JP2017015808A - Fixation device and image formation apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式の画像形成装置における熱方式の定着装置、及びこの定着装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。 The present invention relates to a thermal fixing device in an electrophotographic image forming apparatus, and an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile equipped with the fixing device.
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では、像担持体上に画像情報に基づいてトナー像を形成し、該トナー像を紙やOHPシート等の記録材上に転写し、トナー像を担持した記録材を定着装置に通して熱と圧力によりトナー像を記録材上に固定する。 In an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile, a toner image is formed on an image carrier based on image information, the toner image is transferred onto a recording material such as paper or an OHP sheet, and the toner image is carried. The recorded material is passed through a fixing device, and the toner image is fixed on the recording material by heat and pressure.
省エネルギーを実現する定着装置としては、セラミックスやガラス基板に抵抗発熱体を形成した抵抗ヒータによって薄いベルト又はフィルムを加熱する技術が提案されている。以下、省エネルギーな定着装置の従来構成としてフィルム加熱式の定着装置を説明する。 As a fixing device for realizing energy saving, a technique for heating a thin belt or film by a resistance heater in which a resistance heating element is formed on a ceramic or glass substrate has been proposed. Hereinafter, a film heating type fixing device will be described as a conventional configuration of an energy saving fixing device.
「板状ヒータによるフィルム加熱定着」
薄肉円筒状の耐熱性フィルムに接触する板状加熱体と、加圧ローラでフィルムと記録材を密着させるように挟み込み、熱エネルギーを記録材に与える構成が知られている(特許文献1)。フィルムが約100μm程度と薄いため、立ち上げのために実質的に熱容量の小さい板状加熱体の温度を上昇させるだけで済むため、立ち上がり時間を短縮でき、予熱電力を削減可能である。
"Film heat fixing with plate heater"
There is known a configuration in which a plate-like heating body that contacts a thin cylindrical heat-resistant film and a pressure roller are used to hold the film and a recording material in close contact with each other, thereby giving thermal energy to the recording material (Patent Document 1). Since the film is as thin as about 100 μm, it is only necessary to raise the temperature of the plate-like heating body having a substantially small heat capacity for start-up, so that the start-up time can be shortened and the preheating power can be reduced.
特許文献2では、金属基板上に絶縁層(セラミックス、ガラス)、抵抗発熱体を順に形成し、薄肉円筒状の耐熱性フィルムを金属基板を介して加熱する構成が開示されている。板状加熱体により薄いフィルムを直接加熱する構成では非通紙部のフィルム温度が過昇温しやすく、フィルムの耐熱性及び磨耗が課題となっていた。だが、金属基板を介してフィルムを加熱することで、金属部材内で長手方向に均熱されるため非通紙部のフィルム温度の過昇温を防止できる。 Patent Document 2 discloses a configuration in which an insulating layer (ceramics, glass) and a resistance heating element are sequentially formed on a metal substrate, and a thin cylindrical heat-resistant film is heated via the metal substrate. In the configuration in which a thin film is directly heated by a plate-like heating body, the film temperature of the non-sheet passing portion is likely to overheat, and the heat resistance and wear of the film are problems. However, by heating the film via the metal substrate, the film temperature is soaked in the longitudinal direction in the metal member, so that it is possible to prevent an excessive increase in the film temperature of the non-sheet passing portion.
上述の文献にあるように、アルミナや窒化アルミニウム等のセラミック基体上に抵抗発熱体を形成した抵抗ヒータを用いて薄いフィルムを加熱することによって、省エネルギーを実現する方式が広く知られている。これは、熱源自体が低熱容量であること、また記録材の通過するフィルムのニップ部のみを直接加熱することで急速にこれを加熱できることによる。 As described in the above-mentioned document, a method for realizing energy saving by heating a thin film using a resistance heater in which a resistance heating element is formed on a ceramic substrate such as alumina or aluminum nitride is widely known. This is because the heat source itself has a low heat capacity, and it can be rapidly heated by directly heating only the nip portion of the film through which the recording material passes.
しかしながら、上記発熱体の多くは、定着ベルトとの電気的絶縁性を保つために発熱体の定着ベルト接触面側にガラス等の絶縁部材を備える必要がある。絶縁部材としてはガラス等の絶縁部材を用いられることが多いが、ガラス自体の摩擦係数が低くないために定着ベルトとの間で摩擦抵抗が発生し、定着ベルトをスリップなしに回転させることが困難だった。摺動性を向上させるためにフッ素系樹脂等の部材を定着ベルトとの間に介在させることも可能だが、その熱抵抗が大きいため該部材が発熱体からの伝熱を阻害してウォームアップタイムの遅延が生じる等の省エネルギーに対する課題があった。この為、耐熱性の潤滑剤を定着ベルト内面や発熱体に直接塗布し、摩擦係数を低減して、耐摩耗性を向上させる方法が用いられているが、潤滑剤とその漏洩防止策が必須である。 However, most of the heating elements need to be provided with an insulating member such as glass on the fixing belt contact surface side of the heating element in order to maintain electrical insulation with the fixing belt. Insulating members such as glass are often used as the insulating member, but since the friction coefficient of the glass itself is not low, friction resistance is generated between the fixing belt and it is difficult to rotate the fixing belt without slipping. was. In order to improve the slidability, it is possible to interpose a member such as a fluororesin between the fixing belt, but since the thermal resistance is large, the member inhibits heat transfer from the heating element and warms up time. There was a problem for energy saving, such as the delay of. For this reason, heat-resistant lubricant is applied directly to the inner surface of the fixing belt and the heating element to reduce the coefficient of friction and improve wear resistance. However, lubricant and its leakage prevention measures are essential. It is.
一方、上記発熱体の構成ではニップ部内に熱源を配置するために、被加熱箇所が限定的(ニップ部)となる。よって、機器の異常発生時、例えば定着ベルトが回転していない状態で熱源が制御不能となった場合、又は安全装置の応答性が悪いと、ニップ部のみが急速に加熱されるため定着ベルトが溶融、破損する恐れがあった。この対策として、ニップ内部に安全装置を備える方法があるが、発熱箇所がニップ内であるために安全装置を定着ベルト内部に配置するしかなく、装置の大型化を伴い、熱容量の増大によりウォームアップ時間と消費電力の増大が生じていた。 On the other hand, in the structure of the heating element, since the heat source is arranged in the nip portion, the portion to be heated is limited (nip portion). Therefore, when the device malfunctions, for example, when the heat source becomes uncontrollable when the fixing belt is not rotating, or when the safety device has poor responsiveness, only the nip portion is heated rapidly, so the fixing belt There was a risk of melting and breakage. As a countermeasure against this, there is a method of providing a safety device inside the nip. However, because the heat generation point is inside the nip, the safety device must be placed inside the fixing belt. There was an increase in time and power consumption.
そこで、定着ベルトの回転を検知する回転検知機構を備え、定着ベルトの回転時のみ熱源へ給電する回路を備えることで、定着ベルトのニップ部以外の表面上に安全装置(サーモスタットなど)を配置でき、上記異常を検出する方法もある。回転検知方法としては、定着スリーブに従動回転する部材によって回転を検知する方法(特許文献3)や、定着ベルトに反射部材を備えて光学式センサよって回転、速度を検知する方法(特許文献4)が提案されている。 Therefore, by providing a rotation detection mechanism that detects the rotation of the fixing belt and a circuit that supplies power to the heat source only when the fixing belt rotates, a safety device (such as a thermostat) can be placed on the surface other than the nip portion of the fixing belt. There is also a method for detecting the abnormality. As a rotation detection method, a method of detecting rotation by a member that rotates following a fixing sleeve (Patent Document 3), or a method of detecting a rotation and speed by an optical sensor provided with a reflection member on a fixing belt (Patent Document 4). Has been proposed.
特許文献3によれば、一般的に熱容量が非常に小さい薄膜の定着スリーブを用いた定着装置では、定着スリーブの停止状態で連続的に加熱を行うと、加熱される周方向の一部分は速やかに(一般的には数秒の間に)定着スリーブの耐熱温度を超えてしまう。このため、定着スリーブは被加熱時に常に回転している必要があり、異常により回転が停止又は遅くなった場合には即座に加熱を停止する必要がある。そこで、定着スリーブ又は定着ローラの回転を検知する必要がある。 According to Patent Document 3, in a fixing device using a thin-film fixing sleeve that generally has a very small heat capacity, when heating is continuously performed with the fixing sleeve stopped, a part of the heated circumferential direction is quickly obtained. The heat resistance temperature of the fixing sleeve will be exceeded (generally within a few seconds). For this reason, the fixing sleeve needs to be always rotated when heated, and when the rotation is stopped or slowed down due to an abnormality, heating needs to be stopped immediately. Therefore, it is necessary to detect the rotation of the fixing sleeve or the fixing roller.
しかしながら、潤滑剤と回転検知機構を併用する場合は以下の新たな課題がある。
・無端状の定着ベルトの端面を封止することはできず、端面より内部に塗布した潤滑剤が遠心力、圧力偏差等の理由で外部に流出する場合がある。この流出した潤滑剤が定着ベルト表面に付着すると以下の不具合が発生する。
However, when the lubricant and the rotation detection mechanism are used in combination, there are the following new problems.
-The end face of the endless fixing belt cannot be sealed, and the lubricant applied to the inside from the end face may flow out to the outside for reasons such as centrifugal force and pressure deviation. When the lubricant that has flowed out adheres to the surface of the fixing belt, the following problems occur.
・接触従動回転させる機構を備える回転検知機構では、従動回転部材に潤滑剤が付着すると該従動回転部材がスリップし、定着ベルトが回転していても回転検知機構が停止して、定着ベルトが回転していないと誤検知される恐れがある。
・また、光学式サンサによって定着ベルトの反射部材を検知する方式においても反射部材に潤滑剤が付着すると誤って検知される恐れがある。
・また、定着ベルト端面から流出した潤滑剤が表面に回り込み画像範囲まで流出すると、記録材に潤滑剤が付着し、画像を乱すだけでなく印刷物としての品質が低下してしまう。
-In a rotation detection mechanism that includes a mechanism for contact driven rotation, if the lubricant adheres to the driven rotation member, the driven rotation member slips, and even if the fixing belt rotates, the rotation detection mechanism stops and the fixing belt rotates. Otherwise, there is a risk of false detection.
In addition, in the method of detecting the reflection member of the fixing belt using an optical sensor, there is a risk of erroneous detection if the lubricant adheres to the reflection member.
Further, when the lubricant that has flowed out from the end surface of the fixing belt enters the surface and flows out to the image range, the lubricant adheres to the recording material, which not only disturbs the image but also deteriorates the quality of the printed matter.
上記課題に鑑み、本発明は、潤滑剤を用いても定着部材の回転検知を確実に行い、非回転状態にある定着部材が急速に加熱されず、かつ画像品質を低下させることのない定着装置を低コストで実現することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention reliably detects rotation of a fixing member even when a lubricant is used, and the fixing member in a non-rotating state is not rapidly heated and does not deteriorate image quality. It aims at realizing at low cost.
この課題を解決するため、回転可能な無端状の定着部材と、前記定着部材の内側に配設されたニップ形成部材と、前記定着部材を介して前記ニップ形成部材と当接して前記定着部材との間にニップ部を形成する対向回転体と、前記ニップ部にて前記定着部材を加熱する熱源と、前記定着部材内面に塗布された潤滑剤と、前記定着部材の回転を検知する回転検知部を有し、前記ニップ部に搬送された記録材上に担持された未定着画像を定着する定着装置において、前記回転検知部は、前記熱源より軸方向外側の前記定着部材の外周面に設置されたリング状弾性部材と、前記リング状弾性部材と当接する駆動伝達部材と、当該駆動伝達部材を検知する検知手段を備えることを特徴とする定着装置を提案する。 In order to solve this problem, a rotatable endless fixing member, a nip forming member disposed inside the fixing member, and the fixing member in contact with the nip forming member via the fixing member; An opposing rotating body that forms a nip portion therebetween, a heat source that heats the fixing member at the nip portion, a lubricant applied to the inner surface of the fixing member, and a rotation detection portion that detects the rotation of the fixing member The rotation detecting unit is installed on the outer peripheral surface of the fixing member axially outside the heat source in a fixing device that fixes an unfixed image carried on the recording material conveyed to the nip portion. A fixing device comprising: a ring-shaped elastic member; a drive transmission member in contact with the ring-shaped elastic member; and a detection unit that detects the drive transmission member is proposed.
潤滑剤を用いても定着部材の回転検知を確実に行うことができ、非回転状態にある定着部材は急速に加熱されない。また、リング状弾性部材は定着ベルト外周面に接着等で一体化されているので定着部材内部から流出した潤滑剤が定着部材表面の画像領域側に拡散するのを防止できる。さらに、リング状弾性部材を弾性体で形成することで定着部材の形状の自由度が阻害されない。さらに、リング状弾性部材を弾性体で構成することで駆動伝達部材との間で接触面が拡大し、タック性・粘着性を向上させることができ、駆動力を確実に伝えることができる。 Even when the lubricant is used, the rotation of the fixing member can be reliably detected, and the fixing member in the non-rotating state is not heated rapidly. Further, since the ring-shaped elastic member is integrated with the outer peripheral surface of the fixing belt by adhesion or the like, it is possible to prevent the lubricant that has flowed out from the inside of the fixing member from diffusing to the image region side on the surface of the fixing member. Furthermore, the degree of freedom of the shape of the fixing member is not hindered by forming the ring-shaped elastic member from an elastic body. Further, by configuring the ring-shaped elastic member with an elastic body, the contact surface is enlarged with the drive transmission member, tackiness and adhesiveness can be improved, and the driving force can be reliably transmitted.
以下では、図面に則して本発明の実施形態を説明する。
図1は、画像形成装置の概略断面模式図を示す。図1に示すように、本実施形態に係る画像形成装置の一例としてのプリンタは、給紙手段4と、レジストローラ対6と、像担持体としての感光体ドラム8と、転写手段10と、定着装置12等を有している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional schematic diagram of an image forming apparatus. As shown in FIG. 1, a printer as an example of an image forming apparatus according to the present embodiment includes a paper feeding unit 4, a registration roller pair 6, a photosensitive drum 8 as an image carrier, a transfer unit 10, It has a
給紙手段4は、記録材としての用紙Pが積載状態で収容される給紙トレイ14と、給紙トレイ14に収容された用紙Pを最上のものから順に1枚ずつ分離して送り出す給紙コロ16等を有している。給紙コロ16によって送り出された用紙Pはレジストローラ対6で一旦停止され、姿勢ずれを矯正される。その後、用紙Pは感光体ドラム8の回転に同期するタイミングで、すなわち、感光体ドラム8上に形成されたトナー像の先端と用紙Pの搬送方向先端部の所定位置とが一致するタイミングでレジストローラ対6により転写部位Nへ送られる。
The paper feeding means 4 feeds the paper P as a recording material stored in a stacked state and the paper P stored in the
感光体ドラム8の周りには、矢印で示す回転方向順に、帯電ローラ18、露光手段の一部を構成するミラー20、現像ローラ22aを備えた現像手段22、転写手段10、クリーニングブレード24aを備えたクリーニング手段24等が配置されている。
Around the photosensitive drum 8, a charging roller 18, a
帯電ローラ18と現像手段22の間において、ミラー20を介して感光体ドラム8上の露光部26に露光光Lbが照射され、走査されるようになっている。
Between the charging roller 18 and the developing
プリンタにおける画像形成動作は従来と同様に行われる。すなわち、感光体ドラム8が回転を始めると、感光体ドラム8の表面が帯電ローラ18により均一に帯電され、画像情報に基づいて露光光Lbが露光部26に照射、走査されて作成すべき画像に対応した静電潜像が形成される。
The image forming operation in the printer is performed in the same manner as in the past. That is, when the photosensitive drum 8 starts to rotate, the surface of the photosensitive drum 8 is uniformly charged by the charging roller 18, and the exposure light Lb is irradiated and scanned on the
この静電潜像は感光体ドラム8の回転により現像手段22へ移動し、ここでトナーが供給されて可視像化され、トナー像が形成される。
感光体ドラム8上に形成されたトナー像は、所定のタイミングで転写部位Nに進入してきた用紙P上に転写手段10による転写バイアス印加により転写される。
トナー像を担持した用紙Pは定着装置12へ向けて搬送され、定着装置12で定着された後、排紙トレイへ排出・スタックされる。
The electrostatic latent image is moved to the developing means 22 by the rotation of the photosensitive drum 8, where toner is supplied to be visualized to form a toner image.
The toner image formed on the photosensitive drum 8 is transferred onto the paper P that has entered the transfer portion N at a predetermined timing by applying a transfer bias by the transfer means 10.
The paper P carrying the toner image is conveyed toward the fixing
転写部位Nで転写されずに感光体ドラム8上に残った残留トナーは、感光体ドラム8の回転に伴ってクリーニング手段24に至り、このクリーニング手段24を通過する間にクリーニングブレード24aにより掻き落とされて清掃される。
その後、感光体ドラム8上の残留電位が除電手段により除去され、次の作像工程に備えられる。
Residual toner remaining on the photosensitive drum 8 without being transferred at the transfer portion N reaches the cleaning means 24 as the photosensitive drum 8 rotates, and is scraped off by the
Thereafter, the residual potential on the photosensitive drum 8 is removed by the charge eliminating means, and is prepared for the next image forming step.
<定着装置>
図2は、実施形態に係る定着装置の概略断面模式図を示す。
定着装置は、回転可能な無端状の定着部材である定着ベルト38と、定着ベルトの内側に配設されたニップ形成部材49と、定着ベルトを介してニップ形成部材49と当接して定着ベルトとの間にニップ部SNを形成する対向回転体としての加圧ローラ30を有する。また定着装置は、ニップ部にて定着部材を加熱する熱源としてのヒータ50と、定着部材内面に流動性の潤滑剤を有し、ニップ部SNに搬送された記録材P上に担持された未定着画像を定着する。
ヒータ50、絶縁層51、伝熱部材52、ホルダ53などはニップ形成部材49を構成する。
<Fixing device>
FIG. 2 is a schematic cross-sectional schematic diagram of the fixing device according to the embodiment.
The fixing device includes a fixing
The
しかし、定着装置はハロゲンヒータによって定着ベルト38を加熱する方式や、ハロゲンヒータとニップ内部に面状発熱体を併設した構成であってもよい。熱源は、誘導加熱方式、外部輻射加熱方式等の異なる方式の熱源であってもよい。
However, the fixing device may be a system in which the fixing
ここで、定着ベルト38内面には潤滑剤が塗布されているため、ニップ形成部材49と定着ベルト38の間には潤滑剤が介在するが、ニップ形成部材49の外面には摺動シートがさらに設けられてもよい。
Here, since the lubricant is applied to the inner surface of the fixing
図2ではニップ部の形状が平坦状であるが、凹形状やその他の形状であっても良い。ニップ部が凹形状の場合、記録材先端の排出方向が加圧ローラ30寄りになり、分離性が向上するのでジャムの発生が抑制される。
Although the shape of the nip portion is flat in FIG. 2, it may be a concave shape or other shapes. When the nip portion has a concave shape, the discharge direction of the front end of the recording material is closer to the
・ベルト構成
定着ベルト38は、ニッケルやSUSなどの金属ベルトやポリイミドなどの樹脂材料を用いた無端ベルト若しくはフィルムで構成される。ベルトの表層はPFA又はPTFE層などの離型層を有し、トナーが付着しないように離型性を持たせている。ベルトの基材とPFA又はPTFE層の間にはシリコーンゴムの層などで形成する弾性層があっても良い。シリコーンゴム層がない場合は熱容量が小さくなり、定着性が向上するが、未定着画像を押し潰して定着させるときにベルト表面の微小な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部にユズ肌状の光沢ムラ(ユズ肌画像)が残るという不具合が生じる。これを改善するにはシリコーンゴム層を100[μm]以上設ける必要がある。シリコーンゴム層の変形により、微小な凹凸が吸収されユズ肌画像が改善する。
Belt Configuration The fixing
本実施形態では、定着ベルト38は、外径が30mmで厚みが10〜70μmのニッケル(Ni)製の薄膜基体と、この基体表面に被覆された弾性層を有している。弾性層は、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性弾性体で形成されており、厚みは50〜150μmである。定着ベルト38の最表層には、耐久性を高めてトナーとの離型性を確保するために、PFAやPTFE等のフッ素系樹脂の層であって、厚みが5〜50μmの離型層が形成される。
In this embodiment, the fixing
・加圧ローラ
加圧ローラ30は、芯金30aとその上に弾性層30bを有し、離型性を得るために表面に離型層30c(PFA又はPTFE層)を有している。加圧ローラ30は画像形成装置に設けられたモータなどの駆動源からギヤを介して駆動力が伝達され、回転する。また、加圧ローラ30はスプリングなどにより定着ベルト38側に押し付けられており、弾性層30bが押し潰されて変形することにより、所定のニップ幅を有している。加圧ローラ30は中空のローラであっても良く、加圧ローラ30にハロゲンヒータなどの熱源を有していても良い。弾性層30bはソリッドゴムでも良いが、加圧ローラ30内部にヒータが無い場合は、スポンジゴムを用いても良い。スポンジゴムの方が、断熱性が高まり定着ベルトの熱が奪われにくくなるので、より望ましい。
-Pressure roller The
本実施形態では、加圧ローラ30は、中空の鉄製の芯金30aと、この芯金30aの表面に形成された弾性層30bと離型層30cで形成され、加圧ローラの外径は30mmである。
弾性層30bはシリコーンゴムで形成されており、その厚みは5mmである。弾性層30bの表面には、離型性を高めるために離型層30cとして厚みが40μm程度のフッ素樹脂層を形成するのが望ましい。
In this embodiment, the
The elastic layer 30b is made of silicone rubber and has a thickness of 5 mm. On the surface of the elastic layer 30b, it is desirable to form a fluororesin layer having a thickness of about 40 μm as the release layer 30c in order to improve the release property.
・ヒータ周り
図3は、ニップ部近傍の概略拡大図である。ヒータ50はニップ部に配置され、定着ベルト38を内面から加熱している。定着ベルト38との間又はヒータホルダ53の間に伝熱部材52を備えることもできる。伝熱部材を、銅やアルミニウムなどの高熱伝導材料で構成してヒータ50の長手方向への伝熱性を向上させることによって、定着ベルト38の長手方向の温度偏差を低減することができる。
FIG. 3 is a schematic enlarged view of the vicinity of the nip portion. The
ヒータ50は、ガラス板状基板50bの上に抵抗発熱体50aを形成した発熱体である。抵抗発熱体50aはスクリーン印刷で基板上に形成され、ガラス等の絶縁層51を抵抗発熱体50aの上にさらに形成することで外部と電気的に絶縁されている。
The
ヒータ50はヒータホルダ53によって支持されている。ヒータホルダ53はヒータの熱を受けて高温になりやすく、LCP(液晶ポリマー)、PPS(ポニフェニレンサルファイド)、PAI(ポリアミドイミド)、PI(ポリイミド)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)等の耐熱性の高い樹脂で形成されている。ヒータホルダ53をより熱伝導率の低い樹脂で形成することで断熱性を高めることができる。さらに、ヒータホルダ53は図2に示すように、抵抗発熱体50aの直下でヒータ50とは接触せず、抵抗発熱体50aを避けた2箇所で接触する。これにより、ヒータ50からヒータホルダ53へ流れる熱量をさらに減らし、高熱伝導側の伝熱部材や定着ベルト38に効率的に熱を伝えることができる。
The
ヒータホルダ53はステー61に支持されている。ステー61は両側板によって支持され、加圧ローラ30の押圧力を受けとめ、ニップ部SNを形成している。
The
伝熱部材52は定着ベルト38に摺動接触しているが、トルク低減、ベルトの磨耗低減のために低摩擦のコーティングを定着ベルト38との接触面側に形成している。コーティング層の材料としては、低摩擦係数を有するDLC(ダイヤモンドライクカーボン)やPTFE等が適している。伝熱部材52と定着ベルト38の伝熱性能を考えると、コーティング層は薄いほうが望ましく2〜50μm程度が望ましい。
Although the
伝熱部材52をニップ面と反対側に配置する場合には、絶縁層51にて定着ベルト38と接触摺動させる。この際、ヒータ50に上述と同様にコーティングを行っても良いし、ガラスの絶縁層51のみでもよく、潤滑剤を摺動助剤として用いることが長寿命化のためには望ましい。
When the
・センサと加熱制御
図2に示すように、定着装置は、ニップ部SNの下流に定着ベルト38の温度を検知する温度検知手段としてのサーミスタ34を有する。検知した検知温度に応じて、加熱制御手段によってヒータ50に供給する電力を制御することで定着ベルト38の温度を所望の温度に制御する。加熱制御手段は、CPU,ROM,RAM,I/Oインターフェース等を包含するマイクロコンピュータを意味する。
Sensor and Heating Control As shown in FIG. 2, the fixing device has a
図4は、リング状弾性部材39を定着ベルト38に取り付けた状態のベルトの部分断面図である。
リング状弾性部材39は、耐熱性のゴム、例えばシリコーンゴム、フッ素ゴム等で構成され、定着ベルト38の端部付近であってベルトの軸方向における最大画像範囲よりも外側に取り付けられる。リング状弾性部材39の内周径と定着ベルト38の外周径を略同一に形成して、これらを耐熱接着剤等で固定する。リング状弾性部材39が薄膜の定着ベルト38の回転中の変形に追従し、剥がれないように、耐熱接着剤にはシリコーン接着剤等を用いることが望ましい。
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the belt with the ring-shaped
The ring-shaped
リング状弾性部材39は定着ベルト38の端面より1〜5mm程度内側に配置する。リング状弾性部材39が定着ベルト38より突出すると、ベルト端面保護リング44(図5参照)と当接して回転時に抵抗となり、ベルト端面保護リング44が回転しなくなるからである。
The ring-shaped
尚、ベルト端面保護リング44は定着ベルト38の回転に従動回転しており、定着ベルト38は加圧ローラ30との平行度がずれていると軸方向に移動する。よって、ベルト端面保護リング44がない場合に、図5において左方向に定着ベルト38が移動すると、定着ベルト38はベルト支持部材40に押し付けられてしまう。
The belt end
定着ベルト基材の厚みは10〜70μmと薄いために強度は弱く、定着ベルト38は、ベルト支持部材40と局部的に接触したり引掛ったりして破損する場合がある。そのため、ベルト端面保護リング44を備えて、回転する定着ベルト38と固定のベルト支持部材40が直接接触しないようにしている。
Since the thickness of the fixing belt base material is as thin as 10 to 70 μm, the strength is weak, and the fixing
図4において、ヒータ50はヒータホルダ53内に保持されており、定着ベルト38とヒータ50の間には潤滑剤60(フッ素系グリス、シリコーンオイル)が塗布され、ヒータ50と定着ベルト38の摩擦抵抗を低減させている。ヒータ50は、最大通紙幅をカバーするように定着ベルト38の軸方向に延在している。
In FIG. 4, the
図5は、リング状弾性部材39を取り付けた定着ベルト38を用いた定着装置の長手方向の部分断面図である。
回転検知部69は定着ベルト38の回転を検知する。回転検知部69は、ヒータ50より軸方向外側の定着ベルトの外周面に設置されたリング状弾性部材39、駆動伝達部材としてリング状弾性部材39と接触する従動コロ70、従動コロ70の回転に伴い回転する検知手段としてのエンコーダ71を備える。また回転検知部69は、エンコーダ71を検知する検知手段としての透過型フォトセンサ74を有する。従動コロ70はリング状弾性部材39の外周面に接触して、定着ベルト38及び弾性部材39の回転に連動して回転する。従動コロ70は回転検知軸72の一端に固定されており、回転検知軸72の他端にはエンコーダ71が固定されている。よって、定着ベルト38の回転に伴いエンコーダ71も回転する。回転検知軸72は軸受け73によって回転可能に支持され、側板42に固定されている。加圧ローラ30の芯金30aは軸受41によって側板42に回転可能に固定されている。
FIG. 5 is a partial sectional view in the longitudinal direction of the fixing device using the fixing
The rotation detector 69 detects the rotation of the fixing
このように、定着ベルト38の回転状態を検知する手段として、定着ベルトの外周面端部にリング状弾性部材39を備え、リング状弾性部材に従動コロ70を接触、駆動伝達させて回転状態を検知する。そして、定着ベルト38の回転時にのみ加熱制御手段の制御により電源からヒータ50に電力が供給される。トナー離型性の高いフッ素樹脂等で構成された定着ベルト表面は滑り性も良く、従動コロなどを定着ベルト38に直接当接させるとスリップが生じ易いが、リング状弾性部材39を定着ベルト端面に備えているので滑り性が低下し、駆動を伝達できる。リング状弾性部材39はヒータ50より軸方向外側で定着ベルト外周面に接着等で密着して一体化されているので、リング状弾性部材39は、定着ベルト内部から流出した潤滑剤60が定着ベルト表面の画像領域側に拡散するのを防止する。リング状弾性部材39は潤滑剤拡散防止壁として機能する。
As described above, as a means for detecting the rotation state of the fixing
また、定着ベルト38は真円を保ちながら回転することはなく、記録材との分離性を向上させるためにニップ出口側の曲率半径を小さくして用いられることが多い。従って、リング状弾性部材を弾性体で形成することで定着ベルトの形状の自由度を阻害することがない。また、リング状弾性部材39を弾性体で構成することで従動コロ70との間で接触面を拡大し、タック性・粘着性を向上させることができるので、駆動力を確実に伝えることができる。
Further, the fixing
定着ベルト38の内面に塗布した潤滑剤60は、回転駆動、ニップ部の圧力偏差、加熱などにより粘度低下し、流動しやすい。定着ベルト38の端面側に流動した潤滑剤60は定着ベルト38の端面から流出する。
The
図6は、エンコーダ71と透過型フォトセンサ74の概略側面図である。
図示のように、エンコーダ71は羽根を有し、透過型フォトセンサは、検知光を発する発光部と検知光を受ける受光部とを備えた検知部を有している。羽根はこれら発光部と受光部とに挟まれ、検知部に入り込んだ状態となっている。よって、エンコーダの回転に伴い羽根が透過型フォトセンサ74の光路を定期的に遮断する。定着ベルト38が回転するのに伴って羽根が回転し、羽根と羽根との間(空間部)が検知部を通過するたびに検知光が受光部により検知され、これにより定着ベルト38の回転が検知される。透過型フォトセンサ74はこの回転を検知すると、電気信号を制御手段に送る。
FIG. 6 is a schematic side view of the
As shown in the figure, the
図7,8はリング状弾性部材の形状を示す図である。
図7の例では、リング状弾性部材39は円形リングとして構成されている。図4,5から分かるように、リング状弾性部材39は定着ベルト38の端面の近傍であって端面より軸方向内側で定着ベルトの外周面を覆っている。リング状弾性部材の設置位置を定着ベルト端面より内側に配置することで、リング状弾性部材39と、定着ベルトを支持し軸方向に規制するベルト支持部材40との当接を防ぎ、当接に起因して定着ベルト38の回転抵抗力、駆動トルクを増大させることがない。
7 and 8 are diagrams showing the shape of the ring-shaped elastic member.
In the example of FIG. 7, the ring-shaped
図8の例では、リング状弾性部材は円形リングの外周面に歯部を備えた平歯車型のリング状弾性部材43として構成されている。この場合、従動コロ70の外周面にも同様の歯部を備えることによりリング状弾性部材43と従動コロ70が互いに噛み合う。そのため、潤滑剤がリング状弾性部材43に付着したり経時劣化によりタック性・粘着性が低下したりしてもスリップする事なく確実に従動コロ70に駆動を伝達することができる。リング状弾性部材の形状を平歯車型にすることで、滑り性に関わらず駆動伝達部材に機械的に駆動を伝達できる。
In the example of FIG. 8, the ring-shaped elastic member is configured as a spur gear-type ring-shaped
図9は、定着ベルト38の変形に伴って変形したリング状弾性部材43の一例を示す図である。
図2から分かるように、定着ベルト38の断面形状は真円ではない。このような定着ベルト38に円形のリング状弾性部材39、従動コロ70を備えると、より円弧径が大きい部分ではリング状弾性部材39と従動コロ70との接触幅(ニップ幅)が広いが、円弧径が小さい部分では接触幅が狭くなり駆動伝達性が劣る。平歯車型のリング状弾性部材43と平歯車型の従動コロ70を噛み合わせれば、円弧径によらず従動コロ70の位置を設定できるのでレイアウト上の制約も少ない。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the ring-shaped
As can be seen from FIG. 2, the cross-sectional shape of the fixing
図10は、別な実施形態に係るリング状弾性部材45を定着ベルト38に取り付けた状態のベルトの部分断面図である。
本実施形態では、リング状弾性部材45の端面側は、定着ベルトの端面側、ベルト端面保護リング44側に傾斜している。これにより、潤滑剤60がリング状弾性部材45の側面に付着した際にも、潤滑剤60が定着ベルト表面の画像範囲側に付着するのを防止できる。支持部材としてのベルト支持部材40が定着ベルト38の両端を支持している。回転部材としてのベルト端面保護リング44は、定着ベルト38の端面よりも軸方向外側で半径方向外側に延在する薄板状の部材であり、ベルト支持部材40に設けられ、定着ベルトの回転と同期回転する。ベルト端面保護リング44は、定着ベルト端面がベルト支持部材40に接触したり引っ掛かったりして破損するのを防ぐ。
FIG. 10 is a partial cross-sectional view of a belt in a state where a ring-shaped
In the present embodiment, the end surface side of the ring-shaped
しかし、定着ベルト端面付近にはヒータ50がなく、通紙範囲よりも温度が低いため、潤滑剤60の粘度が高くなり易い。粘度の高まった潤滑剤60がベルト端面保護リング44に付着すると、ベルト端面保護リング44が滑らかに回転しなくなり、その結果定着ベルト端面にクラック等の破損が生じる場合がある。このため、リング状弾性部材45の端面側は、定着ベルトの端面側に傾斜して定着ベルト38よりも軸方向外側に突出し、ベルト端面保護リング44と接触している。リング状弾性部材45の一部をベルト端面保護リング44に当接させ、保護リングの回転を補助することにより定着ベルト端面の破損を防止できる。
However, since there is no
リング状弾性部材45とベルト端面保護リング44の間には潤滑剤を閉じ込めるための空隙部63が形成されると好ましい。図10に示すように、定着ベルト内部から軸方向外側に流出した潤滑剤60は空隙部63に入り、リング状弾性部材45とベルト端面保護リング44によって封止される。
リング状弾性部材45は、定着ベルト38の端面よりも僅かに軸方向内側、中央側にて定着ベルト38に接着、一体化されている。
It is preferable that a
The ring-shaped
定着ベルト38の内面に塗布した潤滑剤60は、回転駆動、ニップ部の圧力偏差、加熱などにより粘度低下し、流動しやすい。定着ベルト38の端面側に流動した潤滑剤60は定着ベルト38の端面から流出する。粘性の低い潤滑剤60は自重により下部へ落下するが、粘性の高い潤滑剤60を使用した場合、潤滑剤は落下することなく定着ベルト38表面に付着することがある。
The
例えば、図4の定着装置においてリング状弾性部材39がなく、従動コロ70が定着ベルト38に直接接触している場合、潤滑剤60が流出して従動コロ70に付着すると、従動コロ70がスリップする恐れがある。また、リング状弾性部材39があっても、定着ベルト38の回転で生じる遠心力により潤滑剤が定着ベルト38の外周側に流出し、リング状弾性部材39の従動コロ70との接触面に付着してしまう。
For example, if the ring-shaped
そこで図10に示すように、リング状弾性部材45を傾斜面として形成することで、ベルト端面保護リング44と密着させて潤滑剤60の流出を防止することができる。
Therefore, as shown in FIG. 10, by forming the ring-shaped
以上のように、本発明によれば、定着ベルトが非回転時に急速に加熱されることに起因する不具合が解消される。
そのために、本発明の実施形態に係る定着装置は、定着ベルト外周面に一体化させたリング状弾性部材及びこれと接触して回転を伝達する駆動伝達部材を備えた回転検知部を有する。
As described above, according to the present invention, problems caused by the heating of the fixing belt rapidly when not rotating are eliminated.
For this purpose, the fixing device according to the embodiment of the present invention includes a rotation detection unit including a ring-shaped elastic member integrated with the outer peripheral surface of the fixing belt and a drive transmission member that contacts and transmits rotation.
定着ベルト内部の潤滑剤が定着ベルト表面に付着した際にもスリップが生じて誤検知することが無いように、定着装置は好ましくは以下の構成を有する。
・リング状弾性部材に歯部を備えて駆動を駆動伝達部材に確実に伝達する。
・リング状弾性部材の端面を傾斜させることによって潤滑剤の回り込みを防止する。
・リング状弾性部材を、定着ベルト端面を保護する回転部材に当接させることで、回転部材の回転を補助する。これにより、回転部材が潤滑剤の付着により回転不良となることに起因する定着ベルト端面の破損を防止することができる。
The fixing device preferably has the following configuration so that slippage does not occur even when the lubricant in the fixing belt adheres to the surface of the fixing belt and erroneous detection is not caused.
-The ring-shaped elastic member is provided with a tooth portion to reliably transmit the drive to the drive transmission member.
-Preventing the lubricant from wrapping around by inclining the end face of the ring-shaped elastic member.
The rotation of the rotating member is assisted by bringing the ring-shaped elastic member into contact with the rotating member that protects the end surface of the fixing belt. As a result, it is possible to prevent the fixing belt end face from being damaged due to the rotation member becoming defective in rotation due to adhesion of the lubricant.
12 定着装置
30 加圧ローラ(対向回転体)
38 定着ベルト(定着部材)
39,43,45 リング状弾性部材
49 ニップ形成部材
50 ヒータ(熱源)
60 潤滑剤
69 回転検知部
74 透過型フォトセンサ(検知手段)
P 記録材
SN ニップ部
12
38 Fixing belt (fixing member)
39, 43, 45 Ring-shaped
60 Lubricant 69
P Recording material SN Nip part
Claims (7)
前記定着部材の内側に配設されたニップ形成部材と、
前記定着部材を介して前記ニップ形成部材と当接して前記定着部材との間にニップ部を形成する対向回転体と、
前記ニップ部にて前記定着部材を加熱する熱源と、
前記定着部材内面に塗布された潤滑剤と、
前記定着部材の回転を検知する回転検知部を有し、
前記ニップ部に搬送された記録材上に担持された未定着画像を定着する定着装置において、
前記回転検知部は、前記熱源より軸方向外側の前記定着部材の外周面に設置されたリング状弾性部材と、前記リング状弾性部材と当接する駆動伝達部材と、当該駆動伝達部材を検知する検知手段を備えることを特徴とする定着装置。 A rotatable endless fixing member;
A nip forming member disposed inside the fixing member;
An opposing rotating body that contacts the nip forming member via the fixing member and forms a nip portion with the fixing member;
A heat source for heating the fixing member at the nip portion;
A lubricant applied to the inner surface of the fixing member;
A rotation detector for detecting rotation of the fixing member;
In a fixing device for fixing an unfixed image carried on a recording material conveyed to the nip portion,
The rotation detection unit includes a ring-shaped elastic member installed on an outer peripheral surface of the fixing member that is axially outer than the heat source, a drive transmission member that contacts the ring-shaped elastic member, and a detection that detects the drive transmission member. And a fixing device.
前記支持部材に設けられた、前記定着部材の回転と同期回転する薄板状の回転部材とを備え、
前記リング状弾性部材の端面側は前記回転部材と当接することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の定着装置。 A support member for supporting both ends of the fixing member;
A thin plate-like rotating member provided on the support member and rotating in synchronization with the rotation of the fixing member;
The fixing device according to claim 1, wherein an end surface side of the ring-shaped elastic member is in contact with the rotating member.
An image forming apparatus comprising the fixing device according to claim 1.
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