JP2006308644A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、転写材上に形成された未定着トナー像を、定着ベルト又は定着ローラと加圧手段とにより加圧、加熱して画像を定着する定着装置に関し、特に、光沢を有する画像を形成する塗工紙の定着に好適な定着装置を有する画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a fixing device for fixing an image by pressing and heating an unfixed toner image formed on a transfer material by a fixing belt or a fixing roller and a pressurizing unit, and particularly, forms a glossy image. The present invention relates to an image forming apparatus having a fixing device suitable for fixing coated paper.
従来、複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれらの機能を有する複合機等の電子写真式画像形成装置に用いられている定着装置は、所定の温度に維持された定着ローラと、弾性層を有してその定着ローラに圧接する加圧ローラとによって形成された定着ニップ部により、未定着のトナー像を形成された転写材を挟持搬送しつつ加圧、加熱する熱ローラ定着方式が、低速機から高速機まで、モノクロ機からカラー機に至るまで、幅広く採用されている。 Conventionally, a fixing device used in an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, and a multifunction machine having these functions has a fixing roller maintained at a predetermined temperature and an elastic layer. A heat roller fixing system that presses and heats a transfer material on which an unfixed toner image is formed is sandwiched and conveyed by a fixing nip formed by a pressure roller that is in pressure contact with the fixing roller. Widely used from monochrome machines to color machines.
従来の熱ローラ定着方式の定着装置では、転写材上のトナーを加熱する際に、熱容量の大きな定着ローラを加熱する必要があるため、省電力面で不利であり、また、プリント時に定着ローラを暖めるのに時間がかかり、プリントを開始するまでの時間(ウォーミングアップタイム)が長くなってしまうという問題がある。 The conventional heat roller fixing type fixing device is disadvantageous in terms of power saving because it is necessary to heat the fixing roller having a large heat capacity when heating the toner on the transfer material. There is a problem that it takes time to warm up, and the time until the printing starts (warming up time) becomes long.
近年、定着装置に定着ベルトを用い、定着ベルトにより低熱容量化し、温度制御されたヒータを定着ベルトに直接加圧接触させることで熱伝導効率を大幅に向上させ、省電力とウォーミングアップタイムを殆ど必要としないクイックスタートを図ったベルト定着方式の定着装置や画像形成装置が提案され、最近用いられてきている。 In recent years, a fixing belt has been used in the fixing device, the heat capacity has been reduced by the fixing belt, and a heat-controlled heater is brought into direct pressure contact with the fixing belt to greatly improve heat conduction efficiency, requiring almost no power consumption and warm-up time. A belt-fixing type fixing device and an image forming apparatus designed for quick start are proposed and have been used recently.
高速でカラープリントを作製する場合、画像形成部において転写材上に画像形成された複数色のトナー像層を定着装置により加熱定着する際に、以下の問題点がある。 When producing a color print at a high speed, there are the following problems when a toner image layer of a plurality of colors formed on a transfer material is heated and fixed by a fixing device in an image forming unit.
定着ベルト式定着装置において、転写材を連続して通過させた場合、定着ベルトは定着ニップ部通過時に転写材によって熱量を奪われて温度低下して回動し、定着ベルトの転写材と接触して温度低下した領域(転写材接触位置と称す)と、定着ベルトの転写材と未接触の温度低下していない領域(転写材非接触位置と称す)と、で定着温度差が発生する。 In the fixing belt type fixing device, when the transfer material is continuously passed, the fixing belt is deprived of heat by the transfer material when it passes through the fixing nip portion, and the temperature is lowered to contact with the transfer material of the fixing belt. Thus, a fixing temperature difference occurs between a region where the temperature is lowered (referred to as a transfer material contact position) and a region where the temperature of the fixing belt is not in contact with the transfer material and is not lowered (referred to as a transfer material non-contact position).
その結果、この温度差が発生している状態で、続けて転写材の後端部を定着ニップ部に挟持して通過させると、転写材上に帯状の画像光沢ムラ(以下、光沢段差とも称す)が発生することがある。即ち、先の転写材接触位置の温度が、転写材非接触位置の温度より低いために、光沢が低くなる。定着ローラ式定着装置においても同様なメカニズムにより光沢段が発生する事がある。 As a result, when the rear end portion of the transfer material is continuously passed through the fixing nip portion in a state where this temperature difference occurs, a band-like image gloss unevenness (hereinafter also referred to as a gloss step) is formed on the transfer material. ) May occur. That is, since the temperature of the previous transfer material contact position is lower than the temperature of the transfer material non-contact position, the gloss is lowered. In the fixing roller type fixing device, a gloss level may be generated by the same mechanism.
特許文献1に記載の定着装置は、転写材に奪われた熱量を補うため、定着ローラが1周目の回転を終えたタイミングで補助的なヒータを用いて、転写材に奪われた熱量を定着ローラ表面に直接与え、定着ローラの1周目と2周目との定着温度の変化を抑制して光沢段差の発生を防止するものである。
特許文献1の定着装置では、転写材接触位置と非転写材接触位置との両方を補助ヒータで加熱するため、転写材接触位置と非転写材接触位置との温度差発生は解消されず、その温度差に起因する光沢段差の発生を防止する事はできない。 In the fixing device of Patent Document 1, since both the transfer material contact position and the non-transfer material contact position are heated by the auxiliary heater, the occurrence of the temperature difference between the transfer material contact position and the non-transfer material contact position is not eliminated. It is impossible to prevent the occurrence of a gloss level difference due to a temperature difference.
本発明は、加熱定着回転体と加圧回転体とにより転写材上に形成されたトナー像を加熱定着する定着装置、特に、無端状の定着ベルトを用いた定着装置において、転写材を連続して通過させても、光沢段差が発生せず、高画質の画像を形成する定着装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention relates to a fixing device that heats and fixes a toner image formed on a transfer material by a heat fixing rotator and a pressure rotator, and more particularly, in a fixing device using an endless fixing belt. Accordingly, an object of the present invention is to provide an image forming apparatus including a fixing device that forms a high-quality image without causing a gloss difference even if it is passed through.
上記の目的は、以下の解決手段により達成される。 The above object can be achieved by the following solutions.
請求項1に記載の画像形成装置は、回転する加熱定着回転体と該加熱定着回転体に圧接して回転する加圧回転体とにより形成された定着ニップ部に未定着トナー像を担持した転写材を通過させて加熱定着する定着装置を有する画像形成装置において、前記加熱定着回転体の外周近傍に配置した外部加熱手段と、前記外部加熱手段を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記転写材の先端部が前記定着ニップ部を通過した後に前記外部加熱手段を起動させて、前記加熱定着回転体の外周を加熱するように制御することを特徴とするものである。 The image forming apparatus according to claim 1, wherein an unfixed toner image is carried on a fixing nip portion formed by a rotating heat fixing rotator and a pressure rotator rotating in pressure contact with the heat fixing rotator. An image forming apparatus having a fixing device that heats and fixes a material by passing therethrough, comprising: an external heating unit disposed in the vicinity of an outer periphery of the heating and fixing rotator; and a control unit that controls the external heating unit. Is characterized in that after the leading end portion of the transfer material passes through the fixing nip portion, the external heating means is activated to control to heat the outer periphery of the heating and fixing rotator.
請求項2に記載の画像形成装置は、請求項1において、前記制御手段は、前記定着ニップ部に前記転写材を搬入する転写材搬送路に、前記転写材の先端部到達を検知する検知手段を配置し、該検知手段による検知結果から、前記転写材の前記定着ニップ部通過を演算して特定し、前記転写材との接触位置に対応して前記外部加熱手段を起動させて、前記加熱定着回転体の外周を加熱するように制御することを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect of the invention, the control unit detects the arrival of the transfer material at the leading end in the transfer material conveyance path for carrying the transfer material into the fixing nip portion. From the detection result of the detection means, and calculating and specifying the passage of the transfer material through the fixing nip, and starting the external heating means corresponding to the contact position with the transfer material, Control is performed to heat the outer periphery of the fixing rotator.
請求項3に記載の画像形成装置は、請求項1において、前記外部加熱手段は前記加熱定着回転体の外周に圧接して熱伝導する接触式の外部加熱手段を有し、前記制御手段は、転写材接触に対応して、駆動手段により前記外部加熱手段を前記加熱定着回転体の外周に圧接及び離間させることを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the image forming apparatus according to the first aspect, wherein the external heating unit includes a contact-type external heating unit that conducts heat by being pressed against an outer periphery of the heating and fixing rotator, and the control unit includes: Corresponding to the transfer material contact, the external heating means is pressed against and separated from the outer periphery of the heat fixing rotator by the driving means.
請求項4に記載の画像形成装置は、請求項1において、前記外部加熱手段は前記加熱定着回転体の外周近傍に配置した外部加熱源をオン、オフ駆動する非接触式の外部加熱手段を有し、前記制御手段は、転写材接触位置に対応して、前記外部加熱源をオン、オフさせることを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the image forming apparatus according to the first aspect, wherein the external heating unit includes a non-contact type external heating unit that turns on and off an external heating source disposed in the vicinity of the outer periphery of the heating and fixing rotator. The control means turns on and off the external heating source corresponding to the transfer material contact position.
請求項5に記載の画像形成装置は、請求項1において、前記加熱定着回転体は、内部に加熱源を有し、前記加熱定着回転体を加熱する加熱ローラの外周面と、該加熱ローラの回転軸と平行に配置されて駆動回転する定着ローラの外周面とを巻回して回動し、前記加圧回転体に圧接する無端状の定着ベルトであることを特徴とするものである。 An image forming apparatus according to a fifth aspect of the present invention is the image forming apparatus according to the first aspect, wherein the heat-fixing rotator includes a heating source therein, an outer peripheral surface of a heating roller that heats the heat-fixing rotator, and the heating roller The fixing belt is an endless fixing belt that is wound around the outer peripheral surface of a fixing roller that is arranged in parallel with the rotation shaft and that rotates and rotates, and is in pressure contact with the pressure rotating body.
請求項6に記載の画像形成装置は、請求項1乃至5の何れか1項において、前記定着装置は、加熱源を内装する加熱ローラと定着ローラ、前記加熱ローラと前記定着ローラの各外周面を巻回する定着ベルト、前記定着ベルトの外周面を加熱する外部加熱手段、前記定着ローラに前記定着ベルトを介して圧接する加圧回転体、及び前記外部加熱手段を制御する制御手段を有することを特徴とするものである。 An image forming apparatus according to a sixth aspect of the present invention is the image forming apparatus according to any one of the first to fifth aspects, wherein the fixing device includes a heating roller and a fixing roller that include a heating source, and outer peripheral surfaces of the heating roller and the fixing roller. A fixing belt that winds the fixing belt, an external heating unit that heats the outer peripheral surface of the fixing belt, a pressure rotator that is pressed against the fixing roller via the fixing belt, and a control unit that controls the external heating unit. It is characterized by.
本発明の画像形成装置は、以上説明した構成により以下の効果が得られる。 The image forming apparatus of the present invention can obtain the following effects by the configuration described above.
請求項1に示す本発明の画像形成装置によれば、転写材が定着ニップ部を通過すると、転写材の転写材接触位置と転写材非接触位置とで加熱定着回転体上に温度差が発生するが、加熱定着回転体の外周近傍に配置した外部加熱手段により、加熱定着回転体の転写材接触位置を加熱する事で、その温度低下領域の温度を上昇させる事によって、温度差を小さくする事ができるから、光沢段差が発生せず、高画質の画像を形成する事が出来る。 According to the image forming apparatus of the first aspect of the present invention, when the transfer material passes through the fixing nip portion, a temperature difference is generated on the heating and fixing rotating body between the transfer material contact position and the transfer material non-contact position of the transfer material. However, the temperature difference is reduced by heating the transfer material contact position of the heating and fixing rotator by using an external heating unit disposed near the outer periphery of the heating and fixing rotator, thereby increasing the temperature of the temperature-lowering region. Therefore, there is no difference in gloss and a high quality image can be formed.
特に、高画質の画像が要求されるカラー画像形成装置の定着装置において、4色のトナー像を加熱定着して写真等を形成するとき、カラー画像に光沢を付与させるときに有効である。 In particular, in a fixing device of a color image forming apparatus that requires a high-quality image, it is effective for giving gloss to a color image when a four-color toner image is heated and fixed to form a photograph or the like.
請求項2に示す本発明の画像形成装置によれば、上記の目的を達成するためには、転写材接触位置を特定する事が重要となる。これを実現するためには、転写材搬送経路上に転写材の搬送タイミングを検知する検知手段による検知結果から、加熱定着回転体の転写材接触位置を演算して特定し、転写材接触位置を外部加熱手段で加熱する事によって達成される。
According to the image forming apparatus of the present invention described in
請求項3に示す本発明の画像形成装置によれば、外部加熱手段が加熱定着回転体の外周に接離可能な接触式外部加熱手段である場合、所定温度に維持した接触式外部加熱手段を加熱定着回転体の転写材接触位置に対して圧接し、転写材非接触位置に対しては離間する事により、転写材接触位置のみ加熱して、転写材接触位置と転写材非接触位置との温度差を小さくする事ができるから、光沢段差が発生せず、高画質の画像を形成する事が出来る。 According to the image forming apparatus of the present invention described in claim 3, when the external heating means is a contact type external heating means that can come into contact with and separate from the outer periphery of the heat fixing rotator, the contact type external heating means maintained at a predetermined temperature is provided. By contacting the transfer material contact position of the heat fixing rotator and separating from the transfer material non-contact position, only the transfer material contact position is heated and the transfer material contact position and the transfer material non-contact position are Since the temperature difference can be reduced, there is no gloss level difference and a high quality image can be formed.
請求項4に示す本発明の画像形成装置によれば、外部加熱手段がハロゲンランプのような非接触式外部加熱手段である場合、加熱定着回転体の転写材接触位置に対しては加熱駆動をオンとし、転写材非接触位置に対しては加熱駆動をオフとする事で、転写材接触位置のみ加熱して、転写材接触位置と転写材非接触位置との温度差を小さくする事ができるから、光沢段差が発生せず、高画質の画像を形成する事が出来る。 According to the image forming apparatus of the present invention described in claim 4, when the external heating unit is a non-contact type external heating unit such as a halogen lamp, the heating driving is performed with respect to the transfer material contact position of the heating and fixing rotator. By turning on and turning off the heating drive for the transfer material non-contact position, only the transfer material contact position is heated, and the temperature difference between the transfer material contact position and the transfer material non-contact position can be reduced. Therefore, a glossy step does not occur and a high-quality image can be formed.
請求項5,6に示す本発明の画像形成装置によれば、加熱定着回転体が、加熱ローラの外周面と定着ローラの外周面とを巻回して回動して加圧回転体に圧接する無端状の定着ベルトである場合、転写材接触領域が定着ローラに比して長くなり、温度低下が大きいから、本発明の外部加熱手段を制御する制御手段が有効である。この制御手段を備えた定着ベルト方式の定着装置は、高画質、高光沢の画像が要求されるカラー画像形成装置に特に有効である。これにより、熱効率向上による省電力、ウォーミングアップ時間の短縮、高速定着及び高画質の定着に優れた定着装置を備えた画像形成装置が提供される。 According to the image forming apparatus of the present invention described in claims 5 and 6, the heat-fixing rotator is wound around the outer peripheral surface of the heating roller and the outer peripheral surface of the fixing roller and is rotated to be in pressure contact with the pressure rotator. In the case of an endless fixing belt, the transfer material contact area is longer than that of the fixing roller, and the temperature drop is large. Therefore, the control means for controlling the external heating means of the present invention is effective. A fixing belt type fixing device provided with this control means is particularly effective for a color image forming apparatus that requires high-quality and high-gloss images. As a result, an image forming apparatus including a fixing device excellent in power saving by improving thermal efficiency, shortening of warm-up time, high-speed fixing, and high-quality fixing is provided.
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。 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.
[画像形成装置]
図1は、本発明に係る画像形成装置の構成図である。
[Image forming apparatus]
FIG. 1 is a configuration diagram of an image forming apparatus according to the present invention.
画像形成装置Aは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成手段10Y,10M,10C,10K、転写材給紙搬送手段20及び定着装置30から構成されている。
The image forming apparatus A is called a tandem color image forming apparatus, and includes a plurality of sets of
画像形成装置Aの上部には、画像読取装置SCが設置されている。原稿台上に載置された原稿は画像読取装置SCの原稿画像走査露光装置の光学系により画像が走査露光され、ラインイメージセンサに読み込まれる。ラインイメージセンサ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った後、光書込手段3Y,3M,3C,3Kに入力される。 Above the image forming apparatus A, an image reading device SC is installed. The document placed on the document table is scanned and exposed by the optical system of the document image scanning exposure device of the image reading device SC and read by the line image sensor. The analog signal photoelectrically converted by the line image sensor is subjected to analog processing, A / D conversion, shading correction, image compression processing and the like in the image processing unit, and then input to the optical writing means 3Y, 3M, 3C, 3K. Is done.
イエロー(Y)色の画像を形成する画像形成手段10Yは、像担持体1Yの周囲に配置された帯電手段2Y、光書込手段3Y、現像装置4Y及びクリーニング手段5Yを有する。マゼンタ(M)色の画像を形成する画像形成手段10Mは、像担持体1M、帯電手段2M、光書込手段3M、現像装置4M及びクリーニング手段5Mを有する。シアン(C)色の画像を形成する画像形成手段10Cは、像担持体1C、帯電手段2C、光書込手段3C、現像装置4C及びクリーニング手段5Cを有する。黒(K)色の画像を形成する画像形成手段10Kは、像担持体1K、帯電手段2K、光書込手段3K、現像装置4K及びクリーニング手段5Kを有する。
An
帯電手段2Yと光書込手段3Y、帯電手段2Mと光書込手段3M、帯電手段2Cと光書込手段3C及び帯電手段2Kと光書込手段3Kとは、潜像形成手段を構成する。
The charging unit 2Y and the
4Y,4M,4C,4Kは、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及び黒(K)の小粒径トナーとキャリアからなる二成分現像剤を収容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 small particle size toner of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) and a carrier.
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.
画像形成手段10Y,10M,10C,10Kより形成された各色の画像は、回動する中間転写体6上に一次転写手段7Y,7M,7C,7Kにより逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。
Each color image formed by the
転写材給紙搬送手段20の給紙カセット21内に収容された転写材Pは、給紙手段(第1給紙部)22により給紙され、給紙ローラ23,24,25、レジストローラ(第2給紙部)26、搬送ローラ27等を経て、二次転写手段7Aに搬送され、転写材P上にカラー画像が転写された後、カラー画像が転写された転写材Pは、定着装置30において転写材Pが挟持され、熱と圧力とを加えることにより転写材P上のトナー像が定着されて転写材P上に固定され、排紙ローラ28に挟持されて機外の排紙トレイ29上に載置される。
The transfer material P accommodated in the
一方、二次転写手段9により転写材Pにカラー画像を転写した後、転写材Pを曲率分離した中間転写体6は、クリーニング手段8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 unit 9, the residual toner is removed by the cleaning unit 8 from the intermediate transfer body 6 from which the transfer material P is separated by curvature.
なお、画像形成装置Aの説明においては、カラー画像形成にて説明したが、モノクロ画像を形成する場合も本発明に含まれるものである。 In the description of the image forming apparatus A, the color image formation has been described. However, the present invention includes a case of forming a monochrome image.
[定着装置]
図2は、本発明に係る定着装置30の断面図である。
[Fixing device]
FIG. 2 is a cross-sectional view of the fixing
本発明に係る定着装置30は、加熱定着部材(以下、定着ベルトと称す)31の内側に配置された定着ローラ32、加熱定着回転体(以下、加熱ローラと称す)33、加熱源34、定着ベルト31の外側に配置された加圧回転体(以下、加圧ローラと称す)35等から構成されている。
The fixing
定着ベルト31は、無端状のベルト部材から成り、定着ローラ32と加熱ローラ33の各外周を巻回して張設する。
The fixing
定着ローラ32は、加圧ローラ35に対向し、定着ベルト31の内周面の一方において定着ベルト31を支持する。加熱ローラ33は、加熱源34を内蔵し、定着ベルト31の内周面の他方において定着ベルト31を支持する。
The fixing
加圧ローラ35は加熱源36を内蔵し、定着ベルト31とトナー像を担持した転写材Pとを挟持して定着ローラ32に圧接する。
The
加熱源34,36はハロゲンランプやカーボンヒータやキセノンランプなど輻射による
加熱源が適用可能であるが、ローラ芯金に適当なものを選択すれば、電磁誘導等による加熱も可能である。また、必要に応じて複数のヒータを各々のローラに内蔵させる事も可能である。
As the
加熱ローラ33によって加熱される定着ベルト31を挟んで定着ローラ32と加圧ローラ35との間に定着ニップ部Nを形成する。
A fixing nip N is formed between the fixing
定着装置30は、定着ニップ部Nを通して、加熱と加圧とにより転写材P上の単色トナー像、或いは多色トナー像を定着する。また、定着ベルト31の内側に、定着ベルト31を張架するための図示しない案内部材を設けた。
The fixing
定着ベルト31は、基体としてポリイミド等の耐熱性樹脂ベルトを基体として用い、該基体の外側(外周面)にゴム層として、厚さ200μmのシリコーンゴムを被覆したものに、離型層としてシリコーンゴム層の表面に厚さ30μmのPFA(パーフルオロアルコキシ)をコーティング加工したもの、或いはPFAチューブを被覆したものを用いる。
The fixing
定着ローラ32は、STKM(機械構造用炭素鋼管)等から成る肉厚2〜5mmの円筒状の金属パイプ32aと、金属パイプ32aの外周面に設けた厚さ4.5mmのシリコーンゴム層32bと、該シリコーンゴム層32bの外側に設けた厚さ50μmの被覆層32cから成り、外径20〜50mmのソフトローラとして構成される。
The fixing
加熱ローラ33は、基体としてアルミニウム合金材料等の熱伝導性材料から成る肉厚2mmの金属パイプ33aと、金属パイプ33aの外周面に厚さ10〜30μmのPFAから成るコーティング層33bとを形成した、外径30〜60mmのローラ部材として構成される。
The
加熱ローラ33の内部には、加熱ローラ33を加熱する発熱体としての加熱源34が設けてある。定着ベルト31の表面温度は非接触温度センサTS1により検知され、図示しない制御手段により加熱ローラ33を加熱し、加熱ローラ33からの熱伝導によって所定温度に維持される。
Inside the
加圧ローラ35は、金属パイプ35a、シリコーンゴム層35b、離型層35cとからなる外径50mmのソフトローラとして構成される。金属パイプ35aは、例えばSTKM等のスチール材又はアルミニウム合金材等の熱伝導性材料から成る肉厚2〜5mmの円筒状をなす。シリコーンゴム層35bは、金属パイプ35aの外周面に設けた厚さ約3〜8mmのシリコーンゴム層である。離型層35cは、シリコーンゴム層35bの外側に設けた厚さ20〜50μmのPFAチューブである。
The
また、加圧ローラ35の内部に加圧ローラ35を加熱する発熱体としての加熱源36を設けてある。加圧ローラ35の表面温度は非接触温度センサTS2により検知され、図示しない制御手段により所定温度に維持される。
Further, a
図示しない駆動手段により定着ローラ32を回転駆動し、定着ベルト31を従動回転させる。また、駆動手段により、加圧ローラ35を回転駆動し、加圧ローラ35により定着ベルト31を搬送し、定着ベルト31を従動回転させるようにしてもよい。また、定着ローラ32と加圧ローラ35の双方に駆動を入力してもよい。
The fixing
定着ローラ32と加圧ローラ35との間に形成された定着ニップ部Nにより、定着領域へ進入する転写材P上の単色トナー像、或いは多色トナー像を加圧加熱し、転写材P上に定着させる。
The fixing nip portion N formed between the fixing
加熱ローラ33の外周近傍には、接触式外部加熱手段又は非接触式外部加熱手段が配置され、後述の制御手段によって所定のタイミングで回動する定着ベルト31を加熱する。
In the vicinity of the outer periphery of the
[接触式外部加熱手段]
図3は、接触式外部加熱手段40を備えた定着装置30の断面図である。
[Contact external heating means]
FIG. 3 is a cross-sectional view of the fixing
接触式外部加熱手段40の外部加熱ローラ41は、定着ベルト31を介して加熱ローラ33の外周面に対向して配置されている。
The
外部加熱ローラ41は、金属パイプ42の内方に外部加熱源43を内蔵し、定着ベルト31を介して加熱ローラ33に対向し、定着ベルト31に接離可能に配置されている。金属パイプ42は熱伝導性の材料によって形成され、回転可能に支持されている。外部加熱源43はハロゲンヒータ等によって構成され、金属パイプ42内に固定支持されている。
The
接触式外部加熱手段40は、金属パイプ42と外部加熱源43とから成る外部加熱ローラ41、リンク45、ソレノイド46、クリーニングローラ47等から構成されている。
The contact type external heating means 40 includes an
金属パイプ42の両端部を支持する回転軸48は、揺動板44に回転可能に支持されている。揺動板44の下端部は支軸44Aを中心にして揺動可能に支持されている。揺動板44の上端部はリンク45の一端に回動可能に支持されている。リンク45の他端はソレノイド46のプランジャ46Aに接続している。
A rotating
揺動板44はバネ49によって付勢されて、外部加熱ローラ41を支持して揺動する。揺動する外部加熱ローラ41は定着ベルト31を介して加熱ローラ33を押圧する。このとき、ソレノイド46をオフ状態にしておく。外部加熱ローラ41は回動する定着ベルト31に圧接して従動回転するとともに、内蔵する外部加熱源43によって加熱された金属パイプ42は定着ベルト31を加熱する。
The
外部加熱ローラ41を定着ベルト31から離間させるときには、ソレノイド46にオン信号を付与して、プランジャ46Aを図示の矢印方向に引き込む事により、リンク45を介して揺動板44が支軸44Aを中心にして図示の時計方向に揺動され、外部加熱ローラ41は図示の白抜き矢印方向に揺動される。
When the
ソレノイド46は後述の制御手段12によってオン、オフ駆動される。
The
揺動の最終時には、外部加熱ローラ41の外周面と定着ベルト31との間は距離dだけ離間する。揺動終了後には、外部加熱ローラ41はクリーニングローラ47に当接する。クリーニングローラ47は図示しない駆動手段によって回転され、外部加熱ローラ41に付着した紙粉や飛散トナー等を除去する。
At the end of the swing, the outer peripheral surface of the
[非接触式外部加熱手段]
図4は、非接触式外部加熱手段50を備えた定着装置30の断面図である。
[Non-contact external heating means]
FIG. 4 is a cross-sectional view of the fixing
非接触式外部加熱手段50は、加熱ローラ33の外周近傍に固定配置した外部加熱源51と、反射板52とから構成されている。外部加熱源51はハロゲンヒータ等によって構成されている。反射板52は外部加熱源51から射出される熱線を反射して集束し、加熱ローラ33を巻回する定着ベルト31の局部を加熱する。外部加熱源51は後述の制御手段12によってオン、オフ駆動される。
The non-contact type external heating means 50 includes an
[定着設定温度の切り換え制御]
図5は定着装置30の外部加熱手段を制御する制御手段のブロック図である。
[Fixing set temperature switching control]
FIG. 5 is a block diagram of control means for controlling the external heating means of the fixing
図1の画像形成装置Aの本体上部に設置された操作表示部11は、転写材選択設定手段を有し、普通紙、塗工紙等の各種の転写材Pを設定する。また、転写材Pの厚さ、転写材Pのサイズ等を設定する。 The operation display unit 11 installed in the upper part of the main body of the image forming apparatus A in FIG. 1 has a transfer material selection setting unit, and sets various transfer materials P such as plain paper and coated paper. Further, the thickness of the transfer material P, the size of the transfer material P, and the like are set.
制御手段12には、定着ニップ部Nに転写材Pを搬入する転写材搬送路に、転写材Pの搬送タイミングを検知する転写材検知手段13が接続され、転写材検知手段13による転写材Pの通過検知結果から、転写材Pの定着ニップ部Nの通過時を演算して特定し、接触式外部加熱手段40または非接触式外部加熱手段50を起動させて、定着ベルト31の外周を加熱するように制御する。転写材検知手段13はレジストローラ26の近傍に配置され、給紙手段22によって給送される転写材Pの先端部到達を検知する(図1参照)。
The control means 12 is connected to a transfer material conveyance path for carrying the transfer material P into the fixing nip N, and a transfer material detection means 13 for detecting the conveyance timing of the transfer material P is connected to the transfer material P by the transfer material detection means 13. From the detection result, the time when the transfer material P passes through the fixing nip N is calculated and specified, and the contact type
転写材検知手段13による転写材搬送タイミング検知結果、転写材検知手段13から定着ニップ部Nまでの距離、転写材搬送速度、定着ベルト31の回動速度等から定着ベルト31と転写材Pとの接触位置を特定する事が可能である。
From the transfer material conveyance timing detection result by the transfer material detection means 13, the distance from the transfer material detection means 13 to the fixing nip N, the transfer material conveyance speed, the rotation speed of the fixing
図6、図7は本発明の定着装置における転写材P1,P2,P3の搬送経過を示す説明図である。以下、接触式外部加熱手段40または非接触式外部加熱手段50を外部加熱手段60と総称して説明する。 FIGS. 6 and 7 are explanatory views showing the conveyance process of the transfer materials P1, P2, and P3 in the fixing device of the present invention. Hereinafter, the contact-type external heating means 40 or the non-contact-type external heating means 50 will be collectively referred to as the external heating means 60.
図8は定着ベルト31の温度経過を示すタイミングチャートである。横軸は経過時間、縦軸は定着ベルトの定着ニップ部Nの入口近傍(位置X)における温度である。
FIG. 8 is a timing chart showing the temperature course of the fixing
定着ベルト31:内径80mm、内周長さL1=251.3mm、厚さ70μm
転写材P:A4判、搬送方向の長さL2=210mm、普通紙または塗工紙
転写材Pの間隔L3:約80mm
連続給紙する際の2枚の転写材P1,P2の間隔L3(L3=L1−L2)は、41.3mm以上を要する。転写材PがA4判サイズ以外の異なる用紙の場合には、転写材Pの間隔を転写材サイズに対応して変化させる。具体的には、ユーザが走査表示部11上で入力した転写材Pのサイズに応じて、制御手段12が図1に示したレジストローラ26の回転開始時期を制御し、転写材Pの間隔を変化させる。
Fixing belt 31: inner diameter 80 mm, inner peripheral length L1 = 251.3 mm, thickness 70 μm
Transfer material P: A4 size, conveyance direction length L2 = 210 mm, plain paper or coated paper L3 of transfer material P: about 80 mm
The distance L3 (L3 = L1−L2) between the two transfer materials P1 and P2 when continuously feeding requires 41.3 mm or more. When the transfer material P is a different paper other than the A4 size, the interval of the transfer material P is changed corresponding to the transfer material size. Specifically, the
以下、本発明の定着装置を図6、図7の転写材搬送経過説明図、及び図8の定着ベルト31の温度経過を示すタイミングチャートにより説明する。
Hereinafter, the fixing device of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7 illustrating the transfer material conveyance process and the timing chart illustrating the temperature of the fixing
操作表示部11において転写材Pのサイズ、枚数が設定される。レジストローラ26から定着ニップ部Nまでの搬送路長さ、及び転写材Pの搬送速度は画像形成装置の機種によって定められている。レジストローラ26の近傍に配置された転写材検知手段13による検知信号発生から所定時間経過後に、1枚目の転写材P1の先端部が定着ニップ部Nに到達する。
In the operation display unit 11, the size and number of transfer materials P are set. The length of the conveyance path from the
転写材P1が定着ニップ部Nを通過するとき(時間t1,t2)、定着ベルト31は転写材P1との接触によって熱を奪われるため、定着ベルト31の転写材P1と接触していた部分の温度が低下する(図6(a)(b)参照)。位置Xで転写材P1による温度低下が検出されるタイミングは、図8に示す定着ベルト31の温度がT1の領域となる。
When the transfer material P1 passes through the fixing nip portion N (time t1, t2), the fixing
定着ベルト31の温度低下部分の先端部が定着ニップ部Nを出て、外部加熱手段60の対向位置に到達した時点で、外部加熱手段60をオンにする。
When the leading end of the temperature-decreasing portion of the fixing
温度低下部分の後端部が外部加熱手段60の対向位置を通過したら、外部加熱手段60をオフする。転写材P1との接触によって温度低下した部分を外部加熱手段60により加熱する事で、ず8の破線から実線まで温度T1まで回復させ、転写材P1が接触していなかった部分との温度差(T0−T1)を小さくすることができる。なお、外部加熱手段60のオン、オフのタイミングは、転写材P1の通過タイミング、及び定着ニップ部Nから外部加熱手段60に到達するまでの距離、定着ベルト31の回転速度から演算して設定を行う。
When the rear end portion of the temperature-decreasing portion passes the position facing the external heating means 60, the external heating means 60 is turned off. By heating the portion whose temperature has been lowered by the contact with the transfer material P1 by the external heating means 60, the temperature is recovered from the broken line 8 to the solid line up to the temperature T1, and the temperature difference from the portion where the transfer material P1 is not in contact ( T0-T1) can be reduced. The on / off timing of the
転写材P2が定着ニップ部Nを通過するとき(時間t4〜t6)、定着ベルト31の温度は、転写材P2の先端部分は温度T0であり、後端部分は温度T1となる。定着ベルト31の温度によってトナー像の光沢が異なってくるが、この温度差(T0−T1)が小さいため、目視判断のできる光沢段差を生じず、ほぼ均一な光沢のトナー像が得られる(図6(d)〜(f)参照)。
When the transfer material P2 passes through the fixing nip portion N (time t4 to t6), the temperature of the fixing
転写材P2が定着ニップ部Nを通過することで、転写材P1のときと同様に、定着ベルト31は転写材P2との接触によって熱を奪われるため、定着ベルト31の転写材P2と接触していた部分の温度が低下する。位置Xで転写材P2による温度低下が検出されるタイミングは、図8の定着ベルト31の温度がT3,T4の領域となる。温度がT2の領域は、転写材P1の影響が残っている部分である。
As the transfer material P2 passes through the fixing nip portion N, the fixing
定着ベルト31の温度低下部分の先端部が定着ニップ部Nを出て、外部加熱手段60の対向位置に到達した時点で、外部加熱手段60をオンする。
When the leading end of the temperature-decreasing portion of the fixing
温度低下部分の後端部が外部加熱手段60の対向位置に到達したら、外部加熱手段60をオフする。 When the rear end portion of the temperature-decreasing portion reaches the position facing the external heating means 60, the external heating means 60 is turned off.
転写材P2との接触によって温度低下した部分を外部加熱手段60で加熱することで、図8の破線から実線までT3,T4の温度を回復させ、転写材P2が接触していなかった部分との温度差(T0〜T3)、(T0〜T4)を小さくする事が出来る。 By heating the portion whose temperature has decreased due to the contact with the transfer material P2 with the external heating means 60, the temperature of T3 and T4 is recovered from the broken line to the solid line in FIG. 8, and the transfer material P2 is not in contact with the transfer material P2. The temperature differences (T0 to T3) and (T0 to T4) can be reduced.
転写材P3が定着ニップ部Nを通過するとき(時間t8〜t11)の定着ベルト31の温度は、転写材P3の先端部は温度T3であり、途中温度T4となり、転写材P3の後端部は温度T0となる。定着ベルト31の温度によってトナー像の光沢が異なってくるが、この温度差(T0〜T3)、(T0〜T4)が小さいため、目視判断のできる光沢段差を生じず、ほぼ均一な光沢のトナー像が得られる(図7(h)〜(k)参照)。
The temperature of the fixing
上述の本発明の外部加熱手段を有する定着装置においては、定着ベルト31の温度が、最高の設定温度T0から最低の温度T4まで変化する。即ち、従来の定着装置の温度に比して、外部加熱手段60を有する本発明の定着装置では、図示の白抜き矢印に示すように上限温度及び下限温度が圧縮されて設定温度T0近傍に集中し、転写材Pが定着ニップ部Nを通過する際の定着ベルトの温度変化が小さくなり、転写材Pの光沢段差の発生が著しく低減する。
In the above-described fixing device having the external heating means of the present invention, the temperature of the fixing
本発明の実施の形態では、ベルト定着式の定着装置を例として説明したが、本発明はローラ定着式の定着装置でも有効である。 In the embodiment of the present invention, the belt fixing type fixing device has been described as an example, but the present invention is also effective in a roller fixing type fixing device.
11 操作表示部
12 制御手段
13 転写材検知手段
26 レジストローラ(第2給紙部)
30 定着装置
31 定着ベルト
32 定着ローラ
33 加熱定着回転体(加熱ローラ)
34,36 加熱源
35 加圧回転体(加圧ローラ)
40 接触式外部加熱手段
41 外部加熱ローラ
42 金属パイプ
43 外部加熱源
44 揺動板
45 リンク
46 ソレノイド
46A プランジャ
48 回転軸
50 非接触式外部加熱手段
51 外部加熱源
52 反射板
60 外部加熱手段
A 画像形成装置
P,P1,P2,P3 転写材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11
30
34, 36
40 Contact type external heating means 41
Claims (6)
前記加熱定着回転体の外周近傍に配置した外部加熱手段と、
前記外部加熱手段を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記転写材の先端部が前記定着ニップ部を通過した後に前記外部加熱手段を起動させて、前記加熱定着回転体の外周を加熱するように制御することを特徴とする画像形成装置。 A fixing device that heats and fixes a transfer material carrying an unfixed toner image through a fixing nip formed by a rotating heat fixing rotator and a pressure rotator rotating in pressure contact with the heat fixing rotator. In an image forming apparatus having
An external heating means disposed in the vicinity of the outer periphery of the heat fixing rotator;
Control means for controlling the external heating means,
The control means controls the external heating means to be activated after the leading end of the transfer material has passed through the fixing nip portion to heat the outer periphery of the heating and fixing rotator. apparatus.
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