JP2014232302A - エンドレスベルト及びこれを備えた画像加熱装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】長寿命化を実現したエンドレスベルト及びそれを用いた画像加熱装置を提供する。【解決手段】シート上の画像を加熱するエンドレスベルト31であって、通電により発熱する抵抗層31bと、前記抵抗層31bと電気的に接続されるように前記エンドレスベルト31の幅方向一端側に配置された第1のリング状部材38aと、前記抵抗層31bを介して前記第1のリング状部材38aに対向配置された第2のリング状部材38bと、前記第1のリング状部材38aと前記第2のリング状部材38bが前記抵抗層31bと一体的に回動するように前記抵抗層31bを挟み込んだ状態で前記第1のリング状部材38aと前記第2のリング状部材38bを互いに固定する固定部材39と、を有することを特徴とするエンドレスベルト。【選択図】図11
Description
本発明は、シート上の画像を加熱するエンドレスベルトとこれを備えた画像加熱装置に関する。
従来、電子写真式の画像形成装置においては、シートにトナー像を形成し、これを定着装置(画像加熱装置)により加熱、加圧することで画像の定着を行っている。
このような定着装置として、近年、省エネルギーの観点から、熱伝達効率が高く、装置の立ち上がりが速い方式として、抵抗発熱体を備えた加熱ベルトを用いる方式が提案されている(特許文献1)。
特許文献1に記載されている定着装置においては、円筒状絶縁基材上に、抵抗発熱層、抵抗発熱層の幅方向両端側に電極層が積層された加熱ベルトを採用している。そして、カーボンチップ等からなる給電部材が加熱ベルトの電極層と摺動しながら給電を行うことにより、抵抗発熱層が発熱し、加熱ベルト全体が加熱される。
しかしながら、特許文献1に記載の装置においては、給電部材を加熱ベルトの電極層に摺動させながら給電を行う構成となっているため、加熱ベルトの電極層が使用するに連れて徐々に削れてしまう。その結果、加熱ベルトの電極層が削れてしまうことにより、加熱ベルトを頻繁に交換しなければならない事態が生じ得る。
本発明は長寿命化を実現したエンドレスベルト及びそれを用いた画像加熱装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するための本発明に係るエンドレスベルトの代表的な構成は、シート上の画像を加熱するエンドレスベルトであって、通電により発熱する抵抗層と、前記抵抗層と電気的に接続されるように前記エンドレスベルトの幅方向一端側に配置された第1のリング状部材と、前記抵抗層を介して前記第1のリング状部材に対向配置された第2のリング状部材と、前記第1のリング状部材と前記第2のリング状部材が前記抵抗層と一体的に回動するように前記抵抗層を挟み込んだ状態で前記第1のリング状部材と前記第2のリング状部材を互いに固定する固定部材と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、長寿命化を実現したエンドレスベルト及びそれを用いた画像加熱装置を提供することが出来る。
以下、本発明に係る画像加熱装置としての定着装置について具体的に説明する。なお、後述する実施例において具体的に説明する種々の構成について、本発明の思想の範囲内において他の公知の構成に置き換え可能であることは言うまでもない。
[実施例1]
まず、定着装置Fの説明の前に、定着装置Fを搭載した画像形成装置1について説明する。
まず、定着装置Fの説明の前に、定着装置Fを搭載した画像形成装置1について説明する。
(1)画像形成部
図1は画像形成装置1の一例の構成略図である。この装置1は、ホスト装置200(図2)から制御回路部100に入力する画像情報に対応した画像を電子写真技術を用いてシートPに形成することができるカラープリンタである。
図1は画像形成装置1の一例の構成略図である。この装置1は、ホスト装置200(図2)から制御回路部100に入力する画像情報に対応した画像を電子写真技術を用いてシートPに形成することができるカラープリンタである。
シートは画像形成装置によって画像が形成される媒体であり、例えば、定型或いは不定型の普通紙、厚紙、封筒、葉書、シール、樹脂製シート、OHTシート、光沢紙等が含まれる。
2は画像形成部であり、カセット19または20、もしくはマルチ給送トレイ21から給送されて、レジストローラ対22aを含む搬送機構22により搬送されるシートPに画像を形成するための4つの画像形成ステーション3Y、3M、3C、3Kを有する。各ステーションは、回転ドラム型の感光体4、帯電部材5、レーザースキャナ6、現像器7、転写部材8、感光体クリーナ9を有する。ステーション3Y、3M、3C、3Kは、それぞれ、イエロー色、マゼンタ色、シアン色、ブラック色のトナー像を形成する。
更に、画像形成部2は中間転写ユニット10を有し、ステーション3Y、3M、3C、3Kから中間転写ベルト11に各色トナー像が重畳されて一次転写された合成トナー像を二次転写ローラ12によりシートPに一括二次転写する。以上の画像形成部2の動作やカラー画像形成プロセスは周知であるのでこれ以上の説明は割愛する。
画像形成部2で未定着のトナー像が二次転写されたシートPは定着装置Fに送られ、トナー像が加熱定着される。定着装置Fを出たシートPは予めのモード選択に応じてフラッパ13により第1経路14側または第2経路15側に進路切り替えされる。第1経路14に導入されたシートPは装置上面側のフェイスダウントレイ16に排出される。第2経路15に導入されたシートPは装置側面側のフェイスアップトレイ17に排出される。
両面画像形成モードの場合は定着装置Fを出た第1面画像形成済みのシートPは一旦第1経路14に導入されてからスイッチバック搬送されて第3の経路18に導入される。そして、再び搬送機構22を経由して画像形成部2に対して表裏反転された状態で再搬送される。
両面画像形成モードの場合は定着装置Fを出た第1面画像形成済みのシートPは一旦第1経路14に導入されてからスイッチバック搬送されて第3の経路18に導入される。そして、再び搬送機構22を経由して画像形成部2に対して表裏反転された状態で再搬送される。
(2)定着装置
(2−1)装置の全体的構成
本実施例の定着装置Fは、加圧ローラ駆動方式(テンションレスタイプ)の発熱定着ベルト方式の定着装置である。図2は定着装置Fの途中部分省略の正面模式図である。ただし、図4における正面カバー板54と入口側ガイド板55は省かれている。図3は定着装置Fの途中部分省略の縦断正面模式図である。図4は図2における(4)−(4)矢視の拡大横断右側面模式図である。
(2−1)装置の全体的構成
本実施例の定着装置Fは、加圧ローラ駆動方式(テンションレスタイプ)の発熱定着ベルト方式の定着装置である。図2は定着装置Fの途中部分省略の正面模式図である。ただし、図4における正面カバー板54と入口側ガイド板55は省かれている。図3は定着装置Fの途中部分省略の縦断正面模式図である。図4は図2における(4)−(4)矢視の拡大横断右側面模式図である。
ここで、本実施例の定着装置F若しくはその構成部材に関して、正面側とは装置のシート入口側から見た面、背面側とはその反対側の面(シート出口側)、左右とは装置を正面側から見て左(一端側、手前側)または右(他端側、奥側)である。上流側と下流側はシート搬送方向に関して上流側と下流側である。また、長手方向(幅方向)やシート幅方向とは、シート搬送路面において、シートの搬送方向に直交する方向に実質平行な方向である。短手方向とはシート搬送路面において、シートの搬送方向に実質平行な方向である。
この定着装置Fは、加熱回転体(第1の回転体)としての、シート上の画像を加熱する無端状の定着ベルト(定着部材、エンドレスベルト:以下、ベルトと記す)31を備えたベルトユニット30を有する。そして、画像を担持したシートPを挟持搬送して加熱するニップ部Nをベルト31と協働して形成する加圧回転体(第2の回転体)としての弾性を有する加圧ローラ40を有する。
ベルト31の構成の詳細は後述するが、図7、図8に示すように、通電により発熱する抵抗発熱層31b(単に、抵抗層とも呼ぶ)を有する円筒状で可撓性の自己発熱ベルト(チューブヒータ)である。そして、左右の端部側には抵抗発熱層31bに対して給電するためのリング状部材としての給電リング38L・38Rが取り付けられている。
ベルトユニット30は、ベルト31の内側に配置されたベルト支持体(押圧部材、バックアップ部材)としての加圧パッド(ニップパッド:以下、パッドと記す)32と、加圧パッド保持部材としての加圧ステイ33を有する。パッド32は横断面ほぼ矩形で左右方向に長い断熱性部材である。ステイ33は横断面が下向きコの字型で左右方向に長い剛性部材であり、高い圧力を掛けられても撓みにくい部材であることが望ましく、例えばSUS304製の型材である。パッド32とステイ33は上下に平行に配列されており、ステイ33の脚部に対してパッド32が接合されている。
パッド32はベルト31を介して加圧ローラ40に対向しベルト31を内側から加圧ローラ40に向けて押圧し、ニップ部Nにおいてパッド下面にベルト31の内面が接して摺動する押圧部材である。パッド32はニップ部近傍部におけるベルト31の回転軌道を規制するガイドとしての役割を有しており、耐熱性およびベルト内面との摺動性が求められる。
パッド32の材料としては、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂やセラミックス、SUS等の金属を用いることができる。ニップ部には摺動性に優れたSUS等の材料を用いて、ガイド部には加工性に優れた液晶ポリマー等の耐熱性樹脂を用いても良い。また、ベルト31との摺動面には耐熱性グリスを塗布しても良い。
ステイ33の長手方向のほぼ中央部には、図4のように板ばねなどの弾性支持部材(付勢手段)34を介して温度センサとしてのサーミスタTHが配設されている。ベルト31は上記の加圧パッド32、ステイ33、弾性支持部材34、サーミスタTHの組立体に対してルーズに外嵌されている。
ベルトユニット30は上記の組立体の両端部側にそれぞれ装着された端末部材35L・35Rを有する。端末部材35L・35Rはそれぞれパッド32およびステイ33に対してルーズに外嵌されているベルト31の幅方向への移動を規制するとともに、回転するベルト31の両端部の内周面をガイドする役目をする。端末部材35L・35Rは耐熱性・電気絶縁性樹脂による左右対称形状の成形部材である。
即ち、端末部材35Lはベルト31の幅方向一端に対向配置されベルト31の幅方向一端側への移動を規制する規制部材である。また、端末部材35Rはベルト31の幅方向他端に対向配置されベルト31の幅方向他端側への移動を規制する規制部材である。
図8の(a)は図3の断面図における左側の端末部材35Lとその周辺部分の拡大図、(b)は(a)の要部の分解図(断面図)である。右側の端末部材35Rとその周辺部分の拡大図は図には省略したけれどもこの左側の端末部材35Lとその周辺部分と実質左右対称構造である。
図5を参照して、端末部材35L・35Rはそれぞれベルト31の左右の端部側に取り付けられている給電リング38L・38Rの端面を内面側の突き当て面35bで受け止めるフランジ部材(鍔座部材)35aを有する。また、フランジ部材35aの内面側にはそれぞれ給電リング38L・38Rに内嵌して給電リング38L・38Rの内周面をガイドする円形状の第1のガイド部材35cを有する。第1のガイド部材35cの先端側は延長されて第1のガイド部材35cとほぼ同軸で第1のガイド部材35cよりも小外径の円形状部35dとされている。
端末部材35L・35Rの第1のガイド部材35cとそれと一連の小外径円形状部35dの内部にはステイ33の左右の端部33aがそれぞれ差し込まれる穴部35eを有する。また、フランジ部材35aの外面側には受圧ブロック部35fを有する。その受圧ブロック部35fの正面側と背面側にはそれぞれフランジ部材35aとの係合部分において縦溝部35g(図2、図5)を有する。
端末部材35L・35Rの穴部35eにそれぞれ差し込まれるステイ33の左右の端部33aの脚部はステイ33の長手中央側の脚部よりも短脚にされている。パッド32はステイ33の左右の端部33aの基部間の脚部に対して接合されて保持されている。
ステイ33の左右の端部33aにはそれぞれベルト31の内周面を非円形にガイドする第2のガイド部材36L・36Rが装着されている。第2のガイド部材36L・36Rはそれぞれ外周形状が非円形形状で左右対称形状の板状部材であり、板面中央部にそれぞれステイ33の端部33aが挿通される穴部36a(図5)を有する。第2のガイド部材36L・36Rはそれぞれ穴部36aにステイ33の左右の端部33aを挿通して端部33aの基部に位置させてある。
ベルト31の両端部側に対してそれぞれ端末部材35L・35Rが所定に装着されている状態において、穴部35eに対してステイ33の端部33aが十分に嵌入されて係合している。第1のガイド部材35cが給電リング38L・38Rの内径部に内嵌している。第2のガイド部材36L・36Rがそれぞれステイ33の端部33aの基部において、端部33aの段差部33bおよびパッド32の端面32aと、端末部材35L・35R側の小外径円形状部35dの先端面との間に挟み込まれて位置決めされている(図8)。
第2のガイド部材36L・36Rはそれぞれ第1のガイド部材35cよりも小外径円形状部35dを中にしてベルト幅方向における中央部に近い側に配設されていて、回転するベルト31の内面を非円形にガイドするガイド部材である。
端末部材35L・35Rのフランジ部材35aの頂部にはそれぞれ導電性弾性支持部材(付勢手段)としてのSUS等の板ばね61を介して給電部材60L・60Rが配設されている。給電部材60L・60Rはそれぞれフランジ部材35aの内側においてベルト31の左右両端部の給電リング38L・38Rの外径面に対して板ばね61のばね力で弾性的に当接している。即ち、給電部材60L・60Rはそれぞれベルト31の左右の給電リング38L・38Rの外径面に対して安定に接触して電気的に導通している。
給電部材60L・60Rは金属ブラシを用いている。なお、金属ブラシの代わりに、金属ブロック、金属ブラシ、カーボンチップを用いたものでも良い。
サーミスタTHは弾性支持部材34の弾性力でベルト31の長手方向のほぼ中央部においてベルト内面に対して弾性的に所定の押圧力で接している。
図5は、給電リング38L・38Rを備えたベルト31、パッド32、ステイ33、弾性支持部材34、サーミスタTH、端末部材35L・35R、第2のガイド部材36L・36R、導電性弾性支持部材61、給電部材60L・60R、の分解斜視図である。ベルト31、パッド32、ステイ33は途中部分を省略してある。これらの部材の組立体がベルトユニット30である。
加圧ローラ40は、金属材料からなる芯金41の外周に同心一体にローラ状に形成された弾性層42と、更にその弾性層42の外周面に形成されたフッ素樹脂などの絶縁層43と、を有する弾性ローラである。弾性層42の材料は、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴム、或いはシリコーンゴムの発泡体などの中から選択するのが良い。加圧ローラ40の弾性層42はニップ部NにおいてシートPをシワなどが発生ことなく安定的に搬送するために、外径形状を逆クラウン形状としている。芯金41の左右の両端部には、それぞれ、芯金41と同心一体に小径軸部41aが設けられている。
加圧ローラ40は左右の小径軸部41aが、それぞれ、装置フレーム50の左右の側板51L・51R間に軸受部材52L・52Rを介して回転可能に保持されて配設されている。右側の小径軸部41aの端部にはドライブギアGが同心一体に配設されている。このギアGに対して制御回路部100で制御されるモータM(駆動源)の駆動力が動力伝達機構(不図示)を介して伝達される。これにより、加圧ローラ40は駆動回転体として図4において矢印R40の反時計方向に所定の周速度にて回転駆動される。
一方、ベルトユニット30は、パッド32側を下向きにして、加圧ローラ35の上側に加圧ローラ40に対して実質平行に配列して、装置フレーム50の左右の側板51L・51R間に配設されている。より詳しくは、ベルトユニット30の左右の端末部材35L・35Rにそれぞれ設けられている縦溝部35g(図2、図5)が左右の側板51L・51Rにそれぞれ設けられた縦ガイドスリット51a(図3、図4)の縦縁部に係合している。
これにより、左右の端末部材35L・35Rは、それぞれ、左右の側板51L・51Rに対して上下方向にスライド移動可能に保持されている。即ち、ベルトユニット30が左右の側板51L・51Rに対して上下方向にスライド移動可能に保持されている。
左右の端末部材35L・35Rの受圧ブロック部35fとその上方に配設されている固定のばね受座71との間にはそれぞれ加圧ばね(付勢手段)70L・70Rが縮設されている。加圧ばね70L・70Rは自由状態において、端末部材35L・35Rの受圧ブロック部35fを左右側でほぼ均等の所定の加圧力で下方に押圧している。
これにより、ステイ33とパッド32を介してベルト31が加圧ローラ40の上面に対して弾性層42の弾性に抗して所定の押圧力で圧接する(加圧状態)。そのため、ベルトユニット30のベルト31と加圧ローラ40との間に短手方向(シート搬送方向)において所定幅のニップ部Nが形成される。
また、左右の端末部材35L・35Rをそれぞれ加圧ばね70L・70Rの加圧力に抗して持ち上げてベルト31の加圧ローラ40に対する加圧状態を解除する圧解除機構72L・72Rを有する。本実施例において、圧解除機構72L・72Rはそれぞれ図6のように左右の端末部材35L・35Rをリフタ73により加圧ばね70L・70Rの加圧力に抗して所定の持ち上げ位置に移動して保持する機構であり、制御回路部100で制御される。
端末部材35L・35Rが所定の持ち上げ位置に移動されることで、ベルトユニット30の全体が加圧ローラ40から離れる方向に移動して図6のようにベルト31が加圧ローラ40から離間αして圧解除状態に保持される。また、この圧解除状態からリフタ73が下降動されることで端末部材35L・35Rが持ち下げられる。そして、リフタ73が端末部材35L・35Rに対して非作用位置である所定の下降位置に移動することで、再び加圧状態となる。
圧解除機構72L・72Rの具体的な構成は図には省略したけれども、例えば電磁ソレノイドを用いた機構、カムとモータを用いた機構などを採択することができる。圧解除機構は左右の端末部材35L・35Rに対して共通の機構構成にすることもできる。
図2、図3において、W31はベルト31の全幅である。W40は加圧ローラ40の幅(小径軸部41aは除く)である。加圧ローラ40の幅W40はベルト31の全幅W31よりも所定に短い。ステイ33の左右の端部33aの部分を除く長さは加圧ローラ40の幅W40と実質同じとしてある。パッド32の長さは加圧ローラ40の幅W40と実質同じとしてある。ニップ部Nの幅(長手方向)は加圧ローラ40の幅W40と同じである。
ベルト31の左右の給電リング38L・38Rおよび第2のガイド部材36L・36Rはそれぞれ加圧ローラ40の端部(ニップ部Nの端部)よりも外側に位置している。Wmaxは定着装置Fに使用可能な最大幅サイズのシート搬送領域幅(シートの最大通過幅)であり、ニップ部Nの幅W40よりも所定に小さい。ベルト31の抵抗発熱層31bの幅(ベルト31の有効発熱領域の幅)は、本実施例においては、シート搬送領域幅Wmaxより大きく、ニップ部Nの幅W40よりも小さい。
図4において、53は定着装置Fの上面カバー板、54は正面カバー板、55は入口側ガイド板、56は背面カバー板、57は出口側ガイド板、58は定着排出ローラ対である。定着排出ローラ対58は加圧ローラ40の駆動力が連動機構(不図示)を介して伝達されて所定の方向と周速度をもって回転駆動される。左右の給電部材60L・60Rの導電性弾性支持部材61はそれぞれ配線102を介して電源部(AC電源)101に電気的に接続されている。また、サーミスタTHは配線(不図示)を介して制御回路部100に電気的に接続されている。
(2−2)定着動作
定着装置Fは、朝一立ち上げ時(ウォームアップ処理時)や、スタンバイ時など、シート搬送導入時以外の装置状態時には、図6の圧解除状態に保持されている。加圧ローラ40の回転は停止されている。左右の給電部材60L・60Rに対する給電も停止されている。
定着装置Fは、朝一立ち上げ時(ウォームアップ処理時)や、スタンバイ時など、シート搬送導入時以外の装置状態時には、図6の圧解除状態に保持されている。加圧ローラ40の回転は停止されている。左右の給電部材60L・60Rに対する給電も停止されている。
制御回路部100はプリントジョブのスタート信号が入力すると、電源部101を制御してベルト31の抵抗発熱層31bに対する通電を所定の通電制御パターンで開始する。即ち、左右の給電部材60L・60Rを介して左右の給電リング38L・38Rに電圧が印加される。これにより、給電リング38L・38Rとそれぞれ電気的に導通している後述する電極層31d(図7)を介して抵抗発熱層31bに対して通電がなされる。そして、通電による抵抗発熱層31bの発熱によりベルト31が有効発熱領域幅において全周的に加熱される。
そのベルト31の温度に関する電気的情報がサーミスタTHから制御回路部100に入力する。制御回路部100はサーミスタTHから入力するベルト31の検知温度に基づいて通電制御パターンを決定する。そして、決定した通電制御パターンに応じて電源部101を位相制御/波数制御などにより制御して抵抗発熱層31bに適切な電力を供給する。
より具体的には、制御回路部100はサーミスタTHがベルト31の温度として第1の所定温度を検知すると、圧解除機構72L・72Rを制御してベルトユニット30を圧解除状態(図6)から加圧状態(図2・図3)に切替える。これにより、ベルト31が加圧ローラ40に圧接して両者間にニップ部Nが形成される。また、制御回路部100はモータMを起動して駆動回転体としての加圧ローラ40の回転駆動を開始する。
加圧ローラ40は図4において矢印R40の反時計方向に所定の周速度で回転する。この加圧ローラ40の回転駆動による加圧ローラ40とベルト31の外面とのニップ部Nにおける摩擦力でベルト31に回転トルクが作用する。これにより、ベルト31が、その内面がニップ部Nにおいてパッド32の摺動面部に密着して摺動しつつ図4の矢印R31の時計方向に加圧ローラ40の回転周速度にほぼ対応した周速度で従動回転する。
左右の端末部材35L・35Rのフランジ部35aは回転するベルト31がパッド32の長手に沿って左方または右方に寄り移動したときの寄り移動側のベルト端部側の給電リングの端面を受け止めてベルト31の寄り移動を規制する。左右の端末部材35L・35Rの第1のガイド部材35cはベルト31と一緒に回転する給電リング38L・38Rの内周面をガイドする。また、左右の第2のガイド部材36L・36Rは回転するベルト31の内周面をガイドする。
制御回路部100は、その後、サーミスタTHが前記第1の所定温度よりも高い第2の所定温度を検知すると、画像形成部の画像形成動作を開始する。そして、トナー像tが転写されたシートPが定着装置Fへと搬送される。一方、制御回路部100はサーミスタTHが前記の第2の所定温度よりも高い第3の所定温度(定着温度)を検知すると、ベルト31の抵抗発熱層31bに対する通電を温調制御状態にする。温調制御状態では、ベルト31の温度が定着温度である第3の所定温度にほぼ一定に維持されるように、PI制御などを用いて電源部101から抵抗発熱層31bに対する通電制御が行われる。
トナー像tが転写されたシートPが定着装置Fに搬送されると、シートPは入口側ガイド板55にガイドされてニップ部Nに進入して挟持搬送される。これにより、トナー像tおよびシートPが加熱加圧されることでトナー像tはシートPに固着画像として定着される。定着装置Fに対するシートPの導入は本実施例においてはシート幅中心を基準とする所謂中央基準である。所謂片側基準であってもよい。ニップ部Nを出たシートPはベルト31から分離して出口側ガイド板57にガイドされて定着排出ローラ対58のニップ部に進入して排出搬送される。
画像形成部のプリントジョブ実行時において定着装置FにシートPが導入される直前に圧解除状態から加圧状態に移行し、シートPが定着装置Fを通過すると再び圧解除状態に移行し待機する。所定の一枚或いは連続複数枚のプリントジョブが終了すると、制御回路部101はベルト31の抵抗発熱層31bに対する通電を停止する。また、モータMの駆動を停止する。この状態において、制御回路部100は次のプリントジョブのスタート信号が入力するまで定着装置Fを待機状態に保持する。
(2−3)ベルト31の構成
図7の(a)はベルト31の発熱領域における拡大横断面模式図、(b)はベルト31の左側端部の層構成を示す断面模式図である。ベルト31の右側端部の層構成も(b)と左右対称で同様である。
図7の(a)はベルト31の発熱領域における拡大横断面模式図、(b)はベルト31の左側端部の層構成を示す断面模式図である。ベルト31の右側端部の層構成も(b)と左右対称で同様である。
ベルト31は全体的に可撓性を有する無端状の部材(エンドレスベルト)である。ベルト31は外側から内側に順に、少なくとも、絶縁層31a、給電されて発熱する抵抗発熱層31b、円筒状絶縁基材31cが積層された3層複合構造を有する。絶縁基材31cの左右の端部側の外面には周に沿ってそれぞれ抵抗発熱層31bに対して給電するための環状の電極層31dを有する。電極層31dの端部と抵抗発熱層31bの端部はオーバーラップして電気的に導通している。
円筒状絶縁基材31cはベルト31の強度を維持するとともに周方向において変形可能な可撓性を有し、そして、絶縁性を有する。薄すぎると破損しやすく、厚すぎると変形しにくいため、厚さ20μm以上100μm以下のポリイミドなどの耐熱性樹脂材料を使用できる。本実施例では、厚さ50μm、直径が30mmの円筒状のポリイミドベルトを用いた。
抵抗発熱層31bは円筒状絶縁基材31cの外周面に形成されて通電により発熱する層である。材料としては、ポリイミド等の耐熱性樹脂に導電性カーボンや金属粉体を分散した材料などが使用できる。本実施例では、カーボンを分散させたポリイミドからなる厚み25μmの抵抗発熱体のコート層を用いており、ベルト両端部側の左右の電極層31d間の抵抗値が常温時において10Ωとなるようにカーボン分散量などを調整している。これにより、100V印加時に抵抗発熱層31bは約1000W程度の電力により発熱する。
絶縁層31aは抵抗発熱層31bの全体および電極層31dの抵抗発熱層31b側の一部の上に形成されてベルト31以外に電流が流れるのを防ぐとともにトナー付着等による汚れを防止する。絶縁層31aはトナーとの離型性が求められ、電極層31dや抵抗発熱層31bと接しているため電流が流れないよう絶縁性も求められることから、絶縁性を有するフッ素樹脂材料、例えばPFA、PTFEなどを用いることができる。
絶縁層31aは、薄すぎるとシートPや加圧ローラ40との摩擦による摩耗により短寿命となり、厚すぎると熱容量が増大し熱伝達が低下することにより省エネ性を損なう恐れがあるため、10〜50μmのフッ素樹脂材料を使用するのが望ましい。本実施例では、厚さ20μmの絶縁性PFA樹脂チューブを用いた。
ベルト31は、必ずしも3層構造である必要は無い。例えば、カラー画像を形成する場合に良好な画質を得るためには、ベルト31の表面をシートPの表面形状に追従させやすくするのが良い。そのために、絶縁層31aおよび抵抗発熱層31bの間に、シリコーンゴムなどからなる弾性層31e(図9の(a))を存在させた方が良い。
また、絶縁層31aまたは弾性層31eが直接抵抗発熱層31bに加熱されることで熱劣化等が生じるのを防ぐために、絶縁層31aまたは弾性層31eと抵抗発熱層31bの間に中間層31f(図9の(b)、(c))を設けても良い。また、ベルト31の各層間の接着強度を高めるために、接着層31g(図9の(d))を設けても良い。更に、絶縁層31aの上に別途離型層31h(図9の(e))を設けても良く、この場合は離型層31hに導電性材料を使用することが出来る。また、図9の(a)〜(e)の層構成の各種組み合わせが可能である。
導電層としての電極層31dは、ポリイミド等の耐熱性樹脂に導電性粒子などを分散した材料が使用できる。また、抵抗発熱層31bに比べて抵抗が十分小さくなるよう抵抗値を調整することで、電極層31dにおける発熱を抑えることができる。本実施例では、導電性粒子を分散したポリイミドを75μm厚に形成したものを使用した。
(2−4)給電リング
主として図7と図8を参照してリング状部材としての給電リング38L・38Rについて説明する。ベルト31の両端部にはそれぞれ金属製の給電リング38L・38Rが、ベルト端部の円筒状絶縁基材31cおよびその外周面の電極層31dの内外径面を挟みこむようにベルト端部から嵌められ、固定部材としての固定ビス(ネジ)39により固定されている。
主として図7と図8を参照してリング状部材としての給電リング38L・38Rについて説明する。ベルト31の両端部にはそれぞれ金属製の給電リング38L・38Rが、ベルト端部の円筒状絶縁基材31cおよびその外周面の電極層31dの内外径面を挟みこむようにベルト端部から嵌められ、固定部材としての固定ビス(ネジ)39により固定されている。
より詳しくは、給電リング38L・38Rは厚さ1mmの銅板のプレス加工品であり、ベルト端部の外周面の環状の電極層31dに外嵌する円形の外側筒部38aと、ベルト端部の円筒状絶縁基材31cに内嵌する円形の内側筒部38bを有する。外側筒部38aと内側筒部38bは一端側において互いにつなぎ部38cを介して一連につながっており、外側筒部38aと内側筒部38bの間にはベルト端部が挿入される円形環状の隙間部38dを有する。つまり、つなぎ部38cが底部を形成している。本実施例においては内側筒部38bの内径は約30mmとしている。
即ち、給電リング38L・38Rは、それぞれ、上記の外側筒部38aと内側筒部38bとつなぎ部38cと隙間部38dとにより構成された、空洞部を備えた有底のリング状部材である。そして、その給電リング38L・38Rのそれぞれの空洞部(隙間部)38dにベルト31の抵抗発熱層31bと電気的に接続されるようにベルト31の幅方向一端と幅方向他端が挿入される。
外側筒部38aの一部には固定ビス通し用の穴部38eが開いており、内側筒部38bにはその穴部38eと対応する位置にタップ加工穴38fが開いている。給電リング38L・38Rをそれぞれベルト31の両端部に、円形環状の隙間部38dに対してベルト端部を十分に挿入して嵌め込む。そして、固定ビス39を穴部38eにベルト端部の肉厚を貫通させて差し込みタップ加工穴38fにねじ込むことで、給電リング38L・38Rをそれぞれベルト31の両端部に固定する。従って、給電リングはベルトと一体的に回転可能(回動)となる。
固定ビス39をタップ加工穴38fに十分にねじ込むことで、内側筒部38bが外側筒部38aの側に変形しながら引き寄せられ、ベルト端部が内側筒部38bと外側筒部38aの間に挟み込まれる。これにより、確実にベルト端部に対して給電リング38L・38Rが固定される。また、給電リング38L・38Rとベルト端部の電極層31dとが確実に接合して電気的に導通する。
上記のように本実施例における給電リング38L・38Rは、ベルト31の端部側に固定して取り付けられており電極層31dと電気的に導通している円形状の給電リングである。そして、ベルト端部側を外径面側と内径面側とから挟み込む外側筒部38aと内側筒部38bを有する。
この給電リング38L・38Rの外側筒部38aの外径面に対してそれぞれ給電部材60L・60Rが板ばね61のばね力により当接している。従って、左右の給電部材60L・60R間に電圧が印加されることで、ベルト31の左右の電極層31dを介してその間の抵抗発熱層31bに対して通電がなされる。給電部材60L・60Rの外側筒部38aの外径面に対する当接位置は第1のガイド部材35cの位置に対応している。
即ち、給電部材60Lが給電リング38Lと摺動可能に配置され給電リング38Lを介してベルト31の抵抗発熱層31bへ給電を行う摺動部材である。また、給電部材60Rが給電リング38Rと摺動可能に配置され前記摺動部材との間で抵抗発熱層31bを介した給電経路を形成する摺動部材である。
固定ビス39は、図8の(a)のように、第1のガイド部材35cと小外径円柱形状部35dとの段差部である環状溝部35hに対応する位置に配設されている。そのため、固定ビス39の先端部が差し込みタップ加工穴38fから内側筒部38bの内側に突き出ても端末部材35L・35Rに接触することなくベルト31を回転させることができる。
ベルトユニット30の組み立ては例えば次の要領でなされる。加圧パッド32、ステイ33、弾性支持部材34、サーミスタTHの組立体に対して、給電リング38L・38Rを取り付けていない円筒状ベルト31を外嵌する。ステイ33の左右の端部33aに対してそれぞれ第2のガイド部材36L・36Rを装着する。第2のガイド部材36L・36Rは、加圧パッド32、ステイ33、弾性支持部材34、サーミスタTHの組立体に対してベルト31を外嵌する前に、予め、ステイ33の左右の端部33aに対してそれぞれ装着しておいてもよい。
そして、ベルト31の両端部にそれぞれ給電リング38L・38Rを前記の要領で嵌着する。次に、その給電リング38L・38Rの内側筒部38bに対してそれぞれ左右の端末部材35L・35Rの小外径円形状部35dと第1のガイド部材35cを十分に挿入する。これにより、穴部35eに対してステイ33の端部33aを十分に嵌入係合さるとともに、第1のガイド部材35cを内側筒部38bに内嵌させる。その後、固定ビス39により前記の要領で給電リング38L・38Rをそれぞれベルト31の端部に固定する。
(2−5)第1と第2のガイド部材
図10の(a)と(b)はそれぞれ図8の(a)における(a)−(a)矢視と(b)−(b)矢視の拡大横断面模式図である。即ち、ベルトユニット30の第1のガイド部材35cの部分と第2のガイド部材36L(36R)の部分とにおける拡大横断面模式図である。
図10の(a)と(b)はそれぞれ図8の(a)における(a)−(a)矢視と(b)−(b)矢視の拡大横断面模式図である。即ち、ベルトユニット30の第1のガイド部材35cの部分と第2のガイド部材36L(36R)の部分とにおける拡大横断面模式図である。
端末部材35L・35Rの第1のガイド部材35の横断面は、図10の(a)のように、円形状である。本実施例では第1のガイド部材35の外径はφ30mmとしてあり、給電リング38L・38Rの円形状の内側筒部38bが丁度外嵌して第1のガイド部材35の回りを安定に回転可能な外径・内径構成とされている。
ベルト31の端部には前述のように円形状の給電リング38L・38Rが取り付けられており、ベルト31の端部はこの給電リングにより円形状が保持される。給電リング38L・38Rは外側筒部38aと内側筒部38bとで肉厚が2mmのため変形し難い。この給電リング38L・38Rの内側筒部38bに対してそれぞれ端末部材35L・35Rの円形状の第1のガイド部材35が内嵌している。
ベルト31およびその端部に取り付けられている給電リング38L・38Rは加圧ローラ40の駆動により、図10において矢印R31の時計方向に従動回転する。給電リング38L・38Rおよびそれをガイドする第1のガイド部材35の形状がそれぞれ円形状であるため、給電リング38L・38Rは安定して第1のガイド部材35の外径面に沿って摺動回転する。よって、給電リング38L・38Rと給電部材60L・60Rの当接部に不安定な振動が生じることが緩和されて安定した電力供給が確保される。
第2のガイド部材36L・36Rの横断面は、図10の(b)のように、ベルト31がニップ部Nを形成するため、非円形な異形状をしている。例えば、ニップ部Nよりもシート搬送方向下流側のベルト回転軌跡(図左側)が、ニップ部Nよりもシート搬送方向上流のベルト回転軌跡(図右側)に比べてニップ部Nから図上側方向に早く離れるように勾配が急に立ち上がる形状にしている。この形状により、ニップ部Nよりもシート搬送方向下流側におけるシートPのベルト31からの分離性が向上する。
上記のように、ベルト31の給電部材当接部となる第1のガイド部材35cの形状とニップ部付近となる第2のガイド部材36L・36Rの形状が異なる。そのため、図8の(a)に示すように、第1のガイド部材35cと第2のガイド部材36L(36R)との間には環状溝部35hを設けている。本実施例においては、この環状溝部35hの軸方向の長さは10mmとしている。
ベルト31は厚さ50μmと薄いため、上記の環状溝部35hにおいて、給電リング側におけるベルト31の円形状から第2のガイド部材36L(36R)側におけるベルト31の異形状にベルト外径形状が変形可能である。また、上記の環状溝部35hでは、端末部材35L(35R)がベルト31と触れることがないので、ベルト31はトルク負荷が増えることなく、第1のガイド部材35c、第2のガイド部材36L(36R)、パッド32に対して摺動回転可能となっている。
また、回転するベルト31が幅方向に寄り移動したとき、寄り移動側の給電リング38L又は38Rの端面(外側筒部38aと内側筒部38bとのつなぎ部38c)がその側のフランジ部材35aの突き当て面35bに当接して摺動する。これによりベルト寄りが規制される。即ち、ベルト端部が直接にフランジ部材35aの突き当て面35bに当接しない。
これにより、ベルト端部が直接に突き当て面35bに接触摺動する場合におけるベルト端部の磨耗や、磨耗粉に起因する問題が解消される。給電リング38L・38Rは銅製で厚みもあるため、フランジ部材35aの突き当て面35bと当接摺動しても摩耗することはない。
定着装置Fの圧解除状態時において、ベルトユニット30は持ち上げ移動されてベルト31が加圧ローラ40に対して離間している(図6)。その際、ベルト31はコシにより、給電リング38L・38Rの円形状に形状がならう。また、第2のガイド部材36L・36Rは異形状であるため、ベルト31はニップ部Nから離れる。その結果、パット32からベルト31が離間し、ベルト31は給電リング35L・35Rを介して端末部材35L・35Rに接触する以外何も接触しない状態になる。
そのため、図6の定着装置Fの圧解除状態時においては、ベルト31からパッド32への放熱が緩和される。その結果、朝一立ち上げ時の温度上昇が、図2・図3のような加圧状態時よりも早くなりウォームアップ時間を短縮可能となる。また、スタンバイ時のベルト31からの放熱を緩和することができ、エネルギー消費効率をアップさせることが可能となる。
給電リング38L・38Rは上記のように外側筒部38aと内側筒部38bとを一端側において互いにつなぎ部38cを介して一連につなげた形態のものに限られない。外側筒部38aと内側筒部38bとをつなぎ部38cでつなげずに、図11のように、給電リング38L・38Rを外側筒部38a(第1、第3のリング状部材)と内側筒部38b(第2、第4のリング状部材)とを別々の部材に分割した形態にしてもよい。
このように分割することで、給電リング38L・38Rの加工性や、組立性が向上する。この場合、内側筒部(リング状部材)38bは、外側筒部(リング状部材)38aとの間でベルトを挟み込んで外側筒部38aをベルト(電極層)に密着させる機能を担う。
また、ベルト端部(抵抗層)に対する給電リング38L・38Rの固定のため、固定ビス(ネジ)39を使用したが、リベットピンと呼ばれるようなピン端部を潰して給電リングをベルト端部に固定するような固定部材を使用してもよい。
また、外側筒部38aと内側筒部38bに突起を設けて給電リングのばね性を利用してベルト端部に給電リングを固定する構成にしてもよい。
上記の構成により、給電リング38L・38Rが安定的に回転可能になり、それに当接している給電部材60L・60Rが振動して導通不良が生じてしまうという問題を防止できた。また、給電部材60L・60Rは電極層31dに対して直接に接触しない。そのため、給電部材60L・60Rの振動により電極層表面が摩耗し剥がれることも防止でき、ベルト31を長寿命化させることが可能となった。また圧解除時、ベルト面がパッド32から離間するため、ウォームアップ時間を短縮させることができた。
また、ベルト端部が給電リング38L・38Rの内外径面に挟まれることで、確実にベルト31と給電リング38L・38Rが固定される。そのため、給電リング38L・38Rがベルト31から外れることを防止でき、給電を安定化させることができた。
なお、本例では、ベルトに形成された電極層に給電リングを接触させる構成を採用しているが、次のような構成にしても構わない。例えば、ベルトに電極層を設けず、導電性の給電リングを発熱抵抗層に対し直接的に接触させる形態にしても構わない。
なお、本例では、ベルトに形成された電極層に給電リングを接触させる構成を採用しているが、次のような構成にしても構わない。例えば、ベルトに電極層を設けず、導電性の給電リングを発熱抵抗層に対し直接的に接触させる形態にしても構わない。
[実施例2]
図12は本実施例2における定着装置の左側の端末部材35Lとその周辺部分の拡大縦断正面模式図である。右側の端末部材35Rとその周辺部分の拡大縦断正面模式図は図には省略したけれどもこの左側の端末部材35Lとその周辺部分と実質左右対称構造である。図13の(a)と(b)はそれぞれ図12における(a)−(a)矢視と(b)−(b)矢視の拡大横断面模式図である。即ち、本実施例2におけるベルトユニット30の第1のガイド部材35cの部分と第2のガイド部材36L(36R)の部分とにおける拡大横断面模式図である。
図12は本実施例2における定着装置の左側の端末部材35Lとその周辺部分の拡大縦断正面模式図である。右側の端末部材35Rとその周辺部分の拡大縦断正面模式図は図には省略したけれどもこの左側の端末部材35Lとその周辺部分と実質左右対称構造である。図13の(a)と(b)はそれぞれ図12における(a)−(a)矢視と(b)−(b)矢視の拡大横断面模式図である。即ち、本実施例2におけるベルトユニット30の第1のガイド部材35cの部分と第2のガイド部材36L(36R)の部分とにおける拡大横断面模式図である。
本実施例2においてはベルト31の両端部に実施例1におけるような給電リング38L・38Rは取り付けていない。ベルト31の両端部の環状の電極層31dとして、本実施例では、導電性粒子を分散したポリイミドを75μm厚に形成したものを使用した。
また、実施例1においては端末部材35L・35Rと第2のガイド部材36L・36Rとを別々の別体の部材として分割した形態としている。これを本実施例2においては端末部材35L・35Rと第2のガイド部材36L・36Rとを一体にした形態のもの、即ち、第1のガイド部材35cと第2のガイド部材36L・36Rは一体の部材としている。つまり、端末部材35L・35Rをそれぞれ第1のガイド部材35cから延長された小外径円形状部35dの先端側に第2のガイド部材36L・36Rを一体に連設した形態のものにしている。
第1のガイド部材35cの横断面は実施例1と同様に円形状であり、外径はベルト31の内径と略同一のφ30mmとしている。本実施例2においてはこの第1のガイド部材35cに対して円筒状のベルト31の端部を外嵌させてあり、回転するベルト31の端部の回転形状が第1のガイド部材35cにより規制される。即ち、円筒状絶縁基材31bの外周面に環状に電極層31dが形成されているベルト端部の内径形状が円形状に規制される。
この第1のガイド部材35cにより回転形状が円形状に規制されるベルト31の端部の電極層31dの外面に対して給電部材60L・60Rがそれぞれ板ばね61のばね力で弾性的に当接している。即ち、給電部材60L・60Rの電極層31dの外面に対する当接位置は第1のガイド部材35cの位置に対応している。
第2のガイド部材36L・36Rの横断面、および上記以外の定着装置構成、定着動作等は実施例1の定着装置と同様である。
本実施例2の定着装置の場合も、ベルト端部をガイドする第1のガイド部材35cの形状が円形状であるため、ベルト31が加圧ローラ40の回転駆動により従動回転したとき、ベルト端部は円形状の第1のガイド部材35cの外径面に沿って摺動回転する。よって、そのベルト端部の外周面に環状に形成されている電極層31dと給電部材60L・60Rの当接部に不安定な振動が生じることが緩和されて安定した電力供給が確保される。
また、回転するベルト31の内面をガイドする異形の第2のガイド部材36L・36Rにより、ニップ部Nよりもシート搬送方向下流側におけるシートPのベルト31からの分離性が向上する。
また、実施例1の定着装置と同様に、第1のガイド部材35cと第2のガイド部材36L(36R)の間の環状溝部35hでは、端末部材35L(35R)がベルト31と触れることがない。そのため、ベルト31はトルク負荷が増えることなく、第1のガイド部材35c、第2のガイド部材36L(36R)、パッド32に対して摺動回転可能である。
本実施例においては、回転するベルト31が幅方向に寄り移動したとき、寄り移動側のベルト端面がその側のフランジ部材35aの突き当て面35bに当接して摺動することでベルト寄りが規制される。
本実施例2においても、給電部材60L・60Rと電極層31dとの当接が安定するため、給電部材60L・60Rが振動して導通不良が生じてしまうという問題を防止できた。またその給電部材60L・60Rの振動により電極層31dの表面が摩耗し剥がれることも防止でき、ベルト31を長寿命化させることが可能となった。ベルトユニット30の加圧ローラ40に対する圧解除時、ベルト31の表面がパッド32から離間するため、実施例1の定着装置と同様にウォームアップ時間を短縮させることができた。
[実施例3]
図14は本実施例3における定着装置の左側の端末部材35Lとその周辺部分の拡大縦断正面模式図である。右側の端末部材35Rとその周辺部分の拡大縦断正面模式図は図には省略したけれどもこの左側の端末部材35Lとその周辺部分と実質左右対称構造である。図15の(a)と(b)はそれぞれ図14における(a)−(a)矢視と(b)−(b)矢視の拡大横断面模式図である。即ち、本実施例3におけるベルトユニット30の第1のガイド部材35cの部分と第2のガイド部材36L(36R)の部分とにおける拡大横断面模式図である。
図14は本実施例3における定着装置の左側の端末部材35Lとその周辺部分の拡大縦断正面模式図である。右側の端末部材35Rとその周辺部分の拡大縦断正面模式図は図には省略したけれどもこの左側の端末部材35Lとその周辺部分と実質左右対称構造である。図15の(a)と(b)はそれぞれ図14における(a)−(a)矢視と(b)−(b)矢視の拡大横断面模式図である。即ち、本実施例3におけるベルトユニット30の第1のガイド部材35cの部分と第2のガイド部材36L(36R)の部分とにおける拡大横断面模式図である。
本実施例3の定着装置は、実施例2における定着装置においてベルト31の両端部の環状の電極層31dに対してそれぞれ円形状の給電リング38L・38Rを外嵌して導電性接着剤Sを介して接触固定している。そして、その給電リング38L・38Rに対してそれぞれ給電部材60L・60Rを当接させた装置構成としたものである。この場合、導電性接着剤Sが固定部材として機能する。
本実施例における給電リング38L・38Rは銅製で、それぞれ、内径がφ30.4mm、厚みが2mm、幅が9mmの円形状短筒部38eとこの円形状短筒部38eに同心一体のφ45の環状凸部38fとを有する、変形し難い部材である。
給電リング38L・38Rはそれぞれ円形状短筒部38eがベルト31の端部において環状に形成されている電極層31dに外嵌され、円形状短筒部38eの内周面に電極層31dの外周面が導電性接着剤Sで接着されている。接着剤Sにはシリコーン樹脂(バインダ成分)中に銀(フィラー)が充填含有されている導電性耐熱接着剤を用いている。本実施例で導電性耐熱接着剤を用いたが、高温はんだ(ハンダ)等、他の手段でも構わない。
これにより、ベルト31の左右両端部は円筒状に保形される。この円筒状に保形されたベルト31の左右両端部に対してそれぞれ左右の端末部材35L・35Rの円形状の第1のガイド部材35cが内嵌している。これにより、ベルト31の端部は安定的に回転可能となっている。
給電リング38L・38Rの環状凸縁部38fにはそれぞれ給電部材60L・60Rが環状凸縁部38fを両側から弾性的に挟んで当接しており、回転する環状凸縁部38fに対して安定に接触して電気的に導通している。
第2のガイド部材36L・36Rの横断面、および上記以外の定着装置構成、定着動作等は実施例1や2の定着装置と同様である。
本実施例3の定着装置の場合も、ベルト端部をガイドする第1のガイド部材35cの形状が円形状である。そのため、ベルト31が加圧ローラ40の回転駆動により従動回転したとき、ベルト端部の内径面は円形状の第1のガイド部材35cの外径面に沿って摺動回転する。よって、そのベルト端部の円形状の給電リング38L・38Rと給電部材60L・60Rの当接部に不安定な振動が生じることが緩和されて安定した電力供給が確保される。
また、回転するベルト31の内面をガイドする異形の第2のガイド部材36L・36Rにより、ニップ部Nよりもシート搬送方向下流側におけるシートPのベルト31からの分離性が向上する。
また、実施例1の定着装置と同様に、第1のガイド部材35cと第2のガイド部材36L(36R)の間の環状溝部35hでは、端末部材35L(35R)がベルト31と触れることがない。そのため、ベルト31はトルク負荷が増えることなく、第1のガイド部材35c、第2のガイド部材36L(36R)、パッド32に対して摺動回転可能である。
本実施例3においても、給電部材60L・60Rと電極層31dとの当接が安定するため、給電部材60L・60Rが振動して導通不良が生じてしまうという問題を防止できた。また、給電部材60L・60Rは電極層31dに対して直接に接触しない。そのため、給電部材60L・60Rの振動により電極層表面が摩耗し剥がれることも防止でき、ベルト31を長寿命化させることが可能となった。ベルトユニット30の加圧ローラ40に対する圧解除時、ベルト31の表面がパッド32から離間するため、実施例1や2の定着装置と同様にウォームアップ時間を短縮させることができた。
[実施例4]
図16の(a)は本実施例4における定着装置の左側の端末部材35Lとその周辺部分の拡大縦断正面模式図である。右側の端末部材35Rとその周辺部分の拡大縦断正面模式図は図には省略したけれどもこの左側の端末部材35Lとその周辺部分と実質左右対称構造である。図17の(a)と(b)はそれぞれ図16の(a)における(a)−(a)矢視と(b)−(b)矢視の拡大横断面模式図である。即ち、本実施例4におけるベルトユニット30の第1のガイド部材35cの部分と第2のガイド部材36L(36R)の部分とにおける拡大横断面模式図である。
図16の(a)は本実施例4における定着装置の左側の端末部材35Lとその周辺部分の拡大縦断正面模式図である。右側の端末部材35Rとその周辺部分の拡大縦断正面模式図は図には省略したけれどもこの左側の端末部材35Lとその周辺部分と実質左右対称構造である。図17の(a)と(b)はそれぞれ図16の(a)における(a)−(a)矢視と(b)−(b)矢視の拡大横断面模式図である。即ち、本実施例4におけるベルトユニット30の第1のガイド部材35cの部分と第2のガイド部材36L(36R)の部分とにおける拡大横断面模式図である。
本実施例4の定着装置は、実施例2における定着装置においてベルト31の両端部の環状の電極層31dに対してそれぞれ円形状の給電リング38L・38Rを外嵌して導電性接着剤Sを介して接触固定している。そして、その給電リング38L・38Rに対してそれぞれ給電部材60L・60Rを当接させた装置構成としたものである。給電リング38L・38Rは銅製で、それぞれ、内径がφ30.4mm、厚みが2mm、幅が9mmの円形状短筒部材であり、変形し難い部材である。
給電リング38L・38Rはそれぞれベルト31の端部において環状に形成されている電極層31dに外嵌され、その内径面に電極層31dの外周面が導電性接着剤Sで接着されている。接着剤Sにはシリコーン樹脂(バインダ成分)中に銀(フィラー)が充填含有されている導電性耐熱接着剤を用いている。本実施例で導電性耐熱接着剤を用いたが、高温はんだ(ハンダ)等、他の手段でも構わない。
これにより、ベルト31の左右両端部は円筒状に保形される。この円筒状に保形されたベルト31の左右両端部に対してそれぞれ左右の端末部材35L・35Rの円形状の第1のガイド部材35cが内嵌している。これにより、ベルト31の端部は安定的に回転可能となっている。
給電リング38L・38Rはそれぞれベルト31の端部において環状に形成されている電極層31dに外嵌され、その内径面に電極層31dの外周面が導電性接着剤Sで接着されている。接着剤Sにはシリコーン樹脂(バインダ成分)中に銀(フィラー)が充填含有されている導電性耐熱接着剤を用いている。本実施例で導電性耐熱接着剤を用いたが、高温はんだ(ハンダ)等、他の手段でも構わない。
これにより、ベルト31の左右両端部は円筒状に保形される。この円筒状に保形されたベルト31の左右両端部に対してそれぞれ左右の端末部材35L・35Rの円形状の第1のガイド部材35cが内嵌している。これにより、ベルト31の端部は安定的に回転可能となっている。
また、給電リング38L・38Rはそれぞれベルト31の両端面からYmm外側に突出した形態でベルト31に接着されている。即ち、給電リング38L・38Rはベルト31の端部からスラスト方向外側に突出している部分を有する。本実施例では、突出量Yを1mmとしている(図16の(a)のY(リング突出量))。
その結果、図16の(b)のように、ベルト31が回転中に幅方向に寄り移動しても、その寄り移動側の給電リング38L又は38Rの端面がその側のフランジ部材35aの突き当て面35bに当接して摺動することでベルト寄りが規制される。即ち、ベルト端部が直接にフランジ部材35aの突き当て面35bに当接しない。これにより、ベルト端部が直接に突き当て面35bに接触摺動する場合におけるベルト端部の磨耗や、磨耗粉に起因する問題が解消される。給電リング38L・38Rは銅製で厚みも2mmあるため、フランジ部材35aの突き当て面35bと当接摺動しても摩耗することはない。
このように、ベルト端部が直接にフランジ部材35aの突き当て面35bに突き当たらないため、ベルト端部摩耗による摩耗粉発生防止可能となり、ベルトの長寿命化を実現し、良好な画像を得ることができる定着装置を提供できる。
第2のガイド部材36L・36Rの横断面、および上記以外の定着装置構成、定着動作等は実施例1〜3の定着装置と同様である。
本実施例4においても、給電部材60L・60Rと給電リング38L・38Rとの当接が安定するため、給電部材60L・60Rが振動して導通不良が生じてしまうという問題を防止できた。また、給電部材60L・60Rは電極層31dに対して直接に接触しない。そのため、給電部材60L・60Rの振動により電極層表面が摩耗し剥がれることも防止でき、ベルト31を長寿命化させることが可能となった。ベルトユニット30の加圧ローラ40に対する圧解除時、ベルト31の表面がパッド32から離間するため、実施例1〜3の定着装置と同様にウォームアップ時間を短縮させることができた。
また、給電リング38L・38Rがベルト31の端部より突出して接着されているため、ベルト端部が摩耗することなく、ベルト31を長寿命化させることができ、良好な画像を得る定着装置を提供することが可能となった。
[実施例5]
本例では、給電リングを固定する構成が上述した実施例1〜4と異なっている。その他の構成は、上述した実施例1と同様である。
本例では、給電リングを固定する構成が上述した実施例1〜4と異なっている。その他の構成は、上述した実施例1と同様である。
給電リングの構成を示す図18(a)、(b)、(c)を用いて説明する。リング状部材としての給電リング38L、38Rと、リング状部材としての内リング47L、47R、および、固定部材として機能する固定リング(リング状保持部材)48L、48Rにより、給電部が構成される。
より詳しくは、給電リング38L、38Rは厚さ1mmの金属(本例では銅板)のプレス加工品であり、ベルト端部の外周面の環状の電極層31dに外嵌し、その片側端部に突起部38dを有する。内リング47L,48Rは樹脂製の部品であり、ベルト端部の内周面に挿入される環状部47aとベルト径よりも大径であるフランジ部47bを有し、その軸方向にスリット47cを有する。固定リング48L、48Rは樹脂製の部品であり、内リング47L、47Rの内面に挿入されるテーパ部48aを有する環状部と、端部の爪部48bから成る。
本実施例においては固定リング48L、48Rのテーパ部48aには約3度の勾配をつけている。
本実施例においては内リング47L、47Rおよび固定リング48L、48RはPPS樹脂(ポリフェニレンサルファイド樹脂)の成形品である。
そして、ベルト端部は給電リング38L、38Rと内リング47L,47Rに挟み込まれた状態で組み付けられ、固定リング48L,48Rが内リング47L,47Rに挿入される。すると、固定リング48L、48Rのテーパ部48aにより内リング47L、47Rが押し広げられるように変形し、べルト端部は給電リング38L,38Rと内リング47L,47Rの間で挟持される。
さらに、固定リング48L、48Rの爪部48bが給電リング38L、38Rの突起部38dに引っ掛かることで給電リング38L,38Rがベルト端部に固定される(図18(c)の状態)。最終的には、給電リング38L・38Rとベルト端部の電極層31dとが確実に接合して電気的に導通することになる。
このように、本例では、固定部材として、ビスではなく、固定リングを用いたことにより、ベルトに対して穴(ビスが貫通する)を設ける必要がなくなり、ベルトの耐久性を向上することが可能となる。
31・・エンドレスベルト(定着ベルト)、31b・・抵抗発熱層(抵抗層)、38L・38R・・給電リング、38a・・第1(第3)のリング状部材、38b・・第2(第4)のリング状部材、39・・第1(第2)の固定部材
Claims (38)
- シート上の画像を加熱するエンドレスベルトであって、
通電により発熱する抵抗層と、
前記抵抗層と電気的に接続されるように前記エンドレスベルトの幅方向一端側に配置された第1のリング状部材と、
前記抵抗層を介して前記第1のリング状部材に対向配置された第2のリング状部材と、
前記第1のリング状部材と前記第2のリング状部材が前記抵抗層と一体的に回動するように前記抵抗層を挟み込んだ状態で前記第1のリング状部材と前記第2のリング状部材を互いに固定する固定部材と、
を有することを特徴とするエンドレスベルト。 - 前記固定部材は、前記第1のリング状部材と前記第2のリング状部材に挟まれた状態の前記抵抗層を貫くネジを有することを特徴とする請求項1に記載のエンドレスベルト。
- 前記固定部材は、前記第1のリング状部材と前記第2のリング状部材を保持するとともに固定するリング状保持部材を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のエンドレスベルト。
- 前記リング状保持部材は前記第1のリング状部材と前記第2のリング状部材を固定するためのテーパ部を有することを特徴とする請求項3に記載のエンドレスベルト。
- 前記抵抗層と電気的に接続された導電層を更に有し、前記第1のリング状部材は前記導電層と接触するように配置されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のエンドレスベルト。
- 前記第1のリング状部材は金属製であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載のエンドレスベルト。
- 前記第1のリング状部材は銅製であることを特徴とする請求項6に記載のエンドレスベルト。
- 前記第2のリング状部材は周方向の一部にスリットが形成されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載のエンドレスベルト。
- 前記第1のリング状部材は前記エンドレスベルトの外面側に配置され、前記第2のリング状部材は前記エンドレスベルトの内面側に配置されていることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載のエンドレスベルト。
- 前記抵抗層の上にシートと接触し得る離型層を更に有することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載のエンドレスベルト。
- 前記抵抗層と前記離型層との間に弾性層を更に有することを特徴とする請求項10に記載のエンドレスベルト。
- シート上の画像を加熱するエンドレスベルトであって、
通電により発熱する抵抗層と、
前記抵抗層と電気的に接続されるように前記エンドレスベルトの幅方向一端が挿入される空洞部を備えた有底のリング状部材と、
前記リング状部材が前記抵抗層と一体的に回動するように前記リング状部材を固定する固定部材と、
を有することを特徴とするエンドレスベルト。 - シート上の画像を加熱するエンドレスベルトであって、
通電により発熱する抵抗層と、
前記抵抗層と電気的に接続されるように前記エンドレスベルトの幅方向一端側に配置された第1のリング状部材と、
前記抵抗層を介して前記第1のリング状部材に対向配置された第2のリング状部材と、
前記第1のリング状部材と前記第2のリング状部材が前記抵抗層と一体的に回動するように前記抵抗層を挟み込んだ状態で前記第1のリング状部材と前記第2のリング状部材を互いに固定する第1の固定部材と、
前記抵抗層と電気的に接続されるように前記エンドレスベルトの幅方向他端側に配置された第3のリング状部材と、
前記抵抗層を介して前記第3のリング状部材に対向配置された第4のリング状部材と、
前記第3のリング状部材と前記第4のリング状部材が前記抵抗層と一体的に回動するように前記抵抗層を挟み込んだ状態で前記第3のリング状部材と前記第4のリング状部材を互いに固定する第2の固定部材と、
を有することを特徴とするエンドレスベルト。 - 前記第1の固定部材は前記第1のリング状部材と前記第2のリング状部材に挟まれた状態で前記抵抗層を貫く第1のネジを有し、前記第2の固定部材は前記第3のリング状部材と前記第4のリング状部材に挟まれた状態の前記抵抗層を貫く第2のネジを有することを特徴とする請求項13に記載のエンドレスベルト。
- 前記第1の固定部材は前記第1のリング状部材と前記第2のリング状部材を保持するとともに固定する第1のリング状保持部材を有し、前記第2の固定部材は前記第3のリング状部材と前記第4のリング状部材を保持するとともに固定する第2のリング状保持部材を有することを特徴とする請求項13又は14に記載のエンドレスベルト。
- 前記第1のリング状保持部材は前記第1のリング状部材と前記第2のリング状部材を固定するためのテーパ部を有し、前記第2のリング状保持部材は前記第3のリング状部材と前記第4のリング状部材を固定するためのテーパ部を有することを特徴とする請求項15に記載のエンドレスベルト。
- 前記エンドレスベルトの幅方向一端側に配置され前記抵抗層と電気的に接続された第1の導電層と、前記エンドレスベルトの幅方向他端側に配置され前記抵抗層と電気的に接続された第2の導電層と、を更に有し、前記第1のリング状部材は前記第1の導電層と接触するように配置され、前記第2のリング状部材は前記第2の導電層と接触するように配置されていることを特徴とする請求項13乃至16のいずれか一項に記載のエンドレスベルト。
- 前記第1のリング状部材と前記第3のリング状部材は金属製であることを特徴とする請求項13乃至17のいずれか一項に記載のエンドレスベルト。
- 前記第1のリング状部材と前記第3のリング状部材は銅製であることを特徴とする請求項18に記載のエンドレスベルト。
- 前記第2のリング状部材と前記第4のリング状部材は周方向の一部にスリットが形成されていることを特徴とする請求項13乃至19のいずれか一項に記載のエンドレスベルト。
- 前記第1のリング状部材と前記第3のリング状部材は前記エンドレスベルトの外面側に配置され、前記第2のリング状部材と前記第4のリング状部材は前記エンドレスベルトの内面側に配置されていることを特徴とする請求項13乃至20のいずれか一項に記載のエンドレスベルト。
- 前記抵抗層の上にシートと接触し得る離型層を更に有することを特徴とする請求項13乃至21のいずれか一項に記載のエンドレスベルト。
- 前記抵抗層と前記離型層との間に弾性層を更に有することを特徴とする請求項22に記載のエンドレスベルト。
- シート上の画像を加熱するエンドレスベルトであって、
通電により発熱する抵抗層と、
前記抵抗層と電気的に接続されるように前記エンドレスベルトの幅方向一端が挿入される空洞部を備えた有底の第1のリング状部材と、;
前記第1のリング状部材が前記抵抗層と一体的に回動するように前記第1のリング状部材を固定する第1の固定部材と、
前記抵抗層と電気的に接続されるように前記エンドレスベルトの幅方向他端が挿入される空洞部を備えた有底の第2のリング状部材と、
前記第2のリング状部材が前記抵抗層と一体的に回動するように前記第2のリング状部材を固定する第2の固定部材と、
を有することを特徴とするエンドレスベルト。 - シート上の画像をニップ部にて加熱するエンドレスベルトであって、通電により発熱する抵抗層と、前記抵抗層と電気的に接続されるように前記エンドレスベルトの幅方向一端側に配置された第1のリング状部材と、前記抵抗層を介して前記第1のリング状部材に対向配置された第2のリング状部材と、前記第1のリング状部材と前記第2のリング状部材が前記抵抗層と一体的に回動するように前記抵抗層を挟み込んだ状態で前記第1のリング状部材と前記第2のリング状部材を互いに固定する第1の固定部材と、前記抵抗層と電気的に接続されるように前記エンドレスベルトの幅方向他端側に配置された第3のリング状部材と、前記抵抗層を介して前記第3のリング状部材に対向配置された第4のリング状部材と、前記第3のリング状部材と前記第4のリング状部材が前記抵抗層と一体的に回動するように前記抵抗層を挟み込んだ状態で前記第3のリング状部材と前記第4のリング状部材を互いに固定する第2の固定部材と、を有するエンドレスベルトと、
前記第1のリング状部材と摺動可能に配置され前記第1のリング状部材を介して前記抵抗層へ給電を行う第1の摺動部材と、
前記第3のリング状部材と摺動可能に配置され前記第1の摺動部材との間で前記抵抗層を介した給電経路を形成する第2の摺動部材と、
前記エンドレスベルトと協働して前記ニップ部を形成するとともに前記エンドレスベルトを回転駆動する駆動回転体と、
を有することを特徴とする画像加熱装置。 - 前記第1の固定部材は前記第1のリング状部材と前記第2のリング状部材に挟まれた状態で前記抵抗層を貫く第1のネジを有し、前記第2の固定部材は前記第3のリング状部材と前記第4のリング状部材に挟まれた状態の前記抵抗層を貫く第2のネジを有することを特徴とする請求項25に記載の画像加熱装置。
- 前記第1の固定部材は前記第1のリング状部材と前記第2のリング状部材を保持するとともに固定する第1のリング状保持部材を有し、前記第2の固定部材は前記第3のリング状部材と前記第4のリング状部材を保持するとともに固定する第2のリング状保持部材を有することを特徴とする請求項25又は26に記載の画像加熱装置。
- 前記第1のリング状保持部材は前記第1のリング状部材と前記第2のリング状部材を固定するためのテーパ部を有し、前記第2のリング状保持部材は前記第3のリング状部材と前記第4のリング状部材を固定するためのテーパ部を有することを特徴とする請求項27に記載の画像加熱装置。
- 前記エンドレスベルトの幅方向一端側に配置され前記抵抗層と電気的に接続された第1の導電層と、前記エンドレスベルトの幅方向他端側に配置され前記抵抗層と電気的に接続された第2の導電層と、を更に有し、前記第1のリング状部材は前記第1の導電層と接触するように配置され、前記第2のリング状部材は前記第2の導電層と接触するように配置されていることを特徴とする請求項25乃至28のいずれか一項に記載の画像加熱装置。
- 前記第1のリング状部材と前記第3のリング状部材は金属製であることを特徴とする請求項25乃至29のいずれか一項に記載の画像加熱装置。
- 前記第1のリング状部材と前記第3のリング状部材は銅製であることを特徴とする請求項30に記載の画像加熱装置。
- 前記第2のリング状部材と前記第4のリング状部材は周方向の一部にスリットが形成されていることを特徴とする請求項25乃至31のいずれか一項に記載の画像加熱装置。
- 前記第1のリング状部材と前記第3のリング状部材は前記エンドレスベルトの外面側に配置され、前記第2のリング状部材と前記第4のリング状部材は前記エンドレスベルトの内面側に配置されていることを特徴とする請求項25乃至32のいずれか一項に記載の画像加熱装置。
- 前記エンドレスベルトの幅方向一端に対向配置され前記エンドレスベルトの幅方向一端側への移動を規制する第1の規制部材と、前記エンドレスベルトの幅方向他端に対向配置され前記エンドレスベルトの幅方向他端側への移動を規制する第2の規制部材と、を更に有し、前記第1の規制部材は前記第1のリング状部材と突き当たり可能であり、前記第2の規制部材は前記第3のリング状部材と突き当たり可能であることを特徴とする請求項25乃至33のいずれか一項に記載の画像加熱装置。
- 前記エンドレスベルトの幅方向一端側と対向配置され前記エンドレスベルトの幅方向一端側への移動を規制する第1の規制部材と、前記エンドレスベルトの幅方向他端側と対向配置され前記エンドレスベルトの幅方向他端側への移動を規制する第2の規制部材と、を更に有し、前記第1の規制部材は前記第2のリング状部材と突き当たり可能であり、前記第2の規制部材は前記第4のリング状部材と突き当たり可能であることを特徴とする請求項25乃至33のいずれか一項に記載の画像加熱装置。
- 前記抵抗層の上にシートと接触し得る離型層を更に有することを特徴とする請求項25乃至35のいずれか一項に記載の画像加熱装置。
- 前記抵抗層と前記離型層との間に弾性層を更に有することを特徴とする請求項36に記載の画像加熱装置。
- シート上の画像をニップ部にて加熱するエンドレスベルトであって、通電により発熱する抵抗層と、前記抵抗層と電気的に接続されるように前記エンドレスベルトの幅方向一端が挿入される空洞部を備えた有底の第1のリング状部材と、前記第1のリング状部材が前記抵抗層と一体的に回動するように前記第1のリング状部材を固定する第1の固定部材と、前記抵抗層と電気的に接続されるように前記エンドレスベルトの幅方向他端が挿入される空洞部を備えた有底の第2のリング状部材と、前記第2のリング状部材が前記抵抗層と一体的に回動するように前記第2のリング状部材を固定する第2の固定部材と、を有するエンドレスベルトと、
前記第1のリング状部材と摺動可能に配置され前記第1のリング状部材を介して前記抵抗層へ給電を行う第1の摺動部材と、
前記第2のリング状部材と摺動可能に配置され前記第1の摺動部材との間で前記抵抗層を介した給電経路を形成する第2の摺動部材と、
前記エンドレスベルトと協働して前記ニップ部を形成するとともに前記エンドレスベルトを回転駆動する駆動回転体と、
を有することを特徴とする画像加熱装置。
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