JP2006317505A - 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で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。 In the conventional heat roller fixing type fixing device, when heating the toner on the transfer material, it is necessary to heat with a fixing roller having a large heat capacity, which is disadvantageous in terms of power saving. 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 lowered by the fixing belt, and a heat-controlled heater is brought into direct contact with the fixing belt, thereby greatly improving the heat conduction efficiency and requiring little power saving and warm-up time. A belt fixing type fixing device and an image forming apparatus designed for quick start have been proposed and 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、定着ベルトの定着ニップ部より転写材搬送方向下流側で転写材と接触して大きく温度低下した領域(転写材接触位置と称す)と、定着ニップ部通過時に定着ベルトの定着ニップ部より転写材搬送方向上流側で転写材と未接触で温度低下が少ない領域(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 rotate, and the transfer is transferred from the fixing nip portion of the fixing belt. An area where the temperature greatly decreases due to contact with the transfer material on the downstream side in the material conveyance direction (referred to as a transfer material contact position) and the transfer material on the upstream side in the transfer material conveyance direction from the fixing nip portion of the fixing belt when passing through the fixing nip portion. A fixing temperature difference occurs in an area where the temperature drop is small due to contact (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、定着ベルトが回動し、この温度差のある部分が次の転写材と接触すると、その温度差が原因となって、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、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 this temperature difference occurs, the fixing belt rotates, and when a portion with this temperature difference comes into contact with the next transfer material, the temperature difference causes a band-like shape on the transfer material. Image gloss unevenness (hereinafter also referred to as gloss level difference) may occur. That is, since the temperature of the transfer material contact position is lower than the temperature of the transfer material non-contact position, the gloss becomes low. 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軽減するものである。
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の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局部加熱手段の熱供給量Q(watt)を下記のように設定したことを特徴とするものである。 The image forming apparatus according to claim 1 carries an unfixed toner image in a fixing nip portion 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 a fixing device that heats and fixes a transfer material by passing through, a heat supply amount Q (watt) of a local heating unit disposed in the vicinity of the outer periphery of the heating and fixing rotator is set as follows. It is what.
Q=K×W×M×V、 70≦K≦220
ここで、Kは係数、Wは前記加熱定着回転体の加熱幅(m)、Mは転写材の坪量(g/m2)、Vは転写材の搬送速度(m/sec)である。
Q = K × W × M × V, 70 ≦ K ≦ 220
Here, K is a coefficient, W is a heating width (m) of the heating and fixing rotator, M is a basis weight (g / m 2 ) of the transfer material, and V is a conveyance speed (m / sec) of the transfer material.
請求項2に記載の画像形成装置は、請求項1において、前記局部加熱手段は前記加熱定着回転体の外周に接離可能な局部加熱ローラを有する接触式局部加熱手段により構成され、転写材の接触部分に対応して、駆動手段により前記接触式局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 second aspect of the present invention, there is provided the image forming apparatus according to the first aspect, wherein the local heating unit includes a contact-type local heating unit having a local heating roller that can come in contact with and separate from an outer periphery of the heating and fixing rotator. Corresponding to the contact portion, the contact-type local heating means is pressed against and separated from the outer periphery of the heat-fixing rotator by a driving means.
請求項3に記載の画像形成装置は、請求項1において、前記局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局部加熱源を有する非接触式局部加熱手段により構成され、転写材の接触部分に対応して、前記局部加熱源をオン、オフさせることを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the image forming apparatus according to the first aspect, wherein the local heating unit includes a non-contact type local heating unit having a local heating source disposed in the vicinity of the outer periphery of the heating and fixing rotator. The local heating source is turned on / off in correspondence with the contact portion.
請求項4に記載の画像形成装置は、請求項1において、前記加熱定着回転体は、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 fourth aspect of the present invention is the image forming apparatus according to the first aspect, wherein the heat fixing rotator is an endless fixing belt.
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局部加熱手段により、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。 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 a local heating means disposed near the outer periphery of the heating and fixing rotator to increase the temperature of the temperature drop region. I can do things.
ここで、局部加熱手段の熱供給量が不充分なときには、転写材接触位置の温度を充分に上昇させる事ができず、光沢段差を解消する事はできない。また、局部加熱手段の熱供給量が過剰なときには、転写材接触位置の温度が過剰に上昇し、転写材接触位置の光沢が逆に高くなり、新たな光沢段差が発生してしまうという問題を解消するためには、転写材非接触位置に適切な量の熱を供給する必要がある。 Here, when the amount of heat supplied from the local heating means is insufficient, the temperature at the transfer material contact position cannot be raised sufficiently, and the gloss level difference cannot be eliminated. In addition, when the amount of heat supplied by the local heating means is excessive, the temperature at the transfer material contact position rises excessively, and the gloss at the transfer material contact position becomes conversely high, resulting in a new gloss level difference. In order to solve this problem, it is necessary to supply an appropriate amount of heat to the transfer material non-contact position.
即ち、Q=K×W×M×V、 70≦K≦220の条件で、転写材接触位置に熱供給を行う事により、転写材接触位置と転写材非接触位置の温度差を小さくする事ができ、その結果として、光沢段差を解消する事が可能となり、高画質の画像を形成する事が出来る。 That is, the temperature difference between the transfer material contact position and the transfer material non-contact position is reduced by supplying heat to the transfer material contact position under the conditions of Q = K × W × M × V and 70 ≦ K ≦ 220. As a result, the gloss level difference can be eliminated, 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色のトナー像を光沢段差を軽減するように加熱定着して写真品質の画像等を形成す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 when a four-color toner image is heated and fixed so as to reduce a gloss level difference to form a photographic quality image or the like.
請求項2に示す本発明の画像形成装置によれば、局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局部加熱手段である場合、所定温度に維持した接触式局部加熱手段を加熱定着回転体の転写材の接触部分に対して圧接し、転写材非接触位置に対しては離間する事により、転写材の接触部分のみ加熱して、転写材接触位置と転写材の非接触部分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 as set forth in claim 2, when the local heating means is a contact type local heating means capable of coming into contact with and separating from the outer periphery of the heating and fixing rotator, the contact type local heating means maintained at a predetermined temperature is provided. By contacting the transfer material contact part of the heat fixing rotator and separating from the transfer material non-contact position, only the transfer material contact part is heated so that the transfer material contact position and the transfer material do not contact each other. Since the temperature difference from the portion can be reduced, no gloss level difference occurs and a high-quality image can be formed.
請求項3に示す本発明の画像形成装置によれば、局部加熱手段がハロゲンランプや電磁誘導コイルのような非接触式局部加熱手段である場合、加熱定着回転体の転写材の接触部分に対しては加熱駆動をオンとし、転写材の非接触部分に対しては加熱駆動をオフとする事で、転写材の接触部分のみ加熱して、転写材の接触部分と非接触部分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 as set forth in claim 3, when the local heating means is a non-contact type local heating means such as a halogen lamp or an electromagnetic induction coil, the contact portion of the transfer material of the heating and fixing rotator is contacted. The heating drive is turned on and the heating drive is turned off for the non-contact part of the transfer material, so that only the contact part of the transfer material is heated, and the temperature difference between the contact part of the transfer material and the non-contact part. Can be made small, so that a glossy step does not occur 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、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、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 claim 4, the heat-fixing rotator is wound endlessly around the outer peripheral surface of the heating roller and the outer peripheral surface of the fixing roller so as to be in pressure contact with the pressure rotator. The fixing belt is particularly effective for a color image forming apparatus that requires a high-quality and high-gloss image. 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、転写材通過検知手段13、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る。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7A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 means 7A, the residual toner is removed by the cleaning means 8 from the intermediate transfer body 6 from which the transfer material P is separated by curvature.
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(坪量)、転写材Pのサイズ、枚数等を設定する。
The
転写材通過検知手段13は、転写材Pの先端部がレジストローラ26の近傍に到達した事を検知する。制御手段12は、転写材通過検知手段13により転写材Pの先端部到達を検知したのち、転写材Pを画像形成タイミングに同期させて搬送を開始させる。
The transfer material passage detection means 13 detects that the tip of the transfer material P has reached the vicinity of the
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2.5μmの被覆層32cから成る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。加熱ローラ33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、被覆層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。被覆層35cは、シリーコンゴム層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、接触式局部加熱手段又は非接触式局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
[接触式局部加熱手段]
図3は、接触式局部加熱手段40を備えた定着装置30の断面図である。
[Contact type local heating means]
FIG. 3 is a cross-sectional view of the fixing
接触式局部加熱手段40の局部加熱ローラ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
局部加熱ローラ41は、金属パイプ42の内方に局部加熱源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。局部加熱源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
接触式局部加熱手段40は、金属パイプ42と局部加熱源43とから成る局部加熱ローラ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 local heating means 40 includes a
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、局部加熱ローラ41を支持して揺動する。揺動する局部加熱ローラ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。局部加熱ローラ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、内蔵する局部加熱源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
局部加熱ローラ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、局部加熱ローラ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、局部加熱ローラ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、局部加熱ローラ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、局部加熱ローラ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
[非接触式局部加熱手段]
図4は、非接触式局部加熱手段50を備えた定着装置30の断面図である。
[Non-contact type local heating means]
FIG. 4 is a cross-sectional view of the fixing
非接触式局部加熱手段50は、加熱ローラ33の外周近傍に固定配置した局部加熱源51と、反射板52とから構成されている。局部加熱源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は局部加熱源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。局部加熱源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 local heating means 50 includes a
図5は、非接触式局部加熱手段50の他の実施の形態である電磁誘導加熱手段60を備えた定着装置30の断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the fixing
定着ベルト31は、離型層、弾性層、発熱層、支持層から構成されている。加熱ローラ33は、磁性発熱層、弾性断熱層、熱伝導性基体から構成されている。
The fixing
電磁誘導加熱手段60は、ガイド板61、励磁加熱コイル62、磁性コア63、支持部材64等から構成されている。励磁加熱コイル62は、発振回路が周波数可変とされた駆動電源65及び交流電源66に接続され、高周波交流電流が給電され、これにより励磁加熱コイル62の周囲に交番磁界が発生する。
The electromagnetic induction heating means 60 includes a guide plate 61, an
この交番磁界が、加熱ローラ33の発熱層及び定着ベルト31の発熱層に作用し、これらの内部では、この交番磁界による磁界の変化を妨げる方向に渦電流が流れる。この渦電流とこれらの発熱層の電気的抵抗により、ジュール熱が発生し、加熱ローラ33及び定着ベルト31が電磁誘導加熱により発熱する。
This alternating magnetic field acts on the heat generating layer of the
[定着設定温度の切り換え制御]
図6は定着装置30の局部加熱手段70を制御する制御手段のブロック図である。
[Fixing set temperature switching control]
FIG. 6 is a block diagram of a control unit that controls the
操作表示部11において、転写材サイズ設定手段により転写材Pのサイズ(A4判,A3判等)を設定し、転写材枚数設定手段により転写材Pのプリント枚数を設定し、転写材紙種設定手段により転写材Pの紙種(普通紙、塗工紙、特殊紙、厚紙、薄紙等)を設定する。
In the
レジストローラ26の近傍に配置された転写材通過検知手段13は、転写材給紙搬送手段20から搬送された転写材Pの先端部通過を検知する。転写材通過検知手段13の検知信号により転写材Pの搬送が停止される。転写材Pの先端部はレジストローラ26の当接して待機した後、画像形成タイミングに同期してレジストローラ26による搬送を再開する。
The transfer material passage detection means 13 disposed in the vicinity of the
転写材通過検知手段13による転写材Pの通過検知結果から、制御手段12は転写材Pの定着ニップ部Nの通過時を演算して特定し、接触式局部加熱手段40または非接触式局部加熱手段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。
From the detection result of the transfer material P by the transfer material passage detection means 13, the control means 12 calculates and specifies the time when the transfer material P passes through the fixing nip N, and makes contact type local heating means 40 or non-contact type local heating. The means 50 is activated to control the outer periphery of the fixing
転写材通過検知手段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。
The contact position between the fixing
以下、接触式局部加熱手段40または非接触式局部加熱手段50、電磁誘導加熱手段60を局部加熱手段70と総称して説明する。
Hereinafter, the contact type
制御手段12は、転写材Pの定着ニップ部N到達タイミング、転写材Pのサイズ、転写材Pの枚数、転写材Pの紙種に対応して、局部加熱手段70の駆動を制御する。即ち、図3に示す接触式局部加熱手段40、図4に示す非接触式局部加熱手段50、図5に示す非接触式局部加熱手段60の何れかの駆動を制御する。
The
図7、図8は本発明の定着装置における3枚の転写材P1,P2,P3の搬送状態を示す説明図である。 FIG. 7 and FIG. 8 are explanatory views showing the conveyance state of the three transfer materials P1, P2, and P3 in the fixing device of the present invention.
図9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の上流かつ近傍の位置(以下、X位置と称す)における温度である。
FIG. 9 is a timing chart showing the temperature course of the fixing
本発明の定着装置を図7、図8の転写材搬送状態説明図、及び図9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。
The fixing device of the present invention will be described with reference to FIG. 7 and FIG. 8 illustrating the transfer material conveyance state and the timing chart showing the temperature course of the fixing
定着ベルト31、転写材P、転写材搬送の間隔Gの一例を下記に示す。
An example of the fixing
定着ベルト31は外周直径80mm、外周長さL1=251.3mm、厚さ70μm、転写材PはA4判、搬送方向の長さL2=210mm、普通紙または塗工紙、転写材P間の間隔Gは約80mmとした場合、連続給紙する際の2枚の転写材P1,P2の間隔G(G=L1−L2)は、41.3mm以上を要し、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間の間隔Gを転写材サイズに対応して変化させる。具体的には、ユーザが操作表示部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間の間隔Gを変化させるものとした場合について説明する。
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通過検知手段13による転写材Pの先端部通過検知信号発生(図9の時間t0)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
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7(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9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、局部加熱手段70の対向位置に到達した時点で、局部加熱手段70をオンにする。
When the tip of the temperature-decreasing portion of the fixing
温度低下部分の後端部が局部加熱手段70の対向位置を通過したら、局部加熱手段70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局部加熱手段70により加熱する事で、図9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、局部加熱手段70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から局部加熱手段70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 local heating means 70, the local heating means 70 is turned off. By heating the portion whose temperature has decreased due to contact with the transfer material P1 by the local heating means 70, the temperature is recovered from the broken line to the solid line in FIG. 9 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 local heating means 70 is set by calculating from the passing timing of the transfer material P1, the distance from the fixing nip N to the local heating means 70, and the rotation speed of the fixing
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7(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9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、局部加熱手段70の対向位置に到達した時点で、局部加熱手段70をオンする。
When the tip of the temperature-decreasing portion of the fixing
温度低下部分の後端部が局部加熱手段70の対向位置に到達したら、局部加熱手段70をオフする。 When the rear end portion of the temperature-decreasing portion reaches the position facing the local heating means 70, the local heating means 70 is turned off.
転写材P2との接触によって温度低下した部分を局部加熱手段70で加熱することで、図9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 been lowered by the contact with the transfer material P2 with the local heating means 70, the temperature of T3 and T4 is recovered from the broken line to the solid line in FIG. 9, 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8(h)〜(k)参照)。
The temperature of the fixing
上述の本発明の局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T3まで変化する。即ち、従来の定着装置の温度に比して、局部加熱手段70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 fixing device having the above-described local heating means of the present invention, the temperature of the fixing
[画像形成条件]
画像形成装置:フルカラー、A4判用紙、毎分51枚出力、タンデム型フルカラー複写機(コニカミノルタ8050(登録商標)改造機、図1参照)
定着装置:定着ベルト式定着装置、局部加熱手段有り、図1〜4参照
転写材:普通紙PA 80g/m2、塗工紙PB 80g/m2、塗工紙PC 128g/m2
[現像剤]
二成分現像剤
キャリアの平均粒径:20〜60μm、重合トナーの平均粒径:3〜7μm
重合トナーTAの軟加点:100℃、重合トナーTBの軟加点:120℃
[光沢段差の検討]
定着装置30により転写材Pに与えるエネルギーは、転写材Pの温度上昇量と、転写材Pの熱容量により定められる。転写材Pの温度上昇量はトナーの定着状態によって決まる。転写材Pの熱容量は転写材Pの比熱と紙種(坪量)によって決まる。
[Image formation conditions]
Image forming apparatus: full color, A4 size paper, 51 sheets per minute output, tandem full color copier (Konica Minolta 8050 (registered trademark) remodeling machine, see Fig. 1)
Fixing device: fixing belt type fixing device, with local heating means, see FIGS. 1 to 4 Transfer material: plain paper PA 80 g / m 2 , coated paper PB 80 g / m 2 , coated paper PC 128 g / m 2
[Developer]
Two-component developer Average particle size of carrier: 20-60 μm, Average particle size of polymerized toner: 3-7 μm
Softening point of polymerized toner TA: 100 ° C. Softening point of polymerized toner TB: 120 ° C.
[Examination of gloss difference]
The energy given to the transfer material P by the fixing
定着ベルト31の外周近傍に配置した接触式局部加熱手段40、又は非接触式局部加熱手段50,60の何れかの熱供給量Q(watt)は、定着ベルト31の最大加熱幅W(m)、転写材Pの坪量M(g/m2)、定着装置30を通過する転写材Pの搬送速度V(m/sec)に関係する。
The heat supply amount Q (watt) of either the contact-type local heating means 40 or the non-contact-type local heating means 50, 60 disposed near the outer periphery of the fixing
従って、接触式局部加熱手段40、又は非接触式局部加熱手段50,60の熱供給量Q(watt)を下記のように設定される。 Therefore, the heat supply amount Q (watt) of the contact type local heating means 40 or the non-contact type local heating means 50, 60 is set as follows.
Q=K×W×M×V
ここで、W,Vは画像形成装置Aにより決められる数値、Mは転写材Pの紙種によりきまる。係数Kは光沢段差を発生しない範囲で定められる。
Q = K × W × M × V
Here, W and V are values determined by the image forming apparatus A, and M is determined by the paper type of the transfer material P. The coefficient K is determined in a range that does not cause a gloss level difference.
表1は、2種類の重合トナーTA,TBと、3種類の転写材PA,PB,PC、とを用いて、光沢段差と係数Kとを実験した検討結果である。 Table 1 shows the examination results of experiments on the gloss level difference and the coefficient K using two types of polymerization toners TA and TB and three types of transfer materials PA, PB, and PC.
重合トナー:軟化点100℃のトナーTA、軟化点120℃のトナーTB
定着ベルト31の加熱幅:0.34(m)
転写材P:坪量80g/m2の普通紙PA、坪量80g/m2の塗工紙PB、坪量128g/m2の塗工紙PC
転写材Pの搬送速度V:0.1,0.2,0.3m/sec
原画像:べた画像
光沢段差の判定:目視判定、表中、○は光沢段差無し、×は光沢段差有り
判定結果:係数Kが70≦K≦220の範囲内で光沢段差無し(○)の良好な結果が得られた。係数Kが60以下の範囲内、及び係数Kが230以上の範囲内で光沢段差有り(×)の結果となった。
Polymerized toner: toner TA having a softening point of 100 ° C., toner TB having a softening point of 120 ° C.
Heating width of the fixing belt 31: 0.34 (m)
The transfer material P: basis weight 80 g / m 2 plain paper PA, coated paper PB having a basis weight of 80 g / m 2, a basis weight 128 g / m 2 of coated paper PC
Transfer speed P of transfer material P: 0.1, 0.2, 0.3 m / sec
Original image: Solid image Gloss level judgment: Visual judgment, in the table, ○ indicates no gloss level difference, × indicates gloss level difference Judgment result: Good coefficient level without gloss level difference (◯) within a range of K ≦ 70 ≦ K ≦ 220 Results were obtained. When the coefficient K was in the range of 60 or less and the coefficient K was in the range of 230 or more, there was a gloss level difference (x).
以上に述べたように、局部加熱手段を備えた定着装置30において、係数Kが70≦K≦220の範囲内の熱供給量Qを選択する事により、各種の転写材Pに対して光沢段差の発生しない画像が得られる。
As described above, in 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 転写材通過検知手段
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 接触式局部加熱手段
41 局部加熱ローラ
42 金属パイプ
43 局部加熱源
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 非接触式局部加熱手段
51 局部加熱源
52 反射板
60 電磁誘導加熱手段(非接触式局部加熱手段)
70 局部加熱手段
A 画像形成装置
P,P1,P2,P3 転写材
DESCRIPTION OF
30
34, 36
DESCRIPTION OF
70 Local heating means A Image forming apparatus P, P1, P2, P3 Transfer material
Claims (4)
前記加熱定着回転体の外周近傍に配置した局部加熱手段の熱供給量Q(watt)を下記のように設定したことを特徴とする画像形成装置。
Q=K×W×M×V、 70≦K≦220
ここで、Kは係数、Wは前記加熱定着回転体の加熱幅(m)、Mは転写材の坪量(g/m2)、Vは転写材の搬送速度(m/sec)である。 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 that rotates in pressure contact with the heat fixing rotator. In an image forming apparatus having
An image forming apparatus characterized in that a heat supply amount Q (watt) of a local heating unit disposed in the vicinity of the outer periphery of the heat fixing rotator is set as follows.
Q = K × W × M × V, 70 ≦ K ≦ 220
Here, K is a coefficient, W is a heating width (m) of the heating and fixing rotator, M is a basis weight (g / m 2 ) of the transfer material, and V is a conveyance speed (m / sec) of the transfer material.
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