JP2006071976A - Fixing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機やプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関わり、特に加熱ローラと、該加熱ローラに押圧される加圧ローラと、該加圧ローラに対して転写材搬送方向上流側に配置され、加圧ローラにテンションバネを介して配設されるベルト張架部材と、前記加圧ローラおよびベルト張架部材の外周に捲着され前記加熱ロールとの間に定着ニップが形成されて移動するベルトとを備えた定着装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile, and in particular, a heating roller, a pressure roller pressed against the heating roller, and an upstream side in a transfer material conveyance direction with respect to the pressure roller. A fixing nip is formed between the belt tension member disposed on the pressure roller via a tension spring and the outer periphery of the pressure roller and the belt tension member, and the heating roller is moved. The present invention relates to a fixing device provided with a belt that performs the same.
従来、特許文献1に示すように、熱ローラ型定着装置の構造の単純化、小型化、コスト低減を可能にし、ウォーミングアップ時間を短縮でき、転写材へのストレスを小さくしてカールの発生や皺発生など排出される転写材の変形を抑制できる定着装置が提案されている(特許文献1参照)。
Conventionally, as shown in
これを図1により説明する。図中、1は加熱ローラ、1aはハロゲンランプ、1bはローラ芯金、1cは弾性層、2は加圧ローラ、2bはローラ芯金、2cは弾性層、3はベルト、4はベルト張架ローラ、5は転写材、Lは押圧部接線を示す。加熱ローラ1と、該加熱ローラに押圧される加圧ローラ2と、該加圧ローラ2に対して転写材搬送方向上流側に配置されるベルト張架ローラ4と、前記加圧ローラ2およびベルト張架ローラ4の外周に捲着され前記加熱ロール1との間に定着ニップが形成されて移動するベルト3とを備えている。加熱ローラ1は、芯金1bの外周に弾性層1cが被覆されるとともに内部にハロゲンランプからなる加熱源1aを有し、図示A方向に回転する。加熱ローラ1の弾性層1cには、加圧ローラ2とベルト張架部材4に支持されたベルト3が当接されている。加圧ロール2は芯金2bの外周に弾性層2cが被覆され、図示B方向に回転する。紙等の転写材5はC方向から進入しL方向に排出される。
上記特許文献1のように加圧側にベルトを用いる定着装置において、ウオームアップ時あるいはスタンバイ時にベルト3に与えられた熱量は、ベルト表面から空気中への自然放熱やベルト張架ローラ4との接触によって奪われる。そのため、加熱効率を向上してウオームアップ時間を短縮するためには、ベルト内部の加圧ローラ2やベルト張架ローラ4を小径化してベルトの周長をできるだけ短くし、かつ前記ローラに断熱性を有する材料を用いることが望ましい。ところが、加圧ローラ2やベルト張架ローラ4を小径にして断熱性を有する材料で構成すると、強度が低下してローラに撓みが生じ、ベルトがたるんでベルトの駆動やニップ内の紙の挙動が不安定になったり、軸方向で圧力ムラが生じてグロスや定着率などの画質が不均一になるという問題が生じるため、ウオームアップ時間の短縮と定着性の向上を両立させることは困難であった。
In the fixing device using the belt on the pressure side as in the above-mentioned
本発明は、上記従来の問題を解決するものであって、加熱ローラと、該加熱ローラに押圧される加圧ローラと、該加圧ローラに対して転写材搬送方向上流側に配置され、加圧ローラより小径のベルト張架部材と、前記加圧ローラおよびベルト張架部材の外周に捲着され前記加熱ロールとの間に定着ニップが形成されて移動するベルトとを備えた定着装置において、ウオームアップ時間の短縮と定着性の向上を両立させることができる定着装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and is disposed on the upstream side in the transfer material conveyance direction with respect to the heating roller, the pressure roller pressed against the heating roller, and the pressure roller. In a fixing device, comprising: a belt stretching member having a smaller diameter than the pressure roller; and a belt that is attached to the outer periphery of the pressure roller and the belt stretching member and moves with a fixing nip formed between the heating roll and the belt. It is an object of the present invention to provide a fixing device capable of simultaneously reducing the warm-up time and improving the fixing property.
そのために本発明の定着装置は、加熱ローラと、該加熱ローラに押圧される加圧ローラと、該加圧ローラに対して転写材搬送方向上流側に配置され、加圧ローラより小径のベルト張架部材と、前記加圧ローラおよびベルト張架部材の外周に捲着され前記加熱ロールとの間に定着ニップが形成されて移動するベルトとを備えた定着装置において、前記ベルト張架部材にテンション力を軸方向全体にわたって付与し撓みを防止する撓み矯正部材を配設したことを特徴とする。
また、前記撓み矯正部材にはベルト張架部材側に複数の支持部が突出するように形成され、ベルト張架部材に対して部分的に接触するように構成したことを特徴とする。
また、前記支持部の高さは、端部から中央部に向かうに従い高くなるように形成したことを特徴とする。
また、前記支持部の先端部は、高い摺動性を有する樹脂材料で形成されていることを特徴とする。
また、前記撓み矯正部材の支持部と反対側の面にベルトガイド部を備えることを特徴とする。
また、前記ベルトガイド部は部分的にベルトに接触することを特徴とする。
For this purpose, the fixing device of the present invention is provided with a heating roller, a pressure roller pressed against the heating roller, and an upstream side in the transfer material conveyance direction with respect to the pressure roller. A fixing device comprising: a bridge member; and a belt that is attached to an outer periphery of the pressure roller and the belt tension member and moves with a fixing nip formed between the belt and the heating roll. The present invention is characterized in that a deflection correcting member that applies force over the entire axial direction and prevents deflection is disposed.
Further, the deflection correcting member is formed so that a plurality of support portions protrude from the belt stretching member side, and is configured to partially contact the belt stretching member.
Further, the height of the support portion is formed so as to increase from the end portion toward the center portion.
The tip of the support part is formed of a resin material having high slidability.
Further, a belt guide portion is provided on a surface opposite to the support portion of the deflection correcting member.
The belt guide part may be in partial contact with the belt.
本発明によれば、耐熱樹脂により成形された、加圧ローラより小径のベルト張架部材を用いるので、ベルト周長を短くすることができ、ベルト表面から空気中への放熱を抑えることができる。また、ベルト張架部材の熱容量が小さく、ベルト張架部材とベルトの接触面積も小さいため、ベルトはベルト張架部材に熱を奪われにくくなり、加熱効率が向上してウオームアップ時間を短縮することができる。また、ベルト張架部材にテンション力を軸方向全体にわたって付与し、撓みを防止する矯正部材を配置したので、ベルト張架部材の押圧力を軸方向で均一にすることができグロスや定着率などの画質を向上させることができる。 According to the present invention, since the belt stretching member formed of a heat resistant resin and having a smaller diameter than the pressure roller is used, the belt circumferential length can be shortened, and heat radiation from the belt surface to the air can be suppressed. . In addition, since the heat capacity of the belt stretching member is small and the contact area between the belt stretching member and the belt is small, the belt is less likely to lose heat to the belt stretching member, and the heating efficiency is improved and the warm-up time is shortened. be able to. In addition, since a tension member is applied to the belt tension member over the entire axial direction and a correction member that prevents bending is disposed, the pressing force of the belt tension member can be made uniform in the axial direction, such as gloss and fixing rate. Image quality can be improved.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図2および図3は本発明の定着装置の1実施形態を示し、図(A)は模式的断面図、図(B)は図(A)のB−B線で切断し矢印方向に見た断面図、図3は図2の撓み矯正部材の斜視図である。図中、1は加熱ローラ、1aはハロゲンランプ、1bはローラ芯金、1cは弾性層、2は加圧ローラ、2bは加圧ローラ芯金、2cは弾性層、3はベルト、4はベルト張架部材を示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 2 and 3 show an embodiment of the fixing device of the present invention, where FIG. (A) is a schematic cross-sectional view, and FIG. (B) is cut along line BB in FIG. Sectional drawing and FIG. 3 are perspective views of the deflection correcting member of FIG. In the figure, 1 is a heating roller, 1a is a halogen lamp, 1b is a roller core, 1c is an elastic layer, 2 is a pressure roller, 2b is a pressure roller core, 2c is an elastic layer, 3 is a belt, 4 is a belt The tension member is shown.
図2において、加熱ローラ1は、例えば加熱源として1050W、2本の柱状ハロゲンランプ1aを内蔵して図示A方向に回転可能にした加熱部材であり、外径25mm程度、肉厚0.7mm程度のパイプ材をローラ芯金1bとして内部に加熱源を配置し、その外周に厚み0.4mm程度の弾性層1cを被覆して形成した加熱側の回転移動体である。
In FIG. 2, a
加圧ローラ2は、加熱ローラ1に対向配置し押圧付勢して定着ニップを形成する加圧部材であり、例えば外径25mm程度、あるいは24.8mmと加熱ローラ1のローラ芯金1bより外径を小さくし、肉厚0.7mm程度のパイプ材をローラ芯金2bとして、その外周に加熱ローラ1の弾性層より薄く、厚み0.2〜0.3mm程度の弾性層2cを被覆して弾性層を形成することにより、加熱ローラ1の弾性層より硬質な表面とし図示B方向に回転する回転移動体である。硬質な表面を有する加圧ローラ2として、その表面が加熱ローラ1の弾性層より硬質のものは、ローラ芯金のままでも、またローラ芯金のままでなく表面に弾性層を有するものであってもよい。
The
ベルト3は、加熱ローラ1と加圧ローラ2との間に挟持されて加圧ローラ2とベルト張架部材4の外周に張架され移動可能になったエンドレスのベルトであり、0.03mm以上の厚みを有する。材質は、ポリイミドチューブやシリコン等の耐熱樹脂やゴム等でもよいが、ステンレス基材やニッケル電鋳管等からなる金属ベルトが好ましい。
The
ベルト張架部材4は、加熱ローラ1と加圧ローラ2のニップ部よりも転写材5の搬送方向上流側に配設されるとともに、例えば加圧ローラ2の回転軸を中心として加熱ローラ1の回転中心方向に揺動可能に配設されている。ベルト張架部材4は、転写材が定着ニップを非通過の状態において転写材が定着ニップに進入する初期位置でベルト3を加熱ローラ1の接線方向に張架する構成にしている。ベルト張架部材の材質としては、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PAI(ポリアミドイミド)、PI(ポリイミド)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)等の耐熱樹脂を用いることができるが、特にPPSが耐熱性、加工性に優れるため好ましい。
The
加圧ローラ2の両端の軸2aは、定着装置の本体フレーム7に軸受9を介して回動自在に支持されている。また、本実施形態のベルト張架部材4はローラであり、その両端の軸4aは、可動フレーム10に軸受11を介して回動自在に支持されている。本体フレーム7には、加圧ローラ2の軸方向にフランジ7aが形成されており、フランジ7aと可動フレーム10との間にテンションバネ12が配設されている。これによりベルト張架部材4を矢印T方向に付勢し、ベルト3にベルト張力を付与し、加圧ローラ2がB方向に回転するので、ベルト張架部材4には加熱ローラ1への押圧力Pを生じさせている。
The
ベルト張架部材4と加圧ローラ2との間で、ベルト張架部材4には撓み矯正部材13が当接するように配設されている。撓み矯正部材13の両端は矯正バネ14を介してフランジ7aに支持されている。撓み矯正部材13には、図3に詳細に示すように、ベルト張架部材4側にローラと同じ曲率を有する複数の支持部13aが突出するように形成されている。この突出する支持部13aの高さは、端部から中央部に向かうに従い高くなるようにしている。
Between the
撓み矯正部材13の材質は、鉄、アルミ、ステンレス等の金属や合金、セラミック等の剛性を有する材料を用いることができるが、ここでは軽量かつ剛性のあるアルミを用いた支持部13aの先端部、すなわちベルト張架部材4との接触部には、POM(ポリアセタール)、PA(ポリアミド)、PAI(ポリアミドイミド)、PPS、PFA、PTFE等のフッ素樹脂等を用いることができるが、特に摺動性に優れるPTFEが好ましい。
The material of the
これにより、ベルト張架部材4にテンション力を軸方向全体にわたって付与し撓みを防止することができ、ベルト張架部材4の押圧力Pを軸方向で均一にすることができグロスや定着率などの画質を向上させることができる。また、撓み矯正部材13とベルト張架部材4の接触面積が小さいため、ベルト張架部材4から撓み矯正部材13への熱に逃げを極力小さくすることができ、加熱効率が向上してウオームアップ時間を短縮することができる。また、突出する支持部13aの高さを、端部から中央部に向かうに従い高くなるようにしているので、撓み矯正部材13が撓んだ状態でもベルト張架部材4の押圧力を軸方向で均一にすることができる。また、支持部13aの先端部が摺動性が高い樹脂材料で構成されているため、ベルト張架部材4と撓み矯正部材13との間の摩擦抵抗が小さくなって駆動トルクを軽減することができ、小型、低出力のモータを使用することができるので、装置の小型化・低コスト化を実現することができる。
As a result, a tension force can be applied to the
本実施形態の定着装置では、加圧ローラ2とベルト張架部材4との協動によりベルト3に張力を付与してベルト3を張架すると共に、ベルト3を加熱ローラ1に巻き付け定着ニップNを形成して、この定着ニップNに未定着トナー像を形成した転写材を通過させて定着する構造になっている。加熱ローラ1と加圧ローラ2の圧接力は10kg以下、ニップ幅は全体として10mm程度で構成すると共に、図示矢印方向に回転可能にしている。
In the fixing device of this embodiment, the
本実施形態においては、加熱ローラ1の内部に2本の加熱源1aを内蔵しており、このハロゲンランプの発熱エレメントを異なった配置に構成して選択的に点灯すると、後述するベルト3が加熱ローラ1に巻き付いた定着ニップ部位とベルト張架部材4が加熱ローラ1に摺動する部位のような、また、幅の広い転写材と幅の狭い転写材とのように異なった条件下での温度コントロールを容易に行うことができる。
In the present embodiment, two
本来、定着ニップに未定着トナー像を形成した転写材を通過させて定着すると、転写材は、加熱ローラ1の外周に沿って変形するカール習性が付与されて加熱ローラ1側に巻き付きやすくなるものである。本実施形態によれば、加熱ローラ1および加圧ローラ2の外径を25mm程度の小径に構成しているため、定着後の転写材が加熱ローラ1またはベルト3に巻き付くこともなく、転写材を強制的に剥がすための剥離爪や剥離板などの手段を不要にしている。
Originally, when a transfer material on which an unfixed toner image is formed is passed through the fixing nip and fixed, the transfer material is imparted with a curling behavior that deforms along the outer periphery of the
また、加圧ローラ2において、軸方向端部の外径が中央部より大きい逆クラウン形状になっていると、中央に比べて端部の周速が速くなるため、転写材が加熱ローラ1と加圧ローラ2との間に形成されるニップ部Nを通過する際に、両端方向に引っ張る力が作用し、しわの発生を防止することができる。
Further, in the
さらに、加熱ローラ1の表面に被覆した弾性層に比べて硬質な表面を有する加圧ローラ2を加熱ローラ1に対向配置して押圧付勢すると、加熱ローラ1の弾性層が弾性変形して凹状の定着ニップが形成される。加熱ローラ1が凹状の定着ニップが形成されると、転写材上に形成した未定着トナー像を定着し定着ニップを通過した転写材に対し、自らの復帰力(通称これを転写材の腰と称す)と、加熱ローラ1の表面に被覆した弾性層よりも硬質な加圧ローラ2の押圧によって、加熱ローラ1の弾性層を転写材を加熱ローラ1から離れる方向に弾性変形させ、定着ニップの出口で加熱ローラ1とは反対側にカール習性を付与することができる。
Furthermore, when the
しかも、加圧ローラ2と加熱ローラ1の硬質度バランスと押圧力によって、ベルト3の移動方向に関して、転写材に付与されるカール習性の程度を、加熱ローラ1に巻き付くことなく加熱ローラ1から離れる方向に容易に調整可能である。これらにより、定着後の転写材は、加熱ローラ1、ベルト3に巻き付くことなく、強制的に剥がすための剥離手段をなくすことができ、極めて安定した画像定着が可能となる。さらに、加熱ローラ1の弾性層1cの表層に約30μmのPFA(ペルオキシ−アルコキシ−フッソ樹脂)層を設ければ、その分だけ剛性が向上すると共に、転写材5、トナーの剥離性をよくすることができる。
In addition, the degree of curl behavior imparted to the transfer material with respect to the moving direction of the
ベルト3は、対向する加熱ローラ1の表層に対する影響や転写材への両面定着時にトナー像面と接触する影響などを考慮すると、例えばPFAやシリコンなどのゴム質材を表層とするのもよい。ウォーミングアップにより加熱ローラ1が所定の温度まで加熱されると、それに伴ってベルト3、加圧ローラ2、ベルト張架部材4も所定の温度に上昇して蓄熱される。熱伝導率の高い部材をベルト3、加圧ローラ2、ベルト張架部材4に用いると、転写材5上のトナー像の定着により、ベルト3が定着ニップで転写材に奪われた熱を加圧ローラ2、ベルト張架部材4からベルト3に効率よく戻すことができるので、特に、連続して複数枚の転写材を通し定着を行う場合にベルト3の温度低下を抑えることができる。
In consideration of the influence on the surface layer of the
転写材が定着ニップNに進入する初期位置で定着圧力が大きいと転写材の進入がスムーズに行われなくて、転写材先端が折れた状態で定着される場合があるが、ベルト3をベルト張架部材4により転写材の搬送方向上流側で加熱ローラ1の接線方向に張架する構成にすると、転写材の進入がスムーズに成される導入口部が形成でき、安定した転写材の進入を可能にする。また、転写材が定着ニップNから排出する終了位置で定着圧力が大きいと、転写材が進入して定着ニップで加熱されてから終了位置で最後に大きい定着圧力が加えられるので、安定した定着が実現できると共に、加熱ローラ1側が凹状になり曲率が大きくなるため、転写材が加熱ローラ1に巻き付きにくく、加熱ローラ1から剥離しやすくなる。
If the fixing pressure is large at the initial position where the transfer material enters the fixing nip N, the transfer material may not enter smoothly and may be fixed with the transfer material tip broken. When the construction is made such that the
ベルト張架部材4が、非通紙時には加熱ローラ1を押圧せず、通紙時にのみ加熱ローラ1を押圧する構造にすると、非通紙時にはベルト3とベルト張架部材4との間にギャップが形成され、そのギャップが断熱層となって加熱ローラ1からベルト3を介して奪い取る熱量を小さくすることができるため、ウォーミングアップ時間を短縮することができる。そして、転写材が定着ニップを通過する時、ベルト3とベルト張架部材4との間のギャップがなくなり、転写材5が定着ニップ部においてベルト3に押圧され、加熱ローラ1に押圧されることにより、安定した定着が可能になる。このとき、押圧力を所望の圧力に調整すると、適正な定着を達成することができる。
If the
次に、図4ないし図7により本発明の定着装置の他の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、前記実施形態と同一の構成については同一番号を付して説明を省略する。図4は図2(B)と同様の断面図であり、本実施形態においては、テンションバネ12をフランジ7aと撓み矯正部材13との間に装着し、一つのテンションバネ12により撓み矯正部材13とベルト張架部材4にテンションを付与するようにしている。
Next, another embodiment of the fixing device of the present invention will be described with reference to FIGS. In the following description, the same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. 4 is a cross-sectional view similar to FIG. 2B. In the present embodiment, the
図5(A)は模式的断面図、図5(B)は撓み矯正部材の斜視図である。図3の実施形態においては撓み矯正部材13の支持部13aをベルト張架部材4であるローラの回転方向に形成しているが、本実施形態においては、撓み矯正部材13の支持部13aをベルト張架部材4であるローラの回転方向と直角方向に形成している
FIG. 5A is a schematic cross-sectional view, and FIG. 5B is a perspective view of a deflection correcting member. In the embodiment of FIG. 3, the
図6(A)は模式的断面図、図6(B)は撓み矯正部材の斜視図である。本実施形態においては、撓み矯正部材13の支持部13aとは反対側の面に、複数のベルトガイド部13bをベルト搬送方向に平行に形成し、ベルト3が部分的にベルトガイド部13bに接触するようにしている。
6A is a schematic cross-sectional view, and FIG. 6B is a perspective view of a deflection correcting member. In the present embodiment, a plurality of
図7は模式的断面図である。本実施形態においては、ベルト張架部材4を断面C字刑形の固定部材とし、C字状の凹部に撓み矯正部材13を嵌合させるようにしている。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view. In the present embodiment, the
1…加熱ローラ、2…加圧ローラ、3…ベルト、4…ベルト張架部材
13…撓み矯正部材、13a…支持部
DESCRIPTION OF
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JP2004255337A JP2006071976A (en) | 2004-09-02 | 2004-09-02 | Fixing device |
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JP2004255337A JP2006071976A (en) | 2004-09-02 | 2004-09-02 | Fixing device |
Publications (1)
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JP2004255337A Pending JP2006071976A (en) | 2004-09-02 | 2004-09-02 | Fixing device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009186639A (en) * | 2008-02-05 | 2009-08-20 | Konica Minolta Business Technologies Inc | Image forming method |
CN103034101A (en) * | 2011-10-06 | 2013-04-10 | 夏普株式会社 | Fusing device and image forming apparatus |
-
2004
- 2004-09-02 JP JP2004255337A patent/JP2006071976A/en active Pending
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