JP2005227322A - Fixing device and image forming apparatus equipped with the fixing device - Google Patents

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JP2005227322A JP2004033127A JP2004033127A JP2005227322A JP 2005227322 A JP2005227322 A JP 2005227322A JP 2004033127 A JP2004033127 A JP 2004033127A JP 2004033127 A JP2004033127 A JP 2004033127A JP 2005227322 A JP2005227322 A JP 2005227322A
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研二郎 吉岡
Takeshi Ikuma
健 井熊
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate faulty fixing by varying the abutting force of a belt tension member on a heating roller in accordance with paper thickness. <P>SOLUTION: The fixing device is equipped with the heating roller 1401, a pressure roller 1411 pressed against the heating roller, the belt tension member 1421 arranged on an upstream side in a paper transporting direction with respect to the pressure roller and placed on the pressure roller through a tension spring 1704, a belt 1431 wound around the outer circumferences of the pressure roller and the belt tension member and moving while forming a fixing nip with the heating roller in between, and a pre-load spring 1801 making the belt tension member abut on the heating roller, and the urging force of the pre-load spring is varied in accordance with the paper thickness. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、加熱ロールと、該加熱ロールに押圧する加圧ロールと、該加圧ロールの外周に捲着され前記加熱ロールとの間に挟持されて移動するベルトと、該ベルトを張架するベルト張架部材とを備え、シート材上に形成した未定着トナー像を定着する定着装置及び該定着装置を搭載した画像形成装置に関する。   The present invention provides a heating roll, a pressure roll that presses against the heating roll, a belt that is attached to the outer periphery of the pressure roll and is sandwiched and moved between the heating roll, and the belt is stretched. The present invention relates to a fixing device that includes a belt stretching member and fixes an unfixed toner image formed on a sheet material, and an image forming apparatus equipped with the fixing device.

複写機やプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、転写材上に未定着のトナー像を接触加熱定着する加熱ロール型定着装置として、表面に弾性体が被覆され加熱源を内蔵して回転可能な加熱ロールと、複数の支持ロールによって張架されたベルトと、ベルトを加熱ロールの廻りに所定角度だけ巻き付けてニップ領域を形成させると共にそのニップ領域の出口に他の部分よりも大きな圧力を局部的に加えて熱定着ロール表面の弾性体に歪みを生じさせる圧力手段とを設け、ニップ部からのシート材の排出を容易にした定着装置が提案(特許文献1参照)されている。   In image forming apparatuses such as copying machines, printers, and facsimiles, as a heating roll type fixing apparatus that heats and fixes an unfixed toner image on a transfer material, the surface is covered with an elastic body and can be rotated with a built-in heating source. A heating roll, a belt stretched by a plurality of support rolls, and a belt is wound around the heating roll by a predetermined angle to form a nip region, and at the outlet of the nip region, a pressure higher than other portions is locally applied. In addition, there has been proposed a fixing device (see Patent Document 1) that is provided with a pressure unit that causes distortion on the elastic body on the surface of the heat fixing roll, and facilitates the discharge of the sheet material from the nip portion.

この従来の定着装置では、圧力手段が存在することにより、予め熱定着ロールの表面に歪みを有しているので、ニップ領域の出口で、熱定着ロールの表面上にトナーが接触している状態からその表面歪みを瞬間的に開放する。そのため、シート材がニップ部から排出される時に、トナーと熱定着ロールとの付着力を減少させてシート材が熱定着ロールに巻き付くことを抑制し、腰の弱い記録紙でもベルトニップの出口において容易に剥離できる。上記装置は、このことによって、従来必要とされてきた剥離爪を不要にしている。   In this conventional fixing device, since the surface of the heat fixing roll has distortion in advance due to the presence of pressure means, the toner is in contact with the surface of the heat fixing roll at the exit of the nip region. The surface distortion is instantaneously released. For this reason, when the sheet material is discharged from the nip portion, the adhesion force between the toner and the heat fixing roll is reduced to prevent the sheet material from being wound around the heat fixing roll. Can be easily peeled off. In this way, the above-described apparatus eliminates the peeling claw that has been conventionally required.

しかしながら、上記特許文献1の定着装置の構造では、複数の支持ロールに張架されて移動可能なベルトを圧力手段でニップ形成可能な角度だけ加熱ロールに巻き付けると共に、ニップ領域の出口に局部的に大きな圧力を加えて駆動するので、複数の支持ロールとその回転軸受が必要である。さらに、耐熱ベルトの周長が長くなり、定着装置が複雑で大型化するだけでなく、高価にする。定着装置の複雑、大型化、高価な構成は、必然的に当該定着装置を搭載した画像形成装置を複雑、大型化、高価にする。   However, in the fixing device structure of Patent Document 1, a movable belt stretched around a plurality of support rolls is wound around a heating roll by an angle capable of forming a nip by pressure means, and locally at the outlet of the nip region. Since it is driven by applying a large pressure, a plurality of support rolls and their rotary bearings are required. Furthermore, the perimeter of the heat-resistant belt is increased, and the fixing device is not only complicated and large, but also expensive. The complicated, large and expensive construction of the fixing device inevitably makes the image forming apparatus equipped with the fixing device complicated, large and expensive.

しかも、ベルトは、加熱源を内蔵して回転可能な熱定着ロールとのニップ部で加熱されるが、複数の支持ロールで張架し周長が長くなるという構成では、所定の経路で移動する時に、複数の支持ロールによって熱エネルギーが奪われ、また、周長の長さに応じて自然放熱が増える。そのため、所定の温度に到達するまでの時間が多く必要になり、電源オン時から定着可能になるまでの所謂ウォーミングアップ時間を長く要することになり、好ましくない。   In addition, the belt is heated at a nip portion with a rotatable heat fixing roll with a built-in heating source, but in a configuration in which the belt is stretched by a plurality of support rolls to increase the peripheral length, the belt moves along a predetermined path. Sometimes, heat energy is deprived by a plurality of support rolls, and natural heat dissipation increases according to the length of the circumference. For this reason, it takes a long time to reach a predetermined temperature, and a so-called warm-up time from when the power is turned on to when fixing is required is not preferable.

さらに、加熱ロールに対してベルトをニップ形成可能な角度だけ巻き付けてニップ部出口で他の部分より大きな圧力を局部的に加え熱定着ロールの弾性層に歪みを形成させる構成では、シート材が加熱ロールに巻き付くのを抑制するには好適であるが、弾性層の歪みに沿って排出されるシート材は、この歪みに倣ってカールしたり、局部的な高圧力のために皺発生などの変形をもたらす。   Further, in the configuration in which the belt is wound around the heating roll at an angle capable of forming a nip, and a pressure greater than that of other portions is locally applied at the exit of the nip portion to form distortion in the elastic layer of the heat fixing roll, the sheet material is heated Although it is suitable for suppressing wrapping around the roll, the sheet material discharged along the strain of the elastic layer may curl following this strain or generate wrinkles due to local high pressure. Bring deformation.

そこで、本出願人は、特許文献2において、熱ロール型定着装置の構造の単純化、小型化、コスト低減を可能にし、ウォーミングアップ時間を短縮でき、シート材へのストレスを小さくしてカールの発生や皺発生など排出されるシート材の変形を抑制できる定着装置を提案している。   In view of this, the present applicant disclosed in Patent Document 2 that the structure of the heat roll type fixing device can be simplified, reduced in size and cost can be reduced, the warm-up time can be shortened, the stress on the sheet material can be reduced, and the occurrence of curling We have proposed a fixing device that can suppress the deformation of discharged sheet material such as the generation of wrinkles and wrinkles.

これを図14により説明する。加熱ローラ1401は、芯金1403の外周に弾性層1402が被覆されるとともに内部に加熱源1405を有し、図示A方向に回転する。加熱ローラ1401の表層1404には、加圧ローラ1411とベルト張架ローラ1421に支持されたベルト1431が当接されている。加圧ロール1411は芯金1412の外周に弾性層1413が被覆され、図示B方向に回転する。紙等の転写材はC方向から進入しD方向に排出される。
特許第3084692号 特開2004−4234
This will be described with reference to FIG. The heating roller 1401 is coated with an elastic layer 1402 on the outer periphery of the cored bar 1403 and has a heating source 1405 inside, and rotates in the direction A in the figure. A belt 1431 supported by a pressure roller 1411 and a belt stretching roller 1421 is in contact with the surface layer 1404 of the heating roller 1401. The pressure roll 1411 is coated with an elastic layer 1413 on the outer periphery of the core bar 1412 and rotates in the B direction in the drawing. A transfer material such as paper enters from the C direction and is discharged in the D direction.
Patent No. 3084692 JP2004-4234

図14において、加熱ローラ1401はベルト1431を介して加圧ローラ1411に当接され、ベルト1431はベルト張架ローラ1421により加熱ローラ1401にまきかけられている。ベルト張架ローラ1421はベルト1431を介して加熱ローラ1401に当接されている。加圧ローラ1411に対しベルト張架ローラ1421には矢印G方向にテンション力がかかっている。   In FIG. 14, the heating roller 1401 is brought into contact with the pressure roller 1411 via a belt 1431, and the belt 1431 is wound around the heating roller 1401 by a belt stretching roller 1421. The belt stretching roller 1421 is in contact with the heating roller 1401 via the belt 1431. A tension force is applied to the belt tension roller 1421 in the arrow G direction with respect to the pressure roller 1411.

転写材が矢印C方向から進入し、矢印D方向に排出される間に転写材上のトナーは熱と圧力により定着される。熱は加熱ローラ熱源1405より高温となった加熱ローラ1401、ベルト1431、加圧ローラ1411より供給される。圧力はベルト張架ローラ1421の加熱ローラ1401への当接力、ベルト1431の加熱ローラ1401へのまきかけ力、加熱ローラ1401と加圧ローラ1411の当接力により供給される。   While the transfer material enters from the direction of arrow C and is discharged in the direction of arrow D, the toner on the transfer material is fixed by heat and pressure. Heat is supplied from a heating roller 1401, a belt 1431, and a pressure roller 1411 that have become higher in temperature than the heating roller heat source 1405. The pressure is supplied by the contact force of the belt stretching roller 1421 to the heating roller 1401, the squeezing force of the belt 1431 to the heating roller 1401, and the contact force of the heating roller 1401 and the pressure roller 1411.

図15に加熱ローラ1401と加圧ローラ1411の当接方法の説明図(断面図)を示す。図16は図15の矢印H方向から見た上面図である。なお、図15、図16はベルト張架ローラ1421を省略してある。
加圧ローラ1411は回転軸が変動することなく回転駆動する必要があるため、 加圧ローラの両端に形成された加圧ローラ軸1502は、加圧ローラ固定側板1505 にベアリング1510を介して固定支持されている。なお、ベアリング1510により 加圧ローラ1411は回転軸まわりに回転可能である。また、回転軸と加圧ローラ 固定側板1505の交点が点P2である。なお、1509は加熱ローラ可動隙間である。
FIG. 15 is an explanatory view (cross-sectional view) of a contact method between the heating roller 1401 and the pressure roller 1411. 16 is a top view seen from the direction of arrow H in FIG. In FIG. 15 and FIG. 16, the belt stretching roller 1421 is omitted.
Since the pressure roller 1411 needs to be driven to rotate without fluctuation, the pressure roller shaft 1502 formed at both ends of the pressure roller is fixedly supported by the pressure roller fixed side plate 1505 via the bearing 1510. Has been. Note that the pressure roller 1411 can be rotated around the rotation axis by the bearing 1510. Further, the intersection point of the rotating shaft and the pressure roller fixing side plate 1505 is a point P2. Reference numeral 1509 denotes a heating roller movable gap.

一方、加熱ローラ軸1501は、加熱ローラ可動支持側板1503にベアリング1507 を介して固定支持されている。なお、ベアリング1507により加熱ローラ1401は 回転軸まわりに回転可能である。また、回転軸と加熱ローラ可動支持側板1503 の交点が点P1である。そして、加熱ローラ可動支持側板1503は加熱ローラ可動 支持側板回転軸1504まわりに回転可能に支持される。
加熱ローラ可動支持側板1503は加圧ローラ固定側板1505と加圧荷重バネ1506 で連結される。加圧荷重バネ1506の一方の端部はバネ端固定点1508で加熱ロー ラ可動支持側板1503に固定され、他方の端部はバネ端固定点1511で加圧ローラ 固定側板1505に固定される。加圧荷重バネ1506は自由長よりもX3(m)だけ伸 ばされて両端が固定されている。このとき、加圧荷重方向はバネに平行な矢印 Eである。
On the other hand, the heating roller shaft 1501 is fixedly supported by a heating roller movable support side plate 1503 via a bearing 1507. Note that the heating roller 1401 can be rotated around the rotation axis by the bearing 1507. Further, the intersection point of the rotating shaft and the heating roller movable support side plate 1503 is a point P1. The heating roller movable support side plate 1503 is rotatably supported around the heating roller movable support side plate rotating shaft 1504.
The heating roller movable support side plate 1503 is connected to the pressure roller fixed side plate 1505 by a pressure load spring 1506. One end of the pressure load spring 1506 is fixed to the heating roller movable support side plate 1503 at a spring end fixing point 1508, and the other end is fixed to the pressure roller fixing side plate 1505 at a spring end fixing point 1511. The pressure load spring 1506 is extended by X3 (m) from the free length and fixed at both ends. At this time, the pressure load direction is an arrow E parallel to the spring.

ここで、加熱ローラ可動支持側板回転軸1504とバネ端固定点1508を通る直線 を線L2とし、線L2と矢印Eのなす角をθ1(rad)とする。また、点P1と点P2 を通る直線を線L1とし、線L1と線L2のなす角をθ2(rad)とする。また、線 L2の加熱ローラ可動支持側板回転軸1504と点P1の距離をX1(m)、加熱ローラ可 動支持側板回転軸1504とバネ端固定点1508の距離をX2(m)とする。     Here, a straight line passing through the heating roller movable support side plate rotating shaft 1504 and the spring end fixing point 1508 is defined as a line L2, and an angle formed by the line L2 and the arrow E is defined as θ1 (rad). A straight line passing through the points P1 and P2 is defined as a line L1, and an angle formed by the lines L1 and L2 is defined as θ2 (rad). Further, the distance between the heating roller movable support side plate rotating shaft 1504 and the point P1 on the line L2 is X1 (m), and the distance between the heating roller movable support side plate rotating shaft 1504 and the spring end fixing point 1508 is X2 (m).

バネによる荷重をQ1(N)とすると、バネ端固定点1508にかかるモーメント M1(Nm)は、
M1=Q1×sin(θ1)×X2 ・・・ (1)
一方、線L1に沿って働く、加熱ローラ1401と加圧ローラ1411にかかる加圧荷 重をQ2(N)とすると、点P1にかかるモーメントM2(Nm)は、
M2=Q2×sin(θ2)×X1 ・・・ (2)
ここで、てこの原理よりM1=M2であるので、(1)、(2)式より
Q2=Q1×sin(θ1)/sin(θ2)×X2/X1 ・・・ (3)
よって、加熱ローラ1401と加圧ローラ1411の配置は決まっているため、所望 の加圧荷重Q2を得るためには(2)式により求められるバネ荷重Q1をかければよ い。
なお、バネ定数をK1(N/m)とすると、
Q1=K1×X3 ・・・ (4)
なお、加圧荷重Q2は加熱ローラ1401及び加圧ローラ1411の両端にかけるため 、加熱ローラ1401及び加圧ローラ1411全体にかかる加圧荷重は2×Q2である。
If the load by the spring is Q1 (N), the moment M1 (Nm) applied to the spring end fixing point 1508 is
M1 = Q1 × sin (θ1) × X2 (1)
On the other hand, if the pressure load applied to the heating roller 1401 and the pressure roller 1411 acting along the line L1 is Q2 (N), the moment M2 (Nm) applied to the point P1 is
M2 = Q2 × sin (θ2) × X1 (2)
Here, M1 = M2 from the lever principle, so from equations (1) and (2)
Q2 = Q1 × sin (θ1) / sin (θ2) × X2 / X1 (3)
Therefore, since the arrangement of the heating roller 1401 and the pressure roller 1411 is determined, in order to obtain the desired pressure load Q2, it is sufficient to apply the spring load Q1 obtained by the equation (2).
If the spring constant is K1 (N / m),
Q1 = K1 × X3 (4)
Since the pressure load Q2 is applied to both ends of the heating roller 1401 and the pressure roller 1411, the pressure load applied to the entire heating roller 1401 and the pressure roller 1411 is 2 × Q2.

図17に加圧ローラ1411とベルト張架ローラ1421によるベルト1431の張架方 法の説明図(断面図)を示す。図18は図16の加熱ローラ1401とその周辺部 材を省略し、加圧ローラ1411、ベルト張架ローラ1421、ベルト1431とその周辺 部材の上面図である。
加圧ローラ軸1502には、加圧ローラテンション軸受け1701が回転自在にはめ 込まれている。加圧ローラテンション軸受け1701は低摩擦係数の材質で作られ 、加圧ローラ1411は回転軸P3まわりに回転駆動される。
FIG. 17 shows an explanatory diagram (cross-sectional view) of a method of stretching the belt 1431 using the pressure roller 1411 and the belt stretching roller 1421. FIG. 18 is a top view of the pressure roller 1411, the belt stretching roller 1421 and the belt 1431 and their peripheral members, omitting the heating roller 1401 and its peripheral members in FIG.
A pressure roller tension bearing 1701 is rotatably fitted to the pressure roller shaft 1502. The pressure roller tension bearing 1701 is made of a material having a low friction coefficient, and the pressure roller 1411 is driven to rotate around the rotation axis P3.

一方、ベルト張架ローラ軸1702には、ベルト張架ローラテンション軸受け17 03が回転自在にはめ込まれている。ベルト張架ローラテンション軸受け1703は 低摩擦係数の材質で作られ、ベルト張架ローラ1421は回転軸P4まわりに回転可 能に支持される。さらに、加圧ローラテンション軸受け1701、ベルト張架ロー ラテンション軸受け1703には突起tが設けられ、テンションバネ1704の両端が それら突起tにより支持されている。     On the other hand, a belt tension roller tension bearing 1703 is rotatably fitted on the belt tension roller shaft 1702. The belt tension roller tension bearing 1703 is made of a material having a low friction coefficient, and the belt tension roller 1421 is supported rotatably around the rotation axis P4. Further, the pressure roller tension bearing 1701 and the belt tension roller bearing 1703 are provided with protrusions t, and both ends of the tension spring 1704 are supported by the protrusions t.

テンションバネ1704は自由長よりもX4(m)だけ縮められて両端を支持され 、テンション方向は加圧ローラ1411回転軸P3とベルト張架ローラ1421回転軸P4 を通る垂線に平行な矢印G方向にかかる。矢印G方向は図14の矢印Gと同一 である。ここで、テンションバネ1704のバネ定数をK2(N/m)とすると、テン ションQT(N)は
QT=K2×X4 ・・・ (5)
図19において、ベルト張架ローラ1421が加熱ローラ1401に作用する与圧の方 向、矢印J2の逆向きの力F2とテンションQT(N)のなす角をθ4とすると、テン ションQT(N)の与圧に及ぼす力F2(N)は、
F2=QT×cos(θ4) ・・・ (6)
なお、テンションQTは加圧ローラ1411及びベルト張架ローラ1421の両端にかけ るため、与圧に及ぼす影響の合計は2×F2である。
The tension spring 1704 is contracted by X4 (m) from the free length and is supported at both ends. Take it. The direction of arrow G is the same as arrow G in FIG. Here, if the spring constant of the tension spring 1704 is K2 (N / m), the tension QT (N) is
QT = K2 × X4 (5)
In FIG. 19, assuming that the direction of the pressure applied by the belt stretching roller 1421 to the heating roller 1401 and the angle formed by the force F2 in the opposite direction of the arrow J2 and the tension QT (N) is θ4, the tension QT (N) The force F2 (N) exerted on the pressurization of
F2 = QT × cos (θ4) (6)
Since the tension QT is applied to both ends of the pressure roller 1411 and the belt stretching roller 1421, the total effect on the pressure is 2 × F2.

図20にベルト1431を介した加熱ローラ1401へのベルト張架ローラ1421の当 接方法の説明図(断面図)を示す。
ベルト張架ローラ軸1702には、ベルト張架ローラテンション軸受け1703がは め込まれている。ベルト張架ローラテンション軸受け1703は低摩擦係数の材質 で作られ、ベルト張架ローラ1421は回転軸P4まわりに回転可能に支持される。 さらに、ベルト張架ローラテンション軸受け1703には図17、図18で示した 突起tとは別の突起t′が新たに設けられ、与圧バネ1801の一方の端部が支持 されている。与圧バネ1801の他方の端部はバネ端支持板1802で支持される。な お、バネ端支持板1802は固定で動かない。
FIG. 20 is an explanatory view (cross-sectional view) of a method for contacting the belt stretching roller 1421 to the heating roller 1401 via the belt 1431.
The belt tension roller shaft 1702 is fitted with a belt tension roller tension bearing 1703. The belt tension roller tension bearing 1703 is made of a material having a low friction coefficient, and the belt tension roller 1421 is supported so as to be rotatable around the rotation axis P4. Further, the belt tension roller tension bearing 1703 is newly provided with a projection t ′ different from the projection t shown in FIGS. 17 and 18, and one end of the pressurizing spring 1801 is supported. The other end of the pressurizing spring 1801 is supported by a spring end support plate 1802. The spring end support plate 1802 is fixed and does not move.

そして、与圧バネ1801は自由長よりもX5(m)だけ縮められて両端を支持さ れ、加圧方向は与圧バネ1801と平行な矢印J1方向にかかる。一方、加熱ローラ 1401の回転軸P1とベルト張架ローラ1421の回転軸P4を通る線の方向を矢印J2と すると、ベルト張架ローラ1421の加熱ローラ1401への与圧は矢印J2方向と同一 である。
与圧バネ荷重Q3(N)、与圧F1(N)、矢印J1と矢印J2のなす角度θ3とすると 、
F1=Q3×cos(θ3) ・・・ (7)
ここで、与圧バネ1801のバネ定数をK3(N/m)とすると、与圧バネ荷重Q3(N) は
Q3=K3×X5 ・・・ (8)
(7),(8)式より
F1=K3×X5×cos(θ3) ・・・ (9)
なお、与圧F1は加熱ローラ1401及びベルト張架ローラ1421の両端にかけるため 、加熱ローラ1401及びベルト張架ローラ1421全体にかかる与圧は2×F1である 。
The pressurizing spring 1801 is contracted by X5 (m) from the free length and supported at both ends, and the pressurizing direction is applied in the direction of arrow J1 parallel to the pressurizing spring 1801. On the other hand, if the direction of the line passing through the rotation axis P1 of the heating roller 1401 and the rotation axis P4 of the belt stretching roller 1421 is an arrow J2, the pressure applied to the heating roller 1401 by the belt stretching roller 1421 is the same as the arrow J2 direction. is there.
When the pressurized spring load Q3 (N), the pressurized pressure F1 (N), and the angle θ3 formed by the arrows J1 and J2,
F1 = Q3 × cos (θ3) (7)
Here, if the spring constant of the pressurized spring 1801 is K3 (N / m), the pressurized spring load Q3 (N) is
Q3 = K3 × X5 (8)
From equations (7) and (8)
F1 = K3 × X5 × cos (θ3) (9)
Since the pressurizing force F1 is applied to both ends of the heating roller 1401 and the belt stretching roller 1421, the pressurizing force applied to the entire heating roller 1401 and belt stretching roller 1421 is 2 × F1.

図21に回転駆動力の影響の説明図(断面図)を示す。加圧ローラ1411の回 転駆動モーメントM3(Nm)によりベルト1431を介して加熱ローラ1401に力Q5(N) が伝達される。
加圧ローラ1411の半径をX6(m)とすると、
Q4=M3/X6 ・・・ (10)
ここで、加圧ローラ1411の回転軸P3は固定されているため、ベルト1431を介 して、ベルト張架ローラ1421に線分P3P4を腕とする矢印T方向のモーメントM4 (Nm)がかかる。
線分P3P4、すなわち、加圧ローラ1411の回転軸P3及びベルト張架ローラ1421 の回転軸P4の距離をX7(m)とすると、ベルト張架ローラにかかる力Q5(N)は、
Q5=M4/X7 ・・・ (11)
てこの原理よりM3=M4であるため、
Q5=Q4×X6/X7 ・・・ (12)
図21の与圧と同一方向矢印J2と矢印Tのなす角をθ5とすると、回転駆動 モーメントM3(Nm)の与圧に及ぼす力F3(N)は、
F3=Q5×cos(θ5) ・・・ (13)
なお、回転駆動モーメントM3(Nm)は加圧ローラ1411の回転軸P3全体にかかるた め2倍する必要は無い。
FIG. 21 shows an explanatory diagram (cross-sectional view) of the influence of the rotational driving force. The force Q5 (N) is transmitted to the heating roller 1401 through the belt 1431 by the rotation driving moment M3 (Nm) of the pressure roller 1411.
If the radius of the pressure roller 1411 is X6 (m),
Q4 = M3 / X6 (10)
Here, since the rotation shaft P3 of the pressure roller 1411 is fixed, a moment M4 (Nm) in the arrow T direction with the line segment P3P4 as an arm is applied to the belt stretching roller 1421 via the belt 1431.
If the distance between the line P3P4, that is, the rotation axis P3 of the pressure roller 1411 and the rotation axis P4 of the belt stretching roller 1421 is X7 (m), the force Q5 (N) applied to the belt stretching roller is
Q5 = M4 / X7 (11)
Because M3 = M4 from the lever principle,
Q5 = Q4 × X6 / X7 (12)
Assuming that the angle formed by the arrow J2 and the arrow T in the same direction as the pressurization in FIG. 21 is θ5, the force F3 (N) exerted on the pressurization of the rotational drive moment M3 (Nm) is
F3 = Q5 × cos (θ5) (13)
Note that the rotational drive moment M3 (Nm) does not need to be doubled because it is applied to the entire rotational axis P3 of the pressure roller 1411.

図22にベルト張架ローラ1421に働く重力の影響の説明図(断面図)を示す。 ベルト張架ローラ1421の重量をMR(kg)とすると、働く重力Q6(N)は、
Q6=g×MR ・・・ (14)
g:重力加速度(9.8 m/s2
図22の与圧と同一方向矢印J2と重力Q6(N)のなす角をθ6とすると、重力Q6 (N)の与圧に及ぼす力F4(N)は、
F4=Q6×cos(θ6) ・・・ (15)
なお、重力Q6(N)はベルト張架ローラ1421の回転軸P4全体にかかるため2倍す る必要は無い。
FIG. 22 shows an explanatory diagram (cross-sectional view) of the influence of gravity acting on the belt tensioning roller 1421. If the weight of the belt tension roller 1421 is MR (kg), the working gravity Q6 (N) is
Q6 = g × MR (14)
g: Gravity acceleration (9.8 m / s 2 )
If the angle formed by the arrow J2 and the gravity Q6 (N) in the same direction as the pressurization in FIG. 22 is θ6, the force F4 (N) exerted on the pressurization of the gravity Q6 (N) is
F4 = Q6 × cos (θ6) (15)
Note that gravity Q6 (N) is applied to the entire rotation axis P4 of the belt stretching roller 1421 and need not be doubled.

力関係のまとめ
今までのまとめとして、図23にベルト張架ローラ1421の回転軸P4にJ2方向 にかかる力を全て示す。
ベルト1431を介したベルト張架ローラ1421の加熱ローラ1401への当接力F5(N )は、
F5=2×F1−2×F2+F3−F4 ・・・ (16)
なお、設計パラメータと各力の対応を表1に示す。

Figure 2005227322
Summary of Force Relationship As a summary so far, FIG. 23 shows all the forces applied to the rotation axis P4 of the belt stretching roller 1421 in the J2 direction.
The contact force F5 (N) of the belt stretching roller 1421 to the heating roller 1401 via the belt 1431 is
F5 = 2 × F1-2 × F2 + F3-F4 (16)
Table 1 shows the correspondence between design parameters and each force.
Figure 2005227322

図14に示す定着器のニップ部分の拡大図を図24に示す。
ニップはベルト1431を介してベルト張架ローラ1421と加熱ローラ1401が当接 しているニップ領域Ns、ベルト1431が加熱ローラ1401にまきかかっているのみ の領域Nb、ベルト1431を介して加圧ローラ1411と加熱ローラ1401が当接してい るニップ領域Nrから成っている。
FIG. 24 shows an enlarged view of the nip portion of the fixing device shown in FIG.
The nip is a nip region Ns where the belt stretching roller 1421 and the heating roller 1401 are in contact via the belt 1431, a region Nb where the belt 1431 is only caught on the heating roller 1401, and a pressure roller via the belt 1431. It consists of a nip region Nr where 1411 and the heating roller 1401 are in contact.

転写材(紙)が上述ニップを通過するときのトナー層挙動の模式図を図25 〜図27に示す。
図25は紙がニップ領域Nsに突入直後、図26は紙がニップ領域Nsを通過中 を示す。図25では、ベルト1431を介してベルト張架ローラ1421が加熱ローラ 1401に当接力F5(N)で当接しているため、加熱ローラ表層1404は未定着トナー 2601の凹凸に倣っている。
その結果、加熱ローラ表層1404と未定着トナー2601の接触面積が大きくなり 、図26では、加熱ローラ熱源1405から加熱ローラ1401を介して未定着トナー 2601に流入する熱量2702が増大する。その予熱効果により、未定着トナー2601 が軟らかくなり、粘弾性が発現し(圧力を加えると容易に変形できる状態)、 粘弾性発現トナー2701となる。紙2602がニップ領域Nbを通過中はさらに粘弾性 発現トナー2701に熱が伝わり、弾性よりも粘性が強くなる(より弱い圧力でも 変形可能になる)。
そして、図27は紙がニップ領域Nrの出口に差し掛かってる状態を示す。 ベルト1431を介した加圧ローラ1411と加熱ローラ1401の加圧荷重が熱2802と共 に粘弾性発現トナー2701にかかり、紙の繊維の凹凸に押し込まれ溶融圧着トナ ー2801となる。
Schematic diagrams of the behavior of the toner layer when the transfer material (paper) passes through the nip are shown in FIGS.
FIG. 25 shows immediately after the paper enters the nip region Ns, and FIG. 26 shows the paper passing through the nip region Ns. In FIG. 25, since the belt stretching roller 1421 is in contact with the heating roller 1401 with the contact force F5 (N) via the belt 1431, the heating roller surface layer 1404 follows the unevenness of the unfixed toner 2601.
As a result, the contact area between the heating roller surface layer 1404 and the unfixed toner 2601 increases, and in FIG. 26, the amount of heat 2702 flowing into the unfixed toner 2601 from the heating roller heat source 1405 via the heating roller 1401 increases. Due to the preheating effect, the unfixed toner 2601 becomes soft and develops viscoelasticity (a state in which it can be easily deformed when pressure is applied), resulting in a viscoelasticity expressing toner 2701. While the paper 2602 passes through the nip region Nb, heat is further transferred to the viscoelastic toner 2701 and the viscosity becomes stronger than the elasticity (deformation is possible even with a lower pressure).
FIG. 27 shows a state in which the paper is approaching the exit of the nip region Nr. The pressure load of the pressure roller 1411 and the heating roller 1401 through the belt 1431 is applied to the viscoelastic toner 2701 together with the heat 2802, and is pressed into the irregularities of the paper fibers to become a melt-bonded toner 2801.

紙のコシの説明
定着通紙時に紙は図24のNb領域で加熱ローラ1401に沿っている。したがっ て紙のコシにより、ベルト1431を介したベルト張架ローラ1421の加熱ローラ14 01への当接力F5(N)を減ずる力F6(N)が働く(図28参照)
紙のコシは参考文献「現代材料力学/渋谷 寿一、本間 寛臣、斎藤 憲司 著/株式会社朝倉書店/1986年8月20日初版」の47ページの式(4.58)による と以下の式に従うと考えられる。
1/ρ=M/(E×I) ・・・ (17)
ρ(m):加熱ローラ1401の半径、M(Nm):曲げモーメント、E(Pa):紙の 弾性率、I(m4):紙の断面2次モーメント
さらに、曲げモーメントM(Nm)は図24のニップ領域Nbの長さをX8(m)とす ると、図28の紙のコシによる力F6(N)との関係において、
M=F6×X8 ・・・ (18)
また、紙の断面2次モーメントI(m4)は、紙幅b(m)、紙厚h(m)とすると上 述参考文献の41ページの式(4.41)より、
I=bh3/12 ・・・ (19)
Description of Paper Stiffness When fixing paper passes, the paper is along the heating roller 1401 in the Nb region of FIG. Therefore, due to the stiffness of the paper, a force F6 (N) that reduces the contact force F5 (N) of the belt stretching roller 1421 to the heating roller 1401 via the belt 1431 acts (see FIG. 28).
According to the formula (4.58) on page 47 of the reference "Contemporary Materials Mechanics / Toshikazu Shibuya, Hiroomi Honma, Kenji Saito / Asakura Shoten / First Edition August 20, 1986" Conceivable.
1 / ρ = M / (E × I) (17)
ρ (m): Radius of heating roller 1401, M (Nm): Bending moment, E (Pa): Elastic modulus of paper, I (m 4 ): Secondary moment of paper section Bending moment M (Nm) is If the length of the nip region Nb in FIG. 24 is X8 (m), the relationship with the force F6 (N) due to the stiffness of the paper in FIG.
M = F6 × X8 (18)
Also, if the paper cross-sectional secondary moment I (m 4 ) is paper width b (m) and paper thickness h (m), the equation (4.41) on page 41 of the above-mentioned reference
I = bh 3/12 ··· ( 19)

一方、紙の弾性率E(Pa)は図29に示す方法で測定される。すなわち、紙30 03を水平台3001上に置き、上から抑え板3002で水平台3001に密着するようにし っかり抑える。次に、紙を水平台3001の端部から突き出させる。そのときの突 き出し長さL(m)と紙の自重によるたわみ量W(m)を計測する。
紙3003の突き出し長さL(m)×紙幅b(m)あたりの重量をMp(kg)とすると、自重 による等分布荷重q0(N/m)3004は、
q0=Mp×g/L ・・・ (20)
g:重力加速度(9.8 m/s2
上述参考文献の57ページの式(4.84)より、
W=q0×L4/(8×E×I) ・・・ (21)
W(m)、q0(N/m)、L(m)、I(m4)はすでにわかっているのでE(Pa)が求まる。
ここで、厚紙、薄紙、普通紙、上質紙、再生紙、紙繊維方向縦、紙繊維方向横 、低湿紙、高湿紙などの紙のE(Pa)を測定したところ、1.5×109〜2×1010 (Pa)の10倍強の開きがあった。
それに対し、紙幅bはA3サイズ対応プリンタで100〜300(mm)の3倍の開き がある。紙厚hは70〜220(um)の3倍強の開きがある。表2に示したように最 もコシの弱い紙と最もコシの強い紙で1000倍強の開きがある。

Figure 2005227322
また、一般的に加熱ローラ1401サイズはプリンタのサイズに応じてφ20〜φ 60である。ニップ領域Nbは5〜50(mm)である。
したがって、表3に示したように紙のコシにより当接力F5(N)を減ずる力F6 (N)は、最もコシの弱い紙と最もコシの強い紙で1000倍の開きがあり、かつ、 加熱ローラ1401の径、ニップ領域Nbが小さいほどF6(N)が大きくなる。
Figure 2005227322
On the other hand, the elastic modulus E (Pa) of the paper is measured by the method shown in FIG. That is, the paper 3003 is placed on the horizontal table 3001, and the sheet is pressed firmly from above so as to be in close contact with the horizontal table 3001 with the holding plate 3002. Next, the paper is projected from the end of the horizontal table 3001. The protrusion length L (m) at that time and the deflection amount W (m) due to the weight of the paper are measured.
When the weight per protrusion length L (m) of paper 3003 x paper width b (m) is Mp (kg), the evenly distributed load q0 (N / m) 3004 due to its own weight is
q0 = Mp × g / L (20)
g: Gravity acceleration (9.8 m / s 2 )
From the equation (4.84) on page 57 of the above reference,
W = q0 × L 4 / (8 × E × I) (21)
Since W (m), q0 (N / m), L (m), and I (m 4 ) are already known, E (Pa) is obtained.
Here, cardboard, thin paper, plain paper, high quality paper, recycled paper, paper fiber direction vertically, the paper fiber direction transverse, humidity paper, was measured E of the paper, such as high wet paper (Pa), 1.5 × 10 9 ~ There was an opening 10 times as large as 2 × 10 10 (Pa).
On the other hand, the paper width b is 3 times larger than 100 to 300 (mm) with an A3 size printer. The paper thickness h is slightly more than three times as large as 70 to 220 (um). As shown in Table 2, the paper with the weakest stiffness and the paper with the strongest stiffness are 1000 times wider.
Figure 2005227322
In general, the size of the heating roller 1401 is φ20 to φ60 depending on the size of the printer. The nip region Nb is 5 to 50 (mm).
Therefore, as shown in Table 3, the force F6 (N) that reduces the contact force F5 (N) due to the stiffness of the paper has a 1000 times difference between the weakest paper and the strongest paper, and the heating F6 (N) increases as the diameter of the roller 1401 and the nip region Nb decrease.
Figure 2005227322

課題の説明
プリンタを小型化するために、加熱ローラ1401を小径化し、かつ、紙カール を減少させるためにNb領域を定着強度が確保可能な程度に短くすると、上述し たようにF6(N)が大きくなる。一方、F6(N)は紙のコシに応じて1000倍もの開 きがある。
したがって、紙厚が厚い、上質紙で弾性率が高い、紙幅が大きいなどのコシ が強い紙を定着した場合、ニップNs領域でのベルト1431を介したベルト張架ロ ーラ1421の加熱ローラ1401への当接力F5(N)が減少し、その結果、グロスが低 下する、定着不良が発生するなどの課題があった。
Description of the problem To reduce the size of the printer, reduce the diameter of the heating roller 1401, and reduce the paper curl to shorten the Nb area to the extent that the fixing strength can be secured, as described above, F6 (N) Becomes larger. On the other hand, F6 (N) opens 1000 times depending on the stiffness of the paper.
Therefore, when fixing strong paper such as thick paper, high-quality paper, high elastic modulus, and wide paper width, the heating roller 1401 of the belt tension roller 1421 via the belt 1431 in the nip Ns region As a result, the contact force F5 (N) to the surface decreases, resulting in problems such as a decrease in gloss and poor fixing.

そのときのトナー層挙動の模式図を図30〜図32に示す。図30は紙がニ ップ領域Nsに突入直後、図31は紙がニップ領域Nsを通過中を示す。図30で は、ベルト張架ローラ1421の加熱ローラ1401への当接力F5(N)が小さいため、 加熱ローラ表層1404は未定着トナー2601の凹凸に倣わない。その結果、加熱ロ ーラ表層1404と未定着トナー2601の接触面積が小さくなり、図31では、加熱 ローラ熱源1405から加熱ローラ1401を介して未定着トナー2601に流入する熱量 は減少する。予熱効果が小さいため、未定着トナー2601は粘性よりも弾性が強 いトナー3101となる。
紙2602がニップ領域Nbを通過中は、粘性よりも弾性が強いトナー3101にさら に熱が伝わる。しかし、ベルト1431が薄くて熱容量が小さい、及び、ベルト14 31の加熱ローラ1401への当接力が小さいことから、伝達熱量は少ない。したが って、粘性よりも弾性が強いトナー3101の状態は変わらない。
そして、図32は紙がニップ領域Nrの出口に差し掛かってる状態を示す。 ベルト1431を介した加圧ローラ1411と加熱ローラ1401の加圧荷重が熱と共に粘 性よりも弾性が強いトナー3101にかかる。ところが、粘性が小さいためにトナ ー変形量は小さく、その結果、表面に凹凸が残留するトナー3201となり、グロ スが低下する、または、紙の繊維凹凸に十分に押し込まれないために定着不良 となる。
Schematic diagrams of the toner layer behavior at that time are shown in FIGS. FIG. 30 shows that the paper has just entered the nip area Ns, and FIG. 31 shows that the paper is passing through the nip area Ns. In FIG. 30, since the contact force F5 (N) of the belt stretching roller 1421 to the heating roller 1401 is small, the heating roller surface layer 1404 does not follow the unevenness of the unfixed toner 2601. As a result, the contact area between the heating roller surface layer 1404 and the unfixed toner 2601 is reduced, and in FIG. 31, the amount of heat flowing from the heating roller heat source 1405 to the unfixed toner 2601 through the heating roller 1401 decreases. Since the preheating effect is small, the unfixed toner 2601 becomes a toner 3101 having elasticity higher than viscosity.
While the paper 2602 passes through the nip region Nb, heat is further transferred to the toner 3101 having higher elasticity than viscosity. However, since the belt 1431 is thin and has a small heat capacity, and the contact force of the belt 1431 to the heating roller 1401 is small, the amount of heat transferred is small. Therefore, the state of the toner 3101 which is stronger than the viscosity is not changed.
FIG. 32 shows a state where the paper is approaching the exit of the nip region Nr. The pressure load of the pressure roller 1411 and the heating roller 1401 via the belt 1431 is applied to the toner 3101 having higher elasticity than viscosity with heat. However, due to the low viscosity, the toner deformation amount is small, resulting in toner 3201 with unevenness on the surface, resulting in a decrease in gloss, or poor fixing due to insufficient pressing into the fiber unevenness of the paper. Become.

本発明は、上記の問題を解決するものであって、紙の種類に応じて加熱ローラに対するベルト張架部材の当接力を制御し、定着不良を解消させることができる定着装置および該定着装置を搭載した画像形成装置を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described problem, and controls a contact force of a belt stretching member with respect to a heating roller in accordance with the type of paper, and a fixing device capable of eliminating a fixing defect and the fixing device. An object of the present invention is to provide a mounted image forming apparatus.

そのために本発明の定着装置および該定着装置を搭載した画像形成装置は、加熱ローラ1401と、該加熱ローラに押圧される加圧ローラ1411と、該加圧ローラに対して紙搬送方向上流側に配置され、加圧ローラにテンションバネ1704を介して配設されるベルト張架部材1421と、前記加圧ローラおよびベルト張架部材の外周に捲着され前記加熱ロールとの間に定着ニップが形成されて移動するベルト1431と、前記ベルト張架部材を加熱ローラに当接させる予圧バネ1801とを備え、紙厚に応じて前記予圧バネの付勢力を可変にすることを特徴とする。
また、前記ベルト張架部材は、ベルト張架ローラであることを特徴とする。
また、前記ベルト張架部材は、断面半月形の摺動部材であることを特徴とする。
また、紙厚と紙幅に応じて前記予圧バネの付勢力を可変にすることを特徴とする。
Therefore, the fixing device of the present invention and the image forming apparatus equipped with the fixing device include a heating roller 1401, a pressure roller 1411 pressed against the heating roller, and an upstream side in the paper conveying direction with respect to the pressure roller. A fixing nip is formed between the belt tensioning member 1421 disposed on the pressure roller via a tension spring 1704 and the heating roller and attached to the outer periphery of the pressure roller and the belt tensioning member. The moving belt 1431 and a preload spring 1801 for bringing the belt stretching member into contact with the heating roller are provided, and the urging force of the preload spring is made variable according to the paper thickness.
Further, the belt tension member is a belt tension roller.
In addition, the belt stretching member is a sliding member having a semicircular cross section.
Further, the biasing force of the preload spring is made variable according to the paper thickness and the paper width.

本発明によれば、紙厚に応じて加熱ローラに対するベルト張架部材の当接力を可変にし、定着不良を解消させることができる。   According to the present invention, the contact force of the belt stretching member with respect to the heating roller can be varied according to the paper thickness, and the fixing failure can be eliminated.

また、ベルトは、加圧ロールとベルト張架部材の協働によって加熱ロールに巻き付けてニップを形成しているので、容易にニップ長を長く構成することができ、構造が簡単になり小型で安価にすることができる。また、ベルト張架部材として、ベルト摺動部材を使用する場合には、軸受等が不要になり、支持構造が簡単になる。加えてベルト張架部材を半月状とする場合には、加圧ロール側にその半月欠方向を向けて配置し、加圧ロールに対して極限まで接近した配置が可能になる。このことによりまた、ベルトの周長を短縮して構成することが可能になる。したがって、定着装置を簡単な構造にして小型で安価にすることができる。さらに、ベルトが必要最小限の経路で移動するので、加熱源を内蔵して回転可能な加熱とのニップ部で加熱されたベルトは、所定の経路で移動する時に奪われる熱エネルギーを最小限に抑えることができると共に、周長が短いので、自然放熱による温度低下も少なく、電源オン時から所望の温度に到達して定着可能になるまでの所謂ウォーミング時間の短縮が可能である。   In addition, since the belt is wound around the heating roll by the cooperation of the pressure roll and the belt stretching member, a nip length can be easily formed, and the nip length can be easily increased, and the structure is simple, small and inexpensive. Can be. Further, when a belt sliding member is used as the belt stretching member, a bearing or the like is not necessary, and the support structure is simplified. In addition, when the belt stretching member is formed in a half-moon shape, the half-moon notch direction is arranged on the pressure roll side, and the arrangement close to the pressure roll is made possible to the limit. This also makes it possible to configure the belt with a reduced circumferential length. Therefore, the fixing device can be made simple and can be made small and inexpensive. Furthermore, since the belt moves in the minimum necessary path, the belt heated in the nip portion with the heating source built in and rotatable can minimize the heat energy lost when moving in the predetermined path. In addition to being able to be suppressed, since the perimeter is short, there is little temperature drop due to natural heat dissipation, and so-called warming time from when the power is turned on until it reaches a desired temperature and can be fixed can be shortened.

また、シート材の上に形成した未定着トナー像を安定して定着するには、未定着トナー像を十分に溶融して定着することが必須であり、所望の温度と溶融時間を必要とするが、本発明による構成では、ニップ長を長く構成するために熱定着ロールの表面に被覆した弾性体を大きく歪ませてニップ長を長くするような手段は必要ないので、弾性体の厚みは薄く構成可能である。しかも、弾性体を歪ませるために加圧ロールの圧接圧力を大きく設定する必要もなく、未定着トナー像を担持したシート材が加熱ロールとベルトの間を通過するときに通過するシート材へのストレスが小さいので、未定着トナー像の定着後に排出されるシート材に皺発生などのシート材変形が抑制される。したがって、定着装置の機械的剛性アップは不要であるばかりでなく、加熱ロールの薄肉厚化が可能であり、加熱源からベルトを加熱する加熱速度が向上する。また、加圧ロールも同様に薄肉厚化が可能であり、熱容量を小さく構成できるので、ベルトからの熱エネルギー吸収が小さく、電源オン時から所望の温度に到達して定着可能になるまでの所謂ウォーミングアップ時間の短縮が可能である。   Further, in order to stably fix an unfixed toner image formed on a sheet material, it is essential to sufficiently melt and fix the unfixed toner image, and a desired temperature and melting time are required. However, in the configuration according to the present invention, there is no need for a means to lengthen the nip length by greatly distorting the elastic body coated on the surface of the heat fixing roll in order to increase the nip length. It is configurable. In addition, it is not necessary to set the pressure contact pressure of the pressure roll to be large in order to distort the elastic body, and the sheet material carrying the unfixed toner image is applied to the sheet material that passes when passing between the heating roll and the belt. Since the stress is small, deformation of the sheet material such as wrinkles on the sheet material discharged after fixing the unfixed toner image is suppressed. Therefore, not only the mechanical rigidity of the fixing device need not be increased, but also the heating roll can be made thinner and the heating speed for heating the belt from the heating source is improved. Similarly, the pressure roll can also be made thin and thick, and the heat capacity can be made small, so that the heat energy absorption from the belt is small, so-called until the desired temperature is reached after the power is turned on and can be fixed. It is possible to shorten the warm-up time.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図1および図2は本発明の定着装置の1実施形態を示す断面図であり、図1は紙のコシが弱い時の状態を示し、図2は紙のコシが強い時の状態を示している。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 are sectional views showing an embodiment of a fixing device of the present invention. FIG. 1 shows a state when paper stiffness is weak, and FIG. 2 shows a state when paper stiffness is strong. Yes.

本実施形態においては、加熱ローラ1401の外径25(mm)、加熱ローラ弾性層1402の厚さ0.8(mm)、材質シリコーンゴムであり、加熱ローラ表層1404の厚さ30(um)、材質PFAであり、加熱ローラ芯金1403の厚み1(mm)、材質鉄であり、加圧ローラ1411の外径25(mm)、加圧ローラ弾性層1413の厚さ0.8(mm)、材質シリコーンゴムであり、加圧ローラ芯金1412の厚み1(mm)、材質鉄であり、ベルト張架ローラ1421の外径20(mm)、厚み1(mm)、材質鉄であり、ベルト1431の外径39(mm)、厚み90(um)のポリイミド層上に30(um)のPFA表層を設けた構成である。また、表1で説明した力関係の設計値を表4に示す。

Figure 2005227322
In this embodiment, the outer diameter of the heating roller 1401 is 25 (mm), the thickness of the heating roller elastic layer 1402 is 0.8 (mm), the material is silicone rubber, the thickness of the heating roller surface layer 1404 is 30 (um), and the material is PFA. Heat roller core metal 1403 thickness 1 (mm), iron material, pressure roller 1411 outer diameter 25 (mm), pressure roller elastic layer 1413 thickness 0.8 (mm), material silicone rubber Yes, pressure roller mandrel 1412 thickness 1 (mm), material iron, belt tension roller 1421 outer diameter 20 (mm), thickness 1 (mm), material iron, belt 1431 outer diameter 39 In this configuration, a PFA surface layer of 30 (um) is provided on a polyimide layer of (mm) and thickness 90 (um). Table 4 shows the design values of the force relationship described in Table 1.
Figure 2005227322

ここまでは、図14〜図19、図21〜図23で説明した従来の定着装置と同一であり、以下の説明においては、同一の構成については同一番号を付けて説明を省略する場合がある。本発明は与圧を可変制御するところが図20と異なる。   The steps so far are the same as those of the conventional fixing device described with reference to FIGS. 14 to 19 and FIGS. 21 to 23. In the following description, the same components may be given the same reference numerals and description thereof may be omitted. . The present invention differs from FIG. 20 in that the pressurization is variably controlled.

図1は紙のコシが弱い時の状態である。与圧バネ1801の端部は可動式バネ端 支持板101で支持されており、可動式バネ端支持板101は矢印J3方向に移動可 能になっている。また、可動式バネ端支持板101の与圧バネ1801と反対側には 偏芯カム102が当接している。
図1では偏芯カム102の短径X9(m)で可動式バネ端支持板101に当接してお り、そのときの与圧バネ1801の自由長からの短縮長さはX5(m)である。与圧バ ネ1801と平行な矢印J3方向とベルト張架ローラ1421の加熱ローラ1401への与圧 方向の矢印J2となす角度をθ3、与圧バネ荷重Q3(N)、与圧F1(N)とすると、
F1=Q3×cos(θ3) ・・・ (22)
ここで、与圧バネ1801のバネ定数をK3(N/m)とすると、与圧バネ荷重Q3(N) は
Q3=K3×X5 ・・・ (23)
(22),(23)式より
F1=K3×X5×cos(θ3) ・・・ (24)
そして、偏芯カム回転軸103は図示していないステッピングモータとその駆 動回路に連結されており、矢印U1方向に回転し、図2の状態に遷移する。
FIG. 1 shows a state where the stiffness of the paper is weak. The end of the pressurizing spring 1801 is supported by a movable spring end support plate 101, and the movable spring end support plate 101 is movable in the direction of arrow J3. An eccentric cam 102 is in contact with the movable spring end support plate 101 on the side opposite to the pressurizing spring 1801.
In FIG. 1, the eccentric cam 102 is in contact with the movable spring end support plate 101 with a short diameter X9 (m), and the shortened length from the free length of the pressurizing spring 1801 at that time is X5 (m). is there. The angle between the direction of arrow J3 parallel to the pressure roller 1801 and the arrow J2 of the pressure direction of the belt tension roller 1421 to the heating roller 1401 is θ3, the pressure spring load Q3 (N), the pressure F1 (N) Then,
F1 = Q3 × cos (θ3) (22)
Here, if the spring constant of the pressurized spring 1801 is K3 (N / m), the pressurized spring load Q3 (N) is
Q3 = K3 × X5 (23)
From equations (22) and (23)
F1 = K3 × X5 × cos (θ3) (24)
The eccentric cam rotating shaft 103 is connected to a stepping motor (not shown) and its driving circuit, and rotates in the direction of the arrow U1 to transition to the state shown in FIG.

図2は紙のコシが強い時の状態である。偏芯カム102の長径X10(m)で可動式 バネ端支持板101に当接しており、そのときの与圧バネ1801の自由長からの短 縮長さはX5+X10−X9(m)である。
(24)式より、このときの与圧F12(N)は、
F12=K3×(X5+X10−X9)×cos(θ3) ・・・ (25)
なお、偏芯カム回転軸103は矢印U2方向に回転すると図1の状態に遷移する。 その結果、予圧バネ1801の付勢力を増大させることができる。
表4に追加する、力関係の設計値を表5に示す。

Figure 2005227322
Fig. 2 shows the condition when the stiffness of the paper is strong. The eccentric cam 102 is in contact with the movable spring end support plate 101 with a long diameter X10 (m), and the shortened length from the free length of the pressurizing spring 1801 at that time is X5 + X10−X9 (m).
From equation (24), the pressure F12 (N) at this time is
F12 = K3 × (X5 + X10−X9) × cos (θ3) (25)
When the eccentric cam rotation shaft 103 rotates in the direction of the arrow U2, the state shifts to the state shown in FIG. As a result, the urging force of the preload spring 1801 can be increased.
Table 5 shows force-related design values to be added to Table 4.
Figure 2005227322

次に紙のコシを反映する変数について説明する。表6に様々な紙の弾性率と厚 みの測定値一覧を示す。

Figure 2005227322
(17)、(18)式より加熱ローラ1401の半径ρ(m)、ニップ領域Nbの長さX8(m) が決定していれば、紙のコシによる力F6(N)はEI(Nm2)に比例する。 Next, variables that reflect the stiffness of paper will be described. Table 6 shows a list of measured values for the elastic modulus and thickness of various papers.
Figure 2005227322
If the radius ρ (m) of the heating roller 1401 and the length X8 (m) of the nip area Nb are determined from the equations (17) and (18), the force F6 (N) due to the stiffness of the paper is EI (Nm 2 ).

図3に表6の紙についてEI(10-5Nm2)と紙の弾性率E(0.1GPa)、または、 紙厚(um)の関係をプロットした。図3より、紙のコシEI(10-5Nm2)と紙厚(u m)の関係の方が紙の弾性率E(0.1GPa)との関係よりもばらつきが小さい。これ は、式(19)より、紙のコシEI(10-5Nm2)は紙厚(um)の3乗に比例するため、 紙厚変動の影響の方が他の変数よりも大きいためである。よって、紙のコシを 反映する変数として紙厚を選択した。
なお、点P5で示す紙厚120(um)以下は紙厚(um)変動に対して紙のコシEI(10 -5Nm2)変動は小さいが、紙厚120(um)越えると紙厚(um)変動に対して紙のコ シEI(10-5Nm2)変動が大きくなる。
したがって、紙厚120(um)以下は紙厚変動に対してベルト1431を介したベル ト張架ローラ1421の加熱ローラ1401への当接力F5(N)に及ぼす影響変動は小さ い。
すなわち、どの紙厚でもグロスに差は出ない。ところが、紙厚120(um)を越 えると紙厚変動に対して当接力F5(N)に及ぼす影響変動が大きくなり、グロス 変動が大きくなる。ゆえに、与圧を制御するのは紙厚120(um)を越えた範囲が 最も効果がある。
FIG. 3 plots the relationship between EI (10 −5 Nm 2 ) and paper elastic modulus E (0.1 GPa) or paper thickness (um) for the paper in Table 6. As shown in FIG. 3, the relationship between the paper stiffness EI (10 −5 Nm 2 ) and the paper thickness (um) is smaller than the relationship between the paper elastic modulus E (0.1 GPa). This is because, from Equation (19), the paper stiffness EI (10 -5 Nm 2 ) is proportional to the cube of the paper thickness (um), so the effect of paper thickness variation is greater than other variables. is there. Therefore, the paper thickness was selected as a variable that reflects the stiffness of the paper.
The paper thickness 120 (um) or less indicated by the point P5 has a small paper stiffness EI (10 −5 Nm 2 ) variation with respect to the paper thickness (um) variation, but when the paper thickness exceeds 120 (um), the paper thickness ( um) The paper stiffness EI (10 -5 Nm 2 ) fluctuates with respect to fluctuations.
Therefore, when the paper thickness is 120 (um) or less, the fluctuation in influence on the contact force F5 (N) of the belt belt 1421 to the heating roller 1401 via the belt 1431 is small with respect to the paper thickness fluctuation.
That is, there is no difference in gloss at any paper thickness. However, when the paper thickness exceeds 120 (um), the fluctuation of the influence exerted on the contact force F5 (N) with respect to the fluctuation of the paper thickness increases, and the gloss fluctuation increases. Therefore, controlling the pressurization is most effective in the range where the paper thickness exceeds 120 (um).

次に紙厚と与圧制御について説明する。図4に紙厚を検知して与圧を制御す る回路の模式図を示す。紙厚検知装置は、特開平5−8900の磁束変化を用いる 方法、特開2003−186264の透過光を用いる方法、特開2003−329407の反射光を 用いる方法などの公知の方法を用いる。
紙厚検知信号を受信し、紙厚が180(um)以下のときは、与圧制御回路はステ ッピングモータ駆動回路に信号を送り、ステッピングモータにより偏芯カム10 2を回転させて図1の状態に制御する。
逆に、紙厚が180(um)超のときは、与圧制御回路はステッピングモータ駆動 回路に信号を送り、ステッピングモータにより偏芯カム102を回転させて図2 の状態に制御する。
Next, paper thickness and pressurization control will be described. Fig. 4 shows a schematic diagram of a circuit that detects the paper thickness and controls the pressurization. The paper thickness detection apparatus uses a known method such as a method using a magnetic flux change disclosed in JP-A-5-8900, a method using transmitted light according to JP2003-186264, or a method using reflected light disclosed in JP2003-329407.
When the paper thickness detection signal is received and the paper thickness is 180 (um) or less, the pressurization control circuit sends a signal to the stepping motor drive circuit, and the eccentric cam 102 is rotated by the stepping motor, as shown in FIG. To control.
On the contrary, when the paper thickness exceeds 180 (um), the pressurization control circuit sends a signal to the stepping motor drive circuit, and the eccentric cam 102 is rotated by the stepping motor to control to the state shown in FIG.

表6の紙について定着を行った時のグロス値を図5に示す。グロスはA4サイ ズの紙に黒ベタ印字を行い、グロスメータ(GM−26D FOR 75°/村上色彩研 究所製)を用いて測定した。なお、図5には紙厚にかかわらず、図1の状態で 定着を行った比較例もあわせて示す。     FIG. 5 shows the gloss value when the paper of Table 6 is fixed. The gloss was measured by using a gloss meter (GM-26D FOR 75 ° / manufactured by Murakami Color Research Laboratory) with black solid printing on A4 size paper. FIG. 5 also shows a comparative example in which fixing is performed in the state of FIG. 1 regardless of the paper thickness.

次に、図6〜図9により本発明の他の実施例について説明する。本実施例に おいては、ベルト張架ローラ1421の代わりに図6で示すような断面半月形の摺 動部材601を用いても同様の効果が得られる。本発明においてはベルト張架ロ ーラ1421および摺動部材601を併せてベルト張架部材と定義している。
テンションバネ1704のかけかたは図7に示すように、摺動部材601の両端に 摺動部材テンションバネ端支持突起701を設け、テンションバネ1704の一端を 支持する。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the same effect can be obtained by using a sliding member 601 having a semicircular cross section as shown in FIG. 6 instead of the belt stretching roller 1421. In the present invention, the belt tension roller 1421 and the sliding member 601 are collectively defined as a belt tension member.
As shown in FIG. 7, sliding member tension spring end support protrusions 701 are provided at both ends of the sliding member 601 to support one end of the tension spring 1704 as shown in FIG.

一方、与圧バネ1801のかけかたを図8、図9に示す。図8は紙のコシが弱い 時、図9は紙のコシが強い時である。与圧バネ1801の一端を摺動部材601の両 端に設けた摺動部材与圧バネ端支持突起801で支持する。なお、ベルト張架ロ ーラ軸1702とベルト張架ローラテンション軸受け1703が摺擦する構造の図17 、図1、図2と比較して、図7は摺動部材301(601)と摺動部材テンション バネ端支持突起701が直結している。図8、図9は摺動部材301と摺動部材与 圧バネ端支持突起801が直結している。
したがって、ベルト張架ローラ軸1702、または、ベルト張架ローラテンショ ン軸受け1703の振れ、汚れ、磨耗などによりテンションバネ1704が伸縮振動し 、テンションQT(N)が振動変化することがない。よって、その振動によるベル ト1431を介したベルト張架ローラ1421の加熱ローラ1401への当接力F5(N)への 影響F2(N)の振動変化がない。また、図17、図1、図2では画像に若干のグ ロスムラが出る場合があったが、図6〜図9の構造にすると均一なグロスの画 像が得られた。
On the other hand, how to apply the pressurizing spring 1801 is shown in FIGS. FIG. 8 shows when paper stiffness is weak, and FIG. 9 shows when paper stiffness is strong. One end of the pressurizing spring 1801 is supported by sliding member pressurizing spring end support protrusions 801 provided at both ends of the sliding member 601. Compared with FIGS. 17, 1, and 2 where the belt tension roller shaft 1702 and the belt tension roller tension bearing 1703 are rubbed, FIG. 7 is slid with the sliding member 301 (601). Member tension Spring end support projection 701 is directly connected. 8 and 9, the sliding member 301 and the sliding member pressure spring end support protrusion 801 are directly connected.
Therefore, the tension spring 1704 does not vibrate due to vibration, dirt, wear, or the like of the belt tension roller shaft 1702 or the belt tension roller tension bearing 1703, and the tension QT (N) does not change in vibration. Therefore, there is no vibration change of the influence F2 (N) on the contact force F5 (N) of the belt stretching roller 1421 to the heating roller 1401 via the belt 1431 due to the vibration. Further, in FIGS. 17, 1 and 2, there was a case where some gloss unevenness appeared in the image, but uniform gross images were obtained with the structures of FIGS.

次に、図10〜図12により本発明の他の実施例について説明する。
(19)式で説明したように紙のコシは紙幅にも影響を受ける。したがって、図1 0に示すように紙厚検知装置に加え、紙幅検知装置により紙幅も検知して与圧 制御を行った。紙幅検知装置はユーザからの紙サイズ指定信号から検知する、 給紙カセット1101の紙幅固定部材1102の位置を検出して検知する(図11参照 )などの公知の方法が使える。なお、図11において、1103は紙長さ固定部材 、1104は給紙ローラ、1105はカバー、1106は紙を示している。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As described in equation (19), the stiffness of the paper is also affected by the paper width. Therefore, as shown in FIG. 10, in addition to the paper thickness detection device, the paper width was also detected by the paper width detection device to control the pressurization. The paper width detection device can use a known method such as detection from a paper size designation signal from the user or detection by detecting the position of the paper width fixing member 1102 of the paper feed cassette 1101 (see FIG. 11). In FIG. 11, reference numeral 1103 denotes a paper length fixing member, 1104 denotes a paper feed roller, 1105 denotes a cover, and 1106 denotes paper.

紙厚検知信号を受信し、紙厚が120(um)以下のときは、与圧制御回路はステ ッピングモータ駆動回路に信号を送り、ステッピングモータにより偏芯カム10 2を回転させて図1の状態に制御する。
紙厚が120(um)を越えて180(um)以下であり、かつ、紙幅が210(mm)以下の ときは、与圧制御回路はステッピングモータ駆動回路に信号を送り、ステッピ ングモータにより偏芯カム102を回転させて図1の状態に制御する。
紙厚が120(um)を越えて180(um)以下であり、かつ、紙幅が210(mm)超のと きは、与圧制御回路はステッピングモータ駆動回路に信号を送り、ステッピン グモータにより偏芯カム102を回転させて図2の状態に制御する。
紙厚が180(um)超のときは、与圧制御回路はステッピングモータ駆動回路に 信号を送り、ステッピングモータにより偏芯カム102を回転させて図2の状態 に制御する。
以上の4つの場合に与圧を制御した。
When a paper thickness detection signal is received and the paper thickness is 120 (um) or less, the pressurization control circuit sends a signal to the stepping motor drive circuit, and the eccentric cam 102 is rotated by the stepping motor, as shown in FIG. To control.
When the paper thickness exceeds 120 (um) and is 180 (um) or less and the paper width is 210 (mm) or less, the pressurization control circuit sends a signal to the stepping motor drive circuit and the stepping motor decenters it. The cam 102 is rotated to control the state shown in FIG.
When the paper thickness exceeds 120 (um) and is 180 (um) or less, and the paper width exceeds 210 (mm), the pressurization control circuit sends a signal to the stepping motor drive circuit and is biased by the stepping motor. The lead cam 102 is rotated and controlled to the state shown in FIG.
When the paper thickness exceeds 180 (um), the pressurization control circuit sends a signal to the stepping motor drive circuit, and the eccentric cam 102 is rotated by the stepping motor to control to the state of FIG.
The pressurization was controlled in the above four cases.

表6の紙について定着を行った時のグロス値を図12に示す。グロスはA3サ イズまたはハガキサイズの紙に黒ベタ印字を行い、グロスメータ(GM−26D F OR 75°/村上色彩研究所製)を用いて測定した。なお、図12には紙厚、紙サ イズにかかわらず、図1の状態で定着を行った比較例もあわせて示す。図12 によれば、実施例は、グロス値のバラツキが小さく良好な結果が得られている 。     FIG. 12 shows gloss values when fixing is performed on the paper of Table 6. The gloss was measured using a gloss meter (GM-26D FOR 75 ° / manufactured by Murakami Color Research Laboratory) with black solid printing on A3 size or postcard size paper. FIG. 12 also shows a comparative example in which fixing is performed in the state shown in FIG. 1 regardless of the paper thickness and paper size. According to FIG. 12, in the example, the variation of the gloss value is small and a good result is obtained.

図13は、本発明に係る画像形成装置の1実施形態を示す全体構成の模式的断面図である。図中、10は画像形成装置、10aはハウジング、10bは扉体、11は紙搬送ユニット、15はクリーニング手段、17は像担持体、18は画像転写搬送手段、20は現像手段、21はスキャナ手段、30は給紙ユニット、40は定着手段、Wは露光ユニット、Dは画像形成ユニットを示す。そして、定着手段40は、上述した本発明の定着装置である加熱ローラ1、加圧ローラ2およびベルト摺動部材3から構成されている。   FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of the overall configuration showing an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention. In the figure, 10 is an image forming apparatus, 10a is a housing, 10b is a door, 11 is a paper transport unit, 15 is a cleaning means, 17 is an image carrier, 18 is an image transfer transport means, 20 is a developing means, and 21 is a scanner. Means, 30 is a paper feeding unit, 40 is fixing means, W is an exposure unit, and D is an image forming unit. The fixing unit 40 includes the heating roller 1, the pressure roller 2, and the belt sliding member 3 which are the above-described fixing device of the present invention.

本実施形態の画像形成装置10は、ハウジング10aと、ハウジング10aの上部に形成された排紙トレイ10cと、ハウジング10aの前面に開閉自在に装着された扉体10bを有し、ハウジング10a内には、露光ユニット(露光手段)W、画像形成ユニットD、画像転写搬送手段18を有する転写ベルトユニット29、給紙ユニット30が配設され、扉体10b内には紙搬送ユニット11が配設されている。各ユニットは、本体に対して着脱可能な構成であり、メンテナンス時等には一体的に取り外して修理または交換を行うことが可能な構成になっている。   The image forming apparatus 10 of the present embodiment includes a housing 10a, a paper discharge tray 10c formed on the top of the housing 10a, and a door body 10b that is attached to the front surface of the housing 10a so as to be openable and closable. 1 includes an exposure unit (exposure means) W, an image forming unit D, a transfer belt unit 29 having an image transfer and conveyance means 18, and a paper feed unit 30, and a paper conveyance unit 11 is arranged in the door body 10b. ing. Each unit has a configuration that can be attached to and detached from the main body, and can be removed and repaired or replaced integrally during maintenance or the like.

画像形成ユニットDは、複数(本実施形態では4つ)の異なる色の画像を形成する画像形成ステーションY(イェロー用),M(マゼンタ用),C(シアン用),K(ブラック用)を備えている。そして、各画像形成ステーションY,M,C,Kには、それぞれ、感光ドラムからなる像担持体17と、像担持体17の周囲に配設された、コロナ帯電手段からなる帯電手段19および現像手段20を有する。これら各画像形成ステーションY,M,C,Kは、転写ベルトユニット29の下側に斜めアーチ状のラインに沿って像担持体17が上向きになるように並列配置されている。なお、各画像形成ステーションY,M,C,Kの配置順序は任意である。   The image forming unit D includes image forming stations Y (for yellow), M (for magenta), C (for cyan), and K (for black) that form a plurality (four in this embodiment) of different color images. I have. In each of the image forming stations Y, M, C, and K, an image carrier 17 that is a photosensitive drum, a charging unit 19 that is a corona charging unit and a developing unit that are disposed around the image carrier 17 are provided. Means 20 are included. These image forming stations Y, M, C, and K are arranged in parallel on the lower side of the transfer belt unit 29 so that the image carrier 17 faces upward along an oblique arched line. The order of arrangement of the image forming stations Y, M, C, and K is arbitrary.

転写ベルトユニット29は、ハウジング10aの下側に配設され図示しない駆動源により回転駆動される駆動ロール12と、駆動ロール12の斜め上方に配設される従動ロール13と、テンションロール14と、これら3本、少なくとも2本のロール間に張架されて図示矢印方向へ循環駆動される中間転写ベルトからなる画像転写搬送手段18と、画像転写搬送手段18の表面に当接するクリーニング手段15とを備えている。従動ロール13、テンションロール14および画像転写搬送手段18は、駆動ロール12に対して図で左側に傾斜する方向に配設され、これにより画像転写搬送手段18駆動時のベルト搬送方向が下向きになるベルト面18aが下方に位置し、搬送方向が上向きになるベルト面18bが上方に位置するようにされている。   The transfer belt unit 29 is disposed below the housing 10a and is driven to rotate by a drive source (not shown), a driven roll 13 disposed obliquely above the drive roll 12, a tension roll 14, An image transfer conveying means 18 composed of an intermediate transfer belt that is stretched between these three and at least two rolls and driven to circulate in the direction of the arrow in the figure, and a cleaning means 15 that contacts the surface of the image transfer conveying means 18. I have. The driven roll 13, the tension roll 14, and the image transfer / conveying means 18 are arranged in a direction inclined to the left in the drawing with respect to the drive roll 12, and thereby the belt conveying direction when driving the image transfer / conveying means 18 is downward. The belt surface 18a is positioned below, and the belt surface 18b whose transport direction is upward is positioned above.

したがって、各画像形成ステーションY,M,C,Kも駆動ロール12に対して図で左側に傾斜する方向に配設されることになる。そして、像担持体17は、アーチ状のラインに沿って画像転写搬送手段18の搬送方向下向きのベルト面18aに接触され、図示矢印に示すように画像転写搬送手段18の搬送方向に回転駆動される。可撓性を有する無端スリーブ状の画像転写搬送手段18は、像担持体17に対して上側から被せるように略同一の巻き付け角度で接触させるため、像担持体17と画像転写搬送手段18との間の接触圧やニップ幅は、テンションロール14により画像転写搬送手段18に付与される張力、像担持体17の配置間隔、巻き付け角度(アーチの曲率)などを制御することにより調整することができる。   Accordingly, the image forming stations Y, M, C, and K are also arranged in a direction inclined to the left in the drawing with respect to the drive roll 12. Then, the image carrier 17 is brought into contact with the belt surface 18a facing downward in the transport direction of the image transfer transport unit 18 along the arched line, and is rotationally driven in the transport direction of the image transfer transport unit 18 as indicated by the arrows in the drawing. The The flexible endless sleeve-shaped image transfer / conveyance means 18 is brought into contact with the image carrier 17 from substantially the same wrapping angle so as to be covered from above, so that the image carrier 17 and the image transfer / conveyance means 18 are in contact with each other. The contact pressure and the nip width between them can be adjusted by controlling the tension applied to the image transfer / conveying means 18 by the tension roll 14, the arrangement interval of the image carrier 17, the winding angle (arch curvature), and the like. .

駆動ロール12は、2次転写ロール39のバックアップロールを兼ねている。駆動ロール12の周面には、例えば厚さ3mm程度、体積抵抗率が105 Ω・cm以下のゴム層が形成されており、金属製の軸を介して接地することにより、2次転写ロール39を介して供給される2次転写バイアスの導電経路としている。このように駆動ロール12に高摩擦かつ衝撃吸収性を有するゴム層を設けることにより、2次転写部へシート材が進入する際の衝撃が画像転写搬送手段18に伝達しにくく、画質の劣化を防止することができる。また、駆動ロール12は、その径を従動ロール13、バックアップロール14の径より小さくすることにより、2次転写後のシート材がシート材自身の弾性力で剥離し易くすることができる。また、従動ロール13を後述するクリーニング手段15のバックアップロールとして兼用させている。 The drive roll 12 also serves as a backup roll for the secondary transfer roll 39. A rubber layer having a thickness of, for example, about 3 mm and a volume resistivity of 10 5 Ω · cm or less is formed on the peripheral surface of the drive roll 12, and the secondary transfer roll is grounded through a metal shaft. This is a conductive path for the secondary transfer bias supplied via the line 39. Thus, by providing the drive roll 12 with a rubber layer having high friction and shock absorption, it is difficult for the impact when the sheet material enters the secondary transfer portion to be transmitted to the image transfer conveying means 18, and the image quality is deteriorated. Can be prevented. Further, by making the diameter of the driving roll 12 smaller than the diameter of the driven roll 13 and the backup roll 14, the sheet material after the secondary transfer can be easily peeled off by the elastic force of the sheet material itself. Further, the driven roll 13 is also used as a backup roll for the cleaning means 15 described later.

なお、画像転写搬送手段18を駆動ロール12に対して図で右側に傾斜する方向に配設し、これに対応して各画像形成ステーションY,M,C,Kも駆動ロール12に対して図で右側に傾斜する方向に斜めアーチ状に沿って、つまり、図7と左右対象に配設してもよい。   The image transfer / conveying means 18 is arranged in a direction inclined to the right in the drawing with respect to the drive roll 12, and correspondingly, each of the image forming stations Y, M, C, K is also illustrated with respect to the drive roll 12. Then, it may be arranged along the oblique arch shape in the direction inclined to the right side, that is, on the left and right objects in FIG.

画像転写搬送手段の好適な素材としては、PC樹脂、PET樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂等があり、当然のことながら、導電性や剛性等、または表面粗度、摩擦係数等を所望の特性に設定する目的で、対応する添加剤などを添加することもよい、また、剛性に関しては、厚さの設定によって所望の剛性に設定することもできる。   Suitable materials for the image transfer / conveyance means include PC resin, PET resin, polyimide resin, urethane resin, silicon resin, polyether resin, polyester resin, etc. Of course, conductivity, rigidity, etc. For the purpose of setting the degree, friction coefficient and the like to desired characteristics, a corresponding additive or the like may be added, and the rigidity can be set to a desired rigidity by setting the thickness.

実施例では、比較的剛性が小さくて永久歪み、クリープを残さないウレタン樹脂及びポリエーテル樹脂によって画像転写搬送手段を形成し、ロールの付勢力により張力を40N、像担持体の巻き付け角度を4°に設定してニップ部に作用する接触圧を約2.8N(=40N×sin4°)として安定した転写条件を設定した。しかし、上記の素材を勘案すると、ロールの付勢力により張力を10N〜100N、像担持体の巻き付け角度を0.5°〜15°のそれぞれの組み合わせを設定すれば、所望の転写条件の設定が可能であることが確認された。   In this embodiment, the image transfer / conveying means is formed of urethane resin and polyether resin which are relatively small in rigidity and have permanent distortion and no creep, and the tension is 40 N by the urging force of the roll, and the winding angle of the image carrier is 4 °. The contact pressure acting on the nip portion was set to about 2.8 N (= 40 N × sin 4 °), and stable transfer conditions were set. However, in consideration of the above-mentioned materials, the desired transfer conditions can be set by setting a combination of a tension of 10N to 100N and a winding angle of the image carrier of 0.5 ° to 15 ° by the urging force of the roll. It was confirmed that it was possible.

1次転写部材16は、トナー像を順次重ねて転写して画像を形成する転写バイアス印加手段として、画像転写搬送手段の内側に接する位置に配置しているが、上記のような接触圧の付与により、転写ニップを形成するための押圧力の付与は必要ない。単に画像転写搬送手段への通電を確保可能な手段として接すればよいので、例えば画像転写搬送手段に接して従動回転する導電性ロールやリジッドな接触子、あるいは板バネ等の導電性弾性部材、樹脂等の繊維群によって形成した導電性ブラシ等でも構成可能になる。したがって、画像転写搬送手段との摺動抵抗が少なく、互いの寿命が向上させることができるばかりでなく、安価に構成できる。   The primary transfer member 16 is disposed at a position in contact with the inner side of the image transfer conveying means as a transfer bias applying means for forming an image by sequentially superimposing and transferring the toner images, but applying the contact pressure as described above. Therefore, it is not necessary to apply a pressing force for forming the transfer nip. Simply contact with the image transfer / conveying means as a means capable of ensuring energization, for example, a conductive roll or rigid contactor rotating in contact with the image transfer / conveying means, or a conductive elastic member such as a leaf spring, resin A conductive brush formed by a group of fibers such as can also be configured. Accordingly, the sliding resistance with the image transfer / conveying means is small, and not only can the lifetime of each other be improved, but also it can be constructed at low cost.

上記のように本実施形態の画像形成装置では、複数の像担持体17を並列配置し、各像担持体17に対して略同一の巻き付け角度を有する姿勢で可撓性を有する無端スリーブ状の画像転写搬送手段18を接触配置して少なくとも2本のロール12、13に張架して回転駆動し、画像転写搬送手段18には、いずれかのロール12、13によって張力を付与して像担持体17のトナー像を順次重ねて転写する構造に構成する。このようにすると、略同一の巻き付け角度に応じて像担持体17と画像転写搬送手段18との接触部には、容易に略同一のニップが形成され、その接触部の接触圧力も略同一に構成される。   As described above, in the image forming apparatus according to the present embodiment, a plurality of image carriers 17 are arranged in parallel, and the endless sleeve-like shape is flexible with a posture having substantially the same winding angle with respect to each image carrier 17. The image transfer / conveying means 18 is placed in contact and stretched around at least two rolls 12 and 13 and rotated. The image transfer / conveying means 18 is applied with tension by any of the rolls 12 and 13 to carry an image. The toner image on the body 17 is configured to be transferred in a superimposed manner. In this way, substantially the same nip is easily formed at the contact portion between the image carrier 17 and the image transfer conveying means 18 according to substantially the same winding angle, and the contact pressure at the contact portion is also substantially the same. Composed.

一方、像担持体17とそれに接触して駆動される画像転写搬送手段18において、接触部の移動周速度は双方一致しているのが好ましい状態であるが、量産形態の中では、像担持体17の外径や偏心または駆動手段の偏心等のバラツキ、画像転写搬送手段18の駆動ロール12の径、あるいは駆動手段等のバラツキによって完全に等速に設定することは現実的ではない。   On the other hand, in the image transfer member 17 and the image transfer / conveying means 18 driven in contact therewith, it is preferable that the moving peripheral speeds of the contact portions coincide with each other. It is not realistic to set the speed completely at a constant speed due to variations in the outer diameter of 17 or eccentricity or the eccentricity of the driving means, the diameter of the driving roll 12 of the image transfer / conveying means 18, or variations in the driving means.

そこで、これらのバラツキを勘案したとき、像担持体17の移動速度に対して画像転写搬送手段18の移動速度が相対的に速くなったり遅くなったりしてバラツクことになり、転写諸条件を設定する上で好ましくない。むしろ、相対速度は、像担持体17に対していずれか一方にシフトした相対速度差を設けることが好ましい。しかしながら、極端な速度差を設けると、像担持体17によって搬送されるトナー像が画像転写搬送手段18に転写される時にこのトナー像の位置にズレが生じて画像乱れが発生するので、極力小さな速度差を設けることが好ましい。   Therefore, when these variations are taken into consideration, the moving speed of the image transfer / conveying means 18 becomes relatively fast or slow with respect to the moving speed of the image carrier 17, and the transfer conditions are set. This is not preferable. Rather, it is preferable to provide a relative speed difference that is shifted to one of the image carrier 17 and the relative speed. However, if an extreme speed difference is provided, the toner image transported by the image carrier 17 is transferred to the image transfer transport means 18, and the position of the toner image is shifted to cause image disturbance. It is preferable to provide a speed difference.

上記の内容によって生じる速度差を、複数の像担持体17に対していずれか一方にシフトした相対速度差に設定する場合に量産上からの実力及び画像乱れの限界を勘案すると、その速度差は、像担持体17の移動速度に対する画像転写搬送手段18の速度は、±(方向)3±(バラツキ)2%程度に構成することが好ましい。   When the speed difference caused by the above contents is set to a relative speed difference shifted to one of the plurality of image carriers 17, the speed difference is calculated in consideration of the ability from mass production and the limit of image disturbance. The speed of the image transfer / conveying means 18 with respect to the moving speed of the image carrier 17 is preferably about ± (direction) 3 ± (variation) 2%.

また、像担持体17の移動速度と画像転写搬送手段18の移動速度が等速の場合は、トナー像は転写バイアスの電気エネルギー作用によって転写されるが、上記の速度差を設けた場合には、電気エネルギー作用に加えて機械的なかきとり作用も付加されて転写効率が向上するので、像担持体17の転写残りトナーをクリーニングする工程を廃止または簡略化することが可能となる。   Further, when the moving speed of the image carrier 17 and the moving speed of the image transfer / conveying means 18 are constant, the toner image is transferred by the electric energy action of the transfer bias, but when the above speed difference is provided. Since the mechanical scraping action is added in addition to the electric energy action to improve the transfer efficiency, the process of cleaning the transfer residual toner on the image carrier 17 can be eliminated or simplified.

さらに、像担持体17の移動速度と画像転写搬送手段18の移動速度に相対的な速度差を設けると、可撓性を有する画像転写搬送手段18の駆動ロール12間または像担持体17への当接ニップ間に弛みが発生して好ましくない。そこで、像担持体17に対して画像転写搬送手段18の速度を速い方向にシフトする場合には、画像転写搬送手段18の駆動ロール12を下流側に配置し、像担持体17に対して画像転写搬送手段18の速度を遅い方向にシフトする場合には画像転写搬送手段18の駆動ロール12を上流側に配置して構成すると、上記弛み発生が防止可能になり、好ましい転写条件設定ができる。   Further, if a relative speed difference is provided between the moving speed of the image carrier 17 and the moving speed of the image transfer / conveyance means 18, the flexible image transfer / conveyance means 18 is placed between the drive rollers 12 or to the image carrier 17. It is not preferable because slack occurs between the contact nips. Therefore, when the speed of the image transfer / conveyance means 18 is shifted in the fast direction with respect to the image carrier 17, the drive roll 12 of the image transfer / conveyance means 18 is disposed on the downstream side, and When shifting the speed of the transfer / conveyance means 18 in the slow direction, if the drive roll 12 of the image transfer / conveyance means 18 is arranged on the upstream side, the occurrence of the slack can be prevented, and a preferable transfer condition can be set.

クリーニング手段15は、搬送方向下向きのベルト面18a側に設けられ、二次転写後に画像転写搬送手段18の表面に残留しているトナーを除去するクリーニングブレード15aと、回収したトナーを搬送するトナー搬送部材15bを備えている。クリーニングブレード15aは、従動ロール13への画像転写搬送手段18の巻きかけ部において画像転写搬送手段18に当接されている。また、画像転写搬送手段18の裏面には、後述する各画像形成ステーションY,M,C,Kの像担持体17に対向して1次転写部材16が当接され、1次転写部材16には転写バイアスが印加されている。   The cleaning unit 15 is provided on the side of the belt surface 18a facing downward in the transport direction, and a cleaning blade 15a that removes toner remaining on the surface of the image transfer transport unit 18 after the secondary transfer, and a toner transport that transports the collected toner A member 15b is provided. The cleaning blade 15 a is in contact with the image transfer / conveyance means 18 at a portion where the image transfer / conveyance means 18 is wound around the driven roll 13. Further, a primary transfer member 16 is brought into contact with the back surface of the image transfer conveying unit 18 so as to face an image carrier 17 of each of the image forming stations Y, M, C, and K described later. A transfer bias is applied.

露光手段Wは、斜め方向に配設された画像形成ユニットDの斜め下方に形成された空間に配設されている。また、露光手段Wの下部でハウジング10aの底部には給紙ユニット30が配設されている。露光手段Wは、全体がケースに収納され、ケースは、搬送方向下向きのベルト面の斜め下方に形成される空間に配設されている。ケースの底部には、ポリゴンミラーモータ21a、ポリゴンミラー(回転多面鏡)21bからなる単一のスキャナ手段21を水平に配設されるとともに、各色の画像信号により変調される複数のレーザ光源23からのレーザビームをポリゴンミラー21bで反射させ各像担持体上に偏向走査する光学系Bには、単一のf−θレンズ22および各色の走査光路が像担持体17にそれぞれ非平行になって折り返すように複数の反射ミラー24が配設されている。   The exposure means W is disposed in a space formed obliquely below the image forming unit D disposed in the oblique direction. A paper feeding unit 30 is disposed below the exposure unit W and at the bottom of the housing 10a. The exposure means W is entirely housed in a case, and the case is disposed in a space formed obliquely below the belt surface facing downward in the transport direction. A single scanner means 21 comprising a polygon mirror motor 21a and a polygon mirror (rotating polygon mirror) 21b is horizontally disposed at the bottom of the case, and a plurality of laser light sources 23 modulated by image signals of respective colors. In the optical system B that reflects and scans the laser beam by the polygon mirror 21b and deflects and scans the image carrier, the single f-θ lens 22 and the scanning light path of each color are not parallel to the image carrier 17 respectively. A plurality of reflecting mirrors 24 are arranged so as to be folded.

上記構成からなる露光手段Wにおいては、ポリゴンミラー21bから各色に対応した画像信号が、共通のデータクロック周波数に基づいて変調形成されたレーザビームで射出され、f−θレンズ22、反射ミラー24を経て、各画像形成ステーションY,M,C,Kの像担持体17に照射され、潜像が形成される。反射ミラー24を設けることにより走査光路を屈曲させ、ケースの高さを低くすることが可能となり光学系のコンパクト化が可能となる。しかも、各画像形成ステーションY,M,C,Kの像担持体17への走査光路長は同一の長さになるように反射ミラー24が配置されている。このように各画像形成ユニットDに対する露光手段Wのポリゴンミラー21bから像担持体17までの光路の長さ(光路長)が略同一の長さになるように構成することにより、各光路で走査された光ビームの走査幅も略同一になり、画像信号の形成にも特別な構成を必要としない。したがって、レーザ光源は、それぞれ異なる画像信号によってそれぞれ異なった色の画像に対応して変調されるにも関わらず、共通のデータクロック周波数に基づいて変調形成可能であり、共通の反射面を用いるため副走査方向の相対差から生じる色ずれを防止し、構造が簡単で安価なカラー画像形成装置を構成できる。   In the exposure means W configured as described above, an image signal corresponding to each color is emitted from the polygon mirror 21b with a laser beam modulated and formed based on a common data clock frequency, and the f-θ lens 22 and the reflection mirror 24 are passed through. After that, the image carrier 17 of each image forming station Y, M, C, K is irradiated to form a latent image. By providing the reflection mirror 24, the scanning optical path can be bent, the height of the case can be lowered, and the optical system can be made compact. In addition, the reflection mirror 24 is arranged so that the scanning optical path lengths to the image carrier 17 of the image forming stations Y, M, C, and K are the same. In this way, the length of the optical path from the polygon mirror 21b of the exposure means W to the image carrier 17 to the image carrier 17 (optical path length) for each image forming unit D is configured to be substantially the same, thereby scanning in each optical path. The scanning widths of the emitted light beams are also substantially the same, and no special configuration is required for image signal formation. Therefore, the laser light source can be modulated and formed based on a common data clock frequency even though it is modulated corresponding to images of different colors by different image signals, and uses a common reflecting surface. Color misregistration caused by a relative difference in the sub-scanning direction can be prevented, and a simple and inexpensive color image forming apparatus can be configured.

また、本実施形態においては、装置下方に走査光学系を配置することにより、画像形成手段の駆動系が装置を支持するフレームへ与える振動による走査光学系の振動を最小限にすることができ、画質の劣化を防止することができる。とくに、スキャナ手段21をケースの底部に配置することにより、ポリゴンモータ21a自身がケース全体に与える振動を最小限にすることができ、画質の劣化を防止することができる。また、振動源であるポリゴンモータ21aの数を一つにすることによりケース全体に与える振動を最小限にすることができる。   Further, in this embodiment, by arranging the scanning optical system below the apparatus, the vibration of the scanning optical system due to the vibration that the drive system of the image forming means gives to the frame that supports the apparatus can be minimized. Degradation of image quality can be prevented. In particular, by arranging the scanner means 21 at the bottom of the case, the vibration that the polygon motor 21a itself gives to the entire case can be minimized, and deterioration of the image quality can be prevented. Further, by making the number of polygon motors 21a, which are vibration sources, one, vibration applied to the entire case can be minimized.

給紙ユニット30は、シート材が積層保持されている給紙カセット35と、給紙カセット35からシート材を一枚ずつ給送するピックアップロール36を備えている。紙搬送ユニット11は、二次転写部へのシート材の給紙タイミングを規定するゲートロール対37(一方のロールはハウジング10a側に設けられている)と、駆動ロール12および画像転写搬送手段18に圧接される二次転写手段としての二次転写ロール39と、主記録媒体搬送路38と、定着手段40と、排紙ロール対41と、両面プリント用搬送路42を備えている。   The sheet feeding unit 30 includes a sheet feeding cassette 35 in which sheet materials are stacked and held, and a pickup roll 36 that feeds sheet materials from the sheet feeding cassette 35 one by one. The paper transport unit 11 includes a pair of gate rolls 37 (one roll is provided on the housing 10a side) that regulates the timing of feeding the sheet material to the secondary transfer unit, the drive roll 12 and the image transfer transport means 18. A secondary transfer roll 39 serving as a secondary transfer unit pressed against the main recording medium, a main recording medium conveyance path 38, a fixing unit 40, a discharge roll pair 41, and a duplex printing conveyance path 42.

シート材に2次転写された2次画像(未定着トナー像)は、定着手段40の形成するニップ部で所定の温度で定着される。本実施形態においては、転写ベルトの搬送方向上向きのベルト面18bの斜め上方に形成される空間、換言すれば、転写ベルトに対して画像形成ステーションと反対側の空間に定着手段40を配設することが可能になり、露光手段W、画像転写搬送手段18、画像形成手段への熱伝達を低減することができ、各色の色ずれ補正動作を行う頻度を少なくすることができる。特に、露光手段Wは、定着手段40から最も離れた位置にあり、走査光学系部品の熱による変位を最小限にすることができ、色ズレを防ぐことができる。   The secondary image (unfixed toner image) secondarily transferred to the sheet material is fixed at a predetermined temperature at the nip portion formed by the fixing unit 40. In the present embodiment, the fixing unit 40 is disposed in a space formed obliquely above the belt surface 18b facing upward in the transfer belt conveyance direction, in other words, in a space opposite to the image forming station with respect to the transfer belt. Therefore, heat transfer to the exposure unit W, the image transfer conveyance unit 18, and the image formation unit can be reduced, and the frequency of performing the color misregistration correction operation for each color can be reduced. In particular, the exposure means W is located farthest from the fixing means 40, and the displacement of the scanning optical system components due to heat can be minimized, thereby preventing color misregistration.

本実施形態においては、画像転写搬送手段18を駆動ロール12に対して傾斜する方向に配設しているため、図で右側空間に広いスペースが生じその空間に定着手段40を配設することができ、コンパクト化を実現することができると共に、定着手段40で発生する熱が、左側に位置する露光ユニットW、画像転写搬送手段18および各画像形成ステーションY,M,C,Kへ伝達されるのを防止することができる。また、画像形成ユニットDの左側下部の空間に露光ユニットWを配置することができるため、画像形成手段の駆動系がハウジング10aへ与える振動による、露光ユニットWの走査光学系の振動を最小限に抑えることができ、画質の劣化を防止することができる。   In the present embodiment, the image transfer / conveyance means 18 is arranged in a direction inclined with respect to the drive roll 12, so that a wide space is created in the right side space in the drawing, and the fixing means 40 can be arranged in that space. In addition, downsizing can be realized, and heat generated by the fixing unit 40 is transmitted to the exposure unit W, the image transfer conveyance unit 18 and the image forming stations Y, M, C, and K located on the left side. Can be prevented. Further, since the exposure unit W can be arranged in the space on the lower left side of the image forming unit D, the vibration of the scanning optical system of the exposure unit W due to the vibration applied to the housing 10a by the drive system of the image forming means is minimized. The image quality can be suppressed and deterioration of the image quality can be prevented.

また、本実施形態においては、球形化されたトナーを用いることにより、1次転写効率を高め(略100%)、各像担持体17には、1次転写残りトナーを回収するクリーニング手段を設置していない。これにより、30mm径以下の感光体ドラムからなる各像担持体17を近接して配置することが可能となり、装置を小型化することができる。   In this embodiment, the use of the spherical toner increases the primary transfer efficiency (approximately 100%), and each image carrier 17 is provided with a cleaning means for collecting the primary transfer residual toner. Not done. Thereby, it becomes possible to arrange each image carrier 17 composed of a photosensitive drum having a diameter of 30 mm or less close to each other, and the apparatus can be miniaturized.

また、クリーニング手段を設置しないことに伴い、帯電手段としてはコロナ帯電手段19を採用している。帯電手段がロールである場合は、微量ではあるが像担持体17上に存在する1次転写残りトナーがロール上に堆積して帯電不良が発生するが、非接触帯電手段であるコロナ帯電手段19はトナーが付着しにくく、帯電不良の発生を防ぐことができる。   Further, the corona charging means 19 is adopted as the charging means in accordance with the absence of the cleaning means. When the charging unit is a roll, a small amount of primary transfer residual toner that is present on the image carrier 17 accumulates on the roll to cause a charging failure, but the corona charging unit 19 that is a non-contact charging unit. Can prevent toner from adhering and can prevent charging failure.

また、上記実施形態では、中間転写ベルトを画像転写搬送手段18として像担持体17に接触させる構成としたが、表面にシート材を吸着して搬送移動し、該シート材の表面にトナー像を順次重ねて転写して画像を形成搬送するシート材搬送ベルトを画像転写搬送手段18として像担持体17に接触させる構成としてもよい。この場合、上記各実施形態と異なるのは、画像転写搬送手段18であるシート材搬送ベルトのベルト搬送方向が像担持体17に接触する下面で逆方向の上向きになることである。   In the above-described embodiment, the intermediate transfer belt is configured to come into contact with the image carrier 17 as the image transfer conveyance unit 18. However, the sheet material is adsorbed and conveyed to the surface, and a toner image is formed on the surface of the sheet material. A sheet material conveyance belt that forms and conveys an image by sequentially superimposing and transferring the image may be configured to contact the image carrier 17 as the image transfer conveyance means 18. In this case, the difference from each of the above embodiments is that the belt conveyance direction of the sheet material conveyance belt which is the image transfer conveyance means 18 is upward in the opposite direction on the lower surface in contact with the image carrier 17.

以上のような画像形成装置全体の作動の概要は次の通りである。
(1)図示しないホストコンピュータ等(パーソナルコンピュータ等)からの印字指令信号(画像形成信号)が画像形成装置10の制御ユニットに入力されると、各画像形成ステーションY,M,C,Kの像担持体17、現像手段20の各ロール、および画像転写搬送手段18が回転駆動される。
(2)像担持体17の外周面が帯電手段19によって一様に帯電される。
(3)各画像形成ステーションY,M,C,Kにおいて一様に帯電した像担持体17の外周面に、露光ユニットWによって各色の画像情報に応じた選択的な露光がなされ、各色用の静電潜像が形成される。
(4)それぞれの像担持体17に形成された静電潜像が現像手段20によりトナー像が現像される。
(5)画像転写搬送手段18の1次転写部材16には、トナーの帯電極性と逆極性の一次転写電圧が印加され、像担持体17上に形成されたトナー像が一次転写部において画像転写搬送手段18の移動に伴って順次、画像転写搬送手段18上に重ねて転写される。
(6)この1次画像を1次転写した画像転写搬送手段18の移動に同期して、給紙カセット35に収納されたシート材が、レジストロール対37を経て2次転写ロール39に給送される。
(7)1次転写画像は、2次転写部位でシート材と同期合流し、図示省略した押圧機構によって画像転写搬送手段18の駆動ロール12に向かって押圧された2次転写ロール39で、1次転写画像とは逆極性のバイアスが印加され、画像転写搬送手段18上に形成された1次転写画像は、同期給送されたシート材に2次転写される。
(8)2次転写に於ける転写残りのトナーは、従動ロール13方向へと搬送されて、このロール13に対向して配置したクリーニング手段15によって掻き取られ、そして、画像転写搬送手段18はリフレッシュされて再び上記サイクルの繰り返しを可能にされる。
(9)シート材が定着手段40を通過することによってシート材上のトナー像が定着し、その後、シート材が所定の位置に向け(両面印刷でない場合には排紙トレイ10cに向け、両面印刷の場合には両面プリント用搬送路42に向け)搬送される。
The outline of the operation of the entire image forming apparatus as described above is as follows.
(1) When a print command signal (image forming signal) from a host computer or the like (not shown) is input to the control unit of the image forming apparatus 10, the image of each image forming station Y, M, C, K is displayed. The carrier 17, each roll of the developing unit 20, and the image transfer / conveying unit 18 are driven to rotate.
(2) The outer peripheral surface of the image carrier 17 is uniformly charged by the charging means 19.
(3) The exposure unit W selectively exposes the outer peripheral surface of the image carrier 17 that is uniformly charged in each image forming station Y, M, C, K according to the image information of each color. An electrostatic latent image is formed.
(4) The toner image is developed by the developing means 20 from the electrostatic latent image formed on each image carrier 17.
(5) The primary transfer member 16 of the image transfer conveying means 18 is applied with a primary transfer voltage having a polarity opposite to the charged polarity of the toner, so that the toner image formed on the image carrier 17 is transferred to the primary transfer portion. As the conveying means 18 moves, the images are sequentially transferred onto the image transfer conveying means 18.
(6) In synchronism with the movement of the image transfer conveying means 18 that primarily transferred the primary image, the sheet material stored in the paper feed cassette 35 is fed to the secondary transfer roll 39 through the resist roll pair 37. Is done.
(7) The primary transfer image is a secondary transfer roll 39 that is synchronously joined with the sheet material at the secondary transfer portion and pressed toward the drive roll 12 of the image transfer conveyance unit 18 by a pressing mechanism (not shown). A bias having a polarity opposite to that of the next transfer image is applied, and the primary transfer image formed on the image transfer conveyance unit 18 is secondarily transferred to the sheet material fed in synchronization.
(8) The transfer residual toner in the secondary transfer is conveyed in the direction of the driven roll 13 and scraped off by the cleaning means 15 disposed opposite to the roll 13, and the image transfer conveyance means 18 is It is refreshed and the cycle can be repeated again.
(9) When the sheet material passes through the fixing unit 40, the toner image on the sheet material is fixed, and then the sheet material is directed to a predetermined position (if it is not double-sided printing, the double-sided printing is directed to the discharge tray 10c). In this case, it is conveyed toward the conveyance path 42 for double-sided printing).

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、従来公知または周知の技術を必要に応じて置換または付加することが可能である。   Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this, and a conventionally known or well-known technique can be replaced or added as necessary.

本発明の定着装置の1実施形態を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a fixing device of the present invention. 図1の異なる状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the different state of FIG. 紙のコシと紙の弾性率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the stiffness of paper and the elastic modulus of paper. 本発明の制御系の構成図である。It is a block diagram of the control system of this invention. 実験結果を示す図である。It is a figure which shows an experimental result. 本発明の他の実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows other embodiment of this invention. 図6の一部断面図である。FIG. 7 is a partial cross-sectional view of FIG. 6. 図6の詳細を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the detail of FIG. 図8の異なる状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the different state of FIG. 本発明の他の実施形態を示す制御系の構成図である。It is a block diagram of the control system which shows other embodiment of this invention. 図10の紙幅検知を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the paper width detection of FIG. 図10の実験結果を示す図である。It is a figure which shows the experimental result of FIG. 本発明の画像形成装置の1実施形態を示す模式的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of an image forming apparatus of the present invention. 従来の定着装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the conventional fixing device. 本発明の課題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the subject of this invention. 本発明の課題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the subject of this invention. 本発明の課題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the subject of this invention. 本発明の課題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the subject of this invention. 本発明の課題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the subject of this invention. 本発明の課題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the subject of this invention. 本発明の課題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the subject of this invention. 本発明の課題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the subject of this invention. 本発明の課題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the subject of this invention. 本発明の課題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the subject of this invention. 本発明の課題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the subject of this invention. 本発明の課題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the subject of this invention. 本発明の課題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the subject of this invention. 本発明の課題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the subject of this invention. 紙のコシの検知方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the detection method of a paper stiffness. 本発明の課題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the subject of this invention. 本発明の課題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the subject of this invention. 本発明の課題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the subject of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1401…加熱ローラ、1411…加圧ローラ、1421…ベルト張架部材、1431…ベルト
1704…テンションバネ、1801…予圧バネ
1401 ... Heating roller, 1411 ... Pressure roller, 1421 ... Belt tension member, 1431 ... Belt
1704 ... Tension spring, 1801 ... Preload spring

Claims (5)

加熱ローラと、該加熱ローラに押圧される加圧ローラと、該加圧ローラに対して紙搬送方向上流側に配置され、加圧ローラにテンションバネを介して配設されるベルト張架部材と、前記加圧ローラおよびベルト張架部材の外周に捲着され前記加熱ロールとの間に定着ニップが形成されて移動するベルトと、前記ベルト張架部材を加熱ローラに当接させる予圧バネとを備え、紙厚に応じて前記予圧バネの付勢力を可変にすることを特徴とする定着装置。 A heating roller, a pressure roller pressed against the heating roller, a belt stretching member disposed on the upstream side of the pressure roller in the paper conveyance direction, and disposed on the pressure roller via a tension spring; A belt that is attached to the outer periphery of the pressure roller and the belt stretching member and moves with a fixing nip formed between the heating roller and a preload spring that causes the belt stretching member to contact the heating roller. And a fixing device, wherein the biasing force of the preload spring is variable according to the paper thickness. 前記ベルト張架部材は、ベルト張架ローラであることを特徴とする請求項1記載の定着装置。 The fixing device according to claim 1, wherein the belt stretching member is a belt stretching roller. 前記ベルト張架部材は、断面半月形の摺動部材であることを特徴とする請求項1載の定着装置。 The fixing device according to claim 1, wherein the belt stretching member is a sliding member having a half-moon cross section. 紙厚と紙幅に応じて前記予圧バネの付勢力を可変にすることを特徴とする請求項1載の定着装置。 2. The fixing device according to claim 1, wherein the biasing force of the preload spring is made variable in accordance with a paper thickness and a paper width. 請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の定着装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus comprising the fixing device according to claim 1.
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