JP6067903B2 - Fixing apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
実施形態は、定着ベルトを用いる定着装置及び画像形成装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a fixing device and an image forming apparatus using a fixing belt.
複写機やプリンタ等の画像形成装置では、電磁誘導加熱(IH)方式により発熱する発熱層を定着ベルトの長手方向の端部まで配置して定着ベルトを加熱する定着装置がある。 2. Description of the Related Art Image forming apparatuses such as copying machines and printers include a fixing device that heats a fixing belt by disposing a heat generating layer that generates heat by an electromagnetic induction heating (IH) method up to an end in a longitudinal direction of the fixing belt.
長手方向端部まで発熱層を備える定着ベルトは、加圧部との加圧接触及び加圧接触の解除を繰り返す間に、加圧部との接触端部から発熱層に損傷を生じる恐れがある。 The fixing belt having the heat generation layer up to the end in the longitudinal direction may cause damage to the heat generation layer from the contact end with the pressure unit while repeatedly performing the pressure contact with the pressure unit and the release of the pressure contact. .
この発明が解決しようとする課題は、定着ベルトの発熱層が損傷するのを防止して、良好な定着性能を維持し、長寿命化を得る定着装置および画像形成装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a fixing device and an image forming apparatus that prevent damage to the heat generating layer of the fixing belt, maintain good fixing performance, and extend the life.
上記課題を達成するために、実施形態の定着装置は、加圧ローラと、前記加圧ローラと加圧接触し、少なくとも前記加圧ローラとの接触領域より外側には延在しない導電層を備えるエンドレスの定着ベルトと、前記導電層を加熱する加熱部と、前記定着ベルトを介在して、前記加圧ローラに対向し、前記定着ベルトを支持する支持部と、前記加圧ローラを駆動する駆動部と、を備え、前記定着ベルトの長手方向において、定着ベルト幅>支持部幅>加圧ローラ幅である。 To achieve the above object, a fixing device of the embodiment comprises a pressure roller, the contact pressure roller and the pressure, a conductive layer does not extend outside the contact area of at least the pressure roller An endless fixing belt, a heating unit that heats the conductive layer, a support unit that supports the fixing belt with the fixing belt interposed therebetween, and a drive that drives the pressure roller comprising a part, an in the longitudinal direction of the fixing belt, a fixing belt width> support portion width> Ru pressure roller width der.
以下、実施形態について図1乃至図4を参照して説明する。図1は、実施形態の画像形成装置の一例であるMFP(Multi-Function Peripherals)10を示す。MFP10は、例えば、スキャナ12、コントロールパネル13、給紙カセット部16、手差し給紙トレイ17、プリンタ部18および排紙部20を備える。
Hereinafter, embodiments will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. 1 shows an MFP (Multi-Function Peripherals) 10 that is an example of an image forming apparatus according to an embodiment. The MFP 10 includes, for example, a
スキャナ12は、プリンタ部18で画像形成するための原稿画像を読み取る。コントロールパネル13は、例えばユーザによる入力を受け付け、或いはユーザへの表示を行う。
The
給紙カセット部16は、記録媒体であるシートPを収納する給紙カセット16a及び給紙カセット16aからシートPを取り出すピックアップローラ16bを備える。シートPは、未使用のシート或いはリユースのシート(例えば画像を消色処理により消色したシート)等を含む。手差し給紙トレイ17は、ピックアップローラ17aにより未使用或いはリユースのシートPを給紙可能である。
The paper
プリンタ部18は、中間転写ベルト21を備える。プリンタ部18は、駆動部を備えるバックアップローラ40、従動ローラ41及びテンションローラ42で中間転写ベルト21を支持して、矢印m方向に回転する。
The
プリンタ部18は中間転写ベルト21の下側に沿って並列に配置される、Y(イエロ)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)の4組の画像形成ステーション22Y、22M、22C及び22Kを備える。プリンタ部18は、各画像形成ステーション22Y、22M、22C及び22Kの上方に、補給用のトナーを夫々収納する補給カートリッジ23Y、23M、23C及び23Kを備える。
The
例えばY(イエロ)の画像形成ステーション22Yは、矢印n方向に回転する感光体ドラム24の周囲に、帯電チャージャ26、露光走査ヘッド27、現像装置28、及び感光体クリーナ29を備える。Y(イエロ)の画像形成ステーション22Yは、中間転写ベルト21を介して、感光体ドラム24と対向する位置に1次転写ローラ30を備える。
For example, the Y (yellow)
M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)の3組の画像形成ステーション22M、22C及び22Kは、Y(イエロ)の画像形成ステーション22Yと同様の構成を備える。M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)の3組の画像形成ステーション22M、22C及び22Kの構成についての詳細な説明を省略する。
Three sets of
各画像形成ステーション22Y、22M、22C或いは22Kでは、感光体ドラム24を帯電チャージャ26で帯電後、露光走査ヘッド27により露光して、感光体ドラム24上に夫々静電潜像を形成する。現像装置28は、夫々Y(イエロ)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)のトナーと、キャリアからなる二成分の現像剤を用いて感光体ドラム24上の静電潜像を現像する。現像に用いるトナーは、例えば非消色のトナーを用いても良いし、或いは例えば所定の消色温度以上に加熱することにより消色可能な消色トナーを用いる等しても良い。
In each of the
1次転写ローラ30は、感光体ドラム24に形成されるトナー像を中間転写ベルト21に1次転写する。各画像形成ステーション22Y、22M、22C或いは22Kは、1次転写ローラ30により、中間転写ベルト21上に、Y(イエロ)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)のトナー像を順次重ねてカラートナー像を形成する。感光体クリーナ29は、1次転写後に感光体ドラム24に残留するトナーを除去する。
The
プリンタ部18は、中間転写ベルト21を介してバックアップローラ40と対向する位置に2次転写ローラ32を備える。2次転写ローラ32は、シートPに、中間転写ベルト21上のカラートナー像を一括2次転写する。シートPは、中間転写ベルト21上のカラートナー像に同期して、搬送路33に沿って給紙カセット部16或いは手差し給紙トレイ17から給紙される。ベルトクリーナ43は、2次転写後に中間転写ベルト21に残留するトナーを除去する。
The
プリンタ部18は、搬送路33に沿って、レジストローラ33a、定着装置34及び排紙ローラ36を備える。プリンタ部18は、定着装置34の下流に分岐部37及び反転搬送部38を備える。分岐部37は、定着後のシートPを、排紙部20或いは反転搬送部38に分岐する。両面プリントであれば、反転搬送部38は、分岐部37に分岐されるシートPを、レジストローラ33a方向に反転搬送する。
The
中間転写ベルト21、画像形成ステーション22Y、22M、22C及び22K及び2次転写ローラ32は、画像形成部を構成する。
The
これらの構成によってMFP10はプリンタ部18で、シートPに定着トナー画像を形成して、排紙部20に排紙する。
With these configurations, the
画像形成装置はMFP10に限らない。画像形成装置は、タンデム方式に限らないし、現像装置の数も限定されない。画像形成装置は、感光体から直接記録媒体にトナー像を転写するものであっても良い。
The image forming apparatus is not limited to the
次に定着装置34について詳述する。図2に示すように定着装置34は、発熱層である導電層61を備えるエンドレスの定着ベルト50、加圧部である加圧ローラ51及び磁束発生部である電磁誘導加熱コイルユニット(以下IHコイルユニットと略称する。)52を備える。
Next, the
定着ベルト50は、内部に支持部である加圧パッド53、整磁合金70、アルミ部材からなるシールド71を備える。定着ベルト50は、内部に定着ベルト50の温度を検知する温度センサ72及び、定着ベルト50の異常発熱を検知するサーモスタット73を備える。定着ベルト50は、内部に加圧パッド53を支持するフレーム74を備える。フレーム74は、シールド71を位置調整する支持バネ76を支持する。
The
加圧パット53は、定着ベルト50を挟んで加圧ローラ51と対向する位置にある。加圧パッド53は定着ベルト50の内周面を支持する。加圧ローラ51は、加圧パット53が支持する定着ベルト50を押圧して定着ベルト50と加圧ローラ51の間にニップ54を形成する。加圧パッド53は、例えば耐熱性のポリフェニレンサルファド樹脂(PPS)等で形成する。加圧パッド53は、例えばガラス繊維にフッ素樹脂を表面コートしたすべりシートを定着ベルト50との間に配置して、定着ベルト50と加圧パッド53の間の摩擦抵抗を小さくしても良い。
The
整磁合金70は、磁性特性が温度によって変化する。整磁合金70は、キュリー点温度以上になると透磁率が低下し、定着ベルト50を透過する磁束密度を減少し、定着ベルト50の発熱量を低減する。整磁合金70は、定着ベルト50の発熱量を低減して例えば非通紙領域の定着ベルト50の温度上昇を抑制する。整磁合金70は、キュリー点温度に達しない低温領域であれば、IHコイルユニット52からの磁束により発熱して、定着ベルト50の加熱を補助する。
The magnetic characteristics of the magnetic shunt alloy 70 change with temperature. The
加圧ローラ51は、例えば芯金51aの周囲に、耐熱性のゴム層等の弾性層51bを備え、表面にフッ素系樹脂等からなる離型層51cを備える。加圧ローラ51は加圧バネ56の加圧力により定着ベルト50に加圧接触する。図3に示すように、定着装置34は、ギア57aを介しモータ57により加圧ローラ51を駆動して、定着ベルト50を加圧ローラ51に従動する。
The
定着ベルト50は、定着ベルト50の形状をほぼ円形に保つホイール58を端部の内周に備える。ホイール58は、ベアリング58aを介して、フレームシャフト74aを支持する。加圧パット53位置で加圧ローラ51に加圧接触する定着ベルト50は加圧ローラ51に従動して、ホイール58と一体に回転する。定着ベルト50は、加圧ローラ51と独立して駆動回転しても良い。定着ベルト50を駆動回転する場合は、定着ベルト50と加圧ローラ51との速度差を生じないように、例えばワンウェイクラッチを介在させても良い。
The fixing
定着ベルト50の長手方向(回転方向と平行な方向)の中間領域は、フリーであり無張力状態である。定着ベルト50の長手方向の中間領域は、加圧パット53位置で加圧ローラ51と加圧接触して変形する。
An intermediate region in the longitudinal direction (direction parallel to the rotation direction) of the fixing
長手方向における定着ベルト50の幅(L1)、加圧パット53の幅(L2)、及び加圧ローラ51の幅(L3)は、それぞれ例えばL1=368mm、L2=355mm、L3=332mmである。例えば、加圧パット53の幅(L2)は、定着装置34による最大定着幅より少し大きくする。
The width (L1) of the fixing
IHコイルユニット52は、コイル52aとコイルの外周を覆って、コイル52aの磁束を規制するコア52bを備える。IHコイルユニット52は、コイル52aに高周波電流を印加して、磁束を定着ベルト50方向に発生する。IHコイルユニット52からの磁束により定着ベルト50の導電層61は、渦電流を発生し、発熱し、定着ベルト50を加熱する。
The
定着ベルト50は、導電層61を備える多層構造である。図4に示すように、定着ベルト50は、内周側から外周側に向かって、例えば、エンドレスの基材60、発熱層である導電層61、弾性層62、トナー離型層63を備える。定着ベルト50は、導電層61を備えていれば、層構造を限定されない。基材60は、例えば厚さ70μmのポリイミドスリーブである。
The fixing
導電層61は、例えば厚さ10μmの銅(Cu)層64を備える。導電層61は、銅(Cu)層64を挟んで、例えば厚さ1μmのニッケル(Ni)層66aと厚さ8μmのニッケル(Ni)層66bを備える。導電層は、IHコイルユニット52からの磁束により発熱するものであれば、鉄(Fe),ニッケル(Ni)、銅(Cu)等の単層であっても良い。弾性層62は、例えば厚さ200μmのシリコン(Si)ゴム層であり、トナー離型層63は、例えば厚さ30μmのフッ素系樹脂(例えばPFA樹脂)のチューブである。定着ベルト50は急速なウォーミングアップを可能にするために、導電層61を薄層化し低熱容量化する。
The
導電層61の長手方向における幅(W)は、例えば加圧ローラ51の幅L3と同じ幅である。導電層61は、定着ベルト50に対する加圧ローラ51の接触領域(幅L3)すなわちニップ54の幅より外側の領域αには延在しない。導電層61は、ニップ54(幅L3)より外側に延在せず且つ定着ベルト50の発熱性を損なわなければ、幅(W)を限定されない。導電層61をニップ領域より外側に延在しないことにより、ホイール58により端部にて円形を保つ定着ベルト50の中間領域が、加圧パット53位置で変形を受けた場合でも、導電層61が変形をうけるのを防止する。導電層61は、例えば蒸着或いは鍍金等により基材60表面に形成する場合に、基材60の両側の領域αをマスキングして形成する。
The width (W) in the longitudinal direction of the
加圧ローラ51を矢印x方向に回転すると、定着ベルト50は、矢印y方向に従動回転する。ニップ54を通過する場合に、ホイール58と加圧ローラ51端部との間の定着ベルト50の領域αには、加圧ローラ51端部による圧接応力が集中して、領域αは屈曲する。ニップ54を抜けると、定着ベルト50は加圧ローラ51端部による圧接応力を開放されて、領域αは伸張する。
When the
矢印y方向に従動回転する間、定着ベルト50の領域αは、加圧ローラ51端部との圧接応力による屈曲と伸張を繰り返す。但し領域αより内側にある導電層61は、加圧ローラ51端部との圧接応力による影響を受けず、クラックを生じない。定着ベルト50は、ニップ54端部にあっても良好な発熱を維持する。定着装置34は、ニップ54端部で定着不良を生じることなく、シートPの最大幅の全長に渡り良好な定着を得る。
While being driven to rotate in the direction of the arrow y, the region α of the fixing
比較例として、長手方向の端部まで導電層を形成した定着ベルトを用いてライフ試験を行った。比較例では、ニップ端部の加圧ローラ端部による圧接応力により、定着ベルト端部が屈曲と伸張を繰り返す間に、導電層にクラックを生じた。更に定着ベルト端部の屈曲と伸張を繰り返すと、導電層に生じたクラックは定着領域にまで進行し、定着ベルトの発熱特性の低下を生じた。比較例では、加圧ローラとの接触端部から導電層にクラックを生じて、発熱不良による定着不良を生じた。 As a comparative example, a life test was performed using a fixing belt in which a conductive layer was formed up to the end in the longitudinal direction. In the comparative example, a crack was generated in the conductive layer while the fixing belt end portion was repeatedly bent and stretched due to the pressure stress caused by the pressure roller end portion at the nip end portion. Further, when the fixing belt end portion was repeatedly bent and stretched, the cracks generated in the conductive layer proceeded to the fixing region, and the heat generation characteristics of the fixing belt were deteriorated. In the comparative example, a crack occurred in the conductive layer from the contact end with the pressure roller, resulting in fixing failure due to heat generation failure.
実施形態によれば、定着ベルト50の導電層61は、加圧ローラ51との接触領域より外側の領域αには延在しない。定着ベルト50の端部の領域αが、加圧ローラ51端部との圧接応力により、屈曲と伸張を繰り返す場合でも、導電層61は、加圧ローラ51端部による圧接応力による影響を受けない。定着ベルト50は導電層61にクラックを生じるのを防止する。定着装置34は、定着ベルト50の導電層61に生じるクラックを原因とする定着不良を防止して、良好な定着を得る。
According to the embodiment, the
この発明は上記実施形態に限られるものではなく種々変更が可能である。実施形態では定着ベルトを、ホイールにより端部が円形に保持される形状としたがこれに限定されない。定着ベルトは、例えば複数のローラに掛け渡されるタイプであっても良い。また、加圧部もローラ形状に限らず、ベルト形状等としてもよい。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. In the embodiment, the fixing belt has a shape in which the end is held in a circular shape by the wheel, but is not limited thereto. The fixing belt may be of a type that is stretched around a plurality of rollers, for example. Further, the pressing portion is not limited to the roller shape, and may be a belt shape or the like.
この発明の実施形態を説明したが、実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although the embodiment of the present invention has been described, the embodiment is presented as an example, and is not intended to limit the scope of the invention. The novel embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. This embodiment and its modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
34...定着装置
50...定着ベルト
51...加圧ローラ
52...IHコイルユニット
53...加圧パット
54...ニップ
61...導電層
34 ... fixing
Claims (3)
前記加圧ローラと加圧接触し、少なくとも前記加圧ローラとの接触領域より外側には延在しない導電層を備えるエンドレスの定着ベルトと、
前記導電層を加熱する加熱部と、
前記定着ベルトを介在して、前記加圧ローラに対向し、前記定着ベルトを支持する支持部と、
前記加圧ローラを駆動する駆動部と、
を備え、
前記定着ベルトの長手方向において、
定着ベルト幅>支持部幅>加圧ローラ幅であることを特徴とする定着装置。 A pressure roller ;
The contact pressure roller and the pressure, and the fixing belt endless comprising at least the conductive layer does not extend outside the region of contact with the pressure roller,
A heating unit for heating the conductive layer ;
A support unit that supports the fixing belt by facing the pressure roller through the fixing belt;
A drive unit for driving the pressure roller;
Equipped with a,
In the longitudinal direction of the fixing belt,
Fixing belt width> support portion width> fixing device comprising a pressurized roller width der Rukoto.
前記画像を前記記録媒体に定着する請求項1又は2に記載の定着装置とを備えることを特徴とする画像形成装置。 An image forming unit for forming an image on a recording medium;
An image forming apparatus, comprising a fixing device according to claim 1 or 2 for fixing the image on the recording medium.
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