JP2016151742A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents

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岳誠 長谷
Takamasa Hase
岳誠 長谷
洋 瀬尾
Hiroshi Seo
洋 瀬尾
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the occurrence of abnormal images due to fastening of toner according to a print condition.SOLUTION: There is provided a fixing device that brings a fixing member and a pressure member into contact to fix a toner to a print medium, the fixing device comprising: a rotational load providing member that provides a rotational load to the fixing member or the pressure member; and a mechanism part that displaces the rotational load providing member in a direction of contact of the fixing member or the pressure member to generate a difference in rotational speed between the fixing member and the pressure member, where the mechanism part changes the force of contact of the rotational load providing member with the fixing member or the pressure member according to a print condition to control fastening of the toner to the print medium.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、例えば、電子写真方式の画像形成装置における定着装置、及びこの定着装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。   The present invention relates to, for example, a fixing device in an electrophotographic image forming apparatus, and an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile equipped with the fixing device.

複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では、像担持体上の画像情報に基づいてトナー像を形成し、該トナー像を紙やOHPシート等の記録材上に転写し、トナー像を担持した記録材を定着装置に通して熱と圧力によりトナー像を記録材上に固定する。その固定方法としては、「熱ローラ方式」や「スリーブ方式」がある。   Image forming apparatuses such as copiers, printers, and facsimiles form a toner image based on image information on an image carrier, transfer the toner image onto a recording material such as paper or an OHP sheet, and carry the toner image. The recorded material is passed through a fixing device, and the toner image is fixed on the recording material by heat and pressure. The fixing method includes a “heat roller method” and a “sleeve method”.

「熱ローラ方式」の定着装置は、ハロゲンヒータや誘導加熱のコイルなどの加熱源により加熱される定着ローラと加圧ローラでニップ部を形成し、画像を担持した記録材をニップ部に通すことで、熱と圧力によりトナーを溶融させて定着させる。熱ローラ方式は安価であり、安全性や高速機への対応性等の観点からモノクロ機で広く用いられている。しかし、定着ローラの芯金が金属製であり熱容量が大きいため、所定の定着温度に達するまでに十秒程度の時間がかかる。このため、非使用時でも定着ローラをある程度の温度に維持する待機時余熱により、消費エネルギーが多いという問題があった。一方、「スリーブ方式」(あるいはフィルム方式)の定着装置では、断熱ローラを外部から加熱する方式や、さらに画像情報を基に画像領域のみを選択的に加熱する方式があり、省エネルギーを実現する定着装置としてよく用いられている。   In the “heat roller type” fixing device, a fixing roller heated by a heating source such as a halogen heater or an induction heating coil and a pressure roller form a nip portion, and a recording material carrying an image is passed through the nip portion. The toner is melted and fixed by heat and pressure. The heat roller method is inexpensive and widely used in monochrome machines from the viewpoint of safety and compatibility with high-speed machines. However, since the core of the fixing roller is made of metal and has a large heat capacity, it takes about 10 seconds to reach a predetermined fixing temperature. For this reason, there is a problem that energy consumption is high due to standby heat that maintains the fixing roller at a certain temperature even when not in use. On the other hand, in the “sleeve type” (or film type) fixing device, there are a method in which the heat insulating roller is heated from the outside and a method in which only the image area is selectively heated based on the image information. Often used as a device.

しかし、上記のような方式の定着装置では、トナーの付着が均一でないことによる光沢ムラの異常が発生してしまうという問題があった。このような問題点に鑑み、例えば、特許文献1では、複数の加圧ローラの回転速度に速度差を設定し、これらの加圧ローラを、その速度差を持たせて回転させることにより、光沢ムラの異常の発生を防止する技術が開示されている。   However, the fixing device of the above-described type has a problem that an uneven glossiness occurs due to non-uniform toner adhesion. In view of such a problem, for example, in Patent Document 1, a difference in speed is set between the rotation speeds of a plurality of pressure rollers, and these pressure rollers are rotated with the difference in speed. A technique for preventing the occurrence of irregularities in unevenness is disclosed.

上記特許文献1では、複数の加圧ローラを、速度差を持たせて回転させ、上記異常の発生を防止することが出来たとしても、用紙に対する画像面積率やその画像の印刷時に用いられるトナーの物性等の画像を形成する側の印刷条件、あるいは用紙の品質等の印刷媒体側の印刷条件によっては、定着ローラ上や加圧ローラ上にトナー固着が発生してしまうという問題があった。具体的には、トナー固着物はトナーと紙粉の混合物であり、接着強度が高いため定着ローラや加圧ローラ上に接着しやすい。このトナー固着が目視可能なサイズにまで定着ローラ上で成長し、用紙に吐き出された場合には、いわゆる黒ポチと呼ばれるトナー固着による異常画像が生じ、顧客からクレームを受けてしまう場合があるという問題があった。   In Patent Document 1, even if the plurality of pressure rollers are rotated with a difference in speed to prevent the occurrence of the abnormality, the image area ratio on the paper and the toner used when printing the image Depending on the printing conditions on the image forming side such as the physical properties or the printing conditions on the printing medium side such as the quality of the paper, there is a problem that toner adheres to the fixing roller or the pressure roller. Specifically, the toner adhering matter is a mixture of toner and paper powder, and has high adhesive strength, so that it easily adheres to the fixing roller or pressure roller. When this toner sticking grows up to a size that can be seen on the fixing roller and is ejected onto a sheet, an abnormal image due to toner sticking called a so-called black spot may occur and a customer may receive a complaint. There was a problem.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、印刷条件に応じて、トナー固着による異常画像の発生を抑制することが可能な定着装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a fixing device capable of suppressing the occurrence of an abnormal image due to toner fixation according to printing conditions.

上記課題を解決するために、本発明にかかる定着装置は、定着部材と加圧部材とを当接させてトナーを印刷媒体に定着させる定着装置であって、前記定着部材または前記加圧部材に回転負荷を付与する回転負荷付与部材と、前記定着部材または前記加圧部材の当接方向に前記回転負荷付与部材を変位させ、前記定着部材と前記加圧部材との間で回転速度差を生じさせる機構部を備え、前記機構部は、印刷条件に応じて、前記定着部材または前記加圧部材に対する前記回転付与部材の当接力を変化させることにより、前記印刷媒体へのトナー固着を制御する、ことを特徴とする定着装置として構成される。   In order to solve the above-described problems, a fixing device according to the present invention is a fixing device that fixes a toner onto a printing medium by bringing a fixing member and a pressure member into contact with each other. A rotational load application member that applies a rotational load and the rotation load application member are displaced in a contact direction of the fixing member or the pressure member, so that a rotational speed difference is generated between the fixing member and the pressure member. A mechanism section for controlling the toner fixing to the print medium by changing a contact force of the rotation applying member with respect to the fixing member or the pressure member according to printing conditions. The fixing device is configured as described above.

本発明によれば、印刷条件に応じて、トナー固着による異常画像の発生を抑制することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of abnormal images due to toner fixation according to printing conditions.

本発明にかかる定着装置、及び画像形成装置を適用したプリンタの印刷機構の断面を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a cross section of a printing mechanism of a printer to which the fixing device and the image forming apparatus according to the invention are applied. 熱ローラ方式を採用した定着装置の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a fixing device adopting a heat roller method. スリーブ方式を採用した定着装置の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a fixing device adopting a sleeve method. 定着装置のベルト構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a belt configuration example of a fixing device. 図2に示した定着装置が備える回転負荷付与機構の例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a rotational load applying mechanism provided in the fixing device illustrated in FIG. 2. 図3に示した定着装置が備える回転負荷付与機構の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a rotational load applying mechanism provided in the fixing device illustrated in FIG. 3. 図2に示した定着装置が備える回転負荷付与機構の例を示す図である(変形例)。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a rotation load applying mechanism included in the fixing device illustrated in FIG. 2 (modified example). 線速差により生じたトナー抜けの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the toner omission produced by the linear velocity difference.

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる定着装置、及び画像形成装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下では、本発明にかかる定着装置、及び画像形成装置を一般的なプリンタに適用した場合について説明している。しかし、湿式プロセス(電子写真、インクジェット等)により画像を形成するプリンタやMFP(Multi-Function Peripheral)等の画像形成装置に備えられた用紙を乾燥・加熱する装置に対して適用することができる。   Exemplary embodiments of a fixing device and an image forming apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the following, a case where the fixing device and the image forming apparatus according to the present invention are applied to a general printer will be described. However, the present invention can be applied to an apparatus for drying and heating paper provided in an image forming apparatus such as a printer or an MFP (Multi-Function Peripheral) that forms an image by a wet process (electrophotography, ink jet, or the like).

図1は、本発明にかかる画像形成装置、及び画像形成方法を適用したプリンタ1000の印刷機構の断面を示す模式図である。図1に示すように、プリンタ1000は、給紙手段4と、レジストローラ対6と、像担持体としての感光体ドラム8と、転写手段10と、定着装置12等を有している。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a cross section of a printing mechanism of a printer 1000 to which an image forming apparatus and an image forming method according to the present invention are applied. As shown in FIG. 1, the printer 1000 includes a paper feeding unit 4, a registration roller pair 6, a photosensitive drum 8 as an image carrier, a transfer unit 10, a fixing device 12, and the like.

給紙手段4は、記録材としての用紙Paが積載状態で収容される給紙トレイ14と、給紙トレイ14に収容された用紙Paを最上のものから順に1枚ずつ分離して送り出す給紙コロ16等を有している。給紙コロ16によって送り出された用紙Paはレジストローラ対6で一旦停止され、姿勢ずれを矯正された後、感光体ドラム8の回転に同期するタイミングで、すなわち、感光体ドラム8上に形成されたトナー像の先端と用紙Paの搬送方向先端部の所定位置とが一致するタイミングでレジストローラ対6により転写部位Nへ送られる。   The paper feeding means 4 feeds the paper Pa as recording material stored in a stacked state and the paper Pa stored in the paper feeding tray 14 one by one in order from the top. It has a roller 16 and the like. The paper Pa sent out by the paper supply roller 16 is temporarily stopped by the registration roller pair 6, and after the posture deviation is corrected, it is formed on the photosensitive drum 8 at a timing synchronized with the rotation of the photosensitive drum 8. The toner image is sent to the transfer portion N by the registration roller pair 6 at the timing when the leading edge of the toner image coincides with the predetermined position at the leading edge of the paper Pa in the transport direction.

感光体ドラム8の周りには、矢印で示す回転方向順に、帯電手段としての帯電ローラ18と、図示しない露光手段の一部を構成するミラー20と、現像ローラ22aを備えた現像手段22と、転写手段10と、クリーニングブレード24aを備えたクリーニング手段24等が配置されている。帯電ローラ18と現像手段22の間において、ミラー20を介して感光体ドラム8上の露光部26に露光光Lbが照射され、走査されるようになっている。   Around the photosensitive drum 8, in the rotation direction indicated by the arrows, a charging roller 18 as a charging unit, a mirror 20 constituting a part of an exposure unit (not shown), a developing unit 22 including a developing roller 22a, A transfer unit 10 and a cleaning unit 24 including a cleaning blade 24a are disposed. Between the charging roller 18 and the developing means 22, exposure light Lb is irradiated to the exposure unit 26 on the photosensitive drum 8 via the mirror 20 and scanned.

プリンタにおける画像形成動作は従来と同様に行われる。すなわち、感光体ドラム8が回転を始めると、感光体ドラム8の表面が帯電ローラ18により均一に帯電され、画像情報に基づいて露光光Lbが露光部26に照射、走査されて作成すべき画像に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は感光体ドラム8の回転により現像手段22へ移動し、ここでトナーが供給されて可視像化され、トナー像が形成される。感光体ドラム8上に形成されたトナー像は、所定のタイミングで転写部位Nに進入してきた用紙Pa上に転写手段10による転写バイアス印加により転写される。   The image forming operation in the printer is performed in the same manner as in the past. That is, when the photosensitive drum 8 starts to rotate, the surface of the photosensitive drum 8 is uniformly charged by the charging roller 18, and the exposure light Lb is irradiated and scanned on the exposure unit 26 based on the image information to create an image to be created. An electrostatic latent image corresponding to is formed. The electrostatic latent image is moved to the developing means 22 by the rotation of the photosensitive drum 8, where toner is supplied to be visualized to form a toner image. The toner image formed on the photosensitive drum 8 is transferred onto the paper Pa that has entered the transfer portion N at a predetermined timing by applying a transfer bias by the transfer means 10.

トナー像を担持した用紙Paは定着装置12へ向けて搬送され、定着装置12で定着された後、図示しない排紙トレイへ排出・スタックされる。転写部位Nで転写されずに感光体ドラム8上に残った残留トナーは、感光体ドラム8の回転に伴ってクリーニング手段24に至り、このクリーニング手段24を通過する間にクリーニングブレード24aにより掻き落とされて清掃される。その後、感光体ドラム8上の残留電位が図示しない除電手段により除去され、次の作像工程に備えられる。   The paper Pa carrying the toner image is conveyed toward the fixing device 12, fixed by the fixing device 12, and then discharged and stacked on a paper discharge tray (not shown). Residual toner remaining on the photosensitive drum 8 without being transferred at the transfer portion N reaches the cleaning means 24 as the photosensitive drum 8 rotates, and is scraped off by the cleaning blade 24 a while passing through the cleaning means 24. To be cleaned. Thereafter, the residual potential on the photosensitive drum 8 is removed by a neutralizing unit (not shown), and is prepared for the next image forming process.

(定着装置構成)
ここで、上記定着装置12の構成について説明する。まず、定着装置12に熱ローラ方式を採用した構成について説明する。
(Fixing device configuration)
Here, the configuration of the fixing device 12 will be described. First, a configuration in which the heat roller method is adopted for the fixing device 12 will be described.

図2は、熱ローラ方式を採用した定着装置12の構成を示す図である。図2に示すように、定着装置12が有する定着ローラ28は、ステンレス、アルミニウム等の金属製の芯金の外周に、加圧ローラ30とニップを形成し、表層には、転写紙及びトナーの離型性を良くするために離型層を設ける。離型層には、耐熱性があり表面エネルギーの小さい材料が使用され、例えばシリコーン樹脂、フッ素樹脂、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)などの高分子樹脂からなる耐熱性チューブとして使用される。表層には、さらに耐摩耗性を確保するために、カーボン、SiCのような耐磨耗性添加剤が10質量%添加されている。添加剤は3質量%以上添加すると十分な耐摩耗性が得られる一方、20質量%以上添加されると定着ローラ28の表面に露出する割合が増え、トナー離型性が悪化する。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the fixing device 12 adopting a heat roller method. As shown in FIG. 2, the fixing roller 28 of the fixing device 12 forms a nip with a pressure roller 30 on the outer periphery of a metal core such as stainless steel or aluminum, and the surface layer is made of transfer paper and toner. A release layer is provided in order to improve releasability. For the release layer, a material having heat resistance and low surface energy is used. For example, silicone resin, fluororesin, for example, polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), It is used as a heat-resistant tube made of a polymer resin such as tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP). To the surface layer, 10% by mass of an anti-wear additive such as carbon or SiC is added in order to further secure the wear resistance. When the additive is added in an amount of 3% by mass or more, sufficient abrasion resistance can be obtained. On the other hand, when the additive is added in an amount of 20% by mass or more, the ratio of exposure to the surface of the fixing roller 28 increases, and the toner releasability deteriorates.

さらに、定着ローラ28の芯金中には定着ローラ28の温度上昇を加速させるためのハロゲンヒータ等の熱源33が配設される。熱源33はハロゲンヒータに限ったものではなく、誘導加熱や面状発熱体が用いられても良い。   Further, a heat source 33 such as a halogen heater for accelerating the temperature rise of the fixing roller 28 is disposed in the core of the fixing roller 28. The heat source 33 is not limited to a halogen heater, and induction heating or a planar heating element may be used.

加圧ローラ30は、ステンレス、アルミニウム等の金属製の芯金の外周にフッ素系ゴム、シリコーンゴム等の耐熱弾性材料からなる弾性層を適度な厚みで備え、定着ローラ28と同様に、表層にフッ素系樹脂等からなる離型層を備える。また、加圧ローラ30は、定着ローラ28に向けて図示しないバネ等の加圧部材により押圧されており、弾性層を弾性変形させることにより、定着ローラ28との間で一定時間トナーを加圧・加熱できるニップ部Nを形成する。   The pressure roller 30 has an appropriate thickness of an elastic layer made of a heat-resistant elastic material such as fluorine-based rubber or silicone rubber on the outer periphery of a metal core such as stainless steel or aluminum. A release layer made of fluorine resin or the like is provided. The pressure roller 30 is pressed against the fixing roller 28 by a pressure member such as a spring (not shown), and pressurizes the toner with the fixing roller 28 for a certain period of time by elastically deforming the elastic layer. -Form a nip portion N that can be heated.

また、定着された転写紙を剥離するための分離爪34が定着ローラに接して、設置される。分離爪34は、定着ローラ軸方向に必要に応じ数箇所配置しても良い。分離爪34は、トナー固着を抑制するためにPTFE、PFA、FEPなどの高分子樹脂で表面が形成される。   Further, a separation claw 34 for peeling the fixed transfer paper is installed in contact with the fixing roller. The separation claws 34 may be arranged in several places in the fixing roller axial direction as needed. The surface of the separation claw 34 is formed of a polymer resin such as PTFE, PFA, or FEP in order to suppress toner sticking.

さらに、定着ローラ28、加圧ローラ30等のヒータを制御するために、各部材の温度を検知するためにサーミスタ等の温度センサ36を設け、加熱制御手段である加熱制御コントローラにより温度が制御される。本実施の形態における定着設定温度は、トナー粘弾性および定着性試験の結果から、160℃に設定されている。続いて、定着装置12にスリーブ方式(あるいはフィルム方式。以下同様。)を採用した構成について説明する。   Further, in order to control the heaters such as the fixing roller 28 and the pressure roller 30, a temperature sensor 36 such as a thermistor is provided to detect the temperature of each member, and the temperature is controlled by a heating controller that is a heating control means. The The fixing set temperature in this embodiment is set to 160 ° C. from the results of the toner viscoelasticity and the fixability test. Next, a configuration in which a sleeve method (or a film method; the same applies hereinafter) is adopted for the fixing device 12 will be described.

図3は、スリーブ方式を採用した定着装置12の構成を示す図である。図3に示すように、定着装置12内に加圧回転体(図3に示す例では加圧ローラ43)と定着ベルト41を有し、熱源(図3に示す例ではハロゲンヒータ42)により定着ベルト41が内周側から輻射熱で直接加熱される。このとき、図3に示す定着ベルト41内には、定着ベルト41を介して対向する加圧ローラ43とニップ部Nを形成するニップ形成部材46があり、定着ベルト41の内面と直接(もしくは、図示しない摺動シートを介して間接的に)摺動するようになっている。図3では、ニップ部Nの形状が平坦状であるが、凹形状やその他の形状であっても良い。その理由は、ニップ部Nの形状が凹形状である方が、記録紙先端の排出方向が加圧ローラ寄りになり、分離性が向上するのでジャムの発生が抑制されるためである。   FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the fixing device 12 employing the sleeve method. As shown in FIG. 3, the fixing device 12 has a pressure rotator (pressure roller 43 in the example shown in FIG. 3) and a fixing belt 41, and is fixed by a heat source (halogen heater 42 in the example shown in FIG. 3). The belt 41 is directly heated by radiant heat from the inner peripheral side. At this time, in the fixing belt 41 shown in FIG. 3, there is a nip forming member 46 that forms a nip portion N with a pressure roller 43 opposed via the fixing belt 41, and directly (or alternatively) to the inner surface of the fixing belt 41. It slides indirectly (through a sliding sheet not shown). In FIG. 3, the shape of the nip portion N is flat, but may be a concave shape or other shapes. The reason is that when the nip portion N has a concave shape, the discharge direction of the leading edge of the recording paper is closer to the pressure roller and the separation is improved, so that the occurrence of jam is suppressed.

定着ベルト41は、ニッケルやSUSなどの金属ベルトやポリイミドなどの樹脂材料を用いた無端ベルト(もしくはフィルム)とする。定着ベルト41の表層は、PFA、PTFEまたはFEP層などの離型層を有し、トナーが付着しないように離型性を持たせている。定着ベルト41の基材とPFA、PTFEまたはFEP層の間にはシリコーンゴムの層などで形成する弾性層があっても良い。シリコーンゴム層がない場合は熱容量が小さくなり、定着性が向上するが、未定着画像を押し潰して定着させるときにベルト表面の微小な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部にユズ肌状の光沢ムラ(ユズ肌画像)が残るという不具合が生じる。これを改善するにはシリコーンゴム層を100μm以上設ける必要がある。シリコーンゴム層の変形により、微小な凹凸が吸収されユズ肌画像が改善する。   The fixing belt 41 is an endless belt (or film) using a metal belt such as nickel or SUS or a resin material such as polyimide. The surface layer of the fixing belt 41 has a release layer such as a PFA, PTFE, or FEP layer, and has release properties so that toner does not adhere. Between the base material of the fixing belt 41 and the PFA, PTFE or FEP layer, there may be an elastic layer formed of a silicone rubber layer or the like. When there is no silicone rubber layer, the heat capacity is reduced and the fixability is improved, but when the unfixed image is crushed and fixed, minute irregularities on the belt surface are transferred to the image, and the image has a crusty skin shape. There arises a problem that the gloss unevenness (zudder skin image) remains. In order to improve this, it is necessary to provide a silicone rubber layer of 100 μm or more. Due to the deformation of the silicone rubber layer, fine irregularities are absorbed and the skin image is improved.

定着ベルト41の内部にはニップ部Nを支持するための支持部材47(ステー)を設け、加圧ローラ43により圧力を受けるニップ形成部材46の撓みを防止し、軸方向で均一なニップ幅を得られるようにしている。圧力を支持部材47が支持することで、トナーを溶融定着させるに必要な定着ニップでの面圧値を得ることができる。しかし、この支持部材47は鉄ないしはステンレスを曲げ加工等を実施することで形成され厚みが5mm程度の鉄板やSUS板を用いるため熱容量が大きい。   A support member 47 (stay) for supporting the nip portion N is provided inside the fixing belt 41 to prevent the nip forming member 46 that receives pressure from the pressure roller 43 from bending and to have a uniform nip width in the axial direction. I try to get it. By supporting the pressure by the support member 47, a surface pressure value at the fixing nip necessary for fusing and fixing the toner can be obtained. However, the support member 47 is formed by bending iron or stainless steel and has a large heat capacity because it uses an iron plate or SUS plate having a thickness of about 5 mm.

また、この支持部材47は、両端部で保持部材48(フランジ)に保持固定され、位置決めされている。また、熱源42と支持部材47の間に反射部材49を備え、熱源42からの輻射熱などにより支持部材47が加熱されてしまうことによる無駄なエネルギー消費を抑制している。ここで反射部材49を備える代わりに支持部材47表面に断熱もしくは鏡面処理を行っても同様の効果を得ることか可能となる。   Further, the support member 47 is held and fixed to the holding member 48 (flange) at both ends, and is positioned. In addition, a reflection member 49 is provided between the heat source 42 and the support member 47, and wasteful energy consumption due to the support member 47 being heated by radiation heat from the heat source 42 or the like is suppressed. Here, instead of providing the reflecting member 49, the same effect can be obtained even if the surface of the supporting member 47 is heat-insulated or mirror-finished.

加圧ローラ43は芯金45に弾性ゴム層44を有し、離型性を得るために表面に離型層(PFAまたはPTFE層)が設けてある。加圧ローラ43は、画像形成装置に設けられたモータなどの駆動源から、ギヤを介して駆動力が伝達され回転する。また、加圧ローラ43はスプリングなどにより定着ベルト41側に押し付けられており、弾性ゴム層44が押し潰されて変形することにより、所定のニップ幅を有している。加圧ローラ43は中空のローラであっても良く、加圧ローラ43にハロゲンヒータなどの加熱源を有していても良い。弾性ゴム層44はソリッドゴムでも良いが、加圧ローラ43内部にヒータが無い場合は、スポンジゴムを用いても良い。スポンジゴムの方が、断熱性が高まり定着ベルトの熱が奪われにくくなるので、より望ましい。   The pressure roller 43 has an elastic rubber layer 44 on a metal core 45, and a release layer (PFA or PTFE layer) is provided on the surface in order to obtain releasability. The pressure roller 43 is rotated by a driving force transmitted from a driving source such as a motor provided in the image forming apparatus via a gear. The pressure roller 43 is pressed against the fixing belt 41 by a spring or the like, and has a predetermined nip width when the elastic rubber layer 44 is crushed and deformed. The pressure roller 43 may be a hollow roller, and the pressure roller 43 may have a heating source such as a halogen heater. The elastic rubber layer 44 may be solid rubber, but if there is no heater inside the pressure roller 43, sponge rubber may be used. Sponge rubber is more desirable because it increases heat insulation and makes it difficult for the fixing belt to lose heat.

定着ベルト41は、加圧ローラ43により連れ回り回転する。図3に示す場合では、加圧ローラ43が図示しない駆動源により回転し、ニップ部Nでベルトに駆動力が伝達されることにより定着ベルト41が回転する。定着ベルト41はニップ部Nで挟み込まれて回転し、ニップ部以外では両端部で保持部材48(フランジ)にガイドされ、走行する。上記のような構成により、安価で、ウォームアップが速い定着装置12を実現することが可能となる。   The fixing belt 41 is rotated by the pressure roller 43. In the case shown in FIG. 3, the pressure roller 43 is rotated by a driving source (not shown), and the driving force is transmitted to the belt at the nip portion N, whereby the fixing belt 41 is rotated. The fixing belt 41 is sandwiched and rotated at the nip portion N, and travels while being guided by the holding member 48 (flange) at both ends except the nip portion. With the above-described configuration, it is possible to realize a fixing device 12 that is inexpensive and has a fast warm-up.

図4は、定着装置12のベルト構成例を示す図である。図4に示すように、定着装置12のベルト構成では、ベルト内にCuからなる均熱層を有し、局所高温を拡散させる構成をとる。例えば、Cu層は15μm以上の厚みで形成される。一方、Cu層はパッドによるニップ形成の観点から屈曲可能であることが望ましく、30μm以下が望ましい。基材層にSUS304のような金属層を用いる場合は、屈曲可能となるよう、厚みを調整することが望ましい。基材層はSUSのほか、PI(ポリイミド)、Ni等が用いられる。従来、誘導加熱用スリーブで発熱層の構成が開示されているが、例えば、特許3901414号等において開示されるように、発熱効率を考慮すると、Cu層の厚みは5〜15μm程度で最適化されることが公知である。均熱層上には例えばNiからなる酸化防止層、シリコーンゴムからなる弾性層、PFAからなる離型層が順次形成される。   FIG. 4 is a diagram illustrating a belt configuration example of the fixing device 12. As shown in FIG. 4, the belt configuration of the fixing device 12 has a soaking layer made of Cu in the belt and diffuses a local high temperature. For example, the Cu layer is formed with a thickness of 15 μm or more. On the other hand, the Cu layer is desirably bendable from the viewpoint of nip formation by a pad, and is preferably 30 μm or less. When a metal layer such as SUS304 is used for the base material layer, it is desirable to adjust the thickness so that it can be bent. In addition to SUS, PI (polyimide), Ni or the like is used for the base material layer. Conventionally, the structure of the heat generating layer in the sleeve for induction heating has been disclosed. For example, as disclosed in Japanese Patent No. 3901414, the thickness of the Cu layer is optimized at about 5 to 15 μm in consideration of the heat generation efficiency. It is known. On the soaking layer, for example, an antioxidant layer made of Ni, an elastic layer made of silicone rubber, and a release layer made of PFA are sequentially formed.

(トナー固着)
図2、3に示したように、本発明を適用した定着装置12では、記録紙上のトナーは、定着装置12における定着ロ−ラあるいは定着ベルトと加圧ローラのニップ内で熱と圧力を受ける。このときに、熱によりトナーは溶融状態になり、弾性が低下する。また、同時に、圧力を受けることで記録紙上に広がるとともに記録紙の繊維中に入り込む。次に、記録紙がニップ内から抜け出して、熱ローラ方式の場合には両方のロ−ラから分離爪34により剥離され離れてゆく。
(Toner fixing)
As shown in FIGS. 2 and 3, in the fixing device 12 to which the present invention is applied, the toner on the recording paper receives heat and pressure in the fixing roller in the fixing device 12 or the nip between the fixing belt and the pressure roller. . At this time, the toner is melted by heat, and the elasticity is lowered. At the same time, when the pressure is applied, the sheet spreads on the recording paper and enters into the fibers of the recording paper. Next, the recording paper comes out of the nip, and in the case of the heat roller system, the recording paper is peeled off and separated from both rollers by the separation claw 34.

トナーは熱により溶融し、記録紙の繊維間に浸み込むことができる。また、同時に、定着ローラにも付着しやすい。また、トナーが溶融して粘性が大きくなり、定着ローラあるいは定着ベルトに対する付着力が紙への接着力よりも大きくなると、溶融したトナーは、記録紙から定着ローラあるいは定着ベルトへ移行しオフセットとなる。この移行したオフセットトナーは、熱ローラ方式の場合には分離爪34やサーミスタ等の温度センサ36に堆積し、定着ローラあるいは定着ベルトが回転停止を繰り返すことで、堆積したトナーが定着ローラあるいは定着ベルトに落下して記録紙に再付着し、いわゆる黒ポチが生じて画像を汚すことがある。   The toner is melted by heat and can penetrate between the fibers of the recording paper. At the same time, it easily adheres to the fixing roller. Further, when the toner melts and becomes viscous, and the adhesion force to the fixing roller or the fixing belt becomes larger than the adhesive force to the paper, the molten toner moves from the recording paper to the fixing roller or the fixing belt and becomes an offset. . In the case of the heat roller system, the transferred offset toner is accumulated on the temperature sensor 36 such as the separation claw 34 or the thermistor, and the fixing roller or the fixing belt repeatedly stops rotating, so that the accumulated toner becomes the fixing roller or the fixing belt. May fall on the recording paper and re-attach to the recording paper, so-called black spots may be generated and the image may be soiled.

この再付着トナーの発生および定着ローラや定着ベルトへの固着性は、トナー物性の違いによる差が大きく、また用紙に含まれる填料の影響も大きい。特に、粉砕法で作成された重質炭酸カルシウム(以下、重質炭酸カル)を填料に含む用紙を使用した際には、トナーおよび用紙の重質炭酸カルによって形成された固着物の定着ないしは加圧ローラへの接着性が高く、上記黒ポチを含む異常画像として発生しやすい。また、トナーとしてはオフセット性の悪いトナーにおいて悪化が顕著である。   The difference between the toner re-adhering toner generation and the fixing property to the fixing roller and the fixing belt due to the difference in the physical properties of the toner is large, and the influence of the filler contained in the paper is large. In particular, when a paper containing heavy calcium carbonate (hereinafter referred to as “heavy carbonate”) prepared by a pulverization method is used as a filler, the fixing or fixing of the toner and the fixed matter formed by the heavy carbonate of paper is used. Adhesion to the pressure roller is high, and it tends to occur as an abnormal image including the black spots. Further, as the toner, the deterioration is remarkable in the toner having poor offset property.

印刷画像としては白紙の地汚れトナーがオフセット性、固着性ともに悪い。一方、定着ローラに発生した予兆段階の固着トナーは、セルフクリーニング効果により、未定着トナーとともに用紙に吐き出される。その効果は、画像面積率が高いほど大きく、トナーの固着がより発生しにくい。上記予兆段階とは、トナーが目視確認可能なサイズ以下の段階であり、例えば、1mm程度以下のトナーが固着している段階である。   As a printed image, a white background toner is poor in both offset and fixing properties. On the other hand, the pre-stage fixed toner generated on the fixing roller is discharged onto the paper together with the unfixed toner by a self-cleaning effect. The effect is greater as the image area ratio is higher, and toner sticking is less likely to occur. The precursor stage is a stage where the toner is not larger than a size that can be visually confirmed, and is a stage where, for example, toner of about 1 mm or less is fixed.

このように、トナーが定着ローラや定着ベルトに再固着して黒ポチを含む異常画像を生じさせる要因としては、用紙に対して画像が占める面積の割合を示す画像面積率、印刷画像がモノクロ印刷されている割合を示すモノクロ印刷率、用紙の品質を定める填料が含まれる割合を示す用紙の重質炭カル量等の印刷条件によって、その発生頻度が左右されるといえる。上記モノクロ印刷率は、ブラック(K)が有するトナー物性が用紙に与える影響を示す指標であると考えることができる。すなわち、用紙に対する画像面積率やその画像の印刷時に用いられるトナーの物性等の画像を形成する側の印刷条件、あるいは用紙の品質等の印刷媒体側の印刷条件によって、上記黒ポチを含む異常画像の発生が左右されるといえる。   As described above, the factors that cause the toner to re-adhere to the fixing roller and the fixing belt to generate an abnormal image including black spots are the image area ratio indicating the ratio of the area occupied by the image to the paper, and the print image is printed in monochrome. It can be said that the frequency of occurrence depends on the printing conditions such as the monochrome printing rate indicating the ratio being printed and the amount of heavy coal cal of the sheet indicating the ratio including the filler that determines the quality of the sheet. The monochrome printing rate can be considered as an index indicating the influence of the toner physical properties of black (K) on the paper. That is, the abnormal image including the black spots depends on the printing condition on the image forming side such as the image area ratio on the paper and the physical properties of the toner used when printing the image, or the printing condition on the printing medium side such as the quality of the paper. It can be said that the occurrence of is affected.

(回転負荷付与機構)
熱ローラ方式を採用した定着装置12(後述する表3における定着装置1)では、例えば、図5に示す回転負荷付与機構により、定着ローラ28に対する回転負荷が付与される。上記定着装置12が有する加圧ローラ30は、通常、定着装置12外部の画像形成装置本体から駆動力Mを得て回転する。図5に示す例では、駆動力が伝達された加圧ローラ30と圧接した定着ローラ28が従動回転することを示している。従来、定着ローラ28は、加圧ローラ30との間に生じる摩擦力によって、加圧ローラ30と回転速度を同じくして回転する。一方、本実施の形態における示す定着ローラ28の端部には、上記従動回転に対する負荷(トルク)を増加または減少させる等して変化させるための切り替え機構Xが配置される。
(Rotation load applying mechanism)
In the fixing device 12 (fixing device 1 in Table 3 to be described later) adopting the heat roller method, for example, a rotational load is applied to the fixing roller 28 by a rotational load applying mechanism shown in FIG. The pressure roller 30 included in the fixing device 12 usually rotates by obtaining a driving force M from the image forming apparatus main body outside the fixing device 12. In the example shown in FIG. 5, the fixing roller 28 that is in pressure contact with the pressure roller 30 to which the driving force is transmitted is driven to rotate. Conventionally, the fixing roller 28 rotates at the same rotational speed as the pressure roller 30 by a frictional force generated between the fixing roller 28 and the pressure roller 30. On the other hand, a switching mechanism X for changing the load (torque) with respect to the driven rotation by increasing or decreasing it is disposed at the end of the fixing roller 28 shown in the present embodiment.

切り替え機構Xは、定着ローラ28の芯金(あるいは定着ローラ28のうち画像が形成されていない非画像形成部)に対する当接力を増加または減少させることにより摩擦力を増加または減少させ、定着ローラ28への回転負荷の程度を示す加圧レベルを変化させる。具体的には、切り替え機構Xが有する回転ローラ軸に付与された回転負荷付与部材Yの位置を当接方向に変位させるための変位機構Mにより、定着ローラ28の芯金あるいは上記非画像形成部と上記回転負荷付与部材Yとの間の当接力を強め、あるいは弱める。このように、非画像形成部や芯金に対して負荷が付与されることで、画像に傷等が発生するリスクがなくなる。   The switching mechanism X increases or decreases the frictional force by increasing or decreasing the contact force of the fixing roller 28 with respect to the core metal (or the non-image forming portion of the fixing roller 28 where no image is formed). The pressurization level indicating the degree of rotational load on is changed. Specifically, the core of the fixing roller 28 or the non-image forming unit is displaced by a displacement mechanism M for displacing the position of the rotation load applying member Y applied to the rotation roller shaft of the switching mechanism X in the contact direction. And the contact force between the rotational load applying member Y is increased or decreased. In this way, there is no risk of scratches or the like occurring on the image by applying a load to the non-image forming portion or the cored bar.

変位機構Mは、例えば、よく知られたカム機構から構成される。図5に示す例では、切り替え機構Xにより、加圧レベルが多段階(加圧レベル1:弱負荷あるいは無負荷、加圧レベル2:強負荷あるいは負荷有)に調節可能であることを示し、特に用紙の通紙時に負荷が変更される。通紙時のみ負荷を付与することで、付与部材の耐久性を向上させることができる。   The displacement mechanism M is composed of, for example, a well-known cam mechanism. In the example shown in FIG. 5, the switching mechanism X indicates that the pressurization level can be adjusted in multiple stages (pressurization level 1: weak load or no load, pressurization level 2: strong load or load), In particular, the load is changed when a sheet is passed. By applying the load only when the paper is passed, the durability of the application member can be improved.

また、スリーブ方式を採用した定着装置12(後述する表3における定着装置2)では、例えば、図6に示す回転負荷機構が有する接離機構Zにより、スリーブ内面に摺動部材である回転負荷付与部材Y’が接離可能となるよう配される。回転負荷付与部材Y’は摩擦抵抗が著しく高くなり、スリーブの回転が停止することがないように、摺動性の良いフッ素樹脂シート等で表面が覆われていることが望ましい。回転負荷付与部材Y’が摺動部材であるため、簡易に負荷を付与できる。また、摺動部材がスリーブ内面側に設けられているため、摺動しても画像表面を劣化させることがない。接離機構Zは、良く知られたカム機構Nを有し、そのカム機構Nと上記回転負荷付与部材Y’とは、伸縮可能なアーム等から構成される伸縮部材Aにより連結され、上記回転負荷付与部材Y’の位置をスリーブ内面の当接方向に変位させている。   Further, in the fixing device 12 (fixing device 2 in Table 3 to be described later) adopting the sleeve method, for example, a rotational load application as a sliding member is applied to the sleeve inner surface by a contact / separation mechanism Z included in the rotational load mechanism shown in FIG. The member Y ′ is arranged so as to be able to contact and separate. It is desirable that the rotational load applying member Y 'is covered with a slidable fluororesin sheet or the like so that the frictional resistance becomes extremely high and the rotation of the sleeve does not stop. Since the rotation load applying member Y ′ is a sliding member, a load can be easily applied. Further, since the sliding member is provided on the inner surface side of the sleeve, the image surface is not deteriorated even if it slides. The contact / separation mechanism Z has a well-known cam mechanism N, and the cam mechanism N and the rotational load applying member Y ′ are connected by an expansion / contraction member A composed of an expandable / contractible arm or the like, and the rotation The position of the load applying member Y ′ is displaced in the contact direction of the sleeve inner surface.

図6の左側では、上記回転負荷付与部材Y’がスリーブ内面から離間して無負荷状態にあることを示しており、図6の右側では、上記回転負荷付与部材Y’がスリーブ内面に当接した負荷付与状態にあることを示している。さらに、上記接離機構Zにより、熱ローラ方式を採用した定着装置12が備える切り替え機構Xの場合と同様に、加圧レベルが多段階(加圧レベル0:無負荷、加圧レベル1:弱負荷、加圧レベル2:強負荷)に変化させるように調節可能である。   The left side of FIG. 6 shows that the rotational load applying member Y ′ is separated from the inner surface of the sleeve and is in an unloaded state. On the right side of FIG. 6, the rotational load applying member Y ′ is in contact with the inner surface of the sleeve. It is shown that the load is applied. Further, as with the switching mechanism X provided in the fixing device 12 employing the heat roller method, the pressure level is multi-stage (pressure level 0: no load, pressure level 1: weak). Load, pressurization level 2: strong load).

さらに、熱ローラ方式を採用した定着装置12の変形例(後述する表3における定着装置3)として、図7に示すように、回転負荷付与機構は、負荷に連結された電磁クラッチを備えていてもよい。電磁クラッチは、切り替え機構X’が有する回転負荷付与部材Y”として機能し、その電磁クラッチにより回転負荷が付与される。このような構成とすれば、電磁クラッチのメカ機構に比べて応答性が速い利点がある。電磁クラッチの連結先には重量の大きい負荷が配置されることにより、回転負荷を増加することができる。   Further, as a modification of the fixing device 12 employing the heat roller method (fixing device 3 in Table 3 described later), as shown in FIG. 7, the rotational load applying mechanism includes an electromagnetic clutch connected to the load. Also good. The electromagnetic clutch functions as a rotational load applying member Y ″ of the switching mechanism X ′, and a rotational load is applied by the electromagnetic clutch. With such a configuration, the responsiveness is higher than that of the mechanical mechanism of the electromagnetic clutch. There is an advantage of being fast, and a load having a large weight is arranged at the connection destination of the electromagnetic clutch, so that the rotational load can be increased.

回転負荷としては、例えば、A4Y幅の用紙を通常150mm/sec線速で搬送する熱ローラ方式を採用した定着装置12では、0.2N・m以下程度の動トルクが付与されているため、上記回転負荷の付与時には、その動トルクの180%程度以下にトルク上昇させることが望ましい。しかし、その設定は、ローラ構成やニップ幅、軸受け種類等の構成により適宜調整される。また、上記回転負荷の上昇によりトルク上昇させすぎると、定着ローラ28と加圧ローラ30との間で1%以下程度の微小線速差とならず、スリップして用紙の搬送不良となることが分かっている。このため、トルク上昇については実験的に調整されることが望ましい。   As the rotational load, for example, in the fixing device 12 adopting a heat roller system that normally conveys A4Y width paper at a linear speed of 150 mm / sec, a dynamic torque of about 0.2 N · m or less is applied. When a rotational load is applied, it is desirable to increase the torque to about 180% or less of the dynamic torque. However, the setting is appropriately adjusted depending on the configuration of the roller, nip width, bearing type, and the like. Further, if the torque is increased too much due to the increase in the rotational load, a minute linear velocity difference of about 1% or less does not occur between the fixing roller 28 and the pressure roller 30, and slipping may cause a sheet conveyance failure. I know. For this reason, it is desirable to experimentally adjust the torque increase.

一方、A4Y幅の用紙を250mm/sec線速で搬送するスリーブ方式を採用した定着装置12では、0.5N・m程度の動トルクが付与されているため、定着ローラ28と加圧ローラ30との間で微小線速差を得るために、上記動トルクが150%以下の場合であってもトルク上昇させることが望ましい。その理由は、上記スリップによる用紙の搬送不良の発生を防ぐためである。   On the other hand, in the fixing device 12 adopting the sleeve method for conveying A4Y width paper at a linear speed of 250 mm / sec, a dynamic torque of about 0.5 N · m is applied. In order to obtain a minute linear velocity difference between the two, it is desirable to increase the torque even when the dynamic torque is 150% or less. The reason is to prevent the occurrence of paper conveyance failure due to the slip.

(動作例)
上記のような回転負荷付与部材の切り替えによって回転負荷が上昇されることにより、例えば、定着ローラや定着ベルトの回転トルクが上昇すると、加圧ローラの回転速度に対して定着ローラが微小スリップして回転速度が遅延する。このような遅延を生じさせるため、定着ローラ側が駆動力を得て加圧ローラが従動する場合には、加圧ローラ側に回転負荷付与部材を設けてもよい。
(Operation example)
When the rotational load is increased by switching the rotational load applying member as described above, for example, when the rotational torque of the fixing roller or the fixing belt increases, the fixing roller slightly slips against the rotational speed of the pressure roller. The rotation speed is delayed. In order to cause such a delay, when the fixing roller side obtains a driving force and the pressure roller is driven, a rotation load applying member may be provided on the pressure roller side.

この状態で用紙が通紙されると、定着ローラと用紙表面との間で摩擦力が生じるため、定着ローラ上の固着トナー等の微小固着物が剥がされること、およびその微小固着物が目視可能な程度にまで成長しないことが、通紙試験によって確認された。また、図8に示すように、このような線速差が2%以上になると顕著なトナー抜けを発生させるため、線速差は1%以内とすることが好適である。図8では、線速差が2.4%、7.2%の場合について例示しているが、いずれも顕著なトナー抜けが生じていることがわかる。   When the paper is passed in this state, a frictional force is generated between the fixing roller and the surface of the paper, so that the fine fixed matter such as the fixing toner on the fixing roller is peeled off, and the fine fixed matter is visible. It was confirmed by a paper passing test that it did not grow to a certain extent. Further, as shown in FIG. 8, when such a linear velocity difference becomes 2% or more, a remarkable toner loss occurs, so that the linear velocity difference is preferably within 1%. FIG. 8 illustrates the case where the linear velocity difference is 2.4% and 7.2%, but it can be seen that remarkable toner omission occurs in both cases.

一方、用紙が通紙されない状態で線速差を付与した場合、固着トナーに対して一定の剥がれや引き伸ばし効果は認められるが、固着トナーが用紙に吐き出されないため、その固着性が改善しないことが認められている。したがって、定着装置12の立上時や、紙間時、空回転時には、上記回転負荷を付与しないことにより、上記回転負荷付与部材やカム機構等の劣化を防止することができる。したがって、上記回転付加付与部材が負荷を付与する頻度については、必要最小限とすることが耐久性の観点からは望ましい。   On the other hand, when a linear velocity difference is applied in a state where the paper is not passed, a fixed peeling or stretching effect is recognized with respect to the fixed toner, but the fixed toner is not discharged to the paper, and thus the fixing property is not improved. Is allowed. Therefore, when the fixing device 12 is started up, between papers, or idling, the rotation load application member, the cam mechanism, and the like can be prevented from being deteriorated by not applying the rotation load. Therefore, it is desirable from the viewpoint of durability that the frequency with which the rotation addition imparting member imparts a load is minimized.

上記回転負荷を与えるタイミングについては、定着装置12がセンサ等によりトナー固着の発生を検知し、その検知情報を画像形成装置本体が受け取り、オペレーションパネル等の操作部にその旨を表示して、利用者であるユーザや保守者であるサービスマンから操作部がその設定を受け付けて切り替えてもよい。あるいは、メカ的に回転負荷付与部材の位置を手動で変更しても良い。微小固着物は、数枚程度、白紙を印刷することにより、定着ローラないしは加圧ローラから除去できることが分かっている。   Regarding the timing for applying the rotational load, the fixing device 12 detects the occurrence of toner sticking by a sensor or the like, the detection information is received by the image forming apparatus main body, and the fact is displayed on an operation unit such as an operation panel. The operation unit may accept the setting from a user who is an administrator or a serviceman who is a maintenance person and switch the setting. Alternatively, the position of the rotational load applying member may be manually changed mechanically. It has been found that the minute fixed matter can be removed from the fixing roller or the pressure roller by printing several sheets of white paper.

また、画像面積率が低く地汚れの多い場合や用紙面内に白紙部が連続して出力される場合にトナー固着が発生しやすい。したがって、より望ましくは、上記回転負荷を付与した状態で用紙を連続して通紙し、予兆段階にある固着トナーを用紙に吐き出すことが、トナー固着を抑制するために効果的である。画像面積率、モノクロ印刷率、用紙の重質炭カル量等の印刷条件に応じて回転負荷を調整することにより、いわゆる黒ポチを含む異常画像を発生させることがなくなり、また、定着寿命も大きく損失させることがなくなる。   In addition, toner sticking is likely to occur when the image area ratio is low and there is a lot of background stains, or when blank pages are continuously output in the paper surface. Therefore, more preferably, it is effective to suppress the toner fixing by continuously passing the paper in a state where the rotational load is applied and discharging the sticking toner in the sign stage to the paper. By adjusting the rotational load according to the printing conditions such as the image area ratio, monochrome printing ratio, and heavy coal cal volume of paper, abnormal images including so-called black spots are not generated, and the fixing life is also long. There is no loss.

上記加圧レベルの切り替えは、例えば、以下に示す表1、2に示す条件に応じて設定される。   The switching of the pressurization level is set according to the conditions shown in Tables 1 and 2 below, for example.

表1は、画像形成装置の動作状態に応じて設定される加圧レベルの例を示す表である。表1に示すように、本表では上記動作状態を示す動作モードと、その動作モードにおける加圧レベルとが対応づけて記憶されている。表1では、動作モードが「ウォームアップ中」、「待機中」の場合には、クリーニング効果が無いことから、加圧レベルを「0」として回転負荷は付与しない設定となっていることを示している。また、動作モードが「ジョブ中」の場合には、以下に示す表2に従うことを示している。   Table 1 is a table showing an example of the pressurization level set according to the operation state of the image forming apparatus. As shown in Table 1, in this table, the operation mode indicating the operation state and the pressure level in the operation mode are stored in association with each other. Table 1 shows that when the operation mode is “warming up” or “standby”, since there is no cleaning effect, the pressure level is set to “0” and no rotation load is applied. ing. Further, when the operation mode is “in-job”, it indicates that the following Table 2 is followed.

表2は、動作モードがジョブ中の場合における加圧レベルの例を示す表である。表2に示すように、動作モードが「ジョブ中」である場合には、加圧レベルを画像面積率、モノクロ印刷率、用紙の重質炭カル量等の印刷条件に応じて切り替える。   Table 2 is a table showing an example of the pressurization level when the operation mode is a job. As shown in Table 2, when the operation mode is “during job”, the pressurization level is switched according to the printing conditions such as the image area ratio, the monochrome printing ratio, and the heavy coal cal volume of the paper.

例えば、画像面積率が5%以上の場合には、画像と固着物が接触する際にクリーニングされ、また画像コスレも目立つため、モノクロ印刷率、用紙重質炭カル量にかかわらず、加圧レベルを「0」として回転負荷を付与しない設定とする。また、画像面積率が2%以上5%未満の場合では、用紙の重質炭酸カル量が20質量%以上の場合のみ加圧レベルを「1」とする。さらに、画像面積率が2%未満では、モノクロ印刷率が80%以上、かつ用紙の重質炭酸カル量が20質量%以上の場合は加圧レベルを「2」、用紙の重質炭酸カル量が10質量%以上、20質量%未満の場合は加圧レベルを「1」として、回転負荷を付与する。用紙の重質炭酸カル量は、用紙の成分分析結果や電子顕微鏡での観察結果などの情報をあらかじめ得ておき、上記ユーザや上記サービスマンが、オペレーションパネル等の操作部を操作し、使用する用紙に応じて設定することができる。   For example, when the image area ratio is 5% or more, the image is cleaned when the image and the fixed object come into contact with each other, and image blurring is also noticeable. Is set to “0” and no rotational load is applied. When the image area ratio is 2% or more and less than 5%, the pressure level is set to “1” only when the amount of heavy carbonic acid on the paper is 20% by mass or more. Further, when the image area ratio is less than 2%, the monochrome printing ratio is 80% or more, and the heavy carbonate carbon amount of the paper is 20 mass% or more, the pressure level is “2”, and the heavy carbonate carbonate amount of the paper. Is 10 mass% or more and less than 20 mass%, the pressure level is set to “1” and a rotational load is applied. The amount of heavy carbonic acid on the paper is obtained in advance by obtaining information such as the results of component analysis of the paper and observation results with an electron microscope, and the above users and service personnel operate the operation unit such as the operation panel for use. It can be set according to the paper.

(検証実験内容)
定着ローラとして(株)リコー製複写機imagio NEO451を用いて、これに重質炭酸カルを25質量%、15質量%、5質量%含有した市販のPPC(Plain Paper Copier)用紙をA4Yでセットし複写コピーテストを行った。その検証結果を表3に示す。印刷条件として、画像面積率、モノクロ印刷率、用紙重質炭カル量の設定を表3に示す値とした。表3に示すように、コピー画像は、白紙上に画像面積率が1%、3%、8%となるように、ランダムに文字画像を形成したものを用い、モノクロ印刷率は100K枚において70%、90%となるように出力した。トナー固着性については、白紙上の地汚れトナーの間欠印刷が加速モードであるため、上記画像を100K枚、1枚ごとに20秒間欠でコピー印刷して白紙部への固着トナーの落下を確認し、○△×判定した。ここで、「○」は「固着発生なし」の場合であり、「△」は「固着発生が累積1%以下で発生」した場合であり、「×」は「固着画像が累積1%以上発生」した場合である。
(Details of verification experiment)
Using Ricoh Co., Ltd. imageio NEO451 as a fixing roller, A4Y was set with commercially available PPC (Plain Paper Copier) paper containing 25%, 15%, and 5% by weight of heavy carbonate. A copy copy test was conducted. The verification results are shown in Table 3. As printing conditions, the settings of the image area ratio, monochrome printing ratio, and paper heavy coal cal volume were set to the values shown in Table 3. As shown in Table 3, the copy image used was a character image randomly formed so that the image area ratio was 1%, 3%, and 8% on a white paper, and the monochrome printing rate was 70 for 100K sheets. % And 90%. Concerning toner adhesion, intermittent printing of scummed toner on white paper is in acceleration mode, so the above image is copied and printed intermittently for 20 seconds for each 100K sheets, confirming that the toner stuck to the white paper is dropped And △△ × was judged. Here, “◯” indicates a case where “no sticking occurs”, “Δ” indicates a case where “sticking occurs when the cumulative value is 1% or less”, and “×” indicates that “a fixed image is generated when the cumulative value is 1% or more. Is the case.

(実施例1〜20、比較例1〜8)
実施例1〜20では、低画像面積率、高モノクロ印刷率、重質炭酸カル量の高い用紙の場合でも、A4Yでセットされた用紙のコピーで100K枚までは、固着発生レベルは「○」であることが確認された。また、カラー画像、高画像面積率の場合は加圧レベルを下げたため、画像コスレは発生しなかいことが確認された。一方、比較例1〜6では回転負荷が不十分のため、固着発生レベルは「×」〜「△」であり、比較例7、8では必要以上に加圧レベルを上げたため、画像コスレが「×」であることが確認された。また、100K枚後における耐久性も十分であることが確認された。
(Examples 1-20, Comparative Examples 1-8)
In Examples 1 to 20, even in the case of a sheet with a low image area ratio, a high monochrome printing ratio, and a heavy carbonic acid cal content, the sticking occurrence level is “◯” for up to 100K copies of a sheet set with A4Y. It was confirmed that. Further, in the case of a color image and a high image area ratio, it was confirmed that no image blurring occurred because the pressure level was lowered. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 6, since the rotational load is insufficient, the sticking occurrence level is “×” to “Δ”. In Comparative Examples 7 and 8, the pressurization level is increased more than necessary, so the image blur is “ X ”was confirmed. It was also confirmed that the durability after 100K sheets was sufficient.

このように、本実施の形態におけるプリンタが備える定着装置は、上記印刷条件に応じて、定着ローラまたは加圧ローラに対する回転付与部材の当接力を変化させることにより、用紙へのトナー固着を制御している。したがって、例えば、用紙に対する画像面積率やその画像の印刷時に用いられるトナーの物性等の画像を形成する側の印刷条件、あるいは用紙の品質等の印刷媒体側の印刷条件に応じて、トナー固着による異常画像の発生を抑制することができる。   As described above, the fixing device included in the printer according to the present embodiment controls the toner fixing to the paper by changing the contact force of the rotation applying member to the fixing roller or the pressure roller according to the printing condition. ing. Therefore, for example, depending on the printing conditions on the image forming side such as the image area ratio on the paper and the physical properties of the toner used when printing the image, or the printing conditions on the printing medium side such as the quality of the paper, the toner is fixed. The occurrence of abnormal images can be suppressed.

また、上記検証実験結果に示したように、画像面積率が所定以下の場合にのみ、回転負荷を付与するので、回転負荷付与部材の耐久性を悪化させることがなくなる。また、高画像面積での画像コスレを生じさせない。さらに、モノクロ印刷率が所定以上の場合にのみ、回転負荷を付与するので、回転負荷付与部材の耐久性を悪化させることがなくなる。高画像面積の場合は上記のとおりセルフクリーニングされるため、回転負荷は不要であるためである。また、カラー画像でのコスレを生じさせない。カラー画像の場合は上記のとおりセルフクリーニングされる確率が高いため、回転負荷は不要であるためである。さらに、使用用紙の品質に応じて、回転負荷を付与するので、付与部材の耐久性を悪化させることがなくなる。重質炭酸カルシウムの割合が少ない用紙は、上記のとおり固着が発生しにくいため、回転負荷は不要であるためである。   Further, as shown in the verification experiment result, since the rotational load is applied only when the image area ratio is equal to or lower than the predetermined value, the durability of the rotational load applying member is not deteriorated. Further, image blurring in a high image area is not caused. Furthermore, since the rotation load is applied only when the monochrome printing rate is equal to or higher than a predetermined value, the durability of the rotation load application member is not deteriorated. This is because in the case of a high image area, the self-cleaning is performed as described above, so that a rotational load is unnecessary. In addition, no color image is produced. This is because, in the case of a color image, the probability of self-cleaning is high as described above, and therefore a rotational load is unnecessary. Furthermore, since the rotational load is applied according to the quality of the used paper, the durability of the applying member is not deteriorated. This is because a sheet with a small amount of heavy calcium carbonate is less likely to be fixed as described above, and therefore a rotational load is not necessary.

1000 プリンタ
4 給紙手段
6 レジストローラ対
8 感光体ドラム
10 転写手段
12 定着装置
28 定着ローラ
30 加圧ローラ
33 熱源
34 分離爪
36 温度センサ
41 定着ベルト
42 ハロゲンヒータ
43 加圧ローラ
44 弾性層
45 芯金
46 ニップ形成部材
47 支持部材
48 保持部材
49 反射部材
A 伸縮部材
M 変位機構
N カム機構
X 切り替え機構
Y 回転負荷付与部材
Z 接離機構
1000 Printer 4 Paper feed means 6 Registration roller pair 8 Photosensitive drum 10 Transfer means 12 Fixing device 28 Fixing roller 30 Pressure roller 33 Heat source 34 Separation claw 36 Temperature sensor 41 Fixing belt 42 Halogen heater 43 Pressure roller 44 Elastic layer 45 Core Gold 46 Nip forming member 47 Support member 48 Holding member 49 Reflecting member A Telescopic member M Displacement mechanism N Cam mechanism X Switching mechanism Y Rotating load applying member Z Contact / separation mechanism

特開2014−081610号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-081610

Claims (7)

定着部材と加圧部材とを当接させてトナーを印刷媒体に定着させる定着装置であって、
前記定着部材または前記加圧部材に回転負荷を付与する回転負荷付与部材と、前記定着部材または前記加圧部材の当接方向に前記回転負荷付与部材を変位させ、前記定着部材と前記加圧部材との間で回転速度差を生じさせる機構部を備え、
前記機構部は、印刷条件に応じて、前記定着部材または前記加圧部材に対する前記回転付与部材の当接力を変化させることにより、前記印刷媒体へのトナー固着を制御する、
ことを特徴とする定着装置。
A fixing device that fixes a toner to a print medium by bringing a fixing member and a pressure member into contact with each other,
A rotation load applying member that applies a rotation load to the fixing member or the pressure member; and the rotation load applying member is displaced in a contact direction of the fixing member or the pressure member, and the fixing member and the pressure member. A mechanism that produces a rotational speed difference between
The mechanism unit controls toner adhesion to the print medium by changing a contact force of the rotation applying member with respect to the fixing member or the pressure member according to printing conditions.
A fixing device.
前記機構部は、前記印刷媒体に対する画像面積率または/およびトナーの物性を含む画像形成側の印刷条件と、前記印刷媒体の品質を含む前記印刷媒体側の印刷条件とを組み合わせて定められた前記印刷条件に応じて、前記当接力を変化させる、
ことを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
The mechanism section is defined by combining an image forming side print condition including an image area ratio or / and toner physical properties with respect to the print medium and a print medium side print condition including the quality of the print medium. The contact force is changed according to printing conditions.
The fixing device according to claim 1.
前記定着装置はスリーブ方式またはフィルム方式の定着装置であって、前記機構部は、摺動部材により構成された前記回転負荷付与部材の前記当接力を変化させる、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の定着装置。
The fixing device is a sleeve-type or film-type fixing device, and the mechanism section changes the abutting force of the rotational load applying member formed by a sliding member.
The fixing device according to claim 1, wherein
前記機構部は、定着回転体の内面に設置された前記回転負荷付与部材の前記当接力を変化させる、
ことを特徴とする請求項3に記載の定着装置。
The mechanism section changes the contact force of the rotational load applying member installed on the inner surface of the fixing rotator.
The fixing device according to claim 3.
前記定着装置は熱ローラ方式の定着装置であって、前記機構部は、前記回転負荷付与部材を、定着回転体の非画像部または芯金に当接させて前記当接力を変化させる、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の定着装置。
The fixing device is a heat roller type fixing device, and the mechanism unit contacts the non-image portion or a cored bar of the fixing rotating body to change the contact force by causing the rotational load applying member to contact the fixing load member.
The fixing device according to claim 1, wherein
前記機構部は、通紙時に、前記回転負荷付与部材を前記定着部材または前記加圧部材に当接させる、
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の定着装置。
The mechanism portion causes the rotational load applying member to abut against the fixing member or the pressure member when passing paper.
The fixing device according to claim 1, wherein
請求項1〜6のいずれか1項に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
An image forming apparatus comprising the fixing device according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017173776A (en) * 2016-03-18 2017-09-28 株式会社リコー Image forming apparatus and image forming method

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