JP2014126745A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等に使用される定着装置及びこれを使用した画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing device used for a copying machine, a laser beam printer, a facsimile, and the like, and an image forming apparatus using the same.
例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置における加熱定着装置としては、従来一般に、熱ローラ方式の加熱装置が多用されている
この方式では、ハロゲンヒータ等の熱源により加熱して所定の温度を維持させた加熱ローラと、これに圧接させた弾性を有する加圧ローラとの定着ニップに記録材を導入して挟持搬送させることで定着ローラの熱で記録材表面の未定着トナー像を熱定着させる。
For example, as a heat fixing device in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile, etc., a heating roller type heating device has been generally used in this method. By introducing the recording material into the fixing nip between the heating roller that maintains the pressure and the pressure roller having elasticity that is pressed against the heating roller, the unfixed toner image on the surface of the recording material is heated by the heat of the fixing roller. Let it settle.
最近では、フィルム加熱方式の加熱装置が提案され、実用化されている。この方式の加熱装置は、支持部材に固定支持させた加熱体に記録材を、耐熱性の有る薄肉のフィルム材（ベルト材）を介して密着させている。そして、フィルム材を加熱体に摺動移動させて加熱体の熱をフィルム材を介して記録材へ与えるように構成されている。 Recently, a film heating type heating apparatus has been proposed and put into practical use. In this type of heating apparatus, a recording material is brought into close contact with a heating body fixedly supported by a support member via a thin film material (belt material) having heat resistance. Then, the film material is slid and moved to the heating body, and the heat of the heating body is applied to the recording material through the film material.
このようなフィルム加熱方式の加熱装置は、加熱体として、良熱伝導性のセラミック基材と、この基材の表面に設けられた通電により発熱する抵抗発熱層を有するセラミックヒータが用いられている。またフィルム材として薄膜で低熱容量のものを用いており、短時間に加熱体の温度が上昇し、スタンバイ時に加熱体に電力供給をする必要がなく、記録材をすぐに通紙しても記録材が定着ニップに到達するまでに加熱体を所定温度まで十分に昇温させることができる。 In such a film heating type heating apparatus, a ceramic heater having a highly heat conductive ceramic base and a resistance heating layer that generates heat by energization provided on the surface of the base is used as a heating body. . Also, a thin film with a low heat capacity is used as the film material. The temperature of the heating element rises in a short time, and it is not necessary to supply power to the heating element during standby. The heating element can be sufficiently heated up to a predetermined temperature before the material reaches the fixing nip.
このため、ウェイトタイムの短縮化（クイックスタート性）や省電力化が可能である。 For this reason, shortening of the wait time (quick start property) and power saving are possible.
ここで、記録材の表面に担持された未定着トナーは、そのすべてが適度に加熱溶融されて、記録材表面に定着されるのが、理想的である。しかし、溶けきらないコールドオフセット状態のトナー、溶けすぎたホットオフセット状態のトナー、静電的に定着ローラ、定着ベルト（定着フィルム）にオフセットしたトナー等が存在する場合がある。このようなトナーは、記録材の表面に接する定着ローラや定着ベルトに転移し、これら定着ローラや定着ベルトに転移したトナーが紙間等で加圧ローラにさらに転移し、定着ローラ、定着ベルト、加圧ローラに付着してトナー汚れを発生させることになる。 Here, it is ideal that all unfixed toner carried on the surface of the recording material is appropriately heated and melted and fixed on the surface of the recording material. However, there may be a cold offset toner that does not melt, a hot offset toner that melts too much, a toner that is electrostatically offset to the fixing roller or the fixing belt (fixing film), and the like. Such toner is transferred to a fixing roller and a fixing belt that are in contact with the surface of the recording material, and the toner transferred to the fixing roller and the fixing belt is further transferred to a pressure roller between paper sheets, and the fixing roller, the fixing belt, It adheres to the pressure roller and causes toner contamination.
このようなトナー汚れを蓄積させないために、定着装置に用いられる定着ローラ、定着フィルム、加圧ローラの表層には、トナーとの離型性を考慮して、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰといったフッ素樹脂層や、ＬＴＶ、ＲＴＶといったシリコーンゴム層からなる離型層を設けるのが一般的である。 In order not to accumulate such toner stains, fluororesin layers such as PTFE, PFA, and FEP are used on the surface of the fixing roller, fixing film, and pressure roller used in the fixing device in consideration of releasability from the toner. In general, a release layer made of a silicone rubber layer such as LTV or RTV is provided.
定着ベルトを用いた定着装置においても、記録シートの表面にはトナー像が担持されているため、定着ベルトの熱によってトナー像が溶融した際に、トナー像が接着剤となって記録シートと定着ベルトとの間に付着力が作用する。そのため、定着ベルト表面から記録シートを剥離する機構を設ける必要がある。 Even in a fixing device using a fixing belt, since the toner image is carried on the surface of the recording sheet, when the toner image is melted by the heat of the fixing belt, the toner image becomes an adhesive and is fixed to the recording sheet. Adhesive force acts between the belt. Therefore, it is necessary to provide a mechanism for peeling the recording sheet from the surface of the fixing belt.
特に、画像形成装置の高速化が図られた場合には、定着装置において一旦剥離不良が生じて紙詰まり（ジャム）が生じると、その影響を受けて損傷する後続の記録シートの枚数も多くなる。このため、定着ニップを高速で通過した記録シートを定着ベルトから安定的かつ確実に剥離することがより重要となる。 In particular, when the speed of the image forming apparatus is increased, if a separation failure occurs once in the fixing device and a paper jam occurs, the number of subsequent recording sheets damaged due to the influence increases. . For this reason, it is more important to stably and reliably peel the recording sheet that has passed through the fixing nip at a high speed from the fixing belt.
記録シートを定着ベルト表面から剥離する機構としては、定着ニップの下流側に定着ベルトに当接して分離爪を配設する構成が用いられている（特許文献１）。 As a mechanism for peeling the recording sheet from the surface of the fixing belt, a configuration in which a separation claw is disposed in contact with the fixing belt on the downstream side of the fixing nip is used (Patent Document 1).
また、定着ベルトに対して加圧ロールが圧接して配設された構成の定着装置で、定着ニップの出口位置の定着ベルトの内側に、定着ベルトの曲率を大きくする固定部材を設け、定着ベルトの曲率の変化で記録シートを剥離する構成も用いられる（特許文献２）。 Further, in the fixing device having a configuration in which a pressure roll is disposed in pressure contact with the fixing belt, a fixing member for increasing the curvature of the fixing belt is provided inside the fixing belt at the exit position of the fixing nip, and the fixing belt is provided. A configuration in which the recording sheet is peeled off by a change in curvature is also used (Patent Document 2).
また、定着ニップの下流側に出てきた紙の先端に、記録シート全長にわたって空気を吹き付けて剥離する定着装置が知られている（特許文献３）。 There is also known a fixing device that blows and peels air over the entire length of the recording sheet at the leading edge of the paper that has come out downstream of the fixing nip (Patent Document 3).
しかしながら、定着ベルトを用いた定着装置において、記録シートを定着ベルト表面から剥離する機構として分離爪を用いる場合には、記録シートを定着ベルト側から安定的に剥離するために、分離爪を定着ベルトに当接させて配設する必要がある。そのために、定着ベルト表面は分離爪によって磨耗され易くなる。 However, in the fixing device using the fixing belt, when the separation claw is used as a mechanism for separating the recording sheet from the surface of the fixing belt, the separation claw is used to stably peel the recording sheet from the fixing belt side. It is necessary to be disposed in contact with the. Therefore, the surface of the fixing belt is easily worn by the separation claw.
そして、定着ベルト表面に分離爪による磨耗が生じると、定着画像上に定着ベルト表面の磨耗痕に対応した定着ムラが発生して画像品質を低下させる場合がある。また、磨耗痕上にオフセットしたトナーが次第に付着堆積して、定着画像上に汚れを生じさせることもある。 If wear due to the separation claw occurs on the surface of the fixing belt, fixing unevenness corresponding to the wear mark on the surface of the fixing belt may occur on the fixed image, which may deteriorate the image quality. Further, the offset toner may gradually adhere to and accumulate on the wear scar, causing stain on the fixed image.
さらには、定着ベルト表面の磨耗が進んだ場合には、薄層の定着ベルトは最終的に破断にまで至り、定着装置の機能が損なわれるおそれもある。 Furthermore, when the surface of the fixing belt progresses, the thin-layer fixing belt eventually breaks, and the function of the fixing device may be impaired.
曲率の変化を用いた分離方法は、定着ベルト内に曲率を変化させる部材を入れるため定着ベルトにストレスがかかってしまい、定着ベルト表面が摩耗してしまう可能性がある。 In the separation method using the change in curvature, since a member that changes the curvature is placed in the fixing belt, stress is applied to the fixing belt, and the surface of the fixing belt may be worn.
また、定着ニップの下流側に分離エアーを設けたものは、風を定着ニップに送るため、定着ベルトや加圧部材を冷やし、定着不良を招く可能性がある。 In addition, in the case where separation air is provided on the downstream side of the fixing nip, since the wind is sent to the fixing nip, the fixing belt and the pressure member are cooled, which may cause fixing failure.
そこで本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ベルト部材を用いた定着装置において、記録シートをベルト部材から安定的に分離することにある。 Accordingly, the present invention has been made to solve the technical problems as described above, and an object thereof is to stably separate a recording sheet from a belt member in a fixing device using the belt member. There is.
この目的を達成するために、本発明の定着装置は、第１の発熱体と、前記第１の発熱体に摺動するように回転可能に支持された無端状のフィルム部材と、前記フィルム部材に圧接して定着ニップを形成し、前記定着ニップに、未定着トナー像を担持した転写材が供給された場合に前記定着ニップで前記転写材を挟持して加圧しつつ回転して前記転写材を搬送する加圧部材と、前記定着ニップより前記転写材の搬送方向の下流側で、前記フィルム部材に接触する第２の発熱体とを具備し、前記第２の発熱体が前記フィルム部材を介して転写材を加熱する加熱温度は、前記未定着トナー像のトナーの融点よりも高く、前記第１の発熱体が前記フィルム部材を介して転写材を加熱する加熱温度よりも低いことを特徴とする。 In order to achieve this object, a fixing device according to the present invention includes a first heating element, an endless film member rotatably supported so as to slide on the first heating element, and the film member. When the transfer material carrying an unfixed toner image is supplied to the fixing nip, the transfer material is rotated while pinching and pressing the transfer material at the fixing nip. And a second heating element in contact with the film member downstream of the fixing nip in the conveying direction of the transfer material, the second heating element serving as the film member. The heating temperature at which the transfer material is heated via the film member is higher than the melting point of the toner of the unfixed toner image and lower than the heating temperature at which the first heating element heats the transfer material via the film member. And
本発明によれば、第１の発熱体により定着されたトナーが分離位置において第２の発熱体により再度加熱される。そして、第２の発熱体の発熱温度は、未定着トナー像のトナーの融点よりも高い。このため、転写材のフィルム部材からの分離不良が発生しやすい場合であっても、再加熱により粘度が低くなり分離不良の発生を防止することができる。また、第２の発熱体の発熱温度は、第１の発熱体の発熱温度よりも低いので、トナーが再溶融してフィルム部材に再度転写されることもない。 According to the present invention, the toner fixed by the first heating element is heated again by the second heating element at the separation position. The heat generation temperature of the second heat generator is higher than the melting point of the toner of the unfixed toner image. For this reason, even if it is a case where the separation defect from the film member of a transfer material tends to generate | occur | produce, a viscosity becomes low by reheating and generation | occurrence | production of a separation defect can be prevented. Further, since the heat generation temperature of the second heat generator is lower than the heat generation temperature of the first heat generator, the toner is not re-melted and transferred to the film member again.
以下に図面を参照して、本発明の実施形態を詳しく説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified. .
（画像形成装置の全体構成）
図１に本実施形態の画像形成装置の概略構成を示す。図１に示すように、本実施形態に係る画像形成装置には、画像形成ユニット１００と、定着装置２００が備えられる。
(Overall configuration of image forming apparatus)
FIG. 1 shows a schematic configuration of the image forming apparatus of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the image forming apparatus according to the present embodiment includes an
画像形成ユニット１００は、感光体ドラム１と、帯電ローラ２、レーザースキャナ３、現像装置４、及び転写ローラ５を備える。感光体ドラム１は、形成すべき画像に対応するトナー画像を担持する。帯電ローラ２は、感光体ドラム１は、表面にトナーを保持するために帯電させる。レーザースキャナ３は、感光体ドラム１の表面をレーザー光Ｌでスキャンして作成する画像に対応する潜像を生成する。現像装置４は、感光体ドラム１の表面にトナーを供給する。転写ローラ５は、感光体ドラム１との間の定着ニップでシート材Ｐ（シート状の転写材）を挟持し、感光体ドラム１ドラムの表面のトナー像をシート材Ｐに転写する。
The
シート材Ｐ上に画像を形成する際は、まずユーザが不図示の操作パネルにより、印刷モードや枚数を入力し、印刷開始ボタンを押すことにより、画像形成装置が動作する。動作が始まると感光体ドラム１が回転し、感光体ドラム１の表面に接触して設けられる帯電ローラ２が、感光体ドラム１の表面を一様に帯電する。一様に帯電した感光体ドラム１の表面に対して、レーザースキャナ３が画像情報に基づいてレーザー光Ｌを射出し、感光体ドラム１の表面に静電潜像を形成する。その後、現像装置４が、感光体ドラム１表面との電位差を利用して静電潜像にトナーを供給し、感光体ドラム１の表面上で静電潜像をトナー像として現像する。
When an image is formed on the sheet material P, the image forming apparatus operates when the user first inputs the print mode and the number of sheets using an operation panel (not shown) and presses the print start button. When the operation starts, the photosensitive drum 1 rotates, and the
一方、シート材Ｐは、給送ローラ６によって搬送され、レジストレイション上ローラ１５及びレジストレイション下ローラ１６とにより斜行補正がなされる。そして、感光体ドラム１の表面において現像されたトナー像は、感光体ドラム１と転写ローラ５の転写ニップにおいて、シート材Ｐに転写される。レジストレイション上ローラ１５とレジストレイション下ローラ１６とは一対のローラを構成する。この一対のローラは、転写ニップのシート材Ｐの搬送方向上流に設けられる。
On the other hand, the sheet material P is conveyed by the feeding
シート材Ｐに転写されずに感光体ドラム１の表面に残留した残留トナーは、クリーニング装置７において除去される。
Residual toner remaining on the surface of the photosensitive drum 1 without being transferred to the sheet material P is removed by the
なお、シート材Ｐを転写ニップに搬送する際のタイミングは、トップセンサ８によってシート材Ｐの先端を検知することで、トナー像をシート材Ｐ上の所望の位置に転写可能なタイミングに制御される。
The timing at which the sheet material P is conveyed to the transfer nip is controlled to a timing at which the toner image can be transferred to a desired position on the sheet material P by detecting the leading edge of the sheet material P by the
感光体ドラム１と転写ローラ５の転写ニップで未定着トナー像が転写されたシート材Ｐは、定着装置２００に搬送される。定着装置２００によってトナー像が定着されたシート材Ｐは、定着装置２００から排出され、排出センサ９を経由して装置本体外部に排出される。
The sheet material P on which the unfixed toner image is transferred at the transfer nip between the photosensitive drum 1 and the transfer roller 5 is conveyed to the
（定着装置の構成）
図２を参照して本実施の形態における定着装置２００の構成について説明する。図２は、本実施の形態における定着装置２００の概略構成を示すものである。本実施の形態における定着装置２００は、フィルム加熱方式の定着装置である。
(Configuration of fixing device)
With reference to FIG. 2, the configuration of fixing
同図に示すように、定着装置２００は、定着アンセンブリ１０と加圧ローラ２０（加圧部材）を備える。加圧ローラ２０は定着アンセンブリ１０に圧接して定着ニップＮを形成し、さらに加圧ローラ２０が図中矢印方向に回転することで、定着アンセンブリ１０が図中矢印方向に従動回転するように構成される。
As shown in the figure, the fixing
定着アンセンブリ１０は、加熱ヒータ１１（第１の発熱体）、断熱ホルダ１２、無端状の定着フィルム１３（フィルム部材）を備える。加熱ヒータ１１は、断熱ホルダ１２に保持され、回転可能に支持された定着フィルム１３の内周面と摺動する位置に設けられる。
The fixing
加熱ヒータ１１としては、低熱容量のプレート状のものが用いられる。本実施形態では、アルミナや窒化アルミ等の絶縁性セラミック基板の表面に、基板の長手方向に沿って、Ａｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）、ＲｕＯ２、Ｔａ２Ｎ等の通電発熱抵抗層がスクリーン印刷されたものが用いられる。 なお、定着フィルム１３の内周面との摺動面に、熱効率を損なわない範囲で通電発熱抵抗層を保護するガラス層などの保護層を設ける構成であってもよい。
As the
断熱ホルダ１２は、加熱ヒータ１１を保持するものであって、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の耐熱性樹脂によって形成される。また、加熱ヒータ１１を保持すると共に、定着フィルム１３の回転をガイドする役目も備える。
The
また、加熱ヒータ１１のシート材Ｐの搬送方向の下流側には、シート材Ｐを再び加熱するための自己温調発熱体１４（第２の発熱体）が設けられている。この自己温調発熱体１４については詳細に後述する。
Further, a self-temperature-regulating heating element 14 (second heating element) for heating the sheet material P again is provided on the downstream side of the
本実施の形態における定着フィルム１３には、定着装置２００のクイックスタートを可能にするために、層厚が２００μｍ以下の耐熱性フィルムが用いられる。また、耐久性を確保するために、層厚を２０μｍ以上とすることが望ましい。すなわち、本実施の形態では、層厚が２０μｍ以上で、かつ、２００μｍ以下の定着フィルムが用いられる。
In order to enable quick start of the fixing
また、本実施形態における定着フィルム１３は、基層と表層より形成される複層構造を有する。
Further, the fixing
基層としては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ等の耐熱性樹脂、あるいは、耐熱性、高熱伝導性を有するＳＵＳ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等の純金属、合金等が用いられる。 As the base layer, a heat-resistant resin such as polyimide, polyamideimide, or PEEK, or a pure metal such as SUS, Al, Ni, Cu, or Zn having heat resistance and high thermal conductivity, an alloy, or the like is used.
表層としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、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共重合体）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレン共重合体）等の樹脂が用いられる。また、ＥＴＦＥ（エチレンテトラフルオロエチレン共重合体）、ＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライド）等の樹脂を用いてもよい。定着フィルム１３の表層をこのように構成することで、定着フィルム１３の離型性が向上する。
As the surface layer, resins such as PTFE (polytetrafluoroethylene), PFA (tetrafluoroethylene perfluoroalkyl vinyl ether copolymer), and FEP (tetrafluoroethylene hexafluoropropylene copolymer) are used. Further, a resin such as ETFE (ethylene tetrafluoroethylene copolymer), CTFE (polychlorotrifluoroethylene), PVDF (polyvinylidene fluoride), or the like may be used. By configuring the surface layer of the fixing
加圧ローラ２０は、ＳＵＳ、ＳＵＭ、Ａｌ等の金属製の芯金２１と、芯金２１の外側に形成される弾性層２２によって構成される。
The
加圧ローラ２０は、不図示のバネによって定着フィルム１３に対して加圧され、定着ニップＮを得る。また、芯金２１の端部に設けられた不図示の駆動ギアにより、図２の矢印の方向に回転する駆動力を得る。駆動力は制御手段を統制する不図示のＣＰＵからの指令に従い、不図示のモータより伝達される。この加圧ローラ２０の回転駆動に伴って、定着フィルム１３は加圧ローラ２０との摩擦力により従動回転する。
The
また、本実施形態では、定着フィルム１３と加熱ヒータ１１との間に、フッ素系やシリコーン系の耐熱性グリース等の潤滑材を介在させることにより、摩擦抵抗を低く抑え、定着フィルム１３がより滑らか回転することが可能な構成とした。
Further, in this embodiment, by interposing a lubricant such as a fluorine-based or silicone-based heat resistant grease between the fixing
また、加熱ヒータ１１の温度制御は、セラミック基板の背面に設けた不図示のサーミスタ等温度検知素子の信号に応じて、不図示のＣＰＵが通電発熱抵抗層に印加する電圧のデューティー比や波数等を決定し適切に制御すること行う構成とした。この構成によれば、定着ニップＮの温度を所望の定着設定温度に保つことが可能になる。
Further, the temperature control of the
上述のように構成される定着装置２００に対して、未定着トナー画像を保持したシート材Ｐが所定のタイミングに、給送手段によって適宜供給され、定着ニップＮに搬送されて加熱定着が行われる。
The sheet material P holding the unfixed toner image is appropriately supplied to the
また、不図示の環境センサ（環境状態測定手段）によって判断された温度や湿度（環境状態値）に応じて、転写バイアスや定着の温度などのプロセス条件が最適な条件に切り替わり、環境の変化に対応して良好な画像を出力している。 Also, depending on the temperature and humidity (environmental state value) determined by an environmental sensor (environmental state measuring means) (not shown), the process conditions such as the transfer bias and the fixing temperature are switched to the optimum conditions, and the environment changes. Correspondingly, a good image is output.
さらに、定着ニップＮより排出されたシート材Ｐは不図示の排出ガイドに案内されて排出される。 Further, the sheet material P discharged from the fixing nip N is guided and discharged by a discharge guide (not shown).
（加熱ヒータの構成）
図３は、本実施形態の自己温調発熱体１４と加熱ヒータ１１の上面図である。
(Configuration of heater)
FIG. 3 is a top view of the self-temperature-regulating
自己温調発熱体１４と加熱ヒータ１１は、通電を制御する制御手段（不図示）と接続されている。そして、自己温調発熱体１４と加熱ヒータ１１は、通紙方向に対し、加熱ヒータ１１は上流側、自己温調発熱体１４は下流側で、かつ自己温調発熱体１４は定着ニップＮの下流側であるシート材Ｐと定着フィルム１３とが分離するところに断熱ホルダ１２で支持されている。
The self-temperature-regulating
自己温調発熱体１４は発熱体としてサーミスタ素子（ＰＴＣ素子）を具備する。ＰＴＣ素子に電圧を印加すると発熱し、ある温度を超えると抵抗値が増大して電流が通りにくくなる。そして温度が下がると抵抗値が小さくなり電流が流れて温度を上げる。このサイクルを繰り返すことにより温度を自動的に制御している。この抵抗値が急激に上昇する温度をキュリー温度という。
The self-temperature
本実施形態における自己温調発熱体１４は、キュリー温度（発熱温度）が１００度のＰＴＣヒータを使用している。このキュリー温度はトナーの融点（６０度）から加熱ヒータ１１の目標温度（１７０度）の範囲内に設定される。キュリー温度をトナーの融点よりも高くしているのは、未定着トナーを再加熱して定着フィルム１３からシート材Ｐを剥離しやすいようにするためである。また、キュリー温度を加熱ヒータ１１の目標温度（発熱温度）よりも、低くしているのは、仮に、この目標温度よりも高くすると、シート材Ｐに転写したトナーが再溶融して定着フィルム１３に再転写してしまうことを防ぐためである。
The self-temperature-
ところで、シート材Ｐの厚さは、紙分離不良に影響を与える。すなわち、定着ニップＮから出力したシート材Ｐが厚いとシート材Ｐのコシの強さによって定着フィルム１３から剥離しやすくなる。しかし、薄いシート材Ｐだと、コシの強さが無いので、トナーの融着によって定着フィルム１３から剥離し難くなるためである。
By the way, the thickness of the sheet material P affects the paper separation failure. That is, if the sheet material P output from the fixing nip N is thick, the sheet material P is easily peeled off from the fixing
このため、シート材Ｐが厚い場合には、自己温調発熱体１４の通電を行わず、シート材Ｐが所定の厚さよりも薄い場合にのみ自己温調発熱体１４の通電を行うようにするとより有効に紙分離不良を防止することが可能である。
For this reason, when the sheet material P is thick, the self-
このようにシート材Ｐの厚さに基いて自己温調発熱体１４の通電制御を行う場合、シート材Ｐの厚さは以下のような構成の抵抗値検出手段によって検出する。
In this way, when the energization control of the self-temperature
レジストレイション上ローラ１５に電圧を印加する不図示の電圧印加装置と、この電圧印加装置での印加電圧によりシート材Ｐを伝わってレジストレイション下ローラ１６に流れた電流値を測定する電流測定装置とから構成される。そしてこの電流値よりシート材Ｐの抵抗値を検出する。
A voltage application device (not shown) for applying a voltage to the registration
シート材Ｐの抵抗値によって、シート材Ｐの厚さを検出することができる。すなわち、絶対水分量が一定であれば、シート材Ｐが厚いと抵抗値は、高く、薄いほど抵抗値が小さくなる。したがって、抵抗値によってシート材Ｐの厚さを予測することができる。 The thickness of the sheet material P can be detected by the resistance value of the sheet material P. That is, if the absolute water content is constant, the resistance value is high when the sheet material P is thick, and the resistance value is small as the sheet material P is thin. Therefore, the thickness of the sheet material P can be predicted from the resistance value.
このため、レジストレイション上ローラ１５とレジストレイション下ローラ１６とによる抵抗検出手段でシート材Ｐの抵抗値を検出し、この抵抗値が所定の値より小さい場合に、自己温調発熱体１４に通電を行うようスイッチ回路を設けることも可能である。すなわち、抵抗値が所定の値Ｒ１以下である場合には、シート材Ｐが所定の厚さ以下であり、定着装置２００で定着フィルム１３から剥離しがたくなる。このため、剥離し易くなるように自己温調発熱体１４によって通電を行なってシート材Ｐを再加熱する。
For this reason, when the resistance value of the sheet material P is detected by the resistance detection means by the
なお、この場合には、シート材Ｐの抵抗値は、シート材Ｐの絶対水分量により変化する。すなわち、水分量が多いと抵抗値は低く、水分量が少ないと抵抗値は、高くなる。したがって、シート材Ｐの厚さを予測する際に、所定の値Ｒ１を絶対水分量によって補正するとより正確にシート材Ｐの厚さを予測できる。絶対水分量は、画像形成装置内の温度、湿度などを検出する環境状態測定手段によって測定された湿度に基いて推測される。このため、画像形成装置内の湿度に基いて所定の値Ｒ１を補正するように構成することができる。 In this case, the resistance value of the sheet material P varies depending on the absolute moisture content of the sheet material P. That is, the resistance value is low when the amount of water is large, and the resistance value is high when the amount of water is small. Therefore, when the thickness of the sheet material P is predicted, the thickness of the sheet material P can be predicted more accurately by correcting the predetermined value R1 by the absolute water content. The absolute water content is estimated based on the humidity measured by the environmental state measuring unit that detects the temperature, humidity, and the like in the image forming apparatus. Therefore, the predetermined value R1 can be corrected based on the humidity in the image forming apparatus.
以上では、シート材Ｐの抵抗値を測ってシート材Ｐの厚さを予測した。しかし、シート材Ｐの厚さは、決まっているので、ユーザがシート材Ｐの坪量（単位面積当たりの重さに相当する値）を選択して入力して、この坪量が所定の値以下である場合に、自己温調発熱体１４に通電を行うように発熱制御することもできる。
In the above, the thickness of the sheet material P was estimated by measuring the resistance value of the sheet material P. However, since the thickness of the sheet material P is determined, the user selects and inputs the basis weight (value corresponding to the weight per unit area) of the sheet material P, and this basis weight is a predetermined value. In the following cases, the heat generation control can be performed so that the self-temperature-
また、例えば、紙の厚さを「薄紙」、「普通紙」、「厚紙」に分け、この属性の情報を入力手段によってユーザが入力するようにすることもできる。そして、ユーザが「薄紙」を選んだ場合に自己温調発熱体１４の通電を行うように発熱制御することもできる。
In addition, for example, the thickness of the paper can be divided into “thin paper”, “plain paper”, and “thick paper”, and information on this attribute can be input by the user using the input means. Further, when the user selects “thin paper”, heat generation control can be performed so that the self-temperature-
なお、自己温調発熱体１４の通電は、シート材Ｐの先端が定着ニップＮに到達してから定着ニップＮから所定の距離（例えば、約１０ｍｍ）だけ搬送方向の下流側に移動するまで通電するようにする。この所定の距離は、この距離だけ定着ニップＮから下流側に出力すれば、もはや定着フィルム１３に巻き付かなくなる距離である。
The self-
なお、この所定の距離をシート材Ｐの厚さによって補正するようにしてもよい。すなわち、シート材Ｐの厚さが厚い場合には、所定の距離をより短くし、シート材Ｐの厚さが薄い場合には、より長くする。これは、シート材Ｐの厚さがより厚い場合には所定の距離がより短くても定着フィルム１３に巻きつかなくなり、シート材Ｐの厚さがより薄い場合には、より長くしないと定着フィルム１３に巻き付いてしまうからである。
This predetermined distance may be corrected by the thickness of the sheet material P. That is, when the thickness of the sheet material P is thick, the predetermined distance is made shorter, and when the thickness of the sheet material P is thin, the predetermined distance is made longer. This is because when the thickness of the sheet material P is thicker, it will not wrap around the fixing
さらには印字率に応じて自己温調発熱体１４の通電を制御することもできる。すなわち、印字率は、単位面積当たりのトナー量に相当し、紙先端から所定の距離まで（例えば１５ｍｍ）の印字率が所定の値よりも大きい場合には、シート材Ｐ上に多くトナー量が載っているのでトナーの融着により紙分離不良が起きやすくなる。このため、紙分離不良が起こる先端領域に形成すべき画像の印字率を求め（トナー量算出手段により算出し）、この紙先端から所定の距離までの印字率が所定の値以上である場合のみ自己温調発熱体１４の通電をするよう制御する。
Furthermore, the energization of the self-temperature-
なお、この印字率による自己温調発熱体１４の通電制御と、シート材Ｐの厚さによる自己温調発熱体１４の通電制御を組み合わせることもできる。
The energization control of the self-temperature
例えば、シート材Ｐの厚さが所定の厚さより薄いと判断され、かつ、紙先端から所定の距離までの印字率が所定の値である場合にのみ自己温調発熱体１４の通電をするように制御する。このように制御することでより適切に紙分離不良を防止できる。
For example, the self-
なお、本実施形態では、自己温調発熱体１４を用いて、通電をオン・オフすることにより発熱量を制御するようにしている。しかし、自己温調発熱体１４の代わりに通常の発熱体を用いて、通電のオン・オフだけではなく、発熱体の消費電力を連続的に制御するようにしてもよい。
In the present embodiment, the self-
（従来例との比較）
図４は、自己温調発熱体１４が設けられていない従来例の構成を用い、温度３０℃、相対湿度８０％（絶対水分量２４．２ｇ／ｍ３）、紙の坪量６４ｇ／ｍ２の状態において加圧ローラ２０の温度と加熱ヒータ１１の温度の紙分離不良の有無を表したグラフである。
(Comparison with conventional example)
FIG. 4 shows a configuration of a conventional example in which the self-temperature
横軸は加圧ローラ２０の温度、縦軸は加熱ヒータ１１の温度である。実線は紙分離不良が起こる境界線である。また、図中、黒丸は、紙分離不良が起こった場合、白丸は、紙分離不良が怒らなかった場合を示している。
The horizontal axis represents the temperature of the
例えば、加圧ローラ温度が９０度で加熱ヒータが温度１７０度では紙分離不良が発生する。これは定着ニップＮを通過後のシート材Ｐ上のトナーの粘度が高いために、定着フィルムとシート材Ｐが張り付いてしまうからである。 For example, when the pressure roller temperature is 90 degrees and the heater is 170 degrees, paper separation failure occurs. This is because the toner on the sheet material P after passing through the fixing nip N has a high viscosity, so that the fixing film and the sheet material P stick to each other.
図４からわかるように加圧ローラ２０の温度と加熱ヒータ１１の温度をあげると分離不良は発生しない。しかし、加圧ローラ２０の温度が９０度で加熱ヒータ１１の温度を１９０度まであげるとカールが悪化したり、加熱ヒータ１１の温度が１７０度で加圧ローラ２０の温度を１２０度にあげると１２０度にあげるまで前回転が長くなったりする。
As can be seen from FIG. 4, when the temperature of the
図５は本実施形態の構成を用い、温度３０℃、相対湿度８０％（絶対水分量２４．２ｇ／ｍ３）、紙の坪量６４ｇ／ｍ２の状態において加圧ローラ温度と加熱ヒータ温度の紙分離不良の有無を表したグラフである。
FIG. 5 shows the pressure roller temperature and heater temperature in a state where the temperature is 30 ° C., the relative humidity is 80% (absolute water content 24.2 g / m 3 ), and the basis weight of the paper is 64 g /
横軸は加圧ローラ２０の温度、縦軸は加熱ヒータ１１の温度である。実線は紙分離不良が起こる境界線である。また、図中、黒丸は、紙分離不良が起こった場合、白丸は、紙分離不良が怒らなかった場合を示している。
The horizontal axis represents the temperature of the
図５からわかるように、従来例では分離不良が発生した加圧ローラ２０の温度が９０度で加熱ヒータ１１の温度が１７０度でも本実施形態では紙分離不良が発生しないことが分かる。これは定着ニップＮを通過後のシート材Ｐ上の粘度の高いトナーが自己温調発熱体１４によって軟化され、定着フィルム１３とシート材Ｐとの接着力が弱まったからである。
As can be seen from FIG. 5, in the conventional example, even if the temperature of the
また、加圧ローラ２０の温度が９０度で加熱ヒータ１１が温度１７０度であってもカールの悪化や前回転の延長も起こらない。
Further, even if the temperature of the
図６は本実施形態と従来例の絶対水分量における紙分離不良発生の有無を表した表である。従来例では絶対水分量１９ｇ／ｍ３以上では紙分離不良が発生していたが、本実施形態では、絶対水分量２７ｇ／ｍ３でも紙分離不良の発生を防ぐことができた。 FIG. 6 is a table showing the presence / absence of a paper separation failure in the absolute moisture content of the present embodiment and the conventional example. In the conventional example, the paper separation failure occurred when the absolute water content was 19 g / m 3 or more, but in this embodiment, the paper separation failure could be prevented even when the absolute water content was 27 g / m 3 .
図７は、従来例と本実施形態の場合において、シート材Ｐの坪量と絶対水分量とを変えた場合に、紙分離不良が起こるか否かを示す表である。 FIG. 7 is a table showing whether or not a paper separation failure occurs when the basis weight and the absolute moisture content of the sheet material P are changed in the case of the conventional example and this embodiment.
同図に示すように、従来例の場合には、坪量６４ｇ／ｍ２の場合に絶対水分量１９ｇ／ｍ３を超えると紙分離不良が起こる事がわかる。また、坪量７０ｇ／ｍ２の場合には絶対水分量２３ｇ／ｍ３を超えると紙分離不良が起こることがわかる。 As shown in the figure, in the case of the conventional example, it is understood that when the basis weight is 64 g / m 2 and the absolute water content exceeds 19 g / m 3 , paper separation failure occurs. In addition, when the basis weight is 70 g / m 2 , it is found that when the absolute water content exceeds 23 g / m 3 , paper separation failure occurs.
一方、本実施形態の場合には、表に示すすべての場合で、紙分離不良は発生しなかった。 On the other hand, in this embodiment, no paper separation failure occurred in all cases shown in the table.
本発明は、プリンタ等の画像形成装置に利用することが可能である。 The present invention can be used in an image forming apparatus such as a printer.
１ 感光ドラム
２ 帯電ローラ
３ レーザースキャナ
４ 現像器
５ 転写ローラ
６ 給送ローラ
７ クリーニング装置
８ トップセンサ
９ 排出センサ
１０ 定着アンセンブリ
１１ 加熱ヒータ
１２ 支持部材
１３ 定着フィルム
１４ 自己温調発熱体
１５ レジストレイション上ローラ
１６ レジストレイション下ローラ
２０ 加圧ローラ
２１ 芯金
２２ 弾性層
１００ 画像形成ユニット
２００ 定着装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (12)
前記第１の発熱体に摺動するように回転可能に支持された無端状のフィルム部材と、
前記フィルム部材に圧接して定着ニップを形成し、前記定着ニップに、未定着トナー像を担持した転写材が供給された場合に前記定着ニップで前記転写材を挟持して加圧しつつ回転して前記転写材を搬送する加圧部材と、
前記定着ニップより前記転写材の搬送方向の下流側で、前記フィルム部材に接触する第２の発熱体とを具備し、
前記第２の発熱体が前記フィルム部材を介して転写材を加熱する加熱温度は、前記未定着トナー像のトナーの融点よりも高く、前記第１の発熱体が前記フィルム部材を介して転写材を加熱する加熱温度よりも低いことを特徴とする定着装置。 A first heating element;
An endless film member rotatably supported so as to slide on the first heating element;
A fixing nip is formed by pressure contact with the film member. When a transfer material carrying an unfixed toner image is supplied to the fixing nip, the transfer material is rotated while being sandwiched and pressed by the fixing nip. A pressure member for conveying the transfer material;
A second heating element that contacts the film member on the downstream side of the fixing nip in the transfer direction of the transfer material,
The heating temperature at which the second heating element heats the transfer material through the film member is higher than the melting point of the toner of the unfixed toner image, and the first heating element passes through the film member. A fixing device characterized by being lower than a heating temperature for heating the toner.
前記入力手段によって入力された前記情報に基づいて前記第２の発熱体の発熱を制御することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。 Comprising input means for a user to input attribute information corresponding to the weight per unit area of the transfer material;
The fixing device according to claim 1, wherein heat generation of the second heat generating element is controlled based on the information input by the input unit.
前記定着装置は、前記定着ニップに前記転写材が供給される前に、前記転写材の厚さ方向の抵抗値を検出する抵抗値検出手段を具備し、
前記抵抗値検出手段によって検出された前記抵抗値に基いて前記第２の発熱体の発熱を制御することを特徴とする請求項３に記載の定着装置。 The transfer material is in the form of a sheet,
The fixing device includes a resistance value detecting unit that detects a resistance value in a thickness direction of the transfer material before the transfer material is supplied to the fixing nip.
The fixing device according to claim 3, wherein heat generation of the second heating element is controlled based on the resistance value detected by the resistance value detection unit.
前記定着ニップの前記転写材の搬送方向上流に設けられ、前記転写材を挟持して搬送する一対のローラを有し、
前記転写材が前記一対のローラに挟持されている間に前記一対のローラの間に電圧を印加し、前記一対のローラの間に流れる電流を測定することで前記抵抗値を検出することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の定着装置。 The resistance value detecting means includes
A pair of rollers provided upstream of the fixing nip in the conveyance direction of the transfer material and sandwiching and conveying the transfer material;
The resistance value is detected by applying a voltage between the pair of rollers while the transfer material is sandwiched between the pair of rollers, and measuring a current flowing between the pair of rollers. The fixing device according to claim 4 or 5.
前記環境状態測定手段によって測定された温度及び湿度に基いて前記抵抗値を補正し、補正した抵抗値に基いて前記第２の発熱体の発熱制御を行うことを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれか一項に記載の定着装置。 Environmental condition measuring means for measuring the temperature and humidity of the environment of the fixing device;
5. The heat resistance of the second heating element is corrected based on the corrected resistance value based on the temperature and humidity measured by the environmental state measuring means. Item 7. The fixing device according to any one of Items 6 to 6.
前記温度及び湿度に基づいて前記転写材が所定の水分量を含むと判断された場合には、前記転写材が前記定着ニップを通過する際に前記第２の発熱体に通電し、
前記転写材が所定の水分量を含まないと判断された場合には、前記転写材が前記定着ニップを通過する際に前記第２の発熱体に通電しないように前記第２の発熱体の発熱を制御することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。 Comprising environmental condition measuring means for measuring the temperature and humidity of the environment of the fixing device;
When it is determined that the transfer material contains a predetermined amount of moisture based on the temperature and humidity, the second heating element is energized when the transfer material passes through the fixing nip,
When it is determined that the transfer material does not contain a predetermined amount of moisture, the second heating element generates heat so that the transfer material does not energize the second heating element when passing through the fixing nip. The fixing device according to claim 1, wherein the fixing device is controlled.
前記画像形成手段によって画像が形成された前記転写材を定着する請求項１乃至請求項９のうちのいずれか一項に記載の定着装置と
を具備したことを特徴とする画像形成装置。 Image forming means for forming an image on the transfer material;
An image forming apparatus comprising: the fixing device according to claim 1, which fixes the transfer material on which an image is formed by the image forming unit.
前記トナー量算出手段によって算出されたトナー量に基いて前記第２の発熱体の発熱を制御することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。 A toner amount calculating means for calculating a toner amount per unit area of the image formed by the image forming means;
The image forming apparatus according to claim 10, wherein heat generation of the second heating element is controlled based on a toner amount calculated by the toner amount calculation unit.
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