JP2007249098A - Transfer apparatus, transfer fixing device, image forming apparatus, transfer method, transfer fixing method, and image forming method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プリンタ、ファックス、複写機等の画像形成装置に用いられる電子写真、静電記録、静電印刷等における転写装置に関する。 The present invention relates to a transfer device in electrophotography, electrostatic recording, electrostatic printing, and the like used in an image forming apparatus such as a printer, a fax machine, and a copying machine.
複写機やファクシミリ、あるいはプリンタ、さらには印刷機などの画像形成装置においては、記録用紙などのシート上に転写されて担持されている未定着画像を加熱定着することにより複写物や記録物を得ることができる。定着に際しては、未定着画像を担持しているシートを挟持搬送しながら未定着画像を加熱することにより未定着画像中に含まれる現像剤、特にトナーの溶融軟化およびシートへの浸透を行わせることによりシートにトナーを定着することが行われる。従来の方式にあっては用紙上に一旦、中間転写ベルトまたは感光体から静電気的にトナーを転写させ搬送下流の定着装置に導くことで上記、画像形成を行っていた。この方式であれば、用紙(特に厚紙)先端が定着に入る際、または後端が定着を抜ける際の定着ローラの回転変動は画像に悪影響を及ぼさなかった。
以下ショックジターについて説明する。
In an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile machine, a printer, or a printing machine, a copy or a recorded material is obtained by heating and fixing an unfixed image transferred and carried on a sheet such as a recording paper. be able to. During fixing, the unfixed image is heated while nipping and transporting the sheet carrying the unfixed image, so that the developer contained in the unfixed image, in particular, the toner is softened and penetrated into the sheet. Thus, the toner is fixed on the sheet. In the conventional system, the above-described image formation is performed by electrostatically transferring the toner from the intermediate transfer belt or the photosensitive member to the paper and then guiding it to the fixing device downstream of the conveyance. With this method, the rotation fluctuation of the fixing roller when the leading edge of the paper (particularly thick paper) enters the fixing or the trailing edge leaves the fixing did not adversely affect the image.
The shock jitter will be described below.
図8は、タンデム型に感光体を配した電子写真記録方式における、厚紙転写が行われる位置(2次転写部)を示す図である。
同図において符号2は中間転写ベルト、9は駆動ローラ、18はレジストローラ対、21は2次転写ローラ、Mbはベルト用の駆動モータ、Pは転写紙、Tr2は2次転写部をそれぞれ示す。
2次転写部Tr2で発生する負荷変動は中間転写ベルト2を伝播してベルト用の駆動ローラ9に伝わる。駆動ローラ軸は、回転ジョイント機構や減速機構を経由の後、駆動モータ(DCモータやパルスモータ)Mbに連結されている。中間転写ベルト2の移動は、駆動ローラ9に巻き付き、その摩擦駆動力により微少な移動量もコントロールしている。2次転写部Tr2での負荷変動が、駆動ローラ9部で制御出来ないと、若干の移動位置誤差が、その上流にある感光体ドラムに対向した1次転写部に伝播して転写の位置誤差を発生することになる。この部分が画像における微少な位置変動(ショックジター)となって見栄えの悪い画像不良を招く。
中間転写ベルト2の移動を制御すべき駆動ローラ9および伝達系には、いくつかの変動要因がある。負荷の変動によるベルトの微少スリップ、あるいは伸び、ジョイント機構や減速機構である歯車部での回転伝達時の撓み、あるいは駆動モータMbの保持力が負荷変動に負けるなどの理由による。
FIG. 8 is a diagram showing a position (secondary transfer portion) at which thick paper transfer is performed in an electrophotographic recording system in which a photoconductor is arranged in a tandem type.
In the figure, reference numeral 2 is an intermediate transfer belt, 9 is a drive roller, 18 is a registration roller pair, 21 is a secondary transfer roller, Mb is a belt drive motor, P is transfer paper, and Tr2 is a secondary transfer portion. .
The load fluctuation generated in the secondary transfer portion Tr2 propagates through the intermediate transfer belt 2 to the belt driving roller 9. The drive roller shaft is connected to a drive motor (DC motor or pulse motor) Mb after passing through a rotary joint mechanism or a speed reduction mechanism. The movement of the intermediate transfer belt 2 is wound around the driving roller 9 and a slight movement amount is controlled by the friction driving force. If the load fluctuation at the secondary transfer portion Tr2 cannot be controlled by the drive roller 9 portion, a slight movement position error is propagated to the primary transfer portion facing the photosensitive drum located upstream thereof, and the transfer position error. Will occur. This portion becomes a slight position fluctuation (shock jitter) in the image, and causes an image defect that is not good-looking.
There are several fluctuation factors in the drive roller 9 and the transmission system that should control the movement of the intermediate transfer belt 2. This is because the belt slips slightly due to load fluctuations or stretches, bends at the time of rotation transmission at the gear portion which is a joint mechanism or a speed reduction mechanism, or the holding force of the drive motor Mb loses load fluctuations.
近来、2次転写部から定着までを一体で構成する方式が提案され、これによれば装置の小型化や用紙搬送信頼性の向上等の効果を奏していた(例えば、特許文献1、2 参照。)。
しかしながら上記方式においては、冒頭で述べた定着方式で問題にならなかった用紙の突入または抜けるときのショックジターが画像上に悪影響を及ぼすようになる。つまりは、用紙先端、後端が定着ニップ部を通過する際、特に厚紙の場合、負荷変動が2次転写部から中間転写ベルトを経て上記1次転写部に伝播するため、画像における微少な位置変動(ショックジター)を招いていた。上記定着ニップ部の面圧は図8の2次転写面圧の5倍程度あり、上記ショックジターが増長される傾向にあり帯状のバンディングが顕著になるといった悪影響が生じていた。
図9は速度変動計測の構成例を示す図である。同図(a)は厚紙Pの先端が計測ローラ50に突入する時、同図(b)は同じく後端が抜け出る時をそれぞれ示す図である。
同図において符号18はレジストローラ対、50は計測ローラをそれぞれ示す。
2対のローラ群で厚紙を搬送した際、計測ローラ50における速度変動は、厚紙Pの先端が計測ローラ50に突入する時、および後端が抜け出る時に速度変動が大きく発生するという実測結果を得ている。
図10は速度変動の測定結果の1例を示す図である
同図において(a)、(b)は、図9の(a)、(b)に対応する状態を示す。このように、厚紙Pによる速度変動は極端に大きくなる。
Recently, there has been proposed a system in which the structure from the secondary transfer unit to the fixing is integrated, and according to this, effects such as downsizing of the apparatus and improvement of sheet conveyance reliability have been achieved (for example, see
However, in the above system, shock jitter when paper enters or exits, which was not a problem in the fixing system described at the beginning, has an adverse effect on the image. That is, when the leading and trailing edges of the paper pass through the fixing nip, particularly in the case of thick paper, the load fluctuation propagates from the secondary transfer portion to the primary transfer portion via the intermediate transfer belt, so that a very small position in the image. Fluctuated (shock jitter). The surface pressure of the fixing nip portion is about five times the secondary transfer surface pressure of FIG. 8, and the shock jitter tends to be increased, and band-like banding becomes prominent.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration example of speed fluctuation measurement. FIG. 4A is a diagram showing the time when the leading edge of the cardboard P enters the
In the figure,
When the thick paper is transported by the two pairs of rollers, the speed fluctuation in the
FIG. 10 is a diagram showing an example of the measurement result of the speed fluctuation. In FIG. 10, (a) and (b) show states corresponding to (a) and (b) of FIG. Thus, the speed fluctuation due to the thick paper P becomes extremely large.
本発明の目的とするところは、上記1次転写部(および2次転写)に伝播する転写の位置誤差要因を低減させる装置を供給することにある。具体的には厚紙先端の突入、または厚紙後端が抜ける時に発生する急激な負荷の変動要因を減少させる様にして、1次転写部(および2次転写部)における微少な位置変動(ショックジター)を解消することにある。 It is an object of the present invention to provide an apparatus for reducing a transfer position error factor propagating to the primary transfer portion (and secondary transfer). Specifically, a slight change in position (shock jitter) in the primary transfer unit (and the secondary transfer unit) is performed so as to reduce the fluctuation factor of the abrupt load that occurs when the leading end of the cardboard enters or the trailing end of the cardboard comes off. ).
請求項1に記載の発明では、複数の部材に張架されてトナー像を担持する像担持体と、前記像担持体と対向してニップ部を形成する対向部材とを備え、前記ニップ部を通過する記録媒体上に前記トナー像を転写する転写装置において、前記ニップ部下流側で前記像担持体に当接して前記像担持体の駆動速度よりも高速で同方向に回転する回転部材を備えたことを特徴とする。
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の転写装置において、前記回転部材は、前記像担持体表面の残余トナーを取り除くクリーニング部材を兼ねることを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention, an image carrier that supports a toner image by being stretched by a plurality of members, and a counter member that forms a nip portion facing the image carrier, the nip portion is provided. In the transfer device for transferring the toner image onto a recording medium that passes, a rotating member that contacts the image carrier at the downstream side of the nip and rotates in the same direction at a higher speed than the driving speed of the image carrier is provided. It is characterized by that.
According to a second aspect of the present invention, in the transfer device according to the first aspect, the rotating member also serves as a cleaning member that removes residual toner on the surface of the image carrier.
請求項3に記載の発明では、請求項1または2に記載の転写装置において、前記ニップ部通過中の記録媒体を狭持して排出する排出ローラ対を備え、前記排出ローラ対は回転制御手段を備えることを特徴とする。
請求項4に記載の発明では、請求項3に記載の転写装置において、前記排出ローラ対の回転制御はアナログ的に、徐々に遅くしその後徐々に早くして元の回転速度に戻すことを特徴とする。
請求項5に記載の発明では、請求項3ないし4のいずれか1つに記載の転写装置において、前記転写ニップ部を記録媒体の後端が通過するタイミングを検出する検出手段を有し、該検出手段の検出結果に基づいて、前記排出ローラ対の回転速度を制御することを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the transfer apparatus according to the first or second aspect, the transfer device further includes a pair of discharge rollers that pinches and discharges the recording medium passing through the nip portion, and the discharge roller pair is a rotation control unit. It is characterized by providing.
According to a fourth aspect of the present invention, in the transfer device according to the third aspect, the rotation control of the discharge roller pair is gradually slowed in an analog manner, and then gradually speeded up to return to the original rotational speed. And
According to a fifth aspect of the present invention, in the transfer device according to any one of the third to fourth aspects, the image forming apparatus further includes a detection unit that detects a timing at which a rear end of the recording medium passes through the transfer nip portion. The rotational speed of the discharge roller pair is controlled based on the detection result of the detection means.
請求項6に記載の発明では、請求項5に記載の転写装置において、前記検出手段は、記録媒体の先端を前記転写ニップ部に搬送するタイミングを制御するための検出手段として用いることを特徴とする。
請求項7に記載の発明では、請求項3ないし6のいずれか1つに記載の転写装置において、記録媒体の厚さを検出する厚さ検知手段を有し、その検知手段の検出結果に基づいて、前記排出ローラ対の回転速度を制御することを特徴とする。
請求項8に記載の発明では、請求項3ないし7のいずれか1つに記載の転写装置において、前記排出ローラ対の回転制御手段は、前記排出ローラ対に回転負荷を付与する電磁ブレーキで構成したことを特徴とする。
請求項9に記載の発明では、複数の部材に張架されてトナー画像が転写される転写定着体と、前記転写定着体と対向してニップ部を形成する対向部材とを備え、前記ニップ部を通過する記録媒体上に前記トナー画像を定着する転写定着装置において、前記ニップ部下流側で前記転写定着体と当接して前記転写定着体の駆動速度よりも高速で同方向に回転する回転部材を備えたことを特徴とする特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the transfer device according to the fifth aspect, the detection unit is used as a detection unit for controlling a timing at which a leading end of a recording medium is conveyed to the transfer nip portion. To do.
According to a seventh aspect of the present invention, in the transfer device according to any one of the third to sixth aspects, the transfer device further includes a thickness detection unit that detects the thickness of the recording medium, and is based on a detection result of the detection unit. The rotational speed of the discharge roller pair is controlled.
According to an eighth aspect of the present invention, in the transfer device according to any one of the third to seventh aspects, the rotation control means of the discharge roller pair includes an electromagnetic brake that applies a rotation load to the discharge roller pair. It is characterized by that.
According to a ninth aspect of the present invention, the nip portion includes: a transfer fixing member that is stretched by a plurality of members and onto which a toner image is transferred; and a counter member that forms a nip portion facing the transfer fixing member. In the transfer fixing apparatus for fixing the toner image on the recording medium passing through the rotating member, the rotating member is in contact with the transfer fixing body on the downstream side of the nip portion and rotates in the same direction at a higher speed than the driving speed of the transfer fixing body. It is characterized by having provided.
請求項10に記載の発明では、請求項9に記載の転写定着装置において、前記回転部材は、前記転写定着体表面の残余トナーを取り除くクリーニング部材を兼ねることを特徴とする。
請求項11に記載の発明では、請求項9または10に記載の転写定着装置において、前記ニップ部通過中の記録媒体を狭持して排出する排出ローラ対を備え、前記排出ローラ対は回転制御手段を備えることを特徴とする。
請求項12に記載の発明では、請求項11に記載の転写定着装置において、前記排出ローラ対の回転制御はアナログ的に、徐々に遅くしその後徐々に早くして元の回転速度に戻すことを特徴とする。
請求項13に記載の発明では、請求項11または12に記載の転写定着装置において、前記ニップ部を記録媒体の後端が通過するタイミングを検出する検出手段を有し、該検出手段の検出結果に基づいて、前記排出ローラ対の回転速度を制御することを特徴とする。
請求項14に記載の発明では、請求項13に記載の転写定着装置において、前記検出手段は、記録媒体の先端を前記ニップ部に搬送するタイミングを制御するための検出手段として用いることを特徴とする。
請求項15に記載の発明では、請求項11ないし14のいずれか1つに記載の転写定着装置において、記録媒体の厚さを検出する厚さ検知手段を有し、その検知手段の検出結果に基づいて、前記排出ローラ対の回転速度を制御することを特徴とする。
請求項16に記載の発明では、請求項11ないし15のいずれか1つに記載の転写定着装置において、前記排出ローラ対の回転制御手段は、前記排出ローラ対に回転負荷を付与する電磁ブレーキで構成したことを特徴とする。
請求項17に記載の発明では、請求項9に記載の転写定着装置において、前記ニップ部上流側に前記トナー像を加熱する加熱手段を有することを特徴とする。
請求項18に記載の発明では、請求項9ないし17のいずれか1つに記載の転写定着装置において、前記回転部材は、前記転写ベルト表面温度を下げる冷却部材を兼ねることを特徴とする。
請求項19に記載の発明では、請求項18に記載の転写定着装置において、前記冷却部材は、ヒートパイプで構成したことを特徴とする。
請求項20に記載の発明では、請求項1ないし8のいずれか1つに記載の転写装置を備えた画像形成装置を特徴とする。
請求項21に記載の発明では、請求項9ないし19のいずれか1に記載の転写定着装置を備えた画像形成装置を特徴とする。
請求項22に記載の発明では、請求項1ないし8のいずれか1つに記載の転写装置を用いる転写方法を特徴とする。
請求項23に記載の発明では、請求項9ないし19のいずれか1つに記載の転写定着装置を用いる転写定着方法を特徴とする。
請求項24に記載の発明では、潜像形成工程と、形成された潜像を未定着のトナー像として現像する現像工程とを有する画像形成方法において、請求項22に記載の転写方法を用いることを特徴とする。
請求項25に記載の発明では、潜像形成工程と、形成された潜像を未定着のトナー像として現像する現像工程とを有する画像形成方法において、請求項23に記載の転写定着方法を用いることを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, in the transfer fixing device according to the ninth aspect, the rotating member also serves as a cleaning member that removes residual toner on the surface of the transfer fixing body.
According to an eleventh aspect of the present invention, in the transfer fixing device according to the ninth or tenth aspect, the image forming apparatus further includes a discharge roller pair that pinches and discharges the recording medium that is passing through the nip portion, and the discharge roller pair is rotationally controlled. Means are provided.
According to a twelfth aspect of the present invention, in the transfer fixing device according to the eleventh aspect, the rotation control of the discharge roller pair is gradually slowed in an analog manner and then gradually speeded up to return to the original rotational speed. Features.
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the transfer fixing device according to the eleventh or twelfth aspect, the image forming apparatus further includes a detection unit that detects a timing at which a rear end of the recording medium passes through the nip portion. Based on the above, the rotational speed of the discharge roller pair is controlled.
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the transfer fixing apparatus according to the thirteenth aspect, the detection means is used as a detection means for controlling the timing at which the leading edge of the recording medium is conveyed to the nip portion. To do.
According to a fifteenth aspect of the present invention, the transfer fixing device according to any one of the eleventh to fourteenth aspects further includes a thickness detecting unit that detects the thickness of the recording medium. Based on this, the rotational speed of the discharge roller pair is controlled.
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the transfer fixing device according to any one of the eleventh to fifteenth aspects, the rotation control means of the discharge roller pair is an electromagnetic brake that applies a rotation load to the discharge roller pair. It is characterized by comprising.
According to a seventeenth aspect of the present invention, in the transfer fixing apparatus according to the ninth aspect, the image forming apparatus further includes a heating unit that heats the toner image on the upstream side of the nip portion.
According to an eighteenth aspect of the present invention, in the transfer fixing device according to any one of the ninth to seventeenth aspects, the rotating member also serves as a cooling member that lowers the surface temperature of the transfer belt.
According to a nineteenth aspect of the present invention, in the transfer fixing device according to the eighteenth aspect, the cooling member is constituted by a heat pipe.
According to a twentieth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus including the transfer device according to any one of the first to eighth aspects.
According to a twenty-first aspect of the invention, there is provided an image forming apparatus including the transfer fixing device according to any one of the ninth to nineteenth aspects.
A twenty-second aspect of the invention is characterized by a transfer method using the transfer device according to any one of the first to eighth aspects.
According to a twenty-third aspect of the present invention, there is provided a transfer fixing method using the transfer fixing device according to any one of the ninth to nineteenth aspects.
According to a twenty-fourth aspect of the present invention, in the image forming method including the latent image forming step and the developing step of developing the formed latent image as an unfixed toner image, the transfer method according to the twenty-second aspect is used. It is characterized by.
According to a twenty-fifth aspect of the present invention, in the image forming method including the latent image forming step and the developing step of developing the formed latent image as an unfixed toner image, the transfer fixing method according to the twenty-third aspect is used. It is characterized by that.
本発明によれば、用紙(特に厚紙)突入時、定着ニップ部に用紙がくわえこまれる時に生じる速度変動(一瞬ベルトの速度が遅くなる)が発生しても、定着ニップ部下流側に高速で回転するローラによってベルトのたるみ部分が作られているので、像担持体上の画像が転写される部分へは、その上流側のベルトたるみによって吸収され、先端突入時のショックジターを良好に回避できる。さらに、定着ニップ部後に用紙を狭持する排出ローラの回転速度を制御することによって、用紙後端が定着ニップ部を抜けるときに生じる速度変動(一瞬ベルト速度が速くなる)を抑制することができ、ショックジターを回避できる。 According to the present invention, when a sheet (especially thick paper) enters, even if a speed fluctuation (the belt speed decreases momentarily) that occurs when the sheet is caught in the fixing nip portion, the downstream side of the fixing nip portion is high-speed. Since the slack portion of the belt is created by the rotating roller, the portion on the image carrier where the image is transferred is absorbed by the belt slack on the upstream side, and the shock jitter at the time of tip entry can be avoided well. . Furthermore, by controlling the rotation speed of the discharge roller that pinches the paper after the fixing nip, speed fluctuation (the belt speed increases momentarily) that occurs when the trailing edge of the paper passes through the fixing nip can be suppressed. Can avoid shock jitter.
図1は本発明を適用する画像形成装置としてのタンデム型のカラー複写機の構成を示す図である。
同図において符号1はカラー複写機、2は中間転写ベルト、3は感光体、4は帯電装置、5は書き込み装置、6は現像装置、7は1次転写装置、8はクリーニング装置、9は駆動ローラ、10は従動ローラ(兼2次転写ローラ)、11はクリーニング装置、12は定着装置、13は転写定着ベルト、14は加圧ローラ、15はハロゲンヒータ、16は給紙トレイ、17は給紙コロ、18はレジストローラ対、19はレジストセンサ、21は2次転写ローラ、22は転写定着ローラ、23はクリーニングローラ、25はスクレーパ、26は排出ローラ対、27は加圧ローラ、30は反射板、1Aは画像形成部、1Bは給紙部、Aはニップ部より上流側領域、Bはニップ部より下流側領域、nは2次転写ニップ部、Nは定着ニップ部、Pは記録媒体をそれぞれ示す。
以下、本発明を画像形成装置である電子写真式カラー複写機(またはカラープリンタ)に適用した実施形態の一例について構成および動作の概要を説明する。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a tandem type color copying machine as an image forming apparatus to which the present invention is applied.
In the figure,
The outline of the configuration and operation of an example of an embodiment in which the present invention is applied to an electrophotographic color copying machine (or color printer) as an image forming apparatus will be described below.
カラー複写機1は、装置本体中央部に位置する画像形成部1Aと、該画像形成部1Aの下方に位置する給紙部1Bと、画像形成部1Aの上方に位置する図示しない画像読取部を有している。画像形成部1Aには、水平方向に延びる転写面を有する中間転写体としての中間転写ベルト2が配置されており、該中間転写ベルト2の上面には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。すなわち、補色関係にある色のトナー(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)による像を担持可能な像担持体としての感光体3Y、3M、3C、3Bが中間転写ベルト2の転写面に沿って並置されている。各感光体3Y、3M、3C、3Bはそれぞれ同じ方向(反時計回り方向)に回転可能なドラムで構成されており、その周りには、回転過程において画像形成処理を実行する帯電装置4、光書き込み手段としての書き込み装置5、現像装置6、1次転写装置7、およびクリーニング装置8が配置されている。各符号に付記しているアルファベットは、感光体3と同様、トナーの色別に対応している。各現像装置6には、それぞれのカラートナーが収容されている。中間転写ベルト2は、駆動ローラ9と、従動ローラ10に掛け回されて感光体3Y、3M、3C、3Bとの対峙位置において同方向に移動可能な構成を有している。駆動ローラ9と対向する位置には、中間転写ベルト2の表面をクリーニングするクリーニング装置11が設けられている。
The
感光体3Yの表面が帯電装置4により一様に帯電され、画像読取部からの画像情報に基づいて感光体4Y上に静電潜像が形成される。該静電潜像はイエローのトナーを収容した現像装置6Yによりトナー像として可視像化され、該トナー像は所定のバイアスが印加される1次転写装置7Yにより中間転写ベルト2上に1次転写される。他の感光体3M、3C、3Bでもトナーの色が異なるだけで同様の画像形成がなされ、それぞれの色のトナー像が中間転写ベルト2上に順に転写されて重ね合わせられる。転写後感光体3上に残留したトナーはクリーニング装置8により除去され、また、転写後図示しない除電ランプにより感光体3の電位が初期化され、次の作像工程に備えられる。
The surface of the
従動ローラ10と対向する位置に定着装置12が設けられている。定着装置12は、中間転写ベルト2上の画像としての未定着トナー像を転写される転写定着部材としての転写定着ベルト13と、中間転写ベルト2と2次転写ニップ部nを形成する2次転写ローラ対10、21、転写定着ベルト13を回転駆動させるための転写定着ローラ22、転写定着ベルト13と定着ニップ部Nを形成する加圧部材または対向部材としての加圧ローラ14を有している。転写定着ベルト13は100μm相当のポリイミド等の基材にシリコーンゴム等の弾性層、さらに表層はPFAコート等の離型層がコーティングされている。また、転写定着ベルト13近傍の外側あるいは内部に転写定着ベルト13上の画像を加熱する加熱手段としてのハロゲンヒータ15および反射板30が設けられている。加圧ローラ14は、芯金14aとゴム等の弾性層14bを有している。給紙部1Bは、記録媒体P(以下、単に用紙Pと呼ぶ)を積載収容する給紙トレイ16と、該給紙トレイ16内の用紙Pを最上のものから順に1枚ずつ分離して給紙する給紙コロ17と、給紙された用紙Pが一旦停止され、斜めずれを修正された後、転写定着ベルト13上の画像の先端と搬送方向の所定位置とが一致するタイミングで定着ニップ部Nに向けて送り出されるレジストローラ対18を有している。送り出すタイミングはレジストローラ対の上流側に設けられたレジストセンサ19の検出に基づいて行われる。定着ニップ部Nの下流側には用紙を狭持して本体の排出方向に送り出す排出ローラが設けられている。
A fixing
感光体3Y、3M、3C、3Bから中間転写ベルト2上に1次転写されたトナー像T(以下、単にトナーともいう)は、図示しないバイアス印加手段により2次転写ローラ(従動ローラ)10に印加されるバイアス(AC、パルスなどの重畳を含む)により転写定着ベルト13に静電気力で2次的に転写される。2次転写性能つまりは中間転写ベルトと転写定着ベルト13の密着性を良好にする為、2次転写ローラ10は図示しない両端に設けられた軸受を介してスプリングによって転写定着ベルト13の中心方向に加圧される。
A toner image T (hereinafter also simply referred to as toner) that has been primarily transferred from the
中間転写ベルト2から転写定着ベルト13に転写されたトナー像Tは定着ニップ部Nで用紙Pに定着されるまで、転写定着ベルト13上において単独で加熱される。トナーTのみを予め加熱する過程が十分に得られるので、トナーTと用紙Pを同時に加熱する従来方式に比べて加熱温度を低くできる。実験の結果、転写定着ベルト13の温度は110〜120℃の低温でも十分な画質が得られることが確認された。従来のカラー画像形成装置では十分な光沢を得るために用紙による温度低下を考慮して白黒画像形成装置に比べて1.5倍ほどの熱量を与えていた。このため、用紙が必要以上に加熱されるとともに、トナーと用紙の密着性も必要以上に高められていた。
The toner image T transferred from the intermediate transfer belt 2 to the
本実施形態では、用紙Pを考慮せずに十分な光沢を得るための温度を独立に設定できるので、転写定着ベルト13の温度(定着設定温度)を低くできる。また、用紙Pは定着ニップ部Nのみで加熱されるので過剰に加熱されず、トナーTと用紙の密着性も必要以上に高められることはない。本実施形態によれば、低温定着が可能でウォームアップ時間を短くでき、省エネルギー性を向上させることができる。また、中間転写体への熱移動を抑制できるので耐久性を向上させることができる。また、中間転写体の温度を低減でき、中間転写体側の熱劣化を抑制できる。以上のように、本実施形態における定着装置12はそれ自体が未定着トナー像の被転写機能を有するものであり、未定着トナー像を保持した用紙を単に加熱・加圧する従来の定着装置に対し、「転写型定着装置」として位置付けられるものである。
In this embodiment, the temperature for obtaining a sufficient gloss without considering the paper P can be set independently, so that the temperature of the transfer fixing belt 13 (fixing set temperature) can be lowered. Further, since the paper P is heated only at the fixing nip portion N, it is not excessively heated, and the adhesion between the toner T and the paper is not increased more than necessary. According to this embodiment, low-temperature fixing is possible, the warm-up time can be shortened, and energy saving can be improved. Further, since heat transfer to the intermediate transfer member can be suppressed, durability can be improved. Further, the temperature of the intermediate transfer member can be reduced, and thermal deterioration on the intermediate transfer member side can be suppressed. As described above, the fixing
図2は用紙突入持のショックジターを解消する構成例を説明する図である。
同図における符号は図1における符号に準ずる。
張架された転写定着ベルト13は図示しない駆動モータによって回転される転写定着ローラ22によって同図において、反時計方向に回転駆動される。べルト回転方向における定着ニップ部Nから2次転写ニップ部nまでの区間(=図1に示すB領域)にはクリーニングローラ23と加圧ローラ27が設けられる。クリーニングローラ23はベルト接触部がベルト移動方向と同方向に駆動され、その速度は転写定着ローラ22による転写定着ベルト13の駆動線速度:Vよりも速い速度:V’に設定される。加圧ローラ27は、転写定着ベルト13がクリーニングローラ23との線速差により、移動方向下流側に向けて摩擦力を受けるよう、適正な加圧力を発生させるために設けられており、転写定着ベルト13の移動に伴って連れ回りする。加圧力の発生は、特に図示しないが、必要に応じてばね等の部材を用いることができる。また、加圧ローラ27の代わりに、摩擦力の十分小さな固定接触部材(例えば、板ばね)で弾力的に押し付けてもかまわない。転写定着ベルト13上の残余トナーはクリーニングローラ23に転写され、スクレーパ25によって掻き取り回収される。転写定着ベルト13の周長は内側の2ローラ群の接線同士を結んだ長さよりも若干長く設定される。以上の構成により回転駆動中の転写定着ベルト13はクリーニングローラ23によって他よりも速く繰り出され、B区間のクリーニングローラ23〜2次転写ローラ21の間で若干の弛みが形成される。厚紙Pが定着ニップ部Nに突入すると、加圧力の高い定着ローラ対を押し広げるために負荷が増大して、一瞬、転写定着ローラ22の回転速度が遅くなる。このため、2次転写ローラ21との速度差が生じて前記ショックジターが生じていた。本実施例では、たとえ転写定着ローラ22の回転速度が厚紙突入で遅くなっても2次転写ローラ21のベルト繰り出し量との差分を、上記クリーニングローラ23〜2次転写ローラ21間の弛みが吸収する。これによってショックジターが2次転写部あるいは中間転写ベルトを経て上記1次転写部に伝播するのを防ぐ事ができる。本実施例では、2次転写ローラ21は駆動される転写定着ローラ22によってベルトを介して連れ回りとしても良いし、略同速に駆動される2次転写ローラ対21にオーバーランクラッチを設けても良い。
FIG. 2 is a diagram for explaining a configuration example for eliminating the shock jitter of paper entry.
The reference numerals in the figure are the same as those in FIG.
The stretched
図3はクリーニングローラを冷却ローラとしたときの構成例を示す図である。
同図において符号31はモータギヤ、32は従動ギア、33は冷却ファン、34は冷却フィン、Mcはクリーニングモータをそれぞれ示す。
転写定着方式は、加熱された転写定着ベルトの熱が2次転写から中間転写ベルト13へ、さらに感光体へと熱が伝搬して、従来方式よりも感光体3の温度が高くなり、現像や転写のトナー像が劣化する。その問題を防止するために、熱の伝搬を防止する必要があり、本発明では、転写定着ニップ部N後に冷却ローラを設け、さらに、クリーニングローラ23と兼用する構成としている。
冷却ローラ23の軸端部には従動ギヤ32が固定され、モータギヤ31とかみ合い、クリーニングモータMcの駆動力が伝達されて、冷却ローラを回転する。冷却ローラがクリーニングローラ23と兼用する場合は、スクレーパ25を設けて転写定着ベルト13から転写した残トナーを掻き取り回収する構成となる。冷却ローラの材質は熱伝達性の良い銅、アルミなどの金属で構成され、もう一方のローラ軸端部には冷却フィン34が設けられ、冷却ファン33で放熱する構成となっている。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example when the cleaning roller is a cooling roller.
In the figure,
In the transfer and fixing method, the heat of the heated transfer and fixing belt propagates from the secondary transfer to the
A driven
図4は排出ローラの構成を示す図である。
同図において符号35はスプリング、36はカップリング、37は電磁ブレーキ、排出ローラ26bが両軸端を軸受(不図示)を介してスプリング35によって、排出ローラ26aへ加圧されている。この排出ローラは表層がウレタン、EPDM、シリコンなどのゴム材質、あるいは金属粉、セラミックなどが接着や溶着、あるいは荒らされた表面を有する金属といった摩擦係数の高い表層からなっている。排出ローラ26aの軸端にはカップリング36を介して電磁ブレーキ37が連結しており、入力電圧に応じブレーキトルクが作用する。用紙Pが排出ローラ対26に進入して、用紙Pの搬送力によって排出ローラ対26が連れ周りしているときに、電磁ブレーキに電圧が印加されるとブレーキトルクが作用して、用紙の搬送速度が遅くなる構成となっている。
図5と図6を用いて、用紙が定着ニップ部Nを通過するときの説明をする。
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the discharge roller.
In the figure,
A case where the sheet passes through the fixing nip N will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
図5は用紙後端がレジストセンサを通過しているときを示す図である。
同図において符号38は紙厚センサを示す。
同図は用紙の先端が定着ニップ部Nと排出ローラを通過して、後端がレジストセンサを通過しているときを示している。レジストローラ対18の加圧側のローラには紙厚センサ38が設けられている。この紙厚センサ38はレーザ変位計、渦電流式変位計、接触式変位計などからなり、用紙Pがレジストローラ対18に進入したときの加圧側のローラ変位量を計測して紙厚を測定する。用紙Pが搬送されているとき、レジストセンサ19で用紙後端を検知し、紙厚は用紙Pがレジストローラ18を通過中に検知する。このときの用紙Pは定着ニップ部Nを過ぎて排出ローラ対26に狭持されて搬送されている。このとき排出ローラ対26に連結されている電磁ブレーキ37には電圧OFF状態で、排出ローラ対26は用紙Pの搬送力で連れまわっている。用紙Pへの搬送力は定着ニップ部Nの転写定着ローラ22の駆動力から得られている。
FIG. 5 is a diagram showing the time when the trailing edge of the sheet passes through the registration sensor.
In the figure,
The figure shows the time when the leading edge of the paper passes through the fixing nip N and the discharge roller, and the trailing edge passes through the registration sensor. A
図6は用紙後端が定着ニップ部を通過するときを示す図である。
用紙Pの後端が通過するタイミングはレジストセンサ19の検知タイミングからの時間で計り、そのタイミングで電磁ブレーキ37に電圧が印加され、排出ローラ対26にブレーキトルクが働き、用紙Pの搬送速度が遅くなる。用紙後端が高面圧加圧されている定着ニップ部Nを抜けるときには、用紙Pを挟みこんで搬送している負荷が転写定着ローラ32の駆動力から解放されるため、一瞬転写定着ベルト13の速度が速くなる。このタイミングで用紙Pを遅くすることによって、用紙Pの腰の強さで転写定着ベルト13の速度変動を抑えつつ、ニップ部を抜けることになる。したがって、転写定着ベルト13の上流側のA領域から速度変動が2次転写部、中間転写ベルト2を介して1次転写部へ伝播してトナー画像にショックジターが生じることを防止できる。
FIG. 6 is a diagram illustrating the time when the trailing edge of the sheet passes through the fixing nip portion.
The timing at which the trailing edge of the paper P passes is measured by the time from the detection timing of the
さらに、紙厚センサ38により検出された用紙Pの厚さに応じて電磁ブレーキ37に印加する電圧を変える。つまり厚くなるほど大きな電圧を印加して、排出ローラ対26へのブレーキトルクを大きくし、厚紙のときの大きな速度変動を、精度良く抑えることができる。
電圧印加の制御方法を、単純なON/OFFのようなデジタル的制御にすると、用紙後端が定着ニップ部Nを抜けるタイミングと電磁ブレーキ37に電圧印加するタイミングを合わせるのが難しく、ずれると速度変動を抑えることができない。そこで、制御自身はデジタル制御であっても、抜けるタイミングの前から徐々に印加電圧を大きくして排出ローラ対の回転を徐々に遅くし、計算上抜けたはずのタイミング以後は徐々に印加電圧を小さくして排出ローラ対の回転を徐々に遅くしていくという、アナログ的制御方法を取り入れる。こうすることによって正確にタイミングを合わす必要もなく、ずれても速度変動を抑えることができる。
このような排出ローラ対26の回転制御を電磁ブレーキの代わりに、モータなどの駆動源を連結して行なってもよい。
Further, the voltage applied to the
If the voltage application control method is a digital control such as simple ON / OFF, it is difficult to match the timing at which the trailing edge of the sheet exits the fixing nip portion N and the timing at which the voltage is applied to the
Such rotation control of the
図7は2次転写定着の実施例を示す図である。
同図において符号102は転写定着ベルト、112は転写定着ローラ、114は加圧ローラ、123はクリーニングローラをそれぞれ示す。
転写定着ベルト102上に1次転写されたトナー像は、ハロゲンヒータ15で加熱され、転写定着ローラ112と加圧ローラ114によって形成される転写定着部において、記録媒体P上に2次転写されながら定着される。記録媒体Pは排出ローラ対26によって装置外部に排出される。
前図までは3次転写定着の実施例で本発明の説明をしてきたが、本図のように、2次転写定着でも適用できる。要は、最終的に記録媒体Pに転写する転写ニップ部に関して本発明が適用できるのであって、その転写が2次転写であるか、3次転写であるかにはよらない。
以上の説明では記録媒体に対する転写はすべて転写定着の構成で説明したが、本発明の趣旨は、上記実施例に示した定着方法に限定されるものではなく、ハロゲンヒータ15を用いずに、排出ローラ対が定着ローラを兼ねていてもかまわない。
FIG. 7 is a diagram showing an example of secondary transfer fixing.
In the figure,
The toner image primarily transferred onto the
Although the present invention has been described in the embodiment of the third transfer fixing up to the previous figure, it can also be applied to the second transfer fixing as shown in the present figure. In short, the present invention can be applied to the transfer nip portion that is finally transferred to the recording medium P, and it does not depend on whether the transfer is a secondary transfer or a tertiary transfer.
In the above description, the transfer to the recording medium has been described with the transfer fixing configuration. However, the gist of the present invention is not limited to the fixing method shown in the above embodiment, and the discharge is performed without using the
2 中間転写ベルト
12 定着装置
13 転写定着ベルト
19 レジストセンサ
21 2次転写ローラ
2
Claims (25)
24. An image forming method comprising the latent image forming step and the developing step of developing the formed latent image as an unfixed toner image, wherein the transfer fixing method according to claim 23 is used.
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