JP4078530B2 - Fixing apparatus and image forming apparatus - Google Patents

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Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、表面に弾性体を被覆して加熱源を内蔵した熱定着ロールと、該熱定着ロールに押圧する加圧ロールと、該加圧ロールの外周に捲着され前記熱定着ロールとの間に挟持されて移動する耐熱ベルトと、該耐熱ベルトを張架する張架部材とを備え、シート材上に形成した未定着トナー像を定着する定着装置及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機やプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、転写材上に未定着のトナー像を接触加熱定着する加熱ロール型定着装置として、表面に弾性体が被覆され加熱源を内蔵して回転可能な熱定着ロールと、複数の支持ロールによって張架された耐熱ベルトと、耐熱ベルトを熱定着ロールの廻りに所定角度だけ巻き付けてニップ領域を形成させると共にそのニップ領域の出口に他の部分よりも大きな圧力を局部的に加えて熱定着ロール表面の弾性体に歪みを生じさせる圧力手段とを設け、ニップ部からのシート材の排出を容易にした定着装置が提案（特許第３０８４６９２号参照）されている。
【０００３】
この従来の定着装置では、圧力手段が存在することにより、予め熱定着ロールの表面に歪みを有しているので、ニップ領域の出口で、熱定着ロールの表面上にトナーが接触している状態からその表面歪みを瞬間的に開放する。そのため、シート材がニップ部から排出される時に、トナーと熱定着ロールとの付着力を減少させてシート材が熱定着ロールに巻き付くことを抑制し、腰の弱い記録紙でもベルトニップの出口において容易に剥離できる。上記装置は、このことによって、従来必要とされてきた剥離爪を不要にしている。
【０００４】
また、ロール間に設定した圧力によってロールを撓ませてロールに接するニップ長を形成し、このニップ間に未定着トナー像を担持したシート材を通過させて定着させ、シート材の特性に合わせロールの駆動速度として、第１の速度か第２の速度かを選択して駆動する定着装置（特公平６−４０２３５号公報参照）が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の定着装置の構造では、複数の支持ロールに張架されて移動可能な耐熱ベルトを圧力手段でニップ形成可能な角度だけ熱定着ロールに巻き付けると共に、ニップ領域の出口に局部的に大きな圧力を加えて駆動するので、複数の支持ロールとその回転軸受が必要である。さらに、耐熱ベルトの周長が長くなり、定着装置が複雑で大型化するだけでなく、高価にする。定着装置の複雑、大型化、高価な構成は、必然的に当該定着装置を搭載した画像形成装置を複雑、大型化、高価にする。
【０００６】
しかも、耐熱ベルトは、加熱源を内蔵して回転可能な熱定着ロールとのニップ部で加熱されるが、複数の支持ロールで張架し周長が長くなるという構成では、所定の経路で移動する時に、複数の支持ロールによって熱エネルギーが奪われ、また、周長の長さに応じて自然放熱が増える。そのため、所定の温度に到達するまでの時間が多く必要になり、電源オン時から定着可能になるまでの所謂ウォーミングアップ時間を長く要することになり、好ましくない。
【０００７】
さらに、熱定着ロールに対して耐熱ベルトをニップ形成可能な角度だけ巻き付けてニップ部出口で他の部分より大きな圧力を局部的に加え熱定着ロールの弾性層に歪みを形成させる構成では、シート材が熱定着ロールに巻き付くのを抑制するには好適であるが、弾性層の歪みに沿って排出されるシート材は、この歪みに倣ってカールしたり、局部的な高圧力のために皺発生などの変形をもたらす。
【０００８】
また、シート材特性に合わせてロールの駆動速度を第１の速度か第２の速度に選択する装置では、ロールの熱容量が大きくてウォーミングアップ時間を長く要して好ましくないばかりでなく、圧力によってロールを撓ませて形成した長ニップ間を通過するシート材は、前者の装置と同様、この圧力によるストレスが大きくてカールや皺などのシート材変形を引き起こす。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであって、熱ロール型定着装置の構造の単純化、小型化、コスト低減を可能にし、ウォーミングアップ時間を短縮でき、シート材へのストレスを小さくしてカールの発生や皺発生など排出されるシート材の変形を抑制できるようにするものである。
【００１０】
そのために本発明は、表面に弾性体を被覆して加熱源を内蔵した熱定着ロールと、該熱定着ロールに押圧する加圧ロールと、該加圧ロールの外周に捲着され前記熱定着ロールとの間に挟持されて移動する耐熱ベルトと、該耐熱ベルトを張架する張架部材とを備え、シート材上に形成した未定着トナー像を定着する定着装置において、
前記張架部材は、前記耐熱ベルトが摺動する摺動部材を用い、前記加圧ロールの軸心方向に延びる突起部を端部に備え、前記加圧ロールの回転軸に回転自在に支持した支持部材の溝内に前記突起部を嵌挿してバネで付勢し前記加圧ロールとの間で前記耐熱ベルトを張架し、前記熱定着ロールと前記加圧ロールとの押圧部より前記耐熱ベルトの移動方向上流側で、かつ前記耐熱ベルトが前記押圧部の接線より前記熱定着ロールに巻き付けてニップを形成する初期位置に配置され、前記耐熱ベルトとの摩擦力により前記加圧ロールの回転軸を中心として前記熱定着ロールを押圧する方向に揺動可能であることを特徴とする。
【００１１】
前記張架部材は、半月状部材であることを特徴とする。
【００１２】
前記加圧ロールと前記耐熱ベルトとの摩擦係数を前記張架部材と前記耐熱ベルトとの摩擦係数より大きくしたことを特徴とし、前記加圧ロールに前記耐熱ベルトが巻き付く長さより前記張架部材に前記耐熱ベルトが巻き付く長さを短くしたことを特徴とする。
【００１３】
前記熱定着ロールと前記耐熱ベルトとの当接圧力分布は、前記熱定着ロールと前記加圧ロールが圧接する部分で最高圧になり、前記加圧ロールは、前記熱定着ロールの表面に被覆した弾性体より硬質な表面を有していることを特徴とし、前記加圧ロールを駆動し、前記熱定着ロールは前記耐熱ベルトを介して従動され、前記熱定着ロールおよび前記加圧ロールを駆動する駆動手段として、第１の回転速度と該第１の回転速度より遅い第２の回転速度を有し、前記シート材特性に応じて選択駆動することを特徴とする。
【００１４】
さらに、前記シート材特性を検知する検知手段を有し、前記未定着トナー像を担持したシート材の進行過程でシート材特性を検知して、前記シート材特性に応じて選択駆動し、シート材特性に応じて選択情報が設定される設定手段を有し、前記未定着トナー像を担持したシート材の定着指令過程で前記シート材特性に応じた設定を行い、該設定内容に基づいて選択駆動することを特徴とする。
【００１５】
前記張架部材は、一端または両端に前記耐熱ベルトが当接して位置規制する凸部を有することを特徴とし、前記耐熱ベルトの内周面に摺接して前記加圧ロールと前記張架部材との間にクリーニング部材を配置したことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る定着装置の実施の形態を示す図であり、１は熱定着ロール、１ａはハロゲンランプ、１ｂはロール基材、１ｃは弾性体、２は加圧ロール、３は耐熱ベルト、４は張架部材、４ａは凸部、５はシート材、５ａは未定着トナー像、６はクリーニング部材、Ｌは押圧部接線を示す。
【００１７】
図１において、熱定着ロール１は、外径６０ｍｍ以下、肉厚２ｍｍ以下のパイプ材をロール基材１ｂとして、その外周に２ｍｍ以下の弾性体１ｃを被覆して形成し、ロール基材１ｂの内部に加熱源としてハロゲンランプ１ａを内蔵して回転可能にしたものである。加圧ロール２は、外径６０ｍｍ以下、肉厚２ｍｍ以下のパイプ材で形成し、熱定着ロール１に対向して配置し、熱定着ロール１と所定の圧力で圧接して回転可能にしたものである。
【００１８】
耐熱ベルト３は、熱定着ロール１と加圧ロール２との間に挟持されて加圧ロール２の外周に捲着され移動可能になったエンドレスのベルトであり、０．０３ｍｍ以上の厚みを有するステンレス管やニッケル電鋳管等の金属管、ポリイミドやシリコン等の耐熱樹脂管等で構成される。
【００１９】
張架部材４は、耐熱ベルト３の内周に嵌挿して加圧ロール２と協働して耐熱ベルト３に張力を付与すると共に、耐熱ベルト３を熱定着ロール１に巻き付けてニップを形成する位置に配置した、半月状の耐熱ベルト摺動部材である。張架部材４は、耐熱ベルト３が熱定着ロール１と加圧ロール２との押圧部接線Ｌより熱定着ロール１に巻き付けてニップを形成する位置に配置される。そして、張架部材４は、ニップ初期位置で熱定着ロール１に軽押圧される。凸部４ａは、張架部材４の一端または両端に設けて耐熱ベルト３が一方に寄った場合に当接して寄り規制を行うものである。
【００２０】
耐熱ベルト３を加圧ロール２と張架部材４により張架して加圧ロール２で安定して駆動するには、加圧ロール２と耐熱ベルト３との摩擦係数を張架部材４と耐熱ベルト３との摩擦係数より大きく設定するとよいが、摩擦係数に関しては異物の侵入や摩耗などによって不安定になる場合がある。これに対し、加圧ロール２と耐熱ベルト３の巻き付け角より張架部材４と耐熱ベルト３の巻き付け角が小さくなるように、また、加圧ロール２の径より張架部材４の径が小さくなるように設定すると、耐熱ベルト３が張架部材４を摺動する長さが短くなり、経時変化や外乱などに対する不安定要因から回避でき耐熱ベルト３を加圧ロールで安定して駆動することができる。
【００２１】
クリーニング部材６は、加圧ロール２と張架部材４との間に配置して、耐熱ベルト３の内周面に摺接して耐熱ベルト３の内周面の異物や摩耗粉等をクリーニングするものであり、このような異物や摩耗粉等をクリーニングすることで耐熱ベルト３をリフレッシュして不安定要因を除去している。また、張架部材４に設けた凹部は、この除去した異物や摩耗粉等の収納に好適である。
【００２２】
シート材５は、張架部材４が熱定着ロール１に軽押圧する位置をニップ初期位置として耐熱ベルト３と熱定着ロール１との間を通過することで未定着トナー像５ａが定着され、熱定着ロール１に加圧ロール２が押圧する位置をニップ終了位置として押圧部接線Ｌの方向に排出される。このようにニップは、熱定着ロール１の接線状態で開始位置及び終了位置が形成される。
【００２３】
図２は耐熱ベルトに張力を付与する張架部材の支持機構の例を示す図である。張架部材４の支持機構としては、図２に示すように張架部材４の端部に加圧ロール２の軸方向と平行に延びる突起部４ｂ、加圧ロール２の軸心方向に延びる突起部４ｃを設け、突起部４ｂを取り付けフレーム７の嵌合孔に嵌合させ、突起部４ｃを加圧ロール２の回転軸２ａに回転自在に支持した支持部材４ｅの溝内に嵌挿してバネ４ｄで付勢して張力を付与する。突起部４ｂと取り付けフレーム７の嵌合孔との嵌合は、このバネ４ｄによる張力付与方向ｆには移動するが、熱定着ロール１に接近・離間する方向には移動しないようになっている。また、この張力付与方向ｆは、加圧ロール２と張架部材４の軸を結ぶ図示Ａ−Ａ線に対して、溝により熱定着ロール１に接近する方向に、あるいは離れる方向に傾けるようにしてもよい。
【００２４】
張架部材４として、耐熱ベルト摺動部材を使用した場合には、回転部材ではないので軸受等が不要であり、支持構造が簡単になる。加えて張架部材４を半月状とすることにより、加圧ロール２側にその半月欠方向を向けて配置し、加圧ロール２に対して極限まで接近した配置が可能になる。このことによりまた、耐熱ベルト３の周長を短縮して構成することが可能になる。したがって、熱ロール型定着装置を簡単な構造にして小型で安価にすることができる。
【００２５】
さらに、耐熱ベルト３が必要最小限の経路で移動するので、耐熱ベルト３は、加熱源を内蔵して回転可能な熱定着ロール１とのニップ部で加熱され、所定の経路で移動する時に奪われる熱エネルギーを最小限に抑えることができると共に、周長が短いので、自然放熱による温度低下も少なく、電源オン時から所望の温度に到達して定着可能になるまでの所謂ウォーミング時間の短縮が可能である。
【００２６】
図３は定着装置の参考例を示す図、図４はニップ通過位置に応じて変化する定着圧力の例を示す図である。図１、２に示した実施の形態においては、張架部材４として半月状の耐熱ベルト摺動部材を使用したが、図３に示すように張架部材４′としてロール部材を使用してもよい。張架部材４′は、ロール部材であるので、摺動部材としてもよいが、回転させることもできる。張架部材４′を回転自在に支持することにより、加圧ロール２と耐熱ベルト３との摩擦係数を張架部材４′と耐熱ベルト３との摩擦係数より大きく設定して、耐熱ベルト３を加圧ロール２と張架部材４により張架して加圧ロール２で安定して駆動することができる。
【００２７】
また、図３に示す参考例において、張架部材４′は、熱定着ロール１に軽押圧されているのではなく、離間配置されている。つまり、張架部材４′は、ニップ初期位置よりさらに耐熱ベルト３の移動上流側に配置されている。したがって、この場合には、配置をさらに熱定着ロール１寄りに移動させると、ニップ開始位置をさらに上流側に移動させて、ニップ長を長くすることができ、逆にその配置を熱定着ロール１から離れるように移動させると、ニップ長を短くすることができる。
【００２８】
勿論、図１、図２に示す実施の形態においても、同様に張架部材４を熱定着ロール１から離間して配置してもよいし、図３に示す参考例においては張架部材４′を熱定着ロール１に軽押圧するように配置してもよいことはいうまでもない。このような張架部材４を熱定着ロール１から離間配置した構成の場合には、ニップ領域において、ニップ初期位置から一定の定着圧力になり、ニップ終了位置で加圧ロール２による押圧で定着圧力が高くなる。
【００２９】
また、加圧ロール２で駆動して張架部材４、４′を摺動させる場合、張架部材４、４′を熱定着ロール１に対して接近、離間する方向に自由揺動可能に支持してもよい。張架部材４、４′を揺動可能に構成すると、加圧ロール２の回転駆動によって駆動される耐熱ベルト３と張架部材４、４′との摩擦力によって耐熱ベルト３と張架部材４、４′は、熱定着ロール１の方向に揺動して上記摩擦力から生じる揺動力と耐熱ベルト３が熱定着ロール１に圧接する圧接力のバランス状態で停止する。
【００３０】
即ち、未定着トナー像５ａを担持したシート材５が熱定着ロール１と耐熱ベルト３との間を通過する状態であっても、またはシート材５が通過しない状態であっても、さらには、シート材の厚みが厚くてもまたは薄くても耐熱ベルト３と熱定着ロール１の圧接する圧接力は均一になり、通過するシート材５へのストレスが均一になる。そのため、未定着トナー像５ａの定着後に排出されるシート材に皺発生などのシート材変形がない。しかも、耐熱ベルト３と熱定着ロール１との間では、耐熱ベルト１と張架部材４、４′との摩擦力の設定によって適正な圧接力を得ることができる。
【００３１】
これらの構成に対応したニップ通過位置と定着圧力の変化の様子を示したのが図４である。図４（ａ）は張架部材を固定にした場合の厚めのシート材（点線）、標準厚のシート材（実線）、薄めのシート材（２点鎖線）の定着圧力の変化の様子を示している。この場合には、厚めのシート材でニップ初期位置での定着圧力がアップし、全体としてシート材厚によって定着圧力に差が生じている。図４（ｂ）は張架部材を揺動可能にした場合の厚めのシート材（点線）、標準厚のシート材（実線）、薄めのシート材（２点鎖線）の定着圧力の変化を示している。この場合にはシート材厚にかかわらず所定の定着圧力になっている。図４（ｃ）は張架部材の位置を切り換えるようにした場合の厚めのシート材（点線）、標準厚のシート材（実線）、薄めのシート材（２点鎖線）の定着圧力の変化を示している。この場合には、ニップ開始位置が切り替わるので、圧力差は生じるがその差は小さくなっている。このようにシート材の種類に応じて定着圧力に差が生じるが、張架部材４、４′の位置を切り換えてニップ長を変えることにより定着圧力を調整することができる。
【００３２】
熱定着ロール１の弾性体１ｃの表面と耐熱ベルト３の表面は、同一の周速度で移動してシート材５の上に形成した未定着トナー像５ａを定着するものであるが、耐熱ベルト３の表面やシート材５の先端部がウェーブ状になっていると、定着開始状態が不安定になる場合がある。そこで、ニップ開始位置で耐熱ベルト３を熱定着ロール１に軽押圧する構成にすると、双方の合流状態が安定するので、極めて安定した未定着トナー像の定着が可能になる。
【００３３】
耐熱ベルト３は、加圧ロール２と張架部材４、４′の協働によって張力が付与されて熱定着ロール１に巻き付けてニップを形成しているので、容易にニップ長を長く構成することができ、構造が簡単になり小型で安価にすることができる。また、シート材５の上に形成した未定着トナー像５ａを安定して定着するには、未定着トナー像５ａを十分に溶融して定着することが必須であり、所望の温度と溶融時間を必要とするが、本発明による構成では、ニップ長を長く構成するために熱定着ロール１の表面に被覆した弾性体１ｃを大きく歪ませてニップ長を長くするような手段は必要ないので、弾性体１ｃの厚みは薄く構成可能である。しかも、弾性体１ｃを歪ませるために加圧ロール２の圧接圧力を大きく設定する必要もなく、未定着トナー像５ａを担持したシート材５が熱定着ロール１と耐熱ベルト３の間を通過するときに通過するシート材５へのストレスが小さいので、未定着トナー像５ａの定着後に排出されるシート材５に皺発生などのシート材変形が抑制される。
【００３４】
したがって、熱ロール型定着装置の機械的剛性アップは不要であるばかりでなく、熱定着ロール１の薄肉厚化が可能であり、加熱源から耐熱ベルト３を加熱する加熱速度が向上する。また、加圧ロール２も同様に薄肉厚化が可能であり、熱容量を小さく構成できるので、耐熱ベルト３からの熱エネルギー吸収が小さく、電源オン時から所望の温度に到達して定着可能になるまでの所謂ウォーミングアップ時間の短縮が可能である。
【００３５】
耐熱ベルト３の周長を短縮し、耐熱ベルト３が奪われる熱エネルギーを最小限に抑え、自然放熱による温度低下も少なくするための構成は、耐熱ベルト３が加圧ロール２に巻き付く長さより耐熱ベルト３が張架部材４、４′に巻き付く長さを短くすることである。このことはまた、耐熱ベルト３が加圧ロール２に巻き付く角度より耐熱ベルト３が張架部材４、４′に巻き付く角度を小さくすることであり、また、加圧ロール２の径より張架部材４、４′の径を小さくすることである。先に述べたように耐熱ベルト３の周長を短縮して構成し、耐熱ベルト３を必要最小限の経路で移動する構成にすると、熱ロール型定着装置を簡単な構造にして小型で安価にし、熱定着ロール１とのニップ部で加熱された耐熱ベルト３が所定の経路で移動する時に奪われる熱エネルギーを最小限に抑えることができ、自然放熱による温度低下も少なく、電源オン時から所望の温度に到達して定着可能になるまでの所謂ウォーミング時間の短縮が可能になるなど、多くの効果が期待できる。
【００３６】
次に、駆動速度の制御について説明する。駆動手段は、熱定着ロール１及び加圧ロール２を駆動するために２つの回転速度を有し、シート材特性に応じて熱定着ロール１及び加圧ロール２を第１の回転速度とそれより遅い第２の回転速度で選択駆動する。この回転速度は、シート材特性を検知する検知手段を配置すると共に、予めシート材特性に応じた回転速度などの選択情報を設定する設定手段を設け、未定着トナー像５ａを担持したシート材５の進行過程でシート材特性を検知すると、未定着トナー像５ａを担持したシート材５の定着指令過程でシート材特性に応じた設定をして、その設定内容に応じ回転速度が選択され駆動される。設定手段としては、定着指令に先立って熱ロール型定着装置に連動する部位をマニュアル操作したり、電気的な信号等によって遠隔操作してもよい。
【００３７】
未定着トナー像５ａを担持したシート材５は、紙等の一般的なシート材、熱容量の大きな厚めのシート材、透明なシート材（ＯＨＰシート材）等の多様な用途への適用が必須である。一般的なシート材に比べて、特に、熱容量の大きな厚めのシート材や封筒等の積層されたシート材、透明なシート材（ＯＨＰシート材）等においては、未定着トナー像５ａを十分溶融してシート材に定着するために、所望の溶融時間を要する。このような場合、シート材特性に応じて熱定着ロール１及び加圧ロール２を第１の回転速度とそれより遅い第２の回転速度で選択駆動することにより、未定着トナー像５ａの溶融が適正化され、所望の定着が達成できる。
【００３８】
そして、第１の回転速度または第２の回転速度で選択的に駆動しても、未定着トナー像５ａを担持したシート材５が熱定着ロール１と耐熱ベルト３の間を通過するときに通過するシート材５へのストレスには変化がなくて小さいので、未定着トナー像５ａの定着後に排出されるシート材５に対し皺発生などのシート材変形が抑制される。したがって、熱ロール型定着装置の機械的剛性アップは不要であるばかりでなく、熱定着ロール薄肉厚化が可能であり、加熱源から耐熱ベルトを加熱する加熱速度が向上する。また、加圧ロール２も同様に薄肉厚化が可能であり、熱容量が小さく達成できるので、耐熱ベルト３からの熱エネルギー吸収が小さく、電源オン時から所望の温度に到達して定着可能になるまでの所謂ウォーミングアップ時間の短縮が可能である。なお、選択的に駆動する選択手段としては、例えば駆動モータの回転数を選択的に可変する等の手段が好適である。
【００３９】
本実施形態では、熱定着ロール１の外形φ２５、肉厚０．７ｍｍ、弾性体１ｃの厚み０．５ｍｍ、加圧ロール２の外形φ２５、肉厚０．７ｍｍ、熱定着ロール１と加圧ロール２の圧接力を１０ｋｇ以下の構成でニップ長を１０ｍｍ構成し、加熱源として１０００Ｗの柱状ハロゲンランプ１ａを内蔵してウォーミングアップ時間は３０ｓｅｃを達成した。
【００４０】
熱定着ロール及び加圧ロールの外形をφ２５の小径に構成したが、通常のトナー像を定着した後のシート材が熱定着ロールまたは耐熱ベルトに巻き付くこともなく、強制的にシート材を剥がすための剥離手段を不要にしている。また、カラーの画像形成では、４色のトナー像を重ね合わせて画像を形成するので、写真画像等の場合には、トナー層が厚い未定着トナー像になり、定着後のシート材が熱定着ロールに巻き付き易くなる。しかし、本実施例では、定着後のシート材が熱定着ロールに巻き付きが生じた場合、シート材を介して耐熱ベルトを熱定着ロール側に引き寄せるように作用するが、耐熱ベルトは、加圧ロールと張架部材によりニップ終了位置で熱定着ロールから離れる方向に張架されているので、この相反する挙動によって定着後のシート材が熱定着ロールに巻き付くことを防止している。
【００４１】
本実施形態による構成の定着装置では、熱定着ロールまたは加圧ロールが駆動ロールとなるが、この場合、安定な駆動を実現するには、硬い方のロールを駆動側とし、柔らかい方のロールを従動側とするのが好適である。加圧ロール２は、その外周に耐熱ベルト３を捲着して熱定着ロール１の表面に被覆した弾性体１ｃに対して耐熱ベルト３を圧接して駆動し、熱定着ロール１は従動する構成となる。加圧ロール２は、耐熱ベルト３、即ち、未定着トナー像５ａを担持したシート材５の搬送スピードを決定付けるので、少なくとも熱定着ロール１の表面に被覆した弾性体１ｃより硬質な表面を有した構成とする。このことにより変形することなく搬送スピードを安定して駆動することができる。
【００４２】
加圧ロール２と張架部材４によって張架されて駆動される耐熱ベルト３は、加圧ロール２と張架部材４の平行度や耐熱ベルト３の軸方向周長差などの誤差要因によって蛇行しながら駆動される場合が多い。張架部材４の端部に設けた凸部４ａは、耐熱ベルト３を当接させてこの寄り規制を行うものであるので、耐熱ベルト３の端面にストレスが発生する。耐熱ベルト３を例えばステンレス管やニッケル電鋳管等の金属管で構成すると、その厚みは０．０３ｍｍ以上、ポリイミドやシリコン等の耐熱樹脂管で構成すると、その厚みは０．０５ｍｍ以上で構成すると十分な耐力が得られる。
【００４３】
凸部４ａを張架部材４の一端部に設ける場合には、加圧ロール２と張架部材４の関係を耐熱ベルト３が一方側へ寄る配置にしてもよいし、耐熱ベルト３の他方側に耐熱ベルト３を一方側へアシストする手段を設けてもよい。また、凸部４ａを張架部材４の両端部に設ける場合には、両端部の凸部間隔の中で耐熱ベルト３の蛇行が生じるが、両端部の凸部間隔と耐熱ベルト３の幅を適正な関係に構成すれば実用上問題はない。
【００４４】
図５は本発明に係る画像形成装置の１実施の形態を示す全体構成の模式的断面図である。図中、１０は画像形成装置、１０ａはハウジング、１０ｂは扉体、１１は紙搬送ユニット、１５はクリーニング手段、１７は像担持体、１８は画像転写搬送手段、２０は現像手段、２１はスキャナ手段、２１ｂは回転多面鏡、２９は転写ベルトユニット、３０は給紙ユニット、４０は定着手段、Ｗは露光ユニット、Ｄは画像形成ユニットを示す。
【００４５】
図５において、本実施形態の画像形成装置１０は、ハウジング１０ａと、ハウジング１０ａの上部に形成された排紙トレイ１０ｃと、ハウジング１０ａの前面に開閉自在に装着された扉体１０ｂを有し、ハウジング１０ａ内には、露光ユニット（露光手段）Ｗ、画像形成ユニットＤ、画像転写搬送手段を有する転写ベルトユニット２９、給紙ユニット３０が配設され、扉体１０ｂ内には紙搬送ユニット１１が配設されている。各ユニットは、本体に対して着脱可能な構成であり、メンテナンス時等には一体的に取り外して修理または交換を行うことが可能な構成になっている。
【００４６】
画像形成ユニットＤは、複数（本実施形態では４つ）の異なる色の画像を形成する画像形成ステーションＹ（イェロー用），Ｍ（マゼンタ用），Ｃ（シアン用），Ｋ（ブラック用）を備えている。そして、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋには、それぞれ、感光ドラムからなる像担持体１７と、像担持体１７の周囲に配設された、コロナ帯電手段からなる帯電手段１９および現像手段２０を有する。これら各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、転写ベルトユニット２９の下側に斜めアーチ状のラインに沿って像担持体１７が上向きになるように並列配置されている。なお、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの配置順序は任意である。
【００４７】
転写ベルトユニット２９は、ハウジング１０ａの下側に配設され図示しない駆動源により回転駆動される駆動ロール１２と、駆動ロール１２の斜め上方に配設される従動ロール１３と、バックアップロール（テンションロール）１４と、これら３本、少なくとも２本のロール間に張架されて図示矢印方向（反時計方向Ｘ）へ循環駆動される中間転写ベルトからなる画像転写搬送手段１８と、画像転写搬送手段１８の表面に当接するクリーニング手段１５とを備えている。従動ロール１３、バックアップロール１４および画像転写搬送手段１８は、駆動ロール１２に対して図で左側に傾斜する方向に配設され、これにより画像転写搬送手段１８駆動時のベルト搬送方向Ｘが下向きになるベルト面１８ａが下方に位置し、搬送方向が上向きになるベルト面１８ｂが上方に位置するようにされている。
【００４８】
したがって、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋも駆動ロール１２に対して図で左側に傾斜する方向に配設されることになる。そして、像担持体１７は、アーチ状のラインに沿って画像転写搬送手段１８の搬送方向下向きのベルト面１８ａに接触され、図示矢印に示すように画像転写搬送手段１８の搬送方向に回転駆動される。可撓性を有する無端スリーブ状の画像転写搬送手段１８は、像担持体１７に対して上側から被せるように略同一の巻き付け角度で接触させるため、像担持体１７と画像転写搬送手段１８との間の接触圧やニップ幅は、テンションロール１４により画像転写搬送手段１８に付与される張力、像担持体１７の配置間隔、巻き付け角度（アーチの曲率）などを制御することにより調整することができる。
【００４９】
駆動ロール１２は、２次転写ロール３９のバックアップロールを兼ねている。駆動ロール１２の周面には、例えば厚さ３ｍｍ程度、体積抵抗率が１０5 Ω・ｃｍ以下のゴム層が形成されており、金属製の軸を介して接地することにより、２次転写ロール３９を介して供給される２次転写バイアスの導電経路としている。このように駆動ロール１２に高摩擦かつ衝撃吸収性を有するゴム層を設けることにより、２次転写部へ記録媒体が進入する際の衝撃が画像転写搬送手段１８に伝達しにくく、画質の劣化を防止することができる。また、駆動ロール１２は、その径を従動ロール１３、バックアップロール１４の径より小さくすることにより、２次転写後の記録紙が記録紙自身の弾性力で剥離し易くすることができる。また、従動ロール１３を後述するクリーニング手段１５のバックアップロールとして兼用させている。
【００５０】
なお、画像転写搬送手段１８を駆動ロール１２に対して図で右側に傾斜する方向に配設し、これに対応して各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋも駆動ロール１２に対して図で右側に傾斜する方向に斜めアーチ状に沿って、つまり、図５と左右対象に配設してもよい。
【００５１】
画像転写搬送手段の好適な素材としては、ＰＣ樹脂、ＰＥＴ樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂等があり、当然のことながら、導電性や剛性等、または表面粗度、摩擦係数等を所望の特性に設定する目的で、対応する添加剤などを添加することもよい、また、剛性に関しては、厚さの設定によって所望の剛性に設定することもできる。
【００５２】
実施例では、比較的剛性が小さくて永久歪み、クリープを残さないウレタン樹脂及びポリエーテル樹脂によって画像転写搬送手段を形成し、ロールの付勢力Ｆにより張力Ｐを４０Ｎ、像担持体の巻き付け角度αを４°に設定してニップ部に作用する接触圧ｆを約２．８Ｎ（＝４０Ｎ×ｓｉｎ４°）として安定した転写条件を設定した。しかし、上記の素材を勘案すると、ロールの付勢力Ｆにより張力Ｐを１０Ｎ〜１００Ｎ、像担持体の巻き付け角度αを０．５°〜１５°のそれぞれの組み合わせを設定すれば、所望の転写条件の設定が可能であることが確認された。
【００５３】
１次転写部材１６は、トナー像を順次重ねて転写して画像を形成する転写バイアス印加手段として、画像転写搬送手段の内側に接する位置に配置しているが、上記のような接触圧ｆの付与により、転写ニップを形成するための押圧力の付与は必要ない。単に画像転写搬送手段への通電を確保可能な手段として接すればよいので、例えば画像転写搬送手段に接して従動回転する導電性ロールやリジッドな接触子、あるいは板バネ等の導電性弾性部材、樹脂等の繊維群によって形成した導電性ブラシ等でも構成可能になる。したがって、画像転写搬送手段との摺動抵抗が少なく、互いの寿命が向上できるばかりでなく、安価に構成できる。
【００５４】
上記のように本実施形態の画像形成装置では、複数の像担持体１７を並列配置し、各像担持体１７に対して略同一の巻き付け角度を有する姿勢で可撓性を有する無端スリーブ状の画像転写搬送手段１８を接触配置して少なくとも２本のロール１２、１３に張架して回転駆動し、画像転写搬送手段１８には、いずれかのロール１２、１３によって張力を付与して像担持体１７のトナー像を順次重ねて転写する構造に構成する。このようにすると、略同一の巻き付け角度に応じて像担持体１７と画像転写搬送手段１８との接触部には、容易に略同一のニップが形成され、その接触部の接触圧力も略同一に構成される。
【００５５】
一方、像担持体１７とそれに接触して駆動される画像転写搬送手段１８において、接触部の移動周速度は双方一致しているのが好ましい状態であるが、量産形態の中では、像担持体１７の外径や偏心または駆動手段の偏心等のバラツキ、画像転写搬送手段１８の駆動ロール１２径、あるいは駆動手段等のバラツキによって完全に等速に設定することは現実的ではない。
【００５６】
そこで、これらのバラツキを勘案したとき、像担持体１７の移動速度に対して画像転写搬送手段１８の移動速度が相対的に速くなったり遅くなったりしてバラツクことになり、転写諸条件を設定する上で好ましくない。むしろ、相対速度は、像担持体１７に対していずれか一方にシフトした相対速度差を設けることが好ましい。しかしながら、極端な速度差を設けると、像担持体１７によって搬送されるトナー像が画像転写搬送手段１８に転写される時にこのトナー像の位置にズレが生じて画像乱れが発生するので、極力小さな速度差を設けることが好ましい。
【００５７】
上記の内容によって生じる速度差を、複数の像担持体１７に対していずれか一方にシフトした相対速度差に設定する場合に量産上からの実力及び画像乱れの限界を勘案すると、その速度差は、像担持体１７の移動速度に対する画像転写搬送手段１８の速度は、±（方向）３±（バラツキ）２％程度に構成することが好ましい。
【００５８】
また、像担持体１７の移動速度と画像転写搬送手段１８の移動速度が等速の場合は、トナー像は転写バイアスの電気エネルギー作用によって転写されるが、上記の速度差を設けた場合には、電気エネルギー作用に加えて機械的なかきとり作用も付加されて転写効率が向上するので、像担持体１７の転写残りトナーをクリーニングする工程を廃止または簡略化することが可能となる。
【００５９】
さらに、像担持体１７の移動速度と画像転写搬送手段１８の移動速度に相対的な速度差を設けると、可撓性を有する画像転写搬送手段１８の駆動ロール１２間または像担持体１７への当接ニップ間に弛みが発生して好ましくない。そこで、像担持体１７に対して画像転写搬送手段１８の速度を速い方向にシフトする場合には、画像転写搬送手段１８の駆動ロール１２を下流側に配置し、像担持体１７に対して画像転写搬送手段１８の速度を遅い方向にシフトする場合には画像転写搬送手段１８の駆動ロール１２を上流側に配置して構成すると、上記弛み発生が防止可能になり、好ましい転写条件設定ができる。
【００６０】
クリーニング手段１５は、搬送方向下向きのベルト面１８ａ側に設けられ、二次転写後に画像転写搬送手段１８の表面に残留しているトナーを除去するクリーニングブレード１５ａと、回収したトナーを搬送するトナー搬送部材１５ｂを備えている。クリーニングブレード１５ａは、従動ロール１３への画像転写搬送手段１８の巻きかけ部において画像転写搬送手段１８に当接されている。また、画像転写搬送手段１８の裏面には、後述する各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの像担持体１７に対向して１次転写部材１６が当接され、１次転写部材１６には転写バイアスが印加されている。
【００６１】
露光手段Ｗは、斜め方向に配設された画像形成ユニットＤの斜め下方に形成された空間に配設されている。また、露光手段Ｗの下部でハウジング１０ａの底部には給紙ユニット３０が配設されている。露光手段Ｗは、全体がケースに収納され、ケースは、搬送方向下向きのベルト面の斜め下方に形成される空間に配設されている。ケースの底部には、ポリゴンミラーモータ２１ａ、ポリゴンミラー（回転多面鏡）２１ｂからなる単一のスキャナ手段２１を水平に配設されるとともに、各色の画像信号により変調される複数のレーザ光源２３からのレーザビームをポリゴンミラー２１ｂで反射させ各像担持体上に偏向走査する光学系Ｂには、単一のｆ−θレンズ２２および各色の走査光路が像担持体１７にそれぞれ非平行になって折り返すように複数の反射ミラー２４が配設されている。
【００６２】
上記構成からなる露光手段Ｗにおいては、ポリゴンミラー２１ｂから各色に対応した画像信号が、共通のデータクロック周波数に基づいて変調形成されたレーザビームで射出され、ｆ−θレンズ２２、反射ミラー２４を経て、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの像担持体１７に照射され、潜像が形成される。反射ミラー２４を設けることにより走査光路を屈曲させ、ケースの高さを低くすることが可能となり光学系Ｂのコンパクト化が可能となる。しかも、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの像担持体１７への走査光路長は同一の長さになるように反射ミラー２４が配置されている。このように各画像形成ユニットＤに対する露光手段Ｗのポリゴンミラー２１ｂから像担持体１７までの光路の長さ（光路長）が略同一の長さになるように構成することにより、各光路で走査された光ビームの走査幅も略同一になり、画像信号の形成にも特別な構成を必要としない。したがって、レーザ光源２３は、それぞれ異なる画像信号によってそれぞれ異なった色の画像に対応して変調されるにも関わらず、共通のデータクロック周波数に基づいて変調形成可能であり、共通の反射面を用いるため副走査方向の相対差から生じる色ずれを防止し、構造が簡単で安価なカラー画像形成装置を構成できる。
【００６３】
また、本実施形態においては、装置下方に走査光学系Ｂを配置することにより、画像形成手段の駆動系が装置を支持するフレームへ与える振動による走査光学系Ｂの振動を最小限にすることができ、画質の劣化を防止することができる。とくに、スキャナ手段２１をケースの底部に配置することにより、ポリゴンモータ２１ａ自身がケース全体に与える振動を最小限にすることができ、画質の劣化を防止することができる。また、振動源であるポリゴンモータ２１ａの数を一つにすることによりケース全体に与える振動を最小限にすることができる。
【００６４】
本実施形態においては、各画像ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋが斜め方向に配設され、かつ像担持体１７が斜めアーチ状のラインに沿って上向きに並列配置されて、画像転写搬送手段１８の搬送方向下向きのベルト面１８ａに接触される関係上、トナー貯留容器２６を斜め下方に傾斜して配置している。
【００６５】
給紙ユニット３０は、記録媒体が積層保持されている給紙カセット３５と、給紙カセット３５から記録媒体を一枚ずつ給送するピックアップロール３６を備えている。紙搬送ユニット１１は、二次転写部への記録媒体の給紙タイミングを規定するゲートロール対３７（一方のロールはハウジング１０ａ側に設けられている）と、駆動ロール１２および画像転写搬送手段１８に圧接される二次転写手段としての二次転写ロール３９と、主記録媒体搬送路３８と、定着手段４０と、排紙ロール対４１と、両面プリント用搬送路４２を備えている。
【００６６】
シート材に２次転写された２次画像（未定着トナー像）は、定着手段４０の形成するニップ部で所定の温度で定着される。本実施形態においては、転写ベルトの搬送方向上向きのベルト面１８ｂの斜め上方に形成される空間、換言すれば、転写ベルトに対して画像形成ステーションと反対側の空間に定着手段４０を配設することが可能になり、露光手段Ｗ、画像転写搬送手段１８、画像形成手段への熱伝達を低減することができ、各色の色ずれ補正動作を行う頻度を少なくすることができる。特に、露光手段Ｗは、定着手段４０から最も離れた位置にあり、走査光学系部品の熱による変位を最小限にすることができ、色ズレを防ぐことができる。
【００６７】
本実施形態においては、画像転写搬送手段１８を駆動ロール１２に対して傾斜する方向に配設しているため、図で右側空間に広いスペースが生じその空間に定着手段４０を配設することができ、コンパクト化を実現することができると共に、定着手段４０で発生する熱が、左側に位置する露光ユニットＷ、画像転写搬送手段１８および各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋへ伝達されるのを防止することができる。また、画像形成ユニットＤの左側下部の空間に露光ユニットＷを配置することができるため、画像形成手段の駆動系がハウジング１０ａへ与える振動による、露光ユニットＷの走査光学系Ｂの振動を最小限に抑えることができ、画質の劣化を防止することができる。
【００６８】
また、本実施形態においては、球形化されたトナーを用いることにより、１次転写効率を高め（略１００％）、各像担持体１７には、１次転写残りトナーを回収するクリーニング手段を設置していない。これにより、３０ｍｍ径以下の感光体ドラムからなる各像担持体１７を近接して配置することが可能となり、装置を小型化することができる。
【００６９】
また、クリーニング手段を設置しないことに伴い、帯電手段としてはコロナ帯電手段１９を採用している。帯電手段がロールである場合は、微量ではあるが像担持体１７上に存在する１次転写残りトナーがロール上に堆積して帯電不良が発生するが、非接触帯電手段であるコロナ帯電手段１９はトナーが付着しにくく、帯電不良の発生を防ぐことができる。
【００７０】
また、上記実施形態では、中間転写ベルトを画像転写搬送手段１８として像担持体１７に接触させる構成としたが、表面にシート材を吸着して搬送移動し、該シート材の表面にトナー像を順次重ねて転写して画像を形成搬送するシート材搬送ベルトを画像転写搬送手段１８として像担持体１７に接触させる構成としてもよい。この場合、上記各実施形態と異なるのは、画像転写搬送手段１８であるシート材搬送ベルトのベルト搬送方向が像担持体１７に接触する下面で逆方向の上向きになることである。
【００７１】
以上のような画像形成装置全体の作動の概要は次の通りである。
（１）図示しないホストコンピュータ等（パーソナルコンピュータ等）からの印字指令信号（画像形成信号）が画像形成装置１０の制御ユニットに入力されると、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの像担持体１７、現像手段２０の各ロール、および画像転写搬送手段１８が回転駆動される。
（２）像担持体１７の外周面が帯電手段１９によって一様に帯電される。
（３）各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋにおいて一様に帯電した像担持体１７の外周面に、露光ユニットＷによって各色の画像情報に応じた選択的な露光がなされ、各色用の静電潜像が形成される。
（４）それぞれの像担持体１７に形成された静電潜像が現像手段２０によりトナー像が現像される。
（５）画像転写搬送手段１８の１次転写部材１６には、トナーの帯電極性と逆極性の一次転写電圧が印加され、像担持体１７上に形成されたトナー像が一次転写部において画像転写搬送手段１８の移動に伴って順次、画像転写搬送手段１８上に重ねて転写される。
（７）この１次画像を１次転写した画像転写搬送手段１８の移動に同期して、給紙カセット３５に収納された記録媒体が、レジストロール対３７を経て２次転写ロール３９に給送される。
（８）１次転写画像は、２次転写部位で記録媒体と同期合流し、図示省略した押圧機構によって画像転写搬送手段１８の駆動ロール１２に向かって押圧された２次転写ロール３９で、１次転写画像とは逆極性のバイアスが印加され、画像転写搬送手段１８上に形成された１次転写画像は、同期給送された記録媒体に２次転写される。
（９）２次転写に於ける転写残りのトナーは、従動ロール１３方向へと搬送されて、このロール１３に対向して配置したクリーニング手段１５によって掻き取られ、そして、画像転写搬送手段１８はリフレッシュされて再び上記サイクルの繰り返しを可能にされる。
（１０）記録媒体が定着手段４０を通過することによって記録媒体上のトナー像が定着し、その後、記録媒体が所定の位置に向け（両面印刷でない場合には排紙トレイ１０ｃに向け、両面印刷の場合には両面プリント用搬送路４２に向け）搬送される。
【００７２】
図６は張架部材を２次転写ロールで兼用した定着装置の参考例を示す図、図７は張架部材を２次転写ロールで兼用した定着装置を搭載した画像形成装置の参考例を示す図である。
【００７３】
図６、図７において、２次転写ロール３９は、張架部材と兼用したものであり、トナー像を担持して搬送するトナー像担持搬送体である画像転写搬送手段１８に耐熱ベルト３を対向配置して構成したものである。耐熱ベルト３は、導電性を有し、張架部材でもある２次転写ロール３９には、画像転写搬送手段１８からシート材に未定着トナー像を転写するための転写バイアス印加手段を設けている。また、耐熱ベルト３と２次転写ロール３９は、耐熱ベルト３の駆動が停止した時に画像転写搬送手段１８から離れる方向に移動作用する。そのために、例えば２次転写ロール３９は、自重によって熱定着ロール１から離れる方向に移動作用する位置に配置される。
【００７４】
耐熱ベルト３と画像転写搬送手段１８が接する部位において熱定着ロール１で加熱された耐熱ベルト３の余熱によって、画像転写搬送手段１８への熱影響が少なからず発生するものである。しかし、耐熱ベルト３を厚さ０．０８ｍｍ程度の極めて熱容量の小さな構成にすると、耐熱ベルト３が加圧ロール２によって駆動されて張架部材から更に画像転写搬送手段１８に到達する過程で自然放熱冷却作用があり、実質的に問題の発生しない熱バランスを設定することができる。この場合、張架部材である 2次転写ロール３９を加圧ロール２の回転軸心と共通の軸心で所定の角度分回動可能に支持して構成すると、加圧ロール２の回転駆動によって駆動される耐熱ベルト３と張架部材の回転摩擦力等によって耐熱ベルト３と張架部材は、加圧ロール２の回転軸心と共通の軸心を回動軸として画像転写搬送手段１８の圧接する圧接力のバランス状態で停止する。
【００７５】
即ち、未定着トナー像を担持したシート材が画像転写搬送手段１８と耐熱ベルト３との間を通過する状態であっても、また、シート材が通過しない状態であっても、更には、シート材厚みが厚くてもまた薄くても、耐熱ベルト３と画像転写搬送手段１８の圧接する圧接力は、耐熱ベルト３と熱定着ロール１の圧接する圧接力ともバランス均衡して、通過するシート材へのストレスが均一になるので、未定着トナー像の定着後に排出されるシート材に皺発生などのシート材変形がない。
【００７６】
耐熱ベルト３と熱定着ロール１の圧接する圧接力は、耐熱ベルト３と張架部材である２次転写ロール３９との回転摩擦力等の設定によって適切な値を得ることができるが、画像転写搬送手段１８からシート材にトナー像を転写する場面で圧接力が不足する場合には、圧接力が増加する方向にアシストすればよい。
【００７７】
耐熱ベルト３と２次転写ロール３９は、転写機能を有すると共に、画像転写搬送手段１８を通過したシート材は、耐熱ベルト３に静電吸着されて搬送されるので、搬送と熱定着ロール１へのニップ突入が安定し、シート材が転写部位から定着部位に至る過程でのジャムトラブルがない。
【００７８】
耐熱ベルト３の内周に嵌挿して加圧ロール２と協働して耐熱ベルト３に張力を付与すると共に、耐熱ベルト３をシート材の進行方向上流側方向に熱定着ロール１に巻き付けてニップを形成する位置に配置した２次転写ロール３９の配置に関し、２次転写ロール３９は、画像転写搬送手段１８に対向配置し、加圧ロール２は、２次転写ロール３９に対して耐熱ベルト３をシート材の進行方向上流側方向に熱定着ロール１に巻き付けてニップを形成する位置、即ち、２次転写ロール３９の重力作用位置より離れた位置に配置すると、耐熱ベルト３の駆動が停止した時に２次転写ロール３９及び耐熱ベルト３は、耐熱ベルト３の張力作用及び２次転写ロール３９の自重作用によって画像転写搬送手段１８から離れる方向に移動習性が生じ、シート材搬送トラブルのジャム処理が容易になる。
【００７９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、従来公知または周知の技術を必要に応じて置換または付加することが可能である。
【００８０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、耐熱ベルトは、加圧ロールと張架部材の協働によって張力が付与されて熱定着ロールに巻き付けてニップを形成しているので、容易にニップ長を長く構成することができ、構造が簡単になり小型で安価にすることができる。また、張架部材として、耐熱ベルト摺動部材を使用することにより軸受等が不要になり、支持構造が簡単になる。加えて張架部材を半月状とすることにより、加圧ロール側にその半月欠方向を向けて配置し、加圧ロールに対して極限まで接近した配置が可能になる。このことによりまた、耐熱ベルトの周長を短縮して構成することが可能になる。したがって、熱ロール型定着装置を簡単な構造にして小型で安価にすることができる。さらに、耐熱ベルトが必要最小限の経路で移動するので、加熱源を内蔵して回転可能な熱定着ロールとのニップ部で加熱された耐熱ベルトは、所定の経路で移動する時に奪われる熱エネルギーを最小限に抑えることができると共に、周長が短いので、自然放熱による温度低下も少なく、電源オン時から所望の温度に到達して定着可能になるまでの所謂ウォーミング時間の短縮が可能である。
【００８１】
また、シート材の上に形成した未定着トナー像を安定して定着するには、未定着トナー像を十分に溶融して定着することが必須であり、所望の温度と溶融時間を必要とするが、本発明による構成では、ニップ長を長く構成するために熱定着ロールの表面に被覆した弾性体を大きく歪ませてニップ長を長くするような手段は必要ないので、弾性体の厚みは薄く構成可能である。しかも、弾性体を歪ませるために加圧ロールの圧接圧力を大きく設定する必要もなく、未定着トナー像を担持したシート材が熱定着ロールと耐熱ベルトの間を通過するときに通過するシート材へのストレスが小さいので、未定着トナー像の定着後に排出されるシート材に皺発生などのシート材変形が抑制される。
【００８２】
したがって、熱ロール型定着装置の機械的剛性アップは不要であるばかりでなく、熱定着ロールの薄肉厚化が可能であり、加熱源から耐熱ベルトを加熱する加熱速度が向上する。また、加圧ロールも同様に薄肉厚化が可能であり、熱容量を小さく構成できるので、耐熱ベルトからの熱エネルギー吸収が小さく、電源オン時から所望の温度に到達して定着可能になるまでの所謂ウォーミングアップ時間の短縮が可能である。
【００８３】
耐熱ベルトと加圧ロールの巻き付き角より耐熱ベルトと張架部材の巻き付き角を小さくし、また、加圧ロールの径より張架部材の径を小さくすることにより、耐熱ベルトと加圧ロールの巻き付き長さより耐熱ベルトと張架部材の巻き付き長さを短くし、耐熱ベルトの周長を短縮して構成し、耐熱ベルトを必要最小限の経路で移動する構成にするので、熱ロール型定着装置を簡単な構造にして小型で安価にし、熱定着ロールとのニップ部で加熱された耐熱ベルトが所定の経路で移動する時に奪われる熱エネルギーを最小限に抑えることができ、自然放熱による温度低下も少なく、電源オン時から所望の温度に到達して定着可能になるまでの所謂ウォーミング時間の短縮が可能になるなど、多くの効果が期待できる。
【００８４】
また、シート材特性に応じて熱定着ロール及び加圧ロールを第１の回転速度とそれより遅い第２の回転速度で選択駆動することにより、未定着トナー像の溶融が適正化され、所望の定着が達成できる。そして、第１の回転速度または第２の回転速度で選択的に駆動しても、未定着トナー像を担持したシート材が熱定着ロールと耐熱ベルトの間を通過するときに通過するシート材へのストレスには変化がなくて小さいので、未定着トナー像の定着後に排出されるシート材に皺発生などのシート材変形が抑制される。したがって、熱ロール型定着装置の機械的剛性アップは不要であるばかりでなく、熱定着ロール薄肉厚化が可能であり、加熱源から耐熱ベルトを加熱する加熱速度が向上する。また、加圧ロールも同様に薄肉厚化が可能であり、熱容量が小さく達成できるので、耐熱ベルトからの熱エネルギー吸収が小さく、電源オン時から所望の温度に到達して定着可能になるまでの所謂ウォーミングアップ時間の短縮が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る定着装置の実施の形態を示す図である。
【図２】 耐熱ベルトに張力を付与する張架部材の支持機構を示す図である。
【図３】 定着装置の参考例を示す図である。
【図４】 ニップ通過位置に応じて変化する定着圧力の例を示す図である。
【図５】 本発明に係る画像形成装置の１実施の形態を示す全体構成の模式的断面図である。
【図６】 張架部材を２次転写ロールで兼用した定着装置の参考例を示す図である。
【図７】 張架部材を２次転写ロールで兼用した定着装置を搭載した画像形成装置の参考例を示す図である。
【符号の説明】
１…熱定着ロール、１ａ…ハロゲンランプ、１ｂ…ロール基材、１ｃ…弾性体、２…加圧ロール、３…耐熱ベルト、４…張架部材、４ａ…凸部、５…シート材、５ａ…未定着トナー像、６…クリーニング部材、Ｌ…押圧部接線[0001]
[Industrial application fields]
The present invention includes a heat fixing roll that covers an elastic body and has a built-in heat source, a pressure roll that presses against the heat fixing roll, and a heat fixing roll that is attached to the outer periphery of the pressure roll. The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus that include a heat-resistant belt that is sandwiched between and moves and a tension member that stretches the heat-resistant belt, and that fixes an unfixed toner image formed on a sheet material.
[0002]
[Prior art]
In image forming apparatuses such as copying machines, printers, and facsimiles, as a heating roll type fixing apparatus that heats and fixes an unfixed toner image on a transfer material, the surface is covered with an elastic body and can be rotated with a built-in heating source. A heat-fixing roll, a heat-resistant belt stretched by a plurality of support rolls, and a heat-resistant belt is wound around the heat-fixing roll by a predetermined angle to form a nip region, and at the exit of the nip region is larger than other portions A fixing device has been proposed (see Japanese Patent No. 3084692) that is provided with pressure means that applies pressure locally to cause distortion on the elastic body on the surface of the heat fixing roll and facilitates discharge of the sheet material from the nip portion. Yes.
[0003]
In this conventional fixing device, since the surface of the heat fixing roll has distortion in advance due to the presence of pressure means, the toner is in contact with the surface of the heat fixing roll at the exit of the nip region. The surface distortion is instantaneously released. For this reason, when the sheet material is discharged from the nip portion, the adhesion force between the toner and the heat fixing roll is reduced to prevent the sheet material from being wound around the heat fixing roll. Can be easily peeled off. In this way, the above-described apparatus eliminates the peeling claw that has been conventionally required.
[0004]
Also, the roll is deflected by the pressure set between the rolls to form a nip length in contact with the roll, and a sheet material carrying an unfixed toner image is passed between the nips to be fixed. A fixing device (see Japanese Patent Publication No. 6-40235) for driving by selecting the first speed or the second speed as the driving speed is proposed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the structure of the conventional fixing device described above, a heat-resistant belt that is stretched around a plurality of support rolls and is movable is wound around the heat-fixing roll by an angle that allows nip formation by pressure means, and locally at the outlet of the nip region. Since it is driven by applying a large pressure, a plurality of support rolls and their rotary bearings are required. Furthermore, the perimeter of the heat-resistant belt is increased, and the fixing device is not only complicated and large, but also expensive. The complicated, large and expensive construction of the fixing device inevitably makes the image forming apparatus equipped with the fixing device complicated, large and expensive.
[0006]
In addition, the heat-resistant belt is heated at the nip portion with the rotatable heat fixing roll with a built-in heating source, but in a configuration in which the circumference is extended by a plurality of support rolls, it moves along a predetermined path. When this is done, heat energy is deprived by the plurality of support rolls, and natural heat dissipation increases according to the length of the circumference. For this reason, it takes a long time to reach a predetermined temperature, and a so-called warm-up time from when the power is turned on to when fixing is required is not preferable.
[0007]
Further, in the configuration in which the heat-resistant belt is wound around the heat fixing roll at an angle capable of forming a nip, and a pressure larger than other portions is locally applied at the exit of the nip portion to form a distortion in the elastic layer of the heat fixing roll. The sheet material discharged along the strain of the elastic layer curls along the strain or is locally damaged by high pressure. It causes deformation such as occurrence.
[0008]
In addition, the apparatus that selects the roll driving speed as the first speed or the second speed in accordance with the sheet material characteristics is not preferable because the heat capacity of the roll is large and the warm-up time is long. The sheet material passing between the long nips formed by bending the sheet is stressed by this pressure as in the former apparatus, and causes deformation of the sheet material such as curls and wrinkles.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention solves the above-described conventional problems, and can simplify the structure of the heat roll type fixing device, reduce the size, reduce the cost, shorten the warm-up time, and reduce the stress on the sheet material. Therefore, deformation of the discharged sheet material such as curling and wrinkling can be suppressed.
[0010]
For this purpose, the present invention provides a heat fixing roll having a surface coated with an elastic body and a built-in heat source, a pressure roll that presses against the heat fixing roll, and the heat fixing roll that is attached to the outer periphery of the pressure roll. A fixing device that fixes an unfixed toner image formed on a sheet material, and a heat-resistant belt that is sandwiched between the heat-resistant belt and a tension member that stretches the heat-resistant belt.
The tension member uses a sliding member on which the heat-resistant belt slides, and has a protrusion extending in the axial direction of the pressure roll at the end, and is rotatably supported on the rotation shaft of the pressure roll. The protrusion is inserted into the groove of the support member and urged by a spring to stretch the heat-resistant belt between the pressure roll and the heat resistance from the pressing portion between the heat fixing roll and the pressure roll. The heat-resistant belt is wound around the heat fixing roll from the tangent line of the pressing portion on the upstream side of the belt moving direction to form a nip. It is disposed at an initial position, and can swing in a direction in which the heat fixing roll is pressed around the rotation axis of the pressure roll by a frictional force with the heat-resistant belt. It is characterized by that.
[0011]
The tension member is a half-moon shaped member.
[0012]
The pressure roll is characterized in that the friction coefficient between the pressure roll and the heat-resistant belt is larger than the friction coefficient between the stretching member and the heat-resistant belt, In Heat resistant belt The length of winding More tension member In Heat resistant belt Shorten the length of winding It is characterized by that.
[0013]
The contact pressure distribution between the heat fixing roll and the heat-resistant belt becomes the highest pressure at the portion where the heat fixing roll and the pressure roll are in pressure contact, and the pressure roll covered the surface of the heat fixing roll. It has a surface harder than an elastic body, drives the pressure roll, the heat fixing roll is driven via the heat-resistant belt, and drives the heat fixing roll and the pressure roll. The driving means has a first rotation speed and a second rotation speed that is slower than the first rotation speed, and is selectively driven according to the sheet material characteristics.
[0014]
And a detecting means for detecting the sheet material characteristic, detecting the sheet material characteristic during the progress of the sheet material carrying the unfixed toner image, and selectively driving the sheet material according to the sheet material characteristic, A setting unit configured to set selection information according to the characteristic, performing setting according to the sheet material characteristic in a fixing command process of the sheet material carrying the unfixed toner image, and selectively driving based on the setting content It is characterized by doing.
[0015]
The tension member has a convex portion that restricts the position of the heat-resistant belt in contact with one end or both ends, and is in sliding contact with the inner peripheral surface of the heat-resistant belt, A cleaning member is disposed between the two.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing an embodiment of a fixing device according to the present invention, wherein 1 is a heat fixing roll, 1a is a halogen lamp, 1b is a roll base, 1c is an elastic body, 2 is a pressure roll, and 3 is heat resistant. Belt 4, tension member 4 a convex portion 5 sheet material 5 a unfixed toner image 6 cleaning member L tangent to pressing portion
[0017]
In FIG. 1, a heat fixing roll 1 is formed by forming a pipe material having an outer diameter of 60 mm or less and a wall thickness of 2 mm or less as a roll base material 1b, and covering the outer periphery with an elastic body 1c of 2 mm or less. A halogen lamp 1a is built in as a heating source and is rotatable. The pressure roll 2 is formed of a pipe material having an outer diameter of 60 mm or less and a wall thickness of 2 mm or less, and is disposed so as to face the heat fixing roll 1, and can be rotated by being pressed against the heat fixing roll 1 with a predetermined pressure. It is.
[0018]
The heat-resistant belt 3 is an endless belt that is sandwiched between the heat fixing roll 1 and the pressure roll 2 and is attached to the outer periphery of the pressure roll 2 so as to be movable, and has a thickness of 0.03 mm or more. It is composed of a metal tube such as a stainless steel tube or a nickel electroformed tube, a heat-resistant resin tube such as polyimide or silicon.
[0019]
The tension member 4 is inserted into the inner periphery of the heat-resistant belt 3 and applies tension to the heat-resistant belt 3 in cooperation with the pressure roll 2 and winds the heat-resistant belt 3 around the heat-fixing roll 1 to form a nip. It is a half-moon shaped heat-resistant belt sliding member arranged at a position. The tension member 4 is disposed at a position where the heat-resistant belt 3 is wound around the heat fixing roll 1 from the tangent L of the pressing portion between the heat fixing roll 1 and the pressure roll 2 to form a nip. The stretching member 4 is lightly pressed against the heat fixing roll 1 at the initial nip position. The convex portion 4a is provided at one end or both ends of the stretching member 4, and abuts and regulates the deviation when the heat-resistant belt 3 approaches one side.
[0020]
In order to stretch the heat-resistant belt 3 with the pressure roll 2 and the tension member 4 and drive it stably with the pressure roll 2, the friction coefficient between the pressure roll 2 and the heat-resistant belt 3 is set to be equal to that of the tension member 4 and the heat resistance. The friction coefficient may be set to be larger than the friction coefficient with the belt 3, but the friction coefficient may become unstable due to intrusion of foreign matter or wear. On the other hand, the winding member 4 and the heat-resistant belt 3 have a winding angle smaller than the winding angle of the pressure roll 2 and the heat-resistant belt 3, and the diameter of the stretching member 4 is smaller than the diameter of the pressure roll 2. If set so, the length that the heat-resistant belt 3 slides on the stretching member 4 is shortened, and it is possible to avoid unstable factors against changes with time and disturbances, and the heat-resistant belt 3 can be driven stably with a pressure roll. Can do.
[0021]
The cleaning member 6 is disposed between the pressure roll 2 and the tension member 4 and is slidably brought into contact with the inner peripheral surface of the heat-resistant belt 3 to clean foreign matter, wear powder, etc. on the inner peripheral surface of the heat-resistant belt 3. The heat-resistant belt 3 is refreshed by cleaning such foreign matter, wear powder, etc., and the instability factor is removed. Moreover, the recessed part provided in the tension | tensile_strength member 4 is suitable for accommodation of this removed foreign material, abrasion powder, etc.
[0022]
The sheet material 5 passes between the heat-resistant belt 3 and the heat-fixing roll 1 with the position where the stretching member 4 is lightly pressed against the heat-fixing roll 1 as the initial position of the nip, whereby the unfixed toner image 5a is fixed. The position where the pressure roll 2 is pressed against the fixing roll 1 is discharged in the direction of the tangent L of the pressing portion with the nip end position. Thus, the start position and the end position of the nip are formed in the tangential state of the heat fixing roll 1.
[0023]
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a support mechanism for a tension member that applies tension to the heat-resistant belt. As shown in FIG. 2, the support mechanism for the tension member 4 includes a protrusion 4 b that extends parallel to the axial direction of the pressure roll 2 at the end of the tension member 4 and a protrusion that extends in the axial direction of the pressure roll 2. 4c is provided, the protrusion 4b is fitted into the fitting hole of the mounting frame 7, and the protrusion 4c is inserted into the groove of the support member 4e rotatably supported by the rotating shaft 2a of the pressure roll 2 to be spring-loaded. Energize in 4d to apply tension. The fitting between the protrusion 4b and the fitting hole of the mounting frame 7 moves in the tension applying direction f by the spring 4d, but does not move in the direction approaching / separating from the heat fixing roll 1. . Further, the tension applying direction f is inclined with respect to the direction AA shown in the figure connecting the axis of the pressure roll 2 and the stretching member 4 in a direction approaching or leaving the heat fixing roll 1 by a groove. May be.
[0024]
When a heat-resistant belt sliding member is used as the tension member 4, a bearing or the like is unnecessary because it is not a rotating member, and the support structure is simplified. In addition, by making the tension member 4 into a half-moon shape, the half-moon notch direction is arranged on the pressure roll 2 side, and the arrangement close to the pressure roll 2 is made possible to the limit. This also makes it possible to configure the heat-resistant belt 3 with a reduced circumferential length. Therefore, the heat roll type fixing device can be made simple and small and inexpensive.
[0025]
Further, since the heat-resistant belt 3 moves along the minimum necessary route, the heat-resistant belt 3 is heated at the nip portion with the rotatable heat fixing roll 1 with a built-in heating source, and is taken when moving along a predetermined route. The thermal energy generated can be minimized and the perimeter is short, so there is little temperature drop due to natural heat dissipation, and so-called warming time is shortened from when the power is turned on until it reaches the desired temperature and can be fixed. Is possible.
[0026]
FIG. 3 is a view showing a reference example of the fixing device, and FIG. 4 is a view showing an example of the fixing pressure that changes in accordance with the nip passage position. In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, a half-moon shaped heat-resistant belt sliding member is used as the stretching member 4, but a roll member may be used as the stretching member 4 'as shown in FIG. Good. Since the tension member 4 'is a roll member, it may be a sliding member, but it can also be rotated. By supporting the tension member 4 ′ in a rotatable manner, the friction coefficient between the pressure roll 2 and the heat-resistant belt 3 is set to be larger than the friction coefficient between the tension member 4 ′ and the heat-resistant belt 3. It can be stretched by the pressure roll 2 and the tension member 4 and driven stably by the pressure roll 2.
[0027]
Further, in the reference example shown in FIG. 3, the stretching member 4 ′ is not lightly pressed against the heat fixing roll 1 but is spaced apart. That is, the stretching member 4 ′ is disposed further upstream of the heat resistant belt 3 than the initial nip position. Therefore, in this case, if the arrangement is further moved closer to the heat fixing roll 1, the nip start position can be further moved to the upstream side, and the nip length can be increased. When moving away from the nip, the nip length can be shortened.
[0028]
Needless to say, in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the tension member 4 may be similarly spaced from the heat fixing roll 1, or in the reference example shown in FIG. 3, the tension member 4 ′. Needless to say, the heat fixing roll 1 may be disposed so as to be lightly pressed. In the case of such a configuration in which the stretching member 4 is spaced apart from the heat fixing roll 1, in the nip region, the fixing pressure is constant from the initial nip position, and the fixing pressure is pressed by the pressure roll 2 at the nip end position. Becomes higher.
[0029]
Further, when the tension members 4 and 4 ′ are slid by being driven by the pressure roll 2, the tension members 4 and 4 ′ are supported so as to freely swing in the direction of approaching and separating from the heat fixing roll 1. May be. When the tension members 4 and 4 ′ are configured to be swingable, the heat resistance belt 3 and the tension member 4 are caused by the frictional force between the heat resistance belt 3 driven by the rotational drive of the pressure roll 2 and the tension members 4 and 4 ′. 4 'stops in a state of balance between the swinging force generated by the frictional force by swinging in the direction of the heat fixing roll 1 and the pressing force with which the heat-resistant belt 3 presses against the heat fixing roll 1.
[0030]
That is, whether the sheet material 5 carrying the unfixed toner image 5a passes between the heat fixing roll 1 and the heat-resistant belt 3 or the sheet material 5 does not pass, Even if the thickness of the sheet material is thick or thin, the pressure contact force between the heat-resistant belt 3 and the heat fixing roll 1 is uniform, and the stress on the passing sheet material 5 is uniform. Therefore, there is no sheet material deformation such as wrinkles in the sheet material discharged after fixing the unfixed toner image 5a. In addition, an appropriate pressure contact force can be obtained between the heat-resistant belt 3 and the heat fixing roll 1 by setting the frictional force between the heat-resistant belt 1 and the stretching members 4 and 4 ′.
[0031]
FIG. 4 shows how the nip passage position and the fixing pressure change corresponding to these configurations. FIG. 4A shows the change in fixing pressure of a thick sheet material (dotted line), a standard thickness sheet material (solid line), and a thin sheet material (two-dot chain line) when the tension member is fixed. ing. In this case, the fixing pressure at the initial nip position is increased with a thick sheet material, and the fixing pressure varies depending on the sheet material thickness as a whole. FIG. 4B shows changes in fixing pressure of a thick sheet material (dotted line), a standard thickness sheet material (solid line), and a thin sheet material (two-dot chain line) when the tension member is made swingable. ing. In this case, a predetermined fixing pressure is obtained regardless of the sheet material thickness. FIG. 4C shows the change in fixing pressure of thick sheet material (dotted line), standard thickness sheet material (solid line), and thin sheet material (two-dot chain line) when the position of the stretching member is switched. Show. In this case, since the nip start position is switched, a pressure difference is generated but the difference is small. In this way, a difference occurs in the fixing pressure depending on the type of the sheet material, but the fixing pressure can be adjusted by changing the nip length by switching the positions of the stretching members 4 and 4 '.
[0032]
The surface of the elastic body 1c of the heat fixing roll 1 and the surface of the heat-resistant belt 3 move at the same peripheral speed to fix the unfixed toner image 5a formed on the sheet material 5, but the heat-resistant belt 3 If the surface of the sheet or the tip of the sheet material 5 is wavy, the fixing start state may become unstable. Therefore, if the heat-resistant belt 3 is lightly pressed against the heat fixing roll 1 at the nip start position, the merged state of both is stabilized, so that an extremely stable unfixed toner image can be fixed.
[0033]
Since the heat-resistant belt 3 is tensioned by the cooperation of the pressure roll 2 and the stretching members 4 and 4 'and is wound around the heat fixing roll 1 to form a nip, the nip length can be easily increased. Therefore, the structure becomes simple, and it can be made small and inexpensive. Further, in order to stably fix the unfixed toner image 5a formed on the sheet material 5, it is essential that the unfixed toner image 5a is sufficiently melted and fixed, and a desired temperature and melting time are set. Although necessary, the configuration according to the present invention does not require means for increasing the nip length by greatly distorting the elastic body 1c coated on the surface of the heat fixing roll 1 in order to increase the nip length. The thickness of the body 1c can be configured to be thin. In addition, it is not necessary to set the pressure contact pressure of the pressure roll 2 large in order to distort the elastic body 1c, and the sheet material 5 carrying the unfixed toner image 5a passes between the heat fixing roll 1 and the heat-resistant belt 3. Since the stress on the sheet material 5 that passes sometimes is small, deformation of the sheet material such as wrinkles is suppressed in the sheet material 5 that is discharged after the unfixed toner image 5a is fixed.
[0034]
Therefore, not only the mechanical rigidity of the heat roll type fixing device is not required, but also the heat fixing roll 1 can be thinned, and the heating speed for heating the heat-resistant belt 3 from the heating source is improved. Similarly, the pressure roll 2 can be made thin and thick, and the heat capacity can be made small. Therefore, the heat energy absorption from the heat-resistant belt 3 is small, and it can be fixed by reaching a desired temperature when the power is turned on. It is possible to shorten the so-called warm-up time.
[0035]
The configuration for shortening the circumferential length of the heat-resistant belt 3, minimizing the heat energy taken by the heat-resistant belt 3, and reducing the temperature drop due to natural heat dissipation is based on the length of the heat-resistant belt 3 wound around the pressure roll 2. This is to shorten the length of the heat-resistant belt 3 wound around the stretching members 4 and 4 '. This also means that the angle at which the heat-resistant belt 3 is wound around the tension members 4, 4 ′ is made smaller than the angle at which the heat-resistant belt 3 is wound around the pressure roll 2, and the tension is smaller than the diameter of the pressure roll 2. This is to reduce the diameter of the support members 4 and 4 '. As described above, the heat-resistant belt 3 is shortened in circumference and configured to move the heat-resistant belt 3 along the minimum necessary path, so that the heat roll type fixing device has a simple structure and is small and inexpensive. , The heat energy taken when the heat-resistant belt 3 heated at the nip portion with the heat fixing roll 1 moves along a predetermined path can be minimized, the temperature drop due to natural heat radiation is small, and desired from the time when the power is turned on. Many effects can be expected, such as shortening the so-called warming time until the temperature reaches the temperature of the toner and can be fixed.
[0036]
Next, drive speed control will be described. The driving means has two rotation speeds for driving the heat fixing roll 1 and the pressure roll 2, and the heat fixing roll 1 and the pressure roll 2 are driven by the first rotation speed and the rotation speed according to the sheet material characteristics. Selective drive is performed at a slow second rotational speed. This rotation speed is provided with a detecting means for detecting the sheet material characteristics, and is provided with setting means for setting selection information such as a rotation speed in accordance with the sheet material characteristics in advance, and the sheet material 5 carrying the unfixed toner image 5a. When the sheet material characteristic is detected during the process of the above, the sheet material 5 carrying the unfixed toner image 5a is set according to the sheet material characteristic in the fixing command process, and the rotational speed is selected and driven according to the setting content. The As the setting means, a part interlocked with the heat roll type fixing device may be manually operated prior to the fixing command, or remotely operated by an electrical signal or the like.
[0037]
The sheet material 5 carrying the unfixed toner image 5a must be applied to various uses such as a general sheet material such as paper, a thick sheet material having a large heat capacity, and a transparent sheet material (OHP sheet material). is there. Compared to general sheet materials, the unfixed toner image 5a is sufficiently melted particularly in thick sheet materials having a large heat capacity, laminated sheet materials such as envelopes, and transparent sheet materials (OHP sheet materials). In order to fix to the sheet material, a desired melting time is required. In such a case, the unfixed toner image 5a is melted by selectively driving the heat fixing roll 1 and the pressure roll 2 at the first rotation speed and the second rotation speed slower than the heat fixing roll 1 and the pressure roll 2 in accordance with the sheet material characteristics. It is optimized and a desired fixing can be achieved.
[0038]
Even when the sheet material 5 carrying the unfixed toner image 5 a passes between the heat fixing roll 1 and the heat-resistant belt 3 even when selectively driven at the first rotation speed or the second rotation speed, the sheet material 5 passes. Since the stress on the sheet material 5 to be applied is not changed and is small, deformation of the sheet material such as wrinkles on the sheet material 5 discharged after fixing the unfixed toner image 5a is suppressed. Therefore, it is not necessary to increase the mechanical rigidity of the heat roll type fixing device, and it is possible to reduce the thickness of the heat fixing roll, and the heating rate for heating the heat-resistant belt from the heating source is improved. Similarly, the pressure roll 2 can also be thinned and can be achieved with a small heat capacity. Therefore, the heat energy absorption from the heat-resistant belt 3 is small, and it can be fixed by reaching a desired temperature when the power is turned on. It is possible to shorten the so-called warm-up time. As the selection means for selectively driving, for example, a means for selectively changing the rotational speed of the drive motor is suitable.
[0039]
In the present embodiment, the outer diameter φ25 of the heat fixing roll 1, the thickness 0.7 mm, the thickness of the elastic body 1c 0.5 mm, the outer diameter φ25 of the pressure roll 2, the thickness 0.7 mm, the heat fixing roll 1 and the pressure roll. The pressure contact force of 2 was 10 kg or less, the nip length was 10 mm, a 1000 W column halogen lamp 1a was built in as a heating source, and the warm-up time was 30 sec.
[0040]
The outer shape of the heat fixing roll and the pressure roll is configured to have a small diameter of φ25, but the sheet material after fixing the normal toner image is forcibly peeled off without being wound around the heat fixing roll or the heat-resistant belt. For this reason, the peeling means is not required. In color image formation, an image is formed by superimposing four color toner images. In the case of a photographic image or the like, an unfixed toner image with a thick toner layer is formed, and the sheet material after fixing is thermally fixed. It becomes easy to wind around the roll. However, in this embodiment, when the sheet material after fixing is wound around the heat fixing roll, it acts to draw the heat resistant belt toward the heat fixing roll through the sheet material. Since the tension member is stretched in a direction away from the heat fixing roll at the nip end position, the conflicting behavior prevents the sheet material after fixing from being wound around the heat fixing roll.
[0041]
In the fixing device having the configuration according to the present embodiment, the heat fixing roll or the pressure roll is the driving roll. In this case, in order to achieve stable driving, the harder roll is used as the driving side, and the softer roll is used as the driving roll. The driven side is preferred. The pressure roll 2 is driven by pressing the heat-resistant belt 3 against an elastic body 1c having a heat-resistant belt 3 attached to the outer periphery thereof and covering the surface of the heat-fixing roll 1, and the heat-fixing roll 1 is driven. It becomes. The pressure roll 2 determines the conveyance speed of the heat-resistant belt 3, that is, the sheet material 5 carrying the unfixed toner image 5a, and therefore has a surface harder than at least the elastic body 1c coated on the surface of the heat fixing roll 1. The configuration is as follows. Thus, the conveyance speed can be stably driven without deformation.
[0042]
The heat-resistant belt 3 stretched and driven by the pressure roll 2 and the stretch member 4 meanders due to error factors such as the parallelism of the pressure roll 2 and the stretch member 4 and the axial circumferential difference of the heat-resistant belt 3. It is often driven while. Since the convex portion 4 a provided at the end portion of the tension member 4 controls the deviation by bringing the heat-resistant belt 3 into contact, stress is generated on the end surface of the heat-resistant belt 3. When the heat-resistant belt 3 is composed of a metal tube such as a stainless steel tube or a nickel electroformed tube, the thickness is 0.03 mm or more. When the heat-resistant belt 3 is composed of a heat-resistant resin tube such as polyimide or silicon, the thickness is 0.05 mm or more. Sufficient yield strength can be obtained.
[0043]
When the convex portion 4 a is provided at one end of the tension member 4, the relationship between the pressure roll 2 and the tension member 4 may be arranged such that the heat-resistant belt 3 approaches one side, or the other side of the heat-resistant belt 3. A means for assisting the heat-resistant belt 3 to one side may be provided. Further, when the convex portions 4 a are provided at both ends of the tension member 4, the heat-resistant belt 3 meanders in the interval between the convex portions at both ends, but the interval between the convex portions at both ends and the width of the heat-resistant belt 3 can be increased. There is no practical problem if it is configured in an appropriate relationship.
[0044]
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the overall configuration showing an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention. In the figure, 10 is an image forming apparatus, 10a is a housing, 10b is a door, 11 is a paper transport unit, 15 is a cleaning means, 17 is an image carrier, 18 is an image transfer transport means, 20 is a developing means, and 21 is a scanner. Means, 21b is a rotary polygon mirror, 29 is a transfer belt unit, 30 is a paper feed unit, 40 is fixing means, W is an exposure unit, and D is an image forming unit.
[0045]
In FIG. 5, the image forming apparatus 10 of the present embodiment includes a housing 10a, a paper discharge tray 10c formed on the top of the housing 10a, and a door body 10b that is attached to the front surface of the housing 10a so as to be freely opened and closed. An exposure unit (exposure unit) W, an image forming unit D, a transfer belt unit 29 having an image transfer and conveyance unit, and a paper feed unit 30 are disposed in the housing 10a, and a paper conveyance unit 11 is disposed in the door 10b. It is arranged. Each unit has a configuration that can be attached to and detached from the main body, and can be removed and repaired or replaced integrally during maintenance or the like.
[0046]
The image forming unit D includes image forming stations Y (for yellow), M (for magenta), C (for cyan), and K (for black) that form a plurality (four in this embodiment) of different color images. I have. In each of the image forming stations Y, M, C, and K, an image carrier 17 that is a photosensitive drum, a charging unit 19 that is a corona charging unit and a developing unit that are disposed around the image carrier 17 are provided. Means 20 are included. These image forming stations Y, M, C, and K are arranged in parallel on the lower side of the transfer belt unit 29 so that the image carrier 17 faces upward along an oblique arched line. The order of arrangement of the image forming stations Y, M, C, and K is arbitrary.
[0047]
The transfer belt unit 29 is disposed below the housing 10a and is driven to rotate by a drive source (not shown), a driven roll 13 disposed obliquely above the drive roll 12, and a backup roll (tension roll). ) 14, an image transfer conveying means 18 comprising an intermediate transfer belt that is stretched between these three or at least two rolls and driven to circulate in the direction of the arrow shown in the figure (counterclockwise direction X), and an image transfer conveying means 18 And a cleaning means 15 that abuts against the surface. The driven roll 13, the backup roll 14, and the image transfer / conveying means 18 are disposed in a direction inclined to the left in the drawing with respect to the drive roll 12, and thereby the belt conveying direction X when driving the image transfer / conveying means 18 is downward. The belt surface 18a is positioned below, and the belt surface 18b whose transport direction is upward is positioned above.
[0048]
Accordingly, the image forming stations Y, M, C, and K are also arranged in a direction inclined to the left in the drawing with respect to the drive roll 12. Then, the image carrier 17 is brought into contact with the belt surface 18a facing downward in the transport direction of the image transfer transport unit 18 along the arched line, and is rotationally driven in the transport direction of the image transfer transport unit 18 as indicated by the arrows in the drawing. The The flexible endless sleeve-shaped image transfer / conveyance means 18 is brought into contact with the image carrier 17 from substantially the same wrapping angle so as to be covered from above, so that the image carrier 17 and the image transfer / conveyance means 18 are in contact with each other. The contact pressure and the nip width between them can be adjusted by controlling the tension applied to the image transfer / conveying means 18 by the tension roll 14, the arrangement interval of the image carrier 17, the winding angle (arch curvature), and the like. .
[0049]
The drive roll 12 also serves as a backup roll for the secondary transfer roll 39. The circumferential surface of the drive roll 12 has a thickness of about 3 mm and a volume resistivity of 10 for example. Five A rubber layer of Ω · cm or less is formed, and a conductive path of a secondary transfer bias supplied through the secondary transfer roll 39 is grounded through a metal shaft. Thus, by providing the drive roll 12 with a rubber layer having high friction and shock absorption, it is difficult for the impact when the recording medium enters the secondary transfer section to be transmitted to the image transfer conveying means 18 and the image quality is deteriorated. Can be prevented. Further, by making the diameter of the drive roll 12 smaller than the diameter of the driven roll 13 and the backup roll 14, the recording paper after the secondary transfer can be easily peeled off by the elastic force of the recording paper itself. Further, the driven roll 13 is also used as a backup roll for the cleaning means 15 described later.
[0050]
The image transfer / conveying means 18 is arranged in a direction inclined to the right in the drawing with respect to the drive roll 12, and correspondingly, each of the image forming stations Y, M, C, K is also illustrated with respect to the drive roll 12. Then, it may be arranged along the oblique arch shape in the direction inclined to the right side, that is, on the left and right objects in FIG.
[0051]
Suitable materials for the image transfer / conveyance means include PC resin, PET resin, polyimide resin, urethane resin, silicon resin, polyether resin, polyester resin, etc. Of course, conductivity, rigidity, etc. For the purpose of setting the degree, friction coefficient and the like to desired characteristics, a corresponding additive or the like may be added, and the rigidity can be set to a desired rigidity by setting the thickness.
[0052]
In the embodiment, the image transfer / conveying means is formed of urethane resin and polyether resin having relatively small rigidity, permanent distortion, and no creep, and the tension P is 40 N by the urging force F of the roll, and the winding angle α of the image carrier Was set to 4 °, and the contact pressure f acting on the nip portion was set to about 2.8 N (= 40 N × sin 4 °) to set stable transfer conditions. However, in consideration of the above materials, the desired transfer conditions can be obtained by setting the combination of the tension P of 10N to 100N and the winding angle α of the image carrier 0.5 ° to 15 ° by the urging force F of the roll. It was confirmed that the setting is possible.
[0053]
The primary transfer member 16 is disposed at a position in contact with the inner side of the image transfer conveying means as a transfer bias applying means for forming an image by sequentially superimposing and transferring the toner images. By the application, it is not necessary to apply a pressing force for forming the transfer nip. Simply contact with the image transfer / conveying means as a means capable of ensuring energization, for example, a conductive roll or rigid contactor rotating in contact with the image transfer / conveying means, or a conductive elastic member such as a leaf spring, resin A conductive brush formed by a group of fibers such as can also be configured. Therefore, the sliding resistance with the image transfer / conveying means is small, and not only can the lifetime of each other be improved, but also it can be constructed at low cost.
[0054]
As described above, in the image forming apparatus according to the present embodiment, a plurality of image carriers 17 are arranged in parallel, and the endless sleeve-like shape is flexible with a posture having substantially the same winding angle with respect to each image carrier 17. The image transfer / conveying means 18 is placed in contact and stretched around at least two rolls 12 and 13 and rotated. The image transfer / conveying means 18 is applied with tension by any of the rolls 12 and 13 to carry an image. The toner image on the body 17 is configured to be transferred in a superimposed manner. In this way, substantially the same nip is easily formed at the contact portion between the image carrier 17 and the image transfer conveying means 18 according to substantially the same winding angle, and the contact pressure at the contact portion is also substantially the same. Composed.
[0055]
On the other hand, in the image transfer member 17 and the image transfer / conveying means 18 driven in contact therewith, it is preferable that the moving peripheral speeds of the contact portions coincide with each other. It is not realistic to set the speed completely at a constant speed due to variations in the outer diameter of 17 or the eccentricity or the eccentricity of the driving means, the diameter of the driving roll 12 of the image transfer conveying means 18, or the driving means.
[0056]
Therefore, when these variations are taken into consideration, the moving speed of the image transfer / conveying means 18 becomes relatively fast or slow with respect to the moving speed of the image carrier 17, and the transfer conditions are set. This is not preferable. Rather, it is preferable to provide a relative speed difference that is shifted to one of the image carrier 17 and the relative speed. However, if an extreme speed difference is provided, the toner image transported by the image carrier 17 is transferred to the image transfer transport means 18, and the position of the toner image is shifted to cause image disturbance. It is preferable to provide a speed difference.
[0057]
When the speed difference caused by the above contents is set to a relative speed difference shifted to one of the plurality of image carriers 17, the speed difference is calculated in consideration of the ability from mass production and the limit of image disturbance. The speed of the image transfer / conveying means 18 with respect to the moving speed of the image carrier 17 is preferably about ± (direction) 3 ± (variation) 2%.
[0058]
Further, when the moving speed of the image carrier 17 and the moving speed of the image transfer / conveying means 18 are constant, the toner image is transferred by the electric energy action of the transfer bias, but when the above speed difference is provided. Since the mechanical scraping action is added in addition to the electric energy action to improve the transfer efficiency, the process of cleaning the transfer residual toner on the image carrier 17 can be eliminated or simplified.
[0059]
Further, if a relative speed difference is provided between the moving speed of the image carrier 17 and the moving speed of the image transfer / conveyance means 18, the flexible image transfer / conveyance means 18 is placed between the drive rollers 12 or to the image carrier 17. It is not preferable because slack occurs between the contact nips. Therefore, when the speed of the image transfer / conveyance means 18 is shifted in the fast direction with respect to the image carrier 17, the drive roll 12 of the image transfer / conveyance means 18 is disposed on the downstream side, and the image carrier 17 has an image. When shifting the speed of the transfer / conveyance means 18 in the slow direction, if the drive roll 12 of the image transfer / conveyance means 18 is arranged on the upstream side, the occurrence of the slack can be prevented, and a preferable transfer condition can be set.
[0060]
The cleaning unit 15 is provided on the side of the belt surface 18a facing downward in the transport direction, and a cleaning blade 15a that removes toner remaining on the surface of the image transfer transport unit 18 after the secondary transfer, and a toner transport that transports the collected toner A member 15b is provided. The cleaning blade 15 a is in contact with the image transfer / conveyance means 18 at a portion where the image transfer / conveyance means 18 is wound around the driven roll 13. Further, a primary transfer member 16 is brought into contact with the back surface of the image transfer conveying unit 18 so as to face an image carrier 17 of each of the image forming stations Y, M, C, and K described later. A transfer bias is applied.
[0061]
The exposure means W is disposed in a space formed obliquely below the image forming unit D disposed in the oblique direction. A paper feeding unit 30 is disposed below the exposure unit W and at the bottom of the housing 10a. The exposure means W is entirely housed in a case, and the case is disposed in a space formed obliquely below the belt surface facing downward in the transport direction. A single scanner means 21 comprising a polygon mirror motor 21a and a polygon mirror (rotating polygon mirror) 21b is horizontally disposed at the bottom of the case, and a plurality of laser light sources 23 modulated by image signals of respective colors. In the optical system B that reflects and scans the laser beam by the polygon mirror 21b and deflects and scans the image carrier, the single f-θ lens 22 and the scanning light path of each color are not parallel to the image carrier 17 respectively. A plurality of reflecting mirrors 24 are arranged so as to be folded.
[0062]
In the exposure means W configured as described above, an image signal corresponding to each color is emitted from the polygon mirror 21b with a laser beam modulated and formed based on a common data clock frequency, and the f-θ lens 22 and the reflection mirror 24 are passed through. After that, the image carrier 17 of each image forming station Y, M, C, K is irradiated to form a latent image. By providing the reflecting mirror 24, the scanning optical path can be bent, the height of the case can be lowered, and the optical system B can be made compact. In addition, the reflection mirror 24 is arranged so that the scanning optical path lengths to the image carrier 17 of the image forming stations Y, M, C, and K are the same. In this way, the length of the optical path from the polygon mirror 21b of the exposure means W to the image carrier 17 to the image carrier 17 (optical path length) for each image forming unit D is configured to be substantially the same, thereby scanning in each optical path. The scanning widths of the emitted light beams are also substantially the same, and no special configuration is required for image signal formation. Therefore, the laser light source 23 can be modulated and formed based on a common data clock frequency even though the laser light source 23 is modulated corresponding to images of different colors by different image signals, and uses a common reflecting surface. Therefore, color misregistration caused by a relative difference in the sub-scanning direction can be prevented, and a color image forming apparatus that is simple in structure and inexpensive can be configured.
[0063]
In the present embodiment, by arranging the scanning optical system B below the apparatus, the vibration of the scanning optical system B caused by the vibration applied to the frame that supports the apparatus by the drive system of the image forming means can be minimized. And deterioration of image quality can be prevented. In particular, by arranging the scanner means 21 at the bottom of the case, the vibration that the polygon motor 21a itself gives to the entire case can be minimized, and deterioration of the image quality can be prevented. Further, by making the number of polygon motors 21a, which are vibration sources, one, vibration applied to the entire case can be minimized.
[0064]
In this embodiment, the image stations Y, M, C, and K are arranged in an oblique direction, and the image carrier 17 is arranged in parallel upward along an oblique arch-shaped line. The toner storage container 26 is disposed obliquely downward so as to be in contact with the belt surface 18a facing downward in the conveying direction.
[0065]
The paper feed unit 30 includes a paper feed cassette 35 in which recording media are stacked and held, and a pickup roll 36 that feeds the recording media from the paper feed cassette 35 one by one. The paper transport unit 11 includes a gate roll pair 37 (one roll is provided on the housing 10a side) that defines the timing of feeding the recording medium to the secondary transfer unit, the drive roll 12 and the image transfer transport means 18. A secondary transfer roll 39 serving as a secondary transfer unit pressed against the main recording medium, a main recording medium conveyance path 38, a fixing unit 40, a discharge roll pair 41, and a duplex printing conveyance path 42.
[0066]
The secondary image (unfixed toner image) secondarily transferred to the sheet material is fixed at a predetermined temperature at the nip portion formed by the fixing unit 40. In the present embodiment, the fixing unit 40 is disposed in a space formed obliquely above the belt surface 18b facing upward in the transfer belt conveyance direction, in other words, in a space opposite to the image forming station with respect to the transfer belt. Therefore, heat transfer to the exposure unit W, the image transfer conveyance unit 18, and the image formation unit can be reduced, and the frequency of performing the color misregistration correction operation for each color can be reduced. In particular, the exposure means W is located farthest from the fixing means 40, and the displacement of the scanning optical system components due to heat can be minimized, thereby preventing color misregistration.
[0067]
In the present embodiment, the image transfer / conveyance means 18 is arranged in a direction inclined with respect to the drive roll 12, so that a wide space is created in the right side space in the drawing, and the fixing means 40 can be arranged in that space. In addition, downsizing can be realized, and heat generated by the fixing unit 40 is transmitted to the exposure unit W, the image transfer conveyance unit 18 and the image forming stations Y, M, C, and K located on the left side. Can be prevented. Further, since the exposure unit W can be arranged in the space on the lower left side of the image forming unit D, the vibration of the scanning optical system B of the exposure unit W due to the vibration applied to the housing 10a by the drive system of the image forming means is minimized. The image quality can be prevented from being deteriorated.
[0068]
In this embodiment, the use of the spherical toner increases the primary transfer efficiency (approximately 100%), and each image carrier 17 is provided with a cleaning means for collecting the primary transfer residual toner. Not done. Thereby, it becomes possible to arrange each image carrier 17 composed of a photosensitive drum having a diameter of 30 mm or less close to each other, and the apparatus can be miniaturized.
[0069]
Further, the corona charging means 19 is adopted as the charging means in accordance with the absence of the cleaning means. When the charging unit is a roll, a small amount of primary transfer residual toner that is present on the image carrier 17 accumulates on the roll to cause a charging failure, but the corona charging unit 19 that is a non-contact charging unit. Can prevent toner from adhering and can prevent charging failure.
[0070]
In the above-described embodiment, the intermediate transfer belt is configured to come into contact with the image carrier 17 as the image transfer conveyance unit 18. However, the sheet material is adsorbed and conveyed to the surface, and a toner image is formed on the surface of the sheet material. A sheet material conveyance belt that forms and conveys an image by sequentially superimposing and transferring the image may be configured to contact the image carrier 17 as the image transfer conveyance means 18. In this case, the difference from each of the above embodiments is that the belt conveyance direction of the sheet material conveyance belt which is the image transfer conveyance means 18 is upward in the opposite direction on the lower surface in contact with the image carrier 17.
[0071]
The outline of the operation of the entire image forming apparatus as described above is as follows.
(1) When a print command signal (image forming signal) from a host computer or the like (not shown) is input to the control unit of the image forming apparatus 10, the image of each image forming station Y, M, C, K is displayed. The carrier 17, each roll of the developing unit 20, and the image transfer / conveying unit 18 are driven to rotate.
(2) The outer peripheral surface of the image carrier 17 is uniformly charged by the charging means 19.
(3) The exposure unit W selectively exposes the outer peripheral surface of the image carrier 17 that is uniformly charged in each image forming station Y, M, C, K according to the image information of each color. An electrostatic latent image is formed.
(4) The toner image is developed by the developing means 20 from the electrostatic latent image formed on each image carrier 17.
(5) The primary transfer member 16 of the image transfer conveying means 18 is applied with a primary transfer voltage having a polarity opposite to the charged polarity of the toner, so that the toner image formed on the image carrier 17 is transferred to the primary transfer portion. As the conveying means 18 moves, the images are sequentially transferred onto the image transfer conveying means 18.
(7) In synchronization with the movement of the image transfer conveying means 18 that primarily transferred the primary image, the recording medium stored in the paper feed cassette 35 is fed to the secondary transfer roll 39 via the resist roll pair 37. Is done.
(8) The primary transfer image is a secondary transfer roll 39 which is joined to the recording medium at the secondary transfer portion and is pressed toward the drive roll 12 of the image transfer conveying means 18 by a pressing mechanism (not shown). A bias having a polarity opposite to that of the next transfer image is applied, and the primary transfer image formed on the image transfer conveying means 18 is secondarily transferred to the recording medium fed synchronously.
(9) The transfer residual toner in the secondary transfer is conveyed in the direction of the driven roll 13 and scraped off by the cleaning means 15 disposed facing the roll 13, and the image transfer conveying means 18 is It is refreshed and the cycle can be repeated again.
(10) The toner image on the recording medium is fixed by passing the recording medium through the fixing unit 40, and then the recording medium is directed toward a predetermined position (if the recording medium is not double-sided printing, the double-sided printing is performed toward the paper discharge tray 10c. In this case, the paper is conveyed toward the conveyance path 42 for double-sided printing.
[0072]
FIG. 6 is a view showing a reference example of a fixing device in which a tension member is also used as a secondary transfer roll, and FIG. 7 is a reference example of an image forming apparatus in which a fixing device in which a tension member is also used as a secondary transfer roll is mounted. FIG.
[0073]
6 and 7, the secondary transfer roll 39 is also used as a stretching member, and the heat-resistant belt 3 is opposed to the image transfer / conveying means 18 which is a toner image carrying / conveying body that carries and conveys a toner image. It is arranged and configured. The heat-resistant belt 3 is provided with a transfer bias applying unit for transferring an unfixed toner image from the image transfer / conveying unit 18 to the sheet material on the secondary transfer roll 39 that is conductive and is also a stretch member. . The heat-resistant belt 3 and the secondary transfer roll 39 move in a direction away from the image transfer / conveying means 18 when driving of the heat-resistant belt 3 is stopped. For this purpose, for example, the secondary transfer roll 39 is disposed at a position where the secondary transfer roll 39 moves and moves away from the heat fixing roll 1 by its own weight.
[0074]
Due to the residual heat of the heat-resistant belt 3 heated by the heat fixing roll 1 at the portion where the heat-resistant belt 3 and the image transfer / conveying means 18 are in contact, the thermal influence on the image transfer / conveying means 18 is generated to some extent. However, if the heat-resistant belt 3 has a very small heat capacity of about 0.08 mm, the heat-resistant belt 3 is driven by the pressure roll 2 and naturally radiates in the process of reaching the image transfer / conveying means 18 from the stretching member. It is possible to set a heat balance that has a cooling effect and does not substantially cause a problem. In this case, if the secondary transfer roll 39, which is a tension member, is supported and configured to be rotatable by a predetermined angle about the rotation axis of the pressure roll 2, the rotation of the pressure roll 2 causes the rotation. Due to the rotational frictional force of the driven heat-resistant belt 3 and the tension member, the heat-resistant belt 3 and the tension member are brought into pressure contact with the image transfer / conveyance means 18 about the rotation axis of the pressure roll 2 and the common axis. Stops in a balanced state of pressure contact.
[0075]
That is, even if the sheet material carrying the unfixed toner image passes between the image transfer conveyance means 18 and the heat-resistant belt 3, or the sheet material does not pass, Regardless of whether the material thickness is thick or thin, the pressure contact force between the heat-resistant belt 3 and the image transfer / conveying means 18 is balanced and balanced with the pressure contact force between the heat-resistant belt 3 and the heat-fixing roll 1 and passes through the sheet material. Therefore, the sheet material discharged after fixing the unfixed toner image is free from deformation such as wrinkling.
[0076]
The pressure contact force between the heat-resistant belt 3 and the heat-fixing roll 1 can obtain an appropriate value by setting the rotational friction force between the heat-resistant belt 3 and the secondary transfer roll 39 that is a stretch member. If the pressure contact force is insufficient when the toner image is transferred from the conveying means 18 to the sheet material, it may be assisted in the direction in which the pressure contact force increases.
[0077]
The heat-resistant belt 3 and the secondary transfer roll 39 have a transfer function, and the sheet material that has passed through the image transfer conveying means 18 is electrostatically adsorbed and conveyed by the heat-resistant belt 3. Nip entry is stable, and there is no jamming trouble in the process of the sheet material from the transfer part to the fixing part.
[0078]
The belt is inserted into the inner periphery of the heat-resistant belt 3 to apply tension to the heat-resistant belt 3 in cooperation with the pressure roll 2, and the heat-resistant belt 3 is wound around the heat fixing roll 1 in the upstream direction of the sheet material in the nip. The secondary transfer roll 39 is disposed opposite to the image transfer conveying means 18, and the pressure roll 2 is disposed on the heat-resistant belt 3 with respect to the secondary transfer roll 39. Is wound around the heat fixing roll 1 in the upstream direction of the sheet material and disposed at a position where a nip is formed, that is, at a position away from the gravitational action position of the secondary transfer roll 39, the driving of the heat-resistant belt 3 is stopped. Sometimes, the secondary transfer roll 39 and the heat-resistant belt 3 have a movement behavior in a direction away from the image transfer conveying means 18 due to the tension action of the heat-resistant belt 3 and the self-weight action of the secondary transfer roll 39, and the sheet material. Jam processing of transmission trouble is easy.
[0079]
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this, and a conventionally known or well-known technique can be replaced or added as necessary.
[0080]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, the heat-resistant belt is tensioned by the cooperation of the pressure roll and the tension member and is wound around the heat fixing roll to form a nip. In addition, the nip length can be made longer, the structure becomes simple, and the size and cost can be reduced. Further, the use of a heat-resistant belt sliding member as the stretching member eliminates the need for a bearing and the like, and the support structure is simplified. In addition, by arranging the tension member in a half-moon shape, the half-moon notch direction is arranged on the pressure roll side, and the arrangement close to the pressure roll is possible to the limit. This also makes it possible to reduce the circumference of the heat-resistant belt. Therefore, the heat roll type fixing device can be made simple and small and inexpensive. Furthermore, since the heat-resistant belt moves along the minimum necessary route, the heat energy that is taken by the heat-resistant belt heated at the nip portion with the heat fixing roll that can be rotated with a built-in heating source is lost when moving along the predetermined route. Since the perimeter is short, there is little temperature drop due to natural heat dissipation, and so-called warming time from when the power is turned on until it reaches the desired temperature and can be fixed can be shortened. is there.
[0081]
Further, in order to stably fix an unfixed toner image formed on a sheet material, it is essential to sufficiently melt and fix the unfixed toner image, and a desired temperature and melting time are required. However, in the configuration according to the present invention, there is no need for a means to lengthen the nip length by greatly distorting the elastic body coated on the surface of the heat fixing roll in order to increase the nip length. It is configurable. In addition, it is not necessary to set the pressure contact pressure of the pressure roll large in order to distort the elastic body, and the sheet material carrying the unfixed toner image passes through between the heat fixing roll and the heat-resistant belt. Therefore, deformation of the sheet material such as wrinkles on the sheet material discharged after fixing the unfixed toner image is suppressed.
[0082]
Therefore, not only the mechanical rigidity of the heat roll type fixing device need not be increased, but also the thickness of the heat fixing roll can be reduced, and the heating speed for heating the heat-resistant belt from the heating source is improved. Similarly, the pressure roll can be made thin and thick, and the heat capacity can be made small, so the heat energy absorption from the heat-resistant belt is small, and it reaches the desired temperature from when the power is turned on until it can be fixed. The so-called warm-up time can be shortened.
[0083]
The wrapping angle between the heat-resistant belt and the pressure roll is made smaller than the wrapping angle between the heat-resistant belt and the pressure roll, and the diameter of the tension member is made smaller than the diameter of the pressure roll. Since the length of the heat-resistant belt and the tension member is shorter than the length, the circumference of the heat-resistant belt is shortened, and the heat-resistant belt moves along the minimum required path. It has a simple structure and is small and inexpensive. It can minimize the heat energy lost when the heat-resistant belt heated at the nip with the heat-fixing roll moves along the specified path. Many effects can be expected, such as shortening the so-called warming time from when the power is turned on until reaching a desired temperature and fixing is possible.
[0084]
Further, by selectively driving the heat fixing roll and the pressure roll according to the sheet material characteristics at the first rotation speed and the second rotation speed slower than the first rotation speed, the melting of the unfixed toner image is optimized, and a desired Fixing can be achieved. Then, even when the sheet material is selectively driven at the first rotation speed or the second rotation speed, the sheet material carrying the unfixed toner image passes through when passing between the heat fixing roll and the heat-resistant belt. Since there is no change in the stress of the sheet, deformation of the sheet material such as wrinkles in the sheet material discharged after fixing the unfixed toner image is suppressed. Therefore, it is not necessary to increase the mechanical rigidity of the heat roll type fixing device, and it is possible to reduce the thickness of the heat fixing roll, and the heating rate for heating the heat-resistant belt from the heating source is improved. Similarly, the pressure roll can be made thinner and thinner, and the heat capacity can be reduced. Therefore, the heat energy absorption from the heat-resistant belt is small, and it reaches the desired temperature from when the power is turned on until it can be fixed. The so-called warm-up time can be shortened.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a fixing device according to the present invention.
FIG. 2 is a view showing a support mechanism for a tension member that applies tension to the heat-resistant belt.
FIG. 3 is a diagram illustrating a reference example of a fixing device.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a fixing pressure that changes according to a nip passage position.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of an overall configuration showing an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a reference example of a fixing device in which a tension member is also used as a secondary transfer roll.
FIG. 7 is a diagram illustrating a reference example of an image forming apparatus equipped with a fixing device in which a tension member is also used as a secondary transfer roll.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Thermal fixing roll, 1a ... Halogen lamp, 1b ... Roll base material, 1c ... Elastic body, 2 ... Pressure roll, 3 ... Heat-resistant belt, 4 ... Stretch member, 4a ... Convex part, 5 ... Sheet material, 5a ... Unfixed toner image, 6 ... Cleaning member, L ... Press part tangent

Claims (13)

表面に弾性体を被覆して加熱源を内蔵した熱定着ロールと、該熱定着ロールに押圧する加圧ロールと、該加圧ロールの外周に捲着され前記熱定着ロールとの間に挟持されて移動する耐熱ベルトと、該耐熱ベルトを張架する張架部材とを備え、シート材上に形成した未定着トナー像を定着する定着装置において、
前記張架部材は、前記耐熱ベルトが摺動する摺動部材を用い、前記加圧ロールの軸心方向に延びる突起部を端部に備え、前記加圧ロールの回転軸に回転自在に支持した支持部材の溝内に前記突起部を嵌挿してバネで付勢し前記加圧ロールとの間で前記耐熱ベルトを張架し、前記熱定着ロールと前記加圧ロールとの押圧部より前記耐熱ベルトの移動方向上流側で、かつ前記耐熱ベルトが前記押圧部の接線より前記熱定着ロールに巻き付けてニップを形成する初期位置に配置され、前記耐熱ベルトとの摩擦力により前記加圧ロールの回転軸を中心として前記熱定着ロールを押圧する方向に揺動可能であることを特徴とする定着装置。A heat fixing roll having a surface coated with an elastic body and a built-in heat source, a pressure roll that presses against the heat fixing roll, and an outer periphery of the pressure roll and sandwiched between the heat fixing roll A fixing device that fixes an unfixed toner image formed on a sheet material, and a heat-resistant belt that moves and a tension member that stretches the heat-resistant belt,
The tension member uses a sliding member on which the heat-resistant belt slides, and has a protrusion extending in the axial direction of the pressure roll at the end, and is rotatably supported on the rotation shaft of the pressure roll. The protrusion is inserted into the groove of the support member and urged by a spring to stretch the heat-resistant belt between the pressure roll and the heat resistance from the pressing portion between the heat fixing roll and the pressure roll. The heat-resistant belt is disposed on the upstream side of the belt in the moving direction and at an initial position where the heat-resistant belt is wound around the heat-fixing roll from a tangent line of the pressing portion to form a nip, and the pressure roll is rotated by a frictional force with the heat-resistant belt. A fixing device capable of swinging in a direction of pressing the heat fixing roll around an axis . 前記張架部材は、半月状部材であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。  The fixing device according to claim 1, wherein the tension member is a half-moon shaped member. 前記加圧ロールと前記耐熱ベルトとの摩擦係数を前記張架部材と前記耐熱ベルトとの摩擦係数より大きくしたことを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の定着装置。The fixing device according to any one of claims 1 to 2, characterized in that the friction coefficient between the heat resistant belt and the pressure roll was greater than the friction coefficient between the heat resistant belt and the tension member. 前記加圧ロールに前記耐熱ベルトが巻き付く長さより前記張架部材に前記耐熱ベルトが巻き付く長さを短くしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の定着装置。The fixing device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that shortening the length of the heat-resistant belt is wound on the tension member than the length said refractory belt is wound on the pressure roll. 前記熱定着ロールと前記耐熱ベルトとの当接圧力分布は、前記熱定着ロールと前記加圧ロールが圧接する部分で最高圧になることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の定着装置。Contact pressure distribution between the heat-resistant belt and the heat fixing roll according to any one of claims 1 to 4 wherein the pressure roll and the heat fixing roll is characterized by comprising the highest pressure at a portion pressed Fixing device. 前記加圧ロールは、前記熱定着ロールの表面に被覆した弾性体より硬質な表面を有していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の定着装置。The pressure roll fixing device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it has a harder surface elastic body coated on the surface of the thermal fixing roll. 前記加圧ロールを駆動し、前記熱定着ロールは前記耐熱ベルトを介して従動される請求項１乃至６のいずれかに記載の定着装置。The drives the pressure roll, the thermal fixing roll of the fixing device according to any one of claims 1 to 6 are driven through the heat-resistant belt. 前記熱定着ロールおよび前記加圧ロールを駆動する駆動手段として、第１の回転速度と該第１の回転速度より遅い第２の回転速度を有し、シート材特性に応じて選択駆動することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の定着装置。The drive means for driving the heat fixing roll and the pressure roll has a first rotation speed and a second rotation speed slower than the first rotation speed, and is selectively driven according to the sheet material characteristics. the fixing device according to any one of claims 1 to 7, characterized. 前記シート材特性を検知する検知手段を有し、前記未定着トナー像を担持したシート材の進行過程で前記シート材特性を検知して、前記シート材特性に応じて選択駆動することを特徴とする請求項８記載の定着装置。It has a detecting means for detecting the sheet material characteristic, detects the sheet material characteristic in the progress of the sheet material carrying the unfixed toner image, and selectively drives according to the sheet material characteristic. The fixing device according to claim 8 . 前記シート材特性に応じて選択情報が設定される設定手段を有し、前記未定着トナー像を担持したシート材の定着指令過程で前記シート材特性に応じた設定を行い、該設定内容に基づいて選択駆動することを特徴とする請求項８記載の定着装置。A setting unit configured to set selection information according to the sheet material characteristic, and performs setting according to the sheet material characteristic in a fixing command process of the sheet material carrying the unfixed toner image, and based on the setting content 9. The fixing device according to claim 8 , wherein the fixing device is selectively driven. 前記張架部材は、一端または両端に前記耐熱ベルトが当接して位置規制する凸部を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の定着装置。The tension member, fixing device according to any one of claims 1 to 10, characterized in that a convex portion in which the heat resistant belt at one or both ends are position regulation abuts. 前記耐熱ベルトの内周面に摺接して前記加圧ロールと前記張架部材との間にクリーニング部材を配置したことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の定着装置。The fixing device according to any one of claims 1 to 11, characterized in that said sliding contact with the inner peripheral surface of the heat resistant belt arranged a cleaning member between the tension member and the pressure roll. 請求項１乃至１２のいずれかに記載の定着装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。Image forming apparatus characterized by mounting the fixing device according to any one of claims 1 to 12.
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