JP2007206555A - Fixing mechanism - Google Patents

Fixing mechanism Download PDF

Info

Publication number
JP2007206555A
JP2007206555A JP2006027460A JP2006027460A JP2007206555A JP 2007206555 A JP2007206555 A JP 2007206555A JP 2006027460 A JP2006027460 A JP 2006027460A JP 2006027460 A JP2006027460 A JP 2006027460A JP 2007206555 A JP2007206555 A JP 2007206555A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
roller
pressure roller
heating roller
hardness
surface hardness
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006027460A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Kitami
憲治 北見
Toshiya Mikita
俊也 御喜田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2006027460A priority Critical patent/JP2007206555A/en
Publication of JP2007206555A publication Critical patent/JP2007206555A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fixing mechanism which is capable of preventing a recording paper from winding around a heat roller. <P>SOLUTION: The fixing mechanism includes a pair of a heat roller and a pressure roller rotating in press contact with each other, and the heat roller and the pressure roller have elastic layers on circumferential surfaces thereof and forms a nip part having a prescribed width where a carried recording paper is heated while being held between them, and a hardness of the elastic layer and that of the heat roller are so set that a surface hardness of the pressure roller is higher than that of the heat roller. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、定着機構に関し、詳しくは記録用紙に転写された未定着トナー像に熱を与えて記録用紙上にトナー像を定着させるための定着機構に関する。   The present invention relates to a fixing mechanism, and more particularly to a fixing mechanism for fixing a toner image on a recording sheet by applying heat to an unfixed toner image transferred to the recording sheet.

この発明に関連する従来技術としては、内部にハロゲンヒータランプを有する加熱ローラと、加熱ローラに圧接する加圧ローラとを有し、これら加熱ローラ、加圧ローラ間に未定着トナー像が転写された記録用紙を通過させ、トナー像を記録用紙に熱定着させる定着装置であって、加熱ローラは材質がアルミニウム、鉄のうちのいずれかで、肉厚が2.0mm以下の円筒状の芯金を有し、加圧ローラの材質をシリコンゴムとし、表面硬度(アスカーC硬度)を35〜75°とし、加熱ローラと加圧ローラとの間のニップ圧を0.2kgf/平方cm、ニップ通過時間を20〜40msecとした定着装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2001−42678号公報
As a prior art related to the present invention, there is a heating roller having a halogen heater lamp inside and a pressure roller in pressure contact with the heating roller, and an unfixed toner image is transferred between the heating roller and the pressure roller. A fixing device that passes the recorded paper and heat-fixes the toner image on the recording paper, and the heating roller is made of either aluminum or iron and has a cylindrical core metal having a thickness of 2.0 mm or less The pressure roller is made of silicon rubber, the surface hardness (Asker C hardness) is 35 to 75 °, the nip pressure between the heating roller and the pressure roller is 0.2 kgf / square cm, and passes through the nip. A fixing device having a time of 20 to 40 msec is known (for example, see Patent Document 1).
JP 2001-42678 A

近年、モノクロおよびカラーの画像形成機能を備え、さらに記録用紙の片面および両面に画像形成が可能なカラー画像形成装置の開発が進んでいる。
このようなカラー画像形成装置において、カラー画像は記録用紙上に、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の4色のトナー像を重ねて転写することにより形成される。
このため、カラー画像形成装置の定着機構では、記録用紙上に転写されたK、C、M、Yの4層のトナー像を溶融させ定着させる必要がある。
つまり、カラー画像形成装置の定着機構には、従来のモノクロ画像形成装置の定着機構よりも、トナー像を定着させるにあたってより多くの熱を与えることが求められる。
In recent years, development of a color image forming apparatus having monochrome and color image forming functions and capable of forming an image on one side and both sides of a recording sheet has been progressing.
In such a color image forming apparatus, a color image is formed by transferring toner images of four colors of black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y) on a recording sheet. Is done.
Therefore, in the fixing mechanism of the color image forming apparatus, it is necessary to melt and fix the four-layer toner images of K, C, M, and Y transferred onto the recording paper.
That is, the fixing mechanism of the color image forming apparatus is required to apply more heat in fixing the toner image than the fixing mechanism of the conventional monochrome image forming apparatus.

このような事情から、従来の一般的なカラー画像形成装置では、搬送速度を低下させることなく多くの熱を与えるために、加熱ローラと加圧ローラとが記録用紙を挟持する幅、すなわちニップ幅を従来のモノクロ画像形成装置よりも長く設定するのが一般的である。
ニップ幅を長く設定するには、(1)加熱ローラを金属からなる円筒状の芯金とし、加熱ローラに圧接する加圧ローラのゴム硬度を下げることにより、加圧ローラの周面が加熱ローラの周面に沿って凹状に窪むようにするか、あるいは、(2)加熱ローラおよび加圧ローラの両方の周面に同硬度の弾性体を設けることによりニップ幅を稼ぐ手法が一般的である。
For this reason, in the conventional general color image forming apparatus, in order to apply a large amount of heat without reducing the conveyance speed, the width between which the heating roller and the pressure roller sandwich the recording paper, that is, the nip width Is generally set longer than that of a conventional monochrome image forming apparatus.
In order to set the nip width long, (1) the heating roller is made of a cylindrical metal core made of metal, and the peripheral surface of the pressure roller is made to be a heating roller by lowering the rubber hardness of the pressure roller pressed against the heating roller. In general, the nip width is increased by forming a concave shape along the peripheral surface of the roller, or (2) providing an elastic body having the same hardness on the peripheral surfaces of both the heating roller and the pressure roller.

記録用紙上に形成される画像がモノクロ画像である場合には、トナー像がブラックの1層となりトナー層の層厚が薄いため、上記の(1)および(2)のいずれの手法においても、溶融したトナーの粘性等に起因する加熱ローラへの巻付きは少なく、仮に巻付いても加熱ローラに接するように設けられる剥離爪で記録用紙が加熱ローラから強制的に剥がされるので特に問題は生じない。
しかし、記録用紙上に形成される画像がカラー画像である場合には、トナー像がK、C、M、Yの4層となり層厚が厚くなるため、上記(1)の手法では記録用紙が加熱ローラの周面に沿ってカールすることに加え、溶融したトナーの粘性による加熱ローラへの巻付きが生じ、剥離爪で剥がされる際にトナー層の表層が加熱ローラ側に残るため、得られたカラー画像は本来出力されるべきカラー画像の色合いとは異なったものとなってしまう。
このような問題は、記録用紙の面積に対する画像形成面積の比率、すなわち印字率によっても生じ、印字率が高いほど溶融したトナーの粘性によって巻きつきが生じ易くなる。
When the image formed on the recording paper is a monochrome image, the toner image becomes one black layer and the toner layer is thin. Therefore, in any of the above methods (1) and (2), There is little wrapping around the heating roller due to the viscosity of the melted toner, and there is a particular problem because the recording paper is forcibly separated from the heating roller by the peeling claw provided so as to be in contact with the heating roller even if it is wound. Absent.
However, when the image formed on the recording paper is a color image, the toner image becomes four layers of K, C, M, and Y, and the layer thickness is increased. In addition to curling along the peripheral surface of the heating roller, the heated roller is wound due to the viscosity of the melted toner, and the surface of the toner layer remains on the heating roller side when it is peeled off by the peeling claw. The color image is different from the color of the color image that should be output.
Such a problem also occurs depending on the ratio of the image forming area to the area of the recording paper, that is, the printing rate, and the higher the printing rate, the easier the winding occurs due to the viscosity of the melted toner.

一方、上記(2)の手法では、同硬度の弾性体によってニップ部が形成されるため、ニップ部は平坦なものとなり記録用紙が加熱ローラの周面に沿ってカールし難くなるため、上記(1)の手法よりも加熱ローラへの巻付きは生じ難くなるが、やはり印字率が高い場合には上記したのと同様の問題が生じ、問題を完全に解決することはできない。   On the other hand, in the method (2), since the nip portion is formed by the elastic body having the same hardness, the nip portion is flat and the recording paper is hardly curled along the peripheral surface of the heating roller. Although the winding around the heating roller is less likely to occur than the method 1), the same problem as described above occurs when the printing rate is high, and the problem cannot be completely solved.

この発明は以上のような事情を考慮してなされたものであり、記録用紙の加熱ローラへの巻きつきを防止できる定着機構を提供するものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a fixing mechanism capable of preventing a recording sheet from being wound around a heating roller.

この発明は、互いに圧接しながら回転する1対の加熱ローラと加圧ローラを備え、加熱ローラと加圧ローラはそれらの周面に弾性層がそれぞれ設けられて搬送されてくる記録用紙を挟持しながら加熱するための所定幅のニップ部を形成し、加熱ローラの弾性層と加圧ローラの弾性層は加圧ローラの表面硬度が加熱ローラの表面硬度よりも高くなるようにそれぞれ硬度が設定されることを特徴とする定着機構を提供するものである。   The present invention includes a pair of a heating roller and a pressure roller that rotate while being pressed against each other, and the heating roller and the pressure roller sandwich the recording paper that is conveyed with an elastic layer provided on each peripheral surface thereof. While forming a nip with a predetermined width for heating, the hardness of the elastic layer of the heating roller and the elastic layer of the pressure roller are set so that the surface hardness of the pressure roller is higher than the surface hardness of the heating roller. A fixing mechanism is provided.

この発明によれば、加熱ローラの弾性層と加圧ローラの弾性層は、加圧ローラの表面硬度が加熱ローラの表面硬度よりも高くなるようにそれぞれ硬度が設定されるので、加熱ローラの弾性層はニップ部において加圧ローラの周面に沿うように凹状に窪むこととなる。
このため、記録用紙はニップ部を通過する際に加圧ローラの周面に沿ってカールし、ニップ部を通過した記録用紙の先端は加圧ローラ側に搬送されるので、記録用紙の加熱ローラへの巻きつきが防止される。
According to this invention, the elastic layer of the heating roller and the elastic layer of the pressure roller are set so that the surface hardness of the pressure roller is higher than the surface hardness of the heating roller. The layer is recessed in a concave shape along the peripheral surface of the pressure roller at the nip portion.
Therefore, the recording paper curls along the circumferential surface of the pressure roller when passing through the nip portion, and the leading edge of the recording paper that has passed through the nip portion is conveyed to the pressure roller side. Wrapping around is prevented.

この発明による定着機構は、互いに圧接しながら回転する1対の加熱ローラと加圧ローラを備え、加熱ローラと加圧ローラはそれらの周面に弾性層がそれぞれ設けられて搬送されてくる記録用紙を挟持しながら加熱するための所定幅のニップ部を形成し、加熱ローラの弾性層と加圧ローラの弾性層は加圧ローラの表面硬度が加熱ローラの表面硬度よりも高くなるようにそれぞれ硬度が設定されることを特徴とする。   A fixing mechanism according to the present invention includes a pair of heating rollers and a pressure roller that rotate while being pressed against each other, and the heating roller and the pressure roller are each provided with an elastic layer on a peripheral surface thereof and conveyed. A nip portion having a predetermined width for heating while sandwiching the roller is formed, and the elastic layer of the heating roller and the elastic layer of the pressure roller have a hardness so that the surface hardness of the pressure roller is higher than the surface hardness of the heating roller. Is set.

この発明による定着機構において、加熱ローラとは、加熱ローラと圧接しながら回転し、両ローラの圧接箇所において搬送されてくる記録用紙を挟持し、圧接箇所に形成されたニップ部で記録用紙上の未定着トナーに熱を与えるものを意味する。加熱ローラを加熱する熱源は加熱ローラの内部または外部のいずれに設けられていてもよい。
加圧ローラとは、加熱ローラに圧接し、加熱ローラと共にニップ部を形成するものを意味する。加圧ローラは、加熱ローラから熱を奪わないようにその内部または外部に熱源を備えていてもよい。
ニップ部とは加熱ローラと加圧ローラとの圧接箇所に形成された記録用紙の挟持部分を意味し、加圧ローラと加熱ローラの弾性層が互いに潰れることにより所定の幅(搬送方向の上流側から下流側へ沿った所定の長さ)を有する。
ニップ部は、その幅が長いほど記録用紙上の未定着トナーに多くの熱を与えることができ、トナーを確実に溶融させることができるが、ニップ幅が長過ぎると溶融したトナーの粘性によって加熱ローラへの巻付きを生じさせることになる。
このため、ニップ部の幅は定着機構に求められる性能、すなわち記録用紙に与えられる熱が最適な熱量となるように設定される。
In the fixing mechanism according to the present invention, the heating roller rotates while being in pressure contact with the heating roller, sandwiches the recording paper conveyed at the press contact portion of both rollers, and is on the recording paper at the nip portion formed at the press contact location. This means that heat is applied to unfixed toner. The heat source for heating the heating roller may be provided either inside or outside the heating roller.
The pressure roller means one that presses against the heating roller and forms a nip portion together with the heating roller. The pressure roller may be provided with a heat source inside or outside so as not to remove heat from the heating roller.
The nip portion means a sandwiched portion of the recording paper formed at the press contact portion between the heating roller and the pressure roller, and the elastic layer of the pressure roller and the heating roller is crushed together so as to have a predetermined width (upstream in the transport direction). And a predetermined length along the downstream side).
The longer the width of the nip portion, the more heat can be applied to the unfixed toner on the recording paper, and the toner can be surely melted. However, if the nip width is too long, the nip portion is heated by the viscosity of the melted toner. This will cause the roller to be wound.
For this reason, the width of the nip portion is set so that the performance required for the fixing mechanism, that is, the heat given to the recording paper becomes an optimal amount of heat.

弾性層には、例えば、シリコンゴムなどの各種ゴムを用いることができ、製造工程において原料となるゴム材料、増量剤および連結剤等の混合比率や、製造工程中の処理方法を変更することにより、所望の硬度を有するゴムを得ることができる。   For the elastic layer, various rubbers such as silicon rubber can be used, for example, by changing the mixing ratio of rubber materials, extenders and linking agents as raw materials in the manufacturing process, and the processing method in the manufacturing process. A rubber having a desired hardness can be obtained.

この発明による定着機構において、加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度との硬度差は、アスカーC硬度で1〜10°の範囲内に設定されることが好ましい。
というのは、硬度差が1°未満の場合には、ニップ部が従来の定着機構と同様に平坦なものとなり、加熱ローラ側の印字率が高い場合には溶融したトナーの粘性によって加熱ローラへの巻付きが生じ易くなるからである。
一方、硬度差が10°を超える場合、記録用紙が加圧ローラの周面に沿って過剰にカールし、両面印字において加圧ローラ側の印字率が高い場合には、加熱ローラからの熱伝導等によってある程度の熱を有している加圧ローラへの巻付きが生じる可能性があるからである。
なお、アスカーC硬度とは、SRIS0101(日本ゴム協会標準規格)に規定されたデュロメータ(スプリング式硬度計)で測定した硬度のことである。
In the fixing mechanism according to the present invention, the hardness difference between the surface hardness of the heating roller and the surface hardness of the pressure roller is preferably set within a range of 1 to 10 degrees in terms of Asker C hardness.
This is because when the hardness difference is less than 1 °, the nip portion is flat like the conventional fixing mechanism, and when the printing rate on the heating roller side is high, the viscosity of the melted toner moves to the heating roller. This is because it becomes easy to cause winding.
On the other hand, when the hardness difference exceeds 10 °, the recording paper curls excessively along the circumferential surface of the pressure roller, and when the printing rate on the pressure roller side is high in double-sided printing, heat conduction from the heating roller. This is because there is a possibility that winding around the pressure roller having a certain amount of heat may occur.
The Asker C hardness is a hardness measured with a durometer (spring type hardness meter) defined in SRIS0101 (Japan Rubber Association Standard).

この発明による定着機構において、加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度との硬度差は、設定されたニップ部の幅に基づいて設定されることが好ましい。
というのは、加圧ローラの表面硬度が加熱ローラの表面硬度よりも高く設定されるこの発明において、ニップ部の幅の長短は、記録用紙を加圧ローラの周面に沿ってカールさせる作用に影響を及ぼすからである。上記構成のように、ニップ部の幅に基づいて加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度との硬度差を設定すれば、記録用紙を加圧ローラの周面に沿って適度にカールさせることが可能となる。
In the fixing mechanism according to the present invention, the hardness difference between the surface hardness of the heating roller and the surface hardness of the pressure roller is preferably set based on the set width of the nip portion.
This is because in the present invention in which the surface hardness of the pressure roller is set higher than the surface hardness of the heating roller, the width of the nip portion is the effect of curling the recording paper along the peripheral surface of the pressure roller. It is because it affects. If the hardness difference between the surface hardness of the heating roller and the pressure roller is set based on the width of the nip as in the above configuration, the recording paper is appropriately curled along the peripheral surface of the pressure roller. It becomes possible.

また、加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度との硬度差がニップ部の幅に基づいて設定される上記構成において、加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度との硬度差は、ニップ部の幅が長く設定されるにしたがって小さく設定されることが好ましい。
というのは、ニップ部の幅が長く設定されると、記録用紙がニップ部を通過する距離と時間も自ずと長くなり、この状態で加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度との硬度差が大きく設定された場合、記録用紙を加圧ローラの周面に沿ってカールさせる作用が過剰に働く恐れがあるからである。
しかし、上記構成のようにニップ部の幅が長く設定されるにしたがって加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度との硬度差を相対的に小さく設定すれば、記録用紙を加圧ローラの周面に沿って適度にカールさせることができ、記録用紙が加圧ローラへ巻付く可能性を極力排除できる。
Further, in the above configuration in which the hardness difference between the surface hardness of the heating roller and the surface hardness of the pressure roller is set based on the width of the nip portion, the difference in hardness between the surface hardness of the heating roller and the surface hardness of the pressure roller is The width of the nip portion is preferably set to be smaller as the width is set longer.
This is because when the width of the nip portion is set long, the distance and time that the recording paper passes through the nip portion naturally increases, and in this state, the hardness difference between the surface hardness of the heating roller and the surface hardness of the pressure roller. This is because, when the value is set large, the action of curling the recording paper along the peripheral surface of the pressure roller may be excessive.
However, if the hardness difference between the surface hardness of the heating roller and the pressure roller is set to be relatively small as the width of the nip portion is set to be long as in the above configuration, the recording paper is placed on the pressure roller. The curling can be appropriately performed along the peripheral surface, and the possibility that the recording paper is wound around the pressure roller can be eliminated as much as possible.

この発明による定着機構において、加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度との硬度差は、設定された加熱ローラおよび加圧ローラの直径に基づいて設定されることが好ましい。
というのは、加圧ローラの表面硬度が加熱ローラの表面硬度よりも高く設定されるこの発明において、加熱ローラおよび加圧ローラの直径はニップ部の幅の長短に影響を及ぼし、これがひいては記録用紙を加圧ローラの周面に沿ってカールさせる作用に影響を及ぼすからである。上記構成のように、加熱ローラおよび加圧ローラの直径に基づいて加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度との硬度差を設定すれば、記録用紙を加圧ローラの周面に沿って適度にカールさせることが可能となる。
In the fixing mechanism according to the present invention, the hardness difference between the surface hardness of the heating roller and the surface hardness of the pressure roller is preferably set based on the set diameters of the heating roller and the pressure roller.
This is because in the present invention in which the surface hardness of the pressure roller is set to be higher than the surface hardness of the heating roller, the diameter of the heating roller and the pressure roller affects the length of the nip portion, which in turn is the recording paper. This is because it affects the curling action along the circumferential surface of the pressure roller. If the hardness difference between the surface hardness of the heating roller and the pressure roller is set based on the diameters of the heating roller and the pressure roller as in the above configuration, the recording paper is moved along the circumferential surface of the pressure roller. It becomes possible to curl appropriately.

また、加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度との硬度差が加熱ローラおよび加圧ローラの直径に基づいて設定される上記構成において、加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度との硬度差は、加熱ローラおよび加圧ローラの直径が大きく設定されるにしたがって小さく設定されることが好ましい。
というのは、加熱ローラおよび加圧ローラの直径が大きく設定されるにしたがってニップ部の幅は長くなり、記録用紙がニップ部を通過する距離と時間も自ずと長くなるため、この状態で加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度との硬度差が大きく設定された場合、記録用紙を加圧ローラの周面に沿ってカールさせる作用が過剰に働く恐れがあるからである。
しかし、上記構成のように加熱ローラおよび加圧ローラの直径が大きく設定されるにしたがって加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度との硬度差を相対的に小さく設定すれば、記録用紙を加圧ローラの周面に沿って適度にカールさせることができ、記録用紙が加圧ローラへ巻付く可能性を極力排除できる。
Further, in the above configuration in which the hardness difference between the surface hardness of the heating roller and the surface hardness of the pressure roller is set based on the diameters of the heating roller and the pressure roller, the surface hardness of the heating roller and the surface hardness of the pressure roller The hardness difference is preferably set smaller as the diameters of the heating roller and the pressure roller are set larger.
This is because as the diameters of the heating roller and the pressure roller are set larger, the width of the nip portion becomes longer, and the distance and time that the recording paper passes through the nip portion naturally increases. This is because when the difference in hardness between the surface hardness and the surface hardness of the pressure roller is set large, the action of curling the recording paper along the peripheral surface of the pressure roller may be excessive.
However, if the hardness difference between the surface hardness of the heating roller and the pressure roller is set to be relatively small as the diameters of the heating roller and the pressure roller are set large as in the above configuration, the recording paper is It is possible to curl appropriately along the circumferential surface of the pressure roller, and the possibility that the recording paper is wound around the pressure roller can be eliminated as much as possible.

この発明は別の観点からみると、上述のこの発明による定着機構を備えた画像形成装置を提供するものでもある。
ここで、画像形成装置としては、トナーを用いて画像を形成する方式のものであればよく、特に限定されるものではないが、例えば、複写機、ファクシミリ、プリンタなどを挙げることができる。
From another viewpoint, the present invention also provides an image forming apparatus provided with the above-described fixing mechanism according to the present invention.
Here, the image forming apparatus may be of any type that forms an image using toner, and is not particularly limited. Examples thereof include a copying machine, a facsimile machine, and a printer.

また、この発明は更に別の観点からみると、上述のこの発明による定着機構を備えた両面印字機能を有するカラー画像形成装置を提供するものでもある。
なお、ここで、カラー画像形成装置としては、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)等のトナーを用いてカラー画像を形成する方式のものであればよく、特に限定されるものではないが、例えば、カラー複写機、カラーファクシミリ、カラープリンタなどを挙げることができる。
From another point of view, the present invention also provides a color image forming apparatus having a double-sided printing function provided with the above-described fixing mechanism according to the present invention.
Here, the color image forming apparatus may be of any type that forms a color image using toner such as black (K), cyan (C), magenta (M), yellow (Y), etc. Although not particularly limited, for example, a color copying machine, a color facsimile, a color printer, and the like can be given.

以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings.

実施例
図1〜5に基づいて、この発明の実施例によるカラー画像形成装置について説明する。図1は、実施例によるカラー画像形成装置の全体構成を示す概略図である。
Embodiment A color image forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a color image forming apparatus according to an embodiment.

カラー画像形成装置の全体構成とその動作
図1に示されるように、この発明の実施例による定着ユニット(定着機構)12が組み込まれたカラー画像形成装置100は、原稿をスキャンして得られた画像データ、又は外部から伝達された画像データに応じて、所定の記録用紙に多色(カラー)または単色の画像を形成するものである。
カラー画像形成装置100は、露光ユニット1、現像器2a,2b,2c,2d、感光体ドラム3a,3b,3c,3d、帯電器4a,4b,4c,4d、クリーナユニット5a,5b,5c,5d、中間転写ベルトユニット8、定着ユニット12、用紙搬送路S1,S2,S3、複数の給紙カセット10および排紙トレイ15とから主に構成されている。
Overall Configuration and Operation of Color Image Forming Apparatus As shown in FIG. 1, a color image forming apparatus 100 incorporating a fixing unit (fixing mechanism) 12 according to an embodiment of the present invention is obtained by scanning a document. According to image data or image data transmitted from the outside, a multicolor (color) or single color image is formed on a predetermined recording sheet.
The color image forming apparatus 100 includes an exposure unit 1, developing units 2a, 2b, 2c, and 2d, photosensitive drums 3a, 3b, 3c, and 3d, charging units 4a, 4b, 4c, and 4d, and cleaner units 5a, 5b, 5c, and the like. 5d, an intermediate transfer belt unit 8, a fixing unit 12, paper transport paths S1, S2, S3, a plurality of paper feed cassettes 10, and a paper discharge tray 15.

なお、カラー画像形成装置100おいて扱われる画像データは、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色を用いたカラー画像に応じたものである。
したがって、現像器2a,2b,2c,2d、感光体ドラム3a,3b,3c,3d、帯電器4a,4b,4c,4d、クリーナユニット5a,5b,5c,5dは各色に応じた4種類の潜像を形成するようにそれぞれ4個ずつ設けられている。
The image data handled in the color image forming apparatus 100 corresponds to a color image using each color of black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y).
Therefore, the developing units 2a, 2b, 2c, 2d, the photosensitive drums 3a, 3b, 3c, 3d, the chargers 4a, 4b, 4c, 4d, and the cleaner units 5a, 5b, 5c, 5d are four types corresponding to the respective colors. Four each are provided so as to form a latent image.

すなわち、現像器2a、感光体ドラム3a、帯電器4aおよびクリーナユニット5aによってブラック用の画像ステーションが構成され、現像器2b、感光体ドラム3b、帯電器4bおよびクリーナユニット5bによってシアン用の画像ステーションが構成され、現像器2c、感光体ドラム3c、帯電器4cおよびクリーナユニット5cによってマゼンタ用の画像ステーションが構成され、現像器2d、感光体ドラム3d、帯電器4dおよびクリーナユニット5dによってイエロー用の画像ステーションが構成されている。   That is, the developing device 2a, the photosensitive drum 3a, the charger 4a, and the cleaner unit 5a constitute a black image station, and the developing device 2b, the photosensitive drum 3b, the charger 4b, and the cleaner unit 5b provide a cyan image station. The magenta image station is composed of the developing device 2c, the photosensitive drum 3c, the charger 4c, and the cleaner unit 5c. An image station is configured.

感光体ドラム3a,3b,3c,3dは、カラー画像形成装置100の上部にそれぞれ配置されている。
帯電器4a,4b,4c,4dは、対応する感光体ドラム3a,3b,3c,3dの表面をそれぞれ所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段であり、この実施例ではチャージャー型のものを用いているが、ブラシ型や接触ローラ型の帯電器を用いることもできる。
また、この実施例では、露光ユニット1として、レーザ照射部80および反射ミラー81a,81b,81c,81dを備えたレーザスキャニングユニット(LSU)を用いているが、発光素子をアレイ状に並べたEL書き込みヘッドやLED書き込みヘッドを用いることもできる。
The photosensitive drums 3 a, 3 b, 3 c, and 3 d are respectively disposed on the color image forming apparatus 100.
The chargers 4a, 4b, 4c and 4d are charging means for uniformly charging the surfaces of the corresponding photosensitive drums 3a, 3b, 3c and 3d to predetermined potentials. In this embodiment, the chargers are of the charger type. However, a brush type or contact roller type charger can also be used.
In this embodiment, a laser scanning unit (LSU) including a laser irradiation unit 80 and reflection mirrors 81a, 81b, 81c, 81d is used as the exposure unit 1, but an EL in which light emitting elements are arranged in an array. A write head or LED write head can also be used.

帯電器4a,4b,4c,4dによって帯電された感光体ドラム3a,3b,3c,3dを入力された画像データに応じて露光ユニット1によって露光することにより、感光体ドラム3a,3b,3c,3dの表面に画像データに応じた静電潜像がそれぞれ形成される。
現像器2a,2b,2c,2dは、それぞれの感光体ドラム3a,3b,3c,3d上に形成された静電潜像を(K,C,M,Y)のトナーにより顕像化するものである。クリーナユニット4a,4b,4c,4dは、現像・画像転写後における感光体ドラム3a,3b,3c,3dの表面に残留したトナーをそれぞれ除去・回収するものである。
By exposing the photosensitive drums 3a, 3b, 3c, 3d charged by the chargers 4a, 4b, 4c, 4d by the exposure unit 1 according to the input image data, the photosensitive drums 3a, 3b, 3c, An electrostatic latent image corresponding to the image data is formed on the surface of 3d.
The developing units 2a, 2b, 2c, and 2d visualize the electrostatic latent images formed on the respective photosensitive drums 3a, 3b, 3c, and 3d with (K, C, M, Y) toner. It is. The cleaner units 4a, 4b, 4c, and 4d are for removing and collecting toner remaining on the surfaces of the photosensitive drums 3a, 3b, 3c, and 3d after development and image transfer, respectively.

感光体ドラム3a,3b,3c,3dの上方に配置されている中間転写ベルトユニット8は、中間転写ベルト7、中間転写ベルト駆動ローラ71、中間転写ベルトテンションローラ73、中間転写ベルト従動ローラ72、中間転写ローラ6a,6b,6c,6dおよび中間転写ベルトクリーニングユニット9を備えている。
中間転写ベルト駆動ローラ71、中間転写ベルトテンションローラ73、中間転写ローラ6a,6b,6c,6d、中間転写ベルト従動ローラ72等は、中間転写ベルト7を張架し、矢印B方向に回転駆動させるものである。
The intermediate transfer belt unit 8 disposed above the photosensitive drums 3a, 3b, 3c, and 3d includes an intermediate transfer belt 7, an intermediate transfer belt driving roller 71, an intermediate transfer belt tension roller 73, an intermediate transfer belt driven roller 72, Intermediate transfer rollers 6a, 6b, 6c and 6d and an intermediate transfer belt cleaning unit 9 are provided.
The intermediate transfer belt drive roller 71, the intermediate transfer belt tension roller 73, the intermediate transfer rollers 6a, 6b, 6c, 6d, the intermediate transfer belt driven roller 72, and the like stretch the intermediate transfer belt 7 and rotate it in the direction of arrow B. Is.

中間転写ローラ6a,6b,6c,6dは、中間転写ベルト7を介して感光体ドラム3a,3b,3c,3dとそれぞれ対向する位置に回転可能に支持されており、感光体ドラム3a,3b,3c,3dのトナー像を、中間転写ベルト7上に転写するための転写バイアスを与えるものである。
中間転写ベルト7は、それぞれ感光体ドラム3a,3b,3c,3dに接触するように設けられている。そして、感光体ドラム3a,3b,3c,3dに形成された各色のトナー像を中間転写ベルト7に順次重ねて転写することによって、中間転写ベルト7上にカラーのトナー像(多色トナー像)が形成される。この中間転写ベルト7は、厚さ100〜150μm程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。
The intermediate transfer rollers 6a, 6b, 6c and 6d are rotatably supported at positions facing the photosensitive drums 3a, 3b, 3c and 3d via the intermediate transfer belt 7, respectively. A transfer bias for transferring the toner images 3c and 3d onto the intermediate transfer belt 7 is provided.
The intermediate transfer belt 7 is provided in contact with the photosensitive drums 3a, 3b, 3c, and 3d, respectively. The color toner images formed on the photosensitive drums 3a, 3b, 3c, and 3d are sequentially superimposed on the intermediate transfer belt 7 and transferred to the color image on the intermediate transfer belt 7 (multicolor toner image). Is formed. The intermediate transfer belt 7 is formed endlessly using a film having a thickness of about 100 to 150 μm.

感光体ドラム3a,3b,3c,3dから中間転写ベルト7へのトナー像の転写は、中間転写ベルト7の裏側に接触している中間転写ローラ6a,6b,6c,6dによって行われる。中間転写ローラ6a,6b,6c,6dには、中間転写ベルト7へトナー像を転写するために、高電圧の転写バイアス(トナーの帯電極性(−)とは逆極性(+)の高電圧)が印加される。
中間転写ローラ6a,6b,6c,6dは、直径8〜10mmの金属(例えばステンレス)軸をベースとし、その表面は導電性の弾性材(例えば、EPDM、発泡ウレタン等)により覆われているローラである。この導電性の弾性材により、中間転写ベルト7に対して均一に高電圧を印加することができる。
なお、この実施例では、ローラ形状の中間転写ローラ6a,6b,6c,6dを転写電極として使用しているが、ブラシ型のものなども用いることができる。
Transfer of the toner image from the photosensitive drums 3a, 3b, 3c, and 3d to the intermediate transfer belt 7 is performed by intermediate transfer rollers 6a, 6b, 6c, and 6d that are in contact with the back side of the intermediate transfer belt 7. The intermediate transfer rollers 6a, 6b, 6c and 6d have a high voltage transfer bias (a high voltage having a polarity (+) opposite to the toner charging polarity (-)) in order to transfer the toner image to the intermediate transfer belt 7. Is applied.
The intermediate transfer rollers 6a, 6b, 6c, and 6d are based on a metal (for example, stainless steel) shaft having a diameter of 8 to 10 mm, and the surface thereof is covered with a conductive elastic material (for example, EPDM, urethane foam, or the like). It is. With this conductive elastic material, a high voltage can be uniformly applied to the intermediate transfer belt 7.
In this embodiment, the roller-shaped intermediate transfer rollers 6a, 6b, 6c, and 6d are used as transfer electrodes, but a brush type or the like can also be used.

上述のように各感光体3a,3b,3c,3d上で各色相に応じて顕像化された静電像は中間転写ベルト7上に積層され、中間転写ベルト7の回転によって、後述の記録用紙と中間転写ベルト7の接触位置に配置される転写ベルト11によって記録用紙上に転写される。
この時、中間転写ベルト7と転写ベルト11は転写ローラ11aによって所定のニップ幅で圧接されると共に、転写ローラ11aにはトナーを記録用紙に転写させるための電圧が印加される(トナーの帯電極性(−)とは逆極性(+)の高電圧)。
さらに、転写ローラ11aと中間転写ベルト駆動ローラ71は、上記のニップ幅を定常的に得るために、転写ローラ11a若しくは中間転写ベルト駆動ローラ71の何れか一方が硬質材料(金属等)とされ、他方が弾性ローラ等の軟質材料(弾性ゴムローラ、または発泡性樹脂ローラ等)で構成される。
As described above, the electrostatic images visualized according to the respective hues on the respective photoreceptors 3a, 3b, 3c, and 3d are stacked on the intermediate transfer belt 7, and the recording described later is performed by the rotation of the intermediate transfer belt 7. The image is transferred onto a recording sheet by a transfer belt 11 disposed at a contact position between the sheet and the intermediate transfer belt 7.
At this time, the intermediate transfer belt 7 and the transfer belt 11 are pressed against each other with a predetermined nip width by the transfer roller 11a, and a voltage for transferring the toner onto the recording paper is applied to the transfer roller 11a (toner charging polarity). (-) Is a high voltage with a reverse polarity (+).
Further, the transfer roller 11a and the intermediate transfer belt drive roller 71 have either one of the transfer roller 11a or the intermediate transfer belt drive roller 71 made of a hard material (metal or the like) in order to obtain the above nip width constantly. The other is made of a soft material such as an elastic roller (such as an elastic rubber roller or a foaming resin roller).

また、上記のように、感光体ドラム3a,3b,3c,3dとの接触により中間転写ベルト7に付着したトナー、若しくは、転写ベルト11によって記録用紙上に転写が行われず中間転写ベルト7上に残存したトナーは、次工程でトナーの混色を発生させる原因となるために、中間転写ベルトクリーニングユニット9によって除去・回収されるように設定されている。
中間転写ベルトクリーニングユニット9には、中間転写ベルト7に接触するクリーニング部材としてクリーニングブレード9aが備えられており、クリーニングブレード9aが接触する中間転写ベルト7は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ72で支持されている。
Further, as described above, the toner adhered to the intermediate transfer belt 7 due to contact with the photosensitive drums 3a, 3b, 3c, 3d, or the transfer belt 11 is not transferred onto the recording paper and is not transferred onto the intermediate transfer belt 7. The remaining toner is set to be removed and collected by the intermediate transfer belt cleaning unit 9 because it causes toner color mixing in the next process.
The intermediate transfer belt cleaning unit 9 is provided with a cleaning blade 9a as a cleaning member that contacts the intermediate transfer belt 7. The intermediate transfer belt 7 that contacts the cleaning blade 9a is supported by the intermediate transfer belt driven roller 72 from the back side. Has been.

複数の給紙カセット10は、画像形成に使用する記録用紙を蓄積しておくための開閉可能なカセットであり、カラー画像形成装置100の画像形成部および露光ユニット1の下側に設けられている。
また、カラー画像形成装置100の上部に設けられている排紙トレイ15は、画像形成済みの記録用紙をフェイスダウンで載置するためのトレイである。
The plurality of paper feed cassettes 10 are openable and closable cassettes for storing recording sheets used for image formation, and are provided below the image forming unit and the exposure unit 1 of the color image forming apparatus 100. .
In addition, a paper discharge tray 15 provided in the upper portion of the color image forming apparatus 100 is a tray for placing recording paper on which an image has been formed face down.

カラー画像形成装置100には、各給紙カセット10の記録用紙を転写ローラ11や定着ユニット12を経由させて排紙トレイ15に送るための、略垂直形状の用紙搬送路S1が設けられている。
さらに、各給紙カセット10から排紙トレイ15までの用紙搬送路S1の近傍には、ピックアップローラ16−1、搬送ローラ25−1、レジストローラ14、転写ローラ11、定着ユニット12等が配されている。
The color image forming apparatus 100 is provided with a substantially vertical sheet conveyance path S1 for sending the recording sheets of each sheet feeding cassette 10 to the sheet discharge tray 15 via the transfer roller 11 and the fixing unit 12. .
Further, a pickup roller 16-1, a conveyance roller 25-1, a registration roller 14, a transfer roller 11, a fixing unit 12, and the like are arranged in the vicinity of the sheet conveyance path S1 from each sheet cassette 10 to the sheet discharge tray 15. ing.

各搬送ローラ25−1は、記録用紙の搬送を促進・補助するためのローラであり、各ピックアップローラ16−1の下流側に設けられている。ピックアップローラ16−1は、各給紙カセット10の端部に備えられ、各給紙カセット10から記録用紙を1枚ずつ用紙搬送路S1に供給する呼び込みローラである。
また、レジストローラ14は、用紙搬送路S1を搬送されている記録用紙をいったん保持するものである。そして、中間転写ベルト7上に形成された多色トナー像の先端と記録用紙の先端を合わせるタイミングで記録用紙を転写ベルト11に搬送する機能を有している。
Each conveyance roller 25-1 is a roller for promoting and assisting conveyance of the recording paper, and is provided on the downstream side of each pickup roller 16-1. The pickup roller 16-1 is provided at the end of each paper feed cassette 10, and is a draw-in roller that supplies recording paper from each paper feed cassette 10 to the paper transport path S 1 one by one.
Further, the registration roller 14 temporarily holds the recording paper conveyed through the paper conveyance path S1. The recording paper is transported to the transfer belt 11 at the timing when the leading edge of the multicolor toner image formed on the intermediate transfer belt 7 is aligned with the leading edge of the recording paper.

定着ユニット12は、1対の加熱ローラ31および加圧ローラ32等を備えており、加熱ローラ31および加圧ローラ32は、記録用紙を挟んで回転するようになっている。
また、加熱ローラ31は、温度検出器34(図2参照)からの信号に基づく制御部の制御によって所定の定着温度となるように設定されており、加圧ローラ32と共に記録用紙を熱圧着することにより、記録用紙に転写された多色トナー像を溶融・混合・圧接し、記録用紙に対して熱定着させる機能を有している。
なお、多色トナー像が定着された後の記録用紙は排紙路S3に搬送され、排紙ローラ25−2よって反転された状態で(多色トナー像を下側に向けて)排紙トレイ15上に排出されるようになっている。
The fixing unit 12 includes a pair of a heating roller 31 and a pressure roller 32, and the heating roller 31 and the pressure roller 32 rotate with the recording paper interposed therebetween.
The heating roller 31 is set to have a predetermined fixing temperature under the control of a control unit based on a signal from the temperature detector 34 (see FIG. 2), and the recording paper is thermocompression bonded together with the pressure roller 32. As a result, the multi-color toner image transferred to the recording paper is melted, mixed, and pressed to be thermally fixed to the recording paper.
The recording paper after the multicolor toner image is fixed is conveyed to the paper discharge path S3 and is reversed by the paper discharge roller 25-2 (with the multicolor toner image facing downward). 15 is discharged to the top.

次に、記録用紙搬送経路について詳細に説明する。このカラー画像形成装置100には上述のとおり予め記録用紙を収納する給紙カセット10が設けられると共に、ユーザが少数枚の印字を行う時に前記給紙カセット10内の記録用紙を用いなくてもよい手差部20が設けられている。
いずれの給紙方法によっても、給紙カセット10の端部に配置されたピックアップローラ16−1、或いは、手差部20の端部に配置されたピックアップローラ16−2によって1枚ずつ用紙搬送路S1又はS2に導かれるようになっている。
Next, the recording paper conveyance path will be described in detail. As described above, the color image forming apparatus 100 is provided with the paper feeding cassette 10 that stores recording paper in advance, and the user does not need to use the recording paper in the paper feeding cassette 10 when printing a small number of sheets. A manual feed portion 20 is provided.
Regardless of the paper feeding method, the sheet transport path is made sheet by sheet by the pickup roller 16-1 disposed at the end of the sheet feeding cassette 10 or the pickup roller 16-2 disposed at the end of the manual feed section 20. It is guided to S1 or S2.

給紙カセット10から給紙された記録用紙は、用紙搬送路S1中の搬送ローラ25−1によってレジストローラ14まで搬送され、記録用紙の先端と中間転写ベルト7上の多色トナー像の先端が整合するタイミングで転写ローラ11に搬送され、記録用紙上に多色トナー像が転写される。
その後、記録用紙は定着ユニット12を通過することによって記録用紙上の未定着トナーが熱で溶融・固着され、排紙ローラ25−2によって排紙トレイ15上に排出される(片面印字要求の場合)。
The recording sheet fed from the sheet feeding cassette 10 is conveyed to the registration roller 14 by the conveying roller 25-1 in the sheet conveying path S1, and the leading end of the recording sheet and the leading end of the multicolor toner image on the intermediate transfer belt 7 are aligned. The toner is conveyed to the transfer roller 11 at the matching timing, and the multicolor toner image is transferred onto the recording paper.
Thereafter, the recording paper passes through the fixing unit 12 so that the unfixed toner on the recording paper is melted and fixed by heat and is discharged onto the paper discharge tray 15 by the paper discharge roller 25-2 (in the case of single-sided printing request). ).

一方、ユーザによって手差部20に供給された記録用紙は、ピックアップローラ16−2によって用紙搬送路S2に導かれた後、搬送ローラ25−3によって搬送され用紙搬送路S1に合流した後、レジストローラ14に到達し、それ以降は上述の給紙カセット10から給紙される記録用紙と同様の過程を経て排紙トレイ15に排出される(片面印字要求の場合)。   On the other hand, the recording paper supplied to the manual feed section 20 by the user is guided to the paper transport path S2 by the pickup roller 16-2, then transported by the transport roller 25-3, and joined to the paper transport path S1, and then registered. After reaching the roller 14, it is discharged to the paper discharge tray 15 through the same process as the recording paper fed from the paper feed cassette 10 described above (in the case of single-sided printing request).

なお、両面印字要求の時は、上記のように片面印字が終了し定着部12を通過した記録用紙の後端が排紙ローラ25−2でチャックされ、排紙ローラ25−2が逆回転することによって反転用用紙搬送路S4に導かれる。
反転用用紙搬送路S4に導かれた記録用紙は、再び用紙搬送路S1に合流し、レジストローラ14を経て裏面印字が行われた後に排紙トレイ15に排出される。
When double-sided printing is requested, the trailing edge of the recording paper that has finished single-sided printing and has passed through the fixing unit 12 as described above is chucked by the paper discharge roller 25-2, and the paper discharge roller 25-2 rotates reversely. As a result, the paper is guided to the reversing paper transport path S4.
The recording paper guided to the reversing paper transport path S4 joins the paper transport path S1 again, and after printing on the back side through the registration rollers 14, is discharged to the paper discharge tray 15.

定着ユニットの構成と動作
上述のカラー画像形成装置に組み込まれる定着ユニット12について図2〜5に基づいて説明する。図2は実施例によるカラー画像形成装置に組み込まれた定着ユニット(定着機構)の概略的な構成を示す説明図、図3〜5は比較例に係る定着ユニットの概略的な構成を示す説明図である。
Configuration and Operation of Fixing Unit The fixing unit 12 incorporated in the above-described color image forming apparatus will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a fixing unit (fixing mechanism) incorporated in a color image forming apparatus according to an embodiment, and FIGS. 3 to 5 are explanatory diagrams illustrating a schematic configuration of a fixing unit according to a comparative example. It is.

図2に示されるように、実施例によるカラー画像形成装置100に組み込まれた定着ユニット12は、互いに圧接しながら回転する1対の加熱ローラ31と加圧ローラ32とを備えている。
加熱ローラ31と加圧ローラ32の周面には厚さ3mm程度の弾性層31a,32aがそれぞれ設けられ、加熱ローラと加圧ローラの圧接箇所には、多色トナー像が転写された後に搬送されてくる記録用紙Pを挟持しながら加熱するためのニップ部Nが形成されている。
加熱ローラ31と加圧ローラ32の周面にそれぞれ設けられた弾性層31a,32aはそれらの硬度が互いに相違しており、加圧ローラ32側の弾性層32aの硬度が加熱ローラ31側の弾性層31aの硬度よりも高く設定されている。
As shown in FIG. 2, the fixing unit 12 incorporated in the color image forming apparatus 100 according to the embodiment includes a pair of heating rollers 31 and a pressure roller 32 that rotate while being pressed against each other.
Elastic layers 31a and 32a having a thickness of about 3 mm are provided on the peripheral surfaces of the heating roller 31 and the pressure roller 32, respectively, and conveyed after the multicolor toner image is transferred to the pressure contact portion between the heating roller and the pressure roller. A nip portion N is formed for heating the recording paper P that is being sandwiched.
The elastic layers 31a and 32a provided on the peripheral surfaces of the heating roller 31 and the pressure roller 32 are different in hardness from each other, and the hardness of the elastic layer 32a on the pressure roller 32 side is the elasticity on the heating roller 31 side. It is set higher than the hardness of the layer 31a.

加熱ローラ31はステンレス、アルミニウム又は鉄などからなる円筒状の芯金31bの周面に上述の弾性層31aが設けられ、芯金31bの内部にはハロゲンヒータランプからなるメインヒータ31cおよびサブヒータ31dが内蔵されている。
また、加熱ローラ31の周囲には加熱ローラ31に対して外部から熱を供給するための外部加熱ローラ33、加熱ローラ31の表面温度を検知するための非接触サーミスターからなる温度検出器34、加熱ローラ31の表面に残留したトナーを除去するクリーニングユニット35、溶融したトナーの粘性によって加熱ローラ31に記録用紙Pが巻付いた際に記録用紙Pを強制的に剥離する剥離爪36が設けられている。
The heating roller 31 is provided with the above-described elastic layer 31a on the peripheral surface of a cylindrical metal core 31b made of stainless steel, aluminum, iron, or the like, and a main heater 31c and a sub heater 31d made of a halogen heater lamp are provided inside the metal core 31b. Built in.
Further, around the heating roller 31, an external heating roller 33 for supplying heat to the heating roller 31 from the outside, a temperature detector 34 comprising a non-contact thermistor for detecting the surface temperature of the heating roller 31, A cleaning unit 35 for removing the toner remaining on the surface of the heating roller 31 and a peeling claw 36 for forcibly separating the recording paper P when the recording paper P is wound around the heating roller 31 by the viscosity of the molten toner are provided. ing.

一方、加圧ローラ32はステンレス、アルミニウム又は鉄などからなる円筒状の芯金32bの周面に上述の弾性層32aが設けられ、芯金32bの内部にはハロゲンランプからなる加圧ローラ用ヒータ32cが内蔵され、加圧ローラ32の周面には加熱ローラ31と同様に記録用紙Pが巻付いた際に記録用紙Pを強制的に剥離する剥離爪36が設けられている。
加圧ローラ32は、加熱ローラ31に圧接して記録用紙Pを挟持するニップ部Nを形成することをその主な目的とするが、加圧ローラ32自体も内部に加圧ローラ用ヒータ32cを備えることにより、加熱ローラ31から熱を奪うことがないよう、適度な温度に維持される。
On the other hand, the pressure roller 32 is provided with the above-described elastic layer 32a on the peripheral surface of a cylindrical metal core 32b made of stainless steel, aluminum, iron, or the like, and the pressure roller heater made of a halogen lamp inside the metal core 32b. A claw 36 for forcibly peeling the recording paper P when the recording paper P is wound is provided on the peripheral surface of the pressure roller 32 in the same manner as the heating roller 31.
The main purpose of the pressure roller 32 is to form a nip portion N that presses against the heating roller 31 and sandwiches the recording paper P. The pressure roller 32 itself also includes a pressure roller heater 32c. By providing, the temperature is maintained at an appropriate temperature so as not to take heat away from the heating roller 31.

加熱ローラ31と加圧ローラ32の弾性層31a,32aはそれぞれシリコンゴムからなり、加圧ローラ32の表面硬度が加熱ローラ31の表面硬度よりも高くなるようにそれぞれ硬度が設定され、表面には記録用紙Pの剥離性を良好に保つためにフッ素樹脂などによる薄い剥離層が形成されている。
このため、図2に示されるように、ニップ部Nにおいて、加熱ローラ31の弾性層31aは加圧ローラ32の周面に沿って凹状に窪んだ状態となっており、ニップ部Nを通過した記録用紙Pは加圧ローラ32の周面に沿って適度にカールし、先端が加熱ローラ31側ではなく加圧ローラ32側に搬送され、溶融したトナーの粘性等に起因する加熱ローラ31への記録用紙Pの巻付きや、巻付きに起因する用紙詰まり(ジャム)が防止される。
The elastic layers 31a and 32a of the heating roller 31 and the pressure roller 32 are each made of silicon rubber, and the hardness is set so that the surface hardness of the pressure roller 32 is higher than the surface hardness of the heating roller 31. In order to keep the releasability of the recording paper P, a thin release layer made of a fluorine resin or the like is formed.
For this reason, as shown in FIG. 2, in the nip portion N, the elastic layer 31 a of the heating roller 31 is depressed in a concave shape along the peripheral surface of the pressure roller 32, and has passed through the nip portion N. The recording paper P is appropriately curled along the peripheral surface of the pressure roller 32, and the leading edge is conveyed not to the heating roller 31 but to the pressure roller 32, and is applied to the heating roller 31 due to the viscosity of the melted toner. Winding of the recording paper P and paper jamming (jamming) due to the winding are prevented.

なお、硬度の異なるシリコンゴムは、例えば、日東工業株式会社等のゴムメーカーに所望の硬度のものを仕様に応じて発注することにより入手することができる。   Silicon rubber having different hardness can be obtained, for example, by placing an order of a desired hardness according to the specifications from a rubber manufacturer such as Nitto Kogyo Co., Ltd.

以下に、加熱ローラ31の表面硬度と加圧ローラ32の表面硬度とを意図的に変更し、記録用紙Pの巻付きや用紙詰まり(ジャム)の発生状況を検討した実験の結果を以下の表1に示す。なお、以下の表1に示す実験例のうちNo.1のケースは、加熱ローラとして弾性層を設けていないものを用いた。また、加熱ローラと加圧ローラは、いずれもその直径が50mmのものを用い、いずれのケースでも弾性層の厚さは上述のとおり約3mmである(No.1の加熱ローラを除く)。ニップ幅は各ケースによって若干異なるがおよそ5〜8mmである。   The following table shows the results of an experiment in which the surface hardness of the heating roller 31 and the surface hardness of the pressure roller 32 are intentionally changed and the occurrence of the wrapping of the recording paper P and paper jamming (jam) is examined. It is shown in 1. Of the experimental examples shown in Table 1 below, In the case 1, a heating roller having no elastic layer was used. The heating roller and the pressure roller both have a diameter of 50 mm, and the thickness of the elastic layer is about 3 mm as described above (except for the No. 1 heating roller) in either case. The nip width varies depending on each case, but is about 5 to 8 mm.

Figure 2007206555
Figure 2007206555

上記表1のNo.1の実験例では、図3に示されるように加熱ローラ310の表面硬度が加圧ローラ320の表面硬度よりも高いため、ニップ部Nにおいて加圧ローラ320の弾性層320aが加熱ローラ310の周面に沿って凹状に窪む。このため、ニップ部Nを通過する際に記録用紙Pが加熱ローラ310の周面に沿ってカールし、さらに溶融したトナーの粘性も手伝って記録用紙Pの加熱ローラ310への巻付きが発生する。   No. in Table 1 above. In the experimental example 1, since the surface hardness of the heating roller 310 is higher than the surface hardness of the pressure roller 320 as shown in FIG. 3, the elastic layer 320 a of the pressure roller 320 is surrounded by the circumference of the heating roller 310 at the nip portion N. It dents in a concave shape along the surface. For this reason, when passing through the nip portion N, the recording paper P curls along the peripheral surface of the heating roller 310, and the viscosity of the melted toner is also helped to cause the recording paper P to be wound around the heating roller 310. .

No.2の実験例では、図4に示されるように、加熱ローラ311の表面硬度と加圧ローラ321の表面硬度が同一であるため、ニップ部Nは平坦なものとなり、印字率の変化に伴って、溶融したトナーの粘性に起因する記録用紙Pの加熱ローラ311や加圧ローラ321への巻付き発生する。   No. In the experimental example 2, as shown in FIG. 4, since the surface hardness of the heating roller 311 and the surface hardness of the pressure roller 321 are the same, the nip portion N becomes flat, and the printing rate changes. The recording paper P is wound around the heating roller 311 and the pressure roller 321 due to the viscosity of the melted toner.

No.3およびNo.4の実験例では、図5に示されるように、加圧ローラ32の表面硬度が加熱ローラ31の表面硬度よりも高くなるように10°の硬度差を設定している。このためニップ部Nにおいて加熱ローラ31の弾性層31aは加圧ローラ32の周面に沿って凹状に大きく窪み、記録用紙Pはニップ部Nを通過する際に加圧ローラ32の周面に沿って比較的強くカールし、先端が加圧ローラ32側へ搬送される。
加熱ローラ31側の印字率が高く、加圧ローラ32側の印字率が低い場合には、加熱ローラ31および加圧ローラ32のいずれについても巻付きは発生しない。
しかし、硬度差が10°と比較的大きいため、記録用紙Pを加圧ローラ32の周面に沿ってカールさせる作用が強く、加圧ローラ32側の印字率が高い場合にはトナーの粘性によって加圧ローラ32への巻付きが発生する恐れがある。
No. 3 and no. In the experimental example 4, the hardness difference of 10 ° is set so that the surface hardness of the pressure roller 32 is higher than the surface hardness of the heating roller 31, as shown in FIG. For this reason, the elastic layer 31 a of the heating roller 31 is greatly depressed in the nip portion N along the peripheral surface of the pressure roller 32, and the recording paper P passes along the peripheral surface of the pressure roller 32 when passing through the nip portion N. The tip curls relatively strongly, and the tip is conveyed to the pressure roller 32 side.
When the printing rate on the heating roller 31 side is high and the printing rate on the pressure roller 32 side is low, no wrapping occurs on either the heating roller 31 or the pressure roller 32.
However, since the hardness difference is relatively large at 10 °, the action of curling the recording paper P along the peripheral surface of the pressure roller 32 is strong, and when the printing rate on the pressure roller 32 side is high, the viscosity of the toner There is a possibility that winding around the pressure roller 32 may occur.

No.5およびNo.6の実験例では、図2に示されるように、加圧ローラ32の表面硬度が加熱ローラ31の表面硬度よりも高くなるように5°の硬度差を設定している。このため、ニップ部Nにおいて加熱ローラ31の弾性層31aは加圧ローラ32の周面に沿って凹状に適度に窪み、記録用紙Pはニップ部Nを通過する際に加圧ローラ32の周面に沿って適度にカールし、先端が加圧ローラ32側へ搬送される。
このため、加熱ローラ31側の印字率が高く加圧ローラ32側の印字率が低い場合、および加熱ローラ31側の印字率が低く加圧ローラ32側の印字率が高い場合のいずれにおいても加熱ローラ31および加圧ローラ32への巻付きは発生しない。
No. 5 and no. In the experimental example 6, a hardness difference of 5 ° is set so that the surface hardness of the pressure roller 32 is higher than the surface hardness of the heating roller 31, as shown in FIG. For this reason, the elastic layer 31 a of the heating roller 31 is moderately depressed in the nip portion N along the peripheral surface of the pressure roller 32, and the recording paper P passes through the nip portion N and the peripheral surface of the pressure roller 32. And the tip is conveyed to the pressure roller 32 side.
Therefore, heating is performed both when the printing rate on the heating roller 31 side is high and the printing rate on the pressure roller 32 side is low, and when the printing rate on the heating roller 31 side is low and the printing rate on the pressure roller 32 side is high. Winding around the roller 31 and the pressure roller 32 does not occur.

以上の実験例から分かるように、加熱ローラ31および加圧ローラ32の両方に弾性層31a,32aを設け、かつ、加圧ローラ32の表面硬度が加熱ローラ31の表面硬度よりも高くなるように弾性層31a,32aの硬度をそれぞれ適切に設定することにより、記録用紙Pを加圧ローラ32に沿って適度にカールさせることができ、加熱ローラ31および加圧ローラ32への巻付きを防止できる。   As can be seen from the above experimental examples, both the heating roller 31 and the pressure roller 32 are provided with elastic layers 31a and 32a, and the surface hardness of the pressure roller 32 is higher than the surface hardness of the heating roller 31. By appropriately setting the hardness of each of the elastic layers 31a and 32a, the recording paper P can be curled appropriately along the pressure roller 32, and winding around the heating roller 31 and the pressure roller 32 can be prevented. .

なお、上記の実験例では加熱ローラ31の表面硬度と加圧ローラ32の表面硬度に5°の硬度差を設定したNo.5およびNo.6の実験例が最も良い結果を示したが、硬度差は設定されたニップ部Nの幅、すなわち弾性層31a,32aの厚さや設定された加熱ローラ31および加圧ローラ32の直径によって最適な値が変化するので、必ずしも5°の硬度差が最適というわけではなく、設定された弾性層31a,32aの厚さや加熱ローラ31および加圧ローラ32の直径に基づいて最適となる硬度差に設定する必要がある。   In the experimental example described above, a No. 5 hardness difference between the surface hardness of the heating roller 31 and the surface hardness of the pressure roller 32 was set. 5 and no. Although the 6 experimental examples showed the best results, the hardness difference is optimal depending on the set width of the nip portion N, that is, the thickness of the elastic layers 31a and 32a and the set diameters of the heating roller 31 and the pressure roller 32. Since the value varies, the hardness difference of 5 ° is not necessarily optimal, but is set to an optimal hardness difference based on the set thicknesses of the elastic layers 31a and 32a and the diameters of the heating roller 31 and the pressure roller 32. There is a need to.

上述の実施例では、カラー画像形成装置について説明したが、もちろん、この発明による定着機構は、モノクロの画像形成装置においても加熱ローラへの記録用紙の巻付きを防止するうえで有用である。   In the above-described embodiments, the color image forming apparatus has been described. Of course, the fixing mechanism according to the present invention is useful for preventing the recording paper from being wound around the heating roller even in a monochrome image forming apparatus.

この発明の実施例によるカラー画像形成装置の全体的な構成を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a color image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. 実施例によるカラー画像形成装置に組み込まれた定着ユニット(定着機構)の概略的な構成を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a fixing unit (fixing mechanism) incorporated in a color image forming apparatus according to an embodiment. 比較例に係る定着ユニットの概略的な構成を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a fixing unit according to a comparative example. 比較例に係る定着ユニットの概略的な構成を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a fixing unit according to a comparative example. 比較例に係る定着ユニットの概略的な構成を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a fixing unit according to a comparative example.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・露光ユニット
2a,2b,2c,2d・・・現像器
3a,3b,3c,3d・・・感光体ドラム
4a,4b,4c,4d・・・帯電器
5a,5b,5c,5d・・・クリーナユニット
6a,6b,6c,6d・・・中間転写ローラ
7・・・中間転写ベルト
8・・・中間転写ベルトユニット
9・・・中間転写ベルトクリーニングユニット
9a・・・クリーニングブレード
10・・・給紙カセット
11・・・転写ベルト
11a・・・転写ローラ
12・・・定着ユニット
14・・・レジストローラ
15・・・排紙トレイ
20・・・手差部
16−1,16−2・・・ピックアップローラ
25−1,25−3・・・搬送ローラ
25−2・・・排紙ローラ
31・・・加熱ローラ
32・・・加圧ローラ
31a,32a・・・弾性層
31b,32b・・・芯金
31c・・・メインヒータ
31d・・・サブヒータ
32c・・・加圧ローラ用ヒータ
33・・・外部加熱ローラ
34・・・温度検出器
35・・・クリーニングユニット
36・・・剥離爪
71・・・中間転写ベルト駆動ローラ
72・・・中間転写ベルト従動ローラ
80・・・レーザ照射部
81a,81b,81c,81d・・・反射ミラー
100・・・カラー画像形成装置
N・・・ニップ部
P・・・記録用紙
S1,S2・・・用紙搬送路
S3・・・排紙路
S4・・・反転用用紙搬送路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Exposure unit 2a, 2b, 2c, 2d ... Developing device 3a, 3b, 3c, 3d ... Photosensitive drum 4a, 4b, 4c, 4d ... Charger 5a, 5b, 5c, 5d ... Cleaner units 6a, 6b, 6c, 6d ... Intermediate transfer roller 7 ... Intermediate transfer belt 8 ... Intermediate transfer belt unit 9 ... Intermediate transfer belt cleaning unit 9a ... Cleaning blade 10. ..Paper cassette 11... Transfer belt 11a... Transfer roller 12... Fixing unit 14... Registration roller 15. ... Pickup rollers 25-1, 25-3 ... Conveying rollers 25-2 ... Discharge rollers 31 ... Heating rollers 32 ... Pressure rollers 31a, 32a ... Elastic layers 1b, 32b ... Core metal 31c ... Main heater 31d ... Sub heater 32c ... Pressure roller heater 33 ... External heating roller 34 ... Temperature detector 35 ... Cleaning unit 36 ..Peeling claw 71 ... Intermediate transfer belt drive roller 72 ... Intermediate transfer belt driven roller 80 ... Laser irradiation unit 81a, 81b, 81c, 81d ... Reflective mirror 100 ... Color image forming apparatus N ... Nip part P ... Recording paper S1, S2 ... Paper transport path S3 ... Paper discharge path S4 ... Paper transport path for reversal

Claims (8)

互いに圧接しながら回転する1対の加熱ローラと加圧ローラを備え、加熱ローラと加圧ローラはそれらの周面に弾性層がそれぞれ設けられて搬送されてくる記録用紙を挟持しながら加熱するための所定幅のニップ部を形成し、加熱ローラの弾性層と加圧ローラの弾性層は加圧ローラの表面硬度が加熱ローラの表面硬度よりも高くなるようにそれぞれ硬度が設定されることを特徴とする定着機構。   A pair of heating rollers and a pressure roller that rotate while being pressed against each other are provided, and the heating roller and the pressure roller are provided with elastic layers on their peripheral surfaces, respectively, to heat the recording paper that is being conveyed. A nip portion having a predetermined width is formed, and the hardness of the elastic layer of the heating roller and the elastic layer of the pressure roller are set so that the surface hardness of the pressure roller is higher than the surface hardness of the heating roller. The fixing mechanism. 加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度との硬度差は、アスカーC硬度で1〜10°の範囲内に設定されることを特徴とする請求項1に記載の定着機構。   2. The fixing mechanism according to claim 1, wherein a difference in hardness between the surface hardness of the heating roller and the surface hardness of the pressure roller is set in a range of 1 to 10 degrees in terms of Asker C hardness. 加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度との硬度差は、設定されたニップ部の幅に基づいて設定されることを特徴とする請求項1又は2に記載の定着機構。   The fixing mechanism according to claim 1, wherein the hardness difference between the surface hardness of the heating roller and the surface hardness of the pressure roller is set based on a set width of the nip portion. 加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度との硬度差は、ニップ部の幅が長く設定されるにしたがって小さく設定されることを特徴とする請求項3に記載の定着機構。   4. The fixing mechanism according to claim 3, wherein the difference in hardness between the surface hardness of the heating roller and the surface hardness of the pressure roller is set smaller as the width of the nip portion is set longer. 加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度との硬度差は、設定された加熱ローラおよび加圧ローラの直径に基づいて設定されることを特徴とする請求項1又は2に記載の定着機構。   The fixing mechanism according to claim 1, wherein the difference in hardness between the surface hardness of the heating roller and the surface hardness of the pressure roller is set based on the set diameters of the heating roller and the pressure roller. . 加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度との硬度差は、加熱ローラおよび加圧ローラの直径が大きく設定されるにしたがって小さく設定されることを特徴とする請求項5に記載の定着機構。   6. The fixing mechanism according to claim 5, wherein the difference in hardness between the surface hardness of the heating roller and the surface hardness of the pressure roller is set smaller as the diameters of the heating roller and the pressure roller are set larger. . 請求項1〜6のいずれか1つに記載の定着機構を備えた画像形成装置。   An image forming apparatus comprising the fixing mechanism according to claim 1. 請求項1〜6のいずれか1つに記載の定着機構を備えた両面印字機能を有するカラー画像形成装置。   A color image forming apparatus having a double-sided printing function comprising the fixing mechanism according to claim 1.
JP2006027460A 2006-02-03 2006-02-03 Fixing mechanism Pending JP2007206555A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006027460A JP2007206555A (en) 2006-02-03 2006-02-03 Fixing mechanism

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006027460A JP2007206555A (en) 2006-02-03 2006-02-03 Fixing mechanism

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007206555A true JP2007206555A (en) 2007-08-16

Family

ID=38486061

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006027460A Pending JP2007206555A (en) 2006-02-03 2006-02-03 Fixing mechanism

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007206555A (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003263056A (en) * 2002-03-12 2003-09-19 Minolta Co Ltd Fixing device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003263056A (en) * 2002-03-12 2003-09-19 Minolta Co Ltd Fixing device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5063438B2 (en) Fixing apparatus and image forming apparatus
JP4806942B2 (en) Image forming apparatus
JP2010058980A (en) Sheet discharging device and image forming device equipped with the same
JP2007047390A (en) Fixing device
JP2008170649A (en) Image forming apparatus, fixing device and program
JP2008009097A (en) Fixing device and image forming apparatus equipped therewith
JP2006317492A (en) Fixing separation plate, fixing device and image forming apparatus
JP2013024895A (en) Fixing device and image formation device
JP2010134389A (en) Fixing device and image forming device
JP4801978B2 (en) Fixing apparatus and image forming apparatus
JP4466295B2 (en) Image forming apparatus
JP2004205677A (en) Fixing device and image forming apparatus
JP2007206555A (en) Fixing mechanism
JP6631302B2 (en) Image forming apparatus, image forming system, and image forming condition control method
JP2020112586A (en) Image forming apparatus
JP4821133B2 (en) Image forming apparatus
JP2005173030A (en) Fixing device and image forming apparatus with same
JP5283445B2 (en) Secondary transfer belt cleaning method for image forming apparatus
JP2000081805A (en) Image forming device
JP2010038967A (en) Image forming apparatus
JP2007225780A (en) Fixing device
US7221883B2 (en) Electrostatic image transfer device using intermediate transfer belt having simplified image transfer voltage requirements
JP5325521B2 (en) Fixing device
US8565665B2 (en) Image forming apparatus and cover sheet conveyance system incorporated therein
JP2013174747A (en) Fixing device and image forming apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080220

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100914

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100914

A521 Written amendment

Effective date: 20101022

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

A02 Decision of refusal

Effective date: 20101214

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02