JP2007240622A - Image heating device - Google Patents

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Kazuhiro Hasegawa
和弘 長谷川
Makoto Jinzai
誠 陣在
Yasuhiro Hayashi
康弘 林
Shigeaki Takada
高田  成明
Keigo Kaji
圭吾 梶
Nobuaki Hara
伸明 原
Ikuo Nakamoto
育生 中本
Daigo Matsuura
大悟 松浦
Hiroshi Komiyama
宏 小宮山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To rationalize pressure distribution in an image heating nip, even when the image heating device is constituted for lengthening an image heating nip. <P>SOLUTION: In the image heating device, a pressurization pad 27 is contacted and arranged to a pressurization roller 26 with a small sliding load and a fixing pad 24 is not contacted to the fixing roller 23 with a large sliding load by separating by predetermined gap. As a result, the fixing nip is continuously formed along the sheet conveyance direction, without causing a large pressure omission part to be generated. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、記録材に形成された画像を加熱する画像加熱装置、及び、記録材に形成された未定着画像を定着する定着装置に関する。   The present invention relates to an image heating device that heats an image formed on a recording material, and a fixing device that fixes an unfixed image formed on a recording material.

電子写真装置、静電記録装置などの画像形成装置においては、シート上にトナー画像を形成し、これを加熱、加圧して定着させることにより画像を形成している。このような定着装置として、内部にヒータを有する定着ローラに加圧ローラを圧接して定着ニップを形成し、定着を行うローラ定着方式が従来より採用されている。   In an image forming apparatus such as an electrophotographic apparatus or an electrostatic recording apparatus, a toner image is formed on a sheet, and the image is formed by fixing the image by heating and pressing it. As such a fixing device, a roller fixing method in which a fixing nip is formed by pressing a pressure roller against a fixing roller having a heater therein to perform fixing has been conventionally employed.

ところで、画像の高光沢化や画像形成の高速化を図るためには、シートのニップ通過時間を長くし、トナーを充分に溶融するのが好ましい。ローラ定着方式の場合、これを達成するためにはローラ径を大きくしなければならず、定着装置が大型化してしまう。   By the way, in order to increase the glossiness of the image and increase the speed of image formation, it is preferable to lengthen the sheet nip passage time and sufficiently melt the toner. In the case of the roller fixing method, in order to achieve this, the roller diameter must be increased, and the fixing device is increased in size.

そこで、ローラ定着方式に比して、装置の小型化、高速化対応を達成しつつ、充分なニップ幅(シート搬送方向の長さ)を得ることができるベルト定着方式が提案されている(特許文献1)。この提案においては、互いに対向する定着ベルトと加圧ベルトを設け、これら両ベルト間でシートを挟持搬送しながら定着を行う構成とされている。それ故、従来に比して充分なニップ幅を得ている。
特開平2004−341346号公報
Therefore, a belt fixing method has been proposed that can achieve a sufficient nip width (length in the sheet conveying direction) while achieving a reduction in size and speed of the apparatus as compared with the roller fixing method (patent). Reference 1). In this proposal, a fixing belt and a pressure belt facing each other are provided, and the fixing is performed while the sheet is nipped and conveyed between the two belts. Therefore, a sufficient nip width is obtained as compared with the prior art.
JP 2004-341346 A

しかしながら、特許文献1の構成の場合には以下のような不具合がある。即ち、両ベルト間に形成されている定着ニップには、両ベルトの懸架ローラ同士にて加圧されている圧の高い部分と、定着パッドのみにて加圧されている圧の低い部分と、ベルトの両側から何も支持されていない圧の抜けた部分とが存在する。   However, the configuration of Patent Document 1 has the following problems. That is, in the fixing nip formed between both belts, a high pressure portion pressed by the suspension rollers of both belts, a low pressure portion pressed only by the fixing pad, There is a pressure-relieved part where nothing is supported from both sides of the belt.

このため、未定着トナー画像を定着しようとする場合、圧の高い部分と抜けた部分とで、シートの搬送速度に差が発生する。ベルトはある程度の可撓性を有するものであるから、搬送速度差によってベルトが伸縮し、シート上の画像がずれるという問題が発生する。   For this reason, when an unfixed toner image is to be fixed, a difference occurs in the sheet conveyance speed between the high-pressure portion and the portion where the pressure is lost. Since the belt has a certain degree of flexibility, there arises a problem that the belt expands and contracts due to a difference in conveyance speed, and an image on the sheet shifts.

また、圧抜け部では、定着時に生じた水蒸気を抑え込めなくなる。そのため、圧抜け部のシートの幅方向(シート搬送方向に直交する方向)で空気や水蒸気が溜まっている部分とそうでない部分でのトナー表面とベルト表面との接触状態が異なることによる光沢ムラが発生する。特にコート紙等の通気性の低いシートにおいて発生しやすい。   In addition, the water pressure generated at the time of fixing cannot be suppressed at the pressure relief portion. Therefore, uneven gloss due to the contact state between the toner surface and the belt surface in the portion where the air or water vapor is accumulated and the portion where it is not in the width direction (direction perpendicular to the sheet conveying direction) of the pressure relief portion is different. appear. In particular, it tends to occur in a sheet having low air permeability such as coated paper.

そこで、本発明の目的は、画像加熱ニップを長くする構成とした場合であっても、画像加熱ニップ内の圧力分布を適正化させることができる画像加熱装置並びに定着装置を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to provide an image heating apparatus and a fixing apparatus that can optimize the pressure distribution in the image heating nip even when the image heating nip is configured to be long.

本発明の他の目的は、光沢ムラなどの画像不良の発生を防止することができる画像加熱装置並びに定着装置を提供することである。   Another object of the present invention is to provide an image heating device and a fixing device capable of preventing the occurrence of image defects such as uneven gloss.

本発明によれば上記目的を達成することができる。   According to the present invention, the above object can be achieved.

第1の本発明は、画像を担持した記録材を挟持搬送する第1のベルト及び第2のベルトと、第1のベルトと第2のベルト間にて画像加熱ニップを形成するためのニップ形成手段とを有する画像加熱装置において、ニップ形成手段は第1のベルトを駆動する高摩擦性ローラと、この高摩擦性ローラに対向して配置され第2のベルトを加圧する低摩擦性ローラと高摩擦性ローラに非接触配置され第1のベルトを加圧する第1の固定部材と、この第1の固定部材に対向し低摩擦ローラに接触配置され第2のベルトを加圧する第2の固定部材とを有すると共に、高摩擦ローラと第1の固定部材が第1のベルト内面と非接触領域を第2の固定部材の第2のベルト接触部における記録材搬送方向最下流部が第1のベルト及び、第2のベルトを介して加圧する。   According to a first aspect of the present invention, a first belt and a second belt that sandwich and convey a recording material carrying an image, and a nip formation for forming an image heating nip between the first belt and the second belt. The image forming apparatus includes a high-friction roller that drives the first belt, a low-friction roller that is disposed opposite to the high-friction roller and pressurizes the second belt, and a high-friction roller. A first fixing member arranged in non-contact with the friction roller and pressurizing the first belt, and a second fixing member facing the first fixing member and arranged in contact with the low friction roller and pressurizing the second belt The high friction roller and the first fixing member are in a non-contact area with the first belt inner surface, and the most downstream portion in the recording material conveyance direction in the second belt contact portion of the second fixing member is the first belt. And pressurizing via the second belt .

本発明によれば、画像加熱ニップを長くする構成とした場合であっても、画像加熱ニップ内の圧力分布を適正化させることができる。さらに、画像加熱ニップ内の圧力分布を適正化させることができる。従って、光沢ムラなどの画像不良の発生を防止することができる。   According to the present invention, even when the image heating nip is lengthened, the pressure distribution in the image heating nip can be optimized. Furthermore, the pressure distribution in the image heating nip can be optimized. Therefore, occurrence of image defects such as uneven gloss can be prevented.

次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。   Next, details of the present invention will be described in accordance with the description of the embodiments.

以下に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、これら実施例は、本発明を適用できる実施形態の一例ではあるものの、本発明はこれら実施例にのみ限定されるものではなく本発明の思想の範囲内において種々の変形が可能である。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. Although these examples are examples of embodiments to which the present invention can be applied, the present invention is not limited to these examples, and various modifications are possible within the scope of the idea of the present invention.

(第1実施例)
まず図6を用いて、画像形成装置の全体構成について説明する。
(First embodiment)
First, the overall configuration of the image forming apparatus will be described with reference to FIG.

図6に示す画像形成装置は、電子写真方式を採用した画像形成装置(いわゆるプリンタ)である。   The image forming apparatus shown in FIG. 6 is an image forming apparatus (so-called printer) that employs an electrophotographic system.

画像形成装置1は、大きく分けて、記録材としてのシートにトナー画像を形成する画像形成手段と、シートに形成されたトナー画像を加熱・加圧して定着する画像加熱装置としての定着装置が設けられている。   The image forming apparatus 1 is roughly divided into an image forming unit for forming a toner image on a sheet as a recording material, and a fixing device as an image heating apparatus for fixing the toner image formed on the sheet by heating and pressing. It has been.

まず、画像形成手段は次に説明する機器を備えている。像担持体としての感光体ドラム2の周りに帯電手段としての帯電器3が設けられており、感光体ドラム2の表面は帯電器3によって一様に帯電処理される。そして、露光手段としての露光装置4から画像に応じた光5を照射されることにより感光ドラム2上に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像手段としての現像器6によって現像されてトナー画像が形成される。一方、シートSは装置下部の給送カセット9に収納されており、給送ローラ10によって給送される。シートは搬送手段としてのレジストローラ対11によって感光体ドラム2上のトナー画像と同期して搬送される。感光ドラム上のトナー画像は転写手段としての転写ローラ7によってシート上に静電転写され、定着装置Aへと搬送される。その後、感光体ドラム2上に残留したトナーはクリーニング手段としてのクリーニング装置8によって除去される。   First, the image forming means is provided with a device described below. A charger 3 as a charging unit is provided around the photosensitive drum 2 as an image carrier, and the surface of the photosensitive drum 2 is uniformly charged by the charger 3. Then, an electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 2 by irradiating light 5 corresponding to the image from an exposure device 4 as an exposure unit. This electrostatic latent image is developed by a developing device 6 as developing means to form a toner image. On the other hand, the sheet S is stored in a feeding cassette 9 at the lower part of the apparatus and fed by a feeding roller 10. The sheet is conveyed in synchronism with the toner image on the photosensitive drum 2 by a pair of registration rollers 11 as conveying means. The toner image on the photosensitive drum is electrostatically transferred onto a sheet by a transfer roller 7 as a transfer unit, and is conveyed to the fixing device A. Thereafter, the toner remaining on the photosensitive drum 2 is removed by a cleaning device 8 as a cleaning unit.

そして、画像形成手段によってシートS上に形成されたトナー画像は、画像加熱装置としての定着装置Aにおいて加熱、加圧されることによってシート上に定着される。その後、トナー画像が定着されたシートSは排出ローラ対12によって装置上部の排出トレイ13へと搬送排出される。   Then, the toner image formed on the sheet S by the image forming means is fixed on the sheet by being heated and pressed in the fixing device A as an image heating device. Thereafter, the sheet S on which the toner image is fixed is conveyed and discharged by the discharge roller pair 12 to the discharge tray 13 at the upper part of the apparatus.

図1は本実施例に係わる定着装置Aの断面図、図2は比較例を説明する断面図である。図に示すように、定着装置Aは、第1のベルトの例としての定着ベルト(定着手段)20と、第2のベルトの例としての加圧ベルト(加圧手段)21とを備えている。   FIG. 1 is a cross-sectional view of a fixing device A according to this embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a comparative example. As shown in the figure, the fixing device A includes a fixing belt (fixing means) 20 as an example of a first belt and a pressure belt (pressure means) 21 as an example of a second belt. .

定着ベルト20は内径が40mmで、厚みが75μmのポリイミドを基層とし、基層の外周には弾性層が300μmの厚みで設けられている。弾性層の材料としては、公知の弾性材料を使用することができ、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム等を用いることができる。本実施例では、シリコーンゴムを用い、硬度はJIS−A20度、熱伝導率は0.8W/mKである。この弾性層の変形によって、定着ベルト20へのシートの巻きつきを防止し、ベルトからの良好な分離性能を得ることができる。更に弾性層の外周には、表面離型層としてフッ素樹脂層(例えばPFAやPTFE)が30μmの厚みで設けられている。   The fixing belt 20 has an inner diameter of 40 mm and a thickness of 75 μm as a base layer, and an elastic layer is provided on the outer periphery of the base layer with a thickness of 300 μm. As a material of the elastic layer, a known elastic material can be used, and for example, silicone rubber, fluorine rubber, or the like can be used. In this embodiment, silicone rubber is used, the hardness is JIS-A 20 degrees, and the thermal conductivity is 0.8 W / mK. Due to the deformation of the elastic layer, it is possible to prevent the sheet from being wound around the fixing belt 20 and to obtain good separation performance from the belt. Further, on the outer periphery of the elastic layer, a fluororesin layer (for example, PFA or PTFE) is provided with a thickness of 30 μm as a surface release layer.

加圧ベルト21は内径が40mmで、厚みが75μmのポリイミドを基層とし、表面は離型層としてフッ素樹脂であるPFAチューブを30μmの厚みで設けられている。   The pressure belt 21 has an inner diameter of 40 mm and a thickness of 75 μm as a base layer, and the surface is provided with a PFA tube made of a fluororesin with a thickness of 30 μm as a release layer.

定着ベルト20は、懸架ローラとしての加熱ローラ22並びに定着ローラ23によって張架されている。加熱ローラ22は、外径が20mmで、内径が18mmである厚さ1mmの鉄製の中空ローラであり、内部に加熱手段としてのハロゲンヒータ22aを配置している。また、加熱ローラはテンションローラとしての機能も有している。   The fixing belt 20 is stretched by a heating roller 22 as a suspension roller and a fixing roller 23. The heating roller 22 is a 1 mm-thick iron hollow roller having an outer diameter of 20 mm and an inner diameter of 18 mm, and a halogen heater 22a as a heating means is disposed inside. The heating roller also has a function as a tension roller.

定着ローラ23は、外径が20mmで、径が18mmである鉄合金製の芯金に、弾性層としてのシリコーンゴム層が設けられた高摩擦性の弾性ローラである。このように弾性層を設けることで、駆動源(モータ)から駆動ギア列を介して入力された駆動力を定着ベルトへ良好に伝達することができるとともに、定着ベルトからのシートの分離性を確保するための定着ニップを形成できる。なお、後述するが、定着ニップの圧がこの定着ローラ23により懸架されている領域において最大値となるように設定されている。   The fixing roller 23 is a high-friction elastic roller in which a silicone rubber layer as an elastic layer is provided on an iron alloy core metal having an outer diameter of 20 mm and a diameter of 18 mm. By providing the elastic layer in this way, it is possible to satisfactorily transmit the driving force input from the driving source (motor) via the driving gear train to the fixing belt and to ensure separation of the sheet from the fixing belt. A fixing nip can be formed. As will be described later, the pressure of the fixing nip is set to a maximum value in the region suspended by the fixing roller 23.

シリコーンゴムの硬度はJIS−A15度、熱伝導率は0.8W/mKである。シリコーンゴム層によって、内部への熱伝導も少なくなるためウォーミングアップタイムの短縮にも効果がある。   The hardness of the silicone rubber is JIS-A 15 degrees, and the thermal conductivity is 0.8 W / mK. The silicone rubber layer is also effective in shortening the warm-up time because heat conduction to the inside is reduced.

また、定着ベルト20の回転は、定着ローラ23をモータによって駆動し、定着ローラ23のシリコーンゴム表面と定着ベルト20の内面ポリイミド層との摩擦によって定着ベルト20は回転する。   The fixing belt 20 is rotated by driving the fixing roller 23 by a motor, and the fixing belt 20 is rotated by friction between the silicone rubber surface of the fixing roller 23 and the inner surface polyimide layer of the fixing belt 20.

定着ベルト20を加圧ベルト21に向けて加圧する第1の固定部材としての定着パッド24が、定着ローラ23に対し非接触に近接配置されている。本例では定着ローラ23と定着パッド24間の最近接部での離間距離(ギャップ)が1mmに設定されている。   A fixing pad 24 as a first fixing member that presses the fixing belt 20 toward the pressure belt 21 is disposed in close contact with the fixing roller 23 in a non-contact manner. In this example, the separation distance (gap) at the closest portion between the fixing roller 23 and the fixing pad 24 is set to 1 mm.

なお、この定着パッド24は、厚さ3mm、幅12mmの樹脂製、具体的にはPPS製(ポリフェニレンサルファイド樹脂)である。ただし、定着パッド24はゴム弾性層がなく、剛性の高いものであれば、樹脂に限らず金属などの剛体にしてもよい。   The fixing pad 24 is made of resin having a thickness of 3 mm and a width of 12 mm, specifically, PPS (polyphenylene sulfide resin). However, the fixing pad 24 is not limited to a resin and may be a rigid body such as a metal as long as it does not have a rubber elastic layer and has high rigidity.

定着パッド24の表面には、摺動する定着ベルト20の内面との摩擦抵抗を減らすために摺動性シートとしてのガラス繊維製のクロスをフッ素樹脂でコーティングしたカバーが設けられている。このパッドカバーによって定着ローラ23の駆動トルクが抑えられるので、モータの大型化を伴うことなく安定してベルトを回転させることができる。   On the surface of the fixing pad 24, a cover in which a glass fiber cloth as a slidable sheet is coated with a fluororesin is provided in order to reduce the frictional resistance with the inner surface of the sliding fixing belt 20. Since the pad cover suppresses the driving torque of the fixing roller 23, the belt can be stably rotated without increasing the size of the motor.

加圧ベルト21は、テンションローラ25と加圧ローラ26によって張架されている。テンションローラ25は、外径が20mmで、径が16mmである鉄合金製の芯金に、熱伝導率を小さくして加圧ベルト21からの熱伝導を少なくするためにシリコーンスポンジ層を設けてある。加圧ローラ26は、外径が20mmで、内径が16mmである厚さ2mmの鉄合金製とされた低摺動性の剛性ローラである。   The pressure belt 21 is stretched between a tension roller 25 and a pressure roller 26. The tension roller 25 has an iron alloy cored bar having an outer diameter of 20 mm and a diameter of 16 mm, and a silicone sponge layer is provided to reduce the thermal conductivity and reduce the thermal conduction from the pressure belt 21. is there. The pressure roller 26 is a low-sliding rigid roller made of an iron alloy having an outer diameter of 20 mm and an inner diameter of 16 mm and a thickness of 2 mm.

加圧ベルト21を定着ベルト20(定着パッド24)に向けて加圧する第2の固定部材としての加圧パッド27が、剛性ローラである加圧ローラ26に接触して配置されている。   A pressure pad 27 as a second fixing member for pressing the pressure belt 21 toward the fixing belt 20 (fixing pad 24) is disposed in contact with the pressure roller 26 which is a rigid roller.

画像加熱ニップとしての定着ニップを形成するために、加圧ベルト21の加圧ローラ26は、回転軸の両端側が図1の矢印方向に向けて加圧機構により所定の加圧力にて定着ローラ23に向けて加圧されている。   In order to form a fixing nip as an image heating nip, the pressure roller 26 of the pressure belt 21 has both ends of the rotating shaft directed in the direction of the arrow in FIG. Pressurized toward

ここで発明の特徴的な構成を図2を用いて説明する。シート搬送方向に沿った1つの定着ニップに圧抜け部がなく連続した加圧力分布とするために、加圧パッドのシートS搬送方向最下流の先端部が定着ローラ23と定着パッド24が形成するギャップ部(図内 G)に対向する位置に配置されるとともに、図内の矢印(1)方向へ加圧するように加圧パッドを設定することが本発の特徴である。   Here, a characteristic configuration of the invention will be described with reference to FIG. The fixing roller 23 and the fixing pad 24 form the tip of the pressure pad in the most downstream direction in the sheet S conveyance direction in order to obtain a continuous pressure distribution without a pressure relief portion in one fixing nip along the sheet conveyance direction. The feature of the present invention is that the pressure pad is set so as to pressurize in the direction of arrow (1) in the figure while being arranged at a position facing the gap part (G in the figure).

この加圧パッド27は、厚さ3mm、幅15mmであり、搬送方向最下流部の先端部27aが剛体からなるR形状で構成される。本実施例ではR形状からなる先端部27aはSUSからなるワイヤを加圧パッドの長手方向(シート搬送方向と直交するシート幅方向)に沿って略全域に設ける構成した。またその他の部分27bは弾性体としての耐熱性シリコーンゴム(JIS-A 10°)から構成されている。ワイヤは上記耐熱性シリコーンゴムに固定される。   The pressure pad 27 has a thickness of 3 mm and a width of 15 mm, and a distal end portion 27a at the most downstream portion in the transport direction is formed in an R shape made of a rigid body. In this embodiment, the tip 27a made of an R shape is configured such that a wire made of SUS is provided over substantially the entire area along the longitudinal direction of the pressure pad (the sheet width direction orthogonal to the sheet conveying direction). The other part 27b is made of heat-resistant silicone rubber (JIS-A 10 °) as an elastic body. The wire is fixed to the heat resistant silicone rubber.

更に、加圧パッド27の表面には、定着パッド24と同様に、摺動する加圧ベルト21の内面および加圧ローラ26との摩擦抵抗を減らすために低摺動性シートとしてのガラス繊維製のクロスをフッ素樹脂でコーティングしたカバー(不図示)が設けられている。   Further, the surface of the pressure pad 27 is made of a glass fiber as a low-sliding sheet in order to reduce the frictional resistance between the inner surface of the sliding pressure belt 21 and the pressure roller 26, similarly to the fixing pad 24. A cover (not shown) in which the cloth is coated with a fluororesin is provided.

先端部27aは図3に示すように、先端部27aのニップ形成面(図中、上側)が加圧ローラのニップ形成面より定着ベルト側へ侵入するよう加圧パッド全体の位置を設定する必要がある。そのため先端部27aの下面(加圧ローラ側)は加圧ローラと接触するように設定するとともにそのとき下記の満たすこととなる。   As shown in FIG. 3, it is necessary to set the position of the entire pressure pad so that the nip forming surface (upper side in the figure) of the tip 27a enters the fixing belt side from the nip forming surface of the pressure roller. There is. Therefore, the lower surface (pressure roller side) of the distal end portion 27a is set so as to come into contact with the pressure roller, and at that time, the following is satisfied.

R-((R+r)^2-g^2)^0.5<r ⇔ g^2<4・R・r(式1)
R:加圧ローラ半径
R:加圧パッド先端部のr形状の半径
g:ローラ間ニップ中から加圧パッド先端R中心までの距離
また、
gの条件として
1、gが大きすぎると先端部27aが定着パッドと接触しG領域を押し上げることができない。つまり g<G
2、gが小さい場合には定着装置駆動時に先端部27aが、ローラニップに噛みこんでしまい、加圧パッドの破損をまねくおそれがある。つまりgはローラ間の加圧力発生領域以上である必要がある。
R-((R + r) ^ 2-g ^ 2) ^ 0.5 <r ⇔ g ^ 2 <4 · R · r (Formula 1)
R: Pressure roller radius
R: radius of the r shape at the tip of the pressure pad g: distance from the nip between rollers to the center of the pressure pad tip R
As the conditions for g, if 1 and g are too large, the tip 27a contacts the fixing pad and the G region cannot be pushed up. That is, g <G
If 2 and g are small, the leading end 27a may be caught in the roller nip when the fixing device is driven, and the pressure pad may be damaged. That is, g needs to be equal to or greater than the pressure generation region between the rollers.

ローラ部でのニップ測定よりg>1.5
さらにrの条件として
gが上記1、2の範囲において、先端部27aがベルトを介して定着ローラと接触すると、ローラ間の圧力が設定より下がりシートSの排紙性(分離性)の問題が発生してしまう。
From the nip measurement at the roller, g> 1.5
Further, as the condition of r, when g is in the range of 1 or 2 above, when the leading end 27a comes into contact with the fixing roller via the belt, the pressure between the rollers falls below the setting, and there is a problem of sheet S discharge (separation). Will occur.

以上のこと考慮して、gは定着ローラと定着パッド間のG領域の中央近傍に設定されることが好ましい。また、圧抜けを効果的に改善するためにもG領域の中央近傍に配置することが有効であることは言うまでもない。   Considering the above, g is preferably set near the center of the G region between the fixing roller and the fixing pad. Needless to say, it is effective to dispose in the vicinity of the center of the G region in order to effectively improve the pressure loss.

定着ローラと定着パッドの最小ギャップが1mmに設定されているため、定着ベルト搬送方向に置いてGは5.5mm程度となる。   Since the minimum gap between the fixing roller and the fixing pad is set to 1 mm, G is about 5.5 mm in the fixing belt conveyance direction.

加圧ローラ径は本実施例では20mmである。   The pressure roller diameter is 20 mm in this embodiment.

gは 1.5<g<5.5範囲であればよい。   g may be in the range of 1.5 <g <5.5.

本実施例では中心値となる3.5mmに設定した。   In this embodiment, the center value is set to 3.5 mm.

そのときの加圧パッド先端部27aの半径は約0.31mm以上であればよい。   At this time, the radius of the pressure pad tip 27a may be about 0.31 mm or more.

また、先端部27aが定着、加圧ベルトを介して定着ローラ23に接触しないためには加圧パッド先端部27aの半径は、約0.6mm以下であればよい。   Further, the radius of the pressure pad tip 27a may be about 0.6 mm or less so that the tip 27a does not contact the fixing roller 23 via the fixing and pressure belt.

先端部27aの半径を下限である0.31で設定ときのベルト搬送方向におけるニップ内圧分布を図4に示す。図より分かるように、下流のピークの手前に多きな圧力の抜けが発生しているのが分かる。   FIG. 4 shows the nip internal pressure distribution in the belt conveyance direction when the radius of the tip portion 27a is set to 0.31, which is the lower limit. As can be seen from the figure, a large pressure drop occurs before the downstream peak.

従って、本実施例では、定着装置Aの動作に問題なく、G領域で圧力が発生するよう先端部27aのR形状半径を0.4に設定した(SUSワイヤ径0.6mm摺動シート0.1mm)。そのときのベルト搬送方向のニップない圧力分布を図5に示す。図4の圧力分布と比較し、最下流のピーク手前に圧力抜けが大幅に改善されていることが分かる。   Therefore, in this embodiment, the R-shaped radius of the tip 27a is set to 0.4 (SUS wire diameter 0.6 mm sliding sheet 0.1 mm) so that pressure is generated in the G region without any problem in the operation of the fixing device A. FIG. 5 shows the pressure distribution without nip in the belt conveyance direction at that time. Compared with the pressure distribution in FIG. 4, it can be seen that the pressure drop is greatly improved before the most downstream peak.

以上のように構成することで、図3に示すように、定着ベルトと加圧ベルトの加圧時に加圧パッド27の弾性部27b矢印(3)方向に力が発生し、加圧ローラと先端部27aとの接触部で矢印(2)方向へ力が分配される、その結果、先端部27aに定着ベルト方向(矢印(1))へ加圧力を発生することが可能となる。   With the above configuration, as shown in FIG. 3, a force is generated in the direction of the elastic portion 27b arrow (3) of the pressure pad 27 when the fixing belt and the pressure belt are pressed, and the pressure roller and the tip The force is distributed in the direction of the arrow (2) at the contact portion with the portion 27a. As a result, it is possible to generate a pressing force in the fixing belt direction (arrow (1)) at the tip portion 27a.

その結果、定着ローラ23と加圧ローラ26間のみならず定着パッド24と加圧パッド27間において加圧部を形成しながらも、大きな圧抜け部を生じさせること無くシート搬送方向に沿って定着ニップを連続して形成することができる。   As a result, not only between the fixing roller 23 and the pressure roller 26 but also between the fixing pad 24 and the pressure pad 27, the pressure is fixed along the sheet conveyance direction without causing a large pressure loss portion. The nip can be formed continuously.

また、加圧ローラ26の加圧パッド27(上述のカバー有りの状態)に対する摩擦係数は、所定形状のテストピースを用いてスラスト型摩擦摩耗試験にて、雰囲気温度を 200℃、荷重を 50N、速度を 30mm/sの条件で測定したところ、0.15であった。   The friction coefficient of the pressure roller 26 against the pressure pad 27 (with the cover described above) is 200 ° C. at an atmospheric temperature and 50 N at a load in a thrust type frictional wear test using a test piece having a predetermined shape. It was 0.15 when the speed was measured under the condition of 30 mm / s.

一方、上述したように、定着ローラ23は駆動ローラとしての機能を満足するため摩擦係数の大きい弾性ローラとされている。そこで、定着ローラ23に対しては定着パッド24を非接触に近接配置することで、定着ローラ23の駆動に要する搬送トルクが大きくなり過ぎてしまうのを防止し、定着ベルトの搬送性を安定化させることに寄与している。   On the other hand, as described above, the fixing roller 23 is an elastic roller having a large friction coefficient in order to satisfy the function as a driving roller. Therefore, by disposing the fixing pad 24 close to the fixing roller 23 in a non-contact manner, the conveyance torque required to drive the fixing roller 23 is prevented from becoming too large, and the conveyance performance of the fixing belt is stabilized. It contributes to making it.

以上のように、定着ニップを形成するニップ形成手段としての、定着パッド24、定着ローラ23、加圧パッド27、加圧ローラ26により、定着ベルト20と加圧ベルト21間にシート搬送方向に沿って1つの定着ニップを良好に形成することができる。   As described above, the fixing pad 24, the fixing roller 23, the pressure pad 27, and the pressure roller 26 as the nip forming means for forming the fixing nip are arranged along the sheet conveying direction between the fixing belt 20 and the pressure belt 21. Thus, one fixing nip can be formed satisfactorily.

定着ベルト20は、少なくとも画像形成実行時には、モータによって定着ローラ23が回転駆動されることで、図1の矢印X方向に回転駆動される。定着ベルト20の周速度は、シートにループを形成するため画像形成部側から搬送されてくるシートSの搬送速度に比して僅かに遅い周速とされている。   The fixing belt 20 is rotationally driven in the direction of arrow X in FIG. 1 by rotating the fixing roller 23 by a motor at least during execution of image formation. The peripheral speed of the fixing belt 20 is slightly lower than the transport speed of the sheet S transported from the image forming unit side to form a loop on the sheet.

加圧ベルト21は、定着ベルト20に従動して矢印Y方向に回転する。ここで、定着ニップ最下流の部分(定着ニップでの圧分布(シート搬送方向)が最大となる部分)をローラ対により定着ベルト20と加圧ベルト21を挟んで搬送する構成としたことで、ベルトのスリップを防止することができる。本実施例の場合、定着ベルト20の周速は300mm/secとされ、A4サイズのフルカラー画像を1分間に70枚定着することが可能である。   The pressure belt 21 rotates in the arrow Y direction following the fixing belt 20. Here, the configuration is such that the most downstream part of the fixing nip (the part where the pressure distribution (sheet conveying direction) in the fixing nip is maximum) is conveyed with the fixing belt 20 and the pressure belt 21 sandwiched by a pair of rollers. Belt slip can be prevented. In this embodiment, the peripheral speed of the fixing belt 20 is 300 mm / sec, and it is possible to fix 70 A4 size full color images per minute.

定着ベルト20が所定の定着温度に立ち上がって温調された状態において、定着ベルト20と加圧ベルト21間の定着ニップに、未定着トナー画像Tを有するシートSが搬送される。シートSは、未定着トナー画像を担持した面を、定着ベルト20側に向けて導入される。そして、シートSの未定着トナー画像Tが定着ベルト20の外周面に密着したまま挟持搬送されていくことにより、主に定着ベルト20から熱が付与され、また加圧力を受けてシートSの表面に定着される。   In a state where the fixing belt 20 rises to a predetermined fixing temperature and is temperature-controlled, the sheet S having the unfixed toner image T is conveyed to the fixing nip between the fixing belt 20 and the pressure belt 21. The sheet S is introduced with the surface carrying the unfixed toner image facing the fixing belt 20 side. The unfixed toner image T on the sheet S is nipped and conveyed while being in close contact with the outer peripheral surface of the fixing belt 20, so that heat is mainly applied from the fixing belt 20 and the surface of the sheet S is subjected to pressure. To be established.

また、定着ベルト20内の定着ローラ23がゴム層を有する弾性ローラであり、加圧ベルト21内の加圧ローラ26は鉄合金製の剛性ローラであるため、定着ベルト20と加圧ベルト21との定着ニップ出口では定着ローラ23の変形が大きくなっている。その結果、定着ベルトも大きく変形し、トナー画像を担持したシートSは定着ベルト20から自らのこしにより曲率分離される。   Further, since the fixing roller 23 in the fixing belt 20 is an elastic roller having a rubber layer, and the pressure roller 26 in the pressure belt 21 is a rigid roller made of iron alloy, the fixing belt 20, the pressure belt 21, The deformation of the fixing roller 23 is large at the fixing nip exit. As a result, the fixing belt is also greatly deformed, and the sheet S carrying the toner image is separated from the fixing belt 20 by the curvature thereof by its own strain.

このような構成にしたことにより、定着ベルトの駆動およびシートの分離性を安定的に確保しながら、定着ニップにおいて圧抜け部が発生しない。   By adopting such a configuration, a pressure relief portion does not occur in the fixing nip while stably securing the driving of the fixing belt and the separation of the sheet.

以上説明したように、本実施例においては、弾性の定着ローラに対しては定着パッドを非接触に近接配置し、剛性の加圧ローラに対しては加圧パッドを接触配置するとともに、定着ローラと定着パッドの非接触により発生するギャップを押し上げるように配置することにより、長い定着ニップを形成しながらも大きな圧抜け部が存在しないため、画ズレや光沢ムラ等の画像不良の発生を防止することが可能となる。   As described above, in this embodiment, the fixing pad is disposed in a non-contact manner close to the elastic fixing roller, and the pressure pad is disposed in contact with the rigid pressure roller, and the fixing roller. By disposing a gap generated by non-contact between the fixing pad and the fixing pad, a large fixing nip is formed, but there is no large pressure-out portion, thereby preventing image defects such as image misalignment and uneven gloss. It becomes possible.

また、定着ベルトの加熱源としてハロゲンヒータを採用する例について説明したが、エネルギー効率の高い電磁誘導加熱方式の加熱源(励磁コイル)を採用しても構わない。この場合、定着ベルトは励磁コイルから発生した磁束により電磁誘導発熱する導電層を備えた構成となる。   Further, although an example in which a halogen heater is employed as a heating source for the fixing belt has been described, a heat source (excitation coil) of an electromagnetic induction heating method with high energy efficiency may be employed. In this case, the fixing belt has a configuration including a conductive layer that generates electromagnetic induction heat by the magnetic flux generated from the exciting coil.

第1実施例に係わる定着装置の断面図である。1 is a cross-sectional view of a fixing device according to a first embodiment. 第1実施例の特徴的構成を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the characteristic structure of 1st Example. 第1実施例に係わる定着装置を説明する図である。1 is a diagram illustrating a fixing device according to a first embodiment. 第1実施例の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of 1st Example. 第1実施例の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of 1st Example. 画像形成装置の全体構成について説明する図である。1 is a diagram illustrating an overall configuration of an image forming apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

A 定着装置
S シート
1 画像形成装置
2 感光体ドラム
3 帯電器
4 光学装置
5 光
6 現像器
7 転写ローラ
8 クリーニング装置
9 給送カセット
10 給送ローラ
11 レジストローラ対
12 排出ローラ対
13 排出トレイ
20 定着ベルト
21 加圧ベルト
22 加熱ローラ
22a ハロゲンヒータ
23 定着ローラ
24 定着パッド
25 テンションローラ
26 加圧ローラ
27 加圧パッド
A Fixing device S Sheet 1 Image forming device 2 Photosensitive drum 3 Charger 4 Optical device 5 Light 6 Developer 7 Transfer roller 8 Cleaning device 9 Feed cassette 10 Feed roller 11 Registration roller pair 12 Discharge roller pair 13 Discharge tray 20 Fixing belt 21 Pressure belt 22 Heating roller 22a Halogen heater 23 Fixing roller 24 Fixing pad 25 Tension roller 26 Pressure roller 27 Pressure pad

Claims (7)

画像を担持した記録材を挟持搬送する第1のベルト及び第2のベルトと、第1のベルトと第2のベルト間にて画像加熱ニップを形成するためのニップ形成手段とを有する画像加熱装置において、
ニップ形成手段は第1のベルトを駆動する高摩擦性ローラと、この高摩擦性ローラに対向して配置され第2のベルトを加圧する低摩擦性ローラと高摩擦性ローラに、
非接触配置され第1のベルトを加圧する第1の固定部材と、この第1の固定部材に対向し低摩擦ローラに接触配置され第2のベルトを加圧する第2の固定部材とを有すると共に、
高摩擦ローラと第1の固定部材の第1のベルト内面との非接触領域を第2の固定部材の第2のベルト接触部における記録材搬送方向最下流部が第1のベルト及び、第2のベルトを介して加圧することを特徴とする画像加熱装置。
An image heating apparatus having first and second belts for nipping and conveying a recording material carrying an image, and nip forming means for forming an image heating nip between the first and second belts In
The nip forming means includes a high friction roller that drives the first belt, and a low friction roller and a high friction roller that are disposed opposite to the high friction roller and pressurize the second belt.
A first fixing member that is arranged in a non-contact manner and pressurizes the first belt; and a second fixing member that faces the first fixing member and that is arranged in contact with the low friction roller and pressurizes the second belt. ,
In the non-contact area between the high friction roller and the first belt inner surface of the first fixing member, the most downstream portion in the recording material conveyance direction in the second belt contact portion of the second fixing member is the first belt and the second belt An image heating apparatus, wherein pressure is applied via a belt.
上記第2の固定部材の第2のベルト接触部における記録材搬送方向最下流部が低摩擦ローラ及び、第2のベルト内面と接触配置されることを特徴とする請求項1に記載の画像加熱装置。   2. The image heating according to claim 1, wherein the most downstream portion in the recording material conveyance direction in the second belt contact portion of the second fixing member is disposed in contact with the low friction roller and the inner surface of the second belt. apparatus. 第2の固定部材は第2の固定部材の第2のベルト接触部における記録材搬送方向最下流部R形状であること特徴とする請求項1,又は請求項2に記載の画像加熱装置。   3. The image heating apparatus according to claim 1, wherein the second fixing member has an R shape at the most downstream side in the recording material conveyance direction at the second belt contact portion of the second fixing member. 第2の固定部材は上記第2の固定部材の第2のベルト接触部における記録材搬送方向最下流部R形状が剛体、R部以外が弾性体で形成されることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の画像加熱装置。   2. The second fixing member is formed of a rigid body in the recording material conveyance direction most downstream portion R shape in the second belt contact portion of the second fixing member, and an elastic body other than the R portion. The image heating apparatus according to claim 3. 第2の固定部材は第2の固定部材の第2のベルト接触部における記録材搬送方向最下流部R形状が剛体、R部以外が弾性体で形成されると共に、少なくとも第2のベルトとの接触部が低摺動材料におより覆われていることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の画像加熱装置。   The second fixing member is formed of a rigid body in the recording material conveyance direction most downstream portion R shape in the second belt contact portion of the second fixing member, an elastic body other than the R portion, and at least a second belt. The image heating apparatus according to claim 1, wherein the contact portion is covered with a low sliding material. 高摩擦ローラと低摩擦ローラが形成するニップの搬送方向中心から上記第2の固定部材の記録材搬送方向最下流部の第2のベルト内面接触位置まで野距離をg、上記第2の固定部材の記録材搬送方向最下流部のR形状の半径をr、低摺動ローラの半径をR1とすると、
g^2<4・R1・r
を満足することを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれに記載の画像加熱装置。
The field distance g from the center in the conveyance direction of the nip formed by the high friction roller and the low friction roller to the second belt inner surface contact position at the most downstream portion in the recording material conveyance direction of the second fixing member, and the second fixing member When the radius of the R shape at the most downstream part in the recording material conveyance direction is r and the radius of the low sliding roller is R1,
g ^ 2 <4 · R1 · r
The image heating apparatus according to claim 1, wherein:
上記第2の固定部材の第2のベルト接触部における記録材搬送方向最下流部は高摩擦ローラ及び、第1の固定部材を第1のベルト及び、第2のベルとを介して加圧もしくは接触しないことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の画像加熱装置。   The most downstream portion in the recording material conveyance direction in the second belt contact portion of the second fixing member is pressurized with the high friction roller and the first fixing member via the first belt and the second bell. The image heating apparatus according to claim 1, wherein the image heating apparatus is not in contact with the image heating apparatus.
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