JP2013178316A - Fixing device, and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の画像形成装置と、そこに設置される定着装置と、に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile, or a complex machine thereof, and a fixing device installed therein.
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短くて、装置を高速化した場合であっても定着不良が生じにくい定着装置が知られている(例えば、特許文献1〜3参照。)。
このような定着装置は、定着回転体を加熱する熱源としてヒータとして、ハロゲンヒータ、ニクロムヒータ、セラミックヒータ等の赤外域の光を発するヒータが用いられている。特に、ハロゲンヒータは昇降温特性に優れているため、定着装置の熱源として多く採用されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in image forming apparatuses such as copiers and printers, fixing apparatuses that have a short warm-up time and first print time and are less likely to cause poor fixing even when the apparatus is speeded up are known (for example, (See
In such a fixing device, a heater that emits light in the infrared region such as a halogen heater, a nichrome heater, or a ceramic heater is used as a heater as a heat source for heating the fixing rotating body. In particular, halogen heaters are widely used as heat sources for fixing devices because of their excellent temperature rise and fall characteristics.
詳しくは、特許文献1の定着装置は、定着回転体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 of
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(第1対向部材)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反射部材として、ヒータから補強部材に向かう赤外域の光を金属部材の加熱に用いる技術が開示されている。
特許文献2の定着装置は、定着回転体としての定着ベルト、定着ベルトを直接加熱するために定着ベルト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、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2本の押圧ローラ、等で構成されている。
また、特許文献2の図9には、ヒータと押圧ローラとの間に反射板を設けて、ヒータから押圧ローラに向かう赤外域の光を定着ベルト側の加熱に用いる技術が開示されている。
The fixing device of Patent Document 2 includes a fixing belt as a fixing rotating body, a heater provided in the fixing belt for directly heating the fixing belt, and a pressure rotating body that presses against the fixing belt to form a nip portion. It is composed of a pressure roller, two pressure rollers that form a nip portion in pressure contact with the pressure roller via a fixing belt, and the like.
FIG. 9 of Patent Document 2 discloses a technique in which a reflector is provided between the heater and the pressing roller, and infrared light from the heater toward the pressing roller is used for heating on the fixing belt side.
特許文献3の定着装置は、定着回転体としての定着ベルト、定着ベルトを直接加熱するために定着ベルト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、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、等で構成されている。
また、特許文献3には、ヒータと固定部材との間に反射板を設けて、ヒータから固定部材に向かう赤外域の光を定着ベルト側の加熱に用いる技術が開示されている。さらに、固定部材を金属材料で形成することで、幅方向の熱移動をおこなって、非通紙領域に生じる温度上昇を軽減する技術が開示されている。
The fixing device of
上述した特許文献1〜3等の定着装置は、ヒータに対向する位置に反射部材を設けているために、ヒータから定着ベルト以外の部材(固定部材、押圧ローラ、等である。)に向かう赤外域の光を、定着ベルトの加熱に用いることができて、定着ベルトの加熱効率が向上する効果が期待できる。
Since the fixing devices described in
ここで、例えば、A4サイズ(210mm×297mm)まで通紙可能な画像形成装置では、ヒータによって加熱される定着ベルトの範囲がA4サイズの短手寸法に対応した210mm程度に設定されている。しかし、このような画像形成装置でハガキなどの小サイズの記録媒体を通紙すると、記録媒体が通過しない範囲(非通紙領域)において、定着ベルトは、記録媒体によって熱が奪われずに、過昇温してしまうという問題(以下、適宜に「非通紙領域温度上昇」と呼ぶ。)が生じていた。
このような問題は、特許文献1〜3のように、ウォームアップ時間が短い定着装置においては、定着ベルトの幅方向の熱移動がおこなわれにくいため、特に顕著となっていた。
Here, for example, in an image forming apparatus capable of passing paper up to A4 size (210 mm × 297 mm), the range of the fixing belt heated by the heater is set to about 210 mm corresponding to the short size of A4 size. However, when a small-sized recording medium such as a postcard is passed through such an image forming apparatus, the fixing belt does not take heat away from the recording medium in a range where the recording medium does not pass (non-sheet passing area). There has been a problem that the temperature rises (hereinafter, referred to as “non-paper passing region temperature rise” as appropriate).
Such a problem is particularly noticeable in a fixing device having a short warm-up time as in
このような非通紙領域温度上昇を解決するために、記録媒体のサイズに応じて発熱幅の異なるヒータを複数設ける技術が知られているが、そのような場合には定着装置が大型化してしまったりウォームアップ時間が長くなってしまったりすることになる。
また、ヒータと定着ベルトの内周面との間に遮光板を設ける技術も知られているが、その場合にも定着装置が大型化してしまったりウォームアップ時間が長くなってしまったりすることになる。さらに、遮光板自体がヒータによって加熱され続けることにより、遮光板が温度上昇して熱破損してしまう可能性もある。
また、特許文献3では、固定部材を金属材料で形成することで幅方向の温度分布を均一化しているが、固定部材を熱容量の大きい金属材料で形成すると、定着ベルトの熱が奪われやすくなり、その結果としてウォームアップ時間が大幅に長くなってしまうという可能性がある。
In order to solve such a temperature increase in the non-sheet passing region, a technique is known in which a plurality of heaters having different heat generation widths according to the size of the recording medium are provided. In such a case, the fixing device is increased in size. It will cause a long warm-up time.
There is also known a technique of providing a light shielding plate between the heater and the inner peripheral surface of the fixing belt. In this case, however, the fixing device becomes larger or the warm-up time becomes longer. Become. Furthermore, if the light shielding plate itself continues to be heated by the heater, the light shielding plate may rise in temperature and may be thermally damaged.
In
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ヒータと反射部材とが定着回転体に内設された場合であっても、装置を大型化することなく、短いウォームアップ時間が維持されて、非通紙領域温度上昇が確実に軽減される、定着装置、及び、画像形成装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems. Even when the heater and the reflecting member are installed in the fixing rotating body, the warm-up is short without increasing the size of the apparatus. An object of the present invention is to provide a fixing device and an image forming apparatus in which the time is maintained and the temperature rise in the non-sheet-passing area is surely reduced.
この発明の請求項1記載の発明にかかる定着装置は、所定方向に走行してトナー像を加熱して溶融する定着回転体と、前記定着回転体の外周面に圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧回転体と、前記定着回転体の内周面側において幅方向に延在するように固設されたヒータと、前記ヒータに対向して当該ヒータから射出された光を前記定着回転体の内周面に向けて反射する反射面を具備した反射部材と、を備え、前記反射部材は、前記反射面の一部が、前記ヒータから射出されて入射する光の全部又は一部を吸収する吸収面に切替可能に形成されたものである。 In the fixing device according to the first aspect of the present invention, a fixing rotating body that travels in a predetermined direction to heat and melt a toner image, and a recording medium is conveyed in pressure contact with an outer peripheral surface of the fixing rotating body. A pressure rotator forming a nip portion, a heater fixed to extend in the width direction on the inner peripheral surface side of the fixing rotator, and light emitted from the heater facing the heater A reflecting member that has a reflecting surface that reflects toward the inner peripheral surface of the fixing rotator, and the reflecting member includes a part of the reflecting surface that is emitted from the heater and is incident on all of the incident light. Or it is formed so that it can switch to the absorption surface which absorbs a part.
なお、本願において、「通紙領域」とは、定着装置(画像形成装置)にて通紙される記録媒体の幅方向の範囲であるものと定義し、「非通紙領域」とは「通紙領域」の範囲外の領域であるものと定義する。したがって、幅方向のサイズの異なる記録媒体が通紙される場合には、そのサイズに応じて「通紙領域」の大きさと「非通紙領域」の大きさとがそれぞれ変動することになる。
また、本願において、「幅方向」とは、記録媒体の通紙方向に対して直交する方向であるものと定義する。
In the present application, the “sheet passing area” is defined as a range in the width direction of the recording medium to be passed by the fixing device (image forming apparatus), and the “non-sheet passing area” is defined as “passing area”. It is defined as an area outside the range of “paper area”. Therefore, when a recording medium having a different size in the width direction is passed, the size of the “sheet passing area” and the size of the “non-sheet passing area” vary depending on the size.
Further, in the present application, the “width direction” is defined as a direction orthogonal to the paper passing direction of the recording medium.
本発明は、ヒータと反射部材とが定着回転体に内設された場合であっても、反射部材の反射面の一部が、ヒータから射出された光を吸収する吸収面に切替可能に形成されているため、装置を大型化することなく、短いウォームアップ時間が維持されて、非通紙領域温度上昇が確実に軽減される、定着装置、及び、画像形成装置を提供することができる。 According to the present invention, even when the heater and the reflection member are installed in the fixing rotating body, a part of the reflection surface of the reflection member is switchable to an absorption surface that absorbs light emitted from the heater. Therefore, it is possible to provide a fixing device and an image forming apparatus in which a short warm-up time is maintained and an increase in the non-sheet-passing area temperature is reliably reduced without increasing the size of the apparatus.
実施の形態.
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
Embodiment.
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same or it corresponds, The duplication description is simplified or abbreviate | omitted suitably.
まず、図1にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図1に示すように、本実施の形態における画像形成装置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。
First, the configuration and operation of the entire image forming apparatus will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the
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。
Photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K are disposed in the
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 photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K are rotationally driven in a clockwise direction in FIG. 1 by a drive motor (not shown). Then, the surfaces of the photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K are uniformly charged at the position of the charging unit 75 (a charging process).
Thereafter, the surfaces of the photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K reach the irradiation position of the laser light L emitted from 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 photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K reach a position facing the developing
Thereafter, the surfaces of the photoconductive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K reach the positions facing 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 photoconductive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K reach a position facing the
Finally, the surfaces of the photoconductive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K reach a position facing a neutralization unit (not shown), and the residual potential on the photoconductive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K is removed at this position. The
Thus, a series of image forming processes performed on the photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K is completed.
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
Specifically, a plurality of recording media P such as transfer paper are stored in 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、定着部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.
次に、図2〜図6にて、画像形成装置本体1に設置される定着装置20の構成・動作について詳述する。
図2〜図4に示すように、定着装置20は、定着回転体としての定着ベルト21(定着部材)、固定部材26、金属部材22(加熱部材)、補強部材23、反射部材24、加熱手段としてのヒータ25(熱源)、加圧回転体としての加圧ローラ31、2つの温度センサ40A、40B、断熱部材27、ステー部材28、等で構成される。
Next, the configuration and operation of the fixing
As shown in FIGS. 2 to 4, the fixing
ここで、定着回転体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、内周面21a(固定部材26との摺接面である。)側から、基材層、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。
定着ベルト21の基材層は、層厚が30〜50μm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。
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(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、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T(トナー像)に対する離型性(剥離性)が担保される。
Here, the fixing
The base material layer of the fixing
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。なお、本実施の形態では、定着ベルト21の内径が30mmに設定されている。
定着ベルト21の内部(内周面側)には、固定部材26、ヒータ25(加熱手段)、金属部材22、補強部材23、反射部材24、断熱部材27、ステー部材28、等が固設されている。
ここで、固定部材26は、定着ベルト21の内周面21aに摺接するように固定されている。そして、固定部材26が定着ベルト21を介して加圧ローラ31に圧接することで、記録媒体Pが搬送されるニップ部が形成される。図3を参照して、固定部材26は、その幅方向両端部が定着装置20の側板43に固定支持されている。なお、固定部材26の構成については、後でさらに詳しく説明する。
Further, the diameter of the fixing
A fixing
Here, the fixing
図2を参照して、金属部材22(加熱部材)は、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形成され、ニップ部の位置では断熱部材27を介して固定部材26を保持するように形成された略円筒体である。図3を参照して、金属部材22は、その幅方向両端部が定着装置20の側板43に固定支持されている。また、金属部材22の両端には、定着ベルト21の寄り(幅方向の移動である。)を制限するための寄止めフランジ29が挿設されている。
そして、略パイプ状に形成された金属部材22は、ヒータ25から射出された赤外域の光により加熱されて定着ベルト21を加熱する(熱を伝える。)。すなわち、金属部材22がヒータ25によって直接的に加熱されて、金属部材22を介して定着ベルト21がヒータ25によって間接的に加熱されることになる。定着ベルト21の加熱効率を良好に維持するためには、金属部材22の厚さを0.1mm以下に設定することが好ましい。
金属部材22の材料としては、ステンレス鋼、ニッケル、アルミニウム、鉄、等の金属熱伝導体(熱伝導性を有する金属である。)を用いることができるが、その中でも単位体積の熱容量比(密度×比熱である。)が比較的小さいフェライト系ステンレス鋼が好適である。本実施の形態では、金属部材22の材料として、フェライト系ステンレス鋼であるSUS430を用いている。また、金属部材22の厚さを0.1mmに設定している。
Referring to FIG. 2, the metal member 22 (heating member) is formed so as to face the inner peripheral surface of the fixing
The
As a material of the
ヒータ25(熱源)は、金属部材22(定着ベルト21)の内周面側において幅方向に延在するように固設された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43に固定されている(図3を参照できる。)。そして、装置本体1の電源部により出力制御されたヒータ25の赤外域の光によって、金属部材22が加熱される。さらに、金属部材22によって定着ベルト21がニップ部を除く位置で全体的に加熱されて、加熱された定着ベルト21の表面から記録媒体P上のトナー像T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表面に対向する温度センサ40A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。
The heater 25 (heat source) is a halogen heater fixed so as to extend in the width direction on the inner peripheral surface side of the metal member 22 (fixing belt 21), and both ends thereof are formed on the
なお、上述したように、金属部材22は、その両端部が定着装置20の側板43に固定支持されている。そのため、ウォームアップ時(定着装置20を室温から所望の温度まで加熱するときである。)には、金属部材22の両端部から支持部材である側板43の側に熱が逃げやすく、ウォームアップ直後に両端部の温度が所望の温度まで上がらないという問題がある。本実施の形態では、このような問題を解決して、ウォームアップ直後の金属部材22の幅方向温度が均一になるように、ヒータ25の両端部の配光を中央部に比べて10%程度大きくしている。
As described above, both ends of the
また、本実施の形態において、上述した2つの温度センサのうち、一方は定着ベルト21の幅方向中央部の表面温度を検知する第1温度検知手段としての第1温度センサ40Aであって、他方は定着ベルト21の幅方向端部の表面温度を検知する第2温度検知手段としての第2温度センサ40Bである(図5を参照することができる)。2つの温度センサ40A、40Bとしては、サーミスタ等の接触式温度センサを用いることもできるし、サーモパイル等の非接触式温度センサを用いることもできる。
そして、上述したヒータ25の出力制御は、主として、第1温度センサ40A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ことになる。さらに、2つの温度センサ40A、40Bでそれぞれ検知した検知温度に基いて、反射部材24の切替制御がおこなわれることになるが、これについては後で詳しく説明する。
In the present embodiment, one of the two temperature sensors described above is a
The output control of the
このように、本実施の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のではなく、金属部材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
ここで、略パイプ状の金属部材22は、定着ベルト21の内周面(ニップ部を除く位置である。)にクリアランスをあけて対向するように固設されている。定着ベルト21と金属部材22とのクリアランス量A(ニップ部を除く位置のギャップである。)は、0mmより大きく1mm以下に設定されている(0mm<A≦1mmである。)。これにより、金属部材22と定着ベルト21とが摺接する面積が大きくなって定着ベルト21の磨耗が加速する不具合を抑止するとともに、金属部材22と定着ベルト21とが離れ過ぎて定着ベルト21の加熱効率が低下する不具合を抑止することができる。さらに、金属部材22が定着ベルト21に近設されることで、可撓性を有する定着ベルト21の円形姿勢がある程度維持されるため、定着ベルト21の変形による劣化・破損を軽減することができる。
また、金属部材22と定着ベルト21とが摺接しても定着ベルト21の磨耗が軽減されるように、定着ベルト21の内周面には、双方の部材21、22の間にはフッ素グリス等の潤滑剤が塗布されている。
なお、本実施の形態では、金属部材22の断面形状が略円形になるように形成したが、金属部材22の断面形状が多角形になるように形成することもできるし、金属部材22の周面にスリットを設けることもできる。
Here, the substantially pipe-shaped
Further, in order to reduce the wear of the fixing
In the present embodiment, the cross-sectional shape of the
ここで、本実施の形態では、ニップ部を形成する固定部材26の強度を補強する補強部材23が、定着ベルト21の内周面側に固設されている。図3を参照して、補強部材23は、幅方向の長さが固定部材26と同等になるように形成されていて、その幅方向両端部が定着装置20の側板43に固定支持されている。そして、補強部材23が固定部材26及び定着ベルト21を介して加圧ローラ31に当接することで、ニップ部において固定部材26が加圧ローラ31の加圧力を受けて大きく変形する不具合を抑止している。
ここで、補強部材23は、上述した機能を満足するために、ステンレスや鉄等の機械的強度が高い金属材料で形成することが好ましい。
また、本実施の形態において、補強部材23は、金属部材22の内部を概ね2つの空間に分けるように配設された板状部材である。
なお、補強部材23の構成・動作については、後でさらに詳しく説明する。
Here, in the present embodiment, the reinforcing
Here, in order to satisfy the functions described above, the reinforcing
In the present embodiment, the reinforcing
The configuration / operation of the reinforcing
また、本実施の形態では、ヒータ25に対向してヒータ25から射出された赤外域の光を金属部材22の内周面に向けて反射する反射面(換言すると、金属部材22を介して定着ベルト21の内周面に向けて反射する反射面である。)を具備する反射部材24が、補強部材23に設置されている。ヒータ25から補強部材23に向かう赤外域の光が、反射部材24の反射面によって反射して、金属部材22の加熱に用いられることになるために、定着ベルト21(金属部材22)の加熱効率がさらに向上することになる。
なお、反射部材24の構成・動作については、後でさらに詳しく説明する。
In the present embodiment, the reflecting surface that reflects the infrared light emitted from the
The configuration and operation of the reflecting
図2を参照して、ニップ部の位置で定着ベルト21の外周面に当接する加圧回転体としての加圧ローラ31は、直径が30mmであって、中空構造の芯金32上に弾性層33を形成したものである。加圧ローラ31(加圧回転体)の弾性層33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、弾性層33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。加圧ローラ31は定着ベルト21に圧接して、双方の部材間に所望のニップ部を形成する。また、図3を参照して、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45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。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43に軸受42を介して回転自在に支持されている。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。
Referring to FIG. 2, a
なお、加圧ローラ31の弾性層33を発泡性シリコーンゴム等のスポンジ状の材料で形成した場合には、ニップ部に作用する加圧力を減ずることができるために、金属部材22に生じる撓みをさらに軽減することができる。さらに、加圧ローラ31の断熱性が高められて、定着ベルト21の熱が加圧ローラ31側に移動しにくくなるために、定着ベルト21の加熱効率が向上する。
また、本実施の形態では、定着ベルト21の直径が加圧ローラ31の直径とほぼ同等になるように形成したが、定着ベルト21の直径が加圧ローラ31の直径よりも小さくなるように形成することもできる。その場合、ニップ部における定着ベルト21の曲率が加圧ローラ31の曲率よりも小さくなるために、ニップ部から送出される記録媒体Pが定着ベルト21から分離され易くなる。
Note that when the
In this embodiment, the diameter of the fixing
図4を参照して、定着ベルト21の内周面21aに摺接する固定部材26は、ベース層26b上に表面層26aが形成されたものである。固定部材26は、加圧ローラ31との対向面(摺接面)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。
なお、本実施の形態では、ニップ部を形成する固定部材26の形状を凹状に形成したが、ニップ部を形成する固定部材26の形状を平面状に形成することもできる。すなわち、固定部材26の摺接面(加圧ローラ31に対向する面である。)が平面形状になるように形成することができる。これにより、ニップ部の形状が記録媒体Pの画像面に対して略平行になって、定着ベルト21と記録媒体Pとの密着性が高まるために定着性が向上する。さらに、ニップ部の出口側における定着ベルト21の曲率が大きくなるために、ニップ部から送出された記録媒体Pを定着ベルト21から容易に分離することができる。
Referring to FIG. 4, the fixing
In the present embodiment, the shape of the fixing
また、固定部材26のベース層26b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。
金属板を曲げ加工することにより形成する略パイプ状の金属部材22は、その肉厚を薄くすることができるために、ウォームアップ時間を短縮することができる。しかし、金属部材22自身の剛性は小さくなっているため、加圧ローラ31の加圧力に抗しきれずに、撓んだり、変形することがある。パイプ状の金属部材22が変形してしまうと所望のニップ幅が得られずに、定着性が低下するという問題が生じる。これに対して、本実施の形態では、薄肉の金属部材22とは別に高剛性の固定部材26を設置してニップ部を形成しているために、そのような問題が生じるのを未然に防止することができる。
In addition, as a material for forming the
Since the thickness of the substantially pipe-shaped
また、本実施の形態では、固定部材26とヒータ25(加熱手段)との間に断熱部材27を設置している。詳しくは、固定部材26と金属部材22との間であって、固定部材26の摺接面を除く面を覆うように断熱部材27が設置されている。断熱部材27の材料としては、断熱性に優れたスポンジゴムや、空包を有するセラミック、等を用いることができる。
本実施の形態では、定着ベルト21と金属部材22とがほぼ全周にわたって近接しているため、加熱待機時(プリント動作待機時)においても定着ベルト21を周方向に温度ムラなく加熱できる。したがって、プリント要求を受けた後、速やかにプリント動作をおこなうことができる。このとき、従来のオンデマンド方式の定着装置(例えば、特許第2884714号公報参照。)では、ニップ部で加熱待機時に加圧ローラを変形させたまま熱を与えてしまうと、加圧ローラのゴムの材質によっては、熱劣化を起こして加圧ローラの寿命が短くなってしまったり、加圧ローラに圧縮永久ひずみが発生してしまったりする(ゴムの圧縮永久ひずみは、ゴムの変形に加熱が加わることにより増大する。)。そして、加圧ローラに圧縮永久ひずみが発生すると、加圧ローラの一部が凹んだ状態になり、所望のニップ幅が得られないため、定着不良が発生したり、回転時に異音が生じたりする。
これに対して、本実施の形態では、固定部材26と金属部材22との間に断熱部材27が設置されているために、加熱待機時に金属部材22の熱が固定部材26に達しにくくなる。したがって、加熱待機時に加圧ローラ31が変形した状態で高温加熱される不具合が軽減されて、上述の問題が生じるのを抑止することができる。
In this embodiment, a
In the present embodiment, since the fixing
On the other hand, in the present embodiment, since the
さらに、固定部材26と定着ベルト21との摩擦抵抗を低減するために双方の部材間に塗布された潤滑剤は、ニップ部における高圧条件に加えて高温条件による使用によって劣化して、定着ベルト21のスリップ等の不具合が生じてしまう可能性がある。
これに対して、本実施の形態では、固定部材26と金属部材22との間に断熱部材27が設置されているために、金属部材22の熱がニップ部の潤滑剤に達しにくくなる。したがって、潤滑剤の高温による劣化が軽減されて、上述の問題が生じるのを抑止することができる。
Further, the lubricant applied between the two members in order to reduce the frictional resistance between the fixing
In contrast, in the present embodiment, since the
また、本実施の形態では、固定部材26と金属部材22との間に断熱部材27が設置されているために、固定部材26が断熱されて、ニップ部では積極的に定着ベルト21は加熱されないことになる。そのため、ニップ部に送入された記録媒体Pの温度がニップ部から送出されるときには低くなる。すなわち、ニップ部出口では、記録媒体P上に定着されたトナー像の温度が低くなって、トナーの粘性が低下して、定着ベルト21に対するトナー接着力が小さくなった状態で、記録媒体Pは定着ベルト21から分離される。したがって、定着工程直後の記録媒体Pが定着ベルト21に巻き付いてジャムになる不具合が防止されるとともに、定着ベルト21に対するトナー固着も抑制される。
Further, in this embodiment, since the
また、本実施の形態では、図4を参照して、固定部材26が挿設された金属部材22の凹部を内周面側から保持するステー部材28が設置されている。
略パイプ状の金属部材22は、0.1mm厚のステンレス板に曲げ加工を施して形成したものである。したがって、ステンレス板を曲げ加工によって所望のパイプ形状に加工しようとしても、そのままでは、スプリングバックによって径が大きくなる方向に開いてしまい所望のパイプ形状を形成することができない。そして、金属部材22がスプリングバックによって開いてしまうと、定着ベルト21の内周面に接触してしまい定着ベルト21を傷つけたり、定着ベルト21との接触ムラによる定着ベルト21の加熱ムラが生じたりしてしまう。本実施の形態では、このような不具合が生じるのを抑止するために、金属部材22の開口部が形成された凹部(曲げ部)をステー部材28で固定することによって、金属部材22のスプリングバックによる変形を抑止している。具体的には、スプリングバック力に抗するように曲げ加工が施された金属部材22の形状を保持しながら、金属部材22の内周面側からステー部材28を凹部に圧入する。
In the present embodiment, referring to FIG. 4, a
The substantially pipe-shaped
ここで、金属部材22の加熱効率を高くするためには、金属部材22の肉厚は0.2mm以下に設定することが好ましい。
上述したように、金属板を曲げ加工することにより形成する略パイプ状の金属部材22は、その肉厚を薄くすることができるために、ウォームアップ時間を短縮することができる。しかし、金属部材22自身の剛性は小さくなっているため、加圧ローラ31の加圧力が金属部材22に作用すると、その加圧力に抗しきれずに、撓んだり、変形してしまう。そして、パイプ状の金属部材22が変形してしまうと所望のニップ幅が得られずに、定着性が低下するという問題が生じてしまう。これに対して、本実施の形態では、薄肉の金属部材22に凹部(固定部材26が挿設されている部分である。)をニップ部から離れるように設けて、加圧ローラ31の加圧力が金属部材22に直接的に作用しないように構成しているために、そのような問題が生じるのを未然に防止することができる。
Here, in order to increase the heating efficiency of the
As described above, since the thickness of the substantially pipe-shaped
以下、上述のように構成された定着装置20の動作について簡単に説明する。
装置本体1にプリント信号が与えられると、ヒータ25に電力が供給されるとともに、加圧ローラ31の図2中の矢印方向の回転駆動が開始される(ウォームアップが開始される)。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。そして、定着ベルト21の温度が定着可能な温度(定着可能温度)となったらウォームアップを終了して、ヒータ25をオン・オフ制御しながら定着ベルト21の温度が定着可能温度に維持される。
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T(トナー像)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ながら図2の矢印Y10方向に搬送されて、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、金属部材22(ヒータ25)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固定部材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、ニップ部から送出された記録媒体Pは、矢印Y11方向に搬送される。
なお、記録媒体Pが通紙されるとき(通紙動作時)には、反射部材24の切替制御が適宜におこなわれることになるが、これについては以下に詳しく説明する。
Hereinafter, the operation of the fixing
When a print signal is given to the apparatus
Thereafter, the recording medium P is fed from the
The toner image is formed on the surface of the recording medium P by the heating by the fixing
Note that, when the recording medium P is passed (during the passing operation), the switching control of the reflecting
以下、本実施の形態における定着装置20において特徴的な構成・動作について、詳しく説明する。
図4は、反射部材24及びニップ部の近傍を示す拡大図である。また、図5は、反射部材24を図4のA視方向からみた概略図であって、反射部材24の構成と動作とを示す図である。
図2、図4等を参照して、本実施の形態における定着装置20には、ヒータ25から射出された赤外域の光を金属部材22の内周面に向けて反射する反射面を具備した反射部材24が、補強部材23に設置されている。
Hereinafter, a characteristic configuration and operation of the fixing
FIG. 4 is an enlarged view showing the vicinity of the reflecting
Referring to FIGS. 2, 4, etc., fixing
補強部材23は、固定部材26が加圧ローラ31の加圧力を受けて大きく変形する不具合を抑止するために、ステンレスや鉄等の機械的強度が高い金属材料で形成されている。なお、本実施の形態では、補強部材23の強度を確保するために、補強部材23として厚さが3mm程度の金属材料を用いている。
また、補強部材23は、反射部材24を介してヒータ25に対向する面(吸収面23aである。)に黒色のメッキ処理が施されている。黒色メッキ処理を施した面は、ヒータ25から射出して入射する赤外域の光に対する反射率が低くなるため、赤外域の光を吸収する(吸熱する)吸収面として機能することになる。また、この吸収面23aが形成された補強部材23は、反射部材24の熱容量よりも大きな熱容量を有する吸収部材(吸熱部材)として機能することになる。
The reinforcing
In addition, the reinforcing
なお、本実施の形態では、補強部材23に黒色メッキ処理を施したが、それ以外でも、黒色DLC(ダイヤモンドライクカーボン)処理、粗面処理、酸化処理、などを施すことによって、反射率が低くて赤外域の光を吸収しやすい吸収面23aを形成することもできる。ここで、「吸収面」は、ヒータ25から射出されて入射する光(赤外域の光)の全部でなくてもその一部を吸収するもの(反射部材24の反射率よりも低い反射率を有するもの)であればよく、そのように形成されたものを本願発明において「吸収面」と呼ぶことにする。
また、本実施の形態では、補強部材23の一部(反射部材24を介してヒータ25に対向する面である。)にのみ黒色メッキ処理を施したが、補強部材23の全部に黒色メッキ処理を施すこともできる。その場合には、組み付けミスによって、吸収面23aが反対側(反射部材24を介してヒータ25に対向する面の反対側である。)に位置するように設置されてしまう不具合を防止することができる。
In the present embodiment, the reinforcing
In the present embodiment, only a part of the reinforcing member 23 (the surface facing the
ここで、本実施の形態において、反射部材24は、ヒータ25に対向する反射面の一部が、吸収面23aに切替可能に形成されている。
詳しくは、図4及び図5を参照して、反射部材24には、固定板として機能する反射板24aと、図5の左右方向に移動する可動板24bと、が重なるように設置されている。反射板24aは、ヒータ25に対向する側に設置され、幅方向両端部に複数の開口24a1が形成されている。可動板24bは、反射板24aと補強部材24(吸収面23a)との間に挟まれる位置に設置され、幅方向両端部に複数の開口24b1が形成され、さらに幅方向最端部には移動機構51〜53に嵌合する長穴24b2が形成されている。反射板24aと可動板24bとは、いずれも、板厚が0.2mm程度の高反射アルミニウム板であって、ヒータ25から射出され入射する光(輻射熱)に対する反射率が90%以上になるように形成されている。したがって、可動板24bは、反射板24aと同様に、その表面がヒータ25に対して直接的に対向するとき(その表面が反射板24aの開口部24a1を介してヒータ25に対向するときである。)、反射板(第2の反射板)として機能することになる。
Here, in the present embodiment, the reflecting
Specifically, with reference to FIGS. 4 and 5, the reflecting
なお、反射板24aや可動板24bの材料として用いられる高反射アルミニウム板として、アルミニウム板上に金属酸化物からなる増反射膜を形成した「MIRO」(alanod社製)や、さらに銀層を含んだ「MIROsilver」(alanod社製)を用いることができる。さらに、反射板24aや可動板24bの材料として、金属やガラスなどからなる基板上に、金蒸着、メッキ処理したものなどを用いることもできる。
In addition, as a highly reflective aluminum plate used as a material for the reflecting
図5(A)を参照して、反射板24aは、補強部材23に固定支持されていて、幅方向のサイズが100mmのハガキサイズの記録媒体Pの非通紙領域と、幅方向のサイズが148mmのA5縦サイズの記録媒体Pの非通紙領域と、に対応する位置に、間隔をあけて複数の開口24a1(略矩形の貫通穴である。)が形成されている。
可動板24b(第2の反射板)は、幅方向に2分割されていて、いずれも補強部材23と反射板24aとの間を図の左右方向(幅方向)にスライド移動できるように設置されている。
なお、本実施の形態において、反射部材24は、幅方向両端部が吸収面23aに切替可能に形成され、幅方向中央部が吸収面23aに切替できずに反射面24aのみが対向するように形成されている。
Referring to FIG. 5A, the
The
In the present embodiment, the reflecting
また、可動板24bには、図5(A)に示す基準状態において、反射板24aの各開口24a1に対して内側にずれた位置に、複数の開口24b1(略矩形の貫通穴である。)が形成されている。これらの複数の開口24b1は、通紙される記録媒体Pのサイズに応じて移動機構51〜53によって可動板24bをスライド移動したときに、その記録媒体Pの非通紙領域に対応した反射板24aの開口24a1に重なるように一致して、補強部材23の吸収面23a(図5においてハッチングした面である。)が露呈するように形成されている。
Further, the
具体的に、本実施の形態において最大サイズであるA4縦サイズ(幅方向のサイズが210mmである。)の記録媒体Pが通紙される場合には、移動機構51〜53によって可動板24bが図5(A)に示す位置に位置するように移動される。このとき、可動板24bの複数の開口24b1は、いずれも、反射板24aの複数の開口24a1に一致しない位置にあり、補強部材23の吸収面23aが露呈していない状態になる。すなわち、図5(A)の状態では、ヒータ25に対して、反射部材24の反射面(反射板24aの反射面と、可動板24bの反射面と、である。)のみが対向していて、補強部材23の吸収面23aは対向していないことになる。
また、A5縦サイズ(幅方向のサイズが148mmである。)の記録媒体Pが通紙される場合には、移動機構51〜53によって可動板24bが図5(B)に示す位置に位置するように移動される。このとき、A5縦サイズの非通紙領域に対応するように、可動板24bの複数の開口24b1の一部が、反射板24aの複数の開口24a1のうちの一部に一致する位置にあり、それらの位置で補強部材23の吸収面23aが露呈した状態になる。すなわち、図5(B)の状態では、ヒータ25に対して、A5縦サイズの通紙領域では反射部材24の反射面のみが対向していて吸収面23aは対向しておらず、A5縦サイズの非通紙領域では反射部材24の開口24a1、24b1を介して吸収面23aが対向していることになる。
また、ハガキサイズ(幅方向のサイズが100mmである。)の記録媒体Pが通紙される場合には、移動機構51〜53によって可動板24bが図5(C)に示す位置に位置するように移動される。このとき、ハガキサイズの非通紙領域に対応するように、可動板24bの複数の開口24b1の全部が、反射板24aの複数の開口24a1の全部に一致する位置にあり、それらの位置で補強部材23の吸収面23aが露呈した状態になる。すなわち、図5(C)の状態では、ヒータ25に対して、ハガキサイズの通紙領域では反射部材24の反射面のみが対向していて吸収面23aは対向しておらず、ハガキサイズの非通紙領域では反射部材24の開口24a1、24b1を介して吸収面23aが対向していることになる。
なお、本実施の形態では、図5(A)に示す可動板24bの状態(位置)が、基準状態(基準位置)として切替制御(スライド移動制御)がおこなわれるように設定されている。
また、上述した反射板24の切替制御(可動板24bのスライド移動制御)は、制御部に入力された記録媒体Pのサイズに関する情報に基いておこなわれることになるが、その入力情報は、給紙部12や給紙部12から定着装置20に至る搬送経路において記録媒体Pのサイズを直接的に検知するサイズ検知センサによって検知された情報に基くものであってもよいし、ユーザーによって操作パネル(不図示である。)から入力された記録媒体Pの情報に基くものであってもよい。
Specifically, when the recording medium P of A4 vertical size (the size in the width direction is 210 mm), which is the maximum size in the present embodiment, is passed, the
Further, when the recording medium P of A5 vertical size (the size in the width direction is 148 mm) is passed, the
When a postcard-sized recording medium P (size in the width direction is 100 mm) is fed, the
In the present embodiment, the state (position) of the
Further, the above-described switching control of the reflecting plate 24 (sliding movement control of the
ここで、本実施の形態において、可動板24bをスライドする移動機構は、レバー51、カム52、スプリング53等で構成されていて、幅方向に2つに分割された可動板24bにそれぞれ設置されている。
レバー51は、定着装置20の筐体に、支軸51aを中心にして回転可能に支持されている。また、レバー51の一端側(支軸51aから離れた側である。)には、可動板24bの長穴24b2に嵌合するピンが設置されている。
また、カム52は、そのカム表面がレバー51に当接するように形成されている。このカム52は、不図示のモータによって3段階の回転位置(120°位相がずれた位置である。)の切替が可能になっている。
さらに、スプリング53は、その一端側がレバー51の長手方向中央部に設置されていて、レバー51がカム52に当接するように付勢している。
このように構成された移動機構51〜53によって、制御部によりカム52の回転位置が3段階で制御されることで、可動板24bが図5(A)〜(C)のうち所望の位置にスライド移動することになる。
このように構成された移動機構51〜53は、反射板24bのスライド量を比較的小さくすることができるため、比較的小さなスペースで反射部材24の切替制御をおこなうことができる。
Here, in the present embodiment, the moving mechanism for sliding the
The
The
Further, one end of the
By the moving
Since the moving
なお、本実施の形態では、図5(A)を参照して、定着ベルト21の幅方向中央部の表面温度を検知する第1温度検知手段としての第1温度センサ40Aと、定着ベルト21の幅方向端部部の表面温度を検知する第2温度検知手段としての第2温度センサ40Bと、が設置されている。
第1温度センサ40Aが設置された幅方向の位置は、移動機構51〜53によって可動板24bがいずれの位置にスライド移動していても、吸収面23aへの切替がおこなわれない位置である。これに対して、第2温度センサ40Bが設置された幅方向の位置は、移動機構51〜53によって可動板24bが図5(B)の位置や図5(C)の位置にスライド移動していても、吸収面23aへの切替がおこなわれる位置(A5縦サイズの非通紙領域)である。そして、通紙中は、第1温度センサ40Aの検知温度が一定になるように、ヒータ25がオン・オフ制御される。
なお、図5(A)に図示した2つの温度センサ40A、40Bは、反射部材24との位置関係の理解を容易とするために図示したものであって、実際には図2に示すように温度センサ40A、40Bは定着ベルト21の外周面に対向する位置に配置されている。
In the present embodiment, referring to FIG. 5A, the
The position in the width direction where the
Note that the two
このように、本実施の形態において、反射部材24は、記録媒体Pが通紙されるときに非通紙領域に対応する位置に吸収面23aが対向するように切り替えられ、幅方向のサイズの異なる記録媒体Pが通紙されるときに非通紙領域の変動に合わせて吸収面23aの範囲(幅方向の範囲)を可変できるように形成されている。
このような構成により、非通紙領域においてヒータ25の光の一部が補強部材23(吸収面23a)に吸収されるため、非通紙領域において定着ベルト21(金属部材22)が加熱されにくくなって、非通紙領域温度上昇が確実に軽減されることになる。また、そのときに、短いウォームアップ時間は維持されることになる。すなわち、吸収面23aへの切替制御をおこなっても、ウォームアップ時間が長くなることはない。
また、補強部材23は強度を確保するために比較的大きな質量を持つように形成されていて、反射部材24の熱容量よりも大きな熱容量を有しているため、吸収面23aから吸収された光(熱)によって、大きく昇温することはない。したがって、熱を吸収する吸収部材として機能する補強部材23が熱破損する不具合も生じにくくなる。
Thus, in the present embodiment, the reflecting
With such a configuration, a part of the light of the
In addition, the reinforcing
ここで、先に説明した定着装置20の動作に連動した、反射部材24の切替動作について簡単に説明する。
定着装置20のウォームアップが開始されて、通紙される記録媒体Pのサイズが決定されると、ウォームアップ終了後に、その記録媒体Pのサイズに対応した位置への可動板24bのスライド移動がおこなわれる(図5(A)〜(C)のいずれかの位置への移動である。)。その後、可動板24bのスライド移動がおこなわれると、その状態で通紙動作がおこなわれる。このとき、非通紙領域において定着ベルト21は加熱されにくくなっているため、非通紙領域における定着ベルト21の温度上昇が緩やかになる。
Here, the switching operation of the reflecting
When the warm-up of the fixing
図6は、ハガキサイズの記録媒体Pを通紙したときの、定着ベルト21の表面温度(第1温度センサ40Aの位置と、第2温度センサ40Bの位置と、における表面温度である。)の変化を示すグラフである。図6に示すように、通紙中は第1温度センサ40aによる検知温度が一定となるように、ヒータ25がオン・オフ制御されている。
図6に示すように、従来のように反射部材24の切替制御をおこなわない場合(図5(A)の状態でハガキを通紙した場合である。)では、ヒータ25によって定着ベルト21が幅方向全域にわたって加熱されるので、非通紙領域において定着ベルト21の表面温度が急激に上昇していくのがわかる。このとき、第2温度センサ40Bの検知温度は、通紙枚数の増加にともない上昇して、やがて定着ベルト21の耐熱温度に達して、制御上、通紙が中断されることになる。
これに対して、本実施の形態のように反射部材24の切替制御をおこなう場合(図5(C)の状態でハガキを通紙した場合である。)では、非通紙領域において吸収面23aが露出してヒータ25の光(熱)を吸収するため、非通紙領域における温度上昇が緩やかになる。そのため、非通紙領域において定着ベルト21の温度が耐熱温度に達するまでの通紙枚数を多くすることが可能となる。
なお、本実施の形態では、反射部材24の切替制御(可動板24bのスライド制御)のタイミングを、ウォームアップ終了後であって通紙動作開始前としたが、ウォームアップ中や通紙中におこなうことも可能である。
FIG. 6 shows the surface temperature of the fixing belt 21 (the surface temperature at the position of the
As shown in FIG. 6, when the switching control of the
On the other hand, when the switching control of the reflecting
In the present embodiment, the switching control of the reflecting member 24 (sliding control of the
ここで、本実施の形態における定着装置20では、第2温度センサ40B(第2温度検知手段)によって検知された温度が、第1温度センサ40A(第1温度検知手段)によって検知された温度に対して、所定値以上高くなったときに、反射部材24の幅方向両端部を吸収面23aに切り替えるように制御している。
詳しくは、最大サイズのA4縦サイズの記録媒体Pが通紙される場合に、先に説明したように、反射部材24が図5(A)の状態に切替制御される。そして、第1温度センサ40Aで検知される温度が所望の温度になるように、ヒータ25がオン・オフ制御される。しかしながら、ヒータ25は、その配光が、幅方向両端部が幅方向中央部に比べて大きくなるように形成されているため、連続通紙をおこなうと定着ベルト21の幅方向両端部の温度がゆっくりと上昇していってしまう。したがって、本実施の形態では、第2温度センサ40Bの検知温度が、第1温度センサ40Aの検知温度よりも、10℃以上高くなった場合に、反射部材24が図5(B)の状態になるように切替制御している。すなわち、幅方向両端部に吸収面23aが露呈するように可動板24bをスライド制御している。また、第2温度センサ40Bの検知温度が、第1温度センサ40Aの検知温度に対して、10℃未満に低下した場合には、反射部材24が図5(A)の状態に戻るように切替制御している。
このような制御をおこなうことで、最大サイズの記録媒体Pを連続通紙するときに、定着ベルト21の幅方向両端部が過昇温する不具合を防止することができる。
なお、本実施の形態において、第2温度センサ40Bの検知温度が定着ベルト21の耐熱温度に達した場合には、通紙を中断して、ヒータ25をオフする制御をおこなっている。
Here, in the fixing
Specifically, when the largest A4 vertical size recording medium P is passed, the
By performing such control, it is possible to prevent a problem that the temperature increases at both ends in the width direction of the fixing
In the present embodiment, when the temperature detected by the
以下、本実施の形態における定着装置20における4つの変形例について述べる。
図7は、第1の変形例を示すものであって、反射部材24及び補強部材23を示す概略斜視図(3つの部材24a、24b、23を離して図示した分解斜視図である。)である。
図7に示すように、第1の変形例にかかる反射部材24は、可動板24bに、複数の開口24b1の代わりに、複数の吸収面24b10が形成されている点が、前記実施の形態のものと大きく相違する。具体的に、可動板24bの対向面(反射板24aに対向する面である。)には、反射面の他に、各サイズの非通紙領域に対応して複数の吸収面24b10(耐熱塗料によって黒塗装されている。)が形成されている。一方、前記実施の形態のものとは異なり、補強部材23には、黒色メッキ処理は施されていない。
このような構成においても、可動板24bが、前記実施の形態のものと同様に、スライド移動制御されることで、記録媒体Pの非通紙領域に対応する位置に吸収面24b10が対向するように移動するため、本実施の形態のものと同様の効果が発揮されることになる。
なお、この第1の変形例において、吸収面24b10が形成された可動板24b自体は熱容量が小さいが、可動板24bが面接触する補強部材23は熱容量が大きく吸収部材(吸熱部材)として機能するため、可動板24bが過昇温して熱破損する不具合が抑止される。
Hereinafter, four modified examples of the fixing
FIG. 7 shows a first modification, and is a schematic perspective view showing the reflecting
As shown in FIG. 7, the reflecting
Even in such a configuration, the
In the first modification, the
図8は、第2の変形例を示すものであって、反射部材24及び補強部材23を示す概略斜視図(3つの部材24a、24b、23を離して図示した分解斜視図である。)である。
図8に示すように、第2の変形例にかかる反射部材24は、反射板24aが最小サイズのハガキサイズに合わせて100mm幅で形成されていて、2分割された可動板24bがそれぞれ60mm幅で形成されている。また、反射板24aと可動板24bとは、いずれも、前記実施の形態のもののような開口24a1、24b1は設けられていない。また、図示は省略するが、2分割されて両矢印方向にスライド移動可能に構成された可動板24bは、互いの一部が重なり合うことで、反射板24aの幅に合わせて反射板24aの裏面(ヒータ25に対向しない面である。)に隠れるように移動することができる。なお、2つの可動板24bは、それぞれ、反射板24aの端部から0〜55mmの範囲で露呈できるように移動可能に構成されている。一方、前記実施の形態のものと同様に、補強部材23には、黒色メッキ処理が施され、吸収面23aが形成されている。
このような構成においても、可動板24bをスライド移動制御することで、記録媒体Pの非通紙領域に対応する位置に吸収面23aが対向するように調整することができるため、本実施の形態のものと同様の効果が発揮されることになる。特に、第2の変形例のものは、可動板24bのスライド量が大きくなるものの、非通紙領域における吸熱面23aの面積を大きくできるため、非通紙領域の温度上昇を抑制する効果が大きくなる。
FIG. 8 shows a second modification, and is a schematic perspective view showing the reflecting
As shown in FIG. 8, in the reflecting
Even in such a configuration, by controlling the sliding movement of the
図9は、第3の変形例を示すものであって、反射部材24及び補強部材23を示す概略斜視図(3つの部材24a、24b、23を離して図示した分解斜視図である。)である。
図9に示すように、第3の変形例にかかる反射部材24は、反射板24aが最大サイズの210mm幅で形成されていて、可動板24bも最大サイズの210mm幅で形成されている。また、反射板24aと可動板24bとは、いずれも、前記実施の形態のもののような開口24a1、24b1は設けられていない。また、前記実施の形態のものとは異なり、可動板24bは、幅方向に対して直交する方向にスライド移動するように構成されており、2分割されておらず、幅方向両端部が幅方向中央部に比べてスライド移動方向に突出するように略コの字状に形成されている。さらに、可動板24bの対向面(反射板24aに対向する面である。)は、その全面に黒メッキ処理が施され、吸収面24b10が形成されている。一方、前記実施の形態のものとは異なり、補強部材23には、黒色メッキ処理は施されていない。
このような構成においても、可動板24bを図の上方にスライド移動することで、記録媒体Pの非通紙領域に対応する位置に吸収面23aを対向させることができるため、本実施の形態のものと同様の効果が発揮されることになる。特に、第3の変形例のものは、反射板24aの領域は可変されないものの、反射板24aの領域以外の領域に露呈するように吸収面24b10が移動するため、非通紙領域の温度上昇を抑制する効果が発揮されることになる。なお、この第3の変形例のように、反射板の領域以外の領域に吸収面が露呈するような場合も、非通紙領域において反射面と吸収面との比率が可変されるため、「反射面の一部が吸収面に切り替わる」態様に含まれるものとする。
FIG. 9 shows a third modification, and is a schematic perspective view showing the reflecting
As shown in FIG. 9, in the reflecting
Even in such a configuration, by sliding the
図10は、第4の変形例を示すものであって、定着装置20を示す構成図である。
図10に示すように、第4の変形例にかかる定着装置20は、本実施の形態のものと異なり、金属部材22が設置されておらず、ヒータ25によって定着ベルト21を直接的に加熱するように構成されている。また、この定着装置20は、側板43に、定着ベルト21の内周面に当接して定着ベルト21の円形姿勢を保持するためのフランジ部材が挿設されている。また、補強部材23は、略W字状に形成されていて、その対向面(ヒータ25に対向する面である。)に反射部材24が設置されている。そして、反射部材24は、前記実施の形態のもの(又は、変形例1〜3のもの)と同様に、その一部が吸収面に切替可能に形成されている。
このような構成においても、本実施の形態のものと同様に、可動板24bをスライド移動制御することで、本実施の形態のものと同様の効果を得ることができる。特に、第4の変形例の定着装置20は、ヒータ25によって定着ベルト21が直接的に加熱されるように構成しているため、ウォームアップ時間をさらに短縮することが可能になっている。
FIG. 10 shows a fourth modification and is a configuration diagram showing the fixing
As shown in FIG. 10, the fixing
Even in such a configuration, the same effect as that of the present embodiment can be obtained by controlling the sliding movement of the
以上説明したように、本実施の形態においては、ヒータ25と反射部材24とが定着ベルト21(定着回転体)に内設された場合であっても、反射部材24の反射面の一部が、ヒータ25から射出された光を吸収する吸収面23aに切替可能に形成されているため、定着装置20を大型化することなく、短いウォームアップ時間が維持されて、非通紙領域温度上昇を確実に軽減することができる。
As described above, in the present embodiment, even if the
なお、本実施の形態では、定着回転体として複層構造の定着ベルト21を用いたが、定着回転体としてポリイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、金属等からなる無端状の定着フィルムを用いることもできるし、定着回転体として中空構造の芯金上に弾性層、表面層等が積層された定着ローラを用いることもできる。
また、本実施の形態では、加圧回転体として加圧ローラ31を用いたが、加圧回転体として無端状の加圧ベルトを用いることもできる。
そして、それらの場合にも、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
In this embodiment, the fixing
In the present embodiment, the
In these cases, the same effect as in the present embodiment can be obtained.
また、本実施の形態では、図5(A)〜(C)を用いて説明したように、3種類のサイズの記録媒体Pに対応して3段階で反射部材24(可動板24b)の切替制御をおこなえるように構成した。しかし、記録媒体Pのサイズの種類はこれに限定されることなく、2種類又は4種類以上のサイズの記録媒体Pに対応してその数の分だけ複数段階で反射部材24(可動板24b)の切替制御をおこなえるように構成することもできる。
また、本実施の形態では、定着ベルト21の内周面側にヒータ25が1本設置された定着装置20に対して、本発明を適用した。これに対して、定着ベルト21の内周面側にヒータ25が複数本並設された定着装置20に対しても、本発明を適用することができる。さらに、定着ベルト21の内周面側にヒータ25が幅方向に複数に分割して延在するように設置された定着装置20に対しても、本発明を適用することができる。
そして、それらの場合にも、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
In the present embodiment, as described with reference to FIGS. 5A to 5C, the reflection member 24 (
Further, in the present embodiment, the present invention is applied to the fixing
In these cases, the same effect as in the present embodiment can be obtained.
なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。 It should be noted that the present invention is not limited to the present embodiment, and it is obvious that the present embodiment can be modified as appropriate within the scope of the technical idea of the present invention, other than suggested in the present embodiment. is there. In addition, the number, position, shape, and the like of the constituent members are not limited to the present embodiment, and the number, position, shape, and the like suitable for implementing the present invention can be achieved.
1 画像形成装置本体(装置本体)、
20 定着装置、
21 定着ベルト(定着回転体)、
22 金属部材(加熱部材)、
23 補強部材(吸収部材)、
23a 吸収面、
24 反射部材、
24a 反射板(固定板)、
24a1 開口、
24b 可動板、
24b1 開口、 24b2 長穴、
25 ヒータ、
26 固定部材、
31 加圧ローラ(加圧回転体)、
40A 第1温度センサ(第1温度検知手段)、
40B 第2温度センサ(第2温度検知手段)、
P 記録媒体。
1 image forming apparatus body (apparatus body),
20 fixing device,
21 fixing belt (fixing rotating body),
22 metal member (heating member),
23 Reinforcing member (absorbing member),
23a absorbing surface,
24 reflective member,
24a Reflector (fixed plate),
24a1 opening,
24b movable plate,
24b1 opening, 24b2 oblong hole,
25 heater,
26 fixing member,
31 Pressure roller (pressure rotating body),
40A 1st temperature sensor (1st temperature detection means),
40B 2nd temperature sensor (2nd temperature detection means),
P Recording medium.
Claims (7)
前記定着回転体の外周面に圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧回転体と、
前記定着回転体の内周面側において幅方向に延在するように固設されたヒータと、
前記ヒータに対向して当該ヒータから射出された光を前記定着回転体の内周面に向けて反射する反射面を具備した反射部材と、
を備え、
前記反射部材は、前記反射面の一部が、前記ヒータから射出されて入射する光の全部又は一部を吸収する吸収面に切替可能に形成されたことを特徴とする定着装置。 A fixing rotator that travels in a predetermined direction to heat and melt the toner image;
A pressure rotator that forms a nip portion that is pressed against the outer peripheral surface of the fixing rotator to convey the recording medium; and
A heater fixed to extend in the width direction on the inner peripheral surface side of the fixing rotating body;
A reflective member having a reflective surface that faces the heater and reflects light emitted from the heater toward the inner peripheral surface of the fixing rotating body;
With
The fixing device is characterized in that a part of the reflection surface of the reflection member is switchable to an absorption surface that absorbs all or a part of incident light emitted from the heater.
前記定着回転体の幅方向端部の表面温度を検知する第2温度検知手段と、
を備え、
前記反射部材は、幅方向端部が前記吸収面に切替可能に形成され、幅方向中央部が前記吸収面に切替できないように形成され、
前記第2温度検知手段によって検知された温度が、前記第1温度検知手段によって検知された温度に対して、所定値以上高くなったときに、前記反射部材の幅方向端部を前記吸収面に切り替えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の定着装置。 First temperature detecting means for detecting the surface temperature of the central portion in the width direction of the fixing rotating body;
Second temperature detecting means for detecting the surface temperature of the end portion in the width direction of the fixing rotating body;
With
The reflection member is formed such that a width direction end portion can be switched to the absorption surface, and a width direction central portion cannot be switched to the absorption surface,
When the temperature detected by the second temperature detecting means is higher than a predetermined value by the temperature detected by the first temperature detecting means, the widthwise end of the reflecting member is used as the absorbing surface. The fixing device according to claim 1, wherein the fixing device is switched.
前記定着回転体の内周面側に固設されて前記固定部材に当接して当該固定部材を補強する補強部材と、
を備え、
前記吸収部材は、前記補強部材であって、
前記反射部材は、前記補強部材に設置されたことを特徴とする請求項4に記載の定着装置。 A fixing member fixed on the inner peripheral surface side of the fixing rotator and forming the nip portion by pressing against the pressure rotator via the fixing rotator;
A reinforcing member fixed on the inner peripheral surface side of the fixing rotator and contacting the fixing member to reinforce the fixing member;
With
The absorbing member is the reinforcing member,
The fixing device according to claim 4, wherein the reflecting member is installed on the reinforcing member.
前記反射部材は、前記金属部材の内周面側に設置されて、前記ヒータから射出された光を前記金属部材の内周面に向けて反射することを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の定着装置。 A pipe that is fixed at the position excluding the nip portion so as to face the inner peripheral surface of the fixing rotator to heat the fixing rotator and is heated by the heater fixed at the inner peripheral surface side A metal member having a shape,
The said reflecting member is installed in the inner peripheral surface side of the said metal member, and reflects the light inject | emitted from the said heater toward the inner peripheral surface of the said metal member, The Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. The fixing device according to any one of the above.
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