JP2005173030A - Fixing device and image forming apparatus with same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、記録媒体上に未定着現像剤を定着させる定着装置及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a fixing device that fixes an unfixed developer on a recording medium and an image forming apparatus including the fixing device.
一般に、電子写真方式の画像形成装置にて、記録紙上にトナー像を形成する際に用いられるトナー量は、モノクロ印刷に比べてカラー印刷の方が多い。そのため、カラー印刷に際して、記録紙上へのトナー画像の定着を良好に行うために、カラー画像形成装置に用いられる定着装置の定着ローラからのトナーの離型性や記録紙の剥離性を向上する、あるいは、カラートナーの溶融性能を向上することが求められている。 In general, the amount of toner used when forming a toner image on a recording sheet in an electrophotographic image forming apparatus is larger in color printing than in monochrome printing. Therefore, in color printing, in order to satisfactorily fix the toner image on the recording paper, the toner releasability from the fixing roller of the fixing device used in the color image forming apparatus and the releasability of the recording paper are improved. Alternatively, it is required to improve the melting performance of the color toner.
例えば、特許文献1には、支持ロールに回転可能に張架されたエンドレスベルトに接触してニップ部を形成する定着ロールを備えたベルトニップ方式の定着装置にて、記録紙の剥離性を向上する構成が開示されている。上記特許文献1に記載の定着装置では、エンドレスベルトを介して定着ローラに圧接する圧力ロールを、上記ニップ部の出口に設けている。この圧力ロールにより、上記ニップ部の出口にて、記録紙上のトナーと定着ロールとの界面でミクロなスリップが発生するので、カラー印刷に際しても、剥離装置を用いることなく記録紙の剥離を行うことが可能となっている。 For example, Patent Document 1 discloses that a recording paper is improved in a belt nip type fixing device having a fixing roll that forms a nip portion in contact with an endless belt that is rotatably stretched on a support roll. The structure to perform is disclosed. In the fixing device described in Patent Document 1, a pressure roll that is in pressure contact with the fixing roller via an endless belt is provided at the outlet of the nip portion. Because of this pressure roll, micro slip occurs at the interface between the toner on the recording paper and the fixing roll at the exit of the nip portion, so that the recording paper can be peeled off without using a peeling device during color printing. Is possible.
また、特許文献2・3には、定着ローラ(加熱ローラ)と加圧ローラとの当接によって形成されるニップ部を複数有する定着装置が開示されている。該定着装置では、ニップ部を複数有することにより、記録材の加熱処理速度を低下させることなく、定着に必要な熱量を記録材に十分に与えることができるようになっている。これにより、カラー印刷に際しても、記録紙上にて、トナー像が溶融固着されて、良好に定着画像が形成される。
さらに、上記特許文献2に記載の定着装置では、記録紙が、記録紙の搬送方向に対して上流側の第1のニップ部を通過した後、下流側の第2ニップ部に進入する際に、ジャムが引き起こされないように、複数のニップ部を形成する各ローラの硬度を異ならせている。すなわち、上記特許文献2に記載の定着装置では、硬度の異なるローラ間に圧力を加えると、硬度の低いローラは硬度の高いローラに倣う形に変形する。そのため、硬度の低いローラが変形した状態で各ローラを回動させ、ローラ間に記録紙を通過させると、該記録紙は硬度の高いローラに倣って搬送される。上記特許文献2では、この性質に着目して、各ローラの硬度を設定することにより、第1のニップ部を通過した記録紙を第2ニップ部に確実に進入させて、ジャムの発生を低減している。
Further, in the fixing device described in
また、上記特許文献3に記載の定着装置では、記録紙の搬送方向に対して上流側のニップ部における面圧が、下流側のニップ部における面圧よりも低くなっている。そのため、加熱処理の初期の段階で記録材にかかる圧力を低くし、加熱処理の進んだ後期の段階で記録材にかかる圧力を強くして、トナーの火脹れを抑制してトナー画像の良好な定着を実現している。 Further, in the fixing device described in Patent Document 3, the surface pressure in the upstream nip portion is lower than the surface pressure in the downstream nip portion with respect to the conveyance direction of the recording paper. Therefore, the pressure applied to the recording material is reduced in the early stage of the heat treatment, and the pressure applied to the recording material is increased in the later stage of the heat treatment, so that the toner image is suppressed and the toner image is improved. Has been established.
さらに、複数のニップ部を備えた定着装置は、特許文献4にも記載されている。該特許文献4に記載の定着装置は、複数枚の紙を重ね合わせてなる封筒等の支持体に対しても、シワを発生させることなく記録を行うために、1つの定着ローラに対して、複数の圧着ローラとして、補助用圧着ローラと主圧着ローラとを設けている。そして、まず、補助用圧着ローラによって、支持体を定着ローラに巻きつけ、さらに、補助用圧着ローラの回転速度を制御することによって、定着ローラと主圧着ローラとの間に、支持体を搬送するようになっている。このように、補助用圧着ローラを設けることによって、支持体と定着ローラとの密着性を向上して、トナー像の定着性を向上している。
ところで、近年、画像形成装置の省電力化や小型化が求められ、該画像形成装置に備えられる定着装置に対しても、省電力化や小型化が要求されている。そのため、定着装置に対しては、上記特許文献1〜4にて実現されている、記録紙上へのトナー像の良好な定着性能を確保した上で、さらに、定着装置の省電力化や小型化を達成することが望まれる。特に、近年、定着装置を備えた画像形成装置を用いたフルカラー印刷が盛んに行われており、モノクロ印刷だけでなく、フルカラー印刷を行う画像形成装置に対しても、省電力化や小型化が求められている。このような要求に対応するために、上記特許文献1〜4に記載の定着装置に対しては、さらなる改良の余地が残されていると考えられる。 Incidentally, in recent years, power saving and downsizing of image forming apparatuses are required, and power saving and downsizing are also required for fixing devices provided in the image forming apparatus. Therefore, with respect to the fixing device, while ensuring good fixing performance of the toner image on the recording paper, which has been realized in the above-mentioned Patent Documents 1 to 4, further power saving and downsizing of the fixing device. It is desirable to achieve In particular, full-color printing using an image forming apparatus equipped with a fixing device has been actively performed in recent years, and not only monochrome printing but also image forming apparatuses that perform full-color printing have achieved power saving and downsizing. It has been demanded. In order to meet such a demand, it is considered that there is room for further improvement with respect to the fixing devices described in Patent Documents 1 to 4.
例えば、定着装置の省電力化を実現するために、定着ローラを薄肉化して、定着ローラの熱容量の低減を図っている。定着ローラを薄肉化すると、定着ローラに加圧ローラが圧接することによって、定着ローラの形状変形が生じやすくなる。そのため、定着ローラの形状変形による定着装置の破壊が引き起こされないように、定着ローラに加圧ローラが圧接する際のニップ圧力を制御する必要がある。 For example, in order to realize power saving of the fixing device, the fixing roller is thinned to reduce the heat capacity of the fixing roller. When the thickness of the fixing roller is reduced, the pressure roller is brought into pressure contact with the fixing roller, so that the shape of the fixing roller is easily deformed. Therefore, it is necessary to control the nip pressure when the pressure roller is in pressure contact with the fixing roller so that the fixing device is not destroyed due to the deformation of the fixing roller.
しかしながら、フルカラー印刷のように記録紙上へ定着するトナー量が多い場合に、薄肉化された定着ローラを用いると、十分なニップ圧力が確保されず、トナー像の良好な定着性能を確保することが困難となってしまう。それゆえ、従来、薄肉化された定着ローラは、フルカラー印刷には適していなかった。 However, when the amount of toner to be fixed on the recording paper is large as in full-color printing, if a thin fixing roller is used, sufficient nip pressure cannot be ensured and good fixing performance of the toner image can be ensured. It becomes difficult. Therefore, conventionally, the thinned fixing roller has not been suitable for full-color printing.
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ウォームアップ時間の短縮、ウォームアップに要する電力量の低減、定着装置の小型化を達成するとともに、薄肉化された加熱ローラを用いた場合にも、フルカラー印刷やモノクロ印刷の双方に対して、定着処理を好適かつ良好に行い得る定着装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and its purpose is to shorten the warm-up time, reduce the amount of power required for the warm-up, and reduce the size of the fixing device. An object of the present invention is to provide a fixing device capable of performing fixing processing suitably and satisfactorily for both full-color printing and monochrome printing even when a thinned heating roller is used, and an image forming apparatus provided with the fixing device.
本発明に係る定着装置は、上記の目的を達成するために、熱源を有する加熱ローラに圧接してニップ部を形成する少なくとも2つの加圧ローラを有している。該2つの加圧ローラのうちの第1の加圧ローラは、主に、加熱ローラの熱量によって、記録媒体上の未定着現像剤を溶融して、記録媒体上に固着させる定着機能を担う。また、もう一方の加圧ローラである第2の加圧ローラは、主に、上記第1の加圧ローラと加熱ローラとの間を搬送されることによって、現像剤が定着された記録媒体を、加熱ローラから剥離する剥離機能を担う。このように、定着機能を有する第1の加圧ローラと、剥離機能を有する第2の加圧ローラとを備えた定着装置を用いることによって、好適かつ良好な定着処理を実現することができる。 In order to achieve the above object, the fixing device according to the present invention includes at least two pressure rollers that form a nip portion by being pressed against a heating roller having a heat source. The first pressure roller of the two pressure rollers mainly has a fixing function of melting the unfixed developer on the recording medium by the heat amount of the heating roller and fixing it on the recording medium. The second pressure roller, which is the other pressure roller, mainly transports the recording medium on which the developer is fixed by being conveyed between the first pressure roller and the heating roller. It has a peeling function for peeling from the heating roller. As described above, by using the fixing device including the first pressure roller having the fixing function and the second pressure roller having the peeling function, a preferable and favorable fixing process can be realized.
すなわち、本発明に係る定着装置は、上記課題を解決するために、熱源を有する加熱ローラに圧接してニップ部を形成する少なくとも2つの加圧ローラを有し、上記加熱ローラ及び加圧ローラが回転することにより、上記ニップ部に記録媒体を搬送して、該記録媒体上の現像剤を定着する定着装置において、上記加圧ローラは、少なくとも、上記加熱ローラに圧接することによって第1のニップ部を形成するとともに、該第1のニップ部に、外部から搬送される記録媒体を取り込む第1の加圧ローラと、上記加熱ローラに圧接することによって第2のニップ部を形成するとともに、該第2のニップ部を通過した記録媒体を加熱ローラから剥離するための第2の加圧ローラとを備え、上記第1の加圧ローラは、記録媒体の搬送方向に対して、上記第2の加圧ローラよりも、上流側に配置され、上記加熱ローラと、第1の加圧ローラと、第2の加圧ローラとの間には、
(加熱ローラの外径)>(第1の加圧ローラの外径)>(第2の加圧ローラの外径)
の関係があることを特徴としている。
In other words, in order to solve the above-described problem, the fixing device according to the present invention has at least two pressure rollers that form a nip portion in pressure contact with a heating roller having a heat source. In the fixing device that rotates and conveys the recording medium to the nip portion and fixes the developer on the recording medium, the pressure roller is at least in contact with the heating roller to contact the first nip. A first pressure roller that takes in a recording medium conveyed from the outside into the first nip portion, and a second nip portion by pressing against the heating roller. And a second pressure roller for separating the recording medium that has passed through the second nip portion from the heating roller. The first pressure roller is located above the conveying direction of the recording medium. Than the second pressure roller, disposed upstream, and the heating roller, and the first pressure roller, between the second pressure roller,
(Outer diameter of heating roller)> (Outer diameter of first pressure roller)> (Outer diameter of second pressure roller)
It is characterized by the relationship.
また、本発明に係る定着装置は、上記の定着装置において、上記加熱ローラは、肉厚が3mm以下の熱伝導性を有する中空状の円筒に、厚さが1mm以下の弾性を有する加熱ローラ側弾性層が形成されてなることを特徴としている。 Further, the fixing device according to the present invention is the above fixing device, wherein the heating roller is provided on a side of the heating roller having a thickness of 3 mm or less in a hollow cylinder having thermal conductivity and having a thickness of 1 mm or less. An elastic layer is formed.
また、本発明に係る定着装置は、上記の定着装置において、上記加熱ローラに圧接する第1の加圧ローラの加圧荷重は、上記加熱ローラに圧接する第2の加圧ローラの加圧荷重よりも小さいことを特徴としている。 In the fixing device according to the present invention, in the fixing device described above, the pressure load of the first pressure roller in pressure contact with the heating roller is the pressure load of the second pressure roller in pressure contact with the heating roller. It is characterized by being smaller than.
また、本発明に係る定着装置は、上記の定着装置において、上記第1のニップ部のニップ幅は、第2のニップ部のニップ幅よりも大きいことを特徴としている。 In the fixing device according to the present invention, the nip width of the first nip portion is larger than the nip width of the second nip portion in the fixing device.
また、本発明に係る定着装置は、上記の定着装置において、上記第1の加圧ローラは、円柱状の回転体の表面に、上記加熱ローラ側弾性層と同一の材質にて形成された弾性を有する層である第1の加圧ローラ側弾性層を有していることが好ましい。 Further, the fixing device according to the present invention is the above fixing device, wherein the first pressure roller is an elastic material formed on the surface of a cylindrical rotating body with the same material as the heating roller side elastic layer. It is preferable to have a first pressure roller side elastic layer which is a layer having
また、本発明に係る定着装置は、上記の定着装置において、上記第2の加圧ローラは、円柱状の芯金上に、上記加熱ローラ側弾性層と同一の材質にて形成された弾性層である第2の加圧ローラ側弾性層を有していることが好ましい。 The fixing device according to the present invention is the above-described fixing device, wherein the second pressure roller is an elastic layer formed on a cylindrical cored bar with the same material as the heating roller-side elastic layer. It is preferable to have the second pressure roller side elastic layer.
また、本発明に係る定着装置は、上記の定着装置において、上記第1の加圧ローラの表面硬度は、上記加熱ローラの表面硬度よりも小さく、上記第2の加圧ローラの表面硬度は、上記加熱ローラの表面硬度よりも大きいことを特徴としている。 Further, in the fixing device according to the present invention, in the fixing device, the surface hardness of the first pressure roller is smaller than the surface hardness of the heating roller, and the surface hardness of the second pressure roller is It is characterized by being larger than the surface hardness of the heating roller.
また、本発明に係る定着装置は、上記の定着装置において、上記第2の加圧ローラの回転速度V2は、上記第1の加圧ローラの回転速度V1と同等以上であることを特徴としている。 The fixing device according to the present invention is characterized in that, in the fixing device, the rotation speed V2 of the second pressure roller is equal to or higher than the rotation speed V1 of the first pressure roller. .
また、本発明に係る定着装置は、上記の定着装置において、上記第2の加圧ローラの回転速度V2は、上記第1の加圧ローラの回転速度V1に対して、
V1×1.0≦V2≦V1×1.1
の関係を満たすことを特徴としている。
Further, in the fixing device according to the present invention, in the fixing device, the rotation speed V2 of the second pressure roller is higher than the rotation speed V1 of the first pressure roller.
V1 × 1.0 ≦ V2 ≦ V1 × 1.1
It is characterized by satisfying the relationship.
また、本発明に係る画像形成装置は、上記課題を解決するために、上記の定着装置のうちのいずれかを備えていることを特徴としている。 An image forming apparatus according to the present invention includes any one of the above-described fixing devices in order to solve the above-described problem.
また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成装置において、記録媒体を排出するための排出機構を備え、上記排出機構の配置位置に、上記定着装置から搬送される記録媒体が排出されるように、上記加熱ローラに圧接する第2の加圧ローラの加圧荷重が設定されていることが好ましい。 The image forming apparatus according to the present invention further includes a discharge mechanism for discharging the recording medium in the image forming apparatus, and the recording medium conveyed from the fixing device is discharged to a position where the discharge mechanism is disposed. As described above, it is preferable that the pressure load of the second pressure roller in pressure contact with the heating roller is set.
また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成装置において、モノクロ印刷モード又はフルカラー印刷モードを選択可能であってもよい。 The image forming apparatus according to the present invention may be capable of selecting a monochrome printing mode or a full-color printing mode in the image forming apparatus described above.
本発明に係る定着装置は、以上のように、加熱ローラと、外部から定着装置に記録媒体を取り込んで搬送するための第1の加圧ローラと、記録媒体を剥離するための第2の加圧ローラとは、
(加熱ローラの外径)>(第1の加圧ローラの外径)>(第2の加圧ローラの外径)
の関係を満たしている。それゆえ、加熱ローラに比べて、第1の加圧ローラ及び第2の加圧ローラを小型化しているので、第1の加圧ローラと第2の加圧ローラとを接近させて配置することができる。これにより、第1ニップ部と第2ニップ部との間での、記録媒体のたわみを防止して、ジャムの発生を低減することができる。また、記録媒体のたわみを防止することにより、第1ニップ部及び第2ニップ部を通過する際の、記録媒体上に定着される現像剤の位置ずれの発生を防止することができる。さらに、第1の加圧ローラ及び第2の加圧ローラを小型化しているので、定着装置の小型化を図ることができる。
As described above, the fixing device according to the present invention includes the heating roller, the first pressure roller for taking the recording medium into the fixing device from the outside and conveying it, and the second pressure for peeling the recording medium. What is a pressure roller?
(Outer diameter of heating roller)> (Outer diameter of first pressure roller)> (Outer diameter of second pressure roller)
Meet the relationship. Therefore, since the first pressure roller and the second pressure roller are downsized as compared with the heating roller, the first pressure roller and the second pressure roller are arranged close to each other. Can do. As a result, the deflection of the recording medium between the first nip portion and the second nip portion can be prevented, and the occurrence of jam can be reduced. Further, by preventing the deflection of the recording medium, it is possible to prevent the positional deviation of the developer fixed on the recording medium when passing through the first nip portion and the second nip portion. Furthermore, since the first pressure roller and the second pressure roller are downsized, the fixing device can be downsized.
また、第1の加圧ローラの外径を、加熱ローラの外径よりも小さく、第2の加圧ローラの外径よりも大きく形成している。そのため、第1のニップ部にて、定着装置に搬送される記録媒体を捕捉して、該第1ニップ部に取り込みやすくなっている。さらに、上記した3つのローラのうち、第2の加圧ローラの外径を最も小さくしているので、第2のニップ部のニップ幅を狭くなっている。それゆえ、第2の加圧ローラは、加圧荷重を集中させて、加熱ローラに圧接することができるので、小さい加圧荷重であっても、記録媒体を好適に剥離することができる。 Further, the outer diameter of the first pressure roller is formed smaller than the outer diameter of the heating roller and larger than the outer diameter of the second pressure roller. Therefore, it is easy to capture the recording medium conveyed to the fixing device at the first nip portion and take it into the first nip portion. Furthermore, since the outer diameter of the second pressure roller is the smallest among the three rollers described above, the nip width of the second nip portion is narrowed. Therefore, the second pressure roller can concentrate the pressure load and press-contact the heating roller, so that the recording medium can be suitably peeled even with a small pressure load.
さらに、第1の加圧ローラ及び第2の加圧ローラの外径を小さくすることにより、定着装置の各ローラを、室温から所定の定着温度にまで加熱するためのウォームアップに必要な時間(以下、ウォームアップ時間と記載する)及び電力量を低減することができる。従って、本発明の定着装置は、ウォームアップを高速で行うとともに、従来の定着装置に比べて、小型化及びさらなる低電力化を実現することができるという効果を奏する。 Further, by reducing the outer diameters of the first pressure roller and the second pressure roller, the time required for warming up to heat each roller of the fixing device from room temperature to a predetermined fixing temperature ( Hereinafter, it is described as warm-up time) and electric energy can be reduced. Therefore, the fixing device of the present invention has an effect that the warm-up can be performed at a high speed and the size and power can be further reduced as compared with the conventional fixing device.
また、本発明に係る定着装置は、さらに、上記加熱ローラは、肉厚が3mm以下の熱伝導性を有する中空状の円筒に、厚さが1mm以下の弾性を有する加熱ローラ側弾性層が形成されてなることにより、加熱ローラの薄肉化を実現することができる。これにより、加熱ローラの熱源から発生した熱が蓄積される円筒及び加熱ローラ側弾性層(以下、蓄熱部と記載する)の熱容量を小さくすることができる。また、蓄熱部を薄肉化しているので、放熱量を低減することができる。これにより、加熱ローラのウォームアップ時間及びウォームアップに要する電力量を低減して、定着装置の低電力化を図ることができるという効果を奏する。 Further, in the fixing device according to the present invention, the heating roller further includes a heating roller side elastic layer having a thickness of 1 mm or less on a hollow cylinder having a heat conductivity of 3 mm or less. As a result, it is possible to reduce the thickness of the heating roller. Thereby, the heat capacity of the cylinder and the heating roller side elastic layer (hereinafter referred to as a heat storage unit) in which heat generated from the heat source of the heating roller is accumulated can be reduced. Moreover, since the heat storage part is thinned, the heat radiation amount can be reduced. As a result, there is an effect that it is possible to reduce the power consumption of the fixing device by reducing the warm-up time of the heating roller and the amount of power required for the warm-up.
さらに、第2の加圧ローラを小型化しているので、第2のニップ部のニップ幅が狭い。それゆえ、第2の加圧ローラの加圧荷重を狭いニップ幅に集中させて、加熱ローラを圧接することができるので、第2の加圧ローラに付与される加圧荷重が小さくても、記録媒体を好適に剥離することができる。従って、中空状の円筒であって、薄肉化された加熱ローラを圧接した場合にも、第2の加圧ローラから加熱ローラに与えられる加圧荷重は小さいので、加熱ローラの形状変形や破壊を引き起こすことはない。 Furthermore, since the second pressure roller is downsized, the nip width of the second nip portion is narrow. Therefore, it is possible to concentrate the pressure load of the second pressure roller on a narrow nip width and press the heating roller, so even if the pressure load applied to the second pressure roller is small, The recording medium can be suitably peeled off. Therefore, even when a thin heating roller is pressed against a hollow cylinder, the pressure load applied to the heating roller from the second pressure roller is small, so that the shape or deformation of the heating roller is prevented. There is no cause.
また、本発明に係る定着装置は、さらに、上記加熱ローラに圧接する第1の加圧ローラの加圧荷重は、上記加熱ローラに圧接する第2の加圧ローラの加圧荷重よりも小さい。これにより、現像剤に十分な熱量を与えられていない状態で、記録媒体が第1のニップ部を通過しても、第1のニップ部における加圧荷重を小さくしているので、現像剤が加熱ローラに付着して固着することを防止することができる。また、第2のニップ部における加圧加重を大きくしているので、現像剤を十分に平坦化して記録媒体上に定着させることができる。 Further, in the fixing device according to the present invention, the pressure load of the first pressure roller in pressure contact with the heating roller is smaller than the pressure load of the second pressure roller in pressure contact with the heating roller. Accordingly, even when the recording medium passes through the first nip portion in a state where a sufficient amount of heat is not given to the developer, the pressure load at the first nip portion is reduced, so that the developer It is possible to prevent sticking to the heating roller. In addition, since the pressure load at the second nip portion is increased, the developer can be sufficiently flattened and fixed on the recording medium.
また、本発明に係る定着装置は、さらに、上記第1のニップ部のニップ幅は、第2のニップ部のニップ幅よりも大きい。そのため、まず、第1のニップ部にて、加熱ローラに記録媒体を接触させることができる。そして、第1のニップ部と第2のニップ部との間で、加熱ローラに接触した状態で記録媒体を搬送する。これにより、第1のニップ部と第2のニップ部との間においても、記録媒体を加熱することができるので、現像剤により多くの熱量を与えて、現像剤を十分に溶融させることができる。また、第2のニップ部のニップ幅は狭くなっているので、上記したように、第2のニップ部を通過した記録媒体を、加熱ローラから剥離することができる。 Further, in the fixing device according to the present invention, the nip width of the first nip portion is larger than the nip width of the second nip portion. Therefore, first, the recording medium can be brought into contact with the heating roller at the first nip portion. Then, the recording medium is conveyed between the first nip portion and the second nip portion while being in contact with the heating roller. Accordingly, since the recording medium can be heated between the first nip portion and the second nip portion, the developer can be sufficiently melted by giving a larger amount of heat to the developer. . Further, since the nip width of the second nip portion is narrow, as described above, the recording medium that has passed through the second nip portion can be peeled off from the heating roller.
また、本発明に係る定着装置は、さらに、上記第1の加圧ローラは、円柱状の回転体の表面に、上記加熱ローラ側弾性層と同一の材質にて形成された弾性を有する層である第1の加圧ローラ側弾性層を有していることが好ましい。また、本発明に係る定着装置は、上記第2の加圧ローラは、円柱状の芯金上に、上記加熱ローラ側弾性層と同一の材質にて形成された弾性層である第2の加圧ローラ側弾性層を有していることが好ましい。 Further, in the fixing device according to the present invention, the first pressure roller is an elastic layer formed of the same material as the heating roller side elastic layer on the surface of the cylindrical rotating body. It is preferable to have a certain first pressure roller side elastic layer. Further, in the fixing device according to the present invention, the second pressure roller is a second pressure roller that is an elastic layer formed of the same material as the heating roller side elastic layer on a cylindrical cored bar. It is preferable to have a pressure roller side elastic layer.
これにより、表面硬度が同一となるので、第1のニップ部、及び、第2のニップ部を、平面状に、かつ、十分なニップ幅で形成することができる。従って、第1のニップ部や第2のニップ部にて、記録媒体をカールさせることなく搬送することができる。また、第1の加圧ローラ側弾性層及び第2の加圧ローラ側弾性層が設けられているので、両面印字時に、記録媒体の裏面に対する印字が行われた場合にも、記録媒体の剥離を良好に行うことができる。 Thereby, since the surface hardness becomes the same, the first nip portion and the second nip portion can be formed in a planar shape with a sufficient nip width. Therefore, the recording medium can be conveyed without curling at the first nip portion or the second nip portion. In addition, since the first pressure roller side elastic layer and the second pressure roller side elastic layer are provided, the recording medium is peeled off even when printing on the back surface of the recording medium is performed during double-sided printing. Can be performed satisfactorily.
また、本発明に係る定着装置は、上記の定着装置において、上記第1の加圧ローラの表面硬度は、上記加熱ローラの表面硬度よりも小さく、上記第2の加圧ローラの表面硬度は、上記加熱ローラの表面硬度よりも大きい。これにより、記録媒体は、表面硬度の高い方に沿うように搬送されるので、第1のニップ部を通過した記録媒体は、加熱ローラに沿うように搬送させることができる。それゆえ、第1のニップ部と第2のニップ部との間を搬送される記録媒体に、加熱ローラの熱量をより多く供給して、現像剤を十分に溶融することができる。また、第1ニップ部を通過した記録媒体が第2の加圧ローラに突き当たって紙詰まりが発生することを防止して、記録媒体を第2ニップ部に確実に搬送することができる。さらに、第2ニップ部を通過した記録媒体は、第2の加圧ローラに沿うように搬送されるので、加熱ローラから離れる方向へと記録媒体が搬送されることになる。それゆえ、記録媒体の剥離性を向上させることができるという効果を奏する。 Further, in the fixing device according to the present invention, in the fixing device, the surface hardness of the first pressure roller is smaller than the surface hardness of the heating roller, and the surface hardness of the second pressure roller is It is larger than the surface hardness of the heating roller. Thereby, since the recording medium is conveyed along the higher surface hardness, the recording medium that has passed through the first nip portion can be conveyed along the heating roller. Therefore, the developer can be sufficiently melted by supplying a larger amount of heat from the heating roller to the recording medium conveyed between the first nip portion and the second nip portion. In addition, it is possible to prevent the recording medium that has passed through the first nip portion from hitting the second pressure roller and causing a paper jam, and to reliably convey the recording medium to the second nip portion. Further, since the recording medium that has passed through the second nip portion is conveyed along the second pressure roller, the recording medium is conveyed in a direction away from the heating roller. Therefore, there is an effect that the peelability of the recording medium can be improved.
また、本発明に係る定着装置は、さらに、上記第2の加圧ローラの回転速度V2は、上記第1の加圧ローラの回転速度V1と同等以上である。具体的には、上記第2の加圧ローラの回転速度V2は、上記第1の加圧ローラの回転速度V1に対して、
V1×1.0≦V2≦V1×1.1
の関係を満たしている。これにより、第1のニップ部を搬送された記録媒体が加熱されて膨張しても、第1のニップ部と第2のニップ部との間で、記録媒体がたるむことを防止することができる。また、記録媒体が加熱ローラに接触した状態で、確実に第2のニップ部を搬送されるので、記録媒体の搬送状態を一定に保つことができる。それゆえ、本発明の定着装置を用いれば、記録媒体上へ現像剤を良好に定着させることができるという効果を奏する。
Further, in the fixing device according to the present invention, the rotation speed V2 of the second pressure roller is equal to or higher than the rotation speed V1 of the first pressure roller. Specifically, the rotation speed V2 of the second pressure roller is higher than the rotation speed V1 of the first pressure roller.
V1 × 1.0 ≦ V2 ≦ V1 × 1.1
Meet the relationship. Thereby, even if the recording medium conveyed through the first nip portion is heated and expanded, it is possible to prevent the recording medium from sagging between the first nip portion and the second nip portion. . Further, since the second nip portion is reliably conveyed while the recording medium is in contact with the heating roller, the conveyance state of the recording medium can be kept constant. Therefore, if the fixing device of the present invention is used, the developer can be satisfactorily fixed on the recording medium.
また、本発明に係る画像形成装置は、以上のように、上記の各定着装置を備えているので、記録媒体へのトナー像の良好な定着性能を確保した上で、小型化及び低電力化を実現した画像形成装置を提供することができるという効果を奏する。 In addition, as described above, the image forming apparatus according to the present invention includes each of the fixing devices described above. Therefore, the image forming apparatus can be reduced in size and power consumption while ensuring good fixing performance of the toner image on the recording medium. There is an effect that it is possible to provide an image forming apparatus that realizes the above.
また、本発明に係る画像形成装置は、さらに、排出機構の配置位置に、上記定着装置から搬送される記録媒体が排出されるように、上記加熱ローラに圧接する第2の加圧ローラの加圧荷重が設定されている。上記定着装置は、第2の加圧ローラの加圧荷重を制御することにより、第2のニップ部から排出される記録媒体の排出方向を調整することができる。それゆえ、画像形成装置内の各部の配置が制限されている場合にも、排出機構の配置に応じて、第2の加圧ローラの加圧荷重を調整することにより、第2のニップ部から排出される記録媒体を排出機構に確実に搬送することができるという効果を奏する。 The image forming apparatus according to the present invention further includes a second pressure roller that is in pressure contact with the heating roller so that the recording medium conveyed from the fixing device is discharged to the position where the discharge mechanism is disposed. Pressure load is set. The fixing device can adjust the discharge direction of the recording medium discharged from the second nip portion by controlling the pressure load of the second pressure roller. Therefore, even when the arrangement of each part in the image forming apparatus is limited, by adjusting the pressure load of the second pressure roller according to the arrangement of the discharge mechanism, the second nip part can be adjusted. There is an effect that the recording medium to be discharged can be reliably conveyed to the discharge mechanism.
また、本発明に係る画像形成装置は、さらに、モノクロ印刷モード又はフルカラー印刷モードを選択することが可能であってもよい。本発明の定着装置は、記録媒体上に定着させる現像剤量の少ない場合、多い場合のいずれの場合にも、好適かつ良好に、現像剤を定着させることができる。従って、使用される現像剤量が少ないモノクロ印刷モードに対しても、使用される現像剤量が多いフルカラー印刷モードに対しても、上記定着装置を好適に用いることができる。従って、モノクロ印刷モード及びフルカラー印刷モードの双方のモードにて画像形成処理を行う画像形成装置に対して、好適に用いることができるという効果を奏する。 Further, the image forming apparatus according to the present invention may be capable of further selecting a monochrome printing mode or a full color printing mode. The fixing device of the present invention can fix the developer suitably and satisfactorily in any case where the amount of developer to be fixed on the recording medium is small or large. Therefore, the fixing device can be suitably used for both the monochrome printing mode in which the amount of developer used is small and the full color printing mode in which the amount of developer used is large. Therefore, there is an effect that it can be suitably used for an image forming apparatus that performs image forming processing in both the monochrome printing mode and the full-color printing mode.
本発明の実施の一形態について図1ないし図7に基づいて説明すれば、以下の通りである。 One embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7 as follows.
図1に、本実施の形態の定着装置10の概略断面図を示す。定着装置10は、例えば電子写真方式のプリンタ(画像形成装置)に備えられ、記録用紙(記録媒体)上の未定着のトナー(現像剤)からなる未定着トナー像を溶融して、記録用紙上に固着させる。すなわち、上記定着装置10は、円筒状の加熱ローラ11と、円筒状の加圧ローラ(第1の加圧ローラ)21と、円筒状の剥離ローラ(第2の加圧ローラ)31とを備え、これらのローラ間で記録用紙を挟持して搬送することにより、記録用紙上へのトナー像の加熱加圧定着を行っている。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a fixing
このように、上記定着装置10では、加熱ローラ11に圧接する加圧ローラ21と剥離ローラ31とを設けている。そのため、上記定着装置10では、図1に示すように、まず、加熱ローラ11と加圧ローラ21とが接触するニップ部(第1のニップ部;以下、第1ニップ部と記載する)にて、記録用紙を加熱ローラ11表面に接触させる。続いて、記録用紙は、加熱ローラ11表面に接触した状態で、加熱ローラ11の回転方向に沿って、加熱ローラ11と剥離ローラ31とが接触するニップ部(第2のニップ部;以下、第2ニップ部と記載する)に搬送される。
As described above, the fixing
つまり、上記定着装置10では、上記第1ニップ部から、加熱ローラ11の回転方向に沿って、第2ニップ部に至るまでの間が、加熱ローラ11からの熱の授受が行われる、見かけ上のニップ部(以下、擬似ニップ部と記載する)となっている。それゆえ、後述するように、薄肉化された加熱ローラ11を用いた場合にも、加圧ローラ21及び剥離ローラ31の各々のニップ圧力を増大させることなく、十分なニップ幅を確保して、良好な定着性能を確保することができる。
In other words, in the fixing
また、第2ニップ部では、剥離ローラ31によって、記録用紙の剥離が行われるので、第1ニップ部と第2ニップ部との間で、加熱ローラ11に沿って記録用紙が搬送されても、良好な記録用紙の剥離性能を確保することができる。
In the second nip portion, since the recording paper is peeled off by the peeling
なお、定着装置10は、3つのローラを備えているが、4つ以上のローラが備えられる構成であってもよい。4つ以上のローラを備えている場合、剥離ローラが1つで、加圧ローラが3つ以上となる。このように、加圧ローラが3つ以上となると、記録用紙と加熱ローラとの接触時間及び接触距離を増加させることができるので、記録用紙を高速で搬送した場合にも、記録用紙を十分に加熱して、未定着トナー像を確実に溶融させることができる。以下、上記定着装置10の各部について、詳細に説明する。
The fixing
上記加熱ローラ11は、記録用紙上のトナーを溶融するための熱源であるとともに、加熱ローラ11と、加圧ローラ21及び剥離ローラ31との加圧力によって、記録用紙上にトナー像を定着させる。加熱ローラ11は、図示しない駆動源からの駆動力を受けて、図1中の矢印方向に回転駆動される。
The
上記加熱ローラ11は、例えば、アルミニウムや鉄等の金属製の円筒(以下、金属円筒)12の外側に、シリコンゴムにて形成された加熱側弾性層(加熱ローラ側弾性層)13を有し、該加熱側弾性層13の表面を図示しない離型層が形成されてなる、外径φが例えば約40mmのローラである。上記アルミニウム製の円筒は中空であり、内部には熱源としてのヒータ14が設けられている。該ヒータ14によって、加熱ローラ11の上記金属円筒12及び加熱側弾性層13が加熱される。
The
上記加熱ローラ11の上記金属円筒12は、ヒータ14から発生した熱を蓄積するための蓄熱部となる。上記金属円筒12の厚さは、該金属円筒12の熱容量及び放熱量を低減するために、3mm以下にて形成されていることが好ましい。具体的には、金属円筒12がアルミニウムで形成されている場合には、1mm〜3mm程度の薄肉状に形成され、金属円筒12が鉄で形成されている場合には、0.25mm〜1.0mm程度の薄肉状に形成されていることが好ましい。このように、上記加熱ローラ11は、薄肉状の金属円筒12を備えているので、蓄熱部の熱容量及び放熱量を小さくすることができる。これにより、加熱ローラ11を室温から所定の定着温度にまで加熱するために要する加熱ローラ11のウォームアップ時間を短縮するとともに、ウォームアップに必要とされる電力量を低減することができる。さらに、加熱ローラの温度を一定に保ちやすくすることができる。
The
また、上記加熱側弾性層13は、シリコンゴム以外の材料で形成されていてもよく、具体的には、硬度が26程度(ASKER-C型硬度計で規定される硬度)のフッ素ゴム等の弾性材料で形成されていればよい。上記加熱側弾性層13は、記録用紙上へのトナー像の加熱加圧定着を好適に行うために、熱伝導性に優れていることが好ましい。ここで、上記加熱側弾性層13は、厚さが3mm以下であることが好ましく、1mm以下であることがより好ましい。
The heating-side
すなわち、上記加熱側弾性層13は、その厚さが大きくなると、該加熱側弾性層13の金属円筒12との接合部である内面側と、該加熱側弾性層13の外表面である外周側との温度差が大きくなる。このような加熱側弾性層13の内面側と外周側との大きな温度差は、加熱側弾性層13の耐久性の点から好ましくないため、金属円筒12をさらに加熱して、該金属円筒12の温度を高くする必要がある。しかしながら、金属円筒12の温度が高くなると、加熱側弾性層13の温度上昇を引き起こし、加熱側弾性層13の熱履歴による劣化や、硬度の上昇を招来する。また、金属円筒12から加熱側弾性層13へ授受される熱量が多くなり、加熱ローラ11の表面温度の上昇スピードが遅くなって、ウォームアップ時間が増加してしまう。そのため、上記のように、加熱側弾性層13は、厚さが3mm以下であることが好ましく、1mm以下であることがより好ましい。
That is, when the heating-side
また、上記した加熱側弾性層13の耐久性や、加熱側弾性層13の加熱による硬度の変化、定着装置のウォームアップ時間を良好なものとするためには、上記加熱側弾性層13の硬度は、26程度(ASKER-C型硬度計で規定される硬度)にすることが好ましい。これにより、加熱側弾性層13の熱履歴による劣化や、ウォームアップ時間の増大を防止して、トナーを十分に加熱し、トナー像の定着を良好に行うことができる。
In order to improve the durability of the heating side
また、記録用紙上のトナー像の凹凸に追従して、加熱ローラ11が弾性変形するので、カラー印刷等のように各色のトナーが重なり合っている場合にも、トナーを十分に溶融することができる。従って、記録用紙上への定着を良好に行うことができる。さらに、加熱側弾性層13を設けることにより、ニップ部にて加熱ローラ側が窪んだ形状となるので、加熱ローラ11表面からの溶融したトナーの剥がれやすさを向上することができる。
Further, since the
また、加熱ローラ11は、記録用紙上のトナーと直接接触するので、トナーとの離型性を高めて、加熱ローラ11にトナーが付着することを防止するための離型層が設けられている。上記離型層は、離型性及び耐熱性を有する材料で形成することが好ましく、例えば、PFA(パーフルオロアルコキシテトラフルオロエチレン共重合体)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素系樹脂を用いればよい。上記離型層の厚さは、離型性、耐久性、熱伝導性を良好なものとするために、10μm〜50μmであることが好ましい。本実施の形態では、厚さ30μmのPFAチューブにて、上記加熱側弾性層13を覆っている。
Further, since the
さらに、上記ヒータ14は、加熱ローラ11の金属円筒12及び加熱側弾性層13を加熱することができるものであればよく、例えば、ハロゲンランプ、セラミックヒータ等を用いればよい。
Furthermore, the
また、上記加圧ローラ21は、上記加熱ローラ11に圧接し、該加圧ローラ21と加熱ローラ11との間を通過する、未定着トナー像が形成された記録用紙を加圧して、記録用紙上にトナー像を定着させる。上記加圧ローラ21は、図示しない加圧バネによって所定の押圧力(加圧荷重)で加熱ローラ11に圧接し、この圧接した状態で、上記加熱ローラ11の回転に伴って従動回転し、図1中、矢印方向に回転する。
The
上記加圧ローラ21は、例えば、ステンレス、鉄等の金属を円柱状の回転体である芯金(以下、加圧側芯金と記載する)22とし、該加圧側芯金22表面にゴムやスポンジ等の加圧側弾性層(第1の加圧ローラ側弾性層)23を設け、さらに、該加圧側弾性層23の表面を図示しない離型層で覆ってなる。
The
上記加圧側弾性層23は、硬度が26程度(ASKER-C型硬度計で規定される硬度)の、シリコンゴム等のゴム材料、シリコンゴムを発泡させてなるシリコン系スポンジ等の発泡性のスポンジで形成すればよい。上記加圧側弾性層23は、上記の硬度を有する、上記加熱側弾性層13と同じ材質の弾性材料で形成されることが好ましい。
The pressure-side
上記加圧ローラ21の外径は、定着装置の小型化を実現するために、できる限り小さい外径を有することが好ましい。ここで、カラー印刷のように記録用紙上のトナー量が多い場合には特に、トナーを溶融させるために、広い範囲での熱の受け渡しが必要である。また、定着温度及び定着時間を十分に確保することにより、トナー画像が定着した記録用紙表面の光沢を向上することができる。また、後述するプリンタの転写ローラを経て(外部から)搬送される記録用紙の先端部分を捕捉して、加熱ローラ11と加圧ローラ21とが接触する第1ニップ部に取り込んでかみ込ませるために、所定の大きさの外径が必要となる。言い換えれば、搬送されてくる記録用紙の先端部分が加圧ローラ21に突き当たって、紙詰まり(ジャム)等を引き起こすことがないように、所定の大きさの外径を確保する必要がある。
The outer diameter of the
上記第1ニップ部のニップ幅は、加圧ローラ21に加圧側弾性層23を設けることによって、確保することができる。つまり、上記加熱ローラ11と加圧ローラ21とが圧接し、加圧側弾性層23が弾性変形することによって、記録用紙を搬送する搬送力を確保することができる。従って、加圧側弾性層23によって確保されるニップ幅と、記録用紙の先端部分の確実な捕捉とを考慮すると、上記加圧ローラ21の外径φは、上記加熱ローラ11よりも小さく、剥離ローラ31よりも大きいことが好ましく、通常、10mm〜25mm程度であることが好ましい。より具体的には、上記加圧ローラ21は、例えば14mmの外径の加圧側芯金22に、2mmの厚さの加圧側弾性層23を設けて形成すればよい。
The nip width of the first nip portion can be ensured by providing the
上記構成の加圧ローラ21を用い、加圧力5kg・fで、加圧ローラ21を加熱ローラ11に圧接することにより、加熱ローラ11と加圧ローラ21との圧接によって形成される第1ニップ部にて、3mm程度のニップ幅を確保することができる。
A first nip portion formed by the pressure contact between the
また、図2に、剥離ローラ31に接触するバックアップ部材33を設けた場合の定着装置10の概略断面図を示す。上記剥離ローラ31は、図2に示すバックアップ部材33によって、所定の押圧力(加圧荷重)で、上記加熱ローラ11に押し当てられて圧接される。上記バックアップ部材33は、上記剥離ローラ31の回転軸方向に生じるたわみを防止して、剥離ローラ31の加熱ローラ11に対する圧接力を、該剥離ローラ31の回転軸方向で均一化するために設けられている。上記バックアップ部材によって、剥離ローラ31が加熱ローラ11に圧接した状態で、図示しないギア等の駆動源からの駆動を受けて、図1中、矢印方向に回転する。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the fixing
これにより、上記剥離ローラ31は、該剥離ローラ31と加熱ローラ11との間を通過する際に、記録用紙表面の凹凸に、溶融した未定着トナー像が入り込むように投鋲させて、記録用紙上にトナー像を平坦化して、完全に定着させる。また、上記剥離ローラ31は、上記加熱ローラ11と剥離ローラ31とが接触する第2ニップ部を搬送される記録用紙を、上記加熱ローラ11に巻き付かせることなく剥離させる。
Thus, when the
上記剥離ローラ31は、例えば、金属からなる円柱状の芯金(円柱状の芯金;以下、剥離側芯金と記載する)32、あるいは、上記加熱側弾性層13と同じ材質の弾性材料にて形成された図示しない剥離側弾性層(第2の加圧ローラ側弾性層)で、上記剥離側芯金32表面を被覆してなるものであってもよい。ここで、剥離側弾性層は、上記加熱側弾性層13と同じ弾性材料で形成される、あるいは、上記加熱側弾性層13よりも硬質のゴム等の弾性材料で形成されることが好ましい。これにより、記録用紙の剥離性能を向上することができる。
The peeling
すなわち、剥離側弾性層が、加熱側弾性層13と同じ弾性材料にて形成されていれば、第2ニップ部にて、剥離側弾性層と加熱側弾性層13とが弾性変形する。そのため、図1に示す加熱ローラ11、加圧ローラ21、及び剥離ローラ31の各中心軸に直交する断面にて、第2ニップ部は、直線状となる。それゆえ、記録用紙は、第2ニップ部を直線的に通過するので、加熱ローラ11及び剥離ローラ31から容易に剥離させることができる。
That is, if the peeling side elastic layer is formed of the same elastic material as that of the heating side
また、剥離側弾性層が、加熱側弾性層13よりも硬質の弾性材料で形成されていれば、第2ニップ部にて、剥離ローラ31が加熱ローラ11表面をくぼませて、加熱ローラ11の加熱側弾性層13を弾性変形させた状態となる。これにより、第2ニップ部を通過した記録用紙が、剥離ローラ31に沿って搬送されるので、記録用紙を好適に剥離することができる。
If the peeling-side elastic layer is formed of an elastic material harder than the heating-side
また、上記剥離ローラ31の外径は、加熱ローラ11及び加圧ローラ21よりも小さく、例えば15mm以下であり、より好ましくは8mm〜10mm以下であるとよく、8mm以上であることが好ましい。そのため、第2ニップ部におけるニップ幅を1mm〜2mm程度に小さくすることができるので、剥離ローラ31から加熱ローラ11への荷重を集中させることができる。これにより、溶融した未定着トナー像を完全に定着させるための加圧力や、記録用紙を剥離するための加圧力を確保することができる。また、外径の小さい剥離ローラ31を備えているので、定着装置の小型化を実現することができる。
The outer diameter of the peeling
なお、定着装置10のウォームアップ時間を短縮し、ウォームアップに必要な電力量を低減するために、剥離側芯金32を中空として、剥離ローラ31の熱容量を低減してもよい。
In order to shorten the warm-up time of the fixing
上記構成の加熱ローラ11、加圧ローラ21、剥離ローラ31を備えた定着装置10では、図1に示すように、加熱ローラ11に圧接するように、加圧ローラ21及び剥離ローラ31が配置される。また、加熱ローラ11、加圧ローラ21、剥離ローラ31のそれぞれの中心軸が相互に平行となるように、各ローラが配置される。上記定着装置10では、記録用紙の搬送方向に対して上流側に加圧ローラ21が配置され、下流側に剥離ローラ31が配置される。より好ましくは、記録用紙の搬送方向に対して、最上流側に加圧ローラ21が配置され、最下流側に剥離ローラ31が配置されることが好ましい。
In the fixing
また、加圧ローラ21と剥離ローラ31とは、互いに接触せず、かつ、第1ニップ部から第2ニップ部へと記録用紙を好適に搬送し得るように接近させて配置することが好ましい。具体的には、加圧ローラ21の外周と剥離ローラ31の外周との最近接距離を1mm以下とすることが望ましい。さらに、加熱ローラ11、加圧ローラ21、剥離ローラ31の各ローラの外径には、
(加熱ローラ11の外径)>(加圧ローラ21の外径)>(剥離ローラ31の外径)
の関係がある。つまり、加熱ローラ11、加圧ローラ21、剥離ローラ31の順に小さくなっている。
Further, it is preferable that the
(Outer diameter of heating roller 11)> (Outer diameter of pressure roller 21)> (Outer diameter of peeling roller 31)
There is a relationship. That is, the
このように、上記定着装置10では、各ローラが上記の関係を満たし、かつ、加圧ローラ21と剥離ローラ31との間の間隔をできるだけ小さくして、加圧ローラ21と剥離ローラ31とを接近させて配置している。従って、加圧ローラ21が未定着トナー像の定着を良好に行うとともに、剥離ローラ31が記録用紙を良好に剥離させるので、定着装置10内でのジャムの発生を防止することができる。
As described above, in the fixing
なお、加圧ローラ21と剥離ローラ31との配置位置は、これらのローラの外径によって変化する。図3に、剥離ローラ31の径を変化させた場合の、加圧ローラ21の配置位置を表す断面図を示す。図3に示すように、剥離ローラ31の外径が31,31’,31’’へと大きくなるにつれて、加圧ローラ21の配置位置が21,21’,21’’へと変化する。従って、剥離ローラ31の外径が大きくなると、図3に示す断面図にて、加熱ローラ11の中心と剥離ローラ31の中心とを結ぶ直線と、加熱ローラ11の中心と加圧ローラ21の中心とを結ぶ直線とによって形成される角度が、θ,θ’,θ’’の順に大きくなる。つまり、加熱ローラ11の外周における、加圧ローラ21の中心軸と剥離ローラ31の中心軸との間の距離が大きくなる。この傾向は、加圧ローラ21の外径を変化させた場合にも同様である。
Note that the arrangement positions of the
従って、第1ニップ部を通過した記録用紙の先端部分が第2ニップ部に搬送されるように、加圧ローラ21及び剥離ローラ21の配置位置を設定することが好ましい。以下、図4ないし図6に基づいて、加圧ローラ21及び剥離ローラ21の配置位置について、より詳細に説明する。
Therefore, it is preferable to set the arrangement positions of the
図4(a)(b)及び図5(a)(b)には、加熱ローラ11、加圧ローラ21、剥離ローラ31の各ローラの配置における、記録用紙の動きを説明する概略断面図を示している。また、図6(a)〜(c)には、加熱ローラ11、加圧ローラ21、剥離ローラ31の各ローラの配置を説明する概略断面図を示している。上記図4ないし図6は、いずれも、各中心軸が相互に平行となるように配置された加熱ローラ11、加圧ローラ21、剥離ローラ31の、各中心軸に直交する断面を示している。
4A, 4B, and 5A, 5B are schematic cross-sectional views for explaining the movement of the recording paper in the arrangement of the
図4(a)(b)及び図5(a)(b)に示すように、加熱ローラ11、加圧ローラ21、剥離ローラ31の各ローラの配置によって、第1ニップ部を通過した後の記録用紙41の搬送方向が変化する。すなわち、詳細は後述するが、図4(a)(b)に示すように、第2ニップ部により近い剥離ローラ31の外周面に、記録用紙41の先端部分が当接することによって、第2ニップ部へ記録用紙41が搬送される。
As shown in FIGS. 4A and 4B and FIGS. 5A and 5B, the arrangement of the
一方、図5(a)(b)に示すように、第2ニップ部から遠い剥離ローラ31の外周面に、記録用紙41の先端部分が当接すると、記録用紙41が第2ニップ部に搬送されにくくなる。つまり、図5(a)に示すように、第1ニップ部を通過した記録用紙41の先端部分が剥離ローラ31に当接しても、第2ニップ部へ搬送されるのではなく、図5(b)に示すように、加熱ローラ11とは接触しない位置に搬送されて、ジャムを引き起こすことになる。
On the other hand, as shown in FIGS. 5A and 5B, when the leading end portion of the
そのため、上記定着装置10では、図6(a)に示す断面にて、加熱ローラ11の中心(図中、+の交差部分)と加圧ローラ21の中心(図中、+の交差部分)とを結ぶ直線mに直交し、かつ、第1ニップ部を通る直線n(図6(a)中、矢印n)が、剥離ローラ31の外周の所定範囲のうちの領域(接触領域)にて接触するように、加圧ローラ21及び剥離ローラ31の配置位置を設定している。ここで、直線nは、記録用紙の搬送方向に相当する。
Therefore, in the fixing
より具体的には、図6(a)に示すように、剥離ローラ31の外周面上の、点xと点y1との間の領域にある剥離ローラ31の外周(以下、x−y1領域と記載する;図6(a)中、両矢印で示す領域)に、記録用紙の搬送方向である直線nが接触するように、加圧ローラ21及び剥離ローラ31を配置する。ここで、上記点xは、剥離ローラ31の外周面上の記録用紙の搬送方向に対して上流側の第2ニップ部の端部、つまり、第2ニップ部のうち加圧ローラ21側の端部である。また、上記点y1は、加熱ローラ11の中心と剥離ローラ31の中心(図中、+の交差部分)とを結ぶ直線pに直交し、かつ、該剥離ローラ31の中心を通る直線q1が、剥離ローラ31のうちの加圧ローラ21側の外周面に交差する位置である。
More specifically, as shown in FIG. 6A, on the outer peripheral surface of the peeling
上記点y1は、剥離ローラ31の外周のうち、加圧ローラ21側に最も接近している位置となる。そのため、この点y1は、剥離ローラ31の回転方向に対して、点y1よりも上流側又は下流側に記録用紙を搬送する境界となると考えられる。従って、点y1よりも下流側に、より確実に記録用紙を搬送するためには、矢印nが、x−y1領域に接触するように、加熱ローラ11に対して、加圧ローラ21及び剥離ローラ31を配置することが好ましい。
The point y1 is a position closest to the
上述の関係を満たすように、加圧ローラ21及び剥離ローラ31を配置することにより、図4(a)に示す第1ニップ部を通過した記録用紙の先端部分を、x−y1領域に当接させることができる。これにより、図4(a)(b)に示すように、加圧ローラ21によって記録用紙41が搬送され、かつ剥離ローラ31が回転駆動することによって、記録用紙41を確実に第2ニップ部へ搬送することができる。すなわち、記録用紙41の搬送とともに、該記録用紙41の先端部分が剥離ローラ31表面を、第2ニップ部側へ摺動するスベリ現象が生じる。また、剥離ローラ31が回転することによって、上記x−y1領域に当接した記録用紙41の先端部分が第2ニップ部側へ搬送される。従って、上記スベリ現象と、剥離ローラ31の回転とによって、図4(b)に示すように、記録用紙41が第2ニップ部へと搬送されることになる。
By disposing the
なお、図6(a)に示す剥離ローラ31のx−y1領域に直線nが接触する配置のうち、特に好ましい加圧ローラ21及び剥離ローラ31の配置を図6(b)に示す。つまり、記録用紙をより好適に第1ニップ部から第2ニップ部に搬送するためには、図6(b)に示すように、上記した点xと、後述する点y2との間の領域にある剥離ローラ31の外周面(以下、x−y2領域と記載する;図6(b)中、両矢印で示す領域)に、直線nが当接するように、上記加圧ローラ21及び剥離ローラ31の配置位置を設定することが好ましい。ここで、上記点y2は、直線nを剥離ローラ31側へ延長した直線q2が、剥離ローラ31の中心を通る場合に、該直線q2が、剥離ローラ31のうちの加圧ローラ21側の外周面に交差する位置である。つまり、直線nと直線q2とは、同一直線をなす。
Of the arrangements in which the straight line n is in contact with the xy1 region of the peeling
このように、x−y2領域に記録用紙の先端部分が当接した場合には、上記スベリ現象によって、記録用紙が容易に第2ニップ部に搬送されることになる。一方、上記x−y1領域のうち、x−y2領域以外の領域に当接した場合には、上記したように、スベリ現象と、剥離ローラ31との回転によって、記録用紙が第2ニップ部に搬送される。この場合の剥離ローラ31の回転速度は、記録用紙の搬送速度と実質的に同程度、又は、記録用紙の搬送速度よりも速いことが好ましい。ここで、記録用紙の搬送速度は、加圧ローラ21の回転速度によって実質的に決定される。
As described above, when the leading end portion of the recording sheet comes into contact with the xy2 region, the recording sheet is easily conveyed to the second nip portion due to the slip phenomenon. On the other hand, when the recording sheet abuts against the area other than the xy2 area in the xy1 area, the recording sheet is moved to the second nip portion by the sliding phenomenon and the rotation of the peeling
これに対し、図6(c)に示すように、記録用紙の搬送方向である直線nが、上記x−y1領域以外の剥離ローラ31上の領域に接触する場合には、第1ニップ部を通過した記録用紙41の先端部分を、第2ニップ部に搬送することが困難となる(図5(a)(b))。すなわち、直線nが、剥離ローラ31のx−y1領域以外の領域に接触するように、加圧ローラ21及び剥離ローラ31を配置した場合(図6(c))には、上記したスベリ現象が生じず、剥離ローラ31が回転しても、図5(a)(b)に示すように、第1ニップ部を通過した記録用紙41が第2ニップ部へ搬送されなくなる。
On the other hand, as shown in FIG. 6C, when the straight line n that is the conveyance direction of the recording paper is in contact with a region on the peeling
それゆえ、剥離ローラ31のx−y1領域以外の領域(図5(a))に、記録用紙41が接触すると、図5(b)に示すように、第2ニップ部には搬送されずに、例えば、剥離ローラ31と加圧ローラ21との間をすり抜けることになる。このように、記録用紙41が第2ニップ部以外の位置に搬送されると、ジャムが引き起こされることになる。従って、図6(c)に示す直線nが、上記x−y1領域以外の剥離ローラ31上の領域に接触するように、加圧ローラ21及び剥離ローラ31を配置することは、好ましくない。
Therefore, when the
上記のように、上記定着装置10では、剥離ローラ31表面のうち、x−y1領域に記録用紙が当接するように、加圧ローラ21及び剥離ローラ31の配置位置を制御している。これにより、第1ニップ部と第2ニップ部との間で、記録用紙が加熱ローラ11に密着した状態で搬送されず、剥離ローラ31表面に接触することがあっても、ジャムの発生を低減することができる。
As described above, in the fixing
また、加熱ローラ11に圧接する加圧ローラ21の加圧荷重は、加熱ローラ11に圧接する剥離ローラ31の加圧荷重よりも小さい。具体的には、加熱ローラ11に圧接する加圧ローラ21の加圧荷重は、例えば5kg・f程度であり、加熱ローラ11に圧接する剥離ローラ31の加圧荷重は、例えば15kg・f程度となっている。そのため、第1ニップ部、及び、該第1ニップ部と第2ニップ部との間を経て、十分に溶融したトナーを平坦化して記録用紙上に定着させることができる。また、第2ニップ部における加圧加重を十分に確保しているので、記録用紙を好適に剥離することができる。
Further, the pressure load of the
上記構成の定着装置10にて、記録用紙上への未定着トナー像の加熱加圧定着を行う場合には、以下のように行う。すなわち、後述するプリンタの転写ローラを経て、未定着トナー像が形成された記録用紙が、該未定着トナーと加熱ローラ11とが接触するようにして搬送されてくると、図示しない駆動源からの駆動力によって、図1中の矢印方向に加熱ローラ11、加圧ローラ21、剥離ローラ31が回転駆動される。これにより、記録用紙が第1ニップ部を搬送されて、トナーが溶融され、続いて、第2ニップ部で溶融したトナーが完全に記録用紙上に定着される。その後、該記録用紙が加熱ローラ11から剥離されて定着装置10から排出されて、定着処理が終了する。以下、該定着処理について、詳細に説明する。
When the fixing
すなわち、未定着トナー像が形成された記録用紙が搬送されてくると、加熱ローラ11、加圧ローラ21、剥離ローラ31が回転駆動する。このとき、加熱ローラ11の回転速度(周速度)は、画像形成装置のプロセス速度に合わせて設定すればよい。
That is, when the recording paper on which the unfixed toner image is formed is conveyed, the
例えば、本実施の形態のように、加圧ローラ21が加熱ローラ11の回転に伴って従動回転し、剥離ローラ31が加熱ローラ11の駆動源とは別の駆動源によって駆動される場合、あるいは、加熱ローラ11、加圧ローラ21、剥離ローラ31がそれぞれ別の駆動源によって駆動される場合には、加圧ローラ21の回転速度V1は、剥離ローラ31の回転速度V2と同等以下とすることが好ましい。つまり、加圧ローラ21の回転を、剥離ローラ31の回転と同じ、あるいは、遅くすることが好ましい。
For example, as in the present embodiment, when the
剥離ローラ31の回転速度V2を、加圧ローラ21の回転速度V1よりも遅くする場合には、加圧ローラ21の回転速度V1に対して剥離ローラ31の回転速度V2を、
V1×1.0≦V2≦V1×1.1
の範囲内となるように設定されることが好ましい。
When the rotational speed V2 of the peeling
V1 × 1.0 ≦ V2 ≦ V1 × 1.1
It is preferable to set so that it is in the range.
この理由は、第1ニップ部を搬送された記録用紙が加熱されて膨張し、第1ニップ部と第2ニップ部との間を搬送される記録用紙にたるみが生じる可能性があるためである。第1ニップ部と第2ニップ部との間で生じる記録用紙のたるみは、記録用紙上へのトナー像の定着ずれを引き起こす原因となる。そこで、上式を満たすように、加圧ローラ21及び剥離ローラ31の回転速度を設定することによって、記録用紙のたるみを防止して、定着ずれのない良好な定着性能を確保している。
This is because the recording sheet conveyed through the first nip portion is heated and expanded, and there is a possibility that the recording sheet conveyed between the first nip portion and the second nip portion may sag. . The sagging of the recording paper generated between the first nip portion and the second nip portion causes a fixing deviation of the toner image on the recording paper. Therefore, by setting the rotation speeds of the
なお、加圧ローラ21及び剥離ローラ31の回転速度を同じ速度とする場合には、加圧ローラ21と剥離ローラ31とを加熱ローラ11に従動回転させればよい。
When the rotation speeds of the
上記の回転速度にて、加熱ローラ11、加圧ローラ21、剥離ローラ31が回転駆動されると、上記転写部から送り出された記録用紙の先端部分が、加熱ローラ11と加圧ローラ21との接触部分である第1ニップ部に到達する。このとき、加圧ローラ21は、18mm程度の外径で形成されているので、記録用紙の先端部分が第1ニップ部に好適に捕捉される。
When the
第1ニップ部に記録用紙が捕捉されると、加熱ローラ11及び加圧ローラ21の回転により、記録用紙が搬送される。このとき、加熱ローラ11内のヒータ14によって、定着装置10の各ローラは、定着温度にまで加温されている。続いて、第1ニップ部を通過した記録用紙は、加熱ローラ11及び加圧ローラ21の回転に伴って、加熱ローラ11と剥離ローラ31との接触部分である第2ニップ部に搬送される。
When the recording paper is captured in the first nip portion, the recording paper is conveyed by the rotation of the
このとき、記録用紙は、第1ニップ部と第2ニップ部との間で、加熱ローラ11に接近した状態で搬送されることが好ましい。すなわち、上記したように、上記第1ニップ部から、加熱ローラ11の回転方向に沿って、第2ニップ部に至るまでの間は、加熱ローラ11からの熱の授受が行われる擬似ニップ部となる。従って、この擬似ニップ部にて、記録用紙上のトナーを完全に溶融させて、良好な定着性能を得ることができる。
At this time, it is preferable that the recording sheet is conveyed in a state of being close to the
従って、上記したように、薄肉化された加熱ローラ11を用いる場合にも、ニップ圧力を増大させることなく、加熱ローラ11に加圧ローラ21及び剥離ローラ31を圧接した上で、十分なニップ幅を確保することができる。それゆえ、薄肉化された加熱ローラ11を用いた定着装置10を、フルカラー印刷を行う場合にも、好適に用いることができる。
Therefore, as described above, even when the
また、図6(a)(b)に基づいて説明したように、加圧ローラ21と剥離ローラ31との配置位置が設定されているので、第1ニップ部を通過した記録用紙の先端部分を、より確実に第2ニップ部に搬送することができる。
Further, as described with reference to FIGS. 6A and 6B, since the arrangement positions of the
さらに、加圧ローラ21の回転速度V1と、剥離ローラ31の回転速度V2が、上記式の関係を満たすように設定されているので、第1ニップ部と第2ニップ部との間で、記録用紙のたわみを発生させることなく、搬送することができる。第1ニップ部と第2ニップ部との間で生じる記録用紙のたわみは、ジャムの発生、記録用紙上におけるトナー像の定着位置のずれ等の原因となるため、記録用紙のたわみを防止することによって、定着装置10の定着性能を向上することができる。
Further, since the rotational speed V1 of the
上記第2ニップ部に記録用紙が到達すると、該第2ニップ部にて、記録用紙上に溶融した未定着トナーが定着される。第2ニップ部は、上記したように小さいニップ幅を有するため、剥離ローラ31から加熱ローラ11に加えられる荷重を集中させることができる。それゆえ、第2ニップ部では、第1のニップ部で溶融されたトナーを、第1ニップ部における加圧力よりも高い加圧力で、平坦になるように押し固めて、記録用紙上に定着させる。また、記録用紙に対して高い加圧力が加えられるので、記録用紙表面の光沢を得ることができる。
When the recording paper reaches the second nip portion, the unfixed toner melted on the recording paper is fixed at the second nip portion. Since the second nip portion has a small nip width as described above, the load applied from the peeling
上記のようにして、トナー像が定着された記録用紙は、第2ニップ部を通過後、加熱ローラ11及び剥離ローラ31から剥離される。第2ニップ部では、狭いニップ幅に荷重を集中させることにより、記録用紙を剥離するのに必要な加圧力が得られるので、記録用紙を好適に剥離することができる。記録用紙の剥離性及び出紙方向(排出方向)は、第2ニップ部に生じる荷重によって制御することができる。具体的には、第2ニップ部における荷重が大きいほど、記録用紙が加熱ローラ11から離れる方向に出紙されて、剥離性が向上する。このように、第2ニップ部における荷重を制御することによって、定着装置10からの記録用紙の出紙方向を制御することができるので、後述するプリンタの排紙機構(排出機構)の配置位置に応じて、出紙方向を調整することができる。
The recording sheet on which the toner image is fixed as described above is peeled off from the
このように、第2ニップ部にて、トナー像が定着された記録用紙を剥離した後、自然冷却によって溶融したトナーが完全に硬化して、後述するプリンタの排紙機構の方向に送り出される。 In this way, after the recording paper on which the toner image is fixed is peeled off at the second nip portion, the toner melted by natural cooling is completely cured and sent out in the direction of a paper discharge mechanism of the printer described later.
以上のように、本実施の形態の定着装置10では、加熱ローラ11を薄肉化して、加熱ローラ11の熱容量を低減している。また、加圧ローラ21及び剥離ローラ31の外径を加熱ローラ11の外径よりも小さくしている。そのため、本実施の形態の定着装置10では、加熱ローラ11は、薄肉化されることによって剛性が低下するが、第2ニップ部における十分な荷重及び剥離性を確保するとともに、第1ニップ部のニップ幅を十分に確保している。
As described above, in the fixing
すなわち、第2ニップ部のニップ幅を小さくするとともに、加熱ローラ11に対して剥離ローラ31を押し当てる際の加圧力を小さくして、加熱ローラ11と剥離ローラ31との間の荷重を集中させている。これにより、加熱ローラ11の形状変形や破壊を引き起こさない大きさの加圧力であっても、記録用紙上にトナー像を定着するとともに、加熱ローラ11からの記録用紙の剥離性を十分に確保することができる。
That is, the nip width of the second nip portion is reduced, and the pressure applied when the peeling
また、加熱ローラ11に加熱側弾性層13を設け、加圧ローラ21に加圧側弾性層23を設けているので、第1ニップ部におけるニップ幅を大きくすることができる。これにより、記録用紙上の未定着トナーを十分に溶融することができる。
In addition, since the
さらに、加圧ローラ21及び剥離ローラ31の外径を小さくすることによって、加圧ローラ21と剥離ローラ31とを接近させて配置することができる。また、加圧ローラ21及び剥離ローラ31の熱容量を低減することもできる。これにより、定着装置10の小型化を実現することができる。また、上記定着装置10では、各ローラの外径が同じである定着装置に比較して、ウォームアップに要する時間及び電力量を低減し、定着装置10の省電力化を実現することが可能である。
Further, by reducing the outer diameters of the
なお、加熱ローラ11の表面硬度は、加圧ローラ21の表面硬度よりも高く、剥離ローラ31の表面硬度よりも低くなるように設定してもよい。該構成とすれば、図1に示すように、第1ニップ部では、加熱ローラ11が加圧ローラ21の加圧側弾性層23を押圧することにより、加圧ローラ21表面が窪んだ状態となる。また、第2ニップ部では、剥離ローラ31が加熱ローラ11の加熱側弾性層13を押圧することにより、加熱ローラ11表面が窪んだ状態となる。このように、剥離ローラ31の表面硬度が加熱ローラ11の表面硬度よりも高くなっていれば、剥離ローラ31の表面に沿って記録用紙が搬送される。
The surface hardness of the
また、記録用紙の剥離性は、剥離ローラ31の外径にも依存して変化する。そのため、剥離ローラ31の表面硬度が加熱ローラ11の表面硬度よりも高くなっている場合、第2ニップ部を通過した記録用紙は、剥離ローラ31の外径が小さいほど、加熱ローラ11表面から離れる方向に出紙されて搬送されることになる。従って、剥離ローラ31の外径は小さいほど、加熱ローラ11からの剥離性が高くなる。
Further, the peelability of the recording paper changes depending on the outer diameter of the peeling
次に、上記定着装置10を備えたプリンタ(画像形成装置)40について説明する。図7は、本実施の形態のプリンタ40の概略断面図である。プリンタ40は、例えば図示しないネットワーク上の各端末装置から送信される画像データ等に基づいて、所定の記録用紙に対して多色又は単色の画像を形成する。そのため、上記プリンタ40は、フルカラー印刷モード又はモノクロ印刷モードが選択可能となっている。
Next, a printer (image forming apparatus) 40 provided with the fixing
上記プリンタ40は、既に説明した定着装置10とともに、露光ユニット1、画像形成ステーションP(Pa・Pb・Pc・Pd)、中間転写ベルトユニット7、転写ローラ6、給紙トレイ8、排紙トレイ(排紙機構・排出機構)9を備えている。
The
上記プリンタは、フルカラー印刷及びモノクロ印刷に対応可能であるため、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色に対応して、4つの画像ステーションPa・Pb・Pc・Pdが並設されている。つまり、画像形成ステーションPaは、ブラック(K)のトナーを用いて画像形成を行い、画像形成ステーションPbは、シアン(C)のトナーを用いて画像形成を行い、画像形成ステーションPcは、マゼンタ(M)のトナーを用いて画像形成を行い、画像形成ステーションPdは、イエロー(Y)のトナーを用いて画像形成を行う。 Since the printer is capable of full-color printing and monochrome printing, the four image stations Pa, Pb, and Black correspond to each color of black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y). Pc and Pd are juxtaposed. That is, the image forming station Pa performs image formation using black (K) toner, the image forming station Pb performs image formation using cyan (C) toner, and the image forming station Pc includes magenta ( The image formation is performed using the toner M), and the image formation station Pd performs the image formation using the yellow (Y) toner.
画像形成ステーションPa〜Pdは、実質的に同一の構成を有し、それぞれに、現像器2(2a・2b・2c・2d)、感光体ドラム3(3a・3b・3c・3d)、クリーナユニット4(4a・4b・4c・4d)、帯電器5(5a・5b・5c・5d)が設けられている。なお、上記及び以下にて、各部材番号に付与したa〜dは、各画像形成ステーションPに対して付与したa〜dに対応する。 The image forming stations Pa to Pd have substantially the same configuration, and each includes a developing device 2 (2a, 2b, 2c, and 2d), a photosensitive drum 3 (3a, 3b, 3c, and 3d), and a cleaner unit. 4 (4a, 4b, 4c, 4d) and a charger 5 (5a, 5b, 5c, 5d) are provided. In the above and below, “a” to “d” assigned to each member number correspond to “a” to “d” assigned to each image forming station P.
上記露光ユニット1は、プリンタ40に入力された画像データに応じて、帯電器5によって帯電した感光体ドラム3a〜3d表面を下方から露光して、該感光体ドラム3a〜3d表面に静電潜像を形成する。上記露光ユニット1は、図7に示すように、例えば、レーザ照射部及び反射ミラーを備えた、レーザスキャニングユニット(LSU)である。なお、露光ユニット1としては、該LSUに代えて、発光素子をアレイ状に並べた、例えばEL書込みヘッドやLED書込みヘッドを用いることもできる。
The exposure unit 1 exposes the surfaces of the photosensitive drums 3a to 3d charged by the charger 5 from below according to the image data input to the
上記画像形成ステーションPa〜Pdに備えられている帯電器5a〜5dは、感光体ドラム3a〜3d表面を所定の電位に均一に帯電させる。帯電器5a〜5dは、図7に示すように、例えば、接触型のローラ型やブラシ型であり、あるいは、非接触型のチャージャー型であってもよい。また、上記現像器2a〜2dは、感光体ドラム3a〜3d表面に形成された静電潜像を、各色のトナーによって顕像化する。上記クリーナユニット4a〜4dは、現像器2a〜2dでの現像処理、及び、感光体ドラム3a〜3dに形成された画像の転写後に、感光体ドラム3a〜3d表面に残留したトナーを、除去・回収する。
The
中間転写ベルトユニット7は、中間転写ベルト70、中間転写ベルト駆動ローラ71、中間転写ベルト従動ローラ72、中間転写ベルトテンション機構73、中間転写ローラ74(74a、74b、74c、74d)、中間転写ベルトクリーニングユニット75を備えている。
The intermediate
上記中間転写ベルト70は、厚さ100μm〜150μm程度のフィルムにて、無端状に形成されてなる。中間転写ベルト70は、各感光体ドラム3a〜3dに接触するように設けられ、各感光体ドラム3a〜3dに形成された各色のトナー像が順次転写される。上記中間転写ベルト70上に各色のトナー像が重ねられた場合には、カラーのトナー像(多色トナー像)が形成される。中間転写ベルト70上に形成されたトナー像は、後述する転写ローラ6によって、記録用紙上に転写される。
The
上記中間転写ベルト駆動ローラ71、中間転写ベルト従動ローラ72、中間転写ベルトテンション機構73、中間転写ローラ74a〜74dは、中間転写ベルト70を張架し、図7中、矢印A方向に、中間転写ベルト70を回転駆動させる。
The intermediate transfer belt driving roller 71, the intermediate transfer belt driven
また、上記中間転写ローラ74a〜74dは、各画像形成ステーションPa〜Pd毎に設けられ、上記中間転写ベルトテンション機構73の中間転写ローラ取付部に回転可能に支持されている。上記中間転写ローラ74a〜74dは、感光体ドラム3a〜3dに対して、中間転写ベルト70を介して対向するように設けられ、感光体ドラム3a〜3d表面に形成されたトナー像を、中間転写ベルト7上に転写するための転写バイアスを与える。
The intermediate transfer rollers 74 a to 74 d are provided for each of the image forming stations Pa to Pd, and are rotatably supported by the intermediate transfer roller mounting portion of the intermediate transfer
そのため、上記中間転写ローラ74a〜74dは、直径8〜10mmのステンレス等の金属軸をベースとし、該金属軸の表面を、EPDM(エチレン−プロピレン−メチレン共重合体)や発泡ウレタン等の導電性の弾性材料によって覆ってなる。そして、中間転写ローラ74a〜74dに、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス(トナーの帯電極性(−)とは逆極性(+)の高電圧)を印加することにより、該転写バイアスが、上記導電性の弾性材料によって、中間転写ベルト70に対して均一に印加される。なお、本実施の形態では、ローラ形状の中間転写ローラ74a〜74dを用いているが、ブラシ状の転写電極を用いても同様の機能が得られる。
Therefore, the intermediate transfer rollers 74a to 74d are based on a metal shaft such as stainless steel having a diameter of 8 to 10 mm, and the surface of the metal shaft is made of conductive material such as EPDM (ethylene-propylene-methylene copolymer) or urethane foam. It is covered with an elastic material. The transfer bias is applied to the intermediate transfer rollers 74a to 74d by applying a high-voltage transfer bias (a high voltage having a polarity (+) opposite to the toner charge polarity (-)) to transfer the toner image. Is uniformly applied to the
さらに、上記中間転写ベルトクリーニングユニット75は、感光体ドラム3a〜3dとの接触によって中間転写ベルト70に付着したトナー、あるいは、記録用紙上に転写されずに中間転写ベルト70上に残存したトナーを除去・回収する。これにより、次の印刷工程におけるトナーの混色を防止している。上記中間転写ベルトクリーニングユニット75には、例えば、中間ベルト70に接触するクリーニングブレードが設けられている。該クリーニングブレードを、中間転写ベルト70を介して、上記中間転写ベルト従動ローラ72に対向する位置に設けることによって、トナーの除去を好適に行うことができる。
Further, the intermediate transfer
上記転写ローラ6は、中間転写ベルト70上に形成されたトナー像を記録用紙に転写する。転写ローラ6は、記録用紙と中間転写ベルト70とが接触する位置にて、中間転写ベルト70に圧接するように配置される。また、転写ローラ6は、中間転写ベルト70を介して、中間転写ベルト駆動ローラ71に対向するように設けられている。そのため、転写ローラ6が中間転写ベルト70に所定の圧力で圧接されるように、該転写ローラ6又は中間転写ベルト駆動ローラ71のうちの一方を金属等の硬質材料で形成し、他方を弾性ゴムや発泡性樹脂等の軟質材料で形成された弾性ローラとすることが好ましい。上記転写ローラ6には、中間転写ベルト70上に形成されたトナー像を記録用紙に転写させるための電圧が印加される(トナーの帯電極性(−)とは逆極性(+)の高電圧)。
The transfer roller 6 transfers the toner image formed on the
上記給紙トレイ8は、画像形成に使用する記録用紙を蓄積しておくためのトレイであり、プリンタ40の画像形成ステーションPa〜Pd及び露光ユニット1の下側に設けられている。
The
また、プリンタ40には、ユーザが少数枚の印刷を行う際等に用いられる手差し給紙トレイ8’が備えられている。手差し給紙トレイ8’は、その一端がプリンタ40の側部に取付けられ、該側部にて回動可能に取付けられている。そのため、手差し給紙トレイ8’を使用しない場合には、図7の破線にて示すように、プリンタ40の側部に、記録用紙の載置面を沿わせて配置することによって、プリンタ40のコンパクト化を実現している。一方、プリンタ40に手差しで記録用紙を供給する場合には、上記載置面をプリンタ40の側部から離れるように、手差し給紙トレイ8’を移動させて、載置面に記録用紙を載置することができるようになっている。
Further, the
上記排紙トレイ9は、プリンタ40の上部に設けられ、印刷済みの記録用紙をフェイスダウンで載置するためのトレイである。
The
上記構成のプリンタ40にて、印刷処理の動作は、以下のようにして行われる。すなわち、プリンタ40に外部から画像データが入力されると、給紙トレイ8の端部に備えられたピックアップローラ81によって、給紙トレイ8に収容されている記録用紙を1枚ずつ分離して、用紙搬送路S(図中、一点鎖線)に送り出す。その後、搬送ローラ91によってレジストローラ99まで搬送されて、記録用紙の先端がレジストローラ99に到達した状態で、記録用紙の搬送を一旦停止する。
In the
一方、手差し給紙トレイ8’に載置された記録用紙を搬送する場合には、ピックアップローラ82によって、記録用紙が1枚ずつ分離されて給紙されて、用紙搬送路Sに送りだされる。その後、複数の搬送ローラ96・95・94によって搬送されて、レジストローラ99まで搬送される。
On the other hand, when the recording paper placed on the manual
上記給紙トレイ8又は手差し給紙トレイ8’からの記録用紙の給紙と並行して、画像形成ステーションPa〜Pdでは、入力された画像データに基づいて、トナー像の形成を開始する。すなわち、プリンタ40に画像データが入力されると、帯電器5a〜5dによって、感光体ドラム3a〜3d表面が帯電される。その後、入力された画像データに応じて、露光ユニット1により、感光体ドラム3a〜3d表面に静電潜像を形成する。該静電潜像を現像するために、現像器2a〜2dからトナーを供給して、トナー像を形成する。続いて、中間転写ローラ74a〜74dによって、感光体ドラム3a〜3dに形成されたトナー像を中間転写ベルト70に順次転写して、各色のトナー像を重ねて、多色トナー像を形成する。なお、モノクロ印刷の場合には、中間転写ベルト70上には、ブラック(K)のトナー像のみが形成される。
In parallel with the feeding of the recording paper from the
このようにして、中間転写ベルト70上にトナー像が形成されると、該トナー像の先端と整合するタイミングで、レジストローラ99から記録用紙の搬送が開始される。該記録用紙が転写ローラ6と中間転写ベルト70との間を通過することにより、記録用紙上にトナー像が転写される。その後、定着装置10にて、記録用紙上のトナー像が溶融・固着されて印刷された後、排紙ローラ(排紙機構・排出機構)92及び排紙ローラ(排紙機構・排出機構)93によって、排紙トレイ9上に排出される。
When the toner image is formed on the
前記したように、定着装置10から排出される記録用紙の出紙方向は、剥離ローラ31と加熱ローラ11との間の加圧荷重によって制御することができる。つまり、排紙ローラ92・93及び排紙トレイ9等の排紙機構の配置位置に、上記定着装置10から搬送される記録用紙が排出されるように、加熱ローラ11に圧接する剥離ローラ31の加圧荷重が設定されている。そのため、上記プリンタ40では、排紙ローラ92方向に記録用紙が出紙されるように、剥離ローラ31と加熱ローラ11との間の加圧荷重が制御されている。これにより、定着装置10から出紙した記録用紙を、排紙ローラ92に確実に搬送することができる。
As described above, the output direction of the recording paper discharged from the fixing
また、両面印刷が要求されている場合には、上記定着装置10を通過した後、記録用紙の後端が排紙ローラ93によってつかまれる。この記録用紙の後端がつかまれた状態で、上記排紙ローラ93が逆回転することにより、搬送ローラ97・98に導かれて、再びレジストローラ99に到達する。その後、上記したように、トナー像が転写された中間転写ベルト70の回転のタイミングに合わせて、記録用紙を搬送して、先に印刷された面とは反対の面への印刷を行えばよい。
When double-sided printing is requested, after passing through the fixing
なお、本実施の形態では、プリンタを例に挙げて説明したが、複写機やファックス、あるいは、プリンタ機能やコピー機能、ファックス機能等を備えたデジタル複合機等、電子写真方式で画像形成を行う各種画像形成装置に対しても、上記定着装置10を同様に適用することができる。
In this embodiment, a printer is described as an example. However, an image is formed by an electrophotographic method such as a copier, a fax machine, or a digital multifunction machine having a printer function, a copy function, a fax function, or the like. The fixing
本発明の定着装置は、電子写真方式等により、トナーを用いて、画像形成を行うプリンタ、複写機、ファックス、これらの機能を備えたデジタル複合機等の画像形成装置に備えられて用いることができる。上記定着装置は、記録用紙上へのトナー像の定着性や記録用紙の剥離性を十分に確保することができるので、モノクロ印刷やカラー印刷のいずれにも対応することができる。また、加熱ローラを薄肉化し、加圧ローラ及び剥離ローラの外径を小さくしているので、定着装置の小型化及び省電力化を達成することができるとともに、該定着装置を備えた画像形成装置の小型化及び省電力化を実現することができる。 The fixing device of the present invention is used in an image forming apparatus such as a printer, a copying machine, a fax machine, or a digital multi-function machine having these functions, which uses toner to form an image by electrophotography. it can. Since the fixing device can sufficiently secure the fixing property of the toner image on the recording paper and the releasability of the recording paper, it can cope with both monochrome printing and color printing. Further, since the heating roller is thinned and the outer diameters of the pressure roller and the peeling roller are reduced, it is possible to achieve downsizing and power saving of the fixing device, and an image forming apparatus including the fixing device. Can be reduced in size and power consumption.
9 排紙トレイ(排紙機構、排出機構)
10 定着装置
11 加熱ローラ
12 円筒(金属円筒)
13 加熱側弾性層(加熱ローラ側弾性層)
14 ヒータ(熱源)
21 加圧ローラ(第1の加圧ローラ)
22 芯金(加圧側芯金)
23 加圧側弾性層(第1の加圧ローラ側弾性層)
31 剥離ローラ(第2の加圧ローラ)
32 芯金(剥離側芯金、円柱状の芯金)
33 バックアップ部材
40 プリンタ(画像形成装置)
41 記録用紙(記録媒体)
92 排紙ローラ(排紙機構、排出機構)
93 排紙ローラ(排紙機構、排出機構)
m 仮想平面
n 仮想平面
p 仮想平面
q1 仮想平面
q2 仮想平面
x 第2ニップ部上流端部
y1 仮想直線
y2 仮想直線
9 Paper discharge tray (paper discharge mechanism, discharge mechanism)
10
13 Heating side elastic layer (heating roller side elastic layer)
14 Heater (heat source)
21 Pressure roller (first pressure roller)
22 Core (pressurized side core)
23 Pressure-side elastic layer (first pressure roller-side elastic layer)
31 Peeling roller (second pressure roller)
32 Core (peeling side, cylindrical core)
33
41 Recording paper (recording medium)
92 Paper discharge roller (paper discharge mechanism, discharge mechanism)
93 Paper discharge roller (paper discharge mechanism, discharge mechanism)
m virtual plane n virtual plane p virtual plane q1 virtual plane q2 virtual plane x second nip upstream end y1 virtual straight line y2 virtual straight line
Claims (12)
上記加圧ローラは、少なくとも、上記加熱ローラに圧接することによって第1のニップ部を形成するとともに、該第1のニップ部に、外部から搬送される記録媒体を取り込む第1の加圧ローラと、上記加熱ローラに圧接することによって第2のニップ部を形成するとともに、該第2のニップ部を通過した記録媒体を加熱ローラから剥離するための第2の加圧ローラとを備え、
上記第1の加圧ローラは、記録媒体の搬送方向に対して、上記第2の加圧ローラよりも、上流側に配置され、
上記加熱ローラと、第1の加圧ローラと、第2の加圧ローラとの間には、
(加熱ローラの外径)>(第1の加圧ローラの外径)>(第2の加圧ローラの外径)
の関係があることを特徴とする定着装置。 It has at least two pressure rollers that form a nip portion in pressure contact with a heating roller having a heat source. When the heating roller and the pressure roller rotate, the recording medium is conveyed to the nip portion, and the recording is performed. In a fixing device for fixing a developer on a medium,
The pressure roller includes at least a first pressure roller that forms a first nip portion by being pressed against the heating roller, and that takes in a recording medium conveyed from the outside into the first nip portion. A second nip portion is formed by pressure contact with the heating roller, and a second pressure roller for peeling the recording medium that has passed through the second nip portion from the heating roller,
The first pressure roller is arranged on the upstream side of the second pressure roller with respect to the conveyance direction of the recording medium,
Between the heating roller, the first pressure roller, and the second pressure roller,
(Outer diameter of heating roller)> (Outer diameter of first pressure roller)> (Outer diameter of second pressure roller)
A fixing device characterized by the following relationship:
上記第2の加圧ローラの表面硬度は、上記加熱ローラの表面硬度よりも大きいことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の定着装置。 The surface hardness of the first pressure roller is smaller than the surface hardness of the heating roller,
The fixing device according to claim 1, wherein a surface hardness of the second pressure roller is larger than a surface hardness of the heating roller.
V1×1.0≦V2≦V1×1.1
の関係を満たすことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の定着装置。 The rotation speed V2 of the second pressure roller is higher than the rotation speed V1 of the first pressure roller.
V1 × 1.0 ≦ V2 ≦ V1 × 1.1
The fixing device according to claim 1, wherein the relationship is satisfied.
上記排出機構の配置位置に、上記定着装置から搬送される記録媒体が排出されるように、上記加熱ローラに圧接する第2の加圧ローラの加圧荷重が設定されていることを特徴とする請求項10記載の画像形成装置。 Equipped with a discharge mechanism for discharging the recording medium,
The pressure load of the second pressure roller that is in pressure contact with the heating roller is set so that the recording medium conveyed from the fixing device is discharged at the position of the discharge mechanism. The image forming apparatus according to claim 10.
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- 2003-12-09 JP JP2003410699A patent/JP2005173030A/en active Pending
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