JP3666016B2

JP3666016B2 - Belt fuser

Info

Publication number: JP3666016B2
Application number: JP24703099A
Authority: JP
Inventors: 兼雄依田; 孝夫鏡味; 周平毛利
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-09-01
Filing date: 1999-09-01
Publication date: 2005-06-29
Anticipated expiration: 2019-09-01
Also published as: JP2001075405A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真技術を用いて用紙等の記録材にトナー画像を形成することのできるプリンター、ファクシミリ、複写機等の画像形成装置に用いられる定着器、より詳しくは加熱される定着ベルトを用いたベルト定着器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真技術を用いて用紙等の記録材上にトナー画像を形成する画像形成装置は、回転駆動される感光体と、この感光体に露光して表面に静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像してトナー画像となす現像手段と、そのトナー画像を記録材に転写させる転写手段と、この転写手段によりトナー画像が転写された記録材を通過させつつ加熱して記録材上にトナー画像を定着させる定着器とを有している。
【０００３】
定着器は、通常、加熱される回転体と、これに圧接されている回転体とを有しており、これら両回転体によって、通過する記録材を挟圧しつつ加熱し、記録材上のトナー画像を記録材上に溶融定着させるようになっている。
このような定着器においては、２つの回転体に周速差があると、その挟圧部（圧接部）を通過する記録材上のトナー画像に擦れが生じて画像が乱れることから、２つの回転体とも駆動するということはなされておらず、一方の回転体のみを駆動し、他方の回転体はこれに従動させる構成が採用されている。
また、加熱される回転体がローラであると、その初期的な加熱に長時間を要することから、加熱される回転体を無端ベルト（定着ベルト）として、その初期的加熱時間を短縮したベルト定着器が知られている。
【０００４】
図６はベルト定着器の第１例を示す図である（特開平９−１３８６００号公報）。
このベルト定着器は、無端状の耐熱ベルト６と、このベルト６をその内側から支持するローラ７ａ，７ｂと、ベルト６を加熱するローラ８と、ベルト６の外周面に接する加圧ローラ９とを有しており、加圧ローラ９がモータＭで矢印ａ方向に回転駆動され、ベルト６が加圧ローラ９に従動する。
トナー画像が形成された記録材は、ベルト６と加圧ローラ９との圧接部Ｎに矢印ｂで示すように供給され、圧接部Ｎを通ることでトナー画像が加熱溶融されて記録材上に定着させられる。
図７はベルト定着器の第２例を示す図である（特開平８−３３４９９７号公報）。
このベルト定着器は、回転駆動される定着ローラ２と、ヒータを内蔵した加熱ローラ３との間に定着ベルト１を巻掛け張架し、定着ベルト１を介して定着ローラ２に加圧ローラ４を圧接させ、この圧接部Ｎに、トナー画像Ｔが形成された記録材Ｓを図示矢印方向に通し、前記トナー画像Ｔを加熱溶融して記録材Ｓ上に定着させるようになっている。
また、この定着器は、記録材上のトナーが定着ベルト１の表面に転移してしまうという現象（いわゆるオフセット現象）を防止するために、定着ベルト１の表面に離型剤としてシリコーンオイル等の離型オイルを塗布するオイル塗布ローラ５を備えている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示した従来のベルト定着器では、回転駆動される加圧ローラ９とこれに従動するベルト６との圧接部Ｎに、比較的滑り易い記録材、例えば、合成樹脂製シートが供給されると、この滑り易い記録材の介在によって、駆動側の加圧ローラ９と記録材との間および／または記録材と従動側のベルト６との間でスリップが生じ、そのために加圧ローラ９とベルト６との間に周速差が生じ、結果として安定した定着動作がなされなくなってしまうおそれがある。
同様に、図７に示した従来のベルト定着器では、定着ローラ２で駆動されるベルト１とこれに従動する加圧ローラ４との圧接部Ｎに、比較的滑り易い記録材が供給されると、この滑り易い記録材の介在によって、駆動側のベルト１と記録材との間および／または記録材と従動側の加圧ローラ４との間でスリップが生じ、そのためにベルト１と加圧ローラ４との間に周速差が生じ、結果として安定した定着動作がなされなくなってしまうおそれがある。
特に、図７に示したベルト定着器では、ベルト１の表面に離型オイルが塗布されるので、上記スリップが助長される。また、ベルト１の表面に塗布されたオイルは前記圧接部Ｎの端部Ｎ’に徐々に侵入し、当該端部Ｎ’における定着ローラ２と加圧ローラ４との摩擦力を低減させるので、上記スリップがより一層助長されることとなる。
本発明の目的は、以上のような問題を解決し、安定した定着動作がなされるベルト定着器を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載のベルト定着器は、加熱される定着ベルトと、この定着ベルトに圧接されて当該圧接部にて定着ニップ部を構成する回転体と、前記定着ベルトの表面に離型オイルを塗布するオイル塗布手段とを有し、前記定着ベルトと回転体のうち一方が駆動され、他方が従動し、トナー画像が形成された記録材を、前記定着ベルトと回転体との圧接部の中央部に通して、前記トナー画像を加熱溶融し記録材上に定着させる定着器であって、
前記圧接部における定着ベルトの両端部に、その周方向に沿って、高グリップ部が設けられており、かつこの高グリップ部が、前記回転体に対する高グリップ力を発生させるための高摩擦材料としての粒子とオイル吸収性を有する材料とを練混してなる複合材料で構成されていることを特徴とする。
【０００７】
【作用効果】
請求項１記載のベルト定着器によれば、トナー画像が形成された記録材が、一方が駆動され他方が従動する、加熱される定着ベルトとこの定着ベルトに圧接される回転体との圧接部の中央部を通過することにより、前記トナー画像が加熱溶融されて記録材上に定着させられる。また、定着ベルトの表面に離型オイルを塗布するオイル塗布手段を備えているので、オフセット現象が生じ難くなる。
そして、前記定着ベルトの両端部には、その周方向に沿って高グリップ部が設けられているので、上記定着ベルトと回転体との圧接部の中央部に、比較的滑り易い記録材が供給され、この滑り易い記録材の介在によって、駆動側の定着ベルト（または回転体）と記録材との間および／または記録材と従動側の回転体（または定着ベルト）との間でスリップが生じそうになったとしても、前記高グリップ部の作用によって駆動側の定着ベルト（または回転体）に対する従動側の回転体（または定着ベルト）の従動性が向上し、定着ベルトと回転体とが略同一の周速で回転することとなる。このため、上記スリップが防止され（少なくとも著しく生じ難くなり）、結果として安定した定着動作がなされることとなる。したがってまた、記録材上のトナー画像に擦れが生じにくくなって画像乱れがほとんど生じなくなる。
しかも、前記高グリップ部は、高摩擦材料とオイル吸収性を有する材料とを混合させた複合材料で構成されているので、さらに次のような作用効果が得られる。
すなわち、定着ベルトの表面に離型オイルが塗布される構成であると、前述したように、オイルが定着ベルトと回転体との圧接部の端部に徐々に侵入して行くこととなるが、この請求項１記載のベルト定着器によれば、高グリップ部が高摩擦材料とオイル吸収性を有する材料とを混合させた複合材料で構成されているので、前記圧接部の端部に侵入していったオイルは、オイル吸収性を有する材料によって吸収されることとなる。
したがって、高グリップ部の表面に存在するオイルの量は僅かなものとなり、結果として圧接部両端におけるグリップ力が確保され、上記スリップが防止されて（少なくとも著しく生じ難くなって）、安定した定着動作がなされることとなる。
すなわち、この請求項１記載のベルト定着器によれば、定着ベルトの表面に離型オイルを塗布するものであるにもかかわらず、安定した定着動作を得ることが可能となる。
しかも、高グリップ部は、高摩擦材料とオイル吸収性を有する材料とを混合させた複合材料で構成されているので、その強度も向上する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明に係るベルト定着器の一実施の形態を示す概略側面図、図２は主要部の概略斜視図である。
【０００９】
この定着器１００は、加熱される定着ベルト１１０と、この定着ベルト１１０に圧接される回転体としての加圧ローラ１２０とを有し、トナー画像（図示せず）が形成された記録材Ｓを、矢印Ｓ１で示すように定着ベルト１１０と加圧ローラ１２０との圧接部Ｎの中央部Ｎ１に通して、トナー画像を加熱溶融し記録材Ｓ上に定着させるようになっている。
この実施の形態の定着器１００は、前記圧接部Ｎにおいて定着ベルト１１０を内方から支持するバックアップ部材としてのバックアップローラ１３０と、定着ベルト１１０を加熱する加熱手段としての加熱ローラ１４０とを有しており、定着ベルト１１０は、バックアップローラ１３０と加熱ローラ１４０との間に張架されている。
１５０はオイル塗布手段としてのオイル塗布ローラであり、定着ベルト１１０の表面に離型オイルを塗布するようになっている。
【００１０】
これら定着ベルト１１０および各ローラを回転させるための駆動ローラとしては、オイル塗布ローラ１５０以外のローラであればどのローラを用いることもできるが、この実施の形態では、加圧ローラ１２０を駆動ローラとして用いている。
すなわち、加圧ローラ１２０は、図示しない駆動手段によって図１の矢印方向（反時計方向）に回転駆動され、バックアップローラ１３０、定着ベルト１１０、加熱ローラ１４０、およびオイル塗布ローラ１５０が従動するようになっている。具体的には、加圧ローラ１２０に対して定着ベルト１１０およびバックアップローラ１３０が圧接されていることにより、定着ベルト１１０およびバックアップローラ１３０が加圧ローラ１２０に従動し、定着ベルト１１０が加熱ローラ１４０に巻き掛けられていることにより、加熱ローラ１４０が定着ベルト１１０に従動し、定着ベルト１１０に対してオイル塗布ローラ１５０が圧接されていることにより、オイル塗布ローラ１５０が定着ベルト１１０に従動するようになっている。
図１において、１１１はバックアップローラ１３０への巻掛け部における定着ベルト１１０の表面温度を検出するためのサーミスタである。このサーミスタ１１１は加圧ローラ１２０との圧接部Ｎの上流側に設けられている。
【００１１】
バックアップローラ１３０は、金属製の芯材１３１と、この芯材１３１の表面に設けられた比較的肉厚の弾性層１３２とを有しており、芯材１３１の軸１３１ａで定着器１００のフレームの側板１０１に対して回転可能に支持されている。加熱ローラ１４０は、熱伝導性に優れた材料（例えばアルミニウム）でパイプ状に形成されており、その内部に熱源であるハロゲンランプ１４１が配置されている。この加熱ローラ１４０は、定着ベルト１１０の巻掛け部において定着ベルト１１０を急速に加熱することが可能である。この実施の形態の加熱ローラ１４０はテンションローラとして構成されており、図示しない適宜の付勢手段で定着ベルト１１０の張り方向に付勢されている。なお、図１において、１４３は加熱ローラ１４０の温度を検出するためのサーミスタである。
【００１２】
加圧ローラ１２０は、パイプ状の熱伝導性に優れた芯材１２１と、この芯材１２１の表面に設けられた比較的肉薄で前記バックアップローラ１３０の弾性層１３２よりは硬い弾性層１２２と、この弾性層１２２の表面に形成された、記録材およびトナーに対する剥離性に優れた表層１２２ａとを備え、芯材１２１の内部に熱源であるハロゲンランプ１２３が配置されている。
加圧ローラ１２０は、定着器１００のフレーム側板１０１に対して回転可能に支持されており、この定着器１００が取り付けられる画像形成装置本体（図示せず）に設けられた図示しない駆動手段によって図１の矢印方向（反時計方向）に回転駆動される。なお、加圧ローラ１２０は、その半径方向へは移動不能に取り付けられており、弾性層１２２および前記バックアップローラ１３０の弾性層１３２の弾性力で、定着ベルト１１０を介してバックアップローラ１３０に圧接されている。その圧接部Ｎは、バックアップローラ１３０の弾性層１３２が加圧ローラ１２０の弾性層１２２よりも肉厚で柔らかいことから、バックアップローラ１３０側に凸状に形成される。図１において、１２４は加圧ローラ１２０の表面温度を検出するためのサーミスタである。
【００１３】
フレーム１０１には、図示しない画像形成装置の転写部でトナー画像が形成（転写）された記録材Ｓを定着ベルト１１０と加圧ローラ１２０との圧接部（ニップ部）Ｎの中央部Ｎ１に導く、ガイド１０２が設けられている。また、圧接部Ｎの下流側には、排紙ローラ対１０３と、定着後の記録材Ｓを図示しない画像形成装置の排紙経路に導くガイド１０４とが設けられている。なお、上記各サーミスタは、図示しない画像形成装置の制御部に接続されており、各サーミスタからの検出温度に応じ、制御部によって前記各熱源１２３，１４１への通電量が制御されるようになっている。
【００１４】
この実施の形態の主な特徴は定着ベルト１１０の構造にあるので、それについて説明する。
図３（ａ）は定着ベルト１１０（バックアップローラ１３０と加熱ローラ１４０との間に張架される前の状態の定着ベルト１１０）の部分拡大正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）はベルト端部の横断面図である。
【００１５】
定着ベルト１１０は耐熱性のベルトであり、無端状のベルト基体１１２（図２参照）と、このベルト基体１１２の幅方向（図２において左右方向であり各ローラの軸線方向）における中央部１１２ａの表面に被覆された表層１１３とを備えており、両端部１１２ｂには、その周方向に沿って高グリップ部Ｇが設けられている。
ベルト基体１１２は、例えば導電性を有するポリイミドで構成する。
表層１１３は、ベルト基体１１２の幅方向における中央部１１２ａに高離型材料（記録材およびトナーに対する剥離性に優れた材料であり、例えばシリコーンゴム）をコーティングすることによって形成してある。
高グリップ部Ｇは、図３示すように、高摩擦材料Ｇ１とオイル吸収性を有する材料１１６とを混合させた複合材料で構成されている。例えば、高摩擦材料Ｇ１としては、加圧ローラ１２０に対する高グリップ力を発生させるための粒子（例えばガラスビーズ）を用い、オイル吸収性を有する材料１１６としては接着性を有するシリコーンゴムを用い、このシリコーンゴムに前記粒子を練混してなる複合材料を、ベルト基体１１２の端部１１２ｂにコーティングすることによって高グリップ部Ｇを形成する。例えばこのようにして形成された高グリップ部Ｇの表面Ｇ４には、高摩擦材料Ｇ１が無数に露出した状態となる。
【００１６】
この実施の形態による定着器１００によれば、次のような作用効果が得られる。
トナー画像が形成された記録材Ｓが、一方が駆動され他方が従動する、加熱される定着ベルト１１０とこの定着ベルト１１０に圧接される回転体としての加圧ローラ１２０との圧接部Ｎの中央部Ｎ１を通過することにより、前記トナー画像が加熱溶融されて記録材Ｓ上に定着させられる。また、定着ベルト１１０の表面に離型オイルを塗布するオイル塗布手段１５０を備えているので、オフセット現象が生じ難くなる。
そして、定着ベルト１１０の両端部には、その周方向に沿って高グリップ部Ｇが設けられているので、定着ベルト１１０と加圧ローラ１２０との圧接部Ｎの中央部に、比較的滑り易い記録材Ｓが供給され、この滑り易い記録材Ｓの介在によって、駆動側の加圧ローラ１２０と記録材Ｓとの間および／または記録材Ｓと従動側の定着ベルト１１０との間でスリップが生じそうになったとしても、前記高グリップ部Ｇの作用によって駆動側の加圧ローラ１２０に対する従動側の定着ベルト１１０の従動性が向上し、定着ベルト１１０と加圧ローラ１２０とが略同一の周速で回転することとなる。このため、上記スリップが防止され（少なくとも著しく生じ難くなり）、結果として安定した定着動作がなされることとなる。したがってまた、記録材Ｓ上のトナー画像に擦れが生じにくくなって画像乱れがほとんど生じなくなる。
しかも、高グリップ部Ｇは、高摩擦材料Ｇ１とオイル吸収性を有する材料１１６とを混合させた複合材料で構成されているので、さらに次のような作用効果が得られる。
すなわち、定着ベルト１１０の表面に離型オイルが塗布される構成であると、前述したように、オイルが定着ベルト１１０と加圧ローラ１２０との圧接部Ｎの端部Ｎ２に徐々に侵入して行くこととなるが、このベルト定着器１００によれば、高グリップ部Ｇが高摩擦材料Ｇ１とオイル吸収性を有する材料１１６とを混合させた複合材料で構成されているので、圧接部Ｎの端部Ｎ２に侵入していったオイルは、オイル吸収性を有する材料１１６によって吸収されることとなる。
したがって、高グリップ部Ｇにおける高摩擦材料Ｇ１が露出している表面Ｇ４（図３参照）に存在するオイルの量は僅かなものとなり、結果として圧接部両端Ｎ２におけるグリップ力が確保され、上記スリップが防止されて（少なくとも著しく生じ難くなって）、安定した定着動作がなされることとなる。
すなわち、このベルト定着器１００によれば、定着ベルト１１０の表面に離型オイルを塗布するものであるにもかかわらず、安定した定着動作を得ることが可能となる。
しかも、高グリップ部Ｇは、高摩擦材料Ｇ１とオイル吸収性を有する材料１１６とを混合させた複合材料で構成されているので、その強度も向上する。また、この実施の形態におけるオイル吸収性を有する材料１１６は接着性を有しているので、高グリップ部Ｇの強度は一層向上する。
【００１７】
【実施例】
さらなる具体例について説明する。
（定着ベルト１１０に関し）
構造はシームレスベルトとし、ベルト基体１１２は導電性を有するポリイミドからなる無端ベルト状シートで構成する。ベルト基体１１２の厚さは１５０μｍ程度とする。
ベルト基体１１２の幅は、３９２ｍｍ程度とし、その中央部にのみシリコーンゴムを２００μｍ程度の厚さでコーティングして表層１１３を形成し、両端部に幅２７ｍｍ程度の露出部１１２ｂを形成する。この露出部に高グリップ部Ｇを設ける。
ベルト基体１１２の内径はφ６０ｍｍ程度とする。
【００１８】
（加圧ローラ１２０に関し）
構造は両端部に中空軸部１２５（図２参照）を有する鉄（ＳＵＭ２４）製の外径φ３２ｍｍ程度、内径φ２２程度のパイプ部１２１の外周面に弾性層１２２としてシリコーンゴムを、さらにその外周面に表面層１２２ａとしてフッ素樹脂を被覆した構造とする。
弾性層１２２のゴム硬度はＪＩＳ−Ａ２０°程度とし、層厚は１．５ｍｍ程度とする。
表面層１２２ａは、フッ素ラテックス塗料を塗布した後、熱硬化させたフッ素ラテックス被膜とする。層厚は６０μｍ程度とする。
中空部に設けるハロゲンランプ１２３の発熱量は１００Ｖで２３０Ｗ程度とする。
加圧ローラ１２０の外径は３５．２ｍｍ程度とする。
軸部１２４を含むローラ幅（軸線方向長さ）は４４４．３ｍｍ程度とする。
バックアップローラ１３０に対する押圧荷重は軸部１２５，１２５にかけ、片側６０Ｋｇ（両端総荷重１２０Ｋｇ）程度とする。尚、バックアップローラ１３０及び加圧ローラ１２０はフレーム１０１に定位置固定（軸間距離一定）され、特別の押圧手段は設けない。押圧荷重は、両ローラ１２０，１３０の外径の和よりも軸間距離が短くなるようにフレーム１０１に両ローラ１２０，１３０が固定されることにより、両ローラが互いに食い込むことにより生じる。ローラへの荷重作用位置はフレームへの固定位置であり、軸１２４の軸受であるベアリング（図示せず）の位置となる。
定着ベルト１１０との圧接部Ｎの周方向長さＬ２は１１ｍｍ程度とする。
【００１９】
（バックアップローラ１３０に関し）
構造は両端部にφ１０程度の軸部１３１ａを有するφ２６程度の中実の鉄（ＳＵＭ２４）製ローラの外周面に弾性層１３２としてシリコーンゴムを、さらにその外周面に表面層１３２ａとしてＰＦＡ（４弗化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体）を被覆したものとする。
バックアップローラ１３０の外径は３８．５ｍｍ程度とし、軸部１３１ａを除くローラ幅は３９８ｍｍ程度とする。
弾性層１３２の層厚は６．２５ｍｍ程度とする。ゴム硬度はＪＩＳ−Ａ１０゜程度とする。
表面層１３２ａは熱収縮性ＰＦＡ樹脂チューブを用いる。被覆後の層厚は１１０μｍ程度とする。
【００２０】
（加熱ローラ１４０に関し）
構造は両端部にφ２０程度の軸部１４４を有する、外径φ２８程度、肉厚３ｍｍ程度のパイプ状アルミニウム製ローラとする。
軸部１４４を除くローラ幅は３９３ｍｍ程度とする。
ローラ中空部に配置される発熱手段１４１はハロゲンランプとする。その発熱量は１００Ｖで６９５Ｗ程度とする。
【００２１】
（オイル塗布ローラ１５０に関し）
構造はφ１０ｍｍ程度の鉄（ＳＵＭ２４）製シャフト１５１上に、オイル含浸層１５２ａとオイル供給層１５２ｂとからなるオイル保持層１５２、および表面層１５３を順に積層した構造とする。
オイル塗布ローラ１５０の外径は３６ｍｍ程度、軸端部を含まないローラ幅は３３７〜３９２ｍｍ程度、望ましくは高グリップ部にかからず通紙範囲をカバーする範囲とする。具体的には３３７ｍｍ程度とする。
オイル含浸層１５２ａは、スポンジで構成し、厚さは１１ｍｍ程度とする。
オイル供給層１５２ｂはフェルトで構成し、層厚は２ｍｍ程度とする。
表面層１５３は、多孔質ＰＴＦＥ（４弗化エチレン重合体）樹脂で構成し、層厚は１２０μｍ程度とする。
離型剤の材質はジメチルシリコーンオイルとする。粘度（２０°Ｃでの）は、１００センチストークス程度とし、含浸させる総量は１４０ｇ程度とする。
定着ベルト１１０への当接荷重（押圧荷重）は総荷重０．５以上２Ｋｇ以下の範囲で適宜設定し得るが、より好ましくは１Ｋｇ程度とする。
オイル塗布ローラ１５０と定着ベルト１１０との当接幅（ベルト移動方向に関する長さ）は３ｍｍ程度とする。
【００２２】
以上、本発明の実施の形態および実施例について説明したが、本発明は上記の実施の形態または実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において適宜変形実施可能である。
例えば、図４（ａ）に示すように、オイル塗布手段１５０は、その長さをベルト１１０の幅よりも長く構成してもよいし、図４（ｂ）に示すように、ベルトの表層１１３の幅よりも若干短くして画像形成領域にのみオイルを塗布するように構成してもよい。また、図５に示すように、表層１１３の幅よりも長く、定着ベルト１１０の幅よりは短く構成してもよい。図４（ａ）に示すように、オイル塗布手段１５０の長さをベルト１１０の幅よりも長く構成すると、定着ベルト１１０に生じるストレスを軽減することができ、図４（ｂ）に示すように、ベルトの表層１１３の幅よりも若干短くして画像形成領域にのみオイルを塗布するように構成すると、定着ニップ部Ｎの端部Ｎ２にオイルが侵入しにくくなる。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１記載のベルト定着器によれば、定着ベルトの表面に離型オイルを塗布するものであるにもかかわらず、安定した定着動作を得ることが可能となる。
【００２４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るベルト定着器の一実施の形態を示す概略側面図。
【図２】主要部の概略斜視図。
【図３】（ａ）は定着ベルト１１０の部分拡大正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）はベルト端部の横断面図。
【図４】（ａ）（ｂ）はそれぞれ変形例の説明図（要部をオイル塗布ローラ１５０側から見た正面図）である。
【図５】さらなる変形例の説明図（要部をオイル塗布ローラ１５０側から見た正面図）である。
【図６】従来技術の説明図。
【図７】従来技術の説明図。
【符号の説明】
Ｓ記録材
１００定着器
１１０定着ベルト
１１２ベルト基体
１１２ｂベルト基体の端部
Ｇ高グリップ部
Ｇ１高摩擦材料
１１６シリコーンゴム（オイル吸収性を有する材料）
１２０加圧ローラ（回転体）
１５０オイルローラ（オイル塗布手段）
Ｎ圧接部
Ｎ１圧接部の中央部
Ｎ２圧接部の端部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing device used in an image forming apparatus such as a printer, a facsimile machine, and a copying machine capable of forming a toner image on a recording material such as paper using an electrophotographic technique, more specifically, a fixing belt to be heated. The present invention relates to the belt fixing device used.
[0002]
[Prior art]
In general, an image forming apparatus that forms a toner image on a recording material such as paper using electrophotographic technology is a rotationally driven photoreceptor, and exposure that exposes the photoreceptor to form an electrostatic latent image on the surface. Means, developing means for developing the electrostatic latent image into a toner image, transfer means for transferring the toner image onto a recording material, and heating while passing the recording material onto which the toner image has been transferred by the transfer means And a fixing device for fixing the toner image on the recording material.
[0003]
The fixing device usually has a rotating body to be heated and a rotating body that is pressed against the rotating body. The two rotating bodies heat the recording material passing therethrough while sandwiching it, and the toner on the recording material An image is melted and fixed on a recording material.
In such a fixing device, if there is a difference in peripheral speed between the two rotating members, the toner image on the recording material passing through the pinching portion (pressure contact portion) is rubbed and the image is disturbed. It is not said that the rotating body is driven, and a configuration is adopted in which only one rotating body is driven and the other rotating body is driven.
In addition, if the rotating body to be heated is a roller, it takes a long time for the initial heating, so the heated rotating body is used as an endless belt (fixing belt), and the belt fixing in which the initial heating time is shortened. The vessel is known.
[0004]
FIG. 6 is a diagram showing a first example of a belt fixing device (Japanese Patent Laid-Open No. 9-138600).
This belt fixing device includes an endless heat-resistant belt 6, rollers 7 a and 7 b that support the belt 6 from the inside thereof, a roller 8 that heats the belt 6, and a pressure roller 9 that is in contact with the outer peripheral surface of the belt 6. The pressure roller 9 is rotationally driven in the direction of arrow a by the motor M, and the belt 6 is driven by the pressure roller 9.
The recording material on which the toner image has been formed is supplied to the pressure contact portion N between the belt 6 and the pressure roller 9 as indicated by an arrow b, and the toner image is heated and melted by passing through the pressure contact portion N, and is then applied onto the recording material. It is fixed.
FIG. 7 is a view showing a second example of the belt fixing device (Japanese Patent Laid-Open No. 8-334997).
In this belt fixing device, a fixing belt 1 is wound and stretched between a rotationally driven fixing roller 2 and a heating roller 3 incorporating a heater, and the pressure roller 4 is attached to the fixing roller 2 via the fixing belt 1. The recording material S on which the toner image T is formed is passed through the pressure contact portion N in the direction of the arrow in the drawing, and the toner image T is heated and melted and fixed on the recording material S.
In addition, this fixing device uses a silicone oil or the like as a release agent on the surface of the fixing belt 1 in order to prevent a phenomenon that the toner on the recording material is transferred to the surface of the fixing belt 1 (so-called offset phenomenon). An oil application roller 5 for applying release oil is provided.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional belt fixing device shown in FIG. 6, a relatively slippery recording material, for example, a synthetic resin sheet, is supplied to the pressure contact portion N between the pressure roller 9 that is rotationally driven and the belt 6 that is driven by the pressure roller 9. Then, slippage occurs between the driving-side pressure roller 9 and the recording material and / or between the recording material and the driven-side belt 6 due to the slippery recording material. There is a possibility that a peripheral speed difference occurs between the belt 6 and the belt 6, and as a result, a stable fixing operation cannot be performed.
Similarly, in the conventional belt fixing device shown in FIG. 7, a relatively slippery recording material is supplied to the pressure contact portion N between the belt 1 driven by the fixing roller 2 and the pressure roller 4 driven thereby. In addition, due to the slippery recording material, slip occurs between the driving belt 1 and the recording material and / or between the recording material and the driven pressure roller 4. There is a possibility that a peripheral speed difference is generated between the roller 4 and a stable fixing operation as a result.
In particular, in the belt fixing device shown in FIG. 7, since the release oil is applied to the surface of the belt 1, the slip is promoted. Further, the oil applied to the surface of the belt 1 gradually enters the end N ′ of the pressure contact portion N, and reduces the frictional force between the fixing roller 2 and the pressure roller 4 at the end N ′. The slip is further promoted.
An object of the present invention is to provide a belt fixing device that solves the above-described problems and can perform a stable fixing operation.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a belt fixing device according to a first aspect of the present invention includes a heated fixing belt, a rotating member that is pressed against the fixing belt and forms a fixing nip portion at the pressing portion , and the fixing belt. An oil application means for applying release oil on the surface, one of the fixing belt and the rotating body is driven, the other is driven, and a recording material on which a toner image is formed is formed on the fixing belt and the rotating body. A fixing device that passes through the central portion of the pressure contact portion and heat-melts the toner image and fixes it on the recording material,
A high grip portion is provided along the circumferential direction at both ends of the fixing belt in the pressure contact portion , and the high grip portion serves as a high friction material for generating a high grip force against the rotating body. It is characterized by being comprised with the composite material formed by knead | mixing the particle | grains and the material which has oil absorptivity.
[0007]
[Function and effect]
According to the belt fixing device of claim 1, a recording material on which a toner image is formed is pressed on one side and driven on the other side between a heated fixing belt and a rotating body pressed against the fixing belt. By passing through the central portion of the toner image, the toner image is heated and melted and fixed on the recording material. In addition, since an oil application means for applying release oil to the surface of the fixing belt is provided, an offset phenomenon is less likely to occur.
Since both ends of the fixing belt are provided with high grip portions along the circumferential direction, a relatively slippery recording material is supplied to the central portion of the pressure contact portion between the fixing belt and the rotating body. The slippery recording material causes slippage between the driving-side fixing belt (or rotating body) and the recording material and / or between the recording material and the driven-side rotating body (or fixing belt). Even if this happens, the followability of the driven rotating body (or fixing belt) with respect to the driving fixing belt (or rotating body) is improved by the action of the high grip portion, and the fixing belt and the rotating body are substantially reduced. It will rotate at the same peripheral speed. For this reason, the slip is prevented (at least significantly less likely to occur), and as a result, a stable fixing operation is performed. Therefore, the toner image on the recording material is hardly rubbed, and image distortion hardly occurs.
Moreover, since the high grip portion is made of a composite material in which a high friction material and a material having oil absorbability are mixed, the following effects can be obtained.
That is, when the release oil is applied to the surface of the fixing belt, as described above, the oil gradually enters the end of the pressure contact portion between the fixing belt and the rotating body. According to the belt fixing device of the first aspect, since the high grip portion is composed of the composite material in which the high friction material and the oil-absorbing material are mixed, it penetrates into the end portion of the pressure contact portion. The oil thus absorbed will be absorbed by the material having oil absorbability.
Therefore, the amount of oil present on the surface of the high grip portion is small, and as a result, grip force at both ends of the press contact portion is ensured, and the above slip is prevented (at least significantly less likely to occur), and stable fixing operation Will be made.
That is, according to the belt fixing device of the first aspect, it is possible to obtain a stable fixing operation even though the release oil is applied to the surface of the fixing belt.
In addition, since the high grip portion is composed of a composite material in which a high friction material and a material having oil absorbability are mixed, the strength is also improved.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic side view showing an embodiment of a belt fixing device according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic perspective view of a main part.
[0009]
The fixing device 100 includes a fixing belt 110 to be heated and a pressure roller 120 as a rotating body pressed against the fixing belt 110, and a recording material S on which a toner image (not shown) is formed. As shown by an arrow S1, the toner image is heated and melted and fixed on the recording material S through the central portion N1 of the pressure contact portion N between the fixing belt 110 and the pressure roller 120.
The fixing device 100 of this embodiment includes a backup roller 130 as a backup member that supports the fixing belt 110 from the inside in the pressure contact portion N, and a heating roller 140 as a heating unit that heats the fixing belt 110. The fixing belt 110 is stretched between the backup roller 130 and the heating roller 140.
An oil application roller 150 serves as an oil application unit, and applies release oil to the surface of the fixing belt 110.
[0010]
As the driving roller for rotating the fixing belt 110 and each roller, any roller other than the oil application roller 150 can be used. In this embodiment, the pressure roller 120 is used as the driving roller. Used.
That is, the pressure roller 120 is rotationally driven in the direction of the arrow in FIG. 1 (counterclockwise) by a driving unit (not shown) so that the backup roller 130, the fixing belt 110, the heating roller 140, and the oil application roller 150 are driven. It has become. Specifically, since the fixing belt 110 and the backup roller 130 are pressed against the pressure roller 120, the fixing belt 110 and the backup roller 130 are driven by the pressure roller 120, and the fixing belt 110 is heated by the heating roller 140. As a result, the heating roller 140 is driven by the fixing belt 110, and the oil application roller 150 is pressed against the fixing belt 110, so that the oil application roller 150 is driven by the fixing belt 110. It has become.
In FIG. 1, reference numeral 111 denotes a thermistor for detecting the surface temperature of the fixing belt 110 at a portion wound around the backup roller 130. The thermistor 111 is provided on the upstream side of the pressure contact portion N with the pressure roller 120.
[0011]
The backup roller 130 has a metal core 131 and a relatively thick elastic layer 132 provided on the surface of the core 131, and the frame of the fixing device 100 is supported by the shaft 131 a of the core 131. The side plate 101 is rotatably supported. The heating roller 140 is formed in a pipe shape from a material having excellent thermal conductivity (for example, aluminum), and a halogen lamp 141 as a heat source is disposed therein. The heating roller 140 can rapidly heat the fixing belt 110 at the winding portion of the fixing belt 110. The heating roller 140 of this embodiment is configured as a tension roller and is urged in the tensioning direction of the fixing belt 110 by an appropriate urging unit (not shown). In FIG. 1, reference numeral 143 denotes a thermistor for detecting the temperature of the heating roller 140.
[0012]
The pressure roller 120 includes a pipe-shaped core material 121 having excellent thermal conductivity, a relatively thin elastic layer 122 provided on the surface of the core material 121, and harder than the elastic layer 132 of the backup roller 130, A surface layer 122 a that is formed on the surface of the elastic layer 122 and has excellent releasability from the recording material and toner, and a halogen lamp 123 that is a heat source is disposed inside the core material 121.
The pressure roller 120 is rotatably supported with respect to the frame side plate 101 of the fixing device 100, and is illustrated by a driving unit (not shown) provided in an image forming apparatus main body (not shown) to which the fixing device 100 is attached. 1 is rotated in the direction of the arrow 1 (counterclockwise). The pressure roller 120 is attached so as not to move in the radial direction, and is pressed against the backup roller 130 via the fixing belt 110 by the elastic force of the elastic layer 122 and the elastic layer 132 of the backup roller 130. ing. The pressure contact portion N is formed in a convex shape on the backup roller 130 side because the elastic layer 132 of the backup roller 130 is thicker and softer than the elastic layer 122 of the pressure roller 120. In FIG. 1, a thermistor 124 detects the surface temperature of the pressure roller 120.
[0013]
On the frame 101, the recording material S on which a toner image is formed (transferred) by a transfer portion of an image forming apparatus (not shown) is guided to a central portion N1 of a pressure contact portion (nip portion) N between the fixing belt 110 and the pressure roller 120. A guide 102 is provided. Further, on the downstream side of the press contact portion N, a pair of discharge rollers 103 and a guide 104 for guiding the recording material S after fixing to a discharge path of an image forming apparatus (not shown) are provided. Each of the thermistors is connected to a control unit of an image forming apparatus (not shown), and the energization amount to each of the heat sources 123 and 141 is controlled by the control unit according to the detected temperature from each thermistor. ing.
[0014]
The main feature of this embodiment is the structure of the fixing belt 110, which will be described.
3A is a partially enlarged front view of the fixing belt 110 (the fixing belt 110 in a state before being stretched between the backup roller 130 and the heating roller 140), FIG. 3B is a left side view thereof, and FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of the belt end.
[0015]
The fixing belt 110 is a heat-resistant belt, and includes an endless belt base 112 (see FIG. 2) and a central portion 112a in the width direction of the belt base 112 (the horizontal direction in FIG. 2 and the axial direction of each roller). The surface layer 113 is coated on the surface, and high grip portions G are provided along the circumferential direction at both end portions 112b.
The belt base 112 is made of, for example, conductive polyimide.
The surface layer 113 is formed by coating the central portion 112a in the width direction of the belt base 112 with a high release material (a material excellent in releasability from a recording material and toner, for example, silicone rubber).
As shown in FIG. 3, the high grip portion G is composed of a composite material in which a high friction material G1 and an oil-absorbing material 116 are mixed. For example, as the high friction material G1, particles (for example, glass beads) for generating a high grip force against the pressure roller 120 are used, and as the material 116 having oil absorbability, silicone rubber having adhesiveness is used. The high grip portion G is formed by coating the end portion 112b of the belt base 112 with a composite material obtained by kneading the particles with silicone rubber. For example, numerous high friction materials G1 are exposed on the surface G4 of the high grip portion G formed in this way.
[0016]
According to the fixing device 100 according to this embodiment, the following operational effects can be obtained.
The recording material S on which the toner image is formed is centered at the pressure contact portion N between the heated fixing belt 110, one of which is driven and the other driven, and the pressure roller 120 as a rotating body pressed against the fixing belt 110. By passing through the portion N1, the toner image is heated and melted and fixed on the recording material S. Further, since the oil applying means 150 for applying the release oil to the surface of the fixing belt 110 is provided, the offset phenomenon is hardly generated.
Since both ends of the fixing belt 110 are provided with high grip portions G along the circumferential direction thereof, it is relatively slippery at the center of the pressure contact portion N between the fixing belt 110 and the pressure roller 120. The recording material S is supplied, and the slippage of the recording material S is caused between the driving pressure roller 120 and the recording material S and / or between the recording material S and the driven fixing belt 110. Even if it is likely to occur, the followability of the fixing belt 110 on the driven side with respect to the pressure roller 120 on the driving side is improved by the action of the high grip portion G, and the fixing belt 110 and the pressure roller 120 are substantially the same. It will rotate at the peripheral speed. For this reason, the slip is prevented (at least significantly less likely to occur), and as a result, a stable fixing operation is performed. Therefore, the toner image on the recording material S is hardly rubbed, and image disturbance hardly occurs.
In addition, since the high grip portion G is composed of a composite material in which the high friction material G1 and the oil-absorbing material 116 are mixed, the following effects can be obtained.
That is, when the release oil is applied to the surface of the fixing belt 110, the oil gradually enters the end portion N2 of the pressure contact portion N between the fixing belt 110 and the pressure roller 120 as described above. However, according to the belt fixing device 100, the high grip portion G is composed of a composite material in which the high friction material G1 and the oil-absorbing material 116 are mixed. The oil that has entered the end N2 is absorbed by the material 116 having oil absorbability.
Therefore, the amount of oil present on the surface G4 (see FIG. 3) where the high friction material G1 is exposed in the high grip portion G becomes small, and as a result, the grip force at both ends N2 of the press contact portion is secured, and the slip Is prevented (at least significantly less likely to occur), and a stable fixing operation is performed.
That is, according to the belt fixing device 100, it is possible to obtain a stable fixing operation even though the release oil is applied to the surface of the fixing belt 110.
Moreover, since the high grip portion G is composed of a composite material in which the high friction material G1 and the oil-absorbing material 116 are mixed, the strength thereof is also improved. In addition, since the oil-absorbing material 116 in this embodiment has adhesiveness, the strength of the high grip portion G is further improved.
[0017]
【Example】
Further specific examples will be described.
(Regarding fixing belt 110)
The structure is a seamless belt, and the belt base 112 is composed of an endless belt-like sheet made of conductive polyimide. The thickness of the belt substrate 112 is about 150 μm.
The width of the belt substrate 112 is about 392 mm, and a surface layer 113 is formed by coating silicone rubber with a thickness of about 200 μm only at the center thereof, and exposed portions 112b having a width of about 27 mm are formed at both ends. A high grip portion G is provided in the exposed portion.
The inner diameter of the belt base 112 is about φ60 mm.
[0018]
(Regarding the pressure roller 120)
The structure is made of iron (SUM24) having a hollow shaft portion 125 (see FIG. 2) at both ends, and an outer peripheral surface of a pipe portion 121 having an outer diameter of about 32 mm and an inner diameter of about 22 as an elastic layer 122, and its outer peripheral surface. The surface layer 122a is covered with a fluororesin.
The elastic layer 122 has a rubber hardness of about JIS-A 20 ° and a layer thickness of about 1.5 mm.
The surface layer 122a is a fluorine latex film that is thermally cured after applying a fluorine latex paint. The layer thickness is about 60 μm.
The heat generation amount of the halogen lamp 123 provided in the hollow portion is about 230 W at 100V.
The outer diameter of the pressure roller 120 is about 35.2 mm.
The width of the roller including the shaft portion 124 (length in the axial direction) is about 444.3 mm.
The pressing load on the backup roller 130 is applied to the shaft portions 125 and 125 and is about 60 kg on one side (total load on both ends 120 kg). The backup roller 130 and the pressure roller 120 are fixed to the frame 101 at a fixed position (a constant distance between the axes), and no special pressing means is provided. The pressing load is generated when the two rollers 120 and 130 are fixed to the frame 101 so that the distance between the shafts is shorter than the sum of the outer diameters of the two rollers 120 and 130, and the two rollers bite each other. The load acting position on the roller is a fixed position on the frame and a position of a bearing (not shown) which is a bearing of the shaft 124.
The circumferential length L2 of the press contact portion N with the fixing belt 110 is about 11 mm.
[0019]
(For backup roller 130)
The structure is made of a solid iron (SUM24) roller of about φ26 having a shaft portion 131a of about φ10 at both ends and silicone rubber as an elastic layer 132 on the outer peripheral surface, and PFA (4-fluorocarbon) as a surface layer 132a on the outer peripheral surface. (Ethylene fluoride / perfluoroalkoxyethylene copolymer).
The outer diameter of the backup roller 130 is about 38.5 mm, and the roller width excluding the shaft portion 131a is about 398 mm.
The layer thickness of the elastic layer 132 is about 6.25 mm. The rubber hardness is about JIS-A 10 °.
The surface layer 132a uses a heat-shrinkable PFA resin tube. The layer thickness after coating is about 110 μm.
[0020]
(Regarding heating roller 140)
The structure is a pipe-shaped aluminum roller having a shaft portion 144 of about φ20 at both ends and an outer diameter of about φ28 and a thickness of about 3 mm.
The roller width excluding the shaft portion 144 is about 393 mm.
The heat generating means 141 arranged in the roller hollow portion is a halogen lamp. The calorific value is about 695 W at 100V.
[0021]
(Regarding oil application roller 150)
The structure is such that an oil retaining layer 152 composed of an oil impregnated layer 152a and an oil supply layer 152b and a surface layer 153 are sequentially laminated on a shaft 151 made of iron (SUM24) having a diameter of about 10 mm.
The oil application roller 150 has an outer diameter of about 36 mm, a roller width not including the shaft end portion of about 337 to 392 mm, and preferably a range that does not cover the high grip portion and covers the sheet passing range. Specifically, it is about 337 mm.
The oil impregnated layer 152a is made of sponge and has a thickness of about 11 mm.
The oil supply layer 152b is made of felt and has a layer thickness of about 2 mm.
The surface layer 153 is made of porous PTFE (tetrafluoroethylene polymer) resin and has a layer thickness of about 120 μm.
The release agent is made of dimethyl silicone oil. The viscosity (at 20 ° C.) is about 100 centistokes, and the total amount to be impregnated is about 140 g.
The contact load (pressing load) to the fixing belt 110 can be set as appropriate within a range of a total load of 0.5 to 2 kg, and more preferably about 1 kg.
The contact width (length in the belt moving direction) between the oil application roller 150 and the fixing belt 110 is about 3 mm.
[0022]
Although the embodiments and examples of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments or examples, and can be appropriately modified within the scope of the gist of the present invention.
For example, as shown in FIG. 4 (a), the oil applying means 150 may be configured to have a length longer than the width of the belt 110, or as shown in FIG. 4 (b), the surface layer 113 of the belt. Alternatively, the oil may be applied only to the image forming area with a width slightly shorter than the width. Further, as shown in FIG. 5, the width of the surface layer 113 may be longer and the width of the fixing belt 110 may be shorter. As shown in FIG. 4A, if the length of the oil applying unit 150 is longer than the width of the belt 110, the stress generated in the fixing belt 110 can be reduced. As shown in FIG. If the configuration is such that the oil is applied only to the image forming area by making it slightly shorter than the width of the surface layer 113 of the belt, it becomes difficult for the oil to enter the end portion N2 of the fixing nip portion N.
[0023]
【The invention's effect】
According to the belt fixing device of the first aspect, it is possible to obtain a stable fixing operation even though the release oil is applied to the surface of the fixing belt.
[0024]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic side view showing an embodiment of a belt fixing device according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic perspective view of a main part.
3A is a partially enlarged front view of the fixing belt 110, FIG. 3B is a left side view, and FIG. 3C is a cross-sectional view of the belt end.
4 (a) and 4 (b) are explanatory views of a modified example (a front view of a main part viewed from the oil application roller 150 side), respectively.
FIG. 5 is an explanatory view of a further modified example (a front view of the main part viewed from the oil application roller 150 side).
FIG. 6 is an explanatory diagram of a conventional technique.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a conventional technique.
[Explanation of symbols]
S Recording material 100 Fixing device 110 Fixing belt 112 Belt base 112b Belt base end G High grip part G1 High friction material 116 Silicone rubber (material having oil absorbency)
120 Pressure roller (rotating body)
150 Oil roller (oil application means)
N pressure contact portion N1 center portion of pressure contact portion N2 end portion of pressure contact portion

Claims

加熱される定着ベルトと、この定着ベルトに圧接されて当該圧接部にて定着ニップ部を構成する回転体と、前記定着ベルトの表面に離型オイルを塗布するオイル塗布手段とを有し、前記定着ベルトと回転体のうち一方が駆動され、他方が従動し、トナー画像が形成された記録材を、前記定着ベルトと回転体との圧接部の中央部に通して、前記トナー画像を加熱溶融し記録材上に定着させる定着器であって、
前記圧接部における定着ベルトの両端部に、その周方向に沿って、高グリップ部が設けられており、かつこの高グリップ部が、前記回転体に対する高グリップ力を発生させるための高摩擦材料としての粒子とオイル吸収性を有する材料とを練混してなる複合材料で構成されていることを特徴とするベルト定着器。A fixing belt to be heated; a rotating body that is pressed against the fixing belt and forms a fixing nip portion at the pressing portion ; and an oil application unit that applies a release oil to the surface of the fixing belt, One of the fixing belt and the rotator is driven, the other is driven, and the recording material on which the toner image is formed is passed through the central portion of the pressure contact portion between the fixing belt and the rotator to heat and melt the toner image. A fixing device for fixing on a recording material,
A high grip portion is provided along the circumferential direction at both ends of the fixing belt in the pressure contact portion , and the high grip portion serves as a high friction material for generating a high grip force against the rotating body. A belt fixing device comprising a composite material obtained by kneading the particles and an oil-absorbing material.