JP2013186388A - Fixing device and image forming apparatus including the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fixing device that has excellent heat efficiency, consumes less power, and does not cause fixing failure; and an image forming apparatus including the fixing device.SOLUTION: On the exit side of a nip formed by a fixing roller and a pressure roller, a gap is provided between the fixing roller and a fixing belt to form a virtual nip part in which a nip exit side of the fixing belt is separated from the fixing roller and wound around the pressure roller side. Accordingly, the nip part can be increased in width, and the heat supply amount can be increased to shift a fixable temperature range to the low-temperature side.

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。   The present invention relates to a fixing device used in an electrophotographic image forming apparatus and an image forming apparatus having the same.

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(定着ローラ及び加圧ローラ)を備え、このローラ対の両方或いは何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りローラ対を所定の温度(定着温度)に加熱した後、未定着トナー画像が形成された記録紙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りトナー画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. The fixing device of the heat roller fixing system includes a roller pair (fixing roller and pressure roller) that are in pressure contact with each other, and the roller is heated by a heating unit including a halogen heater or the like disposed in both or one of the roller pairs. After the pair is heated to a predetermined temperature (fixing temperature), the recording paper on which the unfixed toner image is formed is fed to the pressure contact part (fixing nip part) of the roller pair, and the heat and pressure are passed through the pressure contact part. Thus, the toner image is fixed.

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、未定着トナー画像の凹凸に対応して弾性変形し、トナー画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画像に対して良好に加熱定着を行うことが可能となる。   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 according 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.

また、定着ニップ部での弾性層の歪み解放効果により、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。   Further, due to the effect of releasing the distortion 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.

さらに、定着ニップ部のニップ形状が上(定着ローラ側)に凸(所謂、逆ニップ形状)となることから、用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用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。   Further, since the nip shape of the fixing nip portion is convex upward (on the fixing roller side) (so-called reverse nip shape), it is possible to improve the paper peeling performance without using a peeling means such as a peeling claw. 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手段として、定着ローラの弾性層を厚くする方法と定着ローラ径を大きくする方法の2つがある。   By the way, in such a color fixing device, it is necessary to widen the nip width of the fixing nip portion in order to cope with a high speed. There are two methods for increasing the nip width: a method of increasing the elastic layer of the fixing roller and a method of increasing the diameter of the fixing roller.

しかしながら、弾性層の熱伝導性は非常に低いので、従来のように定着ローラ内部に加熱手段がある場合、厚い弾性層を有する定着ローラでは、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といった問題がある。   However, since the thermal conductivity of the elastic layer is very low, when there is a heating means inside the fixing roller as in the past, the fixing roller temperature follows the fixing roller with a thick elastic layer when the process speed is increased. There is a problem that it will not.

一方、定着ローラ径を大きくした場合には、ウォームアップ時間が長くなったり、消費電力が増大したりするといった問題がある。   On the other hand, when the diameter of the fixing roller is increased, there are problems such as a longer warm-up time and increased power consumption.

このような問題を解決するために、近年、カラー定着装置においては、特許文献1に開示されているように、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を圧接させた構成のベルト定着方式が使用されるようになってきた。   In order to solve such a problem, in recent years, in a color fixing device, as disclosed in Patent Document 1, a fixing belt is stretched between a fixing roller and a heating roller, and fixing is performed via the fixing belt. A belt fixing method in which a roller and a pressure roller are pressed against each other has been used.

このベルト定着装置では、熱容量が小さい定着ベルトを加熱するためウォ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。   In this belt 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, so that a low hardness elastic layer made of sponge rubber or the like is thickened. It is possible to provide a wide nip width.

特開2004−286921号公報JP 2004-286922 A

しかしながら、このような従来のベルト定着装置においては、以下のような問題点を有している。   However, such a conventional belt fixing device has the following problems.

すなわち、特許文献1の構成では、定着ニップを拡大するために駆動ローラとは別に固定部材を設ける構成となっている。これによりワイドニップ化を図ることができる反面、個別に設けた固定部材が熱負荷となりウォームアップ時間が延長し、消費電力の増大につながる。   That is, in the configuration of Patent Document 1, a fixing member is provided separately from the driving roller in order to enlarge the fixing nip. As a result, a wide nip can be achieved, but the individually provided fixing member becomes a heat load and the warm-up time is extended, leading to an increase in power consumption.

本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、熱効率に優れ、消費電力が小さく、かつ、定着不良を引き起こさない定着装置およびそれを備える画像形成装置を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems. The object of the present invention is to provide a fixing device that has excellent thermal efficiency, low power consumption, and does not cause fixing failure, and an image forming apparatus including the same. Is to provide.

上記目的を達成するために、本発明においては、回転可能に支持された定着ローラと、定着ローラに掛け巻きされた無端状の定着ベルトと、定着ベルトを所定の温度に加熱する加熱部と、定着ベルトを介して定着ローラに圧接し回転可能に支持された加圧ローラとを備え、前記定着ベルトを介して定着ローラと加圧ローラとにより形成したニップ間に記録材を通過させて記録材上の未定着トナー像を定着する定着装置であって、前記ニップの記録材搬送方向出口側において、定着ローラと定着ベルトの間に空隙を設けることで、定着ベルトのニップ出口側が定着ローラから離れて加圧ローラ側に巻きかかる仮想ニップ部が形成されたことを特徴とする。   To achieve the above object, in the present invention, a fixing roller rotatably supported, an endless fixing belt wound around the fixing roller, a heating unit for heating the fixing belt to a predetermined temperature, A pressure roller which is pressed against the fixing roller via the fixing belt and is rotatably supported, and the recording material is passed through a nip formed by the fixing roller and the pressure roller via the fixing belt. A fixing device for fixing an upper unfixed toner image, wherein a gap is provided between the fixing roller and the fixing belt on the exit side in the recording material conveyance direction of the nip so that the nip exit side of the fixing belt is separated from the fixing roller. Thus, a virtual nip portion wound around the pressure roller side is formed.

上記構成によると、ニップ出口側に設けた空隙により定着ベルトが加圧ローラ側に巻きかかるように配置される。これにより、定着ローラと加圧ローラとで形成される実ニップに加えて定着ベルトが加圧ローラに巻きかかることによる仮想ニップが形成され、ワイドニップ化を図ることができる。その結果、熱供給量が増加し定着可能温度域を低温側にシフトさせることができるため、設定温度を低くすることが可能となり、消費電力の少ない定着装置を提供することができる。   According to the above configuration, the fixing belt is arranged to be wound around the pressure roller side by the gap provided on the nip outlet side. Thereby, in addition to the actual nip formed by the fixing roller and the pressure roller, a virtual nip is formed by winding the fixing belt around the pressure roller, and a wide nip can be achieved. As a result, the heat supply amount increases and the fixable temperature range can be shifted to the low temperature side, so that the set temperature can be lowered and a fixing device with low power consumption can be provided.

ここで、仮想ニップとは、定着ベルトが定着ローラから離れて定着ローラの干渉を受けずに加圧ローラに巻きかかる部位をいう。この仮想ニップと、定着ローラと加圧ローラとで形成される実ニップとを加えて実質的ニップ幅が形成される。   Here, the virtual nip refers to a portion where the fixing belt is separated from the fixing roller and is wound around the pressure roller without receiving interference from the fixing roller. A substantial nip width is formed by adding the virtual nip and the actual nip formed by the fixing roller and the pressure roller.

ニップ出口側における定着ローラと定着ベルトとの間の空隙の形成手法として、定着ベルトの張力を調整することにより形成することができる。定着ベルトの張力調整が最も簡易に空隙を形成することができる。定着ベルトの張力を高めると、定着ベルトが定着ローラに巻き付くことになり、逆に、定着ベルトの張力を緩めると、定着ベルトのニップ出口側に空隙を形成することができる。但し、定着ベルトの張力を緩め過ぎると、定着ベルトを周回駆動する駆動力が定着ベルトに伝わらなくなり、定着ベルトが周回移動しなくなる。   As a method for forming a gap between the fixing roller and the fixing belt on the nip exit side, it can be formed by adjusting the tension of the fixing belt. The adjustment of the tension of the fixing belt can most easily form the gap. When the tension of the fixing belt is increased, the fixing belt is wound around the fixing roller. Conversely, when the tension of the fixing belt is reduced, a gap can be formed on the nip exit side of the fixing belt. However, if the tension of the fixing belt is excessively loosened, the driving force for driving the fixing belt in a circular manner is not transmitted to the fixing belt, and the fixing belt does not move around.

本例では、定着ローラに懸架する定着ベルトの張力は2.5kgf以下とすることで、通常の張力(例えば3.6kgf)よりも低く設定している。   In this example, the tension of the fixing belt suspended on the fixing roller is set to 2.5 kgf or less, so that the tension is set lower than a normal tension (for example, 3.6 kgf).

これにより、定着ベルトのベルトテンションを所定値以下とすることで、ニップ出口側の空隙を広げて仮想ニップを拡大し、よりワイドニップ化を図ることができる。その結果、熱供給量が増加し定着可能温度域を低温側にシフトさせることができるため設定温度を低くすることが可能となり、消費電力の少ない定着装置を提供することができる。   As a result, by setting the belt tension of the fixing belt to a predetermined value or less, it is possible to widen the gap on the nip outlet side and enlarge the virtual nip, thereby achieving a wider nip. As a result, the amount of heat supply increases and the fixable temperature range can be shifted to the low temperature side, so that the set temperature can be lowered and a fixing device with low power consumption can be provided.

また、定着ベルトの張力の下限値としては、0.7kgf以上であればよい。0.7kgfを下回ると、定着ベルトの周回駆動力が定着ベルトに伝わらなくなるおそれがある。   Further, the lower limit value of the tension of the fixing belt may be 0.7 kgf or more. If it is less than 0.7 kgf, the rotational driving force of the fixing belt may not be transmitted to the fixing belt.

なお、ニップ出口側における定着ローラと定着ベルトとの間の空隙の形成手法として、上記以外に、定着ローラと加圧ローラとに相対的な速度差(回転速度差)を設け、これにより定着ベルトのニップ出口側で定着ベルトと定着ローラとの間に空隙を形成することができる。また、上記定着ベルトの張力調整と共に、定着ローラと加圧ローラとに速度差を設ける手法を組み合わせて、ニップ出口側での定着ベルトの空隙を形成するようにしてもよい。   In addition to the above, as a method for forming a gap between the fixing roller and the fixing belt on the nip exit side, a relative speed difference (rotational speed difference) is provided between the fixing roller and the pressure roller. A gap can be formed between the fixing belt and the fixing roller on the nip exit side. In addition to adjusting the tension of the fixing belt, a method of providing a speed difference between the fixing roller and the pressure roller may be combined to form the fixing belt gap on the nip exit side.

これらの定着ベルトの記録材搬送方向でニップ出口側における空隙の大きさ、言い換えると、仮想ニップ幅をどの程度に設定するかは定着ベルトの張力調整度合いによるが、その他の影響因子として、加圧ローラによる定着ローラの押圧度合い、定着ローラの径と対向する加熱部、特に加熱ローラの径の相違、定着ローラと加熱ローラの軸間距離、さらには、定着ベルトの物性(特に、抗張力、弾性力、復元力等)、定着ローラや加圧ローラの物性(特に、表面の弾性層の物性)の影響を受ける。本例では、これらの影響因子を従来と同じ条件下で、定着ベルトの張力調整を行なうようにしている。   The size of the gap on the nip exit side in the recording material conveyance direction of these fixing belts, in other words, how much the virtual nip width is set depends on the degree of tension adjustment of the fixing belt, but as another influencing factor, pressurization Degree of pressing of the fixing roller by the roller, a heating part opposite to the fixing roller diameter, particularly the heating roller diameter, the distance between the fixing roller and the heating roller, and the physical properties of the fixing belt (particularly, tensile strength, elastic force) , Restoring force, etc.) and physical properties of the fixing roller and pressure roller (especially physical properties of the elastic layer on the surface). In this example, the tension of the fixing belt is adjusted under the same conditions as those in the prior art.

なお、加熱部は、加熱ヒータを備えた構成が例示できるが、その配置は定着ベルトの内側および/または外側に配置する構成であればよい。また、加熱部の態様は、固定式のものや加熱ローラ等の回転式のもののいずれであってもよい。これらの加熱部を定着ローラと共に前記定着ベルトを懸架するよう、前記定着ベルトの内面側に配置することができる。これにより、加熱部が定着ベルトの懸架部として機能させることができる。   In addition, although the structure provided with the heater can be illustrated for a heating part, the arrangement | positioning should just be a structure arrange | positioned inside and / or the outside of a fixing belt. Further, the heating unit may be either a fixed type or a rotary type such as a heating roller. These heating units can be arranged on the inner surface side of the fixing belt so as to suspend the fixing belt together with the fixing roller. Thereby, the heating part can function as a suspension part of the fixing belt.

特に、加熱部が回転可能に支持された加熱ローラであり、前記定着ベルトは、前記加熱ローラと定着ローラに張架された構成を採用することができる。これにより、定着ベルトの懸架用として新たに別部材を用意することなく、定着ベルトを加熱ローラと定着ベルトとに張架し、両ローラの間で円滑に周回移動させることができる。   In particular, the heating unit is a heating roller that is rotatably supported, and the fixing belt can be configured to be stretched between the heating roller and the fixing roller. Accordingly, the fixing belt can be stretched between the heating roller and the fixing belt and smoothly moved between the two rollers without preparing a separate member for suspending the fixing belt.

この場合、加熱ローラと定着ローラとはその軸間距離を調整可能とされ、軸間距離の調整により定着ベルトの張力を調整可能とすることができる。これにより、新たに定着ベルトの張力調整用の部材を用意することなく、定着ベルトの張力調整が可能となる。   In this case, the distance between the axes of the heating roller and the fixing roller can be adjusted, and the tension of the fixing belt can be adjusted by adjusting the distance between the axes. As a result, the tension of the fixing belt can be adjusted without preparing a member for adjusting the tension of the fixing belt.

加熱ローラの軸間距離の調整は、加熱ローラに付加された付勢バネの付勢力を調整することで行なうことができる。   The distance between the axes of the heating roller can be adjusted by adjusting the urging force of the urging spring added to the heating roller.

また、定着ベルトは、多層構造であり、定着ベルトの表層がフッ素樹脂チューブにより形成されている構成を採用することができる。   The fixing belt has a multilayer structure, and a configuration in which the surface layer of the fixing belt is formed of a fluororesin tube can be employed.

定着ベルトを多層構造とすることで、強度、弾性、離型性の機能を付与した定着ベルトが可能となる。そして、定着ベルトの表層をフッ素樹脂チューブにより形成することで、安定した離型性を確保でき、また耐久性、耐擦り傷性が良好になり、長寿命化が可能となる。   By making the fixing belt have a multilayer structure, a fixing belt having functions of strength, elasticity and releasability can be achieved. Then, by forming the surface layer of the fixing belt with a fluororesin tube, stable releasability can be secured, durability and scratch resistance are improved, and a long life can be achieved.

定着ベルトの多層化として、基層には合成樹脂あるいは金属材料の使用が可能である。例えば、定着ベルトを金属材料からなる基層を有する金属ベルトとすることができる。   As a multilayer of the fixing belt, a synthetic resin or a metal material can be used for the base layer. For example, the fixing belt can be a metal belt having a base layer made of a metal material.

金属材料の基層を有する定着ベルトとすることで、従来のポリイミド基材などのベルトに比べて高熱伝導化することができる。一例として、ポリイミドをニッケル鋼に変更した場合、大幅に高熱伝導化(ポリイミド:0.37W/mK⇒ニッケル鋼:59〜90W/mK)を図ることができ、定着ベルトをムラなく均一に加熱できるため、良好な定着性を確保することができる。また、合成樹脂材料から金属材料への変更により、機械的強度が増すため、耐久性が向上し長寿命化が可能となる。   By using a fixing belt having a base layer of a metal material, it is possible to achieve higher thermal conductivity than a conventional belt such as a polyimide base material. As an example, when the polyimide is changed to nickel steel, the heat conductivity can be greatly increased (polyimide: 0.37 W / mK⇒nickel steel: 59 to 90 W / mK), and the fixing belt can be heated uniformly without unevenness. Therefore, good fixability can be ensured. Further, since the mechanical strength is increased by changing from a synthetic resin material to a metal material, durability is improved and a long life can be achieved.

上記の定着装置を画像形成装置に採用することができる。これにより、熱容量の小さい定着ベルトを定着部材として用いることにより、消費電力の少ない定着装置およびそれを用いた画像形成装置を提供することができる。   The above fixing device can be employed in an image forming apparatus. Accordingly, by using a fixing belt having a small heat capacity as a fixing member, it is possible to provide a fixing device with low power consumption and an image forming apparatus using the same.

以上のとおり、本発明によれば、ニップ出口側に設けた空隙により定着ベルトが加圧ローラ側に巻きかかるように配置されるので、定着ローラと加圧ローラとで形成される実ニップに加えて定着ベルトが加圧ローラに巻きかかることにより形成される仮想ニップが付加され、ワイドニップ化を図ることができる。その結果、定着ベルトによる熱供給量が増加し、定着可能温度域を低温側にシフトさせることができるため、設定温度を低くすることが可能となり、消費電力の少ない定着装置およびそれを備えた画像形成装置を提供することができる。   As described above, according to the present invention, the fixing belt is arranged to be wound around the pressure roller side by the gap provided on the nip outlet side, so that in addition to the actual nip formed by the fixing roller and the pressure roller, Thus, a virtual nip formed by winding the fixing belt around the pressure roller is added, and a wide nip can be achieved. As a result, the amount of heat supplied by the fixing belt increases, and the fixable temperature range can be shifted to the low temperature side, so that the set temperature can be lowered, and the fixing device with low power consumption and an image provided with the fixing device A forming apparatus can be provided.

本発明の実施形態である画像形成装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態である定着装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a fixing device according to an embodiment of the present invention. 同じく定着装置の要部拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the fixing device.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。図1は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。図に示すように、画像形成装置100は、外部から伝達された画像データに応じて、所定の記録材(シート状の用紙あるいはOHPシート等)に対して多色または単色の画像を形成する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the image forming apparatus 100 forms a multicolor or single color image on a predetermined recording material (sheet-like paper or OHP sheet) according to image data transmitted from the outside.

本例の画像形成装置100は、4つの画像形成ユニットpa、pb、pc、pd、中間転写ベルト11、転写ユニット14、定着装置15、給紙トレイ16、手差し給紙ユニット17、および排紙トレイ18を備えている。   The image forming apparatus 100 of this example includes four image forming units pa, pb, pc, pd, an intermediate transfer belt 11, a transfer unit 14, a fixing device 15, a paper feed tray 16, a manual paper feed unit 17, and a paper discharge tray. 18 is provided.

4つの画像形成ユニットpa〜pdは、それぞれ、現像器102a〜102d、感光体ドラム101a〜101d、帯電器103a〜103d、クリーナユニット104a〜104dを備えている。本例において扱われる画像データは、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色を用いたカラー画像に応じたものである。従って、各画像形成ユニット101a〜101dは、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)のいずれかの色成分についての画像形成処理が実行される。   The four image forming units pa to pd include developing units 102a to 102d, photosensitive drums 101a to 101d, chargers 103a to 103d, and cleaner units 104a to 104d, respectively. Image data handled in this example corresponds to a color image using each color of black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y). Accordingly, each of the image forming units 101a to 101d executes an image forming process for any color component of black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y).

具体的には、画像形成ユニットpaの感光体ドラム101aにブラック、画像形成ユニットpbの感光体ドラム101bにシアン、画像形成ユニットpcの感光体ドラム101cにマゼンタ、画像形成ユニットpdの感光体ドラム101dにイエローの色成分に係る静電潜像および現像剤像が形成される。   Specifically, black is used for the photosensitive drum 101a of the image forming unit pa, cyan is used for the photosensitive drum 101b of the image forming unit pb, magenta is used for the photosensitive drum 101c of the image forming unit pc, and the photosensitive drum 101d of the image forming unit pd. Then, an electrostatic latent image and a developer image relating to the yellow color component are formed.

4つの画像形成ユニットpa、pb、pc、pdのうち画像形成ユニットpaについて説明する。画像形成ユニットpaは、現像器102a、感光体ドラム101a、帯電器103a、およびクリーナユニット104aを備えている。感光体ドラム101aは、画像形成装置100の上部に配置されている。帯電器103aは、感光体ドラム101aの表面を所定の電位に均一に帯電させるためのものであり、本例ではローラ型の帯電器103aが用いられる。ただし、帯電器103aとして、ブラシ型の帯電器や、チャージャー型の帯電器を用いても良い。   Of the four image forming units pa, pb, pc, pd, the image forming unit pa will be described. The image forming unit pa includes a developing device 102a, a photosensitive drum 101a, a charger 103a, and a cleaner unit 104a. The photosensitive drum 101 a is disposed on the upper part of the image forming apparatus 100. The charger 103a is for uniformly charging the surface of the photosensitive drum 101a to a predetermined potential. In this example, a roller-type charger 103a is used. However, a brush-type charger or a charger-type charger may be used as the charger 103a.

現像器102aは、感光体ドラム101a上に形成された静電潜像をブラック(K)のトナーにより顕像化する。クリーナユニット104aは、現像・画像転写後における感光体ドラム101a上の表面に残留したトナーを除去・回収する。   The developing device 102a visualizes the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 101a with black (K) toner. The cleaner unit 104a removes and collects toner remaining on the surface of the photosensitive drum 101a after development and image transfer.

他の画像形成ユニットpb、pc、pdも画像形成ユニットpaと同様の構成を備えているので、その説明を省略する。各画像形成ユニットpb、pc、pdの現像器102b、102c、102dには、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色のトナーがそれぞれ収容されている。   Since the other image forming units pb, pc, pd have the same configuration as the image forming unit pa, the description thereof is omitted. The developing devices 102b, 102c, and 102d of the image forming units pb, pc, and pd contain cyan (C), magenta (M), and yellow (Y) toners, respectively.

本例では、4つの感光体ドラム101a〜101dを露光するための光学系ユニットEは、一つのユニットにまとめられている。この光学系ユニットEは、図示しないレーザービーム光源、ポリゴンミラー等の偏向器4、偏向したビームを4組の感光体ドラム101a〜101dへ導く折り返しミラー8等を備えている。偏向されたビームは折り返しミラー8等を介して感光体ドラム101a、101b、101c、101dの表面を走査する。   In this example, the optical system unit E for exposing the four photosensitive drums 101a to 101d is combined into one unit. This optical system unit E includes a laser beam light source (not shown), a deflector 4 such as a polygon mirror, a folding mirror 8 that guides the deflected beams to four sets of photosensitive drums 101a to 101d, and the like. The deflected beam scans the surfaces of the photosensitive drums 101a, 101b, 101c, and 101d through the folding mirror 8 and the like.

このように、光学系ユニットEは、入力された画像データに応じて帯電された感光体ドラム101a〜101dを露光することにより、その表面に、画像データに応じた静電潜像を形成する機能を有する。ここでは、光学系ユニットEとしてレーザスキャニングユニット(LSU)が用いられているが、発光素子をアレイ状に並べた例えばELやLED書込みヘッドを用いても良い。   In this manner, the optical system unit E exposes the photosensitive drums 101a to 101d charged according to the input image data, thereby forming an electrostatic latent image according to the image data on the surface thereof. Have Here, a laser scanning unit (LSU) is used as the optical system unit E. However, for example, an EL or LED writing head in which light emitting elements are arranged in an array may be used.

感光体ドラム101a、101b、101c、101dの上方に配置された中間転写ベルト11は、テンションローラ11a及び11bの間に張力をかけた状態で架けられている。中間転写ローラ13a、13b、13c、13dは中間転写ベルト11を介してそれぞれ感光体ドラム101a、101b、101c、101dに圧接されている。   The intermediate transfer belt 11 disposed above the photosensitive drums 101a, 101b, 101c, and 101d is stretched between the tension rollers 11a and 11b in a tensioned state. The intermediate transfer rollers 13a, 13b, 13c, and 13d are pressed against the photosensitive drums 101a, 101b, 101c, and 101d through the intermediate transfer belt 11, respectively.

転写ユニットを構成する転写ローラ14は、中間転写ベルト11を介してテンションローラ11aに圧接されている。そして、中間転写ベルト11に残留したトナーは廃トナーボックス12によって回収される。   The transfer roller 14 constituting the transfer unit is in pressure contact with the tension roller 11 a via the intermediate transfer belt 11. The toner remaining on the intermediate transfer belt 11 is collected by a waste toner box 12.

中間転写ベルト11は、厚さ100μm〜150μm程度のフィルムを用いて無端状に形成されており、それぞれの感光体ドラム101a〜101dに接触するように設けられる。また、中間転写ベルト11には、感光体ドラム101a〜101dに形成された各色のトナー像が順次的に重ねて転写される。中間転写ベルト11は、その表面に多色トナー像を担持する機能を有している。   The intermediate transfer belt 11 is formed endlessly using a film having a thickness of about 100 μm to 150 μm, and is provided so as to be in contact with each of the photosensitive drums 101 a to 101 d. Further, the toner images of the respective colors formed on the photosensitive drums 101a to 101d are sequentially transferred to the intermediate transfer belt 11 in a superimposed manner. The intermediate transfer belt 11 has a function of supporting a multicolor toner image on the surface thereof.

感光体ドラム101a〜101dから中間転写ベルト11へのトナー像の転写は、中間転写ベルト11の裏側に接触している中間転写ローラ13a〜13dによって行われる。中間転写ローラ13a〜13dには、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアスが印加される。本例では、トナーの帯電極性が負極性であるため、正極性の高電圧が転写バイアスとして用いられる。   Transfer of the toner image from the photosensitive drums 101a to 101d to the intermediate transfer belt 11 is performed by intermediate transfer rollers 13a to 13d that are in contact with the back side of the intermediate transfer belt 11. A high voltage transfer bias is applied to the intermediate transfer rollers 13a to 13d in order to transfer the toner image. In this example, since the charging polarity of the toner is negative, a positive high voltage is used as the transfer bias.

中間転写ローラ13a〜13dは、直径8〜10mmの金属(例えばステンレス)軸をベースとし、その表面は、導電性の弾性材(例えばEPDM,発泡ウレタン等)により覆われているローラである。この導電性の弾性材は、中間転写ベルト11に対して均一に高電圧を印加するために用いている。なお、本例では、転写電極としてローラ形状を使用しているが、それ以外にブラシなどを用いても良い。   The intermediate transfer rollers 13a to 13d are rollers whose base is a metal (for example, stainless steel) shaft having a diameter of 8 to 10 mm and whose surface is covered with a conductive elastic material (for example, EPDM, urethane foam, or the like). This conductive elastic material is used to uniformly apply a high voltage to the intermediate transfer belt 11. In this example, a roller shape is used as the transfer electrode, but a brush or the like may be used instead.

転写ローラ14は、中間転写ベルト11を介してテンションローラ11aを圧接するように配置される。各感光体ドラム101a〜101d上で各色相に応じて形成されたトナー像(現像剤像)は中間転写ベルト11で積層される。続いて、積層されたトナー像は中間転写ベルト11の回転によって、シート状の記録材と中間転写ベルト11の接触位置に導かれ、転写ローラ14に印加される転写バイアスによって記録材上に転写される。   The transfer roller 14 is disposed so as to press the tension roller 11 a through the intermediate transfer belt 11. Toner images (developer images) formed on the respective photosensitive drums 101 a to 101 d in accordance with the respective hues are stacked on the intermediate transfer belt 11. Subsequently, the stacked toner images are guided to a contact position between the sheet-like recording material and the intermediate transfer belt 11 by the rotation of the intermediate transfer belt 11, and transferred onto the recording material by a transfer bias applied to the transfer roller 14. The

中間転写ベルト11と転写ローラ14とは、所定量のニップが形成されるように圧接する。転写ローラ11は、上記ニップを定常的に得るために、転写ローラ14若しくは中テンションローラ11aの何れか一方を硬質材料(金属等)とし、他方には、弾性ローラ等の軟質材料(弾性ゴムローラ、または発泡性樹脂ローラ等)が用いられる。   The intermediate transfer belt 11 and the transfer roller 14 are pressed against each other so that a predetermined amount of nip is formed. In order to obtain the nip constantly, the transfer roller 11 uses either one of the transfer roller 14 or the intermediate tension roller 11a as a hard material (metal or the like), and the other is a soft material such as an elastic roller (an elastic rubber roller, Alternatively, a foaming resin roller or the like is used.

画像形成装置100の下部に配設される給紙トレイ16は、画像形成に使用するシート状の記録材を蓄積しておくためのトレイであり、画像形成ユニットpa〜pdおよび光学系ユニットEの下側に設けられている。また、画像形成装置100には、給紙トレイ16の記録材を転写ローラ14や定着装置15を経由させて排紙トレイ18に送るための記録材搬送路Sが形成されている。この記録材搬送路Sに沿って、ピックアップローラ16a、レジストローラ19、転写ローラ14、定着装置15、記録材を搬送する搬送ローラr等が配設されている。   A paper feed tray 16 disposed in the lower part of the image forming apparatus 100 is a tray for storing sheet-like recording materials used for image formation. The image forming units pa to pd and the optical system unit E It is provided on the lower side. Further, the image forming apparatus 100 is provided with a recording material conveyance path S for sending the recording material on the paper feed tray 16 to the paper discharge tray 18 via the transfer roller 14 and the fixing device 15. Along the recording material conveyance path S, a pickup roller 16a, a registration roller 19, a transfer roller 14, a fixing device 15, a conveyance roller r for conveying the recording material, and the like are disposed.

搬送ローラrは、用紙の搬送を促進・補助するための小型のローラであり、記録材搬送路Sに沿って複数設けられている。ピックアップローラ16aは、給紙トレイ16の端部に備えられ、給紙トレイ16から記録材を1枚ずつ記録材搬送路Sに供給する呼び込みローラである。また、レジストローラ19は、記録材搬送路Sを搬送されている記録材を一旦保持し、感光体ドラム101a〜101d上のトナー像の先端と記録材の先端を合わせるタイミングで記録材を転写ローラ14とテンションローラ11aとの間に搬送する。   The conveyance roller r is a small roller for promoting and assisting conveyance of the paper, and a plurality of conveyance rollers r are provided along the recording material conveyance path S. The pickup roller 16 a is a pull-in roller that is provided at the end of the paper feed tray 16 and supplies recording materials from the paper feed tray 16 one by one to the recording material conveyance path S. The registration roller 19 temporarily holds the recording material conveyed in the recording material conveyance path S, and transfers the recording material at a timing when the leading edge of the toner image on the photosensitive drums 101a to 101d is aligned with the leading edge of the recording material. 14 and the tension roller 11a.

また、画像形成装置100には、記録材を収納する給紙カセット16の他に、ユーザが少数枚の印字を行うときに使用する手差しトレイ17が配置されている。給紙カセット16および手差しトレイ17の近傍には、ピックアップローラ17a,16aが配置される。ピックアップローラ17a,16aは、記録材を1枚ずつ記録材搬送路Sに送り出す。   In addition to the paper feed cassette 16 that stores the recording material, the image forming apparatus 100 is provided with a manual feed tray 17 that is used when a user prints a small number of sheets. Pickup rollers 17 a and 16 a are arranged in the vicinity of the paper feed cassette 16 and the manual feed tray 17. The pickup rollers 17a and 16a feed the recording materials one by one to the recording material conveyance path S.

給紙カセット16から搬送される記録材は搬送路中の搬送ローラrによってレジストローラ14まで搬送される。記録材は、その先端と中間転写ベルト11上の画像情報の先端を整合するタイミングで、転写ローラ14とテンションローラ11aとの間に搬送され、中間転写ベルト11に担持されているトナー像が記録材に転写される。続いて、記録材は定着装置15を通過することにより、記録材上の未定着トナーが熱で溶融・固着される。その後、記録材は、搬送ローラrを経て排紙ローラ18aから排紙トレイ18上に排出される。   The recording material conveyed from the paper feed cassette 16 is conveyed to the registration roller 14 by the conveyance roller r in the conveyance path. The recording material is conveyed between the transfer roller 14 and the tension roller 11a at the timing when the leading edge of the recording material and the leading edge of the image information on the intermediate transfer belt 11 are aligned, and the toner image carried on the intermediate transfer belt 11 is recorded. It is transferred to the material. Subsequently, the recording material passes through the fixing device 15 so that the unfixed toner on the recording material is melted and fixed by heat. Thereafter, the recording material is discharged from the paper discharge roller 18a onto the paper discharge tray 18 through the conveyance roller r.

他方、手差し給紙トレイ17に積載される記録材は、ピックアップローラ17aにより給紙され、複数の搬送ローラrを経てレジストローラ19に到達し、それ以降は給紙カセット16から給紙される記録材と同様の経路を経て排紙トレイ18に排出される。このとき、印字要求内容が両面印字要求の時は、上記のように片面印字が終了し定着装置15を通過した用紙の後端が排紙ローラ18aで挟持され、排紙ローラ18aが逆回転することによって搬送ローラrに導かれた後、レジストローラ19を経て裏面印字が行われた後に排紙トレイ18に排出される。   On the other hand, the recording material loaded on the manual paper feed tray 17 is fed by a pickup roller 17a, reaches a registration roller 19 through a plurality of transport rollers r, and thereafter is fed from a paper feed cassette 16. The paper is discharged to the paper discharge tray 18 through the same path as the material. At this time, when the print request content is a double-sided print request, the rear end of the paper that has finished single-sided printing and passed through the fixing device 15 as described above is sandwiched by the paper discharge roller 18a, and the paper discharge roller 18a rotates in the reverse direction. Thus, after being guided to the conveyance roller r, the back side printing is performed through the registration roller 19 and then discharged to the discharge tray 18.

上記画像形成装置100には、本発明に係る定着装置15が搭載される。図2は定着装置の概略構成図である。図2に示すように、定着装置15は、無端状の定着ベルト15aと、定着ベルト15aを懸架する定着ローラ15b及び加熱部15cと、定着ベルト15aを介して定着ローラ15bに圧接される加圧ローラ15dとを備えている。そして、定着ベルト15aを介して定着ローラ15bと加圧ローラ15dとにより形成したニップN間に記録材を通過させて記録材上の未定着トナー像を定着する。このとき、ニップNの記録材搬送方向出口側において、定着ローラ15bと定着ベルト15aの間に空隙25を設けることで、定着ベルト15aの記録材搬送方向でニップ出口側が定着ローラ15bから離れて加圧ローラ15d側に巻きかかる仮想ニップ部N1が形成される。   The image forming apparatus 100 includes the fixing device 15 according to the present invention. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the fixing device. As shown in FIG. 2, the fixing device 15 includes an endless fixing belt 15a, a fixing roller 15b and a heating unit 15c that suspends the fixing belt 15a, and pressure applied to the fixing roller 15b via the fixing belt 15a. And a roller 15d. Then, the recording material is passed through the nip N formed by the fixing roller 15b and the pressure roller 15d via the fixing belt 15a to fix the unfixed toner image on the recording material. At this time, by providing a gap 25 between the fixing roller 15b and the fixing belt 15a at the exit side of the nip N in the recording material conveyance direction, the nip exit side is added away from the fixing roller 15b in the recording material conveyance direction of the fixing belt 15a. A virtual nip portion N1 is formed to be wound around the pressure roller 15d.

定着装置15の具体的な構成は、以下のとおりである。定着装置15は、直径75mmの定着ベルト15aと、直径50mmの定着ローラ15bと、直径が50mmの加圧ローラ15dと、加熱部として直径35mmの加熱ローラとで構成されている。
加熱部材15cとしては、加熱ローラに限らず、例えば、断面円弧状に形成し、定着ベルト15aを円弧状面で円滑に摺動させることも可能である。
The specific configuration of the fixing device 15 is as follows. The fixing device 15 includes a fixing belt 15a having a diameter of 75 mm, a fixing roller 15b having a diameter of 50 mm, a pressure roller 15d having a diameter of 50 mm, and a heating roller having a diameter of 35 mm as a heating unit.
The heating member 15c is not limited to the heating roller, and may be formed, for example, in a circular arc shape so that the fixing belt 15a can be smoothly slid on the circular arc surface.

定着ローラ15bは、略円筒状の形状とされ、剛性体としてSUSなどからなる中空あるいは中実の金属製芯金15b1と、芯金15b1の外周上に形成された発泡性ゴム材などからなる弾性層15b2の2層構造とされる。この定着ローラ15bは、定着装置本体に回転自在に支持され、図示しないモータにより回転駆動される。定着ローラ15bの弾性層15b2には、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどの耐熱性を有するゴム材料が適している。本例では、直径20mmの中実の芯金15b1に、弾性層15b2として15mm厚のシリコーンスポンジゴム層が形成される。   The fixing roller 15b has a substantially cylindrical shape, and is made of a hollow or solid metal core 15b1 made of SUS or the like as a rigid body, and an elastic made of a foam rubber material formed on the outer periphery of the core 15b1. The layer 15b2 has a two-layer structure. The fixing roller 15b is rotatably supported by the fixing device main body and is rotationally driven by a motor (not shown). For the elastic layer 15b2 of the fixing roller 15b, a heat-resistant rubber material such as silicone rubber or fluorine rubber is suitable. In this example, a 15 mm thick silicone sponge rubber layer is formed as an elastic layer 15b2 on a solid metal core 15b1 having a diameter of 20 mm.

加圧ローラ15dは、略円筒状の形状とされ、内側から順に、中空の金属製芯金15d1、シリコーンゴムなどの弾性層15d2、フッ素樹脂などの離型層(図示せず)を備えている。弾性層15d2には、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどの耐熱性を有するゴム材料が適している。離型層には、PFT(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)又はPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)などのフッ素樹脂が適している。本例では、直径46mmからなる中空の芯金15d1の表面上に、弾性層15d2として2mm厚のシリコーンゴム層を形成し、さらにその上に離型層として30μm厚のPFAチューブを被覆している。加圧ロール15dの内部には、ハロゲンランプ等のヒータランプ21が配置されている。   The pressure roller 15d has a substantially cylindrical shape, and includes a hollow metal core 15d1, an elastic layer 15d2 such as silicone rubber, and a release layer (not shown) such as fluororesin in order from the inside. . For the elastic layer 15d2, a rubber material having heat resistance such as silicone rubber and fluorine rubber is suitable. A fluororesin such as PFT (copolymer of tetrafluoroethylene and perfluoroalkyl vinyl ether) or PTFE (polytetrafluoroethylene) is suitable for the release layer. In this example, a 2 mm-thick silicone rubber layer is formed as an elastic layer 15d2 on the surface of a hollow cored bar 15d1 having a diameter of 46 mm, and a 30 μm-thick PFA tube is further coated thereon as a release layer. . A heater lamp 21 such as a halogen lamp is disposed inside the pressure roll 15d.

加熱ローラ15cは、アルミニウムなどの金属からなる略円筒状の芯金を備え、その内周面には赤外線吸収層(図示せず)が形成され、さらに外周面にはPFA等の離型層(図示せず)が形成される。赤外線吸収層は、芯金の内面にカーボンブラック含有塗料を塗装した黒色塗装層として形成され、これにより加熱効率を向上させることが可能となる。本例では、0.7mm厚の中空の芯金の表面に、PFAからなる離型層が形成されている。加熱ロール15cの内部には、ハロゲンランプ等のヒータランプ21が配置されている。   The heating roller 15c includes a substantially cylindrical cored bar made of a metal such as aluminum, an infrared absorption layer (not shown) is formed on the inner peripheral surface, and a release layer (such as PFA) is formed on the outer peripheral surface. (Not shown) is formed. The infrared absorption layer is formed as a black paint layer in which a carbon black-containing paint is applied to the inner surface of the core metal, thereby improving heating efficiency. In this example, a release layer made of PFA is formed on the surface of a hollow metal core having a thickness of 0.7 mm. A heater lamp 21 such as a halogen lamp is disposed inside the heating roll 15c.

定着ベルト15aは、ポリイミドなどの耐熱性樹脂あるいはステンレスやニッケルなどの金属材料からなる可撓性の中空円筒状の基層15a1の外表面に、耐熱性及び弾性に優れたエラストマー材料(例えば、シリコーンゴム)からなるベルト弾性層15a2が形成され、さらにその外表面に耐熱性及び離型性に優れたフッ素樹脂からなる表層15a3(離型層)が形成された多層(3層)の構造となっている。フッ素樹脂としては、たとえば、PFAやPTFEを挙げることができる。   The fixing belt 15a is formed on an outer surface of a flexible hollow cylindrical base layer 15a1 made of a heat-resistant resin such as polyimide or a metal material such as stainless steel or nickel, and an elastomer material (for example, silicone rubber) having excellent heat resistance and elasticity. ) And a surface layer 15a3 (release layer) made of a fluororesin having excellent heat resistance and releasability is formed on the outer surface of the belt elastic layer 15a2. Yes. Examples of the fluororesin include PFA and PTFE.

また、定着ベルト15aは、基層15a1のポイイミドにカーボンブラック等を内添するようにしてもよい。これにより、定着ベルト15aの帯電を防止し、静電オフセットを低減することができる。   Further, the fixing belt 15a may be made to internally add carbon black or the like to the polyimide of the base layer 15a1. Thereby, charging of the fixing belt 15a can be prevented, and electrostatic offset can be reduced.

また、定着ベルトの表層15a3は、フッ素樹脂からなるチューブにより形成されることが好ましい。ベルト弾性層15a2の表面をフッ素樹脂チューブで被覆して表層を形成することで、安定した離型性を確保でき、また耐久性、耐擦り傷性が良好であり、長寿命化が可能となる。   The surface layer 15a3 of the fixing belt is preferably formed of a tube made of a fluororesin. By covering the surface of the belt elastic layer 15a2 with a fluororesin tube to form a surface layer, stable release properties can be secured, durability and scratch resistance are good, and a long life can be achieved.

本例では、基層15a1として50μmの筒状ニッケル基材の上に、ベルト弾性層15a2として厚み200μmのシリコーンゴム層を形成し、さらにその上を厚み30μmのPFAチューブで被覆して表層15a3としている。   In this example, a 200 μm thick silicone rubber layer is formed as a belt elastic layer 15a2 on a 50 μm cylindrical nickel base material as a base layer 15a1, and further coated with a 30 μm thick PFA tube to form a surface layer 15a3. .

定着ベルト15aは、図2に示すように、定着ローラ15bと加熱ローラ15cとの間に所定のテンションをかけた状態で張架される。加熱ローラ15c及び加圧ローラ15dは、それぞれヒータランプ21が内装されており、定着ベルト15aは、図示しない温度検出器からの信号に基づいて、制御部(図示略)によって所定の定着温度となるようにヒータランプ21への出力が制御される。   As shown in FIG. 2, the fixing belt 15a is stretched in a state where a predetermined tension is applied between the fixing roller 15b and the heating roller 15c. Each of the heating roller 15c and the pressure roller 15d is provided with a heater lamp 21, and the fixing belt 15a has a predetermined fixing temperature by a control unit (not shown) based on a signal from a temperature detector (not shown). Thus, the output to the heater lamp 21 is controlled.

加圧ローラ15dは、図3に示すように、定着ベルト15aを挟んで定着ローラ15bに対向配置され、定着ローラ15bを押圧する。これにより、定着ベルト15aと加圧ローラ15dとの間において、定着ローラ15bと加圧ローラ15dとが定着ベルト15aを介して互いに当接する。この当接部分が定着ニップ部Nとされる。定着ニップ部Nにおいて、記録材はX方向から入紙し、定着ローラ15bと加圧ローラ15dとで記録材を熱圧着することにより、用紙に転写された多色トナー像を溶融・混合・圧接し、用紙に対して熱定着させる。   As shown in FIG. 3, the pressure roller 15d is disposed opposite to the fixing roller 15b with the fixing belt 15a interposed therebetween, and presses the fixing roller 15b. Thereby, between the fixing belt 15a and the pressure roller 15d, the fixing roller 15b and the pressure roller 15d come into contact with each other via the fixing belt 15a. This contact portion is a fixing nip portion N. In the fixing nip portion N, the recording material enters from the X direction, and the recording material is thermocompression-bonded by the fixing roller 15b and the pressure roller 15d, so that the multicolor toner image transferred onto the paper is melted, mixed, and pressed. And heat-fixing to the paper.

このとき、図3に示すように、定着ベルト15aを介して定着ローラ15bと加圧ローラ15dとにより形成したニップ部Nの記録材搬送方向で出口側において、定着ローラ15bと定着ベルト15aの間に空隙25を設けるようにする。これにより、定着ベルト15aのニップ出口側が定着ローラ15bから離れて加圧ローラ15d側に巻きかかる仮想ニップ部N1が形成される。   At this time, as shown in FIG. 3, between the fixing roller 15b and the fixing belt 15a on the exit side in the recording material conveying direction of the nip portion N formed by the fixing roller 15b and the pressure roller 15d via the fixing belt 15a. An air gap 25 is provided in Accordingly, a virtual nip portion N1 is formed in which the nip exit side of the fixing belt 15a is separated from the fixing roller 15b and is wound around the pressure roller 15d.

本例では、この空隙25を定着ベルト15aの張力を調整することにより形成している。定着ベルト15bのベルトテンションを所定値以下とすることで、ニップ出口側の空隙25を広げて仮想ニップN1を拡大し、よりワイドニップ化を図ることができる。その結果、熱供給量が増加し定着可能温度域を低温側にシフトさせることができるため、設定温度を低くすることが可能となり、消費電力の少ない定着装置を提供することができる。   In this example, the gap 25 is formed by adjusting the tension of the fixing belt 15a. By setting the belt tension of the fixing belt 15b to a predetermined value or less, the gap 25 on the nip outlet side can be widened to enlarge the virtual nip N1, and a wider nip can be achieved. As a result, the heat supply amount increases and the fixable temperature range can be shifted to the low temperature side, so that the set temperature can be lowered and a fixing device with low power consumption can be provided.

定着ベルト15aの張力は、定着ローラ15bと加熱ローラ15cとの軸間距離Lを調整することで可能となる。定着ローラ15bと加熱ローラ15cとの軸間距離Lを調整する調整装置26は、例えば、図2に示すように、加熱ローラ15cを定着ローラ15bに対して軸間が近接離間する方向で移動可能に支持し、加熱ローラ15cを定着ローラ15bから離れる方向に付勢する付勢バネ27を設ける一方、加熱ローラ15cが定着ローラ15bから離れるのを規制する規制ネジ28を加熱ローラの軸29に当接しておく。規制ネジ28を軸方向に移動させることで、付勢バネ27の付勢力とのバランスにより、加熱ローラ15cの軸位置が決定される。なお、図2において、調整装置26の構成を分かりやすくするため、図面の上側に加熱ローラ15cの軸29を抽出して描いた。   The tension of the fixing belt 15a can be achieved by adjusting the distance L between the axes of the fixing roller 15b and the heating roller 15c. For example, as shown in FIG. 2, the adjusting device 26 that adjusts the inter-axis distance L between the fixing roller 15b and the heating roller 15c can move the heating roller 15c in a direction in which the axes are close to and away from the fixing roller 15b. And a biasing spring 27 that biases the heating roller 15c in a direction away from the fixing roller 15b, and a regulating screw 28 that regulates the heating roller 15c from moving away from the fixing roller 15b is applied to the shaft 29 of the heating roller. Keep in touch. By moving the regulating screw 28 in the axial direction, the axial position of the heating roller 15c is determined by the balance with the urging force of the urging spring 27. In FIG. 2, the shaft 29 of the heating roller 15 c is extracted and drawn on the upper side of the drawing for easy understanding of the configuration of the adjusting device 26.

加熱ローラ15cの軸位置が決定すれば、定着ローラ15bと加熱ローラ15cの軸間距離が決定し、定着ローラ15bと加熱ローラ15cに掛け巻きされる定着ベルト15aの張力も決定されることになる。   When the axial position of the heating roller 15c is determined, the distance between the fixing roller 15b and the heating roller 15c is determined, and the tension of the fixing belt 15a wound around the fixing roller 15b and the heating roller 15c is also determined. .

ここで、規制ネジ28の軸方向への回転移動は、手動あるいは図示しない制御部を通してモータ等の駆動機構により行うようにしてもよい。これにより、加熱ローラ15cと定着ローラ15bとの軸間距離を自由に変更することができる。   Here, the rotational movement of the regulating screw 28 in the axial direction may be performed manually or by a driving mechanism such as a motor through a control unit (not shown). Thereby, the center distance between the heating roller 15c and the fixing roller 15b can be freely changed.

表1は、定着ベルト15aのベルトテンション(張力)を3段階に変化させてニップ幅(N+N1)と定着温度(設定温度)との関係を評価したものである。定着温度は定着ベルト15aの表面温度を対面するサーミスタ等の温度検知器で測定した。ベルトテンションは加熱ローラ15cの軸部にかかる負荷を計測したもので、0.7kgf、2.5kgf、3.6kgfの3段階で変化させ、ニップ幅および定着温度の測定データを得た。定着温度は160度〜200度までを5度間隔で変化させて、そのときの記録材に定着するトナーの状態を官能評価した。「○」は画像濃度、画質が問題ない場合を示し、「×」は画像濃度が低下あるいは画質が劣る場合を示す。   Table 1 shows the relationship between the nip width (N + N1) and the fixing temperature (set temperature) by changing the belt tension of the fixing belt 15a in three stages. The fixing temperature was measured with a temperature detector such as a thermistor facing the surface temperature of the fixing belt 15a. The belt tension was obtained by measuring the load applied to the shaft portion of the heating roller 15c. The belt tension was changed in three stages of 0.7 kgf, 2.5 kgf, and 3.6 kgf to obtain measurement data of the nip width and the fixing temperature. The fixing temperature was changed from 160 degrees to 200 degrees at intervals of 5 degrees, and the state of the toner fixed on the recording material at that time was subjected to sensory evaluation. “◯” indicates a case where there is no problem in image density and image quality, and “X” indicates a case where the image density is lowered or the image quality is inferior.

Figure 2013186388
Figure 2013186388

表1に示すように、定着ベルト15aを通常のベルトテンションである3.6kgfにした場合、定着ニップ部Nの出口側には定着ベルト15aと定着ローラ15bとの間に空隙が生じることなく、ニップ幅は10.5mmとなった。通常のニップ幅10.5mmの場合、定着温度は175度〜200度の範囲で良好な結果が得られ、170度以下ではトナーの溶融状態が不十分で、トナー像が定着ベルト15aに付着する現象(いわゆる低温オフセット現象)が発生し、画像濃度ムラが発生する。   As shown in Table 1, when the fixing belt 15a has a normal belt tension of 3.6 kgf, there is no gap between the fixing belt 15a and the fixing roller 15b on the exit side of the fixing nip portion N. The nip width was 10.5 mm. When the normal nip width is 10.5 mm, good results are obtained when the fixing temperature is in the range of 175 ° to 200 °. Below 170 °, the toner is not sufficiently melted and the toner image adheres to the fixing belt 15a. A phenomenon (so-called low temperature offset phenomenon) occurs, and image density unevenness occurs.

定着ベルト15aのベルトテンションを2.5kgfにした場合、定着ニップ部Nの出口側には定着ベルト15aと定着ローラ15bとの間に空隙25が形成され、仮想ニップN1が発生するため、実質的ニップ幅は11.0mmとなった。実質的ニップ幅が11.0mmの場合、定着温度は165度〜190度の範囲で良好な結果が得られ、160度以下では低温オフセットが発生し、また、195度以上では逆に高温オフセット現象が発生し、画像欠損が生じる。   When the belt tension of the fixing belt 15a is 2.5 kgf, a gap 25 is formed between the fixing belt 15a and the fixing roller 15b on the exit side of the fixing nip portion N, and a virtual nip N1 is generated. The nip width was 11.0 mm. When the substantial nip width is 11.0 mm, good results can be obtained when the fixing temperature is in the range of 165 ° to 190 °, low temperature offset occurs at 160 ° or less, and conversely high temperature offset phenomenon at 195 ° or more. Occurs, and an image defect occurs.

定着ベルト15aのベルトテンションを0.7kgfにした場合、定着ニップ部Nの出口側には定着ベルト15aと定着ローラ15bとの間に空隙25が形成され、仮想ニップN1が発生するため、実質的ニップ幅が13.2mmとなった。実質的ニップ幅が13.2mmの場合、定着温度は165度〜190度の範囲で良好な結果が得られ、160度以下では低温オフセットが、また、195度以上では逆に高温オフセット現象が発生し、画像欠損が生じる。   When the belt tension of the fixing belt 15a is 0.7 kgf, a gap 25 is formed between the fixing belt 15a and the fixing roller 15b on the exit side of the fixing nip portion N, and a virtual nip N1 is generated. The nip width was 13.2 mm. When the substantial nip width is 13.2 mm, good results are obtained when the fixing temperature is in the range of 165 ° to 190 °. A low temperature offset occurs when the temperature is 160 ° or less, and a high temperature offset phenomenon occurs when the temperature is 195 ° or more. Then, an image defect occurs.

このように、定着ベルト15aのベルトテンションを調整して、定着ローラと加圧ローラとの間のニップ出口側において、定着ベルト15aと定着ローラ15bとの間に空隙25を設けることにより、定着ベルト15aが加圧ローラ側に巻きかかり、仮想ニップN1が付加され、ワイドニップ化する。そのため、定着ベルト15aによる熱供給量が増加し、表1に示すように、定着可能温度域を低温側にシフトさせることができるため、設定温度を低くすることが可能となり、消費電力の少ない定着装置およびそれを備えた画像形成装置を提供することができる。   In this way, by adjusting the belt tension of the fixing belt 15a and providing the gap 25 between the fixing belt 15a and the fixing roller 15b on the nip exit side between the fixing roller and the pressure roller, the fixing belt 15a is wound around the pressure roller side, and a virtual nip N1 is added to form a wide nip. Therefore, the amount of heat supplied by the fixing belt 15a is increased, and as shown in Table 1, the fixable temperature range can be shifted to the low temperature side, so that the set temperature can be lowered and the fixing with low power consumption. An apparatus and an image forming apparatus including the apparatus can be provided.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くしの修正を加えることができるのは勿論である。例えば、上記実施形態では、定着ベルトのベルトテンションを調整することで、ニップ出口側において、定着ベルトと定着ローラとの間に空隙を形成するようにしたが、定着ローラと加圧ローラとの間に相対的な速度差を設けることで、定着ベルトの周回方向の下流側領域(ニップ出口側)に定着ベルトの撓みを形成し、定着ベルトが加圧ローラに巻きかかる仮想ニップを増加させるようにしてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that many modifications can be made within the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, the gap between the fixing belt and the fixing roller is formed on the nip exit side by adjusting the belt tension of the fixing belt. By providing a relative speed difference, the bending of the fixing belt is formed in the downstream region (nip exit side) in the circumferential direction of the fixing belt, and the virtual nip around which the fixing belt is wound around the pressure roller is increased. May be.

E 光学系ユニット
N ニップ部
N1 仮想ニップ
S 記録材搬送路
pa、pb、pc、pd 画像形成ユニット
r 搬送ローラ
8 折り返しミラー
11 中間転写ベルト
11a、11b テンションローラ
12 廃トナーボックス
13a、13b、13c、13d 中間転写ローラ
14 転写ユニット(転写ローラ)
15 定着装置
15a 定着ベルト
15a1 基層
15a2 弾性層
15a3 表層(離型層)
15b 定着ローラ(定着部材)
15b1 芯金
15b2 弾性層
15c 加熱ローラ(加熱部材)
15d 加圧ローラ(加圧部材)
15d1 芯金
15d2 弾性層
16 給紙トレイ
17 手差し給紙ユニット
16a,17a ピックアップローラ
18 排紙トレイ
19 レジストローラ
21 ヒータランプ
25 空隙
26 調整装置
27 付勢バネ
28 規制ネジ
100 画像形成装置
102a〜102d 現像器
101a〜101d 感光体ドラム
103a〜103d 帯電器
104a〜104d クリーナユニット
E Optical system unit N Nip part N1 Virtual nip S Recording material conveying path pa, pb, pc, pd Image forming unit r Conveying roller 8 Folding mirror 11 Intermediate transfer belt 11a, 11b Tension roller 12 Waste toner boxes 13a, 13b, 13c, 13d Intermediate transfer roller 14 Transfer unit (transfer roller)
15 fixing device 15a fixing belt 15a1 base layer 15a2 elastic layer 15a3 surface layer (release layer)
15b Fixing roller (fixing member)
15b1 Core 15b2 Elastic layer 15c Heating roller (heating member)
15d Pressure roller (Pressure member)
15d1 Core 15d2 Elastic layer 16 Paper feed tray 17 Manual paper feed units 16a and 17a Pickup roller 18 Paper discharge tray 19 Registration roller 21 Heater lamp 25 Air gap 26 Adjusting device 27 Biasing spring 28 Regulating screw 100 Image forming devices 102a to 102d Development Devices 101a to 101d Photosensitive drums 103a to 103d Chargers 104a to 104d Cleaner units

Claims (9)

回転可能に支持された定着ローラと、定着ローラに掛け巻きされた無端状の定着ベルトと、定着ベルトを所定の温度に加熱する加熱部と、定着ベルトを介して定着ローラに圧接し回転可能に支持された加圧ローラとを備え、前記定着ベルトを介して定着ローラと加圧ローラとにより形成したニップ間に記録材を通過させて記録材上の未定着トナー像を定着する定着装置であって、前記ニップの記録材搬送方向出口側において、定着ローラと定着ベルトの間に空隙を設けることで、定着ベルトのニップ出口側が定着ローラから離れて加圧ローラ側に巻きかかる仮想ニップ部が形成されたことを特徴とする定着装置。   A fixing roller that is rotatably supported, an endless fixing belt wound around the fixing roller, a heating unit that heats the fixing belt to a predetermined temperature, and can be rotated by being pressed against the fixing roller via the fixing belt. A fixing device that includes a pressure roller supported and fixes a non-fixed toner image on the recording material by passing the recording material through a nip formed by the fixing roller and the pressure roller via the fixing belt. By providing a gap between the fixing roller and the fixing belt at the exit side of the nip in the recording material conveyance direction, a virtual nip portion is formed in which the nip exit side of the fixing belt is separated from the fixing roller and is wound around the pressure roller side. A fixing device characterized by that. 前記空隙は定着ベルトの張力を調整することにより形成されることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。   The fixing device according to claim 1, wherein the gap is formed by adjusting a tension of a fixing belt. 前記加熱部は、定着ローラと共に前記定着ベルトを懸架するよう前記定着ベルトの内面側に配置されたことを特徴とする請求項2に記載の定着装置。   The fixing device according to claim 2, wherein the heating unit is disposed on an inner surface side of the fixing belt so as to suspend the fixing belt together with the fixing roller. 前記加熱部が回転可能に支持された加熱ローラであり、前記定着ベルトは、前記加熱ローラと定着ローラに張架されたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の定着装置。   The fixing device according to claim 1, wherein the heating unit is a heating roller rotatably supported, and the fixing belt is stretched between the heating roller and the fixing roller. 前記加熱ローラと定着ローラとはその軸間距離を調整可能とされ、軸間距離の調整により定着ベルトの張力を調整可能とされたことを特徴とする請求項4に記載の定着知装置。   The fixing knowledge apparatus according to claim 4, wherein the heating roller and the fixing roller can be adjusted in the distance between the axes, and the tension of the fixing belt can be adjusted by adjusting the distance between the axes. 前記定着ベルトは、多層構造であり、前記定着ベルトの表層がフッ素樹脂チューブにより形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の定着装置。 The fixing device according to claim 1, wherein the fixing belt has a multilayer structure, and a surface layer of the fixing belt is formed of a fluororesin tube. 前記定着ベルトは金属材料からなる基層を有する金属ベルトであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の定着装置。   The fixing device according to claim 1, wherein the fixing belt is a metal belt having a base layer made of a metal material. 前記定着ローラに懸架する定着ベルトの張力は2.5kgf以下とすることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の定着装置。   The fixing device according to claim 1, wherein the tension of the fixing belt suspended on the fixing roller is 2.5 kgf or less. 請求項1〜8のいずれかに記載の定着装置を用いることを特徴とする画像形成装置。   An image forming apparatus using the fixing device according to claim 1.
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