JP2004191857A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の定着装置および該定着装置を用いる画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、立上げの早い定着装置としてベルトを用いた定着方式が知られている。この種の定着装置は、少なくとも1つ以上の圧力部材にベルトが張架され、そのベルトを介して圧力部材に対向して配置された加圧部材とよってニップ部を形成する。そして、トナー像を担持した用紙を、前記ニップ部を通過させることにより定着を行うように構成している。
【0003】
【特許文献】特許第3282494号公報
【特許文献】特開平9−160405号公報
特許第3282494号公報には、弾性層を有した加熱定着ローラと、該加熱定着ローラの外周面に沿って接触し、トナー像を担持した記録シートが、加熱定着ローラとの間に挟み込まれニップ部を形成するエンドレスベルトと、ベルトの内面側に当接され、加熱定着ロールの表面に沿ってベルトを押圧するパット状の圧力付与部材とを有する定着装置が開示されている。
【0004】
また、特開平9−160405号公報には、第1ローラと第2ローラに掛け渡された無端状の定着ベルトと、該定着ベルトの外側に当接する第3ローラがあり、定着ベルトの第3ローラへの巻き始め位置で、第3ローラを押圧する表面に弾性を有する押圧部材を有する定着装置が開示されている。
【0005】
特許第3282494号に記載の定着装置では、加熱定着ロールの表面に沿ってパット状の押圧部材でベルトを押圧しており、その押圧部材の取り付けについて説明されていない。そこで、従来、一般的に採用されている押圧部材の取り付けについて図7を用いて説明する。
【0006】
図7において、定着装置の両側板に図示するようなガイド穴115を設け、押圧部材114の両端をそのガイド穴115に沿ってスライド可能に支持する。そして、押圧部材114は、両端を圧縮ばね134で押圧され、定着ベルト119を介して加圧ローラ117に対し押圧している。
【0007】
特開平9−160405号公報では、図10に示すように、定着ベルト116を介して第3ローラ118に対向する押圧部材での第1のニップ部と、第1ローラ111と第2ローラ112間の定着ベルト116だけでの第2のニップ部と、定着ベルト116を介して第3ローラ118に対向する第2ローラ112での第3のニップ部を形成している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の図7に示す定着装置では押圧部材114をガイド穴115に沿ってスライドさせるため、ガイド穴115の寸法は、押圧部材114のガイド部に対し若干大きくなっている。さらに、このような装置による押圧部材114での押圧では、ベルト119と押圧部材114との摺動抵抗が大きいため、図8に示すように定着ベルト119の駆動によって押圧部材114が傾き、或いは振動、ガタツクなどして加圧ローラ117に対する加圧が不均一になり、定着ムラ等の異常画像が生じてしまう。また、押圧部材114の長手方向についても、図9に示す矢印方向に押圧部材114がガタツキ、加圧の不均一な状態が起きて定着ムラ等の異常画像が発生する。また、押圧部材114として弾性を有する部材を用いた場合、摺動性や耐摩耗性が必ずしも優れていないため、ベルト119の搬送性や耐久性に問題がある。なお、図8では、側板のガイド穴115を、図9では定着ベルト119、側板のガイド穴115を省略している。
【0009】
また、後者の特開平9−160405号公報に記載の定着装置では、ニップ部が複数あるため、図10に示すように、スリップやローラの歪みにより定着ベルト116と第3ローラ118で周速差が生じ、第3ローラ118に対向する部材がない第2のニップ部では、定着ベルト116と第3ローラ118間で浮きBが発生してしまう。本構成では、第1ニップ部で溶融したトナーが定着ベルト116にオフセットし、定着ベルト116と第3ローラ118間で浮きBが生じることにより、第3ニップ部においてずれた位置で再び用紙に定着され、画像ズレなどの異常画像が発生してしまう。
【0010】
本発明は、上記した問題を解消し、立上げ時間の早いベルト方式において、特にオイルレス定着でも異常画像のない定着装置および画像形成装置を提供することを課題としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、少なくとも1つの押圧部材を含む支持体に巻き掛けられた無端状のベルト部材と、該ベルト部材を介して前記押圧部材に対向しニップ部を形成する加圧部材を備え、前記ベルト部材、或いは前記加圧部材を加熱する加熱手段を有し、前記ニップ部にトナー像を担持した記録シートを搬送し、前記ニップ部を通過させることで該トナー像を加熱溶融して記録シートに定着させる定着装置において、前記押圧部材は、その長手方向両端に該押圧部材が保持されるための支点を有し、かつ、該支点を中心に回転自在であることを特徴としている。
【0012】
また、上記課題を解決するため、本発明は、少なくとも1つの押圧部材と定着部材を含む支持体に巻き掛けられた無端状のベルト部材と、該ベルト部材を介して前記押圧部材と前記定着部材に対向しニップ部を形成する加圧部材を備え、前記ベルト部材、或いは前記加圧部材を加熱する加熱手段を有し、前記ニップ部における前記押圧部材は前記定着部材より前記ベルト部材の走行方向上流側に位置し、前記ニップ部にトナー像を担持した記録シートを搬送し、前記ニップ部を通過させることで該トナー像を加熱溶融して記録シートに定着させる定着装置において、前記押圧部材は、該押圧部材の長手方向両端に前記押圧部材を保持するための支点を有し、前記押圧部材はその支点を中心に回転自在であり、前記押圧部材のニップ部最下流部は前記定着部材のニップ部最上流部に近接していることを特徴としている。
【0013】
なお、本発明は、前記押圧部材の支点位置が前記ベルト部材の走行時に、前記押圧部材が前記加圧部材に対し、逃げ方向に回転する位置であると、効果的である。
【0014】
さらに、本発明は、前記押圧部材が、押圧体と、該押圧体を前記加圧部材に圧接する方向へ付勢する付勢手段とを有すると、効果的である。
さらにまた、本発明は、前記押圧体が、剛体の支持部材と、その支持部材の押圧面側に設けられた弾性層を有すると、効果的である。
【0015】
さらにまた、本発明は、前記押圧部材の支点部と、ベルト部材に面する部位とが一体であると、効果的である。
さらにまた、本発明は、前記押圧部材のニップ部上流側長手方向側面に、前記ベルト部材走行時に、該ベルト部材に接触する潤滑部材を設けていると、効果的である。
【0016】
さらにまた、本発明は、前記押圧部材と前記ベルト部材との間に低摩擦部材が存在し、前記押圧部材と前記ベルト部材との間の摩擦係数μ1 は、前記ベルト部材と前記加圧部材との間の摩擦係数μ2 より小さいと、効果的である。
【0017】
さらにまた、本発明は、前記低摩擦部材がグラファイトシートであると、効果的である。
また、上記課題を解決するため、本発明の画像形成装置は、請求項1〜18の何れか1つに記載のベルト定着装置を有することを特徴としている。
【0018】
なお、本発明の画像形成装置において、少なくとも結着樹脂、着色剤、及びワックスを含有したトナーを用いると、効果的である。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係る定着装置を備えたカラー画像形成装置である。
図1において、画像形成装置本体の像担持体は光導電性を有する有機または無機材料からなるドラム状の感光体1Y,1C,1M,1BKである。本発明が適用されるカラー画像形成装置は、複数の感光体1Y,1C,1M,1BKが複数のローラ21に巻き掛けられた転写ベルト20の一走行辺に沿って配列され、図の矢印方向に回転する。
【0020】
電子写真法を用いたフルカラー画像形成装置としては、色分解重ね合わせ転写方式が一般に使用される。この方式の画像形成装置では、原稿を青、赤、緑の3色に色分解した画像情報光を各々原稿読み取り部(29)で読み取り、その各色光の強度レベルをもとにして画像演算処理を行って得られたイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンダ(M)、黒(BK)の各色で現像すべき書込画像データに基づいて、4つの感光体1A、2A、3A、4A上に光書込を行い、得られた静電潜像を各感光体1Y,1C,1M,1BKに対して設けられたイエロー、シアン、マゼンダ、黒の現像剤を内蔵する現像器2Y,2C,2M,2BKで現像する。この現像により各感光体上に形成された各色トナー像を、給紙部からレジストローラ27を経て各感光体に順次接して周動する転写ベルト20に静電的に吸着される記録シートの一例である転写紙に、各感光体に対設された転写部材である転写ローラ3Y,3C,3M,3BKの作用のもとに重ね合わせ転写する。転写後、転写紙は分離装置28により転写ベルト20から分離され、定着装置10で定着してカラー画像が得られる。
【0021】
図示の例では、各色分解画像情報はカラー画像形成装置本体の上部に設けられた原稿読み取り部29で光学的に色分解され、3つのCCD25で各々よみとられ、その出力信号を基に演算処理して得られた各色データにより、感光体1Y,1C,1M,1BKに対設されたレーザ書き込み装置4Y,4C,4M,4BKにより光書き込みが行われる。
【0022】
感光体1Y,1C,1M,1BKは、それぞれ帯電装置5Y,5C,5M,5BKにより負に帯電され、光書込の行われた部分が負帯電トナーにより反転現像される。帯電装置はコロトロン、スコロトロンなど、コロナ放電により電荷を発生させて像担持体表面に散布する方式のものが用いられる。現像器の配列は、給紙側から2Y,2C,2M,2BKをそれぞれイエロー、シアン、マゼンダ、黒トナー用としており、この順に順次正のコロナにより重ね転写が行われる。転写ベルト20はポリエステルフイルムなどの誘電体から成り、転写ローラ3Y,3C,3M,3BKにより正に帯電するので、転写紙の分離後に転写ベルト20を除電装置26により除電する。除電装置26は転写ベルト20の両面からチャージャで負のACコロナ放電を行い、転写ベルト20の蓄積電荷を中和(除電)して転写ベルト20を初期化する。また転写ベルト20はクリーニングユニット22により残留トナーのクリーニングが行われる。
【0023】
分離装置28は、転写紙の上面からチャージャで負のACコロナ放電を行い、転写紙の蓄積電荷を中和(除電)し、転写紙が転写ベルト20から分離する際の剥離放電によるトナーのチリを防止する。
【0024】
定着装置10は、図2に示すように、押圧部材30と、テンションをかける加熱ローラ12と、押圧部材30の前後に配置された支持ローラ13を備え、これらに矢印方向に回転するエンドレスのベルト部材としての定着ベルト11が巻き掛けられている。押圧部材30は、後に詳述するように、定着ベルト11を介して加圧ローラ14に対し加圧している。加熱ローラ12の内部には、ハロゲンヒータ15が、加圧ローラ14の内部にはハロゲンヒータ16がそれぞれ設けられ、定着ベルト11及び加圧ローラ14を加熱する。そして、表面にトナー像を担持した用紙Pは、押圧部材30と加圧ローラ14のニップ部nを通過することによりトナー像を定着される。
【0025】
本実施形態の押圧部材30は、図2および図3に示すように、アルミ等から作られた剛性を有する支持部材としてのホルダ31と、該ホルダ31の定着ベルト11を介して加圧ローラ14と対向する位置に設けられた弾性層32と、該弾性層32を被覆する低摩擦部材シート33とを有している。そして、ホルダ31が定着装置の側板40、41に設けられた支持軸42に軸支されていることにより、押圧部材30が支持軸42を中心として回転自在となっている。すなわち、押圧部材30はその長手方向である通紙方向(定着ベルト11の走行方向)と直交する方向の両端にて支持軸42に回転自在に装着されている。さらに、押圧部材30にはその両端近くにホルダ31を介して弾性層32を加圧ローラ14側へ押圧する押圧力付勢手段としての圧縮バネ34が設けられている。なお、本実施形態ではホルダ31および低摩擦部材シート33が被覆された弾性層32とで押圧部材30の押圧体を構成している。また、押圧力付勢手段は圧縮バネ34に限らず、捩りバネ、弾性ゴムさらには錘等でも適用できるが、組み付け性等において圧縮バネが好ましい。
【0026】
このように構成された押圧部材30は、支持軸42が定着ニップ部の上流側、すなわち図2の右側に設けられており、これは押圧部材30が時計方向に走行した定着ベルト11によって受ける回転作用が加圧ローラ14から逃げる方向であるので、押圧部材30圧縮バネ34によって均一に加圧される。逆に、支持軸42が定着ニップ部nの下流側であったとすると、定着ベルト11の走行で受ける回転作用が加圧ローラ14に食い込む方向となり、該作用によって押圧部材30が傾く等によって偏加圧が生ずることがあるからである。
【0027】
また、押圧部材30は弾性層32を設けていることにより、トナー像に均一な荷重を掛けられ、高画質な定着画像を得ることができる。また、低摩擦部材シート33を用いることにより、押圧部材30と定着ベルト11との間の摩擦係数μ1は、定着ベルト11と加圧ローラ14との間の摩擦係数μ2より小さくすることができ、μ1<μ2によって定着ベルト11の走行性を向上することができる。
【0028】
なお、図2に示す構成の定着装置として、ホルダ31をアルミとし、上記弾性層32として厚さ3mmの液状シリコーンゴム、低摩擦部材シート33としてグラファイトシートを使用したところ、偏加圧や押圧部材30の加圧ローラ14側への食い込みがなく、低摩擦部材シート33の偏摩耗も発生したかった。
【0029】
また、低摩擦部材シート33としては、グラファイトシートの他にPTFEシート、ガラス繊維入り樹脂シート等を用いることができるが、ここでは低摩擦部材シート33にグラファイトシートを用いた場合について説明する。グラファイトシートは、摺動抵抗が小さく、また結晶方向に極めて高熱伝導な素材である。そのため、グラファイトシートの結晶平面と定着ベルト11の内面を揃え、さらに結晶方向を定着ベルト11の長手方向に向けると、定着ベルト11の長手方向の温度分布を均一にすることができ、ニップ部nの温度ムラや、特に端部温度上昇の低減にも効果がある。
【0030】
さらに、押圧部材30は支持軸42が軸支される支点部と、押圧部材30の定着ベルト11に面する部位であるシート33が被覆された弾性層32とが別体でなく一体とすると、押圧部材30のガタツキをより低減でき、定着ムラ等の異常画像を確実に防止できる。
【0031】
また、押圧部材30は耐熱ゴムや、加圧ローラ14との対向面をR形状とした板バネ等の弾性体で形成すると、加圧ローラ14との対向面に弾性層32を設けなかったとしても、トナー像に均一な荷重をかけられ、高画質な定着画像を得ることができる。
【0032】
上記定着ベルト11は、その基体に耐熱性樹脂や金属から形成されたエンドレスのベルト状基体を用いている。耐熱性樹脂の材質としては、ポリイミド、ポリアミドイド、ポリエーテルケトン(PEEK)等を使用し、金属ベルトの材質としては、ニッケル、アルミニウム、鉄等を使用する。定着ベルト11の厚さは、100μm以下の薄肉のものが望ましい。定着ベルト11の表面は、用紙およびトナー像と加圧接触するため離型性が必要であり、また耐熱性、耐久性に優れたものが好ましい。そのため、定着ベルト11の表層は耐熱離型層(フッ素系樹脂、高離型シリコ−ンゴム等)が被覆された構成になっている。耐熱離型層としてのフッ素樹脂は、吹き付け等により基体表面に塗装し、加熱融着させることにより表面離型層を形成する。
【0033】
また、定着ベルト11の別の構成として、ポリイミド等の耐熱性樹脂の基体にシリコ−ンゴム等の弾性層を設け、さらにその弾性層の上にフッ素樹脂、PFAチューブ等の離型層を設けると、OHP透明性、均一定着においてより良好な定着画像を得ることができる。その具体例として、定着ベルト11基体に厚さ90μmのポリイミドを用い、その上に厚さ200μmのシリコーンゴムを形成し、さらにその上に厚さ30μmのPFAチューブを被覆した。
【0034】
加圧ローラ14は、鉄、またはアルミニウムの芯金外周にフッ素系ゴム、シリコーンゴム等の耐熱弾性層と、フッ素系樹脂からなる表面離型層が形成されている。本実施形態では、加圧ローラ14 の弾性層の厚さは 0.5〜2mm程度であり、その表面硬度はAskerC70〜90Hs である。加圧ローラ14の中には、加圧ローラ14の温度上昇を加速させるため、ハロゲンヒータ16を設けているが、該ヒータは設けなくても良い。また、加圧ローラ14は不図示の駆動手段により駆動され、これによって定着ベルト11が走行させているが、定着ベルト11は支持ローラ13の一方を駆動させて走行させても良い。
【0035】
また、加熱ローラ12は、外形φ20〜φ30の鉄、またはアルミニウム製で、肉厚が 0.3〜1mmの薄肉金属ローラであり、内部にハロゲンヒータ15を備えている。不図示の温度制御素子で定着ベルト11が一定温度になるように制御され、定着ベルト11を必要な温度に加熱する役割を果たしている。また、加熱ローラ12はテンションローラの役割も兼ねており、引張スプリング17により定着ベルト11を図中矢印の方向に張架している。なお、熱源は加熱ローラ12内部にではなく、ローラ外部さらには定着ベルトを直接加熱するようにベルト外部に設けても良い。また、熱源はハロゲンヒータに限らず、誘導加熱等を用いても構わない。
【0036】
また、トナーには結着樹脂、着色剤、及びワックスを含有したトナーを用いると、オイルレスの定着装置においてもカラーの定着画像を得ることができる。また熱源はローラ内部にではなく、ローラ外部に設けても良い。なお、図2の本実施形態において、定着ベルト11側を用紙の第1面目としたが、加圧ローラ14側を用紙の第1面目としても適用できる。
【0037】
図4は、本発明に係る定着装置の他の実施形態を示す説明図である。
図4において、定着装置10は、押圧部材30、定着ロ−ラ18、テンションをかける加熱ローラ12および支持ローラ13に巻き掛けられた定着ベルト11が設けられている。加熱ローラ12の内部には、ハロゲンヒータ15が、加圧ローラ14の内部にはハロゲンヒータ16がそれぞれ設けられ、定着ベルト11及び加圧ローラ14を加熱する。
【0038】
押圧部材30と定着ローラ18は、定着ベルト11を介して加圧ローラ14に対し加圧しており、この構成によって本定着装置10では、定着ベルト11を介して加圧ローラ14に対向する押圧部材30での第1のニップ部n1と、押圧部材30と定着ローラ18間の定着ベルト11だけでの第2のニップ部n2と、定着ベルト11を介して加圧ローラ14に対向する定着ローラ18での第3のニップ部n3が形成される。そして、表面にトナー像を担持した用紙Pは、第1、第2、第3のニップ部n1、n2、n3を通過することによりトナー像を定着される。
【0039】
押圧部材30は、図2の実施実施形態で説明した押圧部材30と同様に、両側板(図示せず)に取付けられた支持軸42を中心として回転自在に保持される。また、押圧部材30は両側を圧縮バネ34で押圧され、定着ベルト11を介して加圧ローラ14とニップ部n1を形成する。押圧部材30をこのような形態にすることにより、押圧部材30のホルダ31は下流側先端を板形状、或いは支点部より薄肉形状にでき、押圧部材30の下流側先端を定着ローラ18に近接することができる。それにより第2ニップ部n2を極めて小さい幅にすることができるので、幅広ニップの定着装置においても、図10で示した第2ニップ部n2での浮きBにより生じる画像ズレ等の異常画像を解消することができる。
【0040】
本実施形態の押圧部材30は、アルミニウムの薄板形状のホルダ31の下面に、弾性層32として厚さ3mmの液状シリコ−ンゴムを設け、その上に低摩擦部材シート33としてグラファイトシートを用いた。また、別の押圧部材30の構成として、ホルダ31を加圧ローラ14との対向面をR形状としたSUSの板バネとし、弾性層32を設けないとすると、押圧部材30の下流側先端を定着ローラ18により近接することができるので、第2ニップ部n2をさらに小さくでき、第2ニップ部n2での浮きBにより生じる画像ズレ等の異常画像を確実に解消することができる。
【0041】
定着ローラ18は外径φ20〜φ30で、鉄製芯金の外周にニップ幅を得るために耐熱弾性体、例えば発泡シリコーンゴムや液状シリコーンゴムで構成された弾性層を備えている。弾性層の厚さは3〜6mm程度である。定着ローラ18の表面硬度はAskerC30〜50Hs程度である。加圧ローラ14が不図示の駆動手段により駆動されるが、定着ローラ18に回転駆動を与えても良い。なお、本実施形態の定着装置において、その他の構成、定着ベル11、加熱ローラ12、加圧ローラ14は、図2の実施形態の定着装置と同一構成であるので、その説明を省略する。なお、本実施形態においても、定着ベルト11側を用紙の第1面目としたが、加圧ローラ14側を用紙の第1面目としても適用できる。
【0042】
図5は、本発明に係る定着装置のさらに他の実施形態を示す説明図である。
図5において、定着装置50は押圧部材60と、テンションをかける加熱ローラ52と、押圧部材60の前後に支持ローラ53とに巻き掛けられ、これらに矢印方向に回転するエンドレスの加圧ベルト54が張設されている。押圧部材60は、加圧ベルト54を介して定着ローラ51に対し加圧する。定着ローラ51の内部には、ハロゲンヒータ56を備え、加圧ベルト54及び定着ローラ51を加熱する。さらに、加熱ローラ52の内部にハロゲンヒータ55を設けてもよい。そして、表面にトナー像を担持した用紙は、押圧部材60と定着ローラ51のニップ部nを通過することによりトナー像を定着される。本実施例では、定着ローラ51が不図示の駆動手段によって駆動される。
【0043】
図2および図4に示す実施形態と同様に、押圧部材60は支持軸62を中心として回転自在に保持され、また両側を圧縮バネ64で押圧され、加圧ベルト54を介して定着ローラ51とニップ部nを形成する。
【0044】
加圧ベルト54を駆動した際に、押圧部材60が逃げ方向に回転する位置に支持軸68である支点を配置する。本実施形態の押圧部材60の構成は、図2の実施形態と同様に、回転支点を有するアルミのホルダ61と、その上に弾性層62として厚さ3mmの液状シリコ−ンゴムを設け、低摩擦部材シート63としグラファイトシートを用いた。
【0045】
本実施形態では、ホルダ61に図示するようなニップ部n上側長手方向の壁面を設け、その壁面長手方向に潤滑部材としてグラファイト部材65を取り付けている。グラファイト部材65は加圧ベルト54の内面に接触し、加圧ベルト54の内面の潤滑性を向上させる。本装置では、ニップ部n入口前の加圧ベルト54にバックテンションが掛かるので、このようにニップ部n入口部に潤滑部材を取り付けると、加圧ベルト54の内面への潤滑部材塗布能力が高くなる。その結果、押圧部材60と加圧ベルト54との間の摩擦係数を確実に下げられ、加圧ベルト54の搬送性が向上し、さらに加圧ベルト54と押圧部材60の耐久性を向上できる。
【0046】
なお、定着ローラ51は、アルミニウムの芯金外周に、2mmのシリコーンゴム層を設け、その上に離型層として厚さ30μmのPFAチューブを被覆した。また、本実施形態に用いる定着装置のその他の構成は、図2に示す実施形態の定着装置の構成と同様である。さらに、本実施形態では、定着ローラ51側を用紙の第1面目としたが、加圧ベルト54側を用紙の第1面目としても構わない。
【0047】
上記した実施形態の定着装置は、帯電−露光−現像−転写−定着からなる電子写真プロセスを採用した画像形成装置に用いられるが、図6で示すように、トナーT を中間転写体としての中間転写ベルト81から記録シートではなく、中間転写ベルト81から定着ベルト11に転写する電子写真の変形例でも、本発明が適用できることは明らかである。
【0048】
二次転写部においては必要に応じて従来既知の所望の電位差(AC、パルスなどの重畳を含む)を設け、画像の移動方向を制御する。二次転写部材80に対し、中間転写ベルト81と定着ベルト11を介してローラ19を設けた。ここで、ローラ19に定着ベルト11に転写するためのバイアスを印加してもよい。それ以外の定着装置の構成は、図2に示す実施形態の定着装置10の構成と同様の押圧部材30、加圧ローラ14、加熱ローラ12等を備えている。なお、定着部においてもオフセットを防ぐ手段として電位差を設けても良い。
【0049】
電位差の発生手段は、バイアス印加、アース、除電など公知の方法があり、電流制御・電圧制御などが利用可能である。ツェナーダイオードなどを用いて、一定の電位差を保つ方法も有効である。
【0050】
本実施例の転写に関して二次転写は常に一定の相手部材、すなわち転写定着部材である定着ベルト11に行われるので、安定して高画質を得やすい。また、トナーTの一部は熱で軟化することも転写時の画像の散りを防ぐため、高画質となる。本実施例の定着及び熱に関して二次転写部の中間転写ベルト81への熱移動はトナーを介して表層のみへ行われるため、中間転写ベルト81の温度上昇は最小限となる。従って、中間転写ベルト81の温度上昇による問題点も生じにくい。また、トナー加熱時間は十分設定可能であり、記録シートは従来と同程度の時間加熱できる。
【0051】
さらに、特筆すべきは、中間転写ベルト81の加熱時間は最小のまま、トナー加熱時間と記録媒体加熱時間を各々設定可能である点である。従って、光沢などの画質に重要なトナー加熱時間と記録媒体への密着性に重要な記録媒体加熱時間を自由に設定でき、無駄に記録媒体を加熱しないことによる省エネルギー化などの環境性能がはじめて達成される。
【0052】
4色カラータンデムの実施例しか記載していないが、中間転写体を用いるものであれば、一つの像担持体によるカラー、モノクロ、2色でも同様に適用できるのは明らかである。
【0053】
なお、本発明の定着装置において、少なくとも結着樹脂、着色剤、及びワックスを含有したトナーを用いると、オイルレス定着装置においても、記録シートがベルト部材に巻付くことなくカラー画像を定着することができる。このような本発明の定着装置を用いることによって、オイルレス定着の画像形成装置を提供することができる。
【0054】
【発明の効果】
請求項1の構成によれば、押圧部材は、その長手方向両端に該押圧部材が保持されるための支点を有し、かつ、該支点を中心に回転自在であるので、押圧部材を用いた立上げ時間の短い定着装置において、押圧部材での加圧を安定化でき、異常画像を防止することができる。
【0055】
請求項2の構成によれば、押圧部材は、その長手方向両端に該押圧部材が保持されるための支点を有し、かつ、該支点を中心に回転自在であり、押圧部材のニップ部最下流部は定着部材のニップ部最上流部に近接しているので、押圧部材と定着部材を用いたニップ幅の広い定着装置において、押圧部材最下流部と定着部材最上流部間のニップ幅を狭くし、異常画像を防止することができる。
【0056】
請求項3の構成によれば、押圧部材の支点位置がベルト部材の走行時に、押圧部材が加圧部材に対し、逃げ方向に回転する位置であるので、ベルト部材走行時に押圧部材が加圧部材に食い込むことを防止することができる。
【0057】
請求項4の構成によれば、押圧部材が、押圧体と、該押圧体を加圧部材に圧接する方向へ付勢する付勢手段とを有するので、押圧部材が加圧部材に対して均一に加圧することができ、定着ムラを防止することができる。
【0058】
請求項5の構成によれば、押圧体が、剛体の支持部材と、その支持部材の押圧面側に設けられた弾性層を有するので、押圧部材が加圧部材に対して均一な加圧によって高画質の定着画像を得ることができる。
【0059】
請求項6の構成によれば、押圧部材の支点部と、ベルト部材に面する部位とが一体であるので、押圧部材のガタツキをなくし、異常画像の発生を防止することができる。
【0060】
請求項7の構成によれば、押圧部材のニップ部上流側長手方向側面に、ベルト部材走行時に、該ベルト部材に接触する潤滑部材を設けているので、ベルト内面の潤滑性を向上でき、ベルトの搬送性を高め、かつベルトと押圧部材の耐久性を高められる。
【0061】
請求項8の構成によれば、押圧部材とベルト部材との間に低摩擦部材が存在し、押圧部材とベルト部材との間の摩擦係数μ1 は、ベルト部材と加圧部材との間の摩擦係数μ2 より小さいので、押圧部材とベルト部材の摺動抵抗を低減し、ベルトの搬送性を高めるとともに、押圧部材の偏加圧を防止して低摩擦部材の偏摩耗を防止することができる。
【0062】
請求項9の構成によれば、低摩擦部材がグラファイトシートであるので、摺動抵抗が小さく、高熱伝導材であるグラファイトシートを、押圧部材とベルト部材間のすべり材として用いることで、押圧部材とベルト部材との摺動抵抗を低減するとともに、ニップ部温度ムラを低減することができる。
【0063】
請求項10の構成によれば、請求項1〜9の何れか1つに記載のベルト定着装置を有するので、用紙のベルト部材への巻付きを防止したオイルレス定着に用いた画像形成装置を提供することができる。
【0064】
請求項11の構成によれば、少なくとも結着樹脂、着色剤、及びワックスを含有したトナーを用いるので、ベルト部材への巻付きのないオイルレス定着の画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置の概略を示す構成図である。
【図2】本発明に係る定着装置の一実施形態を示す説明図である。
【図3】図2に示す定着装置の側面説明図である。
【図4】本発明に係る定着装置の他の実施形態を示す説明図である。
【図5】本発明に係る定着装置のさらに他の実施形態を示す説明図である。
【図6】本発明に係るさらに他の実施形態を示す説明図である。
【図7】従来の定着装置を示す説明図である。
【図8】図7の定着装置の問題点を示す説明図である。
【図9】図7の定着装置における他の問題点を示す説明図である。
【図10】従来の他の定着装置を示す説明図である。
【符号の説明】
10 定着装置
11 定着ベルト
14 加圧ローラ
30 押圧部材
31 ホルダ
32 弾性層
33 低摩擦部材シート
34 圧縮バネ
42 支持軸[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrophotographic fixing device and an image forming apparatus using the fixing device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a fixing method using a belt has been known as a fixing device having a quick start-up. In this type of fixing device, a belt is stretched over at least one or more pressure members, and a nip portion is formed by a pressure member disposed to face the pressure member via the belt. Then, the sheet carrying the toner image is configured to be fixed by passing through the nip portion.
[0003]
[Patent Document] Japanese Patent No. 3282494
[Patent Document] Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-160405
Japanese Patent No. 3282494 discloses a heat fixing roller having an elastic layer, and a nip in which a recording sheet which is in contact with an outer peripheral surface of the heat fixing roller and carries a toner image is sandwiched between the heat fixing roller and the heat fixing roller. There is disclosed a fixing device including an endless belt that forms a portion, and a pad-shaped pressure applying member that is in contact with the inner surface side of the belt and presses the belt along the surface of the heat fixing roll.
[0004]
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-160405 discloses an endless fixing belt stretched over a first roller and a second roller, and a third roller abutting on the outside of the fixing belt. There is disclosed a fixing device having a pressing member having elasticity on a surface for pressing a third roller at a winding start position on a roller.
[0005]
In the fixing device described in Japanese Patent No. 3282494, the belt is pressed by a pad-shaped pressing member along the surface of the heat fixing roll, and the attachment of the pressing member is not described. Therefore, the attachment of the pressing member, which is conventionally generally used, will be described with reference to FIG.
[0006]
In FIG. 7,
[0007]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-160405, as shown in FIG. 10, a first nip portion between a
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the former fixing device shown in FIG. 7, since the
[0009]
Further, in the latter fixing device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-160405, since there are a plurality of nip portions, the peripheral speed difference between the
[0010]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems and to provide a fixing device and an image forming apparatus which do not cause an abnormal image even in oilless fixing, particularly in a belt system having a short start-up time.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides an endless belt member wound around a support including at least one pressing member, and a member that forms a nip portion facing the pressing member via the belt member. A pressure member, and a heating means for heating the belt member or the pressure member. The recording sheet carrying the toner image is conveyed to the nip portion, and the toner image is transferred by passing through the nip portion. In the fixing device for fixing the recording sheet by heating and melting, the pressing member has a fulcrum for holding the pressing member at both ends in a longitudinal direction thereof, and is rotatable about the fulcrum. Features.
[0012]
According to another aspect of the present invention, there is provided an endless belt member wound around a support including at least one pressing member and a fixing member; and the pressing member and the fixing member via the belt member. And a heating means for heating the belt member or the pressing member, wherein the pressing member in the nip portion moves in a traveling direction of the belt member from the fixing member. In a fixing device which is located on the upstream side, conveys a recording sheet carrying a toner image in the nip portion, and heats and melts the toner image by passing through the nip portion to fix the toner image on the recording sheet, the pressing member is A fulcrum for holding the pressing member at both ends in the longitudinal direction of the pressing member, wherein the pressing member is rotatable about the fulcrum, and a nip portion most downstream portion of the pressing member. It is characterized in that proximate to the nip portion most upstream portion of the fixing member.
[0013]
The present invention is effective when the fulcrum position of the pressing member is a position where the pressing member rotates in the clearance direction with respect to the pressing member when the belt member runs.
[0014]
Furthermore, the present invention is effective when the pressing member has a pressing body and a biasing unit that urges the pressing body in a direction of pressing the pressing member against the pressing member.
Furthermore, the present invention is effective when the pressing body has a rigid supporting member and an elastic layer provided on the pressing surface side of the supporting member.
[0015]
Furthermore, the present invention is effective when the fulcrum of the pressing member and the part facing the belt member are integrated.
Furthermore, the present invention is effective when a lubricating member that comes into contact with the belt member during running of the belt member is provided on the longitudinal side surface of the pressing member on the upstream side of the nip portion.
[0016]
Still further, in the present invention, a low friction member exists between the pressing member and the belt member, and a friction coefficient μ1 between the pressing member and the belt member is smaller than that of the belt member and the pressing member. It is effective if the coefficient of friction is smaller than μ2.
[0017]
Furthermore, the present invention is effective when the low friction member is a graphite sheet.
According to another aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus including the belt fixing device according to any one of claims 1 to 18.
[0018]
In the image forming apparatus of the present invention, it is effective to use a toner containing at least a binder resin, a colorant, and a wax.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a color image forming apparatus provided with a fixing device according to the present invention.
In FIG. 1, the image carrier of the image forming apparatus main body is a drum-shaped photoconductor 1Y, 1C, 1M, 1BK made of a photoconductive organic or inorganic material. In the color image forming apparatus to which the present invention is applied, a plurality of photoconductors 1Y, 1C, 1M, and 1BK are arranged along one running side of a
[0020]
As a full-color image forming apparatus using an electrophotographic method, a color separation superposition transfer system is generally used. In this type of image forming apparatus, an image information light obtained by color-separating a document into three colors of blue, red and green is read by a document reading unit (29), and image processing is performed based on the intensity level of each color light. The four photoconductors 1A, 2A, 3A, and 4A based on the write image data to be developed in each color of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (BK) obtained by performing Optical writing is performed thereon, and the obtained electrostatic latent images are used as developing
[0021]
In the example shown in the figure, each color-separated image information is optically color-separated by a
[0022]
The photoconductors 1Y, 1C, 1M, and 1BK are negatively charged by the
[0023]
The
[0024]
As shown in FIG. 2, the fixing
[0025]
As shown in FIGS. 2 and 3, the pressing
[0026]
In the pressing
[0027]
Further, since the pressing
[0028]
In the fixing device shown in FIG. 2, the
[0029]
In addition, as the low
[0030]
Further, the pressing
[0031]
When the pressing
[0032]
The fixing belt 11 uses an endless belt-shaped base made of a heat-resistant resin or metal for the base. As the material of the heat-resistant resin, polyimide, polyamideide, polyetherketone (PEEK) or the like is used, and as the material of the metal belt, nickel, aluminum, iron, or the like is used. The thickness of the fixing belt 11 is desirably as thin as 100 μm or less. The surface of the fixing belt 11 needs to be releasable because it comes into pressure contact with paper and a toner image, and preferably has excellent heat resistance and durability. Therefore, the surface layer of the fixing belt 11 is configured to be covered with a heat-resistant release layer (such as a fluorine-based resin or a high-release silicone rubber). The fluororesin as the heat-resistant release layer is coated on the surface of the base by spraying or the like, and is heated and fused to form a surface release layer.
[0033]
As another configuration of the fixing belt 11, an elastic layer such as silicone rubber is provided on a base made of a heat-resistant resin such as polyimide, and a release layer such as a fluororesin or a PFA tube is provided on the elastic layer. , OHP transparency, and a better fixed image in uniform fixing can be obtained. As a specific example, 90 μm thick polyimide was used as the base of the fixing belt 11, a 200 μm thick silicone rubber was formed thereon, and a 30 μm thick PFA tube was further coated thereon.
[0034]
The
[0035]
The
[0036]
When a toner containing a binder resin, a colorant, and a wax is used as a toner, a color fixed image can be obtained even in an oilless fixing device. Further, the heat source may be provided outside the roller instead of inside the roller. In the embodiment of FIG. 2, the fixing belt 11 side is the first surface of the sheet, but the
[0037]
FIG. 4 is an explanatory diagram showing another embodiment of the fixing device according to the present invention.
In FIG. 4, the fixing
[0038]
The pressing
[0039]
The pressing
[0040]
In the pressing
[0041]
The fixing
[0042]
FIG. 5 is an explanatory view showing still another embodiment of the fixing device according to the present invention.
5, the fixing
[0043]
As in the embodiment shown in FIGS. 2 and 4, the pressing
[0044]
A fulcrum, which is the
[0045]
In the present embodiment, a wall surface in the longitudinal direction of the upper side of the nip portion n is provided in the
[0046]
The fixing
[0047]
The fixing device of the embodiment described above is used in an image forming apparatus employing an electrophotographic process including charging, exposure, development, transfer, and fixing. As shown in FIG. It is apparent that the present invention can be applied to a modified example of electrophotography in which the image is transferred not from the transfer belt 81 to the recording sheet but from the intermediate transfer belt 81 to the fixing belt 11.
[0048]
In the secondary transfer portion, a conventionally known desired potential difference (including superimposition of AC, pulse, etc.) is provided as necessary to control the moving direction of the image. The roller 19 is provided on the
[0049]
As a means for generating a potential difference, there are known methods such as bias application, grounding, and static elimination, and current control and voltage control can be used. It is also effective to use a Zener diode or the like to maintain a constant potential difference.
[0050]
Regarding the transfer of the present embodiment, since the secondary transfer is always performed on a fixed partner member, that is, the fixing belt 11, which is a transfer fixing member, it is easy to stably obtain high image quality. Further, since a part of the toner T is softened by heat and the scattering of the image at the time of transfer is prevented, the image quality becomes high. Since the heat transfer to the intermediate transfer belt 81 in the secondary transfer portion is performed only to the surface layer via the toner with respect to the fixing and heat in the present embodiment, the temperature rise of the intermediate transfer belt 81 is minimized. Therefore, a problem due to a rise in the temperature of the intermediate transfer belt 81 hardly occurs. Further, the toner heating time can be set sufficiently, and the recording sheet can be heated for the same amount of time as in the related art.
[0051]
Furthermore, it should be noted that the heating time of the toner and the heating time of the recording medium can each be set while keeping the heating time of the intermediate transfer belt 81 at a minimum. Therefore, the toner heating time, which is important for image quality such as gloss, and the recording medium heating time, which is important for adhesion to the recording medium, can be set freely, and environmental performance such as energy saving by not heating the recording medium wastefully is achieved for the first time. Is done.
[0052]
Although only a four-color tandem embodiment is described, it is obvious that the same can be applied to color, monochrome, and two colors using one image carrier as long as an intermediate transfer member is used.
[0053]
In the fixing device of the present invention, when a toner containing at least a binder resin, a colorant, and a wax is used, the color image can be fixed without the recording sheet being wound around the belt member even in the oilless fixing device. Can be. By using such a fixing device of the present invention, an image forming apparatus of oilless fixing can be provided.
[0054]
【The invention's effect】
According to the configuration of the first aspect, the pressing member has a fulcrum for holding the pressing member at both ends in the longitudinal direction, and is rotatable around the fulcrum. In a fixing device having a short start-up time, the pressure applied by the pressing member can be stabilized, and an abnormal image can be prevented.
[0055]
According to the configuration of the second aspect, the pressing member has fulcrums at both ends in the longitudinal direction for holding the pressing member, and is rotatable around the fulcrum. Since the downstream portion is close to the most upstream portion of the nip portion of the fixing member, in a fixing device having a wide nip width using the pressing member and the fixing member, the nip width between the most downstream portion of the pressing member and the most upstream portion of the fixing member is reduced. It is possible to make the image narrower and prevent an abnormal image.
[0056]
According to the configuration of claim 3, since the fulcrum position of the pressing member is the position where the pressing member rotates in the clearance direction with respect to the pressing member when the belt member runs, the pressing member is pressed when the belt member runs. It is possible to prevent digging into the.
[0057]
According to the configuration of
[0058]
According to the configuration of claim 5, since the pressing member has the rigid supporting member and the elastic layer provided on the pressing surface side of the supporting member, the pressing member can apply uniform pressure to the pressing member. A high-quality fixed image can be obtained.
[0059]
According to the configuration of claim 6, since the fulcrum portion of the pressing member and the portion facing the belt member are integrated, it is possible to eliminate rattling of the pressing member and prevent occurrence of an abnormal image.
[0060]
According to the configuration of claim 7, the lubricating member that comes into contact with the belt member when the belt member travels is provided on the longitudinal side surface on the upstream side of the nip portion of the pressing member. , And the durability of the belt and the pressing member can be increased.
[0061]
According to the configuration of claim 8, the low friction member exists between the pressing member and the belt member, and the friction coefficient μ1 between the pressing member and the belt member is determined by the friction coefficient between the belt member and the pressing member. Since the coefficient is smaller than the coefficient μ2, the sliding resistance between the pressing member and the belt member can be reduced, the transportability of the belt can be enhanced, and the partial pressing of the pressing member can be prevented to prevent the uneven wear of the low friction member.
[0062]
According to the configuration of claim 9, since the low friction member is a graphite sheet, the sliding resistance is small, and the graphite sheet, which is a high heat conductive material, is used as a sliding member between the pressing member and the belt member, thereby reducing the pressing member. The sliding resistance between the belt member and the belt member can be reduced, and the nip temperature unevenness can be reduced.
[0063]
According to the tenth aspect, since the belt fixing device according to any one of the first to ninth aspects is provided, an image forming apparatus used for oil-less fixing in which paper is prevented from being wound around a belt member is provided. Can be provided.
[0064]
According to the configuration of the eleventh aspect, since the toner containing at least the binder resin, the colorant, and the wax is used, it is possible to provide an oilless fixing image forming apparatus without winding around the belt member.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing an image forming apparatus provided with a fixing device according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing one embodiment of a fixing device according to the present invention.
FIG. 3 is an explanatory side view of the fixing device shown in FIG. 2;
FIG. 4 is an explanatory view showing another embodiment of the fixing device according to the present invention.
FIG. 5 is an explanatory view showing still another embodiment of the fixing device according to the present invention.
FIG. 6 is an explanatory view showing still another embodiment according to the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a conventional fixing device.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a problem of the fixing device of FIG. 7;
FIG. 9 is an explanatory diagram showing another problem in the fixing device of FIG. 7;
FIG. 10 is an explanatory diagram showing another conventional fixing device.
[Explanation of symbols]
10 Fixing device
11 Fixing belt
14 Pressure roller
30 pressing member
31 Holder
32 elastic layer
33 Low friction member sheet
34 compression spring
42 Support shaft
Claims (11)
前記押圧部材は、その長手方向両端に該押圧部材が保持されるための支点を有し、かつ、該支点を中心に回転自在であることを特徴とする定着装置。An endless belt member wound around a support including at least one pressing member, and a pressing member that faces the pressing member via the belt member to form a nip portion; A fixing device having heating means for heating a pressing member, conveying a recording sheet carrying a toner image in the nip portion, and heating and melting the toner image by passing through the nip portion to fix the toner image on the recording sheet. At
The fixing device is characterized in that the pressing member has fulcrums at both ends in the longitudinal direction for holding the pressing member, and is rotatable about the fulcrum.
前記押圧部材は、その長手方向両端に該押圧部材が保持されるための支点を有し、かつ、該支点を中心に回転自在であり、前記押圧部材のニップ部最下流部は前記定着部材のニップ部最上流部に近接していることを特徴とする定着装置。An endless belt member wound around a support including at least one pressing member and a fixing member, and a pressing member forming a nip portion facing the pressing member and the fixing member via the belt member. A heating unit that heats the belt member or the pressing member, wherein the pressing member in the nip portion is located upstream of the fixing member in the traveling direction of the belt member, and forms a toner image on the nip portion. A fixing device that conveys the held recording sheet and heats and melts the toner image by passing through the nip portion and fixes the toner image on the recording sheet,
The pressing member has a fulcrum for holding the pressing member at both ends in the longitudinal direction thereof, and is rotatable about the fulcrum. A fixing device, which is located close to the most upstream portion of the nip portion.
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