JP4106971B2

JP4106971B2 - Fixing apparatus and electrophotographic apparatus using the same

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Publication number: JP4106971B2
Application number: JP2002164287A
Authority: JP
Inventors: 慶太郎薗口; 優小野; 篤行北村; 雅弘佐藤; 渡鈴木
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2002-06-05
Filing date: 2002-06-05
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2022-06-05
Also published as: JP2004012682A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機、プリンター、ファクシミリなどの電子写真方式を利用した画像情報記録装置において、記録シート上の未定着トナー像を接触させて加熱定着する、所謂加熱定着型の定着装置、およびそれを用いた電子写真装置に関するものであり、特に加熱ロールと無端状の加圧ベルトとの間に、前記記録シートを挿通させることでトナー像を加熱定着するベルトニップ方式、とりわけフリーベルトニップ方式の定着装置、およびそれを用いた電子写真装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真複写機、プリンター、ファクシミリ等における電子写真画像形成では、一般に、未定着トナー像を形成した記録紙等の記録シートを定着装置に挿通させて加熱加圧することにより、トナー像を定着させる。
【０００３】
かかる定着装置として、円筒状心金に少なくとも弾性層を被覆し、内部に熱源が配された加熱ロールと、これに当接してニップ部を形成する、円筒状心金に少なくとも弾性層が被覆された加圧ロールと、から構成される２ロール定着装置が一般的である。当該２ロール定着装置は、他の加熱定着法である熱風定着方式やオーブン定着方式と較べて熱効率が高く、低電力化が図られ、かつ高速性に優れ、しかも、紙詰まりによる火災の危険性等の問題もないことなどから、現在最も広く利用されている。しかし、２ロール定着装置は、加熱ロールおよび加圧ロールともに弾性層が設けられ、熱容量が大きくなりがちであり、また、ニップ部時間を長く取ることが困難であり、加熱ロール表面を高い温度に保っておく必要があることから、インスタントスタート性（スイッチオンから定着可能な温度になるまでの時間が短いこと）、省エネルギー性、離型性、および、特にカラー画像における高画質化に対して不利である。
【０００４】
これに対して、２ロール定着装置における加圧ロール側が無端状の加圧ベルトに取って代わり、該加圧ベルトが加熱ロールに所定角度巻き付けられ、長いニップ時間を確保することができるベルトニップ方式の定着装置が提案されている。ベルトニップ方式の中でも、加熱ロールに対して押圧部材加圧ベルトを押圧してニップ部を形成し、加圧ベルトを張架させないでフリーの状態としておくフリーベルトニップ方式が、例えば、特開平１１−１３３７７６号公報や特開２００１−３１８５４４号公報に開示されており、当該方式による定着装置は、加圧ベルトの張力制御が不要であり、構造の簡素化や保守上の観点から有利である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フリーベルトニップ方式の定着装置においても、従来の構成では、以下の問題が内在していた。
（１）定着性の問題
上記文献に記載されているように、加圧ベルトを加熱ロールに押し当てる押圧部材の圧接面（付勢面）は、高剛性パッドと弾性を有する定着パッドとの２ピースからなるが、これらパッドの圧力分布を精度良く調整しないと、加圧ベルトの幅方向（長手方向）に対して均一なニップを得るために、高剛性パッドの長手方向形状をロールの撓みに対して精度よく仕上げる必要があり、この仕上がり具合によってはアライメントを取ることが困難となり、部分的に定着が悪くなってしまう可能性があった。この精度の問題は、押圧部材が上記のように２ピースからなるものでなくても、同様である。また、用紙搬送方向においては、高剛性パットと定着パッドとの繋ぎ目に段差ができる事で、定着が悪くなってしまう可能性があった。
【０００６】
（２）コストの問題
押圧部材として２つのパッドを保持するべく、また、加圧ベルトとパッド部との摺擦抵抗を下げるべく、部品点数が多くかつ部品精度が求められるため、部品コストが高くなってしまう問題があった。また、多くの部品を組み立てるための時間がかかるので、組立て工数がかかるという問題があった。そして、上記定着性の問題を解消するためには、当然に高い精度が求められるが、精度を上げれば上げるほど高コスト化に繋がってしまうという問題もある。
【０００７】
したがって、本発明は、各種部品の精度を上げなくても部品相互のアライメントを容易に取ることが可能で、簡素な構成ながら定着性に優れ、かつ、低コストな定着装置、およびそれを用いた電子写真装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、部品点数が少なく、簡素な構成とすることで、組立て工数を軽減させ、しかも設計の自由度があり、低コストな定着装置、およびそれを用いた電子写真装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、以下の本発明により達成される。すなわち本発明の定着装置は、少なくとも、表面が加熱されて回転する加熱ロールと、該加熱ロールの表面に当接し従動される無端状の加圧ベルトと、該加圧ベルトをその周内から前記加熱ロールの表面に付勢して、前記加熱ロール−前記加圧ベルト間に、未定着トナー像を保持する記録シートを挿通可能なニップ部を形成する押圧部材と、を備えてなる定着装置であって、
前記押圧部材が、前記加圧ベルトの幅方向に延びる支持フレームと、該支持フレームから前記加圧ベルトに向けて突出状態で配され、前記加圧ベルトを面で付勢する弾性部材と、該弾性部材の付勢面に配され、表面が前記加圧ベルトと接触する硬質でかつ可撓性を有する低摩擦シートと、から構成され、
前記低摩擦シートが、前記弾性部材と物理的に独立しており、その前記加圧ベルトと当接し前記加熱ロールを付勢する表面が、該加熱ロールの面状に略倣う曲面状を自立的に有していることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、前記押圧部材における弾性部材が前記支持フレームから前記加圧ベルトに向けて突出状態で配されているため、当該弾性部材における突出部分の柔軟性が、前記加熱ロールの周面の位置に追従して前記付勢面を変位させることを可能とする。その結果、前記加熱ロールの周面の位置が、設計された位置から多少ズレていたとしても、それに追従して前記弾性部材における付勢面が変位するため、各種部品の精度を上げなくても部品相互のアライメントを容易に取ることが可能で、簡素な構成ながら定着性に優れ、かつ、低コストな定着装置を提供することができる。
【００１０】
また、本発明によれば、前記押圧部材が、押圧部分を２ピースに分ける構成でもなく、基本的に支持フレーム、弾性部材および低摩擦シートの３つのみで構成され、部品点数が少なく簡素な構成であるため、組立て工数を軽減させ、定着性に優れ、かつ、低コストな定着装置を提供することができる。
【００１１】
さらに、前記押圧部材が、前記加圧ベルトを介して前記加熱ロールの表面に付勢された状態で、該加熱ロールが回転し前記加圧ベルトが従動すると、それにつれて前記弾性部材にせん断力がかかり、ニップ部の出口付近に引っ張られる。その結果、ニップ部の入り口付近に比して出口付近の前記弾性部材の密度が向上し、出口付近のニップ圧が高くなる。すなわち、本発明によれば、挿通される記録シートのセルフストリッピング性（剥離爪等の剥離手段を用いずに、記録シート自身の固さを利用した用紙剥離性）のために通常求められる、ニップ部の出口付近のニップ圧を高める作用を、何ら特別な部材や仕掛けを用いることなく、簡単に得ることができる。勿論、他の構成と組み合わせることで、より高いセルフストリッピング性を実現することもできる。
【００１２】
なお、後述する各種対応（例えば、支持フレームの形状を適宜選択したり、弾性部材の厚みを位置により変化させる等）を取ることで、簡易な構成で様々な機能（先の例による機能としては、ニップ圧分布を任意に設定できる。）を付加することも可能であり、従来の定着装置に比べ設計の自由度を格段に高めることができると言う効果もある。また、本発明の構成は、特にフリーベルトニップ方式に好ましく適用されるが、無端ベルトが複数のロールに張架されてなる方式等、フリーベルトニップ方式にかかわらずベルトニップ方式の定着装置全般に適用可能である。
【００１３】
本発明において、前記低摩擦シートは、前記弾性部材と物理的に独立しており、その前記加圧ベルトと当接し前記加熱ロールを付勢する表面が、該加熱ロールの面状に略倣う曲面状を自立的に有している。そのため、アライメントが取りやすく、仮にアライメントが多少ズレたとしても自己補正が働くため、組み立てが簡単で低コスト化を図ることができる。特に、前記弾性部材に跨るように嵌合可能なキャップ形状を有しているものは、より一層組立作業を簡略化でき、かつ作業精度を高めることができるため、好ましい。ただし、この場合低摩擦シート自身が剛直であったりすると、前記加熱ロールの撓みに追従して前記加熱ロールの中央部に有効なニップ圧を付与できなくなる場合もあるので、かかる問題を回避する手段として、定着装置稼動時の温度条件において、前記加圧ベルトの幅方向における、前記低摩擦シートの撓み量が、前記加熱ロールの撓み量以上とすることも一考に価する。勿論、低摩擦シートが、定着装置稼動時の温度条件において十分な可撓性を有していれば、その必要はない。
前記低摩擦シートとしては、樹脂からなることが好ましく、その厚さとしては、２．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１４】
前記弾性部材としては、前記支持フレームと物理的に独立していることが望ましい。両者を接着やねじ止め等により固定することなく、物理的に独立したものとすることで、組立作業を簡略化でき、低コスト化を図ることができる。このとき、前記支持フレームおよび前記弾性部材が接する部位（接触部位）において、無負荷時における面状が、相互に異なるものとすることもできる。すなわち、前記弾性部材が柔軟性を有するため、所望とする形状に適宜変形させることができる。しかも両者が物理的に独立しているので、前記支持フレームの接触部位の形状に、前記弾性部材の形状を事後的に倣わせることができる。したがって、接触部位において両者の表面形状を相互に異なるものとすることで、前記弾性部材の形状加工を簡略化、さらには省略することができ、組立作業の簡略化ならびに低コスト化を実現することができる。前記弾性部材の形状としては、例えば、最もその製造が容易と考えられる略直方体形、すなわち、無負荷時における前記弾性部材の長手方向と垂直の断面形状が、略矩形である形状とすることができる。
前記弾性部材の材質としては、ゴム材料であることが好ましい。
【００１５】
前記支持フレームにおける前記弾性部材が接する部位の面状が、前記加熱ロールの面状に略倣う曲面状とすることができる。既述の如く、前記弾性部材が柔軟性を有するため、前記加熱ロールの面状に略倣う曲面状としておけば、前記弾性部材の形状にかかわらず、該弾性部材の付勢面を前記加熱ロールの面状に略倣う曲面状とすることができる。
【００１６】
本発明の定着装置においては、セルフストリッピング性を高めるために、前記ニップ部のニップ圧分布において、前記ニップ部の入り口付近に対して出口付近のニップ圧が大きいことが好ましい。この作用をより高い次元で実現するためには、例えば以下の３つの態様が挙げられる。
【００１７】
（１）無負荷時における前記弾性部材の長手方向と垂直の断面形状において、前記ニップ部の入り口付近に対して出口付近の方が、厚みが大きい態様。
（２）前記弾性部材の材質が、前記ニップ部の入り口付近に対して出口付近の方が、高硬度である態様。
（３）前記支持フレームにおける前記弾性部材が接する部位の面状が、前記加熱ロールの面状に倣う面状よりも、前記ニップ部の出口付近において突出している態様。
【００１８】
前記加熱ロールは、前記加圧ベルトの幅方向に長い円筒形の棒状体であり、その両端で支持されるため、如何に剛体で作製しようとも、どうしても長手方向の中央部で撓みが生じ、当該部位におけるニップ圧が小さくなる場合がある。したがって、本発明の定着装置においては、前記加熱ロールに撓みが生じていない状態における前記ニップ部のニップ圧分布において、前記加圧ベルトの幅方向の中央でニップ圧が大きいことが好ましい。この作用を実現するためには、例えば以下の３つの態様が挙げられる。
【００１９】
（１）無負荷時における前記弾性部材の長手方向の断面形状において、中央部が突出している態様。
（２）前記支持フレームにおける前記弾性部材が接する部位の面状が、長手方向の中央部で突出している態様。
（３）前記支持フレームと前記弾性部材との間であって、長手方向の中央部に、所定厚みのシムが挟持されている態様。
本発明において、前記ニップ部におけるニップ圧の平均面圧としては、５．０×１０⁵Ｐａ以下であることが好ましい。
【００２０】
一方、本発明の電子写真装置は、少なくとも、電子写真方式により記録シート表面に未定着トナー像を形成する未定着トナー像形成装置と、記録シート表面に保持された未定着トナー像を、加熱および加圧することにより定着する定着装置と、を備える電子写真装置であって、
前記定着装置が、上記本発明の定着装置であることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の定着装置について、好ましい実施形態を挙げて詳細に説明する。
図１は、本発明の定着装置の１実施形態を示す側断面図である。加熱ロール２０と、エンドレスベルト（加圧ベルト）６と、エンドレスベルト６を介して加熱ロール２０を付勢する押圧部材１０と、で主要部が構成されている。また、押圧部材１０は、パッドキャップ（低摩擦シート）９と、その下に配された弾性部材８と、これらを下方から支持する支持フレーム７と、で構成されており、弾性部材８は、支持フレーム７の上端から突出状態で配されている。支持フレーム７には、エンドレスベルト６の弛みを規制し、スムーズに回転するように設けられたベルト走行ガイド１３が取り付けられている。
【００２２】
なお、ここで言う「下」「下方」「上端」は、各部材相互の位置関係を示すために便宜上採用した用語であり、重力関係における上下関係を示すものではない。したがって、本発明の定着装置においては、その態様により、本実施形態の構成とは、重力関係における上下関係が異なっていても構わない。また、本実施形態の定着装置においても、その使用態様により、重力関係における上下関係が異なる場合が想定される。以下、本実施形態において上下関係を表現する場合に、同様である。
【００２３】
加熱ロール２０は、金属製のコア（円筒状芯金）２の周囲に、耐熱性弾性体層３、および離型層（耐熱性樹脂層）４を形成してなるものであり、コア２の内部には、加熱源としてのハロゲンランプ１が配置されている。加熱ロール２０の表面の温度は、温度センサ５によって計測され、その計測信号により、図示しない温度コントローラによってハロゲンランプ１がフィードバック制御されて、略一定になるように調整される。
【００２４】
エンドレスベルト６は、加熱ロール２０に対し所定の角度巻き付けられるように接触しており、エンドレスベルト６−加熱ロール２０間にニップ部が形成されている。エンドレスベルト６の加熱ロール２０への巻き付け角度としては、加熱ロール２０の回転速度にもよるが、ニップ部を十分に広く（長く）確保できるよう、２０〜４５°程度とすることが好ましい。本実施形態においては、巻き付け角度は３０°となるように、押圧部材１０の形状・大きさを設計している。
【００２５】
エンドレスベルト６の周内には、押圧部材１０が、パッドキャップ９がエンドレスベルト６に当接する状態で、エンドレスベルト６を加熱ロール２０に付勢する状態で配置されている。加熱ロール２０は、図示しないモータにより矢印Ｂ方向に回転させられ、この回転によりエンドレスベルト６も矢印Ｃ方向に従動回転する。
【００２６】
さらに、剥離手段として、加熱ロール２０の回転方向（矢印Ａ方向）におけるニップ部の下流に剥離手段３０が設けられている。剥離手段３０は、剥離シート１１が、加熱ロール２０と僅かに空隙を設けた状態で、加熱ロール２０の回転方向と対向する向き（リバース）に、保持部材１２により保持されて構成されている。なお、本発明においては、セルフストリッピング性が期待できるため、当該剥離手段は、必須の構成ではないが、より高い用紙剥離性を確保するためには、これを設けることが好ましい。
【００２７】
図示しない未定着トナー像形成装置により、未定着トナー像１６が表面に形成された記録シート１５が、図の右側からニップ部に向けて（矢印Ａ方向に）搬送され、ニップ部に挿通させられると、記録シート１５表面の未定着トナー像１６は、ニップ部に作用する圧力と、ハロゲンランプ１により加熱ロール２０の表面から与えられる熱により定着させられる。そして、定着後の記録シート１５は、加熱ロール２０の回転によりニップ部から送り出され、本定着装置による後述のセルフストリッピング性や剥離手段３０の作用により、加熱ロール２０の表面から剥離され、排出される。
【００２８】
本実施形態の定着装置によれば、押圧部材１０における弾性部材８が支持フレーム７からエンドレスベルト６に向けて突出状態で配されているため、弾性部材８における突出部分の柔軟性が、加熱ロール２０の周面の位置に追従して前記付勢面を変位させることを可能とする。その結果、加熱ロール２０の周面の位置が、設計された位置から多少ズレていたとしても、それに追従して弾性部材８における付勢面が変位するため、各種部品の精度を上げなくても部品相互のアライメントを容易に取ることが可能で、簡素な構成ながら定着性に優れ、かつ、低コストな定着装置とことができる。
【００２９】
また、押圧部材１０が、支持フレーム７、弾性部材８およびパッドキャップ９の３つのみで構成され、部品点数が少なく、簡素な構成であるため、組立て工数を軽減させ、定着性に優れ、かつ、低コストな定着装置とすることができる。
さらに、加熱ロール２０が回転しエンドレスベルト６が従動すると、それにつれて弾性部材８にせん断力がかかり、ニップ部の出口付近に引っ張られる。その結果、ニップ部の入り口付近に比して出口付近の弾性部材８の密度が向上し、出口付近のニップ圧が高くなる。すなわち、本実施形態によれば、挿通される記録シート１５のセルフストリッピング性のために求められる、ニップ部の出口付近のニップ圧を高める作用を、何ら特別な部材や仕掛けを用いることなく、簡単に得ることができる。そして、剥離手段３０と組み合わせることで、より高いセルフストリッピング性が実現される。
【００３０】
以下、各構成について詳細に説明する。
コア２としては鉄、アルミニウムやステンレス等熱伝導率の高い金属製の円筒体を使用することができる。コア２の外径および肉厚は、使用する材質により強度や熱伝導率が異なるため、最適な寸法は適宜決定すればよい。本実施形態においては、鉄製で、外径２５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの円筒体を用いた。
【００３１】
コア２の表面に形成される耐熱性弾性体層３としては、耐熱性の高い弾性体であればどのような材料を使用することもできる。特に、ゴム硬度２５〜４０°（ＪＩＳ−Ａ硬度）程度のゴム、エラストマー等の弾性体を用いることが好ましく、具体的にはシリコーンゴム、フッ素ゴム等を挙げることができる。耐熱性弾性体層３の厚みとしては、用いる材料のゴム硬度にもよるが、０．３〜１．０ｍｍ程度が好ましい。本実施形態においては、ゴム硬度３０°（ＪＩＳ−Ａ硬度）のシリコーンゴム製で、厚さ０．６ｍｍの物を用いた。
【００３２】
耐熱性弾性体層３の上に形成される離型層４としては、離型性や耐摩耗性を考慮すれば、特にフッ素樹脂を用いることが好ましい。フッ素樹脂としては、ＰＦＡ（パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフフルオロエチレン）、ＦＥＰ（四フッ化エチレン六フッ化プロピレン共重合樹脂）等のフッ素樹脂が使用できるが、中でも耐熱性と加工性の観点よりＰＦＡが最適である。
【００３３】
離型層４の厚みとしては、好ましくは５〜３０μｍである。離型層４の厚みが５μｍ未満であると、加熱ロール２０と記録シート１５端部との摩擦により、離型層４の摩滅が発生する可能性があり、また、３０μｍを超えると離型層４の表面硬度が高くなり、光沢ムラ等の画質欠陥が現れる可能性があり、共に好ましくない。離型層４の形成方法としては、従来公知の如何なる方法も採用することができ、例えば、チューブを被せる方法であってもよいし、形成しようとする樹脂を適当な溶剤に溶解ないし分散させた液状体を、ディップコート法、スプレーコート法、ロールコート法、バーコート法、スピンコート法等により塗布する塗布法であってもよい。本実施形態では、厚さ３０μｍでチューブ状のＰＦＡを、コア２の周囲に形成された耐熱性弾性体層３に被せることで形成した。
【００３４】
エンドレスベルト６は、ベース層とその表面（加熱ロール２０と接する面、または両面）に被覆された離型層とから構成されることが好ましい。ベース層の材料は、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド等から選ばれ、その厚さは、好ましくは５０〜１２５μｍ程度、より好ましくは７５〜１００μｍ程度である。ベース層の表面に形成される離型層としては、前述の如きフッ素樹脂、例えばＰＦＡ等が５〜２０μｍ程度の厚さでコーティングされたものが好ましい。本実施形態では、ポリイミド製で厚さ９０μｍのベース層の片面（加熱ロール２０と接する面）に、ＰＦＡをコーティングし焼成して３０μｍの離型層を形成した、長さ２３０ｍｍの無端状のベルトを用いた。
【００３５】
本実施形態におけるパッドキャップ９は、本発明における低摩擦シートであり、硬質でかつ可撓性を有する低摩擦材料であることが要求される。
本発明において、低摩擦シートとしては、その表面の実硬度としては、加熱ロール２０の耐熱性弾性体層３を変形させ離型性を良くするため、加熱ロール２０表面の実硬度よりも高くなっている必要があり、ＪＩＳ−Ａ硬度で、８０゜以上であることが好ましく、９５゜以上であることがより好ましい。
【００３６】
本発明において、低摩擦シートに要求される可撓性としては、定着設定温度近傍において、加熱ロールの撓みに対して反力をほとんど持たずに倣うレベルである。材料物性としては、使用温度における曲げ弾性率において、５ＧＰａ以下であることが好ましい。ただし、この値のみに限定されるものではなく、厚さや側面のスリット等の機械的剛性を考慮する必要があり、すなわち、部品全体として考える必要がある。
【００３７】
本発明において、低摩擦シートに要求される低摩擦性としては、加圧ベルト（エンドレスベルト）との間における動摩擦係数が低いことを意味し、低摩擦シート−加圧ベルト間のそれぞれ単独のみならず、離型オイル等を使用する場合には、当該離型オイルの存在下において判断される。両者の好ましい動摩擦係数としては、具体的には、スラスト試験機において、面圧０．９８ＭＰａの時の摩擦係数が０．３以下であることが好ましく、０．２以下であることがよりより好ましい。
【００３８】
パッドキャップ９のエンドレスベルト６と接触する表面は、加熱ロール２０に対しエンドレスベルト６を介して密着するように、加熱ロール２０の面状に略倣う曲面状（Ｒ形状）を自立的に有している。パッドキャップ９を、このような曲面状を自立的に有する物とすることで、アライメントが取りやすく、仮にアライメントが多少ズレたとしても自己補正が働くため、定着装置の組み立てが簡単で低コスト化を図ることができる。
【００３９】
パッドキャップ９のＲの値（ＲＣ）としては、加熱ロール２０のＲ（ＲＨ）、エンドレスベルト６の厚み（ＢＴ）および用紙（記録シート１５）の厚み（ＰＴ）との関係で、以下の式（１）を大略満たすように設計すればよい。
ＲＣ＝ＲＨ＋ＢＴ＋ＰＴ・・・（１）
【００４０】
本実施形態では、既述の通り、加熱ロール２０のＲ（ＲＨ）が１３．１３ｍｍ（１２．５＋０．６＋０．０３）、およびエンドレスベルト６の厚み（ＢＴ）が０．１２ｍｍ（０．０９＋０．０３）であり、用紙の厚みを０．１ｍｍと想定して、パッドキャップ９のＲの値（ＲＣ）は、１３．３５ｍｍとした。
【００４１】
パッドキャップ９の材質としては、硬質でかつ可撓性を有する低摩擦材料であれば、金属、セラミックス、樹脂等各種材料を採用することが可能であるが、本実施形態では、摺擦抵抗、加工性の面からポリブチレンテレフタレート（いわゆるＰＢＴ）にガラス繊維３０％を添加した樹脂を用いた。このほかにもポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の他、６−ナイロンあるいは６，６−ナイロンのナチュラル材や、これらにカーボンやガラス繊維等を添加した材料が挙げられる。これら好ましい材料は、本実施形態の如きキャップ形状を有しない、例えば単なるフィルム状の材料等の低摩擦シートであっても同様に、好ましく選択することができる。
【００４２】
図２は、本実施形態における押圧部材１０の上部のみを拡大した側断面図であり、加熱ロール２０に対して付勢され負荷が掛かっている状態のまま、加熱ロール２０やエンドレスベルト６等を省略して描かれている。本実施形態において、パッドキャップ９の断面形状としては、その厚みが１ｍｍで、Ｒ形状の両端部（ニップ部における入り口側と出口側）を下方に折り込み、図２に示すように、弾性部材８に跨るように嵌合可能なハの字形状（キャップ形状）にした。このような形状とすることで、より一層組立作業を簡略化でき、かつ作業精度を高めることができる。また、このように折り返すことで、リブのような効果が発生し、それ自体一定の形状を保ちやすくなり、加熱ロール２０の面状に略倣う曲面状を自立的に有する作用を保持しやすくなる。
【００４３】
勿論、パッドキャップ９には、本発明における低摩擦シートとしての可撓性が前提として要求され、あまり長手方向の剛性を強化して形状保持性を高めすぎては、弾性部材８の柔軟性から発現する本発明の前記優れた効果を減殺ないし消滅させてしまう可能性があるため、前記折り返しは、あまり立てすぎない（折り込み過ぎない）方が好ましい場合もある。本実施形態においては、両端の折り返し部分が、平行となる折り返し角度に対して１５°開く角度（すなわち、両端の折り返し部分の成す角は３０゜）をつけている。
【００４４】
図３に、パッドキャップ９の断面形状、およびその変形例を示す。図３（ａ）は、本実施形態のパッドキャップ９であり、両端の折り返し部分が、平行となる折り返し角度に対して１５°開く角度となっており、これに対して、図３（ｂ）は、両端の折り返し部分が、平行となる折り返し角度となっている。また、図３（ｃ）は、ニップ部の両端で肉厚、中央で肉薄に成形されており、全体として片面が平面の凹レンズ状になっている。
【００４５】
このような部品において考慮すべきことは、加熱時の反りである。図３（ｃ）のような断面形状では、定着装置の加熱開始時に、曲面状側が加熱ロールから急激に熱を受けるのに対し、弾性部材に接する平面状側は室温とさほど変わらない温度であるため、パッドキャップ内で温度勾配が生ずる。その結果、温度による線膨張係数が大きく異なり、加熱ロール側に凸形状となる反りが発生しやすい。反りが発生すると長手方向（図面における奥行き方向）の圧力分布が安定せず、特に端部での定着が弱くなる。したがって、本発明では、温度勾配による反りが発生してしまうことをある程度考慮して、図３（ａ）ないし図３（ｂ）の形状を採用することが好ましい。本実施形態では、既述の如く、長手方向の剛性がより弱くなる断面形状とすべく、図３（ａ）に示す形状を採用している。
【００４６】
参考までに、図３（ａ）、図３（ｂ）および図３（ｃ）の各断面形状におけるパッドキャップの厚さによる反りの影響を、本実施形態の定着装置に適用した場合について評価した結果を、下記表１に示す。なお、図３（ｃ）の断面形状の物については、厚さはもっとも薄いニップ部中央における厚さを指し、所望とするＲに応じて両端の厚さは決定される。
【００４７】
【表１】

【００４８】
上記表１における評価指標は、以下の通りである。
○：問題無し
△：両端部の定着が僅かに悪化
×：両端部の定着が明らかに悪化
【００４９】
弾性部材８としては、ゴム材料でも複数のスプリングでも構わないが、長手方向に連続的かつ均一にパッドキャップに荷重を掛ける意味でゴム材料の方が有効である。かかるゴム材料としては、ソリッドのシート材、異型ソリッド品、異型チューブ品、発泡ゴムシート等が考えられ、その材質としては、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタン、天然ゴム、ＳＢＲ、ＩＲ等を挙げることができる。
【００５０】
本発明の各種効果を発現させるには、弾性部材８としては、十分な柔軟性を有することが要求される。具体的に要求される弾性部材８の硬度としては、ＪＩＳ−Ａ硬度で、およそ１０〜７０°程度の範囲であり、２０〜５０°程度の範囲が好ましく、特に３０〜５０°程度の範囲が好ましい。１０°未満であると、ゴムの変形量が大きくなり過ぎて、ニップの位置が安定しなくなり、７０°を超えると、硬度が高すぎて本発明の効果を奏するに十分な柔軟性を有しないものとなってしまい、それぞれ好ましくない。
【００５１】
また、弾性部材８の厚さとしては、特に限定されないが、本発明に要求される作用を発現させるためには、平均厚さとして２〜６ｍｍ程度の範囲が好ましく、３〜５ｍｍ程度の範囲がより好ましい。特に、本発明に要求される作用を発現させるためには、支持フレーム７からの突出部分の厚さが問題となる。したがって、支持フレーム７からの突出部分の厚さとしては、平均で０．３〜１．２ｍｍ程度の範囲が好ましく、０．５〜１．０ｍｍ程度の範囲がより好ましい。
【００５２】
本実施形態では、ＪＩＳ−Ａ硬度３０°で、厚さ５ｍｍ（前記突出部分の平均厚さ：１．０ｍｍ）、幅６．５ｍｍ、長さ２１５ｍｍの直方体形（すなわち、無負荷時における前記弾性部材の長手方向と垂直の断面形状が、矩形）のシリコーンゴムのソリッドシートを用いた。これは、極めて汎用性が高く、入手性も高い。
【００５３】
支持フレーム７は、その両端（図面上、奥行き方向における前後端。）に配される不図示のスプリングからの荷重により、押圧部材１０全体を加熱ロール２０の軸心に向けて付勢するものであり、本実施形態では、弾性部材８と接する部位に、それを固定するための凹部が設けられている。また、当該凹部の底部には、パッドキャップ９からの各部材の径及び厚さを考慮したＲ形状が設けられている。本実施形態においては、パッドキャップ９のＲの値（ＲＣ）＝１３．３５ｍｍに加えて、パッドキャップ９の厚さ１ｍｍ、弾性部材の厚さ５ｍｍを考慮して、支持フレーム７凹部の底部におけるＲの値（ＲＦ）は、１９．３５ｍｍ（１３．３５＋１＋５）とした。
【００５４】
なお、本実施形態では、弾性部材８として直方体形のものを用いたため、図２に示すように、支持フレーム７における弾性部材８が接する部位の面状を、加熱ロール２０面状に倣う曲面状としたが、例えば図４に示すように、弾性部材８’のパッドキャップ９’との接触面の面状の方を、加熱ロール２０面状に倣う曲面状とする態様も勿論考えられ、その場合には支持フレーム７’は単にコの字型とし、凹部で弾性部材８’を保持する状態となる。
【００５５】
以上、本発明の定着装置について、好ましい実施形態を挙げて説明したが、これはあくまで例示であり、本発明はこれに限定されるものではなく、公知の知見をもとに、各種構成に変更を加えたり、新たな構成を付加したり等、本発明の構成に修正を加えたものも勿論本発明の範疇に含まれる。
【００５６】
ところで、本発明の定着装置には、従来の定着装置に比べ設計の自由度を格段に高めることができると言う効果もあるが、当該効果について、上記実施形態の押圧部材１０の変形例を例示することで以下に説明する。勿論、本発明はこれら変形例のみに限定されるものではない。ニップ部のニップ圧分布を適宜調整する場合について、用紙搬送方向および長手方向に分けて説明する。
【００５７】
Ａ：用紙搬送方向
本発明の定着装置においては、セルフストリッピング性を高めるために、前記ニップ部のニップ圧分布において、前記ニップ部の入り口付近に対して出口付近のニップ圧を大きくすることが好ましい。特に、出口付近で局部的にニップ圧を上げることで、極めて良好なセルフストリッピング性を達することができる。
図５の（ａ）〜（ｂ）は、上記作用をより高い次元で実現するための押圧部材の４つの変形例であり、無負荷状態（加熱ロールに対して付勢されておらず、負荷が掛かっていない状態。本発明において同様。）の押圧部材が側断面図で示されている。なお、図５においては、右側がニップ部における入り口側、左側が出口側の位置関係で示されている。
【００５８】
図５（ａ）は、図２の例と同様、弾性部材５８ａとして直方体形の物を用いているが、支持フレーム５７ａにおける弾性部材５８ａとの当接部の凹部（支持フレームにおける当該部位を、以下、単に「凹部」と省略する。）の面状が、不図示の加熱ロールの面状に倣う面状よりも、前記ニップ部の出口付近において突出している。本例の押圧部材が不図示の加熱ロールに付勢されると、弾性部材５８ａにおける前記ニップ部の入り口付近は前記凹部に嵌まり込むが、出口付近は前記突出部に乗っかった状態となる。前記凹部は、全体として加熱ロールの面状に略倣う曲面状になってはいるが、前記ニップ部の出口付近において突出しているため、弾性部材５８ａも前記ニップ部の出口付近において押し出され、強いニップ圧が作用することになる。
【００５９】
図５（ｂ）は、図２の例と同様、支持フレーム５７ｂの凹部の面状が、不図示の加熱ロールの面状に倣う曲面状となっているが、弾性部材５８ｂの長手方向と垂直の断面形状において、前記ニップ部の入り口付近に対して出口付近の方の厚みが大きくなっている。本例の押圧部材が不図示の加熱ロールに付勢されると、弾性部材５８ｂの下側は前記凹部に嵌まり込み、全体として加熱ロールの面状に倣う曲面状になるが、上側では、前記ニップ部の出口付近が突出した状態となり、弾性部材５８ｂが高密度となって押し出され、強いニップ圧が作用することになる。
【００６０】
図５（ｃ）は、図２の例と同様、弾性部材５８ｃとして直方体形の物を用い、支持フレーム５７ｃの凹部の面状が曲面状となっている。しかし、当該凹部の面状は、不図示の加熱ロールの面状に略倣う曲面状とは言い得るものの、前記ニップ部の出口付近においてはやや突出している。本例の押圧部材が不図示の加熱ロールに付勢されると、前記凹部が前記ニップ部の出口付近において突出しているため、弾性部材５８ｃも前記ニップ部の出口付近において押し出され、強いニップ圧が作用することになる。
【００６１】
図５（ｄ）は、図２の例と同様、弾性部材５８ｄとして直方体形の物を用い、支持フレーム５７ｄの凹部の面状が、不図示の加熱ロールの面状に倣う曲面状となっている。しかし、弾性部材５８ｄの材質が、前記ニップ部の入り口付近に対して出口付近の方が、高硬度である材料を用いている。すなわち、図５（ｄ）に示すように、弾性部材５８ｄは、前記ニップ部の入り口から中央過ぎまでの領域ｙが低硬度のもの、前記ニップ部の出口付近の領域ｘが高硬度のもので構成されている。本例の押圧部材が不図示の加熱ロールに付勢されると、弾性部材５８ｄの前記ニップ部の出口付近の領域ｘが局所的に高硬度であるため、前記ニップ部の出口付近において、強いニップ圧が作用することになる。
【００６２】
このとき、弾性部材５８ｄにおける領域ｘの硬度としては、ＪＩＳ−Ａ硬度で５０〜９０゜程度とすることが好ましく、６０〜７０゜程度とすることがより好ましく、領域ｙの硬度に比べて２０゜以上高いことが好ましく、３０゜以上高いことがより好ましい。なお、領域ｙの硬度の硬度としては、既述の弾性部材８の硬度として記載された値が、そのまま好ましいものとして採用される。
【００６３】
Ｂ：長手方向
前記加熱ロールは、前記加圧ベルトの幅方向に長い円筒形の棒状体であり、その両端で支持されるため、如何に剛体で作製しようとも、どうしても長手方向の中央部で撓みが生じ、当該部位におけるニップ圧が小さくなる場合がある。したがって、本発明の定着装置においては、前記加熱ロールに撓みが生じていない状態における前記ニップ部のニップ圧分布において、前記加圧ベルトの幅方向の中央でニップ圧が大きいことが好ましい。
図６の（ａ）〜（ｂ）は、上記作用を実現するための押圧部材の４つの変形例であり、無負荷状態の押圧部材が、長手方向（加圧ベルトの幅方向）の断面図で示されている。
【００６４】
図６（ａ）は、図２の例と同様、弾性部材６８ａとして直方体形の物を用いているが、その材質が、長手方向中央部の領域ｘにおいて高硬度の材料を、両端部の領域ｙにおいて低硬度の材料を、それぞれ用いている。本例の押圧部材が不図示の加熱ロールに付勢されると、弾性部材６８ａの長手方向中央部が高硬度となり、強いニップ圧が作用することになる。
この場合の領域ｘおよび領域ｙの硬度の関係としては、上記「Ａ：用紙搬送方向」の図５（ｄ）で説明した領域ｘおよび領域ｙの硬度の関係と同様であり、好ましい硬度等も同様である。
【００６５】
図６（ｂ）は、図２の例と同様、弾性部材６８ｂとして直方体形の物を用いているが、支持フレーム６７ｂと弾性部材６８ｂとの間であって、長手方向の中央部に、所定厚みのシム６６が挟持されている。本例の押圧部材が不図示の加熱ロールに付勢されると、シム６６の厚みから弾性部材６８ｂが押し出され突出し、長手方向の中央部において、強いニップ圧が作用することになる。
【００６６】
シム６６としては、材料や形状に特に制限はなく、その目的に応じて適宜選択すればよい。シム６６の厚み（所定厚み）としては、厚くすればするほど長手方向の中央部のニップ圧が強くなるため、不図示の加熱ロールの撓み量から適宜選択すればよい。
【００６７】
図６（ｃ）は、図２の例と同様、弾性部材６８ｃとして直方体形の物を用いているが、支持フレーム６７ｃの長手方向の中央部が突出した形状となっている。本例の押圧部材が不図示の加熱ロールに付勢されると、支持フレーム６７ｃの突出形状に押圧されて弾性部材６８ｃが押し出され突出し、長手方向の中央部において、強いニップ圧が作用することになる。
【００６８】
図６（ｄ）は、図２の例と同様、弾性部材６８ｄとして長手方向の中央部が突出した形状（長手方向の断面形状において、中央部が突出）の物を用いている。本例の押圧部材が不図示の加熱ロールに付勢されると、弾性部材６８ｄの突出により直接、長手方向の中央部において、強いニップ圧が作用することになる。
【００６９】
なお、上記例において、「長手方向の中央部において、強いニップ圧が作用」と説明したが、これはあくまでも不図示の加熱ロールに撓みが生じていない状態を仮想したものであり、実際には加熱ロールには撓みが生じるため、長手方向の中央部のニップ圧が必ずしも両端より高くなくてもよく、むしろ、長手方向全域にわたって均一なニップ圧であることが最も好ましい。
【００７０】
以上、Ａ：用紙搬送方向およびＢ：長手方向のニップ圧分布調整について、それぞれ説明したが、本発明の定着装置においては、それぞれの方向におけるニップ圧分布調整を行うことのほか、両方のニップ圧分布調整を同時に行うこともでき、本発明の定着装置はその際の自由度も極めて高い。特に、従来のいわゆる２ロールタイプの定着装置では、ニップ部の用紙搬送方向の圧力分布を制御する事は不可能であった。しかし、回転するロールに対し、押圧部材が付勢される本発明の構成の定着装置では、それが可能となる。
【００７１】
以上、本発明の定着装置について、図面を用い、各部材の形状等をある程度特定して説明したが、上記実施形態の各構成は、あくまでも本発明の一例を示すものであり、本発明はこれら実施形態の記載により何ら制限を受けるものではない。また、本発明の定着装置について、フリーベルトニップ方式の物のみを例に挙げて説明したが、本発明の構成は、その他あらゆるベルトニップ方式の定着装置に適用可能なものである。
【００７２】
＜電子写真装置＞
本発明の電子写真装置は、少なくとも、電子写真方式により記録シート表面に未定着トナー像を形成する未定着トナー像形成装置と、記録シート表面に保持された未定着トナー像を、加熱および加圧することにより定着する定着装置と、を備える電子写真装置であって、前記定着装置が、上記本発明の定着装置であることを特徴とする。本発明の定着装置については、既述の通りである。
【００７３】
未定着トナー像形成装置は、電子写真方式により記録シート表面に未定着トナー像を形成することが可能な構成であれば、如何なる構成であっても構わないが、一般的には、円筒状の電子写真感光体と、その周囲に順に配される、前記電子写真感光体の表面を一様に帯電する帯電装置と、像様の露光を行い前記電子写真感光体の表面に潜像を形成する潜像形成装置と、形成された潜像をトナーにより現像して未定着トナー像を得る現像装置と、得られた未定着トナー像を記録シート表面に転写する転写装置と、転写後の前記電子写真感光体の表面に残存するトナーやごみを除去するクリーニング装置と、前記電子写真感光体の表面の残留電位を除去する除電装置と、が含まれるものである。これらの各構成部材、すなわち、電子写真感光体、帯電装置、潜像形成装置、現像装置、転写装置、クリーニング装置および除電装置は、本発明において、特に制限されるものではなく、従来公知の如何なる構成のものも問題なく使用することができる。
【００７４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、各種部品の精度を上げなくても部品相互のアライメントを容易に取ることが可能で、簡素な構成ながら定着性に優れ、かつ、低コストな定着装置、およびそれを用いた電子写真装置を提供することができる。
また、本発明によれば、部品点数が少なく、簡素な構成とすることで、組立て工数を軽減させ、しかも設計の自由度があり、低コストな定着装置、およびそれを用いた電子写真装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の定着装置の１実施形態を示す側断面図である。
【図２】図１の定着装置における押圧部材の上部のみを拡大した側断面図である。
【図３】図１の定着装置におけるパッドキャップの断面形状、およびその変形例を示す側断面図である。
【図４】図２の押圧部材の変形例を示す側断面図である。
【図５】図１の定着装置における押圧部材の好ましい４つの変形例を示す側断面図である。
【図６】図１の定着装置における押圧部材の好ましい他の４つの変形例を示す長手方向の断面図である。
【符号の説明】
１ハロゲンランプ
２コア
３耐熱性弾性体層
４離型層
５温度センサ
６エンドレスベルト（加圧ベルト）
７、５７ａ〜５７ｄ、６７ａ〜６７ｄ支持フレーム
８、５８ａ〜５８ｄ、６８ａ〜６８ｄ弾性部材
９、５９ａ〜５９ｄ、６９ａ〜６９ｄパッドキャップ（低摩擦シート）
１０押圧部材
１１剥離シート
１２保持部材
１３ベルト走行ガイド
１５記録シート
１６未定着トナー像
２０加熱ロール
３０剥離手段
６６シム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image information recording apparatus using an electrophotographic system such as an electrophotographic copying machine, a printer, a facsimile, etc., a so-called heat fixing type fixing apparatus that heats and fixes an unfixed toner image on a recording sheet, And a belt nip system for heating and fixing a toner image by inserting the recording sheet between a heating roll and an endless pressure belt, in particular, a free belt nip. The present invention relates to a type fixing device and an electrophotographic apparatus using the same.
[0002]
[Prior art]
In electrophotographic image formation in an electrophotographic copying machine, printer, facsimile or the like, generally, a toner image is fixed by inserting a recording sheet such as recording paper on which an unfixed toner image is formed into a fixing device and applying heat and pressure.
[0003]
As such a fixing device, at least an elastic layer is coated on a cylindrical mandrel, a heating roll having a heat source disposed therein, and a cylindrical mandrel forming a nip portion in contact with the heating roll. A two-roll fixing device comprising a pressure roll is generally used. The two-roll fixing device has higher thermal efficiency, lower power consumption, and higher speed than other hot fixing methods such as hot air fixing method and oven fixing method, and also has a risk of fire due to paper jam. Currently, it is most widely used because it has no problems. However, in the two-roll fixing device, both the heating roll and the pressure roll are provided with an elastic layer, the heat capacity tends to be large, and it is difficult to take a long nip portion time. This is disadvantageous for instant start (short time from switch-on to fixing temperature), energy saving, releasability, and high image quality especially in color images. It is.
[0004]
On the other hand, the belt nip system in which the pressure roll side in the two-roll fixing device can be replaced with an endless pressure belt, and the pressure belt is wound around the heating roll at a predetermined angle to ensure a long nip time. A fixing device has been proposed. Among the belt nip methods, there is a free belt nip method in which a pressing member pressing belt is pressed against a heating roll to form a nip portion, and the pressing belt is not stretched to be in a free state. No. 133776 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-318544, and the fixing device according to this method does not require tension control of the pressure belt, and is advantageous from the viewpoint of simplification of the structure and maintenance.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, even in the free belt nip type fixing device, the following problems are inherent in the conventional configuration.
(1) Fixability problem
As described in the above document, the pressure contact surface (biasing surface) of the pressing member that presses the pressure belt against the heating roll is composed of two pieces, a high-rigidity pad and an elastic fixing pad. If the pressure distribution is not adjusted accurately, the longitudinal shape of the high-rigidity pad must be accurately finished against the roll deflection in order to obtain a uniform nip in the width direction (longitudinal direction) of the pressure belt. However, depending on the degree of finish, it may be difficult to achieve alignment, and fixing may be partially deteriorated. This problem of accuracy is the same even if the pressing member is not composed of two pieces as described above. Further, in the paper transport direction, there is a possibility that fixing is deteriorated due to a step formed at the joint between the high-rigidity pad and the fixing pad.
[0006]
(2) Cost problem
In order to hold the two pads as the pressing member and to reduce the frictional resistance between the pressure belt and the pad portion, a large number of components and component accuracy are required. It was. In addition, since it takes time to assemble many parts, there is a problem that it takes assembling man-hours. In order to solve the fixing problem, naturally high accuracy is required, but there is also a problem that the higher the accuracy, the higher the cost.
[0007]
Therefore, according to the present invention, it is possible to easily align the components without increasing the accuracy of various components, and a fixing device that has a simple structure and has excellent fixing properties and is low in cost. An object is to provide an electrophotographic apparatus.
Further, the present invention provides a fixing device that has a small number of parts and has a simple configuration, reduces the number of assembling steps, has a degree of design freedom, and is low in cost, and an electrophotographic apparatus using the fixing device. For the purpose.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  The above object is achieved by the present invention described below. That is, the fixing device according to the present invention includes at least a heating roll that rotates with the surface heated, an endless pressure belt that is in contact with and driven by the surface of the heating roll, and the pressure belt from the periphery thereof. A pressing member that urges the surface of the heating roll to form a nip portion through which a recording sheet holding an unfixed toner image can be inserted between the heating roll and the pressure belt. There,
  A support frame extending in the width direction of the pressure belt; an elastic member disposed in a protruding state from the support frame toward the pressure belt; and urging the pressure belt with a surface; A hard and flexible low-friction sheet disposed on the biasing surface of the elastic member and having a surface that contacts the pressure belt.,
  The low friction sheet is physically independent of the elastic member;In contact with the pressure beltHeating rollEnergizeThe surface to be made has a curved surface shape that substantially follows the surface shape of the heating roll.
[0009]
According to the present invention, since the elastic member in the pressing member is arranged in a protruding state from the support frame toward the pressure belt, the flexibility of the protruding portion of the elastic member is the peripheral surface of the heating roll. It is possible to displace the urging surface following this position. As a result, even if the position of the peripheral surface of the heating roll is slightly deviated from the designed position, the urging surface of the elastic member is displaced following that, so the accuracy of various parts does not have to be increased. The components can be easily aligned with each other, and it is possible to provide a fixing device that has a simple structure and is excellent in fixability and is low in cost.
[0010]
In addition, according to the present invention, the pressing member is not configured to divide the pressing portion into two pieces, but basically includes only a support frame, an elastic member, and a low friction sheet, and is simple with a small number of parts. Because of the configuration, it is possible to provide a fixing device that reduces the number of assembly steps, has excellent fixing properties, and is low in cost.
[0011]
Further, when the pressing roll is urged to the surface of the heating roll via the pressure belt, when the heating roll rotates and the pressure belt is driven, a shearing force is applied to the elastic member accordingly. It is pulled and pulled near the exit of the nip part. As a result, the density of the elastic member near the outlet is improved as compared with the vicinity of the inlet of the nip portion, and the nip pressure near the outlet is increased. That is, according to the present invention, it is usually required for the self-stripping property of the inserted recording sheet (paper releasability using the hardness of the recording sheet itself without using a peeling means such as a peeling claw). The effect of increasing the nip pressure near the exit of the nip portion can be easily obtained without using any special member or device. Of course, a higher self-stripping property can be realized by combining with other configurations.
[0012]
Various functions described later (for example, selecting the shape of the support frame as appropriate, changing the thickness of the elastic member depending on the position, etc.) can be used for various functions (functions according to the previous example) with a simple configuration. The nip pressure distribution can be arbitrarily set.), And the degree of freedom in design can be greatly increased as compared with the conventional fixing device. The configuration of the present invention is particularly preferably applied to the free belt nip method. However, the belt nip type fixing device is generally used regardless of the free belt nip method, such as a method in which an endless belt is stretched around a plurality of rolls. Applicable.
[0013]
  In the present invention, the low friction sheet is physically independent of the elastic member,In contact with the pressure beltHeating rollEnergizeThe surface to be made has a curved surface shape that substantially follows the surface shape of the heating roll. For this reason, alignment is easy and self-correction works even if the alignment is slightly shifted. Therefore, assembly is easy and cost reduction can be achieved. In particular, it is preferable to have a cap shape that can be fitted so as to straddle the elastic member because the assembly work can be further simplified and the work accuracy can be improved. However, in this case, if the low-friction sheet itself is rigid, it may not be possible to apply an effective nip pressure to the central portion of the heating roll following the bending of the heating roll. As described above, it is worth considering that the amount of bending of the low friction sheet in the width direction of the pressure belt is equal to or larger than the amount of bending of the heating roll in the temperature condition during operation of the fixing device. Of course, this is not necessary if the low-friction sheet has sufficient flexibility in the temperature conditions when the fixing device is operated.
  The low friction sheet is preferably made of a resin, and the thickness is preferably 2.0 mm or less.
[0014]
The elastic member is preferably physically independent of the support frame. By making them both physically independent without being fixed by bonding or screwing, the assembling work can be simplified and the cost can be reduced. At this time, in the site | part (contact site | part) which the said support frame and the said elastic member contact, the surface shape at the time of no load can also be set mutually different. That is, since the elastic member has flexibility, it can be appropriately deformed into a desired shape. And since both are physically independent, the shape of the said elastic member can be followed after the shape of the contact part of the said support frame. Therefore, by making the surface shapes of the two different from each other at the contact portion, the shape processing of the elastic member can be simplified and further omitted, and the assembly work can be simplified and the cost can be reduced. Can do. As the shape of the elastic member, for example, a substantially rectangular parallelepiped shape that is considered to be most easily manufactured, that is, a shape in which a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the elastic member when no load is applied is a substantially rectangular shape. it can.
The material of the elastic member is preferably a rubber material.
[0015]
A surface shape of a portion of the support frame that is in contact with the elastic member may be a curved surface that substantially follows the surface shape of the heating roll. As described above, since the elastic member has flexibility, if the curved surface shape substantially follows the surface shape of the heating roll, the urging surface of the elastic member is used as the heating roll regardless of the shape of the elastic member. It can be a curved surface shape substantially following the surface shape.
[0016]
In the fixing device of the present invention, in order to enhance the self-stripping property, it is preferable that the nip pressure near the outlet is larger than the vicinity of the inlet of the nip portion in the nip pressure distribution of the nip portion. In order to realize this action at a higher level, for example, the following three modes are mentioned.
[0017]
(1) A mode in which, in a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the elastic member when no load is applied, the vicinity of the exit is thicker than the vicinity of the entrance of the nip portion.
(2) A mode in which the material of the elastic member has higher hardness in the vicinity of the outlet than in the vicinity of the inlet of the nip portion.
(3) A mode in which the surface shape of the portion of the support frame that contacts the elastic member protrudes in the vicinity of the exit of the nip portion, rather than the surface shape following the surface shape of the heating roll.
[0018]
The heating roll is a cylindrical rod-like body that is long in the width direction of the pressure belt, and is supported at both ends thereof, so that no matter how it is made of a rigid body, bending occurs in the center in the longitudinal direction. The nip pressure at the site may be small. Therefore, in the fixing device of the present invention, it is preferable that the nip pressure is large at the center in the width direction of the pressure belt in the nip pressure distribution of the nip portion when the heating roll is not bent. In order to realize this function, for example, the following three modes can be cited.
[0019]
(1) The aspect which the center part protrudes in the cross-sectional shape of the longitudinal direction of the said elastic member at the time of no load.
(2) The aspect which the planar shape of the site | part which the said elastic member contacts in the said support frame protrudes in the center part of the longitudinal direction.
(3) A mode in which a shim having a predetermined thickness is sandwiched between the support frame and the elastic member at the center in the longitudinal direction.
In the present invention, the average surface pressure of the nip pressure at the nip portion is 5.0 × 10 5.^FiveIt is preferable that it is Pa or less.
[0020]
On the other hand, the electrophotographic apparatus of the present invention includes at least an unfixed toner image forming apparatus that forms an unfixed toner image on the surface of the recording sheet by electrophotography, and an unfixed toner image held on the surface of the recording sheet. An electrophotographic apparatus comprising: a fixing device that fixes by applying pressure;
The fixing device is the fixing device of the present invention.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the fixing device of the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments.
FIG. 1 is a side sectional view showing one embodiment of the fixing device of the present invention. The heating roll 20, the endless belt (pressure belt) 6, and the pressing member 10 that urges the heating roll 20 via the endless belt 6 constitute a main part. The pressing member 10 includes a pad cap (low friction sheet) 9, an elastic member 8 disposed under the pad cap 9, and a support frame 7 that supports them from below. It is arranged in a protruding state from the upper end of the support frame 7. A belt travel guide 13 is attached to the support frame 7 so as to restrict looseness of the endless belt 6 and to rotate smoothly.
[0022]
Note that “lower”, “lower”, and “upper end” mentioned here are terms used for convenience to indicate the positional relationship between the members, and do not indicate the vertical relationship in the gravity relationship. Therefore, in the fixing device of the present invention, the vertical relationship in the gravity relationship may be different from the configuration of the present embodiment depending on the mode. Also in the fixing device of the present embodiment, it is assumed that the vertical relationship in the gravity relationship differs depending on the usage mode. The same applies to the case where the vertical relationship is expressed in the present embodiment.
[0023]
The heating roll 20 is formed by forming a heat-resistant elastic body layer 3 and a release layer (heat-resistant resin layer) 4 around a metal core (cylindrical core metal) 2. Inside, a halogen lamp 1 as a heating source is arranged. The temperature of the surface of the heating roll 20 is measured by the temperature sensor 5, and the halogen lamp 1 is feedback-controlled by a temperature controller (not shown) based on the measurement signal so as to be adjusted to be substantially constant.
[0024]
The endless belt 6 is in contact with the heating roll 20 so as to be wound at a predetermined angle, and a nip portion is formed between the endless belt 6 and the heating roll 20. The wrapping angle of the endless belt 6 around the heating roll 20 is preferably about 20 to 45 ° so as to ensure a sufficiently wide (long) nip portion, although it depends on the rotation speed of the heating roll 20. In the present embodiment, the shape and size of the pressing member 10 are designed so that the winding angle is 30 °.
[0025]
Within the circumference of the endless belt 6, a pressing member 10 is disposed in a state in which the pad cap 9 abuts against the endless belt 6 and biases the endless belt 6 against the heating roll 20. The heating roll 20 is rotated in the direction of arrow B by a motor (not shown), and the endless belt 6 is also driven to rotate in the direction of arrow C by this rotation.
[0026]
Further, as the peeling means, a peeling means 30 is provided downstream of the nip portion in the rotation direction of the heating roll 20 (arrow A direction). The peeling means 30 is configured such that the peeling sheet 11 is held by the holding member 12 in a direction (reverse) facing the rotation direction of the heating roll 20 with a slight gap provided between the peeling roll 11 and the heating roll 20. In the present invention, since the self-stripping property can be expected, the peeling means is not an essential configuration, but it is preferable to provide it in order to ensure higher paper peelability.
[0027]
A recording sheet 15 having an unfixed toner image 16 formed on the surface thereof is conveyed from the right side of the drawing toward the nip portion (in the direction of arrow A) by an unillustrated toner image forming apparatus (not shown) and is inserted into the nip portion. The unfixed toner image 16 on the surface of the recording sheet 15 is fixed by the pressure acting on the nip portion and the heat applied from the surface of the heating roll 20 by the halogen lamp 1. Then, the recording sheet 15 after fixing is fed out from the nip portion by the rotation of the heating roll 20, and is peeled off from the surface of the heating roll 20 by the action of the self-stripping property described later by the fixing device and the peeling means 30. Is done.
[0028]
According to the fixing device of the present embodiment, since the elastic member 8 in the pressing member 10 is arranged in a protruding state from the support frame 7 toward the endless belt 6, the flexibility of the protruding portion in the elastic member 8 is increased by the heating roll. It is possible to displace the biasing surface following the position of the peripheral surface of 20. As a result, even if the position of the peripheral surface of the heating roll 20 is slightly deviated from the designed position, the biasing surface of the elastic member 8 is displaced following that, so that it is not necessary to increase the accuracy of various parts. The components can be easily aligned with each other, and can be a fixing device that has a simple structure but has excellent fixing performance and is low in cost.
[0029]
Further, since the pressing member 10 is composed of only the support frame 7, the elastic member 8 and the pad cap 9, and the number of parts is small and the structure is simple, the assembly man-hour is reduced, the fixing property is excellent, and Thus, a low-cost fixing device can be obtained.
Further, when the heating roll 20 rotates and the endless belt 6 is driven, a shearing force is applied to the elastic member 8 and is pulled near the exit of the nip portion. As a result, the density of the elastic member 8 near the outlet is improved as compared with the vicinity of the inlet of the nip portion, and the nip pressure near the outlet is increased. That is, according to the present embodiment, the effect of increasing the nip pressure near the exit of the nip portion, which is required for the self-stripping property of the recording sheet 15 to be inserted, can be used without using any special member or device. Can be easily obtained. And by combining with the peeling means 30, a higher self-stripping property is realized.
[0030]
Hereinafter, each configuration will be described in detail.
As the core 2, a cylindrical body made of metal having high thermal conductivity such as iron, aluminum, and stainless steel can be used. The outer diameter and the wall thickness of the core 2 have different strengths and thermal conductivities depending on the materials used. In the present embodiment, a cylindrical body made of iron and having an outer diameter of 25 mm and a thickness of 0.5 mm was used.
[0031]
As the heat resistant elastic layer 3 formed on the surface of the core 2, any material can be used as long as it is an elastic body having high heat resistance. In particular, it is preferable to use an elastic body such as rubber or elastomer having a rubber hardness of about 25 to 40 ° (JIS-A hardness), and specific examples include silicone rubber and fluorine rubber. The thickness of the heat resistant elastic layer 3 is preferably about 0.3 to 1.0 mm, although it depends on the rubber hardness of the material used. In the present embodiment, a silicone rubber having a rubber hardness of 30 ° (JIS-A hardness) and having a thickness of 0.6 mm was used.
[0032]
As the release layer 4 formed on the heat-resistant elastic body layer 3, it is particularly preferable to use a fluororesin in view of release properties and wear resistance. As the fluororesin, fluororesins such as PFA (perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin), PTFE (polytetrafluoroethylene), FEP (tetrafluoroethylene hexafluoropropylene copolymer resin) can be used. PFA is optimal from the viewpoints of workability and workability.
[0033]
The thickness of the release layer 4 is preferably 5 to 30 μm. If the thickness of the release layer 4 is less than 5 μm, the release layer 4 may be worn by friction between the heating roll 20 and the end of the recording sheet 15, and if the thickness exceeds 30 μm, the release layer. The surface hardness of No. 4 becomes high and image quality defects such as gloss unevenness may appear, both of which are not preferable. As a method for forming the release layer 4, any conventionally known method can be adopted. For example, a method of covering the tube may be used, or the resin to be formed is dissolved or dispersed in a suitable solvent. An application method in which the liquid is applied by a dip coating method, a spray coating method, a roll coating method, a bar coating method, a spin coating method, or the like may be used. In the present embodiment, the tube-shaped PFA having a thickness of 30 μm is formed by covering the heat-resistant elastic layer 3 formed around the core 2.
[0034]
The endless belt 6 is preferably composed of a base layer and a release layer coated on the surface (the surface in contact with the heating roll 20 or both surfaces). The material of the base layer is selected from polyimide, polyamide, polyamideimide and the like, and the thickness is preferably about 50 to 125 μm, more preferably about 75 to 100 μm. The release layer formed on the surface of the base layer is preferably one in which a fluorine resin as described above, such as PFA, is coated with a thickness of about 5 to 20 μm. In this embodiment, an endless belt having a length of 230 mm is formed by coating PFA on one side of a base layer made of polyimide and having a thickness of 90 μm (a surface in contact with the heating roll 20) and baking to form a release layer of 30 μm. Was used.
[0035]
The pad cap 9 in the present embodiment is a low friction sheet according to the present invention, and is required to be a hard and flexible low friction material.
In the present invention, as the low friction sheet, the actual hardness of the surface thereof is higher than the actual hardness of the surface of the heating roll 20 in order to improve the releasability by deforming the heat-resistant elastic layer 3 of the heating roll 20. The JIS-A hardness is preferably 80 ° or more, and more preferably 95 ° or more.
[0036]
In the present invention, the flexibility required for the low-friction sheet is a level that follows almost no reaction force against the deflection of the heating roll in the vicinity of the fixing set temperature. As a material physical property, it is preferable that it is 5 GPa or less in the bending elastic modulus in use temperature. However, it is not limited only to this value, and it is necessary to consider the mechanical rigidity such as thickness and side slits, that is, it is necessary to consider the entire part.
[0037]
In the present invention, low friction required for a low friction sheet means that the coefficient of dynamic friction with the pressure belt (endless belt) is low. First, when using release oil or the like, the determination is made in the presence of the release oil. As a preferable dynamic friction coefficient of both, specifically, in a thrust tester, the friction coefficient at a surface pressure of 0.98 MPa is preferably 0.3 or less, and more preferably 0.2 or less. .
[0038]
  Pad cap 9Endless belt 6The surface in contact with the heating roll 20Through the endless belt 6It has a curved surface shape (R shape) substantially following the surface shape of the heating roll 20 so as to be in close contact. By making the pad cap 9 self-supporting such a curved surface, it is easy to align, and self-correction works even if the alignment is slightly misaligned. Can be achieved.
[0039]
The R value (RC) of the pad cap 9 is expressed by the following equation in relation to the R (RH) of the heating roll 20, the thickness (BT) of the endless belt 6 and the thickness (PT) of the paper (recording sheet 15). What is necessary is just to design so that (1) may be substantially satisfied.
RC = RH + BT + PT (1)
[0040]
In the present embodiment, as described above, R (RH) of the heating roll 20 is 13.13 mm (12.5 + 0.6 + 0.03), and the thickness (BT) of the endless belt 6 is 0.12 mm (0.09 + 0. 03), and assuming that the paper thickness is 0.1 mm, the R value (RC) of the pad cap 9 is 13.35 mm.
[0041]
As a material of the pad cap 9, various materials such as metal, ceramics, and resin can be adopted as long as they are hard and flexible, and in this embodiment, the friction resistance, From the viewpoint of workability, a resin obtained by adding 30% glass fiber to polybutylene terephthalate (so-called PBT) was used. In addition to polyethersulfone (PES), liquid crystal polymer (LCP), polyphenylene sulfide (PPS), polyethylene terephthalate (PET), natural materials such as 6-nylon or 6,6-nylon, and carbon Or a material added with glass fiber or the like. These preferable materials can be preferably selected in the same manner even in the case of a low friction sheet such as a simple film-like material which does not have a cap shape as in the present embodiment.
[0042]
FIG. 2 is an enlarged side cross-sectional view of only the upper portion of the pressing member 10 in the present embodiment, and the heating roll 20 and the endless belt 6 and the like are urged against the heating roll 20 and loaded. Omitted. In the present embodiment, the cross-sectional shape of the pad cap 9 is 1 mm in thickness, and both ends of the R shape (the inlet side and the outlet side in the nip portion) are folded downward, and as shown in FIG. It was made into the square shape (cap shape) which can be fitted so that it may straddle. By setting it as such a shape, an assembly operation can be simplified further and work accuracy can be improved. Further, by folding in this way, an effect like a rib is generated, and it becomes easy to maintain a certain shape itself, and it becomes easy to maintain the function of having a curved surface shape that substantially follows the surface shape of the heating roll 20. .
[0043]
Of course, the pad cap 9 is required on the premise of the flexibility as the low friction sheet in the present invention. If the shape retainability is increased too much by strengthening the rigidity in the longitudinal direction, the flexibility of the elastic member 8 is required. Since the excellent effect of the present invention that is expressed may be diminished or eliminated, it may be preferable that the folding is not performed too much (not folded too much). In the present embodiment, the folded portions at both ends have an angle of 15 ° with respect to the parallel folding angle (that is, the angle formed by the folded portions at both ends is 30 °).
[0044]
In FIG. 3, the cross-sectional shape of the pad cap 9 and its modification are shown. FIG. 3A shows the pad cap 9 of the present embodiment, in which the folded portions at both ends open at an angle of 15 ° with respect to the parallel folding angle, whereas FIG. Is the folding angle at which the folded portions at both ends are parallel. Further, FIG. 3 (c) is formed to be thick at both ends of the nip portion and thin at the center, and has a concave lens shape with one surface as a whole.
[0045]
What should be considered in such a part is the warpage during heating. In the cross-sectional shape as shown in FIG. 3C, the curved surface side suddenly receives heat from the heating roll at the start of heating of the fixing device, whereas the planar side in contact with the elastic member has a temperature that is not so different from room temperature. Therefore, a temperature gradient is generated in the pad cap. As a result, the coefficient of linear expansion varies greatly depending on the temperature, and a warp that is convex on the heating roll side is likely to occur. When warping occurs, the pressure distribution in the longitudinal direction (depth direction in the drawing) is not stable, and fixing at the end portion is particularly weak. Therefore, in the present invention, it is preferable to adopt the shapes of FIGS. 3A to 3B in consideration of the occurrence of warping due to a temperature gradient to some extent. In the present embodiment, as described above, the shape shown in FIG. 3A is adopted in order to obtain a cross-sectional shape in which the rigidity in the longitudinal direction becomes weaker.
[0046]
For reference, the influence of the warp due to the thickness of the pad cap in each cross-sectional shape of FIGS. 3A, 3B, and 3C was evaluated when applied to the fixing device of this embodiment. The results are shown in Table 1 below. In addition, about the thing of the cross-sectional shape of FIG.3 (c), thickness refers to the thickness in the center of the thinnest nip part, and the thickness of both ends is determined according to R made desired.
[0047]
[Table 1]

[0048]
The evaluation indexes in Table 1 are as follows.
○: No problem
Δ: Fixation at both ends slightly worsened
×: Fixation at both ends clearly deteriorated
[0049]
The elastic member 8 may be a rubber material or a plurality of springs, but the rubber material is more effective in that it applies a load to the pad cap continuously and uniformly in the longitudinal direction. Examples of such rubber materials include solid sheet materials, irregularly shaped solid products, irregularly shaped tube products, and foamed rubber sheets. Examples of the material include silicone rubber, fluororubber, urethane, natural rubber, SBR, and IR. Can do.
[0050]
In order to express the various effects of the present invention, the elastic member 8 is required to have sufficient flexibility. Specifically, the required hardness of the elastic member 8 is a JIS-A hardness of about 10 to 70 °, preferably about 20 to 50 °, and more preferably about 30 to 50 °. preferable. If it is less than 10 °, the amount of deformation of the rubber becomes too large and the position of the nip becomes unstable, and if it exceeds 70 °, the hardness is too high to have sufficient flexibility to exert the effects of the present invention. Respectively, which is not preferable.
[0051]
Further, the thickness of the elastic member 8 is not particularly limited, but the average thickness is preferably in the range of about 2 to 6 mm and more preferably in the range of about 3 to 5 mm in order to develop the action required for the present invention. More preferred. In particular, the thickness of the protruding portion from the support frame 7 becomes a problem in order to develop the action required for the present invention. Therefore, the thickness of the protruding portion from the support frame 7 is preferably in the range of about 0.3 to 1.2 mm on average, and more preferably in the range of about 0.5 to 1.0 mm.
[0052]
In this embodiment, the JIS-A hardness is 30 °, the thickness is 5 mm (average thickness of the protruding portion: 1.0 mm), the width is 6.5 mm, and the length is 215 mm (that is, the elasticity when no load is applied). A solid sheet of silicone rubber having a rectangular cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the member was used. This is extremely versatile and highly available.
[0053]
The support frame 7 urges the entire pressing member 10 toward the axis of the heating roll 20 by a load from a spring (not shown) arranged at both ends (front and rear ends in the depth direction in the drawing). In the present embodiment, a concave portion for fixing the elastic member 8 is provided in a portion in contact with the elastic member 8. In addition, an R shape is provided at the bottom of the recess in consideration of the diameter and thickness of each member from the pad cap 9. In the present embodiment, in addition to the R value (RC) = 13.35 mm of the pad cap 9, the thickness of the pad cap 9 is 1 mm and the thickness of the elastic member is 5 mm. The value of R (RF) was 19.35 mm (13.35 + 1 + 5).
[0054]
In the present embodiment, a rectangular parallelepiped is used as the elastic member 8, and as shown in FIG. 2, the surface shape of the portion of the support frame 7 in contact with the elastic member 8 is a curved surface shape following the surface shape of the heating roll 20. However, for example, as shown in FIG. 4, an aspect in which the surface of the contact surface of the elastic member 8 ′ with the pad cap 9 ′ is a curved surface that follows the surface of the heating roll 20 is also conceivable. In this case, the support frame 7 ′ is simply U-shaped, and the elastic member 8 ′ is held by the recess.
[0055]
The fixing device of the present invention has been described with reference to a preferred embodiment. However, this is merely an example, and the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made based on known knowledge. Of course, modifications to the configuration of the present invention such as adding a new configuration or adding a new configuration are also included in the scope of the present invention.
[0056]
By the way, the fixing device of the present invention has an effect that the degree of freedom of design can be remarkably enhanced as compared with the conventional fixing device, and a modification of the pressing member 10 of the above embodiment is exemplified for the effect. This will be described below. Of course, the present invention is not limited to these modifications. A case where the nip pressure distribution in the nip portion is adjusted as appropriate will be described separately in the paper conveyance direction and the longitudinal direction.
[0057]
A: Paper transport direction
In the fixing device of the present invention, in order to improve the self-stripping property, in the nip pressure distribution of the nip portion, it is preferable to increase the nip pressure near the outlet relative to the vicinity of the inlet of the nip portion. In particular, a very good self-stripping property can be achieved by increasing the nip pressure locally near the outlet.
(A)-(b) of Drawing 5 is four modifications of a press member for realizing the above-mentioned operation in a higher dimension, and is a non-load state (it is not energized to a heating roll, it is a load. The pressing member in a state in which the pressure is not applied (same as in the present invention) is shown in a side sectional view. In FIG. 5, the right side is shown in the positional relationship between the inlet side and the left side in the nip part.
[0058]
In FIG. 5A, a rectangular parallelepiped is used as the elastic member 58a as in the example of FIG. 2, but the concave portion of the contact portion of the support frame 57a with the elastic member 58a (the portion in the support frame is Hereinafter, the surface shape of the “concave portion” is projected in the vicinity of the outlet of the nip portion rather than the surface shape following the surface shape of the heating roll (not shown). When the pressing member of this example is urged by a heating roll (not shown), the vicinity of the entrance of the nip portion of the elastic member 58a is fitted into the recess, but the vicinity of the exit is in a state of riding on the protrusion. The concave portion as a whole has a curved surface shape that substantially follows the surface shape of the heating roll, but protrudes in the vicinity of the outlet of the nip portion, so that the elastic member 58a is also pushed out in the vicinity of the outlet of the nip portion and is strong. The nip pressure will act.
[0059]
5B, as in the example of FIG. 2, the surface shape of the concave portion of the support frame 57b is a curved surface shape following the surface shape of the heating roll (not shown), but is perpendicular to the longitudinal direction of the elastic member 58b. In the cross-sectional shape, the thickness in the vicinity of the outlet is larger than that in the vicinity of the inlet of the nip portion. When the pressing member of this example is urged by a heating roll (not shown), the lower side of the elastic member 58b fits into the concave portion, and becomes a curved surface that follows the surface shape of the heating roll as a whole. The vicinity of the outlet of the nip portion protrudes, and the elastic member 58b is pushed out with a high density, and a strong nip pressure acts.
[0060]
5C, like the example of FIG. 2, a rectangular parallelepiped is used as the elastic member 58c, and the surface of the concave portion of the support frame 57c is a curved surface. However, although the surface shape of the concave portion can be said to be a curved surface shape that substantially follows the surface shape of a heating roll (not shown), it slightly protrudes in the vicinity of the outlet of the nip portion. When the pressing member of this example is urged by a heating roll (not shown), the recess protrudes in the vicinity of the exit of the nip portion, so that the elastic member 58c is also pushed out in the vicinity of the exit of the nip portion, and the strong nip pressure Will act.
[0061]
5D, like the example of FIG. 2, a rectangular parallelepiped is used as the elastic member 58d, and the surface shape of the concave portion of the support frame 57d is a curved surface shape that follows the surface shape of a heating roll (not shown). Yes. However, the elastic member 58d is made of a material having a higher hardness in the vicinity of the exit than in the vicinity of the entrance of the nip portion. That is, as shown in FIG. 5D, in the elastic member 58d, the region y from the entrance to the center of the nip portion has a low hardness, and the region x near the exit of the nip portion has a high hardness. It is configured. When the pressing member of this example is urged by a heating roll (not shown), the region x in the vicinity of the exit of the nip portion of the elastic member 58d is locally high in hardness, and therefore strong in the vicinity of the exit of the nip portion. The nip pressure will act.
[0062]
At this time, the hardness of the region x in the elastic member 58d is preferably about 50 to 90 ° in terms of JIS-A hardness, more preferably about 60 to 70 °, and 20 compared with the hardness of the region y. It is preferable that the angle is higher by 30 ° or more, more preferably 30 ° or higher. In addition, as the hardness of the hardness of the region y, the value described as the hardness of the elastic member 8 described above is preferably adopted as it is.
[0063]
B: Longitudinal direction
The heating roll is a cylindrical rod-like body that is long in the width direction of the pressure belt, and is supported at both ends thereof, so that no matter how it is made of a rigid body, bending occurs in the center in the longitudinal direction. The nip pressure at the site may be small. Therefore, in the fixing device of the present invention, it is preferable that the nip pressure is large at the center in the width direction of the pressure belt in the nip pressure distribution of the nip portion when the heating roll is not bent.
FIGS. 6A to 6B are four modified examples of the pressing member for realizing the above-described action, and the pressing member in the unloaded state is a cross-sectional view in the longitudinal direction (the width direction of the pressure belt). It is shown in
[0064]
6 (a), like the example of FIG. 2, a rectangular parallelepiped is used as the elastic member 68a. However, the material is made of a material having high hardness in the region x at the center in the longitudinal direction, and the region at both ends. A material having a low hardness at y is used. When the pressing member of this example is urged by a heating roll (not shown), the central portion in the longitudinal direction of the elastic member 68a has high hardness, and a strong nip pressure acts.
In this case, the relationship between the hardness of the region x and the region y is the same as the relationship between the hardness of the region x and the region y described with reference to FIG. It is the same.
[0065]
In FIG. 6 (b), a rectangular parallelepiped is used as the elastic member 68b as in the example of FIG. 2, but between the support frame 67b and the elastic member 68b, a predetermined portion is provided in the center in the longitudinal direction. Thick shims 66 are sandwiched. When the pressing member of this example is urged by a heating roll (not shown), the elastic member 68b is pushed out and protrudes from the thickness of the shim 66, and a strong nip pressure acts at the center in the longitudinal direction.
[0066]
There is no restriction | limiting in particular in the material and shape as the shim 66, What is necessary is just to select suitably according to the objective. As the thickness (predetermined thickness) of the shim 66 increases, the nip pressure at the central portion in the longitudinal direction increases as the thickness increases.
[0067]
In FIG. 6C, a rectangular parallelepiped is used as the elastic member 68c as in the example of FIG. 2, but the center portion in the longitudinal direction of the support frame 67c protrudes. When the pressing member of this example is urged by a heating roll (not shown), the elastic member 68c is pushed out and protrudes by being pressed by the protruding shape of the support frame 67c, and a strong nip pressure acts at the center in the longitudinal direction. become.
[0068]
6D, as in the example of FIG. 2, an elastic member 68d having a shape in which the central portion in the longitudinal direction protrudes (the central portion protrudes in the cross-sectional shape in the longitudinal direction) is used. When the pressing member of this example is urged by a heating roll (not shown), a strong nip pressure acts directly on the central portion in the longitudinal direction due to the protrusion of the elastic member 68d.
[0069]
In the above example, it has been described that “a strong nip pressure acts in the central portion in the longitudinal direction”, but this is a hypothetical state in which the heating roll (not shown) is not bent. Since the heating roll bends, the nip pressure at the central portion in the longitudinal direction does not necessarily need to be higher than both ends. Rather, it is most preferable that the nip pressure is uniform over the entire longitudinal direction.
[0070]
The nip pressure distribution adjustment in A: paper transport direction and B: longitudinal direction has been described above. In the fixing device of the present invention, both nip pressure distribution adjustment is performed in addition to the nip pressure distribution adjustment in each direction. Distribution adjustment can be performed simultaneously, and the fixing device of the present invention has a very high degree of freedom. In particular, in the conventional so-called two-roll type fixing device, it has been impossible to control the pressure distribution in the sheet conveyance direction at the nip portion. However, in the fixing device having the configuration of the present invention in which the pressing member is urged against the rotating roll, this is possible.
[0071]
The fixing device of the present invention has been described above by specifying the shape of each member to some extent with reference to the drawings. However, each configuration of the above embodiment is merely an example of the present invention. No limitation is imposed by the description of the embodiment. Further, the fixing device of the present invention has been described by taking only the free belt nip type as an example, but the configuration of the present invention can be applied to any other belt nip type fixing device.
[0072]
<Electrophotographic device>
The electrophotographic apparatus of the present invention heats and pressurizes at least an unfixed toner image forming apparatus that forms an unfixed toner image on the surface of a recording sheet by an electrophotographic method, and an unfixed toner image held on the surface of the recording sheet. An electrophotographic apparatus comprising: a fixing device for fixing by the above-mentioned fixing device, wherein the fixing device is the fixing device of the present invention. The fixing device of the present invention is as described above.
[0073]
The unfixed toner image forming apparatus may have any configuration as long as it can form an unfixed toner image on the surface of a recording sheet by an electrophotographic method. An electrophotographic photosensitive member, a charging device arranged in order around the electrophotographic photosensitive member to uniformly charge the surface of the electrophotographic photosensitive member, and imagewise exposure to form a latent image on the surface of the electrophotographic photosensitive member. A latent image forming device, a developing device that develops the formed latent image with toner to obtain an unfixed toner image, a transfer device that transfers the obtained unfixed toner image onto the surface of the recording sheet, and the electron after transfer A cleaning device that removes toner and dust remaining on the surface of the photographic photoconductor and a static eliminator that removes a residual potential on the surface of the electrophotographic photoconductor are included. Each of these constituent members, that is, the electrophotographic photosensitive member, the charging device, the latent image forming device, the developing device, the transfer device, the cleaning device, and the static eliminating device are not particularly limited in the present invention, and any conventionally known ones. The configuration can also be used without problems.
[0074]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to easily align the components without increasing the accuracy of various components, and the fixing device has a simple structure and excellent fixability and is low in cost. And an electrophotographic apparatus using the same.
In addition, according to the present invention, the number of parts is reduced and the configuration is simple, so that the number of assembling steps can be reduced, the design freedom is low, and the low-cost fixing device and the electrophotographic apparatus using the fixing device are provided. Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side cross-sectional view showing an embodiment of a fixing device of the present invention.
2 is an enlarged side sectional view of only an upper portion of a pressing member in the fixing device of FIG.
3 is a side cross-sectional view showing a cross-sectional shape of a pad cap in the fixing device of FIG. 1 and a modification example thereof.
4 is a side sectional view showing a modification of the pressing member in FIG. 2;
5 is a side sectional view showing four preferred modifications of the pressing member in the fixing device of FIG. 1. FIG.
6 is a cross-sectional view in the longitudinal direction showing four other preferred modifications of the pressing member in the fixing device of FIG. 1. FIG.
[Explanation of symbols]
1 Halogen lamp
2 core
3 Heat-resistant elastic layer
4 Release layer
5 Temperature sensor
6 Endless belt (pressure belt)
7, 57a-57d, 67a-67d Support frame
8, 58a-58d, 68a-68d Elastic member
9, 59a-59d, 69a-69d Pad cap (low friction sheet)
10 Pressing member
11 Release sheet
12 Holding member
13 Belt running guide
15 Recording sheet
16 Unfixed toner image
20 Heating roll
30 Peeling means
66 Sim

Claims

At least a heating roll whose surface is heated and rotating, an endless pressure belt which is in contact with and driven by the surface of the heating roll, and urges the pressure belt from the circumference to the surface of the heating roll. A pressing member that forms a nip portion through which a recording sheet for holding an unfixed toner image can be inserted between the heating roll and the pressure belt,
A support frame extending in the width direction of the pressure belt; an elastic member disposed in a protruding state from the support frame toward the pressure belt; and urging the pressure belt with a surface; A hard and flexible low friction sheet that is disposed on the urging surface of the elastic member and whose surface is in contact with the pressure belt;
The low friction sheet is physically independent of the elastic member, and the surface that abuts on the pressure belt and biases the heating roll is self-supporting in a curved surface shape that substantially follows the surface shape of the heating roll. And a fixing device.

The fixing device according to claim 1 , wherein the low friction sheet has a cap shape that can be fitted over the elastic member.

In the temperature condition at the time of the fixing device operation, said in the width direction of the pressure belt, the deflection amount of the low friction sheet, fixing according to claim 1 or 2, wherein the at least the amount of deflection of the heating roll apparatus.

The low friction sheet fixing device according to any one of claims 1-3, characterized in that it consists of a resin.

The thickness of the low friction sheet fixing device according to any one of claims 1-4, characterized in that it is 2.0mm or less.

It said elastic member is a fixing device according to any one of claims 1-5, characterized in that independent on the support frame and physical.

The fixing device according to claim 6 , wherein a surface shape at the time of no load is different from each other in a portion where the support frame and the elastic member are in contact with each other.

The fixing device according to claim 7 , wherein a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the elastic member at the time of no load is a substantially rectangular shape.

The material of the elastic member, the fixing device according to any one of claims 1-8, characterized in that the rubber material.

Wherein the portion of the planar elastic member in contact with the support frame, the fixing device according to any one of claims 1-9, characterized in that a substantially follow curved planar of the heating roll.

In the nip pressure distribution of the nip, the fixing device according to any one of claims 1-10, wherein the nip pressure in the vicinity of the outlet with respect to near the entrance of the nip portion is large.

12. The fixing device according to claim 11 , wherein in the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the elastic member when no load is applied, the thickness near the exit is greater than the vicinity near the entrance of the nip portion.

The fixing device according to claim 11 , wherein a material of the elastic member is higher in hardness in the vicinity of the exit than in the vicinity of the entrance of the nip portion.

12. The fixing according to claim 11 , wherein a surface shape of a portion of the support frame in contact with the elastic member protrudes near an exit of the nip portion, rather than a surface shape following the surface shape of the heating roll. apparatus.

In the nip pressure distribution of the nip portion in a state where no deflection is generated in the heating roller, according to any one of claims 1-14, characterized in that the center at a nip pressure in the width direction of the pressure belt is large Fixing device.

The fixing device according to claim 15 , wherein a central portion protrudes in a cross-sectional shape of the elastic member in a longitudinal direction when no load is applied.

The fixing device according to claim 15 , wherein a planar shape of a portion of the support frame that is in contact with the elastic member protrudes at a central portion in a longitudinal direction.

The fixing device according to claim 15 , wherein a shim having a predetermined thickness is sandwiched between the support frame and the elastic member at a central portion in a longitudinal direction.

The fixing device according to any one of claims 1 to 18 the average surface pressure of the nip pressure in the nip, characterized in that not more than 5.0 × 10 ⁵ Pa.

At least an unfixed toner image forming device that forms an unfixed toner image on the surface of the recording sheet by electrophotography, and a fixing device that fixes the unfixed toner image held on the surface of the recording sheet by heating and pressing; An electrophotographic apparatus comprising:
An electrophotographic apparatus, wherein the fixing device is the fixing device according to any one of claims 1 to 19 .