JP2006330556A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、未定着トナー像を担持する転写材を定着部材及び加圧部材によって挟持搬送しながら加熱、加圧することにより未定着トナーを転写材上に定着させる定着装置を備える画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus including a fixing device that fixes unfixed toner onto a transfer material by heating and pressing a transfer material carrying an unfixed toner image while being nipped and conveyed by a fixing member and a pressure member.
近年、カラー電子写真方式の画像形成装置が、小ロット対応、短納期、低コスト等の利点を生かして、従来の印刷装置に代わって使用されるようになり、高速化、高画質化がより求められている。 In recent years, color electrophotographic image forming devices have come to be used in place of conventional printing devices, taking advantage of small lots, short delivery times, and low costs, resulting in higher speed and higher image quality. It has been demanded.
定着部材と加圧部材とで加熱加圧し転写材にトナーを溶融固着させる定着装置においては光沢のある画像が求められるため、トナーを十分に溶かし定着後のトナー表面が平滑になるようにしている。 In a fixing device in which a toner is melted and fixed on a transfer material by applying heat and pressure with a fixing member and a pressure member, a glossy image is required. Therefore, the toner surface is sufficiently melted to smooth the surface of the toner after fixing. .
トナーを十分に溶かすために高温にするとホットオフセットが起きやすいため、トナーにWAXを含有させたり、定着部材表面にオイルを塗布したり、定着部材表面を離型性の高い材料で被覆したりして、トナーと定着部材表面の離型性をあげることが行われている。 Hot offset is likely to occur when the temperature is high to sufficiently dissolve the toner. For this reason, the toner may contain WAX, oil may be applied to the surface of the fixing member, or the surface of the fixing member may be coated with a highly releasable material. Thus, the release property between the toner and the surface of the fixing member is improved.
また、定着部材表面が硬いとトナーを均一に溶かせず光沢ムラのある画像になってしまうため、シリコンゴムなどの弾性部材を使用して均一な溶融を図っている。また、均一な光沢画像を得るために、転写材表面を樹脂層でコーティングした塗工紙が用いられることもある。 Further, if the surface of the fixing member is hard, the toner is not melted uniformly and an image with uneven glossiness is formed. Therefore, an elastic member such as silicon rubber is used to achieve uniform melting. In addition, in order to obtain a uniform glossy image, a coated paper whose transfer material surface is coated with a resin layer may be used.
また、最近の傾向として、文字等は光沢がありすぎると、ぎらついて見にくいため適度な光沢の範囲に抑えるようになってきた。 Further, as a recent trend, if characters and the like are too glossy, they are difficult to see and have been kept within an appropriate gloss range.
このように、光沢度を上げる、又は、制御するという技術はいろいろと提案されているが、「発明が解決しようとする課題」に詳細を記載するように、転写材搬送方向にみたときに、転写材上の光沢に段差があることがわかった。 As described above, various techniques for increasing or controlling the glossiness have been proposed, but as described in detail in “Problems to be Solved by the Invention”, when viewed in the transfer material conveyance direction, It was found that there was a step in the gloss on the transfer material.
これは新しい問題であり、これを解決するための適切な引用文献がなかった。 This is a new problem and there was no appropriate reference to solve this.
上述したように、発明者等は、均一な光沢画像に関する研究を進める中で、高画質に影響を与える光沢段差という問題があることを見出した。 As described above, the inventors have found that there is a problem of a gloss level difference that affects the high image quality while researching on a uniform glossy image.
以下、光沢段差について概略説明する。 Hereinafter, the gloss level difference will be briefly described.
例えば、加熱源を内蔵する定着ローラと加圧ローラとにより転写材を挟持、搬送しながらトナーの溶融固着を行う定着装置において、定着ニップ通過直後の定着ローラ表面温度は、転写材によって熱が奪われる通紙部分と熱が奪われない紙間部分とに対応する位置において温度差が生じる。 For example, in a fixing device that fuses and fixes toner while sandwiching and transporting a transfer material between a fixing roller that includes a heating source and a pressure roller, the surface temperature of the fixing roller immediately after passing through the fixing nip is deprived of heat by the transfer material. A temperature difference is generated at a position corresponding to the paper passing portion and the inter-paper portion where heat is not removed.
定着ローラ表面のシリコンゴムや定着ベルト基体に用いられるポリイミドは熱伝導が金属に比べて悪いため、高速では前記温度差が加熱された1回転後も残ってしまう。 Silicone rubber on the surface of the fixing roller and polyimide used for the fixing belt substrate are poor in heat conduction compared to metal, and therefore remain at a high speed even after one rotation when the temperature difference is heated.
光沢の高低は定着ローラ温度に対応しているので、前記温度差の境界で光沢段差となって認識される。 Since the level of gloss corresponds to the fixing roller temperature, it is recognized as a gloss level difference at the boundary of the temperature difference.
従来の高光沢なカラー画像では、定着温度に対する光沢が飽和していて温度差があっても光沢段差が小さいため認識されにくかった。 In a conventional high-gloss color image, the gloss with respect to the fixing temperature is saturated, and even if there is a temperature difference, it is difficult to recognize because the gloss difference is small.
しかしながら、適度な光沢範囲に抑えた画像においては光沢段差がより目立つようになってきた。 However, the difference in gloss has become more conspicuous in an image with a moderate gloss range.
前記温度差は、転写材温度と加圧ローラ表面温度との差が大きいほど大きくなる。 The temperature difference increases as the difference between the transfer material temperature and the pressure roller surface temperature increases.
通常、転写材温度は室温(20°前後)にほぼ等しく一定であるため、加圧ローラ温度が高いほど前記温度差が大きくなり光沢段差が目立つようになる。 Normally, the transfer material temperature is substantially equal to and constant at room temperature (around 20 °), so that the higher the pressure roller temperature, the larger the temperature difference and the more noticeable gloss difference becomes.
加圧ローラ温度は、通紙モード(両面/片面、連続/間欠)、転写材サイズ、転写材坪量等の条件にによって変化し、これらの条件のどれか一つ、又はこれらの条件の組み合わせ方により加圧ローラ温度が高くなり、光沢段差が目立つようになる。 The pressure roller temperature changes depending on the conditions such as the sheet passing mode (double-sided / single-sided, continuous / intermittent), transfer material size, transfer material basis weight, etc., one of these conditions, or a combination of these conditions Depending on the direction, the temperature of the pressure roller becomes higher, and the gloss level difference becomes conspicuous.
加圧ローラ温度が高くなる条件としては、例えば、以下のようなものがある。 Examples of conditions for increasing the pressure roller temperature include the following.
連続画像形成時には転写材長さが短いほど、通紙距離に対して紙間が長くなるため、加圧ローラ温度は高くなる。 During continuous image formation, the shorter the transfer material length, the longer the distance between sheets with respect to the sheet passing distance, and the higher the pressure roller temperature.
これは、加圧ローラ温度が定着ローラから与えられる温度と転写材に奪われる熱量の差し引きで決まるためである。 This is because the pressure roller temperature is determined by subtracting the temperature given from the fixing roller and the amount of heat taken by the transfer material.
両面画像形成時も表裏反転時間分、転写材間隔が長くなるので加圧ローラ温度が高くなる。 Even during double-sided image formation, the distance between the transfer materials is increased by the time of reversing the front and back, so that the pressure roller temperature increases.
少量の画像形成を繰り返す間欠モードの場合も加圧ローラ温度が高くなる。 Even in the intermittent mode in which a small amount of image formation is repeated, the pressure roller temperature becomes high.
また、転写材の坪量が小さい場合、即ち、転写材が薄い場合にも、転写材が奪う熱量が少なくなるため、加圧ローラの温度は高くなる。 Further, when the basis weight of the transfer material is small, that is, when the transfer material is thin, the amount of heat taken away by the transfer material is reduced, and the temperature of the pressure roller becomes high.
このように、加圧ローラ温度が高くなる条件で定着処理を行った場合、上述した光沢段差という不具合が発生する。 As described above, when the fixing process is performed under the condition that the temperature of the pressure roller becomes high, the above-described problem of gloss level difference occurs.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的は、転写材に光沢段差による定着画質不良を発生させることのない定着装置を備えた画像形成装置を提供することにある。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides an image forming apparatus including a fixing device that does not cause a fixing image quality defect due to a gloss difference in a transfer material.
本発明の目的は、下記の構成により達成することが出来る。
(請求項1)
加熱手段により加熱され回転可能な定着部材と、
該定着部材に圧接しニップ部を形成する回転可能な加圧部材とを有し、
該ニップ部に転写材を通過させて転写材上の未定着トナーを定着する定着装置を備えた画像形成装置において、
前記加圧部材を冷却する冷却手段と、
前記ニップ部への進入前に転写材を加熱する予備加熱手段とを有し、
前記加圧部材と転写材との温度差が小さくなるように、前記冷却手段及び前記予備加熱手段を制御する制御手段を有する、ことを特徴とする画像形成装置。
(請求項2)
前記加圧部材の温度を検知する温度検知手段の情報、又は、画像形成枚数、転写材サイズ、転写材の種類、転写材の坪量、片面コピーか両面コピーかの通紙モードのうち少なくとも1つの情報に基づいて、前記冷却手段及び前記予備加熱手段を制御することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
(請求項3)
前記予備加熱手段の熱源は前記加圧部材を冷却したときの廃熱空気であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。
The object of the present invention can be achieved by the following constitution.
(Claim 1)
A fixing member that is heated and rotated by a heating means; and
A rotatable pressure member that presses against the fixing member to form a nip portion;
In an image forming apparatus provided with a fixing device for passing a transfer material through the nip portion and fixing unfixed toner on the transfer material,
Cooling means for cooling the pressure member;
Preheating means for heating the transfer material before entering the nip portion,
An image forming apparatus comprising: a control unit that controls the cooling unit and the preheating unit so that a temperature difference between the pressure member and the transfer material is reduced.
(Claim 2)
Information of temperature detection means for detecting the temperature of the pressure member, or at least one of image forming number, transfer material size, transfer material type, transfer material basis weight, and single-sided copy or double-sided copy paper passing mode The image forming apparatus according to
(Claim 3)
3. The image forming apparatus according to
請求項1の発明によれば、加圧部材と転写材との温度差が小さくなるように、冷却手段及び予備加熱手段を制御することにより、転写材に光沢段差による定着画質不良を発生させることのない定着装置を備えた画像形成装置を提供することができる。 According to the first aspect of the present invention, a fixing image quality defect due to a gloss level difference is generated in the transfer material by controlling the cooling unit and the preheating unit so that the temperature difference between the pressure member and the transfer material becomes small. It is possible to provide an image forming apparatus provided with a fixing device without any problem.
加圧部材と転写材との温度差を小さくするために、加圧部材の冷却のみを行い温度を下げた場合、定着部材と加圧部材との温度差が大きくなってしまい、この温度差により転写材の表裏の温度差が大きくなりカールが発生し、排紙工程、後処理工程、両面コピー工程でジャムを起こしてしまう恐れがある。 In order to reduce the temperature difference between the pressure member and the transfer material, when only the pressure member is cooled and the temperature is lowered, the temperature difference between the fixing member and the pressure member becomes large. There is a risk that the temperature difference between the front and back of the transfer material will increase and curl will occur, causing jams in the paper discharge process, post-processing process, and duplex copying process.
一方、加圧部材と転写材との温度差を小さくするために、転写材予熱のみで行う場合には、多大な電力と大がかりな予熱装置が必要となりコストアップを招いてしまう。 On the other hand, in order to reduce the temperature difference between the pressure member and the transfer material, when performing only the transfer material preheating, a large amount of electric power and a large preheating device are required, resulting in an increase in cost.
しかしながら、本発明のように、加圧部材の冷却と転写材の加熱を共に行うことにより、転写材のカールを押さえ、かつ、電力消費及び装置の大型化を押さえながら光沢段差の発生を防止できる。 However, as in the present invention, by performing both cooling of the pressure member and heating of the transfer material, it is possible to prevent the occurrence of a gloss step while suppressing curling of the transfer material and suppressing power consumption and the enlargement of the apparatus. .
また、転写材を予熱することにより転写材の水分量を少なくすることが出来、かつ、加圧部材の温度を低くすることにより定着中に転写材からの水分蒸発量を抑えることが出来るので、定着されたトナー表面にトナーブリスター(気泡による膨れ)が発生するこを防止できる。 In addition, by preheating the transfer material, the moisture content of the transfer material can be reduced, and by lowering the temperature of the pressure member, the amount of moisture evaporation from the transfer material can be suppressed during fixing. It is possible to prevent toner blisters (blowing due to bubbles) from occurring on the fixed toner surface.
なお、加圧ローラを冷却する技術が特開平10−48981号公報に提案されているが、これは定着(加熱)ローラの小幅サイズ通紙時の非通紙端部の温度上昇を抑えるため、加圧ローラの非通紙部を冷却するものであって、通紙部では加圧ローラの温度が上昇するので光沢段差が発生する。 A technique for cooling the pressure roller has been proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-48881. In order to suppress the temperature rise at the non-sheet passing end portion of the fixing (heating) roller during the small width sheet passing, The non-sheet passing portion of the pressure roller is cooled. In the sheet passing portion, the temperature of the pressure roller rises, so that a gloss level difference occurs.
また、転写材を定着前に加熱する技術が特開2003−295648号公報や特開2003−271007号公報に提案されているが、特開2003−295648号公報では、通紙により定着(加熱)ローラから奪われる熱量を低減することにより、結果として非通紙部の温度上昇を抑えるために、特開2003−271007号公報では、転写材によって定着強度が低下するのを防ぐために転写材を加熱するものであって、転写材の温度増加分により、加圧ローラ温度上昇が大きくなり、転写材と加圧ローラの温度差が小さくならなければ、光沢段差は発生する。 A technique for heating a transfer material before fixing is proposed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2003-295648 and 2003-271007. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-295648, fixing (heating) is performed by passing paper. In order to reduce the amount of heat taken away from the roller and consequently suppress the temperature rise of the non-sheet passing portion, Japanese Patent Laid-Open No. 2003-271007 heats the transfer material in order to prevent the fixing strength from being lowered by the transfer material. Therefore, if the temperature increase of the pressure roller increases due to the increase in the temperature of the transfer material, and the temperature difference between the transfer material and the pressure roller does not decrease, a gloss level difference occurs.
請求項2の発明によれば、加圧部材の温度を検知する温度検知手段の情報、又は、画像形成枚数、転写材サイズ、転写材の種類、転写材の坪量、片面コピーか両面コピーかの通紙モードのうち少なくとも1つの情報に基づいて、冷却手段及び予備加熱手段を制御することにより、的確に加圧部材と転写材との温度差を小さくすることが可能になる。 According to the invention of claim 2, information of the temperature detecting means for detecting the temperature of the pressure member, or the number of image formations, the transfer material size, the type of transfer material, the basis weight of the transfer material, single-sided copy or double-sided copy By controlling the cooling means and the preheating means based on at least one information in the sheet passing mode, it is possible to accurately reduce the temperature difference between the pressure member and the transfer material.
請求項3の発明によれば、予備加熱手段の熱源に加圧部材を冷却したときの廃熱空気を利用することにより、装置の小型化、省電力化等が可能になる。 According to the invention of claim 3, by using the waste heat air when the pressurizing member is cooled as the heat source of the preheating means, it is possible to reduce the size of the apparatus and save power.
本発明の実施の形態の一例を図面を用いて説明する。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 example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 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.
本発明にかかわる定着装置を備える画像形成装置について図1を用いて説明する。図1は画像形成装置の概略構成図である。 An image forming apparatus provided with a fixing device according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus.
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、複数組の画像形成手段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9等からなる。
The image forming apparatus main body GH is called a tandem 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201と原稿画像走査露光装置202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201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202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。
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、画像圧縮処理等の処理が行われ、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に送られる。 The analog signal photoelectrically converted by the line image sensor CCD is subjected to processing such as analog processing, A / D conversion, shading correction, and image compression processing in the image processing unit, and once stored in the memory, the image writing unit (Exposure means) 3Y, 3M, 3C, 3K.
イエロー(Y)色の画像を形成する画像形成手段10Yは、像担持体としての感光体ドラム1Y及びそ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手段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手段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手段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。
An
現像装置4Y、4M、4C、4Kは、それぞれ、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及び黒(K)の、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。
Each of the developing
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、22D、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9に形成されるニップ部N(図2参照、図1には不図示)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上に固着され、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(第1面目)にカラー画像(カラートナー像)が形成され、定着装置9により定着された記録紙Pは、分岐手段26によりシート排紙路から分岐されて、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において給紙カセット20から供給された記録紙Pの搬送路に合流する。
At the time of double-sided image formation, a color image (color toner image) is formed on one side (first side), and the recording paper P fixed by the fixing device 9 is branched from the sheet discharge path by the branching
反転搬送(循環反転搬送)された記録紙Pは、レジストローラ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(第2面目)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9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。
The recording paper P that has been reversed (circulated and reversed) is conveyed again to the
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.
200は記録紙Pの予備加熱手段であり、給紙カセット20から供給された記録紙Pと反転搬送路27Cから供給された記録紙Pとが合流する前に設置されており、給紙カセット20から供給された記録紙Pのみを加熱する。なお、予備加熱手段200の詳細は後述する。
予備加熱手段200は、上述した場所に限定されることなく定着前であればどこでも良く、例えば、転写手段7Aと定着装置9との間に設けてもよい。
The preheating
300は画像形成装置GSの制御手段、301は操作、表示手段である。
次に、本発明に係わる定着装置の実施の形態の一例について図2を用いて説明する。図2は定着装置9の概略断面図である。 Next, an example of an embodiment of a fixing device according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic sectional view of the fixing device 9.
定着部材としての定着ベルト91は、無端状に形成され、例えば、基体として厚さ70μmのPI(ポリイミド)等からなる耐熱性の樹脂ベルトを用い、基体の外周面を弾性層として厚さ200μmの耐熱性のシリコンゴム(硬度JIS−A30°)で被覆し、更に、表層として厚さ30μmのPFA(パーフルオロアルコキシ)チューブで被覆している。なお、外径寸法は例えば80mmである。
The fixing
加熱ローラ92は、定着ベルト91を加熱する加熱手段としてのハロゲンランプ92Aを内蔵し、例えば、アルミニュウム等から形成された肉厚2mmの円筒状の中空回転体92Bの外周面を、表層92Cとして厚さ30μmの耐熱性のPFAをコーティングし、ハードローラとして構成されている。なお、外径寸法は例えば47mmである。
The
定着ローラ93は、例えば、鉄等の金属から形成された中実の芯金93Aを、弾性層93Bとして厚さ10mmの耐熱性のシリコンゴムとシリコンスポンジで被覆して、更に、表層93Cとして厚さ30μmのPFAチューブで被覆し、ソフトローラとして構成されている。なお、外径寸法は例えば40mmである。
The fixing
加圧部材としての加圧ローラ94は、加圧ローラ94を加熱する加熱手段としてのハロゲンランプ94Aを内蔵し、例えばアルミニュウム等から形成された肉厚3mmの円筒状の中空回転体94Bの外周面を、弾性層94Cとして厚さ3mmの耐熱性のシリコンゴム(硬度JIS−A30°)で被覆し、更に、離型層94Dとして厚さ30μmのPFAチューブで被覆し、ハードローラとして構成されている。なお、外径寸法は例えば50mmである。
The
加圧ローラ94に内蔵されたハロゲンランプ94Aは、ウォーミング時間を短縮するために加圧ローラ94を速やかに所定温度にするために用いられるが、加圧ローラ94はハロゲンランプ94Aを内蔵しない構成とすることも可能である。
The
加圧ローラ94は、停止中及びウォーミングアップ中は定着ベルト91との圧接が、圧接解除モータ95A、円板95B、ピン95C、加圧ローラ94の支持軸94Eに連結された連結棒95D等からなる圧接解除手段95により解除されており、画像形成のスタートに連動して圧接するように構成されている。
The
S1、S2は、定着ベルト91を介して加熱ローラ92の温度を検知する温度検知手段、及び加圧ローラ94の温度を検知する温度検知手段である。
なお、定着ベルト91、加圧ローラ94を加熱する加熱手段として、どのような加熱手段を用いてもよく、例えば励磁コイルを用いた誘導加熱発熱体を用いてもよい。また、加熱手段は、必ずしも加熱ローラ92、加圧ローラ94の中に配置されていなくてもよく、どこに配置されていてもよい。
Note that any heating means may be used as a heating means for heating the fixing
また、定着ベルト91を押圧するテンションローラを設けた定着装置であってもよい。
Further, a fixing device provided with a tension roller for pressing the fixing
以上の構成において、不図示の駆動手段によって定着ローラ93を時計方向に回転させると、定着ベルト91及び加熱ローラ92も時計方向に回転し、加圧ローラ94は反時計方向に回転する。また、加熱ローラ92に当接する定着ベルト91はハロゲンランプ92Aにより加熱され、加圧ローラ94もハロゲンランプ94Aによって加熱される。そして、不図示の付勢手段によって加圧ローラ94が定着ローラ93の方向に付勢されているので、定着ローラ93に巻回された定着ベルト91と加圧ローラ94との間のニップ部Nで、給紙された記録紙Pが加熱、加圧されて、記録紙P上のトナー像が定着される。
In the above configuration, when the fixing
次に、本発明の特徴である、加圧ローラ94の冷却手段及び記録紙Pの予備加熱手段について図3、図4を用いて説明する。
Next, the cooling means for the
図3は図2の加圧ローラの軸方向断面図、図4は予備加熱手段の断面図である。 3 is an axial sectional view of the pressure roller of FIG. 2, and FIG. 4 is a sectional view of the preheating means.
先ず、図3を用いて冷却手段100について説明する。 First, the cooling means 100 will be described with reference to FIG.
101はモータ付きの冷却ファンであり、画像形成装置の外部から空気を導入する位置に設けられている。
102は冷却ファン101と加圧ローラ94との間に設置され、冷却ファン101で取り込んだ空気を加圧ローラ94の内筒部に送り込む導入ダクトである。
103は導入ダクト102と反対側の加圧ローラ94端部に設置され、加圧ローラ94から排気された空気を後述する予備加熱手段の熱源として利用するための中間ダクトである。
このように、冷却ファン101、導入ダクト102、中間ダクト103等で冷却手段100が構成されている。
As described above, the cooling means 100 is configured by the cooling
次に、図4を用いて予備加熱手段200について説明する。図4は予備加熱手段200の斜視図である。 Next, the preheating means 200 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a perspective view of the preheating means 200.
201、202は記録紙Pを搬送するための搬送ガイド板であり、所定の間隔を持って設置されている。
203、204は中間ダクト103に接続されたチャンバーであり、それぞれ搬送ガイド板201、202に固定されている。
205は排気ダクトであり、一端は中間ダクト103と反対側のチャンバー203、204の側面に連結され、他端は画像形成装置の側面まで延びておりチャンバー203、204に導入された空気を機外に排気する。
このように、搬送ガイド板201、202、チャンバー203、204、排気ダクト205等で予備加熱手段200が構成されている。
Thus, the preheating means 200 is comprised by the
上記構成により、冷却ファン101により機外から吸引された空気は導入ダクト102により加圧ローラ94の内筒部に送り込まれ加圧ローラ94を冷却する。加圧ローラ94を冷却した空気は中間ダクト103に送り込まれるが、加圧ローラ94の冷却により温度上昇した空気(廃熱空気)はチャンバー203、204を通過する過程で搬送ガイド板201、202を加熱しこの間を搬送される記録紙Pを加熱する。
With the above configuration, the air sucked from the outside of the apparatus by the cooling
次に、冷却手段100の制御構成について図5を用いて説明する。 Next, the control configuration of the cooling means 100 will be described with reference to FIG.
図5は画像形成装置GS及び冷却手段100の制御ブロック図である。
FIG. 5 is a control block diagram of the image forming apparatus GS and the
図5において、制御手段300は画像形成装置GS及び冷却手段100の制御を行うものであり、演算処理を行うCPU、記憶手段であるROM、RAM等で構成されている。
In FIG. 5, the
操作、表示手段300Aは制御手段300に接続されており、コピー枚数、記録紙サイズ、記録紙の種類、記録紙の坪量の設定、及び片面コピーか両面コピーかの通紙モードの選択等の操作を行うとともに、異常箇所等の画像形成状態を表示する。 The operation and display means 300A is connected to the control means 300, such as setting the number of copies, recording paper size, recording paper type, recording paper basis weight, and selection of the sheet passing mode for single-sided copying or double-sided copying. While performing the operation, the image forming state such as an abnormal part is displayed.
温度検知手段S1、S2は制御手段300に接続されており、それぞれ加熱ローラ92、加圧ローラ94の温度情報を伝達する。
The temperature detection means S1 and S2 are connected to the control means 300 and transmit temperature information of the
制御手段300は記憶手段ROMに格納されたプログラムに従って画像読み取り装置YS、画像形成手段10Y、10M、10C、10K、定着装置9、圧接解除手段95等の制御を行うとともに、冷却ファン駆動手段101Aを介して冷却ファン101の駆動を制御する。
The
次に、上記構成における冷却手段100の制御について説明する。 Next, control of the cooling means 100 in the above configuration will be described.
先ず、操作者により操作、表示手段300Aからコピー枚数、記録紙サイズ、記録紙の種類、記録紙の坪量の設定、及び片面コピーか両面コピーかの通紙モードの選択が行われる。
First, an operation is performed by the operator, and the number of copies, recording sheet size, recording sheet type, basis weight of recording sheet, and selection of a sheet passing mode for single-sided copying or double-sided copying are performed from the
上記設定及び選択したもののうち少なくとも1つがあらかじめ記憶手段ROMに記憶されている条件に合致した時には、定着時における加圧ローラ94と記録紙Pとの温度差が小さくなるように、冷却ファン101を作動させ加圧ローラ94の冷却及び記録紙Pの予備加熱を行う。
When at least one of the above settings and selections meets the conditions stored in the storage means ROM in advance, the cooling
或いは、上記設定及び選択とは別に、加圧ローラ94の温度検知手段S2の検知温度が所定温度を超えた時には、定着時における加圧ローラ94と記録紙Pとの温度差が小さくなるように、冷却ファン101を作動させ加圧ローラ94の冷却及び記録紙Pの予備加熱を行う。
Alternatively, apart from the setting and selection described above, when the temperature detected by the temperature detection means S2 of the
上述したように、冷却手段100を作動させ定着時における加圧ローラ94と記録紙Pとの温度差が小さくなるように制御することにより記録紙P上の定着画像に現れる記録紙搬送方向の光沢段差を防止することが可能になるが、その詳細について図6、図7を用いて説明する。
As described above, the gloss in the recording sheet conveyance direction that appears in the fixed image on the recording sheet P by controlling the temperature difference between the
先ず、記録紙搬送方向の光沢段差の発生メカニズムについて、その発生メカニズムを模式的に示した図6を用いて説明する。 First, the generation mechanism of the gloss level difference in the recording paper conveyance direction will be described with reference to FIG. 6 schematically showing the generation mechanism.
図6(a)に示すように、ニップ部Nを通過直後の定着ベルト91の表面温度は、記録紙Pによって熱が奪われる通紙部分と熱が奪われない紙間部分とに対応する位置において温度差が生じる。
As shown in FIG. 6A, the surface temperature of the fixing
即ち、定着ベルト91の表面温度は、通紙部分に対応する位置よりも紙間部分に対応する位置の方が高くなる。
That is, the surface temperature of the fixing
定着ベルト91の基体に用いられるポリイミドは熱伝導が金属に比べて悪いため、図6(b)に示すように高速では温度差が加熱ローラ通過後も残ってしまう。
Since the polyimide used for the base of the fixing
光沢の高低は定着ベルト91の温度に対応しているので、図6(c)に示すように、前記温度差の境界で光沢段差となって認識される。
Since the level of gloss corresponds to the temperature of the fixing
従来の高光沢なカラー画像では、定着温度に対する光沢が飽和しているため定着ベルト91の周方向にみて温度差があっても光沢段差が小さいため認識されにくかったが、適度な光沢範囲に抑えた画像においては光沢段差がより目立つようになってきた。
In the conventional high-gloss color image, the gloss with respect to the fixing temperature is saturated, so even if there is a temperature difference in the circumferential direction of the fixing
前記温度差は、記録紙Pの温度と加圧ローラ94の表面温度との差が大きいほど大きくなる。
The temperature difference increases as the difference between the temperature of the recording paper P and the surface temperature of the
通常、記録紙Pの温度は室温(20°前後)にほぼ等しく一定であるため、加圧ローラ94の温度が高いほど前記温度差が大きくなり光沢段差が目立つようになる。
Usually, the temperature of the recording paper P is substantially equal and constant at room temperature (around 20 °), so that the temperature difference becomes larger and the gloss difference becomes more conspicuous as the temperature of the
加圧ローラ94の温度は、通紙モード(両面/片面、連続/間欠)、記録紙サイズ、記録紙坪量等の条件によって変化し、これらの条件のどれか一つ、又はこれらの条件の組み合わせ方により加圧ローラ94の温度が高くなり、光沢段差が目立つようになる。
The temperature of the
加圧ローラ94の温度が高くなる条件としては、例えば、以下のようなものがある。
Examples of conditions for increasing the temperature of the
連続画像形成時には記録紙長さが短いほど、通紙距離に対して紙間が長くなるため、加圧ローラ94の温度は高くなる。
During continuous image formation, the shorter the recording paper length, the longer the interval between papers with respect to the paper passing distance, so the temperature of the
これは、加圧ローラ94の温度が定着ベルト91から与えられる温度と記録紙Pに奪われる熱量の差し引きで決まるためである。
This is because the temperature of the
両面画像形成時も表裏反転時間分、記録紙間隔が長くなるので加圧ローラ94の温度が高くなる。
Even when the double-sided image is formed, the recording paper interval is increased by the front and back reversal time, so the temperature of the
少量の画像形成を繰り返す間欠モードの場合も加圧ローラ94の温度が高くなる。
Even in the intermittent mode in which a small amount of image formation is repeated, the temperature of the
また、記録紙Pの坪量が小さい場合、即ち、記録紙Pが薄い場合にも、記録紙Pが奪う熱量が少なくなるため、加圧ローラ94の温度は高くなる。
Further, when the basis weight of the recording paper P is small, that is, when the recording paper P is thin, the amount of heat taken away by the recording paper P is reduced, so that the temperature of the
このように、加圧ローラ94の温度が高くなる条件で定着処理を行った場合、上述した光沢段差という不具合が発生する。
As described above, when the fixing process is performed under the condition that the temperature of the
一方、定着ベルト91と加圧ローラ94との温度差が大きいと、この温度差が記録紙Pの表面、裏面の温度差となって現れて記録紙Pにカールを発生させる。
On the other hand, if the temperature difference between the fixing
このように、光沢段差とカールとは、加圧ローラ94と記録紙Pの温度差で見ると、互いに逆の関係にあるため、光沢段差とカールとを発生させないためには加圧ローラ94、記録紙Pの温度差を適正に制御する必要があり、これについて図7を用いて説明する。
Thus, the gloss level difference and the curl are opposite to each other when viewed from the temperature difference between the
図7は、本実施の形態の画像形成装置において、記録紙PにA4普通紙を用い、A4短辺送りで、両面コピーを1枚ずつ繰り返し100回行った実験における、加圧ローラ94の冷却及び記録紙Pの予備加熱の有無による、加圧ローラ94、記録紙Pの温度変化を模式的に示した図である。なお、記録紙Pの温度測定はニップ部Nの前で行った。
FIG. 7 shows the cooling of the
図7(a)及び図7(c)は同一のものであり、加圧ローラ94の冷却及び記録紙Pの予備加熱を行わなかった場合、図7(b)は加圧ローラ94のみ冷却、図7(d)は加圧ローラ94の冷却及び記録紙Pの予備加熱を行った場合を示している。
FIGS. 7A and 7C are the same, and when the
なお、定着画像の光沢段差が認識されないためには、加圧ローラ94と記録紙Pの温度差が100℃以内、排紙、後処理、両面コピーの通紙経路でジャムにならないカール量に抑えるには、定着ベルト91と加圧ローラ94との温度差を80℃以内にしなければならないことがあらかじめ実験で求められている。
In order to prevent the gloss level difference of the fixed image from being recognized, the temperature difference between the
図7(a)、図7(c)に示すように、加圧ローラ94の冷却及び記録紙Pの予備加熱を行わなかった場合は、加圧ローラ94の温度が上昇し170℃に達する。この場合、カールは許容温度80℃以内に入っているが、光沢段差は許容温度100℃以内に入っていないことが解る。
As shown in FIGS. 7A and 7C, when the
図7(b)に示すように、加圧ローラ94のみを冷却して光沢段差がなくなる温度である100℃まで下げた場合、定着ベルト91と加圧ローラ94との温度差が100℃となりカールの許容温度を超えてしまうことが解る。
As shown in FIG. 7B, when only the
図7(d)に示すように、加圧ローラ94の冷却に加え、記録紙Pの予備加熱を行った場合、加圧ローラ94と記録紙Pの温度差が80℃、定着ベルト91と加圧ローラ94との温度差が70℃であり、光沢段差はなく、カールによるジャムも発生しないことが分かる。
As shown in FIG. 7D, when the recording paper P is preheated in addition to the cooling of the
以上述べたように、加圧部材と記録紙との温度差が小さくなるように、冷却手段及び予備加熱手段を制御することにより、記録紙のカールを押さえつつ、光沢段差を発生させることのない定着装置を備えた画像形成装置を提供することが可能になった。 As described above, by controlling the cooling means and the preheating means so that the temperature difference between the pressurizing member and the recording paper is reduced, the curling of the recording paper is suppressed and no gloss step is generated. An image forming apparatus provided with a fixing device can be provided.
また、加圧部材の温度を検知する温度検知手段の情報、又は、画像形成枚数、転写材サイズ、転写材の種類、転写材の坪量、片面コピーか両面コピーかの通紙モードのうち少なくとも1つの情報に基づいて、冷却手段及び予備加熱手段を制御することにより、より正確に光沢段差の発生を防止することが可能となる。 Further, at least one of information on temperature detecting means for detecting the temperature of the pressure member, or the number of images formed, transfer material size, transfer material type, transfer material basis weight, and single-sided copy or double-sided copy paper passing mode. By controlling the cooling means and the preheating means based on one piece of information, it is possible to more accurately prevent the occurrence of a gloss level difference.
更に、予備加熱手段の熱源として加圧部材を冷却したときの廃熱空気を利用することにより、装置の小型化、省電力化等が可能になる。 Furthermore, by using the waste heat air when the pressure member is cooled as the heat source of the preheating means, it is possible to reduce the size of the apparatus and save power.
なお、本実施の形態はベルトを用いた定着装置であるが、これに限定されることなく、他の定着装置、例えば、定着部材としての定着ローラ、加圧部材としての加圧ローラを用いたローラ方式の定着装置とすることも可能である。 Although the present embodiment is a fixing device using a belt, the present invention is not limited to this, and other fixing devices such as a fixing roller as a fixing member and a pressure roller as a pressure member are used. A roller-type fixing device can also be used.
また、記録紙の坪量は、操作、表示手段から入力せずに、記録紙の搬送路上に坪量測定手段を設けこの情報を基にして冷却手段、予備加熱手段を制御しても良い。 Further, the basis weight of the recording paper may not be input from the operation and display means, but a basis weight measuring means may be provided on the recording paper conveyance path to control the cooling means and the preheating means based on this information.
更に、予備加熱手段は加圧部材を冷却した時の廃熱空気を利用したが、これに限定されることなく、予備加熱手段は、例えば、ハロゲンヒータ、面状発熱体等の加熱部材を備えて記録紙を予備加熱する構成としても良い。 Further, although the preheating means uses waste heat air when the pressure member is cooled, the preheating means includes, for example, a heating member such as a halogen heater or a planar heating element. The recording paper may be preheated.
9 定着装置
91 定着ベルト
92 加熱ローラ
92A ハロゲンランプ
92B 中空回転体
92C 表層
93 定着ローラ
93A 芯金
93B 弾性層
93C 表層
94 加圧ローラ
94A ハロゲンランプ
94B 中空回転体
94C 弾性層
94D 離型層
94E 支持軸
95 圧接解除手段
95A 圧接解除モータ
95B 円板
95C ピン
95D 連結棒
100 冷却手段
101 冷却ファン
101A 冷却ファン駆動手段
102 導入ダクト
103 中間ダクト
200 予備加熱手段
201、202 搬送ガイド板
203、204 チャンバー
205 排気ダクト
300 制御手段
300A 操作、表示手段
S1、S2 温度検知手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9
Claims (3)
該定着部材に圧接しニップ部を形成する回転可能な加圧部材とを有し、
該ニップ部に転写材を通過させて転写材上の未定着トナーを定着する定着装置を備えた画像形成装置において、
前記加圧部材を冷却する冷却手段と、
前記ニップ部への進入前に転写材を加熱する予備加熱手段とを有し、
前記加圧部材と転写材との温度差が小さくなるように、前記冷却手段及び前記予備加熱手段を制御する制御手段を有する、ことを特徴とする画像形成装置。 A fixing member that is heated and rotated by a heating means; and
A rotatable pressure member that presses against the fixing member to form a nip portion;
In an image forming apparatus provided with a fixing device for passing a transfer material through the nip portion and fixing unfixed toner on the transfer material,
Cooling means for cooling the pressure member;
Preheating means for heating the transfer material before entering the nip portion,
An image forming apparatus comprising: a control unit that controls the cooling unit and the preheating unit so that a temperature difference between the pressure member and the transfer material is reduced.
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