JP3679613B2 - Fixing device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱用回転体と加圧用回転体とで記録材を狭持搬送し、記録材上の未定着トナーを加熱溶融して定着する定着装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真方式を利用した画像形成装置は、プリンター及び複写機などに適用され、高速性及び高画質という利点から、近年その普及がめざましい。電子写真方式は、ドラムやベルト状の感光体に代表される像担持体上に画像情報に応じた潜像を形成し、トナーを用いて潜像をトナー像として現像してさらに紙やOHPに用いられる樹脂製のフィルム等の記録材上にトナー像を転写し、定着装置でトナー像を定着させる過程をとる。環境保護や資源の有効利用の観点から、画像を記録材の両面に形成する両面複写が近年その重要度を増している。実際に、記録材表面(以下第1面)に現像・転写・定着により画像形成を行い、次にその反対面となる記録材裏面(以下第2面)にも同様に画像を形成する両面複写可能な画像形成装置が多数実現されている。
【0003】
定着装置では、発熱ローラ方式が現在最も一般的に使われている定着方法である。発熱ローラ方式の構成は、加熱用回転体となる加熱用ローラ及び加圧用回転体となる加圧用ローラを対で備え、この2つのローラをバネなどで互いに押し付けあい相互圧接部(以下「ニップ部」と記す)を設け、記録材上の未定着のトナー画像を狭持搬送することにより熱溶融して記録材上に定着している。この発熱ローラ方式の大きな課題の一つとして、ニップ部に記録材を通すと記録材にシワが発生し易いことが挙げられる。このため以前より、シワ発生を抑えるためにさまざまな解決案が提示されている。よく使われる対策としては、ローラ形状を逆クラウン状にすることがある。これにより記録材端部の搬送速度が記録材中央部よりも速くなり、記録材後端を広げる力が発生しシワを防止している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような定着装置を用いて記録材の第2面に画像形成を行うと、記録材後端にシワが発生し易いという問題がでてきて、上記逆クラウン状ローラの対策をとってもシワの発生が有効に抑制できない事がわかった。この問題はカラー画像形成装置において顕著に発生し、また、形成する画像の位置によっても影響を受ける。すなわち、第1面の画像が記録材の中央部に形成され、記録材端部が白紙の時に、シワが高い頻度で発生する。これは、第1面の画像部と白紙部表面の表面状態が異なり記録紙中央の画像部が滑りやすくなっているため、第2面に画像を形成する場合に、第1面の画像部と加圧用ローラ(従動側)との間で滑りが生じる。このため、第1面の画像部と加圧用ローラとの摩擦抵抗が低減し、第2面に駆動側となる加熱用ローラから駆動力がかかるため、第2面に画像を形成するときには、記録材中央部の搬送速度が第1面の時よりも速くなり、記録材の中央方面に力を受けることによって後端に縦方向の紙シワが発生してしまう。
【0005】
このような、両面画像形成時に発生するシワ対策として、加熱用回転体と加圧用回転体の表面にシリコンゴム層を設け、このシリコンゴム層の厚さ及び各ローラのニップ部の幅をそれぞれ実験値により規定して、シワの発生しない領域で画像定着を行う定着装置が提案されている(特開平6−301306号公報)。具体的には、定着ローラ及び加圧ローラのそれぞれの弾性層の厚さの和を4mm以上とし、これら弾性層の層厚差を1mm以下としてニップ部の幅を確保し、接触圧を30kgf以下に抑えることにより紙シワの発生を防止している。しかし、特開平6−301306号公報では、接触圧を30kgf以下に低く保つことでシワを低減させており、高い接触圧を必要とする高速な画像形成には適用できないという課題を有している。
本発明は、記録材の両面に画像を形成する際に発生するシワを、加熱用回転体と加圧用回転体との接触圧を高めても確実に低減でき、高速複写を可能とする定着装置の提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、駆動力を与えられ回転する加熱用回転体と、加熱用回転体に対向配置され、この部材と圧接することにより従動回転する加圧用回転体と、少なくとも加熱用回転体を加熱する加熱手段とを有し、記録材の第1面への画像形成時と比較して、記録材の第2面に画像形成する時に加圧用回転体へかかる負荷トルクを小さくする手段を備え、記録材の第1面と第2面への画像形成時における加圧用回転体に対する負荷トルクを変更可能としている。
請求項2記載の発明は、加圧用回転体に対して接離可能に設けられ、加圧用回転体を押圧する負荷部材で、記録材の第1面と第2面への画像形成時における加圧用回転体への負荷トルクを制御可能としている。
【0007】
請求項3記載の発明は、負荷部材をオイル塗布部材で構成して、負荷部材とオイル塗布部材との共通化を図りながら、記録材の第1面と第2面への画像形成時における加圧用回転体への負荷トルクを制御可能とするとともに、加圧用回転体の表面にオイルを塗布して、記録材の剥離性を高めている。
請求項4記載の発明は、回転負荷トルクを小さくする手段が、電気的に負荷トルクの変動を制御するものであることを特徴としている。
【0008】
【実施例】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。図2に示す定着装置は、図示しない両面複写対応のカラー画像形成装置の一例となるフルカラー複写機に装着されるものである。定着装置は、加熱用回転体としての定着ローラ1と、これに対向配置された加圧用回転体としての加圧ローラ2とを有し、紙やOHP(オーバヘッドプロジエクタ)に用いる樹脂シート状の記録材3を挟持搬送して、第1面3aや第2面3bに転写された未定着トナー像4を、加圧しながら加熱溶融して定着するものである。トナー像4は、図示しない画像形成装置の転写部で記録紙3上に転写されたものである。
【0009】
定着ローラ1は外部から駆動力を与えられ、図2において時計回り方向に回転する。定着ローラ1は、芯金1a上に弾性層1bを被覆している構成を採っている。芯金1aはローラ状のアルミ、鉄及びその合金が主に用いられることが多く、ローラ内に内設された加熱手段となるハロゲンヒータ11による発熱で高温となる。弾性層1bは加圧ローラ2との相互圧接部となるニップ部16を大きくし、また、画像光沢を得るために被覆されており、芯金1a上にシリコンゴムで形成されている。この例では、定着ローラ1がシリコンゴムの弾性層1bを備えているが、弾性層1bを持たない構成でも良い。定着ローラ1の外径は60mm、弾性層1bの厚みは1〜3mmに適宜設定されている。
【0010】
弾性層1bには、離型用オイルを塗布するためのオイル塗布フェルト5が当接され、その回転方向下流側にオイル量を規制するためのオイルブレード6が当接されている。離型用オイルはジメチルシリコーンオイルで、粘度は300CSのものを用いている。本実施例では、オイル塗布フェルト5とオイルブレード6とを有するオイル塗布機構により、オイル塗布量をA4サイズあたり10mg以下(2〜10mg)に規制することを可能としている。弾性層1bにはクリーニングローラ7及び分離爪9が当接され、クリーニングローラ7にはスクレーパ8が当接されている。
【0011】
加圧ローラ2は定着ローラ1と圧接されていて、定着ローラ1の回転駆動により図2において反時計回り方向に従動回転する。加圧ローラ2は、定着ローラ1と同様に芯金2a上に弾性層2bを被覆されている。加圧ローラ2の外径は60mm、弾性層の厚みは1〜4mmに設定されている。定着ローラ1と加圧ローラ2によるニップ部16の幅W(用紙搬送方向のニップ部の長さ)は9.5mm、定着速度は180mm/sである。また、本構成では加圧ローラ2にも、加熱手段となるハロゲンヒータ12が内設されていて、高温に発熱されるようになっている。無論ハロゲンヒータ12はなくてもよい。両ローラの接触圧は、約80kgf程度に設定されている。この接触圧は、1分間に6枚、記録材3にカラー画像を定着する場合の接触圧である。両ローラの接触圧は、この例に限定されるものではなく、単位時間当りに定着(印刷)する記録材3の枚数に応じた一般的な接触圧であればよく、少なくとも30kgfよりも大きい接触圧とする。
【0012】
加圧ローラ2の外周近傍には、記録材3の紙粉や埃を掻き取るための加圧ローラブレード13と、記録材3の第2面3bにトナー像4を定着して複写画像を形成するときに、第1面3aへの画像形成時と比較して負荷トルクを小さくする手段となる負荷部材10とが配置されている。加圧ローラブレード13は、弾性層2bに摺接するように設けられている。
【0013】
負荷部材10は、第1面3aに画像を形成するときは図2,図3に示すように加圧ローラ2と接触し、第2面3bに画像を形成するときには、図1に示すように加圧ローラ2から離れるように接離自在に設けられている。負荷部材10は、離型用オイルを塗布するためのオイル塗布フェルトからなるオイル塗布部材であり、加圧ローラ2の回転トルクの負荷部材として作用する構成としている。つまり、加圧ローラ2は、負荷部材10によってその負荷トルクを制御される。加負荷部材10として用いたオイル塗布部材は、オイルを含浸させたフェルトに限定されるものではなく、回転可能なローラであってもよい。この場合、スポンジあるいはそれに類似する含浸性のある部材でローラを構成し、このローラに離型用オイルを含浸させて使用しても良い。あるいは、含浸性のない部材でローラを構成した場合、離型用オイルを適宜ローラ表面に供給し、それから加圧ローラ2に供給するようにしても良い。
【0014】
図1、図2、図3に示した定着装置の駆動系に付いて説明する。図4に示すように、定着ローラ1にはシャフト14が一体回転可能に設けられている。シャフト14の一端には、駆動力入力ギヤ17が固着されている。この駆動力入力ギヤ17には、図示しない駆動モータで回転される出力ギア19が噛合して、駆動モータからの駆動力が伝達される。シャフト14は、図示しない側板に回転可能に支持されている。加圧ローラ2は、軸15と一体的に設けられ、この軸15の両端部に設けられた軸受18,18によって支持され回転可能となっている。軸受18,18は図示しない側板に設けられている。
【0015】
このような構成の定着装置の動作を説明する。
未定着のトナー像4を担持した記録材3は、図3の右から左方向に搬送され、定着ローラ1と加圧ローラ2とが圧接されたニップ部16を通過することで熱と圧力によりトナー像4が記録材3上に溶融して画像部140として定着される。
【0016】
ここで、第1面3aにトナー像4が担持されていれば、記録材3は図3に示すように第1面3aに画像部140が形成されて分離爪9によって定着ローラ1より剥離され、定着装置から図示しない排紙トレイに排紙される。両面複写する場合であれば、記録材3は第2面3bにトナー像4が担持され、第1面3aが加圧ローラ2に接触して移動して、ニップ部16を通過することで第2面3bにトナー像4が定着されて図示しない排紙トレイに排紙される。
【0017】
本発明者は、記録材3への画像定着時において負荷部材10を加圧ローラ2に接離する実験を行ったところ、次のように結果を得られた。この実験では、第1面3aを形成した後一旦装置を停止して、機外において定着装置から加圧ローラ2への負荷部材10(オイル塗布部材)を除いた後、第2面3bを形成する実験で、記録材3に発生するシワの確認を行った。
【0018】
以下、実験の概要を示すと、A4サイズの用紙を縦方向に搬送して画像を形成した。紙の幅は210mmで、形成した画像幅は120mmである。まず加圧ローラ2に負荷部材10を圧接させて第2面3bに画像部140を形成したところ3枚中3枚とも用紙の後端にシワが発生した。それに対し、負荷部材10を外して、つまり、加圧ローラ2から離間して第2面3bに画像部140を形成したところ、3枚中3枚とも用紙にはシワが発生しなかった。なお、第1面3aに画像を形成する際には、負荷部材10と加圧ローラ2との接触、離間何れの場合でもシワは発生しなかった。
【0019】
加圧ローラ2へのオイル塗布と負荷の影響を分離して確認するため、オイル塗布機能を備えた負荷部材10でなく、加圧ローラ2の回転自体の負荷となるように、非通紙領域にオイル塗布機能を備えない負荷部材10を圧接する構成により実験を行った結果も上記と同様の結果となった。なお、第2面3bへの画像形成時に離型用オイルを供給しなくても、特に画像の乱れは観察されなかった。
【0020】
上記実験により、加圧ローラ2の負荷トルクを調整することで記録紙3のシワ発生を抑制できることが確認できた。このため、加熱ローラ1と加圧ローラ2との接触圧を従来例のように低下させなくて済み、高速な画像形成に対応することができる。
【0021】
負荷トルクがシワに影響を与える理由としては、記録材3の摩擦係数が白紙部と画像部140とで異なっており、画像部すなわち、本例では記録材3の中央部がスリップして搬送速度が速くなるときに、従動側となる加圧ローラ2に対する負荷トルクの小さい方が、記録材3の中央部と白紙部(両側部)との速度差が小さくなるからであると考えられる。
【0022】
従来例のように、加熱ローラと加圧ローラの接触圧を30kgfとして充分なニップ部の幅を得ようとすると、ローラを構成するゴム層を厚くせざるをえない。一般にゴムは金属等に比べて熱伝導率がよくないので、従来例の構成で充分なニップ部の幅を得ようとすると、両ローラの加熱時間が長くなり、加熱エネルギーを増加させなければなりません。この点、本実施例のように負荷トルクでシワの発生を防止すると、両ローラの接触圧を低くする必要がなく、各ローラの加熱時間や加熱エネルギーの増大を防止でき、省エネルギーで素早く確実な定着を行える。このような定着装置を画像形成装置に装着することで、省エネを図りながら印刷速度を早められる。
【0023】
本実施例では、加圧ローラ2に対する負荷トルクを小さくする手段を、加圧ローラ2に負荷部材10を接離させる構成としているが、これに限定されるものではない。この手段としては加圧ローラ2にギアを取り付けて、これを駆動する図示しない駆動モータのトルクを第1面3aと第2面3bに画像を形成する時に変動させたり、加圧ローラ2にギアを取り付けて、このギアで駆動される図示しない排紙ローラ等の被駆動部材を回転トルクを、被駆動部材を加圧ローラ2に対して接離あるいは変動させることにより第1面3aと第2面3bに画像を形成する時に変動させるようにしてもよい。あるいは、加圧ローラ2の軸15に周知の電磁ブレーキを設けて電気的に負荷トルクの変動を制御したり、あるいは加圧ローラ2の軸受18,18の回転抵抗を機械的に変更したりする構成でも良い。
【0024】
軸受18,18の回転抵抗を機械的に変更する例としては、上述のように加圧ローラ2にギアを取り付けて駆動若しくは負荷トルクを変動させるものが挙げられる。これは第1面3aの形成時にはギアに対する駆動力伝達を行わずに加圧ローラ2を従動とし、第2面3bの形成時にはこのギアに駆動力を与えるという構成であればよい。
【0025】
また、本実施例ではカラー画像を定着させる構成で、トナーなどの画像形成剤との離型性を確保するために、各ローラ1,2の表面に離型用オイルを塗布しているが、これを塗布しない構成でもよい。離型用オイルを塗布しない場合には、離型性を高めるため10から30ミクロン程度のフッ素系樹脂層を各ローラ1,2の表面に形成することが望ましい。
【0026】
図5、図6は、定着装置の変形例を示すが、以下、上述した実施例と同一の構成に関しては同一符号を付し詳細な説明は省略する。図5に示す定着装置は、加熱手段となるハロゲンヒータ22を内設され、軸23と一体回転するローラ21を加熱ローラ1と並設し、このローラ21と加熱ローラ1とに巻きかけたベルト20を加熱用回転体としたものである。このベルト20は、加圧ローラ2と圧接されていて、加圧ローラ2との相互圧接部をニップ部16としている。この例では、オイル塗布フェルト5、オイルブレード6、クリーニングローラ7及び分離爪9がベルト20の外周面20aに当接されている。
【0027】
図6に示す定着装置は、軸35,36に各々支持されたローラ31,32に巻きかけたベルト33を加熱用回転体としたもので、軸35,36の少なくとも一方は駆動軸を構成する。ベルト33は、加熱手段となるハロゲンヒータ34を有する加熱加圧ユニット37で加圧ローラ2に向かって凸設されている。この例では、加圧ローラ2が加熱加圧ユニット37に対向配置されて、この対向部においてベルト33の表面33aに圧接して相互圧接部をニップ部16としている。オイル塗布フェルト5、オイルブレード6、クリーニングローラ7及び分離爪9は、ベルト33の外周面33aに当接されている。
【0028】
このような構成としても、第2面3aへの画像形成時に、負荷部材10を加圧ローラ2から離間させることで、記録材3のシワの発生を上述の理由から確実に防止することができる。
【0029】
図5、図6では、加熱用回転体側をベルトとし、加圧用回転体を加圧ローラ2としているが、加熱用回転体に図1乃至図3に示す加熱ローラ1を用い、加圧用回転体を図5、図6に示すように、ベルト状に構成したものであってもよい。
【0030】
【発明の効果】
請求項1,2記載の発明によれば、両面画像形成時に、記録材後半に発生する縦シワの発生を確実に抑えることができ、高速複写が可能となる。
【0031】
請求項3記載の発明によれば、負荷部材で加圧用回転体を加圧しながらオイルが塗布されるので、記録材後半に発生する縦シワの発生を確実に抑えて高速複写を可能としながら、同時に記録材の剥離性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す定着装置の構成と両面印刷時の状態を示す図である。
【図2】図1に示す定着装置における印刷前の状態を示す図である。
【図3】図1に示す定着装置における片面印刷時の状態を示す図である。
【図4】定着装置の駆動系の構成を示す図である。
【図5】本発明の変形例を示す定着装置の構成と動作を示す図である。
【図6】本発明の変形例を示す定着装置の構成と動作を示す図である。
【符号の説明】
1 加熱用回転体
2 加圧用回転体
3 記録材
3a 記録材の第1面
3b 記録材の第2面
4 未定着トナー
10 負荷部材
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing device that sandwiches and conveys a recording material between a heating rotator and a pressure rotator, and heats and melts unfixed toner on the recording material.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Image forming apparatuses using an electrophotographic system are applied to printers, copiers, and the like, and their spread has been remarkable in recent years because of the advantages of high speed and high image quality. In the electrophotographic method, a latent image corresponding to image information is formed on an image carrier represented by a drum or a belt-shaped photoconductor, and the latent image is developed as a toner image using toner, and is further formed on paper or OHP. The toner image is transferred onto a recording material such as a resin film to be used, and the toner image is fixed by a fixing device. From the viewpoint of environmental protection and effective use of resources, duplex copying, in which images are formed on both sides of a recording material, has become increasingly important in recent years. Actually, double-sided copying that forms an image on the surface of the recording material (hereinafter referred to as the first surface) by development, transfer, and fixing, and then forms an image on the reverse side of the recording material (hereinafter referred to as the second surface) as well. Many possible image forming apparatuses have been realized.
[0003]
In the fixing device, the heat roller method is the most commonly used fixing method at present. The configuration of the heating roller system includes a pair of a heating roller as a heating rotator and a pressure roller as a pressure rotator. The two rollers are pressed against each other by a spring or the like and pressed against each other (hereinafter referred to as a “nip portion”). And the toner image which is not fixed on the recording material is nipped and conveyed to be thermally melted and fixed on the recording material. One of the major problems with this heat generating roller system is that wrinkles are likely to occur in the recording material when the recording material is passed through the nip portion. For this reason, various solutions have been proposed to suppress wrinkling. A commonly used measure is to make the roller shape an inverted crown. As a result, the conveyance speed at the end of the recording material becomes faster than the central portion of the recording material, and a force for expanding the trailing end of the recording material is generated to prevent wrinkling.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when such a fixing device is used to form an image on the second surface of the recording material, there is a problem that wrinkles are likely to occur at the trailing edge of the recording material. It has been found that the occurrence of can not be effectively suppressed. This problem occurs remarkably in the color image forming apparatus, and is also affected by the position of the image to be formed. That is, when the image of the first surface is formed at the center of the recording material and the end of the recording material is blank, wrinkles occur frequently. This is because the surface state of the image portion on the first surface and the surface of the blank paper portion is different and the image portion in the center of the recording paper is slippery. Therefore, when an image is formed on the second surface, Slip occurs between the pressure roller (driven side). For this reason, the frictional resistance between the image portion on the first surface and the pressure roller is reduced, and a driving force is applied to the second surface from the heating roller on the driving side. Therefore, when an image is formed on the second surface, recording is performed. The conveyance speed of the central portion of the material becomes faster than that on the first surface, and vertical paper wrinkles are generated at the rear end by receiving force on the central direction of the recording material.
[0005]
As a countermeasure against such wrinkles that occur during double-sided image formation, a silicon rubber layer is provided on the surface of the rotating body for heating and the rotating body for pressure, and the thickness of the silicon rubber layer and the width of the nip portion of each roller are tested. There has been proposed a fixing device that performs image fixing in a region where wrinkles do not occur, which is defined by a value (Japanese Patent Laid-Open No. 6-301306). Specifically, the sum of the thicknesses of the elastic layers of the fixing roller and the pressure roller is set to 4 mm or more, the thickness difference between these elastic layers is set to 1 mm or less, the width of the nip portion is secured, and the contact pressure is set to 30 kgf or less. By preventing the wrinkle, the generation of paper wrinkles is prevented. However, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-301306 has a problem that wrinkles are reduced by keeping the contact pressure as low as 30 kgf or less, and it cannot be applied to high-speed image formation that requires high contact pressure. .
The present invention relates to a fixing device capable of reliably reducing wrinkles generated when an image is formed on both sides of a recording material even if the contact pressure between a heating rotator and a pressurizing rotator is increased. The purpose is to provide.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, there is provided a heating rotator that is rotated by being provided with a driving force, a pressurizing rotator that is disposed so as to face the heating rotator and is in pressure contact with the member, and at least a heating rotator. Heating means for heating the body, and means for reducing a load torque applied to the pressurizing rotating body when forming an image on the second surface of the recording material, compared to when forming an image on the first surface of the recording material. The load torque on the pressurizing rotator during image formation on the first surface and the second surface of the recording material can be changed.
The invention according to claim 2 is a load member which is provided so as to be able to contact and separate from the pressurizing rotator and presses the pressurizing rotator. The load torque to the pressure rotating body can be controlled.
[0007]
According to the third aspect of the present invention, the load member is constituted by an oil application member, and the load member and the oil application member are made common, and the load member is added during image formation on the first surface and the second surface. The load torque to the pressure rotating body can be controlled, and oil is applied to the surface of the pressure rotating body to improve the peelability of the recording material.
The invention described in claim 4 is characterized in that the means for reducing the rotational load torque electrically controls the fluctuation of the load torque.
[0008]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The fixing device shown in FIG. 2 is installed in a full-color copying machine which is an example of a color image forming apparatus compatible with double-sided copying (not shown). The fixing device includes a fixing roller 1 as a heating rotator, and a pressure roller 2 as a pressure rotator disposed opposite to the fixing roller 1, and is a resin sheet-like material used for paper or OHP (overhead projector). The recording material 3 is nipped and conveyed, and the unfixed toner image 4 transferred to the first surface 3a or the second surface 3b is heated and melted and fixed while being pressed. The toner image 4 is transferred onto the recording paper 3 by a transfer unit of an image forming apparatus (not shown).
[0009]
The fixing roller 1 is given a driving force from the outside and rotates in the clockwise direction in FIG. The fixing roller 1 has a configuration in which an elastic layer 1b is coated on a cored bar 1a. In many cases, the core metal 1a is mainly made of roller-like aluminum, iron, or an alloy thereof, and becomes high temperature due to heat generated by the halogen heater 11 serving as a heating means provided in the roller. The elastic layer 1b is coated to increase the nip portion 16 serving as a mutual pressure contact portion with the pressure roller 2 and to obtain image gloss, and is formed of silicon rubber on the core metal 1a. In this example, the fixing roller 1 includes the elastic layer 1b of silicon rubber. However, a configuration without the elastic layer 1b may be used. The outer diameter of the fixing roller 1 is appropriately set to 60 mm, and the thickness of the elastic layer 1b is appropriately set to 1 to 3 mm.
[0010]
An oil application felt 5 for applying release oil is in contact with the elastic layer 1b, and an oil blade 6 for controlling the oil amount is in contact with the downstream side in the rotational direction. The mold release oil is dimethyl silicone oil and has a viscosity of 300 CS. In the present embodiment, the oil application mechanism having the oil application felt 5 and the oil blade 6 enables the oil application amount to be regulated to 10 mg or less (2 to 10 mg) per A4 size. A cleaning roller 7 and a separation claw 9 are in contact with the elastic layer 1b, and a scraper 8 is in contact with the cleaning roller 7.
[0011]
The pressure roller 2 is in pressure contact with the fixing roller 1 and is driven to rotate counterclockwise in FIG. The pressure roller 2 is coated with an elastic layer 2b on a core metal 2a in the same manner as the fixing roller 1. The outer diameter of the pressure roller 2 is set to 60 mm, and the thickness of the elastic layer is set to 1 to 4 mm. The width W (length of the nip portion in the paper transport direction) of the nip portion 16 by the fixing roller 1 and the pressure roller 2 is 9.5 mm, and the fixing speed is 180 mm / s. In this configuration, the pressure roller 2 is also provided with a halogen heater 12 serving as a heating means so as to generate heat at a high temperature. Of course, the halogen heater 12 may be omitted. The contact pressure of both rollers is set to about 80 kgf. This contact pressure is a contact pressure when fixing a color image to the recording material 3 at six sheets per minute. The contact pressure of both rollers is not limited to this example, and may be a general contact pressure corresponding to the number of recording materials 3 to be fixed (printed) per unit time, and is at least larger than 30 kgf. Pressure.
[0012]
In the vicinity of the outer periphery of the pressure roller 2, a pressure roller blade 13 for scraping paper dust and dust of the recording material 3 and a toner image 4 fixed on the second surface 3 b of the recording material 3 to form a copy image In this case, a load member 10 serving as means for reducing the load torque as compared with the time of image formation on the first surface 3a is disposed. The pressure roller blade 13 is provided in sliding contact with the elastic layer 2b.
[0013]
The load member 10 is in contact with the pressure roller 2 as shown in FIGS. 2 and 3 when an image is formed on the first surface 3a, and as shown in FIG. 1 when an image is formed on the second surface 3b. It is provided so as to be able to contact and separate from the pressure roller 2. The load member 10 is an oil application member made of an oil application felt for applying release oil, and is configured to act as a load member for the rotational torque of the pressure roller 2. That is, the load torque of the pressure roller 2 is controlled by the load member 10. The oil application member used as the loading member 10 is not limited to felt impregnated with oil, and may be a rotatable roller. In this case, the roller may be constituted by a sponge or an impregnating member similar to the sponge, and the roller may be used by impregnating the release oil. Alternatively, when the roller is constituted by a member having no impregnation property, release oil may be appropriately supplied to the roller surface and then supplied to the pressure roller 2.
[0014]
The drive system of the fixing device shown in FIGS. 1, 2, and 3 will be described. As shown in FIG. 4, a shaft 14 is provided on the fixing roller 1 so as to be integrally rotatable. A driving force input gear 17 is fixed to one end of the shaft 14. The driving force input gear 17 is engaged with an output gear 19 that is rotated by a driving motor (not shown) to transmit the driving force from the driving motor. The shaft 14 is rotatably supported by a side plate (not shown). The pressure roller 2 is provided integrally with the shaft 15 and is supported and rotated by bearings 18 and 18 provided at both ends of the shaft 15. The bearings 18 and 18 are provided on a side plate (not shown).
[0015]
The operation of the fixing device having such a configuration will be described.
The recording material 3 carrying the unfixed toner image 4 is conveyed from the right to the left in FIG. 3 and passes through the nip portion 16 where the fixing roller 1 and the pressure roller 2 are pressed against each other. The toner image 4 is melted on the recording material 3 and fixed as the image portion 140.
[0016]
Here, if the toner image 4 is carried on the first surface 3a, the recording material 3 is formed with an image portion 140 on the first surface 3a as shown in FIG. The paper is discharged from a fixing device to a paper discharge tray (not shown). In the case of duplex copying, the toner image 4 is carried on the second surface 3b of the recording material 3, and the first surface 3a moves in contact with the pressure roller 2 and passes through the nip portion 16 to pass through the nip portion 16. The toner image 4 is fixed on the second surface 3b and discharged onto a discharge tray (not shown).
[0017]
The inventor conducted an experiment in which the load member 10 was brought into and out of contact with the pressure roller 2 when fixing the image on the recording material 3, and the following results were obtained. In this experiment, after forming the first surface 3a, the apparatus is temporarily stopped, and after removing the load member 10 (oil application member) from the fixing device to the pressure roller 2 outside the apparatus, the second surface 3b is formed. In the experiment, the wrinkles generated in the recording material 3 were confirmed.
[0018]
The outline of the experiment is as follows. A4 size paper was conveyed in the vertical direction to form an image. The width of the paper is 210 mm and the formed image width is 120 mm. First, when the load member 10 was brought into pressure contact with the pressure roller 2 to form the image portion 140 on the second surface 3b, all three of the three sheets were wrinkled at the trailing edge of the sheet. On the other hand, when the load member 10 was removed, that is, the image portion 140 was formed on the second surface 3b away from the pressure roller 2, no wrinkles were generated on the paper in three of the three sheets. It should be noted that when forming an image on the first surface 3a, no wrinkle was generated in either case of contact or separation between the load member 10 and the pressure roller 2.
[0019]
In order to separate and confirm the effects of oil application and load on the pressure roller 2, the non-sheet passing region is not the load member 10 having the oil application function but the rotation of the pressure roller 2 itself. The result of an experiment using a configuration in which the load member 10 that does not have an oil application function is press-contacted is also similar to the above. It should be noted that no image disturbance was observed even when no release oil was supplied during image formation on the second surface 3b.
[0020]
From the above experiment, it was confirmed that the wrinkle generation of the recording paper 3 can be suppressed by adjusting the load torque of the pressure roller 2. Therefore, it is not necessary to reduce the contact pressure between the heating roller 1 and the pressure roller 2 as in the conventional example, and it is possible to cope with high-speed image formation.
[0021]
The reason why the load torque affects wrinkles is that the friction coefficient of the recording material 3 is different between the blank paper portion and the image portion 140, and the image portion, that is, the central portion of the recording material 3 in this example slips and the conveyance speed is increased. It is considered that the speed difference between the central portion of the recording material 3 and the white paper portion (both side portions) becomes smaller when the load torque with respect to the pressure roller 2 on the driven side is smaller.
[0022]
As in the conventional example, when the contact pressure between the heating roller and the pressure roller is set to 30 kgf to obtain a sufficient nip width, the rubber layer constituting the roller must be thickened. Generally, rubber does not have a good thermal conductivity compared to metal, etc., so to obtain a sufficient nip width with the configuration of the conventional example, the heating time of both rollers becomes longer and the heating energy must be increased. not. In this respect, if the generation of wrinkles is prevented by the load torque as in this embodiment, it is not necessary to reduce the contact pressure of both rollers, the heating time and heating energy of each roller can be prevented, and energy saving can be performed quickly and reliably. Fixing can be done. By mounting such a fixing device on the image forming apparatus, the printing speed can be increased while saving energy.
[0023]
In this embodiment, the means for reducing the load torque with respect to the pressure roller 2 is configured to bring the load member 10 into and out of contact with the pressure roller 2, but is not limited thereto. As this means, a gear is attached to the pressure roller 2, and the torque of a drive motor (not shown) for driving the pressure roller 2 is varied when forming an image on the first surface 3a and the second surface 3b. Is attached to the first surface 3a and the second surface 2a by rotating or rotating the driven member such as a paper discharge roller (not shown) driven by this gear. It may be changed when an image is formed on the surface 3b. Alternatively, a known electromagnetic brake is provided on the shaft 15 of the pressure roller 2 to electrically control the fluctuation of the load torque, or the rotational resistance of the bearings 18 and 18 of the pressure roller 2 is mechanically changed. It may be configured.
[0024]
An example of mechanically changing the rotational resistance of the bearings 18 and 18 includes attaching a gear to the pressure roller 2 and changing the driving or load torque as described above. This may be any configuration in which the pressure roller 2 is driven without transmitting the driving force to the gear when the first surface 3a is formed and the driving force is applied to the gear when the second surface 3b is formed.
[0025]
Further, in this embodiment, a color image is fixed, and in order to ensure releasability from an image forming agent such as toner, release oil is applied to the surfaces of the rollers 1 and 2. The structure which does not apply | coat this may be sufficient. When the release oil is not applied, it is desirable to form a fluorine-based resin layer of about 10 to 30 microns on the surfaces of the rollers 1 and 2 in order to improve the release property.
[0026]
5 and 6 show a modification of the fixing device. Hereinafter, the same components as those in the above-described embodiment will be denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted. The fixing device shown in FIG. 5 is provided with a halogen heater 22 serving as a heating means, a roller 21 that rotates integrally with a shaft 23 is provided in parallel with the heating roller 1, and a belt wound around the roller 21 and the heating roller 1. 20 is a rotating body for heating. The belt 20 is in pressure contact with the pressure roller 2, and a mutual pressure contact portion with the pressure roller 2 is a nip portion 16. In this example, the oil application felt 5, the oil blade 6, the cleaning roller 7, and the separation claw 9 are in contact with the outer peripheral surface 20 a of the belt 20.
[0027]
In the fixing device shown in FIG. 6, a belt 33 wound around rollers 31 and 32 respectively supported by shafts 35 and 36 is used as a heating rotary member, and at least one of the shafts 35 and 36 constitutes a drive shaft. . The belt 33 is projected toward the pressure roller 2 by a heating and pressing unit 37 having a halogen heater 34 serving as a heating means. In this example, the pressure roller 2 is disposed so as to face the heating and pressure unit 37, and the opposite pressure portion is pressed against the surface 33 a of the belt 33 to form the mutual pressure contact portion as the nip portion 16. The oil application felt 5, the oil blade 6, the cleaning roller 7, and the separation claw 9 are in contact with the outer peripheral surface 33 a of the belt 33.
[0028]
Even with such a configuration, when the image is formed on the second surface 3a, the load member 10 is separated from the pressure roller 2 to reliably prevent the recording material 3 from being wrinkled for the reasons described above. .
[0029]
5 and 6, the heating rotator side is a belt and the pressing rotator is a pressure roller 2. However, the heating rotator shown in FIGS. 1 to 3 is used as the heating rotator, and the pressing rotator is used. As shown in FIGS. 5 and 6, it may be configured in a belt shape.
[0030]
【The invention's effect】
According to the first and second aspects of the invention, the occurrence of vertical wrinkles occurring in the latter half of the recording material during double-sided image formation can be reliably suppressed, and high-speed copying can be performed.
[0031]
According to the third aspect of the invention, since the oil is applied while pressing the rotary member for pressurization with the load member, it is possible to surely suppress the occurrence of vertical wrinkles occurring in the latter half of the recording material and enable high speed copying. At the same time, the peelability of the recording material can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a fixing device according to an embodiment of the present invention and a state during duplex printing.
FIG. 2 is a diagram illustrating a state before printing in the fixing device illustrated in FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating a state during single-sided printing in the fixing device illustrated in FIG. 1;
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a driving system of the fixing device.
FIG. 5 is a diagram illustrating the configuration and operation of a fixing device according to a modification of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating the configuration and operation of a fixing device according to a modification of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating body for heating 2 Rotating body for pressurization 3 Recording material 3a First surface 3b of recording material Second surface of recording material 4 Unfixed toner 10 Load member

Claims (4)

回転駆動される加熱用回転体と、この加熱用回転体と圧接して従動回転される加圧用回転体と、少なくとも上記加熱用回転体を加熱する加熱手段とを有し、上記加熱用回転体と上記加圧用回転体とで記録材を狭持搬送し、同記録材上の未定着トナーを加熱溶融して定着して上記記録材の両面に対して画像を形成可能な定着装置において、
上記記録材の第1面に画像を形成する時よりも上記記録材の第2面に画像を形成する時に、上記加圧用回転体に対する負荷トルクを小さくする手段を有すること特徴とする定着装置。
A heating rotator that is rotationally driven, a pressurizing rotator that is driven to rotate in pressure contact with the heating rotator, and a heating means that heats at least the heating rotator, the heating rotator In the fixing device capable of nipping and transporting the recording material between the pressure rotating body and the pressure rotating body, and fixing the unfixed toner on the recording material by heating and melting to form images on both sides of the recording material,
A fixing device comprising: means for reducing a load torque applied to the pressurizing rotator when an image is formed on the second surface of the recording material than when an image is formed on the first surface of the recording material.
請求項1記載の定着装置において、
上記負荷トルクを小さくする手段は、上記加圧用回転体の表面に対して接離可能に設けられ、同回転体を押圧する負荷部材であることを特徴とする定着装置。
The fixing device according to claim 1.
The fixing device is characterized in that the means for reducing the load torque is a load member which is provided so as to be able to come into contact with and separate from the surface of the pressurizing rotating body and presses the rotating body.
請求項2記載の定着装置において、
上記負荷部材がオイル塗布部材であることを特徴とする定着装置。
The fixing device according to claim 2.
The fixing device, wherein the load member is an oil application member.
請求項1記載の定着装置において、
上記負荷トルクを小さくする手段は、電気的に負荷トルクの変動を制御するものであることを特徴とする定着装置
The fixing device according to claim 1.
The fixing device according to claim 1, wherein the means for reducing the load torque electrically controls fluctuations in the load torque .
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