JP4634846B2 - Fixing device - Google Patents
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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つの典型例は、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. One typical 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 heating means (Patent Document 1). reference). 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.
上記技術的課題を解決するための定着装置は、本出願人である京セラミタ株式会社により既に提案されている(例えば、特願2003−400247明細書参照)。この定着装置は、相互に間隔を置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、少なくとも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。この定着装置によれば、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ウォームアップ時間を短縮することを可能にする、との優れた効果が得られる。しかしながら、ヒートローラに対し、定着ローラの下流側に配設されたベルト支持ローラは、一対の側壁に回転自在に支持されているが、支持機構は具体的に開示されていないので、定着ローラとの位置関係を安定させる技術的課題が残されている。ベルト支持ローラと定着ローラとの位置関係が不安定であると、無端ベルトの蛇行が発生し、無端ベルトの幅方向側縁が破損するおそれがある。
本発明の目的は、ベルト支持ローラと定着ローラとの位置関係を安定にして、無端ベルトの走行性を安定させる、新規な定着装置を提供することである。
本発明の他の目的は、ベルト支持ローラと定着ローラとの位置関係を安定にして、無端ベルトの走行性を安定させると共に、無端ベルトの、定着ローラに対するニップ幅を拡大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。
An object of the present invention is to provide a novel fixing device that stabilizes the positional relationship between a belt support roller and a fixing roller, and stabilizes the running performance of an endless belt.
Another object of the present invention is to stabilize the positional relationship between the belt support roller and the fixing roller to stabilize the traveling performance of the endless belt, and to increase the nip width of the endless belt with respect to the fixing roller to raise the fixing roller. It is an object of the present invention to provide a novel fixing device that can shorten the warming time.
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た定着装置において、
相互に間隔を置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、1個のベルト支持ローラは、定着ローラに対し無端ベルトを介して圧接されかつ定着ローラにより従動回転させられると共に、加熱手段により加熱されるヒートローラから構成され、他の1個のベルト支持ローラは、定着ローラの外周面の、ヒートローラとのニップ位置よりも下流側の位置における外側に配置され、定着ローラと該他のベルト支持ローラにおける、無端ベルトの幅方向両外側位置には、それぞれ、相互に圧接されて相対回転しうる圧接部が配設され、無端ベルトに張力を付与しかつ該他のベルト支持ローラの圧接部の各々をそれぞれ定着ローラの圧接部の各々に圧接させる付勢手段が配設され、ヒートローラと該他のベルト支持ローラとの間におけ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、少なくとも、定着ローラの圧接部の各々又は該他のベルト支持ローラにおける圧接部の各々のうちのいずれか一方は、それぞれ、定着ローラ又は該他のベルト支持ローラに対し相対回転自在に配設された回転体からなる、
ことを特徴とする定着装置、が提供される。
一対の側壁が備えられ、定着ローラ及びヒートローラの各々における軸の両端部は、側壁の各々間に軸受を介して回転自在に支持され、付勢手段は、一端部が、それぞれ、ヒートローラと該他のベルト支持ローラとの間の位置において同軸上に配置された軸を介して側壁の各々に回動可能に支持された可動フレームと、可動フレームの各々に沿ってスライド可能に支持された可動軸受と、可動フレームの各々と、対応する可動軸受との間に配設されて可動軸受を、対応する可動フレームの他端方向に付勢する張力付与ばね部材と、可動フレームの各々における他端部と、対応する側壁との間に配設されて可動フレームの各々の他端部を定着ローラに向けて付勢する圧接力付与ばね部材とを備え、該他のベルト支持ローラの軸の両端部が、それぞれ、対応する可動軸受に回転自在に支持されて、該他のベルト支持ローラは張力付与ばね部材の各々によりヒートローラに対し離隔する方向に付勢されて無端ベルトに張力が付与され、該他のベルト支持ローラの圧接部は、圧接力付与ばね部材の各々により定着ローラの圧接部に対し圧接させられる、ことが好ましい。
定着ローラにおける圧接部の各々は、定着ローラの両端部に定着ローラと一体回転するよう配設され、該他のベルト支持ローラにおける圧接部の各々は、該他のベルト支持ローラの両端部に配設された該回転体からなり、定着ローラにおける圧接部の各々は、定着ローラの直径と同じであり、該他のベルト支持ローラにおける回転体の各々の直径は、該他のベルト支持ローラの直径よりも大きく形成されている、ことが好ましい。
According to the present invention,
In a fixing device comprising a fixing roller and a pressure roller pressed against the fixing roller,
A plurality of belt support rollers arranged at intervals from each other, and an endless belt wound around each of the belt support rollers, and one belt support roller via the endless belt with respect to the fixing roller The belt is composed of a heat roller that is pressed and rotated by a fixing roller and heated by a heating unit. The other belt support roller is downstream of the nip position with the heat roller on the outer peripheral surface of the fixing roller. Are arranged on the outer side of the fixing roller and the other belt support rollers, and are located on both outer sides in the width direction of the endless belt. Biasing means is provided for applying tension to the belt and pressing the pressure contact portions of the other belt support rollers to the pressure contact portions of the fixing roller, respectively. A partial region of the outer peripheral surface of the endless belt between the trawler and the other belt support roller is in pressure contact with a partial region of the outer peripheral surface of the fixing roller, and at least each of the pressure contact portions of the fixing roller or the other belt Any one of the press contact portions in the support roller is composed of a rotating body disposed so as to be rotatable relative to the fixing roller or the other belt support roller, respectively.
A fixing device is provided.
A pair of side walls are provided, and both end portions of the shafts of the fixing roller and the heat roller are rotatably supported via bearings between the side walls, and the urging means has one end portion that is a heat roller. A movable frame rotatably supported on each of the side walls via a shaft arranged coaxially at a position between the other belt support rollers, and supported slidably along each of the movable frames. A tension applying spring member disposed between the movable bearing, each of the movable frames, and the corresponding movable bearing to urge the movable bearing toward the other end of the corresponding movable frame, and the other in each of the movable frames A pressing force applying spring member disposed between the end portion and the corresponding side wall and biasing the other end portion of each of the movable frames toward the fixing roller, and the shaft of the other belt supporting roller. Both ends, it The other belt support roller is urged in a direction away from the heat roller by each of the tension applying spring members to apply tension to the endless belt. The pressure contact portion of the belt support roller is preferably brought into pressure contact with the pressure contact portion of the fixing roller by each of the pressure contact force applying spring members.
Each of the pressure contact portions of the fixing roller is disposed at both ends of the fixing roller so as to rotate integrally with the fixing roller, and each of the pressure contact portions of the other belt support roller is disposed at both ends of the other belt support roller. Each of the pressure contact portions in the fixing roller is the same as the diameter of the fixing roller, and the diameter of each of the rotating bodies in the other belt support roller is equal to the diameter of the other belt support roller. It is preferable that it is formed larger.
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、本発明による定着装置は、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ベルト支持ローラ、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。1個のベルト支持ローラ6は、定着ローラ2に対し無端ベルト10を介して圧接されかつ、定着ローラ2により従動回転させられると共に、加熱手段であるハロゲンヒータHにより加熱されるヒートローラから構成されている。以下、ベルト支持ローラ6をヒートローラ6と称する。他のベルト支持ローラ8は、定着ローラ2の外周面の、ヒートローラ6とのニップ位置6Nよりも下流側の位置における外側に配置されている。以下、他のベルト支持ローラ8を、単に、ベルト支持ローラ8と称する。
1 and 2, the fixing device according to the present invention includes a
無端ベルト10の幅方向両外側位置(図2において左右方向両外側位置)における、定着ローラ2とベルト支持ローラ8には、それぞれ、相互に圧接されて相対回転しうる圧接部12及び圧接部14(いずれも円形外周面を有する)がそれぞれ配設されている。少なくとも、定着ローラ2の圧接部12の各々又はベルト支持ローラ8における圧接部14の各々のうちのいずれか一方は、それぞれ、定着ローラ2又はベルト支持ローラ8に対し相対回転自在に配設された回転体からなる。実施形態において、定着ローラ2における圧接部12の各々は、定着ローラ2の両端部に配置されかつ、定着ローラ2及び軸16と一体回転しうるよう、軸16に配設されると共に、定着ローラ2の直径と同じ直径を有している。ベルト支持ローラ8における圧接部14の各々は、回転体であるコロから構成され、該コロの各々は、ベルト支持ローラ8の両端部に配置されかつ、ベルト支持ローラ8及び軸18に対し相対回転自在に支持されている。ベルト支持ローラ8の両端部に相対回転自在に支持されたコロの各々の直径は、相互に同径であると共に、ベルト支持ローラ8の直径よりも大きく形成されている。図2において、符号Wは、無端ベルト10における、通紙領域に相当する幅を示している。
The
定着装置は、図2において左右に間隔をおいて配置された一対の側壁20を含む図示しないハウジングを備えている。定着ローラ2の軸16及びヒートローラ6の軸24の各々における両端部は、それぞれ、側壁20の各々に軸受26及び28を介して回転自在に支持されている。定着ローラ2の軸16の一端部には、ギヤ29が一体回転しうるよう配設され、ギヤ29は、駆動源である電動モータに動力伝達機構を介して駆動結合されている(いずれも図示せず)。
The fixing device includes a housing (not shown) including a pair of
図1〜図4を参照して、定着装置には、ベルト支持ローラ8に対し、無端ベルト10に張力を付与しかつベルト支持ローラ8の圧接部14の各々をそれぞれ定着ローラ2の圧接部12の各々に圧接させる付勢手段30が配設されている。付勢手段30によって、ヒートローラ6とベルト支持ローラ8との間における無端ベルト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る。
1 to 4, in the fixing device, tension is applied to the
図3及び図4に示されているように、付勢手段30は、それぞれ一対の、可動フレーム32と、可動軸受34と、張力付与ばね部材である圧縮コイルばね36と、圧接力付与ばね部材である圧縮コイルばね38とを備えている。可動フレーム32の各々は、側壁20の各々の内側において、一端部(図3及び図4において左端部)が、それぞれ、ヒートローラ6とベルト支持ローラ8との間の位置において同軸上に配置された軸40を介して、側壁20の各々に回動可能に支持されると共に、定着ローラ2に対しほぼ接線方向にかつ、対応する側壁20に沿ってヒートローラ6から離隔する方向に延在する。
As shown in FIGS. 3 and 4, the urging means 30 includes a pair of a
更に具体的に説明すると、可動フレーム32の各々は、板金により形成され、ほぼ矩形状の本体部42と、本体部42の上端から直角に折り曲げられた上壁部44と、上壁部44の一端部における先端から直角に折り曲げられて、本体部42に対し間隔をおいて平行に対向するフランジ部46とを備えている。可動フレーム32の各々は、本体部42及びフランジ部46の一端部が軸40を介して、対応する側壁20に回動可能に支持される。本体部42の各々は、対応する側壁20に対し間隔をおいて平行に、該接線方向に細長く延在する。可動フレーム32の各々の本体部42には矩形状の支持穴48が本体部42の長手方向(図3及び図4において左右方向)に延在するよう形成されている。
More specifically, each of the
可動フレーム32の各々の支持穴48には、可動軸受34が本体部42の長手方向にスライド可能に支持される。可動軸受34の各々は、本体部42の他端方向(図3及び図4において右端方向)に開放されたU形状をなし、その上下端に形成された図示しない被ガイド溝が、対応する支持穴48の上縁及び下縁に嵌合させられることにより、スライド可能に支持される。ベルト支持ローラ8における軸18の両端部が、それぞれ、対応する可動軸受34のU形状部に回転自在に支持される。可動フレーム32の各々の支持穴48の一端縁(図3において左端縁)と、可動軸受34におけるU形状の底部側の背面(図3において左端面)との間には、圧縮コイルばね36が配設されている。可動軸受34の各々は、圧縮コイルばね36によって、対応する可動フレーム32の他端方向に付勢される(図3における矢印A参照)。この構成により、ベルト支持ローラ8は圧縮コイルばね36の各々によりヒートローラ6に対し離隔する方向に付勢されて、無端ベルト10に張力が付与される。
The
圧縮コイルばね38の各々は、対応する可動フレーム32の他端部における上壁部44の上面と、対応する側壁20との間に配設されて、可動フレーム32の各々の他端部を、軸40まわりに図3において時計方向に回動するよう、定着ローラ2に向けて付勢する(図3における矢印B参照)。なお、側壁20の各々には、圧縮コイルばね38の各々及び可動フレーム32の他端部における上壁部44の一部領域を受け入れるための貫通穴(不図示)が形成されている。このような構成により、ベルト支持ローラ8の圧接部14の各々(コロ14の各々)は、圧縮コイルばね38の各々により、定着ローラ2の圧接部12の各々に対し、それぞれ圧接させられる。
Each of the compression coil springs 38 is disposed between the upper surface of the
図示の実施形態において、ヒートローラ6の直径は、定着ローラ2の直径よりも小さい。ベルト支持ローラ8の直径は、ヒートローラ6の直径よりも小さい。定着ローラ2の圧接部12の各々の直径は、定着ローラ2の直径と同じである。また、ベルト支持ローラ8の圧接部14(コロ14)の各々における直径は、ベルト支持ローラ8の直径よりも大きい。
In the illustrated embodiment, the diameter of the
定着ローラ2が図示しない電動モータにより図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。同時にヒートローラ6は、無端ベルト10を介して定着ローラ2によって図1において反時計方向に従動回転させられる。その結果、無端ベルト10は、同じ反時計方向に従動回転させられる。ベルト支持ローラ8は、ベルト支持ローラ8の圧接部14(コロ14)の各々が、それぞれ定着ローラ2の圧接部12の各々に圧接させられているが、圧接部14(コロ14)の各々はベルト支持ローラ8に対し相対回転自在であるので、ベルト支持ローラ8が定着ローラ2の圧接部12の各々から駆動(従動)させられることはない。ハロゲンヒータHが通電され、発熱が開始されると、ハロゲンヒータHによる熱は、ヒートローラ6及び無端ベルト10の両方から定着ローラ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図示しない用紙が図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、定着ローラ2とのベルト支持ローラ8における、無端ベルト10の幅方向両外側位置には、それぞれ、相互に圧接されて相対回転しうる圧接部12及び14が配設され、無端ベルト10に張力を付与しかつベルト支持ローラ8の圧接部14の各々をそれぞれ定着ローラ2の圧接部12の各々に圧接させる付勢手段30が配設されている。ヒートローラ6とベルト支持ローラ8との間における無端ベルト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る。そして、少なくとも、定着ローラ2の圧接部12の各々又はベルト支持ローラ8における圧接部14の各々のうちのいずれか一方は、それぞれ、定着ローラ2又はベルト支持ローラ8に対し相対回転自在に配設された回転体からなる。実施形態において、ベルト支持ローラ8における圧接部14の各々は、ベルト支持ローラ8に対し相対回転自在に配設された回転体であるコロからなる。ベルト支持ローラ8は、付勢手段30の圧縮コイルばね36の各々によりヒートローラ6に対し離隔する方向に付勢され、しかも、付勢手段30の圧縮コイルばね38の各々により、ベルト支持ローラ8の圧接部14の各々が、それぞれ定着ローラ2の圧接部12の各々に圧接させられるよう構成されている。その結果、無端ベルト10に張力が常時付与されかつ、ベルト支持ローラ8の、定着ローラ2に対する位置が常時一定に保持されるので、たるみが効果的に防止されると共に、無端ベルト10の蛇行が防止され、走行性が安定する。無端ベルト10の走行性の安定化により、定着ローラ2への熱の供給が安定して行われる。更にはまた、定着ローラ2における圧接部12の各々は、定着ローラ2の直径と同じであり、ベルト支持ローラ8における圧接部14である回転体(コロ)の各々の直径は、ベルト支持ローラ8の直径よりも大きく形成されているので、圧接部14である回転体(コロ)の各々の直径を縮小方向に調整することにより、無端ベルト10の、定着ローラ2の外周面に対するニップ領域(ニップ幅)を最大限に拡大することができ、定着ローラ2の昇温時間を短縮することを可能にする。
In the fixing device according to the present invention,
上記実施形態において、可動フレーム32の各々は、定着ローラ2に対しほぼ接線方向に直線状に延在するよう構成されているが、定着ローラ2の外周面に沿ってほぼ円弧状に延在する他の実施形態もある。また、付勢手段は、可動フレーム32の各々において、無端ベルト10に張力を付与するための圧縮コイルばね36と、ベルト支持ローラ8の圧接部14の各々を、それぞれ定着ローラ2の圧接部12の各々に圧接させるための圧縮コイルばね38とを備えているが、これらを、可動フレーム32の各々において、1個の圧縮コイルばねを、そのばね力が可動軸受34に作用するよう配設して、その合力により、無端ベルト10に張力を付与しかつ、ベルト支持ローラ8の圧接部14の各々を、それぞれ定着ローラ2の圧接部12の各々に圧接させる、他の実施形態もある。なお、いずれの実施形態においても、圧縮コイルばねに代えて引張コイルばねを使用する他の実施形態もある。
In the above-described embodiment, each of the
2:定着ローラ
4:圧ローラ
6:ヒートローラ(ベルト支持ローラ)
8:他のベルト支持ローラ
10:無端ベルト
12:定着ローラの圧接部
14:他のベルト支持ローラの圧接部
18:他のベルト支持ローラの軸
20:側壁
30:付勢手段
32:可動フレーム
34:可動軸受
36:張力付与ばね部材(圧縮コイルばね)
38:圧接力付与ばね部材(圧縮コイルばね)
40:軸
2: Fixing roller 4: Pressure roller 6: Heat roller (belt support roller)
8: Other belt support roller 10: Endless belt 12:
38: Pressurizing force applying spring member (compression coil spring)
40: axis
Claims (3)
相互に間隔を置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、1個のベルト支持ローラは、定着ローラに対し無端ベルトを介して圧接されかつ定着ローラにより従動回転させられると共に、加熱手段により加熱されるヒートローラから構成され、他の1個のベルト支持ローラは、定着ローラの外周面の、ヒートローラとのニップ位置よりも下流側の位置における外側に配置され、定着ローラと該他のベルト支持ローラにおける、無端ベルトの幅方向両外側位置には、それぞれ、相互に圧接されて相対回転しうる圧接部が配設され、無端ベルトに張力を付与しかつ該他のベルト支持ローラの圧接部の各々をそれぞれ定着ローラの圧接部の各々に圧接させる付勢手段が配設され、ヒートローラと該他のベルト支持ローラとの間におけ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、少なくとも、定着ローラの圧接部の各々又は該他のベルト支持ローラにおける圧接部の各々のうちのいずれか一方は、それぞれ、定着ローラ又は該他のベルト支持ローラに対し相対回転自在に配設された回転体からなる、
ことを特徴とする定着装置。 In a fixing device comprising a fixing roller and a pressure roller pressed against the fixing roller,
A plurality of belt support rollers arranged at intervals from each other, and an endless belt wound around each of the belt support rollers, and one belt support roller via the endless belt with respect to the fixing roller The belt is composed of a heat roller that is pressed and rotated by a fixing roller and heated by a heating unit. The other belt support roller is downstream of the nip position with the heat roller on the outer peripheral surface of the fixing roller. Are arranged on the outer side of the fixing roller and the other belt support rollers, and are located on both outer sides in the width direction of the endless belt. Biasing means is provided for applying tension to the belt and pressing the pressure contact portions of the other belt support rollers to the pressure contact portions of the fixing roller, respectively. A partial region of the outer peripheral surface of the endless belt between the trawler and the other belt support roller is in pressure contact with a partial region of the outer peripheral surface of the fixing roller, and at least each of the pressure contact portions of the fixing roller or the other belt Any one of the press contact portions in the support roller is composed of a rotating body disposed so as to be rotatable relative to the fixing roller or the other belt support roller, respectively.
A fixing device.
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