JP3812282B2

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Publication number: JP3812282B2
Application number: JP2000134133A
Authority: JP
Inventors: 晴彦西田; 彰彦加藤; 智文鈴木; 長和桶川; 誠一色川; 修一鈴木; 一美稲葉; 修二由川; 将行河野
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-05-08
Filing date: 2000-05-08
Publication date: 2006-08-23
Anticipated expiration: 2020-05-08
Also published as: JP2001318544A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録シート上に転写された未定着トナー像を加熱及び加圧し、かかるトナー像を記録シートに定着させる画像定着装置に係り、詳細には、発熱手段が内蔵された加熱ロールとこれに圧接する無端状の定着ベルトとの間に記録シートを挿通させて定着を行う画像定着装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の画像定着装置としては、特開平１１−１３３７７６号公報に開示されたものが知られている。かかる装置は、図１５に示すように、ヒータとしてのハロゲンランプ１００が内蔵された加熱ロール１０１と、この加熱ロール１０１に連れ回される無端状の定着ベルト１０２とを備えており、未定着トナー像Ｔを担持した記録シートＰをこれら加熱ロール１０１と定着ベルト１０２との間に挿通させることによって、上記加熱ロール１０１の表面温度によって軟化したトナーが記録シートＰの繊維間に浸透し、かかる未定着トナー像Ｔが記録シートＰに対して強固に定着されるようになっている。
【０００３】
特に、この画像定着装置では上記定着ベルト１０２の内側に軟弾性部材からなる幅の広い補助加圧パッド１０３を設けると共に、この補助加圧パッド１０３に隣接して金属プレート等からなる加圧部材１０４を設けており、これら補助加圧パッド１０３及び加圧部材１０４を加熱ロール１０１に向けて押圧することで、上記定着ベルト１０２を加熱ロール１０１の周面の一部に対して巻き付けるように配置している。これにより、加熱ロール１０１と定着ベルト１０２との間に記録シートＰを挟み込むための領域（以下、かかる領域を「ニップ領域」と記す）を比較的長く形成し得ることから、記録シートＰに対して熱と圧力を長時間作用させることが可能であり、カラー画像の如く未定着トナーＴの量が多い場合や、定着装置を通過する記録シートＰの搬送速度が速い場合であっても、かかる未定着トナー像Ｔを記録シートＰに対して良好に定着することが可能となっている。
【０００４】
また、この画像定着装置では、かかるニップ領域を通過した記録シートＰが溶融トナーの粘着力によって加熱ロール１０１に貼り付いてしまうのを防止するため、上記加熱ロール１０１の周面を所定厚さ以上の弾性体１０５で被覆すると共に、上記ニップ領域の終端部に設けられた加圧部材１０４を所定の圧接力で加熱ロール１０１に押し付け、上記弾性層１０５に歪みを生じさせることによって、何らの剥離装置を用いずとも、記録シートＰ自らが加熱ロール１０１から剥離する作用（以下、このような記録シートの剥離作用を「セルフストリッピング作用」という）を促進している。
【０００５】
更に、この画像定着装置では、加熱ロール１０１の表面温度が室温から定着可能温度に至るまでのウォームアップタイムを短縮すべく、かかる加熱ロール１０１の薄肉化が図られており、このような加熱ロール１０１の薄肉化は、熱容量が小さくならざるを得ない小径の加熱ロールを用いてカラー画像を高速定着する場合にも有利である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように構成された従来の画像定着装置では、上記セルフストリッピング作用を発揮させるべく加圧部材を大きな力で加熱ロールに向け付勢すると、薄肉に形成された加熱ロールが軸方向に撓んでしまうので、かかる加熱ロールの軸方向に沿って均一な加圧力を記録シートに及ぼすことができず、トナー像の定着不良が発生しやすいといった問題点があった。すなわち、加熱ロールはその両軸端が支承されているので、軸方向の両端では定着ベルトと加熱ロールとの間に十分な圧接力が作用するが、軸方向の中央では加熱ロールが撓んでしまう分だけ圧接力が減じられ、記録シートの中央部にトナー像の定着不良が発生し易かった。
【０００７】
一方、上記セルフストリッピング作用は加熱ロールの外周面に形成した弾性層の歪量が大きいほど顕著に発揮さされるので、かかる作用の促進のためには上記加圧部材をより大きな力で加熱ロールへ押圧するのが好ましいことになる。しかし、加圧部材による加熱ロールの弾性層の歪が大きくなると、定着装置を通過した記録シートにその分だけ強いカールが生じてしまうので、最終的にプリンタ等の画像形成装置から排出される記録シートの仕上がり状態を考慮した場合には、定着装置の後段に記録シートのカールを軽減するめたのデカーラを設ける必要が生じ、画像形成装置全体の構成の複雑化、製造コストの上昇を招くといった問題点があった。その反面、加圧部材による押圧力を減じた場合には、記録シートのカールが減じられるものの、セルフストリッピング作用が十分に発揮されず、加熱ロールに貼り付いた記録シートを引き剥がすための剥離爪等、余分な構成が必要となり、定着装置それ自体が大型化してしまうといった問題点があった。
【０００８】
更に、このような画像定着装置においては、上記ニップ領域における圧力分布を考慮した場合、補助加圧パッドによって形成される圧力分布曲線と、加圧部材によって形成される圧力分布曲線とが、滑らかに連続した曲線を描いている必要がある。仮に、この圧力分布曲線が補助加圧パッドと加圧部材との境界で不連続である場合には、トナー像が記録シートに定着される過程において擦れてしまうといった画像欠陥が発生してしまう。このため、加圧部材と補助加圧パッドとが加熱ロールに対して及ぼす圧力のバランスは上記構成の画像定着装置において極めて重要であり、このバランスが崩れると定着不良又は画質不良が発生してしまうといった問題点があった。
【０００９】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、加熱ロールの弾性層に加圧部材及び補助加圧パッドを押し付けて未定着トナー像を記録シートに定着するタイプの画像定着装置において、これら加圧部材及び補助加圧部材の加熱ロールに対する圧接力を最適化することにより、定着性が良好で且つ画質欠陥のない定着画像を得ることが可能な画像定着装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、外周面に弾性体層を有すると共に発熱手段を内蔵して回転駆動される加熱ロールと、この加熱ロールに連れ回される無端状の定着ベルトと、未定着トナー像を担持した状態で搬送されてくる記録シートのニップ領域を形成すべく、上記定着ベルトを加熱ロールに向けて押しつける補助加圧パッドと、この補助加圧パッドに対して記録シートの搬送方向の下流側に隣接配置され、上記定着ベルトを介して加熱ロールに圧接して該加熱ロールの弾性体層を変形させる加圧部材とから構成される画像定着装置を前提とし、前記目的を達成するために、この画像定着装置に対して以下の構成を採用するものである。
【００１１】
先ず、第１の画像定着装置は、上記加熱ロールの長手方向に沿って形成された支持プレート上に上記加圧部材を立設すると共に、この支持プレートに接する加圧部材の下端辺を階段状に形成することにより、上記加熱ロールに対する圧接時に加圧部材の上端辺を凸曲面状に変形させることを特徴とするものである。
【００１２】
前述したように、加圧部材を加熱ロールに圧接させて該加熱ロールの弾性層を歪ませる場合、加熱ロールが軸方向に沿って撓んでしまうと、記録シートの全面に対して均一な加圧力を及ぼすことができず、トナー像の定着不良が発生してしまう。従って、加熱ロールが撓んでしまうような場合であっても、記録シートに対して均一な加圧力を及ぼすための一つの方策としては、定着ベルトの裏面側に接する加圧部材の上端辺を加熱ロールの撓みに合致させた凸曲面状に形成しておくことが考えられる。しかし、そのような凸曲面状に加圧部材の上端辺を形成するのは難しく、加工コストも嵩むといった問題点がある。
【００１３】
その点、前記第１の画像定着装置においては、加圧部材の下端辺を階段状に形成することにより、その上端辺を直線状に形成していた場合であっても、この加圧部材を支持プレート上に立設して加熱ロールに圧接させた際に、かかる加圧部材が下端辺と支持プレートとの隙間を狭めるようにして弾性変形を生じ、上端辺が凸曲面状に変形するので、難しい曲面加工を行うことなく加圧部材の上端辺を加熱ロールの撓み曲線に合致した凸曲面状に形成することが可能となる。加熱ロールと加圧部材との間で最適な圧力分布を得るためには、実際に加圧部材を加熱ロールに圧接させて試行錯誤を繰り返す必要があるが、この提案に係る構造の場合、加圧部材の下端辺と支持プレートとの間にシム等の金属薄板を介装し、その介装枚数を加熱ロールの長手方向に沿って変化させることで、加圧部材の上端辺の反り具合を自在に調整することができる。このため、かかる上端辺を直接削って凸曲面を形成する場合に比較して、最適な圧力分布を実現するための加圧部材の形状を容易に見つけ出すことができ、上記シムの枚数に応じた階段形状に加圧部材の下端辺を形成するだけで、加圧部材の上端辺を最適な凸曲面状に形成することが可能となる。
【００１４】
次に、第２の画像定着装置は、上記加熱ロールの長手方向に沿って形成された支持プレート上に上記加圧部材を立設すると共に、この支持プレートと加圧部材との間には該加圧部材を加熱ロールに向けて押圧する弾性部材を配置し、この弾性部材の押圧力を支持プレートの長手方向に沿って変化させることを特徴とするものである。
【００１５】
このような技術的手段によれば、やはり加圧部材の圧接によって加熱ロールが軸方向に沿って撓んでしまう場合であっても、加圧部材と支持プレートとの間に配された弾性部材の押圧力を該支持プレートの長手方向に沿って変化させることにより、かかる加圧部材を加熱ロールの長手方向に沿って均一な力で圧接させることが可能となる。
【００１６】
また、第３の画像定着装置は、上記加圧部材を導電性材料から形成すると共に、かかる加圧部材に記録シートを静電吸着するためのバイアス電圧を印加したことを特徴とするものである。
【００１７】
このような技術的手段によれば、加圧部材にバイアス電圧を印加することにより、加熱ロールと定着ベルトとのニップ領域を通過する記録シートに対しては、これを加圧部材側に引きつける静電吸着力が補助的に作用するので、加圧部材の加熱ロールへの圧接力を減じることによってセルフストリッピング作用が減殺されたとしても、記録シートを加熱ロールから確実に剥離することが可能となる。その結果、加熱ロールと定着ベルトとの間に挿通された記録シートにカールが発生するのを効果的に抑えることができ、デカーラ等の二次的な構成を設ける必要がなくなるので、定着装置の小型化、及び製造コストの低減化を図ることが可能となる。また、加圧部材の圧接力を減じることによって、加熱ロールの弾性部材の劣化を抑制することも可能となり、加熱ロールの長寿命化をも図ることが可能となる。
【００１８】
また、この技術的手段においては、挿通される記録シートの種類に応じて加圧部材に印加するバイアス電圧の大きさを変更することも可能であり、このような制御を行うことにより、加熱ロールからの剥離が困難な坪量の小さい記録シートについても確実にその剥離動作を行うことが可能となる。
【００１９】
更に、第４の画像定着装置は、上記加熱ロールの長手方向に沿って形成された支持フレーム上に上記加圧部材及び補助加圧パッドを支持する一方、この支持フレームが回転自在に連結した加圧レバーを該支持フレームの長手方向の両端に配設し、この加圧レバーの一端を付勢することによって上記支持フレーム上の加圧部材及び補助加圧部材を加熱ロールへ押しつけるように構成したことを特徴とするものである。
【００２０】
このような技術的手段によれば、加圧部材及び補助加圧パッドを支えている支持フレームを加圧レバーに対して回転自在に連結し、この加圧レバーの一端を付勢することによって上記加圧部材及び補助加圧パッドを加熱ロールへ押し付けるように構成しているので、かかる加圧レバーの支点位置やこの加圧レバーに対する支持フレームの取付け位置にばらつきが存在する場合であっても、上記支持フレームと加圧レバーが相対的に回転することにより、加圧部材と補助加圧パッドが加熱ロールに対して及ぼす圧接力はその大きさが変化はするものの、両者の圧接力のバランスは変化することがなく、常に一定のバランスを保ちつつ加圧部材及び補助加圧パッドを加熱ロールに対して圧接させることが可能となる。これにより、記録シートの搬送方向における加熱ロールと定着ベルトとの間の圧力分布を常に最適化することができ、定着不良又は画質不良の発生を可及的に防止することが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の画像定着装置を詳細に説明する。
図１は本発明を適用可能な画像定着装置の実施例を示すものである。同図に示されるように、この画像定着装置は、ヒータとしてのハロゲンランプ１１ａ，１１ｂを内蔵した加熱ロール１と、この加熱ロール１に連れ回される無端状の定着ベルト２と、記録シートＰのニップ領域を形成すべく上記定着ベルト２を加熱ロール１に向けて押しつける補助加圧パッド３と、この補助加圧パッド３に対して記録シートＰの搬送方向の下流側に隣接配置されると共に上記定着ベルト２を介して加熱ロール１に圧接する加圧部材４とから構成され、未定着トナー像Ｔを担持した記録シートＰが上記加熱ロール１と定着ベルト２の間に挿通されるようになっている。
【００２２】
先ず、上記加熱ロール１は金属製コア１２の周囲を弾性体層１３で被覆すると共に、かかるコア１２の内部に出力が異なる一対のハロゲンランプ１１ａ，１１ｂを収容したものであり、上記コア１２としてはアルミニウム製円筒体が用いられている。上記弾性体層１３は耐熱性を備えた下地層と溶融したトナーの付着を防止するためのトップコート層とからなり、下地層に対してトップコート層をディップコートすることで加熱ロール１の周面を鏡面に近い表面状態に保っている。また、この加熱ロール１には図示外の駆動モータが接続されており、所定の角速度で回転駆動されるようになっている。
【００２３】
一方、上記定着ベルト２はポリイミドフィルムであり、前記加圧部材４及び補助加圧パッド３が取り付けられた支持フレーム５の周囲を取り囲むようにして設けられ、加熱ロール１の回動に連れ回されて自在に回転するように構成されている。上記支持フレーム５の両側には曲面状の摺接面を備えた案内部材２０，２１が夫々固定されており、定着ベルト２はこれら案内部材２０，２１によって内側から支えられ、所定の経路を回転するようになっている。
【００２４】
上記支持フレーム５は、金属プレートをチャネル状に折り曲げて形成したフレーム本体５ａと、このフレーム本体５ａの溝を塞ぐようにして固定された支持プレート５ｂとから構成されており、上記定着ベルト２の幅よりも僅かに長く形成されている。上記加圧部材４及び補助加圧パッド３はこの支持プレート５ｂ上に設けられ、定着ベルト２の内側から加熱ロール１に圧接している。そして、これら加圧部材４及び補助加圧パッド３を加熱ロール１へ圧接させることで、定着ベルト２が加熱ロール１の周面に対して強制的に巻き付けられ、記録シートＰのニップ領域が所定の長さだけ形成されるようになっている。尚、補助加圧パッド３及び加圧部材４と定着ベルト２との摩擦抵抗を低減するため、これらの間にはテフロンシート等、摩擦係数の低い樹脂シートが介装されている。
【００２５】
上記補助加圧パッド３は加圧部材４よりも記録シートＰの搬送方向の上流側、すなわちニップ領域の始端部側に隣接配設され、定着ベルト２の加熱ロール１に対する圧接力を向上させるべく、かかる定着ベルト２の裏面側から加熱ロール１に圧接している。この補助加圧パッド３はチャネル状に形成された保持部材３０の上にシリコンゴムからなる弾性層３１を設けたものであり、上記保持部材３０はコイルスプリング３２によって加熱ロール１へ向けて付勢されている。かかるコイルスプリング３２は定着ベルトの幅方向に沿って複数配置されており、上記加圧部材４及び補助加圧パッド３の圧接によって加熱ロール１が軸方向に沿って撓みを生じた場合であっても、該軸方向に沿って補助加圧パッド３が均一な圧接力を発揮し得るよう、各コイルスプリング３２の付勢力が調整されている。
【００２６】
また、上記補助加圧パッド３の下側にはスプリングホルダ３３が設けられ、このスプリングホルダ３３が上記コイルスプリング３２を保持すると共に上記支持フレーム５に対して補助加圧パッド３の位置決めを行っている。このスプリングホルダ３３には円筒状のボス部３４が定着ベルト２の幅方向に沿って複数突設されており、これらボス部３４の中にコイルスプリング３２が立設されている。また、上記支持プレート５ｂにはスプリングホルダ３３のボス部３４に対応した位置決め孔が複数形成されており、この位置決め孔に対して上記ボス部３４を嵌合させることにより、スプリングホルダ３３が支持フレーム５に対して位置決めされるようになっている。更に、スプリングホルダ３３の長手方向に沿った側縁部には案内壁３５が立設されており、定着ベルト２の回転方向における補助加圧パッド３の位置決めはこの案内壁５３及び隣接する加圧部材４によってなされている。
【００２７】
一方、上記加圧部材４は定着ベルト２の幅方向に沿って同一の断面形状を有するプレート状の金属部材であり、定着ベルト２の内側に圧接する先端には補助加圧パッド３側に張り出した押圧部４０が形成されている。また、この押圧部４０と反対側の端部には図２に示すような脚部４１が所定の間隔をおいて形成されており、これら脚部４１が支持プレート５ｂに形成した取付け孔５０に嵌合し、それによって加圧部材４が支持フレーム５に位置決めされるようになっている。
【００２８】
図３は加熱ロール１と定着ベルト２とを圧接させるための構成の概略を示すものである。加熱ロール１の軸方向の両端には一対の固定フレーム６が設けられており、かかる加熱ロール１は図示外の軸受を介してこの固定フレーム６に支承されている。一方、定着ベルト２の軸方向の両端には一対の可動フレーム７が設けられており、定着ベルト２の内部に位置する支持フレーム５の両端は図示外の閉塞キャップによってこの可動フレーム７に固定されている。上記固定フレーム６にはスタッド６０が立設される一方、可動フレーム７にはこのスタッド６０に引っ掛かるフック部７０が形成されており、可動フレーム７はスタッド６０を中心として揺動し得るように構成されている。また、可動フレーム７のフック部７０と反対側の端部近傍にはフランジ部７１が形成され、このフランジ部７１には固定フレーム６側の係止部６１に先端を引っ掛けることが可能な加圧ロッド７２が設けられている。この加圧ロッド７２の周囲には加圧スプリング７３が嵌め込まれており、定着ベルト２を加熱ロール１へ押圧する方向へ向けて上記フランジ部７１を押圧するように構成されている。従って、固定フレーム６のスタッド６０を中心として可動フレーム７を揺動させ、加圧ロッド７２の先端を固定フレーム６の係止部６１に引っ掛けると、上記加圧スプリング７３が可動フレーム７のフランジ部７１を押圧し、それによって上記加圧部材４及び補助加圧パッド３が定着ベルト２を介して加熱ロール１に圧接し、定着ベルト２と加熱ロール１とが所定のニップ領域を形成する。
【００２９】
そして、以上のように構成された本実施例の画像定着装置においては、上記加熱ロール１と定着ベルト２との圧接によって形成されたニップ領域に対して記録シートＰを挿通させると、かかる記録シートＰに担持されていた未定着トナー像Ｔが加熱・加圧されて記録シートＰに定着される。特に、この定着装置ではニップ領域の終端部で金属製の加圧部材４を加熱ロール１に圧接させているので、加熱ロール１の弾性体層１３が加圧部材に押圧されて局部的な弾性変形を生じ、この部位を通過する記録シートＰに対してこれを加熱ロール１から剥離させる作用、すなわちセルフストリッピング作用が発揮される。このため、剥離爪等の強制的な剥離手段を用いることなく、ニップ領域を通過した記録シートＰを加熱ロール１から自然と剥離させることができるものである。
【００３０】
しかし、上記加熱ロール１と加圧部材４との間の圧力分布を考慮した場合、上記加熱ロール１はその両軸端で固定フレーム６に支承されていることから、これら両者の間の圧力分布は図４に示すように、加熱ロール１の軸端付近よりも長手方向の中央付近で小さくなり易い。また、加熱ロール１のコア１２は薄肉のアルミニウムスリーブから構成されていることから、加圧部材４を加熱ロール１に圧接させると軸方向に沿って撓み易く、このことも図４に示すような圧力分布が発生し易い一因となっている。このため、加圧部材４の先端の押圧部４０を加熱ロール１の回転軸と平行な直線状に形成した場合には、加熱ロール１の長手方向の中央付近で加圧力が不足となり、トナー像の定着強度が不十分となり易い。
【００３１】
従って、かかる圧力分布を加熱ロール１の軸方向に沿って均一化するためには、図５に示すように、加圧部材４の押圧部４０を長手方向に沿って凸曲面状に形成し、加圧部材４が加熱ロール１の軸端付近よりも中央付近で該加熱ロール１に強く押し付けられるように構成すれば良い。但し、この場合、加圧部材の先端の凸曲面は加熱ロールと加圧部材との間の圧力分布が均一になるように形成する必要があり、かかる曲面の形状を特定し且つこれを加工するには多大な労力及びコストを必要とする。
【００３２】
そこで、この実施例の定着装置では、図２に示すように、加圧部材４の押圧部４０を加熱ロール１の回転軸と平行な直線状に形成する一方、この加圧部材４が立設される支持プレート５ｂと加圧部材４の下端縁との間に金属薄板からなるシム４２を介装し、このシム４２を利用して加圧部材４の下端辺の形状を擬似的に階段状に整えることにより、加熱ロール１に圧接した押圧部４０が僅かに凸曲面状に変形するように構成している。すなわち、加圧部材４の長手方向の中央付近では介装するシム４２の枚数を多く設定する一方、長手方向の両端部に近づくにつれてシム４２の枚数を少なくし、これらシム４２を挟み込んだ状態で加圧部材４を支持プレート５ｂへ押し付けることにより、かかる加圧部材４が僅かに弾性変形を生じ、押圧部４０を図５に示したような凸曲面状に変形させるのである。このように、加圧部材４を弾性変形させることによってその押圧部４０を凸曲面状に整えるように構成すれば、介装するシム４２の枚数を長手方向に沿った各位置で変更することにより、押圧部４０の凸曲面の形状を任意に且つ容易に調整することができ、均一な圧力分布を得るための作業工数や時間を大幅に節約することが可能となる。
【００３３】
また、加圧部材４と支持プレート５ｂとの間に挟み込むシム４２の枚数が決定したならば、図６に示すように、これらシム４２の枚数に応じて加圧部材４の下端辺を階段状に形成してしまうこともでき、試作時にはシム４２を利用して加圧部材４と加熱ロール１との間に均一な圧力分布が得られるよう調整を図り、量産時には決定されたシム４２の枚数を反映させて加圧部材４の下端辺を階段状に形成すれば良い。これにより、加圧部材４の押圧部４０に対して面倒な曲面加工を行う必要がなくなり、加圧部材４と加熱ロール１との間の均一な圧力分布を安価に且つ簡単に実現することが可能となる。
【００３４】
一方、加圧部材４と加熱ロール１との間の圧力分布を均一にするための他の手法としては、図７に示すように、加圧部材４と支持プレート５ｂとの間にコイルスプリング、板ばね、ゴム片等の弾性部材４３を配置し、かかる弾性部材４３の押圧力を支持プレート５ｂの長手方向に沿って変化させることも有効である。具体的には、加圧部材４の長手方向に沿って複数配置した弾性部材４３の付勢力、例えば、コイルスプリングの弾発力や、ゴム片の厚さ等を変更することにより、加圧部材４の中央付近では押圧力ｆ₁を作用させ、加圧部材４の両端に近づくにつれｆ₁よりも順次小さくなる押圧力ｆ₂、ｆ₃を夫々作用させる。これにより、加圧部材４の長手方向の中央付近で不足しがちであった押圧力を補い、加圧部材４と加熱ロール１との間の長手方向に沿った圧力分布を略均一にすることが可能となる。
【００３５】
この実施例の定着装置では、加熱ロール１に対する加圧部材４の圧接力が大きくなる程、かかる加熱ロール１の弾性体層１３が大きく歪み、加圧部材４を通過した記録シートＰの先端が加熱ロール１から自然と剥離する所謂セルフストリッピング作用が顕著に発生する。その反面、加圧部材４の圧接力が大きくなる程、定着装置を通過した記録シートＰの反りが強くなる傾向にあり、定着装置の後段に記録シートＰの反りを解消するための装置が必要となってしまう。このような定着装置の通過後における記録シートＰの反りは厚紙等、坪量の大きな記録シートＰで発生し易いが、この反りを軽減するために加圧部材４の圧接力を減じたのでは、薄紙等、坪量の小さな記録シートＰに対してセルフストリッピング作用が十分に発揮されず、記録シートＰが加熱ロール１に対して巻きつくトラブルが発生してしまう。
【００３６】
このようなトラブルを有効に回避する手段としては、図８に示すように、上記加圧部材４に対して電源４４からバイアス電圧を印加するのが好ましい。加圧部材４はステンレス等の導電性金属から形成されており、また、定着ベルト２は絶縁性のポリイミドから形成されていることから、かかる加圧部材４に対してバイアス電圧を印加すると、ニップ領域を通過した記録シートＰに対して静電誘引力が作用し、かかる記録シートＰは定着ベルト２側に吸引される。従って、加熱ロール１に対する加圧部材４の圧接力が小さく、前述したセルフストリッピング作用が十分に発揮されない場合であっても、ニップ領域を通過した記録シートＰは加熱ロール１に巻きつくことなく定着装置から排出され、しかも加圧部材４の圧接力を小さく設定し得ることから、定着装置を通過した記録シートＰに発生する反りを軽減することも可能となる。
【００３７】
加圧部材４に対して印加するバイアス電圧は記録シートＰの種類に応じて変更すると好ましい。例えば、セルフストリッピング作用による剥離効果か顕著に発生する厚紙に対してはバイアス電圧を小さく設定し、セルフストリッピング作用による剥離効果が発生し難い薄紙に対してはバイアス電圧を大きく設定する。これにより、セルフストリッピング作用の不足分を静電誘引力で補いつつ、記録シートＰを加熱ロール１から安定して剥離させることが可能となる。
【００３８】
一方、この定着装置においては補助加圧パッド３よりも加圧部材４の方が大きな力で加熱ロール１を押圧しているが、乱れのない良好な定着画像を得るためには、図９に示すように、加熱ロール１に対する加圧部材４の圧接力と補助加圧パッド３の圧接力とが滑らかに連続していることが必要である。仮に、いずれか一方の圧接力が当初に定められている値よりも大きくなった場合には、両部材間における圧接力のバランスが崩れ、図１０に示すように、加圧部材４の圧接力と補助加圧パッド３の圧接力との間に不連続な境界が発生することから、上記ニップ領域が二つに分断された状態となり、トナー像が記録シートＰ上で擦れてしまう。
【００３９】
加熱ロール１と定着ベルト２を圧接させるための構造を図３に示したが、この構造では固定フレーム６のスタッド６０を支点とした「てこの原理」を利用して加圧部材４及び補助加圧パッド３を加熱ロール１に対して押し付けており、しかも加圧部材４及び補助加圧パッド３を保持している支持フレーム５が可動フレーム７に対して固定されている。このため、固定フレーム６に対するスタッド６０の立設位置や可動フレーム７におけるフック部７０の形成位置に誤差が生じた場合、支点たるスタッド６０から加圧部材４の圧接位置までの距離、補助加圧パッド３の圧接位置までの距離が変化してしまい、加熱ロール１に対するこれら部材の圧接力のバランスが崩れてしまう懸念がある。
【００４０】
従って、そのような不具合を避けるためには、図１１に示すように、加圧部材４及び補助加圧パッド３が保持された支持フレーム５を可動フレーム（加圧レバー）７に対して回転自在に保持するのが好ましい。具体的には、支持フレーム５の長手方向の両端に支軸７４を立設し、この支軸７４を可動フレーム７で支承するように構成する。このように構成すれば、支持フレーム５は支軸７４の周囲を自由に回転することができるため、譬えスタッド６０から加圧部材４の圧接位置までの距離、補助加圧パッド３の圧接位置までの距離が変化してしまった場合であっても、加圧部材４の圧接力と補助加圧パッド３の圧接力とのバランスが崩れることはなく、図９に示すように、これら部材の圧接力の分布を滑らかに連続させることができるものである。
【００４１】
また、記録シートＰとして厚紙が用いられる場合、図３に示した構造では厚紙が補助加圧パッド３と加熱ロール１との間に突入して、かかる補助加圧パッド３が厚紙の厚さ分だけ押し下げられると、スタッド６０に対して補助加圧パッド３よりも遠い位置に存在する加圧部材４は該補助加圧パッド３よりも大きな距離だけ押し下げられる結果となり、加圧部材４の圧接力が不足する懸念がある。しかし、図１１に示した圧接構造では、支持フレーム５が支軸７４を中心として回転自在に配置されているので、補助加圧パッド３が記録シートＰによって押し下げられても、支持フレーム５が回転することにより、加圧部材４の圧接力に対する影響を排除することができ、厚紙に対してトナー像の定着を行う場合であっても、加圧部材４を適切に加熱ロール１に対して圧接させることが可能となる。
【００４２】
更に、図１１に示した圧接構造の場合、支持フレーム５に対する支軸７４の立設位置を調整することにより、加圧部材４の圧接力と補助加圧パッド３の圧接力のバランスを変化させることも可能である。すなわち、図１２に示すように、加圧スプリング７３の付勢力は可動フレーム７から支軸７４を介して支持フレーム５に伝達されるので、かかる支軸７４から加圧部材４までの距離をｄ₁、補助加圧パッド３までの距離をｄ₂とした場合、これらｄ₁及びｄ₂の比を変化させることにより、加熱ロール１に対する加圧部材４の圧接力Ｆ₁、補助加圧パッド３の圧接力Ｆ₂のバランスを変化させることができる。例えば、Ｆ₁をＦ₂の２倍に設定するのであれば、ｄ₁をｄ₂の１／２とすれば良い。これにより、加圧部材４及び補助加圧パッド３の圧接力のバランスを容易にコントロールすることが可能となる。
【００４３】
ところで、ＯＨＰシートや厚紙に対してフルカラートナー像の定着を行う場合、定着されたトナー像の発色性を向上させるためには、十分な熱エネルギをこれら記録シートＰに対して加えてやる必要がある。このため、従来より、ＯＨＰシートや厚紙に対してトナー像の定着を行う場合には、加熱ロールの回転速度を普通紙等に対する通常の回転速度よりも低速に切り換えることが行われており、ＯＨＰシートや厚紙に対して十分な熱エネルギを加えながらトナー像の定着を行い得るような対策が採られている。例えば、複写機やプリンタ等においてＯＨＰシートを記録シートとして記録画像の形成が行われる場合は、図１３に示すように、１枚目のＯＨＰシートが定着装置に突入してくる直前から加熱ロールが低速で回転を開始し、最終のＯＨＰシートが定着装置を抜けきるまでの間、加熱ロールはそのままの速度で回転を続ける。
【００４４】
加熱ロールに対して中実の加圧ロールを圧接させてトナー像の定着を行うタイプの定着装置では、かかる加圧ロールがある程度の熱容量を有しているため、加熱ロールのヒータで発生した熱エネルギが加圧ロールに蓄積されており、ＯＨＰシートが連続して送られてくる間、加熱ロールを常時低速で回転させていても、加圧ロールの表面温度が極端に低下してしまうことはなく、ＯＨＰシートに対して十分な熱エネルギを与えることが可能である。しかし、本実施例の定着装置では定着ベルト２が極めて薄い樹脂フィルムであり、また、この定着ベルト２の内側の部材も体積が小さく、いずれも大きな熱容量を有していないことから、加熱ロール１を常時低速で回転させながらＯＨＰシートが連続して通過した場合には、定着ベルト２、加圧部材４及び補助加圧パッド３の温度が急激に低下していってしまう。このため、加熱ロール１からＯＨＰシートに加えられた熱エネルギが定着ベルト２側に吸い取られてしまい、ＯＨＰシート上のトナー像を十分に溶融させることができなくなる懸念がある。
【００４５】
このような不具合を避けるためには、記録シートＰが定着装置に挿通されていない状態で、定着ベルト２、加圧部材４及び補助加圧パッド３に十分な熱エネルギを与えることが必要とされ、そのためにはＯＨＰシートが連続して定着装置に送られてくる場合であっても、前後するＯＨＰシートの間の時間帯で加熱ロール１の回転速度を速めるのが効果的である。具体的には、図１４に示すように、ＯＨＰシートが定着装置を通過している間は加熱ロール１の回転速度を低速に保つ一方、１枚目のＯＨＰシートの後端が定着装置を抜けきったと判断される場合には、直ちに加熱ロール１の回転速度を普通紙等に対する通常速度に切り換え、また、２枚目のＯＨＰシートの先端が定着装置に接近してきたと判断される場合には、直ちに加熱ロール１の回転速度をＯＨＰシート用の低速に切り換える。このように、ＯＨＰシートが連続して送られてくる場合であっても、前後して送られてくるＯＨＰシートの間では加熱ロール１の回転速度を高速に切り換えると、この時間帯ではより多くの熱エネルギが定着ベルト２側に流入することとなり、次のＯＨＰシートの通過時に加圧部材４や補助加圧パッド３の表面温度が急激に低下してしまうのを未然に防止することが可能となる。従って、ＯＨＰシートや厚紙等、熱容量の大きな記録シートＰに対して連続してフルカラー画像を形成するような場合であっても、発色性や定着強度の良好な定着画像を得ることが可能となる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明の画像定着装置によれば、加熱ロールの弾性層に加圧部材及び補助加圧パッドを押し付けて未定着トナー像を記録シートに定着するタイプの画像定着装置において、これら加圧部材及び補助加圧部材の加熱ロールに対する圧接力を最適化することにより、定着性が良好で且つ画質欠陥のない定着画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される画像定着装置の実施例を示す正面断面図である。
【図２】実施例に係る加圧部材の取付け状態を示す側面分解図である。
【図３】実施例に係る加熱ロールと定着ベルトを圧接させるための構造を示す正面図である。
【図４】加圧部材と加熱ロールとの圧接状態及びそのときの圧力分布を示す説明図である。
【図５】加圧部材の加熱ロールへの圧接面を凸曲面状に形成した場合の圧力分布を示す説明図である。
【図６】加圧部材の下端辺を階段状に形成した例を示す側面図である。
【図７】加圧部材の下端辺と支持プレートとの間に弾性部材を配置した例を示す側面図である。
【図８】記録シートの加熱ロールからの剥離促進のために加圧部材にバイアス電圧を印加した例を示す正面断面図である。
【図９】加圧部材と補助加圧パッドの圧力分布の良好な状態を示すグラフである。
【図１０】加圧部材と補助加圧パッドの圧力分布の不良な状態を示すグラフである。
【図１１】支持フレームを可動フレームに対して回転自在に支承した例を示す正面図である。
【図１２】支持フレームを可動フレームに対して回転自在に支承した際の、支軸の配置と加圧部材及び補助加圧パッドの圧接力のバランスの関係を説明する図である。
【図１３】従来の定着装置にＯＨＰシートを挿通させた際の加熱ロールの回転速度の変化を示すタイミングチャートである。
【図１４】実施例に係る定着装置にＯＨＰシートを挿通させた際の加熱ロールの回転速度の変化を示すタイミングチャートである。
【図１５】従来の画像定着装置の一例を示す正面断面図である。
【符号の説明】
１…加熱ロール、２…定着ベルト、３…補助加圧パッド、４…加圧部材、５…支持フレーム、５ｂ…支持プレート[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image fixing apparatus that heats and pressurizes an unfixed toner image transferred onto a recording sheet and fixes the toner image on the recording sheet, and more specifically, a heating roll including a heating unit and the heating roll. The present invention relates to an improvement in an image fixing apparatus that performs fixing by inserting a recording sheet between an endless fixing belt that is pressed against the fixing belt.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as this type of image fixing apparatus, an apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-133776 is known. As shown in FIG. 15, the apparatus includes a heating roll 101 in which a halogen lamp 100 as a heater is built in, and an endless fixing belt 102 that is rotated by the heating roll 101. By inserting the recording sheet P carrying the image T between the heating roll 101 and the fixing belt 102, the toner softened by the surface temperature of the heating roll 101 penetrates between the fibers of the recording sheet P, and the undetermined state. The received toner image T is firmly fixed to the recording sheet P.
[0003]
In particular, in this image fixing apparatus, a wide auxiliary pressure pad 103 made of a soft elastic member is provided inside the fixing belt 102, and a pressure member 104 made of a metal plate or the like is adjacent to the auxiliary pressure pad 103. The auxiliary pressure pad 103 and the pressure member 104 are pressed against the heating roll 101 so that the fixing belt 102 is wound around a part of the peripheral surface of the heating roll 101. ing. Accordingly, a region for sandwiching the recording sheet P between the heating roll 101 and the fixing belt 102 (hereinafter, this region is referred to as a “nip region”) can be formed relatively long. Thus, heat and pressure can be applied for a long time, even when the amount of unfixed toner T is large as in a color image or when the conveyance speed of the recording sheet P passing through the fixing device is high. It is possible to satisfactorily fix the unfixed toner image T to the recording sheet P.
[0004]
Further, in this image fixing apparatus, in order to prevent the recording sheet P that has passed through the nip region from sticking to the heating roll 101 due to the adhesive force of the molten toner, the peripheral surface of the heating roll 101 has a predetermined thickness or more. The elastic member 105 is covered, and the pressure member 104 provided at the end portion of the nip region is pressed against the heating roll 101 with a predetermined pressure contact force to cause the elastic layer 105 to be distorted. Even without using an apparatus, the recording sheet P itself promotes an action of peeling from the heating roll 101 (hereinafter, such a peeling action of the recording sheet is referred to as “self-stripping operation”).
[0005]
Further, in this image fixing apparatus, the heating roll 101 is thinned in order to shorten the warm-up time until the surface temperature of the heating roll 101 reaches from the room temperature to the fixable temperature. The thinning of 101 is advantageous also when a color image is fast-fixed using a small-diameter heating roll whose heat capacity must be small.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional image fixing apparatus configured as described above, when the pressing member is biased toward the heating roll with a large force so as to exhibit the self-stripping action, the thin heating roll is axially moved. Since it bends, there is a problem in that a uniform pressure cannot be applied to the recording sheet along the axial direction of the heating roll, and a fixing failure of the toner image tends to occur. That is, since both ends of the heating roll are supported, a sufficient pressing force acts between the fixing belt and the heating roll at both ends in the axial direction, but the heating roll bends at the center in the axial direction. The pressure contact force was reduced by that amount, and the toner image was liable to be poorly fixed at the center of the recording sheet.
[0007]
On the other hand, the self-stripping action is more prominent as the amount of strain of the elastic layer formed on the outer peripheral surface of the heating roll increases. Therefore, in order to promote the action, the pressure member is pressed with a larger force. It is preferable to press the However, if the distortion of the elastic layer of the heating roll by the pressure member becomes large, the recording sheet that has passed through the fixing device will be strongly curled accordingly, so that the recording finally discharged from the image forming apparatus such as a printer In consideration of the finished state of the sheet, it is necessary to provide a decurler for reducing the curling of the recording sheet after the fixing device, resulting in a complicated configuration of the entire image forming apparatus and an increase in manufacturing cost. There was a point. On the other hand, when the pressing force by the pressure member is reduced, the curling of the recording sheet is reduced, but the self-stripping action is not fully exhibited, and the peeling for peeling off the recording sheet attached to the heating roll. There is a problem that an extra structure such as a nail is required, and the fixing device itself is increased in size.
[0008]
Further, in such an image fixing device, when the pressure distribution in the nip region is taken into consideration, the pressure distribution curve formed by the auxiliary pressure pad and the pressure distribution curve formed by the pressure member are smooth. It is necessary to draw a continuous curve. If this pressure distribution curve is discontinuous at the boundary between the auxiliary pressure pad and the pressure member, image defects such as rubbing in the process of fixing the toner image on the recording sheet will occur. For this reason, the balance of pressure exerted on the heating roll by the pressure member and the auxiliary pressure pad is extremely important in the image fixing apparatus having the above-described configuration. If this balance is lost, a fixing defect or an image quality defect occurs. There was a problem.
[0009]
The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to fix a non-fixed toner image on a recording sheet by pressing a pressure member and an auxiliary pressure pad against an elastic layer of a heating roll. Type image fixing device, by optimizing the pressure contact force of the pressure member and the auxiliary pressure member to the heating roll, an image fixing device having a good fixing property and having no image quality defect Is to provide.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention has a heating roll having an elastic layer on the outer peripheral surface and a built-in heat generating means that is driven to rotate, an endless fixing belt rotated by the heating roll, and an unfixed toner image. In order to form a nip region of the recording sheet conveyed in the above state, an auxiliary pressure pad that presses the fixing belt toward the heating roll, and a downstream side of the auxiliary pressure pad in the recording sheet conveyance direction. In order to achieve the above object, it is assumed that the image fixing device is disposed adjacently and is configured to include a pressure member that deforms the elastic layer of the heating roll by being pressed against the heating roll via the fixing belt. The following configuration is adopted for the image fixing apparatus.
[0011]
First, in the first image fixing device, the pressure member is erected on a support plate formed along the longitudinal direction of the heating roll, and the lower end side of the pressure member in contact with the support plate is stepped. By forming this, the upper end side of the pressure member is deformed into a convex curved surface when pressed against the heating roll.
[0012]
As described above, when the pressure member is pressed against the heating roll and the elastic layer of the heating roll is distorted, if the heating roll is bent along the axial direction, a uniform pressure is applied to the entire surface of the recording sheet. The toner image cannot be fixed, and the fixing failure of the toner image occurs. Therefore, even if the heating roll bends, one way to apply a uniform pressure to the recording sheet is to heat the upper edge of the pressure member in contact with the back side of the fixing belt. It is conceivable to form a convex curved surface that matches the bending of the roll. However, it is difficult to form the upper end side of the pressure member in such a convex curved surface, and there is a problem that the processing cost increases.
[0013]
In that respect, in the first image fixing device, even if the upper end side is formed in a straight line by forming the lower end side of the pressurizing member in a step shape, When the pressure member is erected on the support plate and brought into pressure contact with the heating roll, the pressure member causes elastic deformation so as to narrow the gap between the lower end side and the support plate, and the upper end side is deformed into a convex curved surface. The upper end side of the pressure member can be formed into a convex curved surface shape that matches the deflection curve of the heating roll without performing difficult curved surface processing. In order to obtain an optimal pressure distribution between the heating roll and the pressure member, it is necessary to repeat trial and error by actually pressing the pressure member against the heating roll. A thin metal plate such as a shim is interposed between the lower end side of the pressure member and the support plate, and the amount of warpage of the upper end side of the pressure member is changed by changing the number of interposed members along the longitudinal direction of the heating roll. It can be adjusted freely. For this reason, the shape of the pressure member for realizing the optimum pressure distribution can be easily found as compared with the case of forming the convex curved surface by directly cutting the upper edge, and according to the number of shims. By only forming the lower end side of the pressure member in a staircase shape, the upper end side of the pressure member can be formed into an optimal convex curved surface.
[0014]
Next, in the second image fixing device, the pressure member is erected on a support plate formed along the longitudinal direction of the heating roll, and the pressure plate is interposed between the support plate and the pressure member. An elastic member that presses the pressing member toward the heating roll is arranged, and the pressing force of the elastic member is changed along the longitudinal direction of the support plate.
[0015]
According to such a technical means, even if the heating roll is bent along the axial direction due to the pressure member, the elastic member disposed between the pressure member and the support plate is used. By changing the pressing force along the longitudinal direction of the support plate, it becomes possible to press the pressure member with a uniform force along the longitudinal direction of the heating roll.
[0016]
The third image fixing device is characterized in that the pressure member is formed of a conductive material and a bias voltage for electrostatically adsorbing the recording sheet is applied to the pressure member. .
[0017]
According to such technical means, by applying a bias voltage to the pressure member, the recording sheet passing through the nip region between the heating roll and the fixing belt is statically attracted to the pressure member side. Since the electroadsorption force acts supplementarily, even if the self-stripping action is reduced by reducing the pressure contact force of the pressure member to the heating roll, the recording sheet can be reliably peeled from the heating roll. Become. As a result, it is possible to effectively suppress the occurrence of curling in the recording sheet inserted between the heating roll and the fixing belt, and it is not necessary to provide a secondary configuration such as a decurler. It is possible to reduce the size and the manufacturing cost. Further, by reducing the pressure contact force of the pressure member, it is possible to suppress the deterioration of the elastic member of the heating roll, and it is possible to extend the life of the heating roll.
[0018]
In this technical means, it is also possible to change the magnitude of the bias voltage applied to the pressure member in accordance with the type of the recording sheet to be inserted. By performing such control, the heating roll It is possible to reliably perform the peeling operation even for a recording sheet having a small basis weight that is difficult to peel off.
[0019]
Further, the fourth image fixing device supports the pressure member and the auxiliary pressure pad on a support frame formed along the longitudinal direction of the heating roll, while the support frame is rotatably connected. The pressure levers are arranged at both ends in the longitudinal direction of the support frame, and the pressure member on the support frame and the auxiliary pressure member are pressed against the heating roll by urging one end of the pressure lever. It is characterized by this.
[0020]
According to such technical means, the support frame supporting the pressure member and the auxiliary pressure pad is rotatably connected to the pressure lever, and the one end of the pressure lever is biased. Since the pressure member and the auxiliary pressure pad are configured to be pressed against the heating roll, even if there is variation in the fulcrum position of the pressure lever and the mounting position of the support frame with respect to the pressure lever, As the support frame and the pressure lever relatively rotate, the pressure contact force exerted on the heating roll by the pressure member and the auxiliary pressure pad changes in magnitude, but the balance of the pressure contact force between them is The pressure member and the auxiliary pressure pad can be pressed against the heating roll while maintaining a constant balance without changing. Accordingly, it is possible to always optimize the pressure distribution between the heating roll and the fixing belt in the recording sheet conveyance direction, and to prevent the occurrence of fixing failure or image quality failure as much as possible.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an image fixing device of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows an embodiment of an image fixing apparatus to which the present invention is applicable. As shown in the figure, this image fixing apparatus includes a heating roll 1 incorporating halogen lamps 11a and 11b as heaters, an endless fixing belt 2 rotated by the heating roll 1, and a recording sheet P. An auxiliary pressure pad 3 that presses the fixing belt 2 toward the heating roll 1 so as to form a nip region of the recording sheet P, and is disposed adjacent to the auxiliary pressure pad 3 on the downstream side in the conveyance direction of the recording sheet P. A pressure member 4 that presses against the heating roll 1 via the fixing belt 2, and a recording sheet P carrying an unfixed toner image T is inserted between the heating roll 1 and the fixing belt 2. It has become.
[0022]
First, the heating roll 1 covers a metal core 12 with an elastic body layer 13 and houses a pair of halogen lamps 11 a and 11 b having different outputs inside the core 12. An aluminum cylinder is used. The elastic body layer 13 includes a base layer having heat resistance and a top coat layer for preventing adhesion of melted toner. The top coat layer is dip-coated on the base layer so that the periphery of the heating roll 1 is formed. The surface is kept in a surface state close to a mirror surface. In addition, a drive motor (not shown) is connected to the heating roll 1 and is driven to rotate at a predetermined angular velocity.
[0023]
On the other hand, the fixing belt 2 is a polyimide film, and is provided so as to surround the support frame 5 to which the pressure member 4 and the auxiliary pressure pad 3 are attached. It is configured to rotate freely. Guide members 20 and 21 having curved sliding surfaces are fixed to both sides of the support frame 5, respectively. The fixing belt 2 is supported from the inside by the guide members 20 and 21, and rotates along a predetermined path. It is supposed to be.
[0024]
The support frame 5 includes a frame body 5a formed by bending a metal plate into a channel shape, and a support plate 5b fixed so as to close a groove of the frame body 5a. It is formed slightly longer than the width. The pressure member 4 and the auxiliary pressure pad 3 are provided on the support plate 5 b and are in pressure contact with the heating roll 1 from the inside of the fixing belt 2. Then, by pressing the pressure member 4 and the auxiliary pressure pad 3 against the heating roll 1, the fixing belt 2 is forcibly wound around the circumferential surface of the heating roll 1, and the nip region of the recording sheet P is predetermined. Only the length of is formed. In order to reduce the frictional resistance between the auxiliary pressure pad 3 and the pressure member 4 and the fixing belt 2, a resin sheet having a low coefficient of friction such as a Teflon sheet is interposed therebetween.
[0025]
The auxiliary pressure pad 3 is disposed adjacent to the upstream side in the conveyance direction of the recording sheet P relative to the pressure member 4, that is, adjacent to the start end side of the nip region, so as to improve the pressure contact force of the fixing belt 2 to the heating roll 1. The fixing belt 2 is in pressure contact with the heating roll 1 from the back side. The auxiliary pressure pad 3 is provided with an elastic layer 31 made of silicon rubber on a channel-shaped holding member 30, and the holding member 30 is biased toward the heating roll 1 by a coil spring 32. Has been. A plurality of such coil springs 32 are arranged along the width direction of the fixing belt, and the heating roll 1 is bent along the axial direction by the pressure contact between the pressure member 4 and the auxiliary pressure pad 3. In addition, the biasing force of each coil spring 32 is adjusted so that the auxiliary pressure pad 3 can exert a uniform pressure contact force along the axial direction.
[0026]
A spring holder 33 is provided below the auxiliary pressure pad 3, and the spring holder 33 holds the coil spring 32 and positions the auxiliary pressure pad 3 with respect to the support frame 5. Yes. A plurality of cylindrical boss portions 34 project from the spring holder 33 along the width direction of the fixing belt 2, and a coil spring 32 is erected in the boss portions 34. The support plate 5b has a plurality of positioning holes corresponding to the boss portions 34 of the spring holder 33. By fitting the boss portions 34 into the positioning holes, the spring holder 33 is supported by the support frame. 5 for positioning. Further, a guide wall 35 is erected on the side edge portion of the spring holder 33 along the longitudinal direction, and the auxiliary pressure pad 3 is positioned in the rotation direction of the fixing belt 2 to position the guide wall 53 and the adjacent pressure. It is made by the member 4.
[0027]
On the other hand, the pressure member 4 is a plate-like metal member having the same cross-sectional shape along the width direction of the fixing belt 2, and protrudes to the auxiliary pressure pad 3 side at the tip that presses against the inside of the fixing belt 2. A pressing portion 40 is formed. Further, leg portions 41 as shown in FIG. 2 are formed at a predetermined interval at the end opposite to the pressing portion 40, and these leg portions 41 are formed in the mounting holes 50 formed in the support plate 5b. The pressurizing member 4 is positioned on the support frame 5 by fitting.
[0028]
FIG. 3 shows an outline of a configuration for bringing the heating roll 1 and the fixing belt 2 into pressure contact with each other. A pair of fixed frames 6 are provided at both ends of the heating roll 1 in the axial direction, and the heating roll 1 is supported by the fixed frame 6 via a bearing (not shown). On the other hand, a pair of movable frames 7 are provided at both ends of the fixing belt 2 in the axial direction, and both ends of the support frame 5 positioned inside the fixing belt 2 are fixed to the movable frame 7 by a closing cap (not shown). ing. A stud 60 is erected on the fixed frame 6, while a hook portion 70 is formed on the movable frame 7 so as to be hooked on the stud 60, and the movable frame 7 can swing around the stud 60. Has been. Further, a flange portion 71 is formed in the vicinity of the end portion of the movable frame 7 opposite to the hook portion 70, and the flange portion 71 is pressurized so that the front end can be hooked on the locking portion 61 on the fixed frame 6 side. A rod 72 is provided. A pressure spring 73 is fitted around the pressure rod 72 and is configured to press the flange portion 71 in a direction in which the fixing belt 2 is pressed against the heating roll 1. Therefore, when the movable frame 7 is swung around the stud 60 of the fixed frame 6 and the tip of the pressure rod 72 is hooked on the engaging portion 61 of the fixed frame 6, the pressure spring 73 is moved to the flange portion of the movable frame 7. 71 is pressed, whereby the pressure member 4 and the auxiliary pressure pad 3 are pressed against the heating roll 1 via the fixing belt 2, and the fixing belt 2 and the heating roll 1 form a predetermined nip region.
[0029]
In the image fixing apparatus of the present embodiment configured as described above, when the recording sheet P is inserted through the nip region formed by the pressure contact between the heating roll 1 and the fixing belt 2, the recording sheet is used. The unfixed toner image T carried on P is heated and pressurized and fixed on the recording sheet P. In particular, in this fixing device, since the metal pressure member 4 is pressed against the heating roll 1 at the end of the nip region, the elastic body layer 13 of the heating roll 1 is pressed against the pressure member and is locally elastic. Deformation occurs, and the action of separating the recording sheet P passing through this portion from the heating roll 1, that is, the self-stripping action is exhibited. For this reason, the recording sheet P that has passed through the nip region can be naturally peeled from the heating roll 1 without using a forced peeling means such as a peeling claw.
[0030]
However, when the pressure distribution between the heating roll 1 and the pressure member 4 is taken into account, the heating roll 1 is supported by the fixed frame 6 at both shaft ends, and therefore the pressure distribution between the two. As shown in FIG. 4, it tends to be smaller near the center in the longitudinal direction than near the shaft end of the heating roll 1. Further, since the core 12 of the heating roll 1 is composed of a thin aluminum sleeve, it is easy to bend along the axial direction when the pressing member 4 is brought into pressure contact with the heating roll 1, and this is also shown in FIG. This is one reason that pressure distribution tends to occur. For this reason, when the pressing portion 40 at the tip of the pressure member 4 is formed in a straight line parallel to the rotation axis of the heating roll 1, the pressure is insufficient near the center in the longitudinal direction of the heating roll 1, and the toner image The fixing strength tends to be insufficient.
[0031]
Therefore, in order to make the pressure distribution uniform along the axial direction of the heating roll 1, as shown in FIG. 5, the pressing portion 40 of the pressing member 4 is formed in a convex curved shape along the longitudinal direction, What is necessary is just to comprise so that the pressurization member 4 may be strongly pressed on this heating roll 1 by the center vicinity rather than the axial end vicinity. However, in this case, the convex curved surface at the tip of the pressure member must be formed so that the pressure distribution between the heating roll and the pressure member is uniform, and the shape of the curved surface is specified and processed. Requires a great deal of labor and cost.
[0032]
Therefore, in the fixing device of this embodiment, as shown in FIG. 2, the pressing portion 40 of the pressing member 4 is formed in a straight line parallel to the rotation axis of the heating roll 1, while the pressing member 4 is erected. A shim 42 made of a thin metal plate is interposed between the support plate 5b and the lower end edge of the pressurizing member 4, and the lower end side of the pressurizing member 4 is pseudo-stepped using the shim 42. Thus, the pressing portion 40 pressed against the heating roll 1 is slightly deformed into a convex curved surface. That is, the number of shims 42 to be interposed is set near the center of the pressing member 4 in the longitudinal direction, while the number of shims 42 is decreased as approaching both ends in the longitudinal direction, and the shims 42 are sandwiched. By pressing the pressing member 4 against the support plate 5b, the pressing member 4 is slightly elastically deformed, and the pressing portion 40 is deformed into a convex curved surface as shown in FIG. As described above, if the pressing member 40 is elastically deformed so that the pressing portion 40 is arranged in a convex curved surface shape, the number of shims 42 to be interposed can be changed at each position along the longitudinal direction. The shape of the convex curved surface of the pressing portion 40 can be adjusted arbitrarily and easily, and the work man-hours and time for obtaining a uniform pressure distribution can be greatly saved.
[0033]
If the number of shims 42 sandwiched between the pressure member 4 and the support plate 5b is determined, the lower end side of the pressure member 4 is stepped in accordance with the number of the shims 42 as shown in FIG. In the trial production, adjustment is made so that a uniform pressure distribution is obtained between the pressure member 4 and the heating roll 1 using the shim 42, and the number of the shims 42 determined at the time of mass production. Reflecting the above, the lower end side of the pressure member 4 may be formed in a staircase shape. Thereby, it is not necessary to perform troublesome curved surface processing on the pressing portion 40 of the pressing member 4, and a uniform pressure distribution between the pressing member 4 and the heating roll 1 can be realized inexpensively and easily. It becomes possible.
[0034]
On the other hand, as another method for making the pressure distribution between the pressure member 4 and the heating roll 1 uniform, a coil spring, between the pressure member 4 and the support plate 5b, as shown in FIG. It is also effective to dispose an elastic member 43 such as a leaf spring or a rubber piece and change the pressing force of the elastic member 43 along the longitudinal direction of the support plate 5b. Specifically, by changing the urging force of a plurality of elastic members 43 arranged along the longitudinal direction of the pressure member 4, for example, the spring force of the coil spring, the thickness of the rubber piece, etc., the pressure member 4 near the center of the pressure f ₁ As the pressure member 4 approaches both ends, f ₁ Pressing force f which becomes smaller than ₂ , F _Three To act respectively. This compensates the pressing force that tends to be insufficient near the center of the pressing member 4 in the longitudinal direction, and makes the pressure distribution along the longitudinal direction between the pressing member 4 and the heating roll 1 substantially uniform. Is possible.
[0035]
In the fixing device of this embodiment, as the pressing force of the pressure member 4 against the heating roll 1 increases, the elastic body layer 13 of the heating roll 1 is greatly distorted, and the leading edge of the recording sheet P that has passed through the pressure member 4 is deformed. A so-called self-stripping action that spontaneously peels from the heating roll 1 occurs remarkably. On the other hand, as the pressure contact force of the pressure member 4 increases, the warping of the recording sheet P that has passed through the fixing device tends to increase, and a device for eliminating the warping of the recording sheet P is required after the fixing device. End up. Such warpage of the recording sheet P after passing through the fixing device is likely to occur in the recording sheet P having a large basis weight such as cardboard, but the pressure contact force of the pressure member 4 is reduced in order to reduce the warpage. In addition, the self-stripping action is not sufficiently exerted on the recording sheet P having a small basis weight, such as thin paper, and the trouble that the recording sheet P winds around the heating roll 1 occurs.
[0036]
As means for effectively avoiding such trouble, it is preferable to apply a bias voltage from the power source 44 to the pressure member 4 as shown in FIG. The pressure member 4 is made of a conductive metal such as stainless steel, and the fixing belt 2 is made of insulating polyimide. Therefore, when a bias voltage is applied to the pressure member 4, the nip An electrostatic attraction force acts on the recording sheet P that has passed through the region, and the recording sheet P is attracted to the fixing belt 2 side. Accordingly, even if the pressure contact force of the pressure member 4 to the heating roll 1 is small and the above-described self-stripping action is not sufficiently exhibited, the recording sheet P that has passed through the nip region does not wrap around the heating roll 1. Since the pressure contact force of the pressure member 4 that is discharged from the fixing device can be set small, it is possible to reduce the warp that occurs in the recording sheet P that has passed through the fixing device.
[0037]
The bias voltage applied to the pressing member 4 is preferably changed according to the type of the recording sheet P. For example, the bias voltage is set to be small for a thick paper in which the peeling effect due to the self-stripping action is remarkably generated, and the bias voltage is set to be large for a thin paper where the peeling effect due to the self-stripping action is difficult to occur. As a result, the recording sheet P can be stably peeled from the heating roll 1 while compensating for the shortage of the self-stripping action with the electrostatic attraction force.
[0038]
On the other hand, in this fixing device, the pressure member 4 presses the heating roll 1 with a larger force than the auxiliary pressure pad 3, but in order to obtain a good fixed image without disturbance, FIG. As shown, the pressure contact force of the pressure member 4 to the heating roll 1 and the pressure contact force of the auxiliary pressure pad 3 must be smoothly continuous. If any one of the pressure contact forces becomes larger than the initially determined value, the balance of the pressure contact forces between the two members is lost, and as shown in FIG. Since a discontinuous boundary is generated between the contact pressure of the auxiliary pressure pad 3 and the auxiliary pressure pad 3, the nip area is divided into two parts, and the toner image is rubbed on the recording sheet P.
[0039]
A structure for press-contacting the heating roll 1 and the fixing belt 2 is shown in FIG. 3. In this structure, the pressure member 4 and the auxiliary force are applied by utilizing the “leverage principle” with the stud 60 of the fixed frame 6 as a fulcrum. The pressure pad 3 is pressed against the heating roll 1, and the support frame 5 holding the pressure member 4 and the auxiliary pressure pad 3 is fixed to the movable frame 7. For this reason, when an error occurs in the standing position of the stud 60 with respect to the fixed frame 6 or the formation position of the hook portion 70 in the movable frame 7, the distance from the stud 60 as a fulcrum to the pressure contact position of the pressure member 4, auxiliary pressure There is a concern that the distance to the press contact position of the pad 3 changes, and the balance of the press contact force of these members against the heating roll 1 is lost.
[0040]
Therefore, in order to avoid such a problem, as shown in FIG. 11, the support frame 5 holding the pressure member 4 and the auxiliary pressure pad 3 is rotatable with respect to the movable frame (pressure lever) 7. Is preferably maintained. Specifically, a support shaft 74 is provided upright at both ends in the longitudinal direction of the support frame 5, and the support shaft 74 is supported by the movable frame 7. With this configuration, since the support frame 5 can freely rotate around the support shaft 74, the distance from the tail stud 60 to the pressure contact position of the pressure member 4, and the pressure contact position of the auxiliary pressure pad 3. Even if the distance of the pressure has changed, the balance between the pressure contact force of the pressure member 4 and the pressure contact force of the auxiliary pressure pad 3 is not lost. As shown in FIG. The force distribution can be made smoothly continuous.
[0041]
Further, when a thick paper is used as the recording sheet P, in the structure shown in FIG. 3, the thick paper enters between the auxiliary pressure pad 3 and the heating roll 1, and the auxiliary pressure pad 3 corresponds to the thickness of the thick paper. When the pressure member 4 is pushed down by a distance, the pressure member 4 located farther from the auxiliary pressure pad 3 with respect to the stud 60 is pushed down by a larger distance than the auxiliary pressure pad 3. There is a concern of shortage. However, in the pressure contact structure shown in FIG. 11, the support frame 5 is arranged so as to be rotatable about the support shaft 74, so that even if the auxiliary pressure pad 3 is pushed down by the recording sheet P, the support frame 5 rotates. By doing so, the influence on the pressure contact force of the pressure member 4 can be eliminated, and even when the toner image is fixed to the thick paper, the pressure member 4 is appropriately pressed against the heating roll 1. It becomes possible to make it.
[0042]
Furthermore, in the case of the pressure contact structure shown in FIG. 11, the balance between the pressure contact force of the pressure member 4 and the pressure contact force of the auxiliary pressure pad 3 is changed by adjusting the standing position of the support shaft 74 with respect to the support frame 5. It is also possible. That is, as shown in FIG. 12, since the urging force of the pressure spring 73 is transmitted from the movable frame 7 to the support frame 5 via the support shaft 74, the distance from the support shaft 74 to the pressure member 4 is set to d. ₁ , D to the auxiliary pressure pad 3 ₂ D ₁ And d ₂ The pressure contact force F of the pressure member 4 against the heating roll 1 is changed by changing the ratio of ₁ , Pressure contact force F of auxiliary pressure pad 3 ₂ The balance can be changed. For example, F ₁ F ₂ D is set to 2 times ₁ D ₂ It may be set to 1/2 of this. This makes it possible to easily control the balance of the pressure contact force between the pressure member 4 and the auxiliary pressure pad 3.
[0043]
By the way, when a full color toner image is fixed to an OHP sheet or a thick paper, it is necessary to apply sufficient heat energy to the recording sheet P in order to improve the color developability of the fixed toner image. is there. For this reason, conventionally, when fixing a toner image to an OHP sheet or thick paper, the rotation speed of the heating roll is switched to a lower speed than the normal rotation speed for plain paper or the like. Measures are taken to fix the toner image while applying sufficient thermal energy to the sheet or cardboard. For example, when a recorded image is formed using an OHP sheet as a recording sheet in a copying machine, a printer, or the like, as shown in FIG. 13, a heating roll is set immediately before the first OHP sheet enters the fixing device. The heating roll starts rotating at the same speed until the rotation starts at a low speed and the final OHP sheet passes through the fixing device.
[0044]
In a fixing device of a type that fixes a toner image by pressing a solid pressure roll against the heating roll, the pressure roll has a certain heat capacity. While the energy is stored in the pressure roll and the OHP sheet is continuously sent, the surface temperature of the pressure roll is extremely lowered even if the heating roll is always rotated at a low speed. And sufficient heat energy can be applied to the OHP sheet. However, in the fixing device of this embodiment, the fixing belt 2 is an extremely thin resin film, and the members inside the fixing belt 2 have a small volume and none of them has a large heat capacity. When the OHP sheet continuously passes while rotating at a low speed, the temperatures of the fixing belt 2, the pressure member 4, and the auxiliary pressure pad 3 are rapidly decreased. For this reason, there is a concern that the heat energy applied to the OHP sheet from the heating roll 1 is absorbed by the fixing belt 2 and the toner image on the OHP sheet cannot be sufficiently melted.
[0045]
In order to avoid such a problem, it is necessary to give sufficient heat energy to the fixing belt 2, the pressure member 4, and the auxiliary pressure pad 3 in a state where the recording sheet P is not inserted into the fixing device. For this purpose, it is effective to increase the rotation speed of the heating roll 1 in the time zone between the preceding and following OHP sheets even when the OHP sheets are continuously sent to the fixing device. Specifically, as shown in FIG. 14, while the OHP sheet passes through the fixing device, the rotation speed of the heating roll 1 is kept low, while the trailing edge of the first OHP sheet leaves the fixing device. If it is determined that the heating roller 1 has been rotated, the rotation speed of the heating roll 1 is immediately switched to a normal speed for plain paper, and if it is determined that the leading edge of the second OHP sheet has approached the fixing device, Immediately switch the rotation speed of the heating roll 1 to the low speed for the OHP sheet. As described above, even when the OHP sheets are continuously sent, if the rotation speed of the heating roll 1 is switched to a high speed between the OHP sheets sent back and forth, the number of the OHP sheets increases more in this time zone. It is possible to prevent the surface temperature of the pressure member 4 and the auxiliary pressure pad 3 from drastically lowering when the next OHP sheet passes through. It becomes. Therefore, even when a full color image is continuously formed on a recording sheet P having a large heat capacity such as an OHP sheet or a thick paper sheet, it is possible to obtain a fixed image with good color development and fixing strength. .
[0046]
【The invention's effect】
As described above, according to the image fixing device of the present invention, in an image fixing device of a type in which a pressure member and an auxiliary pressure pad are pressed against an elastic layer of a heating roll to fix an unfixed toner image on a recording sheet. By optimizing the pressure contact force of the pressure member and the auxiliary pressure member to the heating roll, it is possible to obtain a fixed image with good fixability and no image quality defect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front sectional view showing an embodiment of an image fixing apparatus to which the present invention is applied.
FIG. 2 is an exploded side view showing a mounting state of the pressure member according to the embodiment.
FIG. 3 is a front view showing a structure for press-contacting a heating roll and a fixing belt according to an embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a pressure contact state between a pressure member and a heating roll and a pressure distribution at that time.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a pressure distribution when a pressure contact surface of a pressure member to a heating roll is formed in a convex curved surface shape.
FIG. 6 is a side view showing an example in which the lower end side of the pressure member is formed in a step shape.
FIG. 7 is a side view showing an example in which an elastic member is disposed between a lower end side of a pressure member and a support plate.
FIG. 8 is a front cross-sectional view illustrating an example in which a bias voltage is applied to a pressure member in order to promote peeling of a recording sheet from a heating roll.
FIG. 9 is a graph showing a good state of pressure distribution between the pressure member and the auxiliary pressure pad.
FIG. 10 is a graph showing a poor state of pressure distribution between the pressure member and the auxiliary pressure pad.
FIG. 11 is a front view showing an example in which a support frame is rotatably supported with respect to a movable frame.
FIG. 12 is a diagram for explaining the relationship between the arrangement of the support shaft and the balance of the pressure contact force of the pressure member and the auxiliary pressure pad when the support frame is rotatably supported with respect to the movable frame.
FIG. 13 is a timing chart showing changes in the rotation speed of a heating roll when an OHP sheet is inserted into a conventional fixing device.
FIG. 14 is a timing chart showing changes in the rotation speed of the heating roll when an OHP sheet is inserted through the fixing device according to the example.
FIG. 15 is a front sectional view showing an example of a conventional image fixing device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Heating roll, 2 ... Fixing belt, 3 ... Auxiliary pressure pad, 4 ... Pressure member, 5 ... Support frame, 5b ... Support plate

Claims

A heating roll having an elastic layer on the outer peripheral surface and having a heating means built therein and driven to rotate, an endless fixing belt rotated by the heating roll, and an unfixed toner image carried An auxiliary pressure pad that presses the fixing belt toward the heating roll in order to form a nip area of the coming recording sheet, and is arranged adjacent to the auxiliary pressure pad on the downstream side in the recording sheet conveyance direction, and the fixing In an image fixing device comprising a pressure member that is pressed against a heating roll via a belt and deforms an elastic layer of the heating roll,
A mounting hole formed at a predetermined interval in a support plate formed along the longitudinal direction of the heating roll, and a surface facing the support plate of the pressure member formed at a predetermined interval. The upper end side of the pressurizing member at the time of press-contact with the heating roll is formed by stepping the lower end side of the pressurizing member in contact with the support plate, and by erecting the pressurizing member by fitting the legs. An image fixing device characterized by deforming the shape into a convex curved surface.

A heating roll having an elastic layer on the outer peripheral surface and having a heating means built therein and driven to rotate, an endless fixing belt rotated by the heating roll, and an unfixed toner image carried An auxiliary pressure pad that presses the fixing belt toward the heating roll in order to form a nip area of the coming recording sheet, and is arranged adjacent to the auxiliary pressure pad on the downstream side in the recording sheet conveyance direction, and the fixing In an image fixing device comprising a pressure member that is pressed against a heating roll via a belt and deforms an elastic layer of the heating roll,
A mounting hole provided at a predetermined interval in a support plate formed along the longitudinal direction of the heating roll, and a surface facing the support plate of the pressure member formed at a predetermined interval. The pressure member is erected by fitting the leg portion, and an elastic member that presses the pressure member toward the heating roll is disposed between the support plate and the pressure member. An image fixing apparatus, wherein a pressing force of a member is changed along a longitudinal direction of a support plate.