JP7106336B2 - Fixing device - Google Patents
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Description
本発明は、例えば電子写真方式を採用した複写機やプリンタ、あるいはファクシミリ等、記録材上に画像形成可能な画像形成装置に用いられる定着装置に関する。 The present invention relates to a fixing device used in an image forming apparatus capable of forming an image on a recording material, such as a copying machine, a printer, or a facsimile machine employing an electrophotographic method.
定着装置において記録材の加熱処理が累積すると、定着部材である回転体の長手方向(母線方向)における記録材の接触領域は、記録材の接触領域の外側の非接触領域に比較して表面状態が荒れてくる。そして、記録紙の端部には、その製造過程で切断される際にバリ(紙コバ)が発生しており、記録材が定着装置を通過する際にこのバリが定着部材と接触すると、この定着部材の表面にわずかな傷(コバ傷)をつける。すなわち、同じサイズ(例えば小サイズ)の記録材の定着処理が繰り返されると、この定着部材の長手方向において、同じ位置にコバ傷が繰り返しつくため、コバが通過する領域では表面状態が特に荒れ易い。 When the heat treatment of the recording material accumulates in the fixing device, the surface condition of the contact area of the recording material in the longitudinal direction (generatrix direction) of the rotating body, which is the fixing member, is higher than that of the non-contact area outside the contact area of the recording material. is getting rough. When the recording paper is cut during the manufacturing process, burrs (paper edges) are generated at the edges of the recording paper. Make a slight scratch (edge scratch) on the surface of the fixing member. That is, when the fixing process of recording materials of the same size (for example, small size) is repeated, edge scratches are repeatedly formed at the same position in the longitudinal direction of the fixing member, so that the surface condition of the area through which the edge passes is particularly likely to become rough. .
これに対し、特許文献1には、摺擦部材として不織布のクリーニングウエブを間欠的に回転体に摺擦させて、回転体の長手方向の各領域の表面状態を均一に近付ける定着装置が示される。また、特許文献2、3には、摺擦部材として、周面に砥粒が固定され、回転体と周速差を持たせて回転駆動されて回転体の周面を荒らすリフレッシュローラ(粗しローラ)を搭載した定着装置が示される。そして、記録材の加熱処理を所定枚数累積するごとに、記録材の加熱処理を中止して、粗しローラを定着部材である回転体に摺擦させる摺擦モードを実行する。
On the other hand,
ここで、摺擦部材を用いて摺擦処理を実行する際は、定着部材である回転体を加熱しながら回転させる。しかし、回転体の加熱温度が高温であると、回転体に対向する対向体(例えば加圧ローラ)も加熱されるため、摺擦処理後の画像形成のためには対向体が冷却される待ち時間が必要となり生産性が低下する。 Here, when performing the rubbing process using the rubbing member, the rotating body, which is the fixing member, is rotated while being heated. However, if the heating temperature of the rotating body is high, the opposing body (for example, a pressure roller) facing the rotating body is also heated. It takes time and reduces productivity.
本発明の目的は、摺擦動作の実行により、対向回転体が昇温するのを抑制する定着装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a fixing device that suppresses the temperature rise of the opposed rotating body due to the execution of the rubbing action.
上記目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、定着ニップ部にて記録材上の未定着のトナー画像と接触しながらトナー画像を加熱する加熱回転体と、前記加熱回転体と協働して前記定着ニップ部を形成する対向回転体と、前記対向回転体を回転駆動する駆動源と、前記加熱回転体の外周面を摺擦する摺擦部材と、前記摺擦部材と前記加熱回転体とが当接する当接位置と、前記摺擦部材と前記加熱回転体が互いに離間する離間位置と、を取り得るように、前記摺擦部材を移動させる移動機構と、前記加熱回転体の温度を制御する制御部と、を有し、前記加熱回転体は、前記対向回転体により従動回転するように構成された画像形成装置において、前記制御部は、定着動作中の前記加熱回転体の目標温度を、最も低い第1の目標温度を含む複数の目標温度に設定可能であり、前記定着ニップ部にて記録材上の未定着のトナー画像を加熱する定着動作の実行中において、前記加熱回転体の温度が前記複数の目標温度のいずれかとなるように前記加熱回転体の温度を制御し、前記摺擦部材を前記当接位置に位置させて前記対向回転体により前記加熱回転体を従動回転させながら実行される前記摺擦部材による摺擦動作の実行中において、前記加熱回転体の温度が前記複数の目標温度の中で最も低い前記第1の目標温度以下の温度である第2の目標温度となるように前記加熱回転体の温度を制御することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a fixing device according to the present invention includes a heating rotator that heats the toner image while being in contact with the unfixed toner image on the recording material at the fixing nip portion; a counter-rotating member that forms the fixing nip portion by means of a counter-rotating member ; a drive source that rotationally drives the counter-rotating member; a rubbing member that rubs against the outer peripheral surface of the heating rotor; a moving mechanism for moving the rubbing member so as to obtain a contact position where the rubbing member contacts the body and a separated position where the rubbing member and the heating rotor are separated from each other; a temperature of the heating rotor; and wherein the heating rotator is configured to be driven to rotate by the counter rotator, wherein the controller controls the target of the heating rotator during a fixing operation. The temperature can be set to a plurality of target temperatures including the lowest first target temperature, and during the fixing operation of heating the unfixed toner image on the recording material at the fixing nip portion, the heating rotation is performed. The temperature of the heating rotor is controlled so that the temperature of the body becomes one of the plurality of target temperatures, the rubbing member is positioned at the contact position, and the heating rotor is driven to rotate by the opposing rotor. A second target in which the temperature of the heating rotating body is equal to or lower than the first target temperature, which is the lowest among the plurality of target temperatures, during the execution of the rubbing action by the rubbing member. It is characterized in that the temperature of the heating rotor is controlled so as to be the temperature.
本発明によれば、摺擦動作の実行時に加熱回転体の温度が第2の目標温度となるように制御するので、摺擦動作の実行により、対向回転体が昇温するのを抑制することができる。 According to the present invention, since the temperature of the heating rotor is controlled so as to be the second target temperature when the rubbing action is performed, it is possible to suppress the temperature rise of the opposing rotor due to the execution of the rubbing action. can be done.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(画像形成装置)
図12は、画像形成装置の構成の説明図である。また、図13は画像形成装置の制御を行う構成のブロック図である。図12に示すように、画像形成装置100は、中間転写ベルト16に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部Pa、Pb、Pc、Pdを配置したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。そして、図13に示すように、画像形成装置100は、キーボード1010やマウス1011を入力装置とするPC1000と接続している。
(Image forming device)
FIG. 12 is an explanatory diagram of the configuration of the image forming apparatus. FIG. 13 is a block diagram of a configuration for controlling the image forming apparatus. As shown in FIG. 12, the
図12で、画像形成部Paでは、感光ドラム3aにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト16に転写される。画像形成部Pbでは、感光ドラム3bにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト16に転写される。画像形成部Pc、Pdでは、それぞれ感光ドラム3c、3dにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト16に転写される。
In FIG. 12 , in the image forming station Pa, a yellow toner image is formed on the
中間転写ベルト16に転写された四色のトナー像は、二次転写部(後述)へ搬送されて、記録材としてのシートPへ二次転写される。シートカセット10から引き出したシートPを1枚ずつ、レジストローラ12へ送り出す。レジストローラ12は、中間転写ベルト16のトナー像にタイミングを合わせてシートPを二次転写部へ送り込む。四色のトナー像を二次転写されたシートPは、定着装置である定着器9で加熱処理されて表面にトナー像が定着される。
The four-color toner image transferred to the
(画像形成部)
画像形成部Pa、Pb、Pc、Pdは、それぞれの現像装置1a、1b、1c、1dで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部Paについて説明し、他の画像形成部Pb、Pc、Pdに関する重複説明を省略する。
(Image forming section)
The image forming units Pa, Pb, Pc, and Pd have almost the same configuration except that the toner colors used in the respective developing
画像形成部Paは、感光ドラム3aを囲んで、帯電装置2a、露光装置La、現像装置1a、転写ローラ24a、ドラムクリーニング装置4aを配置している。感光ドラム3aは、アルミニウム製シリンダの外周面に感光層を形成しており、所定のプロセススピードで矢印方向に回転する。
The image forming section Pa includes a charging device 2a, an exposure device La, a developing device 1a, a
帯電装置2aは、感光ドラム3aを一様な負極性の電位に帯電させる。露光装置Laは、各色の画像を展開した走査線画像信号をON-OFF変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、感光ドラム3aに静電像を書き込む。現像装置1aは、トナーを感光ドラム3aに移転させて静電像をトナー像に現像する。画像形成によって現像装置1aで消費されたトナー量に見合った量の新しいトナーが、トナーカートリッジEaから現像装置1aに供給される。
The charging device 2a charges the
転写ローラ24aは、中間転写ベルト16を押圧して、感光ドラム3aと中間転写ベルト16の間に転写部を形成する。転写ローラ24aに正極性の直流電圧が印加されることにより、感光ドラム3aに担持された負極性のトナー像が中間転写ベルト16へ転写される。
The
中間転写ベルト16は、テンションローラ15、二次転写内ローラ14、及び駆動ローラ13に掛け渡して支持され、駆動ローラ13に駆動されて矢印A方向に回転する。二次転写外ローラ11は、二次転写内ローラ14に支持された中間転写ベルト16に当接して二次転写部を形成する。二次転写外ローラ11に正極性の直流電圧が印加されることで、中間転写ベルト16上のトナー像がシートPへ移転する。
The
ドラムクリーニング装置4aは、感光ドラム3aにクリーニングブレードを摺擦させて感光ドラム3a上の転写残トナーを回収する。ベルトクリーニング装置22は、中間転写ベルト16にクリーニングウエブを摺擦させて中間転写ベルト16上の転写残トナーを回収する。
The drum cleaning device 4a scrapes the
(定着装置)
以下、本発明の実施形態に係る定着装置としての定着器9について説明する。本実施形態における定着器9は摺擦部材(摺擦回転体)としてのリフレッシュローラ(粗しローラ)120を備えるが、リフレッシュローラ120については、後に詳述する。図1は定着器9の短手方向断面の模式図(リフレッシュローラ120が加圧状態)、図2は定着器9の短手方向断面の模式図(リフレッシュローラ120が離間状態)である。図5は、主に定着器9の制御を行うブロック図である。
(fixing device)
A fixing device 9 as a fixing device according to an embodiment of the present invention will be described below. The fixing device 9 in this embodiment includes a refresh roller (roughening roller) 120 as a rubbing member (rubbing rotating body), and the
図1、図2で、106は加熱回転体としての定着ベルト(エンドレスベルト)であり、円筒状の定着フィルムで形成されている。101は、定着ベルトと協働して記録材としてのシートPを挟持搬送する定着ニップ部(ニップ部)を形成する対向回転体としての加圧ローラである。図1に示した104は、定着ベルト106内部に配置された支持ステーであり、定着ベルト106を加圧ローラ101方向へ加圧付勢するニップ部形成部材103を支持する。
In FIGS. 1 and 2,
加圧アーム112との間に加圧バネ113を縮設し、長手方向(図1の紙面垂直方向)の左右両端で、以下のように加圧される。すなわち、定着フランジ105、支持ステー104、ニップ部形成部材103を介して定着ベルト106が加圧ローラ101の上面に対して所定の押圧力で加圧される。これにより、所定幅の定着ニップ部Nが形成される。本実施形態に於ける加圧力は、長手方向の一端側が156.8N、総加圧力が313.6N(32kgf)である。
A
また、定着器9において、ニップ部に係る圧を軽圧状態することが可能である。加圧カム130は、不図示のモータにより回動され、加圧アーム112を押し上げる。これにより、加圧バネ113からのバネ力を加圧カム130の面が受けることにより、定着フランジ105に加圧バネ113からかかるバネ力が小さくなる。本実施形態では、加圧状態から軽圧状態にすることを加圧解除動作と称する。尚、本実施形態では、加圧解除動作によりニップ部を軽圧にする構成を例に説明するが、加圧解除動作は定着ベルト106と加圧ローラ101を互いに離間させるとしてもよい。
Further, in the fixing device 9, the pressure applied to the nip portion can be reduced to a light pressure state. The
本定着装置のニップ部の幅(図1の紙面内で記録材搬送方向)は、8mm~10mmの範囲内にある。定着ベルト106、加圧ローラ101の径は、それぞれφ32mm、φ31mmである。
The width of the nip portion of this fixing device (recording material conveying direction in the plane of FIG. 1) is in the range of 8 mm to 10 mm. The diameters of the fixing
支持ステー104は、高い圧力を掛けられても撓みにくい材質であることが望ましく、本実施形態においてはSUS304を用いている。
The
ニップ形成部材103は、図面に垂直方向である長手方向に長い耐熱性樹脂等の断熱性部材である。省エネルギーの観点から支持ステー104への熱伝導の少ない材料を用いるのが望ましく、例えば、耐熱ガラスや、ポリカーボネート、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂が用いられる。本実施形態では、住友化学(株)製のスミカスーパーE5204Lを用いた。
The
加圧ローラ101は、芯金の両端部が装置フレームの奥側と手前側の側板間に回転可能に軸受保持されて、配置されている。本実施形態において、定着ベルト106を介してニップ部を加熱する加熱部材である加熱用ヒータとしてセラミックヒータ(ヒータ)102を用いる。ヒータ102は、Al2O3基板上にAg・Pdペーストを厚膜印刷し焼成することで発熱体を形成する。
The
また、ヒータ102の温度を検知するための手段として、ヒータ102が定着ベルト106と摺動する面と反対側に、不図示のサーミスタ(図5における42a)を設ける。このサーミスタによって、定着ベルトの温度を検知し、ヒータ102の制御を行う。
As means for detecting the temperature of the
定着ベルト106は、内径30mm、厚み200μmのSUS管からなる基層の周囲に、ゴム硬度20°(JIS-A 1kg加重)の厚さ300μmのシリコンゴムの弾性層を配置している。弾性層の表面は、厚さ30μmのPFA樹脂チューブからなる離型層により被覆されている。
The fixing
加圧ローラ101は、外径30mmのアルミニウムからなる基層の周囲に、ゴム硬度20°(JIS-A 1kg加重)の厚さ1.0mmのシリコンゴムの弾性層を配置している。弾性層の表面は、厚さ30μmのPFA樹脂チューブからなる離型層により被覆されている。
The
定着ベルト106の離型層は、PFA樹脂(4フッ化エチレン樹脂、パーフロロアルコキシエチレン樹脂の共重合体)、PTFE(4フッ化エチレン樹脂)、その他のフッ素樹脂等でもよい。離型層の厚さは、10μm以上60μm以下が好ましい。
The release layer of the fixing
定着ベルト106の基層の長手方向(回転軸線方向)の両端部は、不図示の軸受部材によって回転自在に支持される。加圧ローラ101の基層41bの長手方向(回転軸線方向)の両端部は、不図示の軸受部材によって回転自在に支持される。加圧ローラ101は、駆動モータ92a(図5)によって回転駆動される。定着ベルトは、加圧ローラと従動することで、回転することになる。
Both ends in the longitudinal direction (rotational axis direction) of the base layer of the fixing
定着ベルト106及び加圧ローラ101の周速度は、画像形成装置のプロセススピード(画像形成速度)に相当する100mm/secもしくは300mm/secである。
The peripheral speed of the fixing
加圧ローラ101は、長手方向の両端部を支持する軸受部材が不図示の加圧バネによって定着ベルトに向かって付勢されることにより、定着ベルト106に当接する。加圧ローラは、定着ベルト106に対して総圧200Nで加圧される。加圧によって弾性層が押し潰されて、定着ベルト106と加圧ローラ101の間に、シートの搬送方向に所定幅を有するニップ部が形成される。
The
加圧ローラ101は、シートPがニップ部にニップされない間は定着ベルト106を加圧する必要が無い。本体制御部としてのCPU81(図5)は、シートPがニップされない間、接離機構によって定着ベルト106から加圧ローラ101を離間させている。この接離機構は、カム機構を用いて、不図示の加圧バネに逆らって加圧ローラ101を下降させて、定着ベルト106から加圧ローラ101を強制的に離間させる。
The
(画像形成時における定着ベルトの温度制御)
画像形成時における定着ベルトの温度制御については、画像形成時におけるプリント動作(画像形成動作)のフローチャート(図6、図7)で詳述するが、プロセススピード300mm/sでの普通紙プリントでは目標温度150℃で温度制御がされる。
(Temperature control of fixing belt during image formation)
The temperature control of the fixing belt during image formation will be described in detail in the flow charts (FIGS. 6 and 7) of the printing operation (image forming operation) during image formation. Temperature control is performed at a temperature of 150°C.
定着ベルトの温度制御を行うための構成として、定着ベルト106の内側にヒータ102(図1)が配置される。また、定着ベルト106の表面に接触させて温度センサが配置される。温度制御回路は、温度センサの検出温度を、トナーがシートPに定着可能な温度である目標温度150℃に立ち上げて、その後、維持するように、ヒータ102をON/OFF制御する。目標温度は、シートPの種類などによって異なる。表1に、シートPの条件による定着の設定速度と定着ベルト106の目標温調温度の例を示した。
A heater 102 (FIG. 1) is arranged inside the fixing
(定着ベルトにおけるコバ傷の影響)
図3は、定着器9がシートPをニップ部でニップして搬送する状態の説明図であり、コバ傷について説明を行う。近年、用紙(シートP)の表面性に合わせた光沢の成果物が求められている。高光沢のコート紙を使用する場合、定着ベルト106の表面状態がトナー層の表面状態に反映され易くなるため、定着ベルト106の表面の細かい凹凸の影響が出力画像の表面状態に現れ易い。このような性質を、定着画像の写像性と呼ぶ。トナーの溶融性が向上して写像性が高まると、光沢度が高くて高画質の画像を形成するために、定着ベルト106の表面状態を維持することが重要になる。
(Influence of Edge Scratches on Fixing Belt)
FIG. 3 is an explanatory diagram of a state in which the fixing device 9 nips and conveys the sheet P at the nip portion, and describes the edge damage. In recent years, there has been a demand for a glossy product that matches the surface properties of the paper (sheet P). When high-gloss coated paper is used, the surface condition of the fixing
図5に示すように、初期状態の定着ベルト106は、全体が一様な鏡面状態であって、周面の表面粗さRzは、0.1μm~0.3μm程度であった。以下、表面粗さRzは、(株)小坂研究所の表面粗さ測定器SE-3400を使用して測定したJIS 十点平均粗さである。測定条件は、送り速さ:0.5mm/sec、カットオフ:0.8mm、測定長さ:2.5mmである。
As shown in FIG. 5, the fixing
定着器9において、シートの定着処理が累積すると、シートPのエッジとの接触や、紙粉、オフセットトナーなどの汚れによって定着ベルト106の表面状態が変化して、定着ベルト106の表面が徐々に荒れてくる。定着ベルト106の回転軸線方向の一定の位置をシートPが繰り返し通過することで、定着ベルト106の(I)通過部、(II)非通過部、及び(III)境界領域における定着ベルト106の表面の荒れ方が異なってくる。
In the fixing device 9, as the sheet fixing process accumulates, the surface condition of the fixing
(I)通過部では、シートが通過して紙面が接触する。(I)通過部では、紙の繊維、紙の填料、現像剤の外添剤等が接触して定着ベルト106の表面が徐々に均される。定着処理の累積に伴って、(I)通過部の表面粗さRzは、0.5μm~1.0μm程度まで徐々に大きくなっていた。
(I) In the passing portion, the sheet passes and the paper surface comes into contact with it. (I) At the passing portion, the surface of the fixing
(II)非通過部では、シートが通過しないため紙面に接触することがない。(II)非通過部では、定着ベルト106の表面40dが専ら加圧ローラ101の表面41dに当接する。定着処理の累積に伴って、(II)非通過部の表面粗さRzは、0.4μm~0.7μm程度で飽和する。
(II) In the non-passing portion, the sheet does not pass through and does not come into contact with the paper surface. (II) In the non-passing portion, the
(III)境界領域は、通紙域と非通紙域の境界に位置してシートのエッジ(コバ部)に繰り返し接触するため、(I)通過部よりも表面粗さRzが大きくなる。摺擦モード直前の荒れた周面(方向性の無い凹部)の表面粗さRzは、0.5μm~2.0μm程度であった。 (III) The boundary area is located at the boundary between the sheet passing area and the non-sheet passing area and repeatedly contacts the edge (edge portion) of the sheet, so the surface roughness Rz is larger than that of the (I) passing portion. The surface roughness Rz of the rough peripheral surface (concavities with no directionality) immediately before the rubbing mode was about 0.5 μm to 2.0 μm.
未定着のトナー像をシートPに定着させる過程で、定着ベルト106の微小な表面形状が定着画像の表面に転写される。定着ベルト106の(I)通過部と(III)境界領域とで表面状態が異なると、それに対応して定着画像の表面に表面状態の差が生じ、定着画像に光沢ムラ(グロスムラ)が生じる。
In the process of fixing the unfixed toner image on the sheet P, minute surface shapes of the fixing
(III)境界領域と(I)通過部の間、及び(III)境界領域と非通過部(II)の間で生じる光沢差(グロス差)をコバ傷と呼ぶ。また、(I)通過部と(II)非通過部の間で生じる光沢差(グロス差)をグロス段差と呼ぶ。(III)境界領域の幅は、1~2mm程度で狭いため、(III)境界領域の荒れ方に関わらず、(I)通過部と(II)非通過部の間で生じるグロス段差は、広い領域での光沢ムラ(グロスムラ)として印象が大きい。 Differences in gloss between (III) the boundary region and (I) the passing portion and (III) between the boundary region and the non-passing portion (II) are called edge scratches. Also, the gloss difference (gloss difference) between (I) the passing portion and (II) the non-passing portion is called a gloss level difference. (III) Since the width of the boundary region is narrow at about 1 to 2 mm, regardless of how rough the boundary region (III) is, the gross step between (I) the passing portion and (II) the non-passing portion is wide. It gives a great impression as gloss unevenness (gloss unevenness) in the area.
画像面における正反射光像の再現性が高いと、画像は高光沢と評価される。蛍光灯照明下で銀塩写真を見る場合、写真画像の表面状態は凹凸の少ない鏡面状態であるため、蛍光灯の光が反射するだけでなく、蛍光灯の形状まで写り込む。この状態を高光沢と判断する。一方、画像面における正反射光像の再現性が低いか或いは無い状態は低光沢と評価される。低光沢の場合、画像の表面状態は、凹凸が大きく、蛍光灯の光は乱反射してその形状が画像上に写りこむことはない。このように、画像表面の凹凸と出力画像の光沢には相関がある。 If the reproducibility of the specularly reflected light image on the image surface is high, the image is evaluated as having high gloss. When a silver salt photograph is viewed under fluorescent lighting, the surface of the photographic image is a mirror surface with few irregularities, so not only the light of the fluorescent lamp is reflected, but also the shape of the fluorescent lamp is reflected. This state is judged to be high gloss. On the other hand, a state in which the reproducibility of the specularly reflected light image on the image surface is low or absent is evaluated as low gloss. In the case of low gloss, the surface of the image has large unevenness, and the light from the fluorescent lamp is diffusely reflected, so that the shape is not reflected on the image. Thus, there is a correlation between the unevenness of the image surface and the glossiness of the output image.
また、定着画像の光沢ムラは、シートPの種類に依存する。普通紙では視認できないレベルの光沢ムラであっても、表面の平滑性が高く、高画質を要求される、高光沢のグロスコート紙上の定着画像では、光沢ムラが目立って顕著になる。グロスコート紙上の定着画像では、定着ベルト106の荒れた(III)境界領域に対応する位置に低光沢のスジとなってコバ傷が目立つとともに、(I)通過部と(II)非通過部の間で生じるグロス段差も目立つので、定着画像に光沢ムラが顕著になる。
Also, the gloss unevenness of the fixed image depends on the type of the sheet P. As shown in FIG. Even if gloss unevenness is at a level that cannot be visually recognized on plain paper, gloss unevenness becomes conspicuous in fixed images on high-gloss gloss coated paper, which requires high surface smoothness and high image quality. In the fixed image on the gloss-coated paper, low gloss streaks at positions corresponding to the roughened (III) boundary areas of the fixing
このように、(I)通過部と(II)非通過部とで定着ベルト106の表面の荒れが異なってくることで、定着画像上に光沢度の差が生じる。特に、(III)境界領域は荒れやすく、(I)通過部と(II)非通過部の両方に対して光沢度の差を生じる。
In this way, the roughness of the surface of the fixing
(リフレッシュローラ)
図4は、本実施形態における摺擦部材(摺擦回転体)としてのリフレッシュローラ120の断面構造の模式図である。リフレッシュローラ120は、摺擦処理を実行する摺擦モードにおいて、定着ベルト106の外周面に当接して、摺擦により定着ベルト106の表面状態を回復させる。
(refresh roller)
FIG. 4 is a schematic diagram of a cross-sectional structure of the
リフレッシュローラ120は、外径12mmのステンレスパイプ(SUS304)の基材53の周面に、接着層54を介して砥粒を密に接着した摺擦層55を設けている。市販されている各種の砥粒又は各種の砥粒の混合物を接着層54で接着処理して、摺擦層55を形成することができる。
The
市販されている砥粒の例は、酸化アルミニウム、水酸化酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化セリウム、酸化チタン、ジルコニア、リチウムシリケート、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化鉄、酸化クロム、酸化アンチモン、ダイヤモンド等である。 Examples of commercially available abrasive grains are aluminum oxide, aluminum hydroxide oxide, silicon oxide, cerium oxide, titanium oxide, zirconia, lithium silicate, silicon nitride, silicon carbide, iron oxide, chromium oxide, antimony oxide, diamond, etc. be.
ここでは、摺擦層55の砥粒として、酸化アルミニウム砥粒(アルミナ系砥粒、アランダム、モランダム)を用いた。酸化アルミニウム砥粒は、最も幅広く用いられる砥粒で、定着ベルト106に比べて十分硬度が高く、鋭角形状のため切削性に優れており、摺擦層55として好適である。定着ベルト106の表面のリフレッシュ効果を確保しつつ、リフレッシュされた定着ベルト106の表面粗さが後述する基準を満たすためには、摺擦層55の砥粒の粒径は、5μm以上20μm以下が好ましいことが実験により確認されている。
Here, as the abrasive grains of the rubbing
リフレッシュローラ120は、定着ベルト106の表面状態を改善する。すなわち、リフレッシュローラ120は、シートPの通過によって荒れた定着ベルト106の表面(外周面)と、シートPの通過が無く荒れていない表面(外周面)の両方に対して細かい摺擦傷を多数付けて所望のレベルまで荒らす。これにより、定着ベルト106の長手方向における表面(外周面)の面状態の差を小さくできる。
ここで、リフレッシュローラ120による摺擦の目的は、定着ベルト106の表面に細かい摺擦傷をつけることであり、定着ベルト106の表面を削り取って新しい面を出すことではない。すなわち、リフレッシュローラ120は、定着ベルト106の表面を実質的に削り取らずに、摺擦傷を付けるものである。
Here, the purpose of rubbing by the
(接離機構)
粗しローラ120は、定着ベルト100に近接した位置において、定着ベルト100の表面(外周面)に当接又は離間可能に設けられている。すなわち、図1は当接状態(当接位置)を示しており、図2が離間状態(離間位置)を示している。画像形成中はリフレッシュローラ120が定着ベルト100を摺擦する必要が無いため、モータ制御部91は、接離機構としてのアクチュエータを作動させて、リフレッシュローラ120を定着ベルト100から離間させる。
(contact and separation mechanism)
そして、粗しローラ120が離間位置に位置するときの粗しローラ120の摺擦部と定着ベルト100の外周面との間の距離を第1の距離とするとき、移動機構は粗しローラ120をその当接位置に向かって第1の距離よりも長い第2の距離移動させる。
When the distance between the rubbing portion of the
(バックアップ部材)
定着ベルト106の内側方向には、摺擦処理を実行する際に用いられるバックアップ部材121が配置されている。このバックアップ部材121は、リフレッシュローラ120が定着ベルト106に対して、離間している際は、定着ベルト106の内面(内周面)に対して、離間しており加圧されることはない。
(Backup material)
A
一方、リフレッシュローラ120が定着ベルト106に対して、当接加圧されると、定着ベルト106が変形し、バックアップ部材121とリフレッシュローラ120の間で摺擦動作に必要な当接面を形成する。なお、摺擦動作としては、例えばプリントジョブ終了後の割り込み動作時、または、ユーザーモードによる手動動作時に実行される。
On the other hand, when the
摺擦モードにおいて、リフレッシュローラ120は、図5に示す紙バリの表面粗さに対応するように、10点平均表面粗さRzが0.5μm以上2.0μm以下となる無数の摺擦傷(方向性のある細い凹部)を定着ベルト106の回転方向に沿って形成する。リフレッシュローラ120は、幅が10μm以下の摺擦傷(凹部)を、回転軸線方向(長手方向)に沿った100μmあたり10本以上の密度で形成する。
In the rubbing mode, the
摺擦モードにおいて、リフレッシュローラ120が摺擦して、定着ベルト106の表面(外周面)全体に細かい多数の摺擦傷が形成されると、定着ベルト106の表面は修復される。すなわち、図5における(I)通紙部と、(II)非通紙部と、(III)境界領域である紙コバ部とで凹凸の差がなくなり、定着ベルト106上の傷が目立たなくなる。
In the rubbing mode, when
これにより、定着ベルト106の表面凹凸状態が、転写される定着画像上の光沢差(グロス差)が視認できないレベルに低下して、定着ベルト106上の傷も出力画像上で視認困難となる。そして、定着画像の(III)境界領域である紙コバ部の低光沢のスジがほぼ解消され、定着画像の(I)通紙部と、(II)非通紙部の間で生じるグロス段差も目立たなくなる。
As a result, the unevenness of the surface of the fixing
(摺擦モード)
次に、図5のブロック図を用い、本実施形態の摺擦モード(リフレッシュ動作)の説明を行う。モータ92aは,加圧ローラ101を回転駆動させるモータであり、これにより定着ベルト106は加圧ローラ101に対し従動回転する。一方、モータ92bはリフレッシュローラ120を回転駆動させるモータである。
(rubbing mode)
Next, the rubbing mode (refresh operation) of this embodiment will be described using the block diagram of FIG. The
摺擦モードにおいて、モータ92a、92bにより、定着ベルト106とリフレッシュローラ120との間に所定の相対速度差を持たせる。そして、モータ92bは、リフレッシュローラ120と不図示のギアで駆動列を連結させている。モータ制御部91は、モータ92bを制御して、リフレッシュローラ120の回転/停止を制御する。なお、リフレッシュローラ120は、定着ベルト106の表面の移動方向と同一方向に相対速度を持たせても、逆方向に相対速度差を持たせてもよい。
In the rubbing mode, the
摺擦モードは、画像形成部によってトナー画像が形成されたシートの枚数(画像形成枚数)が所定の枚数に達したことに応じて実行される。画像形成装置100は、画像形成枚数に相当する値をカウントするカウンタを有し、カウントされた値が所定の値に達したことに応じて摺擦モードを実行する。本実施形態では、画像形成ジョブ中に所定の枚数(所定の回数)に達した場合、モータ制御部91は、画像形成ジョブが終了するのを待って摺擦モードを開始する。
The rubbing mode is executed when the number of sheets on which toner images are formed by the image forming section (the number of sheets formed with images) reaches a predetermined number. The
尚、画像形成枚数に相当する値としては、画像形成された回数や定着処理されたシートの枚数、定着処理された回数、シートへの画像形成動作が実行された時間、シートへの定着処理が実行された時間等を含む。 Note that the values corresponding to the number of image formations include the number of image formations, the number of sheets subjected to fixing processing, the number of times fixing processing was performed, the time during which the image forming operation was performed on the sheets, and the number of times the fixing processing was performed on the sheets. Including the time it was executed, etc.
また、画像形成ジョブ中に所定の枚数(所定の回数)に達した場合、モータ制御部91は、画像形成ジョブを中断して、摺擦モードを開始するとしてもよい。また、操作部や入力装置から操作者により摺擦モードを実行するべき指示が入力されたことに応じて摺擦モードを実行するとしてもよい。 Further, when the predetermined number of sheets (predetermined number of times) is reached during the image forming job, the motor control section 91 may interrupt the image forming job and start the rubbing mode. Further, the rubbing mode may be executed in response to the operator inputting an instruction to execute the rubbing mode from the operation unit or the input device.
(画像形成時の定着ベルトの温度制御を含むフロー)
図6は、本実施形態の定着装置としての定着器9における画像形成時の定着ベルト106の温度制御を含むフローチャートである。また、図7は、加圧ローラ101が高温時の制御を説明するフローチャートである。以下、初めに図6について図示した符号の順番に説明する。
(Flow including temperature control of fixing belt during image formation)
FIG. 6 is a flowchart including temperature control of the fixing
(S01)CPU81(図5)は、プリント動作が設定されると、初めに、定着器がプリント可能な状態、すなわちスタンバイ状態にあるかを判断し、例えば、加圧ローラ101の加圧解除状態であれば、加圧動作を行う。また、プリント後の後回転動作や、後述する摺擦モードの際は、それの処理が終了して定着器9がスタンバイ状態になることを確認する。 (S01) When the print operation is set, the CPU 81 (FIG. 5) first determines whether the fixing device is in a printable state, that is, in a standby state. If so, the pressurizing operation is performed. Also, in the post-printing rotation operation or in the rubbing mode, which will be described later, it is confirmed that the fixing device 9 is put into a standby state after the processing is completed.
(S02)CPU81は、スタンバイ状態であれば、加熱回転体の温度を制御する制御部としてのヒータ制御部90(図5)により、ヒータ102(図1)の温調動作を開始する。
(S02) In the standby state, the
(S03)このとき、温度検知部89(図5)は定着ベルト106の温度を検知するサーミスタ42a(図5)の温度を連続でモニターし、その検知温度をT1[℃]となるように制御する。尚、サーミスタ42aは、定着ベルト106の内面に当接して設けるとしてもよいし、ヒータ102を備えるヒータに当接させてヒータの温度を検知することで間接的に定着ベルト106の温度を検知する構成としてもよい。また、サーミスタ42aは、接触式であってもよいし、非接触式であってもよい。いずれの場合も、定着ベルト106の温度を検知する検知部として機能する。T1[℃]は、スタンバイ状態におけるヒータの温調の目標温度である。
(S03) At this time, the temperature detection unit 89 (Fig. 5) continuously monitors the temperature of the
(S04)CPU81は、ヒータ102が点灯することを確認できたら、モータ制御部91(図5)により、モータ92aを動作させることで、加圧ローラ101(図2)の回転動作を開始する。そして、定着ベルト106(図2)が加圧ローラ101に従動回転することで、ヒータ102からの熱が、定着ベルト全体に伝達される。
(S04) After confirming that the
(S05~S08)その後、検知温度T[℃]が温調の目標温度T1[℃]以上になることが確認されたら、ヒータ制御部90はシートPのプリント温度に相当するT2[℃]に画像形成時の目標温度(温調温度)を設定する。検知温度T[℃]が一度でもT2[℃]を上回れば、プリント可能と判断し、シートPを定着器9に搬送できる(プリント許可)。なお、上昇する検知温度Tをあらかじめ予測し、シートPの給紙と画像形成を先行して行ってもよい。
(S05 to S08) After that, when it is confirmed that the detected temperature T [°C] is equal to or higher than the temperature control target temperature T1 [°C], the
本実施形態では、温調の目標温度T2[℃]は、スタンバイ状態におけるヒータの温調の目標温度T1[℃]に対し低く設定されるが、温調の目標温度T2[℃]が、スタンバイ状態におけるヒータの温調の目標温度T1[℃]に対し高く設定されても良い。 In this embodiment, the temperature control target temperature T2 [°C] is set lower than the temperature control target temperature T1 [°C] of the heater in the standby state. It may be set higher than the target temperature T1 [° C.] for temperature control of the heater in the state.
(S09)プリント動作が完了するまで、定着器9は定着部材の回転とヒータ温調を継続する。 (S09) The fixing device 9 continues rotation of the fixing member and heater temperature control until the printing operation is completed.
(S10)プリント動作が終了した後は、ヒータ102の加熱を中断した後、加熱部材の駆動も停止する。
(S10) After the printing operation is completed, the heating of the
(S11)以上の一連の動作で、通常のプリント動作のフローを完了する。一定時間経過した後、加圧部材としての加圧ローラ101を加圧解除する動作を行い、定着ベルト106へかかる力を軽減する。
(S11) With the above series of operations, the normal print operation flow is completed. After a certain period of time has elapsed, the
次に図7で、加圧ローラ101(図1)の昇温検知時のプリント動作について説明する。加圧ローラ101で定着ベルト106に駆動を伝達する場合、定着ベルト106側の温調温度を高く、加圧ローラ101側の温度を相対的に低くすることが一般的である。特に、2面目のプリント時には、加圧ローラ101側にトナー画像が載っている条件で、加圧ローラ101からの熱も受けることになる。
Next, referring to FIG. 7, the printing operation when the temperature rise of the pressure roller 101 (FIG. 1) is detected will be described. When the
このため、加圧ローラ101の表面温度がトナーの軟化温度である約100℃前後で、高温のトナーオフセットやシートPの過剰加熱によるカール発生などの問題が発生することが大きな問題となり得る。そのために、冷却により加圧ローラ101の温度が一定以下に低下するまで、プリントジョブを行わない、または中断する制御を行うことがある。
For this reason, when the surface temperature of the
図8は、加圧ローラの昇温時の弊害を示した説明図(画像形成時における定着ベルトと加圧ローラの温度の関係で適正な場合と不適正な場合があることを示す)で、普通紙68g/cm2坪量であるCS-680を用いたときのものである。 FIG. 8 is an explanatory diagram showing adverse effects when the temperature of the pressure roller rises (showing that there are cases where the relationship between the temperatures of the fixing belt and the pressure roller during image formation is appropriate and there are cases where it is inappropriate). This is when CS-680, which has a basis weight of plain paper of 68 g/cm2, is used.
図8で、画像形成時に定着ベルトの温度が適正温度領域より低温であると、トナー定着性が確保できない(トナー定着性NG)。一方、定着ベルトの温度が適正温度領域より高温であると、トナーの表面が過融解状態になりシートPに定着しない高温オフセットが生じ、記録紙のカール量が大きくなる場合がある。図8で、トナーの定着性に影響がある加圧ローラの温度が約100[℃]を超えると、適正な定着が可能な定着ベルト106の温度領域が狭まってしまう。
In FIG. 8, if the temperature of the fixing belt during image formation is lower than the proper temperature range, the toner fixability cannot be ensured (toner fixability NG). On the other hand, if the temperature of the fixing belt is higher than the proper temperature range, the surface of the toner will be in a super-melted state, causing a high-temperature offset in which the toner is not fixed on the sheet P, and the curl amount of the recording paper may increase. In FIG. 8, when the temperature of the pressure roller, which affects the fixability of the toner, exceeds about 100 [° C.], the temperature range of the fixing
加圧ローラ101の昇温時に、加圧ローラ101の温度が一定以下に低下するまで、プリントジョブを行わないように、加圧部材としての加圧ローラの温度Uを所定値U1以下にする画像形成時の制御を行う場合を、図7に示す。前述の図6のフローと異なる部分は、S23の制御のみである。これは、定着を開始する条件に、加圧ローラの温度の条件を付加したものである。それ以外は、同様の制御となる。
When the temperature of the
図7のS23における、加圧部材としての加圧ローラ101の温度を検知するためには、例えば加圧ローラ101の長手方向の中央位置から100mm離れた位置にサーミスタ42bを配置する。そして、このサーミスタ42bで加圧ローラ101の表層を計測する。以下、図7について図示した符号の順番に説明する。
In order to detect the temperature of the
(S21)プリント動作が設定されると、初めに、定着器がプリント可能な状態、すなわちスタンバイ状態にあるかを判断し、例えば、加圧ローラの加圧解除状態であれば、加圧動作を行う。また、プリント後の後回転動作や、後述する摺擦モードの際は、それの処理が終了して定着器がスタンバイ状態になることを確認する。 (S21) When the print operation is set, it is first determined whether the fixing device is in a printable state, that is, in a standby state. conduct. Also, in the case of the post-printing rotation operation or the rubbing mode, which will be described later, it is confirmed that the processing is completed and the fixing device is put into the standby state.
(S22)スタンバイ状態であれば、ヒータ制御部90により、ヒータ102の温調動作を開始する。
(S22) If it is in the standby state, the
(S23)加圧ローラ101の温度が、プリント可能な閾値を下回っていることを判断する。ここではU1=100[℃]と設定し、サーミスタ42bが検知している加圧ローラ101の表面温度Uが、U1以下であることを次のプリント開始の条件とした。この場合、定着ベルト106の温調温度150℃の設定で、良好な定着動作を行うことができる。また、ここでは必ずしも温度検知部材を配置することが必要ではなく、例えば加圧ローラ101の温度を過去の履歴から予測することが可能ならば、予測値を用いて制御を行っても良い。
(S23) It is determined that the temperature of the
(S24)このとき、温度検知部89(図5)で定着ベルト106の温度を検知するサーミスタ42aの温度を連続でモニターし、その検知温度をT1[℃]となるように制御する。T1[℃]は、スタンバイ状態におけるヒータの目標温度(温調温度)である。
(S24) At this time, the temperature of the
(S25)ヒータ102が点灯することを確認できたら、モータ制御部91により、モータ92aを動作させることで、加圧ローラ101の回転動作を開始する。定着ベルトが加圧ローラに従動回転することで、ヒータ102からの熱が、定着ベルトの全体に伝達される。
(S25) When it is confirmed that the
(S26)その後、検知温度T[℃]が温調目標温度T1[℃]以上になることが確認されたら、シートPのプリント温度に相当するT2[℃]に温調の目標温度を設定する。T[℃]が一度でもT2[℃]を上回れば、プリント可能と判断し、シートPを定着器に搬送できる。また、上昇する温度Tをあらかじめ予測し、シートPの給紙と画像形成を先行して行ってもよい。 (S26) After that, when it is confirmed that the detected temperature T [°C] is equal to or higher than the temperature control target temperature T1 [°C], the temperature control target temperature is set to T2 [°C] corresponding to the printing temperature of the sheet P. . If T [° C.] exceeds T2 [° C.] even once, it is determined that printing is possible, and the sheet P can be conveyed to the fixing device. Alternatively, the rising temperature T may be predicted in advance, and the feeding of the sheet P and the image formation may be performed in advance.
本実施形態では、温調の目標温度T2[℃]は、スタンバイ状態におけるヒータの温調の目標温度T1[℃]に対し低く設定されるが、温調の目標温度T2[℃]が、スタンバイ状態におけるヒータの温調の目標温度T1[℃]に対し高く設定されても良い。 In this embodiment, the temperature control target temperature T2 [°C] is set lower than the temperature control target temperature T1 [°C] of the heater in the standby state. It may be set higher than the target temperature T1 [° C.] for temperature control of the heater in the state.
(S27)プリント動作が完了するまで、定着器9は定着部材の回転とヒータ温調を継続する。 (S27) The fixing device 9 continues rotation of the fixing member and heater temperature control until the printing operation is completed.
(S28)プリント動作が終了した後は、ヒータ102の加熱を中断した後、加熱部材の駆動も停止する。
(S28) After the printing operation is completed, the heating of the
(S29)以上の一連の動作で、通常のプリント動作のフローを完了する。一定時間経過した後、加圧部材としての加圧ローラ101を加圧解除する動作を行い、定着ベルト106へかかる力を軽減する。
(S29) With the above series of operations, the normal print operation flow is completed. After a certain period of time has elapsed, the
(摺擦処理時の定着ベルトの温度制御を含む摺擦モードのフロー)
以下、摺擦処理時の定着ベルトの温度制御を含む摺擦モードにおける、リフレッシュローラ120を用いた摺擦処理の後のプリント動作において、加圧ローラ101の温度上昇による問題を生じないようにした本実施形態のフローを、図9で説明する。
(Flow of rubbing mode including temperature control of fixing belt during rubbing processing)
Hereinafter, in the rubbing mode including the temperature control of the fixing belt during the rubbing process, in the printing operation after the rubbing process using the
(S41)摺擦モードとしてリフレッシュ動作が開始される。 (S41) A refresh operation is started in the rubbing mode.
(S42)定着器9がスタンバイ状態であるかどうかを判定し、画像形成状態やメンテナンス状態である場合は、スタンバイ状態となるまで待機する。本摺擦モードでは、加圧ローラ101を駆動回転させ定着ベルト106を従動回転させる。本実施形態の構成では、定着ベルト106は加圧ローラ101によって回転されるので、定着ベルト106と加圧ローラ101を加圧状態にして摺擦モードを行う。また、本摺擦モードでは、ヒータ102を点灯させ、定着ベルト106を所定の温度まで加熱する。具体的には、次のフローで示す。
(S42) It is determined whether or not the fixing device 9 is in the standby state, and if it is in the image forming state or the maintenance state, it waits until it enters the standby state. In this rubbing mode, the
(S43)ヒータ102を初期の温調温度であるT1[℃]に設定し、同時に
(S44)加圧ローラ101の回転動作を開始する。
(S43) The
(S45)定着ベルト106の目標温度がT1[℃]に到達したことを確認する。
(S45) Confirm that the target temperature of the fixing
(S46)その後、リフレッシュローラ106の加圧を開始する。アクチュエータを解除すると、リフレッシュローラ120は、加圧バネに付勢されて定着ベルト106に所定の圧力で当接して、それを内側のリフレッシュ用のバックアップ部材121(図1)で挟み込む。これにより、定着ベルト106の回転方向に所定幅を有する摺擦部が形成される。
(S46) After that, pressurization of the
摺擦モードでは、定着ベルト106は通常の画像形成時の周速度で回転しているが、リフレッシュローラ120は、定着ベルト106とは周速差を持って回転することが望ましい。モータ制御部91は、モータ92bを作動させてリフレッシュローラ120を、定着ベルト106に対して所定の周速差で回転させる。
In the rubbing mode, the fixing
(S47)この摺擦動作時の温調温度はT3[℃]である、ここで、本実施形態では、摺擦モードにおける温調温度T3[℃]を画像形成時(プリント時)における温調温度T2[℃]よりも低く設定する。これにより、摺擦処理の後のプリント動作(S50)において、加圧ローラ101の温度上昇を抑制できる。その結果、次の画像形成動作時(あるいは画像形成動作の再開時)に加圧ローラが冷却される待ち時間が削減でき生産性が向上する。尚、画像形成動作の直後である場合など、定着ベルト106の温度がT3[℃]よりも高い場合には、T3[℃]に下がるのを待たずにリフレッシュローラ120による摺擦を開始してもよい。
(S47) The temperature control temperature during this rubbing operation is T3 [°C]. It is set lower than the temperature T2 [°C]. As a result, the temperature rise of the
(S48)モータ制御部91は、必要な時間P1[sec]だけ摺擦モードを実行する。ここでは、摺擦モードを実行するまでの総通紙枚数に応じて、時間を決定する。 (S48) The motor control unit 91 executes the rubbing mode for the required time P1 [sec]. Here, the time is determined according to the total number of sheets passed until the rubbing mode is executed.
(S49)アクチュエータを作動させて定着ベルト106からリフレッシュローラ120を離間させた後に、モータ92bを停止してリフレッシュローラ120の回転を停止させる。
(S49) After the actuator is operated to separate the
(S50)モータ制御部91は、摺擦モードが終了すると、再び画像形成状態に移行する。 (S50) When the rubbing mode ends, the motor control section 91 shifts to the image forming state again.
(摺擦モード時の定着ベルトの加熱の効果)
摺擦モード時に、リフレッシュローラ120が定着ベルト106に対して当接するまでに、前述のように、加熱動作を行っている(図7のS43)。この加熱動作の目的の1つ目は、定着ベルト106の安定した回転のためである。これは、定着ベルト106内のシリコンゴム等の物質が常温に近いと、固いために定着ベルト106が回転したときに形状の変形がされにくいからである。このため、摺擦モード時に定着ベルトが加熱されないと、リフレッシュローラ120が定着ベルト106に当接する接触面の面積や圧力が安定しない恐れがある。
(Effect of Heating of Fixing Belt in Sliding Mode)
In the rubbing mode, the heating operation is performed as described above before the
また、加熱動作の目的の2つ目として、定着ベルトが加熱されずに定着ベルトの内面のグリスの軟化温度を下回る場合、定着ベルト106の内面とヒータ102の摺動面との摩擦力が高くなってしまい、駆動トルクの増加や、部材の削れが進行する。そのため、定着ベルトに対し一定温度以上の加熱をして回転させることが望ましい。しかし、グリスの塗布が不要の場合もあることや、オイルのような常温でも摺動性を下げる効果があるものを使用することもあるため、この2つ目の目的に関しては、必ずしも加熱が必要というわけではない。
As a second purpose of the heating operation, when the fixing belt is not heated and is below the softening temperature of the grease on the inner surface of the fixing belt, the frictional force between the inner surface of the fixing
加熱動作の目的の3つ目は、定着ベルト106の離型層を軟化させ、摺擦の効果を高めることにある。図10にPFA樹脂の温度による硬度の関係を示す。150℃の際と、30℃のときは、定着ベルト106の硬度としてのショア硬度で40と58の差がある。このため、高温にした方が柔らかくなることで、摺擦の効果が高まることになる。
A third purpose of the heating operation is to soften the release layer of the fixing
(本実施形態の摺擦モード時のヒータ温調に伴う摺擦効果)
ここで、摺擦モードにおける温調温度T3[℃]をプリント時における温調温度T2[℃]よりも低く設定する本実施形態において、より高温の方がやや良好であるものの、摺擦効果は十分にあることを確認した。
(Sliding Effect Accompanied by Heater Temperature Control in Sliding Mode of the Present Embodiment)
Here, in this embodiment in which the temperature control temperature T3 [° C.] in the rubbing mode is set lower than the temperature control temperature T2 [° C.] during printing, the higher temperature is slightly better, but the rubbing effect is I made sure there was enough.
(目標温度に関する本実施形態の構成および効果)
本実施形態では、加熱回転体の温度を制御する制御部は、定着動作中の加熱回転体の目標温度を、最も低い第1の目標温度を含む複数の目標温度に設定可能である。そして、定着ニップ部にて記録材上の未定着のトナー画像を加熱する定着動作の実行中において、加熱回転体の温度が上記複数の目標温度のいずれかとなるように加熱回転体の温度を制御する。そして、摺擦部材を当接位置に位置させて実行される摺擦部材による摺擦動作の実行中において、加熱回転体の温度が上記複数の目標温度の中で最も低い第1の目標温度以下の温度である第2の目標温度となるように加熱回転体の温度を制御する。
(Configuration and effect of the present embodiment regarding target temperature)
In this embodiment, the control unit that controls the temperature of the heating rotator can set the target temperature of the heating rotator during the fixing operation to a plurality of target temperatures including the lowest first target temperature. The temperature of the heating rotator is controlled so that the temperature of the heating rotator becomes one of the plurality of target temperatures during the fixing operation of heating the unfixed toner image on the recording material at the fixing nip portion. do. Then, during the execution of the rubbing action by the rubbing member which is executed with the rubbing member positioned at the contact position, the temperature of the heating rotor is equal to or lower than the first target temperature, which is the lowest among the plurality of target temperatures. The temperature of the heating rotor is controlled so as to reach the second target temperature, which is the temperature of .
従来は、プリント時の目標温度の中で最も低い温度より高い温度で定着部材を温調し摺擦していたが、同様の動作を行うと、加圧ローラが過昇温する。このため、本実施形態では、プリント時の目標温度の中で最も低い温度以下の目標温度で定着部材を温調し摺擦する。 Conventionally, the temperature of the fixing member is controlled and rubbed at a temperature higher than the lowest of the target temperatures for printing. For this reason, in the present embodiment, the temperature of the fixing member is controlled and rubbed at a target temperature equal to or lower than the lowest target temperature during printing.
図11は、比較例として非プリント時(摺擦時)に定着ベルト106の表面温度を150℃としたときと、本実施形態のように非プリント時(摺擦時)に、定着ベルト106の表面温度を80℃に抑えた場合の比較データである。ここで、プリント時に定着ベルト106の表面温度を150℃に温調する点は両者に共通である。
FIG. 11 shows the temperature of the fixing
非プリント時(摺擦時)には、定着ニップ部に用紙がなく、定着ベルト106の表面の熱が、回転時間とともに、常に直接加圧ローラ101に伝達されることになる。また、低温の用紙が、加圧ローラ101表面から熱を奪っていく効果もない。このため、摺擦動作の目安時間である30~60秒間の摺擦動作を続けると、その後にプリントをすぐに行う場合、加圧ローラ101の過昇温による問題が発生する可能性がある。
During non-printing (during rubbing), there is no paper in the fixing nip portion, and the heat on the surface of the fixing
より具体的には、従来の摺擦動作時の温調温度の場合、60秒の摺擦動作を実行すると、加圧ローラ101の表面温度が130℃を超えることになる。このため、これをプリント可能温度である100℃未満に冷却させる必要が生じる。この場合、図9のフロー(S31)のように、時間をかけて部材が冷却されるのを待つことになり、生産性が低下することになる。
More specifically, in the case of the conventional temperature control temperature during the rubbing action, the surface temperature of the
対して、本実施形態では、摺擦動作時の温調温度を80℃に抑えたため、60秒の摺擦動作を実行しても、加圧ローラ101の表面温度は80℃を超えない。このため、その後のプリントジョブのために、加圧ローラを冷却する余計な時間を削減できる。 On the other hand, in the present embodiment, the temperature control temperature during the rubbing action is suppressed to 80.degree. Therefore, the extra time for cooling the pressure roller can be reduced for subsequent print jobs.
以上、本実施形態によれば、シートPに対して高光沢で均一な定着動作が可能であり、成果物の品位の向上、定着部材の耐久寿命の向上の利点を持つ。そして、これを維持しつつ定着ベルトの温度制御の目標温度(温調温度)を、摺擦動作時において画像形成時より低く抑える。尚、画像形成時とは即ち、定着ベルト106によってシート上のトナー画像が定着される定着処理時でもある。これにより、リフレッシュ動作後に、すぐにプリント動作に移行できるため、生産性が向上する。また、周囲の部材への熱影響を最小限にでき、省エネや機内昇温の抑制という効果もある。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to perform a highly glossy and uniform fixing operation on the sheet P, which has the advantage of improving the quality of the product and improving the durable life of the fixing member. While maintaining this, the target temperature (temperature control temperature) for temperature control of the fixing belt is kept lower during the rubbing operation than during image formation. Note that the time of image formation is also the time of fixing processing in which the toner image on the sheet is fixed by the fixing
本実施例の定着装置の構成では前述の表1に示したように、画像形成時の温調温度は、140℃から180℃の間で複数段階あり、プリントするシートの条件に応じて設定されている。 In the configuration of the fixing device of this embodiment, as shown in Table 1, the temperature control temperature during image formation has a plurality of steps between 140° C. and 180° C., and is set according to the conditions of the sheet to be printed. ing.
対して、摺擦モード実行時における目標温度は、この画像形成時の目標温度のいずれよりも低い温度、もしくは、画像形成時の目標温度の中で最も低い温度と同じ温度に設定する。温度制御回路は、摺擦モードにおいて、設定された目標温度となるように、ヒータへの通電を制御する。つまり表1の例の場合は、摺擦モード時の目標温度は、画像形成時に運用される目標温度の中で最も低い目標温度である140℃以下に設定する。尚、より好ましくは、摺擦モード実行時における目標温度は、画像形成時の目標温度のいずれよりも低い温度に設定する。 On the other hand, the target temperature during execution of the rubbing mode is set to a temperature that is lower than any of the target temperatures during image formation or is the same as the lowest temperature among the target temperatures during image formation. The temperature control circuit controls energization to the heater so as to achieve a set target temperature in the rubbing mode. That is, in the case of the example of Table 1, the target temperature in the rubbing mode is set to 140° C. or lower, which is the lowest target temperature among the target temperatures used during image formation. More preferably, the target temperature during execution of the rubbing mode is set to a temperature lower than any of the target temperatures during image formation.
これは、次の理由による。摺擦モードではニップ部にシートを通過させることなく定着ベルト106と加圧ローラ101がニップ部を形成して回転するために定着ベルト106の熱が加圧ローラ101に伝わる。しかしながら、摺擦モードでの目標温度を画像形成時より低く設定することで加圧ローラ101の過度な昇温を抑制することができる。
This is for the following reasons. In the rubbing mode, the heat of the fixing
また、摺擦モード時の定着ベルト106の目標温度は、60℃以上110℃以下に設定すると、より好ましい。具体的には、摺擦モード後に次の画像形成処理を迅速に開始できるようにするために、加圧ローラ101の温度を、加圧ローラ101の昇温による画像の光沢ムラの生じにくい温度である100℃未満に維持できるとより好ましい。したがって、摺擦モード時の定着ベルト106の目標温度を110℃以下で設定すると、より好ましい。また、摺擦モード時の定着ベルト106の目標温度の下限値は、定着ベルト106の回転を阻害しない程度であればよく、60℃以上にするとより好ましい。
Further, it is more preferable to set the target temperature of the fixing
(変形例)
上述した実施形態では、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の範囲内で種々の変形が可能である。回転可能な定着部材の摺擦動作を実行し、その温調制御を行っている系に関して、上述した実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた場合にも実施できる。また、上述した実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
(Modification)
Although preferred embodiments of the present invention have been described in the above-described embodiments, the present invention is not limited thereto, and various modifications are possible within the scope of the present invention. With regard to the system that performs the rubbing operation of the rotatable fixing member and controls the temperature, part or all of the configuration of the above-described embodiment can be replaced with an alternative configuration. . In addition, unless otherwise specified, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described in the above embodiments are not intended to limit the scope of the present invention. do not have.
(変形例1)
上述した実施形態では、回転可能な定着部材として、フィルム状の定着ベルトを説明した。定着ローラに対して比較的熱容量が小さい定着ベルト106を採用すると、FCOT(ファーストコピーアウトタイム)への影響は少なくできる。リフレッシュ動作時の定着ベルト106の温調温度を画像形成時より低くしても、リフレッシュ動作後に画像形成動作を再開(あるいは次の画像形成動作を開始)する際に画像形成時の温調温度に復帰させるのに要する時間は短時間で済むためである。
(Modification 1)
In the above-described embodiments, a film-shaped fixing belt has been described as a rotatable fixing member. Adopting the fixing
しかしながら、回転可能な定着部材として、芯金の外周に弾性層が設けられている定着ローラであっても同様に適用できる。すなわち、目標温度を、定着ローラを回転させ定着ローラがニップ部で記録材を介さずに対向部材と接する摺擦時において、定着ローラを回転させ定着ローラがニップ部で記録材を介して対向部材と対向する画像形成時より低く設定しても良い。 However, as a rotatable fixing member, a fixing roller in which an elastic layer is provided on the outer periphery of a metal core can be similarly applied. That is, when the fixing roller rotates and the fixing roller contacts the opposing member at the nip portion without the recording material interposed therebetween, the target temperature is set to may be set lower than during image formation facing the .
また、上述した実施形態では、回転可能な定着部材が加圧ローラにより従動回転されるものであったが、回転可能な定着部材が駆動源を有し駆動回転するものであっても良い。 Further, in the above-described embodiment, the rotatable fixing member is driven to rotate by the pressure roller, but the rotatable fixing member may have a drive source and be driven to rotate.
(変形例2)
また、上述した実施形態では、摺擦モードにおける温調温度(目標温度)をT3[℃維持する場合を例に説明したが、次の構成としてもよい。すなわち、摺擦モードの後半あるいは終盤において、目標温度を画像形成時の目標温度(プリント温度)に変更してもよい。例えば、次の画像形成処理の立ち上げのためである。このような構成でも、摺擦モードにおける加圧ローラ101の過度な昇温は抑制することができる。
(Modification 2)
Further, in the above-described embodiment, the case where the temperature control temperature (target temperature) in the rubbing mode is maintained at T3[°C. That is, in the second half or final stage of the rubbing mode, the target temperature may be changed to the target temperature for image formation (printing temperature). For example, it is for starting the next image forming process. Even with such a configuration, excessive temperature rise of the
尚、摺擦モード時に次の実行すべき(再開すべき)画像形成ジョブが存在しない場合、即ち、摺擦モードの実行後、次の画像形成ジョブの入力を待つ待機状態に移行する場合には、上述した実施形態のようにする。すなわち、摺擦モードの後半で温調温度を画像形成時の目標温度に上げるのではなく、摺擦モードの後半においても、摺擦モードにおける温調温度(目標温度)にする。 Note that if there is no next image forming job to be executed (restarted) in the rubbing mode, that is, if the transition is made to a waiting state for waiting for input of the next image forming job after execution of the rubbing mode, , as in the embodiment described above. That is, in the latter half of the rubbing mode, the temperature control temperature is not raised to the target temperature for image formation, but is set to the temperature control temperature (target temperature) in the rubbing mode even in the latter half of the rubbing mode.
(変形例3)
また、上述した実施形態では、リフレッシュローラ120は、専用の駆動手段によって駆動されることを前提としたが、本発明はこれに限定されない。リフレッシュローラ120は、駆動ギアによって、定着ベルト106に対して周速差を持って回転駆動されるように、加圧ローラ101の駆動手段から駆動力が伝達されてもよい。また、加圧ローラ101とリフレッシュローラ120とを1対2のギア比のギア列で連結することにより、定着ベルト106の表面速度の2倍の周速度でリフレッシュローラ120を回転させてもよい。
(Modification 3)
Further, in the above-described embodiment, it is assumed that the
また、摺擦部材としてのリフレッシュローラ120が回転可能な構成(摺擦回転体)を用いて説明を行ったが、本発明はそれに限定されるものではなく、固定(回転しない)のものでもよい。
In addition, the
(変形例4)
上述した実施形態では、定着ニップ部を形成する第1の回転体および第2の回転体のうち、無端状のベルトが第1の回転体に設けられたが、無端状のベルトが第1の回転体、第2の回転体の双方に設けられても良い。
(Modification 4)
In the above-described embodiment, of the first rotating body and the second rotating body forming the fixing nip portion, the endless belt is provided for the first rotating body. It may be provided on both the rotating body and the second rotating body.
このように、上述した回転可能な定着部材に対向する対向部材としての加圧ローラ101は、ローラ部材に限らずベルト部材であってもよい。
As described above, the
(変形例5)
上述した実施形態では、定着ベルトの長手方向から見て、リフレッシュローラ120が定着フィルムの表面に当接する位置は、定着ニップ部の中心位置に対し90度変位した位置としたが、本発明はこれに限られない。すなわち、定着ベルトの長手方向から見て、粗しローラ120が定着ベルトの表面に当接する位置は、定着ニップ部の中心位置に対し所定角度変位した側方位置であれば良い。
(Modification 5)
In the above-described embodiment, the position where the
(変形例6)
上述した実施形態では、回転可能な定着部材を介してニップ部を加熱する加熱部材としてセラミックヒータを用いたが、本発明はこれに限られない。例えば、ハロゲンヒータであってもよい。また例えば、誘導発熱させるコイル(励磁コイル)を用いた電磁誘導により、あるいは通電により回転可能な定着部材が発熱するもの(発熱回転体)であっても良い。
(Modification 6)
In the above-described embodiments, the ceramic heater is used as the heating member that heats the nip portion via the rotatable fixing member, but the present invention is not limited to this. For example, it may be a halogen heater. Further, for example, the rotatable fixing member may generate heat (heat generating rotating body) by electromagnetic induction using a coil (exciting coil) that generates induction heat or by energization.
(変形例7)
上述した実施形態では、トナー像が形成される記録材としてのシートPとして、普通紙、厚紙、薄紙を示したが、これに限定されない。例えば、定型或いは不定型の封筒、葉書、シール、樹脂シート、OHPシート、光沢紙等が含まれる。なお、上述した実施形態では、便宜上、記録材(シート)Pの扱いを用紙などの用語を用いて説明したが、これによって本発明における記録材が紙に限定されるものではない。
(Modification 7)
In the above-described embodiment, the sheet P as the recording material on which the toner image is formed is plain paper, thick paper, or thin paper, but is not limited to this. For example, standard or irregular size envelopes, postcards, stickers, resin sheets, OHP sheets, glossy paper and the like are included. In the above-described embodiment, the handling of the recording material (sheet) P is described using terms such as paper for convenience, but the recording material in the present invention is not limited to paper.
(変形例8)
上述した実施形態では、未定着トナー像をシートに定着する装置を例に説明したが、本発明は、これに限られない。画像の光沢を向上させるべく、シートに仮定着されたトナー像を加熱加圧する装置(この場合も本願明細書では定着装置と呼ぶものとする)にも、同様に適用可能である。
(Modification 8)
In the above-described embodiments, an apparatus that fixes an unfixed toner image on a sheet is described as an example, but the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to a device that heats and presses a toner image preliminarily adhered to a sheet (this case is also referred to as a fixing device in this specification) in order to improve the glossiness of the image.
90・・ヒータ制御部、101・・加圧ローラ、102・・ヒータ、106・・定着ベルト、120・・リフレッシュローラ
90
Claims (9)
前記加熱回転体と協働して前記定着ニップ部を形成する対向回転体と、
前記対向回転体を回転駆動する駆動源と、
前記加熱回転体の外周面を摺擦する摺擦部材と、
前記摺擦部材と前記加熱回転体とが当接する当接位置と、前記摺擦部材と前記加熱回転体が互いに離間する離間位置と、を取り得るように、前記摺擦部材を移動させる移動機構と、
前記加熱回転体の温度を制御する制御部と、
を有し、前記加熱回転体は、前記対向回転体により従動回転するように構成された画像形成装置において、
前記制御部は、
定着動作中の前記加熱回転体の目標温度を、最も低い第1の目標温度を含む複数の目標温度に設定可能であり、
前記定着ニップ部にて記録材上の未定着のトナー画像を加熱する定着動作の実行中において、前記加熱回転体の温度が前記複数の目標温度のいずれかとなるように前記加熱回転体の温度を制御し、
前記摺擦部材を前記当接位置に位置させて前記対向回転体により前記加熱回転体を従動回転させながら実行される前記摺擦部材による摺擦動作の実行中において、前記加熱回転体の温度が前記複数の目標温度の中で最も低い前記第1の目標温度以下の温度である第2の目標温度となるように前記加熱回転体の温度を制御することを特徴とする定着装置。 a heating rotator that heats the toner image while being in contact with the unfixed toner image on the recording material at the fixing nip;
a counter rotating body that cooperates with the heating rotating body to form the fixing nip;
a driving source that rotationally drives the opposing rotating body;
a rubbing member that rubs against the outer peripheral surface of the heating rotor;
A moving mechanism for moving the rubbing member so as to obtain a contact position where the rubbing member and the heating rotator abut and a separated position where the rubbing member and the heating rotator are separated from each other. When,
a control unit for controlling the temperature of the heating rotor;
and wherein the heating rotator is configured to be driven to rotate by the counter rotator,
The control unit
The target temperature of the heating rotator during the fixing operation can be set to a plurality of target temperatures including the lowest first target temperature,
During execution of a fixing operation for heating an unfixed toner image on a recording material at the fixing nip portion, the temperature of the heating rotator is adjusted so that the temperature of the heating rotator is one of the plurality of target temperatures. control and
While the rubbing member is positioned at the contact position and the heating rotor is driven to rotate by the opposing rotor, the rubbing member performs the rubbing operation, and the temperature of the heating rotor increases. The fixing device controls the temperature of the heating rotator so as to achieve a second target temperature that is equal to or lower than the first target temperature, which is the lowest among the plurality of target temperatures.
前記加熱回転体を加熱するヒータと、
を有し、
前記制御部は、前記検知部の出力に基づき、前記ヒータへの通電を制御することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の定着装置。 a detection unit that detects the temperature of the heating rotor;
a heater for heating the heating rotating body;
has
4. The fixing device according to claim 1 , wherein the controller controls energization of the heater based on the output of the detector.
前記加熱回転体は、通電により発熱する発熱回転体であり、
前記制御部は、前記検知部の出力に基づき、前記加熱回転体への通電を制御することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の定着装置。 a detection unit that detects the temperature of the heating rotor,
The heating rotating body is a heating rotating body that generates heat when energized,
4. The fixing device according to claim 1 , wherein the controller controls energization of the heating rotator based on the output of the detector.
前記加熱回転体を誘導発熱させるコイルと、を有し、
前記制御部は、前記検知部の出力に基づき、前記コイルへの通電を制御することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の定着装置。 a detection unit that detects the temperature of the heating rotor;
a coil that causes the heating rotating body to generate heat by induction;
4. The fixing device according to claim 1 , wherein the controller controls energization of the coil based on the output of the detector.
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