JP2008064923A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はベルト式の定着装置およびこれを用いた画像形成装置に関する。 The present invention relates to a belt-type fixing device and an image forming apparatus using the same.
加熱パネルと加圧パッド間に張力をかけて定着ベルトを掛け渡し、定着ベルトを挟んで加圧パッドと加圧ローラとを対向させて両者間に加圧力を付与するようにした定着装置が知られている(特許文献1)。この定着装置では、定着ベルトと加圧ローラとが接触するニップ部に用紙が導かれ、トナーの定着が行われる。
特許文献1の定着装置では、押圧部材としての加圧パッドと定着ベルトがニップ部全域に渡って接触している。そのため、定着ベルトが保持している熱量は、ニップ部において加圧パッド側へ流出し、ウォームアップ時間が増大し、立ち上がりに時間がかかってしまっていた。また、加圧ローラと定着ベルトとの間の摩擦力が十分確保できずに定着ベルトの滑りが発生してしまうという問題があった。 In the fixing device of Patent Document 1, a pressure pad as a pressing member and a fixing belt are in contact with each other over the entire nip portion. For this reason, the amount of heat held by the fixing belt flows out to the pressure pad side at the nip portion, the warm-up time increases, and it takes time to start up. In addition, there is a problem in that the friction between the pressure roller and the fixing belt cannot be sufficiently ensured and the fixing belt slips.
本発明は上記課題を解決しようとするもので、定着ベルトからの熱の流出を少なくして立ち上がり時間を短縮するとともに、定着ベルトの滑りを防止し、かつ定着ベルトのたわみを低減することを目的とする。
本発明は、加熱部材によりトナー溶融に必要な温度まで加熱される定着ベルトと、定着ベルトの内側に配置され、定着ベルトを加圧ローラに押圧して定着ニップを形成する押圧部材とを備え、前記押圧部材は、ニップ入口部と出口部において定着ベルトを介して加圧ローラに当接するとともに、ニップ入口部と出口部との中間部において凸部が定着ベルトと接触することを特徴とする。
かかる構成を有することにより、押圧部材と定着ベルトとの接触面積が小さいため、定着ベルトから押圧部材への熱流出が少なくなり、立ち上がり時間が短縮され、ニップ中間部の凸部により定着ベルトのたわみを低減することができる。
また、本発明は、ニップ入口部と出口部において、押圧部材の凸部が定着ベルトを介して加圧ローラに当接していることを特徴とする。
かかる構成を有することにより、押圧部材の凸部先端が定着ベルトを介して加圧ローラに食い込む形状になるため、加圧ローラと定着ベルトの摩擦力が増大し、定着ベルトの滑りを防止することができる。
また、本発明は、押圧部材が軸方向に延びるたわみ防止部材に固定されていることを特徴とする。
かかる構成により、押圧部材が軸方向にたわみ、ニップ部が軸方向に対して不均一になってしまうことを防ぐことができるとともに、押圧部材がベルト内面との摩擦でたわみ防止部材回りに回転してしまうことを防ぐことができる。
また、本発明は、前記押圧部材が、軸方向所定間隔ごとに設けた軸に直交する板状部材がたわみ防止部材に嵌合していることを特徴とする。
かかる構成により、押圧部材とたわみ防止部材との接触面積が小さくなり、押圧部材からたわみ防止部材への熱流出を少なくすることができる。
また、本発明は、上記記載の定着装置を備えた画像形成装置であることを特徴とする。
上記記載の定着装置を備えたことにより、画像形成装置として立ち上がり時間の短縮を図ることが可能であり、定着ベルトのたわみが低減して高画質を得ることができる。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to reduce the heat flow from the fixing belt to shorten the rise time, prevent the fixing belt from slipping, and reduce the fixing belt deflection. And
The present invention includes a fixing belt that is heated to a temperature required for toner melting by a heating member, and a pressing member that is disposed inside the fixing belt and that presses the fixing belt against a pressure roller to form a fixing nip. The pressing member is in contact with the pressure roller via a fixing belt at a nip entrance and an exit, and a convex portion is in contact with the fixing belt at an intermediate portion between the nip entrance and the exit.
With this configuration, since the contact area between the pressing member and the fixing belt is small, heat flow from the fixing belt to the pressing member is reduced, the rise time is shortened, and the fixing belt is bent by the convex portion at the nip intermediate portion. Can be reduced.
Further, the present invention is characterized in that the convex portion of the pressing member is in contact with the pressure roller via the fixing belt at the nip inlet portion and the outlet portion.
By having such a configuration, since the tip of the convex portion of the pressing member has a shape that bites into the pressure roller via the fixing belt, the frictional force between the pressure roller and the fixing belt increases, and slipping of the fixing belt is prevented. Can do.
Further, the present invention is characterized in that the pressing member is fixed to a deflection preventing member extending in the axial direction.
With this configuration, it is possible to prevent the pressing member from bending in the axial direction and the nip portion from becoming non-uniform in the axial direction, and the pressing member rotates around the deflection preventing member due to friction with the inner surface of the belt. Can be prevented.
In the present invention, the pressing member is characterized in that a plate-like member perpendicular to the shaft provided at every predetermined interval in the axial direction is fitted to the deflection preventing member.
With this configuration, the contact area between the pressing member and the deflection preventing member is reduced, and heat outflow from the pressing member to the deflection preventing member can be reduced.
In addition, the present invention is an image forming apparatus including the fixing device described above.
By providing the fixing device described above, it is possible to shorten the rise time of the image forming apparatus, and it is possible to obtain high image quality by reducing the deflection of the fixing belt.
以下に本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図1は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を説明する図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating the overall configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
画像形成部は、像担持体である感光体1、感光体を一様に帯電する帯電ローラ2、一様帯電した感光体に対して画像信号により変調されたレーザ光を照射して静電潜像を形成する露光機3等からなっている。現像部は、現像ロータリー4内に配置されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色現像機5からなり、ロータリーの回転により各色現像機が順次感光体1に当接して感光体上の静電潜像を現像する。
The image forming unit irradiates the electrostatic latent image by irradiating the uniformly charged photosensitive member 1 with the photosensitive member 1 that is the image carrier, the
感光体上のトナー像は、1次転写位置において感光体に当接する中間転写ベルト6に転写される。中間転写ベルト6は、駆動ローラ7、従動ローラ8間に渡って張架されている。1次転写位置において転写された中間転写ベルト6上のトナー像は、駆動ローラ7と対向して2次転写ローラ9が配置された2次転写部10において、用紙上に記録(2次転写)される。用紙は、給紙カセット11、搬送経路12を通って2次転写部に搬送され、2次転写後、定着部13に搬送されて定着トナー像が定着される。両面印字の場合には、用紙は定着後に反転して両面印字時搬送経路14を経由して再度2次転写部10へ搬送されて裏面への記録が行われる。
The toner image on the photoconductor is transferred to the
次に、図1における定着部の詳細について図2、図3により説明する。
図2は定着部の正面断面図、図3は図2の中心線に沿った要部断面図である。
定着ベルト20は加熱部材である発熱体30と押圧部材40との間にテンションバネ70によりテンション力がかかった状態で掛け渡される。定着ベルト20は発熱体によりトナー溶融に必要な温度まで加熱昇温され、外部の制御装置(図示せず)によりベルト表面温度が一定の温度に保つように発熱体の発熱量が制御される。この時の定着ベルトの表面温度は150 〜180 ℃程度に制御されている。定着ベルト20は径φ30〜 50mm (周長95〜160mm )で、厚さ30〜50μmのPI(ポリイミド)などの耐熱性樹脂フィルム、もしくは厚さ20〜40μmのSUSやNi、Feなどの金属製基板の表層にPFA(パーフルオロアルコキシアルカン)やPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)などのフッ素樹脂が設けられている。また、基材とフッ素樹脂層の間に弾性層として厚さ150 〜 300μm程度のシリコンゴム層を有することもある。
Next, details of the fixing unit in FIG. 1 will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is a front cross-sectional view of the fixing unit, and FIG. 3 is a main cross-sectional view along the center line of FIG.
The
押圧部材40は定着ベルト20の内側に配置され、定着ベルトを横方向に張り出す曲面状の翼部分40a、40bと、中間に凸部40eを有する中間部分40c、軸方向所定間隔毎に設けられた板状部材40dからなっている。押圧部材40としては、PPS(ポリフェニルスルファイド)、PAI(ポリアミドイミド)、PIなどの耐熱性樹脂から形成されており、表面には定着ベルト内面との摩擦力を低減するためにPTFEやPFAなどのフッ素樹脂層を有することもある。
The pressing
翼部分40a、40bの端部で中間部分40cとの接続部は凸部を形成し、凸部先端は定着ベルトを介して加圧ローラ50に当接し、中間部分40cに形成された凸部40eが定着ベルトに接触している。なお、翼部分40a、40bの端部の凸部先端は曲率半径R0.5 〜2.0mm のR形状となっており、この凸部先端の曲率で、定着ベルトの摺動によるベルト磨耗が低減される。翼部分40a、40bの端部の凸部先端が当接する当接部S1、S2は定着ニップの入口部、出口部を形成し、図2において定着ベルトが時計方向に回動している場合、当接部S1が入口部、当接部S2が出口部で、S1とS2間が定着ニップ幅となる。このような構成であるため、押圧部材40の形状によりニップ幅を設定することが可能で、本実施例ではニップ幅を8〜12mm程度としている。
At the ends of the
押圧部材40は軸方向に延びるたわみ防止部材であるφ10〜20mm程度の金属製たわみ防止シャフト60に固定され、定着ベルト20を介して加圧ローラ50を荷重15〜40Kgf 程度で押圧し、定着ニップを形成している。軸方向所定間隔毎に設けられた板状部材40dは、中央部に窪みが形成され、この窪みにたわみ防止シャフト60の突起部61が嵌合し、この嵌合により押圧部材40はたわみ防止シャフト60に固定される。この構造により、押圧部材がベルト内面との摩擦でシャフト回りに回転してしまうことを防ぐことができる。
The pressing
本発明では、押圧部材40が定着ニップ部の入口と出口、およびその中間に存在する凸部のみで定着ベルトの内面に接触し、定着ベルトとの接触面積が小さいため、定着ベルトから押圧部材への熱流出が少なくなり、立ち上がり時間が短縮される。また、押圧部材の翼部分40a、40bの端部の凸部先端が定着ベルトを介して加圧ローラに食い込む形状になるため、加圧ローラと定着ベルトの摩擦力が増大し、定着ベルトの滑りを防止することができる。また、中間部分40cに形成された凸部40eが定着ベルトに接触しているため、定着ベルトのたわみを低減することができる。なお、上記実施例では凸部40eは1つだけ設けるようにしたが、複数設けるようにしてもよい。ただし、多数設けると定着ベルトとの接触面積が増えて熱流出が大きくなるので、このような凸部は少ない方がよい。また、押圧部材は軸方向所定間隔毎に設けられた板状部材でたわみ防止シャフトと接しているため、押圧部材とたわみ防止部材との接触面積が小さくなり、押圧部材からシャフトへの熱流出を少なくすることができる。
In the present invention, the
発熱体30は、ハロゲンヒータを内包した加熱ローラやセラミック製もしくは金属製の基材の上に抵抗発熱体が形成された加熱部材からなっている。発熱体30は定着ベルトの内側において、押圧部材40と対向し、加圧ローラ50と反対側に設けられ、発熱体30と押圧部材40との間にはテンションバネ70によりテンション力として1〜3Kgf の荷重がかかっている。このテンション力により発熱体を定着部材に充分に押し付けることができ、発熱体の熱を定着ベルトに効率よく伝達することが可能になると同時に、ニップ内部でのベルトのたわみを防止することができる。
The
加圧ローラ50は金属製パイプの表層に、1〜5mm程度の弾性層を有し、さらに表層にPFAやPTFEなどのフッ素樹脂が設けられている。駆動力は加圧ローラ50に与えられ、定着ベルト20は加圧ローラとの摩擦力により回転し、加圧ローラ表面と定着ベルト表面は等速で回転する。
The
なお、押圧部材40、たわみ防止シャフト60、加圧ローラ50の軸方向長さ、ベルトの幅(長手方向長さ)は概ね同じで、A3機では310 〜340mm 程度、A4機では220 〜250mm 程度であり、本定着装置はA3機、A4機のいずれにも適用可能である。
The axial length of the pressing
このような定着装置での印字について説明すると、トナーにより画像形成された用紙は、定着ベルト側を印字面として定着装置に搬送され、外部の駆動装置により駆動されている加圧ローラ50と定着ベルト20との間に挟まれて定着ニップ部を通過する。このとき、加圧ローラ表面、用紙、定着ベルト表面はすべて同じ速度で移動することにより、その移動速度はプリンタ等の画像形成装置の印字速度に依存している。
The printing with such a fixing device will be described. A sheet on which an image is formed with toner is conveyed to the fixing device with the fixing belt side as a printing surface, and the
実験において、発熱体に700Wの電力を与えて160 ℃までの立ち上がり時間を比較したところ、押圧部材が全域にわたってベルトを介して加圧ローラに当接している場合は36秒、ニップ入口部と出口部およびその間の1つの凸部のみで接触している場合は30秒となった。このことから押圧部材との接触面積を減らしたことが立ち上がり時間の短縮に効果があることが確認できた。 In the experiment, when 700 W was applied to the heating element and the rise time up to 160 ° C was compared, it was 36 seconds when the pressing member was in contact with the pressure roller via the belt throughout the entire area, and the nip inlet and outlet It was 30 seconds when the contact was made with only one part and one convex part therebetween. From this, it was confirmed that reducing the contact area with the pressing member was effective in shortening the rise time.
20…定着ベルト、30…発熱体、40…押圧部材、50…加圧ローラ、60…たわみ防止シャフト、70…テンションバネ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記押圧部材は、ニップ入口部と出口部において定着ベルトを介して加圧ローラに当接するとともに、ニップ入口部と出口部との中間部において凸部が定着ベルトと接触することを特徴とする定着装置。 A fixing belt that is heated to a temperature required for melting the toner by a heating member, and a pressing member that is disposed inside the fixing belt and presses the fixing belt against a pressure roller to form a fixing nip,
The pressing member is in contact with a pressure roller through a fixing belt at a nip entrance and an exit, and a convex portion is in contact with the fixing belt at an intermediate portion between the nip entrance and the exit. apparatus.
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