JP2012128333A - Belt device, fixing device, and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、ベルト装置、そのベルト装置を備える定着装置及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a belt device, a fixing device including the belt device, and an image forming apparatus.
複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の電子写真方式を利用した画像形成装置では、像担持体としての感光体ドラムの表面に静電潜像を形成し、感光体ドラム上の静電潜像を現像剤であるトナー等によって現像、可視化し、現像された画像を転写装置により紙等の記録媒体に転写して画像を担時させ、圧力と熱等を用いる定着装置で記録媒体上のトナー画像を定着する。定着装置は、一般に、対向する一対のローラもしくはベルト等の回転部材又は加圧パッドなどの固定部材、もしくはそれらの組合せにより記録媒体を挟み込み、熱及び又は圧力を加え、トナー画像を記録媒体上に定着させるように構成されている。 In an image forming apparatus using an electrophotographic system such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, or a complex machine of these, an electrostatic latent image is formed on the surface of a photosensitive drum as an image carrier, and a static image on the photosensitive drum is formed. The electrostatic latent image is developed and visualized with toner as a developer, the developed image is transferred to a recording medium such as paper by a transfer device, the image is transferred, and the recording medium is recorded with a fixing device using pressure and heat. Fix the upper toner image. Generally, a fixing device sandwiches a recording medium by a pair of opposed rotating members such as rollers or belts, a fixing member such as a pressure pad, or a combination thereof, and applies heat and / or pressure to place a toner image on the recording medium. It is configured to fix.
また、定着装置として、加熱手段としての加熱ヒータを内包した定着ローラと、それに当接する加圧ローラ等を備えたものが知られている(特許文献1参照)。この定着装置では、未定着トナー画像を担持した記録媒体が、定着ローラと加圧ローラとの当接部である定着ニップに導入されることにより、トナー画像が加熱及び加圧されて記録媒体に定着される。 As a fixing device, a fixing device including a fixing roller including a heater as a heating unit and a pressure roller that contacts the fixing roller is known (see Patent Document 1). In this fixing device, a recording medium carrying an unfixed toner image is introduced into a fixing nip that is a contact portion between a fixing roller and a pressure roller, whereby the toner image is heated and pressed to form a recording medium. It is fixed.
ところが、上記のような一対のローラで定着ニップを形成する構成の定着装置では、近年の画像形成装置の高速化に対応するのに限度がある。高速化を図ると、ローラ線速が速くなるので、定着に必要な熱量を同量供給するには定着ニップ幅を拡大する必要があるが、ローラ型の定着装置では、定着ローラに加熱ヒータが内包されているため、ローラが大型化し、画像形成装置が大型化してしまう。また、ローラが大型化すると、そのローラの熱容量が大きくなって昇温時間(待機時間)が長くなったり、消費電力が大きくなったりして省エネに反する。 However, the fixing device configured to form the fixing nip with the pair of rollers as described above has a limit to cope with the recent increase in the speed of the image forming apparatus. When the speed is increased, the roller linear speed increases, so it is necessary to expand the fixing nip width to supply the same amount of heat necessary for fixing. However, in the roller type fixing device, a heater is provided on the fixing roller. Since it is included, the roller becomes large and the image forming apparatus becomes large. Further, when the roller is enlarged, the heat capacity of the roller is increased, the temperature raising time (standby time) is increased, and the power consumption is increased, which is contrary to energy saving.
そこで、従来、ローラの代わりにベルトを用いたベルト型の定着装置が提案されている。ベルト型の定着装置は、定着ローラ、加熱ローラ、テンションローラで支持された耐熱性の無端状の定着ベルトを備えており、加熱ローラから定着ローラに伸びるベルト部分に加圧ローラが接触して定着ニップを形成している(特許文献2参照)。このように、ベルト型の定着装置ではローラ型の定着装置に比べてニップ幅を大きく確保することができ、定着ローラから未定着画像に十分な熱量を効率的に付与することが可能となっている。 Thus, conventionally, a belt-type fixing device using a belt instead of a roller has been proposed. The belt-type fixing device includes a heat-resistant endless fixing belt supported by a fixing roller, a heating roller, and a tension roller, and the pressure roller contacts the belt portion extending from the heating roller to the fixing roller for fixing. A nip is formed (see Patent Document 2). As described above, the belt-type fixing device can ensure a larger nip width than the roller-type fixing device, and can efficiently apply a sufficient amount of heat from the fixing roller to the unfixed image. Yes.
また、ベルト型の定着装置には、加熱ローラをテンションローラとして用いたものがある(特許文献3参照)。具体的には、定着ローラと加熱ローラとの間に配設されたバネで加熱ローラを定着ベルト側に付勢することにより、定着ベルトにテンションを付与している。この構成の場合、テンションローラを無くすことができるため、上記テンションローラを有する定着装置に比べて、部品点数が少なくなり、低コストとなる利点がある。 Some belt-type fixing devices use a heating roller as a tension roller (see Patent Document 3). Specifically, a tension is applied to the fixing belt by urging the heating roller toward the fixing belt with a spring disposed between the fixing roller and the heating roller. In this configuration, since the tension roller can be eliminated, the number of parts is reduced and the cost is reduced as compared with the fixing device having the tension roller.
しかしながら、上記のような加熱ローラによってテンションを付与する構成は、定着ローラと加熱ローラとの間にバネを配設するため、ローラ間にスペースが必要になり、ローラ間の距離を短くして小型化を図るのが困難であった。 However, in the configuration in which the tension is applied by the heating roller as described above, a spring is disposed between the fixing roller and the heating roller, so that a space is required between the rollers, and the distance between the rollers is shortened to reduce the size. It was difficult to make it easier.
本発明は、斯かる事情に鑑み、ベルトを張架する回転体同士の距離を短くして小型化を図ることが可能なベルト装置、そのベルト装置を備える定着装置及び画像形成装置を提供しようとするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of such circumstances, the present invention is intended to provide a belt device that can reduce the distance between rotating members that stretch a belt, and a fixing device and an image forming apparatus that include the belt device. To do.
請求項1の発明は、所定の位置に固定された固定回転体と、前記固定回転体に対して接近離間する方向に移動可能な移動回転体と、前記固定回転体と前記移動回転体によって張架された無端状のベルトと、前記移動回転体を前記固定回転体に対して離間する方向に付勢して前記ベルトに対して張力を付与する付勢部材とを備えたベルト装置において、前記固定回転体と前記移動回転体の同じ端部側に配設されたそれぞれの軸受を1つの保持部材で同一面上に保持し、前記付勢部材を、前記固定回転体と前記移動回転体との各軸受の間を除く箇所に配設したものである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a fixed rotating body fixed at a predetermined position, a moving rotating body movable in a direction approaching and separating from the fixed rotating body, and the fixed rotating body and the moving rotating body. A belt device comprising: an endless belt that is mounted; and a biasing member that biases the moving rotating body in a direction away from the fixed rotating body and applies tension to the belt. Each bearing disposed on the same end side of the fixed rotator and the moving rotator is held on the same surface by one holding member, and the urging member includes the fixed rotator and the moving rotator. These are disposed at locations other than between the bearings.
付勢部材を、固定回転体と移動回転体との各軸受の間を除く箇所に配設することにより、各軸受間に付勢部材を配設するスペースが必要なくなるので、各軸受同士の距離を縮めることができる。その結果、固定回転体と移動回転体との間の距離も短くなり、小型化を図ることができる。 By disposing the urging member at a place other than between the bearings of the fixed rotator and the moving rotator, there is no need for a space for disposing the urging member between the bearings. Can be shortened. As a result, the distance between the fixed rotating body and the moving rotating body is shortened, and the size can be reduced.
また、各軸受を1つの保持部材で同一面上に保持しているので、より一層の小型化が図れる。すなわち、固定回転体と移動回転体との各軸受を別々の保持部材に固定し、移動回転体側の保持部材を固定回転体側の保持部材に対して接近離間するように動かす構成の場合は、保持部材同士が干渉する間際までしか軸受間の距離を縮めることができないが、各軸受を1つの保持部材で保持することで、各軸受が互いに干渉する間際までそれらの間の距離を縮めることができる。このため、各軸受を1つの保持部材で同一面上に保持する構成の場合は、固定回転体と移動回転体との距離をさらに縮めることができ、より一層の小型化を図ることができる。 Moreover, since each bearing is hold | maintained on the same surface with one holding member, further size reduction can be achieved. That is, in the case of a configuration in which the bearings of the fixed rotating body and the moving rotating body are fixed to separate holding members, and the holding member on the moving rotating body side is moved toward and away from the holding member on the fixed rotating body side, the holding The distance between the bearings can only be reduced to the point where the members interfere with each other, but by holding each bearing with one holding member, the distance between them can be reduced to the point where the bearings interfere with each other. . For this reason, in the case of a configuration in which each bearing is held on the same surface by one holding member, the distance between the fixed rotating body and the moving rotating body can be further reduced, and further miniaturization can be achieved.
請求項2の発明は、請求項1に貴足のベルト装置において、前記付勢部材の付勢力を受けて前記移動回転体を前記固定回転体と離間する方向へ押圧する押圧部材を備え、前記押圧部材は前記移動回転体の軸受に当接して押圧する押圧部を有し、前記押圧部材の構成部分のうち、前記押圧部のみを前記移動回転体と前記固定回転体との各軸受の間に配設したものである。 According to a second aspect of the present invention, in the noble belt device according to the first aspect, the belt device includes a pressing member that receives the urging force of the urging member and presses the moving rotator in a direction away from the fixed rotator. The pressing member has a pressing portion that contacts and presses the bearing of the moving rotating body, and among the constituent parts of the pressing member, only the pressing portion is interposed between the bearings of the moving rotating body and the fixed rotating body. Are arranged.
押圧部材の構成部分のうち、押圧部のみを移動回転体と固定回転体との各軸受の間に配設することにより、各軸受間のスペースの拡大を招くのを防止できる。 Of the constituent parts of the pressing member, by disposing only the pressing portion between the bearings of the movable rotating body and the fixed rotating body, it is possible to prevent an increase in the space between the bearings.
請求項3の発明は、請求項2に記載のベルト装置において、前記押圧部材が、前記押圧部を複数有するものである。 A third aspect of the present invention is the belt device according to the second aspect, wherein the pressing member has a plurality of the pressing portions.
押圧部材が押圧部を複数有することにより、軸受を安定的に押圧できるようになる。 When the pressing member has a plurality of pressing portions, the bearing can be pressed stably.
請求項4の発明は、請求項2又は3に記載のベルト装置において、前記保持部材及び前記押圧部材を、冷間圧延鋼板、電気亜鉛メッキ鋼板、あるいは溶融亜鉛メッキ鋼板で構成したものである。
The invention of claim 4 is the belt device according to
保持部材及び押圧部材の材料として、冷間圧延鋼板、電気亜鉛メッキ鋼板、あるいは溶融亜鉛メッキ鋼板を適用可能である。 As a material for the holding member and the pressing member, a cold rolled steel plate, an electrogalvanized steel plate, or a hot dip galvanized steel plate can be applied.
請求項5の発明は、請求項1から4のいずれか1項に記載のベルト装置において、前記付勢部材が、圧縮コイルバネ又は引張コイルバネである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the belt device according to any one of the first to fourth aspects, the biasing member is a compression coil spring or a tension coil spring.
付勢部材として、圧縮コイルバネ又は引張コイルバネを適用可能である。 As the biasing member, a compression coil spring or a tension coil spring can be applied.
請求項6の発明は、請求項1から5のいずれか1項に記載のベルト装置において、前記固定回転体及び前記移動回転体の各軸受を、玉軸受、焼結軸受、あるいは樹脂軸受としたものである。
The invention of
軸受として、玉軸受、焼結軸受、あるいは樹脂軸受を適用可能である。 As the bearing, a ball bearing, a sintered bearing, or a resin bearing can be applied.
請求項7の発明は、所定の位置に固定された定着回転体と、前記定着回転体に対して接近離間する方向に移動可能な加熱回転体と、前記定着回転体と前記加熱回転体によって張架された定着ベルトと、前記加熱回転体を前記定着回転体に対して離間する方向に付勢して前記定着ベルトに対して張力を付与する付勢部材と、前記定着ベルトを介して前記定着回転体に当接して定着ニップを形成する対向部材とを備え、前記定着ニップに記録媒体を通過させてその記録媒体上の現像剤像を定着させる定着装置において、請求項1から6のいずれか1項に記載のベルト装置を用い、当該ベルト装置の前記固定回転体を前記定着回転体とし、前記移動回転体を前記加熱回転体とし、前記無端状のベルトを前記定着ベルトとして備えたものである。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a fixing rotator fixed at a predetermined position, a heating rotator movable in a direction approaching and separating from the fixing rotator, and the fixing rotator and the heating rotator. A fixed fixing belt, an urging member that urges the heating rotator in a direction away from the fixing rotator to apply tension to the fixing belt, and the fixing via the fixing belt. 7. A fixing device comprising: a counter member that forms a fixing nip in contact with a rotating body; and a fixing device that passes a recording medium through the fixing nip and fixes a developer image on the recording medium. The belt device according to claim 1 is used, wherein the fixed rotator of the belt device is the fixing rotator, the moving rotator is the heating rotator, and the endless belt is the fixing belt. is there.
定着装置が、請求項1から6のいずれか1項に記載のベルト装置を用いていることにより、これらベルト装置の上記効果が得られる。 When the fixing device uses the belt device according to any one of claims 1 to 6, the above-described effects of these belt devices can be obtained.
請求項8の発明は、請求項7に記載の定着装置において、前記定着ベルトの温度を検知する温度検知手段を、前記定着ベルトの外周側に配設すると共に、前記押圧部材と一体的に構成したものである。 According to an eighth aspect of the present invention, in the fixing device according to the seventh aspect, temperature detecting means for detecting the temperature of the fixing belt is disposed on the outer peripheral side of the fixing belt and is configured integrally with the pressing member. It is a thing.
この場合、温度検知手段をベルトの外周側に配設しているので、固定回転体と移動回転体との間の距離を縮めることができる。また、温度検知手段は、押圧部材と一体的に構成されているので、押圧部材が移動回転体に追随して移動する際、温度検知手段も一緒に移動することができる。これにより、温度検知手段は、移動回転体の移動によって変位するベルトとの相対的位置関係を一定に維持することができ、正確な温度検知を行うことが可能となる。 In this case, since the temperature detecting means is disposed on the outer peripheral side of the belt, the distance between the fixed rotating body and the moving rotating body can be reduced. Further, since the temperature detecting means is integrally formed with the pressing member, when the pressing member moves following the moving rotating body, the temperature detecting means can also move together. As a result, the temperature detection means can maintain a constant relative positional relationship with the belt displaced by the movement of the moving rotating body, and can perform accurate temperature detection.
請求項9の発明は、請求項1から6のいずれか1項に記載のベルト装置を備えた画像形成装置である。 A ninth aspect of the invention is an image forming apparatus including the belt device according to any one of the first to sixth aspects.
画像形成装置が、請求項1から6のいずれか1項に記載のベルト装置を備えることにより、これらベルト装置の上記効果が得られる。 When the image forming apparatus includes the belt device according to any one of claims 1 to 6, the above-described effects of these belt devices can be obtained.
本発明によれば、付勢部材を、固定回転体と移動回転体との軸受同士の間を除く箇所に配設し、さらに、同じ端部側の各軸受を1つの保持部材によって同一面上に保持することにより、固定回転体と移動回転体との軸間距離を大幅に縮めることができ、装置の小型化を実現することができる。 According to the present invention, the urging member is disposed at a place other than between the bearings of the fixed rotator and the moving rotator, and each bearing on the same end side is arranged on the same plane by one holding member. The distance between the fixed rotator and the moving rotator can be greatly reduced, and the apparatus can be downsized.
以下、添付の図面に基づき、本発明について説明する。なお、本発明を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the drawings for explaining the present invention, components such as members and components having the same function or shape are denoted by the same reference numerals as much as possible, and once described, the description will be given. Omitted.
まず、図1を参照して、本発明を適用する画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。
図1に示す画像形成装置は、カラーレーザープリンタであり、その装置本体100には、画像形成ユニットとしての4つのプロセスユニット1Y,1M,1C,1Bkが着脱可能に装着されている。各プロセスユニット1Y,1M,1C,1Bkは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の異なる色のトナーを収容している以外は同様の構成となっている。
First, an overall configuration and operation of an image forming apparatus to which the present invention is applied will be described with reference to FIG.
The image forming apparatus shown in FIG. 1 is a color laser printer, and four
具体的には、各プロセスユニット1Y,1M,1C,1Bkは、像担持体としてのドラム状の感光体2と、感光体2の表面を帯電させる帯電ローラ3等を備えた帯電装置と、感光体2の表面にトナー(現像剤)を供給する現像装置4と、感光体2の表面をクリーニングするためのクリーニングブレード5等を備えたクリーニング装置などで構成されている。なお、図1では、イエローのプロセスユニット1Yが備える感光体2、帯電ローラ3、現像装置4、クリーニングブレード5のみに符号を付しており、その他のプロセスユニット1M,1C,1Bkにおいては符号を省略している。
Specifically, each of the
図1において、各プロセスユニット1Y,1M,1C,1Bkの上方には、感光体2の表面を露光する露光手段としての露光装置6が配設されている。露光装置6は、光源、ポリゴンミラー、f−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体2の表面へレーザー光を照射するようになっている。
In FIG. 1, an
また、各プロセスユニット1Y,1M,1C,1Bkの下方には、転写装置7が配設されている。転写装置7は、転写体としての無端状のベルトから構成される中間転写ベルト8を有する。中間転写ベルト8は、支持部材としての駆動ローラ9と従動ローラ10に張架されており、駆動ローラ9が図の反時計回りに回転することによって、中間転写ベルト8は図の矢印に示す方向に周回走行(回転)するように構成されている。
A
4つの感光体2に対向した位置に、一次転写手段としての4つの一次転写ローラ11が配設されている。各一次転写ローラ11はそれぞれの位置で中間転写ベルト8の内周面を押圧しており、中間転写ベルト8の押圧された部分と各感光体2とが接触する箇所に一次転写ニップが形成されている。各一次転写ローラ11は、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧(DC)及び/又は交流電圧(AC)が一次転写ローラ11に印加されるようになっている。
Four
また、駆動ローラ9に対向した位置に、二次転写手段としての二次転写ローラ12が配設されている。この二次転写ローラ12は中間転写ベルト8の外周面を押圧しており、二次転写ローラ12と中間転写ベルト8とが接触する箇所に二次転写ニップが形成されている。二次転写ローラ12は、一次転写ローラ11と同様に、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧(DC)及び/又は交流電圧(AC)が二次転写ローラ12に印加されるようになっている。
A
また、中間転写ベルト8の図の右端側の外周面には、中間転写ベルト8の表面をクリーニングするベルトクリーニング装置13が配設されている。このベルトクリーニング装置13から伸びた図示しない廃トナー移送ホースは、転写装置7の下方に配設された廃トナー収容器14の入り口部に接続されている。
A
装置本体100の下部には、紙やOHP等のシート状の記録媒体Pを収容した給紙カセット15が配設されている。給紙カセット15には、収容されている記録媒体Pを送り出す給紙ローラ16が設けてある。一方、装置本体100の上部には、記録媒体を外部へ排出するための一対の排紙ローラ17と、排出された記録媒体をストックするための排紙トレイ18とが配設されている。
A
装置本体100内には、記録媒体Pを給紙カセット15から二次転写ニップを通って排紙トレイ18へ搬送するための搬送路Rが配設されている。搬送路Rにおいて、二次転写ローラ12の位置よりも記録媒体搬送方向上流側には一対のレジストローラ19が配設されている。また、二次転写ローラ12の位置よりも記録媒体搬送方向下流側には、定着装置20が配設されている。
In the apparatus
以下、図1を参照して上記画像形成装置の基本的動作について説明する。
作像動作が開始されると、各プロセスユニット1Y,1M,1C,1Bkの感光体2が図の時計回りに回転駆動され、帯電ローラ3によって各感光体2の表面が所定の極性に一様に帯電される。図示しない読取装置によって読み取られた原稿の画像情報に基づいて、露光装置6から各感光体2の帯電面にレーザー光が照射されて、各感光体2の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体2に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体2上に形成された静電潜像に、各現像装置4によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化(可視像化)される。
The basic operation of the image forming apparatus will be described below with reference to FIG.
When the image forming operation is started, the
中間転写ベルト8を張架する駆動ローラ9が回転駆動し、中間転写ベルト8を図の矢印の方向に周回走行させる。また、各一次転写ローラ11に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加されることによって、各一次転写ローラ11と各感光体2との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。そして、各感光体2上の各色のトナー画像が、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト8上に順次重ね合わせて転写される。かくして中間転写ベルト8はその表面にフルカラーのトナー画像を担持する。また、中間転写ベルト8に転写しきれなかった各感光体2上のトナーは、クリーニングブレード5によって除去される。
A
また、作像動作が開始されると、給紙ローラ16が回転して、給紙カセット15から記録媒体Pが搬出される。搬出された記録媒体Pは、レジストローラ19によってタイミングを計られて、二次転写ローラ12と中間転写ベルト8との間の二次転写ニップに送られる。このとき二次転写ローラ12には、中間転写ベルト8上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。そして、二次転写ニップに形成された転写電界によって、中間転写ベルト8上のトナー画像が記録媒体P上に一括して転写される。その後、記録媒体Pは定着装置20に送り込まれトナー画像が記録媒体P上に定着される。そして、記録媒体Pは一対の排出ローラ17によって排紙トレイ18に排出される。
When the image forming operation is started, the
以上の説明は、記録媒体にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、4つのプロセスユニット1Y,1M,1C,1Bkのいずれか1つを使用して単色画像を形成したり、2つ又は3つのプロセスユニットを使用して、2色又は3色の画像を形成したりすることも可能である。
The above description is an image forming operation when a full-color image is formed on a recording medium. A single color image is formed using any one of the four
次に、画像形成装置本体100に設置されている定着装置20の構成及び動作について詳述する。
図1に示すように、定着装置20は、定着回転体としての定着ローラ21と、加熱源としてのヒータ25を内包した加熱回転体としての加熱ローラ23と、これらのローラ21,23に張架された無端状の定着ベルト24と、定着ベルト24を介して定着ローラ21に当接して定着ニップを形成する対向部材(又は加圧回転体)としての加圧ローラ22等で構成される。
Next, the configuration and operation of the fixing
As shown in FIG. 1, the fixing
ここで、定着ローラ21は、アルミニウム、鉄等の金属材料からなる円筒体(肉厚が1mm、外径が30mm)上にシリコーンゴム、フッ素ゴム、発泡性シリコーンゴム等の耐熱弾性材料で形成されている(肉厚は数mm程度)。加熱ローラ23は、定着装置のウォームアップタイムを短縮するために、小径かつ薄肉の金属パイプを使用して低容量化されている。この金属パイプはアルミニウム、鉄、ステンレス等で構成されたものが用いられるが、ここでは熱伝導性の優れたアルミニウムを用い、外径20mm、肉厚1mmのものを使用した。
Here, the fixing
定着ベルト24は、ニッケル電鋳シートあるいはポリイミド等の耐熱樹脂フィルム(厚み60μm)の上にシリコーンゴム、フッ素ゴム、発泡性シリコーンゴム等の耐熱弾性材料で形成されている(厚み150μm)。その表層に離型層としてPFA(4フッ化エチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂)、PTFA(ポリテトラフルオロエチレン)が数十μmの厚みで形成されている。
The fixing
また、上記加熱ローラ23の内部に配設されたヒータ25は、ハロゲンヒータであって、その両端部が定着装置20のフレームに固定されている。そして、装置本体100の電源部(交流電源)により出力制御されたヒータ25からの輻射熱によって金属材料からなる円筒体が加熱され、さらに弾性材料、離型層へと熱が伝えられ、記録媒体上のトナー画像に熱が加えられる。
The
ヒータ25の出力制御は、定着ベルト24の表面に接触対向する温度検知手段としてのサーミスタ(不図示)によって、定着ベルト24の表面温度を検知し、その検知結果に基づいて行われる。詳しくは、サーミスタの検知結果に基づいて定められた通電時間だけ、ヒータ25に交流電圧が印加される。このようなヒータ25の出力制御によって、定着ベルト24の温度(定着温度)を所望の温度(目標制御温度)に調整制御することができる。また、定着ベルト24が高温異常となった場合に、それを検知してヒータ25の加熱を強制的に停止させる温度検知手段として、サーモスタット(不図示)も配設されている。
The output control of the
続いて、加圧ローラ22は、金属芯金上にシリコーンゴム、フッ素ゴム、発泡性シリコーンゴム等からなる肉厚が4mmの耐熱弾性材料が形成されたものである。加圧ローラ22は外径が35mm程度に設定されている。なお、弾性材料の表層にPFA、PTFE等からなる離型層を設けることもできる。
Subsequently, the
そして、加圧ローラ22は加圧手段によって定着ベルト24を介して定着ローラ21に圧接する。こうして、加圧ローラ22と定着ローラ21との間に、所望のニップ部(定着ニップ)が形成される。ここで、定着ローラ21は、駆動モータ(不図示)によって回転駆動されるようになっている。
The
なお、本実施形態においては、加圧ローラ22を直接的に加熱するヒータ等の加熱手段を設置することもできるし、ヒータ25の出力制御に定着ベルト24の表面に非接触で対向するサーモパイルを用いることもできる。
In the present embodiment, a heating unit such as a heater that directly heats the
定着ローラ21と加圧ローラ22との当接部(定着ニップ)の入口側には、記録媒体の搬送を案内するガイド板が配設されている。また、定着ローラ21に当接する位置であって、定着ニップの出口側近傍には、定着ニップから送出された定着工程後の記録媒体が定着ローラ21に巻き付く不具合を抑止する分離板が設置されている。
A guide plate for guiding the conveyance of the recording medium is disposed on the entrance side of the contact portion (fixing nip) between the fixing
上述のように構成された定着装置20は、次のように動作する。
装置本体100の電源スイッチが投入されると、交流電源からヒータ25に交流電圧が印加(給電)されるとともに、不図示の駆動モータによって定着ローラ21が回転駆動を開始されて、それと同時に加圧ローラ22が従動回転する。その後、給紙カセット15から記録媒体が給送されて、二次転写ニップの位置で記録媒体上に未定着画像が担持される。未定着画像(トナー像)が担持された記録媒体は、定着装置20に搬送されて、圧接状態にある定着ローラ21と加圧ローラ22の定着ニップに送入される。そして、定着ベルト24による加熱と、定着ローラ21及び、加圧ローラ22の押圧力とによって、記録媒体の表面にトナー画像が定着される。その後、回転する定着ローラ21及び、加圧ローラ22によってその定着ニップから送出された記録媒体は、排紙ローラ17により排紙トレイ18に搬送排出される。
The fixing
When the power switch of the apparatus
以下、図2〜図6を用いて、本実施形態において特徴的な、定着装置20の構成及び動作について説明する。
図2は、本実施形態の定着装置の全体構成を示す斜視図である。
図2において、符号21a,21bは、定着ローラの両端部を回転可能に支持する軸受、符号23a,23bは、加熱ローラの両端部を回転可能に支持する軸受、符号31,32は、定着ローラと加熱ローラの各軸受21a,21b,23a,23bを保持する一対の保持部材としての側板である。両側板31,32には、それぞれ、回動部材41,42が支点410,420を中心に回動可能に取り付けられている。各回動部材41,42は、加圧ローラ22の両端を回転可能に支持する軸受22a,22bを保持しており、回動部材41,42が支点410,420を中心に回動することにより、加圧ローラ22は定着ベルト24に対して接離可能となっている。さらに、各回動部材41,42には、一端部が各側板31,32に取り付けられた引張コイルバネ(加圧手段)43,44の他端部が取り付けられており、引張コイルバネ43,44の付勢力によって加圧ローラ22が定着ベルト24へ加圧され定着ニップを形成している。
Hereinafter, the configuration and operation of the fixing
FIG. 2 is a perspective view showing the overall configuration of the fixing device of the present embodiment.
In FIG. 2,
本実施形態では、定着ローラ、加熱ローラ及び加圧ローラの各軸受を、高荷重に耐え、信頼性の高い玉軸受としているが、安価で量産性に優れる焼結軸受や樹脂軸受等を用いることも可能である。どの軸受を選択するかは、荷重条件やコスト等のバランスを鑑みて適宜選択すればよい。 In this embodiment, the bearings of the fixing roller, the heating roller, and the pressure roller are high-reliability ball bearings that can withstand high loads. However, inexpensive sintered bearings and resin bearings that are excellent in mass productivity are used. Is also possible. Which bearing is to be selected may be selected as appropriate in consideration of the balance of load conditions and cost.
図3は、図2において手前側に示す片方の側板の周辺構造を示す図、図4は、その側板のみを示す図、図5は、図3の要部を拡大した図である。
上記一対の側板31,32、及びこれらの周辺構成は互いに対称となっているので、説明を簡略化するために図3〜図5に示す片方の側板の周辺構造についてのみ説明する。
3 is a view showing a peripheral structure of one side plate shown on the near side in FIG. 2, FIG. 4 is a view showing only the side plate, and FIG. 5 is an enlarged view of a main part of FIG.
Since the pair of
図4に示すように、側板31には、定着ローラの軸受21aを保持するための定着軸受保持孔31aと、加熱ローラの軸受23aを保持するための加熱軸受保持孔31bと、加圧ローラの回転軸を挿通するための軸挿通孔31cが形成されている。
As shown in FIG. 4, the
定着軸受保持孔31aは、定着ローラの軸受21aの外周に嵌合可能な円形に形成されている。この定着軸受保持孔31aに定着ローラの軸受21aを嵌合することにより、定着ローラは側板31に対して固定される。
The fixing
加熱軸受保持孔31bは、水平方向(図の矢印A方向)に長く形成されており、この孔31b内に挿入された加熱ローラの軸受23aは、孔31bに沿って定着ローラ21の軸受21aに対して接近離間する方向(水平方向)に移動可能となっている。また、加熱軸受保持孔31bの垂直方向の幅は、加熱ローラの軸受23aの外径とほぼ同等に形成されており、加熱ローラの軸受23aは、加熱軸受保持孔31b内で垂直方向への移動は規制される。また、加熱ローラの軸受23aが側板31に対してローラ軸方向に移動して脱落しないように、側板31には加熱ローラの軸受23aを係止するための脱落防止用の爪部31dが設けてある。
The heating
軸挿通孔31cは、上記回動部材41,42が回動する際に加圧ローラの軸が移動する軌跡(図の矢印B方向)に沿った円弧状の長孔に形成されている。これにより、加圧ローラの定着ベルトに対する接離動作が許容されるようになっている。
The
図3において、符号50は、付勢部材としての引張コイルバネ51の付勢力を受けて加熱ローラの軸受23aを押圧する押圧部材である。引張コイルバネ51の両端部51a,51bは、押圧部材50に設けられた爪状の取付部50aと、側板31に設けられた爪状の取付部31e(図4参照)とに引っ掛けて取り付けられており、押圧部材50は、引張コイルバネ51によって水平方向に引っ張られている。これにより、加熱ローラの軸受23aは、押圧部材50によって加圧軸受保持孔31bの長手方向に沿って定着ローラの軸受21aとは離間する方向に押圧され、定着ベルトにテンションが付与される。
In FIG. 3,
また、本実施形態では、押圧部材50と側板31は、冷間圧延鋼板(SPCC等)、電気亜鉛メッキ鋼板(SECC等)、あるいは溶融亜鉛メッキ鋼板(SGCC等)をプレス板金加工により作製したものを用いている。
Moreover, in this embodiment, the pressing
図5に示すように、押圧部材50は、加熱ローラ23の軸受23aの外周面に当接する爪状の押圧部50bを有しており、この押圧部50bによって加熱ローラ23の軸受23aを押圧している。本実施形態では、押圧部50bは、1つの押圧部材50に1つだけ設けているが、複数の押圧部50bを設けて軸受23aを安定的に押圧できるように構成してもよい。
As shown in FIG. 5, the pressing
また、図5に示すように、押圧部材50を付勢する上記引張コイルバネ51は、2本設けられている。従って、押圧部材50には、各引張コイルバネ51の一端部51aを取り付ける取付部50aが2つ設けられ、側板31にも、各引張コイルバネ51の他端部51bを取り付ける上記取付部31eが2つ設けてある。なお、図5において、側板31は図示省略している。2本のコイルバネ51は、加熱ローラ23の軸中心を挟んで互いに対称となる位置に配設されており、それぞれ同じ引張力のバネを用いている。本実施形態では、付勢力が10Nの引張コイルバネ51を用いており、片方の側板側では2本の引張コイルバネ51で20N、両方合わせて40Nの力によって加熱ローラ23が付勢されている。ただし、引張コイルバネ51の付勢力は、これに限定されず、適宜設定可能である。
Further, as shown in FIG. 5, two tension coil springs 51 that bias the pressing
また、押圧部材50は、加熱ローラ23の端部及び加熱ローラに内包されたヒータ25が挿通される挿通孔50cと、この挿通孔50cに挿通されたヒータ25の端部を保持して固定するアーム状の固定部50dとを有している。
The pressing
このように、押圧部材50は、取付部50a、押圧部50b、挿通孔50c、固定部50d、及びこれらを設けた本体部50eとで構成されているが、それらの構成部分のうち、押圧部50bのみ、加熱ローラの軸受23aと定着ローラ21の軸受21aとの間に配設されている。なお、図5において、定着ローラ21の軸受21aは図示省略している。すなわち、押圧部50b以外の構成部分は、加熱ローラの軸受23aと定着ローラ21の軸受21aとの間には配設されていない。具体的には、本体部50e、これに設けられた挿通孔50c、取付部50a及び固定部50dは、加熱ローラの軸受23aの軸方向に対向した位置に配設されている。従って、各取付部50aに取り付けられる引張コイルバネ51も、加熱ローラの軸受23aの軸方向に対向した位置に配設されており、加熱ローラの軸受23aと定着ローラ21の軸受21aとの間には配設されていない。
Thus, although the pressing
図6は、定着装置を図2の矢印Cで示す方向から見た図である。
図6の左側と右側に示された一対の押圧部材50は、定着ベルト24の外周面に対向して配設された長手状の連結部材60を介して連結されている。この連結部材60と各押圧部材50は、それぞれ複数のネジ61によって締結されている。また、連結部材60には、定着ベルト24の温度を検知する温度検知手段としての、複数のサーミスタ71と1つのサーモスタット72とが配設されている。
6 is a view of the fixing device as seen from the direction indicated by the arrow C in FIG.
A pair of pressing
上記のように、本実施形態に係る定着装置20では、押圧部材50を構成する各部分のうち、押圧部50b以外の大部分と、引張コイルバネ51とを、加熱ローラ23の軸受23aと定着ローラ21の軸受21aとの間に配設していないので、加熱ローラ23と定着ローラ21との距離を縮めることができ、小型化を図ることが可能である。また、各軸受23a,21a間には、押圧部50bが配設されているが、押圧部50bは爪状の小さな部材で構成されているので、各軸受23a,21a間のスペースの拡大を招くことはない。
As described above, in the fixing
さらに、本実施形態に係る定着装置20は、加熱ローラ23と定着ローラ21との同じ端部側の各軸受23a,21aを、1つの側板31で同一面上に保持しているので、より一層の小型化が可能である。すなわち、加熱ローラと定着ローラの各軸受を別々の側板に固定し、加熱ローラ側の側板を定着ローラ側の側板に対して接近離間するように動かす構成の場合は、側板同士が干渉する間際までしか軸受間の距離を縮めることができないが、本実施形態のように、各軸受を1つの側板で保持することで、各軸受が互いに干渉する間際までそれらの間の距離を縮めることができる。このため、各軸受を1つの側板で同一面上に保持する構成の場合は、加熱ローラと定着ローラとの距離をさらに縮めることができ、より一層の小型化を図ることができる。
Further, in the fixing
また、本実施形態では、サーミスタ71及びサーモスタット72が、定着ベルト24の外周側に配設されており、加熱ローラ23と定着ローラ21との間には配設されていないので、これによっても、各ローラ23,21間の距離を縮めることが可能である。
Further, in the present embodiment, the
また、サーミスタ71及びサーモスタット72は、押圧部材50同士を連結する連結部材60に配設されているので、押圧部材50が加熱ローラ23に追随して移動する際、サーミスタ71とサーモスタット72も押圧部材50と一体的に移動することができる。これにより、サーミスタ71及びサーモスタット72は、加熱ローラ23の移動によって変位する定着ベルト24との相対的位置関係を一定に維持することができ、正確な温度検知を行うことが可能となる。
Further, since the
また、押圧部材50と連結部材60は、ネジ61を取り外すことにより分離することができるので、定着装置の組み立て時に、押圧部材50を各側板31,32の加熱軸受保持孔31bに容易に差し込んで組み立てることができる。仮に、一対の押圧部材50と連結部材60とを一体的に構成すると、加熱軸受保持孔31bを大きく形成する必要があり、装置の大型化に繋がる。
Further, since the pressing
また、各押圧部材50を付勢するために引張コイルバネ51を2本ずつ設けているので、1本の引張コイルバネ51で付勢するよりも、バネの長さを短くすることができ、付勢方向への小型化を図れる。なお、付勢力の強いバネを用いれば、1本の引張コイルバネ51であっても短くすることができるが、この場合、付勢力が強いため作製と組み立てが困難となる不具合がある。
In addition, since two tension coil springs 51 are provided for biasing each pressing
図7は、本発明の他の実施形態に係る定着装置の構成を示す概略図である。
図7に示すように、この実施形態では、加熱ローラ23と定着ローラ21の各軸受23a,21aに、軸受23a,21a側から各ローラ23,21の外周側へと伸びる一対のバネ受け部材52を設け、各バネ受け部材52の間に圧縮コイルバネ45が配設されている。これにより、加熱ローラ23が定着ローラ21に対して離間する方向に付勢され、定着ベルト24にテンションが付与される。
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a configuration of a fixing device according to another embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 7, in this embodiment, a pair of
なお、図7に示す実施形態においても、上記実施形態と同様に、加熱ローラ23と定着ローラ21の同じ端部側の各軸受23a,21aは、1つの側板(不図示)によって同一面上に保持されているが、その側板や、加熱ローラ等は図示省略している。
In the embodiment shown in FIG. 7, as in the above embodiment, the
上記のように、図7に示す実施形態の場合も、付勢部材としての圧縮コイルバネ45が、加熱ローラ23と定着ローラ21の各軸受23a,21a間に配設されないので、加熱ローラ23と定着ローラ21との距離を縮めることができ、小型化を図ることが可能である。
As described above, also in the embodiment shown in FIG. 7, the
以上のように、本発明によれば、引張コイルバネ51又は圧縮コイルバネ45を、定着ローラ21と加熱ローラ23との軸受21a,23a同士の間を除く箇所に配設し、さらに、同じ端部側の各軸受21a,23aを1つの側板31によって保持することにより、定着ローラ21と加熱ローラ23との軸間距離を大幅に縮めることができ、装置の小型化を実現することが可能となる。
As described above, according to the present invention, the
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。上述の実施形態では、定着ベルトを有する定着装置に本発明の構成を適用した場合を例に説明したが、本発明の構成は、定着装置に限らず、感光体ベルトや転写ベルト等を有する他のベルト装置にも適用可能である。 In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, Of course, a various change can be added in the range which does not deviate from the summary of this invention. In the above-described embodiment, the case where the configuration of the present invention is applied to a fixing device having a fixing belt has been described as an example. It can be applied to other belt devices.
すなわち、本発明の構成は、所定の位置に固定された固定回転体と、固定回転体に対して接近離間する方向に移動可能な移動回転体と、固定回転体と移動回転体によって張架された無端状のベルトと、移動回転体を固定回転体に対して離間する方向に付勢してベルトに対して張力を付与する付勢部材を備えたベルト装置に対して適用可能である。上述の実施形態では、固定回転体を定着ローラ、移動回転体を加熱ローラ、無端状のベルトを定着ベルトとしているが、無端状のベルトを感光体ベルトや転写ベルト等とし、固定回転体と移動回転体を感光体ベルトや転写ベルト等を張架するローラとすることもできる。この場合も上記と同様に、各ローラ間の距離(固定回転体と移動回転体との距離)を縮めることができ、小型化を図れる。 That is, the configuration of the present invention is stretched between a fixed rotating body fixed at a predetermined position, a moving rotating body movable in a direction approaching and separating from the fixed rotating body, and the fixed rotating body and the moving rotating body. The present invention can be applied to a belt device including an endless belt and a biasing member that biases the moving rotating body in a direction away from the fixed rotating body and applies tension to the belt. In the above-described embodiment, the fixed rotating body is a fixing roller, the moving rotating body is a heating roller, and the endless belt is a fixing belt. However, the endless belt is a photosensitive belt, a transfer belt, or the like, and moves with the fixed rotating body. The rotating body may be a roller that stretches a photosensitive belt or a transfer belt. In this case as well, as described above, the distance between the rollers (the distance between the fixed rotating body and the moving rotating body) can be reduced, and the size can be reduced.
また、本発明に係る画像形成装置は、図1に示すカラーレーザープリンタに限らない。その他のプリンタ、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置にも、本発明に係るベルト装置を搭載可能である。 The image forming apparatus according to the present invention is not limited to the color laser printer shown in FIG. The belt device according to the present invention can also be mounted on image forming apparatuses such as other printers, copiers, facsimiles, or multifunction machines thereof.
20 定着装置
21 定着ローラ(固定回転体)
21a 軸受
21b 軸受
23 加熱ローラ(移動回転体)
23a 軸受
23b 軸受
24 定着ベルト
31 側板(保持部材)
32 側板(保持部材)
51 引張コイルバネ(付勢部材)
71 サーミスタ(温度検知手段)
72 サーモスタット(温度検知手段)
20
23a bearing 23b bearing 24 fixing
32 Side plate (holding member)
51 Tensile coil spring (biasing member)
71 thermistor (temperature detection means)
72 Thermostat (temperature detection means)
Claims (9)
前記固定回転体と前記移動回転体の同じ端部側に配設されたそれぞれの軸受を1つの保持部材で同一面上に保持し、
前記付勢部材を、前記固定回転体と前記移動回転体との各軸受の間を除く箇所に配設したことを特徴とするベルト装置。 A fixed rotating body fixed at a predetermined position, a moving rotating body movable in a direction approaching and separating from the fixed rotating body, and an endless belt stretched by the fixed rotating body and the moving rotating body And a biasing member that biases the moving rotating body in a direction away from the fixed rotating body and applies tension to the belt,
Each bearing disposed on the same end side of the fixed rotating body and the moving rotating body is held on the same surface by one holding member,
The belt device according to claim 1, wherein the urging member is disposed at a place other than between the bearings of the fixed rotating body and the moving rotating body.
請求項1から6のいずれか1項に記載のベルト装置を用い、当該ベルト装置の前記固定回転体を前記定着回転体とし、前記移動回転体を前記加熱回転体とし、前記無端状のベルトを前記定着ベルトとして備えたことを特徴とする定着装置。 A fixing rotator fixed at a predetermined position, a heating rotator movable in a direction approaching and separating from the fixing rotator, a fixing belt stretched by the fixing rotator and the heating rotator, and An urging member for urging the heating rotator in a direction away from the fixing rotator to apply tension to the fixing belt, and fixing by contacting the fixing rotator via the fixing belt. A fixing device for fixing a developer image on the recording medium by passing the recording medium through the fixing nip.
The belt device according to any one of claims 1 to 6, wherein the fixed rotating body of the belt device is the fixing rotating body, the moving rotating body is the heating rotating body, and the endless belt is A fixing device provided as the fixing belt.
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