JP2005017619A

JP2005017619A - Fixing device

Info

Publication number: JP2005017619A
Application number: JP2003181399A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Kawabata; 泰川幡; Yuichi Fukuda; 雄一福田; Masanori Kobayashi; 政憲小林; Yutaka Kiuchi; 豊木内
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2005-01-20

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fixing device capable of preventing the occurrence of peeling blister between a fixing belt and a recording paper after the belt and the paper pass through a fixing/pressurizing part, and also, preventing the occurrence of defective fixation such as uneven glossiness and paper wrinkles due to the peeling blister. <P>SOLUTION: The fixing device is provided with a sheet-like member (50) fixedly arranged so as to come into contact with the inner peripheral surface of the fixing belt (10) in a position on the upstream side of the fixing/pressurizing part (N) between pressure rollers (30 and 31) in the rotating direction of the fixing belt (10), and a pressure belt (60) rotating while being stretched to be laid between a plurality of rolls (65 to 67) rotating in press contact with the outer peripheral surface of the fixing belt coming in contact with the sheet-like member in positions before and behind the rotating direction of the fixing belt, and the recording paper (P) carrying a toner image (T) to be fixed is guided in between the pressure belt and the outer peripheral surface of the fixing belt. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、定着対象のトナー像を担持する記録用紙を、加熱されて回転する無端状の定着ベルトに圧接させて密着させたままの状態で搬送した後に剥離するタイプの定着装置に係り、特に、定着時に記録用紙から水蒸気が発生して定着ベルトとの間に介在することに起因した定着不良や紙しわの発生を防止することが可能な定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子写真方式、静電記録方式等を利用してトナー（現像工程に使用される着色粉体）からなる画像を最終的に記録用紙に形成するプリンタ、複写機、複合機等の画像形成装置において、そのトナー像を記録用紙に定着させるために使用される定着装置として、以下に示すように、加熱されて一定の方向に回転する無端状の定着ベルトの外周面に定着対象のトナー像を担持する記録用紙を圧接させて定着を行うタイプのものが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
すなわち、このタイプの定着装置は、まず、その定着ベルトを加熱ロールを含む複数のロールに張架して一定の方向に回転させる一方で、その加熱ロールにより加熱された定着ベルトに加圧ロールや加圧ベルトを押し当てるように配置して定着（加熱）加圧部を形成したものである。しかも、このタイプの定着装置は、定着対象のトナー像を担持する記録用紙を、その定着加圧部に導き入れて通過させるとともにその通過後も定着ベルトの外周面に密着させた状態で所定の距離だけ搬送してトナー像を冷却させてから剥離するように構成されている。
【０００４】
そして、このタイプの定着装置によれば、記録用紙上のトナー像が定着ベルトの平滑面にそって固化することになるため、そのトナー像の表面も平滑なものとなって光沢感に優れた定着画像が得られるという利点がある。また、トナーが冷却固化されることにより、そのトナーの凝集力がトナーと定着ベルト間の接着力よりも大きくなった状態で定着ベルトから剥離されることになるため、トナーが定着ベルトに残留付着してしまういわゆるホットオフセットの現象も発生しにくくなるという利点もある。
【０００５】
ところが、このような定着装置においては、記録用紙に含まれる水分が定着時の加熱により気化膨張して用紙の外部に抜けて定着ベルトとの間に水蒸気として溜まり、その水蒸気の蒸気圧の作用を受けて記録用紙が定着ベルトから剥離することがあり（以下、この現象を「剥離ブリスター」と呼ぶ）、この現象によりトナー像が冷却固化する前に定着ベルトから剥離してしまうと、次のような定着不良の１種でもある光沢の低下や光沢むらが発生する。また、特に上記定着加圧部を通過した後に記録用紙を定着ベルト側に押し付けるように保持する部材が存在する場合には、次にような紙しわが発生する。
【０００６】
つまり、剥離ブリスターにより定着ベルトから剥離したトナー像部分は、そのベルトの平滑面にならって固化せずトナー像表面が本来もつ凹凸感が残ることとなり、この結果、かかる剥離が起こらないトナー像部分に比べると、その光沢感が低下したものとなったり、あるいは、その剥離したトナー像部分がトナー像全体の一部である場合に光沢感が異なる部分が混在するという光沢むらになる。また、剥離ブリスターにより定着ベルトから剥離して浮いた記録用紙部分は、その浮いた状態の用紙部分が寄せ集められて前記したような保持部材を通過する際に座屈して折れ曲がってしわとなる。
【０００７】
なお、上記タイプの定着装置とは異なるタイプ（定着対象のトナー像を担持する記録用紙を定着加圧部の通過直後に剥離させるタイプ）の定着装置ではあるものの、次のような構成からなる定着装置が提示されている。
【０００８】
その１つは、加熱ローラと従動ローラとの間に張架された無端状の定着ベルトと、その従動ローラに対向して設けた加圧ローラとを備えた定着装置であって、その従動ローラに支持された定着ベルトと加圧ローラの間に形成される定着ニップ部の入口の上流側に定着ベルトに圧接する補助ロールを設けたものである（特許文献２）。
【０００９】
もう１つは、第１定着ローラと発熱ローラとの間に張架されたベルト部材と、その第１定着ローラとの間でニップ部を形成する第２定着ローラとを備えた定着装置であり、そのベルト部材の内側より当接してそのベルト部材を加熱する面状の発熱体を設け、そのベルト部材に転写材を静電的に密着させて予備加熱を行うとともに、そのニップ部にて記録用紙上のトナー像を定着するようにしたものである（特許文献３）。
【００１０】
これら従来の定着装置は、そのいずれも定着ニップ部等を通過した直後に記録用紙を剥離させるものであって、記録用紙を定着ベルトの外周面に圧接させる定着加圧部を通過させた後もそのベルト外周面に密着させた状態で搬送するものではないため、前述したような剥離ブリスターが発生することがなく、この結果、その剥離ブリスターに起因した光沢ムラ等の定着不良や紙しわが発生することもない。
【００１１】
また、上記従来の定着装置は、その定着ニップ部の上流側で補助ローラまたは面状加熱体を配置したベルト部分においてトナーと記録用紙を予備加熱するものであるが、その予備加熱の目的が、定着温度を低くすることを可能にしてホットオフセットの発生を防止するようにしたり、あるいは、ベルト部材のウォーミングアップ時間の短縮化や連続プリント時のベルト温度の安定化または均一化を図ることにあり、前記剥離ブリスターの発生に着目してその発生を防止することを目的にはしていない。さらに、記録用紙を定着ベルトに強固に圧接させるものではないため、その用紙と高温の定着ベルトとの密着性を十分に得ることができない。
【００１２】
【特許文献１】特開平５−７２９２６号公報（請求項１、図１など）
【特許文献２】特開平９−２８１８２２号公報（請求項１、図１など）
【特許文献３】特開２００１−１６６６１７号公報（請求項１、図３など）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述したような問題点を解消するためになされたものであり、その主な目的とするところは、定着加圧部を通過した後の定着ベルトと記録用紙との間における剥離ブリスターの発生を防止することができ、かかる剥離ブリスターに起因した光沢ムラ等の定着不良や紙しわの発生も防止することができる定着装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の定着装置は、複数のロールに張架されて一定の方向に回転する無端状の定着ベルトと、この定着ベルトを加熱する加熱手段と、この加熱手段で加熱された定着ベルトをその外周面および内周面の両側から加圧した状態で挟んでそのベルト外周面との間に定着対象のトナー像を担持する記録用紙を導き入れて加圧するための定着加圧部を形成するように対向配置される加圧回転体と、この加圧回転体による定着加圧部を通過した後も前記記録用紙を定着ベルトの外周面に密着させた状態で所定の距離だけ搬送してから剥離する剥離手段とを備えた定着装置において、
前記定着ベルトにおける前記加圧回転体の定着加圧部よりも回転方向上流側となる位置でそのベルト内周面に接触するように固定配置される板状部材と、この板状部材に接触している定着ベルトの外周面にその回転方向に対して前後する位置で圧接して回転する複数のロールに張架されて回転する押圧ベルトとを設け、この押圧ベルトと定着ベルトの外周面との間に前記定着対象のトナー像を担持する記録用紙を導き入れることを特徴とするものである。
【００１５】
ここで、上記板状部材は、記録用紙を加熱された定着ベルトに確実に圧接させて加熱させるためのものである。このため、この板状部材は、その部材に接触して回転する定着ベルトの走行性の支障とならず、しかもそのベルト外周面の平滑性を保持できるようなものであればよい。また、この板状部材は、そのベルト回転方向に沿う長さを、定着ベルトによる記録用紙の予備加熱を十分に行うに足る寸法になる等の観点から適宜設定することができる。この板状部材は、１枚構成のものに限らず、複数枚に分割された板状の分割部材を一体化した構成のものであってもよい。
【００１６】
また、上記押圧ベルトは、少なくとも、そのベルトを板状部材に支持されている定着ベルトに圧接させるための２以上の押圧ロールにて張架される。また、押圧ベルトは、定着加圧部側に至る手前側において定着ベルトに接触しない領域が所定量存在するように配置すること必要である。さらに、この押圧ベルトとしては、通常、記録用紙の送り幅以上のベルト幅からなる平ベルトが使用されるが、必要に応じて例えば、その幅方向に短いベルト幅に分割された分割ベルトを所定の間隔をあけて並列に配置するものや、通気孔を形成したものを使用することも可能である。上記押圧ロールとしては、そのロール表面側に弾性層を形成してなるものを使用することが好ましい。
【００１７】
この板状部材と押圧ベルトとの間に至る定着ベルトは、上記加熱手段等によりトナー像が溶融軟化する程度の温度以上に加熱することが好ましい。その定着ベルトの加熱は、具体的には、少なくとも１００℃以上の温度となるように行うことが好ましく、その記録用紙の含水率を効率よく減少させることができる等の観点からすると１３０℃以上の温度となるように行うことが更に好ましい。
【００１８】
また、上記加圧回転体は、対向して配置されるロール形態どうしのものが好ましいが、特にその形態のものに限定されない。この加圧回転体における定着加圧部は、定着対象のトナー像を担持する記録用紙に対して、少なくとも定着に必要な加圧を行うことができるものであればよい。さらに、上記剥離手段は、例えば、定着ベルトを記録用紙の搬送方向とは急激に離れる方向に曲げて移動走行させるようにロールで支持し、その用紙が自身のこしの強さにより自力でその曲がって移動走行する定着ベルト部分から剥離するように構成したものであってもよい。また、上記所定の距離は、主にトナー像が冷却されて固化されるに足る搬送距離であり、その冷却性能や搬送速度などによって適宜設定される。
【００１９】
このような定着装置によれば、定着対象のトナー像を担持する記録用紙は、定着加圧部に導き入れられる前に、加熱されて板状部材に内周面から支持された状態にある定着ベルトの外周面に対して押圧ベルトにより圧接されることにより加熱加圧される。次いで、記録用紙は、その押圧ベルトによる圧接部を通過した後に定着ベルトによって定着加圧部に導き入れられる。
【００２０】
これにより、記録用紙に含まれる水分は、加圧下において確実に加熱されて気化し、水蒸気となって発生しはじめるが、押圧ベルトによって定着ベルトに圧接されている間は、それらの水蒸気のほとんどは記録用紙の内部に閉じ込められた状態にあり、そのごく一部が両ベルトの両脇等の隙間からわずかに放出される程度である。したがって、この間における記録用紙はむらなく予備加熱される。そして、その押圧ベルトによる圧接部を通過して定着加圧部に突入する間において、上記水蒸気はその用紙の定着ベルトとは反対側の面から主に発散される。この結果、記録用紙の含水率が定着加圧部に突入する前に減少し、その定着加圧部を通過した後における水蒸気の発生が抑えられるようになる。
【００２１】
また、この際、トナー像は押圧ベルトによる加圧下での予備加熱により十分な接着強度をもって仮定着状態になる。このため、定着加圧部での温度は、予備加熱をしない場合に比べて低く設定することができる。
【００２２】
そして、上記定着装置においては、板状部材を加熱する加熱手段を設けるとよい。この加熱手段は、その加熱方式等について特に限定されるものではないが、所定の温度に加熱できるように加熱動作を制御する構成を採用することが好ましい。また、この板状部材の加熱温度は、記録用紙を過剰に加熱することによってその用紙から水蒸気を急激に発生させることを避けるような温度に設定することが望ましく、例えば１３０℃以下の温度に設定するとよい。
【００２３】
この場合には、板状部材自身が加熱された状態にあるため、定着動作時において加熱された定着ベルトの熱量が板状部材との接触により予定外に奪われたり、あるいは、その熱量が記録用紙側に多く奪われたりして記録用紙への予備加熱を所望の温度で行うことができなくなることを回避することができるようになる。また、定着開始時や定着ベルトの熱量が奪われて所定の加熱温度を下回った時に、その対応策として定着ベルトを空回転させて所定の温度に加熱させる動作を行う必要がなくなる。
【００２４】
また、上記各定着装置においては、押圧ベルトを加熱する加熱手段を設けるとよい。この加熱手段は、その加熱方式等について特に限定されるものではないが、そのベルト表面の温度を検知手段で検知し、その検知結果に基づいて加熱動作を制御する構成を採用することが好ましい。この場合は、例えば、押圧ベルトの支持ロールを加熱ロールとして構成することで対応可能である。
【００２５】
この場合には、定着開始時における定着ベルトや押圧ベルトが十分にまたは均一に加熱されないことや、室温に近い温度の記録用紙が接触して定着ベルトや押圧ベルトの温度が低下することにより、記録用紙を所望の温度で加熱できなくなることを回避することができる。
【００２６】
さらに、上記各定着装置において、押圧ベルトは、そのベルト外周面側に弾性層を形成してなるものを使用することが好ましい。弾性層としては、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム等のゴム層や、層が適用可能であり、好ましくは離型性を有するものを適用する。また、弾性層のうえには、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等をコーティングすることも可能である。
【００２７】
このような押圧ベルトを使用した場合には、記録用紙の定着ベルト外周面に対する良好な密着性を確保することができる。また、離型性を有する弾性層を形成した場合には、記録用紙の表裏両面に画像を形成するときにおいて、その用紙の第２面目のトナー像を定着する際、その第１面目の定着済のトナー像が押圧ロールに接してもトナーオフセットが発生しにくくなる。
【００２８】
以上の各定着装置において、記録用紙は、定着装置内を搬送してトナー像の定着が可能なものであればよく、通常の普通紙に限らず、塗工紙、ＯＨＰシート、ハガキ、封筒等のような部材を含むものである。また、加圧回転体の定着加圧部と剥離手段との間には、必要に応じて、その定着加圧部を通過した後の定着ベルトひいては記録用紙とトナー像とを迅速かつ確実に冷却するための冷却手段を設置するとよい。
【００２９】
さらに、加圧回転体の少なくとも一方にそのものを冷却する冷却手段を設けてもよい。この場合には、その冷却手段で冷却された加圧回転体を介して定着ベルトや記録用紙等が間接的に冷却されるため、定着加圧部を通過する際に記録用紙が高温で加熱されることがなく、その記録用紙からの水蒸気の発生を抑制することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
《実施の形態１》
図１は、本発明の実施の形態１に係る定着装置を示す概略構成図である。この定着装置１は、プリンタ、複写機等の画像形成装置における定着手段として使用されるものである。図中の実線矢印は主な回転部品の回転方向を示す。
【００３１】
定着装置１は、回転する無端状の定着ベルト１０と、この定着ベルトを張架するとともに加熱する加熱ロール２０、２１と、この加熱ロール２０、２１により加熱された定着ベルト１０を挟むような状態で対向して圧接配置される一対の加圧ロール３０、３１と、この一対の加圧ロールのうち定着ベルト１０の外周面側に配置される第２加圧ロール３１にも支持されつつ定着ベルト１０と所定の距離だけ当接して同じ方向に移動するように回転する加圧ベルト３５と、加圧ロール３０、３１を通過した後の定着ベルト１０の内周面側に接触するように配置されて定着ベルト等を冷却する冷却装置４０等を具備するものである。図中の符号Ｐは記録用紙、Ｔはその記録用紙に担持されるトナー像である。また、矢付一点鎖線は記録用紙Ｐの搬送経路を示す。
【００３２】
定着ベルト１０は、カーボングラックを含有させたポリイミド等からなる厚さ５０μｍ程度のベルト基材上に、厚さ６０μｍ程度のシリコーン共重合体（硬度：例えば２４°）等からなる弾性層をこの順に形成した構造のものである。また、このベルト１０は、その周長が約１３００ｍｍ、その幅が約３６０ｍｍである。さらに、定着ベルト１０は、第１加熱ロール２０、第２加熱ロール２１、第１加圧ロール３０、および複数のベルト支持ロール１５〜１６に張架されており、駆動ロールとして兼用されている支持ロール１６によって矢印Ａ方向に回転するようになっている。
【００３３】
ベルト支持ロール１５は、定着ベルト１０を急激に曲がった状態で移動走行させるように支持し、これにより定着ベルト１０に密着して搬送される記録用紙Ｐをそれ自身のこしの強さにより自力で剥離させる役割を果たす剥離用ロールとして機能する。
【００３４】
第１加熱ロール２０は、外径が８０〜１００ｍｍからなる円筒状の金属製ロールの内部にハロゲンランプ等の加熱源２２を配置した構造からなるものであり、定着ベルト１０をその外周面側から加熱する。一方、第２加熱ロール３１には、外径が５０〜６０ｍｍからなる円筒状の金属（アルミニウム等）製ロールの内部にハロゲンランプ等の加熱源２３を配置した構造からなるものであり、定着ベルト１０をその内周面側から加熱する。加熱源２２、２３は、その加熱ロール２０、２１の各表面温度を検知するために設置される温度検知センサ２４の検知結果に基づいて、その加熱動作（電源の供給）がそれぞれ制御されるようになっている。第１加熱ロール２０のように定着ベルト１０の外周面から加熱する加熱手段を使用する場合には、定着ベルト１０として比較的厚いものを使用しても、その厚めの定着ベルトの外周面を所望の温度まで容易に加熱することができる。
【００３５】
第１加熱ロール２０は、そのロール表面に接して清掃を行うための巻取りウエブ方式のクリーニング装置２５が配置されている。特にこのクリーニング装置２５は、そのクリーニング用ウエブ２６としてシリコーンオイル等の離型剤を含浸させたものを使用し、かかるウエブ２６を送り出しロールから所定量ずつ送り出して巻取りロールに巻き取らせる過程で押圧ロール２７によって加熱ロール２１の表面に押し当てている。これにより、定着ベルト１０上のトナー等が加熱ロール２０に転移付着したものなどを除去して清掃するとともに、その加熱ロール２１の表面に微量の離型剤を塗布して定着ベルト１０の外周面に転移供給するようになっている。
【００３６】
加圧ロール３０、３１はいずれも、外径が８０ｍｍ、肉厚が６ｍｍからなる円筒形の金属（アルミニウム等）製ロール基体に、シリコーンゴム（硬度：例えば１７°程度）等からなる厚さ６ｍｍ程度の耐熱弾性層を形成した構造のものである。また、加圧ロール３０、３１は、その一方（３０）が固定した状態で回転可能に支持され、その他方（３１）が図示しない加圧機構により所定の加圧力（例えばニップ圧力が約１５００Ｎ程度の荷重）でもって固定支持された側のロールに対して（定着ベルト１０を介して）圧接されるとともに、その定着ニップ部Ｎの幅（ロール回転方向の寸法）が２０ｍｍ程度となるように設置されている。さらに、第２加圧ロール３１は、ウォーミングアップ時には加圧ベルト３５とともに定着ベルト１０から離間した位置に変位するように支持されている。
【００３７】
さらに、加圧ロール３０、３１では、その内部空間にハロゲンランプ等の加熱源３２、３３を配し、このロールを定着動作時の温度まで上昇させるいわゆるウォームアップ時と定着動作時には加熱を行うようにしている。加熱源３２、３３は、各加圧ロール３０、３１の表面温度を検知するために設置された温度検知センサ３４の検知結果に基づいて、その各加熱動作（電源の供給）がそれぞれ制御されるようになっている。
【００３８】
加圧ベルト３５は、ポリイミド等からなる厚さ５０μｍ程度のベルト基材上に、シリコーンゴム等からなる厚さ６０μｍ程度の弾性層をこの順に積層形成した構造のものである。また、加圧ベルト３５は、第２加圧ロール３１、駆動ロール３６、ベルト支持ロール３７に張架されており、駆動ロール３６によって矢印Ｂ方向に回転するようになっている。この加圧ベルト３５は、第２加圧ロール３１とベルト支持ロール３７の所定の区間で定着ベルト１０の外周面と接して同じ方向に回転移動する。
【００３９】
冷却装置４０は、放熱部材と空冷機構とで構成されている。すなわち、この冷却装置４０は、第１加圧ロール３０とベルト支持ロール１５との間の所定間隔内で定着ベルト１０の内周面に接する放熱基板４１ａと、その放熱基板４１ａの片面に立設される複数枚の放熱フィン４１ｂとからなる放熱部材であるヒートシンクを備えている。また、その放熱フィン４１ａに図示しない空調ダクトを介して送風ファンから送風（または排気）を行って空冷する空冷機構とを備えている。
【００４０】
そして、この定着装置１においては、図１や図２に示すように、定着ベルト１０および加圧ベルト３５を挟んだ状態で第１加圧ロール３０と第２加圧ロール３１との間に形成される定着ニップ部Ｎよりもベルト回転方向Ａの上流側となる位置で、その定着ベルト１０の内周面に接触する加熱板５０を位置的に固定した状態で配置しているとともに、その加熱板５０に接触している定着ベルト１０の外周面に圧接する押圧ベルト６０を回転可能に配置している。
【００４１】
加熱板５０は、定着ベルト１０に接触する側の面がそのベルト回転方向ＡにそってＲ９００程度の曲率からなる湾曲鏡面に形成された厚さ３ｍｍ程度のアルミニウム基板５１と、その定着ベルト１０が接触しない側の面に配置したラバーヒータ５１とで構成されている。また、加熱板５０は、その定着ベルト１０の回転方向Ａに沿う長さＬが２００〜４００ｍｍ程度のものであり、第２加熱ロール２１を通過した近傍位置から定着ニップ部Ｎの手前側の近傍位置までの定着ベルト領域に配置されている。この加熱板５０は、ラバーヒータ５１により所定の温度（例えば９０〜１３０℃程度）に加熱される。
【００４２】
押圧ベルト６０は、ポリイミド等からなる厚さ１３０μｍ程度の無端状ベルト基材上に、シリコーンゴム等からなる厚さ２０μｍ程度の弾性層をこの順に積層形成した構造のものである。このベルトの幅は、定着ベルト１０とほぼ同じ幅である。また、押圧ベルト６０は、２つの押圧ロール６５、６６とテンション用ロール６７に張架されており、加熱板５０に支持された定着ベルト１０との圧接により矢印Ｃ方向に従動回転するようになっている。この押圧ベルト６０は、第１押圧ロール６５と第２押圧ロール６６との間で定着ベルト１０の外周面と接して同じ方向に回転移動する。
【００４３】
上記２つの押圧ロール６５、６６は、そのいずれも外径が１２ｍｍの金属製ロール芯材にシリコーンゴム等からなる厚さが４ｍｍ程度の弾性層を形成したものであり、バネ等を利用した公知の加圧機構により所定の荷重（その弾性層が少し変形する程度）で加熱板５０に定着ベルト１０を介して圧接されている。テンション用ロール６７は、スレンレス等からなる金属製ロールである。また、この押圧ロール６５、６６とテンション用ロール６７は、いずれも加熱板５０に支持されている定着ベルト１０に対して接離可能となるように公知の変位機構により支持されており、例えばウォームアップ時において前記した第２加圧ロール３１とともに定着ベルト１０から離間した位置に変位するようになっている。
【００４４】
また、第２押圧ロール６５は、その定着ベルト１０との間に形成される下流側押圧ニップ部Ｑと定着ニップ部Ｎとの間に押圧ベルト６０が定着ベルト１０と接触しない非接触領域Ｄが存在するように配置される。この非接触領域Ｄのベルト回転方向Ａの長さは、定着ベルト１０の回転速度なども考慮しながら所定の通過時間が確保できるように適宜設定する。この長さが短すぎると、定着ニップ部Ｎに突入した記録用紙Ｐに紙しわが発生しやすくなり問題がある。
【００４５】
このような加熱板５０および押圧ベルト６０を設けた定着装置１では、その最上流側の位置に配置される第１押圧ロール６５と加熱板５０に接触支持される定着ベルト１０の間に形成される上流側押圧ニップ部Ｍの間に、定着対象のトナー像Ｔを担持する記録用紙Ｐを導き入れるようになっている。
【００４６】
また、このように記録用紙Ｐが導き入れられる際には、その定着ベルト１０が第１加熱ロール２０と第２加熱ロール２１とにより１００℃以上の温度、好ましくは１３０〜２００℃の温度に加熱されるように設定されている。特にこの定着装置１では、前述したように定着時には定着ニップ部Ｎにおいて加圧ロール３０、３１による定着のための加熱を行わない構成になっているため、定着ベルト１０は少なくとも定着に必要な温度（定着温度）以上の温度まで加熱するようになっている。
【００４７】
このような定着装置１では、画像形成装置の作像部側においてトナー像Ｔが転写された記録用紙Ｐに対して以下のごとき定着が行われる。
【００４８】
すなわち、まずトナー画像Ｔが転写された記録用紙Ｐが、搬送導入ガイド１２等を通してそのトナー像担持面を定着ベルト１０の外周面に当接させる姿勢で、押圧ニップ部Ｍにおける押圧ベルト６０と加熱板５０にて接触支持される定着ベルト１０の外周面との間に導き入れられる。このとき定着ベルト１０は、第１加熱ロール２０および第２加熱ロール２１により１００℃以上の温度に加熱された状態で押圧ニップ部Ｍに到達する。また、このとき定着ベルト１０は加熱板５０によっても加熱保持される。
【００４９】
押圧ニップ部Ｍに導入された記録用紙Ｐは、図３に示すように、１３０℃以上の高温に加熱されて加熱板５０に支持された状態にある定着ベルト１０に、第１押圧ロール６５で押圧される押圧ベルト６０により圧接された状態下で加熱される。このときの記録用紙Ｐは、特に押圧ベルト６０および押圧ロール６５の双方が弾性層を形成したベルトまたはロールであるため、加熱板５０（金属基板５１）に支持されている定着ベルト１０の外周面に対して密着性良好に圧接される。また、定着が連続して行われ、温度の低い記録用紙Ｐが連続して触れることにより定着ベルト１０やその押圧ベルト６０の温度が低下しても、加熱板５０による加熱が行われるため、その温度低下を防止することができ、もって記録用紙Ｐを高温で安定して加熱することができる。
【００５０】
そして、上流側押圧ニップ部Ｍを通過した後の記録用紙Ｐは、定着ベルト１０と押圧ベルト６０に挟まれた状態でしばらく搬送された後に、その下流側の位置に配置される第２押圧ロール６６により押圧されて押圧ベルト６０と定着ベルト１０との間に形成される下流側押圧ニップ部Ｑを通過するように搬送される。また、この際、記録用紙Ｐは、そのトナー像Ｔが上記加熱により溶融し始めた状態になることにもよって定着ベルト１０に付着した状態で加熱板５０に支持される領域を搬送される。
【００５１】
これにより、記録用紙Ｐは、押圧ベルト６０による加圧下で高温加熱されるため、その用紙中の水分が高温にさらされて確実に気化する。しかしながら、押圧ベルト６０の圧力により気化した水蒸気は用紙内部に閉じ込められるため、記録用紙Ｐが定着ベルト１０との密着性を維持しながら搬送されてトナー像はむらなく予熱されることとなり、記録用紙上に十分な接着強度をもって仮定着されることとなる。そして、下流側の押圧ニップ部Ｑを通過（抜き出た）直後であって定着ニップ部Ｎに達する前の非接触領域Ｄにおいて、水蒸気（点線矢印Ｓ）は用紙の定着ベルト１０とは反対側の面から主に発散する。この結果、記録用紙Ｐは、その含水率が定着ニップ部Ｎに突入する前に大幅に減少する。ちなみに、非接触領域Ｄを通過する際の記録用紙Ｐは、わずかに定着ベルト１０から剥がれた状態になるが、その後、定着ニップ部Ｎにスムーズに導入される。
【００５２】
また、記録用紙Ｐ上のトナー像Ｔは、押圧ベルト６０により押圧された状態で加熱されるため溶融して記録用紙Ｐに仮定着されるようになり、定着ニップ部Ｎでの通常の定着時における温度条件による加熱が不要となる。この結果、定着ニップ部Ｎにおいて定着温度による加熱を行う必要がなく、そのニップ部Ｎでの加熱温度を低下させることができる。
【００５３】
続いて、定着ニップ部Ｎに突入した記録用紙Ｐは、加圧ロール３０、３１により定着に必要な荷重で強く加圧されるとともに加熱される。この際、例えば、第１加圧ロール３０は１３０℃に、第２加圧ロール３１は７０℃にそれぞれ加熱されている。
【００５４】
定着ニップ部Ｎを通過した記録用紙Ｐは、定着ベルト１０と加圧ベルト３５とに挟持されて定着ベルト１０に密着した状態で搬送されるとともに、冷却装置４０の放熱作用により熱が奪われる第１金属板４１を通過する際にトナー像Ｔと一緒に所定の温度（例えば９０℃以下の温度）になるまで冷却される。
【００５５】
この冷却によりトナー像Ｔが固化されるとともに冷却装置４０の放熱部材４１における基板４１ａを通過した記録用紙Ｐは、ベルト支持ロール１５で構成される用紙剥離手段において紙自身の腰の強さにより自力で定着ベルト１０から、トナー画像とともに剥離される（図１の矢付き一点鎖線の先端部で示される状態となる）。この剥離された記録用紙Ｐは定着装置外に排出される。これによりトナー像Ｔが記録用紙Ｐに定着される。
【００５６】
このようにして定着された画像は、特に定着ベルト１０の平滑な表面にならい平滑化された光沢感に富む画像として得られる。
【００５７】
また、特にこの定着装置１では、前述したように対着対象のトナー像Ｔを担持する記録用紙Ｐが加熱板５０で支持された定着ベルト１０と押圧ベルト６０との間を通過した後に定着ニップ部Ｎに導き入れられることにより、その記録用紙Ｐの含水率が定着ニップ部Ｎに突入する前に大幅に減少し、しかも、その記録用紙Ｐが定着ニップ部Ｎで改めて定着温度に加熱されることがない。このため、その定着ニップ部Ｎを通過した後の冷却工程での水蒸気の発生が抑えられるようになる。また、定着ベルト１０も定着ニップ部Ｎで必要以上に加熱されることがなくなり、定着ニップ部Ｎを通過した後に冷却装置４０によって効率よく冷却されるようになる。
【００５８】
この結果、定着ニップ部Ｎを通過した後に水蒸気が発生して記録用紙Ｐが定着ベルト１０から剥離する剥離ブリスターの発生が抑制される。これにより、従来技術のごとき、剥離ブリスターに起因した光沢ムラ等の定着不良や紙しわの発生も防止され、良好な定着を行うことが可能となる。
【００５９】
＜評価試験＞
次に、このような定着装置１の性能を評価するために行った試験について説明する。
【００６０】
上記定着装置１について以下のような条件に設定した。まず、加熱板５０は、その搬送方向長さＬを２４０ｍｍとするとともに、１３０℃の温度となるように加熱した。また、押圧ベルト６０を押圧する押圧ロール（６５、６６）として５つのものを使用した。その押圧ロールはいずれも、外径が２０ｍｍ、ローラ長が３４０ｍｍの金属製ロール芯材にシリコーンゴム等からなる厚さが５ｍｍ程度の弾性層を形成したものを使用し、その各押圧ロールを上記加熱板５０のベルト回転方向に沿う前後に対してロール間隔Ｅが５５ｍｍの等間隔となるように配置した。これらの押圧ロール５５の加熱板５０に対する荷重はいずれも１５０Ｎに設定した。また、最下流側の位置に配置する押圧ロールと定着ニップ部Ｎとの前記非接触領域Ｄ（図２）の長さは、５０ｍｍ程度とした。第２加圧ロール３１の第１加圧ロール３０に対する荷重は、２０００Ｎに設定した。
【００６１】
そして、このような条件に設定した定着装置を、その第１加熱ロール２０および第２加熱ロール２１により加熱して定着ベルト１０の押圧ニップ部Ｍの手前における表面温度が図４に示すような各温度となるように加熱したうえで、公知のカラープリンタにて一定のテスト用トナー像を形成した記録用紙Ｐをそれぞれお導入して定着動作を実行し、定着度、カラー発色性、剥離ブリスターおよび紙しわについてそれぞれ調べた。押圧ニップ部Ｍの手前における定着ベルト１０の温度については、放射温度計（ジャバンセンサー製：ＴＭＺ５１−５００）を用いて測定した。
【００６２】
また、この定着時において定着ベルト１０は３５０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで回転させた。また、冷却装置４０は、記録用紙Ｐの剥離部に相当するベルト支持ロール１５に到達するときの定着ベルト１０の表面温度と、ベルト支持ロール３７に到達するときの加圧ベルト３５の表面温度とがいずれも９０℃以下の温度になるまで冷却するように設定した。
【００６３】
上記定着度は以下のようにして調べた。まず、図５に示すような諧調パターンからなる試験用トナー像Ｔを記録用紙Ｐ（王子製紙製：ＯＫトップコートＮ；１２７．９ｇｓｍと、富士ゼロックスオフィスサプライ製：Ｊ紙）に形成したものを定着し、その定着後の用紙に面積率が１００％のパッチ画像内を通過するような折り目（図５中の点線Ｚ。画像が内側になるように折り曲げたもの）をつける。折り目をつける際の荷重は１０Ｎとした。続いて、その折り目のついたパッチ画像部分を脱脂綿で軽く拭き、そのときのトナーの剥がれ具合を調べて以下の基準で評価した。
○：実用上問題とならない程度の剥がれ具合であった。
×：実用上画質不良となる程度の剥がれ具合であった。
【００６４】
上記試験用トナー像Ｔは、図５中の左側から順にＫ（ブラック）、プロセスブラックＰＢ（Ｙ，Ｍ，Ｃで形成される黒色）、Ｂ（Ｍ，Ｃで形成される青色）、Ｇ（Ｙ，Ｃで形成される緑色）、Ｒ（Ｙ，Ｍで形成される赤色）、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）の各色からなる四角形のパッチ像であり、これら各色のパッチ像について、その面積率を段階的に異ならせたものを縦方向に複数個段階別に並べたパターン像である。
【００６５】
上記カラー発色性は以下のようにして調べた。まず、上記密着度に関する試験の場合と同様に、図５に示すような諧調パターンからなる試験用トナー像Ｔを記録用紙Ｐ（王子製紙製：ＯＫトップコートＮ；１２７．９ｇｓｍ）に形成したものを定着した。続いて、その定着後の用紙上部にある各色の面積率１００％のパッチ像を測定器（日本平版機材製：Ｘ−Ｒｉｔｅ）にて測色した後、その測色結果についてＬ＊ａ＊ｂ＊表色系におけるマンセル色相およびマンセル彩度を求めて発色しているか否かを調べ、以下の基準で評価した。
○：発色している。
×：発色していない。
【００６６】
上記剥離ブリスターは以下のように調べた。まず、上記カラー発色性に関する試験の場合と同様に、図５に示すような諧調パターンからなる試験用トナー像Ｔを記録用紙Ｐに形成したものを定着した。この各定着後の記録用紙を観察し、剥離ブリスターが発生した場合において発生する定着トナー像中のスポット状あるいは帯状からなる低光沢度部の存在の有無を調べ、以下の基準で評価した。
○：発生しない。
×：発生した。
【００６７】
上記紙しわは以下のようにして調べた。まず、図６ａに示すように、記録用紙Ｐ（富士ゼロックスオフィスサプライ製：Ｊ紙）の中央部に長辺方向に伸びる帯状のベタトナー像Ｔ１を形成したものを定着した。次いで、この定着が終了した後に３分間が経過してから記録用紙Ｐの反対面の一端部に、図６ｂに示すような短辺方向に沿うベタトナー像Ｔ２を形成したものを定着した。そして、この両面への定着が終了した後の記録用紙Ｐにしわが発生しているか否かを目視で観察し、以下の基準で評価した。
○：発生しない。
×：発生した。
【００６８】
以上の各評価項目の結果を図４に併せて示す。また、比較のため、上記試験用の定着装置（実施例）において加熱板５０および押圧ベルト６０を設けない定着装置（比較例）を用意し、前記したような評価試験を同じ条件下で行った。比較例の定着装置は、加熱板５０などを設けない分、第２加熱ロール２１と定着ニップ部Ｎとの間が縮まって接近した構造になっている。また、比較例では、定着ニップ部Ｎ直前における定着ベルト１０の温度を１００〜１５０℃としたときの試験を行っていない（図４の空欄部分）。これは、予備加熱を行わない関係から、定着ベルトの加熱温度が１６０℃を下回る温度（定着温度よりも低い温度）では定着自体を行うことができないという理由によるものである。また、図４中の「−」を付した欄は、得られたトナー像が未定着状態であったため評価ができないという結果を示すものである。
【００６９】
図４に示す結果から明らかなように、実施例では、定着ベルトの表面温度が１００〜１９０℃の温度範囲であれば剥離ブリスターの発生がなく、また、定着ベルトの表面温度が１００〜２１０℃の全温度範囲において紙しわが発生することがないことが確認できた。ただし、その表面温度が１２０℃以下になると、カラー画像の定着を行う場合には、その発色性が悪くなる。このことから、例えば、定着ベルトの表面温度を１３０〜１９０℃の温度範囲に設定すれば、すべての評価項目を満たすような良好な定着を行うことができることがわかる。
【００７０】
ちなみに、実施の形態１に係る定着装置１では、記録用紙Ｐの表裏両面にトナー像Ｔを形成する場合（両面プリントなどを行う場合）に、その第２面目のトナー像の定着についても、その第１面目の定着と同様に行われる。その際、第１面目の定着済のトナー像は、押圧ベルト６０に接触しながら通過するが、かかる押圧ベルト６０には前記したように離型性を有する弾性層が形成されているため、そのトナー像のトナーが押圧ベルト側にオフセットすることがなく、その画像が乱されるおそれはない。
【００７１】
また、実施の形態１に係る定着装置１では、必要に応じて、押圧ロール６５、６６またはテンションロール６７の内部に電熱ヒータ等の加熱源を設置してそのロールを加熱して押圧ベルト６０を加熱するように構成することができる。この場合には、特にウォーミングアップ時の加熱時間の短縮や連続した定着を行う場合における定着ベルト等の温度低下の防止が可能となり、有利である。また、押圧ベルト６０を押圧する押圧ロールは、３本以上配置してもよい。
【００７２】
《他の実施の形態》
実施の形態１に係る定着装置１では、図７に示すように、第１加熱ロール２０の設置を省略して、第２加熱ロール２１のみを設置するように構成することができる。この場合には、定着ニップ部Ｎの位置を基準にしてみると、定着ベルト１０の巻き回したときの上下方向の寸法（高さ）を小さく（低く）することができ、定着装置の小型化（薄型化）を実現するうえで有利となる。なお、この構成では、第２加熱ロール２１が駆動ロールとして機能するように構成される。
【００７３】
また、このように構成したときの定着ベルト１０の加熱は、主にその第２加熱ロール２１のみによるものとなるため、かかる加熱能力を高めるため、第２加熱ロール２１のロール外径を増大化させたり、あるいはその加熱源２２の発熱能力を増大化させればよい。その他にも、図７に示すように、テンションロール６７に電熱ヒータ等の加熱源６８を設置するように構成してもよい。この場合には、そのロール表面の温度を検知する温度センサ６９を設置し、その検知結果に基づいて加熱源６８の加熱動作を制御することにより、かかる加熱機能を備えたテンションロール６７により押圧ベルト６０が適宜加熱し、これによって定着ベルト１０を所定の加熱温度に保つようにそのベルト外周面から適切に加熱するように構成するとよい。
【００７４】
また、実施の形態１に係る定着装置１では、図８に示すように、加熱ロール２０、２１を取り除き、その代わりに、加熱板５０として、最上流の押圧ロール５５Ａにて形成される押圧ニップ部Ｍよりもベルト回転方向Ａの上流側に更に延長した形態（図中の５０Ａが延長した部分を示す）の大型加熱板５３を設置するように構成することができる。なお、この場合においては、加熱ロールの設置を省略した関係により、定着ベルト１０を支持するベルト支持ロール１７を新たに設置している。
【００７５】
このような大型加熱板５３を適用した場合には、定着ベルト１０を主に加熱する加熱手段が大型加熱板５３のみに集約させることができるため、装置の簡素化ができる。また、この場合であっても、必要に応じて、押圧ロール６５、６６やテンションロール６７に電熱ヒータ等の加熱源を設置することは有効である。
【００７６】
また、実施の形態１に係る定着装置１では、必要に応じて、冷却装置４０の設置を省略することが可能である。この場合には、定着ニップ部Ｎを通過した後の記録用紙Ｐを定着ベルト１０に密着した状態で自然冷却されるように剥離部までの距離等を確保することが必要である。その他、その冷却装置４０として、前記放熱部材と空冷機構からなるものを使用する代わりに、ヒートパイプを利用した熱循環器を適用することも可能である。
【００７７】
さらに、実施の形態１に係る定着装置１では、必要に応じて、加圧ベルト３５を設けることを省略してもよい。この場合は、その加圧ベルト３５を張架して回転させるための各ロール３６〜３９も不要となる。また、定着ベルト１０を加熱する手段としては、加熱ロール２０、２１に代えて、加熱板等の他の加熱手段を適用してもよい。さらに、
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の定着装置によれば、定着加圧部を通過した後の定着ベルトと記録用紙との間における剥離ブリスターの発生を防止することができる。従って、この定着装置を使用した場合には、その剥離ブリスターに起因した光沢ムラ等の定着不良や紙しわの発生のない、光沢感に優れた定着画像を安定して得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る定着装置を示す概略構成図。
【図２】図１の定着装置における加熱板および押圧ベルトとその周辺部の構成を示す要部拡大図。
【図３】加熱板および押圧ベルトのある定着ベルト部分を通過させて行う定着動作時の状態を示す要部説明図。
【図４】評価試験の結果を示す図表。
【図５】評価試験で用いたテスト用トナー像（諧調パターン）を示す説明図。
【図６】評価試験（紙しわ）で用いたテスト用トナー像を示す説明図であり、（ａ）は記録用紙の片面に形成するテスト用トナー像を示し、（ｂ）はその用紙の他面に形成するテスト用トナー像を示す。
【図７】第２面目の定着時に対応した他の構成例を示す要部拡大図。
【図８】図１の定着装置の一部を変形した構成例を示す要部拡大図。
【符号の説明】
１…定着装置、１０…定着ベルト、１５〜１７…ベルト支持ロール、２０，２１…加熱ロール（加熱手段）、３０、３１…加圧ロール（加圧回転体）、３５…加圧ベルト（支持ベルト）、５０，５３…加熱板（板状部材）、５２…ラバーヒタ（加熱手段）、６０…押圧ベルト、６５〜６７…ロール（押圧ベルトを張架する複数のロール）、６８…加熱源（加熱手段）、Ｔ…定着対象のトナー像、Ｐ…記録用紙、Ｎ…定着ニップ部（定着加圧部）。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing device of a type in which a recording sheet carrying a toner image to be fixed is peeled after being transported while being kept in close contact with a heated endless fixing belt. The present invention relates to a fixing device capable of preventing the occurrence of fixing defects and paper wrinkles due to the generation of water vapor from a recording sheet during fixing and interposition with a fixing belt.
[0002]
[Prior art]
In recent years, image formation by printers, copiers, multifunction devices, etc. that finally form an image made of toner (colored powder used in the development process) on recording paper using electrophotographic methods, electrostatic recording methods, etc. As a fixing device used for fixing the toner image on a recording sheet in the apparatus, as shown below, a toner image to be fixed on the outer peripheral surface of an endless fixing belt that is heated and rotates in a certain direction There has been proposed a type in which fixing is performed by press-contacting a recording paper carrying the toner (for example, see Patent Document 1).
[0003]
That is, in this type of fixing device, first, the fixing belt is stretched around a plurality of rolls including a heating roll and rotated in a certain direction, while the fixing belt heated by the heating roll is pressed with a pressure roll or A fixing (heating) pressurizing portion is formed by placing the pressurizing belt against the pressure belt. In addition, this type of fixing device allows a recording sheet carrying a toner image to be fixed to be introduced into the fixing pressure unit and passed therethrough, and after the passage, the recording sheet is in close contact with the outer peripheral surface of the fixing belt. The toner image is peeled off after being transported by a distance and cooled.
[0004]
According to this type of fixing device, since the toner image on the recording paper is solidified along the smooth surface of the fixing belt, the surface of the toner image is smooth and excellent in gloss. There is an advantage that a fixed image can be obtained. In addition, since the toner is cooled and solidified, the toner is peeled off from the fixing belt in a state where the cohesive force of the toner is larger than the adhesive force between the toner and the fixing belt. There is also an advantage that the phenomenon of so-called hot offset that occurs is less likely to occur.
[0005]
However, in such a fixing device, moisture contained in the recording paper is vaporized and expanded by heating at the time of fixing and escapes to the outside of the paper and accumulates as water vapor between the fixing belt and the action of the vapor pressure of the water vapor. In this case, the recording paper may be peeled off from the fixing belt (hereinafter, this phenomenon is referred to as “peeling blister”). If this phenomenon causes the toner image to peel off from the fixing belt before cooling and solidifying, the following occurs. Gloss reduction and gloss unevenness, which are one type of poor fixing, occur. In particular, when there is a member for holding the recording paper so as to press the recording paper against the fixing belt after passing through the fixing pressure unit, the following paper wrinkle occurs.
[0006]
In other words, the toner image portion peeled off from the fixing belt by the peeling blister does not solidify following the smooth surface of the belt, and the toner image surface inherently has an uneven feeling. As a result, the toner image portion where such peeling does not occur. Compared to the above, the glossiness is lowered, or when the peeled toner image portion is a part of the entire toner image, the gloss unevenness is such that portions having different glossiness are mixed. Further, the recording paper portion that has been released from the fixing belt by the peeling blister and floated is buckled and bent when the floating paper portions are gathered and pass through the holding member as described above.
[0007]
Although the fixing device is of a type different from the above type of fixing device (a type in which a recording sheet carrying a toner image to be fixed is peeled immediately after passing through the fixing pressure unit), the fixing device has the following configuration. A device is presented.
[0008]
One of them is a fixing device including an endless fixing belt stretched between a heating roller and a driven roller, and a pressure roller provided to face the driven roller. An auxiliary roll that is in pressure contact with the fixing belt is provided on the upstream side of the inlet of the fixing nip portion formed between the fixing belt supported by the pressure roller and the pressure roller (Patent Document 2).
[0009]
The other is a fixing device that includes a belt member stretched between a first fixing roller and a heat generating roller, and a second fixing roller that forms a nip portion with the first fixing roller. In addition, a sheet-like heating element that abuts from the inside of the belt member and heats the belt member is provided, the transfer material is electrostatically adhered to the belt member for preliminary heating, and recording is performed at the nip portion. A toner image on a sheet is fixed (Patent Document 3).
[0010]
All of these conventional fixing devices peel off the recording paper immediately after passing through the fixing nip and the like, and after passing through the fixing pressure unit that presses the recording paper against the outer peripheral surface of the fixing belt. Since it is not transported in close contact with the outer peripheral surface of the belt, peeling blisters as described above do not occur, and as a result, fixing defects such as uneven gloss and paper wrinkles due to the peeling blisters occur. There is no need to do.
[0011]
Further, the conventional fixing device preheats toner and recording paper in a belt portion where an auxiliary roller or a sheet heating body is arranged on the upstream side of the fixing nip portion. The purpose of the preheating is as follows. It is possible to prevent the occurrence of hot offset by making it possible to lower the fixing temperature, or to shorten the warm-up time of the belt member and to stabilize or equalize the belt temperature during continuous printing, It does not aim to prevent the occurrence of the peeling blisters by paying attention to the occurrence. Further, since the recording paper is not firmly pressed against the fixing belt, sufficient adhesion between the paper and the high-temperature fixing belt cannot be obtained.
[0012]
[Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 5-72926 (Claim 1, FIG. 1, etc.)
[Patent Document 2] JP-A-9-281822 (Claim 1, FIG. 1, etc.)
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-166617 (Claim 1, FIG. 3, etc.)
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and its main object is to provide a peeling blister between the fixing belt and the recording paper after passing through the fixing pressure unit. It is an object of the present invention to provide a fixing device capable of preventing the occurrence of flaws and preventing the occurrence of fixing defects such as uneven gloss and paper wrinkles due to such peeling blisters.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The fixing device of the present invention includes an endless fixing belt that is stretched around a plurality of rolls and rotates in a predetermined direction, a heating unit that heats the fixing belt, and a fixing belt heated by the heating unit. A fixing pressurizing unit for introducing and pressurizing a recording sheet carrying a toner image to be fixed is sandwiched between the belt and the outer peripheral surface of the belt while being pressed from both sides of the surface and the inner peripheral surface. Even after passing through a pressure rotating body disposed opposite to the fixing pressure applying unit by the pressure rotating body, the recording paper is transported a predetermined distance in a state of being in close contact with the outer peripheral surface of the fixing belt, and then peeled off. In a fixing device provided with a peeling means,
A plate-like member fixedly arranged so as to come into contact with the inner peripheral surface of the belt at a position upstream of the fixing pressurizing portion of the pressure rotator in the fixing belt, and in contact with the plate-like member. A pressing belt that is stretched around a plurality of rolls that are rotated in pressure contact with the outer circumferential surface of the fixing belt at a position that is back and forth with respect to the rotation direction. A recording sheet carrying the toner image to be fixed is introduced between them.
[0015]
Here, the plate-like member is used to reliably heat the recording paper against the heated fixing belt. For this reason, the plate-like member may be any member that does not hinder the running performance of the fixing belt that rotates in contact with the member and that can maintain the smoothness of the outer peripheral surface of the belt. Further, the length of the plate-like member along the belt rotation direction can be appropriately set from the viewpoint that the length is sufficient to sufficiently preheat the recording paper by the fixing belt. This plate-shaped member is not limited to a single-sheet structure, and may be a structure in which plate-shaped divided members divided into a plurality of sheets are integrated.
[0016]
The pressing belt is stretched by at least two pressing rolls for pressing the belt against a fixing belt supported by a plate-like member. Further, the pressing belt needs to be arranged so that a predetermined amount of a region not in contact with the fixing belt exists on the near side to the fixing pressure unit side. Further, as this pressing belt, a flat belt having a belt width equal to or larger than the feeding width of the recording paper is usually used. For example, a divided belt divided into a short belt width in the width direction is used as necessary. It is also possible to use those that are arranged in parallel with an interval between them, or those that are formed with ventilation holes. As the press roll, it is preferable to use a roll formed by forming an elastic layer on the roll surface side.
[0017]
The fixing belt extending between the plate-like member and the pressing belt is preferably heated to a temperature at which the toner image is melted and softened by the heating means or the like. Specifically, the heating of the fixing belt is preferably performed so that the temperature is at least 100 ° C. or higher. From the viewpoint of efficiently reducing the moisture content of the recording paper, the heating of the fixing belt is 130 ° C. or higher. More preferably, the temperature is adjusted.
[0018]
Moreover, although the said pressurization rotary body has the preferable thing of the roll form arrange | positioned facing, it is not limited to the thing of the form in particular. The fixing pressure unit in the pressure rotator may be any unit that can at least apply pressure necessary for fixing to the recording paper carrying the toner image to be fixed. Further, the peeling means supports, for example, the fixing belt by a roll so that the fixing belt is bent and moved away from the recording paper conveyance direction, and the paper is bent by its own strength by its own strength. The fixing belt may be configured to peel from the moving and moving fixing belt portion. The predetermined distance is a conveyance distance sufficient to mainly cool and solidify the toner image, and is appropriately set depending on the cooling performance, the conveyance speed, and the like.
[0019]
According to such a fixing device, the recording paper carrying the toner image to be fixed is heated and supported on the plate member from the inner peripheral surface before being introduced into the fixing pressure unit. The belt is heated and pressed by being pressed against the outer peripheral surface of the belt by a pressing belt. Next, the recording sheet passes through the pressure contact portion by the pressing belt and is then guided to the fixing pressure portion by the fixing belt.
[0020]
As a result, the moisture contained in the recording paper is reliably heated and vaporized under pressure and begins to be generated as water vapor, but most of the water vapor is in contact with the fixing belt by the pressure belt. It is in a state of being confined inside the recording paper, and only a small part thereof is slightly released from the gaps on both sides of both belts. Accordingly, the recording paper during this period is preheated uniformly. Then, while passing through the pressure contact portion by the pressing belt and entering the fixing pressure portion, the water vapor is mainly emitted from the surface of the paper opposite to the fixing belt. As a result, the moisture content of the recording paper decreases before entering the fixing pressure unit, and generation of water vapor after passing through the fixing pressure unit can be suppressed.
[0021]
At this time, the toner image is assumed to be in an assumed wearing state with sufficient adhesive strength by preheating under pressure by a pressing belt. For this reason, the temperature in the fixing pressure unit can be set lower than in the case where preheating is not performed.
[0022]
In the fixing device, a heating unit for heating the plate-like member may be provided. The heating means is not particularly limited with respect to the heating method and the like, but it is preferable to adopt a configuration in which the heating operation is controlled so that it can be heated to a predetermined temperature. Further, the heating temperature of the plate-like member is desirably set to a temperature that avoids abrupt generation of water vapor from the recording paper by excessively heating the recording paper, for example, a temperature of 130 ° C. or lower. Good.
[0023]
In this case, since the plate member itself is in a heated state, the heat amount of the fixing belt heated during the fixing operation is deprived unexpectedly by contact with the plate member, or the heat amount is recorded. It can be avoided that the recording sheet is preliminarily heated at a desired temperature due to being taken away by the sheet side. Further, when fixing is started or when the heat amount of the fixing belt is deprived and falls below a predetermined heating temperature, it is not necessary to perform an operation of idling the fixing belt and heating it to a predetermined temperature as a countermeasure.
[0024]
Each of the fixing devices may be provided with a heating unit that heats the pressing belt. The heating means is not particularly limited with respect to the heating method and the like, but it is preferable to employ a configuration in which the temperature of the belt surface is detected by the detection means and the heating operation is controlled based on the detection result. In this case, for example, the support roll of the pressing belt can be handled as a heating roll.
[0025]
In this case, the fixing belt and the pressure belt at the start of fixing are not heated sufficiently or uniformly, or the temperature of the fixing belt and the pressure belt decreases due to contact with recording paper at a temperature close to room temperature. It is possible to avoid that the sheet cannot be heated at a desired temperature.
[0026]
Further, in each of the fixing devices, it is preferable to use a pressing belt having an elastic layer formed on the outer peripheral surface side of the belt. As the elastic layer, for example, a rubber layer such as silicone rubber or fluororubber, or a layer is applicable, and a layer having releasability is preferably used. Further, it is possible to coat a silicone resin, a fluororesin or the like on the elastic layer.
[0027]
When such a pressure belt is used, it is possible to ensure good adhesion of the recording paper to the outer peripheral surface of the fixing belt. In addition, when an elastic layer having releasability is formed, when the toner image on the second surface of the recording paper is fixed when the images are formed on both the front and back surfaces of the recording paper, the first surface is already fixed. Even if the toner image is in contact with the pressing roll, toner offset is less likely to occur.
[0028]
In each of the fixing devices described above, the recording paper is not limited to ordinary plain paper as long as the toner image can be fixed by being conveyed through the fixing device, and is not limited to coated paper, OHP sheet, postcard, envelope, or the like. Such a member is included. Further, if necessary, the fixing belt after passing through the fixing pressure unit and the recording paper and the toner image are quickly and reliably cooled between the fixing pressure unit and the peeling unit of the pressure rotating body. It is advisable to install a cooling means.
[0029]
Furthermore, at least one of the pressure rotators may be provided with a cooling means for cooling itself. In this case, since the fixing belt, the recording paper, and the like are indirectly cooled via the pressure rotating body cooled by the cooling means, the recording paper is heated at a high temperature when passing through the fixing pressure unit. The generation of water vapor from the recording paper can be suppressed.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a fixing device according to Embodiment 1 of the present invention. The fixing device 1 is used as a fixing unit in an image forming apparatus such as a printer or a copying machine. Solid arrows in the figure indicate the rotation directions of the main rotating parts.
[0031]
The fixing device 1 includes a rotating endless fixing belt 10, heating rolls 20 and 21 that stretch and heat the fixing belt, and the fixing belt 10 heated by the heating rolls 20 and 21. The pair of pressure rolls 30 and 31 that are disposed in pressure contact with each other, and the fixing belt while being supported by the second pressure roll 31 disposed on the outer peripheral surface side of the fixing belt 10 among the pair of pressure rolls. 10 and a pressure belt 35 that rotates so as to move in the same direction while contacting with a predetermined distance, and an inner peripheral surface side of the fixing belt 10 after passing through the pressure rolls 30 and 31. And a cooling device 40 for cooling the fixing belt and the like. In the figure, symbol P denotes a recording sheet, and T denotes a toner image carried on the recording sheet. Also, the dashed dotted line indicates the conveyance path of the recording paper P.
[0032]
The fixing belt 10 has an elastic layer made of a silicone copolymer (hardness: 24 °, for example) of about 60 μm in this order on a belt base of about 50 μm made of polyimide containing carbon black. It is of the formed structure. The belt 10 has a circumference of about 1300 mm and a width of about 360 mm. Further, the fixing belt 10 is stretched around the first heating roll 20, the second heating roll 21, the first pressure roll 30, and the plurality of belt support rolls 15 to 16, and is also used as a drive roll. The roll 16 rotates in the direction of arrow A.
[0033]
The belt support roll 15 supports the fixing belt 10 so that the fixing belt 10 moves while being bent sharply, and thereby the recording paper P conveyed in close contact with the fixing belt 10 is peeled by its own strength by its own strength. It functions as a peeling roll that plays the role of
[0034]
The first heating roll 20 has a structure in which a heating source 22 such as a halogen lamp is disposed inside a cylindrical metal roll having an outer diameter of 80 to 100 mm, and the fixing belt 10 is arranged from the outer peripheral surface side. Heat. On the other hand, the second heating roll 31 has a structure in which a heating source 23 such as a halogen lamp is disposed inside a cylindrical metal (aluminum or the like) roll having an outer diameter of 50 to 60 mm. 10 is heated from the inner peripheral surface side. The heating sources 22 and 23 are controlled so that the heating operation (power supply) is controlled based on the detection result of the temperature detection sensor 24 installed to detect the surface temperature of the heating rolls 20 and 21, respectively. It has become. When a heating unit that heats from the outer peripheral surface of the fixing belt 10 such as the first heating roll 20 is used, the outer peripheral surface of the thicker fixing belt is desired even if a relatively thick fixing belt 10 is used. It can be easily heated to a temperature of
[0035]
The first heating roll 20 is provided with a winding web type cleaning device 25 for cleaning in contact with the roll surface. In particular, the cleaning device 25 uses a cleaning web 26 impregnated with a release agent such as silicone oil, and the web 26 is fed in a predetermined amount from the feed roll and wound around the take-up roll. The pressing roll 27 is pressed against the surface of the heating roll 21. As a result, the toner or the like on the fixing belt 10 transferred and adhered to the heating roll 20 is removed and cleaned, and a small amount of a release agent is applied to the surface of the heating roll 21 so that the outer peripheral surface of the fixing belt 10 is removed. To supply the transition.
[0036]
Each of the pressure rolls 30 and 31 is a cylindrical metal (aluminum or the like) roll base having an outer diameter of 80 mm and a thickness of 6 mm, and a thickness of 6 mm made of silicone rubber (hardness: about 17 °, for example). It has a structure in which a heat-resistant elastic layer of a degree is formed. The pressure rolls 30 and 31 are rotatably supported in a state where one (30) is fixed, and the other (31) has a predetermined pressure (for example, a nip pressure of about 1500 N) by a pressure mechanism (not shown). The width of the fixing nip portion N (dimension in the roll rotation direction) is set to about 20 mm while being pressed against the roll on the side fixedly supported by the load (fixed load) (via the fixing belt 10). Has been. Further, the second pressure roll 31 is supported so as to be displaced to a position separated from the fixing belt 10 together with the pressure belt 35 during warm-up.
[0037]
Furthermore, the pressure rolls 30 and 31 are provided with heating sources 32 and 33 such as halogen lamps in their internal spaces, and the rolls are heated during so-called warm-up and fixing operations to raise the temperature to the temperature during the fixing operation. I have to. The heating sources 32 and 33 are controlled for their respective heating operations (power supply) based on the detection result of the temperature detection sensor 34 installed to detect the surface temperature of each of the pressure rolls 30 and 31. It is like that.
[0038]
The pressure belt 35 has a structure in which an elastic layer made of silicone rubber or the like and having a thickness of about 60 μm is laminated in this order on a belt base material made of polyimide or the like and having a thickness of about 50 μm. The pressure belt 35 is stretched around the second pressure roll 31, the drive roll 36, and the belt support roll 37, and is rotated by the drive roll 36 in the arrow B direction. The pressure belt 35 rotates and moves in the same direction in contact with the outer peripheral surface of the fixing belt 10 in a predetermined section of the second pressure roll 31 and the belt support roll 37.
[0039]
The cooling device 40 includes a heat radiating member and an air cooling mechanism. That is, the cooling device 40 includes a heat radiating substrate 41a that is in contact with the inner peripheral surface of the fixing belt 10 within a predetermined interval between the first pressure roll 30 and the belt support roll 15, and is erected on one surface of the heat radiating substrate 41a. The heat sink which is a heat radiating member consisting of a plurality of heat radiating fins 41b is provided. In addition, the radiating fin 41a is provided with an air cooling mechanism that performs air cooling by blowing (or exhausting) air from a blower fan via an air conditioning duct (not shown).
[0040]
In the fixing device 1, as shown in FIGS. 1 and 2, the fixing device 1 is formed between the first pressure roll 30 and the second pressure roll 31 with the fixing belt 10 and the pressure belt 35 sandwiched therebetween. The heating plate 50 in contact with the inner peripheral surface of the fixing belt 10 is disposed in a position fixed at a position upstream of the fixing nip portion N in the belt rotation direction A, and the heating is performed. A pressing belt 60 that presses against the outer peripheral surface of the fixing belt 10 that is in contact with the plate 50 is rotatably arranged.
[0041]
The heating plate 50 has an aluminum substrate 51 having a thickness of about 3 mm formed on a curved mirror surface having a curvature of about R900 along the belt rotation direction A along the belt rotation direction A, and the fixing belt 10. The rubber heater 51 is disposed on the non-contact surface. Further, the heating plate 50 has a length L along the rotation direction A of the fixing belt 10 of about 200 to 400 mm, and the vicinity of the front side of the fixing nip N from the position near the second heating roll 21. It is arranged in the fixing belt region up to the position. The heating plate 50 is heated to a predetermined temperature (for example, about 90 to 130 ° C.) by the rubber heater 51.
[0042]
The pressing belt 60 has a structure in which an elastic layer made of silicone rubber or the like and having a thickness of about 20 μm is laminated in this order on an endless belt base material made of polyimide or the like and having a thickness of about 130 μm. The width of this belt is substantially the same as that of the fixing belt 10. The pressing belt 60 is stretched between two pressing rolls 65 and 66 and a tension roll 67, and is driven to rotate in the direction of arrow C by pressure contact with the fixing belt 10 supported by the heating plate 50. ing. The pressing belt 60 rotates and moves in the same direction between the first pressing roll 65 and the second pressing roll 66 in contact with the outer peripheral surface of the fixing belt 10.
[0043]
Each of the two pressing rolls 65 and 66 is formed by forming an elastic layer made of silicone rubber or the like and having a thickness of about 4 mm on a metal roll core material having an outer diameter of 12 mm. The pressure mechanism is pressed against the heating plate 50 via the fixing belt 10 with a predetermined load (the extent that the elastic layer is slightly deformed). The tension roll 67 is a metal roll made of stainless steel or the like. The pressing rolls 65 and 66 and the tension roll 67 are both supported by a known displacement mechanism so as to be able to contact and separate from the fixing belt 10 supported by the heating plate 50. At the time of up, the second pressure roll 31 and the above-described second pressure roll 31 are displaced to a position separated from the fixing belt 10.
[0044]
The second pressing roll 65 has a non-contact area D where the pressing belt 60 does not contact the fixing belt 10 between the downstream pressing nip portion Q and the fixing nip portion N formed between the second pressing roll 65 and the fixing belt 10. Arranged to exist. The length of the non-contact region D in the belt rotation direction A is appropriately set so that a predetermined passing time can be secured while taking into consideration the rotation speed of the fixing belt 10 and the like. If this length is too short, there is a problem in that paper wrinkles tend to occur on the recording paper P that has entered the fixing nip N.
[0045]
In the fixing device 1 provided with the heating plate 50 and the pressing belt 60 as described above, the fixing device 1 is formed between the first pressing roll 65 disposed at the most upstream position and the fixing belt 10 that is contacted and supported by the heating plate 50. The recording sheet P carrying the toner image T to be fixed is introduced between the upstream pressing nip portion M.
[0046]
Further, when the recording paper P is introduced in this way, the fixing belt 10 is heated to a temperature of 100 ° C. or more, preferably 130 to 200 ° C. by the first heating roll 20 and the second heating roll 21. Is set to be. In particular, since the fixing device 1 is configured not to perform heating for fixing by the pressure rolls 30 and 31 in the fixing nip portion N at the time of fixing as described above, the fixing belt 10 has at least a temperature necessary for fixing. Heating to a temperature higher than (fixing temperature) is performed.
[0047]
In such a fixing device 1, fixing is performed as follows on the recording paper P onto which the toner image T has been transferred on the image forming unit side of the image forming apparatus.
[0048]
That is, first, the recording paper P onto which the toner image T has been transferred is heated with the pressing belt 60 in the pressing nip portion M in such a posture that the toner image carrying surface is brought into contact with the outer peripheral surface of the fixing belt 10 through the conveyance introduction guide 12 or the like. It is introduced between the outer peripheral surface of the fixing belt 10 that is contact-supported by the plate 50. At this time, the fixing belt 10 reaches the pressing nip portion M while being heated to a temperature of 100 ° C. or higher by the first heating roll 20 and the second heating roll 21. At this time, the fixing belt 10 is also heated and held by the heating plate 50.
[0049]
As shown in FIG. 3, the recording paper P introduced into the pressing nip M is heated to a high temperature of 130 ° C. or higher and supported on the heating plate 50 by the first pressing roll 65. Heat is applied in a state of being pressed by the pressing belt 60 to be pressed. Since the recording paper P at this time is a belt or a roll in which both the pressing belt 60 and the pressing roll 65 are formed with an elastic layer, the outer peripheral surface of the fixing belt 10 supported by the heating plate 50 (metal substrate 51). Is pressed with good adhesion. In addition, since the fixing is performed continuously and the temperature of the fixing belt 10 and the pressing belt 60 is decreased by continuously touching the recording paper P having a low temperature, the heating plate 50 is heated, so that A temperature drop can be prevented, and the recording paper P can be stably heated at a high temperature.
[0050]
The recording paper P after passing through the upstream side press nip M is conveyed for a while while being sandwiched between the fixing belt 10 and the pressure belt 60, and then is disposed at the downstream side of the second pressure roll. 66, and is conveyed so as to pass through a downstream pressing nip Q formed between the pressing belt 60 and the fixing belt 10. At this time, the recording paper P is conveyed through the region supported by the heating plate 50 while being attached to the fixing belt 10 because the toner image T starts to be melted by the heating.
[0051]
As a result, the recording paper P is heated at a high temperature under pressure by the pressing belt 60, so that moisture in the paper is exposed to the high temperature and is surely vaporized. However, since the water vapor evaporated by the pressure of the pressing belt 60 is confined inside the paper, the recording paper P is conveyed while maintaining the adhesiveness with the fixing belt 10, and the toner image is preheated uniformly. It is assumed that it has a sufficient adhesive strength. In the non-contact region D immediately after passing (extracting) the downstream pressing nip Q and before reaching the fixing nip N, water vapor (dotted arrow S) is opposite to the fixing belt 10 on the sheet. Diversify mainly from the aspect of. As a result, the moisture content of the recording paper P is significantly reduced before entering the fixing nip portion N. Incidentally, the recording paper P when passing through the non-contact area D is slightly peeled off from the fixing belt 10, but is then smoothly introduced into the fixing nip N.
[0052]
Further, since the toner image T on the recording paper P is heated while being pressed by the pressing belt 60, the toner image T melts and is assumed to be attached to the recording paper P. During normal fixing at the fixing nip N No heating due to temperature conditions is required. As a result, there is no need to perform heating at the fixing nip portion N at the fixing temperature, and the heating temperature at the nip portion N can be lowered.
[0053]
Subsequently, the recording paper P that has entered the fixing nip portion N is strongly pressed and heated by the pressure rolls 30 and 31 with a load necessary for fixing. At this time, for example, the first pressure roll 30 is heated to 130 ° C., and the second pressure roll 31 is heated to 70 ° C., respectively.
[0054]
The recording paper P that has passed through the fixing nip N is transported while being sandwiched between the fixing belt 10 and the pressure belt 35 and in close contact with the fixing belt 10, and heat is taken away by the heat dissipation action of the cooling device 40. When passing through one metal plate 41, the toner image T is cooled to a predetermined temperature (for example, a temperature of 90 ° C. or lower) together with the toner image T.
[0055]
The toner image T is solidified by this cooling, and the recording paper P that has passed through the substrate 41 a in the heat radiating member 41 of the cooling device 40 is self-powered by the strength of the paper itself in the paper peeling means constituted by the belt support roll 15. Then, the toner image is peeled off from the fixing belt 10 (the state shown by the tip of the one-dot chain line with an arrow in FIG. 1). The peeled recording paper P is discharged out of the fixing device. As a result, the toner image T is fixed on the recording paper P.
[0056]
The image fixed in this way is obtained as an image rich in glossiness that is smoothed especially in accordance with the smooth surface of the fixing belt 10.
[0057]
In particular, in the fixing device 1, as described above, the recording paper P carrying the toner image T to be attached passes between the fixing belt 10 supported by the heating plate 50 and the pressing belt 60 and then the fixing nip. By being introduced into the portion N, the moisture content of the recording paper P is greatly reduced before entering the fixing nip portion N, and the recording paper P is heated again to the fixing temperature at the fixing nip portion N. There is nothing. For this reason, generation of water vapor in the cooling process after passing through the fixing nip N is suppressed. Also, the fixing belt 10 is not heated more than necessary at the fixing nip portion N, and after passing through the fixing nip portion N, it is efficiently cooled by the cooling device 40.
[0058]
As a result, the occurrence of peeling blisters in which water vapor is generated after passing through the fixing nip N and the recording paper P is peeled off from the fixing belt 10 is suppressed. As a result, as in the prior art, fixing defects such as uneven gloss due to peeling blisters and paper wrinkles are prevented, and good fixing can be performed.
[0059]
<Evaluation test>
Next, a test performed to evaluate the performance of the fixing device 1 will be described.
[0060]
The following conditions were set for the fixing device 1. First, the heating plate 50 was heated so that its conveying direction length L was 240 mm and the temperature was 130 ° C. Five pressing rolls (65, 66) for pressing the pressing belt 60 were used. Each of the press rolls uses a roll core material made of metal having an outer diameter of 20 mm and a roller length of 340 mm, and an elastic layer made of silicone rubber or the like having a thickness of about 5 mm. It arrange | positioned so that the roll space | interval E might become equal intervals of 55 mm with respect to the front and back along the belt rotation direction of the heating plate 50. FIG. The loads on the heating plate 50 of these pressing rolls 55 were all set to 150N. Further, the length of the non-contact area D (FIG. 2) between the pressing roll arranged at the most downstream position and the fixing nip portion N was set to about 50 mm. The load with respect to the 1st pressurization roll 30 of the 2nd pressurization roll 31 was set to 2000N.
[0061]
Then, the fixing device set under such conditions is heated by the first heating roll 20 and the second heating roll 21 so that the surface temperatures of the fixing belt 10 before the pressing nip portion M are as shown in FIG. After heating to a temperature, a recording paper P on which a constant test toner image is formed is introduced by a known color printer, and a fixing operation is performed. A fixing degree, a color developing property, a peeling blister, Each paper wrinkle was examined. The temperature of the fixing belt 10 in front of the pressing nip M was measured using a radiation thermometer (manufactured by Javan Sensor: TMZ51-500).
[0062]
At the time of fixing, the fixing belt 10 was rotated at a process speed of 350 mm / sec. In addition, the cooling device 40 has a surface temperature of the fixing belt 10 when reaching the belt support roll 15 corresponding to the peeling portion of the recording paper P, and a surface temperature of the pressure belt 35 when reaching the belt support roll 37. Were set to cool to 90 ° C. or lower.
[0063]
The fixing degree was examined as follows. First, a test toner image T having a gradation pattern as shown in FIG. 5 is formed on a recording paper P (Oji Paper: OK Topcoat N; 127.9 gsm, Fuji Xerox Office Supply: J paper). The sheet is fixed, and a crease (dotted line Z in FIG. 5, which is folded so that the image is on the inner side) is passed through the fixed sheet so as to pass through a patch image having an area ratio of 100%. The load for making the crease was 10N. Subsequently, the creased patch image portion was lightly wiped with absorbent cotton, and the degree of toner peeling at that time was examined and evaluated according to the following criteria.
○: Peeling to a degree that does not cause a problem in practical use.
X: Peeling to such an extent that the image quality was practically deteriorated.
[0064]
The test toner images T are K (black), process black PB (black formed by Y, M, C), B (blue formed by M, C), G (in order from the left side in FIG. Y is a rectangular patch image composed of the respective colors of green), R (red formed of Y, M), Y (yellow), M (magenta), and C (cyan). A patch image is a pattern image in which a plurality of patch images are arranged in stages in the vertical direction with different area ratios.
[0065]
The color coloring property was examined as follows. First, in the same manner as in the case of the above-described test on the degree of adhesion, a test toner image T having a gradation pattern as shown in FIG. 5 was formed on a recording paper P (Oji Paper Co., Ltd .: OK Topcoat N; 127.9 gsm). Was established. Subsequently, after measuring the patch image with an area ratio of 100% of each color on the upper part of the sheet after fixing with a measuring instrument (manufactured by Nihon planographic equipment: X-Rite), L * a * b about the color measurement result. * The Munsell hue and Munsell saturation in the color system were determined to determine whether or not the color was developed, and evaluated according to the following criteria.
○: Color is developed.
X: Color is not developed.
[0066]
The peel blister was examined as follows. First, as in the case of the color color development test, a test toner image T having a gradation pattern as shown in FIG. The recording paper after each fixing was observed, and the presence or absence of a low gloss portion having a spot shape or a belt shape in the fixing toner image generated when a peeling blister occurred was examined and evaluated according to the following criteria.
○: Not generated.
X: It occurred.
[0067]
The paper wrinkles were examined as follows. First, as shown in FIG. 6a, a recording sheet P (Fuji Xerox Office Supply: J paper) in which a belt-like solid toner image T1 extending in the long side direction is formed is fixed. Next, after 3 minutes had passed since the fixing was completed, a solid toner image T2 along the short side direction as shown in FIG. 6B was fixed on one end of the opposite surface of the recording paper P. Then, it was visually observed whether or not wrinkles were generated on the recording paper P after the fixing on both sides was completed, and evaluated according to the following criteria.
○: Not generated.
X: It occurred.
[0068]
The results of the above evaluation items are also shown in FIG. For comparison, a fixing device (comparative example) in which the heating plate 50 and the pressing belt 60 are not provided in the fixing device (example) for the above test was prepared, and the evaluation test as described above was performed under the same conditions. . The fixing device of the comparative example has a structure in which the space between the second heating roll 21 and the fixing nip portion N is shortened and approached by the amount that the heating plate 50 is not provided. Further, in the comparative example, a test was not performed when the temperature of the fixing belt 10 immediately before the fixing nip portion N was set to 100 to 150 ° C. (blank portion in FIG. 4). This is because the fixing itself cannot be performed at a temperature where the heating temperature of the fixing belt is lower than 160 ° C. (a temperature lower than the fixing temperature) because preheating is not performed. Also, the column with “-” in FIG. 4 shows the result that the obtained toner image is in an unfixed state and cannot be evaluated.
[0069]
As is apparent from the results shown in FIG. 4, in the example, when the surface temperature of the fixing belt is in a temperature range of 100 to 190 ° C., no peeling blister occurs, and the surface temperature of the fixing belt is 100 to 210 ° C. It was confirmed that no paper wrinkles occurred in the entire temperature range. However, when the surface temperature is 120 ° C. or lower, the color developability deteriorates when a color image is fixed. From this, it can be seen that, for example, if the surface temperature of the fixing belt is set in a temperature range of 130 to 190 ° C., satisfactory fixing satisfying all the evaluation items can be performed.
[0070]
Incidentally, in the fixing device 1 according to the first embodiment, when the toner image T is formed on both the front and back surfaces of the recording paper P (when double-sided printing or the like is performed), the fixing of the toner image on the second surface is also performed. This is performed in the same manner as the fixing on the first surface. At that time, the fixed toner image on the first surface passes while contacting the pressing belt 60. Since the pressing belt 60 is formed with the elastic layer having releasability as described above, The toner of the toner image is not offset toward the pressing belt, and the image is not disturbed.
[0071]
In the fixing device 1 according to the first embodiment, if necessary, a heating source such as an electric heater is installed inside the pressure rolls 65 and 66 or the tension roll 67, and the pressure belt 60 is heated by heating the roll. It can be configured to heat. In this case, particularly, it is possible to shorten the heating time at the time of warming up and to prevent the temperature of the fixing belt and the like from being lowered when continuous fixing is performed. Three or more pressing rolls that press the pressing belt 60 may be arranged.
[0072]
<< Other Embodiments >>
As shown in FIG. 7, the fixing device 1 according to the first embodiment can be configured such that the installation of the first heating roll 20 is omitted and only the second heating roll 21 is installed. In this case, with reference to the position of the fixing nip portion N, the vertical dimension (height) when the fixing belt 10 is wound can be reduced (lower), and the fixing device can be downsized. This is advantageous in realizing (thinning). In this configuration, the second heating roll 21 is configured to function as a drive roll.
[0073]
In addition, since the fixing belt 10 is heated mainly by the second heating roll 21 in such a configuration, the outer diameter of the second heating roll 21 is increased in order to increase the heating capability. Or the heating capability of the heating source 22 may be increased. In addition, as shown in FIG. 7, a heating source 68 such as an electric heater may be installed on the tension roll 67. In this case, a temperature sensor 69 for detecting the temperature of the roll surface is installed, and the heating operation of the heating source 68 is controlled based on the detection result, so that the pressing belt is used by the tension roll 67 having such a heating function. It is preferable that the belt 60 is appropriately heated so that the fixing belt 10 is appropriately heated from the outer peripheral surface of the belt so as to maintain a predetermined heating temperature.
[0074]
In the fixing device 1 according to the first embodiment, as shown in FIG. 8, the heating rolls 20 and 21 are removed, and instead of the heating plate 50, a pressing nip formed by the most upstream pressing roll 55 </ b> A. The large heating plate 53 can be installed in such a form that it is further extended upstream of the part M in the belt rotation direction A (showing a portion where 50A is extended in the drawing). In this case, a belt support roll 17 that supports the fixing belt 10 is newly installed due to a relationship in which the installation of the heating roll is omitted.
[0075]
When such a large heating plate 53 is applied, the heating means that mainly heats the fixing belt 10 can be concentrated only on the large heating plate 53, so that the apparatus can be simplified. Even in this case, it is effective to install a heating source such as an electric heater on the pressing rolls 65 and 66 and the tension roll 67 as necessary.
[0076]
In the fixing device 1 according to the first embodiment, the installation of the cooling device 40 can be omitted as necessary. In this case, it is necessary to secure a distance to the peeling portion so that the recording sheet P after passing through the fixing nip portion N is naturally cooled in a state of being in close contact with the fixing belt 10. In addition, as the cooling device 40, a heat circulator using a heat pipe can be applied instead of using the heat radiating member and the air cooling mechanism.
[0077]
Further, in the fixing device 1 according to the first embodiment, the provision of the pressure belt 35 may be omitted as necessary. In this case, the rolls 36 to 39 for stretching and rotating the pressure belt 35 are also unnecessary. Further, as a means for heating the fixing belt 10, other heating means such as a heating plate may be applied instead of the heating rolls 20 and 21. further,
[0078]
【The invention's effect】
As described above, according to the fixing device of the present invention, it is possible to prevent the occurrence of peeling blisters between the fixing belt and the recording paper after passing through the fixing pressure unit. Therefore, when this fixing device is used, it is possible to stably obtain a fixed image excellent in glossiness without occurrence of fixing failure such as uneven gloss due to the peeled blister or generation of paper wrinkles.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a fixing device according to a first embodiment.
FIG. 2 is an enlarged view of a main part showing a configuration of a heating plate and a pressing belt and their peripheral parts in the fixing device of FIG. 1;
FIG. 3 is a main part explanatory view showing a state during a fixing operation performed by passing a fixing belt portion having a heating plate and a pressing belt.
FIG. 4 is a chart showing the results of evaluation tests.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a test toner image (tone pattern) used in an evaluation test.
6A and 6B are explanatory diagrams showing a test toner image used in an evaluation test (paper wrinkle). FIG. 6A shows a test toner image formed on one side of a recording paper, and FIG. 2 shows a test toner image formed on the surface.
FIG. 7 is an enlarged view of a main part showing another configuration example corresponding to the fixing of the second surface.
FIG. 8 is an enlarged view of a main part illustrating a configuration example in which a part of the fixing device in FIG. 1 is modified.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fixing device, 10 ... Fixing belt, 15-17 ... Belt support roll, 20, 21 ... Heating roll (heating means), 30, 31 ... Pressure roll (pressure rotary body), 35 ... Pressure belt (support) Belt), 50, 53 ... heating plate (plate-like member), 52 ... rubber hita (heating means), 60 ... pressing belt, 65-67 ... roll (a plurality of rolls stretching the pressing belt), 68 ... heating source ( Heating means), T ... toner image to be fixed, P ... recording paper, N ... fixing nip portion (fixing pressure portion).

Claims

An endless fixing belt stretched around a plurality of rolls and rotating in a certain direction;
Heating means for heating the fixing belt;
The fixing belt heated by the heating means is sandwiched between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface in a pressurized state, and a recording paper carrying a toner image to be fixed is introduced between the belt outer peripheral surface and the belt is added. A pressure rotator disposed opposite to form a fixing pressure portion for pressing,
In a fixing device including a peeling unit that peels after the recording paper is conveyed by a predetermined distance in a state of being in close contact with the outer peripheral surface of the fixing belt even after passing through the fixing pressure unit by the pressure rotator.
A plate-like member fixedly arranged so as to come into contact with the inner peripheral surface of the belt at a position upstream of the fixing pressurizing portion of the pressure rotator in the fixing belt, and in contact with the plate-like member. A pressing belt that is stretched and rotated by a plurality of rolls that are rotated in pressure contact with the outer peripheral surface of the fixing belt that is in pressure contact with the front and rear positions of the fixing belt;
A fixing apparatus, wherein a recording sheet carrying the toner image to be fixed is introduced between the pressing belt and an outer peripheral surface of the fixing belt.

The fixing device according to claim 1, further comprising a heating unit configured to heat the plate member.

The fixing device according to claim 1, further comprising a heating unit configured to heat the pressing belt.

The fixing device according to claim 1, wherein the pressing belt is formed with an elastic layer on an outer peripheral side of the belt.