JP2004258151A - Fixing device and image forming apparatus with mounted fixing device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、定着ローラと加圧ローラの間のニップに未定着トナー画像を担持した用紙を挿通して用紙上の未定着トナーを加熱、溶融し、用紙に定着する定着装置に関する。また、この定着装置を搭載した画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
PPC(Plain Paper Copier)、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置においては、1対のローラの少なくとも一方をを内蔵熱源で加熱し、この1対のローラの間のニップに未定着トナー画像を担持した用紙を通してトナーを定着させる熱ローラ定着方式が広く用いられている。その一例を特許文献1に見ることができる。
【0003】
特許文献1に記載された定着装置では、パイプ状の芯金の内部にハロゲンランプを配置して定着ローラを構成する。この定着ローラに、芯金上に弾性体層を被覆した加圧ローラを所定の荷重で圧接させる。定着ローラの表面にはサーミスタを当接させ、このサーミスタの検知した定着ローラの表面温度に基づきハロゲンランプの発熱量を制御する。
【0004】
【特許文献1】
特開平8−220926号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1に記載された定着装置には、次のような問題がある。
【0006】
定着装置において熱源として用いられるハロゲンランプは、直線状のガラス管の内部にランプコイルを配置したものであるが、管の両端の部分にはランプコイルが配置されていない。すなわちハロゲンランプの両端の部分は発光に寄与しない。この両端の部分を除いた部分が有効発光幅、すなわち定着ローラに対し定着に必要な熱量を供給できる有効発熱幅ということになる。
【0007】
定着ローラの表面温度を正確に検知するためには、サーミスタはハロゲンランプの有効発熱幅の中に置かねばならない。ところで特許文献1の定着装置の場合、サーミスタの配置された箇所を加圧ローラがカバーしていない。加圧ローラにより熱が持ち去られるということがないので、この箇所には熱が蓄積しやすく、過度の昇温を招きやすい。この箇所における検知温度に基づきハロゲンランプの発熱制御を行ったのでは、加圧ローラによってカバーされる部分、すなわち肝心の通紙域に熱量不足をきたすことになりかねない。
【0008】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、定着ローラと加圧ローラを備えた定着装置において、温度センサにより用紙が汚されないようにすること、温度センサの寿命を向上させること、及び温度センサが正確な温度検知を行えるようにすることにある。また、このような定着装置を搭載した高性能の画像形成装置を提供することににある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では定着装置を次のように構成した。すなわち、熱源を内蔵した定着ローラに加圧ローラを圧接させる定着装置において、前記定着ローラの表面に接触する温度センサが、通紙域の外側であり、かつ前記定着ローラの有効幅、前記熱源の有効発熱幅、及び前記加圧ローラの幅の内側である箇所に配置されているものとした。
【0010】
用紙上の未定着トナーは、その100パーセントが用紙に定着される訳ではなく、微量ではあるが一部が定着ローラに転移する。温度センサが通紙域の中で定着ローラに接触していると、定着ローラ表面のトナーが次第に温度センサに堆積する。堆積量が増えると、トナーの塊が温度センサから剥離して用紙に付着する「画像汚れ」の問題が発生する。本発明の構成の場合、温度センサが配置されているのが通紙域の外側であるため、温度センサにトナーが付着せず、仮に付着したとしてもそこから剥離したトナーが通紙域を通る用紙を汚すことはないので、「画像汚れ」の問題が発生しない。
【0011】
定着ローラの表面はコーティングなどにより被膜を形成して平滑に仕上げられる。ただし表面全域が均一に仕上げられる訳ではなく、両端部には仕上の行き届かない部分が生じる。この仕上の行き届かない部分を除いた部分の幅を「有効幅」と称する訳であるが、この有効幅の内側に温度センサを配置したので、温度センサは平滑面に接触し、摩耗が少ない。すなわち温度センサの長寿命化を図ることができる。
【0012】
また温度センサの配置個所が熱源の有効発熱幅の内側であることにより、定着作業が遂行される箇所の表面温度を正確に測定することができる。
【0013】
また温度センサの配置個所が加圧ローラの幅の内側であることにより、熱源の有効発熱部に包含されてはいるものの、この部分の熱は加圧ローラにより持ち去られ、過度の昇温を招かない。従って温度センサによる温度測定値は定着作業部における実態温度以上にはならず、この測定値に基づき熱源の発熱量を、ひいては定着ローラの表面温度を、適正に制御することができる。
【0014】
また本発明では、上記定着装置を画像形成装置に搭載したから、画像汚れがなく、画像品質の高いプリントやコピーを得ることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図1〜4に基づき説明する。
【0016】
図1は画像形成装置の一例であるタンデム方式カラープリンタ1の概略構造を示す模型的断面図である。図2はその画像形成部の概略構造を示す模型的断面図である。
【0017】
プリンタ1においては、外部コンピュータからの原稿画像データの色情報に応じてフルカラー画像出力とモノクロ画像出力の何れかが選択される。画像出力速度はフルカラーの場合でもモノクロの場合でもA4サイズで20枚/分とされている。なお本明細書には画像出力速度以外にも寸法、比率、速度、電圧、温度等の具体的な数値が登場するが、これらの数値は一つの好適例の例示であり、発明の範囲を限定するものではない。
【0018】
プリンタ1のハウジング2の内部には用紙搬送ベルト8が配置されている。用紙搬送ベルト8はプーリ10、11に巻き掛けられ、用紙を図1において右方から左方へと水平に搬送する。用紙搬送ベルト8の用紙受入側には給紙装置12と用紙搬送路13が配置される。用紙搬送ベルト8の用紙排出側には定着装置50、用紙搬送路15、及び排出部16が配置される。排出部16はハウジング2の上面に設けられる。
【0019】
用紙搬送ベルト8の上には計4台の画像形成部が用紙搬送方向の上流側から下流側に向けて直列に配置される。4台の画像形成部とは、上流側から順に、ブラック用の画像形成部30B、イエロー用の画像形成部30Y、シアン用の画像形成部30C、及びマゼンタ用の画像形成部30Mである。
【0020】
画像形成部30B、30Y、30C、30Mの構造を図2に示す。各画像形成部とも構造は共通なので、「B」「Y」「C」「M」の識別記号を省き、「30」の符号のみ置いている。
【0021】
画像形成部30の中核をなすのはアモルファスシリコンを感光体とする感光体ドラム4であり、その周囲に主帯電器5、LEDプリントヘッドユニット6、現像装置3、及びクリーニング装置20が配置されている。また図1に見られるように、転写ローラ9が用紙搬送ベルト8を隔てて感光体ドラム4に対峙する。転写ローラ9は用紙搬送ベルト8を支持し、感光体ドラム4に当接させる役割も担う。転写ローラ9には−1.5kVの電圧が印加されている。
【0022】
現像装置3はブラック、イエロー、シアン、マゼンタの各色のトナーとフェライトキャリアを5:95の重量比で混合した現像剤を収容する。トナーはコールターカウンタによるメジアン径(体積基準)が9μm、フェライトキャリアは平均粒径が70μmとなっている。現像装置3には固定磁石(図示せず)を内蔵した現像スリーブ3aが設けられている。
【0023】
感光体ドラム4と現像スリーブ3aとは0.5mmの隙間を隔てて対峙し、対向する表面同士が同方向に移動する向きに回転する。感光体ドラム4の周速度は100mm/sec、現像スリーブ3aの周速度は200mm/secである。現像スリーブ3aの表面には現像剤により磁気ブラシが形成される。またトナーはキャリアとの摩擦により正に帯電する。現像スリーブ3aに対しては図示しない穂切板が設けられる。穂切板と現像スリーブ3aとの隙間は0.5mmである。現像スリーブ3aには+300Vの現像バイアス電圧が印加される。
【0024】
現像により、現像装置3の中の現像剤が消費される。消費した現像剤を補うため、画像形成部30B、30Y、30C、30Mに対応してトナー供給容器7B、7Y、7C、7Mを設け、図示しない搬送手段により現像剤を補給する。これにより、現像装置3は常に適量の現像剤を内部に保有することになる。
【0025】
クリーニング装置20は感光体ドラム4に接触するゴム製のクリーニングローラ21、用紙に転写されなかったトナーを感光体ドラム4からかき落とすクリーニングブレード22、及びトナーを図示しない回収容器に排出する排出スパイラル23を有する。なおクリーニング装置20のカバーは図1においては図示を省略してある。
【0026】
プリンタ1は次のように画像出力動作を行う。
【0027】
感光体ドラム4の表面は主帯電器5により一様に+400Vに帯電せしめられている。外部のコンピュータなどから原稿画像データが入力されると、LEDプリントヘッド6が原稿画像データに対応するLED光を感光体ドラム4の表面に照射する。感光体ドラム4の表面は、LED光の照射された露光部の電圧が+25Vにまで減衰し、非露光部の+400Vの部分と合わせて静電潜像が形成される。現像スリーブ3aに印加された+300Vの現像バイアス電圧により、現像剤中の正帯電トナーが前記露光部に付着し、静電潜像がトナーで可視化される。
【0028】
用紙搬送ベルト8は、給紙装置12から供給された用紙を載せ、感光体ドラム4の表面の移動方向と同じ方向に、感光体ドラム4の周速度と同じ100mm/secで走行している。用紙上の所定位置からトナーの転写が開始されるよう、LEDプリントヘッド6による感光体ドラム4の露光タイミングが設定される。
【0029】
用紙搬送ベルト8上の用紙が感光体ドラム4の下を通過する際、転写ローラ9に印加された−1.5KVの電圧により、感光体ドラム4に付着したトナーが用紙に引きつけられる。これにより、トナーが用紙に転写される。
【0030】
用紙に転写されなかったトナーはクリーニングブレード22によりかき落とされ、排出スパイラル23により図示しない回収容器に排出される。クリーニングローラ21はトナー転写後の感光体ドラム4の表面を整える。
【0031】
画像形成部30B、30Y、30C、30Mでブラック、イエロー、シアン、マゼンタの各色のトナーを順次転写され、未定着ではあるもののトナーによりカラー画像を形成された用紙は用紙搬送ベルト8を出て定着装置50に引き込まれる。そして定着装置50の内部で熱ローラによりトナーを定着された後、用紙搬送路15を経て排出部16に排出される。
【0032】
次に、図3、4に基づき定着装置50の構造を説明する。図3は定着装置50のローラ構成を示す模型的断面図、図4は各部の寸法比を説明する模型的正面図である。
【0033】
定着装置50は定着ローラ51と加圧ローラ52を備える。定着ローラ51と加圧ローラ52とは所定の圧力で互いに圧接せしめられ、所定幅の定着ニップを形成する。この定着ニップを、未定着トナーTを担持した用紙Pが通過する。
【0034】
定着ローラ51は図示しない駆動装置により回転駆動せしめられる。加圧ローラ52は定着ローラ51に従って回転する。定着ローラ51及び加圧ローラ52の周速度が用紙搬送ベルト8の走行速度と同じ100mm/secとなるように定着ローラ51の回転数が制御される。
【0035】
定着ローラ51は金属パイプの芯金53の表面にRFA(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)又はPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)チューブを被せたり、コーティングを施すなどして被膜を形成し、平滑性とトナーの離型性を高めたものである。ただし両端部は被膜形成工程の管理対象区域外であり、両端部を除いた部分により「有効幅」が構成されている。「有効幅」は個々の定着ローラ51によりばらつきがある。図4において、L1は定着ローラ51の幅であり、L2はその有効幅である。
【0036】
定着ローラ51の内部には熱源であるハロゲンランプ53が配置されている。図4において、L3がハロゲンランプ53の有効発光幅、すなわち有効発熱幅である。
【0037】
加圧ローラ52は芯金の外側にシリコンスポンジなどの弾性体層を設け、その表面にRFA又はPTFEチューブを被せたものである。図4において、L4が加圧ローラ52の幅である。
【0038】
幅の異なる各種の用紙Pは一定の通紙域(ローラの幅のうち、用紙が接触しつつ通り抜ける箇所)を通る。図4において、L5がその幅の通紙域になる。
【0039】
定着ローラ51の表面には温度センサ54が接触する。温度センサ54はサーミスタにより構成される。
【0040】
各部の寸法比は次のようになっている。すなわちL1〜L5の中で通紙域L5が最も狭い。温度センサ54は通紙域L5の外側に配置されている。定着ローラ51の有効幅L2、ハロゲンランプ53の有効発熱幅L3、及び加圧ローラ52の幅L4はいずれも通紙域L5より広く、温度センサ54の配置箇所はそれらの幅の内側に位置する。定着ローラ51の幅L1はL2〜L5より広く、L2〜L5はすべてL1に包含される。
【0041】
温度センサ54は通紙域L5の外側に配置されているので、定着ローラ51を介して温度センサ54にトナーが付着するということがない。仮に付着したとしてもそこから剥離したトナーが通紙域L5を通る用紙Pを汚すことはないので、「画像汚れ」の問題が発生しない。
【0042】
温度センサ54は定着ローラ51の有効幅L2の領域に接触する。この部分は仕上が行き届いており、表面が平滑なので、温度センサ54の摩耗は少ない。
【0043】
温度センサ54の配置個所がハロゲンランプ53の有効発熱幅L3の内側であるため、定着作業が遂行される定着ローラ51の表面温度を正確に測定することができる。その測定結果は用紙Pの幅に左右されることが少ない。
【0044】
また温度センサ54の配置個所は加圧ローラ52の幅L4の内側である。この箇所はハロゲンランプ53有効発熱部に領域ではあるものの、この部分の熱が加圧ローラにより持ち去られ、過度の昇温を招かない。従って温度センサ54による温度測定値は定着作業部における実態温度以上にはならず、この測定値に基づきハロゲンランプ53の発熱量を、ひいては定着ローラ51の表面温度を、適正に制御することができる。
【0045】
以上本発明の実施形態につき説明したが、この他、発明の主旨から逸脱しない範囲で種々の改変を加えて実施することができる。
【0046】
【発明の効果】
本発明によれば、温度センサによる画像汚れが発生しにくく、温度センサの寿命が長く、温度センサは定着作業が遂行される箇所の表面温度を正確に測定し、温度センサの配置個所が過度の昇温を招くことのない定着装置を得ることができる。またこのような定着装置を搭載して画像品質を高めた画像形成装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るプリンタの概略構造を示す模型的断面図
【図2】画像形成部の概略構造を示す模型的断面図
【図3】定着装置のローラ構成を示す模型的断面図
【図4】定着装置の各部の寸法比を説明する模型的正面図
【符号の説明】
1 プリンタ
2 ハウジング
12 給紙装置
13、15 用紙搬送路
16 排出部
30B、30Y、30C、30M 画像形成部
3 現像部
7B、7Y、7C、7M トナー供給容器
50 定着部
51 定着ローラ
52 加圧ローラ
53 ハロゲンランプ
54 温度センサ
L1 定着ローラの幅
L2 定着ローラの有効幅
L3 ハロゲンランプの有効発熱幅
L4 加圧ローラの幅
L5 通紙域[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing device that inserts a sheet carrying an unfixed toner image into a nip between a fixing roller and a pressure roller, heats and melts the unfixed toner on the sheet, and fixes the unfixed toner on the sheet. Further, the present invention relates to an image forming apparatus equipped with the fixing device.
[0002]
[Prior art]
In an image forming apparatus such as a PPC (Plain Paper Copier), a facsimile, or a printer, at least one of a pair of rollers is heated by a built-in heat source, and an unfixed toner image is carried in a nip between the pair of rollers. A heat roller fixing method for fixing toner through paper is widely used. One example can be found in
[0003]
In the fixing device described in
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-8-220926
[Problems to be solved by the invention]
The fixing device described in
[0006]
The halogen lamp used as a heat source in the fixing device has a lamp coil disposed inside a straight glass tube, but no lamp coil is disposed at both ends of the tube. That is, both ends of the halogen lamp do not contribute to light emission. The portion excluding these end portions is the effective light emission width, that is, the effective heat generation width that can supply the fixing roller with the amount of heat required for fixing.
[0007]
In order to accurately detect the surface temperature of the fixing roller, the thermistor must be located within the effective heating width of the halogen lamp. By the way, in the case of the fixing device of
[0008]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to prevent a sheet from being contaminated by a temperature sensor in a fixing device having a fixing roller and a pressure roller, and to reduce the life of the temperature sensor. And to enable the temperature sensor to perform accurate temperature detection. Another object is to provide a high-performance image forming apparatus equipped with such a fixing device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the fixing device according to the present invention is configured as follows. That is, in a fixing device in which a pressure roller is pressed against a fixing roller having a built-in heat source, a temperature sensor that contacts the surface of the fixing roller is outside the paper passing area, and the effective width of the fixing roller and the heat source. It is arranged at a position inside the effective heat generation width and the width of the pressure roller.
[0010]
100% of the unfixed toner on the paper is not fixed on the paper, but a small amount of the toner is partially transferred to the fixing roller. When the temperature sensor is in contact with the fixing roller in the paper passing area, the toner on the surface of the fixing roller gradually accumulates on the temperature sensor. When the accumulation amount increases, a problem of "image stain" occurs in which the toner mass separates from the temperature sensor and adheres to the sheet. In the case of the configuration of the present invention, since the temperature sensor is disposed outside the paper passing area, the toner does not adhere to the temperature sensor, and even if it adheres, the toner separated therefrom passes through the paper passing area. Since the paper is not stained, the problem of "image stain" does not occur.
[0011]
The surface of the fixing roller is smoothed by forming a film by coating or the like. However, the entire surface is not uniformly finished, and there are portions where the finish is inadequate at both ends. The width of the part excluding the unfinished part is called the "effective width". Since the temperature sensor is arranged inside the effective width, the temperature sensor contacts a smooth surface and has less wear. . That is, the service life of the temperature sensor can be extended.
[0012]
Further, since the location of the temperature sensor is inside the effective heat generation width of the heat source, the surface temperature of the location where the fixing operation is performed can be accurately measured.
[0013]
In addition, since the location of the temperature sensor is inside the width of the pressure roller, it is included in the effective heat generating portion of the heat source, but the heat of this portion is carried away by the pressure roller, causing an excessive rise in temperature. No Therefore, the temperature measured by the temperature sensor does not become higher than the actual temperature in the fixing work section, and the calorific value of the heat source and thus the surface temperature of the fixing roller can be appropriately controlled based on the measured value.
[0014]
Further, in the present invention, since the fixing device is mounted on the image forming apparatus, it is possible to obtain a print or a copy having high image quality without image contamination.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0016]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a schematic structure of a tandem
[0017]
In the
[0018]
A
[0019]
A total of four image forming units are arranged in series on the
[0020]
FIG. 2 shows the structure of the
[0021]
The core of the
[0022]
The developing
[0023]
The
[0024]
The developer in the developing
[0025]
The
[0026]
The
[0027]
The surface of the
[0028]
The
[0029]
When the paper on the
[0030]
The toner not transferred to the paper is scraped off by the
[0031]
The toner of each color of black, yellow, cyan, and magenta is sequentially transferred by the
[0032]
Next, the structure of the fixing
[0033]
The fixing
[0034]
The fixing
[0035]
The fixing
[0036]
Inside the fixing
[0037]
The
[0038]
Various types of paper P having different widths pass through a fixed paper passing area (a part of the width of the roller, through which the paper passes while contacting). In FIG. 4, L5 is the paper passing area of that width.
[0039]
A
[0040]
The dimensional ratio of each part is as follows. That is, the sheet passing area L5 is the smallest among L1 to L5. The
[0041]
Since the
[0042]
The
[0043]
Since the location of the
[0044]
The location of the
[0045]
Although the embodiments of the present invention have been described above, other various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
[0046]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, image contamination by a temperature sensor is less likely to occur, the life of the temperature sensor is long, and the temperature sensor accurately measures the surface temperature of the place where the fixing operation is performed. A fixing device that does not cause a rise in temperature can be obtained. Further, it is possible to obtain an image forming apparatus in which image quality is improved by mounting such a fixing device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a schematic structure of a printer according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a schematic structure of an image forming section. FIG. 3 is a model showing a roller configuration of a fixing device. FIG. 4 is a schematic front view illustrating a dimensional ratio of each part of the fixing device.
REFERENCE SIGNS
Claims (2)
前記定着ローラの表面に接触する温度センサが、通紙域の外側であり、かつ前記定着ローラの有効幅、前記熱源の有効発熱幅、及び前記加圧ローラの幅の内側である箇所に配置されていることを特徴とする定着装置。In a fixing device in which a pressure roller is pressed against a fixing roller having a built-in heat source,
A temperature sensor that contacts the surface of the fixing roller is disposed at a position outside the paper passing area and inside the effective width of the fixing roller, the effective heat generation width of the heat source, and the width of the pressure roller. A fixing device.
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---|---|---|---|---|
US10444678B2 (en) | 2018-01-10 | 2019-10-15 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Fixing device and image forming apparatus |
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2003
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