JP2004138859A

JP2004138859A - Fixing device and image forming apparatus using the same

Info

Publication number: JP2004138859A
Application number: JP2002303958A
Authority: JP
Inventors: Kenjiro Yoshioka; 吉岡　研二郎; Tomoe Ariga; 有賀　友衛; Kiyoteru Katsuki; 香月　清輝
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-10-18
Filing date: 2002-10-18
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2022-10-18
Also published as: JP4243830B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fixing device using a fixing belt constituted so that the damage of the seam part is prevented, and to provide an image forming apparatus equipped with the fixing device. <P>SOLUTION: A drive tension member 52 and a tension member 53 are separately brought into contact with a heating member 54. The fixing belt 51 is partly wound between a point P1 and a point P2 on the heating member (press-contact member) 54. The drive tension member 52 is rotated in the direction of view V, a driving force is transmitted to the heating member 54 so as to rotate the heating member 54 in the direction of view U. A seam part obtained by adhering both ends in an overlapped state is formed in the fixing belt 51. The length of the seam part is set longer than a distance between the point P1 and the point P2. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シーム部の損傷を防止する構成の定着ベルトを用いた定着装置、およびその定着装置を設けた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
画像形成装置においては、感光体フィルムや定着フィルムのようなベルト状のフイルムが使用されている。例えば特許文献１には、画像定着用フイルムとして、シート状フィルムを巻き初めと終わりの一部が重なるように重ね合わせ部を形成する。この重ね合わせ部を接合して（以降、シーム部と称する。）、シーム有りエンドレスベルトを形成することが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０８−１８７７７３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このシーム部は、フイルム全長と比較して短い長さに形成されている。したがって、前記シーム有りエンドレスベルトを張架部材間で支持し回転駆動させた場合には、シーム部の長さが張架部材間の距離よりもきわめて短いことになる。このため、シーム有りエンドレスベルトを繰り返し使用しているうちに、シーム部の一部がはがれたり、ベルトが切断するなどの損傷が発生するという問題があった。
【０００５】
本発明は上記のような問題に鑑み、シーム部の損傷を防止する構成の定着ベルトを用いた定着装置、およびその定着装置を用いた画像形成装置の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の定着装置は、駆動張架部材と、張架部材と、前記駆動張架部材および張架部材間に張架される定着ベルトと、発熱体を設けた圧接部材とを有し、前記定着ベルトの一部を圧接部材に巻きかけ、前記駆動張架部材および張架部材を圧接部材に当接させて圧接部材に駆動張架部材の動力を伝達する定着装置であって、前記定着ベルトには両端を重ね合わせて接着したシーム部を設け、前記シーム部の長さを、前記駆動張架部材が前記圧接部材に当接している点と、前記張架部材が前記圧接部材に当接している点間の距離以上とすることを特徴とする。このため、シーム部にかかるせん断力を小さくして、定着ベルトの損傷を防止し、寿命を長くすることができる。
【０００７】
また、本発明は、定着装置の前記張架部材を半月状に形成したことを特徴とする。このため、定着装置のコストを低減することができる。
【０００８】
また、本発明は、感光体に形成された画像を、第１の転写ユニットにより中間転写ベルトに転写し、前記中間転写ベルトから第２の転写ユニットにより記録媒体に画像を転写する画像形成装置であって、定着装置を、駆動張架部材と、張架部材と、前記駆動張架部材および張架部材間に張架される定着ベルトと、発熱体を設けた圧接部材とを有し、前記定着ベルトの一部を圧接部材に巻きかけ、前記駆動張架部材および張架部材を圧接部材に当接させて圧接部材に駆動張架部材の動力を伝達する定着装置であって、前記定着ベルトには両端を重ね合わせて接着したシーム部を設け、前記シーム部の長さを、前記駆動張架部材が前記圧接部材に当接している点と、前記張架部材が前記圧接部材に当接している点間の距離以上とすることを特徴とする。このため、かかる構成の画像形成装置において、定着ベルトの損傷を防止し、寿命を長くすることができる。
【０００９】
また、本発明は、少なくとも感光体に形成された画像を転写する転写ユニットと、定着装置とを有し、前記定着装置を、駆動張架部材と、張架部材と、前記駆動張架部材および張架部材間に張架される定着ベルトと、発熱体を設けた圧接部材とを有し、前記定着ベルトの一部を圧接部材に巻きかけ、前記駆動張架部材および張架部材を圧接部材に当接させて圧接部材に駆動張架部材の動力を伝達する定着装置であって、前記定着ベルトには両端を重ね合わせて接着したシーム部を設け、前記シーム部の長さを、前記駆動張架部材が前記圧接部材に当接している点と、前記張架部材が前記圧接部材に当接している点間の距離以上とすることを特徴とする。このため、かかる構成の画像形成装置において、定着ベルトの損傷を防止し、寿命を長くすることができる。
【００１０】
また、本発明は、像担持体の周囲に帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段を配した状態で、前記像担持体上に形成されたトナー像を転写媒体に転写させるようにしたことを特徴とする。このため、シーム部にかかるせん断力を小さくして、定着ベルトの寿命を長くした画像形成装置を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る定着装置の実施の形態について説明する。図１は、本発明の定着装置において、力のつりあい状態を示す説明図である。図１において、５０は定着ユニット（定着装置）、５１は定着ベルト、５２は駆動張架部材（ベルト張架部材）、５３は半月形状の張架部材、５４は発熱体Ｈを有する加熱部材、５５は記録紙（記録媒体）、５６はクリーニング部材である。
【００１２】
駆動張架部材５２と、張架部材５３はそれぞれ加熱部材５４に当接させる。定着ベルト５１の一部は、加熱部材５４の点Ｐ１と点Ｐ２の間に巻き付けている。ここで、駆動張架部材５２は、定着ベルト５１を張架するベルト張架部材１として作用し、張架部材５３は定着ベルト５１を張架するベルト張架部材２として作用する。また、加熱部材５４は、ベルト張架部材１およびベルト張架部材２に対する圧接部材として作用する。駆動張架部材５２を矢視Ｖ方向に回転させ、駆動力を加熱部材５４に伝達して加熱部材５４を矢視Ｕ方向に回転させる。
【００１３】
次に、図１に示した定着ユニットの力のつりあいを説明する。駆動張架部材５２の回転駆動力Ｆ１は、点Ｐ１において、定着ベルト５１を介して加熱部材５４に伝達される。駆動力Ｆ１はテンション力Ｆ４と駆動張架部材（ベルト張架部材）５２の回転駆動トルクの合力になる。点Ｐ１からＰ２の間では駆動力Ｆ１と摩擦力（圧接部材の摩擦トルクに起因する）が打ち消しあうため、ベルトを引っ張る力（張力Ｆ２）は駆動力Ｆ１より小さくなる。
【００１４】
したがって、点Ｐ２でベルトにかかる張力をＦ２とするとＦ２＜Ｆ１である。
また、点Ｐ２とＰ３の間ではベルトとベルト張架部材の動摩擦力により、さらに張力Ｆ２は減少する。したがって、点Ｐ３でベルトにかかる張力をＦ３とするとＦ３＜Ｆ２である。図２は、前記した定着ベルト５１にかかる各点の張力を示す模式図である。
【００１５】
図３は、図１に示した定着ベルト５１に用いるエンドレスベルト１の例を示す斜視図である。図３において、２はフイルム、３はフイルム２の両端端部を重ねたシーム部で、フイルム２によりエンドレスベルト１を形成する。シーム部３の上側のフイルムを２ａ、下側のフイルムを２ｂとする。
【００１６】
図４は、前記エンドレスベルト１のシーム部３にかかる力を示す模式図である。図４において、４はシーム部３の接着層である。図４に示されているように、エンドレスベルト１のシーム部３の接着層４には、張力Ｆ６によるせん断力γ１、及び、反力Ｆ７によるせん断力γ２がかかる。
【００１７】
ここで、シーム部の長さＬ（ｍ）、ベルトの幅（接着層の幅）をＷ（ｍ）とすると、
γ１＝Ｆ６／（Ｌ・Ｗ）＝Ｆ７／（Ｌ・Ｗ）＝γ２　　（Ｎ／ｍ^２）＝（Ｐａ）
が成立する。したがって、せん断力γ１（γ２）はシーム部の長さＬに反比例して減少することを示している。なお、張力Ｆ６、反力Ｆ７は図２で示した張力Ｆ２に等しい。
【００１８】
そして、図１の点Ｐ１と点Ｐ２の距離をＬｈ（ｍ）とすると、Ｌ＝Ｌｈで張力Ｆ６、反力Ｆ７が図２に示した張力Ｆ３になる。図２から、Ｆ３＜Ｆ２が成立するので、せん断力γ１（γ２）も減少する。その後、Ｌ＞Ｌｈではせん断力は飽和する。図５は、前記シーム部の長さＬとせん断力γ１（γ２）の関係を示す説明図である。図５より、シーム部の長さＬを点Ｐ１と点Ｐ２の距離Ｌｈ以上とすることにより、接着層４にかかるせん断力γ１（γ２）を最小とすることが可能である。
【００１９】
すなわち、本発明の定着ベルトは、シーム部の長さを、加熱部材（圧接部材）５４に当接する駆動張架部材（ベルト張架部材１）５２の点Ｐ１と、張架部材（ベルト張架部材２）の点Ｐ２間の距離Ｌｈ以上とすることを特徴とするものである。
【００２０】
図６は、定着ベルトのシーム部の一部が張架部材５３に接触している場合のエンドレスベルトにかかる力を示す模式図である。図６において、５１ｘは定着ベルトの接着層、５１ａは定着ベルトの一方表面、５１ｂは定着ベルトの他方表面である。定着ベルト５１のシーム部は、図１のＰ１、Ｐ２間の位置にあり、一部が張架部材５３に接触している。
【００２１】
シーム部が張架部材５３に接触していない部分Ａにおいて、張力Ｆ８によるせん断力γ３、及び、反力Ｆ１０によるせん断力γ５が接着層５１ｘにかかる。また、シーム部が張架部材５３に接触している部分Ｂにおいて、張力Ｆ９によるせん断力γ４、及び、反力Ｆ１１によるせん断力γ６が接着層にかかる。そして、張架部材５３から受ける摩擦力により、Ｆ９＜Ｆ８かつＦ１１＜Ｆ１０の関係が成立する。
【００２２】
したがって、これらの力と図４における力の関係は、
Ｆ８＋Ｆ９＜Ｆ６、γ３＋γ４＜γ１、Ｆ１０＋Ｆ１１＜Ｆ７、γ５＋γ６＜γ２
となる。すなわち、シーム部の一部が張架部材５３に接触している場合には、接着層５１ｘの全体にかかるせん断力は、図４のγ１、γ２より小さくなる。シーム部の一部が駆動張架部材５２に接触している場合も同様に、接着層５１ｘの全体にかかるせん断力は、図４のγ１、γ２より小さくなる。
【００２３】
よって、シーム部の長さＬを点Ｐ１と点Ｐ２の距離Ｌｈ以上とすることにより、定着ベルトの接着層にかかるせん断力γ１（γ２）を最小とすることが可能である。シーム部全体が点Ｐ１と点Ｐ２の間にある場合、およびシーム部の一部が点Ｐ１と点Ｐ２の間にある場合の全ての場合において、定着ベルトの接着層にかかるせん断力γ１（γ２）を最小にできる。このため、定着ベルトの損傷を防止し、寿命を長くすることができる。
【００２４】
図１の例においては、▲１▼定着ベルト５１の駆動張架部材５２の対向位置に、定着ベルト５１を介して加熱部材５４を配置し、▲２▼定着ベルト５１の一部を加熱部材５４に巻き付け、▲３▼駆動張架部材５２を駆動し、加熱部材５４に駆動力を伝達する構成としている。
【００２５】
このため、加熱部材５４の定着ベルト５１を巻き付ける部分において、定着ベルト５１が加熱部材５４から受ける摩擦力をＦａ、駆動張架部材５２のテンション力と駆動張架部材５２の回転駆動トルクにより定着ベルト５１が受ける張力との合力をＦｂとすると、ＦａとＦｂとは打ち消しあう。したがって、定着ベルト５１が加熱部材５４から離間し始める点Ｐ１の張力をＦｃとすると、Ｆｃ＝Ｆｂ−Ｆａ＜Ｆｂ、となる。
【００２６】
よって、駆動張架部材５２による張力Ｆｂを加熱部材５４の摩擦力Ｆａにより低減し、定着ベルト５１にかかる最大張力Ｆｃをより小さくすることが出来る。したがって、シーム部の接着層にかかるせん断力をより低減できる。このように、図１に示したような構成の定着ユニットに前記定着ベルトを用いることにより、より長寿命のシーム有りベルトが実現できる。すなわち、図１の例では、駆動張架部材と一部接触させて加熱部材を配置し、当該接触部分に沿ってエンドレスベルトを走行させる構成の定着装置において、エンドレスベルトのシーム部のはがれや切断などの損傷を防止することができる。
【００２７】
次に、本発明に適用される定着用シーム有りエンドレスベルトの作成方法の例について説明する。
【００２８】
▲１▼基材として、２００μｍ厚み、幅３４０ｍｍ、長さ１０７ｍｍのポリイミドフィルムを使用する。▲２▼基材の樹脂としては、他にポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン−１、ポリスチレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリサルホン、ポリアリレート、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルニトリル、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂、液晶ポリマー、ポリアミド酸等が使用可能である。
【００２９】
▲３▼なお、定着時の静電反発によるトナー飛散を防止する目的で、定着ベルトに導電性を持たせて静電気を逃がすようにしても良い。その場合は導電性添加剤として、過塩素酸塩類、または、酸化亜鉛、酸化錫、酸化アンチモン、酸化チタン、各々に、アンチモン、インジウム等ドーピングして導電化処理したもの、または、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、ステンレス、鉄の金属粒子や金属繊維、または、炭素繊維等が使用可能である。
【００３０】
▲４▼前記フィルムを巻き初めと終わりの一部が重なるように重ね合わせ部を形成し（図３参照）、重ね合わせ部を接着剤（日立化成工業株式会社製ＫＳ９１００）で接着する（その他、熱と圧力で溶融接着させても良い）。▲５▼シーム部の幅は９ｍｍ、形成した定着ベルトの直径はφ３１ｍｍである。
【００３１】
次に、図１の定着装置の具体的構成について説明する。駆動張架部材５２として、例えば外径φ２５ｍｍ、肉厚０．４ｍｍ、長さ３７２ｍｍのステンレス製パイプを使用した。このパイプの表面に３００μｍ厚シリコーンゴムをコーティングした。
【００３２】
半月形状の張架部材５３は、例えば外側の曲率半径８ｍｍ、肉厚４ｍｍ、長さ３７２ｍｍのＰＴＦＥ樹脂製のものを使用した。他にＰＦＡ、ＦＥＰ、ＰＣＴＦＥ等のフッ素樹脂、ポリアセタール、ポリベンゾイミダゾール、ＡＢＳ、ＡＣＳ、ＡＥＳ、アルキド樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ＡＳＡ、塩素化ポリエーテル、ジアリルフタレート樹脂、フラン樹脂、ポリアミドイミド、ポリアリレート、ポリアリルスルホン、ポリブチレン、エポキシ樹脂、芳香族ポリエステル、液晶ポリマー、ポリアミド、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルサルホン、ポリチオエーテルスルホン、ポリイミド、ポリアミノビスマレイド、ポリケトン、ポリメチルペンテン、ノルボルネン樹脂、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルホン、不飽和ポリエステル樹脂、ＳＡＮ、ポリウレタン等が使用可能である。
【００３３】
このように、張架部材５３の材料は金属ではなく、断熱性の良い樹脂を用いているので、定着ベルト５１の熱が張架部材５３に奪われるのを防止できる。このため、定着ベルト５１を室温状態から所望温度まで加熱する（ウオームアップ）時間を短くすることができる。また、張架部材５３は半月状としているので、材料費を節約することができる。
【００３４】
画像形成装置で間隔を空けて印字させる場合において、定着ユニットのウオームアップが繰り返される。このとき、ウオームアップにより定着ベルト５１が高温にさらされる時間を短く出来るので、シーム部の熱疲労、熱劣化が減少する。その結果、本発明と併用すれば、より長寿命の定着ベルトが実現可能である。
【００３５】
加熱部材５４としては、例えば外径φ２５ｍｍ、肉厚０．４ｍｍ、長さ３７２ｍｍのステンレス製パイプ５４ａを使用した。このパイプの表面に、４００μｍ厚のシリコーンゴムをコートし、さらにその上に３０μｍ厚のＰＦＡチューブ５４ｂを被覆した。さらに加熱部材の内部の発熱体として１０５０Ｗのハロゲンランプを配置した。
【００３６】
定着ベルト５１の一部は加熱部材（圧接部材）５４に巻きかけてあり（点Ｐ１と点Ｐ２の間）、その長さは８．６ｍｍである。駆動張架部材５２と張架部材５３のテンション力Ｆ４（Ｆ５）は１３Ｎ、駆動張架部材５２の駆動トルクは０．１３Ｎ・ｍである。また、駆動張架部材５２と加熱部材５４は、総荷重１０ｋｇ、及び、張架部材５３と加熱部材５４は総荷重３ｋｇで加圧されている。
【００３７】
図７は、本発明の定着装置を用いた画像形成装置３０の例を示す説明図である。図７において、３１は現像ユニットで、現像ロータリが設けられている。現像ロータリは軸を中心として矢視Ｅ方向に回転する。現像ロータリの内部は４分割されており、それぞれイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の４色の像形成ユニットが設けられている。イエロー（Ｙ）の例では、現像ローラ３１ａ、トナー供給ローラ３１ｂ、トナー規制ブレード３１ｃ、トナー攪拌部材３１ｄが設けられている。他の色についても同様の構成が設けられている。
【００３８】
３２は露光ユニットから照射される光線、３３は帯電ユニット、３４は除電ユニットから照射される光線、３５は感光体ユニットである。感光体ユニット３５は、矢視Ｇ方向に回転する。中間転写ユニット２０には、３個の張架部材２１ａ〜２１ｃおよび駆動張架部材２２が台形状に配置されている。また、ベルト中間転写体（中間転写ベルト）２３が当該台形状の搬送路を矢視Ｄ方向に走行する。感光体ユニット３５と中間転写ユニット２０の張架部材２１ｂにより、第１転写ユニット３７ａが形成される。３６はクリーナユニット、３７ｂは第２転写ユニットで、駆動張架部材２２と転写ローラ３８で構成されている。定着ユニット５０は、図１の構成のものが使用される。
【００３９】
３９は記録紙で矢視Ｉ方向に搬送される。３０ａは中間転写体クリーナユニットで、ベルト中間転写体２３に対して矢視Ａ方向に離当接する。ベルト中間転写体２３は矢視Ｄ方向に回動する。また、転写ローラ３８は駆動張架部材２２に対して矢視Ｂ方向に離当接する。
【００４０】
次に、図７に示された画像形成装置３０による画像形成の手順について説明する。（１）中間転写体クリーナユニット３０ａが離間し、第２転写ユニット３７ｂが離間状態にあるものとする。（２）ロータリ現像ユニット３１はマゼンタ色用部分（Ｍ）が感光体ユニット３５に相対している。（３）感光体ユニット３５、ベルト中間転写体２３などの回転駆動を開始する。
【００４１】
（４）帯電ユニット３３で感光体ユニット３５を−６００Ｖに帯電させる。次に、（５）露光ユニットからの光線３２で感光体ユニット３５上に静電潜像を形成する。続いて、（６）ロータリ現像ユニット３１のマゼンタ色用部分で静電潜像を現像する。（７）第１転写ユニット３７ａに＋７００Ｖを印加し、感光体ユニット３５上のマゼンタ現像像をベルト中間転写体２３上に転写する。
【００４２】
（８）第１転写ユニット３７ａを通過した感光体ユニット３５は、感光体クリーナユニット３６で転写残りトナーがかきおとされる。（９）さらに、除電ユニットからの光線３４が照射されて、感光体ユニット３５上の残存静電潜像は消失する。（１０）帯電ユニット３３で感光体ユニット３５を−６００Ｖに帯電する。次に、（１１）露光ユニット３２で感光体ユニット３５上に静電潜像を形成する。続いて、（１２）ロータリ現像ユニット３１が回転し、シアン色用部分（Ｃ）が感光体ユニット３５に相対する。
【００４３】
（１３）ロータリ現像ユニット３１のシアン色用部分で、静電潜像を現像する。（１４）第１転写ユニット３７ａに＋７００Ｖを印加し、感光体ユニット３５上のシアン現像像をマゼンダ画像が形成されたベルト中間転写体２３上に重ねて転写する。（１５）第１転写ユニット３７ａを通過した感光体ユニット３５は、感光体クリーナユニット３６で転写残りトナーがかきおとされる。（１６）さらに、除電ユニットからの光線３４が当てられ、感光体ユニット３５上の残存静電潜像は消失する。
【００４４】
（１７）帯電ユニット３３で、感光体ユニット３５を−６００Ｖに帯電する。次に、（１８）露光ユニットからの光線３２で感光体ユニット３５上に静電潜像を形成する。続いて、（１９）ロータリ現像ユニット３１が回転し、イエロー色用部分が感光体ユニット３５に相対する。（２０）ロータリ現像ユニット３１のイエロー色用部分で、感光体ユニット３５上に静電潜像を現像する。（２１）第１転写ユニットに＋７００Ｖを印加し、感光体ユニット３５上のイエロー現像像を、マゼンタ、シアン画像が形成されたベルト中間転写体２３上に重ねて転写する。
【００４５】
（２２）第１転写ユニット３７ａを通過した感光体ユニット３５は、感光体クリーナユニット３６で転写残りトナーがかきおとされる。（２３）さらに、除電ユニットからの光線３４が当てられて、感光体ユニット３５上の残存静電潜像は消失する。
【００４６】
（２４）帯電ユニット３３で感光体ユニット３５を−６００Ｖに帯電する。次に、（２５）露光ユニットからの光線３２で感光体ユニット３５上に静電潜像を形成する。続いて、（２６）ロータリ現像ユニット３１が回転し、黒色用部分（Ｂｋ）が感光体に相対する。（２７）ロータリ現像ユニット３１の黒色用部分で、感光体ユニット３５上の静電潜像を現像する。
【００４７】
（２８）第１転写ユニットに＋７００Ｖを印加し、感光体上黒色現像像をマゼンダ、シアン、イエロー画像が形成されたベルト中間転写体２３上に重ねて転写し、ベルト中間転写体２３上にフルカラー画像が形成される。（２９）第１転写ユニット３７ａを通過した感光体ユニット３５は、感光体クリーナユニット３６で転写残りトナーがかきおとされる。（３０）さらに、除電ユニットからの光線３４が当てられ残存静電潜像は消失する。
【００４８】
（３１）記録紙３９が図７の矢視Ｉ方向に搬送され、ベルト中間転写体２３と第２転写ユニット３７ｂの転写ロ―ラ３８間に進入する。（３２）第２転写ユニット３７ｂの転写ロ―ラ３８をベルト中間転写体２３に当接する。（３３）第２転写ユニット３７ｂに＋２０μＡの電流が流れる電圧を印加し、ベルト中間転写体２３上のフルカラー画像を記録紙３９へ転写する。（３４）フルカラートナー像が転写された記録紙３９は、定着ユニット５０に搬送される。そこで、熱と圧力により記録紙３９上のトナー像は溶融定着される。（３５）中間転写体クリーナユニット３０ａをベルト中間転写体２３に当接する。（３６）それにより、第２転写ユニット３７ｂを通過したベルト中間転写体２３上の転写残りトナーや紙粉をかきおとす。（３７）連続印字の場合は再び（１）に戻る。
【００４９】
その他の条件は、次の通りである。駆動張架部材の駆動トルクは０．１３　（Ｎ・ｍ）とした。よって、図１の駆動力Ｆ１は、
（０．１３／０．０１２５）＋１３＝２３．４Ｎ、
になる。また、ベルト中間転写体２３の回転速度は、表面速度にして２１５ｍｍ／ｓｅｃ、通紙速度はＡ４横通紙１０ｐｐｍである。
【００５０】
次に、定着ベルトのシーム部の幅と耐久性の関係について説明する。シーム部の幅を変化させて、図７に示す画像形成装置で連続印字を行い、耐久性を評価した。印字画像はＡ４サイズのフルカラー文字画像である。耐久性の評価は５００枚連続印字毎に画像形成装置を停止し、装置のフタを開けて、ベルト中間転写体のシーム部にはがれ、浮き、亀裂、断裂などの損傷があるかどうかについて目視観察した。そして、それらの損傷が発生した時点の合計通紙枚数を寿命印字枚数とした。表１にシーム部の幅と寿命印字枚数の評価結果を示す。
【００５１】
【表１】

【００５２】
表１より、若干の測定ばらつきはあるが、図１の点Ｐ１、Ｐ２の長さ８．６ｍｍよりもシーム幅を長くすることにより、シーム部にかかるせん断力を小さくできる。また、寿命印字枚数を多くすることができる。
【００５３】
定着ベルトのシーム部の樹脂溶融接着部もしくは接着剤等は、高温になるほど接着強度が低下する。したがって、室温で使用するベルト感光体やベルト中間転写体に比較して、高温で使用する定着ベルトは、より定着ベルトを引っ張る力を低下させる必要がある。本発明においては、前記のように定着ベルトを引っ張る力を低下させることができるので、本発明の定着装置を使用すると、定着ベルトに対する損傷防止の効果が一層高まる。
【００５４】
なお、接着剤として、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、もしくは、それらを添加した熱硬化性のものを使用することにより、高温でも高い接着強度を維持することが出来る。本発明の構成の定着装置において、このような接着剤を使用することにより、より長寿命の定着ベルトが実現できる。
【００５５】
図８は、本発明の定着装置が用いられる画像形成装置の他の例を示す説明図である。図８において、画像形成装置１０には現像ユニット１１が設けられている。現像ユニット１１には、現像ローラ１１ａ、トナー供給ローラ１１ｂ、トナー規制ブレード１１ｃ、トナー攪拌部材１１ｄが設けられている。１２は露光ユニットから照射される光線、１３は帯電ユニット、１４は除電ユニットから照射される光線、１５はクリーナユニット、５０は図１で説明した構成の定着ユニットである。１８は転写ユニットで、駆動張架部材８ａと転写ローラ１６で構成されている。１７は記録紙で矢視Ｑ方向に搬送される。ベルト感光体（感光体フイルム）９は、駆動張架部材８ａ、張架部材８ｂ間に張架されている。
【００５６】
次に、画像形成装置１０による画像形成の手順について説明する。（１）駆動張架部材８ａが、ベルト感光体９の駆動を開始し、矢視Ｒ方向に回動する。（２）帯電ユニット１３で、ベルト感光体９を−６００Ｖに帯電する。（３）露光ユニットからの光線１２で、ベルト感光体９上に静電潜像を形成する。なお、この処理では露光された部分の電荷が消失し、非露光部分の電荷は残る
【００５７】
（４）現像ユニット１１で、トナーをマイナスに摩擦帯電し、ベルト感光体９上に形成された静電潜像を現像する。この処理では、露光部分の電荷消失部分が帯電したトナーで穴埋めされて現像される。（５）記録紙１７が、矢視Ｑ方向に搬送され、転写ユニット１８の転写ローラ１６とベルト感光体９の間に侵入する。（６）転写ユニット１８に、転写バイアス＋２０μＡの電流が流れる電圧が印加され、トナー現像像がベルト感光体９上から記録紙１７（記録媒体）に転写される。
【００５８】
（７）トナー像が転写された記録紙１７は、定着ユニット５０に搬送される。定着ユニット５０において、熱と圧力の作用により記録紙１７上のトナー像は溶融定着される。（８）一方、転写ユニット１８を通過したベルト感光体９は、クリーナユニット１５で転写残りトナーや紙粉等がかきおとされる。（９）さらに、除電ユニットからの光線１４が照射されて、ベルト感光体９上の残存静電潜像は消失する。（１０）連続印字の場合は再び（２）の処理に戻る。
【００５９】
次に、図８のベルト感光体（像担持体用感光体フイルム）９として適用するフイルムの例について、その作成方法を説明する。
【００６０】
▲１▼５０μｍ厚み、幅３４０ｍｍ、長さ２４３ｍｍのポリエステル樹脂のフィルムを基材とする。基材としては、他にポリカーボネート等が使用できる。▲２▼トルエンにポリメチルメタクリレートのバインダー樹脂を溶解する。次に、これにカーボンブラックを分散して調整した導電性塗料をフィルム表面に塗布し（ダイコーター法）、乾燥させて２５μｍ厚の導電層を形成する。前記のようにして導電層を形成する他に、アルミニウムを１０００Å蒸着して導電層を形成しても良い。▲３▼前記のようにして形成された導電層の上に、ブタノールに溶解させた共重合ナイロン（ナイロン６、または、ナイロン６６、またはナイロン１２）を塗布し（ダイコーター法）、乾燥させて１μｍ厚みの下引き層を形成する。
【００６１】
▲４▼電荷発生物質としてダイアンブルー（アゾ顔料の一種）、結着剤樹脂としてポリカーボネート樹脂をｎ−ブチルアミンに溶解させ、電荷発生層塗布液を調整する。電荷発生物質として、スーダンレッド、ジスアゾ顔料、キノン顔料、フタロシアニン顔料、ピリリウム塩、アズレニウム塩が使用可能である。また、結着剤樹脂として、ポリスチレン、ポリメタクリル酸エステル、ポリエステル、セルロースエステルが使用可能である。さらに、溶剤としては、ジエチルアミン、エチレンジアミン、アセトンが使用可能である。
【００６２】
▲５▼前記した塗布液を下引き層の上に塗布し（ダイコーター法）、乾燥させて０．８μｍ厚の電荷発生層を形成する。▲６▼電荷輸送物質として、ヒドラゾン化合物、結着剤樹脂としてポリカーボネート樹脂をｎ−ブチルアミンに溶解させ、電荷輸送層塗布液を調整する。電荷輸送物質として、主鎖または側鎖にアントラセン、ピレン等の多環芳香族化合物が入ったもの、または、インドール、カルバゾール等の含窒素環式化合物の骨格を有する化合物が使用可能である。また、結着剤樹脂として、ポリスチレン、ポリメタクリル酸エステル、ポリエステル、セルロースエステルが使用可能である。さらに、溶剤としては、ジエチルアミン、エチレンジアミン、アセトンが使用可能である。▲７▼前記した塗布液を電荷発生層の上に塗布し（ダイコーター法）、乾燥させて１７μｍ厚の電荷輸送層を形成する。
【００６３】
図９は、上記▲１▼〜▲７▼の工程で作成された感光体フィルム７の概略断面図である。図９において、７ａはポリエステル樹脂フイルムからなる基材、７ｂは導電性層、７ｃは下引き層、７ｄは電荷発生層、７ｅは電荷輸送層である。このようにして作成された感光体フィルム７を、巻き始めの端部と巻き終わりの端部が重なるようにして重ね合わせ部を設ける。この重ね合わせ部を超音波融着してシーム部を形成する。
【００６４】
図７には、現像ロータリを用いた４サイクルカラー画像装置の例を示したが、タンデム型のカラー画像装置のような中間転写ベルトを用いる他の構成のカラー画像装置にも本発明を適用することができる。また、本発明は、像担持体として感光体ドラムを有する画像形成装置の定着装置にも適用できる。このように、本発明は記録媒体に画像を転写するための像担持体を有する画像形成装置に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の定着ユニットの説明図である。
【図２】定着ベルトにかかる各点の張力を示す模式図である。
【図３】エンドレスベルトの一例を示す斜視図である。
【図４】シーム部にかかる力の作用を示す模式図である。
【図５】シーム部の長さとせん断力の関係を示す特性図である。
【図６】エンドレスベルトにかかる力を示す模式図である。
【図７】画像形成装置の説明図である。
【図８】画像形成装置の説明図である。
【図９】感光体フイルムの概略断面図である。
【符号の説明】
１・・・エンドレスベルト、２・・・フイルム、３・・・シーム部、４・・・接着層、１０、３０・・・画像形成装置、２０・・・ベルト中間転写ユニット、５０・・・定着ユニット、５１・・・定着ベルト、５２・・・駆動張架部材（ベルト張架部材１）、５３・・・張架部材（ベルト張架部材２）、５４・・・加熱部材（圧接部材）、５５・・・記録紙[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing device using a fixing belt configured to prevent damage to a seam portion, and an image forming apparatus provided with the fixing device.
[0002]
[Prior art]
In an image forming apparatus, a belt-shaped film such as a photoreceptor film or a fixing film is used. For example, in Patent Document 1, as an image fixing film, an overlapping portion is formed such that a part of the beginning and the end of a sheet-like film are overlapped. It is disclosed that this overlapped portion is joined (hereinafter referred to as a seam portion) to form an endless belt with a seam.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-187773
[Problems to be solved by the invention]
This seam portion is formed to be shorter than the entire length of the film. Therefore, when the endless belt with the seam is supported between the tension members and driven to rotate, the length of the seam portion is extremely shorter than the distance between the tension members. For this reason, there has been a problem that while the endless belt with the seam is repeatedly used, a part of the seam portion is peeled off, or the belt is cut or the like, and damage occurs.
[0005]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a fixing device using a fixing belt configured to prevent damage to a seam portion, and an image forming apparatus using the fixing device.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A fixing device of the present invention that achieves the above object includes a driving stretching member, a stretching member, a fixing belt stretched between the driving stretching member and the stretching member, and a pressing member provided with a heating element. A fixing belt that winds a part of the fixing belt around a pressure contact member, transmits the power of the driving tension member to the pressure contact member by bringing the drive tension member and the tension member into contact with the pressure contact member. The fixing belt is provided with a seam portion in which both ends are overlapped and adhered, and the length of the seam portion is determined by the point that the driving tension member is in contact with the pressure contact member, and the tension member is The distance is set to be equal to or longer than the distance between the points in contact with the pressing member. For this reason, the shearing force applied to the seam portion can be reduced, the damage to the fixing belt can be prevented, and the life can be prolonged.
[0007]
Further, the present invention is characterized in that the stretching member of the fixing device is formed in a half-moon shape. Therefore, the cost of the fixing device can be reduced.
[0008]
Further, the present invention is an image forming apparatus for transferring an image formed on a photoreceptor to an intermediate transfer belt by a first transfer unit and transferring the image from the intermediate transfer belt to a recording medium by a second transfer unit. Further, the fixing device includes a driving tension member, a tension member, a fixing belt stretched between the driving tension member and the tension member, and a pressure contact member provided with a heating element; A fixing device, wherein a part of a fixing belt is wound around a pressing member, and the driving tension member and the tension member are brought into contact with the pressing member to transmit power of the driving tension member to the pressing member. A seam portion having both ends overlapped and adhered is provided, and the length of the seam portion is set such that the driving tension member is in contact with the pressure contact member, and the tension member is in contact with the pressure contact member. The distance between the points That. For this reason, in the image forming apparatus having such a configuration, it is possible to prevent the fixing belt from being damaged and prolong the service life.
[0009]
Further, the present invention has at least a transfer unit for transferring an image formed on a photoreceptor, and a fixing device, wherein the fixing device includes a driving stretching member, a stretching member, the driving stretching member, A fixing belt stretched between the tension members, and a pressure contact member provided with a heating element, a part of the fixing belt is wound around the pressure contact member, and the driving tension member and the tension member are pressed against the pressure contact member. A fixing member for transmitting the power of the driving tension member to the pressure contact member, wherein the fixing belt is provided with a seam portion having both ends overlapped and adhered to each other, and the length of the seam portion is controlled by the driving force. The distance between the point at which the tension member is in contact with the pressure contact member and the point at which the tension member is in contact with the pressure contact member is equal to or longer than the distance. For this reason, in the image forming apparatus having such a configuration, it is possible to prevent the fixing belt from being damaged and prolong the service life.
[0010]
Further, according to the present invention, the toner image formed on the image carrier is transferred to a transfer medium in a state where charging means, exposure means, developing means, and transfer means are arranged around the image carrier. It is characterized by. Therefore, it is possible to obtain an image forming apparatus in which the shearing force applied to the seam portion is reduced and the life of the fixing belt is extended.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a fixing device according to the present invention will be described. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a state in which forces are balanced in the fixing device of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 50 denotes a fixing unit (fixing device), 51 denotes a fixing belt, 52 denotes a driving stretching member (belt stretching member), 53 denotes a half-moon-shaped stretching member, 54 denotes a heating member having a heating element H, 55 is a recording paper (recording medium), and 56 is a cleaning member.
[0012]
The drive stretching member 52 and the stretching member 53 are respectively brought into contact with the heating member 54. A part of the fixing belt 51 is wound around the heating member 54 between the points P1 and P2. Here, the driving stretching member 52 acts as the belt stretching member 1 for stretching the fixing belt 51, and the stretching member 53 acts as the belt stretching member 2 for stretching the fixing belt 51. Further, the heating member 54 acts as a pressure contact member for the belt tension member 1 and the belt tension member 2. The driving tension member 52 is rotated in the direction of the arrow V, and the driving force is transmitted to the heating member 54 to rotate the heating member 54 in the direction of the arrow U.
[0013]
Next, the balance of the forces of the fixing unit shown in FIG. 1 will be described. The rotation driving force F1 of the driving tension member 52 is transmitted to the heating member 54 via the fixing belt 51 at the point P1. The driving force F1 is a combined force of the tension force F4 and the rotational driving torque of the driving tension member (belt tension member) 52. Between the points P1 and P2, the driving force F1 and the friction force (caused by the friction torque of the press-contact member) cancel each other, so that the belt pulling force (tension F2) is smaller than the driving force F1.
[0014]
Therefore, if the tension applied to the belt at the point P2 is F2, F2 <F1.
Further, between points P2 and P3, the tension F2 further decreases due to the kinetic frictional force of the belt and the belt tension member. Therefore, if the tension applied to the belt at point P3 is F3, F3 <F2. FIG. 2 is a schematic diagram showing the tension at each point on the fixing belt 51 described above.
[0015]
FIG. 3 is a perspective view showing an example of the endless belt 1 used for the fixing belt 51 shown in FIG. In FIG. 3, reference numeral 2 denotes a film, and reference numeral 3 denotes a seam portion in which both end portions of the film 2 are overlapped, and an endless belt 1 is formed by the film 2. The upper film of the seam portion 3 is denoted by 2a, and the lower film is denoted by 2b.
[0016]
FIG. 4 is a schematic diagram showing a force applied to the seam portion 3 of the endless belt 1. As shown in FIG. In FIG. 4, reference numeral 4 denotes an adhesive layer of the seam portion 3. As shown in FIG. 4, a shear force γ1 due to a tension F6 and a shear force γ2 due to a reaction force F7 are applied to the adhesive layer 4 of the seam portion 3 of the endless belt 1.
[0017]
Here, when the length L (m) of the seam portion and the width of the belt (the width of the adhesive layer) are W (m),
γ1 = F6 / (L · W) = F7 / (L · W) = γ2 (N / m ² ) = (Pa)
Holds. Therefore, it is shown that the shearing force γ1 (γ2) decreases in inverse proportion to the length L of the seam portion. The tension F6 and the reaction force F7 are equal to the tension F2 shown in FIG.
[0018]
Then, assuming that the distance between the points P1 and P2 in FIG. 1 is Lh (m), the tension F6 and the reaction force F7 become the tension F3 shown in FIG. 2 when L = Lh. From FIG. 2, since F3 <F2 holds, the shear force γ1 (γ2) also decreases. Thereafter, when L> Lh, the shear force is saturated. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the length L of the seam portion and the shearing force γ1 (γ2). From FIG. 5, it is possible to minimize the shearing force γ1 (γ2) applied to the adhesive layer 4 by setting the length L of the seam portion to the distance Lh between the point P1 and the point P2.
[0019]
That is, in the fixing belt of the present invention, the length of the seam portion is set to the point P1 of the driving tension member (belt tension member 1) 52 abutting on the heating member (pressure contact member) 54 and the tension member (belt tension member). The distance between the points P2 of the member 2) is not less than Lh.
[0020]
FIG. 6 is a schematic diagram showing the force applied to the endless belt when a part of the seam portion of the fixing belt is in contact with the tension member 53. In FIG. 6, 51x is an adhesive layer of the fixing belt, 51a is one surface of the fixing belt, and 51b is the other surface of the fixing belt. The seam portion of the fixing belt 51 is located at a position between P1 and P2 in FIG. 1 and a part thereof is in contact with the tension member 53.
[0021]
At the portion A where the seam portion is not in contact with the tension member 53, a shear force γ3 due to the tension F8 and a shear force γ5 due to the reaction force F10 are applied to the adhesive layer 51x. Further, in the portion B where the seam portion is in contact with the tension member 53, a shear force γ4 due to the tension F9 and a shear force γ6 due to the reaction force F11 are applied to the adhesive layer. Then, the relationship of F9 <F8 and F11 <F10 is established by the frictional force received from the tension member 53.
[0022]
Therefore, the relationship between these forces and the force in FIG.
F8 + F9 <F6, γ3 + γ4 <γ1, F10 + F11 <F7, γ5 + γ6 <γ2
It becomes. That is, when a part of the seam portion is in contact with the tension member 53, the shearing force applied to the entire adhesive layer 51x is smaller than γ1 and γ2 in FIG. Similarly, when a part of the seam portion is in contact with the driving tension member 52, the shearing force applied to the entire adhesive layer 51x is smaller than γ1 and γ2 in FIG.
[0023]
Therefore, by setting the length L of the seam portion to be equal to or longer than the distance Lh between the points P1 and P2, it is possible to minimize the shearing force γ1 (γ2) applied to the adhesive layer of the fixing belt. In all cases where the entire seam portion is between points P1 and P2 and where a part of the seam portion is between points P1 and P2, the shear force γ1 (γ2 ) Can be minimized. Therefore, damage to the fixing belt can be prevented, and the life can be prolonged.
[0024]
In the example of FIG. 1, (1) a heating member 54 is disposed at a position facing the driving stretching member 52 of the fixing belt 51 via the fixing belt 51, and (2) a part of the fixing belt 51 is And (3) the driving tension member 52 is driven to transmit the driving force to the heating member 54.
[0025]
For this reason, in the portion of the heating member 54 around which the fixing belt 51 is wound, the frictional force that the fixing belt 51 receives from the heating member 54 is Fa, and the tensioning force of the driving tension member 52 and the rotational driving torque of the driving tension member 52 cause the fixing belt 51 to rotate. Assuming that the resultant force with the tension applied to 51 is Fb, Fa and Fb cancel each other. Therefore, if the tension at the point P1 at which the fixing belt 51 starts to separate from the heating member 54 is Fc, then Fc = Fb−Fa <Fb.
[0026]
Therefore, the tension Fb of the driving tension member 52 is reduced by the frictional force Fa of the heating member 54, and the maximum tension Fc applied to the fixing belt 51 can be further reduced. Therefore, the shearing force applied to the adhesive layer at the seam portion can be further reduced. As described above, by using the fixing belt in the fixing unit having the configuration shown in FIG. 1, a belt with a seam having a longer life can be realized. That is, in the example of FIG. 1, in the fixing device in which the heating member is arranged in partial contact with the driving tension member and the endless belt runs along the contact portion, the seam portion of the endless belt is peeled or cut. Such damage can be prevented.
[0027]
Next, an example of a method for producing an endless belt with a fixing seam applied to the present invention will be described.
[0028]
(1) A polyimide film having a thickness of 200 μm, a width of 340 mm, and a length of 107 mm is used as a base material. (2) Other base resins include polyethylene, polypropylene, polymethylpentene-1, polystyrene, polyamide, polycarbonate, polysulfone, polyarylate, PET, PBT, polyphenylene sulfide, polyether sulfone, polyether nitrile, and polyimide. , Polyether ether ketone, fluororesin, liquid crystal polymer, polyamic acid and the like can be used.
[0029]
{Circle around (3)} In order to prevent toner scattering due to electrostatic repulsion at the time of fixing, the fixing belt may be made conductive to release static electricity. In that case, as a conductive additive, perchlorates, or zinc oxide, tin oxide, antimony oxide, titanium oxide, each of which is doped with antimony, indium or the like and made conductive, or Cu, Al, Metal particles or metal fibers of Ni, stainless steel, or iron, or carbon fibers can be used.
[0030]
{Circle around (4)} The overlapping portion is formed so that the beginning and the end of the film overlap with each other (see FIG. 3), and the overlapping portion is bonded with an adhesive (KS9100 manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.). It may be melted and bonded by heat and pressure). (5) The width of the seam portion is 9 mm, and the diameter of the formed fixing belt is 31 mm.
[0031]
Next, a specific configuration of the fixing device of FIG. 1 will be described. As the drive stretching member 52, for example, a stainless steel pipe having an outer diameter of 25 mm, a thickness of 0.4 mm, and a length of 372 mm was used. The surface of this pipe was coated with 300 μm thick silicone rubber.
[0032]
As the crescent-shaped stretching member 53, for example, an outer radius of curvature of 8 mm, a thickness of 4 mm, and a length of 372 mm made of PTFE resin was used. Fluororesins such as PFA, FEP, PCTFE, etc., polyacetal, polybenzimidazole, ABS, ACS, AES, alkyd resin, urea resin, melamine resin, phenol resin, bismaleimide triazine resin, ASA, chlorinated polyether, diallyl phthalate Resin, furan resin, polyamide imide, polyarylate, polyallyl sulfone, polybutylene, epoxy resin, aromatic polyester, liquid crystal polymer, polyamide, PET, PBT, polycarbonate, polyetheretherketone, polyetherimide, polyetherketone, polyether Nitrile, polyethersulfone, polythioethersulfone, polyimide, polyaminobismaleide, polyketone, polymethylpentene, norbornene resin, polyphenylenesulfur Id, polysulfone, unsaturated polyester resins, SAN, polyurethanes, and the like can be used.
[0033]
Thus, since the material of the stretching member 53 is not a metal but a resin having good heat insulating properties, it is possible to prevent the heat of the fixing belt 51 from being taken by the stretching member 53. Therefore, it is possible to shorten the time (warm-up) for heating the fixing belt 51 from a room temperature state to a desired temperature. In addition, since the stretching member 53 has a half-moon shape, material costs can be reduced.
[0034]
When printing is performed at intervals in the image forming apparatus, the fixing unit is repeatedly warmed up. At this time, the time during which the fixing belt 51 is exposed to a high temperature due to warm-up can be shortened, so that thermal fatigue and thermal deterioration of the seam portion are reduced. As a result, when used in combination with the present invention, a longer-life fixing belt can be realized.
[0035]
As the heating member 54, for example, a stainless steel pipe 54a having an outer diameter of 25 mm, a thickness of 0.4 mm, and a length of 372 mm was used. The surface of this pipe was coated with a 400 μm thick silicone rubber, and a 30 μm thick PFA tube 54b was further coated thereon. Further, a 1050 W halogen lamp was arranged as a heating element inside the heating member.
[0036]
A part of the fixing belt 51 is wrapped around a heating member (pressing member) 54 (between the points P1 and P2), and its length is 8.6 mm. The tension force F4 (F5) of the driving tension member 52 and the tension member 53 is 13 N, and the driving torque of the driving tension member 52 is 0.13 N · m. The driving tension member 52 and the heating member 54 are pressurized with a total load of 10 kg, and the tension member 53 and the heating member 54 are pressurized with a total load of 3 kg.
[0037]
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of an image forming apparatus 30 using the fixing device of the present invention. In FIG. 7, a developing unit 31 is provided with a developing rotary. The developing rotary rotates in the direction of arrow E about the axis. The inside of the developing rotary is divided into four, and four color image forming units of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (Bk) are provided. In the example of yellow (Y), a developing roller 31a, a toner supply roller 31b, a toner regulating blade 31c, and a toner stirring member 31d are provided. Similar configurations are provided for other colors.
[0038]
Reference numeral 32 denotes a light beam emitted from the exposure unit, 33 denotes a charging unit, 34 denotes a light beam emitted from the charge removing unit, and 35 denotes a photosensitive unit. The photoconductor unit 35 rotates in the arrow G direction. In the intermediate transfer unit 20, three stretching members 21a to 21c and a driving stretching member 22 are arranged in a trapezoidal shape. Further, a belt intermediate transfer body (intermediate transfer belt) 23 travels in the trapezoidal conveyance path in the direction of arrow D. The first transfer unit 37a is formed by the photoconductor unit 35 and the stretching member 21b of the intermediate transfer unit 20. Reference numeral 36 denotes a cleaner unit, and 37b denotes a second transfer unit, which includes the driving stretching member 22 and the transfer roller 38. The fixing unit 50 having the configuration shown in FIG. 1 is used.
[0039]
A recording paper 39 is conveyed in the arrow I direction. Reference numeral 30a denotes an intermediate transfer body cleaner unit which comes into contact with and separates from the belt intermediate transfer body 23 in the direction of arrow A. The belt intermediate transfer body 23 rotates in the arrow D direction. Further, the transfer roller 38 comes into contact with and separates from the drive stretching member 22 in the direction of arrow B.
[0040]
Next, a procedure of image formation by the image forming apparatus 30 shown in FIG. 7 will be described. (1) Assume that the intermediate transfer body cleaner unit 30a is separated and the second transfer unit 37b is separated. (2) In the rotary development unit 31, the magenta color portion (M) faces the photoconductor unit 35. (3) The rotation drive of the photoconductor unit 35, the belt intermediate transfer body 23, and the like is started.
[0041]
(4) The photoconductor unit 35 is charged to −600 V by the charging unit 33. Next, (5) an electrostatic latent image is formed on the photoconductor unit 35 by the light beam 32 from the exposure unit. Subsequently, (6) the electrostatic latent image is developed in the magenta color portion of the rotary developing unit 31. (7) +700 V is applied to the first transfer unit 37a to transfer the magenta developed image on the photoconductor unit 35 onto the belt intermediate transfer body 23.
[0042]
(8) The photoreceptor unit 35 that has passed the first transfer unit 37a is scraped by the photoreceptor cleaner unit 36 to remove residual toner. (9) Further, the light beam 34 from the static elimination unit is irradiated, and the residual electrostatic latent image on the photoconductor unit 35 disappears. (10) The charging unit 33 charges the photoconductor unit 35 to −600V. Next, (11) an electrostatic latent image is formed on the photoconductor unit 35 by the exposure unit 32. Subsequently, (12) the rotary developing unit 31 rotates, and the cyan color portion (C) faces the photoconductor unit 35.
[0043]
(13) The electrostatic latent image is developed in the cyan portion of the rotary developing unit 31. (14) +700 V is applied to the first transfer unit 37a, and the cyan developed image on the photoreceptor unit 35 is transferred onto the belt intermediate transfer body 23 on which the magenta image is formed. (15) The photoreceptor unit 35 that has passed through the first transfer unit 37a is scraped by the photoreceptor cleaner unit 36 to remove the untransferred toner. (16) Further, the light beam 34 from the static elimination unit is applied, and the residual electrostatic latent image on the photoconductor unit 35 disappears.
[0044]
(17) The charging unit 33 charges the photoconductor unit 35 to −600V. Next, (18) an electrostatic latent image is formed on the photoconductor unit 35 by the light beam 32 from the exposure unit. Subsequently, (19) the rotary developing unit 31 rotates, and the yellow portion faces the photoconductor unit 35. (20) The electrostatic latent image is developed on the photoconductor unit 35 at the yellow portion of the rotary developing unit 31. (21) +700 V is applied to the first transfer unit, and the yellow developed image on the photosensitive unit 35 is transferred onto the belt intermediate transfer body 23 on which the magenta and cyan images are formed.
[0045]
(22) The photoreceptor unit 35 that has passed through the first transfer unit 37a is scraped by the photoreceptor cleaner unit 36 to remove residual toner. (23) Further, the light beam 34 from the static elimination unit is applied, and the residual electrostatic latent image on the photoconductor unit 35 disappears.
[0046]
(24) The photoconductor unit 35 is charged to −600 V by the charging unit 33. Next, (25) an electrostatic latent image is formed on the photoconductor unit 35 by the light beam 32 from the exposure unit. Subsequently, (26) the rotary developing unit 31 rotates, and the black portion (Bk) faces the photoconductor. (27) The black portion of the rotary developing unit 31 develops the electrostatic latent image on the photosensitive unit 35.
[0047]
(28) +700 V is applied to the first transfer unit to transfer the black developed image on the photoconductor over the belt intermediate transfer member 23 on which the magenta, cyan, and yellow images are formed, and to transfer the full color image onto the belt intermediate transfer member 23 An image is formed. (29) The photoreceptor unit 35 that has passed through the first transfer unit 37a is scraped by the photoreceptor cleaner unit 36 to remove residual toner. (30) Further, the light beam 34 from the static elimination unit is applied and the residual electrostatic latent image disappears.
[0048]
(31) The recording paper 39 is conveyed in the direction of arrow I in FIG. 7 and enters between the belt intermediate transfer body 23 and the transfer roller 38 of the second transfer unit 37b. (32) The transfer roller 38 of the second transfer unit 37b is brought into contact with the belt intermediate transfer member 23. (33) A voltage at which a current of +20 μA flows is applied to the second transfer unit 37b, and the full-color image on the belt intermediate transfer body 23 is transferred to the recording paper 39. (34) The recording paper 39 to which the full-color toner image has been transferred is conveyed to the fixing unit 50. Then, the toner image on the recording paper 39 is fused and fixed by heat and pressure. (35) The intermediate transfer body cleaner unit 30a contacts the belt intermediate transfer body 23. (36) Thereby, the untransferred toner and paper powder on the belt intermediate transfer body 23 that has passed through the second transfer unit 37b are scraped off. (37) In the case of continuous printing, the process returns to (1) again.
[0049]
Other conditions are as follows. The driving torque of the driving tension member was 0.13 (N · m). Therefore, the driving force F1 in FIG.
(0.13 / 0.0125) + 13 = 23.4N,
become. The rotation speed of the belt intermediate transfer body 23 is 215 mm / sec in terms of surface speed, and the paper passing speed is 10 ppm for A4 horizontal paper passing.
[0050]
Next, the relationship between the width of the seam portion of the fixing belt and the durability will be described. Continuous printing was performed with the image forming apparatus shown in FIG. 7 while changing the width of the seam portion, and the durability was evaluated. The printed image is an A4 size full color character image. The durability was evaluated by stopping the image forming apparatus after every 500 sheets of continuous printing, opening the lid of the apparatus, and visually inspecting the belt intermediate transfer member for damage such as peeling, floating, cracking, and tearing. did. Then, the total number of sheets passed at the time when those damages occurred was defined as the number of life printed sheets. Table 1 shows the results of the evaluation of the width of the seam portion and the number of printed sheets with a lifetime.
[0051]
[Table 1]

[0052]
According to Table 1, although there are some measurement variations, the shearing force applied to the seam portion can be reduced by making the seam width longer than the length of 8.6 mm of the points P1 and P2 in FIG. In addition, the number of life prints can be increased.
[0053]
The adhesive strength of the resin melt-bonded portion or the adhesive or the like at the seam portion of the fixing belt decreases as the temperature increases. Therefore, a fixing belt used at a high temperature needs to lower the pulling force of the fixing belt more than a belt photoreceptor or a belt intermediate transfer body used at a room temperature. In the present invention, since the pulling force of the fixing belt can be reduced as described above, the use of the fixing device of the present invention further enhances the effect of preventing damage to the fixing belt.
[0054]
In addition, by using an epoxy resin, a urea resin, or a thermosetting resin to which these are added, a high adhesive strength can be maintained even at a high temperature. By using such an adhesive in the fixing device having the configuration of the present invention, a fixing belt having a longer life can be realized.
[0055]
FIG. 8 is an explanatory diagram showing another example of the image forming apparatus using the fixing device of the present invention. In FIG. 8, a developing unit 11 is provided in the image forming apparatus 10. The developing unit 11 includes a developing roller 11a, a toner supply roller 11b, a toner regulating blade 11c, and a toner stirring member 11d. Reference numeral 12 denotes a light beam emitted from the exposure unit, 13 denotes a charging unit, 14 denotes a light beam emitted from the charge removing unit, 15 denotes a cleaner unit, and 50 denotes a fixing unit having the configuration described with reference to FIG. Reference numeral 18 denotes a transfer unit, which includes the drive stretching member 8 a and the transfer roller 16. Reference numeral 17 denotes a recording sheet which is conveyed in the arrow Q direction. The belt photoreceptor (photoreceptor film) 9 is stretched between the driving stretching member 8a and the stretching member 8b.
[0056]
Next, an image forming procedure by the image forming apparatus 10 will be described. (1) The drive tension member 8a starts driving the belt photoreceptor 9, and rotates in the arrow R direction. (2) The charging unit 13 charges the belt photoconductor 9 to −600V. (3) An electrostatic latent image is formed on the belt photoreceptor 9 by the light beam 12 from the exposure unit. In this process, the charge in the exposed portion disappears, and the charge in the non-exposed portion remains.
(4) In the developing unit 11, the toner is negatively charged by friction, and the electrostatic latent image formed on the belt photoreceptor 9 is developed. In this process, the charge-dissipated portion of the exposed portion is filled with charged toner and developed. (5) The recording paper 17 is conveyed in the arrow Q direction and enters between the transfer roller 16 of the transfer unit 18 and the belt photoreceptor 9. (6) A voltage at which a current of transfer bias +20 μA flows is applied to the transfer unit 18, and the toner developed image is transferred from the belt photoreceptor 9 to the recording paper 17 (recording medium).
[0058]
(7) The recording paper 17 to which the toner image has been transferred is conveyed to the fixing unit 50. In the fixing unit 50, the toner image on the recording paper 17 is fused and fixed by the action of heat and pressure. (8) On the other hand, the belt photoreceptor 9 that has passed through the transfer unit 18 is scraped by the cleaner unit 15 to remove residual toner and paper dust. (9) Further, the light beam 14 from the charge removing unit is irradiated, and the residual electrostatic latent image on the belt photoreceptor 9 disappears. (10) In the case of continuous printing, the process returns to (2).
[0059]
Next, a method of forming a film applied as the belt photoconductor (photoconductor film for an image carrier) 9 in FIG. 8 will be described.
[0060]
(1) A polyester resin film having a thickness of 50 μm, a width of 340 mm and a length of 243 mm is used as a base material. As the base material, polycarbonate or the like can be used. (2) Dissolve the binder resin of polymethyl methacrylate in toluene. Next, a conductive paint prepared by dispersing carbon black thereon is applied to the film surface (die coater method), and dried to form a conductive layer having a thickness of 25 μm. In addition to forming a conductive layer as described above, a conductive layer may be formed by depositing aluminum at 1000 °. {Circle around (3)} Copolymer nylon (nylon 6, nylon 66, or nylon 12) dissolved in butanol is applied on the conductive layer formed as described above (die coater method) and dried. An undercoat layer having a thickness of 1 μm is formed.
[0061]
{Circle around (4)} Diane blue (a kind of azo pigment) as a charge generating substance and a polycarbonate resin as a binder resin are dissolved in n-butylamine to prepare a charge generating layer coating solution. Sudan red, disazo pigments, quinone pigments, phthalocyanine pigments, pyrylium salts, azurenium salts can be used as the charge generating substance. Further, as the binder resin, polystyrene, polymethacrylate, polyester, and cellulose ester can be used. Further, as the solvent, diethylamine, ethylenediamine, and acetone can be used.
[0062]
{Circle around (5)} The above coating solution is applied on the undercoat layer (die coater method) and dried to form a 0.8 μm thick charge generation layer. {Circle around (6)} A hydrazone compound as a charge transport material and a polycarbonate resin as a binder resin are dissolved in n-butylamine to prepare a charge transport layer coating solution. As the charge transporting substance, a substance in which a polycyclic aromatic compound such as anthracene or pyrene is contained in a main chain or a side chain, or a compound having a skeleton of a nitrogen-containing cyclic compound such as indole or carbazole can be used. Further, as the binder resin, polystyrene, polymethacrylate, polyester, and cellulose ester can be used. Further, as the solvent, diethylamine, ethylenediamine, and acetone can be used. {Circle around (7)} The above-mentioned coating solution is applied on the charge generation layer (die coater method) and dried to form a charge transport layer having a thickness of 17 μm.
[0063]
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the photosensitive film 7 prepared in the above steps (1) to (7). In FIG. 9, 7a is a substrate made of a polyester resin film, 7b is a conductive layer, 7c is an undercoat layer, 7d is a charge generation layer, and 7e is a charge transport layer. The photoconductor film 7 thus formed is provided with an overlapping portion so that the end of the winding start and the end of the winding overlap. This overlapped portion is ultrasonically fused to form a seam portion.
[0064]
FIG. 7 shows an example of a four-cycle color image apparatus using a developing rotary, but the present invention is also applied to a color image apparatus having another configuration using an intermediate transfer belt, such as a tandem type color image apparatus. be able to. The present invention is also applicable to a fixing device of an image forming apparatus having a photosensitive drum as an image carrier. As described above, the present invention can be widely applied to an image forming apparatus having an image carrier for transferring an image to a recording medium.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a fixing unit of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing tension at each point applied to a fixing belt.
FIG. 3 is a perspective view showing an example of an endless belt.
FIG. 4 is a schematic view showing the action of a force applied to a seam portion.
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between a seam portion length and a shearing force.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a force applied to an endless belt.
FIG. 7 is an explanatory diagram of an image forming apparatus.
FIG. 8 is an explanatory diagram of an image forming apparatus.
FIG. 9 is a schematic sectional view of a photoconductor film.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Endless belt, 2 ... Film, 3 ... Seam part, 4 ... Adhesive layer, 10 and 30 ... Image forming apparatus, 20 ... Belt intermediate transfer unit, 50 ... Fixing unit, 51: fixing belt, 52: drive stretching member (belt stretching member 1), 53: stretching member (belt stretching member 2), 54: heating member (press-contact member) ), 55 ... Recording paper

Claims

A driving tension member, a tension member, a fixing belt stretched between the driving tension member and the tension member, and a pressure contact member provided with a heating element; A fixing device that wraps around the member, transmits the power of the driving tension member to the pressure contact member by bringing the drive tension member and the tension member into contact with the pressure contact member, and has both ends superimposed on the fixing belt. A bonded seam portion is provided, and the length of the seam portion is equal to or more than the distance between the point where the driving tension member is in contact with the pressure contact member and the point where the tension member is in contact with the pressure contact member. A fixing device, characterized in that:

The fixing device according to claim 1, wherein the tension member is formed in a half-moon shape.

An image forming apparatus that transfers an image formed on a photoreceptor to an intermediate transfer belt by a first transfer unit and transfers an image from the intermediate transfer belt to a recording medium by a second transfer unit. A driving tension member, a tension member, a fixing belt stretched between the driving tension member and the tension member, and a pressure contact member provided with a heating element, and a part of the fixing belt. A fixing device that wraps around a pressure contact member, transmits the power of the drive tension member to the pressure contact member by bringing the drive tension member and the tension member into contact with the pressure contact member, and overlaps both ends of the fixing belt. The length of the seam portion is determined by the distance between the point at which the driving tension member is in contact with the pressure contact member and the point at which the tension member is in contact with the pressure contact member. An image forming apparatus characterized by the above. .

A transfer unit that transfers at least an image formed on the photoreceptor; and a fixing device. The fixing device includes a driving tension member, a tension member, and a tension member between the driving tension member and the tension member. A fixing belt provided with a heating element, a part of the fixing belt being wound around the pressing member, and the driving tension member and the tension member being brought into contact with the pressing member to be pressed. A fixing device for transmitting the power of a driving tension member to a member, wherein the fixing belt is provided with a seam portion having both ends overlapped and adhered, and the length of the seam portion is adjusted by the pressure of the driving tension member. The image forming apparatus is characterized in that the distance is equal to or longer than the distance between a point in contact with a member and a point in which the stretching member is in contact with the press-contact member.

Wherein a charging unit, an exposing unit, a developing unit, and a transferring unit are arranged around the image carrier, and the toner image formed on the image carrier is transferred to a transfer medium. The image forming apparatus according to claim 3 or 4.