JP5332133B2 - Transfer fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、電子写真式複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写定着させる転写定着装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine, a printer, and a facsimile, and more particularly to a transfer fixing apparatus that transfers and fixes a toner image formed on an image carrier onto a recording medium.
電子写真式複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置においては、像担持体から記録媒体に転写された未定着画像を加熱定着することにより複写物や記録物を得ることができる。
定着に際しては、未定着画像を担持している記録媒体を加圧しながら未定着画像を加熱することにより未定着画像中に含まれる現像剤、とくにトナーの溶融軟化及び記録媒体への浸透を行なわせることにより記録媒体にトナーを定着する。
そこで、従来から、像担持体上に形成した未定着画像を記録媒体に転写及び定着を一体で行なう転写定着装置が各種提案されている（例えば、特許文献１乃至６参照）。
特許文献１には、トナーを定着ニップ前で加熱し、加熱されたトナーをニップで記録媒体に定着する転写定着装置が開示されており、また、特許文献２では、潜像を感光体から中間転写体へ転写した後、転写定着部材へ移行させ、最後に転写定着部材と加圧部材とで記録媒体上に定着させる定着装置が開示されている。
特許文献３には、転写定着ベルト部材のループ内周面側から加熱する張架加熱ローラを有し、加熱開始位置から押圧開始位置までの距離を変化させるための手段を有する画像形成装置が開示されており、特許文献４には、ローラ芯金の外径がこのローラ芯金の中央部からその両端へ向けて漸減する加熱ローラが開示されている。
また、特許文献５には、定着ローラを正クラウン形状又は正テーパ形状として、定着ニップ形状を略ストレート形状とする技術が開示され、さらに、特許文献６には、定着ベルトの寄りを抑えるためにガイド部材を設ける構成が開示されている。
これらの方式では、中間転写体から記録媒体への２次転写は静電気力ではなく定着の熱によって行なわれる。また、トナーの加熱時間を長く設定することができ、定着効率を向上させることができる。また、装置の小型化や記録媒体搬送信頼性の向上等の効果も得られる。
In an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine, a printer, or a facsimile, a copy or a recorded material can be obtained by heat-fixing an unfixed image transferred from an image carrier to a recording medium.
At the time of fixing, by heating the unfixed image while pressurizing the recording medium carrying the unfixed image, the developer contained in the unfixed image, in particular, the toner is melted and softened and penetrated into the recording medium. As a result, the toner is fixed on the recording medium.
In view of this, various types of transfer / fixing apparatuses have been proposed that integrally transfer and fix an unfixed image formed on an image carrier onto a recording medium (see, for example, Patent Documents 1 to 6).
Patent Document 1 discloses a transfer fixing device that heats toner before a fixing nip and fixes the heated toner to a recording medium at the nip, and Patent Document 2 discloses a latent image from a photosensitive member to an intermediate. A fixing device is disclosed in which, after transferring to a transfer body, it is transferred to a transfer fixing member and finally fixed on a recording medium with a transfer fixing member and a pressure member.
Patent Document 3 discloses an image forming apparatus having a tension heating roller that heats from the inner peripheral surface side of a loop of a transfer fixing belt member, and means for changing a distance from a heating start position to a pressing start position. Patent Document 4 discloses a heating roller in which the outer diameter of the roller cored bar gradually decreases from the central part of the roller cored bar toward both ends thereof.
Patent Document 5 discloses a technique in which the fixing roller has a regular crown shape or a regular taper shape, and the fixing nip shape has a substantially straight shape. Further, Patent Document 6 discloses a technique for suppressing the deviation of the fixing belt. A configuration in which a guide member is provided is disclosed.
In these methods, the secondary transfer from the intermediate transfer member to the recording medium is performed not by electrostatic force but by fixing heat. Further, the toner heating time can be set longer, and the fixing efficiency can be improved. In addition, effects such as downsizing of the apparatus and improvement of recording medium conveyance reliability can be obtained.
図１０は従来技術による転写定着装置を説明する概略図である。図１０に示すように、ベルト状の中間転写体１００を張設する駆動ローラ１０１の内部に熱源１０２を設け、駆動ローラ１０１と対向する位置において中間転写体１００の外面に加圧部材１０３を圧接してニップを形成している。この転写定着装置では、駆動ローラ１０１と加圧部材１０３からなる定着ニップ部の上流側でトナーを加熱、溶融し、ニップを通過する記録媒体１０４上に溶融したトナーを定着するように構成している。符号１０５は像担持体を、１０６は１次転写手段を示している。
しかしながら、上記方法においては、記録媒体（とくに厚紙）先端が定着ニップ部に入る際、又は後端が定着部を抜ける際の定着ローラの回転速度変動が転写定着ベルトに伝播し、転写ニップで転写乱れを生じ、いわゆるショックジターなどの画像ひずみを発生する問題があった。
このような問題を解決すべく、無端状の転写定着ベルトを駆動する駆動源の出力を大きくしたり、駆動源の駆動力を伝達する減速機の駆動伝達剛性を高めたりすることが考えられる。また、無端状のベルトをばね等で付勢するテンションローラに掛け回し、テンションローラの位置を移動することによりトルク変動を吸収してショックを和らげることが行なわれている。
さらに、記録媒体が定着ニップを通過する時（又は後端が定着ニップを抜ける時）、少なくとも画像転写ニップの前後（上流、又は下流）のどちらかで転写定着ベルトを弛ませることで速度変動を吸収し、ショックジターを良好に回避することが考えられている。
とくに、転写定着ベルトを弛ませる方法は、駆動源の出力を大きくしたり、減速機の駆動伝達剛性を高めることによってコスト高を招くことなく、また、テンションローラ部材の質量による急激な変動に対する応答性の悪化を引き起こすことなく、ショックジターによる画像不良を有効に阻止することができる。
However, in the above method, when the leading edge of the recording medium (especially thick paper) enters the fixing nip portion or when the trailing edge passes through the fixing portion, the fluctuation of the rotation speed of the fixing roller propagates to the transfer fixing belt, and is transferred at the transfer nip. There has been a problem that the image is distorted and image distortion such as so-called shock jitter occurs.
In order to solve such problems, it is conceivable to increase the output of the drive source that drives the endless transfer and fixing belt, or to increase the drive transmission rigidity of the speed reducer that transmits the drive force of the drive source. In addition, an endless belt is wound around a tension roller that is urged by a spring or the like, and the position of the tension roller is moved to absorb torque fluctuation and reduce the shock.
Further, when the recording medium passes through the fixing nip (or when the trailing edge passes through the fixing nip), the speed fluctuation is caused by slackening the transfer fixing belt at least before or after (upstream or downstream) of the image transfer nip. It is considered to absorb and avoid shock jitter well.
In particular, the method of loosening the transfer fixing belt does not increase the cost by increasing the output of the drive source or increasing the drive transmission rigidity of the speed reducer, and also responds to sudden fluctuations due to the mass of the tension roller member. It is possible to effectively prevent image defects caused by shock jitter without causing deterioration of sex.
しかしながら、転写定着ベルトの回転順方向における画像転写ニップから定着ニップまでの区間で転写定着ベルトを弛ませると、加熱ローラと転写定着ベルトとの接触が不安定となり、とくに転写定着ベルト中央部の熱伝達が悪くなる。この問題はとくにウォームアップ時、顕著に温度ムラとなって現れてしまう。
そこで、本発明の目的は、加熱ローラと転写定着ベルトとの接触を安定化し、上記温度ムラをなくし、転写定着ベルトを長手方向で均一に加熱する定着装置及びこれを搭載する画像形成装置を提供することにある。
However, if the transfer fixing belt is loosened in the section from the image transfer nip to the fixing nip in the forward rotation direction of the transfer fixing belt, the contact between the heating roller and the transfer fixing belt becomes unstable. Transmission is worse. This problem appears particularly as temperature unevenness during warm-up.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a fixing device that stabilizes the contact between the heating roller and the transfer fixing belt, eliminates the temperature unevenness, and uniformly heats the transfer fixing belt in the longitudinal direction, and an image forming apparatus equipped with the fixing device. There is to do.
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、エンドレスに張設されて一方向に回転駆動される転写定着ベルトと、像担持体上のトナー像を前記転写定着ベルトに転写するよう前記像担持体と対向して該転写定着ベルトの内周面に当接する転写ローラと、前記転写定着ベルトの内周面に当接し該転写定着ベルト上のトナー像を加熱する加熱ローラと、前記転写定着ベルトの内周面に当接し加熱されたトナー像を記録媒体上に定着する定着ローラを含み、前記転写定着ベルトが少なくとも前記転写ローラの画像転写ニップから前記加熱ローラまでの部分でゆるみを生ずるように制御される転写定着装置において、前記転写定着ベルトと前記加熱ローラが長手方向に均一な接触状態で回転するように、前記加熱ローラの軸方向中央部の外径が、軸方向両端部の外径よりも大きく、かつ、加熱ローラの軸方向中央部が均一径のストレート形状部であり、軸方向両端部は端部へ向かう程外径が漸減するテーパ形状部であるように形成し、前記転写定着ベルトの長手方向最大画像形成範囲外の端部に、前記転写定着ベルトを介して前記加熱ローラを外側から加圧する加圧部材を設けていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the invention described in claim 1 is a transfer fixing belt that is stretched endlessly and driven to rotate in one direction, and a toner image on an image carrier is transferred to the transfer fixing belt. a transfer roller which contacts the inner peripheral surface of the transfer fixing belt opposite to the image bearing member to a heating roller for heating the toner image on the abutting said transfer fixing belt on the inner peripheral surface of the transfer-fixing belt A fixing roller that contacts the inner peripheral surface of the transfer fixing belt and fixes a heated toner image on a recording medium, and the transfer fixing belt is at least a portion from the image transfer nip of the transfer roller to the heating roller. In the transfer fixing device controlled so as to cause loosening, the transfer fixing belt and the heating roller are rotated at a central portion in the axial direction so that the heating roller rotates in a uniform contact state in the longitudinal direction. Tapered shape whose diameter is larger than the outer diameter at both ends in the axial direction and the central portion in the axial direction of the heating roller is a straight shape with a uniform diameter, and the outer diameter gradually decreases toward both ends in the axial direction. And a pressing member that presses the heating roller from the outside via the transfer fixing belt is provided at an end portion outside the maximum image forming range in the longitudinal direction of the transfer fixing belt. And
請求項２の発明は、請求項１記載の転写定着装置において、前記加圧部材は、前記加熱ローラに前記転写定着ベルトが巻き付きながら接するように配置された加圧コロであることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１記載の転写定着装置において、前記加圧部材は、前記加熱ローラに前記転写定着ベルトが巻き付きながら接するように配置された板ばねであることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１記載の転写定着装置において、前記加圧部材は、前記加熱ローラに前記転写定着ベルトが巻き付きながら接するように弾力配置された耐熱摺動性のよい樹脂摺動部材であることを特徴とする。
Invention 請 Motomeko 2, in the transfer fixing device according to claim 1, wherein the pressure member includes a wherein said transfer and fixing belt heating roller is arranged pressure roller in contact with the winding To do.
According to a third aspect of the present invention, in the transfer / fixing apparatus according to the first aspect , the pressure member is a leaf spring disposed so as to be in contact with the heating roller while the transfer / fixing belt is wound around.
According to a fourth aspect of the present invention, in the transfer / fixing apparatus according to the first aspect , the pressure member is elastically disposed so that the transfer / fixing belt is in contact with the heating roller while being wound around, and the resin slide has good heat resistance and sliding property. It is a member.
請求項５発明は、前記加熱ローラが従動回転し、前記加熱ローラに回転負荷を与えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の転写定着装置。
請求項６に記載の発明は、前記加熱ローラの芯金がアルミニウム及びアルミニウム合金からなる請求項１乃至５の何れか１項記載の転写定着装置を特徴とする。
請求項７に記載の発明は、前記転写定着ベルトの基材は耐熱性樹脂からなり、この基材上に少なくとも離型層を有している請求項１乃至６の何れか１項記載の転写定着装置を特徴とする。
請求項８に記載の発明は、静電潜像を形成し、トナーで前記静電潜像を現像してトナー像として顕像化し、このトナー像を給紙された記録媒体に転写し、前記トナー像を前記記録媒体に加熱定着する画像形成装置において、前記トナー像を前記記録媒体に加熱定着する定着装置として、請求項１乃至７の何れか１項記載の転写定着装置を搭載することを特徴とする画像形成装置を特徴とする。
Claim 5 invention, the heating roller is driven to rotate, the transfer-fixing device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that providing rotational load to the heating roller.
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the transfer fixing device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the core of the heating roller is made of aluminum and an aluminum alloy.
Invention of claim 7, the substrate of the transfer-fixing belt made of a heat-resistant resin, the transfer of at least a release layer and wherein any one of claims 1 to 6 have on this substrate Features a fixing device.
The invention according to claim 8 forms an electrostatic latent image, develops the electrostatic latent image with toner, visualizes it as a toner image, transfers the toner image to a fed recording medium, an image forming apparatus for heating and fixing the toner image on the recording medium, as a fixing device for heating and fixing the toner image on the recording medium, the mounting the transfer fixing device of any one of claims 1 to 7 The image forming apparatus is characterized.
本発明によれば、前述のような転写定着ベルトの温度ムラに対して、加熱ローラ形状によって、加熱ローラと転写定着ベルトとの接触を安定させて転写定着ベルトを長手方向に均一に加熱することが可能となり、特に、転写定着ベルトの温度ムラに対して、加熱ローラに転写定着ベルトを介して画像形成範囲外の転写定着ベルト端部に外側から加圧する加圧部材（例えばコロまたは板バネ）を設けることによって、加熱ローラと転写定着ベルトを安定した接触状態に保ち、転写定着ベルトを長手方向に均一に加熱することが可能となる。また、転写定着ベルトの寄りやしわに対しても規制することができるので、安定した転写定着ベルトの走行が可能となる。
更に、転写定着ベルトの温度ムラに対して、転写定着ベルトによって従動回転している加熱ローラに回転負荷を与えることによって加熱ローラと定着ニップ間の転写定着ベルトをベルト張り状態に保つことができ、加熱ローラと転写定着ベルトの密着力がより高まり、効率よく均一に加熱することが可能となる。
According to the present invention, the transfer fixing belt is heated uniformly in the longitudinal direction by stabilizing the contact between the heating roller and the transfer fixing belt by the shape of the heating roller against the temperature unevenness of the transfer fixing belt as described above. Ri Do and can, in particular, transferred to the temperature unevenness of the fixing belt, heat roller via the transfer-fixing belt in the image forming range of the transfer-fixing belt end to pressurize the outer pressure member (e.g. a roller or plate By providing the spring, it is possible to keep the heating roller and the transfer fixing belt in a stable contact state and to heat the transfer fixing belt uniformly in the longitudinal direction. In addition, since it is possible to regulate the deviation and wrinkle of the transfer and fixing belt, the transfer and fixing belt can be stably driven.
Furthermore, the transfer fixing belt between the heating roller and the fixing nip can be kept in a belt tension state by applying a rotational load to the heating roller driven to rotate by the transfer fixing belt with respect to temperature unevenness of the transfer fixing belt. The contact force between the heating roller and the transfer fixing belt is further increased, and it is possible to heat efficiently and uniformly.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の実施形態である画像形成装置としての電子写真式カラー複写機の内部の要部を示す概略図である。
図１のカラー複写機１は装置本体中央部に位置する画像形成部と、この画像形成部の下方に位置する給紙部と、画像形成部の上方に位置する図示しない画像読み取り部を有している。画像形成部には、水平方向に伸びる転写面を有する中間転写体としての中間転写ベルト２が配置されている。
中間転写ベルト２の上面には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。すなわち、補色関係にある色のトナー（マゼンタ、シアン、イエロー、ブラック）による像を担持可能な像担持体としての感光体ドラム３ｍ、３ｃ、３ｙ、３ｂが中間転写ベルト２の転写面に沿って並置されている。
各感光体ドラム３ｍ、３ｃ、３ｙ、３ｂはそれぞれ同じ方向（時計回り方向）に回転可能なドラムで構成されている。その周りには、回転過程において画像形成処理を実行する帯電装置４（４ｍ、４ｃ、４ｙ、４ｂ）、光書き込み手段としての書き込み装置５（５ｍ、５ｃ、５ｙ、５ｂ）が配置されている。
また、現像装置６（６ｍ、６ｃ、６ｙ、６ｂ）、１次転写装置７（７ｍ、７ｃ、７ｙ、７ｂ）及びクリーニング装置８（８ｍ、８ｃ、８ｙ、８ｂ）も同様に各感光体ドラム３ｍ、３ｃ、３ｙ、３ｂの周りに配置されている。各符号に付記しているアルファベットは、感光体ドラム３と同様、トナーの色別に対応している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing a main part of an electrophotographic color copying machine as an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
The color copying machine 1 in FIG. 1 has an image forming unit located in the center of the apparatus main body, a paper feeding unit located below the image forming unit, and an image reading unit (not shown) located above the image forming unit. ing. An intermediate transfer belt 2 as an intermediate transfer member having a transfer surface extending in the horizontal direction is disposed in the image forming unit.
On the upper surface of the intermediate transfer belt 2, a configuration for forming an image having a color complementary to the color separation color is provided. That is, the
Each of the
Similarly, the developing device 6 (6m, 6c, 6y, 6b), the primary transfer device 7 (7m, 7c, 7y, 7b), and the cleaning device 8 (8m, 8c, 8y, 8b) are also each
各現像装置６には、それぞれのカラートナーが収容されている。中間転写ベルト２は、駆動ローラ９及び従動ローラ１０に掛け回されて、感光体ドラム３ｍ、３ｃ、３ｙ、３ｂとの対峙位置においてそれと同方向に移動可能な構成を有している。中間転写ベルト２の表面をクリーニングするクリーニング装置１１は従動ローラ１０と対向する位置に設けられている。
感光体ドラム３ｍの表面は帯電装置４ｍにより一様に帯電され、図示してない画像読み取り部からの画像情報に基づいて感光体ドラム３ｍ上に静電潜像が形成される。
静電潜像はマゼンタトナーを収容した現像装置６ｍによりトナー像として可視像化され、このトナー像は所定のバイアスが印加される１次転写装置７ｍによって中間転写ベルト２上に１次転写される。他の感光体ドラム３ｃ、３ｙ、３ｂでもトナーの色が異なるだけで同様の画像形成がなされ、それぞれの色のトナー像が中間転写ベルト２上に順に転写されて重ね合わせられる。
Each developing device 6 accommodates each color toner. The intermediate transfer belt 2 is wound around the driving
The surface of the
The electrostatic latent image is visualized as a toner image by a developing
転写後、例えば、感光体ドラム３ｍ上に残留したトナーはクリーニング装置８ｍにより除去され、また、転写後に図示しない除電ランプにより感光体ドラム３ｍの電位が初期化され、次の作像工程に備えられる。
他方で、駆動ローラ９の近傍には、中間転写ベルト２上の画像としての未定着画像を転写される転写定着部材としての転写定着ベルト１３を有する定着装置１２が設けられている。この定着装置１２は、転写定着ベルト１３及び中間転写ベルト２と２次転写ニップｎを形成する２次転写ローラ２１、転写定着ベルト１３を回転駆動させるための定着ローラ２２、クリーニングローラ２３、転写定着ベルト１３を加熱する熱源（ハロゲンヒータ等）を内蔵する加熱ローラ３６、転写定着ベルト１３との間で定着ニップＮを形成する加圧部材としての加圧ローラ１４を有している。
転写定着ベルト１３は耐熱性樹脂であるポリイミドを基材として、表面にＰＦＡコート等の離型層を有し、場合によって中間にシリコンゴム等の弾性層を設ける。加圧部材である加圧ローラ１４は金属の芯金を有し、この芯金の表面には離型層を有し、場合によっては中間にシリコンゴム等の弾性層を設けることもできる。
給紙部は、記録媒体としての用紙ｐを積載収容する給紙トレイ１６と、この給紙トレイ１６内の記録媒体ｐを最上のものから順に１枚ずつ分離して給紙する給紙コロ１７と記録媒体ｐをいったん止めるレジストローラ対１９を有している。このレジストローラ対１９は転写定着ベルト１３上の画像の先端と搬送方向の所定位置とが一致するタイミングで記録媒体ｐを定着ニップＮに向けて送り出す。
After the transfer, for example, the toner remaining on the
On the other hand, a fixing
The transfer and fixing
The paper feed unit has a
感光体ドラム３ｍ、３ｃ、３ｙ、３ｂから中間転写ベルト２上に１次転写されたトナー像ｔは、図示してないバイアス印加手段により２次転写ローラ２１に印加されるバイアス（ＡＣ、パルスなどの重畳を含む）により転写定着ベルト１３に静電気力で２次的に転写される。この場合、２次転写性能、つまりは中間転写ベルト２と転写定着ベルト１３の密着性を良好にするため、２次転写ローラ２１は駆動ローラ９に向かって加圧されている。
また、図示してないが、中間転写ベルト２の熱を奪う冷却部材（例えば、ヒートパイプ）を、中間転写ベルト２の回転方向で駆動ローラ９と従動ローラ１０の間に備えれば、中間転写ベルト２の温度を低減でき、この中間転写ベルト２側の熱劣化を抑制することができる。
中間転写ベルト２から転写定着ベルト１３に転写されたトナー像ｔは、定着ニップＮで記録媒体ｐに定着されるまで転写定着ベルト１３上において単独で加熱される。トナー像ｔだけを予め加熱する過程が十分に得られることから、従来方式のトナー像ｔと記録媒体ｐを同時に加熱定着させる方式に比べて加熱温度を低くできる。
従来のカラー画像形成装置では十分な光沢を得るために記録媒体による温度低下を考慮して白黒画像形成装置に比べて１．５倍ほどの熱量を与えていた。このため、記録媒体が必要以上に加熱されるとともに、トナーと記録媒体との密着性も必要以上に高められていた。
本実施の形態では、記録媒体ｐを考慮せずに十分な光沢を得るための温度を独立に設定できるので、転写定着ベルト１３の温度を低くできる。また、記録媒体ｐはニップＮのみで加熱されるので過剰に加熱されず、トナー像ｔと記録媒体ｐの密着性も必要以上に高められることはない。本実施の形態の場合、低温定着が可能でウォームアップ時間が短縮でき、省エネルギ性を向上させることができる。
The toner image t primarily transferred from the
Although not shown, if a cooling member (for example, a heat pipe) that takes away the heat of the intermediate transfer belt 2 is provided between the driving
The toner image t transferred from the intermediate transfer belt 2 to the
In the conventional color image forming apparatus, in order to obtain a sufficient gloss, the heat amount about 1.5 times that of the black and white image forming apparatus is given in consideration of the temperature drop due to the recording medium. For this reason, the recording medium is heated more than necessary, and the adhesion between the toner and the recording medium is increased more than necessary.
In the present embodiment, the temperature for obtaining a sufficient gloss can be set independently without considering the recording medium p, so that the temperature of the
図２は本発明の実施の形態における画像形成装置の制御について示す模式図である。図２には転写定着ベルトのゆるみ制御についての構成を示している。
以下、ショックジターを有効に解消できる転写定着ベルト１３のゆるみ制御について説明する。図２に示すように、転写定着ベルト１３の周長は内側の３つのローラ２１、２２、３６（何れも位置が固定された軸により回転自在に軸支されている）の接線同士を結んだ長さよりも若干長く設定され、ゆるみが設けられている。
図２には、図１と同様に、駆動ローラ９の近傍に配置された定着装置１２が示されている。この定着装置１２は、転写定着ベルト１３、この転写定着ベルト１３と中間転写ベルト２との間に２次転写ニップｎを形成する２次転写ローラ２１、転写定着ベルト１３を回転駆動させるための定着ローラ２２、クリーニングローラ２３、転写定着ベルト１３を加熱する熱源（ハロゲンヒータ等）を内蔵する加熱ローラ３６、転写定着ベルト１３との間で定着ニップＮを形成する加圧部材としての加圧ローラ１４を有している。
FIG. 2 is a schematic diagram showing control of the image forming apparatus in the embodiment of the present invention. FIG. 2 shows a configuration for the loosening control of the transfer fixing belt.
Hereinafter, the loosening control of the
FIG. 2 shows the fixing
加熱ローラ３６の近傍には、ゆるみ量を検知するゆるみセンサ１５が配置されている。このゆるみセンサ１５は換算部及び計算部を含む計算処理部２７に接続され、この計算処理部２７は必要量のゆるみを作り出し、ドライバ１８を介して定着ローラ駆動部のパルスモータである駆動モータ２０を駆動する。
転写定着ベルト１３は定着ローラ２２の駆動モータ２０と２次転写ローラ２１の駆動モータ（図示せず）によって、時計回りに回転駆動される。定着ローラ駆動は制御駆動され、２次転写ローラ２１は中間転写ベルトと同速度で駆動されている。図２に示すゆるみセンサ１５からの検出値からゆるみ量を計算し、常に必要量のゆるみを作るように定着ローラ駆動を制御する。
具体的には、ゆるみセンサ１５で算出したゆるみ量が減った場合、定着ローラ２２の駆動速度を遅くすることで２次転写ローラ２１の前後に必要量のゆるみを作り出す。また、逆に、ゆるみセンサ１５で算出したゆるみ量が増えた場合には定着ローラ２２の駆動速度を速めることで必要量のゆるみ量に制御する。
以上の制御を行なうことにより、記録媒体である厚紙が定着ニップＮに突入する時に、定着ローラ２２の回転速度が負荷の増大によって遅れても、転写定着ベルト１３のこの若干のゆるみがこの遅れを吸収することができる。
これによって記録媒体（とくに厚紙）の突入時、定着ニップローラ対（定着ローラ２２、加圧ローラ１４）が記録媒体をくわえ込む時に生じる速度変動が転写定着ベルト１３のゆるみによって吸収されるので、速度変化が２次転写部あるいは中間転写ベルト２を経て１次転写部に伝播するのを防ぐことができ、先端突入時のショックジターを良好に回避できる。
In the vicinity of the
The
Specifically, when the amount of looseness calculated by the
By performing the above control, even when the thick paper as the recording medium enters the fixing nip N, even if the rotation speed of the fixing
As a result, when the recording medium (especially thick paper) enters, the speed fluctuation generated when the fixing nip roller pair (the fixing
本発明の転写定着ベルト１３のゆるみ制御は、ショックジターの解消には非常に効果があるが、ベルトの走行及び加熱ローラ３６との接触が不安定になり、温度ムラが生じる。この問題は以下の構成によって解決している。
図３は実験で得られた転写定着ベルトの表面温度分布を示した温度分布図である。図３では、転写定着ベルト１３（図１）が弛んでいる状態で加熱走行している転写定着ベルト１３表面のサーモグラフィーと長手方向の温度分布を示している。加熱ローラ３６（図１）と転写定着ベルト１３の接触の不安定さは、とくにウォームアップ時に中央部の温度が低くなる温度ムラとなって現れる。
縦線の密の部分が低い温度を表し、縦線の疎の部分が高い温度に相当するように表している。約６０秒後に最大で中央部と端部の温度差が２５°Ｃ程となってしまう。
このように転写定着ベルト１３にゆるみがあると、ベルト走行中、中央部の温度伝達が悪く、転写定着ベルト１３と加熱ローラ３６の接触状態が比較的良い端部の温度が高くなってしまう。この問題を回避するために加熱ローラ３６の形状を転写定着ベルト１３との接触の悪い中央部の外径を両端部の外径よりも太らせる（漸増させる）正クラウン形状にする。
The loosening control of the
FIG. 3 is a temperature distribution diagram showing the surface temperature distribution of the transfer and fixing belt obtained in the experiment. FIG. 3 shows the thermography and the temperature distribution in the longitudinal direction of the surface of the
The dense portion of the vertical line represents a low temperature, and the sparse portion of the vertical line represents a high temperature. After about 60 seconds, the maximum temperature difference between the central portion and the end portion is about 25 ° C.
If the transfer and fixing
図４は本発明の実施の形態に係わる図１の画像形成装置に設けた加熱ローラの形状の参考例を示す概略図である。図４には、加熱ローラ３６の正クラウン形状を図示している。長手方向端部の外径ｄ１、中央部の外径ｄ２とすると、ｄ２−ｄ１を０．２〜０．８ｍｍに設定する。
ｄ２−ｄ１が０．２ｍｍ以下もしくは０．８ｍｍ以上では均一な温度分布に対しての効果があまり得られない。このような形状にすることで転写定着ベルト１３（図１）と加熱ローラ３６との接触を安定させ、転写定着ベルト１３の温度ムラをなくし、均一に加熱することができる。
FIG. 4 is a schematic view showing a reference example of the shape of the heating roller provided in the image forming apparatus of FIG. 1 according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 illustrates the regular crown shape of the
When d2-d1 is 0.2 mm or less or 0.8 mm or more, the effect on the uniform temperature distribution is not obtained so much. By adopting such a shape, the contact between the transfer fixing belt 13 (FIG. 1) and the
図５は本発明の実施の形態に係わる図１の画像形成装置に設けた加熱ローラの形状の第１の実施の形態を示す概略図である。
前述の加熱ローラ３６の形状は中央部から端部に向けて曲線状に外径を小さくする構成であった。これに対して、第１の実施の形態の構成では、加熱ローラ３６の形状を図５に示すように、中央部は略均一なストレート形状にし、両端部はその外径が直線的に漸減するようなテーパ形状としている。ｄ２−ｄ１の値は第１の実施の形態と同様に０．２〜０．８ｍｍが好ましい。
加熱ローラ３６の中央のストレート部長さＳｄは図３に示した温度低下のある転写定着ベルト１３（図１）の中央部の幅に対応する２００ｍｍに設定する。このような形状にすることでも転写定着ベルト１３と加熱ローラ３６との接触を安定させ、転写定着ベルト１３の温度ムラをなくし、均一に加熱することができる。
FIG. 5 is a schematic view showing the first embodiment of the shape of the heating roller provided in the image forming apparatus of FIG. 1 according to the embodiment of the present invention.
The shape of the
The straight portion length Sd at the center of the
図６は本発明の実施の形態に係わる図１の画像形成装置に設けた加熱ローラに転写定着ベルトを介して加圧する加圧部材の第１の実施の形態を示す側面概略図である。
図６において、回転しながら加圧する加圧部材である加圧コロ２４は加熱ローラ３６の周面に転写定着ベルト１３が常に巻き付きながら接するように配置している。この実施の形態では転写定着ベルト１３と加熱ローラ３６との密着性を高めるために加熱ローラ３６に転写定着ベルト１３を介して外側から適宜に配置された加圧コロ２４を当てている。
加圧コロ２４の配置場所としては２次転写後の未定着トナー画像に影響のない非画像域であり、図６で加熱ローラ３６側の転写定着ベルト１３の端部である。図６には、転写定着ベルト１３を間に挟んで駆動ローラ９との間に２次転写ニップｎを形成する２次転写ローラ２１、転写定着ベルト１３を間に挟んで定着ローラ２２との間で定着ニップＮを形成する加圧部材としての加圧ローラ１４、クリーニングローラ２３が示されているが、図１と同様なので説明は省略する。
FIG. 6 is a schematic side view showing a first embodiment of a pressure member that presses a heating roller provided in the image forming apparatus of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention via a transfer fixing belt.
In FIG. 6, the
The location of the
図７は本発明の実施の形態に係わる図１の画像形成装置に設けた加熱ローラに転写定着ベルトを介して加圧する加圧部材の第２の実施の形態を示す側面概略図である。図７において、加圧部材である板ばね２５は加熱ローラ３６に転写定着ベルト１３が巻き付きながら接するように配置している。
この加圧部材の第２の実施の形態では、転写定着ベルト１３と加熱ローラ３６との密着性を挙げるために加熱ローラ３６に転写定着ベルト１３を介して外側から適宜に配置された板ばね２５を当てている。
板ばね２５の配置場所としては２次転写後の未定着トナー画像に影響のない非画像域であり、図７で加熱ローラ３６側の転写定着ベルト１３の端部である。図７には、転写定着ベルト１３を間に挟んで駆動ローラ９との間で２次転写ニップｎを形成する２次転写ローラ２１、転写定着ベルト１３を間に挟んで定着ローラ２２との間で定着ニップＮを形成する加圧部材としての加圧ローラ１４、クリーニングローラ２３が示されているが、図１と同様なので説明は省略する。
FIG. 7 is a schematic side view showing a second embodiment of a pressing member that presses a heating roller provided in the image forming apparatus of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention through a transfer fixing belt. In FIG. 7, the
In the second embodiment of the pressure member, the
The location of the
図８は本発明の実施の形態に係わる図１の画像形成装置に設けた加熱ローラに転写定着ベルトを介して加圧する加圧部材の第３の実施の形態を示す側面概略図である。図８において、加圧部材である、耐熱摺動性のよい樹脂摺動部材２５を加熱ローラ３６に転写定着ベルト１３が巻き付きながら接するように配置している。
この加圧部材の第３の実施の形態では、転写定着ベルト１３と加熱ローラ３６との密着性を挙げるために加熱ローラ３６に転写定着ベルト１３を介して外側から適宜に配置され、ばねのごとき弾性体で付勢された樹脂摺動部材２６を当てている。
配置場所としては２次転写後の未定着トナー画像に影響のない非画像域であり、図８で加熱ローラ３６側の転写定着ベルト１３の端部である。図８には、転写定着ベルト１３を間に挟んで駆動ローラ９との間で２次転写ニップｎを形成する２次転写ローラ２１、転写定着ベルト１３を間に挟んで定着ローラ２２との間で定着ニップＮを形成する加圧部材としての加圧ローラ１４、クリーニングローラ２３が示されているが、図１と同様なので説明は省略する。
上述したように、加熱ローラ３６に転写定着ベルト１３が巻き付きながら接するように転写定着ベルト１３に押し当て配置している加圧部材により、加熱ローラ３６と転写定着ベルト１３を安定した接触状態に保つことができる。また、転写定着ベルト１３の寄りやしわに対しても規制することができるので、安定した転写定着ベルトの走行が可能となる。
前述のような転写定着ベルト１３の温度ムラに対して、加熱ローラ３６に転写定着ベルト１３を介して画像形成範囲外の転写定着ベルト１３の端部に外側から加圧する加圧部材（例えば、加圧コロ２４、板ばね２５又は樹脂摺動部材２６）を設ける。これによって、加熱ローラ３６と転写定着ベルト１３を安定した接触状態に保ち、また、転写定着ベルト１３の寄りやしわに対しても規制することができるので、安定した転写定着ベルトの走行が可能となる。
FIG. 8 is a schematic side view showing a third embodiment of a pressure member that pressurizes a heating roller provided in the image forming apparatus of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention via a transfer fixing belt. In FIG. 8, a
In the third embodiment of the pressure member, in order to improve the adhesion between the
The location is a non-image area that does not affect the unfixed toner image after the secondary transfer, and is the end of the
As described above, the
In response to the temperature unevenness of the transfer / fixing
図９は本発明の実施の形態に係わる図１の画像形成装置の転写定着装置周辺を拡大して示す概略図である。図９には、転写定着装置、すなわち、転写定着ベルト及びその周辺の構造を拡大して示している。
前述した転写定着ベルトのゆるみ方式では、転写定着ベルト１３の回転順方向でクリーニングローラ２３と定着ローラ２２のニップ後から定着ニップＮまでが弛む可能性がある。図９において、ショックジターを防止するには、少なくともゆるみＢ区、及びゆるみＣ区の部分が弛むことで記録媒体である厚紙の突入時の速度変動を吸収することができる。
そのため、Ａ区のベルトにテンションを付与してもショックジターを防止することを阻害しない。従って、ゆるみＡ区の弛みを低減させる（張力を付与する）ことで、すなわち、加熱ローラ３６に回転負荷を与えることによってＡ区の加熱ローラ３６と転写定着ベルト１３の接触面が安定し、転写定着ベルト１３へ効率よく均一に熱が伝達できる。
このように、前述のような転写定着ベルト１３の温度ムラに対して、転写定着ベルト１３によって従動回転している加熱ローラ３６に回転負荷を与えることによって加熱ローラ３６と定着ニップＮ間の転写定着ベルト１３をベルト張り状態に保つことができる。従って、より加熱ローラ３６と転写定着ベルト１３の密着力が高まり、効率よく均一に加熱することが可能となる。
FIG. 9 is an enlarged schematic view showing the periphery of the transfer fixing device of the image forming apparatus of FIG. 1 according to the embodiment of the present invention. FIG. 9 shows an enlarged view of a transfer fixing device, that is, a transfer fixing belt and its peripheral structure.
In the above-described loosening method of the transfer fixing belt, there is a possibility that the portion from the nip between the cleaning
Therefore, even if tension is applied to the belt in the A section, it does not hinder the prevention of shock jitter. Accordingly, by reducing the slack in the loose A section (applying tension), that is, by applying a rotational load to the
In this manner, the transfer fixing between the
１ 画像形成装置、２ 像担持体（中間転写ベルト）、３ｍ 感光体ドラム、４ 帯電装置、６ 現像装置、７ １次転写装置、９ 駆動ローラ、１０ 従動ローラ、１２ 定着装置、１３ 転写定着ベルト、１４ 加圧ローラ、１６ 給紙トレイ、２１ ２次転写ローラ、２２ 定着ローラ、２４ 加圧部材（加圧コロ）、２５ 加圧部材（板ばね）、２６ 加圧部材（摺動部材）、３６ 加熱ローラ、Ｎ 定着ニップ、ｎ ２次転写ニップ、ｐ 記録媒体、ｔ トナー像、ｄ１ 中央部外径、ｄ２ 端部外径、Ｓｄ ストレート部長さ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image forming apparatus, 2 Image carrier (intermediate transfer belt), 3m Photoconductor drum, 4 Charging device, 6 Developing device, 7 Primary transfer device, 9 Driving roller, 10 Driven roller, 12 Fixing device, 13 Transfer fixing belt , 14 pressure roller, 16 paper feed tray, 21 secondary transfer roller, 22 fixing roller, 24 pressure member (pressure roller), 25 pressure member (leaf spring), 26 pressure member (sliding member), 36 Heating roller, N fixing nip, n secondary transfer nip, p recording medium, t toner image, d1 center outer diameter, d2 end outer diameter, Sd straight section length
Claims (8)
前記転写定着ベルトと前記加熱ローラが長手方向に均一な接触状態で回転するように、前記加熱ローラの軸方向中央部の外径が、軸方向両端部の外径よりも大きく、かつ、加熱ローラの軸方向中央部が均一径のストレート形状部であり、軸方向両端部は端部へ向かう程外径が漸減するテーパ形状部であるように形成し、
前記転写定着ベルトの長手方向最大画像形成範囲外の端部に、前記転写定着ベルトを介して前記加熱ローラを外側から加圧する加圧部材を設けていることを特徴とする転写定着装置。 A transfer fixing belt stretched around an endlessly and driven to rotate in one direction, and an inner peripheral surface of the transfer fixing belt facing the image carrier so as to transfer a toner image on the image carrier to the transfer fixing belt a transfer roller to contact a heating roller for heating the toner image on the abutting said transfer fixing belt on the inner peripheral surface of the transfer-fixing belt, the contact heated toner image on the inner peripheral surface of the transfer-fixing belt A transfer fixing device including a fixing roller for fixing on a recording medium, wherein the transfer fixing belt is controlled so as to be loosened at least in a portion from the image transfer nip of the transfer roller to the heating roller ;
The outer diameter of the central portion in the axial direction of the heating roller is larger than the outer diameter of both end portions in the axial direction so that the transfer fixing belt and the heating roller rotate in a uniform contact state in the longitudinal direction, and the heating roller The axial center part of the straight part is a uniform diameter, and both end parts in the axial direction are formed so that the outer diameter gradually decreases toward the end part.
A transfer fixing device, wherein a pressure member that presses the heating roller from the outside via the transfer fixing belt is provided at an end portion outside the maximum image forming range in the longitudinal direction of the transfer fixing belt.
前記加熱ローラに回転負荷を与えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の転写定着装置。 The heating roller is driven to rotate,
The transfer fixing device according to claim 1, wherein a rotational load is applied to the heating roller.
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