JP2006194930A - Fixing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プリンタ、複写機等電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置に関するものである。 The present invention relates to a fixing device used in an electrophotographic image forming apparatus such as a printer or a copying machine.
複写機、プリンタ等の電子写真機器に用いられる代表的な加熱装置の一種である定着装置は、一般的にアルミニウム等の中空芯金よりなる定着ローラ(加熱部材とも言う)の内部にハロゲンヒータ等からなる加熱手段を配置し、ハロゲンヒータを発熱させて定着ローラを所定の温度(定着温度)に設定し、未定着トナーが転写された用紙、OHP等の転写材(記録紙とも言う)をその未定着トナー転写面を定着ローラ側にして、定着ローラに圧接配置されている加圧ローラ(加圧部材とも言う)との圧接部(以下、ニップ部と言う)を通過させて未定着トナーを熱圧着させる構成(以下、内部加熱方式と言う)が多用されていた。 A fixing device, which is a type of typical heating device used in electrophotographic equipment such as copying machines and printers, generally has a halogen heater or the like inside a fixing roller (also referred to as a heating member) made of a hollow core metal such as aluminum. The heating means is arranged, the halogen heater generates heat, the fixing roller is set to a predetermined temperature (fixing temperature), and the transfer material (also referred to as recording paper) such as paper on which unfixed toner is transferred, OHP, etc. With the unfixed toner transfer surface facing the fixing roller, the unfixed toner is passed through a pressure contact portion (hereinafter also referred to as a nip portion) with a pressure roller (also referred to as a pressure member) disposed in pressure contact with the fixing roller. A structure for thermocompression bonding (hereinafter referred to as an internal heating method) has been frequently used.
しかしながら、この内部加熱方式では、加熱開始後、定着ローラが定着温度に到達するまでの時間である所謂ウォームアップ時間が長く、さらに使い勝手の点から待機時も定着ローラの温度を下げないように予熱する必要があることから待機時の消費電力が大きく省電気エネルギー上問題があった。 However, with this internal heating method, after the start of heating, the so-called warm-up time, which is the time until the fixing roller reaches the fixing temperature, is long, and preheating is performed so as not to lower the temperature of the fixing roller even during standby from the viewpoint of ease of use. Therefore, there is a problem in terms of electric energy saving because power consumption during standby is large.
さらにプリントスピードが高速になると、定着温度は転写紙により熱エネルギーが大量に奪われ、定着温度を一定に保つことが困難になるという問題が生じる。 Further, when the printing speed is increased, a large amount of heat energy is taken away from the fixing temperature by the transfer paper, so that it becomes difficult to keep the fixing temperature constant.
上記問題を解決するものとして、特許文献1には、定着ローラ表面に接触配置された加熱ローラによって定着ローラ表面を加熱する外部加熱方式の定着装置を備え、定着ローラ表面に熱源を接触させて、熱効率を向上させることで、ウォームアップ時間を大幅に短縮し、待機時の消費電力を少なくするようにした構成が開示されている。 In order to solve the above problem, Patent Document 1 includes an external heating type fixing device that heats the surface of the fixing roller by a heating roller disposed in contact with the surface of the fixing roller, and a heat source is brought into contact with the surface of the fixing roller, A configuration is disclosed in which the warm-up time is greatly shortened and the power consumption during standby is reduced by improving the thermal efficiency.
また特許文献2にはプリント速度の高速化に伴う温度低下量が増大する対策として、加熱ローラに従動する外部加熱ローラを設け且つ加熱ローラに熱源を複数設けて温度低下を補う方法が提案されている。
しかしながら特許文献1の外部加熱方式の定着装置では、外部加熱ローラ等の加熱手段が加熱部材の外部から接触配置されているため、外部加熱ローラから加熱部材に対する熱の伝達量は多いが、外部加熱ローラの熱量全体を加熱部材へ伝える熱伝達効率は、内部加熱方式の定着装置に比べて低い。 However, in the fixing device of the external heating method of Patent Document 1, since the heating means such as the external heating roller is disposed in contact with the outside of the heating member, the amount of heat transferred from the external heating roller to the heating member is large. The heat transfer efficiency for transmitting the entire amount of heat of the roller to the heating member is lower than that of the internal heating type fixing device.
さらに、外部加熱手段の耐熱温度が、フッ素樹脂の場合は200℃といったように材質で決定されることから、熱源への投入電力にも限度がある。その結果加熱部材への伝達熱エネルギは、内部加熱方式の約1/4と低く、加熱部材への熱供給性能が不足する結果となっていた。そのため、高速で連続して記録媒体にトナー等を定着させる場合には、加熱部材に外部加熱手段が供給する以上の熱が記録媒体に奪われ、加熱部材の温度が低下してしまい、トナーが正常に溶融・定着されない低温オフセットが生じる場合があり、定着性能を確保できていなかった。 Furthermore, since the heat resistance temperature of the external heating means is determined by the material such as 200 ° C. in the case of fluororesin, there is a limit to the power input to the heat source. As a result, the heat energy transferred to the heating member is as low as about ¼ of the internal heating method, resulting in insufficient heat supply performance to the heating member. Therefore, when fixing toner or the like on the recording medium continuously at a high speed, the recording medium loses more heat than the external heating means supplies to the heating member, and the temperature of the heating member decreases, and the toner is removed. Low temperature offset that does not melt and fix properly may occur, and fixing performance could not be secured.
特許文献2では特許文献1の問題を解決するために、外部加熱ローラとさらに加圧ローラに熱源を複数有する手段を提案しているが、定着装置の大型化や消費電力の増大を招き最良の方法とは言えない。 Patent Document 2 proposes a means having a plurality of heat sources for the external heating roller and further the pressure roller in order to solve the problem of Patent Document 1, but it is the best because it leads to an increase in the size of the fixing device and an increase in power consumption. It's not a method.
本発明の目的は、熱エネルギーロスを少なくし、連続プリント時定着装置の温度低下を低減する定着装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a fixing device that reduces thermal energy loss and reduces the temperature drop of the fixing device during continuous printing.
上記目的は下記構成により達成することができる。
(請求項1)
無端移動しながら未定着トナー像に当接して加熱する加熱部材と、前記加熱部材に圧接する加圧部材とで形成されるニップ部に、未定着トナー像を担持した転写材を狭持搬送して定着を行う定着装置において、
無端移動しながら前記加熱部材の未定着トナー像との当接面に当接し、かつ前記加熱部材を加熱する外部加熱部材を有し、
前記外部加熱部材の無端移動方向は、前記加熱部材と前記外部加熱部材との当接部において、前記加熱部材の無端移動方向と対向する方向であることを特徴とする定着装置。
(請求項2)
前記加熱部材及び加圧部材は、弾性層を有するローラであることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
(請求項3)
前記加熱部材は、定着ローラと、熱源を有する加熱ローラと、前記定着ローラ及び前記加熱ローラに張架された定着ベルトを有し、
前記加圧部材は、前記定着ベルトの外周面を介して前記定着ローラに圧接することを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
(請求項4)
前記外部加熱部材はローラであることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の定着装置。
(請求項5)
前記外部加熱部材は、熱源を有する外部加熱ローラと、外部支持ローラと、前記外部加熱ローラ及び前記外部支持ローラに張架された外部ベルトとを有し、
前記加熱部材は、前記外部ベルトの外周面を介して外部ベルト加熱手段に当接することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の定着装置。
(請求項6)
前記外部加熱部材の線速度V1と前記加熱部材の回転線速度V2との速度比V1/V2が0.5〜1.5に制御する制御手段を有することを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の定着装置。
The above object can be achieved by the following configuration.
(Claim 1)
The transfer material carrying the unfixed toner image is nipped and conveyed to a nip formed by a heating member that contacts and heats the unfixed toner image while moving endlessly, and a pressure member that presses the heating member. In the fixing device for fixing,
An external heating member that contacts the contact surface of the heating member with the unfixed toner image while moving endlessly and that heats the heating member;
An endless movement direction of the external heating member is a direction opposite to the endless movement direction of the heating member at a contact portion between the heating member and the external heating member.
(Claim 2)
The fixing device according to claim 1, wherein the heating member and the pressure member are rollers having an elastic layer.
(Claim 3)
The heating member includes a fixing roller, a heating roller having a heat source, the fixing roller and a fixing belt stretched around the heating roller,
The fixing device according to claim 1, wherein the pressure member is in pressure contact with the fixing roller via an outer peripheral surface of the fixing belt.
(Claim 4)
The fixing device according to claim 1, wherein the external heating member is a roller.
(Claim 5)
The external heating member includes an external heating roller having a heat source, an external support roller, and an external belt stretched between the external heating roller and the external support roller,
The fixing device according to claim 1, wherein the heating member is in contact with an external belt heating unit via an outer peripheral surface of the external belt.
(Claim 6)
Claim, characterized in that it comprises a control means for the speed ratio V 1 / V 2 between the rotational linear velocity V 2 of the heating member and the linear velocity V 1 of the said external heating member is controlled to 0.5 to 1.5 The fixing device according to any one of 1 to 5.
請求項1の発明によれば加熱部材に加圧部材を圧接してニップ部を形成し、未定着トナー像を担持した転写材を狭持搬送して定着を行う定着装置であって、前記加熱部材に当接する外部加熱部材を設け、加熱部材と外部加熱部材の接触部で加熱部材の回転方向と外部加熱部材の回転方向が逆方向としたことで、外部加熱部材の温度を奪われていない部分が次々と加熱部材に接触するので、熱エネルギーロスを少なくし、連続プリント時定着装置の温度低下を低減することができる。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a fixing device that forms a nip portion by pressing a pressure member against a heating member, and fixes the transfer material holding an unfixed toner image by nipping and conveying the transfer material. An external heating member that contacts the member is provided, and the temperature of the external heating member is not deprived because the rotation direction of the heating member is opposite to the rotation direction of the external heating member at the contact portion between the heating member and the external heating member. Since the portions come into contact with the heating member one after another, thermal energy loss can be reduced, and the temperature drop of the fixing device during continuous printing can be reduced.
請求項2の発明によれば加熱部材と加圧部材は弾性層を持ったローラであるので、画像つぶれがない、高画質のカラー画像形成装置に必要な定着装置を提供できる。 According to the second aspect of the present invention, since the heating member and the pressure member are rollers having an elastic layer, it is possible to provide a fixing device required for a high-quality color image forming apparatus that does not cause image collapse.
請求項3の発明によれば加熱部材は、定着ローラと、熱源を有する加熱ローラと、前記定着ローラ及び前記加熱ローラに張架された定着ベルトを有し、
前記加圧部材は、前記定着ベルトの外周面を介して前記定着ローラに圧接する構造のベルト定着方式であるので、熱容量が小さなベルトに、熱を蓄積しウォームアップの立ち上がり時間が早く、ローラ圧接よりも広いニップ幅が形成できるので、ローラ定着装置よりも低温で定着が可能な定着装置を提供できる。
According to the invention of claim 3, the heating member includes a fixing roller, a heating roller having a heat source, the fixing roller and a fixing belt stretched around the heating roller,
Since the pressure member is a belt fixing system in which the fixing member is pressed against the fixing roller via the outer peripheral surface of the fixing belt, heat is accumulated on the belt having a small heat capacity, and the rise time of the warm-up is fast. Since a wider nip width can be formed, a fixing device capable of fixing at a lower temperature than a roller fixing device can be provided.
請求項4の発明によれば外部加熱部材はローラであるので、小型の定着装置を提供できる。 According to the invention of claim 4, since the external heating member is a roller, a small fixing device can be provided.
請求項5の発明によれば外部加熱部材は、熱源を有する外部加熱ローラと、外部支持ローラと、前記外部加熱ローラ及び前記外部支持ローラに張架された外部ベルトとを有し、
前記加熱部材は、前記外部ベルトの外周面を介して前記外部ベルト加熱手段に当接
しているので、ニップ幅がローラ形状より広くなり、前記外部加熱手段からの熱が十分に供給され、温度低下の少ない定着装置を提供することができる。
According to the invention of
Since the heating member is in contact with the external belt heating means via the outer peripheral surface of the external belt, the nip width is wider than the roller shape, the heat from the external heating means is sufficiently supplied, and the temperature decreases. It is possible to provide a fixing device with a small amount.
請求項7の発明によれば外部加熱部材の線速度V1と加熱部材の回転線速度V2との速度比V1/V2が0.5〜1.5に制御する制御手段を有することにより、連続プリント時の定着温度低下を低減できる定着装置を提供できる。 The speed ratio V 1 / V 2 of the linear velocity V 1 of the outer heating member and the rotation linear velocity V 2 of the heating member has a control means for controlling the 0.5-1.5 According to the invention of claim 7 Thus, it is possible to provide a fixing device that can reduce a decrease in fixing temperature during continuous printing.
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。 An embodiment of the present invention will be described. 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.
本発明に係る定着装置を備える画像形成装置について、図1にて以下に述べる。 An image forming apparatus including the fixing device according to the present invention will be described below with reference to FIG.
図1において、画像形成装置GSは、画像形成装置本体GHと画像読取装置YSとから構成される。 In FIG. 1, the image forming apparatus GS includes an image forming apparatus main body GH and an image reading apparatus YS.
画像形成装置本体GHは、タンデム型カラー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、ベルト状の中間転写体6と給紙搬送手段及び後述する定着装置17とからなる。
The image forming apparatus main body GH is called a tandem type color image forming apparatus, and includes a plurality of sets of
画像形成装置本体GHの上部には、自動原稿送り装置301と原稿画像走査露光装置302から成る画像読取装置YSが設置されている。自動原稿送り装置301の原稿台上に載置された原稿Dは搬送手段により搬送され、原稿画像走査露光装置302の光学系により原稿の片面又は両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサCCDに読み込まれる。この際、原稿台上から搬送される原稿Dは、光沢レベル選択手段として用いられる光沢度レベル検出センサPKaにより、原稿画像の光沢度、および原稿画像のモノクロ、カラーの判別や両面画像の判別が行われる。
An image reading device YS including an
ラインイメージセンサCCDにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理部において、アナログ処理、A/D変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行い、一旦メモリに記憶された後、画像書き込み部(露光手段)3Y、3M、3C、3Kに信号を送る。 The analog signal photoelectrically converted by the line image sensor CCD is subjected to analog processing, A / D conversion, shading correction, image compression processing, etc. in the image processing unit, and once stored in the memory, the image writing unit (exposure means) ) Send signals to 3Y, 3M, 3C, 3K.
イエロー(Y)色の画像を形成する画像形成部10Yは、像担持体としての感光体ドラム1Yの周囲に配置された帯電手段2Y、露光手段3Y、現像装置4Y及びクリーニング手段8Yを有する。マゼンタ(M)色の画像を形成する画像形成部10Mは、像担持体としての感光体ドラム1M、帯電手段2M、露光手段3M、現像装置4M及びクリーニング手段8Mを有する。シアン(C)色の画像を形成する画像形成部10Cは、像担持体としての感光体ドラム1C、帯電手段2C、露光手段3C、現像装置4C及びクリーニング手段8Cを有する。黒(K)色の画像を形成する画像形成部10Kは、像担持体としての感光体ドラム1K、帯電手段2K、露光手段3K、現像装置4K及びクリーニング手段8Kを有する。帯電手段2Yと露光手段3Y、帯電手段2Mと露光手段3M、帯電手段2Cと露光装置3C及び帯電手段2Kと露光装置3Kとは、潜像形成手段を構成する。
The
4Y、4M、4C、4Kは、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及び黒(K)は小粒径のトナーとキャリアからなる2成分現像剤を内包する現像装置である。 4Y, 4M, 4C, and 4K are developing devices that contain a two-component developer composed of a toner and a carrier having a small particle diameter for yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K).
中間転写体6は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。 The intermediate transfer body 6 is wound around a plurality of rollers and is rotatably supported.
画像形成部10Y、10M、10C及び10Kより形成された各色の画像は、回動する中間転写体6上に転写手段7Y、7M、7C及び7Kにより逐次転写されて(1次転写)、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット20内に収容された転写材としての記録紙Pは、給紙手段21により給紙され、給紙ローラ22A、22B、22C、レジストローラ23等を経て、転写手段7Aに搬送され、記録紙P上にカラー画像が転写される(2次転写)。カラー画像が転写された記録紙Pは、定着装置17において記録紙Pが挟持され、熱と圧力とを加えることにより記録紙P上のカラートナー像(或いはトナー像)が定着されて記録紙P上に固定され、排紙経路側の排紙ローラ24に挟持されて機外の排紙トレイ25上に載置される。
Each color image formed by the
両面画像形成時には、一方の面(表面)にカラー画像(カラートナー像)が形成され、定着装置17から排出された記録紙Pは、分岐手段26によりシート排紙路から分岐され、それぞれ給紙搬送手段を構成する、下方の循環通紙路27Aを経て、再給紙機構(ADU機構)である反転搬送路27Bにより表裏を反転され、再給紙搬送部27Cを通過して、給紙ローラ22Dにおいて合流する。反転搬送(循環反転搬送)された記録紙Pは、タイミングローラ23を経て、再度2次転写ローラ7Aに搬送され、記録紙Pの他方の面(裏面)上にカラー画像(カラートナー像)が一括転写される。カラー画像が転写された記録紙Pは、定着装置17により定着処理され、排紙経路側の排紙ローラ24に挟持されて機外の排紙トレイ25上に載置される。
At the time of double-sided image formation, a color image (color toner image) is formed on one side (front surface), and the recording paper P discharged from the fixing device 17 is branched from the sheet discharge path by the branching
一方、転写手段7Aにより記録紙Pにカラー画像を転写した後、記録紙Pを曲率分離した中間転写体6は、クリーニング手段8A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 recording paper P by the transfer means 7A, the residual toner is removed by the cleaning means 8A from the intermediate transfer body 6 from which the recording paper P is separated by curvature.
本発明に係る定着装置について図2〜図3を用いて詳述する。なお図1と同一の構成には同じ符号を付してその説明を省略する。 The fixing device according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure same as FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted.
第1の実施の形態として図2(a)により説明する。 A first embodiment will be described with reference to FIG.
図2(a)は弾性層を有する加熱部材17aと、加熱部材に加圧しかつ弾性層を有した加圧部材17bとの間に定着ニップ部Naを形成すると共に、記録紙P上のトナー像を固定定着するようになっている定着装置の概略を示した図である。更に加熱部材17aには外部加熱部材17cが接触して配置されており、加熱部材17a、加圧部材17b、外部加熱部材17cはそれぞれローラ形状をしている。矢印は各部材の回転方向を示す。
2A shows a toner image on the recording paper P while forming a fixing nip Na between the
加熱部材17aの回転は画像形成装置本体のメインモータ176a(不図示)から供給される定着装置駆動部により行われ、加圧圧接されている加圧部材17bが従動回転する。
The
外部加熱部材17cは,独立した発信パルス数により回転数を制御するパルスモータ等からなる外部加熱回転モータ(不図示)176c等の駆動源により、加熱部材17aの回転方向とは、加熱部材17aと外部加熱部材17cの接触部においてニップ部Nbを形成し、反対方向に回転させるようになっている。
The
ここでは外部加熱部材17cの回転を行うためにパルスモータ等独立した駆動源を用いたが、定着装置駆動部から歯車列またはタイミングベルトなどを使って回転駆動する機構であっても良い。
Here, an independent drive source such as a pulse motor is used to rotate the
ここで加熱部材17aは基体として例えばアルミ材を用いた、肉厚1〜2mm程度の円筒状の金属パイプ171aと、金属パイプ171aの外周面に厚さ1〜3mmのシリコンゴム層172aを設け、さらにシリコンゴム層172aの外周面に厚さ10〜30μm程度のPFA(パーフルオロアルコキシ)コーティング173aとを形成した、外径40〜80mm程度のローラ部材として構成され、内部にはハロゲンヒータからなる加熱ローラヒータ174aを有する。シリコンゴム層はゴム硬度5度〜15度(JIS−A硬度計)であり、加熱部材17aに接触或いは非接触で、加熱部材温度センサ175aを設け、加熱部材17aの温度制御が可能となっている。
Here, the
加圧部材17bは、例えばSTKM(機械構造用炭素鋼管)等のスチール材やアルミ材を用いた、肉厚2〜5mm程度の円筒状の金属パイプ171bと、金属パイプ171bの外周面に厚さ1〜3mmのシリコンゴム層172bを設け、さらにシリコンゴム層172bの外側に厚さ20〜50μm程度のPFA(パーフルオロアルコキシ)チューブを用いた離型層173bとからなる、外径40〜80mm程度のソフトローラとして構成され、内部にはハロゲンヒータからなる加圧ローラヒータ174bを有する。またシリコンゴム層はゴム硬度5〜15度(JIS−A硬度計)であり、加圧部材17bに接触或いは非接触で、加圧部材温度センサ175bを設け、加圧部材17bの温度制御が可能となっている。
The
外部加熱部材17cは、基体として例えばアルミ材を用いた、肉厚1〜2mm程度の円筒状の金属パイプ171cと、金属パイプ171cの外周面に厚さ10〜30μm程度のPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)コーティング173cとを形成した、外径25〜40mm程度のローラ部として構成され、内部にはハロゲンヒータからなる外部加熱部材ヒータ174cを有する。また、外部加熱部材17cに接触或いは非接触で、外部加熱部材温度センサ175cを設け、外部加熱部材17cの温度制御が可能となっている。
The
このような構成の定着装置は外部加熱部材17cと加熱部材17aとの接触部において逆方向に回転させることにより、加熱部材17aには常に外部加熱部材17c上の温度の高い部分が次々と接触し、温度を奪われず効率的に熱供給ができるので温度低下が低減できる。ちなみに従動タイプ(外部加熱部材17cの回転方向と加熱部材17aの回転方向とが同方向に回転)では加熱部材と外部加熱部材の接触部は同じ所で接触しながら移動するため、外部加熱部材の熱は移動途中で低下し続けるため、熱供給が効率的に行われない。
The fixing device having such a configuration rotates in the reverse direction at the contact portion between the
本発明に係る画像形成装置の制御系について、図3のブロック図にて以下に述べる。 The control system of the image forming apparatus according to the present invention will be described below with reference to the block diagram of FIG.
画像形成装置の制御は、ROM(図示せず)に記憶された制御プログラムに基づいて、本発明の制御手段であるCPU(図示せず)が制御と演算の処理を行い、図1及び図2に示した各構成と協働することによって実現される。本発明に係る画像形成装置の制御系は、システム制御部101、読み取り制御部102、画像処理部103、搬送駆動制御部104、画像形成制御部105、表示操作制御部106、メモリ107、定着制御部108からなる。
The image forming apparatus is controlled based on a control program stored in a ROM (not shown) by a CPU (not shown) which is a control means of the present invention. This is realized by cooperating with each configuration shown in FIG. The control system of the image forming apparatus according to the present invention includes a
システム制御部101は、画像形成装置の各制御部全体を管理して、要求された画像形成のスケジューリング等を行っている。
The
読み取り制御部102は画像読取装置YSの動作を制御し、画像処理部103は画像処理を行い、搬送駆動制御部104は給紙搬送手段の動作を制御し、画像形成制御部105は画像形成部10Y、10M、10C、10Kと、中間転写体6の動作を制御し、表示操作制御部106は操作パネルの表示や操作入力受信を制御し、メモリ107は画像データ等を記憶する。
The
定着制御部108は、加圧ローラ温度センサ175b、加熱ローラ温度センサ175a、外部加熱部材温度センサ175c等の各種温度センサから送信される信号を受信し、加圧ローラヒータ174b、加熱ローラヒータ174a、外部加熱ローラヒータ174c等の各種ヒータへの通電を制御する。さらに外部加熱部材17cの回転線速度V1と加熱部材17aの回転線速度V2との速度比V1/V2が0.5〜1.5の範囲なるように速度比制御を行う。
The fixing
速度比制御部178は、加熱部材17aの回転線速v2と、外部加熱部材17cの回転線速V1の線速が
V1/v2≦0.5の時外部加熱部材の線速を早める
V1/v2≧1.5の時外部加熱部材の線速を下げる
ようにパルスモータを使用した外部加熱回転モータ176cの発信パルス数を変更することにより制御を行う。
The speed ratio controller 178 determines the linear velocity of the external heating member when the linear velocity v 2 of the
第2の実施の形態を図2(b)に示す。 A second embodiment is shown in FIG.
第2の実施の形態は、定着ローラ17eと、熱源を有する加熱部材17dと、定着ローラ17e及び加熱部材17dに張架された定着ベルト27と、定着ベルト27の外周面を介して定着ローラ17eに圧接する加圧部材17bとを有し、定着ローラ17eと加圧部材17bとで形成されるニップ部Nbに未定着トナー像を担持した転写材Pを通して定着を行うベルト定着装置に、外部加熱部材17cを定着ベルト27に圧接配置した機構である。
In the second embodiment, the fixing roller 17e, a heating member 17d having a heat source, a fixing belt 27 stretched between the fixing roller 17e and the heating member 17d, and the fixing roller 17e via the outer peripheral surface of the fixing belt 27 are used. A belt fixing device having a
定着ローラ17eには定着装置駆動部(不図示)が備えられており、定着装置駆動部の回転により定着ベルト27、加熱部材17d及び加圧部材17bが従動回転する。外部加熱部材17cは独立した発信パルス数により回転数を制御するパルスモータ等からなる外部加熱回転モータ(不図示)176cまたは、画像形成装置本体のメインモータ176a(不図示)から供給される定着装置駆動部の動力を利用して歯車列あるいはタイミングベルト等により、定着ベルト27の回転方向と外部加熱部材17cの接触部においてニップ部Nbを形成し、反対方向に回転させるようになっている。
The fixing roller 17e is provided with a fixing device driving unit (not shown), and the fixing belt 27, the heating member 17d, and the
ここで定着ベルト27は、基体として内径100〜150mm程度で、厚さが20〜80μm程度のニッケル電鋳ベルト、或いは厚さが50〜200μm程度のポリイミド等の耐熱性樹脂ベルトを基体として用い、基体の外側(外周面)に、厚さ100〜500μm程度のシリコンゴムを被覆したものに、離型層として表面に厚さ30〜50μm程度のPFA(パーフルオロアルコキシ)やフッ素系樹脂などを施し、或いはPFAチューブを被覆された構成になっている。シリコンゴム層はゴム硬度20度〜40度(JIS−A硬度計)の範囲が良好な定着性及び熱応答性を得る条件として好ましい。 Here, the fixing belt 27 uses a nickel electroformed belt having an inner diameter of about 100 to 150 mm and a thickness of about 20 to 80 μm as a base, or a heat resistant resin belt such as polyimide having a thickness of about 50 to 200 μm as a base. The outer surface (outer peripheral surface) of the substrate is coated with silicon rubber having a thickness of about 100 to 500 μm, and PFA (perfluoroalkoxy) or fluorine resin having a thickness of about 30 to 50 μm is applied to the surface as a release layer. Alternatively, the PFA tube is covered. The silicon rubber layer is preferable as a condition for obtaining good fixability and thermal responsiveness in a rubber hardness range of 20 to 40 degrees (JIS-A hardness meter).
定着ローラ17eは、例えばSTKM(機械構造用炭素鋼管)等のスチール材を用いた、肉厚2〜5mm程度の円筒状の金属パイプ171eと、該金属パイプ171eの外周面に厚さ5〜15mm、硬度25度〜35度(Asker−C硬度計)のシリコンスポンジ層172eを設け、外径20〜50mm程度のソフトローラとして構成される。
The fixing roller 17e includes a cylindrical metal pipe 171e having a thickness of about 2 to 5 mm using a steel material such as STKM (carbon steel pipe for mechanical structure), and a thickness of 5 to 15 mm on the outer peripheral surface of the metal pipe 171e. A
その他第2の実施の形態に係る制御系と外部加熱部材17c、加熱部材17a、加圧部材17bは第1の実施の形態と略同構成であるので説明は省略する。
In addition, since the control system and the
第2の実施の形態によればベルト定着方式は、加熱部材の熱源を加圧部材から離れた位置に設けることが可能となる。また定着ローラのゴム厚を増やすことができるので、高速で両面プリントする画像形成装置に対して有利であり、さらに熱容量が小さなベルトに、熱を蓄積しウォームアップの立ち上がり時間が早くすることができてかつ、ローラ定着装置よりも広いニップ幅を形成できるので、160℃前後の温度で定着が可能である。 According to the second embodiment, in the belt fixing method, the heat source of the heating member can be provided at a position away from the pressure member. In addition, since the rubber thickness of the fixing roller can be increased, it is advantageous for image forming devices that print on both sides at high speed, and heat can be accumulated on a belt with a small heat capacity to increase the warm-up rise time. In addition, since a nip width wider than that of the roller fixing device can be formed, fixing can be performed at a temperature of about 160 ° C.
このようなベルト定着装置に外部加熱部材17cを設けた第2の実施形態は、高速で高画像品質が要求されるカラー画像形成装置に対して特に有利な定着装置を提供できる。
The second embodiment in which the
第3の実施の形態について図2(C)によって説明する。
第3の実施の形態は、外部加熱手段が、熱源を有する外部加熱ローラ17fと、外部支持ローラ17gと、外部加熱ローラ17f及び外部支持ローラ17gに張架された外部ベルト271とからなり、外部ベルト271がローラ形状した加熱部材17aに当接した構成である。外部ベルト271の回転方向は、加熱部材17aと外部ベルト271との当接部において、加熱部材17aの回転方向と対向する方向に回転している。
A third embodiment will be described with reference to FIG.
In the third embodiment, the external heating means includes an
外部支持ローラは基体を例えばSTKM(機械構造用炭素鋼管)等のスチール材を用いた、肉厚2〜5mm程度の円筒状の金属パイプで構成され、基体には離型層として表面に厚さ30〜50μm程度のPFA(パーフルオロアルコキシ)やフッ素系樹脂などを施し、或いはPFAチューブを被覆された構成になっている。 The external support roller is composed of a cylindrical metal pipe having a thickness of about 2 to 5 mm using a steel material such as STKM (carbon steel pipe for mechanical structure) as the base, and the base has a thickness as a release layer on the surface. It has a configuration in which PFA (perfluoroalkoxy) of about 30 to 50 μm, fluorine resin, or the like is applied, or a PFA tube is covered.
外部ベルト271はベルトの内径が60〜100mmである以外は第2の実施の形態で用いた定着ベルトと同構成であり説明を省略する。
The
また第3の実施の形態における各部材の構成及び制御手段は第1の実施の形態及び第2の実施の形態と略同構成であるので説明を省略する。 The configuration of each member and the control means in the third embodiment are substantially the same as those in the first embodiment and the second embodiment, and thus description thereof is omitted.
第3の実施の形態によれば、外部ベルト271と加熱手段17aとのニップ幅Nfがローラ形状よりも広くなるので、加熱部材17aは外部加熱手段からの熱を十分に供給されるので、温度低下が第1の実施の形態よりもさらに少ない定着装置を提供することができる。
According to the third embodiment, since the nip width Nf between the
以下、実施例をあげて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
図2(a)に示した第1の実施の形態の定着装置を図1に示した画像形成装置に装着し、図3に示した制御をおこない、加熱部材の線速度V1と外部加熱部材V2の線速度比V1/V2が連続通紙したときの温度低下を測定した。
測定条件は以下の通りである。
プリントテストチャート コニカミノルタ標準カラーチャート(印字率4%)
通紙テスト用紙 コニカミノルタコピー用紙NR−A80 A4サイズ
通紙枚数 100枚
通紙方向 用紙の短辺が転写材搬送方向と平行
加熱部材の線速度 220mm/秒
外部加熱部材の線速度 110、220、260、300mm/秒 水準
定着装置の構成は下記の通りである。
加熱部材 :外径65mm
基体の材質 機械構造用炭素鋼管
基体の肉厚 2mm
基体の外径 62mm
弾性層の厚さ 1.5mm
弾性層の材質 シリコンゴム(硬度JIS−A10度)
0.03mmPFAチューブ被覆
外部加熱部材:外径30mm
基体の材質 アルミニュウムパイプ PTFEコーティング厚さ10μm
基体の肉厚 2mm
加圧部材 :外径55mm
基体の材質 機械構造用炭素鋼管
基体の肉厚 2mm
基体の外径 53mm
弾性層の厚さ 1mm
弾性層の材質 シリコンゴム(硬度JIS−A10度)
0.03mmPFAチューブ被覆
システム速度: 300mm/秒
加熱部材と加圧部材間のニップ圧接力: 1000N
加熱部材と外部加熱部材のニップ圧接力:50N
設定温度: 加熱部材 200℃
加圧部材 180℃
外部加熱部材 210℃
上記実施例の結果を表1に示す。
The fixing device according to the first embodiment shown in FIG. 2A is mounted on the image forming apparatus shown in FIG. 1, and the control shown in FIG. 3 is performed to determine the linear velocity V 1 of the heating member and the external heating member. the linear velocity ratio V 1 / V 2 of V 2 measured the temperature drop when the continuously printed.
The measurement conditions are as follows.
Print test chart Konica Minolta standard color chart (printing rate 4%)
Paper passing test paper Konica Minolta copy paper NR-A80 A4 size Number of paper passes 100 paper passing direction The short side of the paper is parallel to the transfer material conveyance direction The linear velocity of the heating member 220 mm / second The linear velocity of the external heating member 110, 220, 260, 300 mm / sec level The configuration of the fixing device is as follows.
Heating member: outer diameter 65 mm
Base material Carbon steel pipe for machine structure
Base thickness 2mm
Outer diameter of substrate 62mm
Elastic layer thickness 1.5mm
Elastic layer material Silicon rubber (hardness JIS-A 10 degrees)
0.03mm PFA tube coated external heating member: outer diameter 30mm
Base material Aluminum pipe PTFE coating thickness 10μm
Base thickness 2mm
Pressure member: outer diameter 55mm
Base material Carbon steel pipe for machine structure
Base thickness 2mm
Outer diameter of base 53mm
Elastic layer thickness 1mm
Elastic layer material Silicon rubber (hardness JIS-A 10 degrees)
0.03 mm PFA tube coating system speed: 300 mm / second Nip pressure contact force between heating member and pressure member: 1000 N
Nip pressure contact force between heating member and external heating member: 50N
Setting temperature: Heating member 200 ° C
Pressure member 180 ° C
External heating member 210 ° C
The results of the above examples are shown in Table 1.
なお表中従動タイプとあるのは、外部加熱部材の回転が加熱部材の回転と従動していることを示す。 In the table, the driven type indicates that the rotation of the external heating member is driven by the rotation of the heating member.
測定結果から線速比V1/V2が0.5以下で連続通紙したときの温度低下は従動タイプと同等である。
線速比が1.0〜1.5の範囲では温度低下は少なくなる。
線速比が1.5以上ではほとんど変わらない。
From the measurement results, the temperature drop when the linear velocity ratio V 1 / V 2 is 0.5 or less and the paper is continuously passed is equal to that of the driven type.
When the linear speed ratio is in the range of 1.0 to 1.5, the temperature drop is small.
Almost no change when the linear speed ratio is 1.5 or more.
以上より外部加熱部材と加熱部材の接触部において、双方の部材の回転方向が逆方向で且つ、外部加熱部材の回転線速V1と加熱部材の回転線速V2の線速比V1/V2が0.5〜1.5の範囲にあるとき定着温度低下が低減できることが明らかになった。 As described above, in the contact portion between the external heating member and the heating member, the rotational directions of both members are opposite to each other, and the linear speed ratio V 1 / of the rotational linear velocity V 1 of the external heating member and the rotational linear velocity V 2 of the heating member. It has been clarified that the decrease in fixing temperature can be reduced when V 2 is in the range of 0.5 to 1.5.
1Y,1M,1C,1K 感光体ドラム
2Y,2M,2C,2K 帯電手段
3Y,3M,3C,3K 露光手段
4Y,4M,4C,4K 現像装置
101 システム制御部
102 読み取り制御部
103 画像処理部
104 搬送駆動制御部
105 画像形成制御部
106 表示操作制御部
107 メモリ
108 定着制御部
17 定着装置
17a 定着ローラ
17b 加圧ローラ
17C 加熱ローラ
174a 加熱ヒータ
174b 加圧ローラヒータ
174c 外部加熱ローラヒータ
175a 加熱部材温度センサ
175b 加圧部材温度センサ
175c 外部加熱部材温度センサ
178 速度比制御部
1Y, 1M, 1C,
Claims (6)
無端移動しながら前記加熱部材の未定着トナー像との当接面に当接し、かつ前記加熱部材を加熱する外部加熱部材を有し、
前記外部加熱部材の無端移動方向は、前記加熱部材と前記外部加熱部材との当接部において、前記加熱部材の無端移動方向と対向する方向であることを特徴とする定着装置。 The transfer material carrying the unfixed toner image is nipped and conveyed to a nip formed by a heating member that contacts and heats the unfixed toner image while moving endlessly, and a pressure member that presses the heating member. In the fixing device for fixing,
An external heating member that contacts the contact surface of the heating member with the unfixed toner image while moving endlessly and that heats the heating member;
An endless movement direction of the external heating member is a direction opposite to the endless movement direction of the heating member at a contact portion between the heating member and the external heating member.
前記加圧部材は、前記定着ベルトの外周面を介して前記定着ローラに圧接することを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 The heating member includes a fixing roller, a heating roller having a heat source, the fixing roller and a fixing belt stretched around the heating roller,
The fixing device according to claim 1, wherein the pressure member is in pressure contact with the fixing roller via an outer peripheral surface of the fixing belt.
前記加熱部材は、前記外部ベルトの外周面を介して外部ベルト加熱手段に当接することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の定着装置。 The external heating member includes an external heating roller having a heat source, an external support roller, and an external belt stretched between the external heating roller and the external support roller,
The fixing device according to claim 1, wherein the heating member is in contact with an external belt heating unit via an outer peripheral surface of the external belt.
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JP2008077081A (en) * | 2006-09-18 | 2008-04-03 | Xerox Corp | Linear fusing in nip area |
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