JP2007010841A - Fixing apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は定着装置に関し、より詳しくは、未定着のトナーが付着された用紙を加熱および加圧して、上記トナーを用紙に定着させる定着装置に関する。 The present invention relates to a fixing device, and more particularly, to a fixing device that heats and pressurizes a sheet on which unfixed toner is adhered and fixes the toner onto the sheet.
また、この発明は、そのような定着装置を備えた画像形成装置に関する。この画像形成装置としては、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などが含まれる。 The present invention also relates to an image forming apparatus provided with such a fixing device. Examples of the image forming apparatus include a copying machine, a printer, and a facsimile machine.
この種の定着装置としては、定着部材(定着ローラや定着ベルト等)とそれに圧接された加圧部材(加圧ローラや加圧ベルト等)とを備えたものが多い(例えば、特許文献1(特開2001−63895号公報)参照。)。定着部材の温度は、トナーを溶融させるために必要な温度(定着温度)を維持するように、加圧部材の温度よりも高く設定されている。動作時には、一方の面に未定着のトナーが付着された用紙を上記定着部材と加圧部材との間のニップ部を通して搬送することにより、上記定着部材の熱で上記トナーを溶融して上記用紙の上記面に定着させる。
ところで、上記定着装置では、上記用紙がニップ部を通過する間、トナーが付着された上記一方の面は定着部材に接して定着温度に加熱される一方、その反対側の面は加圧部材に接するのみであるから上記定着温度よりも低い温度までしか加熱されない。このため、ニップ部通過後に上記用紙の両面間に温度差ができ、上記用紙の温度が放熱により低下する過程で上記用紙の両面間の熱収縮量に差が生じて用紙が変形する、いわゆるヒートカールが発生するという問題がある。この結果、ニップ部通過後の用紙搬送路でジャムが発生して信頼性が損なわれる。 By the way, in the fixing device, while the sheet passes through the nip portion, the one surface to which the toner is attached comes into contact with the fixing member and is heated to the fixing temperature, while the opposite surface serves as the pressure member. Since it is only in contact, it is heated only to a temperature lower than the fixing temperature. For this reason, there is a temperature difference between both sides of the paper after passing through the nip, and so-called heat in which the paper deforms due to a difference in the amount of thermal shrinkage between both sides of the paper as the temperature of the paper decreases due to heat dissipation. There is a problem of curling. As a result, a jam occurs in the paper conveyance path after passing through the nip portion, and reliability is impaired.
そこで、この発明の課題は、定着品質(定着強度や光沢等)を維持しつつ、ヒートカールおよびそれに伴うジャムの発生を防止して、信頼性を改善できる定着装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fixing device capable of improving reliability by preventing the occurrence of heat curling and accompanying jamming while maintaining fixing quality (fixing strength, gloss, etc.).
また、この発明の課題は、そのような定着装置を備えた画像形成装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus provided with such a fixing device.
上記課題を解決するため、この発明の定着装置は、
一方の面に未定着のトナーが付着された用紙を二つの部材がつくるニップ部を通して搬送して、上記二つの部材のうち所定の温度に加熱された一方の部材の熱で上記トナーを溶融して上記用紙の上記面に定着させる定着部と、
上記ニップ部通過後の上記用紙が搬送される搬送路に沿って配置され、上記用紙の両面間の温度差を減少させるように上記用紙の上記トナーが定着された面とは反対側の面を加熱する補助加熱体と、
を備えたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the fixing device of the present invention is:
A sheet with unfixed toner on one side is conveyed through a nip formed by two members, and the toner is melted by the heat of one of the two members heated to a predetermined temperature. A fixing unit for fixing the sheet on the surface;
The surface of the sheet opposite to the surface on which the toner is fixed is arranged so as to reduce a temperature difference between both surfaces of the sheet, and is disposed along a conveyance path through which the sheet after passing the nip portion is conveyed. An auxiliary heating element for heating;
It is provided with.
この発明の定着装置では、定着部は、一方の面に未定着のトナーが付着された用紙を二つの部材がつくるニップ部を通して搬送して、上記二つの部材のうち所定の温度に加熱された一方の部材の熱で上記トナーを溶融して上記用紙の上記面に定着させる。ここで、上記用紙がニップ部を通過する間、トナーが付着された上記一方の面は上記一方の部材に接して定着温度まで加熱される。一方、その反対側の面(以下「裏面」という。)は他方の部材に接するのみであるから上記定着温度よりも低い温度までしか加熱されない(なお、上記他方の部材も加熱されることを妨げない。)。このため、ニップ部通過直後には、上記用紙の両面間に温度差ができる。しかし、この発明の定着装置では、上記搬送路に配置された補助加熱体が、上記用紙の両面間の温度差を減少させるように上記用紙の裏面を加熱する。これにより、上記用紙の温度が放熱により低下する過程で、上記用紙の両面間の熱収縮量の差が従来に比して少なくなる。したがって、ヒートカールおよびそれに伴うジャムの発生を防止でき、信頼性を改善することができる。なお、上記補助加熱体は上記用紙の両面間の温度差を減少させるように上記用紙を加熱する。すなわち、必要以上に用紙を加熱するわけではない。したがって、定着品質(定着強度や光沢等)を維持することができる。 In the fixing device according to the present invention, the fixing unit conveys a sheet having unfixed toner adhered to one side through a nip formed by two members, and is heated to a predetermined temperature of the two members. The toner is melted by the heat of one member and fixed on the surface of the paper. Here, while the sheet passes through the nip portion, the one surface on which the toner is adhered is in contact with the one member and heated to the fixing temperature. On the other hand, since the opposite surface (hereinafter referred to as “back surface”) is only in contact with the other member, it is heated only to a temperature lower than the fixing temperature (the other member is also prevented from being heated). Absent.). For this reason, immediately after passing through the nip portion, there is a temperature difference between both surfaces of the paper. However, in the fixing device according to the present invention, the auxiliary heating body arranged in the conveyance path heats the back surface of the sheet so as to reduce the temperature difference between both sides of the sheet. Thereby, in the process in which the temperature of the paper is lowered due to heat radiation, the difference in heat shrinkage between both sides of the paper is reduced as compared with the conventional case. Therefore, the occurrence of heat curl and accompanying jam can be prevented, and the reliability can be improved. The auxiliary heating body heats the paper so as to reduce the temperature difference between both sides of the paper. That is, the sheet is not heated more than necessary. Therefore, fixing quality (fixing strength, gloss, etc.) can be maintained.
一実施形態の定着装置は、
上記搬送路の末端に、上記用紙を受ける排紙部が設けられ、
上記補助加熱体は、上記搬送路のうち上記ニップ部の近傍のみに配置されていることを特徴とする。
In one embodiment, the fixing device includes:
A paper discharge unit for receiving the paper is provided at the end of the conveyance path,
The auxiliary heating body is disposed only in the vicinity of the nip portion in the conveyance path.
ここで、上記ニップ部の「近傍」とは、上記搬送路における上記ニップ部から上記排紙部までの中間点よりも上記ニップ部に近い領域を意味する。つまり、「上記ニップ部の近傍のみに配置」であるから、上記補助加熱体は、上記中間点よりも上記排紙部に近い領域には配置されない。 Here, “near” the nip portion means a region closer to the nip portion than an intermediate point from the nip portion to the paper discharge portion in the conveyance path. In other words, since it is “placed only in the vicinity of the nip portion”, the auxiliary heating body is not placed in a region closer to the paper discharge portion than the intermediate point.
この一実施形態の定着装置では、上記搬送路の末端に、上記用紙を受ける排紙部が設けられている。動作時には、この排紙部に、両面間の温度差が小さくなった状態の用紙が順次積載されてゆく。ここで、トナーが定着された面(以下「トナー定着面」という。)を下にして用紙が順次積載されてゆく場合、積載される一つの用紙のトナー定着面は既に積載されている用紙の裏面に接する一方、上記一つの用紙の裏面は外気に触れる。このため、何の工夫も施されなければ、トナー定着面の放熱は少なくなる一方、裏面の放熱は多くなって、用紙の両面間に温度差ができ、排紙部上でヒートカールが発生する可能性がある。ここで、この一実施形態の定着装置では、上記補助加熱体は、上記搬送路のうち上記ニップ部の近傍のみに配置されている。したがって、各用紙は、上記搬送路のうち上記補助加熱体に対向する領域を通過した後、上記排紙部に近い領域を通過するときに放熱する。したがって、上記排紙部上に積載される各用紙の温度は既に低下している。この結果、したがって、上記排紙部上に積載される用紙が上述した原因によってヒートカールを発生する現象は抑制される。 In the fixing device according to this embodiment, a paper discharge unit that receives the paper is provided at the end of the conveyance path. During operation, sheets in a state where the temperature difference between both sides is reduced are sequentially stacked on the paper discharge unit. Here, when sheets are sequentially stacked with the toner-fixed surface (hereinafter referred to as “toner fixing surface”) facing down, the toner fixing surface of one sheet to be stacked is the same as that of the already stacked sheets. While contacting the back surface, the back surface of the one sheet is exposed to the outside air. For this reason, if no measures are taken, the heat release on the toner fixing surface is reduced, while the heat release on the back surface is increased, resulting in a temperature difference between both sides of the paper, and heat curl is generated on the paper discharge unit. there is a possibility. Here, in the fixing device of this embodiment, the auxiliary heating body is disposed only in the vicinity of the nip portion in the conveyance path. Accordingly, each sheet dissipates heat when it passes through an area of the transport path that faces the auxiliary heating body and then passes through an area close to the paper discharge unit. Therefore, the temperature of each sheet stacked on the paper discharge unit has already decreased. As a result, the phenomenon of heat curling due to the above-described cause is suppressed for the sheets stacked on the paper discharge unit.
一実施形態の定着装置は、
上記搬送路に、この搬送路を搬送される用紙に接触してその用紙の搬送方向を曲げる湾曲部を含むガイド部材が設けられ、
上記補助加熱体は上記湾曲部に沿って配置されていることを特徴とする。
In one embodiment, the fixing device includes:
A guide member including a curved portion that bends the conveyance direction of the paper by contacting the paper conveyed through the conveyance path is provided in the conveyance path,
The auxiliary heating body is disposed along the curved portion.
この一実施形態の定着装置では、上記ガイド部材の湾曲部が上記搬送路を搬送される用紙に接触してその用紙の搬送方向を曲げる。上記湾曲部に用紙が接触している間、上記湾曲部に沿って配置された上記補助加熱体が上記用紙を加熱する。したがって、上記補助加熱体からの熱が効率よく、かつ安定して上記用紙に伝わる。この結果、ヒートカールの発生をさらに有効に抑制できる。 In the fixing device according to this embodiment, the curved portion of the guide member comes into contact with the sheet conveyed through the conveyance path and bends the conveyance direction of the sheet. While the paper is in contact with the curved portion, the auxiliary heating body disposed along the curved portion heats the paper. Therefore, the heat from the auxiliary heating body is efficiently and stably transmitted to the paper. As a result, the occurrence of heat curl can be more effectively suppressed.
一実施形態の定着装置は、
上記一方の部材の温度を所定の設定値に制御する定着温度制御部と、
上記一方の部材の温度の上記設定値に応じて上記補助加熱体の温度の目標値を設定し、上記補助加熱体の温度を上記目標値に制御する補助加熱温度制御部と、
を備えたことを特徴とする。
In one embodiment, the fixing device includes:
A fixing temperature controller for controlling the temperature of the one member to a predetermined set value;
An auxiliary heating temperature control unit that sets a target value of the temperature of the auxiliary heating body according to the set value of the temperature of the one member, and controls the temperature of the auxiliary heating body to the target value;
It is provided with.
ニップ部通過直後の上記用紙の両面間の温度差は、上記一方の部材と他方の部材の間の温度差に依存して変化する。特に、上記一方の部材のみが加熱される場合は、主に上記一方の部材の温度に依存して変化する。ここで、この一実施形態の定着装置では、補助加熱温度制御部が上記一方の部材の温度の上記設定値に応じて上記補助加熱体の温度の目標値を設定し、上記補助加熱体の温度を上記目標値に制御する。したがって、例えば、用紙を連続して定着処理するか否か、用紙の厚さの違いなどによって上記一方の部材の温度の上記設定値が変更されたとしても、上記補助加熱体による加熱によって上記用紙の両面間の温度差が確実に減少する。この結果、ヒートカールの発生をさらに有効に抑制できる。 The temperature difference between both sides of the sheet immediately after passing through the nip portion changes depending on the temperature difference between the one member and the other member. In particular, when only the one member is heated, it changes mainly depending on the temperature of the one member. Here, in the fixing device according to the embodiment, the auxiliary heating temperature control unit sets a target value of the temperature of the auxiliary heating body according to the set value of the temperature of the one member, and the temperature of the auxiliary heating body is set. Is controlled to the target value. Therefore, for example, even if the set value of the temperature of the one member is changed due to, for example, whether or not the paper is continuously fixed, or the thickness of the paper, the paper is heated by the auxiliary heating body. The temperature difference between the two sides is reliably reduced. As a result, the occurrence of heat curl can be more effectively suppressed.
一実施形態の定着装置は、
上記一方の部材の温度を検出する第1の温度検出センサと、
上記補助加熱体の温度を検出する第2の温度検出センサと、
上記第1および第2の温度検出センサの出力を受けて上記一方の部材と上記補助加熱体との間の温度差を検出し、この温度差に応じて上記補助加熱体の温度の目標値を設定し、上記補助加熱体の温度を上記目標値に制御する補助加熱温度制御部と、
を備えたことを特徴とする。
In one embodiment, the fixing device includes:
A first temperature detection sensor for detecting the temperature of the one member;
A second temperature detection sensor for detecting the temperature of the auxiliary heating body;
In response to the outputs of the first and second temperature detection sensors, a temperature difference between the one member and the auxiliary heating body is detected, and a target value of the temperature of the auxiliary heating body is set according to the temperature difference. An auxiliary heating temperature control unit for setting and controlling the temperature of the auxiliary heating body to the target value;
It is provided with.
ニップ部通過直後の上記用紙の両面間の温度差は、上記一方の部材と他方の部材の間の温度差に依存して変化する。ここで、この一実施形態の定着装置では、補助加熱温度制御部は、第1および第2の温度検出センサの出力を受けて上記一方の部材と上記補助加熱体との間の温度差を検出し、この温度差に応じて上記補助加熱体の温度の目標値を設定し、上記補助加熱体の温度を上記目標値に制御する。したがって、例えば、用紙を連続して定着処理するか否か、用紙の厚さの違いなどによって上記一方の部材と上記補助加熱体との間の温度差が変更されたとしても、上記補助加熱体による加熱によって上記用紙の両面間の温度差が確実に減少する。この結果、ヒートカールの発生をさらに有効に抑制できる。 The temperature difference between both sides of the sheet immediately after passing through the nip portion changes depending on the temperature difference between the one member and the other member. Here, in the fixing device according to this embodiment, the auxiliary heating temperature control unit detects the temperature difference between the one member and the auxiliary heating body in response to the outputs of the first and second temperature detection sensors. Then, a target value of the temperature of the auxiliary heating body is set according to the temperature difference, and the temperature of the auxiliary heating body is controlled to the target value. Therefore, for example, even if the temperature difference between the one member and the auxiliary heating body is changed due to, for example, whether or not the paper is continuously fixed, the difference in the thickness of the paper, etc., the auxiliary heating body The temperature difference between the two surfaces of the paper is surely reduced by the heating by. As a result, the occurrence of heat curl can be more effectively suppressed.
一実施形態の定着装置は、上記補助加熱体の上記搬送路に対向する面とは反対側の面を覆うように、上記補助加熱体からの熱を遮断する断熱部材が設けられていることを特徴とする。 The fixing device according to an embodiment is provided with a heat insulating member that blocks heat from the auxiliary heating body so as to cover a surface of the auxiliary heating body opposite to the surface facing the conveyance path. Features.
この一実施形態の定着装置では、上記補助加熱体の上記搬送路に対向する面とは反対側の面(以下、適宜「外面」という。)を覆うように、上記補助加熱体からの熱を遮断する断熱部材が設けられている。したがって、上記補助加熱体の外面から上記断熱部材を越えて外部へ熱が輻射されるのが防止される。したがって、上記補助加熱体によって外部の要素(例えば外装部材)が無用に加熱されて異常温度上昇するような事態を避けることができる。 In the fixing device according to this embodiment, heat from the auxiliary heating body is applied so as to cover a surface opposite to the surface facing the conveyance path of the auxiliary heating body (hereinafter referred to as “outer surface” as appropriate). A heat insulating member for blocking is provided. Therefore, heat is prevented from being radiated from the outer surface of the auxiliary heating body to the outside beyond the heat insulating member. Therefore, it is possible to avoid a situation in which an external element (for example, an exterior member) is unnecessarily heated by the auxiliary heater and the abnormal temperature rises.
一実施形態の定着装置は、上記断熱部材は、上記補助加熱体の上記搬送路に対向する面とは反対側の面に一体に取り付けられていることを特徴とする。 The fixing device according to an embodiment is characterized in that the heat insulating member is integrally attached to a surface of the auxiliary heating body opposite to the surface facing the conveyance path.
この一実施形態の定着装置では、例えば装置の組み立て時に、上記補助加熱体と断熱部材とを一つの部材として取り扱うことができる。したがって、取り扱いが容易になる。また、上記補助加熱体と断熱部材とを別々に互いに離間して設ける場合に比して、スペースの節約になる。 In the fixing device of this embodiment, for example, when the device is assembled, the auxiliary heating body and the heat insulating member can be handled as one member. Therefore, handling becomes easy. Further, space can be saved as compared with the case where the auxiliary heating body and the heat insulating member are provided separately from each other.
この発明の画像形成装置は、上記定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置である。 An image forming apparatus of the present invention is an image forming apparatus including the fixing device.
この発明の画像形成装置では、トナー定着後の用紙が搬送される上記搬送路に配置された補助加熱体が、上記用紙の両面間の温度差を減少させるように上記用紙の裏面を加熱する。これにより、上記用紙の温度が放熱により低下する過程で、上記用紙の両面間の熱収縮量の差が従来に比して少なくなる。したがって、ヒートカールおよびそれに伴うジャムの発生を防止でき、信頼性を改善することができる。 In the image forming apparatus according to the present invention, the auxiliary heating element disposed in the conveyance path through which the toner-fixed sheet is conveyed heats the back surface of the sheet so as to reduce the temperature difference between both sides of the sheet. Thereby, in the process in which the temperature of the paper is lowered due to heat radiation, the difference in heat shrinkage between both sides of the paper is reduced as compared with the conventional case. Therefore, the occurrence of heat curl and accompanying jam can be prevented, and the reliability can be improved.
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
図1は、一実施形態の定着装置51の断面構成を示している。この定着装置51は、定着部としての定着ユニット11を備えている。定着ユニット11の上方には、一対のガイド部材65,66によって規定された搬送路63が設けられている。搬送路63は、排紙ローラ対35を介して、排紙部としての排紙トレイ部92(後述)に達している。
FIG. 1 shows a cross-sectional configuration of a fixing
定着ユニット11は、所定の温度(これを定着温度Tmと呼ぶ。)に加熱された一方の部材としての定着ローラ61と、その定着ローラ61に圧接された他方の部材としての加圧ローラ62とを備えている。そして、一方の面70aに未定着のトナー71Aが付着された用紙70を、定着ローラ61と加圧ローラ62との間のニップ部Nを通して搬送して、定着ローラ61の熱でトナー71Aを溶融して用紙70の面に定着させるようになっている(定着されたトナーを符号71Bで示す。)。
The fixing
詳しくは、定着ユニット11を構成する定着ローラ61と加圧ローラ62との少なくとも一方は弾性層(図示せず)を有している。この実施形態では、定着ローラ61は、アルミニウム製の中空芯金の上に弾性体としてのシリコンゴム層と、トナー71Bに対する離型性を確保するための表層としてのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)層とを順次積層して構成されている。加圧ローラ62は、アルミニウム製の中実芯金上に、同じ目的で弾性体としてのシリコンゴム層と、PTFE層とを順次積層して構成されている。定着ローラ61に対して加圧ローラ62を図示せぬ圧接手段にて所定の圧接力にて圧接することにより、定着に必要な幅をもつニップ部Nが構成されている。圧接手段としては、圧接力を変更するための圧接力変更手段、および圧接力を制御するための圧接力制御手段を具備することも可能である。
Specifically, at least one of the fixing
定着ローラ61の内部には、定着ローラ61を加熱するための熱源としてハロゲンランプヒータ81が設けられている。熱源の例としては、ハロゲンランプヒータ81のほか、抵抗発熱体、渦電流を発生させるための電磁誘導手段等を採用しても良い。この実施形態では、加圧ローラ62の内部には、熱源が設けられていない。なお、加圧ローラ62にも、定着ローラ61と同様に熱源を内蔵してもかまわないが、その場合には本発明の効果を発揮する余地が少なくなる。
Inside the fixing
定着ローラ61、加圧ローラ62の表面には、それぞれ第1の温度検出センサ82、第2の温度検出センサ83が設けられている(これらは、この例ではサーミスタからなる)。CPU(中央演算処理装置)からなる定着温度制御部98が、温度検出センサ82の出力に基づいて定着ローラ61の温度を検出して、定着ローラ61の温度が定着温度Tmになるようにハロゲンランプヒータ81への通電を制御している。温度検出センサ82,83の出力は、後述する補助加熱体64への通電を制御するために用いられ得る。
A first
加圧ローラ62は、図示しない回転駆動手段により図1において時計回り(矢印bの向き)に回転駆動され、これに伴って、定着ローラ61は図1において反時計回り(矢印aの向き)に従動回転する。これにより、加圧ローラ62および定着ローラ61の表面と用紙70の両面70a,70b(またはトナー)との間の摩擦力を介して、ニップ部Nを通して用紙70を上方へ搬送することができる。なお、この実施形態では、定着ローラ61は従動回転するのみであるが、定着ローラ61にも回転駆動手段を接続して、定着ローラ61と加圧ローラ62とを同期して回転駆動してもよい。
The
搬送路63をなすガイド部材65,66は、ポリエーテルテレフタレート(PET)等の耐熱性樹脂からなる板状のもの(リブであっても良い。)である。図1において、ガイド部材65,66は、ニップ部Nの直上から立ち上がり、左側へ湾曲している湾曲部67と、この湾曲部67の末尾に連なり、そこから左斜め上方へ直線状に延びて排紙ローラ対35に至る直線部68とを有している。上側のガイド部材66の湾曲部67は、搬送路63を搬送される用紙70に接触してその用紙70の搬送方向を排紙ローラ対35へ向けて曲げるようになっている。なお、定着ローラ61の軸方向(加圧ローラ62の軸方向と同じ方向)に関しては、ガイド部材65,66は複数分割して設けられている。
The
この定着装置51では、用紙70がニップ部Nを通過する間、トナー71Aが付着された一方の面70aは定着ローラ61に接して定着温度Tmに加熱される一方、その裏面70b(以下「裏面」という。)は、熱源を有しない加圧ローラ62に接するのみであるから定着温度Tmよりも低い温度までしか加熱されない。このため、ニップ部N通過直後には、従来例と同様に、用紙70の両面70a,70b間に温度差ができる。
In the fixing
そこで、この定着装置51では、ニップ部N通過後の用紙70が搬送される搬送路63に沿って、補助加熱体64が配置されている。この実施形態では、補助加熱体64は、搬送路63のうちニップ部Nの近傍の湾曲部67のみに沿って配置されている。補助加熱体64は、用紙70の両面70a,70b間の温度差を減少させるように用紙70のトナー定着面70aとは反対側の裏面70bを加熱する。これにより、用紙70の温度が放熱により低下する過程で、用紙70の両面70a,70b間の熱収縮量の差が従来に比して少なくなる。したがって、ヒートカールおよびそれに伴うジャムの発生を防止でき、信頼性を改善することができる。また、必要以上に用紙70を加熱するわけではないので、定着品質(定着強度や光沢等)を維持することができる。
Therefore, in the fixing
詳しくは図5に示すように、補助加熱体64は、平板状のアルミニウムからなる基材層64dと、この基材層64dの一方の面(図5における搬送路63側の面)上に積層された電気絶縁層64cと、通電により発熱する発熱抵抗体層64bと、離型層64aとを備えている。また、この基材層64dの他方の面(上記一方の面とは反対側の面。以下「外面」という。)64gは断熱部材としての断熱層64eで覆われている。上記各層64a,64b,64c,64d,64eは互いに密着している。
Specifically, as shown in FIG. 5, the
基材層64dは、補助加熱体64に一体の部材としての物理的強度をもたせるために設けられている。この基材層64dは、ポリエチレンテレフタレート(PET)、PI等の耐熱性をもつ樹脂からなっていても良い。
The
電気絶縁層64cは、耐熱性をもつポリイミド(PI)等からなり、基材層64dと発熱抵抗体層64bとの間を電気的に絶縁する。基材層64dがPET、PI等の電気的絶縁性をもつ樹脂からなる場合には、この電気絶縁層64cは省略され得る。
The electrical insulating layer 64c is made of heat-resistant polyimide (PI) or the like, and electrically insulates between the
断熱層64eは、不織布(アラミド繊維等)からなり、補助加熱体64の外面64gから外部へ熱が輻射されるのを防止する。したがって、補助加熱体64によって外部の要素(例えば外装部材)が無用に加熱されて異常温度上昇するような事態を避けることができる。また、この実施形態では、断熱層64eが補助加熱体64(の発熱抵抗体層64b)と一体に設けられているので、断熱層64eが補助加熱体64から離間して別に設けられる場合に比して、取り扱いが容易になる。例えば装置の組み立て時に、断熱層64eを含む補助加熱体64を一つの部材として取り扱うことができる。また、スペースの節約になる。
The
離型層64aは、耐熱性をもつ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コポリマー(PFA)等からなり、トナーに対する離型性を確保する。 The release layer 64a is made of a heat-resistant tetrafluoroethylene perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA) or the like, and ensures release properties for the toner.
発熱抵抗体層64bは、セラミック等の抵抗体からなり、通電により発熱する。この発熱抵抗体層64bには、配線96,97を介して、CPU(中央演算処理装置)からなる補助加熱温度制御部99と電源95とが接続されている。また、補助加熱体64の搬送路63側の面(以下「内面」という。)64fには、補助加熱体64の温度を検出するための温度検出センサ84が取り付けられている。この温度検出センサ84の出力等に基づいて補助加熱温度制御部99は、電源95から発熱抵抗体層64bへの電力供給(通電)をオン、オフ制御する。
The
具体的には、補助加熱温度制御部99は、まず補助加熱体64の表面温度(内面64fの温度を指す。以下同様。)の目標値(これをTtargetとする。)を設定する(設定の仕方は後述)。そして、補助加熱温度制御部99は、温度検出センサ84の出力に基づいて補助加熱体64の表面温度を検出し、その表面温度が目標値Ttargetに近づくように、電源95から発熱抵抗体層64bへの通電をオン、オフする。例えば、公知のPID(Proportinal(比例)、Integral(積分)、Differential(微分))制御を行いながら、補助加熱体64の表面温度が目標値Ttargetよりも低ければ、通電をオンし、補助加熱体64の表面温度が目標値Ttargetよりも高ければ、通電をオフする。
Specifically, the auxiliary heating
上述の補助加熱体64の表面温度の目標値Ttargetは、次のようにして設定される。
The target value Ttarget of the surface temperature of the
i) 第1の設定の仕方は、補助加熱体64の表面温度の目標値Ttargetを一定(固定)とするものである。
i) The first setting method is to make the target value Ttarget of the surface temperature of the
この場合、定着ローラ61の表面温度の標準的な設定値(つまり、定着温度Tm)を参考にして、それよりも一定量だけ補助加熱体64の表面温度の目標値Ttargetを高く設定する。つまり、用紙70が挟持されてニップ部Nを通過する場合に比べて、搬送路63を通過するときは用紙70が補助加熱体64の内面64fから離間しているので、補助加熱体64の内面64fの温度に対して用紙70の裏面70bの温度の応答性がよくない。そこで、用紙70の裏面70b温度を充分に上げるために、補助加熱体64の表面温度の目標値Ttargetは、定着ローラ61の表面温度の設定値よりも少なくとも30℃以上高く設定するのが望ましい。例えば、定着ローラ61の表面温度の設定値が170℃である場合は、補助加熱体64の表面温度の目標値Ttargetを例えば200℃に設定する。
In this case, the target value Ttarget of the surface temperature of the
この設定の仕方によれば、温度検出センサ82,83の出力は不要であり、補助加熱体64の表面温度の目標値Ttargetを簡単に設定できる。
According to this setting method, the outputs of the
ii) 第2の設定の仕方は、定着ローラ61の表面温度の設定値に応じて、補助加熱体64の表面温度の目標値Ttargetを設定するものである。
ii) The second setting method is to set the target value Ttarget of the surface temperature of the
つまり、定着ローラ61の表面温度は、用紙70の通紙速度、周辺環境の温湿度、用紙70の厚さや材質、用紙70上のトナー付着量や付着範囲、連続通紙の有無、両面印字の有無、光沢等の画像モード等の、定着品質あるいは通紙性に影響を及ぼす要因によって変更される。その場合には、定着ローラ61の表面温度の設定値を例えば温度検出センサ82の出力によって検出して、変更された定着ローラ61の表面温度の設定値に応じて補助加熱体64の表面温度の目標値Ttargetを変更する。例えば、定着ローラ61の表面温度の設定値が170℃よりも高温に変更された場合は、用紙70の裏面70b温度をさらに充分に上げる必要があるため、補助加熱体64の表面温度の目標値Ttargetを200℃よりも高温に設定する。
That is, the surface temperature of the fixing
この設定の仕方によれば、補助加熱体64の表面温度の目標値Ttargetの設定の仕方が複雑になることがない。
According to this setting method, the setting method of the target value Ttarget of the surface temperature of the
iii) 第3の設定の仕方は、温度検出センサ82,83によって検出される定着ローラ61と加圧ローラ62との間の温度差に基づいて、補助加熱体64の表面温度の目標値Ttargetを設定するものである。
iii) The third setting method is to set the target value Ttarget of the surface temperature of the
つまり、ニップ部N通過直後の用紙70の両面70a,70b間の温度差は、図1に示した定着ローラ61と加圧ローラ62との間の温度差に依存して変化する。そこで、補助加熱温度制御部99は、既述の温度検出センサ82,83の出力に基づいて定着ローラ61の表面温度および加圧ローラ62の表面温度を検出し、検出された二つの温度の差が大きいほど、補助加熱体64の表面温度の目標値Ttargetを高く設定する。
That is, the temperature difference between both
この設定の仕方によれば、上述の様々な要因によって、定着ローラ61や加圧ローラ62の表面温度が変動したとしても、補助加熱体64による加熱によって用紙70の両面70a,70b間の温度差を確実に減少させることができる。この結果、ヒートカールの発生を有効に抑制できる。
According to this setting method, even if the surface temperature of the fixing
なお、用紙70の放熱は、ガイド部材66の上方に設けられた定着装置のためのカバー部材(不図示)に排気口(ルーバ等)を設けて自然放熱によって行われ、あるいは積極的に用紙冷却手段(ファン等)を設けて行われる。
Note that heat radiation of the
また、図1に関して説明したように、この定着装置51では、搬送路63は、排紙ローラ対35を介して、排紙部としての排紙トレイ部92に達している。動作時には、この排紙トレイ部92に、両面70a,70b間の温度差が小さくなった状態の用紙70が順次積載されてゆく。ここで、トナー定着面70aを下にして用紙70が順次積載されてゆく場合、積載される一つの用紙70のトナー定着面70aは既に積載されている用紙70の裏面70bに接する一方、一つの用紙70の裏面70bは外気に触れる。このため、何の工夫も施されなければ、トナー定着面70aの放熱は少なくなる一方、裏面70bの放熱は多くなって、用紙70の両面70a,70b間に温度差ができ、排紙トレイ部92上でヒートカールが発生する可能性がある。ここで、この定着装置51では、補助加熱体64は、搬送路63のうちニップ部Nの近傍の湾曲部67のみに沿って配置されている。ここで、ニップ部Nの「近傍」とは、搬送路63におけるニップ部Nから排紙トレイ部92までの中間点よりもニップ部Nに近い領域、この例では湾曲部67を意味する。つまり、補助加熱体64は、中間点よりも排紙トレイ部92に近い領域、この例では直線部68には配置されない。したがって、各用紙70は、搬送路63のうち補助加熱体64に対向する湾曲部67を通過した後、直線部68を通過するときに放熱する。したがって、排紙トレイ部92上に積載される各用紙70の温度は既に低下している。この結果、したがって、排紙トレイ部92上に積載される用紙70が上述した原因によってヒートカールを発生する現象は抑制される。
As described with reference to FIG. 1, in the fixing
しかも、この定着装置51では、ガイド部材65,66の湾曲部67が搬送路63を搬送される用紙70に接触してその用紙70の搬送方向を曲げる。湾曲部67に用紙70が接触している間、湾曲部67に沿って配置された補助加熱体64が用紙70を加熱する。したがって、補助加熱体64からの熱が効率よく、かつ安定して用紙70に伝わる。この結果、ヒートカールの発生をさらに有効に抑制できる。
In addition, in the fixing
定着ユニット11としては、図1に示したように定着ローラ61を用いる構成のほか、図2,図3に示すように定着ベルト69を用いる構成11B,11Cをとることができる。なお、図2,図3では、図1中の構成要素と同じ構成要素には同じ符号を用いている(他の図でも同様。)。図2に示す定着装置52では、一対のローラ61A,61Bに定着ベルト69が巻回されている。定着ベルト69のうち一方のローラ61Bを巻回する部分と加圧ローラ62との間にニップ部Nが形成されている。図3に示す定着装置53では、一対のローラ61A,61Cに定着ベルト69が巻回されている。一方のローラ61Cと定着ベルト69との間に、耐熱性をもつ弾性材からなるパッド78が介挿されている。このパッド78は固定式であり、図示しない支持手段によって回転できないように保持されている。これらの定着装置52,53では、加圧ローラ62に、図示しない回転駆動手段(ギヤ、モータ等)が連結されている。その回転駆動手段によって加圧ローラ62が回転駆動されることにより、定着ベルト69およびローラ61A,61Bが従動回転する。ヒータランプ81は他方のローラ61Aに内蔵され、加熱されたローラ61Aを介して定着ベルト69が定着温度Tmに加熱される。
As the fixing
補助加熱体64の形状については、定着ローラ61の軸方向(加圧ローラ62の軸方向と同じ方向)に関して複数分割して設けられたガイド部材65,66との干渉を避けるべく、櫛状の切り欠き部を有する構成としたり、定着ローラ61の軸方向に複数分割して設けたりしても良い。
The
また、補助加熱体64の基材層64dと断熱部材としての断熱層64eとが一体になっているものとしたが、これに限られるものではない。補助加熱体64と断熱部材とを別体の部材として配置しても良い。その際には、外装部材とは別に耐熱性樹脂(PET等)に断熱部材を積層してあればよい。補助加熱体64の構成は、本実施形態のものに限定されるものではなく、周知の他の構成であっても良い。
Moreover, although the
図6は、図1に示した定着装置51が適用されたカラータンデム方式の画像形成装置90の断面構造を示している。この画像形成装置90は、本体ケーシング91内の略中央に、図において左右一対のローラに巻回された1次転写ベルト14を備えている。1次転写ベルト14の上方には、右から順にそれぞれBk(ブラック)、C(シアン)、M(マゼンタ)、Y(イエロー)の補給トナーを内包するトナーカートリッジ13Bk、13C、13M、13Yが設けられている。1次転写ベルト14の下方には、同じく右から順にそれぞれBk、C、M、Yのプロセスカートリッジとしてのイメージングカートリッジ2Bk、2C、2M、2Yが設けられている。各イメージングカートリッジ2Bk、2C、2M、2Yは、それらが取り扱うトナー色の違いを除いて全く同様に構成されている。具体的には、例えばイエローのイメージングカートリッジ2Yは、トナーとキャリアを含む2成分現像剤を用いて現像を行う現像装置10と、感光体ドラム1、帯電装置、および感光体ドラム表面上の転写残トナーをクリーニングするクリーナを含んだ感光体ドラムユニット20とを一体にして構成されている。各イメージングカートリッジ2Bk、2C、2M、2Yの下方には、それぞれ対応するイメージングカートリッジの感光体ドラム表面を露光してそこに潜像を形成するための露光装置17Bk、17C、17M、17Yが設けられている。1次転写ベルト14の左側には、1次転写ベルト14の表面から残トナーを取り除くクリーナユニット15と、その取り除かれたトナーを回収して貯蔵する廃トナーボックス16とが設けられている。1次転写ベルト14の右側には、用紙のための搬送路(破線で示す)33を挟んで2次転写ローラ12が設けられている。本体ケーシング91内の右上部には、トナーを用紙に定着させるための定着ユニット11が設けられている。上述の搬送路33は、補助加熱体64が設けられた搬送路64、排紙ローラ対35を介して、本体ケーシング91の上面に設けられた排紙部としての排紙トレイ部92に連なっている。また、本体ケーシング91内の下部には、図示しない用紙を収容した給紙カセット31が設けられている。
FIG. 6 shows a cross-sectional structure of a color tandem type
画像形成時には、用紙は給紙ローラ32によって給紙カセット31から搬送路33へ送り出され、搬送ローラ34によって1次転写ベルト14と2次転写ローラ12との間のトナー転写位置36へ送り込まれる。一方、各イメージングカートリッジ2Bk、2C、2M、2Yにおいてそれぞれ感光体ドラム1の表面が帯電装置によって一様に帯電され、さらに露光装置17Bk、17C、17M、17Yによって露光されてそこに潜像が形成される。続いて、現像装置10が備える現像剤担持体としての現像ローラ4に所定の現像バイアスが印加され、現像剤に含まれたトナーが飛翔してそれらの潜像が可視化(現像)される。これにより、各感光体ドラム1の表面にトナー像が形成される。各感光体ドラム1上に形成されたトナー像は順次1次転写ベルト14上に転写され、更に2次転写ローラ12によって、上述のトナー転写位置36に送り込まれた用紙に転写される。トナー像が転写された用紙は定着ユニット11を通過する。これにより、その用紙にトナー像が定着される。そして、トナー像が定着された用紙は、上方の搬送路63へ搬送され、排紙ローラ対35によって排紙トレイ部92へ排出される。
At the time of image formation, the paper is fed from the
この画像形成装置では、トナー定着後の用紙70が搬送される搬送路63に配置された補助加熱体64が、用紙70の両面70a,70b(図1参照)間の温度差を減少させるように用紙70の裏面70bを加熱する。これにより、用紙70の温度が放熱により低下する過程で、用紙70の両面70a,70b間の熱収縮量の差が従来に比して少なくなる。したがって、ヒートカールおよびそれに伴うジャムの発生を防止でき、信頼性を改善することができる。
In this image forming apparatus, the
なお、両面印字時には、補助加熱体64に関して既述の制御方法とは異なる制御方法をとるのが望ましい。すなわち、両面印字時には、一度定着ユニット11を通過した用紙70はその表裏を反転して再び定着ユニット11を通過することとなり、最終的に排紙トレイ部92に排出されるときにはヒートカールは打ち消される。したがって、補助加熱体64によるヒートカール防止策は必要がない。そればかりか、最初の定着ユニット通過で用紙70上に定着されたトナーが、2回目の定着ユニット通過で過溶融となる傾向がある。このため、2回目の定着ユニット通過時に補助加熱体64から用紙70へ熱が供給されると、用紙70の両面間で定着品質(光沢等)が大きく異なる、という問題が発生しうる。そこで、かかる事態を避けるために、両面印字時には、図4に示す定着装置54のように、図示しない位置変更手段によって補助加熱体64の位置を変更してガイド部材66から退避させて、補助加熱体64とガイド部材66との間の隙間79を設けるのが望ましい。また、補助加熱体64への電力供給(通電)を停止するよう制御したり、図示しない補助加熱体冷却手段(ファン等)を設けて補助加熱体64を冷却したりして、印字を行うのが望ましい。なお、補助加熱体冷却手段を既述の用紙冷却手段と併用する場合には、必要に応じてその冷却量(ファンを用いる場合にはその風量)や冷却位置(ファンを用いる場合にはその方向)を変更することも可能である。
It should be noted that during double-sided printing, it is desirable to adopt a control method different from the control method described above for the
この実施形態では、定着ユニット11に対して下方から上方へ用紙70が通過するものとしたが、用紙70の通過や搬送の向きはそれに限定されるものではなく、他の向きに通過や搬送されても良い。
In this embodiment, the
また、画像形成装置としては、モノクロ/カラーの複写機、プリンタ、FAXやこれらの複合機など、どれであってもかまわない。 The image forming apparatus may be any one of a monochrome / color copying machine, a printer, a FAX, and a complex machine of these.
61 定着ローラ
62 加圧ローラ
63 搬送路
64 補助加熱体
65,66 ガイド部材
70 用紙
61
Claims (8)
上記ニップ部通過後の上記用紙が搬送される搬送路に沿って配置され、上記用紙の両面間の温度差を減少させるように上記用紙の上記トナーが定着された面とは反対側の面を加熱する補助加熱体と、
を備えたことを特徴とする定着装置。 A sheet with unfixed toner on one side is conveyed through a nip formed by two members, and the toner is melted by the heat of one of the two members heated to a predetermined temperature. A fixing unit for fixing the sheet on the surface;
The surface of the sheet opposite to the surface on which the toner is fixed is arranged so as to reduce a temperature difference between both surfaces of the sheet, and is disposed along a conveyance path through which the sheet after passing the nip portion is conveyed. An auxiliary heating element for heating;
A fixing device comprising:
上記搬送路の末端に、上記用紙を受ける排紙部が設けられ、
上記補助加熱体は、上記搬送路のうち上記ニップ部の近傍のみに配置されていることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1,
A paper discharge unit for receiving the paper is provided at the end of the conveyance path,
The fixing device, wherein the auxiliary heating body is disposed only in the vicinity of the nip portion in the conveyance path.
上記搬送路に、この搬送路を搬送される用紙に接触してその用紙の搬送方向を曲げる湾曲部を含むガイド部材が設けられ、
上記補助加熱体は上記湾曲部に沿って配置されていることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1,
A guide member including a curved portion that bends the conveyance direction of the paper by contacting the paper conveyed through the conveyance path is provided in the conveyance path,
The fixing device, wherein the auxiliary heating body is disposed along the curved portion.
上記一方の部材の温度を所定の設定値に制御する定着温度制御部と、
上記一方の部材の温度の上記設定値に応じて上記補助加熱体の温度の目標値を設定し、上記補助加熱体の温度を上記目標値に制御する補助加熱温度制御部と、
を備えたことを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1,
A fixing temperature controller for controlling the temperature of the one member to a predetermined set value;
An auxiliary heating temperature control unit that sets a target value of the temperature of the auxiliary heating body according to the set value of the temperature of the one member, and controls the temperature of the auxiliary heating body to the target value;
A fixing device comprising:
上記一方の部材の温度を検出する第1の温度検出センサと、
上記補助加熱体の温度を検出する第2の温度検出センサと、
上記第1および第2の温度検出センサの出力を受けて上記一方の部材と上記補助加熱体との間の温度差を検出し、この温度差に応じて上記補助加熱体の温度の目標値を設定し、上記補助加熱体の温度を上記目標値に制御する補助加熱温度制御部と、
を備えたことを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1,
A first temperature detection sensor for detecting the temperature of the one member;
A second temperature detection sensor for detecting the temperature of the auxiliary heating body;
In response to the outputs of the first and second temperature detection sensors, a temperature difference between the one member and the auxiliary heating body is detected, and a target value of the temperature of the auxiliary heating body is set according to the temperature difference. An auxiliary heating temperature control unit for setting and controlling the temperature of the auxiliary heating body to the target value;
A fixing device comprising:
上記補助加熱体の上記搬送路に対向する面とは反対側の面を覆うように、上記補助加熱体からの熱を遮断する断熱部材が設けられていることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1,
A fixing device, wherein a heat insulating member that blocks heat from the auxiliary heating body is provided so as to cover a surface of the auxiliary heating body opposite to the surface facing the conveyance path.
上記断熱部材は、上記補助加熱体の上記搬送路に対向する面とは反対側の面に一体に取り付けられていることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 6.
The fixing device according to claim 1, wherein the heat insulating member is integrally attached to a surface of the auxiliary heating body opposite to the surface facing the conveyance path.
An image forming apparatus comprising the fixing device according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (3)
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---|---|---|---|---|
JP2008292990A (en) * | 2007-05-25 | 2008-12-04 | Toshiba Corp | Fixing device and temperature control method |
JP2009294268A (en) * | 2008-06-02 | 2009-12-17 | Ricoh Co Ltd | Image forming apparatus |
JP2012242550A (en) * | 2011-05-18 | 2012-12-10 | Ricoh Co Ltd | Fixing device and image forming apparatus |
-
2005
- 2005-06-29 JP JP2005189557A patent/JP2007010841A/en active Pending
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