KR20110084819A

KR20110084819A - 정착용 부재, 정착 장치, 및 화상 형성 장치

Info

Publication number: KR20110084819A
Application number: KR1020100085282A
Authority: KR
Inventors: 준 기무라; 시게히토 안도
Original assignee: 후지제롯쿠스 가부시끼가이샤
Priority date: 2010-01-18
Filing date: 2010-09-01
Publication date: 2011-07-26
Also published as: US20110176844A1; CN102129196A; KR101436038B1; US8620202B2; CN102129196B; JP2011145621A

Abstract

가압 상태에서 사용되는 정착용 부재로서, 회전되는 기재와, 상기 기재의 외주에 형성된 탄성층과, 상기 탄성층의 외주에 형성된 표면층을 갖고, 상기 탄성층의 축방향의 단부면은, 축방향의 길이가 상기 표면층 측보다 상기 기재 측에서 길어지도록 경사지는 동시에 축방향으로 노출된 경사부를 갖는 정착용 부재가 제공된다.

Description

정착용 부재, 정착 장치, 및 화상 형성 장치{FIXING MEMBER, FIXING DEVICE AND IMAGE FORMING DEVICE}

본 발명은, 정착용 부재, 정착 장치, 및 화상 형성 장치에 관한 것이다.

일본국 특개평5-6120호는, 금속 코어 상에 형성된 탄성층과, 탄성층 상에 형성된 표면 절연층을 갖는 정착 장치용의 가압 롤이 기재되어 있다. 이 가압 롤은, 금속 코어의 축방향에서 표면 절연층의 길이가 탄성층의 길이보다 길게 되어 있다.

일본국 특개2005-70272호는, 금속 코어 상에 형성된 탄성층과, 탄성층 상에 형성된 이형층(離型層)을 갖는 정착 롤이 기재되어 있다. 이 정착 롤의 금속 코어는, 양 단부에 축방향 외측을 향해서 서서히 직경이 축소하는 견부(肩部)가 형성되고 있고, 탄성층의 단부가 금속 코어의 견부까지 연장해 있다. 또한, 이형층의 양 단부는, 탄성층의 단부를 덮어서 금속 코어의 견부까지 연장해 있다.

본 발명은, 정착용 부재의 기재(基材) 상에 형성된 탄성층의 단부로의 응력 집중을 억제하고, 정착용 부재의 탄성층이 표면층보다 직경 방향 외측으로 돌출하는 변형을 억제하는 한편, 정착 장치 및 화상 형성 장치를 장기간 사용할 수 있도록 하는 것을 과제로 한다.

본 발명의 제 1 태양은, 가압 상태에서 사용되는 정착용 부재로서, 회전되는 기재와, 상기 기재의 외주에 형성된 탄성층과, 상기 탄성층의 외주에 형성되고 상기 탄성층에 비해 탄성률이 높은 표면층을 갖고, 상기 탄성층의 축방향의 단부면은, 축방향의 길이가 상기 표면층 측보다 상기 기재 측에서 길어지도록 경사지는 동시에 축방향으로 노출된 경사부를 갖는 정착용 부재를 제공한다.

본 발명의 제 2 태양은, 상기 표면층은 상기 탄성층보다 축방향으로 튀어나오고, 또한 상기 표면층의 단부가 상기 탄성층의 단부면과 떨어져서 배치되어 있는, 제 1 태양의 정착용 부재를 제공한다.

본 발명의 제 3 태양은, 상기 경사부는, 상기 기재의 외주면에 대한 경사각(θ)이 0°＜θ＜90°인 면을 갖는, 제 1 태양의 정착용 부재를 제공한다.

본 발명의 제 4 태양은, 상기 경사부는, 상기 기재의 외주면에 대한 경사각(θ)이 30°≤θ≤60°인 면을 갖는, 제 1 태양의 정착용 부재를 제공한다.

본 발명의 제 5 태양은, 상기 경사부는, 상기 기재의 외주면에 대한 경사각(θ)이 30°≤θ≤50°인 면을 갖는, 제 1 태양의 정착용 부재를 제공한다.

본 발명의 제 6 태양은, 상기 경사부는, 상기 기재의 외주면에 대한 경사각이 90°인 면을 더 갖는, 제 1 태양의 정착용 부재를 제공한다.

본 발명의 제 7 태양은, 상기 표면층은, 축방향으로 튀어나온 부분에서 직경이 작아지는, 제 2 태양의 정착용 부재를 제공한다.

본 발명의 제 8 태양은, 상기 표면층의, 상기 탄성층보다 축방향으로 튀어나온 부분의 길이는, 1㎜ 이상 10㎜ 이하인, 제 2 태양의 정착용 부재를 제공한다.

본 발명의 제 9 태양의 정착 장치는, 기록 매체 상의 현상제를 가열하는 가열부와, 가열되는 현상제를 가압하는 가압부를 갖는 정착 장치로서, 제 1 또는 제 2 태양의 정착용 부재가, 상기 가열부 및 상기 가압부의 적어도 한쪽에 설치되어 있다.

본 발명의 제 10 태양은, 상기 정착용 부재가 가압 롤로서 상기 가압부에 설치된, 제 9 태양의 정착 장치를 제공한다.

본 발명의 제 11 태양은, 상기 정착용 부재가 정착 롤로서 상기 가열부에 설치된, 제 9 태양의 정착 장치를 제공한다.

본 발명의 제 12 태양은, 상기 정착용 부재가 가압 벨트로서 상기 가압부에 설치된, 제 9 태양의 정착 장치를 제공한다.

본 발명의 제 13 태양은, 상기 정착용 부재가 가압 벨트로서 상기 가열부에 설치된, 제 9 태양의 정착 장치를 제공한다.

본 발명의 제 14 태양의 화상 형성 장치는, 제 9 태양의 정착 장치와, 상기 정착 장치에 반송되는 기록 매체에 현상제에 의해 화상을 형성하는 화상 형성부를 갖는다.

본 발명의 제 1 태양에 따르면, 축방향의 길이가 표면층 측보다 기재 측에서 길어지도록 탄성층의 단부면이 경사를 갖지 않는 것에 비해, 기재 상에 형성된 탄성층의 단부로의 응력 집중을 억제할 수 있다.

본 발명의 제 2 내지 제 8 태양에 따르면, 표면층이 탄성층보다 축방향으로 튀어나오지 않고, 또한 표면층의 단부가 탄성층의 단부면과 떨어져서 배치되어 있지 않은 것에 비해, 탄성층이 표면층보다 직경 방향 외측으로 돌출하는 변형을 억제할 수 있다.

본 발명의 제 9 내지 제 13 태양에 따르면, 축방향의 길이가 표면층 측보다 기재 측에서 길어지도록 탄성층의 단부면이 경사를 갖지 않는 정착용 부재를 갖는 구성에 비해, 장기간 사용할 수 있다.

본 발명의 제 14 태양에 따르면, 축방향의 길이가 표면층 측보다 기재 측에서 길어지도록 탄성층의 단부면이 경사를 갖지 않는 정착용 부재를 갖는 구성에 비해, 장기간 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 화상 형성 장치의 전체도.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 정착 장치의 구성도.
도 3a는 본 발명의 실시형태에 따른 가압 롤의 단면도.
도 3b는 본 발명의 실시형태에 따른 가압 롤의 부분 단면도.
도 4a는 비교예의 가압 롤의 변형 상태를 나타내는 단면도.
도 4b는 비교예의 가압 롤의 변형 상태를 나타내는 단면도.
도 5a는 본 발명의 실시형태에 따른 가압 롤의 변형 상태를 나타내는 단면도.
도 5b는 본 발명의 실시형태에 따른 가압 롤의 변형 상태를 나타내는 단면도.
도 6a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가압 롤의 부분 단면도.
도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가압 롤의 부분 단면도.
도 6c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가압 롤의 부분 단면도.

본 발명의 실시형태에 따른 정착용 부재, 정착 장치, 및 화상 형성 장치의 일례에 대해서 설명한다.

도 1에는 화상 형성 장치(10)가 나타나 있다. 화상 형성 장치(10)는, 화상 형성 장치(10)의 본체를 구성하는 케이싱(12) 내에, 옐로(Y), 마젠타(M), 시안(C),및 블랙(K)의 각 토너(현상제)에 대응한 광빔(16)을 출사하는 광주사 장치(14Y, 14M, 14C, 14K)가 고정되어 있다. 또한, 광주사 장치(14K)에 인접하는 위치(도면의 좌측)에, 화상 형성 장치(10)의 각 부의 동작을 제어하는 제어부(70)가 설치되어 있다. 또한, 이후의 설명에서는, Y, M, C, K를 구별할 필요가 있을 경우에는, 숫자의 뒤에 Y, M, C, K 중 어느 하나의 영자를 첨부해서 설명하고, 동일한 구성으로 Y, M, C, K를 구별할 필요가 없을 경우에는, Y, M, C, K의 기재를 생략한다.

광주사 장치(14)는, 광원으로부터 출사된 광빔을 도시하지 않은 회전 다면경(폴리곤 미러)에 의해 주사하는 동시에, 반사 미러를 포함하는 복수의 광학 부품에서 반사해서, 각 토너에 대응한 광빔(16)을 출사하는 구성으로 되어 있다. 또한, 광주사 장치(14)의 하방(下方) 측에는, 각 광주사 장치(14)와 대응해서 각 감광체(18)가 설치되어 있다.

감광체(18)는, 도시하지 않은 모터 및 기어로 이루어지는 구동부에 의해, 화살표 A 방향(도면의 시계 회전 방향)으로 회전하게 되어 있고, 광주사 장치(14)로부터 출사된 광빔(16)이 각각 대응하는 감광체(18)에 안내되게 되어 있다. 여기서, 감광체(18)의 표면(외주면)과 대향하는 부위에서 회전 방향(화살표 A 방향)의 상류 측에는, 감광체(18)의 표면을 대전하는 대전기(20)가 설치되어 있다.

또한, 감광체(18)의 회전 방향에서 대전기(20)보다 하류 측에는, 대전기(20)에 의한 대전 및 광주사 장치(14)에 의한 노광에 의해 형성된 감광체(18) 상의 정전 잠상을 각 토너로 현상하는 현상기(22)가 설치되어 있다. 그리고, 감광체(18)의 회전 방향에서 현상기(22)보다 하류 측에는, 현상기(22)에 의해 현상된 토너상(toner image)이 일차 전사되는 중간 전사 벨트(28)가 배치되어 있다. 중간 전사 벨트(28)는, 일례로서, 폴리이미드 또는 폴리아미드와 같은 수지에 카본 블랙(carbon black) 등의 대전 방지제를 적당량 함유시킨 필름 형상의 무단(無端) 벨트로 구성되어 있다.

또한, 감광체(18)와 중간 전사 벨트(28)가 대향하는 위치에서 중간 전사 벨트(28)의 내측에는, 감광체(18) 상에 형성된 토너상을 중간 전사 벨트(28)에 전사하는 일차 전사 롤(24)이 배치되어 있다. 이 일차 전사 롤(24)에 의해, 감광체(18)로부터 중간 전사 벨트(28)에 일차 전사를 행하는 일차 전사부(25)가 구성되어 있다.

일차 전사 롤(24)은, 도시하지 않은 샤프트와, 샤프트의 주위에 고착된 탄성층으로서의 스폰지층을 갖고 있다. 샤프트는, 일례로서, 철, ＳＵＳ와 같은 금속으로 구성된 원주봉(圓柱棒)이며, 스폰지층은, 일례로서, 카본 블랙(도전제)을 배합한 고무로 형성되어 있다.

또한, 일차 전사 롤(24)은, 중간 전사 벨트(28)를 사이에 끼워서 감광체(18)에 접촉되어 있고, 도시하지 않은 전압 인가부에 의해, 각 토너의 대전 극성과 역극성의 전압이 인가되게 되어 있다. 이것에 의해, 감광체(18Y, 18M, 18C, 18K) 상의 토너상이 중간 전사 벨트(28)에 순차, 정전 흡인되고, 중간 전사 벨트(28) 상에서 중첩된 토너상이 형성되게 되어 있다. 한편, 감광체(18)의 회전 방향에서 일차 전사 롤(24)보다 하류 측에는, 감광체(18) 상의 일차 전사 후의 잔류 토너를 제거하는 클리너(26)가 설치되어 있다.

한편, 중간 전사 벨트(28)의 내측에는, 모터(도시 생략)에 의해 구동되고 중간 전사 벨트(28)를 이동시키는 구동 롤(30)과, 각 감광체(18Y, 18M, 18C, 18K)의 배치 방향을 따라 대략 직선 형상으로 연장되고, 중간 전사 벨트(28)를 지지하는 지지 롤(32)이 설치되어 있다. 이 구성에 의해, 중간 전사 벨트(28)는, 화살표 B 방향으로 순환 이동되게 되어 있다.

또한, 중간 전사 벨트(28)의 내측에는, 중간 전사 벨트(28)에 대하여 장력을 부여하는 동시에 중간 전사 벨트(28)의 사행(蛇行)을 방지하는 보조 롤(34)이 설치되어 있다. 또한, 중간 전사 벨트(28)의 이동 방향 하류 측에는, 중간 전사 벨트(28) 상의 토너상을 기록 용지(P) 상에 전사하는 이차 전사부(42)가 설치되어 있다.

이차 전사부(42)는, 중간 전사 벨트(28)의 토너상 유지면 측에 배치되는 이차 전사 롤(38)과, 중간 전사 벨트(28)의 이면 측에 배치된 지지 롤(36)에 의해 구성되어 있다. 이차 전사 롤(38)은, 일차 전사 롤(24)과 동일한 층 구성 및 재질로 되어 있다. 또한, 이차 전사 롤(38)은, 지지 롤(36)과의 사이에 중간 전사 벨트(28)를 끼우도록 지지 롤(36)을 향해서 접촉 배치되어 있다.

지지 롤(36)은, 이차 전사 롤(38)의 대향 전극을 형성하고 있고, 지지 롤(36)과 접촉 배치된 금속제의 급전 롤(40)을 통해서 이차 전사 바이어스가 인가되게 되어 있다. 여기서, 이차 전사 롤(38)은, 접지되는 동시에 지지 롤(36)과의 사이에 이차 전사 바이어스가 인가됨으로써, 이차 전사부(42)에 반송되는 기록 용지(P) 상에 중간 전사 벨트(28) 상의 토너상을 이차 전사하게 되어 있다.

중간 전사 벨트(28)의 이동 방향에 있어서의 이차 전사부(42)보다 하류 측에는, 이차 전사 후의 중간 전사 벨트(28) 상의 잔류 토너나 지분(紙粉)을 제거하는 중간 전사 벨트 클리너(46)가, 중간 전사 벨트(28)에 대하여 접리(接離) 가능하게 설치되어 있다. 중간 전사 벨트 클리너(46)에 있어서의 중간 전사 벨트(28)의 내측에는, 지지 롤(44)이 설치되어 있다. 그리고, 중간 전사 벨트(28)의 이동 방향에 있어서의 일차 전사 롤(24Y)보다 상류 측이며 또한 중간 전사 벨트(28)의 내측의 위치에는, 각 토너에 의한 화상 형성 타이밍을 맞추기 위한 기준 신호를 발생하는 위치 센서(48)가 설치되어 있다.

위치 센서(48)는, 중간 전사 벨트(28)의 뒷쪽에 설치된 검출용 마크(도시 생략)로부터의 반사광을 검지해서 기준 신호를 발생하게 되어 있다. 이 기준 신호에 의거하여, 전술한 제어부(70)가 화상 형성 장치(10)의 각 부를 동작시켜서, 화상 형성을 개시하게 되어 있다. 또한, 일차 전사 롤(24K)의 하류 측에서 중간 전사 벨트(28)의 외측에는, 화질 조정을 행하기 위한 화상 농도 센서(43)가 설치되어 있다.

한편, 화상 형성 장치(10)의 하방 측에는, 기록 용지(P)를 수납하는 용지 수납부(50)가 설치되어 있다. 용지 수납부(50)의 한쪽 끝(기록 용지(P)의 송출측)에는, 기록 용지(P)를 설정된 타이밍에 송출해서 반송하는 송출 롤(52)이 설치되어 있다. 송출 롤(52)의 상방(上方)에는, 모터 및 기어를 포함하는 구동부(도시 생략)에 의해 회전 구동되고, 송출 롤(52)에 의해 송출된 기록 용지(P)를 이차 전사부(42)에 반송하는 복수의 반송 롤(54, 56)이 설치되어 있다. 또한, 기록 용지(P)의 반송 방향에 있어서의 반송 롤(56)의 하류 측에는, 기록 용지(P)를 이차 전사부(42)에 보내는 반송부(58)가 설치되어 있다.

이차 전사부(42)에 있어서의 기록 용지(P)의 송출 방향에는, 토너상의 이차 전사가 종료한 기록 용지(P)를 후술하는 정착 장치(100)에 반송하는 반송 벨트(60)가 설치되어 있다. 반송 벨트(60)는, 지지 롤(57), 구동 롤(59), 및 도시하지 않은 모터 및 기어를 갖는 구동부에 의해, 순환 이동 가능하게 설치되어 있다. 정착 장치(100)의 입구 측에는, 기록 용지(P)를 정착 장치(100)에 안내하는 가이드(62)가 설치되어 있다. 또한, 정착 장치(100)의 출구 측에는, 화상 형성 장치(10)의 케이싱(12)에 고정된 용지 집적부(64)가 설치되어 있다.

다음에, 정착 장치(100)에 대해서 설명한다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 정착 장치(100)는, 기록 용지(P)가 진입하는 개구부(106A)와, 기록 용지(P)가 배출되는 개구부(106B)가 형성된 케이싱(106)을 갖고 있다. 그리고, 케이싱(106)의 내부 상방에는, 화살표 D 방향(도면의 반시계 회전 방향)으로 회전 가능하게 지지된 정착 롤(102)이 설치되어 있고, 케이싱(106)의 내부 하방에는, 화살표 E 방향(도면의 시계 회전 방향)으로 회전 가능하게 지지된 정착용 부재의 일례로서의 가압 롤(104)이 설치되어 있다. 정착 롤(102)과 가압 롤(104)은, 축방향이 정렬되고 외주면이 접촉해서 접촉부(N)(닙부(nipping portion))를 형성하고 있다.

정착 롤(102)은, 내측으로부터 외측을 향해서 금속 코어(108), 탄성층(110), 및 표면층(112)이 이 순서로 적층되어 일체가 된 구성으로 되어 있고, 일례로서, 금속 코어(108)가 알루미늄제(製)의 원통 형상의 부재, 탄성층(110)이 실리콘 고무제, 표면층(112)이 불소 수지제로 되어 있다. 또한, 금속 코어(108)의 내측에는, 제어부(70)(도 1 참조)에 의해 통전되어 발열하는 할로겐 히터(114)가 설치되어 있다. 또한, 접촉부(N)의 기록 용지(P)의 배출 측이며 또한 정착 롤(102)의 외주면에 가까운 장소에는, 정착 롤(102)의 외주면으로부터 기록 용지(P)를 떼어 놓기 위한 판(板) 형상의 분리 부재(122)가 설치되어 있다.

한편, 가압 롤(104)은, 내측으로부터 외측을 향해서 기재의 일례로서의 금속 코어(116), 탄성층(118), 및 표면층(120)이 이 순서로 적층되어 일체가 된 구성으로 되어 있다.

금속 코어(116)는, 일례로서, 알루미늄제의 원통 형상의 부재로 구성되어 있다. 또한, 금속 코어(116)의 다른 예로서, 철, ＳＵＳ 등의 금속을 사용해도 된다. 또한, 비금속 재료를 사용해도 되고, 예를 들면, 폴리페닐렌설파이드, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리아미드, 액정 폴리머 등의 내열성을 갖는 수지나, 그들 수지에 유리 섬유 등을 첨가해서 강화한 재료를 사용해도 된다.

탄성층(118)은, 금속 코어(116) 상에 형성되는 동시에 금속 코어(116)에 접착되어 있고, 듀로미터 경도 A10 이상이며 A50 이하(JIS K6253)인 실리콘 고무, 불소 고무 등의 재료, 그 밖에 JIS K6262에 정해진 압축 영구 변형 성능이 작은 재료, JIS K6255에 정해진 반발 탄성률이 큰 재료가 사용되고, 일례로서, 실리콘 고무를 사용하고 있다.

표면층(120)은, 탄성층(118) 상에 형성되는 동시에 탄성층(118)에 접착되어 있고, 일례로서, 카본을 함유하는 불소 수지로 형성되어 있다. 또한, 표면층(120)은, 탄성층(118)에 비해 10배 이상 탄성률이 높게 되어 있다. 한편, 표면층(120)에 포함되는 카본으로서는, 켓첸 블랙(Ketjen Black), 아세틸렌 블랙 등의 카본 블랙이 바람직하다. 표면층(120)에는, 또한 다른 도전제를 함유하고 있어도 된다. 다른 도전제의 일례로서는, 알루미늄이나 니켈 등의 금속, 산화 주석 등의 산화 금속 화합물, 티탄산 칼륨 등이 있다. 한편, 표면층(120)의 체적 저항치로서는, 4 logΩ㎝ 이상 10 logΩ㎝ 이하인 것이 바람직하고, 4 logΩ㎝ 이상 7 logΩ㎝ 이하인 것이 더 바람직하다. 이 범위 내에 있으면, 표면층(120)의 상기 도전성을 확보할 수 있고, 대전에 의한 문제가 발생하기 어려워, 가압 롤(104)의 내구성이 양호해진다. 체적 저항치는, 이중 링 전극법(two-ring electrode method)을 이용해서 측정한다.

여기서, 탄성층(118)의 두께는, 일례로서 10㎜ 이상 15㎜ 이하로 설정되고, 여기서는 10㎜로 되어 있다. 또한, 표면층(120)의 두께는, 일례로서 50㎛ 이상 150㎛ 이하로 설정되고, 여기서는 100㎛로 되어 있다. 한편, 탄성층(118)의 두께가 10㎜ 이상으로 되어 있는 것은, 화상 형성 장치(10)의 고속화 대응으로 각 토너에 주는 열량을 단시간에 확보하기 위해서 접촉부(N)의 폭을 크게 할 필요가 있고, 탄성층(118)의 변형량을 크게 하는 것이 필요하기 때문이다. 또한, 접촉부(N)를 형성하기 위해서, 탄성층(118)은, 일례로서, 직경 방향으로 10% 내지 20% 변형된다.

도 3a에는, 가압 롤(104)의 축방향(화살표 X 방향)의 단면이 나타나 있다. 여기서, 이점쇄선으로 표시한 정착 롤(102)의 축방향의 길이(탄성층(110)(도 2 참조)의 축방향 길이)를 L1이라고 하고, 가압 롤(104)의 축방향의 길이(금속 코어(116), 탄성층(118), 및 표면층(120)의 3층이 적층된 부분의 축방향의 길이)를 L2라고 하면, L1>L2로 되어 있다.

도 3b에는, 도 3a의 가압 롤(104)의 일단부의 단면 영역(G)의 확대도가 나타나 있다. 탄성층(118)의 양 단부에는, 축방향의 길이가 표면층(120) 측보다 금속 코어(116) 측에서 길어지도록 경사진 경사부 및 단부면의 일례로서의 경사 단부면(124)이 형성되어 있고, 금속 코어(116)의 외주면(116A)에 대한 방향의 경사각이 θ(0°＜θ＜90°）로 되어 있다. 그리고, 경사 단부면(124)은 노출해 있다.

한편, 각 경사 단부면 또는 각 경사 단부면의 연장면과, 금속 코어가 교차하는 각도를 경사각(θ)이라고 정의한다. 경사각(θ)은 0°＜θ＜90°이며, 바람직하게는 0°＜θ＜60°, 더 바람직하게는 30°＜θ＜50°이다.

또한, 표면층(120)의 단부는, 탄성층(118)과의 밀착 부위에 있어서 탄성층(118)보다 축방향으로 길이 L3으로 튀어나와 돌출부(120A)로 되어 있고, 돌출부(120A)는, 탄성층(118)의 경사 단부면(124)과 이간 배치되어 있다. 한편, 돌출부(120A)의 길이 L3은, 1㎜ 이상 10㎜ 이하인 것이 바람직하다. 이것은, 돌출부(120A)의 길이 L3이 1㎜보다 작을 경우에는, 탄성층(118)과 정착 롤(102)이 접촉하기 쉽고, 또한, 10㎜보다 클 경우에는, 돌출부(120A)가 탄성층(118)의 뒷받침을 수반하지 않으므로, 돌출부(120A) 자체로 자세(형상)를 유지할 수 없을 가능성이 있기 때문이다.

다음에, 본 발명의 실시형태의 작용에 대해서 설명한다.

우선, 화상 형성 장치(10)의 화상 형성 공정에 대해서 설명한다.

도시하지 않은 화상 판독 장치나 퍼스널 컴퓨터로부터 출력된 화상 데이터가, 도시하지 않은 화상 처리 장치에 의해 화상 처리가 실시된다. 화상 처리가 실시된 화상 데이터는, Y, M, C, K의 4색의 색재 계조 데이터로 변환되어, 광주사 장치(14Y, 14M, 14C, 14K)에 각각 출력된다.

광주사 장치(14Y, 14M, 14C, 14K)에서는, 입력된 색재 계조 데이터에 따라 광빔(16Y, 16M, 16C, 16K)을 각 감광체(18Y, 18M, 18C, 18K)에 조사한다. 감광체(18Y, 18M, 18C, 18K)는, 미리 대전기(20Y, 20M, 20C, 20K)에 의해 표면이 대전되어 있고, 광빔(16Y, 16M, 16C, 16K)에 의해 표면이 노광되어 정전 잠상이 형성된다. 형성된 정전 잠상은, 현상기(22Y, 22M, 22C, 22K)에 의해, Y, M, C, K의 각 색의 토너상으로서 현상된다.

계속해서, 감광체(18Y, 18M, 18C, 18K) 상에 형성된 토너상은, 일차 전사부(25)에 있어서 중간 전사 벨트(28) 상에 전사된다. 이 전사는, 일차 전사 롤(24Y, 24M, 24C, 24K)에 의해 중간 전사 벨트(28)에 대하여 토너의 대전 극성(일례로서 마이너스 극성)과 역극성의 전압(일차 전사 바이어스)이 부가되어, 토너상을 중간 전사 벨트(28)의 표면에 순차 포개는 것으로 행해진다. 그리고, 토너상은, 중간 전사 벨트(28)에 의해 이차 전사부(42)에 반송된다.

한편, 토너상이 이차 전사부(42)에 반송되는 타이밍에 맞춰서 송출 롤(52)이 회전하고, 용지 수납부(50)로부터 설정된 크기의 기록 용지(P)가 송출된다. 그리고, 송출 롤(52)에 의해 송출된 기록 용지(P)는, 반송 롤(54, 56)에 의해 반송되고, 반송부(58)를 거쳐서 이차 전사부(42)에 도달한다. 이 이차 전사부(42)에 도달하기 전에 기록 용지(P)는 일단 정지되고, 토너상이 유지된 중간 전사 벨트(28)의 이동 타이밍에 맞춰서 위치 맞춤 롤(도시 생략)이 회전함으로써, 기록 용지(P)의 위치와 토너상의 위치의 위치맞춤이 행해진다.

이차 전사부(42)에서는, 중간 전사 벨트(28)를 통해서, 이차 전사 롤(38)이 지지 롤(36)에 가압되어 있다. 여기서, 토너상의 반송에 맞춰서 반송된 기록 용지(P)는, 중간 전사 벨트(28)와 이차 전사 롤(38)의 사이에 끼워진다. 또한, 이 때, 급전 롤(40)로부터 지지 롤(36)에 이차 전사 바이어스가 인가되어 전사 전계가 형성된다. 그리고, 중간 전사 벨트(28) 상에 유지된 미정착 토너상은, 이차 전사 롤(38)과 지지 롤(36)에 의해 가압되어, 기록 용지(P) 상에 일괄해서 정전 전사된다.

계속해서, 토너상이 전사된 기록 용지(P)는, 중간 전사 벨트(28)로부터 박리된 상태로 반송 벨트(60)에 반송되어, 정착 장치(100)까지 더 반송된다. 그리고, 정착 장치(100)에 반송된 기록 용지(P) 상의 미정착 토너상은, 정착 장치(100)의 접촉부(N)에서 가열 및 가압에 의해 기록 용지(P) 상에 정착된다. 정착 후의 기록 용지(P)는, 화살표 C 방향으로 배출되어, 용지 집적부(64)에 집적된다. 한편, 기록 용지(P)로의 전사가 종료한 후, 중간 전사 벨트(28) 상에 남은 잔류 토너는, 중간 전사 벨트(28)의 회전 이동에 따라 중간 전사 벨트 클리너(46)까지 반송되고, 중간 전사 벨트(28) 상에서 제거된다. 이렇게 하여, 화상 형성 장치(10)의 화상 형성이 행해진다.

다음으로, 가압 롤(104)의 작용에 대해서 설명한다.

우선, 본 실시형태와의 비교예인 정착 장치(200)에 설치된 가압 롤(204)의 작용에 대해서 설명한다. 또한, 본 실시형태의 정착 장치(100)와 동일한 구성의 부재에는, 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략한다.

도 4a에는, 비교예인 정착 장치(200)의 가압 롤(204)의 일 단부의 단면이 나타나 있다. 정착 장치(200)는, 정착 롤(102)과, 가압 롤(204)을 갖고 있고, 가압 롤(204)은, 금속 코어(116)와, 탄성층(118)(도 2 참조)과 동일한 재질, 두께의 탄성층(208)과, 표면층(120)(도 2 참조)과 동일한 재질의 표면층(210)을 갖고 있다.

탄성층(208) 및 표면층(210)은, 단부가 축방향에 대하여 직각인 방향으로 절단되어서 축방향 위치가 동일한 위치인 단부면(208A, 210A)이 형성되어 있다. 여기서, 탄성층(208)과 표면층(210)의 축방향 길이는 동일하고, 단부면(208A, 210A)과 금속 코어(116)의 외주면(116A)에 의해 형성되는 각도는, 모두 90°로 되어 있다. 또한, 가압 롤(204)이 정착 롤(102)에 가압되어 있지 않은 상태에서는, 금속 코어(116)의 외주면(116A)으로부터 표면층(210)의 외주면까지의 축방향에 대하여 직각인 방향의 거리가 H1로 되어 있다.

도 4b에 나타내는 바와 같이, 비교예의 정착 장치(200)에서는, 정착 롤(102)과 가압 롤(204)이 압접되어 가압 롤(204)의 축방향과 교차하는 방향으로 가압력 F가 작용하면, 탄성층(208)이 눌려서, 금속 코어(116)의 외주면(116A)으로부터 표면층(210)의 외주면까지의 거리가 H2(＜H1)로 된다.

여기서, 눌린 탄성층(208)은 고무이고 체적이 변화되지 않으므로, 눌린 만큼의 체적이 접촉부(N)(도 2 참조)의 전후 방향(기록 용지(P)의 반송 방향인 화살표 C 방향)으로 밀려 나오려고 한다. 그러나, 표면층(210)의 탄성률은 탄성층(208)보다 높기 때문에, 밀려 나오려고 한 탄성층(208)의 일부는 표면층(210)에 의해 구속되고, 탄성층(208)은, 축방향의 양 단부에서 자신의 변형을 해방시키려고 한다. 그리고, 탄성층(208)의 단부에서는, 금속 코어(116)측과 접촉하고 있는 부위, 및 표면층(210)과 접촉하고 있는 부위가 각각 접착력에 의해 구속(변형이 규제)되기 때문에, 탄성층(208)의 단부면(208A)은, 단면 원호 형상으로 팽창해서 곡면(208B)으로 된다. 이때, 원래의 단부면(208A)은 연직면이며, 축방향으로 폭을 가지는 면은 아니므로, 탄성층(208)에는, 축방향으로 큰 응력이 작용하게 된다.

탄성층(208)이 축방향으로 팽창한 상태에서 정착 장치(200)가 장기간 사용되면, 탄성층(208)은 응력이 집중된 부위에서 파탄하게 된다. 여기서는, 탄성층(208)과 금속 코어(116)가 접착되어 있기 때문에, 특히, 금속 코어(116)에 접해 있는 부분(도면의 부호 212의 부위)이 최초로 파탄하게 된다.

또한, 가압 롤(204)에서는, 표면층(210)과 탄성층(208)의 단부면(208A, 210A)이 정렬되어 있고, 탄성층(208)이 팽창해서 곡면(208B)이 형성되어도 표면층(210)은 거의 팽창하지 않기 때문에, 곡면(208B)의 일부 표면이 정착 롤(102)의 외주면과 접촉할 가능성이 있다. 이때, 탄성층(208)은 마찰에 대하여 약하기 때문, 파탄할 가능성이 더 높아진다.

또한, 비교예의 가압 롤(204)에 있어서, 단순히 표면층(210)의 단부를 탄성층(208)의 단부면에서 축방향 외측으로 튀어나오게 해도, 단부면(208A)이 축방향으로 폭을 가지는 면은 아니므로, 탄성층(208)의 축방향으로 큰 응력이 작용하는 것을 억제할 수는 없다.

한편, 도 5a에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 정착 장치(100)에 있어서, 가압 롤(104)이 정착 롤(102)에 가압되어 있지 않은 상태에서는, 금속 코어(116)의 외주면(116A)으로부터 표면층(120)의 외주면까지의 축방향에 대하여 직각인 방향의 거리가 H1로 되어 있다. 또한, 경사 단부면(124)의 경사 각도가 θ(도 3b 참조)이기 때문에, 탄성층(118, 208)을 축방향에서 보았을 때, 본 실시형태의 경사 단부면(124) 쪽이, 비교예의 단부면(208A)(도 4a 참조)보다 표면적이 크게 되어 있다.

도 5b에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 정착 장치(100)에서는, 정착 롤(102)과 가압 롤(104)이 압접되어 가압 롤(104)의 축방향과 교차하는 방향으로 가압력 F가 작용하면, 탄성층(118)이 눌려서, 금속 코어(116)의 외주면(116A)으로부터 표면층(210)의 외주면까지의 거리가 H2(＜H1)로 된다.

가압력 F에 의해 눌린 탄성층(118)은, 고무로 구성되고 있어, 체적이 변화되지 않으므로, 눌린 부분의 체적이 접촉부(N)(도 2 참조)의 전후 방향(기록 용지(P)의 반송 방향인 화살표 C 방향)으로 밀려 나오려고 한다. 그러나, 표면층(120)의 탄성률은 탄성층(118)보다 높기 때문에, 밀려 나오려고 한 탄성층(118)의 일부는 표면층(120)에 의해 구속되고, 탄성층(118)은, 축방향의 양 단부에서 자신의 변형을 해방시키려고 한다. 그리고, 탄성층(118)의 단부에서는, 금속 코어(116)측과 접촉해 있는 부위, 및 표면층(120)과 접촉해 있는 부위가 각각 접착력에 의해 구속되기 때문에, 탄성층(118)의 경사 단부면(124)은, 단면 원호 형상으로 팽창해서 곡면(126)으로 된다.

여기서, 탄성층(118)의 원래의 경사 단부면(124)은, 축방향으로도 폭을 가지고 있고, 또한, 비교예보다 표면적이 크므로, 탄성층(118)의 축방향 단부는, 비교예의 탄성층(208)(도 4b 참조)의 축방향 단부에 비해 변형의 자유도가 크게 되어 있다. 이 때문에, 탄성층(118)은, 금속 코어(116) 및 표면층(120)에 의해 일부가 구속되어도 변형이 용이해서, 부분적으로 큰 응력이 집중하기 어려워진다.

또한, 가압 롤(104)에서는, 표면층(120)의 단부에 돌출부(120A)가 형성되어 있기 때문에, 탄성층(118)이 팽창해서 곡면(126)이 형성되어도, 돌출부(120A)가 곡면(126)을 덮게 된다. 이에 따라, 곡면(126)의 일부 표면이 정착 롤(102)의 외주면과 접촉하지 않아, 탄성층(118)이 보호된다. 또한, 돌출부(120A)는 경사 단부면(124)과 떨어져서 배치되어 있으므로, 돌출부(120A)가 경사 단부면(124)의 변형을 규제할 일은 없고, 탄성층(118) 내부에 응력이 집중하기 어려워진다. 한편, 돌출부(120A)는, 직경이 축소해 있어도(도 3b에 있어서 내측(금속 코어(116)측)으로 절곡되어 있어도), 경사 단부면(124)과 접착되어 있지 않으면, 탄성층(118)이 표면층(120)에서 직경 방향 외측으로 돌출하는 변형을 억제한다. 여기서, 돌출부(120A)가 경사 단부면(124)과 떨어져서 배치되어 있는 상태란, 돌출부(120A)와 경사 단부면(124)이 접착되지 않고 접촉해 있는 상태까지를 포함하고 있다.

또한, 본 발명은 상기의 실시형태에 한정되지 않는다.

도 6a에 나타내는 바와 같이, 변형후의 탄성층(118)이 대향하는 정착 롤의 외주면과 접촉하지 않는 한, 가압 롤(104)의 표면층(120)(도 3b 참조)을 대신하여, 표면층(120)의 돌출부(120A)를 제거한 표면층(128)을 갖는 가압 롤(130)을 이용해도 된다.

또한, 도 6b에 나타내는 바와 같이, 가압 롤(104)의 탄성층(118)(도 3b 참조)을 대신하여, 축방향의 단부면이, 표면층(120) 측으로부터 경사진 경사부의 일례로서의 경사 단부면(132A)과, 경사 단부면(132A)과 연속해서 금속 코어(116)까지 연장하는 연직 단부면(132B)으로 구성되는 가압 롤(140)을 이용해도 된다.

또한, 도 6c에 나타내는 바와 같이, 가압 롤(104)의 탄성층(118)(도 3b 참조)을 대신하여, 축방향의 단부면이, 표면층(120)측으로부터 축방향에 대하여 직각인 방향으로 연장되는 연직 단부면(134A)과, 연직 단부면(134A)과 연속해서 금속 코어(116)까지 경사진 경사부의 일례로서의 경사 단부면(134B)으로 구성되는 가압 롤(150)을 이용해도 된다. 여기서, 도 6a, 6b, 6c에 파선으로 나타낸 부분이, 각 탄성층(118, 132, 134)의 변형 상태를 나타내고 있다.

한편, 경사 단부면이 복수 있을 경우에는, 어느 경사 단부면도 0°＜θ＜90°를 충족시킨다.

또한, 경사 단부면(124), 돌출부(120A)의 구성은, 가압 롤(104)을 대신하여 정착 롤(102)에 설치해도 되고, 정착 롤(102) 및 가압 롤(104)의 양쪽에 설치해도 된다. 마찬가지로, 경사 단부면(124), 돌출부(120A)의 구성은, 가압 롤(104)을 대신하여 가압 벨트나 정착 벨트에 설치해도 되고, 가압 벨트 및 정착 벨트의 양쪽에 설치해도 된다. 또한, 정착 롤(102)의 축방향 길이가, 가압 롤(104)의 표면층(120)의 축방향 길이보다 짧은 것이어도 된다.

100 : 정착 장치
102 : 정착 롤
104 : 가압 롤
106 : 케이싱
106A, 106B : 개구부
108, 116 : 금속 코어
110, 118 : 탄성층
112, 120 : 표면층
114 : 히터
122 : 분리 부재
N : 접촉부
P : 기록 용지

Claims

가압 상태에서 사용되는 정착용 부재로서,
회전되는 기재(基材)와,
상기 기재의 외주에 형성된 탄성층과,
상기 탄성층의 외주에 형성된 표면층을 갖고,
상기 탄성층의 축방향의 단부면은, 축방향의 길이가 상기 표면층 측보다 상기 기재 측에서 길어지도록 경사지는 동시에 축방향으로 노출된 경사부를 갖는 정착용 부재.
제 1 항에 있어서,
상기 표면층은 상기 탄성층보다 축방향으로 튀어나오고, 또한 상기 표면층의 단부가 상기 탄성층의 단부면과 떨어져서 배치되어 있는 정착용 부재.
제 1 항에 있어서,
상기 경사부는 상기 기재의 외주면에 대한 경사각(θ)이 0°＜θ＜90°인 면을 갖는 정착용 부재.
제 1 항에 있어서,
상기 경사부는 상기 기재의 외주면에 대한 경사각(θ)이 30°≤θ≤60°인 면을 갖는 정착용 부재.
제 1 항에 있어서,
상기 경사부는 상기 기재의 외주면에 대한 경사각(θ)이 30°≤θ≤50°인 면을 갖는 정착용 부재.
제 1 항에 있어서,
상기 경사부는 상기 기재의 외주면에 대한 경사각이 90°인 면을 더 갖는 정착용 부재.
제 2 항에 있어서,
상기 표면층은 축방향으로 튀어나온 부분에서 직경이 작아지는 정착용 부재.
제 2 항에 있어서,
상기 표면층의, 상기 탄성층보다 축방향으로 튀어나온 부분의 길이는, 1㎜ 이상 10㎜ 이하인 정착용 부재.
기록 매체 상의 현상제를 가열하는 가열부와, 가열되는 현상제를 가압하는 가압부를 갖는 정착 장치로서,
제 1 항에 기재된 정착용 부재가, 상기 가열부 및 상기 가압부 중 적어도 한 쪽에 설치된 정착 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 정착용 부재가 가압 롤로서 상기 가압부에 설치된 정착 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 정착용 부재가 정착 롤로서 상기 가열부에 설치된 정착 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 정착용 부재가 가압 벨트로서 상기 가압부에 설치된 정착 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 정착용 부재가 가압 벨트로서 상기 가열부에 설치된 정착 장치.
제 9 항에 기재된 정착 장치와,
상기 정착 장치에 반송되는 기록 매체에 현상제에 의해 화상을 형성하는 화상 형성부를 갖는 화상 형성 장치.