JP2008203455A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus.
従来、電子写真方式を用いて画像形成を行うプリンタや複写機等の画像形成装置において、記録用紙上に転写されたトナー像を、ハロゲンヒータ等の熱源を備えた定着ローラ又は定着ベルトと加圧ローラとで形成されるニップ部に通して、熱と圧力の作用でトナーを溶融して定着する定着装置が利用されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an image forming apparatus such as a printer or a copying machine that forms an image using an electrophotographic method, a toner image transferred onto a recording sheet is pressed with a fixing roller or a fixing belt having a heat source such as a halogen heater. A fixing device that melts and fixes toner by the action of heat and pressure through a nip formed by a roller is used.
一方、熱源として、通電により磁界を発生するコイルと、磁界の電磁誘導により渦電流が生じて発熱する発熱体とを用いた電磁誘導発熱方式の定着装置がある。 On the other hand, as a heat source, there is an electromagnetic induction heating type fixing device using a coil that generates a magnetic field by energization and a heating element that generates heat by generating an eddy current by electromagnetic induction of the magnetic field.
電磁誘導発熱方式を用いた定着装置の例として、磁束を発生する励磁コイルと、励磁コイルからの磁束の作用により発熱する導電層を有する定着ベルトと、定着ベルトの搬送をガイドするガイド部材とを有する定着装置がある(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1の定着装置は、定着ベルトの円周方向の一部だけを加熱するいわゆる局部加熱方式であり、定着開始時には定着ベルトの一部分だけしか温まっていないため、定着可能となるまでの復帰時間が長くかかっていた。 However, the fixing device of Patent Document 1 is a so-called local heating method in which only a part of the fixing belt in the circumferential direction is heated. Since only a part of the fixing belt is heated at the start of fixing, the fixing device can be fixed. It took a long time to return.
本発明は、定着部材が定着可能な温度となるまでの復帰時間が短くなる定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a fixing device and an image forming apparatus in which a return time until the fixing member reaches a fixing temperature is shortened.
本発明の請求項1に係る定着装置は、磁界を発生する磁界発生手段と、前記磁界発生手段と対向配置され、前記磁界の電磁誘導により発熱する発熱体と、前記発熱体に巻き掛けられ、両端部が回転可能に支持された無端状の定着部材と、前記定着部材の内側に配置された支持体と、前記定着部材を介して前記支持体を加圧する加圧回転体と、を有する定着装置において、前記発熱体は、前記磁界発生手段と対向しない領域まで前記定着部材の移動方向に延びていることを特徴としている。 A fixing device according to a first aspect of the present invention includes a magnetic field generating unit that generates a magnetic field, a heating element that is disposed opposite to the magnetic field generating unit, and generates heat by electromagnetic induction of the magnetic field, and is wound around the heating element. Fixing having an endless fixing member that is rotatably supported at both ends, a support disposed inside the fixing member, and a pressure rotator that pressurizes the support through the fixing member. In the apparatus, the heating element extends in a moving direction of the fixing member to a region not facing the magnetic field generating unit.
上記構成によれば、磁界発生手段で発生した磁界の電磁誘導により、発熱体における磁界発生手段と対向する領域が発熱する。 According to the above configuration, the region of the heating element that faces the magnetic field generating means generates heat due to electromagnetic induction of the magnetic field generated by the magnetic field generating means.
続いて、発熱体における磁界発生手段と対向する領域の熱は、磁界発生手段と対向しない領域に伝わる。 Subsequently, the heat in the region facing the magnetic field generating means in the heating element is transferred to the region not facing the magnetic field generating means.
ここで、磁界発生手段の作動が停止されて待機状態となった場合、定着部材は、発熱体における磁界発生手段と対向する領域及び対向しない領域の広い領域で熱を与えられる。これにより、定着部材の温度をより高温に維持することができ、定着部材が定着可能な温度となるまでの復帰時間が短くなる。 Here, when the operation of the magnetic field generating means is stopped and the standby state is entered, the fixing member is given heat in a wide area of the heating element facing the magnetic field generating means and a non-facing area. Thereby, the temperature of the fixing member can be maintained at a higher temperature, and the return time until the fixing member reaches a temperature at which the fixing member can be fixed is shortened.
また、定着部材に均等に熱が与えられるので、熱膨張差による歪によって定着部材が座屈することがなくなる。 Further, since heat is evenly applied to the fixing member, the fixing member does not buckle due to distortion due to a difference in thermal expansion.
さらに、待機中に定着部材を回転して温度を慣らしておく必要が無いため、待機時の定着装置の駆動音を低減できる。また、待機中に定着部材を回転させなくてもよいため、定着部材内面の摩耗による摺動性悪化を低減できる。 Further, since it is not necessary to adjust the temperature by rotating the fixing member during standby, the driving noise of the fixing device during standby can be reduced. Further, since it is not necessary to rotate the fixing member during standby, deterioration of slidability due to wear on the inner surface of the fixing member can be reduced.
本発明の請求項2に係る定着装置は、前記発熱体が、前記磁界の電磁誘導により発熱する発熱層と、前記発熱部の表面に設けられ、前記定着部材と前記発熱部との摩擦力を減少させる離型層と、を有し、前記発熱層は、前記磁界発生手段と対向しない領域まで前記定着部材の移動方向に延びていることを特徴としている。 In the fixing device according to a second aspect of the present invention, the heating element is provided on a heat generating layer that generates heat by electromagnetic induction of the magnetic field and on the surface of the heat generating portion, and the friction force between the fixing member and the heat generating portion is obtained. And a heat release layer extending in a moving direction of the fixing member to a region not facing the magnetic field generating means.
上記構成によれば、定着部材と発熱体との摺動性をあげるために、発熱体の表面に離型層を形成して多層化した場合でも、定着部材の温度をより高温に維持することができ、定着部材が定着可能な温度となるまでの復帰時間が短くなる。 According to the above configuration, in order to improve the slidability between the fixing member and the heating element, the temperature of the fixing member can be maintained at a higher temperature even when a release layer is formed on the surface of the heating element to form a multilayer. The recovery time until the fixing member reaches a fixing temperature is shortened.
本発明の請求項3に係る定着装置は、前記発熱体が、前記磁界の電磁誘導により発熱する発熱部と、前記発熱部と接して前記発熱部の温度分布を調整する熱伝導部と、を少なくとも含み、前記熱伝導部が前記磁界発生手段と対向しない領域まで前記移動方向に延びていることを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the fixing device according to the present invention, wherein the heating element includes a heating part that generates heat by electromagnetic induction of the magnetic field, and a heat conduction part that adjusts a temperature distribution of the heating part in contact with the heating part. It is characterized in that at least the heat conducting part extends in the moving direction to a region not facing the magnetic field generating means.
上記構成によれば、磁界発生手段の作動が停止されて待機状態となった場合、発熱部の熱が熱伝導部に伝わるとともに、発熱部の温度分布が調整され均等化される。定着部材は、発熱体における磁界発生手段と対向する領域及び対向しない領域の広い領域で熱伝導部から熱を与えられる。 According to the above configuration, when the operation of the magnetic field generating unit is stopped and the standby state is entered, the heat of the heat generating part is transmitted to the heat conducting part, and the temperature distribution of the heat generating part is adjusted and equalized. The fixing member is supplied with heat from the heat conducting section in a wide area of the heating element facing the magnetic field generating means and a non-facing area.
これにより、定着部材の温度をより高温に維持することができ、定着部材が定着可能な温度となるまでの復帰時間が短くなる。 Thereby, the temperature of the fixing member can be maintained at a higher temperature, and the return time until the fixing member reaches a temperature at which the fixing member can be fixed is shortened.
また、定着部材に均等に熱が与えられるので、熱膨張差による歪によって定着部材が座屈することがなくなる。 Further, since heat is evenly applied to the fixing member, the fixing member does not buckle due to distortion due to a difference in thermal expansion.
さらに、待機中に定着部材を回転して温度を慣らしておく必要が無いため、待機時の定着装置の駆動音を低減できる。また、待機中に定着部材を回転させなくてもよいため、定着部材内面の摩耗による摺動性悪化を低減できる。 Further, since it is not necessary to adjust the temperature by rotating the fixing member during standby, the driving noise of the fixing device during standby can be reduced. Further, since it is not necessary to rotate the fixing member during standby, deterioration of slidability due to wear on the inner surface of the fixing member can be reduced.
本発明の請求項4に係る定着装置は、前記熱伝導部の熱伝導率が、前記発熱部の熱伝導率よりも高いことを特徴としている。 The fixing device according to a fourth aspect of the present invention is characterized in that the thermal conductivity of the heat conducting portion is higher than the thermal conductivity of the heat generating portion.
上記構成によれば、熱伝導部の熱伝導率が発熱部の熱伝導率よりも大きいので、発熱部の熱量が熱伝導部に伝わりやすく、発熱部の温度調整を短時間で行える。 According to the above configuration, since the heat conductivity of the heat conducting part is larger than the heat conductivity of the heat generating part, the heat quantity of the heat generating part is easily transmitted to the heat conducting part, and the temperature of the heat generating part can be adjusted in a short time.
また、小サイズの記録媒体を連続して定着する場合、記録媒体の通過領域の発熱部では、記録媒体に熱量を奪われるため温度低下するが、非通過領域の発熱部では、熱量が奪われず蓄積されるため温度上昇する。 In addition, when continuously fixing a small size recording medium, the temperature of the heat generating portion in the passage area of the recording medium is decreased due to the loss of heat in the recording medium, but the heat amount is not lost in the heat generating portion in the non-passing area. The temperature rises due to accumulation.
ここで、発熱部における記録媒体の通過領域と非通過領域の温度差(温度分布)が熱伝導部によって調整されるため、発熱部の温度分布が均等になる。 Here, since the temperature difference (temperature distribution) between the pass area and the non-pass area of the recording medium in the heat generating part is adjusted by the heat conducting part, the temperature distribution of the heat generating part becomes uniform.
本発明の請求項5に係る定着装置は、前記熱伝導部が、前記定着部材と接触することを特徴としている。 The fixing device according to claim 5 of the present invention is characterized in that the heat conducting portion is in contact with the fixing member.
上記構成によれば、熱伝導部が定着部材と接触しているため、定着部材への熱伝導効率がよく、定着部材の周方向の温度分布を均一にすることができる。 According to the above configuration, since the heat conducting portion is in contact with the fixing member, the heat conduction efficiency to the fixing member is good, and the temperature distribution in the circumferential direction of the fixing member can be made uniform.
本発明の請求項6に係る定着装置は、前記熱伝導部が、前記定着部材と非接触状態となっていることを特徴としている。 The fixing device according to a sixth aspect of the present invention is characterized in that the heat conducting portion is in a non-contact state with the fixing member.
上記構成によれば、定着部材と熱伝導部が非接触状態となっていることから、加熱される定着部材の熱が逃げにくく、電源投入時に定着部材を短時間で昇温できる。 According to the above configuration, since the fixing member and the heat conducting portion are in a non-contact state, the heat of the fixing member to be heated is difficult to escape, and the temperature of the fixing member can be increased in a short time when the power is turned on.
本発明の請求項7に係る画像形成装置は、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の定着装置と、露光光を出射する露光部と、前記露光光で形成された潜像を現像剤で顕在化して現像剤像を形成する現像部と、前記現像部で顕在化された前記現像剤像を記録媒体上に転写する転写部と、前記転写部で前記現像剤像が転写された記録媒体を前記定着装置に搬送する搬送部と、を備えたことを特徴としている。 An image forming apparatus according to a seventh aspect of the present invention is a fixing device according to any one of the first to fifth aspects, an exposure unit that emits exposure light, and a latent image formed by the exposure light. Is developed with a developer to form a developer image, a transfer unit that transfers the developer image made visible at the development unit onto a recording medium, and the developer image is transferred at the transfer unit. And a transport unit that transports the recorded recording medium to the fixing device.
上記構成によれば、定着装置における定着部材の定着設定温度までの復帰時間を短縮することができるので、画像形成のための処理時間を短縮できる。 According to the above configuration, the return time to the fixing set temperature of the fixing member in the fixing device can be shortened, so that the processing time for image formation can be shortened.
請求項1の発明は、本構成を有していない場合に比較して、定着部材が定着可能な温度となるまでの復帰時間が短くなる。 According to the first aspect of the present invention, the return time until the fixing member reaches a temperature at which the fixing member can be fixed is shorter than in the case where the present configuration is not provided.
請求項2の発明は、発熱体の表面に離型層を形成して多層化した場合でも、定着部材が定着可能な温度となるまでの復帰時間が短くなる。 According to the second aspect of the present invention, even when the release layer is formed on the surface of the heating element to make it multilayer, the return time until the temperature at which the fixing member can be fixed becomes short.
請求項3の発明は、本構成を有していない場合に比較して、定着部材が定着可能な温度となるまでの復帰時間が短くなる。 According to the third aspect of the present invention, the return time until the fixing member reaches a temperature at which the fixing member can be fixed is shorter than in the case where the present configuration is not provided.
請求項4の発明は、本構成を有していない場合に比較して、発熱部の温度調整を短時間で行える。 The invention according to claim 4 can adjust the temperature of the heat generating portion in a short time as compared with the case where the present configuration is not provided.
請求項5の発明は、本構成を有していない場合に比較して、定着部材の周方向の温度分布を均一にすることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the temperature distribution in the circumferential direction of the fixing member can be made uniform as compared with the case where this configuration is not provided.
請求項6の発明は、本構成を有していない場合に比較して、電源投入時に定着部材を短時間で昇温できる。 According to the sixth aspect of the present invention, the temperature of the fixing member can be raised in a short time when the power is turned on, as compared with the case where this configuration is not provided.
請求項7の発明は、本構成を有していない場合に比較して、画像形成のための処理時間を短縮できる。 According to the seventh aspect of the present invention, the processing time for image formation can be shortened as compared with the case where the present configuration is not provided.
本発明の定着装置及び画像形成装置の第1実施形態を図面に基づき説明する。 A first embodiment of a fixing device and an image forming apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1には、画像形成装置としてのプリンタ10が示されている。
FIG. 1 shows a
プリンタ10において、プリンタ10の本体を構成する筐体12に光走査装置54が固定されており、光走査装置54に隣接する位置に、光走査装置54及びプリンタ10の各部の動作を制御する制御ユニット50が設けられている。
In the
光走査装置54は、図示しない光源から出射された光ビームを回転多面鏡(ポリゴンミラー)で走査し、反射ミラー等の複数の光学部品で反射して、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、及び ブラック(K)の各トナーに対応した光ビーム60Y、60M、60C、60Kを出射するようになっている。
The
光ビーム60Y、60M、60C、60Kは、それぞれ対応する各感光体20Y、20M、20C、20Kに導かれる。
The
プリンタ10の下方側には、記録用紙Pを収納する用紙トレイ14が設けられている。用紙トレイ14の上方には、記録用紙Pの先端部位置を調整する一対のレジストローラ16が設けられている。
A
プリンタ10の中央部には、画像形成ユニット18が設けられている。画像形成ユニット18は、前述の4つの感光体20Y、20M、20C、20Kを備えており、これらが上下一列に並んでいる。
An
感光体20Y、20M、20C、20Kの回転方向上流側には、感光体20Y、20M、20C、20Kの表面を帯電する帯電ローラ22Y、22M、22C、22Kが設けられている。
また、感光体20Y、20M、20C、20Kの回転方向下流側には、Y、M、C、Kの各トナーをそれぞれ感光体20Y、20M、20C、20K上に現像する現像器24Y、24M、24C、24Kが設けられている。
Further, on the downstream side in the rotation direction of the
一方、感光体20Y、20Mには第1中間転写体26が接触し、感光体20C、20Kには第2中間転写体28が接触している。そして、第1中間転写体26、第2中間転写体28には第3中間転写体30が接触している。
On the other hand, the first
第3中間転写体30と対向する位置には、転写ロール32が設けられている。転写ロール32と第3中間転写体30との間を記録用紙Pが搬送され、第3中間転写体30上のトナー画像を記録用紙Pに転写させる。
A
記録用紙Pが搬送される用紙搬送路34の下流には、定着装置100が設けられている。定着装置100は、定着ベルト102と加圧ロール104を有しており、記録用紙Pを加熱・加圧してトナー画像を記録用紙P上に定着させる。
A fixing
トナー画像が定着された記録用紙Pは、用紙搬送ロール36でプリンタ10の上部に設けられたトレイ38に排出される。
The recording paper P on which the toner image is fixed is discharged to a tray 38 provided on the upper portion of the
ここで、プリンタ10の画像形成について説明する。
Here, image formation of the
画像形成が開始されると、各感光体20Y〜20Kの表面が帯電ローラ22Y〜22Kによって一様に帯電される。
When image formation is started, the surfaces of the
光走査装置54から出力画像に対応した光ビーム60Y〜60Kが、帯電後の感光体20Y〜20Kの表面に照射され、感光体20Y〜20K上に各色分解画像に応じた静電潜像が形成される。
この静電潜像に対して、現像装置24Y〜24Kが選択的に各色、すなわちY〜Kのトナーを付与し、感光体20Y〜20K上にY〜K色のトナー画像が形成される。
The developing
その後、マゼンタ用の感光体20Mから第1中間転写体26にマゼンタのトナー画像が一次転写される。また、イエロー用の感光体20Yから第1中間転写体26にイエローのトナー画像が一次転写され、第1中間転写体26上で前記マゼンタのトナー画像に重ね合わされる。
Thereafter, the magenta toner image is primarily transferred from the magenta
一方、同様にブラック用の感光体20Kから第2中間転写体28にブラックのトナー画像が一次転写される。また、シアン用の感光体20Cから第2中間転写体28にシアンのトナー画像が一次転写され、第2中間転写体28上で前記ブラックのトナー画像に重ね合わされる。
On the other hand, similarly, a black toner image is primarily transferred from the black
第1中間転写体26へ一次転写されたマゼンタとイエローのトナー画像は、第3中間転写体30へ二次転写される。一方、第2中間転写体28へ一次転写されたブラックとシアンのトナー画像も、第3中間転写体30へ二次転写される。
The magenta and yellow toner images primarily transferred to the first
ここで先に二次転写されているマゼンタ 、イエローのトナー画像と、シアンおよびブラックのトナー画像とが重ね合わされ、カラー(3色)とブラックのフルカラートナー画像が第3中間転写体30上に形成される。
Here, the magenta and yellow toner images that have been secondarily transferred first, and the cyan and black toner images are superimposed, and a color (three colors) and black full-color toner images are formed on the third
二次転写されたフルカラートナー画像は、第3中間転写体30と転写ロール32との間のニップ部に達する。そのタイミングに同期して、レジストロール16から記録用紙Pが当該ニップ部分に搬送され、記録用紙P上にフルカラートナー画像が三次転写(最終転写)される。
The secondary color transferred full-color toner image reaches the nip portion between the third
この記録用紙Pは、その後、定着装置100に送られ、定着ベルト102と加圧ロール104とのニップ部を通過する。その際、定着ベルト102と加圧ロール104とから与えられる熱と圧力との作用により、フルカラートナー画像が記録用紙Pに定着する。定着後、記録用紙Pは用紙搬送ロール36によりトレイ38に排出され、記録用紙Pへのフルカラー画像形成が終了する。
Thereafter, the recording paper P is sent to the
次に、本実施形態に係る定着装置100について説明する。
Next, the fixing
図2に示すように、定着装置100は、記録用紙Pの進入又は排出を行うための開口が形成された筐体106を備えている。
As shown in FIG. 2, the fixing
筐体106の内部には、矢印X方向へ回転可能となるように両端部(図示せず)が支持された無端状の定着ベルト102が設けられている。
Inside the
図3bに示すように、定着ベルト102は、内側から外側に向けて基層134、弾性層136、及び離型層138で構成されており、これらが積層され一体となっている。
As shown in FIG. 3b, the fixing
基層134は、定着ベルト102の機械強度を保持できれば良く、本実施形態ではポリイミドを用いているが、非磁性SUSを用いてもよい。厚さは50μmとしている。
The
また、定着ベルトには後述の励磁コイルにより電磁誘導加熱される、例えば銅やアルミなどからなる発熱層があっても良い。 Further, the fixing belt may have a heat generating layer made of, for example, copper or aluminum that is electromagnetically heated by an exciting coil described later.
弾性層136は、優れた弾性と耐熱性が得られる等の観点から、シリコン系ゴム、又はフッ素系ゴムが好ましく、本実施形態ではシリコンゴムを用いている。本実施形態では、弾性層136の厚さを200μmとしている。
The
離型層138は、記録用紙P上で溶融されたトナーT(図2参照)との接着力を弱めて、記録用紙Pを定着ベルト102から剥離し易くするために設けられる。優れた表面離型性を得るためには、離型層138として、フッ素樹脂、シリコン樹脂、又はポリイミド樹脂を用いることが好ましく、本実施形態ではPFA(四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂)を用いている。離型層138の厚さは10μmとしている。
The
図2に示すように、定着ベルト102の外周面と対向する位置には、絶縁性の材料で構成されたボビン116が配置されている。ボビン116と定着ベルト102との間隔は1〜3mm程度となっている。ボビン116は、定着ベルト102の外周面に倣った略円弧状に形成されており、凸部118が突設されている。
As shown in FIG. 2, a
ボビン116には、励磁コイル120が、凸部118を中心として軸方向(図2の紙面奥行き方向)に複数回巻き回されている。励磁コイル120は、後述の通電回路134(図4参照)によって通電され、磁界Hを発生するようになっている。
An
励磁コイル120と対向する位置には、ボビン116の円弧状に倣って略円弧状に形成された磁性体コア122が配置され、ボビン116に支持されている。
A
一方、定着ベルト102の内側には、定着ベルト102の内周面と面接触し、発熱して定着ベルト102を定着設定温度まで昇温する発熱体108が設けられている。
On the other hand, on the inner side of the fixing
発熱体108は、励磁コイル120と対向する領域(B)よりも広く、定着ベルト102と加圧ロール104との間のニップ部を除く領域(A+B+C)で、定着ベルト102の内周面と接触している。
The
図3aに示すように、発熱体108は、内側から外側に向けて発熱部130、及び離型部132で構成されている。
As shown in FIG. 3A, the
発熱体108は、筐体106(図2参照)に固定される。
The
発熱部130は、磁界H(図2参照)を打ち消す磁界を生成するように渦電流が流れる電磁誘導作用により発熱する金属材料であり、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、亜鉛、錫、鉛、ビスマス、ベリリウム、アンチモン、又はこれらの合金の金属材料を用いることができる。本実施形態では、発熱層130として厚さ1mmの鉄を用いている。
The
離型部132は、定着ベルト102(図2参照)が発熱体108表面を摺擦移動するときの摩擦力を低減するために設けられており、本実施形態ではPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)を塗布している。
The
また、定着ベルト102の内側には、支持部材110が設けられている。支持部材110は、非磁性体であるアルミニウムからなり、両端が筐体106に固定されている。
A
支持部材110の端面には、定着ベルト102を所定の圧力で外側に向けて押圧するための押圧パッド112が固定されている。
A
押圧パッド112は、ウレタンゴム又はスポンジ等の弾性を有する部材、あるいはPES(ポリエーテルスルフォン)やPPS(ポリフェニレンサルファイド)などの耐熱性樹脂で構成され、一端面が定着ベルト102の内周面と接触して定着ベルト102を押圧している。
The
一方、定着ベルト102の外周面と対向する位置には、定着ベルト102を押圧パッド112に向けて加圧力Fで加圧するとともに、図示しないモータ及びギアからなる駆動機構により矢印Y方向に回転する加圧ロール104が配置されている。
On the other hand, at a position facing the outer peripheral surface of the fixing
加圧ロール104は、アルミニウム等の金属からなる芯金114の周囲に、シリコンゴム及びPFAが被覆された構成となっている。
The
ここで、加圧ロール104が図示しない駆動機構によって回転することで、定着ベルト102が従動回転するようになっている。
Here, when the
また、押圧パッド112は、定着ベルト102を加圧ロール104側に押圧するとともに定着ベルト102の内周面に倣って湾曲し、定着ベルト102と加圧ロール104の間のニップ部の面積を広げている。
The
定着ベルト102の外周面側で、励磁コイル120と対向しない領域で且つ記録用紙Pの排出側の領域には、定着ベルト102表面の温度を測定する温度センサ124が非接触で設けられている。
A
温度センサ124は、定着ベルト102表面から放射される赤外線を受けて、そのエネルギー量に応じた熱起電力を発生する赤外線センサ(サーモパイル)で構成されている。
The
図4に示すように、温度センサ124は、配線128を介して、前述の制御ユニット50(図1参照)の内部に設けられた制御回路130に接続されている。また、制御回路130は、配線132を介して通電回路134に接続されており、通電回路134は、配線136、138を介して前述の励磁コイル120に接続されている。
As shown in FIG. 4, the
ここで、制御回路130は、温度センサ124から送られた電気量に基づいて定着ベルト102表面の温度を測定し、この測定温度と予め記憶させてある定着設定温度(本実施形態では170℃)と比較する。そして、測定温度が定着設定温度よりも低い場合は、通電回路134を駆動して励磁コイル120に通電し、磁気回路としての磁界H(図2参照)を発生させる。一方、測定温度が定着設定温度よりも高い場合は、通電回路134を停止するようになっている。
Here, the
通電回路134は、制御回路130から送られる電気信号に基づいて駆動又は駆動停止され、配線136、138を介して励磁コイル120に所定の周波数の交流電流を供給又は供給停止するようになっている。
The
次に、本発明の第1実施形態の作用について説明する。 Next, the operation of the first embodiment of the present invention will be described.
図1及び図2に示すように、前述のプリンタ10の画像形成工程を経て、トナーTが転写された記録用紙Pが定着装置100に送られる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the recording paper P onto which the toner T has been transferred is sent to the
定着装置100では、加圧ロール104が矢印Y方向への回転駆動を開始し、定着ベルト102がそれに従動して矢印X方向へ回転する。このとき、前述の制御回路130(図4参照)からの電気信号に基づいて通電回路134(図4参照)が駆動され、励磁コイル120に交流電流が供給される。
In the
励磁コイル120に交流電流が供給されると、励磁コイル120の周囲に磁気回路としての磁界Hが生成消滅を繰り返す。
When an alternating current is supplied to the
そして、磁界Hが発熱体108の発熱部130に侵入すると、磁界Hの変化を妨げる磁界が生じるように発熱部130に渦電流(図示せず)が発生する。
When the magnetic field H enters the
発熱部130は、発熱部130の表皮抵抗、及び発熱部130を流れる渦電流の大きさに比例して発熱し、これによって定着ベルト102が加熱される。
The
定着ベルト102表面の温度は、温度センサ124で検知され、定着設定温度170℃に到達していない場合は、制御回路130が通電回路134を駆動制御して励磁コイル120に所定の周波数(20kHz〜100kHz)の交流電流を通電する。また、定着設定温度に到達している場合は、制御回路130が通電回路134の制御を停止する。
The temperature of the surface of the fixing
続いて、定着装置100に送り込まれた記録用紙Pは、所定の定着設定温度(170℃)となっている定着ベルト102と、加圧ロール104とによって加熱押圧され、トナー画像が記録用紙P表面に定着される。
Subsequently, the recording paper P sent to the
記録用紙Pは、定着ベルト102と加圧ロール104との間のニップ部から送り出されるとき、それ自体の剛性によってニップ部に沿った方向に直進しようとするため、定着ベルト102から剥離される。
When the recording paper P is fed from the nip portion between the fixing
定着装置100から排出された記録用紙Pは、用紙搬送ロール42によりトレイ44に排出される。
The recording paper P discharged from the fixing
このようにして、記録用紙Pへの定着が終了した定着装置100は、次の画像形成処理が行われるまで待機状態となる。
In this way, the fixing
ここで、本発明との比較例として、図5aに、従来の電磁誘導加熱方式の定着装置における発熱体温度(T3)と、ニップ部出口の定着ベルト温度(T4)のグラフを示す。なお、従来の電磁誘導加熱方式の定着装置は、発熱体が、磁界発生手段と対向する領域のみに設けられている。 Here, as a comparative example with the present invention, FIG. 5a shows a graph of the heating element temperature (T3) and the fixing belt temperature (T4) at the exit of the nip portion in a conventional electromagnetic induction heating type fixing device. In the conventional electromagnetic induction heating type fixing device, the heating element is provided only in a region facing the magnetic field generating means.
従来の定着装置において、一度、定着動作が行われて加熱された発熱体自体は、待機中に定着設定温度に近い状態で保持されている(グラフT3)。 In the conventional fixing device, the heating element itself that has been heated once by the fixing operation is held in a state close to the fixing set temperature during the standby (graph T3).
ところが、定着ベルトは、発熱体と接触していない領域において熱の供給が行われないため、その部分においては待機中に発熱体と比べて大きく温度低下している。このため、定着ベルトは、定着動作が再開された場合に、所定の定着設定温度までの昇温時間(復帰時間)が長くなり(グラフT4)、よって定着装置としての復帰時間が長くなってしまう。 However, since the heat is not supplied to the fixing belt in a region that is not in contact with the heating element, the temperature of the fixing belt is greatly reduced in comparison with the heating element during standby. For this reason, when the fixing operation is resumed, the fixing belt has a long temperature rise time (recovery time) to a predetermined fixing set temperature (graph T4), and thus a long recovery time as the fixing device. .
一方、図5bに示すように、本発明の定着装置100では、一度、定着動作が行われて加熱された発熱体108は、待機中に定着設定温度に近い状態で保持されている(グラフT1)。
On the other hand, as shown in FIG. 5b, in the
また、発熱体108内部で熱量が伝導することで、発熱体108と接触している領域における定着ベルト102に熱量が与えられるため、定着ベルト102の温度低下が抑えられ、定着ベルト102がほぼ全周に渡り発熱体108の温度に近い温度で保持される。このため、定着動作が再開された場合に、定着ベルト102の、所定の定着設定温度までの昇温時間(復帰時間)が短くなり(グラフT2)、定着装置全体としての復帰時間が短くなる。
In addition, since heat is conducted inside the
次に、本発明の定着装置及び画像形成装置の第2実施形態を図面に基づき説明する。 Next, a second embodiment of the fixing device and the image forming apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
なお、前述した第1実施形態と基本的に同一の部品には、前記第1実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。 Note that components that are basically the same as those in the first embodiment described above are given the same reference numerals as those in the first embodiment, and descriptions thereof are omitted.
図6に示すように、定着装置140は、定着装置100(図2参照)の発熱体108を発熱体141に置き換えたものである。
As shown in FIG. 6, the fixing
発熱体141は、定着ベルト102の内周面と面接触する発熱部142と、発熱部142の裏側(定着ベルト102と反対側)に配置される熱伝導部144とで構成されており、これらが一体となっている。
The
発熱部142は、磁界Hを打ち消す磁界を生成するように渦電流が流れる電磁誘導作用により発熱する金属材料であり、例えば、鉄、ニッケル、コバルト、SUS、又はこれらの合金の金属材料を用いることができる。本実施形態では、鉄を用いている。また、発熱部142は、励磁コイル120と対向する領域(B)のみに配置されている。
The
一方、熱伝導部144は、銀、銅、金、アルミニウム等の金属、又はこれらの合金で構成されるもので、本実施形態では厚さ1mmの銅を使用している。これにより、熱伝導部144の方が、発熱部142よりも熱伝導率が大きくなっている。
On the other hand, the
また、熱伝導部144は、励磁コイル120と対向する領域(B)に加えて、定着ベルト102と加圧ロール104との間のニップ部近傍まで延びている(A+B+C)。励磁コイル120と対向しない領域(A及びC)では、熱伝導部144が定着ベルト102に接触している。
In addition to the region (B) facing the
発熱部142及び熱伝導部144は、接着剤によって貼り付けられ一体となっている。
The
次に本発明の第2実施形態の作用について説明する。 Next, the operation of the second embodiment of the present invention will be described.
図6及び図7に示すように、定着ベルト102において、小サイズの記録用紙Pが通過する領域をL3、大サイズの記録用紙Pが通過する領域をL2+L3+L4、記録用紙Pが通過せず励磁コイル120が配置されていない領域をL1及びL5とする。また、熱伝導部144が無い場合の定着ベルト102の温度グラフをT1、本実施形態の定着ベルト102の温度グラフをT2とする。
As shown in FIGS. 6 and 7, in the fixing
まず、小サイズの記録用紙Pが連続して通紙され定着が行われると、定着ベルト102における記録用紙Pの通過領域L3では、記録用紙Pに熱量が奪われて定着ベルト102の温度が定着設定温度(170℃)よりも低下する。
First, when the small size recording paper P is continuously passed and fixed, the recording paper P is deprived of heat in the passage region L3 of the recording paper P in the fixing
制御回路130(図4参照)は、温度センサ124で検知された温度と定着設定温度の差に基づいて、定着ベルト102の温度を定着設定温度に近づけるように通電回路134(図4参照)を制御し、発熱部142が発熱する。これにより、定着ベルト102の温度が上昇する。
Based on the difference between the temperature detected by the
定着ベルト102における記録用紙Pの非通過領域L2、L4(L1、L5含む)では、記録用紙Pに熱量が奪われることがないので、発熱層120の発熱によって温度がさらに上昇する。
In the non-passing areas L2 and L4 (including L1 and L5) of the recording paper P on the fixing
ここで、熱伝導部144が無い場合は、記録用紙Pの非通過領域L2、L4における温度上昇を低減する手段を有していないため、グラフT1のように、定着ベルト102における記録用紙Pの通過領域L3と非通過領域L2、L4の温度差が大きくなる。
Here, in the absence of the
記録用紙Pの通過領域L3と非通過領域L2、L4の温度差が大きくなると、小サイズの記録用紙Pの後に大サイズの記録用紙Pを定着したときに、記録用紙Pの端部に過剰な熱量が与えられてしまい、トナーTの一部が定着ベルト102側に残ってしまう、いわゆるホットオフセット現象となって、画像の定着むらが生じる。
If the temperature difference between the passing area L3 and the non-passing areas L2 and L4 of the recording paper P becomes large, when the large recording paper P is fixed after the small recording paper P, an excessive amount is formed at the end of the recording paper P. An amount of heat is applied, and a part of the toner T remains on the fixing
一方、本実施形態の定着装置140では、発熱部142の単位長さ当りの発熱量は領域L2、L3、L4で変わらないが、定着ベルト102における記録用紙Pの非通過領域L2、L4で発熱部142の温度が上昇し、熱伝導部144との間で温度勾配が生じる。
On the other hand, in the
この温度勾配により、非通過領域L2、L4における発熱部142の過剰な熱量が、熱伝導部144に熱伝導し、非通過領域L2、L4における発熱部142及び定着ベルト102の温度が下がる(矢印D)。
Due to this temperature gradient, an excessive amount of heat of the
熱伝導部144では、発熱部142から伝導した熱量によって、非通過領域L2、L4の温度が通過領域L3の温度よりも高くなっており、熱伝導部144内で温度勾配が生じている。このため、発熱部142から熱伝導部144に移動した熱量は、熱伝導部144内を移動する。
In the
定着ベルト102における記録用紙Pの通過領域L3では、定着ベルト102及び発熱部142の熱量が記録用紙Pに奪われて温度が低下しているため、発熱部142の温度が熱伝導部144の温度よりも低くなり、温度勾配が生じる。これにより、熱伝導部144の熱量が、記録用紙Pの通過領域L3における発熱部142及び定着ベルト102に伝導する。
In the passing region L3 of the recording paper P on the fixing
このように、過剰な熱量が非通過領域L2、L4の発熱部142から熱伝導部144を経由して通過領域L3の発熱部142に移動することにより、発熱部142における温度分布が調整され均一になる。また、定着ベルト102における記録用紙Pの非通過領域L2、L4の温度上昇が低減されるとともに、温度低下した通過領域L3の温度が上昇するので、温度分布のグラフはT2のようになる。
As described above, the excessive amount of heat moves from the
こうして、非通過領域L2、L4と通過領域L3の温度差が低減され、定着ベルト102の温度が各領域で略均一になると、小サイズの記録用紙Pの定着後に大サイズの記録用紙Pを定着しても、大サイズの記録用紙Pの端部で前述のホットオフセット現象が起こりにくく、定着むらが生じにくい。
Thus, when the temperature difference between the non-passing areas L2, L4 and the passing area L3 is reduced and the temperature of the fixing
また、熱伝導部144に移動した熱量は、熱伝導部144内で拡散移動しており、熱伝導部144の全面が温められる。このため、熱伝導部144の励磁コイル120と対向しない領域(A、C)において、定着ベルト102が温められ、定着ベルト102の周方向の温度差が低減される。
Further, the amount of heat transferred to the
さらに、定着ベルト102全体が均等に温められるため、次の定着時における定着ベルト102の昇温時間が短縮される。
Further, since the
次に、本発明の定着装置及び画像形成装置の第3実施形態を図面に基づき説明する。 Next, a third embodiment of the fixing device and the image forming apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
なお、前述した第1実施形態と基本的に同一の部品には、前記第1実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。 Note that components that are basically the same as those in the first embodiment described above are given the same reference numerals as those in the first embodiment, and descriptions thereof are omitted.
図8に示すように、定着装置150は、定着装置100(図2参照)の発熱体108を発熱体151に置き換えたものである。
As illustrated in FIG. 8, the fixing
発熱体151は、定着ベルト102の内周面と面接触する発熱部152と、発熱部152の裏側(定着ベルト102と反対側)に配置される熱伝導部154とで構成されており、これらが一体となっている。
The
発熱部152は、磁界Hを打ち消す磁界を生成するように渦電流が流れる電磁誘導作用により発熱する金属材料であり、例えば、鉄、ニッケル、コバルト、SUS、又はこれらの合金の金属材料を用いることができる。本実施形態では、鉄を用いている。また、発熱部152は、励磁コイル120と対向する領域(B)のみに配置されている。
The
一方、熱伝導部154は、銀、銅、金、アルミニウム等の金属、又はこれらの合金で構成されるもので、本実施形態では厚さ1.2mmのアルミニウムを使用している。これにより、熱伝導部154の方が、発熱部152よりも熱伝導率が大きくなっている。
On the other hand, the
また、熱伝導部154は、励磁コイル120と対向する領域(B)に加えて、定着ベルト102と加圧ロール104との間のニップ部近傍まで延びている(A+B+C)。励磁コイル120と対向しない領域(A及びC)では、熱伝導部154が定着ベルト102と非接触状態となっている。
In addition to the region (B) facing the
発熱部152及び熱伝導部154は、接着剤によって貼り付けられ一体となっている。
The
次に本発明の第3実施形態の作用について説明する。 Next, the operation of the third embodiment of the present invention will be described.
プリンタ10(図1参照)において所定の画像形成が行われ、記録用紙Pへのトナー像Tの定着が終了すると、定着装置150は待機状態となる。
When a predetermined image is formed in the printer 10 (see FIG. 1) and the fixing of the toner image T onto the recording paper P is completed, the fixing
ここで、定着ベルト102は、励磁コイル120と対向する領域(B)において、発熱部152の熱により温められる。また、励磁コイル120と対向しない領域(A、C)では、非接触状態の熱伝導部154から放熱された熱量によって定着ベルト102が温められる。
Here, the fixing
このように、定着ベルト102は、領域A、B、Cにおいて発熱体151によって温められるので、定着動作が再開されても、所定の定着設定温度までの昇温時間(復帰時間)が短くなる。
As described above, since the fixing
また、定着ベルト102と熱伝導部154が非接触状態となっているため、定着ベルト102と発熱体151を合わせた熱容量が小さくなる。これにより、定着ベルト102の最初の加熱昇温時に、定着ベルト102の昇温が短時間で行われる。
In addition, since the fixing
なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。 In addition, this invention is not limited to said embodiment.
プリンタ10は、固体の現像剤を用いる乾式の電子写真方式だけでなく、液体現像剤を用いるものであってもよい。
The
定着ベルト102の温度の検知手段として、非接触タイプの温度センサ124の代わりにサーミスタを用いてもよい。また、温度センサ124は、加圧ロール104と対向する位置に取付けてもよい。
As a means for detecting the temperature of the fixing
励磁コイル120と対向する領域Bの面積及び周方向長さと、対向しない領域A、Cの面積及び周方向の長さは、励磁コイル120が配置される領域に合わせて、適宜変更してよい。
The area and circumferential length of the region B facing the
10 プリンタ(画像形成装置)
18 画像形成ユニット(現像部)
32 転写ロール(転写部)
34 用紙搬送路(搬送部)
54 光走査装置(露光部)
100 定着装置(定着装置)
102 定着ベルト(定着部材)
104 加圧ロール(加圧回転体)
108 発熱体(発熱体)
112 押圧パッド(支持体)
120 励磁コイル(磁界発生手段)
130 発熱部(発熱層)
132 離型部(離型層)
141 発熱体(発熱体)
142 発熱部(発熱部)
144 熱伝導部(熱伝導部)
151 発熱体(発熱体)
H 磁界(磁界)
T トナー(現像剤)
P 記録用紙(記録媒体)
10 Printer (image forming device)
18 Image forming unit (developing part)
32 Transfer roll (transfer section)
34 Paper transport path (transport section)
54 Optical scanning device (exposure unit)
100 Fixing device (fixing device)
102 Fixing belt (fixing member)
104 Pressurizing roll (Pressurizing rotating body)
108 Heating element (heating element)
112 Press pad (support)
120 exciting coil (magnetic field generating means)
130 Heat generation part (heat generation layer)
132 Release part (release layer)
141 Heating element (heating element)
142 Heating part (heating part)
144 Heat conduction part (heat conduction part)
151 Heating element (heating element)
H Magnetic field (magnetic field)
T Toner (Developer)
P Recording paper (recording medium)
Claims (7)
前記磁界発生手段と対向配置され、前記磁界の電磁誘導により発熱する発熱体と、
前記発熱体に巻き掛けられ、両端部が回転可能に支持された無端状の定着部材と、
前記定着部材の内側に配置された支持体と、
前記定着部材を介して前記支持体を加圧する加圧回転体と、
を有する定着装置において、
前記発熱体は、前記磁界発生手段と対向しない領域まで前記定着部材の移動方向に延びていることを特徴とする定着装置。 Magnetic field generating means for generating a magnetic field;
A heating element disposed opposite to the magnetic field generating means and generating heat by electromagnetic induction of the magnetic field;
An endless fixing member wound around the heating element and rotatably supported at both ends;
A support disposed inside the fixing member;
A pressure rotator that pressurizes the support through the fixing member;
In a fixing device having
The fixing device, wherein the heating element extends in a moving direction of the fixing member to a region not facing the magnetic field generating means.
前記磁界の電磁誘導により発熱する発熱層と、
前記発熱部の表面に設けられ、前記定着部材と前記発熱部との摩擦力を減少させる離型層と、
を有し、
前記発熱層は、前記磁界発生手段と対向しない領域まで前記定着部材の移動方向に延びていることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 The heating element is
A heat generating layer that generates heat by electromagnetic induction of the magnetic field;
A release layer that is provided on the surface of the heat generating portion and reduces a frictional force between the fixing member and the heat generating portion;
Have
The fixing device according to claim 1, wherein the heat generating layer extends in a moving direction of the fixing member to a region not facing the magnetic field generating unit.
前記磁界の電磁誘導により発熱する発熱部と、
前記発熱部と接して前記発熱部の温度分布を調整する熱伝導部と、
を少なくとも含み、
前記熱伝導部が前記磁界発生手段と対向しない領域まで前記移動方向に延びていることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 The heating element is
A heat generating portion that generates heat by electromagnetic induction of the magnetic field;
A heat conducting part that adjusts a temperature distribution of the heat generating part in contact with the heat generating part;
Including at least
The fixing device according to claim 1, wherein the heat conducting portion extends in the moving direction to a region not facing the magnetic field generating unit.
露光光を出射する露光部と、
前記露光光で形成された潜像を現像剤で顕在化して現像剤像を形成する現像部と、
前記現像部で顕在化された前記現像剤像を記録媒体上に転写する転写部と、
前記転写部で前記現像剤像が転写された記録媒体を前記定着装置に搬送する搬送部と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。 A fixing device according to any one of claims 1 to 5,
An exposure unit that emits exposure light; and
A developing unit that exposes the latent image formed by the exposure light with a developer to form a developer image; and
A transfer unit that transfers the developer image made visible in the developing unit onto a recording medium;
A transport unit that transports the recording medium onto which the developer image has been transferred in the transfer unit to the fixing device;
An image forming apparatus comprising:
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