JP2005099104A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、未定着の画像を定着するためのベルト定着方式の定着装置、該定着装置を備えた、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。 The present invention relates to a belt-fixing type fixing device for fixing an unfixed image, and an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile machine including the fixing device.
電子写真複写機やレーザビームプリンタ等のように、電子写真方式を用いて記録紙を作成する画像形成装置では、感光体ドラム等の画像担持体にトナー画像を形成し、そのトナー画像を用紙に転写した後で、定着装置を通して定着させる手段を用いている。前記定着装置としては、構造が簡単であることと、小形化が容易であること等の理由から、熱ローラ方式の装置が多く使用されている。前記熱ローラ方式の定着装置では、加熱ローラと加圧ローラを対向させて配置し、前記熱ローラの内部に配置した加熱ランプ等を用いて加熱することができるので、全体の構成を小形化して、小型の画像形成装置にも容易に組み込むことが可能になる。 In an image forming apparatus that creates recording paper using an electrophotographic system, such as an electrophotographic copying machine or a laser beam printer, a toner image is formed on an image carrier such as a photosensitive drum, and the toner image is formed on a sheet. After the transfer, means for fixing through a fixing device is used. As the fixing device, a heat roller type device is often used because of its simple structure and easy miniaturization. In the heat roller type fixing device, the heating roller and the pressure roller are arranged so as to face each other and can be heated using a heating lamp or the like disposed inside the heat roller. Therefore, it can be easily incorporated into a small image forming apparatus.
ところが、前述したような熱ローラ方式の定着装置では、カラーコピー装置のように、加熱のための熱量を多く必要とする装置等では、十分な加熱作用を行い得ないという問題が懸念される場合が多くある。そこで、前述したような問題を解決するために、例えば、特開平5−273876号公報等に示されるように、定着用ベルトを用いた定着装置を構成することが提案されている。前記従来例では、無端状の定着用ベルトに用紙のトナー画像の担持面を押圧する状態で用紙を走行させるとともに、前記定着用ベルトの裏面から加熱する手段を設け、加圧ローラ部材により用紙を定着用ベルトに押圧しながら、定着の作用を行わせるように構成している。 However, in the case of a heat roller type fixing device as described above, there is a concern that a device that requires a large amount of heat for heating, such as a color copying device, cannot perform sufficient heating. There are many. Accordingly, in order to solve the above-described problems, it has been proposed to configure a fixing device using a fixing belt as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-273766. In the conventional example, the sheet is run while pressing the toner image carrying surface of the sheet against the endless fixing belt, and a means for heating from the back surface of the fixing belt is provided. The fixing operation is performed while pressing the fixing belt.
定着ベルトを使用した定着装置として、例えば、特開2000−66541号公報に開示された装置が知られている。この定着装置は、プリンタ本体に対して脱着可能に設けられている。この定着装置は、ヒータを内蔵した加熱ローラと定着ローラに無端状の定着ベルトを巻回してカバーに組込んで一体化したユニットを、加圧ローラを含む装置本体に脱着可能に取り付けて組み立てられる。定着ベルトは、加熱ローラに内蔵されたヒータによって加熱される。そして、定着ベルトを巻回した定着ローラと加圧ローラとの間を通して、トナー像が転写された用紙が搬送され、定着ベルトから与えられる熱によってトナー像が溶融されて用紙上に定着される。この定着装置は、比較的使用寿命の短い定着ベルト等の部材を一体化したユニットを定着装置本体に対して脱着可能とすることで、ユニットの交換を容易にしてメンテナンス性を向上させている。 As a fixing device using a fixing belt, for example, a device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-66541 is known. The fixing device is detachably attached to the printer main body. This fixing device is assembled by attaching a heating roller having a built-in heater and a unit in which an endless fixing belt is wound around the fixing roller and incorporated into a cover to be detachably attached to the apparatus main body including the pressure roller. . The fixing belt is heated by a heater built in the heating roller. Then, the sheet on which the toner image is transferred is conveyed between the fixing roller around which the fixing belt is wound and the pressure roller, and the toner image is melted and fixed on the sheet by heat applied from the fixing belt. In this fixing device, a unit in which members such as a fixing belt having a relatively short service life are integrated can be attached to and detached from the fixing device body, thereby facilitating replacement of the unit and improving maintainability.
また、定着ベルトを使用した他の定着装置として、特開平8−292669号公報に開示された装置が知られている。この定着装置は、駆動ローラを含む3本のローラに無端状の定着ベルトを巻回せしめて張設し、定着ベルトの内側にヒータを配置し、定着ベルトを介して駆動ローラに加圧ローラを押圧配置して構成されている。定着ベルトは、ヒータによってその裏側から加熱される。そして、定着ベルトを巻回した駆動ローラと加圧ローラとの間を通して、トナー像が転写された用紙が搬送され、定着ベルトから与えられる熱によってトナー像が溶融されて用紙上に定着される。
しかしながら、上述した特開2000−66541号公報に開示された定着装置では、加熱ローラに内蔵したヒータによって定着ベルトを加熱しているため、ヒータからの熱が、加熱ローラ、定着ベルト裏面、定着ベルト表面の順に伝わり、定着ベルト表面が所望する温度に昇温されるまでに多くの時間を必要とし、定着装置のウォームアップに多くの時間がかかる問題があった。また、例えば、加熱ローラの回転軸を介してカバーに熱が逃げるため、定着ベルト表面を所望する温度にするまでに必要以上に多くの熱エネルギを必要とし、消費電力が多くなる問題があった。 However, in the above-described fixing device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-66541, the fixing belt is heated by a heater built in the heating roller, so that the heat from the heater is heated to the heating roller, the fixing belt back surface, the fixing belt. There is a problem that a large amount of time is required until the temperature of the fixing belt surface is raised to a desired temperature, and it takes a long time to warm up the fixing device. In addition, for example, heat escapes to the cover via the rotating shaft of the heating roller, so that there is a problem that more heat energy is required than necessary to bring the surface of the fixing belt to a desired temperature and power consumption increases. .
また、上述した特開平5−273876号公報又は特開平8−292669号公報に開示された定着装置では、定着ベルトの内側に配設したヒータでベルト自体を直接加熱しているものの、ヒータからの熱が、定着ベルト裏面に伝わってから定着ベルト表面に伝わるため、例えば、定着ベルト裏面に接触した3本のローラの回転軸を介して熱が逃げ、定着ベルト表面を所望する温度に昇温するまでに多くの時間および熱エネルギが必要となる問題があった。 In the fixing device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-273766 or Japanese Patent Laid-Open No. 8-292669, the belt itself is directly heated by a heater disposed inside the fixing belt. Since heat is transferred to the fixing belt surface after being transferred to the back surface of the fixing belt, for example, the heat escapes through the rotation shafts of three rollers in contact with the back surface of the fixing belt, and the temperature of the fixing belt surface is raised to a desired temperature. There has been a problem that much time and heat energy are required.
そこで、本発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、消費電力を低く抑え、且つウォームアップ時間を短縮できる定着装置、およびこの定着装置を備えた画像形成装置を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a fixing device capable of suppressing power consumption and shortening the warm-up time, and an image forming apparatus including the fixing device. It is in.
請求項1に記載の本発明は、定着ローラと支持ローラとに張架された無端状の定着ベルトと、熱源を内蔵する加熱ローラと、上記定着ベルトを介して上記定着ローラに圧接する加圧ローラとを有し、上記定着ベルトと上記加圧ローラとのニップ部に未定着トナー像を担持した記録材を通して定着を行う定着装置において、上記加熱ローラが上記ニップ部よりベルト走行方向上流側の定着ベルト外周面に接触配置されていることを特徴とする定着装置である。この構成では、定着ベルトと加圧ローラとのニップ部の上流側で直接ベルト表面を加熱する構成としたので、定着ベルトと加圧ローラとのニップ部でトナーを溶融するのに必要な熱を効率よく供給でき、エネルギー効率を高め、定着装置のウォームアップに要する時間を短縮できる。 According to the first aspect of the present invention, an endless fixing belt stretched between a fixing roller and a support roller, a heating roller having a built-in heat source, and pressure applied to the fixing roller via the fixing belt. A fixing device that performs fixing through a recording material carrying an unfixed toner image in a nip portion between the fixing belt and the pressure roller, wherein the heating roller is located upstream of the nip portion in the belt traveling direction. The fixing device is disposed in contact with an outer peripheral surface of the fixing belt. In this configuration, since the belt surface is directly heated on the upstream side of the nip portion between the fixing belt and the pressure roller, heat necessary for melting the toner at the nip portion between the fixing belt and the pressure roller is generated. It can supply efficiently, increase energy efficiency, and shorten the time required for warming up the fixing device.
請求項2に記載の本発明は、請求項1に記載の定着装置において、上記加熱ローラが定着ベルトにテンションを付与するものであることを特徴とする定着装置である。この構成では、定着ベルトにテンションを付与するために別部材としてテンションローラを付加することなく、定着ベルトの走行が安定し、スリップ等による速度ムラが解消し、未定着画像を担持した記録材(用紙)を安定して搬送することができる。また、定着ベルトにテンションを付与するための別部材としてテンションローラを付加した場合にテンションローラに逃げる熱を防止することでエネルギー効率を高め、定着装置のウォームアップに要する時間を短縮できる。 According to a second aspect of the present invention, in the fixing device according to the first aspect, the heating roller applies a tension to the fixing belt. In this configuration, the tensioning roller is not added as a separate member to apply tension to the fixing belt, and the running of the fixing belt is stabilized, speed unevenness due to slip or the like is eliminated, and a recording material carrying an unfixed image ( Paper) can be stably conveyed. In addition, when a tension roller is added as another member for applying tension to the fixing belt, heat that escapes to the tension roller is prevented, so that energy efficiency can be improved and the time required for warming up the fixing device can be shortened.
請求項3に記載の本発明は、請求項1又は2に記載の定着装置において、上記定着ベルトは耐熱性の断熱弾性層を備えていることを特徴とする定着装置である。この構成では、断熱層を持つことで熱がベルトの裏側に逃げるのを防止し、エネルギー効率を高め、定着装置のウォームアップに要する時間を短縮できる。また定着ベルトが層方向に弾性を有することで定着ベルトと加圧ローラとのニップでの加圧ムラが低減し、定着画像において均一な光沢を得ることが可能になる。 According to a third aspect of the present invention, in the fixing device according to the first or second aspect, the fixing belt includes a heat-resistant heat-insulating elastic layer. In this configuration, the heat insulating layer prevents heat from escaping to the back side of the belt, increases energy efficiency, and shortens the time required for warming up the fixing device. Further, since the fixing belt has elasticity in the layer direction, pressure unevenness at the nip between the fixing belt and the pressure roller is reduced, and a uniform gloss can be obtained in a fixed image.
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の定着装置において、上記定着ベルトは耐熱性の断熱弾性層の周囲にフッ素樹脂からなる離型層を備えていることを特徴とする定着装置である。この構成では、ベルト表面に離型剤としてシリコーンオイルを塗布することなくオフセットを抑制できるため、煩雑なオイル塗布機構を付加することなく、安価な定着装置を提供できる。またオイル塗布機構に逃げる熱を防止することでエネルギー効率を高め、定着装置のウォームアップに要する時間を短縮できる。 According to a fourth aspect of the present invention, in the fixing device according to the third aspect, the fixing belt includes a release layer made of a fluororesin around a heat-resistant heat-insulating elastic layer. It is. In this configuration, since offset can be suppressed without applying silicone oil as a release agent to the belt surface, an inexpensive fixing device can be provided without adding a complicated oil application mechanism. In addition, energy efficiency can be improved by preventing heat escaping to the oil application mechanism, and the time required for warming up the fixing device can be shortened.
更に、請求項5に記載の本発明は、像担持体上に形成された静電潜像を現像手段によりトナー像に可視像化し、該トナー像を記録材上に転写し、トナー像が転写された記録材を定着装置に通して定着する画像形成装置において、上記定着装置が、請求項1〜4の何れか1項に記載のものであることを特徴とする画像形成装置である。この構成では、画像形成装置のエネルギー効率を高め、定着装置のウォームアップに要する時間を短縮できる。 Further, according to the present invention, the electrostatic latent image formed on the image carrier is visualized as a toner image by a developing means, and the toner image is transferred onto a recording material. An image forming apparatus for fixing a transferred recording material through a fixing device, wherein the fixing device is the one described in any one of claims 1 to 4. With this configuration, the energy efficiency of the image forming apparatus can be increased, and the time required for warming up the fixing apparatus can be shortened.
請求項1に記載の本発明によれば、定着ベルトと加圧ローラとのニップ部の上流側で直接定着ベルト表面を加熱する構成としたので、定着ベルトと加圧ローラとのニップ部でトナーを溶融するのに必要な熱を効率よく供給でき、エネルギー効率を高め、定着装置のウォームアップに要する時間を短縮できる。 According to the first aspect of the present invention, since the fixing belt surface is directly heated on the upstream side of the nip portion between the fixing belt and the pressure roller, the toner is formed at the nip portion between the fixing belt and the pressure roller. The heat required to melt the toner can be efficiently supplied, energy efficiency can be improved, and the time required for warming up the fixing device can be shortened.
また、請求項2に記載の本発明によれば、加熱ローラが定着ベルトにテンションを付与するものであるので、定着ベルトにテンションを付与する別部材としてテンションローラを付加することなく、ベルトの走行が安定し、スリップ等による速度ムラが解消し、未定着画像を担持した記録材(用紙)を安定して搬送することができる。また別部材を付加した場合にテンションローラに逃げる熱を防止することでエネルギー効率を高め、定着装置のウォームアップに要する時間を短縮できる。 According to the second aspect of the present invention, since the heating roller applies tension to the fixing belt, the belt travels without adding a tension roller as a separate member for applying tension to the fixing belt. Is stabilized, speed unevenness due to slip or the like is eliminated, and a recording material (paper) carrying an unfixed image can be stably conveyed. Further, when another member is added, the heat that escapes to the tension roller is prevented, so that energy efficiency can be improved and the time required for warming up the fixing device can be shortened.
また、請求項3に記載の本発明によれば、断熱層を持つことで熱がベルトの裏側に逃げるのを防止し、エネルギー効率を高め、定着装置のウォームアップに要する時間を短縮できる。またベルトが層方向に弾性を有することで定着ニップでの加圧ムラが低減し、定着画像において均一な光沢を得ることが可能になる。 According to the third aspect of the present invention, it is possible to prevent heat from escaping to the back side of the belt by having the heat insulating layer, increase energy efficiency, and shorten the time required for warming up the fixing device. In addition, since the belt has elasticity in the layer direction, pressure unevenness at the fixing nip is reduced, and a uniform gloss can be obtained in a fixed image.
また、請求項4に記載の本発明によれば、ベルト表面に離型剤としてシリコーンオイルを塗布することなくオフセットを抑制できるので、煩雑なオイル塗布機構を付加することなく、安価な定着装置を提供できる。またオイル塗布機構に逃げる熱を防止することでエネルギー効率を高め、定着装置のウォームアップに要する時間を短縮できる。 Further, according to the present invention, since the offset can be suppressed without applying silicone oil as a release agent to the belt surface, an inexpensive fixing device can be provided without adding a complicated oil application mechanism. Can be provided. In addition, energy efficiency can be improved by preventing heat escaping to the oil application mechanism, and the time required for warming up the fixing device can be shortened.
また、請求項5に記載の本発明によれば、エネルギー効率が高く、ウォームアップ時間の短い画像形成装置を得ることができる。 According to the present invention described in claim 5, it is possible to obtain an image forming apparatus having high energy efficiency and short warm-up time.
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施例に係るカラープリンタの概略図である。図1には、この発明の実施例に係る画像形成装置として、4連タンデム方式のフルカラープリンタの構成を概略で示した。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view of a color printer according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 schematically shows a configuration of a four-tandem full-color printer as an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
このフルカラープリンタは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナー像をそれぞれ対応した感光体ドラム1Y、1M、1C、1Bk(像担持体)の表面上に形成するための電子写真方式の4組の画像形成部10Y、10M、10C、10Bk(像形成手段)を備えている。
This full-color printer is an electrophotographic type 4 for forming toner images of four colors of yellow, magenta, cyan, and black on the surfaces of the corresponding
これら画像形成部10Y、10M、10C、10Bkの下方には、各画像形成部を通して用紙(記録材)を搬送するための搬送ベルト20が張架されている。各画像形成部10Y、10M、10C、10Bkの感光体ドラム1Y、1M、1C、1Bkは、搬送ベルト20にそれぞれ転接配置され、用紙(記録材)は搬送ベルト20の表面に静電的に吸着される。
Below these
4組の画像形成部10Y、10M、10C、10Bkは、略同じ構造を有する。よって、ここでは用紙の搬送方向最上流側に配設されたイエロー用の画像形成部10Yについて代表して説明し、他の色用の画像形成部10M、10C、10Bkについては同一符号を付して詳細な説明を省略する。
The four sets of
画像形成部10Yは、その略中央位置に搬送ベルト20に転接された感光体ドラム1Yを有する。感光体ドラム1Yの周囲には、感光体ドラム1Yの表面を所定の電位に帯電させる帯電装置2Y、帯電されたドラム表面を色分解された画像信号に基づいて露光し、ドラム表面上に静電潜像を形成する露光装置3Y、ドラム表面上に形成された静電潜像にイエロートナーを供給して現像する現像装置4Y、現像したトナー像を搬送ベルト20を介して搬送される用紙上に転写する転写ローラ5Y(転写装置)、転写されずにドラム表面に残留した残留トナーを除去するクリーナ6Y、および図示しないドラム表面に残留した電荷を除去する除電ランプが、感光体ドラム1Yの回転方向に沿って順に配設されている。
The
搬送ベルト20の図中右下方には、用紙を搬送ベルト20上に給紙するための給紙機構30が配設されている。搬送ベルト20の図中左側には、後に詳述する本発明の実施の形態に係る定着装置40が配設されている。搬送ベルト20によって搬送された用紙は、搬送ベルト20から連続して定着装置40を通って延びた搬送路を搬送され、定着装置40を通過する。
A
定着装置40は、搬送された用紙、すなわちその表面上に各色のトナー像が転写された状態の用紙を加熱および加圧する。そして、各色のトナー像を溶融して用紙に浸透させて定着させる。また、定着装置40の搬送経路下流側に排紙ローラを介して排紙する。
The fixing
次に、上述した本発明の実施例に係る定着装置40について、図2を参照して詳細に説明する。図2は本発明の一実施例に係る定着装置の概略図である。図2に示すように、定着装置40は、用紙搬送経路を上下に挟む位置関係で配設された定着ローラ41、および加圧ローラ42を有する。定着ローラ41は、金属製の芯金の外周に耐熱性のスポンジゴム層を形成してなる。記録材Kの一例としての用紙は、トナー像tが転写された表面を上にした姿勢で搬送路を一定速度で搬送される。用紙は、その表面が定着ローラ41に対向し、裏面が加圧ローラ42に対向する姿勢で搬送される。本実施の形態では、加圧ローラ42をバネ43によって図中上方に加圧し、加圧ローラ42を定着ローラ41に向けて押圧するようにしたが、両者の間に押圧力を生じるため、定着ローラ41を加圧ローラ42に向けて押圧するようにしても良い。
Next, the fixing
本実施形態では、加圧ローラ42には図示しないギヤを介して回転駆動力が伝達されるようになっており、定着ローラ41は従動回転する。加圧ローラ42を回転駆動する代わりに、定着ローラ41を回転駆動するようにしてもよい。また、加圧ローラ42と定着ローラ41とをギヤで噛み合わせ、加圧ローラ42と定着ローラ41双方を回転駆動するようにしてもよい。
In the present embodiment, a rotational driving force is transmitted to the
定着装置40は、定着ローラ41と金属製の芯金の外周に耐熱性のスポンジゴム層を形成してなる支持ローラ44とに張架された無端状の定着ベルト45を有する。定着ベルト45の構造については後に詳述する。
The fixing
このようにして定着ローラ41と支持ローラ44とに張架された定着ベルト45は、搬送路を搬送される用紙の表面にその外周面を接触した状態で無端走行される。加圧ローラ42の外周面は、搬送される用紙Pの裏面に接触する。つまり、搬送される用紙は、定着ベルト45の外周面45aと加圧ローラ42の外周面との間のニップ部Nを通過されて加圧される。
In this way, the fixing
定着ベルト45と加圧42ローラとのニップ部Nからベルト走行方向Aの上流側の定着ベルト45の外周面には、ハロゲンランプ(ヒータ)46を内蔵する加熱ローラ47が接触配置され、定着ベルト45がその外周面45aよりその全幅にわたって加熱される。加熱ローラ47は、良熱伝導性の金属からなる中空のパイプであり、中空部にはハロゲンランプ46(ヒータ)が配設されている。加熱ローラ47の内周面はハロゲンランプ46より輻射される熱エネルギーを効率よく吸収するために、耐熱の黒色塗料が塗布されている。
A
また、加熱ローラ47はバネ48によって図中左方向に加圧される。この定着ベルト45の外周面45aへの加圧によって定着ベルト45にテンションが付与される。また加熱ローラ47と定着ベルト45の外周面45aとの間にはニップが形成され、ハロゲンランプ46から輻射された熱は加熱ローラ表面に伝熱し、このニップを介して定着ベルト45に伝えられる。
The
第1サーミスタ49bは、定着ベルト45と加圧ローラ42との間のニップ部Nよりベルト走行方向Aの上流側で、且つ加熱ローラ47より下流側の位置に対向する位置に、その検知端が定着ベルト45の外周面に接触するように配設されている。このように、定着ローラ41に巻き掛けられた部分で定着ベルト45の外周面に第1サーミスタ49bを接触させることで、両者の間の接触状態を安定させ、温度検知のばらつきを防止するようにした。さらに第2サーミスタ49aが加熱ローラ外周に配置され、加熱ローラ外周面の温度もモニタできるようになっている。
The
ここで、上述した定着装置40の動作について説明する。まず、プリンタの電源がONされると、定着装置40のウォームアップ動作が開始される。ウォームアップ動作では、ハロゲンランプ46が点灯され、加熱ローラ47の加熱が開始される。第2サーミスタ49aを介して加熱ローラ47の外周面の温度がモニタされ、所定の設定温度に達した時点でベルトの走行(加圧ローラ回転駆動による従動)が、開始される。定着ベルト45の外周面45aの温度は第1サーミスタ49bを介してモニタされ、所定の設定温度に達した時点で、ウォーミングアップ動作が終了される。つまり、ウォームアップ動作によって、定着ベルト45の外周面45aが定着に必要な設定温度に昇温される。
Here, the operation of the fixing
上述したウォーミングアップ動作において、ハロゲンランプ46からの熱は以下のように各部材に伝えられる。ハロゲンランプ46からの熱は、加熱ローラ47の内面の黒色塗料によって効果的に吸収され、加熱ローラ47の外周面に伝えられる。加熱ローラ47の外周面に伝えられた熱は、定着ベルト45とのニップを介して定着ベルト45の外周面45aに伝えられる。
In the warming-up operation described above, heat from the halogen lamp 46 is transmitted to each member as follows. The heat from the halogen lamp 46 is effectively absorbed by the black paint on the inner surface of the
定着ベルト45の外周面45aに伝えられた熱は、その内面に向けてその厚さ方向に伝えられ、定着ベルト45の内面に達する。定着ベルト45の内面に伝えられた熱は、この内面に接触している定着ローラ41の外周面、および支持ローラ44の外周面に伝えられる。定着ローラ41および支持ローラ44の外周面に伝えられた熱は、それぞれの回転軸を介してプリンタの筐体に逃げるように伝えられる。
The heat transmitted to the outer peripheral surface 45 a of the fixing
また、定着ベルト45の外周面45aに伝えられた熱は、定着ベルト45が走行することにより、ニップ部Nを介して加圧ローラ42の外周面42aに伝えられ、且つ定着ベルト45の外周面45aに接触して配置された第1サーミスタ49bに伝えられる。加圧ローラ42に伝えられた熱は、その回転軸やバネ43を介してプリンタの筐体に逃げるように伝熱される。
Further, the heat transmitted to the outer peripheral surface 45 a of the fixing
このように各部材間を伝えられる熱のうち、トナー像の定着に直接関与する熱は、定着ベルト45の外周面45aから用紙の表面に伝えられる熱である。他の部材に伝えられる熱は、定着には利用されることなく無駄になる。尚、トナー像の定着には、これらの熱の他にニップ部Nにおける一定の圧力が必要となる。
Of the heat transmitted between the members in this way, the heat directly related to the fixing of the toner image is the heat transmitted from the outer peripheral surface 45a of the fixing
つまり、トナー像を用紙に定着可能な条件は、トナーの物性、用紙の材質・厚さ、用紙の搬送速度などにより若干異なるが、定着ベルト45と加圧ローラ42とを一定の押圧力で押し付けて両者の間に所定の幅のニップ部Nを形成するとともに、定着ベルト45の外周面45aを設定温度まで昇温することが必要となる。これらの条件が満たされないと、例えば定着ベルト45の外周面45aの加熱が不十分だと、定着不良やコールドオフセットを引き起こす。
In other words, the conditions under which the toner image can be fixed on the paper are slightly different depending on the physical properties of the toner, the paper material / thickness, the paper conveyance speed, etc., but the fixing
ところで、この発明の目的とするように、ウォーミングアップ動作に要する消費電力をできるだけ低く抑え、且つウォーミングアップ動作にかかる時間をできるだけ短くするためには、定着ベルト45の外周面45aの設定温度まで効率良く昇温することが望ましい。
By the way, in order to suppress the power consumption required for the warming-up operation as low as possible and to shorten the time required for the warming-up operation as much as possible as the object of the present invention, the temperature is efficiently increased to the set temperature of the outer peripheral surface 45a of the fixing
本実施の形態では、定着ベルト45の外周面45aであって、且つベルト走行方向Aのニップ部Nの上流側にヒータを内蔵する加熱ローラ47を接触配置し、定着ベルト45の外周面45aを直接加熱することにより、逃げる熱を極力少なく抑えるようにした。これにより、例えば、上述した特開2000−66541号公報や特開平8−292669号公報に開示された従来の装置、すなわち複数のローラに無端状の定着ベルトを巻き掛けたタイプの装置と比較して、定着ベルトから熱が逃げる“逃げ道”を少なくでき、定着ベルト45を少ない熱エネルギで短時間に効率良く昇温できる。このため、結果的に、消費電力を低く抑え、ウォーミングアップに要する時間を短縮できる。
In the present embodiment, a
また、本実施の形態では、熱の“逃げ道”を少なくするため、定着ベルト45の構成として、断熱弾性層を有する構成を採用した。図3は本発明の一実施例に係る定着ベルトの断面図である。図3に示すように、本実施例の定着ベルト45は、ポリイミド等の樹脂材料からなる厚さ90μmの基体フィルム451の外側にシリコーンゴムを厚さ200μmで塗布して断熱弾性層452を形成し、断熱弾性層452の外側にフッ素樹脂からなる離型層453を形成してなる。
Further, in this embodiment, in order to reduce the “escape path” of heat, a configuration having a heat insulating elastic layer is employed as the configuration of the fixing
基体フィルム451には、耐熱性と機械的強度が要求される。基体フィルム451として、例えば、NiやSUS等の金属を採用しても良い。定着ベルト45の断熱弾性層452は、トナーおよび用紙に対して熱と圧力を均一に与えることができ、安定した定着性能を発揮でき、且つ断熱性に優れた材料によって形成されれば良く、シリコーンゴムに限らない。
The
このように、定着ベルト45の内面側に断熱弾性層452を形成することにより、定着ベルト45の内面に接触配置された部材である定着ローラ41、および支持ローラ44に熱が逃げることを抑制でき、定着ベルト45をより効率良く昇温でき、消費電力をより低く抑え、ウォームアップ時間をより短縮できる。
Thus, by forming the heat insulating
また、定着ベルト45の外周面45aにはフッ素樹脂からなる離型層453を形成した。従来の定着装置ではトナーのオフセットを防止するため、シリコーンゴム層に離型剤としてシリコーンオイルを塗布・含浸させる方法が公知であるが、オイル塗布機構が煩雑で高価になりやすく、またオイル塗布機構を定着ベルト45の外周面に接触させることによる熱の損失が大きい不具合があった。離型層453(フッ素樹脂層)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)、FEP(フッ化エチレンプロピレン)等の公知のフッ素樹脂あるいはそれらのブレンド材料を断熱弾性層452上にプライマを介して塗布・焼成することで得られる。またはフッ素樹脂チューブを被服してもよい。
Further, a
このように、定着ベルト45の外周面45aにはフッ素樹脂からなる離型層453を形成することで煩雑なオイル塗布機構を付加することなくオフセットを抑制し、またオイル塗布機構を定着ベルト45の外周面に接触させることがないため、オイル塗布機構へ熱が逃げることを抑制でき、定着ベルト45をより効率良く昇温でき、消費電力をより低く抑え、ウォームアップ時間をより短縮できる。なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
As described above, the
1Y、1M、1C、1Bk 感光体ドラム(像担持体)
4Y、4M、4C、4Bk 現像装置(現像手段)
10Y、10M、10C、10Bk 画像形成部
40 定着装置
41 定着ローラ
42 加圧ローラ
44 支持ローラ
45 定着ベルト
45a 外周面
46 ハロゲンランプ(熱源)
47 加熱ローラ
48 バネ
452 断熱弾性層
453 離型層
A ベルト走行方向
K 記録材
N ニップ部
1Y, 1M, 1C, 1Bk photoconductor drum (image carrier)
4Y, 4M, 4C, 4Bk developing device (developing means)
10Y, 10M, 10C, 10Bk
47 Heating roller 48
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JP2003329624A JP2005099104A (en) | 2003-09-22 | 2003-09-22 | Fixing device and image forming apparatus |
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Family Applications (1)
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-
2003
- 2003-09-22 JP JP2003329624A patent/JP2005099104A/en not_active Withdrawn
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