JP5123552B2 - Belt device, fixing device, and image forming apparatus - Google Patents
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Description
この発明は、複数のローラ部材に張架された無端状のベルト部材を走行させるベルト装置と、それを備えた定着装置及び画像形成装置と、に関するものである。 The present invention relates to a belt device that travels an endless belt member that is stretched around a plurality of roller members, and a fixing device and an image forming apparatus that include the belt device.
従来から、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の画像形成装置において、定着ベルト、転写ベルト等のベルト部材が幅方向に大きく移動(ベルト寄り)するのを防止する技術が知られている(例えば、特許文献1、特許文献2参照。)。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an image forming apparatus such as a printer, a facsimile, or a complex machine thereof, a technique for preventing a belt member such as a fixing belt and a transfer belt from greatly moving in the width direction (belt shift) is known. (For example, refer to Patent Document 1 and Patent Document 2.)
特許文献1等におけるベルト装置(ベルト駆動装置)には、ベルト部材(ベルト)の両端に突出部(リブ状突起)が設けられるとともに、ベルト部材が張架されたローラ部材のジャーナル部(軸部材)に回転部材が回転自在に設置されている。そして、ベルト部材が大きくベルト寄りしたときに、ベルト部材の突出部が回転自在に設置された回転部材に当接することで、ベルト部材の走行を不安定化することなくベルト部材の脱輪が確実に防止される。 In a belt device (belt driving device) in Patent Document 1 or the like, protrusions (rib-like protrusions) are provided at both ends of a belt member (belt), and a journal portion (shaft member) of a roller member on which the belt member is stretched ) Is rotatably installed. Then, when the belt member is largely displaced from the belt, the belt member protruding portion comes into contact with the rotary member that is rotatably installed, so that the belt member can be surely removed without destabilizing the belt member. To be prevented.
一方、特許文献2等には、ベルト部材(定着ベルト)の両端に突出部(蛇行防止部材)を設けるとともに、ベルト部材が張架された中空構造のローラ部材(加熱ローラ)のジャーナル部に膨出部を形成して溝状の係止部を設ける技術が開示されている。そして、ベルト部材が大きくベルト寄りしたときに、ベルト部材の突出部がローラ部材の係止部に当接することで、ベルト部材の蛇行が防止される。 On the other hand, in Patent Document 2 and the like, protrusions (meandering prevention members) are provided at both ends of a belt member (fixing belt), and at the journal portion of a hollow roller member (heating roller) on which the belt member is stretched. A technique for providing a groove-like locking portion by forming a protruding portion is disclosed. Then, when the belt member is largely shifted from the belt, the protruding portion of the belt member comes into contact with the engaging portion of the roller member, thereby preventing the belt member from meandering.
上述した特許文献1等の技術は、3つの問題があった。
第1の問題は、ローラ主部(ベルト部材が直接的に接する位置である。)とジャーナル部との外径差が小さなローラ部材に対して、回転部材を設置するスペースを確保するのが難しいということである。このような問題は、中空構造のローラ部材の内部に複数のヒータ(例えば、3つ以上のヒータである。)を挿入・設置する必要がある場合に、ローラ主部及びジャーナル部の内径を大きく設定しなければならず、ローラ主部とジャーナル部との外径差が小さくなってしまうために、無視できないものになる。
第2の問題は、回転部材がジャーナル部から脱落するのを防止するために止輪を設置する必要があって、部品点数が多くコストが高くなるとともに組み立て作業が複雑化してしまっていたことである。
第3の問題は、回転部材はドーナッツ状に形成されるために、回転部材を樹脂材料で形成する場合に、射出成形によるウェルドラインが生じてしまい部品強度が低下してしまうということである。これを解決するために、圧縮成形にて回転部材を形成すると、部品コストが高くなってしまうことになる。
The technique disclosed in Patent Document 1 described above has three problems.
The first problem is that it is difficult to secure a space for installing the rotating member with respect to the roller member having a small outer diameter difference between the roller main portion (the position where the belt member directly contacts) and the journal portion. That's what it means. Such a problem is caused when the inner diameters of the roller main portion and the journal portion are increased when it is necessary to insert and install a plurality of heaters (for example, three or more heaters) inside the hollow roller member. It must be set, and the difference between the outer diameters of the roller main portion and the journal portion becomes small, which cannot be ignored.
The second problem is that it is necessary to install a retaining ring to prevent the rotating member from falling off the journal part, which increases the number of parts and costs, and complicates the assembly work. is there.
The third problem is that since the rotating member is formed in a donut shape, when the rotating member is formed of a resin material, a weld line is formed by injection molding, and the component strength is reduced. In order to solve this, if the rotating member is formed by compression molding, the cost of the parts becomes high.
一方、上述した特許文献2等の技術は、ローラ部材のジャーナル部の内部に突出する膨出部を形成しているために、ジャーナル部の内径が小さくなって、ローラ部材の内部にヒータを挿入しにくいという問題があった。さらに、ベルト寄りが生じたときに、ベルト部材の突出部をローラ部材に直接的に当接させているために、ベルト部材やローラ部材が磨耗したり、突出部がローラ部材の外周面上に乗り上げたり、ベルト部材の走行速度が不安定になるという問題があった。 On the other hand, since the technology disclosed in Patent Document 2 described above forms a bulging portion that protrudes inside the journal portion of the roller member, the inner diameter of the journal portion is reduced and a heater is inserted into the roller member. There was a problem that it was difficult to do. Further, when the belt is deviated, the protrusion of the belt member is directly brought into contact with the roller member, so that the belt member or the roller member is worn out or the protrusion is on the outer peripheral surface of the roller member. There was a problem that the running speed of the belt member becomes unstable.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ローラ主部とジャーナル部との外径差が小さなローラ部材にベルト部材を張架する場合等であっても、ベルト部材の蛇行や不安定な走行が確実に抑止されて、部品強度が低下することなく、比較的安価で組み付け性が良好な、ベルト装置、定着装置、及び、画像形成装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems. Even when the belt member is stretched around a roller member having a small outer diameter difference between the roller main portion and the journal portion, the belt member Therefore, it is possible to provide a belt device, a fixing device, and an image forming apparatus that are relatively inexpensive and have good assembling properties without reliably suppressing the meandering and unstable running.
この発明の請求項1記載の発明にかかるベルト装置は、複数のローラ部材に張架された無端状のベルト部材を走行させるベルト装置であって、前記ベルト部材は、内周側に突出するとともにその突出方向に対して傾斜する傾斜面が幅方向中央部側に向けて形成された突出部を、幅方向両端に備え、前記複数のローラ部材のうち少なくとも1つのローラ部材は、前記ベルト部材の内周面が当接するローラ主部の外径よりも小さな外径を有するジャーナル部を幅方向両端に具備する中空構造のローラ部材であって、前記ジャーナル部は、周状に溝部が形成され、前記ジャーナル部の前記溝部に回動自在に係合するとともに、前記ベルト部材が幅方向に所定量変位したときに前記突出部に当接するリング部材を備え、前記リング部材は、その外径が前記ローラ主部の外径と等しくなるように形成されるとともに周方向の一部に切欠きを具備したC字状のリング部材であって、外力により弾性変形されて前記ローラ部材の前記ジャーナル部から着脱できるように構成され、前記突出部に当接するときに前記傾斜面に面接触するように当該傾斜面の傾斜角度とほぼ等しい角度で傾斜する傾斜面が幅方向端部側に向けて形成されたものである。 Such belt device to a first aspect of the present invention of this invention is a belt system for running a plurality of roller members in stretched the endless belt member, the belt member is configured to protrude on the inner peripheral side Protruding portions having inclined surfaces inclined with respect to the protruding direction are formed at both ends in the width direction, and at least one roller member of the plurality of roller members is formed on the belt member. A hollow roller member having a journal portion having an outer diameter smaller than the outer diameter of the roller main portion with which the inner peripheral surface abuts at both ends in the width direction, the journal portion having a circumferential groove. with engaged rotatably to the groove of the journal portion, provided abutting the ring member to the protruding portion when the belt member has a predetermined amount displaced in the width direction, the ring member may have an outer diameter A C-shaped ring member provided with the notch in a part of the circumferential direction while being formed so as to be equal to the outer diameter of the serial roller main portion, the journal portion of the roller member is elastically deformed by an external force An inclined surface that is inclined at an angle substantially equal to the inclination angle of the inclined surface so as to come into surface contact with the inclined surface when coming into contact with the protrusion is formed toward the end in the width direction. It has been done .
また、請求項2記載の発明にかかるベルト装置は、前記請求項1に記載の発明において、前記リング部材は、前記ジャーナル部との接触面積を小さくするための空隙が内径側に形成されたものである。 The belt device according to a second aspect of the present invention is the belt device according to the first aspect, wherein the ring member has a gap formed on the inner diameter side for reducing a contact area with the journal portion. It is.
また、請求項3記載の発明にかかるベルト装置は、前記請求項2に記載の発明において、前記リング部材は、前記切欠きの切欠き幅が1mm以下になるように形成されたものである。 A belt device according to a third aspect of the present invention is the belt device according to the second aspect, wherein the ring member is formed so that a notch width of the notch is 1 mm or less.
また、請求項4記載の発明にかかるベルト装置は、前記請求項2又は請求項3に記載の発明において、前記リング部材は、前記切欠きの稜線の一部又は全部が面取りされたものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the belt device according to the second or third aspect of the invention, the ring member has a part or all of the ridgeline of the notch chamfered. .
また、請求項5記載の発明にかかるベルト装置は、前記請求項2〜請求項4のいずれかに記載の発明において、前記リング部材は、射出成形により形成されたものである。 A belt device according to a fifth aspect of the present invention is the belt device according to any one of the second to fourth aspects, wherein the ring member is formed by injection molding.
また、請求項6記載の発明にかかるベルト装置は、前記請求項1〜請求項5のいずれかに記載の発明において、前記中空構造のローラ部材は、前記ローラ主部と前記ジャーナル部との外径差が5mm以下になるように形成されたものである。 A belt device according to a sixth aspect of the present invention is the belt device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the hollow roller member is provided between the roller main portion and the journal portion. The diameter difference is 5 mm or less.
また、請求項7記載の発明にかかるベルト装置は、前記請求項1〜請求項6のいずれかに記載の発明において、前記ベルト部材は、200mm/秒以上で走行するものである。 A belt device according to a seventh aspect of the present invention is the belt device according to any one of the first to sixth aspects, wherein the belt member travels at 200 mm / second or more.
また、請求項8記載の発明にかかるベルト装置は、前記請求項1〜請求項7のいずれかに記載の発明において、前記リング部材は、ポリイミドで形成されたものである。 Further, the belt device according to the invention of claim 8 is the invention according to any of the claims 1 to 7, wherein the ring member, and is formed of polyimide.
また、請求項9記載の発明にかかる定着装置は、記録媒体上にトナー像を定着する定着装置であって、請求項1〜請求項8のいずれかに記載のベルト装置を備えたものである。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a fixing device for fixing a toner image on a recording medium, comprising the belt device according to any one of the first to eighth aspects. .
また、請求項10記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項9に記載の発明において、定着補助ローラと、ヒータが内設された加熱ローラと、に張架された定着ベルトと、前記定着ベルトを介して前記定着補助ローラに圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧部材と、を備え、前記ベルト部材は、前記定着ベルトであって、前記中空構造のローラ部材を、前記加熱ローラとしたものである。 According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a fixing device according to the ninth aspect, wherein the fixing auxiliary roller, a heating roller provided with a heater, and a fixing belt stretched between the fixing auxiliary roller and the fixing roller. A pressure member that forms a nip portion for conveying the recording medium by being pressed against the fixing auxiliary roller via a belt, and the belt member is the fixing belt, and the hollow structure roller member The heating roller is used.
また、請求項11記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項10に記載の発明において、前記加熱ローラは、3つ以上のヒータが内設されたものである。 According to an eleventh aspect of the present invention, in the fixing device according to the tenth aspect, the heating roller has three or more heaters.
また、請求項12記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項10又は請求項11に記載の発明において、前記定着補助ローラは、発泡材料からなる弾性層を備えたものである。
Further, the fixing device according to the invention of
また、この発明の請求項13記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項1〜請求項8のいずれかに記載のベルト装置を備えたものである。
また、この発明の請求項14記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項9〜請求項12のいずれかに記載の定着装置を備えたものである。
An image forming apparatus according to a thirteenth aspect of the present invention includes the belt device according to any one of the first to eighth aspects.
An image forming apparatus according to a fourteenth aspect of the present invention includes the fixing device according to any one of the ninth to twelfth aspects.
本発明は、ローラ部材のジャーナル部に溝部を形成して、その溝部にリング部材を回転自在に設置して、ベルト寄りが生じたときにベルト部材の突出部をリング部材に当接させるとともに、リング部材を弾性変形させてジャーナル部の溝部に着脱できるように構成している。これにより、ローラ主部とジャーナル部との外径差が小さなローラ部材にベルト部材を張架する場合等であっても、ベルト部材の蛇行や不安定な走行が確実に抑止されて、部品強度が低下することなく、比較的安価で組み付け性が良好な、ベルト装置、定着装置、及び、画像形成装置を提供することができる。 The present invention forms a groove portion in the journal portion of the roller member, and rotatably installs a ring member in the groove portion, and when the belt shift occurs, the protruding portion of the belt member abuts on the ring member, The ring member is elastically deformed so that it can be attached to and detached from the groove portion of the journal portion. As a result, even when the belt member is stretched around a roller member having a small outer diameter difference between the roller main portion and the journal portion, meandering and unstable running of the belt member are reliably suppressed, and the component strength Therefore, it is possible to provide a belt device, a fixing device, and an image forming apparatus that are relatively inexpensive and have good assembling properties without lowering.
実施の形態.
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
Embodiment.
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same or it corresponds, The duplication description is simplified or abbreviate | omitted suitably.
まず、図1にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図1において、1は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機の装置本体、2は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、3は原稿Dを原稿読込部4に搬送する原稿搬送部、4は原稿Dの画像情報を読み込む原稿読込部、7は転写紙等の記録媒体Pが収容される給紙部、9は記録媒体Pの搬送タイミングを調整するレジストローラ、11Y、11M、11C、11BKは各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)のトナー像が形成される感光体ドラム、12は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上を帯電する帯電部、13は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成される静電潜像を現像する現像部、14は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成されたトナー像を記録媒体P上に重ねて転写する転写バイアスローラ(1次転写バイアスローラ)、15は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上の未転写トナーを回収するクリーニング部、を示す。
First, the configuration and operation of the entire image forming apparatus will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an apparatus main body of a tandem color copier as an image forming apparatus, 2 a writing unit that emits laser light based on input image information, and 3 an original conveying unit that conveys an original D to an original reading unit 4. 4 is a document reading unit that reads image information of the document D, 7 is a paper feeding unit that accommodates a recording medium P such as transfer paper, 9 is a registration roller that adjusts the conveyance timing of the recording medium P, and 11Y, 11M, and 11C. , 11BK are photosensitive drums on which toner images of respective colors (yellow, magenta, cyan, and black) are formed, 12 is a charging unit that charges the
また、16は中間転写ベルト17を清掃する中間転写ベルトクリーニング部、17は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、18は中間転写ベルト17上のカラートナー像を記録媒体P上に転写するための2次転写バイアスローラ、20は記録媒体P上のトナー像(未定着画像)を定着する定着装置、を示す。
以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Dは、原稿搬送部3の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部4のコンタクトガラス5上に載置される。そして、原稿読込部4で、コンタクトガラス5上に載置された原稿Dの画像情報が光学的に読み取られる。
Hereinafter, an operation during normal color image formation in the image forming apparatus will be described.
First, the document D is transported from the document table in the direction of the arrow in the drawing by the transport rollers of the
詳しくは、原稿読込部4は、コンタクトガラス5上の原稿Dの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Dにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Dのカラー画像情報は、カラーセンサにてRGB(レッド、グリーン、ブルー)の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、RGBの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
Specifically, the document reading unit 4 scans the image of the document D on the
そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部2に送信される。そして、書込み部2からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光(露光光)が、それぞれ、対応する感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に向けて発せられる。
Then, the image information of each color of yellow, magenta, cyan, and black is transmitted to the writing unit 2. The writing unit 2 emits laser light (exposure light) based on the image information of each color toward the corresponding
一方、4つの感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKは、それぞれ、図1の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKの表面は、帯電部12との対向部で、一様に帯電される(帯電工程である。)。こうして、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部2において、4つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程である。)。
On the other hand, the four
In the writing unit 2, laser light corresponding to the image signal is emitted from the four light sources corresponding to each color. Each laser beam passes through a separate optical path for each of the yellow, magenta, cyan, and black color components (this is an exposure process).
イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から1番目の感光体ドラム11Y表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム11Yの回転軸方向(主走査方向)に走査される。こうして、帯電部12にて帯電された後の感光体ドラム11Y上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
Laser light corresponding to the yellow component is irradiated on the surface of the first
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から2番目の感光体ドラム11M表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から3番目の感光体ドラム11C表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から4番目の感光体ドラム11BK表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
Similarly, the laser beam corresponding to the magenta component is irradiated onto the surface of the second
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、それぞれ、現像部13との対向位置に達する。そして、各現像部13から感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上の潜像が現像される(現像工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、それぞれ、中間転写ベルト17との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、中間転写ベルト17の内周面に当接するように転写バイアスローラ14が設置されている。そして、転写バイアスローラ14の位置で、中間転写ベルト17上に、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される(1次転写工程である。)。
Thereafter, the surfaces of the
Thereafter, the surfaces of the
そして、転写工程後の感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、それぞれ、クリーニング部15との対向位置に達する。そして、クリーニング部15で、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に残存する未転写トナーが回収される(クリーニング工程である。)。
その後、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKにおける一連の作像プロセスが終了する。
Then, the surfaces of the
Thereafter, the surfaces of the
他方、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上の各色のトナーが重ねて転写(担持)された中間転写ベルト17は、図中の時計方向に走行して、2次転写バイアスローラ18との対向位置に達する。そして、2次転写バイアスローラ18との対向位置で、記録媒体P上に中間転写ベルト17上に担持されたカラーのトナー像が転写される(2次転写工程である。)。
その後、中間転写ベルト17表面は、中間転写ベルトクリーニング部16の位置に達する。そして、中間転写ベルト17上に付着した未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部16に回収されて、中間転写ベルト17における一連の転写プロセスが終了する。
On the other hand, the
Thereafter, the surface of the
ここで、中間転写ベルト17と2次転写バイアスローラ18との間(2次転写ニップである。)に搬送される記録媒体Pは、給紙部7からレジストローラ9等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Pを収納する給紙部7から、給紙ローラ8により給送された記録媒体Pが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ9に導かれる。レジストローラ9に達した記録媒体Pは、タイミングを合わせて、2次転写ニップに向けて搬送される。
Here, the recording medium P transported between the
Specifically, the recording medium P fed by the paper feeding roller 8 from the
そして、フルカラー画像が転写された記録媒体Pは、搬送ベルトによって定着装置20に導かれる。定着装置20では、定着ベルトと加圧ローラとのニップにて、カラー画像(トナー)が記録媒体P上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Pは、排紙ローラによって、装置本体1外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。
Then, the recording medium P on which the full-color image is transferred is guided to the fixing
Then, the recording medium P after the fixing step is discharged as an output image outside the apparatus main body 1 by a paper discharge roller, and a series of image forming processes is completed.
次に、図2〜図6にて、画像形成装置本体1に設置される定着装置20の構成・動作について詳述する。
図2は、定着装置20を示す概略断面図である。図3は、定着装置20を示す正面図であって、主として加圧機構の構成を示す図である。図4は、定着ベルト21が張架された加熱ローラ23を示す部分拡大断面図である。また、図5は加熱ローラ23に着脱自在に設置されるリング部材24を示す斜視図であって、図6はリング部材24の切欠き24aの近傍を示す部分拡大図である。
図2に示すように、定着装置20は、ベルト装置21〜25、加圧部材としての加圧ローラ31、温度センサ40、ガイド板35、等で構成される。ベルト装置は、ベルト部材としての定着ベルト21、定着補助ローラ22(ローラ部材)、加熱ローラ23(ローラ部材)、等で構成される。
Next, the configuration and operation of the fixing
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the fixing
As shown in FIG. 2, the fixing
ここで、ベルト部材としての定着ベルト21は、樹脂材料からなるベース層上に、弾性層、離型層が順次積層された多層構造の無端状ベルトである。定着ベルト21の弾性層は、フッ素ゴム、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム等の弾性材料で形成されている。定着ベルト21の離型層は、PFA(4フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂)、ポリイミド、ポリエーテルイミド、PES(ポリエーテルサルファイド)、等で形成されている。定着ベルト21の表層に離型層を設けることにより、トナーT(トナー像)に対する離型性(剥離性)が担保されることになる。定着ベルト21は、2つのローラ部材(定着補助ローラ22と加熱ローラ23とである。)に張架・支持されて、図2中の矢印方向に走行する。
定着部材として熱容量の低い定着ベルト21を用いることで、装置の昇温特性が向上する。
なお、図3を参照して、定着ベルト21の幅方向両端には、内周側に突出する突出部21a(寄り止め部材)が形成されている。これについては、後で詳しく説明する。
Here, the fixing
By using the fixing
Referring to FIG. 3,
定着補助ローラ22は、SUS304等の芯金22a上に、発泡性シリコーンゴム等の発泡材料からなる弾性層22bが形成されたローラ部材であって、加圧部材としての加圧ローラ31に定着ベルト21を介して当接してニップ部を形成する。弾性層22bを発泡材料で形成することで、ニップ部におけるニップ幅(ニップ量)を比較的大きく設定できるとともに、定着ベルト21の熱が定着補助ローラ22に移行しにくくなる。定着補助ローラ22は、図2中の時計方向に回転する。
The fixing
加熱ローラ23は、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属材料からなる中空構造のローラ部材(円筒体)であって、その円筒体の内部には3つのヒータ25(熱源)が固設されている。
加熱ローラ23のヒータ25は、ハロゲンヒータであって、その両端部が定着装置20の側板(不図示である。)に固定されている。そして、装置本体1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加熱ローラ23が加熱されて、さらに加熱ローラ23によって加熱された定着ベルト21の表面から記録媒体P上のトナー像Tに熱が加えられる。ヒータ25の出力制御は、定着ベルト21表面に非接触で対向する温度センサ40(サーモパイル)によるベルト表面温度の検知結果に基いておこなわれる。詳しくは、温度センサ40の検知結果に基づいて定められる通電時間だけ、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21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。
ここで、ヒータ25は、定着補助ローラ22、定着ベルト21、加熱ローラ23等を交換する際に、定着装置20から一旦着脱される。特に、定着補助ローラ22は他の部品に比べて寿命が短いために、ヒータ25の着脱作業は所定のサイクルでおこなわれることになる。なお、ヒータ25の着脱は、図3を参照して、加熱ローラ23のジャーナル部23bの開口から挿入・取出することでおこなわれる。ヒータ25を3つ設置することで、定着装置20の昇温効率が向上することになる。
The
The
Here, the
また、加圧部材としての加圧ローラ31は、主として、芯金32と、芯金32の外周面に接着層を介して形成された弾性層33と、からなる。加圧ローラ31の弾性層33は、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム等の材料で形成されている。なお、弾性層33の表層にPFA等からなる薄肉の離型層を設けることもできる。
そして、加圧ローラ31は、図3に示す加圧機構50〜52によって定着ベルト21を介して定着補助ローラ22に圧接する。こうして、加圧ローラ31と定着ベルト21との間に、所望のニップ部が形成される。
The
The
また、上述の加圧機構は加圧解除(又は減圧)ができるように構成されている。詳しくは、図3に示すように、加圧機構は、加圧ローラ31の軸部に係合するレバー50、レバー50に作用して加圧ローラ31を定着補助ローラ22に向けて付勢するスプリング52、レバー50に係合して加圧ローラ31の加圧・解除をするためのカム51、カム51を駆動する駆動モータ(不図示である。)、等で構成される。そして、定着工程がおこなわれるときには、カム51を図3の姿勢になるように回転駆動して、定着ベルト21(定着補助ローラ22)に対して加圧ローラ31を加圧する(図3の状態である。)。これに対して、定着工程がおこなわれないときには、カム51を図3の姿勢から半周ほど回転駆動して、定着ベルト21(定着補助ローラ22)に対する加圧ローラ31の加圧を解除(又は減圧)する。
なお、本実施の形態において、加圧ローラ31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。これにより、定着装置20の昇温特性がさらに向上することになる。
Further, the above-described pressurizing mechanism is configured to be capable of releasing pressure (or reducing pressure). Specifically, as shown in FIG. 3, the pressure mechanism acts on the
In the present embodiment, heating means such as a heater that directly heats the
図2を参照して、定着ベルト21と加圧ローラ31との当接部(ニップ部である。)の入口側と出口側には、それぞれ、記録媒体Pの搬送を案内するガイド板35が配設されている。ガイド板35は、定着装置20の側板に固設されている。
また、図示は省略するが、定着ベルト21の外周面に対向する位置であって、ニップ部の出口側近傍には、分離板が配設されている。分離板は、定着工程後の記録媒体Pが定着ベルト21の走行に沿って定着ベルト21に巻き付いてしまう不具合を抑止する。
Referring to FIG. 2, guide
Although not shown, a separation plate is disposed at a position facing the outer peripheral surface of 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1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、定着ベルト21(定着補助ローラ22、加熱ローラ23)及び加圧ローラ31の図2中の矢印方向の回転駆動が開始される。
その後、給紙部7から記録媒体Pが給送されて、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上の各色のトナーが記録媒体P上に未定着画像として担持される。未定着画像T(トナー像)が担持された記録媒体Pは、図2の矢印Y10方向に搬送されて、圧接状態にある定着ベルト21及び加圧ローラ31のニップ部に送入される。そして、定着ベルト21による加熱と、定着ベルト21(定着補助ローラ22)及び加圧ローラ31の押圧力とによって、記録媒体Pの表面にトナー像Tが定着される。その後、回転する定着ベルト21及び加圧ローラ31によってそのニップ部から送出された記録媒体Pは、矢印Y11方向に搬送される。
The fixing
When the power switch of the apparatus main body 1 is turned on, an AC voltage is applied (powered) from the AC power source to the
Thereafter, the recording medium P is fed from the
以下、図4〜図6にて、本実施の形態の定着装置20において特徴的な構成・動作について、詳しく説明する。
図4に示すように、中空構造のローラ部材としての加熱ローラ23には、定着ベルト21の内周面が当接するローラ主部23aと、ローラ主部23aの外径よりも小さな外径を有するジャーナル部23bと、が設けられている。ジャーナル部23bは軸方向両端に設けられていて、ジャーナル部23bは軸受(不図示である。)を介して装置20の側板に回転自在に支持されている。そして、加熱ローラ23は、当接する定着ベルト21との摩擦抵抗によって、定着ベルト21の走行に従動して所定方向に回転することになる。
なお、図示は省略するが、加熱ローラ23及び定着ベルト21の他方の幅方向端部も、図4と同様に(線対称形に)構成されている。
Hereinafter, the characteristic configuration and operation of the fixing
As shown in FIG. 4, the
Although not shown in the figure, the other end in the width direction of the
本実施の形態において、ローラ主部23aは、外径が35mm、内径が33.8mm、に設定されていて、ジャーナル部23bは、外径が30mm、内径が28mm、に設定されている。
このように、ローラ主部23aとジャーナル部23bとの外径差を小さくして、ローラ主部23a及びジャーナル部23bの内径を大きく設定することで、比較的小径であって中空構造の加熱ローラ23の内部に複数のヒータ25(例えば、3つ以上のヒータである。)を挿入・設置することができて、定着装置20が小型化されるとともに、定着装置20の昇温特性を向上させることができる。
In the present embodiment, the roller
As described above, the difference between the outer diameters of the roller
また、ジャーナル部23bには、周状に溝部23b1が形成されている。そして、この溝部23b1に対して、リング部材24(回動部材)が回動自在に係合されている。詳しくは、リング部材24は、その内径が溝部23b1の外径よりも僅かに大きくなるように形成されている。このリング部材24は、定着ベルト21が幅方向(図4の左右方向である。)に所定量変位したときに突出部21aに当接して、大きなベルト寄りを抑止するためのものである。
なお、本実施の形態では、突出部21aの高さ(定着ベルト21の内周面から内側に突出する距離である。)が2mmに設定されている。したがって、突出部21aとジャーナル部23bとの隙間は、0.5mm程度となる。
The
In the present embodiment, the height of the protruding
詳しくは、定着ベルト21の内周面であって幅方向両端には、内側に向けて起立する突出部21aが設けられている。突出部21aはゴム材料からなり、定着ベルト21と一体的に形成することができる。
そして、定着ベルト21が幅方向に所定量移動(ベルト寄り)したときに、加熱ローラ23の溝部23b1に設置されたリング部材24に、定着ベルト21の突出部21aが当接することになる。これにより、定着ベルト21が一方の幅方向端部側に位置ずれ(図4の右側への移動である。)しそうになっても、他方の幅方向端部(図4に示す幅方向端部である。)に設けられた突出部21aが、ストッパとして機能するリング部材24に当接することで、定着ベルト21の幅方向の移動が制限される。
Specifically, the inner circumferential surface of the fixing
When the fixing
ここで、リング部材24は加熱ローラ23に回動自在に保持されているために、突出部21aがローラ主部23aの外周面に乗り上がろうとするときにその移動エネルギーがリング部材24の回転エネルギーに変換される。すなわち、リング部材24を設けることで、突出部21aの加熱ローラ23への乗り上がりが抑止される。
Here, since the
また、本実施の形態では、リング部材24は、その外径が加熱ローラ23(ローラ主部23a)の外径と等しくなるように形成されている。これにより、リング部材24は、定着ベルト21の内周面を傷つけることなく、突出部21aの乗り上げを防止することになる。
また、突出部21aは、突出方向に対して傾斜する傾斜面が形成されている。そして、リング部材24は、突出部21aの傾斜面に面接触するように形成されている。すなわち、リング部材24は、突出部21aの傾斜面の傾斜角度とほぼ等しい角度で傾斜する傾斜面が形成されている。これにより、突出部21aとリング部材24との接触面積が大きくなり、突出部21aが加熱ローラ23の外周面に乗り上がろうとする移動エネルギーをリング部材24の回転エネルギーに変換しやすくなって、突出部21aの乗り上げが防止される。
Moreover, in this Embodiment, the
Further, the protruding
また、リング部材24及びジャーナル部23b(溝部23b1)は、互いの対向面の一部のみが接触面になるように形成されている。すなわち、リング部材24と溝部23b1とは、互いの対向面のすべてが接触面となるのではなく、接触面の面積が極力小さくなるように設定されている。具体的には、リング部材24の内径側に空隙24a(段差)が形成されている。これにより、溝部23b1に対するリング部材24の摩擦抵抗が低減されて、リング部材24が回動しやすくなる。したがって、リング部材24の回転エネルギーへの変換がスムーズにおこなわれ、突出部21aの乗り上げが防止される。なお、リング部材24の材料(特に、溝部23b1との接触面の材料である。)としては、摩擦抵抗が小さく耐熱性の高いポリイミド等が好適である。
Moreover, the
ここで、本実施の形態では、リング部材24は、外力により弾性変形されてジャーナル部23b(溝部23b1)から着脱できるように構成されている。詳しくは、図5を参照して、リング部材24は、周方向の一部に切欠き24aを備えたC字状のリング部材である。
具体的に、溝部23b1に対してリング部材24を装着するときには、リング部材24の内径が押し広がるように(切欠き24aが広がるように)、外力(人力)によりリング部材24を周方向に弾性変形させた状態で、ジャーナル部23bの外径部上をスライドさせることになる。そして、リング部材24が溝部23b1の位置に達したときに外力を取り除くことで、リング部材24が元の形状に戻って溝部23b1にフィットすることになる。また、溝部23b1からリング部材24を取出するときには、上述した装着時の工程と逆の工程をおこなうことになる。
Here, in the present embodiment, the
Specifically, when the
このように、本実施の形態では、ローラ主部23aとジャーナル部23bとの外径差が小さい場合(ジャーナル部23bに止輪を設置できないほどローラ主部23aとの外径差が小さい場合)であっても、ジャーナル部23bに溝部23b1を設けてリング部材24を設置するスペースを確保しているために、定着ベルト21の蛇行や不安定な走行を確実に抑止することができる。
また、リング部材24は弾性変形されてジャーナル部23b(溝部23b1)から着脱されるために、リング部材24がジャーナル部23bから脱落するのを防止するために止輪を設置する必要がない。したがって、従来の装置に比べて、部品点数が少なく低廉化されるとともに、組み立て作業も簡易になる。
さらに、リング部材24は切欠き24aが形成された有端形状であるために、無端形状(ドーナッツ状)に形成した従来のものに比べて、樹脂材料を用いて射出成形にて形成してもウェルドラインが生じにくくなる。したがって、材料の選択肢が広がるとともに、比較的安価に部品強度を低下させることなく、リング部材24を形成することができる。
Thus, in the present embodiment, when the difference in outer diameter between the roller
Further, since the
Further, since the
また、本実施の形態では、図6を参照して、リング部材24の切欠き24aの切欠き幅Aが1mm以下になるように形成している。これにより、リング部材24は、内周面が連続的に形成されたドーナツ状のものと近似した形状となり、ジャーナル部23b(溝部23b1)に対してスムーズに回動することになる。
さらに、本実施の形態では、リング部材24の切欠き24aの稜線の一部又は全部を面取りしている。具体的に、図6を参照して、リング部材24の外周面に接する切欠き24aの稜線に、C0.5mm程度の面取り部24bを形成している。これにより、リング部材24の切欠き24aに、定着ベルト21や突出部21aが引っ掛かる不具合を抑止することができる。
Moreover, in this Embodiment, with reference to FIG. 6, it forms so that the notch width A of the
Furthermore, in the present embodiment, part or all of the ridgeline of the
なお、上述した溝部23bや切欠き24aを有するリング部材24を設けることによる効果は、ローラ主部23aとジャーナル部23bとの外径差が5mm以下になるように形成されたローラ部材(複数のヒータ25が内設される比較的小径のローラ部材である。)を用いたベルト装置に対して、特に顕著である。すなわち、本実施の形態では、突出部21aの高さが2mm程度に設定されていて、突出部21aとジャーナル部23bとの隙間が0.5mm程度となっているために、ジャーナル部23bに止輪を設置してしまうと、止輪と突出部とが干渉してしまう。ところが、本実施の形態では、ジャーナル部23bに溝部23bを設けるとともに、リング部材24に切欠き24aを形成しているために、止輪を設置することなく、限られたスペースにリング部材24を設置することができる。
また、定着ベルト21(ベルト部材)が200mm/秒以上で走行する高速の定着装置20(ベルト装置)では、定着ベルト21の蛇行や不安定な走行が生じやすくなるとともに、定着装置20の昇温特性を向上させるためにヒータ25を3本以上設置する場合が多いために、本実施の形態における構成が有用になる。
In addition, the effect by providing the
Further, in the high-speed fixing device 20 (belt device) in which the fixing belt 21 (belt member) travels at 200 mm / second or more, the fixing
以上説明したように、本実施の形態では、加熱ローラ23(ローラ部材)のジャーナル部23bに溝部23b1を形成して、その溝部23b1にリング部材24を回転自在に設置して、ベルト寄りが生じたときに定着ベルト21(ベルト部材)の突出部21aをリング部材24に当接させるとともに、リング部材24を弾性変形させてジャーナル部23bの溝部23b1に着脱できるように構成している。これにより、ローラ主部23aとジャーナル部23bとの外径差が小さな加熱ローラ23に定着ベルト21を張架する場合であっても、定着ベルト21の蛇行や不安定な走行を確実に抑止して、部品強度を低下させることなく、比較的安価で組み付け性を向上させることができる。
As described above, in this embodiment, the groove portion 23b1 is formed in the
なお、本実施の形態では加圧部材として加圧ローラ31を用いたが、加圧部材として加圧ベルトや加圧パッドを用いてもよい。その場合にも、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態では、定着装置20に設置されるベルト装置に対して本発明を適用したが、画像形成装置に設置される他のベルト装置(例えば、感光体ベルト、転写ベルト、中間転写ベルトをベルト部材とするベルト装置である。)や、画像形成装置以外に用いられるベルト装置に対しても、当然に本発明を適用することができる。その場合にも、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
In this embodiment, the
In the present embodiment, the present invention is applied to the belt device installed in the fixing
なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。 It should be noted that the present invention is not limited to the present embodiment, and it is obvious that the present embodiment can be modified as appropriate within the scope of the technical idea of the present invention, other than suggested in the present embodiment. is there. In addition, the number, position, shape, and the like of the constituent members are not limited to the present embodiment, and the number, position, shape, and the like suitable for implementing the present invention can be achieved.
1 画像形成装置本体(装置本体)、
20 定着装置、
21 定着ベルト(ベルト部材)、
21a 突出部、
22 定着補助ローラ(ローラ部材)、
22b 弾性層、
23 加熱ローラ(中空構造のローラ部材)、
23a ローラ主部、
23b ジャーナル部、 23b1 溝部、
24 リング部材、
24a 切欠き、 24b 面取り部、
25 ヒータ、
31 加圧ローラ(加圧部材)。
1 image forming apparatus body (apparatus body),
20 fixing device,
21 fixing belt (belt member),
21a protrusion,
22 fixing auxiliary roller (roller member),
22b elastic layer,
23 Heating roller (hollow structure roller member),
23a Roller main part,
23b Journal part, 23b1 Groove part,
24 ring member,
24a notch, 24b chamfer,
25 heater,
31 Pressure roller (pressure member).
Claims (14)
前記ベルト部材は、内周側に突出するとともにその突出方向に対して傾斜する傾斜面が幅方向中央部側に向けて形成された突出部を、幅方向両端に備え、
前記複数のローラ部材のうち少なくとも1つのローラ部材は、前記ベルト部材の内周面が当接するローラ主部の外径よりも小さな外径を有するジャーナル部を幅方向両端に具備する中空構造のローラ部材であって、
前記ジャーナル部は、周状に溝部が形成され、
前記ジャーナル部の前記溝部に回動自在に係合するとともに、前記ベルト部材が幅方向に所定量変位したときに前記突出部に当接するリング部材を備え、
前記リング部材は、その外径が前記ローラ主部の外径と等しくなるように形成されるとともに周方向の一部に切欠きを具備したC字状のリング部材であって、外力により弾性変形されて前記ローラ部材の前記ジャーナル部から着脱できるように構成され、前記突出部に当接するときに前記傾斜面に面接触するように当該傾斜面の傾斜角度とほぼ等しい角度で傾斜する傾斜面が幅方向端部側に向けて形成されたことを特徴とするベルト装置。 A belt device that travels an endless belt member stretched around a plurality of roller members,
The belt member includes protrusions at both ends in the width direction , the protrusions protruding toward the inner peripheral side and inclined surfaces that are inclined with respect to the protruding direction are formed toward the center portion in the width direction.
At least one of the plurality of roller members has a hollow structure roller having journal portions at both ends in the width direction having an outer diameter smaller than the outer diameter of the main roller portion with which the inner peripheral surface of the belt member abuts. A member,
The journal portion has a circumferential groove portion,
A ring member that rotatably engages with the groove portion of the journal portion and abuts against the protrusion when the belt member is displaced by a predetermined amount in the width direction;
The ring member is a C-shaped ring member that is formed so that its outer diameter is equal to the outer diameter of the roller main portion and has a notch in a part of the circumferential direction, and is elastically deformed by an external force. And an inclined surface that is configured to be detachable from the journal portion of the roller member, and is inclined at an angle substantially equal to the inclined angle of the inclined surface so as to come into surface contact with the inclined surface when contacting the protruding portion. A belt device characterized by being formed toward the end in the width direction .
請求項1〜請求項8のいずれかに記載のベルト装置を備えたことを特徴とする定着装置。A fixing device comprising the belt device according to claim 1.
前記定着ベルトを介して前記定着補助ローラに圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧部材と、A pressure member that forms a nip portion to which the recording medium is conveyed in pressure contact with the fixing auxiliary roller via the fixing belt;
を備え、With
前記ベルト部材は、前記定着ベルトであって、The belt member is the fixing belt,
前記中空構造のローラ部材は、前記加熱ローラであることを特徴とする請求項9に記載の定着装置。The fixing device according to claim 9, wherein the hollow roller member is the heating roller.
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