JP2006113238A - Image forming apparatus - Google Patents

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JP2006113238A
JP2006113238A JP2004299766A JP2004299766A JP2006113238A JP 2006113238 A JP2006113238 A JP 2006113238A JP 2004299766 A JP2004299766 A JP 2004299766A JP 2004299766 A JP2004299766 A JP 2004299766A JP 2006113238 A JP2006113238 A JP 2006113238A
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pressure roller
external pressure
image forming
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Hiroshi Funabiki
宏史 船曵
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Konica Minolta Business Technologies Inc
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Konica Minolta Business Technologies Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus mounted with a fixing device designed such that a transfer material is restrained from being wrapped round an external pressure roller or a fixing belt and, as a result, a curl is corrected and steadily recovered by preventing the curl from becoming large during transfer and eliminating the need to add a curl correcting means such as a decurler. <P>SOLUTION: The image forming apparatus includes a belt fixing device which has an endless fixing belt wound around a support pressure roller and a heating roller with a space in-between and the external pressure roller disposed opposite to the support pressure roller via the fixing belt, and which fixes an unfixed image on the transfer material while holding the transfer material between the external pressure roller and the fixing belt. The image forming apparatus is provided with a separating auxiliary means having a separation pawl disposed close to or in contact with the surface of the external pressure roller. A stable curled state is retained by a relational expression of time and a distance between the tip position of separation claw on the upstream side in the transfer material conveyance direction and the position of an exit on the downstream end of an area where the external pressure roller and the fixing belt hold the transfer material in a nipped state in the direction of the transfer material conveyance. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は定着時に転写材に発生するカールが抑制されると共に、外部加圧ローラ又は定着ベルトへの巻き付きが抑制されて定着済みの転写材が安定して回収されるようにした定着装置を装着した画像形成装置に関する。   The present invention is equipped with a fixing device in which curling generated on the transfer material during fixing is suppressed, and winding around the external pressure roller or fixing belt is suppressed so that the fixed transfer material is stably recovered. The present invention relates to an image forming apparatus.

特許文献1及び特許文献2に示すように、ニップした定着ローラと加圧ローラとの間に転写材を通し定着を行うと、ニップに沿ったカールを生ずるので、それを定着部の下流に設けたデカーラ等で矯正しようとする試みが為されている。また、熱定着型の高速処理が可能で、カラー画像にも対応し、かつ使用する転写材の様々な紙種にも対応する必要のあるPOD市場で満足な性能を得るため、ベルト定着装置の定着ベルトの柔軟性を生かして、外部加圧ローラが定着ベルトを押圧して幅広いニップを形成することも行われている。   As shown in Patent Document 1 and Patent Document 2, when fixing is performed by passing a transfer material between a nipped fixing roller and a pressure roller, curling is generated along the nip, which is provided downstream of the fixing unit. Attempts have been made to correct with decals. In addition, in order to obtain satisfactory performance in the POD market that is capable of high-speed heat-fixing processing, supports color images, and also supports various types of transfer materials used, Taking advantage of the flexibility of the fixing belt, an external pressure roller presses the fixing belt to form a wide nip.

何れにしても、転写材としての紙がニップを適用されているかなりの時間にわたって、定着ベルトと外部加圧ローラによって加熱・加圧されるため、定着後の転写材としての紙が大きくカールしてしまう不具合があった。特にPODで用いられる厚い紙で顕著である。
特開平5−72937号公報 特開平10−231061号公報
In any case, since the paper as the transfer material is heated and pressed by the fixing belt and the external pressure roller for a considerable time during which the nip is applied, the paper as the transfer material after fixing is largely curled. There was a bug that would This is particularly true for thick paper used in POD.
JP-A-5-72937 Japanese Patent Laid-Open No. 10-231061

本発明は上述のような従来技術の不具合を解消し、転写時のカールが大きくならないようにして、デカーラ等のカール矯正手段を別に設けたりすること無く、転写材が外部加圧ローラや定着ベルトに巻き付くことを抑制され、結果的にカールが矯正され安定して回収されるようにした定着装置を装着した画像形成装置を提供することを課題目的にする。   The present invention solves the problems of the prior art as described above, prevents the curling during transfer from becoming large, and without providing a curling correction means such as a decurler, the transfer material can be an external pressure roller or a fixing belt. It is an object of the present invention to provide an image forming apparatus equipped with a fixing device that is restrained from being wound around the sheet, and consequently curls are corrected and stably recovered.

この目的は次の技術手段(1)〜(3)項の何れかによって達成される。   This object is achieved by any one of the following technical means (1) to (3).

(1)支持加圧ローラ及び加熱ローラ間に巻回した無端状の定着ベルトと前記支持加圧ローラに対向して前記定着ベルトを介して設けられた外部加圧ローラを有し、該外部加圧ローラと前記定着ベルトの間に転写材を挟持して転写材上の未定着画像を定着するベルト定着装置を有する画像形成装置であり、前記外部加圧ローラの表面に近接又は接触して配設される分離爪を有する分離補助手段が配設されており、前記分離爪の転写材搬送方向上流側の先端位置と、前記外部加圧ローラ及び前記定着ベルトが転写材をニップして挟持する領域の転写材搬送方向下流側端部の出口位置との間に下式のような関係を持たせたことを特徴とする画像形成装置。   (1) An endless fixing belt wound between a supporting pressure roller and a heating roller, and an external pressure roller provided through the fixing belt so as to face the supporting pressure roller. An image forming apparatus having a belt fixing device that fixes a non-fixed image on a transfer material by sandwiching a transfer material between a pressure roller and the fixing belt, and is arranged close to or in contact with the surface of the external pressure roller. Separation assisting means having a separation claw is provided, and the leading end position of the separation claw on the upstream side in the transfer material conveyance direction, the external pressure roller and the fixing belt nip the transfer material between them. An image forming apparatus characterized in that a relationship as shown in the following equation is provided between an exit position at a downstream end portion in the transfer material conveyance direction of an area.

−180t+5.8<h<−180t+11.5
h=r(1−cosθ),t=rθ/L
ここに、
r:前記ローラ半径(mm)
θ:前記分離爪の転写材搬送方向上流側の先端から、前記外部加圧ローラと前記定着ベルトが転写材を挟持する領域の転写材搬送方向下流側端部の出口までを、前記外部加圧ローラの回転軸のまわりに測った角度(ラジアン)
L:転写材搬送速度(mm/s)
(2)(1)項に記載の画像形成装置において、前記分離補助手段は前記転写材の搬送速度の変更に応じて前記分離爪の位置を変更する調節手段を有することを特徴とする画像形成装置。
−180t + 5.8 <h <−180t + 11.5
h = r (1-cos θ), t = rθ / L
here,
r: Roller radius (mm)
θ: The external pressure from the leading end of the separation claw upstream in the transfer material conveyance direction to the outlet of the transfer material conveyance direction downstream end in the region where the external pressure roller and the fixing belt sandwich the transfer material. Angle measured around the rotation axis of the roller (radians)
L: Transfer material conveyance speed (mm / s)
(2) In the image forming apparatus described in (1), the separation assisting unit includes an adjusting unit that changes the position of the separation claw in accordance with a change in the conveyance speed of the transfer material. apparatus.

(3)前記調節手段による前記分離爪の位置変更は、前記外部加圧ローラの回転軸を中心に前記調節手段が前記分離補助手段を回転させて適正位置に固定させて行うことを特徴とする(2)項に記載の画像形成装置。   (3) The position change of the separation claw by the adjustment means is performed by the adjustment means rotating the separation auxiliary means around the rotation axis of the external pressure roller and fixing it to an appropriate position. The image forming apparatus according to item (2).

加圧ローラに設ける分離爪を線速度に見合った位置で当接もしくは近接させる。近すぎると加圧ローラの周面と逆側にカールし、遠すぎると加圧ローラに沿う側にカールする。線速度を変更する場合は、これに応じて爪位置を変更することが必要であり望ましい。   A separation claw provided on the pressure roller is brought into contact with or brought close to a position corresponding to the linear velocity. If it is too close, it curls to the opposite side of the peripheral surface of the pressure roller, and if it is too far, it curls to the side along the pressure roller. When changing the linear velocity, it is necessary and desirable to change the nail position accordingly.

請求項1の発明によれば、外部加熱ローラ又は定着ベルトに巻き付こうとする転写材のカールの度合いは緩和され、安定した転写材の定着と回収が容易に行われるようになった。また、請求項2、3の発明によれば、転写材の搬送速度の変更に応じて、分離補助手段の位置を変える調整が行われ、カールやそれによって起こる巻き付きを起こすことのない安定した機構の画像形成装置が得られる。   According to the first aspect of the present invention, the degree of curling of the transfer material to be wound around the external heating roller or the fixing belt is reduced, and stable fixing and recovery of the transfer material can be easily performed. According to the second and third aspects of the present invention, the position of the separation assisting unit is adjusted in accordance with the change in the transfer material conveyance speed, and a stable mechanism that does not cause curling or wrapping caused thereby. Image forming apparatus can be obtained.

以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、以下の、本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。   Embodiments of the present invention will be described below. The description in this column does not limit the technical scope of the claims or the meaning of terms. In addition, the following assertive description in the embodiment of the present invention shows the best mode, and does not limit the meaning or technical scope of the terms of the present invention.

図1は、本発明の画像形成装置の実施の形態としてのカラー用の画像形成装置を示す概略構成図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a color image forming apparatus as an embodiment of the image forming apparatus of the present invention.

この画像形成装置100は、タンデム構成のフルカラーの画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部10Y,10M,10C,10Kと、中間転写体のユニットとして無端ベルト状中間転写体ユニット7と、給紙搬送手段21及びベルト定着装置24とから成る。画像形成装置の本体Aの上部には、原稿画像読み取り装置SCが配置されている。   This image forming apparatus 100 is called a tandem full-color image forming apparatus. A plurality of image forming units 10Y, 10M, 10C, and 10K, and an endless belt-shaped intermediate transfer unit 7 as an intermediate transfer unit. And a sheet feeding / conveying means 21 and a belt fixing device 24. A document image reading device SC is disposed on the upper part of the main body A of the image forming apparatus.

イエロー色の画像を形成する画像形成部10Yは、ドラム状の感光体1Y、該感光体1Yの周囲に配置された帯電装置2Y、像露光手段3Y、現像器4Y、一次転写手段としての一次転写ローラ5Y、クリーニング手段6Yを有する。マゼンタ色の画像を形成する画像形成部10Mは、ドラム状の感光体1M、該感光体1Mの周囲に配置された帯電装置2M、像露光手段3M、現像器4M、一次転写手段としての一次転写ローラ5M、クリーニング手段6Mを有する。シアン色の画像を形成する画像形成部10Cは、ドラム状の感光体1C、該感光体1Cの周囲に配置された帯電装置2C、像露光手段3C、現像器4C、一次転写手段としての一次転写ローラ5C、クリーニング手段6Cを有する。黒色画像を形成する画像形成部10Kは、ドラム状の感光体1K、該感光体1Kの周囲に配置された帯電装置2K、像露光手段3K、現像器4K、一次転写手段としての一次転写ローラ5K、クリーニング手段6Kを有する。   The image forming unit 10Y that forms a yellow image includes a drum-shaped photoconductor 1Y, a charging device 2Y disposed around the photoconductor 1Y, an image exposure unit 3Y, a developing unit 4Y, and a primary transfer unit as a primary transfer unit. It has a roller 5Y and a cleaning means 6Y. The image forming unit 10M that forms a magenta image includes a drum-shaped photoconductor 1M, a charging device 2M disposed around the photoconductor 1M, an image exposure unit 3M, a developing unit 4M, and a primary transfer as a primary transfer unit. It has a roller 5M and a cleaning means 6M. The image forming unit 10C for forming a cyan image includes a drum-shaped photoreceptor 1C, a charging device 2C disposed around the photoreceptor 1C, an image exposure unit 3C, a developing unit 4C, and a primary transfer unit as a primary transfer unit. It has a roller 5C and a cleaning means 6C. The image forming unit 10K that forms a black image includes a drum-shaped photoconductor 1K, a charging device 2K disposed around the photoconductor 1K, an image exposure unit 3K, a developing device 4K, and a primary transfer roller 5K as a primary transfer unit. And a cleaning means 6K.

中間転写体ユニットとしての無端ベルト状中間転写体ユニット7は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持された半導電性エンドレスベルト状の中間転写体としての無端ベルト状中間転写体70を有する。   An endless belt-like intermediate transfer body unit 7 as an intermediate transfer body unit is wound around a plurality of rollers and is rotatably supported, and is an endless belt-like intermediate transfer body 70 as a semiconductive endless belt-like intermediate transfer body. Have

画像形成部10Y,10M,10C,10Kより形成された各色の画像は、一次転写ローラ5Y,5M,5C,5Kにより、回動する無端ベルト状中間転写体70上に逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット20内に収容された記録媒体として用紙等の転写材Pは、給紙手段21により給紙され、複数の中間ローラ22A,22B,22C,22D、レジストローラ23を経て、二次転写手段としての二次転写ローラ5Aに搬送され、転写材P上にカラー画像が一括転写される。カラー画像が転写された転写材Pは、ベルト定着装置24により定着処理され、排紙ローラ25に挟持されて機外の排紙トレイ26上に載置される。   The images of the respective colors formed by the image forming units 10Y, 10M, 10C, and 10K are sequentially transferred and synthesized on the rotating endless belt-shaped intermediate transfer body 70 by the primary transfer rollers 5Y, 5M, 5C, and 5K. A color image is formed. A transfer material P such as a sheet as a recording medium accommodated in the sheet feeding cassette 20 is fed by a sheet feeding means 21, passes through a plurality of intermediate rollers 22 A, 22 B, 22 C, 22 D, and a registration roller 23, and is subjected to secondary transfer. The image is conveyed to a secondary transfer roller 5A as a means, and the color image is collectively transferred onto the transfer material P. The transfer material P onto which the color image has been transferred is fixed by the belt fixing device 24, is sandwiched between the discharge rollers 25, and is placed on the discharge tray 26 outside the apparatus.

一方、二次転写手段としての二次転写ローラ5Aにより転写材Pにカラー画像を転写した後、転写材Pを曲率分離した無端ベルト状中間転写体70は、クリーニング手段6Aにより残留トナーが除去される。   On the other hand, after the color image is transferred to the transfer material P by the secondary transfer roller 5A as the secondary transfer means, the residual toner is removed by the cleaning means 6A from the endless belt-shaped intermediate transfer body 70 from which the transfer material P is separated by curvature. The

画像形成処理中、一次転写ローラ5Kは常時、感光体1Kに圧接している。他の一次転写ローラ5Y,5M,5Cはカラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する感光体1Y,1M,1Cに圧接する。   During the image forming process, the primary transfer roller 5K is always in pressure contact with the photoreceptor 1K. The other primary transfer rollers 5Y, 5M, and 5C are pressed against the corresponding photoreceptors 1Y, 1M, and 1C, respectively, only during color image formation.

二次転写ローラ5Aは、ここを転写材Pが通過して二次転写が行われる時にのみ、無端ベルト状中間転写体70に圧接する。   The secondary transfer roller 5A comes into pressure contact with the endless belt-shaped intermediate transfer body 70 only when the transfer material P passes through the secondary transfer roller 5A.

また、装置本体Aから筐体8を支持レール82L,82Rを介して引き出し可能にしてある。   Further, the housing 8 can be pulled out from the apparatus main body A through the support rails 82L and 82R.

筐体8は、画像形成部10Y,10M,10C,10Kと、無端ベルト状中間転写体ユニット7とから成る。   The housing 8 includes image forming units 10Y, 10M, 10C, and 10K and an endless belt-shaped intermediate transfer body unit 7.

画像形成部10Y,10M,10C,10Kは、垂直方向に縦列配置されている。感光体1Y,1M,1C,1Kの図示左側方には無端ベルト状中間転写体ユニット7が配置されている。無端ベルト状中間転写体ユニット7は、ローラ71,72,73,74,76,77を巻回して回動可能な無端ベルト状中間転写体70、一次転写ローラ5Y,5M,5C,5K及びクリーニング手段6Aとから成る。   The image forming units 10Y, 10M, 10C, and 10K are arranged in tandem in the vertical direction. An endless belt-shaped intermediate transfer body unit 7 is disposed on the left side of the photoreceptors 1Y, 1M, 1C, and 1K in the figure. The endless belt-shaped intermediate transfer body unit 7 includes an endless belt-shaped intermediate transfer body 70 that can be rotated by winding rollers 71, 72, 73, 74, 76, and 77, primary transfer rollers 5Y, 5M, 5C, and 5K, and cleaning. Means 6A.

筐体8の引き出し操作により、画像形成部10Y,10M,10C,10Kと、無端ベルト状中間転写体ユニット7とは、一体となって、本体Aから引き出される。   The image forming units 10Y, 10M, 10C, and 10K and the endless belt-shaped intermediate transfer body unit 7 are integrally pulled out from the main body A by the drawer operation of the housing 8.

このように感光体1Y,1M,1C,1K上に帯電、露光、現像によりトナー像を形成し、無端ベルト状中間転写体70上に各色のトナー像を一次転写して重ね合わせ、それを一括して転写材Pに二次転写し、ベルト定着装置24で加圧及び加熱により固定して定着する。トナー像を無端ベルト状中間転写体70に転移させた後の感光体1Y,1M,1C,1Kは、クリーニング手段6Y,6M,6C,6Kで転写時に各感光体上に残された残留トナーを清掃した後、上記の帯電、露光、現像のサイクルに入り、次の像形成が行われる。   In this way, a toner image is formed on the photoreceptors 1Y, 1M, 1C, and 1K by charging, exposure, and development, and the toner images of the respective colors are primarily transferred and superimposed on the endless belt-shaped intermediate transfer body 70, which are collectively collected. Then, the toner image is secondarily transferred to the transfer material P, and fixed and fixed by pressure and heating by the belt fixing device 24. The photoreceptors 1Y, 1M, 1C, and 1K after the toner image is transferred to the endless belt-shaped intermediate transfer body 70 are the residual toners remaining on the photoreceptors at the time of transfer by the cleaning units 6Y, 6M, 6C, and 6K. After cleaning, the charging, exposure and development cycle described above is entered, and the next image formation is performed.

次に本発明の特色であるベルト定着装置24について図1の他に図2のベルト定着装置の正面図を用いて詳述する。   Next, the belt fixing device 24, which is a feature of the present invention, will be described in detail with reference to the front view of the belt fixing device in FIG. 2 in addition to FIG.

ベルト定着装置24はヒータを内蔵した加熱ローラ241と支持加圧ローラ243との間に、金属基体もしくは耐熱樹脂基体とシリコンゴムをベルト状に成型した無端状の定着ベルト242を巻回し、該定着ベルト242を支持搬送することにより、該定着ベルト242と転写材Pを前記支持加圧ローラ243、及びこれと対向する外部加圧ローラ246の間にニップ状に挟んで、該転写材Pを加圧加熱定着するものであり、定着ベルト242は前記外部加圧ローラ246若しくは支持加圧ローラ243若しくはその両方の駆動回転によって支持搬送される。また、必要に応じて高生産性に必要な大熱供給量に対応するため、外部加圧ローラ246に外部加熱ローラ247を設けることができる。また、必要に応じて、ジャム発生時等に定着ベルト242に付着した汚れを除去するため、クリーニングローラ244を設けても良い。   The belt fixing device 24 winds an endless fixing belt 242 formed by molding a metal base or a heat-resistant resin base and silicon rubber into a belt shape between a heating roller 241 having a built-in heater and a supporting pressure roller 243, and fixing the belt. By supporting and conveying the belt 242, the fixing belt 242 and the transfer material P are sandwiched in a nip shape between the support pressure roller 243 and the external pressure roller 246 opposite to the support pressure roller 243, and the transfer material P is added. The fixing belt 242 is supported and conveyed by driving rotation of the external pressure roller 246 and / or the support pressure roller 243. Further, an external heating roller 247 can be provided on the external pressure roller 246 in order to cope with a large heat supply amount necessary for high productivity as required. If necessary, a cleaning roller 244 may be provided to remove dirt attached to the fixing belt 242 when a jam occurs.

加熱ローラ241には、異なったサイズの転写材としての用紙に対応するため、図2に示すように配光の異なったハロゲンランプ245を2本配置してある。もちろん、さらに高い生産性に対応するため、さらにハロゲンランプ245を追加してもよい。   The heating roller 241 is provided with two halogen lamps 245 having different light distributions as shown in FIG. 2 in order to cope with sheets of different sizes of transfer materials. Of course, a halogen lamp 245 may be further added to cope with higher productivity.

さて、転写材Pが前述のニップの部分で加熱、加圧されてニップ出口から排出されるが、ニップ出口の下流には、外部加圧ローラ246の表面に接触する分離補助手段250の分離爪250Aが設置してあり、所定の力(本実施例では、2N/m。ローラのきずを軽微に抑えるため、一般的に10N/m以下が好適である。)で外部加圧ローラ246に当接している。この分離爪250Aがないと、定着ニップ形状に沿って変形した転写材Pとしての紙が、外部加圧ローラ246に巻き付くなどし、紙詰まりの原因となる。   Now, the transfer material P is heated and pressed at the nip portion and discharged from the nip outlet, but on the downstream side of the nip outlet, the separation claw of the separation auxiliary means 250 that contacts the surface of the external pressure roller 246. 250A is installed, and is applied to the external pressure roller 246 with a predetermined force (in this embodiment, 2 N / m. Generally, 10 N / m or less is suitable for minimizing scratches on the roller). It touches. Without this separation claw 250A, the paper as the transfer material P deformed along the fixing nip shape winds around the external pressure roller 246 and causes paper jams.

本発明者は実験により、転写材Pがニップ下流側端部の出口を出てから分離爪250Aによって剥離されるまでの距離によってカールの仕方が変わることを見出した。   The inventor has found through experiments that the curling method changes depending on the distance from the exit of the end of the nip downstream side of the transfer material P to the separation pawl 250A.

本発明の適用されるベルト定着装置24では、主加圧ニップで定着ベルト242からの転写材Pの分離を確実に行うため、上凸ニップになるような構成をとっており、転写材Pとしての紙は上凸の状態で定着ニップの下流側端部の出口から排出される。定性的には、この上凸ニップから出てすぐに分離爪250Aによって上向きに曲げられると、紙が加熱により柔軟なうちに変形を受けるため下凸となり、ニップ出口から排出後上凸ニップを延長するかたちで外部加圧ローラに沿ってある程度冷却されてから剥離されると、その形状を残すかたちで上凸になると考えられる。この実験結果はニップ出口から分離爪250Aの先端位置までの距離や時間及びそのときの転写材Pの曲げ量と、そのときの冷却状態との間に適正値が存在することを示すものと考えられる。言い換えると、ニップ出口から排出後適正な冷却状態(≒冷却時間)で剥離することが必要である。   In the belt fixing device 24 to which the present invention is applied, in order to reliably separate the transfer material P from the fixing belt 242 at the main pressure nip, the configuration is such that an upward convex nip is formed. Is discharged from the outlet at the downstream end of the fixing nip in an upwardly convex state. Qualitatively, when the paper is bent upward by the separation claw 250A immediately after coming out of the upward convex nip, the paper is deformed while being flexible by heating, and becomes downward convex. After discharging from the nip outlet, the upward convex nip is extended. In this way, if it is peeled off after being cooled to some extent along the external pressure roller, it is thought that it will be convex upward in the form of leaving its shape. This experimental result is considered to indicate that there is an appropriate value between the distance and time from the nip outlet to the tip position of the separation claw 250A, the amount of bending of the transfer material P at that time, and the cooling state at that time. It is done. In other words, it is necessary to peel off in an appropriate cooling state (≈cooling time) after discharging from the nip outlet.

本発明者は上記画像形成装置100のベルト定着器24において、定着ベルト242は基体が70μmのPI、その上に200μmのSiゴム層及び30μmのPFA離型層をコートした内径80mmの無端ベルトであり、支持加圧ローラ243は鉄製の芯金に6mmのSiゴム内層及び4mmのSiスポンジ外層をライニングした外径45mmのローラであり、加熱ローラ241は外径50mm、肉厚2mmのアルミニウムパイプに20μmのPFA離型層をコートしたものであり、外部加圧ローラ246はアルミニウムパイプに3mmのSiゴム層及び30μmのPFA離型層をライニング及びコートしたローラであり、外部加熱ローラ247は外径25mm、肉厚2mmのアルミニウムパイプに20μmのPFA離型層をコートしたものであり、クリーニングローラ244は外径20mmのアルミニウムローラであるように設定して実験をした。   In the belt fixing device 24 of the image forming apparatus 100, the inventor is an endless belt having an inner diameter of 80 mm, in which a base is coated with a PI of 70 μm, a 200 μm Si rubber layer, and a 30 μm PFA release layer. The support pressure roller 243 is a 45 mm outer diameter roller in which a 6 mm Si rubber inner layer and a 4 mm Si sponge outer layer are lined on an iron core, and the heating roller 241 is an aluminum pipe having an outer diameter of 50 mm and a wall thickness of 2 mm. The outer pressure roller 246 is a roller in which a 3 mm Si rubber layer and a 30 μm PFA release layer are lined and coated on an aluminum pipe, and the external heating roller 247 has an outer diameter. 25mm, 2mm thick aluminum pipe coated with 20μm PFA release layer Ri, the cleaning roller 244 and the experiment was set to be the aluminum roller having an outer diameter of 20 mm.

この実験においては、予備実験において最もカール量が大きかった王子製紙製電子写真用コート紙POD100g/m2(A4判)を使用した。 In this experiment, Oji Paper's electrophotographic coated paper POD 100 g / m 2 (A4 size) having the largest curl amount in the preliminary experiment was used.

定着荷重(ニップ荷重)は900N/370mm幅、定着ベルトの設定温度は195℃、外部加圧ローラの設定温度は170℃、外部加熱ローラの設定温度は210℃、定着ベルトの張力は50Nであり、実験室の環境条件は25℃、30〜50%RHであった。   The fixing load (nip load) is 900 N / 370 mm width, the fixing belt set temperature is 195 ° C., the external pressure roller set temperature is 170 ° C., the external heating roller set temperature is 210 ° C., and the fixing belt tension is 50 N. The laboratory environmental conditions were 25 ° C. and 30-50% RH.

このようにして本発明者は、外部加圧ローラの径を幾つかに変化させ、分離爪250Aの先端位置及び転写材Pの搬送速度を色々に変更して転写材Pとしての紙のカール量を測定した。その測定方法は、定着後の紙を下凸状態で平面上に置き、四隅の高さを測定するものであり、上凸カールの紙は測定値の極性を反転させて表している。そして、ニップ出口から分離爪250Aまでの高さh=r(1−cosθ)を縦軸に、転写材Pとしての紙がニップを出てから分離爪250Aの位置で剥離されるまでの時間t=rθ/Lを横軸にして各hとtに対応した転写材Pのカール量を測定し、そのカール状態をグラフにプロットしたものが図4である。即ち、ニップを出てから分離爪の位置に達する距離と時間の関係領域における転写材のカールの大小の分布状態を示す図である。また、hとtに対応する外部加圧ローラの半径、その線速度及び分離爪250Aの先端位置をそれぞれ変化させて、転写材Pのカール状態を測定して得られた結果を表に示したのが表1である。   In this way, the present inventor changes the diameter of the external pressure roller to several values, changes the tip position of the separation claw 250A and the transfer speed of the transfer material P in various ways, and curls the paper as the transfer material P. Was measured. In this measurement method, the paper after fixing is placed on a flat surface in a downward convex state, and the heights of the four corners are measured. The paper of the upward convex curl is represented by inverting the polarity of the measured value. Then, the height t from the nip exit to the separation claw 250A is the vertical axis, and the time t from when the paper as the transfer material P leaves the nip until it is peeled off at the position of the separation claw 250A FIG. 4 is a graph in which the curl amount of the transfer material P corresponding to each of h and t is measured with r = rθ / L as the horizontal axis, and the curl state is plotted in a graph. That is, it is a diagram showing the distribution state of the curl of the transfer material in the relational area between the distance from the nip to the position of the separation claw and time. The table shows the results obtained by measuring the curl state of the transfer material P by changing the radius of the external pressure roller corresponding to h and t, the linear velocity thereof, and the tip position of the separation claw 250A. Is shown in Table 1.

ここに、r:外部加圧ローラ半径(mm),θ:ニップ出口から分離爪250A先端までを外部加圧ローラ246の回転軸のまわりに測った角度(単位ラジアン),L:線速度(mm/s)である。   Where r: radius of external pressure roller (mm), θ: angle (unit radians) measured from the nip outlet to the tip of separation claw 250A around the rotation axis of external pressure roller 246, L: linear velocity (mm) / S).

また、カール状態はA4判の転写材Pのカール量の測定値が10mm未満のものは○、10mm以上で上凸のものは×、10mm以上で下凸のものは△とした。これは、カール量が上凸でも下凸でも10mmを超えると定着後の搬送経路で紙詰まり(ジャム)を起こすおそれがあるためである。   In addition, the curled state was evaluated as “◯” when the measured value of the curl amount of the A4-sized transfer material P was less than 10 mm, “10 mm or more”, “upwardly convex” ×× 10 mm or more, and “downward” as Δ. This is because a paper jam (jam) may occur in the conveyance path after fixing when the curl amount exceeds 10 mm regardless of whether it is upward or downward.

Figure 2006113238
Figure 2006113238

図4は、このhとtを変化させたとき各値に対して、カール量の測定を行って、表1に示したその測定値によって区分した3つのカール状態をプロットしたものである。その結果、方程式h=−180t+5.8で表されるラインAより下側では下凸カールが、方程式h=−180t+11.5で表されるラインBより上側では上凸カールがそれぞれ10mmを越え、定着後の排紙経路や反転経路で紙詰まりを起こしやすくなるカールをすることがわかった。
従って、
−180t+5.8<h<−180t+11.5
となるように上記設定値を選択することによって、カール量を実用上不具合のない範囲(図4及び表1の○で表される範囲)に抑制することができる。
FIG. 4 is a graph in which the curl amount is measured for each value when h and t are changed, and the three curl states classified according to the measured values shown in Table 1 are plotted. As a result, the lower convex curl exceeds 10 mm below the line A represented by the equation h = −180t + 5.8, and the upward convex curl above the line B represented by the equation h = −180t + 11.5. It was found that the paper discharge path and the reverse path after fixing curl easily.
Therefore,
−180t + 5.8 <h <−180t + 11.5
By selecting the set value so as to satisfy the above, the curl amount can be suppressed to a range that does not cause a practical problem (a range represented by a circle in FIG. 4 and Table 1).

実施例では、表1や図4に示すように、例えば、r=25mm,θ=22度(22π/180ラジアン),L=300mm/sとすることにより、カール量は5mm以内という良好な結果を得た。   In the example, as shown in Table 1 and FIG. 4, for example, by setting r = 25 mm, θ = 22 degrees (22π / 180 radians), and L = 300 mm / s, the curl amount is good within 5 mm. Got.

光沢度変更や紙厚変更に対応して線速度を変更する場合は、線速度に応じて、分離爪250Aの位置を変更することが望ましい。分離爪250Aの位置の変更は、図3の正面断面図に示すように、外部加圧ローラ246の回転軸246Sの周りに分離爪250Aを装着した分離補助手段250のフレーム251をその分岐フレーム254と共にバネ255の付勢に抗して回転させ、調節手段257の調節ねじ258を調節することによって、極めて高精度に且つ簡易化した機構で実現される。尚、分離爪は前記フレーム251の中にバネ253に付勢されてピン251Aの周りに回動し、所定の押圧力で外部加圧ローラ面に軽く接触するようにしてある。また接触させないで近接するに止める場合には偏心ピン252を適切な位置に回すことによって目的を達成できる。勿論、調節手段257に既知のモータやその制御回路からなる駆動装置を付加すれば、画像形成装置100の制御部からの指令により、自動的に調節することができる。   When the linear velocity is changed corresponding to the glossiness change or the paper thickness change, it is desirable to change the position of the separation claw 250A according to the linear velocity. As shown in the front sectional view of FIG. 3, the position of the separation claw 250A is changed by changing the frame 251 of the separation auxiliary means 250 having the separation claw 250A around the rotation shaft 246S of the external pressure roller 246 to the branch frame 254. At the same time, by rotating the spring 255 against the bias of the spring 255 and adjusting the adjusting screw 258 of the adjusting means 257, the mechanism can be realized with a highly accurate and simplified mechanism. The separation claw is biased by the spring 253 in the frame 251 and rotates around the pin 251A so as to lightly contact the external pressure roller surface with a predetermined pressing force. Further, in the case where the contact is stopped without contacting, the object can be achieved by turning the eccentric pin 252 to an appropriate position. Of course, if a known motor or a driving device comprising its control circuit is added to the adjusting means 257, it can be automatically adjusted by a command from the control unit of the image forming apparatus 100.

給紙ガイド等により定着領域に搬送されてきたトナー画像を保持した転写材Pとしての紙と定着ベルト242は外部加圧ローラ246と定着ベルトで巻回されている支持加圧ローラ243とに挟まれて加圧される。このように加圧ローラ間で形成される主加圧ニップによって加圧・加熱される。このように定着ベルト242の持つ熱と両加圧ローラ243,246による圧力によって、トナーは紙に定着される。トナー層にはゴム、もしくはごく薄い離型性層を介してゴムが当接されるため、ゴムが変形して紙やトナー層の凹凸に追従して、均一に接触し、光沢むらなどのない均一な定着が行われ、トナー画像は適度な光沢を持つ。定着後この分離爪の補助を受けて、外部加圧ローラから分離された紙は、その適切な位置設定により概ね平坦な形状をもって排出載置される。   The paper as the transfer material P holding the toner image conveyed to the fixing area by a paper feed guide or the like and the fixing belt 242 are sandwiched between the external pressure roller 246 and the supporting pressure roller 243 wound around the fixing belt. And pressurized. In this way, the main pressure nip formed between the pressure rollers is pressed and heated. As described above, the toner is fixed to the paper by the heat of the fixing belt 242 and the pressure by the pressure rollers 243 and 246. Since the rubber is brought into contact with the toner layer through rubber or a very thin releasable layer, the rubber deforms and follows the unevenness of the paper or toner layer, uniformly contacts, and has no uneven gloss. Uniform fixing is performed, and the toner image has an appropriate gloss. After fixing, the paper separated from the external pressure roller with the assistance of the separation claw is discharged and placed in a substantially flat shape by setting the appropriate position.

本実施例では、外部加圧ローラに爪を当接したが、ローラ表面のきずを避けるため、ごく近接させて配置する場合でも同様の設定で効果があることは言うまでもない。   In this embodiment, the claw is brought into contact with the external pressure roller, but it goes without saying that the same setting is effective even when the rollers are arranged close to each other in order to avoid scratches on the roller surface.

本発明により、分離性能と紙の平面性を両立させた定着装置を備えた画像形成装置が提供される。   According to the present invention, an image forming apparatus including a fixing device that achieves both separation performance and paper flatness is provided.

本発明の画像形成装置の実施の形態としてのカラー用の画像形成装置を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating a color image forming apparatus as an embodiment of an image forming apparatus of the present invention. 本発明に用いるベルト定着装置の一例を示す正面断面図である。It is a front sectional view showing an example of a belt fixing device used in the present invention. 本発明に用いるベルト定着装置の分離補助手段における分離爪とその位置調節手段を示す正面断面図である。It is a front sectional view showing a separation claw and its position adjusting means in the separation auxiliary means of the belt fixing device used in the present invention. ニップを出てから分離爪の位置に達する距離と時間の関係領域における転写材のカールの大小の分布状態を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a distribution state of the magnitude of curl of a transfer material in an area related to a distance and a time from a nip to a position of a separation claw.

符号の説明Explanation of symbols

1Y,1M,1C,1K 感光体
24 ベルト定着装置
100 画像形成装置
241 加熱ローラ
242 定着ベルト
243 支持加圧ローラ
244 クリーニングローラ
245 ハロゲンランプ
246 外部加圧ローラ
246S 回転軸
247 外部加熱ローラ
250 分離補助手段
250A 分離爪
251 フレーム
252 偏心ピン
253,255 バネ
254 分岐フレーム
P 転写材
1Y, 1M, 1C, 1K Photoconductor 24 Belt fixing device 100 Image forming device 241 Heating roller 242 Fixing belt 243 Supporting pressure roller 244 Cleaning roller 245 Halogen lamp 246 External pressure roller 246S Rotating shaft 247 External heating roller 250 Separation assisting means 250A Separation claw 251 Frame 252 Eccentric pin 253, 255 Spring 254 Branch frame P Transfer material

Claims (3)

支持加圧ローラ及び加熱ローラ間に巻回した無端状の定着ベルトと前記支持加圧ローラに対向して前記定着ベルトを介して設けられた外部加圧ローラを有し、該外部加圧ローラと前記定着ベルトの間に転写材を挟持して転写材上の未定着画像を定着するベルト定着装置を有する画像形成装置であり、前記外部加圧ローラの表面に近接又は接触して配設される分離爪を有する分離補助手段が配設されており、前記分離爪の転写材搬送方向上流側の先端位置と、前記外部加圧ローラ及び前記定着ベルトが転写材をニップして挟持する領域の転写材搬送方向下流側端部の出口位置との間に下式のような関係を持たせたことを特徴とする画像形成装置。
−180t+5.8<h<−180t+11.5
h=r(1−cosθ),t=rθ/L
ここに、
r:前記ローラ半径(mm)
θ:前記分離爪の転写材搬送方向上流側の先端から、前記外部加圧ローラと前記定着ベルトが転写材を挟持する領域の転写材搬送方向下流側端部の出口までを、前記外部加圧ローラの回転軸のまわりに測った角度(ラジアン)
L:転写材搬送速度(mm/s)
An endless fixing belt wound between a supporting pressure roller and a heating roller, and an external pressure roller provided through the fixing belt so as to face the supporting pressure roller, An image forming apparatus having a belt fixing device that fixes a non-fixed image on a transfer material by sandwiching a transfer material between the fixing belts, and is disposed close to or in contact with the surface of the external pressure roller. Separation assisting means having a separation claw is disposed, and the transfer of the separation claw on the upstream end position in the transfer material conveyance direction, and the region where the external pressure roller and the fixing belt nip the transfer material and nip the transfer material An image forming apparatus characterized in that a relationship as shown in the following equation is provided between the outlet position at the downstream end portion in the material conveying direction.
−180t + 5.8 <h <−180t + 11.5
h = r (1-cos θ), t = rθ / L
here,
r: Roller radius (mm)
θ: The external pressure from the leading end of the separation claw upstream in the transfer material conveyance direction to the outlet of the transfer material conveyance direction downstream end in the region where the external pressure roller and the fixing belt sandwich the transfer material. Angle measured around the rotation axis of the roller (radians)
L: Transfer material conveyance speed (mm / s)
請求項1に記載の画像形成装置において、前記分離補助手段は前記転写材の搬送速度の変更に応じて前記分離爪の位置を変更する調節手段を有することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1, wherein the separation assisting unit includes an adjusting unit that changes a position of the separation claw according to a change in a conveyance speed of the transfer material. 前記調節手段による前記分離爪の位置変更は、前記外部加圧ローラの回転軸を中心に前記調節手段が前記分離補助手段を回転させて適正位置に固定させて行うことを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。 3. The position change of the separation claw by the adjustment means is performed by the adjustment means rotating the separation auxiliary means around an axis of rotation of the external pressure roller and fixing it to an appropriate position. The image forming apparatus described in 1.
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