JP4701051B2 - Fixing apparatus and image forming apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置における定着装置に関し、さらに詳しく言えば、ベルト定着装置に関するものである。   The present invention relates to a fixing device in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile, and more particularly to a belt fixing device.
特開平10−307501号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-307501 特開平5−142959号公報JP-A-5-142959 特開2005−10530JP 2005-10530 A
複写機、プリンタなどの画像形成装置に具備される、トナー像を記録媒体に加熱定着させる定着装置として、近年多くのベルト定着装置が提案されている。
特許文献1に記載のものはその代表的なものである。この特許文献1には、定着ベルトを介して加圧ローラと定着ローラとを圧接させたローラ間ニップ以外に、定着ベルトを加圧ローラに巻き付けた構成によってニップ幅を広くしたベルト定着装置が開示されている。
In recent years, many belt fixing devices have been proposed as fixing devices that are provided in image forming apparatuses such as copying machines and printers and that heat and fix a toner image on a recording medium.
The thing of patent document 1 is the typical thing. This patent document 1 discloses a belt fixing device having a wide nip width by a configuration in which a fixing belt is wound around a pressure roller, in addition to a nip between rollers in which a pressure roller and a fixing roller are pressed against each other via a fixing belt. Has been.
ベルト定着装置の特長は熱ローラ定着(ヒートロール方式)よりもニップ幅を広くできることである。ニップ幅を広くすることによって、定着制御温度を低く設定でき、立ち上がり時間を短くして省エネルギーを図ることができる。   The feature of the belt fixing device is that the nip width can be made wider than that of the heat roller fixing (heat roll method). By widening the nip width, the fixing control temperature can be set low, and the rise time can be shortened to save energy.
また、ニップ幅を広くすることによって、良好に定着できる温度幅が広がり、厚さの異なる紙種への対応性も広くなる利点がある。
特許文献1に記載のものは、上記利点を最大限に引き出すために定着ベルトを加圧ローラに巻き付けた構成によってニップ幅を広くしている。
In addition, by widening the nip width, there is an advantage that the temperature range at which fixing can be performed is widened and the compatibility with paper types having different thicknesses is widened.
In the device disclosed in Patent Document 1, the nip width is widened by a configuration in which a fixing belt is wound around a pressure roller in order to maximize the above advantages.
一方、特許文献2及び特許文献3のものは、互いに圧接した状態で循環移動する定着ベルトと加圧ベルトとの間に、未定着トナー像を担持した記録媒体を挟持した状態で搬送し、定着を行なうものである。   On the other hand, in Patent Document 2 and Patent Document 3, a recording medium carrying an unfixed toner image is sandwiched between a fixing belt and a pressure belt, which circulate and move in pressure contact with each other, and fixed. Is to do.
しかしながら、特許文献1に記載されたような構成の定着装置では、ニップを形成するローラの径が大きいために転写材を分離するための分離爪などの分離手段が必要になる。この分離手段が定着ベルトや加圧ローラに摺動するためにその摺動跡が画像に発生したり、摺動のために定着ベルトや加圧ローラの表層部材が摩耗するなどの問題が生じている。近年ではワックス成分を含有したトナーが主流となり、定着装置に離型剤塗布手段が無くなり、離型剤が定着ベルトや加圧ローラ表層を保護しているという働きが無くなったために、上記の問題は顕著になってきている。   However, in the fixing device configured as described in Patent Document 1, since the diameter of the roller forming the nip is large, a separating unit such as a separation claw for separating the transfer material is necessary. The separation means slides on the fixing belt and the pressure roller, so that the sliding trace is generated in the image, and the surface layer member of the fixing belt and the pressure roller is worn due to the sliding. Yes. In recent years, toner containing a wax component has become the mainstream, and there is no release agent coating means in the fixing device, and the function that the release agent protects the fixing belt and the pressure roller surface layer has disappeared. It has become prominent.
また、特許文献1に記載のものは、定着ベルトが熱源を持たない定着ローラに巻き付いているので、特に待機状態からのファーストプリント時に、定着ローラが待機時に冷えてしまい、定着ローラが定着ベルトとの接触部で定着ベルトから熱を奪ってしまうため、プリント可能な温度状態になるのに時間がかかったり、温度が不安定なため、初期の画像で定着不良が発生したりする場合があるという問題があった。   Further, since the fixing belt is wound around a fixing roller having no heat source in the one disclosed in Patent Document 1, the fixing roller cools down during standby, particularly during first printing from a standby state, and the fixing roller becomes a fixing belt. Because it takes heat from the fixing belt at the contact area, it takes a long time to reach a printable temperature state, or the temperature is unstable, which may cause a fixing failure in the initial image. There was a problem.
そして、特許文献2及び特許文献3に記載されたような構成の定着装置では、互いに圧接される定着ベルトと加圧ベルトの導入部に配置された2つのローラ(定着ローラと加圧ローラ)の圧接部(ニップ)において定着作用が行なわれる(該2つのローラ圧接部以降の部分は、上記2つのローラの圧接部で加熱された記録媒体を冷却させるための部分である)ため、場合によっては定着後の画像光沢度が高くなりすぎたり、また、紙種対応性にも優れないという問題があった。   In the fixing device configured as described in Patent Document 2 and Patent Document 3, two rollers (fixing roller and pressure roller) disposed in the introduction portion of the fixing belt and the pressure belt that are pressed against each other are used. Since the fixing action is performed in the pressure contact portion (nip) (the portion after the two roller pressure contact portions is a portion for cooling the recording medium heated by the pressure contact portion of the two rollers). There are problems that the image gloss after fixing becomes too high, and the paper type compatibility is not excellent.
本発明は、従来のベルト定着装置における上述の問題を解決し、立ち上がり時間が早く、紙種対応性も広く、待機状態からのプリント及びコピーも早く、画像品質の良い定着装置及び画像形成装置を提供することを課題とする。   The present invention solves the above-mentioned problems in the conventional belt fixing device, and provides a fixing device and an image forming device having a high rise time, wide paper type compatibility, quick printing and copying from a standby state, and good image quality. The issue is to provide.
前記の課題は、本発明により、未定着トナー像を担持した記録媒体を加熱及び加圧して定着する定着装置であって、少なくとも定着ローラと第1分離ローラを含む複数の部材に巻回された第1定着ベルトと、少なくとも加圧ローラと第2分離ローラを含む複数の部材に巻回された第2定着ベルトを有し、前記定着ローラが熱源により加熱され、前記第1定着ベルトが記録媒体の未定着トナー像担持面に当接し、前記第1分離ローラは前記定着ローラの用紙搬送方向下流側に、前記第2分離ローラは前記加圧ローラの用紙搬送方向下流側に配置され、前記定着ローラと前記加圧ローラが前記第1定着ベルト及び前記第2定着ベルトを挟んで圧接することにより形成される第1定着工程部と、該第1定着工程部の用紙搬送方向下流側で前記第1定着ベルトと前記第2定着ベルトが圧接されて形成される第2定着工程部を備え、前記第1定着工程部で未定着トナー像に定着下限以上の熱量を付与するとともに、前記第2定着工程部で所望の画像光沢度を得るのに必要な熱量を付与することにより解決される。 According to the present invention, there is provided a fixing device that heats and pressurizes a recording medium carrying an unfixed toner image, and is wound around a plurality of members including at least a fixing roller and a first separation roller . A first fixing belt; and a second fixing belt wound around a plurality of members including at least a pressure roller and a second separation roller. The fixing roller is heated by a heat source, and the first fixing belt is a recording medium. The first separation roller is disposed downstream of the fixing roller in the sheet conveyance direction, and the second separation roller is disposed downstream of the pressure roller in the sheet conveyance direction. A first fixing step formed by the roller and the pressure roller being pressed against each other with the first fixing belt and the second fixing belt sandwiched therebetween; and the first fixing step at the downstream side of the first fixing step with respect to the sheet conveying direction. One set Together with the belt second fixing belt comprises a second fixing process portion is formed by pressure, imparting heat more than the minimum fixing the unfixed toner image in the first fixing step portion, the second fixing step portion This is solved by applying a heat amount necessary to obtain a desired image glossiness .
また、前記第1定着工程部で記録媒体に付与する熱量が前記第2定着工程部で記録媒体に付与する熱量よりも大きいと好ましい。 Preferably, the amount of heat applied to the recording medium in the first fixing step is greater than the amount of heat applied to the recording medium in the second fixing step .
また、前記第1分離ローラ及び前記第2分離ローラは、前記第1定着ベルト及び前記第2定着ベルトに挟持されて搬送される記録媒体を前記第1定着ベルト及び前記第2定着ベルトから分離できる径に設定されていると好ましい。 The first separating roller and the second separation roller can separate the recording medium conveyed is pinched to the first fixing belt and the second fixing belt from the first fixing belt and the second fixing belt It is preferable that the diameter is set.
また、前記第2定着ベルトを加熱するための加熱部材を有すると好ましい。
また、前記加圧ローラが弾性層を有すると好ましい。
また、前記弾性層が断熱層を兼ねると好ましい。
Further, it is preferable to have a heating member for heating the second fixing belt .
The pressure roller preferably has an elastic layer.
Further, it is preferable that the elastic layer also serves as a heat insulating layer.
また、前記の課題は、本発明により、請求項1〜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により解決される。 In addition, according to the present invention, the above problem is solved by an image forming apparatus comprising the fixing device according to any one of claims 1 to 6 .
本発明の定着装置及び画像形成装置によれば、第1定着工程部及び第2定着工程部において未定着トナー像を担持した記録媒体を加熱及び加圧して定着を行なうので、ニップ幅を広くすることができ、そのため、定着制御温度を低く設定することが可能となり、立ち上がり時間が短く、また、エネルギー消費量が少なくて済む定着装置及び画像形成装置を提供することができる。さらに、定着工程の機能分離を可能とし、紙種対応性の向上及びユーザが望む光沢度への対応が可能となる。   According to the fixing device and the image forming apparatus of the present invention, since the recording medium carrying the unfixed toner image is heated and pressed in the first fixing step and the second fixing step, the nip width is widened. Therefore, the fixing control temperature can be set low, the rise time is short, and the fixing device and the image forming apparatus that require less energy consumption can be provided. Furthermore, it is possible to separate the functions of the fixing process, to improve the paper type compatibility and to meet the glossiness desired by the user.
また、第1定着工程部は未定着トナー像に定着下限以上の熱量を付与するように用紙搬送方向の長さを設定すれば、第1定着工程部を経た画像はトナー像が動くことがなく、以降の定着工程で画像が乱れることがない。   In addition, if the length in the sheet conveyance direction is set so that the first fixing process unit applies a heat amount equal to or higher than the lower limit of fixing to the unfixed toner image, the toner image does not move in the image that has passed through the first fixing process unit. The image is not disturbed in the subsequent fixing process.
くわえて、第2定着工程部は所望の画像光沢度を得るのに必要な熱量を付与するように用紙搬送方向の長さを設定することで、ユーザが望む任意の光沢を持つ画像を出力することができる。   In addition, the second fixing process unit outputs an image having an arbitrary gloss desired by the user by setting the length in the paper conveyance direction so as to give the amount of heat necessary to obtain a desired image glossiness. be able to.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係る定着装置を備える画像形成装置の一例を示す断面構成図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram illustrating an example of an image forming apparatus including a fixing device according to the present invention.
この図に示す画像形成装置としてのプリンタ100は、装置上面に排紙トレイ13を設けている。排紙トレイ13の下にレーザ書込みユニット10を配置し、その下方に感光体ドラム1を中心とする作像部を設けている。感光体ドラム1の周囲には、電子写真プロセスに必要な帯電器2,現像装置3,転写装置4,クリーニング装置5,除電器6等の各機器が配置されている。転写装置としての転写チャージャ4に隣接して分離チャージャ7が配置される。その作像部の図において左方には、定着装置12が配置され、感光体ドラム1と定着装置12間は搬送ベルト11によって連絡されている。   A printer 100 as an image forming apparatus shown in this figure has a paper discharge tray 13 on the upper surface of the apparatus. The laser writing unit 10 is disposed under the paper discharge tray 13, and an image forming unit centered on the photosensitive drum 1 is provided below the laser writing unit 10. Around the photosensitive drum 1, various devices such as a charger 2, a developing device 3, a transfer device 4, a cleaning device 5, and a static eliminator 6 necessary for an electrophotographic process are arranged. A separation charger 7 is disposed adjacent to the transfer charger 4 as a transfer device. A fixing device 12 is disposed on the left side of the image forming unit, and the photosensitive drum 1 and the fixing device 12 are connected to each other by a conveying belt 11.
レーザ書込みユニット10は、レーザ出力ユニット,結像レンズおよびミラー等で構成され、レーザ光源であるレーザダイオード及びモータによって高速で定速回転する回転多面鏡(ポリゴンミラー)を有している。レーザ出力ユニットより照射されるレーザ光は、定速回転するポリゴンミラーで偏光され、結像レンズを通り、ミラーで折り返され、作像部の感光体面上に集光結像する。   The laser writing unit 10 includes a laser output unit, an imaging lens, a mirror, and the like, and includes a laser diode that is a laser light source and a rotating polygon mirror that is rotated at a constant speed by a motor. The laser light emitted from the laser output unit is polarized by a polygon mirror that rotates at a constant speed, passes through an imaging lens, is turned back by a mirror, and is focused and imaged on the photoreceptor surface of the image forming unit.
装置下部には2段の給紙カセット15,15が備えられ、各給紙カセットに対応する給紙手段16,16が設けられている。給紙カセット15から排紙トレイ13までの用紙搬送路中の各所には搬送ローラ17が適宜配置されている。各給紙カセット15から給紙手段16によって送出された用紙は、搬送ローラ17によって上方に搬送され、レジストローラ14へと送られる。   Two stages of paper feed cassettes 15 and 15 are provided at the lower part of the apparatus, and paper feed means 16 and 16 corresponding to the respective paper feed cassettes are provided. Conveyance rollers 17 are appropriately disposed at various points in the sheet conveyance path from the paper feed cassette 15 to the paper discharge tray 13. The sheet fed from each sheet cassette 15 by the sheet feeding means 16 is conveyed upward by the conveying roller 17 and is sent to the registration roller 14.
本例のプリンタ100においては、感光体ドラム1とそれに付随する現像装置3及びクリーニング装置5等をプロセスカートリッジとして一体的に画像形成装置本体に対して脱着可能に設けている。クリーニング装置5は、クリーニングブレード及びブラシローラ(補助クリーニング部材)を備え、感光体ドラム1表面に残留するトナー等の異物を除去する。なお、感光体ドラム1は図中時計回りに回転される。   In the printer 100 of this example, the photosensitive drum 1, the developing device 3 and the cleaning device 5 associated therewith are provided as a process cartridge so as to be detachable from the image forming apparatus main body. The cleaning device 5 includes a cleaning blade and a brush roller (auxiliary cleaning member), and removes foreign matters such as toner remaining on the surface of the photosensitive drum 1. The photosensitive drum 1 is rotated clockwise in the figure.
上記のように構成されたプリンタ100における複写動作について簡単に説明する。
パソコン等の外部機器より送られた画像データに基づいて書き込みユニット10のレーザ出力ユニットが駆動され、書き込みユニット10からのレーザー光が感光体ドラム1に照射され、感光体ドラム1の表面に静電潜像が形成される。その静電潜像に現像装置3よりトナーが付与されてトナー像として可視化される。
The copying operation in the printer 100 configured as described above will be briefly described.
The laser output unit of the writing unit 10 is driven based on image data sent from an external device such as a personal computer, and the photosensitive drum 1 is irradiated with the laser light from the writing unit 10, and the surface of the photosensitive drum 1 is electrostatically charged. A latent image is formed. Toner is applied to the electrostatic latent image from the developing device 3 and visualized as a toner image.
一方、給紙カセット15,15のいずれかより用紙が給紙され、レジストローラ14へ給送されてる。そして、感光体ドラム1上のトナー像とタイミングを合わせてレジストローラ14より用紙が転写部へ送出される。転写装置4により感光体ドラム1上のトナー像が用紙上に転写され、分離チャージャ7により用紙が感光体より分離される。トナー像を担持した用紙は搬送ベルト11により定着装置12へ搬送され、加熱及び加圧によりトナー像が用紙に定着される。トナー像定着後の用紙は搬送ローラ17により搬送され、排紙ローラ18によって装置上面の排紙トレイ13へと排出される。   On the other hand, a sheet is fed from one of the sheet feeding cassettes 15 and 15 and fed to the registration roller 14. Then, the sheet is sent from the registration roller 14 to the transfer unit in synchronization with the toner image on the photosensitive drum 1. The toner image on the photoconductive drum 1 is transferred onto the paper by the transfer device 4, and the paper is separated from the photoconductor by the separation charger 7. The sheet carrying the toner image is conveyed to the fixing device 12 by the conveying belt 11 and the toner image is fixed on the sheet by heating and pressurization. The sheet on which the toner image has been fixed is conveyed by a conveying roller 17 and discharged by a paper discharge roller 18 to a paper discharge tray 13 on the upper surface of the apparatus.
なお、感光体ドラム1の表面を一様に帯電させる帯電器としては、本例のチャージャタイプのほかに、感光体表面に接触するタイプ、たとえば帯電ローラを採用することもできる。また、転写装置としては、本例のチャージャタイプのほかに、感光体表面に接触するタイプ、たとえば転写ローラあるいは転写ベルトを採用することもできる。さらに、書込みユニットとしては、本例のレーザスキャン方式の他に、例えばLED(発光ダイオード)アレイと結像素子からなる露光装置を採用することもできる。   As a charger for uniformly charging the surface of the photosensitive drum 1, a type that contacts the surface of the photosensitive member, such as a charging roller, can be employed in addition to the charger type of this example. In addition to the charger type of this example, a type that contacts the surface of the photoreceptor, such as a transfer roller or a transfer belt, can also be used as the transfer device. Further, as the writing unit, in addition to the laser scanning method of this example, for example, an exposure apparatus including an LED (light emitting diode) array and an imaging element can be adopted.
図2は、定着装置12の要部構成を示す断面図である。
この図に示すように、定着装置12は第一定着回転体としての第1定着ベルト51及び第二定着回転体としての第2定着ベルト61を具備している。第1定着ベルト51は、定着部材としての定着ローラ52,第一分離部材としての第1分離ローラ53及び支持ローラ54に掛け渡されて回動可能に支持されている。定着ローラ52の内部には、転写紙等の記録媒体に熱を付与するための熱源としてのハロゲンヒータ55,55が内蔵されている。その定着ローラ52に第1定着ベルト51を挟んで圧接するようにクリーニングローラ56が設けられ、クリーニングローラ56に圧接して保持ローラ57が設けられている。また、クリーニングローラ56の下部に位置して、非接触式の温度検知手段58が定着ローラ52に対向して配設されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a main configuration of the fixing device 12.
As shown in this figure, the fixing device 12 includes a first fixing belt 51 as a first fixing rotator and a second fixing belt 61 as a second fixing rotator. The first fixing belt 51 is supported by a fixing roller 52 as a fixing member, a first separation roller 53 as a first separation member, and a support roller 54 so as to be rotatable. Inside the fixing roller 52, halogen heaters 55 and 55 are incorporated as heat sources for applying heat to a recording medium such as transfer paper. A cleaning roller 56 is provided so as to be in pressure contact with the fixing roller 52 with the first fixing belt 51 interposed therebetween, and a holding roller 57 is provided in pressure contact with the cleaning roller 56. In addition, a non-contact type temperature detecting means 58 is disposed opposite to the fixing roller 52 at a lower portion of the cleaning roller 56.
第2定着ベルト61は、加圧部材としての加圧ローラ62,加熱部材としての加熱ローラ63,支持ローラ64及び第二分離部材としての第2分離ローラ65に掛け渡されて回動可能に支持されている。加熱ローラ63の内部には、転写紙等の記録媒体に熱を付与するための熱源としてのハロゲンヒータ66が内蔵されている。また、加熱ローラ63には接触式温度検知手段であるサーミスタ67が付設されている。そして、支持ローラ64に第2定着ベルト61を挟んで圧接するようにクリーニングローラ68が設けられ、クリーニングローラ68に圧接して保持ローラ69が設けられている。   The second fixing belt 61 is wound around a pressure roller 62 as a pressure member, a heating roller 63 as a heating member, a support roller 64, and a second separation roller 65 as a second separation member, and is rotatably supported. Has been. Inside the heating roller 63, a halogen heater 66 is incorporated as a heat source for applying heat to a recording medium such as transfer paper. The heating roller 63 is provided with a thermistor 67 which is a contact temperature detecting means. A cleaning roller 68 is provided so as to be in pressure contact with the support roller 64 with the second fixing belt 61 interposed therebetween, and a holding roller 69 is provided in pressure contact with the cleaning roller 68.
第1定着ベルト51及び第2定着ベルト61は同じ構成であり、本例では基体の厚み90μmのポリイミド樹脂からなるφ70mmの無端状ベルトの表面に厚み200μmのシリコンゴムを被覆し、更にその最外層部に30μmのPFA層を備えたものである。   The first fixing belt 51 and the second fixing belt 61 have the same configuration. In this example, the surface of an endless belt of φ70 mm made of polyimide resin having a thickness of 90 μm is coated with 200 μm thick silicon rubber, and the outermost layer thereof. This part is provided with a 30 μm PFA layer.
定着ローラ52は、厚み1mmのアルミ製中空パイプの内部にハロゲンヒータ55,55を備えたものである。加圧ローラ62は、芯金上に弾性層及び断熱層として10mm厚の発泡シリコンゴムを被覆したものである。そして、加圧ローラ62が定着ローラ52に対して第1定着ベルト51及び第2定着ベルト61を挟んで図示しない加圧手段により圧接されている。定着ローラ52は図中時計回りに、加圧ローラ62は図中反時計回りに回転する。したがって、第1定着ベルト51は図中時計回りに、第2定着ベルト61は図中反時計回りに回転する。用紙は図に矢印で示すように定着ローラ52及び加圧ローラ62間に図の右方から進入し、分離ローラ53及び分離ローラ65間から図の左方に送出される。なお、本例では、定着装置に進入してくる用紙Pの上面に未定着トナー像が担持されており、したがって、未定着トナー像は定着ローラ52側の第1定着ベルト51に当接することになる。   The fixing roller 52 includes halogen heaters 55 and 55 inside an aluminum hollow pipe having a thickness of 1 mm. The pressure roller 62 is obtained by coating a cored bar with foamed silicon rubber having a thickness of 10 mm as an elastic layer and a heat insulating layer. The pressure roller 62 is pressed against the fixing roller 52 by a pressure unit (not shown) with the first fixing belt 51 and the second fixing belt 61 interposed therebetween. The fixing roller 52 rotates clockwise in the figure, and the pressure roller 62 rotates counterclockwise in the figure. Accordingly, the first fixing belt 51 rotates clockwise in the figure, and the second fixing belt 61 rotates counterclockwise in the figure. The sheet enters between the fixing roller 52 and the pressure roller 62 from the right side of the figure as indicated by an arrow in the figure, and is sent to the left side of the figure from between the separation roller 53 and the separation roller 65. In this example, an unfixed toner image is carried on the upper surface of the paper P entering the fixing device. Therefore, the unfixed toner image comes into contact with the first fixing belt 51 on the fixing roller 52 side. Become.
定着ローラ52及び加圧ローラ62の下流側(第1定着ベルト51及び第2定着ベルト61による用紙搬送方向の下流側)に位置して、分離ローラ53と分離ローラ65が第1定着ベルト51及び第2定着ベルト61を挟んで対向配置されている。したがって、定着ローラ52及び加圧ローラ62の対向圧接部から分離ローラ53及び分離ローラ65の対向圧接部にかけて、図3に示すように、第1定着工程部:A,第2定着工程部:Bが形成されている。なお、分離ローラ53及び分離ローラ65は、定着ローラ52及び加圧ローラ62よりも小径であり、本例では両者とも直径16mmである。また、分離ローラ53及び分離ローラ65の構成は同一であり、直径10mmの鋼製芯金上に3mm厚の発泡シリコーンゴムを被覆した構成となっている。   The separation roller 53 and the separation roller 65 are located downstream of the fixing roller 52 and the pressure roller 62 (downstream in the sheet conveying direction by the first fixing belt 51 and the second fixing belt 61). The second fixing belt 61 is disposed opposite to the other. Accordingly, as shown in FIG. 3, from the opposing pressure contact part of the fixing roller 52 and the pressure roller 62 to the opposing pressure contact part of the separation roller 53 and the separation roller 65, the first fixing process part: A and the second fixing process part: B Is formed. The separation roller 53 and the separation roller 65 are smaller in diameter than the fixing roller 52 and the pressure roller 62, and both have a diameter of 16 mm in this example. Moreover, the structure of the separation roller 53 and the separation roller 65 is the same, and has a structure in which a foamed silicone rubber having a thickness of 3 mm is coated on a steel core having a diameter of 10 mm.
さて、本例の定着装置12は、上記したように、第1定着ベルト51及び第2定着ベルト61を挟んで定着ローラ52と加圧ローラ62とが圧接されて形成されたローラ間ニップ(第1定着工程部:A)に加えて、定着ベルト同士(第1定着ベルト51と第2定着ベルト61)が対向圧接されて形成されたベルトニップ(第2定着工程部:B)でも用紙に熱を与える、すなわち第1〜第2定着工程部で用紙に熱を与えるため、見かけ上ニップ幅を広くすることができる。そのため、定着制御温度を低く設定することが可能となり、立ち上がり時間が短く、また、エネルギー消費量が少なくて済む。   As described above, the fixing device 12 of this example has a nip between rollers (first roller) formed by pressing the fixing roller 52 and the pressure roller 62 with the first fixing belt 51 and the second fixing belt 61 interposed therebetween. In addition to 1 fixing process section: A), the belt also nips (second fixing process section: B) formed by fixing the fixing belts (first fixing belt 51 and second fixing belt 61) to face each other. In other words, heat is applied to the sheet in the first and second fixing process sections, so that the nip width can be apparently widened. Therefore, the fixing control temperature can be set low, the rise time is short, and the energy consumption is small.
また、トナー像が動かなくなる状態(定着下限)まで熱量を与える第1定着工程部、所望の光沢度まで熱量を与える第2定着工程部、定着した転写紙を分離する第3定着工程部に機能分離することができ、紙種対応性が向上しユーザが望む光沢度にも対応できるなど様々なニーズに合った定着装置を提供することができる。   Also, it functions as a first fixing step that applies heat to a state where the toner image does not move (fixing lower limit), a second fixing step that applies heat to a desired glossiness, and a third fixing step that separates the fixed transfer paper. It is possible to provide a fixing device that meets various needs, such as being able to be separated, improved in paper type compatibility, and capable of dealing with glossiness desired by the user.
さらに、画像面(未定着トナー像)側の第1定着ベルト51内の定着ローラ52に熱源(ヒータ)を設けた構成なので、待機中も定着ローラ52を所定温度に加熱する(予熱しておく)ことにより、待機状態からのファーストコピー時も第1定着工程部(A)及び画像面側定着ベルト(第1定着ベルト51)が所定温度に温められているので、待機状態からのプリント及びコピーが早く、また、安定した画質の画像を出力することができる。   Further, since the heat source (heater) is provided to the fixing roller 52 in the first fixing belt 51 on the image surface (unfixed toner image) side, the fixing roller 52 is heated to a predetermined temperature (preheated) during standby. Thus, even during the first copy from the standby state, the first fixing process section (A) and the image surface side fixing belt (first fixing belt 51) are warmed to a predetermined temperature, so printing and copying from the standby state are possible. Can be output quickly and with stable image quality.
ところで、本例のプリンタ100において未定着像を形成するトナー成分はポリエステル系樹脂が主な成分であり、それにパラフィンワックスを含有している。また、紙上のベタ部分のトナー付着量は最大で1.0mg/cm である。また、対応している紙種は坪量で52g/m 〜105g/m まで対応している。さらに図2に示す非接触温度検知手段58の出力で165度が定着制御温度である。 By the way, the toner component that forms an unfixed image in the printer 100 of this example is mainly a polyester resin, and contains paraffin wax. Further, the maximum toner adhesion amount on the solid portion on the paper is 1.0 mg / cm 2 . Also, the paper type that support corresponds at a basis weight up to 52g / m 2 ~105g / m 2 . Further, the output of the non-contact temperature detecting means 58 shown in FIG.
上記の条件で最も熱量が必要な坪量105g/m の用紙でトナー付着量が1.0mg/cm のベタ画像をトナー像が動かなくなる定着下限の状態までにするのに必要な熱量は紙サイズA4あたり400Jであることがそれぞれの特性値より計算で求まる。また本実施例での搬送速度は352mm/secであり、この搬送速度で第1定着工程部で400J以上の熱量を与えるには幅で9mm以上必要であることが計算により求まる。従って、本実施例では第1定着工程部(A)のニップ幅は9mm以上として10mmに設定してある。 Under the above conditions, the amount of heat required to bring a solid image with a toner adhesion amount of 1.0 mg / cm 2 on a sheet having a basis weight of 105 g / m 2 that requires the most heat to the minimum fixing state where the toner image does not move is It can be calculated from each characteristic value that 400 J per paper size A4. Further, the conveyance speed in this embodiment is 352 mm / sec, and it is found by calculation that a width of 9 mm or more is necessary to give a heat amount of 400 J or more at the first fixing process section at this conveyance speed. Therefore, in this embodiment, the nip width of the first fixing process section (A) is set to 10 mm as 9 mm or more.
上記設定により、第1定着工程部で未定着トナー像に定着下限以上の熱量を与えることができるので、第1定着工程部を経た画像はトナー像が動くことが無く、第2定着工程部でも画像が乱れることがなくなる。   With the above setting, the first fixing process unit can give the unfixed toner image a heat amount equal to or higher than the lower limit of fixing, so that the toner image does not move in the image that has passed through the first fixing process unit. The image will not be disturbed.
仮に、第1定着工程部のニップ幅が9mmに満たないと第1定着工程部で付与される熱量が定着下限に達しない為、第1定着工程部を経た画像はまだトナー像が動く状態であり、圧分布の不安定な第2定着工程部で画像が乱される不具合が生じる場合がある。しかし、本例では上記のように第1定着工程部(A)のニップ幅は10mmに設定してあるので、そのような不具合は発生しない。   If the nip width of the first fixing process section is less than 9 mm, the amount of heat applied in the first fixing process section does not reach the lower limit of fixing, so that the image that has passed through the first fixing process section is still in a state where the toner image is moving. In some cases, there is a problem that the image is disturbed in the second fixing step where the pressure distribution is unstable. However, in this example, since the nip width of the first fixing process section (A) is set to 10 mm as described above, such a problem does not occur.
また、本例のプリンタ100では、ユーザが望む画質の光沢は反射角60度の光沢度計で15%であると市場調査により決めている。15%の光沢度を得るのに必要な熱量は本実施例で使用しているトナーでは紙サイズA4あたり510Jである。第1定着工程部のニップ幅が本実施例では10mmであり、この間に430Jの熱量をA4用紙一枚に与えているので、残りの80Jの熱量を第2定着工程部で与えなければならない。その為には第2定着工程部のニップ幅は11mm必要であることが計算により求まる。したがって本実施例では第2定着工程部(B)のニップ幅を11mmに設定してある。これにより、ユーザが所望する光沢度15%の画質で出力することができる。   Further, in the printer 100 of this example, it is determined through market research that the gloss of the image quality desired by the user is 15% with a gloss meter with a reflection angle of 60 degrees. The amount of heat necessary to obtain a glossiness of 15% is 510 J per paper size A4 for the toner used in this example. In this embodiment, the nip width of the first fixing step is 10 mm, and during this time 430 J of heat is given to one A4 sheet, the remaining 80 J of heat must be given by the second fixing step. For this purpose, it is found by calculation that the nip width of the second fixing process section is 11 mm. Therefore, in this embodiment, the nip width of the second fixing process section (B) is set to 11 mm. Thereby, it is possible to output with an image quality of 15% gloss desired by the user.
また、本例で対応している紙種は坪量で52g/m〜105g/mであり、その中で最も分離搬送に不利な薄い坪量52g/m の紙が第1定着工程及び第2定着工程を経て分離搬送するためには分離ローラ53,65の径が直径で20mm以下でなくてはならないことが実験により求まる。従って本例では分離ローラ53,65の径を16mmと小径にしている。これにより分離ローラ53,65部で用紙を曲率分離することができ、そのため分離爪等の摺動部材が必要なくなるので、摺動跡が発生することもなく、第1定着ベルト51及び第2定着ベルト61の寿命も長寿命となる。また、片面定着時や両面定着時でも作像面側と非作像面側の両方とも曲率分離することが可能で、良好な転写紙搬送性能を得ることができる。なお、図1では用紙反転部を図示していないが、搬送ベルト11及び定着装置12と上段の給紙カセット15との間に用紙反転部を設け、反転させた用紙をレジストローラ14へ再給紙するように構成すれば良い。 Also, the paper type that correspond in this example is 52g / m 2 ~105g / m 2 in basis weight, unfavorable thin basis weight 52 g / m 2 paper in most separation carried in its first fixing step Further, it is experimentally determined that the diameters of the separation rollers 53 and 65 must be 20 mm or less in order to be separated and conveyed through the second fixing step. Therefore, in this example, the diameters of the separation rollers 53 and 65 are as small as 16 mm. This makes it possible to separate the curvature of the sheet by the separation rollers 53 and 65, so that a sliding member such as a separation claw is not necessary, and no sliding trace is generated, and the first fixing belt 51 and the second fixing belt are not generated. The life of the belt 61 is also long. In addition, it is possible to separate the curvature on both the image forming surface side and the non-image forming surface side at the time of single-side fixing or double-side fixing, and good transfer paper conveyance performance can be obtained. Although the paper reversing unit is not shown in FIG. 1, a paper reversing unit is provided between the transport belt 11 and the fixing device 12 and the upper sheet cassette 15, and the reversed paper is re-supplied to the registration roller 14. What is necessary is just to comprise to paper.
なお、本例の定着装置12は、内部にヒータを備えている定着ローラ52及び加熱ローラ63以外のローラは全て弾性層を備えるものである。その弾性層を本例では発泡シリコンゴムにより構成しているので、これらの弾性層を備えるローラ部材が第1定着ベルト51及び第2定着ベルト61に蓄熱された熱をほとんど奪うことがない。   In the fixing device 12 of this example, all the rollers other than the fixing roller 52 and the heating roller 63 provided with a heater are provided with an elastic layer. Since the elastic layer is made of foamed silicon rubber in this example, the roller member including these elastic layers hardly takes away the heat stored in the first fixing belt 51 and the second fixing belt 61.
すなわち、第1定着ベルト51及び第2定着ベルト61に熱を与える定着ローラ52及び加熱ローラ63以外のローラは断熱されているため、待機状態で定着ローラ52及び加熱ローラ63以外のローラが室温まで冷めていても、定着可能温度までの復帰時間が短く、熱応答性も早くなる。また、熱容量が少ないので立ち上がりも早くなり、消費電力を少なくすることができる。   That is, since the rollers other than the fixing roller 52 and the heating roller 63 that apply heat to the first fixing belt 51 and the second fixing belt 61 are insulated, the rollers other than the fixing roller 52 and the heating roller 63 reach the room temperature in the standby state. Even when it is cooled, the recovery time to the fixable temperature is short, and the thermal response is quick. Further, since the heat capacity is small, the start-up is quick and the power consumption can be reduced.
以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
定着装置の構成は本発明の範囲内で適宜変更可能である。例えば、第1定着ベルトを加熱する定着ローラあるいは第2定着ベルトを加熱する加熱ローラとしては、ローラ外部に熱源(ヒータ)を設けたものでも良い。また、誘導加熱方式を採用することも可能である。
As mentioned above, although this invention was demonstrated by the example of illustration, this invention is not limited to this.
The configuration of the fixing device can be appropriately changed within the scope of the present invention. For example, as the fixing roller for heating the first fixing belt or the heating roller for heating the second fixing belt, a heat source (heater) provided outside the roller may be used. It is also possible to employ an induction heating method.
定着制御温度も一例であり、適宜設定可能である。また、使用する用紙種類や所望の光沢度も一例であり、必要な性能を得られるように定着装置各部に用いる部材やサイズ等を選択すればよい。使用するトナーも一例であり、適宜なものを使用可能である。   The fixing control temperature is also an example and can be set as appropriate. Also, the type of paper to be used and the desired glossiness are examples, and members and sizes used for each part of the fixing device may be selected so as to obtain necessary performance. The toner to be used is also an example, and an appropriate toner can be used.
また、画像形成装置においては複数色あるいはフルカラーのカラー画像形成装置とすることもできる。また、画像形成装置の作像部等の構成は任意であり、例えばカラー画像形成装置とする場合、一つの像担持体の周りに複数の現像器を配置した構成や、複数の像担持体を有するタンデム型の構成を採用することもできる。また、中間転写方式を採用しても良い。また、用紙反転部の有無も任意である。さらに、画像形成装置としてはプリンタに限らず、複写機やファクシミリ、あるいは複数の機能を有する複合機であっても良い。   The image forming apparatus may be a multi-color or full-color color image forming apparatus. In addition, the configuration of the image forming unit and the like of the image forming apparatus is arbitrary. For example, in the case of a color image forming apparatus, a configuration in which a plurality of developing devices are arranged around one image carrier, or a plurality of image carriers is provided. It is also possible to adopt a tandem type configuration. Further, an intermediate transfer method may be adopted. In addition, the presence or absence of a sheet reversing unit is also arbitrary. Further, the image forming apparatus is not limited to a printer, and may be a copier, a facsimile machine, or a multifunction machine having a plurality of functions.
本発明に係る定着装置を備える画像形成装置の一例を示す断面構成図である。1 is a cross-sectional configuration diagram illustrating an example of an image forming apparatus including a fixing device according to the present invention. 定着装置の要部構成を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a main configuration of the fixing device. 定着装置の第1〜第3定着工程部を説明するための部分拡大図である。FIG. 4 is a partially enlarged view for explaining first to third fixing process units of the fixing device.
符号の説明Explanation of symbols
1 感光体ドラム
12 定着装置
51 第1定着ベルト
52 定着ローラ
53 第1分離ローラ
54,64 支持ローラ
55,66 ハロゲンヒータ(熱源)
56,68 クリーニングローラ
58 温度検知手段
61 第2定着ベルト
62 加圧ローラ
63 加熱ローラ
65 第2分離ローラ
66 ハロゲンヒータ
67 サーミスタ
100 プリンタ(画像形成装置)
A 第1定着工程部
B 第2定着工程部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photosensitive drum 12 Fixing device 51 First fixing belt 52 Fixing roller 53 First separation roller 54, 64 Support roller 55, 66 Halogen heater (heat source)
56, 68 Cleaning roller 58 Temperature detection means 61 Second fixing belt 62 Pressure roller 63 Heating roller 65 Second separation roller 66 Halogen heater 67 Thermistor 100 Printer (image forming apparatus)
A 1st fixing process part B 2nd fixing process part

Claims (7)

  1. 未定着トナー像を担持した記録媒体を加熱及び加圧して定着する定着装置であって、
    少なくとも定着ローラと第1分離ローラを含む複数の部材に巻回された第1定着ベルトと、少なくとも加圧ローラと第2分離ローラを含む複数の部材に巻回された第2定着ベルトを有し、
    前記定着ローラが熱源により加熱され、前記第1定着ベルトが記録媒体の未定着トナー像担持面に当接し、
    前記第1分離ローラは前記定着ローラの用紙搬送方向下流側に、前記第2分離ローラは前記加圧ローラの用紙搬送方向下流側に配置され、
    前記定着ローラと前記加圧ローラが前記第1定着ベルト及び前記第2定着ベルトを挟んで圧接することにより形成される第1定着工程部と、
    該第1定着工程部の用紙搬送方向下流側で前記第1定着ベルトと前記第2定着ベルトが圧接されて形成される第2定着工程部を備え
    前記第1定着工程部で未定着トナー像に定着下限以上の熱量を付与するとともに、前記第2定着工程部で所望の画像光沢度を得るのに必要な熱量を付与することを特徴とする定着装置。
    A fixing device for fixing a recording medium carrying an unfixed toner image by heating and pressing,
    A first fixing belt wound around a plurality of members including at least a fixing roller and a first separation roller; and a second fixing belt wound around a plurality of members including at least a pressure roller and a second separation roller. ,
    The fixing roller is heated by a heat source, and the first fixing belt is in contact with an unfixed toner image carrying surface of a recording medium;
    The first separation roller is disposed downstream of the fixing roller in the sheet conveyance direction, and the second separation roller is disposed downstream of the pressure roller in the sheet conveyance direction,
    A first fixing process section formed by pressing the fixing roller and the pressure roller between the first fixing belt and the second fixing belt ;
    A second fixing step portion formed by pressing the first fixing belt and the second fixing belt downstream of the first fixing step portion in the sheet conveying direction ;
    The fixing is characterized in that the first fixing step provides the unfixed toner image with an amount of heat not less than the lower limit of fixing and the second fixing step provides the amount of heat necessary to obtain a desired image gloss. apparatus.
  2. 前記第1定着工程部で記録媒体に付与する熱量が前記第2定着工程部で記録媒体に付与する熱量よりも大きいことを特徴とする、請求項1に記載の定着装置。 2. The fixing device according to claim 1, wherein an amount of heat applied to the recording medium in the first fixing step is larger than an amount of heat applied to the recording medium in the second fixing step .
  3. 前記第1分離ローラ及び前記第2分離ローラは、前記第1定着ベルト及び前記第2定着ベルトに挟持されて搬送される記録媒体を前記第1定着ベルト及び前記第2定着ベルトから分離できる径に設定されていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の定着装置。 Said first separating roller and the second separation roller, the diameter capable of separating the recording medium conveyed is pinched to the first fixing belt and the second fixing belt from the first fixing belt and the second fixing belt The fixing device according to claim 1, wherein the fixing device is set.
  4. 前記第2定着ベルトを加熱するための加熱部材を有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の定着装置。 The fixing device according to claim 1, further comprising a heating member for heating the second fixing belt .
  5. 前記加圧ローラが弾性層を有することを特徴とする、請求項に記載の定着装置。 The fixing device according to claim 1 , wherein the pressure roller has an elastic layer.
  6. 前記弾性層が断熱層を兼ねることを特徴とする、請求項に記載の定着装置。 The fixing device according to claim 5 , wherein the elastic layer also serves as a heat insulating layer.
  7. 請求項1〜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: a fixing device according to any one of claims 1-6.
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