KR20120069514A - 가열 장치, 화상 형성 장치, 가열 부재 및 장착 방법 - Google Patents

가열 장치, 화상 형성 장치, 가열 부재 및 장착 방법 Download PDF

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Abstract

기록 매체를 가열하는 가열 부재와, 상기 가열 부재를 가압하는 가압 수단과, 상기 가열 부재에 장착되어, 외력을 받아 회전하는 회전 수단을 갖고, 상기 가열 부재는, 상기 회전 수단 및 당해 가열 부재 중 적어도 어느 하나의 변형에 기인하는 당해 회전 수단과의 마찰력에 의해, 당해 회전 수단이 회전함에 따라서 회전하는 것을 특징으로 하는 가열 장치.

Description

가열 장치, 화상 형성 장치, 가열 부재 및 장착 방법{HEATING DEVICE, IMAGE FORMING APPARATUS, HEATING MEMBER AND MOUNTING METHOD}
본 발명은, 가열 장치, 화상 형성 장치, 가열 부재 및 장착 방법에 관한 것이다.
근래, 기록 매체를 가열하는 장치로서, 기록 매체를 가열하는 가열 부재와 가열 부재를 가압하는 가압 수단 사이에 기록 매체를 통과시키는 장치가 제안되고 있다.
가열 장치의 일형태로서, 예를 들면 특허문헌 1에 기재된 정착 장치는, 이하와 같이 구성되어 있다. 즉, 내부에 할로겐 램프가 배치된 정착 롤(가열 부재)과, 엔드레스 벨트(endless belt)와, 엔드레스 벨트를 통해 정착 롤을 가압하는 압력 부재로 주요부가 구성되어 있다. 정착 롤은 모터에 의해 회전되고, 이 회전에 의해 엔드레스 벨트도 종동 회전한다. 그리고, 전사(轉寫) 장치에 의해 기록 매체에 전사된 토너상(像)을, 기록 매체가 정착 롤과 엔드레스 벨트 사이를 통과하는 동안에, 정착 롤과 엔드레스 벨트 사이에 작용하는 압력과, 할로겐 램프에 의해 정착 롤을 통하여 부여되는 열에 의해 정착한다.
일본국 특개평11-133776호 공보
회전하여 기록 매체를 가열하는 가열 부재가, 이 가열 부재의 표면으로부터 받은 힘에 의해 이 가열 부재의 회전 중심측으로 휘는 가열 부재여도, 가열 부재를 파손시키지 않고 당해 가열 부재에 구동력을 전달시켜 회전시킬 수 있는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
청구항 1에 기재된 발명은, 기록 매체를 가열하는 가열 부재와, 상기 가열 부재를 가압하는 가압 수단과, 상기 가열 부재에 장착되어, 외력을 받아 회전하는 회전 수단을 갖고, 상기 가열 부재는, 상기 회전 수단 및 당해 가열 부재 중 적어도 어느 하나의 변형에 기인하는 당해 회전 수단과의 마찰력에 의해, 당해 회전 수단이 회전함에 따라서 회전하는 것을 특징으로 하는 가열 장치이다.
청구항 2에 기재된 발명은, 상기 회전 수단은, 외력을 받아 회전하는 회전 부재와, 당해 회전 부재의 회전에 따라 변형하는 탄성 부재를 갖고, 상기 가열 부재는, 상기 탄성 부재가 상기 회전 부재의 회전에 따라 변형하는 것에 기인하여 당해 탄성 부재와의 사이에 생기는 마찰력에 의해 회전하는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 가열 장치이다.
청구항 3에 기재된 발명은, 상기 탄성 부재는, 상기 가열 부재의 외측에 코일부가 배치된 비틀림 코일 스프링이며, 상기 비틀림 코일 스프링은, 상기 회전 부재의 회전에 따라 상기 코일부의 내경이 작아지도록 변형함으로써 당해 회전 부재로부터 힘을 받기 전보다 상기 가열 부재와의 사이에 생기는 마찰력을 크게 하는 것을 특징으로 하는 청구항 2에 기재된 가열 장치이다.
청구항 4에 기재된 발명은, 상기 가열 부재는 원통 형상이며, 상기 탄성 부재는, 상기 가열 부재의 내측에 코일부가 배치된 비틀림 코일 스프링이며, 상기 비틀림 코일 스프링은, 상기 회전 부재로부터 힘을 받는 것에 의해 상기 코일부의 외경이 커지도록 변형함으로써 당해 회전 부재로부터 힘을 받기 전보다 상기 가열 부재와의 사이에 생기는 마찰력을 크게 하는 것을 특징으로 하는 청구항 2에 기재된 가열 장치이다.
청구항 5항에 기재된 발명은, 상기 회전 수단은, 상기 가열 부재의 외측에 배치되어, 외주부에 외력을 받는 이(齒)가 형성된 회전 부재이며, 상기 가열 부재는, 상기 가압 수단으로부터 가압되어 변형하는 것에 기인하여 상기 회전 부재와의 사이에 생기는 마찰력에 의해 회전하는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 가열 장치이다.
청구항 6에 기재된 발명은, 상기 회전 수단은, 상기 가열 부재의 외측에 배치되어, 외주부에 외력을 받는 이가 형성된 회전 부재이며, 상기 가열 부재는, 당해 가열 부재의 재료와 상기 회전 수단을 구성하는 부재의 재료의 선팽창 계수의 차이에 기인하여 당해 가열 부재와 당해 회전 수단을 구성하는 부재 사이에 생기는 마찰력에 의해 회전하는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 가열 장치이다.
청구항 7에 기재된 발명은, 화상을 형성하는 화상 형성 수단과, 상기 화상 형성 수단에 의해 형성된 상기 화상을 기록 매체 위에 전사하는 전사 수단과, 상기 화상이 전사된 당해 기록 매체를 가열하는 가열 수단을 구비하고, 상기 가열 수단은, 상기 기록 매체를 가열하는 가열 부재와, 상기 가열 부재를 가압하는 가압 수단과, 상기 가열 부재에 회전 가능하게 장착되어, 외력을 받아 회전하는 회전 수단을 갖고, 상기 가열 부재는, 상기 회전 수단 및 당해 가열 부재 중 적어도 어느 하나의 변형에 기인하는 당해 회전 수단과의 사이에 생기는 마찰력에 의해, 당해 회전 수단이 회전함에 따라서 회전하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치이다.
청구항 8에 기재된 발명은, 상기 회전 수단은, 외력을 받아 회전하는 회전 부재와, 당해 회전 부재의 회전에 따라 변형하는 탄성 부재를 갖고, 상기 가열 부재는, 상기 탄성 부재가 상기 회전 부재의 회전에 따라 변형하는 것에 기인하여 당해 탄성 부재와의 사이에 생기는 마찰력에 의해 회전하는 것을 특징으로 하는 청구항 7에 기재된 화상 형성 장치이다.
청구항 9에 기재된 발명은, 상기 탄성 부재는, 상기 가열 부재의 외측에 코일부가 배치된 비틀림 코일 스프링이며, 상기 비틀림 코일 스프링은, 상기 회전 부재의 회전에 따라 상기 코일부의 내경이 작아지도록 변형함으로써 당해 회전 부재로부터 힘을 받기 전보다 상기 가열 부재와의 사이에 생기는 마찰력을 크게 하는 것을 특징으로 하는 청구항 8에 기재된 화상 형성 장치이다.
청구항 10에 기재된 발명은, 상기 가열 부재는 원통 형상이며, 상기 탄성 부재는, 상기 가열 부재의 내측에 코일부가 배치된 비틀림 코일 스프링이며, 상기 비틀림 코일 스프링은, 상기 회전 부재로부터 힘을 받는 것에 의해 상기 코일부의 외경이 커지도록 변형함으로써 당해 회전 부재로부터 힘을 받기 전보다 상기 가열 부재와의 사이에 생기는 마찰력을 크게 하는 것을 특징으로 하는 청구항 8에 기재된 화상 형성 장치이다.
청구항 11에 기재된 발명은, 가열됨과 동시에 대향하는 대향 부재로부터 가압되어, 당해 대향 부재와의 사이에서 기록 매체를 가열 가압하는 가열 가압부와, 외력을 받아 회전하는 회전 수단이 장착되는 피(被)장착부로서, 당해 회전 수단의 변형 및 당해 피장착부의 변형 중 적어도 어느 하나에 기인하여 당해 회전 수단과의 사이에 생기는 마찰력으로서, 당해 회전 수단이 회전함에 따라서 회전하는 것이 가능한 마찰력이 생기는 당해 피장착부를 갖는 것을 특징으로 하는 가열 부재이다.
청구항 12에 기재된 발명은, 회전 수단을, 가열 부재의 외주면에 장착하는 장착 방법으로서, 외주부에 외력을 받는 돌출부가 형성된 회전 부재와, 당해 회전 부재의 내측에 부착되는 비틀림 코일 스프링을 갖는 상기 회전 수단의 상기 비틀림 코일 스프링의 코일부의 내경이 상기 가열 부재의 외주면과의 사이에 생기는 마찰력에 의해 커지는 방향으로 당해 회전 수단을 회전시키면서 당해 가열 부재의 외주면에 당해 회전 수단을 장착하는 것을 특징으로 하는 장착 방법이다.
청구항 1의 발명에 의하면, 회전하여 기록 매체를 가열하는 가열 부재가, 이 가열 부재의 표면으로부터 받은 힘에 의해 이 가열 부재의 회전 중심측으로 휘는 가열 부재여도, 가열 부재를 파손시키지 않고 가열 부재에 구동력을 전달시켜 회전시킬 수 있다.
청구항 2의 발명에 의하면, 본 발명을 채용하지 않은 경우에 비하여, 보다 간이한 구성으로 가열 부재를 회전시키는 마찰력을 발생시킬 수 있다.
청구항 3의 발명에 의하면, 본 발명을 채용하지 않은 경우에 비하여, 가열 부재를 회전시키는 마찰력을 보다 적확하게 발생시킬 수 있다.
청구항 4의 발명에 의하면, 본 발명을 채용하지 않은 경우에 비하여, 가열 부재를 회전시키는 마찰력을 보다 적확하게 발생시킬 수 있다.
청구항 5의 발명에 의하면, 본 발명을 채용하지 않은 경우에 비하여, 보다 간이한 구성으로 가열 부재를 회전시키는 마찰력을 발생시킬 수 있다.
청구항 6의 발명에 의하면, 본 발명을 채용하지 않은 경우에 비하여, 보다 간이한 구성으로 가열 부재를 회전시키는 마찰력을 발생시킬 수 있다.
청구항 7의 발명에 의하면, 회전하여 기록 매체를 가열하는 가열 부재가, 이 가열 부재의 표면으로부터 받은 힘에 의해 이 가열 부재의 회전 중심측으로 휘는 가열 부재여도, 가열 부재를 파손시키지 않고 가열 부재에 구동력을 전달시켜 회전시킬 수 있다.
청구항 8의 발명에 의하면, 본 발명을 채용하지 않은 경우에 비하여, 보다 간이한 구성으로 가열 부재를 회전시키는 마찰력을 발생시킬 수 있다.
청구항 9의 발명에 의하면, 본 발명을 채용하지 않은 경우에 비하여, 가열 부재를 회전시키는 마찰력을 보다 적확하게 발생시킬 수 있다.
청구항 10의 발명에 의하면, 본 발명을 채용하지 않은 경우에 비하여, 가열 부재를 회전시키는 마찰력을 보다 적확하게 발생시킬 수 있다.
청구항 11의 발명에 의하면, 회전하여 기록 매체를 가열하는 가열 부재가, 이 가열 부재의 표면으로부터 받은 힘에 의해 이 가열 부재의 회전 중심측으로 휘는 가열 부재여도, 가열 부재를 파손시키지 않고 가열 부재에 구동력을 전달시켜 회전시킬 수 있다.
청구항 12의 발명에 의하면, 본 발명을 채용하지 않은 경우에 비하여, 용이하게 회전 수단을 가열 부재에 장착할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태가 적용되는 화상 형성 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면.
도 2는 제1 실시형태에 따른 정착 장치의 구성을 나타내는 개략 정면도이며, 용지 반송 방향 하류측으로부터, 도 1의 Ⅱ방향으로 본 도면.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ부에서의 단면도.
도 4는 엔드레스 벨트가 지지된 상태를 설명하기 위한 도면이며, 도 2에서의 Ⅳ부의 확대도.
도 5는 기어 유닛의 사시도.
도 6은 기어 유닛을 구성하는 부품을 나타내는 도면.
도 7은 기어 유닛을 가열 롤에 장착한 상태를 나타내는 도면.
도 8은 도 7의 Ⅷ부의 확대도.
도 9는 기어 유닛의 단면도.
도 10의 (a)는 비틀림 코일 스프링이 변형하기 전의 상태를 나타내는 도면이며, (b)는 비틀림 코일 스프링이 변형한 후의 상태를 나타내는 도면.
도 11은 실험 결과에 있어서의 응력 분포의 설명도.
도 12는 실험 결과에 있어서의 기체(基體)의 변위의 분포를 +Z, +Y측에서 본 경우의 설명도.
도 13은 도 12와 동일한 실험 결과에 있어서 기체의 변위의 분포를 -Z, -Y측에서 본 경우의 설명도.
도 14는 도 12와 동일한 실험 결과에 있어서, 기체의 변위의 분포를 Y축 방향으로 두 배로 하여 강조한 상태의 설명도.
도 15는 도 13과 동일한 실험 결과에 있어서, 기체의 변위의 분포를 Y축 방향으로 두 배로 하여 강조한 상태의 설명도.
도 16은 실험 결과에 있어서, 가열 롤과 가압 롤의 접촉 영역에 있어서의 변형 상태의 설명도.
도 17은 실험 결과에 있어서, 가열 롤과 가압 롤의 접촉 영역에 있어서의 변형 상태의 설명도.
도 18은 가열 롤과 가압 롤의 접촉 영역에 있어서의 변형 상태의 설명도.
도 19의 (a)는 비틀림 코일 스프링 및 가열 롤의 다른 형상을 나타내는 사시도이며, (b)는 단면도.
도 20은 제2 실시형태에 따른 기어 및 비틀림 코일 스프링을 나타내는 사시도.
도 21의 (a)는 제3 실시형태에 따른 기어 및 비틀림 코일 스프링을 나타내는 사시도이며, (b)는 단면도.
도 22의 (a)는 제4 실시형태에 따른 기어 및 비틀림 코일 스프링을 나타내는 사시도이며, (b)는 단면도.
도 23은 제5 실시형태에 따른 기어 및 가열 롤을 나타내는 단면도.
도 24의 (a)는 제7 실시형태에 따른 기어 및 가열 롤 등을 나타내는 단면도이며, (b)는 제7 실시형태에 따른 유지 부재 등을 나타내는 단면도.
도 25는 제8 실시형태에 따른 정착 장치의 구성을 나타내는 개략 정면도이며, 용지 반송 방향 하류측으로부터 도 1의 Ⅱ방향으로 본 도면.
도 26은 도 25의 XXVI-XXVI부에서의 단면도.
도 27은 가열 벨트의 확대 단면도.
도 28은 가열 벨트가 지지된 상태를 설명하기 위한 도면이며, 도 25에서의 XXVIII부의 확대도.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시형태가 적용되는 화상 형성 장치(1)의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
화상 형성 장치(1)는, 기록 매체(이하, 대표하여 「용지」라고 기재하는 경우도 있음) 위에 화상을 형성하는 화상 형성부(10)와, 화상 형성부(10)에 대하여 용지를 공급하는 용지 공급부(70)와, 화상 형성부(10)에서 화상이 형성된 용지를 적재하는 적재부(77)를 구비하고 있다. 또한, 화상 형성 장치(1)는, 화상 형성부(10)에서 화상이 형성된 용지를 반송하는 용지 반송부(80)와, 상술한 각 부의 동작을 제어하는 제어부(90)를 구비하고 있다.
화상 형성부(10)는, 대략 일정한 간격을 두고 병렬적으로 배치되는 옐로(Y), 마젠타(M), 시안(C), 흑(K)의 4개의 화상 형성 유닛(11Y,11M,11C,11K)을 구비하고 있다. 각 화상 형성 유닛(11)은, 감광체 드럼(12)과, 감광체 드럼(12)의 표면을 균일하게 대전하는 대전기(13)와, 후술하는 광학계 유닛(20)에 의한 레이저 조사(照射)에 의해 형성된 정전 잠상을 미리 정해진 색 성분 토너로 현상하여 가시화하는 현상기(14)를 구비하고 있다. 또한, 화상 형성부(10)에는, 화상 형성 유닛(11Y,11M,11C,11K)의 현상기(14)에 대하여 각 색의 토너를 공급하기 위한 토너 카트리지(19Y,19M,19C,19K)가 설치되어 있다. 그리고, 화상 형성 유닛(11Y,11M,11C,11K)의 하방에는, 화상 형성 유닛(11Y,11M,11C,11K)의 감광체 드럼(12)에 대하여 레이저광을 조사하는 광학계 유닛(20)이 배치되어 있다.
또한, 화상 형성부(10)는, 화상 형성 유닛(11Y,11M,11C,11K)의 감광체 드럼(12)에 형성된 각 색의 토너상을 중간 전사 벨트(31) 위에 다중 전사시키는 중간 전사 유닛(30)과, 중간 전사 유닛(30) 위에 중첩되어 형성된 토너상을 용지에 전사하는 이차 전사 롤(41)과, 용지 위에 형성된 토너상을 가열 및 가압하여 정착하는 정착 장치(50)를 구비하고 있다.
광학계 유닛(20)은, 도시하지 않은 반도체 레이저, 변조기 이외에, 반도체 레이저로부터 출사(出射)된 레이저광(LB-Y, LB-M, LB-C, LB-K)을 편향 주사(走査)하는 폴리곤 미러(polygon mirror)(21)와, 레이저광을 통과하는 유리제의 윈도우(22)와, 각 구성 부재를 밀폐하기 위한 직방체 형상의 프레임(23)을 구비하고 있다.
중간 전사 유닛(30)은, 중간 전사체인 중간 전사 벨트(31)와, 이 중간 전사 벨트(31)를 구동하는 드라이브 롤(32)과, 중간 전사 벨트(31)에 대략 일정한 텐션을 부여하는 텐션 롤(33)을 구비하고 있다. 또한, 중간 전사 유닛(30)은 각 감광체 드럼(12)과 중간 전사 벨트(31)를 사이에 끼워 대향하여 감광체 드럼(12) 위에 형성된 토너상을 중간 전사 벨트(31) 위에 전사하기 위한 복수(본 실시형태에서는 4개)의 일차 전사 롤(34)과, 중간 전사 벨트(31)를 통해 이차 전사 롤(41)에 대향하여 설치된 백업 롤(35)을 구비하고 있다.
중간 전사 벨트(31)는, 드라이브 롤(32), 텐션 롤(33), 복수의 일차 전사 롤(34) 및 백업 롤(35) 등의 복수의 회전 부재에, 복수의 일차 전사 롤(34)의 나열 방향의 길이가 이들 복수의 일차 전사 롤(34)의 회전축을 포함하는 평면에 대략 직교하는 방향의 길이보다 길어지도록 팽팽하게 걸쳐짐과 동시에 대략 일정한 텐션으로 팽팽하게 걸쳐져 있으며, 구동 모터(도시 생략)에 의해 회전 구동되는 드라이브 롤(32)에 의해, 화살표 방향으로 미리 정해진 속도로 순환 구동된다. 이 중간 전사 벨트(31)는, 예를 들면 고무 또는 수지로 성형된 것이 사용된다.
또한, 중간 전사 유닛(30)은 중간 전사 벨트(31) 위에 존재하는 잔류 토너 등을 제거하는 클리닝 장치(36)를 구비하고 있다. 클리닝 장치(36)는 클리닝 브러쉬(36a)와, 클리닝 블레이드(36b)를 구비하고 있으며, 토너상의 전사 공정이 종료된 후의 중간 전사 벨트(31)의 표면으로부터 잔류 토너나 지분(紙粉) 등을 제거한다.
이와 같이, 중간 전사 유닛(30)은 중간 전사 벨트(31)가 드라이브 롤(32)이나 텐션 롤(33) 등에 복수의 일차 전사 롤(34)의 나열 방향으로 가늘고 길어지도록 팽팽하게 걸쳐져 있으며, 이 가늘고 길게 팽팽하게 걸쳐진 중간 전사 벨트(31)의 길이 방향의 한 쪽의 단부(端部)에, 백업 롤(35)이 배치되고, 길이 방향의 다른 쪽의 단부에 클리닝 장치(36)가 배치된 가늘고 긴 형상이다.
이차 전사 롤(41)은 중간 전사 벨트(31)를 통해 백업 롤(35)을 가압함으로써 중간 전사 벨트(31)와의 사이에서 이차 전사 부위를 형성하고, 이 이차 전사부에서 용지 위에 토너상을 이차 전사한다. 이차 전사 롤(41)은 중간 전사 벨트(31) 위에 형성된 토너상을 용지에 전사하기 위해, 토너 대전 극성과는 반대 극성의 전하를 용지에 부여하여 정전기력으로 중간 전사 벨트(31) 위의 토너상을 용지에 전사시킨다. 그 때문에, 이차 전사 롤(41)과 백업 롤(35) 사이에 미리 정해진 전사 전계(電界)가 생성되어지도록 되어 있다.
정착 장치(50)는 중간 전사 유닛(30), 이차 전사 롤(41) 등에 의해 이차 전사된 용지 위의 화상(토너상)을, 가열 롤(51)과 엔드레스 벨트(52) 등에 의해, 열 및 압력을 이용하여 용지에 정착시키는 장치이다. 이 정착 장치(50)에 대해서는 나중에 상술한다.
용지 공급부(70)는 화상이 기록되는 용지를 수용하는 용지 수용부(71)와, 용지 수용부(71)로부터 용지를 받아들여 반송로(74)에 공급하는 공급 롤(72)과, 공급 롤(72)로부터 공급된 용지를 1매씩 분리하여 반송하는 피드 롤(73)을 구비하고 있다. 또한, 용지 공급부(70)는 피드 롤(73)에 의해 1매씩 분리된 용지를 이차 전사 위치를 향하여 반송하는 반송로(74)와, 반송로(74)를 통해 반송된 용지에 대하여, 이차 전사 위치를 향하여 타이밍을 맞춰 반송하는 레지스트 롤(75)을 구비하고 있다.
용지 반송부(80)는 정착 장치(50)로부터 송출된 용지를 닙(nip)하면서 적재부(77) 쪽으로 반송함과 동시에, 이 용지를 필요에 따라 스위치백(switchback) 방식으로 반전시키는 반전 롤(81)과, 반전 롤(81)에 의해 반전된 용지를 이차 전사 위치를 향하여 다시 반송하기 위한 반전 반송 유닛(82)을 구비하고 있다. 또한, 용지 반송부(80)는 정착 장치(50)와 반전 롤(81) 사이에 배치되어, 용지의 진행 방향을 전환하는 전환 게이트(83)를 구비하고 있다.
화상 형성 장치(1)는 제어부(90)에 의해 회전 구동이 제어되는 구동 모터(91)와, 구동 모터(91)의 회전 구동력을 전달하는 전달 기어(92,93,94) 등을 구비하고 있으며(도 2도 참조), 반전 롤(81)은 전달 기어(92,93,94) 등을 통해 구동 모터(91)의 회전 구동력이 전달된다. 반전 반송 유닛(82)은 복수의 반송 롤을 구비하고 있으며, 반전 롤(81)에 의해 반전된 용지를 이차 전사 위치를 향하여 다시 반송한다. 전환 게이트(83)는 정착 장치(50)로부터 송출된 용지의 진행 방향을, 반전 롤(81)로 유도하도록 정하거나, 반전 롤(81)에 의해 반전된 용지를 반전 반송 유닛(82)으로 유도하도록 정하여, 용지의 진행 방향을 전환한다.
이상과 같이 구성된 화상 형성 장치(1)는, 이하와 같이 작용한다.
도시하지 않은 화상 판독 장치에 의해 판독된 원고의 화상이나, 도시하지 않은 퍼스널 컴퓨터 등으로부터 수신한 화상 데이터는, 미리 정해진 화상 처리가 시행되고, 화상 처리가 시행된 화상 데이터는, 옐로(Y), 마젠타(M), 시안(C), 흑(K)의 4색의 색재 계조 데이터로 변환되어, 광학계 유닛(20)에 출력된다.
광학계 유닛(20)은 입력된 색재 계조 데이터에 따라, 반도체 레이저(도시 생략)로부터 출사된 레이저광을, f-θ 렌즈(도시 생략)를 통해 폴리곤 미러(21)에 출사한다. 폴리곤 미러(21)에서는, 입사된 레이저광을 각 색의 계조 데이터에 따라 변조하고, 편향 주사하여, 도시하지 않은 결상 렌즈 및 복수매의 미러를 통해 화상 형성 유닛(11Y,11M,11C,11K)의 감광체 드럼(12)에 조사한다.
화상 형성 유닛(11Y,11M,11C,11K)의 감광체 드럼(12)에서는, 대전기(13)에 의해 대전된 표면이 주사 노광되어 정전 잠상이 형성된다. 형성된 정전 잠상은, 각각의 화상 형성 유닛(11Y,11M,11C,11K)에서, 옐로(Y), 마젠타(M), 시안(C), 흑(K)의 각 색의 토너상으로서 현상된다. 화상 형성 유닛(11Y,11M,11C,11K)의 감광체 드럼(12) 위에 형성된 토너상은, 중간 전사체인 중간 전사 벨트(31) 위에 다중 전사된다.
한편, 용지 공급부(70)에서는, 화상 형성의 타이밍에 맞춰 공급 롤(72)이 회전하여 용지 수용부(71)에 수용되어 있는 용지를 받아들여, 피드 롤(73)에 의해 1매씩 분리된 후, 반송로(74)를 거쳐 레지스트 롤(75)에 반송되어, 일단 정지된다. 그 후, 토너상이 형성된 중간 전사 벨트(31)의 이동 타이밍에 맞춰 레지스트 롤(75)이 회전하여, 백업 롤(35) 및 이차 전사 롤(41)에 의해 형성되는 이차 전사 위치에 반송된다. 이차 전사 위치에서 하방으로부터 상방을 향하여 반송되는 용지에는, 압접력 및 미리 정해진 전계를 이용하여, 4색이 다중되어 있는 토너상이 부(副)주사 방향으로 순차적으로 전사된다. 그리고, 각 색의 토너상이 전사된 용지는, 정착 장치(50)에 의해 열 및 압력으로 정착 처리를 받은 후에, 용지 반송부(80)에 의해 적재부(77)에 적재되거나 반전되어 다시 이차 전사 위치를 향하여 보내진다.
<제1 실시형태>
다음으로, 제1 실시형태에 따른 정착 장치(50)에 대해서 상술한다.
도 2는 제1 실시형태에 따른 정착 장치(50)의 구성을 나타내는 개략 정면도이며, 용지 반송 방향 하류측으로부터 도 1의 Ⅱ방향으로 본 도면이다. 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ부에서의 단면도이다. 도 4는 엔드레스 벨트(52)가 지지된 상태를 설명하기 위한 도면이며, 도 2에서의 Ⅳ부의 확대도이다.
정착 장치(50)는 용지를 가열하는 가열 부재의 일례로서의 가열 롤(51)과, 가열 롤(51)을 가압하는 가압 수단의 일례로서 당해 가압 수단의 일부를 구성하는 엔드레스 벨트(52)와, 가열 롤(51)에 장착되어, 외력을 받아 회전하는 회전 수단의 일례로서의 기어 유닛(53)을 갖고 있다. 또한, 가압 수단의 다른 예로서는 샤프트와 당해 샤프트의 외주에 형성된 탄성체층(예를 들면 고무층)을 갖는 가압 롤이어도 된다. 그리고, 정착 장치(50)는 용지를 가열하는 가열 장치의 일형태로서 기능한다. 또한, 이하에서는 가압 수단의 일례로서 당해 가압 수단의 일부를 구성함과 동시에, 가열 롤(51)과 대향하는 부재인 대향 부재의 일례로서, 엔드레스 벨트(52)를 예로 들어 설명하지만, 엔드레스 벨트(52)를 대신하여 가압 롤을 이용해도 된다.
우선은, 가열 롤(51)에 대해서 설명한다.
가열 롤(51)은 도 2에서는 좌우 방향, 도 1에서는 지면에 직교하는 방향(앞쪽 및 안쪽 중 어느 한 쪽으로부터 다른 쪽을 향하는 방향)으로 신장되는 축을 회전축으로 하여 회전하는 부재이며, 두께가 얇은 원통의 기체(511)와, 기체(511)의 주위에 형성된 내열성 탄성체층(512)(도 3 참조)과, 내열성 탄성체층(512)의 표면에 형성된 이형층(離型層)(513)을 갖는다. 가열 롤(51)은 화상 형성 장치(1)의 본체 프레임(도시 생략)에 고정 또는 착탈되는 정착 장치용의 프레임인 메인 프레임(50a)에 부착되어, 회전축 방향의 양단부측에 각각 배치된 볼 베어링 등의 베어링 부재(514)를 통해, 메인 프레임(50a)에 대하여 회전 가능하게 지지되어 있다. 또한, 회전축은 물리적인 실태를 갖는 형태의 축이어도 되고 물리적인 실태를 갖지 않은 형태의 가상적인 축이어도 된다.
기체(511)는 두께가 얇은 원통의 부재이다. 또한, 기체(511)는 가열 롤(51)과 엔드레스 벨트(52)의 접촉에 의해 탄성 변형함과 동시에 엔드레스 벨트(52)와 접촉하지 않은 상태에서는 스스로의 강성(剛性)으로 복원하는 재질이며, 또한 열전도율이 높은 재질로 성형되어 있다. 이와 같은 특성을 나타내는 재질로서는, 철, 니켈, 니켈강, 스테인리스강(SUS(Stainless Used Steel)), 니켈-코발트 합금, 구리, 금, 니켈-철 합금 등을 예시할 수 있다. 기체(511)가 이와 같은 특질을 가짐으로써, 가열 롤(51)은 엔드레스 벨트(52)와 접촉함으로써 탄성 변형하여, 용지 반송 방향을 따른 접촉 영역인 닙부(N)(도 3 참조)의 면적을 넓게 하고, 또한 엔드레스 벨트(52)와의 사이에서 스스로의 탄성력으로 닙부(N)에 있는 용지에 압력을 가함과 동시에, 엔드레스 벨트(52)와 접촉하지 않은 상태에서는, 스스로의 강성으로 원통 형상으로 복원한다. 또한, 기체(511)의 닙부(N)에 대응하는 내면측(두께가 얇은 원통 형상의 내측)에는, 당해 기체(511)를 내면측으로부터 지지하는 부재가 배치되어 있지 않다. 그러나, 기체(511)는 가열 롤(51)과 엔드레스 벨트(52)의 접촉에 의해 탄성 변형함과 동시에 엔드레스 벨트(52)와 접촉하지 않은 상태에서는 스스로의 강성으로 복원하는 재질이므로, 기체(511)의 닙부(N)에 대응하는 내면측에 지지하는 부재가 배치되어 있지 않아도, 엔드레스 벨트(52)와 접촉하면 탄성 변형하고, 엔드레스 벨트(52)와 접촉하지 않은 상태에서는, 스스로의 강성으로 원통 형상으로 복원한다. 단, 필요에 따라 지지하는 부재를 배치시켜도 지장이 없다. 또한, 닙부(N)는 가열 롤(51)이 엔드레스 벨트(52)를 통해 압력 패드(54)로부터 가압되고, 엔드레스 벨트(52)와의 사이에서 용지를 가열 가압하는 가열 가압부의 일례이다.
본 실시형태에 따른 기체(511)는, 재질은 니켈을 이용하며, 외경이 직경 25㎜이고, 두께가 0.1㎜가 되도록 성형되어 있다. 또한, 외경은, 직경이 25㎜를 예시했지만, 이에 한정되지 않고, 20㎜ 내지 30㎜의 범위이면 되고, 또한, 두께는 0.1㎜를 예시했지만, 이에 한정되지 않고, 0.05㎜ 내지 0.2㎜의 범위이면 된다. 재질이 니켈이고, 두께가 0.1㎜인 원통 형상의 기체(511)는, 임의의 방법에 의해 성형되고, 예를 들면 전주(電鑄)나 딥 드로잉(deep drawing) 가공 등에 의해 성형하는 것을 예시할 수 있다.
내열성 탄성체층(512)은 내열성이 높은 탄성체로 성형되어 있다. 내열성이 높은 탄성체이면 어떤 재료를 이용하는 것도 가능하며, 특히, 고무 경도(硬度)가 5° 내지 20°(JIS-A) 정도의 고무, 엘라스토머(elastomer) 등의 탄성체를 이용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 실리콘 고무, 불소 고무 등을 예시할 수 있다.
이형층(513)은 내열성의 수지로 성형되어 있다. 내열성의 수지이면 어느 수지를 이용해도 되며, 예를 들면 실리콘 수지, 불소 수지 등을 이용할 수 있지만, 이형층(513)의 토너에 대한 이형성이나 내(耐)마모성의 관점에서 불소 수지가 적합하다. 불소 수지로서는, PFA, PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌), FEP(4불화 에틸렌 6불화 프로필렌 공중합체) 등을 사용할 수 있다. 이형층(513)의 두께는 5㎛ 내지 30㎛가 좋다.
정착 장치(50)는 가열 롤(51)의 내부에 배치되어, 발열원으로서 기능하는 할로겐 히터(515)와, 가열 롤(51)의 표면의 온도를 검출하는 온도 센서(516)를 갖고 있다. 상술한 제어부(90)는 이 온도 센서(516)에 의한 온도 검출치에 의거하여 할로겐 히터(515)의 점등을 제어하고, 가열 롤(51)의 표면 온도가 미리 정해진 정착 온도(예를 들면 170℃)를 유지하도록 조정한다.
다음으로, 엔드레스 벨트(52)에 대해서 설명한다.
엔드레스 벨트(52)는 원형(原形)이 직경 30㎜의 원통 형상으로 형성된 무단(無端) 벨트이며, 베이스층과, 이 베이스층의 가열 롤(51)측의 면 또는 양면에 피복된 이형층(도시 행략)으로 구성되어 있다. 베이스층은 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리이미드아미드 등의 폴리머나 SUS, 니켈, 구리 등의 금속에 의해 형성되며, 그 두께는 30㎛ 내지 200㎛가 좋다. 베이스층의 표면에 피복되는 이형층으로서는, 불소 수지, 예를 들면 PFA, PTFE, FEP로 형성되며, 그 두께는 5㎛ 내지 100㎛가 좋다.
또한, 엔드레스 벨트(52)의 내주면은, 후술하는 압력 패드(54)와의 접찰(摺擦) 저항을 저감하기 위해, 표면 거칠기(Ra)(산술 평균 거칠기)를 0.4㎛ 이하로 설정하고 있다. 또한, 엔드레스 벨트(52)의 외주면은, 가열 롤(51)로부터의 구동력을 받기 쉽도록 표면 거칠기(Ra)를 1.2㎛ 내지 2.0㎛로 설정하고 있다.
다음으로, 엔드레스 벨트(52)를 지지하는 구성에 대해서 기술한다.
정착 장치(50)는 엔드레스 벨트(52)를 회전 가능하게 지지하는 압력 패드(54)(도 3 참조) 및 에지 가이드(55)(도 4 참조)와, 엔드레스 벨트(52)의 내주면과 압력 패드(54)의 접찰 저항을 작게 하는 저마찰 시트(56)(도 3 참조)와, 압력 패드(54)와 저마찰 시트(56)를 유지하는 금속제의 홀더(57)(도 3 참조)를 갖고 있다.
압력 패드(54)는 엔드레스 벨트(52)의 내측에 있어서, 엔드레스 벨트(52)를 통해 가열 롤(51)에 가압되는 상태로 배치되어, 가열 롤(51)과 엔드레스 벨트(52) 사이에 닙부(N)를 형성하도록 기능한다. 압력 패드(54)는 용지 반송 방향 길이(엔드레스 벨트(52)와 가열 롤(51)의 이동 방향에 있어서의 길이)의 긴 닙부(N)를 확보하기 위한 프리 닙 부재(54a)와, 가열 롤(51)에 변형을 부여하기 위한 박리(剝離) 닙 부재(54b)를 갖고 있다. 프리 닙 부재(54a)는 닙부(N)의 입구측에 배치되고, 박리 닙 부재(54b)는 닙부(N)의 출구측에 배치되어 있다.
프리 닙 부재(54a)는 실리콘 고무나 불소 고무 등의 탄성체나 판 스프링 등으로 구성되고, 가열 롤(51)측의 면은, 거의 가열 롤(51)의 외주면을 따르는 오목 형상으로 형성되어 있다.
박리 닙 부재(54b)는 PPS(폴리페닐렌설파이드), 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리아미드 등의 내열성을 갖는 수지, 또는 철, 알루미늄, SUS 등의 금속으로 성형되어 있다. 박리 닙 부재(54b)의 형상으로서는, 닙부(N)에 있어서의 외면 형상이 대략 일정한 곡률 반경을 갖는 볼록 곡면 형상으로 성형되어 있다.
에지 가이드(55)는 도 4에 나타내는 바와 같이, 홀더(57)의 회전축 방향의 양단부에 배설(配設)되어 있다. 그리고, 에지 가이드(55) 각각은, 닙부(N)와 그 근방에 대응하는 부분에 노치가 형성된 원통 형상, 즉 단면이 C형상인 벨트 주행 가이드부(551)와, 벨트 주행 가이드부(551)의 회전축 방향의 외측에 설치되어, 엔드레스 벨트(52)의 내경보다 큰 외경으로 형성된 플랜지부(552)를 갖고 있다. 또한, 에지 가이드(55)는 플랜지부(552)의 회전축 방향의 외측에 설치되어, 에지 가이드(55)를 정착 장치(50)의 메인 프레임(50a)에 위치 결정하여 고정하기 위한 유지부(553)를 갖고 있다.
홀더(57)는 회전축 방향의 양단부가 에지 가이드(55)의 플랜지부(552)의 내측면에 고정되어 지지되어 있다. 또한, 에지 가이드(55)의 벨트 주행 가이드부(551)는 홀더(57)의 회전축 방향의 단부의 일부의 영역과, 회전축 방향으로 오버랩 하도록 배치되어 있다.
그리고, 엔드레스 벨트(52)는 닙부(N)와 그 근방을 제외하고, 회전축 방향의 양측부의 내주면이 벨트 주행 가이드부(551)의 외주면에 지지되어, 벨트 주행 가이드부(551)의 외주면을 따라 회전한다. 따라서, 벨트 주행 가이드부(551)는 엔드레스 벨트(52)가 원활하게 회전할 수 있도록 정지 마찰 계수가 작은 재질로 형성되고, 또한, 엔드레스 벨트(52)로부터 열을 빼앗기 어렵도록 열전도율이 낮은 재질로 형성되어 있다. 또한, 플랜지부(552)는 홀더(57)의 회전축 방향의 양단부에 배치된 플랜지부(552)의 내측면끼리의 간격이 엔드레스 벨트(52)의 폭과 대략 일치하도록 배치되어, 엔드레스 벨트(52)의 회전축 방향으로의 이동(벨트 워크)을 규제하고 있다. 이와 같이, 엔드레스 벨트(52)는 에지 가이드(55)에 의해 회전 방향 및 회전축 방향의 이동이 규제되도록 설정되어 있다.
또한, 에지 가이드(55) 각각은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 인장(引張) 스프링(59)에 의해 가열 롤(51)측으로 가압되어 지지되어 있다. 본 실시형태에서는, 가열 롤(51)은 엔드레스 벨트(52)를 통해 총 하중 50N?250N(5.1kgf?25.5kgf)으로 압력 패드(54)에 의해 눌려 있다. 그리고, 이 구성에 의해, 엔드레스 벨트(52)는 가열 롤(51)의 회전에 종동하여 회전한다.
저마찰 시트(56)는 프리 닙 부재(54a) 및 박리 닙 부재(54b)의 엔드레스 벨트(52)와 접하는 면에 설치되어 있다. 또한, 저마찰 시트(56)는 엔드레스 벨트(52) 내주면과 압력 패드(54)의 접찰 저항(마찰 저항)을 저감하기 위해 마찰 계수가 작고, 내마모성?내열성이 우수한 재질로 성형되어 있다. 또한, 엔드레스 벨트(52) 내주면에 도포된 윤활제가, 엔드레스 벨트(52)와의 슬라이딩부에 들어갈 수 있도록, 저마찰 시트(56)의 엔드레스 벨트(52)측의 표면에는 미소한 요철이 형성되어 있다. 이 요철의 거칠기는 Ra(산술 평균 거칠기)가 5㎛ 내지 30㎛이다. 이는, 요철의 거칠기가 Ra＝5㎛보다 작으면, 엔드레스 벨트(52)와의 슬라이딩부에 충분한 윤활제를 들어가게 하기 어렵고, 다른 한편으로 Ra＝30㎛보다 크면, 요철의 흔적이 OHP나 코팅지를 정착했을 때에 광택 얼룩으로서 눈에 띄는 것에 의거하는 것이다. 또한, 저마찰 시트(56)는 윤활제가 스며들어 이면으로부터 새어나오지 않도록, 윤활제에 대한 침윤성이 없도록(난통과성) 성형되어 있다. 구체적으로는, 불소 수지로 이루어지는 다공질 수지 섬유 천을 베이스층으로 하여 압력 패드(54)측의 면에 PET 수지 시트를 랩핑시킨 것, 소결 성형한 PTFE 수지 시트, 테플론(등록 상표)을 함침시킨 유리 섬유 시트 등에 의해 성형되는 것을 예시할 수 있다. 또한, 저마찰 시트(56)는 프리 닙 부재(54a)나 박리 닙 부재(54b)와 별체로 구성해도, 프리 닙 부재(54a)나 박리 닙 부재(54b)와 일체적으로 구성해도 된다.
홀더(57)는 압력 패드(54)와 저마찰 시트(56)를 유지함과 동시에, 가열 롤(51)의 회전축 방향으로 신장되어, 엔드레스 벨트(52)의 내주면에 윤활제를 도포하는 윤활제 도포 부재(58)를 유지한다. 윤활제 도포 부재(58)는 내열성 펠트로 구성되고, 예를 들면 점도 300cs의 아미노 변성 실리콘 오일 등의 윤활제가 3g 정도 함침되어 있다. 그리고, 윤활제 도포 부재(58)는 엔드레스 벨트(52) 내주면에 대하여 접촉하도록 배치되어, 내열성 펠트로부터의 침투압에 의해, 윤활제를 적당량씩 엔드레스 벨트(52) 내주면에 공급한다. 또한, 윤활제 도포 부재(58)는, 내열성 펠트로부터의 윤활제의 공급이 과다해지지 않도록, 내열성 펠트의 에지부가 엔드레스 벨트(52) 내주면에 접촉하도록 구성되어 있다. 이에 따라, 엔드레스 벨트(52)와 저마찰 시트(56)의 슬라이딩부에 윤활제를 공급하고, 저마찰 시트(56)를 통한 엔드레스 벨트(52)와 압력 패드(54)의 접찰 저항을 더 저감하여, 엔드레스 벨트(52)의 원활한 회전을 도모하고 있다.
다음으로, 기어 유닛(53)에 대해서 설명한다.
도 5는 기어 유닛(53)의 사시도이다. 도 6은 기어 유닛(53)을 구성하는 부품을 나타내는 도면이다. 도 7은 기어 유닛(53)을 가열 롤(51)에 장착한 상태를 나타내는 도면이다. 도 8은 도 7의 Ⅷ부의 확대도이다. 도 9는 기어 유닛(53)의 단면도이다. 또한, 도 8에서는, 후술하는 비틀림 코일 스프링(532)과 가열 롤(51)의 기체(511)와의 상대 위치를 알기 쉽게 하기 위해, 후술하는 기어(531)를 2점 쇄선으로 나타내고 있다.
기어 유닛(53)은 나선형 이(531a)가 외주에 형성된 회전 부재의 일례로서의 기어(531)와, 기어(531)의 내측에 장착되는 탄성 부재의 일례로서의 비틀림 코일 스프링(532)과, 비틀림 코일 스프링(532)의 회전축 방향의 이동을 억제하는 캡(533)을 갖고 있다. 기어 유닛(53)은 도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 전달 기어(92,93,94) 등을 통해 구동 모터(91)의 회전 구동력이 전달되어, 돌출부의 일례로서의 나선형 이(531a)를 통해 외력을 받는다.
기어(531)는 내열성이 높은 수지로 성형되는 부재이며, 본 실시형태에 따른 기어(531)는 폴리페닐렌설파이드 수지(PPS)의 유리 섬유가 들어간 것이 이용되고 있다. 기어(531)는 내측에 비틀림 코일 스프링(532)이 장착되는 장착부(531b)와, 이 장착부(531b)보다 회전축 방향의 한 쪽의 단부의 외측에, 장착부(531b)로부터 회전 반경 방향의 내측으로 돌출하여 원주 방향 전체에 걸쳐 형성된 볼록부(531c)를 갖고 있다. 또한, 기어(531)의 장착부(531b)의 회전축 방향의 한 쪽의 단부측에는, 회전 반경 방향의 외측으로 오목한 반경 방향 오목부(531d)가 형성되어 있다. 또한, 기어(531)의 회전축 방향의 다른 쪽의 단부측에는, 회전축 방향의 단면(端面)으로부터 회전축 방향으로 오목한 축방향 오목부(531e)가 형성되어 있다.
비틀림 코일 스프링(532)은 선경(線徑)이 φ0.8인 SUS재로 성형되어 있다. 또한, 비틀림 코일 스프링(532)의 코일부(532a)는 왼쪽으로 감겨져 있으며, 그 감음수는 9이다. 또한, 비틀림 코일 스프링(532)의 한 쪽의 단부는, 코일부(532a)로부터 회전 반경 방향의 외측으로 돌출하도록 절곡(折曲)되어 있으며, 코일부(532a)로부터 돌출하는 돌출부(532b)가 형성되어 있다. 비틀림 코일 스프링(532)이 기어(531)에 장착될 때에는, 이 돌출부(532b)가 기어(531)의 반경 방향 오목부(531d)에 삽입된다. 이에 따라, 비틀림 코일 스프링(532)의 기어(531)에 대한 이동이 억제된다. 그리고, 비틀림 코일 스프링(532)의 코일부(532a)의 내경은, 가열 롤(51)의 기체(511)의 외경보다 작아지도록 성형되어 있다. 즉, 기어 유닛(53)이 가열 롤(51)에 끼워맞춰질 경우에는, 비틀림 코일 스프링(532)과 가열 롤(51)의 기체(511)는 억지 끼워맞춤으로 끼워맞춰진다. 다른 한편, 비틀림 코일 스프링(532)의 코일부(532a)의 외경은, 기어(531)의 장착부(531b)의 내경보다 작아지도록 성형되어 있다. 즉, 비틀림 코일 스프링(532)이 기어(531)에 장착된 경우에는, 코일부(532a)의 외경과 기어(531)의 장착부(531b)의 내경 사이에 틈이 생긴다.
캡(533)은 구멍(533a)이 형성된 원반 형상의 부재이며, 내열성이 높은 수지, 예를 들면 폴리페닐렌설파이드 수지(PPS)로 성형되어 있다. 구멍(533a)의 내경은, 비틀림 코일 스프링(532)의 내경과 대략 동일하게 형성되어 있다. 그리고, 캡(533)은 기어(531)에 형성된 축방향 오목부(531e)에 끼워맞춰져, 비틀림 코일 스프링(532)의 회전축 방향의 이동을 억제한다.
이상과 같이 구성된 기어 유닛(53)을 가열 롤(51)에 장착할 때에는, 베어링 부재(514)를 가열 롤(51)의 기체(511)에 끼워맞춘 후에, 회전축 방향의 한 쪽의 단부측, 즉 기어(531)에 형성된 볼록부(531c)측으로부터 가열 롤(51)의 기체(511)에 끼워넣는다(도 9 참조). 그리고, 2개의 베어링 부재(514) 및 기어 유닛(53)이 장착된 가열 롤(51)을 U자 형상의 구멍이 형성된 메인 프레임(50a)에 끼워맞춘다.
그리고, 기어 유닛(53)이 장착된 가열 롤(51)의 회전축 방향의 외측에는, 기어 유닛(53) 및 가열 롤(51)의 회전축 방향의 이동을 규제함과 동시에, 회전 동작을 원활하게 행하게 하는 스러스트 베어링(thrust bearing) 등의 스러스트 베어링 부재(517)(도 2 참조)가 배치되어 있다. 스러스트 베어링 부재(517)는 화상 형성 장치(1)의 본체 프레임(도시 생략)에 고정된 정착 장치용의 프레임인 서브 프레임(50b)(도 2 참조)에 부착되어 있다.
다음으로, 기어 유닛(53)이 가열 롤(51)에 장착되어 있을 경우의, 기어 유닛(53)으로부터 가열 롤(51)에의 회전 구동력의 전달에 대해서 설명한다.
도 10의 (a)는 비틀림 코일 스프링(532)이 변형하기 전의 상태를 나타내는 도면이며, 도 10의 (b)는 비틀림 코일 스프링(532)이 변형한 후의 상태를 나타내는 도면이다.
기어(531)의 나선형 이(531a)를 통해 구동 모터(91)로부터 회전 구동력이 전달되면 기어(531)가 회전한다. 기어(531)가 회전하면, 기어(531)의 반경 방향 오목부(531d)를 통해, 기어(531)의 회전력이 비틀림 코일 스프링(532)의 돌출부(532b)에 전달된다. 예를 들면 도 7에서 본 경우의 화살표 A방향(반시계 회전 방향)으로 기어(531)가 회전한 경우에는, 비틀림 코일 스프링(532)의 돌출부(532b)가 동일하게 화살표 A방향으로 회전한다. 이러한 경우, 상술한 바와 같이, 비틀림 코일 스프링(532)은 가열 롤(51)의 기체(511)에 억지 끼워맞춤으로 끼워맞춰져, 비틀림 코일 스프링(532)과 가열 롤(51)의 기체(511)와의 사이에 접촉력(마찰력)이 생기므로, 코일부(532a)에 있어서의 돌출부(532b)가 설치되어 있는 회전축 방향의 한 쪽의 단부측은, 다른 쪽의 단부측에 대하여 화살표 A방향으로 상대적으로 회전한다. 즉, 비틀림 코일 스프링(532)은 왼쪽으로 감겨져 있으므로, 비틀림 코일 스프링(532)이 코일부(532a)의 내경이 작아지도록(조이도록) 변형한다(도 10의 (b) 참조). 또한, 가열 롤(51)의 기체(511)에 있어서의 기어 유닛(53)이 장착되는 부위인 피장착부는, 베어링 부재(514)와 가까운 위치이며, 또한 베어링 부재(514)에 대하여 닙부(N)와는 반대측의 위치이므로, 피장착부에 있어서의 기체(511)의 변형은 작다.
그 결과, 비틀림 코일 스프링(532)과 가열 롤(51)의 기체(511)와의 사이의 마찰력이 기어(531)가 회전하기 전보다 커진다.
여기에서, 상술한 바와 같이, 비틀림 코일 스프링(532)과 가열 롤(51)의 기체(511)는 억지 끼워맞춤으로 끼워맞춰지지만, 가열 롤(51)의 기체(511)의 외경의 크기에 대한 비틀림 코일 스프링(532)의 코일부(532a)의 내경의 크기는, 이하와 같이 설정되어 있다. 즉, 상술한 정착 온도시에 비틀림 코일 스프링(532)과 가열 롤(51)의 기체(511)와의 사이에 생기는 마찰력은, 가열 롤(51)과 엔드레스 벨트(52) 사이에 생기는 마찰력에 저항하여 가열 롤(51)이 회전하는데 필요한 마찰력(이하, 「필요 마찰력」이라고 하는 경우도 있음)보다 작아지도록 설정되어 있다. 그리고, 비틀림 코일 스프링(532)이 기어(531)로부터 힘을 받아 조이는 방향으로 회전함으로써 증대한 마찰력이, 이 필요 마찰력 이상이 되도록 설정되어 있다.
그 때문에, 기어(531)가 구동 모터(91)로부터 회전 구동력을 받아 도 7에서 본 경우의 화살표 A방향으로 회전한 경우에는, 기어 유닛(53)을 통해 구동 모터(91)로부터 회전 구동력이 전달되어, 가열 롤(51)은 엔드레스 벨트(52)와의 사이에 생기는 마찰력에 저항하여 회전한다.
한편, 도 7에서 본 경우의 화살표 B방향(시계 회전 방향)으로 기어(531)가 회전한 경우에는, 비틀림 코일 스프링(532)의 돌출부(532b)가 동일하게 화살표 B방향으로 회전하고, 코일부(532a)에 있어서의 회전축 방향의 한 쪽의 단부측이, 다른 쪽의 단부측에 대하여 화살표 B방향으로 상대적으로 회전한다. 즉, 비틀림 코일 스프링(532)이 코일부(532a)의 내경이 커지도록(느슨해지도록) 변형한다. 그 결과, 비틀림 코일 스프링(532)과 가열 롤(51)의 기체(511)와의 사이의 마찰력이, 기어(531)가 회전하기 전보다 작아진다. 그 때문에, 기어(531)가 구동 모터(91)로부터 회전 구동력을 받아 도 7에서 본 경우의 화살표 B방향으로 회전한 경우에는, 가열 롤(51)은 엔드레스 벨트(52)와의 사이에 생기는 마찰력에 의해 회전하지 않고 기어 유닛(53)만이 회전한다.
이상과 같이 구성된 정착 장치(50)는 이하와 같이 작용한다.
제어부(90)가 정착 장치(50)로 정착 동작을 행하게 하기 위해, 구동 모터(91)를 도 1에서 본 경우의 시계 회전 방향으로 회전한 경우에는, 기어 유닛(53)의 기어(531)도 시계 회전 방향(도 7에서는 화살표 A방향)으로 회전한다. 이러한 경우, 기어 유닛(53)의 비틀림 코일 스프링(532)은 기어(531)로부터 힘을 받아 코일부(532a)의 내경이 작아지도록 변형하고, 가열 롤(51)도 시계 회전 방향으로 회전한다. 그리고, 가열 롤(51)의 회전에 의해 엔드레스 벨트(52)도 종동 회전한다.
그리고, 화상 형성 장치(1)의 이차 전사 위치에 있어서 토너상이 전사된 용지가 닙부(N)를 통과할 때에, 용지 위의 토너상이, 닙부(N)에 작용하는 압력과, 가열 롤(51)로부터 공급되는 열에 의해 정착된다. 즉, 용지 위의 토너상을, 가열 롤(51)과 엔드레스 벨트(52)로 가압 및 가열함으로써 용지에 정착시킨다. 본 실시형태의 정착 장치(50)에서는, 거의 가열 롤(51)의 외주면을 따르는 오목 형상의 프리 닙 부재(54a)에 의해 닙부(N)를 넓게 하고 있기 때문에, 닙부가 닙부(N)보다 좁을 경우보다 정착이 보다 양호하게 행해진다. 더하여, 가열 롤(51)의 외주면에 대하여 돌출시켜 박리 닙 부재(54b)를 배치함으로써, 닙부(N)의 출구에 있어서 가열 롤(51)의 변형이 국소적으로 커지도록 구성되어 있으므로, 용지가 가열 롤(51)로부터 용이하게 박리된다.
다른 한편, 제어부(90)가 정착 장치(50)로 정착한 용지를 반전시켜 다시 이차 전사 위치를 향하여 반송하기 위해, 구동 모터(91)를 도 1에서 본 경우의 반시계 회전 방향으로 회전한 경우에는, 기어 유닛(53)의 기어(531)도 반시계 회전 방향(도 7에서는 화살표 B방향)으로 회전한다. 이러한 경우, 기어 유닛(53)의 비틀림 코일 스프링(532)은 기어(531)로부터 힘을 받아 기어(531)와 함께 반시계 회전 방향으로 회전한다. 비틀림 코일 스프링(532)의 반시계 회전 방향(도 7에서는 화살표 B방향)의 회전에 의해, 코일부(532a)의 내경이 커지도록 변형하므로 가열 롤(51)은 회전하지 않는다. 그 때문에, 엔드레스 벨트(52)도 회전하지 않는다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 정착 장치(50)에 있어서는, 기어(531)가 구동 모터(91)로부터 회전 구동력을 받아 회전한 경우에 비틀림 코일 스프링(532)의 코일부(532a)의 내경이 작아지도록 변형함으로써 비틀림 코일 스프링(532)과 가열 롤(51)의 기체(511)와의 사이에 생기는 마찰력에 의해 가열 롤(51)이 회전한다. 즉, 예를 들면 기어(531)에 설치된 볼록부와 가열 롤(51)의 기체(511)에 형성된 노치가 끼워맞춰져, 구동 모터(91)로부터의 회전 구동력이 이 기체(511)에 형성된 노치를 통해 전달되는 것이 아니다. 만일, 이 기체(511)에 형성된 노치를 통해 가열 롤(51)을 회전시킬 경우에는, 이 노치가, 가열 롤(51)이 엔드레스 벨트(52)와의 사이에 생기는 마찰력에 저항하여 회전하는 만큼의 힘을 받아야만 하므로, 그 힘에 견딜 수 있는 강도가 기체(511) 자체에 필요해진다. 그러나, 본 실시형태에 따른 정착 장치(50)에 있어서는, 가열 롤(51)의 기체(511)의 외주면에 생기는 마찰력에 의해 가열 롤(51)을 회전시키므로, 기체(511)에 형성된 노치만을 통해 회전시키는 구성의 경우보다, 가열 롤(51)의 기체(511) 자체의 강도는 낮아도 된다. 따라서, 원통 형상의 기체(511)의 두께는, 기체(511)에 형성된 노치를 통해서만 회전 구동력을 전달하는 구성의 경우보다 얇아도 된다. 그 때문에, 엔드레스 벨트(52)나 가압 롤 등과 접촉하면 탄성 변형하고, 엔드레스 벨트(52)나 가압 롤 등과 접촉하지 않는 상태에서는 스스로의 강성으로 원통 형상으로 복원하는 정도의 강성이어도, 기체(511)를 파손시키지 않고 회전 구동력이 전달된다. 그리고, 가열 롤(51)의 기체(511)의 두께가 얇으면, 가열 롤(51)의 열용량이 작아지므로 상술한 정착 온도에 조기에 도달한다. 또한, 가압 수단의 일례로서 가압 롤을 이용한 경우에는, 상술한 엔드레스 벨트(52)나 압력 패드(54)를 사용한 경우와 비교하여, 닙부의 형상이 평탄에 가까워져(곡률이 작아져), 용지로서 두꺼운 종이를 반송시켰을 경우의 두꺼운 종이 컬(curl)이나 봉투를 반송시켰을 경우의 봉투 주름이 경감된다.
가열 롤(51)의 기체(511)의 두께를 얇게 하기 위해, 기체(511)의 회전축 방향의 양단부에, 기체(511)보다 높은 강도를 갖고 기체(511)를 지지하는 지지 부재를 결합하여, 이 지지 부재에 형성된 노치를 통해 구동 모터(91)로부터의 회전 구동력을 전달하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 이러한 구성에서는, 본 실시형태에 따른 정착 장치(50)와 같이 기체(511)의 외주면에 생기는 마찰력에 의해 가열 롤(51)을 회전시키는 구성보다, 부품점수도 많아 복잡한 구성이 되어버림과 동시에, 지지 부재 만큼의 열용량이 증가하므로 정착 온도에 도달하는 것이 늦어진다. 또한, 가열 롤(51)은 엔드레스 벨트(52)를 통해 압력 패드(54)에 의해 가압되면서 회전하므로, 즉, 기체(511)는 회전축 방향으로 휘면서 회전하므로, 그 변형에 견딜 수 있도록 기체(511)와 지지 부재를 결합해야만 한다. 한편, 기체(511)와 지지 부재를 용접하는 등 강고하게 결합하면, 이 결합에 의해 기체(511)의 변형이 방해되므로, 닙부(N)에서는 오목하고, 엔드레스 벨트(52)와 접촉하지 않은 상태에서는 스스로의 강성으로 복원한다는 기체(511)의 탄성 변형을 이용한 양호한 정착 처리의 실행이 곤란해진다. 또한, 기체(511)와 지지 부재의 결합부에 응력 집중이 생겨, 이 결합부로부터 파손할 우려도 있다. 본 실시형태에 따른 구성에 의하면, 이러한 문제가 생기지 않고, 엔드레스 벨트(52)를 통해 압력 패드(54)에 의해 가압되는 힘에 저항하여 가열 롤(51)이 회전한다.
또한, 예를 들면 정착 장치(50)로 한 쪽의 면에 화상이 정착된 용지를 반전 반송 유닛(82)을 통해 반전하기 위해 구동 모터(91)가 반시계 회전 방향으로 회전한 경우에는, 기어 유닛(53)은 회전하지만, 상술한 바와 같이 가열 롤(51) 및 엔드레스 벨트(52)는 회전하지 않는다. 그 때문에, 정착 처리를 행할 필요가 없을 때에 가열 롤(51) 및 엔드레스 벨트(52)가 회전하는 구성보다 가열 롤(51) 및 엔드레스 벨트(52)의 열화가 억제된다. 또한, 가열 롤(51)을 도 1에서 본 경우의 시계 회전 방향으로만 회전시키고, 반시계 회전 방향으로는 회전하지 않도록 원 웨이 클러치(one-way clutch)를 구비하는 구성보다, 원 웨이 클러치를 필요로 하지 않는 만큼, 구성이 보다 간이해진다.
또한, 정착 장치(50)에 종이 걸림이 발생한 경우 등에 있어서, 유저가 용지를 용지 반송 방향으로 잡아당길 때의 부하가 작아진다. 즉, 가열 롤(51)을 용지 반송 방향, 도 1에서 본 경우의 시계 회전 방향으로 회전시킬 경우, 비틀림 코일 스프링(532)은 코일부(532a)의 내경이 커지도록 변형하므로, 기어 유닛(53)은 회전하지 않고 가열 롤(51)만이 회전하기 쉬워진다. 그 때문에, 용지를 용지 반송 방향으로 잡아당길 때에, 기어 유닛(53), 전달 기어(92,93,94), 구동 모터(91) 등을 회전시킬 필요가 없으므로, 용지를 잡아당길 때의 힘은 작아진다.
또한, 상술한 실시형태에 따른 비틀림 코일 스프링(532)의 사양에 대해서, 선경 φ0.8의 SUS재, 코일부(532a)의 감음수는 9임을 예시했지만, 특별히 이러한 사양에 한정되지 않는다. 비틀림 코일 스프링(532)의 사양은, 이 비틀림 코일 스프링(532)을 가열 롤(51)에 단순히 장착한 상태에서는 가열 롤(51)과의 사이에 생기는 마찰력이 상술한 필요 마찰력보다 작고, 기어(531)로부터의 회전력을 받아 비틀림 코일 스프링(532)이 조이는 방향으로 회전함으로써 가열 롤(51)과의 사이에 생기는 마찰력이 상술한 필요 마찰력 이상이 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 선경 φ1.0의 SUS재로, 코일부(532a)의 감음수가 8이어도 된다. 또한, 비틀림 코일 스프링(532)을 코일 형상으로 성형하기 전의 선재(線材)는 둥글어도 사각이어도 된다.
또한, 비틀림 코일 스프링(532)의 재질로서는 SUS재를 예시하고 있지만, 복수 있는 SUS재의 종류 중에서도, 기체(511)의 재질인 니켈의 선팽창 계수보다 작은 값의 선팽창 계수를 갖는 SUS재 및 큰 값의 선팽창 계수를 갖는 SUS재의 어느 쪽을 선택해도 된다. 만일, 기체(511)의 재질인 니켈의 선팽창 계수보다 큰 값의 선팽창 계수를 갖는 SUS재, 예를 들면 SUS304를 선택한 경우, 비틀림 코일 스프링(532)의 코일부(532a)의 내경의 크기를 이하와 같이 설정하면 된다. 즉, 비틀림 코일 스프링(532)의 재질의 선팽창 계수와 가열 롤(51)의 기체(511)의 재질의 선팽창 계수의 차이를 고려하여, 비틀림 코일 스프링(532)이 기어(531)로부터 힘을 받아 변형함으로써 생기는 기체(511)와의 사이의 마찰력이, 정착 온도 이상의 온도에서 필요 마찰력 이상이 되도록 비틀림 코일 스프링(532)의 내경을 설정하면 된다.
상술한 실시형태에 따른 기어 유닛(53)의 비틀림 코일 스프링(532)의 회전축 방향의 다른 쪽의 단부측의 형상을 이하와 같이 변경해도 된다.
도 19의 (a)는 비틀림 코일 스프링(532) 및 가열 롤(51)의 다른 형상을 나타내는 사시도이며, (b)는 단면도이다.
도 19에 나타내는 바와 같이, 비틀림 코일 스프링(532)의 회전축 방향의 다른 쪽의 단부는, 코일부(532a)(도 6 참조)로부터 회전 반경 방향의 내측으로 돌출하도록 절곡되어 있으며, 코일부(532a)로부터 돌출하는 내측 돌출부(532c)가 형성되어 있다. 또한, 가열 롤(51)의 기체(511)의 회전축 방향의 다른 쪽의 단부에, 비틀림 코일 스프링(532)의 내측 돌출부(532c)를 삽입하기 위한 노치(511a)를 형성한다. 그리고, 기어 유닛(53)을 가열 롤(51)에 장착할 때에, 비틀림 코일 스프링(532)의 내측 돌출부(532c)를 기체(511)의 노치(511a)에 삽입한다.
이상의 구성으로 함으로써, 용지 위의 토너상을 정착하기 위해, 구동 모터(91)가 도 1에서 본 경우의 시계 회전 방향으로 회전한 경우에, 기어 유닛(53)이 가열 롤(51)에 대하여 공회전하기 어려워진다.
또한, 이 구성으로 하는 경우에서도, 정착 처리를 실행하기 위해 가열 롤(51)의 표면 온도가 상술한 정착 온도까지 상승하려고 할 때에는, 비틀림 코일 스프링(532)이 기어(531)로부터 힘을 받아 조이는 방향으로 회전함으로써 비틀림 코일 스프링(532)과 가열 롤(51)의 기체(511)와의 사이에 생기는 마찰력이 필요 마찰력보다 커지도록 설정하여, 비틀림 코일 스프링(532)의 내측 돌출부(532c)와 기체(511)의 노치(511a)와의 사이에 생기는 압력으로는 가열 롤(51)이 회전하지 않도록 한다.
또한, 본 실시형태에 따른 기어 유닛(53)을 가열 롤(51)에 장착할 때에는, 기어 유닛(53)의 비틀림 코일 스프링(532)과 가열 롤(51)의 기체(511)의 외주면과의 사이에 생기는 마찰력에 의해 비틀림 코일 스프링(532)의 코일부(532a)의 내경이 커지는 방향으로 기어 유닛(53)을 회전시키면서 장착하면 된다. 즉, 도 7에서는 기어 유닛(53)을 화살표 B방향으로 회전시키면서 장착하면 된다. 이와 같이 장착함으로써, 비틀림 코일 스프링(532)과 가열 롤(51)의 기체(511)와의 사이에 생기는 마찰력이, 도 7의 화살표 A방향으로 회전시키면서 장착하는 경우보다 작아지므로, 기어 유닛(53)을 장착하기 쉬워진다.
상술한 실시형태에서는, 가열 롤(51)에 끼워맞춰져, 외력을 받아 회전하는 회전 수단의 일례로서, 기어(531)와, 이 기어(531)의 회전에 따라 변형하는 탄성 부재의 일례로서의 비틀림 코일 스프링(532)을 갖는 기어 유닛(53)을 예시하고, 가열 롤(51)은 비틀림 코일 스프링(532)이 기어(531)의 회전에 따라 변형하는 것에 기인하여 비틀림 코일 스프링(532)과의 사이에 생기는 마찰력에 의해 회전한다. 그러나, 기어(531)의 회전에 따라 변형하여, 가열 롤(51)과의 사이에 필요 마찰력을 생기게 하는 것이면, 비틀림 코일 스프링(532) 이외의 탄성 부재, 예를 들면 고무 등을 이용해도 된다. 탄성 부재를 이용함으로써, 탄성 부재를 이용하지 않는 구성과 비교하여, 보다 적확하게 가열 롤(51)을 회전시킬 수 있다.
(실험예)
다음으로, 실험예에 대해서 설명한다. 실험은, 가압 수단의 일례로서 가압 롤을 이용하여, 계산기에 의한 모의 실험, 소위 컴퓨터 시뮬레이션으로 행했다. 또한, 실험에서는, 실시형태와 다르게, 가열 롤(51) 및 가압 롤의 축방향을 Z축 방향으로 하고, 가압 롤의 중심축으로부터 가열 롤(51)의 중심축을 향하는 방향을 +Y축 방향으로 하며, Z축 방향 및 Y축 방향과 직교하는 방향을 X축 방향으로 하여 좌수계(左手系)의 XYZ축을 가정하고 있다.
실험에서는 가열 롤(51)의 구성으로서, 기체(511)의 축방향의 길이를 250㎜, 외경을 직경 φ25㎜로 하고, 재료를 철로 했다.
또한, 실험에서는 축방향의 길이가 250㎜이고 직경 φ12㎜의 철의 샤프트의 둘레에 고무층이 형성된 가압 롤을 채용했다. 고무층은, 축방향의 길이가 200㎜, 외경이 φ25㎜로 하고, 현재 시판되고 있는 벨트식의 가압 부재의 정착 영역 부분의 부재의 영률(Young's modulus)에 상당하는 1.6㎫의 고무층으로서 모델화했다. 또한, 시판되는 벨트식의 정착 장치는, 예를 들면 일본국 특개2002-148971호 공보나 일본국 특개2002-148972호 공보 등에 기재되어 있으며, 종래 공지이기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
그리고, 가압 롤의 샤프트의 양단부에, 접촉 압력, 소위 닙압으로서, 가열 롤(51)의 중심축을 향하는 +Y방향으로 100N의 힘을 부가한 경우에 있어서, 가열 롤(51)에 작용하는 응력이나 변위를 측정했다. 또한, 응력으로서는, 부재의 항복(降伏)의 판단 등에 사용되는 미제스 응력(Mises stress)(또는, 폰 미제스 응력)을 채용했다.
(실험예 1) 실험예 1에서는, 기체(511)의 두께가 0.10㎜로 하여 실험을 행했다.
(비교예 1) 비교예 1에서는, 기체(511)의 두께가 0.16㎜로 하여 실험을 행했다.
이하, 도 11?도 18에 실험 결과를 나타낸다. 또한, 도 11?도 18에서는, 기체(511)를 「소관(素管)」이라고 기재한다.
도 11은 실험 결과에 있어서의 응력 분포의 설명도이며, 도 11의 (A)는 실험예 1의 설명도, 도 11의 (B)는 비교예 1의 설명도이다.
도 12는 실험 결과에 있어서의 기체(511)의 변위의 분포를 +Z, +Y측에서 본 경우의 설명도이며, 도 12의 (A)는 실험예 1의 설명도, 도 12의 (B)는 비교예 1의 설명도이다.
도 13은 도 12와 동일한 실험 결과에 있어서 기체(511)의 변위의 분포를 -Z, -Y측에서 본 경우의 설명도이며, 도 13의 (A)는 실험예 1의 설명도, 도 13의 (B)는 비교예 1의 설명도이다.
도 14는 도 12와 동일한 실험 결과에 있어서, 기체(511)의 변위의 분포를 Y축 방향으로 두 배로 하여 강조한 상태의 설명도이며, 도 14의 (A)는 실험예 1의 설명도, 도 14의 (B)는 비교예 1의 설명도이다.
도 15는 도 13과 동일한 실험 결과에 있어서, 기체(511)의 변위의 분포를 Y축 방향으로 두 배로 하여 강조한 상태의 설명도이며, 도 15의 (A)는 실험예 1의 설명도, 도 15의 (B)는 비교예 1의 설명도이다.
도 16은 실험 결과에 있어서, 가열 롤(51)과 가압 롤의 접촉 영역에 있어서의 변형 상태의 설명도로서, 가압 롤의 고무층의 축방향 단부에 있어서의 단면도이며, 도 16의 (A)는 실험예 1의 설명도, 도 16의 (B)는 비교예 1의 설명도이다.
도 17은 실험 결과에 있어서, 가열 롤(51)과 가압 롤의 접촉 영역에 있어서의 변형 상태의 설명도로서, 가압 롤의 고무층의 축방향 중앙?축방향 단부에 있어서의 단면도이며, 도 17의 (A)는 실험예 1의 설명도, 도 17의 (B)는 비교예 1의 설명도이다.
도 18은 실험 결과에 있어서, 가열 롤(51)과 가압 롤의 접촉 영역에 있어서의 변형 상태의 설명도로서, 가압 롤의 고무층의 축방향 중앙에 있어서의 단면도이며, 도 18의 (A)는 실험예 1의 설명도, 도 18의 (B)는 비교예 1의 설명도이다.
또한, 도 11?도 18에서는, 실험 결과로서, 가열 롤(51) 및 가압 롤이 축방향 중앙을 경계로 하여, 축방향에 대하여 대칭인 결과가 되었기 때문에, 축방향의 길이가 절반, 즉, 축방향 중앙?+Z측의 축방향 단부까지의 하프 사이즈(half size)의 부분을 도시하고, 축방향 중앙?-Z측의 축방향 단부까지의 범위는 도시를 생략하고 있다.
본 실험예에서는, 가압 롤의 고무층의 축방향의 길이가 200㎜이고, 가열 롤(51)의 기체(511)의 축방향 길이가 250㎜이며, 고무층의 축방향 단부가, 기체(511)의 끝에서 25㎜의 위치에 접촉해 있다. 도 11의 (A)에 나타내는 실험예 1에서는, 기체(511)의 단부에서, 축방향 내측의 부분까지, 응력이 집중한 상태가 되어 있는 것에 대하여, 도 11의 (B)에 나타내는 비교예 1에서는 가압 롤의 고무층이 접촉하는 영역을 따라 거의 균일하게 응력이 작용하고 있음이 확인되었다.
또한, 도 12의 (B)?도 15의 (B)에 나타내는 비교예 1에서는, +Y방향의 변위가 작고, 3차원적인 변형도 작으며, 거의 원통 형상을 유지하고 있는 것에 대하여, 도 12의 (A)?도 15의 (A)에 나타내는 실험예 1에서는, 축방향 중앙측에 어느 정도 가압 롤과 접촉하는 측에서는 가압 롤에 눌려 +Y방향의 변위가 커져, 이 변형에 따라서 단면 형상이 원형으로부터 X방향으로 긴 타원형으로 변형된다.
따라서, 도 16의 (B)에 나타내는 바와 같이 비교예 1에 나타내는 바와 같은 종래의 가열 롤(51)에서는, 기체(511)는 거의 변형하지 않고, 주로 가압 롤의 고무층이 변형함으로써 정착 영역이 형성되어 있는 것에 대하여, 도 16의 (A)에 나타내는 바와 같이 실험예 1에서는, 가압 롤의 고무층 뿐만 아니라, 가열 롤(51)의 기체(511)도 변형함으로써 정착 영역이 형성되어 있다. 이때, 도 16에 나타내는 바와 같이 정착 영역은, 비교예 1에서는, 가압 롤측으로 오목하게 만곡(灣曲)한 형상이 되는 것에 대하여, 실험예 1에서는, X축 방향, 즉, 매체 반송 방향을 따라 거의 평탄 형상으로 되어 있다.
마찬가지로, 도 17에 나타내는 축방향의 중앙으로부터 끝 쪽의 위치나, 도 18에 나타내는 축방향의 중앙부에 있어서도, 비교예 1에서는, 주로 가압 롤의 고무층이 오목한 형상의 정착 영역이 형성되는 것에 대하여, 실험예 1에서는, 가열 롤(51)과 가압 롤이 함께 변형하여, 거의 평탄 형상의 정착 영역이 형성되어 있다.
<제2 실시형태>
제2 실시형태에서는, 기어(531)와, 비틀림 코일 스프링(532)을 유닛화하지 않는 점에 특징이 있다. 이하에서는, 제1 실시형태와의 차이점에 대해서 기술하고, 동일한 구성 부품에 대해서는 동일한 부호를 붙여 그 상세한 설명은 생략한다.
도 20은 제2 실시형태에 따른 기어(531) 및 비틀림 코일 스프링(532)을 나타내는 사시도이다.
도 20에 나타내는 바와 같이, 제2 실시형태에 따른 기어(531)는, 외주부에 나선형 이(531a)가 형성된 기본 원통 형상의 부재이다. 그리고, 기어(531)의 내주면에는, 내주면으로부터 회전 반경 방향의 외측에, 원주 방향에서는 비틀림 코일 스프링(532)의 선경보다 약간 커지도록 오목한 반경 방향 오목부(531f)가 회전축 방향 전체에 걸쳐 형성되어 있다. 또한, 원통 형상의 기어(531)의 내경의 크기는, 가열 롤(51)의 기체(511)의 외경의 크기보다 커지도록 성형되어 있다. 즉, 기어(531)는 가열 롤(51)의 기체(511)에 대하여 헐거운 끼워맞춤으로 끼워맞춰진다.
제2 실시형태에 따른 비틀림 코일 스프링(532)은, 제1 실시형태에 따른 비틀림 코일 스프링(532)에 대하여, 회전축 방향의 한 쪽의 단부에 형성된 돌출부(532b)의 방향이 다르다. 즉, 제2 실시형태에 따른 비틀림 코일 스프링(532)의 한 쪽의 단부는, 코일부(532a)로부터 회전축 방향의 외측으로 돌출하는 돌출부(532d)가 설치되어 있다.
그리고, 기어(531) 및 비틀림 코일 스프링(532)을 가열 롤(51)에 장착할 때에는, 우선, 기어(531)를 가열 롤(51)의 기체(511)에 끼워맞춘다. 그 후, 비틀림 코일 스프링(532)을, 도 20에서 본 경우의 시계 회전 방향으로 회전시키면서 기체(511)에 장착한다. 그때, 비틀림 코일 스프링(532)의 돌출부(532d)를, 기어(531)의 반경 방향 오목부(531f)에 삽입한다. 또한, 비틀림 코일 스프링(532)의 돌출부(532d)와 기어(531)의 반경 방향 오목부(531f)는, 헐거운 끼워맞춤으로 끼워맞춰지는 치수 관계여도, 억지 끼워맞춤으로 끼워맞춰지는 치수 관계여도 된다.
이상과 같이 기어(531) 및 비틀림 코일 스프링(532)을 구성했다고 해도, 기어(531) 및 비틀림 코일 스프링(532)은, 가열 롤(51)에 장착되어, 구동 모터(91)로부터의 회전 구동력을 받아 회전하는 회전 수단으로서 기능한다. 그리고, 제어부(90)가 정착 장치(50)로 정착 동작을 행하게 하기 위해, 구동 모터(91)를 도 1에서 본 경우의 시계 회전 방향으로 회전한 경우에는, 비틀림 코일 스프링(532)은, 기어(531)로부터 힘을 받아 코일부(532a)의 내경이 작아지도록 변형하고, 가열 롤(51)도 시계 회전 방향으로 회전한다. 그리고, 가열 롤(51)의 회전에 의해 엔드레스 벨트(52)도 종동 회전한다. 이에 따라, 토너상이 전사된 용지가 닙부(N)를 통과할 때에, 용지 위의 토너상이, 닙부(N)에 작용하는 압력과, 가열 롤(51)로부터 공급되는 열에 의해 정착된다. 다른 한편, 제어부(90)가 정착 장치(50)로 정착한 용지를 반전시켜 다시 이차 전사 위치를 향하여 반송하기 위해, 구동 모터(91)를 도 1에서 본 경우의 반시계 회전 방향으로 회전한 경우에는, 비틀림 코일 스프링(532)은 코일부(532a)의 내경이 커지도록 변형하므로, 가열 롤(51)은 회전하지 않는다. 그 때문에, 엔드레스 벨트(52)도 회전하지 않는다.
이와 같이, 본 실시형태에 따른 정착 장치(50)에 있어서도, 기어(531)가 구동 모터(91)로부터 회전 구동력을 받아 비틀림 코일 스프링(532)의 코일부(532a)의 내경이 작아지도록 변형함으로써 비틀림 코일 스프링(532)과 가열 롤(51)의 기체(511)와의 사이에 생기는 마찰력에 의해 가열 롤(51)이 회전하므로, 가열 롤(51) 자체의 강도가 낮아도 된다. 그 때문에, 원통 형상의 기체(511)의 두께는, 기체(511)에 형성된 노치를 통해 회전 구동력을 전달하는 구성의 경우보다 얇아도 된다. 그리고, 가열 롤(51)의 기체(511)의 두께가 얇으면, 가열 롤(51)의 열용량이 작아지므로, 상술한 정착 온도에 조기에 도달한다.
또한, 기체(511)의 회전축 방향의 양단부에 기체(511)보다 높은 강도를 갖고 기체(511)를 지지하는 지지 부재를 결합하여, 이 지지 부재에 형성된 노치를 통해 구동 모터(91)로부터의 회전 구동력을 전달하는 구성보다 부품점수가 적어지므로 보다 간이한 구성이 됨과 동시에, 지지 부재가 없는 만큼의 열용량이 감소하므로 정착 온도에 도달하는 것이 빨라진다. 또한, 예를 들면 정착 장치(50)로 한 쪽의 면에 화상이 정착된 용지를 반전 반송 유닛(82)을 통해 반전하기 위해 구동 모터(91)가 반시계 회전 방향으로 회전하는 경우 등, 정착 처리를 행할 필요가 없을 때에는 가열 롤(51) 및 엔드레스 벨트(52)는 회전하지 않으므로, 이들이 회전하는 구성보다 가열 롤(51) 및 엔드레스 벨트(52)의 열화가 억제된다. 또한, 정착 장치(50)에 발생한 종이 걸림을 해소하기 위해 유저가 용지를 용지 반송 방향으로 잡아당길 때의 부하가 작아진다.
<제3 실시형태>
제2 실시형태에서는, 기어(531)의 반경 방향 오목부(531f)와 비틀림 코일 스프링(532)의 돌출부(532d)를 통해 기어(531)의 회전력이 비틀림 코일 스프링(532)에 전달되지만, 제3 실시형태에서는, 기어(531)와 비틀림 코일 스프링(532) 사이에 생기는 마찰력에 의해 기어(531)의 회전력이 비틀림 코일 스프링(532)에 전달되는 점에 특징이 있다. 이하에서는, 제2 실시형태와의 차이점에 대해서 기술하고, 동일한 구성 부품에 대해서는 동일한 부호를 붙여 그 상세한 설명은 생략한다.
도 21의 (a)는 제3 실시형태에 따른 기어(531) 및 비틀림 코일 스프링(532)을 나타내는 사시도이며, (b)는 단면도이다.
도 21에 나타내는 바와 같이, 제3 실시형태에 따른 기어(531)는 가열 롤(51)의 기체(511)의 회전축 방향의 단부에 끼워맞춰져 있으며, 비틀림 코일 스프링(532)은 가열 롤(51)의 기체(511) 및 기어(531)의 외주면에 양자에 걸치도록 끼워맞춰져 있다.
보다 구체적으로는, 제3 실시형태에 따른 기어(531)는, 외주부에 나선형 이(531a)가 형성된 원통 형상 부위에, 내경이 대략 동일하고 외경이 다른 원통체를 회전축 방향으로 동(同)축에 결합한 부재이다. 즉, 기어(531)는 외주부에 나선형 이(531a)가 형성된 원통 형상 부위인 제1 원통부(531g)와, 이 제1 원통부(531g)에 연속하여 형성되고, 외경이 가열 롤(51)의 기체(511)의 외경과 대략 동일하게 성형된 제2 원통부(531h)와, 이 제2 원통부(531h)에 연속하여 형성되고, 외경이 가열 롤(51)의 기체(511)의 내경보다 작게 성형된 제3 원통부(531i)를 갖는다. 그리고, 제3 원통부(531i)가 가열 롤(51)의 기체(511)의 내측에 헐거운 끼워맞춤으로 끼워넣어져 있어, 기어(531)는 가열 롤(51)에 대하여 회전 가능하며, 가열 롤(51)은 기어(531)에 대하여 회전 가능하다.
제3 실시형태에 따른 비틀림 코일 스프링(532)은, 제1 실시형태에 따른 비틀림 코일 스프링(532)에 대하여, 회전축 방향의 한 쪽의 단부측에 설치된 돌출부(532b)가 설치되어 있지 않은 점, 및 코일부(532a)의 감기 방향이 오른쪽 감기이고 그 감음수가 제1 실시형태에 따른 비틀림 코일 스프링(532)의 감음수보다 많은 점이 다르다. 즉, 제3 실시형태에 따른 비틀림 코일 스프링(532)의 내면과 기어(531)의 제2 원통부(531h)의 외주면 사이에 마찰력이 생김으로써 비틀림 코일 스프링(532)의 기어(531)에 대한 이동이 억제된다. 또한, 비틀림 코일 스프링(532)이 가열 롤(51)의 기체(511) 뿐만 아니라 기어(531)에도 걸치는 만큼, 제1 실시형태에 따른 비틀림 코일 스프링(532)의 감음수보다 많아져 있어, 제3 실시형태에 따른 비틀림 코일 스프링(532)의 감음수는 13이다.
이상과 같이 제3 실시형태에 따른 기어(531) 및 비틀림 코일 스프링(532)을 구성했다고 해도, 기어(531) 및 비틀림 코일 스프링(532)은, 가열 롤(51)에 장착되어, 구동 모터(91)로부터의 회전 구동력을 받아 회전하는 회전 수단으로서 기능한다. 그리고, 제어부(90)가, 정착 장치(50)로 정착 동작을 행하게 하기 위해, 구동 모터(91)를 도 1에서 본 경우의 시계 회전 방향으로 회전한 경우에는, 비틀림 코일 스프링(532)은, 기어(531)의 제1 원통부(531g)의 외주와의 사이에 생기는 마찰력에 의해, 코일부(532a)의 내경이 작아지도록 변형하여 기어(531)와 함께 회전한다. 그리고, 코일부(532a)와 가열 롤(51)의 기체(511)와의 사이에 생기는 마찰력에 의해, 가열 롤(51)도 시계 회전 방향으로 회전한다. 가열 롤(51)의 회전에 의해 엔드레스 벨트(52)도 종동 회전한다. 이에 따라, 토너상이 전사된 용지가 닙부(N)를 통과할 때에, 용지 위의 토너상이, 닙부(N)에 작용하는 압력과, 가열 롤(51)로부터 공급되는 열에 의해 정착된다. 다른 한편, 제어부(90)가, 정착 장치(50)로 정착한 용지를 반전시켜 다시 이차 전사 위치를 향하여 반송하기 위해, 구동 모터(91)를 도 1에서 본 경우의 반시계 회전 방향으로 회전한 경우에는, 비틀림 코일 스프링(532)은 코일부(532a)의 내경이 커지도록 변형하므로, 가열 롤(51)은 회전하지 않는다. 그 때문에, 엔드레스 벨트(52)도 회전하지 않는다.
이와 같이, 본 실시형태에 따른 정착 장치(50)에 있어서도, 기어(531)가 구동 모터(91)로부터 회전 구동력을 받는 것에 기인하여 비틀림 코일 스프링(532)의 코일부(532a)의 내경이 작아지도록 변형함으로써 비틀림 코일 스프링(532)과 가열 롤(51)의 기체(511)와의 사이에 생기는 마찰력에 의해 가열 롤(51)이 회전하므로, 가열 롤(51) 자체의 강도가 낮아도 된다. 그 때문에, 원통 형상의 기체(511)의 두께는, 기체(511)에 형성된 노치를 통해 회전 구동력을 전달하는 구성의 경우보다 얇아도 된다. 그리고, 가열 롤(51)의 기체(511)의 두께가 얇으면, 가열 롤(51)의 열용량이 작아지므로 상술한 정착 온도에 조기에 도달한다.
또한, 기체(511)의 회전축 방향의 양단부에 기체(511)보다 높은 강도를 갖고 기체(511)를 지지하는 지지 부재를 결합하여, 이 지지 부재에 형성된 노치를 통해 구동 모터(91)로부터의 회전 구동력을 전달하는 구성보다 부품점수가 적어지므로 보다 간이한 구성이 됨과 동시에, 지지 부재가 없는 만큼의 열용량이 감소하므로 정착 온도에 도달하는 것이 빨라진다. 또한, 예를 들면 정착 장치(50)로 한 쪽의 면에 화상이 정착된 용지를 반전 반송 유닛(82)을 통해 반전하기 위해 구동 모터(91)가 반시계 회전 방향으로 회전하는 경우 등, 정착 처리를 행할 필요가 없을 때에는 가열 롤(51) 및 엔드레스 벨트(52)는 회전하지 않으므로, 이들이 회전하는 구성보다 가열 롤(51) 및 엔드레스 벨트(52)의 열화가 억제된다. 또한, 정착 장치(50)에 발생한 종이 걸림을 해소하기 위해 유저가 용지를 용지 반송 방향으로 잡아당길 때의 부하가 작아진다.
또한, 제3 실시형태에 따른 비틀림 코일 스프링(532)은 코일부(532a)만으로 구성되므로, 비틀림 코일 스프링(532) 자체의 생산성이 향상함과 동시에, 비틀림 코일 스프링(532)의 부착 방향성이 없는, 즉, 어느 쪽의 단부에서도 가열 롤(51)에 장착해도 되므로 조립성이 향상한다.
<제4 실시형태>
제2 실시형태에서는, 기어(531)와 비틀림 코일 스프링(532)이 회전축 방향으로 나란히 배치되어 있지만, 제4 실시형태에서는, 비틀림 코일 스프링(532)은, 기어(531)의 내측으로서 가열 롤(51)의 기체(511)의 내측에 배치되어 있는 점에 특징이 있다. 이하에서는, 제2 실시형태와의 차이점에 대해서 기술하고, 동일한 구성 부품에 대해서는 동일한 부호를 붙여 그 상세한 설명은 생략한다.
도 22의 (a)는 제4 실시형태에 따른 기어(531) 및 비틀림 코일 스프링(532)을 나타내는 사시도이며, (b)는 단면도이다.
제4 실시형태에 따른 기어(531)는, 제2 실시형태에 따른 기어(531)에 대하여 이하의 점이 다르다. 즉, 제2 실시형태에 따른 기어(531)가, 그 내주면에, 내주면으로부터 회전 반경 방향의 외측으로 오목한 반경 방향 오목부(531f)가 회전축 방향 전체에 걸쳐 형성되어 있는 것에 대하여, 제4 실시형태에 따른 기어(531)는, 내주면으로부터 회전 반경 방향의 외측으로 오목한 반경 방향 오목부(531j)가 회전축 방향의 단부측의 일부에만 형성되어 있다.
또한, 제4 실시형태에 따른 비틀림 코일 스프링(532)은, 제2 실시형태에 따른 비틀림 코일 스프링(532)에 대하여 이하의 점이 다르다. 즉, 제2 실시형태에 따른 비틀림 코일 스프링(532)이, 회전축 방향의 한 쪽의 단부에 돌출부(532d)가 형성되어 있는 것에 대하여, 제4 실시형태에 따른 비틀림 코일 스프링(532)의 회전축 방향의 다른 쪽의 단부는, 코일부(532a)로부터 회전 반경 방향의 외측으로 돌출하도록 돌출부(532e)가 형성되어 있다. 이 돌출부(532e)가 기어(531)의 반경 방향 오목부(531j)에 삽입되어, 기어(531)의 회전 구동력이, 이 돌출부(532e) 및 반경 방향 오목부(531j)를 통해 비틀림 코일 스프링(532)에 전달된다.
또한, 제4 실시형태에 따른 비틀림 코일 스프링(532)은, 가열 롤(51)의 기체(511)의 내측에 끼워넣어져, 비틀림 코일 스프링(532)의 외주와 가열 롤(51)의 기체(511)의 내주면 사이에 생기는 마찰력에 의해 가열 롤(51)이 회전 구동하도록 이하와 같이 성형되어 있다. 즉, 제4 실시형태에 따른 비틀림 코일 스프링(532)은 가열 롤(51)의 기체(511)의 내측에 끼워넣어져 있으므로, 비틀림 코일 스프링(532)의 형상은, 비틀림 코일 스프링(532)이 기어(531)로부터 힘을 받아 변형함으로써 변형하기 전보다 코일부(532a)의 외경이 커져, 가열 롤(51)의 기체(511)의 내주면과의 사이에 생기는 마찰력이 증대하도록 설정되어 있다. 보다 구체적으로는, 제4 실시형태에 따른 비틀림 코일 스프링(532)은, 억지 끼워맞춤으로 가열 롤(51)의 기체(511)에 끼워맞춰지도록, 비틀림 코일 스프링(532)의 코일부(532a)의 외경은, 가열 롤(51)의 기체(511)의 내경보다 크게 성형되어 있다. 또한, 비틀림 코일 스프링(532)의 형상은, 기어(531)로부터 힘을 받아 변형함으로써 가열 롤(51)의 기체(511)와의 사이에 생기는 마찰력이, 상술한 필요 마찰력보다 커지도록 설정되어 있다. 예를 들면, 비틀림 코일 스프링(532)의 재질은 SUS재, 선경은 φ0.9, 감음수는 9임을 예시할 수 있다.
이상과 같이 제4 실시형태에 따른 기어(531) 및 비틀림 코일 스프링(532)을 구성했다고 해도, 기어(531) 및 비틀림 코일 스프링(532)은, 가열 롤(51)에 장착되어, 구동 모터(91)로부터의 회전 구동력을 받아 회전하는 회전 수단으로서 기능한다. 그리고, 제어부(90)가, 정착 장치(50)로 정착 동작을 행하게 하기 위해, 구동 모터(91)를 도 1에서 본 경우의 시계 회전 방향으로 회전한 경우에는, 비틀림 코일 스프링(532)은, 기어(531)로부터 힘을 받아 코일부(532a)의 외경이 커지도록 변형하고, 가열 롤(51)도 시계 회전 방향으로 회전한다. 가열 롤(51)의 회전에 의해 엔드레스 벨트(52)도 종동 회전한다. 이에 따라, 토너상이 전사된 용지가 닙부(N)를 통과할 때에, 용지 위의 토너상이, 닙부(N)에 작용하는 압력과, 가열 롤(51)로부터 공급되는 열에 의해 정착된다. 다른 한편, 제어부(90)가, 정착 장치(50)로 정착한 용지를 반전시켜 다시 이차 전사 위치를 향하여 반송하기 위해, 구동 모터(91)를 도 1에서 본 경우의 반시계 회전 방향으로 회전한 경우에는, 비틀림 코일 스프링(532)은 코일부(532a)의 외경이 작아지도록 변형하므로 가열 롤(51)은 회전하지 않는다. 그 때문에, 엔드레스 벨트(52)도 회전하지 않는다.
이와 같이, 본 실시형태에 따른 정착 장치(50)에 있어서도, 기어(531)가 구동 모터(91)로부터 회전 구동력을 받는 것에 기인하여 비틀림 코일 스프링(532)의 코일부(532a)의 외경이 커지도록 변형함으로써, 비틀림 코일 스프링(532)과 가열 롤(51)의 기체(511) 사이에 생기는 마찰력에 의해 가열 롤(51)이 회전하므로, 가열 롤(51) 자체의 강도가 낮아도 된다. 그 때문에, 원통 형상의 기체(511)의 두께는, 기체(511)에 형성된 노치를 통해 회전 구동력을 전달하는 구성의 경우보다 얇아도 된다. 그리고, 가열 롤(51)의 기체(511)의 두께가 얇으면, 가열 롤(51)의 열용량이 작아지므로, 상술한 정착 온도에 조기에 도달한다.
또한, 기체(511)의 회전축 방향의 양단부에 기체(511)보다 높은 강도를 갖고 기체(511)를 지지하는 지지 부재를 결합하여, 이 지지 부재에 형성된 노치를 통해 구동 모터(91)로부터의 회전 구동력을 전달하는 구성보다, 부품점수가 적어지므로 보다 간이한 구성이 됨과 동시에, 지지 부재가 없는 만큼의 열용량이 감소하므로 정착 온도에 도달하는 것이 빨라진다. 또한, 예를 들면 정착 장치(50)로 한 쪽의 면에 화상이 정착된 용지를 반전 반송 유닛(82)을 통해 반전하기 위해 구동 모터(91)가 반시계 회전 방향으로 회전하는 경우 등, 정착 처리를 행할 필요가 없을 때에는 가열 롤(51) 및 엔드레스 벨트(52)는 회전하지 않으므로, 이들이 회전하는 구성보다 가열 롤(51) 및 엔드레스 벨트(52)의 열화가 억제된다. 또한, 정착 장치(50)에 발생한 종이 걸림을 해소하기 위해 유저가 용지를 용지 반송 방향으로 잡아당길 때의 부하가 작아진다.
또한, 상술한 제4 실시형태에 따른 비틀림 코일 스프링(532)에 있어서, 비틀림 코일 스프링(532)의 재질을, 가열 롤(51)의 기체(511)의 재질인 니켈의 선팽창 계수보다 큰 값의 선팽창 계수를 갖는 재질, 예를 들면 SUS304로 함과 동시에, 비틀림 코일 스프링(532)의 형상을, 기어(531)로부터 힘을 받아 변형한 경우에 기체(511)와의 사이에 생기는 마찰력이, 정착 동작을 행하는 정착 온도 이상의 온도가 되었을 때에, 상술한 필요 마찰력보다 커지도록 설정해도 된다.
즉, 비틀림 코일 스프링(532)의 재질의 선팽창 계수와 가열 롤(51)의 기체(511)의 재질의 선팽창 계수의 차이를 고려하여, 비틀림 코일 스프링(532)이 기어(531)로부터 힘을 받아 변형함으로써 생기는 기체(511)와의 사이의 마찰력이, 정착 온도보다 낮은 온도에서는 필요 마찰력보다 작고, 정착 온도 이상의 온도에서 필요 마찰력 이상이 되도록, 비틀림 코일 스프링(532)의 형상을 설정한다.
이와 같이 비틀림 코일 스프링(532)의 사양을 설정함으로써 정착 동작을 행해야 하는 정착 온도 이상에서는, 기어(531)의 회전에 따라 가열 롤(51)이 회전하므로 정착이 행해진다. 다른 한편, 정착 온도보다 낮은 온도에서는, 기어(531)가 회전해도 가열 롤(51)은 회전하지 않는다.
여기에서, 제1?제4 실시형태에 따른 화상 형성 장치(1)는, 4개의 화상 형성 유닛(11Y,11M,11C,11K)을 구비하고 있기 때문에, 전원 투입 후의 상술한 정착 온도에 도달하지 않는 단계에서, 각 색 농도 등의 조정을 위해 중간 전사 벨트(31)에 한 번 화상을 형성하고, 그 색 농도를 계측하는 계측 처리를 행한다. 이 계측 처리는, 화상 형성 장치(1)의 웜 업(warm up) 시간 단축을 위해, 정착 장치(50)의 가열 개시와 동시, 혹은 그보다 전에 개시하여, 정착 장치(50)의 가열과 병행하여 행한다. 또한, 제1?제4 실시형태에 따른 화상 형성 장치(1)에 있어서는, 공간 절약화 등을 위해, 4개의 화상 형성 유닛(11Y,11M,11C,11K), 중간 전사 벨트(31) 등을 구동하는 구동원을, 정착 장치(50)의 가열 롤(51)을 회전 구동하는 구동원과 동일하게, 구동 모터(91)로 하고 있다. 그 때문에, 전원 투입 후의 상술한 정착 온도에 도달하지 않는 단계에서 행하는 계측 처리를 위해, 구동 모터(91)를 구동하면, 정착 장치(50)의 기어(531)도 회전한다.
이에 대하여, 비틀림 코일 스프링(532)이 기어(531)로부터 힘을 받아 변형함으로써 생기는 기체(511)와의 사이의 마찰력이, 정착 온도보다 낮은 온도에서는 필요 마찰력보다 작고, 정착 온도 이상의 온도에서 필요 마찰력 이상이 되도록, 비틀림 코일 스프링(532)의 사양을 설정함으로써 정착 온도에 도달하지 않는 단계에서 계측 처리를 행하기 위해 구동 모터(91)를 구동해도 가열 롤(51)은 회전하지 않는다. 따라서, 엔드레스 벨트(52)도 회전하지 않는다. 그 때문에, 구동 모터(91)에는, 전원 투입 후의 상술한 정착 온도에 도달하지 않는 저온시에, 윤활제 도포 부재(58)로부터 고점도의 윤활제가 공급되어, 정착 온도에 도달해 있을 때보다 큰, 엔드레스 벨트(52)의 내주면과 저마찰 시트(56) 사이에 생기는 마찰력에 저항하여 엔드레스 벨트(52)를 회전시키기 위해 필요한 구동 토크(torque)를 필요로 하지 않는다. 또한, 정착 온도에 도달하지 않는 저온시에, 가열 롤(51) 및 엔드레스 벨트(52)가 회전하는 것에 기인하여 발생하기 쉬워지는, 가열 롤(51), 엔드레스 벨트(52), 저마찰 시트(56) 등의 열화가 억제된다.
<제5 실시형태>
제5 실시형태에서는, 외주부에 나선형 이(531a)가 형성된 원통 형상의 기어(531)의 내주면과 가열 롤(51)의 기체(511)의 외주면 사이에 생기는 마찰력으로 가열 롤(51)을 회전시키는 점에 특징이 있다. 이하에서는, 제1 실시형태와의 차이점에 대해서 기술하고, 동일한 구성 부품에 대해서는 동일한 부호를 붙여 그 상세한 설명은 생략한다.
도 23은 제5 실시형태에 따른 기어(531) 및 가열 롤(51)을 나타내는 단면도이다.
제5 실시형태에 따른 기어(531)는, 도 23에 나타내는 바와 같이 기본 원통 형상의 부재이며, 그 외주부에 나선형 이(531a)가 형성되어 있다. 그리고, 기어(531)의 내주면의 내경의 크기가 이하와 같이 정해져 있다. 가열 롤(51)이 엔드레스 벨트(52)를 통해 압력 패드(54)로부터 눌리는 것에 기인하여 탄성 변형함으로써, 상술한 정착 온도 이상의 온도 영역에 있어서, 기체(511)와의 사이에 생기는 마찰력이, 상술한 필요 마찰력 이상이 되도록 설정되어 있다. 즉, 기어(531)의 내주면과 가열 롤(51)의 기체(511)의 외주면 사이에 생기는 마찰력이, 엔드레스 벨트(52)를 통해 압력 패드(54)로부터 눌리기 전에는 필요 마찰력보다 작고, 압력 패드(54)로부터 눌려 변형함으로써 정착 온도 이상의 온도 영역에 있어서 필요 마찰력 이상이 되도록, 기어(531)의 내주면의 내경의 크기를 설정한다. 또한, 기어(531)의 내주면과 기체(511)의 외주면 사이에 생기는 마찰력이, 압력 패드(54)로부터 눌려 변형함으로써 정착 온도 이상의 온도 영역에 있어서, 필요 마찰력 이상이 되는 것이면, 예를 들면 엔드레스 벨트(52)를 통해 압력 패드(54)로부터 눌리기 전에는, 기어(531)의 내주면의 내경의 크기가 기체(511)의 외주면의 크기보다 작아도 되고 커도 된다.
이상과 같이 제5 실시형태에 따른 기어(531) 및 가열 롤(51)을 구성했다고 해도, 기어(531)는, 가열 롤(51)에 장착되어, 구동 모터(91)로부터의 회전 구동력을 받아 회전하는 회전 수단으로서 기능한다. 그리고, 제어부(90)가, 정착 장치(50)로 정착 동작을 행하게 하기 위해, 구동 모터(91)를 도 1에서 본 경우의 시계 회전 방향으로 회전한 경우에는, 가열 롤(51)은 엔드레스 벨트(52)를 통해 압력 패드(54)로부터 가압되어 변형해 있으므로, 기어(531)의 내주면과 기체(511)의 외주면 사이에 생기는 마찰력에 의해, 가열 롤(51)도 시계 회전 방향으로 회전한다. 가열 롤(51)의 회전에 의해 엔드레스 벨트(52)도 종동 회전한다. 이에 따라, 토너상이 전사된 용지가 닙부(N)를 통과할 때에, 용지 위의 토너상이, 닙부(N)에 작용하는 압력과, 가열 롤(51)로부터 공급되는 열에 의해 정착된다.
이와 같이, 본 실시형태에 따른 정착 장치(50)에 있어서는, 가열 롤(51)이 엔드레스 벨트(52)를 통해 압력 패드(54)로부터 가압되어 변형함으로써 기어(531)의 내주면과 가열 롤(51)의 기체(511)와의 사이에 생기는 마찰력에 의해 가열 롤(51)이 회전하므로, 가열 롤(51) 자체의 강도가 낮아도 된다. 그 때문에, 원통 형상의 기체(511)의 두께는, 기체(511)에 형성된 노치를 통해 회전 구동력을 전달하는 구성의 경우보다 얇아도 된다. 그리고, 가열 롤(51)의 기체(511)의 두께가 얇으면, 가열 롤(51)의 열용량이 작아지므로, 상술한 정착 온도에 조기에 도달한다. 또한, 기체(511)의 회전축 방향의 양단부에 기체(511)보다 높은 강도를 갖고 기체(511)를 지지하는 지지 부재를 결합하여, 이 지지 부재에 형성된 노치를 통해 구동 모터(91)로부터의 회전 구동력을 전달하는 구성보다 부품점수가 적어지므로 보다 간이한 구성이 됨과 동시에, 지지 부재가 없는 만큼의 열용량이 감소하므로 정착 온도에 도달하는 것이 빨라진다.
<제6 실시형태>
제6 실시형태에서는, 정착 온도 이상의 온도가 되었을 경우에, 기어(531)의 재질의 선팽창 계수와 가열 롤(51)의 기체(511)의 재질의 선팽창 계수의 차이에 기인하는 변형에 의해 기어(531)의 내주면과 가열 롤(51)의 기체(511)의 외주면 사이에 생기는 마찰력으로 가열 롤(51)을 회전시키는 점에 특징이 있다. 이하에서는, 제5 실시형태와의 차이점에 대해서 기술하고, 동일한 구성 부품에 대해서는 동일한 부호를 붙여 그 상세한 설명은 생략한다.
제6 실시형태에 따른 기어(531)는, 도 23에 나타내는 바와 같은, 외주부에 나선형 이(531a)가 형성된 기본 원통 형상의 부재이다. 그리고, 기어(531)의 재질 및 내주면의 내경의 크기가 이하와 같이 정해져 있다. 즉, 기어(531)의 재질은, 내열성이 높은 재질로서, 가열 롤(51)의 기체(511)의 재질인 니켈의 선팽창 계수보다 작은 값의 선팽창 계수를 갖는 재질, 예를 들면 SUS430으로 한다. 기어(531)의 내주면의 내경의 크기는, 기체(511)의 외주면과의 사이에 생기는 마찰력이, 정착 온도보다 낮은 온도의 경우에는, 상술한 필요 마찰력보다 작고, 정착 온도 이상의 온도의 경우에, 상술한 필요 마찰력 이상이 되도록 설정한다. 즉, 정착 온도보다 낮은 온도에서는, 기어(531)의 내주면과 기체(511)의 외주면 사이에 생기는 마찰력이 필요 마찰력보다 작고, 정착 온도 이상의 온도 영역이 되었을 경우에, 기어(531)의 재질의 선팽창 계수와 가열 롤(51)의 기체(511)의 재질의 선팽창 계수의 차이에 기인하여 기체(511)의 외주면의 외경의 열팽창량이 기어(531)의 내주면의 내경의 열팽창량보다 커져, 양자간에 생기는 마찰력이 필요 마찰력 이상이 되도록, 기어(531)의 내주면의 내경의 크기를 설정한다.
이상과 같이 제6 실시형태에 따른 기어(531) 및 가열 롤(51)을 구성했다고 해도, 기어(531)는 가열 롤(51)에 장착되어, 구동 모터(91)로부터의 회전 구동력을 받아 회전하는 회전 수단으로서 기능한다. 그리고, 제어부(90)가 정착 장치(50)로 정착 동작을 행하게 하기 위해, 구동 모터(91)를 도 1에서 본 경우의 시계 회전 방향으로 회전한 경우에는, 기어(531)의 재질의 선팽창 계수와 가열 롤(51)의 기체(511)의 재질의 선팽창 계수의 차이에 기인하는 변형에 의해 기어(531)의 내주면과 가열 롤(51)의 기체(511)의 외주면 사이에 생기는 마찰력이 필요 마찰력 이상이므로, 가열 롤(51)도 시계 회전 방향으로 회전한다. 가열 롤(51)의 회전에 의해 엔드레스 벨트(52)도 종동 회전한다. 이에 따라, 토너상이 전사된 용지가 닙부(N)를 통과할 때에, 용지 위의 토너상이, 닙부(N)에 작용하는 압력과, 가열 롤(51)로부터 공급되는 열에 의해 정착된다.
이와 같이, 본 실시형태에 따른 정착 장치(50)에 있어서는, 가열 롤(51) 및 기어(531)가 열변형함으로써, 기어(531)의 내주면과 가열 롤(51)의 기체(511)와의 사이에 생기는 마찰력에 의해 가열 롤(51)이 회전하므로, 가열 롤(51) 자체의 강도가 낮아도 된다. 그 때문에, 원통 형상의 기체(511)의 두께는, 기체(511)에 형성된 노치를 통해 회전 구동력을 전달하는 구성의 경우보다 얇아도 된다. 그리고, 가열 롤(51)의 기체(511)의 두께가 얇으면, 가열 롤(51)의 열용량이 작아지므로, 상술한 정착 온도에 조기에 도달한다. 또한, 기체(511)의 회전축 방향의 양단부에 기체(511)보다 높은 강도를 갖고 기체(511)를 지지하는 지지 부재를 결합하여, 이 지지 부재에 형성된 노치를 통해 구동 모터(91)로부터의 회전 구동력을 전달하는 구성보다 부품점수가 적어지므로 보다 간이한 구성이 됨과 동시에, 지지 부재가 없는 만큼의 열용량이 감소하므로 정착 온도에 도달하는 것이 빨라진다.
또한, 상술한 제6 실시형태의 특징점에, 제5 실시형태의 특징점을 더 부가해도 된다. 즉, 정착 동작을 행하는 정착 온도 이상의 온도가 되었을 경우의, 기어(531)의 재질의 선팽창 계수와 가열 롤(51)의 기체(511)의 재질의 선팽창 계수의 차이에 기인하는 변형과, 가열 롤(51)이 엔드레스 벨트(52)를 통해 압력 패드(54)로부터 눌리는 것에 기인하는 변형이 함께 발생함으로써, 기어(531)의 내주면과 가열 롤(51)의 기체(511)의 외주면 사이에 생기는 마찰력이 상술한 필요 마찰력 이상이 되도록 설정해도 된다.
또한, 상술한 제1 내지 제6 실시형태의 특징점을 조합시켜도 된다. 예를 들면 상술한 제1 실시형태의 특징점에, 제5 실시형태의 특징점을 더 부가해도 된다. 즉, 비틀림 코일 스프링(532)이 기어(531)로부터 힘을 받아 코일부(532a)의 내경이 작아지는 변형과, 가열 롤(51)이 엔드레스 벨트(52)를 통해 압력 패드(54)로부터 눌리는 것에 기인하는 변형이 함께 발생함으로써 비틀림 코일 스프링(532)과 가열 롤(51)의 기체(511)와의 사이에 생기는 마찰력이 상술한 필요 마찰력 이상이 되도록 설정해도 된다.
<제7 실시형태>
제1 내지 제6 실시형태에서는, 스러스트 베어링 부재(517)를 이용하여, 기어 유닛(53), 기어(531), 비틀림 코일 스프링(532) 및 가열 롤(51)의, 회전축 방향의 이동을 규제하는 양태이지만, 제7 실시형태는, 이들 부재의 회전축 방향의 이동을 규제하는 양태가 다르다. 이하에서는, 제1 실시형태와의 차이점에 대해서 기술하고, 동일한 구성 부품에 대해서는 동일한 부호를 붙여 그 상세한 설명은 생략한다.
도 24의 (a)는 제7 실시형태에 따른 기어(531) 및 가열 롤(51) 등을 나타내는 단면도이며, (b)는 제7 실시형태에 따른 유지 부재(520) 등을 나타내는 단면도이다.
제7 실시형태에 따른 기어(531)는, 외주부에 나선형 이(531a)가 형성되고, 내측에는 비틀림 코일 스프링(532)이 장착되는 장착부(531b)가 형성된 원통 형상 부위인 제4 원통부(531k)와, 이 제4 원통부(531k)의 회전축 방향의 한 쪽의 단부측에 연속하여 형성된 제5 원통부(531m)와, 제4 원통부(531k)의 회전축 방향의 다른 쪽의 단부측에 연속하여 형성된 제6 원통부(531n)를 갖는다. 제5 원통부(531m)의 내경은, 가열 롤(51)의 기체(511)의 외경보다 커, 제5 원통부(531m)에 기체(511)가 헐거운 끼워맞춤으로 끼워넣어진다. 다른 한편, 제5 원통부(531m)의 외경은, 가열 롤(51)을 메인 프레임(50a)에 대하여 회전 가능하게 지지하는 베어링 부재(514a)가 끼워맞춰지도록 성형되어 있다. 그리고, 제5 원통부(531m)의 외주면에는, 이 외주면으로부터 회전 반경 방향의 내측으로 원주 방향으로는 전역에 걸쳐 오목한 오목부(531mh)가 설치되어 있다. 제6 원통부(531n)의 내경은, 가열 롤(51)의 기체(511)의 내경보다 작고, 할로겐 히터(515)가 내측을 통과하는 것이 가능하도록 할로겐 히터(515)의 외경보다 크다. 다른 한편, 제6 원통부(531n)의 외경은, 제4 원통부(531k)의 내경보다 크고 나선형 이(531a)의 바닥 지름보다 작다.
베어링 부재(514a)는, 예를 들면 볼 베어링이며, 외주면은 메인 프레임(50a)에 끼워맞춰진다. 그리고, 그 외주면에는, 외주면으로부터 회전 반경 방향의 외측으로 돌출한 돌출부(514ac)가 설치되어 있다. 다른 한편, 베어링 부재(514a)의 내주면은, 제5 원통부(531m)의 외주면에 끼워맞춰진다. 그리고, 베어링 부재(514a)가 기어(531)에 끼워맞춰진 후에, 제5 원통부(531m)의 외주면에 형성된 오목부(531mh)에 C형상의 링(518)이 끼워넣어짐으로써 베어링 부재(514a)는, 기어(531)의 제4 원통부(531k)의 단면과 링(518)으로, 회전축 방향의 이동이 규제된다.
이상과 같이 구성된 기어 유닛(53), 베어링 부재(514a), 가열 롤(51)의 조립 방법을 설명한다. 우선, 기어(531)의 제5 원통부(531m)측으로부터, 비틀림 코일 스프링(532)의 외경이 작아지는 방향으로 회전시키면서, 비틀림 코일 스프링(532)을 제4 원통부(531k)의 장착부(531b)에 장착함으로써 기어 유닛(53)을 조립한다. 그리고, 베어링 부재(514a)를 기어(531)의 제5 원통부(531m)의 외주면에 끼워맞추고, 링(518)을 오목부(531mh)에 끼워넣음으로써, 기어 유닛(53), 베어링 부재(514a) 및 링(518)으로 구성되는 기어 조립체로 한다. 그 후, 이 기어 조립체를, 비틀림 코일 스프링(532)의 내경이 커지는 방향으로 회전시키면서, 가열 롤(51)의 기체(511)에 끼워맞춘다.
도 24의 (b)에 나타내는 바와 같이, 가열 롤(51)의 회전축 방향의 한 쪽의 단부측에는, 가열 롤(51)을 유지하는 유지 부재(520)가 설치되어 있다. 유지 부재(520)에는, 가열 롤(51)의 기체(511)가 내측에 끼워맞춰지는 기체 끼워맞춤면(520a)과, 외주면에 이 외주면으로부터 회전 반경 방향의 외측으로 돌출한 돌출부(514ac)가 설치된 베어링 부재(514a)가 외측에 끼워맞춰지는 베어링 끼워맞춤면(520b)이 형성되어 있다. 베어링 끼워맞춤면(520b)에는, 이 베어링 끼워맞춤면(520b)으로부터 회전 반경 방향의 내측으로 원주 방향으로는 전역에 걸쳐 오목한 오목부(520bh)가 설치되어 있다. 또한, 유지 부재(520)는 기체 끼워맞춤면(520a)의 회전축 방향의 한 쪽의 단부측에 위치하여 기체 끼워맞춤면(520a)으로부터 회전 반경 방향의 내측으로 돌출한 내측 돌출부(520c)와, 베어링 끼워맞춤면(520b)의 회전축 방향의 한 쪽의 단부측에 위치하여 베어링 끼워맞춤면(520b)으로부터 회전 반경 방향의 외측으로 돌출한 외측 돌출부(520d)를 갖고 있다. 내측 돌출부(520c)의 내경은, 가열 롤(51)의 기체(511)의 내경보다 작고, 할로겐 히터(515)가 내측을 통과하는 것이 가능하도록 할로겐 히터(515)의 외경보다 크다.
이와 같이 구성된 유지 부재(520)를 가열 롤(51)에 조립하기 전에, 유지 부재(520)에 베어링 부재(514a)를 끼워맞추고, 베어링 끼워맞춤면(520b)의 외주면에 형성된 오목부(520bh)에 C형상의 링(518)을 끼워넣어, 베어링 부재(514a)의 회전축 방향의 이동을, 외측 돌출부(520d)와 링(518)으로 규제하는 상태로 한다. 그 후, 베어링 부재(514a)가 끼워맞춰진 유지 부재(520)를 가열 롤(51)에 끼워맞춘다.
그리고, 베어링 부재(514a)가 끼워맞춰진 유지 부재(520)가 회전축 방향의 한 쪽의 단부측에, 기어 조립체가 회전축 방향의 다른 쪽의 단부측에 끼워맞춰진 가열 롤(51)을, U자 형상의 구멍이 형성된 메인 프레임(50a)에 끼워맞춘다. 그때, 2개의 베어링 부재(514a)의 외주면에 설치된 돌출부(514ac)가, 각각 메인 프레임(50a)의 내측에 위치하도록 끼워넣는다. 이에 따라, 가열 롤(51) 및 기어 유닛(53)의 회전축 방향의 이동이 규제된다.
그 밖에, 기어 유닛(53), 기어(531), 비틀림 코일 스프링(532) 및 가열 롤(51)의, 회전축 방향의 이동을 규제하는 양태는, 이하의 구성이어도 된다. 즉, 가열 롤(51)의 기체(511)의 내경을 회전축 방향의 전역에 걸쳐 대략 일정하게 하고, 외경을, 회전축 방향의 중앙부로부터 양단부 각각을 향하여 서서히 커지도록 한다. 바꿔 말하면, 기체(511)의 내경을 회전축 방향의 전역에 걸쳐 대략 일정하게 하고, 기체(511)의 두께를, 회전축 방향의 중앙부로부터 양단부 각각을 향하여 서서히 두꺼워지도록 한다. 이에 따라, 기체(511)의 외경은, 베어링 부재(514a)의 내측보다 외측 쪽이 커지므로, 가열 롤(51)의 회전축 방향의 이동이 억제된다. 또한, 기체(511)의 외경은, 기어 유닛(53), 기어(531), 또는 비틀림 코일 스프링(532)의 내측의 위치보다 외측의 위치 쪽이 커지므로, 기체(511)에 대하여, 기어 유닛(53), 기어(531), 또는 비틀림 코일 스프링(532)이 외측을 향하려고 하는 이동이 억제된다.
<제8 실시형태>
제1 내지 제7 실시형태에 따른 정착 장치(50)에 있어서는, 엔드레스 벨트(52)와 접촉함으로써 탄성 변형하여 닙부(N)를 형성하고, 엔드레스 벨트(52)와 접촉하지 않는 상태에서는 스스로의 강성으로 원통 형상으로 복원하는 기체(511)를 갖는 가열 롤(51)을, 마찰력을 이용하여 회전시키고 있지만, 제8 실시형태에 따른 정착 장치(60)에 있어서는, 기체(511)보다 강성이 낮은 것을 마찰력을 이용하여 회전시키는 점이 다르다. 이하에서는, 제1 실시형태와의 차이점에 대해서 기술하고, 동일한 구성 부품에 대해서는 동일한 부호를 붙여 그 상세한 설명은 생략한다.
도 25는 제8 실시형태에 따른 정착 장치(60)의 구성을 나타내는 개략 정면도이며, 용지 반송 방향 하류측으로부터, 도 1의 Ⅱ방향으로 본 도면이다. 도 26은 도 25의 XXVI-XXVI부에서의 단면도이다. 도 27은 가열 벨트(61)의 확대 단면도이다. 도 28은 가열 벨트(61)가 지지된 상태를 설명하기 위한 도면이며, 도 25에서의 XXVIII부의 확대도이다.
제8 실시형태에 따른 정착 장치(60)는, 무단 형상의 주면(周面)을 갖는 가열 부재의 일례로서의 가열 벨트(61)와, 가열 벨트(61)의 외주면에 접촉하도록 배치되어, 가열 벨트(61)를 가압하는 가압 수단의 일례로서의 가압 롤(62)을 갖고 있다. 그리고, 가열 벨트(61)에는, 외력을 받아 회전하는 회전 수단의 일례로서의 기어 유닛(53)이 장착된다.
가열 벨트(61)는, 도 27에 나타내는 바와 같이 내주면측으로부터 순서대로, 내열성이 높은 시트 형상 부재로 이루어지는 기층(基層)(611)과, 탄성층(612)과, 외주면으로 이루어지는 표면 이형층(613)이 적층되어 구성되어 있다. 또한, 각 층의 사이에는 접착을 위한 프라이머층 등이 설치되는 경우가 있다.
기층(611)으로서는, 불소 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, PEEK 수지, PES 수지, PPS 수지, PFA 수지, PTFE 수지, FEP 수지 등의 플렉시블하고 기계적 강도가 우수하며, 내열성이 높은 재료가 이용된다. 두께는 10 내지 150㎛의 범위이면 된다. 이는, 두께가 10㎛보다 작을 경우에는 가열 벨트(61)로서의 강도를 얻을 수 없고, 두께가 150㎛보다 클 경우에는, 플렉시블성이 손상되며, 또한 열용량이 커져 정착 온도까지 도달하는 시간이 길어지기 때문이다. 본 실시형태에서는 두께 80㎛의 폴리이미드 수지로 이루어지는 시트 형상 부재를 사용하고 있다.
탄성층(612)으로서는, 내열성, 열전도성이 우수한 실리콘 고무, 불소 고무, 플루오로 실리콘 고무 등이 이용된다. 두께는 10㎛ 내지 500㎛의 범위이면 된다. 이는, 이하의 이유에 의한다. 컬러 화상을 인쇄할 경우, 특히 사진 화상 등의 인쇄시에는, 용지 위에서 큰 면적 영역에 걸쳐 베타 화상이 형성되는 경우가 많다. 그 때문에 용지나 토너상의 요철에 가열 벨트(61)의 표면(표면 이형층(613))을 추종할 수 없을 경우에는, 토너상에 가열 얼룩이 발생하여, 전열량이 많은 부분과 적은 부분으로 정착 화상에 광택 얼룩이 발생한다. 즉, 전열량이 많은 부분은 광택도가 높고, 전열량이 적은 부분에서는 광택도가 낮아진다. 이 현상은, 탄성층(612)의 두께가 10㎛보다 작을 경우에 발생하기 쉽다. 그래서, 탄성층(612)의 두께는 10㎛ 이상으로 설정하면 좋다. 한편, 탄성층(612)이 500㎛보다 클 경우에는, 탄성층(612)의 열저항이 커져, 정착 장치(60)의 퀵 스타트 성능이 저하한다. 그래서, 탄성층(612)의 두께는 500㎛ 이하로 설정하면 좋다. 본 실시형태에서는, 고무 경도 15°(JIS-A : JIS-K A형 시험기), 두께 200㎛의 실리콘 고무를 사용하고 있다.
또한, 탄성층(612)의 고무 경도로서는, 지나치게 높으면 용지나 토너상의 요철에 전부 추종할 수 없어 정착 화상에 광택 얼룩이 발생하기 쉽다. 그래서, 탄성층(612)의 고무 경도로서는 50°(JIS-A : JIS-K A형 시험기) 이하가 좋다.
또한, 탄성층(612)의 열전도율(λ)에 관해서는, λ＝6×10-4 내지 2×10-3[cal/cm?sec?deg]이 좋다. 열전도율(λ)이 6×10-4[cal/cm?sec?deg]보다 작을 경우에는 열저항이 커, 가열 벨트(61)의 표면(표면 이형층(613))에 있어서의 온도 상승이 늦어진다. 한편, 열전도율(λ)이 2×10-3[cal/cm?sec?deg]보다 클 경우에는, 경도가 과도하게 높아지거나, 압축 영구 변형이 악화된다. 그 때문에, 열전도율(λ)은 6×10-4 내지 2×10-3[cal/cm?sec?deg]으로 설정하는 것이 좋다.
표면 이형층(613)은, 용지 위에 전사된 미정착 토너상과 직접적으로 접촉하는 층이기 때문에, 이형성 및 내열성이 우수한 재료를 사용할 필요가 있다. 따라서, 표면 이형층(613)을 구성하는 재료로서는, 예를 들면 테트라플루오로에틸렌퍼플루오로알킬비닐에테르 중합체(PFA), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 불소 수지, 실리콘 수지, 플루오로 실리콘 고무, 불소 고무, 실리콘 고무 등이 이용된다.
또한, 표면 이형층(613)의 두께는 5㎛ 내지 50㎛가 좋다. 표면 이형층(613)의 두께가 5㎛보다 작을 경우에는, 도막시에 도포 얼룩이 생겨 이형성이 나쁜 영역이 형성되거나, 내구성이 부족하거나 하는 등의 문제가 발생할 우려가 있기 때문이다. 또한, 표면 이형층(613)이 50㎛를 초과할 경우에는, 열전도가 악화된다는 문제가 발생하고, 특히 수지계의 재질로 형성된 표면 이형층(613)에서는 경도가 지나치게 높아져, 탄성층(612)이 갖는 기능을 저하시키기 때문이다. 또한, 본 실시형태에서는 두께 30㎛의 PFA를 사용하고 있다.
여기에서, 표면 이형층(613)에 있어서의 토너 이형성을 향상하기 위해, 표면 이형층(613)에 토너 오프셋 방지를 위한 오일(이형제)을 도포하는 오일 도포 기구를 가열 벨트(61)에 접촉시켜 배치해도 된다. 특히, 저연화 물질을 함유하지 않는 토너를 이용한 경우에 오일 도포 기구를 설치하면 된다.
가압 롤(62)은, 도 26에 나타내는 바와 같이, 심재(芯材)(코어)로서의 금속제의 원통 형상 부재(621)와, 원통 형상 부재(621)의 표면에 실리콘 고무, 발포 실리콘 고무, 불소 고무, 불소 수지 등의 내열성을 갖는 탄성층(622)과, 최외표면의 표면 이형층(623)으로 구성되어 있다. 그리고, 가압 롤(62)은, 가열 벨트(61)의 회전축과 대략 평행하게 배치됨과 동시에, 양단부가 인장 스프링(59)에 의해 가열 벨트(61)측에 가압되어 지지되어 있다. 본 실시형태에서는, 가압 롤(62)은 가열 벨트(61)를 통해 총 하중 50N?250N(5.1kgf?25.5kgf)으로 압력 패드(64)에 가압되어 있다. 그리고, 가압 롤(62)은 가열 벨트(61)가 회전함에 따라 종동 회전한다.
다음으로, 가열 벨트(61)를 지지하는 구성에 대해서 기술한다.
정착 장치(60)는, 가열 벨트(61)를 회전 가능하게 지지하는 압력 패드(64)(도 26 참조) 및 에지 가이드(65)(도 28 참조)와, 가열 벨트(61)의 내주면과 압력 패드(64)의 접찰 저항을 작게 하는 저마찰 시트(66)(도 26 참조)와, 압력 패드(64)와 저마찰 시트(66)를 유지하는 금속제의 홀더(67)(도 26 참조)를 갖고 있다.
압력 패드(64)는, 가압 롤(62)의 외표면 형상을 따르는 오목 형상 곡면을 갖고 있으며, 가열 벨트(61)의 내측에 있어서, 가열 벨트(61)를 통해 가압 롤(62)에 가압되는 상태로 배치되어, 가열 벨트(61)와 가압 롤(62) 사이에 닙부(N)를 형성한다. 압력 패드(64)는, 실리콘 고무, 불소 고무 등의 탄성 재료나, 폴리이미드 수지, 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리에테르설폰(PES)이나 액정 폴리머(LCP) 등의 내열성 수지 등으로 형성되어 있다. 그리고, 압력 패드(64)는, 가열 벨트(61)의 회전축 방향에 있어서, 용지가 통과하는 영역보다 넓은 영역에 걸쳐 설치되어, 이 압력 패드(64)의 길이 방향의 거의 전체 길이에 걸쳐 가압 롤(62)이 가압되도록 구성되어 있다.
저마찰 시트(66)는, 압력 패드(64)의 가열 벨트(61)와 접하는 면에 설치되어 있다. 또한, 저마찰 시트(66)는 가열 벨트(61)의 내주면과 압력 패드(64)의 마찰 저항을 저감하기 위해 마찰 계수가 작고, 내마모성?내열성이 우수한 재질로 성형되어 있다. 또한, 가열 벨트(61)의 내주면에 도포된 윤활제가, 가열 벨트(61)와의 슬라이딩부에 들어갈 수 있도록, 저마찰 시트(66)의 가열 벨트(61)측의 표면에는 미소한 요철이 형성되어 있다. 이 요철의 거칠기는 Ra(산술 평균 거칠기)가 5㎛ 내지 30㎛이다. 이는, 요철의 거칠기가 Ra＝5㎛보다 작으면, 가열 벨트(61)와의 슬라이딩부에 충분한 윤활제를 들어가게 하기 어렵기 때문에 적당하지 않고, 다른 한편으로, Ra＝30㎛보다 크면, 요철의 흔적이 OHP나 코팅지를 정착했을 때에 광택 얼룩으로서 눈에 띄기 때문에 바람직하지 않은 것에 의거하는 것이다. 또한, 저마찰 시트(66)는, 윤활제가 스며들어 이면으로부터 새어나오지 않도록, 윤활제에 대한 침윤성이 없도록(난통과성) 성형되어 있다. 구체적으로는, 불소 수지로 이루어지는 다공질 수지 섬유 천을 베이스층으로서 압력 패드(64)측의 면에 PET 수지 시트를 랩핑시킨 것, 소결 성형한 PTFE 수지 시트, 테플론(등록 상표)을 함침시킨 유리 섬유 시트 등에 의해 성형되는 것을 예시할 수 있다. 또한, 저마찰 시트(66)는 압력 패드(64)와 별체로 구성해도, 압력 패드(64)와 일체적으로 구성해도 된다.
홀더(67)는 가열 벨트(61)의 회전축 방향으로 신장되어 있는 부재이며, 상술한 압력 패드(64) 및 저마찰 시트(66)와, 가열 벨트(61)의 회전축 방향으로 신장되어 가열 벨트(61)의 내주면에 윤활제를 도포하는 윤활제 도포 부재(68)를 유지한다. 또한, 홀더(67)는 화상 형성 장치(1)의 본체 프레임(도면 생략)에 고정된 정착 장치(60)용의 프레임인 메인 프레임(60a)에 끼워넣어지는 피끼워맞춤부(67a)를, 회전축 방향의 양단부 각각에 구비하고 있다. 피끼워맞춤부(67a)는, 도 28에 나타내는 바와 같이 기본적으로는 원통 형상이며, 회전축 방향의 최단부에, 회전 반경 방향의 외측을 향하여 절곡된 가장자리부(67ab)가 설치되어 있다. 또한, 피끼워맞춤부(67a)의 내경은, 할로겐 히터(515)가 내측을 통과하는 것이 가능하도록 할로겐 히터(515)의 외경보다 크다. 또한, 할로겐 히터(515)를 대신하여, 전자(電磁) 유도 방식의 가열 부재를 이용하는 경우에는, 가열 벨트(61)의 내측에 전자 유도용의 코일 등이 통과하는 것이 가능하도록 구성시킨다.
윤활제 도포 부재(68)는, 내열성 펠트로 구성되고, 예를 들면 점도 300cs의 아미노 변성 실리콘 오일 등의 윤활제가 3g 정도 함침되어 있다. 그리고, 윤활제 도포 부재(68)는 가열 벨트(61)의 내주면에 대하여 접촉하도록 배치되어, 내열성 펠트로부터의 침투압에 의해, 윤활제를 적당량씩 가열 벨트(61)의 내주면에 공급한다. 또한, 윤활제 도포 부재(68)는, 내열성 펠트로부터의 윤활제의 공급이 과다해지지 않도록, 내열성 펠트의 에지부가 가열 벨트(61)의 내주면에 접촉하도록 구성되어 있다. 이에 따라, 가열 벨트(61)와 저마찰 시트(66)의 슬라이딩부에 윤활제를 공급하고, 저마찰 시트(66)를 통한 가열 벨트(61)와 압력 패드(64)의 접찰 저항을 더 저감하여, 가열 벨트(61)의 원활한 회전을 도모하고 있다.
에지 가이드(65)는 가열 벨트(61)의 회전축 방향의 양단부 각각에 설치되어 있다. 그리고, 에지 가이드(65)는 도 28에 나타내는 바와 같이, 가열 벨트(61)의 내주면을 지지하는 지지 부재(651)와, 지지 부재(651)를 유지함과 동시에, 본체 프레임(도시 생략)에 고정된 정착 장치(60)용의 프레임인 서브 프레임(60b)에 끼워넣어지는 유지부(652)를 갖고 있다. 유지부(652)는 도 28에 나타내는 바와 같이, 기본적으로는 원통 형상이며, 회전축 방향의 외측의 단부에, 회전 반경 방향의 외측을 향하여 절곡된 가장자리부(652a)가 설치되어 있음과 동시에, 외주면에는, 이 외주면으로부터 회전 반경 방향의 내측으로 원주 방향으로는 전역에 걸쳐 오목한 오목부(652b)가 2개 설치되어 있다. 또한, 유지부(652)의 내경은, 유지부(652)를 홀더(67)의 외측으로부터 가열 벨트(61)의 내측에 삽입 가능하도록, 홀더(67)의 피끼워맞춤부(67a)의 가장자리부(67ab)의 외경보다 크다. 지지 부재(651)는, 예를 들면 니들 베어링(needle bearing)이며, 후술하는 바와 같이 가열 벨트(61)가 비틀림 코일 스프링(532)으로부터 조여붙여질 때에 가열 벨트(61)가 찌그러져 원형을 확보할 수 없게 되는 것을 억제하기 위해, 가열 벨트(61)를 통해 비틀림 코일 스프링(532)과 대향하도록 배치된다. 또한, 지지 부재(651)는 유지부(652)의 외주면에 끼워맞춰진 후, 유지부(652)의 2개의 오목부(652b) 각각에 C형상의 링(653)이 끼워넣어짐으로써 회전축 방향의 이동이 규제된다.
그리고, 가열 벨트(61)는 에지 가이드(65)의 지지 부재(651)에 지지되면서 회전한다.
제8 실시형태에 따른 기어 유닛(53)은, 제1 실시형태에 따른 기어 유닛(53)과 마찬가지로, 기어(531)와, 비틀림 코일 스프링(532)과, 캡(533)을 갖고 있다. 그리고, 비틀림 코일 스프링(532)의 사양이 이하를 만족하는 점이 다르다. 즉, 제8 실시형태에 따른 비틀림 코일 스프링(532)은, 억지 끼워맞춤으로 가열 벨트(61)에 끼워맞춰지도록, 비틀림 코일 스프링(532)의 코일부(532a)의 내경은, 지지 부재(651)에 지지된 가열 벨트(61)의 외경보다 작게 성형되어 있다. 그리고, 비틀림 코일 스프링(532)은, 상술한 정착 온도시에 비틀림 코일 스프링(532)과 가열 벨트(61) 사이에 생기는 마찰력이, 가열 벨트(61)와 가압 롤(62) 사이에 생기는 마찰력에 저항하여 가열 벨트(61)가 회전하는데 필요한 필요 마찰력보다 작고, 비틀림 코일 스프링(532)이 기어(531)로부터 힘을 받아 내경이 작아지도록 변형함으로써 증대한 마찰력이, 이 필요 마찰력 이상이 되도록 설정되어 있다.
또한, 제8 실시형태에 따른 기어 유닛(53)으로 가열 벨트(61)에 회전 구동력을 전달하기 위해, 제8 실시형태에 따른 정착 장치(60)에 있어서는, 가열 벨트(61)를 통해 비틀림 코일 스프링(532)과 대향하는 위치에 지지 부재(651)를 구비하고, 비틀림 코일 스프링(532)이 기어(531)로부터 힘을 받아 내경이 작게 변형했다고 해도 가열 벨트(61)의 형상을 유지하는 점이 제1 실시형태에 따른 장착 장치(50)와는 다르다.
이상과 같이 구성된 정착 장치(60)는 이하와 같이 작용한다.
제어부(90)가, 정착 장치(60)로 정착 동작을 행하게 하기 위해, 구동 모터(91)를 도 1에서 본 경우의 시계 회전 방향으로 회전한 경우에는, 기어 유닛(53)의 기어(531)도 시계 회전 방향으로 회전한다. 이러한 경우, 기어 유닛(53)의 비틀림 코일 스프링(532)은, 기어(531)로부터 힘을 받아 코일부(532a)의 내경이 작아지도록 변형하고, 가열 벨트(61)도 시계 회전 방향으로 회전한다. 그리고, 가열 벨트(61)의 회전에 의해 가압 롤(62)도 종동 회전한다.
그리고, 화상 형성 장치(1)의 이차 전사 위치에 있어서 토너상이 전사된 용지가 닙부(N)를 통과할 때에, 용지 위의 토너상이, 닙부(N)에 작용하는 압력과, 가열 벨트(61)로부터 공급되는 열에 의해 정착된다. 즉, 용지 위의 토너상을, 가열 벨트(61)와 가압 롤(62)로 가압 및 가열함으로써 용지에 정착시킨다. 본 실시형태의 정착 장치(60)에서는, 거의 가압 롤(62)의 외주면을 따르는 오목 형상의 압력 패드(64)에 의해 닙부(N)를 넓게 하고 있기 때문에, 닙부가 좁은 경우보다 정착이 보다 양호하게 행해진다.
다른 한편, 제어부(90)가 정착 장치(60)로 정착한 용지를 반전시켜 다시 이차 전사 위치를 향하여 반송하기 위해, 구동 모터(91)를 도 1에서 본 경우의 반시계 회전 방향으로 회전한 경우에는, 기어 유닛(53)의 기어(531)도 반시계 회전 방향으로 회전한다. 이러한 경우, 기어 유닛(53)의 비틀림 코일 스프링(532)은, 기어(531)로부터 힘을 받아 코일부(532a)의 내경이 커지도록 변형하므로, 가열 벨트(61)는 회전하지 않는다. 그 때문에, 가압 롤(62)도 회전하지 않는다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 정착 장치(60)에 있어서는, 기어(531)가 구동 모터(91)로부터 회전 구동력을 받아 회전한 경우에 비틀림 코일 스프링(532)의 코일부(532a)의 내경이 작아지도록 변형함으로써 비틀림 코일 스프링(532)과 가열 벨트(61) 사이에 생기는 마찰력에 의해 가열 벨트(61)가 회전한다. 즉, 예를 들면 기어(531)와 가열 벨트(61)를 접착제로 접착하여, 기어(531)와 가열 벨트(61)를 일체로 하여 회전시키는 것이 아니다. 만일, 기어(531)와 가열 벨트(61)를 접착제로 접착할 경우에는, 가열 벨트(61)가 가압 롤(62)과의 사이에 생기는 마찰력에 저항하여 회전하는 힘에 견딜 수 있을 만큼 강력한 접착력을 갖는 접착제를 이용해야만 한다. 그러나, 본 실시형태에 따른 정착 장치(60)에 있어서는, 가열 벨트(61)의 외주면에 생기는 마찰력에 의해 가열 벨트(61)를 회전시키므로, 접착제를 이용할 필요가 없으므로, 접착제를 이용하는 구성보다 비용 절감을 도모할 수 있다. 또한, 접착 부분에서 기어(531)로부터 가열 벨트(61)가 벗겨질 일도 없으므로, 접착제를 이용하는 구성보다 제품의 신뢰성이 향상함과 동시에 내구성이 향상한다.
또한, 예를 들면 정착 장치(60)로 한 쪽의 면에 화상이 정착된 용지를 반전 반송 유닛(82)을 통해 반전하기 위해 구동 모터(91)가 반시계 회전 방향으로 회전하는 경우 등, 정착 처리를 행할 필요가 없을 때에는 가열 벨트(61) 및 가압 롤(62)은 회전하지 않으므로, 이들이 회전하는 구성보다 가열 벨트(61) 및 가압 롤(62)의 열화가 억제된다. 또한, 정착 장치(60)에 발생한 종이 걸림을 해소하기 위해 유저가 용지를 용지 반송 방향으로 잡아당길 때의 부하가 작아진다.
또한, 상기 제8 실시형태에서는, 가열 벨트(61)의 회전축 방향의 양단부를, 에지 가이드(65)의 지지 부재(651)로 지지하고 있지만, 가열 벨트(61)가 비틀림 코일 스프링(532)에 의한 조여붙임력에 견딜 수 있는 강성을 갖고 있는 것이면, 지지 부재(651)로 지지할 필요는 없다. 이러한 경우에는, 상기 실시형태로부터 에지 가이드(65)를 생략해도 된다.
또한, 상술한 제1 내지 제3 실시형태, 및 제7 실시형태의 특징점을, 제8 실시형태의 정착 장치(60)에 적용해도 된다.
또한, 상술한 제1 내지 제8 실시형태에서는, 용지를 가열하는 가열 롤(51) 또는 가열 벨트(61)에 생기는 마찰력을 이용하여 가열 롤(51) 또는 가열 벨트(61)를 회전시킨다는 특징점을, 전사된 용지 위의 토너상을 압력과 열에 의해 정착하는 정착 장치(50) 또는 정착 장치(60)에 적용한 경우를 예시했지만, 기록 매체에 접촉하여 이 기록 매체에 열을 전달하는 다른 장치에도 적용해도 된다. 예를 들면, 잉크젯 방식의 화상 형성 장치에 이용되고, 잉크를 돌출시키는 잉크 헤드의 기록 매체 반송 방향의 상류측에 설치되어, 기록 매체에 열을 가하는 장치나, 잉크 헤드의 기록 매체 반송 방향의 하류측에 설치되어, 기록 매체에 도포된 잉크를 건조하는 장치 및 기록 매체에 주름이 지는 것을 방지하는 장치에도 적용해도 된다.
1 : 화상 형성 장치 10 : 화상 형성부
20 : 광학계 유닛 30 : 중간 전사 유닛
41 : 이차 전사 롤 50,60 : 정착 장치
51 : 가열 롤 52 : 엔드레스 벨트
53 : 기어 유닛 61 : 가열 벨트
62 : 가압 롤 70 : 용지 공급부
80 : 용지 반송부 90 : 제어부
91 : 구동 모터 531 : 기어
532 : 비틀림 코일 스프링 533 : 캡

Claims (12)

  1. 기록 매체를 가열하는 가열 부재와,
    상기 가열 부재를 가압하는 가압 수단과,
    상기 가열 부재에 장착되어, 외력을 받아 회전하는 회전 수단을 갖고,
    상기 가열 부재는, 상기 회전 수단 및 당해 가열 부재 중 적어도 어느 하나의 변형에 기인하는 당해 회전 수단과의 마찰력에 의해, 당해 회전 수단이 회전함에 따라서 회전하는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전 수단은, 외력을 받아 회전하는 회전 부재와, 당해 회전 부재의 회전에 따라 변형하는 탄성 부재를 갖고,
    상기 가열 부재는, 상기 탄성 부재가 상기 회전 부재의 회전에 따라 변형하는 것에 기인하여 당해 탄성 부재와의 사이에 생기는 마찰력에 의해 회전하는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 탄성 부재는, 상기 가열 부재의 외측에 코일부가 배치된 비틀림 코일 스프링이며,
    상기 비틀림 코일 스프링은, 상기 회전 부재의 회전에 따라 상기 코일부의 내경이 작아지도록 변형함으로써 당해 회전 부재로부터 힘을 받기 전보다 상기 가열 부재와의 사이에 생기는 마찰력을 크게 하는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 가열 부재는 원통 형상이며,
    상기 탄성 부재는, 상기 가열 부재의 내측에 코일부가 배치된 비틀림 코일 스프링이며,
    상기 비틀림 코일 스프링은, 상기 회전 부재로부터 힘을 받는 것에 의해 상기 코일부의 외경이 커지도록 변형함으로써 당해 회전 부재로부터 힘을 받기 전보다 상기 가열 부재와의 사이에 생기는 마찰력을 크게 하는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 회전 수단은, 상기 가열 부재의 외측에 배치되어, 외주부에 외력을 받는 이(齒)가 형성된 회전 부재이며,
    상기 가열 부재는, 상기 가압 수단으로부터 가압되어 변형하는 것에 기인하여 상기 회전 부재와의 사이에 생기는 마찰력에 의해 회전하는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 회전 수단은, 상기 가열 부재의 외측에 배치되어, 외주부에 외력을 받는 이가 형성된 회전 부재이며,
    상기 가열 부재는, 당해 가열 부재의 재료와 상기 회전 수단을 구성하는 부재의 재료의 선팽창 계수의 차이에 기인하여 당해 가열 부재와 당해 회전 수단을 구성하는 부재 사이에 생기는 마찰력에 의해 회전하는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
  7. 화상을 형성하는 화상 형성 수단과,
    상기 화상 형성 수단에 의해 형성된 상기 화상을 기록 매체 위에 전사(轉寫)하는 전사 수단과,
    상기 화상이 전사된 당해 기록 매체를 가열하는 가열 수단을 구비하고,
    상기 가열 수단은,
    상기 기록 매체를 가열하는 가열 부재와,
    상기 가열 부재를 가압하는 가압 수단과,
    상기 가열 부재에 회전 가능하게 장착되어, 외력을 받아 회전하는 회전 수단을 갖고,
    상기 가열 부재는, 상기 회전 수단 및 당해 가열 부재 중 적어도 어느 하나의 변형에 기인하는 당해 회전 수단과의 사이에 생기는 마찰력에 의해, 당해 회전 수단이 회전함에 따라서 회전하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 회전 수단은, 외력을 받아 회전하는 회전 부재와, 당해 회전 부재의 회전에 따라 변형하는 탄성 부재를 갖고,
    상기 가열 부재는, 상기 탄성 부재가 상기 회전 부재의 회전에 따라 변형하는 것에 기인하여 당해 탄성 부재와의 사이에 생기는 마찰력에 의해 회전하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 탄성 부재는, 상기 가열 부재의 외측에 코일부가 배치된 비틀림 코일 스프링이며,
    상기 비틀림 코일 스프링은, 상기 회전 부재의 회전에 따라 상기 코일부의 내경이 작아지도록 변형함으로써 당해 회전 부재로부터 힘을 받기 전보다 상기 가열 부재와의 사이에 생기는 마찰력을 크게 하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 가열 부재는 원통 형상이며,
    상기 탄성 부재는, 상기 가열 부재의 내측에 코일부가 배치된 비틀림 코일 스프링이며,
    상기 비틀림 코일 스프링은, 상기 회전 부재로부터 힘을 받는 것에 의해 상기 코일부의 외경이 커지도록 변형함으로써 당해 회전 부재로부터 힘을 받기 전보다 상기 가열 부재와의 사이에 생기는 마찰력을 크게 하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  11. 가열됨과 동시에 대향하는 대향 부재로부터 가압되어, 당해 대향 부재와의 사이에서 기록 매체를 가열 가압하는 가열 가압부와,
    외력을 받아 회전하는 회전 수단이 장착되는 피(被)장착부이며, 당해 회전 수단의 변형 및 당해 피장착부의 변형 중 적어도 어느 하나에 기인하여 당해 회전 수단과의 사이에 생기는 마찰력으로서, 당해 회전 수단이 회전함에 따라서 회전하는 것이 가능한 마찰력이 생기는 당해 피장착부를 갖는 것을 특징으로 하는 가열 부재.
  12. 회전 수단을, 가열 부재의 외주면에 장착하는 장착 방법으로서,
    외주부에 외력을 받는 돌출부가 형성된 회전 부재와, 당해 회전 부재의 내측에 부착되는 비틀림 코일 스프링을 갖는 상기 회전 수단의 상기 비틀림 코일 스프링의 코일부의 내경이 상기 가열 부재의 외주면과의 사이에 생기는 마찰력에 의해 커지는 방향으로 당해 회전 수단을 회전시키면서 당해 가열 부재의 외주면에 당해 회전 수단을 장착하는 것을 특징으로 하는 장착 방법.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5796711B2 (ja) * 2011-12-28 2015-10-21 株式会社リコー 定着装置及び画像形成装置
JP6141026B2 (ja) * 2012-02-27 2017-06-07 キヤノン株式会社 画像加熱装置
EP2746861B1 (en) * 2012-12-18 2017-07-12 S-Printing Solution Co., Ltd. Fixing device and image forming apparatus
JP2014142406A (ja) * 2013-01-22 2014-08-07 Ricoh Co Ltd 押圧部材、定着装置及び画像形成装置
JP6003748B2 (ja) * 2013-03-22 2016-10-05 富士ゼロックス株式会社 搬送装置、定着装置、画像形成装置
JP6086100B2 (ja) * 2013-08-26 2017-03-01 株式会社リコー 定着装置及び画像形成装置
JP6344202B2 (ja) * 2014-11-05 2018-06-20 富士ゼロックス株式会社 駆動構造、定着器、および画像形成装置
JP6577923B2 (ja) * 2016-09-16 2019-09-18 富士フイルム株式会社 印刷装置及び印刷方法
US10719040B2 (en) 2016-09-21 2020-07-21 Konica Minolta, Inc. Fixing device containing heating member, nip area member, fixing belt, pressing member, and protrusion, and image forming apparatus
JP2018049133A (ja) * 2016-09-21 2018-03-29 コニカミノルタ株式会社 定着装置及び画像形成装置

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2729591A1 (de) 1976-06-30 1978-01-12 Minolta Camera Kk Elektrophotographisches kopiergeraet
JPS537241A (en) 1976-07-08 1978-01-23 Minolta Camera Co Ltd Transfer type copying machine for electrophotography
US4229950A (en) * 1979-03-02 1980-10-28 Eastman Kodak Company Coupling for end gudgeon and internally heated roller
JPH01156241A (ja) 1987-12-10 1989-06-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 給紙装置
JPH06310259A (ja) * 1993-04-28 1994-11-04 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd ヒートローラーにおける回転駆動力伝達方法及び当該方法を用いたヒートローラー
KR0132039B1 (ko) * 1993-05-24 1998-10-01 김광호 전자사진 현상방식 프린터의 잼 제거방법
US5749038A (en) 1997-04-11 1998-05-05 Xerox Corporation Tension control for a cleaning web in a fuser subsystem in an electrophotographic printer
JPH11133776A (ja) 1997-10-30 1999-05-21 Fuji Xerox Co Ltd 定着装置および画像形成装置
JP2000293049A (ja) * 1999-04-05 2000-10-20 Sharp Corp 画像形成装置
JP2001235953A (ja) * 2000-02-22 2001-08-31 Konica Corp 画像形成装置
JP3744347B2 (ja) 2000-11-10 2006-02-08 富士ゼロックス株式会社 定着装置
JP2002148971A (ja) 2000-11-10 2002-05-22 Fuji Xerox Co Ltd 定着装置
JP4103987B2 (ja) * 2002-03-27 2008-06-18 キヤノンファインテック株式会社 ローラユニット
CN100367129C (zh) 2001-12-20 2008-02-06 佳能精技股份有限公司 定影辊
US6876832B2 (en) 2003-06-05 2005-04-05 Xerox Corporation Fuser apparatus having cleaning web spooling prevention
US7130571B2 (en) 2003-12-19 2006-10-31 Eastman Kodak Company Variable torque device for maintaining constant web tension
US7228090B2 (en) * 2004-02-26 2007-06-05 Konica Minolta Business Technologies, Inc. Image forming apparatus with a removable process unit capable of securing rotation transmission accuracy without stressing a holding portion despite shaft misalignment
JP4169051B2 (ja) * 2006-06-29 2008-10-22 コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 画像形成装置
JP5076814B2 (ja) * 2006-12-22 2012-11-21 富士ゼロックス株式会社 定着部材、それを用いた定着装置及びこの定着装置を備えた画像形成装置
TWI314675B (en) * 2007-05-23 2009-09-11 Lite On Technology Corp Dye-fixing equipment for printer
JP4450030B2 (ja) * 2007-08-21 2010-04-14 コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 定着装置および画像形成装置
US8224219B2 (en) 2008-03-12 2012-07-17 Fuji Xerox Co., Ltd. Fixing device, image forming apparatus, heat fixing member for fixing device, cylindrical rotating member and medium transporting device
JP4706726B2 (ja) 2008-06-20 2011-06-22 富士ゼロックス株式会社 定着装置および画像形成装置
CN201532527U (zh) * 2009-10-27 2010-07-21 珠海天威飞马打印耗材有限公司 一种感光鼓驱动组件

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Publication number Publication date
AU2011202544B2 (en) 2013-01-31
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US20120155932A1 (en) 2012-06-21

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