JP4596364B2 - Fixing apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、定着装置とこれを有する画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus having the same.
一般に画像形成装置においては、シートに形成された現像剤像をそのシートに定着させる定着装置を備えている。 In general, an image forming apparatus includes a fixing device that fixes a developer image formed on a sheet to the sheet.
この種の定着装置として、加熱ロールと、この加熱ロールに圧接される加圧ロールとの間にニップを形成し、このニップに現像剤像が形成されたシートを通過させ、シートがニップを通過する間に現像剤像を加熱し、加圧することで定着を行う加圧ロールタイプのものが知られている。また、この種の定着装置として、加熱ロールと、この加熱ロールに当接する無端状のベルトとの間にニップを形成し、このニップに現像剤像が形成されたシートを通過させ、シートがニップを通過する間に現像剤像を加熱して定着を行うベルトタイプのものが知られている(例えば特許文献1)。また、定着装置として、加熱ロールに2本のロールを当接させて、一方のロールの位置から他方のロールの位置までシートを搬送し、搬送をする間にシートに形成された現像剤像を加熱して定着を行うものが知られている(例えは、特許文献2、特許文献3)。 As a fixing device of this type, a nip is formed between a heating roll and a pressure roll pressed against the heating roll, and a sheet on which a developer image is formed is passed through the nip, and the sheet passes through the nip. A pressure roll type is known in which a developer image is heated and pressed during fixing. In addition, as a fixing device of this type, a nip is formed between a heating roll and an endless belt that comes into contact with the heating roll, and a sheet on which a developer image is formed is passed through the nip. A belt type is known in which a developer image is heated and fixed while passing through the belt (for example, Patent Document 1). Further, as a fixing device, two rolls are brought into contact with the heating roll, the sheet is conveyed from the position of one roll to the position of the other roll, and the developer image formed on the sheet is conveyed while being conveyed. There are known ones that perform fixing by heating (for example, Patent Document 2 and Patent Document 3).
加圧ロールタイプの定着装置においては、シートに十分な熱を伝達することを目的としてニップ幅を広くするには、加熱ロールとこの加熱ロールに圧接されて弾性変形する加圧ロールとの間でニップが形成されるため、加圧ロールを圧接する圧接力を強くするか、加圧ロールそのものを大きな径のものとする必要がある。このため、加圧ロールの圧接力に耐えられるだけの強度を持った装置とするために製造コストが上がったり、加圧ロールの大径化に伴って装置が大型化してしまったりするとの問題点があった。 In a pressure roll type fixing device, in order to widen the nip width for the purpose of transferring sufficient heat to the sheet, a heating roll and a pressure roll that is elastically deformed by being pressed against the heating roll are used. Since the nip is formed, it is necessary to increase the pressing force for pressing the pressure roll, or to make the pressure roll itself have a large diameter. For this reason, there is a problem that the manufacturing cost increases in order to make the device strong enough to withstand the pressure contact force of the pressure roll, or the size of the device increases as the diameter of the pressure roll increases. there were.
また、ベルトタイプの定着装置においては、その機構の複雑さから部品点数が増加して製造コストが上がったり、また、ベルトを回動自在に支持するための機構を設ける必要があることから装置が大型化したりするとの問題点があった。 Further, in the belt type fixing device, the number of parts increases due to the complexity of the mechanism, and the manufacturing cost increases, and it is necessary to provide a mechanism for rotatably supporting the belt. There was a problem of becoming.
また、加圧ロールに2本のロールを当接させるタイプの定着装置においては、加圧ロールと各ロールとが当接する位置では、シートが加熱ロールに良好に接触するものの、両ロールの間の領域ではシートが加熱ロールから離間した状態となってしまい、シートに十分に熱が伝わらないことがあるとの問題点があった。 Further, in the type of fixing device in which two rolls are brought into contact with the pressure roll, the sheet is in good contact with the heating roll at the position where the pressure roll and each roll come into contact with each other. In the region, the sheet is separated from the heating roll, and there is a problem that heat may not be sufficiently transmitted to the sheet.
本発明は、以上の問題点を解消し、製造コストの上昇と装置の大型化とを回避しつつ、加熱ロールからシートにへ良好に熱が伝達される定着装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a fixing device that solves the above-described problems, and that favorably transfers heat from a heating roll to a sheet while avoiding an increase in manufacturing cost and an increase in size of the device. .
上記課題を解決するため、本発明の特徴とするところは、加熱ロールと、前記加熱ロールに当接して第1のニップを形成する第1のロールと、前記加熱ロールに当接して第2のニップを形成する第2のロールと、搬送されるシートをガイドするガイド手段と、を有し、前記第1のロールの中心軸と前記第2ロールの中心軸とが前記加熱ロールの中心軸よりも重力方向において上方に位置し、前記第1のニップから前記第2のニップまでシートを搬送しつつ加熱し、前記ガイド手段に、前記第1のロールの外形に沿って形成される第1の溝と、前記第2のロールの外形に沿って形成される第2の溝とを設けた定着装置にある。したがって、第1のニップから第2のニップまで搬送される間において、シートは自重により加熱ロール方向への重力を受けて加熱ロールに接触することになり、シートが加熱ロールから浮いて離れた状態となりにくい。よって、シートは、加熱ロールから良好に熱の伝導を受けることができる。また、第1のロールと第2のロールを設けることで、複雑なベルト機構や大径の加圧ロールを設ける必要がなくなり、装置が大型化し、高価なものとなることが避けられる。また、第1のロールは第1の溝に、第2のロールは第2の溝に覆われた状態となり、たとえ、熱容量の小さいロールを用いたとしても両ロールが冷却しにくくなり、熱効率が向上する。
In order to solve the above problems, the present invention is characterized by a heating roll, a first roll that contacts the heating roll to form a first nip, and a second that contacts the heating roll. A second roll forming a nip and guide means for guiding the conveyed sheet , wherein the central axis of the first roll and the central axis of the second roll are more than the central axis of the heating roll. Is also located above in the direction of gravity, heated while conveying the sheet from the first nip to the second nip , and formed on the guide means along the outer shape of the first roll. The fixing device includes a groove and a second groove formed along the outer shape of the second roll . Therefore, while the sheet is conveyed from the first nip to the second nip, the sheet receives gravity in the direction of the heating roll due to its own weight, and comes into contact with the heating roll, and the sheet floats away from the heating roll. It is hard to become. Therefore, the sheet can receive heat conduction well from the heating roll. In addition, by providing the first roll and the second roll, it is not necessary to provide a complicated belt mechanism or a large-diameter pressure roll, and the apparatus can be prevented from becoming large and expensive. In addition, the first roll is covered with the first groove and the second roll is covered with the second groove. Even if a roll having a small heat capacity is used, both rolls are difficult to cool, and thermal efficiency is improved. improves.
また、好適には、前記第1のロール及び前記第2のロールから退避した開状態と前記第1のロール及び前記第2のロールに近接した閉状態との間で、前記ガイド手段を移動可能に支持する支持手段を有する。したがって、ガイド手段を開状態とすることで、例えば、第1ニップ又は第2のニップに詰まったシートの除去等のメンテナンスが行いやすくなる。 Preferably, the guide means is movable between an open state retracted from the first roll and the second roll and a closed state close to the first roll and the second roll. And supporting means for supporting. Therefore, by opening the guide means, for example, maintenance such as removal of a sheet jammed in the first nip or the second nip can be easily performed.
本発明は、上述した定着装置を有する画像形成装置を含むものである。 The present invention includes an image forming apparatus having the above-described fixing device.
本発明によれば、製造コストの上昇と装置の大型化とを回避しつつ、加熱ロールからシートに良好に熱が伝達される定着装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a fixing device in which heat is favorably transferred from a heating roll to a sheet while avoiding an increase in manufacturing cost and an increase in size of the device.
次に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1において、本発明の実施形態に係る画像形成装置10の概要が示されている。画像形成装置10は、画像形成装置本体12を有し、この画像形成装置本体12内に後述する画像形成手段14が搭載され、この画像形成装置本体12の上部に排出部16が設けられていると共に、この画像形成装置本体12の下部に、例えば2段の給紙装置18,18が配置されている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an outline of an
画像形成手段14は電子写真方式のもので、感光体からなる像担持体28と、この像担持体28を一様帯電する例えば帯電ロールからなる帯電装置30と、この帯電装置30により帯電された像担持体28に、光により潜像を書き込む光書込み装置32と、この光書込み装置32により形成された像担持体28の潜像を現像剤により可視化する現像装置34と、この現像装置34による現像剤像を用紙に転写する例えば転写ロールからなる転写装置36と、像担持体28に残存する現像剤をクリーニングするクリーニング装置38と、転写装置36により転写された用紙上の現像剤像を用紙に定着させる後述する定着装置40とから構成されている。光書込み装置32は例えば走査型のレーザ露光装置からなり、後述するプロセスカートリッジ46を横切り、像担持体28に潜像を形成する。クリーニング装置38は、像担持体28に接触するクリーニングブレード42と、このクリーニングブレード42で掻き落とされた現像剤を収納する現像剤回収部44とを有する。なお、光書込み装置32は、他の実施形態としてLEDや面発光レーザ等を用いることができる。
The
画像形成手段14を構成する部材のうち、像担持体28、帯電装置30、現像装置34及びクリーニング装置38は、プロセスカートリッジ46として一体化され交換できるようになっている。
Of the members constituting the image forming means 14, the
画像形成手段14へとシートを供給する給紙装置18は、例えば給紙カセットからなるシート収納部20と、シート収納部に収納された最上位のシートをピックアップするピップアップロール60と、ピップアップロール60によりピックアップされたシートを搬送するフィードロール61と、フィードロール61と協働してシートを捌き分離する分離手段62とから構成されている。シート収納部20には、シートが積層された状態で収納されている。尚、分離手段62は、図示されるプレート形状のものに代え、他の実施形態としてロール形状のものを用いることができる。
A
フィードロール61のシート搬送方向下流にはレジストロール24が設けられ、このレジストロール24の下流側には、それぞれ前述の転写装置36とプロセスカートリッジ46の像担持体28とが設けられ、さらに下流側には前述の定着装置40が設けられている。
A
図2において、本発明の実施形態に係る定着装置40が示されている。
定着装置40は、例えばハロゲンヒータ等からなる熱源70を備えた加熱ロール72と、この加熱ロール72に当接して第1のニップN1形成する第1のロール74と、加熱ロール72に当接して第2のニップN2を形成する第2のロール76と、第2のロール76よりも加熱ロール72の回転方向下流に設けられた分離手段を構成する分離爪78と、少なくとも、加熱ロール72に近接する位置であって第1のニップN1から第2のニップN2までの位置に設けられたガイド手段を構成するガイド部材80と、これらの定着装置40を構成する各部材の一部又は全部が装着されるフレーム82とを有する。
In FIG. 2, a
The
加熱ロール72は、例えばアルミニウム等の金属管からなる円筒形の筒状部材72aと、前述の熱源70とを備える。熱源70は、加熱ロール72の軸方向の略全域に渡り筒状部材72aに内装されており、筒状部材72aを加熱する。この筒状部材72aの外周面は例えばフッ素系樹脂などでコートされ、この外周面に現像剤像が形成されたシートが固着しにくくする表面処理が施されている。また、この加熱ロール72は、例えば後述するフレーム82等に回転自在に支持されると共に、例えばモータ等からなる図示を省略する駆動手段からの駆動伝達を受け、図2に示す矢印方向に回転する。
The
この加熱ロール72の外周面に接する状態で第1のロール74が設けられている。第1のロール74は、例えばバネ等からなる図示を省略する付勢手段で加熱ロール72に圧接されて加熱ロール72との間にニップN1を形成すると共に、例えば軸受等からなる図示を省略する支持手段によって回動自在に支持されている。この第1のロール74は、加熱ロール72が回転することに伴って回転する従動ロールであり、加熱ロール72の回転を第1のロール74に伝達するギア等からなる伝達手段を設けても良いし、特別な駆動伝達手段は設けず、加熱ロール72の外周面と第1のロール74の外周面との間に生じる摩擦力で、第1のロールへ駆動の伝達がなされる構成を採用しても良い。
A
加熱ロール72の第1ロール74が当接する位置よりも加熱ロール72の回転方向下流の位置には、加熱ロール72の外周面に接する状態で第2のロール76が当接されている。この第2のロール76は、加熱ロール72との間でニップN2を形成すると共に、例えば軸受等からなる図示を省略する支持手段により支持されている。また、この第2のロール76も、第1のロール74と同様に、加熱ロール72が回転することに伴い回転する従動ロールである。
The
このように、第1のロール74と第2のロール76とは、共に加熱ロール72からの駆動伝達を受ける従動ロールであり、第1ロール74、第2のロール76、及び加熱ロール72の周速は等しくなる。
As described above, the
ここで、第1のロール74の径R1と第2のロール76の径R2とは、加熱ロール72の径Rよりも小さい。これにより、後述する一定のレイアウトの制限を受けつつ、加熱ロール72に接する状態を保ちながら、第1のロール74と第2のロール76との2本のロールを、加熱ロール72の周辺に配置することが可能となる。また、径R1、径R2を比較的小さくすることができるので、これに伴い第1のロール74と第2のロール76との熱容量を比較的小さくすることができる。したがって、ウオームアップ時間、すなわち、電源がオンとされた時点等から、加熱ロール72からの伝熱により、第1のロール74と第2のロール76とが十分に加熱され、シートへの現像剤像の加熱定着が可能な状態となるまでの時間を短くすることができる。
Here, the diameter R 1 of the
また、この実施形態では、第1のロール74の径R1と第2のロール76の径R2とは略同径としているが、径R1と径R2とを異なる値とすることもできる。例えば、第1のロールの径R1を第2のロールの径R2より小さく構成しても良い。
In this embodiment, the diameter R1 of the
また、加熱ロール72、第1のロール74、及び、第2のロール76は、第1のロール74の中心軸と第2ロール76の中心軸とが加熱ロール72の中心軸よりも重力方向において上方に位置する様に配置される。ここで、中心軸とは、例えば、ロールが回転軸を備え、その回転軸で支持される構成であれば、その回転軸の中心が中心軸に該当する。また、例えば、各ロールの外周部全体が軸受に摺動自在に支持される等の構成を採用しており、ロールが物理的な回転軸を有しない場合は、そのロールの縦断面がなす円の中心が中心軸に該当する。この様なレイアウトであるため、第1のロール74の位置から第2のロール76の位置まで領域において、シートは自重により下方向、すなわち、加熱ロール72の方向への重力を受けて、加熱ロール72に良好に接触しやすくなる。
Further, the
分離手段を構成する分離爪78は、第2のロール76の加熱ロール72回転方向下流に位置し、例えば樹脂により成形され、その先端部が加熱ロール72に当接しており、第2のニップN2を通過したシートを加熱ロール72から分離させる。
The
ガイド手段を構成するガイド部材80は、加熱ロール72の近傍であって、少なくとも第1のニップN1から第2のニップN2の間の位置に設けられている。このガイド部材80は、第1のニップN1を通過したシートが加熱ロール72から浮き上がった状態となった場合に、このシートが加熱ロール72から大きく離間することなく、加熱ロール72に近接した位置にとどまるようにガイドする。また、このガイド部材80の加熱ロール72側の面には、第1のロール74の外形に沿って形成された第1の溝80aと、第2のロール76の外形に沿って形成された80bとが設けられている。これにより、第1のロール74は第1の溝80aによって、また、第2のロール76は第2の溝80bによって、それぞれ囲まれたような状態となる。したがって、両ロールかからの放熱が良好に抑制され、定着装置40の熱効率を良くすることができる。
The
ガイド部材80の形状としては、第1の溝80aと第2の溝80bとを設ける形状に代え、シートを加熱ロール72に近接した位置にとどまるようにガイドしつつ、第1のロール74、第2のロール76からの放熱を抑制する形状を適宜採用することができる。
As the shape of the
また、このガイド部材80は、第1のロール74と第2のロール76とから退避した開状態と、第1のロール74と第2のロール76に近接した閉状態との間で移動可能となるように支持手段を構成する支持部材83で支持されている。支持部材83としては、例えば、ガイド部材80のシート搬送方向における後端部近傍を支点として、ガイド部材80を回動可能に支持する軸などで構成することができる。支持部材83を設けることで、ガイド部材80を開状態とすることができるようになり、例えば第1のニップN1や第2のニップN2に詰まったシートを除去するなどの装置のメンテナンスの作業が行いやすくなる。なお、図2においては、閉状態にあるガイド部材80を示している。
Further, the
定着装置40を構成する部材である加熱ロール72、第1のロール74、第2のロール76、及び分離爪78は、フレーム82に装着される。フレーム82は、定着装置40を構成する各部材の一部または全部が装着される部材である。このフレーム82を画像形成装置本体12(図1参照)から着脱自在な構成とすれば、定着装置40を画像装置本体12から着脱自在なユニットとすることができる。このフレーム82の上壁部82aは、分離爪78を通過したシートの搬送路の一部をなしており、この上壁部82aを通過したシートが、排出ロール26(図1参照)によって、排出部16(図1参照)へと排出される。
A
次に上記実施形態の作用について説明する。
像担持体28が帯電装置30により一様に帯電され、この帯電された像担持体28には、画像信号に基づいて光書込み装置32から発した光が照射され、潜像が形成される。光書込み装置32からの光は、プロセスカートリッジ46内を通過する。この光書込み装置32により形成された像担持体28の潜像は現像装置34のトナーにより可視化される。
Next, the operation of the above embodiment will be described.
The
一方、サイズ信号等により給紙装置18の一つが選択され、シート収納部20の一つに収納されたシートはピップアップロール60によりピックアップされ、フィードロール61によりレジストロール24へと搬送される。シートの先端部がレジストロール24に到達すると、シートはレジストロール24により一次停止され、タイミングをとって転写装置36と像担持体28とで形成される転写部へと導かれ、転写部で転写装置36により像担持体28上の現像剤像がシートへと転写される。そして、現像剤像の転写がなされた状態のシートは定着装置40へと送られる。
On the other hand, one of the
定着装置40にシートが到達すると、まず、シートの先端部がニップN1に保持された状態となり、この先端部が保持された状態のシートが、加熱ロール72と第1のロール74との回転により第2のニップN2の方向へ搬送される。この際、シート先端部が第2のニップN2に到達するまでの間において、シート先端部は、自重により下方向、すなわち、加熱ロール72方向の力を受ける。よって、加熱ロール72に付着した状態となりやすく、この状態で第2のニップN2へと搬送される。
When the sheet reaches the fixing
シート先端部がニップN2に到達するまでの間において、シート先端部が加熱ロール72に付着した状態とならず、加熱ロール72から浮き上がった状態となったとしても、このシート先端部はガイド部材80によりガイドされる。よって、シート先端部は、加熱ロール72の近傍にとどまることとなる。シート先端部は、加熱ロール72に付着した状態にあれば加熱ロール72からの熱伝導を受け、加熱ロール72から浮き上がった状態にあれば加熱ロール72からの熱放射を受けて、ニップN1からニップN2まで搬送されつつ加熱される。
Until the leading edge of the sheet reaches the nip N2, even if the leading edge of the sheet is not attached to the
以上の様にして、シート先端部がニップN2に到達すると、シート先端部がニップN2に掴持される。シートの先端部がニップN2に掴持された状態となった後は、シートは、第1のロール74と第2のロール76とからある程度の張力を受けた状態で保持されるため、加熱ロール72から浮き上がった状態とはなりにくく、加熱ロール72に付着した状態を保ちやすい。この状態を保ちつつ、シートは、第1のニップN1から第2のニップN2までの間の領域を搬送され、この間に加熱ロール72によって加熱される。
As described above, when the leading edge of the sheet reaches the nip N2, the leading edge of the sheet is gripped by the nip N2. After the leading end of the sheet is gripped by the nip N2, the sheet is held under a certain tension from the
シートの後端部が第1のニップN1を通過した後は、シートはニップN2のみで保持された状態となる。この状態において、シート後端部が加熱ロール72から浮き上がった状態になったとしても、その後端部はガイド部材80にガイドされて、加熱ロール72の近傍にとどまる。
After the trailing edge of the sheet passes through the first nip N1, the sheet is held only by the nip N2. In this state, even if the rear end of the sheet is lifted from the
この様に、ニップN1、ニップN2との間の領域を搬送されつつ加熱されて、現像剤像の定着がなされたシートは、シートは分離爪78によって加熱ロール72から分離され、フレーム82の上壁部82aを経て排出ロール26により排出部16へと排出される。
In this way, the sheet on which the developer image has been fixed by being conveyed while being conveyed in the area between the nip N1 and the nip N2 is separated from the
この実施形態では、加熱ロール72を駆動ロールとし、第1のロール74と第2のロール76とを加熱ロール72に従動する従動ロールとしたが、これに代えて、第1のロール74を駆動ロールとして、加熱ロール72と第2のロール76とを第1のロール74に従動する従動ロールとしても良い。また、第2のロール76を駆動ロールとして、加熱ロール72と第1のロール74とを第2のロール76に従動する従動ロールとしても良い。
In this embodiment, the
また、第1のロール74と第2のロール76との両方を、それぞれ独立に回転駆動がなされる駆動ロールとしても良い。この場合、加熱ロール72は、第1のロール74又は第1のロール76のいずれかに従動する従動ロールとしても良いし、独立で回転駆動がなされる駆動ロールとしても良い。
Further, both the
また、この実施形態では、第1のロール74の周速と第2のロール76との周速が等しく設定されるが、第1のロール74の周速と第2のロール76の周速とを異なる値としても良い。例えば、第2のロール76の周速を第1のロール74の周速よりも速くすることができる。第2のロール76の周速を第1のロール74の周速よりも速くするためには、上述のように第1のロール74と第2のロール76とを、それぞれ独立に駆動される駆動ロールとすれば良い。また、第1のロール74と第2のロール76との角速度は同じとし、第2のロール76の径を第1のロール74の径よりも大きくしても良い。
Further, in this embodiment, the peripheral speed of the
この様に第2のロール76の周速を第1のロール74の周速よりも大きくすると、シートは、第2のロール76によって搬送方向へ引っ張られる状態となり、第1のニップN1と第2のニップN2との間において、加熱ロールに良好に押し付けられた状態となる。
When the peripheral speed of the
以上述べたように、本発明は、現像剤像をシートに定着する定着装置及びこれを有する画像形成装置に利用することができる。 As described above, the present invention can be used in a fixing device that fixes a developer image on a sheet and an image forming apparatus having the fixing device.
10 画像形成装置
14 画像形成手段
28 像担持体
30 帯電装置
34 現像装置
36 転写装置
40 定着装置
70 熱源
72 加熱ロール
72a 筒状部材
74 第1のロール
76 第2のロール
78 分離爪
80 ガイド部材
80a 第1の溝
80b 第2の溝
82 フレーム
82a 上壁部
83 支持部材
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記加熱ロールに当接して第1のニップを形成する第1のロールと、
前記加熱ロールに当接して第2のニップを形成する第2のロールと、
搬送されるシートをガイドするガイド手段と、
を有し、
前記第1のロールの中心軸と前記第2ロールの中心軸とが前記加熱ロールの中心軸よりも重力方向において上方に位置し、前記第1のニップから前記第2のニップまでシートを搬送しつつ加熱し、
前記ガイド手段に、前記第1のロールの外形に沿って形成される第1の溝と、前記第2のロールの外形に沿って形成される第2の溝とを設けたことを特徴とする定着装置。 A heating roll;
A first roll that contacts the heating roll to form a first nip;
A second roll that forms a second nip in contact with the heating roll;
A guide means for guiding the conveyed sheet;
Have
The central axis of the first roll and the central axis of the second roll are located above the central axis of the heating roll in the direction of gravity, and convey the sheet from the first nip to the second nip. While heating ,
The guide means is provided with a first groove formed along the outer shape of the first roll and a second groove formed along the outer shape of the second roll. Fixing device.
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