JP6036032B2 - Fixing apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、熱定着装置及びこれを備える画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a thermal fixing device and an image forming apparatus including the same.
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、転写紙・OHPシート等の記録媒体(以下、用紙という)上に形成された未定着トナー像を、熱と圧力によって用紙上に定着させる熱定着装置は周知である。そのような熱定着装置において、ウォームアップ時間が短く、消費電力の少ない定着方式として、無端状の定着ベルトを用いるベルト定着装置が知られている。 In image forming apparatuses such as copying machines, printers, facsimiles, etc., heat fixing that fixes an unfixed toner image formed on a recording medium (hereinafter referred to as paper) such as transfer paper or OHP sheet onto the paper by heat and pressure. The device is well known. In such a thermal fixing device, a belt fixing device using an endless fixing belt is known as a fixing method with a short warm-up time and low power consumption.
例えば、特開2011−59247号公報(特許文献1)には、定着ニップ部の状態を、定着に適した状態に調整可能としたベルト定着装置が開示されている。 For example, Japanese Patent Laying-Open No. 2011-59247 (Patent Document 1) discloses a belt fixing device that can adjust the state of a fixing nip portion to a state suitable for fixing.
従来のベルト定着装置においては、室温や待機状態からヒータが点灯し続けると、加熱板や定着ベルトが変形したり、また、加熱板と定着ベルトの密着性が変化して隙間が生じることで、昇温するべき定着ベルトが想定どおりに昇温しなかったり、ベルト内において温度ムラが発生するという問題があった。 In the conventional belt fixing device, if the heater continues to be lit from room temperature or standby state, the heating plate and the fixing belt are deformed, or the adhesiveness between the heating plate and the fixing belt is changed, resulting in a gap. There has been a problem that the temperature of the fixing belt to be heated does not increase as expected, or temperature unevenness occurs in the belt.
上記した特許文献1に記載の定着装置でも、ヒータ点灯時や昇温時の定着ベルトの均一性に関しては記載が無く、上記の問題は解消されていない。
そこで本発明は、ベルト内における温度ムラが無くトナーを均一に溶融することができ、安定して良好な定着画像を得ることのできる定着装置、画像形成装置を提供することを課題とする。
Even in the fixing device described in Patent Document 1, the uniformity of the fixing belt when the heater is turned on or when the temperature is raised is not described, and the above problem is not solved.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fixing device and an image forming apparatus that can uniformly melt a toner without temperature unevenness in a belt and can stably obtain a good fixed image.
前記の課題を解決するため、本発明は、加熱源により加熱される加熱ローラとニップ形成部材とに定着ベルトを張架し、該定着ベルトを挟んで前記ニップ形成部材に加圧部材を押圧させて定着ニップを形成し、トナー像を担持した記録材を前記定着ニップを通過させることによって前記トナー像を記録材に定着する定着装置であって、可撓性を有する部材により形成され、前記定着ベルトの張力により初期状態から弾性変形して前記定着ベルトにテンションを付与するとともに、前記定着ベルトの膨張に応じて前記初期状態に戻るように変形して、前記定着ベルトを常時張った状態に維持するベルト張架状態維持手段を備え、前記ベルト張架状態維持手段が前記ニップ形成部材と一体的に設けられることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a fixing belt stretched between a heating roller heated by a heating source and a nip forming member, and presses the pressure member against the nip forming member with the fixing belt interposed therebetween. Forming a fixing nip and passing the recording material carrying the toner image through the fixing nip to fix the toner image onto the recording material. The belt is elastically deformed from the initial state by the tension of the belt to apply tension to the fixing belt, and is deformed so as to return to the initial state in response to the expansion of the fixing belt, so that the fixing belt is always stretched. to comprise a belt stretching state maintaining means, said belt stretching state maintaining means and said Rukoto provided the nip forming member integrally.
また、前記の課題を解決するため、本発明は、加熱源により加熱される加熱ローラとニップ形成部材とに定着ベルトを張架し、該定着ベルトを挟んで前記ニップ形成部材に加圧部材を押圧させて定着ニップを形成し、トナー像を担持した記録材を前記定着ニップを通過させることによって前記トナー像を記録材に定着する定着装置であって、弾性部材により付勢されて移動可能に設けられ、前記定着ベルトの張力により初期位置から移動して前記定着ベルトにテンションを付与するとともに、前記定着ベルトの膨張に応じて前記初期位置に戻るように移動して、前記定着ベルトを常時張った状態に維持するベルト張架状態維持手段を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the present invention provides a fixing belt stretched between a heating roller heated by a heating source and a nip forming member, and a pressure member is attached to the nip forming member across the fixing belt. A fixing device that forms a fixing nip by pressing, and fixes the toner image to the recording material by passing the recording material carrying the toner image through the fixing nip, and is movable by being urged by an elastic member The fixing belt is moved from the initial position by the tension of the fixing belt to apply tension to the fixing belt, and is moved back to the initial position according to the expansion of the fixing belt, so that the fixing belt is always stretched. It is characterized by comprising belt tension state maintaining means for maintaining the state in a closed state.
本発明の定着装置によれば、可撓性を有する部材により形成され、前記定着ベルトの張力により初期状態から弾性変形して前記定着ベルトにテンションを付与するとともに、前記定着ベルトの膨張に応じて前記初期状態に戻るように変形して、前記定着ベルトを常時張った状態に維持するベルト張架状態維持手段、または、弾性部材により付勢されて移動可能に設けられ、前記定着ベルトの張力により初期位置から移動して前記定着ベルトにテンションを付与するとともに、前記定着ベルトの膨張に応じて前記初期位置に戻るように移動して、前記定着ベルトを常時張った状態に維持するベルト張架状態維持手段を備えるので、定着ベルトが熱膨張した場合でもベルトが伸びた分だけ張架状態維持手段が初期状態に戻るように変形または初期位置に戻るように移動して定着ベルトにテンションを付与するため、定着ベルトは、熱膨張の度合いにかかわらず、常時張られた状態に維持される。したがって、常時、定着ベルトを加熱ローラに隙間が生じることなく密着させることができる。そのため、定着ベルト内における温度ムラが無くトナーを均一に溶融することができ、安定して良好な定着画像を得ることが可能となる。 According to the fixing device of the present invention, the fixing device is formed of a flexible member, and elastically deforms from an initial state by the tension of the fixing belt to apply tension to the fixing belt, and according to expansion of the fixing belt. A belt tension state maintaining unit that deforms to return to the initial state and maintains the fixing belt in a constantly stretched state, or is movably provided by an elastic member, and is provided by the tension of the fixing belt. A belt tension state in which tension is applied to the fixing belt by moving from an initial position, and the belt is moved back to the initial position in response to expansion of the fixing belt, so that the fixing belt is always stretched. Since the maintenance means is provided, even if the fixing belt is thermally expanded, the tension state maintenance means is deformed or returned to the initial state as much as the belt is extended. For imparting tension the fixing belt moves back to location, fixing belt, regardless of the degree of thermal expansion is maintained in an extended state at all times. Therefore, the fixing belt can be kept in close contact with the heating roller without any gap at all times. Therefore, there is no temperature unevenness in the fixing belt, the toner can be melted uniformly, and a good fixed image can be obtained stably.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係る定着装置を備える画像形成装置の一例であるレーザプリンタの概略を模式的に示す構成図である。この図に示すレーザプリンタ100は、像担持体としての感光体ドラム1を備えており、感光体ドラム1の周囲には、帯電手段2,現像装置3,転写手段4,クリーニング手段5,除電手段6等が配設されている。帯電手段2と現像装置3の間は露光位置となっており、上方に配置されたレーザ書込み装置装置7からの書き込み光が感光体ドラム1に照射される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram schematically showing an outline of a laser printer which is an example of an image forming apparatus having a fixing device according to the present invention. A
装置下方には給紙カセット8が設けられており、用紙を給送するための給紙ローラ9や搬送ローラ対10、レジストローラ対11等が配設されている。また、上記感光体ドラム1と転写手段4が対向する転写部の側方には定着装置70が配置されている。定着装置70については後述する。
A
上記のように構成されたレーザプリンタ100における画像形成動作について簡単に説明する。
画像形成動作が開始されると、感光体ドラム1が図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転駆動され、その感光体ドラム1の表面が帯電手段2によって所定の極性に一様に帯電される。レーザ書込み装置7においては、パソコン等のホストマシーンより送られた画像データに基づいて図示しないLD(レーザダイオード)が駆動され、書込み光としてのレーザ光を感光体ドラム1上に照射する。これにより感光体ドラム1上に静電潜像が形成される。その静電潜像に現像装置3からトナーが付与され、トナー像として可視化される。
An image forming operation in the
When the image forming operation is started, the photosensitive drum 1 is driven to rotate clockwise in the drawing by a driving unit (not shown), and the surface of the photosensitive drum 1 is uniformly charged to a predetermined polarity by the charging unit 2. . In the laser writing device 7, an LD (laser diode) (not shown) is driven based on image data sent from a host machine such as a personal computer, and irradiates the photosensitive drum 1 with laser light as writing light. As a result, an electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 1. Toner is applied to the electrostatic latent image from the developing device 3 and visualized as a toner image.
一方、給紙カセット8からは記録用紙が給紙ローラ9により送り出され、搬送ローラ対10により搬送される。その用紙はレジストローラ11に一旦突き当てられた後、上記可視像に同期するようにして送出され、感光体ドラム1と転写手段4とが対向する転写部にて上記トナー像が用紙上に転写される。トナー像が転写された用紙は、定着装置20を通過する時に、熱と圧力とによりトナー像が用紙上に定着される。トナー像定着後の用紙は、図示しない排紙ローラにより排紙トレイ12上に排出されてスタックされる。
On the other hand, the recording paper is fed from the
用紙上へのトナー像転写後、感光体ドラム1の表面に付着した残留トナーなどの付着物はクリーニング手段5によりクリーニングされ、さらに、感光体ドラム1の表面の残留電荷が除電手段6により除去されて、次の画像形成に備える。
After the transfer of the toner image onto the paper, the adhering matter such as residual toner adhering to the surface of the photosensitive drum 1 is cleaned by the
図2及び図3は、定着装置70の要部構成を示す断面図であり、図2は、待機時の、図3は定着動作時の様子を示すものである。
これらの図に示すように、定着装置70は、定着部材としての無端状ベルト部材からなる定着ベルト21、定着ベルト21内に設けられて定着ベルトを保持する保持部材の機能を備えると共に定着ベルト21に熱を付与する機能を果たす加熱ローラ22、加熱手段であるハロゲンヒータ23、定着ベルト21に接触ないし近接して表面温度を検知する温度センサであるサーミスタ(図示せず)、加熱ローラ22と接触し定着ベルト内で定着ベルトを保持する定着パッド24、定着ベルト21と接して定着ニップを形成する加圧部材としての加圧ローラ31などにより構成されている。
2 and 3 are cross-sectional views showing the configuration of the main part of the
As shown in these drawings, the
上記定着パッド24は、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどの弾性体もしくは耐熱性の樹脂から構成されており、それらの部材が摺動シートを介してもしくは直接に定着ベルト21の内面と接触する。また、定着ベルト21の内面に対して摺動シートやグリース等の潤滑剤を介して間接的に摺動する。さらに、定着パッド24は、定着ベルト21を挟んで加圧ローラ31と圧接し、定着ニップを形成するニップ形成部材でもある。
The
ここで、摺動シートや定着ベルト21を介して定着パッド24が加圧ローラ31と圧接され、加圧ローラからの荷重と定着パッド24の圧力で定着ニップを構成するのだが、この定着ニップにおける圧力と熱によりトナー像を定着することができる。
Here, the
加圧ローラ31は、中空の金属ローラ31bにシリコーンゴム層31aが設けられ、外表面に離型性を得るために離型層(PFA樹脂層またはPTFE樹脂層)が設けられている。また、加圧ローラ31は、画像形成装置に設けられたモータなどの駆動源からギヤ列などを介して駆動力が伝達され回転駆動される。
In the
さらに、加圧ローラ31は、図示しない加圧機構により定着ベルト側に押し付けられており、加圧ローラのゴム層31aが押し潰されて変形することにより,定着ニップにおいて所定のニップ幅が形成される。加圧ローラは、中実のローラから形成してもよいが、中空の方が熱容量が少なくて好ましい。
Further, the
また、加圧ローラ31にハロゲンヒータなどの加熱源を設けるようにしてもよい。
加圧ローラにおけるシリコーンゴム層31aはソリッドゴムでもよいが、加圧ローラ内部にヒータなどの加熱源がない場合は、スポンジゴムを用いてもよい。スポンジゴムを用いると断熱性が高まり、定着ベルトの熱が加圧ローラに伝導し難くなるため望ましい。
Further, the
The
定着ベルト21は、ニッケルやステンレスなどの金属ベルトや、ポリイミド、ポリアミド、フッ素樹脂などの樹脂材料を用いることが出来、無端ベルト(もしくはフィルム)とする。本例ではポリイミドのベルトを用いた。
The fixing
定着ベルト21の表層はPFA樹脂層またはPTFE樹脂などの離型層を有し、記録媒体上のトナーが付着しないように離型性をもたせている。また、定着ベルト21の基材とPFA樹脂層(またはPTFE樹脂)との間には、シリコーンゴム層などの弾性層を形成するようにしてもよい。
The surface layer of the fixing
シリコーンゴム層がない場合は熱容量が小さくなり、定着性が向上するが、未定着トナー画像を押し潰してしまい、定着の際に定着ベルトの表面の微妙な凹凸が画像に転写されて、画像のベタ部にユズ肌状の跡が残るという不具合が生じる。これを改善するには、シリコーンゴム層を100μm以上設ける必要がある。シリコーンゴム層の変形により、微妙な凹凸が吸収されユズ肌画像が改善する。 In the absence of a silicone rubber layer, the heat capacity is reduced and the fixability is improved, but the unfixed toner image is crushed, and the subtle irregularities on the surface of the fixing belt are transferred to the image during fixing, and the image There is a problem in that a crusty skin-like mark remains on the solid portion. In order to improve this, it is necessary to provide a silicone rubber layer of 100 μm or more. Due to the deformation of the silicone rubber layer, subtle irregularities are absorbed and the skin image is improved.
中空の加熱ローラ22は、芯金22aの材質としてアルミ,鉄,ステンレスなどのパイプ状金属を用いる。本実施形態の加熱ローラ22は、定着ベルト21の直径より4mm直径の小さい円形としている。この加熱ローラ22の内部には、ハロゲンヒータなどからの輻射熱を吸収しやすくするために黒色の塗装を内面に施している。
The
上記加熱ローラ22は定着パッド24と接触して設けられている。なお加圧ローラ31が定着ベルト21を押す加圧力は、定着ベルト21、摺動シート(図示せず)、定着パッド24と伝わり、加熱ローラ22で受け止めている。また、本実施形態において、加熱ローラ22は図示しない駆動機構により回転駆動される。回転方向は定着ベルト21と同じ方向になるように、速度も定着ベルト21とほぼ同等としている。また、加熱ローラ22を昇温させる熱源としては、図示したハロゲンヒータでもよいが、後述するようなIH(誘導加熱)方式にしてもよい。さらに、抵抗発熱体やカーボンヒータなども使用することができる。
The
定着ベルト21は加圧ローラ31により連れ回り回転する。すなわち、加圧ローラ31が図示しない駆動源により回転駆動され、定着ニップで定着ベルト21に駆動力が伝達されることによって定着ベルト21が回転する。定着ベルト21は、定着ニップにおいて定着パッド24と加圧ローラ31とで挟み込まれて回転するが、定着ニップ以外では定着パッド24に移送ガイドされている。
The fixing
定着ベルト21と加熱ローラ22との界面には、シリコーンオイルやフッ素グリ−スなどの潤滑剤を介在させている。そして、加熱ローラ22表面の表面粗さを潤滑剤の粒径以上として、潤滑剤を保持しやすくしている。加熱ローラ22の表面を粗らす方法としては、サンドブラストのように物理的に粗らす方法や、エッチングのように化学的に粗らす方法、あるいは、小径ビーズを混ぜた塗料を塗布する方法などあるが、何れの方法も採用することができる。
A lubricant such as silicone oil or fluorine grease is interposed at the interface between the fixing
ところで、従来のベルト定着装置においては、定着ヒータが点灯し、定着ベルトの温度が室温から定着設定温度まで昇温する際、ベルト自体が熱膨張により伸張する。伸張した分、定着ベルトと加熱ローラの接触が低減するために、定着ベルト表層の温度にバラツキが発生する。温度のバラツキは接触する時間にもよるが、5℃から多いときでは30℃以上も差が発生する。定着ニップの条件やトナーの溶融特性にもよるが、定着温度が10℃以上異なると、トナー溶融度が異なり、カラートナーにおいては、色目が異なる(例えばLa*b*座標空間:JIS Z 8729に規定されている均等色空間においてΔEで5以上が発生)不具合が生じる。また30℃以上バラツキが発生する場合は、色目の違いといったものではなく、トナーは溶融していないため、手で擦ると手が汚れる。また、高温になる部分も出現し、定着ベルトの耐熱性を超え、シリコーンゴムの劣化やベルト材の一部が発煙する不具合が発生する。 By the way, in the conventional belt fixing device, the fixing heater is turned on, and when the temperature of the fixing belt rises from room temperature to the fixing set temperature, the belt itself expands due to thermal expansion. Since the contact between the fixing belt and the heating roller is reduced by the extension, the surface temperature of the fixing belt varies. The temperature variation depends on the contact time, but when the temperature varies from 5 ° C., a difference of 30 ° C. or more occurs. Depending on the conditions of the fixing nip and the melting characteristics of the toner, if the fixing temperature is different by 10 ° C. or more, the toner melting degree is different and the color of the color toner is different (for example, La * b * coordinate space: JIS Z 8729 In the defined uniform color space, ΔE is 5 or more). Further, when the variation occurs at 30 ° C. or more, it is not a difference in color and the toner is not melted. In addition, a high temperature portion also appears, exceeding the heat resistance of the fixing belt, causing a problem that the silicone rubber is deteriorated and a part of the belt material emits smoke.
そのため、加熱ローラと定着ベルトはベルトの熱膨張にかかわらず常時、接触させることが望まれる。本発明では、定着ベルトの熱膨張にかかわらず定着ベルトを加熱ローラに接触させるために、常時定着ベルトにテンションを付与し(常時定着ベルトが張られた状態に維持して)、定着ベルト21と加熱ローラ22を安定して密着させ続けるように構成している。
For this reason, it is desirable that the heating roller and the fixing belt are always in contact with each other regardless of the thermal expansion of the belt. In the present invention, in order to bring the fixing belt into contact with the heating roller regardless of the thermal expansion of the fixing belt, tension is always applied to the fixing belt (always maintaining the fixing belt in a tensioned state), and the fixing
さらに、加熱ローラを回転駆動させることで加熱ローラ温度も均一にでき、結果としてベルト温度を安定させることができる。定着ベルトにテンションを印加する方法は定着ベルトの外側から内側に、もしくは内側から外側に印加する方法がある。 Furthermore, by rotating the heating roller, the heating roller temperature can be made uniform, and as a result, the belt temperature can be stabilized. There is a method of applying tension to the fixing belt from the outside to the inside of the fixing belt or from the inside to the outside.
本実施形態では、定着パッド24に設けた張架状態維持手段25,25により、内側から外側に定着ベルト21を張架させている。本実施形態では、定着ベルトを張架させる部材(張架状態維持手段25,25)が定着パッド24の一部として設けられている。この定着ベルト21を張架させる部分は、加圧ローラと定着ニップを形成する部分とは別の部分として設ける。またテンションを付与する位置は、定着ニップの上流、下流のいずれであっても良いし、上下流ともにあっても良い。本実施形態では定着ニップ上下流の双方においてテンションを付与するように構成している。
In the present embodiment, the fixing
また、本実施形態では、張架状態維持手段25,25は、弾性力を利用して定着ベルト21を張るように構成している。弾性力により定着ベルト21にテンションを付与する構成としては、張架状態維持手段自体の弾性(部材自体が有している弾性力)によってテンションを付与する方法と、バネ等の弾性部材により張架状態維持手段を付勢してテンションを付与する方法がある。
In the present embodiment, the stretched state maintaining means 25, 25 are configured to stretch the fixing
前者の方法を採用する場合、張架状態維持手段25,25を弾性部材により形成する。張架状態維持手段25,25は、定着パッド24とは別部材として設け定着パッド24に固定しても良いし、張架状態維持手段25,25を定着パッド24と一体的に設けても良い(上記したように、定着パッド24は弾性体として設けることができる)。
When the former method is employed, the stretched state maintaining means 25, 25 are formed of elastic members. The tension state maintaining means 25, 25 may be provided as a separate member from the fixing
弾性部材により形成された張架状態維持手段25は、図4(a)に示すように、初期状態(定着ベルト21の張力が作用しない状態)では外側に大きく開いた状態に設けられる。定着パッド24と加熱ローラ22に定着ベルト21が張架され、定着ベルト21の張力が張架状態維持手段25,25に作用すると、待機時(室温)には図4(b)に示すように、ベルト張力によって押された張架状態維持手段25が内側に(張架状態維持手段25の開き角度が小さくなるように)弾性変形した状態となる。そして、定着時(昇温時)に、加熱ローラ22により定着ベルト21が加熱されて定着ベルト21が熱膨張すると、図4(c)に示すように、定着ベルト21が熱膨張して伸びた分だけ張架状態維持手段25が外側に(張架状態維持手段25の開き角度が大きくなるように)弾性変形した状態となる。図4ではニップ上流側のみ図示したが、ニップ下流側も同様である。
As shown in FIG. 4A, the stretched state maintaining means 25 formed of an elastic member is provided in a state of being greatly opened outward in an initial state (a state where the tension of the fixing
すなわち、弾性部材により形成された(可撓性を有する)張架状態維持手段25は、定着ベルト21の張力によって初期状態から弾性変形して定着ベルト21にテンションを付与するとともに、定着ベルト21が熱膨張した場合にはベルトが伸びた分だけ張架状態維持手段25が初期状態に戻るように変形して定着ベルト21にテンションを付与する。したがって、定着ベルト21は、熱膨張の度合いにかかわらず、常時張られた状態に維持される。
That is, the stretched state maintaining means 25 (having flexibility) formed of an elastic member elastically deforms from the initial state by the tension of the fixing
バネ等の弾性部材により張架状態維持手段を付勢してテンションを付与する方法を採用する場合、張架状態維持手段25,25は剛体部材でかまわない。その張架状態維持手段25,25を定着パッド24に対して回動(揺動)可能に装着する(軸支させる)。定着パッド24に軸支させた張架状態維持手段25,25を、バネ等の弾性部材(図示せず)により付勢する。その場合、弾性部材としては、コイルスプリング、板バネ、トーションスプリング等、適宜なものを使用可能である。
When adopting a method of applying tension by urging the tension state maintaining means with an elastic member such as a spring, the tension state maintaining means 25, 25 may be rigid members. The stretched state maintaining means 25, 25 are attached (supported) to the
弾性部材により付勢された張架状態維持手段25は、図4(a)に示すように、初期状態(定着ベルト21の張力が作用しない状態)では外側に大きく開いた状態に設けられる。定着パッド24と加熱ローラ22に定着ベルト21が張架され、定着ベルト21の張力が張架状態維持手段25,25に作用すると、待機時(室温)には図4(b)に示すように、ベルト張力によって押された張架状態維持手段25が内側に(張架状態維持手段25の開き角度が小さくなるように)回動した状態となる。そして、定着時(昇温時)に、加熱ローラ22により定着ベルト21が加熱されて定着ベルト21が熱膨張すると、図4(c)に示すように、定着ベルト21が熱膨張して伸びた分だけ張架状態維持手段25が外側に(張架状態維持手段25の開き角度が大きくなるように)回動する。図4ではニップ上流側のみ図示したが、ニップ下流側も同様である。
As shown in FIG. 4A, the stretched state maintaining means 25 urged by the elastic member is provided in a state of being largely opened outward in an initial state (a state where the tension of the fixing
すなわち、弾性部材により付勢された(可動性を有する)張架状態維持手段25は、定着ベルト21の張力によって初期位置から移動して定着ベルト21にテンションを付与するとともに、定着ベルト21が熱膨張した場合にはベルトが伸びた分だけ張架状態維持手段25が初期位置に戻るように移動して定着ベルト21にテンションを付与する。したがって、定着ベルト21は、熱膨張の度合いにかかわらず、常時張られた状態に維持される。
In other words, the stretched state maintaining means 25 urged by the elastic member (having mobility) moves from the initial position by the tension of the fixing
このように、張架状態維持手段25,25は、定着ベルト21の熱膨張にかかわらず、常に定着ベルト21に対してテンションを付与する。この際、鋭角に定着ベルトを張架させると、定着ベルトの回転が阻害されるため、鈍角になるように張架させる。すなわち、図5に示すように、待機時及び定着時の双方において、張架状態維持手段25(図5ではニップ上流側のみ示す)により形成されるベルトの角部の角度α及びβが共に鈍角になるように設けられている。また、張架状態維持手段25,25は可動もしくは可撓するが、いずれの場合でも加熱ローラ22とは接触しないように設定している。
As described above, the tension
張架状態維持手段25,25は、定着ベルト21から熱を受けてある程度まで昇温する。したがって、省エネの観点から、なるべく熱容量を小さくすることが望ましい。
また、張架状態維持手段25,25は、待機時、JAM処理時、印字時に関わらず、定着ベルト21が伸張した際は常時、定着ベルト21にテンションを付与するようにしている。なお、張架状態維持手段25,25は少なくともベルト温度に対して、十分に耐熱性を持っている。
The tension state maintaining means 25, 25 are heated to a certain degree by receiving heat from the fixing
Further, the tension state maintaining means 25 and 25 always apply tension to the fixing
また、図6に示すように、張架状態維持手段25,25が定着ベルト21を張架する幅W2は、最大でも加熱ローラの外径W1以下となるように設定される。これは定着ベルト21を少なくても加熱ローラ22の半周部分に接触させるためである。なお、図4(a)で説明した初期状態における両側張架状態維持手段25,25の最も外側部分の距離をW1以下に設定しておけば、W2は最大でもW1以下となる。
Also, as shown in FIG. 6, the width W2 over which the tension state maintaining means 25, 25 stretch the fixing
本実施形態において用いるトナーは粉砕トナー、重合トナーのどちらでもよく、トナー100部に対して、疎水シリカ RY50(アエロジル製)を2部添加し、20Lヘンシェルミキサーで周速40m/sec、5分間の混合処理を行なった。その後、目開き75ミクロンの篩を用いてトナーを得た。 The toner used in this embodiment may be either a pulverized toner or a polymerized toner. To 100 parts of toner, 2 parts of hydrophobic silica RY50 (manufactured by Aerosil) is added, and a peripheral speed of 40 m / sec for 5 minutes with a 20 L Henschel mixer. A mixing process was performed. Thereafter, a toner was obtained using a sieve having an opening of 75 microns.
次に、定着装置の第2実施形態を、図7により説明する。
図7に示す第2実施形態の定着装置70Bは、定着ベルトの外部から常時定着ベルトにテンションを印加してベルトを常時張った状態に維持するように構成したものである。この図に示す定着装置70Bにおいて、定着ベルト21、加熱ローラ22、定着パッド24、加圧ローラ31は第1実施形態の定着装置70と同じものである。張架状態維持手段25Bは、定着ベルト21の外部(ベルトループの外側)に配置されている。本例では、定着ベルト21を挟んで加熱ローラ22に当接するように張架状態維持手段25Bが設けられている。
Next, a second embodiment of the fixing device will be described with reference to FIG.
A fixing device 70B according to the second embodiment shown in FIG. 7 is configured to always apply tension to the fixing belt from the outside of the fixing belt to maintain the belt in a constantly tensioned state. In the fixing device 70B shown in this figure, the fixing
上記張架状態維持手段25Bは、図7(a)に示すように、加熱ローラ22の外周部に沿って移動可能に設けられている。そして、バネ等の図示しない付勢部材により付勢されて実線で示す初期位置に位置している。実線で示す初期位置から点線で示す方向に移動する場合には、付勢部材の付勢力に抗して移動することになる。図7(b)は待機時(室温状態)を示しており、定着ベルト21の張力が張架状態維持手段25Bに作用することによって、張架状態維持手段25Bは初期位置から移動している。その状態から、定着動作時にハロゲンヒータ23が点灯して定着ベルト21が熱膨張すると、図7(c)に示すように、張架状態維持手段25Bは点線で示す待機時の位置から初期位置の方向に移動する。
As shown in FIG. 7A, the tension
すなわち、付勢部材(弾性部材)により付勢された(可動性を有する)張架状態維持手段25Bは、定着ベルト21の張力によって初期位置から移動して定着ベルト21にテンションを付与するとともに、定着ベルト21が熱膨張した場合にはベルトが伸びた分だけ張架状態維持手段25Bが初期位置に戻るように移動して定着ベルト21にテンションを付与する。したがって、定着ベルト21は、熱膨張の度合いにかかわらず、常時張られた状態に維持される。
That is, the stretched state maintaining means 25B urged by the urging member (elastic member) (movable) moves from the initial position by the tension of the fixing
このように、張架状態維持手段25Bは、待機時も定着時も、定着ベルトの熱膨張にかかわらず常時、定着ベルト21を加熱ローラ22に隙間が生じることなく密着させることができる。なお、張架状態維持手段25Bは、回転可能なローラ部材として設けるのが好ましい。
As described above, the stretched
図8は、本発明との比較のために、張架状態維持手段25又は25Bを有していない構成(比較例)を示すものである。
この図において、定着ヒータが点灯して加熱ローラ122が定着ベルト121を加熱すると、定着ベルト121が熱膨張することにより、定着ベルト121と加熱ローラ122間に隙間ができてしまい、密着しない。そのため、定着ベルトが想定どおりに昇温しなかったり、ベルト内において温度ムラが発生する。
FIG. 8 shows a configuration (comparative example) that does not have the stretched state maintaining means 25 or 25B for comparison with the present invention.
In this figure, when the fixing heater is turned on and the
これに対し、本発明による定着装置は、第1実施形態の定着装置70及び第2実施形態の定着装置70Bでは、張架状態維持手段25又は25Bを備えていることにより、待機時も定着時も、定着ベルトの熱膨張にかかわらず常時、定着ベルト21を加熱ローラ22に隙間が生じることなく密着させることができる。そのため、定着ベルト内における温度ムラが無くトナーを均一に溶融することができ、安定して良好な定着画像を得ることが可能となる。また、不均一な密着による低温オフセットや発煙などを防止することができる。
On the other hand, in the fixing device according to the present invention, the fixing
以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。定着装置は適宜な構成が可能であり、ヒータをローラ内に配置するものに限らず、外部から加熱するものでも良い。また、ハロゲンヒータ等のヒータに限らず、加熱手段として誘導加熱方式も採用可能である。定着パッド及び可撓性の張架状態維持手段としては適宜な材質を採用可能である。張架状態維持手段の形状や大きさも、本発明の範囲内で適宜に設定できるものである。また、加圧ローラに代えて加圧ベルトを用いることもできる。 As mentioned above, although this invention was demonstrated by the example of illustration, this invention is not limited to this. The fixing device can have an appropriate configuration, and is not limited to the one in which the heater is disposed in the roller, but may be one that is heated from the outside. Further, not only a heater such as a halogen heater but also an induction heating method can be adopted as a heating means. Appropriate materials can be used for the fixing pad and the flexible tension state maintaining means. The shape and size of the tension state maintaining means can be appropriately set within the scope of the present invention. Further, a pressure belt can be used instead of the pressure roller.
画像形成装置の各部構成も任意であり、像担持体としてはドラム上に限らず、ベルト状のものを採用することもできる。また、モノクロ装置に限らず、フルカラー機や多色機にも本発明を適用することができる。また、直接転写方式、中間転写方式に限らず、本発明は適用可能である。もちろん、画像形成装置としてはプリンタに限らず、複写機やファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機であっても良い。 The configuration of each part of the image forming apparatus is also arbitrary, and the image carrier is not limited to the drum, and a belt-like one can also be adopted. Further, the present invention can be applied not only to a monochrome apparatus but also to a full color machine or a multicolor machine. Further, the present invention is not limited to the direct transfer method and the intermediate transfer method. Of course, the image forming apparatus is not limited to a printer, and may be a copier, a facsimile machine, or a multifunction machine having a plurality of functions.
1 感光体ドラム(像担持体)
21 定着ベルト(定着部材)
22 加熱ローラ
23 ハロゲンヒータ(加熱源)
24 定着パッド(ニップ形成部材)
25,25B 張架状態維持手段
31 加圧ローラ(加圧部材)
70,70B 定着装置
100 画像形成装置
1 Photosensitive drum (image carrier)
21 Fixing belt (fixing member)
22
24 Fixing pad (nip forming member)
25, 25B Tension state maintaining means 31 Pressure roller (pressure member)
70,
Claims (9)
可撓性を有する部材により形成され、前記定着ベルトの張力により初期状態から弾性変形して前記定着ベルトにテンションを付与するとともに、前記定着ベルトの膨張に応じて前記初期状態に戻るように変形して、前記定着ベルトを常時張った状態に維持するベルト張架状態維持手段を備え、
前記ベルト張架状態維持手段が前記ニップ形成部材と一体的に設けられることを特徴とする定着装置。 A fixing belt is stretched between a heating roller heated by a heating source and a nip forming member, a pressing member is pressed against the nip forming member across the fixing belt to form a fixing nip, and a toner image is supported. A fixing device for fixing the toner image to a recording material by passing the recording material through the fixing nip,
It is formed of a flexible member, elastically deforms from the initial state by the tension of the fixing belt to apply tension to the fixing belt, and deforms to return to the initial state according to the expansion of the fixing belt. Belt tension state maintaining means for maintaining the fixing belt in a state of being always tensioned ,
A fixing device wherein the belt stretching state maintaining means and said Rukoto provided the nip forming member integrally.
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