JP2005234027A - Fixing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、静電複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に装着されて、用紙上の未定着トナーを用紙に溶融定着させる定着装置に関する。 The present invention relates to a fixing device that is mounted on an image forming apparatus such as an electrostatic copying machine, a printer, or a facsimile machine and melts and fixes unfixed toner on a sheet to the sheet.
定着ローラを内部からではなく、外部から加熱するよう構成された定着装置はすでに知られている。この種の定着装置の一つの典型例は、定着ローラと、定着ローラに圧接された圧ローラと、定着ローラに圧接されかつ加熱手段を内蔵した複数の熱ローラとを備えている(特許文献1参照)。定着ローラは、鉄製の中空管からなる心金と、心金の周囲を被覆するシリコンゴムから構成されている。また熱ローラの各々は、表面をフッ素樹脂でコーティングしたアルミニウム製の中空管から構成されている。 A fixing device configured to heat the fixing roller not from the inside but from the outside is already known. One typical example of this type of fixing device includes a fixing roller, a pressure roller that is pressed against the fixing roller, and a plurality of heat rollers that are in pressure contact with the fixing roller and incorporate heating means (Patent Document 1). reference). The fixing roller is composed of a mandrel made of an iron hollow tube and silicon rubber covering the periphery of the mandrel. Each of the heat rollers is constituted by an aluminum hollow tube whose surface is coated with a fluororesin.
上記定着装置は、定着ローラの表面を直接加熱するので、定着ローラの昇温時間を短縮でき、したがってウォームアップ時間を短縮できる。しかしながら、複数の熱ローラによる定着ローラへの熱の供給は、熱ローラの各々と定着ローラとの間のわずかなニップ幅に限定されるので、熱の供給量が制限される。その結果、定着ローラの昇温時間を更に短縮したい場合には、該ニップ幅を広げる必要があるが、該ニップ幅を広げた場合には、定着ローラに対する局部的な負荷が増加するので、定着ローラの駆動トルクが増加し、駆動系を強化する必要が生ずる。また、定着ローラのシリコンゴムの損傷を早めて耐久性を損なうおそれがある。 Since the fixing device directly heats the surface of the fixing roller, the temperature raising time of the fixing roller can be shortened, and therefore the warm-up time can be shortened. However, since the supply of heat to the fixing roller by the plurality of heat rollers is limited to a slight nip width between each of the heat rollers and the fixing roller, the amount of heat supply is limited. As a result, when it is desired to further shorten the heating time of the fixing roller, it is necessary to widen the nip width. However, when the nip width is widened, a local load on the fixing roller increases, so that fixing is performed. The driving torque of the roller increases, and it becomes necessary to strengthen the driving system. In addition, there is a possibility that the silicon rubber of the fixing roller is damaged early and the durability is impaired.
上記問題を解決することができる定着装置は、本出願人である京セラミタ株式会社によって既に出願されている。この定着装置の典型例は、定着ローラと、定着ローラに圧接された圧ローラと、相互に間隔を置いて配置された複数のベルト支持ローラと、ベルト支持ローラの各々間に巻き掛けられた無端ベルトとを備えている。無端ベルトの外周面の一部領域は定着ローラの外周面の一部領域に圧接され、少なくとも1個のベルト支持ローラは、加熱手段が内蔵されたヒートローラから構成される。上記定着装置においては、無端ベルトの外周面の一部領域は定着ローラの外周面の一部領域に圧接されるよう構成されている。すなわち、定着ローラの外周面の一部領域に沿って、柔軟性のある無端ベルトが圧接されてニップ領域10Nを形成するので、定着ローラを加熱するためのニップ幅を従来よりも大幅に増加することができる。その結果、定着ローラに対する局部的な負荷を増加することなく、しかも定着ローラの耐久性を損なうことなく、定着ローラの昇温時間を短縮してウォームアップ時間を短縮することを可能にする。
A fixing device capable of solving the above problems has already been filed by Kyocera Mita Co., Ltd., the present applicant. A typical example of this fixing device is a fixing roller, a pressure roller pressed against the fixing roller, a plurality of belt support rollers arranged at intervals, and an endless belt wound around each of the belt support rollers. With a belt. A partial region of the outer peripheral surface of the endless belt is brought into pressure contact with a partial region of the outer peripheral surface of the fixing roller, and at least one belt support roller is constituted by a heat roller in which heating means is built. The fixing device is configured such that a part of the outer peripheral surface of the endless belt is pressed against a part of the outer peripheral surface of the fixing roller. That is, a flexible endless belt is pressed against a part of the outer peripheral surface of the fixing roller to form the
しかしながら、上記定着装置には、更に、次のような解決すべき技術的課題が存在することが判明した。すなわち、定着ローラの外周面を加熱する無端ベルトは熱容量が小さいので、連続的に通紙を行った際に通紙領域と非通紙領域とでは極端な温度差が発生してしまう。このような定着装置において、通紙領域において温度制御を行った場合、非通紙領域において過剰に温度が上がって、最悪の場合、無端ベルトが破損する可能性がある。このような最悪の状況には至らないにしても、例えば小サイズの用紙を連続通紙した後に、大サイズの用紙を通紙すると、小サイズの非通紙領域においてホットオフセットが発生するおそれがある。逆に、非通紙領域において温度制御を行った場合、小サイズの通紙領域においてコールドオフセットや定着不良が発生するおそれがある。このため、上記定着装置には更なる改善が要望されているところであった。
本発明の目的は、熱容量の小さな無端ベルトを使用して定着ローラを外部から加熱するよう構成した場合においても、通紙領域と非通紙領域に発生する温度差を少なくすることができ、その結果、常に安定した定着性能を確保することを可能にする、新規な定着装置を提供することである。 The object of the present invention is to reduce the temperature difference generated between the sheet passing area and the non-sheet passing area even when the fixing roller is heated from the outside using an endless belt having a small heat capacity. As a result, it is an object of the present invention to provide a novel fixing device that can always ensure stable fixing performance.
本発明の一局面によれば、
定着ローラと、定着ローラに圧接された圧ローラとを備えている定着装置において、
相互に間隔を置いて配置された複数のベルト支持ローラと、ベルト支持ローラの各々間に巻き掛けられた無端ベルトとを備え、無端ベルトの外周面の一部領域は定着ローラの外周面の一部領域に圧接され、少なくとも1個のベルト支持ローラは内側又は外側に配設された加熱手段により加熱され、
加熱手段により加熱される該ベルト支持ローラを除く他のベルト支持ローラのうちの、少なくとも1個の他のベルト支持ローラは金属製の中空管から構成され、該中空管は、最大通紙幅と実質的に同じ軸方向長さを有する中間領域と、中間領域から軸方向両外側にそれぞれ延在する側領域とを備え、該中空管の両側領域における肉厚は、中間領域の肉厚よりも厚く設定されている、
ことを特徴とする定着装置、が提供される。
本発明の他の局面によれば、
定着ローラと、定着ローラに圧接された圧ローラとを備えている定着装置において、
相互に間隔を置いて配置された複数のベルト支持ローラと、ベルト支持ローラの各々間に巻き掛けられた無端ベルトとを備え、無端ベルトの外周面の一部領域は定着ローラの外周面の一部領域に圧接され、少なくとも1個のベルト支持ローラは内側又は外側に配設された加熱手段により加熱され、
加熱手段により加熱される該ベルト支持ローラを除く他のベルト支持ローラのうちの、少なくとも1個の他のベルト支持ローラは金属製の中空管から構成され、該中空管は、最大通紙幅と実質的に同じ軸方向長さを有する中間領域と、中間領域から軸方向両外側にそれぞれ延在する側領域とを備え、該中空管の両側領域における単位長さあたりの表面積は、中間領域における単位長さあたりの表面積よりも大きく設定されている、
ことを特徴とする定着装置、が提供される。
本発明の更に他の局面によれば、
定着ローラと、定着ローラに圧接された圧ローラとを備えている定着装置において、
相互に間隔を置いて配置された複数のベルト支持ローラと、ベルト支持ローラの各々間に巻き掛けられた無端ベルトとを備え、無端ベルトの外周面の一部領域は定着ローラの外周面の一部領域に圧接され、少なくとも1個のベルト支持ローラは内側又は外側に配設された加熱手段により加熱され、
加熱手段により加熱される該ベルト支持ローラを除く他のベルト支持ローラのうちの、少なくとも1個の他のベルト支持ローラは、軸方向両端が閉塞された金属製の中空管から構成され、該中空管は、最小通紙幅と実質的に同じ軸方向長さを有する中央領域を備え、該中空管の中央領域には、複数の通気孔が周方向に間隔をおいて形成されている、
ことを特徴とする定着装置、が提供される。
該他のベルト支持ローラの軸方向長さをL、無端ベルトの幅をWとしたとき、LとWの関係は、L≧Wに規定される、ことが好ましい。
本発明の更に他の局面によれば、
定着ローラと、定着ローラに圧接された圧ローラとを備えている定着装置において、
相互に間隔を置いて配置された複数のベルト支持ローラと、ベルト支持ローラの各々間に巻き掛けられた無端ベルトとを備え、無端ベルトの外周面の一部領域は定着ローラの外周面の一部領域に圧接され、少なくとも1個のベルト支持ローラは内側又は外側に配設された加熱手段により加熱され、
加熱手段により加熱される該ベルト支持ローラを除く他のベルト支持ローラのうちの、少なくとも1個の他のベルト支持ローラは金属から構成され、該他のベルト支持ローラの軸方向長さをL、無端ベルトの幅をWとしたとき、LとWの関係は、L≧Wに規定される、
ことを特徴とする定着装置、が提供される。
According to one aspect of the present invention,
In a fixing device including a fixing roller and a pressure roller pressed against the fixing roller,
A plurality of belt support rollers arranged at intervals from each other, and an endless belt wound around each of the belt support rollers, and a partial region of the outer peripheral surface of the endless belt is a part of the outer peripheral surface of the fixing roller. The at least one belt support roller is heated by heating means disposed on the inside or outside,
Of the other belt support rollers excluding the belt support roller heated by the heating means, at least one other belt support roller is composed of a metal hollow tube, and the hollow tube has a maximum sheet passing width. An intermediate region having substantially the same axial length, and side regions extending axially outward from the intermediate region, respectively, and the thickness of both sides of the hollow tube is the thickness of the intermediate region Set thicker than,
A fixing device is provided.
According to another aspect of the invention,
In a fixing device including a fixing roller and a pressure roller pressed against the fixing roller,
A plurality of belt support rollers arranged at intervals from each other, and an endless belt wound around each of the belt support rollers, and a partial region of the outer peripheral surface of the endless belt is a part of the outer peripheral surface of the fixing roller. The at least one belt support roller is heated by heating means disposed on the inside or outside,
Of the other belt support rollers excluding the belt support roller heated by the heating means, at least one other belt support roller is composed of a metal hollow tube, and the hollow tube has a maximum sheet passing width. An intermediate region having substantially the same axial length as that of the hollow region, and a side region extending axially outward from the intermediate region, and the surface area per unit length in both side regions of the hollow tube is intermediate. Set larger than the surface area per unit length in the region,
A fixing device is provided.
According to yet another aspect of the invention,
In a fixing device including a fixing roller and a pressure roller pressed against the fixing roller,
A plurality of belt support rollers arranged at intervals from each other, and an endless belt wound around each of the belt support rollers, and a partial region of the outer peripheral surface of the endless belt is a part of the outer peripheral surface of the fixing roller. The at least one belt support roller is heated by heating means disposed on the inside or outside,
Of the other belt support rollers excluding the belt support roller heated by the heating means, at least one other belt support roller is composed of a metal hollow tube closed at both axial ends, The hollow tube includes a central region having an axial length substantially the same as the minimum sheet passing width, and a plurality of ventilation holes are formed in the central region of the hollow tube at intervals in the circumferential direction. ,
A fixing device is provided.
When the length in the axial direction of the other belt support roller is L and the width of the endless belt is W, the relationship between L and W is preferably defined as L ≧ W.
According to yet another aspect of the invention,
In a fixing device including a fixing roller and a pressure roller pressed against the fixing roller,
A plurality of belt support rollers arranged at intervals from each other, and an endless belt wound around each of the belt support rollers, and a partial region of the outer peripheral surface of the endless belt is a part of the outer peripheral surface of the fixing roller. The at least one belt support roller is heated by heating means disposed on the inside or outside,
Of the other belt support rollers excluding the belt support roller heated by the heating means, at least one other belt support roller is made of metal, and the axial length of the other belt support roller is L, When the width of the endless belt is W, the relationship between L and W is defined as L ≧ W.
A fixing device is provided.
以下、本発明に従って構成された定着装置の好適な実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、図1〜図8において、相互に実質的に同一部分は同一符号で示されている。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of a fixing device configured according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 to 8, substantially the same parts are denoted by the same reference numerals.
図1〜図3を参照して、本発明に従って構成された定着装置の一実施形態は、定着ローラ2と、定着ローラ2に対し下方から圧接された圧ローラ4と、相互に間隔を置いて配置された複数の、実施形態においては2個のベルト支持ローラ6及び8と、ベルト支持ローラ6及び8の各々間に巻き掛けられた無端ベルト10とを備えている。無端ベルト10の外周面の一部領域は定着ローラ2の外周面の一部領域に圧接されている。少なくとも1個のベルト支持ローラは、内側又は外側に配設された加熱手段により加熱されるよう構成されている。実施形態において、1個のベルト支持ローラ6は、加熱手段6Hが内蔵されたヒートローラから構成されている。すなわち、ベルト支持ローラ6は、内側に配設された加熱手段6Hにより加熱されるよう構成されている。
1 to 3, an embodiment of a fixing device configured according to the present invention includes a
図3に示されているように、加熱手段H6により加熱されるベルト支持ローラ6を除く他のベルト支持ローラのうちの、少なくとも1個の他のベルト支持ローラ、実施形態においてベルト支持ローラ8は、金属製の中空管から構成される。金属製の中空管から構成されるベルト支持ローラ8は、最大通紙幅と実質的に同じ軸方向長さを有する中間領域と、中間領域から軸方向両外側にそれぞれ同じ長さだけ延在する側領域とを備えている。ベルト支持ローラ8の両側領域における肉厚t1は、中間領域の肉厚t2よりも厚く設定されている(t1>t2)。実施形態において、ベルト支持ローラ8の外径は全長にわたって一定であるので、中間領域の両側領域の内径は、中間領域の内径よりも小さく形成されている。
As shown in FIG. 3, at least one other belt support roller, in the embodiment, the
加熱手段H6により加熱されるベルト支持ローラ6を除く他のベルト支持ローラのうちの、少なくとも1個の他のベルト支持ローラ、実施形態においてはベルト支持ローラ8の軸方向長さをL、無端ベルト10の幅をWとしたとき、LとWの関係は、L≧Wに規定されている(実施形態においては、L>Wに規定されている)。無端ベルト10の幅Wは、ベルト支持ローラ8の中間領域(したがって最大通紙幅)よりも大きく設定されている。この実施形態において、無端ベルト10の幅Wは、中間領域(したがって最大通紙幅)に対し軸方向両外側にそれぞれほぼ等しい長さだけ広く設定されている。無端ベルト10及びベルト支持ローラ6及び8により囲まれた空間内には、ヒートローラであるベルト支持ローラ6の温度制御を行うための制御機器である温度センサ、具体的にはサーミスタSが、ベルト支持ローラ6の外周面に接触するよう配設されている。用紙Pは、図1において右から左へほぼ水平に搬送される。
Of the other belt support rollers excluding the
定着装置は、図1において紙面の表裏方向に間隔をおいては配設された一対の側壁を含む図示しないハウジングを備えており、定着ローラ2、圧ローラ4及びベルト支持ローラ6及び8は、側壁の各々間に回転自在にかつ相互に平行に支持されている。サーミスタSは、側壁の各々間を延在するよう配設された図示しない支持フレームに取り付けられている。ベルト支持ローラ6及び8のうち1個のベルト支持ローラ、実施形態においては、ヒートローラであるベルト支持ローラ6は、定着ローラ2に対し無端ベルト10を介して圧接されている。このベルト支持ローラ6は、無端ベルト10の外周面の一部領域が定着ローラ2の外周面の一部領域に圧接されることにより形成される、定着ローラ2に対する無端ベルト10のニップ領域10Nにおいて、定着ローラ2の回転方向(図1において時計方向)における最上流位置(図1において左端)に配置されている。
The fixing device includes a housing (not shown) including a pair of side walls spaced apart in the front and back direction of the paper surface in FIG. 1. The fixing
定着ローラ2を軸方向に見て(図1において紙面を表から裏に見て)、定着ローラ2の軸心を通る仮想水平線をx軸、定着ローラ2の軸心を通ってx軸に直交する仮想鉛直線をy軸としたとき、ベルト支持ローラ6は、定着ローラ2の外周面に対し、第2象限における周方向のほぼ中間位置において圧接されるよう配置されている。他方、ベルト支持ローラ8は、ベルト支持ローラ6に対し定着ローラ2の回転方向下流側であり、かつ用紙Pの搬送方向上流側において(第1象限において)、定着ローラ2の外周面の外側に間隔をおいて配置されている。加熱手段6Hは、ヒートローラであるベルト支持ローラ6の中心領域において、該側壁の各々間に静止状態で支持されている。
When the fixing
定着ローラ2は、駆動源である電動モータMに、ギヤなどからなる図示しない動力伝達機構を介して駆動結合されている。ヒートローラであるベルト支持ローラ6は、無端ベルト10を介して定着ローラ2に従動回転させられるよう配設されている。
The fixing
定着ローラ2及び圧ローラ4は、金属、例えばSUSあるいは鉄製の心金と、心金を覆う弾性部材であるソリッドのシリコンゴムあるいは発泡シリコンゴムと、シリコンゴムあるいは発泡シリコンゴムを被覆するPFAチューブとから構成することができる。シリコンゴムあるいは発泡シリコンゴムの外周面をPFAチューブにより被覆する構成に代えて、シリコンゴムあるいは発泡シリコンゴムの外周面を、トナーの離型層であるフッ素樹脂をコートする構成としてもよい。ベルト支持ローラ6は、SUSあるいはアルミニウムなどの金属製、実施形態においてはアルミニウム製の中空管から構成されている。ベルト支持ローラ8は、SUSあるいはアルミニウムなどの金属製、実施形態においてはアルミニウム製の中空管から構成されている。ベルト支持ローラ8は、ヒートローラであるベルト支持ローラ6よりも小径に形成されている。これは、ベルト支持ローラ8による熱損失を少なくするためなどの理由による。無端ベルト10は、ポリイミド樹脂、NiあるいはSUSから形成することができる。加熱手段6Hはハロゲンヒータから構成されているが、他の加熱手段、例えば、電磁誘導加熱用の励磁コイル(IHコイル)から構成してもよい。
The fixing
定着ローラ2が電動モータMにより図1において時計方向に回転駆動されると、圧ローラ4は反時計方向に従動させられる。同時にヒートローラであるベルト支持ローラ6は、無端ベルト10を介して定着ローラ2によって図1において反時計方向に従動回転させられる。その結果、無端ベルト10は同じ反時計方向に従動回転させられ、ベルト支持ローラ8も無端ベルト10を介して同じ反時計方向に従動回転させられる。加熱手段6Hを構成するハロゲンヒータが通電され、発熱が開始されると、加熱手段6Hによる熱は、ヒートローラであるベルト支持ローラ6及び無端ベルト10の両方から定着ローラ2に伝達され、定着ローラ2の昇温が開始される。定着ローラ2に伝達された熱は圧ローラ4にも伝達される。定着ローラ2の表面温度が常温から所定の温度に達した後、片面(上面)にトナーが転写された用紙Pが図1において右から左に向かってほぼ水平に搬送され、定着ローラ2及び圧ローラ4のニップ部を通過すると、用紙Pの片面に転写された未定着トナーは、定着ローラ2によって用紙Pの片面に溶融定着される。
When the fixing
本発明による上記定着装置によれば、無端ベルト10の外周面の一部領域は定着ローラ2の外周面の一部領域に圧接されるよう構成されている。すなわち、定着ローラ2の外周面の一部領域に沿って、柔軟性のある無端ベルト10が圧接されてニップ領域10Nを形成するので、定着ローラ2を加熱するためのニップ幅を従来よりも大幅に増加することができる。その結果、定着ローラ2に対する局部的な負荷を増加することなく、しかも定着ローラ2の耐久性を損なうことなく、定着ローラ2の昇温時間を短縮して定着装置のウォームアップ時間を短縮することができる。このような作用効果は、後述する他の実施形態においても、実質的に同様に得られるものである。
According to the fixing device according to the present invention, a partial region of the outer peripheral surface of the
上記定着装置においては、先に述べたように、加熱手段H6により加熱されるベルト支持ローラ6を除く他のベルト支持ローラのうちの、少なくとも1個の他のベルト支持ローラ、実施形態においてベルト支持ローラ8は、金属製の中空管から構成される。金属製の中空管から構成されるベルト支持ローラ8は、最大通紙幅と実質的に同じ軸方向長さを有する中間領域と、中間領域から軸方向両外側にそれぞれ同じ長さだけ延在する側領域とを備えている。ベルト支持ローラ8の両側領域における肉厚t1は、中間領域の肉厚t2よりも厚く設定されている(t1>t2)。このような構成に起因して、ベルト支持ローラ8における、常に用紙が通らない非通紙領域の熱容量が通紙領域に比べて大きいので、非通紙領域の温度上昇を通紙領域よりも抑制することができる。その結果、熱容量の小さな無端ベルト10を使用して定着ローラ2を外部から加熱するよう構成した場合においても、通紙領域と非通紙領域に発生する温度差を少なくすることができ、常に安定した定着性能を確保することを可能にするのである。
In the fixing device, as described above, at least one other belt support roller among the other belt support rollers excluding the
更に、上記定着装置においては、ベルト支持ローラ8が熱伝導度の高い金属製の中空管から構成されているので、上記効果を迅速かつ確実に達成することを可能にする。具体的には、ベルト支持ローラ8は、先に述べたように、金属、例えば、SUSあるいはアルミニウム製の中空管から構成することができる。このような構成に起因して、無端ベルト10がベルト支持ローラ8の外周面の一部領域に接触して通過する過程において、通紙領域と非通紙領域とで温度差を有する無端ベルト10における熱がベルト支持ローラ8の外周面に伝達され、ベルト支持ローラ8の外周面に伝達された熱は、ベルト支持ローラ8の外周面における軸方向の温度勾配に従って軸方向への熱伝導が迅速に行われる。その結果、無端ベルト10の通紙領域と非通紙領域に発生する温度差が少なくなるので、常に安定した定着性能が確保されるのである。
Further, in the fixing device, since the
上記定着装置においてはまた、加熱手段6Hにより加熱されるベルト支持ローラ6を除く他のベルト支持ローラのうちの、少なくとも1個のベルト支持ローラ、実施形態においては、金属、例えば、SUSあるいはアルミニウム製の中空管から構成されるベルト支持ローラ8の軸方向長さをL、無端ベルト10の幅をWとしたとき、LとWの関係は、L≧Wに規定されている(実施形態においては、L>Wに規定されている)ので、無端ベルト10がベルト支持ローラ8に接触した際に、無端ベルト10に発生した通紙領域と非通紙領域との温度差が、ベルト支持ローラ8の表面の高い熱伝導によって低減されるので、この面においても、常に安定した定着性能の確保に寄与するものである。
In the fixing device, at least one of the other belt support rollers excluding the
なお、上記定着装置においては、加熱手段6Hにより加熱されるベルト支持ローラ6を除く他のベルト支持ローラのうちの、少なくとも1個のベルト支持ローラ8の軸方向長さをL、無端ベルト10の幅をWとしたとき、LとWの関係を、L≧Wに規定した場合、ベルト支持ローラ8を、金属、例えば、SUSあるいはアルミニウム製の肉厚が一定の中空管から構成する、又は、金属、例えば、SUSあるいはアルミニウム製の実軸から構成する、あるいは、ポリイミドなどの耐熱性樹脂からなる実軸の外周面をSUSあるいはアルミニウム製の中空管で覆うことにより構成する、などの実施形態が可能である。いずれの実施形態においても、ベルト支持ローラ8の外周面における軸方向への熱伝導が迅速に行われ、上記効果を達成することができる。
In the fixing device, the length in the axial direction of at least one
上記定着装置において、ヒートローラであるベルト支持ローラ6は、定着ローラ2に対し無端ベルト10を介して圧接されているので、加熱手段6Hを構成するハロゲンヒータによる熱は、ヒートローラであるベルト支持ローラ6及び無端ベルト10の両方から定着ローラ2に伝達されるので、定着ローラ2への伝熱効率が向上して定着ローラ2の昇温時間が短縮されるので、定着装置のウォームアップ時間が短縮される。
In the fixing device, since the
上記定着装置において、ヒートローラであるベルト支持ローラ6は、無端ベルト10の外周面の一部領域が定着ローラ2の外周面の一部領域に圧接されることにより形成される、定着ローラ2に対する無端ベルト10のニップ領域10Nにおいて、定着ローラ2の回転方向(図1において時計方向)における最上流位置(図1において左端)に配置されているので、ヒートローラであるベルト支持ローラ6を介して無端ベルト10に伝達された熱の損失を低減することができ、定着ローラ2の昇温時間の短縮に寄与するものである。
In the fixing device, the
上記定着装置において、ヒートローラであるベルト支持ローラ6は、無端ベルト10を介して定着ローラ2に従動回転させられるよう配設されているので、ベルト支持ローラ6及び8を回転駆動させるための駆動手段を特別に配設する必要が無いので、定着装置のコストダウン、コンパクト化及び軽量化を図ることができる。
In the fixing device, the
なお、上記実施形態において、ベルト支持ローラ8は、ベルト支持ローラ6に対し定着ローラ2の回転方向下流側であり、かつ用紙Pの搬送方向上流側において(第1象限において)、定着ローラ2の外周面の外側に間隔をおいて配置されているが、これに代えて、上記ニップ領域10Nにおいて、定着ローラ2の回転方向(図1において時計方向)における最下流位置(図1において右端)に配置する他の実施形態もある。この実施形態において、ベルト支持ローラ8は、定着ローラ2に対し、無端ベルト10を介して圧接される。
In the above embodiment, the
次に、図4を参照して、上記他のベルト支持ローラにおける他の実施形態について説明する。上記他のベルト支持ローラであるベルト支持ローラ80は、先の実施形態におけるのと同様に金属製の中空管から構成されている。ベルト支持ローラ80は、最大通紙幅と実質的に同じ軸方向長さを有する中間領域と、中間領域から軸方向両外側にそれぞれ同じ長さだけ延在する側領域とを備えている。ベルト支持ローラ80の両側領域における単位長さあたりの表面積s1は、中間領域における単位長さあたりの表面積s2よりも大きく設定されている(s1>s2)。実施形態において、ベルト支持ローラ80は、SUSあるいはアルミニウムなどの金属製、実施形態においてはアルミニウム製の中空管から構成されている。実施形態において、ベルト支持ローラ80の外径は全長にわたって一定であり、また中間領域における内径は一定であるが、両側領域における内周面には、全周にわたって延在する溝82が周方向に間隔をおいて複数個、形成されている。溝82及び相互に軸方向に隣接する溝82間の凸部の断面は、これに限定されるものではないが、V形状をなしている。凸部の各々により形成される両側領域における内周面の内径は、中間領域における内径と同一であっても、図4に示すように中間領域における内径よりも若干小さくてもよい。このような構成を有するベルト支持ローラ80を備えた定着装置におけるその他の構成は、図1〜図3を参照して説明した先の実施形態と実質的に同じであるので説明は省略する。
Next, another embodiment of the other belt support roller will be described with reference to FIG. The
図4に示すベルト支持ローラ80を備えた定着装置においては、ベルト支持ローラ80における、常に用紙が通らない非通紙領域の内壁面により放熱する放熱量が通紙領域に比べて大きいので、非通紙領域の温度上昇を通紙領域よりも抑制することができる。その結果、熱容量の小さな無端ベルト10を使用して定着ローラ2を外部から加熱するよう構成した場合においても、通紙領域と非通紙領域に発生する温度差を少なくすることができ、常に安定した定着性能を確保することを可能にするのである。更に、上記定着装置においては、ベルト支持ローラ8が熱伝導度の高い金属製の中空管から構成されているので、上記効果を迅速かつ確実に達成することを可能にする。
In the fixing device provided with the
次に、図5及び図6を参照して、上記他のベルト支持ローラにおける他の実施形態について説明する。上記他のベルト支持ローラであるベルト支持ローラ800は、先の実施形態におけるのと同様に金属製の中空管から構成されている。ベルト支持ローラ800は、軸方向両端が閉塞された金属製の中空管から構成されている。ベルト支持ローラ800は、最小通紙幅と実質的に同じ軸方向長さを有する中央領域と、最大通紙幅と実質的に同じ軸方向長さを有する中間領域とを備えている(なお、他の実施形態においても、ベルト支持ローラ800は、最小通紙幅と実質的に同じ軸方向長さを有する中央領域を備えていることはいうまでもない)。ベルト支持ローラ800の中央領域には、複数の通気孔802が周方向に間隔をおいて形成されている。実施形態において、通気孔802は、中央領域の軸方向中央に形成されている。ベルト支持ローラ800は、SUSあるいはアルミニウムなどの金属製、実施形態においてはアルミニウム製の中空管から構成されている。ベルト支持ローラ80の外径及び内径は全長にわたってそれぞれ一定である。ベルト支持ローラ800の両端部の内周面には、金属製の閉塞部材804が圧入されている。閉塞部材804は、この形状に限定されるものではないが、キャップ形状をなしている。これにより、ベルト支持ローラ800の軸方向両端が閉塞される。閉塞部材804はベルト支持ローラ800と同じ材料の金属から形成することでよい。このような構成を有するベルト支持ローラ800を備えた定着装置におけるその他の構成は、図1〜図3を参照して説明した先の実施形態と実質的に同じであるので説明は省略する。
Next, another embodiment of the other belt support roller will be described with reference to FIGS. The
図5及び図6に示すベルト支持ローラ800を備えた定着装置においては、ベルト支持ローラ800の内部空間において、通紙時に、通紙領域よりも非通紙領域の温度が高くなると、熱により膨張した空気が、両側領域から中央領域(最小通紙幅)に向かって流れる。図5において矢印で示されているように、中央領域に流れた比較的高温の空気は、中央領域に形成された通気孔802を通ってベルト支持ローラ800の外側に排出されるので、非通紙領域から通紙領域への熱の移動が促進され、非通紙領域の温度上昇を通紙領域よりも抑制することができる。その結果、熱容量の小さな無端ベルト10を使用して定着ローラ2を外部から加熱するよう構成した場合においても、通紙領域と非通紙領域に発生する温度差を少なくすることができ、常に安定した定着性能を確保することを可能にするのである。更に、上記定着装置においては、ベルト支持ローラ8が熱伝導度の高い金属製の中空管から構成されているので、上記効果を迅速かつ確実に達成することを可能にする。
In the fixing device provided with the
次に、図7を参照して、本発明による定着装置の他の実施形態について説明する。図7に示す定着装置は、相互に間隔をおいて配置された2個のベルト支持ローラ6及び8を備えている。ベルト支持ローラ6及び8は、それぞれ、定着ローラ2の回転方向上流側及び下流側において定着ローラ2の外周面の外側に間隔をおいて配置されている。ベルト支持ローラ6は上記第2象限に配置され、またベルト支持ローラ8は上記第1象限に配置されている。定着ローラ2の外周面の一部領域に圧接される無端ベルト10の外周面の一部領域(ニップ領域10N)は、2個のベルト支持ローラ6及び8間に配置される。実施形態において、ベルト支持ローラ6及び8には加熱手段は内蔵されていない。ベルト支持ローラ6及び8は無端ベルト10を介して定着ローラ2に従動させられる。
Next, another embodiment of the fixing device according to the present invention will be described with reference to FIG. The fixing device shown in FIG. 7 includes two
2個のベルト支持ローラ6及び8のうちの少なくとも1個のベルト支持ローラ、実施形態においては、上記上流側に配置されたベルト支持ローラ6の外周面であって無端ベルト10が巻き掛けられた周方向領域における外周面の外側には、電磁誘導加熱用の励磁コイル、すなわちIHコイルIHCが該外周面の少なくとも一部領域を外側から隙間をおいて覆うよう配設されている。無端ベルト10はNi、SUSなどの金属から形成される。ベルト支持ローラ6及び8は、図1に示す実施形態におけるのと実質的に同じ材料及び構成を有することでよい。IHコイルIHCは、ベルト支持ローラ6の軸方向に螺旋状に巻かれたコイルからなる。IHコイルIHCに、図示しない高周波電源などから高周波電流が流されると、発生する高周波磁界によってベルト支持ローラ6に誘導渦電流が発生し、ジュール熱によりベルト支持ローラ6及び無端ベルト10が加熱させられる。IHコイルIHCにより加熱されたベルト支持ローラ6及び無端ベルト10の熱は、無端ベルト10を介して定着ローラ2に伝達される。ベルト支持ローラ8の構成及びその他の構成は、図1〜図3を参照して説明した実施形態と実質的に同じであるので説明は省略する。
At least one of the two
この定着装置によれば、定着ローラ2に対する局部的な負荷を増加することなく、しかも定着ローラ2の耐久性を損なうことなく、電磁誘導加熱方式によって、ベルト支持ローラ6及び無端ベルト10を介して定着ローラ2を効率的に加熱することができるので、定着ローラ2の昇温時間を短縮して定着装置のウォームアップ時間を短縮することを可能にする。また、無端ベルト10の通紙領域と非通紙領域に発生する温度差を少なくすることができ、常に安定した定着性能が確保される、との効果も、先の実施形態におけるのと実質的に同じである。
According to this fixing device, the local load on the fixing
なお、図7に示す本発明の実施形態においては、ベルト支持ローラ6を加熱する加熱手段としてIHコイルIHCを使用し、このIHコイルIHCをベルト支持ローラ6の外側に配置しているが、これに代えて、加熱手段をベルト支持ローラ6の内部に配置する他の実施形態もある。この実施形態において、加熱手段は、IHコイルIHC、ハロゲンヒータ、その他の熱源であってもよい。
In the embodiment of the present invention shown in FIG. 7, an IH coil IHC is used as a heating means for heating the
次に、図8を参照して、本発明による定着装置の他の実施形態について説明する。図8に示す定着装置は、定着ローラ2と、定着ローラ2に対し下方から圧接された圧ローラ4と、相互に間隔を置いて配置された複数の、実施形態においては2個のベルト支持ローラ6及び8と、ベルト支持ローラ6及び8の各々間に巻き掛けられた無端ベルト10とを備えている。無端ベルト10の外周面の一部領域は定着ローラ2の外周面の一部領域に圧接されている。無端ベルト10と、ベルト支持ローラ6及び7に囲まれた内側空間には、加熱手段である、電磁誘導加熱用の励磁コイルIHC(IHコイルIHC)が配設されている。この実施形態において、IHコイルIHCは、ベルト支持ローラ6及び8間において、相互に対向するよう配置された無端ベルト10の内周面と、支持ローラ6の外周面の一部領域(該内部空間に露呈された外周面の一部領域)とに隙間をおいて対向するよう配置されている。
Next, another embodiment of the fixing device according to the present invention will be described with reference to FIG. The fixing device shown in FIG. 8 includes a fixing
IHコイルIHCは、ベルト支持ローラ6及び8の軸方向に螺旋状に巻かれたコイルからなる。無端ベルト10はNi、SUSなどの金属から形成される。ベルト支持ローラ6及び8は、図1に示す実施形態におけるのと実質的に同じ材料及び構成を有することでよい。IHコイルIHCに、図示しない高周波電源などから高周波電流が流されると、発生する高周波磁界によって無端ベルト10及びベルト支持ローラ6に誘導渦電流が発生し、ジュール熱により無端ベルト10及びベルト支持ローラ6が加熱させられる。IHコイルIHCにより加熱された無端ベルト10及びベルト支持ローラ6の熱は、無端ベルト10を介して定着ローラ2に伝達される。ベルト支持ローラ8の構成及びその他の構成は、図1〜図3を参照して説明した実施形態と実質的に同じであるので説明は省略する。
The IH coil IHC is composed of a coil wound spirally in the axial direction of the
この定着装置によれば、定着ローラ2に対する局部的な負荷を増加することなく、しかも定着ローラ2の耐久性を損なうことなく、電磁誘導加熱方式によって、無端ベルト10及びベルト支持ローラ6を直接誘導加熱できる。その結果、定着ローラ2をより効率的に加熱することができるので、定着ローラ2の昇温時間をより短縮して定着装置のウォームアップ時間をより短縮することを可能にする。また、無端ベルト10の通紙領域と非通紙領域に発生する温度差を少なくすることができ、常に安定した定着性能が確保される、との効果も、先の実施形態におけるのと実質的に同じである。
According to this fixing device, the
なお、図7及び図8に示す定着装置おいて、ベルト支持ローラ8に代えて、図4に示すベルト支持ローラ80、又は図4及び図5に示すベルト支持ローラ800を使用する他の実施形態もある。
7 and 8, the
2:定着ローラ
4:圧ローラ
6、8、80、800:ベルト支持ローラ
10:無端ベルト
82:溝
802:通気孔
804:閉塞部材
IHC:IHコイル
6H:加熱手段(ヒートローラ)
M:電動モータ
P:用紙
2: fixing roller 4:
M: Electric motor P: Paper
Claims (5)
相互に間隔を置いて配置された複数のベルト支持ローラと、ベルト支持ローラの各々間に巻き掛けられた無端ベルトとを備え、無端ベルトの外周面の一部領域は定着ローラの外周面の一部領域に圧接され、少なくとも1個のベルト支持ローラは内側又は外側に配設された加熱手段により加熱され、
加熱手段により加熱される該ベルト支持ローラを除く他のベルト支持ローラのうちの、少なくとも1個の他のベルト支持ローラは金属製の中空管から構成され、該中空管は、最大通紙幅と実質的に同じ軸方向長さを有する中間領域と、中間領域から軸方向両外側にそれぞれ延在する側領域とを備え、該中空管の両側領域における肉厚は、中間領域の肉厚よりも厚く設定されている、
ことを特徴とする定着装置。 In a fixing device including a fixing roller and a pressure roller pressed against the fixing roller,
A plurality of belt support rollers arranged at intervals from each other, and an endless belt wound around each of the belt support rollers, and a partial region of the outer peripheral surface of the endless belt is a part of the outer peripheral surface of the fixing roller. The at least one belt support roller is heated by heating means disposed on the inside or outside,
Of the other belt support rollers excluding the belt support roller heated by the heating means, at least one other belt support roller is composed of a metal hollow tube, and the hollow tube has a maximum sheet passing width. An intermediate region having substantially the same axial length, and side regions extending axially outward from the intermediate region, respectively, and the thickness of both sides of the hollow tube is the thickness of the intermediate region Set thicker than,
A fixing device.
相互に間隔を置いて配置された複数のベルト支持ローラと、ベルト支持ローラの各々間に巻き掛けられた無端ベルトとを備え、無端ベルトの外周面の一部領域は定着ローラの外周面の一部領域に圧接され、少なくとも1個のベルト支持ローラは内側又は外側に配設された加熱手段により加熱され、
加熱手段により加熱される該ベルト支持ローラを除く他のベルト支持ローラのうちの、少なくとも1個の他のベルト支持ローラは金属製の中空管から構成され、該中空管は、最大通紙幅と実質的に同じ軸方向長さを有する中間領域と、中間領域から軸方向両外側にそれぞれ延在する側領域とを備え、該中空管の両側領域における単位長さあたりの表面積は、中間領域における単位長さあたりの表面積よりも大きく設定されている、
ことを特徴とする定着装置。 In a fixing device including a fixing roller and a pressure roller pressed against the fixing roller,
A plurality of belt support rollers arranged at intervals from each other and an endless belt wound around each of the belt support rollers, and a partial region of the outer peripheral surface of the endless belt is a part of the outer peripheral surface of the fixing roller. The at least one belt support roller is heated by heating means disposed on the inside or outside,
Of the other belt support rollers excluding the belt support roller heated by the heating means, at least one other belt support roller is composed of a metal hollow tube, and the hollow tube has a maximum sheet passing width. An intermediate region having substantially the same axial length as that of the hollow region, and a side region extending axially outward from the intermediate region, and the surface area per unit length in both side regions of the hollow tube is intermediate. Set larger than the surface area per unit length in the region,
A fixing device.
相互に間隔を置いて配置された複数のベルト支持ローラと、ベルト支持ローラの各々間に巻き掛けられた無端ベルトとを備え、無端ベルトの外周面の一部領域は定着ローラの外周面の一部領域に圧接され、少なくとも1個のベルト支持ローラは内側又は外側に配設された加熱手段により加熱され、
加熱手段により加熱される該ベルト支持ローラを除く他のベルト支持ローラのうちの、少なくとも1個の他のベルト支持ローラは、軸方向両端が閉塞された金属製の中空管から構成され、該中空管は、最小通紙幅と実質的に同じ軸方向長さを有する中央領域を備え、該中空管の中央領域には、複数の通気孔が周方向に間隔をおいて形成されている、
ことを特徴とする定着装置。 In a fixing device including a fixing roller and a pressure roller pressed against the fixing roller,
A plurality of belt support rollers arranged at intervals from each other, and an endless belt wound around each of the belt support rollers, and a partial region of the outer peripheral surface of the endless belt is a part of the outer peripheral surface of the fixing roller. The at least one belt support roller is heated by heating means disposed on the inside or outside,
Of the other belt support rollers excluding the belt support roller heated by the heating means, at least one other belt support roller is composed of a metal hollow tube closed at both axial ends, The hollow tube includes a central region having an axial length substantially the same as the minimum sheet passing width, and a plurality of ventilation holes are formed in the central region of the hollow tube at intervals in the circumferential direction. ,
A fixing device.
相互に間隔を置いて配置された複数のベルト支持ローラと、ベルト支持ローラの各々間に巻き掛けられた無端ベルトとを備え、無端ベルトの外周面の一部領域は定着ローラの外周面の一部領域に圧接され、少なくとも1個のベルト支持ローラは内側又は外側に配設された加熱手段により加熱され、
加熱手段により加熱される該ベルト支持ローラを除く他のベルト支持ローラのうちの、少なくとも1個の他のベルト支持ローラは金属から構成され、該他のベルト支持ローラの軸方向長さをL、無端ベルトの幅をWとしたとき、LとWの関係は、L≧Wに規定される、
ことを特徴とする定着装置。 In a fixing device including a fixing roller and a pressure roller pressed against the fixing roller,
A plurality of belt support rollers arranged at intervals from each other, and an endless belt wound around each of the belt support rollers, and a partial region of the outer peripheral surface of the endless belt is a part of the outer peripheral surface of the fixing roller. The at least one belt support roller is heated by a heating means disposed on the inside or outside,
Of the other belt support rollers excluding the belt support roller heated by the heating means, at least one other belt support roller is made of metal, and the axial length of the other belt support roller is L, When the width of the endless belt is W, the relationship between L and W is defined as L ≧ W.
A fixing device.
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