JP2004045950A - Image forming device - Google Patents

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JP2004045950A
JP2004045950A JP2002205450A JP2002205450A JP2004045950A JP 2004045950 A JP2004045950 A JP 2004045950A JP 2002205450 A JP2002205450 A JP 2002205450A JP 2002205450 A JP2002205450 A JP 2002205450A JP 2004045950 A JP2004045950 A JP 2004045950A
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JP
Japan
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belt
image forming
fixing
roller
image
Prior art date
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Pending
Application number
JP2002205450A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Fuma
夫馬 宏史
Junichi Hamada
浜田 純一
Hisayoshi Nagase
永瀬 久喜
Masayasu Onodera
小野寺 正泰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
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Publication date
Application filed by Konica Minolta Inc filed Critical Konica Minolta Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming device equipped with a belt fixing device which prolongs the life of a belt member base body and to prolong the life of the belt member base body by cooling only end parts of the belt member. <P>SOLUTION: The image forming device has the belt fixing device which is equipped with the endless belt member and a cooling means and in which the cooling means cools the end parts of the belt member in a direction orthogonal to a moving direction of the belt member. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、FAX等の画像形成に用いられるベルト定着装置を備える画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、複写機、プリンタ、FAX等の電子写真方式の画像形成装置に用いられている定着装置として、弾性層を有して所定の温度に維持された発熱ゴムローラと、発熱ゴムローラに圧接し、弾性層を有する加圧ゴムローラとによって、未定着のトナー画像が形成された転写材を挟持搬送しつつ加熱する熱ローラ定着方式が多用されている。
【0003】
しかしながら、この種の装置では、発熱ゴムローラの熱抵抗や熱容量が大きいので、ウォーミングアップ時間が長くなると共に、弾性層内側の温度が高くなり、発熱ゴムローラの寿命を短くしていた。
【0004】
また、カラー画像ではベタ面積が大きい画像が多く、そのベタ画像も黒以外のものが多くて光沢むらなどが目立つ。上記の発熱ゴムローラ及び加圧ゴムローラにハードローラを用いる場合は、転写材(記録紙)やトナー層の凹凸に応じた光沢のむらが生じるため、画像品位が低下するという問題点があった。
【0005】
これらの問題点を解決するために、無端状のベルト部材(定着ベルト)を用い、複数のローラ部材により定着ベルトを支持張架するもので、定着ベルト内部の定着ローラ(支持加圧ローラ)と、定着ベルトを挟んで支持加圧ローラと対向する加圧ローラ(外部加圧ローラ)と、内部に定着ベルトを加熱する加熱部材を有る加熱ローラ(支持加熱ローラ)とを設け、定着ベルトの回転方向で、支持加圧ローラの上流側に設けられるベルトニップ部と、支持加圧ローラと外部加圧ローラとの間に設けられる定着ニップ部とにて記録紙上のトナー像を定着するベルト定着装置が、特開平10−307496号公報等により開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平10−307496号公報等に開示のベルト定着装置において、ベルト部材(定着ベルト)の片寄りを鍔などに突き当てることで、片寄りを規制すると、機械的な負荷と熱的な負荷とから、定着ベルトの端部(定着ベルトの移動方向に対して直交する方向のベルト部材端部)で基体の割れなどが発生して使用できなくなるという問題が起こる。
【0007】
本発明は係る問題点を解決し、ベルト部材の基体寿命を長くするベルト定着装置を備える画像形成装置を提供することを目的とするもので、ベルト部材端部のみを冷却し、ベルト部材の基体の長寿命化を図るものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、未定着のトナー像を転写材上に転写した後、前記未定着のトナー像をベルト定着装置により加圧加熱し、前記転写材上に固着させて定着を行う画像形成装置において、前記ベルト定着装置は、無端状のベルト部材と、冷却手段とを備え、前記冷却手段により前記ベルト部材の移動方向に対して直交する方向のベルト部材の端部を冷却することを特徴とする画像形成装置によって達成される。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態を説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、以下の、本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。また、以下の実施の形態の説明におけるベルト部材端部とは、ベルト部材の移動方向に対して直交する方向のベルト部材の端部を意味する。
【0010】
本発明に係わるベルト定着装置を用いる画像形成装置の一実施形態の画像形成プロセスおよび各機構について、図1ないし図5を用いて説明する。図1は、本発明に係わるベルト定着装置を用いる画像形成装置の一実施形態を示すカラー画像形成装置の断面構成図であり、図2は、ベルト定着装置の一例の概要断面構成図であり、図3は、本発明に係わるベルト部材端部の第1の例の冷却手段を設けたベルト定着装置の背面図であり、図4は、本発明に係わるベルト部材端部の第2の例の冷却手段を設けたベルト定着装置の概要断面構成図であり、図5は、図4の冷却手段の斜視図とベルト定着装置の背面図である。
【0011】
図1において、画像形成装置GSは、画像形成装置本体GHと画像読取装置YSとから構成される。
【0012】
画像形成装置本体GHの上部には、自動原稿送り装置201と原稿画像走査露光装置202から成る画像読取装置YSが設置されている。自動原稿送り装置201の原稿台上に載置された原稿Dは搬送手段により搬送され、原稿画像走査露光装置202の光学系により原稿の片面又は両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサCCDに読み込まれる。この際、原稿台上から搬送される原稿Dは、光沢レベル選択手段として用いられる光沢度レベル検出センサPKaにより、原稿画像の光沢度、および原稿画像のモノクロ、カラーの判別や両面画像の判別が行われる。
【0013】
ラインイメージセンサCCDにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理部において、アナログ処理、A/D変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、画像書き込み部(露光手段)3Y、3M、3C、3Kに信号を送る。
【0014】
自動原稿送り装置201は自動両面原稿搬送手段を備えている。この自動原稿送り装置201は原稿載置台上から搬送される多数枚の原稿Dの内容を、連続して一挙に読み取り、記憶手段に蓄積する事が可能であるから(電子RDH機能)、複写機能により多数枚の原稿内容を複写する場合、或いはファクシミリ機能により多数枚の原稿Dを送信する場合等に便利に使用される。
【0015】
画像形成装置本体GHは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部10Y、10M、10C、10Kと、ベルト状の中間転写体としての中間転写ベルト6と、再給紙機構(ADU機構)を含む給紙搬送手段と、定着手段としてのベルト定着装置17とからなる。
【0016】
イエロー(Y)色の画像を形成する画像形成部10Yは、像形成体としての感光体ドラム1Yと、感光体ドラム1Yの周囲に配置されたYのトナー像形成手段としての帯電手段2Y、露光手段3Y、現像装置4Y及び像形成体クリーニング手段8Yを有する。マゼンタ(M)色の画像を形成する画像形成部10Mは、像形成体としての感光体ドラム1Mと、Mのトナー像形成手段としての帯電手段2M、露光手段3M、現像装置4M及び像形成体クリーニング手段8Mを有する。シアン(C)色の画像を形成する画像形成部10Cは、像形成体としての感光体ドラム1Cと、Cのトナー像形成手段としての帯電手段2C、露光手段3C、現像装置4C及び像形成体クリーニング手段8Cを有する。黒(K)色の画像を形成する画像形成部10Kは、像形成体としての感光体ドラム1Kと、Kのトナー像形成手段としての帯電手段2K、露光手段3K、現像装置4K及び像形成体クリーニング手段8Kを有する。帯電手段2Yと露光手段3Y、帯電手段2Mと露光手段3M、帯電手段2Cと露光手段3C及び帯電手段2Kと露光手段3Kとは、潜像形成手段を構成する。現像装置4Y、4M、4C、4Kによる現像は、使用するトナー極性と同極性(本実施形態においては負極性)の直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスが印加される反転現像にて行われる。
【0017】
中間転写ベルト6は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。
【0018】
画像形成プロセスの概要について以下に説明する。
画像形成部10Y、10M、10C及び10Kより形成された各色の画像は、使用するトナーと反対極性(本実施形態においては正極性)の1次転写転写バイアス(不図示)が印加される1次転写手段としての1次転写ローラ7Y、7M、7C及び7Kにより、回動する中間転写ベルト6上に逐次転写されて(1次転写)、合成されたカラー画像(カラートナー像)が形成される。給紙カセット20A、20B、20C内に収容された記録紙Pは、給紙カセット20A、20B、20Cにそれぞれ設けられる送り出しローラ21および給紙ローラ22Aにより給紙され、搬送ローラ22B、22C、22D、レジストローラ23等を経て、2次転写手段としての2次転写ローラ7Aに搬送され、記録紙P上の一方の面(表面)にカラー画像が一括して転写される(2次転写)。
【0019】
カラー画像が転写された記録紙Pは、ベルト定着装置17により定着処理され、排紙ローラ24に挟持されて機外の排紙トレイ25上に載置される。
【0020】
転写後の感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kの周面上に残った転写残トナーは、像形成体クリーニング手段8Y、8M、8C、8Kによりクリーニングされ次の画像形成サイクルに入る。
【0021】
一方、2次転写ローラ7Aにより記録紙Pにカラー画像を転写した後、記録紙Pを曲率分離した中間転写ベルト6は、中間転写体クリーニング手段8Aにより残留トナーが除去される。
【0022】
なお、上記画像形成プロセスにおいてはカラー画像形成にて説明したが、カラー画像形成のみならずモノクロ画像の形成や両面画像形成も行われることは勿論である。
【0023】
図2によれば、本発明に係わるベルト定着装置17は、無端状のベルト部材としての定着ベルト27と、定着ベルト27の内周面の一方において定着ベルト27を支持張架する支持加圧ローラ17aと、定着ベルト27を挟んで外部加圧ローラ17bと当接し、支持加圧ローラ17aを押圧(加圧)する外部加圧ローラ17bと、内部に加熱部材としてのハロゲンヒータHLaを有し定着ベルト27の内周面の他方において定着ベルト27を支持張架する支持加熱ローラ17cのローラ部材を備えて定着ベルト27を張架するもので、支持加熱ローラ17cによって加熱される定着ベルト27を挟んで支持加圧ローラ17aと外部加圧ローラ17bとの間に定着ニップ部Nbを形成すると共に、定着ベルト27と外部加圧ローラ17bとの間にベルトニップ部Naを形成して、該ベルトニップ部Naと定着ニップ部Nbとを通して熱と圧力とを加えることにより記録紙P上のトナー像(或いはカラートナー像)を定着するものである。
【0024】
定着ベルト27としては、基体として内径60〜150mm程度で、厚さが20〜80μm程度のニッケル電鋳ベルト、或いは厚さが50〜200μm程度の耐熱性樹脂ベルトを基体として用い、該基体の外側(外周面)に、厚さ100〜500μm程度のシリコンゴムを被覆したものに、離型層として表面に厚さ30〜50μm程度のPFA(パーフルオロアルコキシ)やPTFEコーティング加工を施し、或いはPFAチューブを被覆したものを用いる。
【0025】
支持加圧ローラ17aは、例えばSTKM(機械構造用炭素鋼管)等のスチール材を用いた、肉厚2〜5mm程度の円筒状の金属パイプ171aと、該金属パイプ171aの外周面に厚さ0.5〜5mmのシリコンゴム層172aを設け、さらに該シリコンゴム層172aの外側に厚さ30〜70μm程度のPFA(パーフルオロアルコキシ)チューブ173aとからなる、外径25〜70mm程度のソフトローラとして構成される。
【0026】
外部加圧ローラ17bは、例えばSTKM(機械構造用炭素鋼管)等のスチール材やアルミ材を用いた、肉厚2〜5mm程度の円筒状の金属パイプ171bと、該金属パイプ171bの外周面に厚さ1〜3mmのシリコンゴム層172bを設け、さらに該シリコンゴム層172bの外側に厚さ20〜50μm程度のPFA(パーフルオロアルコキシ)チューブを用いた離型層173bとからなる、外径40〜80mm程度のソフトローラとして構成される。また外部加圧ローラ17bの内部に、図に点線で示すように、加熱部材としてのハロゲンヒータHLaを設けてもよい。
【0027】
内部に定着ベルト27を加熱する加熱部材としてのハロゲンヒータHLaが設けられる支持加熱ローラ17cは、基体として例えばアルミ材を用いた、肉厚1〜2mm程度の円筒状の金属パイプ171cと、該金属パイプ171cの外周面に厚さ10〜30μm程度のPFA(パーフルオロアルコキシ)コーティング172cとを形成した、外径30〜70mm程度のローラ部材として構成される。当該支持加熱ローラ17cの両端部には、定着ベルト27の片寄りを防止するための規制部材としてリング状の鍔Tbが嵌入されて設けられる。
【0028】
不図示の駆動モータにより支持加圧ローラ17aを回転駆動し、支持加圧ローラ17aの回転により定着ベルト27を支持搬送させて従動回転させる。外部加圧ローラ17bを回転駆動し、外部加圧ローラ17bにより定着ベルト27を支持搬送し、定着ベルト27を従動回転させるようにしてもよい。
【0029】
定着ベルト27と外部加圧ローラ17bとの間に形成されるベルトニップ部Naと、支持加圧ローラ17aと外部加圧ローラ17bとの間に形成させる定着ニップ部Nbとにより、進入ガイド17sを通して定着領域へ進入される記録紙P上のトナー像(或いはカラートナー像)を加圧加熱し、記録紙P上に固着定着させる。
【0030】
また、支持加熱ローラ17cに接触する温度センサTS1を設け、支持加熱ローラ17cの温度制御を行う。定着ベルト27の外周面の温度を非接触センサで検知してもよい。
【0031】
冒頭にて述べたように、ベルト定着装置において、ベルト部材(定着ベルト)の片寄りを鍔などに突き当てることで、片寄りを規制すると、機械的な負荷と熱的な負荷とから、定着ベルトの端部(定着ベルトの移動方向に対して直交する方向のベルト部材端部)で基体の割れなどが発生して使用できなくなる。
【0032】
即ち、ベルト部材の寄り規制としては、ベルト部材端部を上述した鍔などの規制部材で端部へ寄ろうとするベルト部材の移動を規制する方法が、安価で安定しているためよく用いられるが、ベルト部材は定着に必要な温度、例えば180℃にまで加熱され、金属部材や樹脂部材を用いた基体は、熱によって、脆化や高分子の架橋切断などにより強度が低下する。このため、この規制部材による寄り規制で応力が集中する端部から基体が割れたり、亀裂が入ったりして、使用できなくなっていた。本発明では以下に述べるように、転写材上のトナー画像(トナー像)の定着に影響のない端部の非画像領域だけを冷却することで、該端部部分の温度を下げ、熱による強度低下を防止して、ベルト部材の寿命を長くするものである。
【0033】
冷却手段の第1の例としては、図3に示すように、送風装置として例えばプロペラファンからなる冷却ファンRFaを用い、支持加熱ローラ17cに巻き付けられ、鍔Tbにより片寄りを規制され、鍔Tbによる機械的な負荷と支持加熱ローラ17cによる熱的な負荷とが掛けられる定着ベルト27を、冷却ファンRFaにより、例えば外気を、定着ベルト27の画像領域外の端部(非画像領域で、定着ベルト27の移動方向に対して直交する方向の定着ベルト27の画像領域外の端部)に吹き付け(送風し)、金属部材や樹脂部材を用いた基体からなる定着ベルト27の端部を冷却する。この際、定着ベルト27の端部のみを冷却するように、当該送風装置に、例えば耐熱性の樹脂部材からなる板材を用いた隔壁KFaを設けて冷却ファンRFaから定着ベルト27端部への送風路SRaを形成し、送風路SRaを通して冷却ファンRFaから定着ベルト27端部への送風を行うことが好ましい。定着ベルト27の端部に不図示の温度センサを設けて冷却ファンRFaの送風を制御することも可能である。
【0034】
また図4または図5は第2の例を示すもので、冷却手段として冷却部材をベルト部材の端部に当接させるものである。本発明のベルト定着装置17は、図2にて述べた構成であり、冷却手段としては、冷却部材として例えばアルミの棒材からなり、回転軸Jaにより定着ベルト27に従動回転される端部冷却ローラ17rを、定着ベルト27を挟んで支持加圧ローラ17aに対向して設け、支持加熱ローラ17cに巻き付けられ、鍔Tbにより片寄りを規制され、鍔Tbによる機械的な負荷と支持加熱ローラ17cによる熱的な負荷とが掛けられる定着ベルト27の画像領域外の端部(非画像領域で、定着ベルト27の移動方向に対して直交する方向の定着ベルト27の画像領域外の端部)に、端部冷却ローラ17rを当接させ、金属部材や樹脂部材を用いた基体からなる定着ベルト27の端部のみを冷却する。この際、図5(A)に示すように、端部冷却ローラ17rに放熱手段として例えばアルミ材からなるフィンFNを端部冷却ローラ17rの端部に設けて、端部冷却ローラ17rの回転に伴って端部冷却ローラ17rのファンFaを羽根の如く回転するようにしたり、或いは図5(B)に示すように例えば銅材からなる金属板KPを当該フィンFNの熱輸送路として設け、当該金属板KPの一端をフィンFNに取り付け、他端を端部冷却ローラ17rに当接させて、端部冷却ローラ17rの放熱を行うようにして、定着ベルト27の端部のみを冷却するようにする。
【0035】
なお前述したように、定着ベルト27は支持加圧ローラ17aもしくは外部加圧ローラ17bによって駆動されており、進入ガイド板17sなどにより定着領域に搬送させてきたトナー画像(トナー像)を保持した記録紙Pと定着ベルト27を、支持加圧ローラ17aを挟んで外部加圧ローラ17bが加圧し、定着ベルト27の持つ熱と外部加圧ローラ17bによる圧力とによって、トナー画像(トナー像)が記録紙Pに定着されるが、記録紙P上のトナー層(トナー像)には、ゴムもしくは薄い離型層を介して定着ベルト27のゴムが当接されるため、ゴムが変形して、記録紙Pやトナー層の凹凸に追従して、均一に接触し、光沢むらなどのない均一な定着が行われるので、トナー画像(トナー像)は適度な光沢が保たれ、また定着後、記録紙Pは安定して定着ベルト27から分離される。
【0036】
上記本実施の形態の説明では、ニップ部において転写材に接触する部材の一方がベルト部材で、一方がローラ部材である構成(ベルトニップ部と定着ニップ部とからなるニップ部を有する構成)について説明したが、ベルト部材を対としてニップ部を形成して転写材を挟む構成についても、同様に効果があることは言うまでもない。
【0037】
【発明の効果】
本発明によれば、機械的な負荷と熱的な負荷とによるベルト部材端部(ベルト部材の移動方向に対して直交する方向のベルト部材端部)でのベルト部材の基体の割れが抑止され、長寿命のベルト部材を有するベルト定着装置を備える画像形成装置の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるベルト定着装置を用いる画像形成装置の一実施形態を示すカラー画像形成装置の断面構成図である。
【図2】ベルト定着装置の一例の概要断面構成図である。
【図3】本発明に係わるベルト部材端部の第1の例の冷却手段を設けたベルト定着装置の背面図である。
【図4】本発明に係わるベルト部材端部の第2の例の冷却手段を設けたベルト定着装置の概要断面構成図である。
【図5】図4の冷却手段の斜視図とベルト定着装置の背面図である。
【符号の説明】
1Y,1M,1C,1K 感光体ドラム
2Y,2M,2C,2K 帯電手段
3Y,3M,3C,3K 露光手段
4Y,4M,4C,4K 現像装置
7A 2次転写ローラ
7Y,7M,7C,7K 1次転写ローラ
8A 中間転写体クリーニング手段
8Y,8M,8C,8K 像形成体クリーニング手段
10Y,10M,10C,10K 画像形成部
17 ベルト定着装置
17a 支持加圧ローラ
17b 外部加圧ローラ
17c 支持加熱ローラ
17s 進入ガイド板
17r 端部冷却ローラ
27 定着ベルト
HLa ハロゲンヒータ
KFa 隔壁
Na ベルトニップ部
Nb 定着ニップ部
RFa 冷却ファン
SRa 送風路
P 記録紙
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus including a belt fixing device used for image forming such as a copier, a printer, and a facsimile.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a fixing device used in an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile, a heating rubber roller having an elastic layer and maintained at a predetermined temperature, and pressed against the heating rubber roller, 2. Description of the Related Art A heat roller fixing system in which a transfer material having an unfixed toner image formed thereon is heated while being nipped and conveyed by a pressure rubber roller having an elastic layer is often used.
[0003]
However, in this type of apparatus, the heat resistance and heat capacity of the heat-generating rubber roller are large, so that the warm-up time is long, the temperature inside the elastic layer is high, and the life of the heat-generating rubber roller is shortened.
[0004]
In addition, many color images have a large solid area, and many of the solid images are other than black. When a hard roller is used as the heating rubber roller and the pressure rubber roller, there is a problem that image quality is deteriorated because unevenness of gloss occurs according to unevenness of a transfer material (recording paper) and a toner layer.
[0005]
In order to solve these problems, an endless belt member (fixing belt) is used, and the fixing belt is supported and stretched by a plurality of roller members. A pressure roller (external pressure roller) opposed to the support pressure roller with the fixing belt interposed therebetween, and a heating roller (supporting heat roller) having a heating member for heating the fixing belt therein, and rotating the fixing belt. Fixing device for fixing a toner image on a recording sheet at a belt nip portion provided on the upstream side of the supporting pressure roller in a direction and a fixing nip portion provided between the supporting pressure roller and the external pressing roller. Is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-307496.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the belt fixing device disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-307496, if the deviation of the belt member (fixing belt) is regulated by abutting against a flange or the like, the mechanical load and the thermal load are reduced. Due to the excessive load, a problem arises in that the base member is cracked at the end of the fixing belt (the end of the belt member in a direction perpendicular to the moving direction of the fixing belt) and cannot be used.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image forming apparatus including a belt fixing device that solves the above problem and extends the life of a base member of a belt member. It is intended to prolong the service life.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The object is to transfer an unfixed toner image onto a transfer material, and then pressurize and heat the unfixed toner image with a belt fixing device, and fix the image on the transfer material by fixing. The belt fixing device includes an endless belt member and a cooling unit, and the cooling unit cools an end of the belt member in a direction orthogonal to a moving direction of the belt member. This is achieved by a forming device.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. Note that the description in this column does not limit the technical scope of the claims and the meaning of terms. Also, the following assertive description in the embodiment of the present invention indicates the best mode, and does not limit the meaning of the terms of the present invention or the technical scope. In the following description of the embodiments, an end of the belt member means an end of the belt member in a direction orthogonal to a moving direction of the belt member.
[0010]
An image forming process and each mechanism of an embodiment of an image forming apparatus using a belt fixing device according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view of a color image forming apparatus showing an embodiment of an image forming apparatus using a belt fixing device according to the present invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an example of a belt fixing device. FIG. 3 is a rear view of the belt fixing device provided with the cooling means of the first example of the end portion of the belt member according to the present invention, and FIG. 4 is a view showing the second example of the end portion of the belt member according to the present invention. FIG. 5 is a schematic cross-sectional configuration diagram of a belt fixing device provided with a cooling unit. FIG. 5 is a perspective view of the cooling unit of FIG. 4 and a rear view of the belt fixing device.
[0011]
In FIG. 1, the image forming apparatus GS includes an image forming apparatus main body GH and an image reading apparatus YS.
[0012]
An image reading device YS including an automatic document feeder 201 and a document image scanning exposure device 202 is provided above the image forming apparatus main body GH. A document D placed on a document table of the automatic document feeder 201 is conveyed by a conveying means, and one side or both sides of the document is scanned and exposed by an optical system of a document image scanning and exposing device 202, and is sent to a line image sensor CCD. Is read. At this time, the original D conveyed from the original platen is determined by the gloss level detection sensor PKa used as a gloss level selecting means to determine the gloss of the original image, the monochrome / color of the original image, and the double-sided image. Done.
[0013]
The analog signal photoelectrically converted by the line image sensor CCD is subjected to analog processing, A / D conversion, shading correction, image compression processing, and the like in an image processing section, and then to an image writing section (exposure means) 3Y, 3M, 3C. Send a signal to 3K.
[0014]
The automatic document feeder 201 has an automatic double-sided document conveying means. Since the automatic document feeder 201 can continuously read the contents of a large number of documents D conveyed from the document mounting table at once and accumulate it in the storage means (electronic RDH function), the copying function This is conveniently used when copying the contents of many originals, or when transmitting many originals D by facsimile function.
[0015]
The image forming apparatus main body GH is called a tandem-type color image forming apparatus, and includes a plurality of sets of image forming units 10Y, 10M, 10C, and 10K, an intermediate transfer belt 6 as a belt-shaped intermediate transfer body, It comprises a paper feeder including a paper mechanism (ADU mechanism) and a belt fixing device 17 as a fixing means.
[0016]
The image forming unit 10Y that forms a yellow (Y) color image includes a photosensitive drum 1Y as an image forming body, a charging unit 2Y as a Y toner image forming unit disposed around the photosensitive drum 1Y, and an exposure. There is a unit 3Y, a developing device 4Y and an image forming body cleaning unit 8Y. The image forming unit 10M that forms an image of magenta (M) color includes a photosensitive drum 1M as an image forming body, a charging unit 2M as a M toner image forming unit, an exposing unit 3M, a developing device 4M, and an image forming unit. It has a cleaning unit 8M. The image forming section 10C for forming a cyan (C) color image includes a photosensitive drum 1C as an image forming body, a charging section 2C as a C toner image forming section, an exposing section 3C, a developing device 4C, and an image forming section. It has a cleaning unit 8C. An image forming unit 10K for forming a black (K) color image includes a photosensitive drum 1K as an image forming body, a charging unit 2K as a K toner image forming unit, an exposing unit 3K, a developing device 4K, and an image forming unit. It has a cleaning unit 8K. The charging unit 2Y and the exposure unit 3Y, the charging unit 2M and the exposure unit 3M, the charging unit 2C and the exposure unit 3C, and the charging unit 2K and the exposure unit 3K constitute a latent image forming unit. The development by the developing devices 4Y, 4M, 4C, and 4K is performed by reversal development in which a development bias in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage having the same polarity (negative polarity in the present embodiment) as the polarity of the toner to be used is applied. .
[0017]
The intermediate transfer belt 6 is wound around a plurality of rollers and is rotatably supported.
[0018]
The outline of the image forming process will be described below.
The image of each color formed by the image forming units 10Y, 10M, 10C, and 10K has a primary transfer transfer bias (not shown) of the opposite polarity (positive in this embodiment) to the toner used. By the primary transfer rollers 7Y, 7M, 7C and 7K as transfer means, the images are sequentially transferred (primary transfer) onto the rotating intermediate transfer belt 6 to form a combined color image (color toner image). . The recording paper P stored in the paper feed cassettes 20A, 20B, and 20C is fed by a feed roller 21 and a paper feed roller 22A provided in the paper feed cassettes 20A, 20B, and 20C, respectively, and is fed by transport rollers 22B, 22C, and 22D. Then, the sheet is conveyed to a secondary transfer roller 7A as a secondary transfer means via a registration roller 23 and the like, and a color image is collectively transferred onto one surface (front surface) of the recording paper P (secondary transfer).
[0019]
The recording paper P to which the color image has been transferred is subjected to a fixing process by the belt fixing device 17, is sandwiched by the discharge rollers 24, and is placed on a discharge tray 25 outside the apparatus.
[0020]
The untransferred toner remaining on the peripheral surfaces of the photosensitive drums 1Y, 1M, 1C, and 1K after the transfer is cleaned by the image forming body cleaning means 8Y, 8M, 8C, and 8K and enters the next image forming cycle.
[0021]
On the other hand, after the color image is transferred onto the recording paper P by the secondary transfer roller 7A, the residual toner is removed from the intermediate transfer belt 6 from which the recording paper P is separated by the curvature by the intermediate transfer body cleaning means 8A.
[0022]
Although the above image forming process has been described with reference to color image formation, it goes without saying that not only color image formation but also monochrome image formation and double-sided image formation are performed.
[0023]
According to FIG. 2, a belt fixing device 17 according to the present invention includes a fixing belt 27 as an endless belt member, and a supporting pressure roller that supports and stretches the fixing belt 27 on one of the inner peripheral surfaces of the fixing belt 27. 17a, an external pressure roller 17b which is in contact with the external pressure roller 17b with the fixing belt 27 interposed therebetween, and presses (presses) the support pressure roller 17a, and has a halogen heater HLa as a heating member therein for fixing. The fixing belt 27 is stretched by providing a roller member of a support heating roller 17c that supports and stretches the fixing belt 27 at the other inner peripheral surface of the belt 27. The fixing belt 27 that is heated by the support heating roller 17c is sandwiched therebetween. A fixing nip portion Nb is formed between the supporting pressure roller 17a and the external pressure roller 17b, and a gap between the fixing belt 27 and the external pressure roller 17b is formed. To form a belt nip Na, is to fix the toner image on the recording sheet P (or color toner image) by applying heat and pressure through the fixing nip portion Nb with the belt nip Na.
[0024]
As the fixing belt 27, a nickel electroformed belt having an inner diameter of about 60 to 150 mm and a thickness of about 20 to 80 μm, or a heat-resistant resin belt having a thickness of about 50 to 200 μm is used as a base. (Peripheral surface) coated with silicon rubber having a thickness of about 100 to 500 μm, and subjected to a PFA (perfluoroalkoxy) or PTFE coating processing having a thickness of about 30 to 50 μm as a release layer, or a PFA tube Is used.
[0025]
The supporting pressure roller 17a is, for example, a cylindrical metal pipe 171a having a thickness of about 2 to 5 mm using a steel material such as STKM (carbon steel pipe for machine structure), and a thickness of 0 mm on the outer peripheral surface of the metal pipe 171a. As a soft roller having an outer diameter of about 25 to 70 mm, a silicon rubber layer 172a of about 0.5 to 5 mm is provided, and a PFA (perfluoroalkoxy) tube 173a having a thickness of about 30 to 70 μm is provided outside the silicon rubber layer 172a. Be composed.
[0026]
The external pressure roller 17b is, for example, a cylindrical metal pipe 171b having a thickness of about 2 to 5 mm using steel or aluminum such as STKM (carbon steel pipe for machine structure) and an outer peripheral surface of the metal pipe 171b. A silicone rubber layer 172b having a thickness of 1 to 3 mm, and a release layer 173b using a PFA (perfluoroalkoxy) tube having a thickness of about 20 to 50 μm outside the silicone rubber layer 172b; It is configured as a soft roller of about 80 mm. Further, a halogen heater HLa as a heating member may be provided inside the external pressure roller 17b as shown by a dotted line in the figure.
[0027]
A supporting and heating roller 17c in which a halogen heater HLa as a heating member for heating the fixing belt 27 is provided is a cylindrical metal pipe 171c having a thickness of about 1 to 2 mm using, for example, an aluminum material as a base, and A PFA (perfluoroalkoxy) coating 172c having a thickness of about 10 to 30 μm is formed on the outer peripheral surface of the pipe 171c, and is configured as a roller member having an outer diameter of about 30 to 70 mm. A ring-shaped flange Tb is provided at both ends of the supporting and heating roller 17c as a regulating member for preventing the fixing belt 27 from shifting.
[0028]
The support pressure roller 17a is rotationally driven by a drive motor (not shown), and the fixing belt 27 is supported and conveyed by the rotation of the support pressure roller 17a to be driven to rotate. The external pressure roller 17b may be driven to rotate, the fixing belt 27 may be supported and transported by the external pressure roller 17b, and the fixing belt 27 may be driven to rotate.
[0029]
A belt nip Na formed between the fixing belt 27 and the external pressure roller 17b and a fixing nip Nb formed between the support pressure roller 17a and the external pressure roller 17b pass through the entrance guide 17s. The toner image (or color toner image) on the recording paper P entering the fixing area is heated under pressure to be fixed and fixed on the recording paper P.
[0030]
In addition, a temperature sensor TS1 that contacts the support heating roller 17c is provided to control the temperature of the support heating roller 17c. The temperature of the outer peripheral surface of the fixing belt 27 may be detected by a non-contact sensor.
[0031]
As described at the beginning, in the belt fixing device, when the bias of the belt member (fixing belt) is abutted against a flange or the like to control the bias, the fixing is reduced due to a mechanical load and a thermal load. At the end of the belt (the end of the belt member in a direction perpendicular to the direction of movement of the fixing belt), the base is cracked and cannot be used.
[0032]
In other words, as a method for regulating the deviation of the belt member, a method of regulating the movement of the belt member that attempts to shift the end of the belt member to the end with the above-described regulating member such as the flange is often used because it is inexpensive and stable. The belt member is heated to a temperature required for fixing, for example, 180 ° C., and the strength of the base using the metal member or the resin member is reduced due to heat, such as embrittlement or cross-linking of a polymer. For this reason, the base member is cracked or cracked from the end where the stress is concentrated due to the deviation control by the restricting member, so that it cannot be used. In the present invention, as described below, by cooling only the non-image area of the end portion which does not affect the fixing of the toner image (toner image) on the transfer material, the temperature of the end portion is reduced, and the strength due to heat is reduced. This prevents the belt member from lowering and extends the life of the belt member.
[0033]
As a first example of the cooling means, as shown in FIG. 3, a cooling fan RFa composed of, for example, a propeller fan is used as a blower, is wound around the supporting heating roller 17c, and is controlled by the flange Tb to control the bias. The fixing belt 27 to which the mechanical load of the fixing belt 27 and the thermal load of the support heating roller 17c are applied is cooled by the cooling fan RFa, for example, outside air is fixed to the end outside the image area of the fixing belt 27 (in the non-image area, The end portion of the fixing belt 27 made of a base member using a metal member or a resin member is cooled by blowing (blowing) the air onto the fixing belt 27 in the direction perpendicular to the moving direction of the belt 27 (outside the image area). . At this time, the air blower is provided with a partition wall KFa using a plate material made of, for example, a heat-resistant resin member so that only the end of the fixing belt 27 is cooled, and air is blown from the cooling fan RFa to the end of the fixing belt 27. Preferably, a path SRa is formed, and air is blown from the cooling fan RFa to the end of the fixing belt 27 through the blowing path SRa. It is also possible to provide a temperature sensor (not shown) at the end of the fixing belt 27 to control the blowing of the cooling fan RFa.
[0034]
4 and 5 show a second example, in which a cooling member as a cooling means is brought into contact with the end of the belt member. The belt fixing device 17 of the present invention has the configuration described with reference to FIG. 2, and the cooling means is formed of, for example, an aluminum bar as a cooling member, and the edge cooling unit is driven to rotate by the fixing belt 27 by the rotation shaft Ja. The roller 17r is provided opposite to the supporting pressure roller 17a with the fixing belt 27 interposed therebetween, is wound around the supporting heating roller 17c, is controlled by the flange Tb, and the mechanical load by the flange Tb and the supporting heating roller 17c To the end outside the image area of the fixing belt 27 (the end outside the image area of the fixing belt 27 in a direction orthogonal to the moving direction of the fixing belt 27 in the non-image area) to which the thermal load is applied. Then, the end cooling roller 17r is brought into contact with the end cooling roller 17r to cool only the end of the fixing belt 27 made of a base member using a metal member or a resin member. At this time, as shown in FIG. 5A, a fin FN made of, for example, an aluminum material is provided at the end of the end cooling roller 17r as a heat radiating means on the end cooling roller 17r, and the end cooling roller 17r rotates. Accordingly, the fan Fa of the end cooling roller 17r is rotated like a blade, or a metal plate KP made of, for example, a copper material is provided as a heat transport path of the fin FN as shown in FIG. One end of the metal plate KP is attached to the fin FN, and the other end is brought into contact with the end cooling roller 17r to radiate heat from the end cooling roller 17r so that only the end of the fixing belt 27 is cooled. I do.
[0035]
As described above, the fixing belt 27 is driven by the support pressure roller 17a or the external pressure roller 17b, and the recording holding the toner image (toner image) conveyed to the fixing area by the entry guide plate 17s or the like. The external pressure roller 17b presses the paper P and the fixing belt 27 with the supporting pressure roller 17a interposed therebetween, and a toner image (toner image) is recorded by heat of the fixing belt 27 and pressure by the external pressure roller 17b. Although the toner is fixed on the paper P, the rubber of the fixing belt 27 is brought into contact with the toner layer (toner image) on the recording paper P via a rubber or a thin release layer, so that the rubber is deformed and the recording is performed. Following the unevenness of the paper P and the toner layer, uniform contact and uniform fixing without gloss unevenness are performed, so that the toner image (toner image) maintains an appropriate gloss. Paper P is separated from the fixing belt 27 in a stable manner.
[0036]
In the above description of the present embodiment, a configuration in which one of the members in contact with the transfer material in the nip portion is a belt member and one is a roller member (a configuration having a nip portion including a belt nip portion and a fixing nip portion). As described above, it goes without saying that a configuration in which a nip portion is formed with a belt member as a pair and a transfer material is sandwiched therebetween is similarly effective.
[0037]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the crack of the base material of a belt member at the belt member edge part (the belt member edge part of the direction orthogonal to the moving direction of a belt member) by a mechanical load and a thermal load is suppressed. Accordingly, it is possible to provide an image forming apparatus including a belt fixing device having a long life belt member.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram of a color image forming apparatus showing an embodiment of an image forming apparatus using a belt fixing device according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional configuration diagram of an example of a belt fixing device.
FIG. 3 is a rear view of the belt fixing device provided with the cooling unit of the first example of the end portion of the belt member according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional configuration diagram of a belt fixing device provided with a cooling unit of a second example of an end portion of the belt member according to the present invention.
5 is a perspective view of the cooling unit of FIG. 4 and a rear view of the belt fixing device.
[Explanation of symbols]
1Y, 1M, 1C, 1K Photoconductor drums 2Y, 2M, 2C, 2K Charging means 3Y, 3M, 3C, 3K Exposure means 4Y, 4M, 4C, 4K Developing device 7A Secondary transfer rollers 7Y, 7M, 7C, 7K 1 Next transfer roller 8A Intermediate transfer body cleaning means 8Y, 8M, 8C, 8K Image forming body cleaning means 10Y, 10M, 10C, 10K Image forming unit 17 Belt fixing device 17a Support pressure roller 17b External pressure roller 17c Support heat roller 17s Entry guide plate 17r End cooling roller 27 Fixing belt HLa Halogen heater KFa Partition Na Belt nip Nb Fixing nip RFa Cooling fan SRa Ventilation path P Recording paper

Claims (5)

未定着のトナー像を転写材上に転写した後、前記未定着のトナー像をベルト定着装置により加圧加熱し、前記転写材上に固着させて定着を行う画像形成装置において、
前記ベルト定着装置は、
無端状のベルト部材と、
冷却手段とを備え、
前記冷却手段により前記ベルト部材の移動方向に対して直交する方向のベルト部材の端部を冷却することを特徴とする画像形成装置。
After transferring the unfixed toner image onto the transfer material, in the image forming apparatus that presses and heats the unfixed toner image with a belt fixing device and fixes the unfixed toner image on the transfer material to perform fixing.
The belt fixing device,
An endless belt member,
Cooling means,
An image forming apparatus, wherein the cooling means cools an end of the belt member in a direction orthogonal to a moving direction of the belt member.
前記冷却手段は、送風装置であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein the cooling unit is a blower. 前記送風装置は、送風路を有することを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 2, wherein the blower has a blower passage. 前記冷却手段は、冷却部材を前記ベルト部材の端部に当接するものであることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein the cooling unit is configured to contact a cooling member with an end of the belt member. 前記冷却部材は、放熱手段もしくは放熱手段への熱輸送路を有することを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 4, wherein the cooling member has a heat radiating unit or a heat transport path to the heat radiating unit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006201512A (en) * 2005-01-20 2006-08-03 Ricoh Co Ltd Belt fixing device and image forming apparatus
JP2013171167A (en) * 2012-02-21 2013-09-02 Kyocera Document Solutions Inc Fixing device and image forming apparatus having the same

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