JP2004205538A - Fixing device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fixing device by which not only energy-saving and instant turn-on are attained but also the occurrences of fixing unevenness and the roughness of an image are prevented by suppressing the vibration of a belt-shaped member in a rotating direction and the occurrences of the defective peeling of a transfer medium and paper jamming or the like are prevented. <P>SOLUTION: In the fixing device which is equipped with an endless fixing belt, a magnetic field generating means, a pressure member and a pressing member, where a sliding member to improve slidability is provided between the pressing member and the fixing belt and by which a fixed image is obtained by heating and pressing an unfixed toner image on a recording medium passing through a fixing nip part between the fixing belt and the pressure member and also the curvature of the fixing belt is reversed at the inside of the fixing nip part and near the exit of it, the rigidity of the sliding member is set as ≤1/5 of the rigidity of the fixing belt. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子写真方式を採用した複写機やプリンター、あるいはファクシミリ等の画像形成装置において、未定着トナー像を加熱・加圧定着するのに用いられる定着装置に係わり、特に加熱部材として無端状の定着ベルトを使用した定着装置に関するものである。
【０００２】
【特許文献１】特願２００２−１８５８１８号
【０００３】
【従来の技術】
従来、上記電子写真方式を採用した複写機やプリンター、あるいはファクシミリ等の画像形成装置において、未定着トナー像を加熱・加圧定着するのに用いられる定着装置としては、少なくとも金属製のコアを有する加熱ロールの内部に、ハロゲンランプ等の加熱源を設けて、加熱ロールを内部から加熱するとともに、前記加熱ロールに加圧ロールを圧接させた状態で配設し、これら加熱ロールと加圧ロールとのニップ部間を、未定着トナー像が転写された記録媒体を通過させることにより、記録媒体上に未定着トナー像を熱及び圧力で定着させ、定着画像を得るように構成したものが、主に用いられている。
【０００４】
ところが、近年の定着装置においては、省エネルギーの観点や、画像形成装置の使用時にユーザーを待たせない等の観点から、加熱部材を瞬時に所定の温度に加熱することができ、待ち時間（ウオームアップタイム）を略ゼロとした装置が求められており、従来の加熱ロールや加圧ロールを用いたロールタイプの定着装置に代わって、熱容量の小さい定着ベルトを用いたベルトタイプの定着装置が増加してきている。
【０００５】
上記ベルトタイプの定着装置は、定着ベルトを複数の支持ロールによって張架している張架タイプと、定着ベルトを複数の支持ロールによって張架せずに使用している無張架タイプに大別することができる。
【０００６】
これらのうち、定着ベルトを張架している張架タイプの定着装置は、定着ベルトの駆動、及び当該定着ベルトの引き回しにより、用紙の剥離に必要な曲率を定着ベルトに付与することができ有利であるが、定着ベルトを張架しているロールなどにより、定着ベルトの熱が奪われてしまうため、省エネルギー・ウオームアップ短縮に関しては、不利であるという難点を有している。
【０００７】
一方、定着ベルトを張架しない無張架タイプの定着装置は、基本的に、定着ニップ部以外では両端部のエッジガイドでしか、定着ベルトに接触する部材がないため、当該定着ベルトの熱を無駄に奪われることが少なく、省エネルギー及びウオームアップ短縮に関しては有利である。しかし、通常、上記定着ベルトは、加圧ロールに従動回転するように構成されるため、定着ベルト内部に配設される押圧部材と定着ベルトとの摺動性の問題、及び剥離に必要な定着ベルトの曲率を如何に得ることができるかということが課題となる。
【０００８】
そこで、本発明者らは、無張架タイプの定着装置の利点を生かしつつ、定着ベルト内部の押圧部材と定着ベルトとの摺動性の問題、及び剥離に必要な定着ベルトの曲率を如何に得るかという課題を解決するために、特願２００２−１８５８１８号に係る定着装置を既に提案している。
【０００９】
この特願２００２−１８５８１８号に係る定着装置は、薄肉で柔軟性のある定着ベルトを加熱部材として使用し、定着ベルトの内部に弾性層を有する押圧部材を配設し、定着ベルトに圧接する加圧部材に対して、定着ベルトの内部から当該定着ベルトを介して、加圧部材を押圧することにより定着ニップを形成するように構成されている。
【００１０】
上記定着ベルトは、薄肉の導電層を有し、当該定着ベルトの外部に、定着ベルトに対して一定のギャップを持って配設された磁場発生手段によって、電磁誘導作用により加熱されるように構成されている。また、上記定着ベルトは、その両端部で当該定着ベルトの内径に略等しい外径を有し、軸方向に沿った定着ベルトの蛇行を規制するエッジガイドによって支持される以外、基本的に無張架である。そのため、上記定着ベルトは、定着ニップ部以外では熱を奪う部材と接触することがないので、熱効率が良く、ウオームアップ短縮に非常に優れている。また、この定着ベルトは、無張架であり、加圧ロールの回転運動に伴って、従動で回転駆動されるようになっている。
【００１１】
さらに、上記定着ベルトは、内部に配設される押圧部材と加圧ロールとの間で定着ニップが形成されており、即ち、静止している押圧部材との間で摺動しているため、定着ベルトと押圧部材との間に摺動部材を設け、潤滑用オイルを使用することにより、摺動抵抗を問題のないレベルまで低減することが可能となっている。また、上記定着装置では、押圧部材の形状を、定着ベルトの曲率とは反対の曲率を有する形状とし、定着ベルトの曲率が、定着ニップの内部から出口にかけて、反転するような形状となるように構成し、多量の未定着トナーが転写された記録媒体が定着ニップに突入した場合であっても、記録媒体を定着ベルトから確実に剥離することが可能となっている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記本発明者らが提案した特願２００２−１８５８１８号に係る定着装置の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、本発明者らの研究によれば、定着ベルトの摺動性をさらに改善するべく、摺動部材に関して開発を進めるうちに、当該摺動部材が、摺動性そのものだけではなく、定着ベルトの安定した回転運動と記録媒体の剥離の双方に関して、重要な役割を果たしていることが判ってきた。
【００１３】
まず、本発明者らは、定着ベルトの安定した回転運動に関して、摺動部材は定着ベルトと加圧部材の接触部にのみ存在すれば、摺動抵抗が小さくなり、定着ベルトの回転運動がスムーズになると考えていた。
【００１４】
ところが、上記摺動部材は、定着ベルトと押圧部材の接触部にのみ存在すれば、定着ベルトの回転自体は、加圧ロールの回転に対して滑ることなく従動するものの、定着ベルトが回転するときに、当該定着ベルトに回転方向に沿った非常に大きな振れ（回転変動）が発生することがわかった。このように、上記定着ベルトに回転方向に沿った大きな振れが発生すると、磁場発生手段と定着ベルトとの距離が、当該定着ベルトの周回運動中に変化することになり、定着ベルトに投入される電力が変化してしまい、定着ベルトの回転方向の温度分布にムラが発生するという問題点を有している。上記定着ベルトに回転方向に沿った温度分布のムラが発生すると、定着画像の光沢にムラが生じて、画質が低下するという問題点が生じることになる。また、上記定着ベルトの回転方向の振れが大きいと、定着した画像が定着ニップを出た直後に、再び定着ベルトに接触してしまう場合があり、画像の荒れが生じる虞れがあるという問題点をも有している。
【００１５】
かかる問題点を解決し得る技術としては、例えば、本出願人が提案した特願２００２−１４８９７２号公報に係る定着装置が、既に開示されている。
【００１６】
この定着装置は、加熱側ではなく、加圧側に無張架の加圧ベルトを使用したものであるが、加圧ベルトの内部には、定着ニップを形成する押圧部材の他に、定着ニップの入口側及び出口側に加圧ベルトの回転運動を安定させるために、軸方向の全域にわたってガイド部材を設けるように構成したものである。上記加圧ベルトは、回転運動中にガイド部材に接触することによって、安定した回転運動が可能となっている。
【００１７】
この定着装置では、加圧ベルトの熱をガイド部材に奪われてしまうため、加熱側の定着ベルトに使用した場合には、無駄に熱を消費することになるが、加熱側ではなく、加圧側であるため、省エネルギー・ウオームアップに与える影響は少ない。
【００１８】
これに対して、加熱側にベルトを使用した省エネルギー及びインスタントオンを目的とした本発明者らの提案に係る定着装置では、上記のごときガイド部材を加熱側の定着ベルトの内部に設けて、当該定着ベルトに接触させることは、定着ベルトの熱をガイド部材に奪われることになってしまい、省エネルギー及びインスタントオンを達成することができなくなるため、ガイド部材を設けることはできないという問題点を有している。
【００１９】
そのため、本発明者らの提案に係る定着装置では、摺動部材を用いることによって、定着ベルトの回転自体に伴う摺動抵抗を低減することができ、加圧ロールの回転に伴い滑ることなく定着ベルトを従動回転させることができるが、摺動部材が定着ニップ内部の定着ベルトと押圧部材の接触部にしか存在しない構成では、ガイド部材を設けることができず、定着ベルトの振れが大きくなり、上述したように、定着ベルトの回転方向に沿った温度分布のムラや、定着ベルトが定着ニップを出た直後の画像に接触することによる画像の荒れといった問題点を解決することができない。
【００２０】
また、上記定着装置では、記録媒体を定着ベルトから剥離するのに、定着ベルトの曲率が定着ニップの内部から外部に行くにかけて、凹形状から凸形状に変形するような構成としており、この曲率の変化を利用して、用紙のコシ（剛性）により剥離する方式を採用している。また、剥離補助部材として、定着ニップの出口にバッフルを非接触状態で定着ベルトに近接させて配設させている。上記バッフルは、その先端と定着ベルトとのギャップが１ｍｍ以下程度になるように設定されているが、定着ベルトの曲率変化が少ないと、用紙のコシを充分に利用することができず、定着ニップを通過した後の用紙がバッフルの内側（ベルト側）に潜り込んだり、バッフルに引っ掛かったりして、紙詰まりが発生する虞れがあるという新たな問題点を有していた。
【００２１】
つまり、上記本発明者らの提案に係る定着装置では、定着ベルトの曲率の変化が非常に重要なパラメータになっており、この定着ベルトの曲率変化の形状は、定着ベルトそのものの剛性や、押圧部材の形状・硬度、加圧ロールの径・硬度、及び荷重でほぼ決定されるものである。
【００２２】
しかし、摺動部材として剛性が高いものを用いた場合には、定着ベルトの変形に影響を与えてしまう、つまり、定着ベルトが変形し難くなり、所望の剥離性能が得られなくなってしまうという問題点を有している。
【００２３】
さらに、摺動部材の剛性がある程度低くても、当該摺動部材を、定着ニップの出口側の端面から突出させた場合、当該突出している長さが長いと、定着ニップの出口で定着ベルトが凸形状になるのを妨げてしまい、剥離に必要な曲率の変化が得られなくなってしまい、やはり所望の剥離性能が得られなくなってしまうという問題点を有している。
【００２４】
そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、省エネルギー及びインスタントオンを達成することができるのは勿論のこと、ベルト状部材の回転方向に沿った振れを抑制することができ、定着ムラや画像の荒れを防止し、且つ転写媒体の剥離不良や紙詰まり等が発生するのを防止可能な定着装置を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１に記載の発明は、周方向への周回移動が可能かつ、軸方向の両端部と定着ニップ部以外では無張架となるように支持された薄肉の導電層を有する無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトに磁界を作用させることにより発熱させる磁界発生手段と、前記定着ベルトの外周面と対向するように配置された加圧部材と、前記定着ベルトの内面に圧接され、当該定着ベルトを前記加圧部材に押圧する押圧部材とを備え、前記押圧部材と定着ベルトの間に、摺動性を向上させる摺動部材を設け、前記定着ベルトと加圧部材との定着ニップ部間を通過する記録媒体上の未定着トナー像を加熱・加圧して定着像とし、かつ前記定着ベルトの曲率を定着ニップ部の内部とその出口近傍で反転するように構成した定着装置において、前記摺動部材の剛性を、前記定着ベルトの剛性の１／５以下に設定したことを特徴とする定着装置である。
【００２６】
上記摺動部材は、定着ベルトと押圧部材との間に摺動性を向上させるために、必要な部材であるが、当該摺動部材の剛性が高いと、摺動部材が定着ベルトの変形に影響を与えるようになり、剥離に必要な定着ベルトの変形が得られなくなる。そこで、摺動部材の剛性を定着ベルトの剛性に対して小さくすることで、仮に摺動部材が無かったとしたときのベルトの変形形状を妨げることなく、所望とする剥離性能が得られるようになる。
【００２７】
また、摺動部材としては、シート状の物を用いることが多いが、一般的には、シート状の部材は、熱と圧力を受けると、経時的に変形してしまう。そのため、予め剛性が高い摺動部材を使用していると、初期の定着ベルトの変形は、摺動部材の影響を受けた形状となるが、経時的には摺動部材の影響が弱まり、定着ベルトの変形形状が経時的に異なってしまう。これにより、剥離補助部材として定着ベルトに近接して設けている剥離バッフルとの距離が、経時的に変化してしまうため、初期的には剥離可能と設定することができても、経時的にはバッフルとの距離が広がってしまい、用紙がバッフルに引っかかったりするジャムが発生したり、逆にバッフルとベルトとの距離が徐々に狭くなり、最終的にはバッフルとベルトが接触してしまい、ベルト傷が発生したりする。そのため、摺動部材の剛性は、予め定着ベルトの変形に影響を与えない程度の剛性に設定しておくのが望ましい。
【００２８】
上記定着ベルトの導電層を形成する材料としては、例えば、銅、鉄、アルミニウム、ニッケルなどの種々の材料を用いることができるが、その中でも銅は、導電率が高いため、薄層化することによって、単位面積あたりの抵抗値を所定の値に設定することができ、発熱効率を向上させることができる。
【００２９】
すなわち、上記導電層を有する薄肉の定着ベルトは、磁界の強度及び周波数を一定とすれば、単位面積あたりの抵抗値によって発熱量が決まり、鉄やニッケルなどの比較的導電率が低い材料を用いた場合には、導電層の厚さをある程度（約５０〜７０μｍ）程度に厚く設定しないと、所定の抵抗値が得られない。このように、鉄やニッケルなどからなる導電層の厚さをある程度厚くすると、必然的に定着ベルト自体の剛性が高くなり、当該定着ベルトは、柔軟性（フレキシビリティ）を失うことになる。上記定着ベルトは、剛性が高くなり、柔軟性（フレキシビリティ）を失うと、前記定着ベルトの内部に、弾性層を有する押圧部材を設け、当該押圧部材を定着ベルトを介して加圧部材に押圧することにより、定着のためのニップ部を形成する際に、加熱ベルトが加圧部材の表面形状に沿って変形し難くなる。その結果、剥離に必要な曲率変化を得ることが困難になる。また、仮に曲率変化を得たとしても、５０〜７０μｍの厚さを有する金属層が、定着ニップを通過するたびに、繰り返し曲率変化を受けることで、金属層中にクラックが発生してしまう。金属層中にクラックが発生することで、所望の発熱を得ることが出来なくなってしまい、定着不良が発生してしまう。
【００３０】
更に説明すると、上記定着ベルトの剛性については、例えば、当該定着ベルトの基材として用いられるポリイミドの物性値（ヤング率Ｅ）は、各メーカ・各種類により異なるが、２〜６Ｇｐａ程度である。ちなみに、ニッケルのヤング率Ｅは、２０５Ｇｐａである。これに対して、銅の物性値（ヤング率Ｅ）は１２３Ｇｐａであるが、ポリイミド層の厚さが例えば７５μｍに対して、銅からなる導電性層の厚みは、５μｍ程度であるため、剛性（ＥＩ：Ｉは厚さの３乗で効く）に対しては、たかだか１〜２％の寄与であり、定着ベルトの剛性は、基材であるポリイミド層などによって決まる。
【００３１】
また、上記加圧部材としては、例えば、加圧ロールが用いられるが、この加圧ロールは、金属製コアの外周に弾性体層を有しないものであっても、弾性体層を有するものであっても何れでも良いが、定着ベルトの熱を奪いにくいという点で熱伝導率の悪い弾性体層を有する加圧ロールの方が好ましい。
【００３２】
さらに、上記押圧部材としては、例えば、定着ベルトの内部に固定して配置されるパッド部材が用いられ、このパッド部材は、シリコンゴム等からなる弾性層と、当該弾性層を支持する金属等からなる支持部材などから構成されたものが用いられる。
【００３３】
また、請求項２に記載の発明は、周方向への周回移動が可能かつ、軸方向の両端部と定着ニップ部以外では無張架となるように支持された薄肉の導電層を有する無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトに磁界を作用させることにより発熱させる磁界発生手段と、前記定着ベルトの外周面と対向するように配置された加圧部材と、前記定着ベルトの内面に圧接され、当該定着ベルトを前記加圧部材に押圧する押圧部材とを備え、前記押圧部材と定着ベルトの間に、摺動性を向上させる摺動部材を設け、前記定着ベルトと加圧部材との定着ニップ部間を通過する記録媒体上の未定着トナー像を加熱・加圧して定着像とし、かつ前記定着ベルトの曲率を定着ニップ部の内部とその出口近傍で反転するように構成した定着装置において、前記摺動部材の端部を、前記押圧部材の定着ニップ部出口側の端面から突出させたことを特徴とする定着装置である。
【００３４】
このように、摺動部材の端部を、前記押圧部材の定着ニップ部出口側の端面から突出させることにより、その突出した摺動部材の先端部が、ベルトを加圧ロール側に軽く押さえつける板バネのような働きをし、無張架である定着ベルトの回転運動時の振れを小さくすることができる。定着ベルトの回転運動時の振れを小さくすることにより、加熱部材であるコイルと被加熱部材であるベルトとの距離をほぼ一定に保つことができ、電力の振れによる温度の振れや、ニップを出た直後の記録媒体が再びベルトと接触することで、画像が荒れてしまうといったような障害が解決できる。
【００３５】
さらに、請求項３に記載の発明は、前記摺動部材の突出長が、前記定着ベルトの曲率が反転する変曲点の位置よりも短く設定されていることを特徴とする請求項２記載の定着装置である。
【００３６】
これは、ある程度剛性が低い摺動部材を用いても、その突出長が定着ベルトの曲率が反転する変曲点の位置よりも長いと、定着ベルトが凸に変形するのを妨げてしまうからである。すなわち、この変曲点では、定着ベルトは本来、他の部材に接触しておらず、この変形により記録材を剥離している。摺動部材の突出長さが長いと、ニップを出た後で凸形状になろうとしているベルトを、外に押し出す方向、すなわち、凸になろうとしているのを妨げる方向に力を与えることになり、凸の曲率が小さくなってしまい、所望とする剥離性能が得られなくなってしまう。
【００３７】
そこで、摺動部材の突出長が、前記定着ベルトの曲率が反転する変曲点の位置よりも短くなるように設定する。このように、定着ベルトの変曲点よりも短くすることは、すなわち定着ベルトが凹になっている部分にだけ、摺動部材を沿わせるということであり、摺動部材はもともとニップ部の内部でベルトの変形に合わせた形状になっているため、ベルトの凹形状になっている部分、すなわち凹から凸に変曲する変曲点の位置までは、摺動部材の形状はベルトの形状にほぼ沿っており、ベルトの変形を妨げることはなくなる。よって、所望とする剥離性能に悪影響を与えることはなくなる。
【００３８】
【作用】
請求項１に記載の発明においては、摺動部材の剛性を定着ベルトの剛性に対して十分に小さくしたので、薄膜の導電層を有する柔軟なベルトの変形を妨げることがなくなるので、所望とする剥離性能を長期に渡って得ることができる。
【００３９】
また、請求項２に記載の発明においては、摺動部材を定着ベルトと押圧部材の接触部よりも、プロセス方向でニップの出口側に突出させたので、無張架のベルトを、ガイド部材を設けなくても、安定した回転運動をさせることができ、コイルとのギャップをほぼ均一に保つことができるので、定着ベルトの周方向での温度の振れによる画像光沢ムラや、定着後の画像が定着ニップを出た後に再び定着ベルトと接触することにより生じる画像荒れなどの障害が無くなる。
【００４０】
さらに、請求項３に記載の発明においては、定着ベルトの安定した回転運動が得られ、かつ柔軟な定着ベルトの変形を妨げることがなくなるので、画像に障害が無く、所望とする剥離性能を得ることができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００４２】
実施の形態１
まず、この実施の形態１に係る定着装置の構成と、当該定着装置を構成する部材について説明する。
【００４３】
この実施の形態に係る定着装置は、ウオームアップタイムの短縮化、及び記録媒体の剥離性能の確保を目的とし、定着部材としては、熱容量の小さい柔軟（フレキシブル）なベルト状の部材を使用し、このベルト状部材の内部には、熱を奪う部材を極力少なくする（極力部材を配設しない）ように構成されている。すなわち、上記ベルト状部材（定着ベルト）の内部には、加圧部材に対向して、定着ニップ部を形成する弾性層を有するパッド部材（押圧部材）のみしか、基本的には設けない構成を採用している。また、加熱対象となるベルト状部材を直接加熱できるように、ベルト状部材に導電性層を持たせ、磁界発生手段が発生する磁界によって誘導加熱させる方式を用いている。
【００４４】
図１はこの発明の第１実施の形態に係る定着装置を示す概略構成図である。
【００４５】
図１において、１は加熱定着部材としての定着ベルトを示すものであり、この定着ベルト１は、周方向（図中、矢印方向）への周回移動が可能かつ、軸方向の両端部と定着ニップ部以外では無張架となるように支持された薄肉の導電層を有する無端状の柔軟なベルトから構成されている。上記定着ベルト１は、図２に示すように、その内側から、耐熱性の高いシート状部材からなる基材層２と、当該基材層２の上に積層された導電層３と、トナー像の定着性を向上させる弾性層４と、最も上層となる表面離型層５とから構成されている。この実施の形態では、定着ベルト１として、シート状の基材層２と、導電層３と、弾性層４と、表面離型層５の４層からなる直径φ３０ｍｍの無端状ベルトが使用されている。
【００４６】
上記定着ベルト１の基材層２は、例えば、厚さ１０〜１５０μｍ、更に好ましくは厚さ５０〜１００μｍ（例えば、７５μｍ）の耐熱性の高いシートであることが好ましく、例えばポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルケトン、ポリサルフォン、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリアミド等の耐熱性の高い合成樹脂からなるものが挙げられる。
【００４７】
また、この実施の形態では、図３に示すように、無端状のベルトからなる定着ベルト１の両端部を、エッジガイド６に突き当てることによって、当該定着ベルト１の蛇行を規制して使用するように構成されている。このエッジガイド６は、定着ベルト１の内径よりも若干小さな外径を有する円筒状部７と、当該円筒状部７の端部に設けられたフランジ部８と、当該フランジ部８の外側に突設された円筒状あるいは円柱状の保持部９とから構成されている。なお、この保持部９を設ける代わりに、後述するボデイ１７の端部を両端側に延長して設けても良い。上記エッジガイド６は、両フランジ部８の内壁面間の距離が、定着ベルト１の軸方向に沿った長さよりも若干長くなるように、当該定着ベルト１の両端部に固定した状態で配設されている。そのため、上記基材層２としては、定着ベルト１の回転中に、ニップ部以外の部分では、それ自身がつぶれることなく略円柱状の形状を保ち、当該定着ベルト１の端部がエッジガイド６に突き当たった場合でも、この定着ベルト１に座屈等が生じない程度の剛性を有する必要があり、例えば、厚さ５０μｍのポリイミド製のシートが使用されている。
【００４８】
また、上記導電層３は、後述の磁界発生手段によって生じる磁界の電磁誘導作用により、誘導発熱する層であり、鉄・コバルト・ニッケル・銅・クロム等の金属層を１〜８０μｍ程度の厚みで形成したものが用いられる。ただし、この実施の形態では、後述するパッド部材１０（押圧部材）と加圧ロール１１（加圧部材）とで形成される定着ニップ部１２の内部、及びニップ部近傍で、当該定着ベルト１を変形させて使用する必要があるため、フレキシブルなベルトである必要があり、導電層３は、可能な限り薄層にすることが好ましい。
【００４９】
この実施の形態では、導電層３として、導電率の高い銅を、発熱効率が高くなるように１０μｍ程度の極薄い厚さで、上述のポリイミドからなる基材層２上に蒸着等の手段で形成したものが用いられている。
【００５０】
上記弾性層４については、粉体であるが故に、凹凸を有する未定着画像に、定着ニップ内部にて、ムラ無く熱を与えられる程度の厚さがあれば良く、すなわち、定着された画像のグロスのムラが許容できるレベルになる程度の厚さがあれば良く、この厚さは、当該弾性層４の硬度にもよるが、例えばＪＩＳ−Ａ硬度で１０〜３０°程度のシリコーンゴムであれば、１００〜６００μｍ程度の厚さがあれば良い。
【００５１】
この実施の形態では、弾性層４として、硬度がＪＩＳ−Ａ硬度で１５°程度のシリコーンゴムを、３００μｍの厚さで導電層３である銅の上に形成したものが用いられている。
【００５２】
さらに、上記表面離型層５は、記録媒体１３上に転写された未定着トナー像１４と、直接接する層であるため、離型性の良い材料を使用する必要がある。この表面離型層５を構成する材料としては、例えば、テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル重合体（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、シリコン共重合体、またはこれらの複合層等が挙げられる。上記表面離型層５は、これらの材料のうちから適宜選択されたものを、１０〜５０μｍの厚さでベルトの最上層に設けたものである。この表面離型層５の厚さは、薄すぎると、耐磨耗性の面で耐久性が悪く、定着ベルト１の寿命が短くなってしまい、逆に、厚すぎると、ベルトの熱容量が大きくなってしまう、つまりウオームアップが長くなってしまうため、望ましくない。
【００５３】
この実施の形態では、耐磨耗性と、ベルトの熱容量のバランスを考慮して、定着ベルト１の表面離型層５として、厚さ３０μｍのテトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル重合体（ＰＦＡ）が使用されている。
【００５４】
また、上記の如く構成される定着ベルト１の内部には、図１に示すように、例えば、シリコーンゴム等の弾性層１５を有する押圧部材としてのパッド部材１０が設けられている。このパッド部材１０の形状は、例えば、図４に示すように、表面１０ａが円弧状になっており、相対する定着ベルト１とは反対の曲率を有している。さらに、上記パッド部材１０は、定着ニップ部１２の出口側に相当する側の弾性層１５の厚さが、入口側よりも厚くなるように構成されている。また、このパッド部材１０は、ハンドリングなどの観点から、ＳＵＳ・鉄などの金属からなる厚さ１〜２ｍｍ程度のパッド支持部材１６に支持されているが、このパッド支持部材１６は、必ずしも必要ではない。なお、上記パッド支持部材１６に支持されたパッド部材１０は、図１に示すように、断面矩形状に形成されたボデイ１７に保持された状態で、当該定着ベルト１を介して、後述する加圧ロール１１に所定の荷重で押圧されて、定着ニップ部１２を形成するように構成されている。
【００５５】
この実施の形態では、図４に示すように、当該パッド部材１０として、ゴム硬度がＪＩＳ−Ａで２０°のシリコーンゴム１５を、幅が８．５ｍｍ、曲率半径Ｒが１４ｍｍ、入口側のゴム厚が２．５ｍｍ、出口側の厚さが約５ｍｍの形状のものが使用されている。このシリコーンゴム１５は、ＳＵＳ・鉄等の金属や、耐熱性の高い合成樹脂等からなる剛性を持つ支持部材１６に積層されて用いられている。また、図５に示すように、上記シリコーンゴムからなる弾性層１５自体の厚さは、一定であっても、パッド支持部材１６の形状を同図に示すような円弧形状とすることで、加圧時の弾性層１５の変形量を、定着ニップ部１２の出口側の方が入口側よりも大きくなるようにしても良い。
【００５６】
また、上記パッド部材１０及び支持部材１６を保持しているボディ１７は、図示しない定着装置のフレームに固定した状態で配置されているが、弾性層１５が所定の押圧力で後述する加圧ロール１１の表面に圧接するように、図示しないスプリング等の付勢手段によって、加圧ロール１１の表面に向けて押圧してもよい。
【００５７】
ボディ１７としては、たわみを一定量以下に抑えるための剛性を有する材料であること、誘導加熱に影響を与えない（与え難い）、または影響を受けない（受け難い）材料であることが求められる。これらの材料としては、例えばガラス入りＰＰＳのような耐熱性樹脂や、磁場発生手段の影響を受けないように、磁場発生手段から出来るだけ遠い位置にアルミのような非磁性金属が使用される。本実施例では１辺が概略１２ｍｍのアルミを使用している。
【００５８】
そして、上記定着装置は、図１に示すように、パッド部材１０と定着ベルト１を介して対向する部分に、加圧部材１１が設けられている。この加圧部材１１は、当該加圧部材１１とパッド部材１０とで定着ベルト１を挟持した状態に保持して定着ニップ部１２を形成し、当該定着ニップ部１２を未定着トナー像１４が転写された記録媒体１３を通過させることにより、熱及び圧力で未定着トナー像１４を記録媒体１３上に定着して、定着画像を形成するようになっている。
【００５９】
上記加圧部材１１として、この実施の形態では、直径φ１８ｍｍの中実の鉄製ロール１８の表面に、弾性層１９として、厚さ５ｍｍのスポンジ層が形成され、さらにその外側に、最上層として、表面離型層２０が厚さ５０μｍのテトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル重合体（ＰＦＡ）を被覆した、外径φ２８ｍｍの加圧ロール１１が使用されている。この加圧ロール１１は、２０ｋｇｆの荷重で定着ベルト１を介して押圧部材１０に圧接されている。
【００６０】
また、上記加圧ロール１１の表面には、図１に示すように、熱伝導性の良いアルミニウムやステンレス等の金属からなる温度均一化ロール２１が、離接可能に設けられている。この温度均一化ロール２１は、定着装置に通電が開始された朝一番などで、定着ベルト１や加圧ロール１１の温度が冷えているときには、加圧ロール１１から離れた位置に停止している。そして、上記定着装置において、例えば、小サイズ用紙を連続して定着処理した場合など、当該定着装置が使用されるに連れて、定着ベルト１や加圧ロール１１に軸方向に沿った温度差が生じたときには、上記金属ロール１８を加圧ロール１１と当接させるように構成されている。なお、上記温度均一化ロール２１は、加圧ロール１１に当接した際に、当該加圧ロール１１と従動するようになっている。この実施の形態では、温度均一化ロール２１として、直径φ１０ｍｍのアルミニウム製の中実ロールが使用されている。また、この実施の形態では、当該温度均一化ロール２１の表面には、コーティング等を施していないが、例えば、ＰＦＡ等の離型性の良いものをコーティングして、トナーなどの異物が付着しにくいようにしても良い。また、温度均一化ロールは、ウオームアップが多少遅くなるが、加圧ロールに常時当接する構成としてももちろん良い。
【００６１】
この実施の形態では、上記加圧ロール１１は、図示しない加圧手段により、定着ベルト１を介してパッド部材１０に押圧された状態で、図示しない駆動手段によって回転駆動されている。
【００６２】
加熱部材である定着ベルト１は、加圧ロール１１の回転に従動して、循環移動するものである。そこで、この実施の形態では、図６に示すように、定着ベルト１とパッド部材１０の間に、摺動性を良好とするため、摺動部材２２を設ける必要がある。また、摺動部材２２と組み合わせて潤滑オイル、潤滑グリース等の潤滑剤２３を使用すると良い。この摺動部材２２としては、摺動性が良く、耐摩擦性が強く、かつ熱に強い材料である必要があり、例えばテフロン（登録商標）樹脂を含浸させたガラス繊維シート（中興化成工業：ＦＧＦ４００−４等）、オイル保持のために表面を凹凸の形状としたポリイミドシート、オイルを保持しやすいゴアテックス（登録商標）のシートなどが用いられる。さらに、潤滑剤２３としては、シリコーンオイルなどの離型剤を、定着ベルト１と摺動部材２２との間に介在させることで、摺動性を向上させるように構成されている。
【００６３】
この実施の形態では、摺動部材２２としてテフロン（登録商標）樹脂を含浸させたガラス繊維シートを使用し、潤滑剤２３としてアミン変性シリコーンオイルを使用している。図６に示すように、摺動シート２２は、定着ベルト１とパッド部材１０の接触面に設けられており、オイル２３は、定着ベルト１と摺動シート２２の間に介在する構成としている。
【００６４】
このようにすることで、実際の加熱時において、加圧ロール１１の空回転時の駆動トルクを、約０．６Ｎ・ｍから約０．３Ｎ・ｍにまで低減させることができる。従って、上記定着ベルト１は、加圧ロール１１と滑ること無く従動し、加圧ロール１４の回転速度と等しい速度で循環移動することが可能となっている。
【００６５】
また、上記定着ベルト１は、上述したように、その軸方向の両端部において、図３に示すように、エッジガイド６により、軸方向の動きが規制されており、当該定着ベルト１が蛇行した場合には、当該定着ベルト１の端部が、エッジガイド６に突き当たることにより、それ以上の蛇行は防止される。かつ、当該定着ベルト１は、エッジガイド６にその端面が突き当たった場合においても、座屈が生じないレベルの強度を有しているので、当該定着ベルト１は、両端に設けたエッジガイド６による規制のみで、充分に使用に耐えうる。
【００６６】
ところで、この実施の形態では、定着ベルトに磁界を作用させることにより発熱させる磁界発生手段を備え、前記導電層を有する薄肉の定着ベルトを、磁界発生手段が発生する磁界によって誘導加熱するように構成されている。
【００６７】
上記磁界発生手段３０は、図１に示すように、定着ベルト１の回転方向と直交する方向を長手方向とする横長に形成された部材であり、上方から見ると、中央部には空間が空いている楕円形状をしており、また断面方向で見ると、定着ベルト１の外形形状に沿ったアールを有する形状となっており、被加熱部材である定着ベルト１と０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度のギャップを保持して、定着ベルト１に相対して設置されている。この実施の形態では、定着ベルト１の外側に配置される構成となっているが、ベルトの内側に設けても良い。
【００６８】
上記磁界発生手段３０としては、図７に示すように、例えば、励磁コイル３１と、当該励磁コイル３１を保持するコイル支持部材３２と、励磁コイル３１の中心部に設けられる強磁性体からなる芯材３３と、励磁コイル３１に対して定着ベルト１の反対側に設けられる磁場遮蔽手段３４とで形成されている。
【００６９】
上記励磁コイル３１としては、例えば本実施の形態では、相互に絶縁された直径φ０．５ｍｍの銅線材を２０本束ねたリッツ線を、上記形状となるように巻いたものが用いられる。本実施の形態では、当該コイルを接着剤にて固めており、それ自身で形状を維持できるようになっており、図示しないホルダーに部分的に保持された状態で、当該定着ベルト１に対して所定のギャップが得られるように設置されている。もちろん、磁束を強めるために、コイルの中央部分にフェライトなどの強磁性体からなる芯材３３を設けても良いし、耐熱性を有する樹脂等をボビンとして、それにコイルを巻き付けた状態で使用しても良い。
【００７０】
この励磁コイル３１には、図７に示すように、励磁回路３５によって、所定の周波数の交流電流を印加することにより、当該励磁コイル３１の周囲には変動磁界Ｈが発生し、この変動磁界Ｈが、定着ベルト１の導電層３を横切るときに、電磁誘導作用によって、その磁界Ｈの変化を妨げる磁界を生じるように、加熱ベルト１の導電層３に渦電流Ｂが生じる。上記励磁コイル３１に印加する交流電流の周波数は、例えば、１０〜５０ｋＨｚに設定されるが、この実施の形態では、交流電流の周波数が３０ｋＨｚに設定されている。すると、この渦電流Ｂが定着ベルト１の導電層３を流れることにより、当該導電層３の抵抗に比例した電力（Ｗ＝Ｉ2 Ｒ）でジュール熱が発生し、加熱部材である定着ベルト１を加熱するものである。
【００７１】
上記コイル支持部材３２としては、耐熱性のある非磁性材料を用いるのが望ましく、例えば、耐熱ガラスや、ポリカーボネート等の耐熱性樹脂が用いられる。
【００７２】
また、上記磁界遮蔽手段３４としては、ソフトフェライトを用いるのが好ましい。この磁界遮蔽手段３４は、励磁コイル３１で発生した磁束を集めて、磁路を形成するものであり、効率の良い加熱を可能とすると同時に、磁束が定着装置外に漏れて、周辺部材が不本位に加熱されるのを防止するためのものである。
【００７３】
また、上記励磁コイル３１の中心部には、強磁性体であるフェライト等からなる芯材３３が設けられている。このように構成することで、励磁コイル３１で発生する磁束を効率よく集めることが出来、加熱効率を上昇させることができる。そのため、励磁コイル３１に交流電流を印加する高周波電源の周波数を下げたり、励磁コイル３１の巻き数を減少させたりすることが可能となり、電源の小型化、励磁コイル３１の小型化、コストダウンを可能とすることができる。
【００７４】
なお、この実施の形態では、図１に示すように、剥離補助部材として、定着ニップ部１２の出口にバッフル４０が、非接触状態で定着ベルト１に近接させて配設されている。上記バッフル４０は、その先端と定着ベルト１とのギャップが１ｍｍ以下程度になるように設定されている。
【００７５】
以上の構成において、この実施の形態に係る定着装置では、次のように、省エネルギー及びインスタントオンを達成することができるのは勿論のこと、ベルト状部材の回転方向に沿った振れを抑制することができ、定着ムラや画像の荒れを防止し、且つ転写媒体の剥離不良や紙詰まり等が発生するのを防止可能となっている。
【００７６】
すなわち、この実施の形態に係る定着装置では、図１に示すように、加圧ロール１４が例えば１４０ｍｍ／ｓのプロセススピードで、図示しない駆動源により回転駆動される。また、定着ベルト１は、上記加圧ロール１４に圧接しており、当該加圧ロール１４の移動速度と等しい１４０ｍｍ／ｓの速度で循環移動するようになっている。
【００７７】
そして、上記定着装置では、図１に示すように、図示しない転写装置により、未定着トナー１４が転写された記録媒体１３が、定着ベルト１と加圧ロール１１との間に形成された定着ニップ部１２を通過し、当該定着ニップ部１２内を記録媒体１３が通過する間に、定着ベルト１と加圧ロール１１とによって加熱及び加圧されることにより、トナー像１４が記録媒体１３上に定着されるようになっている。
【００７８】
上記実施の形態に係る定着装置は、電力の投入、すなわち、加熱部材である定着ベルト１の加熱は、当該定着ベルト１の回転動作時のみ行うものであり、ウオームアップタイムが短くて、余熱をしなくてもユーザーをほとんど待たせないため、装置が使用される場合にのみ、電力を投入するものである。すなわち、上記定着装置は、薄肉で非常に熱容量が小さい定着ベルト１を加熱対象としており、当該定着ベルト１が接触している部材が、用紙が通過する領域においては、ほぼニップ部の内部で接触する押圧パッド１０、摺動シート２２と、加圧ロール１１だけであり、かつ押圧パッド１０は、シリコーンゴム、加圧ロール１１は、シリコーンスポンジと熱伝導率の低い材料で形成しているので、定着ベルト１は、誘導加熱により生じた熱を他部材に奪われにくく、発熱したエネルギーを定着動作に有効に使用できる。
【００７９】
例えば、この実施の形態では、Ａ４サイズのＬ．Ｅ．Ｆ（Ｌｏｎｇ ＥｇｇｅＦｅｅｄ）の記録媒体の場合で、１分間に３０枚の記録媒体１３が定着ニップ部１２を通過する仕様であり、定着ベルト１の回転方向に対して、定着ニップ部１２の上流側（ニップ入口）の温度が、朝一番の立ち上げ時は１９０℃、通常定着時は１７０℃にコントロールされることにより、１分間に３０枚のカラー画像が乗った記録媒体１３が定着ニップ部１２を通過しても、定着レベルを維持することができるようになっている。また、朝一番の立ち上げ時間、すなわちウオームアップタイムは、１２００Ｗの電力投入時には、約１０秒となる。通常、このクラスの定着装置のウオームアップタイムは、３分〜７分であり、現段階で最も最速の定着装置においても３０〜４５秒は有しているので、カラー定着装置としては、最速の立ち上げ時間を達成し、室温からの立ち上げで１０秒と言う極短時間で定着できるということを考えると、まさに使用するときだけ、電力を投入すれば良く、スタイバイモードやローパワーモードを必要としないため、非常に消費電力の少ない、省エネルギーの観点で非常に優れた定着装置であると言える。
【００８０】
一般に、定着装置の定着ニップ部１２に、６０ｇｓｍ程度の薄紙に、カラーのベタ画像など、トナーが多量に転写された記録媒体１３が進入した場合には、トナーと定着ベルト１表面の離型層４との間で、引き付け合う力が強くなり、定着ベルト１の表面から記録媒体１３を剥離するのが難しくなる。また、上記記録媒体１３に転写されたトナー像が、記録媒体１３上のどの位置にあるかにより、剥離の困難さが左右される。すなわち、記録媒体１３の先端の余白が狭くなればなるほど、定着ベルト１と記憶媒体１２の分離は困難になり、ジャム、画像グロスの荒れ・ムラ等が発生しやすい。
【００８１】
上記記憶媒体１２先端の余白部は、定着ベルト１に対して密着する力がほとんどないため、極端に言えば、先端の余白部が多ければ、余白部が定着ニップ部１２内に存在する間に、ニップ出口において、記録媒体１２の先端を出口ロールによって挟持し、定着ベルト１と離れる方向に、記録媒体１２が定着ニップ部１２内でスリップしない程度の力で引っ張ってやれば、上述のようなトラブルは発生しなくなる。
【００８２】
しかし、近年は、余白の少なく定着装置が要求されており、カラー画像用の定着装置においても、３〜５ｍｍ程度の先端余白の記録媒体１３を、画質にデイフェクトがないように剥離させる必要がある。
【００８３】
この実施の形態では、記録媒体１３を定着ベルト１から剥離させる方式として、当該定着ベルト１の曲率を利用した曲率剥離方式を採用している。この方式は、定着ニップ部１２の内部で定着ベルト１を本来の凸の形状ではなく、凹の形状にし、定着ニップ部１２を出た直後に、本来の凸形状に戻るような構成とすることで、定着ニップ部１２を出た直後の記録媒体１３が、定着ベルト１のニップ出口直後の変形に倣うことができず、用紙のコシ自体により、定着ベルト１から分離されるという方式である。そのため、上記定着ベルト１は、凹形状から凸形状への変化量が大きいほど、また凸形状の曲率が大きいほど、記録媒体１３は、定着ベルト１から分離されやすくなり、剥離の性能が良くなる。すなわち、剥離性能を良好にするには、上述した定着ベルト１の変形が非常に重要となる。
【００８４】
また、この実施の形態では、定着ニップ部１２の出口近傍に、剥離補助部材として軸方向の全域に渡ってバッフル４０が設けられており、記録媒体が定着ベルト１に巻き付くのを防止するように構成されている。上記バッフル４０は、厚さ０．２ｍｍのＳＵＳ板の全面にフッ素コーティングが施されており、定着ベルト１の静止時において、当該定着ベルト１とバッフル４０先端のギャップが０．５ｍｍになるように配設されている。
【００８５】
上述したように、この実施の形態に係る定着装置では、定着ベルト１の変形が記録媒体１３の剥離に対して非常に重要な役割を果たしており、この定着ベルト１の変形は、基本的には、ベルトの径・剛性、押圧パッド１０の定着ベルト１と接触する面の形状、押圧パッド１０の硬度、加圧ロール１１の径・硬度、定着ニップに加わる荷重で決定される。
【００８６】
しかし、本発明者らは、記録媒体１３の剥離性等に関して、実験を進めるに連れて、定着ベルト１の摺動性を確保するために用いている摺動シート２２の剛性によって、定着ベルト１の変形状態が異なり、剥離性能が異なることが判明した。以下に詳細を説明する。
【００８７】
この実施の形態のように構成された定着装置において、先端余白が３ｍｍの位置に、カラーのベタ画像などトナーが多量に乗った、６０ｇｓｍ程度の薄い記録媒体１３が定着ニップ通過後に、画像に障害を受けることなく分離できるか否かのテストを、前述の摺動シート２２の剛性を変化させて実施した。ここでは、前述の定着ベルト１の剛性を１としたときの摺動シート２２の剛性を１、１／２、１／５、１／１０と変化させ、バッフル４０の先端の位置をそれぞれの場合のベルト変形に合わせて、ニップ出口からの距離が４ｍｍ、ベルトとのギャップが０．５ｍｍになるように調整し、先端余白３ｍｍを空けた位置に、坪量１２．０ｇ／ｍ2 のトナーをほぼ全面に乗せた富士ゼロックス（株）製のＳ紙（５６ｇｓｍ）をそれぞれ１０枚定着処理した。その際、画像に障害が出たものを△、用紙が定着ベルト１に巻き付いたり、バッフル４０に引っ掛かったりしたものを×として、その発生率の比較を実施した。結果を図８に示す。ただし、この場合は摺動シート２２の周方向の長さは、ベルト１と押圧部材１０のほぼ接触部に等しい長さとした。
【００８８】
ここで、上記定着ベルト１と摺動シート２２の剛性については、以下の方法で測定を行った。大きさが１０ｍｍ×３０ｍｍの試験片を、図９に示すように、先端の突出量が１０ｍｍとなるように片持ち梁状に支持した状態で設置する。その試験片の先端に、シートの厚さ方向に対して、１点集中荷重を加え、先端が５ｍｍ変位したときの荷重を測定する。また、定着ベルト１は、実際のベルトと同じ層構成を有するシートを試験片とし、同様に測定する。このとき、定着ベルト１に相当する試験片を５ｍｍ変位させるときの荷重（ｇ）を１とし、例えば、その半分の荷重で５ｍｍ変位するものの剛性を１／２、１／５の荷重で５ｍｍ変位するものの剛性を１／５の剛性とした。
【００８９】
その結果、図８に示すように、摺動シート２２の剛性を定着ベルト１の剛性の１／５以下とすることで、所望とする剥離性能を得ることができることがわかった。
【００９０】
また、このときの定着ベルト１のニップ内部、及びニップ出口近傍での変形を調べると、摺動シート２２を無くしたときの定着ベルト１の変形形状とほぼ同等であった。すなわち、摺動シート２２の剛性を定着ベルト１の剛性の１／５以下にすることで、定着ベルト１の変形を妨げることなく、定着ベルト１の曲率を利用して、所望の剥離性能を得ることができることがわかった。
【００９１】
さらに、摺動シート２２が長期間の使用で熱と圧力を受けることにより、ヘタってきた場合でも、もともと摺動シート２２の剛性によって、定着ベルト１の変形形状は変わらないレベルの弱い剛性としているので、経時にわたり、定着ベルト１の変形形状は変わることがなく、安定した剥離性能を得ることができる。
【００９２】
実施の形態２
図１０及び図１１はこの発明の実施の形態２を示すものであり、前記実施の形態１と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この実施の形態２では、摺動部材の端部を、押圧部材の定着ニップ部出口側の端面から所定の長さだけ突出させるように構成したものである。
【００９３】
また、この実施の形態２では、前記摺動部材の突出長が、前記定着ベルトの曲率が反転する変曲点の位置よりも短く設定されるように構成されている。
【００９４】
すなわち、この実施の形態２では、基本的な部分は、前記実施の形態１と同じであるので、異なる部分についてのみ説明する。
【００９５】
この実施の形態２に係る定着装置は、前記実施の形態１で説明したように、無張架である定着ベルト１の外部に、図１に示すように、例えば１．５ｍｍの距離を隔てて配設された磁界発生手段３０により、薄肉の定着ベルト１内の導電層３を誘導加熱し、定着ベルト１の内部に設けられた押圧部材１０と、定着ベルト１を介して圧接される加圧ロール１１との間で定着ニップ部１２を形成し、加圧ロール１１の回転運動に従動して定着ベルト１が回動する構成となっている。また、この定着装置は、省エネルギー・インスタントオンを目的とした定着装置であって、定着ベルト１から熱を奪う部材を極力少なくした構成となっており、軸方向全域にわたり定着ベルト１をガイドするガイド部材は、当該定着ベルト１の軸方向の両端部のエッジガイド６以外に設けられていない。
【００９６】
また、上記定着ベルト１と押圧部材１０の接触抵抗を低減するために、摺動シート２２を介在させているが、この摺動シート２２を図１０に示すように、押圧部材１０のニップ出口側端面から突出させることで、定着ベルト１の回転を安定させることができることがわかった。以下に詳しく説明する。
【００９７】
ここでは、図１に示す定着装置を使用して、摺動シート２２としては、その剛性が定着ベルト１の剛性の１／５であるテフロン（登録商標）樹脂を含浸させたガラス繊維シートを用い、その突出長さにより定着ベルト１の回転運動の振れがどの程度になるかを調べた。その際、摺動シート２２の押圧部材２２のニップ出口側の端面からの突出量を０ｍｍ、２ｍｍ、４ｍｍと変化させ、回転時の定着ベルト１の振れを、非接触レーザー変位計を、ニップ出口９０°の部分、ニップ部真上（ベルト頂点）の部分に設置して、鉛直方向と、水平方向の振れを測定し、比較を行った。結果を図１２に示す。
【００９８】
図１２から明らかなように、摺動シート２２が押圧部材２２の端面から突出していないと、定着ベルト１の回転時の振れが大きいことが判る。
【００９９】
実際に、摺動シート２２の突出量を０ｍｍに設定すると、定着ベルト１と励磁コイルの距離が、静止時の設定距離１．５ｍｍに対して、回転中に鉛直方向で０．６ｍｍ振れているため、定着ベルト１の導電層３に投入される電力にも振れが生じ、結果として、定着ベルト１の表面温度にも周方向で１０℃以上の振れが生じ、画像によっては、目に付くレベルの画像グロスのムラとなったり、部分的な定着不良となったりする。また、定着直後の用紙も定着ベルト１に再接触しやすく、画像が荒れてしまうなどという障害が発生した。
【０１００】
一方、摺動シート２２の突出量が２ｍｍ以上であれば、鉛直方向の振れは、０．２ｍｍであり、定着ベルト１の表面温度の振れは５℃程度に収まり、画像に肉眼で検出できるレベルのグロスムラが出たり、部分的な定着不良が出たりすることがなかった。また、定着直後の用紙も定着ベルト１に再接触することがなく、画像の荒れなどの障害も発生しなかった。
【０１０１】
よって、上記摺動シート２２は、押圧部材１０のニップ出口側側面から突出させることが望ましく、これによりフリーな定着ベルト１の回転運動を安定させることができる。
【０１０２】
しかし、上記摺動シート２２の突出量が長すぎると、剥離性能が悪化することが更なる実験により判明した。
【０１０３】
摺動シート２２の突出量として、２ｍｍのシートと、４ｍｍのシートとで、先端余白が３ｍｍの位置に、１２．５ｇ／ｍ2 のトナーがほぼ全面に乗った６０ｇｓｍの用紙の剥離性能がどう異なるかを、剥離補助部材として使用するバッフル４０の先端の位置（ニップ出口からの距離、ベルトとのギャップ）を、それぞれどこまで近付けなければならないかという観点で比較した。結果を図１３に示す。図１３の表中の○が剥離可能、△が剥離はできるが画像に若干の障害がでるもの、×はバッフル４０に引っ掛かったり、定着ベルト１に巻き付くものである。
【０１０４】
図１３から判るように、摺動シート２２の突出量を４ｍｍにしてしまうと、明らかに用紙の剥離性能が悪化している。これは、突出量が４ｍｍの摺動シート２２を使用すると、ニップ出口側でベルト１が凸に変化しようとするのを妨げる方向の力を、摺動シート２２が定着ベルト１に対して与えるため、凸の曲率が小さくなってしまい、剥離性能が悪化したものである。これは、この摺動シート２２の先端の位置が、定着ベルト１が凹から凸に変化する変曲点の位置よりも長い部分にまで達しているため、凹から凸に変化しようとしている定着ベルト１の変形を妨げてしまっているためである。
【０１０５】
すなわち、摺動シート２２は、ニップ部の内部では押圧部材１０の変形、及び定着ベルト１の変形と同じ形状になっており、ニップ部を出た直後も定着ベルト１と同じ凹の向きである。定着ベルト１は、ニップ部を出た後に凹から凸に曲率を変化させるが、その変曲点よりもニップ部に近い位置に摺動シート２２の先端があることが重要であり、変曲点の位置よりも長いと、定着ベルト１が凸に変形しようとするのを妨げることになってしまい、剥離性能が悪化してしまう。
【０１０６】
図１１に示すように、本実施の形態の構成の定着ベルト１の変曲点は、ニップ出口からの距離が約３ｍｍの位置にあるため、突出量が４ｍｍの摺動シート２２を使用した場合には、剥離性能が悪く、突出量が２ｍｍの摺動シート２２を使用した場合には、ベルトの変曲点よりもニップ側に、摺動シート２２の先端がくるので、定着ベルト１が凹に変形するのを妨げないため、所望とする剥離性能が得れる。
【０１０７】
装置に求められる性能により、必要な定着ベルト１の変形量が異なり、すなわち、ニップ部を出た後、定着ベルト１の変曲点までの長さが異なり、摺動シート２２の長さもそれに合わせて決めていく必要がある。
【０１０８】
よって、摺動シート２２を押圧部材１０のニップ出口側から突出させ、その先端の位置を、定着ベルト１の変曲点よりもニップ側にあるようにしたので、無張架で柔軟な定着ベルト１を安定して運動させることができ、かつ所望の剥離性能を得ることができる。
【０１０９】
その他の構成及び作用は、前記実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【０１１０】
【発明の効果】
以上説明してきたように、この発明によれば、省エネルギー及びインスタントオンを達成することができるのは勿論のこと、ベルト状部材の回転方向に沿った振れを抑制することができ、定着ムラや画像の荒れを防止し、且つ転写媒体の剥離不良や紙詰まり等が発生するのを防止可能な定着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の実施の形態１に係る定着装置を示す構成図である。
【図２】図２はこの発明の実施の形態１に係る定着装置で使用する定着ベルトを示す断面構成図である。
【図３】図３は定着ベルトの支持構造を示す構成図である。
【図４】図４は押圧部材を示す断面構成図である。
【図５】図５は他の押圧部材を示す断面構成図である。
【図６】図６は押圧パッドが定着ベルトに圧接する状態を示す模式図である。
【図７】図７はこの発明の実施の形態１に係る定着装置の更に具体的な構成を示す構成図である。
【図８】図８は摺動部材の剛性を示す図表である。
【図９】図９は摺動部材及び定着ベルトの剛性の測定方法を示す説明図である。
【図１０】図１０はこの発明の実施の形態２に係る定着装置の要部を示す構成図である。
【図１１】図１１はこの発明の実施の形態２に係る定着装置の要部を示す構成図である。
【図１２】図１２は実験結果を示す図表である。
【図１３】図１３は実験結果を示す図表である。
【符号の説明】
１：定着ベルト、１０：パッド部材、１１：加圧ロール、２２：摺動シート、３０：磁界発生手段。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing device used to heat and pressure-fix an unfixed toner image in an image forming apparatus such as a copier, a printer, or a facsimile, which employs an electrophotographic method. And a fixing device using the fixing belt.
[0002]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application No. 2002-185818
[0003]
[Prior art]
Conventionally, in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer or a facsimile employing the above-described electrophotographic method, a fixing device used to heat and pressurize and fix an unfixed toner image has at least a metal core. Inside the heating roll, a heating source such as a halogen lamp is provided, and the heating roll is heated from the inside, and the heating roll is disposed in a state where a pressure roll is pressed against the heating roll. The configuration is such that the unfixed toner image is fixed on the recording medium by heat and pressure by passing the recording medium onto which the unfixed toner image has been transferred between the nip portions, thereby obtaining a fixed image. It is used for
[0004]
However, in recent fixing devices, the heating member can be instantaneously heated to a predetermined temperature from the viewpoint of energy saving and keeping the user from waiting when using the image forming apparatus. There has been a demand for a device with almost zero time), and a belt-type fixing device using a fixing belt having a small heat capacity is increasing in place of a conventional fixing device using a heating roll or a pressure roll. ing.
[0005]
The belt type fixing device is roughly classified into a tension type in which the fixing belt is stretched by a plurality of support rolls and a non-stretch type in which the fixing belt is used without being stretched by the plurality of support rolls. can do.
[0006]
Among these, the tension-type fixing device in which the fixing belt is stretched can advantageously provide the fixing belt with a curvature necessary for peeling the sheet by driving the fixing belt and drawing the fixing belt. However, since the heat of the fixing belt is taken away by a roll or the like on which the fixing belt is stretched, there is a disadvantage that energy saving and shortening of warm-up are disadvantageous.
[0007]
On the other hand, a non-stretch type fixing device that does not stretch the fixing belt basically has a member that comes into contact with the fixing belt only at the edge guides at both ends except for the fixing nip portion. It is less wasted and is advantageous in terms of energy saving and shortening of warm-up. However, since the fixing belt is usually configured to rotate following the pressure roll, there is a problem of slidability between a pressing member disposed inside the fixing belt and the fixing belt, and a fixing required for peeling. The problem is how to obtain the curvature of the belt.
[0008]
Therefore, the present inventors, while taking advantage of the non-stretch type fixing device, how to reduce the problem of slidability between the pressing member inside the fixing belt and the fixing belt, and the curvature of the fixing belt required for peeling. In order to solve the problem of obtaining, a fixing device according to Japanese Patent Application No. 2002-185818 has already been proposed.
[0009]
The fixing device according to this Japanese Patent Application No. 2002-185818 uses a thin and flexible fixing belt as a heating member, arranges a pressing member having an elastic layer inside the fixing belt, and presses against the fixing belt. The fixing nip is formed by pressing the pressing member against the pressing member from inside the fixing belt via the fixing belt.
[0010]
The fixing belt has a thin conductive layer, and is configured to be heated by electromagnetic induction by magnetic field generating means disposed outside the fixing belt with a fixed gap with respect to the fixing belt. Have been. Further, the fixing belt has an outer diameter substantially equal to the inner diameter of the fixing belt at both ends thereof, and is basically tension-free except that it is supported by an edge guide which regulates the meandering of the fixing belt along the axial direction. It is a frame. Therefore, since the fixing belt does not come into contact with a member that takes heat except at the fixing nip portion, the fixing belt has good thermal efficiency and is extremely excellent in shortening warm-up. Further, the fixing belt is a non-tensioning belt, and is driven to rotate by the rotation of the pressure roll.
[0011]
Furthermore, in the fixing belt, a fixing nip is formed between a pressing member disposed inside and a pressing roll, that is, since the fixing belt slides between a stationary pressing member, By providing a sliding member between the fixing belt and the pressing member and using lubricating oil, it is possible to reduce the sliding resistance to a level at which no problem occurs. In the fixing device, the pressing member has a shape having a curvature opposite to the curvature of the fixing belt, and the curvature of the fixing belt is inverted from the inside of the fixing nip to the exit. With this configuration, even when a recording medium onto which a large amount of unfixed toner has been transferred enters the fixing nip, the recording medium can be reliably separated from the fixing belt.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, the fixing device according to Japanese Patent Application No. 2002-185818 proposed by the present inventors has the following problems. That is, according to the study of the present inventors, during the development of the sliding member in order to further improve the slidability of the fixing belt, the sliding member not only has the slidability itself but also has a fixing belt. It has been found to play an important role in both the stable rotation of the recording medium and the separation of the recording medium.
[0013]
First, the present inventors consider that the stable rotational movement of the fixing belt, if the sliding member exists only in the contact portion between the fixing belt and the pressing member, the sliding resistance is reduced, and the rotational movement of the fixing belt is smooth. I thought it would be.
[0014]
However, if the sliding member is present only at the contact portion between the fixing belt and the pressing member, the rotation of the fixing belt itself follows the rotation of the pressure roll without slipping, but when the fixing belt rotates. In addition, it was found that a very large swing (rotational fluctuation) occurred in the fixing belt along the rotation direction. As described above, when a large swing in the rotation direction occurs in the fixing belt, the distance between the magnetic field generating unit and the fixing belt changes during the orbital movement of the fixing belt, and the fixing belt is thrown into the fixing belt. There is a problem that the electric power changes and the temperature distribution in the rotation direction of the fixing belt becomes uneven. If the fixing belt has uneven temperature distribution along the rotation direction, the gloss of the fixed image will be uneven and the image quality will be degraded. Further, if the fluctuation of the rotation direction of the fixing belt is large, the fixed image may come into contact with the fixing belt again immediately after exiting the fixing nip, and the image may be roughened. It also has
[0015]
As a technique capable of solving such a problem, for example, a fixing device according to Japanese Patent Application No. 2002-148972 proposed by the present applicant has already been disclosed.
[0016]
This fixing device uses a tensionless pressure belt on the pressure side instead of the heating side, but inside the pressure belt, in addition to the pressing member that forms the fixing nip, the fixing nip In order to stabilize the rotational movement of the pressure belt on the inlet side and the outlet side, a guide member is provided over the entire area in the axial direction. The pressure belt comes into contact with the guide member during the rotational movement, thereby enabling a stable rotational movement.
[0017]
In this fixing device, since the heat of the pressure belt is taken away by the guide member, when the fixing belt is used for the heating side, the heat is wastefully consumed. Therefore, there is little effect on energy saving and warm-up.
[0018]
On the other hand, in the fixing device according to the present inventors' proposal for the purpose of energy saving and instant-on using a belt on the heating side, the guide member as described above is provided inside the fixing belt on the heating side. The contact with the fixing belt has a problem that the guide member cannot be provided because heat of the fixing belt is taken by the guide member, and energy saving and instant-on cannot be achieved. ing.
[0019]
Therefore, in the fixing device proposed by the present inventors, by using a sliding member, the sliding resistance associated with the rotation of the fixing belt itself can be reduced, and the fixing can be performed without slipping with the rotation of the pressure roll. The belt can be driven to rotate, but in a configuration in which the sliding member exists only at the contact portion between the fixing belt and the pressing member inside the fixing nip, the guide member cannot be provided, and the deflection of the fixing belt increases, As described above, it is not possible to solve problems such as unevenness in temperature distribution along the rotation direction of the fixing belt and image roughness caused by contact with the image immediately after the fixing belt has left the fixing nip.
[0020]
Further, the fixing device has a configuration in which the curvature of the fixing belt changes from a concave shape to a convex shape as going from the inside to the outside of the fixing nip when the recording medium is separated from the fixing belt. Utilizing the change, a method is used in which the paper is peeled off by stiffness (rigidity). In addition, a baffle is disposed at the exit of the fixing nip as a peeling auxiliary member in a non-contact state, close to the fixing belt. The baffle is set so that the gap between the tip and the fixing belt is about 1 mm or less. However, if the curvature of the fixing belt is small, the stiffness of the paper cannot be sufficiently utilized, and the fixing nip is not sufficiently used. After passing through the baffle, there is a new problem that the paper may fall into the inside of the baffle (belt side) or be caught by the baffle, thereby causing a paper jam.
[0021]
That is, in the fixing device proposed by the present inventors, the change in the curvature of the fixing belt is a very important parameter, and the shape of the change in the curvature of the fixing belt depends on the rigidity of the fixing belt itself and the pressing force. It is almost determined by the shape and hardness of the member, the diameter and hardness of the pressure roll, and the load.
[0022]
However, when a rigid member having high rigidity is used, the deformation of the fixing belt is affected, that is, the fixing belt is hardly deformed, and a desired peeling performance cannot be obtained. Have a point.
[0023]
Furthermore, even if the rigidity of the sliding member is low to some extent, when the sliding member is protruded from the end face on the exit side of the fixing nip, if the protruding length is long, the fixing belt is protruded at the exit of the fixing nip. There is a problem in that a convex shape is prevented, a change in curvature required for peeling cannot be obtained, and desired peeling performance cannot be obtained.
[0024]
Then, this invention was made in order to solve the above-mentioned problem of the prior art, and the object is not only to achieve energy saving and instant-on, but also to achieve a belt-shaped member. It is an object of the present invention to provide a fixing device capable of suppressing run-out along a rotation direction, preventing fixing unevenness and image roughness, and preventing a transfer medium from being poorly peeled or a paper jam.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
That is, the invention according to claim 1 has an endless shape having a thin conductive layer supported so as to be able to move in the circumferential direction and to be stretchless except at both ends in the axial direction and the fixing nip portion. A fixing belt, a magnetic field generating means for generating heat by applying a magnetic field to the fixing belt, a pressing member arranged to face the outer peripheral surface of the fixing belt, and pressed against the inner surface of the fixing belt, A pressing member for pressing the fixing belt against the pressing member, a sliding member for improving slidability is provided between the pressing member and the fixing belt, and a fixing nip between the fixing belt and the pressing member is provided. A fixing device configured to heat and press an unfixed toner image on a recording medium passing between the units to form a fixed image, and to reverse the curvature of the fixing belt inside the fixing nip portion and near its exit, The sliding The rigidity of the wood, a fixing device, characterized in that set to 1/5 or less of the stiffness of the fixing belt.
[0026]
The above-mentioned sliding member is a necessary member in order to improve the slidability between the fixing belt and the pressing member. However, if the rigidity of the sliding member is high, the sliding member may deform the fixing belt. As a result, the deformation of the fixing belt required for peeling cannot be obtained. Therefore, by making the rigidity of the sliding member smaller than the rigidity of the fixing belt, a desired peeling performance can be obtained without hindering the deformed shape of the belt when there is no sliding member. .
[0027]
In addition, a sheet-like member is often used as the sliding member, but generally, the sheet-like member is deformed with time when subjected to heat and pressure. Therefore, if a highly rigid sliding member is used in advance, the initial deformation of the fixing belt becomes a shape influenced by the sliding member, but the influence of the sliding member weakens over time, and the fixing belt is fixed. The deformed shape of the belt changes over time. As a result, the distance from the peeling baffle provided in the vicinity of the fixing belt as the peeling auxiliary member changes over time. The distance between the baffle and the belt widens, jamming occurs in which the paper gets stuck on the baffle, and conversely, the distance between the baffle and the belt gradually narrows, and eventually the baffle and the belt come into contact, The belt is damaged. Therefore, the rigidity of the sliding member is desirably set in advance to such a degree that does not affect the deformation of the fixing belt.
[0028]
As a material for forming the conductive layer of the fixing belt, for example, various materials such as copper, iron, aluminum, and nickel can be used. Among them, copper has a high conductivity, and therefore, it is necessary to reduce the thickness. Thereby, the resistance value per unit area can be set to a predetermined value, and the heat generation efficiency can be improved.
[0029]
That is, if the strength and frequency of the magnetic field are fixed, the heating value is determined by the resistance value per unit area, and a thin fixing belt having the conductive layer uses a material having a relatively low conductivity such as iron or nickel. In this case, a predetermined resistance value cannot be obtained unless the thickness of the conductive layer is set to a certain thickness (about 50 to 70 μm). As described above, if the thickness of the conductive layer made of iron, nickel, or the like is increased to some extent, the rigidity of the fixing belt itself is inevitably increased, and the fixing belt loses flexibility. When the fixing belt has high rigidity and loses flexibility (flexibility), a pressing member having an elastic layer is provided inside the fixing belt, and the pressing member is pressed against the pressing member via the fixing belt. This makes it difficult for the heating belt to deform along the surface shape of the pressing member when forming the nip portion for fixing. As a result, it becomes difficult to obtain a change in curvature required for peeling. Even if a change in curvature is obtained, the metal layer having a thickness of 50 to 70 μm is repeatedly subjected to a change in curvature every time it passes through the fixing nip, so that cracks occur in the metal layer. The generation of cracks in the metal layer makes it impossible to obtain the desired heat generation, resulting in poor fixing.
[0030]
More specifically, as for the rigidity of the fixing belt, for example, the physical property value (Young's modulus E) of polyimide used as the base material of the fixing belt is about 2 to 6 Gpa, though it differs depending on each manufacturer and each type. Incidentally, the Young's modulus E of nickel is 205 Gpa. On the other hand, the physical property value (Young's modulus E) of copper is 123 Gpa, but the thickness of the polyimide layer is, for example, 75 μm, and the thickness of the conductive layer made of copper is about 5 μm. EI: I is effective at the cube of the thickness), and the contribution of the fixing belt is at most 1 to 2%, and the rigidity of the fixing belt is determined by the polyimide layer as the base material.
[0031]
Further, as the pressing member, for example, a pressing roll is used. Even if the pressing roll does not have the elastic layer on the outer periphery of the metal core, the pressing roll has the elastic layer. A pressure roll having an elastic layer with poor thermal conductivity is preferable because it is difficult to remove heat from the fixing belt.
[0032]
Further, as the pressing member, for example, a pad member fixedly arranged inside the fixing belt is used, and the pad member is made of an elastic layer made of silicon rubber or the like and a metal or the like supporting the elastic layer. A member composed of a supporting member or the like is used.
[0033]
The invention according to claim 2 is an endless shape having a thin conductive layer supported so as to be able to move in the circumferential direction and to be stretchless except at both ends in the axial direction and the fixing nip portion. A fixing belt, a magnetic field generating means for generating heat by applying a magnetic field to the fixing belt, a pressing member arranged to face the outer peripheral surface of the fixing belt, and pressed against the inner surface of the fixing belt, A pressing member for pressing the fixing belt against the pressing member, a sliding member for improving slidability is provided between the pressing member and the fixing belt, and a fixing nip between the fixing belt and the pressing member is provided. A fixing device configured to heat and press an unfixed toner image on a recording medium passing between the units to form a fixed image, and to reverse the curvature of the fixing belt inside the fixing nip portion and near its exit, The sliding member Ends, a fixing device being characterized in that projecting from the end surface of the fixing nip outlet side of the pressing member.
[0034]
As described above, by projecting the end of the sliding member from the end face of the pressing member on the exit side of the fixing nip, the protruding tip of the sliding member gently presses the belt against the pressure roll. Acting like a spring, the deflection of the non-tensionable fixing belt during the rotational movement can be reduced. The distance between the coil, which is the heating member, and the belt, which is the member to be heated, can be kept almost constant by reducing the vibration during the rotation movement of the fixing belt, and the fluctuation of the temperature and the nip caused by the fluctuation of the electric power can be maintained. The obstacle that the image is roughened can be solved by the recording medium immediately after the contact with the belt again.
[0035]
Further, the invention according to claim 3 is characterized in that the protrusion length of the sliding member is set shorter than a position of an inflection point where the curvature of the fixing belt reverses. It is a fixing device.
[0036]
This is because even if a sliding member having a relatively low rigidity is used, if the protruding length is longer than the position of the inflection point where the curvature of the fixing belt is reversed, the fixing belt is prevented from being deformed into a convex shape. is there. That is, at this inflection point, the fixing belt is not originally in contact with another member, and the recording material is peeled off due to this deformation. If the sliding member has a long protruding length, the belt that is going to become convex after exiting the nip is pushed out, that is, a force is applied in a direction that prevents the belt from becoming convex. As a result, the convex curvature becomes small, and the desired peeling performance cannot be obtained.
[0037]
Therefore, the protrusion length of the sliding member is set to be shorter than the position of the inflection point at which the curvature of the fixing belt reverses. As described above, shortening the inflection point of the fixing belt means that the sliding member follows only the portion where the fixing belt is concave, and the sliding member originally has the inside of the nip portion. The shape of the sliding member conforms to the shape of the belt until the concave portion of the belt, that is, the position of the inflection point where the inflection changes from concave to convex. They are almost along, and will not hinder belt deformation. Therefore, the desired peeling performance is not adversely affected.
[0038]
[Action]
According to the first aspect of the present invention, since the rigidity of the sliding member is made sufficiently smaller than the rigidity of the fixing belt, deformation of a flexible belt having a thin conductive layer is not hindered. Peeling performance can be obtained over a long period.
[0039]
In the invention described in claim 2, the sliding member is projected from the contact portion between the fixing belt and the pressing member toward the exit side of the nip in the process direction. Even without this, stable rotational movement can be achieved and the gap between the coil and the coil can be kept almost uniform, so that uneven image gloss due to temperature fluctuation in the circumferential direction of the fixing belt and the image after fixing will not occur. Obstacles such as image roughness caused by coming into contact with the fixing belt again after leaving the fixing nip are eliminated.
[0040]
Further, according to the third aspect of the present invention, a stable rotational movement of the fixing belt can be obtained, and the deformation of the flexible fixing belt is not hindered. be able to.
[0041]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiment.
[0042]
Embodiment 1
First, the configuration of the fixing device according to the first embodiment and members constituting the fixing device will be described.
[0043]
The fixing device according to this embodiment aims at shortening the warm-up time and securing the recording medium peeling performance, and uses a flexible (flexible) belt-shaped member having a small heat capacity as a fixing member. The inside of the belt-shaped member is configured so as to minimize the number of members that take heat (no member is provided). That is, only a pad member (pressing member) having an elastic layer forming a fixing nip portion is basically provided inside the belt-shaped member (fixing belt) in opposition to the pressing member. Has adopted. Further, a method is used in which a conductive layer is provided on the belt-shaped member so that the belt-shaped member to be heated can be directly heated, and induction heating is performed by a magnetic field generated by a magnetic field generating unit.
[0044]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a fixing device according to a first embodiment of the present invention.
[0045]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a fixing belt serving as a heat fixing member. The fixing belt 1 is capable of moving in a circumferential direction (the direction of an arrow in the figure), and has both ends in the axial direction and a fixing nip. Except for the part, it is constituted by an endless flexible belt having a thin conductive layer supported so as not to be stretched. As shown in FIG. 2, the fixing belt 1 includes a base layer 2 made of a sheet member having high heat resistance, a conductive layer 3 laminated on the base layer 2, and a toner image. And a surface release layer 5 which is the uppermost layer. In this embodiment, as the fixing belt 1, an endless belt having a diameter of 30 mm and including a sheet-shaped base layer 2, a conductive layer 3, an elastic layer 4, and a surface release layer 5 is used. I have.
[0046]
The base layer 2 of the fixing belt 1 is preferably a highly heat-resistant sheet having a thickness of, for example, 10 to 150 μm, more preferably 50 to 100 μm (for example, 75 μm), for example, polyester, polyethylene terephthalate, Examples thereof include those made of synthetic resins having high heat resistance such as polyethersulfone, polyetherketone, polysulfone, polyimide, polyimideamide, and polyamide.
[0047]
In this embodiment, as shown in FIG. 3, both ends of the fixing belt 1 made of an endless belt are abutted against an edge guide 6 to restrict the meandering of the fixing belt 1 for use. It is configured as follows. The edge guide 6 has a cylindrical portion 7 having an outer diameter slightly smaller than the inner diameter of the fixing belt 1, a flange portion 8 provided at an end of the cylindrical portion 7, and a projection protruding outside the flange portion 8. And a cylindrical or columnar holding portion 9 provided. Instead of providing the holding portion 9, an end of a body 17 to be described later may be extended to both ends. The edge guide 6 is fixed to both ends of the fixing belt 1 such that the distance between the inner wall surfaces of the flange portions 8 is slightly longer than the length along the axial direction of the fixing belt 1. Have been. Therefore, as for the base material layer 2, during rotation of the fixing belt 1, in a portion other than the nip portion, the base layer 2 itself maintains a substantially columnar shape without being crushed, and the end of the fixing belt 1 is The fixing belt 1 needs to have such rigidity that buckling or the like does not occur even when the fixing belt 1 collides with the fixing belt 1. For example, a 50 μm-thick polyimide sheet is used.
[0048]
In addition, the conductive layer 3 is a layer that generates heat by electromagnetic induction of a magnetic field generated by a magnetic field generating means described later, and forms a metal layer of iron, cobalt, nickel, copper, chromium, or the like with a thickness of about 1 to 80 μm. The formed one is used. However, in this embodiment, the fixing belt 1 is fixed inside the fixing nip portion 12 formed by a pad member 10 (pressing member) and a pressure roll 11 (pressing member), which will be described later, and near the nip portion. Since it is necessary to use it after being deformed, it is necessary to be a flexible belt, and the conductive layer 3 is preferably made as thin as possible.
[0049]
In this embodiment, as the conductive layer 3, copper having high conductivity is formed with a very thin thickness of about 10 μm on the base layer 2 made of polyimide by means of vapor deposition or the like so as to increase the heat generation efficiency. The formed one is used.
[0050]
Since the elastic layer 4 is a powder, it is sufficient that the unfixed image having irregularities has a thickness enough to apply heat without unevenness inside the fixing nip. It is sufficient that the thickness is such that gloss unevenness is at an acceptable level, and this thickness depends on the hardness of the elastic layer 4. For example, a silicone rubber having a JIS-A hardness of about 10 to 30 ° may be used. For example, the thickness may be about 100 to 600 μm.
[0051]
In this embodiment, the elastic layer 4 is formed by forming a silicone rubber having a hardness of about 15 ° in JIS-A hardness on the copper serving as the conductive layer 3 with a thickness of 300 μm.
[0052]
Further, since the surface release layer 5 is a layer which is in direct contact with the unfixed toner image 14 transferred onto the recording medium 13, it is necessary to use a material having a good release property. Examples of the material forming the surface release layer 5 include a tetrafluoroethylene perfluoroalkylvinyl ether polymer (PFA), polytetrafluoroethylene (PTFE), a silicon copolymer, and a composite layer thereof. . The surface release layer 5 is formed by appropriately selecting one of these materials and providing the uppermost layer of the belt with a thickness of 10 to 50 μm. If the thickness of the surface release layer 5 is too small, the durability is poor in terms of abrasion resistance, and the life of the fixing belt 1 is shortened. Conversely, if the thickness is too large, the heat capacity of the belt is large. This is undesirable because the warm-up will be longer.
[0053]
In this embodiment, a 30 μm-thick tetrafluoroethylene perfluoroalkyl vinyl ether polymer (PFA) is used as the surface release layer 5 of the fixing belt 1 in consideration of the balance between abrasion resistance and the heat capacity of the belt. It is used.
[0054]
Further, as shown in FIG. 1, a pad member 10 as a pressing member having an elastic layer 15 of, for example, silicone rubber is provided inside the fixing belt 1 configured as described above. The shape of the pad member 10 is, for example, as shown in FIG. 4, the surface 10 a has an arc shape, and has a curvature opposite to that of the fixing belt 1 opposed thereto. Further, the pad member 10 is configured such that the thickness of the elastic layer 15 on the side corresponding to the exit side of the fixing nip portion 12 is thicker than the entrance side. The pad member 10 is supported by a pad support member 16 made of a metal such as SUS or iron and having a thickness of about 1 to 2 mm from the viewpoint of handling and the like. However, the pad support member 16 is not always necessary. Absent. The pad member 10 supported by the pad supporting member 16 is held by a body 17 having a rectangular cross section as shown in FIG. The fixing nip 12 is formed by being pressed against the pressure roll 11 with a predetermined load.
[0055]
In this embodiment, as shown in FIG. 4, as the pad member 10, a silicone rubber 15 having a rubber hardness of 20 ° according to JIS-A, a width of 8.5 mm, a radius of curvature R of 14 mm, and a rubber on the entrance side are used. A shape having a thickness of 2.5 mm and a thickness on the outlet side of about 5 mm is used. The silicone rubber 15 is used by being laminated on a rigid support member 16 made of a metal such as SUS or iron, or a synthetic resin having high heat resistance. Further, as shown in FIG. 5, even if the thickness of the elastic layer 15 made of the silicone rubber itself is constant, the shape of the pad supporting member 16 is formed into an arc shape as shown in FIG. The amount of deformation of the elastic layer 15 at the time of pressing may be larger on the outlet side of the fixing nip portion 12 than on the inlet side.
[0056]
The body 17 holding the pad member 10 and the support member 16 is disposed in a state fixed to a frame of a fixing device (not shown). The pressing roller 11 may be pressed against the surface of the pressure roll 11 by a biasing means such as a spring (not shown) so as to press against the surface of the pressing roller 11.
[0057]
The body 17 is required to be a material having rigidity to suppress the deflection to a certain amount or less, and a material that does not affect (is hard to apply) the induction heating or is not affected (is hard to receive). . As these materials, for example, a heat-resistant resin such as PPS with glass, or a non-magnetic metal such as aluminum is used at a position as far as possible from the magnetic field generating means so as not to be affected by the magnetic field generating means. In this embodiment, aluminum of which one side is approximately 12 mm is used.
[0058]
In the fixing device, as shown in FIG. 1, a pressing member 11 is provided at a portion facing the pad member 10 with the fixing belt 1 interposed therebetween. The pressing member 11 forms a fixing nip 12 by holding the fixing belt 1 between the pressing member 11 and the pad member 10, and transfers the unfixed toner image 14 to the fixing nip 12. The unfixed toner image 14 is fixed on the recording medium 13 by heat and pressure by passing through the recording medium 13 to form a fixed image.
[0059]
In the present embodiment, a sponge layer having a thickness of 5 mm is formed as a resilient layer 19 on the surface of a solid iron roll 18 having a diameter of φ18 mm as the pressing member 11. A pressure roll 11 having an outer diameter of 28 mm and having a surface release layer 20 coated with a 50 μm-thick tetrafluoroethylene perfluoroalkyl vinyl ether polymer (PFA) is used. The pressure roll 11 is pressed against the pressing member 10 via the fixing belt 1 with a load of 20 kgf.
[0060]
As shown in FIG. 1, a temperature uniforming roll 21 made of a metal such as aluminum or stainless steel having good thermal conductivity is provided on the surface of the pressure roll 11 so as to be able to be separated from and brought into contact with the pressure roll. When the temperature of the fixing belt 1 and the pressure roll 11 is low, such as at the beginning of the morning when power supply to the fixing device is started, the temperature uniforming roll 21 is stopped at a position distant from the pressure roll 11. . In the fixing device, for example, when small-size paper is continuously fixed, as the fixing device is used, the temperature difference along the axial direction of the fixing belt 1 and the pressure roll 11 increases. When this occurs, the metal roll 18 is configured to contact the pressure roll 11. The temperature uniforming roll 21 is configured to follow the pressure roll 11 when it comes into contact with the pressure roll 11. In this embodiment, a solid roll made of aluminum having a diameter of 10 mm is used as the temperature uniforming roll 21. Further, in this embodiment, the surface of the temperature uniforming roll 21 is not coated, but is coated with a material having good releasability, such as PFA, so that foreign matter such as toner adheres. You may make it difficult. Also, the temperature equalizing roll has a slightly slower warm-up time, but may of course be configured to always contact the pressure roll.
[0061]
In this embodiment, the pressure roll 11 is rotationally driven by a driving unit (not shown) while being pressed against the pad member 10 via the fixing belt 1 by a pressing unit (not shown).
[0062]
The fixing belt 1, which is a heating member, circulates in accordance with the rotation of the pressure roll 11. Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 6, a sliding member 22 needs to be provided between the fixing belt 1 and the pad member 10 in order to improve the slidability. Further, it is preferable to use a lubricant 23 such as a lubricating oil and a lubricating grease in combination with the sliding member 22. The sliding member 22 needs to be made of a material having good slidability, high friction resistance, and high heat resistance. For example, a glass fiber sheet impregnated with Teflon (registered trademark) resin (Chuko Kasei Kogyo: FGF400-4, etc.), a polyimide sheet having an uneven surface for holding oil, a Gore-Tex (registered trademark) sheet that easily holds oil, and the like are used. Further, as the lubricant 23, a release agent such as silicone oil is interposed between the fixing belt 1 and the sliding member 22 so as to improve the slidability.
[0063]
In this embodiment, a glass fiber sheet impregnated with Teflon (registered trademark) resin is used as the sliding member 22, and an amine-modified silicone oil is used as the lubricant 23. As shown in FIG. 6, the sliding sheet 22 is provided on the contact surface between the fixing belt 1 and the pad member 10, and the oil 23 is interposed between the fixing belt 1 and the sliding sheet 22.
[0064]
In this way, during actual heating, the driving torque during idle rotation of the pressure roll 11 can be reduced from about 0.6 N · m to about 0.3 N · m. Therefore, the fixing belt 1 follows the pressure roller 11 without slipping, and can circulate at a speed equal to the rotation speed of the pressure roller 14.
[0065]
Further, as described above, the axial movement of the fixing belt 1 at both ends in the axial direction is regulated by the edge guide 6 as shown in FIG. 3, and the fixing belt 1 meanders. In this case, the end portion of the fixing belt 1 abuts against the edge guide 6, thereby preventing further meandering. Further, since the fixing belt 1 has a strength at which buckling does not occur even when the end face abuts against the edge guide 6, the fixing belt 1 is formed by the edge guides 6 provided at both ends. It can withstand use only by regulation.
[0066]
By the way, in this embodiment, a magnetic field generating means for generating heat by applying a magnetic field to the fixing belt is provided, and a thin fixing belt having the conductive layer is induction-heated by a magnetic field generated by the magnetic field generating means. Have been.
[0067]
As shown in FIG. 1, the magnetic field generating means 30 is a horizontally long member whose longitudinal direction is perpendicular to the rotation direction of the fixing belt 1, and has a space in the center when viewed from above. When viewed in the cross-sectional direction, the fixing belt 1 has a round shape along the outer shape of the fixing belt 1, and is about 0.5 mm to 2 mm in length with the fixing belt 1 as a member to be heated. It is installed facing the fixing belt 1 while maintaining the gap. In this embodiment, the fixing belt 1 is provided outside the fixing belt 1, but may be provided inside the fixing belt 1.
[0068]
As shown in FIG. 7, the magnetic field generating means 30 includes, for example, an exciting coil 31, a coil supporting member 32 for holding the exciting coil 31, and a core made of a ferromagnetic material provided at the center of the exciting coil 31. It is formed of a material 33 and magnetic field shielding means 34 provided on the opposite side of the fixing belt 1 with respect to the exciting coil 31.
[0069]
In the present embodiment, for example, the excitation coil 31 is formed by winding a litz wire formed by bundling 20 copper wires each having a diameter of 0.5 mm and insulated from each other so as to have the above-described shape. In the present embodiment, the coil is fixed with an adhesive so that the coil itself can maintain its shape, and the coil is partially held by a holder (not shown) with respect to the fixing belt 1. It is installed so that a predetermined gap can be obtained. Of course, a core material 33 made of a ferromagnetic material such as ferrite may be provided at the center of the coil in order to increase the magnetic flux, or a heat-resistant resin or the like may be used as a bobbin and the coil may be wound around the bobbin. May be.
[0070]
As shown in FIG. 7, a fluctuating magnetic field H is generated around the exciting coil 31 by applying an alternating current of a predetermined frequency to the exciting coil 31 as shown in FIG. However, when traversing the conductive layer 3 of the fixing belt 1, an eddy current B is generated in the conductive layer 3 of the heating belt 1 such that an electromagnetic induction action generates a magnetic field that hinders a change in the magnetic field H. The frequency of the alternating current applied to the exciting coil 31 is set to, for example, 10 to 50 kHz. In this embodiment, the frequency of the alternating current is set to 30 kHz. Then, the eddy current B flows through the conductive layer 3 of the fixing belt 1 so that the electric power (W = I Two In R), Joule heat is generated to heat the fixing belt 1 as a heating member.
[0071]
It is desirable to use a heat-resistant non-magnetic material for the coil support member 32, for example, heat-resistant glass or heat-resistant resin such as polycarbonate.
[0072]
Further, it is preferable to use soft ferrite as the magnetic field shielding means 34. The magnetic field shielding means 34 collects the magnetic flux generated in the exciting coil 31 to form a magnetic path, and enables efficient heating, and at the same time, the magnetic flux leaks out of the fixing device, and the peripheral members become improper. This is to prevent the main heating.
[0073]
A core 33 made of ferromagnetic material such as ferrite is provided at the center of the exciting coil 31. With this configuration, the magnetic flux generated by the exciting coil 31 can be efficiently collected, and the heating efficiency can be increased. Therefore, it is possible to reduce the frequency of the high-frequency power supply that applies an alternating current to the excitation coil 31 or to reduce the number of turns of the excitation coil 31, thereby reducing the size of the power supply, the size of the excitation coil 31, and the cost. Can be possible.
[0074]
In this embodiment, as shown in FIG. 1, a baffle 40 is disposed at the outlet of the fixing nip portion 12 as a separation assisting member in a non-contact state and close to the fixing belt 1. The baffle 40 is set so that the gap between the tip and the fixing belt 1 is about 1 mm or less.
[0075]
In the above configuration, in the fixing device according to the present embodiment, not only energy saving and instant-on can be achieved as described below, but also the vibration of the belt-shaped member in the rotation direction can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent fixing unevenness and image roughness, and also prevent the occurrence of poor peeling of the transfer medium, paper jam, and the like.
[0076]
That is, in the fixing device according to this embodiment, as shown in FIG. 1, the pressure roll 14 is rotationally driven by a driving source (not shown) at a process speed of, for example, 140 mm / s. Further, the fixing belt 1 is in pressure contact with the pressure roll 14 and circulates at a speed of 140 mm / s, which is equal to the moving speed of the pressure roll 14.
[0077]
In the fixing device, as shown in FIG. 1, a recording medium 13 on which the unfixed toner 14 is transferred is transferred to a fixing nip formed between the fixing belt 1 and the pressure roll 11 by a transfer device (not shown). The toner image 14 is heated and pressed by the fixing belt 1 and the pressure roll 11 while the recording medium 13 passes through the fixing unit 12 and the inside of the fixing nip 12, so that the toner image 14 is formed on the recording medium 13. It has become established.
[0078]
In the fixing device according to the above-described embodiment, the input of power, that is, the heating of the fixing belt 1 as a heating member is performed only during the rotation operation of the fixing belt 1, and the warm-up time is short, and the residual heat is reduced. Since the user hardly waits without doing so, power is supplied only when the device is used. That is, the fixing device is intended to heat the fixing belt 1 having a small thickness and a very small heat capacity, and a member with which the fixing belt 1 is in contact is almost in contact with the inside of the nip portion in a region where the sheet passes. Since only the pressing pad 10, the sliding sheet 22, and the pressing roll 11 are provided, and the pressing pad 10 is formed of silicone rubber, and the pressing roll 11 is formed of silicone sponge and a material having low thermal conductivity, The fixing belt 1 is less susceptible to heat generated by the induction heating by other members, and can effectively use the generated heat for the fixing operation.
[0079]
For example, in this embodiment, an L.P. E. FIG. In the case of a recording medium of F (Long Edge Feed), the specification is such that 30 recording media 13 pass through the fixing nip section 12 per minute, and the upstream side of the fixing nip section 12 with respect to the rotation direction of the fixing belt 1. The temperature of the (nip entrance) is controlled to 190 ° C. during the first startup in the morning and to 170 ° C. during normal fixing, so that the recording medium 13 on which 30 color images are loaded per minute is fixed to the fixing nip portion 12. , The fixing level can be maintained. The first startup time in the morning, that is, the warm-up time is about 10 seconds when the power of 1200 W is turned on. Usually, the warm-up time of a fixing device of this class is 3 to 7 minutes, and the fastest fixing device at the present stage has 30 to 45 seconds. Considering that the start-up time is achieved and that fixing can be performed in an extremely short time of 10 seconds by starting from room temperature, it is sufficient to turn on the power only when using it, Since it is not required, it can be said that the fixing device has very low power consumption and is excellent in energy saving.
[0080]
Generally, when a recording medium 13 onto which a large amount of toner such as a color solid image has been transferred onto thin paper of about 60 gsm enters the fixing nip portion 12 of the fixing device, the toner and the release layer on the surface of the fixing belt 1 are removed. 4, the attracting force becomes strong, and it becomes difficult to peel the recording medium 13 from the surface of the fixing belt 1. Further, the difficulty of peeling depends on the position on the recording medium 13 where the toner image transferred to the recording medium 13 is located. That is, as the margin at the leading end of the recording medium 13 becomes narrower, the separation of the fixing belt 1 from the storage medium 12 becomes more difficult, and jams, rough and uneven image gloss are likely to occur.
[0081]
Since the margin at the leading end of the storage medium 12 has little force to adhere to the fixing belt 1, in extreme cases, if the margin at the leading end is large, the margin at the margin is present in the fixing nip 12. At the nip exit, if the leading end of the recording medium 12 is pinched by the exit roll and pulled in a direction away from the fixing belt 1 with such a force that the recording medium 12 does not slip in the fixing nip portion 12, No more trouble.
[0082]
However, in recent years, a fixing device having a small margin is required, and even in a fixing device for a color image, it is necessary to peel off the recording medium 13 having a leading margin of about 3 to 5 mm so that the image quality is not defective. .
[0083]
In this embodiment, as a method of separating the recording medium 13 from the fixing belt 1, a curvature separation method using the curvature of the fixing belt 1 is employed. According to this method, the fixing belt 1 is formed into a concave shape instead of the original convex shape inside the fixing nip portion 12 and returns to the original convex shape immediately after exiting the fixing nip portion 12. Thus, the recording medium 13 immediately after exiting the fixing nip portion 12 cannot follow the deformation of the fixing belt 1 immediately after the nip exit, and is separated from the fixing belt 1 by the paper itself. Therefore, the larger the amount of change from the concave shape to the convex shape and the larger the curvature of the convex shape, the more easily the recording medium 13 is separated from the fixing belt 1 and the better the peeling performance. . That is, in order to improve the peeling performance, the deformation of the fixing belt 1 is very important.
[0084]
In this embodiment, a baffle 40 is provided near the exit of the fixing nip portion 12 as an auxiliary peeling member over the entire area in the axial direction so as to prevent the recording medium from winding around the fixing belt 1. Is configured. The baffle 40 is provided with a fluorine coating on the entire surface of a SUS plate having a thickness of 0.2 mm so that when the fixing belt 1 is stationary, the gap between the fixing belt 1 and the tip of the baffle 40 is 0.5 mm. It is arranged.
[0085]
As described above, in the fixing device according to this embodiment, the deformation of the fixing belt 1 plays a very important role for the separation of the recording medium 13, and the deformation of the fixing belt 1 is basically , The diameter and rigidity of the belt, the shape of the surface of the pressing pad 10 that contacts the fixing belt 1, the hardness of the pressing pad 10, the diameter and hardness of the pressure roll 11, and the load applied to the fixing nip.
[0086]
However, as the experiment progresses with respect to the releasability and the like of the recording medium 13, the inventors of the present invention set the fixing belt 1 by the rigidity of the sliding sheet 22 used to secure the slidability of the fixing belt 1. It was found that the deformation state was different and the peeling performance was different. The details will be described below.
[0087]
In the fixing device configured as in this embodiment, a thin recording medium 13 of about 60 gsm with a large amount of toner, such as a solid color image, passes through the fixing nip at a position where the leading end margin is 3 mm, and the image is obstructed. A test as to whether the sliding sheet 22 can be separated without being subjected to the test was performed by changing the rigidity of the sliding sheet 22 described above. Here, when the rigidity of the fixing belt 1 is set to 1, the rigidity of the sliding sheet 22 is changed to 1, 1/2, 1/5, and 1/10, and the position of the tip of the baffle 40 is changed in each case. The distance from the nip outlet was adjusted to 4 mm and the gap with the belt was adjusted to 0.5 mm in accordance with the belt deformation of the above. Two Each of 10 sheets of S paper (56 gsm) manufactured by Fuji Xerox Co., Ltd. on which almost all of the toner was placed was fixed. At that time, the occurrence rate was compared with Δ when the image had an obstacle and × when the sheet was wrapped around the fixing belt 1 or caught on the baffle 40. FIG. 8 shows the results. However, in this case, the length of the sliding sheet 22 in the circumferential direction was set to a length substantially equal to the contact portion between the belt 1 and the pressing member 10.
[0088]
Here, the rigidity of the fixing belt 1 and the sliding sheet 22 was measured by the following method. As shown in FIG. 9, a test piece having a size of 10 mm × 30 mm is placed in a state of being supported in a cantilever shape so that the amount of protrusion at the tip becomes 10 mm. A concentrated load at one point is applied to the tip of the test piece in the thickness direction of the sheet, and the load when the tip is displaced by 5 mm is measured. For the fixing belt 1, a sheet having the same layer configuration as the actual belt is used as a test piece, and measurement is performed in the same manner. At this time, the load (g) when the test piece corresponding to the fixing belt 1 is displaced by 5 mm is set to 1. For example, the rigidity of the test piece which is displaced by 5 mm with half the load is 5 mm with the load of 1/2 and 1/5. However, the rigidity was set to 1/5.
[0089]
As a result, as shown in FIG. 8, it was found that the desired peeling performance can be obtained by setting the rigidity of the sliding sheet 22 to 1/5 or less of the rigidity of the fixing belt 1.
[0090]
Further, when the deformation inside the nip and near the nip exit of the fixing belt 1 at this time was examined, it was almost equal to the deformed shape of the fixing belt 1 when the sliding sheet 22 was removed. That is, by setting the rigidity of the sliding sheet 22 to 1/5 or less of the rigidity of the fixing belt 1, a desired peeling performance is obtained by using the curvature of the fixing belt 1 without hindering the deformation of the fixing belt 1. I found that I could do it.
[0091]
Further, even when the sliding sheet 22 receives heat and pressure during long-term use, the deformation of the fixing belt 1 does not change due to the rigidity of the sliding sheet 22 even if the sliding sheet 22 is originally loose. Therefore, the deformed shape of the fixing belt 1 does not change over time, and stable peeling performance can be obtained.
[0092]
Embodiment 2
10 and 11 show a second embodiment of the present invention. The same portions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and described. In the second embodiment, a sliding member is used. Are projected from the end surface of the pressing member on the exit side of the fixing nip by a predetermined length.
[0093]
Further, in the second embodiment, the projecting length of the sliding member is set to be shorter than the position of the inflection point where the curvature of the fixing belt reverses.
[0094]
That is, in the second embodiment, basic parts are the same as those in the first embodiment, and only different parts will be described.
[0095]
As described in the first embodiment, the fixing device according to the second embodiment is arranged outside the fixing belt 1 which is a non-stretchable device with a distance of, for example, 1.5 mm as shown in FIG. The conductive layer 3 in the thin fixing belt 1 is induction-heated by the disposed magnetic field generating means 30, and the pressing member 10 provided inside the fixing belt 1 is pressed against the pressing member 10 via the fixing belt 1. A fixing nip portion 12 is formed between the fixing belt 1 and the roll 11, and the fixing belt 1 rotates according to the rotation of the pressure roll 11. Further, this fixing device is a fixing device for the purpose of energy saving and instant-on, and has a configuration in which a member for removing heat from the fixing belt 1 is reduced as much as possible, and a guide for guiding the fixing belt 1 over the entire axial direction. No member is provided other than the edge guides 6 at both ends in the axial direction of the fixing belt 1.
[0096]
Further, in order to reduce the contact resistance between the fixing belt 1 and the pressing member 10, a sliding sheet 22 is interposed. The sliding sheet 22 is connected to the nip exit side of the pressing member 10 as shown in FIG. It has been found that the rotation of the fixing belt 1 can be stabilized by projecting from the end surface. This will be described in detail below.
[0097]
Here, a glass fiber sheet impregnated with Teflon (registered trademark) resin whose rigidity is 1/5 of the rigidity of the fixing belt 1 is used as the sliding sheet 22 using the fixing device shown in FIG. The extent to which the rotational movement of the fixing belt 1 fluctuates depending on the length of the protrusion was examined. At that time, the amount of protrusion of the sliding sheet 22 from the end face of the pressing member 22 on the nip exit side was changed to 0 mm, 2 mm, and 4 mm, and the deflection of the fixing belt 1 during rotation was measured by a non-contact laser displacement meter. It was installed at the 90 ° portion and just above the nip (at the top of the belt), and the vertical and horizontal runouts were measured and compared. FIG. 12 shows the results.
[0098]
As is apparent from FIG. 12, if the sliding sheet 22 does not protrude from the end surface of the pressing member 22, it can be seen that the deflection of the fixing belt 1 during rotation is large.
[0099]
Actually, when the protrusion amount of the sliding sheet 22 is set to 0 mm, the distance between the fixing belt 1 and the exciting coil is deviated by 0.6 mm in the vertical direction during rotation with respect to the set distance of 1.5 mm at rest. Therefore, the power applied to the conductive layer 3 of the fixing belt 1 also fluctuates, and as a result, the surface temperature of the fixing belt 1 fluctuates by 10 ° C. or more in the circumferential direction. , The image gloss becomes uneven, or partial fixing failure occurs. Further, the sheet immediately after the fixing easily comes into contact with the fixing belt 1 again, and an obstacle such as a rough image occurs.
[0100]
On the other hand, if the amount of protrusion of the sliding sheet 22 is 2 mm or more, the vertical deflection is 0.2 mm, and the fluctuation of the surface temperature of the fixing belt 1 is within about 5 ° C. No gloss unevenness or partial fixing failure was observed. Further, the sheet immediately after fixing did not come into contact with the fixing belt 1 again, and no troubles such as rough images were generated.
[0101]
Therefore, it is desirable that the sliding sheet 22 protrudes from the side surface of the pressing member 10 on the nip exit side, so that the free rotational movement of the fixing belt 1 can be stabilized.
[0102]
However, further experiments have revealed that if the amount of protrusion of the sliding sheet 22 is too long, the peeling performance deteriorates.
[0103]
As the protrusion amount of the sliding sheet 22, 12.5 g / m 2 mm sheet and 4 mm sheet are set at a position where the top margin is 3 mm. Two The difference in the peeling performance of the 60 gsm paper on which almost all of the toner has laid on the entire surface can be determined by determining how far the position of the tip of the baffle 40 (distance from the nip exit, gap with the belt) used as a peeling assisting member can be. They were compared in terms of whether they had to be. FIG. 13 shows the results. In the table of FIG. 13, 剥離 indicates peelable, Δ indicates peelable but slightly obstructs the image, and × indicates that the image is caught on the baffle 40 or wraps around the fixing belt 1.
[0104]
As can be seen from FIG. 13, when the amount of protrusion of the sliding sheet 22 is set to 4 mm, the sheet peeling performance is clearly deteriorated. This is because when the sliding sheet 22 having a protrusion amount of 4 mm is used, the sliding sheet 22 applies a force to the fixing belt 1 in a direction that prevents the belt 1 from changing to a convex shape at the nip exit side. In this case, the curvature of the convex was reduced, and the peeling performance was deteriorated. This is because the position of the leading end of the sliding sheet 22 reaches a portion longer than the position of the inflection point where the fixing belt 1 changes from concave to convex. This is because the deformation of No. 1 has been hindered.
[0105]
That is, the sliding sheet 22 has the same shape as the deformation of the pressing member 10 and the deformation of the fixing belt 1 inside the nip portion, and has the same concave direction as the fixing belt 1 immediately after exiting the nip portion. . The fixing belt 1 changes its curvature from concave to convex after exiting the nip. It is important that the tip of the sliding sheet 22 is located closer to the nip than the inflection point. If the length is longer than the position, the fixing belt 1 will be prevented from deforming convexly, and the peeling performance will be deteriorated.
[0106]
As shown in FIG. 11, the inflection point of the fixing belt 1 having the configuration according to the present embodiment is located at a position about 3 mm from the nip exit. In the case where a sliding sheet 22 having a poor peeling performance and a protrusion amount of 2 mm is used, since the leading end of the sliding sheet 22 comes closer to the nip side than the inflection point of the belt, the fixing belt 1 Since it does not hinder deformation, desired peeling performance can be obtained.
[0107]
The required amount of deformation of the fixing belt 1 varies depending on the performance required of the apparatus, that is, the length of the fixing belt 1 after leaving the nip portion to the inflection point of the fixing belt 1 varies, and the length of the sliding sheet 22 also matches the length. It is necessary to decide.
[0108]
Therefore, the sliding sheet 22 is made to protrude from the nip exit side of the pressing member 10 and its leading end is located on the nip side of the inflection point of the fixing belt 1. 1 can be stably moved, and a desired peeling performance can be obtained.
[0109]
Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof will be omitted.
[0110]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, not only energy saving and instant-on can be achieved, but also vibration in the rotation direction of the belt-shaped member can be suppressed, and uneven fixing and image It is possible to provide a fixing device capable of preventing roughening of the transfer medium and preventing occurrence of defective transfer medium separation and paper jam.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a fixing device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional configuration diagram illustrating a fixing belt used in the fixing device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a fixing belt support structure.
FIG. 4 is a cross-sectional configuration diagram showing a pressing member.
FIG. 5 is a sectional view showing another pressing member.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a state in which a pressing pad is pressed against a fixing belt.
FIG. 7 is a configuration diagram showing a more specific configuration of the fixing device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a table showing the rigidity of a sliding member.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a method of measuring the rigidity of the sliding member and the fixing belt.
FIG. 10 is a configuration diagram showing a main part of a fixing device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a configuration diagram illustrating a main part of a fixing device according to a second embodiment of the present invention;
FIG. 12 is a table showing experimental results.
FIG. 13 is a chart showing experimental results.
[Explanation of symbols]
1: fixing belt, 10: pad member, 11: pressure roll, 22: sliding sheet, 30: magnetic field generating means.

Claims (3)

周方向への周回移動が可能かつ、軸方向の両端部と定着ニップ部以外では無張架となるように支持された薄肉の導電層を有する無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトに磁界を作用させることにより発熱させる磁界発生手段と、前記定着ベルトの外周面と対向するように配置された加圧部材と、前記定着ベルトの内面に圧接され、当該定着ベルトを前記加圧部材に押圧する押圧部材とを備え、前記押圧部材と定着ベルトの間に、摺動性を向上させる摺動部材を設け、前記定着ベルトと加圧部材との定着ニップ部間を通過する記録媒体上の未定着トナー像を加熱・加圧して定着像とし、かつ前記定着ベルトの曲率を定着ニップ部の内部とその出口近傍で反転するように構成した定着装置において、
前記摺動部材の剛性を、前記定着ベルトの剛性の１／５以下に設定したことを特徴とする定着装置。An endless fixing belt having a thin conductive layer supported so as to be able to move in the circumferential direction and to be stretchless except at both ends in the axial direction and the fixing nip, and applying a magnetic field to the fixing belt. A magnetic field generating means for generating heat by acting, a pressing member arranged to face an outer peripheral surface of the fixing belt, and a pressure contact with an inner surface of the fixing belt to press the fixing belt against the pressing member. A pressing member, a sliding member for improving slidability is provided between the pressing member and the fixing belt, and an unfixed portion on the recording medium passing between a fixing nip portion between the fixing belt and the pressing member is provided. A fixing device configured to heat and pressurize the toner image to form a fixed image, and to reverse the curvature of the fixing belt inside the fixing nip portion and near the exit thereof,
A fixing device, wherein the rigidity of the sliding member is set to 1/5 or less of the rigidity of the fixing belt. 周方向への周回移動が可能かつ、軸方向の両端部と定着ニップ部以外では無張架となるように支持された薄肉の導電層を有する無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトに磁界を作用させることにより発熱させる磁界発生手段と、前記定着ベルトの外周面と対向するように配置された加圧部材と、前記定着ベルトの内面に圧接され、当該定着ベルトを前記加圧部材に押圧する押圧部材とを備え、前記押圧部材と定着ベルトの間に、摺動性を向上させる摺動部材を設け、前記定着ベルトと加圧部材との定着ニップ部間を通過する記録媒体上の未定着トナー像を加熱・加圧して定着像とし、かつ前記定着ベルトの曲率を定着ニップ部の内部とその出口近傍で反転するように構成した定着装置において、
前記摺動部材の端部を、前記押圧部材の定着ニップ部出口側の端面から突出させたことを特徴とする定着装置。An endless fixing belt having a thin conductive layer supported so as to be able to move in the circumferential direction and to be stretchless except at both ends in the axial direction and the fixing nip, and applying a magnetic field to the fixing belt. A magnetic field generating means for generating heat by acting, a pressing member arranged to face an outer peripheral surface of the fixing belt, and a pressure contact with an inner surface of the fixing belt to press the fixing belt against the pressing member. A pressing member, a sliding member for improving slidability is provided between the pressing member and the fixing belt, and an unfixed portion on the recording medium passing between a fixing nip portion between the fixing belt and the pressing member is provided. A fixing device configured to heat and pressurize the toner image to form a fixed image, and to reverse the curvature of the fixing belt inside the fixing nip portion and near the exit thereof,
A fixing device, wherein an end of the sliding member protrudes from an end surface of the pressing member on an exit side of a fixing nip portion. 前記摺動部材の突出長が、前記定着ベルトの曲率が反転する変曲点の位置よりも短く設定されていることを特徴とする請求項２記載の定着装置。3. The fixing device according to claim 2, wherein a protrusion length of the sliding member is set shorter than a position of an inflection point at which a curvature of the fixing belt reverses.
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