JP2006251068A - Fixing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、複写機、プリンタ等の電子写真方式により画像を形成する画像形成装置に適用される定着装置に関する。 The present invention relates to a fixing device applied to an image forming apparatus that forms an image by an electrophotographic method such as a copying machine or a printer.
電子写真方式により画像を形成する画像形成装置においては、一般に、用紙に転写されたトナー像を加熱および加圧することにより用紙に定着する。そのため、画像形成装置には、従来より、加圧ローラおよび加熱ローラのローラ対により用紙をニップして搬送し、用紙に転写されているトナー像を定着する定着装置が備えられている。
ところで、加熱ローラは、予め定められた定着温度になっていなければ、トナーを溶融することができないので、定着装置を駆動させる前に予め加熱ローラを所定温度まで加熱しなければならない。このため、従来の定着装置は、加熱ローラの予熱時間が必要で、立ち上がり時の応答性が悪いという問題があった。
In an image forming apparatus that forms an image by an electrophotographic method, generally, a toner image transferred onto a sheet is fixed on the sheet by heating and pressing. For this reason, the image forming apparatus is conventionally provided with a fixing device that nips and conveys a sheet by a pair of rollers of a pressure roller and a heating roller, and fixes a toner image transferred to the sheet.
By the way, since the toner cannot be melted unless the heating roller has a predetermined fixing temperature, the heating roller must be heated to a predetermined temperature before the fixing device is driven. For this reason, the conventional fixing device has a problem that the preheating time of the heating roller is required and the response at the time of start-up is poor.
かかる問題を解決するため、特開2004−94146号公報には、加熱ローラに代えて、フィルム状ベルトを用いたオンデマンド定着装置が提案されている。この公報に記載の定着装置は、加圧ローラと、加圧ローラとの間で定着ニップを形成する金属部材と、金属部材と加圧ローラとの間を通過するように配置されたフィルム状ベルトと、フィルム状ベルトの内空間に設けられた輻射発熱源とを備えている。このオンデマンド定着装置は、加熱応答性の良いフィルム状ベルトが輻射発熱源により迅速に加熱されるので、フィルム状ベルトが所定温度に達するまでの待機時間が短く、定着装置が短時間で機能し得るという特徴を有している。
上記特許文献1に記載の定着装置は、理論的には輻射発熱源によりフィルム状ベルトが均等に加熱されるのであるが、実際には、フィルム状ベルトは均等には加熱され難い。というのは、フィルム状ベルトは薄い定形性を有しないベルトであるため、定着ニップ以外の部分を円弧状に維持しておくことは難しい。フィルム状ベルトが円弧状になっていなければ、ベルトの内空間中央に設けられた輻射発熱源とフィルム状ベルトとの距離が場所によってばらつき、フィルム状ベルトの加熱温度が場所によってばらついてしまう。このため、フィルム状ベルトによって用紙を均等に加熱することが困難であるという課題があった。
The fixing device described in
また、フィルム状ベルトを所望の温度に加熱しようとしても、その制御が困難であるという課題もあった。
この発明は、かかる背景技術のもとになされたもので、フィルム状ベルトを加熱用部材として利用する定着装置において、フィルム状ベルトをむらなく加熱でき、迅速な立ち上がりで安定した定着を行える定着装置を提供することを主たる目的とする。
In addition, there is a problem that even if an attempt is made to heat the film belt to a desired temperature, the control thereof is difficult.
The present invention has been made based on such background art. In a fixing device using a film belt as a heating member, the fixing device can heat the film belt evenly, and can perform stable fixing quickly. The main purpose is to provide
この発明は、また、フィルム状ベルトを用いた定着装置において、フィルム状ベルトを良好に支持でき、かつ、フィルム状ベルトを良好に所望の温度に加熱することのできる定着装置を提供することを他の目的とする。 The present invention also provides a fixing device using a film-like belt, which can favorably support the film-like belt and can heat the film-like belt to a desired temperature. The purpose.
上記の目的を達成するための請求項1記載の発明は、加圧用回転部材(1)および加熱用回転部材(2)を有し、両回転部材間で用紙(P)をニップして搬送することにより、上記用紙(P)に転写されているトナー像を上記用紙(P)に定着させる定着装置であって、上記加熱用回転部材(2)は、上記ニップで上記加圧用回転部材(1)の回転に伴って回転移動される無端のフィルム状ベルト(23)と、少なくとも上記ニップの形状および上記ニップの上流側の形状を形成し、上記フィルム状ベルト(23)の内周面が摺接するように、上記フィルム状ベルト(23)の移動を案内するための支持部材(22)と、上記支持部材(22)に上記フィルム状ベルト(23)を押圧する押圧手段(4)と、上記支持部材(22)の内方に配置され、上記支持部材(22)を介して上記フィルム状ベルト(23)を加熱するための熱源(21)と、上記支持部材(22)に沿って移動する上記フィルム状ベルト(23)の外表面温度を非接触で検知するための温度検知手段(5)と、を含むことを特徴とする、定着装置である。
The invention described in
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
請求項1の構成によれば、熱源の発する熱は支持部材に与えられる。そしてフィルム状ベルトは支持部材を介して加熱される。支持部材には、フィルム状ベルトの内周面が摺接される。支持部材は、摺接されるフィルム状ベルトをニップへ案内するための形状を有している。このため、フィルム状ベルトの内周面が支持部材に摺接している間に、支持部材を介してフィルム状ベルトは均等に加熱され、ニップにおいて適切に加熱されたフィルム状ベルトが用紙に転写されているトナー像を加熱溶融する。
In addition, the alphanumeric characters in parentheses represent corresponding components in the embodiments described later. The same applies hereinafter.
According to the structure of
そして、フィルム状ベルトは、押圧手段により、支持部材に常に押圧される。このため、フィルム状ベルトは、少なくとも押圧手段からニップされるまでの間、支持部材にたるみなく摺接している。これにより、フィルム状ベルトと非接触の温度検出手段との距離が一定となり、良好な温度検出手段が可能となる。よって、フィルム状ベルトを所望の温度に制御することができる。 The film belt is always pressed against the support member by the pressing means. For this reason, the film-like belt is in slidable contact with the support member without sag at least until it is nipped from the pressing means. As a result, the distance between the film belt and the non-contact temperature detecting means is constant, and a favorable temperature detecting means is possible. Therefore, the film belt can be controlled to a desired temperature.
また、上記の目的を達成するための請求項2記載の発明は、上記支持部材(22)は、用紙搬送方向に略直線状またはわずかに凹湾曲状をしたニップ形成部(31)と、上記ニップ形成部(31)の上流側に延びており、円弧状に凸湾曲をし、上記フィルム状ベルト(23)を上記ニップ形成部(31)へと導く案内部(32)と、を含むことを特徴とする、請求項1記載の定着装置である。
According to a second aspect of the present invention for achieving the above object, the support member (22) includes a nip forming portion (31) having a substantially linear shape or a slightly concave curve shape in the paper conveying direction, and the above-described support member (22). A guide portion (32) that extends upstream of the nip forming portion (31), has a convex curve in an arc shape, and guides the film belt (23) to the nip forming portion (31). The fixing device according to
請求項2の構成では、案内部が円弧状に凸湾曲をしており、熱源によって円弧状案内部は均等に加熱される。このため、案内部に摺接している間に、フィルム状ベルトは均等にかつ良好に加熱される。
そして、ニップ形成部は、略直線状または緩く凹湾曲状をしているため、加圧用回転部材との間で良好なニップを形成できる。そしてこのニップ形成部に沿って、加圧用回転部材の回転に従動してフィルム状ベルトが移動するので、トナー像が定着された用紙は、ニップ形成部に沿って搬送される間に、効率良く加熱および加圧される。
According to the second aspect of the present invention, the guide portion is convexly curved in an arc shape, and the arc guide portion is evenly heated by the heat source. For this reason, the film-like belt is heated uniformly and satisfactorily while being in sliding contact with the guide portion.
And since the nip formation part is carrying out the substantially linear shape or the loosely concave shape, a favorable nip can be formed between the rotation members for pressurization. The film belt is moved along with the rotation of the pressurizing rotary member along the nip forming portion, so that the paper on which the toner image is fixed is efficiently transferred while being conveyed along the nip forming portion. Heated and pressurized.
また、上記の目的を達成するための請求項3記載の発明は、上記押圧手段(4)は、上記フィルム状ベルト(23)の外周面にオイルを塗布するためのオイル塗布部材または上記フィルム状ベルト(23)の外周面を清掃するための清掃部材を含むことを特徴とする、請求項1または請求項2記載の定着装置である。
請求項3の構成では、フィルム状ベルトを押圧するための手段を、オイル塗布部材や清掃部材とすることで、本来のフィルム状ベルトにオイル塗布する機能やフィルム状ベルトに付着してしまったトナーを除去する機能と、フィルム状ベルトを押圧する機能とを同時に持たせることができる。このため、フィルム状ベルトを支持部材にたるみなく摺接でき、加えて別機能を持つことができるため、部材の削減につながる。
The invention according to claim 3 for achieving the above object is characterized in that the pressing means (4) is an oil application member for applying oil to the outer peripheral surface of the film belt (23) or the film. 3. The fixing device according to
In the configuration of claim 3, the means for pressing the film belt is an oil application member or a cleaning member, so that the function of applying oil to the original film belt or the toner adhered to the film belt is obtained. A function of removing the film and a function of pressing the film belt can be provided at the same time. For this reason, the film-like belt can be slidably contacted with the support member without sagging, and in addition, it can have another function, leading to reduction of members.
また、上記の目的を達成するための請求項4記載の発明は、上記押圧手段(4)は、接触型温度センサを含み、当該温度センサは、上記フィルム状ベルト(23)の上記用紙(P)と接触しない非通紙領域を押圧していることを特徴とする、請求項1または請求項2記載の定着装置である。
請求項4の構成では、押圧手段において、フィルム状ベルトの非通紙部分との接触部分に接触型温度センサを設けることで、本来の機能であるフィルム状ベルトを支持部材に押圧し、支持部材にたるみなく摺接させることに加え、フィルム状ベルトの表面温度を直接検出することができる。これにより、フィルム状ベルトの安定な温度制御をすることができる。
According to a fourth aspect of the present invention for achieving the above object, the pressing means (4) includes a contact-type temperature sensor, and the temperature sensor includes the sheet (P) of the film belt (23). 3. The fixing device according to
In the structure of
この発明によれば、押圧手段によりフィルム状ベルトの温度を良好に制御することができ、しかも適切な温度管理のもと、用紙を均等に加熱することのできる、いわゆるオンデマンド型の定着装置を提供することができる。 According to the present invention, there is provided a so-called on-demand type fixing device that can control the temperature of the film belt satisfactorily by the pressing means and that can uniformly heat the paper under appropriate temperature control. Can be provided.
以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について説明をする。
図1は、この発明の一実施形態にかかる定着装置の全体概略図である。図2は、図1に示す定着装置の縦断面図である。
図1および図2を参照して説明すると、この実施形態に係る定着装置には、加圧用回転部材としての加圧ローラ1および加熱用回転部材2が備えられている。そして、加圧ローラ1と加熱用回転部材2とが協働し、用紙Pをニップし、加熱および加圧しながら搬送する。よって、用紙Pに転写されているトナー像を用紙Pに定着させる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall schematic view of a fixing device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the fixing device shown in FIG.
Referring to FIGS. 1 and 2, the fixing device according to this embodiment includes a
加圧ローラ1は、従来より定着装置において使用されている一般的なローラであればよく、回転軸11および回転軸11の周面に外嵌された弾性体でできたローラ12を含んでいる。弾性体ローラ12の一端側にはギヤ13が備えられていて、図示しないモータからの駆動力がギヤ13に与えられることにより、加圧ローラ1が駆動される。
この実施形態の特徴は、加圧ローラ1と協働してニップを形成する加熱用回転部材2が、以下に説明する構成になっていることである。
The
A feature of this embodiment is that the
すなわち、加熱用回転部材2は、無端のフィルム状ベルト23と、フィルム状ベルト23の内周面が摺接するようにフィルム状ベルト23の移動を案内するための支持部材22と、支持部材22の内方に配置された熱源21とを備えている。
支持部材22はアルミ、銅等の金属の薄板が曲成されて形成されており、中空の略円筒形状を基本として、加圧ローラ1と対向した、用紙搬送方向に略直線状のニップ形成部31と、ニップ形成部31の下流側につながった非案内部33と、非案内部33の上端およびニップ形成部31の上流側とをつなぐ円弧状の案内部32とに区別することができる。非案内部33には多数の開口34が形成されている。
That is, the
The
フィルム状ベルト23は支持部材22の外側に嵌められていて、支持部材22の外周面に対して適度な弛みを持たせた状態になっている。フィルム状ベルトは、たとえばポリイミド等で構成されており、その厚みは約50μm程度である。
熱源21は、たとえばシーズヒータ等で構成されており、支持部材22で囲まれた空間の中央に配置されている。
The film-
The
かかる構成において、加圧ローラ1が回転されると、回転する加圧ローラ1は、ニップ形成部31に圧接されており、その部分で弾性体ローラ12が押圧変形されながら回転し、ニップ形成部31と弾性体ローラ12との間で用紙搬送方向に直線状のニップが形成される。そして、ニップ形成部31と弾性体ローラ12との間にあるフィルム状ベルト23は、加圧ローラ1の回転に伴って従動し、回転移動される。
In this configuration, when the
フィルム状ベルト23の回転移動時には、ニップ形成部31の上流側、すなわち円弧状案内部32の外周面に沿って案内されるフィルム状ベルト23は、当該案内部32が半円弧状をしているから、ほぼ案内部32の外周面に接触した状態で摺接移動される。
一方、ニップ形成部31の下流側の終端は、加圧ローラ1から離れる方向に小さな曲率半径で曲がった形状を有し、非案内部33へとつながっているから、ニップ形成部31と弾性体ローラ12とに挟まれて、弾性体ローラ12に従動して移動するフィルム状ベルト23は、ニップ形成部31の下流側からさらに移動する際に、非案内部33の周面に沿って回転せず、非案内部33から浮き上がった状態で上方へと回転し、その上面において円弧状の案内部32と接し、前述したように案内部32の外周面に沿って移動する。
During the rotational movement of the
On the other hand, the downstream end of the
フィルム状ベルト23が移動する間に、熱源21が発熱すると、輻射熱により、支持部材22が温められる。支持部材22は、前述したように、熱伝導性の良い金属などの薄肉部材であるため、すぐに温まり、その外周面、特に案内部32の外周面に摺接しながら移動するフィルム状ベルト23を良好に加熱する。よって、フィルム状ベルト23がニップ形成部31を通過する際に、フィルム状ベルト23が一定の温度となる。
When the
支持部材22は上述のようにニップ形成部31、案内部32および非案内部33を含む一定形状で、回転しないように固定されているため、ニップ形成部31によって加圧ローラ1との間で常に一定の適正なニップを形成した状態である。
支持部材22は、また、ニップの形成方向、およびその曲率を任意な形状に形成できるから、ニップ形成部31の下流側から非案内部33への接続部分を、用紙Pの分離に有利な形状に形成することができる。
As described above, the
Further, since the
図3は、この発明にかかる他のニップ形成部の実施形態の概略図である。
この実施形態では、支持部材22は、熱源21側にわずかに凹湾曲状をしたニップ形成部31を備えている。これにより、ニップ形成部31が、図2に見られる用紙搬送方向に略直線状をしているときと比較して、ニップ形成部31の終端で、さらに小さな曲率半径を形成することができ、用紙Pを有利に分離することができる。
FIG. 3 is a schematic view of an embodiment of another nip forming portion according to the present invention.
In this embodiment, the
支持部材22の内周面のうち、少なくとも案内部32の内周面は、黒色塗装されていることが望ましい。黒色塗装により、支持部材22が熱源21からの輻射熱をより良好に吸収して温まることができるからである。
なお、さらに輻射熱を吸収できるよう、支持部材22の全内周面に黒色塗装をしてもよい。
Of the inner peripheral surface of the
Note that black coating may be applied to the entire inner peripheral surface of the
図4は、図1に示す定着装置を非案内部側から見たときの一部切欠斜視図である。
ここでは、用紙Pと、熱源21と、フィルム状ベルト23の一部とを省略して図示している。
非案内部33には、図示のとおり多数の開口34が形成されているので、非案内部33に接触せずに回転移動するフィルム状ベルト23に対して、この開口34を通して熱源21の輻射熱を直接与えることができ、フィルム状ベルト23を加熱することができる。
4 is a partially cutaway perspective view of the fixing device shown in FIG. 1 when viewed from the non-guide portion side.
Here, the paper P, the
Since a large number of
ところで、フィルム状ベルト23の予熱にむらがあっても、フィルム状ベルトはその後、案内部32周面に沿って摺接される際に、均一に加熱されるので、何ら問題はない。
なお、フィルム状ベルト23を十分支持できる支持部材22であれば、非案内部33全体を開口34とすること、つまり、支持部材22から非案内部33を省略してもよい。また、同様の理由から、開口34の形状は、図示した形状だけによらない。
By the way, even if the preheating of the film-
If the
上記の構成によって、フィルム状ベルト23を加熱し、かつ、ニップ形成部31に沿って移動する際には、フィルム状ベルト23の温度がむらなく一定温度まで加熱され得る加熱用回転部材2とすることができる。
この実施形態では、上記構成に加えて、さらに、支持部材22の周面にフィルム状ベルト23を押圧するための押圧手段4が備えられている。押圧手段4は、支持部材22における案内部32の上流側の領域に対向して配置されており、案内部32の外周面にフィルム状ベルト23を押しつける。押圧手段4は、図1に示すように支持部材22の軸方向と平行方向に延びるローラを用いることができる。このローラは、たとえばフィルム状ベルト23の周面にオイルを塗布するためのオイル塗布ローラによって兼用させることができる。
With the above configuration, when the
In this embodiment, in addition to the above configuration, a
図5は、この発明にかかる押圧手段を清掃部材にしたときの概略図である。
上述の押圧手段は、図示のとおり、ローラに代えて、フィルム状ベルト23の外周面を清掃するための清掃部材41を用いてもよい。
かかる押圧手段4を用いることにより、フィルム状ベルト23を支持部材22における案内部32の外周面に確実に接触させることができ、押圧手段4から下流側の案内部32の外周面に沿ってフィルム状ベルト23が摺接移動させられる。
FIG. 5 is a schematic view when the pressing means according to the present invention is used as a cleaning member.
As shown in the drawing, the pressing means described above may use a cleaning
By using the
さらに、押圧手段4で押圧された位置の下流側には、非接触温度センサ5が備えられている。非接触温度センサ5は、フィルム状ベルト23が支持部材22に確実に摺接して移動する位置に対向しているので、フィルム状ベルト23と非接触温度センサ5との距離は一定に保たれており、非接触温度センサ5は良好な温度検知を行うことができる。よって、フィルム状ベルト23の温度を正確に把握でき、フィルム状ベルト23の温度が所定の温度になるように制御することができる。
Further, a
なお、この発明の押圧手段4は、フィルム状ベルト23の非通紙部分との接触部分に、接触型温度センサを設けてもよい。フィルム状ベルト23に接する押圧手段4に温度検出手段を兼ね備えることで、直接フィルム状ベルト表面の温度を検出できる。この場合、非接触温度センサ5を設置する必要がなく、部材の削減ができる。
以上の構成により、薄いフィルム状ベルト23を使用しても、支持部材22により良好に維持される。これにより、フィルム状ベルト23が、常に支持部材22上の案内部32に摺接した形状を維持することから、ブレを生じることなく安定した回転移動をさせることができ、よって高速化にも対応できる。
Note that the
With the above configuration, even if a
また、支持部材22上の案内部32が、熱源21を中心とした円弧を描く位置に形成されている。これにより、案内部32が熱源21を中心とした円周上に配置できることから、案内部32は、熱源21からの輻射熱をムラなくに伝達されることができる。
さらに、フィルム状ベルト23は、加圧用回転部材1からの張力を受け、常に支持部材22上の案内部32に摺接した形状をとっている。これにより、フィルム状ベルト23は、案内部32からの熱をムラなく受けることができる。
In addition, the
Further, the film-
また、支持部材22の非案内部33に、開口34が設けられている。これにより、フィルム状ベルト23は、熱源21から直接輻射熱を受けることができ、複写機の迅速な立ち上がりを促すことができる。
さらに、フィルム状ベルト23と非接触温度センサ5との距離を一定に保つことができる。これにより、フィルム状ベルト23の表面温度を的確に検出することができ、最適なフィルム状ベルト23の温度制御ができる。そして、無駄な加熱を防ぐことで、複写機の電力の消費を必要最小限にすることができる。
An
Furthermore, the distance between the
したがって、熱源により支持部材を介して迅速にフィルム状ベルトを加熱することで待機時間が少なくてよく、しかも用紙の加熱制御を良好に行えることのできるいわゆるオンデマンド型の定着装置を提供することができる。
上述の説明は、いわゆるモノクロの複写機の定着装置を例にとって説明したが、この発明の定着装置は、カラー複写機、カラープリンタなどの画像形成措置に設置されている定着装置にも適用できる。
Accordingly, it is possible to provide a so-called on-demand type fixing device that can reduce the waiting time by quickly heating the film belt through the support member by the heat source and can perform the heating control of the paper satisfactorily. it can.
In the above description, the fixing device of a so-called monochrome copying machine has been described as an example. However, the fixing device of the present invention can also be applied to a fixing device installed in an image forming measure such as a color copying machine or a color printer.
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。 In addition, various design changes can be made within the scope of the matters described in the claims.
1 加圧用回転部材
11 回転軸
12 弾性体ローラ
13 ギヤ
2 加熱用回転部材
21 熱源
22 支持部材
23 フィルム状ベルト
31 ニップ形成部
32 案内部
33 非案内部
34 開口
4 押圧手段
41 清掃部材
5 非接触温度センサ
P 用紙
DESCRIPTION OF
Claims (4)
上記加熱用回転部材は、
上記ニップで上記加圧用回転部材の回転に伴って回転移動される無端のフィルム状ベルトと、
少なくとも上記ニップの形状および上記ニップの上流側の形状を形成し、上記フィルム状ベルトの内周面が摺接するように、上記フィルム状ベルトの移動を案内するための支持部材と、
上記支持部材に上記フィルム状ベルトを押圧する押圧手段と、
上記支持部材の内方に配置され、上記支持部材を介して上記フィルム状ベルトを加熱するための熱源と、
上記支持部材に沿って移動する上記フィルム状ベルトの外表面温度を非接触で検知するための温度検知手段と、を含むことを特徴とする、定着装置。 A fixing device that includes a pressure rotating member and a heating rotating member, and fixes the toner image transferred to the paper to the paper by conveying the paper with the paper nipped between the rotating members;
The heating rotating member is
An endless film belt which is rotated and moved in accordance with the rotation of the pressing rotary member at the nip;
A support member for guiding the movement of the film belt so as to form at least the shape of the nip and the shape of the upstream side of the nip, and the inner peripheral surface of the film belt is in sliding contact;
Pressing means for pressing the film belt against the support member;
A heat source disposed inside the support member for heating the film belt via the support member;
And a temperature detecting means for detecting the outer surface temperature of the film belt moving along the support member in a non-contact manner.
用紙搬送方向に略直線状またはわずかに凹湾曲状をしたニップ形成部と、
上記ニップ形成部の上流側に延びており、円弧状に凸湾曲をし、上記フィルム状ベルトを上記ニップ形成部へと導く案内部と、を含むことを特徴とする、請求項1記載の定着装置。 The support member is
A nip forming section that is substantially linear or slightly concave in the paper transport direction;
The fixing device according to claim 1, further comprising a guide portion that extends upstream of the nip forming portion, has a convex curve in an arc shape, and guides the film belt to the nip forming portion. apparatus.
The said pressing means contains a contact-type temperature sensor, The said temperature sensor is pressing the non-sheet passing area | region which does not contact the said sheet | seat of the said film-like belt, The Claim 1 or Claim 2 characterized by the above-mentioned. Fixing device.
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