JP2009258516A - Fixing apparatus, and image forming apparatus having the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱および加圧によってトナー像を記録媒体に定着させる定着装置および該定着装置を備えた画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing device that fixes a toner image on a recording medium by heat and pressure, and an image forming apparatus including the fixing device.
複写機、プリンター等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置として、熱ローラ定着方式の定着装置が多用されている。熱ローラ定着方式の定着装置は、互いに圧接されたローラ対(定着ローラおよび加圧ローラ)を備え、このローラ対の両方あるいはいずれか一方の内部に配置されたハロゲンヒーター等からなる加熱手段によってローラ対を所定の温度(定着温度)に加熱した後、定着トナー像が形成された記録紙などの記録媒体をローラ対の圧接部(定着ニップ部)に給紙し、圧接部を通過させることで、熱と圧力によって記録紙にトナー像の定着を行うようになっている。 As a fixing device used in an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine or a printer, a heat roller fixing type fixing device is frequently used. A heat roller fixing type fixing device includes a roller pair (fixing roller and pressure roller) that are in pressure contact with each other, and is heated by a heating unit including a halogen heater or the like disposed inside or both of the roller pair. After the pair is heated to a predetermined temperature (fixing temperature), a recording medium such as a recording sheet on which a fixed toner image is formed is fed to the pressure contact portion (fixing nip portion) of the roller pair and passed through the pressure contact portion. The toner image is fixed on the recording paper by heat and pressure.
ところで、カラー画像形成装置に備えられる定着装置においては、定着ローラ表層にシリコンゴム等からなる弾性層を設けた弾性ローラを用いることが一般的である。定着ローラを弾性ローラとすることで、定着ローラ表面が、未定着トナー像の凸凹に対応して弾性変形し、トナー像面を覆い包むように接触するため、モノクロに比べてトナー量の多いカラーの未定着トナー像に対して良好に加熱定着を行うことが可能となる。また、定着ニップ部での弾性層の歪開放効果によって、モノクロに比べてオフセットしやすいカラートナーに対して離型性を向上することができる。さらに、定着ニップのニップ形状が上(定着ローラ側)に凸(所謂、逆ニップ形状)となることから、記録紙の剥離性能を向上させることができ、剥離爪等の剥離手段を用いずとも記録紙の剥離が可能となり(セルフストリッピング)、剥離手段に起因する画像欠陥を解消することができる。 By the way, in a fixing device provided in a color image forming apparatus, it is common to use an elastic roller provided with an elastic layer made of silicon rubber or the like on the surface of the fixing roller. By using an elastic roller as the fixing roller, the surface of the fixing roller is elastically deformed corresponding to the unevenness of the unfixed toner image, and comes into contact so as to cover the toner image surface. It is possible to perform heat fixing on an unfixed toner image satisfactorily. In addition, due to the strain relief effect of the elastic layer at the fixing nip, it is possible to improve the releasability for color toners that are more likely to be offset than in monochrome. Further, since the nip shape of the fixing nip is convex upward (on the fixing roller side) (so-called reverse nip shape), it is possible to improve the recording paper peeling performance without using a peeling means such as a peeling claw. The recording paper can be peeled off (self-stripping), and image defects caused by the peeling means can be eliminated.
ところで、このようなカラー画像形成装置に備えられる定着装置において、高速化に対応するには、定着ニップ部のニップ幅を広くする必要がある。ニップ幅を広くする方法としては、定着ローラの弾性層の層厚を厚くすることや、定着ローラ径を大きくするなどの方法がある。しかしながら、弾性層を具備した定着ローラでは、弾性層の熱伝導性が非常に低いので、定着ローラ内部に加熱手段がある場合、プロセス速度を高速化した場合に定着ローラ温度が追従しなくなる問題がある。一方、定着ローラ径を大きくした場合には、ウオームアップ時間が長くなったり、消費電力が増大するといった問題がある。 Incidentally, in the fixing device provided in such a color image forming apparatus, it is necessary to widen the nip width of the fixing nip portion in order to cope with the high speed. As a method for widening the nip width, there are methods such as increasing the thickness of the elastic layer of the fixing roller and increasing the diameter of the fixing roller. However, in a fixing roller having an elastic layer, since the thermal conductivity of the elastic layer is very low, there is a problem that the temperature of the fixing roller does not follow when the process speed is increased when there is a heating means inside the fixing roller. is there. On the other hand, when the diameter of the fixing roller is increased, there are problems that the warm-up time becomes longer and the power consumption increases.
このような問題を解決するカラー画像形成装置に備えられる定着装置として、特許文献1には、定着ローラと加熱ローラとの間に定着ベルトを掛け渡し、定着ベルトを介して定着ローラと加圧ローラとを圧接させた構成のベルト定着方式の定着装置が開示されている。このベルト定着方式の定着装置では、熱容量が小さい定着ベルトを加熱するため、ウオームアップ時間が短く、また定着ローラにハロゲンランプ等の熱源を内蔵する必要がないので、スポンジゴム等からなる低硬度の弾性層を厚く設けることができ、広いニップ幅を確保することができる。 As a fixing device provided in a color image forming apparatus that solves such a problem, Patent Document 1 discloses that a fixing belt is stretched between a fixing roller and a heating roller, and the fixing roller and the pressure roller are interposed via the fixing belt. A belt-fixing type fixing device having a configuration in which the two are in pressure contact with each other is disclosed. In this belt fixing type fixing device, since the fixing belt having a small heat capacity is heated, the warm-up time is short, and it is not necessary to incorporate a heat source such as a halogen lamp in the fixing roller. A thick elastic layer can be provided, and a wide nip width can be secured.
さらに、特許文献2には、ベルト定着方式の定着装置において、加熱手段を面状発熱体とした面状発熱ベルト定着方式の定着装置が開示されている。この面状発熱ベルト定着方式の定着装置では、加熱手段の熱容量が小さくなると同時に、加熱手段としての面状発熱体が直接発熱することから、ハロゲンランプ等を用いて間接的に加熱ローラを加熱する方式に比べて熱応答速度も向上し、ウオームアップ時間の更なる短縮や更なる省エネ化が達成できる。 Further, Patent Document 2 discloses a fixing device using a sheet heating belt fixing method in which a heating unit is a sheet heating element in a belt fixing method fixing device. In this surface heating belt fixing type fixing device, the heat capacity of the heating means is reduced, and at the same time, the surface heating element as the heating means directly generates heat, so the heating roller is indirectly heated using a halogen lamp or the like. Compared with the method, the thermal response speed is improved, and the warm-up time can be further shortened and further energy saving can be achieved.
ここで、特許文献2に開示される定着装置のように、定着ベルトを介して所定の定着温度を得る定着装置では、定着不良を防止するために、定着ベルトを加熱する面状発熱体が大きな発熱容量を有する必要がある。大きな発熱容量を有する面状発熱体は、周方向に延びる長さを長くして面状発熱体自身の面積を大きくすることで達成可能である。 Here, in a fixing device that obtains a predetermined fixing temperature via a fixing belt, such as the fixing device disclosed in Patent Document 2, a sheet heating element that heats the fixing belt is large in order to prevent fixing failure. It must have heat generation capacity. A planar heating element having a large heat generation capacity can be achieved by increasing the length extending in the circumferential direction to increase the area of the planar heating element itself.
半円弧状の基材の周方向に延びる長さを長くすると開口が狭くなる。このように開口が狭くなった基材の内側表面に、塗装、スクリーン印刷方法などによって面状発熱体を形成するとき、狭くなった開口側から内方側に臨んで形成することになるので、均一な膜厚の面状発熱体を形成するのが困難となる。そのため、面状発熱体表面の温度分布が不均一になって定着温度がばらつき、高い印字品位を維持できなくなる。 When the length extending in the circumferential direction of the semicircular arc-shaped substrate is increased, the opening is narrowed. In this way, when forming a planar heating element on the inner surface of the base material with the opening narrowed by painting, screen printing method, etc., it will be formed facing the inner side from the narrowed opening side, It becomes difficult to form a planar heating element having a uniform film thickness. For this reason, the temperature distribution on the surface of the sheet heating element becomes non-uniform, the fixing temperature varies, and high print quality cannot be maintained.
したがって本発明の目的は、ベルト定着方式の定着装置において、定着温度がばらつくのを防止した上で、定着不良が発生するのを防止することができる定着装置を提供することである。また、該定着装置を備えた画像形成装置を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a fixing device capable of preventing a fixing failure from occurring while preventing a fixing temperature from varying in a belt fixing type fixing device. Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus including the fixing device.
本発明は、定着ローラと加熱手段との間に張架された無端状定着ベルトと、前記無端状定着ベルトを介して前記定着ローラに対向する加圧部材とを備え、前記加熱手段が前記定着ベルトと接触して定着ベルトを加熱し、前記定着ベルトと前記加圧部材とで形成する定着ニップ部において、記録媒体上に担持されているトナー像を記録媒体上に加熱加圧して定着する定着装置であって、
前記加熱手段は、湾曲した基材の内側表面に面状発熱体が形成された複数の加熱部材が、全体として略半円弧形状に形成されていることを特徴とする定着装置である。
The present invention includes an endless fixing belt stretched between a fixing roller and a heating unit, and a pressure member facing the fixing roller via the endless fixing belt, and the heating unit includes the fixing unit. Fixing by heating the fixing belt in contact with the belt and fixing the toner image carried on the recording medium by heating and pressing on the recording medium at a fixing nip formed by the fixing belt and the pressure member. A device,
The heating unit is a fixing device in which a plurality of heating members each having a planar heating element formed on the inner surface of a curved substrate are formed in a substantially semicircular arc shape as a whole.
また本発明は、前記加熱手段が有する前記複数の加熱部材のそれぞれを、内側から外方に向けて押圧する押圧部材を備えることを特徴とする。 Moreover, this invention is provided with the press member which presses each of these heating members which the said heating means has from the inner side toward the outward.
また本発明は、前記加熱手段が有する前記複数の加熱部材のそれぞれを、外側から引張する引張部材を備えることを特徴とする。 Moreover, this invention is provided with the tension | pulling member which pulls each of these heating members which the said heating means has from the outer side.
また本発明は、前記押圧部材および前記引張部材は、弾発性を有するばね部材であることを特徴とする。 In the invention, it is preferable that the pressing member and the tension member are spring members having elasticity.
また本発明は、前記複数の加熱部材のそれぞれには、周方向両端部において内側に屈曲する屈曲部が形成されていることを特徴とする。 According to the present invention, each of the plurality of heating members is formed with a bent portion that is bent inward at both ends in the circumferential direction.
また本発明は、前記屈曲部の屈曲角部は、所定の曲率半径を有した曲面形状であることを特徴とする。 In the invention, it is preferable that the bent corner portion of the bent portion has a curved shape having a predetermined radius of curvature.
また本発明は、前記複数の加熱部材のそれぞれの周方向一端側に形成される前記屈曲部同士を挟み込んで接合する繋ぎ止め手部材を有し、
前記押圧部材は、前記繋ぎ止め手部材を外方に向けて押圧するように構成されることを特徴とする。
In addition, the present invention has a stopper member that sandwiches and joins the bent portions formed on one circumferential end of each of the plurality of heating members,
The pressing member is configured to press the locking hand member outward.
また本発明は、前記複数の加熱部材のそれぞれの周方向一端側に形成される前記屈曲部には切り欠き部が形成され、
前記繋ぎ止め手部材は爪部を有し、
前記爪部が前記切り欠き部と係合して、前記複数の加熱部材が接合されることを特徴とする。
In the present invention, a notch is formed in the bent portion formed on one end side in the circumferential direction of each of the plurality of heating members,
The anchoring hand member has a claw portion,
The claw part engages with the notch part, and the plurality of heating members are joined.
また本発明は、前記定着ベルトは、前記加熱手段と前記定着ローラとの間に張架されているとき、加熱手段に巻回接触する領域が、全体として略半円弧形状に形成される加熱手段の円周長に対して50%以上、または定着ローラに巻回接触する領域が定着ローラの円周長に対して50%以上となるように構成されることを特徴とする。 According to the present invention, when the fixing belt is stretched between the heating unit and the fixing roller, a heating unit in which a region in contact with the heating unit is formed in a substantially semicircular arc shape as a whole. The circumferential length of the fixing roller is configured to be 50% or more, or the region in contact with the fixing roller is 50% or more of the circumferential length of the fixing roller.
また本発明は、前記複数の加熱部材のそれぞれが有する前記面状発熱体は、抵抗発熱層と絶縁層とを有し、前記絶縁層が前記基材と接触する側の層となるように、基材の内側表面に形成されることを特徴とする。 Further, in the present invention, the planar heating element included in each of the plurality of heating members includes a resistance heating layer and an insulating layer, and the insulating layer is a layer in contact with the substrate. It is formed on the inner surface of the substrate.
また本発明は、前記複数の加熱部材のそれぞれが有する前記基材において、前記定着ベルトと接触する外側表面には、定着ベルトとの間の摩擦力が低減可能なコート層が形成されることを特徴とする。
また本発明は、前記定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置である。
According to the present invention, in the base member included in each of the plurality of heating members, a coat layer capable of reducing a frictional force with the fixing belt is formed on an outer surface in contact with the fixing belt. Features.
According to another aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus including the fixing device.
本発明によれば、定着ベルトと接触して定着ベルトを加熱する加熱手段は、湾曲した基材の内側表面に面状発熱体が形成された複数の加熱部材が、全体として略半円弧形状に形成されている。ここで、各加熱部材においては、開口部が広く確保された状態のそれぞれの基材の内側表面に、個別に面状発熱体が形成される。そのため、各基材の内側表面には、均一な膜厚の面状発熱体が形成することができ、面状発熱体表面の温度分布が不均一になって定着温度がばらつくのを防止することができる。 According to the present invention, the heating unit that heats the fixing belt in contact with the fixing belt has a plurality of heating members each having a planar heating element formed on the inner surface of the curved base material in a substantially semicircular arc shape as a whole. Is formed. Here, in each heating member, a planar heating element is individually formed on the inner surface of each base material in a state where the opening is widely secured. Therefore, a planar heating element with a uniform film thickness can be formed on the inner surface of each substrate, and the temperature distribution on the surface of the planar heating element is not uniform, thereby preventing the fixing temperature from varying. Can do.
さらに、加熱手段は、均一な膜厚の面状発熱体が形成された複数の加熱部材が、全体として略半円弧形状に形成されているので、面状発熱体全体の周方向長さを長くして、面状発熱体全体の面積を大きくすることができる。そのため、加熱手段全体として十分な発熱容量を達成して、定着ベルトを所望の定着温度に加熱することができる。したがって、定着不良が発生するのを防止することができる。 Furthermore, since the heating means is formed in a substantially semicircular arc shape as a whole with a plurality of heating members on which the planar heating element having a uniform film thickness is formed, the circumferential length of the entire planar heating element is increased. Thus, the area of the entire sheet heating element can be increased. Therefore, a sufficient heat generation capacity can be achieved as the whole heating means, and the fixing belt can be heated to a desired fixing temperature. Therefore, it is possible to prevent a fixing failure from occurring.
また本発明によれば、加熱手段が有する複数の加熱部材のそれぞれを、内側から外方に向けて押圧する押圧部材を備える。これによって、加熱手段が有する複数の加熱部材と接触して摺動する定着ベルトに、所定のテンションを加えることが可能となる。そのため、加熱手段と定着ベルトとの密着性を向上させることができ、加熱手段による定着ベルトに対する加熱効率を向上させることができる。 Moreover, according to this invention, the pressing member which presses each of the several heating member which a heating means has from the inside toward outward is provided. This makes it possible to apply a predetermined tension to the fixing belt that slides in contact with the plurality of heating members of the heating means. Therefore, the adhesion between the heating unit and the fixing belt can be improved, and the heating efficiency of the heating unit with respect to the fixing belt can be improved.
また本発明によれば、加熱手段が有する複数の加熱部材のそれぞれを、外側から引張する引張部材を備える。これによって、加熱手段が有する複数の加熱部材と接触して摺動する定着ベルトに、所定のテンションを加えることが可能となる。そのため、加熱手段と定着ベルトとの密着性を向上させることができ、加熱手段による定着ベルトに対する加熱効率を向上させることができる。 Moreover, according to this invention, the tension member which pulls each of the some heating member which a heating means has from the outer side is provided. This makes it possible to apply a predetermined tension to the fixing belt that slides in contact with the plurality of heating members of the heating means. Therefore, the adhesion between the heating unit and the fixing belt can be improved, and the heating efficiency of the heating unit with respect to the fixing belt can be improved.
また本発明によれば、押圧部材および引張部材は、弾発性を有するばね部材である。ばね部材は、その弾発力によって、加熱手段が有する複数の加熱部材と接触して摺動する定着ベルトに、所定のテンションを加えることが可能である。 According to the invention, the pressing member and the tension member are spring members having elasticity. The spring member can apply a predetermined tension to the fixing belt that slides in contact with the plurality of heating members included in the heating means by the elastic force thereof.
また本発明によれば、複数の加熱部材のそれぞれには、周方向両端部において内側に屈曲する屈曲部が形成されている。これによって、加熱部材自身の剛性を上げることができ、耐久性を向上させることができる。 According to the present invention, each of the plurality of heating members is formed with a bent portion that is bent inward at both ends in the circumferential direction. As a result, the rigidity of the heating member itself can be increased, and the durability can be improved.
また本発明によれば、加熱部材の周方向両端部に形成される屈曲部の屈曲角部は、所定の曲率半径を有した曲面形状である。これによって、加熱部材と接触する定着ベルトが、加熱部材の屈曲角部近傍において過度のストレスを受けるのを防止することができ、摩耗するのを防止することができる。 Moreover, according to this invention, the bending angle part of the bending part formed in the circumferential direction both ends of a heating member is a curved-surface shape with a predetermined curvature radius. As a result, the fixing belt in contact with the heating member can be prevented from receiving excessive stress in the vicinity of the bent corner portion of the heating member, and can be prevented from being worn.
また本発明によれば、加熱部材のそれぞれの周方向一端側に形成される屈曲部同士を挟み込んで接合する繋ぎ止め手部材を有し、押圧部材は前記繋ぎ止め手部材を外方に向けて押圧するように構成されている。このようにして、加熱部材自身の剛性を向上させる効果のある屈曲部を活用して、複数の加熱部材同士を繋ぎ止め手部材によって接合することができる。さらに、繋ぎ止め手部材を外方に向けて押圧するように構成されるので、加熱手段が有する複数の加熱部材と接触して摺動する定着ベルトに、接合部において所定のテンションを加えることが可能となる。そのため、加熱手段と定着ベルトとの密着性を向上させることができ、加熱手段による定着ベルトに対する加熱効率を向上させることができる。 Moreover, according to this invention, it has a securing hand member which pinches | interposes and joins the bending parts formed in each circumferential direction one end side of a heating member, and a press member turns the said securing hand member outward. It is comprised so that it may press. In this way, a plurality of heating members can be joined to each other by the stopper member by utilizing a bent portion having an effect of improving the rigidity of the heating member itself. Further, since the locking hand member is configured to be pressed outward, a predetermined tension can be applied to the fixing belt that slides in contact with the plurality of heating members of the heating unit at the joint portion. It becomes possible. Therefore, the adhesion between the heating unit and the fixing belt can be improved, and the heating efficiency of the heating unit with respect to the fixing belt can be improved.
また本発明によれば、複数の加熱部材のそれぞれの周方向一端側に形成される屈曲部には切り欠き部が形成され、繋ぎ止め手部材には爪部が形成される。そして、爪部が切り欠き部と係合して、複数の加熱部材が接合される。このように、爪部を切り欠き部と係合するようにするだけで、複数の加熱部材同士を容易に接合することができ、繋ぎ止め手部材が容易に脱落してしまうのを防止することができる。 Moreover, according to this invention, a notch part is formed in the bending part formed in the circumferential direction one end side of each of a some heating member, and a nail | claw part is formed in a securing hand member. And a nail | claw part engages with a notch part and a some heating member is joined. In this way, by simply engaging the claw portion with the notch portion, a plurality of heating members can be easily joined to each other, and the securing hand member can be prevented from easily falling off. Can do.
また本発明によれば、定着ベルトは、加熱手段と定着ローラとの間に張架されているとき、加熱手段に巻回接触する領域が、全体として略半円弧形状に形成される加熱手段の円周長に対して50%以上となるように構成される。これによって、加熱手段は、定着ベルトとの接触面積を広くとれるので、熱効率に優れかつ消費電力が少ない状態で、定着ベルトを加熱することができる。また、定着ベルトは、定着ローラに巻回接触する領域が定着ローラの円周長に対して50%以上となるように構成される。これによって、定着ローラが定着ベルトとの接触面積を広くとれるので、熱追従性に優れ高速機の定着装置への適用も可能となる。 Further, according to the present invention, when the fixing belt is stretched between the heating unit and the fixing roller, the region of the heating unit in which the winding contact is formed in a substantially semicircular arc shape as a whole is formed. It is configured to be 50% or more with respect to the circumferential length. Accordingly, since the heating unit can take a wide contact area with the fixing belt, the fixing belt can be heated with excellent thermal efficiency and low power consumption. In addition, the fixing belt is configured such that the region in contact with the fixing roller is 50% or more with respect to the circumferential length of the fixing roller. As a result, the contact area between the fixing roller and the fixing belt can be increased, so that it is excellent in thermal followability and can be applied to a fixing device of a high-speed machine.
また本発明によれば、複数の加熱部材のそれぞれが有する面状発熱体は、抵抗発熱層と絶縁層とを有する。そして、面状発熱体は、絶縁層が基材と接触する側の層となるように、基材の内側表面に形成される。このように絶縁層が基材と抵抗発熱層との間に介在するので、基材と抵抗発熱層との間の絶縁を確保することができ、より安全な加熱手段とすることができる。また、基材として使用可能な材料の選択幅を広げることができ、たとえば、アルミニウムやステンレスなどの低熱容量の金属材料を基材として使用しても、基材と抵抗発熱層との間の絶縁を確保することができる。 According to the invention, the planar heating element included in each of the plurality of heating members includes the resistance heating layer and the insulating layer. The planar heating element is formed on the inner surface of the base material so that the insulating layer is a layer on the side in contact with the base material. Thus, since the insulating layer is interposed between the base material and the resistance heating layer, insulation between the base material and the resistance heating layer can be ensured, and a safer heating means can be obtained. In addition, the selection range of materials that can be used as a base material can be expanded. For example, even if a metal material having a low heat capacity such as aluminum or stainless steel is used as a base material, insulation between the base material and the resistance heating layer is possible. Can be secured.
また本発明によれば、複数の加熱部材のそれぞれが有する基材において、定着ベルトと接触する外側表面には、定着ベルトとの間の摩擦力が低減可能なコート層が形成される。これによって、基材と接触して摺動する定着ベルトの摩耗を防止して、定着ベルトの高い耐久性を確保することができる。また、定着ベルトとの間の摩擦力が低減可能となるので、定着ベルトを駆動する定着ローラなどへの負荷も低減することができ、定着ローラの耐久性も確保し、低電力で駆動することが可能となる。 According to the invention, in the base material of each of the plurality of heating members, the coat layer capable of reducing the frictional force with the fixing belt is formed on the outer surface in contact with the fixing belt. This prevents wear of the fixing belt that slides in contact with the base material, and ensures high durability of the fixing belt. In addition, since the frictional force with the fixing belt can be reduced, the load on the fixing roller that drives the fixing belt can be reduced, the durability of the fixing roller is ensured, and the driving is performed with low power. Is possible.
また本発明によれば、画像形成装置は、定着温度がばらつくのを防止した上で、定着不良が発生するのを防止することができる前記定着装置を備えるので、高い印字品位の画像を形成することができる。 Further, according to the present invention, the image forming apparatus includes the fixing device that can prevent the fixing temperature from being varied and also prevent the fixing failure from occurring, so that an image with high print quality can be formed. be able to.
図1は、本発明の実施の一形態である定着装置15の構成を示す図である。定着装置15は、定着ローラ15aと、加圧ローラ15bと、定着ベルト25と、加熱手段20とを含んで構成される。定着装置15においては、定着ベルト25が定着ローラ15aと加熱手段20との間に張架され、加圧ローラ15bが定着ベルト25を介して定着ローラ15aに対向するように配置されている。そして、定着ローラ15aと加熱手段20とは、定着ローラ15aの軸線方向において、略平行となるように配置されている。そのため、定着ローラ15aと加熱手段20との間に張架される定着ベルト25が摺動するとき、蛇行するのを防止して、定着ベルト25の耐久性を高く維持することができる。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a fixing
定着装置15は、加熱手段20が定着ベルト25と接触して定着ベルト25を加熱し、定着ベルト25と加圧ローラ15bとで形成する定着ニップ部15cを、所定の定着速度および複写速度で記録媒体である記録紙32が通過したとき、記録紙32上に担持されている未定着のトナー像31を記録紙32上に加熱加圧して定着する装置である。
In the fixing
なお、未定着のトナー像31は、たとえば、非磁性一成分現像剤(非磁性トナー)、非磁性二成分現像剤(非磁性トナーおよびキャリア)、磁性現像剤(磁性トナー)などの現像剤(トナー)によって形成される。また、定着速度とは所謂プロセス速度であり、複写速度とは1分あたりのコピー枚数のことである。また、記録紙32が定着ニップ部15cを通過するときには、定着ベルト25は、記録紙32のトナー像担持面とは反対側の面に当接するようになっている。
The
定着ローラ15aは、定着ベルト25を介して加圧ローラ15bに圧接することで定着ニップ部15cを形成すると同時に、図示しない駆動モーター(駆動手段)により回転軸線まわりに回転方向A方向に回転駆動することによって、定着ベルト25を搬送する。定着ローラ15aは、直径が30mmで、その内側から順に芯金、弾性層が形成された2層構造からなり、芯金には、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属あるいはそれらの合金等が用いられる。また、弾性層にはシリコンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性を有するゴム材料が適している。なお、本実施の形態では、定着ローラ15aが定着ベルト25を介して加圧ローラ15bに圧接するときの力は、216N程度である。
The fixing
加圧ローラ15bは、定着ベルト25を介して定着ローラ15aに対向しかつ圧接し、回転軸線まわりに回転自在に設けられている。加圧ローラ15bは、定着ローラ15aの回転に従動して回転方向B方向に回転する。加圧ローラ15bは、その内側から順に芯金、弾性層、離型層が形成された3層構造からなっている。芯金には、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属あるいはそれらの合金等が用いられる。また、弾性層にはシリコンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性を有するゴム材料が適しており、離型層にはPFA(テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体)やPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のフッ素樹脂が適している。加圧ローラ15bは、たとえば、ローラ直径が30mmで、芯金に直径24mm(肉厚2mm)の鉄(STKM)パイプ、弾性層に厚みが3mmのシリコンソリッドゴム、離型層に厚みが30μmのPFAチューブからなるローラを用いることができる。
The
また、加圧ローラ15bの内部には、加圧ローラ15bを加熱するヒーターランプ27(たとえば、定格電力400W)が配置されている。制御回路(不図示)が電源回路(不図示)からヒーターランプ27に電力を供給(通電)させることによって、ヒーターランプ27が発光し、ヒーターランプ27から赤外線が放射される。これによって、加圧ローラ15bの内周面が赤外線を吸収して加熱され、加圧ローラ15b全体が加熱される。
A heater lamp 27 (for example, rated power 400 W) for heating the
定着ベルト25は、加熱手段20によって所定の温度に加熱され、定着ニップ部15cを通過する未定着トナー像31が形成された記録紙32を加熱する。定着ベルト25は、無端状のベルトで、加熱手段20と定着ローラ15aによって懸架され、定着ローラ15aに所定の角度で巻きかかっている。定着ベルト25は、定着ローラ15aの回転時には、定着ローラ15aに従動して回転方向A方向に回転するようになっている。定着ベルト25は、ポリイミド等の耐熱性樹脂あるいはステンレスやニッケル等の金属材料からなる中空円筒状の基材の表面に、弾性層として耐熱性および弾性に優れたエラストマー材料(たとえばシリコンゴム)が形成され、さらにその表面に離型層として耐熱性および離型性に優れた合成樹脂材料(たとえばPFAやPTFE等のフッ素樹脂)が形成された3層構造となっている。また、基材のポリイミドにフッ素樹脂を内添してもよい。これによって、加熱手段20との摺動負荷を低減することができる。
The fixing
加熱手段20は、定着ベルト25に接触して、定着ベルト25を所定の温度に加熱するためのものである。加熱手段20は、複数の加熱部材21,31を含んで構成されている。加熱手段20においては、複数の加熱部材21,31が接合されており、接合された状態で半円弧形状に形成されている。複数の加熱部材21,31は、それぞれ、基材と面状発熱体を含んで同様に構成されている。複数の加熱部材21,31のうち、1つの加熱部材21を例にして、加熱部材21の構成を以下に説明する。
The
図2は、加熱手段20が有する加熱部材21の構成を示す図である。加熱部材21は、基材211と面状発熱体212とを含んで構成される。基材211は、定着ベルト25の幅方向(定着ローラ15aの軸線方向)に延びて、定着ベルト25に接触して配置され、面状発熱体212が発生させる熱を定着ベルト25に伝導させる。基材211を構成する材料は、特に限定されないが、高い熱伝導性を有する金属材料であることが好ましく、その金属材料としては、鉄やアルミニウムなどを挙げることができる。そして、基材211において、定着ベルト25と接触する外側の面には、コート層211eが形成されている。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the
コート層211eは、面状発熱体212が発生させた熱を定着ベルト25に伝導するための熱伝導性を有するとともに、定着ベルト25との間の摩擦力が低減可能な材料から形成する必要がある。このようなコート層211eが形成されることによって、定着ベルト25に熱を伝導させるとともに、基材211と接触して摺動する定着ベルト25の摩耗を防止して高い耐久性を確保することができる。また、定着ベルト25との間の摩擦力が低減可能となるので、定着ベルト25を駆動する定着ローラ15aおよび加圧ローラ15bへの負荷も低減することができ各ローラ15a,15bの耐久性も確保し、低電力で駆動することが可能となる。コート層211eを構成する材料としては、PFAやPTFE等のフッ素樹脂を挙げることができる。本実施の形態では、コート層211eは、PTFEからなる厚み20μmの層である。
The
面状発熱体212は、抵抗発熱層212aと絶縁層212bとを含んで構成され、絶縁層212bが基材212と接触する側の層となるように、基材211の長手方向(定着ベルト25の幅方向)に延びて、基材211の内側の面に形成される。そして、面状発熱体212の周方向両端部には給電端子部(不図示)が形成されている。
The
絶縁層212bは、耐熱性と電気絶縁性とを兼ね備えた材料によって形成される層であり、前述したように、抵抗発熱層212aと基材211との間に介在する。このような絶縁層212bが形成されることによって、抵抗発熱層212aと基材211との間の絶縁を確保することができ、より安全な加熱手段20とすることができる。絶縁層212bを構成する材料としては、ポリイミド樹脂などの耐熱性ポリマー材料、アルミナなどのセラミックス材料などを挙げることができる。本実施の形態では、絶縁層212bは、ポリイミドからなる厚み30μmの層である。
The insulating
抵抗発熱層212aは、給電端子部に電圧が印加されることによって発熱する層であり、絶縁層212b表面に形成される。本実施の形態では、抵抗発熱層212aは、ニッケルクロムを主成分とした金属材料からなる厚み15μmの層である。
The
本発明の加熱手段20は、前述した加熱部材21と同様に構成される複数の加熱部材を接合して形成される。
The heating means 20 of the present invention is formed by joining a plurality of heating members configured similarly to the
図3は、複数の加熱部材で構成される加熱手段20を作製する手順を説明する図である。加熱手段20が、2つの加熱部材21,31で構成される場合を例にして説明する。まず、図3(a)に示すように、所望の面積を有する厚み0.4〜1.0mm程度の鉄やアルミニウムなどの金属材料からなる金属薄板を、プレス加工などによって湾曲させて、2つの基材211,311を作製する。ここで、各基材211,311における所望の面積とは、各基材211,311を用いて作製した2つの加熱部材21,31を接合した状態で、定着ベルト25を介して所望の定着温度を得ることができるように設定する。
FIG. 3 is a diagram for explaining a procedure for producing the heating means 20 composed of a plurality of heating members. The case where the heating means 20 is composed of two
定着ベルト25を介して所望の定着温度を得るためには、加熱手段20全体として十分な発熱容量を達成する必要がある。そのためには、面状発熱体自身の面積を大きく確保可能となるように、面状発熱体を形成させる基体となる基材自身の周方向に延びる長さを長くする必要がある。図3(b)に示すように、1つの基材611で、周方向長さを長くして前記所望の面積を確保した場合、基材611の開口部が狭くなる。たとえば、基材611の開口部の開口角度θが180°以下となった場合、基材611の内側表面に、溶射、塗装などによって面状発熱体を形成するとき、溶射、塗装用のノズルが開口部内側に入りにくく、均一な膜厚の面状発熱体を形成するのが困難となる。なお、スクリーン印刷法によって面状発熱体を形成する場合でも、基材611の開口部が狭いと、前述と同様の問題が発生する。
In order to obtain a desired fixing temperature via the fixing
本発明においては、2つの基材211,311を用いて作製した2つの加熱部材21,31を接合した状態で、前記所望の面積を確保するので、各基材211,311の開口部を広くすることができる。
In the present invention, since the desired area is secured in a state where the two
次に、図3(c)に示すように、開口部が広く確保された状態の基材211の内側表面に、溶射、塗装、スクリーン印刷法などによって面状発熱体212を形成して加熱部材21を作製する。また、前述と同様にして、基材311の内側表面に面状発熱体312を形成して加熱部材31を作製する。このように、開口部が広く確保された状態の基材211,311のそれぞれに面状発熱体212,312を形成するので、均一な膜厚の面状発熱体を形成することができる。
Next, as shown in FIG. 3C, a
次に、図3(d)に示すように、加熱部材21の周方向両端部を内側に屈曲させて屈曲部211a,211bを形成する。同様に、加熱部材31の周方向両端部を内側に屈曲させて屈曲部311a,311bを形成する。そして、各加熱部材21,31の一方の屈曲部211a,311a同士を接合して加熱手段20を作製する。なお、加熱部材21,31の周方向両端部を屈曲させることによって、部材の剛性を上げる効果もある。定着装置の軽量化、さらには、面状発熱体212,312が発生させた熱を効率よく定着ベルト25に伝導させるためには、基材211,311の厚みを薄くする必要があるが、前述したように両端部を屈曲させることによって剛性を上げることができるので、部材の剛性を確保できる。
Next, as shown in FIG. 3 (d), both end portions in the circumferential direction of the
また、各加熱部材21,31の屈曲部211a,211b,311a,311bの屈曲角部は、図3(d)に示すように、所定の曲率半径rを有した曲面形状とするのが好ましい。これによって、加熱部材21,31と接触する定着ベルト25が、加熱部材21,31の屈曲角部近傍において過度のストレスを受けるのを防止することができ、摩耗するのを防止することができる。また、加熱部材21,31の屈曲角部を曲面形状とすることによって、定着ベルト25が加熱部材21,31に接触して摺動するとき、定着ベルト25に屈曲角部に対応した屈曲くせがついてしまうのを防止することができる。そのため、定着不良の発生を防止することができるとともに、定着ベルト25が摺動する際にスリップしてしまうのを防止することができる。なお、屈曲角部の曲面形状の例示として、図3(d)では、加熱部材21の屈曲部211bの屈曲角部のみを示したが、その他の屈曲部211a,311a,311bも同様に屈曲角部が曲面形状である。また、加熱部材21,31の屈曲角部を曲面形状とするときの曲率半径rは、定着ベルト25に対するストレスの軽減、摩耗の低減を達成することができるように設定すればよいが、本実施の形態では、1mm以上に設定する。
Further, the bent corners of the
以上のように、本発明の加熱手段20は、均一な膜厚の面状発熱体212,312が形成された加熱部材21,31が接合されて構成されるので、面状発熱体212,312表面の温度分布が不均一になって定着温度がばらつくのを防止することができる。さらに、加熱手段20は、複数の加熱部材21,31が接合されて、面状発熱体全体の周方向長さを長くして、面状発熱体全体の面積を大きくしているので、低消費電力を維持しつつ加熱手段20全体として十分な発熱容量を達成して、加熱手段20と接触する定着ベルト25を熱効率に優れた状態で所望の定着温度に加熱することができる。そのため、定着不良が発生するのを防止することができる。
As described above, the heating means 20 of the present invention is configured by joining the
なお、接合する加熱部材の数は、2つに限定されるものではなく、図3(e)に示すように、3つの加熱部材21,31,41を接合してもよいし、4つ以上の加熱部材を接合して加熱手段20を構成してもよい。
Note that the number of heating members to be joined is not limited to two. As shown in FIG. 3E, three
図4は、加熱部材21,31の周方向一端部の屈曲部同士が接合される接合の第1例の構成を示す図である。加熱部材21,31の周方向一端部の屈曲部211a,311a同士は、溶接部材511を介して、この分野で常用される溶接方法によって接合することができる。このとき、加熱部材21,31の屈曲部211a,311aの長さは、溶接が容易に行えるような長さに設定すればよい。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a first example of joining in which bent portions at one end in the circumferential direction of the
図5は、加熱部材21,31の周方向一端部の屈曲部同士が接合される接合の第2例の構成を示す図である。加熱部材21,31の周方向一端部の屈曲部211a,311a同士は、弾発性を有する接ぎ手部材515によって挟み込むようにして接合されている。このとき、接ぎ手部材515は、その爪部が屈曲部211a,311aのそれぞれに形成されている切り欠き部211c,311cと係合するように構成されており、接ぎ手部材515が脱落するのが防止されている。このように、屈曲部211a,311aを利用して、接ぎ手部材515の爪部を切り欠き部211c、311cと係合するようにするだけで、複数の加熱部材21,31同士を容易に接合することができる。
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a second example of joining in which bent portions at one end in the circumferential direction of the
図6は、加熱部材21,31の周方向一端部の屈曲部同士が接合される接合の第3例の構成を示す図である。加熱部材21,31の周方向一端部の屈曲部211a,311a同士は、凹形状の繋ぎ止め手部材512によって、繋ぎ止められて接合されている。繋ぎ止め手部材512は、屈曲部211a,311a同士を挟み込むようにして配置されている。そして、繋ぎ止め手部材512は、定着装置100の枠材である定着フレームに付設されて定着フレームを補強する補強フレーム514と、圧縮スプリング513によって接続されている。
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a third example of joining in which bent portions at one end in the circumferential direction of the
繋ぎ止め手部材512は、1つの部材で屈曲部211a,311a同士を、加熱部材21,31の長手方向全長にわたって繋ぎ止めるように構成されていてもよいし、複数の部材が所定の間隔で配置されて繋ぎ止めるように構成されていてもよい。なお、繋ぎ止め手部材512を構成する材料としては、プレス加工した板金やアルミダイキャストなどの強度がある金属材料が好ましい。
The anchoring
圧縮スプリング513は、繋ぎ止め手部材512を外方に向けて弾発的に押圧するばね部材であり、加熱部材21,31の屈曲部211a,311a同士が接合されている接合部を、繋ぎ止め手部材512を介して外方に向けて弾発的に押圧する。
The
これによって、加熱部材21,31を有する加熱手段20と接触して摺動する定着ベルト25に、接合部において所定のテンション(0.5〜1kgf程度)を加えることが可能となり、加熱手段20と定着ベルト25との密着性を向上させることができ、加熱手段20による定着ベルト25に対する加熱効率を向上させることができる。
As a result, a predetermined tension (about 0.5 to 1 kgf) can be applied to the fixing
図7は、加熱部材21,31の周方向一端部の屈曲部同士が接合される接合の第4例の構成を示す図である。加熱部材21の長手方向両端部は、内側に屈曲して屈曲部211dが形成されている。また、加熱部材31の長手方向両端部にも、内側に屈曲して屈曲部311dが形成されている。そして、その長手方向両端部の屈曲部211d,311dには、加熱部材21,31の周方向一端部において加熱部材21,31同士が接合される接合位置に対応して貫通孔が形成されている。そして、その貫通孔にはシャフト516が挿入されおり、加熱部材21,31は、シャフト516を軸として角変位可能に接合されている。このとき、加熱部材21,31の周方向一端部には、必ずしも屈曲部が形成されている必要はない。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a fourth example of joining in which bent portions at one end in the circumferential direction of the
また、シャフト516には、弾発性を有するキックスプリング517が付設されており、このキックスプリング517は、加熱部材21,31の周方向他端部(加熱部材同士の接合に関与していない周方向端部)の屈曲部211b,311bが外方向Dに向かうように、加熱部材21,31を弾発力によって角変位させる。
Further, a
これによって、加熱部材21,31を有する加熱手段20と接触して摺動する定着ベルト25に、周方向他端部において所定のテンション(0.5〜1kgf程度)を加えることが可能となり、加熱手段20と定着ベルト25との密着性を向上させることができ、加熱手段20による定着ベルト25に対する加熱効率を向上させることができる。
As a result, a predetermined tension (about 0.5 to 1 kgf) can be applied to the fixing
図8は、加熱部材21,31の周方向一端部の屈曲部同士が接合される接合の第5例の構成を示す図である。各加熱部材21,31の長手方向両端部において周方向一端側に対応する部分には、内側に屈曲して屈曲部211d,311dが形成されている。そして、その長手方向両端部の周方向一端側の屈曲部211d,311dには、加熱部材21,31同士が接合される接合位置に対応して貫通孔が形成されている。そして、その貫通孔にはシャフト516が挿入されおり、加熱部材21,31は、シャフト516を軸として角変位可能に接合されている。このとき、加熱部材21,31の周方向一端部には、必ずしも屈曲部が形成されている必要はない。
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of a fifth example of joining in which bent portions at one end in the circumferential direction of the
また、加熱部材21,31の長手方向両端部において周方向他端側に対応する部分には、内側に屈曲して屈曲部211f,311fが形成されている。その屈曲部211f,311fには、圧縮スプリング518が配設されている。圧縮スプリング518は、加熱部材21,31の周方向他端部に対応する各屈曲部211f,311fをそれぞれ外方向Dに向けて弾発的に押圧するばね部材である。
Further,
これによって、加熱部材21,31を有する加熱手段20と接触して摺動する定着ベルト25に、周方向他端部において所定のテンション(0.5〜1kgf程度)を加えることが可能となり、加熱手段20と定着ベルト25との密着性を向上させることができ、加熱手段20による定着ベルト25に対する加熱効率を向上させることができる。
As a result, a predetermined tension (about 0.5 to 1 kgf) can be applied to the fixing
図9は、加熱部材21,31の周方向一端部の屈曲部同士が接合される接合の第6例の構成を示す図である。各加熱部材21,31の長手方向両端部において周方向一端側に対応する部分には、内側に屈曲して屈曲部211d,311dが形成されており、周方向他端側に対応する部分の両端部には外側に屈曲して屈曲部位211f,311fが形成されている。なお、屈曲部位211f,311fが形成されている加熱部材21,31の長手方向両端部においては、定着ベルト25が接触しないように構成されている。
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a sixth example of joining in which bent portions at one end in the circumferential direction of the
そして、その周方向一端部に対応する側の長手方向両端部の屈曲部211d,311dには、加熱部材21,31の周方向一端部において加熱部材21,31同士が接合される接合位置に対応して貫通孔が形成されている。そして、その貫通孔にはシャフト516が挿入されおり、加熱部材21,31は、シャフト516を軸として角変位可能に接合されている。このとき、加熱部材21,31の周方向一端部には、必ずしも屈曲部が形成されている必要はない。
Then, the bending
また、加熱部材21,31の周方向他端部に対応する側の長手方向両端部の屈曲部位211f,311fは、それぞれ、定着装置100の外枠である定着フレーム520と引張スプリング519を介して接続されている。引張スプリング519は、加熱部材21,31の周方向他端部に対応する各屈曲部211f,311fをそれぞれ外方向Dに向けて弾発的に引張するばね部材である。
Further,
これによって、加熱部材21,31を有する加熱手段20と接触して摺動する定着ベルト25に、周方向他端部において所定のテンション(0.5〜1kgf程度)を加えることが可能となり、加熱手段20と定着ベルト25との密着性を向上させることができ、加熱手段20による定着ベルト25に対する加熱効率を向上させることができる。
As a result, a predetermined tension (about 0.5 to 1 kgf) can be applied to the fixing
図10は、加熱手段20と定着ローラ15aとの間に張架された定着ベルト25の張架状態を示す図である。定着ベルト25は、加熱手段20と定着ローラ15aとの間に張架されているとき、加熱手段20に巻回接触する領域が半円弧形状に形成される加熱手段20全体としての円周長に対して50%以上、または定着ローラ15aに巻回接触する領域が定着ローラ15aの円周長に対して50%以上となるように構成されていることが好ましい。
FIG. 10 is a diagram illustrating a state where the fixing
たとえば、図10(a)に示すように、複数の加熱部材が接合されて半円弧形状に形成される加熱手段20の直径が40mm、定着ローラ15aの直径が30mmのように、加熱手段20全体としての円周長が定着ローラ15aの円周長よりも大きい場合、定着ベルト25は、加熱手段20に巻回接触する領域が加熱手段20全体としての円周長に対して50%より大きくなるように構成される。これによって、加熱手段20は、定着ベルト25との接触面積を広くとれるので、熱効率に優れかつ消費電力が少ない状態で、定着ベルト25を加熱することができる。
For example, as shown in FIG. 10A, the heating means 20 as a whole is formed such that the diameter of the heating means 20 formed by joining a plurality of heating members into a semicircular arc shape is 40 mm and the diameter of the fixing
また、図10(b)に示すように、加熱手段20全体としての直径が30mm、定着ローラ15aの直径が30mmのように、加熱手段20全体としての円周長と定着ローラ15aの円周長とが同じである場合、定着ベルト25は、加熱手段20に巻回接触する領域が加熱手段20全体としての円周長に対して50%で、かつ定着ローラ15aに巻回接触する領域が定着ローラ15aの円周長に対して50%となるように構成される。これによって、加熱手段20は、定着ベルト25との接触面積を広くとれるので、熱効率に優れかつ消費電力が少ない状態で、定着ベルト25を加熱することができる。さらに、定着ローラ15aが定着ベルト25との接触面積を広くとれるので、熱追従性に優れ高速機の定着装置への適用も可能となる。
Further, as shown in FIG. 10B, the circumferential length of the
また、図10(c)に示すように、加熱手段全体としての直径が20mm、定着ローラ15aの直径が30mmのように、定着ローラ15aの円周長が加熱手段20全体としての円周長よりも大きい場合、定着ベルト25は、定着ローラ15aに巻回接触する領域が定着ローラ15aの円周長に対して50%より大きくなるように構成される。これによって、定着ローラ15aが定着ベルト25との接触面積を広くとれるので、熱追従性に優れ高速機の定着装置への適用も可能となる。
Further, as shown in FIG. 10C, the circumferential length of the fixing
図11は、本発明の実施の一形態である画像形成装置100の構成を示す図である。画像形成装置100は、読み取った原稿の画像データやネットワーク等を介して送信された画像データに基づいて記録紙32に対して多色および単色の画像を形成する装置である。画像形成装置100は、露光ユニット10、感光体ドラム101(101a〜101d)、現像装置102(102a〜102d)、帯電ローラ103(103a〜103d)、クリーニングユニット104(104a〜104d)、中間転写ベルト11、一次転写ローラ13(13a〜13d)、二次転写ローラ14、定着装置15、用紙搬送路P1,P2,P3、給紙カセット16、手差し給紙トレイ17および排紙トレイ18を備えている。
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of an
画像形成装置100は、ブラック(K)およびカラー画像を色分解して得られる減法混色の3原色であるシアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の4色の各色相に対応した画像データを用いて、各色相に対応した画像形成部Pa〜Pdにおいて画像形成を行う。各画像形成部Pa〜Pdは、同様の構成であり、たとえば、ブラック(K)の画像形成部Paは、感光体ドラム101a、現像装置102a、帯電ローラ103a、転写ローラ13aおよびクリーニングユニット104a等から構成される。この画像形成部Pa〜Pdは、中間転写ベルト11の移動方向(副走査方向)に一列に配列されている。
The
帯電ローラ103は、感光体ドラム101の表面を所定の電位に均一に帯電させる接触方式の帯電器である。帯電ローラ103に代えて、帯電ブラシを用いた接触方式の帯電器、または、帯電ワイヤを用いた非接触方式の帯電器を用いることもできる。 The charging roller 103 is a contact-type charger that uniformly charges the surface of the photosensitive drum 101 to a predetermined potential. Instead of the charging roller 103, a contact type charger using a charging brush or a non-contact type charger using a charging wire may be used.
露光ユニット10は、図示しない半導体レーザ、ポリゴンミラー4、第1反射ミラー7、第2反射ミラー8等を備えており、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)およびイエロー(Y)の各色相の画像データによって変調されたレーザビーム等の光ビームのそれぞれを感光体ドラム101a〜101dのそれぞれに照射する。各感光体ドラム101a〜101dは、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)およびイエロー(Y)の各色相の画像データによる静電潜像を形成する。
The
現像装置102は、静電潜像が形成された感光体ドラム101の表面に現像剤であるトナーを供給し、静電潜像をトナー像に現像する。現像装置102a〜102dのそれぞれは、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)およびイエロー(Y)の各色相のトナーを収納しており、感光体ドラム101a〜101dのそれぞれに形成された各色相の静電潜像を、各色相のトナー像に顕像化する。クリーニングユニット104は、現像・画像転写後における感光体ドラム101上の表面に残留したトナーを除去・回収する。
The developing device 102 supplies toner as a developer to the surface of the photosensitive drum 101 on which the electrostatic latent image is formed, and develops the electrostatic latent image into a toner image. Each of the developing
中間転写ベルト11は、感光体ドラム101の上方に配置されており、駆動ローラ11aと従動ローラ11bとの間に張架されてループ状の移動経路を形成している。中間転写ベルト11の外周面は、感光体ドラム101d、感光体ドラム101c、感光体ドラム101bおよび感光体ドラム101aにこの順に対向する。この中間転写ベルト11を挟んで各感光体ドラム101a〜101dに対向する位置に、一次転写ローラ13a〜13dが配置されている。中間転写ベルト11が感光体ドラム101a〜101dに対向する位置のそれぞれが一次転写位置である。また、中間転写ベルト11は、厚さ100〜150μm程度のフィルムで形成されている。
The intermediate transfer belt 11 is disposed above the photosensitive drum 101, and is stretched between the driving
一次転写ローラ13a〜13dには、感光体ドラム101a〜101dの表面に担持されたトナー像を中間転写ベルト11上に転写するために、トナーの帯電極性と逆極性の一次転写バイアスが定電圧制御によって印加される。これによって、感光体ドラム101a〜101dに形成された各色相のトナー像は、中間転写ベルト11の外周面に順次重ねて転写され、中間転写ベルト11の外周面にフルカラーのトナー像が形成される。
The
ただし、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)およびブラック(K)の色相の一部のみの画像データが入力された場合には、4つの感光体ドラム101a〜101dのうち、入力された画像データの色相に対応する一部の感光体101のみにおいて静電潜像およびトナー像の形成が行われる。たとえば、モノクロ画像形成時には、ブラックの色相に対応した感光体ドラム101aのみにおいて静電潜像の形成およびトナー像の形成が行われ、中間転写ベルト11の外周面にはブラックのトナー像のみが転写される。
However, when image data of only a part of the hues of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) is input, input is performed among the four
各一次転写ローラ13a〜13dは、直径8〜10mmのステンレスなどの金属を基材とする軸の表面を導電性の弾性材(たとえばEPDM、発泡ウレタン等)によって被覆して構成されており、導電性の弾性材によって中間転写ベルト11に均一に高電圧を印加する。
Each of the
各一次転写位置において中間転写ベルト11の外周面に転写されたトナー像は、中間転写ベルト11の回転によって、二次転写ローラ14との対向位置である二次転写位置に搬送される。二次転写ローラ14は、画像形成時において、内周面が駆動ローラ11aの周面に接触する中間転写ベルト11の外周面に所定のニップ圧で圧接されている。給紙カセット16または手差し給紙トレイ17から給紙された記録紙32が、二次転写ローラ14と中間転写ベルト11との間を通過する際に、二次転写ローラ14にトナーの帯電極性とは逆極性の高電圧が印加される。これによって、中間転写ベルト11の外周面から記録紙32の表面にトナー像が転写される。
The toner image transferred to the outer peripheral surface of the intermediate transfer belt 11 at each primary transfer position is conveyed to a secondary transfer position that is a position facing the
なお、感光体ドラム101から中間転写ベルト11に付着したトナーのうち、記録紙32上に転写されずに中間転写ベルト11上に残存したトナーは、次工程での混色を防止するために、転写クリーニングユニット12によって回収される。
Of the toner adhering to the intermediate transfer belt 11 from the photosensitive drum 101, the toner remaining on the intermediate transfer belt 11 without being transferred onto the
トナー像が転写された記録紙32は、前述した本発明の定着装置15に導かれ、定着ローラ15aおよび加熱手段20の間に張架された定着ベルト25と、加圧ローラ15bとの間に形成される定着ニップ部15cを通過して加熱および加圧を受ける。これによって、トナー像が、記録紙32の表面に堅牢に定着する。トナー像が定着した記録紙32は、排紙ローラ18aによって排紙トレイ18上に排出される。
The
また、画像形成装置100には、用紙カセット16に収納されている記録紙32を、二次転写ローラ14と中間転写ベルト11との間および定着装置15を経由して、排紙トレイ18に送るための略垂直方向に延びる用紙搬送路P1が設けられている。用紙搬送路P1には、用紙カセット16内の記録紙32を一枚ずつ用紙搬送路P1内に繰り出すピックアップローラ16a、繰り出された記録紙32を上方に向けて搬送する搬送ローラ16b、搬送されてきた記録紙32を所定のタイミングで2次転写ローラ14と中間転写ベルト11との間に導くレジストローラ19、記録紙32を排紙トレイ18に排出する排紙ローラ18aが配置されている。
In the
また、画像形成装置100の内部には、手差し給紙トレイ17からレジストローラ19に至る間に、ピックアップローラ17aおよび搬送ローラ16bを配置した用紙搬送路P2が形成されている。さらに、排紙ローラ18aから用紙搬送路P1におけるレジストローラ19の上流側に至る間には、用紙搬送路P3が形成されている。
Further, inside the
排紙ローラ18aは、正逆両方向に回転自在にされており、記録紙32の片面に画像を形成する片面画像形成時、および、記録紙32の両面に画像を形成する両面画像形成における第2面画像形成時に正転方向に駆動されて記録紙32を排紙トレイ18に排出する。一方、両面画像形成における第1面画像形成時には、排出ローラ18aは、用紙の後端が定着装置15を通過するまで正転方向に駆動された後、記録紙32の後端部を挟持した状態で逆転方向に駆動されて記録紙32を用紙搬送路P3内に導く。これによって、両面画像形成時に片面のみに画像が形成された記録紙32は、表裏面および前後端を反転した状態で用紙搬送路P1に導かれる。
The
レジストローラ19は、用紙カセット16または手差し給紙トレイ17から給紙され、または、用紙搬送路P3を経由して搬送された記録紙32を、中間転写ベルト11の回転に同期したタイミングで2次転写ローラ14と中間転写ベルト11との間に導く。このため、レジストローラ19は、感光体ドラム101や中間転写ベルト11の動作開始時には回転を停止しており、中間転写ベルト11の回転に先立って給紙または搬送された記録紙32は、前端をレジストローラ19に当接させた状態で用紙搬送路P1内における移動を停止する。この後、レジストローラ19は、2次転写ローラ14と中間転写ベルト11とが圧接する位置で、記録紙32の前端部と中間転写ベルト11上に形成されたトナー像の前端部とが対向するタイミングで回転を開始する。
The
なお、画像形成部Pa〜Pdの全てにおいて画像形成が行われるフルカラー画像形成時には、一次転写ローラ13a〜13dが中間転写ベルト11を感光体ドラム101a〜101dの全てに圧接させる。一方、画像形成部Paのみにおいて画像形成が行われるモノクロ画像形成時には、一次転写ローラ13aのみを中間転写ベルト11を感光体ドラム101aに圧接させる。
At the time of full color image formation in which image formation is performed in all of the image forming portions Pa to Pd, the
以上のように、画像形成装置100においては、本発明の定着装置15によって定着するので、記録紙32を、定着温度がばらつくのが防止された上で、高い加熱効率で加熱された定着ニップ部15cを通過させることができ、定着不良が防止された、高い印字品位の画像を形成することができる。
As described above, in the
15 定着装置
15a 定着ローラ
15b 加圧ローラ
20 加熱手段
21,31 加熱部材
25 定着ベルト
100 画像形成装置
211,311 基材
212,312 面状発熱体
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記加熱手段は、湾曲した基材の内側表面に面状発熱体が形成された複数の加熱部材が、全体として略半円弧形状に形成されていることを特徴とする定着装置。 An endless fixing belt stretched between the fixing roller and the heating unit, and a pressure member facing the fixing roller via the endless fixing belt, the heating unit contacting the fixing belt A fixing device that heats and fixes a toner image carried on a recording medium on a recording medium at a fixing nip portion formed by the fixing belt and the pressure member by heating the fixing belt. ,
The fixing device according to claim 1, wherein the heating means includes a plurality of heating members each having a planar heating element formed on an inner surface of a curved base material and having a substantially semicircular arc shape as a whole.
前記押圧部材は、前記繋ぎ止め手部材を外方に向けて押圧するように構成されることを特徴とする請求項5に記載の定着装置。 A holding member that sandwiches and joins the bent portions formed on one circumferential end of each of the plurality of heating members;
The fixing device according to claim 5, wherein the pressing member is configured to press the locking hand member outward.
前記繋ぎ止め手部材は爪部を有し、
前記爪部が前記切り欠き部と係合して、前記複数の加熱部材が接合されることを特徴とする請求項7に記載の定着装置。 A notch is formed in the bent portion formed on one circumferential end of each of the plurality of heating members,
The anchoring hand member has a claw portion,
The fixing device according to claim 7, wherein the claw portion is engaged with the notch portion, and the plurality of heating members are joined.
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