JP5182542B2 - Image fixing apparatus and image forming apparatus using the same - Google Patents
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Description
本発明は複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に係り、特に記録体上に担持されたトナー像を接触加熱によって定着する画像定着装置及びそれを用いた画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile machine, and a printer, and more particularly to an image fixing apparatus that fixes a toner image carried on a recording medium by contact heating and an image forming apparatus using the same. It is.
電子写真方式を用いた画像形成装置において、記録体であるシート上に担持されたトナー像をシートに定着する一般的な方法として、加熱された一対のローラを圧接し、その圧接領域にシートを通過させることによってトナー像を定着する加熱加圧ローラ型定着法が知られている。 In an image forming apparatus using an electrophotographic method, as a general method for fixing a toner image carried on a sheet as a recording medium to a sheet, a pair of heated rollers are pressed against each other, and the sheet is placed on the pressed area. A heat and pressure roller type fixing method for fixing a toner image by passing the toner image is known.
この加熱加圧ローラ型定着法よりも、小型で且つ定着効率の良好な方法として、特許文献1に開示されているベルトニップ定着法が提案されている。このベルトニップ定着法を用いた装置は、加熱ローラに無端ベルトを接触させ、圧力パッドによって無端ベルトを加熱ローラに押圧するように構成されている。 A belt nip fixing method disclosed in Patent Document 1 has been proposed as a method that is smaller and has better fixing efficiency than the heating and pressure roller type fixing method. An apparatus using the belt nip fixing method is configured to bring an endless belt into contact with a heating roller and press the endless belt against the heating roller with a pressure pad.
このベルトニップ定着法は、圧力パッドにより押圧される無端ベルトと、加熱ローラとの間に形成されるニップ部を広くすることができるので、定着効率を向上できるという利点を有する反面、圧力パッドを加熱ローラに押圧するための多くの部品を必要とし、部品点数が増加するという問題がある。また、部品点数が増えると無端ベルトの大径化が必要となり、定着装置全体も大型化せざるを得ないという問題がある。 This belt nip fixing method has the advantage that the fixing efficiency can be improved because the nip portion formed between the endless belt pressed by the pressure pad and the heating roller can be widened. There is a problem that many parts are required to press the heating roller, and the number of parts increases. Further, when the number of parts increases, it is necessary to increase the diameter of the endless belt, and there is a problem that the entire fixing device must be increased in size.
本発明は、上記のような問題を解決し、定着効率が良好で、小型且つ安価な画像定着装置及びそれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide a small and inexpensive image fixing apparatus having good fixing efficiency and an image forming apparatus using the same.
上記の目的を達成するために本発明は、表面に弾性体層を有するヒートローラと、該ヒートローラの回動により従動回転する無端ベルトと、該無端ベルトを前記ヒートローラに押圧する圧力パッドとを有し、トナー像を担持された記録体を前記ヒートローラと前記無端ベルトとの圧接部に形成される定着ニップ部を通過させることにより、前記トナー像を前記記録体に定着する画像定着装置において、前記圧力パッド部は、同一の材質で構成された中央部と入口側部と出口側部とを有し、前記中央部は、前記ヒートローラの表面に沿って湾曲し、前記ヒートローラの外表面の曲率より大きい曲率R3の湾曲面を有し、前記入口側部は、前記記録体の入口側に位置し、前記ヒートローラの表面に対して曲率R1の曲面を有する凸状部と、前記入口側の端部に位置し、前記ヒートローラの中心と前記パッドの中心を結ぶ線に対して30度以上の角度の傾斜を有する傾斜部とを備え、前記出口側部は、前記記録体の出口側に位置し、前記曲率R1より小さい曲率R2の曲面を有する凸状部と、前記出口側の端部に位置し、前記ヒートローラの中心と前記パッドの中心を結ぶ線に対して20度以上の角度の傾斜を有する傾斜部とを備えたことに一つの特徴を有する。
In order to achieve the above object, the present invention comprises a heat roller having an elastic layer on its surface, an endless belt that rotates following the rotation of the heat roller, and a pressure pad that presses the endless belt against the heat roller. An image fixing apparatus that fixes the toner image to the recording body by passing the recording body carrying the toner image through a fixing nip formed at a pressure contact portion between the heat roller and the endless belt. The pressure pad portion has a central portion made of the same material, an inlet side portion, and an outlet side portion, the central portion being curved along the surface of the heat roller, A convex surface having a curved surface with a curvature R3 larger than the curvature of the outer surface, the inlet side portion being located on the inlet side of the recording medium and having a curved surface with a curvature R1 with respect to the surface of the heat roller; The above On the edge portion of the side, the a slope portion having a slope of the center and 30 degrees angle relative to a line connecting the center of the pad of the heat roller, the outlet side the outlet of said recording medium located on the side, a convex portion having a curved surface of small curvature R2 than the curvature R1, located at the end portion of the outlet side, 20 degrees or more with respect to a line connecting the center of the the center of the heat roller pad especially having one of the features comprising an inclined portion having an angle of inclination.
本発明によれば、圧力パッドの形状を工夫することにより、ニップ部に適正な圧力を付与しながら記録体をよりスムーズに搬送することが可能となり、この結果、加圧機構を従来より簡単にすることができる。このため、必要な部品点数を少なくすることが可能となり、小型且つ安価なベルトニップ方式の定着装置を実現することができる。 According to the present invention, by devising the shape of the pressure pad, it becomes possible to transport the recording body more smoothly while applying an appropriate pressure to the nip portion. can do. Therefore, the number of necessary parts can be reduced, and a small and inexpensive belt-nip type fixing device can be realized.
以下、本発明に係る画像定着装置の一実施例について図1及び図2を参照して説明する。 An embodiment of the image fixing device according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
図1において、1はヒートローラを示し、外径25mmの円筒状部材1aの表面にシリコーンゴム等の弾性体層1bが形成され、その内部にはヒータ2が配設されている。3は無端ベルトであり、加圧機構4によりヒートローラ1に圧接され、ヒートローラ1の回転により従動回転するように構成されている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a heat roller. An
加圧機構4は、圧力パッド5、該圧力パッド5を固定するホルダ6、及びホルダ6を支持する支持部材7等より構成される。圧力パッド5はゴム硬度30度(ASKERC)のゴムより形成され、この圧力パッド5とヒートローラ1の間を、無端ベルト3が回動する。
The pressurizing
圧力パッド5の表面には、ヒートローラ1の外周面と整合するように低摩擦部材5aが形成されている。圧力パッド5の寸法は、図1の紙面と垂直方向の長さを320mm、図の縦方向の長さを12mm、横方向の最も長い部分を6mm、最も短い部分を4mmとした。 A low friction member 5 a is formed on the surface of the pressure pad 5 so as to align with the outer peripheral surface of the heat roller 1. The dimensions of the pressure pad 5 were 320 mm in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1, 12 mm in the vertical direction in the figure, 6 mm in the longest portion in the horizontal direction, and 4 mm in the shortest portion.
ホルダ6はC字形状をしており、上下の2点で圧力パッド5を支持固定している。これは部品点数を減らすと共に、圧力パッド5がヒートローラ1と、常に面で接触するようにするためである。ホルダ6はスプリング8a、8bにより支持部材7に支持されている。図面には示されていないが、ホルダ6の両端に穴を設けると共にコ字状をした支持部材7の側面に設けた凸部を穴にはめ込むことにより、ホルダ6を支持部材7に支持している。
The holder 6 has a C-shape, and supports and fixes the pressure pad 5 at two upper and lower points. This is to reduce the number of parts and to make the pressure pad 5 always contact the heat roller 1 on the surface. The holder 6 is supported on the
記録体であるシート9は矢印の方向に搬送され、ヒートローラ1と無端ベルト3との間のニップ部でトナー像が加熱定着される。スプリング8a、8bのバネ定数は、圧力パッド5によりヒートローラ1にかかる荷重が40kgf/mm2程度になるような値に選定される。
The
図2は、本発明に係る画像定着装置の圧力パッド5の詳細を示す断面図である。図の下側が記録シート9の入口部、上側が出力部に相当する。
FIG. 2 is a sectional view showing details of the pressure pad 5 of the image fixing apparatus according to the present invention. The lower side of the drawing corresponds to the entrance portion of the
圧力パッド5は中央部51、入口側部52及び出口側部53より構成され、前述のようにゴム硬度30度のゴムにより形成される。このゴム硬度は、定着ニップの幅を十分に維持することが可能であって、且つ加圧機構4の荷重を十分に受け止めることができることを考慮して選定された値である。
The pressure pad 5 includes a
圧力パッド5の中央部51表面は、曲率R3の湾曲形状をしており、本実施例ではR3=15.6mmに設定した。圧力パッド中央部51の曲率R3は、ヒートローラ1の表面の曲率Rに比較して若干大きな値に選定されている。これは本発明者の実験によると、曲率R3と、曲率Rとを等しくすると、定着に必要な十分なニップ幅が得られず、定着効率を向上させることができないことが見出されたためである。
The surface of the
圧力パッド5の入口側部52は、その端部が、ヒートローラ1の中心と圧力パッド5の中心を結ぶ線に対して角度αで立ち上がる凸部形状とされており、その先端表面に曲率R1の曲面が形成されている。
The
このような形状とすることにより、無端ベルト3をスムーズに搬送することができると共に、圧力パッド5の入口側部52が、無端ベルト3の駆動によってニップ内に巻き込まれるのを防止する効果があることが確認された。特に、記録シート9として厚紙を使用した場合、圧力パッド入口側部52が、定着ニップ方向に巻き込まれる現象があったが、上記のような形状とすることにより、その現象を防止することができた。上記角度αは、水平方向に対して30度以上とすると特に良好な結果が得られた。
By adopting such a shape, the
一方、本実施例では、圧力パッド5の出口側部53の端部も、水平線(ヒートローラ1の中心と圧力パッド5の中心を結んだ線)に対して角度βで立ち下がる凸部形状とされ、その先端表面に曲率R2の曲面が形成されている。
On the other hand, in the present embodiment, the end portion of the
ここで、出力側凸状部53の表面の曲率R2を、入口側凸状部52の表面の曲率R1よりも小さくすると、ヒートローラ1にかかる圧力を出口側で局部的に高めることができ、この結果、記録シート9が通過した際、シート9が歪んでヒートローラ1に貼り付くのを防止する効果があることが判明した。
Here, if the curvature R2 of the surface of the
本発明者の実験によると、上記角度βを20度未満にすると、圧力パッド5をヒートローラ1側に押圧した際、パッド5の端部が撓んでしまい、十分な荷重を付与することができないため、βは20度以上にすることが望ましい。 According to the experiment by the present inventor, when the angle β is less than 20 degrees, when the pressure pad 5 is pressed toward the heat roller 1, the end of the pad 5 is bent and a sufficient load cannot be applied. Therefore, it is desirable that β be 20 degrees or more.
上記のように構成された圧力パッド5を定着装置に取り付けて、これを単体で駆動した結果、無端ベルト3がヒートローラ1と同じ速度で駆動できることが確認された。このようにヒートローラ1と無端ベルト3が同一の速度で駆動することは、記録シート9を通紙した際に記録シート9の蛇行やしわの発生を防ぐために重要である。
As a result of attaching the pressure pad 5 configured as described above to the fixing device and driving it alone, it was confirmed that the
次に、本発明に係る定着装置を用いた画像形成装置を、図3を参照して説明する。
図3において、12は無端状の感光ベルトで、図示していないモータにより左回りに回転する。感光ベルト12に沿って帯電器16、露光装置20、及びブラックK、イエローY、マゼンタM及びシアンCの各現像機19K、19Y、19M、19Cが配設されている。
Next, an image forming apparatus using the fixing device according to the present invention will be described with reference to FIG.
In FIG. 3,
感光ベルト12は、帯電器16によりその表面が一様に帯電される。帯電した感光ベルト12は、露光装置20から照射されるレーザにより静電潜像が形成される。静電潜像が形成された感光ベルト12は、現像ローラを有する現像機19C、19M、19Y、19Kを順次通過する。各現像機19C、19M、19Y、19Kには、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの4色のトナーが用意されており、露光された感光ベルト12が通過するたび毎に、各色のトナー像が形成される。すなわち感光ベルト12には、一回転に一色のトナー像が形成される。
The surface of the
トナー像が形成された感光ベルト12は、第1転写位置T1において中間転写ベルト11と接触する。中間転写ベルト11は、感光ベルト12の回転に従動して図の右回りに回転する。中間転写ベルト11を従動方式としたのは、構成を簡単、安価にし、且つ感光ベルト12との速度差をなくして画像のずれをなくすためである。
The
第1転写位置T1において、感光ベルト12と中間転写ベルト11の電位差により感光ベルト12の表面に形成されたトナー像は、中間転写ベルト11の表面に転写される。第1転写位置T1を通過した感光ベルト12は、その後残像を除去するための光照射により電位が一定以下にされ、静電潜像が消去される。また、感光体清掃手段により第1転写位置T1で転写されずに残留した表面の残トナーが清掃され、次のトナー像の形成が可能な状態になる。
At the first transfer position T1, the toner image formed on the surface of the
上記工程を各現像機19K、19Y、19M、19Cにより必要数繰返すことにより、中間転写ベルト11の表面には、印刷すべき画像、文字に対応したトナー像が形成される。中間転写ベルト11のトナー像は、第2転写位置T2で転写ローラ13によって記録用紙に転写される。
By repeating the above steps as many times as necessary by the developing
画像形成装置の下方には、用紙を溜めておく用紙保持装置21が配置されている。この用紙保持装置21の用紙は、用紙供給装置22により転写ローラ13に導かれる。第2転写位置T2において用紙に転写されたトナー像は、定着装置10によって定着された後、用紙排出装置23から排出される。
A
このように構成された画像形成装置は、定着装置が小型であるため、装置本体も小型にすることができる。また、定着部におけるしわの発生が少ないから、安定した高画質の画像を形成することができる。 In the image forming apparatus configured as described above, since the fixing device is small, the apparatus main body can also be small. In addition, since the occurrence of wrinkles in the fixing unit is small, a stable high-quality image can be formed.
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明の基本的な概念を変更しない範囲で、種々の変形、変更を加えることは可能である。例えば、画像形成装置は、図3の構成に限定されることなく、定着部を有するあらゆる画像形成装置に本発明を、適用することができる。 As mentioned above, although the Example of this invention was described, various deformation | transformation and a change are possible in the range which does not change the basic concept of this invention. For example, the image forming apparatus is not limited to the configuration in FIG. 3, and the present invention can be applied to any image forming apparatus having a fixing unit.
1:ヒートローラ、1a:円筒状部材、1b:弾性体層、2:ヒータ、3:無端ベルト、
4:加圧機構、5:圧力パッド、5a:低摩擦部材、51:中央部、52:入口側部、
53:出口側部、6:ホルダ、7:支持部材、8a,8b:スプリング、9:記録体、
10:定着装置、11:中間転写ベルト、12:感光ベルト、13:転写ローラ、
16:帯電器、17:感光体清掃手段、19K,19Y,19M,19C:現像機、
20:露光装置、21:用紙保持装置、22:用紙供給装置、23:用紙排出装置
1: heat roller, 1a: cylindrical member, 1b: elastic layer, 2: heater, 3: endless belt,
4: Pressurization mechanism, 5: Pressure pad, 5a: Low friction member, 51: Center part, 52: Entrance side part,
53: outlet side, 6: holder, 7: support member, 8a, 8b: spring, 9: recording body,
10: fixing device, 11: intermediate transfer belt, 12: photosensitive belt, 13: transfer roller,
16: charger, 17: photoconductor cleaning means, 19K, 19Y, 19M, 19C: developing machine,
20: Exposure device, 21: Paper holding device, 22: Paper supply device, 23: Paper discharge device
Claims (2)
該ヒートローラの回動により従動回転する無端ベルトと、
該無端ベルトを前記ヒートローラに押圧する圧力パッドとを有し、
トナー像を担持された記録体を前記ヒートローラと前記無端ベルトとの圧接部に形成される定着ニップ部を通過させることにより、前記トナー像を前記記録体に定着する画像定着装置において、
前記圧力パッド部は、同一の材質で構成された中央部と入口側部と出口側部とを有し、
前記中央部は、前記ヒートローラの表面に沿って湾曲し、前記ヒートローラの外表面の曲率より大きい曲率R3の湾曲面を有し、
前記入口側部は、前記記録体の入口側に位置し、前記ヒートローラの表面に対して曲率R1の曲面を有する凸状部と、前記入口側の端部に位置し、前記ヒートローラの中心と前記パッドの中心を結ぶ線に対して30度以上の角度の傾斜を有する傾斜部とを備え、
前記出口側部は、前記記録体の出口側に位置し、前記曲率R1より小さい曲率R2の曲面を有する凸状部と、前記出口側の端部に位置し、前記ヒートローラの中心と前記パッドの中心を結ぶ線に対して20度以上の角度の傾斜を有する傾斜部とを備えたことを特徴とする画像定着装置。 A heat roller having an elastic layer on the surface;
An endless belt that rotates following rotation of the heat roller;
A pressure pad that presses the endless belt against the heat roller;
In an image fixing apparatus for fixing the toner image to the recording body by passing the recording body carrying the toner image through a fixing nip formed at a pressure contact portion between the heat roller and the endless belt.
The pressure pad portion has a central portion made of the same material, an inlet side portion, and an outlet side portion,
The central portion is curved along the surface of the heat roller, and has a curved surface with a curvature R3 larger than the curvature of the outer surface of the heat roller,
The entrance side portion is located on the entrance side of the recording body, is located on the entrance side end portion, and has a convex portion having a curved surface having a curvature R1 with respect to the surface of the heat roller, and the center of the heat roller. and a inclined portion having a slope of 30 degrees or more angles relative to a line connecting the center of the pad,
Said outlet side portion is positioned on the outlet side of the recording member, a convex portion having a curved surface of the curvature R1 smaller than the curvature R2, located at the end portion of the outlet side, the center and the pad of the heat roller image fixing apparatus characterized by comprising an inclined portion having a slope of 20 degrees or more angles with respect to a line connecting the centers of.
帯電した感光体表面にレーザ光を照射して静電潜像を形成する露光部と、
感光体表面に静電潜像に対応したトナー像を形成する現像部と、
トナー像を記録体に転写する転写部と、
記録体に担持されたトナー像を定着する定着部とよりなる画像形成装置において、
前記定着部は、
表面に弾性体層を有するヒートローラと、
該ヒートローラの回動により従動回転する無端ベルトと、
該無端ベルトを前記ヒートローラに押圧する圧力パッドとを有し、
トナー像を担持された記録体を前記ヒートローラと前記無端ベルトとの圧接部に形成される定着ニップ部を通過させることにより、前記トナー像を前記記録体に定着するように構成され、
前記圧力パッド部は、同一の材質で構成された中央部と入口側部と出口側部とを有し、
前記中央部は、前記ヒートローラの表面に沿って湾曲し、前記ヒートローラの外表面の曲率より大きい曲率R3の湾曲面を有し、
前記入口側部は、前記記録体の入口側に位置し、前記ヒートローラの表面に対して曲率R1の曲面を有する凸状部と、前記入口側の端部に位置し、前記ヒートローラの中心と前記パッドの中心を結ぶ線に対して30度以上の角度の傾斜を有する傾斜部とを備え、
前記出口側部は、前記記録体の出口側に位置し、前記曲率R1より小さい曲率R2の曲面を有する凸状部と、前記出口側の端部に位置し、前記ヒートローラの中心と前記パッドの中心を結ぶ線に対して20度以上の角度の傾斜を有する傾斜部とを備えたことを特徴とする画像定着装置。 A charging unit that uniformly charges the surface of the photoreceptor;
An exposure unit that forms an electrostatic latent image by irradiating a charged photoconductor surface with laser light; and
A developing unit for forming a toner image corresponding to the electrostatic latent image on the surface of the photoreceptor;
A transfer portion for transferring a toner image to a recording medium;
In an image forming apparatus comprising a fixing unit for fixing a toner image carried on a recording medium,
The fixing unit is
A heat roller having an elastic layer on the surface;
An endless belt that rotates following rotation of the heat roller;
A pressure pad that presses the endless belt against the heat roller;
A recording medium carrying a toner image is passed through a fixing nip formed at a pressure contact portion between the heat roller and the endless belt, thereby fixing the toner image to the recording medium;
The pressure pad portion has a central portion made of the same material, an inlet side portion, and an outlet side portion,
The central portion is curved along the surface of the heat roller, and has a curved surface with a curvature R3 larger than the curvature of the outer surface of the heat roller,
The entrance side portion is located on the entrance side of the recording body, is located on the entrance side end portion, and has a convex portion having a curved surface having a curvature R1 with respect to the surface of the heat roller, and the center of the heat roller. and a inclined portion having a slope of 30 degrees or more angles relative to a line connecting the center of the pad,
Said outlet side portion is positioned on the outlet side of the recording member, a convex portion having a curved surface of the curvature R1 smaller than the curvature R2, located at the end portion of the outlet side, the center and the pad of the heat roller image fixing apparatus characterized by comprising an inclined portion having a slope of 20 degrees or more angles with respect to a line connecting the centers of.
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