JP3804473B2

JP3804473B2 - Fixing device

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Publication number: JP3804473B2
Application number: JP2001187734A
Authority: JP
Inventors: 茂渡邊; 秀樹佐藤; 康孝後藤; 福田　　剛士
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2001-06-21
Filing date: 2001-06-21
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2021-06-21
Also published as: JP2003005553A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、電子写真方式、静電記録方式、イオノグラフィー、磁気記録方式等の画像形成方式を採用し、カラーや白黒の画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる定着装置に関し、特に、加圧部材として無端状のベルトを使用した定着装置において、無端ベルト状の加圧部材を加熱部材に圧接させる際に、当該加熱部材の変形等を防止可能とした定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記電子写真方式等の画像形成方式を採用した複写機やプリンタ、あるいはファクシミリ等の画像形成装置においては、フルカラー化や高画質化などの画質面での要求は勿論のこと、装置の小型化、長寿命化、高生産性、省電力化、ファーストプリントアウトタイム（電源投入後、１枚目のプリントが可能になるまでの時間）の短縮など、様々な要求を満たすことが求められてきている。
【０００３】
本出願人は、かかる複写機やプリンタ等の画像形成装置に求められるニーズに応えるべく、種々の画像形成装置を提案してきており、例えば、特開平１０−７８６８６号公報に開示されているように、装置の小型化が可能であり、しかも複雑な画像の位置ずれ防止技術を用いることなく、高画質のカラー画像を形成することが可能な画像形成装置について、既に提案している。
【０００４】
この特開平１０−７８６８６号公報に開示された画像形成装置は、種々の実施の形態を含むものであるが、その実施の形態の１つとして、２つの感光体と１つの中間転写体とからなる単位構成体と、他の２つの感光体と１つの中間転写体とからなる単位構成体が備えられており、２つの中間転写体は、さらにもう１つの中間転写体に接するように構成したものが提案されている。ここに示された４つの感光体は共通の接線を有しており、したがって、これらの４つの感光体の周囲に配置された帯電装置、露光装置、現像装置、クリーニング装置は、それぞれの感光体に対し同一位置に配置することができ、各装置種類毎に装置の共通化が図られている。
【０００５】
この画像形成装置の場合、２つの感光体上に形成された各色のトナー画像は、中間転写体に転写された後最終の中間転写体に転写され、他方の２つの感光体上に形成された各トナー画像は他方の中間転写体に転写された後最終の中間転写体に転写され、最終の中間転写体に転写されたトナー画像は、搬送されてきた記録用紙上に一括して転写される。用紙上に転写されたトナー画像は、定着装置によって記録用紙上に定着される。上記中間転写体は、ドラム型であって剛体からなるため、トナー画像どうしの位置ずれは生じにくい。
【０００６】
ところで、この種の所謂タンデム型の画像形成装置に使用される定着装置には、省電力化やファーストプリントアウトタイム（電源投入後、１枚目のプリントが可能になるまでの時間）の短縮などの要求を満たすことが求められる。
【０００７】
かかる要求に応える定着装置としては、例えば、特開平１１−１３３７７６号公報等に開示されているものがある。この特開平１１−１３３７７６号公報に係る定着装置は、図１４に示すように、円筒状芯金１００に耐熱弾性体層１０１が形成され、さらにその表面に耐熱性樹脂層１０２が被覆された加熱定着ローラ１０３と、エンドレスベルト１０４と、該エンドレスベルト１０４内側に配置された圧力部材１０５と、を具備した定着装置であって、前記エンドレスベルト１０４を前記加熱定着ローラ１０３に所定角度巻き付けて、該エンドレスベルト１０４と該加熱定着ローラ１０４との間に記録シート１０６が通過させられるニップ部を形成し、該ニップ部において、前記圧力部材１０５を前記エンドレスベルト１０４を介して加熱定着ローラ１０３に押圧させることにより、前記加熱定着ローラ１０３の耐熱弾性体層１０１に歪みを生じさせるように構成したものである。また、上記定着装置では、圧力部材１０５の非弾性部材からなる部分１０５ａを、加熱定着ローラ１０３の中心から外れた領域に押圧させるように構成されている。
【０００８】
また、この定着装置は、加圧部材がロール状の部材ではなく、エンドレスベルト１０４を、圧力部材１０５によって加熱定着ローラ１０３に押圧させるように構成されているので、加圧部材の熱容量を小さくすることができるとともに、加熱定着ローラ１０３の薄肉化が可能となり、加熱定着ローラ１０３を所定の定着温度に加熱するための電力を低減することや時間を短縮することができ、省電力化やファーストプリントアウトタイム（電源投入後、１枚目のプリントが可能になるまでの時間）の短縮を実現することが可能となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上記従来の画像形成装置に使用される定着装置の場合には、図１４に示すように、加圧部材がロール状の部材ではなく、エンドレスベルト１０４を、圧力部材１０５によって加熱定着ローラ１０３に押圧させるように構成されているので、加圧部材の熱容量を小さくすることができるものの、圧力部材１０５の非弾性部材からなる部分１０５ａを、加熱定着ローラ１０３の中心から外れた領域に押圧させるように構成されているため、円筒形状の加熱定着ローラ１０３にその周方向に沿って不均一に圧力がかかり、ニップ部に効率良く圧力を作用させることができないばかりか、加熱定着ローラ１０３が歪みやすいという問題点を有していた。
【００１０】
また、上記従来の画像形成装置に使用される定着装置の場合には、円筒形状の加熱定着ローラ１０３にその周方向に沿って不均一に圧力がかかり、ニップ部に効率良く圧力を作用させることができないため、十分な定着性を得るためには、圧力部材１０５の押圧力を大きく設定せざるを得ず、加熱定着ローラ１０３の薄肉化にも限界があるという問題点を有していた。
【００１１】
さらに、上記従来の画像形成装置に使用される定着装置の場合には、円筒形状の加熱定着ローラ１０３にその周方向に沿って不均一に圧力がかかるため、圧力部材１０５の取付位置に誤差があると、ニップ部の圧力分布が設計したものと異なり、装置間によって定着性に差が生じやすく、これを防止するためには、定着装置の各パラメータの設計が難しいという問題点もを有していた。
【００１２】
そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、加圧部材として無端状のベルトを使用した定着装置において、無端ベルト状の加圧部材を圧接部材によって加熱部材に圧接させる際に、ニップ部に効率良く圧力を作用させることが可能となり、圧力部材の圧接力の低減、加熱部材の薄肉化、圧力部材の取付位置の誤差に起因する圧力変動の低減が可能な定着装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載された発明は、加熱源によって加熱される加熱部材と、無端ベルト状に形成された定着ベルトと、前記定着ベルトの両端を回転自在に支持するベルトガイド部材と、前記定着ベルトの内部に配設され、当該定着ベルトを加熱部材の表面に圧接させる圧接部材とを備え、前記加熱部材と定着ベルトの間に形成されるニップ部に、未定着トナー像を担持した記録媒体を通過させることにより定着を行なう定着装置において、前記圧接部材を、剛性を有する部材及び当該剛性を有する部材の前記定着ベルトの移動方向上流側に隣接する弾性部材から構成し、前記圧接部材の剛性を有する部材が圧接する方向を、前記加熱部材の中心近傍に向けたことを特徴とする定着装置である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
図２はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンタを示すものである。
【００１６】
図２において、01はタンデム型のフルカラープリンタの本体を示すものであり、このプリンタ本体01の内部には、大別して、フルカラーの画像形成を行うプリントヘッドデバイス（Print Head Device ）02と、このプリントヘッドデバイス02の像担持体としての４つの感光体ドラム11, 12, 13, 14に画像露光を施す露光装置としてのＲＯＳ（Raster Output Scanner ）03と、上記プリントヘッドデバイス02の各色の現像装置41, 42, 43, 44に対応する色のトナーを供給する４つのトナーボックス04Y,04M,04C,04K と、上記プリントヘッドデバイス02に記録媒体としての記録用紙Ｐを供給する給紙カセット05と、上記プリントヘッドデバイス02からトナー像が転写された記録用紙Ｐに対して、定着処理を施す定着装置70と、この定着装置70によって片面に画像が定着された記録用紙Ｐを、表裏を反転した状態で、再度プリントヘッドデバイス02の転写部へと搬送する両面用搬送経路07と、プリンタ本体01の外部から所望の記録用紙Ｐを給紙する手差し給紙手段08と、プリンタの動作を制御するコントローラ09と、画像信号に対して画像処理を施す画像処理回路や高圧電源回路等からなる電気回路10とが設けられている。なお、図２中、Ｔは画像が形成された記録用紙Ｐを排出する排出トイレを示すものであり、この排出トイレT は、プリンタ本体01の上部に一体的に配置されている。
【００１７】
上記プリンタ本体01の内部に配設される種々の部材のうち、露光装置としてのＲＯＳ03は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した画像データに基づいて点灯駆動される４つの半導体レーザや、これら４つの半導体レーザから出射される４本のレーザ光を、偏向走査するためのｆ−θレンズやポリゴンミラー、あるいは複数枚の反射ミラーなどから構成されている。
【００１８】
図３はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型フルカラープリンタのプリントヘッドデバイスを示すものである。尚、図３中の矢印は、各回転部材の回転方向を示している。
【００１９】
このプリントヘッドデバイス02は、図３に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）用の各感光体ドラム（像担持体）11, 12, 13, 14を有する画像形成ユニット1, 2, 3, 4と、これら感光体ドラム11, 12, 13, 14に接触する一次帯電用の帯電ロール（接触型帯電装置）21, 22, 23, 24と、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のレーザ光31, 32, 33, 34を照射するＲＯＳ（露光装置）03（図２参照）と、上記感光体ドラム11, 12, 13, 14上に形成された静電潜像を、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーで現像する現像装置41, 42, 43, 44と、上記４つの感光体ドラム11, 12, 13, 14のうちの２つの感光体ドラム11, 12に接触する第１の一次中間転写ドラム（中間転写体）51及び他の２つの感光体ドラム13, 14に接触する第２の一次中間転写ドラム（中間転写体）52と、上記第１、第２の一次中間転写ドラム51, 52に接触する二次中間転写ドラム（中間転写体）53と、この二次中間転写ドラム53に接触する最終転写ロール（転写部材）60とで、その主要部が構成されている。
【００２０】
感光体ドラム11, 12, 13, 14は、共通の接平面M を有するように一定の間隔をおいて配置されている。また、第１の一次中間転写ドラム51及び第２の一次中間転写ドラム52は、各回転軸が該感光体ドラム11, 12, 13, 14軸に対し平行かつ所定の対称面を境界とした面対称の関係にあるように配置されている。さらに、二次中間転写ドラム53は、該感光体ドラム11, 12, 13, 14と回転軸が平行であるように配置されている。
【００２１】
各色毎の画像情報に応じた信号は、電気回路10（図２参照）に配設された画像処理回路によりラスタライジングされてＲＯＳ03に入力される。このＲＯＳ03では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のレーザ光31, 32, 33, 34が変調され、対応する色の感光体ドラム11, 12, 13, 14に照射される。
【００２２】
上記各感光体ドラム11, 12, 13, 14の周囲では、周知の電子写真方式による各色毎の画像形成プロセスが行なわれる。まず、上記感光体ドラム11, 12, 13, 14としては、例えば、直径２０ｍｍのＯＰＣ感光体を用いた感光体ドラムが用いられ、これらの感光体ドラム11, 12, 13, 14は、例えば、95ｍｍ／ｓｅｃの回転速度で回転駆動される。上記感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面は、図３に示すように、接触型帯電装置としての帯電ロール21, 22, 23, 24に、約-840ＶのＤＣ電圧を印加することによって、例えば約-300Ｖ程度に帯電される。なお、上記接触型の帯電装置としては、ロールタイプのもの、フィルムタイプのもの、ブラシタイプのもの等が挙げられるが、どのタイプのものを用いても良い。この実施の形態では、近年、電子写真装置で一般に使用されている帯電ロールを採用している。また、感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面を帯電させるために、この実施の形態では、ＤＣのみ印加の帯電方式をとっているが、ＡＣ＋ＤＣ印加の帯電方式を用いても良い。
【００２３】
その後、感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面には、露光装置としてのＲＯＳ03によってイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応したレーザ光31, 32, 33, 34が照射され、各色毎の入力画像情報に応じた静電潜像が形成される。感光体ドラム11, 12, 13, 14は、ＲＯＳ03で静電潜像が書き込まれた際に、その画像露光部の表面電位は-60 Ｖ以下程度にまで除電される。
【００２４】
また、上記感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面に形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した静電潜像は、対応する色の現像装置41, 42, 43, 44によって現像され、感光体ドラム11, 12, 13, 14上にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像として可視化される。
【００２５】
この実施の形態では、現像装置41, 42, 43, 44として、磁気ブラシ接触型の二成分現像方式を採用しているが、この発明の適用範囲はこの現像方式に限定されるものではなく、非接触型の現像方式においてもこの発明を充分に適用することができることは勿論である。
【００２６】
現像装置41, 42, 43, 44には、それぞれ色の異なったイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）色のトナーと、キャリアからなる現像剤が充填されている。これらの現像装置41, 42, 43, 44には、図２に示すように、対応する色のトナーボックス04Y,04M,04C,04K からトナーが補給されると、この補給されたトナーは、オーガー404 で充分にキャリアと攪拌されて摩擦帯電される。現像ロール401 の内部には、複数の磁極を所定の角度に配置したマグネットロール（不図示）が固定した状態で配置されている。この現像ロール401 に現像剤を搬送するパドル403 によって、当該現像ロール401 の表面近傍に搬送された現像剤は、現像剤量規制部材402 によって現像部に搬送される量が規制される。この実施の形態では、上記現像剤の量は、30〜50ｇ／ｍ²であり、また、このとき現像ロール401 上に存在するトナーの帯電量は、概ね-20 〜35μＣ／g 程度である。
【００２７】
上記現像ロール401 上に供給されたトナーは、マグネットロールの磁力によって、キャリアとトナーで構成された磁気ブラシ状となっており、この磁気ブラシが感光体ドラム11, 12, 13, 14と接触している。この現像ロール401 にAC＋DCの現像バイアス電圧を印加して、現像ロール401 上のトナーを感光体ドラム11, 12, 13, 14上に形成された静電潜像に現像することにより、トナー像が形成される。この実施の形態では、例えば、現像バイアス電圧のAC成分が4 ｋＨｚ、1.5 ｋＶppで、ＤＣ成分が-230Ｖ程度に設定されている。
【００２８】
この実施の形態では、上記現像装置41, 42, 43, 44において、トナーとして略球形状のトナーである所謂”球形トナー”であって、その平均粒径が３〜１０μｍ程度のものが使用され、例えば、ブラック色のトナーの平均粒径は８μｍ、カラートナーの平均粒径は７μｍに設定される。
【００２９】
次に、上記各感光体ドラム11, 12, 13, 14上に形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像は、第１の一次中間転写ドラム51及び第２の一次中間転写ドラム52上に、静電的に二次転写される。感光体ドラム11, 12上に形成されたイエロー（Ｙ）およびマゼンタ（Ｍ）色のトナー像は、第１の一次中間転写ドラム51上に、感光体ドラム13, 14上に形成されたシアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）色のトナー像は、第２の一次中間転写ドラム52上に、それぞれ転写される。従って、第１の一次中間転写ドラム51上には、感光体ドラム11または12のどちらから転写された単色像と、感光体ドラム11及び12の両方から転写された２色のトナー像が重ね合わされた二重色像が形成されることになる。また、第２の一次中間転写ドラム52上にも、感光体ドラム13,14 から同様な単色像と二重色像が形成される。
【００３０】
上記第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 上に感光体ドラム11,12,13,14 からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、+250〜500 Ｖ程度である。この表面電位は、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されることになる。この雰囲気温度や湿度は、雰囲気温度や湿度によって抵抗値が変化する特性を持った部材の抵抗値を検知することで簡易的に知ることが可能である。上述のように、トナーの帯電量が-20 〜35μＣ／g の範囲内にあり、常温常湿環境下にある場合には、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 の表面電位は、+380Ｖ程度が望ましい。
【００３１】
この実施の形態で用いる第１、第２の一次中間転写ドラム51, 52は、例えば、外径が42ｍｍに形成され、抵抗値は１０⁸Ω程度に設定される。第１、第２の一次中間転写ドラム51, 52は、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはＦｅやＡｌ等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層（Ｒ＝10²〜10³Ω）が、厚さ0.1 〜10mm程度に設けられている。更に、第１、第２の中間転写ドラム51, 52の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ3 〜100 μｍの高離型層（Ｒ＝10⁵〜10⁹Ω）として形成し、シランカップリング剤系の接着剤（プライマ）で接着されている。ここで重要なのは、抵抗値と表面の離型性であり、高離型層の抵抗値がＲ＝10⁵〜10⁹Ω程度であり、高離型性を有する材料であれば、特に材料は限定されない。
【００３２】
このように第１、第２の一次中間転写ドラム51, 52上に形成された単色又は二重色のトナー像は、二次中間転写ドラム53上に静電的に３次転写される。従って、二次中間転写ドラム53上には、単色像からイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）色の四重色像までの最終的なトナー像が形成されることになる。
【００３３】
この二次中間転写ドラム53上へ第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、+600〜1200Ｖ程度である。この表面電位は、感光体ドラム11, 12, 13, 14から第１の一次中間転写ドラム51及び第２の一次中間転写ドラム52へ転写するときと同様に、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されることになる。また、転写に必要なのは、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 と二次中間転写ドラム53との間の電位差であるので、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 の表面電位に応じた値に設定することが必要である。上述のように、トナーの帯電量が-20 〜35μＣ／g の範囲内にあり、常温常湿環境下であって、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 の表面電位が+380Ｖ程度の場合には、二次中間転写ドラム53の表面電位は、+880Ｖ程度、つまり第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 と二次中間転写ドラム53との間の電位差は、+500Ｖ程度に設定することが望ましい。
【００３４】
この実施の形態で用いる二次中間転写ドラム53は、例えば、外径が第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 と同じ42ｍｍに形成され、抵抗値は１０¹¹Ω程度に設定される。また、上記二次中間転写ドラム53も第１、第２の一次中間転写ドラム51, 52と同様、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはＦｅやＡｌ等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層（Ｒ＝10²〜10³Ω）が、厚さ0.1 〜10mm程度に設けられている。更に、二次中間転写ドラム53の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ3 〜100 μｍの高離型層として形成し、シランカップリング剤系の接着剤（プライマ）で接着されている。ここで、二次中間転写ドラム53の抵抗値は、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 よりも高く設定する必要がある。そうしないと、二次中間転写ドラム53が第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 を帯電してしまい、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 の表面電位の制御が難しくなる。このような条件を満たす材料であれば、特に材料は限定されない。
【００３５】
次に、上記二次中間転写ドラム53上に形成された単色像から四重色像までの最終的なトナー像は、最終転写ロール60によって、用紙搬送路を通る用紙Ｐに３次転写される。この用紙Ｐは、不図示の紙送り工程を経て用紙搬送ロール90を通過し、二次中間転写ドラム53と最終転写ロール60のニップ部に送り込まれる。この最終転写工程の後、用紙上に形成された最終的なトナー像は、定着装置70によって定着され、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００３６】
ところで、この実施の形態に係る定着装置は、加熱源によって加熱される加熱部材と、無端ベルト状に形成された定着ベルトと、前記定着ベルトの内部に配設され、当該定着ベルトを加熱部材の表面に圧接させる剛性を有する部材からなる圧接部材とを備え、前記加熱部材と定着ベルトの間に形成されるニップ部に、未定着トナー像を担持した記録媒体を通過させることにより定着を行なう定着装置において、前記圧接部材の剛性を有する部材が圧接する方向を、前記加熱部材の中心近傍に向けるように構成されている。
【００３７】
上記圧接部材の剛性を有する部材は、例えば、耐熱性を有する合成樹脂で形成され、この圧接部材の剛性部材が、弾性部材の台座部を兼ねるように構成しても良い。
【００３８】
図４はこの実施の形態に係る定着装置の外観を示す斜視図、図５はこの実施の形態に係る定着装置の基本的な構成を示す断面図である。
【００３９】
この実施の形態に係る定着装置70は、図５に示すように、内部に加熱源701 を有する加熱部材としての加熱ロール702 と、無端ベルト状の定着ベルト703 と、前記定着ベルト703 が回転自在となるように当該定着ベルト703 の両端を支持するベルトガイド部材704 と、前記定着ベルト703 の内部に配設され、当該定着ベルト703 を加熱ロール702 の表面に圧接させる剛性を有する部材と弾性部材とからなる圧接部材705 と、前記定着ベルト703 の内面にオイルを供給するオイル供給部材としてのフェルト部材706 とを備えるように構成されている。なお、図５中、750 は定着装置70の出口ロールを示している。
【００４０】
上記加熱ロール702 は、鉄やステンレス等からなる薄肉円筒状の芯金と、当該芯金の表面に被覆されたシリコンゴム等からなる肉厚０．６５ｍｍ程度の弾性層と、当該弾性層の表面の被覆されたＰＦＡ等からなる肉厚３０μｍ程度の離型層とから構成されている。また、上記加熱ロール702 の内部には、加熱源として６００Ｗのハロゲンランプ701 が配設されている。
【００４１】
また、上記定着ベルト703 は、ポリイミド等の合成樹脂によって、外径が３０ｍｍ、肉厚が７５μｍの無端ベルト状に形成されており、必要に応じて、表面にＰＦＡ等からなる離型層が設けられる。
【００４２】
さらに、上記ベルトガイド部材704 は、図６及び図７に示すように、ベルトフレーム708 の両端部に互いに平行に突設された嵌合部708aに嵌合された状態で、ベルトハウジング707 の両端部に装着されるようになっている。
【００４３】
この圧接部材705 は、図６及び図７に示すように、合成樹脂製のベルトハウジング707 と、当該ベルトハウジング707 に嵌合状態に装着される断面略コ字形状の金属製のベルトフレーム708 と、定着ベルト703 を加熱ロール702 に圧接させるための剛性を有する部材としてのニップヘッド部材709 と、当該ニップヘッド部材709 に装着される弾性部材としてのパッド部材710 とから、主に構成されている。
【００４４】
上記圧接部材の剛性を有する部材としてのニップヘッド部材709 は、耐熱性を有する合成樹脂で形成されている。このニップヘッド部材709 は、例えば、ＬＣＰ、ＰＥＴ、ＰＰＳ、ＰＢＴ、ＰＥＳ等の合成樹脂によって形成される。また、上記圧接部材705 のニップヘッド部材709 は、図８及び図９に示すように、細長い略直方体状に形成されているとともに、その上面には、パッド部材710 を嵌合するための凹所720 が長手方向に沿って設けられている。また、上記ニップヘッド部材709 は、その幅方向の一端部に、加熱ロール702 に圧接する所定の幅の圧接部721 が、直線状に形成されており、この圧接部721 は、ニップヘッド部材709 の表面から所定量だけ突出するようになっている。さらに、上記ニップヘッド部材709 の圧接部721 は、ニップ部の出口側の部分721 ａがＲ形状に湾曲させて形成されている。
【００４５】
また、上記ニップヘッド部材709 の圧接部721 は、その上面が定着ベルト703 の軸方向に沿って平坦に形成されている訳ではなく、当該圧接部721 の上面は、中央部が高く、両端部が低くなるように、上向きに凸形状となるよう湾曲した形状に形成されている。
【００４６】
さらに、上記パッド部材710 は、図９に示すように、ニップヘッド部材709 の凹所720 に嵌合された状態で配設されており、当該ニップヘッド部材709 は、パッド部材710 の台座部を兼ねている。このパッド部材710 は、図８に示すように、薄い金属板722 上に接着された細長い直方体状のゴム材料723 から構成されている。パッド部材710 のゴム材料723 は、硬度が１０〜３０度（アスカーＣ硬度）のゴム材料で形成されており、例えば、シリコンゴム等からなるものが用いられる。
【００４７】
また、上記パッド部材710 は、加熱ロール702 の表面に圧接した際の圧力分布が、定着ベルト703 の軸方向に沿って均一に形成されている訳ではなく、当該パッド部材710 の圧力分布は、中央部が高く、両端部が低くなるように、上向きに凸形状となるよう湾曲した形状に設定されている。そのため、パッド部材710 は、その中央部が厚く、両端部が薄くなるように形成しても良いが、この実施の形態では、パッド部材710 の精度や製造コスト等を考慮して、当該パッド部材710 が装着されるニップヘッド部材709 の凹所720 の底面を、定着ベルト703 の軸方向に沿って、中央部が高く、両端部が低くなるように設定されている。
【００４８】
さらに、上記パッド部材710 は、ニップ部の出口側に位置するニップヘッド部材709 の圧接部側に傾斜した状態で、ニップヘッド部材709 に取り付けられている。そのため、上記ニップヘッド部材709 の凹所720 の底面は、図８に示すように、幅方向に沿って、圧接部側が低く、当該圧接部721 と反対側が高くなるよう傾斜した状態で形成されている。このパッド部材710 は、例えば、ニップ部の出口側に向けて、３〜１０度傾斜させた状態で取り付けられる。なお、パッド部材710 は、必ずしも、ニップ部の出口側に位置するニップヘッド部材709 の圧接部側に傾斜した状態で取り付けなくとも良い。
【００４９】
上記の如く構成されるニップヘッド部材709 とパッド部材710 は、図１に示すように、ニップヘッド部材709 の圧接部721 が、加熱ロール702 の中心を向くように、加熱ロール702 に圧接されている。
【００５０】
さらに、上記圧接部材705 は、図１に示すように、ベルトガイド部材704 を介して、アーム部材717 に取り付けられており、このアーム部材717 は、コイルスプリング718 によって圧接部材705 を加熱ロール702 に所定の圧力で圧接させるように構成されている。上記アーム部材717 は、支点717 ａを中心にして傾動自在に支持されているとともに、その他端部717 ｂに圧接するコイルスプリング718 によって、圧接部材705 を加熱ロール702 に所定の圧力で圧接させるようになっている。その際、上記圧接部材705 を保持したベルトハウジング707 は、アーム部材717 の中央部717 ｃに取り付けられており、圧接部材705 のニップヘッド部材709 の圧接部721 は、定着ベルト703 を加熱ロール702 に圧接させる圧接力Ｆが、加熱ロール702 の中心を向くように構成されている。
【００５１】
なお、図１及び図７中、719 は定着ベルト 703と圧接部材705 との間に介在される合成樹脂製のフィルム状のシート部材を示しており、やはり、定着ベルト703 と圧接部材705 との間の摩擦を低減するものであるが、必ずしも設けなくとも良い。
【００５２】
また、上記オイル供給部材としてのフェルト部材706 は、例えば、ノーメックス（商品名）からなり、当該フェルト部材706 には、粘度３００ｃｓのアミノＳｉオイル等からなるオイルが、２．０ｇ程度含浸されている。このフェルト部材706 は、図５及び図７に示すように、ベルトフレーム708 の背面側に接着等の手段によって固定した状態で取り付けられている。
【００５３】
以上の構成において、この実施の形態に係る定着装置では、次のようにして、加圧部材として無端状のベルトを使用した定着装置において、無端ベルト状の加圧部材を圧接部材によって加熱部材に圧接させる際に、加熱部材の周方向に沿って均一に圧力が付与することができ、ニップ部に効率良く圧力を作用させることが可能となり、圧力部材の圧接力の低減、加熱部材の薄肉化、圧力部材の取付位置の誤差に起因する圧力変動の低減が可能となっている。
【００５４】
すなわち、この実施の形態に係る定着装置70では、図５に示すように、内部に加熱源701 を有する加熱ロール702 と、無端ベルト状に形成された定着ベルト703 と、前記定着ベルト703 が回転自在となるように当該定着ベルト703 の両端を支持するベルトガイド部材704 と、前記定着ベルト703 の内部に配設され、前記加熱ロール702 の表面に定着ベルト703 を圧接させる圧接部材705 と、前記定着ベルト703 の内面にオイルを供給するフェルト部材706 とを備え、前記加熱ロール702 と定着ベルト703 の間に形成されるニップ部に、未定着トナー像を担持した記録媒体P を通過させることにより定着を行なうようになっている。
【００５５】
ところで、上記定着装置70では、図１に示すように、ニップヘッド部材709 の圧接部721 が、加熱ロール702 の中心を向くように、加熱ロール702 に圧接されており、当該圧接部721 は、定着ベルト703 を加熱ロール702 に圧接させる圧接力Ｆが、加熱ロール702 の中心を向くようになっている。
【００５６】
そのため、上記圧接部材705 のニップヘッド部材709 の圧接部721 とパッド部材710 の圧力分布は、図１０に示すように、ニップヘッド部材709 の圧接部721 が高く、パッド部材710 がニップ部の入口側に低く分布するようになっている。
【００５７】
また、上記の如くニップヘッド部材709 の圧接部721 は、加熱ロール702 の中心を向くように、加熱ロール702 に圧接されている。そのため、上記圧接部721 は、図１１に示すように、加熱ロール702 の周方向に沿って均一に圧力が付与することができ、ニップ部に効率良く圧力を作用させることが可能となり、圧力部材705 の圧接力の低減、加熱ロール702 の薄肉化、圧力部材705 の取付位置の誤差に起因する圧力変動の低減が可能となっている。
【００５８】
さらに説明すると、上記ニップヘッド部材709 の圧接部721 は、加熱ロール702 の中心を向くように、加熱ロール702 に圧接されているため、当該圧接部721 の圧接力Ｆは、図１１に示すように、加熱ロール702 の表面に対して法線方向を向き、圧接力Ｆのすべてが定着ベルト703 を加熱ロール702 に圧接させるために作用する。また、上記ニップヘッド部材709 の圧接部721 の隣りには、パッド部材710 が位置するが、圧接部721 が加熱ロール702 の中心を向いているため、当該圧接部721 に隣接するパッド部材710 の圧力も効率よく加熱ロール702 に作用する。そのため、圧力部材705 の圧接力を低減することができるとともに、加熱ロール702 を薄肉化させることができ、更に圧力部材705 の取付位置の誤差に起因する圧力変動を低減することができる。
【００５９】
これに対して、ニップヘッド部材709 の圧接部721 の圧接方向が、図１２に示すように、加熱ロール702 の中心からずれると、圧接力Ｆは、加熱ロール702 の中心を向く法線方向の分力と、加熱ロール702 の周方向を向く接線方向の分力とが生じ、その分だけ定着ベルト703 を加熱ロール702 に圧接させるために作用する力が低減することになる。また、上記ニップヘッド部材709 の圧接部721 の圧接方向が、加熱ロール702 の中心からずれると、当該圧接部721 の隣りに位置するパッド部材710 の圧力が、所定の値よりも過大となったり過少となり、所望の圧接力を得ることができない。
【００６０】
実施の形態２
図１３はこの発明の実施の形態２を示すものであり、前記実施の形態１と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この実施の形態では、パッド部材をニップヘッド部材に接着等の手段で一体的に設けるように構成したものである。そのため、上記ニップヘッド部材709 は、断面略Ｌ字形状に形成されており、当該ニップヘッド部材709 にゴム材料のみからなるパッド部材710 が接着されている。
【００６１】
このように構成することにより、パッド部材710 とニップヘッド部材709 の構成を簡略化することができ、コストダウンが可能となる。
【００６２】
その他の構成及び作用は、前記実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００６３】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、加圧部材として無端状のベルトを使用した定着装置において、無端ベルト状の加圧部材を圧接部材によって加熱部材に圧接させる際に、ニップ部に効率良く圧力を作用させることが可能となり、圧力部材の圧接力の低減、加熱部材の薄肉化、圧力部材の取付位置の誤差に起因する圧力変動の低減が可能な定着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の実施の形態１に係る定着装置を示す構成図である。
【図２】図２はこの発明の実施の形態１に係る定着装置を適用した画像形成装置としてのタンデム型フルカラープリンタを示す全体構成図である。
【図３】図３はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型フルカラープリンタのプリントヘッドデバイスを示す構成図である。
【図４】図４は定着装置を示す外観斜視図である。
【図５】図５はこの発明の実施の形態１に係る定着装置を示す断面構成図である。
【図６】図６は圧接部材を示す外観斜視図である。
【図７】図７は圧接部材を示す分解斜視図である。
【図８】図８は加圧部材を示す分解斜視図である。
【図９】図９は加圧部材を示す斜視図である。
【図１０】図１０は圧力分布を示すグラフである。
【図１１】図１１は圧接部材の圧接状態を示す説明図である。
【図１２】図１２は圧接部材の圧接状態を示す説明図である。
【図１３】図１３はこの発明の実施の形態２に係る定着装置を示す構成図である。
【図１４】図１４は従来の定着装置を示す構成図である。
【符号の説明】
70：定着装置、701 ：加熱源、702 ：加熱ロール、703 ：定着ベルト、704 ：ベルトガイド部材、705 ：圧接部材、709 ：ニップヘッド部材（剛性を有する部材）、710 ：パッド部材。[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention employs an image forming system such as an electrophotographic system, an electrostatic recording system, an ionography, a magnetic recording system, etc., and is used in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile, or the like that forms a color or monochrome image. In particular, in a fixing device using an endless belt as a pressure member, the fixing device can prevent deformation of the heating member when the endless belt-shaped pressure member is pressed against the heating member. It is about.
[0002]
[Prior art]
Conventional image forming apparatuses such as copiers, printers, and facsimiles that employ image forming methods such as the above-described electrophotographic methods are not limited to image quality requirements such as full color and high image quality, and are small in size. It has been required to meet various demands such as shortening the service life, extending the service life, increasing productivity, reducing power consumption, and shortening the first printout time (the time until the first sheet can be printed after the power is turned on). ing.
[0003]
The present applicant has proposed various image forming apparatuses in order to meet the needs required for such image forming apparatuses such as copying machines and printers. For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-78686. An image forming apparatus capable of downsizing the apparatus and capable of forming a high-quality color image without using a complicated image misregistration technique has already been proposed.
[0004]
The image forming apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-78686 includes various embodiments. As one of the embodiments, a unit composed of two photosensitive members and one intermediate transfer member. A unit structure composed of a structure, two other photoconductors, and one intermediate transfer member is provided, and the two intermediate transfer members are configured to be in contact with another intermediate transfer member. Proposed. The four photoconductors shown here have a common tangent line. Therefore, the charging device, the exposure device, the developing device, and the cleaning device arranged around these four photoconductors have their respective photoconductors. Can be arranged at the same position, and the devices are made common for each device type.
[0005]
In the case of this image forming apparatus, the toner images of the respective colors formed on the two photoconductors are transferred to the intermediate transfer member, then transferred to the final intermediate transfer member, and formed on the other two photoconductors. Each toner image is transferred to the other intermediate transfer member and then transferred to the final intermediate transfer member. The toner images transferred to the final intermediate transfer member are collectively transferred onto the conveyed recording paper. . The toner image transferred onto the paper is fixed on the recording paper by the fixing device. Since the intermediate transfer member is a drum type and is formed of a rigid body, the positional deviation between the toner images hardly occurs.
[0006]
By the way, the fixing device used in this type of so-called tandem type image forming apparatus has reduced power consumption and shortened the first printout time (the time until the first sheet can be printed). It is required to satisfy the requirements.
[0007]
An example of a fixing device that meets such a requirement is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-13376. As shown in FIG. 14, the fixing device according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-13376 is a heating device in which a heat-resistant elastic body layer 101 is formed on a cylindrical cored bar 100 and a heat-resistant resin layer 102 is coated on the surface. A fixing device including a fixing roller 103, an endless belt 104, and a pressure member 105 disposed inside the endless belt 104, the endless belt 104 being wound around the heat fixing roller 103 at a predetermined angle, A nip portion through which the recording sheet 106 passes is formed between the endless belt 104 and the heat fixing roller 104, and the pressure member 105 is pressed against the heat fixing roller 103 via the endless belt 104 at the nip portion. As a result, the heat-resistant elastic body layer 101 of the heat-fixing roller 103 is distorted. Are those that you configured. Further, the fixing device is configured to press the portion 105 a made of an inelastic member of the pressure member 105 against a region off the center of the heat fixing roller 103.
[0008]
Further, in this fixing device, the pressure member is not a roll-shaped member, and the endless belt 104 is pressed against the heat fixing roller 103 by the pressure member 105, so that the heat capacity of the pressure member is reduced. In addition, it is possible to reduce the thickness of the heat-fixing roller 103 and reduce the power and time required for heating the heat-fixing roller 103 to a predetermined fixing temperature. It is possible to reduce the out time (the time until the first sheet can be printed after the power is turned on).
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional technique has the following problems. That is, in the case of the fixing device used in the conventional image forming apparatus, as shown in FIG. 14, the pressure member is not a roll-shaped member, but the endless belt 104 is heated by the pressure member 105 to the heat fixing roller 103. Although the heat capacity of the pressure member can be reduced, the portion 105a made of the non-elastic member of the pressure member 105 is pressed to a region off the center of the heat fixing roller 103. Therefore, pressure is applied to the cylindrical heat-fixing roller 103 in a non-uniform manner along the circumferential direction, and the pressure cannot be efficiently applied to the nip portion, and the heat-fixing roller 103 is distorted. It had the problem of being easy.
[0010]
In the case of a fixing device used in the conventional image forming apparatus, pressure is applied to the cylindrical heat-fixing roller 103 in a non-uniform manner along the circumferential direction so that the pressure is efficiently applied to the nip portion. Therefore, in order to obtain sufficient fixability, the pressing force of the pressure member 105 must be set large, and there is a problem that the thickness of the heat fixing roller 103 is limited.
[0011]
Further, in the case of the fixing device used in the above-described conventional image forming apparatus, pressure is applied nonuniformly along the circumferential direction of the cylindrical heat-fixing roller 103, so that there is an error in the mounting position of the pressure member 105. If this is the case, the pressure distribution in the nip part is different from the designed one, and there is a problem in that it is easy to make a difference in fixability between the devices, and in order to prevent this, it is difficult to design each parameter of the fixing device. It was.
[0012]
Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide an endless belt-like additive in a fixing device using an endless belt as a pressure member. The pressure member is pressed against the heating member by the pressure contact member. At the nip An object of the present invention is to provide a fixing device capable of efficiently applying pressure and capable of reducing the pressure contact force of the pressure member, reducing the thickness of the heating member, and reducing pressure fluctuation caused by an error in the mounting position of the pressure member. .
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention described in claim 1 includes a heating member heated by a heating source, a fixing belt formed in an endless belt shape, A belt guide member rotatably supporting both ends of the fixing belt; The fixing belt is disposed inside the fixing belt, and the fixing belt is placed on the surface of the heating member. Pressure contact member for pressure contact A fixing device that performs fixing by passing a recording medium carrying an unfixed toner image through a nip formed between the heating member and the fixing belt, The pressure contact member includes a rigid member and an elastic member adjacent to the rigid member on the upstream side in the moving direction of the fixing belt, The fixing device is characterized in that a direction in which a member having rigidity of the pressing member is pressed is directed to the vicinity of the center of the heating member.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0015]
FIG. 2 shows a tandem type full-color printer as an image forming apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
[0016]
In FIG. 2, reference numeral 01 denotes a main body of a tandem type full-color printer. The printer main body 01 is roughly divided into a print head device (Print Head Device) 02 for forming a full-color image and this print. ROS (Raster Output Scanner) 03 as an exposure device that performs image exposure on the four photosensitive drums 11, 12, 13, and 14 as the image carrier of the head device 02, and the developing device 41 for each color of the print head device 02 , 42, 43, 44, four toner boxes 04Y, 04M, 04C, 04K for supplying toner corresponding to colors, and a paper feed cassette 05 for supplying recording paper P as a recording medium to the print head device 02, A fixing device 70 for performing a fixing process on the recording paper P onto which the toner image is transferred from the print head device 02, and the recording paper P on which an image is fixed on one side by the fixing device 70 , With both sides reversed, a double-sided conveyance path 07 for conveying again to the transfer section of the print head device 02, and a manual sheet feeding means 08 for feeding a desired recording sheet P from the outside of the printer main body 01, A controller 09 that controls the operation of the printer and an electric circuit 10 that includes an image processing circuit that performs image processing on an image signal, a high-voltage power supply circuit, and the like are provided. In FIG. 2, T indicates a discharge toilet for discharging the recording paper P on which an image is formed. The discharge toilet T is integrally disposed on the upper portion of the printer main body 01.
[0017]
Among the various members arranged in the printer main body 01, ROS03 as an exposure device is image data corresponding to each color of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K). From four semiconductor lasers that are driven to light based on the above, four laser beams emitted from these four semiconductor lasers, f-θ lenses for deflecting scanning, polygon mirrors, or a plurality of reflection mirrors It is configured.
[0018]
FIG. 3 shows a print head device of a tandem type full-color printer as an image forming apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In addition, the arrow in FIG. 3 has shown the rotation direction of each rotation member.
[0019]
As shown in FIG. 3, the print head device 02 includes photosensitive drums (image carriers) 11, 12, 13, for yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K). Image forming units 1, 2, 3, 4 having 14, and charging rolls (contact type charging devices) 21, 22, 23, 24 for primary charging that contact these photosensitive drums 11, 12, 13, 14, ROS (exposure device) 03 (see FIG. 2) for irradiating laser beams 31, 32, 33, and 34 of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) colors, and the above-described photoconductor Developing devices 41, 42 for developing the electrostatic latent images formed on the drums 11, 12, 13, 14 with yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) toners. , 43, 44 and a first primary intermediate transfer drum (intermediate transfer drum) that contacts two of the four photosensitive drums 11, 12, 13, 14 Body) 51 and the second primary intermediate transfer drum (intermediate transfer body) 52 in contact with the other two photosensitive drums 13 and 14, and the second primary intermediate transfer drum 51 and 52 in contact with the first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52. A main portion is constituted by a secondary intermediate transfer drum (intermediate transfer member) 53 and a final transfer roll (transfer member) 60 that contacts the secondary intermediate transfer drum 53.
[0020]
The photosensitive drums 11, 12, 13, and 14 are arranged at a constant interval so as to have a common tangential plane M.sub.2. Further, the first primary intermediate transfer drum 51 and the second primary intermediate transfer drum 52 are surfaces whose rotational axes are parallel to the photosensitive drums 11, 12, 13, and 14 and have predetermined symmetry planes as boundaries. They are arranged in a symmetrical relationship. Further, the secondary intermediate transfer drum 53 is arranged so that the rotation axis thereof is parallel to the photosensitive drums 11, 12, 13, and 14.
[0021]
A signal corresponding to the image information for each color is rasterized by an image processing circuit disposed in the electric circuit 10 (see FIG. 2) and input to the ROS03. In this ROS03, the laser beams 31, 32, 33, and 34 of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) are modulated, and the corresponding photosensitive drums 11, 12, and 12 are modulated. 13 and 14 are irradiated.
[0022]
Around each of the photosensitive drums 11, 12, 13, and 14, an image forming process for each color is performed by a known electrophotographic method. First, as the photoconductor drums 11, 12, 13, and 14, for example, photoconductor drums using an OPC photoconductor having a diameter of 20 mm are used. These photoconductor drums 11, 12, 13, and 14 are, for example, It is rotationally driven at a rotational speed of 95 mm / sec. As shown in FIG. 3, the surfaces of the photosensitive drums 11, 12, 13, and 14 are applied with a DC voltage of about -840V to charging rolls 21, 22, 23, and 24 as contact-type charging devices. For example, it is charged to about -300V. The contact-type charging device includes a roll type, a film type, a brush type, and the like, but any type may be used. In this embodiment, a charging roll generally used in an electrophotographic apparatus in recent years is employed. Further, in order to charge the surfaces of the photosensitive drums 11, 12, 13, and 14, in this embodiment, a charging method in which only DC is applied is used, but a charging method in which AC + DC is applied may be used.
[0023]
Thereafter, laser light 31 corresponding to each color of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) is applied to the surfaces of the photosensitive drums 11, 12, 13, and 14 by ROS03 as an exposure device. , 32, 33, and 34 are irradiated, and an electrostatic latent image corresponding to input image information for each color is formed. When the electrostatic latent image is written by ROS03, the photosensitive drums 11, 12, 13, and 14 are discharged to a surface potential of the image exposure portion of about −60 V or less.
[0024]
In addition, electrostatic latent images corresponding to yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) colors formed on the surfaces of the photosensitive drums 11, 12, 13, and 14 Are developed by the developing devices 41, 42, 43, and 44 of the colors to be processed, and yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) colors on the photosensitive drums 11, 12, 13, and 14, respectively. Visualized as a toner image.
[0025]
In this embodiment, as the developing devices 41, 42, 43, 44, a magnetic brush contact type two-component developing method is adopted, but the scope of application of the present invention is not limited to this developing method, Needless to say, the present invention can be sufficiently applied to a non-contact type developing system.
[0026]
The developing devices 41, 42, 43, and 44 are filled with yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) toners of different colors and a developer composed of a carrier. Yes. As shown in FIG. 2, when toner is supplied from the corresponding color toner boxes 04Y, 04M, 04C, and 04K, the supplied toner is supplied to the developing devices 41, 42, 43, and 44. At 404, the carrier is sufficiently agitated and triboelectrically charged. Inside the developing roll 401, a magnet roll (not shown) having a plurality of magnetic poles arranged at a predetermined angle is fixed. By the paddle 403 that conveys the developer to the developing roll 401, the amount of the developer conveyed to the vicinity of the surface of the developing roll 401 is regulated by the developer amount regulating member 402. In this embodiment, the amount of the developer is 30 to 50 g / m. ² Further, the charge amount of the toner existing on the developing roll 401 at this time is about -20 to 35 μC / g.
[0027]
The toner supplied onto the developing roll 401 is in the form of a magnetic brush composed of a carrier and toner by the magnetic force of the magnet roll, and this magnetic brush comes into contact with the photosensitive drums 11, 12, 13, and 14. ing. A developing bias voltage of AC + DC is applied to the developing roll 401 to develop the toner on the developing roll 401 into an electrostatic latent image formed on the photosensitive drums 11, 12, 13, and 14. It is formed. In this embodiment, for example, the AC component of the developing bias voltage is set to 4 kHz, 1.5 kVpp, and the DC component is set to about -230V.
[0028]
In this embodiment, in the developing devices 41, 42, 43, and 44, so-called “spherical toner” that is a substantially spherical toner is used, and an average particle diameter of about 3 to 10 μm is used. For example, the average particle diameter of the black toner is set to 8 μm, and the average particle diameter of the color toner is set to 7 μm.
[0029]
Next, the yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) toner images formed on the photosensitive drums 11, 12, 13, and 14 are the first primary images. The secondary transfer is electrostatically performed on the intermediate transfer drum 51 and the second primary intermediate transfer drum 52. The yellow (Y) and magenta (M) color toner images formed on the photoconductive drums 11 and 12 are formed on the first primary intermediate transfer drum 51 and cyan (on the photoconductive drums 13 and 14). C) and black (K) toner images are transferred onto the second primary intermediate transfer drum 52, respectively. Therefore, on the first primary intermediate transfer drum 51, the single color image transferred from either the photosensitive drum 11 or 12 and the two color toner images transferred from both the photosensitive drums 11 and 12 are superimposed. A double color image is formed. In addition, similar single-color images and double-color images are also formed on the second primary intermediate transfer drum 52 from the photosensitive drums 13 and 14.
[0030]
The surface potential necessary for electrostatically transferring the toner image from the photosensitive drums 11, 12, 13, 14 onto the first and second primary intermediate transfer drums 51, 52 is about +250 to 500V. It is. This surface potential is set to an optimum value depending on the charged state of the toner, the ambient temperature, and the humidity. The ambient temperature and humidity can be easily known by detecting the resistance value of a member having a characteristic that the resistance value varies depending on the ambient temperature and humidity. As described above, when the charge amount of the toner is in the range of −20 to 35 μC / g and is in a normal temperature and humidity environment, the surface potential of the first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52 is + 380V is desirable.
[0031]
The first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52 used in this embodiment have an outer diameter of 42 mm, for example, and a resistance value of 10 ⁸ It is set to about Ω. The first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52 are cylindrical rotating bodies having a single layer or a plurality of layers whose surfaces are flexible or elastic, and are generally made of Fe, Al, or the like. A low resistance elastic rubber layer represented by conductive silicone rubber (R = 10) on a metal pipe as a metal core ² ~Ten ^Three Ω) is provided in a thickness of about 0.1 to 10 mm. Furthermore, the outermost surfaces of the first and second intermediate transfer drums 51 and 52 are typically high release layers (R = 10) of fluororubber in which fluororesin fine particles are dispersed and having a thickness of 3 to 100 μm. ^Five ~Ten ⁹ Ω) and bonded with a silane coupling agent-based adhesive (primer). What is important here is the resistance value and the releasability of the surface, and the resistance value of the high release layer is R = 10. ^Five ~Ten ⁹ The material is not particularly limited as long as it is about Ω and has a high releasability.
[0032]
The single-color or double-color toner images formed on the first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52 in this way are electrostatically and tertiary-transferred onto the secondary intermediate transfer drum 53. Therefore, a final toner image from a single color image to a quadruple color image of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) is formed on the secondary intermediate transfer drum 53. Will be.
[0033]
The surface potential necessary for electrostatically transferring the toner image from the first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52 onto the secondary intermediate transfer drum 53 is about +600 to 1200V. This surface potential is the same as when the toner is transferred from the photosensitive drums 11, 12, 13, 14 to the first primary intermediate transfer drum 51 and the second primary intermediate transfer drum 52. Will be set to the optimum value. Further, since what is necessary for the transfer is a potential difference between the first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52 and the secondary intermediate transfer drum 53, the first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52 have different potentials. It is necessary to set the value according to the surface potential. As described above, the charge amount of the toner is in the range of −20 to 35 μC / g, and the surface potential of the first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52 is +380 V in a normal temperature and humidity environment. The surface potential of the secondary intermediate transfer drum 53 is about +880 V, that is, the potential difference between the first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52 and the secondary intermediate transfer drum 53 is + It is desirable to set it to about 500V.
[0034]
For example, the secondary intermediate transfer drum 53 used in this embodiment has an outer diameter of 42 mm, which is the same as the first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52, and has a resistance value of 10 mm. ¹¹ It is set to about Ω. Similarly to the first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52, the secondary intermediate transfer drum 53 is a cylindrical rotating body having a single layer or a plurality of layers whose surface is flexible or elastic. In general, a low resistance elastic rubber layer (R = 10) represented by conductive silicone rubber or the like on a metal pipe as a metal core made of Fe, Al or the like. ² ~Ten ^Three Ω) is provided in a thickness of about 0.1 to 10 mm. Further, the outermost surface of the secondary intermediate transfer drum 53 is typically formed by forming a fluororubber in which fluororesin fine particles are dispersed as a high release layer having a thickness of 3 to 100 μm, and a silane coupling agent-based adhesive. (Primer). Here, the resistance value of the secondary intermediate transfer drum 53 needs to be set higher than that of the first and second primary intermediate transfer drums 51 and 52. Otherwise, the secondary intermediate transfer drum 53 will charge the first and second primary intermediate transfer drums 51, 52, making it difficult to control the surface potential of the first and second primary intermediate transfer drums 51, 52. Become. The material is not particularly limited as long as the material satisfies such conditions.
[0035]
Next, the final toner image from the single color image to the quadruple color image formed on the secondary intermediate transfer drum 53 is tertiary transferred onto the paper P passing through the paper conveyance path by the final transfer roll 60. . The paper P passes through a paper transporting roll 90 through a paper feeding process (not shown), and is fed into the nip portion between the secondary intermediate transfer drum 53 and the final transfer roll 60. After this final transfer step, the final toner image formed on the paper is fixed by the fixing device 70, and a series of image forming processes is completed.
[0036]
By the way, the fixing device according to this embodiment is provided with a heating member heated by a heating source, a fixing belt formed in an endless belt shape, and the fixing belt. A fixing member for fixing by passing a recording medium carrying an unfixed toner image through a nip portion formed between the heating member and the fixing belt. The apparatus is configured such that a direction in which a member having rigidity of the pressure contact member is in pressure contact is directed to the vicinity of the center of the heating member.
[0037]
The member having the rigidity of the pressure contact member may be formed of, for example, a synthetic resin having heat resistance, and the rigidity member of the pressure contact member may also serve as a base portion of the elastic member.
[0038]
FIG. 4 is a perspective view showing the external appearance of the fixing device according to this embodiment, and FIG. 5 is a cross-sectional view showing the basic configuration of the fixing device according to this embodiment.
[0039]
As shown in FIG. 5, in the fixing device 70 according to this embodiment, a heating roll 702 as a heating member having a heating source 701 therein, an endless belt-like fixing belt 703, and the fixing belt 703 are rotatable. A belt guide member 704 that supports both ends of the fixing belt 703 and a member that is disposed inside the fixing belt 703 and has rigidity to press the fixing belt 703 against the surface of the heating roll 702 and an elastic member And a felt member 706 as an oil supply member for supplying oil to the inner surface of the fixing belt 703. In FIG. 5, reference numeral 750 denotes an exit roll of the fixing device 70.
[0040]
The heating roll 702 includes a thin cylindrical cored bar made of iron or stainless steel, an elastic layer made of silicon rubber or the like coated on the surface of the cored bar, and a surface of the elastic layer. And a release layer having a thickness of about 30 μm, which is made of PFA or the like that is coated. In addition, a 600 W halogen lamp 701 is disposed inside the heating roll 702 as a heating source.
[0041]
The fixing belt 703 is formed of a synthetic resin such as polyimide in the form of an endless belt having an outer diameter of 30 mm and a thickness of 75 μm, and a release layer made of PFA or the like is provided on the surface as necessary. It is done.
[0042]
Further, as shown in FIGS. 6 and 7, the belt guide member 704 is fitted to the both ends of the belt housing 707 in a state where the belt guide member 704 is fitted to fitting portions 708a protruding in parallel to each other at both ends of the belt frame 708. It comes to be attached to the part.
[0043]
As shown in FIGS. 6 and 7, the pressure contact member 705 includes a synthetic resin belt housing 707, and a metal belt frame 708 having a substantially U-shaped cross section that is fitted to the belt housing 707. The nip head member 709 is a rigid member for pressing the fixing belt 703 against the heating roll 702, and the pad member 710 is an elastic member attached to the nip head member 709. .
[0044]
The nip head member 709 as a member having the rigidity of the pressure contact member is formed of a synthetic resin having heat resistance. The nip head member 709 is made of a synthetic resin such as LCP, PET, PPS, PBT, or PES. Further, as shown in FIGS. 8 and 9, the nip head member 709 of the pressure contact member 705 is formed in an elongated and substantially rectangular parallelepiped shape, and a recess for fitting the pad member 710 is formed on the upper surface thereof. 720 is provided along the longitudinal direction. Further, the nip head member 709 has a linearly formed pressure contact portion 721 having a predetermined width that is in pressure contact with the heating roll 702 at one end in the width direction. A predetermined amount protrudes from the surface. Further, the pressure contact portion 721 of the nip head member 709 is formed by bending a portion 721a on the outlet side of the nip portion into an R shape.
[0045]
Further, the upper surface of the press contact portion 721 of the nip head member 709 is not formed flat along the axial direction of the fixing belt 703. The upper surface of the press contact portion 721 has a high central portion and both end portions. Is formed in a curved shape so as to be convex upward.
[0046]
Further, as shown in FIG. 9, the pad member 710 is disposed in a state of being fitted in the recess 720 of the nip head member 709, and the nip head member 709 has a pedestal portion of the pad member 710. Also serves as. As shown in FIG. 8, the pad member 710 is composed of an elongated rectangular parallelepiped rubber material 723 bonded onto a thin metal plate 722. The rubber material 723 of the pad member 710 is formed of a rubber material having a hardness of 10 to 30 degrees (Asker C hardness). For example, a material made of silicon rubber or the like is used.
[0047]
Further, the pressure distribution of the pad member 710 is not uniformly formed along the axial direction of the fixing belt 703 when the pressure contact with the surface of the heating roll 702 is pressed. It is set to a curved shape so as to be convex upward so that the center portion is high and both end portions are low. Therefore, the pad member 710 may be formed so that the center portion is thick and the both end portions are thin. However, in this embodiment, the pad member 710 is considered in consideration of the accuracy and manufacturing cost of the pad member 710. The bottom surface of the recess 720 of the nip head member 709 to which the 710 is mounted is set so that the center portion is high and the both end portions are low along the axial direction of the fixing belt 703.
[0048]
Further, the pad member 710 is attached to the nip head member 709 while being inclined toward the pressure contact portion side of the nip head member 709 located on the outlet side of the nip portion. Therefore, as shown in FIG. 8, the bottom surface of the recess 720 of the nip head member 709 is formed so as to be inclined along the width direction so that the pressure contact portion side is low and the opposite side to the pressure contact portion 721 is high. Yes. For example, the pad member 710 is attached in a state of being inclined by 3 to 10 degrees toward the outlet side of the nip portion. The pad member 710 does not necessarily have to be attached in a state of being inclined toward the pressure contact portion side of the nip head member 709 located on the outlet side of the nip portion.
[0049]
As shown in FIG. 1, the nip head member 709 and the pad member 710 configured as described above are pressed against the heating roll 702 so that the press contact portion 721 of the nip head member 709 faces the center of the heating roll 702. Yes.
[0050]
Further, as shown in FIG. 1, the pressure contact member 705 is attached to an arm member 717 via a belt guide member 704. The arm member 717 is attached to the heating roll 702 by a coil spring 718. It is comprised so that it may press-contact with a predetermined pressure. The arm member 717 is supported so as to be tiltable about the fulcrum 717a, and the press contact member 705 is pressed against the heating roll 702 with a predetermined pressure by a coil spring 718 pressed against the other end 717b. It has become. At that time, the belt housing 707 holding the pressure contact member 705 is attached to the central portion 717 c of the arm member 717, and the pressure contact portion 721 of the nip head member 709 of the pressure contact member 705 fixes the fixing belt 703 to the heating roll 702. The pressure contact force F that is pressed against the heating roller 702 is configured to face the center of the heating roll 702.
[0051]
1 and 7, reference numeral 719 denotes a synthetic resin film-like sheet member interposed between the fixing belt 703 and the pressure contact member 705. The friction between the two is reduced, but not necessarily provided.
[0052]
The felt member 706 as the oil supply member is made of, for example, Nomex (trade name), and the felt member 706 is impregnated with about 2.0 g of oil made of amino Si oil having a viscosity of 300 cs. . As shown in FIGS. 5 and 7, the felt member 706 is attached to the back side of the belt frame 708 in a state of being fixed by means such as adhesion.
[0053]
In the fixing device according to this embodiment having the above configuration, in the fixing device using an endless belt as the pressure member, the endless belt-shaped pressure member is used as a heating member by the pressure contact member as follows. When press-contacting, pressure can be uniformly applied along the circumferential direction of the heating member, enabling pressure to be applied efficiently to the nip portion, reducing the pressure-contacting force of the pressure member, and reducing the thickness of the heating member. In addition, it is possible to reduce the pressure fluctuation caused by the error in the mounting position of the pressure member.
[0054]
That is, in the fixing device 70 according to this embodiment, as shown in FIG. 5, a heating roll 702 having a heating source 701 therein, a fixing belt 703 formed in an endless belt shape, and the fixing belt 703 rotate. A belt guide member 704 that supports both ends of the fixing belt 703 so as to be free; a pressure contact member 705 that is disposed inside the fixing belt 703 and presses the fixing belt 703 against the surface of the heating roll 702; A felt member 706 for supplying oil to the inner surface of the fixing belt 703, and passing a recording medium P carrying an unfixed toner image through a nip formed between the heating roll 702 and the fixing belt 703. Fixing is performed.
[0055]
By the way, in the fixing device 70, as shown in FIG. 1, the pressure contact portion 721 of the nip head member 709 is pressed against the heating roll 702 so as to face the center of the heating roll 702. A pressing force F that presses the fixing belt 703 against the heating roll 702 is directed toward the center of the heating roll 702.
[0056]
Therefore, the pressure distribution between the pressure contact portion 721 of the nip head member 709 and the pad member 710 of the pressure contact member 705 is high at the pressure contact portion 721 of the nip head member 709 and the pad member 710 is at the inlet of the nip portion, as shown in FIG. It is distributed low on the side.
[0057]
Further, as described above, the press contact portion 721 of the nip head member 709 is pressed against the heating roll 702 so as to face the center of the heating roll 702. Therefore, as shown in FIG. 11, the pressure contact portion 721 can uniformly apply pressure along the circumferential direction of the heating roll 702, and can efficiently apply pressure to the nip portion. The pressure contact force of 705 can be reduced, the thickness of the heating roll 702 can be reduced, and the pressure fluctuation caused by the error in the mounting position of the pressure member 705 can be reduced.
[0058]
More specifically, since the press contact portion 721 of the nip head member 709 is pressed against the heating roll 702 so as to face the center of the heating roll 702, the press contact force F of the press contact portion 721 is as shown in FIG. In addition, the normal direction is directed to the surface of the heating roll 702, and all of the pressing force F acts to press the fixing belt 703 against the heating roll 702. Further, the pad member 710 is located next to the press contact portion 721 of the nip head member 709. However, since the press contact portion 721 faces the center of the heating roll 702, the pad member 710 adjacent to the press contact portion 721 The pressure also acts on the heating roll 702 efficiently. Therefore, the pressure contact force of the pressure member 705 can be reduced, the heating roll 702 can be thinned, and pressure fluctuation caused by an error in the mounting position of the pressure member 705 can be reduced.
[0059]
On the other hand, when the press-contact direction of the press-contact portion 721 of the nip head member 709 deviates from the center of the heating roll 702 as shown in FIG. 12, the press-contact force F is in the normal direction toward the center of the heating roll 702. A component force and a component force in a tangential direction facing the circumferential direction of the heating roll 702 are generated, and the force acting to press the fixing belt 703 against the heating roll 702 is reduced accordingly. Further, when the press-contact direction of the press-contact portion 721 of the nip head member 709 is deviated from the center of the heating roll 702, the pressure of the pad member 710 located adjacent to the press-contact portion 721 becomes excessively higher than a predetermined value. It becomes too small to obtain a desired pressure contact force.
[0060]
Embodiment 2
FIG. 13 shows a second embodiment of the present invention. The same parts as those of the first embodiment will be described with the same reference numerals. In this embodiment, the pad member is used as a nip head member. It is configured to be provided integrally by means such as adhesion. Therefore, the nip head member 709 has a substantially L-shaped cross section, and a pad member 710 made of only a rubber material is bonded to the nip head member 709.
[0061]
With this configuration, the configuration of the pad member 710 and the nip head member 709 can be simplified, and the cost can be reduced.
[0062]
Since other configurations and operations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.
[0063]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the fixing device using the endless belt as the pressure member, the pressure member having the endless belt is pressed against the heating member by the pressure member. At the nip Pressure can be applied efficiently, and a fixing device capable of reducing the pressure contact force of the pressure member, reducing the thickness of the heating member, and reducing pressure fluctuations caused by errors in the mounting position of the pressure member can be provided. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a fixing device according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is an overall configuration diagram showing a tandem full-color printer as an image forming apparatus to which the fixing device according to the first embodiment of the present invention is applied.
FIG. 3 is a block diagram showing a print head device of a tandem type full color printer as an image forming apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 4 is an external perspective view showing a fixing device.
FIG. 5 is a sectional configuration diagram showing a fixing device according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 6 is an external perspective view showing a pressure contact member.
FIG. 7 is an exploded perspective view showing a pressure contact member.
FIG. 8 is an exploded perspective view showing a pressure member.
FIG. 9 is a perspective view showing a pressure member.
FIG. 10 is a graph showing a pressure distribution.
FIG. 11 is an explanatory view showing a pressure contact state of a pressure contact member.
FIG. 12 is an explanatory view showing a pressure contact state of a pressure contact member.
FIG. 13 is a block diagram showing a fixing device according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 14 is a block diagram showing a conventional fixing device.
[Explanation of symbols]
70: fixing device, 701: heating source, 702: heating roll, 703: fixing belt, 704: belt guide member, 705: pressure contact member, 709: nip head member (rigid member), 710: pad member.

Claims

A heating member that is heated by a heating source, a fixing belt formed in an endless belt shape, a belt guide member that rotatably supports both ends of the fixing belt, and an inside of the fixing belt. and a pressing member for pressing the surface of the heating member, a nip portion formed between the fixing belt and the heating member, the fixing device which performs fixing by passing the recording medium bearing an unfixed toner image ,
The pressure contact member is composed of a member having rigidity and an elastic member adjacent to the upstream side of the fixing belt in the movement direction of the fixing belt, and the direction in which the member having rigidity of the pressure contact member is in pressure contact is defined as the heating member. A fixing device characterized by being directed to the vicinity of the center.