JP2008139382A - Fixing device, and image forming apparatus with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ機等の画像形成装置に用いられる定着装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing device used in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile machine, and an image forming apparatus including the same.
一般に、複写機等の電子写真方式による画像形成装置では、画像形成装置によりシート上に形成されたトナー像を加熱・加圧し、トナーを溶融させてシートに固着する手段として定着装置が用いられる。又、一般に、定着装置は、トナー像が転写されたシートを加熱・加圧してトナー像をシートに定着させるため、トナーを溶融できる温度にまで加熱される加熱ローラと、加熱ローラに圧接される加圧ローラとを備えており、加熱ローラと加圧ローラでニップを形成する。このニップに、トナー像が転写されたシートを進入させ、ニップに挟まれつつシートが搬送されることで、トナー像がシートに定着される。 In general, in an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a fixing device is used as means for heating and pressurizing a toner image formed on a sheet by the image forming apparatus to melt the toner and fix the toner image on the sheet. In general, the fixing device heats and presses the sheet on which the toner image has been transferred to fix the toner image on the sheet, and is thus brought into pressure contact with a heating roller that is heated to a temperature at which the toner can be melted. A pressure roller, and a nip is formed by the heating roller and the pressure roller. The sheet onto which the toner image has been transferred enters the nip, and the sheet is conveyed while being sandwiched between the nip, whereby the toner image is fixed to the sheet.
そして、定着装置は、加熱ローラを加熱するため、通常発熱源を有している。ここで、加熱ローラ、即ち、定着装置をトナー溶融可能温度にまで急速に暖めることができれば、画像形成装置の電源投入後や、スリープモードからの復帰後の使用者の待ち時間を減らすことができ、使用者の利便性が向上する。又、画像形成装置の使用時にのみ発熱源に電力を供給することや、不使用時の定着装置の温度を従来に比べ低くしておくことも可能になり画像形成装置の消費電力を抑えることもできる。 The fixing device usually has a heat source for heating the heating roller. Here, if the heating roller, that is, the fixing device can be rapidly warmed to a temperature capable of melting the toner, the waiting time of the user after the image forming apparatus is turned on or after returning from the sleep mode can be reduced. , User convenience is improved. In addition, it is possible to supply power to the heat source only when the image forming apparatus is used, and to lower the temperature of the fixing device when not in use as compared with the conventional one, thereby reducing the power consumption of the image forming apparatus. it can.
そこで、急速に定着装置を暖めるための構成が、特許文献1に記載されている。特許文献1には、ヒータを内蔵した加熱ローラと、加圧ローラを備えたヒートローラ式トナー定着装置において、加熱ローラ内に熱線反射板を装備し、熱線反射板は、ヒータからの赤外線を未定着トナーが接する側の加熱ローラ内面の定着加熱加圧部領域に向けて照射するように装備されているヒートローラ式定着装置が提案されている。このように構成することで、加熱ローラの素早い昇温と、省電力を達成することが試みられている。(特許文献1:請求項1、図1、段落0031参照)。
ここで、定着装置をより急速に暖めることができるように、定着装置は、加熱ローラではなく、加熱ローラよりもずっと薄く形成されるエンドレスベルト状の加熱部材と、加熱部材の内側に設けた輻射発熱源と、加熱部材に圧接してニップを形成する加圧部材と、加熱部材が薄いため加圧部材の圧力を受けるニップ部分の加熱部材の内側に無端状ベルトと接して設けられる受圧部材等により構成されることがある。尚、このような定着装置では、加圧部材が回転駆動し、加熱部材は、これに従動する。 Here, in order to warm up the fixing device more rapidly, the fixing device is not a heating roller, but an endless belt-like heating member formed much thinner than the heating roller, and radiation provided inside the heating member. A heat generation source, a pressure member that presses against the heating member to form a nip, and a pressure receiving member that is provided in contact with the endless belt inside the heating member of the nip portion that receives the pressure of the pressure member because the heating member is thin May be configured. In such a fixing device, the pressure member is rotationally driven, and the heating member is driven.
そして、エンドレスベルト状の加熱部材は、例えば金属のフィルムや金属箔等で構成され、薄肉であり、具体的にはスリーブ形状、円筒形状とされる。加熱部材を薄肉とするから、従来よりも出力の低い輻射発熱源を用いても、加熱部材は急速に発熱源により暖められ、トナーを溶融・定着できるまでのウォームアップ時間を極めて短くすることができ、省電力を達成できる。そして、この定着装置では、加熱部材と加圧部材、そして受圧部材により形成されるニップにトナー像が転写されたシートが進入し、ニップに挟まれつつ搬送されることで、トナーは、加熱・加圧されて溶融し、シートに固着される。 The endless belt-shaped heating member is made of, for example, a metal film, a metal foil, or the like, is thin, and specifically has a sleeve shape or a cylindrical shape. Since the heating member is thin, even if a radiation heat source with a lower output than before is used, the heating member is quickly heated by the heat source, and the warm-up time until the toner can be melted and fixed can be extremely shortened. Can achieve power saving. In this fixing device, the sheet onto which the toner image has been transferred enters the nip formed by the heating member, the pressure member, and the pressure receiving member, and is conveyed while being sandwiched between the nips. It is pressurized and melted and fixed to the sheet.
しかし、シートを加熱するための加熱部材に薄肉のものを用いると、素早く暖めることができるものの、加熱部材の表面上に温度ムラが発生する場合があるという問題がある。これは、輻射光が輻射発熱源の表面から均一に放たれないことが原因の1つである。例えば、ハロゲンランプのような輻射発熱源では、フィラメントは通常、巻線となっており、放射される輻射光にムラがある。特に、輻射発熱源と加熱部材が近いほど加熱部材の外側表面に現れる温度ムラは顕著となる。 However, when a thin member is used as a heating member for heating the sheet, there is a problem that temperature unevenness may occur on the surface of the heating member although it can be quickly heated. This is one of the reasons that radiation light is not emitted uniformly from the surface of the radiation heat source. For example, in a radiation heat source such as a halogen lamp, the filament is usually a winding, and the emitted radiation is uneven. In particular, the temperature unevenness that appears on the outer surface of the heating member becomes more prominent as the radiant heat source and the heating member are closer.
又、加熱部材は薄肉であるから、加熱部材の内面で吸収された輻射光による輻射熱が、加熱部材の内面から外表面に伝わる間に均一化されないことも原因である。言い換えると、特許文献1記載の加熱ローラのように一定の厚みを有し(特許文献1:段落0018参照)、発熱源に対し、熱容量をある程度有するものならば、加熱部材の内面から表面に伝わる間に温度ムラは緩和され均一化されるが、薄肉であるとそのまま加熱部材表面の温度ムラとなって現れてしまう。
Further, since the heating member is thin, the radiant heat generated by the radiant light absorbed by the inner surface of the heating member is not uniformized while being transmitted from the inner surface of the heating member to the outer surface. In other words, as long as the heating roller described in
このような、加熱部材の外表面上の温度ムラは、具体的には、輻射発熱源は、薄肉のエンドレスベルトの長手方向に沿って内部に設けられるから、シート搬送方向に対して垂直な方向における温度ムラとして現れる。 Such temperature unevenness on the outer surface of the heating member is more specifically, because the radiation heat source is provided inside along the longitudinal direction of the thin endless belt, the direction perpendicular to the sheet conveying direction. Appears as temperature unevenness in
温度の低い部分も定着可能温度まで温度が上昇するまで、定着を確実に行うことができないから、結果として、温度ムラは、定着装置全体としての温度上昇の妨げとなり、ウォーミングアップ時間が長くなる原因となる。又、加熱部材の表面上に温度ムラがあるまま定着を行うと、温度の低い部分が原因となって定着不良を引き起こす場合があるから、温度ムラは、定着不良の原因となる。 Since fixing cannot be performed reliably until the temperature rises to the fixable temperature even in the low temperature part, as a result, the temperature unevenness hinders the temperature rise of the entire fixing device and causes the warm-up time to become longer. Become. Further, if fixing is performed with the temperature unevenness on the surface of the heating member, a fixing failure may be caused due to a low temperature portion. Therefore, the temperature unevenness causes a fixing failure.
そこで、特許文献1記載の発明を見てみると、その構成上、積極的に、加熱ローラに輻射発熱源を近接させ、加熱ローラに輻射光を当てている(特許文献1:図1、段落0019参照)。そして、加熱ローラの代わりに、薄肉の加熱部材を適用すれば、上記の理由により、加熱部材の外表面上に温度ムラが生ずる場合がある。従って、特許文献1記載の発明を薄肉の加熱部材を利用した定着装置に適用することはできない。尚、特許文献1記載の発明では熱線反射板を設けているが、温度ムラを考慮して設けられたものではなく、輻射発熱源と加熱ローラは近接して配置されているから、温度ムラを解消するまでには至らない。
Therefore, looking at the invention described in
そうすると、特許文献1の発明は、薄肉、例えばフィルム状の加熱部材を用いた定着装置に適用できないものであり、ウォームアップ時間が長くなったり、定着不良が生じたりしてしまう。現に、特許文献1には、加熱ローラ表面における温度ムラについての記載はない。尚、特許文献1の加熱ローラには0.5〜1mmである筒状部材が用いられていて(特許文献1:段落0018)、一定の厚み、熱容量を有するものであり、温度ムラについての記載はない。
If it does so, invention of
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、安定した定着性を確保でき、ウォーミングアップ時間も短縮され、使用者の利便性向上、省電力も達成できる定着装置を提供することを目的とする。又、この定着装置を用いることにより、使用者の利便性が高く、定着不良がなく画像品質が良好な省電力の画像形成装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and provides a fixing device that can ensure stable fixing performance, shorten warm-up time, improve user convenience, and achieve power saving. For the purpose. Another object of the present invention is to provide a power-saving image forming apparatus that is highly convenient for the user, has no poor fixing, and has good image quality.
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、エンドレスベルト状の加熱部材と、前記加熱部材内に配される輻射発熱源と、シートを通過させ加熱・加圧するためのニップを形成するように前記加熱部材と圧接されるとともに回転駆動する加圧部材と、前記ニップにおいて前記加圧部材からの圧力を受けるため前記加熱部材の内側に前記加熱部材と接して設けられる受圧部材と、前記受圧部材に突き立てられる補強部材とを備えた定着装置において、前記輻射発熱源から前記加熱部材に輻射光が直接当たらないように前記輻射発熱源の一部に反射膜又は反射部材が設けられ、前記補強部材には、前記輻射発熱源からの輻射光を反射させるための反射膜又は反射部材が設けられることとした。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 forms an endless belt-like heating member, a radiant heat source disposed in the heating member, and a nip for heating and pressurizing the sheet through it. A pressure member that is in pressure contact with the heating member and rotationally driven, a pressure receiving member provided in contact with the heating member inside the heating member to receive pressure from the pressure member in the nip, In a fixing device including a reinforcing member that is pushed against the pressure receiving member, a reflection film or a reflection member is provided on a part of the radiation heat source so that radiation light does not directly strike the heating member from the radiation heat source. The reinforcing member is provided with a reflecting film or a reflecting member for reflecting radiation light from the radiation heat source.
又、請求項2に係る発明は、請求項1記載の発明において、前記補強部材は、前記受圧部材に突き立てられる方向に対し、輻射光を拡散するため傾斜面を有するように形成されることとした。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the reinforcing member is formed to have an inclined surface for diffusing radiant light with respect to a direction thrust against the pressure receiving member. It was.
又、請求項3に係る発明は、請求項1又は2記載の発明において、前記反射膜及び前記反射部材には、アルミニウムが用いられることとした。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, aluminum is used for the reflective film and the reflective member.
又、請求項4に係る発明は、画像形成装置であって、請求項1乃至3にいずれか1項に記載の定着装置を備えることとした。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising the fixing device according to any one of the first to third aspects.
請求項1記載の発明によれば、輻射発熱源からの輻射光を直接加熱部材にあてず、輻射発熱源や補強部材に反射膜又は反射部材を設けることにより、輻射光が反射し、ある程度拡散された状態となったうえで加熱部材の内面に輻射光があてられるから、例えば、フィルム状のエンドレスベルトの加熱部材を用いても、加熱部材の外表面上における温度ムラの発生を防ぐことができる。従って、加熱部材を均一に急速に暖めることができるから、連続して定着を行っても加熱部材を定着に要する温度に保つことが容易に達成されるとともに、加熱部材の外表面上に温度の低い部分と高い部分ができてしまうことを防ぐことができ、安定した定着性を確保することができる。又、定着不良を回避するために温度の低い部分の昇温を待つ必要が無くなり、加熱部材を暖めるためのウォーミングアップ時間を短縮することができる。 According to the first aspect of the present invention, the radiation light from the radiation heat source is not directly applied to the heating member, but the reflection light or the reflection member is provided on the radiation heat source or the reinforcing member so that the radiation light is reflected and diffused to some extent. Since the radiant light is applied to the inner surface of the heating member after being in a state of being made, for example, even when a heating member of a film-like endless belt is used, it is possible to prevent the occurrence of temperature unevenness on the outer surface of the heating member. it can. Therefore, since the heating member can be uniformly and rapidly heated, it is easily achieved to keep the heating member at the temperature required for fixing even if continuous fixing is performed, and the temperature on the outer surface of the heating member is easily achieved. It can prevent that a low part and a high part are made, and can secure a stable fixing property. In addition, it is not necessary to wait for the temperature of the low temperature portion to avoid fixing failure, and the warm-up time for warming the heating member can be shortened.
更に、加熱部材は、従来のような加熱ローラに比べ薄肉に形成され、急速に加熱部材を暖めることができるから、この点においてもウォーミングアップ時間を極めて短縮することができ、使用者の利便性が高まる。又、加熱部材を予熱しておく必要もないから、省電力も達成できる。 Furthermore, since the heating member is formed thinner than a conventional heating roller and can quickly warm the heating member, the warm-up time can be extremely shortened in this respect as well. Rise. Further, since it is not necessary to preheat the heating member, power saving can be achieved.
請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の発明の効果に加え、前記補強部材に傾斜面を有するように形成するから、反射面が角度を有することにより輻射発熱源に輻射光が戻らないように仕向けることができ、効率よく加熱部材を暖めることができる。即ち、よりウォーミングアップ時間を短縮することができ、安定した定着性を確保できる。
According to the invention described in claim 2, in addition to the effect of the invention described in
請求項3記載の発明によれば、請求項1又は2記載発明の効果に加え、コスト的に有利な定着装置を提供することができる。
According to the invention described in claim 3, in addition to the effect of the invention described in
請求項4記載の発明によれば、請求項1乃至3にいずれか1項に記載の定着装置を用いるから、ウォーミングアップ時間が極めて短く、安定した定着性を有し、使用者の利便性が高く、省電力という高品質の画像形成装置を提供することができる。
According to the invention described in claim 4, since the fixing device according to any one of
以下、本発明の第1の実施形態について図1〜3を参照しつつ説明する。但し、本実施の形態に記載されている構成、配置等の各要素は、発明の範囲を限定するものではなく単なる説明例にすぎない。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. However, each element such as configuration and arrangement described in this embodiment does not limit the scope of the invention and is merely an illustrative example.
まず、図1を用いて、本発明の第1の実施形態における定着装置1を備えた電子写真方式でフルカラー対応の画像形成装置2の概略を説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係る画像形成装置2の概略構成を示す正面から見た模型的断面図である。
First, an outline of an electrophotographic full-color image forming apparatus 2 provided with a fixing
図1に示すように、画像形成装置2は、箱形を呈したケース2aを有する。このケース2a内に、画像形成部10、中間転写部20、2次転写部30、シート供給部40、シート搬送路50、定着装置1、排出部60等を備えている。
As shown in FIG. 1, the image forming apparatus 2 includes a
前記画像形成部10は、画像形成装置2に入力された画像データに基づき、トナー像を形成するためのものである。画像形成部10は、画像形成装置2の内部の上方に位置するように設けられる。図1に示すように、画像形成部10は、ブラックの画像を形成する画像形成ユニット10Bと、イエローの画像を形成する画像形成ユニット10Yと、シアンの画像を形成する画像形成ユニット10Cと、マゼンタの画像を形成する画像形成ユニット10Mの4つの画像形成ユニット10B、10Y、10C、10Mを備えている。これにより、画像形成装置2は、フルカラーの画像形成を行えるようになっている。
The
4つの画像形成ユニット10B、10Y、10C、10Mは、図1の紙面の左側から右側へ向けて、順次、10B(ブラック)、10Y(イエロー)、10C(シアン)、10M(マゼンダ)の順に配される。尚、各画像形成ユニット10B、10Y、10C、10Mの構成は同様であるから、以下では、画像形成ユニット10としてB、Y、C、Mの符号を省略し画像形成ユニット10として、以下、特に説明がない限り統一して説明する。従って、画像形成ユニット10B、10Y、10C、10Mは同様に説明できる。
The four
図1に示すように、画像形成ユニット10は、像担持体としての感光体ドラム11、帯電ローラ12、露光装置13、現像装置14、1次転写ローラ15、ドラムクリーニングローラ16等がそれぞれ設けられている。
As shown in FIG. 1, the
前記感光体ドラム11は、その周面上に静電潜像が形成された後、トナーTが供給されることで、トナー像を形成するためのものである。感光体ドラム11は、画像形成ユニット10の中央位置に配されている。例えば、感光体ドラム11は、アルミニウム製のドラムの外周面上に正帯電のOPCやアモルファスシリコンの感光層を有するように構成されていて、駆動装置(不図示)によって所定のプロセススピードで図1の正面視反時計方向に回転駆動される。
The
前記帯電ローラ12は、所定の電位で感光体ドラム11の周面を帯電させるためのものである。そのため帯電ローラ12には、所定の電圧が印加されるようになっている。そして、帯電ローラ12は、図1において感光体ドラム11の上方に配されていて、所定のプロセススピードで図1の正面視時計方向に回転するようになっている。
The charging
前記露光装置13は、帯電ローラ12によって一様に帯電された感光体ドラム11の周面に、画像形成装置2に入力された形成すべき画像データに基づき、レーザ光を感光体ドラム11に対し照射し、感光体ドラム11の周面を走査・露光するためのものである。これにより、感光体ドラム11の周面上に静電潜像が形成される。又、図1において、露光装置13は感光体ドラム11の上方であって、帯電ローラ12の左側方に配されている。
The
前記現像装置14は、感光体ドラム11の周面上に形成された静電潜像に向けて、トナーTを供給するものである。感光体ドラム11上の静電潜像に現像装置14からトナーTが供給されることで、感光体ドラム11の周面上にトナー像が形成されることになる。そして、現像装置14は、図1において感光体ドラム11の左側方に設けられていて、感光体ドラム11と所定の隙間が設けられつつ対向する位置に現像ローラ14aが設けられている。又、現像ローラ14aは、所定のプロセススピードで図1の正面視時計又は反時計方向に回転するようになっている。
The developing
そして、現像装置14は、トナーTを含む現像剤を収容し、トナーを所定の電位に帯電させる(尚、画像形成ユニット10Bの現像装置14はブラックのトナーTを含む現像剤を、画像形成ユニット10Yの現像装置14はイエローのトナーTを含む現像剤を、画像形成ユニット10Cの現像装置14はシアンのトナーTを含む現像剤を、画像形成ユニット10Mの現像装置14はマゼンタのトナーTを含む現像剤を収容している)。そして、現像剤は、現像ローラ14aの上方において現像装置14内に収容されている。又、現像ローラ14aの斜め上方に配されたトナー供給ローラ14bは、現像ローラ14aの周面にトナーTの薄層が形成されるように、適切な量のトナーT(現像剤)を現像ローラ14aに供給するためのものである。
The developing
前記1次転写ローラ15は、後述する中間転写部20において張架されている中間転写ベルト24に、感光体ドラム11上に形成されたトナー像を転写するためのものである。そして、1次転写ローラ15は、感光体ドラム11の下方に配され、感光体ドラム11と無端状の中間転写ベルト24を介して当接し、1次転写のためのニップを形成する。1次転写ローラ15には、トナー像の転写のため所定の電圧が印加される。又、1次転写ローラ15は、図1において感光体ドラム11及び中間転写ベルト24に従動し、図1の正面視反時計方向に回転するようになっている。
The
前記ドラムクリーニングローラ16は、感光体ドラム11の表面に残った1次転写残トナーTを除去して回収するためのものであり、次に形成されるトナー像が適切に形成されるようにするためのものである。例えば、前記ドラムクリーニングローラ16は、周面がEPDMのような素材で、円筒状に形成されていて、所定のプロセススピードで図1の正面視反時計方向に回転駆動されている。
The
次に、中間転写部20について説明する。前記中間転写部20は、感光体ドラム11上に形成されたトナー像が転写され、転写されたトナー像をシートSに転写するためのものである。そして、中間転写部20は、本実施形態における画像形成装置2内のほぼ中心に配され、駆動ローラ21、2本のテンションローラ22、23、中間転写ベルト24、ベルトクリーニング装置25等を備えている。
Next, the
駆動ローラ21は、画像形成ユニット10Bの下方に位置するように配されていて、中間転写ベルト24を回転させるためのものであり、モータ(不図示)から回転駆動力が伝達される。テンションローラ22、23は各画像形成ユニット10B、10Y、10C、10Mにおける各感光体ドラム11と各1次転写ローラ15の間のニップにおいて、中間転写ベルト24が一直線となるように、図1において、画像形成ユニット10Bの感光体ドラム11の左方に1つ、画像形成ユニット10Mの右方に1つ設けられ、回転可能に支持されている。
The driving roller 21 is disposed so as to be positioned below the image forming unit 10B, and is for rotating the
そして、中間転写ベルト24は、これらの駆動ローラ21、テンションローラ22、23、各1次転写ローラ15に張架されていて、駆動ローラ21が回転することで、図1の正面視反時計方向に回転駆動される。又、中間転写ベルト24は上述したように、感光体ドラム11と1次転写ローラ15が形成するニップを通るように張架されていて、感光体ドラム11上のトナー像は、所定のタイミングで1次転写ローラ15に転写電圧を印加することで、中間転写ベルト24上に1次転写される。
The
尚、ベルトクリーニング装置25は、中間転写ベルト24の表面に残った2次転写残トナーTを清掃し、除去して回収するためのものであり、中間転写ベルト24に接離機構(不図示)により接離自在となっていて、図1において、駆動ローラ21及びテンションローラ22の左方に設けられている。
The
前記2次転写部30は、主として2次転写ローラ31及び駆動ローラ21から構成される。前記2次転写ローラ31は、中間転写ベルト24上に1次転写されたトナー像を、用紙等のシートSに転写する2次転写を行うためのものである。そして、2次転写ローラ31は、中間転写ベルト24を介し、所定のタイミングで、接離機構(不図示)により、駆動ローラ21に圧接される。この際、2次転写ローラ31には、転写電圧が印加され、トナー像がシートSに転写される。
The
前記シート供給部40は、2次転写部30に向けて、例えば、コピー用紙、OHPシート、ラベル用紙等のシートSを供給するためのものである。シート供給部40は、カセット41、ピックアップローラ42、重送防止ローラ対43等から構成されている。カセット41は、複数のシートSを収容するためのものであって、函型かつ上面が開放されている。又、カセット41内には複数のシートSが載置される載置板44が設けられている。又、図1におけるカセット41の右上方位置にピックアップローラ42が設けられる。具体的なシート供給動作をみると、載置板44に設けられたリフト機構(不図示)により、載置された最上位のシートSがピックアップローラ42に当接し、ピックアップローラ42の駆動により、シートSが1枚ずつシート搬送路50に送り出される。尚、ピックアップローラ42の近傍かつシート搬送方向下流側には、重送防止ローラ対43が設けられている。重送防止ローラ対43は、それぞれのローラが同方向に回転するようになっていて、シートSが重なったまま搬送されること防ぐ。
The
前記シート搬送路50は、シート供給部40から、2次転写部30及び定着装置1を経て排出部60までシートSを搬送するためのものであり、複数のガイド51や搬送ローラ対52で構成されている。尚、2次転写部30のシート搬送方向上流側には、レジストローラ対53が設けられていて、レジストローラ対53は、一旦、搬送されてきたシートSを止め、2次転写部30でシートSの適切な位置でトナー像が転写されるように、所定のタイミングと速度でシートSを2次転写部30に送り出す。尚、図1において、シートの搬送方向を破線で示している。
The
定着装置1は、シートSに2次転写されたトナー像を加圧・加熱し、トナーTを溶融しシートSに固着させるためのものであるが、詳細は後述する。
The fixing
排出部60は、画像が形成されたシートSを画像形成装置2内から排出するためのものであり、排出口には、シートSを排出するための排出ローラ対61が設けられている。更に、画像形成装置2の上面には、排出されたシートSを受け止めるための排出トレイ61が設けられ、一定部数の画像形成済みのシートSが載置可能となっている。
The
次に、上記した画像形成装置2による画像形成動作について説明する。 Next, an image forming operation by the above-described image forming apparatus 2 will be described.
画像形成開始信号が発せられると、所定のプロセススピードで回転駆動される感光体ドラム11は、帯電ローラ12によって一様に正極性に帯電される。そして、露光装置13は、入力される画像信号を光信号にそれぞれ変換し、レーザを帯電された感光体ドラム11上を走査露光する。これにより、静電潜像が形成される。
When the image formation start signal is issued, the
そして、感光体ドラム11上に形成された静電潜像は、感光体ドラム11の帯電極性(正極性)と同極性の現像バイアスが印加された現像装置14によりトナーTの供給を受け、トナー像として可視像化される。その後、トナー像は、感光体ドラム11と転写ローラ間の1次転写部にて1次転写バイアス(トナーTと逆極性(負極性))が印加された転写ローラにより、回転(移動)している中間転写ベルト24上に1次転写される。
The electrostatic latent image formed on the
ここで、カラーの画像を形成する場合、上記と同様のプロセスで、まず画像形成ユニット10Bにてブラックのトナー像を中間転写ベルト24に一時転写する。次に、画像形成ユニット10Yに中間転写ベルト24の当該部分は回転移動される。そして、画像形成部10Yにおいてイエローのトナー像が、重ね合わされる。これを繰り返し、画像形成ユニット10Cにおいてシアンのトナー像が、画像形成部10Mにおいてマゼンダのトナー像上に重ね合わされる。このようにして、中間転写ベルト24に1次転写され、中間転写ベルト24を1回転させるだけで、フルカラーのトナー像が形成される。
Here, when forming a color image, a black toner image is first temporarily transferred to the
そして、中間転写ベルト24上で重ね合わせられたトナー像は2次転写部50で搬送されてきたシートSに二次転写され、シートSは定着装置1に搬送されてトナー像が溶融、固着された後、排出部60より排出される。
The toner images superimposed on the
次に、図2に基づき、本発明の第1の実施形態における定着装置1の各部材の配置、構造について述べる。図2は、本発明の第1の実施形態に係る定着装置1の斜視図である。
Next, the arrangement and structure of each member of the fixing
図2に示すように、本実施形態における定着装置1は、筐体71、加熱部材72、加圧部材73、受圧部材74、固定部材75、補強部材76等から構成されている。
As shown in FIG. 2, the fixing
前記筐体71は、図2における左右方向に長く形成されている。即ち、加熱部材72や加圧部材73の軸線方向と平行な方向に長く形成されている。そして、筐体71は基本的に3つの部材から構成されている。具体的には、矩形状の上面板71aと上面板71aの長手方向の端部で取り付けられた断面が略L字上の2枚の側面板71b、71cから構成されている。又、2枚の側面板71b、71cには小判形状の貫通孔71dが設けられている。このように構成される筐体71は、上面板71aの長手方向と垂直な方向から見て断面が略コの字状となっている。
The
図2に示すように、前記加熱部材72は、エンドレスベルトであり、具体的には、円筒状、スリーブ状とすることができ、本実施形態における加熱部材72は、円筒形状となっている。そして、加熱部材72の下方には、加熱部材72と接するようにして、加熱部材72の軸線と平行になるようにローラ状の加圧部材73が設けられている。又、加圧部材73の両端部からは、ローラ軸73aが突出していて、別途、画像形成装置1のケースその他の部材により回転可能に支持され、このローラ軸73aに駆動機構(不図示)やモータ(不図示)を接続することにより、加圧部材73は所定の速さで回転駆動する。従って、加熱部材72に加圧部材73は圧接されているから、加圧部材73の回転に従動して加熱部材72も回転するようになっている。尚、加圧部材73は、加熱部材72よりも軸線方向において長く形成されており、又、加熱部材72の軸線の中点と、加圧部材73の軸線の中点がほぼ一致するように配されている。
As shown in FIG. 2, the
筐体71の長手方向において、側面板71b、71cの内側と外側に跨るようにして、貫通孔71dの下部に固定部材75が配されている。固定部材75は、加熱部材72の軸線方向から見て凸型の形状となっている。又、固定部材75は、最終的に筐体71と結合され、固定される。
In the longitudinal direction of the
そして、図2に示すように、固定部材75と固定部材75に挟まれるようにして、受圧部材74及び補強部材76が、加熱部材72の内側で固定部材75により固定されている。図2及び3で示すように、受圧部材74の上面に受圧部材74と接して補強部材76が設けられている。尚、加熱部材72と受圧部材74と補強部材76との位置関係の詳細は後述する。
As shown in FIG. 2, the
次に、図3に基づき、第1の実施形態に係る定着装置1の詳細な構造について述べる。図3は、本発明の第1の実施形態に係る定着装置1の模型的断面図である。尚、以下に示す図面では、説明の便宜上、筐体71及び固定部材75を省略して示す。
Next, the detailed structure of the fixing
図3に示すように、第1の実施形態に係る定着装置1は、少なくとも、加熱部材72と、輻射発熱源77と、加圧部材73と、受圧部材74と、補強部材76を備えていて、加熱部材72と加圧部材73の間で形成されるニップにトナーTが載置されたシートSが進入、通過して定着が行われるようになっている。
As shown in FIG. 3, the fixing
図3に示すように、前記加熱部材72は、薄肉に形成された例えば金属製のフィルムで形成されており、エンドレスベルト状となっている。具体的には、本実施形態における加熱部材72は、スリーブ状、円筒状に形成されている。ここで、本実施形態における加熱部材72は、例えば、厚さを30μm程度とすることが可能である。尚、厚さは、30μmに限られるものではなく、加熱部材72の素材や定着するシートSの厚さによって適宜変更することができ、例えば、20〜100μmというように、幅を持たせることが可能である。
As shown in FIG. 3, the
又、加熱部材72は、熱容量、強度、耐熱性、耐摩耗性等を鑑みて、例えば、SUS(ステンレス鋼)を用いることができる。ここで、本実施形態においては、厚さは、例えば30μmとするから、ステンレス箔を用いることになる。尚、加熱部材72には、金属だけでなく、例えばポリイミドのような樹脂を用いることも可能である。又、加熱部材72の表面(周面)をフッ素樹脂等により離型性を高められた離型層を有するようにしてもよい。これにより、ニップを通過したシートSで溶融・固着されたトナーTの粘着性により加熱部材72にシートSが貼り付いてしまうことを防ぐことができ、定着装置1でシートSが詰まることを防ぐことができる。
For the
又、本実施形態における加熱部材72は直径30mm程度であるが、直径もこれに限られるものではなく、更に小型化をするならば例えば直径を20mmとすることも可能であるし、大型化するならば、例えば直径を40mmとすることも可能であり、定着装置1全体の大きさを考慮して、適宜設定可能である。又、本実施形態における加熱部材72は、シート搬送方向に対し垂直な方向(図3の紙面垂直方向)における加熱部材72の幅、即ち長手方向における長さは、310mm程度であり、A4用紙の縦方向の大きさに対応しているが、この長さも、定着装置1、画像形成装置2において使用されるシートSのサイズに合わせて適宜設定可能である。
Further, the
本実施形態では、前記輻射発熱源77は、加熱部材72内に、加熱部材72の軸線方向に沿って、補強部材76を挟むようにして2本設けられている。この輻射発熱源77は、加熱部材72を暖めるためのものである。そして、輻射発熱源77には、例えば、ハロゲンランプを用いることが可能である。尚、輻射発熱源77としては、ハロゲンランプに限られるものではなく、公知のものを用いることが可能であり、加熱部材72を暖めることができるものであればよい。
In the present embodiment, two
本実施形態における輻射発熱源77のハロゲンランプのうち、一方を例えば500Wとし、他方を600Wとし、合計1100W程度の出力を有するようにすることができる。ここで、2本の輻射発熱源77の出力は、同一のものを使用してもよいし、又、本実施形態にように異ならせてもよい。又、輻射発熱源77の出力は、500W又は600Wに限られるものではなく、定着装置1によって適宜変更可能である。又、2本の輻射発熱源77(ハロゲンランプ)を常に同時に動作させる必要はなく、画像形成装置2の起動時のように急速に加熱部材72を暖めるときには2本とも使用し、加熱部材72が十分に暖まっている状態で連続して定着を行うようなときには、一方だけを加熱部材72の温度を維持するために補助的に使用するような制御も可能である。即ち、加熱部材72の温度制御を的確に行うことができ、省電力も達成できる。このような構成により、薄肉に形成された加熱部材72はトナーTを溶融させるのに必要な200°C程度まで急速に暖められる。
Of the halogen lamps of the
前記加圧部材73は、加熱部材72と圧接するようにして設けられる。例えば、加圧部材73は円柱状であって、即ちローラであり、例えばシリコンゴムのような、ゴムにより形成される。そして、加圧部材73が加熱部材72に圧接されることで、加圧部材73と加熱部材72との間でニップ部Nが形成される。このニップ部Nにトナー像が転写されたシートSを通過させることで、シートSを加熱部材72により加熱し、加圧部材73により加圧する。これにより、シートS上のトナーTが溶融し、シートSに定着される。
The
本実施形態における加圧部材73は、直径が25mm、その内、ローラ軸73aの直径が12mmとなっている。又、シート搬送方向に対し垂直な方向(図3の紙面垂直方向)における加圧部材73の幅、即ち長手方向における長さは、316mm程度であり、A4用紙の縦方向の大きさに対応していて、加熱部材72よりも若干長くなっている。これにより、加熱部材72とのニップ部Nの全範囲にわたって確実に圧力をかけることができ、定着圧が安定する。尚、加圧部材73における各部位の長さは、定着装置1、画像形成装置2において使用されるシートのサイズに合わせて適宜設定可能である。
The
図3に示すように、前記受圧部材74は、加熱部材72の内側で、加熱部材72の軸線方向に伸びて形成されていて、加熱部材72と加圧部材73のニップにおいて加圧部材73の圧力を受けるためのものであり、加熱部材72と接して設けられる。即ち、受圧部材74は、加熱部材72を介し、加圧部材73とニップ部Nを形成しているといえる。
As shown in FIG. 3, the
受圧部材74は、圧力を受け止めるため一定の強度が必要であり、例えば、SUS(ステンレス鋼)を用いることができ、本実施形態では、厚さ0.1mm程度のものを使用することができる。尚、厚さは、0.1mmに限定されるものではなく、ニップ部Nにおける圧力の強弱に対応して、適宜変更可能である。又、受圧部材74は、摺動する加熱部材72と接しているから熱容量、強度、耐熱性だけでなく、耐摩耗性にも優れたものである必要がある。尚、上記条件を備えるならば、樹脂を用いることも可能である。尚、受圧部材74は、例えば0.1mm程度のSUSを使用するものであるから、熱容量を小さくすることができ、加熱部材72の昇温を妨げない。
The
ここで、受圧部材74の具体的な形状をみると、受圧部材74は、図3において、断面が略C字状となっており、加熱部材72と接触する接触面部74aとこれに対し略垂直な2つの側壁部74bを有している。そして、接触面部74aと側壁部74bをつなぐ接続面74cが形成されていてC面を形成している。このC面を有することで、加熱部材72の摺動が滑らかになる。
Here, looking at the specific shape of the
前記補強部材76は、図3における断面が略T字状であって、受圧部材74が加圧部材73から受ける圧力を受け止めるため、即ち、受圧部材74を補助、補強するために設けられている。そのため、補強部材76は加熱部材72の軸線方向に伸びるようにして構成されており、受圧部材74に突き当てられるとともに、固定部材75の溝部75aに挟み込まれ、支持固定される(図2参照)。この補強部材76の存在により、ニップ部Nにおける圧力(定着圧)が安定し、かつ、従来よりも圧力を高めることも可能となり、ニップ部Nを通過するシートSに確実に圧力を加えることができ、定着不良をなくすことができる。
The reinforcing
そして、補強部材76を設けることにより、受圧部材74が単独で加圧部材73からの圧力を受ける場合に比べ、受圧部材74を薄くすることができ、従来に比べ受圧部材74の熱容量を下げることができる。従って、画像形成装置2のウォームアップ時の加熱部材72の温度上昇や、連続して定着を行った場合の加熱部材72の温度維持を妨げることがなくなる。即ち、受圧部材74が加熱部材72から熱を奪わない。又、補強部材76を受圧部材74に突き当てるから、補強部材76自体も薄くしても加圧部材73からの圧力を十分に受け止めることができ、受圧部材74のみ設け、かつ分厚く形成する場合よりも、同様の強度を有しつつ熱容量を下げることができる。
By providing the reinforcing
ここで、本実施形態における定着装置1の輻射光の反射について説明する。図3に示すように、定着装置1においては、補強部材76及び輻射発熱源77についてそれぞれ反射膜80、81が設けられる。
Here, reflection of radiation light of the fixing
まず、補強部材76における反射膜80について説明する。本実施形態における定着装置1の補強部材76は、輻射光を効率よく反射することができるように、その表面に反射膜80が設けられる。反射膜80としては、例えば、補強部材76にアルミニウムのメッキを施すことが可能である。尚、メッキされる金属としては、アルミニウムに限られずその他、金や銀など、反射率の高い金属を用いることも可能であるが、アルミニウムがコスト的に有利である。又、反射膜80は、輻射光を反射するために設けるものであるから、補強部材76における反射膜80は、輻射発熱源77からの輻射光が当たる部分に設けるようにすればよい。
First, the
一方で、輻射発熱源77に設ける反射膜81は、耐熱性を考慮して、例えば、セラミック等のコーティング層とすることができる。輻射発熱源77における反射膜81は、加熱部材72に直接輻射発熱源77から輻射光が当たることが無いようにするためのものである。従って、図3における、輻射発熱源77における反射膜81は、半円状とされ、輻射発熱源77の周面のうち、輻射発熱源77と加熱部材72と近接する周面部分が覆われるように、反射膜81が設けられている。言い換えると、輻射発熱源77の周面のうち補強部材76と対向する周面部分には、反射膜81が設けられていない。
On the other hand, the
そして、補強部材76及び輻射発熱源77にこのような反射膜80、81を設けることで、加熱部材72に直接輻射光を当てることを防ぐことができ、加熱部材72には、1度以上反射された輻射光が最終的に加熱部材72に当たることになる。反射される過程において、輻射光は適度に拡散するから、輻射発熱源77の周面から放出される輻射光の強さにばらつきがあっても、加熱部材72の外側の表面上に温度ムラが生ずることを防ぐことができる。
Further, by providing such a
次に、本発明における第2の実施形態について、図4に基づいて説明する。第2の実施形態は、第1の実施形態における反射膜80、81を反射部材82、83に置き換えた点で、差異を設けたものである。図4は、本発明の第2の実施形態に係る定着装置1の模型的断面図である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The second embodiment is different in that the
尚、第2の実施形態の基本的な構成は、図1〜3を用いて説明した上記の第1の実施形態と同じであるから、上記の実施形態と共通する構成については、図面の記載及び説明、作用効果については説明を省略する。即ち、反射膜80、81を反射部材82、83に置き換えた差異以外は、図1〜3を用いて説明した実施形態1と同様にすればよく、実施形態1と基本的に同様の効果を有する。
Since the basic configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment described with reference to FIGS. 1 to 3, the configuration common to the above embodiment is described in the drawings. And explanation about explanation and operation effects is omitted. That is, except for the difference in which the reflecting
本実施形態では、補強部材76及び輻射発熱源77に設けた反射膜80、81の代わりに、例えば、板状のアルミニウム製の金属板にアルミニウムメッキやセラミックコーティングを施した反射部材82、83を設ける。
In this embodiment, instead of the reflecting
補強部材76に設けられる反射部材82は、補強部材76の表面形状に合わせて、折り曲げ加工されていて、図4に示すように、断面が略L字状とされる。この反射部材82は、補強部材76が輻射発熱源77と対向する面に取り付けられる。一方、輻射発熱源77に設けられる反射部材83は、第1の実施形態と同様に、直接輻射光が加熱部材72に当たらないように、輻射発熱源77と加熱部材72と近接する周面部分を覆う形で輻射発熱源77に取り付けられる。そのため、反射部材83は、断面が半円状となっている。
The reflecting
このように、反射部材82、83を設けることで、補強部材76や輻射発熱源77に対してメッキ処理やコーティング処理を施す必要が無くなる。即ち、定着装置1の製造において、補強部材76と輻射発熱源77に反射部材を設けるだけでよくなり、製造工程を簡素化することが可能になる場合がある。
Thus, by providing the reflecting
このようにして、エンドレスベルト状で薄肉の加熱部材72と、加熱部材72内に配される輻射発熱源77と、シートを通過させ加熱・加圧するためのニップ部Nを形成するように加熱部材72と圧接されるとともに回転駆動する加圧部材73と、ニップ部Nにおいて加圧部材73からの圧力を受けるため加熱部材72の内側に加熱部材72と接して設けられる受圧部材74と、受圧部材74に突き立てられる補強部材76とを備えた定着装置1において、輻射発熱源77から加熱部材72に輻射光が直接当たらないように輻射発熱源77の一部に反射膜81又は反射部材83が設けられ、補強部材76には、輻射発熱源77からの輻射光を反射させるための反射膜80又は反射部材82が設けられるようにすれば、輻射発熱源77からの輻射光を直接加熱部材72にあてず、輻射発熱源77や補強部材76に反射膜80、81又は反射部材82、83を設けることにより、輻射光が反射し、ある程度拡散された状態となったうえで加熱部材72の内面に輻射光があてられるから、エンドレスベルト状で薄肉の加熱部材72を用いても、加熱部材72の外側表面上における温度ムラの発生を防ぐことができる。従って、加熱部材72を均一に急速に暖めることができるから、連続して定着を行っても加熱部材72を定着に要する温度に保つことが容易に達成されるとともに、加熱部材72の外表面上に温度の低い部分と高い部分ができてしまうことを防ぐことができ、安定した定着性を確保することができる。又、定着不良を回避するために温度の低い部分の昇温を待つ必要が無くなり、加熱部材72を暖めるためのウォーミングアップ時間を短縮することができる。
In this way, an endless belt-like
更に、加熱部材72はエンドレスベルト状であり、従来のような加熱ローラに比べ薄肉に形成され、急速に加熱部材を暖めることができるから、この点においてもウォーミングアップ時間を極めて短縮することができ、使用者の利便性が高まる。又、加熱部材72を予熱しておく必要もないから、省電力も達成できる。
Furthermore, the
又、反射膜80及び反射部材82には、アルミニウムが用いられるようにすれば、コスト的に有利な定着装置1を提供することができる。
If aluminum is used for the
又、画像形成装置2にこれらの定着装置1を備えるようにすれば、ウォーミングアップが短く、安定した定着性を有し、使用者の利便性が高く、省電力という高品質の画像形成装置2を提供することができる。
If the image forming apparatus 2 is provided with these fixing
次に、本発明における第3の実施形態について、図5に基づいて説明する。第3の実施形態は、第1及び第2の実施形態における補強部材76の形状に差異を設けた点で異なっている。図5は、本発明の第3の実施形態に係る定着装置1の模型的断面図である。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The third embodiment is different in that a difference is provided in the shape of the reinforcing
尚、第3の実施形態の基本的な構成は、図1〜4を用いて説明した上記の第1及び第2の実施形態と同じであるから、上記の実施形態と共通する構成については、図面の記載及び説明、作用効果については説明を省略する。即ち、補強部材76の形状以外の点については、図1〜4を用いて説明した第1及び第2の実施形態と同様にすればよく、実施形態1及び2と基本的に同様の効果を有する。
The basic configuration of the third embodiment is the same as that of the first and second embodiments described with reference to FIGS. The description of the drawings, the description, and the effects are omitted. That is, the points other than the shape of the reinforcing
本実施形態においては、補強部材760は、受圧部材74に突き立てられる方向に対し、輻射光を拡散するため傾斜面760aを有するように形成されている。この傾斜面760aを有することで、輻射発熱源77からの輻射光を輻射発熱源77に極力戻らないようにすることができる、
In the present embodiment, the reinforcing
更に、本実施形態における補強部材760は、周方向から見た断面において、略菱形状となっている。又、本実施形態においては、この菱形における対向し合う2つの頂点760bが、2つの輻射発熱源77の中心をつないだ直線上におよそ位置するようになっていて、輻射発熱源77からの輻射光を2つに分割する。このように補強部材760を構成することで、輻射発熱源77からの輻射光が、輻射発熱源77に戻ることを防ぐとともに、加熱部材72に向かうようにすることができる。
Furthermore, the reinforcing
このようにして、補強部材760は、受圧部材74に突き立てられる方向に対し、輻射光を拡散するため傾斜面760aを有するように形成すれば、反射面が角度を有することにより輻射発熱源77に輻射光が戻らないように仕向けることができ、効率よく加熱部材72を暖めることができる。即ち、よりウォーミングアップ時間を短縮することができ、安定した定着性を確保できる。
In this way, if the reinforcing
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
本発明は、画像形成装置における定着装置及びこれを用いた画像形成装置において利用可能である。 The present invention can be used in a fixing device in an image forming apparatus and an image forming apparatus using the same.
1 定着装置
2 画像形成装置
72 加熱部材
73 加圧部材
74 受圧部材
76、760 補強部材
77 輻射発熱源
80、81 反射膜
82、83 反射部材
N ニップ部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記輻射発熱源から前記加熱部材に輻射光が直接当たらないように前記輻射発熱源の一部に反射膜又は反射部材が設けられ、
前記補強部材には、前記輻射発熱源からの輻射光を反射させるための反射膜又は反射部材が設けられていることを特徴とする定着装置。 An endless belt-shaped heating member, a radiant heat source disposed in the heating member, and a pressurizing member that is in pressure contact with the heating member so as to form a nip through which a sheet is passed and heated and pressed. A fixing device comprising: a member; a pressure receiving member provided in contact with the heating member inside the heating member so as to receive pressure from the pressure member at the nip; and a reinforcing member thrust against the pressure receiving member. ,
A reflective film or a reflective member is provided on a part of the radiation heat source so that radiation light does not directly hit the heating member from the radiation heat source,
The fixing device, wherein the reinforcing member is provided with a reflection film or a reflection member for reflecting radiation light from the radiation heat source.
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