JP2005010249A

JP2005010249A - Fixing device and image forming apparatus

Info

Publication number: JP2005010249A
Application number: JP2003171659A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Kodaira; 康弘小平
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-06-17
Filing date: 2003-06-17
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2023-06-17
Also published as: JP4194088B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve an energy saving effect by shortening a warm-up time and a reset time from a standby mode in a belt fixing device where a fixing belt is stretched over by using a tension member such as a tension roller. <P>SOLUTION: In the fixing device 50, the fixing belt 54 is laid round a fixing roller (fixing rotating body) 52 and a heating roller (another rotating body) 53, and the fixing roller and a pressure roller (pressure rotating body) 55 are made to press-contact with each other in a state where the fixing belt is put in between, while the tension roller (tension member) 56 is pressed on the fixing belt so as to stretch over the fixing belt. The fixing device 50 is equipped with an auxiliary heating means for heating the tension roller. For example, an external heating roller 57 equipped with a heat source 63 inside and freely contacting with/separated from the tension roller is used as the auxiliary heating means. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ、またはそれらの複合機など、用紙・ＯＨＰフィルム等のシート材に画像を記録する画像形成装置に関する。および、そのような画像形成装置などにおいて、シート材の未定着画像を定着する定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば電子写真方式を用いた画像形成装置では、像担持体上にトナー画像を形成し、そのトナー画像をシート材に転写し、その画像転写後のシート材を定着装置に入れて定着装置で熱と圧力とを加え、シート材上の未定着トナー画像をシート材上に定着して排出していた。
【０００３】
定着装置の中には、定着ローラと、内部に熱源を有する加熱ローラとに定着ベルトを掛け回し、その定着ベルトを挟んで定着ローラと加圧ローラとを圧接し、それらのニップ間にシート材を通して定着を行うベルト定着装置がある。
【０００４】
ベルト定着装置のベルト張架方式には、定着ローラの位置を固定し、加熱ローラを付勢して定着ベルトを張り渡す方式と、定着ローラおよび加熱ローラ双方の位置を固定し、定着ベルトにテンションローラを押し当てて定着ベルトを張り渡す方式とがある。
【０００５】
両方式を比較すると、前者の方式は、テンションローラを用いないことから、部品点数を少なくすることができる利点がある。しかし、加熱ローラの位置が移動することから、
１）設置精度を必要とする、サーモスタット等の安全装置やサーミスタ等の温度検知手段などの取り付けが困難となる
２）ベルト寄り防止のため平行度を出す必要があり、側板の設置精度を高めたり、剛性を高めたりしなければならない
３）加熱ローラ全体に均一に付勢しなければならず、メンテナンス性に劣る
など様々な問題があった。
【０００６】
一方、後者の方式は、テンションローラを余分に用いるものの、定着ローラおよび加熱ローラの位置を固定することから、上述の１）ないし３）などの問題はほとんどない。このため、前者より後者の方式の方が好ましいといえる。
【特許文献１】特開２００２−１２３１１１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、後者の方式は、定着ベルトにテンションローラを押し当てることから、定着ベルトの熱がテンションローラに逃げ、ウォームアップ時や、省エネ状態の待機モード（余熱モード）からの復帰時における定着ベルトの温度上昇が遅くなる問題があった。特に、テンションローラは、通常、熱源から離れた位置に設置することから、加熱ローラの温度よりはるかに低く、機内雰囲気温度である１００℃以下に保持されていることが多く、それだけテンションローラからの放熱が多くなってウォームアップ時間や待機モードからの復帰時間が長くなり、近年注目を浴びている省エネ上問題となっていた。
【０００８】
このため、この種の従来のベルト定着装置の中には、例えば特許文献１に記載されるように、テンションローラとして熱容量が少ない断熱材料を用いていた。ところが、それでもなお、ウォームアップ時間や待機モードからの復帰時間が長くなる問題があった。
【０００９】
そこで、この発明の第１の目的は、テンションローラ等のテンション部材を用いて定着ベルトを張り渡すベルト定着装置において、ウォームアップ時間や待機モードからの復帰時間を短縮して省エネ効果を上げることにある。
【００１０】
ところで、このようにテンション部材を用いて定着ベルトを張り渡すベルト定着装置においては、定着ベルト上に付着したオフセットトナーがテンション部材に付着し、そのトナーが再び定着ベルト上に付着してからシート材上に再転写し、画質を低下するおそれがあった。
【００１１】
そこで、この発明の第２の目的は、定着ベルト上に付着したオフセットトナーがシート材上に再転写して画質を低下するおそれを少なくすることにある。
【００１２】
この発明の第３の目的は、定着ベルト上に付着したオフセットトナーがシート材上に再転写して画質を低下するおそれを一層少なくすることにある。
【００１３】
この発明の第４の目的は、特に、ウォームアップ時間を短縮し、省エネ効果を上げることにある。
【００１４】
この発明の第５の目的は、特に、待機モードからの復帰時間を短縮し、省エネ効果を上げることにある。
【００１５】
この発明の第６の目的は、定着ベルト上に付着したオフセットトナーがシート材上に再転写して画質を低下するおそれをほとんどなくすことにある。
【００１６】
この発明の第７の目的は、上記各目的を有する定着装置を備えた画像形成装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１に記載の発明は、上述した第１の目的を達成すべく、定着回転体と別の回転体とに定着ベルトを掛け回し、その定着ベルトを挟んで定着回転体と加圧回転体とを圧接する一方、定着ベルトにテンション部材を押し当てる定着装置において、テンション部材を加熱する補助加熱手段を備える、ことを特徴とする。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、上述した第２の目的を達成すべく、請求項１に記載の定着装置において、補助加熱手段が、内部に熱源を備え、テンション部材に対して接離自在である外部加熱ローラである、ことを特徴とする。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、上述した第３の目的を達成すべく、請求項２に記載の定着装置において、定着回転体と加圧回転体のニップ間にシート材を通して定着動作を行っているときは、外部加熱ローラをテンション部材から引き離す、ことを特徴とする。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、上述した第４の目的を達成すべく、請求項２または３に記載の定着装置において、ウォームアップ動作の開始とともに、外部加熱ローラをテンション部材に押し当てる、ことを特徴とする
【００２１】
請求項５に記載の発明は、上述した第５の目的を達成すべく、請求項２ないし４のいずれか１に記載の定着装置において、待機モードから復帰して再び定着動作を開始するとき、外部加熱ローラをテンション部材に押し当てる、ことを特徴とする。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、上述した第６の目的を達成すべく、請求項２ないし５のいずれか１に記載の定着装置において、外部加熱ローラをテンション部材から引き離したとき接触するクリーニング部材を備える、ことを特徴とする。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、上述した第７の目的を達成すべく、請求項１ないし６に記載の定着装置を備えることを特徴とする、画像形成装置である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態につき説明する。
図１には、電子写真式複写機の全体概略構成を示す。図示複写機には、作像部１００、その上に画像読取部２００、作像部１００の下に給紙搬送部３００などを備える。
【００２５】
作像部１００には、ドラム状の像担持体１０を備え、その像担持体１０の回転方向に帯電装置１１、リボルバ型の４色現像装置１２、中間転写ベルト１３、一次クリーニング装置１４などを順に配置する。それらの上には、露光装置１５を設ける。また、中間転写ベルト１３は、エンドレスで、像担持体１０と対向する内部に一次転写ローラ１６を配置する。
【００２６】
画像読取部２００は、筐体２０の上面にコンタクトガラス２１を備え、筐体２０上にはそのコンタクトガラス２１を被うように原稿押え２２を上下に開閉自在に取り付ける。一方、筐体２０内には、読取光学系２３を配置する。
【００２７】
給紙搬送部３００は、給紙カセット３０を、両面ユニット３１を挟んで多段に備え、正面から見てそれら給紙カセット３０および両面ユニット３１の右側から上方に向かい、作像部１００の下で左に向かう用紙搬送路３２を設ける。各給紙カセット３０には、シート材である用紙ｓを積載して収納する。
【００２８】
用紙搬送路３２には、各給紙カセット３０から下流に向けて、給紙ローラ３３、複数の搬送ローラ対３４、レジストローラ対３５、作像部１００に対向する転写搬送装置３６、ベルト搬送装置３７、定着装置５０、排紙ローラ対３８を順に設ける。転写搬送装置３６には、二次転写ローラ３９を設ける。
【００２９】
複写機の右側面には、手差しトレイ４１を開閉自在に備え、左側面には、排紙トレイ４２を着脱自在に取り付ける。そして、手差しトレイ４１上にセットした用紙を手差し用給紙ローラ４３により送り込み、用紙搬送路３２の途中に合流する。
【００３０】
いま、この複写機を用いてコピーを取るときは、原稿押え２２を開いてコンタクトガラス２１上に原稿をセットし、原稿押え２２を閉じて原稿を押さえ、不図示のコピーボタンを押す。すると、筐体２０内の読取光学系２３で原稿面を操作して原稿読取装置２００で原稿の画像情報を読み取ることができる。
【００３１】
また、コピーボタンを押すと、所定のタイミングで像担持体１０を図中反時計まわりに回転し、まず帯電装置１１で表面を一様に帯電し、次いで原稿読取装置２００の読取り内容に基づき露光装置１５で第１色目の書込みを行い、像担持体１０上に静電潜像を形成する。その後、現像装置１２で第１色目のトナーを用いて現像を行い、像担持体１０上に第１色目の画像を形成する。その画像は、一次転写ローラ１６で中間転写ベルト１３に転写する。画像転写後の像担持体１０の表面は、一次クリーニング装置１４で清掃する。
【００３２】
それから、再び帯電装置１１で像担持体１０の表面を帯電し、今度は原稿読取装置２００の読取り内容に基づき露光装置１５で第２色目の書込みを行い、現像装置１２で第２色目のトナーを用いて現像を行い、像担持体１０上に第２色目の画像を形成する。その画像は、同様に一次転写ローラ１６で中間転写ベルト１３に転写し、第１色目の画像に重ね合わせる。画像転写後の像担持体１０の表面は、再び一次クリーニング装置１４で清掃する。
【００３３】
同様にして、中間転写ベルト１３上に、第１色目から第４色目までの画像を重ね合わせて４色カラートナー画像を形成する。
【００３４】
またさらに、コピーボタンを押すと、所定のタイミングで複数の給紙ローラ３３のうちの１つを選択的に図中反時計まわりに回転し、対応する給紙カセット３０内の用紙ｓを上から順に送り出す。そして、用紙搬送路３２に入れて搬送ローラ対３４で搬送し、用紙ｓの先端をレジストローラ対３５間に突き当てて止める。
【００３５】
その後、上述した中間転写ベルト１３上に形成した４色カラートナー画像にタイミングを合わせてレジストローラ対３５を回転し、作像部１００と転写搬送装置３６との間に送り込み、二次転写ローラ３９で中間転写ベルト１３上の画像を用紙ｓに転写する。
【００３６】
画像転写後の用紙ｓは、転写搬送装置３６およびベルト搬送装置３７で搬送して定着装置５０を入れ、その定着装置５０で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、排紙ローラ対３８で排出して排紙トレイ４２上にスタックしていた。
【００３７】
用紙ｓの裏面にも画像を形成するときは、定着装置５０を通過した用紙ｓを両面ユニット３１に入れ、その両面ユニット３１でスイッチバックして再び用紙搬送路３２に戻し、レジストローラ対３５でタイミングを取って作像部１００と転写搬送装置３６間に導き、新たに中間転写ベルト１３上に形成した画像を二次転写ローラ３９で用紙ｓに転写し、再び定着装置５０を通して転写画像を定着して後、排紙ローラ対３８で排紙トレイ４２上に排出する。
【００３８】
手差しのときは、手差しトレイ４１上に手差し用紙ｓをセットし、手差し用給紙ローラ４３を図中時計まわりに回転し、手差し用紙ｓを上から順に送り出す。そして、用紙搬送路３２に入れて搬送ローラ対３４で搬送し、用紙ｓの先端をレジストローラ対３５間に突き当てて止め、そのレジストローラ対３５でタイミングを取って作像部１００と転写搬送装置３６との間に送り込み、中間転写ベルト１３上の画像を手差し用紙ｓに転写し、定着装置５０を通して転写画像を定着して後、排紙ローラ対３８で排紙トレイ４２上に排出する。
【００３９】
図２には、上述した複写機に備える定着装置５０の全体概略構成を示す。図３には、その部分拡大図を示す。
【００４０】
これらの図から判るとおり、定着装置５０は、筐体５１内に、定着回転体である定着ローラ５２、別の回転体である加熱ローラ５３、それらに掛け回す耐熱性の無端定着ベルト５４、定着ベルト５４を挟んで定着ローラ５２と圧接する加圧回転体である加圧ローラ５５、定着ベルト５４に押し当てるテンション部材であるテンションローラ５６、テンションローラ５６に対して接離自在である補助加熱手段である外部加熱ローラ５７、外部加熱ローラ５７に近接して設けるローラ状のクリーニング部材５８、クリーニング部材５８の周面に先端エッジ部を押し当てるスクレーパ部材５９などを備える。
【００４１】
図示例では、別の回転体である加熱ローラ５３には、内部に加熱ヒータ６０を設ける。加熱ヒータ６０は、別の回転体ではなく、定着ローラ５２内に設けてもよい。また、図示例のように、加圧ローラ５５内にも、加圧ヒータ６０Ａを設けるようにしてもよい。
【００４２】
そして、不図示の付勢手段で、加圧ローラ５５を定着ローラ５２に押し当てまたは加圧ローラ５５に定着ローラ５２を押し当て、加圧ローラ５５を定着ローラ５２と圧接し、それらの間にニップを形成する。
【００４３】
テンションローラ５６は、金属、金属等の表層に耐熱ゴムをチュービングしたりコーティングしたりしたもの、フェルトなどを用いてつくる。そして、その軸受６１をスプリング等の加圧手段６２で付勢し、定着ベルト５４に適切な張力を付与する。
【００４４】
補助加熱手段である外部加熱ローラ５７は、内部に熱源６３を有し、ローラ軸６４の両端を各々レバー状軸受６５で回転自在に軸受する。レバー状軸受６５は、支点６６を中心として回動可能とし、スプリング等の付勢部材６７で外部加熱ローラ５７をテンションローラ５６に押し当てる方向に付勢し、クリーニング部材５８との間に隙間Ａを設ける。そして、外部加熱ローラ５７をテンションローラ５６に押し当てているときは、熱源６３で加熱する外部加熱ローラ５７でテンションローラ５６を加熱する。
【００４５】
熱源６３としては、図示例ではハロゲンヒータを用いるが、特開２００１−２４２７３２号公報や特開２００１−１３８０５号公報に記載の誘導加熱方式のＩＨ加熱源を用いることもできる。この方式を用いると、消費電力を抑えかつ立ち上がり時間を短縮することができる。
【００４６】
また、図示例では、商用電源から熱源６３へと電力供給するが、補助電源を設けてその補助電源から電力供給するようにしてもよい。補助電源としては、特開２０００−３１５５６７号公報や特開２００２−１７４９８８号公報に記載の電気２重層コンデンサ（電気化学キャパシタ）を用いることが好ましい。このようにすると、消費電力を抑えかつ立ち上がり時間を短縮することができる。特に、待機モードからの立ち上がり時間短縮の効果が大きい。
【００４７】
レバー状軸受６５の先端には、リンク６８を介してソレノイド７０のプランジャ６９を接続する。そして、ソレノイド７０に通電することによりプランジャ６９を引き込んで付勢部材６７に抗してレバー状軸受６５を時計まわりに回動し、テンションローラ５６に対する外部加熱ローラ５７の押し当てを解除する。通電を停止すると、プランジャ６９が突出してレバー状軸受６５を反時計まわりに回動し、外部加熱ローラ５７を再びテンションローラ５６に押し当てる。外部加熱ローラ５７は、例えば、このようにテンションローラ５６に対して接離自在とする。
【００４８】
そして、定着装置５０で定着動作を行うときは、図２に示すように、筐体５１の入口７２から用紙ｓを入れ、ニップＮを通してそこで加熱ヒータ６０により加熱した定着ベルト５４と、加圧ヒータ６０Ａにより加熱した加圧ローラ５５とで用紙ｓに熱を加え、同時に圧力を加えて未定着トナー画像ｔを用紙ｓに定着し、筐体５１の出口７３から排出する。
【００４９】
図４には、ソレノイド７０に通電したときの状態を示す。
この図４に示すとおり、ソレノイド７０に通電すると、レバー状軸受６５を時計まわりに回動し、外部加熱ローラ５７をテンションローラ５６からＢ引き離してクリーニング部材５８に接触する。そして、クリーニング部材５８で外部加熱ローラ５７の表面をクリーニングする。クリーニング部材５８に付着した、トナーや紙粉等の汚れは、スクレーパ部材５９で掻き落とす。
【００５０】
なお、テンションローラ５６は、定着ベルト５２の走行に従動して図中反時計まわりに回転し、外部加熱ローラ５７は、テンションローラ５６の回転に従動して時計まわりに回転するようにする。しかし、クリーニング部材５８は、駆動源からの回転をギヤ等を介して伝達して独立して回転するようにすることが望ましい。
【００５１】
図５には、上述した複写機におけるコピー時のフローチャートを示す。
【００５２】
コピー時に複写機の電源をオンすると、ウォームアップ動作を開始するとともに、加熱ローラ５３の加熱ヒータ６０および加圧ローラ５５の加圧ヒータ６０Ａをオンし、また定着ベルト５４を回転／停止する（ステップＳ１）。次に、リロード設定温度に到達すると（ステップＳ２）、コピー準備ＯＫとなる（ステップＳ３）。そして、コピーボタンを押すと（ステップＳ４）、コピー動作を開始し（ステップＳ５）、一連のコピー動作を終了する（ステップＳ６）。
【００５３】
続けてコピーがあるときは、ステップＳ４に戻り、コピーのない状態が一定時間経過すると、電力消費を少なくすべく待機モード（余熱モード）とする（ステップＳ７）。この状態で新たなコピーを取るときは、待機モードを解除し（ステップＳ８）、ステップＳ３に戻してコピー準備ＯＫ状態とする。
【００５４】
ところで、上述した複写機では、コピー時に複写機の電源をオンすると、ウォームアップ動作の開始とともに（ステップＳ１）、外部加熱ローラ５７の熱源６３をオンし（ステップＳ１１）、ソレノイド７０をオフして外部加熱ローラ５７をテンションローラ５６に押し当てる（ステップＳ１２）。これにより、ウォームアップ時に外部加熱ローラ５７でテンションローラ５６を加熱してウォームアップ時間を短縮し、省エネ効果を上げることができる。また、ウォームアップ直後の定着温度の落ち込みを防止することができる。
【００５５】
それから、コピーボタンを押す（ステップＳ４）と同時にソレノイド７０をオンし（ステップＳ１３）、定着ローラ５２と加熱ローラ５５のニップ間に用紙ｓを通して定着動作を行っているときは、外部加熱ローラ５７をテンションローラ５６から引き離す。
【００５６】
これにより、用紙ｓ上のトナーが定着ベルト５４に付着しやすいときに外部加熱ローラ５７をテンションローラ５６から引き離し、定着ベルト５４上に付着したオフセットトナーが外部加熱ローラ５７に付着することを極力防止して外部加熱ローラ５７の表面をフレッシュに保ち、かつ定着ベルト５４上のオフセットトナーを用紙ｓ上にセルフクリーニングし、トナーが外部加熱ローラ５７上で再溶融して定着ベルト５４上に逆流し、用紙ｓ上に再転写して画質を低下するおそれを一層少なくすることができる。
【００５７】
そして、待機モードを解除して待機モードから復帰して再びコピー動作を開始するときは（ステップＳ８）、ソレノイド７０をオフして外部加熱ローラ５７をテンションローラ５６に押し当てる（ステップＳ１４）。これにより、待機モードからの復帰時に外部加熱ローラ５７でテンションローラ５６を加熱して復帰時間を短縮し、省エネ効果を上げることができる。
【００５８】
なお、図示例では、加熱ローラ５３を用いているが、特開平１１−２３２３０７号公報や特開２００１−６６９３３号公報に記載される無端帯状の部材を用いてもよい。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したとおり、請求項１に記載の発明によれば、テンションローラ等のテンション部材を用いて定着ベルトを張り渡すベルト定着装置において、テンション部材を加熱する補助加熱手段を備えるので、ウォームアップ時や待機モードからの復帰時に補助加熱手段でテンション部材を加熱してテンション部材が定着ベルトの熱を奪うことを防止し、ウォームアップ時間や復帰時間を短縮して省エネ効果を上げることができる。また、ウォームアップ直後の定着温度の落ち込みを防止することができる。
【００６０】
請求項２に記載の発明によれば、補助加熱手段が、内部に熱源を備え、テンション部材に対して接離自在である外部加熱ローラであるので、内部に熱源を備える外部加熱ローラをテンション部材から適宜引き離し、例えば定着ベルト上に付着したオフセットトナーがテンション部材に付着してから外部加熱ローラに付着するおそれを少なくするとともに、外部加熱ローラ上で再溶融して定着ベルト上に逆流し、シート材上に再転写して画質を低下するおそれを少なくすることができる。
【００６１】
請求項３に記載の発明によれば、定着ローラ等の定着回転体と加圧ローラ等の加圧回転体のニップ間にシート材を通して定着動作を行っているときは、補助加熱手段である外部加熱ローラをテンション部材から引き離すので、シート材上のトナーが定着ベルトに付着しやすいときに外部加熱ローラをテンション部材から引き離し、定着ベルト上に付着したオフセットトナーが外部加熱ローラに付着することを極力防止して外部加熱ローラの表面をフレッシュに保ち、かつ定着ベルト上のオフセットトナーをシート材上にセルフクリーニングし、トナーが外部加熱ローラ上で再溶融して定着ベルト上に逆流し、シート材上に再転写して画質を低下するおそれを一層少なくすることができる。
【００６２】
請求項４に記載の発明によれば、ウォームアップ動作の開始とともに、補助加熱手段である外部加熱ローラをテンション部材に押し当てるので、ウォームアップ時に外部加熱ローラでテンション部材を加熱してテンション部材が定着ベルトの熱を奪うことを防止し、ウォームアップ時間を短縮して省エネ効果を上げることができる。また、ウォームアップ直後の定着温度の落ち込みを防止することができる。
【００６３】
請求項５に記載の発明によれば、待機モードから復帰して再び定着動作を開始するとき、外部加熱ローラをテンション部材に押し当てるので、待機モードからの復帰時に外部加熱ローラでテンション部材を加熱してテンション部材が定着ベルトの熱を奪うことを防止し、復帰時間を短縮して省エネ効果を上げることができる。
【００６４】
請求項６に記載の発明によれば、外部加熱ローラをテンション部材から引き離したとき接触するクリーニング部材を備えるので、クリーニング部材で外部加熱ローラに付着したトナーを除去して外部加熱ローラの表面をフレッシュに保ち、トナーが外部加熱ローラ上で再溶融して定着ベルト上に逆流し、シート材上に再転写して画質を低下するおそれをほとんどなくすことができる。
【００６５】
請求項７に記載の発明によれば、上記各効果を有する定着装置を備えた画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子写真式複写機の全体概略構成図である。
【図２】その複写機に備える定着装置の全体概略構成図である。
【図３】その部分拡大図である。
【図４】テンションローラに対して外部加熱ローラの押し当てを解除した状態説明図である。
【図５】その複写機におけるコピー時のフローチャートである。
【符号の説明】
５０定着装置
５２定着ローラ（定着回転体）
５３加熱ローラ（別の回転体）
５４定着ベルト
５５加圧ローラ（加圧回転体）
５６テンションローラ（テンション部材）
５７外部加熱ローラ（補助加熱手段）
５８クリーニング部材
５９スクレーパ部材
６０加熱ヒータ
６３熱源
６５レバー状軸受
６７付勢部材
７０ソレノイド
ｓ用紙（シート材）
Ｎニップ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus for recording an image on a sheet material such as a paper / OHP film, such as a copying machine, a printer, a facsimile, or a complex machine thereof. The present invention also relates to a fixing device that fixes an unfixed image on a sheet material in such an image forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in an image forming apparatus using, for example, an electrophotographic system, a toner image is formed on an image carrier, the toner image is transferred to a sheet material, and the sheet material after the image transfer is placed in a fixing device. Then, heat and pressure were applied, and the unfixed toner image on the sheet material was fixed on the sheet material and discharged.
[0003]
In the fixing device, a fixing belt is wound around a fixing roller and a heating roller having a heat source therein, the fixing roller and the pressure roller are pressed against each other with the fixing belt interposed therebetween, and a sheet material is interposed between the nips. There is a belt fixing device that performs fixing through.
[0004]
In the belt stretching system of the belt fixing device, the position of the fixing roller is fixed, the heating roller is energized and the fixing belt is stretched, and the positions of both the fixing roller and the heating roller are fixed, and the fixing belt is tensioned. There is a method in which a fixing belt is stretched by pressing a roller.
[0005]
Comparing both methods, the former method has an advantage that the number of parts can be reduced because no tension roller is used. However, because the position of the heating roller moves,
1) Installation of safety devices such as thermostats and temperature detection means such as thermistors that require installation accuracy is difficult. 2) It is necessary to increase the parallelism to prevent the belt from slipping. 3) The rigidity must be increased. 3) The heating roller must be uniformly biased, and there are various problems such as poor maintenance.
[0006]
On the other hand, although the latter method uses an extra tension roller, the positions of the fixing roller and the heating roller are fixed, so there are almost no problems such as 1) to 3) described above. For this reason, it can be said that the latter method is preferable to the former.
[Patent Document 1] Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-123111
[Problems to be solved by the invention]
However, in the latter method, the tension roller is pressed against the fixing belt, so the heat of the fixing belt escapes to the tension roller, and the fixing belt is heated during warm-up or when returning from the standby mode (residual heat mode) in the energy saving state. There was a problem that the temperature rise slowed down. In particular, since the tension roller is usually installed at a position away from the heat source, it is often kept at a temperature that is much lower than the temperature of the heating roller and below 100 ° C., which is the internal temperature of the machine, and that much from the tension roller. Heat dissipation increased and warm-up time and return time from standby mode became longer, and this has become a problem for energy saving that has been attracting attention in recent years.
[0008]
For this reason, in this type of conventional belt fixing device, as described in Patent Document 1, for example, a heat insulating material having a small heat capacity is used as a tension roller. However, there is still a problem that the warm-up time and the return time from the standby mode become long.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, a first object of the present invention is to improve the energy saving effect by shortening the warm-up time and the return time from the standby mode in a belt fixing device that stretches the fixing belt using a tension member such as a tension roller. is there.
[0010]
By the way, in the belt fixing device that stretches the fixing belt using the tension member as described above, the offset toner adhered on the fixing belt adheres to the tension member, and the toner adheres again to the fixing belt, and then the sheet material. There was a risk of re-transferring the image on top and degrading the image quality.
[0011]
Accordingly, a second object of the present invention is to reduce the possibility that the offset toner adhering to the fixing belt is re-transferred onto the sheet material to deteriorate the image quality.
[0012]
A third object of the present invention is to further reduce the possibility that the offset toner adhering to the fixing belt is re-transferred onto the sheet material to deteriorate the image quality.
[0013]
The fourth object of the present invention is to shorten the warm-up time and increase the energy saving effect.
[0014]
In particular, the fifth object of the present invention is to shorten the return time from the standby mode and increase the energy saving effect.
[0015]
A sixth object of the present invention is to eliminate the possibility that the offset toner adhering to the fixing belt is re-transferred onto the sheet material to deteriorate the image quality.
[0016]
A seventh object of the present invention is to provide an image forming apparatus provided with a fixing device having the above objects.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in order to achieve the first object, the invention described in claim 1 hangs the fixing belt around the fixing rotating body and another rotating body, and presses the fixing rotating body with the fixing belt. In the fixing device that presses the rotating member and presses the tension member against the fixing belt, an auxiliary heating unit that heats the tension member is provided.
[0018]
According to a second aspect of the present invention, in order to achieve the second object described above, in the fixing device according to the first aspect, the auxiliary heating means is provided with a heat source inside and can be contacted and separated from the tension member. It is a certain external heating roller.
[0019]
According to a third aspect of the present invention, in order to achieve the third object described above, in the fixing device according to the second aspect, a fixing operation is performed by passing a sheet material between the nip between the fixing rotator and the pressure rotator. When it is, the external heating roller is pulled away from the tension member.
[0020]
According to a fourth aspect of the present invention, in order to achieve the fourth object described above, in the fixing device according to the second or third aspect, the external heating roller is pressed against the tension member when the warm-up operation is started. [0021]
According to a fifth aspect of the present invention, in order to achieve the fifth object described above, when the fixing device according to any one of the second to fourth aspects returns from the standby mode and starts the fixing operation again, An external heating roller is pressed against the tension member.
[0022]
According to a sixth aspect of the present invention, in order to achieve the sixth object described above, in the fixing device according to any one of the second to fifth aspects, the cleaning member that contacts when the external heating roller is pulled away from the tension member. It is characterized by comprising.
[0023]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising the fixing device according to any one of the first to sixth aspects, in order to achieve the seventh object described above.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an overall schematic configuration of an electrophotographic copying machine. The illustrated copying machine includes an image forming unit 100, an image reading unit 200 on the image forming unit 100, and a paper feeding / conveying unit 300 below the image forming unit 100.
[0025]
The image forming unit 100 includes a drum-shaped image carrier 10. A charging device 11, a revolver type four-color developing device 12, an intermediate transfer belt 13, a primary cleaning device 14, and the like are provided in the rotation direction of the image carrier 10. Arrange in order. An exposure device 15 is provided on them. The intermediate transfer belt 13 is endless, and a primary transfer roller 16 is disposed inside the intermediate transfer belt 13 so as to face the image carrier 10.
[0026]
The image reading unit 200 includes a contact glass 21 on the upper surface of the housing 20, and a document presser 22 is attached to the housing 20 so as to be able to open and close up and down so as to cover the contact glass 21. On the other hand, a reading optical system 23 is arranged in the housing 20.
[0027]
The sheet feeding / conveying unit 300 includes sheet feeding cassettes 30 in multiple stages with the duplex unit 31 interposed therebetween, and is viewed upward from the right side of the sheet feeding cassette 30 and the duplex unit 31 and below the image forming unit 100. A paper conveyance path 32 directed to the left is provided. In each sheet feeding cassette 30, sheets s that are sheet materials are stacked and stored.
[0028]
In the paper conveyance path 32, downstream from each paper feed cassette 30, a paper feed roller 33, a plurality of conveyance roller pairs 34, a registration roller pair 35, a transfer conveyance device 36 facing the image forming unit 100, and a belt conveyance device 37, a fixing device 50, and a paper discharge roller pair 38 are provided in this order. The transfer conveyance device 36 is provided with a secondary transfer roller 39.
[0029]
A manual feed tray 41 is detachably provided on the right side surface of the copying machine, and a paper discharge tray 42 is detachably attached to the left side surface. Then, the paper set on the manual feed tray 41 is fed by the manual feed roller 43 and merges in the middle of the paper transport path 32.
[0030]
Now, when making a copy using this copying machine, the document retainer 22 is opened, the document is set on the contact glass 21, the document retainer 22 is closed, the document is depressed, and a copy button (not shown) is pushed. Then, the document surface can be operated by the reading optical system 23 in the housing 20 and the image information of the document can be read by the document reading apparatus 200.
[0031]
When the copy button is pressed, the image carrier 10 is rotated counterclockwise in the drawing at a predetermined timing, and the surface is first uniformly charged by the charging device 11 and then exposed based on the reading content of the document reading device 200. The first color is written by the device 15 to form an electrostatic latent image on the image carrier 10. Thereafter, development is performed using the first color toner in the developing device 12 to form an image of the first color on the image carrier 10. The image is transferred to the intermediate transfer belt 13 by the primary transfer roller 16. The surface of the image carrier 10 after image transfer is cleaned by the primary cleaning device 14.
[0032]
Then, the surface of the image carrier 10 is charged again by the charging device 11, and the second color is written by the exposure device 15 based on the reading content of the original reading device 200, and the second color toner is supplied by the developing device 12. Then, development is performed to form an image of the second color on the image carrier 10. The image is similarly transferred to the intermediate transfer belt 13 by the primary transfer roller 16 and superimposed on the first color image. The surface of the image carrier 10 after the image transfer is cleaned again by the primary cleaning device 14.
[0033]
Similarly, a four-color toner image is formed on the intermediate transfer belt 13 by superimposing images from the first color to the fourth color.
[0034]
Further, when the copy button is pressed, one of the plurality of paper feed rollers 33 is selectively rotated counterclockwise in the drawing at a predetermined timing, and the paper s in the corresponding paper feed cassette 30 is removed from above. Send out in order. Then, the sheet is put into the sheet conveyance path 32 and conveyed by the conveyance roller pair 34, and the leading edge of the sheet s is abutted between the registration roller pair 35 and stopped.
[0035]
Thereafter, the registration roller pair 35 is rotated in synchronization with the four-color color toner image formed on the intermediate transfer belt 13 described above, and is sent between the image forming unit 100 and the transfer conveyance device 36, and the secondary transfer roller 39. Then, the image on the intermediate transfer belt 13 is transferred to the sheet s.
[0036]
The sheet s after the image transfer is transported by the transfer transport device 36 and the belt transport device 37 and the fixing device 50 is put in. The fixing device 50 applies heat and pressure to fix the transferred image, and then the discharge roller. The paper was discharged in pairs 38 and stacked on the paper discharge tray 42.
[0037]
When an image is also formed on the back side of the sheet s, the sheet s that has passed through the fixing device 50 is put into the duplex unit 31, switched back by the duplex unit 31, and returned to the sheet conveyance path 32. The image is guided between the image forming unit 100 and the transfer conveyance device 36 at a timing, and the image newly formed on the intermediate transfer belt 13 is transferred to the sheet s by the secondary transfer roller 39, and the transferred image is fixed again through the fixing device 50. Thereafter, the paper is discharged onto the paper discharge tray 42 by the paper discharge roller pair 38.
[0038]
When manually feeding, the manual paper s is set on the manual feed tray 41, the manual paper feed roller 43 is rotated clockwise in the drawing, and the manual paper s is sequentially fed from the top. Then, the sheet is put into the sheet conveyance path 32 and conveyed by the conveyance roller pair 34, the leading edge of the sheet s is stopped by abutting between the registration roller pair 35, and the image forming unit 100 and the transfer conveyance are timed by the registration roller pair 35. Then, the image on the intermediate transfer belt 13 is transferred to the manual sheet s, and the transferred image is fixed through the fixing device 50, and then discharged onto the discharge tray 42 by the discharge roller pair 38.
[0039]
FIG. 2 shows an overall schematic configuration of the fixing device 50 provided in the above-described copying machine. FIG. 3 shows a partially enlarged view thereof.
[0040]
As can be seen from these drawings, the fixing device 50 includes a fixing roller 52 that is a fixing rotating body, a heating roller 53 that is another rotating body, a heat-resistant endless fixing belt 54 wound around them, a fixing roller 50, and a fixing roller 50. A pressure roller 55 that is a pressure rotator that is in pressure contact with the fixing roller 52 with the belt 54 interposed therebetween, a tension roller 56 that is a tension member that presses against the fixing belt 54, and an auxiliary heating unit that is freely contactable with the tension roller 56. An external heating roller 57, a roller-shaped cleaning member 58 provided in the vicinity of the external heating roller 57, a scraper member 59 that presses the tip edge portion against the peripheral surface of the cleaning member 58, and the like.
[0041]
In the illustrated example, the heating roller 53 which is another rotating body is provided with a heater 60 therein. The heater 60 may be provided in the fixing roller 52 instead of another rotating body. Further, as in the illustrated example, a pressure heater 60 </ b> A may be provided in the pressure roller 55.
[0042]
The pressing roller 55 is pressed against the fixing roller 52 or the pressing roller 55 is pressed against the pressing roller 55 by an unillustrated urging means, and the pressing roller 55 is pressed against the fixing roller 52, and between them. Form a nip.
[0043]
The tension roller 56 is made of metal, a surface layer of metal, etc., coated with heat-resistant rubber, coated with felt, or the like. Then, the bearing 61 is urged by a pressurizing means 62 such as a spring to apply an appropriate tension to the fixing belt 54.
[0044]
The external heating roller 57 as auxiliary heating means has a heat source 63 inside, and both ends of the roller shaft 64 are rotatably supported by lever-shaped bearings 65 respectively. The lever-like bearing 65 is rotatable about a fulcrum 66 and is urged in a direction to press the external heating roller 57 against the tension roller 56 by a biasing member 67 such as a spring. Is provided. When the external heating roller 57 is pressed against the tension roller 56, the tension roller 56 is heated by the external heating roller 57 that is heated by the heat source 63.
[0045]
As the heat source 63, a halogen heater is used in the illustrated example, but an induction heating type IH heating source described in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2001-242732 and 2001-13805 can also be used. When this method is used, power consumption can be suppressed and the rise time can be shortened.
[0046]
In the illustrated example, power is supplied from the commercial power source to the heat source 63. However, an auxiliary power source may be provided to supply power from the auxiliary power source. As the auxiliary power source, it is preferable to use an electric double layer capacitor (electrochemical capacitor) described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-315567 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-174988. In this way, power consumption can be suppressed and the rise time can be shortened. In particular, the effect of shortening the rise time from the standby mode is great.
[0047]
A plunger 69 of a solenoid 70 is connected to the tip of the lever bearing 65 through a link 68. Then, by energizing the solenoid 70, the plunger 69 is pulled in and the lever-like bearing 65 is rotated clockwise against the biasing member 67, and the pressing of the external heating roller 57 against the tension roller 56 is released. When the energization is stopped, the plunger 69 protrudes and the lever bearing 65 is rotated counterclockwise, and the external heating roller 57 is pressed against the tension roller 56 again. For example, the external heating roller 57 can be brought into contact with and separated from the tension roller 56 in this way.
[0048]
When the fixing device 50 performs the fixing operation, as shown in FIG. 2, the sheet s is inserted from the inlet 72 of the casing 51, and the fixing belt 54 heated by the heater 60 there through the nip N, and the pressure heater Heat is applied to the sheet s by the pressure roller 55 heated by 60A, and pressure is simultaneously applied to fix the unfixed toner image t on the sheet s, and the sheet is discharged from the outlet 73 of the housing 51.
[0049]
FIG. 4 shows a state when the solenoid 70 is energized.
As shown in FIG. 4, when the solenoid 70 is energized, the lever-shaped bearing 65 is rotated clockwise, and the external heating roller 57 is separated from the tension roller 56 B to contact the cleaning member 58. Then, the surface of the external heating roller 57 is cleaned by the cleaning member 58. Dirt such as toner and paper dust adhering to the cleaning member 58 is scraped off by the scraper member 59.
[0050]
The tension roller 56 is rotated counterclockwise in the drawing as the fixing belt 52 is driven, and the external heating roller 57 is rotated clockwise in accordance with the rotation of the tension roller 56. However, it is desirable for the cleaning member 58 to rotate independently by transmitting the rotation from the drive source via a gear or the like.
[0051]
FIG. 5 shows a flowchart at the time of copying in the copying machine described above.
[0052]
When the power of the copying machine is turned on during copying, a warm-up operation is started, the heater 60 of the heating roller 53 and the pressure heater 60A of the pressure roller 55 are turned on, and the fixing belt 54 is rotated / stopped (step) S1). Next, when the reload set temperature is reached (step S2), the copy preparation is OK (step S3). When the copy button is pressed (step S4), the copy operation is started (step S5), and the series of copy operations is terminated (step S6).
[0053]
If there is a subsequent copy, the process returns to step S4, and after a predetermined time has passed without copying, a standby mode (remaining heat mode) is set to reduce power consumption (step S7). When taking a new copy in this state, the standby mode is canceled (step S8), and the process returns to step S3 to enter the copy preparation OK state.
[0054]
In the copying machine described above, when the copying machine is turned on at the time of copying, the warm-up operation is started (step S1), the heat source 63 of the external heating roller 57 is turned on (step S11), and the solenoid 70 is turned off. The external heating roller 57 is pressed against the tension roller 56 (step S12). As a result, the warm-up time can be shortened by heating the tension roller 56 with the external heating roller 57 during warm-up, and the energy saving effect can be improved. Further, it is possible to prevent the fixing temperature from dropping immediately after the warm-up.
[0055]
Then, when the copy button is pressed (step S4), the solenoid 70 is turned on simultaneously (step S13), and when the fixing operation is performed through the sheet s between the nip between the fixing roller 52 and the heating roller 55, the external heating roller 57 is turned on. Pull away from the tension roller 56.
[0056]
As a result, when the toner on the sheet s is likely to adhere to the fixing belt 54, the external heating roller 57 is separated from the tension roller 56, and the offset toner attached on the fixing belt 54 is prevented from adhering to the external heating roller 57 as much as possible. The surface of the external heating roller 57 is kept fresh, and the offset toner on the fixing belt 54 is self-cleaned on the paper s, and the toner is remelted on the external heating roller 57 and flows back onto the fixing belt 54. It is possible to further reduce the possibility of re-transferring onto the paper s and degrading the image quality.
[0057]
When the standby mode is canceled and the copy mode is resumed after returning from the standby mode (step S8), the solenoid 70 is turned off and the external heating roller 57 is pressed against the tension roller 56 (step S14). As a result, when returning from the standby mode, the tension roller 56 is heated by the external heating roller 57 to shorten the return time, and the energy saving effect can be increased.
[0058]
In the illustrated example, the heating roller 53 is used, but an endless belt-like member described in JP-A-11-232307 and JP-A-2001-66933 may be used.
[0059]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the belt fixing device that stretches the fixing belt using a tension member such as a tension roller is provided with the auxiliary heating means for heating the tension member. In addition, it is possible to prevent the tension member from taking the heat of the fixing belt by heating the tension member with the auxiliary heating means when returning from the standby mode, and to shorten the warm-up time and the return time, thereby increasing the energy saving effect. Further, it is possible to prevent the fixing temperature from dropping immediately after the warm-up.
[0060]
According to the second aspect of the present invention, the auxiliary heating means is an external heating roller that includes a heat source therein and is capable of contacting and separating from the tension member. Therefore, the external heating roller including the heat source is provided as a tension member. For example, the offset toner attached onto the fixing belt is less likely to adhere to the external heating roller after being attached to the tension member, and is re-melted on the external heating roller and backflowed onto the fixing belt. It is possible to reduce the risk of re-transferring onto the material and degrading the image quality.
[0061]
According to the third aspect of the present invention, when the fixing operation is performed through the sheet material between the nip between the fixing rotator such as the fixing roller and the pressure rotator such as the pressure roller, the external heating unit is an auxiliary heating unit. Since the heating roller is separated from the tension member, when the toner on the sheet material easily adheres to the fixing belt, the external heating roller is separated from the tension member, and the offset toner adhered on the fixing belt adheres to the external heating roller as much as possible. To prevent the surface of the external heating roller from being kept fresh, and to self-clean the offset toner on the fixing belt on the sheet material, and the toner remelts on the external heating roller and flows back onto the fixing belt. Therefore, the possibility of re-transferring the image to deteriorate the image quality can be further reduced.
[0062]
According to the invention of claim 4, since the external heating roller as auxiliary heating means is pressed against the tension member at the start of the warm-up operation, the tension member is heated by the external heating roller during the warm-up. The heat of the fixing belt can be prevented from being removed, and the warm-up time can be shortened to increase the energy saving effect. Further, it is possible to prevent the fixing temperature from dropping immediately after the warm-up.
[0063]
According to the fifth aspect of the present invention, when the fixing operation is started again after returning from the standby mode, the external heating roller is pressed against the tension member, so that the tension member is heated by the external heating roller when returning from the standby mode. Thus, it is possible to prevent the tension member from taking the heat of the fixing belt, shorten the return time, and increase the energy saving effect.
[0064]
According to the sixth aspect of the present invention, since the cleaning member that contacts when the external heating roller is pulled away from the tension member is provided, the toner attached to the external heating roller is removed by the cleaning member, and the surface of the external heating roller is refreshed. The toner can be re-melted on the external heating roller and backflowed on the fixing belt, and retransferred onto the sheet material, so that there is almost no possibility of deteriorating the image quality.
[0065]
According to the seventh aspect of the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus including the fixing device having the above effects.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall schematic configuration diagram of an electrophotographic copying machine.
FIG. 2 is an overall schematic configuration diagram of a fixing device provided in the copying machine.
FIG. 3 is a partially enlarged view thereof.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a state in which the external heating roller is released from being pressed against the tension roller.
FIG. 5 is a flowchart at the time of copying in the copier.
[Explanation of symbols]
50 Fixing Device 52 Fixing Roller (Fixing Rotator)
53 Heating roller (another rotating body)
54 Fixing Belt 55 Pressure Roller (Pressure Rotator)
56 Tension roller (tension member)
57 External heating roller (auxiliary heating means)
58 Cleaning member 59 Scraper member 60 Heater 63 Heat source 65 Lever-shaped bearing 67 Biasing member 70 Solenoid s Paper (sheet material)
N nip

Claims

In a fixing device in which a fixing belt is wound around a fixing rotator and another rotator, and the fixing rotator and the pressure rotator are pressed against each other with the fixing belt interposed therebetween, and a tension member is pressed against the fixing belt.
A fixing device comprising auxiliary heating means for heating the tension member.

2. The fixing device according to claim 1, wherein the auxiliary heating unit is an external heating roller that includes a heat source therein and is capable of contacting and separating from the tension member.

The fixing device according to claim 2, wherein when the fixing operation is performed through a sheet material between the nip between the fixing rotator and the pressure rotator, the external heating roller is pulled away from the tension member. .

The fixing device according to claim 2, wherein the external heating roller is pressed against the tension member when a warm-up operation is started.

5. The fixing device according to claim 2, wherein when the fixing operation is resumed after returning from the standby mode, the external heating roller is pressed against the tension member. 6.

The fixing device according to claim 2, further comprising a cleaning member that contacts when the external heating roller is separated from the tension member.

An image forming apparatus comprising the fixing device according to claim 1.