JP2013250535A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、定着装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、ベルトを定着部材として用いるベルト定着機構に関する。 The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus, and more particularly to a belt fixing mechanism using a belt as a fixing member.
周知のように、電子写真方式による画像形成装置においては、潜像担持体である感光体上に形成された静電潜像がトナーにより可視像処理され、トナー像が記録紙などの記録媒体に転写されたうえで熱および圧力を作用させる定着工程が実行されて複写出力を得るようになっている。 As is well known, in an electrophotographic image forming apparatus, an electrostatic latent image formed on a photoreceptor, which is a latent image carrier, is subjected to visible image processing with toner, and the toner image is a recording medium such as recording paper. Then, a fixing process is performed in which heat and pressure are applied after the image is transferred to the image, and a copy output is obtained.
画像形成装置に用いられる定着方式の一つとして、記録紙の搬送路を挟んで対向当接する定着ローラおよび加圧ローラを用いる熱ローラ定着方式がある。
この方式では、定着ローラ内に設けられている熱源からの熱と加圧ローラとの挟持作用により熱と圧力でトナー像を融解・浸透させる。
熱ローラ定着方式ではローラの熱容量が大きいことが原因して定着温度までの立ち上がりに時間を要する。
As one of the fixing methods used in the image forming apparatus, there is a heat roller fixing method using a fixing roller and a pressure roller that are opposed to each other across a conveyance path of a recording paper.
In this system, the toner image is melted and permeated by heat and pressure by the clamping action between the heat from the heat source provided in the fixing roller and the pressure roller.
In the heat roller fixing method, it takes time to rise to the fixing temperature due to the large heat capacity of the roller.
そこで、定着温度の立ち上がりを改善する構成として、ローラよりも熱容量の小さいベルトを用いたベルト定着方式が知られている(例えば、特許文献1)。
図5は、特許文献1に開示されている定着装置の構成を示す図であり、その構成を説明すると次の通りである。
図5において、定着装置Aは、転写紙Sの搬送路を挟んで一方に定着ローラBが、他方に加圧ローラCを備えて構成されている。
定着ローラBには、これとは別の位置に配置されている加熱ローラDとの間に捲装された定着ベルトEが掛け回されており、定着ベルトEは、テンションローラFによる張力付加により定着ローラBの回転に連動して移動するようになっている。
Therefore, a belt fixing method using a belt having a smaller heat capacity than a roller is known as a configuration for improving the rising of the fixing temperature (for example, Patent Document 1).
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the fixing device disclosed in Patent Document 1, and the configuration will be described as follows.
In FIG. 5, the fixing device A is configured to include a fixing roller B on one side and a pressure roller C on the other side across the conveyance path of the transfer paper S.
A fixing belt E is wound around the fixing roller B between the fixing roller B and a heating roller D disposed at a position different from the fixing roller B. The fixing belt E is applied with tension by the tension roller F. It moves in conjunction with the rotation of the fixing roller B.
加熱ローラDの内部にはヒータD1が配置されており、ヒータD1により加熱された定着ベルトEの温度はベルト表面に接触しているサーミスタGにより管理されている。
これら各ローラは、定着装置Aの筐体1A内に配置されており、定着ローラBと加圧ローラCとが互いに当接する位置に形成される定着ニップを通過する際に転写紙Sが、熱・圧力を受けてトナー像定着される。
定着後の転写紙Sは、定着ニップ部後方には位置されている分離爪Hにより排出方向を規制されて排出される。
A heater D1 is disposed inside the heating roller D, and the temperature of the fixing belt E heated by the heater D1 is controlled by a thermistor G in contact with the belt surface.
Each of these rollers is disposed in the housing 1A of the fixing device A, and the transfer sheet S is heated when passing through a fixing nip formed at a position where the fixing roller B and the pressure roller C are in contact with each other. -The toner image is fixed under pressure.
After the fixing, the transfer sheet S is discharged after its discharge direction is regulated by a separation claw H located behind the fixing nip.
また、上述したベルトの加熱方式の別例として、定着ニップに対向してベルトを加熱する構成が提案されている(例えば、特許文献2)。
図6は、この構成を示す図であり、同図において、定着装置は、定着ベルトEと、定着ベルトEの内部に設けられる金属熱伝導体Jと、熱源Kと、前記定着ベルトEを介して前記金属熱伝導体Jに接してニップを形成する加圧ローラLとを具備し、前記ニップを通る被定着材である転写紙(図示されず)に対し加熱および加圧して定着処理を行う。
上述した構成では、金属熱伝導体Jが前記熱源Kにより加熱されるパイプ部材であり、前記金属熱伝導体Jを固定し、かつ該金属熱伝導体Jに対して前記定着ベルトEを移動可能に設け、前記金属熱伝導体Jと前記加圧ローラLとを前記定着ベルトEを介して圧接させて前記ニップを形成すると共に定着ベルトEの移動を案内する構成が提案されている。
以上の構成においては、ローラと違って熱容量を用いることにより定着温度への立ち上がりを早くすることができこれに伴って省電力化が図れる。
Further, as another example of the above-described belt heating method, a configuration in which the belt is heated facing the fixing nip has been proposed (for example, Patent Document 2).
FIG. 6 is a diagram showing this configuration, in which the fixing device includes a fixing belt E, a metal heat conductor J provided inside the fixing belt E, a heat source K, and the fixing belt E. And a pressure roller L that forms a nip in contact with the metal heat conductor J, and performs a fixing process by heating and pressing a transfer paper (not shown) that is a fixing material passing through the nip. .
In the configuration described above, the metal heat conductor J is a pipe member that is heated by the heat source K, the metal heat conductor J is fixed, and the fixing belt E is movable relative to the metal heat conductor J. The metal heat conductor J and the pressure roller L are pressed against each other via the fixing belt E to form the nip and guide the movement of the fixing belt E.
In the above configuration, unlike the roller, by using the heat capacity, the rise to the fixing temperature can be accelerated, and accordingly, power saving can be achieved.
上記特許文献2に開示されている構成では、金属熱伝導体Jと加圧ローラLとが対向する領域を定着ニップ部に設定し、この定着ニップ部において加圧ローラLの回転により定着ベルトEが引きずられて金属熱伝導体Jの表面を移動する。
定着ベルトEは、加圧ローラの回転駆動により引きずられる格好で連れ回ると、定着ニップ部の入口側と出口側とで張力が変化することに起因して、定着ニップ部出口側、換言すれば定着ニップを挟んで定着ベルトEの移動方向下流側では弛みが生じやすくなる。
In the configuration disclosed in Patent Document 2, a region where the metal heat conductor J and the pressure roller L face each other is set in the fixing nip portion, and the fixing belt E is rotated by the rotation of the pressure roller L in the fixing nip portion. Is dragged and moves on the surface of the metal thermal conductor J.
When the fixing belt E is dragged by the rotational driving of the pressure roller, the tension changes between the inlet side and the outlet side of the fixing nip portion. Looseness tends to occur on the downstream side in the moving direction of the fixing belt E across the fixing nip.
このため、金属熱伝導体Jでは、定着ニップ部入口側と出口側とで定着ベルトEに対する接触状態が異なることにより、定着ニップ部出口側と定着ニップ部入口側とで温度差が生じることになる。つまり、定着ニップ部出口側では熱伝達対象である定着ベルトが接触していないために、定着ニップ部側のように定着ベルトへの熱伝達が行われないことで金属熱伝導体Jの温度が異常に上昇する。
この結果、金属熱伝導体Jは、長手方向端部に比べて放熱が少ない長手方向中央において凸状に熱変形が生じると、長手方向両端部で定着ベルトとの間に隙間が生じ、上述したように、熱伝達が行われにくくなることにより異常発熱を起こしてしまうという問題がある。
For this reason, in the metal heat conductor J, the contact state with the fixing belt E is different between the fixing nip portion inlet side and the outlet side, so that a temperature difference occurs between the fixing nip portion outlet side and the fixing nip portion inlet side. Become. That is, since the fixing belt which is a heat transfer target is not in contact with the fixing nip portion outlet side, heat transfer to the fixing belt is not performed unlike the fixing nip portion side, so that the temperature of the metal heat conductor J is increased. It rises abnormally.
As a result, when the metal thermal conductor J is thermally deformed in a convex shape at the center in the longitudinal direction where heat dissipation is less than that at the longitudinal ends, a gap is formed between the fixing belts at both longitudinal ends. As described above, there is a problem that abnormal heat generation occurs due to difficulty in heat transfer.
本発明の目的は、上記従来の定着装置、特に、加圧ローラと対向する部材表面を定着ベルトが移動する形式を用いる定着装置における問題に鑑み、定着に用いられる部材の異常過熱を防止して定着ベルト等の熱容量の小さい部材を用いた際の定着装置の熱破壊を防止できる構成を備えた定着装置および画像形成装置を提供することにある。 An object of the present invention is to prevent abnormal overheating of a member used for fixing in view of the problems in the above-described conventional fixing device, in particular, a fixing device using a type in which a fixing belt moves on a member surface facing a pressure roller. An object of the present invention is to provide a fixing device and an image forming apparatus having a configuration capable of preventing thermal destruction of a fixing device when a member having a small heat capacity such as a fixing belt is used.
この目的を達成するための本発明は、回転可能な無端状の可撓性定着ベルトと、前記定着ベルトの内側に配設されたニップ形成部材と、前記ニップ形成部材を、前記可撓性定着ベルトに対面する側と反対側で支持する支持部材と、前記可撓性定着ベルトがループ状となるように外表面に捲装され、内部には前記ニップ形成部材および支持部材が配置されると共に前記支持部材の下方に配置されている熱源により加熱されることで可撓性定着ベルトを加熱するパイプ状熱伝導体と、前記定着ベルトを挟んで前記ニップ形成部材と当接することにより定着ベルトとの間にニップ部を形成する対向回転体とを備え、前記パイプ状熱伝導体には、前記熱源と相反する位置で、該パイプ状熱伝導体の内面との間に該パイプ状熱伝導体の熱変形時に当接可能な隙間を持たせて配置された変形抑制部材が設けられていることを特徴とする定着装置にある。 In order to achieve this object, the present invention provides a rotatable endless flexible fixing belt, a nip forming member disposed inside the fixing belt, and the nip forming member. A support member that supports the belt on the side opposite to the side facing the belt, and the flexible fixing belt is mounted on an outer surface so as to form a loop, and the nip forming member and the support member are disposed therein. A pipe-shaped heat conductor that heats the flexible fixing belt by being heated by a heat source disposed below the support member; and a fixing belt that is in contact with the nip forming member with the fixing belt interposed therebetween. An opposite rotator that forms a nip portion between the pipe-shaped heat conductor and the pipe-shaped heat conductor between the inner surface of the pipe-shaped heat conductor at a position opposite to the heat source. Can be contacted during thermal deformation of In the fixing device, characterized in that deformation suppressing member disposed to have a such gap is provided.
本発明によれば、パイプ状熱伝導体の内部に設けられている熱源と相反する位置に該パイプ状熱伝導体の熱変形を抑制する変形抑制部材が設けられているので、パイプ状熱伝導体における熱源と対向する位置と熱源と相反する位置、換言すれば、熱源から遠い位置との間で温度差が生じた際の熱変形が起こった場合、その変形量が変形抑制部材とパイプ状熱伝導体との当接により抑えられることになる。
これにより、特に加熱開始時のように、パイプ状熱伝導体において熱源と対向する位置と熱源と相反する位置との間での温度差が大きくなるような場合には、パイプ状熱伝導体の熱変形が大きくなった場合にパイプ状熱伝導体と可撓性定着ベルトとの間に隙間が生じるのを防止して隙間が生じた際に発生するパイプ状熱伝導体自体の加熱継続による異常過熱を未然に防ぐことができる。
According to the present invention, the deformation suppressing member that suppresses the thermal deformation of the pipe-shaped heat conductor is provided at a position opposite to the heat source provided inside the pipe-shaped heat conductor. When thermal deformation occurs when a temperature difference occurs between the position facing the heat source in the body and the position opposite to the heat source, in other words, the position far from the heat source, the amount of deformation is deformed between the deformation suppressing member and the pipe shape. It is suppressed by contact with the heat conductor.
As a result, when the temperature difference between the position facing the heat source in the pipe-shaped heat conductor and the position opposite to the heat source becomes large, particularly at the start of heating, the pipe-shaped heat conductor Abnormality due to continued heating of the pipe-shaped heat conductor itself that occurs when the gap is created by preventing the gap from being formed between the pipe-shaped heat conductor and the flexible fixing belt when the thermal deformation becomes large Overheating can be prevented in advance.
以下、図面により本発明を実施するための形態について説明する。
なお、本発明の実施の形態を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り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。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
In each of the drawings for explaining the embodiments of the present invention, constituent elements such as members and components having the same function or shape are described once by giving the same reference numerals as much as possible. Then, the explanation is omitted.
まず、図1を参照して、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。
図1に示す画像形成装置1は、カラーレーザープリンタであり、その装置本体の中央には、4つの作像部4Y,4M,4C,4Kが設けられている。各作像部4Y,4M,4C,4Kは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。
First, an overall configuration and operation of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
An image forming apparatus 1 shown in FIG. 1 is a color laser printer, and four image forming units 4Y, 4M, 4C, and 4K are provided in the center of the apparatus main body. Each of the image forming units 4Y, 4M, 4C, and 4K contains developers of different colors of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) corresponding to the color separation components of the color image. The configuration is the same except that.
具体的に、各作像部4Y,4M,4C,4Kは、潜像担持体としてのドラム状の感光体5と、感光体5の表面を帯電させる帯電装置6と、感光体5の表面にトナーを供給する現像装置7と、感光体5の表面をクリーニングするクリーニング装置8などを備える。なお、図1では、ブラックの作像部4Kが備える感光体5、帯電装置6、現像装置7、クリーニング装置8のみに符号を付しており、その他の作像部4Y,4M,4Cにおいては符号を省略している。
Specifically, each of the image forming units 4Y, 4M, 4C, and 4K has a drum-shaped photoconductor 5 as a latent image carrier, a charging device 6 that charges the surface of the photoconductor 5, and a surface of the photoconductor 5. A developing device 7 for supplying toner and a
各作像部4Y,4M,4C,4Kの下方には、感光体5の表面を露光する露光装置9が配設されている。露光装置9は、光源、ポリゴンミラー、f−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体5の表面へレーザー光を照射するようになっている。 Under the image forming units 4Y, 4M, 4C, and 4K, an exposure device 9 that exposes the surface of the photoreceptor 5 is disposed. The exposure device 9 includes a light source, a polygon mirror, an f-θ lens, a reflection mirror, and the like, and irradiates the surface of each photoconductor 5 with laser light based on image data.
各作像部4Y,4M,4C,4Kの上方には、転写装置3が配設されている。転写装置3は、転写体としての中間転写ベルト30と、一次転写手段としての4つの一次転写ローラ31と、二次転写手段としての二次転写ローラ36と、二次転写バックアップローラ32と、クリーニングバックアップローラ33と、テンションローラ34、ベルトクリーニング装置35を備える。
A
中間転写ベルト30は、無端状のベルトであり、二次転写バックアップローラ32、クリーニングバックアップローラ33及びテンションローラ34によって張架されている。ここでは、二次転写バックアップローラ32が回転駆動することによって、中間転写ベルト30は図の矢印で示す方向に周回走行(回転)するようになっている。 The intermediate transfer belt 30 is an endless belt and is stretched by a secondary transfer backup roller 32, a cleaning backup roller 33, and a tension roller 34. Here, when the secondary transfer backup roller 32 is driven to rotate, the intermediate transfer belt 30 runs (rotates) in the direction indicated by the arrow in the figure.
4つの一次転写ローラ31は、それぞれ、各感光体5との間で中間転写ベルト30を挟み込んで一次転写ニップを形成している。また、各一次転写ローラ31には、図示しない電源が接続されており、所定の直流電圧(DC)及び/又は交流電圧(AC)が各一次転写ローラ31に印加されるようになっている。 Each of the four primary transfer rollers 31 sandwiches the intermediate transfer belt 30 with each photoconductor 5 to form a primary transfer nip. Further, a power source (not shown) is connected to each primary transfer roller 31 so that a predetermined DC voltage (DC) and / or AC voltage (AC) is applied to each primary transfer roller 31.
二次転写ローラ36は、二次転写バックアップローラ32との間で中間転写ベルト30を挟み込んで二次転写ニップを形成している。また、一次転写ローラ31と同様に、二次転写ローラ36にも図示しない電源が接続されており、所定の直流電圧(DC)及び/又は交流電圧(AC)が二次転写ローラ36に印加されるようになっている。 The secondary transfer roller 36 sandwiches the intermediate transfer belt 30 with the secondary transfer backup roller 32 to form a secondary transfer nip. Similarly to the primary transfer roller 31, a power source (not shown) is also connected to the secondary transfer roller 36, and a predetermined DC voltage (DC) and / or AC voltage (AC) is applied to the secondary transfer roller 36. It has become so.
ベルトクリーニング装置35は、中間転写ベルト30に当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードを有する。このベルトクリーニング装置35から伸びた図示しない廃トナー移送ホースは、図示しない廃トナー収容器の入り口部に接続されている。 The belt cleaning device 35 includes a cleaning brush and a cleaning blade disposed so as to contact the intermediate transfer belt 30. A waste toner transfer hose (not shown) extending from the belt cleaning device 35 is connected to an entrance of a waste toner container (not shown).
プリンタ本体の上部には、ボトル収容部2が設けられており、ボトル収容部2には補給用のトナーを収容した4つのトナーボトル2Y,2M,2C,2Kが着脱可能に装着されている。各トナーボトル2Y,2M,2C,2Kと上記各現像装置7との間には、図示しない補給路が設けてあり、この補給路を介して各トナーボトル2Y,2M,2C,2Kから各現像装置7へトナーが補給されるようになっている。 A bottle container 2 is provided in the upper part of the printer main body, and four toner bottles 2Y, 2M, 2C, and 2K containing replenishing toner are detachably attached to the bottle container 2. A replenishment path (not shown) is provided between each toner bottle 2Y, 2M, 2C, 2K and each developing device 7, and each development from each toner bottle 2Y, 2M, 2C, 2K is performed via this replenishment path. The toner is supplied to the device 7.
一方、プリンタ本体の下部には、記録媒体としての用紙Pを収容した給紙トレイ10や、給紙トレイ10から用紙Pを搬出する給紙ローラ11等が設けてある。ここで、記録媒体には、普通紙以外に、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙(コート紙やアート紙等)、トレーシングペーパ、OHPシート等が含まれる。また、図示しないが、手差し給紙機構が設けてあってもよい。
On the other hand, at the lower part of the printer main body, a paper feed tray 10 that stores paper P as a recording medium, a
プリンタ本体内には、用紙Pを給紙トレイ10から二次転写ニップを通過させて装置外へ排出するための搬送路Rが配設されている。搬送路Rにおいて、二次転写ローラ36の位置よりも用紙搬送方向上流側には、二次転写ニップへ用紙Pを搬送する搬送手段としての一対のレジストローラ12が配設されている。
In the printer main body, a transport path R is provided for discharging the paper P from the paper feed tray 10 through the secondary transfer nip to the outside of the apparatus. In the transport path R, a pair of
また、二次転写ローラ36の位置よりも用紙搬送方向下流側には、用紙Pに転写された未定着画像を定着するための定着装置20が配設されている。さらに、定着装置20よりも搬送路Rの用紙搬送方向下流側には、用紙を装置外へ排出するための一対の排紙ローラ13が設けられている。また、プリンタ本体の上面部には、装置外に排出された用紙をストックするための排紙トレイ14が設けてある。
Further, a fixing
次に、図2に基づき、上記定着装置20の構成について説明する。
図2に示すように、定着装置20は、ループ状をなし、回転可能な可撓性定着ベルト(以下、便宜上、定着ベルトと称する)21と、定着ベルト21の内側に配置されたニップ形成部材22と、ニップ形成部材22をこれの定着ベルト21と対面する側と反対側で支持する支持部材23と、定着ベルト21がループ状となるように外表面に捲装され、内部にはニップ形成部材22および支持部材23が配置されると共に、定着ベルト21のループ内で3象限に配置されている熱源であるハロゲンヒータ24により定着ベルト21を加熱するパイプ状熱伝導体25と、定着ベルト21を挟んでニップ形成部材22と対向することにより定着ベルトとの間にニップ部を形成する対向回転体としての加圧ローラ26とを主要部として備えている。なお、図示していないが、定着装置20には、定着ベルト21の表面温度を検知して加熱制御を行うための温度検知センサが設けられている。
Next, the configuration of the fixing
As shown in FIG. 2, the fixing
定着ベルト21は、これが捲装されているパイプ状熱伝導体25がハロゲンヒータ24により加熱された際の伝熱により加熱される部材であり、基材上に弾性層、離型層が順次積層されてその全体厚が1mm以下に設定されている。
定着ベルト21の基材は、層厚が25〜35μm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、用紙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T(トナー像)に対する離型性(剥離性)が担保される。
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おり、本実施形態では30mmとされている。
The fixing
The base material of the fixing
The elastic layer of the fixing
By providing the elastic layer, minute irregularities on the surface of the fixing
The release layer of the fixing
By providing the release layer, the releasability (peelability) for the toner T (toner image) is secured.
Further, the diameter of the fixing
パイプ状熱伝導体25は、ステンレス、耐熱綱、ニッケル等の高強度で熱伝導率が低い金属製パイプが用いられる。パイプとしての厚さは0.1〜0.2mmに設定されている。
パイプ状熱伝導体25の内部に配置されているニップ形成部材22は、加圧ローラと対向する面が、加圧ローラ26の曲率半径に対応させてR25〜R60に設定された凹状の曲面に形成されている。これにより、加圧ローラ26との当接面積を確保してこの間を移動する定着ベルト21の定着ニップ部を構成する。
The pipe-shaped
The
定着ニップ部では、凹形状を有するニップ形成部材22に加圧ローラ26によって定着ベルト21が圧接されることで定着ニップ部の上流部と下流部近傍において定着ベルト21がニップ形成部材22の凹形状に沿った形状を保持される。
この状態において定着ベルト21は、熱源であるハロゲンヒータ24により加熱された半円筒形状のパイプ状熱伝導体25の加熱接触部、つまり、定着ベルト21の移動方向において定着ニップ部上流側に到達する前の面と接触することで、パイプ状熱伝導体25からの伝熱により加熱され、定着ベルト21の移動方向において定着ニップ部を挟んだ上流側および下流側でパイプ状熱伝導体25および加圧ローラ26に当接しない弛みを有する形状となる。
In the fixing nip portion, the fixing
In this state, the fixing
上述した支持部材23は、ニップ形成部材22のベルト対向面と反対側から定着ベルト21のループにおける径方向に延長された補強部23Aを有し、加圧ローラ26からの押圧負荷がニップ形成部材22に作用した際の曲げ剛性を高めるようになっている。
なお、ハロゲンヒータ24の稼働時には、支持部材23も加熱対象となるが、支持体表面に断熱もしくは鏡面処理を行い、加熱されることを防止することで、無駄なエネルギー消費を抑制することができる。
The
The
熱源として用いられるハロゲンヒータ24は、定着ベルト21のループにおける支持部材23の補強部23Aを基準とする3象限の位置に配置されてパイプ状熱伝導体25を加熱するようになっている。
The halogen heater 24 used as a heat source is arranged in a three-quadrant position with respect to the reinforcing
一方、定着ベルト21のループにおけるハロゲンヒータ24の位置と相反する位置、つまり、ループにおける支持部材23の補強部23Aを基準とした2象限の位置には、変形抑制部材27が配置されている。
On the other hand, a
変形抑制部材27を設けた理由は次の通りである。
パイプ状熱伝導体25では、支持部材23の補強部23Aを境にして、ハロゲンヒータ24に対向する領域とハロゲンヒータ24に対向しない領域とで温度勾配が生じる、特に、加熱開始時には、パイプ状熱伝導体25が冷間状態から加熱されることから、支持部材23の補強部23Aを挟んでハロゲンヒータ24に対向する領域で熱膨張が起こり、この結果として、ハロゲンヒータ24と対向しない領域ではパイプ状熱伝導体25の断面中心を基準としてハロゲンヒータ24に対向する側に向けて1.5〜2.0mm程度の熱変形が発生する。
このような現象、つまり熱変形は、加熱開始から時間が経過するに従いパイプ状熱伝導体25の周方向全域への熱伝達が行われることで温度勾配が緩和されて解消される。
The reason why the
In the pipe-shaped
Such a phenomenon, that is, thermal deformation, is eliminated by relaxing the temperature gradient by transferring heat to the entire circumferential direction of the pipe-shaped
熱変形が生じると、定着ベルト21とパイプ状熱伝導体25との間に隙間が生じ、パイプ状熱伝導体25では、伝熱対象が存在しなくなることで自身の温度上昇が顕著となる異常発熱が起こる。このような異常発熱は、パイプ状熱伝導体25において長手方向両端よりも放熱効率が悪い長手方向中央で熱膨張を起こし、パイプ状熱伝導体の変形・破損を生じる虞がある。
When the thermal deformation occurs, a gap is generated between the fixing
本実施形態では、パイプ状熱伝導体25の熱変形を抑えることで常時、熱伝達対象である定着ベルト21との接触を維持してパイプ状熱伝導体25自身の異常発熱を防止するようになっている。
つまり、変形抑制部材27は、ハロゲンヒータ24と相反する位置で、パイプ状熱伝導体25の内面との間にパイプ状熱伝導体25の熱変形時に当接可能な隙間を持たせて配置されている。
In the present embodiment, by suppressing thermal deformation of the pipe-shaped
That is, the
上述した隙間は、パイプ状熱伝導体25が熱変形した際の変形量を小さくできるための寸法を設定され、0.2〜0.5mmの範囲に設定されている。
The above-described gap is set to a size that can reduce the amount of deformation when the pipe-shaped
本実施形態における変形抑制部材27は、図3に示すように、支持部材23の補強部23Aの上面で、パイプ状熱伝導体25の長手方向に沿って複数配置されたリブ状部材で構成されている。
リブ状部材からなる変形抑制部材27は、パイプ状熱伝導体25に対して熱伝導率が低い材質が用いられ、具体的には、パイプ状熱伝導体25の熱伝導率(20W/m・K〜95W/m・K)よりも低い熱伝導率(変形抑制部材27<パイプ状熱伝導体25の関係)を有する、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、液晶ポリマー(LCP)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)等の耐熱性樹脂が用いられる。
As shown in FIG. 3, the
The
リブ状をなす変形抑制部材27は、上述したように、パイプ状熱伝導体25の長手方向に沿って複数配置されているが、その長手方向が定着ベルト21の移動方向に略平行する向きを設定されている。
As described above, a plurality of rib-shaped
本実施形態は以上のような構成であるから、冷間時での加熱開始時には、パイプ状熱伝導体25におけるハロゲンヒータ24と対向する領域での昇温が開始されるとその領域での熱膨張により、ハロゲンヒータ24に対向しない領域が熱膨張した領域に向け変位する熱変形が発生する。
このとき、ハロゲンヒータ24に対向しないパイプ状熱伝導体25の領域は、変形抑制部材27に当接することで、それ以上の変形が抑えられることになる。
Since the present embodiment is configured as described above, when heating is started in the cold state, if the temperature rise in the region facing the halogen heater 24 in the pipe-shaped
At this time, the region of the pipe-shaped
一方、変形抑制部材27は、パイプ状熱伝導体25の長手方向に沿って複数配置されたリブ状部材であることから、パイプ状熱伝導体25との接触面積が小さくされているので、パイプ状熱伝導体25から熱を奪う面積が小さくなり、これによりパイプ状熱伝導体25の長手方向での温度ムラを小さくすることができる。
このような構成においては、定着ベルト21がパイプ状熱伝導体25から離れる機会が少なくなり、パイプ状熱伝導体25への加熱継続により異常過熱が防止される。
On the other hand, since the
In such a configuration, the chance that the fixing
次に本発明に係る別の実施形態について説明する。
図2に示した変形抑制部材27は、リブ状部材であり、その長手方向においてパイプ状熱伝導体25に対向する側の端部が、図4に示すように、R形状(図4(A)参照)あるいは三角形状(図4(B)参照)に設定されている。
Next, another embodiment according to the present invention will be described.
The
本実施形態においては、パイプ状熱伝導体25と変形抑制部材27とが接触した際に、変形抑制部材27側での接触面が面接触ではないので、面接触の場合と違ってパイプ状熱伝導体25の長手方向での温度ムラの発生を抑制することができる。
In the present embodiment, when the pipe-shaped
また、上述した変形抑制部材27は、上述したように、リブ状長手方向の向きを定着ベルト21の移動方向と平行することに限らず、図3に示したように定着ベルト21の移動方向に対して傾斜させる構成とすることも可能である。
この構成においては、パイプ状熱伝導体25が変形抑制部材27と接触した際に、パイプ状熱伝導体25の長手方向において均一な接触が得られることによりパイプ状熱伝導体25の長手方向での温度ムラを防止することができる。
Further, as described above, the
In this configuration, when the pipe-shaped
1 画像形成装置
20 定着装置
21 定着ベルト
22 ニップ形成部材
23 支持部材
23A 補強部
24 ハロゲンヒータ
25 パイプ状熱伝導体
26 加圧ローラ
27 変形抑制部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
前記定着ベルトの内側に配設されたニップ形成部材と、
前記ニップ形成部材を、前記可撓性定着ベルトに対面する側と反対側で支持する支持部材と、
前記可撓性定着ベルトがループ状となるように外表面に捲装され、内部には前記ニップ形成部材および支持部材が配置されると共に前記支持部材の下方に配置されている熱源により加熱されることで可撓性定着ベルトを加熱するパイプ状熱伝導体と、
前記定着ベルトを挟んで前記ニップ形成部材と当接することにより定着ベルトとの間にニップ部を形成する対向回転体とを備え、
前記パイプ状熱伝導体には、前記熱源と相反する位置で、該パイプ状熱伝導体の内面との間に該パイプ状熱伝導体の熱変形時に当接可能な隙間を持たせて配置された変形抑制部材が設けられていることを特徴とする定着装置。 A rotatable endless flexible fixing belt;
A nip forming member disposed inside the fixing belt;
A support member for supporting the nip forming member on the side opposite to the side facing the flexible fixing belt;
The flexible fixing belt is mounted on the outer surface so as to form a loop, and the nip forming member and the supporting member are disposed inside and heated by a heat source disposed below the supporting member. A pipe-like heat conductor for heating the flexible fixing belt,
An opposing rotating body that forms a nip portion with the fixing belt by contacting the nip forming member with the fixing belt interposed therebetween,
The pipe-shaped heat conductor is disposed at a position opposite to the heat source with a gap that can contact the inner surface of the pipe-shaped heat conductor when the pipe-shaped heat conductor is thermally deformed. A fixing device, further comprising a deformation suppressing member.
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