JP2006030876A - Fixing apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】 ニップ部で記録部材をトナーの粘着力と逆方向にカール及び排出させることにより、定着部材の巻き付きを防ぎ、トナーの温度を下げる時間と搬送距離が必要無く、定着ベルトの温度低下によるエネルギー損失も無い定着装置を提供する。
【解決手段】 定着ローラに張架された定着ベルト及び加圧ローラに張架された加圧ベルトを有し、上記定着ベルト及び加圧ベルトによって形成されたニップ部に、トナー像を担持した記録部材を通過させることにより、トナー像を記録部材に定着する定着装置において、上記ニップ部は、定着ローラ及び加圧ローラが複数対向することで形成されており、上記複数の定着ローラ及び加圧ローラを変位させる手段を有する。
【選択図】 図2
PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a fixing member from being wound by curling and discharging a recording member in a direction opposite to the adhesive force of toner at a nip portion, thereby eliminating a time and a conveying distance for lowering the temperature of the toner, and reducing the temperature of the fixing belt. A fixing device without energy loss is provided.
A recording medium having a fixing belt stretched around a fixing roller and a pressure belt stretched around a pressure roller, and carrying a toner image in a nip formed by the fixing belt and the pressure belt. In the fixing device for fixing the toner image to the recording member by passing the member, the nip portion is formed by a plurality of fixing rollers and pressure rollers facing each other, and the plurality of fixing rollers and pressure rollers Means for displacing.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、記録部材上のトナー画像を定着させる定着装置及び該定着装置を具備するレーザビームプリンタ、デジタル複写機、普通紙ファクシミリ等の画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing device for fixing a toner image on a recording member, and an image forming apparatus such as a laser beam printer, a digital copying machine, and a plain paper facsimile including the fixing device.
紙及びOHP等のシート状の記録部材に転写されたトナーを加熱により定着する定着装置においては、トナーの粘着力により定着ベルト及び定着ローラに記録部材が巻き付く不具合が発生する。そこで、この不具合を回避するため、従来、複数のガイドローラに定着ベルトより成る定着部材を巻き掛け、その定着ベルトに加圧ローラより成る加圧部材を圧接させた定着装置において、定着ベルトに離型剤を塗布する技術が知られている。
しかしながら、定着ベルトに離型剤を塗布するにあたっても種々の問題が残る。そこで、離型剤の塗布を不要とするため、定着ベルトより成る定着部材と加圧ローラより成る加圧部材とのニップ部を通過した記録部材をそのまま定着部材に密着させて搬送することでトナーの温度を低下させ、記録部材が定着部材と搬送ローラとの間を通過した後に、当該記録部材を定着部材から剥離すると共に、搬送ローラの表面線速と定着部材の表面線速とを異ならせる方法が提案されてきた。(例えば特許文献1参照)。
However, various problems still remain when applying a release agent to the fixing belt. Therefore, in order to eliminate the need for the application of a release agent, the recording member that has passed through the nip portion between the fixing member composed of the fixing belt and the pressure member composed of the pressure roller is conveyed as it is in close contact with the fixing member. After the recording member passes between the fixing member and the conveying roller, the recording member is peeled off from the fixing member, and the surface linear velocity of the conveying roller and the surface linear velocity of the fixing member are made different. A method has been proposed. (For example, refer to Patent Document 1).
しかしながら、上記特許文献1に示した技術では、第1に定着ベルトと記録部材は密着しており、トナーの温度が低下するに伴って定着ベルトの温度も低下するため、再び定着温度に加熱するために時間とエネルギーがかかり、非効率的で非経済的となる。また、トナーの温度が低下するまでに長い搬送距離が必要となり、レイアウト上不利であるという問題がある。
第2に、両面印刷や裏紙を使った場合などでは、既に定着された裏側のトナーが溶け出してしまい、表側ではなく裏側、つまり定着ベルトではなく加圧ローラに巻き付いてしまうという問題もある。
本発明は、上述した実情を考慮してなされたもので、ニップ出口における紙のカールと排出角度により巻き付きを防ぐことを目的とする。
より具体的には、ニップ部で記録部材をトナーの粘着力と逆方向にカール及び排出させることにより、定着部材の巻き付きを防ぎ、トナーの温度を下げる時間と搬送距離が必要無く、定着ベルトの温度低下によるエネルギー損失も無い定着装置を提供することを目的とする。
又、両面印刷や裏紙等、記録部材の裏面にもトナーが存在する場合、カールの方向とトナー粘着力の方向が一致することにより、巻き付きが発生する可能性がある。そこで、紙の裏側のトナー量を検知して、演算装置で紙の表側のトナー量と比較を行い、トナー量差に応じてニップ部の定着ローラ及び加圧ローラの配置を変化させて排出方向、カール方向及びカール量を変化させることにより、巻き付きを防ぐことが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
更に、同じニップ形状であっても、記録部材の厚さによりカール量は異なるので、記録部材の厚さを検知してニップ形状を決める。記録部材の厚さに応じて、定着ローラ及び加圧ローラの配置を変化させて排出方向、カール方向及びカール量を変化させることにより、巻き付きを防ぐことが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
However, in the technique disclosed in
Secondly, when double-sided printing or backing paper is used, there is a problem that the toner on the back side that has already been fixed melts and wraps around the pressure roller instead of the fixing belt instead of the front side. .
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to prevent winding by the curl and discharge angle of the paper at the nip exit.
More specifically, by curling and discharging the recording member in the direction opposite to the adhesive force of the toner at the nip portion, the fixing member is prevented from being wound, and there is no need for a time and a conveying distance for lowering the toner temperature. It is an object of the present invention to provide a fixing device that does not lose energy due to a temperature drop.
In addition, when toner is also present on the back surface of the recording member such as double-sided printing or backing paper, the curling direction and the toner adhesive force may coincide with each other, which may cause winding. Therefore, the amount of toner on the back side of the paper is detected and compared with the amount of toner on the front side of the paper with an arithmetic unit, and the arrangement of the fixing roller and the pressure roller in the nip portion is changed according to the toner amount difference, and the discharge direction An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of preventing winding by changing the curl direction and the curl amount.
Further, even if the nip shape is the same, the amount of curl varies depending on the thickness of the recording member. Therefore, the nip shape is determined by detecting the thickness of the recording member. To provide an image forming apparatus capable of preventing winding by changing the discharge direction, curl direction, and curl amount by changing the arrangement of the fixing roller and the pressure roller according to the thickness of the recording member. Objective.
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明に係る定着装置は、定着ローラに張架された定着ベルト及び加圧ローラに張架された加圧ベルトを有し、上記定着ベルト及び加圧ベルトによって形成されたニップ部にトナー像を担持した記録部材を通過させることにより、トナー像を記録部材に定着する定着装置において、上記ニップ部は、複数の定着ローラと複数の加圧ローラが夫々一対一にて対向することで形成されており、上記複数の定着ローラ及び加圧ローラを変位させる変位手段を有することを特徴とする。
請求項2の発明に係る画像形成装置は、請求項1に記載の上記定着装置を具備することを特徴とする。
請求項3の発明に係る画像形成装置は、請求項2に於いて、上記記録部材の裏側のトナー量情報を検知する検知手段と、検知情報を処理する演算装置と、制御手段と、を有し、制御手段は、上記記録部材の表面と裏面のトナー量差の情報に従って上記変位手段を制御して上記複数の定着ローラ、加圧ローラを変位させることを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項2、又は3において、上記記録部材の厚さ検知手段と、検知情報を処理する演算装置を更に有し、前記制御手段は上記記録部材の厚さ情報に従って上記複数の定着ローラ、加圧を変位させることを特徴とする。
In order to solve the above problems, a fixing device according to a first aspect of the present invention includes a fixing belt stretched around a fixing roller and a pressure belt stretched around a pressure roller, and the fixing belt And a fixing device for fixing the toner image to the recording member by passing the recording member carrying the toner image through the nip formed by the pressure belt, wherein the nip portion includes a plurality of fixing rollers and a plurality of pressures. The rollers are formed by facing each other one-on-one, and have displacement means for displacing the plurality of fixing rollers and pressure rollers.
An image forming apparatus according to a second aspect of the invention includes the fixing device according to the first aspect.
According to a third aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus according to the second aspect, further comprising: a detection unit that detects toner amount information on the back side of the recording member; an arithmetic unit that processes the detection information; and a control unit. The control means controls the displacement means according to information on the toner amount difference between the front surface and the back surface of the recording member to displace the plurality of fixing rollers and pressure rollers.
According to a fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect, the recording member thickness detection unit and an arithmetic unit for processing the detection information are further provided, and the control unit is configured to perform the recording unit according to the thickness information of the recording member. A plurality of fixing rollers and pressure are displaced.
本発明によれば、複数の定着ローラ及び加圧ローラの配置を変位させることによりニップ形状を変化させて、記録部材の排出方向、カール方向及びカール量を変化させているので、定着装置における記録部材の巻き付きを防ぐことができる。
本発明の画像形成装置においては、前記の定着装置を具備しているため、定着装置における記録部材の巻き付きを防ぐことができる。
本発明の画像形成装置においては、記録部材の裏側のトナー像情報を検知する検知手段と、上記トナー像情報を処理する演算装置を有し、記録部材の表側と裏側のトナー量を検知して演算装置で比較を行い、想定されるトナーの粘着力に応じて、定着ローラ及び加圧ローラの配置を変位させて排出方向、カール方向及びカール量を変化させているので、裏紙使用時や両面定着時においても、定着装置における記録部材の巻き付きを完全に防ぐことができる。
本発明の画像形成装置においては、記録部材の厚さを検知して、演算装置で検知情報を処理することにより、最適なニップ形状を割り出し、定着ローラ及び加圧ローラの配置を変位させてカール方向及びカール量を変化させているので、記録部材が厚紙の場合でも、カールを無駄に大きくすることなく、定着装置における記録部材の巻き付きを防ぐことができる。
According to the present invention, since the nip shape is changed by displacing the arrangement of the plurality of fixing rollers and the pressure rollers, the discharge direction, the curl direction, and the curl amount of the recording member are changed. The winding of the member can be prevented.
Since the image forming apparatus of the present invention includes the fixing device described above, it is possible to prevent the recording member from being wrapped around the fixing device.
The image forming apparatus of the present invention has a detecting means for detecting toner image information on the back side of the recording member and an arithmetic unit for processing the toner image information, and detects toner amounts on the front side and the back side of the recording member. A comparison is made with an arithmetic unit, and the arrangement of the fixing roller and the pressure roller is displaced according to the assumed adhesive force of the toner to change the discharge direction, curl direction, and curl amount. Even during double-sided fixing, it is possible to completely prevent the recording member from being wrapped around the fixing device.
In the image forming apparatus of the present invention, the thickness of the recording member is detected, and the detection information is processed by the arithmetic unit to determine the optimum nip shape, and the arrangement of the fixing roller and the pressure roller is displaced to curl. Since the direction and the curl amount are changed, even when the recording member is thick paper, the winding of the recording member in the fixing device can be prevented without unnecessarily increasing the curl.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図1のモノクロプリンタは、紙やOHPといった記録部材P上にトナー像を形成する作像手段1と、そのトナー像を記録部材P上に定着する定着装置2とを有している。以下に作像手段1について説明する。
まず、ドラム状の感光体3は、図示しない駆動装置によって図1における時計方向に回転駆動され、帯電ローラ4によって感光体3表面が所定の極性に均一に帯電される。感光体3に対向して転写ベルト5が配置され、この転写ベルト5は、駆動ローラ6と従動ローラ7に張架されて反時計方向に回転駆動される。上記感光体3上の帯電面にレーザ書き込みユニット8から、図示しないPCより受け取った作像情報を元に光変調されたレーザビームLが照射される。これによって感光体3上に静電潜像が形成され、その静電潜像が現像装置9によってトナー像として可視像化される。
一方、給紙部10から搬送ローラ11により記録部材Pが搬送される。その記録部材Pが、矢印Aで示すように、感光体3と転写ベルト5との間に送り込まれ、転写ベルト5に担持されて搬送される。転写ベルト5を挟んで感光体3に対向する位置には転写ローラ12が配置され、その転写ローラ12に対し感光体3上のトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加され、これによって感光体3上のトナー像が記録部材P上に転写される。記録部材Pに転写されず、感光体3上に残された転写残トナーは、クリーニング装置13によって除去される。そして、未定着トナー像を転写された記録部材Pは、矢印Bで示すように定着装置2に送り込まれ、トナー像が記録部材P上に定着される。定着装置2を通過した記録部材Pは、矢印C方向に搬送されて図示していない排紙トレイ上に排出される。上記各部の制御は図示しない制御手段が行う。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The monochrome printer shown in FIG. 1 includes an
First, the drum-shaped photoconductor 3 is rotationally driven in a clockwise direction in FIG. 1 by a driving device (not shown), and the surface of the photoconductor 3 is uniformly charged to a predetermined polarity by the charging roller 4. A transfer belt 5 is disposed opposite to the photoreceptor 3, and the transfer belt 5 is stretched around a driving roller 6 and a driven
On the other hand, the recording member P is conveyed from the
次に、本発明に係る定着装置2について説明する。図2は図1に示した定着装置2の拡大断面図である。加熱ローラ21aとテンションローラ22a及び定着ローラ23a、23b、23cに張架された無端状の定着ベルト24と、加熱ローラ21bとテンションローラ22bと加圧ローラ25a、25b、25cに張架された無端状の加圧ベルト26は、それぞれ図示していない駆動装置によって矢印E、Fの方向に回転駆動される。テンションローラ22a、22bはテンションばね27a、27bによりそれぞれ定着ベルト24及び加圧ベルト26を適度な張力で張っている。
定着ローラ23a、23b、23cと加圧ローラ25a、25b、25cには、それぞればね28a、28b、28c、28d、28e、28fを介して電動アクチュエータ(変位手段)29a、29b、29c、29d、29e、29fが取り付けられている。なお、定着ローラ23a、23b、23c及び加圧ローラ25a、25b、25cを変位させる機構は、電動アクチュエータ以外にも、電動モータやピエゾ素子等でも良い。加熱ローラ21a、21b内には、加熱ローラ21a、21bを加熱する加熱源として、ヒータ30a、30bが配置され、定着ベルト24及び加圧ベルト26の表面には、温度検知手段としてサーミスタ31a、31bが配置されている。このサーミスタ31a、31bにより、定着ベルト24及び加圧ベルト26表面の温度を検知し、図示していない温度制御回路によって、ヒータ30a、30bをオン、オフ制御し、定着ベルト24及び加圧ベルト26の表面温度をトナー像の定着に適した所定の範囲に維持する。
未定着トナー画像は、定着ローラ23a、23b、23cと加圧ローラ25a、25b、25cとの間で夫々形成されたニップNにおいて、加熱された定着ベルト24及び加圧ベルト26により記録部材P上に定着される。この際、図示しないPCより受け取った作像情報から得られた記録部材P上のトナー量に応じて、定着ローラ23a、23b、23c及び加圧ローラ25a、25b、25cを電動アクチュエータ29a、29b、29c、29d、29e、29fで変位させることにより、ニップNの形状(加圧力)を決める。
ニップNの形状の例としては、記録部材P上のトナー量が少ない場合には、図3のように定着ローラ23a、23b、23c及び加圧ローラ25a、25b、25cは平行に配置され、記録部材Pは矢印Cと平行に真っ直ぐ排出される。また、記録部材P上のトナー量が多い場合は、定着側の電動アクチュエータ29a、29b、29cを縮めて、加圧側の電動アクチュエータ29d、29e、29fを伸ばすことにより、定着ローラ23a、23b、23c及び加圧ローラ25a、25b、25cが図4のように、加圧ローラ側が定着ローラ側に食い込む形で配置される。
この時、電動アクチュエータ29b及び29eを、他の電動アクチュエータ29a、29c及び29d、29fよりも大きく変位させることにより、ニップNを湾曲させる。これにより記録部材Pが加圧側にカールし、加圧側に傾いた角度αで排出されるため、定着ベルト24と記録部材Pの間に生じるトナー粘着力が打ち消され、記録部材Pは定着ベルト24に巻き付かずに排出される。
Next, the fixing device 2 according to the present invention will be described. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the fixing device 2 shown in FIG. Endless fixing belt 24 stretched between heating roller 21a, tension roller 22a and
The
The unfixed toner image is transferred onto the recording member P by the heated fixing belt 24 and the pressure belt 26 at the nip N formed between the
As an example of the shape of the nip N, when the amount of toner on the recording member P is small, the fixing
At this time, the
次に、本発明の第2実施例について説明する。近年、環境に対する配慮により、記録部材として裏面に既に印刷された裏紙を用いることがある。図5のように、給紙部10と転写ベルト5の間に、記録部材Pの裏側(定着面に対して裏側)に面するようにCCD14を配置し、記録部材Pの裏面のトナー量情報を得る。また、記録部材Pの表面(定着面)のトナー量情報は、図示しないPCより受け取った作像情報より得られる。図示しない中央演算装置により、記録部材Pの裏面と表面のトナー量差を演算し、そのトナー量差に応じて電動アクチュエータ29a、29b、29c、29d、29e、29fを動かすことにより、ニップNの形状を決める。
例えば、表面のトナー量が多い場合は、定着側の電動アクチュエータ29a、29b、29cを縮めて、加圧側の電動アクチュエータ29d、29e、29fを伸ばすことにより、定着ローラ23a、23b、23c及び加圧ローラ25a、25b、25cを図4のように加圧ローラ側が定着ローラ側に食い込む形で配置させる。この時、電動アクチュエータ29b、29eを、他の電動アクチュエータ29a、29c、29d、29fよりも大きく変位させることにより、ニップNを定着ローラ側が凹となるように湾曲させる。逆に記録部材の裏面のトナー量が多い場合は、定着側の電動アクチュエータ29a、29b、29cを伸ばして、加圧側の電動アクチュエータ29d、29e、29fを縮めることにより、ニップNを加圧ローラ側が凹となるように湾曲させる。上記機構は両面印刷を行う場合にも有効である。
次に、本発明の第3実施例について説明する。第3実施例は図6に示すように、給紙部と転写ベルトとの間に備えられた厚さセンサ15により、記録部材Pの厚さを検知するものである。記録部材Pは厚いほど巻き付きが発生しにくく、またカールの癖もつきやすい。そこで、記録部材Pの厚さに応じてニップ形状を変化させる。記録部材Pが厚い場合、図3のように定着ローラ23a、23b、23c及び加圧ローラ25a、25b、25cは平行に配置され、記録部材Pは矢印Cと平行に真っ直ぐ排出される。逆に記録部材Pが薄い場合、電動アクチュエータ29a、29b、29c、29d、29e、29fを変位させてニップを湾曲させることにより、記録部材Pがカールし、傾いた角度で排出される。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In recent years, a backing paper already printed on the back surface is sometimes used as a recording member due to environmental considerations. As shown in FIG. 5, the CCD 14 is disposed between the
For example, when the amount of toner on the surface is large, the fixing-side
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the third embodiment, as shown in FIG. 6, the thickness of the recording member P is detected by a thickness sensor 15 provided between the paper feeding unit and the transfer belt. The thicker the recording member P, the less likely it is to wind, and the more likely it is to curl. Therefore, the nip shape is changed according to the thickness of the recording member P. When the recording member P is thick, the fixing
1 作像手段、2 定着装置、3 感光体、4 帯電ローラ、5 転写ベルト、6 駆動ローラ、7 従動ローラ、8 レーザ書き込みユニット、9 現像装置、10 給紙部、11 搬送ローラ、12 転写ローラ、13 クリーニング装置、14 CCD、15 厚さセンサ、21a、21b 加熱ローラ、22a、22b テンションロー、23a−c 定着ローラ、24 定着ベルト、25a−c 加圧ローラ、26 加圧ベルト、27a、27b テンションばね、28a−f ばね、29a−f 電動アクチュエータ、30a、30b ヒータ、31a、31b サーミスタ、A、B、C 搬送方向、E、F ベルト回転方向、P 記録部材、L レーザビーム、N ニップ、α 排出角度
DESCRIPTION OF
Claims (4)
The recording member thickness detecting means and an arithmetic device for processing the detected information are further provided, wherein the control means displaces the plurality of fixing rollers and pressure according to the recording member thickness information. The image forming apparatus according to claim 2.
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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