JP2006058527A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus.
電子写真方式などにおける画像形成装置の定着装置では、記録媒体上に転写された未定着トナー像を1対の回転体のニップ部に通過させ、熱と圧力とで記録媒体に定着させるものがある。定着装置には、回転体の一方に無端ベルトを用い、無体ベルトの内面を圧接する加圧部材を備える構成のものがある。このような定着装置は、記録媒体のシワ防止性,回転体からの剥離性,定着性などの向上のため、様々な対応をしている。 In a fixing device of an image forming apparatus such as an electrophotographic system, an unfixed toner image transferred onto a recording medium is passed through a nip portion of a pair of rotating bodies and fixed on the recording medium with heat and pressure. . Some fixing devices include an endless belt as one of the rotating bodies and a pressure member that presses the inner surface of the infinite belt. Such a fixing device takes various measures in order to improve the wrinkle prevention property of the recording medium, the peelability from the rotating body, and the fixing property.
例えば、ニップ部における記録媒体の出口近傍(記録媒体の通過方向に対して下流側)の圧力を局所的に高く設定することで、記録媒体の剥離性能を向上させる構成。(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
For example, the configuration in which the separation performance of the recording medium is improved by locally setting the pressure in the vicinity of the outlet of the recording medium in the nip portion (downstream with respect to the passing direction of the recording medium). (For example, refer to
あるいは、回転体の回転軸方向に対して、加圧部材の加圧方向の高さが異なる形状としたり、軸方向に対して剛性が異なる構成としたりすることで、圧力の大きさを回転軸方向で異ならせ、シワ防止性,剥離性を向上させる構成。(例えば、特許文献3、特許文献4特許文献5参照)。
Alternatively, the size of the pressure can be adjusted by changing the height of the pressing member in the pressing direction with respect to the rotating shaft direction of the rotating body or by configuring the rotating member to have a different rigidity in the axial direction. Different structure to improve wrinkle prevention and peelability. (For example, see
しかし、このような構成でも、記録媒体のシワ防止性,回転体からの剥離性,定着性などの向上を同時に満足できるレベルとすることは困難であった。また、加圧部材の形状や剛性のプロファイルのバラツキは、ニップ部の圧力変動に大きな影響を与えるため、加圧部材の寸法公差や取り付け公差が非常に厳しいかった。 However, even with such a configuration, it has been difficult to achieve a level that can simultaneously satisfy improvements in the prevention of wrinkling of the recording medium, the peelability from the rotating body, and the fixing property. Further, variations in the shape of the pressing member and the profile of the rigidity have a great influence on the pressure fluctuation in the nip portion, so that the dimensional tolerance and mounting tolerance of the pressing member are very strict.
このため、加圧部材の中の剛性を有する部材が圧接する方向を、対向する回転体の中心近傍に向けることで、公差やバラツキに起因するニップ部の圧力変動の影響を小さくする構成が提案されているが、十分に公差がラフになってはいなかった。(例えば、特許文献6参照)。
本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、公差やバラツキに起因する圧力変動を低減させるとともに、記録媒体のシワ防止性,回転体からの剥離性,定着性などを向上させることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and reduces pressure fluctuations caused by tolerances and variations, and improves the prevention of wrinkling of a recording medium, peelability from a rotating body, fixability, and the like. With the goal.
請求項1に記載の定着装置は、1対の回転体のニップ部に未定着のトナー像を保持した記録媒体を通過させることよって、前記記録媒体に前記トナー像を定着させる定着装置であって、前記1対の回転体の少なくとも一方の回転体は、無端ベルトからなり、前記無端ベルトの内面を圧接し、前記ニップ部に圧力を与える加圧部材を備え、前記加圧部材が前記無端ベルトの内面を圧接する面は、前記記録媒体が前記ニップ部を通過する通過方向に対する位置と面積とのどちらか一方、又は両方が、前記回転体の回転軸方向で異なっていることを特徴としている。
The fixing device according to
請求項1に記載の定着装置は、1対の回転体のニップ部に未定着のトナー像を保持した記録媒体を通過させることよって記録媒体にトナー像を定着させる。1対の回転体の少なくとも一方の回転体は無端ベルトからなっている。この無端ベルトの内面を加圧部材が圧接し、ニップ部に圧力を与えている。 The fixing device according to claim 1 fixes the toner image on the recording medium by passing the recording medium holding the unfixed toner image through the nip portion of the pair of rotating bodies. At least one rotating body of the pair of rotating bodies is composed of an endless belt. A pressure member presses the inner surface of the endless belt to apply pressure to the nip portion.
そして、記録媒体がニップ部を通過する通過方向に対して、加圧部材が無端ベルトの内面を圧接する面の位置と面積とのどちらか一方、又は両方を、回転体の回転軸方向で異ならせることで、ニップ部の圧力の大きさを回転軸方向で異ならせている。そして、ニップ部の圧力の大きさを異ならせることにより、記録媒体のシワ防止性,回転体からの剥離性,定着性などの向上を行っている。 Then, either or both of the position and area of the surface where the pressure member presses the inner surface of the endless belt with respect to the passing direction in which the recording medium passes through the nip portion are different in the rotation axis direction of the rotating body. By doing so, the magnitude of the pressure at the nip portion is made different in the direction of the rotation axis. The pressure of the nip portion is made different to improve the recording medium's wrinkle prevention property, peelability from the rotating body, fixing property, and the like.
さて、このような無端ベルトが圧接する面の位置,面積の変化による、ニップ部の圧力変動は小さい(位置,面積の僅かな変化が圧力分布に対して大きな影響を与えない)。 Now, the pressure fluctuation in the nip portion due to the change in the position and area of the surface where the endless belt is in pressure contact is small (a slight change in the position and area does not greatly affect the pressure distribution).
このため、加圧部材が無端ベルトの内面を圧接する面の位置,面積のバラツキに起因する圧力変動は小さい。よって、例えば、加圧部材の成形や加工の精度(公差)、加圧部材の取付精度(公差)などがラフで良い。 For this reason, the pressure fluctuation due to the variation in the position and area of the surface where the pressure member presses the inner surface of the endless belt is small. Therefore, for example, the accuracy (tolerance) of molding and processing of the pressure member, the mounting accuracy (tolerance) of the pressure member, etc. may be rough.
請求項2に記載の定着装置は、請求項1に記載の構成において、前記無端ベルトからなる回転体は、少なくとも、前記未定着のトナー像が保持されていない前記記録媒体の面と接触する側に配置され、前記ニップ部の圧力は、前記記録媒体の通過方向の上流側より下流側を高くしたことを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the fixing device according to the first aspect, the rotating body including the endless belt contacts at least a surface of the recording medium on which the unfixed toner image is not held. The pressure in the nip portion is characterized in that the downstream side is higher than the upstream side in the passing direction of the recording medium.
請求項2に記載の定着装置は、無端ベルトからなる回転体は、少なくとも、未定着のトナー像が保持されていない記録媒体の面と接触する側に配置されている。記録媒体のトナー像が定着されたのちニップ部からでると、定着された面は回転体から剥離されずに回転体に巻き付き易い。 In the fixing device according to the second aspect, the rotating body including the endless belt is disposed at least on the side in contact with the surface of the recording medium on which the unfixed toner image is not held. When the toner image on the recording medium is fixed and then comes out of the nip portion, the fixed surface is not easily peeled off from the rotating body and is easily wound around the rotating body.
しかし、ニップ部の圧力を記録媒体の通過方向の上流側より下流側を高くしているので、記録媒体がニップ部から出る際、記録媒体には定着された面と反対側に向かって進む。よって、回転体からの剥離性が向上しているので、記録媒体は回転体に巻き付くことはない。 However, since the pressure in the nip portion is set higher on the downstream side than the upstream side in the passing direction of the recording medium, when the recording medium exits the nip portion, the recording medium advances toward the side opposite to the surface fixed on the recording medium. Therefore, since the peelability from the rotating body is improved, the recording medium does not wind around the rotating body.
請求項3に記載の定着装置は、請求項2に記載の構成において、前記加圧部材は、少なくとも、前記ニップ部の前記記録媒体の通過方向の上流側に設けられた第1加圧部材と、下流側に設けられた第2加圧部材とで構成され、前記第1加圧部材の硬度より、前記第2加圧部材の硬度の方を高くしたことを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the fixing device according to the second aspect, wherein the pressure member includes at least a first pressure member provided on the upstream side of the nip portion in the passage direction of the recording medium. The second pressure member provided on the downstream side is characterized in that the hardness of the second pressure member is higher than the hardness of the first pressure member.
請求項3に記載の定着装置は、加圧部材は、少なくとも、ニップ部の前記記録媒体の通過方向の上流側に設けられた第1加圧部材と、下流側に設けられた第2加圧部材とで構成されている。そして、第1加圧部材の硬度より、第2加圧部材の硬度の方を高くすることにより、ニップ部の圧力が記録媒体の通過方向の上流側より下流側を高くし、剥離性を向上させている。
The fixing device according to
請求項4に記載の定着装置は、前記第1加圧部材と前記第2加圧部材との前記記録媒体の通過方向に対する間隔は、前記回転軸方向で異なることを特徴としている。
The fixing device according to
請求項4に記載の定着装置は、第1加圧部材と第2加圧部材との記録媒体の通過方向に対する間隔を回転軸方向で異ならせ、ニップ部の圧力の大きさを回転軸方向で異ならせている。そして、圧力の大きさを異ならせることにより、記録媒体のシワ防止性,回転体からの剥離性,定着性などの向上を行っている。 According to a fourth aspect of the present invention, the distance between the first pressure member and the second pressure member with respect to the recording medium passing direction is different in the rotation axis direction, and the pressure level of the nip portion is different in the rotation axis direction. It is different. Then, by varying the magnitude of the pressure, the wrinkle prevention property of the recording medium, the peelability from the rotating body, the fixing property, etc. are improved.
請求項5に記載の定着装置は、請求項4に記載の構成において、前記間隔は、回転軸中央部より回転軸端部の方が広いことを特徴としている。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the fixing device according to the fourth aspect, wherein the interval is wider at the end of the rotation shaft than at the center of the rotation shaft.
請求項5に記載の定着装置は、第1加圧部材と第2加圧部材との記録媒体の通過方向に対する間隔は、回転軸中央部より回転軸端部の方が広いので、ニップ部の中央部の圧力が高い圧力分布となる。よって、記録媒体のシワ防止性,回転体からの剥離性,定着性などが向上している。 In the fixing device according to the fifth aspect, the distance between the first pressure member and the second pressure member in the recording medium passing direction is wider at the end of the rotation shaft than at the center of the rotation shaft. The pressure distribution in the center is high. Therefore, the wrinkle prevention property of the recording medium, the peelability from the rotating body, the fixing property, etc. are improved.
請求項6に記載の画像形成装置は、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の定着装置を備えることを特徴としている。 An image forming apparatus according to a sixth aspect includes the fixing device according to any one of the first to fifth aspects.
請求項6に記載の画像形成装置は、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の定着装置を備えているので、記録媒体のシワ防止性,回転体からの剥離性,定着性などが向上している。 Since the image forming apparatus according to the sixth aspect includes the fixing device according to any one of the first to fifth aspects, the recording medium is prevented from wrinkling, peelable from the rotating body, and fixability. Etc. have improved.
以上説明したように本発明によれば、公差やバラツキに起因する圧力変動を低減させるとともに、記録媒体のシワ防止性,回転体からの剥離性,定着性などが向上する。 As described above, according to the present invention, pressure fluctuations caused by tolerances and variations are reduced, and the wrinkle prevention property of the recording medium, the peelability from the rotating body, and the fixing property are improved.
以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンタ100を示すものである。まず、フルカラープリンタ100に説明したのち、定着装置70の詳細を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a tandem full-
図1において、01はフルカラープリンタ100の本体を示すものであり、このプリンタ本体01の内部には、大別して、フルカラーの画像形成を行うプリントヘッドデバイス(Print Head Device)02と、このプリントヘッドデバイス02の像担持体としての4つの感光体ドラム11,12,13,14に画像露光を施す露光装置としての光走査装置03と、上記プリントヘッドデバイス02の各色の現像装置41,42,43,44に対応する色のトナーを供給する4つのトナーボックス04Y,04M,04C,04Kと、上記プリントヘッドデバイス02に記録媒体としての記録用紙Pを供給する給紙カセット05と、上記プリントヘッドデバイス02からトナー像が転写された記録用紙Pに対して、定着処理を施す定着装置70と、この定着装置70によって片面に画像が定着された記録用紙Pを、表裏を反転した状態で、再度プリントヘッドデバイス02の転写部へと搬送する両面用搬送経路07と、プリンタ本体01の外部から所望の記録用紙Pを給紙する手差し給紙手段08と、プリンタの動作を制御するコントローラ09と、画像信号に対して画像処理を施す
画像処理回路や高圧電源回路等からなる電気回路10とが設けられている。なお、図1中、Tは画像が形成された記録用紙Pを排出する排出トイレを示すものであり、この排出トイレTは、プリンタ本体01の上部に一体的に配置されている。
In FIG. 1,
上記プリンタ本体01の内部に配設される種々の部材のうち、露光装置としての光走査装置03は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色に対応した画像データに基づいて点灯駆動される4つの半導体レーザ(図示省略)や、これら4つの半導体レーザから出射される4本のレーザ光を、偏向走査するためのf−θレンズ(図示省略)やポリゴンミラー(図示省略)、あるいは複数枚の反射ミラー(図示省略)などから構成されている。
Of the various members disposed in the printer
図2は、プリントヘッドデバイス02を示すものである。なお、図2中の矢印は、各回転部材の回転方向を示している。
FIG. 2 shows the
このプリントヘッドデバイス02は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)用の各感光体ドラム(像担持体)11,12,13,14を有する画像形成ユニット1,2,3,4と、これら感光体ドラム11,12,13,14に接触する一次帯電用の帯電ロール(接触型帯電装置)21,22,23,24と、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色のレーザ光31,32,33,34を照射する光走査装置03(図1参照)と、上記感光体ドラム11,12,13,14上に形成された静電潜像を、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色のトナーで現像する現像装置41,42,43,44と、上記4つの感光体ドラム11,12,13,14のうちの2つの感光体ドラム11,12に接触する第1の一次中間転写ドラム(中間転写体)51及び他の2つの感光体ドラム13,14に接触する第2の一次中間転写ドラム(中間転写体)52と、上記第1、第2の一次中間転写ドラム51,52に接触する二次中間転写ドラム(中間転写体)53と、この二次中間転写ドラム53に接触する最終転写ロール(転写部材)60とで、その主要部が構成されている。
The
感光体ドラム11,12,13,14は、共通の接平面Mを有するように一定の間隔をおいて配置されている。また、第1の一次中間転写ドラム51及び第2の一次中間転写ドラム52は、各回転軸が該感光体ドラム11,12,13,14軸に対し平行かつ所定の対称面を境界とした面対称の関係にあるように配置されている。さらに、二次中間転写ドラム53は、該感光体ドラム11,12,13,14と回転軸が平行であるように配置されている。
The photosensitive drums 11, 12, 13, and 14 are arranged at a predetermined interval so as to have a common tangential plane M. Further, the first primary
各色毎の画像情報に応じた信号は、電気回路10(図1参照)に配設された画像処理回路によりラスタライジングされて光走査装置03に入力される。この光走査装置03では、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色のレーザ光31,32,33,34が変調され、対応する色の感光体ドラム11,12,13,14に照射される。
A signal corresponding to image information for each color is rasterized by an image processing circuit disposed in the electric circuit 10 (see FIG. 1) and input to the
上記各感光体ドラム11,12,13,14の周囲では、周知の電子写真方式による各色毎の画像形成プロセスが行われる。まず、上記感光体ドラム11,12,13,14としては、例えば、直径20mmのOPC感光体を用いた感光体ドラムが用いられ、これらの感光体ドラム11,12,13,14は、例えば、95mm/secの回転速度で回転駆動される。上記感光体ドラム11,12,13,14の表面は、図2に示すように、接触型帯電装置としての帯電ロール21,22,23,24に、約-840VのDC電圧を印加することによって、例えば約-300V程度に帯電される。なお、上記接触型の帯電装置としては、ロールタイプのもの、フィルムタイプのもの、ブラシタイプのもの等が挙げられるが、どのタイプのものを用いても良い。この実施の形態では、近年、電子写真装置で一般に使用されている帯電ロールを採用している。また、感光体ドラム11,12,13,14の表面を帯電させるために、この実施の形態では、DCのみ印加の帯電方式をとっているが、AC+DC印加の帯電方式を用いても良い。
Around each of the
その後、感光体ドラム11,12,13,14の表面には、露光装置としての光走査装置03によってイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色に対応したレーザ光31,32,33,34が照射され、各色毎の入力画像情報に応じた静電潜像が形成される。感光体ドラム11,12,13,14は、光走査装置03で静電潜像が書き込まれた際に、その画像露光部の表面電位は−60V以下程度にまで除電される。
Thereafter, the surfaces of the
また、上記感光体ドラム11,12,13,14の表面に形成されたイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色に対応した静電潜像は、対応する色の現像装置41, 42,43,44によって現像され、感光体ドラム11,12,13,14上にイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色のトナー像として可視化される。
In addition, the electrostatic latent images corresponding to the respective colors of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) formed on the surfaces of the
この実施の形態では、現像装置41,42,43,44として、磁気ブラシ接触型の二成分現像方式を採用しているが、この現像方式に限定されるものではなく、その他の減像方式であっても良い。例えば、非接触型の現像方式や一成分方式の現像方式であっても良い。
In this embodiment, a magnetic brush contact type two-component development method is adopted as the developing
現像装置41,42,43,44には、それぞれ色の異なったイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)色のトナーと、キャリアからなる現像剤が充填されている。これらの現像装置41,42,43,44には、図1に示すように、対応する色のトナーボックス04Y,04M,04C,04Kからトナーが補給されると、この補給されたトナーは、オーガー404で充分にキャリアと攪拌されて摩擦帯電される。現像ロール401の内部には、複数の磁極を所定の角度に配置したマグネットロール(不図示)が固定した状態で配置されている。この現像ロール401に現像剤を搬送するパドル403によって、当該現像ロール401の表面近傍に搬送された現像剤は、現像剤量規制部材402によって現像部に搬送される量が規制される。この実施の形態では、上記現像剤の量は、30〜50g/m2であり、また、このとき現像ロール401上に存在するトナーの帯電量は、概ね−20〜35μC/g程度である。
The developing
上記現像ロール401上に供給されたトナーは、マグネットロールの磁力によって、キャリアとトナーで構成された磁気ブラシ状となっており、この磁気ブラシが感光体ドラム11,12,13,14と接触している。この現像ロール401にAC+DCの現像バイアス電圧を印加して、現像ロール401上のトナーを感光体ドラム11,12,13,14上に形成された静電潜像に現像することにより、トナー像が形成される。この実施の形態では、例えば、現像バイアス電圧のAC成分が4kHz、1.5kVppで、DC成分が−230V程度に設定されている。
The toner supplied onto the developing
この実施の形態では、上記現像装置41,42,43,44において、トナーとして略球形状のトナーである、所謂、”球形トナー”であって、その平均粒径が3〜10μm程度のものが使用され、例えば、ブラック色のトナーの平均粒径は8μm、カラートナーの平均粒径は7μmに設定される。
In this embodiment, in the developing
次に、上記各感光体ドラム11,12,13,14上に形成されたイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色のトナー像は、第1の一次中間転写ドラム51及び第2の一次中間転写ドラム52上に、静電的に二次転写される。感光体ドラム11,12上に形成されたイエロー(Y)およびマゼンタ(M)色のトナー像は、第1の一次中間転写ドラム51上に、感光体ドラム13,14上に形成されたシアン(C)、ブラック(K)色のトナー像は、第2の一次中間転写ドラム52上に、それぞれ転写される。従って、第1の一次中間転写ドラム51上には、感光体ドラム11または12のどちらから転写された単色像と、感光体ドラム11及び12の両方から転写された2色のトナー像が重ね合わされた二重色像が形成されることになる。また、第2の一次中間転写ドラム52上にも、感光体ドラム13,14から同様な単色像と二重色像が形成される。
Next, the yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) toner images formed on the respective
上記第1及び第2の一次中間転写ドラム51,52上に感光体ドラム11,12,13,14からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、+250〜500V程度である。この表面電位は、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されることになる。この雰囲気温度や湿度は、雰囲気温度や湿度によって抵抗値が変化する特性を持った部材の抵抗値を検知することで簡易的に知ることが可能である。上述のように、トナーの帯電量が−20〜35μC/gの範囲内にあり、常温常湿環境下にある場合には、第1及び第2の一次中間転写ドラム51,52の表面電位は、+380V程度が望ましい。
The surface potential necessary for electrostatically transferring the toner image from the
この実施の形態で用いる第1、第2の一次中間転写ドラム51,52は、例えば、外径が42mmに形成され、抵抗値は108Ω程度に設定される。第1、第2の一次中間転写ドラム51,52は、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはFeやAl等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層(R=102〜103Ω)が、厚さ0.1〜10mm程度に設けられている。更に、第1、第2の中間転写ドラム51,52の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ3〜100μmの高離型層(R=105〜109Ω)として形成し、シランカップリング剤系の接着剤(プライマ)で接着されている。ここで重要なのは、抵抗値と表面の離型性であり、高離型層の抵抗値がR=105〜109Ω程度であり、高離型性を有する材料であれば、特に材料は限定されない。 The first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52 used in this embodiment are, for example, formed with an outer diameter of 42 mm and a resistance value of about 108Ω. The first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52 are cylindrical rotating bodies having a single layer or a plurality of layers whose surfaces are flexible or elastic, and are generally made of Fe, Al, or the like. A low resistance elastic rubber layer (R = 102 to 103Ω) typified by conductive silicone rubber or the like is provided on a metal pipe as a metal core to be formed to a thickness of about 0.1 to 10 mm. Further, the outermost surfaces of the first and second intermediate transfer drums 51 and 52 are typically high release layers (R = 105 to 109Ω) made of fluororubber in which fluororesin fine particles are dispersed and having a thickness of 3 to 100 μm. And bonded with a silane coupling agent-based adhesive (primer). What is important here is the resistance value and the releasability of the surface, and the resistance value of the high release layer is about R = 105 to 109Ω, and the material is not particularly limited as long as it has a high releasability.
このように第1、第2の一次中間転写ドラム51,52上に形成された単色又は二重色のトナー像は、二次中間転写ドラム53上に静電的に3次転写される。従って、二次中間転写ドラム53上には、単色像からイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)色の四重色像までの最終的なトナー像が形成されることになる。
The single-color or double-color toner images formed on the first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52 in this way are electrostatically and tertiary-transferred onto the secondary
この二次中間転写ドラム53上へ第1及び第2の一次中間転写ドラム51,52からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、+600〜1200V程度である。この表面電位は、感光体ドラム11,12,13,14から第1の一次中間転写ドラム51及び第2の一次中間転写ドラム52へ転写するときと同様に、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されることになる。また、転写に必要なのは、第1及び第2の一次中間転写ドラム51,52と二次中間転写ドラム53との間の電位差であるので、第1及び第2の一次中間転写ドラム51,52の表面電位に応じた値に設定することが必要である。上述のように、トナーの帯電量が−20〜35μC/gの範囲内にあり、常温常湿環境下であって、第1及び第2の一次中間転写ドラム51,52の表面電位が+380V程度の場合には、二次中間転写ドラム53の表面電位は、+880V程度、つまり第1及び第2の一次中間転写ドラム51,52と二次中間転写ドラム53との間の電位差は、+500V程度に設定することが望ましい。
The surface potential necessary for electrostatically transferring the toner image from the first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52 onto the secondary
この実施の形態で用いる二次中間転写ドラム53は、例えば、外径が第1及び第2の一次中間転写ドラム51,52と同じ42mmに形成され、抵抗値は1011Ω程度に設定される。また、上記二次中間転写ドラム53も第1、第2の一次中間転写ドラム51,52と同様、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはFeやAl等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層(R=102〜103Ω)が、厚さ0.1〜10mm程度に設けられている。更に、二次中間転写ドラム53の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ3〜100μmの高離型層として形成し、シランカップリング剤系の接着剤(プライマ)で接着されている。ここで、二次中間転写ドラム53の抵抗値は、第1及び第2の一次中間転写ドラム51,52よりも高く設定する必要がある。そうしないと、二次中間転写ドラム53が第1及び第2の一次中間転写ドラム51,52を帯電してしまい、第1及び第2の一次中間転写ドラム51,52の表面電位の制御が難しくなる。このような条件を満たす材料であれば、特に材料は限定されない。
For example, the secondary
さて、上記二次中間転写ドラム53上に形成された単色像から四重色像までの最終的なトナー像は、最終転写ロール60によって、用紙搬送路を通る記録用紙Pに3次転写される。この記録用紙Pは、不図示の紙送り工程を経て用紙搬送ロール90を通過し、二次中間転写ドラム53と最終転写ロール60のニップ部に送り込まれる。この最終転写工程の後、用紙上に形成された最終的なトナー像は、定着装置70によって定着され、一連の画像形成プロセスが完了する。
Now, the final toner image from the single color image to the quadruple color image formed on the secondary
つぎに、第1の実施形態に係る定着装置70について説明する。
Next, the fixing
図3は定着装置70の要部を模式的に示す断面図である。定着装置70は、内部に加熱源として600Wのハロゲンランプ701を有する加熱部材としての加熱ロール702、無端ベルト状の定着ベルト703、定着ベルト703が回転自在となるように定着ベルト703の両端を支持するベルトガイド部材704(図4参照)、定着ベルト703の内部に配設され定着ベルト703を加熱ロール702の表面に圧接させる加圧部材712などを備える圧接ユニット705(図4参照)、定着ベルト703の内面にオイルを供給するオイル供給部材としてのフェルト部材706などから構成されている。
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a main part of the fixing
上記、オイル供給部材としてのフェルト部材706は、例えば、ノーメックス(商品名)からなり、当該フェルト部材706には、粘度300csのアミノSiオイル等からなるオイルが、2.0g程度含浸されている。このフェルト部材706は、図3に示すように、ベルトフレーム708の背面側に接着等の手段によって固定した状態で取り付けられている。
The felt
上記加熱ロール702は、鉄やステンレス等からなる薄肉円筒状の芯金202と、当該芯金202の表面に被覆されたシリコンゴム等からなる肉厚0.65mm程度の弾性層204と、当該弾性層204の表面の被覆されたPFA等からなる肉厚30μm程度の離型層(図示省略)とから構成されている。
The
また、上記定着ベルト703は、ポリイミド等の合成樹脂によって、外径が30mm、肉厚が75μmの無端ベルト状に形成されており、必要に応じて、表面にPFA等からなる離型層(図示省略)が形成されている。
The fixing
更に、上記ベルトガイド部材704は、図4及び図5に示すように、ベルトフレーム708の両端部に互いに平行に突設された嵌合部708aに嵌合された状態で、ベルトハウジング707の両端部に装着されるようになっている。
Further, as shown in FIGS. 4 and 5, the
また、上記圧接ユニット705は、合成樹脂製のベルトハウジング707、ベルトハウジング707に嵌合状態に装着される断面略コ字形状の金属製のベルトフレーム708、定着ベルト703を加熱ロール702に圧接させるためのニップヘッド部材709とニップヘッド部材709に装着される弾性部材としてのパッド部材710とからなる加圧部材712などで構成されている。
The
なお、図3は判り易くするため、上述した詳細な構成でなく、加圧部材712(ニップヘッド部材709とパッド部材710)などの主要部品のみ示している。
For the sake of clarity, FIG. 3 shows only main components such as the pressure member 712 (the
加圧部材712のニップヘッド部材709は、例えば、LCP、PET、PPS、PBT、PES等の耐熱性を有する合成樹脂で形成されている。図6に示すように、ニップヘッド部材709は、断面がL字形状の細長い角柱形状に形成されているとともに、その上面には、パッド部材710を、例えば、接着剤などで固定するための固定部720が長手方向(定着ベルト703の回転軸方向)に沿って設けられている。また、上記ニップヘッド部材709は、その幅方向(長手方向と直交する方向)の一端部に、加熱ロール702方向に突設した圧接部721が形成されている。そして、圧接部721の圧接面721Bが定着ベルト703を圧接する
また、パッド部材710は細長い直方体状(四角柱状)をしており、例えば、シリコンゴム等のゴム材料で構成されている。なお、パッド部材710のゴム硬度は10〜30度(アスカーC硬度)が望ましい。また、パッド部材710より圧接部721の方が高硬度である。
The
図7(A)に示すように、圧接部721のパッド部材710側の側面721Aは、長手方向(定着ベルト703の回転軸方向)に、上端部がパッド部材710側に凸形となったR形状をしている。このため両端部はパッド部材710に対して徐々に広くなる間隔Yが形成されている。なお、図12(A)は、このことを判り易くするため極端に描いた図である。また、図7(B)に示すように圧接部721の側面721Aの中央部は垂直であり、図7(C)に示すように、両端部はパッド部材710と反対側に傾斜している(この傾斜がパッド部材710との間の間隔Yとなる)。
As shown in FIG. 7A, the
上記の如く構成されるニップヘッド部材709とパッド部材710とからなる加圧部材712は、図3に示すように、定着ベルト703を圧接し、加熱ロール702と定着ベルト703のニップ部に圧力をかけている。
As shown in FIG. 3, the
具体的には、加圧部材712を備える圧接ユニット705(図4参照)は、図3に示すように、ベルトガイド部材704(図4参照)を介して、両端側に設けられた1対のアーム部材717の中央部717cに取り付けられており、アーム部材717は、支点717aを中心にして回動自在に支持されている。そして、端部717bに圧接するコイルスプリング718によって、圧接ユニット705を定着ベルト703に所定の圧力で圧接させ、加熱ロール702とのニップ部に所定の圧力を与える構成となっている。
Specifically, the press contact unit 705 (see FIG. 4) including the pressurizing
なお、図3と図5とに示しているシート部材719は、定着ベルト703と圧接ユニット705との間に介在される合成樹脂製のフィルム状のシート部材を示しており、定着ベルト703と加圧部材712との間の摩擦を低減するものであるが、必ずしも設けなくとも良い。
A
つぎに、本実施形態の作用について説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.
定着装置70では、図3に示すように、内部にハロゲンランプ701を有する加熱ロール702と、無端ベルト状に形成された定着ベルト703との間に形成されるニップ部に、未定着トナー像MTを担持した記録用紙Pを通過させることにより定着を行うようになっている。なお、図中の矢印Sは記録用紙Pのニップ部の通過方向を示す。
In the fixing
さて、図8は、ニップ部を記録用紙Pが通過する際にかかる圧力分布を模式的に示した図である。図8(A)は中央部(図7(B)に対応)の圧力分布を、図8(B)は両端部(図7(C)に対応)圧力分布を、それぞれ示している。なお、図8は、シート部材719などを省略している。
FIG. 8 is a diagram schematically showing a pressure distribution applied when the recording paper P passes through the nip portion. 8A shows the pressure distribution at the center (corresponding to FIG. 7B), and FIG. 8B shows the pressure distribution at both ends (corresponding to FIG. 7C). In FIG. 8, the
前述したように、パッド部材710より圧接部721の方が高硬度であるので、ニップ部の出口(記録用紙Pの通過方向の下流側)の方が入口(記録用紙Pの通過方向の上流側)より圧力が高い。また、弾性層204は、ニップの圧力分布によって歪む(凹む)。よって、図16(A)に示すように、記録用紙Pがニップ部を出る際には、加熱ロール702と反対方向側に進む。よって、剥離性が良い。なお、図16(A)は記録用紙Pの進行の動きを極端に模式的に示している。
As described above, since the
また、圧接ユニット705の両端部がアーム部材717で押圧されているので、中央部は撓み等により、両端部より圧力がかかりにくい。しかし、図7と図12(A)に示すように、圧接部721のパッド部材710側の側面721Aは、長手方向(定着ベルト703の回転軸方向)に、上端部がパッド部材710側(記録用紙Pの通過方向の下流側)に凸形状となったR形状をしている。よって、圧接部721の両端部は、中央部より圧接面721Bの面積が小さくなっている。
In addition, since both end portions of the
したがって、図9の点線で表したグラフのように、圧接部721による両端部と中央部とのニップ部の圧力は均一となり、しかも高い圧力でニップ部を通過する記録用紙Pを押圧する。このため、剥離性が高く、また定着性も均一、且つ良好となる。
Therefore, as shown by the dotted line in FIG. 9, the pressure at the nip portion between the both end portions and the central portion by the
更に、図8(B)に示すように、押圧によりパッド部材710の両端部は、間隔Yを埋めるように変形する。したがって、図9の実線で表したグラフのように、パッド部材710の押圧力は両端が小さく、中央部が大きくなる。よって、記録用紙Pの中央部より両端部の方が速度が速くなり、図16(B)の矢印Vで示すように、記録用紙Pが両端側に引っ張られるようにニップ部を通過するので、記録用紙Pにシワが寄りにくい。
Further, as shown in FIG. 8B, both end portions of the
さて、図17は、圧接部1721の側面1721Aとパッド部材1710と間隔Yがない従来の加圧部材1712を示している。また、図17(D)に示すように、圧接部1721の圧接面1721Bは、中央部を両端部より高くして中央部の圧力が高めているが、前述したように、シワ防止のため、ニップ部の圧力は中央部より両端部ほうが高くなる圧力分布としている。
FIG. 17 shows a
従来の加圧部材1712は、このような構成のため、図18,図10に示すような圧力分布を示す。なお、図10においては、点線が圧接部1721の圧力分布を示し、実線がパッド部材1710の圧力分布を示す。このような圧力分布の為、シワ防止はなされているが、圧接部1721の圧力は中央部が低いので、剥離性が十分でなく、定着性も均一となっていない。
Since the
しかも、圧接部1721の圧接面1721Bの中央部を高くした形状は、僅かな高さの違いが、圧力分布に大きな影響を与える。このため中央部の高さZは両端より約0.3mm程度のみ高くしており、その公差も±0.05mmと非常に厳しくなっている。
In addition, in the shape in which the central portion of the
しかし、本実施形態のように、図7と図12(A)に示すように、圧接部721の側面721Aの両端部とパッド部材710との間に間隔Yを形成する構成とした場合、間隔Yは約0.7mmから1.2mmであり、公差も±0.20mmとラフで良い。また、このような構成とすると圧接部721の圧接面721Bの公差も±0.1mm程度となる。
However, as shown in FIGS. 7 and 12A, when the configuration is such that the gap Y is formed between both ends of the
なお、本実施形態でも、図17(D)のように、圧接部721の圧接面721Bの高さを変化させた構成を加えても良い。
In this embodiment, a configuration in which the height of the
つぎに第1の実施形態の変形例を説明する。 Next, a modification of the first embodiment will be described.
まず、第1の変形例について説明する。図11に示すように、加圧部材812のニップヘッド部材809の圧接部821の側面821Aは傾斜しておらず、全体がR形状となっている。(図7(C)と図11(C)とを比較すると判りやすい)。
First, a first modification will be described. As shown in FIG. 11, the
つぎに、第2の変形例について説明する。図12(B)に判りやすく極端に示すように、加圧部材912のニップヘッド部材909の圧接部921の側面710Aは、R形状でなく、V字形状となっている。(図12(A)と比較すると判りやすい)。
Next, a second modification will be described. 12B, the side surface 710A of the
なお、第1及び第2に変形例ともに、第1の実施形態と同様の作用を奏す。 Both the first and second modified examples have the same effects as those of the first embodiment.
つぎに、第2の実施形態について説明する。なお、第1の実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。 Next, a second embodiment will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member same as 1st Embodiment, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図13に示すように、加圧部材612のニップヘッド部材609の圧接部621の全体が湾曲している。つまり、図12(C)に判りやすく極端に示しているように、圧接面621Bの幅自体は同じであるが、湾曲することによって中央部は両端部よりニップ部の入口側で圧接する構成となっている。
As shown in FIG. 13, the entire
つぎに、本実施形態の作用について説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.
図14に示すように、圧接部621によるニップ部の圧力分布は、両端部より中央部が高くなり、また、その位置も両端部より中央部が若干上流側となっている。このようにニップ部の出口近傍の圧力分布と圧接位置とが異なる為、剥離性能が更に向上する。なお、第1の実施形態と同様にパッド部材710の圧力分布は中央部が低く、両端部が高いのでシワ防止がなされている。
As shown in FIG. 14, the pressure distribution in the nip portion by the
尚、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。 In addition, this invention is not limited to said embodiment.
例えば、上記実施の形態では、圧接部610,710,810,910の形状を変えていたが、パッド部材710の形状を変えても良い。一例を挙げると、図15に示すように、圧接部521の側面521Aは直線形状であるが、パッド部材510の中央部がR形状に凸形状に脹らんだ形状であっても良い。
For example, in the above embodiment, the shape of the
また、例えば、加熱ロール702も、無端ベルトであっても良い。また、加熱ロール702も無端ベルトとした場合、本実施形態で説明したような、加圧部材を備える構成であっても良い。また、加熱ロール、定着ロールのいずれか一方、又は両方共に、本実施形態で説明したような、加圧部材を備える構成であっても良い。
For example, the
70 定着装置
100 フルカラープリンタ(画像形成装置)
612 加圧部材
702 加熱ロール(回転体)
703 定着ベルト(無端ベルトからなる回転体)
712 加圧部材
812 加圧部材
912 加圧部材
710 パッド部材(第1加圧部材)
721 圧接部(第2加圧部材)
MT 未定着トナー像
P 記録用紙(記録媒体)
S 通過方向
70
612
703 Fixing belt (rotary body consisting of endless belt)
712
721 pressure contact part (second pressure member)
MT Unfixed toner image
P Recording paper (recording medium)
S Passing direction
Claims (6)
前記1対の回転体の少なくとも一方の回転体は、無端ベルトからなり、
前記無端ベルトの内面を圧接し、前記ニップ部に圧力を与える加圧部材を備え、
前記加圧部材が前記無端ベルトの内面を圧接する面は、前記記録媒体が前記ニップ部を通過する通過方向に対する位置と面積とのどちらか一方、又は両方が、前記回転体の回転軸方向で異なっていることを特徴とする定着装置。 A fixing device for fixing the toner image on the recording medium by passing a recording medium holding an unfixed toner image through a nip portion of a pair of rotating bodies,
At least one rotating body of the pair of rotating bodies is composed of an endless belt,
A pressure member that presses the inner surface of the endless belt and applies pressure to the nip portion;
The surface on which the pressure member presses the inner surface of the endless belt has either one or both of the position and the area with respect to the direction in which the recording medium passes through the nip portion, or both in the rotation axis direction of the rotating body. Fixing device characterized by being different.
前記ニップ部の圧力は、前記記録媒体の通過方向の上流側より下流側を高くしたことを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 The rotating body composed of the endless belt is disposed at least on the side in contact with the surface of the recording medium on which the unfixed toner image is not held,
The fixing device according to claim 1, wherein the pressure of the nip portion is higher on the downstream side than the upstream side in the passage direction of the recording medium.
前記第1加圧部材の硬度より、前記第2加圧部材の硬度の方を高くしたことを特徴とする請求項2に記載の定着装置。 The pressure member is composed of at least a first pressure member provided on the upstream side of the nip portion in the passage direction of the recording medium, and a second pressure member provided on the downstream side,
The fixing device according to claim 2, wherein the hardness of the second pressure member is higher than the hardness of the first pressure member.
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