JP2019191332A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の定着装置および画像形成装置は、電子写真方式により画像を形成する定着装置および画像形成装置に関する。画像形成装置は、カラー、モノクロを問わず、デジタル複写機、FAX、プリンタなどの電子写真装置、記録機器、表示装置などを含む。 The fixing device and the image forming apparatus of the present invention relate to a fixing device and an image forming apparatus that form an image by electrophotography. Regardless of color or monochrome, the image forming apparatus includes a digital copying machine, a FAX, an electrophotographic apparatus such as a printer, a recording apparatus, a display apparatus, and the like.
特開2017−72711号公報(特許文献1)に開示される定着装置においては、いわゆるパッド加圧定着方式が採用されている。パッドの外形形状には、ニップ下流側に加圧ローラの外周面に沿って湾曲する凹面部が設けられ、凹面の曲率半径は加圧ローラの曲率半径より大きいことを特徴としている。この構成により、湾曲面と加圧ローラとの接触面が広くなり、ニップ幅を確保し、定着装置の省エネルギー性の低下、ベルトの回転トルクの上昇、回転不良の解題を解決できることが記載されている。 In the fixing device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-72711 (Patent Document 1), a so-called pad pressure fixing system is employed. The outer shape of the pad is characterized in that a concave surface portion curved along the outer peripheral surface of the pressure roller is provided on the downstream side of the nip, and the curvature radius of the concave surface is larger than the curvature radius of the pressure roller. It is described that this structure widens the contact surface between the curved surface and the pressure roller, secures the nip width, and can solve the problems of the energy saving performance of the fixing device, the increase of the rotational torque of the belt, and the rotation failure. Yes.
特開2012−108189号公報(特許文献2)に開示される定着装置においては、フラット形状のパッドに対して、加圧ローラから補強部材の厚み方向に垂直に荷重を加える技術が開示されている。 In the fixing device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2012-108189 (Patent Document 2), a technique for applying a load perpendicularly to the thickness direction of the reinforcing member from the pressure roller to a flat pad is disclosed. .
特許文献1に開示される技術においては、パッドの表面は定着性、分離性といった機能に対して、所望のニップ圧にするために、パッドの外形形状には記録媒体の搬送方向に沿ってニップ部には凹面が設けられ、ニップ部の入口の上流側において凸のような円弧が設けられている。 In the technique disclosed in Patent Document 1, the pad surface has a nip along the conveyance direction of the recording medium in order to obtain a desired nip pressure for functions such as fixing and separation. The part is provided with a concave surface, and a convex arc is provided on the upstream side of the inlet of the nip part.
ニップ部において所望のニップ圧分布を確保する場合、パッドの製造公差、支持部材の製造公差、取り付け公差などを考慮して設計する必要がある。そのため、パッド等の部材には、高精度の設計、生産、品質管理等が要求される。具体的なパッドの外形形状として、記録媒体を搬送方向に沿った平面と、ニップ部の下流側に曲率半径が加圧ローラの半径より大きい凹面とを備えているが、荷重方向については何ら言及されていない。特許文献2に開示される技術においては、上記したように、パッドに対してまっすぐな方向に荷重が加えられている。 In order to secure a desired nip pressure distribution in the nip portion, it is necessary to design in consideration of pad manufacturing tolerances, support member manufacturing tolerances, mounting tolerances, and the like. Therefore, members such as pads are required to have high-precision design, production, quality control, and the like. As a specific pad outer shape, the recording medium is provided with a plane along the conveyance direction and a concave surface with a radius of curvature larger than the radius of the pressure roller on the downstream side of the nip portion. It has not been. In the technique disclosed in Patent Document 2, as described above, a load is applied in a direction straight to the pad.
この発明は、上記課題を解決することを目的とし、ニップ部において所望のニップ圧分布を容易に確保することができる構成を備える定着装置および画像形成装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a fixing device and an image forming apparatus having a configuration capable of easily ensuring a desired nip pressure distribution in a nip portion.
この定着装置においては、記録媒体を上流側から下流側に向けて搬送しながら、上記記録媒体上に形成されたトナー画像を定着させる定着装置であって、回転可能に構成された無端状の定着ベルトと、上記定着ベルトの内周側に配置された加圧パッドと、上記加圧パッドに対向するとともに上記定着ベルトの外周面に対向することで定着ニップ部を形成する加圧ローラーと、上記トナー画像に熱を供給する加熱ローラーと、上記加圧ローラーを上記加圧パッド側に向けて加圧する加圧機構と、を備え、上記加圧パッドの上記加圧ローラーに対向する側には、対向配置された上記加圧ローラーに対して遠ざかる方向に凹む凹部領域と、上記加圧ローラーに対して突出する方向に膨らみ、上記凹部領域よりも下流側に位置する下流側凸部領域とが設けられ、上記加圧機構は、上記凹部領域の接線に対して垂直方向に上記加圧ローラーを上記加圧パッド側に向けて加圧する。 The fixing device is a fixing device that fixes a toner image formed on the recording medium while conveying the recording medium from the upstream side to the downstream side, and is an endless fixing unit configured to be rotatable. A belt, a pressure pad disposed on the inner peripheral side of the fixing belt, a pressure roller that forms a fixing nip portion by facing the pressure pad and facing the outer peripheral surface of the fixing belt, A heating roller that supplies heat to the toner image, and a pressure mechanism that pressurizes the pressure roller toward the pressure pad, and on the side of the pressure pad that faces the pressure roller, A recessed area that is recessed in a direction away from the pressure roller that is disposed oppositely, and a downstream raised area that swells in a direction that protrudes with respect to the pressure roller and is located downstream of the recessed area. Vignetting, the pressure mechanism, the pressure roller in the direction perpendicular to the tangent of the recessed regions pressurized toward the pressure pad side.
他の形態においては、上記加圧機構は、上記凹部領域と上記下流側凸部領域とが接合する変局点を通過する上記凹部領域の接線に対して垂直方向に上記加圧ローラーを上記加圧パッド側に向けて加圧する。 In another form, the pressurizing mechanism applies the pressurizing roller in a direction perpendicular to a tangent line of the concave region passing through a transition point where the concave region and the downstream convex region join. Pressurize toward the pressure pad.
他の形態においては、上記加圧機構は、上記凹部領域の中心位置を通過する接線に対して垂直方向に上記加圧ローラーを上記加圧パッド側に向けて加圧する。 In another embodiment, the pressurizing mechanism pressurizes the pressurizing roller toward the pressurizing pad in a direction perpendicular to a tangent line passing through the center position of the concave region.
他の形態においては、上記加圧パッドの上記凹部領域の曲率半径は、上記加圧ローラーの外周面の曲率半径よりも大きく設けられている。 In another form, the curvature radius of the said recessed area | region of the said pressure pad is provided larger than the curvature radius of the outer peripheral surface of the said pressure roller.
他の形態においては、上記加圧パッドは、上記凹部領域の上流側に、上記加圧ローラーの外周側に対向して凸となる円弧状の上流側凸部領域を含む。 In another form, the said pressure pad contains the circular-arc-shaped upstream convex area | region which becomes convex facing the outer peripheral side of the said pressure roller in the upstream of the said recessed area.
他の形態においては、上記加圧機構は、上記加圧ローラーを上記加圧パッド側に向けて加圧する付勢部材を含み、上記付勢部材はバネである。 In another embodiment, the pressure mechanism includes a biasing member that presses the pressure roller toward the pressure pad, and the biasing member is a spring.
他の形態においては、上記加熱ローラーは、加熱源を含み、上記加熱源は、ハロゲンヒーターである。 In another embodiment, the heating roller includes a heating source, and the heating source is a halogen heater.
他の形態においては、上記加圧パッドと上記定着ベルトとの間には、摺動部材が設けられている。 In another embodiment, a sliding member is provided between the pressure pad and the fixing belt.
他の形態においては、上記加圧パッドを挟んで上記加圧ローラーとは反対側に支持部材が配置され、上記支持部材はコの字形状であり、上記支持部材の下流側の立ち上がり部は上流側より長く設けられている。 In another embodiment, a support member is disposed on the opposite side of the pressure roller across the pressure pad, the support member is U-shaped, and the rising portion on the downstream side of the support member is upstream. It is longer than the side.
この画像形成装置においては、記録媒体を上流側から下流側に向けて搬送しながら、上記記録媒体上に形成されたトナー画像を定着させる定着装置を備える画像形成装置であって、上記定着装置は、上述のいずれかに記載の定着装置である。 In this image forming apparatus, the image forming apparatus includes a fixing device that fixes the toner image formed on the recording medium while conveying the recording medium from the upstream side to the downstream side, and the fixing device includes: The fixing device according to any one of the above.
この定着装置および画像形成装置によれば、ニップ部において所望のニップ圧分布を容易に確保することができる構成を備える定着装置および画像形成装置を提供することにある。 According to the fixing device and the image forming apparatus, it is an object to provide a fixing device and an image forming apparatus having a configuration capable of easily ensuring a desired nip pressure distribution in the nip portion.
以下、図を参照しながら、実施の形態における定着装置および画像形成装置について説明する。以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。図面においては、実際の寸法の比率に従って図示しておらず、構造の理解を容易にするために、構造が明確となるように比率を変更して図示している箇所がある。 Hereinafter, a fixing device and an image forming apparatus according to an embodiment will be described with reference to the drawings. In the embodiments described below, when referring to the number, amount, and the like, the scope of the present invention is not necessarily limited to the number, amount, and the like unless otherwise specified. The same parts and corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description may not be repeated. In the drawings, there are portions that are not illustrated in accordance with the ratios of actual dimensions, but are illustrated with the ratios changed so that the structures are clear in order to facilitate understanding of the structures.
(実施の形態1:画像形成装置)
図1を参照して、画像形成装置100について説明する。図1は、画像形成装置100の内部構造の一例を示す図である。
(Embodiment 1: Image forming apparatus)
The
図1には、カラープリンタとしての画像形成装置100が示されている。以下では、カラープリンタとしての画像形成装置100について説明するが、画像形成装置100は、カラープリンタに限定されない。たとえば、画像形成装置100は、モノクロプリンタであってもよいし、ファックスであってもよいし、モノクロプリンタ、カラープリンタおよびファックスの複合機(MFP:Multi−Functional Peripheral)であってもよい。
FIG. 1 shows an
画像形成装置100は、画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kと、中間転写ベルト30と、一次転写ローラー31と、二次転写ローラー33と、カセット37と、従動ローラー38と、駆動ローラー39と、タイミングローラー40と、定着装置50と、筐体80と、制御装置101とを備える。画像形成装置100は、表示装置150を含み、画像形成装置100の状態を表示する。表示装置150に、タッチ式のディズプレイを用いることで、画像形成装置100の動作設定等を行なうこともできる。
The
筐体80は、画像形成装置100の外殻を規定する。筐体80は、内部に、画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kと、中間転写ベルト30と、一次転写ローラー31と、二次転写ローラー33と、カセット37と、従動ローラー38と、駆動ローラー39と、タイミングローラー40と、定着装置50と、制御装置101とを収容する。
The
画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kと、中間転写ベルト30と、一次転写ローラー31と、二次転写ローラー33と、カセット37と、従動ローラー38と、駆動ローラー39と、タイミングローラー40とによって画像形成部が構成される。この画像形成部は、後述する搬送経路41に沿って搬送される記録媒体としての用紙S上にトナー画像を形成する。
The
画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kは、中間転写ベルト30に沿って順に並べられている。画像形成ユニット1Yは、トナーボトル15Yからトナーの供給を受けてイエロー(Y)のトナー画像を形成する。画像形成ユニット1Mは、トナーボトル15Mからトナーの供給を受けてマゼンタ(M)のトナー画像を形成する。画像形成ユニット1Cは、トナーボトル15Cからトナーの供給を受けてシアン(C)のトナー画像を形成する。画像形成ユニット1Kは、トナーボトル15Kからトナーの供給を受けてブラック(BK)のトナー画像を形成する。
The
画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kは、それぞれ、中間転写ベルト30に沿って中間転写ベルト30の回転方向の順に配置されている。画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kは、それぞれ、感光体10と、帯電装置11と、露光装置12と、現像装置13と、クリーニング装置17とを備える。
The
帯電装置11は、感光体10の表面を一様に帯電する。露光装置12は、制御装置101からの制御信号に応じて感光体10にレーザー光を照射し、入力された画像パターンに従って感光体10の表面を露光する。これにより、入力画像に応じた静電潜像が感光体10上に形成される。
The
現像装置13は、現像ローラー14を回転させながら、現像ローラー14に現像バイアスを印加し、現像ローラー14の表面にトナーを付着させる。これにより、トナーが現像ローラー14から感光体10に転写され、静電潜像に応じたトナー画像が感光体10の表面に現像される。
The developing
感光体10と中間転写ベルト30とは、一次転写ローラー31を設けている部分で互いに接触している。一次転写ローラー31は、ローラー形状を有し、回転可能に構成される。トナー画像と反対極性の転写電圧が一次転写ローラー31に印加されることによって、トナー画像が感光体10から中間転写ベルト30に転写される。イエロー(Y)のトナー画像、マゼンタ(M)のトナー画像、シアン(C)のトナー画像、およびブラック(BK)のトナー画像が順に重ねられて感光体10から中間転写ベルト30に転写される。これにより、カラーのトナー画像が中間転写ベルト30上に形成される。
The
中間転写ベルト30は、従動ローラー38および駆動ローラー39に張架されている。駆動ローラー39は、たとえばモーター(図示しない)によって回転駆動される。中間転写ベルト30および従動ローラー38は、駆動ローラー39に連動して回転する。これにより、中間転写ベルト30上のトナー画像が二次転写ローラー33に搬送される。
The
クリーニング装置17は、感光体10に圧接されている。クリーニング装置17は、トナー画像の転写後に感光体10の表面に残留するトナーを回収する。
The
カセット37には、用紙Sがセットされる。用紙Sは、カセット37から1枚ずつタイミングローラー40によって搬送経路41に沿って二次転写ローラー33に送られる。二次転写ローラー33は、ローラー形状を有し、回転可能に構成される。二次転写ローラー33は、トナー画像と反対極性の転写電圧を搬送中の用紙Sに印加する。これにより、トナー画像は、中間転写ベルト30から二次転写ローラー33に引き付けられ、中間転写ベルト30上のトナー画像が転写される。
A sheet S is set in the
二次転写ローラー33への用紙Sの搬送タイミングは、中間転写ベルト30上のトナー画像の位置に合わせてタイミングローラー40によって調整される。タイミングローラー40により、中間転写ベルト30上のトナー画像は、用紙Sの適切な位置に転写される。
The conveyance timing of the sheet S to the
定着装置50は、自身を通過する用紙Sを加圧および加熱する。これにより、トナー画像は用紙Sに定着する。このように、定着装置50は、搬送経路41に沿って搬送される用紙S上のトナー画像を定着させる。トナー画像が定着された用紙Sは、トレイ48に排紙される。
The fixing
上述では、印刷方式としてタンデム方式を採用している画像形成装置100について説明したが、画像形成装置100の印刷方式は、タンデム方式に限定されない。画像形成装置100内における各構成の配置は、採用される印刷方式に従って適宜変更され得る。画像形成装置100の印刷方式として、ロータリー方式や直接転写方式が採用されてもよい。
Although the
ロータリー方式の場合、画像形成装置100は、1つの感光体10と、同軸上で回転可能に構成される複数の現像装置13で構成される。画像形成装置100は、印刷時には、各現像装置13を感光体10に順に導き、各色のトナー画像を現像する。直接転写方式の場合、画像形成装置100は、感光体10上に形成されたトナー画像が用紙Sに直接転写される。
In the case of the rotary system, the
感光体10の回転軸が延びる方向の一端側には、廃棄トナーおよび/または廃棄現像剤を収容する廃棄トナー回収容器200が設けられている。本実施の形態では、画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kに対して共通の廃棄トナー回収容器200が設けられている。なお、それぞれの画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kに、対応する廃棄トナー回収容器を設けてもよい。
A waste
(定着装置50)
図2を参照して、定着装置50の概略構成について説明する。図2は、定着装置50の概略断面図である。
(Fixing device 50)
A schematic configuration of the fixing
定着装置50は、回転可能に構成された無端状の定着ベルト51と、加圧ローラー58と、加圧部材である加圧パッド52と、摺動部材53と、支持部材54と、潤滑剤塗布部55と、加圧ローラー58とともに定着ベルト51を張架する加熱ローラー57と、を含む。
The fixing
図2中に示された矢印は、搬送方向DR1、厚み方向DR2を示している。搬送方向DR1は、用紙Sの搬送方向であり、図2中の上方向である。厚み方向DR2は、用紙Sの厚み方向であり、図2中の左右方向である。 The arrows shown in FIG. 2 indicate the transport direction DR1 and the thickness direction DR2. The transport direction DR1 is the transport direction of the paper S, and is the upward direction in FIG. The thickness direction DR2 is the thickness direction of the paper S, and is the left-right direction in FIG.
(定着ベルト51)
定着ベルト51の外径は任意であるが、たとえば10[mm]〜100[mm]である。定着ベルト51は、基層、弾性層、および離型層を有している。基層は、たとえばポリイミド(PI)、SUS、Ni等からなる。基層の厚みは、たとえば5[μm]〜80[μm]である。
(Fixing belt 51)
The outer diameter of the fixing
弾性層は、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性の高い材料が好ましい。弾性層の厚みは、たとえば10[μm]〜300[μm]である。離型層は、フッ素チューブおよびフッ素系コーティング等の離型性を付与した構成が好ましい。離型層は、たとえばテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)チューブである。離型層の厚みは、たとえば5[μm]〜100[μm]である。 The elastic layer is preferably made of a material having high heat resistance such as silicone rubber and fluorine rubber. The thickness of the elastic layer is, for example, 10 [μm] to 300 [μm]. The release layer preferably has a configuration imparting release properties such as a fluorine tube and a fluorine-based coating. The release layer is, for example, a tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA) tube. The thickness of the release layer is, for example, 5 [μm] to 100 [μm].
(加圧パッド52)
加圧パッド52は、定着ベルト51の内周側に配置されている。加圧パッド52は支持部材54によって固設されており、定着ベルト51の内周面と摺動する。加圧パッド52は、たとえば、ポリフェニレンスルファイド、ポリイミド、液晶ポリマー等の樹脂や、アルミ、鉄等の金属、セラミック等からなり、形状は任意である。シリコーンゴム、フッ素ゴム等からなう支持部材54との2部品構成としてもよい。
(Pressure pad 52)
The
(支持部材54)
支持部材54は、加圧パッド52を挟んで加圧ローラー58とは反対側に配置されている。支持部材54はコの字形状であり、支持部材54に下流側の立ち上がり部は上流側より長く設けられ、定着ニップ部Nの上流側より下流側の方が大きい圧力を受けるため、コの字形状の支持部材54に下流側の強度が強くなると、定着ニップ部Nにおいて、穏やかな圧力を与えることができる。支持部材54は、軸方向(紙面の垂直方向)の両端部で、図示しないフレームに固定されており、軸方向に平行な面により加圧部材を押圧することで、所望のニップ圧力分布の確保を可能としている。
(Supporting member 54)
The
(加圧ローラー58/加圧パッド52)
加圧ローラー58は、モーター等の駆動装置(図示しない)によって、所定の回転速度、たとえば415[mm/s]で回転する(図2中のA方向)。加圧ローラー58の回転に従動して定着ベルト51が回転する(図2中のB方向)。
(
The
加圧ローラー58の外径は、たとえば50[mm]である。加圧ローラー58は、鉄製の芯金と、弾性層と、離型層とを有している。芯金の厚みは、たとえば40[mm]である。弾性層の厚みは、たとえば5[mm]である。離型層は、たとえばPFAチューブである。上記離型層の厚みは、たとえば20[μm]である。
The outer diameter of the
加圧ローラー58は、定着ベルト51を介して加圧パッド52を押圧する。加圧ローラー58は、加圧パッド52に対向するとともに定着ベルト51の外周面に対向することで定着ニップ部Nを形成する。定着ニップ部Nは、加圧ローラー58が加圧パッド52を押圧することにより形成される領域である。
The
(摺動部材53)
摺動部材53は、加圧パッド52と定着ベルト51の内周面との間に配置されている。摺動部材53は、加圧パッド52と定着ベルト51の内周面との間に生じる摩擦力を低減する。これにより、安定した定着ベルト51の回転性が得られる。摺動部材53は、加圧パッド52に巻付けて固定されている。
(Sliding member 53)
The sliding
摺動部材53は、ガラスクロスを基材とし、摺動面をフッ素系樹脂で被覆した構成が一般的であるが、フッ素繊維の織物や、フッ素樹脂シート、ガラスコートなどが用いられる。摺動部材53は、ガラスクロスのフッ素樹脂含浸タイプのものを用いてよい。たとえば、摺動部材53には、中興化成工業社製のフッ素樹脂ファブリック(MSファブリック)、住友電工ファインポリマー社製の架橋フッ素樹脂FEXなどの耐摩耗性、耐熱性が高い素材が好ましい。
The sliding
(支持部材54/潤滑剤塗布部55)
潤滑剤塗布部55は、加圧パッド52に対して定着ベルト51の回転方向の下流側に配置されている。潤滑剤塗布部55は、支持部材54によって固定されている。潤滑剤塗布部55は、定着ベルト51の内周側に配置されており、定着ベルト51を支持している。
(
The
潤滑剤塗布部55は、定着ベルト51の内周面に潤滑剤を塗布する。潤滑剤は、シリコンオイルでもよいし、フッ素グリスでもよい。シリコンオイルの場合は、信越シリコーン社製のKF96−300CS、フッ素グリスの場合は、東レダウコーニング社製のG8005が好ましい。潤滑剤は、定着ベルト51の内周面と摺動部材53との間に設けらている。摺動部材53が無い構成の場合、潤滑剤は、定着ベルト51の内周面と加圧パッド52との間に設けられる。
The
潤滑剤塗布部55は、図示しないフェルト保持している。フェルトは、定着ベルト51の内周面と接触している。フェルトは、潤滑剤を含浸している。これにより、潤滑剤塗布部55は、定着ベルト51の内周面に均一に潤滑剤を塗布することができる。
The
(加熱ローラー57)
加熱ローラー57は、定着ベルト51の内周側に配置されている。加熱ローラー57は、加熱源56を有している。加熱ローラー57は、アルミやSUS等の金属の円筒からなる。外径は任意であるが、10[mm]〜100[mm]が望ましく、厚みは0.1[mm]〜5[mm]が望ましい。加熱源56にハロゲンヒータを用いる場合は、内表面を黒色にすることが望ましい。異物等による外表面への傷を防止するため、外表面にポリテトラフルオロエチレン(PTFE)のコートなどを行ってもよい。コーティング層の厚みは、たとえば40[μm]である。
(Heating roller 57)
The
加熱源56(ハロゲンヒーター等)の出力は、たとえば1000[W]である。温調温度は、たとえば170[℃]である。加熱源56は、加熱ローラー57を介して定着ベルト51を加熱する。実施の形態において、加熱源56は、定着ベルト51を介してトナー画像Tに熱を供給する。加熱ローラー57、加圧パッド52、および潤滑剤塗布部55は、定着ベルト51を張架している。
The output of the heating source 56 (halogen heater or the like) is, for example, 1000 [W]. The temperature control temperature is, for example, 170 [° C.]. The
加熱源56はハロゲンヒータの他に、加熱ローラー57、定着ベルト51をIHで加熱する方式、加熱ローラー57、定着ベルト51を抵抗発熱体とし発熱させる方式などがあげられる。
In addition to the halogen heater, the
上記構成の定着装置50において、定着ニップ部Nにおける荷重の大きさは、たとえば700[N]以上1000[N]以下である。搬送方向DR1における定着ニップ部Nの幅(ニップ幅)は、たとえば18[mm]である。幅方向DR3における定着ニップ部Nの長さは、たとえば320[mm]である。
In the fixing
用紙Sには、トナー画像Tが形成されている。用紙Sの厚み方向DR2における長さは、たとえば140[μm]である。用紙Sは、図示しないローラーによって搬送方向DR1に搬送され、トナー画像Tとともに定着ニップ部Nに突入する。定着ニップ部Nにおいて、用紙S上のトナー画像Tが加熱および加圧され用紙Sに定着される。 A toner image T is formed on the paper S. The length of the sheet S in the thickness direction DR2 is, for example, 140 [μm]. The sheet S is transported in the transport direction DR1 by a roller (not shown), and enters the fixing nip portion N together with the toner image T. In the fixing nip portion N, the toner image T on the paper S is heated and pressurized and fixed on the paper S.
(加圧機構60)
図3を参照して、加圧ローラー58への加圧機構60について説明する。図3は、実施の形態1の加圧機構60の概略構成を示す模式図である。図3において、説明の便宜上、定着ベルト51の記載は省略している。
(Pressure mechanism 60)
With reference to FIG. 3, the
加圧パッド52の加圧ローラー58に対向する側には、対向配置された加圧ローラー58に対して遠ざかる方向に凹む凹部領域52aと、加圧ローラー58に対して突出する方向に膨らむ上流側凸部領域52bおよび下流側凸部領域52cとが設けられている。上流側凸部領域52bが、用紙Sの搬送方向の最も上流側に位置し、次いで凹部領域52a、用紙Sの搬送方向の最も下流側に下流側凸部領域52cが位置している。
On the side facing the
凹部領域52aは、一定の曲率半径で凹面形状に湾曲し、上流側凸部領域52bおよび下流側凸部領域52cも、それぞれ一定の曲率半径で凸面形状に突出している。上流側凸部領域52bと凹部領域52aとが接合するポイントは、変局点A1を構成し、凹部領域52aと下流側凸部領域52cとが接合するポイントは、変局点A2を構成し、下流側に位置する変局点A2の方が変局点A1よりも加圧ローラー58に対して食い込んでいる。
The
加圧ローラー58には、加圧ローラー58を加圧パッド52側に向けて加圧する加圧機構60が設けられている。この加圧機構60は、一端が支点Bで回転可能に設けられた加圧レバー61を有している。加圧レバー61は、加圧ローラー58のたとえば回転軸に連結され、加圧レバー61の移動にともなって加圧ローラー58を加圧パッド52側に向けて移動させる。
The
加圧レバー61の他端には、付勢部材としてのコイルバネ62が連結されている。加圧レバー61の他端に連結されるコイルバネ62の力が加わる方向(図中のX2方向)は、加圧レバー61に対して略90度の方向であって、加圧パッド52が設けられている側に引っ張られる方向に力が加えられている。コイルバネ62に移動方向(図中のX2方向)の規制は、図示しないフレームに設けられた溝に沿って移動させる構成を採用するとよい。
A
変局点A1においては、変局点A1を通過する凹部領域52aに対する接線L1に対して垂直方向(図中のX1方向)に荷重が加わるように、支点Bの位置が選択されている。
At the inflection point A1, the position of the fulcrum B is selected so that a load is applied in a direction perpendicular to the tangent L1 to the recessed
上記のように変局点A1は、定着ニップ部Nにおける圧が最も高くなる位置(ピーク圧が生じる位置)である。この点に対して、その接線L1に対して鉛直方向に荷重を加える。これにより用紙Sの厚み方向に対して鉛直方向に荷重が加わるため、加圧による荷重の分散を回避することができる。 As described above, the inflection point A1 is a position where the pressure at the fixing nip portion N is highest (position where the peak pressure is generated). For this point, a load is applied to the tangent L1 in the vertical direction. As a result, a load is applied in the vertical direction with respect to the thickness direction of the paper S, so that the dispersion of the load due to the pressurization can be avoided.
その結果、荷重が分散することを見越した大きな荷重の負荷が回避され、穏やかな加圧での加圧パッド52の設計、製造が可能となる。加圧ローラー58への加圧機構60についても複雑な装置構成ではないことから、その製造や品質管理を容易に実施することができる。
As a result, it is possible to avoid the application of a large load in anticipation of the dispersion of the load, and it is possible to design and manufacture the
適切な荷重がコントロールされることで、高すぎるピーク圧の発生を防止し、定着ベルト51に掛かるストレスを抑制することができる。さらに、定着ベルト51の回転トルクの上昇、定着ベルト51の磨耗、およびそれに起因する画像不良の発生を抑制することが可能になる。
By controlling an appropriate load, it is possible to prevent occurrence of a peak pressure that is too high and to suppress stress applied to the fixing
(実施の形態2:加圧機構60A)
図4を参照して、実施の形態2における加圧機構60Aの構成について説明する。図4は、実施の形態2の加圧機構60Aの概略構成を示す図である。図4において、説明の便宜上、定着ベルト51の記載は省略している。実施の形態2においては、実施の形態1に示した画像形成装置100および定着装置50の基本的構成は同じであるため、ここでは重複した説明は繰り返さない。
(Embodiment 2:
With reference to FIG. 4, the structure of 60 A of pressurization mechanisms in Embodiment 2 is demonstrated. FIG. 4 is a diagram illustrating a schematic configuration of a
加圧機構60Aの構成も基本的には、実施の形態1で示した加圧機構60と同じである。加圧パッド52も実施の形態1と同じである。相違点は、凹部領域52aの中心位置A3を通る接線L1に対して垂直方向(図中のX1方向)に荷重が加わるように、支点Bおよび支点Cの位置が選択されている。
The structure of the
凹部領域52aの中心位置に対して加圧ローラー58を押圧することにより、加圧ローラー58の加圧パッド52への食い込み量を中心位置A3を中心として両側に向けて均等に分布させることができる。これにより、加圧による荷重の均一化を図ることができる。
By pressing the
その結果、荷重が不均一になることを見越した大きな荷重の負荷が回避され、穏やかな加圧での加圧パッド52の設計や製造が可能となる。加圧ローラー58への加圧機構60についても複雑な装置構成ではないことから、その製造や品質管理を容易に実施することができる。
As a result, it is possible to avoid the application of a large load in anticipation of non-uniform loads, and it is possible to design and manufacture the
(実施の形態3:加圧パッド52)
図5を参照して、加圧パッド52の形状について説明する。図5は、加圧パッド52と加圧ローラー58の関係のみを示す概略図である。加圧パッド52の形状としては、加圧パッド52を加圧ローラー58に対向して押圧する押圧面は、用紙Sの搬送方向において加圧ローラー58の外周側に沿って湾曲する凹部領域52aが設けられている。この凹部領域52aの曲率半径は、加圧ローラー58の外周面の曲率半径よりも大きいことで定着ニップ部Nのニップ幅を十分に確保することができる。たとえば、本実施の形態の場合では、凹部領域52aの半径R1は、加圧ローラー58の半径R3よりも大きく設けるとよい。
(Embodiment 3: Pressure pad 52)
The shape of the
さらに、用紙Sの搬送方向(DR1)における定着ニップ部Nの入り口の上流側において、加圧パッド52には、加圧ローラー58の外周側に対向して凸となるような円弧状の上流側凸部領域52bが設けられている。これにより、定着ニップ部Nの入り口において加圧パッド52と加圧ローラー58との間に十分な空間が確保され、定着ニップ部Nに用紙Sを確実に導入することが可能となる。
Further, on the upstream side of the entrance of the fixing nip portion N in the conveyance direction (DR1) of the sheet S, the
以上、本実施の形態における定着装置および画像形成装置によれば、穏やかな加圧での加圧パッド52の設計、製造が可能となる。加圧ローラー58への加圧機構60についても複雑な装置構成ではないことから、その製造や品質管理を容易に実施することができる。
As described above, according to the fixing device and the image forming apparatus in the present embodiment, the
従来の定着装置および画像形成装置によれば、所望の定着ニップ部Nの圧力を確保しようとする場合、加圧パッド52の製造公差、支持部材54の製造公差、取り付け公差などを考慮して設計することになり、高精度の設計、生産、品質管理等が必要となる。一方、本実施の形態における定着装置および画像形成装置によれば、広くオペーレションウィンドウを確保することができる定着装置および画像形成装置を提供することが可能となる。
According to the conventional fixing device and the image forming apparatus, when it is intended to secure a desired pressure in the fixing nip portion N, the manufacturing tolerance of the
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and includes meanings equivalent to the terms of the claims and all modifications within the scope.
1C,1K,1M,1Y 画像形成ユニット、10 感光体、11 帯電装置、12 露光装置、13 現像装置、14 現像ローラー、15C,15K,15M,15Y トナーボトル、17 クリーニング装置、30 中間転写ベルト、31 一次転写ローラー、33 二次転写ローラー、37 カセット、38 従動ローラー、39 駆動ローラー、40 タイミングローラー、41 搬送経路、48 トレイ、50 定着装置、51 定着ベルト、52 加圧パッド、52a 凹部領域、52b 上流側凸部領域、52c 下流側凸部領域、53 摺動部材、54 支持部材、55 潤滑剤塗布部、56 加熱源、57 加熱ローラー、58 加圧ローラー、60,60A 加圧機構、61 加圧レバー、62 コイルバネ、80 筐体、100 画像形成装置、101 制御装置、150 表示装置、200 廃棄トナー回収容器。 1C, 1K, 1M, 1Y Image forming unit, 10 photoconductor, 11 charging device, 12 exposure device, 13 developing device, 14 developing roller, 15C, 15K, 15M, 15Y toner bottle, 17 cleaning device, 30 intermediate transfer belt, 31 Primary transfer roller, 33 Secondary transfer roller, 37 Cassette, 38 Driven roller, 39 Drive roller, 40 Timing roller, 41 Transport path, 48 Tray, 50 Fixing device, 51 Fixing belt, 52 Pressure pad, 52a Recessed area, 52b Upstream convex region, 52c Downstream convex region, 53 Sliding member, 54 Support member, 55 Lubricant application unit, 56 Heat source, 57 Heating roller, 58 Pressure roller, 60, 60A Pressure mechanism, 61 Pressure lever, 62 coil spring, 80 housing, 100 image formation Location, 101 control unit, 150 display unit, 200 waste toner collecting container.
Claims (10)
回転可能に構成された無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトの内周側に配置された加圧パッドと、
前記加圧パッドに対向するとともに前記定着ベルトの外周面に対向することで定着ニップ部を形成する加圧ローラーと、
前記トナー画像に熱を供給する加熱ローラーと、
前記加圧ローラーを前記加圧パッド側に向けて加圧する加圧機構と、
を備え、
前記加圧パッドの前記加圧ローラーに対向する側には、
対向配置された前記加圧ローラーに対して遠ざかる方向に凹む凹部領域と、
前記加圧ローラーに対して突出する方向に膨らみ、前記凹部領域よりも下流側に位置する下流側凸部領域とが設けられ、
前記加圧機構は、前記凹部領域の接線に対して垂直方向に前記加圧ローラーを前記加圧パッド側に向けて加圧する、定着装置。 A fixing device that fixes a toner image formed on the recording medium while conveying the recording medium from the upstream side to the downstream side,
An endless fixing belt configured to be rotatable;
A pressure pad disposed on the inner peripheral side of the fixing belt;
A pressure roller that forms a fixing nip portion by facing the pressure pad and facing the outer peripheral surface of the fixing belt;
A heating roller for supplying heat to the toner image;
A pressure mechanism that pressurizes the pressure roller toward the pressure pad;
With
On the side of the pressure pad facing the pressure roller,
A recessed area that is recessed in a direction away from the pressure roller disposed oppositely;
Bulges in a direction protruding with respect to the pressure roller, and is provided with a downstream convex region located downstream from the concave region,
The fixing device, wherein the pressure mechanism presses the pressure roller toward the pressure pad in a direction perpendicular to a tangent line of the recessed area.
前記定着装置は、請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の定着装置である、画像形成装置。 An image forming apparatus including a fixing device that fixes a toner image formed on the recording medium while conveying the recording medium from the upstream side to the downstream side,
10. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the fixing device is a fixing device according to claim 1.
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