JP2019078911A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】熱膨張が発生する定着部材を通過する連続媒体の速度を安定させること。【解決手段】像保持体(B)と、像保持体(B)の画像を連続する媒体(S)に転写する転写部材(T2b)と、像保持体(B)に転写された画像を定着させる定着装置(F)と、媒体(S)の搬送方向に対して定着装置(F)の下流側に配置されて、媒体を搬送する搬送部材(Rk)と、を備え、搬送部材(Rk)が媒体(S)を搬送する場合には、定着装置(F)を媒体(S)の移動に伴って従動回転させることを特徴とする画像形成装置(U)。【選択図】図9

Description

本発明は、画像形成装置に関する。
画像形成装置において、連続紙を使用する画像形成装置において、転写された画像を定着する技術に関し、以下の特許文献1,2に記載の技術が知られている。
特許文献1としての特開2016−180925号公報には、搬送停止後に定着ベルト(63)と下加圧ローラ(64)を離間させるとともに、連帳紙が定着ベルト(63)に接触していない状態で回転を開始させることで、定着ベルト(63)と連帳紙との擦れで傷が付くことを抑制する技術が記載されている。すなわち、特許文献1に記載の構成では、画像形成中は、定着ベルト(63)を回転させて、定着ベルト(63)で連帳紙を下流側に搬送している。
特許文献2としての特開2016−173420号公報には、定着装置(F)の下流側に牽引ロール(1)が配置され、牽引ロール(1)が連続紙(S)を搬送する搬送速度を、定着装置(F)よりも0.1〜2%高速にすることが記載されている。なお、特許文献2に記載の構成では、画像形成中は定着装置(F)が駆動されて連続紙(S)を下流側に搬送している。
特開2016−180925号公報(「0053」−「0055」、図5、図6) 特開2016−173420号公報(「0023」、「0030」−「0032」)
本発明は、熱膨張が発生する定着部材を通過する連続媒体の速度を安定させることを技術的課題とする。
前記技術的課題を解決するために、請求項1に記載の発明の画像形成装置は、
像保持体と、
前記像保持体の画像を連続する媒体に転写する転写部材と、
前記像保持体に転写された画像を定着させる定着装置と、
前記媒体の搬送方向に対して前記定着装置の下流側に配置されて、媒体を搬送する搬送部材と、
を備え、
前記搬送部材が前記媒体を搬送する場合には、前記定着装置を前記媒体の移動に伴って従動回転させる
ことを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の画像形成装置において、
媒体の画像を定着する定着動作の前に、前記定着装置を駆動しながら予め設定された定着温度に上昇させる加熱動作を実行する
ことを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の画像形成装置において、
媒体を挟んで対向して配置された第1の定着部材および第2の定着部材を有する前記定着装置、
を備え、
前記第1の定着部材と前記第2の定着部材とを離間させた状態で前記加熱動作を実行する
ことを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の画像形成装置において、
熱源により加熱される前記第1の定着部材、
を備え、
前記加熱動作を実行する場合には、前記第1の定着部材を回転駆動しながら前記加熱動作を実行する
ことを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1ないし4のいずれかに記載の画像形成装置において、
無端状の第1の定着部材と、円筒状の第2の定着部材と、を有する前記定着装置、
を備えたことを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、請求項1ないし5のいずれかに記載の画像形成装置において、
媒体を挟んで対向して配置された第1の定着部材および第2の定着部材と、前記第1の定着部材を加熱する熱源と、を有する前記定着装置と、
を備え、
媒体の画像を定着する定着動作の終了後に、前記第1の定着部材と前記第2の定着部材とを離間させたのち、前記定着動作時よりも低温の状態で前記第1の定着部材を回転駆動させる
ことを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、請求項1ないし6のいずれかに記載の画像形成装置において、
媒体を挟んで対向して配置された第1の定着部材および第2の定着部材を有する前記定着装置、
を備え、
連続する媒体の幅が大きい場合に、幅が小さい場合に比べて、前記第1の定着部材と前記第2の定着部材とが接触する圧力を高くする
ことを特徴とする。
請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の画像形成装置において、
媒体の幅方向に対して、幅方向の外側に行くに連れて径が大きく形成された少なくとも一方の定着部材、
を備えたことを特徴とする。
請求項1に記載の発明によれば、画像形成時に定着装置を駆動する構成に比べて、熱膨張が発生する定着部材を通過する連続媒体の速度を安定させることができる。
請求項2に記載の発明によれば、定着装置を停止させた状態で加熱動作を実行する場合に比べて、温度ムラを低減することができる。
請求項3に記載の発明によれば、第1の定着部材と第2の定着部材とを接触させた状態で加熱動作を行う場合に比べて、短時間で昇温することができる。
請求項4に記載の発明によれば、第1の定着部材と第2の定着部材の両方を回転させながら加熱動作を行う場合に比べて、第2の部材を回転させる構成を省略できる。
請求項5に記載の発明によれば、各定着部材を円筒状にする場合に比べて、媒体の搬送抵抗を低減できる。
請求項6に記載の発明によれば、定着動作の終了後に低温の状態で第1の定着部材を回転させない場合に比べて、次回の定着動作を速やかに実行できる。
請求項7に記載の発明によれば、媒体の幅にかかわらず接触圧力が同一の場合に比べて、各定着部材の回転を安定させることができる。
請求項8に記載の発明によれば、媒体の幅方向に行くにつれて径が大きくない定着部材に比べて、熱膨張が顕著になっても、定着部材の回転を安定させることができる。
図1は実施例1の画像形成装置の全体説明図である。 図2は実施例1の画像形成装置の要部説明図である。 図3は実施例1の定着装置の説明図である。 図4は実施例1の定着装置の斜視図であり、加圧ロールが加熱ベルトから離間した状態の説明図である。 図5は実施例1の加熱ベルトの後部の要部説明図である。 図6は実施例1の定着装置の斜視図であり、加圧ロールが加熱ベルトに接触した状態の説明図である。 図7は実施例1の加圧ロールの軸方向の説明図である。 図8は実施例1の画像形成装置の制御部が備えている各機能をブロック図で示した図である。 図9は実施例1の定着制御処理のフローチャートの説明図である。
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例としての実施例を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をX軸方向、左右方向をY軸方向、上下方向をZ軸方向とし、矢印X,−X,Y,−Y,Z,−Zで示す方向または示す側をそれぞれ、前方、後方、右方、左方、上方、下方、または、前側、後側、右側、左側、上側、下側とする。
また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。
なお、以下の図面を使用した説明において、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
図1は実施例1の画像形成装置の全体説明図である。
図2は実施例1の画像形成装置の要部説明図である。
図1において、本発明の実施例1の画像形成装置の一例としてのプリンタUは、記録部の一例であって、画像形成部の一例としてのプリンタ本体U1を有する。プリンタ本体U1は、プリンタUの制御を行う制御部Cを有する。制御部Cは、情報の送信装置の一例としてのパーソナルコンピュータCOMと電気的に接続されている。制御部Cは、パーソナルコンピュータCOMから送信された画像情報を処理可能である。制御部Cは、プリンタ本体U1の書込回路DLに電気的に接続されている。図1、図2において、書込回路DLは、潜像の形成装置の一例であって、露光装置の一例としてのLEDヘッドLHy,LHm,LHc,LHkに電気的に接続されている。
実施例1のLEDヘッドLHy,LHm,LHc,LHkは、Y,M,C,Kの各色に対応して配置されている。なお、実施例1のLEDヘッドLHy〜LHkは、発光素子の一例としてのLEDが画像の幅方向に沿って線状に配列されたLEDアレイにより構成されている。LEDヘッドLHy〜LHkは、入力された信号に応じて、LEDが発光可能に構成されている。すなわち、LEDヘッドLHy〜LHkは、入力された信号に応じた書込光を出力可能に構成されている。
図1、図2において、各LEDヘッドLHy〜LHkの上方には、像保持体の一例としての感光体PRy,PRm,PRc,PRkが配置されている。各感光体PRy〜PRkと各LEDヘッドLHy〜LHkとが対向する領域により、書込領域Q1y,Q1m,Q1c,Q1kが構成されている。
各感光体PRy,PRm,PRc,PRkの回転方向に対して、LEDヘッドLHy〜LHkの上流側には、帯電器の一例としての帯電ロールCRy,CRm,CRc,CRkが配置されている。実施例1の帯電ロールCRy〜CRkは、感光体PRy〜PRkに接触して従動回転可能に支持されている。
感光体PRy〜PRkの回転方向に対して、LEDヘッドLHy〜LHkの下流側には、現像装置Gy,Gm,Gc,Gkが配置されている。各感光体PRy〜PRkと各現像装置Gy〜Gkとが対向する領域により、現像領域Q2y,Q2m,Q2c,Q2kが構成されている。
感光体PRy〜PRkの回転方向に対して、現像装置Gy〜Gkの下流側には、1次転写器の一例としての1次転写ロールT1y,T1m,T1c,T1kが配置されている。各感光体PRy〜PRkと各1次転写ロールT1y〜T1kとが対向する領域により、1次転写領域Q3y,Q3m,Q3c,Q3kが構成されている。
感光体PRy〜PRkの回転方向に対して、1次転写ロールT1y〜T1kの下流側には、像保持体の清掃器の一例としての感光体クリーナCLy,CLm,CLc,CLkが配置されている。
前記Y色の感光体PRy、帯電ロールCRy、LEDヘッドLHy、現像装置Gy、1次転写ロールT1y、感光体クリーナCLyにより、可視像の一例としてのY色のトナー像を形成する実施例1のY色の作像部Uy(Y色の可視像の形成装置の一例)が構成されている。同様に、各感光体PRm,PRc,PRk、帯電ロールCRm,CRc,CRk、LEDヘッドLHm,LHc,LHk、現像装置Gm,Gc,Gk、1次転写ロールT1m,T1c,T1k、感光体クリーナCLm,CLc,CLkにより、前記M,C,K色の作像部Um,Uc,Ukが構成されている。
前記感光体PRy〜PRkの上方には、中間転写装置の一例としてのベルトモジュールBMが配置されている。ベルトモジュールBMは、像保持体の一例であって、中間転写体の一例としての中間転写ベルトBを有する。中間転写ベルトBは、無端帯状の部材により構成されている。
実施例1の中間転写ベルトBは、張架部材の一例としてのテンションロールRtと、片寄りを補正する部材の一例としてのウォーキングロールRwと、従動部材の一例としてのアイドラロールRfと、2次転写領域の対向部材の一例であって、駆動部材の一例としてのバックアップロールT2aと、1次転写ロールT1y,T1m,T1c,T1kと、により回転可能に支持されている。
前記中間転写ベルトBを挟んでバックアップロールT2aに対向する位置には、2次転写部材の一例としての2次転写ロールT2bが配置されている。実施例1では、バックアップロールT2aには電源回路Eからトナーの帯電極性と同極性の2次転写電圧が印加され、2次転写ロールT2bは接地される。バックアップロールT2aおよび2次転写ロールT2bにより、実施例1の2次転写器T2が構成されている。また、2次転写ロールT2bと中間転写ベルトBとが接触する領域により2次転写領域Q4が構成されている。
中間転写ベルトBの回転方向に対して、2次転写領域Q4の下流側には、中間転写体の清掃器の一例として、ベルトクリーナCLbが配置されている。
前記1次転写ロールT1y〜T1k、中間転写ベルトBおよび2次転写器T2等により、実施例1の転写装置T1+T2+Bが構成されている。
図1において、作像部Uy〜Ukの下方には、給紙部の一例としての給紙装置U2が配置されている。給紙装置U2は、連続媒体の一例としての連続紙Sがロール状に巻き取られた給紙部材U2aを有する、給紙部材U2aは、回転可能に支持されている。給紙部材U2aの左方には、張力付与装置の一例としてのテンション付与部U2bが配置されている。テンション付与部U2bは、連続紙Sを支持する支持部材の一例としての2つの従動ロールU2cを有する。従動ロールU2cの間には、張力付与部材の一例としてのテンションロールU2dが配置されている。テンションロールU2dは、連続紙Sに接触し、且つ、上下方向に移動可能に支持されている。テンションロールU2dは、重力で連続紙Sを下方に押して、連続紙Sに張力を付与して、連続紙Sにシワが発生することを防止している。
給紙装置U2からの連続紙Sは、プリンタ本体U1の2次転写領域Q4を通過する。
2次転写ロールT2bに対して、連続紙Sの搬送方向の下流側には、定着装置Fが配置されている。定着装置Fは、加熱部材の一例としての加熱ベルトFhと、加圧部材の一例としての加圧ロールFpとを有する。
定着装置Fの下流側には、案内部材の一例としてのガイドロールRbが回転可能に支持されている。
ガイドロールRbの下流側には、媒体の搬送部材の一例であって、牽引部材の一例としての牽引ロールRkが配置されている。実施例1の牽引ロールRkは、連続紙Sを挟む一対のロールにより構成されている。牽引ロールRkは、駆動源の一例としての図示しないモータにより回転駆動して、連続紙Sを下流側に搬送する。
牽引ロールRkの下流側には、案内部材の一例としてのガイドロールRbが配置されている。
ガイドロールRbの下流側には、回収部材の一例としての巻取りロールU4aが配置されている。巻取りロールU4aは、連続紙Sが巻き取られている。なお、巻取りロールU4aは、図示しない駆動源の一例としてのモータにより駆動される。
(画像形成動作の説明)
前記構成を備えた実施例1のプリンタUでは、パーソナルコンピュータCOMから画像情報を受信すると、印刷動作が開始される。制御部Cは、受信した画像情報に基いて、潜像形成用のイエローY、マゼンタM、シアンC、黒Kの画像情報を生成する。制御部Cは、生成した画像情報をプリンタ本体U1の書込回路DLに出力する。なお、制御部Cは、画像が単色画像、いわゆる、モノクロの場合は、黒Kのみの画像情報を書込回路DLに出力する。
書込回路DLは、入力された画像情報に応じた制御信号を、LEDヘッドLHy〜LHkに出力する。LEDヘッドLHy〜LHkは、制御信号に応じた書込光を出力する。
各感光体PRy〜PRkは、画像形成が開始されると回転駆動する。帯電ロールCRy〜CRkには、電源回路Eから帯電電圧が印加される。したがって、感光体PRy〜PRkの表面は、帯電ロールCRy〜CRkにより帯電される。帯電された感光体PRy〜PRkは、書込領域Q1y〜Q1kにおいて、LEDヘッドLHy〜LHkからの書込光により、表面に静電潜像が形成される。感光体PRy〜PRkの静電潜像は、現像領域Q2y〜Q2kにおいて、現像装置Gy,Gm,Gc,Gkにより可視像の一例としてのトナー像に現像される。
現像されたトナー像は、中間転写ベルトBに接触する1次転写領域Q3y,Q3m,Q3c,Q3kに搬送される。1次転写領域Q3y,Q3m,Q3c,Q3kにおいて、1次転写ロールT1y〜T1kには、電源回路Eからトナーの帯電極性と逆極性の1次転写電圧が印加される。したがって、各感光体PRy〜PRk上のトナー像は、1次転写ロールT1y〜T1kにより、中間転写ベルトBに転写される。なお、多色のトナー像の場合、上流側の1次転写領域で中間転写ベルトBに転写されたトナー像に重ねて、下流側のトナー像が転写される。
1次転写後の感光体PRy〜PRkの残留物、付着物は、感光体クリーナCLy〜CLkにより清掃される。清掃された感光体PRy〜PRk表面は、帯電ロールCRy〜CRkにより再帯電される。
1次転写領域Q3y〜Q3kで1次転写ロールT1y〜T1kにより中間転写ベルトB上に転写された単色または多色のトナー像は、2次転写領域Q4に搬送される。
連続紙Sは、2次転写領域Q4や定着装置F、巻取りロールU4aの搬送力を受けて下流側に搬送される。
バックアップロールT2aには、電源回路Eによりトナーの帯電極性と同極性の2次転写電圧が印加される。したがって、中間転写ベルトB上のトナー像は、中間転写ベルトBから連続紙Sに転写される。
2次転写後の前記中間転写ベルトBは、表面に付着した付着物等がベルトクリーナCLbにより清掃される。
前記トナー像が2次転写された連続紙Sは、定着領域Q5を通過する際に、トナー像が加熱定着される。
画像が定着された連続紙Sは、巻取りロールU4aに巻き取られる。
(定着装置Fの説明)
図3は実施例1の定着装置の説明図である。
図3において、実施例1の定着装置Fでは、第1の定着部材の一例としての加熱ベルトFhは、無端所部材の一例としてのベルト本体1を有する。ベルト本体1は、無端状のベルトにより構成されており、連続紙Sの幅よりも幅広のベルトにより構成されている。ベルト本体1は、基層や導電層(発熱層)、弾性層、表面層等の多層構造に構成されている。
ベルト本体1の内部には、支持体の一例としてのパッド支持部材2が配置されている。パッド支持部材2は、ベルト幅方向に延びる棒状に形成されている。
パッド支持部材2には、定着領域Q5側に、押し当て部材の一例としての押し当てパッド3が支持されている。パッド支持部材2には、弾性部の一例としてのバネ部4を介して、温度検知部材の一例としてのサーミスタ6が支持されている。サーミスタ6は、ベルト本体1の内面に近接して配置されており、ベルト本体1の温度を検知可能に構成されている。
パッド支持部材2には、定着領域Q5とは反対側に、磁性部材の一例としてのフェライト部材7が支持されている。フェライト部材7は、ベルト本体1の内周面に沿った形状に形成されている。
ベルト本体1を挟んで定着領域Q5の反対側には、熱源の一例としての誘導加熱部11が配置されている。誘導加熱部11は、ベルト本体1を囲む形状の台座部12を有する。台座部12には、電磁誘導加熱部本体の一例としての励磁コイル13が支持されている。励磁コイル13には、定着用の電源回路の一例としての励磁回路Edから高周波電流が供給される。したがって、励磁コイル13で発生する高周波の磁場により、ベルト本体1の導電層(発熱層)が発熱する。よって、定着領域Q5を通過する連続紙Sに、熱が付与される。
なお、このような電磁誘導加熱式の定着装置Fは、例えば、特開2007−57827号公報等に記載されており、従来公知であるので、これ以上の詳細な説明は省略する。
図4は実施例1の定着装置の斜視図であり、加圧ロールが加熱ベルトから離間した状態の説明図である。
図5は実施例1の加熱ベルトの後部の要部説明図である。
図4、図5において、実施例1の定着装置Fでは、加熱ベルトFhは、軸方向の両端部に、駆動の伝達部材の一例としてのベルトギア21,22が支持されている。実施例1では、前側のベルトギア21は、ベルト本体1に接着されている。一方、後側のベルトギア22はベルト本体1に接着されておらず、単にベルト本体1に嵌っているだけの状態で支持されている。
前側のベルトギア21には、駆動の伝達部材の一例としての第1中間ギア23が噛み合っている。
第1中間ギア23には、駆動の伝達部材の一例としての第2中間ギア24が噛み合っている。
第2中間ギア24の回転軸26は、前後方向に延びている。
図5において、回転軸26の後端部には、駆動の伝達部材の一例としての第3中間ギア27が支持されている。
また、回転軸26には、第3中間ギア27の後方に、駆動の伝達部材の一例としての第4中間ギア28が支持されている。なお、実施例1の第4中間ギア28には、駆動の一方向伝達部材の一例としてのワンウェイクラッチ28aが内蔵されている。
図4、図5において、第4中間ギア28には、駆動の伝達部材の一例としての第5中間ギア29が噛み合っている。
第5中間ギア29の同軸には、駆動の入力部材の一例としての入力ギア31が支持されている。入力ギア31には、駆動源の一例としての図示しない定着モータから駆動が伝達される。
図5において、第3中間ギア27には、駆動の伝達部材の一例としての第6中間ギア32が噛み合っている。第6中間ギア32は、後側のベルトギア22に噛み合っている。
したがって、入力ギア31に駆動が伝達されると、第5中間ギア29、第4中間ギア28、回転軸26、第2中間ギア24、第1中間ギア23、前側のベルトギア21を介して、ベルト本体1が回転される。なお、このとき、回転軸26から第3中間ギア27、第6中間ギア32を介して、後側のベルトギア22も回転される。後側のベルトギア22は、ベルト本体1に駆動は伝達されないが、後側のベルトギア22が設けられておらず、軸受けで支持される場合、ベルト本体1の前側のみで駆動が伝達され、後側の軸受けは回転の抵抗となる。この状態では、ベルト本体1の軸方向の前後両端で速度差が発生し、ねじれが発生する恐れがある。一方、前後両端のベルトギア21,22をベルト本体1に接着すると、ベルトギア21,22の回転ムラや、駆動伝達途中の中間ギア23〜32の回転ムラ等で、ベルト本体1の前後両端で回転ムラが発生する恐れがある。したがって、実施例1では、前側のベルトギア21でベルト本体1に駆動を伝達するとともに、後側のベルトギア22も駆動を伝達し、且つ、後側のベルトギア22からベルト本体1には駆動を伝達しないことで、ベルトのねじれを抑えている。また、後側のベルトギア22が回転しないと、ベルト本体1と後側のベルトギア22との摺擦が発生するが、実施例1では、これも抑制されている。
図6は実施例1の定着装置の斜視図であり、加圧ロールが加熱ベルトに接触した状態の説明図である。
図4、図6において、実施例1の第2の定着部材の一例としての加圧ロールFpは、接触離間機構の一例としてのラッチ機構41に支持されている、ラッチ機構41は、可動体の一例としての可動アーム42を有する。前後一対の可動アーム42は、回転中心42aを中心として、図示しない定着装置Fの枠体(フレーム)に回転可能に支持されている。可動アーム42の回転中心42aには、付勢支持体の一例としての押圧アーム43が支持されている。押圧アーム43は、可動アーム42に対して回転中心42aを中心として回転可能に支持されている。
可動アーム42と押圧アーム43との間には、付勢部材の一例としてのコイルバネ44が支持されている。また、押圧アーム43には、加圧ロールFpの軸端部が回転可能に支持されている。可動アーム42の左下部には、作動部材の一例としての偏心カム45が配置されている。偏心カム45は、前後一対の可動アーム42に対応して前後一対配置されている。前後の偏心カム45は、前後方向に延びる回転軸46に支持されている。回転軸46には、図示しない駆動源の一例としての接触離間モータから駆動が伝達される。
したがって、偏心カム45の回転に伴って、可動アーム42および押圧アーム43が回転中心42aを中心として移動し、加圧ロールFpが加熱ベルトFhに対して、接触、離間する方向に移動する。なお、可動アーム42および押圧アーム43が接触位置に移動した状態では、コイルバネ44で、加圧ロールFpが加熱ベルトFhに対して押し当てられる。なお、偏心カム45は、回転位置を調整することで、可動アーム42および押圧アーム43の移動量を調整することが可能である。したがって、加圧ロールFpを加熱ベルトFhに押し付ける力(定着圧力)を調整することが可能である。よって、外径の最も長い位置が可動アーム42に接触するように偏心カム45を停止させると、定着圧力が最大となり、可動アーム42に接触する位置と回転軸46との距離(外径)の長さが短くなるほど定着圧力が下がる。
図7は実施例1の加圧ロールの軸方向の説明図である。
図7において、実施例1の加圧ロールFpは、軸方向の中央部の外径が細く、軸方向の端部に行くほど外径が太くなるロール状(円筒状)に形成されている。すなわち、実施例1の加圧ロールFpは、いわゆるフレア型、糸巻型に構成されている。したがって、加圧ロールFpの表面は、軸方向の中央部の周速に比べて、端部の周速が速くなる。よって、連続紙Sは、定着領域Q5を通過する際に、中央部から端部に向かう力を受ける。連続紙
Sが端部から中央部に向かう力を受けると、連続紙Sに皺が発生したり、連続紙Sが蛇行する恐れがあるが、実施例1では、紙皺や蛇行が低減される。
(実施例1の制御部の説明)
図8は実施例1の画像形成装置の制御部が備えている各機能をブロック図で示した図である。
図8において、プリンタUの制御部Cは、外部との信号の入出力等を行う入出力インターフェースI/Oを有する。また、制御部Cは、必要な処理を行うためのプログラムおよび情報等が記憶されたROM:リードオンリーメモリを有する。また、制御部Cは、必要なデータを一時的に記憶するためのRAM:ランダムアクセスメモリを有する。また、制御部Cは、ROM等に記憶されたプログラムに応じた処理を行うCPU:中央演算処理装置を有する。したがって、実施例1の制御部Cは、小型の情報処理装置、いわゆるマイクロコンピュータにより構成されている。よって、制御部Cは、ROM等に記憶されたプログラムを実行することにより種々の機能を実現することができる。
(制御部Cに接続された信号出力要素)
制御部Cは、操作部UIやサーミスタ6、その他の図示しない各種センサ等の信号出力要素からの出力信号が入力されている。
操作部UIは、入力部材の一例として、矢印やテンキー等の入力を行う入力ボタンUIaを有する。また、操作部UIは、告知部材の一例としての表示部UIb等を備えている。
サーミスタ6は、加熱ベルトFhの温度を検知する。
(制御部Cに接続された被制御要素)
制御部Cは、主駆動源の駆動回路D1や、定着用の接触離間モータの駆動回路D2、定着モータの駆動回路D3、電源回路E、その他の図示しない制御要素に接続されている。制御部Cは、各回路D1〜D3,E等へ、それらの制御信号を出力している。
D1:主駆動源の駆動回路
主駆動源の駆動回路D1は、主駆動源の一例としてのメインモータM1を介して、感光体PRy〜PRkや中間転写ベルトB等を回転駆動する。
D2:定着用の接触離間モータの駆動回路
定着用の接触離間モータの駆動回路D2は、定着用の接触離間モータM2を駆動して、加圧ロールFpと加熱ベルトFhとを接触位置、または、離間位置に移動させる。
D3:定着モータの駆動回路
定着モータの駆動回路D3は、定着モータM3を駆動して、加熱ベルトFhを回転または停止させる。
E:電源回路
前記電源回路Eは、現像用の電源回路Ea、帯電用の電源回路Eb、転写用の電源回路Ec、定着用の電源回路Ed等を有している。
Ea:現像用の電源回路
現像用の電源回路Eaは、現像装置Gy〜Gkの現像ロールに現像電圧を印加する。
Eb:帯電用の電源回路
帯電用の電源回路Ebは、帯電ロールCRy〜CRkそれぞれに感光体PRy〜PRk表面を帯電させるための帯電電圧を印加する。
Ec:転写用の電源回路
転写用の電源回路Ecは、1次転写ロールT1y〜T1kやバックアップロールT2aに転写電圧を印加する。
Ed:定着用の電源回路(励磁回路)
定着用の電源回路Edは、定着装置Fの加熱ベルトFhの励磁コイル13に高周波電流を供給する。
(制御部Cの機能)
制御部Cは、前記信号出力要素からの入力信号に応じた処理を実行して、前記各制御要素に制御信号を出力する機能を有している。すなわち、制御部Cは次の機能を有している。
C1:画像形成の制御手段
画像形成の制御手段C1は、パーソナルコンピュータCOMから入力された画像情報に応じて、プリンタUの各部材の駆動や各電圧の印加時期等を制御して、画像形成動作であるジョブの実行や終了、中断を制御する。
C2:駆動源の制御手段
駆動源の制御手段C2は、主駆動源の駆動回路D1を介して、メインモータM1の駆動を制御し、感光体PRy〜PRk等の駆動を制御する。
C3:電源回路の制御手段
電源回路の制御手段C3は、各電源回路Ea〜Edを制御して、各部材へ印加される電圧や、各部材へ供給される電力を制御する。
C4:定着装置の接触・離間の制御手段
定着装置の接触・離間の制御手段C4は、定着用の接触離間モータの駆動回路D2を介して、定着用の接触離間モータM2を制御して、加圧ロールFpを接触位置または離間位置に移動させる。実施例1の定着装置の接触・離間の制御手段C4は、ジョブが開始されて、加熱ベルトFhが所定の温度(閾値)まで上昇して、連続紙Sの搬送が開始されると、加圧ロールFpを接触位置に移動させる。また、実施例1の定着装置の接触・離間の制御手段C4は、ジョブが終了すると、加圧ロールFpを離間位置に移動させる。
なお、実施例1の定着装置の接触・離間の制御手段C4は、連続紙Sの用紙幅が予め設定された幅(閾値)よりも長い場合は、定着圧力が最大となる大サイズ用停止位置に偏心カム45を移動させ、用紙幅が短い場合は、大サイズ用停止位置の場合よりも定着圧力が低圧となる小サイズ用停止位置に偏心カム45を移動させる。なお、各停止位置は、実験等で予め設定されている。
C5:定着装置の回転制御手段
定着装置の回転制御手段C5は、定着モータの駆動回路D3を介して定着モータM3を制御して、加熱ベルトFhの回転および回転停止を制御する。実施例1の定着装置の回転制御手段C5は、ジョブが開始されると、加熱ベルトFhを駆動し、加熱ベルトFhの温度が所定の温度まで上昇すると駆動を停止する。また、実施例1の定着装置の回転制御手段C5は、ジョブが終了して加圧ロールFpが離間する加熱ベルトFhを駆動し、予め設定された待機時間(スタンバイ時間)t1が経過すると駆動を停止する。
C6:定着温度の制御手段
定着温度の制御手段C6は、定着用の電源回路Edを介して励磁コイル13への給電を制御し、定着領域Q5の定着温度を制御する。実施例1の定着温度の制御手段C6は、ジョブが開始されると予め設定されたジョブ時の定着温度まで昇温し、ジョブ中は定着温度に保持するように、励磁コイル13への給電のオン、オフを制御する。また、実施例1の定着温度の制御手段C6は、ジョブが終了すると、待機時間t1が経過するまで、ジョブ時の定着温度よりも低温の待機温度(スタンバイ温度)に定着領域Q5の温度を保持するように、励磁コイル13への給電のオン、オフを制御する。なお、一例として、実施例1では、待機温度は120℃に設定され、ジョブ時の定着温度は200℃に設定されている。
(実施例1の流れ図の説明)
次に、実施例1のプリンタUにおける制御の流れを流れ図、いわゆるフローチャートを使用して説明する。
(定着制御処理のフローチャートの説明)
図9は実施例1の定着制御処理のフローチャートの説明図である。
図9のフローチャートの各ステップSTの処理は、プリンタUの制御部Cに記憶されたプログラムに従って行われる。また、この処理はプリンタUの他の各種処理と並行して実行される。
図9に示すフローチャートはプリンタUの電源投入により開始される。
図9のST1において、ジョブが開始されたか否かを判別する。イエス(Y)の場合はST2に進み、ノー(N)の場合はST1を繰り返す。
ST2において、次の処理(1)、(2)を実行して、ST3に進む。
(1)加熱ベルトFhの温度をジョブ時の定着温度に向けて昇温を開始する。
(2)加熱ベルトFhの回転を開始する。
ST3において、加熱ベルトFhの温度が、閾値(ジョブ開始可能温度)まで上昇したか否かを判別する。イエス(Y)の場合はST4に進み、ノー(N)の場合はST3を繰り返す。
ST4において、加熱ベルトFhの回転を停止する。そして、ST5に進む。
ST5において、連続紙Sの搬送を開始する。そして、ST6に進む。
ST6において、加圧ロールFhを用紙幅に応じた接触位置に移動させる。そして、ST7に進む。
ST7において、ジョブを開始する。なお、ジョブ中は加熱ベルトFhおよび加圧ロールFpは連続紙Sの搬送に伴って従動回転する。そして、ST8に進む。
ST8において、ジョブが終了したか否かを判別する。イエス(Y)の場合はST9に進み、ノー(N)の場合はST8を繰り返す。
ST9において、次の処理(1)、(2)を実行して、ST10に進む。
(1)連続紙Sの搬送を停止する。
(2)加圧ロールFpを離間位置に移動させる。
ST10において、次の処理(1)〜(3)を実行して、ST11に進む。
(1)加熱ベルトFhの制御温度を待機温度に設定し、加熱ベルトFhの温度が待機温度に保持されるように制御を開始する。
(2)加熱ベルトFhの回転を開始する。
(3)待機時間t1の計測を開始する。
ST11において、待機時間t1が経過したか否かを判別する。ノー(N)の場合はST12に進み、イエス(Y)の場合はST14に進む。
ST12において、次のジョブが開始されたか否かを判別する。イエス(Y)の場合はST13に進み、ノー(N)の場合はST11に戻る。
ST13において、加熱ベルトFhの制御温度をジョブ時の定着温度に設定する。そして、ST4に戻る。
ST14において、次の処理(1)、(2)を実行して、ST1に戻る。
(1)加熱ベルトFhの回転を停止させる
(2)加熱ベルトFhの加熱を停止する。
(実施例1の作用)
前記構成を備えた実施例1のプリンタUでは、ジョブが開始されると、ジョブ開始可能な温度まで加熱ベルトFhの温度が上昇される。このとき、加熱ベルトFhが回転されながら、昇温される。また、加熱ベルトFhの回転時には、加圧ロールFpが離間している。
ジョブ開始可能な温度まで昇温すると、加熱ベルトFhの回転が停止される。そして、連続紙Sの搬送が開始され、加圧ロールFpが接触する。そして、ジョブ中は、加熱ベルトFhおよび加圧ロールFpは、牽引ロールRkで搬送される連続紙Sに従動回転する。なお、実施例1では、加熱ベルトFhが従動回転しても、ワンウェイクラッチ28aで、回転が定着モータM3に伝達されない。したがって、定着モータM3の破損等は防止されている。
そして、ジョブ終了後は、スタンバイ時間t1の期間、加熱ベルトFhがスタンバイ温度で保持されながら回転する。したがって、スタンバイ時間t1の期間中に次のジョブが開始されても、速やかにジョブが実行可能である。また、実施例1では、スタンバイ温度が低温に設定されており、ジョブ時と同じ温度に保持される場合に比べて、連続紙Sが輻射熱で変質(乾燥や一部溶融等)することが低減される。特に、実施例1では、スタンバイ時には、加圧ロールFpが離間しており、連続紙Sも加熱ベルトFhから離間しやすい。よって、スタンバイ状態で連続紙Sが押し当てられている場合に比べて、連続紙Sの変質が低減される。
ここで、加熱ベルトFhや加圧ロールFpには、定着領域Q5の温度に応じて、熱膨張や熱収縮が発生する。特許文献1,2に記載の従来技術のように定着装置Fが駆動する構成では、熱膨張で径が大きくなると連続紙Sの搬送速度が速くなり、上流側の2次転写ロールT2bとの間では引っ張りが発生し、下流側の牽引ロールRkとの間では弛みが発生する。2次転写領域Q4で引っ張りが発生すると、転写される画像が伸びてしまったり、連続紙Sと中間転写ベルトBとの間でスリップが発生すると、画像抜けが発生する問題がある。また、連続紙Sの弛みが発生すると、弛んだ部分が牽引ロールRkに挟まれる際や、定着領域Q5に挟まれる際に、紙皺が発生する恐れがある。
また、例えば、連続紙Sが厚紙の場合に、連続紙Sに吸熱されて加熱ベルトFh等が熱収縮すると、上流側で弛みが発生して定着領域Q5で紙皺が発生する恐れもある。また、下流側で引っ張りが発生すると、定着領域Q5でスリップ等が発生して、定着不良やグロスムラ(光沢ムラ)等の画質欠陥が発生する場合もある。
特に、連続紙Sが薄紙の場合、加圧ロールFpの熱膨張が顕著となる。仮に、薄紙の場合に加圧ロールFpの搬送速度を低下させても、熱膨張による周速の高速化に対応できない場合がある。この場合、熱膨張が顕著になるまでの短いジョブしか実行できなくなる問題もある。
これらに対して、実施例1の定着装置Fでは、ジョブ時には、加熱ベルトFhおよび加圧ロールFpが連続紙Sに従動して回転する。したがって、定着領域Q5と牽引ロールRkとの間や、定着領域Q5と2次転写領域Q4との間で、連続紙Sの搬送速度の差が発生しない。特に、加圧ロールFpに熱膨張が発生しても、定着領域Q5を通過する連続紙Sの速度が牽引ロールRkの搬送速度で安定する。したがって、連続紙Sの引っ張りや弛みの発生が抑制される。よって、定着装置Fが駆動される従来の構成に比べて、紙皺の発生や転写不良や定着不良等の画質欠陥の発生が抑制される。
また、実施例1の定着装置Fでは、ジョブ開始前に加熱ベルトFhが昇温される際に、加熱ベルトFhが駆動される。すなわち、実施例1では、ジョブ中は従動回転するが、ジョブ開始前やジョブ終了後には、加熱ベルトFhが駆動される。また、加熱ベルトFhの昇温時に加熱ベルトFhが駆動されない場合に比べて、加熱ベルトFhの全周の温度ムラが少なくなる。よって、温度ムラが発生する場合に比べて、定着不良の発生が抑制される。なお、加熱ベルトFhの回転速度(周速)は任意に設定可能であるが、画像形成時の連続紙Sの搬送速度よりも低速の方がベルトの周方向の全体に熱が伝わりやすく好適である。
さらに、実施例1の定着装置Fでは、加熱ベルトFhの回転時には、加圧ロールFpが離間している。したがって、加圧ロールFpが接触している場合に比べて、全体の熱容量が小さくなって短時間でジョブ開始可能な温度まで上昇する。また、加圧ロールFpが接触している場合に比べて、加熱ベルトFhの回転負荷も低減される。よって、定着モータM3として、安価で小型のモータを使用することも可能である。
また、実施例1では、第1の定着部材の一例として、加熱ベルトFhは、ロール形状ではなくベルト形状のものを使用している。加熱ロールを使用した場合、ベルト形状を使用する場合に比べて、定着領域Q5の接触面積を広くするために、一般的に接触圧力が強くなる。接触圧力が強くなると、回転抵抗、回転負荷が大きくなり、牽引ロールRkで連続紙Sを搬送する際の搬送抵抗が大きくなる。実施例1では、ベルト形状の加熱ベルトFhを使用しており、加熱ロールを使用する場合に比べて、連続紙Sの搬送抵抗が低減される。
さらに、実施例1では、用紙幅に応じて、加圧ロールFpの接触圧力を変えており、用紙幅が大きい場合は接触圧力が高く設定されている。用紙幅が狭い場合、加圧ロールFpが加熱ベルトFhに直接接触する面積が広くなり、熱膨張しやすい。特に、実施例1では、紙皺や蛇行を防止するために加圧ロールFpがフレア型になっており、元々外径が大きい軸方向の端部において熱膨張の影響が顕著になりやすい。そして、熱膨張に伴って、定着領域Q5の接触圧力が高まる。よって、偏心カム45の作動での定着圧力が低くても、熱膨張での圧力上昇で定着に必要な圧力が確保されやすい。また、従動回転に必要な定着圧力も確保されやすく、加圧ロールFpの回転も安定しやすい。逆に、用紙幅が狭い場合でも、用紙幅が広い場合と同じ位置に偏心カム45を停止させると、定着圧力が過剰になり、搬送抵抗が大きくなる恐れがある。したがって、実施例1では、用紙幅に応じた加圧ロールFpに位置調整が行われており、加圧ロールFpの回転が安定しやすい。
(変更例)
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例(H01)〜(H011)を下記に例示する。
(H01)前記実施例において、画像形成装置の一例としてのプリンタUを例示したが、これに限定されず、例えば、複写機、FAX、あるいはこれらの複数または全ての機能を有する複合機等により構成することも可能である。
(H02)前記実施例において、プリンタUとして、4色の現像剤が使用される構成を例示したが、これに限定されず、例えば、単色の画像形成装置や、3色以下または5色以上の多色の画像形成装置にも適用可能である。
(H03)前記実施例において、定着ロールFp,Fhの一例としてベルト形状の加熱ベルトFhと、ロール状の加圧ロールFpを使用する構成を例示したが、これに限定されない。例えば、両方ともベルト状とすることも可能である。また、搬送抵抗の点を考慮する必要がなければ、両方ともロール形状とすることも可能である。また、第1の定着部材としてロール状の加熱ロールと、第2の定着部材としてベルト状の加圧ベルトとすることも可能である。
(H04)前記実施例において、加熱ベルトFhを加熱する熱源として誘導加熱部11を使用して、電磁誘導方式で加熱する構成を例示したが、これに限定されない。熱源の一例としてのヒータを使用して加熱する構成とすることも可能である。
(H05)前記実施例において、離間位置に移動した場合、加熱ベルトFhと加圧ロールFpとを離間させる構成とすることが望ましいが、これに限定されない。また、離間位置において、完全に離間せず、接触した状態で且つ接触圧力が弱まった状態とすることも可能である。
(H06)前記実施例において、ジョブ開始前の昇温時に加熱ベルトFhを回転させる構成とすることが望ましいが、回転させずに昇温させることも可能である。また、このとき、加圧ロールFpは離間した状態で加熱することが望ましいが、接触させた状態で加熱する構成とすることも可能である。
(H07)前記実施例において、加圧ロールFpを移動させる構成は、例示した構成に限定されない。例えば、作動部材の一例としてのソレノイドを使用したり、レバーやリンク等を介して移動させる構成とすることも可能である。また、加圧ロールFpを移動させることが好ましいが、加熱ベルトFhを移動させる構成としたり、例えば、加圧ロールFpと加熱ベルトFhを両方相対的に接近、離間する方向に移動させる構成とすることも可能である。
(H08)前記実施例において、加圧ロールFpと加熱ベルトFhとは接触、離間する構成とすることが望ましいが、離間不能で接触し続ける構成とすることも可能である。
(H09)前記実施例において、加熱ベルトFhの回転停止と、連続紙Sの搬送を開始と、加圧ロールFpの接触は、実施例に例示した構成に限定されない。同時に行うことも可能であるし、例えば、加熱ベルトFhの回転停止前に連続紙Sの搬送を開始して、加熱ベルトFhと連続紙Sの相対速度を小さくした状態で加圧ロールFpを接触させる構成とすることで、擦過傷の発生を抑制することも好適である。
(H010)前記実施例において、加圧ロールFpをフレア型の構成とすることが好ましいが、これに限定されない。軸方向に沿って径が同一のロール形状としたり、径方向の中央部の径が大きいロール形状(いわゆるクラウン型、樽型)とすることも可能である。
(H011)前記実施例において、連続紙Sの用紙幅に応じて、偏心カム45で移動させる接触位置を調整することが望ましいが、同一の位置とすることも可能である。
11…熱源、
B…像保持体
F…定着装置、
Fh…第1の定着部材、
Fp…第2の定着部材、
Rk…搬送部材、
S…媒体、
T2b…転写部材、
U…画像形成装置。

Claims (8)

  1. 像保持体と、
    前記像保持体の画像を連続する媒体に転写する転写部材と、
    前記像保持体に転写された画像を定着させる定着装置と、
    前記媒体の搬送方向に対して前記定着装置の下流側に配置されて、媒体を搬送する搬送部材と、
    を備え、
    前記搬送部材が前記媒体を搬送する場合には、前記定着装置を前記媒体の移動に伴って従動回転させる
    ことを特徴とする画像形成装置。
  2. 媒体の画像を定着する定着動作の前に、前記定着装置を駆動しながら予め設定された定着温度に上昇させる加熱動作を実行する
    ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 媒体を挟んで対向して配置された第1の定着部材および第2の定着部材を有する前記定着装置、
    を備え、
    前記第1の定着部材と前記第2の定着部材とを離間させた状態で前記加熱動作を実行する
    ことを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
  4. 熱源により加熱される前記第1の定着部材、
    を備え、
    前記加熱動作を実行する場合には、前記第1の定着部材を回転駆動しながら前記加熱動作を実行する
    ことを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
  5. 無端状の第1の定着部材と、円筒状の第2の定着部材と、を有する前記定着装置、
    を備えたことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の画像形成装置。
  6. 媒体を挟んで対向して配置された第1の定着部材および第2の定着部材と、前記第1の定着部材を加熱する熱源と、を有する前記定着装置と、
    を備え、
    媒体の画像を定着する定着動作の終了後に、前記第1の定着部材と前記第2の定着部材とを離間させたのち、前記定着動作時よりも低温の状態で前記第1の定着部材を回転駆動させる
    ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の画像形成装置。
  7. 媒体を挟んで対向して配置された第1の定着部材および第2の定着部材を有する前記定着装置、
    を備え、
    連続する媒体の幅が大きい場合に、幅が小さい場合に比べて、前記第1の定着部材と前記第2の定着部材とが接触する圧力を高くする
    ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の画像形成装置。
  8. 媒体の幅方向に対して、幅方向の外側に行くに連れて径が大きく形成された少なくとも一方の定着部材、
    を備えたことを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。
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