JP5808547B2 - Fixing apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、定着装置および当該定着装置を用いた画像形成装置に関し、特に、抵抗発熱体層を含むベルトを用いた定着装置において、当該ベルトの劣化を防ぐ技術に関する。 The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus using the fixing device, and more particularly to a technique for preventing deterioration of the belt in a fixing device using a belt including a resistance heating element layer.
近年、プリンタ、複写機等の画像形成装置の定着装置として、ジュール発熱する抵抗発熱体の層を含むベルトを用いた定着装置が利用されている。
通常、このような定着装置においては、外部電源に接続された給電部材を、ベルトの周面に摺接させることにより、抵抗発熱体層に給電がなされるように構成されている(例えば、特許文献1)。
In recent years, a fixing device using a belt including a layer of a resistance heating element that generates Joule heat has been used as a fixing device of an image forming apparatus such as a printer or a copying machine.
Usually, such a fixing device is configured such that power is supplied to the resistance heating element layer by bringing a power supply member connected to an external power source into sliding contact with the peripheral surface of the belt (for example, patents). Reference 1).
図9は、特許文献1に開示された定着装置の構成を説明するための模式図である。
同図に示すように、定着装置200は、抵抗発熱体層を含む無端状のベルト201と、ベルト201の外周面を押圧してニップ部Nを形成する加圧ローラ202と、加圧ローラ202からの加圧力を受け止めるC字状の裏当て部材203と、ベルト201の外周面に摺接された給電部材204と、ベルト201を挟んで給電部材204の反対側に配された押圧ローラ205と、付勢部206とを備えている。
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining the configuration of the fixing device disclosed in
As shown in the figure, the
給電部材204は、不図示の外部電源に電気的に接続されており、当該給電部材204を介して、外部電源からの電力がベルト201の抵抗発熱体層に供給される。
押圧ローラ205は、付勢部206からの付勢力により、ベルト201を給電部材204側に押圧して、ベルト201と給電部材204の接触状態が良好になるようにしている。
The
The
しかしながら、図9に示す定着装置200においては、給電部材204とベルト201との間に隙間が発生し、接触状態が悪化するおそれがある。
具体的に、例えば、記録シートの紙粉や部品の磨耗粉などの異物が、ベルト201の外周面の、給電部材204が摺接する経路上に付着し堆積した場合などにおいて、図10(a)に示すように、ベルト201に付着した異物Fが、ベルト201の回転に連れて給電部材204まで到達する。ベルト201は、この部分では押圧ローラ205により付勢されておらず、隙間gが存在する(図9参照)。
However, in the
Specifically, for example, when a foreign matter such as paper dust on a recording sheet or wear powder on a part adheres to and accumulates on a path on the outer peripheral surface of the
したがって、異物Fが、給電部材204の端面に衝突すると、ベルト201のバックアップされていない部分(隙間gに対応する部分)でベルト201が内側に撓むように変形して(図10(b))、そのまま異物Fがベルト201と給電部材204との間に侵入することになる(図10(c))。なお、図10(b)では、分かり易くするため、ベルトの変形を誇張して描いている。
Therefore, when the foreign matter F collides with the end surface of the
異物Fがベルト201と給電部材204との間に挟まることにより給電部材204とベルト201の間に微少な隙間が生じる。これにより、ベルト201と給電部材204間に火花放電(スパーク)が発生し、ベルト201が火花放電によりダメージを受けて劣化するという問題がある。
本発明は、上述のような問題に鑑みてなされたものであって、従来よりもベルトが劣化するのを抑制し、ベルトの寿命を長くすることができる定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
When the foreign matter F is sandwiched between the
The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a fixing device and an image forming apparatus capable of suppressing the deterioration of the belt and extending the life of the belt. With the goal.
上記目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、抵抗発熱体層を含み、回転走行する無端状のベルトの周面に加圧部材を押圧してニップ部を形成し、当該ニップ部に未定着画像が形成された記録シートを通紙して熱定着させる定着装置であって、外部電源に電気的に接続され、前記ベルトの周面の両端部に周方向に亘って延びる環状の電極層に摺接して給電する給電部材と、前記ベルトを挟んで前記給電部材の反対側に配設され、ベルトに接触して支持する支持部材と、当該給電部材と支持部材のうち少なくとも一方の部材を他方の部材に向けて付勢する付勢手段とを備え、ベルトの回転軸と直交する断面において、前記給電部材の前記ベルトの電極層に摺接する摺接面の断面形状が、前記支持部材の前記ベルトとの接触面の断面形状と同心円状の円弧となるように形成されているとともに、前記給電部材の前記ベルトの回転方向上流側の端面と前記摺接面とで構成されるエッジ部の角度は、90°未満であり、かつ、前記付勢手段による付勢方向と平行な方向から見たときに、前記給電部材の摺接面が、前記支持部材の接触面内に含まれるように、前記給電部材と支持部材の形状と大きさが決定されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a fixing device according to the present invention includes a resistance heating element layer, presses a pressure member on a circumferential surface of an endless belt that rotates and forms a nip portion, and the nip portion includes A fixing device that heats and fixes a recording sheet on which an unfixed image is formed, and that is electrically connected to an external power source and extends in the circumferential direction at both ends of the peripheral surface of the belt A power supply member that slidably contacts a layer and supplies power; a support member that is disposed on the opposite side of the power supply member across the belt; and that supports the belt in contact with the belt; and at least one member of the power supply member and the support member the a biasing means for urging the other member, in a cross section perpendicular to the rotation axis of the belt, the sectional shape of the sliding contact sliding surface on the electrode layer of the belt of the feed member, said support member and a cross-sectional shape of the contact surface between the belt Together are formed to have a heart circular arcs, angles formed edge portion in the end surface of the upstream side in the rotational direction and the sliding surface of the belt of said feeding member is less than 90 °, And when viewed from a direction parallel to the urging direction by the urging means, the shape of the power supply member and the support member is such that the sliding contact surface of the power supply member is included in the contact surface of the support member. And the size is determined.
なお、ここでの「ベルトの回転軸」とは、ベルトが回転走行したときに回転中心となる仮想の軸を意味している。 Here, the “belt rotation axis” means a virtual axis that becomes the center of rotation when the belt is rotated.
上記構成の定着装置によれば、給電部材の摺接面の断面形状が、支持部材の前記ベルトとの接触面の断面形状と同心円状の円弧となるように形成されているとともに、前記給電部材の前記ベルトの回転方向上流側の端面と前記摺接面とで構成されるエッジ部の角度は、90°未満であり、かつ付勢手段による付勢方向と平行な方向から見たときに、給電部材の摺接面が支持部材の接触面内に含まれているので、ベルトの電極層の給電部材に摺接する領域全面が支持部材により確実に支持された構成となっている。
その結果、ベルトの変形が、給電部材との摺接領域において発生しにくくなり、もし、ベルトの電極層の表面に異物が付着していたとしても、当該異物が、電極層と給電部材との間に侵入することがなくなって、その多くが、給電部材の端部に当接して電極層から除去される。
According to the fixing device configured as described above, the cross-sectional shape of the sliding surface of the power supply member is formed to be a circular arc concentric with the cross-sectional shape of the contact surface of the support member with the belt, and the power supply member The angle of the edge portion constituted by the end surface on the upstream side in the rotation direction of the belt and the sliding contact surface is less than 90 °, and when viewed from a direction parallel to the urging direction by the urging means, Since the sliding contact surface of the power supply member is included in the contact surface of the support member, the entire surface of the electrode layer of the belt that is in sliding contact with the power supply member is reliably supported by the support member.
As a result, deformation of the belt is less likely to occur in the sliding contact area with the power supply member, and even if foreign matter adheres to the surface of the electrode layer of the belt, the foreign matter is Most of them are removed from the electrode layer in contact with the end of the power supply member.
これにより、異物などがベルトの電極層と給電部材との間に侵入して両者間に隙間が発生することが可及的に阻止されるので、火花放電発生のおそれがなくなり、ベルトの劣化を防止することが可能となる。
また、給電部材の当該角度が90[°]超の鈍角である場合と比べて、ベルトの電極層表面に付着した異物の除去効果を高めることができる。
This prevents foreign matter and the like from entering between the electrode layer of the belt and the power supply member as much as possible, thereby preventing the occurrence of spark discharge. It becomes possible to prevent.
Further, it is possible to the angle of the sheet collecting member as compared with the case where an obtuse angle of 90 [°] greater, enhance the effect of removing foreign matter adhered to the electrode layer surface of the belt.
また、支持部材の接触面の断面形状がR形状であるのが望ましい。
また、ベルトの回転軌道の内側に、当該ベルトを介して加圧部材により押圧される押圧ローラが配されており、押圧ローラが、支持部材を兼ねるように構成されているのが望ましい。
また、支持部材のベルトに接触する部分が、弾性体で形成されているのが望ましい。これにより、支持部材をベルトに弾性接触させようにし、接触圧(面圧)が偏るのを抑制して、ベルトを支持する支持力の均一化を図ることができる。
Moreover, it is desirable that the cross-sectional shape of the contact surface of the support member is an R shape.
Further, it is desirable that a pressure roller that is pressed by a pressure member via the belt is disposed inside the rotation path of the belt, and the pressure roller is also configured to serve as a support member.
Moreover, it is desirable that the portion of the support member that contacts the belt is formed of an elastic body. Thereby, the support member is brought into elastic contact with the belt, the contact pressure (surface pressure) is prevented from being biased, and the support force for supporting the belt can be made uniform.
また、前記弾性体が、発泡体であるのが望ましい。この場合、発泡体が断熱材としても機能するので、ベルトの熱が支持部材を介して放熱されるのを抑制することができる。
また、本願の発明は、上記構成の定着装置を備えた画像形成装置であってもよく、これにより上記構成の定着装置と同様の効果を得ることができる。
The elastic body is preferably a foam. In this case, since the foam also functions as a heat insulating material, it is possible to suppress the heat of the belt from being radiated through the support member.
Further, the invention of the present application may be an image forming apparatus provided with the fixing device having the above-described configuration, whereby the same effect as that of the fixing device having the above-described configuration can be obtained.
<第1の実施の形態>
以下、本発明に係る画像形成装置の第1の実施の形態について、タンデム型フルカラープリンタ(以下、単に「プリンタ」という)を例にして図面に基づき説明する。
<プリンタの全体構成>
図1は、プリンタの構成を示す概略図である。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of an image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings by taking a tandem type full color printer (hereinafter simply referred to as “printer”) as an example.
<Overall configuration of printer>
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a printer.
同図に示すように、プリンタ1は、画像プロセス部3、給紙部4、定着部5および制御部60を備えている。このプリンタ1は、ネットワーク(例えばLAN)に接続されていて、外部の端末装置(不図示)からのプリントジョブの実行指示を受付けると、その指示に基づいてイエロー、マゼンダ、シアンおよびブラックの各色のトナー像を形成し、これらを多重転写してフルカラーの画像を形成した後、記録シートへの印刷処理を実行する構成を有している。
As shown in FIG. 1, the
以下、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各再現色をY,M,C,Kと表し、各再現色に関連する構成部分の番号にこのY,M,C,Kを添字として付加する。
画像プロセス部3は、Y〜K色のそれぞれに対応する作像部3Y,3M,3C,3K、光学部10、中間転写ベルト11などを備えている。
作像部3Yは、感光体ドラム31Y、その周囲に配設された帯電器32Y、現像器33Y、一次転写ローラ34Y、感光体ドラム31Yを清掃するためのクリーナ35Yなどを備えており、感光体ドラム31Y上にY色のトナー像を作像する。他の作像部3M〜3Kも、作像部3Yと同様の構成になっており、同図では符号を省略している。
Hereinafter, the reproduction colors of yellow, magenta, cyan, and black are represented as Y, M, C, and K, and Y, M, C, and K are added as subscripts to the numbers of the components related to the reproduction colors.
The
The
中間転写ベルト11は、無端状のベルトであり、駆動ローラ12と従動ローラ13に張架されて矢印A方向に循環走行される。
光学部10は、レーザダイオードなどの発光素子を備え、制御部60からの駆動信号によりY〜K色の画像形成のためのレーザ光Lを発し、感光体ドラム31Y〜31Kを露光走査する。
The
The
この露光走査により、帯電器32Y〜32Kにより帯電された感光体ドラム31Y〜31K上に静電潜像が形成される。
各静電潜像は現像器33Y〜33Kにより現像されて、感光体ドラム31Y〜31K上にY〜K色のトナー像が作像される。
作像された各トナー像は、一次転写ローラ34Y〜34Kに印加された電圧による静電力により中間転写ベルト11上に一次転写される。この際、各色のトナー像が、走行する中間転写ベルト11の同じ位置に重ね合わせて転写されるように、作像部3Y,3M,3C,3Kにおける作像動作は、中間転写ベルト11の走行方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして実行される。
By this exposure scanning, electrostatic latent images are formed on the
The electrostatic latent images are developed by developing
Each of the formed toner images is primarily transferred onto the
一次転写の後、二次転写ローラ45に印加された電圧による静電力により、中間転写ベルト11上のトナー像が、給紙部4より搬送されてきた記録シートS上に一括して二次転写される。
給紙部4は、記録シートSを収容する給紙カセット41と給紙カセット41内の記録シートSを搬送路43上に一枚ずつ繰り出す繰り出しローラ42と、繰り出された記録シートSを二次転写位置46に送り出すタイミングをとるためのタイミングローラ対44などを備えている。記録シートSは、中間転写ベルト11上のトナー像のタイミングに合わせて給紙部4から二次転写位置46に搬送される。
After the primary transfer, the toner image on the
The paper feeding unit 4 stores the recording sheet S, the feeding roller 42 that feeds the recording sheet S in the
上記二次転写により、トナー像(未定着画像)が形成された記録シートSは、さらに定着部5に搬送される。定着部5において、記録シートS上のトナー像が加熱・加圧されて熱定着される。その後、記録シートSは、排出ローラ対71により排出トレイ72上に排出される。
制御部60は、これら画像プロセス部3、給紙部4および定着部5の動作を制御するものである。
<定着部の構成>
次に、定着部5の構成について、図2および図3を参照しながら説明する。
The recording sheet S on which the toner image (unfixed image) is formed by the secondary transfer is further conveyed to the fixing
The
<Configuration of fixing unit>
Next, the configuration of the fixing
図2は、定着部5の主要部の構成を示す斜視図であり、図3は、図2の仮想面Vで切断したときのY’方向から見た断面図である。
定着部5は、抵抗発熱体層を有する無端状の定着ベルト51と、定着ベルト51の内側に遊嵌された押圧ローラ52と、定着ベルト51の外側に配された加圧ローラ53と、定着ベルト51に電力を供給する給電部材54a,54b、付勢部56a,56bとを備えている。この定着部5では、加圧ローラ53が、定着ベルト51を介して押圧ローラ52に押圧されており、定着ベルト51と加圧ローラ53との間に定着ニップ部N(図3(a)参照)が形成されている。
FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the main part of the fixing
The fixing
また、加圧ローラ53は、モータ(不図示)を動力源とし、歯車ギアやベルトなどの動力伝達機構を介して回転駆動される。押圧ローラ52および定着ベルト51は、加圧ローラ53の回転に従動して回転駆動され、互いに連動している。加圧ローラ53が矢印B方向(図2参照)に、押圧ローラ52および定着ベルト51が矢印C方向にそれぞれ回転する。なお、図2に示す仮想面Vは、定着ベルト51が回転駆動されたときの回転中心の仮想軸に直交する面であり、言い換えると、押圧ローラ52または加圧ローラ53の回転軸に直交する面でもある。
The
以下、定着部5における各構成要素について詳しく説明する。
(定着ベルト)
定着ベルト51は、半径方向にある程度の外力を加えると弾性変形し、変形状態から外力の付与を停止すると自身の復元力により元の状態に戻る自己形状保持可能なものが用いられている。
Hereinafter, each component in the fixing
(Fixing belt)
The fixing
この定着ベルト51の幅方向両端部t1,t2(図2)の外周面には、給電部材54a,54bと接触して電力供給を受ける電極層515a,515bが設けられている。
図4は、定着ベルト51の積層構造を説明するための、電極層515b側の端部を含む部分断面図である。
図4に示すように、定着ベルト51の電極層が設けられていない領域では、絶縁層511、抵抗発熱体層512、弾性層513および離型層514がこの順で積層された積層構造をしている。一方、電極層の領域では、弾性層513および離型層514がなく、抵抗発熱体層512の外周面に直接電極層515bが形成されている。なお、定着ベルト51の電極層515a側の端部も同様の構成である。
FIG. 4 is a partial cross-sectional view including an end portion on the
As shown in FIG. 4, in the area where the electrode layer of the fixing
絶縁層511は、PI(ポリイミド)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)等の耐熱性絶縁樹脂からなる。
抵抗発熱体層512は、樹脂材料に導電性フィラーを分散して構成されてなり、電力供給を受けてジュール熱を発生するものである。当該樹脂材料としては、PI,PPS,PEEK等の耐熱性樹脂を用いることができる。導電性フィラーとしては銀、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル等の金属や、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ、カーボンマイクロコイル等のカーボン系材料、およびこれらのうち2種類以上混合して分散させたものを用いることができる。
The insulating
The resistance
この導電性フィラーの形状は、同一含有量でフィラー同士の接触する確率を高くするため、繊維状が望ましい。また、導電性フィラーの電気抵抗率は、1.0×10−5〜5.0×10−3[Ωm]である。
弾性層513は、耐熱性、弾性および絶縁性を有するゴム材や樹脂材、例えばシリコーンゴムからなる。この弾性層513を設けることにより、トナー像が押しつぶされたり、トナー像が不均一に溶融されたりするのを防止し、画像ノイズの発生を防止している。
The conductive filler is preferably in the form of a fiber in order to increase the probability of contact between fillers with the same content. Moreover, the electrical resistivity of the conductive filler is 1.0 × 10 −5 to 5.0 × 10 −3 [Ωm].
The
離型層514は、定着後の記録シートSとの離型性を高めるための絶縁性の層であり、耐熱性を有し、離型性に優れた樹脂材料からなる。当該樹脂材料として、例えば、PFA(四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体)等のフッ素樹脂を使用することができる。
電極層515a,515bは、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、亜鉛、タングステン、ニッケル、真鍮、リン青銅等の金属材料で構成されている。電極層515a,515bは、それぞれ抵抗発熱体層512の外周面に沿って、上記金属材料を、例えばメッキすることによって環状に形成されている。電極層515a,515bの各幅は、例えば15[mm]に設定されている。
The
The
上記各層の厚みは、全周に亘って均一である。具体的には、絶縁層511が5〜100[μm]、抵抗発熱体層512が5〜100[μm]、弾性層513が10〜800[μm]、離型層514が5〜100[μm]、電極層515a,515bが0.1〜20[μm]である。
このような定着ベルト51の幅寸法は、例えば、記録シートSの最大通紙幅(A3縦通し)および電極層515a,515bの幅を合算した値よりも大きい366[mm]に設定されている。また、定着ベルト51の内径は、30[mm]に設定されている。
(押圧ローラ)
図2、図3に戻って、押圧ローラ52は、長尺で円柱状の芯金521の周囲に弾性層522が形成されてなる。
The thickness of each said layer is uniform over the perimeter. Specifically, the insulating
For example, the width dimension of the fixing
(Pressing roller)
2 and 3, the pressing
芯金521は、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス等からなり、その軸方向両端部に、定着部5の、不図示の筐体に設けられた軸受部に回転自在に支持される軸部521a,521bを有している。弾性層522は、耐熱性および断熱性の高い、例えば、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の発泡弾性体などの材料からなる。この弾性層522を設けることにより、押圧ローラ52と定着ベルト51とが弾性接触するようにして、できるだけ接触圧の偏りを無くし、接触状態が良好になるようにしている。また、この弾性層522が断熱材としても機能するので、定着ベルト51で発生した熱が、押圧ローラ52を介して放熱されるのを抑制することができる。弾性層522の厚みは1〜20[mm]が望ましい。
The cored
ここでは、芯金521(軸部521a,521bを除く)の外径が約18[mm]、弾性層522の厚みが約5[mm]であり、これらを合わせた押圧ローラ52の外径は、定着ベルト51の内径よりも小さく、30[mm]未満に設定されている。また、押圧ローラ52の軸部521a,521bを除いた長さは、定着ベルト51の幅寸法と等しい。
(加圧ローラ)
加圧ローラ53は、長尺で円柱状の芯金531の周囲に、弾性層532と離型層533とがこの順に積層されている。
Here, the outer diameter of the core metal 521 (excluding the
(Pressure roller)
In the
芯金531は、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス等からなり、その軸方向両端部に、定着部5の、不図示の筐体に設けられた軸受部に回転自在に支持される軸部531a,531bを有している。弾性層532は、例えば、シリコーンゴムからなり、離型層533は、例えば、PFA等のフッ素系樹脂からなる。この弾性層532を設けることにより、加圧ローラ53と定着ベルト51とが弾性接触するようにして、できるだけ接触圧の偏りを無くし、接触状態が良好になるようにしている。
弾性層532の厚みは1〜20[mm]、離型層533の厚みは10〜50[μm]が望ましい。
The
The thickness of the
ここでは、芯金531(軸部531a,531bを除く)の外径が約30[mm]、弾性層532の厚みが約3[mm]である。また、加圧ローラ53の軸部531a,531bを除いた長さは、記録シートSの最大通紙幅よりも大きく、かつ電極層515a,515bと接触しない大きさ330[mm]に設定されている。
(給電部材)
給電部材54a,54bは、ブロック状のカーボンブラシであって、摺動性および電導性を有する銅黒鉛質や炭素黒鉛質等の材料からなる。給電部材54a,54bは、それぞれリード線55を介して外部の電源500に電気的に接続されている。そして、一方の給電部材54aが、定着ベルト51の電極層515aに摺接され、他方の給電部材54bが電極層515bに摺接されている。
Here, the outer diameter of the core metal 531 (excluding the
(Power supply member)
The
給電部材54a,54bの大きさは、例えば、縦10[mm](Y軸方向)、横5[mm](X軸方向)、高さ15[mm](Z軸方向)に設定されている。
電源500は、例えば、電圧100[V]、周波数が50[Hz]または60[Hz]の家庭用電源である。なお、リード線55には、制御部60からの入力信号に基づいて、電力供給をON・OFF制御する公知の継電器(リレースイッチ)(不図示)が挿設されている。
(付勢部)
給電部材54aは、不図示のガイド部材により矢印E方向(図3(a)参照)に移動可能なように保持されており、付勢部56aにより定着ベルト51に向けて付勢される。
The sizes of the
The
(Energizing Department)
The
この付勢部56aは、基台57と、基台57に一端が取り付けられた圧縮コイルばね58とで構成されている。この基台57は、定着部5の不図示の筐体もしくはフレームに取り付けられ、圧縮コイルばね58が、圧縮された状態で基台57と給電部材54aとの間に介挿されてなる。
なお、定着ベルト51の内側では、押圧ローラ52が、その外周面52aを定着ベルト51の内周面に接触して支持する支持部材として機能している。これにより、給電部材54aと押圧ローラ52との間で、定着ベルト51を挟み込むように構成している。ここでの圧縮コイルばね58による付勢方向Eは、押圧ローラ52の半径方向の中心G側に向かう方向となっており、できるだけ給電部材とベルトとの接触圧の偏りを無くして、給電部材の部分的な摩耗を防ぐようにしている。
The urging
Inside the fixing
また、ここでは、押圧ローラ52と定着ベルト51との接触においても、押圧ローラ52の弾性層522を定着ベルト51に弾性接触させており、これにより、できるだけ押圧ローラ52と定着ベルト51との接触圧の偏りを無くして、押圧ローラ52の定着ベルト51を支持する支持力を均一化するようにしている。
付勢部56bも同様に構成されている。よって、給電部材54bも、付勢部56bが有する圧縮コイルばねにより付勢されており、付勢された給電部材54bと押圧ローラ52との間で、定着ベルト51を挟み込むように構成している。
Here, also in the contact between the
The urging
図3(b)は、図3(a)の破線で囲んだ部分を拡大した図である。
図3(b)に示す、給電部材54aの電極層515aに摺接する摺接面S1は、定着ベルト51を挟んで押圧ローラ52の外周面52aに沿うように形成されている。具体的には、給電部材54aの摺接面S1の断面形状が、定着ベルト51の電極層515aが設けられた端部t1の厚みを考慮して、押圧ローラ52の外周面52aの断面形状と同心円状の円弧となるように形成されている。
FIG.3 (b) is the figure which expanded the part enclosed with the broken line of Fig.3 (a).
The sliding contact surface S1 that is in sliding contact with the
これにより、定着ベルト51の端部t1に、給電部材54aの摺接面S1を付勢部56aにより付勢して、摺接面S1と押圧ローラ52の外周面52aとの間に挟み込んだときに、摺接面S1と定着ベルト51との間、および定着ベルト51の摺接面S1に押圧された領域R1と外周面52aとの間に隙間が生じないようにしている。
このとき、押圧ローラ52の外周面52aの一部が、定着ベルト51に接触して接触面S2を構成しており、給電部材54aの摺接面S1は、この接触面S2の大きさよりも小さく、かつ付勢方向Eで見たときに、摺接面S1全体が接触面S2内に含まれた構成となっている。
Thus, when the sliding contact surface S1 of the
At this time, a part of the outer
これは、給電部材54aを定着ベルト51に押し付けたとき、定着ベルト51は、給電部材54aの摺接面S1に押圧された領域R1のみならず、その周辺の領域もベルト内側に弾性変形して押圧ローラ52の外周面52aに接触するためである。
このように、定着ベルト51の領域R1より広い範囲において、押圧ローラ52の接触面S2で支持されているため、定着ベルト51がその接触範囲内において内側方向に変形できなくなると共に、給電部材54aの摺接面全域において、給電部材54aの付勢による面圧(接触圧)を一定値以上とすることができる。
This is because when the
Thus, since the fixing
これにより、もし、定着ベルト51の表面に記録シートの紙粉や部品の磨耗粉などの異物が付着し堆積したとしても、従来のように定着ベルト51が部分的に内側方向に逃げて変形し、異物が給電部材54aと定着ベルト51の間に侵入するようなことがなくなる。
そして、異物の多くは給電部材54aの前側のエッジ部(給電部材54aの定着ベルト51の回動方向上流側の端面と摺接面S1とがなす交差部)により定着ベルト51から除去され、あるいは、当該エッジ部に溜まっていく。
As a result, even if foreign matter such as paper dust of the recording sheet or wear powder of parts adheres and accumulates on the surface of the fixing
Most of the foreign matter is removed from the fixing
図5は、給電部材54aと定着ベルト51との間に、異物が入り込むのを防止する仕組みについて説明するための模式図であり、(a)は、定着ベルト51の表面に異物Fが付着し堆積した状態を示し、(b)は、定着ベルト51の表面から異物Fが取り除かれた様子を示している。
図5(a)に示すように、定着ベルト51の表面に異物Fが付着したときには、定着ベルト51の回転に連れて異物Fが給電部材54aの前側端面541aに衝突する。
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a mechanism for preventing foreign matter from entering between the
As shown in FIG. 5A, when the foreign matter F adheres to the surface of the fixing
上述のように定着ベルト51の領域R1の全域が合押圧ローラ52の周面により支持されているので、定着ベルト51は異物による部分的な弾性変形が許容されず、給電部材54aと定着ベルト51との間には、異物Fが入り込むための余地がない。よって、異物Fは、給電部材54aと定着ベルト51との間に入り込むことができず、給電部材54aの前側端面541aにおけるエッジ部により加えられるせん断力により異物Fが定着ベルト51から引き剥がされて除去される(図5(b))。
As described above, since the entire region R1 of the fixing
なお、このような異物Fにかかるせん断力を効果的に作用させるため、図5(a)に示す給電部材54aの、定着ベルト51の回転方向上流側の端面541aと摺接面S1とで構成されるエッジ部Kの角度θ1は、90[°]以下が好ましい。
これは、先ず、角度θ1が90[°]未満の鋭角であれば、せん断力をエッジ部Kの先端に集中させることができるので、異物Fを剥ぎ取る効果を高めることができるからである。この場合、角度θ1が鋭くなればなるほど、この剥ぎ取る効果が高くなるので、例えば、図6(a)に示すように、図5(a)の角度θ1よりも鋭い角度θ2を有する給電部材114の場合には、図5(a)の給電部材54aよりも異物Fを剥ぎ取る効果が高い。
In order to effectively apply such a shearing force applied to the foreign matter F, the
This is because, first, if the angle θ1 is an acute angle of less than 90 [°], the shearing force can be concentrated on the tip of the edge portion K, so that the effect of removing the foreign matter F can be enhanced. In this case, as the angle θ1 becomes sharper, the effect of peeling off becomes higher. For example, as shown in FIG. 6A, the
また、角度θ1が90[°]であっても、図6(b)に示すように、せん断力Pが、異物Fに対し定着ベルト51の表面に接する接線L方向にのみ加わるので、図6(c)に示す角度θ3が90[°]超の鈍角の場合に、せん断力Pが給電部材124の上流側の端面124aに垂直な成分p1と平行な成分p2とに分散されてしまうのと比べて、異物Fを剥ぎ取る効果が高いからである。なお、90[°]超の鈍角の場合であっても、給電部材を付勢する付勢力の大きさや、給電部材および定着ベルトの仕様により、異物Fを剥ぎ取る効果を得ることができる。
<第2の実施の形態>
第2の実施の形態に係る定着部は、定着ベルトの内側に、押圧ローラ以外に支持部材を別途配置し、当該支持部材と給電部材との間で定着ベルトを挟み込む構成としている点において、第1の実施の形態とは相違する。
Even if the angle θ1 is 90 [°], as shown in FIG. 6B, the shearing force P is applied only in the direction of the tangent L that contacts the surface of the fixing
<Second Embodiment>
The fixing unit according to the second embodiment has a configuration in which a support member other than the pressure roller is separately arranged inside the fixing belt, and the fixing belt is sandwiched between the support member and the power supply member. This is different from the first embodiment.
その他の構成については基本的に第1の実施の形態の定着部5と同様である。したがって、上記相違点についてのみ説明し、その他の構成についての説明は省略する。また、第1の実施の形態の定着部5と同じ構成要素については、同じ符号を用いる。
図7(a)は、第2の実施の形態に係る定着部150の主要部の構成を示す図であって、定着部150が有する定着ベルト51の回転軸方向から見た模式側面図である。
Other configurations are basically the same as those of the fixing
FIG. 7A is a diagram illustrating a configuration of a main part of the fixing
図7(a)に示すように、定着部150は、定着ベルト51の内側に配された押圧ローラ152、支持部材153と、定着ベルト51の外側に配された加圧ローラ53、給電部材154、付勢部155とを有している。
押圧ローラ152の外径寸法は、定着ベルト51の内側に支持部材153を配するスペースを確保するため、第1の実施の形態の押圧ローラ52に比べて小さく設定されている。
As shown in FIG. 7A, the fixing
The outer diameter of the
支持部材153は、断面が円弧状の支持面153aを有し、支持面153aが定着ベルト51の内周面と摺接するように、不図示のフレームなどに支持されて上記確保されたスペースに配されている。支持面153aの湾曲は、定着ベルト51の内周面とほぼ同じ曲率のR形状になるように形成されており、その全面が定着ベルト51の内周面に摺接されている。
The
このような支持部材153は、例えば、断面半円状の本体部分と、本体部分の外側表面に形成された弾性層とで構成することができる。本体部分は、例えば、ポリフェニレンスルファイド、ポリイミド、液晶ポリマー等の樹脂、アルミ、鉄等の金属、セラミック等などの材料からなる。また、弾性層は、耐熱性および断熱性の高い、例えば、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の発泡弾性体などの材料からなる。なお、この弾性層の表面には、定着ベルト51との摩擦を低減するための低摩擦層を設けるのが望ましい。低摩擦層は、例えば、ガラスクロスの基材にPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)など耐熱性樹脂を被覆して形成することができ、また、多孔質のフッ素樹脂などの材料を用いて形成することができる。
Such a
なお、本実施の形態では、支持部材153の支持面153aが、定着ベルト51の内周面とほぼ同じ曲率のR形状からなる構成を示したが、これに限定するものではなく、支持面153aの曲率は、定着ベルト51、支持部材153等の仕様に応じて、適宜選択することができる。
給電部材154は、定着ベルト51を挟んで支持部材153の反対側に配され、付勢部155の有する圧縮コイルバネ158により付勢されて定着ベルト51に摺接されている。給電部材154の定着ベルト51に摺接する摺接面S11は、支持部材153の支持面153aに沿うように形成されている。
In the present embodiment, the
The
図7(b)は、付勢部155による付勢方向Eと平行な方向から見たときの、給電部材154の摺接面S11と支持部材153の支持面153aとの大きさおよび位置関係を説明する図である。図7(b)に示すように、給電部材154の摺接面S11は、支持部材153の支持面153a(摺接面)よりも小さく、かつ摺接面S11全体が支持面153aに含まれた構成となっている。
FIG. 7B shows the size and positional relationship between the sliding contact surface S11 of the
このように、本実施の形態では、給電部材154の摺接面S11を支持部材153の支持面153aに沿うように形成し、かつ定着ベルト51の給電部材154の摺接面S11に押圧された領域R2全体が支持部材153で支持されるようにして、給電部材154と支持部材153との間で定着ベルト51を挟み込む構成としているので、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
[変形例]
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。
As described above, in the present embodiment, the sliding contact surface S11 of the
[Modification]
As described above, the present invention has been described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the following modifications can be implemented.
(1)上記第1の実施の形態では、定着ベルト51を挟み込む押圧ローラ52が、定着ベルト51の内側に遊嵌された構成を示したが、これに限定するものではなく、例えば、押圧ローラ52が定着ベルト51の内側に絞まり嵌めされた構成としても構わない。
また、図8(a)に示すように、押圧ローラ52に代えて、定着ベルト51の内周面に摺接される円弧状の摺接面S21が設けられた長尺状の支持部材162を用いても構わない。この場合には、加圧ローラ53を、定着ベルト51を介して支持部材162に押圧することにより定着ニップ部Nを形成し、かつ定着ベルト51の給電部材54に押圧される領域全体が、支持部材162の摺接面S21で支持される構成とすることにより、上記第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
(1) In the first embodiment, the configuration in which the
Further, as shown in FIG. 8A, instead of the
(2)上記実施の形態では、定着ベルト51の抵抗発熱体層512に給電するための電極層515a,515bが、抵抗発熱体層512の外周面に設けられた構成を示したが、これに限定するものではなく、電極層が抵抗発熱体層の内周面に設けられた構成にしてもよい。この場合には、例えば、図8(b)に示すように、定着ベルト171の内側に給電部材174を配し、定着ベルト171の外側に支持部材173を配し、これら給電部材174と支持部材173との間で定着ベルト171を挟み込むように構成することにより、上記第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
(2) In the above embodiment, the
なお、この場合にも、給電部材174の摺接面S22を支持部材173の摺接面S23に沿うように形成し、かつ定着ベルト171の給電部材154の摺接面S11に押圧された領域全体が支持部材173の摺接面S22で支持されるようにしておく。また、この場合には、支持部材173の方を定ベルト51に向けて付勢する付勢部175が設けられている。
In this case as well, the entire area where the sliding contact surface S22 of the
(3)上記実施の形態では、定着ベルト51に、抵抗発熱体層512に給電するための電極層515a,515bが設けられた構成を示したが、これに限定するものではなく、例えば、定着ベルトに電極層を設けず、抵抗発熱体層に直接給電するようにしても構わない。
この場合には、抵抗発熱体層は、金属材料で構成される電極層と比べて、電気抵抗率が高いことから、給電部材の一部が離間しただけでも火花放電が発生するおそれがあるが、上記実施の形態のような構成を取ることにより、抵抗発熱体層と給電部材との間に隙間が生じるのを防止でき、火花放電が発生するのを防止することができる。よって、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
(3) In the above embodiment, the configuration in which the fixing
In this case, since the resistance heating element layer has a higher electrical resistivity than the electrode layer made of a metal material, there is a possibility that spark discharge may occur even if a part of the power supply member is separated. By adopting the configuration as in the above-described embodiment, it is possible to prevent a gap from being generated between the resistance heating element layer and the power feeding member, and it is possible to prevent the occurrence of spark discharge. Therefore, the same effect as the above embodiment can be obtained.
(4)上記実施の形態では、給電部材54a,54bを付勢する付勢部材として圧縮コイルバネ58を用いた構成を示したが、これに限定するものではなく、例えば、板バネを用いて付勢する構成としてもよい。
(5)上記実施の形態において、給電部材の大きさ、形状、配置等を限定するものではない。給電部材の定着ベルトに摺接する摺接面の形状が、上記実施の形態で示したように構成されていればよく、給電部材の大きさ、形状、配置等は、定着部の仕様に応じて、適宜選択することができる。
(4) In the above embodiment, the configuration in which the
(5) In the said embodiment, the magnitude | size, shape, arrangement | positioning, etc. of an electric power feeding member are not limited. The shape of the slidable contact surface that contacts the fixing belt of the power supply member only needs to be configured as shown in the above embodiment, and the size, shape, arrangement, and the like of the power supply member depend on the specifications of the fixing unit. Can be appropriately selected.
(6)上記実施の形態では、給電部材の摺接面が、押圧ローラの接触面または支持部材の摺接面よりも小さい構成を示したが、同じ大きさであってもよい。給電部材の摺接面の大きさが押圧ローラの接触面または支持部材の摺接面よりも大きくなければよく、かつ、給電部材を付勢する方向と平行な方向から見たときに、給電部材の摺接面全体が押圧ローラの接触面または支持部材の摺接面内に含まれていればよい。なお、ここでの「面内に含まれている」とは、言い換えると、面からはみ出していないことを意味している。 (6) Although the sliding contact surface of the power supply member is smaller than the contact surface of the pressing roller or the sliding contact surface of the support member in the above embodiment, the same size may be used. The size of the slidable contact surface of the power supply member should not be larger than the contact surface of the pressure roller or the slidable contact surface of the support member, and when viewed from a direction parallel to the direction of urging the power supply member, It is sufficient that the entire sliding contact surface is included in the contact surface of the pressing roller or the sliding contact surface of the support member. Here, “included in the plane” means, in other words, not protruding from the plane.
(7)上記実施の形態では、定着ベルト51が、絶縁層、抵抗発熱体層、弾性層および離型層がこの順で積層された積層構造を有する構成を示したが、これに限定するものではなく、定着部の仕様に応じて、定着ベルトの構成を適宜選択することができる。
(8)上記実施の形態では、画像形成装置として、タンデム型フルカラープリンタを用いて説明したが、本発明の適用範囲は、これに限らず、抵抗発熱体を用いた定着部を有する複写機、ファクシミリ装置、プリンタなどに適用することができる。
(7) In the above embodiment, the fixing
(8) In the above embodiment, a tandem full-color printer has been described as the image forming apparatus. However, the scope of the present invention is not limited to this, and a copying machine having a fixing unit using a resistance heating element, The present invention can be applied to a facsimile machine, a printer, and the like.
また、上記実施の形態及び変形例の内容は、可能な限り組み合わせても構わない。 Further, the contents of the above-described embodiment and modification examples may be combined as much as possible.
本発明は、定着装置および当該定着装置を用いた画像形成装置に関し、特に、抵抗発熱体層を含むベルトを用いた定着装置において、当該ベルトの劣化を防ぐ技術として利用できる。 The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus using the fixing device, and particularly to a fixing device using a belt including a resistance heating element layer, and can be used as a technique for preventing deterioration of the belt.
1 プリンタ
3 画像プロセス部
3 作像部
4 給紙部
5 定着部
10 光学部
11 中間転写ベルト
12 駆動ローラ
13 従動ローラ
31 感光体ドラム
32 帯電器
33 現像器
34 一次転写ローラ
35 クリーナ
41 給紙カセット
42 ローラ
43 搬送路
44 タイミングローラ対
45 二次転写ローラ
46 二次転写位置
51 定着ベルト
52 押圧ローラ
53 加圧ローラ
54 給電部材
54a,54b 給電部材
56a,56b 付勢部
58 圧縮コイルバネ
114,124,154,174 給電部材
153,162,173 支持部材
153a 支持面(摺接面)
155 付勢部
158 圧縮コイルバネ
500 電源
511 絶縁層
512 抵抗発熱体層
513 弾性層
514 離型層
515a,515b 電極層
541a,124a 端面(給電部材の上流側の端面)
S1 摺接面(給電部材の摺接面)
S2 接触面(押圧ローラの接触面)
S11,S22 摺接面(給電部材の摺接面)
S21,S23 摺接面(支持部材の摺接面)
DESCRIPTION OF
155 Energizing
S1 sliding surface (sliding surface of the power feeding member)
S2 Contact surface (contact surface of the pressure roller)
S11, S22 Sliding contact surface (sliding contact surface of power supply member)
S21, S23 Sliding contact surface (sliding contact surface of support member)
Claims (6)
外部電源に電気的に接続され、前記ベルトの周面の両端部に周方向に亘って延びる環状の電極層に摺接して給電する給電部材と、
前記ベルトを挟んで前記給電部材の反対側に配設され、ベルトに接触して支持する支持部材と、
当該給電部材と支持部材のうち少なくとも一方の部材を他方の部材に向けて付勢する付勢手段とを備え、
ベルトの回転軸と直交する断面において、前記給電部材の前記ベルトの電極層に摺接する摺接面の断面形状が、前記支持部材の前記ベルトとの接触面の断面形状と同心円状の円弧となるように形成されているとともに、前記給電部材の前記ベルトの回転方向上流側の端面と前記摺接面とで構成されるエッジ部の角度は、90°未満であり、
かつ、前記付勢手段による付勢方向と平行な方向から見たときに、前記給電部材の摺接面が、前記支持部材の接触面内に含まれるように、前記給電部材と支持部材の形状と大きさが決定されている
ことを特徴とする定着装置。 A pressure member is pressed against the circumferential surface of an endless belt that rotates and includes a resistance heating element layer to form a nip portion, and a recording sheet on which an unfixed image is formed is passed through the nip portion and heated. A fixing device for fixing,
A power supply member that is electrically connected to an external power source and that slidably contacts an annular electrode layer extending in the circumferential direction at both ends of the peripheral surface of the belt;
A support member disposed on the opposite side of the power feeding member across the belt, and supporting the belt in contact with the belt;
A biasing means for biasing at least one of the power supply member and the support member toward the other member;
In a cross section perpendicular to the rotation axis of the belt, the sectional shape of the sliding contact sliding surface on the electrode layer of the belt of the feeding member, the cross-sectional shape and concentric arc of contact surface with the belt of the supporting member And the angle of the edge portion constituted by the end surface on the upstream side in the rotation direction of the belt of the power feeding member and the sliding contact surface is less than 90 °,
And when viewed from a direction parallel to the urging direction by the urging means, the shape of the power supply member and the support member is such that the sliding contact surface of the power supply member is included in the contact surface of the support member. A fixing device characterized in that the size is determined.
ことを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 The fixing device according to claim 1 , wherein a cross-sectional shape of the contact surface of the support member is an R shape in a cross section orthogonal to the rotation axis of the belt.
前記給電部材を、ベルトの回転軌道外側から当該ベルトを介して前記押圧ローラの周面に向けて押圧することにより、前記押圧ローラが、前記支持部材を兼ねるように構成されている
ことを特徴とする請求項1または2に記載の定着装置。 A pressure roller that is pressed by the pressure member via the belt is disposed inside the rotation path of the belt,
The pressing roller is configured to serve also as the support member by pressing the power feeding member from the outer side of the rotating track of the belt toward the peripheral surface of the pressing roller via the belt. The fixing device according to claim 1 or 2 .
ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の定着装置。 The fixing device according to any one of the belt portions in contact of the support member, claims 1 to 3, characterized in that it is formed of an elastic body.
ことを特徴とする請求項4に記載の定着装置。 The fixing device according to claim 4 , wherein the elastic body is a foam.
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