JP2024067575A - Fixing device - Google Patents
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- Fixing For Electrophotography (AREA)
Abstract
【課題】 フィルムサポート部材が記録材搬送方向の下流から上流に亘っている形状である場合、定着時に定着フィルムの変形が大きいと定着フィルムとフィルムサポート部材が広範囲で接触して定着フィルムの熱を大きく奪ってしまい、局所的な定着不良や光沢ムラなどの問題が発生する恐れがある。【解決手段】 定着フィルムの母線方向に見た時、記録材搬送方向の下流側のフィルムガイドのリブよりもフィルム変形抑制部材は記録材搬送方向の下流側に突出し、加圧ローラの回転中心軸を通りヒータの加圧ローラに対向する面に垂直な仮想線を引いた時に、フィルム変形抑制部材の仮想線よりも下流側の部分よりも上流側の部分のほうがフィルム変形抑制部材の回転方向における長さが短い。【選択図】 図8[Problem] When the film support member extends from downstream to upstream in the recording material transport direction, if the fixing film is significantly deformed during fixing, the fixing film and the film support member come into contact over a wide area, absorbing a large amount of heat from the fixing film, which may cause problems such as localized fixing failure and uneven gloss. [Solution] When viewed in the generatrix direction of the fixing film, the film deformation suppression member protrudes downstream in the recording material transport direction beyond the rib of the film guide downstream in the recording material transport direction, and when an imaginary line is drawn that passes through the central axis of rotation of the pressure roller and is perpendicular to the surface facing the heater pressure roller, the length of the film deformation suppression member in the rotation direction is shorter in the upstream portion of the imaginary line than in the downstream portion of the film deformation suppression member. [Selected Figure] Figure 8
Description
本発明は、電子写真方式の複写機・レーザープリンタ等の画像形成装置に用いられる定着装置に関するものである。 The present invention relates to a fixing device used in image forming devices such as electrophotographic copying machines and laser printers.
電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置として、従来からフィルム加熱方式が知られている。フィルム加熱方式の定着装置は、セラミック製の基板上に抵抗発熱体を有するヒータと、ヒータと接触しつつ加熱され回転する定着フィルムと、定着フィルムを介してヒータとニップ部を形成する加圧ローラなどを有している。未定着トナー画像を担持する記録材はこのニップ部で挟持搬送されつつ加熱され、これにより記録材上のトナー画像は記録材に定着される。 Film heating type fixing devices have been known for some time as fixing devices used in electrophotographic image forming apparatuses. A film heating type fixing device has a heater with a resistance heating element on a ceramic substrate, a fixing film that is heated and rotates while in contact with the heater, and a pressure roller that forms a nip with the heater via the fixing film. A recording material carrying an unfixed toner image is heated while being sandwiched and transported in this nip, and the toner image on the recording material is fixed to the recording material.
フィルム加熱方式の定着装置においては、最大通紙可能幅に対して、幅の狭い記録材(小サイズ紙)を連続的に搬送した際に、定着フィルムにおいて上流側の長手中央部分に弛みが生じる場合がある。この弛みは、可撓性を有する定着フィルムが記録材の搬送方向上流側に向かって弓なり形状に撓むことによって発生する。 In a fixing device that uses a film heating method, when narrow recording material (small-sized paper) is continuously transported relative to the maximum paper feed width, slack may occur in the center of the upstream longitudinal direction of the fixing film. This slack occurs when the flexible fixing film bends in a bow shape toward the upstream side in the transport direction of the recording material.
上記の定着フィルムの回転時の形状に起因して紙しわが発生する懸念があり、このような紙しわを防止するために特許文献1では定着フィルムを内側から支持するための凸部がフィルムガイド上の搬送方向下流側かつ長手中央部に設置されている。
There is concern that the shape of the fixing film when it rotates may cause paper wrinkles, and in order to prevent such paper wrinkles, in
しかしながら特許文献1に記載の構成においては、定着フィルムが絶えず凸部に接触しながら摺擦するため定着フィルムの摺動性が悪化するという懸念がある。このため、特許文献2のように定着フィルムが変形した時に定着フィルムの内側を支えるようにし、定着フィルムの変形がない時は定着フィルムとは接触しない形のフィルムサポート部材を設けることで変形を抑制する方法が考えられる。
However, in the configuration described in
特許文献2のようなフィルムサポート部材は記録材搬送方向の下流から上流に亘っている形状となっている。このため、定着時に定着フィルムの変形が大きいと定着フィルムとフィルムサポート部材が広範囲で接触して定着フィルムの熱を大きく奪ってしまい、局所的な定着不良や光沢ムラなどの問題が発生する恐れがある。
The film support member in
本願発明の目的は、フィルム変形時にフィルムとフィルムサポート部材が接触する面積を極力減らすことで、フィルムから熱をなるべく奪わないようにし、定着不良や光沢ムラを抑制することである。 The purpose of the present invention is to minimize the area of contact between the film and the film support member when the film is deformed, thereby minimizing the loss of heat from the film and suppressing poor fixing and uneven gloss.
上記課題を解決するため、本出願に係る発明は、
記録材と接触しつつ回転する筒状のフィルムと、
前記フィルムの内部空間に配置され、記録材を加熱するためのヒータと、
前記フィルムを介してヒータと共にニップ部を形成する回転可能な加圧ローラと、
前記フィルムの内部空間に配置されており、前記フィルムの回転をガイドするガイド部材であって、前記ヒータよりも記録材搬送方向の上流側の部分および下流側の部分それぞれに前記母線方向に沿って複数のリブが並んでいるガイド部材と、
前記フィルムの内部空間に前記フィルムの母線方向と平行に配置され、前記ガイド部材を補強するためのステー部材と、
前記ステー部材に係合され、前記フィルムの変形によって前記フィルムの内側が接触した時に前記フィルムの変形を抑制するための部材であるフィルム変形抑制部材と、
を有し、前記ニップ部で記録材上のトナー像を加熱することでトナー像を記録材に定着する定着装置において、
前記母線方向に見た時、記録材搬送方向の下流側の前記リブよりも前記フィルム変形抑制部材は記録材搬送方向の下流側に突出し、
前記加圧ローラの回転中心軸を通り前記ヒータの前記加圧ローラに対向する面に垂直な仮想線を引いた時に、前記フィルム変形抑制部材の前記仮想線よりも下流側の部分よりも上流側の部分のほうが前記フィルム変形抑制部材の回転方向における長さが短いことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention relates to
A cylindrical film that rotates while in contact with a recording material;
a heater disposed in an internal space of the film for heating a recording material;
a rotatable pressure roller that forms a nip portion with a heater via the film;
a guide member disposed in an internal space of the film and guiding a rotation of the film, the guide member having a plurality of ribs arranged along the generatrix direction at each of an upstream portion and a downstream portion of the heater in a recording material transport direction;
a stay member arranged in an internal space of the film and parallel to a generatrix direction of the film, the stay member reinforcing the guide member;
a film deformation suppressing member that is engaged with the stay member and that suppresses deformation of the film when the inner side of the film comes into contact with the stay member due to deformation of the film;
a fixing device for fixing a toner image on a recording material by heating the toner image on the recording material at the nip portion,
When viewed in the generating line direction, the film deformation suppressing member protrudes downstream in the recording material conveying direction further than the rib downstream in the recording material conveying direction,
The film deformation suppression member is characterized in that, when an imaginary line is drawn passing through the central axis of rotation of the pressure roller and perpendicular to the surface of the heater facing the pressure roller, the length of the film deformation suppression member in the rotational direction is shorter in the upstream portion of the imaginary line than in the downstream portion of the imaginary line.
本発明によれば、フィルム変形時にフィルムとフィルムサポート部材が接触する面積を極力減らすことで、フィルムから熱をなるべく奪わないようにし、定着不良や光沢ムラを抑制できる。 According to the present invention, by minimizing the area of contact between the film and the film support member when the film is deformed, heat is not taken away from the film as much as possible, and poor fixing and uneven gloss can be suppressed.
[実施例1]
本発明の第1の実施例を以下に説明する。まず、本実施例における画像形成装置の本体構成を説明し、次いで、定着装置について詳しく説明する。
[Example 1]
A first embodiment of the present invention will be described below. First, the main body structure of an image forming apparatus in this embodiment will be described, and then the fixing device will be described in detail.
(画像形成装置)
本実施例において用いる画像形成装置の一例を図1に示す概略図を用いて説明する。本実施例における画像形成装置50は、感光ドラム1上のトナー像を直接記録材P上に転写する電子写真方式の画像形成装置である。像担持体である感光ドラム1の周面には、回転方向(矢印R1方向)に沿って順に、帯電器2、レーザ光Lを感光ドラム1に照射する露光装置3、現像器5、転写ローラ10、及び感光ドラムクリーナー16が配置されている。まず、感光ドラム1は、その表面が帯電器2によってマイナス極性に帯電される。次に帯電された感光ドラム1は、露光装置3のレーザ光Lにより、その表面上に静電潜像が形成される。本実施例のトナーはマイナス極性に帯電されており、ブラックトナーが入った現像器5によって、感光ドラム1上の静電潜像部にのみトナーが付着し、感光ドラム1上にトナー像Tが形成される。記録材Pは、給紙ローラ4によって給紙されると、搬送ローラ6によって記録材Pが転写ニップNtrに搬送される。転写ローラ10に、不図示の電源からトナーの極性とは逆の極性であるプラス極性の転写バイアスが印加され、感光ドラム1上のトナー像Tは、転写ニップ部Ntrにおいて記録材P上に転写される。転写後の感光ドラム1は、弾性体ブレードを有する感光ドラムクリーナー16によって表面の転写残トナーが除去される。トナー像Tを担持した記録材Pは、定着装置100に搬送され、表面のトナー像Tの加熱定着が行なわれる。
(Image forming apparatus)
An example of an image forming apparatus used in this embodiment will be described with reference to the schematic diagram shown in FIG. 1. The
(定着装置)
本実施例の定着装置100の概略について以下に説明する。本実施例の定着装置100は、立ち上げ時間の短縮や低消費電力化を目的としたフィルム加熱方式の定着装置である。図2(a)は本実施例における定着装置100の長手中央部付近の断面図であり、図2(b)は長手端部付近の長手方向の断面図である。尚、以下の説明において、記録材搬送方向A、ヒータホルダの長手方向B、ヒータ摺動面垂直方向Cとする。
(Fixing device)
The
本実施例の定着フィルム112は変形させない円筒状の状態で内径がΦ18mmであり、厚み方向には多層構成となっている。定着フィルム112の層構成としては、少なくともフィルムの強度を保つための基層と、表面への汚れ付着低減のための離型層からなる。基層の材質は、ヒータ113の熱を受けるため耐熱性が必要であり、またヒータ113と摺動するため強度も必要であるため、ステンレス鋼やニッケルなどの金属や、ポリイミドなどの耐熱性樹脂を用いると良い。本実施例では、定着フィルム112の基層の材質としてポリイミドを用い、熱伝導率と強度を向上させるためカーボン系のフィラーを添加して用いた。基層の厚さは薄いほどヒータ113の熱を記録材P表面に伝達しやすいが強度が低下するため15μm~100μm程度が好ましく、本実施例では60μmとした。
In this embodiment, the
定着フィルム112の離型層の材質は、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共重合体(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)等のフッ素樹脂を用いると好ましい。本実施例ではフッ素樹脂の中でも離型性と耐熱性に優れるPFAを用いた。離型層は、チューブを被覆させたものでも良いが、表面を塗料でコートしたものでも良く、本実施例では、薄肉成型に優れるコートにより離型層を成型した。離型層は薄いほどヒータ113の熱を定着フィルム112表面に伝達しやすいが、薄すぎると耐久性が悪化するため、5μm~30μm程度が好ましく、本実施例では10μmとした。また、本実施例では使用していないが、基層と離型層の間に、弾性層を設けることもできる。その場合、弾性層の材質としては、シリコーンゴムやフッ素ゴムなどが用いられる。
The material of the release layer of the
定着フィルム112の内部空間には、ヒータホルダ130が設けられている。ヒータホルダ130は、横断面が略半円弧状樋型であり、耐熱性・剛性を満足するために耐熱性の高い液晶ポリマーで形成されている。なお、本実施例においては、液晶ポリマーとして、住友化学工業株式会社製のスミカスーパー(登録商標)を使用している。また、ヒータホルダ130は、ヒータ113を保持するものであるが、定着フィルム112をこのヒータホルダ130にルーズに外嵌させることで、定着フィルム112の回転をガイドするガイド部材としての役割をも果たしている。ヒータホルダ130は、後ほど詳細に説明する。
A
ステー部材119は、ヒータホルダ130の長手方向に沿ってヒータホルダ130と平行に配設されている。ステー部材119は、ヒータホルダ130を長手方向均一に加圧するために、ステンレスなどの剛性の高い板金に曲げ加工を施したものとしており、ヒータホルダ130を補強している。
The
フィルム変形抑制部材134はステー部材119に係合されている。フィルム変形抑制部材134は、後ほど詳細に説明する。
The film
本実施例の加圧ローラ110は外径Φ20mmであり、Φ14mmの鉄製の芯金117、厚さ3.0mmの弾性層116が形成されている。弾性層116の材質としては、ソリッドゴムや、発泡ゴムが用いられる。発泡ゴムは、低熱容量で熱伝導率が低く、加圧ローラ110表面の熱が内部へ吸収され難いため、表面温度が上昇しやすく、定着立ち上がり時間を短縮できる利点がある。本実施例においては、シリコーンゴムを発泡した発泡ゴムを使用した。弾性層116の上には、トナーの離型層として、PFAからなる離型層118が形成されている。離型層118は定着フィルム112の離型層同様、チューブを被覆させたものでも表面を塗料でコートしたものでも良いが、本実施例では、耐久性に優れるチューブを使用した。加圧ローラ110の表面硬度は、低いほど軽圧で定着ニップNfの幅が得られるが、耐久性を考慮して決定する必要がある。本実施例では、Asker-C硬度(4.9N荷重)で、50°のものを使用した。
In this embodiment, the
本実施例のヒータ113はフィルム加熱方式の定着装置で用いられる一般的なヒータであり、セラミック製の基板上に抵抗発熱体を設けたものを用いている。ヒータ113は、記録材搬送方向の幅6mm、厚さ1mmのアルミナの基板表面に、Ag/Pd(銀パラジウム)の抵抗発熱体をスクリーン印刷により厚さ十数μmで塗工し、その上に発熱体保護と摺動性確保のためガラスを60μmの厚さで覆ったものを用いた。また、セラミック基板あるいは、定着フィルム112の温度を検知する不図示の温度検知素子の信号に応じて、抵抗発熱体に流す電流を適切に制御することで、ヒータ113の温度を調整している。ヒータ113は、ヒータホルダ130に設けられた溝部分に嵌入して固定支持してある。本実施例では、記録材搬送方向においてヒータ113の搬送方向中心は加圧ローラ110中心に対して0.2mm搬送方向上流の位置に配置している。
The
図2(b)に示すように、ステー部材119の左右の外方延長腕部119aにそれぞれ左右のフランジ120を嵌着する。フィルムユニット101を、ヒータ113側を下向にして、加圧ローラ110の上側に略並行に配列して、装置フレーム135の左右の側板136間に配設する。加圧ローラ110の芯金軸部117aは装置フレーム135の左右の側板136に係合された軸受け部材137上に設置されている。左右のフランジ120はそれぞれに設けた縦溝部を左右の側板136にそれぞれ設けた縦ガイドスリットの縦縁部に係合させてある。本実施例では、フランジ120の材料として、液晶ポリマーを用いている。
As shown in FIG. 2(b), the left and
そして、左右のフランジ120の加圧部120bと加圧バネ支持部121との間に加圧バネ122を縮設する。これにより、左右のフランジ120、ステー部材119、ヒータホルダ130を介してヒータ113が定着フィルム112を挟んで加圧ローラ110の上面に対して所定の押圧力で加圧される。本実施例では、定着フィルム112と加圧ローラ110の押圧力が15kgとなるように加圧バネ122の圧を設定している。定着ニップ部Nfにおいては定着フィルム112がヒータ113と加圧ローラ110との間に挟まれてヒータ113の下面の扁平面に倣って撓み、定着フィルム112の内面がヒータ113の下面の扁平面に密着した状態になる。フランジ120の定着フィルム規制部120aは、定着フィルム112が定着ニップ部Nfで加圧されたときに形成される自然な形状に沿った形状をベースとして、0.5mm搬送方向上流側に位置する形状としている。定着フィルム112の両端部内面を上流側で規制することで、定着フィルム112が回転駆動されたときの軌道を安定化している。
Then, the
そして、加圧ローラ110の駆動ギアGに不図示の駆動機構部から回転力が伝達されて加圧ローラ110が図2(a)において図中矢印R2方向に所定の速度で回転駆動される。この加圧ローラ110の回転駆動に伴って定着ニップ部Nfにおける加圧ローラ110と定着フィルム112との摩擦力で定着フィルム112に回転力が作用する。これにより、定着フィルム112の内面がヒータ113の下面に密着して摺動しながらヒータホルダ130の外回りを図2(a)において図中矢印R3方向に加圧ローラ110の回転に従動して回転する。加圧ローラ110の表面移動速度200mm/secで回転するようになっている。なお、定着フィルム112の内周面には耐熱性を持つ潤滑剤が塗布されており、これによりヒータ113およびヒータホルダ130と定着フィルム112内周面との摺動性が確保されている。本実施例では潤滑剤としてフッ素系のグリスを用いた。具体的には基油としてパーフルオロポリエーテル(PFPE)オイルを用い、増調剤としてポリテトラフルオロエチレン(PTFE)粉末を混合したグリスを用いた。
Then, a rotational force is transmitted from a drive mechanism (not shown) to the drive gear G of the
(ヒータホルダ)
ヒータホルダ130の形状について詳細に説明する。図3に示す模式図のようにヒータホルダ130はヒータ113を支持する座面の長手中央部が長手端部に比べて加圧ローラ110の方向に突出しているクラウン形状となっている。ヒータ113は両端でヒータ給電部138及びヒータクリップ139によってヒータホルダ座面に添うようになっている。クラウン形状としては、加圧ローラ110に対向する位置に相当する長手幅225mmの領域CRにおいて、なだらかな2次曲線状の形状とし、長手中央部は長手端部に比べて0.4mm突出している。このクラウン形状をつけることによって、加圧したときにステー部材119や芯金117が撓んで変形した際に、長手方向にわたって均一な幅の定着ニップNfを形成できるようにしている。前述したように本実施例における定着ニップNfの記録材搬送方向の幅は、長手方向にわたって6.2mmである。
(Heater holder)
The shape of the
図4(a)は長手中央部の定着ニップNf付近のヒータ113及びヒータホルダ130の断面図を示した図である。ヒータホルダ130は、ヒータ113よりも記録材搬送方向上流側に、ヒータ113の座面S1よりも加圧ローラ110側に突出した上流突出部131を有する。上流突出部131のヒータ摺動面S2からの突出高さHは、定着フィルム112の軌道を規制し、定着フィルム112がヒータ113のエッジ部に接触しないようにするためにはある程度の高さが必要である。ただし、あまり高すぎると記録材Pの定着ニップ突入を妨げる要因になるため、0.1~1.0程度の高さが望ましい。本実施例では上流突出部131のヒータ摺動面S2からの高さHは、0.2mmとしている。
Figure 4(a) is a cross-sectional view of the
ヒータホルダ130は、ヒータ113よりも記録材搬送方向下流側に、ヒータ113の座面S1よりも加圧ローラ110側に突出した下流突出部132を有する。記録材Pの搬送される長手の領域においては、ヒータホルダ130の長手両端部に設けられた位置決め部によってヒータ113の搬送方向の位置決めがなされ、ヒータ113の下流端の位置から0.05mmの隙間を空けたのちに下流突出部132が形成されている。
The
下流突出部132はヒータ113に近い部分にR部132aと、R部132aに続いて平面部132bと、平面部132bから続いて加圧ローラ110の逆側に向かって斜面となっている斜面部132cを有している。本実施例ではR部132aはR0.3mmの曲面としている。平面部132bの高さは、ヒータ摺動面S2に対して略同一程度が望ましく、本実施例においては平面部132bの座面S1からの高さは1.0mmである。
The
図4(b)はヒータホルダ130斜視図である。図4(c)はフィルムユニット101の断面図であるが、ヒータホルダ130上に設けられた搬送方向上流のリブである上流リブ133a、搬送方向下流のリブである下流リブ133bがある長手位置における断面図である。図4(c)の定着フィルム112の形状は、定常回転している定着フィルム112の形状を表している。
Figure 4(b) is an oblique view of the
本実施例においては上流リブ133aと下流リブ133bは、通紙可能領域内で長手方向に所定の間隔で上下流それぞれ10本が配置されている。上流リブ133aと下流リブ133bの形状は、定常回転をしている定着フィルム112に対して所定の隙間を設けて設置されている。定着フィルム112との間に隙間を設けて設置しているのは、定着フィルム112の熱が上流リブ133aと下流リブ133bに接触することによって奪われることを防止するためである。
In this embodiment, ten
上流リブ133aと下流リブ133bは、定着フィルム112に外力が加わって大きく変形するような場合に、定着フィルム112内面をバックアップして定着フィルム112の破損を防ぐことができる。例えば、定着ニップNfに挟まった記録材Pを使用者が手で引くなどして記録材Pを取り除くジャム処理動作の際に大きな定着フィルム112の変形が発生する場合がある。本実施例では図4(c)のように、定着フィルム112内面から上流リブ133aのリブ先端との間にG1=0.8mm、定着フィルム112内面から下流リブ133bのリブ先端との間にG2=0.8mmの隙間を設けている。
When the fixing
(フィルム変形抑制部材)
図5(a)は長手中央部のフィルムユニット101の断面図であり、図5(b)はヒータホルダや定着フィルム内面との位置関係を説明するための図である。図5(c)はフィルムユニット101内のステー部材119、ヒータホルダ130、フィルム変形抑制部材134の長手方向の配置を表す図である。本実施例ではステー部材119に対してフィルム変形抑制部材134が取り付けられている。取り付けの方法は適宜選択すればよく、両面テープや接着剤などでも可能であるが、本実施例ではステー部材119に設けられた貫通穴に対してフィルム変形抑制部材134に設けられた不図示の爪部を差し込むことで固定している。フィルム変形抑制部材134は耐熱性・寸法精度を満足するために、ヒータホルダ130と同様の液晶ポリマーで形成されている。また、フィルム変形抑制部材134は定着フィルム112と接触した場合に定着フィルム112から奪う熱を最小限にするために、表面に3本の凸部を入れたリブ形状としている。
(Film deformation suppression member)
5A is a cross-sectional view of the
フィルム変形抑制部材134は、ステー部材119に対して、搬送方向下流側からステー部材119上面までを連続的に覆う形状である。図5(b)はヒータホルダや定着フィルム内面との位置関係を説明するために、下流リブ133bとフィルム変形抑制部材134を長手方向に重ねて描画している。図5(b)の定着フィルム112の形状は、定常回転している定着フィルム112の形状を表している。
The film
フィルム変形抑制部材134は下流リブ133bよりも搬送方向下流側にD1=0.5mmだけ突出しており、定常回転している定着フィルム112に対してD3=0.3mmの隙間を設けた位置である。また、フィルム変形抑制部材134は搬送方向下流側から上面に至るまで、定常回転している定着フィルムに対して少なくとも0.3mmの隙間を確保するような位置に形成されている。
The film
また、加圧ローラの回転中心軸を通りヒータの加圧ローラに対向する面に垂直な仮想線LCを引くと、仮想線LCは定着フィルムを母線方向に見た時に、定着フィルムにおける略中央の線となる。図5(a)のように、フィルム変形抑制部材134は仮想線LCよりも下流側の部分よりも上流側の部分のほうがフィルム変形抑制部材134の回転方向における長さが短くなっている。
If an imaginary line LC is drawn that passes through the central axis of rotation of the pressure roller and is perpendicular to the surface of the heater facing the pressure roller, the imaginary line LC becomes a line that is approximately in the center of the fixing film when the fixing film is viewed in the generatrix direction. As shown in FIG. 5(a), the length of the film
フィルム変形抑制部材134はステー部材119の長手方向において、プリントできる紙サイズのうち最小通紙可能幅内に少なくとも1つ備えることが望ましい。本実施例ではフィルム変形抑制部材134は図5(c)に示すように、通紙領域の長手中央の位置でかつ、ヒータホルダの下流リブ133bの間に配置されている。
It is desirable to provide at least one film
また、図6(a)(b)のように、定着フィルムを母線方向または記録材搬送方向の上流側から見ると、上流リブ133aとフィルム変形抑制部材134は重ならないようにDaの長さで隙間がある。また、図6(c)(d)のように、定着フィルムを母線方向または記録材搬送方向の下流側から見ると、下流リブ133bとフィルム変形抑制部材134はDbの長さで重なっている。
As shown in Figures 6(a) and (b), when the fixing film is viewed from the upstream side in the generatrix direction or the recording material transport direction, there is a gap of length Da between the
図7に、ステー部材119に設置したフィルム変形抑制部材134の斜視図を示す。本発明における定着装置の最大通紙可能幅は216mmであり、最小通紙可能幅は100mmである。
Figure 7 shows a perspective view of the film
(本実施例の効果)
大サイズ紙を通紙した場合と、小サイズ紙を連続通紙した場合について定着フィルム112の挙動について説明する。LTRやA4サイズの記録材を大サイズ紙とした時の、A4よりも幅の狭い紙である小サイズ紙を連続通紙した場合の定着装置の挙動を説明する。
(Effects of this embodiment)
The behavior of the fixing
小サイズ紙を長手中央位置に連続通紙した場合、長手両端部の非通紙部において定着フィルム112や加圧ローラ110などの温度が上昇する。このため加圧ローラの弾性層116が熱膨張し、非通紙部における外径が大きくなる。この結果、定着フィルム112は加圧ローラ110に従動回転しているため、図8(a)のように長手中央部の定着フィルム112の速度Vcに比べて、長手端部の定着フィルム112の搬送速度Vr、Vlが大きくなる。
When small-sized paper is continuously fed through the longitudinal center position, the temperature of the fixing
本実施例における定着フィルム112の回転形状について説明する前に、フィルム変形抑制部材134を備えていないフィルムユニット101を用いて、小サイズ紙を通紙した場合の定着フィルム112の回転中の形状について説明する。図11(a)は、従来例の定着装置100における、小サイズ通紙中の定着フィルム112の長手中央部の形状について説明する図である。小サイズ紙を通紙した場合、長手中央部付近の定着フィルム112はヒータホルダ130に対して記録材P搬送方向の上流に移動し、下流リブ133bとの隙間が減少することとなる。これは、先に述べた小サイズ紙通紙時の加圧ローラ110の非通紙部昇温と関係している。小サイズ紙を連続通紙した場合、定着フィルム112は、長手方向Bの両端部に対して長手中央部の搬送速度が相対的に低下するため、図11(a)で示したように記録材P搬送方向Aの上流側(矢印E側)に移動することとなる。これは、定着フィルム112が、定着ニップNfにおいて記録材Pから搬送方向と相対的に逆向きの力を受けるためである。
Before describing the rotation shape of the fixing
次に、定着フィルム112の長手方向の形状について、図11(b)を用いて説明する。ヒータホルダ130の長手方向の両端部は装置フレーム135の左右側板134間に固定されているフランジ120に規制されているため、上流側に移動することはない。そのため、小サイズ紙を通紙している際の定着フィルム112は、大サイズ通紙の場合とは異なり、記録材Pの搬送方向上流側に向かって弓なり形状に撓むこととなる。
Next, the longitudinal shape of the fixing
図8(b)は本実施例における定着装置に対して小サイズ紙を連続通紙した場合の定着フィルム112の挙動を示す。本実施例では定常回転している定着フィルム112の内面に、フィルム変形抑制部材134を備えているため、小サイズ紙を連続通紙した場合、長手中央部における定着フィルム112は図8(b)のように上流側(矢印E側)に撓もうとする。本実施例では、定着フィルム112の内面にフィルム変形抑制部材134を備えている。このため、定着フィルム112が上流側に撓もうとするときに定着フィルム112内面の搬送方向下流側から、定着ニップNfと反対側であるステー部材119上面側まで、フィルム変形抑制部材134によって連続的に保持される。その結果、長手中央の搬送方向上流における定着フィルム112の弛みを抑制することができる。そのため、小サイズ紙を連続通紙するような場合であっても定着フィルム112の弛みによって発生する紙しわの発生を防止することができる。
Figure 8 (b) shows the behavior of the fixing
一方、大サイズ紙を通紙した場合は前述したような定着フィルム112の弛みは発生せず、図5(b)のような記録材Pを通紙していない状態で定常回転しているような状態とほぼ同じ形状で定着フィルム112が回転する。大サイズ紙の通紙時においては定着フィルム112内面とフィルム変形抑制部材134の間に所定の隙間が設けられているため、定着フィルム112の局所的な温度低下は発生しづらいため、定着不良などが発生しにくい。小サイズの連続通紙時のみに定着フィルム112の内面を連続的にバックアップできるため、小サイズの連続通紙時に発生する紙しわを防止することができる。
On the other hand, when large-sized paper is passed through, the slack in the fixing
また、フィルム変形抑制部材134は記録材搬送方向の下流側の部分よりも上流側の部分のほうが回転方向における長さが短いため、上流側でフィルムの熱を奪うことを抑制でき、これにより定着不良や光沢ムラを抑制できる。
In addition, the film
本実施例ではフィルム変形抑制部材134を長手中央部に1個備えたが、これに限るものではなく、複数のフィルム変形抑制部材134を備えてもよい。通紙可能な最小幅内に少なくとも1つのフィルム変形抑制部材134を備えることが望ましいが、最大通紙可能幅の通紙領域に対して3分割した少なくとも中央の領域にフィルム変形抑制部材134を備えても効果が期待できる。
In this embodiment, one film
[実施例2]
本発明の第2の実施例を以下に説明する。実施例2では、フィルム変形抑制部材の長手個数及び位置についてのみ実施例1と異なる。それ以外の構成は実施例1と同様のため、画像形成装置および定着装置の詳細構成の説明は省略する。
[Example 2]
A second embodiment of the present invention will be described below. The second embodiment differs from the first embodiment only in the number and position of the film deformation suppressing members in the longitudinal direction. Other configurations are the same as those of the first embodiment, so detailed configurations of the image forming apparatus and the fixing device will not be described.
(本実施例の特徴)
本実施例の特徴であるフィルム変形抑制部材134の長手位置について図9に基づいて説明する。実施例1では、フィルム変形抑制部材134は長手中央のみ1か所のみだったのに対して本実施例では長手中央から対称の位置に2つ備えている。長手中央からフィルム保持部材134中心位置までの距離は26mmとしている。
(Features of this embodiment)
The longitudinal position of the film
(本実施例の効果)
本実施例における更なる効果を説明する。実施例1では長手中央部に1つのみであったため、小サイズ紙を連続通紙して定着フィルム112内面がフィルム変形抑制部材134に支えられる際に、図10(a)のように一か所で支えられるために、比較的強い力で接触することになる。定着フィルム112の剛性などの条件によっては接触した箇所付近で定着フィルム112が局所的に変形し、記録材Pの搬送などに影響を及ぼす可能性がある。一方、本実施例では、フィルム変形抑制部材134を2つ備えるため、小サイズ紙の連続通紙時に図10(b)のように定着フィルム112内面を2か所で支えることになる。そのため、定着フィルム112内面にかかる力が分散し、定着フィルム112の局所的な変形などが起きにくくなる。その結果、定着フィルム112の回転形状がより安定化し、紙しわの発生などを防止することができる。
(Effects of this embodiment)
Further effects of this embodiment will be described. In the first embodiment, since only one film
なお、本実施例では2か所のフィルム変形抑制部材134を設けたが、3か所以上設けてもよい。
In this embodiment, two film
[付記]
上記実施形態は以下の記録装置を少なくとも開示する。
[Additional Notes]
The above embodiments disclose at least the following recording device.
(項目1)
記録材と接触しつつ回転する筒状のフィルムと、
前記フィルムの内部空間に配置され、記録材を加熱するためのヒータと、
前記フィルムを介してヒータと共にニップ部を形成する回転可能な加圧ローラと、
前記フィルムの内部空間に配置されており、前記フィルムの回転をガイドするガイド部材であって、前記ヒータよりも記録材搬送方向の上流側の部分および下流側の部分それぞれに前記フィルムの母線方向に沿って複数のリブが並んでいるガイド部材と、
前記フィルムの内部空間に前記フィルムの母線方向と平行に配置され、前記ガイド部材を補強するためのステー部材と、
前記ステー部材に係合され、前記フィルムの変形によって前記フィルムの内側が接触した時に前記フィルムの変形を抑制するための部材であるフィルム変形抑制部材と、
を有し、前記ニップ部で記録材上のトナー像を加熱することでトナー像を記録材に定着する定着装置において、
前記母線方向に見た時、記録材搬送方向の下流側の前記リブよりも前記フィルム変形抑制部材は記録材搬送方向の下流側に突出し、
前記加圧ローラの回転中心軸を通り前記ヒータの前記加圧ローラに対向する面に垂直な仮想線を引いた時に、前記フィルム変形抑制部材の前記仮想線よりも下流側の部分よりも上流側の部分のほうが前記フィルム変形抑制部材の回転方向における長さが短いことを特徴とする定着装置。
(Item 1)
A cylindrical film that rotates while in contact with a recording material;
a heater disposed in an internal space of the film for heating a recording material;
a rotatable pressure roller that forms a nip portion with a heater via the film;
a guide member disposed in an internal space of the film and guiding the rotation of the film, the guide member having a plurality of ribs arranged along a generatrix direction of the film on both an upstream side portion and a downstream side portion of the heater in a recording material transport direction;
a stay member arranged in an internal space of the film and parallel to a generatrix direction of the film, the stay member reinforcing the guide member;
a film deformation suppressing member that is engaged with the stay member and that suppresses deformation of the film when the inner side of the film comes into contact with the stay member due to deformation of the film;
a fixing device for fixing a toner image on a recording material by heating the toner image on the recording material at the nip portion,
When viewed in the generating line direction, the film deformation suppressing member protrudes downstream in the recording material conveying direction further than the rib downstream in the recording material conveying direction,
A fixing device characterized in that, when an imaginary line is drawn passing through the central axis of rotation of the pressure roller and perpendicular to the surface of the heater facing the pressure roller, the length of the film deformation suppression member in the rotation direction is shorter in the upstream portion of the imaginary line than in the downstream portion of the imaginary line.
(項目2)
項目1に記載の定着装置であって、
前記母線方向に見た時、前記フィルム変形抑制部材は前記上流側の前記リブとは重ならないことを特徴とする定着装置。
(Item 2)
The fixing device according to
(項目3)
項目1から2に記載の定着装置であって、
前記母線方向に見た時、前記フィルム変形抑制部材は前記下流側の前記リブと重なることを特徴とする定着装置。
(Item 3)
3. The fixing device according to
The fixing device according to
(項目4)
項目1から3に記載の定着装置であって、
前記フィルム変形抑制部材が複数あり、それぞれ前記母線方向に並ぶように前記ステー部材に係合されていることを特徴とする定着装置。
(Item 4)
4. The fixing device according to any one of
the fixing device comprising a plurality of the film deformation suppressing members, each of which is engaged with the stay member so as to be aligned in the generatrix direction.
1 感光ドラム
2 感光ドラムを帯電する帯電器
3 帯電された感光ドラムを露光する露光装置
4 紙を給紙する給紙ローラ
5 現像剤を感光ドラムに現像する現像器
6 記録材を搬送する搬送ローラ
10 感動ドラム上の現像剤を記録材上へ転写する転写ローラ
16 感光ドラムをクリーニングする感光ドラムクリーナー
50 画像形成装置本体
100 定着装置
110 定着ニップを形成し定着フィルムを回転させる加圧ローラ
112 無端状ベルトである定着フィルム
113 ヒータ
116 加圧ローラの弾性ゴム層
117 加圧ローラの芯金
118 フッ素樹脂からなる加圧ローラの離型層
119 ステー部材
119a ステー部材の外方延長腕部
120 フランジ
120a フランジのフィルム規制部
120b フランジの加圧部
121 加圧バネ支持部
122 加圧バネ
130 ヒータを保持するヒータホルダ
131 ヒータホルダの上流突出部
132 ヒータホルダの下流突出部
132a 下流突出部のR部
132b 下流突出部の平面部
132c 下流突出部の斜面部
133a ヒータホルダの上流リブ
133b ヒータホルダの下流リブ
134 フィルム変形抑制部材
135 装置フレーム
136 側板
137 軸受け部材
138 ヒータ給電部
139 ヒータクリップ
140 第二突出部
P 記録材
L 露光装置から出るレーザ光
T トナー像
Ntr 転写ニップ
Nf 定着ニップ
S1 ヒータ座面
S2 ヒータ摺動面
G 加圧ローラギア
A 記録材搬送方向
B 長手方向
C ヒータ摺動面垂直方向
CR クラウン領域
R1 ドラム回転方向
R2 加圧ローラ回転方向
R3 定着フィルム回転方向
L1 平面部132bの記録材搬送方向幅
L2 長手端部における平面部132b´の記録材搬送方向幅
H ヒータ摺動面S2からの上流突出部131の高さ
D1 搬送方向下流におけるヒータホルダの下流リブ133bからフィルム変形抑制部材134の突出量
D2 ヒータ中心線から上流方向へのフィルム変形抑制部材134のカバー量
D3 搬送方向下流におけるフィルム変形抑制部材134から定着フィルム112内面に対する隙間
D4 定着フィルムユニット112上面におけるフィルム変形抑制部材134から定着フィルム112内面に対する隙間
D5 搬送方向下流と上面間の位置における、フィルム変形抑制部材134から定着フィルム112内面に対する隙間
LC 定着フィルムにおける略中央の線
Da 上流リブ133aとフィルム変形抑制部材134との隙間長さ
Db 上流リブ133aとフィルム変形抑制部材134との重なり長さ
LIST OF SYMBOLS 1 Photosensitive drum 2 Charger for charging photosensitive drum 3 Exposure device for exposing charged photosensitive drum 4 Paper feed roller for feeding paper 5 Developing device for developing developer onto photosensitive drum 6 Transport roller for transporting recording material 10 Transfer roller for transferring developer on photosensitive drum onto recording material 16 Photosensitive drum cleaner for cleaning photosensitive drum 50 Image forming apparatus main body 100 Fixing device 110 Pressure roller for forming a fixing nip and rotating fixing film 112 Fixing film which is an endless belt 113 Heater 116 Elastic rubber layer of pressure roller 117 Core metal of pressure roller 118 Release layer of pressure roller made of fluororesin 119 Stay member 119a Outer extension arm of stay member 120 Flange 120a Film regulation portion of flange 120b Pressure portion of flange 121 Pressure spring support portion 122 Pressure spring 130 Heater holder for holding heater 131 Upstream protruding portion of heater holder 132 Downstream protruding portion of heater holder 132a R portion of downstream protruding portion 132b Flat portion of downstream protruding portion 132c Sloped portion of downstream protruding portion 133a Upstream rib of heater holder 133b Downstream rib of heater holder 134 Film deformation suppressing member 135 Device frame 136 Side plate 137 Bearing member 138 Heater power supply portion 139 Heater clip 140 Second protruding portion P Recording material L Laser light emitted from exposure device T Toner image Ntr Transfer nip Nf Fixing nip S1 Heater seating surface S2 Heater sliding surface G Pressure roller gear A Recording material transport direction B Longitudinal direction C Direction perpendicular to heater sliding surface CR Crown area R1 Drum rotation direction R2 Pressure roller rotation direction R3 Fixing film rotation direction L1 Width of flat portion 132b in the recording material transport direction L2 Width of flat portion 132b' at the longitudinal end in the recording material transport direction H Height of upstream protrusion 131 from heater sliding surface S2 D1 Protrusion amount of film deformation suppressing member 134 from downstream rib 133b of heater holder downstream in the transport direction D2 Coverage amount of film deformation suppressing member 134 in the upstream direction from the heater center line D3 Gap from film deformation suppressing member 134 to the inner surface of fixing film 112 downstream in the transport direction D4 Gap from film deformation suppressing member 134 to the inner surface of fixing film 112 on the upper surface of fixing film unit 112 D5 Gap from film deformation suppressing member 134 to the inner surface of fixing film 112 at a position between the downstream in the transport direction and the upper surface LC Approximately center line of fixing film Da Gap length between upstream rib 133a and film deformation suppressing member 134 Db Overlapping length between the upstream rib 133a and the film deformation suppressing member 134
Claims (4)
前記フィルムの内部空間に配置され、記録材を加熱するためのヒータと、
前記フィルムを介してヒータと共にニップ部を形成する回転可能な加圧ローラと、
前記フィルムの内部空間に配置されており、前記フィルムの回転をガイドするガイド部材であって、前記ヒータよりも記録材搬送方向の上流側の部分および下流側の部分それぞれに前記フィルムの母線方向に沿って複数のリブが並んでいるガイド部材と、
前記フィルムの内部空間に前記フィルムの母線方向と平行に配置され、前記ガイド部材を補強するためのステー部材と、
前記ステー部材に係合され、前記フィルムの変形によって前記フィルムの内側が接触した時に前記フィルムの変形を抑制するための部材であるフィルム変形抑制部材と、
を有し、前記ニップ部で記録材上のトナー像を加熱することでトナー像を記録材に定着する定着装置において、
前記母線方向に見た時、記録材搬送方向の下流側の前記リブよりも前記フィルム変形抑制部材は記録材搬送方向の下流側に突出し、
前記加圧ローラの回転中心軸を通り前記ヒータの前記加圧ローラに対向する面に垂直な仮想線を引いた時に、前記フィルム変形抑制部材の前記仮想線よりも下流側の部分よりも上流側の部分のほうが前記フィルム変形抑制部材の回転方向における長さが短いことを特徴とする定着装置。 A cylindrical film that rotates while in contact with a recording material;
a heater disposed in an internal space of the film for heating a recording material;
a rotatable pressure roller that forms a nip portion with the heater via the film;
a guide member disposed in an internal space of the film and guiding the rotation of the film, the guide member having a plurality of ribs arranged along a generatrix direction of the film on both an upstream side portion and a downstream side portion of the heater in a recording material transport direction;
a stay member arranged in an internal space of the film and parallel to a generatrix direction of the film, the stay member reinforcing the guide member;
a film deformation suppressing member that is engaged with the stay member and that suppresses deformation of the film when the inner side of the film comes into contact with the stay member due to deformation of the film;
a fixing device for fixing a toner image on a recording material by heating the toner image on the recording material at the nip portion,
When viewed in the generating line direction, the film deformation suppressing member protrudes downstream in the recording material conveying direction further than the rib downstream in the recording material conveying direction,
A fixing device characterized in that, when an imaginary line is drawn passing through the central axis of rotation of the pressure roller and perpendicular to the surface of the heater facing the pressure roller, the length of the film deformation suppression member in the rotation direction is shorter in the upstream portion of the imaginary line than in the downstream portion of the imaginary line.
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