JP2004013056A - Fixing device and image forming device - Google Patents

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JP2004013056A
JP2004013056A JP2002169700A JP2002169700A JP2004013056A JP 2004013056 A JP2004013056 A JP 2004013056A JP 2002169700 A JP2002169700 A JP 2002169700A JP 2002169700 A JP2002169700 A JP 2002169700A JP 2004013056 A JP2004013056 A JP 2004013056A
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heat
roll
belt
fixing device
fixing
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Tomoe Ariga
有賀　友衛
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Seiko Epson Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To simplify the structure of a thermal roller type fixing device, to reduce the size, the cost and warming up time of the device and to suppress deformation such as curl and wrinkling of sheet materials being ejected from the device by reducing stress on the sheet materials. <P>SOLUTION: The fixing device provided with a thermal fixing roller 1 which incorporates a heating source 1a, a pressure roller 2 which is pressed by the roller 1, a heat-resistant belt 3 which is wound on the circumference of the roller 2, and moves being held between the rollers 1 and 2 and a belt extending member 4 which expands the belt, fixes an unfixed toner image formed on a sheet material 5. The member 4 is arranged on the downstream side in the moving direction of the belt from the pressing section of the rollers 1 and 2 and is made rockable in a direction away from the roller 1. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、表面に弾性体を被覆して加熱源を内蔵した熱定着ロールと、該熱定着ロールに押圧する加圧ロールと、該加圧ロールの外周に捲着され前記熱定着ロールとの間に挟持されて移動する耐熱ベルトと、該耐熱ベルトを張架するベルト張架部材とを備え、シート材上に形成した未定着トナー像を定着する定着装置及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機やプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、転写材上に未定着のトナー像を接触加熱定着する加熱ロール型定着装置として、表面に弾性体が被覆され加熱源を内蔵して回転可能な熱定着ロールと、複数の支持ロールによって張架された耐熱ベルトと、耐熱ベルトを熱定着ロールの廻りに所定角度だけ巻き付けてニップ領域を形成させると共にそのニップ領域の出口に他の部分よりも大きな圧力を局部的に加えて熱定着ロール表面の弾性体に歪みを生じさせる圧力手段とを設け、ニップ部からのシート材の排出を容易にした定着装置が提案（特許第３０８４６９２号参照）されている。
【０００３】
この従来の定着装置では、圧力手段が存在することにより、予め熱定着ロールの表面に歪みを有しているので、ニップ領域の出口で、熱定着ロールの表面上にトナーが接触している状態からその表面歪みを瞬間的に開放する。そのため、シート材がニップ部から排出される時に、トナーと熱定着ロールとの付着力を減少させてシート材が熱定着ロールに巻き付くことを抑制し、腰の弱い記録紙でもベルトニップの出口において容易に剥離できる。上記装置は、このことによって、従来必要とされてきた剥離爪を不要にしている。
【０００４】
また、ロール間に設定した圧力によってロールを撓ませてロールに接するニップ長を形成し、このニップ間に未定着トナー像を担持したシート材を通過させて定着させ、シート材の特性に合わせロールの駆動速度として、第１の速度か第２の速度かを選択して駆動する定着装置（特公平６−４０２３５号公報参照）が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許第３０８４６９２号の定着装置の構造では、複数の支持ロールに張架されて移動可能な耐熱ベルトを圧力手段でニップ形成可能な角度だけ熱定着ロールに巻き付けると共に、ニップ領域の出口に局部的に大きな圧力を加えて駆動するので、複数の支持ロールとその回転軸受が必要である。さらに、耐熱ベルトの周長が長くなり、定着装置が複雑で大型化するだけでなく、高価にする。定着装置の複雑、大型化、高価な構成は、必然的に当該定着装置を搭載した画像形成装置を複雑、大型化、高価にする。
【０００６】
しかも、耐熱ベルトは、加熱源を内蔵して回転可能な熱定着ロールとのニップ部で加熱されるが、複数の支持ロールで張架し周長が長くなるという構成では、所定の経路で移動する時に、複数の支持ロールによって熱エネルギーが奪われ、また、周長の長さに応じて自然放熱が増える。そのため、所定の温度に到達するまでの時間が多く必要になり、電源オン時から定着可能になるまでの所謂ウォーミングアップ時間を長く要することになり、好ましくない。
【０００７】
さらに、熱定着ロールに対して耐熱ベルトをニップ形成可能な角度だけ巻き付けてニップ部出口で他の部分より大きな圧力を局部的に加え熱定着ロールの弾性層に歪みを形成させる構成では、シート材が熱定着ロールに巻き付くのを抑制するには好適であるが、弾性層の歪みに沿って排出されるシート材は、この歪みに倣ってカールしたり、局部的な高圧力のために皺発生などの変形をもたらす。
【０００８】
また、上記特公平６−４０２３５号公報のシート材特性に合わせてロールの駆動速度を第１の速度か第２の速度に選択する装置では、ロールの熱容量が大きくてウォーミングアップ時間を長く要して好ましくないばかりでなく、圧力によってロールを撓ませて形成した長ニップ間を通過するシート材は、前者の装置と同様、この圧力によるストレスが大きくてカールや皺などのシート材変形を引き起こす。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであって、熱ロール型定着装置の構造の単純化、小型化、コスト低減を可能にし、ウォーミングアップ時間を短縮でき、シート材へのストレスを小さくしてカールの発生や皺発生など排出されるシート材の変形を抑制できるようにするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そのために本発明の定着装置および画像形成装置は、加熱源を内蔵した熱定着ロールと、該熱定着ロールに押圧される加圧ロールと、該加圧ロールの外周に捲着され前記熱定着ロールとの間に挟持されて移動する耐熱ベルトと、該耐熱ベルトを張架するベルト張架部材とを備え、シート材上に形成した未定着トナー像を定着する定着装置において、前記ベルト張架部材は、前記熱定着ロールと前記加圧ロールとの押圧部より前記耐熱ベルトの移動方向下流側に配置されるとともに、前記ベルト張架部材は、前記熱定着ロールと離れる方向に揺動可能に支持されていることを特徴とし、
また、前記ベルト張架部材が前記熱定着ロールと離れる方向に揺動したとき、前記ベルト張架部材を停止させる停止手段が設けられていることを特徴とし、
また、前記ベルト張架部材は、前記加圧ロールの回転軸に揺動可能に支持されていることを特徴とし、
また、前記ベルト張架部材は、前記加圧ロールの回転軸とは異なる軸に揺動可能に支持されていることを特徴とし、
また、前記ベルト張架部材は、摺動部材であることを特徴とし、
また、前記ベルト張架部材は、半月状部材であることを特徴とし、
また、前記ベルト張架部材は、ロール状の回転部材であることを特徴とし、
また、前記加圧ロールと前記耐熱ベルトとの摩擦係数を前記ベルト張架部材と前記耐熱ベルトとの摩擦係数より大きくしたことを特徴とし、
また、前記加圧ロールと前記耐熱ベルトの巻き付き角より前記ベルト張架部材と前記耐熱ベルトの巻き付き角を小さくしたことを特徴とし、
また、前記加圧ロールの径より前記ベルト張架部材の径を小さくしたことを特徴とし、
また、前記熱定着ロールと前記耐熱ベルトとの当接圧力分布は、前記熱定着ロールと前記加圧ロールが圧接する部分で最高圧になることを特徴とし、
また、前記加圧ロールは、前記熱定着ロールの表面に被覆した弾性体より硬質な表面を有していることを特徴とし、
また、前記加圧ロールを駆動し、前記熱定着ロールは前記耐熱ベルトを介して従動されることを特徴とし、
また、前記熱定着ロールおよび前記加圧ロールを駆動する駆動手段として、第１の回転速度と該第１の回転速度より遅い第２の回転速度を有し、前記シート材特性に応じて選択駆動することを特徴とし、
また、前記シート材特性を検知する検知手段を有し、前記未定着トナー像を担持したシート材の進行過程でシート材特性を検知して、前記シート材特性に応じて選択駆動することを特徴とし、
また、シート材特性に応じて選択情報が設定される設定手段を有し、前記未定着トナー像を担持したシート材の定着指令過程で前記シート材特性に応じた設定を行い、該設定内容に基づいて選択駆動することを特徴とし、
また、前記ベルト張架部材は、一端または両端に前記耐熱ベルトが当接して位置規制する突壁を有することを特徴とし、
また、前記耐熱ベルトの内周面に摺接して前記加圧ロールと前記ベルト張架部材との間にクリーニング部材を配置したことを特徴とし、
また、前記熱定着ロールは、外径６０ｍｍ以下、肉厚２ｍｍ以下のパイプ材の外周に２ｍｍ以下の弾性体を被覆して形成し、加圧ロールは、外径６０ｍｍ以下、肉厚２ｍｍ以下のパイプ材で形成したことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１および図２は、本発明の定着装置の１実施形態を示し、図１は図２のＸ−Ｘ線で切断し矢印方向から見た断面図、図２は図１のＹ−Ｙ線で切断し矢印方向から見た断面図であり、Ｘ−Ｘ線から右半分は省略している。図中、１は熱定着ロール、１ａはハロゲンランプ、１ｂはロール基材、１ｃは弾性体、２は加圧ロール、３は耐熱ベルト、４はベルト張架部材、４ａは凸部、５はシート材、５ａは未定着トナー像、６はクリーニング部材、Ｌは押圧部接線を示す。
【００１２】
図１および図２において、熱定着ロール１は、外径６０ｍｍ以下、肉厚２ｍｍ以下のパイプ材をロール基材１ｂとして、その外周に２ｍｍ以下の弾性体１ｃを被覆して形成し、ロール基材１ｂの内部に加熱源としてハロゲンランプ１ａを内蔵して回転可能にしたものである。加圧ロール２は、外径６０ｍｍ以下、肉厚２ｍｍ以下のパイプ材で形成し、熱定着ロール１に対向して配置し、熱定着ロール１と所定の圧力Ｆで圧接して図示矢印方向に回転可能にした構造になっている。
【００１３】
耐熱ベルト３は、熱定着ロール１と加圧ロール２との間に挟持されて加圧ロール２とベルト張架部材４の外周に張架され移動可能になったエンドレスのベルトであり、０．０３ｍｍ以上の厚みを有するステンレス管やニッケル電鋳管等の金属管、ポリイミドやシリコン等の耐熱樹脂管等で構成される。
【００１４】
ベルト張架部材４は、熱定着ロール１と加圧ロール２の押圧部よりもシート材５搬送方向下流側に配設されるとともに、加圧ロール２の回転軸２ａを中心として矢印Ｐ方向に揺動可能に配設されている。このベルト張架部材４は、耐熱ベルト３の内周に嵌挿して加圧ロール２と協働して耐熱ベルト３に張力ｆを付与すると共に、耐熱ベルト３を熱定着ロール１に巻き付けてニップＮを形成する位置に配置した、半月状のベルト摺動部材（耐熱ベルト３はベルト張架部材４上を摺動する）である。ベルト張架部材４は、耐熱ベルト３を熱定着ロール１に巻き付けてニップＮを形成するニップ終了位置で熱定着ロール１の接線Ｌに接する位置に配置される。突壁４ａは、ベルト張架部材４の一端または両端に突設され、耐熱ベルト３が一方に寄った場合にこの突壁４ａに当接して寄り規制を行うためのものである。突壁４ａの近傍には、ストッパ９からなる停止手段が設けられ、ベルト張架部材４がＰ方向に回転移動したときに、ベルト張架部材４を停止可能にしている。
【００１５】
耐熱ベルト３を加圧ロール２とベルト張架部材４により張架して加圧ロール２で安定して駆動するには、加圧ロール２と耐熱ベルト３との摩擦係数を、ベルト張架部材４と耐熱ベルト３との摩擦係数より大きく設定するとよいが、摩擦係数に関しては異物の侵入や摩耗などによって不安定になる場合がある。これに対し、加圧ロール２と耐熱ベルト３の巻き付け角よりベルト張架部材４と耐熱ベルト３の巻き付け角が小さくなるように、また、加圧ロール２の径よりベルト張架部材４の径が小さくなるように設定すると、耐熱ベルト３がベルト張架部材４を摺動する長さが短くなり、経時変化や外乱などに対する不安定要因から回避でき耐熱ベルト３を加圧ロールで安定して駆動することができる。
【００１６】
クリーニング部材６は、加圧ロール２とベルト張架部材４との間に配置して、耐熱ベルト３の内周面に摺接して耐熱ベルト３の内周面の異物や摩耗粉等をクリーニングするものであり、このような異物や摩耗粉等をクリーニングすることで耐熱ベルト３をリフレッシュして不安定要因を除去している。
【００１７】
シート材５は、ベルト張架部材４が熱定着ロール１に圧接する位置をニップ初期位置として耐熱ベルト３と熱定着ロール１との間を通過することで未定着トナー像５ａが定着され、ニップ終了位置で押圧部接線Ｌの方向に排出される。
【００１８】
次に、加圧ロール２とベルト張架部材４の支持構造について説明する。なお、図２においては定着装置の左側部のみを示し、右側部を省略しているが、左右対称である。
【００１９】
加圧ロール２の両端の回転軸２ａは、左右のフレーム７に軸受７ａを介して回転自在に支持されている。加圧ロール２の回転軸２ａの両側には、揺動アーム４ｂが回転自在に嵌合され、この揺動アーム４ｂのベルト張架部材４側にはガイド溝４ｃが形成されている。一方、ベルト張架部材４の両端には、加圧ロール２側に延設されたガイド部４ｄが形成されており、このガイド部４ｄがスプリング４ｅを介して前記揺動アーム４ｂのガイド溝４ｃ内に嵌挿されている。これにより、ベルト張架部材４は、スプリング４ｅにより加圧ロール２から離れる方向に付勢され耐熱ベルト３に張力ｆが付与される構造になっている。
【００２０】
本実施形態においては、ベルト張架部材４を加圧ロール２の回転軸２ａと共通の軸で所定の角度分、揺動可能に構成しているため、加圧ロール２の回転駆動によって駆動される耐熱ベルト３とベルト張架部材４の摩擦力によって、耐熱ベルト３とベルト張架部材４は、加圧ロール２の回転軸２ａと共通の軸で熱定着ロール１から離れる方向Ｐに回転移動し、ストッパ９に当接して停止するため、耐熱ベルト３と熱定着ロール１が構成するニップＮを所用のニップ長にすることができる。なお、図１において、加圧ロール２の回転軸２ａの軸心とベルト張架部材４の中心を結ぶ線Ｙ−Ｙが左側に傾斜していれば、ベルト張架部材４の自重分に応じた回転モーメントが回動力Ｐに作用することになる。耐熱ベルト３と熱定着ロール１の圧接する圧接力は、耐熱ベルト３に対して張力を付与するベルト張架部材４の張力付与力の設定によって適正な圧接力を得ることができるので、通過するシート材へのストレスが少ない圧接力に設定すると、未定着トナー像の定着後に排出されるシート材５に皺発生などのシート材変形を防ぐことができる。
【００２１】
また、カラーの画像形成の場合には、４色のトナー像を重ね合わせて画像形成するので、写真画像等の場合にはトナー層が厚い未定着トナー像になる場合があって、定着後のシート材が熱定着ロール１に巻き付きやすくなるが、本実施形態においては、定着後のシート材が熱定着ロール１に巻き付きを生じた場合には、シート材５を介して耐熱ベルト３およびベルト張架部材４を熱定着ロール１側に引き寄せるように作用するが、耐熱ベルト３およびベルト張架部材４は、熱定着ロール１から離れる方向に回動移動するので、この相反する挙動によって定着後のシート材が熱定着ロール１に巻き付くことを防止している。
【００２２】
また、ベルト張架部材４として、耐熱ベルト３を摺動させる部材として使用した場合には、回転部材ではないので軸受等が不要であり、支持構造が簡単になる。加えてベルト張架部材４を半月状とすることにより、加圧ロール２側にその半月欠方向を向けて配置し、加圧ロール２に対して極限まで接近した配置が可能になる。このことによりまた、耐熱ベルト３の周長を短縮して構成することが可能になる。したがって、熱ロール型定着装置を簡単な構造にして小型で安価にすることができる。
【００２３】
さらに、耐熱ベルト３が必要最小限の経路で移動するので、耐熱ベルト３は、加熱源を内蔵して回転可能な熱定着ロール１とのニップ部で加熱され、所定の経路で移動する時に奪われる熱エネルギーを最小限に抑えることができると共に、周長が短いので、自然放熱による温度低下も少なく、電源オン時から所望の温度に到達して定着可能になるまでの所謂ウォーミング時間の短縮が可能である。
【００２４】
図３は、本発明の定着装置の他の実施形態を示し、図３（Ａ）は図３（Ｂ）のＸ−Ｘ線で切断し矢印方向から見た断面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＹ−Ｙ線で切断し矢印方向から見た断面図である。なお、以下の説明において、前述の実施形態と同一の構成については同一番号を付して説明を省略する。
【００２５】
本実施形態が前記実施形態と比較して相違する点は、前記実施形態においては、ベルト張架部材４を加圧ロール２の回転軸２ａと共通の軸で所定の角度分、揺動可能に構成しているのに対して、本実施形態においては、ベルト張架部材４を加圧ロール２の回転軸２ａとは異なる軸７ｂで所定の角度分、揺動可能に構成している点である。
【００２６】
すなわち、回転軸２ａの軸心とは異なる位置に配置した軸７ｂの両側には、揺動アーム４ｂが回転自在に嵌合され、この揺動アーム４ｂのベルト張架部材４側にはガイド溝４ｃが形成されている。一方、ベルト張架部材４の両端には、加圧ロール２側に延設されたガイド部４ｄが形成されており、このガイド部４ｄがスプリング４ｅを介して前記揺動アーム４ｂのガイド溝４ｃ内に嵌挿されている。これにより、ベルト張架部材４は、スプリング４ｅにより加圧ロール２から離れる方向に付勢され耐熱ベルト３に張力ｆが付与される構造になっている。
【００２７】
これにより、ベルト張架部材４に作用する回転モーメントを変化させることができ（図３の例では回転モーメントを大きくさせる）、耐熱ベルト３と熱定着ロール１の圧接する圧接力を調整することができる。
【００２８】
なお、図１〜図３の実施形態においては、ベルト張架部材４を半月状のベルト摺動部材で構成しているが、ロール状のベルト摺動部材で構成してもよい。
【００２９】
図４は、本発明の定着装置の他の実施形態を示し、図４（Ａ）は図４（Ｂ）のＸ−Ｘ線で切断し矢印方向から見た断面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＹ−Ｙ線で切断し矢印方向から見た断面図である。図１〜図３に示した実施形態においては、ベルト張架部材４としてベルト摺動部材を使用したが、本実施形態においては、ベルト張架部材４としてロール状の回転部材を使用している。
【００３０】
すなわち、ベルト張架部材４は、ロール部材４ｉの両端に回転軸４ｇを備え、回転軸４ｇはガイド部材４ｈに回転自在に軸支持され、このガイド部材４ｈがスプリング４ｅを介して揺動アーム４ｂのガイド溝４ｃ内に嵌挿されている。これにより、ベルト張架部材４は、スプリング４ｅにより加圧ロール２から離れる方向に付勢され耐熱ベルト３に張力ｆが付与される構造になっている。
【００３１】
このように、ベルト張架部材４を回転自在に支持することにより、加圧ロール２と耐熱ベルト３との摩擦係数をベルト張架部材４と耐熱ベルト３との摩擦係数より大きく設定して、耐熱ベルト３を加圧ロール２とベルト張架部材４により張架して加圧ロール２で安定して駆動することができる。
【００３２】
図５は、本発明の定着装置の他の実施形態を示し、図５（Ａ）は図５（Ｂ）のＸ−Ｘ線で切断し矢印方向から見た断面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＹ−Ｙ線で切断し矢印方向から見た断面図である。
【００３３】
本実施形態は、図４の実施形態に図３の実施形態を組み合わせたもので、ベルト張架部材４を加圧ロール２の回転軸２ａとは異なる軸７ｂで所定の角度分、揺動可能に構成している。すなわち、回転軸２ａの軸心とは異なる位置に配置した軸７ｂの両側には、揺動アーム４ｂが回転自在に嵌合され、この揺動アーム４ｂのベルト張架部材４側にはガイド溝４ｃが形成されている。一方、ベルト張架部材４は、ロール部材４ｉの両端に回転軸４ｇを備え、回転軸４ｇはガイド部材４ｈに回転自在に軸支持され、このガイド部材４ｈがスプリング４ｅを介して揺動アーム４ｂのガイド溝４ｃ内に嵌挿されている。これにより、ベルト張架部材４は、スプリング４ｅにより加圧ロール２から離れる方向に付勢され耐熱ベルト３に張力ｆが付与される構造になっている。
【００３４】
図６は、ニップ通過位置に応じて変化する定着圧力の例を示す図である。ベルト張架部材４を揺動可能にした場合、厚めのシート材（点線）、標準厚のシート材（実線）、薄めのシート材（二点鎖線）の定着圧力の変化の様子を示している。熱定着ロール１と耐熱ベルト３との定着圧力（当接圧力分布）は、熱定着ロール１と加圧ロール２が圧接する部分で最高圧になる。
【００３５】
耐熱ベルト３は、加圧ロール２とベルト張架部材４の協働によって張力が付与されて熱定着ロール１に巻き付けてニップを形成しているので、容易にニップ長を長く構成することができ、構造が簡単になり小型で安価にすることができる。また、シート材５の上に形成した未定着トナー像５ａを安定して定着するには、未定着トナー像５ａを十分に溶融して定着することが必須であり、所望の温度と溶融時間を必要とするが、本発明による構成では、ニップ長を長く構成するために熱定着ロール１の表面に被覆した弾性体１ｃを大きく歪ませてニップ長を長くするような手段は必要ないので、弾性体１ｃの厚みは薄く構成可能である。しかも、弾性体１ｃを歪ませるために加圧ロール２の圧接圧力を大きく設定する必要もなく、未定着トナー像５ａを担持したシート材５が熱定着ロール１と耐熱ベルト３の間を通過するときに通過するシート材５へのストレスが小さいので、未定着トナー像５ａの定着後に排出されるシート材５に皺発生などのシート材変形が抑制される。
【００３６】
したがって、熱ロール型定着装置の機械的剛性アップは不要であるばかりでなく、熱定着ロール１の薄肉厚化が可能であり、加熱源から耐熱ベルト３を加熱する加熱速度が向上する。また、加圧ロール２も同様に薄肉厚化が可能であり、熱容量を小さく構成できるので、耐熱ベルト３からの熱エネルギー吸収が小さく、電源オン時から所望の温度に到達して定着可能になるまでの所謂ウォーミングアップ時間の短縮が可能である。
【００３７】
耐熱ベルト３の周長を短縮し、耐熱ベルト３が奪われる熱エネルギーを最小限に抑え、自然放熱による温度低下も少なくするための構成は、耐熱ベルト３と加圧ロール２の巻き付き長さより耐熱ベルト３とベルト張架部材４の巻き付き長さを短くすることである。このことはまた、耐熱ベルト３と加圧ロール２の巻き付き角より耐熱ベルト３とベルト張架部材４の巻き付き角を小さくすることであり、また、加圧ロール２の径よりベルト張架部材４の径を小さくすることである。先に述べたように耐熱ベルト３の周長を短縮して構成し、耐熱ベルト３を必要最小限の経路で移動する構成にすると、熱ロール型定着装置を簡単な構造にして小型で安価にし、熱定着ロール１とのニップ部で加熱された耐熱ベルト３が所定の経路で移動する時に奪われる熱エネルギーを最小限に抑えることができ、自然放熱による温度低下も少なく、電源オン時から所望の温度に到達して定着可能になるまでの所謂ウォーミング時間の短縮が可能になるなど、多くの効果が期待できる。
【００３８】
次に、駆動速度の制御について説明する。駆動手段は、熱定着ロール１及び加圧ロール２を駆動するために２つの回転速度を有し、シート材特性に応じて熱定着ロール１及び加圧ロール２を第１の回転速度とそれより遅い第２の回転速度で選択駆動する。この回転速度は、シート材特性を検知する検知手段を配置すると共に、予めシート材特性に応じた回転速度などの選択情報を設定する設定手段を設け、未定着トナー像５ａを担持したシート材５の進行過程でシート材特性を検知すると、未定着トナー像５ａを担持したシート材５の定着指令過程でシート材特性に応じた設定をして、その設定内容に応じ回転速度が選択され駆動される。設定手段としては、定着指令に先立って熱ロール型定着装置に連動する部位をマニュアル操作したり、電気的な信号等によって遠隔操作してもよい。
【００３９】
未定着トナー像５ａを担持したシート材５は、紙等の一般的なシート材、熱容量の大きな厚めのシート材、透明なシート材（ＯＨＰシート材）等の多様な用途への適用が必須である。一般的なシート材に比べて、特に、熱容量の大きな厚めのシート材や封筒等の積層されたシート材、透明なシート材（ＯＨＰシート材）等においては、未定着トナー像５ａを十分溶融してシート材に定着するために、所望の溶融時間を要する。このような場合、シート材特性に応じて熱定着ロール１及び加圧ロール２を第１の回転速度とそれより遅い第２の回転速度で選択駆動することにより、未定着トナー像５ａの溶融が適正化され、所望の定着が達成できる。
【００４０】
そして、第１の回転速度または第２の回転速度で選択的に駆動しても、未定着トナー像５ａを担持したシート材５が熱定着ロール１と耐熱ベルト３の間を通過するときに通過するシート材５へのストレスには変化がなくて小さいので、未定着トナー像５ａの定着後に排出されるシート材５に対し皺発生などのシート材変形が抑制される。したがって、熱ロール型定着装置の機械的剛性アップは不要であるばかりでなく、熱定着ロール薄肉厚化が可能であり、加熱源から耐熱ベルトを加熱する加熱速度が向上する。また、加圧ロール２も同様に薄肉厚化が可能であり、熱容量が小さく達成できるので、耐熱ベルト３からの熱エネルギー吸収が小さく、電源オン時から所望の温度に到達して定着可能になるまでの所謂ウォーミングアップ時間の短縮が可能である。なお、選択的に駆動する選択手段としては、例えば駆動モータの回転数を選択的に可変する等の手段が好適である。
【００４１】
本実施形態では、熱定着ロール１の外形φ２５、肉厚０．７ｍｍ、弾性体１ｃの厚み０．５ｍｍ、加圧ロール２の外形φ２５、肉厚０．７ｍｍ、熱定着ロール１と加圧ロール２の圧接力を１０ｋｇ以下の構成でニップ長を１０ｍｍ構成し、加熱源として１０００Ｗの柱状ハロゲンランプ１ａを内蔵してウォーミングアップ時間は３０ｓｅｃを達成した。
【００４２】
本実施形態による構成の定着装置では、熱定着ロールまたは加圧ロールが駆動ロールとなるが、この場合、安定な駆動を実現するには、硬い方のロールを駆動側とし、柔らかい方のロールを従動側とするのが好適である。加圧ロール２は、その外周に耐熱ベルト３を捲着して熱定着ロール１の表面に被覆した弾性体１ｃに対して耐熱ベルト３を圧接して駆動し、熱定着ロール１は従動する構成となる。加圧ロール２は、耐熱ベルト３、即ち、未定着トナー像５ａを担持したシート材５の搬送スピードを決定付けるので、少なくとも熱定着ロール１の表面に被覆した弾性体１ｃより硬質な表面を有した構成とする。このことにより変形することなく搬送スピードを安定して駆動することができる。
【００４３】
加圧ロール２とベルト張架部材４によって張架されて駆動される耐熱ベルト３は、加圧ロール２とベルト張架部材４の平行度や耐熱ベルト３の軸方向周長差などの誤差要因によって蛇行しながら駆動される場合が多い。ベルト張架部材４の端部に設けた突壁４ａは、耐熱ベルト３を当接させてこの寄り規制を行うものであるので、耐熱ベルト３の端面にストレスが発生する。耐熱ベルト３を例えばステンレス管やニッケル電鋳管等の金属管で構成すると、その厚みは０．０３ｍｍ以上、ポリイミドやシリコン等の耐熱樹脂管で構成すると、その厚みは０．０５ｍｍ以上で構成すると十分な耐力が得られる。
【００４４】
突壁４ａをベルト張架部材４の一端部に設ける場合には、加圧ロール２とベルト張架部材４の関係を耐熱ベルト３が一方側へ寄る配置にしてもよいし、耐熱ベルト３の他方側に耐熱ベルト３を一方側へアシストする手段を設けてもよい。また、突壁４ａをベルト張架部材４の両端部に設ける場合には、両端部の凸部間隔の中で耐熱ベルト３の蛇行が生じるが、両端部の凸部間隔と耐熱ベルト３の幅を適正な関係に構成すれば実用上問題はない。
【００４５】
図７は、本発明に係る画像形成装置の１実施形態を示す全体構成の模式的断面図である。図中、１０は画像形成装置、１０ａはハウジング、１０ｂは扉体、１１は紙搬送ユニット、１５はクリーニング手段、１７は像担持体、１８は画像転写搬送手段、２０は現像手段、２１はスキャナ手段、３０は給紙ユニット、４０は定着手段、Ｗは露光ユニット、Ｄは画像形成ユニットを示す。
【００４６】
図７において、本実施形態の画像形成装置１０は、ハウジング１０ａと、ハウジング１０ａの上部に形成された排紙トレイ１０ｃと、ハウジング１０ａの前面に開閉自在に装着された扉体１０ｂを有し、ハウジング１０ａ内には、露光ユニット（露光手段）Ｗ、画像形成ユニットＤ、画像転写搬送手段１８を有する転写ベルトユニット２９、給紙ユニット３０が配設され、扉体１０ｂ内には紙搬送ユニット１１が配設されている。各ユニットは、本体に対して着脱可能な構成であり、メンテナンス時等には一体的に取り外して修理または交換を行うことが可能な構成になっている。
【００４７】
画像形成ユニットＤは、複数（本実施形態では４つ）の異なる色の画像を形成する画像形成ステーションＹ（イェロー用），Ｍ（マゼンタ用），Ｃ（シアン用），Ｋ（ブラック用）を備えている。そして、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋには、それぞれ、感光ドラムからなる像担持体１７と、像担持体１７の周囲に配設された、コロナ帯電手段からなる帯電手段１９および現像手段２０を有する。これら各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、転写ベルトユニット２９の下側に斜めアーチ状のラインに沿って像担持体１７が上向きになるように並列配置されている。なお、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの配置順序は任意である。
【００４８】
転写ベルトユニット２９は、ハウジング１０ａの下側に配設され図示しない駆動源により回転駆動される駆動ロール１２と、駆動ロール１２の斜め上方に配設される従動ロール１３と、テンションロール１４と、これら３本、少なくとも２本のロール間に張架されて図示矢印方向へ循環駆動される中間転写ベルトからなる画像転写搬送手段１８と、画像転写搬送手段１８の表面に当接するクリーニング手段１５とを備えている。従動ロール１３、テンションロール１４および画像転写搬送手段１８は、駆動ロール１２に対して図で左側に傾斜する方向に配設され、これにより画像転写搬送手段１８駆動時のベルト搬送方向が下向きになるベルト面１８ａが下方に位置し、搬送方向が上向きになるベルト面１８ｂが上方に位置するようにされている。
【００４９】
したがって、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋも駆動ロール１２に対して図で左側に傾斜する方向に配設されることになる。そして、像担持体１７は、アーチ状のラインに沿って画像転写搬送手段１８の搬送方向下向きのベルト面１８ａに接触され、図示矢印に示すように画像転写搬送手段１８の搬送方向に回転駆動される。可撓性を有する無端スリーブ状の画像転写搬送手段１８は、像担持体１７に対して上側から被せるように略同一の巻き付け角度で接触させるため、像担持体１７と画像転写搬送手段１８との間の接触圧やニップ幅は、テンションロール１４により画像転写搬送手段１８に付与される張力、像担持体１７の配置間隔、巻き付け角度（アーチの曲率）などを制御することにより調整することができる。
【００５０】
駆動ロール１２は、２次転写ロール３９のバックアップロールを兼ねている。駆動ロール１２の周面には、例えば厚さ３ｍｍ程度、体積抵抗率が１０５Ω・ｃｍ以下のゴム層が形成されており、金属製の軸を介して接地することにより、２次転写ロール３９を介して供給される２次転写バイアスの導電経路としている。このように駆動ロール１２に高摩擦かつ衝撃吸収性を有するゴム層を設けることにより、２次転写部へシート材が進入する際の衝撃が画像転写搬送手段１８に伝達しにくく、画質の劣化を防止することができる。また、駆動ロール１２は、その径を従動ロール１３、バックアップロール１４の径より小さくすることにより、２次転写後のシート材がシート材自身の弾性力で剥離し易くすることができる。また、従動ロール１３を後述するクリーニング手段１５のバックアップロールとして兼用させている。
【００５１】
なお、画像転写搬送手段１８を駆動ロール１２に対して図で右側に傾斜する方向に配設し、これに対応して各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋも駆動ロール１２に対して図で右側に傾斜する方向に斜めアーチ状に沿って、つまり、図７と左右対象に配設してもよい。
【００５２】
画像転写搬送手段の好適な素材としては、ＰＣ樹脂、ＰＥＴ樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂等があり、当然のことながら、導電性や剛性等、または表面粗度、摩擦係数等を所望の特性に設定する目的で、対応する添加剤などを添加することもよい、また、剛性に関しては、厚さの設定によって所望の剛性に設定することもできる。
【００５３】
実施例では、比較的剛性が小さくて永久歪み、クリープを残さないウレタン樹脂及びポリエーテル樹脂によって画像転写搬送手段を形成し、ロールの付勢力により張力を４０Ｎ、像担持体の巻き付け角度を４°に設定してニップ部に作用する接触圧を約２．８Ｎ（＝４０Ｎ×ｓｉｎ４°）として安定した転写条件を設定した。しかし、上記の素材を勘案すると、ロールの付勢力により張力を１０Ｎ〜１００Ｎ、像担持体の巻き付け角度を０．５°〜１５°のそれぞれの組み合わせを設定すれば、所望の転写条件の設定が可能であることが確認された。
【００５４】
１次転写部材１６は、トナー像を順次重ねて転写して画像を形成する転写バイアス印加手段として、画像転写搬送手段の内側に接する位置に配置しているが、上記のような接触圧の付与により、転写ニップを形成するための押圧力の付与は必要ない。単に画像転写搬送手段への通電を確保可能な手段として接すればよいので、例えば画像転写搬送手段に接して従動回転する導電性ロールやリジッドな接触子、あるいは板バネ等の導電性弾性部材、樹脂等の繊維群によって形成した導電性ブラシ等でも構成可能になる。したがって、画像転写搬送手段との摺動抵抗が少なく、互いの寿命が向上させることができるばかりでなく、安価に構成できる。
【００５５】
上記のように本実施形態の画像形成装置では、複数の像担持体１７を並列配置し、各像担持体１７に対して略同一の巻き付け角度を有する姿勢で可撓性を有する無端スリーブ状の画像転写搬送手段１８を接触配置して少なくとも２本のロール１２、１３に張架して回転駆動し、画像転写搬送手段１８には、いずれかのロール１２、１３によって張力を付与して像担持体１７のトナー像を順次重ねて転写する構造に構成する。このようにすると、略同一の巻き付け角度に応じて像担持体１７と画像転写搬送手段１８との接触部には、容易に略同一のニップが形成され、その接触部の接触圧力も略同一に構成される。
【００５６】
一方、像担持体１７とそれに接触して駆動される画像転写搬送手段１８において、接触部の移動周速度は双方一致しているのが好ましい状態であるが、量産形態の中では、像担持体１７の外径や偏心または駆動手段の偏心等のバラツキ、画像転写搬送手段１８の駆動ロール１２径、あるいは駆動手段等のバラツキによって完全に等速に設定することは現実的ではない。
【００５７】
そこで、これらのバラツキを勘案したとき、像担持体１７の移動速度に対して画像転写搬送手段１８の移動速度が相対的に速くなったり遅くなったりしてバラツクことになり、転写諸条件を設定する上で好ましくない。むしろ、相対速度は、像担持体１７に対していずれか一方にシフトした相対速度差を設けることが好ましい。しかしながら、極端な速度差を設けると、像担持体１７によって搬送されるトナー像が画像転写搬送手段１８に転写される時にこのトナー像の位置にズレが生じて画像乱れが発生するので、極力小さな速度差を設けることが好ましい。
【００５８】
上記の内容によって生じる速度差を、複数の像担持体１７に対していずれか一方にシフトした相対速度差に設定する場合に量産上からの実力及び画像乱れの限界を勘案すると、その速度差は、像担持体１７の移動速度に対する画像転写搬送手段１８の速度は、±（方向）３±（バラツキ）２％程度に構成することが好ましい。
【００５９】
また、像担持体１７の移動速度と画像転写搬送手段１８の移動速度が等速の場合は、トナー像は転写バイアスの電気エネルギー作用によって転写されるが、上記の速度差を設けた場合には、電気エネルギー作用に加えて機械的なかきとり作用も付加されて転写効率が向上するので、像担持体１７の転写残りトナーをクリーニングする工程を廃止または簡略化することが可能となる。
【００６０】
さらに、像担持体１７の移動速度と画像転写搬送手段１８の移動速度に相対的な速度差を設けると、可撓性を有する画像転写搬送手段１８の駆動ロール１２間または像担持体１７への当接ニップ間に弛みが発生して好ましくない。そこで、像担持体１７に対して画像転写搬送手段１８の速度を速い方向にシフトする場合には、画像転写搬送手段１８の駆動ロール１２を下流側に配置し、像担持体１７に対して画像転写搬送手段１８の速度を遅い方向にシフトする場合には画像転写搬送手段１８の駆動ロール１２を上流側に配置して構成すると、上記弛み発生が防止可能になり、好ましい転写条件設定ができる。
【００６１】
クリーニング手段１５は、搬送方向下向きのベルト面１８ａ側に設けられ、二次転写後に画像転写搬送手段１８の表面に残留しているトナーを除去するクリーニングブレード１５ａと、回収したトナーを搬送するトナー搬送部材１５ｂを備えている。クリーニングブレード１５ａは、従動ロール１３への画像転写搬送手段１８の巻きかけ部において画像転写搬送手段１８に当接されている。また、画像転写搬送手段１８の裏面には、後述する各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの像担持体１７に対向して１次転写部材１６が当接され、１次転写部材１６には転写バイアスが印加されている。
【００６２】
露光手段Ｗは、斜め方向に配設された画像形成ユニットＤの斜め下方に形成された空間に配設されている。また、露光手段Ｗの下部でハウジング１０ａの底部には給紙ユニット３０が配設されている。露光手段Ｗは、全体がケースに収納され、ケースは、搬送方向下向きのベルト面の斜め下方に形成される空間に配設されている。ケースの底部には、ポリゴンミラーモータ２１ａ、ポリゴンミラー（回転多面鏡）２１ｂからなる単一のスキャナ手段２１を水平に配設されるとともに、各色の画像信号により変調される複数のレーザ光源２３からのレーザビームをポリゴンミラー２１ｂで反射させ各像担持体上に偏向走査する光学系には、単一のｆ−θレンズ２２および各色の走査光路が像担持体１７にそれぞれ非平行になって折り返すように複数の反射ミラー２４が配設されている。
【００６３】
上記構成からなる露光手段Ｗにおいては、ポリゴンミラー２１ｂから各色に対応した画像信号が、共通のデータクロック周波数に基づいて変調形成されたレーザビームで射出され、ｆ−θレンズ２２、反射ミラー２４を経て、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの像担持体１７に照射され、潜像が形成される。反射ミラー２４を設けることにより走査光路を屈曲させ、ケースの高さを低くすることが可能となり光学系のコンパクト化が可能となる。しかも、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの像担持体１７への走査光路長は同一の長さになるように反射ミラー２４が配置されている。このように各画像形成ユニットＤに対する露光手段Ｗのポリゴンミラー２１ｂから像担持体１７までの光路の長さ（光路長）が略同一の長さになるように構成することにより、各光路で走査された光ビームの走査幅も略同一になり、画像信号の形成にも特別な構成を必要としない。したがって、レーザ光源は、それぞれ異なる画像信号によってそれぞれ異なった色の画像に対応して変調されるにも関わらず、共通のデータクロック周波数に基づいて変調形成可能であり、共通の反射面を用いるため副走査方向の相対差から生じる色ずれを防止し、構造が簡単で安価なカラー画像形成装置を構成できる。
【００６４】
また、本実施形態においては、装置下方に走査光学系を配置することにより、画像形成手段の駆動系が装置を支持するフレームへ与える振動による走査光学系の振動を最小限にすることができ、画質の劣化を防止することができる。とくに、スキャナ手段２１をケースの底部に配置することにより、ポリゴンモータ２１ａ自身がケース全体に与える振動を最小限にすることができ、画質の劣化を防止することができる。また、振動源であるポリゴンモータ２１ａの数を一つにすることによりケース全体に与える振動を最小限にすることができる。
【００６５】
給紙ユニット３０は、シート材が積層保持されている給紙カセット３５と、給紙カセット３５からシート材を一枚ずつ給送するピックアップロール３６を備えている。紙搬送ユニット１１は、二次転写部へのシート材の給紙タイミングを規定するゲートロール対３７（一方のロールはハウジング１０ａ側に設けられている）と、駆動ロール１２および画像転写搬送手段１８に圧接される二次転写手段としての二次転写ロール３９と、主記録媒体搬送路３８と、定着手段４０と、排紙ロール対４１と、両面プリント用搬送路４２を備えている。
【００６６】
シート材に２次転写された２次画像（未定着トナー像）は、定着手段４０の形成するニップ部で所定の温度で定着される。本実施形態においては、転写ベルトの搬送方向上向きのベルト面１８ｂの斜め上方に形成される空間、換言すれば、転写ベルトに対して画像形成ステーションと反対側の空間に定着手段４０を配設することが可能になり、露光手段Ｗ、画像転写搬送手段１８、画像形成手段への熱伝達を低減することができ、各色の色ずれ補正動作を行う頻度を少なくすることができる。特に、露光手段Ｗは、定着手段４０から最も離れた位置にあり、走査光学系部品の熱による変位を最小限にすることができ、色ズレを防ぐことができる。
【００６７】
本実施形態においては、画像転写搬送手段１８を駆動ロール１２に対して傾斜する方向に配設しているため、図で右側空間に広いスペースが生じその空間に定着手段４０を配設することができ、コンパクト化を実現することができると共に、定着手段４０で発生する熱が、左側に位置する露光ユニットＷ、画像転写搬送手段１８および各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋへ伝達されるのを防止することができる。また、画像形成ユニットＤの左側下部の空間に露光ユニットＷを配置することができるため、画像形成手段の駆動系がハウジング１０ａへ与える振動による、露光ユニットＷの走査光学系の振動を最小限に抑えることができ、画質の劣化を防止することができる。
【００６８】
また、本実施形態においては、球形化されたトナーを用いることにより、１次転写効率を高め（略１００％）、各像担持体１７には、１次転写残りトナーを回収するクリーニング手段を設置していない。これにより、３０ｍｍ径以下の感光体ドラムからなる各像担持体１７を近接して配置することが可能となり、装置を小型化することができる。
【００６９】
また、クリーニング手段を設置しないことに伴い、帯電手段としてはコロナ帯電手段１９を採用している。帯電手段がロールである場合は、微量ではあるが像担持体１７上に存在する１次転写残りトナーがロール上に堆積して帯電不良が発生するが、非接触帯電手段であるコロナ帯電手段１９はトナーが付着しにくく、帯電不良の発生を防ぐことができる。
【００７０】
また、上記実施形態では、中間転写ベルトを画像転写搬送手段１８として像担持体１７に接触させる構成としたが、表面にシート材を吸着して搬送移動し、該シート材の表面にトナー像を順次重ねて転写して画像を形成搬送するシート材搬送ベルトを画像転写搬送手段１８として像担持体１７に接触させる構成としてもよい。この場合、上記各実施形態と異なるのは、画像転写搬送手段１８であるシート材搬送ベルトのベルト搬送方向が像担持体１７に接触する下面で逆方向の上向きになることである。
【００７１】
以上のような画像形成装置全体の作動の概要は次の通りである。
（１）図示しないホストコンピュータ等（パーソナルコンピュータ等）からの印字指令信号（画像形成信号）が画像形成装置１０の制御ユニットに入力されると、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの像担持体１７、現像手段２０の各ロール、および画像転写搬送手段１８が回転駆動される。
（２）像担持体１７の外周面が帯電手段１９によって一様に帯電される。
（３）各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋにおいて一様に帯電した像担持体１７の外周面に、露光ユニットＷによって各色の画像情報に応じた選択的な露光がなされ、各色用の静電潜像が形成される。
（４）それぞれの像担持体１７に形成された静電潜像が現像手段２０によりトナー像が現像される。
（５）画像転写搬送手段１８の１次転写部材１６には、トナーの帯電極性と逆極性の一次転写電圧が印加され、像担持体１７上に形成されたトナー像が一次転写部において画像転写搬送手段１８の移動に伴って順次、画像転写搬送手段１８上に重ねて転写される。
（７）この１次画像を１次転写した画像転写搬送手段１８の移動に同期して、給紙カセット３５に収納されたシート材が、レジストロール対３７を経て２次転写ロール３９に給送される。
（８）１次転写画像は、２次転写部位でシート材と同期合流し、図示省略した押圧機構によって画像転写搬送手段１８の駆動ロール１２に向かって押圧された２次転写ロール３９で、１次転写画像とは逆極性のバイアスが印加され、画像転写搬送手段１８上に形成された１次転写画像は、同期給送されたシート材に２次転写される。
（９）２次転写に於ける転写残りのトナーは、従動ロール１３方向へと搬送されて、このロール１３に対向して配置したクリーニング手段１５によって掻き取られ、そして、画像転写搬送手段１８はリフレッシュされて再び上記サイクルの繰り返しを可能にされる。
（１０）シート材が定着手段４０を通過することによってシート材上のトナー像が定着し、その後、シート材が所定の位置に向け（両面印刷でない場合には排紙トレイ１０ｃに向け、両面印刷の場合には両面プリント用搬送路４２に向け）搬送される。
【００７２】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、従来公知または周知の技術を必要に応じて置換または付加することが可能である。
【００７３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ベルト張架部材は、前記熱定着ロールと前記加圧ロールとの押圧部より前記耐熱ベルトの移動方向下流側に配置されるとともに、前記ベルト張架部材は、前記熱定着ロールと離れる方向に揺動可能に構成しているため、加圧ロールの回転駆動によって駆動される耐熱ベルトとベルト張架部材の摩擦力によって、耐熱ベルトとベルト張架部材は、熱定着ロール１から離れる方向に回転移動して停止するため、耐熱ベルトと熱定着ロールが構成するニップを所用のニップ長にすることができ、通過するシート材へのストレスが少ない圧接力に設定すると、未定着トナー像の定着後に排出されるシート材に皺発生などのシート材変形を防ぐことができる。
【００７４】
また、カラーの画像形成の場合には、４色のトナー像を重ね合わせて画像形成するので、写真画像等の場合にはトナー層が厚い未定着トナー像になる場合があって、定着後のシート材が熱定着ロールに巻き付きやすくなるが、定着後のシート材が熱定着ロールに巻き付きを生じた場合には、シート材を介して耐熱ベルトおよびベルト張架部材を熱定着ロール側に引き寄せるように作用し、耐熱ベルトおよびベルト張架部材は、熱定着ロールから離れる方向に回動移動するので、この相反する挙動によって定着後のシート材が熱定着ロールに巻き付くことを防止することができる。
【００７５】
また、耐熱ベルトは、加圧ロールとベルト張架部材の協働によって張力が付与されて熱定着ロールに巻き付けてニップを形成しているので、容易にニップ長を長く構成することができ、構造が簡単になり小型で安価にすることができる。また、ベルト張架部材として、耐熱ベルト摺動部材を使用する場合には、軸受等が不要になり、支持構造が簡単になる。加えてベルト張架部材を半月状とする場合には、加圧ロール側にその半月欠方向を向けて配置し、加圧ロールに対して極限まで接近した配置が可能になる。このことによりまた、耐熱ベルトの周長を短縮して構成することが可能になる。したがって、熱ロール型定着装置を簡単な構造にして小型で安価にすることができる。さらに、耐熱ベルトが必要最小限の経路で移動するので、加熱源を内蔵して回転可能な熱定着ロールとのニップ部で加熱された耐熱ベルトは、所定の経路で移動する時に奪われる熱エネルギーを最小限に抑えることができると共に、周長が短いので、自然放熱による温度低下も少なく、電源オン時から所望の温度に到達して定着可能になるまでの所謂ウォーミング時間の短縮が可能である。
【００７６】
また、シート材の上に形成した未定着トナー像を安定して定着するには、未定着トナー像を十分に溶融して定着することが必須であり、所望の温度と溶融時間を必要とするが、本発明による構成では、ニップ長を長く構成するために熱定着ロールの表面に被覆した弾性体を大きく歪ませてニップ長を長くするような手段は必要ないので、弾性体の厚みは薄く構成可能である。しかも、弾性体を歪ませるために加圧ロールの圧接圧力を大きく設定する必要もなく、未定着トナー像を担持したシート材が熱定着ロールと耐熱ベルトの間を通過するときに通過するシート材へのストレスが小さいので、未定着トナー像の定着後に排出されるシート材に皺発生などのシート材変形が抑制される。
【００７７】
したがって、熱ロール型定着装置の機械的剛性アップは不要であるばかりでなく、熱定着ロールの薄肉厚化が可能であり、加熱源から耐熱ベルトを加熱する加熱速度が向上する。また、加圧ロールも同様に薄肉厚化が可能であり、熱容量を小さく構成できるので、耐熱ベルトからの熱エネルギー吸収が小さく、電源オン時から所望の温度に到達して定着可能になるまでの所謂ウォーミングアップ時間の短縮が可能である。
【００７８】
また、耐熱ベルトと加圧ロールの巻き付き角より耐熱ベルトとベルト張架部材の巻き付き角を小さくし、また、加圧ロールの径よりベルト張架部材の径を小さくすることにより、耐熱ベルトと加圧ロールの巻き付き長さより耐熱ベルトとベルト張架部材の巻き付き長さを短くし、耐熱ベルトの周長を短縮して構成し、耐熱ベルトを必要最小限の経路で移動する構成にするので、熱ロール型定着装置を簡単な構造にして小型で安価にし、熱定着ロールとのニップ部で加熱された耐熱ベルトが所定の経路で移動する時に奪われる熱エネルギーを最小限に抑えることができ、自然放熱による温度低下も少なく、電源オン時から所望の温度に到達して定着可能になるまでの所謂ウォーミング時間の短縮が可能になるなど、多くの効果が期待できる。
【００７９】
また、シート材特性に応じて熱定着ロール及び加圧ロールを第１の回転速度とそれより遅い第２の回転速度で選択駆動することにより、未定着トナー像の溶融が適正化され、所望の定着が達成できる。そして、第１の回転速度または第２の回転速度で選択的に駆動しても、未定着トナー像を担持したシート材が熱定着ロールと耐熱ベルトの間を通過するときに通過するシート材へのストレスには変化がなくて小さいので、未定着トナー像の定着後に排出されるシート材に皺発生などのシート材変形が抑制される。したがって、熱ロール型定着装置の機械的剛性アップは不要であるばかりでなく、熱定着ロール薄肉厚化が可能であり、加熱源から耐熱ベルトを加熱する加熱速度が向上する。また、加圧ロールも同様に薄肉厚化が可能であり、熱容量が小さく達成できるので、耐熱ベルトからの熱エネルギー吸収が小さく、電源オン時から所望の温度に到達して定着可能になるまでの所謂ウォーミングアップ時間の短縮が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる定着装置の１実施形態を示し、図２のＸ−Ｘ線で切断し矢印方向から見た断面図である。
【図２】図１のＹ−Ｙ線で切断し矢印方向から見た断面図である。
【図３】本発明の定着装置の他の実施形態を示し、図３（Ａ）は図３（Ｂ）のＸ−Ｘ線で切断し矢印方向から見た断面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＹ−Ｙ線で切断し矢印方向から見た断面図である。
【図４】本発明の定着装置の他の実施形態を示し、図４（Ａ）は図４（Ｂ）のＸ−Ｘ線で切断し矢印方向から見た断面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＹ−Ｙ線で切断し矢印方向から見た断面図である。
【図５】本発明の定着装置の他の実施形態を示し、図５（Ａ）は図５（Ｂ）のＸ−Ｘ線で切断し矢印方向から見た断面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＹ−Ｙ線で切断し矢印方向から見た断面図である。
【図６】ニップ通過位置に応じて変化する定着圧力の例を示す図である。
【図７】本発明に係る画像形成装置の１実施形態を示す全体構成の模式的断面図である。
【符号の説明】
１…熱定着ロール
２…加圧ロール
２ａ…回転軸
３…耐熱ベルト
４…ベルト張架部材
５…シート材
７ｂ…異なる軸[0001]
[Industrial applications]
The present invention provides a heat-fixing roll in which a heating source is incorporated by coating an elastic body on the surface, a pressure roll that presses the heat-fixing roll, and the heat-fixing roll that is wound around the outer periphery of the pressure roll. The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus that include a heat-resistant belt that is moved while being sandwiched therebetween, and a belt stretching member that stretches the heat-resistant belt, and that fixes an unfixed toner image formed on a sheet material.
[0002]
[Prior art]
In image forming apparatuses such as copiers, printers, and facsimile machines, as a heated roll type fixing device that contacts and fixes an unfixed toner image on a transfer material, an elastic body is coated on the surface, and a built-in heating source is rotatable. A heat-fixing roll, a heat-resistant belt stretched by a plurality of support rolls, and a heat-resistant belt wound around the heat-fixing roll by a predetermined angle to form a nip area and a larger nip area at the exit of the nip area than other parts. A fixing device has been proposed (see Japanese Patent No. 3084692), which is provided with a pressure means for locally applying pressure to generate distortion in an elastic body on the surface of the heat fixing roll, thereby facilitating discharge of the sheet material from the nip portion. I have.
[0003]
In this conventional fixing device, since the surface of the heat fixing roll is previously distorted due to the presence of the pressure means, the toner is in contact with the surface of the heat fixing roll at the exit of the nip area. Instantaneously releases its surface distortion. Therefore, when the sheet material is discharged from the nip portion, the adhesive force between the toner and the heat fixing roll is reduced to prevent the sheet material from being wound around the heat fixing roll. Can be easily peeled off. The above-mentioned device eliminates the need for a conventionally required peeling claw.
[0004]
Further, the roll is bent by the pressure set between the rolls to form a nip length in contact with the roll, and a sheet material carrying an unfixed toner image is passed between the nips to be fixed. There has been proposed a fixing device (see Japanese Patent Publication No. 6-40235) in which a first speed or a second speed is selected and driven as the driving speed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the structure of the fixing device disclosed in Japanese Patent No. 3084692, the heat-resistant belt that is stretched and movable on a plurality of support rolls is wound around the heat fixing roll by an angle capable of forming a nip by a pressure unit, and is provided at the exit of the nip area. Since the driving is performed by applying a large pressure locally, a plurality of supporting rolls and a rotary bearing thereof are required. Further, the peripheral length of the heat-resistant belt becomes longer, so that the fixing device is not only complicated and large, but also expensive. The complicated, large, and expensive configuration of the fixing device inevitably makes the image forming apparatus equipped with the fixing device complicated, large, and expensive.
[0006]
Moreover, the heat-resistant belt is heated at a nip portion between the rotatable heat-fixing roll and a built-in heat source. In this case, the heat energy is deprived by the plurality of support rolls, and the natural heat dissipation increases according to the length of the circumference. Therefore, it takes a long time to reach a predetermined temperature, and a so-called warming-up time from when the power is turned on to when the fixing can be performed is long, which is not preferable.
[0007]
Further, in a configuration in which a heat-resistant belt is wound around the heat fixing roll by an angle capable of forming a nip, and a pressure greater than other parts is locally applied at an outlet of the nip to form a strain in the elastic layer of the heat fixing roll, However, the sheet material discharged along the distortion of the elastic layer may curl according to the distortion, or may wrinkle due to local high pressure. It causes deformation such as occurrence.
[0008]
Further, in the apparatus in which the roll driving speed is selected to be the first speed or the second speed in accordance with the sheet material characteristics disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-40235, the heat capacity of the roll is large and the warm-up time is long. Not only unfavorable, but also a sheet material that passes between the long nips formed by bending the roll by pressure, like the former device, is greatly stressed by this pressure and causes sheet material deformation such as curl and wrinkles.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and enables simplification, miniaturization, and cost reduction of the structure of a hot roll type fixing device, shortens warming-up time, and reduces stress on a sheet material. Thus, deformation of the discharged sheet material such as curling and wrinkling can be suppressed.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, a fixing device and an image forming apparatus according to the present invention include a heat fixing roll having a built-in heating source, a pressure roll pressed by the heat fixing roll, and the heat fixing roll wound around the outer periphery of the pressure roll. A heat-resistant belt that is sandwiched and moved between the belt and a belt-stretching member that stretches the heat-resistant belt, wherein the belt-stretching member fixes an unfixed toner image formed on a sheet material. Is disposed downstream of the pressing portion between the heat fixing roll and the pressure roll in the moving direction of the heat resistant belt, and the belt stretching member is supported to be swingable in a direction away from the heat fixing roll. It is characterized by being
Further, when the belt tension member swings in a direction away from the heat fixing roll, a stopping means for stopping the belt tension member is provided,
Further, the belt tension member is swingably supported by a rotation shaft of the pressure roll,
Further, the belt tension member is swingably supported on an axis different from the rotation axis of the pressure roll,
Further, the belt tension member is a sliding member,
Further, the belt tension member is a half-moon-shaped member,
Further, the belt tension member is a roll-shaped rotating member,
Further, a coefficient of friction between the pressure roll and the heat-resistant belt is larger than a coefficient of friction between the belt tension member and the heat-resistant belt,
Further, the winding angle of the belt tension member and the heat-resistant belt is smaller than the winding angle of the pressure roll and the heat-resistant belt,
Further, the diameter of the belt tension member is smaller than the diameter of the pressure roll,
Further, the contact pressure distribution between the heat fixing roll and the heat-resistant belt, wherein the highest pressure is at a portion where the heat fixing roll and the pressure roll are pressed against each other,
Further, the pressure roll has a harder surface than the elastic body coated on the surface of the heat fixing roll,
Further, the pressure roller is driven, wherein the heat fixing roll is driven via the heat-resistant belt,
Further, the driving means for driving the heat fixing roll and the pressure roll has a first rotation speed and a second rotation speed lower than the first rotation speed, and selectively drives according to the sheet material characteristics. Characterized in that
In addition, the apparatus further includes a detecting unit that detects the sheet material characteristic, detects the sheet material characteristic in the course of the sheet material carrying the unfixed toner image, and selectively drives the sheet material according to the sheet material characteristic. age,
The image forming apparatus further includes setting means for setting selection information in accordance with sheet material characteristics, and performs setting according to the sheet material characteristics in a fixing instruction process of the sheet material carrying the unfixed toner image. It is characterized by selectively driving based on
Further, the belt tension member has a protruding wall at one or both ends of the heat-resistant belt abuts and regulates the position,
Further, a cleaning member is disposed between the pressure roll and the belt tension member in sliding contact with an inner peripheral surface of the heat-resistant belt,
Further, the heat fixing roll is formed by coating an outer periphery of a pipe material having an outer diameter of 60 mm or less and a thickness of 2 mm or less with an elastic body of 2 mm or less, and a pressing roll having an outer diameter of 60 mm or less and a thickness of 2 mm or less. It is characterized by being formed of a pipe material.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 show an embodiment of a fixing device according to the present invention. FIG. 1 is a sectional view taken along line XX of FIG. 2 and viewed from the direction of the arrow. FIG. 2 is a line YY of FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the arrow and viewed from the direction of the arrow, and the right half is omitted from the line XX. In the figure, 1 is a heat fixing roll, 1a is a halogen lamp, 1b is a roll base, 1c is an elastic body, 2 is a pressure roll, 3 is a heat resistant belt, 4 is a belt stretching member, 4a is a convex portion, and 5 is a convex portion. The sheet material, 5a indicates an unfixed toner image, 6 indicates a cleaning member, and L indicates a tangent to a pressing portion.
[0012]
1 and 2, the heat fixing roll 1 is formed by coating a pipe material having an outer diameter of 60 mm or less and a wall thickness of 2 mm or less as a roll base 1b and coating an outer periphery thereof with an elastic body 1c of 2 mm or less. A halogen lamp 1a is built in the material 1b as a heating source and is rotatable. The pressure roll 2 is formed of a pipe material having an outer diameter of 60 mm or less and a wall thickness of 2 mm or less, and is disposed so as to face the heat fixing roll 1. It has a rotatable structure.
[0013]
The heat-resistant belt 3 is an endless belt which is sandwiched between the heat fixing roll 1 and the pressure roll 2 and stretches around the outer circumference of the pressure roll 2 and the belt stretching member 4 so as to be movable. It is composed of a metal tube such as a stainless tube or a nickel electroformed tube having a thickness of 03 mm or more, a heat-resistant resin tube of polyimide or silicon, or the like.
[0014]
The belt stretching member 4 is disposed downstream of the pressing portion of the heat fixing roll 1 and the pressing roll 2 in the sheet material 5 conveyance direction, and moves in a direction indicated by an arrow P around the rotation shaft 2 a of the pressing roll 2. It is arranged to be swingable. The belt tension member 4 is inserted into the inner periphery of the heat-resistant belt 3 to apply tension f to the heat-resistant belt 3 in cooperation with the pressure roller 2 and to wind the heat-resistant belt 3 around the heat fixing roll 1 to nip the nip. A semi-lunar belt sliding member (the heat-resistant belt 3 slides on the belt tension member 4) is disposed at a position where N is formed. The belt stretching member 4 is disposed at a position where the heat-resistant belt 3 is wound around the heat fixing roll 1 to form a nip N at a nip end position and is in contact with a tangent L of the heat fixing roll 1. The protruding wall 4a is provided to protrude from one end or both ends of the belt stretching member 4, and is for abutting against the protruding wall 4a when the heat-resistant belt 3 is shifted to one side to restrict the shift. Stop means including a stopper 9 is provided near the protruding wall 4a, and can stop the belt tension member 4 when the belt tension member 4 rotates in the P direction.
[0015]
In order to stretch the heat-resistant belt 3 by the pressure roll 2 and the belt stretching member 4 and to drive the heat-resistant belt 3 stably, the friction coefficient between the pressure roll 2 and the heat-resistant belt 3 is determined by the belt stretching member. The friction coefficient may be set to be larger than the friction coefficient between the belt 4 and the heat-resistant belt 3. On the other hand, the winding angle between the belt tension member 4 and the heat resistant belt 3 is smaller than the winding angle between the pressure roll 2 and the heat resistant belt 3, and the diameter of the belt tension member 4 is larger than the diameter of the pressure roller 2. Is set to be small, the length of the heat-resistant belt 3 sliding on the belt tension member 4 becomes short, and the heat-resistant belt 3 can be avoided from instability due to aging or disturbance, and the heat-resistant belt 3 can be stably held by the pressure roll. Can be driven.
[0016]
The cleaning member 6 is disposed between the pressure roll 2 and the belt tension member 4, and slides on the inner peripheral surface of the heat resistant belt 3 to clean foreign matter, abrasion powder, and the like on the inner peripheral surface of the heat resistant belt 3. The heat-resistant belt 3 is refreshed by removing such foreign matter and abrasion powder to remove the cause of instability.
[0017]
The unfixed toner image 5a is fixed on the sheet material 5 by passing between the heat-resistant belt 3 and the heat fixing roll 1 with the position where the belt stretching member 4 is pressed against the heat fixing roll 1 as a nip initial position. At the end position, the sheet is discharged in the direction of the tangent line L of the pressing portion.
[0018]
Next, a support structure of the pressure roll 2 and the belt stretching member 4 will be described. Although only the left side of the fixing device is shown in FIG. 2 and the right side is omitted, the fixing device is symmetrical.
[0019]
The rotating shafts 2a at both ends of the pressure roll 2 are rotatably supported by left and right frames 7 via bearings 7a. A swing arm 4b is rotatably fitted on both sides of the rotating shaft 2a of the pressure roll 2, and a guide groove 4c is formed on the belt stretching member 4 side of the swing arm 4b. On the other hand, at both ends of the belt tension member 4, a guide portion 4d extending toward the pressure roll 2 is formed, and this guide portion 4d is guided by a guide groove 4c of the swing arm 4b via a spring 4e. It is inserted inside. As a result, the belt tension member 4 has a structure in which the tension f is applied to the heat-resistant belt 3 by being urged in a direction away from the pressure roll 2 by the spring 4e.
[0020]
In the present embodiment, since the belt tension member 4 is configured to be swingable by a predetermined angle about a common axis with the rotation shaft 2 a of the pressure roll 2, the belt tension member 4 is driven by the rotation drive of the pressure roll 2. The heat-resistant belt 3 and the belt tension member 4 rotate and move in the direction P away from the heat fixing roll 1 on a common axis with the rotation shaft 2 a of the pressure roll 2 due to the frictional force between the heat-resistant belt 3 and the belt tension member 4. Then, the nip N formed by the heat-resistant belt 3 and the heat fixing roll 1 can be set to a desired nip length because the nip N is stopped by contacting the stopper 9. In FIG. 1, if the line YY connecting the axis of the rotation shaft 2 a of the pressure roll 2 and the center of the belt stretching member 4 is inclined to the left, it depends on the weight of the belt stretching member 4. The rotating torque acts on the turning power P. The pressure contact force between the heat-resistant belt 3 and the heat fixing roll 1 is passed because the proper pressure-contact force can be obtained by setting the tension applying force of the belt stretching member 4 that applies tension to the heat-resistant belt 3. When the pressing force is set so as to cause less stress on the sheet material, it is possible to prevent the sheet material 5 discharged after fixing the unfixed toner image from being deformed such as wrinkles.
[0021]
Further, in the case of forming a color image, an image is formed by superimposing toner images of four colors, and in the case of a photographic image or the like, an unfixed toner image having a thick toner layer may be formed. Although the sheet material easily winds around the heat fixing roll 1, in the present embodiment, when the sheet material after fixing is wound around the heat fixing roll 1, the heat resistant belt 3 and the belt tension are interposed via the sheet material 5. Although the work member 4 acts to draw the heat fixing roller 1 side, the heat-resistant belt 3 and the belt stretching member 4 rotate in the direction away from the heat fixing roll 1, and the opposite behavior causes the belt after fixing. The sheet material is prevented from being wound around the heat fixing roll 1.
[0022]
Further, when the belt tension member 4 is used as a member for sliding the heat-resistant belt 3, the bearing is not required because it is not a rotating member, and the support structure is simplified. In addition, by forming the belt tension member 4 in a semi-lunar shape, the belt tension member 4 can be arranged with the semi-lunar direction facing the pressure roll 2 side, and can be arranged as close as possible to the pressure roll 2. This also makes it possible to reduce the circumference of the heat-resistant belt 3. Therefore, the heat roll type fixing device can be made simple and small in size and inexpensive.
[0023]
Further, since the heat-resistant belt 3 moves along a minimum necessary route, the heat-resistant belt 3 is heated at a nip portion with the rotatable heat fixing roll 1 having a built-in heating source, and is robbed when moving along a predetermined route. Heat energy can be minimized and the circumference is short, so there is little temperature drop due to natural heat radiation, so-called shortening of the warming time from when the power is turned on until the desired temperature is reached and fixing is possible. Is possible.
[0024]
3A and 3B show another embodiment of the fixing device of the present invention. FIG. 3A is a cross-sectional view taken along line XX of FIG. 3B and viewed from the direction of the arrow, and FIG. It is sectional drawing cut | disconnected by the YY line of FIG. 3 (A), and seen from the arrow direction. In the following description, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0025]
This embodiment is different from the above embodiment in that the belt tension member 4 can be swung by a predetermined angle on a common axis with the rotation shaft 2a of the pressure roll 2 in the above embodiment. In contrast to this, in the present embodiment, the belt stretching member 4 is configured to be swingable by a predetermined angle on a shaft 7b different from the rotation shaft 2a of the pressure roll 2. is there.
[0026]
That is, a swing arm 4b is rotatably fitted on both sides of a shaft 7b arranged at a position different from the axis of the rotary shaft 2a, and a guide groove is formed in the swing arm 4b on the belt stretching member 4 side. 4c is formed. On the other hand, at both ends of the belt tension member 4, a guide portion 4d extending toward the pressure roll 2 is formed, and this guide portion 4d is guided by a guide groove 4c of the swing arm 4b via a spring 4e. It is inserted inside. As a result, the belt tension member 4 has a structure in which the tension f is applied to the heat-resistant belt 3 by being urged in a direction away from the pressure roll 2 by the spring 4e.
[0027]
Thereby, the rotational moment acting on the belt tension member 4 can be changed (in the example of FIG. 3, the rotational moment is increased), and the pressure contact force between the heat resistant belt 3 and the heat fixing roll 1 can be adjusted. it can.
[0028]
In addition, in the embodiment of FIGS. 1 to 3, the belt stretching member 4 is configured by a half-moon-shaped belt sliding member, but may be configured by a roll-shaped belt sliding member.
[0029]
4A and 4B show another embodiment of the fixing device of the present invention. FIG. 4A is a cross-sectional view taken along line XX of FIG. 4B and viewed from the direction of the arrow, and FIG. It is sectional drawing cut | disconnected by the YY line of FIG. 4 (A), and seen from the arrow direction. In the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, a belt sliding member is used as the belt stretching member 4, but in the present embodiment, a roll-shaped rotating member is used as the belt stretching member 4. .
[0030]
That is, the belt tensioning member 4 includes a rotating shaft 4g at both ends of the roll member 4i, and the rotating shaft 4g is rotatably supported by a guide member 4h, and the guide member 4h is rotated by a swing arm 4b via a spring 4e. In the guide groove 4c. As a result, the belt tension member 4 has a structure in which the tension f is applied to the heat-resistant belt 3 by being urged in a direction away from the pressure roll 2 by the spring 4e.
[0031]
As described above, by rotatably supporting the belt tension member 4, the friction coefficient between the pressure roll 2 and the heat-resistant belt 3 is set to be larger than the friction coefficient between the belt tension member 4 and the heat-resistant belt 3. The heat-resistant belt 3 is stretched by the pressure roll 2 and the belt stretching member 4 and can be driven stably by the pressure roll 2.
[0032]
5A and 5B show another embodiment of the fixing device of the present invention. FIG. 5A is a sectional view taken along line XX of FIG. 5B and viewed from the direction of the arrow, and FIG. It is sectional drawing cut | disconnected by the YY line of FIG. 5 (A), and seen from the arrow direction.
[0033]
This embodiment is a combination of the embodiment of FIG. 4 with the embodiment of FIG. 3. The belt tension member 4 can be swung by a predetermined angle on a shaft 7b different from the rotation shaft 2a of the pressure roll 2. Is configured. That is, a swing arm 4b is rotatably fitted on both sides of a shaft 7b arranged at a position different from the axis of the rotary shaft 2a, and a guide groove is formed in the swing arm 4b on the belt stretching member 4 side. 4c is formed. On the other hand, the belt tensioning member 4 has a rotating shaft 4g at both ends of a roll member 4i, and the rotating shaft 4g is rotatably supported by a guide member 4h, and the guide member 4h is pivoted by a swing arm 4b via a spring 4e. In the guide groove 4c. As a result, the belt tension member 4 has a structure in which the tension f is applied to the heat-resistant belt 3 by being urged in a direction away from the pressure roll 2 by the spring 4e.
[0034]
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the fixing pressure that changes according to the nip passage position. When the belt tension member 4 is made to be able to swing, the state of change in the fixing pressure of a thick sheet material (dotted line), a standard thickness sheet material (solid line), and a thin sheet material (two-dot chain line) is shown. . The fixing pressure (contact pressure distribution) between the heat fixing roll 1 and the heat-resistant belt 3 reaches a maximum pressure at a portion where the heat fixing roll 1 and the pressure roll 2 are pressed.
[0035]
Since the heat-resistant belt 3 is given a tension by the cooperation of the pressure roll 2 and the belt stretching member 4 and is wound around the heat fixing roll 1 to form a nip, the nip length can be easily increased. In addition, the structure is simplified, and the size and cost can be reduced. Further, in order to stably fix the unfixed toner image 5a formed on the sheet material 5, it is essential to sufficiently melt and fix the unfixed toner image 5a. Although it is necessary, in the configuration according to the present invention, there is no need for a means for extending the nip length by greatly distorting the elastic body 1c coated on the surface of the heat fixing roll 1 in order to increase the nip length. The thickness of the body 1c can be made thin. In addition, there is no need to set the pressure of the pressure roll 2 to a large value in order to distort the elastic body 1c, and the sheet material 5 carrying the unfixed toner image 5a passes between the heat fixing roll 1 and the heat resistant belt 3. Since the stress on the sheet material 5 that passes sometimes is small, deformation of the sheet material 5 such as generation of wrinkles on the sheet material 5 discharged after fixing of the unfixed toner image 5a is suppressed.
[0036]
Therefore, not only is it unnecessary to increase the mechanical rigidity of the heat roll-type fixing device, but also the thickness of the heat fixing roll 1 can be reduced, and the heating speed of heating the heat-resistant belt 3 from a heat source is improved. Also, the pressure roll 2 can be similarly made thinner and can be configured to have a small heat capacity, so that heat energy absorption from the heat-resistant belt 3 is small, and a desired temperature can be reached from the time of power-on, and fixing can be performed. So-called warm-up time can be reduced.
[0037]
The configuration for shortening the circumference of the heat-resistant belt 3, minimizing the heat energy taken away by the heat-resistant belt 3, and reducing the temperature decrease due to natural heat radiation is more heat-resistant than the winding length of the heat-resistant belt 3 and the pressure roll 2. This is to shorten the winding length of the belt 3 and the belt tension member 4. This means that the winding angle between the heat-resistant belt 3 and the belt tension member 4 is smaller than the winding angle between the heat-resistant belt 3 and the pressure roller 2, and the belt tension member 4 is smaller than the diameter of the pressure roller 2. Is to reduce the diameter of As described above, when the circumference of the heat-resistant belt 3 is configured to be shortened and the heat-resistant belt 3 is configured to move along a minimum necessary path, the heat roll type fixing device has a simple structure and is small in size and inexpensive. When the heat-resistant belt 3 heated in the nip portion with the heat fixing roll 1 moves along a predetermined path, the heat energy taken away can be minimized, the temperature drop due to natural heat radiation is small, and the heat energy is reduced from the time when the power is turned on. Many effects can be expected, such as shortening of the so-called warming time from when the temperature reaches the above-mentioned temperature until fixing can be performed.
[0038]
Next, control of the driving speed will be described. The driving unit has two rotation speeds for driving the heat fixing roll 1 and the pressure roll 2, and drives the heat fixing roll 1 and the pressure roll 2 at a first rotation speed according to the sheet material characteristics. Selective driving is performed at a slow second rotation speed. The rotation speed is determined by arranging detection means for detecting sheet material characteristics, and setting means for setting selection information such as rotation speed in advance according to the sheet material characteristics. When the sheet material characteristic is detected in the course of progress, the setting according to the sheet material characteristic is performed in the fixing command process of the sheet material 5 carrying the unfixed toner image 5a, and the rotation speed is selected and driven according to the set content. You. As the setting means, prior to the fixing instruction, a portion linked to the heat roll type fixing device may be manually operated, or may be remotely operated by an electric signal or the like.
[0039]
The sheet material 5 carrying the unfixed toner image 5a must be applied to various uses such as a general sheet material such as paper, a thick sheet material having a large heat capacity, and a transparent sheet material (OHP sheet material). is there. Compared with a general sheet material, especially in a thick sheet material having a large heat capacity, a laminated sheet material such as an envelope, and a transparent sheet material (OHP sheet material), the unfixed toner image 5a is sufficiently melted. In order to fix the sheet to the sheet material, a desired melting time is required. In such a case, the unfixed toner image 5a is melted by selectively driving the heat fixing roll 1 and the pressure roll 2 at a first rotation speed and a second rotation speed lower than the rotation speed in accordance with the sheet material characteristics. It is optimized and the desired fixing can be achieved.
[0040]
Even when selectively driven at the first rotation speed or the second rotation speed, the sheet material 5 carrying the unfixed toner image 5a passes when passing between the heat fixing roll 1 and the heat resistant belt 3. Since the stress applied to the sheet material 5 does not change and is small, deformation of the sheet material 5 such as generation of wrinkles on the sheet material 5 discharged after the fixing of the unfixed toner image 5a is suppressed. Therefore, not only is it unnecessary to increase the mechanical rigidity of the heat roll type fixing device, but also the thickness of the heat fixing roll can be reduced, and the heating speed for heating the heat-resistant belt from a heat source is improved. Similarly, the pressure roll 2 can also be made thinner and can achieve a small heat capacity, so that heat energy absorption from the heat-resistant belt 3 is small and a desired temperature can be reached from the time of power-on, and fixing can be performed. So-called warm-up time can be reduced. As the selection means for selectively driving, for example, means for selectively varying the rotation speed of the drive motor is preferable.
[0041]
In this embodiment, the outer diameter φ of the heat fixing roll 1, the thickness 0.7 mm, the thickness of the elastic body 1 c 0.5 mm, the outer diameter φ 25 of the pressure roll 2, the thickness 0.7 mm, the heat fixing roll 1 and the pressure roll The nip length was set to 10 mm with a pressure contact force of 10 kg or less for No. 2 and a 1000 W columnar halogen lamp 1a was built in as a heating source, and a warm-up time of 30 sec was achieved.
[0042]
In the fixing device having the configuration according to the present embodiment, the heat fixing roll or the pressure roll is a driving roll.In this case, in order to realize stable driving, the hard roll is used as the driving side and the soft roll is used as the driving roll. It is preferable to use the driven side. The pressure roller 2 is configured such that the heat-resistant belt 3 is wound around the outer circumference thereof, and the heat-resistant belt 3 is driven by pressing the heat-resistant belt 3 against the elastic body 1 c covering the surface of the heat fixing roll 1. It becomes. Since the pressure roller 2 determines the conveyance speed of the heat-resistant belt 3, that is, the sheet material 5 carrying the unfixed toner image 5a, the pressure roller 2 has a surface harder than at least the elastic body 1c coated on the surface of the heat fixing roller 1. Configuration. Thereby, the transport speed can be driven stably without deformation.
[0043]
The heat-resistant belt 3 which is stretched and driven by the pressure roll 2 and the belt tension member 4 is subject to error factors such as the parallelism between the pressure roll 2 and the belt tension member 4 and the difference in the circumferential length of the heat-resistant belt 3 in the axial direction. It is often driven while meandering. The protruding wall 4a provided at the end of the belt tension member 4 controls the deviation by bringing the heat resistant belt 3 into contact with the protruding wall 4a. When the heat-resistant belt 3 is made of a metal tube such as a stainless steel tube or a nickel electroformed tube, the thickness is made 0.03 mm or more. When the heat-resistant belt 3 is made of a heat-resistant resin tube made of polyimide or silicon, the thickness is made 0.05 mm or more. Sufficient proof stress is obtained.
[0044]
When the protruding wall 4a is provided at one end of the belt stretching member 4, the relationship between the pressure roller 2 and the belt stretching member 4 may be such that the heat-resistant belt 3 is shifted to one side, or the heat-resistant belt 3 Means for assisting the heat-resistant belt 3 to one side may be provided on the other side. When the protruding walls 4a are provided at both ends of the belt tension member 4, meandering of the heat-resistant belt 3 occurs in the interval between the convex portions at both ends, but the interval between the convex portions at both ends and the width of the heat-resistant belt 3 are generated. There is no practical problem if they are configured in an appropriate relationship.
[0045]
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the overall configuration showing an embodiment of the image forming apparatus according to the present invention. In the figure, 10 is an image forming apparatus, 10a is a housing, 10b is a door, 11 is a paper transport unit, 15 is a cleaning unit, 17 is an image carrier, 18 is an image transfer and transport unit, 20 is a developing unit, and 21 is a scanner. A unit 30, a sheet feeding unit, a fixing unit 40, an exposure unit W, and an image forming unit D.
[0046]
7, the image forming apparatus 10 of the present embodiment includes a housing 10a, a paper discharge tray 10c formed on an upper part of the housing 10a, and a door body 10b mounted on the front surface of the housing 10a so as to be openable and closable. An exposure unit (exposure unit) W, an image forming unit D, a transfer belt unit 29 having an image transfer / conveyance unit 18, and a paper feed unit 30 are disposed in the housing 10a. Are arranged. Each unit is configured to be detachable from the main body, and is configured to be integrally detachable for repair or replacement during maintenance or the like.
[0047]
The image forming unit D includes a plurality of (four in the present embodiment) image forming stations Y (for yellow), M (for magenta), C (for cyan), and K (for black) that form images of different colors. Have. In each of the image forming stations Y, M, C, and K, an image carrier 17 composed of a photosensitive drum, a charging unit 19 composed of a corona charging unit, and a developing device are provided around the image carrier 17. Means 20 are provided. These image forming stations Y, M, C, and K are arranged in parallel below the transfer belt unit 29 so that the image carrier 17 faces upward along a diagonally arched line. The order of arrangement of the image forming stations Y, M, C, K is arbitrary.
[0048]
The transfer belt unit 29 includes a drive roll 12 disposed below the housing 10a and rotated by a drive source (not shown), a driven roll 13 disposed diagonally above the drive roll 12, a tension roll 14, An image transfer / conveying unit 18 composed of an intermediate transfer belt stretched between these three or at least two rolls and driven to circulate in the direction of the arrow in the figure, and a cleaning unit 15 in contact with the surface of the image transfer / conveying unit 18 Have. The driven roll 13, the tension roll 14, and the image transfer / conveyance unit 18 are disposed in a direction inclined leftward in the drawing with respect to the drive roll 12, whereby the belt conveyance direction when the image transfer / conveyance unit 18 is driven is directed downward. The belt surface 18a is located below, and the belt surface 18b whose transport direction is upward is located above.
[0049]
Accordingly, each of the image forming stations Y, M, C, and K is also disposed in a direction inclined leftward in FIG. Then, the image carrier 17 is brought into contact with the downwardly facing belt surface 18a of the image transfer / conveyance means 18 along the arched line, and is rotated in the conveyance direction of the image transfer / conveyance means 18 as shown by the arrow in the figure. You. The flexible endless sleeve-shaped image transfer / conveying means 18 is brought into contact with the image carrier 17 at substantially the same winding angle so as to cover the image carrier 17 from above. The contact pressure and the nip width therebetween can be adjusted by controlling the tension applied to the image transfer / conveying means 18 by the tension roll 14, the arrangement interval of the image carriers 17, the winding angle (curvature of the arch), and the like. .
[0050]
The drive roll 12 also serves as a backup roll for the secondary transfer roll 39. A rubber layer having a thickness of, for example, about 3 mm and a volume resistivity of 10 5 Ω · cm or less is formed on the peripheral surface of the driving roll 12. The rubber layer is grounded via a metal shaft to form a secondary transfer roll. 39 is a conductive path for the secondary transfer bias supplied via the power supply 39. By providing the driving roll 12 with the rubber layer having high friction and shock absorption, the impact when the sheet material enters the secondary transfer unit is not easily transmitted to the image transfer / conveying unit 18, and the image quality is deteriorated. Can be prevented. Further, by making the diameter of the drive roll 12 smaller than the diameter of the driven roll 13 and the backup roll 14, the sheet material after the secondary transfer can be easily separated by the elastic force of the sheet material itself. In addition, the driven roll 13 is also used as a backup roll of the cleaning unit 15 described later.
[0051]
The image transfer / conveying means 18 is disposed in the direction inclined rightward in the figure with respect to the drive roll 12, and correspondingly, the image forming stations Y, M, C, and K are also arranged with respect to the drive roll 12. 7 may be disposed along an oblique arch shape in a direction inclining rightward, that is, in the left-right direction with respect to FIG.
[0052]
Suitable materials for the image transfer / transporting means include PC resin, PET resin, polyimide resin, urethane resin, silicon resin, polyether resin, polyester resin, and the like. For the purpose of setting the degree, the coefficient of friction, and the like to desired characteristics, a corresponding additive may be added, and the rigidity can be set to a desired rigidity by setting the thickness.
[0053]
In the embodiment, the image transfer / transporting means is formed of urethane resin and polyether resin having relatively small rigidity and permanent deformation and leaving no creep, the tension is 40 N by the urging force of the roll, and the winding angle of the image carrier is 4 °. And the contact pressure acting on the nip portion was set to about 2.8 N (= 40 N × sin 4 °) to set stable transfer conditions. However, in consideration of the above materials, if the tension is set to 10N to 100N and the winding angle of the image carrier is set to 0.5 ° to 15 ° by the urging force of the roll, the desired transfer conditions can be set. It was confirmed that it was possible.
[0054]
The primary transfer member 16 is disposed at a position in contact with the inside of the image transfer / conveying means as a transfer bias applying means for forming an image by sequentially superimposing and transferring the toner images. Accordingly, it is not necessary to apply a pressing force for forming the transfer nip. It is only necessary to make contact with the image transfer / transporting means as a means capable of securing the power supply.For example, a conductive roll or rigid contact that rotates in contact with the image transfer / transporting means, or a conductive elastic member such as a leaf spring, resin A conductive brush or the like formed by a group of fibers such as the above can also be used. Therefore, the sliding resistance with the image transfer / conveying means is small, not only the life of each other can be improved, but also the configuration can be made at a low cost.
[0055]
As described above, in the image forming apparatus of the present embodiment, a plurality of image carriers 17 are arranged in parallel, and an endless sleeve having flexibility is provided in a posture having substantially the same winding angle with respect to each image carrier 17. The image transfer / conveying means 18 is placed in contact with and stretched around at least two rolls 12 and 13 to be rotated and driven. The toner image on the body 17 is sequentially superimposed and transferred. By doing so, substantially the same nip is easily formed at the contact portion between the image carrier 17 and the image transfer / conveying means 18 according to the substantially same winding angle, and the contact pressure at the contact portion is also substantially the same. Be composed.
[0056]
On the other hand, in the image carrier 17 and the image transfer / conveying means 18 driven in contact with the image carrier 17, it is preferable that the moving peripheral velocities of the contact portions coincide with each other. It is not realistic to set the speed to be completely constant at all due to variations in the outer diameter, eccentricity, or eccentricity of the driving means, the diameter of the driving roll 12 of the image transfer / conveyance means 18, or the variability of the driving means.
[0057]
Therefore, when these variations are taken into consideration, the moving speed of the image transfer / conveying means 18 becomes relatively faster or slower than the moving speed of the image carrier 17, resulting in variations. It is not preferable in doing. Rather, it is preferable to provide a relative speed difference shifted to one of the image carriers 17 with respect to the image carrier 17. However, when an extreme speed difference is provided, when the toner image conveyed by the image carrier 17 is transferred to the image transfer / conveyance unit 18, the position of the toner image is displaced and the image is disturbed. It is preferable to provide a speed difference.
[0058]
When the speed difference caused by the above contents is set to a relative speed difference shifted to any one of the plurality of image carriers 17, considering the ability from mass production and the limit of image disorder, the speed difference is The speed of the image transfer / conveying means 18 with respect to the moving speed of the image carrier 17 is preferably set to about ± (direction) 3 ± (variation) 2%.
[0059]
Further, when the moving speed of the image carrier 17 and the moving speed of the image transfer / conveying means 18 are constant, the toner image is transferred by the action of the electric energy of the transfer bias. Since the transfer efficiency is improved by adding a mechanical scraping action in addition to the electric energy action, the step of cleaning the transfer residual toner on the image carrier 17 can be eliminated or simplified.
[0060]
Furthermore, when a relative speed difference is provided between the moving speed of the image carrier 17 and the moving speed of the image transfer / conveying means 18, the flexible image transfer / conveying means 18 can be moved between the drive rolls 12 or to the image carrier 17. It is not preferable because slack occurs between the contact nips. Therefore, when the speed of the image transfer / conveyance means 18 is to be shifted in a faster direction with respect to the image carrier 17, the drive roll 12 of the image transfer / conveyance means 18 is arranged on the downstream side, and the image is conveyed to the image carrier 17. In the case where the speed of the transfer / transport unit 18 is shifted in a slower direction, if the drive roll 12 of the image transfer / transport unit 18 is arranged on the upstream side, the occurrence of the slack can be prevented, and preferable transfer conditions can be set.
[0061]
The cleaning unit 15 is provided on the belt surface 18a facing downward in the transport direction, and removes toner remaining on the surface of the image transfer transport unit 18 after the secondary transfer, and a toner transport unit that transports the collected toner. A member 15b is provided. The cleaning blade 15 a is in contact with the image transfer / conveyance means 18 at a portion where the image transfer / conveyance means 18 is wound around the driven roll 13. Further, a primary transfer member 16 is brought into contact with the back surface of the image transfer / conveying means 18 so as to face an image carrier 17 of each of the image forming stations Y, M, C, and K, which will be described later. Is applied with a transfer bias.
[0062]
The exposure unit W is disposed in a space formed obliquely below the image forming unit D disposed obliquely. Further, a sheet feeding unit 30 is disposed below the exposure means W and at the bottom of the housing 10a. The exposure means W is entirely housed in a case, and the case is disposed in a space formed obliquely below the belt surface facing downward in the transport direction. At the bottom of the case, a single scanner means 21 composed of a polygon mirror motor 21a and a polygon mirror (rotating polygon mirror) 21b is horizontally disposed, and a plurality of laser light sources 23 modulated by image signals of respective colors are provided. In the optical system for reflecting the laser beam by the polygon mirror 21b and deflecting and scanning on each image carrier, a single f-θ lens 22 and a scanning optical path of each color are turned back in a non-parallel manner to the image carrier 17, respectively. A plurality of reflection mirrors 24 are arranged as described above.
[0063]
In the exposure means W having the above configuration, image signals corresponding to each color are emitted from the polygon mirror 21b with a laser beam modulated and formed based on a common data clock frequency, and the f-θ lens 22 and the reflection mirror 24 are emitted. After that, the image is irradiated on the image carriers 17 of the image forming stations Y, M, C, and K to form latent images. By providing the reflection mirror 24, the scanning optical path can be bent and the height of the case can be reduced, and the optical system can be made compact. In addition, the reflection mirror 24 is arranged so that the scanning optical path length to the image carrier 17 of each of the image forming stations Y, M, C, and K has the same length. In this way, by configuring the optical path length (optical path length) from the polygon mirror 21b of the exposure unit W to the image carrier 17 for each image forming unit D to be substantially the same, scanning in each optical path is performed. The scanning width of the light beam thus obtained becomes substantially the same, and a special configuration is not required for forming an image signal. Therefore, the laser light sources can be modulated based on a common data clock frequency and modulated using a common reflection surface, even though the laser light sources are modulated corresponding to images of different colors by different image signals. A color misregistration caused by a relative difference in the sub-scanning direction can be prevented, and an inexpensive color image forming apparatus having a simple structure can be configured.
[0064]
Further, in the present embodiment, by arranging the scanning optical system below the apparatus, it is possible to minimize the vibration of the scanning optical system due to the vibration applied to the frame supporting the apparatus by the drive system of the image forming unit, It is possible to prevent the image quality from deteriorating. In particular, by arranging the scanner means 21 at the bottom of the case, the vibration applied to the entire case by the polygon motor 21a itself can be minimized, and the image quality can be prevented from deteriorating. Further, by reducing the number of polygon motors 21a, which are vibration sources, to one, vibration applied to the entire case can be minimized.
[0065]
The paper supply unit 30 includes a paper supply cassette 35 in which sheet materials are stacked and held, and a pickup roll 36 that feeds the sheet materials from the paper supply cassette 35 one by one. The paper transport unit 11 includes a gate roll pair 37 (one of the rolls is provided on the housing 10a side) that regulates the timing of feeding the sheet material to the secondary transfer unit, the drive roll 12, and the image transfer transport unit 18. A secondary transfer roll 39 as a secondary transfer unit that is pressed against the recording medium, a main recording medium conveyance path 38, a fixing unit 40, a discharge roll pair 41, and a conveyance path 42 for double-sided printing.
[0066]
The secondary image (unfixed toner image) secondarily transferred to the sheet material is fixed at a predetermined temperature in a nip formed by the fixing unit 40. In the present embodiment, the fixing unit 40 is disposed in a space formed obliquely above the belt surface 18b facing upward in the transport direction of the transfer belt, in other words, in a space opposite to the image forming station with respect to the transfer belt. As a result, heat transfer to the exposure unit W, the image transfer / conveyance unit 18, and the image forming unit can be reduced, and the frequency of performing the color misregistration correction operation for each color can be reduced. In particular, the exposing unit W is located farthest from the fixing unit 40, so that the displacement of the scanning optical system component due to heat can be minimized, and color shift can be prevented.
[0067]
In the present embodiment, since the image transfer / conveying means 18 is disposed in a direction inclined with respect to the drive roll 12, a large space is generated in the right space in the drawing, and the fixing means 40 may be disposed in the space. The heat generated by the fixing unit 40 is transmitted to the exposure unit W, the image transfer / conveying unit 18 and the image forming stations Y, M, C, and K located on the left side. Can be prevented. Further, since the exposure unit W can be arranged in the lower left space of the image forming unit D, the vibration of the scanning optical system of the exposure unit W due to the vibration applied to the housing 10a by the drive system of the image forming unit is minimized. Thus, the image quality can be prevented from deteriorating.
[0068]
Further, in the present embodiment, the primary transfer efficiency is increased (approximately 100%) by using the spherical toner, and a cleaning unit for collecting the primary transfer residual toner is provided in each image carrier 17. I haven't. This makes it possible to arrange the image carriers 17 each formed of a photosensitive drum having a diameter of 30 mm or less in close proximity, and to reduce the size of the apparatus.
[0069]
Since no cleaning means is provided, a corona charging means 19 is employed as the charging means. When the charging means is a roll, a small amount of the primary transfer residual toner present on the image carrier 17 is deposited on the roll to cause a charging failure. However, the corona charging means 19 which is a non-contact charging means is used. The toner hardly adheres to the toner, and the occurrence of poor charging can be prevented.
[0070]
In the above-described embodiment, the intermediate transfer belt is configured to be in contact with the image carrier 17 as the image transfer / conveyance unit 18. However, the sheet material is adsorbed on the surface and conveyed, and the toner image is formed on the surface of the sheet material. It is also possible to adopt a configuration in which a sheet material conveying belt for forming and conveying an image by sequentially superimposing and transferring images is brought into contact with the image carrier 17 as the image transfer and conveying means 18. In this case, the difference from the above embodiments is that the belt transport direction of the sheet material transport belt, which is the image transfer / transport unit 18, is upward in the opposite direction on the lower surface in contact with the image carrier 17.
[0071]
The outline of the operation of the entire image forming apparatus as described above is as follows.
(1) When a print command signal (image forming signal) from a host computer or the like (not shown) (personal computer or the like) is input to the control unit of the image forming apparatus 10, the image of each of the image forming stations Y, M, C and K is obtained. The carrier 17, the rolls of the developing unit 20, and the image transfer / conveying unit 18 are driven to rotate.
(2) The outer peripheral surface of the image carrier 17 is uniformly charged by the charging means 19.
(3) In the image forming stations Y, M, C, and K, the outer peripheral surface of the uniformly charged image carrier 17 is selectively exposed according to the image information of each color by the exposure unit W, and is used for each color. An electrostatic latent image is formed.
(4) The developing unit 20 develops the toner images of the electrostatic latent images formed on the respective image carriers 17.
(5) The primary transfer member 16 of the image transfer / conveying means 18 is applied with a primary transfer voltage having a polarity opposite to the charge polarity of the toner, and the toner image formed on the image carrier 17 is transferred to the primary transfer unit at the primary transfer unit. The images are sequentially transferred onto the image transfer / transportation means 18 in a superimposed manner as the conveyance means 18 moves.
(7) The sheet material stored in the paper feed cassette 35 is fed to the secondary transfer roll 39 via the registration roll pair 37 in synchronization with the movement of the image transfer / conveying means 18 which has primarily transferred the primary image. Is done.
(8) The primary transfer image is synchronously merged with the sheet material at the secondary transfer portion, and is pressed by the secondary transfer roll 39 toward the drive roll 12 of the image transfer / conveying means 18 by a pressing mechanism (not shown). A bias having a polarity opposite to that of the next transfer image is applied, and the primary transfer image formed on the image transfer / conveying means 18 is secondarily transferred to a synchronously fed sheet material.
(9) The transfer residual toner in the secondary transfer is conveyed in the direction of the driven roll 13 and is scraped off by the cleaning unit 15 arranged opposite to the roll 13. It is refreshed and allowed to repeat the cycle again.
(10) The toner image on the sheet material is fixed by passing the sheet material through the fixing unit 40, and thereafter, the sheet material is directed to a predetermined position (or, in the case of non-double-sided printing, toward the discharge tray 10c, and the duplex printing is performed). In this case, the sheet is conveyed toward the conveyance path 42 for double-sided printing.
[0072]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and conventionally known or well-known techniques can be replaced or added as necessary.
[0073]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, the belt stretching member is disposed on the downstream side in the moving direction of the heat resistant belt from the pressing portion between the heat fixing roll and the pressure roll, and Since the belt tension member is configured to be swingable in a direction away from the heat fixing roll, the heat resistant belt driven by the rotational driving of the pressure roll and the frictional force of the belt tension member cause the heat resistant belt and the belt to rotate. Since the tension member rotates and moves in a direction away from the heat fixing roll 1 and stops, the nip formed by the heat-resistant belt and the heat fixing roll can be set to the required nip length, and the stress on the sheet material passing therethrough is reduced. When the pressing force is set to a small value, it is possible to prevent the sheet material discharged after fixing of the unfixed toner image from being deformed such as wrinkles.
[0074]
Further, in the case of forming a color image, an image is formed by superimposing toner images of four colors, and in the case of a photographic image or the like, an unfixed toner image having a thick toner layer may be formed. Although the sheet material easily winds around the heat fixing roll, if the sheet material after fixing is wound around the heat fixing roll, the heat-resistant belt and the belt tension member are drawn to the heat fixing roll side via the sheet material. The heat-resistant belt and the belt tension member rotate in a direction away from the heat fixing roll, so that the sheet material after fixing can be prevented from winding around the heat fixing roll due to the conflicting behavior. .
[0075]
In addition, the heat-resistant belt is tensioned by the cooperation of the pressure roll and the belt stretching member and is wound around the heat fixing roll to form a nip, so that the nip length can be easily configured to be long. Can be simplified, and can be reduced in size and cost. When a heat-resistant belt sliding member is used as the belt tension member, a bearing or the like is not required, and the support structure is simplified. In addition, when the belt tension member is formed in a half-moon shape, the belt-stretching member is arranged with the half-moon-cutting direction facing the pressure roll side, and can be arranged as close as possible to the pressure roll. This also makes it possible to reduce the circumference of the heat-resistant belt. Therefore, the heat roll type fixing device can be made simple and small in size and inexpensive. Further, since the heat-resistant belt moves along the minimum necessary route, the heat-resistant belt heated at the nip portion between the rotatable heat fixing roll and the built-in heat source is heated by the heat energy lost when moving along the predetermined route. And the circumference is short, so that the temperature drop due to natural heat radiation is also small, and the so-called warming time from when the power is turned on to when the desired temperature is reached and fixation is possible can be shortened. is there.
[0076]
Further, in order to stably fix the unfixed toner image formed on the sheet material, it is essential to sufficiently melt and fix the unfixed toner image, and a desired temperature and melting time are required. However, in the configuration according to the present invention, in order to configure the nip length to be long, there is no need for a means for greatly distorting the elastic body coated on the surface of the heat fixing roll to increase the nip length. Configurable. In addition, there is no need to set a large pressing pressure of the pressure roll to distort the elastic member, and the sheet material that passes when the sheet material carrying the unfixed toner image passes between the heat fixing roll and the heat resistant belt. Therefore, deformation of the sheet material such as wrinkling of the sheet material discharged after fixing the unfixed toner image is suppressed.
[0077]
Therefore, not only is it unnecessary to increase the mechanical rigidity of the heat roll type fixing device, but also the thickness of the heat fixing roll can be reduced, and the heating speed for heating the heat-resistant belt from a heat source is improved. Similarly, the pressure roll can also be made thinner and can have a smaller heat capacity, so it absorbs less heat energy from the heat-resistant belt, and reaches a desired temperature from when the power is turned on until it can be fixed. The so-called warm-up time can be reduced.
[0078]
In addition, the winding angle between the heat-resistant belt and the belt tension member is made smaller than the winding angle between the heat-resistant belt and the pressure roll, and the diameter of the belt tension member is made smaller than the diameter of the pressure roll, so that the heat-resistant belt and the heating belt can be heated. Since the length of the heat-resistant belt and the belt tension member is shorter than the length of the pressure roll and the circumference of the heat-resistant belt is shortened, and the heat-resistant belt is moved along the minimum necessary route, The roll-type fixing device has a simple structure, is small and inexpensive, and minimizes the heat energy taken off when the heat-resistant belt heated at the nip with the heat fixing roll moves along a predetermined path. Many effects can be expected, such as a decrease in temperature due to heat radiation and a reduction in the so-called warming time from when the power is turned on to when a desired temperature is reached and fixing is possible.
[0079]
In addition, by selectively driving the heat fixing roll and the pressure roll at the first rotation speed and the second rotation speed lower than the first rotation speed in accordance with the sheet material characteristics, the melting of the unfixed toner image is optimized, and the desired rotation is achieved. Fixing can be achieved. Then, even if the sheet material carrying the unfixed toner image passes through the space between the heat-fixing roll and the heat-resistant belt, even if the sheet material is selectively driven at the first rotation speed or the second rotation speed, Since the stress is small without any change, sheet material deformation such as wrinkling of the sheet material discharged after fixing of the unfixed toner image is suppressed. Therefore, not only is it unnecessary to increase the mechanical rigidity of the heat roll type fixing device, but also the thickness of the heat fixing roll can be reduced, and the heating speed for heating the heat-resistant belt from a heat source is improved. Similarly, the pressure roll can also be made thinner and has a smaller heat capacity, so it absorbs less heat energy from the heat-resistant belt, and reaches a desired temperature from when the power is turned on until it can be fixed. The so-called warm-up time can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of one embodiment of a fixing device according to the present invention, taken along line XX of FIG. 2 and viewed from the direction of an arrow.
FIG. 2 is a sectional view taken along the line YY in FIG. 1 and viewed from the direction of the arrow.
3A and 3B show another embodiment of the fixing device of the present invention. FIG. 3A is a cross-sectional view taken along line XX of FIG. 3B and viewed from the direction of the arrow, and FIG. It is sectional drawing cut | disconnected by the YY line of FIG. 3 (A), and seen from the arrow direction.
4A and 4B show another embodiment of the fixing device of the present invention. FIG. 4A is a cross-sectional view taken along line XX of FIG. 4B and viewed from the direction of the arrow, and FIG. It is sectional drawing cut | disconnected by the YY line of FIG. 4 (A), and seen from the arrow direction.
5A and 5B show another embodiment of the fixing device of the present invention. FIG. 5A is a cross-sectional view taken along line XX of FIG. 5B and viewed from the direction of the arrow, and FIG. It is sectional drawing cut | disconnected by the YY line of FIG. 5 (A), and seen from the arrow direction.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a fixing pressure that changes according to a nip passage position.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of an overall configuration showing an embodiment of the image forming apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Thermal fixing roll 2 ... Pressure roll 2a ... Rotating shaft 3 ... Heat resistant belt 4 ... Belt stretching member 5 ... Sheet material 7b ... Different shafts

Claims (20)

加熱源を内蔵した熱定着ロールと、該熱定着ロールに押圧される加圧ロールと、該加圧ロールの外周に捲着され前記熱定着ロールとの間に挟持されて移動する耐熱ベルトと、該耐熱ベルトを張架するベルト張架部材とを備え、シート材上に形成した未定着トナー像を定着する定着装置において、
前記ベルト張架部材は、前記熱定着ロールと前記加圧ロールとの押圧部より前記耐熱ベルトの移動方向下流側に配置されるとともに、前記ベルト張架部材は、前記熱定着ロールと離れる方向に揺動可能に支持されていることを特徴とする定着装置。A heat fixing roll incorporating a heating source, a pressure roll pressed against the heat fixing roll, a heat-resistant belt that is wound around the outer periphery of the pressure roll and moves while being sandwiched between the heat fixing roll, A fixing device for fixing an unfixed toner image formed on a sheet material, comprising a belt stretching member for stretching the heat-resistant belt.
The belt stretching member is disposed downstream of the pressing portion between the heat fixing roll and the pressure roll in the moving direction of the heat-resistant belt, and the belt stretching member is moved away from the heat fixing roll. A fixing device, which is swingably supported. 前記ベルト張架部材が前記熱定着ロールと離れる方向に揺動したとき、前記ベルト張架部材を停止させる停止手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載の定着装置。The fixing device according to claim 1, further comprising a stopping unit configured to stop the belt stretching member when the belt stretching member swings in a direction away from the heat fixing roll. 前記ベルト張架部材は、前記加圧ロールの回転軸に揺動可能に支持されていることを特徴とする請求項１または２記載の定着装置。The fixing device according to claim 1, wherein the belt tension member is swingably supported by a rotation shaft of the pressure roll. 前記ベルト張架部材は、前記加圧ロールの回転軸とは異なる軸に揺動可能に支持されていることを特徴とする請求項１または２記載の定着装置。The fixing device according to claim 1, wherein the belt tension member is swingably supported on a shaft different from a rotation shaft of the pressure roll. 前記ベルト張架部材は、摺動部材であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の定着装置。The fixing device according to claim 1, wherein the belt tension member is a sliding member. 前記ベルト張架部材は、半月状部材であることを特徴とする請求項５記載の定着装置。The fixing device according to claim 5, wherein the belt tension member is a half-moon-shaped member. 前記ベルト張架部材は、ロール状の回転部材であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の定着装置。The fixing device according to claim 1, wherein the belt tension member is a roll-shaped rotating member. 前記加圧ロールと前記耐熱ベルトとの摩擦係数を前記ベルト張架部材と前記耐熱ベルトとの摩擦係数より大きくしたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の定着装置。The fixing device according to claim 1, wherein a coefficient of friction between the pressure roll and the heat-resistant belt is larger than a coefficient of friction between the belt stretching member and the heat-resistant belt. 前記加圧ロールと前記耐熱ベルトの巻き付き角より前記ベルト張架部材と前記耐熱ベルトの巻き付き角を小さくしたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の定着装置。9. The fixing device according to claim 1, wherein the winding angle between the belt tension member and the heat resistant belt is smaller than the winding angle between the pressure roll and the heat resistant belt. 前記加圧ロールの径より前記ベルト張架部材の径を小さくしたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の定着装置。The fixing device according to claim 1, wherein a diameter of the belt tension member is smaller than a diameter of the pressure roll. 前記熱定着ロールと前記耐熱ベルトとの当接圧力分布は、前記熱定着ロールと前記加圧ロールが圧接する部分で最高圧になることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の定着装置。The contact pressure distribution between the heat-fixing roll and the heat-resistant belt has a maximum pressure at a portion where the heat-fixing roll and the pressure roll are in pressure contact with each other. Fixing device. 前記加圧ロールは、前記熱定着ロールの表面に被覆した弾性体より硬質な表面を有していることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の定着装置。The fixing device according to claim 1, wherein the pressure roll has a surface that is harder than an elastic body that covers a surface of the heat fixing roll. 前記加圧ロールを駆動し、前記熱定着ロールは前記耐熱ベルトを介して従動されることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の定着装置。13. The fixing device according to claim 1, wherein the pressure roller is driven, and the heat fixing roller is driven via the heat-resistant belt. 前記熱定着ロールおよび前記加圧ロールを駆動する駆動手段として、第１の回転速度と該第１の回転速度より遅い第２の回転速度を有し、前記シート材特性に応じて選択駆動することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の定着装置。A drive unit for driving the heat fixing roll and the pressure roll has a first rotation speed and a second rotation speed that is slower than the first rotation speed, and selectively drives according to the sheet material characteristics. The fixing device according to claim 1, wherein: 前記シート材特性を検知する検知手段を有し、前記未定着トナー像を担持したシート材の進行過程でシート材特性を検知して、前記シート材特性に応じて選択駆動することを特徴とする請求項１４記載の定着装置。A detecting unit for detecting the characteristic of the sheet material, detecting the characteristic of the sheet material while the sheet material carrying the unfixed toner image is traveling, and selectively driving the sheet material in accordance with the characteristic of the sheet material. The fixing device according to claim 14. シート材特性に応じて選択情報が設定される設定手段を有し、前記未定着トナー像を担持したシート材の定着指令過程で前記シート材特性に応じた設定を行い、該設定内容に基づいて選択駆動することを特徴とする請求項１４記載の定着装置。Setting means for setting selection information in accordance with sheet material characteristics, performing setting in accordance with the sheet material characteristics in a fixing instruction process of the sheet material carrying the unfixed toner image, and performing setting based on the setting contents; The fixing device according to claim 14, wherein the fixing device is selectively driven. 前記ベルト張架部材は、一端または両端に前記耐熱ベルトが当接して位置規制する突壁を有することを特徴とする請求項１乃至１６のいずれかに記載の定着装置。17. The fixing device according to claim 1, wherein the belt tension member has a protruding wall at one or both ends thereof for regulating a position of the heat-resistant belt in contact with the belt. 前記耐熱ベルトの内周面に摺接して前記加圧ロールと前記ベルト張架部材との間にクリーニング部材を配置したことを特徴とする請求項１乃至１７のいずれかに記載の定着装置。18. The fixing device according to claim 1, wherein a cleaning member is disposed between the pressure roll and the belt tension member in sliding contact with an inner peripheral surface of the heat resistant belt. 前記熱定着ロールは、外径６０ｍｍ以下、肉厚２ｍｍ以下のパイプ材の外周に２ｍｍ以下の弾性体を被覆して形成し、加圧ロールは、外径６０ｍｍ以下、肉厚２ｍｍ以下のパイプ材で形成したことを特徴とする請求項１乃至１８のいずれかに記載の定着装置。The heat fixing roll is formed by coating an outer periphery of a pipe material having an outer diameter of 60 mm or less and a wall thickness of 2 mm or less with an elastic body of 2 mm or less, and a pressing roll is a pipe material having an outer diameter of 60 mm or less and a wall thickness of 2 mm or less. 19. The fixing device according to claim 1, wherein the fixing device is formed by: 請求項１乃至１９のいずれかに記載の定着装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。An image forming apparatus comprising the fixing device according to claim 1.
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