JP2017203873A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Images
Landscapes
- Fixing For Electrophotography (AREA)
Abstract
Description
本発明は、記録材に画像を定着する定着装置、及び該定着装置を搭載した画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a fixing device that fixes an image on a recording material, and an image forming apparatus equipped with the fixing device.
プリンタ、複写機、ファクシミリ、又はそれらの少なくとも2つの機能を有する複合機等の電子写真方式画像形成装置において、記録材(用紙、転写紙、記録紙ともいう)に転写されたトナー画像を定着する定着装置として、ベルト方式の定着装置が用いられている。なお、「記録材」は、普通紙以外に、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙(コート紙やアート紙等)、トレーシングペーパ、OHPシート等を含む概念である。 In an electrophotographic image forming apparatus such as a printer, a copier, a facsimile, or a multifunction machine having at least two functions thereof, a toner image transferred on a recording material (also referred to as paper, transfer paper, or recording paper) is fixed. A belt-type fixing device is used as the fixing device. The “recording material” is a concept including thick paper, postcard, envelope, thin paper, coated paper (coated paper, art paper, etc.), tracing paper, OHP sheet and the like in addition to plain paper.
ベルト方式の定着装置としては、熱源を備え回転可能な無端状のベルトと、このベルトに外側から圧接し回転するローラと、ベルトの内周側に固定配置され、ローラに圧接されるベルトを支持してベルトとローラとの間に定着ニップ部を形成する押圧部材(ニップ形成部材)とを備え、この定着ニップ部に記録材を通過させることで、記録材上の未定着トナー像を加熱・加圧して定着する構成が知られている。そして、昨今の省エネの観点から、画像形成装置の電源オンから画像形成実行可能状態までの待ち時間を短くし(クイックスタート性)、あるいはスタンバイ時の消費電力を小さくする(省電力)ため、特に定着装置では、低熱容量化、高熱伝導化、小型化の要請が大きく、無端ベルトも薄肉化し、「フィルム」とも称される熱容量の小さいベルトが用いられるようになってきている。 As a belt type fixing device, it supports an endless belt that can be rotated with a heat source, a roller that presses and rotates from the outside, and a belt that is fixedly arranged on the inner peripheral side of the belt and that is pressed against the roller. And a pressing member (nip forming member) for forming a fixing nip portion between the belt and the roller. By passing the recording material through the fixing nip portion, the unfixed toner image on the recording material is heated and A configuration for fixing by applying pressure is known. And from the viewpoint of recent energy savings, in particular, in order to shorten the waiting time from the power-on of the image forming apparatus to the image forming executable state (quick start property) or to reduce the power consumption during standby (power saving), In fixing devices, there is a great demand for low heat capacity, high thermal conductivity, and miniaturization, and endless belts are also thinned, and belts having a small heat capacity, which are also called “films”, have come to be used.
このような薄肉化した無端ベルトを用いた定着装置においては、一般に、無端ベルトの軸方向への寄り移動を規制するための規制部材が設けられている。例えば、特許文献1に記載された定着装置では、図11に示すように、無端ベルト100の両端部を回転可能に保持すると共に、無端ベルト100の軸方向への寄り移動を規制するための固定フランジ600が設けられている。更に、この定着装置では、固定フランジ600と無端ベルト100の端部の間に、無端ベルト100の端部を保護する従動リング700(保護部材)が設けられている。無端ベルト100が軸方向の力を受けて片側へ寄り移動すると、その端部が従動リング700に突き当たることで、従動リング700は無端ベルト100と共に回転する。これにより、無端ベルト100の端部が固定フランジ600に摺擦することを防止している。
In a fixing device using such a thin endless belt, generally, a regulating member is provided for regulating the movement of the endless belt in the axial direction. For example, in the fixing device described in Patent Document 1, as shown in FIG. 11, both ends of the
また、定着ニップ部では、無端ベルトが外側から圧接するローラによってベルト内径側へ押し込まれ、その押し込み量が大きいと、図11に示す定着装置の場合、無端ベルト100は従動リング700の内周縁よりも内側に入り込んだ状態となる。このため、無端ベルト100に寄りが生じると、図12に示すように、無端ベルト100が従動リング700の内周面よりも内側に入り込んだ箇所で、無端ベルト100の端部が従動リング700の内周面のエッジEに摺接してしまう。その結果、無端ベルトの定着ニップ部における押し込み変形に加えて、この摺接が更に負荷を与え、ベルト端部がより破損し易いといった問題が生じている。特に薄肉化したフィルムの場合、そのような破損の可能性が高くなる。そのため、特許文献2において、保護部材である従動リングの内周円のエッジ部に傾斜面を設ける提案がなされている。
Further, in the fixing nip portion, the endless belt is pushed toward the inner diameter of the belt by a roller pressed from the outside, and if the pushing amount is large, the
しかしながら、いずれにせよ保護部材である従動リングは、無端ベルトの寄り方向(回転軸方向)に対して垂直な面でベルトの寄り力を受け止めている。この際、無端ベルト端部には、圧縮力が生じている。この寄り力が大きくなると、無端ベルトの端面は、変形し易い外周方向(ラッパ形状)に座屈変形する。無端ベルト端部が外周方向に変形すると、ベルト端部には引っ張り力が生じる。更に寄り力が大きくなると、やがてベルト端部が引き裂かれ破損してしまう。 However, in any case, the driven ring, which is a protective member, receives the belt shifting force on a plane perpendicular to the shifting direction (rotating shaft direction) of the endless belt. At this time, a compressive force is generated at the end of the endless belt. When this shifting force is increased, the end face of the endless belt is buckled and deformed in an easily deformable outer circumferential direction (trumpet shape). When the endless belt end is deformed in the outer circumferential direction, a tensile force is generated at the belt end. If the offset force is further increased, the belt end portion is eventually torn and damaged.
そこで本発明は、斯かる事情に鑑み、保護部材(従動リング)を備えたベルト方式定着装置において、ベルト端部が損傷し難いようにすることを課題とする。 Therefore, in view of such circumstances, an object of the present invention is to make it difficult for the belt end portion to be damaged in a belt-type fixing device including a protective member (driven ring).
上記課題を解決するため、本発明では、無端状のベルトと、前記ベルトの内側に配設されたニップ形成部材と、前記ベルトを挟んで前記ニップ形成部材と相対的な押圧状態となって定着ニップ部を形成する回転可能な加圧部材と、前記ベルトの端部にて前記ベルトを回転可能に保持するベルト保持部材と、前記ベルト保持部材と前記ベルトの端部との間に配され前記ベルトの端部との接触によって連れ回る、ベルト端部保護のための保護部材とを備え、前記定着ニップ部に未定着画像を担持した記録材を搬送して記録材に未定着画像を定着する定着装置において、前記保護部材が前記ベルトに連れ回る状態で、前記保護部材は、ベルト端部が内周側に傾くような傾斜面で前記ベルトに当接する。 In order to solve the above problems, in the present invention, an endless belt, a nip forming member disposed inside the belt, and a fixing state in which the belt is pressed relative to the nip forming member across the belt. A rotatable pressure member that forms a nip portion; a belt holding member that rotatably holds the belt at an end portion of the belt; and the belt holding member and an end portion of the belt disposed between the belt holding member and the belt end portion. A protection member for protecting the belt end portion that is rotated by contact with the end portion of the belt, and transports a recording material carrying an unfixed image to the fixing nip portion to fix the unfixed image on the recording material. In the fixing device, in a state in which the protection member rotates with the belt, the protection member contacts the belt with an inclined surface in which a belt end portion is inclined toward the inner peripheral side.
本発明によれば、保護部材(従動リング)が定着ベルトに連れ回る状態で、ベルト端部が内周側に傾くような傾斜面で保護部材がベルトに当接するので、ベルトは内周側に窄む方向に座屈変形し、外周側に開く方向に座屈変形する場合のようにベルト端面が引き裂かれて破損するようなことを回避でき、ベルト端部が損傷し難くなる。 According to the present invention, in the state where the protective member (driven ring) is rotated around the fixing belt, the protective member abuts the belt on the inclined surface such that the belt end portion is inclined toward the inner peripheral side. It is possible to avoid the belt end surface from being torn and broken as in the case of buckling deformation in the narrowing direction and buckling deformation in the direction of opening to the outer peripheral side, and the belt end portion is hardly damaged.
以下、添付の図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略図である。ちなみに画像形成装置全体の機構としては、従来と基本的に同じであり、当業者であれば、基本的な構成と動作については直ちに理解できるものである。また各図面において、同一の機能若しくは形状を有する部材やそ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で説明を簡略化する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. Incidentally, the mechanism of the entire image forming apparatus is basically the same as the conventional one, and those skilled in the art can immediately understand the basic configuration and operation. In each drawing, members having the same function or shape and components thereof are denoted by the same reference numerals as much as possible to simplify the description.
画像形成装置1はカラープリンタであり、装置本体の下部には記録材としての用紙Pを収容した給紙トレイ10や給紙トレイ10から用紙Pを搬出する給紙ローラ11等が設けられ、給紙トレイ10の上方で装置本体中央に画像形成部を配置した構成となっている。また装置上面には、装置外へ排出された用紙をストックするための排紙トレイ14が形成されている。給紙トレイ10の他に手差し給紙機構が設けられていてもよい。
The image forming apparatus 1 is a color printer, and a paper feed tray 10 that stores paper P as a recording material, a paper feed roller 11 that carries the paper P out of the
画像形成部には、無端ループ状の中間転写ベルト30が配設され、この中間転写ベルト30の下部走行辺に沿って、上流側から順にイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)用のドラム状の感光体5Y,5M,5C,5Kを夫々有する4つの作像ユニット4Y,4M,4C,4Kが並んで配置されている。カラー画像の色分解成分に対応するイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の現像剤を収容している以外、各作像ユニットの構成は同じであり、以下では各トナー色を示すアルファベット(Y,M,C,K)を省いて説明する。各作像ユニットの感光体5の周りには、周知のように帯電装置6,現像装置7,クリーニング装置8等が設けられている。帯電装置6と現像装置7の間から、光学系ユニット9からのレーザ光が感光体5に照射される。光学系ユニット9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感光体5の表面へレーザ光を照射するようになっている。中間転写ベルト30の下部走行辺の内側で、各感光体5に夫々対向する位置に、一次転写ローラ31が中間転写ベルト30に接触するように配置されている。
An endless loop-shaped
中間転写ベルト30を有する転写装置3は更に、一次転写手段としての4つの一次転写ローラ31と、二次転写手段としての二次転写ローラ36と、二次転写バックアップローラ32と、クリーニングバックアップローラ33と、テンションローラ34と、ベルトクリーニング装置35とを備える。中間転写ベルト30は二次転写ローラ36、二次転写バックアップローラ32及びクリーニングバックアップローラ33によって巻回張架されていて、二次転写バックアップローラ32が回転駆動することで、図の矢印で示す方向に周回走行(回転)するようになっている。また中間転写ベルト30は、カラープリントの場合には4色の作像ユニット(の感光体)に接触する状態に保持され、モノクロプリントの場合には黒用作像ユニット(の感光体)のみに接触する状態を保持するように構成されている。
The transfer device 3 having the
4つの一次転写ローラ31は、夫々、各感光体5との間で中間転写ベルト30を挟み込んで一次転写ニップを形成している。また、各一次転写ローラ31には、所定の直流電圧(DC)及び/又は交流電圧(AC)が印加されるようになっている。二次転写ローラ36は、二次転写バックアップローラ32との間で中間転写ベルト30を挟み込んで二次転写ニップを形成し、一次転写ローラ31と同様に、二次転写ローラ36にも所定の直流電圧(DC)及び/又は交流電圧(AC)が印加されるようになっている。
Each of the four
ベルトクリーニング装置35は、中間転写ベルト30に当接するように配設されたクリーニングブラシやクリーニングブレードを有し、公知のように、廃トナー移送ホースを介して廃トナー収容器に接続されている。
The
装置本体の上部にはボトル収容部2が設けられ、ボトル収容部2には補給用のトナーを収容した4つのトナーボトル2Y,2M,2C,2Kが着脱可能に装着されている。各トナーボトル2Y,2M,2C,2Kと各現像装置7との間には、公知のように補給路が設けられ、この補給路を介して各トナーボトル2Y,2M,2C,2Kから各現像装置7へトナーが補給されるようになっている。
A bottle container 2 is provided in the upper part of the apparatus main body, and four
装置本体内には、用紙Pを給紙トレイ10から二次転写ニップを通過させて装置外へ排出するための搬送路Rが配設されている。搬送路Rにおいて、二次転写ローラ36より用紙搬送方向上流側には、二次転写ニップへ用紙Pを搬送する搬送手段としての一対のレジストローラ12が配設されている。また、二次転写ローラ36より用紙搬送方向下流側には、用紙Pに転写された未定着画像を定着するための定着装置20が配設されている。更に、定着装置20より搬送路Rの用紙搬送方向下流側には、一対の排紙ローラ13が設けられ、この排紙ローラ13によって装置外へ排出された用紙Pが排紙トレイ14上にストックされる。
In the apparatus main body, a conveyance path R is provided for discharging the paper P from the
次に、プリントのフルカラー画像形成時の基本動作について説明する。本例では、外部から入力された画像データに基づいて、光学系ユニット9にてイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解された各色に対応して、回転駆動され帯電装置6によって所定極性に一様帯電された夫々の感光体5を露光して潜像を形成し、夫々の現像装置7で顕像化し、夫々の一次転写ニップにおいて各トナー像を周回走行する中間転写ベルト30に順次転写することでカラートナー画像として、二次転写ニップへ送られる。中間転写ベルト30に転写し切れなかった各感光体5上のトナーは、クリーニング装置8によって除去される。
Next, the basic operation when forming a full-color image for printing will be described. In this example, on the basis of image data input from the outside, the optical system unit 9 rotates and drives the charging device 6 with a predetermined polarity corresponding to each color separated into yellow, magenta, cyan and black color information. Each of the uniformly charged
一方、給紙トレイ10から給紙ローラ11にて用紙Pが搬送路Rに送り出され、レジストローラ12にいったん突き当てられた上でタイミングが計られ、二次転写ニップにおいてカラートナー画像が転写される。このとき用紙Pに転写し切れなかった中間転写ベルト30上の残留トナーはベルトクリーニング装置35によって除去される。カラートナー画像が転写された用紙Pは定着装置20に搬送され、定着装置20にてトナー画像を定着される。そして、用紙Pは排紙ローラ13によって装置外へ排出され、排紙トレイ14上にストックされる。
On the other hand, the paper P is sent out from the
次に、図2に基づき、定着装置20の基本構成について説明する。定着装置20は、薄肉で可撓性を有し回転可能な無端状の定着ベルト21と、定着ベルト21に対向し該ベルトに外側から接する加圧部材としての加圧ローラ22と、定着ベルト21の内周領域に配され該ベルトを加熱するハロゲンヒータ23と、定着ベルト21に内側から接して加圧ローラ22と相対的な押圧状態となって定着ニップ部Nを形成するニップ形成部材24とを、その主要部として有する。またニップ形成部材24を支持するステー25や、ハロゲンヒータ23から放射される光を定着ベルト21の内周面に反射する反射部材26や、定着ベルト21の温度を検知する温度センサ27や、定着ベルト21から用紙を分離する分離部材28も備えている。更に、公知のように、定着ベルト21の軸方向両端部には、定着ベルト21とハロゲンヒータ23との間に、ハロゲンヒータ23からの熱を遮蔽する遮蔽部材が配設されている。
Next, the basic configuration of the fixing
定着ベルト21は、その幅方向両端部に位置し固定された部材に保持される態様である。定着ベルト21は、ニッケルやSUS等の金属材料又はポリイミド(PI)等の樹脂材料で形成された内周側の基材層と、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(以下、PFA)やポリテトラフルオロエチレン(以下、PTFE)等、フッ素樹脂で形成された離型層によって構成されている。 基材層と離型層との間に、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム等のゴム材料で形成された弾性層を介在させてもよい。また定着ベルト21の最内周側にPTFE等、フッ素樹脂の内面層が設けられていてもよい。
The fixing
加圧ローラ22は、芯金22aと、芯金22aの表面に設けられた発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等から成る弾性層22bと、弾性層22の表面に設けられたPFA、PTFE等から成る離型層22cによって構成され、装置本体に設けられた駆動源によって駆動するようになっている。加圧ローラ22が回転駆動すると、その駆動力が定着ニップ部Nで定着ベルト21に伝達され、定着ベルト21が従動回転する。また加圧ローラ22は、公知のように弾性手段によりベルト側へ押されて、ベルトを介してニップ形成部材24に圧接して、その弾性層22bが押し潰されて変形することで、所定のニップ幅を確保するようになっている。加圧ローラ22は本例では中実のローラとしているが、中空のローラでもよい。その場合、加圧ローラ22の内部に熱源を有していてもよいが、ない場合には弾性層にスポンジゴムを用いて断熱性を高めて定着ベルト21の熱が奪われ難くすることができる。
The
両端部で位置固定されたハロゲンヒータ23は、装置本体に設けられた電源部により出力制御されて発熱するように構成されていて、その出力制御は、温度センサ27による定着ベルト21の表面温度の検知結果に基づいて行われる。このようなヒータ23の出力制御によって、定着ベルト21の温度を所望の温度(定着温度)に設定できるようになっている。定着ベルト21を加熱する熱源として、ハロゲンヒータ以外に、IH、抵抗発熱体、カーボンヒータ等を用いることも可能である。
The
ニップ形成部材24は、定着ベルト21の幅方向又は加圧ローラ22の軸方向に渡って長手に配設され、ステー25によって固定支持されている。これにより、加圧ローラ22による圧力でニップ形成部材24に撓みが生じるのを防止し、加圧ローラ22の軸方向に渡って均一なニップ幅が得られるようになっている。なお、ステー25は、ニップ形成部材24の撓み防止機能を満足するために、ステンレスや鉄等の機械的強度が高い金属材料で形成することが望ましい。更に、ステー25を、加圧ローラ22の加圧方向に延在する横長の断面を有するように形成することで断面係数を大きくして、ステー25の機械的強度を向上させることが可能である。
The
ニップ形成部材24は、耐熱温度200℃以上の耐熱性部材で構成されている。これにより、トナー定着温度域で、熱によるニップ形成部材24の変形を防止し、安定した定着ニップ部Nの状態を確保して、出力画質の安定化を図ることができる。ニップ形成部材24には、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、液晶ポリマー(LCP)、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等の一般的な耐熱性樹脂を用いることが可能である。本例では、LCPである東レ社製のTI−8000を用いている。
The
また、ニップ形成部材24は、その表面に低摩擦シートを有していてもよい。定着ベルト21が回転する際、この低摩擦シートに対し定着ベルト21が摺擦することで、定着ベルト21に生じる駆動トルクが低減され、定着ベルト21への摩擦力による負荷が軽減される。低摩擦シートの素材として、例えば、東レ社製のトヨフロン(登録商標)401等が好ましい。
The
反射部材26は、ステー25とハロゲンヒータ23との間に配設され、ステー25に固定されている。このように反射部材26を配設することにより、ハロゲンヒータ23からステー25側に放射された光が定着ベルト21へ反射され、定着ベルト21に照射される光量を多くすることができ、定着ベルト21を効率良く加熱することができる。また、ハロゲンヒータ23からの輻射熱がステー25等に伝達されるのを抑制することができ、省エネ化も図ることができる。定着ベルト21の軸方向両端部であって、定着ベルト21とハロゲンヒータ23との間に配設された遮蔽部材も、同様の働きを果たす。
The
また、定着装置20は、更なる省エネ性やファーストプリントタイム等の向上のために、種々の構成上の工夫が施されている。例えば、定着ベルト21の低熱容量化を図るべく、定着ベルト21を薄く且つ小径化している。具体的には、定着ベルト21を構成する基材層、弾性層、離型層の夫々の厚さを、20〜50μm、100〜300μm、10〜50μmの範囲に設定し、全体厚を1mm以下に設定している。また、定着ベルト21の直径を20〜40mmに設定している。更に低熱容量化を図るには、望ましくは、定着ベルト21全体の厚さを0.2mm以下にするのがよく、更に望ましくは、0.16mm以下の厚さとするのがよい。また、定着ベルト21の直径は、30mm以下とするのが望ましい。
In addition, the fixing
なお、加圧ローラ22の直径を20〜40mmに設定し、定着ベルト21の直径と概ね同等となるように構成している。ただ、このような構成に限定されるものではなく、例えば、定着ベルト21の直径が加圧ローラ22の直径よりも小さくなるように形成してもよい。その場合、定着ニップ部Nにおける定着ベルト21の曲率が加圧ローラ22の曲率よりも小さくなるため、定着ニップ部Nから排出される用紙Pが定着ベルト21から分離され易くなる。
The diameter of the
また、上記のように、定着ベルト21を小径化した結果、定着ベルト21の内側のスペースが小さくなるが、ステー25を両端側において折り曲げた凹状に形成し、その凹状に形成した部分の内側にハロゲンヒータ23を収容することで、小スペースでもステー25やハロゲンヒータ23の配設を可能にしている。
As described above, as a result of reducing the diameter of the fixing
また、小スペース内でもできるだけ大きなステー25を配設するために、ニップ形成部材24をコンパクトに形成している。具体的には、ニップ形成部材24の用紙搬送方向の長さを、ステー25の用紙搬送方向の長さよりも小さく形成している。更に、図2において、ニップ形成部材24の用紙搬送方向上流側端部24a及び下流側端部24bにおける夫々の定着ニップ部N又はその仮想延長線Eに対する高さをh1,h2とし、上流側端部24a及び下流側端部24b以外のニップ形成部材24の部分における定着ニップ部N又はその仮想延長線Eに対する最大高さをh3とすると、h1≦h3、h2≦h3となるように構成している。このように構成することで、ニップ形成部材24の上流側端部24aと下流側端部24bは、ステー25の用紙搬送方向上流側及び下流側の各折り曲げ部と定着ベルト21との間に介在しないので、各折り曲げ部を定着ベルト21の内周面に近づけて配設することができる。これにより、定着ベルト21内の限られたスペース内でステー25をできるだけ大きく配設できるようになり、ステー25の強度を確保することができるようになる。その結果、加圧ローラ22によるニップ形成部材24の撓みを防止でき、定着性の向上を図ることができる。
Further, the
以上のような基本構成を有した定着装置20における特徴的な構成について以下に詳述する。なお、以下では、定着ベルト21の片側端部周辺の構成のみについて説明するが、反対側端部周辺の構成についても、同様の構成である。また、説明の都合上、ハロゲンヒータのような説明に不要な部品については図示を省略している。
A characteristic configuration of the fixing
図3、図4に定着ベルト21の端部周辺の第1構成例を示す。図3は該第1構成例を側面から見た構成図であり、図4は上面から見た構成図である。図5は、ベルト端部周辺の第1構成例、後述する第2、第3構成例を説明する図である。
3 and 4 show a first configuration example around the end of the fixing
図3、図4に示すように、定着ベルト21の端部には、定着ベルト21を回転可能に保持するベルト保持部材40が、ベルトの幅方向/軸方向の寄り移動を規制する部材として設けられている。このベルト保持部材40にステー25の軸方向端部が位置決め固定されている。ベルト保持部材40は、定着ベルト21の端部で内周側に挿入される挿入部40aと、挿入部40aより大きい外径を有する規制部40bとを有する。規制部40bは、定着ベルト21の外径よりも大きく形成され、定着ベルト21に幅方向(軸方向)の寄りが生じた場合にその寄り移動を規制する。挿入部40aは、図3に示すように、挿入方向からみると、定着ニップ部Nの近傍(ニップ形成部材24を配設した位置)で開口したC字形に形成されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, a
また図3、図4に示すように、定着ベルト21の端部とベルト保持部材40の規制部40bとの間には、定着ベルト21の端部を保護する保護部材としてのスリップリング41が介在している。スリップリング41は、可撓性を有し、厚さT(例えば、0.5mm)で環状に形成され、定着ベルト21によって連れ回る。スリップリング41の環状面は定着ベルト21端面と対向するが、図3から分かるように、定着ニップ部N近傍では定着ベルト21端面がスリップリング41の内周円よりも内側に外れている。スリップリング41の材料としては、耐熱性、摺動性に優れた所謂スーパーエンプラ、例えば、PEEK、PPS、PAI等を適用することが好ましい。
As shown in FIGS. 3 and 4, a
スリップリング41は、ベルト保持部材40の挿入部40aと規制部40bとの間に形成された溝部40c(溝部外径<挿入部外径)に装着されている。装着に際して、スリップリング41は、挿入部40aの側から挿入され、溝部40cに装着される。スリップリング41の内径は挿入部40aの外径よりも小さく形成されているが、挿入部40aはC字形断面で定着ニップ部Nの近傍に開口があるため、スリップリング41をある程度弾性変形することにより、スリップリング41を溝部40cに装着することが可能となる。
The
図4に示すように、溝部40cは、規制部40b側に形成された規制部側傾斜面40eと、挿入部40a側に形成され規制部側傾斜面40eと概ね平行な挿入部側傾斜面40fとで画定され、溝部40cの溝幅は、スリップリング41の厚さTより広い所定の間隔で形成されている。
As shown in FIG. 4, the
傾斜面40e,40fは、図4において右側が上になる方向に、言い換えれば、定着ニップ部Nから最も遠い部分(図4で左端)を起点として、定着ベルト21幅方向/ベルト保持部材40軸方向に対して直交する面に対し、定着ベルト21から離れる方向に、所定の角度(例えば、1°)となるように形成されている(図5で見て、定着ニップ近傍側が紙面手前方向に位置する状態である)。
The
このように傾斜して形成されたベルト保持部材40の溝部40cに、スリップリング41が図4の上下方向にガタを有した状態で保持される。そして、定着ベルト21の回転中に、定着ベルト21が幅方向/軸方向の力を受けて寄り移動した場合(図4で上方向)、定着ベルト21の端部は、スリップリング41と図4の左側で接触する。定着ベルト21の端部に接触したスリップリング41は、定着ベルト21と連れ回り、定着ベルト21と共に規制部側傾斜面40eに近づく方向(図4で上方向)に移動し、やがて定着ベルト21と共に移動したスリップリング41は、規制部側傾斜面40eと定着ベルト21の端部とに挟まれた状態となる。このように挟まれた状態となったスリップリング41は、傾斜面40e,40fにならうように傾いて、定着ベルト21とスリップしながら連れ回り、規制部側傾斜面40eと摺擦する。この時、スリップリング41は、図5におけるS1の領域で定着ベルト21と当接する。即ち、定着ベルト21の端部円筒の一部がスリップリング41と当接する。
In this way, the
ところで、規制部側傾斜面40eと定着ベルト21の端部とに挟まれたスリップリング41が傾斜面40eにならうように傾いて回転すると、図6に示すように、定着ベルト21の端部は、その寄り力によって、定着ベルト21の内周側に向かうように座屈変形する。本構成例では、定着ベルト21の端部周辺で内周側に溝部40cがあるため、定着ベルト21の座屈変形を阻害しない。
By the way, when the
従来のように、ベルトの寄り方向に対して垂直な面でベルトの寄り力を受け止め、ベルト端面が外周方向に、即ち、ラッパ形状に座屈変形し(この時の寄り力をF1とする)、ベルト端部が引き裂かれ破損する(この時の寄り力をF2とする)場合に比べて、内周側に窄むように座屈変形するとベルト端面に圧縮力が生じ、ベルト端部が引き裂かれることがない。そのため、F2のベルト寄り力が生じた状態でも、ベルト破損は生じない。もちろん、F2以上に寄り力が大きくなると、ベルト端面は窄むように潰れて破損に至り得る(この時の寄り力をF3とする)が、F3>F2>F1であり、ベルト端面が窄む方向に座屈変形するならば、ベルト端部が破損し難いことが分かる。 As in the prior art, the belt's shifting force is received by a surface perpendicular to the belt's shifting direction, and the belt end surface buckles and deforms in the outer circumferential direction, that is, in a trumpet shape (the shifting force at this time is F1). Compared to the case where the belt end portion is torn and broken (the shift force at this time is assumed to be F2), if the buckling deformation is performed so as to be constricted toward the inner peripheral side, a compressive force is generated on the belt end surface, and the belt end portion is torn. There is no. For this reason, the belt is not damaged even in the state where the belt offset force of F2 is generated. Of course, if the shifting force becomes larger than F2, the belt end surface may be squeezed and damaged (F3 is the shifting force at this time). If buckling deformation occurs, it can be seen that the end of the belt is difficult to break.
傾斜面40e,40fの傾斜角が大きくなると、定着ベルト21の端部とスリップリング41の当接面が小さくなり、定着ベルト21の端部の局所領域に寄り力の反力が生じて、小さな力でベルト端部が座屈してしまう。そのため、傾斜面40e,40fの傾斜角θは2°以下の角度とすることが好ましい(0°<θ<2°)。
When the inclination angles of the
また、溝部40cの幅が小さければ、即ち、定着ベルト21の端部が座屈する軸方向(図4,6で上下方向)の長さが短ければ、ベルト端面を座屈変形させる力の値を大きくすることができる(座屈に耐えられるようになる)。そのため、溝部40cの幅は、スリップリング41の厚みより僅かに大きくすることが望ましい。これにより、定着ベルトのより大きな寄り力に対応できることとなる。
Further, if the width of the
本構成例では、ベルト保持部材40にスリップリング41の装着のための溝を傾斜させ、スリップリング41とベルト端部との接触面を僅かに傾けたため、ベルト端部の面が内周側に窄む方向に座屈変形し易くなり、その結果、より大きなベルト寄り力に対応できるようになる。更に、スリップリング41の内周円エッジとベルト端部面との摺接を防止することができる。
In this configuration example, the groove for attaching the
次に、高線速対応可能な構成例を説明する。
図7、図8に定着ベルト21の端部周辺の第2構成例を示す。図7は該第2構成例を上面から見た構成図であり、図8は座屈変形を説明するための概念図である。第2構成例は、スリップリング41を装着する溝部を画定するベルト保持部材40の規制部40bと挿入部40aの各面の形状が異なる点で第1構成例と相違する。以下では第1構成例と共通する部分については説明を省略し、あるいは簡略化する。
Next, a configuration example capable of handling a high linear velocity will be described.
7 and 8 show a second configuration example around the end of the fixing
図7に示すように、溝部40c’は、規制部40b側に形成され(ベルト保持部材40の)中心側に向かって傾斜する規制部側傾斜面40gと、挿入部40a側に形成され(ベルト保持部材40の)軸方向に直交する挿入部側垂直面40hとで画定されている。溝幅は第1構成例と同じく、スリップリング41の幅Tより広くなっている。
As shown in FIG. 7, the
規制部側傾斜面40gが規制部40bの外周端から中心側に向かって図7における上方向に所定の角度(例えば、1°)となるように形成され、したがって規制部40bの挿入部40aに対向する面が、規制部40bの中心側が薄くなる円錐面の形状となっている。このように画定して形成されたベルト保持部材の溝部40c’に、スリップリング41が図7の上下方向にガタを有した状態で保持される。本形状のようなベルト保持部材40は、アンダーカットが生じる金型構成となるため一体で成型することが難しいため、2つのパーツを組み合わせた部品となっている。
The restricting portion side inclined
そして、定着ベルト21の回転中に、定着ベルト21が幅方向/軸方向の力を受けて寄り移動した場合(図7で上方向)、定着ベルト21の端部は、スリップリング41と接触する。定着ベルト21の端部に接触したスリップリング41は、定着ベルト21と連れ回り、定着ベルト21と共に規制部側傾斜面40gに近づく方向(図7で上方向)に移動し、やがて定着ベルト21と共に移動したスリップリング41は、円錐面状の規制部側傾斜面40gと定着ベルト21の端部とに挟まれた状態となる。このように挟まれた状態となったスリップリング41は、規制部側傾斜面40gにならうように円錐台形状に変形して、定着ベルト21とスリップしながら連れ回り、規制部側傾斜面40gと摺擦する。この時、スリップリング41は、図5におけるS2の領域で定着ベルト21と当接する。図5で分かるように、第1構成例(S1)と比較して、定着ベルト21の端部とスリップリング41の当接面を広くできるため、ベルト寄り力の大きい高線速の定着装置に対応することが可能である。
When the fixing
ところで、円錐面状の規制部側傾斜面40gと定着ベルト21の端部とに挟まれたスリップリング41が規制部側傾斜面40gにならうように変形して回転すると、図8に示すように、定着ベルト21の端部は、その寄り力によって、定着ベルト21の内周側に向かうように座屈変形する。本構成例では、定着ベルト21の端部周辺で内周側に溝部40c’があるため、定着ベルト21の座屈変形を阻害しない。
By the way, when the
規制部側傾斜面40gの傾斜角が大きくなると、定着ベルト21の端部とスリップリング41の当接面が小さくなり、定着ベルト21の端部の局所領域に寄り力の反力が生じて小さな力でベルト端部が座屈してしまう。そのため、規制部側傾斜面40gの傾斜角θは2°以下の角度とすることが好ましい(0°<θ<2°)。
When the inclination angle of the regulating portion-side
また、溝部40c’の幅が小さければ、即ち、定着ベルト21の端部が座屈する軸方向(図7,8で上下方向)の長さが短ければ、ベルト端面を座屈変形させる力の値を大きくすることができる(座屈に耐えられるようになる)。そのため、溝部40c’の幅は、スリップリング41の厚みより僅かに大きくすることが望ましい。これにより、定着ベルトのより大きな寄り力に対応できることとなる。
If the width of the
第2構成例では、ベルト保持部材40に円錐面状の規制部側傾斜面40gを設け、スリップリング41が規制部側傾斜面40gにならうように変形させるようにしたため、ベルト端部の面が内周側に窄む方向に座屈変形し易くなり、その結果、より大きなベルト寄り力に対応できるようになる。更に、スリップリング41の内周円エッジとベルト端部面との摺接を防止することができる。第1構成例と比較して、ベルト端部の面とスリップリング41の当接範囲を広くしたので、より高線速に対応することができる。
In the second configuration example, the
図9、図10に定着ベルト21の端部周辺の第3構成例を示す。図9は該第3構成例を上面から見た構成図であり、図10は座屈変形を説明するための概念図である。第3構成例は、スリップリング41やこのリングを装着する溝部を画定するベルト保持部材40の規制部40bの面の形状が異なる点で第2構成例と相違する。以下では第1構成例と共通する部分については説明を省略し、あるいは簡略化する。
9 and 10 show a third configuration example around the end portion of the fixing
図9に示すように、溝部40c”は、規制部40b側に形成され(ベルト保持部材40の)軸方向に直交する規制部側垂直面40jと、挿入部40a側に形成され(ベルト保持部材40の)軸方向に直交する挿入部側垂直面40kとで画定されている。一方、スリップリング41’は、規制部40b側に形成され(リングの)軸方向に直交する環状垂直面41aと、挿入部40a側に形成され(リングの)中心に向かって傾斜する環状傾斜面41bとで画定されている。スリップリング41の最大幅、即ち、外周縁でのリング幅は、溝部40c”の幅よりも狭くなっている。
As shown in FIG. 9, the
挿入部側の環状傾斜面41bがスリップリング41’の外周端から中心側に向かって図9における上方向に所定の角度(例えば、1°)となるように形成され、したがってスリップリング41’の外周縁よりも内周縁の方が薄くなる形状となっており、例えば内周側の厚みが0.5mmで、外周側が傾斜分増加する厚みを有している。このように形成されたスリップリング41‘が、ベルト保持部材の軸方向に直交する溝部40c”に図9の上下方向にガタを有した状態で保持される。
The annular
そして、定着ベルト21の回転中に、定着ベルト21が幅方向/軸方向の力を受けて寄り移動した場合(図9で上方向)、定着ベルト21の端部は、スリップリング41と接触する。定着ベルト21の端部に接触したスリップリング41’は、定着ベルト21と連れ回り、定着ベルト21と共に規制部側垂直面40jに近づく方向(図9で上方向)に移動し、やがて定着ベルト21と共に移動したスリップリング41’は、規制部側垂直面40jと定着ベルト21の端部とに挟まれた状態となり、定着ベルト21とスリップしながら連れ回り、規制部側傾斜面40gと摺擦する。この時、スリップリング41’は、図5におけるS2の領域で定着ベルト21と当接する。図5で分かるように、第1構成例(S1)と比較して、定着ベルト21の端部とスリップリング41の当接面を広くできるため、ベルト寄り力の大きい高線速の定着装置に対応することが可能である。
When the fixing
ところで、規制部側垂直面40jと定着ベルト21の端部とに挟まれたスリップリング41’の環状傾斜面41bは、内周側が図9の上方向に所定の角度傾いた円錐面であるため、定着ベルト21の端部は、その寄り力によって、定着ベルト21の内周側に向かうように座屈変形する。本構成例では、定着ベルト21の端部周辺で内周側に溝部40c”があるため、定着ベルト21の座屈変形を阻害しない。
By the way, the annular
環状傾斜面41bの傾斜角が大きくなると、定着ベルト21の端部とスリップリング41’の当接面が小さくなり、定着ベルト21の端部の局所領域に寄り力の反力が生じて小さな力でベルト端部が座屈してしまう。そのため、環状傾斜面41bの傾斜角θ’は2°以下の角度とすることが好ましい(0°<θ’<2°)。
When the inclination angle of the annular
また、溝部40c”の幅が小さければ、即ち、定着ベルト21の端部が座屈する軸方向(図9,10で上下方向)の長さが短ければ、ベルト端面を座屈変形させる力の値を大きくすることができる(座屈に耐えられるようになる)。そのため、溝部40c”の幅は、スリップリング41’の最大厚より僅かに大きくすることが望ましい。これにより、定着ベルトのより大きな寄り力に対応できることとなる。
If the width of the
第3構成例では、スリップリング41’に円錐面状の環状傾斜面41bを設け、スリップリング41’とベルト端部との接触面を僅かに傾けたため、ベルト端部の面が内周側に窄む方向に座屈変形し易くなり、その結果、より大きなベルト寄り力に対応できるようになる。更に、スリップリング41の内周円エッジとベルト端部面との摺接を防止することができる。第1構成例と比較して、ベルト端部の面とスリップリング41’の当接範囲を広くしたので、より高線速に対応することができる。
In the third configuration example, the
以上、本発明を実施形態に基づいて説明した。本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で適宜変更可能である。上述の実施形態では、スリップリングを1枚使用するが、この態様に限定されず、例えば第1、第2の構成例のような場合、スリップリングを複数枚重ねて使用してもよい。これにより、定着ベルトとスリップリングがより連れ回り易くなり、高線速な定着装置においてもベルト端部を保護し易くなる。また、例えば、傾斜面を、ベルト保持部材、スリップリングの両方に設けることもできる。定着ベルトが厚い場合には、傾斜面の角度を2°以上に設定することも可能である。 The present invention has been described based on the embodiments. The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed within the scope of the present invention. In the above-described embodiment, one slip ring is used. However, the present invention is not limited to this aspect. For example, in the case of the first and second configuration examples, a plurality of slip rings may be used in an overlapping manner. As a result, the fixing belt and the slip ring are more easily rotated, and the belt end portion can be easily protected even in a high linear velocity fixing device. Further, for example, the inclined surface can be provided on both the belt holding member and the slip ring. When the fixing belt is thick, the angle of the inclined surface can be set to 2 ° or more.
20 定着装置
21 定着ベルト
22 加圧ローラ
23 ハロゲンヒータ
24 ニップ形成部材
25 ステー
40 ベルト保持部材
40a 挿入部
40b 規制部
40c、40c’,40c” 溝部
41,41’ スリップリング(保護部材)
N 定着ニップ部
P 用紙
DESCRIPTION OF
N Fixing nip P Paper
Claims (7)
前記保護部材が前記ベルトに連れ回る状態で、前記保護部材は、ベルト端部が内周側に傾くような傾斜面で前記ベルトに当接することを特徴とする定着装置。 An endless belt, a nip forming member disposed inside the belt, and a rotatable pressure member that forms a fixing nip portion in a pressing state relative to the nip forming member across the belt A belt holding member that rotatably holds the belt at the end of the belt, and is arranged between the belt holding member and the end of the belt and is rotated by contact with the end of the belt, A fixing device that protects the belt end portion and transports a recording material carrying an unfixed image to the fixing nip portion to fix the unfixed image on the recording material.
The fixing device according to claim 1, wherein the protection member is in contact with the belt with an inclined surface in which a belt end portion is inclined toward an inner peripheral side in a state where the protection member is rotated around the belt.
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