JP2008224875A - 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.
従来、プリンタや複写機等の画像形成装置において、記録用紙上に転写されたトナー像を、熱源を備えた定着ベルトと加圧ローラとで形成されるニップ部に通して、熱と圧力の作用でトナーを溶融して定着するベルト式定着装置が利用されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an image forming apparatus such as a printer or a copier, a toner image transferred onto a recording sheet is passed through a nip formed by a fixing belt having a heat source and a pressure roller, and the action of heat and pressure is applied. A belt-type fixing device that melts and fixes toner is used.
ベルト式定着装置の熱源として、ハロゲンヒータ等を内包した加熱ローラや、電磁誘導により発熱する発熱体が用いられている。 As a heat source of the belt-type fixing device, a heating roller including a halogen heater or a heating element that generates heat by electromagnetic induction is used.
ベルト式定着装置の一例として、内面にグリスが塗布される無端状の定着ベルトを加熱ローラとニップ形成部材とで張架し、該グリスを定着ベルトの幅方向両端部から中央部へ案内する案内部材を設けたものがある(例えば、特許文献1参照)。
本発明は、定着ベルトの駆動時に定着ベルトの幅方向の端部から滑剤がもれないようにすることを目的とする。 An object of the present invention is to prevent the lubricant from leaking from the end in the width direction of the fixing belt when the fixing belt is driven.
本発明の請求項1に係る定着装置は、両端部が回転可能に支持された無端状の定着部材と、前記定着部材の内側に配置され、発熱して前記定着部材を加熱する発熱体と、前記定着部材の内側に配置された支持体と、前記定着部材を前記支持体へ加圧する加圧部材と、 前記定着部材の裏面に塗布され前記発熱体及び前記支持体との摩擦力を減少させる滑剤と、を有する定着装置において、前記定着部材の回転方向上流側の前記発熱体の端面に、該端面の角部から中央に向かって、前記定着部材の回転方向下流側に傾斜する傾斜部を設けたことを特徴としている。
A fixing device according to
本発明の請求項2に係る定着装置は、前記傾斜部の角部の前記定着部材側に、R面又はC面を形成したことを特徴としている。 The fixing device according to a second aspect of the present invention is characterized in that an R surface or a C surface is formed on the fixing member side of the corner portion of the inclined portion.
本発明の請求項3に係る定着装置は、前記発熱体が前記定着部材と接触する表面に幅方向に亘って、前記滑剤を貯留する溝部を設けたことを特徴としている。 A fixing device according to a third aspect of the present invention is characterized in that a groove portion for storing the lubricant is provided across a width direction on a surface where the heating element contacts the fixing member.
本発明の請求項4に係る定着装置は、前記溝部の開口縁に、R面又はC面を形成したことを特徴としている。 The fixing device according to a fourth aspect of the present invention is characterized in that an R surface or a C surface is formed at the opening edge of the groove.
本発明の請求項5に係る定着装置は、磁界を発生して前記発熱体を電磁誘導で発熱させる電磁誘導コイルを設け、前記溝部を前記電磁誘導コイルが存在しない空芯部に配置したことを特徴としている。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a fixing device including an electromagnetic induction coil that generates a magnetic field and generates heat by electromagnetic induction, and the groove portion is disposed in an air core portion where the electromagnetic induction coil does not exist. It is a feature.
本発明の請求項6に係る画像形成装置は、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と、露光光を出射する露光部と、前記露光光で形成された潜像を現像剤で顕在化して現像剤像を形成する現像部と、前記現像部で顕在化された前記現像剤像を記録媒体上に転写する転写部と、前記転写部で前記現像剤像が転写された記録媒体を前記定着装置に搬送する搬送部と、を備えたことを特徴としている。 An image forming apparatus according to a sixth aspect of the present invention is the fixing device according to any one of the first to fifth aspects, an exposure unit that emits exposure light, and a latent image formed by the exposure light. Is developed with a developer to form a developer image, a transfer unit that transfers the developer image made visible at the development unit onto a recording medium, and the developer image is transferred at the transfer unit. And a transport unit that transports the recorded recording medium to the fixing device.
請求項1の発明は、滑剤が定着ベルトの裏面の中央部から両端部にかけて均等に存在するので、定着ベルトの駆動時に定着ベルトの幅方向の端部から滑剤がもれない
請求項2の発明は、本構成を有していない場合に比較して、滑剤がR面又はC面に沿って定着部材と発熱体との間の摺動面に進入しやすくなるので、発熱体の端面で滑剤が掻き落されにくくなる。
In the first aspect of the invention, since the lubricant is present uniformly from the center to the both ends of the back surface of the fixing belt, the lubricant does not come from the end in the width direction of the fixing belt when the fixing belt is driven. Compared to the case where this configuration is not provided, the lubricant easily enters the sliding surface between the fixing member and the heating element along the R surface or the C surface. Is less likely to be scraped off.
請求項3の発明は、本構成を有していない場合に比較して、発熱体の表面に滑剤が常時あるため、定着部材と発熱体との摩擦による発熱体表面の劣化が抑えられる。 According to the third aspect of the present invention, since the lubricant is always present on the surface of the heating element, the deterioration of the surface of the heating element due to the friction between the fixing member and the heating element can be suppressed as compared with the case where this configuration is not provided.
請求項4の発明は、本構成を有していない場合に比較して、溝部の開口縁に形成されたR面又はC面に沿って滑剤が移動するため、定着部材と発熱体との間に滑剤が進入しやすくなり、定着部材に負荷がかかりにくい。 In the invention of claim 4, since the lubricant moves along the R surface or the C surface formed at the opening edge of the groove portion as compared with the case where this configuration is not provided, the gap between the fixing member and the heating element is increased. It is easy for the lubricant to enter the fixing member, and it is difficult to apply a load to the fixing member.
請求項5の発明は、本構成を有していない場合に比較して、発熱体の発熱による滑剤の劣化を抑えられる。 The invention according to claim 5 can suppress the deterioration of the lubricant due to the heat generated by the heating element, as compared with the case where this configuration is not provided.
請求項6の発明は、本構成を有していない場合に比較して、紙しわや定着部材の劣化が低減され、定着性を維持できる。 According to the sixth aspect of the present invention, the paper wrinkles and the deterioration of the fixing member are reduced and the fixing property can be maintained as compared with the case where the present configuration is not provided.
本発明の定着装置及び画像形成装置の第1実施形態を図面に基づき説明する。 A first embodiment of a fixing device and an image forming apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1には、画像形成装置としてのプリンタ10が示されている。
FIG. 1 shows a
プリンタ10において、プリンタ10の本体を構成する筐体12内に、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、及び ブラック(K)の各トナーに対応した光ビームを出射する光走査装置14Y、14M、14C、14Kが固定されている。また、光走査装置14Kに隣接する位置に、プリンタ10の各部の動作を制御する制御部70が設けられている。
In the
光走査装置14Y、14M、14C、14Kは、光源から出射された光ビームを図示しない回転多面鏡(ポリゴンミラー)で走査するとともに、反射ミラー等の複数の光学部品で反射して、各トナーに対応した光ビーム16Y、16M、16C、16Kを出射するようになっている。
The
光ビーム16Y、16M、16C、16Kは、それぞれ対応する各感光体ドラム18Y、18M、18C、18Kに導かれる。各感光体ドラム18Y、18M、18C、18Kは、図示しないモータ及びギアからなる駆動手段によって、矢印A方向に回転するようになっている。
The
感光体ドラム18Y、18M、18C、18Kの回転方向上流側には、感光体ドラム18Y、18M、18C、18Kの表面を帯電する帯電器20Y、20M、20C、20Kが設けられている。
また、感光体ドラム18Y、18M、18C、18Kの回転方向下流側には、Y、M、C、Kの各トナーをそれぞれ感光体18Y、18M、18C、18K上に現像する現像器22Y、22M、22C、22Kが設けられている。
Further, on the downstream side in the rotation direction of the
感光体ドラム18Y、18M、18C、18Kの回転方向で、現像器22Y、22M、22C、22Kの下流側には、現像されたトナー像が一次転写される中間転写ベルト28が配置されている。
An
中間転写ベルト28は、ポリイミドあるいはポリアミド等の樹脂にカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させたフィルム状の無端ベルトで構成されている。そして、その体積抵抗率は106〜1014Ωcmとなるように形成されており、その厚みは例えば0.1mm程度に構成されている。
The
感光体ドラム18Y、18M、18C、18Kと中間転写ベルト28が対向する位置で中間転写ベルト28の内側には、感光体ドラム18Y、18M、18C、18K上に形成された各色トナー像を中間転写ベルト28に転写する一次転写ロール24Y、24M、24C、24Kが配置されている。この一次転写ロール24Y、24M、24C、24Kによって、感光体ドラム18Y、18M、18C、18Kから中間転写ベルト28に一次転写を行う一次転写部25が構成されている。
Each color toner image formed on the
一次転写ロール24Y、24M、24C、24Kは、図示しないシャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層とを有している。シャフトは、鉄、SUS等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層は、カーボンブラック等の導電剤を配合したNBRとSBRとEPDMとのブレンドゴムで形成され、体積抵抗率が107.5〜108.5Ωcmのスポンジ状の円筒ロールである。 The primary transfer rolls 24Y, 24M, 24C, and 24K have a shaft (not shown) and a sponge layer as an elastic layer fixed around the shaft. The shaft is a cylindrical bar made of metal such as iron or SUS. The sponge layer is a sponge-like cylindrical roll made of a blend rubber of NBR, SBR, and EPDM blended with a conductive agent such as carbon black and having a volume resistivity of 107.5 to 108.5 Ωcm.
一次転写ロール24Y、24M、24C、24Kは、中間転写ベルト28を挟んで各感光体ドラム18Y、18M、18C、18Kに圧接されている。一次転写ロール24Y、24M、24C、24Kには、図示しない電圧印加手段によって各トナーの帯電極性(マイナス極性とする。以下同様。)と逆極性の電圧(一次転写バイアス)が印加されるようになっている。これにより、各々の感光体ドラム18Y、18M、18C、18K上のトナー像が中間転写ベルト28に順次、静電吸引され、中間転写ベルト28上において重畳されたトナー像が形成されるようになっている。
The
さらに、感光体ドラム18Y、18M、18C、18Kの回転方向下流側には、感光体ドラム18Y、18M、18C、18K上の残留トナーが除去されるドラムクリーナ26Y、26M、26C、26Kが設けられている。
Further,
中間転写ベルト28の内側には、定速性に優れたモータ(図示せず)により駆動されて中間転写ベルト28を移動させる駆動ロール30と、各感光体ドラム18Y、18M、18C、18Kの配列方向に沿って略直線状に延び、中間転写ベルト28を支持する支持ロール32が設けられている。これにより、中間転写ベルト28は、矢印B方向に所定の速度で循環駆動されるようになっている。
Inside the
また、中間転写ベルト28の内側には、中間転写ベルト28に対して一定の張力を与えると共に中間転写ベルト28の蛇行を防止するテンションロール34が設けられている。
A
中間転写ベルト28の移動方向下流側には、定着ベルト28上のトナー像を記録用紙P上に転写する二次転写部42が設けられている。
A
二次転写部42は、中間転写ベルト28のトナー像担持面側に配置される二次転写ロール38と、バックアップロール36とによって構成されている。
The
二次転写ロール38は、図示しないシャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層とで構成されている。シャフトは、鉄、SUS等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層は、カーボンブラック等の導電剤を配合したNBRとSBRとEPDMとのブレンドゴムで形成され、体積抵抗率が107.5〜108.5Ωcmのスポンジ状の円筒ロールである。
The
また、二次転写ロール38は、中間転写ベルト28を挟んでバックアップロール36に圧接配置されている。ここで、二次転写ロール38は、接地されるとともにバックアップロール36との間に二次転写バイアスが印加され、2次転写部42に搬送される記録用紙P上にトナー像を二次転写するようになっている。
The
バックアップロール36は、表面がカーボンを分散したEPDMとNBRとのブレンドゴムのチューブ、内部がEPDMゴムで構成されている。そして、表面抵抗率が107〜1010Ω/□となるように形成され、硬度は例えば70°(アスカーC)に設定される。
The
また、バックアップロール36は、中間転写ベルト28の裏面側に配置されて二次転写ロール38の対向電極を形成しており、バックアップロール36と接触配置された金属製の給電ロール40を介して二次転写バイアスが安定的に印加されるようになっている。
The
中間転写ベルト28の移動方向における二次転写部42の下流側には、二次転写後の中間転写ベルト28上の残留トナーや紙粉を除去する中間転写ベルトクリーナ46が、中間転写ベルト28に対して接離自在に設けられている。中間転写ベルトクリーナ46における中間転写ベルト28の内側には、クリーニングバックアップロール44が設けられている。
An intermediate
一方、イエロートナーに対応する一次転写ロール24Yの上流側には、各トナーに対応した画像形成のタイミングを合わせるための基準となる信号を発生するホームポジションセンサ48が設けられている。
On the other hand, on the upstream side of the
ホームポジションセンサ48は、中間転写ベルト15の裏側に設けられた所定のマークを検知して基準信号を発生するようになっている。この基準信号に基づいて、前述の制御部70がプリンタ10の各部を動作させ、画像形成を開始するようになっている。
The
また、ブラックトナーに対応する一次転写ロール24Kの下流側には、画質調整を行うための画像濃度センサ43が設けられている。
An image density sensor 43 for adjusting image quality is provided on the downstream side of the
一方、プリンタ10の下方側には、記録用紙Pを収納する用紙トレイ50が設けられている。用紙トレイ50の一方端には、記録用紙Pを所定のタイミングで取り出して搬送するピックアップロール52が設けられている。
On the other hand, a
ピックアップロール52の上方には、図示しないモータ及びギアからなる駆動手段で回転駆動され、ピックアップロール52によって送出された記録用紙Pを、前述の二次転写部42に搬送する複数の搬送ロール54、56が設けられている。
Above the pick-
記録用紙Pの搬送方向における搬送ロール56の下流側には、記録用紙Pを二次転写部42へ送り込む搬送シュート58が設けられている。
On the downstream side of the
二次転写部42における記録用紙Pの送出方向には、トナー像の二次転写が終了した記録用紙Pを定着装置100へ搬送する搬送ベルト60が設けられている。搬送ベルト60は、張架ロール57、59によって張架され、図示しないモータ及びギアからなる駆動手段で移動可能に設けられている。
A conveying
定着装置100の入口側には、記録用紙Pを定着装置100に案内するガイド62が設けられている。また、定着装置100の出口側には、プリンタ10の筐体12に固定された用紙集積トレイ64が設けられている。
A
ここで、プリンタ10の画像形成について説明する。
Here, image formation of the
まず、図示しない画像読取装置やパーソナルコンピュータ等から出力される画像データが、図示しない画像処理装置によって所定の画像処理を施される。画像処理装置では、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度/色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、Y、M、C、Kの4色の色材階調データに変換され、光走査装置14Y、14M、14C、14Kに出力される。
First, image data output from an image reading device (not shown) or a personal computer is subjected to predetermined image processing by an image processing device (not shown). The image processing apparatus performs predetermined image processing such as shading correction, position shift correction, brightness / color space conversion, gamma correction, frame deletion, color editing, moving editing, and other various image editing on the input reflectance data. Is given. The image data subjected to the image processing is converted into color material gradation data of four colors Y, M, C, and K, and is output to the
光走査装置14Y、14M、14C、14Kは、入力された色材階調データに応じて、光ビーム16Y、16M、16C、16Kを各々の感光体ドラム18Y、18M、18C、18Kに照射する。
The
感光体ドラム18Y、18M、18C、18Kは、予め帯電器20Y、20M、20C、20Kによって表面が帯電されており、光ビーム16Y、16M、16C、16Kによって表面が露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、現像器22Y、22M、22C、22Kによって、Y、M、C、Kの各色のトナー像として現像される。
The surfaces of the
続いて、感光体ドラム18Y、18M、18C、18K上に形成されたトナー像は、一次転写部25において中間転写ベルト28上に転写される。この転写は、一次転写ロール24Y、24M、24C、24Kにより中間転写ベルト28に対しトナーの帯電極性(マイナス極性)と逆極性の電圧(一次転写バイアス)が付加され、トナー像を中間転写ベルト28の表面に順次重ね合わせることで行われる。
Subsequently, the toner images formed on the
続いて、トナー像が転写された中間転写ベルト28は、二次転写部42に搬送される。
Subsequently, the
一方、トナー像が二次転写部42に搬送されるタイミングに合わせてピックアップロール52が回転し、用紙トレイ50から所定サイズの記録用紙Pが送出される。
On the other hand, the
ピックアップロール52により送出された記録用紙Pは、搬送ロール54、56により搬送され、搬送シュート58を経て二次転写部42に到達する。この二次転写部42に到達する前に記録用紙Pは一旦停止され、トナー像が担持された中間転写ベルト28の移動タイミングに合わせてレジストロール(図示せず)が回転することで、記録用紙Pの位置とトナー像の位置との位置合わせが行われる。
The recording paper P sent out by the
二次転写部42では、中間転写ベルト28を介して、二次転写ロール38がバックアップロール36に押圧される。このとき、タイミングを合わせて搬送された記録用紙Pは、中間転写ベルト28と二次転写ロール38との間に挟み込まれる。
In the
また、このとき、給電ロール40からトナーの帯電極性(マイナス極性)と同極性の電圧(二次転写バイアス)が印加され、二次転写ロール38とバックアップロール36との間に転写電界が形成される。そして、中間転写ベルト28上に担持された未定着トナー像は、二次転写ロール38とバックアップロール36とによって押圧され、記録用紙P上に一括して静電転写される。
At this time, a voltage (secondary transfer bias) having the same polarity as the toner charging polarity (negative polarity) is applied from the
続いて、トナー像が静電転写された記録用紙Pは、二次転写ロール38によって中間転写ベルト28から剥離された状態でそのまま搬送され、搬送ベルト60へと搬送される。
Subsequently, the recording paper P on which the toner image has been electrostatically transferred is conveyed as it is while being peeled off from the
搬送ベルト60では、定着装置100における最適な搬送速度に合わせて、記録用紙Pを定着装置100まで搬送する。定着装置100に搬送された記録用紙P上の未定着トナー像は、定着装置100によって記録用紙P上に定着される。
The
定着画像が形成された記録用紙Pは、用紙集積トレイ64に排出され集積される。
The recording paper P on which the fixed image is formed is discharged to the
一方、記録用紙Pへの転写が終了した後、中間転写ベルト28上に残った残留トナーは、中間転写ベルト28の回転移動にともなって中間転写ベルトクリーナ46まで搬送され、中間転写ベルト28上から除去される。
On the other hand, after the transfer onto the recording paper P is completed, the residual toner remaining on the
このようにして、プリンタ10の画像形成が行われる。
In this way, image formation by the
次に、定着装置100について説明する。
Next, the fixing
図2に示すように、定着装置100は、耐熱樹脂等で形成された筐体106の内部に、無端状の周面を有する定着ベルト102と、定着ベルト102の外周面に圧接され定着ベルト102を従動回転させる加圧ロール104が配置された構成となっている。
As shown in FIG. 2, the fixing
定着ベルト102の内側には、定着ベルト102を介して加圧ロール104に圧接される押圧パッド116と、押圧パッド116等を支持するパッド支持部材114が設けられている。
Inside the fixing
定着ベルト102の外側には、磁界を発生して定着ベルト102を長手方向に亘って電磁誘導加熱する電磁誘導加熱部118が設けられている。
Outside the fixing
また、定着ベルト102の周面形状に倣って形成され、電磁誘導加熱部118で発生する磁界を強めるフェライト部材124が、所定の間隙となるように配置されている。このフェライト部材124によって、磁界が強まり、定着ベルト102への加熱効率が高まる。
Further, a
一方、記録用紙Pの排出側で定着ベルト102の近傍には、定着ベルト102に記録用紙Pが巻きつくのを防ぐ図示しない分離爪が設けられている。
On the other hand, a separation claw (not shown) for preventing the recording paper P from being wrapped around the fixing
定着ベルト102は、内周側から順に、図示しない基層、弾性層、及び離型層が積層されて構成されている。また、各層の間には接着のためのプライマー層等が設けられる場合がある。
The fixing
基層は、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、PEEK樹脂、PES樹脂、PPS樹脂、PFA樹脂、PTFE樹脂、FEP樹脂等のフレキシブルで機械的強度に優れ、耐熱性を有する材料が好適に用いられる。厚さは、10〜150μm、好ましくは厚さ30〜100μmが適している。厚さが10μmより小さい場合には定着ベルト61としての強度が得られず、厚さが150μmより大きい場合には、フレキシブル性が損なわれ、また熱容量が大きくなって温度立ち上がり時間が長くなるからである。本実施の形態では、厚さ80μmのポリイミド樹脂からなるシート状部材を使用している。 The base layer is made of a flexible, excellent mechanical strength, heat-resistant material such as fluororesin, polyimide resin, polyamide resin, polyamideimide resin, PEEK resin, PES resin, PPS resin, PFA resin, PTFE resin, FEP resin, etc. Used for. The thickness is 10 to 150 μm, preferably 30 to 100 μm. If the thickness is less than 10 μm, the strength of the fixing belt 61 cannot be obtained, and if the thickness is greater than 150 μm, the flexibility is impaired, and the heat capacity increases and the temperature rise time becomes longer. is there. In the present embodiment, a sheet-like member made of polyimide resin having a thickness of 80 μm is used.
弾性層は、厚さが10〜500μm、好ましくは50〜300μmであって、耐熱性、熱伝導性に優れたシリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等が用いられる。本実施の形態では、ゴム硬度15°(JIS−A:JIS−K A型試験機)、厚さ200μmのシリコーンゴムを使用している。 The elastic layer has a thickness of 10 to 500 [mu] m, preferably 50 to 300 [mu] m, and silicone rubber, fluorine rubber, fluorosilicone rubber, etc. excellent in heat resistance and heat conductivity are used. In the present embodiment, silicone rubber having a rubber hardness of 15 ° (JIS-A: JIS-KA type tester) and a thickness of 200 μm is used.
離型層は、記録用紙P上に転写された未定着トナー像と直接的に接触する層であるため、離型性および耐熱性に優れた材料を使用する必要がある。したがって、離型層を構成する材料としては、例えばテトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル重合体(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、フルオロシリコーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム等が好適に用いられる。離型層の厚さは、5〜50μmが好ましい。 Since the release layer is a layer that is in direct contact with the unfixed toner image transferred onto the recording paper P, it is necessary to use a material having excellent release properties and heat resistance. Therefore, as the material constituting the release layer, for example, tetrafluoroethylene perfluoroalkyl vinyl ether polymer (PFA), polytetrafluoroethylene (PTFE), fluororesin, silicone resin, fluorosilicone rubber, fluororubber, silicone rubber, etc. Are preferably used. The thickness of the release layer is preferably 5 to 50 μm.
一方、加圧ロール104は、芯材(コア)としての金属製の円筒状部材108と、円筒状部材108の表面に積層されシリコーンゴム、発泡シリコーンゴム、フッ素ゴム、フッ素樹脂等の耐熱性を有する弾性層と、最外表面の離型層とで構成されている。
On the other hand, the
また、加圧ロール104は、定着ベルト102の回転軸と平行に配設されるとともに、両端部がバネ部材(図示せず)によって定着ベルト102側に付勢され支持されている。なお、加圧ロール104は、定着ベルト102を介して総荷重294N(30kgf)となるように押圧パッド116に付勢されている。
The
ここで、図示しないモータ及びギア等の駆動手段によって、加圧ロール104が矢印Y方向に回転するようになっている。また、定着ベルト102は、加圧ロール104の回転駆動によって、矢印X方向に従動回転するようになっている。
Here, the
押圧パッド116は、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の弾性材料や、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルサルフォン(PES)や液晶ポリマー(LCP)等の耐熱性樹脂等で形成されている。また、押圧パッド116は、定着ベルト102の幅方向において、記録用紙Pが通過する領域(通紙領域)よりもやや広い領域に亘って配設され、この押圧パッド116の長手方向の略全長に亘って加圧ロール104が押圧されるように構成されている。
The
また、押圧パッド116と定着ベルト102との接触面は、加圧ロール104の外表面形状に倣って、凹状曲面で形成されている。このため、定着ベルト102を介して加圧ロール104との間で充分に広いニップ幅を形成することができる。
The contact surface between the
定着ベルト102の内周面(基層側)には潤滑剤が塗布されている。潤滑剤としては、アミノ変性シリコーンオイルやジメチルシリコーンオイル等が用いられる。これにより、定着ベルト102と押圧パッド116との間の摩擦抵抗が小さくなり、定着ベルト102が円滑に回転可能となっている。
A lubricant is applied to the inner peripheral surface (base layer side) of the fixing
パッド支持部材114は、定着ベルト102の幅方向に軸線を有する棒状部材である。パッド支持部材114の加圧ロール104と対向する部分には、押圧パッド116が取り付けられており、定着ベルト102を介して加圧ロール104から押圧パッド116に作用する押圧力をパッド支持部材114によって負担している。
The
パッド支持部材114を構成する材質としては、加圧ロール104から押圧力を受けた際の撓み量が所定のレベル以下、好ましくは1mm以下となる程度の剛性を有するものが用いられる。
As a material constituting the
また、パッド支持部材114の材質としては、前述の電磁誘導加熱部118による磁束の影響を受けにくいことが必要とされる。このため、パッド支持部材114として、例えば、ガラス繊維入りPPS、フェノール、ポリイミド、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂、耐熱ガラス、固有抵抗が小さく誘導加熱の影響を受けにくいアルミニウム等の金属が用いられる。本実施形態では、パッド支持部材114は、加圧ロール104からの押圧力方向に長軸を有する長方形の断面形状となるように形成されたアルミニウムで構成されている。
Further, the material of the
一方、定着ベルト102の外周面と所定距離離間して、温度センサ126が設けられている。温度センサ126は、赤外線を吸収して定着ベルト102の温度検知を行う非接触タイプのセンサである。
On the other hand, a
次に、電磁誘導加熱部118について述べる。
Next, the electromagnetic
電磁誘導加熱部118は、定着ベルト102の幅方向に沿って、定着ベルト102の外周面形状に倣った曲面を有する台座120と、台座120に支持された励磁コイル122と、この励磁コイル122に高周波電流を供給する図示しない励磁回路とで主要部が構成されている。
The electromagnetic
台座120は、絶縁性および耐熱性を有する材料からなり、例えば、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、液晶ポリマー樹脂等を用いることができる。
The
励磁コイル122としては、例えば、耐熱性の絶縁材料(例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等)によって相互に絶縁された直径φ0.1〜0.5mmの銅線材を複数本束ねたリッツ線を長円形状や楕円形状、長方形状等の閉ループ状に複数回(例えば、11ターン)巻いたものが用いられる。そして、励磁コイル122は、接着剤によって固められることでその形状を維持しながら台座120に固定されている。
As the
電磁誘導加熱部118では、励磁回路(図示せず)から励磁コイル122に高周波電流が供給されると、励磁コイル122の周囲に磁束が生成消滅を繰り返す。これにより磁界Hが形成される。ここで、高周波電流の周波数は、例えば10〜500kHzに設定されるが、本実施形態では20〜100kHzに設定している。
In the electromagnetic
一方、定着ベルト102の内側には、定着ベルト102の内周面と面接触し、発熱して定着ベルト102を定着設定温度まで昇温する発熱体110が設けられている。
On the other hand, on the inner side of the fixing
ここで、温度センサ126での計測値に基づいて、画像形成装置の制御部70(図1参照)が、励磁コイル122に供給する電力量または高周波電流の供給時間等を制御することにより、発熱体110の発熱量を制御して、定着ベルト102の温度を所定の温度に維持するようになっている。
Here, based on the measurement value of the
次に、発熱体110について説明する。
Next, the
発熱体110は、磁界Hを打ち消す磁界を生成するように渦電流が流れる電磁誘導作用により発熱する金属材料であり、例えば、鉄、ニッケル、マンガン、金、銀、銅、アルミニウム、亜鉛、又はこれらの合金の金属材料を用いることができる。本実施形態では、必要な発熱量を効率よく得ること、及び低コストの観点から、発熱体110として鉄を用いている。
The
図3aに示すように、発熱体110は、凸状に湾曲した形状となっており、外周面130が定着ベルト102の内周面と接触している。定着ベルト102の回転方向上流側における発熱体110の端面132には、C面の面取りによって、進入口112が形成されている。進入口112により、前述の潤滑剤が、定着ベルト102の回転にともない、進入口112から定着ベルト102と発熱体110との隙間に進入するようになっている。
As shown in FIG. 3 a, the
図3bは、図3aの発熱体110を矢印X方向から見た状態を示している。
FIG. 3 b shows a state where the
図3bに示すように、発熱体110の端面には、端面の角部から中央部に向かって、定着ベルト102の回転方向の下流側へ角度θとなるように傾斜部132が形成されている。傾斜部132は、発熱体110の両端部よりも中央部が、定着ベルト102の回転方向下流側に位置するように山型となっている。
As shown in FIG. 3 b, an
次に、本発明の第1実施形態の作用について説明する。 Next, the operation of the first embodiment of the present invention will be described.
まず、本発明の第1実施形態との比較例として、発熱体202を用いた場合について説明する。
First, a case where the
図4aに示すように、前述の定着ベルト102と同様の材質からなる定着ベルト200が、発熱体202と接触しながら矢印X方向に回転している。定着ベルト200の内周面には、前述の潤滑剤(L)が塗布されている。
As shown in FIG. 4 a, the fixing
また、定着ベルト200の回転方向上流側における発熱体202の端面204は、定着ベルト200の内周面に対して法線方向の面となっている。このため、定着ベルト200と発熱体202との隙間は狭くなっている。
Further, the
ここで、図4bに示すように、定着ベルト200(図示せず)の内周面に付着して矢印A方向に搬送されてきた潤滑剤は、端面204で掻き取られ、その大半が発熱体202の端面204に沿って矢印B方向又は矢印C方向に移動する。そして、僅かな量の潤滑剤が発熱体202と定着ベルト200との隙間に進入して、矢印D方向に搬送される。
Here, as shown in FIG. 4b, the lubricant that adheres to the inner peripheral surface of the fixing belt 200 (not shown) and is conveyed in the direction of arrow A is scraped off by the
このため、定着ベルト200が回転を続けると、定着ベルト200の中央部の潤滑剤の量がごく僅かとなり、発熱体202と定着ベルト200の隙間の潤滑剤量も減少する。そして、発熱体202と定着ベルト200との摩擦力が増加して、定着ベルト200の移動時の負荷が増加することになる。
For this reason, when the fixing
定着ベルト200の負荷が増加すると、定着ベルト200の回転(移動)を所定の速度で行うことができず、定着時のトナー画像に乱れが生じたり、紙しわが発生したりする。
When the load of the fixing
一方、図5a及び図5bに示すように、本発明の第1実施形態では、定着ベルト102の内周面に付着して矢印A方向に搬送されてきた潤滑剤Lは、発熱体110の端部に接触し、傾斜部132に沿って、角部から中央部に向かって移動する(矢印E、F方向)。
On the other hand, as shown in FIGS. 5 a and 5 b, in the first embodiment of the present invention, the lubricant L attached to the inner peripheral surface of the fixing
また、潤滑剤Lは、傾斜部132に沿って中央部に移動するとともに進入口112の斜面に沿って移動し、定着ベルト102と発熱体110の隙間に進入する(矢印G方向)。
Further, the lubricant L moves along the
定着ベルト102と発熱体110の隙間に進入した潤滑剤Lは、上下2層に分かれ、定着ベルト102の内周面に近い一部が流動して移動し、発熱体110の外周面130に近い一部が発熱体110の表面に残留する。また、定着ベルト102と発熱体110に挟まれることで定着ベルト102の幅方向全面に広がる。
The lubricant L that has entered the gap between the fixing
これにより、定着ベルト102が1回転する間に、定着ベルト102裏面の潤滑剤Lは中央部と両端部で均等にならされるので、定着ベルトの幅方向の端部から潤滑剤Lがもれない。また、定着ベルト102と発熱体110の隙間には、常時潤滑剤Lが存在し、定着ベルト102に余計な負荷がかかりにくくなる。
As a result, the lubricant L on the back surface of the fixing
図6は、比較例の発熱体及び定着ベルトを用いた場合の定着ベルトの回転トルク(B)と、本発明の第1実施形態の発熱体110及び定着ベルト102を用いた場合の定着ベルトの回転トルク(A)を比較したグラフである。
FIG. 6 shows the rotational torque (B) of the fixing belt when the heating element and the fixing belt of the comparative example are used, and the fixing belt when the
図6に示すように、本発明の発熱体110を用いた場合のグラフAでは、記録用紙Pの定着枚数(コピー枚数)が200K枚となる時点でもトルクが0.6N・m程度と抑えられており、比較例の発熱体を用いた場合のグラフBのトルクの約1/2程度のトルクとなっている。
As shown in FIG. 6, in the graph A in the case where the
次に、本発明の定着装置及び画像形成装置の第2実施形態を図面に基づき説明する。 Next, a second embodiment of the fixing device and the image forming apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
なお、前述した第1実施形態と基本的に同一の部品には、前記第1実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。 Note that components that are basically the same as those in the first embodiment described above are given the same reference numerals as those in the first embodiment, and descriptions thereof are omitted.
図7に示すように、本発明の第2実施形態は、第1実施形態の定着装置100における発熱体110の代わりに、発熱体142を設けた構成となっている(定着装置140)。発熱体142は、前述の発熱体110(図2参照)と同様の材質で構成されている。
As shown in FIG. 7, in the second embodiment of the present invention, a
図8aに示すように、発熱体142は、凸状に湾曲した形状となっており、外周面146が定着ベルト102の内周面と接触している。
As shown in FIG. 8 a, the
定着ベルト102の回転方向上流側における発熱体142の端面には、C面の面取りによって、進入口144が形成されている。これにより、前述の潤滑剤Lが、定着ベルト102の移動にともない、進入口144から定着ベルト102と発熱体142との隙間に進入するようになっている。
An
また、発熱体142の端面には、端面の角部から中央部に向けて、定着ベルト102の回転方向下流側へ傾斜した傾斜部145が設けられている(図8c参照)。
The end surface of the
一方、発熱体142の湾曲頂部には、発熱体142の幅方向(図8aの紙面表から裏に向かう方向)に沿って溝部148が形成されている。
On the other hand, a
溝部148は、励磁コイル122(図7参照)が空芯部と対向する位置に配置されており、定着ベルト102の移動によって運ばれてきた潤滑剤Lの一部を貯留するようになっている。ここで、空芯部とは、台座120の中央の凸部位置に相当し、複数回巻かれた励磁コイル122の中央の空間部(励磁コイル122が存在しない部分)を示している。
The
なお、溝部148には、予め所定量(例えば、溝部148の全体深さの3/4となる量)の潤滑剤Lが貯留されている。
Note that a predetermined amount (for example, an amount that is 3/4 of the entire depth of the groove portion 148) of the lubricant L is stored in the
図8bに示すように、溝部148における定着ベルト102の回転方向下流側の側面上部(開口縁)には、C面状に面取りされた進入口150が形成されている。これにより、溝部148に貯留された潤滑剤Lの一部が、定着ベルト102の回転にともない、進入口150から定着ベルト102と発熱体142との隙間に進入するようになっている。
As shown in FIG. 8 b, an
次に、本発明の第2実施形態の作用について説明する。 Next, the operation of the second embodiment of the present invention will be described.
まず、図8a〜図8cに示すように、定着ベルト102の回転によって矢印A方向に搬送されてきた潤滑剤Lは、発熱体142の端面に接触し、傾斜部145に沿って端面の角部から中央部に向かって移動する(矢印E、F方向)。
First, as shown in FIGS. 8 a to 8 c, the lubricant L conveyed in the direction of arrow A by the rotation of the fixing
また、潤滑剤Lは、傾斜部145に沿って中央部に移動するとともに進入口144の斜面に沿って移動し、定着ベルト102と発熱体142の隙間に進入する(矢印G方向)。
Further, the lubricant L moves along the
続いて、定着ベルト102と発熱体142の隙間に進入した潤滑剤Lは、一部が発熱体142の外周面146に残留し、残りが定着ベルト102の回転によって外周面146に沿って移動して、溝部148に貯留される。
Subsequently, a part of the lubricant L that has entered the gap between the fixing
溝部148は、励磁コイル122と対向しない領域にあり、励磁コイル122に通電されて発熱体142が発熱しても、溝部148の側壁及び周囲は発熱しない。このため、溝部148に貯留されている潤滑剤Lが必要以上に加熱されることがなくなる。
The
続いて、溝部148に貯留される潤滑剤Lの量が増え、進入口150における潤滑剤Lの量が増えると、潤滑剤Lは、進入口150の傾斜面に沿って定着ベルト102と発熱体142の隙間に進入する。
Subsequently, when the amount of the lubricant L stored in the
定着ベルト102と発熱体142の隙間に進入した潤滑剤Lは、一部が発熱体142の外周面146に残留し、残りが発熱体142上を移動する。また、潤滑剤Lは、定着ベルト102と発熱体142に挟まれることで中央部から両端部へ移動し、定着ベルト102の裏面で均等に広がる。
Part of the lubricant L that has entered the gap between the fixing
なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。 In addition, this invention is not limited to said embodiment.
プリンタ10は、固体の現像剤を用いる乾式の電子写真方式だけでなく、液体現像剤を用いるものであってもよい。
The
発熱体110、142は、電磁誘導加熱により発熱するものだけでなく、セラミックヒータ等のように自己発熱する発熱体を用いてもよい。
The
進入口112、144の面取りは、C面だけでなく、R面で形成してもよい。また、面取りは、中央部の開口幅が最も広くなるように、傾斜及び湾曲させてもよい。
The chamfers of the
傾斜部132、145の形状は、直線状であっても、曲線状であってもよい。
The shapes of the
定着ベルト102が発熱層を有していてもよい。
The fixing
10 プリンタ(画像形成装置)
14 光走査装置(露光部)
22 現像器(現像部)
25 一次転写部(転写部)
42 二次転写部(転写部)
60 搬送ベルト(搬送部)
100 定着装置(定着装置)
102 定着ベルト(定着部材)
104 加圧ロール(加圧部材)
110 発熱体(発熱体)
112 進入口(C面)
116 押圧パッド(支持体)
122 励磁コイル(電磁誘導コイル)
132 傾斜部(傾斜部)
140 定着装置(定着装置)
142 発熱体(発熱体)
144 進入口(C面)
145 傾斜部(傾斜部)
148 溝部(溝部)
150 進入口(開口縁)
H 磁界(磁界)
L 潤滑剤(滑剤)
P 記録用紙(記録媒体)
T トナー(現像剤)
10 Printer (image forming device)
14 Optical scanning device (exposure unit)
22 Developer (Developer)
25 Primary transfer section (transfer section)
42 Secondary transfer section (transfer section)
60 Conveyor belt (conveyor)
100 Fixing device (fixing device)
102 Fixing belt (fixing member)
104 Pressure roll (Pressure member)
110 Heating element (heating element)
112 Entrance (C side)
116 Press pad (support)
122 Excitation coil (electromagnetic induction coil)
132 Inclined part (inclined part)
140 Fixing device (fixing device)
142 Heating element (heating element)
144 Entrance (C side)
145 Inclined part (inclined part)
148 Groove (groove)
150 entrance (opening edge)
H Magnetic field (magnetic field)
L Lubricant (Lubricant)
P Recording paper (recording medium)
T Toner (Developer)
Claims (6)
前記定着部材の内側に配置され、発熱して前記定着部材を加熱する発熱体と、
前記定着部材の内側に配置された支持体と、
前記定着部材を前記支持体へ加圧する加圧部材と、
前記定着部材の裏面に塗布され前記発熱体及び前記支持体との摩擦力を減少させる滑剤と、
を有する定着装置において、
前記定着部材の回転方向上流側の前記発熱体の端面に、該端面の角部から中央に向かって、前記定着部材の回転方向下流側に傾斜する傾斜部を設けたことを特徴とする定着装置。 An endless fixing member having both ends rotatably supported;
A heating element disposed inside the fixing member and generating heat to heat the fixing member;
A support disposed inside the fixing member;
A pressure member that pressurizes the fixing member against the support;
A lubricant applied to the back surface of the fixing member to reduce the frictional force between the heating element and the support;
In a fixing device having
A fixing device characterized in that an inclined portion is provided on an end face of the heat generating element on the upstream side in the rotation direction of the fixing member, and is inclined toward the downstream side in the rotation direction of the fixing member from a corner portion to the center of the end face. .
露光光を出射する露光部と、
前記露光光で形成された潜像を現像剤で顕在化して現像剤像を形成する現像部と、
前記現像部で顕在化された前記現像剤像を記録媒体上に転写する転写部と、
前記転写部で前記現像剤像が転写された記録媒体を前記定着装置に搬送する搬送部と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。 A fixing device according to any one of claims 1 to 5,
An exposure unit that emits exposure light; and
A developing unit that exposes the latent image formed by the exposure light with a developer to form a developer image; and
A transfer unit that transfers the developer image made visible in the developing unit onto a recording medium;
A transport unit that transports the recording medium onto which the developer image has been transferred in the transfer unit to the fixing device;
An image forming apparatus comprising:
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