【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録材上に形成担持された未定着トナー画像を記録材面に加熱定着する定着装置、及び該定着装置を有する電子写真方式等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真プロセス・静電記録プロセス・磁気記録プロセス等の適宜の作像プロセスを使用した画像形成装置において、記録材（転写材シート、ＯＨＰ、感光紙、静電記録用紙、印字用紙等）上に転写方式あるいは直接方式で形成担持させた未定着トナー画像を記録材面に加熱定着する定着装置としてはローラ対タイプが汎用されている。また定着部材としてベルト部材を用いたベルト定着装置も用いられている。
【０００３】
１）ローラ対定着装置
この定着装置は、所定の定着温度に加熱温調された加熱ローラ（定着ローラ）と、これに圧接させて定着ニップ部を形成させた弾性加圧ローラとのローラ対を基本構成とし、このローラ対を回転させて該両ローラ対の圧接部である定着ニップ部に未定着トナー画像を形成担持させた記録材を導入して定着ニップ部を挟持搬送通過させることで、加熱ローラの熱と定着ニップ部の加圧力にて未定着トナー画像を記録材面に加熱定着させるものである。
【０００４】
２）ベルト定着装置
この定着装置は、定着用回転体と、該定着用回転体に加圧接触させて定着ニップ部を形成させた定着用ベルトを有し、定着ニップ部で未定着トナー画像を支持した記録材を挟持搬送させて定着用回転体または定着用ベルトもしくはその両者の熱により未定着トナー画像の加熱定着させるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような定着装置において、記録材に対する画像の定着性を決定するパラメーターとしては、定着ニップ部における、「温度」、「加圧力」、「記録材加熱時間」があげられる。
【０００６】
ローラ対定着装置とベルト定着装置との対比において、ベルト定着装置においては、定着用回転体の外周に対して定着ベルトを巻きつくように加圧接触させて定着ニップ部として幅広のニップ（ワイドニップ）を容易に形成することが可能であり、定着ニップ部における記録材加熱時間を多くすることができ、高速化に対して有利になる。
【０００７】
すなわち、ローラ対定着装置で定着ニップ部の幅を広くとる場合は定着ローラの弾性層を厚くしなければならず、省エネに対して不利になっていたのに対し、ベルト定着装置では、定着用回転体の弾性体層を厚くすることなく幅広の定着ニップ部を形成することが可能となるので、弾性体層による熱伝達のロスを防ぐことが可能となり、省エネに有効である。
【０００８】
しかし、ベルト定着装置の場合は、定着ニップ部における、「温度」、「記録材加熱時間」は十分にとることができるが、「加圧力」に関してはこれを大きくすると、定着用回転体に対して定着ベルトがスリップしたり、定着ベルトを張架しているローラの左右に定着ベルトが寄り移動したりするため、加圧力を低くしなければならなかった。すなわち、定着ニップ部における「加圧力」に関してはローラ対定着装置に比べて低くなってしまう。
【０００９】
定着ニップ部における「加圧力」は記録材にトナーを充分に付着させる為には非常に重要である。特に硬いトナーの場合や、速度が速い機種の場合、加熱だけではトナーが充分に記録材に付着せず、定着後に画像表面をこすったりすると画像が剥がれるような不具合が発生しやすい。またこのような現象はトナー同士が固まって存在するベタ画像よりも、トナーが点在するハーフトーン画像の方が顕著に起こりやすい。
【００１０】
したがって、ベルト定着装置では、加圧力が低く、特に高速の機種におけるハーフトーン画像の定着は、不十分になる場合があった。
【００１１】
ベルト定着装置においてハーフトーン画像の定着性を向上する手段としては、定着用回転体の弾性体層を厚くすることが効果がある。これは点在するトナーを柔らかい弾性体が包み込み、熱がトナーに伝わり易くなる為と考えている。しかし弾性体層を厚くすることは、近年の省エネ化、高速化に相反する方向になる為、好ましくない。省エネ化、高速化に対応する為には弾性体層をできるだけ薄くすることが必要であり、これは一層ハーフトーン画像の定着性を低下させる方向になる。
【００１２】
また近年、ワックスを含有したトナーを用い、定着時に定着用回転体に使用していた離型剤を使用しない方式（オイルレス）のカラー定着装置が提案されている。このようなワックスを含有したトナーは従来のワックスを含有せず定着に離型剤を用いていたトナーに比べて、硬い傾向にある。これはワックス成分がトナー表面に多量に存在すると、現像性が低下したり、感光ドラム等の像担持体にトナーが融着するといった不具合が発生する為、ワックスの回りを樹脂成分で覆うように製造する為である。
【００１３】
したがって、このようなトナーを用いる場合は定着のパラメーターのうち加圧力が大きく影響してくる。
【００１４】
よって、このようなトナーを用いる場合は定着装置では離型剤を用いなくても良いが、ベルト定着装置では、加圧力が低い為、定着性に不具合が生じ易くなっていた。
【００１５】
本発明は、記録材に対する画像の定着性を決定するパラメーターである、定着ニップ部における、「温度」、「加圧力」、「記録材加熱時間」の３つの要素を満足させることが出来、従って良好な定着性で、しかも高速化、省エネ化、オイルレス化もできる定着装置構成、および該定着装置を搭載した電子写真方式等の画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、２つの定着部材で形成されるニップ部で未定着トナー画像を支持した記録材を挟持搬送させて未定着トナー画像の加熱定着を行なう第１の定着処理部と、前記第１の定着処理部の記録材搬送方向下流側に配設され、前記第１の定着処理部で加熱定着された後の記録材の画像面を加圧する加圧手段を有する第２の定着処理部と、を具備することを特徴とする定着装置、である。
【００１７】
〈作 用〉
すなわち、本発明の定着装置は、第１の定着処理部と第２の定着処理部に加熱と加圧の機能を分離したもので、第１の定着処理部では「加圧力」を低圧化し、「温度」、「記録剤加熱時間」を十分にとることで、高速化、省エネ化、オイルレス化に対応できる。
【００１８】
そして、この第１の定着処理部で加熱定着された後の記録材の画像面は引き続いて第２の定着処理部の加圧手段により充分な加圧作用を受けることで未だ高温状態のトナーが記録材に充分に付着した状態になり、定着後に画像表面をこすったりすると画像が剥がれるような不具合を無くすることができる。すなわち第１の定着処理部での低加圧力に基づく定着性不具合の問題は、第２の定着処理部の加圧手段により補完されて解消される。
【００１９】
したがって、第１の定着処理部としては例えば従来のベルト定着機構をそのまま使用することができ、このベルト定着機構の低加圧力に基づく定着性不具合の問題は、第２の定着処理部の加圧手段により補完されて解消される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
〈実施例１〉
（１）画像形成装置例
図１は本実施例における画像形成装置の概略構成模式図である。本例の画像形成装置は、転写式電子写真プロセス利用のタンデム型のフルカラー複写機である。
【００２１】
１０１は複写機本体、１０２は複写機本体の上部に搭載したリーダ部であり、原稿画像をＣＣＤ等の光電変換素子で色分解光電読み取り処理する。
【００２２】
Ｐａ・Ｐｂ・Ｐｃ・Ｐｄは複写機本体内に右側から左側に順に並べて配設した第１〜第４の４つの画像形成ステーションである。各画像形成ステーションＰａ・Ｐｂ・Ｐｃ・Ｐｄは、図２に拡大図を示したように、それぞれ、回転駆動される電子写真感光ドラム（潜像担持体）１１１、帯電器１１２、現像装置１１３、クリーナ１１４等を有している電子写真作像機構である。
【００２３】
１０３は第１〜第４の各画像形成ステーションＰａ・Ｐｂ・Ｐｃ・Ｐｄの感光ドラム１１１に対するレーザ走査露光部である。
【００２４】
そして、第１の画像形成ステーションＰａにおいては感光ドラム面にマゼンタ色のトナー画像が形成される。第２の画像形成ステーションＰｂにおいては感光ドラム面にシアン色のトナー画像が形成される。第３の画像形成ステーションＰｃにおいては感光ドラム面にイエロー色のトナー画像が形成される。第４の画像形成ステーションＰｄにおいては感光ドラム面にブラック色のトナー画像が形成される。なお、各画像形成ステーションＰａ・Ｐｂ・Ｐｃ・Ｐｄで実行される電子写真プロセスおよび作像原理は公知であるからその説明は省略する。
【００２５】
１０４は第１〜第４の各画像形成ステーションＰａ・Ｐｂ・Ｐｃ・Ｐｄに共通の転写ベルト装置、１０５は給紙カセットである。給紙カセット１０５から記録材（転写紙）が所定の給紙タイミングにて１枚分離給送され、転写ベルト装置１０４の回動転写ベルト１０４ａに担持されて第１〜第４の各画像形成ステーションＰａ・Ｐｂ・Ｐｃ・Ｐｄの転写部を順次に搬送されることで、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色のトナー画像の重畳転写を受ける。これにより記録材上には未定着のフルカラートナー画像が合成形成される。
【００２６】
第４の画像形成ステーションＰｄを通過した記録材は回動転写ベルトから分離され、搬送ベルト１０６により定着装置１００に搬送される。定着装置１００に導入された記録材は未定着トナー画像の定着処理を受けてカラーコピーとして機害の排紙トレイ１０７に排出される。定着装置１００については次の（２）項で詳述する。
【００２７】
また本例の複写機は両面コピー機能を有しており、１０８はその両面コピー機能のための記録材反転・再搬送機構部であるが、本発明の要点外であるからその説明は省略する。
【００２８】
（２）定着装置１００
図３は本実施例における定着装置１００の概略構成模式図である。この定着装置は、第１の定着処理部１００ａと、この第１の定着処理部の記録材搬送方向下流側に配設された第２の定着処理部１００ｂとからなる。
【００２９】
１）第１の定着処理部１００ａ
第１の定着処理部１００ａはベルト定着機構部である。１は定着用回転体としての定着ローラである。本実施例ではこの定着ローラ１は、内径φ３７．８、外径φ３８．４の０．３ｍｍ厚みのＦｅからなる芯金上に、シリコーンゴム（弾性体層）を０．５ｍｍ成形し、さらにその表面に３０μｍ厚みのＰＦＡチューブ（表層）を被覆した外径φ４０の中空ローラを用いた。２はこの定着ローラ１の内部に挿入配設した加熱源としてのハロゲンヒータである。３は定着ローラ１の外面に接触または非接触に配設した温度検出素子としてのサーミスタ、４は定着ローラ外面のクリーニング装置、５は定着ローラ外面に対向させた記録材分離爪である。
【００３０】
６はエンドレスの定着用ベルトであり、第１〜第３のローラ７・８・９間に張架され、第１と第２のローラ７・８間のベルト部分を加圧パッド１０により定着ローラ１の下面部分に加圧接触させて定着ニップ部Ａを形成させてある。第１のローラ７は定着用ベルト６の加熱ローラを兼ねる。第２のローラ８は記録材分離ローラを兼ねる。第３のローラ９はベルトテンションローラである。１４は定着ニップ部Ａの入口側の記録材ガイドである。
【００３１】
１２は第１のローラ７の内部に挿入配設した加熱源としてのハロゲンヒータである。１３は第１のローラ７の外面に接触または非接触させた温度検出素子としてのサーミスタである。
【００３２】
定着用ベルト６はポリイミド等の耐熱性樹脂またはニッケル等の金属からなる基材にフッ素樹脂等からなる表面層を有したものである。またこの基材と表面層との間に弾性層を用いても良い。
【００３３】
加圧パッド１０はゴムや耐熱性不織布からなり、定着ローラの外周面に定着用ベルト６を巻きつけるように加圧して定着ニップ部Ａとしてワイドニップを形成している。本実施例では加圧パッド１０としてシリコーンゴム表面にガラスクロスを用いた部材を用い、定着ニップ部Ａの幅を２０ｍｍにし、線圧２ｋｇ／ｍｍの加圧を行なった。
【００３４】
第２のローラ８は金属からなる分離ローラであり、定着用ベルト６を介して定着ローラ１にくい込むように加圧することにより定着ローラ１の弾性体を変形させて記録材を定着ローラ１の表面から分離する役目をしている。本実施例では第２のローラ８としてφ１０の金属ローラを用い、総圧２０ｋｇで定着ローラ１に加圧を行なった。
【００３５】
定着ローラ１は矢印の時計方向に所定の周速度にて回転駆動される。定着用ベルト６はこの定着ローラ１の回転駆動に連動して定着ニップ部Ａにおける摩擦力で矢印の反時計方向に従動回転する。駆動回転させることもできる。
【００３６】
定着ローラ１はハロゲンヒータ２に対する通電による該ヒータの発熱で加熱され、定着ローラ１の外面温度がサーミスタ３で検知されてその検知温度情報が不図示の温度調節回路にフィードバックされる。温度調節回路はサーミスタ３で検知される定着ローラ１の外面温度が所定温度に維持されるようにハロゲンヒータ２対する電力供給を制御して定着ローラ１の外面温度を所定の定着温度に温調する。本実施例では定着ローラ１の表面温度を１６０℃に温調した。
【００３７】
また、第１のローラ７もハロゲンヒータ１２に対する通電による該ヒータの発熱で加熱され、第１のローラ７の外面温度がサーミスタ１３で検知されてその検知温度情報が不図示の温度調節回路にフィードバックされる。温度調節回路はサーミスタ１３で検知される第１のローラ７の外面温度が所定温度に維持されるようにハロゲンヒータ１２に対する電力供給を制御して第１のローラ７の外面温度を所定の定着温度に温調する。本実施例では第１のローラ７の表面温度を１６０℃に温調した。この第１のローラ７は定着用ベルト６を加熱している。
【００３８】
２）第２の定着処理部１００ｂ
第２の定着処理部１００ｂにおいて、１５・１６は加圧手段としての加圧ローラ対である。
【００３９】
加圧ローラ１５・１６はそれぞれの金属芯金上にシリコーンゴムからなる弾性体層を有し、更にその表面にフッ素樹脂をコーティングした外径φ２０のローラである。この加圧ローラ１５・１６を所定の押圧力で圧接させて加圧ニップ部Ｂを形成させてある。加圧ローラ１５・１６は矢印の方向に、第１の定着処理部１００ａの定着ニップ部Ａにおける記録材挟持搬送速度とほぼ同じ周速度にて回転駆動される。１７・１８は加圧ローラ１５・１６にそれぞれ対向させて配設した記録材分離爪である。
【００４０】
３）定着動作
作像機構部から未定着トナー画像ｔを担持した記録材Ｐが入口ガイド１４に案内されてベルト定着機構である第１の定着処理部１００ａの定着ニップ部Ａに導入され、該定着ニップ部Ａを挟持搬送される過程で加熱・加圧されて未定着トナー画像ｔの定着処理を受ける。本実施例の定着装置の場合は記録材Ｐは定着ローラ１の熱と、第１のローラ７で加熱された定着用ベルト６の熱により表裏両面から加熱される。
【００４１】
定着ニップ部Ａを出た記録材Ｐは分離ローラである第２のローラ８または分離爪５によって定着ローラ１の面から分離され、引き続いて第２の定着処理部１００ｂの加圧手段である加圧ローラ対１５・１６の加圧ニップ部Ｂに導入される。そして、記録材Ｐはこの加圧ニップ部Ｂを挟持搬送されることでトナー画像の加圧処理を受けて、第１の定着処理部１００ａの定着ニップ部Ａで定着処理を受けた直後の未だ高温で柔らかい状態にあるトナーが記録材面にしっかりと付着した状態にされて、プリントアウトされる。
【００４２】
第１の定着処理部１００ａにおいて、クリーニング装置４は記録材分離後の定着ローラ１の外面にオフセットしたトナー等を除去して定着ローラ面をクリーニングする。本実施例におけるクリーニング装置４は、帯状の耐熱不織布からなるクリーニングウェブ４ａと、該クリーニングウェブ４ａを定着ローラ１に押圧する押圧ローラ４ｂと、新しいクリーニングウェブ４ａを巻き出す巻出しローラ４ｃと、トナー等が付着しクリーニング能力の低下したクリーニングウェブ４ａを徐々に巻き取っていく巻取りローラ４ｄ等とから構成されるもので、特にサーミスタ３にオフセットトナーが付着してこのサーミスタ３に検知不良を生じさせないよう、このクリーニング装置４はサーミスタ３に対して定着ローラ１の回転方向上流側に設けられている。
【００４３】
クリーニングウェブ４ａの巻き取り方法としては、カウンターから所定枚数コピーしたと判断した時に、不図示のソレノイドがＯＮしワンウェイクラッチが動作することにより、ローラ回転と逆方向に所定量巻き取っている。逆方向に巻き取ることによりクリーニングウェブ４ａはローラ回転方向に巻き込まれないようになっている。またクリーニングウェブ４ａにはシリコーンオイル等の離型剤を含浸させ定着ローラ１の磨耗を防止したり、トナーが定着ローラ表面にオフセットするのを防止したりしている。
【００４４】
すなわち、本実施例の定着装置１００は、第１の定着処理部１００ａと第２の定着処理部１００ｂに加熱と加圧の機能を分離したもので、第１の定着処理部１００ａとして従来のベルト定着機構をそのまま使用して「加圧力」を低圧化し、「温度」、「記録剤加熱時間」を十分にとることで、高速化、省エネ化、オイルレス化に対応でき、この第１の定着処理部１００ａであるベルト定着機構の低加圧力に基づく定着性不具合の問題は、第２の定着処理部１００ａの加圧手段１５・１６により補完されて解消される。
【００４５】
４）実験結果
上記の定着装置１００において、第２の定着処理部１００ｂの加圧手段である加圧ローラ対１５・１６の加圧ニップ部Ｂのニップ幅を７ｍｍに固定し、加圧力を線圧５ｋｇ／ｍｍ、１０ｋｇ／ｍｍ、１５ｋｇ／ｍｍで実験を行なった。線圧を変更すると、ニップ幅も変わってしまう為、本実施例においてはゴム硬度で調整し、ニップ幅は固定で実験を行なった。
【００４６】
定着ローラ１及び第１のローラ７の表面温度をそれぞれ１６０℃に温調して実験を行なった。
【００４７】
このような条件で定着ローラ１の周速を２００、２５０、３００、３５０、４００ｍｍ／ｓｅｃに設定し、乗り量０．２ｍｇ／ｃｍ２のハーフトーン画像の定着を行なった。
【００４８】
本実施例の実験結果を図４に示す。横軸はデュエルタイムでニップ幅／定着速度である。すなわち２００ｍｍ／ｓｅｃの場合は、２０／２００＝０．１ｓｅｃとなる。
【００４９】
縦軸は濃度低下率を示す。これは定着後の画像濃度Ｄ１を反射濃度計（Ｘ―Ｒｉｔｅ）で測定し、その後２００ｇ荷重したウェブにおいて画像面を５往復し、再び画像濃度Ｄ２を測定する。そしてこれを濃度低下率として（Ｄ１―Ｄ２）／Ｄ１×１００で表したものである。この値が２０％以内をＯＫとして判断を行なった。
【００５０】
図４において、Ａは第２の定着処理部１００ｂの無い従来のベルト定着装置における結果、Ｂは本実施例の定着装置１００の線圧５ｋｇ／ｍｍ、Ｃは線圧１０ｋｇ／ｍｍ、Ｄは線圧１５ｋｇ／ｍｍのものである。
【００５１】
図４より線圧が大きくなるにしたがって、濃度低下率は小さくなった。そして従来のベルト定着装置ではデュエルタイム０．０５ｓｅｃでは濃度低下率が３０％以上だったものが、本実施例の定着装置１００の線圧１０ｋｇ／ｍｍではデュエルタイム０．０５ｓｅｃにおいても２０％以内に押さえることが出来た。
【００５２】
また線圧５ｋｇ／ｍｍのものでは、従来のベルト定着装置よりは効果があったものの、デュエルタイムが速くなった場合にはまだ不十分であった。
【００５３】
以上、本実施例の結果において、少なくとも加圧力としては線圧１０ｋｇ／ｍｍ以上で、良好な定着性を得ることが可能となった。
【００５４】
尚、この値はトナーの種類や紙種で若干異なるが、最低でも１０ｋｇ／ｍｍの線圧があれば良好な定着性を得ることができる。
【００５５】
また、定着ローラ１は芯金、弾性体層ともに薄いものを使用できるため、熱伝達効率が非常に高く、室温から１８０℃にウォームアップする時間が３０秒以内であった。このため通常画像形成装置本体を使用しない場合は定着装置の温調をしていなくても、素早い立ち上げが可能となり、その結果スタンバイ時の消費電力を大幅に削減することが可能となった。
【００５６】
以上のように加熱、加圧の機能を分離することで、定着性を落とすことなく省エネが達成できる。
【００５７】
〈実施例２〉
本実施例は実施例１の定着装置１００において第２の定着処理部１００ｂの加圧手段である加圧ローラ対１５・１６の上側のローラ、すなわち記録材のトナー画像面に接する側のローラ１５の内部に図５に示すように加熱源としてのハロゲンヒータ１９を具備させて該ローラ１５、および該ローラ１５に接触している下側ローラ１６を加熱したものである。
【００５８】
ローラ１５はハロゲンヒータ１９に対する通電による該ヒータの発熱で加熱され、該ローラ１５の外面温度が該ローラ１５に接触または非接触のサーミスタ２０で検知されてその検知温度情報が不図示の温度調節回路にフィードバックされる。温度調節回路はサーミスタ２０で検知されるローラ１５の外面温度が所定温度に維持されるようにハロゲンヒータ１９対する電力供給を制御してローラ１５の外面温度を所定の定着温度に温調する。
【００５９】
加圧ローラ対１５・１６の線圧１０ｋｇ／ｍｍのもので温調を７０℃、１００℃、１５０℃で実施例１と同様の測定を行なった。
【００６０】
その結果を図６に示す。すなわち温調温度が高くなるにしたがって、実施例１より更に定着性は向上した。しかし温度が高すぎると、定着後のトナーがローラ１５・１６にオフセットしやすくなり、クリーニング手段を設ける必要が出てくる。
【００６１】
また、本実施例のように加圧手段１５・１６を加熱する為には新たに電力が必要となり、これを定着装置から振り分けると定着装置自体のウォームアップに時間がかかり、その結果省エネには不利になる可能性があるため、本体内の電力のバランスを考慮する必要がある。
【００６２】
〈その他〉
１）第１の定着処理部１００ａにおける定着ローラ１の弾性体層の厚みを１ｍｍ以下とすることで、定着ローラ１の加熱効率がよくなり、良好な定着性で高速化、省エネ化が可能な定着装置となる。
【００６３】
２）少なくともワックス成分を含有するトナーを使用することで、良好な定着性で高速化、省エネ化、オイルレスが可能な定着装置となる。
【００６４】
３）第２の定着処理部１００ｂの加圧手段１５・１６の線圧が、第１の定着処理部１００ａの定着用回転体と該定着用回転体に定着用ベルトを加圧接触させる回転体との接触部の線圧より大きく、且つその値が１０ｋｇ／ｍｍ以上であることで、良好な定着性で高速化、省エネ化、オイルレスが可能な定着装置となる。
【００６５】
４）第１の定着処理部１００ａの定着用ベルト６は走行移動する有端のウエブ状ベルトにすることもできる。
【００６６】
５）第１の定着処理部１００ａにおける定着部材１や６の加熱手段、第２の定着処理部１００ｂにおける加圧手段１５・１６の加熱手段は、外部加熱手段としてもよいし、電磁誘導加熱手段にするなど適宜の加熱手段にすることができる。
【００６７】
６）実施例では、第１の定着処理部１００ａはエンドレスベルトを用いたベルト定着機構にしているが、この定着機構に限られるものではない。すなわち、ローラ対を用いた定着機構において省エネを達成する為にも、同様にローラの芯金を薄くする必要がある。この場合においても、本実施例と同様に定着装置の加圧力は低くなってしまうため、本実施例をローラ対の定着装置に組み合わせた場合にも同様の効果が得られる。
【００６８】
以上、本発明の様々な例と実施例が示され説明されたが、当業者であれば、本発明の趣旨と範囲は本明細書内の特定の説明と図に限定されるのではなく、本願特許請求の範囲に全て述べられた様々の修正と変更に及ぶことが理解されるであろう。本発明の実施態様の例を以下に列挙する。
【００６９】
〔実施態様１〕２つの定着部材で形成されるニップ部で未定着トナー画像を支持した記録材を挟持搬送させて未定着トナー画像の加熱定着を行なう第１の定着処理部と、前記第１の定着処理部の記録材搬送方向下流側に配設され、前記第１の定着処理部で加熱定着された後の記録材の画像面を加圧する加圧手段を有する第２の定着処理部と、を具備することを特徴とする定着装置。
【００７０】
〔実施態様２〕定着用回転体と、前記定着用回転体に加圧接触させてニップを形成させた定着用ベルトを有し、前記ニップ部で未定着トナー画像を支持した記録材を挟持搬送させて未定着トナー画像の加熱定着を行なう第１の定着処理部と、前記第１の定着処理部の記録材搬送方向下流側に配設され、前記第１の定着処理部で加熱定着された後の記録材の画像面を加圧する加圧手段を有する第２の定着処理部と、を具備することを特徴とする定着装置。
【００７１】
〔実施態様３〕少なくとも、回転自在に配設された定着用回転体と、複数の回転体に張架され、前記定着用回転体と加圧接触させてニップを形成させて配設されたエンドレスの定着用ベルトと、前記定着用回転体または前記定着用ベルトを加熱する手段とを有し、前記定着用回転体と前記定着用ベルトとが形成するニップ部で未定着トナー画像を支持した記録材を挟持搬送することで未定着トナー画像の加熱定着を行なう第１の定着処理部と、前記第１の定着処理部の記録材搬送方向下流側に配設され、前記第１の定着処理部で加熱定着された後の記録材の画像面を加圧する加圧手段を有する第２の定着処理部と、を具備することを特徴とする定着装置。
【００７２】
〔実施態様４〕第２の定着処理部がローラ対からなることを特徴とする実施態様１乃至実施態様３の何れかに記載の定着装置。
【００７３】
〔実施態様５〕前記第１の定着処理部の定着用回転体が弾性体層を有し、該弾性体層の厚みが１ｍｍ以下であることを特徴とする実施態様２乃至実施態様４の何れかに記載の定着装置。
【００７４】
〔実施態様６〕前記未定着トナー画像のトナーが少なくともワックス成分を含有することを特徴とする実施態様１乃至実施態様５の何れかに記載の定着装置。
【００７５】
〔実施態様７〕前記第２の定着処理部の加圧手段の線圧が、前記第１の定着処理部の２つの定着部材または定着用回転体と該定着用回転体に前記定着用ベルトを加圧接触させる回転体との接触部の線圧より大きく、且つその値が１０ｋｇ／ｍｍ以上であることを特徴とする実施態様１乃至実施態様６の何れかに記載の定着装置。
【００７６】
〔実施態様８〕前記第２の定着処理部の加圧手段が加熱手段を有し、且つ該加熱手段による加熱温度が前記第１の定着処理部の加熱温度より低いことを特徴とする実施態様１乃至実施態様７の何れかに記載の定着装置。
【００７７】
〔実施態様９〕記録材の面に未定着トナー画像を形成担持させる作像手段と、記録材の面に形成担持させた未定着トナー画像を定着さえる定着手段を有し、前記定着手段が実施態様１乃至実施態様８の何れかに記載の定着装置であることを特徴とする画像形成装置。
【００７８】
〔実施態様１０〕前記作像手段がフルカラートナー画像形成機構であることを特徴とする実施態様９に記載の画像形成装置。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように本出願に係る第１の発明によれば、少なくとも、回転自在に配設された定着用回転体と、複数の回転体に張架され、該定着用回転体に加圧接触する定着用エンドレスベルトと、該定着用回転体または該定着用エンドレスベルトを加熱する手段とを有し、該定着用回転体と該定着用エンドレスベルトとの間で未定着画像を支持した記録材を挟持搬送することで未定着トナー画像の定着を行なう定着装置において、該定着装置の記録材搬送方向下流側に該定着装置で定着した後の記録材表面を加圧する手段を有することにより、良好な定着性で高速化、省エネ化、オイルレスの定着装置を提供することが可能となった。
本出願の係る第２の発明によれば、第１の発明において、定着装置下流側の加圧手段がローラ対からなることにより、良好な定着性で高速化、省エネ化の定着装置を提供することが可能となった。
【００８０】
本出願の係る第３の発明によれば、第１乃至第２の発明において、上記定着用回転体が弾性体層を有し、該弾性体層の厚みが１ｍｍ以下であることにより、良好な定着性で高速化、省エネ化の定着装置を提供することが可能となった。
【００８１】
本出願に係る第４の発明によれば、第１乃至第３の発明において、上記トナーが少なくともワックス成分を含有することにより、良好な定着性で高速化、省エネ化、オイルレスの定着装置を提供することが可能となった。
本出願に係る第５の発明によれば、第１乃至第５の発明において、定着装置下流側の加圧手段の線圧が、上記定着用回転体と上記定着用エンドレスベルト用回転体との接触部の線圧より大きく、且つその値が９８Ｎ（１０ｋｇ）／ｍｍ以上であることにより、良好な定着性で高速化、省エネ化、オイルレスの定着装置を提供することが可能となった。
【００８２】
本出願に係る第６の発明によれば、第１乃至第５の発明において、上記定着装置下流側の加圧手段が加熱手段を有し、且つ該加熱手段による加熱温度が上記定着用回転体の加熱温度より低いことにより、良好な定着性で高速化、省エネ化、オイルレスの定着装置を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における画像形成装置の概略構成模式図
【図２】画像形成ステーション部分の拡大図
【図３】定着装置の概略構成模式図
【図４】実験結果グラフ
【図５】実施例２における定着装置の概略構成模式図
【図６】実験結果グラフ
【符号の説明】
１００ａ・・第１の定着処理部、１００ｂ・・第２の定着処理部、１・・定着ローラ、６・・エンドレスの定着用ベルト、１０・・加圧パッド、４・・クリーニング装置、７，８，９・・第１〜第３のローラ、２，１９・・ヒータ、３，１３，２０・・サーミスタ、５，１７，１８・・分離爪、１５，１６・・加圧ローラ（加圧手段）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing device that heats and fixes an unfixed toner image formed and carried on a recording material to a recording material surface, and to an image forming apparatus such as an electrophotographic system having the fixing device.
[0002]
[Prior art]
In an image forming apparatus using an appropriate image forming process such as an electrophotographic process, an electrostatic recording process, and a magnetic recording process, a recording material (transfer material sheet, OHP, photosensitive paper, electrostatic recording paper, printing paper, etc.) As a fixing device for heating and fixing an unfixed toner image formed and supported by a transfer method or a direct method on a recording material surface, a roller pair type is widely used. A belt fixing device using a belt member as a fixing member is also used.
[0003]
1) Roller pair fixing device
The fixing device basically includes a roller pair of a heating roller (fixing roller) heated to a predetermined fixing temperature and an elastic pressure roller which is pressed against the roller to form a fixing nip. By rotating the pair, a recording material having an unfixed toner image formed and carried in a fixing nip portion, which is a pressure contact portion of the two roller pairs, is introduced, and the fixing nip portion is pinched and conveyed, so that the heat of the heating roller is fixed. The unfixed toner image is heated and fixed on the recording material surface by the pressing force of the nip portion.
[0004]
2) Belt fixing device
The fixing device has a fixing rotator and a fixing belt in which a fixing nip is formed by being brought into pressure contact with the fixing rotator, and a recording material that supports an unfixed toner image in the fixing nip is formed. The non-fixed toner image is heated and fixed by the heat of the fixing rotating body and / or the fixing belt or both.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the fixing device as described above, parameters that determine the fixing property of an image on a recording material include “temperature”, “pressing force”, and “recording material heating time” in the fixing nip portion.
[0006]
In the comparison between the roller pair fixing device and the belt fixing device, in the belt fixing device, a wide nip (wide nip) is formed as a fixing nip portion by applying pressure contact so that the fixing belt is wound around the outer periphery of the fixing rotating body. ) Can be easily formed, and the recording material heating time in the fixing nip portion can be increased, which is advantageous for speeding up.
[0007]
In other words, when the width of the fixing nip portion is increased by using a roller-to-fixing device, the elastic layer of the fixing roller must be thickened, which is disadvantageous for energy saving. Since a wide fixing nip portion can be formed without increasing the thickness of the elastic layer of the rotating body, loss of heat transfer by the elastic layer can be prevented, which is effective for energy saving.
[0008]
However, in the case of the belt fixing device, the “temperature” and “recording material heating time” in the fixing nip can be sufficiently set. As a result, the fixing belt slips or the fixing belt moves to the left and right of the roller on which the fixing belt is stretched, so that the pressing force has to be reduced. That is, the "pressing force" at the fixing nip portion is lower than that of the roller-to-fixing device.
[0009]
The "pressing force" at the fixing nip is very important for sufficiently adhering the toner to the recording material. In particular, in the case of a hard toner or a model having a high speed, the toner does not sufficiently adhere to the recording material by heating alone, and a problem that the image peels off when the image surface is rubbed after fixing is likely to occur. Such a phenomenon is more likely to occur in a halftone image in which toner is scattered than in a solid image in which toner is solidified.
[0010]
Therefore, in the belt fixing device, the pressing force is low, and in particular, the fixing of the halftone image in a high-speed model may be insufficient.
[0011]
As a means for improving the fixability of a halftone image in a belt fixing device, it is effective to increase the thickness of the elastic layer of the fixing rotating body. This is thought to be because the soft elastic body wraps the scattered toner and heat is easily transmitted to the toner. However, increasing the thickness of the elastic layer is not preferable because it tends to contradict energy saving and speeding up in recent years. In order to cope with energy saving and high speed, it is necessary to make the elastic layer as thin as possible, which tends to further reduce the fixability of the halftone image.
[0012]
In recent years, a color fixing device of a system (oil-less) using a wax-containing toner and not using a release agent used for a fixing rotating body at the time of fixing has been proposed. A toner containing such a wax tends to be harder than a conventional toner containing no wax and using a release agent for fixing. This is because if a large amount of the wax component is present on the surface of the toner, there will be problems such as deterioration in developability and fusion of the toner to an image carrier such as a photosensitive drum. It is for manufacturing.
[0013]
Therefore, when such a toner is used, the pressing force greatly affects the fixing parameters.
[0014]
Therefore, when such a toner is used, the release device does not need to be used in the fixing device. However, in the belt fixing device, since the pressing force is low, a problem is likely to occur in the fixing property.
[0015]
The present invention can satisfy three factors of “temperature”, “pressing force”, and “recording material heating time” in the fixing nip portion, which are parameters for determining the fixing property of the image on the recording material. It is an object of the present invention to provide a fixing device configuration that has good fixing properties, can be operated at high speed, saves energy, and is oil-less, and an image forming apparatus such as an electrophotographic system equipped with the fixing device.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a first fixing processing section for nipping and conveying a recording material supporting an unfixed toner image at a nip formed by two fixing members to heat and fix the unfixed toner image; A second fixing processing unit that is provided downstream of the fixing processing unit in the recording material conveyance direction and has a pressing unit that presses an image surface of the recording material after being heat-fixed by the first fixing processing unit; And a fixing device.
[0017]
<Operation>
That is, the fixing device of the present invention is a device in which the heating and pressurizing functions are separated into the first fixing processing unit and the second fixing processing unit. In the first fixing processing unit, the “pressing force” is reduced, By sufficiently setting "temperature" and "recording agent heating time", it is possible to cope with high speed, energy saving, and oillessness.
[0018]
Then, the image surface of the recording material after being heat-fixed in the first fixing processing unit is subjected to a sufficient pressing action by the pressing means of the second fixing processing unit, so that the toner still in a high temperature state is formed. A state in which the image is sufficiently adhered to the recording material and the image is peeled off when the image surface is rubbed after fixing can be eliminated. That is, the problem of the fixing problem due to the low pressure in the first fixing processing unit is complemented and solved by the pressurizing means of the second fixing processing unit.
[0019]
Therefore, for example, a conventional belt fixing mechanism can be used as it is as the first fixing processing section, and the problem of the fixing problem due to the low pressing force of the belt fixing mechanism is caused by the pressurization of the second fixing processing section. It is complemented and eliminated by means.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
<Example 1>
(1) Example of image forming apparatus
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to the present embodiment. The image forming apparatus of this embodiment is a tandem type full-color copying machine using a transfer type electrophotographic process.
[0021]
Reference numeral 101 denotes a copying machine main body, and reference numeral 102 denotes a reader unit mounted on an upper portion of the copying machine main body, and performs color separation photoelectric reading processing of a document image by a photoelectric conversion element such as a CCD.
[0022]
Pa, Pb, Pc, and Pd are first to fourth four image forming stations arranged in order from right to left in the copying machine main body. Each of the image forming stations Pa, Pb, Pc, and Pd has an electrophotographic photosensitive drum (latent image carrier) 111, a charger 112, a developing device 113, This is an electrophotographic image forming mechanism having a cleaner 114 and the like.
[0023]
Reference numeral 103 denotes a laser scanning exposure unit for the photosensitive drum 111 of each of the first to fourth image forming stations Pa, Pb, Pc, and Pd.
[0024]
Then, in the first image forming station Pa, a magenta toner image is formed on the photosensitive drum surface. In the second image forming station Pb, a cyan toner image is formed on the photosensitive drum surface. In the third image forming station Pc, a yellow toner image is formed on the photosensitive drum surface. In the fourth image forming station Pd, a black toner image is formed on the photosensitive drum surface. Since the electrophotographic process and the principle of image formation performed in each of the image forming stations Pa, Pb, Pc, and Pd are known, the description thereof is omitted.
[0025]
Reference numeral 104 denotes a transfer belt device common to the first to fourth image forming stations Pa, Pb, Pc, and Pd, and 105 denotes a sheet cassette. A recording material (transfer paper) is separated and fed one by one from a paper feed cassette 105 at a predetermined paper feed timing, and is carried on a rotary transfer belt 104 a of a transfer belt device 104, and each of first to fourth image forming stations By sequentially transporting the transfer sections of Pa, Pb, Pc, and Pd, the toner images of magenta, cyan, yellow, and black are superimposed and transferred. As a result, an unfixed full-color toner image is synthesized and formed on the recording material.
[0026]
The recording material that has passed through the fourth image forming station Pd is separated from the rotary transfer belt, and is conveyed to the fixing device 100 by the conveyance belt 106. The recording material introduced into the fixing device 100 is subjected to a fixing process of an unfixed toner image, and is discharged as a color copy to a discharge tray 107 that is harmful to the user. The fixing device 100 will be described in detail in the following section (2).
[0027]
Further, the copying machine of this embodiment has a double-sided copy function, and 108 is a recording material reversing / re-conveying mechanism for the double-sided copy function, but the description is omitted because it is outside the gist of the present invention. .
[0028]
(2) Fixing device 100
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the fixing device 100 according to the present embodiment. This fixing device includes a first fixing processing unit 100a and a second fixing processing unit 100b disposed downstream of the first fixing processing unit in the recording material conveyance direction.
[0029]
1) First fixing processing section 100a
The first fixing processing section 100a is a belt fixing mechanism section. Reference numeral 1 denotes a fixing roller as a fixing rotating body. In this embodiment, the fixing roller 1 is formed by molding 0.5 mm of silicone rubber (elastic layer) on a 0.3 mm thick Fe metal core having an inner diameter of 37.8 and an outer diameter of 38.4. A hollow roller having an outer diameter of φ40 and a surface coated with a PFA tube (surface layer) having a thickness of 30 μm was used. Reference numeral 2 denotes a halogen heater as a heating source inserted and disposed inside the fixing roller 1. Reference numeral 3 denotes a thermistor as a temperature detecting element disposed in contact with or non-contact with the outer surface of the fixing roller 1, reference numeral 4 denotes a cleaning device for the outer surface of the fixing roller, and reference numeral 5 denotes a recording material separating claw opposed to the outer surface of the fixing roller.
[0030]
Reference numeral 6 denotes an endless fixing belt, which is stretched between first to third rollers 7, 8, and 9, and a belt portion between the first and second rollers 7, 8 is fixed by a pressing pad 10 to a fixing roller. The fixing nip portion A is formed by bringing the lower surface portion 1 into pressure contact with the fixing nip portion A. The first roller 7 also serves as a heating roller for the fixing belt 6. The second roller 8 also functions as a recording material separating roller. The third roller 9 is a belt tension roller. Reference numeral 14 denotes a recording material guide on the entrance side of the fixing nip portion A.
[0031]
Reference numeral 12 denotes a halogen heater as a heating source inserted and disposed inside the first roller 7. Reference numeral 13 denotes a thermistor as a temperature detecting element which is brought into contact with or not in contact with the outer surface of the first roller 7.
[0032]
The fixing belt 6 has a surface layer made of a fluororesin or the like on a base made of a heat-resistant resin such as polyimide or a metal such as nickel. Further, an elastic layer may be used between the substrate and the surface layer.
[0033]
The pressure pad 10 is made of rubber or a heat-resistant nonwoven fabric, and forms a wide nip as the fixing nip portion A by applying pressure so as to wind the fixing belt 6 around the outer peripheral surface of the fixing roller. In the present embodiment, a member using a glass cloth on the surface of silicone rubber was used as the pressure pad 10, the width of the fixing nip portion A was set to 20 mm, and a pressure of 2 kg / mm was applied.
[0034]
The second roller 8 is a separation roller made of metal. The elastic material of the fixing roller 1 is deformed by pressing the fixing roller 1 through the fixing belt 6 so that the recording material can be inserted into the fixing roller 1. It serves to separate from In this embodiment, a φ10 metal roller is used as the second roller 8, and the fixing roller 1 is pressed with a total pressure of 20 kg.
[0035]
The fixing roller 1 is driven to rotate at a predetermined peripheral speed in a clockwise direction indicated by an arrow. The fixing belt 6 is driven to rotate in a counterclockwise direction indicated by an arrow by the frictional force at the fixing nip portion A in conjunction with the rotation of the fixing roller 1. It can also be driven and rotated.
[0036]
The fixing roller 1 is heated by the heat generated by the heater by energizing the halogen heater 2, the outer surface temperature of the fixing roller 1 is detected by the thermistor 3, and the detected temperature information is fed back to a temperature control circuit (not shown). The temperature control circuit controls the power supply to the halogen heater 2 so that the outer surface temperature of the fixing roller 1 detected by the thermistor 3 is maintained at a predetermined temperature, and regulates the outer surface temperature of the fixing roller 1 to a predetermined fixing temperature. . In this embodiment, the surface temperature of the fixing roller 1 was adjusted to 160 ° C.
[0037]
Further, the first roller 7 is also heated by the heat generated by the heater by energizing the halogen heater 12, the outer surface temperature of the first roller 7 is detected by the thermistor 13, and the detected temperature information is fed back to a temperature adjustment circuit (not shown). Is done. The temperature control circuit controls the power supply to the halogen heater 12 so that the outer surface temperature of the first roller 7 detected by the thermistor 13 is maintained at a predetermined temperature, and adjusts the outer surface temperature of the first roller 7 to a predetermined fixing temperature. Temperature. In this embodiment, the surface temperature of the first roller 7 was adjusted to 160 ° C. The first roller 7 heats the fixing belt 6.
[0038]
2) Second fixing processing unit 100b
In the second fixing section 100b, reference numerals 15 and 16 denote pressure roller pairs as pressure means.
[0039]
The pressure rollers 15 and 16 are rollers having an outer diameter of φ20, each of which has an elastic layer made of silicone rubber on each metal core and further has a surface coated with a fluororesin. The pressure rollers 15 and 16 are pressed against each other with a predetermined pressing force to form a pressure nip portion B. The pressure rollers 15 and 16 are driven to rotate in the direction of the arrow at a peripheral speed substantially equal to the recording material nipping and conveying speed in the fixing nip portion A of the first fixing processing unit 100a. Reference numerals 17 and 18 denote recording material separating claws disposed to face the pressure rollers 15 and 16, respectively.
[0040]
3) Fixing operation
The recording material P carrying the unfixed toner image t from the image forming mechanism is guided by the entrance guide 14 and introduced into the fixing nip A of the first fixing processing unit 100a which is a belt fixing mechanism. Are heated and pressurized in the process of being conveyed while being nipped and subjected to a fixing process of the unfixed toner image t. In the case of the fixing device of this embodiment, the recording material P is heated from both the front and back surfaces by the heat of the fixing roller 1 and the heat of the fixing belt 6 heated by the first roller 7.
[0041]
The recording material P that has exited the fixing nip portion A is separated from the surface of the fixing roller 1 by a second roller 8 or a separation claw 5 that is a separation roller. It is introduced into the pressure nip portion B of the pressure roller pairs 15 and 16. Then, the recording material P is subjected to the pressing process of the toner image by nipping and conveying the pressing nip portion B, and is still immediately after the fixing process at the fixing nip portion A of the first fixing processing portion 100a. The toner, which is in a soft state at a high temperature, is firmly adhered to the recording material surface and printed.
[0042]
In the first fixing processing section 100a, the cleaning device 4 removes toner and the like offset to the outer surface of the fixing roller 1 after the recording material is separated, and cleans the fixing roller surface. The cleaning device 4 in the present embodiment includes a cleaning web 4a made of a belt-shaped heat-resistant nonwoven fabric, a pressing roller 4b for pressing the cleaning web 4a against the fixing roller 1, an unwind roller 4c for unwinding a new cleaning web 4a, and a toner. And a take-up roller 4d that gradually takes up the cleaning web 4a having a reduced cleaning ability due to the adhesion of the offset toner to the thermistor 3 to cause a detection failure in the thermistor 3. This cleaning device 4 is provided upstream of the thermistor 3 in the rotation direction of the fixing roller 1 so as not to perform the cleaning.
[0043]
As a method of winding the cleaning web 4a, when it is determined that a predetermined number of copies have been made from the counter, a solenoid (not shown) is turned on and the one-way clutch is operated, thereby winding a predetermined amount in the direction opposite to the rotation of the roller. By taking up in the opposite direction, the cleaning web 4a is prevented from being taken up in the roller rotation direction. The cleaning web 4a is impregnated with a release agent such as silicone oil to prevent abrasion of the fixing roller 1 and to prevent toner from offsetting to the surface of the fixing roller.
[0044]
That is, the fixing device 100 of the present embodiment has a first fixing processing unit 100a and a second fixing processing unit 100b in which heating and pressurizing functions are separated from each other. Using the fixing mechanism as it is, lowering the "pressing force" and sufficient "temperature" and "recording material heating time" enables high speed, energy saving, and oilless operation. The problem of the fixing problem due to the low pressure of the belt fixing mechanism as the processing unit 100a is complemented and solved by the pressurizing means 15 and 16 of the second fixing processing unit 100a.
[0045]
4) Experimental results
In the fixing device 100 described above, the nip width of the pressing nip portion B of the pressing roller pair 15, 16 as the pressing means of the second fixing processing unit 100b is fixed to 7 mm, and the pressing force is set to a linear pressure of 5 kg / mm. Experiments were performed at 10 kg / mm and 15 kg / mm. When the linear pressure is changed, the nip width also changes. Therefore, in this example, the experiment was performed with the nip width adjusted and the nip width fixed.
[0046]
An experiment was performed by controlling the surface temperatures of the fixing roller 1 and the first roller 7 to 160 ° C., respectively.
[0047]
Under these conditions, the peripheral speed of the fixing roller 1 was set to 200, 250, 300, 350, and 400 mm / sec, and the riding amount was 0.2 mg / cm. 2 Was fixed.
[0048]
FIG. 4 shows the experimental results of this example. The horizontal axis represents nip width / fixing speed in dwell time. That is, in the case of 200 mm / sec, 20/200 = 0.1 sec.
[0049]
The vertical axis indicates the concentration reduction rate. In this method, the image density D1 after fixing is measured by a reflection densitometer (X-Rite), and thereafter, the web is reciprocated 5 times on the web loaded with 200 g, and the image density D2 is measured again. This is expressed as (D1-D2) / D1 × 100 as the density reduction rate. Judgment was made that this value was within 20% as OK.
[0050]
In FIG. 4, A is a result of the conventional belt fixing device without the second fixing processing unit 100b, B is a linear pressure of 5 kg / mm of the fixing device 100 of the present embodiment, C is a linear pressure of 10 kg / mm, and D is a linear pressure. The pressure is 15 kg / mm.
[0051]
As shown in FIG. 4, as the linear pressure increases, the density reduction rate decreases. In the conventional belt fixing device, the density reduction rate is 30% or more at the dwell time of 0.05 sec. However, at the linear pressure of 10 kg / mm of the fixing device 100 of the present embodiment, even at the dwell time of 0.05 sec. I was able to hold down.
[0052]
A linear pressure of 5 kg / mm was more effective than the conventional belt fixing device, but was still insufficient when the dwell time was increased.
[0053]
As described above, in the results of this example, it was possible to obtain good fixing properties at least at a pressing force of 10 kg / mm or more.
[0054]
Although this value is slightly different depending on the type of toner and the type of paper, good fixability can be obtained with a linear pressure of at least 10 kg / mm.
[0055]
In addition, since the fixing roller 1 can use thin cores and elastic layers, the heat transfer efficiency is extremely high, and the time for warming up from room temperature to 180 ° C. is within 30 seconds. Therefore, when the main body of the image forming apparatus is not used, it is possible to quickly start up even if the temperature of the fixing device is not adjusted, and as a result, it is possible to greatly reduce the power consumption during standby.
[0056]
By separating the heating and pressurizing functions as described above, energy saving can be achieved without deteriorating the fixability.
[0057]
<Example 2>
In the present embodiment, in the fixing device 100 of the first embodiment, the upper roller of the pressure roller pair 15, 16 which is the pressing means of the second fixing processing unit 100 b, that is, the roller 15 on the side in contact with the toner image surface of the recording material. As shown in FIG. 5, a halogen heater 19 as a heat source is provided inside the roller 15 to heat the roller 15 and the lower roller 16 in contact with the roller 15.
[0058]
The roller 15 is heated by the heat generated by the halogen heater 19 when the heater is energized, and the outer surface temperature of the roller 15 is detected by a thermistor 20 in contact with or non-contact with the roller 15, and the detected temperature information is transmitted to a temperature adjustment circuit (not shown). Will be fed back. The temperature control circuit controls the power supply to the halogen heater 19 so as to maintain the outer surface temperature of the roller 15 detected by the thermistor 20 at a predetermined temperature, and adjusts the outer surface temperature of the roller 15 to a predetermined fixing temperature.
[0059]
The same measurement as in Example 1 was performed at 70 ° C., 100 ° C., and 150 ° C. with a linear pressure of 10 kg / mm between the pressure roller pair 15 and 16.
[0060]
FIG. 6 shows the result. That is, the fixing property was further improved as compared with Example 1 as the temperature control temperature was increased. However, if the temperature is too high, the toner after fixing tends to be offset to the rollers 15 and 16, and it becomes necessary to provide a cleaning unit.
[0061]
Further, as in this embodiment, new electric power is required to heat the pressurizing means 15 and 16, and if the electric power is distributed from the fixing device, it takes time for the fixing device itself to warm up. It is necessary to consider the balance of the power in the main body because it may be disadvantageous.
[0062]
<Others>
1) By setting the thickness of the elastic layer of the fixing roller 1 in the first fixing processing section 100a to 1 mm or less, the heating efficiency of the fixing roller 1 is improved, and high speed and energy saving can be achieved with good fixing property. It becomes a fixing device.
[0063]
2) By using a toner containing at least a wax component, a fixing device with good fixing properties, high speed, energy saving, and oillessness can be obtained.
[0064]
3) The linear pressure of the pressurizing means 15 and 16 of the second fixing processing unit 100b is such that the fixing rotator of the first fixing processing unit 100a and the rotator that brings the fixing belt into pressure contact with the fixing rotator. When the pressure is higher than the linear pressure at the contact portion with the contact portion and the value is 10 kg / mm or more, the fixing device can be improved in speed, energy saving, and oil-less with good fixing property.
[0065]
4) The fixing belt 6 of the first fixing processing section 100a may be a running endless web-shaped belt.
[0066]
5) The heating unit for the fixing members 1 and 6 in the first fixing unit 100a and the heating unit for the pressurizing units 15 and 16 in the second fixing unit 100b may be external heating units or electromagnetic induction heating units. And other suitable heating means.
[0067]
6) In the embodiment, the first fixing processing section 100a is a belt fixing mechanism using an endless belt, but is not limited to this fixing mechanism. That is, in order to achieve energy saving in the fixing mechanism using the roller pair, it is necessary to similarly thin the core of the roller. Also in this case, since the pressing force of the fixing device becomes low similarly to the present embodiment, the same effect can be obtained when this embodiment is combined with the fixing device of the roller pair.
[0068]
Although various examples and embodiments of the present invention have been shown and described, those skilled in the art will appreciate that the spirit and scope of the present invention is not limited to the specific description and figures herein. It will be appreciated that various modifications and changes are set forth which are all set forth in the following claims. Examples of embodiments of the present invention are listed below.
[0069]
[Embodiment 1] A first fixing processing unit for nipping and conveying a recording material supporting an unfixed toner image in a nip formed by two fixing members to heat and fix the unfixed toner image; A second fixing processing unit, which is disposed downstream of the fixing processing unit in the recording material transport direction and has a pressing unit that presses an image surface of the recording material after being heat-fixed by the first fixing processing unit; And a fixing device.
[0070]
[Embodiment 2] A fixing rotator and a fixing belt having a nip formed by being brought into pressure contact with the fixing rotator, and a recording material having an unfixed toner image supported by the nip is nipped and conveyed. A first fixing processing unit that heats and fixes the unfixed toner image, and is disposed downstream of the first fixing processing unit in the recording material conveyance direction, and is heat-fixed by the first fixing processing unit. A second fixing processing unit having a pressing unit for pressing an image surface of a recording material to be formed later.
[0071]
[Embodiment 3] At least an endless member which is rotatably arranged and is stretched around a plurality of rotating members, and which is arranged so as to form a nip by being brought into pressure contact with the fixing rotating member. A fixing belt, and a means for heating the fixing rotator or the fixing belt, and a nip portion formed by the fixing rotator and the fixing belt supports an unfixed toner image. A first fixing processing unit that heats and fixes an unfixed toner image by nipping and conveying the material; and a first fixing processing unit that is disposed downstream of the first fixing processing unit in a recording material conveyance direction. A second fixing processing section having a pressurizing means for pressing the image surface of the recording material after the heat fixing in step (a).
[0072]
[Embodiment 4] The fixing device according to any one of Embodiments 1 to 3, wherein the second fixing processing section comprises a pair of rollers.
[0073]
[Embodiment 5] In any one of Embodiments 2 to 4, wherein the fixing rotating body of the first fixing processing section has an elastic layer, and the thickness of the elastic layer is 1 mm or less. A fixing device according to any one of the above.
[0074]
[Embodiment 6] The fixing device according to any one of Embodiments 1 to 5, wherein the toner of the unfixed toner image contains at least a wax component.
[0075]
[Embodiment 7] The linear pressure of the pressurizing means of the second fixing processing unit is such that the two fixing members or the fixing rotator of the first fixing processing unit and the fixing belt are attached to the fixing rotator. The fixing device according to any one of the first to sixth embodiments, wherein the fixing device has a linear pressure that is larger than a linear pressure of a contact portion with the rotating body to be brought into pressure contact and has a value of 10 kg / mm or more.
[0076]
[Embodiment 8] An embodiment wherein the pressurizing means of the second fixing processing section has a heating means, and the heating temperature of the heating means is lower than the heating temperature of the first fixing processing section. A fixing device according to any one of claims 1 to 7.
[0077]
[Embodiment 9] An image forming means for forming and carrying an unfixed toner image on the surface of a recording material, and a fixing means for fixing the unfixed toner image formed and carried on the surface of the recording material are provided. An image forming apparatus, which is the fixing device according to any one of aspects 1 to 8.
[0078]
[Embodiment 10] The image forming apparatus according to Embodiment 9, wherein the image forming means is a full-color toner image forming mechanism.
[0079]
【The invention's effect】
As described above, according to the first invention of the present application, at least the fixing rotating body that is rotatably disposed and the plurality of rotating bodies are stretched, and the fixing rotating body is brought into pressure contact with the fixing rotating body. Recording medium having an endless belt for fixing, and a means for heating the rotating body for fixing or the endless belt for fixing, and supporting an unfixed image between the rotating body for fixing and the endless belt for fixing. A fixing device that fixes an unfixed toner image by nipping and conveying the recording medium, and has means for pressing the recording material surface after fixing by the fixing device downstream of the fixing device in the recording material conveyance direction. It is possible to provide a high-speed, energy-saving, oil-less fixing device with excellent fixing performance.
According to the second invention of the present application, in the first invention, the pressure device downstream of the fixing device includes a pair of rollers, thereby providing a fixing device with good fixing performance, high speed, and energy saving. It became possible.
[0080]
According to the third invention of the present application, in the first and second inventions, the fixing rotator has an elastic layer, and the thickness of the elastic layer is 1 mm or less. It has become possible to provide a fixing device with high fixing speed and energy saving.
[0081]
According to the fourth invention of the present application, in the first to third inventions, the toner contains at least a wax component, so that a high-speed, energy-saving, oil-less fixing device with good fixing properties can be provided. It became possible to provide.
According to the fifth invention of the present application, in the first to fifth inventions, the linear pressure of the pressure unit downstream of the fixing device is such that the linear pressure of the fixing rotator and the fixing endless belt rotator is different. When the pressure is higher than the linear pressure of the contact portion and the value is 98 N (10 kg) / mm or more, it is possible to provide a high-speed, energy-saving, oil-less fixing device with good fixing properties.
[0082]
According to a sixth aspect of the present invention, in the first to fifth aspects, the pressing unit downstream of the fixing device has a heating unit, and the heating temperature of the heating unit is set at the fixing rotator. By lowering the heating temperature, it is possible to provide a high-speed, energy-saving, oil-less fixing device with good fixing properties.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to a first exemplary embodiment.
FIG. 2 is an enlarged view of an image forming station portion.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a fixing device.
FIG. 4 is a graph of experimental results
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a fixing device according to a second exemplary embodiment.
FIG. 6 is an experimental result graph
[Explanation of symbols]
100a first fixing processing section, 100b second fixing processing section, 1 fixing roller, 6 endless fixing belt, 10 pressure pad, 4 cleaning device, 7 8, 9 ··· first to third rollers, 2, 19 · · heater, 3, 13, 20 · · thermistor, 5, 17, 18 · · · separation claw, 15, 16 · · · pressure roller (pressure means)
