JP2006133323A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばレーザープリンターやレザーファックス、デジタル複写機等の電子写真方式の画像形成装置に内蔵される定着装置、およびその定着装置が備えられた画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing device built in an electrophotographic image forming apparatus such as a laser printer, a leather fax machine, or a digital copying machine, and an image forming apparatus provided with the fixing device.
電子写真方式の画像形成装置では、感光体ドラム上をほぼ一様に帯電させた後、当該感光体ドラムをレーザースキャニングユニット等により露光して画像信号に応じた静電潜像を形成し、その後、現像器により帯電されたトナーを前記感光体ドラム上に供給して顕像化し、そのトナー像をシート(記録体)に転写する。シートに転写されたトナー像は、シート上に担持されているだけであって固定されていないため、画像形成装置に備えられた定着装置によりトナー像を加熱するとともに加圧し、トナー像を熱溶融定着させてシート上に固定された画像を形成する。 In an electrophotographic image forming apparatus, the surface of a photosensitive drum is charged almost uniformly, and then the photosensitive drum is exposed by a laser scanning unit or the like to form an electrostatic latent image corresponding to an image signal. Then, the toner charged by the developing device is supplied onto the photosensitive drum to be visualized, and the toner image is transferred to a sheet (recording body). Since the toner image transferred to the sheet is only carried on the sheet and is not fixed, the toner image is heated and pressurized by a fixing device provided in the image forming apparatus, and the toner image is thermally melted. The image is fixed and fixed on the sheet.
従来の定着装置は、筒状の金属製ヒートローラー(伝熱部材)と、ヒートローラーに圧接されたプレスローラー(加圧部材)と、ヒートローラー内に挿装されて輻射熱によってヒートローラーを加熱するハロゲンランプ(熱源)とを基本構成としている。この定着装置(2ローラー方式)によれば、ヒートローラーとプレスローラーとが互いに圧接されて形成された定着ニップ部に、トナー像を担持するシートを挟持搬送させることで、シート状のトナー像が、ヒートローラーの熱によって加熱されるとともに、ヒートローラーとプレスローラーとの圧接によって、シートに定着される。 A conventional fixing device is a cylindrical metal heat roller (heat transfer member), a press roller (pressure member) pressed against the heat roller, and is inserted into the heat roller to heat the heat roller by radiant heat. The basic structure is a halogen lamp (heat source). According to this fixing device (two-roller system), a sheet-like toner image is formed by nipping and transporting a sheet carrying a toner image to a fixing nip formed by press-contacting a heat roller and a press roller. In addition to being heated by the heat of the heat roller, it is fixed to the sheet by pressure contact between the heat roller and the press roller.
従来の定着装置では、常温状態のヒートローラーを、トナーが溶融される160℃〜200℃程度の定着温度まで加熱するには、相当の時間がかかる。よって、従来の定着装置では、電源を入れたときから実際にプリントを開始するまでには、相当長いウォームアップタイムが必要である。また、プリント待機時からのプリント開始までの時間を短くするため、定着装置の温度を常に高温に保つ必要があるが、定着装置の温度を高温に保つにはハロゲンランプで常に加熱する必要があり、消費電力が増大する。 In the conventional fixing device, it takes a considerable amount of time to heat the heat roller in a normal temperature state to a fixing temperature of about 160 ° C. to 200 ° C. at which the toner is melted. Therefore, in the conventional fixing device, a considerably long warm-up time is required from when the power is turned on until when printing is actually started. Also, in order to shorten the time from printing standby to the start of printing, it is necessary to keep the temperature of the fixing device at a high temperature. To keep the temperature of the fixing device at a high temperature, it is necessary to always heat with a halogen lamp. , Power consumption increases.
上記した従来の定着装置に鑑み、近年、ウォームアップタイムを短縮するとともに消費電力の低減を図った定着装置が多々提案されている。 In view of the above-described conventional fixing devices, in recent years, many fixing devices have been proposed that reduce the warm-up time and reduce power consumption.
例えば、磁束により電流を誘導させて発熱させる電磁誘導加熱方式の定着装置がある。電磁誘導加熱方式の定着装置は、円筒状または断面半円弧状のホルダーと、ホルダーに外嵌され、且つ導電層および抵抗体層が積層されてなる円筒状のフィルムと、ホルダーの内部に設けられた励磁コイルおよび磁性コアからなる磁場発生手段と、フィルムの外周面に圧接されて定着ニップ部を形成するプレスローラーとを基本構成としている。上記した電磁誘導加熱方式の定着装置によれば、磁場発生手段により発生する磁束によって渦電流が発生し、この渦電流により導電層にジュール熱が発生し、このジュール熱によって定着ニップ部の温度が上昇する。このように、IH方式によって定着ニップ部が定着温度まで加熱されるため、定着ニップ部の温度を短時間で定着温度まで上昇させることができ、ウォームアップタイムを短縮することができる。また、フィルムはヒートローラーに比べ低熱容量なため、消費電力を低減させることができる(例えば、特許文献1参照。)。しかし、磁場発生手段を備える必要があるため、2ローラー方式の定着装置に比べて部品コストが高くなるという問題がある。また、フィルム内周面がホルダー等に対して摺動されるため、摺動部分の磨耗によってフィルムの寿命が限られるとともに材料の選択も狭められるという問題がある。 For example, there is an electromagnetic induction heating type fixing device that induces current by magnetic flux to generate heat. An electromagnetic induction heating type fixing device is provided in a holder having a cylindrical shape or a semicircular arc section, a cylindrical film that is externally fitted to the holder and in which a conductive layer and a resistor layer are laminated, and an inside of the holder. A magnetic field generating means comprising an exciting coil and a magnetic core, and a press roller that is pressed against the outer peripheral surface of the film to form a fixing nip portion are basically constructed. According to the above-described electromagnetic induction heating type fixing device, eddy current is generated by the magnetic flux generated by the magnetic field generating means, and Joule heat is generated in the conductive layer by this eddy current, and the temperature of the fixing nip portion is caused by this Joule heat. To rise. Thus, since the fixing nip portion is heated to the fixing temperature by the IH method, the temperature of the fixing nip portion can be raised to the fixing temperature in a short time, and the warm-up time can be shortened. Moreover, since a film has a low heat capacity compared with a heat roller, power consumption can be reduced (for example, refer patent document 1). However, since it is necessary to provide a magnetic field generating means, there is a problem that the component cost is higher than that of a two-roller type fixing device. Further, since the inner peripheral surface of the film is slid with respect to the holder or the like, there is a problem that the life of the film is limited by the wear of the sliding portion and the selection of the material is narrowed.
また、上記した2ローラー方式の定着装置に備えられたプレスローラーをチューブ状のプレスベルトに置き換え、このプレスベルトの一部をその内方からヒートローラーに向けて押圧して定着ニップ部を形成するプレスベルト押圧方式の定着方式がある。このプレスベルト押圧方式の定着装置は、ハロゲンランプ等の熱源によって加熱されるとともに軸回転するヒートローラーと、ヒートローラーに当接して従動される無端状のプレスベルトと、プレスベルトをその内方からヒートローラーに向けて面で押圧する押圧部材とを基本構成としている。このような構成からなるプレスベルト押圧方式の定着装置によれば、面で押圧されたプレスベルトがヒートローラーに圧接されて定着ニップ部を形成しているため、広い定着ニップ部が形成され、これによって、ウォームアップタイムを短縮するとともに消費電力を低減させることができ、且つ、部品コストは電磁誘導加熱方式の定着装置に比べて軽減することができる(例えば、特許文献2参照。)。しかし、プレスベルトの内周面が、押圧部材によって面で押圧されて摺動されるため、摺動部分の磨耗によってプレスベルトや押圧部材の寿命が限られるとともに材料の選択も狭められるという問題が解決できない。 Further, the press roller provided in the above-described two-roller type fixing device is replaced with a tube-shaped press belt, and a part of this press belt is pressed from the inside toward the heat roller to form a fixing nip portion. There is a press belt pressing type fixing method. This press belt pressing type fixing device includes a heat roller that is heated by a heat source such as a halogen lamp and rotates axially, an endless press belt that is driven in contact with the heat roller, and a press belt from the inside. A pressing member that presses with a surface toward the heat roller is a basic configuration. According to the press belt pressing type fixing device having such a configuration, since the press belt pressed on the surface is pressed against the heat roller to form the fixing nip portion, a wide fixing nip portion is formed. Thus, the warm-up time can be shortened and the power consumption can be reduced, and the component cost can be reduced as compared with the electromagnetic induction heating type fixing device (see, for example, Patent Document 2). However, since the inner peripheral surface of the press belt is slid by being pressed by the pressing member, the life of the press belt and the pressing member is limited by the wear of the sliding portion, and the selection of the material is narrowed. It cannot be solved.
また、上記した2ローラー方式の定着装置に備えられたヒートローラーを、周方向に移動自在のヒートベルトを用いたヒートベルトユニットに置き換え、ヒートベルトとプレスローラーとを圧接させることで定着ニップ部を形成するヒートベルト方式の定着装置がある。このヒートベルト方式の定着装置は、支持ローラーおよび円筒状の加熱ローラーに無端状のヒートベルトを巻回してなるヒートベルトユニットと、支持ローラーおよび加熱ローラーの間に掛け渡されたヒートベルトの掛渡部に圧接された円筒状のプレスローラーと、加熱ローラー内やプレスローラー内に内蔵されたハロゲンランプとを基本構成としている。このような構成からなるヒートベルト方式の定着装置によれば、広い定着ニップ部が形成されるため、ウォームアップタイムを短縮するとともに消費電力を低減させることができ、且つ、摺動する部分もないため、部材が磨耗することもなく、材料選択の余地も広げられる。また、部品コストも電磁誘導加熱方式の定着装置に比べて軽減することができる(例えば、特許文献3参照。)。
しかしながら、上記した従来のヒートベルト方式の定着装置では、支持ローラーおよび加熱ローラーによってヒートベルトを張架させており、ヒートベルトは張力が作用した状態で掛け渡されているため、ヒートベルトを回転させていると、各ローラーの寸法精度や組付け精度の誤差およびヒートベルト周長の幅方向のばらつきなどにより、ヒートベルトが支持ローラーや加熱ローラーの軸方向に移動し、一方側に寄っていくという問題が存在する。 However, in the above-described conventional heat belt type fixing device, the heat belt is stretched by the support roller and the heating roller, and the heat belt is stretched in a state where the tension is applied, so the heat belt is rotated. The heat belt moves in the axial direction of the support roller and heating roller due to errors in the dimensional accuracy and assembly accuracy of each roller and the variation in the width direction of the heat belt circumference, and approaches one side. There is a problem.
本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、ウォームアップタイムを短縮するとともに消費電力の低減を図りつつ、且つベルトの片寄りを低減することができるとともに、確実にトナー像をシートに定着することができる定着装置および画像形成装置を提供することを目的としている。 In the present invention, the above-described conventional problems are taken into consideration, and it is possible to reduce the deviation of the belt while shortening the warm-up time and reducing the power consumption, and to reliably generate the toner image. It is an object of the present invention to provide a fixing device and an image forming apparatus capable of fixing on a sheet.
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。 In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
請求項1に係る発明は、少なくとも2つの支持部材と、各支持部材に巻回されて周方向に移動可能に支持された無端状のベルトと、該ベルトを加熱する熱源と、前記ベルトに圧接される加圧部材とが備えられ、前記ベルトと前記加圧部材との間に形成される定着ニップ部に、トナー像が静電気的に担持された記録体を通過させることで、前記トナー像を前記記録体に加熱融着させる定着装置において、前記支持部材と前記加圧部材とは、前記記録体搬送方向の上流側および下流側でそれぞれ圧接され、前記各支持部材の間に掛け渡された前記ベルトの掛渡部のうちの一方の掛渡部は、両端が前記支持部材と前記加圧部材とに狭持されて引張状態で掛け渡され、他方の掛渡部は、無張力状態で掛け渡され、前記一方の掛渡部の外側に前記加圧部材が接触して前記定着ニップ部を形成し、前記加圧部材に圧接されている前記各支持部材は、前記記録体搬送方向の上流側および下流側でそれぞれ異なる押圧力で圧接されていることを特徴としている。
The invention according to
請求項2に係る発明は、請求項1記載の定着装置において、下流側の前記支持部材と前記加圧部材との押圧力は、上流側の前記支持部材と前記加圧部材との押圧力よりも大きいことを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the fixing device according to the first aspect, the pressing force between the downstream support member and the pressure member is greater than the pressing force between the upstream support member and the pressure member. It is also characterized by being large.
請求項3に係る発明は、記録体にトナー像を静電気的に転写させる画像形成手段が備えられている画像形成装置において、請求項1または2記載の定着装置が備えられていることを特徴としている。 According to a third aspect of the invention, there is provided an image forming apparatus provided with an image forming means for electrostatically transferring a toner image onto a recording medium, wherein the fixing device according to the first or second aspect is provided. Yes.
本発明の請求項1に係る発明によれば、少なくとも2つの支持部材に加圧部材が、記録体搬送方向の上流側および下流側でそれぞれ異なる押圧力で圧接されるとともに、少なくとも2つの支持部材間に掛け渡されているベルトの引張状態とされる掛渡部に加圧部材が圧接されることで、広い定着ニップ部が形成される。これによって、定着時間が長くなり、充分な定着性を得ることができ、また、加熱されるベルトが低熱容量であるため、ウォームアップタイムを短縮するとともに、消費電力の低減を図ることができる。しかも、この定着ニップ部は、その上流側と下流側とがそれぞれ支持部材と加圧部材とに圧接状態とされているので、ベルトの振れ等の影響を受けることがなく、その長さの範囲及びその間の圧接力を確実に保持することができる。また、上流側と下流側でそれぞれ異なる押圧力で圧接されることにより、定着ニップ部に圧力勾配を付与することができ、これにより、トナー像をより確実にシートに定着させることができる。さらに、加圧部材が接触しない掛渡部は無張力状態で掛け渡されているため、無張力状態の掛渡部のところで、ベルト自体の歪みや支持部材の断面形状の歪み等によるベルトの動きを吸収することができ、ベルトが支持部材の軸方向に移動することを低減することができる。また、本発明は、高価な部品等を使わずに構成されているため、経済的にも有利な効果を有する。 According to the first aspect of the present invention, the pressure member is brought into pressure contact with the at least two support members with different pressing forces on the upstream side and the downstream side in the recording material transport direction, and at least two support members. A wide fixing nip portion is formed by pressurizing the pressing member to the tensioning portion of the belt that is stretched between them. As a result, the fixing time becomes longer and sufficient fixing properties can be obtained. Further, since the heated belt has a low heat capacity, the warm-up time can be shortened and the power consumption can be reduced. In addition, since the upstream side and the downstream side of the fixing nip portion are in pressure contact with the support member and the pressure member, respectively, the length of the fixing nip portion is not affected by the vibration of the belt. And the pressure contact force between them can be held reliably. In addition, pressure contact between the upstream side and the downstream side with different pressing forces can impart a pressure gradient to the fixing nip portion, whereby the toner image can be more reliably fixed to the sheet. In addition, since the span where the pressure member does not come in contact is stretched in a non-tension state, the belt movement due to the strain of the belt itself or the cross-sectional shape of the support member is absorbed at the stretch portion in the non-tension state. It is possible to reduce the movement of the belt in the axial direction of the support member. In addition, since the present invention is configured without using expensive parts or the like, it has an economically advantageous effect.
請求項2に係る発明によれば、加圧部材に圧接される下流側の支持部材の押圧力を、加圧部材に圧接される上流側の支持部材の押圧力よりも大きくすることにより、定着ニップ部に上流側から下流側に向かって圧接力が大きくなる圧力勾配を付与することができ、定着ニップ部の最後の方でより強く圧接することができる。これによって、定着ニップ部内をシートが搬送される際に徐々に溶融されるトナー像を、定着ニップ部の上流側から下流側に向かって大きくなり、最後の方でより強くなる圧接力によって定着させることができるため、確実にトナー像をシートに定着させることができる。 According to the second aspect of the invention, the pressing force of the downstream support member pressed against the pressure member is made larger than the pressing force of the upstream support member pressed against the pressure member. A pressure gradient in which the pressure contact force increases from the upstream side to the downstream side can be applied to the nip portion, and the pressure can be more strongly pressed toward the end of the fixing nip portion. As a result, the toner image that is gradually melted when the sheet is conveyed through the fixing nip portion is enlarged by the pressure contact force that increases from the upstream side to the downstream side of the fixing nip portion and becomes stronger at the end. Therefore, the toner image can be reliably fixed on the sheet.
請求項3に係る発明によれば、ウォームアップタイムが短縮されるとともに消費電力が低減され、且つベルトの片寄りが低減され、さらに低コストの部品で構成された定着装置が備えられていることによって、ウォームアップタイムが短縮され、消費電力が低減され、低コスト且つ機械的不具合が生じ難い画像形成装置を提供することができる。 According to the third aspect of the present invention, the fixing device is provided with a low-cost component that reduces the warm-up time, reduces the power consumption, and reduces the deviation of the belt. As a result, it is possible to provide an image forming apparatus in which the warm-up time is shortened, the power consumption is reduced, the cost is low, and mechanical problems are hardly caused.
以下、本発明に係る定着装置および画像形成装置の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図1は、画像形成装置1の主要部の概略構成を示す模式図である。
Embodiments of a fixing device and an image forming apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a main part of the
図1に示すように、本実施形態による画像形成装置1には、搬送ユニット2と、搬送ユニット2上に配設されて紙等のシート(記録体)Xにトナー像を静電気的に転写させる複数の画像形成ユニット(画像形成手段)3M、3Y、3C、3BKと、トナー像を担持するシートXを挟持搬送しつつ、トナー像をシートXに溶融加圧固定(定着)させる定着器(定着装置)4とが備えられている。
As shown in FIG. 1, in the
予め、画像形成ユニット3M、3Y、3C、3BKについて説明しておく。
画像形成ユニット3M、3Y、3C、3BKは、感光体ドラム(像担持体)6を帯電させ、帯電された感光体ドラム6表面上にレーザー光11を走査させて露光を行い、露光によって形成された潜像の現像を行い、現像によって形成された顕像(トナー像)を後述する転写ベルト10によって搬送されたシートXに転写するものである。複数ある画像形成ユニット3M、3Y、3C、3BKは、ここでは、後述する転写ベルト10に沿ってその移送方向に順に配置されるものであり、転写ベルト10の移送方向を基準に、最上流側からそれぞれマゼンタ、イエロー、シアン、ブラック各色のトナー像を形成するものである。画像形成ユニット3M、3Y、3C、3BKには、感光体ドラム6、露光装置(露光手段)7、現像器(現像手段)8、帯電ローラー9およびクリーニング手段19がそれぞれ備えられている。
The
The
感光体ドラム6は像担持体の一例であり、図1に示す矢印方向に軸回転するものであり、露光装置7からのレーザー光11が照射されて表面に潜像を形成するものである。
露光装置7は、微小スポットに結像されたレーザー光11を、感光体ドラム6上の露光位置において、感光体ドラム6の回転軸に平行な直線上を一定方向に走査させるものである。
The
The exposure device 7 scans the
現像器8は、潜像を現像して顕像を形成するものであって、所定の色を有する粉体のトナーを摩擦帯電させて、負電荷を帯びさせ、露光により非露光部分と比較し現像電位に対して正電位とされた感光体ドラム6の露光部分にトナーを供給して、トナーを感光体ドラム6の表面に付着させるものである。現像器8内には、トナーと、トナーを撹拌して帯電させる撹拌器12dと、帯電したトナーを現像ローラー12a側に搬送する供給ローラー12cと、供給ローラー12cで供給されたトナーをその帯電電荷によるクーロン力で表面に付着させ、感光体ドラム6近傍に搬送する現像ローラー12aと、現像ローラー12a上でトナーの層厚を一定厚さに規制するための現像ブレード12bとが設けられている。
The developing device 8 develops a latent image to form a visible image, and triboelectrically charges a powdered toner having a predetermined color to be negatively charged, and compares it with a non-exposed portion by exposure. Toner is supplied to the surface of the
クリーニング手段19は、感光体ドラム6に当接して感光体ドラム6表面のトナーを除去する感光体ドラムクリーニングローラー19aと、クリーニングローラー19aの近傍に配置され該クリーニングローラー19aによって除去されたトナーを収集する図示せぬ箱体とから構成される。
The
帯電ローラー9は、画像形成時に感光体ドラム6の表面電位を所定電位とするためのもので、金属軸に導電性を付与した弾性体によりローラー部が構成され、感光体ドラムクリーニングローラー19aの下流側の帯電位置で感光体ドラム6と当接する。そして、図示せぬ軸受けをバネなどの付勢手段により押圧することにより、帯電ローラー9が感光体ドラム6に対して周方向に所定幅で当接するニップ部が形成され、帯電ローラー9に直流電圧が印加されたとき、感光体ドラム6表面を所定電位に帯電できるようになっている。また、帯電ローラー9には、帯電ローラークリーニングローラー20が当接されており、帯電ローラー9表面の汚れを除去するようになっている。
The charging roller 9 is for setting the surface potential of the
次に、搬送ユニット2について説明する。
搬送ユニット2には、内周部に配設された従動ローラー13b、13cおよびテンションローラー14により一方向に循環移動される無端状の転写ベルト10と、駆動ローラー13aと、転写ベルト10を感光体ドラム6に転写位置で当接されるように保持される転写ローラー16aと、転写ベルト10にクリーニングブレードを当接して転写ベルト10表面の付着物をかき落とし、かき落された付着物を回収するスペースを備えるベルトクリーニングユニット17とが備えられている。
Next, the transport unit 2 will be described.
The transport unit 2 includes an
転写ベルト10の材質は、シートXを挟んで感光体ドラム6と対向したとき、裏面に当接する転写ローラー16aに印加された転写電圧により感光体ドラム6上のトナーを吸引できるようにした例えば誘電体シートが用いられる。また、転写ベルト10は光を反射させる光反射特性を有するものである。
The material of the
転写ローラー16aは、例えば、金属製の回転軸に導電性または半導電性の合成ゴムなどでローラー部が形成されており、その回転軸には転写用高圧電源(図示省略)が接続され、ローラー部の表面電位が制御されるようになっている。
ここで、転写ローラー16aと、そのローラー部の表面電位を制御する制御部16とにより、画像形成ユニット3M、3Y、3C、3BKによって形成されるトナー像を、転写ベルト10によって搬送されるシートXに静電気的に転写する転写ユニット18が構成される。
The
Here, the toner image formed by the
次に、定着器4について説明する。
図2は定着器4の構成を表す概略図である。図2に示すように、定着器4には、複数(図では2つ)の支持部材21と、2つの支持部材21に巻回されて周方向に移動可能に支持された無端状(筒状)の定着ベルト(ベルト)22と、支持部材21とともに定着ベルト22の内部に配置され、定着ベルト22を内方から加熱する熱源23と、各支持部材21に圧接されることにより、その間の定着ベルト22に圧接される加圧部材24とが備えられている。
Next, the fixing
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the fixing
2つの支持部材21は、それぞれ一方向に軸回転可能な円柱形状の部材であり、筒状の定着ベルト22の内部に配され、後述の加圧部材24の、シートXの搬送方向(加圧部材24の回転方向)の上流側(図では右側)と下流側(図では左側)に、定着ベルト22を介しつつ圧接されている。このとき、下流側に配される支持部材21の押圧力P1は、上流側に配される支持部材21の押圧力P2よりも大きく設定されている。ここで、下流側の支持部材21は、図示せぬ駆動機構によって軸回転する駆動ローラー25である。他方、上流側の支持部材21は、回転抵抗を持ち、この支持部材21が圧接して摩擦接触した定着ベルト22に周方向移動に対する抵抗を与えるガイドローラー26である。
Each of the two
定着ベルト22は、長手方向がシートXの幅よりも長く、外力を受けていない状態で略円筒形状の薄肉の部材である。また、定着ベルト22は、数十ミクロンから150ミクロン程度の厚さの金属若しくは耐熱樹脂フィルムからなる基層の外周に、数百ミクロン程度の厚さのシリコン等の耐熱ゴムからなる弾性層を積層させ、さらにその弾性層の表面に数十ミクロン程度の厚さの耐熱性に優れたフッ素樹脂やフッ素樹脂の変成体(ポリテトラフルオロエチレン等)等からなるトナー離型層を積層させたものである。
The fixing
この定着ベルト22は、内部に配された駆動ローラー25とガイドローラー26が加圧部材24に圧接されることで、駆動ローラー25と加圧部材24との間及びガイドローラー26と加圧部材24との間で、それぞれ挟持されつつ支持されている。これにより、定着ベルト22は、内側面が駆動ローラー25とガイドローラー26に圧接され、摩擦接触されており、軸方向に回転する駆動ローラー25に従動して周方向に移動可能とされている。
この構成において、駆動ローラー25を回転駆動することにより、駆動ローラー25とガイドローラー26との間に掛け渡された定着ベルト22の掛渡部27、28のうち、加圧部材24側の一方(図2において下側)の掛渡部27は、両端が駆動ローラー25と加圧部材24との間及びガイドローラー26と加圧部材24との間で挟持されて、その間で張力が持たされた引張状態で掛け渡され、他方(図2において上側)の掛渡部28は、張力がない無張力状態で掛け渡されることとなる。
The fixing
In this configuration, by rotating the
熱源23は、例えばハロゲンランプ等であり、熱を発する本体部が定着ベルト22の内側に配置され、その本体部からの輻射熱によって定着ベルト22を加熱する部材である。熱源23は、定着ベルト22の引張状態とされる掛渡部27の外側が加圧部材24と接触して形成される定着ニップ部29の近傍に本体部が配置されるように設けられている。
The
加圧部材24は、一方向に軸回転可能な円柱形状の部材であり、金属製の芯材24aにシリコンゴム等の耐熱弾性層24bが巻き付けられた構成からなる。加圧部材24は、駆動ローラー25とガイドローラー26によって両端が挟持された引張状態の掛渡部27が圧接された状態とされており、掛渡部27の外側と加圧部材24との間が定着ニップ部29とされている。ここで、定着ニップ部29には、引張状態の掛渡部27に作用する張力に応じて法線方向の圧接力が作用する。駆動ローラー25の押圧力P1がガイドローラー26の押圧力P2よりも大きい状態で掛渡部27が挟持されているため、加圧部材24と掛渡部27との圧接力は、ガイドローラー26側から駆動ローラー25側に向かって大きくなる圧力勾配が生じている。これにより、定着ニップ部29を通過するシートXに担持されたトナー像は、駆動ローラー25側に搬送されるにつれ大きな圧接力で加圧され、駆動ローラー25の部分でより強く加圧される。また、定着ベルト22外周面に圧接されて摩擦接触された加圧部材24は、周方向に移動する定着ベルト22に従動して軸回転される。
The
上記した構成からなる画像形成装置1の動作について説明する。画像形成装置1の全体的な動作は、周知のカラープリンター等の動作と共通するため適宜説明を省略し、定着器4の動作を中心に説明する。
The operation of the
まず、画像形成装置1が操作された時点で熱源23を作動させて加熱を開始するウォームアップ工程を行う。具体的には、定着器4の温度が所定の定着温度に達するまで加熱を行う。このとき、図示せぬ駆動機構によって駆動ローラー25を軸回転させるとともに、定着ベルト22を駆動ローラー25の回転に従動させて周方向に移動させる。また、定着ベルト22が移動すると、ガイドローラー26および加圧部材24がそれぞれ従動して軸回転する。なお、定着器4からの放熱によって画像形成装置1内の温度が上昇するため、図示せぬファンによって定着器4の周囲に強制対流を発生させて画像形成装置1内部を冷却する。
First, when the
次に、定着器4の温度が所定の定着温度に達した時点で、画像形成ユニット3M、3Y、3C、3BKによって、転写ベルト10により搬送されたシートXに画像を形成する工程を行う。具体的には、偏向されたレーザー光11を照射し、帯電ローラー9によって帯電された感光体ドラム6表面にレーザー光11を走査させて潜像を形成し、該潜像を現像器8によって現像してトナー像を形成し、感光体ドラム6表面に形成されたトナー像を転写ベルト10によって搬送されたシートXに転写する。
Next, when the temperature of the fixing
次に、トナー像を担持したシートXを定着器4に搬送し、定着ベルト22と加圧部材24とでシートXを挟持搬送しつつトナー像をシートXに溶融定着させる工程を行う。具体的には、ガイドローラー26によって加圧部材24と定着ベルト22が圧接された定着ニップ部29の起点(図2において定着ニップ部29右側)から、定着ベルト22の周方向の移動とともに、トナー像を担持したシートXを定着ベルト22と加圧部材24とで挟持しつつ定着ニップ部29の内方に搬入する。定着ニップ部29内で、シートX上に担持されたトナー像が、加熱された定着ベルト22の熱によって徐々に溶融するとともに加圧部材24によって、シートXに定着される。そして、トナー像が定着したシートXを駆動ローラー25によって加圧部材24と定着ベルト22が圧接された定着ニップ部29の終点(図2において定着ニップ部29左側)から搬出する。
この工程において、駆動ローラー25の押圧力P1がガイドローラー26の押圧力P2よりも大きい状態とされていることにより、定着ニップ部29内で徐々に溶融されたトナー像は、駆動ローラー25側に進むにつれ大きな圧接力で加圧されるとともに、駆動ローラー25の部分でより強く加圧されるため、十分に溶融された状態でシートに定着される。
Next, the sheet X carrying the toner image is conveyed to the
In this process, since the pressing force P1 of the driving
上記した構成からなる定着器4によれば、加圧部材24が周方向に移動する定着ベルト22の引張状態の掛渡部27に圧接されることで、広い定着ニップ部29が形成されているため、定着時間が長くなり、充分な定着性を得ることができる。また、加熱される定着ベルト22が低熱容量であるため、ウォームアップタイムを短縮するとともに、消費電力の低減を図ることができる。しかも、この定着ニップ部29は、その上流側と下流側とがそれぞれ支持部材21と加圧部材24とに圧接状態とされているので、定着ベルト22の振れ等の影響を受けることがなく、その長さの範囲及びその間の圧接力を確実に保持することができる。また、加圧部材24が接触しない掛渡部28は無張力状態で掛け渡されているため、無張力状態の掛渡部28のところで、定着ベルト22自体の歪みや支持部材21の断面形状の歪み等による定着ベルト22の動きを吸収することができ、定着ベルト22が支持部材21の軸方向に移動することを低減することができる。さらに、高価な部品等を使わずに構成されているため、経済的でもある。
According to the
また、加圧部材24に圧接される下流側の支持部材21の押圧力P1を、加圧部材24に圧接される上流側の支持部材21の押圧力P2よりも大きくすることにより、定着ニップ部29に上流側から下流側に向かって圧接力が大きくなる圧力勾配を付与することができ、定着ニップ部29の最後の方でより強く圧接することができる。これによって、定着ニップ部29内をシートXが搬送される際に徐々に溶融されるトナー像を、定着ニップ部29の上流側から下流側に向かって大きくなり、最後の方でより強くなる圧接力によって定着させることができるため、確実にトナー像をシートXに定着させることができる。
Further, by making the pressing force P1 of the
さらに、ウォームアップタイムが短縮されるとともに消費電力が低減され、且つベルトの片寄りが低減され、さらに低コストの部品で構成された定着器4が備えられていることによって、ウォームアップタイムが短縮され、消費電力が低減され、低コスト且つ機械的不具合が生じ難い画像形成装置1を提供することができる。
Furthermore, the warm-up time is shortened by shortening the warm-up time, reducing the power consumption, reducing the deviation of the belt, and providing the
また、定着ベルト22を支持する2つの支持部材21は、軸回転可能なローラー状の駆動ローラー25およびガイドローラー26からなっており、定着ベルト22の掛渡部27に圧接される加圧部材24も軸回転可能なローラー状のものであるため、定着ベルト22に対して摺動する部分がなく、定着ベルト22が磨耗によって損傷することがない。
The two
以上、本発明に係る定着装置および画像形成装置の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記した実施の形態では、シートX搬送方向の下流側の支持部材21の押圧力P1を上流側の支持部材21の押圧力P2よりも大きくしているが、上流側の支持部材の押圧力を下流側の支持部材の押圧力よりも大きくしてもよい。また、熱源23を無端状の定着ベルト22の内部にその内周面と離して配置しているが、本発明は、熱源を上流側の支持部材の中に配置し、熱源からの輻射熱によって支持部材を加熱し、加熱された支持部材の熱によってベルトを加熱してもよい。さらに、熱源を無端状のベルトの外側に配置してもよく、熱源を伝熱部材に接触させて伝熱部材を直接加熱してもよい。
Although the embodiments of the fixing device and the image forming apparatus according to the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the pressing force P1 of the
上記した実施の形態では、支持部材21は上流側および下流側にそれぞれ2つ設けられているが、2つ以上の支持部材が備えられていてもよく、上下流側の支持部材をそれぞれガイドローラーとするとともに、もう一つの支持部材を駆動ローラーとしてもよい。
In the above-described embodiment, two
また、上記した実施の形態では、ガイドローラー26(上流側の支持部材21)が回転抵抗を持ち、定着ベルト22に周方向移動に対する抵抗を与えることによって、一方の掛渡部29に張力を持たせるとともに、他方の掛渡部28を無張力状態にしているが、本発明は、上流側および下流側の支持部材をそれぞれ軸回転させる駆動機構を備え、下流側の支持部材を上流側の支持部材の線速度よりも早い線速により軸回転させ、且つ定着ベルト22と駆動ローラー25との摩擦力を定着ベルト22とガイドローラー26との摩擦力よりも大きくして、一方の掛渡部に張力を持たせるとともに、他方の掛渡部を無張力状態にしてもよい。
In the above-described embodiment, the guide roller 26 (upstream support member 21) has rotational resistance, and the fixing
さらに、上記した実施の形態では、複数の画像形成ユニット3M、3Y、3C、3BKを備えるカラー印刷対応の画像形成装置1について説明しているが、本発明に係る画像形成装置は、画像形成ユニットが1つだけ備えられたモノクロ印刷用のものでもよい。なお、本発明は、定着ニップ部が広く加熱溶融時間を長くとることができるため、溶融し難いカラーのトナー像を定着させるカラー印刷対応機種に、特に有効である。
また、記録体はシートXに限らず、板状の記録体であってもよく、記録体の形状および材質は適宜変更可能である。
Furthermore, in the above-described embodiment, the
The recording body is not limited to the sheet X, and may be a plate-like recording body, and the shape and material of the recording body can be changed as appropriate.
1 画像形成装置
3M、3Y、3C、3BK 画像ユニット(画像形成手段)
4 定着器(定着装置)
21 支持部材
22 定着ベルト(ベルト)
23 熱源
24 加圧部材
25 駆動ローラー(支持部材)
26 ガイドローラー(支持部材)
27 引張状態の掛渡部(一方の掛渡部)
28 無張力状態の掛渡部(他方の掛渡部)
29 定着ニップ部
X シート(記録体)
1
4 Fixing device (fixing device)
21
23
26 Guide roller (support member)
27 Tensile section (one section)
28 Tensile section (the other section)
29 Fixing nip X sheet (recording medium)
Claims (3)
前記ベルトと前記加圧部材との間に形成される定着ニップ部に、トナー像が静電気的に担持された記録体を通過させることで、前記トナー像を前記記録体に加熱融着させる定着装置において、
前記支持部材と前記加圧部材とは、前記記録体搬送方向の上流側および下流側でそれぞれ圧接され、
前記各支持部材の間に掛け渡された前記ベルトの掛渡部のうちの一方の掛渡部は、両端が前記支持部材と前記加圧部材とに狭持されて引張状態で掛け渡され、他方の掛渡部は、無張力状態で掛け渡され、前記一方の掛渡部の外側に前記加圧部材が接触して前記定着ニップ部を形成し、
前記加圧部材に圧接されている前記各支持部材は、前記記録体搬送方向の上流側および下流側でそれぞれ異なる押圧力で圧接されていることを特徴とする定着装置。 And at least two support members, an endless belt wound around each support member and supported so as to be movable in the circumferential direction, a heat source for heating the belt, and a pressure member pressed against the belt. And
A fixing device that heats and fuses the toner image to the recording body by passing a recording body on which the toner image is electrostatically carried through a fixing nip portion formed between the belt and the pressure member. In
The support member and the pressure member are in pressure contact with each other on the upstream side and the downstream side in the recording material conveyance direction,
One span of the belt spans spanned between the support members is spanned between the support member and the pressure member and stretched in a tensioned state. The span is stretched in a tension-free state, the pressure member contacts the outside of the one span and forms the fixing nip portion,
The fixing device, wherein each of the supporting members that are in pressure contact with the pressure member is in pressure contact with each other on the upstream side and the downstream side in the recording material conveyance direction.
下流側の前記支持部材と前記加圧部材との押圧力は、上流側の前記支持部材と前記加圧部材との押圧力よりも大きいことを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1.
The fixing device, wherein a pressing force between the downstream support member and the pressure member is larger than a pressing force between the upstream support member and the pressure member.
請求項1または2記載の定着装置が備えられていることを特徴とする画像形成装置。
In an image forming apparatus provided with image forming means for electrostatically transferring a toner image to a recording medium,
An image forming apparatus comprising the fixing device according to claim 1.
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