JP2012113089A - Fixing device and image forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱と圧力により記録媒体にトナーを定着させる定着装置及び該定着装置を備える電子写真方式、静電記録方式等を利用したFAX、プリンタ、複写機またはそれらの複合機等の画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a fixing device for fixing toner on a recording medium by heat and pressure, and image formation such as FAX, printer, copying machine or their combined machine using an electrophotographic system, electrostatic recording system, etc. equipped with the fixing device. It relates to the device.
従来から、プリンタや複写機等の画像形成装置に使用される定着装置として熱ローラ定着装置が知られている。熱ローラ定着装置では、内部にハロゲンランプ等の熱源を備え、加熱され且つお互いに押圧されて回転する2本の加熱ローラ(定着ローラ、加圧ローラ)の当接ニップ部(定着ニップ部)に、未定着現像剤像を載せた転写材を通過させ、そこで現像剤像を溶融し転写材上に定着させている。 Conventionally, a heat roller fixing device is known as a fixing device used in an image forming apparatus such as a printer or a copying machine. In the heat roller fixing device, a heat source such as a halogen lamp is provided inside, and a contact nip portion (fixing nip portion) of two heating rollers (fixing roller and pressure roller) which are heated and pressed against each other to rotate. Then, a transfer material on which an unfixed developer image is placed is passed, where the developer image is melted and fixed on the transfer material.
一方、近年装置の省エネ化や、ウェイトタイム短縮に対する要求が高まりから、加熱ローラの替わりにベルトや薄膜フィルムを用いた加熱装置を採用することで、定着装置の低熱容量化を実現し、また転写材への熱伝達効率の改善を図り、加熱に要する待ち時間(ウォームアップタイム)を大幅に短縮した所謂オンデマンドタイプの定着装置が広く採用されている(例えば、特許文献1参照。)。 On the other hand, in recent years, the demand for energy saving and shortening of the wait time has increased, so by adopting a heating device that uses a belt or thin film instead of a heating roller, the heat capacity of the fixing device has been reduced, and transfer A so-called on-demand type fixing device has been widely adopted in which the heat transfer efficiency to the material is improved and the waiting time (warm-up time) required for heating is greatly shortened (see, for example, Patent Document 1).
詳しくは、特許文献1等の定着装置は、定着部材としての定着ベルト、定着ベルトの内周面の一部又は全部に対向するように固設された略円筒状の金属部材(対向部材)、金属部材を加熱するために金属部材に内設されたヒータ、定着ベルトに圧接してニップ部を形成する加圧回転体としての加圧ローラ、等で構成されている。
そして、定着ベルトがヒータによって加熱された金属部材によって加熱されて、ニップ部に向けて搬送された記録媒体上のトナー像がニップ部にて熱と圧力とを受けて記録媒体上に定着されることになる。
Specifically, the fixing device disclosed in Patent Document 1 includes a fixing belt as a fixing member, a substantially cylindrical metal member (opposing member) fixed so as to face part or all of the inner peripheral surface of the fixing belt, In order to heat the metal member, a heater provided in the metal member, a pressure roller as a pressure rotating body that presses against the fixing belt to form a nip portion, and the like are configured.
The fixing belt is heated by the metal member heated by the heater, and the toner image on the recording medium conveyed toward the nip portion is fixed on the recording medium by receiving heat and pressure at the nip portion. It will be.
また、特許文献1には、定着ベルトを介して加圧ローラに圧接してニップ部を形成する固定部材や、固定部材を補強する補強部材が、設置された定着装置が開示されている。さらに、補強部材におけるヒータに対向する面の一部又は全部に鏡面仕上げを施して、ヒータから補強部材に向かう熱を金属部材の加熱に用いる技術が開示されている。 Patent Document 1 discloses a fixing device in which a fixing member that presses against a pressure roller via a fixing belt to form a nip portion and a reinforcing member that reinforces the fixing member are installed. Furthermore, a technique is disclosed in which part or all of the surface of the reinforcing member facing the heater is mirror-finished and heat directed from the heater toward the reinforcing member is used to heat the metal member.
また、特許文献2,3では、ハロゲンヒータを用いた定着装置において、ハロゲンヒータから放射される光(赤外線)を反射して局所的に集光する反射部材を設けることにより、昇温効率を向上させ、昇温時間を短縮し、消費電力を低減する技術が開示されている。 In Patent Documents 2 and 3, in a fixing device using a halogen heater, the temperature rise efficiency is improved by providing a reflecting member that reflects light (infrared rays) radiated from the halogen heater and condenses locally. A technique for shortening the heating time and reducing power consumption is disclosed.
しかしながら、これらのような定着装置では、定着部材(定着ベルト)表面において軸方向の温度ムラが顕著に現れ、定着画像の光沢ムラなどが発生するようになった。 However, in such a fixing device, the temperature unevenness in the axial direction appears remarkably on the surface of the fixing member (fixing belt), and the gloss unevenness of the fixed image is generated.
本発明は、以上の従来技術における課題に鑑みてなされたものであり、定着部材表面における軸方向の温度ムラを抑制し良好な画像品質が得られる定着装置及び該定着装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems in the prior art, and provides a fixing device that suppresses temperature unevenness in the axial direction on the surface of a fixing member and obtains good image quality, and an image forming apparatus including the fixing device. The purpose is to provide.
前記課題を解決するために提供する本発明は、以下の通りである。なお、カッコ内に本発明を実施するための形態において対応する部位及び符号等を示す。
〔1〕 回転する無端状ベルトの定着部材(定着ベルト21)と、前記定着部材の外周面に圧接してニップ部を形成する加圧部材(加圧ローラ31)と、前記定着部材の内部に固設され、外周面が該定着部材の内周面と摺接するパイプ部材である加熱部材(加熱部材22)と、前記加熱部材の内部に固設され、該加熱部材を加熱するハロゲンヒータ(ヒータ25)と、前記加熱部材の内部に前記ハロゲンヒータに対向して固設され、前記ハロゲンヒータから放射される光を前記加熱部材の内周面に反射する反射面(反射面24r)を有する反射部材(反射部材24)と、を備え、前記反射部材の反射面は、前記ハロゲンヒータの軸方向におけるフィラメントの巻き密度の粗密状態に対応して凹部(凹部24b)及び/又は凸部(凸部24a)を有することを特徴とする定着装置(定着装置20、図2〜図5)。
〔2〕 前記ハロゲンヒータは、複数のコイル状のフィラメント(フィラメント25f)が直列に接続された発光領域を有し、該発光領域のうち、前記フィラメントのコイル部分(コイル部分25a)が巻き密度が密の領域であり、前記フィラメントの接続部分(接続部分25b)が巻き密度が粗の領域であることを特徴とする前記〔1〕に記載の定着装置(図3,図4)。
〔3〕 前記反射面の凹部は、前記フィラメントの巻き密度が粗の領域に対応して形成されていることを特徴とする前記〔1〕または〔2〕に記載の定着装置(図3,図4)。
〔4〕 前記反射面の凸部は、前記フィラメントの巻き密度が密の領域に対応して形成されていることを特徴とする前記〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の定着装置(図3,図4)。
〔5〕 前記反射部材は、前記反射面を有する板部材であることを特徴とする前記〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の定着装置(図3,図4)。
〔6〕 前記反射部材の軸方向における前記反射面の領域部分が他の部材と接触していない宙吊りの状態とされていることを特徴とする前記〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載の定着装置(図3,図4)。
〔7〕 前記反射部材は、軸方向の前記反射面の領域の外となる両端部で支持されていることを特徴とする前記〔1〕〜〔6〕のいずれかに記載の定着装置(図3,図4)。
〔8〕 前記反射部材の反射面は、Al表面にAgを蒸着してなることを特徴とする前記〔1〕〜〔7〕のいずれかに記載の定着装置。
〔9〕 前記反射部材の反射面は、軸方向両端の領域それぞれにおいて端部に向かうにつれて該反射面が徐々に前記ハロゲンヒータに近づく傾斜(傾斜面24c)を有していることを特徴とする前記〔1〕〜〔8〕のいずれかに記載の定着装置(図4)。
〔10〕 前記〔1〕〜〔9〕のいずれかに記載の定着装置(定着装置20)を備えることを特徴とする画像形成装置(画像形成装置本体1、図1)。
The present invention provided to solve the above problems is as follows. In addition, the site | part and code | symbol etc. which respond | correspond in the form for implementing this invention in a parenthesis are shown.
[1] A rotating endless belt fixing member (fixing belt 21), a pressure member (pressure roller 31) that presses against an outer peripheral surface of the fixing member to form a nip portion, and an inside of the fixing member A heating member (heating member 22), which is a fixed pipe member whose outer peripheral surface is in sliding contact with the inner peripheral surface of the fixing member, and a halogen heater (heater) which is fixed inside the heating member and heats the heating member. 25) and a reflection surface (
[2] The halogen heater has a light emitting region in which a plurality of coiled filaments (
[3] The fixing device according to [1] or [2], wherein the concave portion of the reflecting surface is formed to correspond to a region where the winding density of the filament is coarse. 4).
[4] The fixing device according to any one of [1] to [3], wherein the convex portion of the reflecting surface is formed to correspond to a region where the winding density of the filament is dense. 3 and 4).
[5] The fixing device according to any one of [1] to [4], wherein the reflecting member is a plate member having the reflecting surface (FIGS. 3 and 4).
[6] The method according to any one of [1] to [5], wherein the region of the reflecting surface in the axial direction of the reflecting member is in a suspended state that is not in contact with another member. Fixing device (FIGS. 3 and 4).
[7] The fixing device according to any one of [1] to [6], wherein the reflecting member is supported at both end portions outside the region of the reflecting surface in the axial direction. 3, FIG. 4).
[8] The fixing device according to any one of [1] to [7], wherein the reflecting surface of the reflecting member is formed by depositing Ag on an Al surface.
[9] The reflecting surface of the reflecting member has an inclination (
[10] An image forming apparatus (image forming apparatus main body 1, FIG. 1) comprising the fixing device (fixing device 20) according to any one of [1] to [9].
本発明の定着装置によれば、反射部材の反射面がハロゲンヒータの軸方向におけるフィラメントの巻き密度の粗密状態に対応して凹部及び/又は凸部を有することにより、反射部材の反射面における凹部がハロゲンヒータのフィラメント巻き密度が粗の領域からの光を加熱部材の内周面に軸方向において集光し、あるいは反射面における凸部がハロゲンヒータのフィラメント巻き密度が密の領域からの光を軸方向に散乱させるので、ハロゲンヒータの軸方向の発光ムラの定着部材への影響を低減させることができ、該定着部材の軸方向の温度ムラを抑制し定着画像の光沢ムラを防止することが可能となる。
本発明の画像形成装置によれば、本発明の定着装置を備えているので、昇温時間が短く、消費電力が少なくなり、さらに良好な画像品質の画像形成を行うことができる。
According to the fixing device of the present invention, the reflection surface of the reflection member has the recesses and / or protrusions corresponding to the density of the winding density of the filament in the axial direction of the halogen heater. However, the light from the area where the filament winding density of the halogen heater is coarse is condensed in the axial direction on the inner peripheral surface of the heating member, or the light from the area where the projection on the reflecting surface is dense with the filament heating density of the halogen heater. Since it is scattered in the axial direction, it is possible to reduce the influence of the light emission unevenness in the axial direction of the halogen heater on the fixing member, and to suppress temperature unevenness in the axial direction of the fixing member and to prevent uneven glossiness of the fixed image. It becomes possible.
According to the image forming apparatus of the present invention, since the fixing device of the present invention is provided, the temperature rise time is short, the power consumption is reduced, and an image with better image quality can be formed.
以下に、本発明に係る定着装置及び画像形成装置の構成について説明する。なお、実施形態や変形例等に亘り、同一の機能および形状等を有する部材や構成部品等の構成要素については、同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。図および説明の簡明化を図るため、図に表されるべき構成要素であっても、その図において特別に説明する必要がないものは適宜断わりなく省略することがある。 The configurations of the fixing device and the image forming apparatus according to the present invention will be described below. In addition, about embodiment, a modification, etc., about the components, such as a member and a component which have the same function, a shape, etc., after having demonstrated once by attaching | subjecting the same code | symbol, the description is abbreviate | omitted. In order to simplify the drawings and the description, even components that are to be represented in the drawings may be omitted as appropriate without being specifically described in the drawings.
図1にて、本発明に係る画像形成装置全体の構成例について説明する。
図1に示すように、画像形成装置1は、タンデム型カラープリンタである。画像形成装置本体1の上方にあるボトル収容部101には、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した4つのトナーボトル102Y、102M、102C、102Kが着脱自在(交換自在)に設置されている。
ボトル収容部101の下方には中間転写ユニット85が配設されている。その中間転写ユニット85の中間転写ベルト78に対向するように、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した作像部4Y、4M、4C、4Kが並設されている。
A configuration example of the entire image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the image forming apparatus 1 is a tandem type color printer. Four
An
各作像部4Y、4M、4C、4Kには、それぞれ、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kが配設されている。また、各感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの周囲には、それぞれ、帯電部75、現像部76、クリーニング部77、除電部(不図示である。)等が配設されている。そして、各感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上で、作像プロセス(帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程)がおこなわれて、各感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上に各色の画像が形成されることになる。
感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kは、不図示の駆動モータによって図1中の時計方向に回転駆動される。そして、帯電部75の位置で、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面が一様に帯電される(帯電工程である。)。
その後、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、露光部3から発せられたレーザ光Lの照射位置に達して、この位置での露光走査によって各色に対応した静電潜像が形成される(露光工程である。)。
The
Thereafter, the surfaces of the
その後、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、現像装置76との対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、各色のトナー像が形成される(現像工程である。)。
その後、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、中間転写ベルト78及び第1転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79Kとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上のトナー像が中間転写ベルト78上に転写される(1次転写工程である。)。このとき、感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
Thereafter, the surfaces of the
Thereafter, the surfaces of the
その後、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、クリーニング部77との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上に残存した未転写トナーがクリーニング部77のクリーニングブレードによって機械的に回収される(クリーニング工程である。)。
最後に、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上の残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。
Thereafter, the surfaces of the
Finally, the surfaces of the
Thus, a series of image forming processes performed on the
その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト78上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト78上にカラー画像が形成される。
ここで、中間転写ユニット85は、中間転写ベルト78、4つの1次転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79K、2次転写バックアップローラ82、クリーニングバックアップローラ83、テンションローラ84、中間転写クリーニング部80、等で構成される。中間転写ベルト78は、3つのローラ82〜84によって張架・支持されるとともに、1つのローラ82の回転駆動によって図1中の矢印方向に無端移動される。
Thereafter, the toner images of the respective colors formed on the respective photosensitive drums through the developing process are transferred onto the
Here, the
4つの1次転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79Kは、それぞれ、中間転写ベルト78を感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kとの間に挟み込んで1次転写ニップを形成している。そして、1次転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79Kに、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。
そして、中間転写ベルト78は、矢印方向に走行して、各1次転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79Kの1次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上の各色のトナー像が、中間転写ベルト78上に重ねて1次転写される。
The four primary
The
その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト78は、2次転写ローラ89との対向位置に達する。この位置では、2次転写バックアップローラ82が、2次転写ローラ89との間に中間転写ベルト78を挟み込んで2次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト78上に形成された4色のトナー像は、この2次転写ニップの位置に搬送された記録媒体P上に転写される。このとき、中間転写ベルト78には、記録媒体Pに転写されなかった未転写トナーが残存する。
その後、中間転写ベルト78は、中間転写クリーニング部80の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト78上の未転写トナーが回収される。
こうして、中間転写ベルト78上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。
Thereafter, the
Thereafter, the
Thus, a series of transfer processes performed on the
ここで、2次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Pは、装置本体1の下方に配設された給紙部12から、給紙ローラ97やレジストローラ対98等を経由して搬送されたものである。詳しくは、給紙部12には、転写紙等の記録媒体Pが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ97が図1中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Pがレジストローラ対98のローラ間に向けて給送される。
Here, the recording medium P transported to the position of the secondary transfer nip is transported from the
レジストローラ対98に搬送された記録媒体Pは、回転駆動を停止したレジストローラ対98のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト78上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対98が回転駆動されて、記録媒体Pが2次転写ニップに向けて搬送される。こうして、記録媒体P上に、所望のカラー画像が転写される。
The recording medium P conveyed to the
その後、2次転写ニップの位置でカラー画像が転写された記録媒体Pは、定着装置20の位置に搬送される。そして、この位置で、定着ベルト21及び加圧ローラ31による熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が記録媒体P上に定着される。
その後、記録媒体Pは、排紙ローラ対99のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対99によって装置外に排出された記録媒体Pは、出力画像として、スタック部100上に順次スタックされる。
こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。
Thereafter, the recording medium P on which the color image is transferred at the position of the secondary transfer nip is conveyed to the position of the fixing
Thereafter, the recording medium P is discharged out of the apparatus through a pair of
Thus, a series of image forming processes in the image forming apparatus is completed.
つぎに、本発明に係る定着装置について説明する。
図2は、本発明に係る定着装置の基本構成(1)を示す断面図である。ここでは、ニップ部において記録媒体Pが通過する領域である通紙部の断面構成を示している。
図2に示すように、定着装置20は、定着部材としての定着ベルト21、加熱部材22、補強部材(裏当部材ともいう)23、ニップ部を形成する当接部材26、熱源としてのヒータ25、反射部材24、加圧部材としての加圧ローラ31、定着ベルト21の温度を検知してヒータ25を制御するための温度センサ(不図示)などから構成されている。
Next, the fixing device according to the present invention will be described.
FIG. 2 is a sectional view showing a basic configuration (1) of the fixing device according to the present invention. Here, a cross-sectional configuration of the sheet passing portion, which is a region through which the recording medium P passes in the nip portion, is illustrated.
As shown in FIG. 2, the fixing
ここで、定着部材としての定着ベルト21は、薄肉で可撓性を有する無端状ベルトであって、図2中の矢印方向(反時計方向)に回転(走行)する。定着ベルト21は、基材上に弾性層、離型層が順次積層されていて、その全体の厚さが1mm以下に設定されている。
Here, the fixing
定着ベルト21の基材は、層厚が30〜100μmであって、ニッケル、ステンレス等の金属材料やポリイミド等の樹脂材料で形成されている。
また、定着ベルト21の弾性層は、層厚が100〜300μmであって、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム、等のゴム材料で形成されている。弾性層を設けることで、ニップ部における定着ベルト21表面の微小な凹凸が形成されなくなり、記録媒体P上のトナー像Tに均一に熱が伝わりユズ肌画像の発生が抑止される。
定着ベルト21の離型層は、層厚が10〜50μmであって、PFA(4フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂)、PTFE(4フッ化エチレン樹脂)、ポリイミド、ポリエーテルイミド、PES(ポリエーテルサルファイド)、等の材料で形成されている。離型層を設けることで、トナー(トナー像)に対する離型性(剥離性)が担保される。
The base material of the fixing
Further, the elastic layer of the fixing
The release layer of the fixing
また、定着ベルト21の直径は15〜120mmになるように設定されている。本実施形態では、定着ベルト21の直径は例えば30mmに設定されている。
定着ベルト21の内部(内周面側)には、ヒータ25(熱源)、反射部材24、加熱部材22、補強部材23、当接部材26、等が固設されている。これにより、定着ベルト21は、補強部材23によって補強された当接部材26に押圧されて、加圧ローラ31との間にニップ部を形成する。
Further, the diameter of the fixing
Inside the fixing belt 21 (inner peripheral surface side), a heater 25 (heat source), a reflecting
加熱部材22は、例えば薄肉の金属板が曲げ加工されて形成された略パイプ状のものであって、ニップ部を除く位置で定着ベルト21の内周面に対向するように略円形に形成されている。なお、ニップ部の位置で当接部材26を収納して保持するように凹部を形成してもよい。また、加熱部材22は、その幅方向(軸方向)両端部が定着装置20の側板に固定支持されている。
The
補強部材23は、ニップ部における当接部材26の強度を補強する部材であり、幅方向(軸方向)の長さが当接部材26の長手方向の長さと同等になるように形成されており、定着ベルト21の内周側においてその幅方向両端部が定着装置20の側板に固定支持されている。
The reinforcing
ヒータ25は、ハロゲンヒータであって、その両端部が定着装置20の側板に固定されている。また、反射部材24は、補強部材23に支持された状態で該補強部材23とヒータ25の間において、補強部材23のヒータ25に対する面を覆うように配置されている(詳細は後述)。
The
ここで、ヒータ25は、装置本体の電源部により出力制御されて発光し、その輻射熱のうち、図中下方に向かう輻射熱が直接加熱部材22の内周面に届くとともに、図中上方に向かう輻射熱も反射部材24により加熱部材22側に反射され、加熱部材22が効率的に加熱される。さらに、加熱部材22によって定着ベルト21が全体的に加熱されて、加熱された定着ベルト21の表面からニップ部に導入される記録媒体上のトナー像に熱が加えられる。なお、ヒータ25の出力制御は、定着ベルト21表面に対向するサーミスタ等の温度センサによるベルト表面温度の検知結果に基いておこなわれる。また、このようなヒータ25の出力制御によって、定着ベルト21の温度(定着温度)を所望の温度に設定することができる。
Here, the
加熱部材22は、定着ベルト21の内周面全域に対向するように固設される薄肉パイプ(筒状)部材であり、ヒータ25の輻射熱により加熱されて定着ベルト21を加熱する(熱を伝える。)。加熱部材22の材料としては、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属熱伝導体(熱伝導性を有する金属である。)を用いることが好ましい。
The
当接部材26は、加圧ローラ31との対向面が、加圧ローラ31の曲率にならうように凹状に形成されている。これにより、記録媒体Pは加圧ローラ31の曲率にならうようにニップ部から送出されるために、定着工程後の記録媒体Pが定着ベルト21に吸着して分離しないような不具合を抑止することができる。
The
また、当接部材26を形成する材料としては、加圧ローラ31による加圧力を受けても大きく撓むことがないように、ある程度剛性のある材料(例えば、高剛性の金属やセラミック等である。)で形成されている。
Further, as a material for forming the
加圧ローラ31は、直径が30mmであって、中空円筒形状の芯金上に弾性層を形成したものである。加圧ローラ31の弾性層は、発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の材料で形成されている。なお、該弾性層の表層にPFA、PTFE等からなる薄肉の離型層を設けることもできる。
The
また、加圧ローラ31は、その幅方向両端部が定着装置20の側板に軸受を介して回転自在であるとともに当接部材26側に移動可能に支持されている。そして、加圧ローラ31には、該加圧ローラ31の軸方向両端のローラ軸を当接部材26側に押圧する加圧手段(不図示)が付設されており、この加圧手段の押圧により加圧ローラ31は定着ベルト21を介して当接部材26に圧接して、双方の部材間に所望のニップ部を形成する。
Further, both ends of the
また、加圧ローラ31には不図示の駆動機構の駆動ギアに噛合するギアが設置されていて、加圧ローラ31は図2中の矢印方向(時計方向)に回転駆動される。なお、加圧ローラ31の内部に、ハロゲンヒータ等の熱源を設けることもできる。
Further, the
加圧ローラ31が回転すると、該加圧ローラ31との摩擦力の反作用力によって定着ベルト21も回転する。また、定着ベルト21のスリップ防止のため、定着ベルト21の内面にグリース等の潤滑剤を塗布し、摩擦抵抗を低減している。また、定着ベルト21の内面と加熱部材22の外周面に低摺動塗膜をコートすることで摩擦抵抗を低減するとよい。
When the
以上のように構成された定着装置20は、つぎのように動作する。
まず装置本体の電源スイッチが投入されると、ヒータ25に電力が供給されるとともに、加圧ローラ31は加圧手段により定着ベルト21を介して当接部材26を押圧した状態で、図2中の矢印方向の回転駆動が開始される。これにより、加圧ローラ31との摩擦力によって、定着ベルト21も図2中の矢印方向に従動(回転)する。
その後、給紙部12から記録媒体Pが給送されて、2次転写ローラ89の位置で、記録媒体P上に未定着のカラー画像が担持(転写)される。未定着画像(トナー像T)が担持された記録媒体Pは、不図示のガイド板に案内されて、圧接状態にある定着ベルト21及び加圧ローラ31のニップ部に送入される。
そして、加熱部材22(ヒータ25,反射部材24)によって加熱された定着ベルト21による加熱と、補強部材23によって補強された当接部材26と加圧ローラ31との押圧力とによって、記録媒体Pの表面にトナー像Tが定着される。その後、記録媒体Pは、ニップ部から排出される。
The fixing
First, when the power switch of the apparatus main body is turned on, electric power is supplied to the
Thereafter, the recording medium P is fed from the
The recording medium P is heated by the fixing
このように、本実施形態における定着装置20は、定着ベルト21の一部のみが局所的に加熱されることなく、加熱部材22によって定着ベルト21が周方向にわたってほぼ全体的に加熱されることになるために、装置を高速化した場合であっても定着ベルト21が充分に加熱されて定着不良の発生を抑止することができる。すなわち、比較的簡易な構成で効率よく定着ベルト21を加熱できるために、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短縮化されるとともに、装置の小型化が達成される。
As described above, in the fixing
しかしながら、前述したように定着装置の低熱容量化を図り、さらに反射部材を用いてヒータ25の補強部材23に向かう光(赤外線)を加熱部材22側へ反射させて昇温時間の短縮、消費電力低減を図ったところ、定着画像に光沢ムラが発生した。
However, as described above, the heat capacity of the fixing device is reduced, and the light (infrared rays) directed toward the reinforcing
発明者らがその問題について調査したところ、その問題がヒータ25自身が持つ軸方向の発光ムラに起因していることが分かった。すなわち、定着装置自体(例えば、定着ベルト21や加熱部材22)が低熱容量化されているため、ヒータ25における軸方向の発光ムラがそのまま定着ベルト21表面の軸方向の温度ムラとして顕著に現れてしまい、その結果、定着画像に光沢ムラが発生しているのである。また、ヒータ25自身が持つ軸方向の発光ムラは、ハロゲンヒータガラス管内のフィラメントの巻き位置と対応することが明らかになった。具体的には、ヒータ25におけるフィラメントの巻き密度が高く、発光が強い箇所においては、その対応する位置で定着ベルト21の温度が高くなり、またフィラメントの巻き密度が小さく、発光が弱い箇所においては、その対応する位置で定着ベルト21の温度が低くなっていた。なお、ここで用いた反射部材は、軸方向に平坦な反射面を有するものであり、入射する光についてその軸方向の発光強度分布を変化させることなくそのまま加熱部材22側へ反射するものであった。
When the inventors investigated the problem, it was found that the problem was caused by uneven light emission in the axial direction of the
そこで、発明者らは、それらの知見に基づいて、定着ベルト21の軸方向の温度ムラを低減(無く)すべく、ヒータ25の軸方向の発光ムラをキャンセルし、加熱部材22へ光(赤外線)を軸方向でできるだけ一定量に均して照射するようにするという観点で鋭意検討を行い、反射部材を改良して本発明を成すに至った。以下、本発明の要部構成について説明する。
Accordingly, the inventors cancel the light emission unevenness in the axial direction of the
[反射部材の構成]
本発明は、定着装置20において、反射部材24の反射面は、ヒータ25の軸方向におけるフィラメントの巻き密度の粗密状態に対応して凹部及び/又は凸部を有することを特徴とするものである。
これにより、反射部材24の反射面における凹部がヒータ25のフィラメント巻き密度が粗の領域からの光を加熱部材22の内周面に集光し、あるいは反射面における凸部がヒータ25のフィラメント巻き密度が密の領域からの光を散乱させるので、ヒータ25の軸方向の発光ムラの定着ベルト21への影響を低減させることができ、定着ベルト21の軸方向の温度ムラを抑制し定着画像の光沢ムラを防止することが可能となる。
[Structure of reflecting member]
In the fixing
Accordingly, the concave portion on the reflecting surface of the reflecting
以下、反射部材24等の具体例を図面を参照しながら説明する。
なお、ここでいう軸方向とは、定着装置20において、定着ベルト21の幅方向、加熱部材22のパイプ長手方向、ヒータ25の管軸方向、加圧ローラ31のローラ軸方向のことであり、これはすべてお互いに平行な関係にある。
Hereinafter, specific examples of the reflecting
Note that the axial direction herein refers to the width direction of the fixing
(第1実施形態)
図3は、本発明の定着装置に用いられる反射部材24の構成例(1)を示す概略図である。ここでは、図中左右方向が軸方向であり、ヒータ25及び補強部材23とともに反射部材24の軸方向の断面形状が分かるように示している。
(First embodiment)
FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration example (1) of the reflecting
ヒータ25は、図3に示すように、両端が封止された石英ガラスからなる直管状のバルブ25g内に、複数のコイル状のフィラメント25fがバルブ25gの管軸方向に沿って配置されている。このコイル状のフィラメント25fは、例えばタングステンからなり、バルブ25gの管内で不図示のサポータ部材に支持された状態で一直線状にお互いが接続されて配置されている。なお、バルブ25g内には、ハロゲンガスが封入されている。
As shown in FIG. 3, in the
ヒータ25において、その両端に引き出されたリード線(不図示)に電力が供給されると、複数のコイル状のフィラメント25fが直列に接続された領域が発光領域となる。このとき、この発光領域のうち、フィラメント25fのコイル部分25aが巻き密度として密の領域であり、ヒータ25の軸方向の発光強度分布として発光が強い箇所となる。また、フィラメント25fの接続部分25bが巻き密度として粗の領域であり、ヒータ25の軸方向の発光強度分布として発光が弱い箇所となる。
In the
反射部材24は、ヒータ25に対向配置される反射面24rを有する板部材であって、補強部材23に固定された状態で該補強部材23とヒータ25の間において、補強部材23のヒータ25に対する面を覆うように配置されている。反射部材24を板形状とすることで該反射部材24自体の熱容量を小さくして、定着装置20として昇温時間の短縮、消費電力の低減を図ることができる。
The reflecting
なお、反射部材24の板厚は、反射部材24としての剛性と熱容量(消費電力への影響)との兼ね合いから適宜決定するとよい。また、反射部材24を固定する対象部材は、補強部材23とヒータ25の間の適切な位置に配置できるのであれば、補強部材23に限らず他の部材でもよく、組み付け性などが確保できる方法で固定するとよい。
The plate thickness of the reflecting
また、反射部材24の軸方向における反射面24rの領域部分が他の部材、例えば補強部材23と接触していない宙吊りの状態とされていることが好ましい。具体的には、反射部材24は、図3に示すように、軸方向の反射面24rの領域の外となる両端部が補強部材23側に折り曲げられ補強部材23の端部で支持されるようになっており、該両端部の間となる反射面24rの領域部分、特に凹部24bが補強部材23と接触しないように宙吊り状態とする。これにより、反射部材24から補強部材23への無駄な熱伝導を防止でき、定着装置20としてより昇温時間の短縮、消費電力の低減を図ることが可能となる。
Moreover, it is preferable that the region portion of the
また、反射部材24の反射面24rは、ヒータ25から放射される光(赤外線)を効率的に反射する表面となっている。例えば、反射面24rがAl表面にAgを蒸着してなることが好ましい。詳しくは反射部材24がAl基板からなるものとし、そのヒータ25に対向する面を鏡面とした上でAgを蒸着して反射面24rとするとよい。
なお、反射部材24の反射面24rの構成としてはこれに限った材質、層構成である必要はなく、ヒータ25の光(赤外線)を反射する機能を有する限り、その材質、層構成は問わない。
The reflecting
Note that the configuration of the reflecting
ここで、反射部材24の反射面24rは、ヒータ25の軸方向におけるフィラメント25fの巻き密度の粗密状態に対応して凹部及び/又は凸部が形成されている。すなわち、反射面24rの凸部24aは、フィラメント25fの巻き密度が密の領域、つまりコイル部分25aに対応して形成されており、反射面24rの凹部24bは、フィラメント25fの巻き密度が粗の領域、つまり接続部分25bに対応して形成されている。
Here, the
図3では、反射面24rの軸方向の凹凸形状として、フィラメント25fの巻き密度が密な領域(コイル部分25a)に対向する位置では、凸部24aを設け、フィラメント25fの巻き密度が粗な領域(接続部分25b)に対向する位置では、凹部24bを設けており、凸部24aと凹部24bが軸方向に交互に連なっている形状となっている。
In FIG. 3, as the uneven shape in the axial direction of the
また、反射面24rの軸方向と直交する方向(図2において左右方向)の表面には凹凸を設けなくてよい。なお、図2において反射部材24の上下に示す点線は、下側の点線が凸部24aの下限位置(下方への突出位置)、上側の点線が凹部24bの上限位置(上方への突出位置)を示している。したがって、反射面24r全体としては、例えば軸方向と直交する方向(図2において左右方向)を長さ方向とする波板形状となる。
Further, the surface of the reflecting
これにより、反射部材24の反射面24rにおける凸部24aがその対向位置におけるヒータ25からの発光強度の強い光(赤外線)を軸方向に分散させながら加熱部材22側へ反射し、凹部24bがその対向位置におけるヒータ25からの発光強度の弱い光(赤外線)を軸方向において集光させながら加熱部材22側へ反射するようになるので、加熱部材22への光照射量を軸方向で一定量に均して温度ムラを抑制することができ、定着ベルト21の表面温度も軸方向の温度ムラをなくして一定にすることが可能となる。
As a result, the
(第2実施形態)
図4は、本発明の定着装置に用いられる反射部材24の構成例(2)を示す概略図である。ここでも、図中左右方向が軸方向であり、ヒータ25及び補強部材23とともに反射部材24の軸方向の断面形状が分かるように示している。
本実施形態では、反射部材24の軸方向両端の形状が第1実施形態と異なり、それ以外については第1実施形態と同じ構成である。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration example (2) of the reflecting
In the present embodiment, the shape of both ends in the axial direction of the reflecting
すなわち、図4に示すように、反射部材24の反射面24rは、軸方向両端の領域それぞれにおいて端部に向かうにつれて該反射面24rが徐々にヒータ25に近づく傾斜を有している。詳しくは、反射面24rの表面は、軸方向通紙領域においては第1実施形態と同様に、凸部24aと凹部24bが交互に直線状に連なった形状を呈しており、通紙領域外の領域においてその表面形状を円弧状とし、端部に向かうにつれてヒータ25に近づくような傾斜面24cを付与している。
That is, as shown in FIG. 4, the reflecting
これにより、通紙領域においては、第1実施形態と同様に、反射部材24の反射面24rにおける凸部24aがその対向位置におけるヒータ25からの発光強度の強い光(赤外線)を分散させながら加熱部材22側へ反射し、凹部24bがその対向位置におけるヒータ25からの発光強度の弱い光(赤外線)を集光させながら加熱部材22側へ反射するようになるので、加熱部材22への光照射量を軸方向で一定量に均して温度ムラを抑制することができる。これに加えて、通紙領域外の領域においては、端部から外側に漏れてしまうヒータ25の光(赤外線)を傾斜面24cが内部側(通紙領域側)に反射するので、加熱部材22の軸方向端部の温度落込みを防ぐことができ、定着ベルト21全幅において均一な温度分布を得ることが可能となる。
As a result, in the sheet passing area, as in the first embodiment, the
以下、本発明の実施例について説明する。
(実施例1)
図2に示す定着装置20及び図3に示す反射部材24について以下のように設定した。
・定着ベルト21;厚さ30μm、直径30mm、軸方向長さ270mmの無端状ベルトのNi基材上に、厚さ100μmのシリコーンゴムからなる弾性層を塗布形成し、さらにその上に厚さ50μmのPFAからなる離型層を塗布形成したものを用いた。
・加熱部材22;厚さ20μmのステンレス鋼板を直径30mm、軸方向長さ270mmの筒状に形成したものを用いていた。
・補強部材23;厚さ6mm、軸方向長さ270mmの板状のステンレス鋼板を用いた。
・反射部材24;厚さ0.5mm、軸方向長さ273mmの板状のAl基材上にAgを蒸着して反射面24rとした図3に示す構成のものを用いた。なお、反射面24rの表面形状として、反射面24rの厚さ方向における中心の狙い位置に対して頂上高さ0.2mmの凸部24aと底面深さ0.1mm凹部24bとなるように形成した。また、凸部24aの頂上軸方向中心がヒータ25におけるフィラメント25fのコイル部分25aの軸方向中心部に、凹部24bの底面軸方向中心がフィラメント25fの接続部分25bの軸方向中心部にそれぞれ位置し、フィラメント25fのコイル部分25aと接続部分25bの境界部分が凸部24aと凹部24bの境界部分となるように形成した。
・ヒータ25;フィラメント25fのコイル部分25aの発光強度が、接続部分25bの発光強度の1.2倍程度の差を持つものハロゲンヒータを用いた。
・当接部材26;Alからなるものを用いた。
・加圧ローラ31;直径25mmの芯金上に厚さ2.5mmのシリコーンゴムからなる弾性層を形成し、全体で直径30mm、軸方向長さ260mmのものを用いた。
Examples of the present invention will be described below.
Example 1
The fixing
Fixing belt 21: An elastic layer made of silicone rubber having a thickness of 100 μm is applied and formed on a Ni base of an endless belt having a thickness of 30 μm, a diameter of 30 mm, and an axial length of 270 mm, and further a thickness of 50 μm is formed thereon. A release layer made of PFA was applied and formed.
Heating member 22: A stainless steel plate having a thickness of 20 μm formed into a cylindrical shape having a diameter of 30 mm and an axial length of 270 mm was used.
Reinforcing member 23: A plate-shaped stainless steel plate having a thickness of 6 mm and an axial length of 270 mm was used.
Reflective member 24: The structure shown in FIG. 3 was used as a
Heater 25: A halogen heater in which the light emission intensity of the
A
Pressure roller 31: An elastic layer made of silicone rubber with a thickness of 2.5 mm was formed on a core metal with a diameter of 25 mm, and a total of 30 mm in diameter and 260 mm in axial length was used.
以上の構成の定着装置20を用いて、定着処理を行なったところ、定着画像に光沢ムラは認められず、反射部材24の反射面24rの形状として、定着ベルト21の軸方向の温度ムラを抑制することのできる最適の形状であることが確認された。
When the fixing process is performed using the fixing
なお、反射部材24の反射面24rにおける凸部24aの配置位置や軸方向長さ(幅)、凹部24bの配置位置や軸方向長さ(幅)については、対象となる定着装置20の構成と、ヒータ25のフィラメント25fのコイル部分25aと接続部分25bの巻き密度の差により最適な条件が異なるため、適宜設定することが望ましい。
The arrangement position and axial length (width) of the
(実施例2)
実施例1において、反射部材24を図4に示すものを用い、それ以外は実施例1の条件で設定した。
・反射部材24;厚さ方向の中心(凹凸の中心)からヒータ25のバルブ25g表面までの距離が、図4の通紙領域の中心部及び端部において1.2mm、発光領域の端部において0.9mm、反射部材設置領域の端部において0.5mmとなるように、反射面24rにおける傾斜面24cの形状及び反射部材24の配置を設定した。それ以外の条件は実施例1と同じである。
・ヒータ25;発光領域の長さが250mmのハロゲンヒータを用いた。
(Example 2)
In Example 1, the reflecting
Reflective member 24: The distance from the center in the thickness direction (the center of the unevenness) to the surface of the
Heater 25: A halogen heater having a light emitting region length of 250 mm was used.
以上の構成の定着装置20を用いて、定着処理を行なったところ、定着画像に光沢ムラは認められず、反射部材24の反射面24rの形状として、定着ベルト21の軸方向の温度ムラをより抑制することのできる最適の形状であることが確認された。
When the fixing process is performed using the fixing
なお、ここで示した反射部材24の形状や配置は一例であり、軸方向におけるヒータ25と反射部材24の距離は、定着装置20の構成、ヒータ25の端部発光強度や通紙領域、発光領域の幅等により適宜設定されることが望ましい。
Note that the shape and arrangement of the reflecting
これまで本発明を図面に示した実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。 Although the present invention has been described with the embodiments shown in the drawings, the present invention is not limited to the embodiments shown in the drawings, and those skilled in the art have conceived other embodiments, additions, modifications, deletions, and the like. It can be changed within the range that can be performed, and any embodiment is included in the scope of the present invention as long as the operation and effect of the present invention are exhibited.
例えば、定着装置20の基本構成として、図5に示す構成としてもよい。ここでは、図2に示す構成において、当接部材26を省略し、ニップ部において加熱部材22が定着ベルト21を介して加圧ローラ31と当接している。このとき、加熱部材22は断面が略円形であってニップ部に対応する位置が平面となるように形成されている。また、補強部材23がニップ部位置の加熱部材22を裏面側から支持する構成となっており、補強部材23と加熱部材22との間に加熱効率を低下させないように断熱部材27が設けられている。それ以外の構成は図2に示したものと同じである。
また、加圧部材として、加熱ローラ31に替えて加圧ベルト方式の構成としてもよい。
For example, the basic configuration of the fixing
Further, the pressure member may be configured as a pressure belt type instead of the
また、ヒータ25について、ここでは1本のハロゲンヒータからなる構成を前提に説明したが、定着ベルト21の軸方向中央部と端部をそれぞれ加熱するための中央部ヒータと端部ヒータの2本のハロゲンヒータからなる構成にも、本発明を適用することが可能である。すなわち、ヒータ25として中央部ヒータと端部ヒータの2本のハロゲンヒータを搭載する場合には、それぞれのハロゲンヒータにおけるフィラメント25fの巻き密度に対応する位置で反射部材24の反射面24rに凹凸を設けるほか、中央部ヒータと端部ヒータの位置関係において該反射面24rの表面形状を適宜調整することが望ましい。例えば、中央部ヒータと端部ヒータの境界部分においては、その境界位置で発光強度が強くなり、定着ベルト21の温度が局所的に高くなる傾向にあるため、中央部ヒータと端部ヒータの境界位置において凸部24a形成して発光を分散させ、局所的な温度上昇を抑える構成とすることが望ましい。また、ヒータ25として、バルブ25gの定着ベルト21の内周面側となる管外周面(あるいは内周面)に反射膜を設けて、放射される光(赤外線)がすべて反射部材24側に照射されるようにしてもよい。
Further, the
1 画像形成装置(装置本体)
3 露光部
4Y,4M,4C,4K 作像部
5Y,5M,5C,5K 感光体ドラム
12 給紙部
20 定着装置
21 定着ベルト(定着部材)
22 加熱部材
23 補強部材
24 反射部材
24a 凸部
24b 凹部
24c 傾斜面
24r 反射面
25 ヒータ(熱源)
25a コイル部分
25b 接続部分
25f フィラメント
25g バルブ
26 当接部材
27 断熱部材
31 加圧ローラ(加圧部材)
32 芯金
33 弾性層
75 帯電部
76 現像装置
77 クリーニング部
78 中間転写ベルト
79Y,79M,79C,79K 1次転写バイアスローラ
80 中間転写クリーニング部
82 2次転写バックアップローラ
83 クリーニングバックアップローラ
84 テンションローラ
85 中間転写ユニット
89 2次転写ローラ
97 給紙ローラ
98 レジストローラ対
99 排紙ローラ対
100 スタック部
101 ボトル収納部
102Y,102M,102C,102K トナーボトル
P 記録媒体
T トナー(トナー像)
1. Image forming device (device main body)
3
22
32
Claims (10)
前記定着部材の外周面に圧接してニップ部を形成する加圧部材と、
前記定着部材の内部に固設され、外周面が該定着部材の内周面と摺接するパイプ部材である加熱部材と、
前記加熱部材の内部に固設され、該加熱部材を加熱するハロゲンヒータと、
前記加熱部材の内部に前記ハロゲンヒータに対向して固設され、前記ハロゲンヒータから放射される光を前記加熱部材の内周面に反射する反射面を有する反射部材と、
を備え、
前記反射部材の反射面は、前記ハロゲンヒータの軸方向におけるフィラメントの巻き密度の粗密状態に対応して凹部及び/又は凸部を有することを特徴とする定着装置。 A fixing member for a rotating endless belt;
A pressure member that presses against the outer peripheral surface of the fixing member to form a nip portion;
A heating member fixed inside the fixing member and having a pipe member whose outer peripheral surface is in sliding contact with the inner peripheral surface of the fixing member;
A halogen heater fixed inside the heating member for heating the heating member;
A reflecting member fixed inside the heating member so as to face the halogen heater, and having a reflecting surface that reflects light emitted from the halogen heater to an inner peripheral surface of the heating member;
With
The fixing device according to claim 1, wherein the reflecting surface of the reflecting member has a concave portion and / or a convex portion corresponding to a density state of a winding density of the filament in the axial direction of the halogen heater.
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