JP2009104019A - Image fixing unit and image forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、定着装置等に関し、より詳しくは、電子写真方式を利用する複写機やプリンタ等における定着装置等に関する。 The present invention relates to a fixing device or the like, and more particularly to a fixing device or the like in a copying machine or a printer using an electrophotographic system.
従来、電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置では、用紙等の記録媒体上に形成したトナー像を記録媒体上に定着し、永久画像にするための定着工程では、熱圧力定着法が一般的である。このような熱圧力定着方式には、ヒータ内蔵の定着ロールと加圧ロールとで形成したニップ部において、未定着トナー像を加熱・加圧により記録材上に定着させる方式(所謂、ロールニップ方式)と、加圧ロールの代わりに用いるエンドレスベルトの内側から、圧力パッドにより記録材を定着ロールに加圧してニップ部を形成する方式(所謂、ベルトニップ方式)が挙げられる。中でも、ベルトニップ方式は、画像形成装置のカラー化、高速化及び小型化の進展に伴い、熱圧力定着方式として広く使われている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or printer, a toner image formed on a recording medium such as paper is fixed on the recording medium, and in a fixing process for making a permanent image, a thermal pressure fixing method is used. Is common. In such a heat-pressure fixing method, a non-fixed toner image is fixed on a recording material by heating and pressing at a nip formed by a fixing roll and a pressure roll with a built-in heater (so-called roll nip method). And a method (so-called belt nip method) in which a recording material is pressed against a fixing roll by a pressure pad from the inside of an endless belt used in place of a pressure roll to form a nip portion. Among them, the belt nip method is widely used as a thermal pressure fixing method with the progress of colorization, high speed, and miniaturization of image forming apparatuses.
このようなベルトニップ方式について、特許文献1には、表面が弾性変形する回転する加熱定着ロールにエンドレスベルトを接触させ、非回転状態の圧力パッドによってエンドレスベルトを加熱定着ロールに圧接させ、エンドレスベルトと加熱定着ロールとの間にシートが通過するベルトニップを設け、加熱定着ロールの表面を弾性変形させることにより、ベルトニップでの熱損失を低減させると共に、シートと加熱定着ロールとの速度差やベルトニップ内の空気や水蒸気によるトナー像の乱れを防止する画像定着装置が記載されている。 With regard to such a belt nip system, Patent Document 1 discloses that an endless belt is brought into contact with a rotating heat fixing roll whose surface is elastically deformed, and the endless belt is pressed against the heat fixing roll with a non-rotating pressure pad. A belt nip through which the sheet passes is provided between the sheet and the heat fixing roll, and the surface of the heat fixing roll is elastically deformed to reduce heat loss at the belt nip and to reduce the speed difference between the sheet and the heat fixing roll. An image fixing device that prevents the disturbance of the toner image due to air or water vapor in the belt nip is described.
特許文献2には、加熱用回転体に対して、複数の支持部材間に張架させたエンドレスベルトを加圧接触させて形成したニップ部Nに被加熱材を導入して挟持搬送させることで被加熱材を加熱用回転体の熱で加熱する加熱装置において、複数の支持部材の少なくとも1つが両端部から中央部に向かって外径が大きくなっている中空パイプからなる回転体であり、エンドレスベルトを介して加熱用回転体に当接していることにより、省エネルギ化を図る加熱装置が記載されている。
In
また、特許文献3には、定着ロールと張架ロールとによって定着ベルトが張架された定着ベルトモジュールと、定着ベルトモジュールに押圧するように配置されて定着ベルトモジュールとの間にニップ部Nを形成する加圧ベルトモジュールとを備え、定着ベルトモジュールは、ニップ部Nを離れた記録材搬送方向下流側にて定着ベルトを内側から支持するように配設され定着ベルトの進行方向を屈曲させる剥離パッドを有することにより、温度ドループ現象の発生を抑制するとともに、記録紙を定着ロール側から安定的に剥離する画像形成装置が記載されている。 Further, in Patent Document 3, a nip portion N is provided between a fixing belt module in which a fixing belt is stretched by a fixing roll and a tension roll, and a fixing belt module arranged so as to be pressed against the fixing belt module. A pressure belt module to be formed, and the fixing belt module is disposed so as to support the fixing belt from the inside on the downstream side in the recording material conveyance direction away from the nip portion N, and peels off the direction in which the fixing belt travels An image forming apparatus is described that has a pad to suppress the occurrence of a temperature droop phenomenon and stably peels the recording paper from the fixing roll side.
ところで、ベルトニップ方式においては、記録紙の剥離性能を維持するために、定着ベルトの内側に、定着ロールの表面の記録紙の出口側を局所的に弾性変形させる圧力パッドを備えている。このような圧力パッドは、通常、記録紙の剥離性能を確保するために、ニップ部Nを通過する記録紙の中で、最も剥離しずらい用紙の剥離が可能となるように、且つ、記録紙上のトナーが充分載った状態(カバーレッジが高い)を想定し、例えば、記録紙排出側を尖らせた形状で成形されている。
このような圧力パッドにより定着ベルトを定着ロールに圧接することにより、ニップ部Nの記録紙排出側における定着ベルトは大きく変形するため、定着ベルトの機械的ストレス(歪み)は増大する。
特に、電磁誘導加熱方式を利用する定着装置(誘導加熱定着装置)は、耐熱性樹脂を含む基材の外周面上に積層された金属層を有する硬い定着ベルトを使用するため、定着ベルトの機械的ストレスが増大すると、ベルト寿命を著しく短命化する原因の一つとなる。
By the way, in the belt nip system, in order to maintain the recording paper peeling performance, a pressure pad for locally elastically deforming the exit side of the recording paper on the surface of the fixing roll is provided inside the fixing belt. Such a pressure pad is usually used so that the paper that is the most difficult to peel among the recording papers passing through the nip portion N can be peeled off in order to ensure the recording paper peeling performance. Assuming that the toner on the paper is sufficiently loaded (the coverage is high), for example, the paper is molded in a shape with a sharpened recording paper discharge side.
When the fixing belt is pressed against the fixing roll with such a pressure pad, the fixing belt on the recording paper discharge side of the nip portion N is greatly deformed, and the mechanical stress (distortion) of the fixing belt increases.
In particular, a fixing device (induction heating fixing device) using an electromagnetic induction heating method uses a hard fixing belt having a metal layer laminated on the outer peripheral surface of a base material containing a heat-resistant resin. If the mechanical stress increases, it will be one of the causes of significantly shortening the belt life.
本発明は、このような課題を解決するためになされたものである。即ち本発明の目的は、定着ベルトの機械的ストレスの増大を低減し、記録紙の剥離性能を確保した定着装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve such problems. That is, an object of the present invention is to provide a fixing device that reduces the increase in mechanical stress of the fixing belt and secures the recording paper peeling performance.
請求項1に係る発明は、回転駆動する回動部材と、前記回動部材に対向して回転し当該回動部材との間に記録材が通過するニップ部を形成する無端ベルトと、前記無端ベルトの内側から当該無端ベルトを前記回動部材に圧接する加圧部材と、前記記録材の種類に応じて前記無端ベルトの形状を変形させるベルト変形機構と、を有することを特徴とする定着装置である。 The invention according to claim 1 is a rotating member that is rotationally driven, an endless belt that rotates opposite to the rotating member and forms a nip portion through which the recording material passes, and the endless A fixing device comprising: a pressure member that presses the endless belt against the rotating member from the inside of the belt; and a belt deformation mechanism that deforms the shape of the endless belt according to the type of the recording material. It is.
請求項2に係る発明は、前記ベルト変形機構は、前記無端ベルトを、前記ニップ部の下流側で当該無端ベルトの曲率を増大させ、且つ、当該ニップ部の上流側に張り出した形状に変形させることを特徴とする請求項1に記載の定着装置である。 According to a second aspect of the present invention, the belt deformation mechanism increases the curvature of the endless belt on the downstream side of the nip portion and deforms the endless belt into a shape projecting upstream of the nip portion. The fixing device according to claim 1.
請求項3に係る発明は、前記ベルト変形機構は、前記無端ベルトの内側に配置した偏芯コロを回転させることにより当該無端ベルトを内側から押圧し、当該無端ベルトを前記ニップ部の上流側に張り出した形状に変形させることを特徴とする請求項1に記載の定着装置である。 According to a third aspect of the present invention, the belt deforming mechanism presses the endless belt from the inside by rotating an eccentric roller disposed inside the endless belt, and the endless belt is moved upstream of the nip portion. The fixing device according to claim 1, wherein the fixing device is deformed into an overhanging shape.
請求項4に係る発明は、前記ベルト変形機構は、前記無端ベルトの外側に配置した偏芯コロを回転させることにより当該無端ベルトを外側から押圧し、前記ニップ部の下流側で当該無端ベルトの曲率を増大させることを特徴とする請求項1に記載の定着装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, the belt deformation mechanism presses the endless belt from the outside by rotating an eccentric roller disposed outside the endless belt, and the endless belt has a downstream side of the nip portion. The fixing device according to claim 1, wherein the curvature is increased.
請求項5に係る発明は、前記加圧部材の背後に支持され前記無端ベルトの回転を規制するベルトガイド部材をさらに有し、前記ベルト変形機構は、前記ベルトガイド部材の取り付け位置を移動させることにより前記無端ベルトを内側から押圧し、当該無端ベルトを前記ニップ部の上流側に張り出した形状に変形させることを特徴とする請求項1に記載の定着装置である。 The invention according to claim 5 further includes a belt guide member that is supported behind the pressure member and restricts the rotation of the endless belt, and the belt deformation mechanism moves an attachment position of the belt guide member. 2. The fixing device according to claim 1, wherein the endless belt is pressed from inside to deform the endless belt into a shape projecting upstream of the nip portion.
請求項6に係る発明は、前記無端ベルトは、内周側に厚み10μm〜100μmの金属層と外周側に弾性層とを有し、当該金属層の両側面のベルト軸方向に存在するバリの大きさが150μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の定着装置である。 According to a sixth aspect of the present invention, the endless belt has a metal layer having a thickness of 10 μm to 100 μm on the inner peripheral side and an elastic layer on the outer peripheral side, and a burr formed on both sides of the metal layer in the belt axial direction. The fixing device according to claim 1, wherein the size is 150 μm or less.
請求項7に係る発明は、トナー像を形成するトナー像形成部と、前記トナー像を記録材上に転写する転写部と、前記記録材上に転写したトナー像を当該記録材上に定着する定着部と、を有し、前記定着部は、回転駆動する回動部材と、前記回動部材との間に前記記録材が通過するニップ部を形成し耐熱性樹脂製の基材上に金属層及び弾性層を有する無端ベルトと、前記無端ベルトを発熱させる電磁誘導加熱部材と、前記無端ベルトを前記回動部材に圧接する加圧部材と、前記無端ベルトを、前記ニップ部の下流側で当該無端ベルトの曲率を増大させ、且つ、当該ニップ部の上流側に張り出した形状に変形させるベルト変形機構と、を備えることを特徴とする画像形成装置である。 According to a seventh aspect of the present invention, a toner image forming unit that forms a toner image, a transfer unit that transfers the toner image onto a recording material, and a toner image transferred onto the recording material are fixed on the recording material. A fixing member, and a fixing member formed on a heat-resistant resin base material by forming a rotating member that rotates and a nip portion through which the recording material passes between the rotating member and the rotating member. An endless belt having a layer and an elastic layer, an electromagnetic induction heating member that generates heat from the endless belt, a pressure member that presses the endless belt against the rotating member, and the endless belt at a downstream side of the nip portion. An image forming apparatus comprising: a belt deformation mechanism that increases a curvature of the endless belt and deforms the endless belt into a shape projecting upstream of the nip portion.
請求項1に係る発明によれば、ベルト変形機構を有しない場合と比較して、記録材の厚みに応じ用紙剥離性能が維持される。 According to the first aspect of the present invention, the sheet peeling performance is maintained according to the thickness of the recording material as compared with the case where the belt deformation mechanism is not provided.
請求項2に係る発明によれば、ベルト変形機構を有しない場合と比較して、無端ベルトの機械的負荷が増大することなく、用紙剥離性能が向上する。 According to the second aspect of the present invention, the paper peeling performance is improved without increasing the mechanical load of the endless belt as compared with the case where no belt deformation mechanism is provided.
請求項3に係る発明によれば、ベルト変形機構を有しない場合と比較して、無端ベルトをニップ部の上流側に容易に張り出し変形させる。 According to the third aspect of the present invention, the endless belt is easily bulged and deformed upstream of the nip portion as compared with the case where no belt deformation mechanism is provided.
請求項4に係る発明によれば、ベルト変形機構を有しない場合と比較して、無端ベルトのニップ部の下流側の曲率を容易に大きくする。 According to the invention which concerns on Claim 4, compared with the case where it does not have a belt deformation | transformation mechanism, the curvature of the downstream of the nip part of an endless belt is enlarged easily.
請求項5に係る発明によれば、偏芯コロを使用する場合と比較して、定着装置をコンパクトにできる。 According to the invention which concerns on Claim 5, compared with the case where an eccentric roller is used, a fixing device can be made compact.
請求項6に係る発明によれば、ベルト端部に150μmを超えるバリ(凹み)が存在する場合と比較して、長期間使用におけるベルト部材のクラック発生が低減する。 According to the invention which concerns on Claim 6, compared with the case where the burr | flash (dent) exceeding 150 micrometers exists in a belt edge part, generation | occurrence | production of the crack of the belt member in long-term use reduces.
請求項7に係る発明によれば、金属層を有する硬いベルトへの機械的負荷を低減しつつ用紙剥離性能を維持する。 According to the seventh aspect of the invention, the paper peeling performance is maintained while reducing the mechanical load on the hard belt having the metal layer.
以下、本発明を実施するための最良の形態(実施の形態)について説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。また、使用する図面は、本実施の形態を説明するために使用するものであり、実際の大きさを現すものではない。 Hereinafter, the best mode (embodiment) for carrying out the present invention will be described. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, It can implement by changing variously within the range of the summary. Also, the drawings used are used to describe the present embodiment and do not represent the actual size.
図1は、本実施の形態が適用される画像形成装置の概略構成図である。ここでは、一般にタンデム型と呼ぶ中間転写方式の画像形成装置を例に挙げ説明する。図1に示す画像形成装置は、トナー像形成部として、電子写真方式により各色成分のトナー像を形成する複数の画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kを備える。次に、転写部として、各画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kにより形成する各色成分トナー像を中間転写ベルト15に順次転写(一次転写)する一次転写部10と、中間転写ベルト15上に転写した重畳トナー画像を記録材(記録用紙)である用紙Pに一括転写(二次転写)する二次転写部20を有する。さらに、定着部として、二次転写された画像を用紙P上に定着する定着装置60を備える。また、各装置(各部)の動作を制御する制御部40を有する。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus to which the exemplary embodiment is applied. Here, an intermediate transfer type image forming apparatus generally called a tandem type will be described as an example. The image forming apparatus shown in FIG. 1 includes a plurality of
図1に示すように、各画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kは、矢印A方向に回転する感光体ドラム11と、感光体ドラム11を帯電する帯電器12と、感光体ドラム11上に静電潜像を書込むレーザ露光器13(図1中、露光ビームを符号Bmで示す)と、各色成分トナーを収容し感光体ドラム11上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器14と、を有する。また、感光体ドラム11上に形成する各色成分トナー像を一次転写部10にて中間転写ベルト15に転写する一次転写ロール16と、感光体ドラム11上の残留トナーを除去するドラムクリーナ17と、を有する。本実施の形態では、これらの画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kを、中間転写ベルト15の上流側から、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の順に略直線状に配置する。
As shown in FIG. 1, each of the
中間転写ベルト15は、各種ロールにより、図1に示す矢印B方向に所定の速度で循環駆動(回動)する。各種ロールとして、中間転写ベルト15を回動する駆動ロール31と、中間転写ベルト15を支持する支持ロール32と、中間転写ベルト15に一定の張力を与え蛇行を防止するテンションロール33と、二次転写部20に設けるバックアップロール25と、中間転写ベルト15上の残留トナーを掻き取るクリーニング部に設けるクリーニングバックアップロール34と、を有している。
The
一次転写部10は、中間転写ベルト15を挟み感光体ドラム11に対向する一次転写ロール16を有する。一次転写ロール16にトナーの帯電極性(マイナス極性)と逆極性の電圧(一次転写バイアス)を印加し、各感光体ドラム11上のトナー像を中間転写ベルト15に順次、静電吸引し、中間転写ベルト15上において重畳されたトナー像を形成する。
The
二次転写部20は、中間転写ベルト15のトナー像保持面側に配置する二次転写ロール22と、バックアップロール25と、を有する。バックアップロール25を中間転写ベルト15の裏面側に配置して二次転写ロール22の対向電極とし、二次転写バイアスが安定的に印加される金属製の給電ロール26を接触配置する。
二次転写ロール22は、中間転写ベルト15を挟みバックアップロール25に圧接配置し、さらに二次転写ロール22を接地してバックアップロール25との間に二次転写バイアスを形成し、二次転写部20に搬送される用紙P上にトナー像を二次転写する。
The
The
中間転写ベルト15の二次転写部20の下流側に、二次転写後の中間転写ベルト15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35を接離自在に設ける。イエローの画像形成ユニット1Yの上流側に、各画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kにおける画像形成タイミングをとるための基準信号を発生する基準センサ(ホームポジションセンサ)42を配設する。また、黒の画像形成ユニット1Kの下流側には、画質調整を行うための画像濃度センサ43を配設する。基準センサ42は、中間転写ベルト15の裏側に設けた所定のマークを認識して基準信号を発生し、この基準信号の認識に基づく制御部40からの指示により、各画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kは画像形成を開始する。
An intermediate
本実施の形態では、用紙搬送系として、用紙Pを収容する用紙トレイ50と、用紙トレイ50中の用紙Pを取り出して搬送するピックアップロール51と、用紙Pを搬送する搬送ロール52と、用紙Pを二次転写部20へと送る搬送シュート53と、二次転写ロール22により二次転写された用紙Pを定着装置60へと搬送する搬送ベルト55と、用紙Pを定着装置60に導く定着入口ガイド56と、を有する。
In the present embodiment, as a paper transport system, a
次に、画像形成装置の基本的な作像プロセスについて説明する。
図1に示すような画像形成装置では、画像読取装置(IIT)(図示せず)やパーソナルコンピュータ(PC)(図示せず)等から出力される画像データに、画像処理装置(IPS)(図示せず)により所定の画像処理を施した後、画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kによって作像作業を実行する。IPSでは、入力された反射率データに、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を施す。画像処理を施した画像データを、Y、M、C、Kの4色の色材階調データに変換し、レーザ露光器13に出力する。
Next, a basic image forming process of the image forming apparatus will be described.
In the image forming apparatus shown in FIG. 1, an image processing apparatus (IPS) (FIG. 1) is added to image data output from an image reading apparatus (IIT) (not shown), a personal computer (PC) (not shown), or the like. The image forming operation is executed by the
レーザ露光器13は、入力される色材階調データに応じ、例えば、半導体レーザから出射された露光ビームBmを画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kの各々の感光体ドラム11に照射する。画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kの各感光体ドラム11の表面を帯電器12によって帯電した後、レーザ露光器13によって表面を走査露光し、静電潜像を形成する。形成した静電潜像は、各々の画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kによって、Y、M、C、Kの各色のトナー像として現像する。
The
次に、感光体ドラム11上に形成するトナー像を、各感光体ドラム11と中間転写ベルト15とが当接する一次転写部10において中間転写ベルト15上に転写する。具体的には、一次転写部10において、一次転写ロール16により、中間転写ベルト15の基材に対し、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)を付加し、トナー像を中間転写ベルト15の表面に順次重ね合わせて一次転写を行う。
Next, the toner image formed on the
トナー像を中間転写ベルト15の表面に順次一次転写した後、中間転写ベルト15が移動してトナー像を二次転写部20に搬送する。用紙搬送系は、トナー像を二次転写部20に搬送するタイミングに合わせてピックアップロール51を回転し、用紙トレイ50から所定サイズの用紙Pを供給する。ピックアップロール51により供給した用紙Pは、搬送ロール52により搬送され、搬送シュート53を経て二次転写部20に到達する。この二次転写部20に到達する前に、用紙Pを一旦停止し、トナー像を保持した中間転写ベルト15の移動タイミングに合わせてレジストロール(図示せず)を回転し、用紙Pの位置とトナー像の位置との位置合わせを行う。
After the toner image is sequentially primary-transferred onto the surface of the
二次転写部20では、中間転写ベルト15を介し、二次転写ロール22をバックアップロール25に押圧する。このとき、用紙Pは、中間転写ベルト15と二次転写ロール22との間に挟み込まれる。その際に、給電ロール26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)を印加し、二次転写ロール22とバックアップロール25との間に転写電界を形成する。そして、中間転写ベルト15上に保持された未定着トナー像を、二次転写ロール22とバックアップロール25とによって二次転写部20において押圧し、用紙P上に一括して静電転写する。
In the
その後、トナー像を静電転写した用紙Pを、二次転写ロール22によって中間転写ベルト15から剥離してそのまま搬送し、二次転写ロール22の用紙搬送方向下流側に設ける搬送ベルト55へと搬送する。搬送ベルト55は、用紙Pを定着装置60まで搬送する。定着装置60は、用紙P上の未定着トナー像を熱および圧力で処理し用紙P上に定着する。定着画像を形成した用紙Pは、画像形成装置の排出部に設けた排紙載置部に搬送する。
一方、用紙Pへの転写が終了した後、中間転写ベルト15上に残った残留トナーを、中間転写ベルト15の回動に伴ってクリーニング部まで搬送し、クリーニングバックアップロール34および中間転写ベルトクリーナ35によって中間転写ベルト15上から除去する。
Thereafter, the sheet P on which the toner image has been electrostatically transferred is peeled off from the
On the other hand, after the transfer to the paper P is completed, the residual toner remaining on the
(定着装置60)
次に、本実施の形態が適用される定着装置60の一例として、電磁誘導加熱方式を利用する定着装置(誘導加熱定着装置)を例に挙げて説明する。
図2は、本実施の形態が適用される定着装置60の構成を示す図である。図2に示すように、定着装置60は、無端ベルトの一例としての定着ベルト61、定着ベルト61に交流磁界を発生させる電磁誘導加熱部材の一例としての磁場発生ユニット85、定着ベルト61に対向するように配置する回動部材の一例としての加圧ロール62、定着ベルト61の内側から定着ベルト61を加圧ロール62に圧接する加圧部材の一例としての圧力パッド64を有する。
さらに、圧力パッド64の背後に支持され定着ベルト61の回転を規制するベルトガイド部材63と、用紙Pの種類(厚み)に応じて定着ベルト61の形状を変形させるベルト変形機構の一例としての偏芯コロ69とを備えている。偏芯コロ69については後述する。
(Fixing device 60)
Next, as an example of the fixing
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the fixing
Further, a
(定着ベルト61)
定着ベルト61は、円筒形状を有し、例えば直径30mm程度のエンドレスベルトである。定着ベルト61は、通常、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等の耐熱性樹脂を含む基材と、基材の外周面上に積層する金属層と、表面を形成するフッ素樹脂を含む離型層と、さらに、金属層と離型層との間に、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の公知の耐熱性ゴムを含む弾性層とから構成される。
ここで、基材は、例えば、定着ベルト61の両端部がエッジガイド部材(図示せず)に突き当たる場合でも、座屈等が生じない程度の剛性が必要とされ、通常、弾性率は4.5GPa以上である。金属層は、銅、ニッケル、鉄、金、銀、アルミニウム、クロム、錫、亜鉛等の単一又は2種類以上の合金を含み、励磁コイル851の磁界により発生する渦電流により発熱する。
定着ベルト61は、圧力パッド64とベルトガイド部材63、定着ベルト61の両端部に配置するエッジガイド部材(図示せず)によって回動自在に支持される。そして、ニップ部Nにおいて加圧ロール62に圧接され、加圧ロール62に従動して矢印C方向に回動する。
(Fixing belt 61)
The fixing
Here, for example, even when both ends of the fixing
The fixing
(磁場発生ユニット85)
電磁誘導加熱部材の一例である磁場発生ユニット85は、断面が定着ベルト61の形状に沿ったアール形状を有し、定着ベルト61の外周表面と0.5mm〜2mm程度の間隙で設置する。磁場発生ユニット85は、磁界を発生させる励磁コイル851と、励磁コイル851を保持するコイル支持部材852と、励磁コイル851に電流を供給する励磁回路853とを有する。
(Magnetic field generation unit 85)
The magnetic
励磁コイル851は、例えば、相互に絶縁された直径φ0.5mmの銅線材を16本〜20本程度束ねたリッツ線を、長円形状や楕円形状、長方形状等の閉ループ状に巻いて形成したものを用いる。励磁コイル851に励磁回路853によって所定の周波数の交流電流を印加することにより、励磁コイル851の周囲に交流磁界Hが発生する。交流磁界Hが、後述する定着ベルト61の金属層を横切る際に、電磁誘導作用によってその交流磁界Hの変化を妨げる磁界を発生するように渦電流Iが生じる。励磁コイル851に印加する交流電流の周波数は、例えば、10kHz〜50kHzに設定する。渦電流Iが定着ベルト61の金属層611(図4(b)参照)を流れることによって、金属層611(図4(b)参照)の抵抗値Rに比例した電力W(W=I2R)によるジュール熱が発生し、定着ベルト61を加熱する。
The
コイル支持部材852は、耐熱性を有する非磁性材料で構成する。このような非磁性材料としては、例えば、耐熱ガラス、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォン、PPS(ポリフェニレンサルファイド)等の耐熱性樹脂、またはこれらにガラス繊維を混合した耐熱性樹脂が挙げられる。
The
(加圧ロール62)
加圧ロール62は、例えば、直径16mmの中実の鉄製コア (円柱状芯金)621と、コア621の外周面を被覆する、例えば厚さ12mmのシリコーンスポンジ等の耐熱性弾性体層622と、例えば、厚さ30μmのPFA等の耐熱性樹脂被覆または耐熱性ゴム被覆による離型層623とを有する。尚、加圧ロール62の製造方法としては、例えば、PFAチューブの内周面に接着用プライマーを塗布したフッ素樹脂チューブと中実シャフトとを成形金型内にセットし、フッ素樹脂チューブと中実シャフトとの間に液状発泡シリコーンゴムを注入後、加熱処理(150℃×2hrs)によりシリコーンゴムを加硫、発泡させて弾性層を形成する方法が挙げられる。
加圧ロール62は、定着ベルト61に対向するように配置し、矢印D方向に、例えば140mm/sのプロセススピードで回転し、定着ベルト61を従動させる。また、加圧ロール62と圧力パッド64とにより定着ベルト61を挟持した状態で保持してニップ部Nを形成し、このニップ部Nに未定着トナー像を保持した用紙Pを通過させ、熱および圧力を加えて未定着トナー像を用紙Pに定着する。
(Pressure roll 62)
The
The
(圧力パッド64)
圧力パッド64は、定着ベルト61を加圧ロール62に圧接してニップ部Nを形成する。圧力パッド64は、バネや弾性体によって加圧ロール62を、例えば35kgfの荷重で押圧するようにホルダ65により支持する。圧力パッド64は、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の弾性体からなり、加圧ロール62側を平面状に形成し、ニップ部Nにおいて、略均一なニップ圧を形成する。本実施の形態では、圧力パッド64として、ゴム硬度が20°(JIS−A)のシリコーンゴムを用い、幅8.5mm、ゴム厚5mmに設定する。
定着ベルト61は、圧力パッド64の加圧ロール62側の面から離れる際に急激な曲率の変化を生じるため、定着後の用紙Pは定着ベルト61から剥離する。
(Pressure pad 64)
The
Since the fixing
(ベルトガイド部材63)
ベルトガイド部材63は、必要に応じて、圧力パッド64の背後になるように定着ベルト61の内部に配置するホルダ65に取り付ける。定着ベルト61の回動方向に向けた複数のリブ(図示せず)で形成し、定着ベルト61内周面との接触面積を小さくする。
ベルトガイド部材63は、摩擦係数が低く、かつ熱伝導率が低いPFAやPPS等の耐熱性樹脂で形成し、定着ベルト61内周面との摺動抵抗を低減し、熱の発散を低くなるように構成する。また、後述するように、ベルトガイド部材63は、ベルト変形機構としても作用する。
(Belt guide member 63)
The
The
図2に例示するように、ベルトガイド部材63とベルト変形機構(一例として、偏芯コロ69)とを備える場合、両者は干渉しないように配置される。例えば、ベルトガイド部材63を複数個に分割し、その分割した隙間に複数のベルト変形機構(一例として、偏芯コロ69)を配置したり、ベルト変形機構が動作する際にベルトガイド部材63が干渉しない位置まで移動するようにする。
As illustrated in FIG. 2, when a
(剥離補助部材70)
さらに、本実施の形態が適用される定着装置60において、ニップ部Nの下流側近傍に配設する剥離補助部材70は、剥離バッフル71が定着ベルト61の回転方向と対向する方向(カウンタ方向)に向け、バッフルホルダ72により保持する。また、圧力パッド64と定着ベルト61との間に低摩擦シート68を配設し、定着ベルト61内周面と圧力パッド64との摺動抵抗を低減する。本実施の形態では、低摩擦シート68は圧力パッド64と別体に構成し、両端をホルダ65に固定する。
(Peeling auxiliary member 70)
Further, in the fixing
(潤滑剤塗布部材67)
ホルダ65に、定着装置60の長手方向に亘って潤滑剤塗布部材67を配設する。潤滑剤塗布部材67は、定着ベルト61の内周面に接触し、定着ベルト61と低摩擦シート68との摺動部に潤滑剤を供給する。尚、潤滑剤としては、例えば、シリコーンオイル、フッ素オイル等の液体状オイル;固形物質と液体とを混合させたグリース等、これらを組み合わせたものが挙げられる。
(Lubricant application member 67)
A
(ベルト変形機構)
本実施の形態が適用される定着装置60には、用紙Pの種類(厚み)に応じて定着ベルト61の形状を変形させるベルト変形機構の一例としての偏芯コロ69とを備えている。
図2に示すように、偏芯コロ69は、断面が楕円形状を有し、通常は定着ベルト61の形状を変形させることなく、楕円形状の長軸方向と定着ベルト61の断面が形成する円の接線方向とが平行となり、定着ベルト61の内側表面に内接するように配置されている。偏芯コロ69の取り付け方法は特に限定されず、例えば、シャフトを定着ベルト61の両端部に配置するエッジガイド部材(図示せず)に回転可能に取り付けられる。
偏芯コロ69は、例えば、用紙Pの厚みが小さくてニップ部Nの出口側において剥離し難い場合に、楕円形状の長軸方向と定着ベルト61の断面が形成する円の接線方向とが所定の角度となるように回転することにより、定着ベルト61を内側から押圧し、定着ベルト61の形状を変形させる。
尚、図示しないが、偏芯コロ69は、定着ベルト61の外側に配置し、定着ベルト61を外側から押圧することにより定着ベルト61の形状を変形させることもできる。
さらに、圧力パッド64の背後に配置したベルトガイド部材63の取り付け位置を移動させ、定着ベルト61を内側から押圧し、定着ベルト61をニップ部Nの上流側に張り出した形状に変形させることもできる。
(Belt deformation mechanism)
The fixing
As shown in FIG. 2, the
In the
Although not shown, the
Further, the attachment position of the
図3は、ベルト変形機構による定着ベルト61の変形を説明する図である。
図3(a)は、定着ベルト61の内側に配置した偏芯コロ69を回転させることにより定着ベルト61を変形させることを示す。図3(a)に示すように、定着装置60に薄手の用紙P又は剥離しずらい用紙Pが送られた場合、制御部40(図1参照)の制御により、楕円形状の偏芯コロ69は、楕円形状の長軸方向と定着ベルト61の断面が形成する円の接線方向とが所定の角度となるように矢印E方向に回転する。このとき、偏芯コロ69が定着ベルト61に内接して内側から押圧する。このため、定着ベルト61の形状は、ニップ部Nの上流側に張り出し、一方、ニップ部Nの下流側で定着ベルト61の曲率が増大するように変形する。その結果、ニップ部Nの下流側で排出される用紙Pの剥離角度が大きくなり、用紙Pの定着ベルト61への巻き付きが防止される。
FIG. 3 is a view for explaining deformation of the fixing
FIG. 3A shows that the fixing
図3(b)は、他の実施形態として、定着ベルト61の外側に配置した偏芯コロ69bを回転させることにより定着ベルト61を変形させることを示す。図3(b)に示すように、定着ベルト61の外側に配置された楕円形状の偏芯コロ69bは、制御部40(図1参照)の制御により、楕円形状の長軸方向と定着ベルト61の断面が形成する円の接線方向とが所定の角度となるように矢印F方向に回転する。このとき、偏芯コロ69bが定着ベルト61に外接して定着ベルト61を外側から押圧する。このため、定着ベルト61の形状は、ニップ部Nの下流側で定着ベルト61の曲率が増大し、一方、ニップ部Nの上流側に張り出すように変形する。その結果、図3(a)と同様に、ニップ部Nの下流側で排出される用紙Pの剥離角度が大きくなり、用紙Pの定着ベルト61への巻き付きが防止される。
FIG. 3B shows that, as another embodiment, the fixing
図3(c)は、ベルトガイド部材63により定着ベルト61を変形させることを示す。図3(c)に示すように、圧力パッド64の背後に支持されたベルトガイド部材63は、制御部40(図1参照)の制御により、用紙Pが供給される上流側(矢印G方向)に移動する。このとき、ベルトガイド部材63が定着ベルト61に内接して定着ベルト61を内側から押圧する。このため、定着ベルト61の形状は、ニップ部Nの上流側に張り出し、一方、ニップ部Nの下流側で定着ベルト61の曲率が増大するように変形する。その結果、図3(a)と同様に、ニップ部Nの下流側で排出される用紙Pの剥離角度が大きくなり、用紙Pの定着ベルト61への巻き付きが防止される。
FIG. 3C shows that the fixing
このように、本実施の形態が適用される定着装置60においては、用紙Pの厚みに応じて定着ベルト61の形状を変形させるので、圧力パッド64を、例えば、用紙Pの排出側に尖らせた形状にする等の措置を講ずることなく、剥離し難い用紙Pやカバーレッジが高い場合に用紙剥離性能を確保することができる。また、通常、圧力パッド64での機械的負荷は小さいので定着ベルト61の長期間使用が可能となる。特に、電磁誘導加熱方式を利用する定着装置60に使用される金属層を有する硬い定着ベルト61の場合はこの効果が顕著である。
As described above, in the fixing
(定着ベルト61の製造方法)
上述したように、本実施の形態において、電磁誘導加熱方式を利用する定着装置60においては、耐熱性樹脂を含む基材の外周面上に積層された金属層と弾性層とを有する定着ベルト61を使用している。このような金属層を有する定着ベルト61は、通常、以下の操作により製造する。
先ず、ポリイミド樹脂等の耐熱性樹脂を、直径30mm程度の金属製パイプの表面に塗布し、加熱乾燥し、無端状ベルトを形成する。次に、無端状ベルトの外周面に、無電解ニッケルめっき処理により厚さ1μm程度のニッケルめっき膜を形成し、続いて、このニッケルめっき膜を電極として、この上に電解銅めっき処理により銅めっき膜、および電解ニッケル膜を形成し、厚み10μm〜100μm程度の金属層を形成する。
続いて、金属層に、例えば、液状シリコーンゴム等を塗布し、所定の厚さの弾性層を接着固化する。次に、弾性層上に、例えばシランカップリング剤系のプライマーを塗布し、続いて、予め裏面に接着活性化処理を施したフッ素樹脂チューブを弾性層の表面に被せ、200℃〜240℃で加熱接着処理して離型層を形成する。
(Manufacturing method of fixing belt 61)
As described above, in the present embodiment, in the fixing
First, a heat resistant resin such as a polyimide resin is applied to the surface of a metal pipe having a diameter of about 30 mm and dried by heating to form an endless belt. Next, a nickel plating film having a thickness of about 1 μm is formed on the outer peripheral surface of the endless belt by an electroless nickel plating process. Subsequently, the nickel plating film is used as an electrode, and a copper plating is formed thereon by an electrolytic copper plating process. A film and an electrolytic nickel film are formed, and a metal layer having a thickness of about 10 μm to 100 μm is formed.
Subsequently, for example, liquid silicone rubber or the like is applied to the metal layer, and an elastic layer having a predetermined thickness is bonded and solidified. Next, on the elastic layer, for example, a silane coupling agent-based primer is applied, and subsequently, a fluororesin tube that has been subjected to adhesion activation treatment on the back surface in advance is placed on the surface of the elastic layer, at 200 ° C. to 240 ° C. A release layer is formed by heat bonding.
次に、このように成形した無端状ベルトを、長手方向に対し直角に切断し、所定の幅に揃える。このとき、無端状ベルトの外周側に形成された弾性層及び離型層は、先端が鋭角なカッター刃により切断加工し、無端状ベルトの内周側に形成した金属層は、無端状ベルトの裏面から、先端が鈍角な旋盤バイトで切断加工することが好ましい。
即ち、金属層の厚の大きさ、使用するカッター刃の材質にもよるが、カッター刃を用いて、厚み20μm程度の金属層を有する無端状ベルトを切断加工すると、通常、30回程度繰り返し切断加工でカッター刃の刃先がこぼれて切れなくなる。したがって、金属層の切断加工には、先端が鋭角なカッター刃よりも、先端が鈍角な旋盤バイトが適しており、刃先が鈍角(60°程度)な旋盤バイトを用いることで、金属層を有する無端状ベルトの繰り返し切断加工が可能になる。
しかしながら、金属層と比較して軟らかい弾性層を、刃先が鈍角である旋盤バイトを用いて切断加工を行うと、弾性層材料が切断端部に飛び散り、これらが付着する等の問題が生じる。したがって、硬い金属層と軟らかい弾性層とを、1種類の刃物により切断加工を行うと、良好な切断面を得ることが困難な場合が多い。
Next, the endless belt formed in this way is cut at a right angle to the longitudinal direction and aligned to a predetermined width. At this time, the elastic layer and the release layer formed on the outer peripheral side of the endless belt are cut by a cutter blade having a sharp tip, and the metal layer formed on the inner peripheral side of the endless belt is the endless belt. It is preferable to cut from the back surface with a lathe tool having an obtuse tip.
That is, depending on the thickness of the metal layer and the material of the cutter blade to be used, when an endless belt having a metal layer with a thickness of about 20 μm is cut using the cutter blade, it is usually repeatedly cut about 30 times. The cutting edge of the cutter blade spills out during processing. Therefore, a lathe tool with an obtuse tip is more suitable for cutting the metal layer than a cutter blade with an acute tip, and a lathe tool with an obtuse angle (about 60 °) is used to have the metal layer. The endless belt can be repeatedly cut.
However, if the elastic layer that is softer than the metal layer is cut using a lathe tool having an obtuse angle, the elastic layer material scatters at the cut end, causing problems such as adhesion. Therefore, when a hard metal layer and a soft elastic layer are cut with one kind of blade, it is often difficult to obtain a good cut surface.
図4は、金属層と弾性層とを有する無端状ベルトの切断加工を説明する図である。図4(a)は、無端状ベルト610を所定の旋盤(図示せず)に取り付けた状態を示す。図4(b)は、切断箇所の拡大図である。
図4(a)に示すように、旋盤(図示せず)に取り付けられ、矢印H方向に回転する無端状ベルト610は、無端状ベルト610の内周側に形成した金属層を、無端状ベルト610の裏面から、先端が鈍角な旋盤バイト81で切断加工し、外周側の弾性層及び離型層は、先端が鋭角なカッター刃82により切断加工する。
このとき、旋盤バイト81とカッター刃82を連結し、両者をコの字状に具備する切断治具83を旋盤に取り付け、無端状ベルト610を回転させながら切断治具83を矢印I方向に適宜移動させ、無端状ベルト610の金属層と弾性層とを同じ位置で切断する。
このような操作により、図4(b)に示すように、無端状ベルト610の内周側に形成した金属層611と、外周側の弾性層612及び離型層613は、先端が鈍角な旋盤バイト81と先端が鋭角なカッター刃82により無端状ベルト610の同じ位置で切断され、段差が無い切断面が得られる。
FIG. 4 is a diagram for explaining cutting of an endless belt having a metal layer and an elastic layer. FIG. 4A shows a state where the
As shown in FIG. 4A, an
At this time, a
4B, the
また、厚み10〜100μm程度の金属層611を有する無端状ベルト610を、上述した操作により切断加工を行うことにより、金属層611のベルト端部断面のベルト軸方向に存在するバリ(凹み)の大きさが150μm以下にすることができる。
即ち、金属層611の破断面に存在するバリ(凹み)が過度に大きいと、定着ベルト61へかかる機械的負荷により、これらのバリ(凹み)が起点となって、ベルト軸方向に割れ(クラック)が発生する。そして、クラックがベルト端部に発生すると、継続使用によりベルト中央方向にクラックが発展するために、正常に定着機能を発現できなくなる傾向がある。
Further, the
That is, if burrs (dents) present on the fracture surface of the
1Y,1M,1C,1K…画像形成ユニット、11…感光体ドラム、12…帯電器、13…レーザ露光器、14…現像器、15…中間転写ベルト、16…一次転写ロール、17…ドラムクリーナ、20…二次転写部、60…定着装置、61…定着ベルト、62…加圧ロール、63…ベルトガイド部材、64…圧力パッド、65…ホルダ、67…潤滑剤塗布部材、68…低摩擦シート、69,69b…偏芯コロ、70…剥離補助部材、85…磁場発生ユニット、851…励磁コイル、852…コイル支持部材 1Y, 1M, 1C, 1K ... image forming unit, 11 ... photosensitive drum, 12 ... charger, 13 ... laser exposure device, 14 ... developing device, 15 ... intermediate transfer belt, 16 ... primary transfer roll, 17 ... drum cleaner , 20 ... secondary transfer section, 60 ... fixing device, 61 ... fixing belt, 62 ... pressure roll, 63 ... belt guide member, 64 ... pressure pad, 65 ... holder, 67 ... lubricant application member, 68 ... low friction Sheet, 69, 69b ... Eccentric roller, 70 ... Peeling auxiliary member, 85 ... Magnetic field generating unit, 851 ... Excitation coil, 852 ... Coil support member
Claims (7)
前記回動部材に対向して回転し当該回動部材との間に記録材が通過するニップ部を形成する無端ベルトと、
前記無端ベルトの内側から当該無端ベルトを前記回動部材に圧接する加圧部材と、
前記記録材の種類に応じて前記無端ベルトの形状を変形させるベルト変形機構と、を有する
ことを特徴とする定着装置。 A rotating member for rotational driving;
An endless belt that rotates opposite the rotating member and forms a nip portion between which the recording material passes;
A pressure member that presses the endless belt against the rotating member from the inside of the endless belt;
And a belt deformation mechanism that deforms the shape of the endless belt according to the type of the recording material.
前記ベルト変形機構は、前記ベルトガイド部材の取り付け位置を移動させることにより前記無端ベルトを内側から押圧し、当該無端ベルトを前記ニップ部の上流側に張り出した形状に変形させることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 A belt guide member that is supported behind the pressure member and regulates rotation of the endless belt;
The belt deformation mechanism is configured to press the endless belt from the inside by moving an attachment position of the belt guide member, and to deform the endless belt into a shape protruding to the upstream side of the nip portion. Item 4. The fixing device according to Item 1.
前記トナー像を記録材上に転写する転写部と、
前記記録材上に転写したトナー像を当該記録材上に定着する定着部と、を有し、
前記定着部は、
回転駆動する回動部材と、
前記回動部材との間に前記記録材が通過するニップ部を形成し耐熱性樹脂製の基材上に金属層及び弾性層を有する無端ベルトと、
前記無端ベルトを発熱させる電磁誘導加熱部材と、
前記無端ベルトを前記回動部材に圧接する加圧部材と、
前記無端ベルトを、前記ニップ部の下流側で当該無端ベルトの曲率を増大させ、且つ、当該ニップ部の上流側に張り出した形状に変形させるベルト変形機構と、を備える
ことを特徴とする画像形成装置。 A toner image forming unit for forming a toner image;
A transfer portion for transferring the toner image onto a recording material;
A fixing unit that fixes the toner image transferred onto the recording material onto the recording material,
The fixing unit is
A rotating member for rotational driving;
An endless belt that forms a nip portion through which the recording material passes between the rotating member and has a metal layer and an elastic layer on a base made of heat-resistant resin;
An electromagnetic induction heating member that heats the endless belt;
A pressure member that presses the endless belt against the rotating member;
An image forming system comprising: a belt deformation mechanism that increases the curvature of the endless belt on the downstream side of the nip portion and deforms the endless belt into a shape protruding on the upstream side of the nip portion. apparatus.
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