JP2006084791A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、プリンタ、FAX等の電子写真方式に用いる加熱方式の定着装置を有する画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus having a heating type fixing device used for an electrophotographic system such as a copying machine, a printer, and a FAX.
近年、省エネ、ウォーミングアップ短縮を達成するために、定着ローラの薄肉化による低熱容量化が行われている。しかしながら、定着ローラを薄肉化すると、定着ローラの断面積が減少するため、定着ローラ長手方向の熱移動速度が小さくなる。この薄肉化した状態で、小幅サイズ紙を連続通紙すると、非通紙部で温度上昇が発生しやすくなり、その直後に大幅サイズ紙を通紙した場合に紙シワや光沢ムラ等が発生し易くなるという問題点があった。 In recent years, in order to achieve energy saving and warm-up shortening, the heat capacity has been reduced by reducing the thickness of the fixing roller. However, when the fixing roller is thinned, the cross-sectional area of the fixing roller is reduced, so that the heat transfer speed in the longitudinal direction of the fixing roller is reduced. In this thinned state, if small-size paper is continuously passed, the temperature rises easily in the non-passage area, and if it is passed immediately after that, paper wrinkles or gloss unevenness will occur. There was a problem that it became easy.
上記問題点を解決するためにヒートパイプを利用して定着ローラの温度分布の均一化を図り温度変動を低減する提案もなされている(例えば、特許文献1参照)。
本発明は、小幅サイズ紙を連続通紙して、その直後に大幅サイズ紙を通紙した場合、定着ローラ長手方向表面での温度差による紙シワや光沢ムラ等の発生のない定着装置を有する画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has a fixing device that does not generate paper wrinkles or gloss unevenness due to a temperature difference on the surface in the longitudinal direction of the fixing roller when a small size paper is continuously fed and a large size paper is passed immediately after that. An object is to provide an image forming apparatus.
上記目的は、下記の構成によって達成することができる。 The above object can be achieved by the following configuration.
(1)定着ローラと、当該定着ローラに対して圧接して配置される加圧ローラと、前記定着ローラを加熱する加熱源と、前記定着ローラの清掃用のクリーニングウェブを前記定着ローラに押付ける押圧ローラとを有し、前記定着ローラと前記加圧ローラとで形成されるニップ部に転写材を通過させ定着処理を行う定着装置を有する画像形成装置において、前記押圧ローラがヒートパイプ部材で構成されていることを特徴とする画像形成装置(第1の発明)。 (1) A fixing roller, a pressure roller arranged in pressure contact with the fixing roller, a heat source for heating the fixing roller, and a cleaning web for cleaning the fixing roller are pressed against the fixing roller. In an image forming apparatus having a pressing roller, and having a fixing device that performs a fixing process by passing a transfer material through a nip formed by the fixing roller and the pressure roller, the pressing roller is configured by a heat pipe member An image forming apparatus (first invention).
(2)定着ローラと、当該定着ローラに対して圧接して配置される加圧ローラと、前記定着ローラを加熱する加熱源と、前記定着ローラに圧接配置された清掃ローラと、当該清掃ローラの表面を清掃する清掃用クリーニングウェブとを有し、前記定着ローラと前記加圧ローラとで形成されるニップ部に転写材を通過させ定着処理を行う定着装置を有する画像形成装置において、前記清掃ローラがヒートパイプ部材で構成されていることを特徴とする画像形成装置(第2の発明)。 (2) a fixing roller, a pressure roller disposed in pressure contact with the fixing roller, a heat source for heating the fixing roller, a cleaning roller disposed in pressure contact with the fixing roller, and the cleaning roller An image forming apparatus comprising: a cleaning web for cleaning the surface; and a fixing device that performs a fixing process by passing a transfer material through a nip formed by the fixing roller and the pressure roller. Is constituted by a heat pipe member (second invention).
小幅サイズ紙を連続通紙している間に、定着ローラの非通紙部で上昇した熱をヒートパイプでローラ長手方向に熱移動速度を増大し、定着ローラ表面での温度差が解消でき、紙シワや光沢ムラ等の発生を回避できる。 While continuously passing through small-size paper, the heat transfer speed is increased in the longitudinal direction of the roller with a heat pipe, and the temperature difference on the surface of the fixing roller can be eliminated. Generation of paper wrinkles and uneven gloss can be avoided.
はじめに、本発明に係わる定着装置及びそれを装着する画像形成装置について説明する。 First, a fixing device according to the present invention and an image forming apparatus on which the fixing device is mounted will be described.
本発明の実施の形態における説明では、本明細書に用いる用語により本発明の技術範囲が限定されることはない。 In the description of the embodiment of the present invention, the technical scope of the present invention is not limited by the terms used in this specification.
図1は画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。 FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of the overall configuration of the image forming apparatus.
図1において、10は感光体、11は帯電手段であるスコロトロン帯電器、12は画像書き込み手段である書き込み装置、13は現像手段である現像装置、14は感光体10の表面を清掃するためのクリーニング装置、15はクリーニングブレード、16は現像スリーブ、20は中間転写ベルトを示す。画像形成手段1は感光体10、スコロトロン帯電器11、現像装置13、およびクリーニング装置14等からなっており、各色毎の画像形成手段1の機械的な構成は同じであるので、図1ではY(イエロー)系列のみの構成について参照符号を付けており、M(マゼンタ)、C(シアン)およびK(黒)の構成要素については参照符号を省略した。
In FIG. 1, 10 is a photoconductor, 11 is a scorotron charger as charging means, 12 is a writing device as image writing means, 13 is a developing device as developing means, and 14 is for cleaning the surface of the
各色毎の画像形成手段1の配置は中間転写ベルト20の走行方向に対して、Y、M、C、Kの順になっており、各感光体10は中間転写ベルト20の張設面に接触し、接触点で中間転写ベルト20の走行方向と同方向、かつ、同線速度で回転する。
The arrangement of the image forming means 1 for each color is in the order of Y, M, C, K with respect to the running direction of the
中間転写ベルト20は駆動ローラ21、アースローラ22、テンションローラ23、除電ローラ27、従動ローラ24に張架され、これらのローラと中間転写ベルト20、転写器25、クリーニング装置28等でベルトユニット3を構成する。
The
中間転写ベルト20の走行は不図示の駆動モータによる駆動ローラ21の回転によって行われる。
The
感光体10は、例えばアルミ材によって形成される円筒状の金属基体の外周に導電層、a−Si層あるいは有機感光体(OPC)等の感光層を形成したものであり、導電層を接地した状態で図1の矢印で示す反時計方向に回転する。
The
読み取り装置80からの画像データに対応する電気信号は画像形成レーザで光信号に変換され、書き込み装置12によって感光体10上に投光される。
An electrical signal corresponding to the image data from the
現像装置13は、感光体10の周面に対し所定の間隔を保ち、感光体10の回転方向と最接近位置において逆方向に回転する円筒状の非磁性ステンレスあるいはアルミ材で形成された現像スリーブ16を有している。
The developing
中間転写ベルト20は、体積抵抗率106〜1012Ω・cmの無端ベルトであり、例えば変性ポリイミド、熱硬化ポリイミド、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロイ等のエンジニアリングプラスチックに導電材料を分散した、厚さ0.04〜0.10mmの半導電性シームレスベルトである。
The
25は転写器で、トナーと反対極性の直流が印加され、感光体10上に形成されたトナー画像を中間転写ベルト20上に転写させる機能を有する。転写器25としてはコロナ放電器の他に転写ローラを用いることもできる。
A
26はアースローラ22から当接および当接解除可能な転写ローラで、中間転写ベルト20上に形成されたトナー画像を転写材Pに再転写する。
28はクリーニング装置で、中間転写ベルト20を挟んで従動ローラ24に対向して設けられている。トナー画像を転写材Pに転写後、中間転写ベルト20は、トナーと同極性または逆極性の直流電圧を重畳した交流電圧が印加された除電ローラ27で残留トナーの電荷が弱められ、クリーニングブレード29によって周面上に残ったトナーが清掃される。
A
4は定着装置であるが、詳細は後述する。 Reference numeral 4 denotes a fixing device, which will be described in detail later.
70は紙送り出しローラ、71はタイミングローラ、72は紙カセット、73は搬送ローラである。81は排紙ローラで、定着された転写材を排紙皿82へ排紙する。B1は、各駆動部、画像形成プロセス、定着温度等の制御手段であるコントロール部である。
70 is a paper feed roller, 71 is a timing roller, 72 is a paper cassette, and 73 is a transport roller. A
次に、本発明に関する定着装置について説明する。 Next, the fixing device according to the present invention will be described.
図2は、第1の発明に係る図1における定着装置を拡大した図である。 FIG. 2 is an enlarged view of the fixing device in FIG. 1 according to the first invention.
図3は、図2のXX矢視断面を示す図である。 FIG. 3 is a view showing a cross section taken along the line XX of FIG.
図2、図3において、41は定着ローラである加熱ローラで、アルミから形成された円筒状の芯金413の外周に離型層411が被覆された構成で作られ、歯車45を介して、不図示の駆動部からの動力を得て回転する。当該加熱ローラ41の空洞部には支持接片461を介して配設され、定着ローラ41は加熱源であるハロゲンヒータ46によって所定の温度まで加熱され、その温度は、前記加熱ローラ41の表面近傍に設置された非接触温度センサ414により検出され、コントロール部B1に伝達され、当該コントロール部B1はハロゲンヒータ46をON、OFFすることによって、加熱ローラ41の表面温度が規定の温度となるように制御している。
2 and 3,
加圧ローラ42は、鉄製の円筒状の芯金420の表面にシリコーンゴム質の耐熱弾性層422を形成し、さらに外側にフッ素樹脂の被膜層421を被着している。
In the
加熱ローラ41と加圧ローラ42とは、加圧機構5によって、常時加圧状態にあり、その圧接力は偏芯カム54によって調整される。
The
前記加圧機構5は、加圧ローラ42を軸受51を介して両端部42eで支持するローラ支持板50A(50B)、当該ローラ支持板50を、回動軸52を支点として、矢印W方向に押し上げる圧着バネ53、前記ローラ支持板50A(50B)に係合し、ニップNでの圧力を設定する偏芯カム54、当該偏芯カム54を同位相に係止する回動軸55等からなっている。なお、前記ローラ支持板50Aと50Bとは不図示のステイを介して同位相に一体化されて構成されており、前記回動軸52、55は不図示の軸受を介して定着装置枠体4A、4Bにて支持されている。
The pressure mechanism 5 includes a
前記偏芯カム54はコントロール部B1からの指令にしたがって、不図示の駆動部からの動力を得て、所定の基準位置から所定の角度だけ回転することにより、加圧ローラ42の加熱ローラ41への圧接力(ニップ幅)を加減することができる。
The
6は、前記定着ローラ41を清掃するクリーニング部で、ポリアミド系の不織布で作られたクリーニングウェブ60、巻き取りローラ60A、元巻きローラ60B、押圧ローラ61等から構成されている。
A cleaning unit 6 for cleaning the fixing
巻き取りローラ60Aは、不図示の駆動部から動力を得て、間欠的に所定の速度で回転し、前記クリーニングウェブ60を矢印f方向にプリント数に応じた長さだけ(例えば、1mm/1プリント)走行させる。
The take-up
前記押圧ローラ61は、ヒートパイプ部材で構成され、その両端部61eは不図示のクリーニング部6の枠体に軸受を介して支持されており、回転軸の両端部61eを不図示のバネで押し付け、前記クリーニングウェブ60を介して加熱ローラ41に圧接している。なお、当該押圧ローラ61のヒートパイプによる効果については後述する。
The
したがって、定着処理後の加熱ローラ41に残留するトナーは、前記クリーニングウェブ60によって拭い去ることができる。
Therefore, the toner remaining on the
次にヒートパイプの効果について説明する。 Next, the effect of the heat pipe will be described.
図4は、ヒートパイプの構造と効果を説明するための図である。 FIG. 4 is a diagram for explaining the structure and effect of the heat pipe.
図4(a)は、長手方向の断面を示し、図4(b)は外壁面を示す。 4A shows a cross section in the longitudinal direction, and FIG. 4B shows an outer wall surface.
ヒートパイプである押圧ローラ61は、伝熱促進手段のひとつで、密閉された管内611を作動流体が相変化しながら循環し熱を輸送する機能を有している。すなわち、加熱された温度の高い部分から低い部分へ素早く熱移動させることが可能であり、加熱ローラ41のベルト幅方向(ローラ長手方向)Dで加熱ローラ41に温度差が発生しても、当該ヒートパイプによって熱移動速度が増大し、温度差が解消される。
The
図4(a)における蒸発部では作動流体が蒸発して外部(加熱ローラ41)から吸熱し、凝縮部では蒸気が凝縮して放熱する。凝縮した液は、管内611の壁に設けられた深さ1mm未満の溝612の中を毛細管力によって駆動され、蒸発部に戻る。
4A, the working fluid evaporates and absorbs heat from the outside (heating roller 41), and the condensing unit condenses and dissipates heat. The condensed liquid is driven by a capillary force in a
前述したが、定着ローラを薄肉化した状態で、小幅サイズ紙を連続通紙すると、非通紙部で温度上昇が発生しやすくなり、その直後に大幅サイズ紙を通紙した場合に紙シワや光沢ムラ等が発生し易くなるという問題点があった。 As described above, if the narrow roller is continuously passed while the fixing roller is thinned, the temperature rises easily at the non-sheet passing portion, and when the size paper is passed immediately after that, There was a problem that gloss unevenness and the like were likely to occur.
第1の発明によると、加熱ローラ41に押圧ローラ61がクリーニングウェブ60を介して密着しているので、サイズAの小幅の転写材を連続してプリントしても、加熱ローラ41の非通紙部である領域Cにおいては、転写材による加熱ローラ41からの熱吸収がなくても、押圧ローラ61が加熱ローラ41の領域Cの熱を通紙部へ急速に輸送するので、温度差が解消され、サイズAの直後にサイズBの大幅の転写材を通紙しても、紙シワ、光沢ムラ等の画質不良を回避することができる。
According to the first invention, since the
なお、加熱ローラ41の温度は温度センサ442で検知され、コントロール部B1に伝達され、コントロール部B1は、加熱ローラ41のハロゲンヒータ46の不図示の電源をON、OFFすることによって、ベルト40の温度が規定の温度になるように制御する。
Note that the temperature of the
次に第2の発明について説明する。 Next, the second invention will be described.
図5は、第2の発明に係る定着装置を拡大した図である。 FIG. 5 is an enlarged view of the fixing device according to the second invention.
図6は、図5のXX矢視断面を示す図である。 6 is a view showing a cross section taken along the line XX of FIG.
図5、図6において、図2および図3と同一機能を有する部分は同一参照符号を付してある。 5 and 6, parts having the same functions as those in FIGS. 2 and 3 are given the same reference numerals.
41は、定着ローラである加熱ローラで、アルミから形成された円筒状の芯金413に弾性体である耐熱弾性層412がライニングされ、当該耐熱弾性層412の外周に離型層411が被覆された構成で作られ、歯車45を介して、不図示の駆動部からの動力を得て回転する。当該加熱ローラ41の空洞部には支持接片461を介して配設された、加熱源であるハロゲンヒータ46によって所定の温度まで加熱され、その温度は、前記加熱ローラ41の表面近傍に設置された非接触温度センサ414により検出され、コントロール部B1に伝達され、当該コントロール部B1はハロゲンヒータ46をON、OFFすることによって、加熱ローラ41の表面温度が規定の温度となるように制御している。
加圧ローラ42は、鉄製の円筒状の芯金420の表面にシリコーンゴム質の耐熱弾性層422を形成し、さらに外側にフッ素樹脂の被膜層421を被着している。
In the
加熱ローラ41と加圧ローラ42とは、加圧機構5によって、常時加圧状態に
あり、その圧接力は偏芯カム54によって調整される。
The
加圧機構5については、先に図2、図3で説明した内容と同じ故省略する。 The pressurizing mechanism 5 is omitted because it is the same as that described above with reference to FIGS.
6は、前記定着ローラを清掃するクリーニング部で、ポリアミド系の不織布で作られたクリーニングウェブ60、巻き取りローラ60A、元巻きローラ60B、清掃ローラ61A、ウェブテンションローラ62等から構成されている。
Reference numeral 6 denotes a cleaning unit for cleaning the fixing roller, which includes a cleaning
巻き取りローラ60Aは、不図示の駆動部から動力を得て、間欠的に所定の速度で回転し、前記クリーニングウェブ60を矢印f方向にプリント数に応じた長さだけ(例えば、1mm/1プリント)走行させる。
The take-up
清掃ローラである清掃ローラ61Aは、ヒートパイプ部材で構成され、その両端部は不図示のクリーニング部6の枠体に軸受を介して支持されており、回転軸の両端部61eを不図示のバネで押し付け、加熱ローラ41を直接押圧している。なお、当該清掃ローラ61Aのヒートパイプによる効果については前述した内容と全く同じ有、ここでは省略する。
The cleaning
定着処理後の加熱ローラ41に残留するトナーは、押圧された清掃ローラ61Aの表面に付着し、さらにウェブテンションローラ62が清掃ローラ61Aに摺接し残留トナーを拭い去ることができる。
The toner remaining on the
第2の発明によると、加熱ローラ41に清掃ローラ61Aが直接密着しているので、サイズAの小幅の転写材を連続してプリントしても、加熱ローラ41の非通紙部である領域Cにおいては、転写材による加熱ローラ41からの熱吸収がなくても、清掃ローラ61Aが加熱ローラ41の領域Cの熱を通紙部へ急速に輸送するので、温度差が解消され、サイズAの直後にサイズBの大幅の転写材を通紙しても、紙シワ、光沢ムラ等の画質不良を回避することができる。
According to the second invention, since the cleaning
なお、前記押圧ローラ61、清掃ローラ61Aはヒートパイプ部材そのもので構成されているが、金属パイプ製の押圧ローラ、清掃ローラにヒートパイプを内挿した構成でも上記効果を上げることができる。
The
次に、上記画像形成装置の画像形成プロセス(画像形成工程)について図1を基に説明する。 Next, an image forming process (image forming process) of the image forming apparatus will be described with reference to FIG.
画像記録のスタートにより不図示の感光体ドラムの駆動モータの始動によりイエロー(Y)の画像形成手段1の感光体10が矢印で示す方向に回転され、同時に帯電ローラ11の帯電作用により感光体10に電位の付与が開始される。
When the image recording is started, the
感光体10は電位を付与されたあと、露光光学系12によって第1の色信号すなわちYの画像データに対応する電気信号による画像書込が開始され、感光体10の表面に原稿画像のYの画像に対応する静電潜像が形成される。
After the
前記の潜像は現像装置13により非接触の状態で反転現像され、感光体10の回転に応じイエロー(Y)のトナー像が形成される。
The latent image is reversed and developed in a non-contact state by the developing
上記画像形成プロセスによって画像形成体である感光体10上に形成されたYのトナー像が、転写器25によって、中間転写ベルト20上に転写される。
The Y toner image formed on the
次いで中間転写ベルト20は、Yのトナー像と同期が取られ、マゼンタ(M)の画像形成手段1により、スコロトロン帯電器11の帯電作用により電位が付与され、書き込み装置12によってMの色信号すなわち読み取り装置80からのMの画像データに対応する電気信号による画像書込が行われ、現像装置13による非接触の反転現像によって感光体10上に形成されたMのトナー像が、Mの転写器25によって、前記のYのトナー像の上から重ね合わせて形成される。
Next, the
同様のプロセスにより、Y、Mの重ね合わせトナー像と同期が取られ、シアン(C)の画像形成手段1により、感光体10上に形成された、Cの色信号によるCの画像データに対応するCのトナー像が、Cの転写器25によって、前記のY、M、のトナー像上から重ね合わせて形成され、更にY、M、Cの重ね合わせトナー像と同期が取られ、黒色(K)の画像形成手段1により、感光体10上に形成された、Kの色信号によるKの画像データに対応するKのトナー像が、Kの転写器によって、前記のY、M、C、のトナー像の上からKのトナー像が重ね合わせて形成され、中間転写ベルト20上それぞれにY、M、C、およびKの重ね合わせカラートナー画像が形成される。
A similar process is used to synchronize with the superimposed toner images of Y and M, and corresponding to the C image data based on the C color signal formed on the
また、一次転写後の各色の感光体10上の面に残ったトナーは、クリーニングユニット14により残留トナーが除去され、不図示の帯電前の一様露光器により先の画像形成における感光体10、履歴が解消されて、次の画像形成サイクルにはいる。
Further, the toner remaining on the surface of the
前記重ね合わせトナー画像を担持している中間転写ベルト20は矢印Fの方向に送られ、転写材Pが、転写材収納手段である給紙カセット54より、送り出しローラ70によって送り出され、搬送ローラ73を経てタイミングローラ71へ搬送され、中間転写ベルト20上のトナー画像と同期がとられて、タイミングローラ71の駆動によって、転写ローラ26の転写領域Sに給送される。
The
中間転写ベルト20に重畳した転写材Pは、転写領域Sでアースローラ22と転写ローラ26に挟持転写され、定着装置4で加熱ローラ41、加圧ローラ42のニップ部Tで挟持、加圧して定着され、排紙ローラ81で、排紙皿82へ排紙される。
The transfer material P superimposed on the
1 画像形成手段
41 加熱ローラ
42 加圧ローラ
44 外部加熱ローラ
46 ハロゲンヒータ
5 加圧機構
50(A)、50(B) ローラ支持板
53 圧着バネ
54 偏芯カム
6 クリーニング部
60 クリーニングウェブ
61 押圧ローラ
61A 清掃ローラ
B1 コントロール部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image formation means 41
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Cited By (2)
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US8639151B2 (en) | 2010-04-21 | 2014-01-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Image forming apparatus for conveying a heated sheet |
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