JP3879768B2 - Image fixing device - Google Patents
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Description
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。 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.
従来、この種の画像定着装置としては、特許文献1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。
Conventionally, as this type of image fixing device, the one disclosed in
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。
In particular, in this image fixing apparatus, a wide
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。
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
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。
Further, in this image fixing apparatus, the
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。 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.
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ため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。 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.
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。 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.
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。 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.
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。 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.
本発明の画像定着装置は、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。 The image fixing apparatus according to the present invention 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.
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。 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.
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。 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.
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。 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.
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。
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
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。
First, the
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。
On the other hand, the
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(登録商標)シート等、摩擦係数の低い樹脂シートが介装されている。
The
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。
The
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35及び隣接する加圧部材4によってなされている。
A
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。
On the other hand, the
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。
FIG. 3 shows an outline of a configuration for bringing the
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。
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
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。
However, when the pressure distribution between the
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。
Therefore, in order to make the pressure distribution uniform along the axial direction of the
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。
Therefore, in the fixing device of this embodiment, as shown in FIG. 2, the
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。
If the number of
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。
On the other hand, as another method for making the pressure distribution between the
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。
In the fixing device of this embodiment, as the pressing force of the
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。
As means for effectively avoiding such trouble, it is preferable to apply a bias voltage from the
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。
The bias voltage applied to the
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。
On the other hand, in this fixing device, the
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。
A structure for press-contacting the
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。
Therefore, in order to avoid such a problem, as shown in FIG. 11, the
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。
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
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。
Furthermore, in the case of the pressure contact structure shown in FIG. 11, the balance between the pressure contact force of the
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。 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.
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。
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 accumulated in the pressure roll and the OHP sheet is continuously sent, the surface temperature of the pressure roll will be 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
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。
In order to avoid such a problem, it is necessary to give sufficient heat energy to the fixing
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
DESCRIPTION OF
Claims (1)
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画像定着装置。 A heating roll having an elastic layer on the outer peripheral surface and rotatingly driven with a built-in heating means, 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 to form a nip region 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,
An image fixing apparatus, wherein the pressing member is formed of a conductive material, and a bias voltage for electrostatically adsorbing a recording sheet is applied to the pressing member.
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