JP6170010B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。

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。特許文献１に記載の画像形成装置は、定着装置にカムを設けることによって定着させる用紙の厚さに応じて圧力を変更させている。例えば、用紙が封筒のように一部が厚くなっている場合、普通紙の場合と比較して圧力を小さくし、用紙にしわが発生することを低減している。

特開２００８−１１２０４３号公報

しかしながら、特許文献１の定着装置では、支持部材が回動するため、支持部材に対して垂直方向から力を加えても、加圧ローラーに加える力が分散するため付勢部材にかけた力を効率よく加圧ローラーに加えることができなかった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は用紙に応じて効率よく回転部材に力を加え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、第１回転部材と、第２回転部材と、支持部材と、付勢部材と、係合部材とを備える。前記第２回転部材は、前記第１回転部材に対向して配置される。前記第２回転部材は、前記第１回転部材と共にニップ部を形成する。前記支持部材は、回転中心を中心にして回動可能である。前記支持部材は、前記第１回転部材または前記第２回転部材のいずれか一方に係合する。前記支持部材は、回動することによって前記ニップ部におけるニップ圧を変更可能である。前記付勢部材は、前記支持部材と接続部分で接続される。前記係合部材は、前記付勢部材および前記支持部材を介して、加圧状態および減圧状態のいずれか一方に変更可能である。前記加圧状態は、前記ニップ圧が第１ニップ圧となる。前記減圧状態は、前記ニップ圧が前記第１ニップ圧よりも小さい第２ニップ圧となる。前記加圧状態において、前記回転中心を中心とし前記接続部分を通る円の接線方向に前記付勢部材が向くように、前記係合部材は前記付勢部材の位置を変更する。前記減圧状態において、前記接線方向とは異なる方向に前記付勢部材が向くように、前記係合部材は前記付勢部材の位置を変更する。

本発明に係る画像形成装置は、上記に記載の定着装置と、画像形成部とを備える。画像形成部は、トナー像を被記録媒体に転写する。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。

本発明に係る定着装置において、上記加圧状態では、回転部材に効率よく力を加えることができ、上記減圧状態では、上記加圧状態と比べて適度に弱い力を回転部材に加えることができる。その結果、用紙に応じて効率よく回転部材に力を加えることができる。

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に係る定着装置の側面図である。 本発明の実施形態１に係る定着装置の側面図である。 本発明の実施形態１に係る定着装置の係合部材の斜視図である。 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。

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を参照して本発明に係る定着装置１０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１０の斜視図である。

定着装置１０は、加熱ローラー２０（第１回転部材）と、加圧ローラー３０（第２回転部材）と、支持部材４０と、付勢部材５０と、係合部材６０とを備える。定着装置１０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。

加熱ローラー２０は、円筒状であり、回転可能である。加熱ローラー２０には、加熱部が内蔵されている。加熱部は、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。加熱部は、加熱ローラー２０を加熱する。加熱部は、長手方向に延びた形状を有する。加熱部は、加熱ローラー２０の回転軸方向に平行になるように配置される。

加圧ローラー３０は、円筒状であり、回転可能である。加圧ローラー３０は、加熱ローラー２０に対向して配置される。加圧ローラー３０は、加熱ローラー２０と共にニップ部Ｎを形成する。

支持部材４０は、回転中心４１（支点）を中心にして回動可能である。支持部材４０は、加圧ローラー３０に係合する。支持部材４０が回動することによって、ニップ部Ｎにおける圧力（ニップ圧）が変更可能である。支持部材４０は、接続部分４２を有する。

付勢部材５０は、ハウジング５１とバネ５２とを有する。付勢部材５０は、支持部材４０の接続部分４２（力点）において接続される。付勢部材５０は、支持部材４０と係合部材６０との間に配置される。バネ５２の一端はハウジング５１に接続され、バネ５２の他端は接続部分４２に接続される。ハウジング５１は、係合部材６０と当接している。

係合部材６０は、例えば、カムである。係合部材６０は、対称軸Ａ１に対して線対称の形状を有している。係合部材６０は、回転可能である。係合部材６０が回転することによって、付勢部材５０と接触する接触面が変更される。係合部材６０は、付勢部材５０および支持部材４０を介して、加圧状態または減圧状態に変更可能である。加圧状態において、支持部材４０は加熱ローラー２０に近づいた位置にいる。したがって、加圧状態において、ニップ圧は第１ニップ圧となる。減圧状態において、支持部材４０は加圧状態よりも加熱ローラー２０から離れた位置にいる。したがって、減圧状態において、ニップ圧は第１ニップ圧よりも小さい第２ニップ圧となる。定着する用紙に対応して係合部材６０の位置が変わることによって、定着装置１０は加圧状態と減圧状態とを変更する。例えば、普通紙にトナーを定着する場合には、加圧状態となるように、すなわち支持部材４０が加熱ローラー２０に近づく方向に回動するように係合部材６０の位置が変更される。一方、封筒にトナーを定着する場合には、減圧状態となるように、すなわち支持部材４０が加熱ローラー２０から離れる方向に回動するように係合部材６０の位置が変更される。

定着装置１０では、駆動源により加圧ローラー３０が回転駆動される。加圧ローラー３０が回転すると、加圧ローラー３０の摩擦力が作用して、加熱ローラー２０が従動回転する。定着装置１０に搬送された用紙は、ニップ部Ｎ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３０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、加熱ローラー２０を押圧し、ニップ部Ｎを形成する。

図２を参照して本発明に係る定着装置１０の実施形態１における加圧状態を説明する。図２は、本発明の実施形態１に係る定着装置１０の側面図である。円Ｃ１は、支持部材４０の回転中心４１を中心とし接続部分４２を通る円を示す。接線Ｔ１は、円Ｃ１の接線を示す。支持部材４０は、支持部材４０の回転中心４１を支点、接続部分４２を力点、支持部材４０の係合部４３を作用点として回動する。

加圧状態において、円Ｃ１の接線方向Ｄ１に付勢部材５０が向くように、係合部材６０は付勢部材５０の位置を変更する。具体的には、係合部材６０の第１凹部６１が左下に向くように位置を変更する。その結果、第１凹部６１と付勢部材５０とが接触し、付勢部材５０は接線方向Ｄ１に向く。そして、力点には接線方向Ｄ１に力Ｐ１が付与される。力点に力Ｐ１が付与されると、係合部４３に力Ｐ２が付与される。係合部４３に付与された力Ｐ２の全ての成分が加熱ローラー２０に力Ｐ３として伝わる。したがって、加熱ローラー２０に効率よく力を加えることができる。

図３を参照して本発明に係る定着装置１０の実施形態１における減圧状態を説明する。図３は、本発明の実施形態１に係る定着装置１０の側面図である。

減圧状態において、円Ｃ１の接線方向Ｄ１とは異なる方向に付勢部材５０が向くように、係合部材６０は付勢部材５０の位置を変更する。具体的には、係合部材６０の第２凹部６２が左上に向くように位置を変更する。その結果、第２凹部６２と付勢部材５０とが接触し、付勢部材５０は接線方向Ｄ１と異なる方向に向く。本実施形態では、減圧状態において、付勢部材５０は、円Ｃ１の内側に向かう方向（ここでは左上）に支持部材４０を付勢する。そして、力点には接線方向Ｄ１に力Ｐ１が付与される。力点に力Ｐ１が付与されると、係合部４３に力Ｐ２が付与される。係合部４３に付与された力Ｐ２は、加熱ローラー２０に作用する力が力Ｐ３ａと力Ｐ３ｂの成分に分散して加熱ローラー２０に伝わる。したがって、加圧状態と比べて適度に弱い力を加熱ローラー２０に加えることができる。

係合部材６０は対称軸Ａに対して線対称の形状を有するため、加圧状態における係合部材６０の向きを、減圧状態における係合部材６０の向きに対して上下逆に向けることによって、加圧状態と減圧状態では異なる角度に付勢部材５０が向く。したがって、加圧状態では、加熱ローラー２０に効率よく力を加えることができ、減圧状態では、加圧状態と比べて適度に弱い力を加熱ローラー２０に加えることができる。

図４を参照して本発明に係る定着装置１０の実施形態１に係る係合部材６０について説明する。図４は、本発明の実施形態１に係る定着装置１０の係合部材６０の斜視図である。

係合部材６０は、第１凹部６１と第２凹部６２とを有する。係合部材６０は、円状の部材６３と楕円状の部材６４とを組み合わせたダルマ状の形状を有している。円状の部材６３の直径は、楕円状の部材６４の長径の長さよりも短い。円状の部材６３の中心６５は、楕円状の部材６４の短軸の延長線上にある。円状の部材６３と楕円状の部材６４とは、交点６６および交点６７で交わっている。円状の部材６３の中心６５、交点６６および交点６７で規定される角度θは、１８０度よりも小さい。したがって、第１凹部６１および第２凹部６２はくびれを有した形状になる。加圧状態において第１凹部６１と付勢部材５０とは接触する。一方、減圧状態において第２凹部６２と付勢部材５０とは接触する。第１凹部６１と、第２凹部６２とは、凹んだ形状を有しているので、加圧状態または減圧状態の際、付勢部材５０がずれない。したがって、加熱ローラー２０が受ける力を一定の圧力で維持することができる。

以上、図１〜図４を参照して説明したように、定着装置１０では、加圧状態において、円Ｃ１の接線方向Ｄ１に付勢部材５０が向くように、係合部材６０は付勢部材５０の位置を変更し、減圧状態において、円Ｃ１の接線方向Ｄ１とは異なる方向に付勢部材５０が向くように、係合部材６０は付勢部材５０の位置を変更する。したがって、加圧状態では、加熱ローラー２０に効率よく力を加えることができ、減圧状態では、加圧状態と比べて適度に弱い力を加熱ローラー２０に加えることができる。その結果、用紙に応じて効率よく回転部材に力を加えることができる。

［実施形態２］
図５は、本発明の実施形態２に係る画像形成装置１００を示す模式図である。画像形成装置１００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１００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１００は、定着装置１０と画像読取部１１０と画像形成部９０とを備える。画像形成部９０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９０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１０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１０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。例えば、ユーザーが操作部によって普通紙を印刷するモードを選択した場合、係合部材６０の位置が変更され、加熱ローラー２０と加圧ローラー３０とのニップ圧が第１ニップ圧となって定着が行われる。一方、ユーザーが操作部によって封筒を印刷するモードを選択した場合、係合部材６０の位置が変更され、加熱ローラー２０と加圧ローラー３０とのニップ圧が適度に弱められた第２ニップ圧となって定着が行われる。

以上、図面（図１〜図５）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（例えば、下記に示す（１）〜（４））。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）実施形態１に係る定着装置１０において、支持部材４０は、加圧ローラー３０に係合していたが、これに限定されない。例えば、支持部材４０は、加熱ローラー２０に係合してもよい。この場合、支持部材４０が回動することによって加熱ローラー２０の位置が変更される。

（２）実施形態１に係る定着装置１０では、減圧状態において、付勢部材５０は、円Ｃ１の内側に向かう方向に支持部材４０を付勢していたが、これに限定されない。例えば、減圧状態において、付勢部材５０は、円Ｃ１の外側に向かう方向に支持部材４０を付勢してもよい。

（３）実施形態１に係る定着装置１０では、加熱部は、加熱ローラー２０に内蔵されていたが、加熱部は、加熱ローラー２０の外側に設けられてもよい。例えば、電磁誘導加熱（ＩＨ：Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｈｅａｔｉｎｇ）方式では、加熱ローラー２０の外側に電磁誘導コイルが設けられ、電磁誘導コイルにより加熱ローラー２０を加熱するようにしてもよい。

（４）実施形態１に係る定着装置１０は、熱ローラー定着方式であったが、ベルトを使用するベルト定着方式であってもよい。なお、ベルト定着方式では、加圧ローラーと定着ローラーと加熱ローラーとが備えられる。加圧ローラーは第１回転部材に該当し、定着ローラーは第２回転部材に該当する。

本発明は、画像形成装置の分野に利用可能である。

１０ 定着装置
２０ 加熱ローラー
３０ 加圧ローラー
４０ 支持部材
４１ 回転中心
４２ 接続部分
５０ 付勢部材
６０ 係合部材
６１ 第１凹部
６２ 第２凹部
Ｄ１ 接線方向

Claims (8)

1. 被記録媒体にトナーを定着させる定着装置であって、
   第１回転部材と、
   前記第１回転部材に対向して配置され、前記第１回転部材と共にニップ部を形成する第２回転部材と、
   回転中心を中心にして回動可能であり、前記第１回転部材または前記第２回転部材に係合し、回動することによって前記ニップ部におけるニップ圧を変更可能な支持部材と、
   前記支持部材と接続部分で接続される付勢部材と、
   前記付勢部材および前記支持部材を介して、前記ニップ圧が第１ニップ圧となる加圧状態および前記ニップ圧が前記第１ニップ圧よりも小さい第２ニップ圧となる減圧状態のいずれか一方に変更可能な係合部材と
   を備え、
   前記加圧状態において、前記回転中心を中心とし前記接続部分を通る円の接線方向に前記付勢部材が向くように、前記係合部材は前記付勢部材の位置を変更し、
   前記減圧状態において、前記接線方向とは異なる方向に前記付勢部材が向くように、前記係合部材は前記付勢部材の位置を変更し、
   前記係合部材は、第１凹部と第２凹部とを有し、
   前記加圧状態において前記第１凹部と前記付勢部材とは接触し、前記減圧状態において前記第２凹部と前記付勢部材とは接触する、定着装置。
2. 前記係合部材は、円状の部材と楕円状の部材とを組み合わせた形状を有している、請求項１に記載の定着装置。
3. 前記係合部材は、線対称の形状を有している、請求項１または請求項２に記載の定着装置。
4. 前記加圧状態における前記係合部材の向きは、前記減圧状態における前記係合部材の向きに対して上下逆に向く、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. 前記付勢部材は、前記支持部材と前記係合部材との間に配置される、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。
7. 被記録媒体にトナーを定着させる定着装置であって、
   第１回転部材と、
   前記第１回転部材に対向して配置され、前記第１回転部材と共にニップ部を形成する第２回転部材と、
   回転中心を中心にして回動可能であり、前記第１回転部材または前記第２回転部材に係合し、回動することによって前記ニップ部におけるニップ圧を変更可能な支持部材と、
   前記支持部材と接続部分で接続される付勢部材と、
   前記付勢部材および前記支持部材を介して、前記ニップ圧が第１ニップ圧となる加圧状態および前記ニップ圧が前記第１ニップ圧よりも小さい第２ニップ圧となる減圧状態のいずれか一方に変更可能な係合部材と
   を備え、
   前記加圧状態において、前記回転中心を中心とし前記接続部分を通る円の接線方向に前記付勢部材が向くように、前記係合部材は前記付勢部材の位置を変更し、
   前記減圧状態において、前記接線方向とは異なる方向に前記付勢部材が向くように、前記係合部材は前記付勢部材の位置を変更し、
   前記係合部材は、円状の部材と楕円状の部材とを組み合わせた形状を有している、定着装置。
8. 被記録媒体にトナーを定着させる定着装置であって、
   第１回転部材と、
   前記第１回転部材に対向して配置され、前記第１回転部材と共にニップ部を形成する第２回転部材と、
   回転中心を中心にして回動可能であり、前記第１回転部材または前記第２回転部材に係合し、回動することによって前記ニップ部におけるニップ圧を変更可能な支持部材と、
   前記支持部材と接続部分で接続される付勢部材と、
   前記付勢部材および前記支持部材を介して、前記ニップ圧が第１ニップ圧となる加圧状態および前記ニップ圧が前記第１ニップ圧よりも小さい第２ニップ圧となる減圧状態のいずれか一方に変更可能な係合部材と
   を備え、
   前記加圧状態において、前記回転中心を中心とし前記接続部分を通る円の接線方向に前記付勢部材が向くように、前記係合部材は前記付勢部材の位置を変更し、
   前記減圧状態において、前記接線方向とは異なる方向に前記付勢部材が向くように、前記係合部材は前記付勢部材の位置を変更し、
   前記加圧状態における前記係合部材の向きは、前記減圧状態における前記係合部材の向きに対して上下逆に向く、定着装置。

Images