取り付けられる。即ち、定着ベルト２１の回転軸方向は前後方向である。定着ベルト２１は、回転軸方向に亘って等しい所定の外径（例えば、３０〜６０ｍｍ）を有して形成される。定着ベルト２１は、例えば、可撓性を有していて、例えば、基材層と、この基材層に周設される弾性層と、この弾性層を被覆する離型層とから構成される。例えば、基材層は、金属によって形成され、弾性層は、シリコンゴム等によって形成され、離型層は、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）等によって形成される。
【００２３】
定着ベルト２１は、加圧ローラー２２の回転に伴って摺動して回転する摺動ベルトであり、定着処理時には所定の線速（例えば、１２０〜４００ｍｍ／ｓｅｃ）で回転する。また、定着ベルト２１は、熱源２３によって下記のように誘導加熱される発熱用ベルトも兼ねていて、トー像が形成された用紙に接触してトナー像を加熱する。
【００２４】
加圧ローラー２２は、前後方向に長い略円柱状に形成されると共に、前後方向に延びた回転軸の周りを回転可能に取り付けられる。即ち、加圧ローラー２２の回転軸方向は前後方向である。加圧ローラー２２は、回転軸方向の中央部３０及び両端部３１において互いに等しい外径（例えば、２５〜４０ｍｍ）を有すると共に、回転軸方向の中央部３０から両端部３１側に向かって徐々に拡径する外径を有して形成される。加圧ローラー２２の最小外径と最大外径との差は、例えば、１〜３ｍｍに設定される。加圧ローラー２２の各端部３１は、例えば、回転軸方向において６〜９ｍｍの長さを有する。また、加圧ローラー２２の両端部３１は、他の部分よりも高い摩擦力（例えば、０．５程度の摩擦係数）を有するように構成される。例えば、加圧ローラー２２の両端部３１は、加圧ローラー２２上を搬送される用紙の幅方向（前後方向）において用紙の搬送領域外に設定される。
【００２５】
加圧ローラー２２は、例えば、円柱状の芯材２２ａと、この芯材２２ａに周設される弾性層２２ｂと、この弾性層２２ｂを被覆する離型層２２ｃとから構成される。例えば、芯材２２ａは、金属によって形成され、弾性層２２ｂは、シリコンゴム等によって形成され、離型層２２ｃは、ＰＦＡ等によって形成される。芯材２２ａは、定着フレーム２０に軸支され、上記の駆動ギアが取り付けられる。弾性層２２ｂは、回転軸方向に亘って等しい外径（例えば、２５〜４０ｍｍ）を有して形成される。離型層２２ｃは、回転軸方向において加圧ローラー２２の両端部３１を除いた長さを有し、例えば、加圧ローラー２２上を搬送される用紙の幅方向（前後方向）において用紙の搬送領域に設定される。離型層２２ｃは、加圧ローラー２２の中央部３０から両端部３１側に向かって徐々に拡径する外径を有して形成される。加圧ローラー２２は、弾性層２２ｂの摩擦力（例えば、０．５程度の摩擦係数）が離型層２２ｃの摩擦力（例えば、０．２程度の摩擦係数）よりも高くなるように構成される。
【００２６】
加圧ローラー２２の後端部には、駆動ギア（図示せず）が同軸に固定される。加圧ローラー２２は、この駆動ギアを介してモーター等の駆動源（図示せず）に接続されていて、この駆動源によって回転駆動される。加圧ローラー２２が回転すると、高い摩擦力を有する両端部３１に接触した定着ベルト２１は、両端部３１と同じ線速（例えば、１２０〜４００ｍｍ／ｓｅｃ）で両端部３１に従動回転する。加圧ローラー２２の中央部３０及び両端部３１は、互いに等しい外径を有するので、定着処理時には定着ベルト２１と同じ線速（例えば、１２０〜４００ｍｍ／ｓｅｃ）で回転し、加圧ローラー２２の他の部分は外径が大きくなる程、中央部３０及び両端部３１よりも速い線速で回転する。定着処理時において、加圧ローラー２２の回転軸方向の位置に応じた最低線速と最高線速との差は、例えば、１４〜４８ｍｍ／ｓｅｃに設定される。加圧ローラー２２は、中央部３０から両端部３１に向かって徐々に線速が速くなることで、加圧ローラー２２に接触して通過する用紙は両端部３１方向にそれぞれ引き伸ばされるため、用紙に皺が生じることを抑制することができる。加圧ローラー２２が定着ベルト２１の外周面に対して圧接されることで、定着ベルト２１と加圧ローラー２２との間に定着ニップが形成される。加圧ローラー２２は、回転軸方向の両端部３１を定着ベルト２１に接触させつつ回転することで定着ベルト２１を回転させる。そして、加圧ローラー２２は、定着ベルト２１との間の定着ニップを通過する用紙を加圧する。
【００２７】
熱源２３は、定着ベルト２１を覆うような外包形状を有し、定着ベルト２１の外側（左側）に配置される。換言すれば、熱源２３は、定着ベルト２１を挟んで加圧ローラー２２とは反対側で、定着ベルト２１から所定間隔を空けて配置される。熱源２３は、例えば、コイル３２に電流を流すことで磁束を生成し、この磁束を定着ベルト２１に作用させることで定着ベルト２１を誘導加熱（ＩＨ：Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｈｅａｔｉｎｇ）させるＩＨ定着ユニットで構成される。
【００２８】
支持部材２４は、例えば、金属によって、前後方向において定着フレーム２０よりも長い略四角筒状に形成される。支持部材２４は、定着ベルト２１の内部で略中央に配置されていて、前後方向の両端が定着フレーム２０に支持されている。
【００２９】
押圧部材２５は、例えば、耐熱性樹脂によって、前後方向に長い略角柱状に形成される。押圧部材２５は、定着ベルト２１の内部において支持部材２４よりも加圧ローラー２２側（右側）で支持部材２４に取り付けられる。押圧部材２５は、定着ベルト２１の内周面を加圧ローラー２２側（右側）に向かって押圧するように配置されていて、換言すれば、押圧部材２５は、定着ベルト２１を介して加圧ローラー２２を押圧することで、定着ニップを形成し、加圧ローラー２２と共に定着ベルト２１を挟持搬送する部材である。
【００３０】
摺動シート２６は、例えば、フッ素系樹脂によって、押圧部材２５よりも摩擦係数が低く滑り性の良好な前後方向に長いシート状に形成される。摺動シート２６は、定着ベルト２１の内部で、定着ベルト２１の内周面と押圧部材２５との間に挿入されると共に、支持部材２４の右面及び押圧部材２５を覆うように配置され、摺動シート２６の上下両端が支持部材２４の上面及び下面にそれぞれ取り付けられる。摺動シート２６は、定着ベルト２１の内周面と押圧部材２５の摺動面との摺動抵抗を低減すると共に、定着ベルト２１の内周面と押圧部材２５の摺動面との磨耗も抑制する。
【００３１】
ベルトガイド２７は、例えば、コイル３２から発生した磁束によって発熱する整磁金属によって、前後方向に長く、定着ベルト２１の内周面左側に沿う断面円弧形状を有して、左側で湾曲した略半円筒状で形成される。ベルトガイド２７は、定着ベルト２１の内部において支持部材２４の左側で、円弧形状の外周面が定着ベルト２１の内周面左側に沿うように配置され、ベルトガイド２７の右部が、支持部材２４に取り付けられる。ベルトガイド２７は、定着ベルト２１に内接されることで、定着ベルト２１の回転軌道を補助すると共に安定させる機能を有する。また、ベルトガイド２７は、定着ベルト２１を透過した漏洩磁束を吸収して発熱を補助すると共に、ベルトガイド２７の内部への漏洩磁束を低減する機能も有する。
【００３２】
本実施形態によれば、上述のように、プリンター１（画像形成装置）の定着装置１３は、回転可能に設けられ、トナー像が形成された用紙（記録媒体）に接触してトナー像を加熱する定着ベルト２１（加熱部材）と、回転可能に設けられ、定着ベルト２１との間を通過する用紙を加圧する加圧ローラー２２（加圧部材）とを備える。定着ベルト２１は、回転軸方向に亘って等しい所定の外径を有して形成される。加圧ローラー２２は、回転軸方向の中央部３０及び両端部３１において互いに等しい外径を有すると共に回転軸方向の中央部３０から両端部３１側に向かって徐々に拡径する外径を有して形成され、回転軸方向の両端部３１を定着ベルト２１に接触させつつ回転することで定着ベルト２１を回転させる。
【００３３】
このような構成とすることにより、定着ベルト２１と加圧ローラー２２の中央部３０との線速差を抑制し、例えば、両者の線速を等しくすることができる。そのため、用紙の給紙や搬送で発生した摩擦粉等の異物が用紙に付着して定着ベルト２１との加圧ローラー２２の中央部３０と間に侵入した場合でも、このような用紙上の異物に起因する定着ベルト２１や加圧ローラー２２の摺擦傷等の損傷を抑制することができる。従って、定着ベルト２１や加圧ローラー２２の損傷に起因する画像不具合を抑制することができる。
【００３４】
また、加圧ローラー２２は、回転軸方向の両端部３１の表面が両端部３１以外の表面よりも高い摩擦力を有するように形成されるとよい。これにより、加圧ローラー２２による定着ベルト２１の従動回転をし易くし、加圧ローラー２２の中央部３０及び両端部３１以外の部分がこの従動回転の妨げとなることを抑制することができる。
【００３５】
また、加圧ローラー２２は、回転軸方向の両端部３１以外を離型層２２ｃで覆って構成されるとよい。これにより、簡易な構成で、加圧ローラー２２の両端部３１をそれ以外の部分よりも高い摩擦力を有するように構成することができる。
【００３６】
上記した実施形態では、熱源２３としてコイル３２を備えたＩＨ定着ユニットを適用する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、熱源２３は、例えば、ハロゲンヒーターやセラミックヒーターを適用してもよい。また、ハロゲンヒーターやセラミックヒーターからなる熱源２３は、定着ベルト２１の外部に設けられてもよいが、定着ベルト２１の内部に設けられてもよい。
【００３７】
上記した実施形態では、定着装置１３が定着ベルト２１としての加熱部材を備える構成を説明したが、加熱部材はこれに限定されず、例えば、定着ローラーを備えて構成されてもよい。
【００３８】
本実施形態では、モノクロのプリンター１に本発明の構成を適用する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、カラープリンター、複写機、ファクシミリ、複合機等の他の画像形成装置に本発明の構成を適用することも可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１  プリンター（画像形成装置）
２  プリンター本体
６  画像形成部
１０  搬送経路
１３  定着装置
２０  定着フレーム
２１  定着ベルト（加熱部材）
２２  加圧ローラー（加圧部材）
２２ａ  芯材
２２ｂ  弾性層
２２ｃ  離型層
２３  熱源
２４  支持部材
２５  押圧部材
２６  摺動シート
２７  ベルトガイド
３０  中央部
３１  端部
３２  コイル
【図１】
2018189694.tif 000003
【図２】
2018189694.tif 000004
【図３】
2018189694.tif 000005