【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転写材上に形成された未定着トナー画像を、定着ベルトを有する定着装置によって加熱定着して画像を形成する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれらの機能を有する複合機等の電子写真式画像形成装置に用いられている定着装置は、所定の温度に維持された定着ローラと、弾性層を有してその定着ローラに圧接する加圧ローラとによって、未定着のトナー画像が形成された転写材を挟持搬送しつつ加熱する熱ローラ定着方式が、低速機から高速機まで、モノクロ機からカラー機に至るまで、幅広く採用されている。
【０００３】
従来の熱ローラ定着方式の定着装置では、転写材上のトナーを加熱する際に、熱容量の大きな定着ローラを加熱する必要があるため、省電力面で不利であり、また、プリント時に定着ローラを暖めるのに時間がかかり、プリントを開始するまでの時間（ウォーミングアップタイム）が長くなってしまうという問題がある。
【０００４】
これを解決するため、薄肉の中空円筒形状の芯金の外周にゴム層を形成したゴム被覆ローラを用いた場合には、ゴム被覆ローラの成型時に、薄肉の芯金が変形するおそれがある。
【０００５】
近年、定着装置に熱定着フィルムを用い、熱ローラを熱定着フィルムという薄膜により低熱容量化し、温度制御されたヒータを熱定着フィルムに直接加圧接触させることで熱伝導効率を大幅に向上させ、省電力とウォーミングアップタイムを殆ど必要としないクイックスタートを図ったフィルム定着方式の定着装置や画像形成装置が提案され、最近用いられてきている。
【０００６】
また、クイックスタート定着方式の他の定着装置として、透光性基体を用いて定着ローラ部材とし、内部に設けたハロゲンランプからの熱線をトナー像に照射して加熱定着する方法が、特開昭５２−１０６７４１号、同５７−８２２４０号、同５７−１０２７３６号、同５７−１０２７４１号各公報等により開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
転写材上に形成されたトナー画像を高速定着するため、転写材を挟持する定着ローラと加圧ローラのニップ幅を広くする必要がある。ニップ幅を広くするため、従来のローラ定着装置では、定着ローラ、加圧ローラの大径化が避けられず、大型化に伴う熱容量の増大などにより、ウォーミングアップタイムが大幅に長くなる等の不具合があった。
【０００８】
この問題を解消するため、定着ベルトを用いて、加圧ローラにベルトを巻きかける接触領域（擬ニップ部）によって加熱時間を延長しても、定着ベルトの熱容量が限定されているため、定着ベルトとの接触時間延長の効果は限定され、外部加圧ローラからの熱供給に頼るため、転写材から加熱することになり熱効率は低い。
【０００９】
特に、カラー画像形成装置の定着装置においては、４色のトナー画像を加熱定着するため、単色のトナー画像に比して熱供給量を大きくする事が必要である。
また、カラー画像形成装置において、グラフィック画像、ピクチャー画像等を行う場合には転写材上のトナー付着量が多く、加熱定着処理時に熱供給量を大きくする事が必要である。更に、カラー画像に光沢を付与させるためにも、加熱定着処理時に熱供給量を大きくする事が必要である。
【００１０】
本発明は、定着ベルト方式の定着装置を備えた画像形成装置により、ウォーミングアップタイムを短縮したクイックスタート化を達成し、且つ、定着ベルトの熱容量を大きくして、高い定着性能を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の各目的は、以下の解決手段により達成される。
【００１２】
転写材上に形成された未定着トナー画像を加熱された定着ベルトと加圧部材とにより挟持して加熱定着する定着装置を備えた画像形成装置であって、前記定着ベルトと未定着トナー画像とが実質的に加圧されない状態で接触する接触領域を有し、前記定着ベルトの少なくとも一部に高熱容量物質を混入したことを特徴とする画像形成装置。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る定着装置及び該定着装置を搭載した画像形成装置を図面によって説明する。
【００１４】
［画像形成装置の一実施形態］
図１は、本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置の一実施形態を示すカラー画像形成装置の断面構成図である。
【００１５】
このカラー画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、縦列配置された複数組の画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋと、複数のローラを巻回する回動可能な半導電性エンドレスベルト状の中間転写体７と、給紙搬送手段、及び定着装置８とから成る。
【００１６】
イエロー色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、像担持体１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像手段４Ｙ、一次転写手段５Ｙ、クリーニング手段６Ｙを有する。マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、像担持体１Ｍ、帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像手段４Ｍ、一次転写手段５Ｍ、クリーニング手段６Ｍを有する。シアン色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、像担持体１Ｃ、帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像手段４Ｃ、一次転写手段５Ｃ、クリーニング手段６Ｃを有する。黒色画像を形成する画像形成部１０Ｋは、像担持体１Ｋ、帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像手段４Ｋ、一次転写手段５Ｋ、クリーニング手段６Ｋを有する。
【００１７】
画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋより形成された各色の画像は、一次転写手段５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋにより、回動する中間転写体７上に逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット２０内に収容された転写材（以下、用紙と称す）Ｐは、給紙手段２１により給紙され、複数の中間ローラ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ、レジストローラ２３を経て、二次転写手段５Ａに搬送され、用紙Ｐ上にカラー画像が一括転写される。カラー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置８により定着処理され、排紙ローラ２４に挟持されて機外の排紙トレイ２５上に載置される。
【００１８】
両面画像形成時には、定着装置８から排出された第１面に画像形成された用紙Ｐは、分岐手段２６により用紙排紙路から分岐され、下方の反転通紙路２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃを通過して、中間ローラ２２Ｄにおいて合流する。反転搬送された用紙Ｐは、レジストローラ２３を経て、二次転写手段５Ａに搬送され、用紙Ｐの第２面上にカラー画像が一括転写される。カラー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置８により定着処理され、排紙ローラ２４に挟持されて機外の排紙トレイ２５上に載置される。
【００１９】
一方、二次転写手段５Ａにより用紙Ｐにカラー画像を転写した後、用紙Ｐを曲率分離した中間転写体７は、クリーニング手段６Ａにより残留トナーが除去される。
【００２０】
画像形成処理中、一次転写手段５Ｋは常時、像担持体１Ｋに圧接している。他の一次転写手段５Ｙ，５Ｍ，５Ｃはカラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する像担持体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃに圧接する。二次転写手段５Ａは、ここを用紙Ｐが通過して二次転写が行われる時にのみ、中間転写体７に圧接する。
【００２１】
［定着装置の全体構成］
図２は、本発明の定着装置の一実施の形態を示す断面図である。
【００２２】
ベルト定着方式の定着装置８は、圧接して回転する一対の加圧部材である支持加圧ローラ８１と外部加圧ローラ８２、外部加圧ローラ８２の内方に配置された加熱源８３、回転可能な加熱ローラ８４、ハロゲンランプ等の加熱源８５、加熱ローラ８４と支持加圧ローラ８１の各外周面を巻回して図示しない駆動手段により回動される加熱部材である定着ベルト８６等から構成されている。
【００２３】
これらの支持加圧ローラ８１、外部加圧ローラ８２、定着ベルト８６の駆動は、図示しない駆動手段により支持加圧ローラ８１もしくは外部加圧ローラ８２、或いはこれらの両ローラを駆動することによって行われる。
【００２４】
バネ８８は図示しない支持部材を介して外部加圧ローラ８２を付勢して、定着ベルト８６を介して支持加圧ローラ８１を押圧する。
【００２５】
加熱ローラ８４の外周面には温度検知素子ＴＳ１が配置され、外部加圧ローラ８２の外周面には温度検知素子ＴＳ２が配置されている。温度検知素子ＴＳ１は、加熱ローラ８４の表面温度を検知する。温度検知素子ＴＳ１の検出信号により、図示しない制御手段は、加熱ローラ８４の表面温度を所定温度に制御する。温度検知素子ＴＳ２は、外部加圧ローラ８２の表面温度を検知する。温度検知素子ＴＳ２の検出信号により、図示しない制御手段は、外部加圧ローラ８２の表面温度を所定温度に制御する。
【００２６】
定着ベルト８６の下方には、ガイド板８９が配置されている。図示しない搬送手段により定着装置８に搬送される用紙Ｐは、ガイド板８９と、加熱源８５により加熱された定着ベルト８６との傾斜間隙を通過し、支持加圧ローラ８１と外部加圧ローラ８２とが圧接する定着ニップ部Ｎに送り込まれる。
【００２７】
用紙Ｐ上に形成されたトナー像ｔは、定着ニップ部Ｎにおいて、定着ベルト８６と外部加圧ローラ８２により加熱、溶融されるとともに、支持加圧ローラ８１と外部加圧ローラ８２とにより圧接されて用紙Ｐに定着される。
【００２８】
図３は支持加圧ローラ８１と外部加圧ローラ８２と定着ベルト８６が圧接する定着ニップ領域の拡大断面図である。
【００２９】
以下に、定着装置８の定着ニップ領域を構成する部材の一実施例を示す。
支持加圧ローラ８１及び外部加圧ローラ８２のゴム層は、厚さ約１〜３ｍｍ、直径約３０〜６０ｍｍのシリコーンゴムにより形成される。定着ベルト８６の層構成は、基体、中間層、離型層から成り、厚さ約０．３ｍｍの積層フィルム状をなす。
【００３０】
支持加圧ローラ８１と外部加圧ローラ８２とは、バネ８８により付勢されて、定着ニップ部Ｎを形成する。
【００３１】
定着ニップ部Ｎの用紙搬送方向上流側から搬送される用紙Ｐは、外部加圧ローラ８２の外周面に巻き付くように、定着ベルト８６の図示下方から進行し、定着ニップ部Ｎの用紙搬送方向上流側に接触領域（以下、擬ニップ部と称す）Ｍを形成する。
【００３２】
擬ニップ部Ｍにおいて、用紙Ｐは、加熱源８３により加熱された外部加圧ローラ８２と、加熱ローラ８４により加熱された定着ベルト８６に密接して、予備加熱される。用紙Ｐは、更に、支持加圧ローラ８１と外部加圧ローラ８２とが圧接する定着ニップ部Ｎにおいて、定着ベルト８６と、支持加圧ローラ８１と外部加圧ローラ８２との加圧によりトナー像が加熱定着される。
【００３３】
［定着ベルト］
定着ベルト８６は、ニッケル電鋳などの金属基体、もしくはポリイミド（ＰＩ）などの耐熱樹脂基体の上に、シリコーンゴムなどの耐熱性ゴムに高熱容量物質（金属・金属酸化物など）粒子を分散した中間層を形成し、さらにパーフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの離型層を外側層に設けた層構成をなす。ポリイミド（ＰＩ）などの耐熱樹脂基体を用いる場合には、この耐熱樹脂基体にも高熱容量物質を分散させてもよい。
【００３４】
定着ベルト８６は強度と柔軟性を両立するために１５０〜５００μｍの厚みに形成されているが、加熱ローラ８４から受け取る熱量は、定着ベルト８６のこの厚み、即ち熱容量による制限で、上限がある。
【００３５】
定着ニップ部Ｎの上流側に擬ニップ部Ｍを形成することにより、定着ベルト８６と用紙Ｐの接触時間を長くしても、定着ベルト８６の持つ熱量の限界で、その効果は限定されたものになってしまうが、定着ベルト８６の弾性層や樹脂基体に金属などの高熱容量物質を混入することで、ベルト熱容量を増大させ、擬ニップ効果をさらに高めることができる。
【００３６】
混入させる高熱容量物質としては、体積比熱＝比重×比熱の大きい、アルミニウムや鉄などの金属及びその合金や、酸化鉄などの金属酸化物が好適である。ゴムや樹脂基体の柔軟性や耐久性を失わせないため、混入量は体積比で概ね５０％以下、粒子径は３０μｍ以下、望ましくは１０μｍ以下である。混入量の大きい方が効果は大きいため、熱容量増大効果とゴムや樹脂基体の柔軟性・耐久性などを考慮して適宜選択する。
【００３７】
例えばポリイミドに５０％体積の鉄粉を混入した場合、ポリイミドの体積比熱が１．５８×１０６Ｊ／ｍ３・Ｋ、鉄の体積比熱が３．５６×１０６Ｊ／ｍ３・Ｋであるので、混入後は２．５７×１０６Ｊ／ｍ３・Ｋとなり、本発明によるポリイミド（ＰＩ）層の持ちうる熱量はおよそ１．６倍となる。
【００３８】
定着ベルト８６は、支持加圧ローラ８１もしくは外部加圧ローラ８２によって駆動されており、ガイド板８９等により定着領域に搬送されてきたトナー像ｔを保持した用紙Ｐと定着ベルト８６を支持加圧ローラ８１と外部加圧ローラ８２とにより挟んで加圧する。支持加圧ローラ８１と外部加圧ローラ８２との間で形成される定着ニップ部Ｎによる主加圧ニップに先立ち、支持加圧ローラ８１に巻き掛けた定着ベルト８６と外部加圧ローラ８２の間に用紙Ｐが挟まれ、予熱される。定着ベルト８６の持つ熱と、支持加圧ローラ８１と外部加圧ローラ８２とによる押圧力によって、トナー像ｔは用紙Ｐに定着される。
【００３９】
トナー像ｔにはゴム、もしくはごく薄い離型性層を介してゴムが当接されるため、ゴムが弾性変形して用紙Ｐやトナー像ｔの凹凸に追従して、均一に接触し、光沢むらなどのない均一な定着が行われ、定着後のトナー像ｔは適度な光沢を持つ。また定着後には、用紙Ｐは安定して定着ベルト８６から分離する。
【００４０】
以上に説明したように、本発明により擬ニップ効果の高い、従って定着性と熱効率に優れた加熱ベルト方式の定着装置８が提供される。
【００４１】
定着ベルト８６の熱容量が大きいため、同じ熱を輸送するのに、より低い設定温度で済むため、定着ベルト８６を含む各部材の耐久性も向上する。
【００４２】
なお、上記の実施の形態では、外部加圧ローラ８２に巻き掛けるだけの擬ニップ部Ｍについて説明したが、擬ニップ部Ｍにおいて、定着ベルト８６の内側よりローラやパッドなどで補助加圧ニップ部を形成する構成でも、同様に効果があることは言うまでもない。
【００４３】
この補助加圧ニップ部の形成は、擬ニップ部Ｍで生じやすい画像ずれを抑制する事に効果的である。
【００４４】
図４及び図５は、定着装置８の他の実施の形態を示す断面図である。なお、これらの図面に使用されている符号について、図２と同じ機能を有する部分には、同符号を付している。また、前記の実施の形態と異なる点を説明する。
【００４５】
図４に示す第２の実施の形態の定着装置８は、擬ニップ部Ｍに対向する定着ベルト８６の内側に弾性を有する押圧部材であるパッド８０１を配置し、パッド８０１による押圧によって、定着ベルト８６を介して外部加圧ローラ８２の擬ニップ部Ｍを加圧するように構成したものである。
【００４６】
図５に示す第３の実施の形態の定着装置８は、擬ニップ部Ｍに対向する定着ベルト８６の内側に弾性を有する押圧部材であるローラ８０２を配置し、ローラ８０２による押圧によって、定着ベルト８６を介して外部加圧ローラ８２の擬ニップ部Ｍを加圧するように構成したものである。
【００４７】
【発明の効果】
本発明の画像形成装置は、以上説明した構成により以下の効果が奏せられる。
【００４８】
定着ベルトと未定着トナー画像とが実質的に加圧されない状態で接触する接触領域を有し、定着ベルトの少なくとも一部に高熱容量物質を混入したことを特徴とする本発明の定着装置を備えた画像形成装置により、熱効率向上による省電力、ウォーミングアップ時間の短縮、高速定着及び高画質の定着、安定化と耐用寿命の長いメンテナンス性に優れた画像形成装置が提供される。
【００４９】
特に、カラー画像形成装置の定着装置において、４色のトナー画像を加熱定着するとき、グラフィック画像、ピクチャー画像等を行うとき、カラー画像に光沢を付与させるときに、熱供給量を大きくする事に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置の一実施形態を示すカラー画像形成装置の断面構成図。
【図２】本発明の定着装置の一実施の形態を示す断面図。
【図３】支持加圧ローラと外部加圧ローラと定着ベルトが圧接する定着ニップ領域の拡大断面図。
【図４】第２の実施の形態の定着装置の断面図。
【図５】第３の実施の形態の定着装置の断面図。
【符号の説明】
８ 定着装置
８０１ パッド（押圧部材）
８０２ ローラ（押圧部材）
８１ 支持加圧ローラ（加圧部材）
８２ 外部加圧ローラ（加圧部材）
８３，８５ 加熱源
８４ 加熱ローラ
８６ 定着ベルト
８８ バネ
８９ ガイド板
Ｍ 接触領域（擬ニップ部）
Ｎ 定着ニップ部
Ｐ 用紙[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus that forms an image by heating and fixing an unfixed toner image formed on a transfer material by a fixing device having a fixing belt.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a fixing device used in an electrophotographic image forming apparatus such as a copier, a printer, a facsimile, and a multifunction peripheral having these functions includes a fixing roller maintained at a predetermined temperature and an elastic layer. A heat roller fusing system, in which a transfer material on which an unfixed toner image is formed is heated while being nipped and conveyed by a pressure roller pressed against the fixing roller, from a low-speed machine to a high-speed machine, from a monochrome machine to a color machine. Until, it has been widely adopted.
[0003]
In a conventional heat roller fixing type fixing device, it is necessary to heat a fixing roller having a large heat capacity when heating the toner on the transfer material, which is disadvantageous in terms of power saving. There is a problem that it takes time to warm up, and the time until the printing starts (warming up time) becomes long.
[0004]
In order to solve this problem, when a rubber-coated roller having a rubber layer formed on the outer periphery of a thin hollow cylindrical core is used, the thin core may be deformed when the rubber-coated roller is molded.
[0005]
In recent years, using a heat-fixing film for the fixing device, the heat roller has a low heat capacity with a thin film called a heat-fixing film, and a temperature-controlled heater is brought into direct pressure contact with the heat-fixing film to greatly improve the heat transfer efficiency. A fixing apparatus and an image forming apparatus of a film fixing type which have achieved a quick start requiring little power consumption and little warm-up time have been proposed and recently used.
[0006]
Further, as another fixing device of the quick start fixing method, there is a method in which a fixing roller member is formed by using a translucent substrate, and a toner image is heated and fixed by irradiating a toner image with heat rays from a halogen lamp provided therein. Nos. 52-106741, 57-82240, 57-102736, 57-107274, and the like.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In order to fix a toner image formed on a transfer material at a high speed, it is necessary to increase a nip width between a fixing roller and a pressure roller that sandwich the transfer material. In order to increase the nip width, the conventional roller fixing device cannot avoid the problem that the diameter of the fixing roller and the pressure roller is inevitably increased, and the warm-up time is significantly increased due to the increase in heat capacity accompanying the enlargement. there were.
[0008]
In order to solve this problem, even if the heating time is extended by the contact area (pseudo nip portion) where the belt is wound around the pressure roller using the fixing belt, the heat capacity of the fixing belt is limited. The effect of extending the contact time with the transfer member is limited, and the transfer member is heated from the transfer material because of relying on heat supply from an external pressure roller, resulting in low thermal efficiency.
[0009]
In particular, in a fixing device of a color image forming apparatus, since a four-color toner image is heated and fixed, it is necessary to increase a heat supply amount as compared with a single-color toner image.
Further, in a color image forming apparatus, when a graphic image, a picture image, or the like is formed, a large amount of toner adheres to a transfer material, and it is necessary to increase a heat supply amount during a heat fixing process. Further, in order to impart gloss to the color image, it is necessary to increase the amount of heat supply during the heat fixing process.
[0010]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to achieve a quick start with a reduced warm-up time and an increase in the heat capacity of a fixing belt to obtain high fixing performance by an image forming apparatus having a fixing device of a fixing belt type. I do.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The above objects are achieved by the following solutions.
[0012]
An image forming apparatus including a fixing device that fixes an unfixed toner image formed on a transfer material by heating and fixing the image by sandwiching the fixing belt with a heated fixing belt and a pressing member, wherein the fixing belt, the unfixed toner image, An image forming apparatus, comprising: a contact area where the fixing belt contacts substantially without being pressed, and a high heat capacity substance is mixed into at least a part of the fixing belt.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a fixing device according to the present invention and an image forming apparatus equipped with the fixing device will be described with reference to the drawings.
[0014]
[One Embodiment of Image Forming Apparatus]
FIG. 1 is a sectional configuration view of a color image forming apparatus showing an embodiment of an image forming apparatus provided with a fixing device according to the present invention.
[0015]
This color image forming apparatus is referred to as a tandem type color image forming apparatus, and includes a plurality of sets of image forming units 10Y, 10M, 10C, and 10K arranged in tandem, and a rotatable half that winds a plurality of rollers. It comprises a conductive endless belt-shaped intermediate transfer member 7, sheet feeding and conveying means, and a fixing device 8.
[0016]
The image forming unit 10Y for forming a yellow image has a charging unit 2Y, an exposing unit 3Y, a developing unit 4Y, a primary transfer unit 5Y, and a cleaning unit 6Y arranged around the image carrier 1Y. The image forming unit 10M that forms a magenta image has an image carrier 1M, a charging unit 2M, an exposing unit 3M, a developing unit 4M, a primary transfer unit 5M, and a cleaning unit 6M. The image forming unit 10C for forming a cyan image has an image carrier 1C, a charging unit 2C, an exposing unit 3C, a developing unit 4C, a primary transfer unit 5C, and a cleaning unit 6C. The image forming unit 10K for forming a black image has an image carrier 1K, a charging unit 2K, an exposing unit 3K, a developing unit 4K, a primary transfer unit 5K, and a cleaning unit 6K.
[0017]
The image of each color formed by the image forming units 10Y, 10M, 10C, and 10K is sequentially transferred onto the rotating intermediate transfer body 7 by the primary transfer units 5Y, 5M, 5C, and 5K, and is a combined color image. Is formed. The transfer material (hereinafter, referred to as paper) P stored in the paper feed cassette 20 is fed by a paper feed unit 21 and passes through a plurality of intermediate rollers 22A, 22B, 22C, 22D, a registration roller 23, and a secondary roller. The color image is conveyed to the transfer means 5A and is collectively transferred onto the paper P. The paper P to which the color image has been transferred is subjected to a fixing process by the fixing device 8, and is held by a paper discharge roller 24 and placed on a paper discharge tray 25 outside the apparatus.
[0018]
At the time of double-sided image formation, the sheet P on which the image has been formed on the first surface discharged from the fixing device 8 is branched from the sheet discharge path by the branching unit 26 and passes through the lower reverse sheet passing paths 27A, 27B, 27C. Then, they merge at the intermediate roller 22D. The sheet P that has been reversely conveyed is conveyed to the secondary transfer unit 5A via the registration roller 23, and the color image is collectively transferred onto the second surface of the sheet P. The paper P to which the color image has been transferred is subjected to a fixing process by the fixing device 8, and is held by a paper discharge roller 24 and placed on a paper discharge tray 25 outside the apparatus.
[0019]
On the other hand, after the color image is transferred onto the sheet P by the secondary transfer unit 5A, the residual toner is removed by the cleaning unit 6A from the intermediate transfer body 7 obtained by separating the sheet P by curvature.
[0020]
During the image forming process, the primary transfer unit 5K is always in pressure contact with the image carrier 1K. The other primary transfer units 5Y, 5M, and 5C are in pressure contact with the corresponding image carriers 1Y, 1M, and 1C only during color image formation. The secondary transfer unit 5A comes into pressure contact with the intermediate transfer member 7 only when the sheet P passes through the secondary transfer unit and secondary transfer is performed.
[0021]
[Overall configuration of fixing device]
FIG. 2 is a sectional view showing one embodiment of the fixing device of the present invention.
[0022]
The fixing device 8 of the belt fixing type includes a pair of pressing members that rotate by pressing, a supporting pressing roller 81, an external pressing roller 82, a heating source 83 disposed inside the external pressing roller 82, A heating roller 84, a heating source 85 such as a halogen lamp, and a fixing belt 86, which is a heating member that is wound around the outer peripheral surfaces of the heating roller 84 and the supporting pressure roller 81 and is rotated by a driving unit (not shown). Have been.
[0023]
The driving of the support pressure roller 81, the external pressure roller 82, and the fixing belt 86 is performed by driving the support pressure roller 81, the external pressure roller 82, or both of them by a driving unit (not shown). .
[0024]
The spring 88 urges the external pressure roller 82 via a support member (not shown), and presses the support pressure roller 81 via the fixing belt 86.
[0025]
A temperature detecting element TS1 is disposed on the outer peripheral surface of the heating roller 84, and a temperature detecting element TS2 is disposed on the outer peripheral surface of the external pressure roller 82. The temperature detecting element TS1 detects the surface temperature of the heating roller 84. Control means (not shown) controls the surface temperature of the heating roller 84 to a predetermined temperature according to the detection signal of the temperature detecting element TS1. The temperature detecting element TS2 detects the surface temperature of the external pressure roller 82. Control means (not shown) controls the surface temperature of the external pressure roller 82 to a predetermined temperature according to the detection signal of the temperature detection element TS2.
[0026]
A guide plate 89 is arranged below the fixing belt 86. The sheet P conveyed to the fixing device 8 by a conveying unit (not shown) passes through an inclined gap between the guide plate 89 and the fixing belt 86 heated by the heating source 85, and the supporting pressure roller 81 and the external pressure roller 82 Are sent to the fixing nip portion N where they are pressed against each other.
[0027]
The toner image t formed on the paper P is heated and melted by the fixing belt 86 and the external pressure roller 82 at the fixing nip N, and is pressed against the support pressure roller 81 and the external pressure roller 82. Is fixed on the paper P.
[0028]
FIG. 3 is an enlarged sectional view of a fixing nip region where the supporting pressure roller 81, the external pressure roller 82, and the fixing belt 86 are in pressure contact with each other.
[0029]
Hereinafter, an embodiment of the members constituting the fixing nip region of the fixing device 8 will be described.
The rubber layers of the support pressure roller 81 and the external pressure roller 82 are formed of silicone rubber having a thickness of about 1 to 3 mm and a diameter of about 30 to 60 mm. The layer configuration of the fixing belt 86 is composed of a base, an intermediate layer, and a release layer, and has a laminated film shape with a thickness of about 0.3 mm.
[0030]
The support pressure roller 81 and the external pressure roller 82 are urged by a spring 88 to form a fixing nip N.
[0031]
The paper P transported from the upstream side of the fixing nip portion N in the paper transport direction advances from below the fixing belt 86 in the drawing so as to wind around the outer peripheral surface of the external pressure roller 82, and the paper transport direction of the fixing nip portion N A contact area (hereinafter, referred to as a pseudo nip) M is formed on the upstream side.
[0032]
In the pseudo nip portion M, the paper P is preheated in close contact with the external pressure roller 82 heated by the heating source 83 and the fixing belt 86 heated by the heating roller 84. The paper P is further pressed by the fixing belt 86 and the support pressure roller 81 and the external pressure roller 82 in the fixing nip portion N where the support pressure roller 81 and the external pressure roller 82 are pressed against each other. Is heat-fixed.
[0033]
[Fixing belt]
The fixing belt 86 is formed by dispersing particles of a high heat capacity material (metal, metal oxide, etc.) in a heat resistant rubber such as silicone rubber on a metal base such as nickel electrocast or a heat resistant resin base such as polyimide (PI). An intermediate layer is formed, and a release layer such as perfluoroalkoxy (PFA) or polytetrafluoroethylene (PTFE) is provided as an outer layer. When a heat-resistant resin substrate such as polyimide (PI) is used, a high-heat-capacity substance may be dispersed in the heat-resistant resin substrate.
[0034]
The fixing belt 86 is formed with a thickness of 150 to 500 μm in order to achieve both strength and flexibility, but the amount of heat received from the heating roller 84 is limited by this thickness of the fixing belt 86, that is, the heat capacity, and there is an upper limit.
[0035]
By forming the pseudo nip portion M on the upstream side of the fixing nip portion N, even if the contact time between the fixing belt 86 and the paper P is lengthened, the effect is limited due to the limit of the amount of heat of the fixing belt 86. However, by mixing a high heat capacity substance such as a metal into the elastic layer and the resin base of the fixing belt 86, the heat capacity of the belt can be increased, and the pseudo nip effect can be further enhanced.
[0036]
As the high heat capacity substance to be mixed, metals such as aluminum and iron, which have a large volume specific heat = specific gravity × specific heat, alloys thereof, and metal oxides such as iron oxide are preferable. In order not to lose the flexibility and durability of the rubber or resin substrate, the mixing amount is approximately 50% or less by volume ratio, and the particle size is 30 μm or less, preferably 10 μm or less. The larger the mixing amount, the greater the effect. Therefore, it is appropriately selected in consideration of the heat capacity increasing effect and the flexibility and durability of the rubber or resin base.
[0037]
For example, when 50% by volume of iron powder is mixed with polyimide, the specific heat of volume of the polyimide is 1.58 × 10 6 J / m 3 · K, and the specific heat of iron is 3.56 × 10 6 J / m 3 · K. Therefore, after mixing, it becomes 2.57 × 10 6 J / m 3 · K, and the amount of heat that the polyimide (PI) layer according to the present invention can have is about 1.6 times.
[0038]
The fixing belt 86 is driven by a supporting pressure roller 81 or an external pressing roller 82, and supports and presses the sheet P holding the toner image t conveyed to the fixing area by the guide plate 89 and the fixing belt 86. Pressure is applied between the roller 81 and the external pressure roller 82. Prior to the main pressure nip by the fixing nip portion N formed between the support pressure roller 81 and the external pressure roller 82, between the fixing belt 86 wound around the support pressure roller 81 and the external pressure roller 82 The sheet P is sandwiched between the sheets and is preheated. The toner image t is fixed on the sheet P by the heat of the fixing belt 86 and the pressing force of the supporting pressure roller 81 and the external pressure roller 82.
[0039]
Since the rubber is brought into contact with the toner image t via a rubber or a very thin release layer, the rubber is elastically deformed and follows the unevenness of the paper P and the toner image t to be uniformly contacted and glossy. Uniform fixing without unevenness is performed, and the toner image t after fixing has appropriate gloss. After fixing, the sheet P is stably separated from the fixing belt 86.
[0040]
As described above, the present invention provides a heating belt-type fixing device 8 having a high pseudo-nip effect and thus having excellent fixability and thermal efficiency.
[0041]
Since the heat capacity of the fixing belt 86 is large, a lower set temperature is required for transporting the same heat, and the durability of each member including the fixing belt 86 is also improved.
[0042]
In the above-described embodiment, the pseudo nip portion M which is merely wound around the external pressure roller 82 has been described. However, in the pseudo nip portion M, an auxiliary pressure nip portion is provided from the inside of the fixing belt 86 with a roller or a pad. It is needless to say that the same effect can be obtained by the configuration in which is formed.
[0043]
The formation of the auxiliary pressure nip is effective in suppressing image misalignment that tends to occur in the pseudo nip M.
[0044]
4 and 5 are cross-sectional views showing another embodiment of the fixing device 8. Note that, in the reference numerals used in these drawings, portions having the same functions as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals. Further, points different from the above embodiment will be described.
[0045]
In the fixing device 8 according to the second embodiment shown in FIG. 4, a pad 801 which is an elastic pressing member is disposed inside a fixing belt 86 facing a pseudo nip portion M, and the fixing belt is pressed by the pad 801. The pseudo nip portion M of the external pressure roller 82 is configured to be pressed via the internal pressure roller 86.
[0046]
In the fixing device 8 according to the third embodiment shown in FIG. 5, a roller 802 which is an elastic pressing member is disposed inside a fixing belt 86 facing a pseudo nip portion M, and the fixing belt is pressed by the roller 802. It is configured to press the pseudo nip portion M of the external pressure roller 82 via 86.
[0047]
【The invention's effect】
The image forming apparatus of the present invention has the following effects by the configuration described above.
[0048]
The fixing device according to the present invention has a contact area where the fixing belt and the unfixed toner image come into contact with each other in a substantially non-pressurized state, and a high heat capacity substance is mixed into at least a part of the fixing belt. With such an image forming apparatus, it is possible to provide an image forming apparatus which is excellent in power saving by improving thermal efficiency, shortening of warm-up time, high-speed fixing and high-quality fixing, stabilization and long service life, and excellent in maintainability.
[0049]
In particular, in a fixing device of a color image forming apparatus, when heating and fixing four color toner images, when performing graphic images, picture images, and the like, and when giving gloss to color images, it is necessary to increase the amount of heat supply. It is valid.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram of a color image forming apparatus showing an embodiment of an image forming apparatus provided with a fixing device according to the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing an embodiment of the fixing device of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a fixing nip region where a supporting pressure roller, an external pressure roller, and a fixing belt are pressed against each other;
FIG. 4 is a cross-sectional view of a fixing device according to a second embodiment.
FIG. 5 is a sectional view of a fixing device according to a third embodiment.
[Explanation of symbols]
8 Fixing device 801 Pad (pressing member)
802 roller (pressing member)
81 Supporting pressure roller (pressure member)
82 External pressure roller (pressure member)
83, 85 Heat source 84 Heat roller 86 Fixing belt 88 Spring 89 Guide plate M Contact area (pseudo nip)
N Fixing nip P Paper