【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を用いて画データを記録紙に記録する複写機能付きファクシミリ装置(以下、複合機という)等の画像形成装置に関し、より詳しくは、記録プロセスに従って記録紙上に転写されたトナー画像を定着させる定着装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、複合機においては、電子写真方式を用いて画データを記録紙に記録する方式が多用されている。この電子写真方式を用いた複合機は、一般的には感光体の表面を一様に帯電させる帯電器、感光体の表面に光を照射して静電潜像を形成する露光器、静電潜像にトナーケースから供給されるトナーを付着させてトナー画像を形成する現像器を備えている。また、複合機は、トナー画像を記録紙に転写させる転写器、転写されたトナー画像を記録紙に定着させる定着器を備えている。尚、感光体への帯電、露光、現像、記録紙への転写、定着という一連のプロセスが、電子写真方式における一単位の記録プロセスである。
【0003】
ところで、定着器は、ヒータを有するヒートローラと、このヒートローラに圧接するプレスローラとからなる。そして、画データを記録紙に記録する場合には、ヒータへの通電を開始してヒートローラの表面を昇温させ、所定の定着温度(例えば180度)に達すると、画データの記録動作を開始する。即ち、記録プロセスに従ってトナー画像が転写された記録紙は、ヒートローラとプレスローラとの間に搬送される。そして、トナー画像が転写された記録紙の記録側がヒートローラで加熱され、記録紙の反記録側がプレスローラで加圧される。その結果、トナー画像が記録紙に永久像として定着される。
【0004】
ここで、ヒートローラの表面が所定の定着温度に達するまでの時間、つまりウォームアップタイムは、ヒートローラの熱容量によって異なる。そこで、ヒートローラを低熱容量化するために、中空構造かつ薄肉化したヒートローラを備えた複合機も提案されている。このような複合機によれば、ヒートローラの表面が所定の定着温度に達するまでの時間が短縮されるため、ヒータへの通電に伴う消費電力を抑制することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ヒートローラを中空構造かつ薄肉化すると、ヒートローラの強度が低下する。このため、プレスローラは、ヒートローラに対する圧力を低くせざるを得ない。従って、厚紙又はカラー画像を担持した記録紙を定着する場合に定着不良が発生するという問題もある。
【0006】
また、ヒートローラを小径化すると、薄肉化した場合と同様に熱容量が低くなる。このため、ウォームアップタイムの短縮につながるものの、薄肉化した場合と同様の問題が生じる。
【0007】
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、その目的は、厚紙又はカラー画像を担持した記録紙を定着する場合においても、十分な定着性能を確保することが可能な定着装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項1に記載の発明では、熱源を有するヒートローラと、このヒートローラに圧接するプレスローラとからなり、これら両ローラのニップ部を通過する記録紙上のトナー画像を加熱及び加圧する加熱定着手段と、プレスローラ対からなり、これら両ローラのニップ部を通過する記録紙上のトナー画像を加圧する加圧定着手段とを備えた定着装置であって、前記加熱定着手段と前記加圧定着手段との間で記録紙がループを形成するように搬送される。
【0009】
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の定着装置において、両定着手段のうち記録紙搬送方向の上流側に位置する定着手段の記録紙搬送速度は、下流側に位置する定着手段の記録紙搬送速度以上である。
【0010】
請求項3に記載の発明では、請求項1又は請求項2に記載の定着装置において、両定着手段のうち記録紙搬送方向の上流側に位置する定着手段と下流側に位置する定着手段との間で記録紙がループを形成することが可能な空間を確保するように一対のガイド部材を配置した。
【0011】
従って、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の発明によれば、記録紙上のトナー画像は、加熱定着手段で加熱及び加圧されるとともに、加圧定着手段で加圧される。このため、厚紙又はカラー画像を担持した記録紙を定着する場合のように、一方の定着手段のみでは十分な定着性能を確保することができない場合でも、定着性能の不足分が他方の定着手段で補われる。しかも、加熱定着手段と加圧定着手段との間で記録紙がループを形成するように搬送されることから、加熱定着手段と加圧定着手段とで記録紙を互いに引っ張り合うことはない。換言すれば、加熱定着手段を構成するローラ及び加圧定着手段を構成するローラが記録紙上でスリップすることはない。その結果、画像ズレが生じることはなく、また記録紙にローラのスリップ痕が生じないことから、画質異常が防止される。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の定着装置を具体化した一実施形態を図面を用いて説明する。
図1に示すように、定着装置1は、加熱定着器10と、その加熱定着器10の下流側直近に配置された加圧定着器20とを備えている。
【0013】
加熱定着器10は、ヒートローラ11と、このヒートローラ11に圧接するプレスローラ12とからなる。そして、加熱定着器10は、両ローラ11,12のニップ部を通過する記録紙上のトナー画像を加熱及び加圧する。
【0014】
ヒートローラ11は、鉄、アルミニウム、ステンレス等の金属からなる中空構造に形成されている。ヒートローラ11は、内部にヒータHを有している。このヒートローラ11を表面硬度の硬い金属製としてもよいが、金属からなる中空構造に形成し、その外周面を耐熱性に優れたシリコンゴム等の弾性体によって被覆してもよい。ヒートローラ11は、低熱容量化するために小径化されている。即ち、好適な外径は8.4mm〜30mmであり、最適な外径は15mm以下である。このヒートローラ11の外径は、ヒータHの形状及びプリンタ速度等に応じて変更される。また、ヒートローラ11は、低熱容量化するために薄肉化されている。即ち、好適な肉厚は0.1mm〜0.8mmであり、最適な肉厚は0.5mm以下である。このヒートローラ11の肉厚は、材質、つまり熱伝導率に応じて変更される。例えば、肉厚が0.2mmのヒートローラ11の内部に、外径が8mmのヒータHを有している構成の場合には、外径が8.4mmのヒートローラ11を使用することができる。
【0015】
本実施形態では、ヒートローラ11の材質はアルミニウムであり、外径は15mmであり、肉厚は0.5mmである。また、ヒータHとして500Wのハロゲンランプを使用している。ここで、ヒートローラ11は、中空構造かつ薄肉化されて低熱容量化されているため、ヒートローラ11の表面が所定の定着温度(例えば175度)に達するまでの時間、つまりウォームアップタイムが短縮される。また、ヒートローラ11の表面には、フッ素系樹脂によるコーティングが施されている。このため、両ローラ11,12間に搬送されてきた記録紙上のトナーは、ヒートローラ11の表面に付着し難くなる。従って、ヒートローラ11が小径化されていることからも、記録紙がヒートローラ11に巻き付く可能性は低くなる。その結果、ジャムの発生が抑制される。
【0016】
プレスローラ12は、中実構造の芯金12aと、その芯金12aの外周面を被覆するシリコン系のスポンジゴム12bとを備えている。尚、シリコン系のスポンジゴム12bの表面は、PFA(テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテルコポリマー)チューブで被覆されている。そして、プレスローラ12は、バネ12cで下方からヒートローラ11側に付勢されている。本実施形態では、プレスローラ12の外径は23mmである。尚、プレスローラ12は、芯金12aをソリッドゴムで被覆したものであってもよい。又は、プレスローラ12は、芯金12aをソリッドゴムで被覆し、そのソリッドゴムの表面をコーティングしたものであってもよい。又は、プレスローラ12は、芯金12aをソリッドゴムで被覆し、そのソリッドゴムの表面をPFAチューブで被覆したものであってもよい。即ち、プレスローラ12は、表面硬度の軟らかい弾性体からなる軟質プレスローラであることが好ましい。
【0017】
ここで、前記ヒートローラ11は、中空構造かつ薄肉化したことに伴って強度が低下する。しかし、ヒートローラ11は小径化されているため、中空構造かつ薄肉化に伴って低下した強度が一部補われている。そこで、バネ12cの付勢力をヒートローラ11の強度に応じて設定している。従って、両ローラ11,12間に搬送されてきた記録紙は、バネ12cの付勢力によりプレスローラ12で加圧される。即ち、記録紙上のトナー画像は、加熱定着器10で主に加熱定着されると同時に加圧定着される。
【0018】
ところで、プレスローラ12の表面の材質はPFA、前記ヒートローラ11の材質はアルミニウムであるから、プレスローラ12の表面硬度は、ヒートローラ11の表面硬度よりも軟らかい。このため、両ローラ11,12間に搬送されてきた記録紙に対してプレスローラ12で加圧すると、プレスローラ12の表面がヒートローラ11の表面形状に沿って若干窪む(第1要素)。また、プレスローラ12の外径は23mm、前記ヒートローラ11の外径は15mmであるから、プレスローラ12の外径は、ヒートローラ11の外径よりも大きい(第2要素)。このため、前記第1要素及び第2要素から、両ローラ11,12の表面硬度を同一、両ローラ11,12の外径を同一とした場合と比較して、両ローラ11,12のニップ幅は広くなる。従って、加熱定着器10による定着時には、ニップ時間が十分に確保される。その結果、ヒートローラ11からの熱が記録紙に確実に付与される。よって、加熱定着器10でトナーが融解され、記録紙に定着される。
【0019】
また、上記のように両ローラ11,12間に搬送されてきた記録紙に対してプレスローラ12で加圧すると、プレスローラ12の表面がヒートローラ11の表面形状に沿って若干窪む。このため、両ローラ11,12間を通過する記録紙は、下に凸の形状(略U字状)にカールされる。従って、加熱定着器10による定着後の記録紙は、下に凸にカールされて両ローラ11,12間から排出される。即ち、記録紙は、両ローラ11,12間から両ローラ11,12の接線方向よりもヒートローラ11側(上側)に排出される。
【0020】
そこで、加圧定着器20を構成するプレスローラ21とプレスローラ22とのニップ部を、加熱定着器10を構成する両ローラ11,12の接線方向の一側に配置している。本実施形態では、両ローラ21,22のニップ部を、両ローラ11,12の接線方向よりもヒートローラ11側に配置している。また、加熱定着器10と加圧定着器20との間には、一対のガイド部材Gを配設している。そして、これら一対のガイド部材Gによって、加熱定着器10と加圧定着器20との間の記録紙搬送経路を形成している。本実施形態では、加熱定着器10から加圧定着器20に向かって上方に傾斜する記録紙搬送経路を形成している。このため、両ローラ11,12間から排出された記録紙は、一対のガイド部材Gで案内されて、両ローラ21,22のニップ部までスムーズに搬送される。
【0021】
次に、加圧定着器20について説明する。
加圧定着器20は、プレスローラ21と、このプレスローラ21に圧接するプレスローラ22とからなる。即ち、加圧定着器20は、加熱定着器10とは異なり、ヒータHを有しておらず、プレスローラ対からなる。そして、加圧定着器20は、両ローラ21,22のニップ部を通過する記録紙上のトナー画像を加圧する。
【0022】
特に、両ローラ21,22のニップ部の軸方向の長さは、それぞれ最大印字領域以上である。本実施形態では、A3縦サイズ(幅297mm×長さ420mm)の記録紙の両幅に余白領域をそれぞれ3mm確保する構成を想定している。従って、かかる構成の場合には、印字領域は291mmであり、両ローラ21,22のニップ部の軸方向の長さは、それぞれ291mmである。換言すれば、本実施形態の両ローラ21,22は、加熱定着器10による定着後の記録紙、つまりカールされた記録紙のカールを矯正する、いわゆるデカールローラ(一般的に軸方向の長さは印字領域未満)とは異なる。即ち、本実施形態の両ローラ21,22は、加熱定着器10による定着後の記録紙のカールを矯正する機能を有することは勿論のこと(詳細は後述する)、両ローラ21,22のニップ部を通過する記録紙上のトナー画像を全幅に亘って積極的に加圧する。ちなみに、前記デカールローラは、軸方向の長さが印字領域未満であることから、デカールローラを構成する両ローラのニップ部を通過する記録紙上のトナー画像の一部しか加圧できない結果、十分な定着性能を確保できない。
【0023】
プレスローラ21は、鉄、アルミニウム、ステンレス等の金属からなる中実構造に形成されている。即ち、プレスローラ21は、表面硬度の硬い硬質プレスローラであることが好ましい。本実施形態では、プレスローラ21の材質はアルミニウムであり、外径は15mmである。ここで、前記ヒートローラ11を中空構造かつ薄肉化したことに伴って、ヒートローラ11の強度が低下することから、プレスローラ12は、ヒートローラ11に対する圧力を低くせざるを得ない。このため、厚紙又はカラー画像を担持した記録紙を定着する場合には、加熱定着器10のみでは十分な定着性能を確保することができない。そこで、定着性能の不足分を補うために、本実施形態では、加熱定着器10の下流側に加圧定着器20を設けている。そして、プレスローラ21を中実構造とし、両ローラ21,22間に搬送されてきた記録紙に対して、プレスローラ22から高圧力で加圧できるようにしている。従って、加熱定着器10による定着後のトナー画像が、さらに加圧定着器20により定着される。
【0024】
プレスローラ22は、中実構造の芯金22aと、その芯金22aの外周面を被覆するシリコン系のソリッドゴム22bとを備えている。そして、プレスローラ22は、バネ22cで上方からプレスローラ21側に付勢されている。本実施形態では、プレスローラ22の外径は23mmである。尚、プレスローラ22は、芯金22aをソリッドゴムで被覆し、そのソリッドゴムの表面をコーティングしたものであってもよい。又は、プレスローラ22は、芯金22aをソリッドゴムで被覆し、そのソリッドゴムの表面をPFAチューブで被覆したものであってもよい。又は、プレスローラ22は、芯金22aをスポンジゴムで被覆し、そのスポンジゴムの表面をPFAチューブで被覆したものであってもよい。即ち、プレスローラ22は、表面硬度の軟らかい弾性体からなる軟質プレスローラであることが好ましい。
【0025】
ここで、加圧定着器20は、加熱定着器10の下流側直近に配置されている。本実施形態では、ヒートローラ11の軸中心とプレスローラ12の軸中心とを通る直線と、プレスローラ21の軸中心とプレスローラ22の軸中心とを通る直線との間の距離は、35mmである。このため、加圧定着器20による定着時には、加熱定着器10のヒータHからの熱及び加熱定着器10による定着後の記録紙に存在する余熱が活用される。即ち、記録紙上のトナー画像は、加圧定着器20で主に加圧定着されると同時に加熱定着される。
【0026】
ところで、プレスローラ22の表面の材質はシリコン系のソリッドゴム、前記プレスローラ21の材質はアルミニウムであるから、プレスローラ22の表面硬度は、プレスローラ21の表面硬度よりも軟らかい。このため、両ローラ21,22間に搬送されてきた記録紙に対してプレスローラ22で加圧すると、プレスローラ22の表面がプレスローラ21の表面形状に沿って若干窪む(第3要素)。また、プレスローラ22の外径は23mm、前記プレスローラ21の外径は15mmであるから、プレスローラ22の外径は、プレスローラ21の外径よりも大きい(第4要素)。このため、前記第3要素及び第4要素から、両ローラ21,22のニップ幅は広くなる。従って、加圧定着器20による定着時には、ニップ時間が十分に確保される。その結果、厚紙又はカラー画像を担持した記録紙を定着する場合のように、加熱定着器10のみでは十分な定着性能を確保することができない場合でも、定着性能の不足分が加圧定着器20で確実に補われる。
【0027】
また、上記のように両ローラ21,22間に搬送されてきた記録紙に対してプレスローラ22で加圧すると、プレスローラ22の表面がプレスローラ21の表面形状に沿って若干窪む。このため、両ローラ21,22間を通過する記録紙は、上に凸の形状(略逆U字状)にカールされる。従って、前記加熱定着器10による定着後の記録紙、つまり下に凸にカールされて両ローラ21,22間に搬送されてきた記録紙が両ローラ21,22を通過すると、カールが矯正される。換言すれば、加熱定着器10のプレスローラ12(軟質プレスローラ)と、加圧定着器20のプレスローラ22(軟質プレスローラ)とを、記録紙搬送経路を挟んで反対側に配置しているため、カールが矯正される。
【0028】
しかも、ヒートローラ11及びプレスローラ21の材質はいずれもアルミニウムであるから、それらの表面硬度は略同一である(第5要素)。一方、プレスローラ12の表面硬度は、プレスローラ22の表面硬度よりも軟らかい(第6要素)。また、ヒートローラ11は中空構造かつ薄肉化され、プレスローラ21は中実構造であるから、バネ12cの付勢力は、バネ22cの付勢力よりも小さく設定している(第7要素)。このため、前記第5要素〜第7要素から、プレスローラ12のヒートローラ11に対する窪み量と、プレスローラ22のプレスローラ21に対する窪み量とを略同一に設定することができる(第8要素)。
【0029】
加えて、ヒートローラ11及びプレスローラ21の外径はいずれも15mm、プレスローラ12及びプレスローラ22の外径はいずれも23mmであるから、両定着器10,20の対角に位置する2つのローラ(11と21、12と22)の外径は、いずれも略同一である(第9要素)。このため、前記第8要素及び第9要素から、両ローラ11,12でニップされているときの記録紙の形状(略U字状)と、両ローラ21,22でニップされているときの記録紙の形状(略逆U字状)とは、曲率半径が略同一となり、かつカールの方向が逆となる。その結果、加圧定着器20による定着後の記録紙は、加熱定着器10による定着でのカールが略完全に矯正された良好な状態で両ローラ21,22間から排出される。
【0030】
ところで、記録紙は、両ローラ11,12のニップ部と、両ローラ21,22のニップ部との両方でニップされる。ここで、加熱定着器10の記録紙搬送速度v1が加圧定着器20の記録紙搬送速度v2未満の場合には、両ローラ11,12のニップ圧p1と、両ローラ21,22のニップ圧p2との関係によって、いずれも駆動ローラである各ローラ11,21が記録紙上でスリップする。具体的には、「v2>v1」であって、かつ「p2>p1」の場合には、ヒートローラ11が記録紙上でスリップする。一方、「v2>v1」であって、かつ「p2<p1」の場合には、プレスローラ21が記録紙上でスリップする。他方、「v2>v1」であって、かつ「p2=p1」の場合には、ヒートローラ11及びプレスローラ21がいずれも記録紙上でスリップする。その結果、これらの場合には、画像ズレが生じるとともに、記録紙上にローラ11,21のスリップ痕が生じることから、画質異常が発生する。
【0031】
このようなことから、「v2≦v1」とする構成、つまりヒートローラ11の周速度をプレスローラ21の周速度以上とする構成が好適である。特に、「v2<v1」とする構成が最適である。そこで、本実施形態では、「v2<v1」としている。よって、本実施形態では、加熱定着器10と加圧定着器20との間で記録紙がループ(たるみ)を形成するように搬送される(図1参照)。このため、両ローラ11,12のニップ部と両ローラ21,22のニップ部とで記録紙を互いに引っ張り合うことはない。換言すれば、両ローラ11,21が記録紙上でスリップすることはない。その結果、画像ズレが生じることはなく、またp1とp2との関係に拘わらず、記録紙に両ローラ11,21のスリップ痕が生じないことから、画質異常が防止される。
【0032】
特に、本実施形態では、前記一対のガイド部材Gを、加熱定着器10と加圧定着器20との間で記録紙がループを形成することが可能な空間を確保する一対のガイド部材と兼用している。しかも、1つのガイド部材Gではなく、一対のガイド部材Gを設けているため、また各ガイド部材Gをそれぞれ山型に形成しているため、記録紙のループが一定量以上に大きくならない。従って、記録紙のループが大きくなり過ぎない結果、記録紙のジャムの発生が抑制される。
【0033】
以上、詳述したように本実施形態によれば、次のような作用、効果を得ることができる。
(1)定着装置1は、加熱定着器10と加圧定着器20とを備えている。このため、記録紙上のトナー画像は、加熱定着器10で加熱及び加圧されるとともに、加圧定着器20で加圧される。その結果、厚紙又はカラー画像を担持した記録紙を定着する場合のように、一方の定着器のみでは十分な定着性能を確保することができない場合でも、定着性能の不足分が他方の定着器で補われる。従って、厚紙又はカラー画像を担持した記録紙を定着する場合においても、十分な定着性能を確保することができる。
【0034】
(2)加熱定着器10と加圧定着器20との間で記録紙がループ(たるみ)を形成するように搬送される。具体的には、加熱定着器10の記録紙搬送速度v1を加圧定着器20の記録紙搬送速度v2以上、つまり本実施形態では、加熱定着器10の記録紙搬送速度v1を加圧定着器20の記録紙搬送速度v2よりも速くしている。このようなことから、加熱定着器10と加圧定着器20とで記録紙を互いに引っ張り合うことはない。換言すれば、加熱定着器10を構成するヒートローラ11及び加圧定着器20を構成するプレスローラ21が記録紙上でスリップすることはない。その結果、画像ズレが生じることはなく、また記録紙に両ローラ11,21のスリップ痕が生じないことから、画質異常が防止される。従って、画像ズレによる画質異常や両ローラ11,21のスリップ痕による画質異常を防止することができる。
【0035】
(3)加熱定着器10と加圧定着器20との間で記録紙がループを形成することが可能な空間を確保するように一対のガイド部材Gを配置している。しかも、これら一対のガイド部材Gを、加熱定着器10と加圧定着器20との間に形成される記録紙のループを一定量以上に大きくしないよう、それぞれ山型に形成している。このため、記録紙が上に凸又は下に凸のいずれにループされても、そのループが一定量以上に大きくならないように記録紙がガイド部材Gで規制される。従って、記録紙のループが大きくなり過ぎない結果、記録紙のジャムの発生を抑制することができる。
【0036】
(4)加圧定着器20を加熱定着器10の近傍、つまり本実施形態では、加圧定着器20を加熱定着器10の下流側直近に配置している。このため、加圧定着器20による定着時には、加熱定着器10のヒータHからの熱が活用される。換言すれば、加圧定着器20により、記録紙上のトナー画像を主に加圧定着させると同時に加熱定着させている。従って、加圧定着器20を加熱定着器10の近傍に配置することで、加圧定着器20にヒータHを設けなくても、加熱定着器10のヒータHからの熱が有効に活用される。従って、省電力で十分な定着性能を確保することができる。
【0037】
(5)加圧定着器20を加熱定着器10の下流側、つまり本実施形態では、加圧定着器20を加熱定着器10の下流側直近に配置している。このため、加圧定着器20による定着時には、加熱定着器10による定着後の記録紙に存在する余熱が活用される。換言すれば、加圧定着器20により、記録紙上のトナー画像を主に加圧定着させると同時に加熱定着させている。従って、加圧定着器20を加熱定着器10の下流側に配置することで、加圧定着器20にヒータHを設けなくても、加熱定着器10による定着後の記録紙に存在する余熱が有効に活用される。従って、省電力で十分な定着性能を確保することができる。
【0038】
(6)加圧定着器20を構成する両ローラ21,22の軸方向の長さを、それぞれ印字領域以上としている。このため、両ローラ21,22により、加熱定着器10による定着後の記録紙のカールが矯正されるとともに、両ローラ21,22のニップ部を通過する記録紙上のトナー画像が全幅に亘って積極的に加圧される。即ち、両ローラ21,22は、軸方向の長さが印字領域未満である単なるデカールローラとは異なる。従って、単なるデカールローラしか備えていない構成の定着装置と比較して、十分な定着性能を確保することができる。
【0039】
(7)厚紙又はカラー画像を担持した記録紙を定着する場合には、薄紙又はモノクロ画像を担持した記録紙を定着する場合と比較して、より多くの熱を必要とする。このため、ヒートローラと、このヒートローラに圧接するプレスローラとしか備えていない定着器、つまり1段階で構成された従来の定着器で前記厚紙等を定着する場合には、1段階で十分な定着性能を確保する必要があるが故に、定着器の定着温度(定着器の目標温度)を高くせざるを得ない。その結果、ヒートローラの表面が所定の定着温度に達するまでの時間、つまりウォームアップタイムが長くなる。
【0040】
一方、本実施形態では、加熱定着器10による加熱及び加圧と、加圧定着器20による加圧とが協働される。換言すれば、加熱定着器10による加熱及び加圧のみで十分な定着性能を確保する必要はない。このため、厚紙又はカラー画像を担持した記録紙を定着する場合のように、一方の定着器のみでは十分な定着性能を確保することができない場合でも、定着性能の不足分が他方の定着器で補われる。即ち、厚紙等を定着する場合でも、加熱定着器10と加圧定着器20との2段階で十分な定着性能を確保すればよいが故に、加熱定着器10の目標温度を低く設定することが可能である。具体的には、加熱定着器10の目標温度は、トナーが融解される温度(例えば、従来の180度よりも低い175度)さえあればよい。従って、ウォームアップタイムを短縮することができる。
【0041】
(8)一般的に複合機は、ヒートローラ11が所定の定着温度(例えば175度)まで昇温されている状態の通常モード、ヒートローラ11が所定の待機温度(例えば150度)に維持されている状態の待機モード、ヒータHへの通電が遮断されている状態の省エネモードを備えている。そして、通常モードでの記録動作が終了してから所定時間が経過した場合には、待機モードに移行し、さらに記録動作がなく所定時間が経過した場合には、省エネモードに移行する。ところで、複合機の全消費電力のうち、約70%が待機モード時の消費電力であることが知られている。そこで、本実施形態では、ヒートローラ11を中空構造かつ薄肉化している。このため、ヒートローラ11が低熱容量化される。その結果、ヒートローラ11の表面が所定の定着温度に達するまでの時間、つまりウォームアップタイムが短縮される。従って、待機モードを省略することが可能であり、ヒータHへの通電に伴う消費電力、ひいては複合機の消費電力を大幅に抑制することができる。
【0042】
(9)ヒートローラ11を中空構造かつ薄肉化すると、ヒートローラ11の強度が低下する。このため、プレスローラ12は、ヒートローラ11に対する圧力を低くせざるを得ない。そこで、ヒートローラ11の強度を向上させるために、ヒートローラ11の内周面に複数のリブを形成することも考えられる。しかし、ヒートローラ11の形状が複雑になってコストアップとなる。一方、本実施形態では、加熱定着器10による定着不足を補うために加圧定着器20を設けている。このため、ヒートローラ11の内周面に複数のリブを形成する必要はない。従って、ヒートローラ11の形状が簡易であり、ヒートローラ11の製造コストを抑制することができる。
【0043】
(10)ヒートローラ11を中空構造かつ薄肉化し、さらに小径化している。このため、ヒートローラ11の表面積が狭くなる。その結果、ヒートローラ11からの放熱に伴う熱損失が抑制される。従って、ヒータHからの熱の殆どをヒートローラ11を介して記録紙に付与できる。よって、加熱定着器10による定着性を向上させることができる。
【0044】
(11)加圧定着を加熱定着器10と加圧定着器20とに分散させている。このため、バネ12c及びバネ22cの付勢力は、いずれも小さくてもよい。
(12)加熱定着器10は、ヒートローラ11と、このヒートローラ11に圧接するプレスローラ12とからなる。一方、加圧定着器20は、プレスローラ21と、このプレスローラ21に圧接するプレスローラ22とからなる。そして、加熱定着器10のプレスローラ12(軟質プレスローラ)と加圧定着器20のプレスローラ22(軟質プレスローラ)とが、記録紙搬送経路を挟んで反対側に配置されているため、カールが矯正される。従って、記録紙のカールを矯正することができる。
【0045】
(13)プレスローラ12のヒートローラ11に対する窪み量と、プレスローラ22のプレスローラ21に対する窪み量とを略同一としている。一方、両定着器10,20の対角に位置する2つのローラ(11と21、12と22)の外径をいずれも略同一としている。このため、両ローラ11,12でニップされているときの記録紙の形状(略U字状)と、両ローラ21,22でニップされているときの記録紙の形状(略逆U字状)とは、曲率半径が略同一となり、かつカールの方向が逆となる。従って、記録紙のカールを略完全に矯正することができる。
【0046】
(14)加圧定着器20を構成する両ローラ21,22のニップ部を、加熱定着器10を構成する両ローラ11,12の接線方向の一側、つまり本実施形態では、両ローラ21,22のニップ部を、両ローラ11,12の接線方向よりもヒートローラ11側に配置している。このため、両ローラ11,12間から排出された記録紙は、両ローラ21,22のニップ部までスムーズに搬送される。従って、記録紙のジャムの発生を抑制することができる。
【0047】
尚、前記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・加熱定着器10の記録紙搬送速度v1を加圧定着器20の記録紙搬送速度v2と等しくした構成、つまりヒートローラ11の周速度をプレスローラ21の周速度と等しくした構成としてもよい。
【0048】
・図2に示す構成によって、記録紙に一時的にループを形成してもよい。即ち、図2に示すように、加熱定着器10のヒートローラ11及び加圧定着器20のプレスローラ21は、制御部50による単一のモータMの制御に基づいて回転駆動される。特に、加圧定着器20のプレスローラ21は、モータMから電磁クラッチCを介して回転力が付与される。具体的には、制御部50は、記録紙の先端が加圧定着器20を構成する両ローラ21,22のニップ部に達したことを検出するセンサSが記録紙の先端を検出してから所定時間が経過した後、電磁クラッチCをオンさせる。
【0049】
その結果、記録紙の先端が両ローラ21,22のニップ部に達してから所定時間が経過するまでの間は、プレスローラ21は回転されず、ヒートローラ11のみが回転される。換言すれば、前記所定時間が経過した後、プレスローラ21が回転されることから、加圧定着器20による記録紙の搬送を一時的に遅らせて、記録紙に一時的にループを形成している。即ち、制御部50は、加熱定着器10による記録紙の搬送に対する加圧定着器20による記録紙の搬送を一時的に遅らせ、記録紙に一時的にループを形成するように、加圧定着器20の回転を制御する。このように構成すれば、前記実施形態と同様に、画像ズレによる画質異常やローラのスリップ痕による画質異常を防止することができる。勿論、ヒートローラ11を駆動するモータと、プレスローラ21を駆動するモータとを、それぞれ別個に設けた構成としてもよい。
【0050】
・前記実施形態のように、加圧定着器20を加熱定着器10の下流側、好ましくは近傍、特に好ましくは直近に設けて、加圧定着器20による定着時には、加熱定着器10による定着後の記録紙に存在する余熱を活用する構成が好ましい。ただし、低温で融解するトナー、例えば融点が100度程度のトナーを使用する場合には、前記余熱を活用しなくてもトナーが融解されるため、加圧定着器20を加熱定着器10の上流側、好ましくは近傍、特に好ましくは直近に設けた構成としてもよい。このように構成すれば、加圧定着器20による定着時には、加熱定着器10による定着後の記録紙に存在する余熱を活用することはできないが、少なくとも加熱定着器10のヒータHからの熱を活用することはできる。
【0051】
・上記のように加圧定着器20を加熱定着器10の上流側に配置した構成であって、加圧定着器20を構成するプレスローラ22を上側に配置し、プレスローラ21を下側に配置した構成を想定する。このように構成すれば、上側のプレスローラ22の表面硬度は、下側のプレスローラ21の表面硬度よりも軟らかいことから、上流側の加圧定着器20による定着後の記録紙は、上に凸(略逆U字状)にカールされて両ローラ21,22間から排出される。即ち、記録紙は、両ローラ21,22間から両ローラ21,22の接線方向よりもプレスローラ21側(下側)に排出される。
【0052】
そこで、かかる構成の場合には、下流側の加熱定着器10を構成する両ローラ11,12のニップ部を、上流側の加圧定着器20を構成する両ローラ21,22の接線方向の一側、つまり両ローラ11,12のニップ部を、両ローラ21,22の接線方向よりもプレスローラ21側(下側)に配置することとする。また、下流側の加熱定着器10を構成するヒートローラ11を上側に配置し、プレスローラ12を下側に配置することとする。その結果、上側のヒートローラ11の表面硬度は、下側のプレスローラ12の表面硬度よりも硬いことから、両ローラ11,12間を通過する記録紙は、下に凸(略U字状)にカールされる。従って、上に凸(略逆U字状)にカールされて両ローラ11,12間に搬送されてきた記録紙が両ローラ11,12間を通過すると、カールが矯正される。
【0053】
・加圧定着器20には、記録紙搬送方向に対して直交する記録紙幅方向に記録紙を波打たせる湾曲付与手段を備えた構成としてもよい。例えば、加圧定着器20のプレスローラ22(軟質プレスローラ)を、記録紙幅方向の両端部が記録紙幅方向の中央部よりも細いクラウン形状に形成し、このクラウン形状のプレスローラ22(軟質プレスローラ)で湾曲付与手段を構成してもよい。このように構成すれば、記録紙が記録紙搬送方向に沿ってカールしている場合であっても、記録紙が記録紙幅方向に波打たれることに伴ってカールが矯正される。従って、記録紙のカールを矯正することができる。
【0054】
・又は、加圧定着器20には、プレスローラ21(硬質プレスローラ)と、このプレスローラ21の記録紙幅方向の中央部に圧接する第1軟質プレスローラと、プレスローラ21の記録紙幅方向の両端部に圧接する複数の第2軟質プレスローラとを備えた構成としてもよい。そして、前記第1軟質プレスローラの軸方向の長さを印字領域以上とする。また、プレスローラ21と前記第2軟質プレスローラとの接線方向を、プレスローラ21と前記第1軟質プレスローラとの接線方向と異ならせる。このように構成すれば、前記第2軟質プレスローラにより記録紙が記録紙幅方向に波打たれる。従って、記録紙のカールを矯正することができる。
【0055】
・プレスローラ21を中空構造としてもよい。
・一対のガイド部材Gにおいて、その内側に記録紙搬送方向に沿って複数のリブを形成しても良い。勿論、上側のガイド部材Gのみに複数のリブを形成する構成、下側のガイド部材Gのみに複数のリブを形成する構成、一対のガイド部材Gのそれぞれに複数のリブを形成する構成のいずれであってもよい。このように構成すれば、記録紙のガイド部材Gに対する接触面積が狭くなる。従って、両ローラ11,12間から排出された記録紙を両ローラ21,22のニップ部までスムーズに搬送させることができる。その結果、ジャムの発生を確実に抑制することができる。
【0056】
さらに、上記実施形態より把握される技術的思想について、以下にそれらの効果と共に記載する。
〔1〕請求項3に記載の定着装置において、前記一対のガイド部材は、上流側の定着手段と下流側の定着手段との間に形成される記録紙のループを一定量以上に大きくしないよう形成されている定着装置。このように構成すれば、記録紙のループが大きくなり過ぎない結果、記録紙のジャムの発生を抑制することができる。
【0057】
〔2〕記録プロセスに従ってトナー画像が転写された記録紙を加熱及び加圧する加熱定着手段と、上流側の加熱定着手段から搬送されてきた記録紙を加圧してトナー画像を記録紙上に定着させる加圧定着手段と、前記加圧定着手段の回転を制御する回転制御手段とを備え、前記回転制御手段は、前記加熱定着手段による記録紙の搬送に対する前記加圧定着手段による記録紙の搬送を一時的に遅らせ、記録紙に一時的にループを形成するように、前記加圧定着手段の回転を制御する定着装置。このように構成すれば、画像ズレによる画質異常やローラのスリップ痕による画質異常を防止することができる。
【0058】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成されているため、次のような効果を奏する。
請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の発明によれば、厚紙又はカラー画像を担持した記録紙を定着する場合においても、十分な定着性能を確保することができる。また、画像ズレによる画質異常やローラのスリップ痕による画質異常を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】定着装置の構成を示す説明図。
【図2】別の実施形態の定着装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
1…定着装置、10…加熱定着手段としての加熱定着器、11…加熱定着器を構成するヒートローラ、12…加熱定着器を構成するプレスローラ、20…加圧定着手段としての加圧定着器、21…加圧定着器を構成するプレスローラ、22…加圧定着器を構成するプレスローラ、50…回転制御手段としての制御部、G…ガイド部材、H…熱源としてのヒータ、v1…加熱定着器の記録紙搬送速度、v2…加圧定着器の記録紙搬送速度。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image forming apparatus such as a facsimile machine with a copying function (hereinafter, referred to as a multifunction peripheral) for recording image data on recording paper using an electrophotographic method, and more particularly, to an image forming apparatus which is transferred onto recording paper according to a recording process. The present invention relates to a fixing device for fixing a toner image.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, a method of recording image data on recording paper using an electrophotographic method has been frequently used in a multifunction peripheral. A multifunction device using the electrophotographic method generally includes a charger for uniformly charging the surface of a photoconductor, an exposure device for irradiating light to the surface of the photoconductor to form an electrostatic latent image, and an electrostatic device. A developing device is provided for forming a toner image by attaching toner supplied from a toner case to the latent image. In addition, the multifunction peripheral includes a transfer device that transfers the toner image to recording paper, and a fixing device that fixes the transferred toner image to recording paper. Note that a series of processes of charging the photosensitive member, exposing, developing, transferring to recording paper, and fixing is one unit of the recording process in the electrophotographic system.
[0003]
Meanwhile, the fixing device includes a heat roller having a heater and a press roller that is pressed against the heat roller. When the image data is recorded on the recording paper, the energization of the heater is started to raise the temperature of the surface of the heat roller. When a predetermined fixing temperature (for example, 180 degrees) is reached, the image data recording operation is started. Start. That is, the recording paper onto which the toner image has been transferred according to the recording process is transported between the heat roller and the press roller. Then, the recording side of the recording paper to which the toner image has been transferred is heated by the heat roller, and the non-recording side of the recording paper is pressed by the press roller. As a result, the toner image is fixed on the recording paper as a permanent image.
[0004]
Here, the time required for the surface of the heat roller to reach a predetermined fixing temperature, that is, the warm-up time, differs depending on the heat capacity of the heat roller. Therefore, in order to reduce the heat capacity of the heat roller, a multifunction machine including a heat roller having a hollow structure and a thin wall has been proposed. According to such a multifunction peripheral, the time required for the surface of the heat roller to reach the predetermined fixing temperature is reduced, so that power consumption due to energization of the heater can be suppressed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the heat roller has a hollow structure and a reduced thickness, the strength of the heat roller is reduced. For this reason, the press roller has to reduce the pressure on the heat roller. Therefore, there is a problem that a fixing failure occurs when fixing a recording sheet carrying a thick paper or a color image.
[0006]
Further, when the diameter of the heat roller is reduced, the heat capacity is reduced as in the case where the thickness is reduced. Therefore, although the warm-up time is shortened, the same problem as in the case where the thickness is reduced is caused.
[0007]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to ensure sufficient fixing performance even when fixing recording paper carrying a thick paper or a color image. To provide a simple fixing device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 comprises a heat roller having a heat source and a press roller which presses against the heat roller, and a toner on a recording sheet passing through a nip portion between both rollers. A fixing device comprising a heat fixing unit for heating and pressurizing an image, and a pressure fixing unit comprising a pair of press rollers and pressing a toner image on a recording sheet passing through a nip portion of both rollers; The recording paper is transported between the fixing unit and the pressure fixing unit so as to form a loop.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the fixing device according to the first aspect, the recording sheet transport speed of the fixing unit located on the upstream side in the recording sheet transport direction of the two fixing units is the fixing unit located on the downstream side. Recording paper transport speed.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, in the fixing device according to the first or second aspect, of the two fixing units, the fixing unit located on the upstream side and the fixing unit located on the downstream side in the recording paper conveyance direction. A pair of guide members was arranged so as to secure a space between the recording papers where a loop could be formed.
[0011]
Therefore, according to the invention described in any one of claims 1 to 3, the toner image on the recording paper is heated and pressed by the heat fixing unit, and is pressed by the pressure fixing unit. . For this reason, even when one of the fixing units alone cannot ensure sufficient fixing performance, such as when fixing a recording sheet carrying a thick paper or a color image, a shortage of the fixing performance is caused by the other fixing unit. Supplemented. In addition, since the recording paper is conveyed so as to form a loop between the heat fixing unit and the pressure fixing unit, the recording paper is not pulled by the heat fixing unit and the pressure fixing unit. In other words, the rollers constituting the heat fixing unit and the rollers constituting the pressure fixing unit do not slip on the recording paper. As a result, no image shift occurs and no roller slip marks are formed on the recording paper, so that abnormal image quality is prevented.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a fixing device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the fixing device 1 includes a heat fixing device 10 and a pressure fixing device 20 disposed immediately downstream of the heat fixing device 10.
[0013]
The heat fixing device 10 includes a heat roller 11 and a press roller 12 pressed against the heat roller 11. Then, the heat fixing device 10 heats and pressurizes the toner image on the recording paper passing through the nip portion between the rollers 11 and 12.
[0014]
The heat roller 11 is formed in a hollow structure made of a metal such as iron, aluminum, and stainless steel. The heat roller 11 has a heater H inside. The heat roller 11 may be made of a metal having a hard surface hardness. Alternatively, the heat roller 11 may be formed in a hollow structure made of a metal, and its outer peripheral surface may be covered with an elastic material having excellent heat resistance such as silicon rubber. The heat roller 11 is reduced in diameter to reduce the heat capacity. That is, the preferable outer diameter is 8.4 mm to 30 mm, and the optimum outer diameter is 15 mm or less. The outer diameter of the heat roller 11 is changed according to the shape of the heater H, the printer speed, and the like. Further, the heat roller 11 is made thinner to reduce the heat capacity. That is, the preferred thickness is 0.1 mm to 0.8 mm, and the optimal thickness is 0.5 mm or less. The thickness of the heat roller 11 is changed according to the material, that is, the thermal conductivity. For example, in the case of a configuration in which a heater H having an outer diameter of 8 mm is provided inside the heat roller 11 having a thickness of 0.2 mm, the heat roller 11 having an outer diameter of 8.4 mm can be used. .
[0015]
In the present embodiment, the material of the heat roller 11 is aluminum, the outer diameter is 15 mm, and the thickness is 0.5 mm. Further, a 500 W halogen lamp is used as the heater H. Here, since the heat roller 11 has a hollow structure and a reduced thickness and a reduced heat capacity, a time required for the surface of the heat roller 11 to reach a predetermined fixing temperature (for example, 175 degrees), that is, a warm-up time is reduced. Is done. The surface of the heat roller 11 is coated with a fluorine resin. Therefore, the toner on the recording paper conveyed between the rollers 11 and 12 hardly adheres to the surface of the heat roller 11. Therefore, since the diameter of the heat roller 11 is reduced, the possibility that the recording paper is wound around the heat roller 11 is reduced. As a result, occurrence of jam is suppressed.
[0016]
The press roller 12 includes a core metal 12a having a solid structure, and a silicon-based sponge rubber 12b that covers the outer peripheral surface of the core metal 12a. The surface of the silicone-based sponge rubber 12b is covered with a PFA (tetrafluoroethylene perfluoroalkyl vinyl ether copolymer) tube. The press roller 12 is urged toward the heat roller 11 from below by a spring 12c. In the present embodiment, the outer diameter of the press roller 12 is 23 mm. In addition, the press roller 12 may be a core metal 12a coated with solid rubber. Alternatively, the press roller 12 may be obtained by covering the core metal 12a with solid rubber and coating the surface of the solid rubber. Alternatively, the press roller 12 may be one in which the core metal 12a is covered with solid rubber, and the surface of the solid rubber is covered with a PFA tube. That is, the press roller 12 is preferably a soft press roller made of an elastic material having a soft surface hardness.
[0017]
Here, the heat roller 11 has a hollow structure and a reduced strength as the thickness thereof is reduced. However, because the diameter of the heat roller 11 is reduced, the strength that has been reduced due to the hollow structure and the reduction in thickness is partially compensated. Therefore, the urging force of the spring 12c is set according to the strength of the heat roller 11. Accordingly, the recording paper conveyed between the rollers 11 and 12 is pressed by the press roller 12 by the urging force of the spring 12c. That is, the toner image on the recording paper is mainly heat-fixed by the heat-fixing device 10 and is also pressure-fixed at the same time.
[0018]
By the way, since the material of the surface of the press roller 12 is PFA and the material of the heat roller 11 is aluminum, the surface hardness of the press roller 12 is softer than the surface hardness of the heat roller 11. For this reason, when the recording paper conveyed between the rollers 11 and 12 is pressed by the press roller 12, the surface of the press roller 12 is slightly depressed along the surface shape of the heat roller 11 (first element). . Further, since the outer diameter of the press roller 12 is 23 mm and the outer diameter of the heat roller 11 is 15 mm, the outer diameter of the press roller 12 is larger than the outer diameter of the heat roller 11 (second element). For this reason, the nip width of both rollers 11 and 12 is compared with the case where both rollers 11 and 12 have the same surface hardness and the same outer diameter of both rollers 11 and 12 from the first element and the second element. Becomes wider. Therefore, at the time of fixing by the heat fixing device 10, a sufficient nip time is secured. As a result, the heat from the heat roller 11 is reliably applied to the recording paper. Therefore, the toner is melted by the heat fixing device 10 and fixed on the recording paper.
[0019]
When the recording paper conveyed between the rollers 11 and 12 is pressurized by the press roller 12 as described above, the surface of the press roller 12 is slightly depressed along the surface shape of the heat roller 11. Therefore, the recording paper passing between the rollers 11 and 12 is curled in a downwardly convex shape (substantially U-shape). Therefore, the recording paper after being fixed by the heat fixing device 10 is curled downward and discharged from between the rollers 11 and 12. That is, the recording sheet is discharged from between the rollers 11 and 12 to the heat roller 11 side (upper side) with respect to the tangential direction of the rollers 11 and 12.
[0020]
Therefore, the nip portion between the press roller 21 and the press roller 22 constituting the pressure fixing device 20 is disposed on one side of the tangential direction of the rollers 11 and 12 constituting the heat fixing device 10. In the present embodiment, the nip portion between the rollers 21 and 22 is disposed closer to the heat roller 11 than the tangential direction of the rollers 11 and 12. A pair of guide members G is disposed between the heat fixing device 10 and the pressure fixing device 20. The pair of guide members G form a recording paper transport path between the heat fixing device 10 and the pressure fixing device 20. In the present embodiment, a recording paper transport path that is inclined upward from the heat fixing device 10 toward the pressure fixing device 20 is formed. For this reason, the recording paper discharged from between the rollers 11 and 12 is guided by the pair of guide members G and is smoothly conveyed to the nip portion between the rollers 21 and 22.
[0021]
Next, the pressure fixing device 20 will be described.
The pressure fixing device 20 includes a press roller 21 and a press roller 22 that presses against the press roller 21. That is, unlike the heat fixing device 10, the pressure fixing device 20 does not include the heater H, and includes a pair of press rollers. Then, the pressure fixing device 20 presses the toner image on the recording paper passing through the nip between the rollers 21 and 22.
[0022]
In particular, the axial lengths of the nip portions of the rollers 21 and 22 are each equal to or larger than the maximum printing area. In the present embodiment, a configuration is assumed in which a margin area of 3 mm is secured in both widths of an A3 vertical size (297 mm wide × 420 mm long) recording paper. Therefore, in the case of such a configuration, the print area is 291 mm, and the axial length of the nip portion between the rollers 21 and 22 is 291 mm, respectively. In other words, the two rollers 21 and 22 of the present embodiment are so-called decurling rollers (generally having a length in the axial direction) for correcting the curl of the recording paper after fixing by the heat fixing device 10, that is, the curled recording paper. Is smaller than the print area). That is, the rollers 21 and 22 of this embodiment have a function of correcting the curl of the recording sheet after fixing by the heat fixing unit 10 (the details will be described later), and the nip of the rollers 21 and 22 will be described. The toner image on the recording paper passing through the set is positively pressed over the entire width. By the way, since the decurling roller has a length in the axial direction smaller than the printing area, only a part of the toner image on the recording paper passing through the nip portion of both rollers constituting the decurling roller can be sufficiently pressed. Fixing performance cannot be secured.
[0023]
The press roller 21 has a solid structure made of a metal such as iron, aluminum, and stainless steel. That is, the press roller 21 is preferably a hard press roller having a high surface hardness. In the present embodiment, the material of the press roller 21 is aluminum, and the outer diameter is 15 mm. Here, since the heat roller 11 has a hollow structure and a reduced thickness, the strength of the heat roller 11 is reduced. Therefore, the press roller 12 has to reduce the pressure on the heat roller 11. For this reason, when fixing thick paper or recording paper carrying a color image, sufficient fixing performance cannot be ensured only by the heat fixing device 10. Therefore, in order to compensate for the lack of the fixing performance, in the present embodiment, the pressure fixing device 20 is provided downstream of the heating fixing device 10. The press roller 21 has a solid structure so that the recording paper conveyed between the rollers 21 and 22 can be pressed by the press roller 22 with high pressure. Therefore, the toner image fixed by the heat fixing device 10 is further fixed by the pressure fixing device 20.
[0024]
The press roller 22 includes a core metal 22a having a solid structure, and a silicon-based solid rubber 22b covering the outer peripheral surface of the core metal 22a. The press roller 22 is urged toward the press roller 21 from above by a spring 22c. In the present embodiment, the outer diameter of the press roller 22 is 23 mm. Note that the press roller 22 may be one in which the core metal 22a is covered with solid rubber and the surface of the solid rubber is coated. Alternatively, the press roller 22 may be one in which the core metal 22a is covered with solid rubber, and the surface of the solid rubber is covered with a PFA tube. Alternatively, the press roller 22 may be such that the core metal 22a is covered with sponge rubber, and the surface of the sponge rubber is covered with a PFA tube. That is, the press roller 22 is preferably a soft press roller made of an elastic body having a soft surface hardness.
[0025]
Here, the pressure fixing device 20 is disposed immediately downstream of the heat fixing device 10. In this embodiment, the distance between a straight line passing through the center of the heat roller 11 and the center of the press roller 12 and a straight line passing through the center of the press roller 21 and the center of the press roller 22 is 35 mm. is there. Therefore, at the time of fixing by the pressure fixing device 20, the heat from the heater H of the heat fixing device 10 and the residual heat existing on the recording paper after the fixing by the heat fixing device 10 are utilized. That is, the toner image on the recording paper is mainly heat-fixed by the pressure fixing device 20 and is also heat-fixed.
[0026]
Since the surface of the press roller 22 is made of silicon-based solid rubber and the material of the press roller 21 is aluminum, the surface hardness of the press roller 22 is softer than the surface hardness of the press roller 21. Therefore, when the recording paper conveyed between the two rollers 21 and 22 is pressed by the press roller 22, the surface of the press roller 22 is slightly depressed along the surface shape of the press roller 21 (third element). . Further, since the outer diameter of the press roller 22 is 23 mm and the outer diameter of the press roller 21 is 15 mm, the outer diameter of the press roller 22 is larger than the outer diameter of the press roller 21 (fourth element). For this reason, the nip width of both rollers 21 and 22 increases from the third element and the fourth element. Therefore, at the time of fixing by the pressure fixing device 20, a sufficient nip time is secured. As a result, even when the heat fixing device 10 alone cannot ensure sufficient fixing performance, as in the case of fixing a recording paper carrying a thick paper or a color image, the shortage of the fixing performance is caused by the insufficient pressure fixing device 20. Is definitely compensated for.
[0027]
When the recording paper conveyed between the rollers 21 and 22 is pressurized by the press roller 22 as described above, the surface of the press roller 22 is slightly depressed along the surface shape of the press roller 21. Therefore, the recording paper passing between the rollers 21 and 22 is curled into an upwardly convex shape (substantially inverted U-shape). Accordingly, when the recording paper fixed by the heat fixing device 10, that is, the recording paper curled downward and conveyed between the rollers 21 and 22 passes through the rollers 21 and 22, the curl is corrected. . In other words, the press roller 12 (soft press roller) of the heat fixing device 10 and the press roller 22 (soft press roller) of the pressure fixing device 20 are disposed on opposite sides of the recording paper conveyance path. Therefore, the curl is corrected.
[0028]
Moreover, since the heat roller 11 and the press roller 21 are both made of aluminum, their surface hardness is substantially the same (fifth element). On the other hand, the surface hardness of the press roller 12 is softer than the surface hardness of the press roller 22 (sixth element). Further, since the heat roller 11 has a hollow structure and a reduced thickness and the press roller 21 has a solid structure, the urging force of the spring 12c is set to be smaller than the urging force of the spring 22c (seventh element). Therefore, from the fifth to seventh elements, the depression amount of the press roller 12 with respect to the heat roller 11 and the depression amount of the press roller 22 with respect to the press roller 21 can be set to be substantially the same (eighth element). .
[0029]
In addition, the outer diameters of the heat roller 11 and the press roller 21 are both 15 mm, and the outer diameters of the press roller 12 and the press roller 22 are all 23 mm. The outer diameters of the rollers (11 and 21, 12 and 22) are substantially the same (ninth element). Therefore, from the eighth and ninth elements, the shape (substantially U-shaped) of the recording paper when nipped by both rollers 11 and 12 and the recording when nipped by both rollers 21 and 22 The shape of the paper (substantially inverted U-shape) has substantially the same radius of curvature and the opposite curl direction. As a result, the recording paper fixed by the pressure fixing device 20 is discharged from the rollers 21 and 22 in a favorable state in which the curl in the fixing by the heat fixing device 10 is almost completely corrected.
[0030]
Incidentally, the recording paper is nipped at both the nip portions of the rollers 11 and 12 and the nip portions of the rollers 21 and 22. Here, when the recording paper conveyance speed v1 of the heat fixing device 10 is lower than the recording paper conveyance speed v2 of the pressure fixing device 20, the nip pressure p1 of both rollers 11, 12 and the nip pressure of both rollers 21, 22 are determined. Due to the relationship with p2, each of the rollers 11, 21 which is a driving roller slips on the recording paper. Specifically, when “v2> v1” and “p2> p1”, the heat roller 11 slips on the recording paper. On the other hand, when “v2> v1” and “p2 <p1”, the press roller 21 slips on the recording paper. On the other hand, when “v2> v1” and “p2 = p1”, both the heat roller 11 and the press roller 21 slip on the recording paper. As a result, in these cases, an image shift occurs and a slip mark of the rollers 11 and 21 occurs on the recording paper, so that an image quality abnormality occurs.
[0031]
For this reason, a configuration in which “v2 ≦ v1”, that is, a configuration in which the peripheral speed of the heat roller 11 is equal to or higher than the peripheral speed of the press roller 21 is preferable. In particular, a configuration in which “v2 <v1” is optimal. Therefore, in the present embodiment, “v2 <v1” is set. Therefore, in this embodiment, the recording paper is conveyed between the heat fixing device 10 and the pressure fixing device 20 so as to form a loop (slack) (see FIG. 1). Therefore, the recording paper is not pulled by the nip between the rollers 11 and 12 and the nip between the rollers 21 and 22. In other words, the rollers 11 and 21 do not slip on the recording paper. As a result, no image shift occurs, and no slip mark of both rollers 11 and 21 occurs on the recording paper regardless of the relationship between p1 and p2, thereby preventing abnormal image quality.
[0032]
In particular, in the present embodiment, the pair of guide members G is also used as a pair of guide members for securing a space where the recording paper can form a loop between the heat fixing device 10 and the pressure fixing device 20. are doing. In addition, since a pair of guide members G is provided instead of one guide member G, and each guide member G is formed in a mountain shape, the loop of the recording paper does not become larger than a certain amount. Therefore, as a result of the recording paper loop not being too large, the occurrence of recording paper jam is suppressed.
[0033]
As described above, according to the present embodiment, the following operations and effects can be obtained.
(1) The fixing device 1 includes a heat fixing device 10 and a pressure fixing device 20. For this reason, the toner image on the recording paper is heated and pressed by the heat fixing device 10 and is pressed by the pressure fixing device 20. As a result, even when one of the fixing devices alone cannot ensure sufficient fixing performance, such as when fixing a recording paper carrying a thick paper or a color image, a shortage of the fixing performance is caused by the other fixing device. Supplemented. Therefore, even when fixing thick paper or recording paper carrying a color image, sufficient fixing performance can be ensured.
[0034]
(2) The recording paper is transported between the heat fixing device 10 and the pressure fixing device 20 so as to form a loop (slack). Specifically, the recording paper transport speed v1 of the heat fixing unit 10 is equal to or higher than the recording paper transport speed v2 of the pressure fixing unit 20, that is, in this embodiment, the recording paper transport speed v1 of the heat fixing unit 10 is 20 is higher than the recording paper conveyance speed v2. For this reason, the recording paper is not pulled by the heat fixing device 10 and the pressure fixing device 20 to each other. In other words, the heat roller 11 forming the heat fixing device 10 and the press roller 21 forming the pressure fixing device 20 do not slip on the recording paper. As a result, no image shift occurs, and no slip mark of the rollers 11 and 21 occurs on the recording paper, so that abnormal image quality is prevented. Therefore, it is possible to prevent the image quality abnormality due to the image shift and the image quality abnormality due to the slip mark of the rollers 11 and 21.
[0035]
(3) A pair of guide members G are arranged between the heat fixing device 10 and the pressure fixing device 20 so as to secure a space where the recording paper can form a loop. Moreover, the pair of guide members G are formed in a mountain shape so that the loop of the recording paper formed between the heat fixing device 10 and the pressure fixing device 20 is not increased beyond a certain amount. For this reason, even if the recording paper is looped upwardly or downwardly, the recording paper is regulated by the guide member G so that the loop does not become larger than a certain amount. Accordingly, as a result of the recording paper loop not becoming too large, it is possible to suppress the occurrence of the recording paper jam.
[0036]
(4) The pressure fixing device 20 is disposed near the heat fixing device 10, that is, in the present embodiment, the pressure fixing device 20 is disposed immediately downstream of the heat fixing device 10. Therefore, at the time of fixing by the pressure fixing device 20, the heat from the heater H of the heat fixing device 10 is utilized. In other words, the toner image on the recording paper is mainly heat-fixed and heat-fixed by the pressure fixing device 20 at the same time. Therefore, by disposing the pressure fixing device 20 in the vicinity of the heat fixing device 10, the heat from the heater H of the heat fixing device 10 can be effectively used without providing the heater H in the pressure fixing device 20. . Therefore, sufficient fixing performance can be ensured with power saving.
[0037]
(5) The pressure fixing device 20 is disposed downstream of the heat fixing device 10, that is, in the present embodiment, the pressure fixing device 20 is disposed immediately downstream of the heating fixing device 10. For this reason, at the time of fixing by the pressure fixing device 20, the residual heat existing on the recording paper after fixing by the heat fixing device 10 is utilized. In other words, the toner image on the recording paper is mainly heat-fixed and heat-fixed by the pressure fixing device 20 at the same time. Therefore, by disposing the pressure fixing device 20 on the downstream side of the heat fixing device 10, even if the pressure fixing device 20 is not provided with the heater H, the residual heat existing on the recording paper after being fixed by the heat fixing device 10 is reduced. It is used effectively. Therefore, sufficient fixing performance can be ensured with power saving.
[0038]
(6) The length of each of the rollers 21 and 22 constituting the pressure fixing device 20 in the axial direction is set to be equal to or longer than the printing area. For this reason, the curl of the recording paper after fixing by the heat fixing device 10 is corrected by the rollers 21 and 22, and the toner image on the recording paper passing through the nip portion of the rollers 21 and 22 is positively spread over the entire width. Pressure. That is, the two rollers 21 and 22 are different from a simple decurling roller whose length in the axial direction is shorter than the printing area. Therefore, a sufficient fixing performance can be ensured as compared with a fixing device having only a decal roller.
[0039]
(7) When fixing recording paper carrying a thick paper or a color image, more heat is required than when fixing recording paper carrying a thin paper or a monochrome image. For this reason, in the case where the thick paper or the like is fixed by a fixing device having only a heat roller and a press roller pressed against the heat roller, that is, a conventional fixing device configured in one step, one step is sufficient. Since it is necessary to secure the fixing performance, the fixing temperature of the fixing device (the target temperature of the fixing device) must be increased. As a result, the time required for the surface of the heat roller to reach a predetermined fixing temperature, that is, the warm-up time, becomes longer.
[0040]
On the other hand, in the present embodiment, the heating and pressurization by the heat fixing device 10 and the pressurization by the pressure fixing device 20 cooperate. In other words, it is not necessary to secure sufficient fixing performance only by heating and pressing by the heat fixing device 10. For this reason, even when one of the fixing devices alone cannot ensure sufficient fixing performance, such as when fixing recording paper carrying a thick paper or a color image, a shortage of the fixing performance is caused by the other fixing device. Supplemented. That is, even when fixing thick paper or the like, it is only necessary to secure sufficient fixing performance in two stages of the heat fixing device 10 and the pressure fixing device 20, so that the target temperature of the heat fixing device 10 can be set low. It is possible. Specifically, the target temperature of the heat fixing device 10 may be any temperature at which the toner is melted (for example, 175 degrees lower than the conventional 180 degrees). Therefore, the warm-up time can be reduced.
[0041]
(8) Generally, the multifunction peripheral is in a normal mode in which the heat roller 11 is heated to a predetermined fixing temperature (for example, 175 degrees), and the heat roller 11 is maintained at a predetermined standby temperature (for example, 150 degrees). A standby mode in which the power is on, and an energy saving mode in which power to the heater H is shut off are provided. Then, if a predetermined time has elapsed since the end of the recording operation in the normal mode, the mode shifts to the standby mode. If the predetermined time has elapsed without the printing operation, the mode shifts to the energy saving mode. By the way, it is known that about 70% of the total power consumption of the multifunction peripheral is the power consumption in the standby mode. Therefore, in the present embodiment, the heat roller 11 has a hollow structure and a reduced thickness. Therefore, the heat roller 11 has a low heat capacity. As a result, the time required for the surface of the heat roller 11 to reach the predetermined fixing temperature, that is, the warm-up time is reduced. Therefore, it is possible to omit the standby mode, and it is possible to greatly reduce the power consumption due to energization of the heater H, and furthermore, the power consumption of the multifunction peripheral.
[0042]
(9) When the heat roller 11 has a hollow structure and a reduced thickness, the strength of the heat roller 11 decreases. For this reason, the press roller 12 has to lower the pressure on the heat roller 11. Therefore, it is conceivable to form a plurality of ribs on the inner peripheral surface of the heat roller 11 in order to improve the strength of the heat roller 11. However, the shape of the heat roller 11 becomes complicated and the cost increases. On the other hand, in the present embodiment, the pressure fixing device 20 is provided to compensate for the insufficient fixing by the heat fixing device 10. Therefore, it is not necessary to form a plurality of ribs on the inner peripheral surface of the heat roller 11. Therefore, the shape of the heat roller 11 is simple, and the manufacturing cost of the heat roller 11 can be suppressed.
[0043]
(10) The heat roller 11 has a hollow structure, a thin wall, and a smaller diameter. Therefore, the surface area of the heat roller 11 is reduced. As a result, heat loss due to heat radiation from the heat roller 11 is suppressed. Therefore, most of the heat from the heater H can be applied to the recording paper via the heat roller 11. Therefore, the fixing property by the heat fixing device 10 can be improved.
[0044]
(11) The pressure fixing is dispersed in the heat fixing device 10 and the pressure fixing device 20. For this reason, the biasing force of each of the spring 12c and the spring 22c may be small.
(12) The heat fixing device 10 includes a heat roller 11 and a press roller 12 that presses against the heat roller 11. On the other hand, the pressure fixing device 20 includes a press roller 21 and a press roller 22 that presses against the press roller 21. Since the press roller 12 (soft press roller) of the heat fixing device 10 and the press roller 22 (soft press roller) of the pressure fixing device 20 are arranged on opposite sides of the recording paper conveyance path, the curl Is corrected. Therefore, the curl of the recording paper can be corrected.
[0045]
(13) The depression amount of the press roller 12 with respect to the heat roller 11 is substantially the same as the depression amount of the press roller 22 with respect to the press roller 21. On the other hand, the outer diameters of the two rollers (11 and 21, 12 and 22) located diagonally between the fixing units 10 and 20 are substantially the same. For this reason, the shape of the recording paper when being nipped by both rollers 11 and 12 (substantially U-shape) and the shape of the recording paper when being nipped by both rollers 21 and 22 (substantially inverted U-shape) Means that the radius of curvature is substantially the same and the direction of curl is reversed. Therefore, the curl of the recording paper can be almost completely corrected.
[0046]
(14) The nip portion between the rollers 21 and 22 constituting the pressure fixing device 20 is connected to one side of the tangential direction of the rollers 11 and 12 constituting the heat fixing device 10, that is, in the present embodiment, the two rollers 21 and The nip portion 22 is disposed closer to the heat roller 11 than the tangential direction of the rollers 11 and 12. For this reason, the recording paper discharged from between the rollers 11 and 12 is smoothly conveyed to the nip portion between the rollers 21 and 22. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of the jam of the recording paper.
[0047]
The above embodiment can be embodied with the following modifications.
The configuration may be such that the recording paper transport speed v1 of the heat fixing device 10 is equal to the recording paper transport speed v2 of the pressure fixing device 20, that is, the peripheral speed of the heat roller 11 is equal to the peripheral speed of the press roller 21.
[0048]
A loop may be temporarily formed on the recording paper by the configuration shown in FIG. That is, as shown in FIG. 2, the heat roller 11 of the heat fixing device 10 and the press roller 21 of the pressure fixing device 20 are rotationally driven based on the control of a single motor M by the control unit 50. In particular, a rotational force is applied to the press roller 21 of the pressure fixing device 20 from the motor M via the electromagnetic clutch C. Specifically, the control unit 50 detects that the sensor S, which detects that the leading end of the recording paper has reached the nip portion of the rollers 21 and 22 constituting the pressure fixing device 20, detects the leading end of the recording paper. After a predetermined time has elapsed, the electromagnetic clutch C is turned on.
[0049]
As a result, the press roller 21 is not rotated and only the heat roller 11 is rotated until a predetermined time elapses after the leading edge of the recording paper reaches the nip portion between the rollers 21 and 22. In other words, since the press roller 21 is rotated after the predetermined time has elapsed, the conveyance of the recording paper by the pressure fixing device 20 is temporarily delayed to temporarily form a loop on the recording paper. I have. That is, the control unit 50 temporarily delays the conveyance of the recording paper by the pressure fixing device 20 with respect to the conveyance of the recording paper by the heating and fixing device 10, and temporarily forms a loop on the recording paper. 20 rotation is controlled. With this configuration, similarly to the above-described embodiment, it is possible to prevent an abnormal image quality due to an image shift and an abnormal image quality due to a roller slip mark. Of course, a configuration may be adopted in which a motor for driving the heat roller 11 and a motor for driving the press roller 21 are separately provided.
[0050]
As in the above-described embodiment, the pressure fixing device 20 is provided on the downstream side of the heat fixing device 10, preferably in the vicinity, particularly preferably in the immediate vicinity, and at the time of fixing by the pressure fixing device 20, after fixing by the heat fixing device 10. Is preferable to utilize the residual heat existing in the recording paper. However, when using a toner that melts at a low temperature, for example, a toner having a melting point of about 100 degrees, the toner is melted without using the residual heat. It may be provided on the side, preferably in the vicinity, particularly preferably in the immediate vicinity. With this configuration, at the time of fixing by the pressure fixing device 20, the residual heat existing on the recording paper after fixing by the heat fixing device 10 cannot be used, but at least the heat from the heater H of the heat fixing device 10 is removed. It can be used.
[0051]
A configuration in which the pressure fixing device 20 is disposed on the upstream side of the heat fixing device 10 as described above, wherein the press roller 22 constituting the pressure fixing device 20 is disposed on the upper side, and the press roller 21 is disposed on the lower side. Assume that the configuration is arranged. With this configuration, since the surface hardness of the upper press roller 22 is softer than the surface hardness of the lower press roller 21, the recording paper after being fixed by the pressure fixing device 20 on the upstream side is It is curled into a convex shape (substantially inverted U shape) and is discharged from between the rollers 21 and 22. That is, the recording paper is discharged from the space between the rollers 21 and 22 toward the press roller 21 (lower side) than the tangential direction of the rollers 21 and 22.
[0052]
Therefore, in the case of such a configuration, the nip portion between the rollers 11 and 12 constituting the heat fixing unit 10 on the downstream side is connected to the tangential direction of the rollers 21 and 22 constituting the pressure fixing unit 20 on the upstream side. The side, that is, the nip portion between the rollers 11 and 12 is disposed closer to the press roller 21 (lower side) than the tangential direction of the rollers 21 and 22. Further, the heat roller 11 constituting the heat fixing unit 10 on the downstream side is disposed on the upper side, and the press roller 12 is disposed on the lower side. As a result, since the surface hardness of the upper heat roller 11 is higher than the surface hardness of the lower press roller 12, the recording paper passing between the rollers 11 and 12 is convex downward (substantially U-shaped). Curled. Therefore, when the recording paper curled upwardly (substantially inverted U-shape) and conveyed between the rollers 11 and 12 passes between the rollers 11 and 12, the curl is corrected.
[0053]
The pressure fixing device 20 may be provided with a curvature imparting means for waving the recording paper in a recording paper width direction orthogonal to the recording paper conveyance direction. For example, the press roller 22 (soft press roller) of the pressure fixing device 20 is formed in a crown shape in which both ends in the recording paper width direction are narrower than the center portion in the recording paper width direction, and the crown-shaped press roller 22 (soft press) is formed. The roller (roller) may be used to constitute the curvature applying means. According to this configuration, even when the recording paper is curled in the recording paper conveyance direction, the curl is corrected as the recording paper is wavy in the recording paper width direction. Therefore, the curl of the recording paper can be corrected.
[0054]
Alternatively, the pressure fixing device 20 includes a press roller 21 (hard press roller), a first soft press roller that presses against the center of the press roller 21 in the recording paper width direction, and a press roller 21 in the recording paper width direction. It is good also as a structure provided with the some 2nd soft press roller which press-contacts both ends. The length of the first soft press roller in the axial direction is equal to or longer than the printing area. The tangential direction between the press roller 21 and the second soft press roller is different from the tangential direction between the press roller 21 and the first soft press roller. With this configuration, the recording paper is wavy in the recording paper width direction by the second soft press roller. Therefore, the curl of the recording paper can be corrected.
[0055]
-The press roller 21 may have a hollow structure.
A plurality of ribs may be formed inside the pair of guide members G along the recording paper transport direction. Of course, any one of a configuration in which a plurality of ribs are formed only in the upper guide member G, a configuration in which a plurality of ribs are formed only in the lower guide member G, and a configuration in which a plurality of ribs are formed in each of the pair of guide members G. It may be. With this configuration, the contact area of the recording paper with the guide member G is reduced. Therefore, the recording paper discharged from between the rollers 11 and 12 can be smoothly conveyed to the nip portion between the rollers 21 and 22. As a result, occurrence of a jam can be reliably suppressed.
[0056]
Further, technical ideas grasped from the above embodiment will be described below together with their effects.
[1] In the fixing device according to claim 3, the pair of guide members does not increase the loop of the recording paper formed between the upstream fixing unit and the downstream fixing unit to a certain amount or more. The fixing device being formed. With this configuration, the loop of the recording paper does not become too large, so that the occurrence of the jam of the recording paper can be suppressed.
[0057]
[2] A heating and fixing unit that heats and pressurizes the recording paper on which the toner image has been transferred according to the recording process, and a heating and fixing unit that presses the recording paper conveyed from the upstream heating and fixing unit to fix the toner image on the recording paper. Pressure fixing means, and rotation control means for controlling rotation of the pressure fixing means, wherein the rotation control means temporarily stops the conveyance of the recording paper by the pressure fixing means with respect to the conveyance of the recording paper by the heat fixing means. A fixing device that controls the rotation of the pressure fixing unit so as to form a loop temporarily on the recording paper by temporarily delaying the loop. With this configuration, it is possible to prevent an image quality abnormality due to an image shift and an image quality abnormality due to a roller slip mark.
[0058]
【The invention's effect】
The present invention is configured as described above, and has the following effects.
According to the invention described in any one of claims 1 to 3, sufficient fixing performance can be ensured even when fixing recording paper carrying a thick paper or a color image. Further, it is possible to prevent an image quality abnormality due to an image shift or an image quality abnormality due to a roller slip mark.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a fixing device.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a fixing device according to another embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fixing apparatus, 10 ... Heat fixing device as a heat fixing means, 11 ... Heat roller which comprises a heat fixing device, 12 ... Press roller which comprises a heat fixing device, 20 ... Pressure fixing device as a pressure fixing device Reference numeral 21 denotes a press roller forming a pressure fixing device, 22 denotes a press roller forming a pressure fixing device, 50 denotes a control unit as a rotation control means, G denotes a guide member, H denotes a heater as a heat source, and v1 denotes heating. Recording paper transport speed of the fixing device, v2 ... Recording paper transport speed of the pressure fixing device.