CN104823116B - 定影装置以及具有该定影装置的图像形成装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种定影装置，该定影装置具有定影辊(30)及加压辊(31)，其中，定影辊(30)具有定影带(35)，该定影带(35)位于设置于芯材(33)周围的弹性层(34)的外周上，并被热源(32)加热；加压辊(31)与定影辊(30)压力接触，形成通过转印有调色剂图像的记录介质(P)的定影夹持部(N)，在弹性层(34)的轴线方向的两端面(S1)上设置有凹陷的环状槽(70)，该环状槽(70)与芯材(33)及定影带(35)隔开间隔且沿圆周方向延伸，环状槽(70)的底部(71)位于比加压辊(31)在轴线方向上的两端面(S3)更靠内侧的位置上。

Description

定影装置以及具有该定影装置的图像形成装置

技术领域

本发明涉及一种使调色剂图像定影在记录介质上的定影装置以及具有该定影装置的图像形成装置。

背景技术

复印机和打印机等电子照相方式的图像形成装置具有使调色剂图像定影在纸张等记录介质上的定影装置。一般的定影装置具有：定影辊，其在芯材的外周上形成弹性层；加压辊，其与定影辊压力接触；加热装置，其设置于定影辊的内部或外部。该定影装置构成为：转印有调色剂图像的纸张通过形成于转动的各辊之间的定影夹持部，从而调色剂被加热而融化，使调色剂图像定影于纸张上。

在一般的定影装置中，定影辊(弹性层)的表面硬度比加压辊的表面硬度低(柔软)。近年来，为了实现图像形成的高速化，加压辊的推压力被设定的较高。这样做的目的在于：通过使柔软的定影辊(弹性层)产生较大的变形，来使定影夹持部的距离增长。在这种情况下，由于弹性层在轴线方向上也产生较大的变形，因而应力集中于芯材及弹性层的交界面上，从而产生在轴线方向上的两端部，弹性层从芯材上剥离下来的问题。

为了解决该问题，如图4所示，提出了一种定影装置100(参照专利文献1)，该定影装置100具有定影辊101及加压辊102，其中定影辊101具有封闭带105，该封闭带105隔着弹性层104设置于芯材103的周围；加压辊102与定影辊101压力接触，形成夹持部106，并且，在定影辊101的弹性层104的两端部具有台阶部G，台阶部G通过从弹性层104上切下与封闭带105相接触的一部分而形成。由于该定影装置中作为台阶部G的弹性层104的两端部不会被加压辊102 施加压力，因而能够抑制弹性层104从芯材103上剥离下来。

【专利文献1】日本发明专利公开公报特开2010-145958号

但是，上述定影装置100中作为台阶部G的弹性层104的两端部不能受到加压辊102施加的压力。因此，面向台阶部G的封闭带105的两端部处于在夹持部106上向弹性层104一侧屈曲的状态(参照图4)。当各辊101、102持续转动时，如果屈曲的封闭带105从夹持部106脱离的话，在自身的弹力的作用下屈曲的封闭带105恢复原状。因此，由于封闭带105的两端部伴随着各辊101、102的转动而反复折曲，因而屈曲部分可能产生破裂。因此，存在定影辊101的寿命缩短的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种定影装置以及具有该定影装置的图像形成装置，其能够抑制随着加压辊所施加压力的增加而带来的定影辊的损伤。

本发明的定影装置具有：定影辊，其具有定影带，该定影带位于设置在芯材周围的弹性层的外周上，且被热源加热；加压辊，其与所述定影辊压力接触，形成通过转印有调色剂图像的记录介质的定影夹持部，在所述弹性层的轴线方向上的两端面上设置有凹陷的环状槽，该环状槽与所述芯材及所述定影带隔开间隔且沿圆周方向延伸，所述环状槽的底部位于比所述加压辊的轴线方向的两端面更靠内侧的位置上。

另外，本发明的图像形成装置具有上述定影装置。

根据本发明，能够抑制弹性层从其与芯材的界面处剥离，同时防止定影带的破损，从而能够延长定影辊的使用寿命。

附图说明

图1是表示本发明的一种实施方式所涉及的彩色打印机的内部结构的大致情况的示意图。

图2是示意性地表示本发明的一种实施方式所涉及的定影装置的剖视图。

图3是沿图2中的Ⅲ-Ⅲ线剖切而成的剖面图。

图4是示意性地表示现有技术的定影装置的一部分的剖视图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。另外，下面，为了方便说明，图1及图2中箭头Fr表示彩色打印机的正面侧(前侧)。

参照图1，说明作为图像形成装置的彩色打印机1的整体结构。这里，图1是表示彩色打印机1的内部结构的大致情况的示意图。

彩色打印机1具有：装置主体2，其构成彩色打印机1的主要外观部分；供纸盒3，其设置于装置主体2的下部，用于收装作为记录介质的纸张P；出纸盘4，其设置于装置主体2的上表面上。另外，记录介质并不局限于纸张P，还可以为树脂薄膜及OHP片材等。

彩色打印机1在装置主体2内具有：供纸部11，其将放置于供纸盒3中的纸张P提供给传送路径10；图像形成部13，其使调色剂图像一次转印到中间转印带12上；二次转印夹持部14，其使一次转印的调色剂图像二次转印到纸张P上；定影装置15，其使二次转印的调色剂图像定影在纸张P上；控制装置16，其用于控制各个装置。

图像形成部13利用收装于四个调色剂盒20中的四种颜色(黄色(Y)、品红(M)、青色(C)、黑色(K))的补充用调色剂进行图像形成动作。图像形成部13包括四个感光鼓单元21及曝光器22，其中，曝光器22用于向各个感光鼓24的表面照射激光(参照图1中的箭头P)。

在中间转印带12的下侧，四个感光鼓单元21并列设置于前后方向上。各个感光鼓单元21包括：感光鼓24，其作为图像载体使用，且以能够转动的方式被支承；充电器25；显影器26；一次转印辊27；清洁单元28。充电器25、显影器26、一次转印辊27和清洁单元28按照转印过程顺序配置在感光鼓24的周围。

这里，说明彩色打印机1所进行的图像形成处理。在彩色打印机1接入电源后，控制装置16对定影装置15的温度设定等各种参数进行初始化。然后，由与彩色打印机1连接的电脑等输入图像数据，作出打印开始的指示后，控制装置16会执行如下图像形成动作。

首先，利用各充电器25使各感光鼓24的表面带电且具有规定电位之后，由各个曝光器22对各感光鼓24进行对应于图像数据的曝光。从而，在各感光鼓24上形成静电潜像，通过各调色剂盒20提供给各显影器26的各色调色剂将该静电潜像显影为调色剂图像。在向各一次转印辊27施加偏压后，各色调色剂图像依次一次转印到中间转印带12上，在该中间转印带12上形成全彩色的调色剂图像。另外，供纸盒3提供给供纸部11的纸张P通过传送路径10传送至二次转印夹持部14处。然后，在向二次转印夹持部14施加偏压后，全彩色的调色剂图像被二次转印至纸张P上。该纸张P由定影装置15进行定影处理之后，排出到出纸盘4上。另外，残留在各感光鼓24上的调色剂被清洁单元28回收。

参照图2及图3说明定影装置15。图2是示意性地表示定影装置15的剖视图。图3是沿图2中的Ⅲ-Ⅲ线剖切而成的剖面图。

如图2所示，定影装置15由定影辊30、加压辊31及IH(Induction Heating)定影单元32构成。

如图2及图3所示，定影辊30呈在左右方向(轴线方向)上较长的圆柱状。定影辊30具有：定影侧弹性层34，其设置于定影侧芯材33的外周上；定影带35，其设置于定影侧弹性层34的外周上。另外，定影带35随着定影侧芯材33及定影侧弹性层34的转动而转动。

定影侧芯材33例如由不锈钢或铝等金属材料形成，呈中空圆筒状。定影侧芯材33的左右两端部被设置于装置主体2上的一对轴承(未图示)支承，且该定影侧芯材33能够转动。定影侧芯材33的左右两端部具有台阶部33a，且该定影侧芯材33的左右两端部的直径较小(参照图3)。

如图3所示，在定影侧芯材33的左右两端部配置有防止偏移用凸缘36，该防止偏移用凸缘36分别朝定影侧芯材33的径向外侧延伸出来。各防止偏移用凸缘36呈圆环状。各防止偏移用凸缘36由定影侧芯材33的端面向轴线方向内侧套入，直到各防止偏移用凸缘36与台阶部33a相抵接，通过使卡止环37与定影侧芯材33的端部相嵌合，来防止各防止偏移用凸缘36脱落。各防止偏移用凸缘36安装于定影侧芯材33上，且各防止偏移用凸缘36能够相对于定影侧芯材33转动。

定影侧弹性层34设置于定影侧芯材33的位于左右一对的台阶部33a之间的部分的外周上。详细来讲，定影侧弹性层34的轴线方向(左右方向)上的长度L1稍短于左右一对的台阶部33a(防止偏移用凸缘36)之间的距离D1。定影侧弹性层34例如由厚度10mm的硅材料的海绵等具有耐热性及弹性的材料形成。另外，上述定影侧弹性层34的厚度只是一个例子，还可以适当地进行变更。

定影带35设置于定影侧弹性层34的外周上。详细来讲，定影带35在轴线方向(左右方向)上的长度L2稍短于左右一对的台阶部33a(防止偏移用凸缘36)之间的距离D1，并且，稍长于定影侧弹性层34的轴线方向上的长度L1。

如图2所示，定影带35例如由如下几部分构成：定影带侧弹性层41，其沿圆周方向设置在该基材40上；定影带侧离型层42，其覆盖定影带侧弹性层41。

基材40例如由厚度30μm～40μm的镍等金属材料形成。定影带侧弹性层41例如由厚度200μm～300μm的硅橡胶等具有耐热性及弹性的材料形成。定影带侧离型层42例如由厚度30μm的PFA管形成。另外，上述基材40、定影带侧弹性层41及定影带侧离型层42的厚度只是一个例子，还可以适当地进行各种变更。

如图2及图3所示，加压辊31呈在左右方向上较长的圆柱状。加压辊31具有加压侧离型层52，该加压侧离型层52隔着加压侧弹性层51设置于加压侧芯材50的周围。

加压侧芯材50例如由不锈钢或铝等金属材料形成，呈中空圆筒状。加压侧芯材50的左右两端部被设置于装置主体2上的一对轴承(未图示)支承，且该加压侧芯材50能够转动。加压侧芯材50的左右两端部具有台阶部50a，且该加压侧芯材50的左右两端部直径较小(参照图3)。

如图3所示，加压侧弹性层51设置于加压侧芯材50的位于左右一对的台阶部50a之间的部分的外周上。详细来讲，加压侧弹性层51在轴线方向(左右方向)上的长度L3与左右一对的台阶部50a之间的距离大致相同，且该长度L3稍短于定影侧弹性层34在轴线方向上的长度L1。加压侧弹性层51例如由厚度2.0mm的硅橡胶等具有耐热性及弹性的材料形成。

加压侧离型层52设置于加压侧弹性层51的外周上。加压侧离型层52在轴线方向(左右方向)上的长度L4与加压侧弹性层51在轴线方向上的长度L3大致相同。加压侧离型层52例如由厚度0.05mm的PFA管形成。另外，上述加压侧弹性层51及加压侧离型层52的厚度只是一个例子，还可以适当地进行各种变更。

上述加压辊31由省略图示的驱动机构(马达及齿轮系等)驱动转动。在施力机构(未图示)所施加的力的作用下，定影辊30被加压辊31推压，且该定影辊30向与加压辊31的转动方向相反的方向从动转动。另外，驱动机构也可以驱动定影辊30转动，使加压辊31从动转动。

如图2及图3所示，加压辊31与定影辊30压力接触，形成通过转印有调色剂图像的纸张P的定影夹持部N。定影夹持部N沿着纸张P的传送路径10形成于定影辊30与加压辊31之间。另外，由于定影辊30的表面硬度(主要是定影侧弹性层34及定影带侧弹性层41的硬度)被设定为比加压辊31的表面硬度(主要是加压侧弹性层51的硬度)低(柔软)，因而定影辊30在定影夹持部N处被加压辊31挤压凹陷。即，定影侧弹性层34及定影带35在定影夹持部N处在径向发生较大的位移。

另外，定影侧弹性层34及定影带35在定影夹持部N处在轴线方向也发生较大的位移。但是，定影侧弹性层34及定影带35在轴线方向发生的位移受到左右一对的防止偏移用凸缘36的限制。

在定影夹持部N的纸张P进入侧配置有纸张进入引导件53。纸张进入引导件52配置于加压辊31一侧，将传送路径10上传送的纸张P引导至定影夹持部N中。另外，分离板54配置于定影夹持部N的纸张P送出侧。分离板54被施力部件(未图示)向定影带35一侧施力。分离板54的顶端部与定影带35的外周面稍微隔开间隔配置。通过定影夹持部N的纸张P被分离板54从定影带35上剥离下来。另外，虽然省略了图示，但是在定影辊30的附近设置有温度传感器(热敏电阻)，该温度传感器(热敏电阻)用于检测定影带35的温度。

如图2所示，IH定影单元32作为加热定影带35的热源，隔着定影带30设置于定影夹持部N的相反一侧。IH定影单元32具有：线圈卷筒60，其呈大致半圆筒状，用于罩住定影辊30；IH线圈61，其支承于线圈卷筒60上；拱形铁芯62，其用于罩住IH线圈61；一对侧铁芯63。

IH线圈61隔着线圈卷筒60配置于定影带35的相反一侧。即，IH定影单元32构成所谓的“外包IH”。拱形铁芯62及一对侧铁芯63例如由铁氧体构成。各铁芯62、63形成使IH线圈61发出的磁通通过的磁路。

设置于彩色打印机1上的控制装置16具有CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)或RAM(Random Access Memory)等存储部及接口等(均未图示)。控制装置16与具有定影装置15的彩色打印机1的各装置等连接。控制装置16根据存储部中存储的程序或数据，统一控制彩色打印机1。

这里，对定影装置15的作用进行说明。

根据温度传感器的检测结果，控制装置16控制对IH定影单元32(IH线圈61)的驱动。详细来讲，控制装置16向线圈驱动部(未图示)输送驱动信号，线圈驱动部向IH线圈61提供高频电流。从而， 定影带35被IH线圈61所产生的高频磁场加热。另外，控制装置16控制对驱动机构的驱动，使加压辊31转动。从而，使在与加压辊31之间形成定影夹持部N的定影辊30从动转动。

在图像形成处理中，转印有调色剂图像的纸张P通过定影夹持部N而被进行定影处理。详细来讲，当纸张P通过定影夹持部N时，纸张P被定影辊30(定影带35)加热，同时被加压辊31推压。从而，纸张P上的调色剂被加热及加压，从而使调色剂图像定影于纸张P上。

但是，由于彩色打印机1的图像形成处理需要高速化，因而定影装置15的各辊30、31的转动速度也需要高速化。为了适应这种高速化，需要增大加压辊31对定影辊30的推压力。从而，由于柔软的定影辊30发生较大变形，定影夹持部N的距离变长，因而能够确保适当的调色剂定影效果。但是，在定影夹持部N中，当定影辊30的定影侧弹性层34产生较大变形时，可能会产生定影侧弹性层34从其与定影侧芯材33的交界面处剥离或定影带35的左右端部(轴线方向上的端部)折曲等问题。

为了解决该问题，如图3所示，本实施方式所涉及的定影装置15具有环状槽70，该环状槽70由定影侧弹性层34在轴线方向上的两端面S1向内侧凹进。在定影侧弹性层34于轴线方向上的两端面S1上，各环状槽70与定影侧芯材33及定影带35隔开间隔且沿周向凹进。另外，由于各辊30、31在轴线方向上的两端部分别具有大致相同的形状，因而在下面的说明中，着眼于其中一个端部进行说明。

环状槽70形成于定影侧弹性层34的厚度部分的大致中间部。环状槽70由定影侧弹性层34的端面S1向内侧凹进，环状槽70的底部71具有半圆形的剖面，且该环状槽70的剖面的两侧边互相平行。即，环状槽70具有呈大致字母U形的剖面，并且，由于环状槽70的存在，定影侧弹性层34的端部形成为拱形。因此，在环状槽70的径向内侧及外侧，定影侧弹性层34以规定的层厚与定影侧芯材33及定影带35接触。以下将与该定影侧芯材33和定影带35这二者接触的部分称为“弹性支承部72”。

环状槽70的底部71位于比加压辊31(加压侧弹性层51及加压侧离型层52)在轴线方向上的端面S3更靠内侧的位置上。

如上所述，定影侧弹性层34在轴线方向上的长度L1比定影带35在轴线方向上的长度L2短，并且，比加压侧弹性层51(加压侧离型层52)在轴线方向上的长度L3(L4)长。即，按照加压侧弹性层51(加压侧离型层52)、定影侧弹性层34、定影带35的顺序(L3(L4)<L1<L2)，在轴线方向上的长度逐渐变长。因此，定影带35的端面S2位于比加压辊31的端面S3更靠外侧的位置上。另外，定影侧弹性层34的端面S1位于比加压辊31的端面S3更靠外侧的位置上，同时位于比定影带35的端面S2更靠内侧的位置上。因此，径向外侧的弹性支承部72能够支承定影带35的端部，且能够承受来自加压辊31的推压力。另外，径向内侧的弹性支承部72与定影侧芯材33相接触。

另外，左右一对的环状槽70的底部71之间的区域为定影夹持部N的有效加压区域D2。有效加压区域D2的长度形成为能够对可形成图像的最大尺寸的纸张P进行适当的定影处理的长度。

根据以上说明的实施方式所涉及的定影装置15，在定影侧弹性层34的两端面S1上，留出定影侧弹性层34与定影侧芯材33及定影带35接触的部分(弹性支承部72)，设置凹形的环状槽70。即，当从轴线方向观察定影辊30时，定影侧芯材33、定影侧弹性层34、环状槽70(形成的空间)、定影侧弹性层34及定影带35层积在一起。另外，环状槽70比加压辊31在轴线方向上的两端面S3更向内侧凹进。因此，由于环状槽70的存在，加压辊31向定影辊30在轴线方向上的两端部施加的压力无法直接作用于定影侧芯材33及定影侧弹性层34的交界面上。从而，抑制应力集中于定影侧芯材33及定影侧弹性层34的交界面上，从而能够抑制定影侧弹性层34从其与定影侧芯材33的交界面处剥离。

另外，在定影辊30于轴线方向上的两端部，位于定影带35的径向内侧的定影侧弹性层34能够受到由加压辊31施加的压力。特别是， 由于定影侧弹性层34的轴线方向两端面S1位于比加压辊31的轴线方向两端面S3更靠外侧的位置上，因而能够适当地接受由加压辊31施加的压力。从而，能够抑制定影带35的两端部的屈曲，也能够抑制定影带35反复承受弯曲应力所造成的破损。

另外，在定影夹持部N中，在轴线方向上发生位移的定影侧弹性层34可能会与定影带35的基材40(镍)的端部相接触，从而造成定影侧弹性层34损伤。从这点看来，根据本实施方式所涉及的定影装置15，由于定影侧弹性层34在轴线方向上的两端面S1位于比定影带35的在轴线方向上的两端面S2更靠内侧的位置上，因而能够防止定影侧弹性层34于轴线方向上的两端部在轴线方向上发生位移，从而防止定影侧弹性层34与定影带35的边(端部)相接触。从而，能够有效地防止定影侧弹性层34在轴线方向上的两端部发生损伤。

另外，根据本实施方式所涉及的定影装置15，由于环状槽70的底部71具有半圆形的剖面，因而定影侧弹性层34的端部形成拱状。因此，能够分散由加压辊31通过定影带35施加到定影侧弹性层34的端部的压力。从而，能够抑制应力的集中，也能够防止具有环状槽70的定影侧弹性层34的损伤。

另外，根据具有以上说明的实施方式所涉及的定影装置15的彩色打印机1，能够抑制定影辊30的轴线方向两端部的定影侧弹性层34从其与定影侧芯材33的交界面处剥离，同时能够抑制定影带35在轴线方向上的两端部因反复受到弯曲应力所造成的损伤。从而，能够延长定影辊30的使用寿命。因此，能够削减对定影装置15的维护频率，同时也能够降低更换定影辊30等的成本。

另外，为了防止定影侧弹性层34的损伤，环状槽70的底部71具有半圆形的剖面，但是本发明并不局限于此。例如，如果能够确保防止定影侧弹性层34的损伤的话，环状槽70的底部71也可以具有矩形剖面或三角形(字母V形)剖面。

另外，虽然省略了图示，但是定影带35也可以安装在定影辊30(定影侧芯材33及定影侧弹性层34)与一个以上的其他辊(例如张 力辊)之间。

另外，由于上述本发明的实施方式是本发明所涉及的定影装置以及具有该定影装置的图像形成装置的优选实施方式，因而在上述实施方式中提出了各种适用于本发明的技术上的优选限定，但是只要没有特别限定本发明的记载，本发明的技术范围就不局限于该实施方式。另外，上述本发明的实施方式的结构要素还可以适当地替换为现有结构要素等，也可以进行包括将其与其他现有构成要素组合使用在内的各种变形，上述的本发明的实施方式中的记载并非是对权利要求书中所记载的发明内容的限定。

Claims (6)

1.一种定影装置，其特征在于，

具有定影辊及加压辊，其中，

所述定影辊具有定影带，该定影带位于设置于芯材周围的弹性层的外周上，且该定影带被热源加热，

所述加压辊与所述定影辊压力接触，形成通过转印有调色剂图像的记录介质的定影夹持部，

在所述弹性层的轴线方向上的两端面上的、所述弹性层的厚度的中间部形成有环状槽，该环状槽沿所述芯材及所述定影带的圆周方向凹设，

所述环状槽的底部位于比所述加压辊的轴线方向的两端面更靠内侧的位置上。

2.根据权利要求1所述的定影装置，其特征在于，

所述定影带在轴线方向的两端面位于比所述加压辊在轴线方向的两端面更靠外侧的位置上，

所述弹性层在轴线方向上的两端面位于比所述加压辊在轴线方向上的两端面更靠外侧的位置上，并且位于比所述定影带在轴线方向上的两端面更靠内侧的位置上。

3.根据权利要求1所述的定影装置，其特征在于，

所述环状槽的底部具有半圆形的剖面。

4.根据权利要求1所述的定影装置，其特征在于，

在所述芯材的轴线方向的两端部分别配置有防止偏移用凸缘，该防止偏移用凸缘朝径向外侧延伸出来，

所述弹性层在轴线方向上的长度比一对防止偏移用凸缘之间的距离短。

5.根据权利要求1所述的定影装置，其特征在于，

所述定影辊的表面硬度比所述加压辊的表面硬度低。

6.一种图像形成装置，其特征在于，

具有权利要求1所述的定影装置。