JP2005338677A - Fixing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、静電複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に装着されて、用紙上の未定着トナーを用紙に溶融定着させる定着装置に関する。 The present invention relates to a fixing device that is mounted on an image forming apparatus such as an electrostatic copying machine, a printer, or a facsimile machine and melts and fixes unfixed toner on a sheet to the sheet.
定着ローラを内部からではなく、外部から加熱するよう構成された定着装置はすでに知られている。この種の定着装置の一例は、定着ローラと、定着ローラに圧接された圧ローラと、定着ローラに圧接されかつ加熱手段を内蔵した複数の熱ローラとを備えている(特許文献1参照)。定着ローラは、鉄製の中空管からなる心金と、心金の周囲を被覆するシリコンゴムから構成されている。また熱ローラの各々は、表面をフッ素樹脂でコーティングしたアルミニウム製の中空管から構成されている。 A fixing device configured to heat the fixing roller not from the inside but from the outside is already known. An example of this type of fixing device includes a fixing roller, a pressure roller that is pressed against the fixing roller, and a plurality of heat rollers that are in pressure contact with the fixing roller and incorporate a heating unit (see Patent Document 1). The fixing roller is composed of a mandrel made of an iron hollow tube and silicon rubber covering the periphery of the mandrel. Each of the heat rollers is constituted by an aluminum hollow tube whose surface is coated with a fluororesin.
上記定着装置は、定着ローラの表面を直接加熱するので、定着ローラの昇温時間を短縮でき、したがってウォームアップ時間を短縮できる。しかしながら、複数の熱ローラによる定着ローラへの熱の供給は、熱ローラの各々と定着ローラとの間のわずかなニップ幅に限定されるので、熱の供給量が制限される。その結果、定着ローラの昇温時間を更に短縮したい場合には、該ニップ幅を広げる必要があるが、該ニップ幅を広げた場合には、定着ローラに対する局部的な負荷が増加するので、定着ローラの駆動トルクが増加し、駆動系を強化する必要が生ずる。また、定着ローラのシリコンゴムの損傷を早めて耐久性を損なうおそれがある。 Since the fixing device directly heats the surface of the fixing roller, the temperature raising time of the fixing roller can be shortened, and therefore the warm-up time can be shortened. However, since the supply of heat to the fixing roller by the plurality of heat rollers is limited to a slight nip width between each of the heat rollers and the fixing roller, the amount of heat supply is limited. As a result, when it is desired to further shorten the heating time of the fixing roller, it is necessary to widen the nip width. However, when the nip width is widened, a local load on the fixing roller increases, so that fixing is performed. The driving torque of the roller increases, and it becomes necessary to strengthen the driving system. In addition, there is a possibility that the silicon rubber of the fixing roller is damaged early and the durability is impaired.
上記問題を解決することができる定着装置は、本出願人である京セラミタ株式会社によって既に出願されている。この定着装置の一例は、定着ローラと、定着ローラに対し下方から圧接された圧ローラと、相互に間隔を置いて配置された2個のベルト支持ローラと、ベルト支持ローラの各々間に巻き掛けられた無端ベルトとを備えている。無端ベルトの外周面の一部領域は定着ローラの外周面の一部領域に圧接されている。1個のベルト支持ローラは、加熱手段が内蔵されたヒートローラから構成されている。ヒートローラであるベルト支持ローラと、他の1個のベルト支持ローラとは、それぞれ定着ローラの回転方向上流側及び下流側において定着ローラの外周面の外側に間隔をおいて配置されている。この定着装置においては、定着ローラの外周面の一部領域に沿って、柔軟性のある無端ベルトが圧接されてニップ領域を形成するので、定着ローラを加熱するためのニップ幅を従来よりも大幅に増加することができる。その結果、定着ローラに対する局部的な負荷を増加することなく、しかも定着ローラの耐久性を損なうことなく、定着ローラの昇温時間を短縮して定着装置のウォームアップ時間を短縮することを可能にする。 A fixing device capable of solving the above problems has already been filed by Kyocera Mita Co., Ltd., the present applicant. An example of this fixing device is a winding roller, a pressure roller pressed against the fixing roller from below, two belt support rollers arranged at a distance from each other, and a belt support roller. And an endless belt. A part of the outer peripheral surface of the endless belt is in pressure contact with a part of the outer peripheral surface of the fixing roller. One belt support roller is composed of a heat roller with a built-in heating means. The belt support roller, which is a heat roller, and the other belt support roller are disposed on the outer side of the outer peripheral surface of the fixing roller at an upstream side and a downstream side in the rotation direction of the fixing roller, respectively. In this fixing device, a flexible endless belt is pressed against a part of the outer peripheral surface of the fixing roller to form a nip region, so that the nip width for heating the fixing roller is significantly larger than the conventional one. Can be increased. As a result, it is possible to shorten the warm-up time of the fixing device by increasing the heating time of the fixing roller without increasing the local load on the fixing roller and without impairing the durability of the fixing roller. To do.
しかしながら、上記定着装置には、次のような解決すべき技術的課題が存在することが判明した。すなわち、1個のベルト支持ローラを、無端ベルトに回転駆動力を伝達する駆動ローラから構成し、無端ベルトの内周面における周方向の一部領域を駆動ローラの外周面における周方向の一部領域に巻き掛けることにより、駆動ローラから無端ベルトに回転駆動力を伝達することができる。ヒートローラを介して無端ベルトに伝達された加熱手段による熱を定着ローラに効率よく伝達するために、無端ベルトの外周面は、定着ローラに対し相当大きなニップ幅を持って圧接させられている。このように、無端ベルトが、ヒートローラ、ベルト支持ローラあるいは定着ローラなどに巻き掛けられ、あるいは圧接させられた状態で、長時間待機させられると、無端ベルトの、ヒートローラ、ベルト支持ローラあるいは定着ローラとの接触部において、若干の変形(型付き)が生ずるおそれがある。無端ベルトにこのような変形が生ずると、駆動ローラから無端ベルトへの駆動力の伝達が所要のとおり十分に行われなくなり、スリップなどが発生して無端ベルトの走行性が不均一となり、定着ローラとの接触時間が一定でなくなる。無端ベルトと定着ローラの接触時間が一定でなくなると、無端ベルトから定着ローラへの熱の伝達が不均一、あるいは不十分となり、定着不良、あるいは定着ローラの昇温時間の遅延、といった不具合が発生することになる。このような不具合を防止するための一つの手段として、無端ベルトの内周面又は駆動ローラの表面に薄い耐熱性ゴムを塗布することにより、駆動ローラの、無端ベルトに対する駆動力を増大させることが考えられる。しかしながらこの手段によれば、無端ベルト又は駆動ローラの熱容量が大きくなり、定着ローラの昇温時間が遅くなるという問題が発生する。このため、上記定着装置には更なる改善が要望されているところであった。
本発明の目的は、駆動ローラの、無端ベルトに対する駆動力を十分に確保するとともに、無端ベルトから定着ローラへの熱の伝達を均一化して、定着ローラの昇温時間を短縮することを可能にする、新規な定着装置を提供することである。 The object of the present invention is to ensure a sufficient driving force of the driving roller to the endless belt and to make the heat transfer from the endless belt to the fixing roller uniform so as to shorten the heating time of the fixing roller. And providing a novel fixing device.
本発明によれば、
定着ローラと、定着ローラに圧接された圧ローラとを備えている定着装置において、
相互に間隔をおいて配置された複数のベルト支持ローラと、ベルト支持ローラの各々間に巻き掛けられた無端ベルトとを備え、
無端ベルトの外周面の一部領域は定着ローラの外周面の一部領域に圧接され、少なくとも1個のベルト支持ローラは、発熱部を有する加熱手段により加熱されるヒートローラから構成され、
ヒートローラ以外の少なくとも1個のベルト支持ローラは、無端ベルトに回転駆動力を伝達する駆動ローラから構成され、駆動ローラの長さ及び無端ベルトの幅は該発熱部の長さよりも大きく形成され、駆動ローラの、該発熱部以上の長さを有する中間領域の軸方向外側に位置する端領域における片方又は両方と、該片方又は両方に対応する無端ベルトの片側領域又は両側領域との間には、無端ベルトに対し、該中間領域との間におけるよりも少ない滑りで駆動力が伝達される駆動力伝達手段が配設されている、
ことを特徴とする定着装置、が提供される。
駆動力伝達手段は、駆動ローラの、該中間領域の表面における摩擦係数よりも高い摩擦係数を有する部材を該端領域の両方の表面に配設することにより構成される、ことが好ましい。
駆動力伝達手段は、駆動ローラの、該端領域の両方の表面における摩擦係数が該中間領域の表面における摩擦係数よりも高くなるよう、該端領域の両方の表面粗さを該中間領域の表面粗さよりも粗く形成することにより構成される、ことが好ましい。
駆動ローラの、該端領域の両方の外径は、該中間領域の外径よりも小さく形成されている、ことが好ましい。
駆動ローラにおける該端領域の両方は、外径が軸方向内側から軸方向外側端まで徐々に小さくなる領域を含んでいる、ことが好ましい。
駆動力伝達手段は、駆動ローラの、該端領域の両方の表面に形成された環状溝と、無端ベルトの内周面における幅方向両側部に形成された環状突部とから構成され、無端ベルトの環状突部の各々における周方向の一部領域は、駆動ローラの、対応する環状溝における周方向の一部領域に嵌合させられる、ことが好ましい。
駆動力伝達手段は、駆動ローラの、該端領域の両方の表面に形成された環状突部と、無端ベルトの内周面における幅方向両側部に形成された環状溝とから構成され、無端ベルトの環状溝の各々における周方向の一部領域は、駆動ローラの、対応する環状突部における周方向の一部領域に嵌合させられる、ことが好ましい。
駆動力伝達手段は、駆動ローラの、該端領域の片方又は両方の表面に周方向に等間隔をおいて配設された複数の係止突起と、無端ベルトの内周面における幅方向片側部又は両側部に周方向に等間隔をおいて形成された複数の被係止穴とから構成され、無端ベルトの被係止穴の幾つかは、駆動ローラの、対応する係止突起に嵌合係止させられる、ことが好ましい。
According to the present invention,
In a fixing device including a fixing roller and a pressure roller pressed against the fixing roller,
A plurality of belt support rollers spaced from each other, and an endless belt wound around each of the belt support rollers;
A partial region of the outer peripheral surface of the endless belt is pressed against a partial region of the outer peripheral surface of the fixing roller, and at least one belt support roller is composed of a heat roller that is heated by heating means having a heat generating portion,
At least one belt support roller other than the heat roller is composed of a drive roller that transmits a rotational driving force to the endless belt, and the length of the drive roller and the width of the endless belt are formed larger than the length of the heat generating portion, Between one or both of the end regions located on the axially outer side of the intermediate region having a length equal to or longer than the heat generating portion of the drive roller and one or both regions of the endless belt corresponding to the one or both The driving force transmitting means for transmitting the driving force with less slippage between the endless belt and the intermediate region is disposed.
A fixing device is provided.
The driving force transmitting means is preferably configured by disposing a member having a friction coefficient higher than that of the surface of the intermediate region of the driving roller on both surfaces of the end region.
The driving force transmitting means reduces the surface roughness of both end regions to a surface of the intermediate region so that the friction coefficient of both surfaces of the end region of the driving roller is higher than the friction coefficient of the surface of the intermediate region. It is preferable to be formed by forming it rougher than the roughness.
It is preferable that the outer diameter of both of the end regions of the driving roller is smaller than the outer diameter of the intermediate region.
Both of the end regions of the drive roller preferably include a region where the outer diameter gradually decreases from the axially inner side to the axially outer end.
The driving force transmission means includes an annular groove formed on both surfaces of the end region of the driving roller, and annular protrusions formed on both sides in the width direction on the inner peripheral surface of the endless belt. It is preferable that a partial region in the circumferential direction of each of the annular protrusions is fitted to a partial region in the circumferential direction of the corresponding annular groove of the drive roller.
The driving force transmission means includes an annular protrusion formed on both surfaces of the end region of the driving roller, and annular grooves formed on both sides in the width direction on the inner peripheral surface of the endless belt. It is preferable that a partial region in the circumferential direction of each of the annular grooves is fitted to a partial region in the circumferential direction of the corresponding annular protrusion of the drive roller.
The driving force transmitting means includes a plurality of locking protrusions arranged at equal intervals in the circumferential direction on one or both surfaces of the end region of the driving roller, and one side portion in the width direction on the inner peripheral surface of the endless belt. Alternatively, it is composed of a plurality of locked holes formed at equal intervals in the circumferential direction on both sides, and some of the locked holes of the endless belt are fitted to the corresponding locking protrusions of the drive roller It is preferable to be locked.
以下、本発明に従って構成された定着装置の好適な実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of a fixing device configured according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1及び図2を参照して、本発明に従って構成された定着装置の一実施形態は、定着ローラ2と、定着ローラ2に対し下方から圧接された圧ローラ4と、相互に間隔を置いて配置された複数の、実施形態においては2個のベルト支持ローラ6及び8と、ベルト支持ローラ6及び8の各々間に巻き掛けられた無端ベルト10とを備えている。無端ベルト10の外周面の一部領域は定着ローラ2の外周面の一部領域に圧接されている。少なくとも1個のベルト支持ローラ、実施形態においては、1個のベルト支持ローラ6は、発熱部6HHを有する加熱手段により加熱されるヒートローラから構成されている。実施形態において、ベルト支持ローラ6は、発熱部6HHを有する加熱手段6Hが内蔵されたヒートローラから構成されかつ、加熱手段6Hは、発熱部6HHを有するハロゲンヒータから構成されている。加熱手段6Hがハロゲンヒータから構成される場合、発熱部6HHは、フィラメントからなる発光部から構成される。
Referring to FIGS. 1 and 2, one embodiment of a fixing device configured according to the present invention is provided with a
ヒートローラ6以外の少なくとも1個のベルト支持ローラ、実施形態において1個のベルト支持ローラ8は、無端ベルト10に回転駆動力を伝達する駆動ローラから構成されている。駆動ローラであるベルト支持ローラ8の長さ8L及び無端ベルト10の幅(図2において左右方向の幅)10Wは、ヒートローラであるベルト支持ローラ6に内蔵された加熱手段6Hの発熱部6HHの長さ6HHLよりも大きく形成されている。駆動ローラであるベルト支持ローラ8の、上記発熱部6HH以上の長さを有する中間領域8Cの軸方向外側に位置する端領域8A及び8Bにおける片方又は両方と、該片方又は両方に対応する無端ベルト10の片側領域又は両側領域との間には、無端ベルト10に対し、中間領域8Cとの間におけるよりも少ない滑りで駆動力が伝達される駆動力伝達手段が配設されている。駆動力伝達手段については後述する。
At least one belt support roller other than the
駆動ローラであるベルト支持ローラ8の端領域8A及び8Bの長さ(軸方向長さ)は実質的に同じである。駆動ローラであるベルト支持ローラ8の長さ(全長)8Lは、中間領域8Cの長さに、端領域8A及び8Bの長さを加えた合計の長さである。定着装置を鉛直上方から見て、定着ローラ2、圧ローラ4、ヒートローラであるベルト支持ローラ6及び駆動ローラであるベルト支持ローラ8の各々は、各々の軸線(相互に平行な水平軸線)に直交しかつ各々の中心を通る中心線が、無端ベルト10の幅方向の中心を通る中心線と共通の中心線CLを有するよう配置されている。定着ローラ2と圧ローラ4の長さは、相互に実質的に同じでありかつ、上記発熱部6HHの長さ6HHLとほぼ同じ長さ、実施形態においては若干短く形成されている。ヒートローラであるベルト支持ローラ6の長さ6Lと、駆動ローラであるベルト支持ローラ8の長さ8Lとは実質的に同じに形成されている。
The lengths (axial lengths) of the
定着装置は、図1において紙面の表裏方向に間隔をおいては配設された一対の側壁を含むハウジングを備えており(いずれも不図示)、定着ローラ2、圧ローラ4及びベルト支持ローラ6及び8は、側壁の各々間に回転自在にかつ相互に平行に支持されている。ベルト支持ローラ6及び8のうち1個のベルト支持ローラ、実施形態においては、駆動ローラであるベルト支持ローラ8は、定着ローラ2に対し無端ベルト10を介して圧接されている。このベルト支持ローラ8は、無端ベルト10の外周面の一部領域が定着ローラ2の外周面の一部領域に圧接されることにより形成される、定着ローラ2に対する無端ベルト10のニップ領域10Nにおいて、定着ローラ2の回転方向(図1において時計方向)における最下流位置(図1において右端)に配置されている。
The fixing device includes a housing including a pair of side walls that are spaced apart from each other in the front and back direction of the paper surface in FIG. 1 (none is shown), and includes a fixing
定着ローラ2を軸方向に見て(図1において紙面を表から裏に見て)、定着ローラ2の軸心を通る仮想水平線をx軸、定着ローラ2の軸心を通ってx軸に直交する仮想鉛直線をy軸としたとき、駆動ローラであるベルト支持ローラ8は、定着ローラ2の外周面に対し、実質的に第1象限において無端ベルト10を介して圧接されるよう配置されている。他方、ヒートローラであるベルト支持ローラ6は、ベルト支持ローラ8に対し定着ローラ2の回転方向上流側であり、かつ用紙Pの搬送方向下流側において(第2象限において)、定着ローラ2の外周面の外側に間隔をおいて配置されている。加熱手段6Hは、ヒートローラであるベルト支持ローラ6の中心領域において、該側壁の各々間に静止状態で支持されている。
When the fixing
定着ローラ2には、ギヤ2Gが一体的に配設され、ギヤ2Gは、駆動源である電動モータMに、他のギヤなどからなる図示しない動力伝達機構を介して駆動結合されている。駆動ローラであるベルト支持ローラ8には、ギヤ8Gが一体的に配設され、ギヤ8Gは、定着ローラ2のギヤ2Gに噛み合わされている。ヒートローラであるベルト支持ローラ6は、無端ベルト10を介して従動回転させられるよう配設されている。
The fixing
定着ローラ2及び圧ローラ4は、金属、例えばSUSあるいは鉄製の心金と、心金を覆う弾性部材であるソリッドのシリコンゴムあるいは発泡シリコンゴムと、シリコンゴムあるいは発泡シリコンゴムを被覆するPFAチューブとから構成することができる。シリコンゴムあるいは発泡シリコンゴムの外周面をPFAチューブにより被覆する構成に代えて、シリコンゴムあるいは発泡シリコンゴムの外周面を、トナーの離型層であるフッ素樹脂をコートする構成としてもよい。ヒートローラであるベルト支持ローラ6は、SUSあるいはアルミニウムなどの金属製、実施形態においてはアルミニウム製の中空管から構成されている。駆動ローラであるベルト支持ローラ8は、SUSあるいはアルミニウムなどの金属製、実施形態においてはアルミニウム製の中空管から構成されている。
The fixing
上記駆動力伝達手段は、駆動ローラであるベルト支持ローラ8の、中間領域8Cの表面(すなわちアルミニウム製の中空管の表面)の摩擦係数よりも高い摩擦係数を有する部材を端領域8A及び8Bの両方の表面に配設することにより構成されている。実施形態において、駆動力伝達手段は、耐熱性の合成ゴム、例えば、シリコンゴムあるいはフッ素ゴムなどを、端領域8A及び8Bの両方の表面に塗布あるいは貼着することにより構成されている。駆動ローラであるベルト支持ローラ8の、中間領域8Cの表面の摩擦係数よりも高い摩擦係数を有する他の部材としては、例えば、セラミック紛あるいは金属紛などを挙げることができる。セラミック紛は焼付けなどにより、また金属紛は溶射などにより、それぞれベルト支持ローラ8の端領域8A及び8Bにおける表面に付着させることができる。駆動ローラであるベルト支持ローラ8は、ヒートローラであるベルト支持ローラ6よりも小径に形成されている。これは、ベルト支持ローラ8による熱損失を少なくするためなどの理由による。無端ベルト10は、ポリイミド樹脂、NiあるいはSUSから形成することができるが、実施形態においてはポリイミド樹脂から形成されている。加熱手段6Hはハロゲンヒータから構成されているが、他の加熱手段、例えば、電磁誘導加熱用の励磁コイル(IHコイル)から構成してもよい。電磁誘導加熱用の励磁コイルは、ベルト支持ローラ6に内蔵されるか、又はベルト支持ローラ6の半径方向外側に配置され、ベルト支持ローラ6は内側又は外側から加熱されることになる。
The driving force transmitting means includes
定着作動時、定着ローラ2が電動モータMにより図1において時計方向に回転駆動されると、圧ローラ4は反時計方向に従動させられる。同時に駆動ローラであるベルト支持ローラ8は、ギヤ2G及び8Gを介して定着ローラ4により回転駆動させられる。ヒートローラであるベルト支持ローラ6は、無端ベルト10を介して図1において反時計方向に従動回転させられる。加熱手段6Hを構成するハロゲンヒータが通電され、発熱部6HHの発熱が開始されると、発熱部6HHによる熱は、ヒートローラであるベルト支持ローラ6を介して無端ベルト10に伝達される。無端ベルト10に伝達された熱は、ニップ領域10Nにおいて定着ローラ2に伝達され、定着ローラ2の昇温が開始される。定着ローラ2に伝達された熱は圧ローラ4にも伝達される。定着ローラ2の表面温度が常温から所定の温度に達した後、片面(上面)にトナーが転写された用紙Pが図1において右から左に向かってほぼ水平に搬送され、定着ローラ2及び圧ローラ4のニップ部を通過すると、用紙Pの片面に転写された未定着トナーは、定着ローラ2によって用紙Pの片面に溶融定着される。
When the fixing
本発明による上記定着装置において、駆動ローラであるベルト支持ローラ8の長さ8L及び無端ベルト10の幅10Wは発熱部6HHの長さ6HHLよりも大きく形成され、駆動ローラであるベルト支持ローラ8の、発熱部6HH以上の長さを有する中間領域8Cの軸方向外側に位置する端領域8A及び8Bにおける片方又は両方と、該片方又は両方に対応する無端ベルト10の片側領域又は両側領域との間には、無端ベルト10に対し、中間領域8Cとの間におけるよりも少ない滑りで駆動力が伝達される(換言すれば、実質的に滑ることなく駆動力が伝達される)駆動力伝達手段が配設されている。
In the fixing device according to the present invention, the
このような構成により、無端ベルト10に、先に述べたような若干の変形(型付き)が生じたとしても、駆動ローラであるベルト支持ローラ8の両端領域と無端ベルト10の両側領域との間には駆動力伝達手段が配設されているので、スリップは実質的に発生することなく、駆動ローラであるベルト支持ローラ8から無端ベルト10への駆動力の伝達が所要のとおり十分に行われ、無端ベルト10の走行性が均一となり、定着ローラ2との接触時間が一定に保持される。その結果、無端ベルト10から定着ローラ2への熱の伝達が均一、あるいは十分に行われ、良好な定着及び定着ローラ2の昇温時間の短縮が可能になる。また、駆動ローラであるベルト支持ローラ8の表面全体、あるいは無端ベルト10の内周面全体に耐熱性のゴムを塗布する必要も無いので、駆動ローラであるベルト支持ローラ8及び無端ベルト10の熱容量が過剰に大きくなって定着ローラ2の昇温時間が遅くなる、との問題も解消される。すなわち本発明によれば、駆動ローラであるベルト支持ローラ8の、無端ベルト10に対する駆動力を十分に確保するとともに、無端ベルト10から定着ローラ2への熱の伝達を均一化して、定着ローラ2の昇温時間を短縮することを可能にする。
With such a configuration, even if the
上記駆動力伝達手段は、駆動ローラであるベルト支持ローラ8の、中間領域8Cの表面(すなわちアルミニウム製の中空管の表面)の摩擦係数よりも高い摩擦係数を有する部材、実施形態においては耐熱性の合成ゴム、例えば、シリコンゴムあるいはフッ素ゴムなどを、端領域8A及び8Bの両方の表面に配設することにより構成されている。このような構成は、無端ベルト10の熱容量を大きくすること無く、かつ駆動ローラであるベルト支持ローラ8の熱容量を過剰に大きくすることなく、駆動ローラであるベルト支持ローラ8の、無端ベルト10に対する駆動力を実用上十分に確保することを可能にする。耐熱性の合成ゴムは、端領域8A及び8Bの両方の表面に配設されており、これらの領域は、実質的に発熱部6HHの発熱領域外に存在するので、無端ベルト10及び定着ローラ2の昇温時間が短縮されることは防止される。
The driving force transmitting means is a member having a friction coefficient higher than the friction coefficient of the surface of the
上記駆動力伝達手段は、駆動ローラであるベルト支持ローラ8の、端領域8A及び8Bの両方の表面における摩擦係数が中間領域8Cの表面における摩擦係数よりも高くなるよう、端領域8A及び8Bの両方の表面粗さを中間領域8Cの表面粗さよりも粗く形成することにより構成される、他の実施形態もある。具体的には、端領域8A及び8Bの両方の表面に、サンドブラスト処理、ワイヤブラシによる表面処理、エッチング処理あるいはローレット加工などを施すことにより、端領域8A及び8Bの両方の表面粗さを中間領域8Cの表面粗さよりも粗く形成することができる。この構成によっても、前記した効果の達成は可能である。
The driving force transmission means is configured so that the friction coefficient on the surfaces of both
上記定着装置において、駆動ローラであるベルト支持ローラ8の、端領域8A及び8Bの両方の外径は、中間領域8Cの外径よりも小さく形成されている、ことが好ましい。この構成は、無端ベルト10にテンションがかけられると、無端ベルト10の両側領域に水平方向の移動(ベルト支持ローラ6及び8から外れようとする軸方向への移動)に対する抑制力が働き、無端ベルト10の、いわゆる寄りが抑制されて、安定した位置に保持される。
In the fixing device, it is preferable that the outer diameters of both
駆動ローラであるベルト支持ローラ8における端領域8A及び8Bの両方は、外径が軸方向内側から軸方向外側端まで徐々に直線状に又は曲線状に小さくなる領域を含んでいる、ことが好ましい。この構成は、前記した無端ベルト10の、いわゆる寄りの抑制を更に効果的に達成する。
It is preferable that both
図3を参照して、上記駆動力伝達手段は、駆動ローラであるベルト支持ローラ8の、端領域8A及び8Bの両方の表面の、それぞれ全周にわたって延在するよう形成された環状溝81と、無端ベルト10の内周面における幅方向両側部に、それぞれ対応する一側に沿って全周にわたって延在するよう形成された環状突部11とから構成され、無端ベルト10の環状突部11の各々における周方向の一部領域は、駆動ローラであるベルト支持ローラ8の、対応する環状溝81における周方向の一部領域に嵌合させられる、更に他の実施形態もある。なお図3において、環状溝81は、駆動ローラであるベルト支持ローラ8の、端領域8Aに形成されたものだけが図示され、端領域8Bに形成された他方の環状溝81の図示は省略されている。同様に、環状突部11は、無端ベルト10の内周面における幅方向片側部に形成されたものだけが図示され、他側部に形成された他方の環状突部11の図示は省略されている。この構成によれば、駆動ローラであるベルト支持ローラ8の、端領域8A及び8Bの両方の表面と、無端ベルト10の内周面における幅方向両側部との間に、駆動ローラであるベルト支持ローラ8の中間領域8Cと、無端ベルト10の内周面の、対応する中間領域との間におけるよりも摩擦力の強い部分が形成されるので、先に述べた駆動力伝達手段におけるのと同様な効果の達成が可能になる。
Referring to FIG. 3, the driving force transmission means includes an
図4を参照して、上記駆動力伝達手段は、駆動ローラであるベルト支持ローラ8の、端領域8A及び8Bの両方の表面に形成された環状突部82と、無端ベルト10の内周面における幅方向両側部に形成された環状溝12とから構成され、無端ベルト10の環状溝12の各々における周方向の一部領域は、駆動ローラであるベルト支持ローラ8の、対応する環状突部82における周方向の一部領域に嵌合させられる、更に他の実施形態もある。なお図4において、環状突部82は、駆動ローラであるベルト支持ローラ8の、端領域8Aに形成されたものだけが図示され、端領域8Bに形成された他方の環状突部82の図示は省略されている。同様に、環状溝12は、無端ベルト10の内周面における幅方向片側部に形成されたものだけが図示され、他側部に形成された他方の環状溝12の図示は省略されている。この構成によれば、駆動ローラであるベルト支持ローラ8の、端領域8A及び8Bの両方の表面と、無端ベルト10の内周面における幅方向両側部との間に、駆動ローラであるベルト支持ローラ8の中間領域8Cと、無端ベルト10の内周面の、対応する中間領域との間におけるよりも摩擦力の強い部分が形成されるので、先に述べた駆動力伝達手段、特に図3に一部が図示された駆動力伝達手段におけるのと同様な効果の達成が可能になる。
Referring to FIG. 4, the driving force transmitting means includes an
図5を参照して、上記駆動力伝達手段は、駆動ローラであるベルト支持ローラ8の、端領域8A及び8Bの片方又は両方の表面(実施形態においては両方の表面)に周方向に等間隔をおいて全周にわたって配設された複数の係止突起83と、無端ベルト10の内周面における幅方向片側部又は両側部(実施形態においては両側部)に周方向に等間隔をおいて全周にわたって形成された複数の被係止穴13とから構成され、無端ベルト10の被係止穴13の幾つかは、駆動ローラであるベルト支持ローラ8の、対応する係止突起83に嵌合係止させられる、更に他の実施形態もある。なお図5において、係止突起83は、駆動ローラであるベルト支持ローラ8の、端領域8Aに形成されたものだけが図示され、端領域8Bに形成された他方の係止突起83の図示は省略されている。同様に、被係止穴13は、無端ベルト10の内周面における幅方向片側部に形成されたものだけが図示され、他側部に形成された他方の被係止穴13の図示は省略されている。この構成によれば、駆動ローラであるベルト支持ローラ8の、端領域8A及び8Bの両方と、無端ベルト10の内周面における幅方向両側部との間が相互に離脱自在に係合されているので、先の駆動力伝達手段の実施形態のいずれよりも強力かつ確実な駆動力の伝達が可能になる。
Referring to FIG. 5, the driving force transmitting means is equally spaced circumferentially on one or both surfaces (both surfaces in the embodiment) of
本発明による定着装置の実施例1は次のように構成されている。なお、基本的構成は、図1及び図2を参照して説明した定着装置と実質的に同じである。
定着ローラ:直径15.0mmの鉄の心金を厚さ5.0mm、アスカーC硬度40°のシリコンスポンジゴムで覆い、表面をPFAチューブで被覆したもの(外径25.0mm)。
圧ローラ:定着ローラと実質的に同じ構成及び大きさを有する。
ベルト支持ローラ(ヒートローラ):直径25.0mm、厚さ0.5mmのアルミニウム製中空管。
加熱手段:1000Wのハロゲンヒータからなり、前記ヒートローラに内蔵されている。
ベルト支持ローラ(駆動ローラ):直径20.0mm、厚さ0.5mmのアルミニウム製中空管。両端領域の表面にはシリコンゴムが塗布されている。
無端ベルト:厚さ90μmのポリイミド樹脂製。外周面はPFAチューブにより被覆又はPFAがコートされている。
図2を参照して、
定着ローラ及び圧ローラの長さ:310.0mm。最大通紙幅よりも若干長い。
ハロゲンヒータの加熱部(発光部)の長さ:320.0mm。
ベルト支持ローラ(ヒートローラ)の長さ:340.0mm。
無端ベルトの幅:335.0mm。
ベルト支持ローラ(駆動ローラ)の全長:340.0mm。
ベルト支持ローラ(駆動ローラ)の中間領域の長さ:325.0mm。この中間領域は、アルミニウム製中空管の表面が露呈されている。
ベルト支持ローラ(駆動ローラ)の端領域の各々の長さ:7.5mm。端領域の各々の表面にはシリコンゴムが薄く塗布されている。
上記実施例から明らかなように、無端ベルトの両側領域(各々の幅5.0mm)の内周面における周方向の一部領域は、それぞれ、ベルト支持ローラ(駆動ローラ)の、対応する端領域(塗布されたシリコンゴムの表面)における周方向の一部領域に巻き掛けられるので、無端ベルトの両側領域には、ベルト支持ローラ(駆動ローラ)から駆動力が実質的に滑りを生ずることなくしっかりと伝達されるので、無端ベルトは安定した走行性が確保される。ベルト支持ローラ(駆動ローラ)の、シリコンゴムがトナー付された端領域の各々は、実質的にハロゲンヒータの加熱部(発光部)の領域外に存在するので、無端ベルト及び定着ローラの昇温時間が短縮されることは防止される。
The first embodiment of the fixing device according to the present invention is configured as follows. The basic configuration is substantially the same as that of the fixing device described with reference to FIGS.
Fixing roller: An iron mandrel having a diameter of 15.0 mm is covered with a silicon sponge rubber having a thickness of 5.0 mm and an Asker C hardness of 40 °, and the surface is covered with a PFA tube (outer diameter 25.0 mm).
Pressure roller: substantially the same configuration and size as the fixing roller.
Belt support roller (heat roller): An aluminum hollow tube having a diameter of 25.0 mm and a thickness of 0.5 mm.
Heating means: a halogen heater of 1000 W, built in the heat roller.
Belt support roller (drive roller): Aluminum hollow tube having a diameter of 20.0 mm and a thickness of 0.5 mm. Silicon rubber is applied to the surfaces of both end regions.
Endless belt: made of polyimide resin having a thickness of 90 μm. The outer peripheral surface is coated or coated with PFA by a PFA tube.
Referring to FIG.
Length of fixing roller and pressure roller: 310.0 mm. Slightly longer than the maximum sheet passing width.
Length of heating part (light emitting part) of halogen heater: 320.0 mm.
Belt support roller (heat roller) length: 340.0 mm.
Endless belt width: 335.0 mm.
Total length of belt support roller (drive roller): 340.0 mm.
Length of intermediate region of belt support roller (drive roller): 325.0 mm. In this intermediate region, the surface of the aluminum hollow tube is exposed.
Length of each end region of the belt support roller (drive roller): 7.5 mm. Silicon rubber is thinly applied to the surface of each end region.
As is clear from the above-described embodiment, the partial regions in the circumferential direction on the inner peripheral surface of both side regions (each width 5.0 mm) of the endless belt are respectively corresponding end regions of the belt support roller (drive roller). Since it is wound around a partial region in the circumferential direction (the surface of the coated silicon rubber), the driving force from the belt support roller (driving roller) is firmly secured on both sides of the endless belt without substantial slippage. Therefore, the endless belt ensures stable running performance. Each end region of the belt support roller (driving roller) to which the silicone rubber is attached is substantially outside the region of the heating portion (light emitting portion) of the halogen heater. Time is prevented from being shortened.
実施例1と実質的に同じ構成を有する定着装置において、ベルト支持ローラ(駆動ローラ)の端領域の各々の表面に塗布するゴムの材質を変化させて、無端ベルトの、対応する内周面との間の摩擦力μTと、無端ベルトの表面と定着ローラの外周面との間の摩擦力μFを変化させたときの、無端ベルトに対する駆動力を比較した。
(1)μF>μTの場合
ベルト支持ローラ(駆動ローラ)と無端ベルトとの間でスリップが発生して無端ベルトが駆動されず、定着ローラへの熱の伝達が行われなかった。
(2)μF=μTの場合
無端ベルトの走行性が不安定で、若干のスリップが時折発生した。その結果、無端ベルトの回転方向における温度分布が不均一となり、その分、定着ローラの回転方向における温度分布も不均一となって、定着時において定着性の悪い部分が発生した。
(2)μF<μTの場合
無端ベルトの走行性が安定し、定着ローラの昇温速度、定着性ともに安定した性能が得られた。
In the fixing device having substantially the same configuration as that of the first embodiment, the material of the rubber applied to each surface of the end region of the belt support roller (drive roller) is changed to change the corresponding inner peripheral surface of the endless belt. And the driving force for the endless belt when the frictional force μF between the surface of the endless belt and the outer peripheral surface of the fixing roller is changed.
(1) When μF> μT A slip occurs between the belt support roller (drive roller) and the endless belt, the endless belt is not driven, and heat is not transmitted to the fixing roller.
(2) When μF = μT, the running performance of the endless belt is unstable, and a slight slip occasionally occurs. As a result, the temperature distribution in the rotation direction of the endless belt becomes non-uniform, and the temperature distribution in the rotation direction of the fixing roller becomes non-uniform accordingly, and a portion with poor fixability occurs during fixing.
(2) When μF <μT, the running performance of the endless belt was stabilized, and stable performance was obtained for both the temperature increase rate of the fixing roller and the fixing property.
本発明の定着装置の上記実施形態においては、図1に示されているように、駆動ローラであるベルト支持ローラ8は、定着ローラ2に対して無端ベルト10を介して圧接されているが、この状態で、ヒートローラであるベルト支持ローラ6が定着ローラ2に対して無端ベルト10を介して圧接される、他の実施形態もある。また、ヒートローラであるベルト支持ローラ6及び駆動ローラであるベルト支持ローラ8が、それぞれ、定着ローラ2の回転方向上流側及び下流側において定着ローラ2の外周面の外側に間隔をおいて配置され、定着ローラ2の外周面の一部領域に圧接される無端ベルトの外周面の一部領域が前記ベルト支持ローラ6及び8間に配置される、更に他の実施形態もある。
In the above embodiment of the fixing device of the present invention, as shown in FIG. 1, the
2:定着ローラ
2L:定着ローラの長さ
4:圧ローラ
6:ベルト支持ローラ(ヒートローラ)
6L:ベルト支持ローラ(ヒートローラ)の長さ
6H:加熱手段(ハロゲンヒータ)
6HH:加熱部
6HHL:加熱部の長さ
8:ベルト支持ローラ(駆動ローラ)
8A:ベルト支持ローラ(駆動ローラ)の端領域
8B:ベルト支持ローラ(駆動ローラ)の端領域
8C:ベルト支持ローラ(駆動ローラ)の中間領域
8L:ベルト支持ローラ(駆動ローラ)の長さ
10:無端ベルト
10N:ニップ領域
10W:無端ベルトの幅
M:電動モータ
P:用紙
2: Fixing
6L: Belt support roller (heat roller)
6HH: heating unit 6HHL: heating unit length 8: belt support roller (drive roller)
8A: belt support roller (drive roller)
Claims (8)
相互に間隔をおいて配置された複数のベルト支持ローラと、ベルト支持ローラの各々間に巻き掛けられた無端ベルトとを備え、
無端ベルトの外周面の一部領域は定着ローラの外周面の一部領域に圧接され、少なくとも1個のベルト支持ローラは、発熱部を有する加熱手段により加熱されるヒートローラから構成され、
ヒートローラ以外の少なくとも1個のベルト支持ローラは、無端ベルトに回転駆動力を伝達する駆動ローラから構成され、駆動ローラの長さ及び無端ベルトの幅は該発熱部の長さよりも大きく形成され、駆動ローラの、該発熱部以上の長さを有する中間領域の軸方向外側に位置する端領域における片方又は両方と、該片方又は両方に対応する無端ベルトの片側領域又は両側領域との間には、無端ベルトに対し、該中間領域との間におけるよりも少ない滑りで駆動力が伝達される駆動力伝達手段が配設されている、
ことを特徴とする定着装置。 In a fixing device including a fixing roller and a pressure roller pressed against the fixing roller,
A plurality of belt support rollers spaced from each other, and an endless belt wound around each of the belt support rollers;
A partial region of the outer peripheral surface of the endless belt is pressed against a partial region of the outer peripheral surface of the fixing roller, and at least one belt support roller is composed of a heat roller that is heated by heating means having a heat generating portion,
At least one belt support roller other than the heat roller is composed of a drive roller that transmits a rotational driving force to the endless belt, and the length of the drive roller and the width of the endless belt are formed larger than the length of the heat generating portion, Between one or both of the end regions located on the axially outer side of the intermediate region having a length equal to or longer than the heat generating portion of the drive roller and one or both regions of the endless belt corresponding to the one or both The driving force transmitting means for transmitting the driving force with less slippage between the endless belt and the intermediate region is disposed.
A fixing device.
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