JP2014041232A - Image heating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、記録材上に形成された画像を加熱する定着装置などの画像加熱装置に関する。 The present invention relates to an image heating apparatus such as a fixing apparatus that heats an image formed on a recording material.
従来、プリンタや複写機、ファクシミリ、これらの複合機などの画像形成装置に搭載され、記録材上に画像形成可能な電子写真方式の定着装置等の画像加熱装置として、熱ローラ方式が多く用いられていた。また近年、クイックスタートや省エネルギーの観点からフィルム加熱方式の画像加熱装置が実用化されている。 Conventionally, a heat roller system is often used as an image heating apparatus such as an electrophotographic fixing apparatus which is mounted on an image forming apparatus such as a printer, a copying machine, a facsimile machine, or a combination of these, and can form an image on a recording material. It was. In recent years, film heating type image heating apparatuses have been put into practical use from the viewpoint of quick start and energy saving.
フィルム加熱方式の定着装置では、熱ローラ方式の定着装置に比べてフィルムの熱容量が小さい。このため、最大通紙サイズ幅の記録材(以下、最大サイズ紙と記す)よりも幅の小さい記録材(以下、小サイズ紙と記す)の連続通紙時の非通紙部昇温という課題がある。 In the film heating type fixing device, the heat capacity of the film is smaller than that of the heat roller type fixing device. For this reason, there is a problem of the temperature rise of the non-sheet passing portion during continuous feeding of a recording material (hereinafter referred to as small size paper) having a width smaller than the recording material having the maximum paper passing size width (hereinafter referred to as maximum size paper). There is.
このような定着装置の非通紙部昇温の対策として、以下に上げる対策法が知られている。まず、円筒状フィルムを加熱する抵抗発熱体を複数設け、長手方向の発熱分布を異ならせ、これら複数の抵抗発熱体に対する通電比率を、使用される記録材の長手方向の幅に応じて切り替え得る制御手段を備えた技術が提案されている(特許文献1参照)。 The following countermeasure methods are known as countermeasures against such a temperature increase in the non-sheet passing portion of the fixing device. First, a plurality of resistance heating elements for heating the cylindrical film are provided, the distribution of heat generation in the longitudinal direction is made different, and the energization ratio to the plurality of resistance heating elements can be switched according to the width in the longitudinal direction of the recording material used. A technique provided with a control means has been proposed (see Patent Document 1).
また、加熱部材の所定の領域を冷却する冷却送風部材を配置して、非通紙部昇温部分を冷却する技術が提案されている(特許文献2参照)。 In addition, a technique has been proposed in which a cooling air blowing member that cools a predetermined region of the heating member is arranged to cool the non-sheet passing portion temperature rising portion (see Patent Document 2).
さらに、フィルムの回転軸移動方向に直交する方向を長手方向とする抵抗発熱体の長手両側部において、抵抗発熱体の給電部を、それぞれ発熱体長手方向に沿って設ける技術(以下、所謂短手方向通電方式と記す)が提案されている(特許文献3参照)。 Further, a technique in which power supply portions of the resistance heating element are provided along the longitudinal direction of the heating element on both longitudinal sides of the resistance heating element whose longitudinal direction is a direction orthogonal to the moving direction of the rotation axis of the film (hereinafter referred to as a short side). (Referred to as Patent Document 3).
しかし、上述のような技術においても、以下のような問題があった。すなわち、特許文献1記載の技術では、さまざまな記録材サイズに対応することが困難であった。また、特許文献2記載の技術では、冷却風によって加熱部材が冷やされるため、エネルギーロスが発生することになり、省エネルギー化には向かない。さらに、特許文献2では、加圧回転体等の加圧部材を冷却する送風部材を別途設ける必要があるため、装置の大型化を招くことになる。 However, the above-described technique has the following problems. That is, with the technique described in Patent Document 1, it is difficult to cope with various recording material sizes. Moreover, in the technique of patent document 2, since a heating member is cooled with cooling air, an energy loss will generate | occur | produce and it is not suitable for energy saving. Furthermore, in patent document 2, since it is necessary to provide the ventilation member which cools pressure members, such as a pressurization rotary body, separately, the enlargement of an apparatus will be caused.
これに対し、特許文献3記載の技術では、発熱体の温度分布によって抵抗値が変化し、長手方向での温度分布が発生しないように発熱分布が切り替わるため、上述のような課題は少ない。 On the other hand, in the technique described in Patent Document 3, the resistance value changes depending on the temperature distribution of the heating element, and the heat generation distribution is switched so that the temperature distribution in the longitudinal direction does not occur.
ところで、これまでのフィルム加熱方式の加熱装置に用いられている加圧部材は、発熱幅よりも長くなるように構成されている。これは、加熱部材側の発熱体に、加圧されている加圧部分と加圧されていない非加圧部分とがあると、加圧部分と非加圧部分間での温度差が大きくなり、加熱部材側の加圧部分の温度を中心に制御した際に非加圧部分が過昇温する問題を防ぐためである。 By the way, the pressurization member used for the heating apparatus of the conventional film heating system is comprised so that it may become longer than the heat_generation | fever width. This is because if the heating element side heating element has a pressurized part and a non-pressurized part that are not pressurized, the temperature difference between the pressurized part and the non-pressurized part increases. This is to prevent a problem that the non-pressurized portion is excessively heated when controlling the temperature of the pressurized portion on the heating member side.
つまり、加圧部材により加圧されている加圧部分では、発熱体からの発熱エネルギーを加圧部材側へ移動させることができるが、加圧されていない非加圧部分では、熱の移動がほとんど行われないために過昇温してしまう。 In other words, in the pressurizing part pressurized by the pressurizing member, the heat generation energy from the heating element can be moved to the pressurizing member side, but in the non-pressurized part that is not pressurized, heat is transferred. It is overheated because it is hardly done.
ここで、従来のフィルム加熱方式では、加熱部材の熱容量が小さく、特に端部において放熱の影響を受け易い、或いは、加圧部材側への熱の移動が大きいため、加熱部材側の発熱体と対向する位置の外側端部では、加熱部材の温度が低下してしまう。これを防止するために、端部の発熱量を大きくしたり、複数の発熱体への通電比率を制御したりする方式を採ることが一般的である。 Here, in the conventional film heating method, the heat capacity of the heating member is small, particularly susceptible to heat radiation at the end, or the heat transfer to the pressure member side is large, The temperature of the heating member is lowered at the outer end of the opposing position. In order to prevent this, it is common to adopt a method of increasing the amount of heat generated at the end or controlling the energization ratio to a plurality of heating elements.
ところが、特許文献3記載の技術のような所謂短手方向通電方式のフィルム加熱方式において、上記のように発熱幅よりも長い加圧部材を用いた場合には、次の(1),(2)のような新たな問題を生じる可能性がある。
(1).抵抗発熱体の長手方向においてほぼ同一のTCR特性(発熱体の温度変化と抵抗値変化を示す特性)を持ったヒータを使用した場合、長手全域で定着性を満足させるためには、長手方向端部への電力供給量が多くなってしまう。
(2).(1)の問題を解決するために、端部の発熱量を大きくしたヒータを使用すると、所謂短手方向通電方式の非通紙部昇温に対する抑制効果が小さくなってしまう。
However, in the so-called short direction energization type film heating method such as the technique described in Patent Document 3, when a pressure member longer than the heat generation width is used as described above, the following (1), (2 ) May cause new problems.
(1). When using a heater that has almost the same TCR characteristics in the longitudinal direction of the resistance heating element (characteristic showing the temperature change and resistance value change of the heating element) The amount of power supplied to the section increases.
(2). In order to solve the problem (1), if a heater having a large calorific value at the end portion is used, the effect of suppressing the temperature rise in the non-sheet passing portion of the so-called short direction energization method becomes small.
つまり、発熱量を折角大きくしたヒータの端部から、加圧部材及びその支持部を経由して熱が逃げていき、これを補うために電力の供給が更に嵩んでしまう。 In other words, heat escapes from the end of the heater with a large amount of heat generation via the pressurizing member and its support, and the supply of electric power further increases to compensate for this.
本発明は、所謂短手方向通電方式の画像加熱装置にて、非通紙部昇温の抑制効果を発揮しながら、加熱部材の端部温度の低下を抑制し、加熱部材の端部への電力供給増加を抑制可能な画像加熱装置を提供することを目的とする。 The present invention is a so-called short-direction energization type image heating apparatus that suppresses a decrease in the end temperature of the heating member while exhibiting the effect of suppressing the temperature rise in the non-sheet passing portion, and is applied to the end of the heating member. An object of the present invention is to provide an image heating apparatus capable of suppressing an increase in power supply.
本発明は、記録材上のトナー画像を加熱する加熱部材と、前記加熱部材と接触してニップ部を形成する加圧部材と、を有し、トナー画像を担持する記録材を前記ニップ部で挟持搬送しつつトナー画像を加熱する画像加熱装置において、前記加熱部材は、抵抗発熱体と、前記抵抗発熱体に通電するために前記抵抗発熱体の記録材搬送方向に直交する幅方向の両側縁部に沿って延在した状態で前記両側縁部に接続される一対の電極と、を有し、前記加圧部材は、前記幅方向の長さが前記抵抗発熱体の前記幅方向の長さ以下で、前記幅方向の全域を前記抵抗発熱体に対向させた状態で前記加熱部材に圧接されることを特徴とする。 The present invention includes a heating member that heats a toner image on a recording material, and a pressure member that contacts the heating member to form a nip portion, and the recording material that carries the toner image is formed in the nip portion. In the image heating apparatus that heats a toner image while nipping and conveying, the heating member includes a resistance heating element and both side edges in the width direction orthogonal to the recording material conveyance direction of the resistance heating element to energize the resistance heating element A pair of electrodes connected to the side edges in a state of extending along the portion, and the pressure member has a width in the width direction of the resistance heating element. In the following, it is characterized in that it is pressed against the heating member in a state where the entire region in the width direction is opposed to the resistance heating element.
本発明によれば、所謂短手方向通電方式の画像加熱装置にて、非通紙部昇温の抑制効果を発揮しながら、加熱部材の端部温度の低下を抑制し、加熱部材の端部への電力供給増加の抑制を可能とすることができる。 According to the present invention, in a so-called short direction energization type image heating apparatus, while suppressing the temperature rise of the non-sheet-passing portion, the decrease in the end temperature of the heating member is suppressed, and the end portion of the heating member It is possible to suppress an increase in power supply to the power source.
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照して説明する。以下に挙げる実施形態は、本発明における最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明はそれら実施形態により限定されるものではない。なお、本実施形態では、画像加熱装置を、未定着トナー画像を記録材に定着させる定着装置に適用した構成として説明するが、本発明は、定着済み画像又は半定着画像を担持した記録材を加熱して画像の表面性状を調整する加熱処理装置としても実施することができる。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are examples of the best embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to these embodiments. In the present embodiment, the image heating device is described as a configuration applied to a fixing device that fixes an unfixed toner image on a recording material. However, the present invention uses a recording material carrying a fixed image or a semi-fixed image. It can also be implemented as a heat treatment apparatus that adjusts the surface properties of an image by heating.
<第1の実施形態>
「画像形成部」
図1は、本発明に係る画像加熱装置としての定着装置を搭載した画像形成装置である電子写真フルカラープリンタ(以下、プリンタと記す)の概略構成を示す縦断面模式図である。まず、画像形成部の概略について説明する。
<First Embodiment>
"Image forming part"
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing a schematic configuration of an electrophotographic full-color printer (hereinafter referred to as a printer) which is an image forming apparatus equipped with a fixing device as an image heating device according to the present invention. First, an outline of the image forming unit will be described.
このプリンタ26は、装置本体としてのプリンタ本体26aを有している。プリンタ本体26aには、CPU等の制御部110を有している。プリンタ26は、制御部110と通信可能に接続された外部ホスト装置(不図示)からの入力画像情報に応じて作像動作し、記録材上にフルカラー画像を形成して出力する。外部ホスト装置とは、コンピュータ、イメージリーダ等を意味している。
The
制御部110は、装置各部を統括的に制御し、外部ホスト装置と信号の授受をすると共に、各種作像機器と信号の授受を行い、作像シーケンス制御を司る。
The
プリンタ本体26aは、本体上部側に設けられた画像形成部1Y〜1Bk、本体下部側に設けられた給紙部28、搬送部29、本体上部に設けられた排紙トレイ23、及び、本体側部に設けられた手差しトレイ(マルチ・パーパス・トレイ)17とを有する。
The printer
画像形成部1Y,1M,1C,1Bkの上方には、無端状でフレキシブルな中間転写ベルト8が配設されている。中間転写ベルト8は、二次転写対向ローラ9とテンションローラ10との間に張架されていて、二次転写対向ローラ9の駆動により矢印E方向(反時計回り方向)に所定の速度で回転駆動される。
An endless and flexible
二次転写対向ローラ9には、二次転写ローラ11が対向配置されている。二次転写対向ローラ9に巻き掛けられた中間転写ベルト8とこれに圧接する二次転写ローラ11との当接部(ニップ部)により、二次転写部25が形成されている。
A
画像形成部1Y,1M,1C,1Bkは、中間転写ベルト8の下側においてベルト移動方向に沿って所定の間隔をおいて一列に配置されている。画像形成部1Y〜1Bkは、それぞれレーザ露光方式の電子写真プロセス機構から構成されている。これら画像形成部1Y〜1Bkは、矢印の時計回り方向に所定の速度で回転駆動される像担持体としてのドラム型の電子写真感光体(以下、感光体ドラムと記す)2を有している。
The image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1Bk are arranged in a line at a predetermined interval along the belt moving direction on the lower side of the
各感光体ドラム2の周囲には、一次帯電器3、現像装置4、転写手段としての一次転写ローラ5、及びドラムクリーナ装置6がそれぞれ配置されている。
Around each photosensitive drum 2, a primary charger 3, a developing device 4, a
各一次転写ローラ5は、中間転写ベルト8の内側に配置されて、中間転写ベルト8の下行き側ベルト部分を介して対向する感光体ドラム2に圧接している。各感光体ドラム2と中間転写ベルト8との当接部により一次転写部27が構成されている。
Each
画像形成部1Y,1M,1C,1Bkの下方には、各画像形成部の感光体ドラム2に対応するレーザ露光装置7が配置されている。レーザ露光装置7は、与えられる画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応した発光を行うレーザ発光手段、ポリゴンミラー、反射ミラー等から構成されている。なお、符号12は、ベルトクリーニング装置を示す。
Below the image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1Bk, a
また、給紙部28は、それぞれ大小各種幅サイズの記録材Pを積載収容する上下多段の給紙カセット13A,13B,13Cと、給紙カセット13A,13B,13Cにそれぞれ対応して配置された給紙ローラ14とを有している。
The
上述の制御部110は、外部ホスト装置から入力されたカラー色分解画像信号に基づいて、画像形成部1Y,1M,1C,1Bkをそれぞれに作像動作させる。これにより、画像形成部1Y,1M,1C,1Bkにおいて、それぞれ回転する感光体ドラム2の面に対して所定の制御タイミングで、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色トナー画像が形成される。なお、感光体ドラム2にトナー画像を形成する電子写真作像原理・プロセスは公知に属するからその説明は省略する。
The
各画像形成部の感光体ドラム2の面に形成される上記トナー画像は夫々、一次転写部にて、各感光体ドラム2の回転方向と順方向に、かつ各感光体ドラム2の回転速度に対応した速度で回転駆動される中間転写ベルト8の外面に対して順次に重畳転写される。これにより、中間転写ベルト8の面に上記の4つのトナー画像の重ね合わせによる未定着のフルカラートナー画像が合成形成される。
The toner images formed on the surface of the photoconductive drum 2 of each image forming unit are respectively rotated in the rotation direction and forward direction of the photoconductive drum 2 and the rotation speed of the photoconductive drum 2 in the primary transfer unit. The images are sequentially superimposed and transferred onto the outer surface of the
一方、所定の給紙タイミングにて、給紙カセット13A,13B,13Cのうちの選択された段位の給紙カセットに対応する給紙ローラ14が回転駆動される。これにより、その段位の給紙カセットに積載収納されている記録材Pが1枚分離給紙されて、搬送部29の縦搬送パス15を通ってレジストローラ16に搬送される。
On the other hand, at a predetermined paper feed timing, the
手差し給紙が選択されているときには、手差しトレイ17に対応して配置された給紙ローラ18が駆動される。これにより、手差しトレイ17上に積載セットされている記録材が1枚分離給紙され、縦搬送パス15を通ってレジストローラ16に搬送される。
When manual sheet feeding is selected, the
レジストローラ16は、回転する中間転写ベルト8上のフルカラートナー画像の先端が二次転写部に到達するタイミングに合わせて、記録材Pの先端部が二次転写部25に到達するように記録材Pをタイミング搬送する。これにより、二次転写部25において、中間転写ベルト8上のフルカラーのトナー画像t(図2参照)が一括して記録材Pの面に順次に二次転写されていく。
The
二次転写部25を出た記録材Pは、中間転写ベルト8の面から分離され、搬送部29の縦ガイド19に案内されて定着装置20の定着ニップ部(ニップ部)Nに導入される(図2参照)。この定着装置20により、上記フルカラーのトナー画像tが溶融混色されて記録材Pの表面に固着像として定着される。そして、定着装置20を出た記録材Pは、フルカラー画像形成物として搬送パス21を通って、排紙ローラ22により排紙トレイ23上に排出される。
The recording material P that has exited the
二次転写部25にて記録材Pを分離した後の中間転写ベルト8の面は、テンションローラ10に対向配置されたベルトクリーニング装置12により、二次転写残トナー等の残留付着物の除去を受けて清掃され、繰り返し作像に供される。
The surface of the
モノ黒プリントモードの場合には、ブラックトナー画像を形成する画像形成部Bkのみが制御部110によって作像動作制御される。両面プリントモードが選択されている場合には、第1面プリント済みの記録材が排紙ローラ22により排紙トレイ23上に送り出されていき、後端部が排紙ローラ22を通過する直前時点で排紙ローラ22の回転が逆転に変換される。
In the mono black print mode, only the image forming unit Bk that forms a black toner image is controlled by the
これにより、記録材Pは、スイッチバックされて搬送部29の再搬送パス24に導入される。そして、表裏反転状態になって再びレジストローラ16に搬送される。以後は、第1面プリント時と同様に、二次転写部25、定着装置20に搬送されて、両面プリント画像形成物として排紙トレイ23上に排出される。
As a result, the recording material P is switched back and introduced into the
「定着装置」
次に、図2を参照して、本発明の画像加熱装置としての定着装置20について詳細に説明する。なお、図2は、定着装置20の概略構成を示す模式図である。
"Fixing device"
Next, the fixing
定着装置20は、記録材上のトナー画像を加熱するヒータユニット60と、ヒータユニット60と接触して定着ニップ部Nを形成する加圧ローラ70とを有し、記録材Pを定着ニップ部Nで挟持搬送しつつトナー画像tを加熱する像加熱装置を構成する。
The fixing
すなわち、この定着装置20は、図2に示すように、互いに圧接するように定着装置フレーム(不図示)に支持された加熱部材としてのヒータユニット60と加圧部材としての加圧ローラ70とを有している。またヒータユニット60は、定着ヒータ部600と、定着ヒータ部600を支持する支持体としての横断面半円弧桶形のヒータホルダ(フィルムガイド、ヒータステー)660と、逆U字形の補給板金670と、定着ベルト650とを有している。この定着ベルト650は、無端状で円筒形状の耐熱性フィルムからなる。補給板金670は、加圧ローラ70により加圧された際にヒータユニット60が変形しないようにする。
That is, as shown in FIG. 2, the fixing
定着ヒータ部600は、記録材Pの搬送方向に直交する幅方向を長手方向とする絶縁性、耐熱性及び低熱容量を有する絶縁基板610と、抵抗発熱体としてのヒータ620と、温度検知手段としてのサーミスタ630とを備えている。また定着ヒータ部600は、上記ヒータホルダ660に固定的に支持されている。
The fixing
絶縁基板610は、定着ベルト650との接触面側に、摺動層としての厚さ10μm程度のポリイミド層を有している。このポリイミド層によって定着ベルト650と定着ヒータ部600との摺擦抵抗が低減されることで、駆動トルクの低減及び定着ベルト650内面の磨耗防止が図られている。
The insulating
定着ベルト650は、ステンレスを厚み例えば30μmの円筒状に形成した基材上に、例えば約300μmの厚みのシリコーンゴム層(弾性層)がリングコート法で形成されている。さらに、シリコーンゴム層の上に、厚みが例えば20μmの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)樹脂チューブが最表面層として被覆形成されている。
In the fixing
また、以上のヒータユニット60の下方に配置された加圧ローラ70は、円筒状の芯金71と、芯金71上に形成されたシリコーンゴムからなる弾性層72と、弾性層72上に設けられたフッ素系の樹脂からなる表層73とで構成される。
The
つまり加圧ローラ70は、例えばステンレス製の芯金71上に、厚みが例えば約3mmのシリコーンゴムからなる弾性層72と、弾性層72上の厚みが例えば約40μmのPFA樹脂製の表層(チューブ)73とが順に積層された多層構造とされている。この加圧ローラ70の芯金71の両端部が、不図示の定着装置フレームの奥側と手前側の側板間に回転可能に軸受保持されている。
In other words, the
加圧ローラ70は、ヒータユニット60に対し、加圧機構(不図示)により総圧が例えば90〜320Nの圧力で加圧されて、駆動系(不図示)の駆動力を受けて記録材Pの搬送方向に図2反時計回り方向に回転駆動される。これにより、定着ベルト650が加圧ローラ70の回転に伴って連れ回り回転し、定着ヒータ部600の発熱体表面に密着摺動しながらヒータホルダ660の周囲を回動する。
The
定着ヒータ部600は、定着ヒータ部側を下向きにした状態で加圧ローラ70と平行に延在するように配置されている。この定着ヒータ部600は、ヒータホルダ660の長手方向に沿わせた状態でヒータホルダ660の下面に固定されており、その加熱面が定着ベルト650と摺動可能に構成される。この定着ベルト650は、ヒータホルダ660にルーズに外嵌されている。
The fixing
ヒータホルダ660は、耐熱性の高い液晶ポリマー樹脂で形成されており、定着ヒータ部600を保持すると共に定着ベルト650をガイドする役割を果たしている。本例では、液晶ポリマーとして、デュポン社のゼナイト7755(商品名)を使用した。
The
ヒータホルダ660の両端部は、上記とは別の加圧機構(不図示)によりその一端側が例えば156.8N(16kgf)、総圧313.6N(32kgf)の力で、加圧ローラ70の軸線方向に付勢されている。その結果、定着ヒータ部600の下面(加熱面)を、定着ベルト650を介して加圧ローラ70の弾性層に抗して所定の押圧力で圧接させて、定着に必要な所定幅の定着ニップ部Nが形成される。なお、加圧ローラ70と定着ヒータ部600の長手方向の長さ関係については、後で詳細に説明する。
The both ends of the
温度検知手段としてのサーミスタ630は、熱源である定着ヒータ部600の裏面(加熱面とは反対側の面)に複数個が設置されており、ヒータ620を含む定着ヒータ部600全体の温度を検知する機能を担っている。複数のサーミスタ630は、それぞれA/Dコンバータ(不図示)を介して制御部(CPU)110に接続されている。
A plurality of
制御部110は、各サーミスタ630からの出力を所定の周期でサンプリングしており、こうして得られた温度情報を温度制御に反映させる。つまり制御部110は、サーミスタ630の出力に基づいて、定着ヒータ部600の温調制御内容を決定し、電力供給部であるヒータ駆動回路51によって定着ヒータ部600への通電を制御する。なお、符号30は交流電源を示している。
The
加圧ローラ70は、矢印で示す反時計回り方向に所定の周速度で回転駆動される。これと圧接された関係にある定着ベルト650は、加圧ローラ70の回転に伴い所定の速度で連れ回り回転(従動回転)する。このとき、定着ベルト650の内面が定着ヒータ部600の下面に密着して摺動しながらヒータホルダ660の外回りを矢印の時計回り方向に従動回転状態になる。定着ベルト650内面にグリスが塗布されることで、ヒータホルダ660と定着ベルト650内面との摺動性が確保されている。
The
加圧ローラ70の回転駆動に伴って定着ベルト650が従動回転状態になると、制御部110の制御で定着ヒータ部600に通電が行われる。そして、定着ヒータ部600の温度が設定温度に温度調節された状態において、未定着のトナー画像tを担持した記録材Pが入口ガイド38に沿って案内されて、定着ニップ部Nに導入される。
When the fixing
定着ニップ部Nにおいて、記録材Pがそのトナー画像担持面側を定着ベルト650の外面に密着させながら定着ベルト650と共に移動する。記録材Pの定着ニップ部Nでの挟持搬送過程において、定着ヒータ部600からの熱が定着ベルト650を介して記録材Pに付与され、未定着のトナー画像tが記録材P上に溶融定着される。定着ニップ部Nを通過した記録材Pは、定着ベルト650から分離されて排出される。
In the fixing nip portion N, the recording material P moves with the fixing
次に、図3及び図4を参照して、定着装置20の定着ニップ部N及びその近傍の構成について説明する。なお、図3は、定着装置20における定着ニップ部N及びその近傍の拡大断面図、図4は、定着装置20における定着ヒータ部600等を示す平面図(上面図)である。図4では、サーミスタ630を図示省略している。
Next, the configuration of the fixing nip portion N of the fixing
図3及び図4に示す絶縁基板610は、厚み0.5mm〜1.0mm程度の、耐熱性及び電気絶縁性を有し且つ高い熱伝導性を有する、例えばアルミナ(Al2O3)、窒化アルミニウム(AlN)等の高剛性セラミック等からなる平板短冊状の基板からなる。この絶縁基板610は、ヒータユニット60の長手方向(図4の左右方向)に沿って延在する長尺な矩形状を呈している。絶縁基板610で内面から支持される定着ベルト650と、これに圧接する加圧ローラ70とによって定着ニップ部Nが形成される。
The insulating
絶縁基板610上には、その長手方向(図4の左右方向)に沿って延在する長尺な矩形状のヒータ620が配置されている。ヒータ620の長手方向の両側には、このヒータ620に沿って並行して延びる、銀の含有率が90wt%以上の材料で形成された、本発明の電極としての配線電極621a,621bが設けられている。
On the insulating
絶縁基板610上における配線電極(電極)621aの端部には、銀系の良導電体膜からなる給電用の、給電部622aが配線電極621aに接続されて配置されている。また、絶縁基板610上における配線電極621bの、給電部622aと反対の端部には、給電部622aと同じ材料からなる給電用の給電部622bが配線電極621bに接続されて配置されている。また、給電部622aと給電部622bとの間には、ヒータ駆動回路51及び交流電源30が接続されている。
At the end portion of the wiring electrode (electrode) 621a on the insulating
給電部622a,622bには、配線電極(電極)621a,621bと同じ材料を用いてもよい。給電部622a,622b及び配線電極621a,621bは、導電ペーストを絶縁性の絶縁基板610上に塗り、これを焼成することにより一体形成して絶縁基板610に固着することができる。なお、本実施形態における給電部622a,622b及び配線電極621a,621bは、厚みが例えば10μmで、シート抵抗が例えば10mΩ/□とすることができる。
The same material as the wiring electrodes (electrodes) 621a and 621b may be used for the
ヒータ620は、以下のようにして作製する。つまり、絶縁性の絶縁基板610上の配線電極621a,621b間に、基比較的抵抗値の高い酸化ルテニウム(RuO2)や窒化タンタル(Ta2N)等の抵抗体ペーストを、板長手方向に沿ってスクリーン印刷する。その後、この抵抗体ペーストを高温で焼成して、所定の抵抗値を有する膜厚10μm程度の幅広の抵抗発熱体であるヒータ620とする。なお、ヒータ620のシート抵抗は、ヒータ620幅と加圧ローラ70幅との関係に応じて、例えば1000Ω/□とすることができる。
The
次に、本発明の特徴の1つである抵抗発熱体としてのヒータ620の長手方向幅と加圧ローラ70の長手方向幅との関係について、比較例1、2と対照しながら説明する。なお、図5は、本実施形態におけるヒータ620の長手方向幅、加圧ローラ70の長手方向幅、長手投入電力の関係を模式的に示す図である。図8は、比較例1におけるニップ部長手方向の詳細図、図9は、比較例2におけるヒータ1020の長手方向幅、加圧ローラ70の長手方向幅、長手投入電力の関係を模式的に示す図である。
Next, the relationship between the longitudinal width of the
まず、図8に示す比較例1において、所謂長手方向通電方式のヒータを用いて定着動作を行う場合について説明する。 First, a case where the fixing operation is performed using a so-called longitudinal energization type heater in Comparative Example 1 shown in FIG. 8 will be described.
すなわち、図8に示すように、比較例1のヒータユニット90では、絶縁基板910上にその長手方向に沿うように長尺のヒータ920が形成されている。このヒータ920の両端分には、それぞれ給電部922a,922bが接続されている。給電部922aと給電部922bとの間には、ヒータ駆動回路51及び交流電源30が接続されている。
That is, as shown in FIG. 8, in the
このような所謂長手方向通電方式における絶縁基板910には、所謂短手方向通電方式の場合と同様に、以下のようなものを使用することができる。つまり、厚みが例えば0.5〜1.0mm程度の耐熱性及び電気絶縁性を有し、且つ高い熱伝導性を有する例えばアルミナ(Al2O3)や窒化アルミニウム(AlN)等の高剛性セラミック等からなる平板短冊状の基板を用いることができる。
As in the case of the so-called short direction energization method, the following can be used as the insulating
給電部922a,922bは、それぞれ銀系の良導電体膜からなる給電用の電極であり、導電ペーストを絶縁基板910上に塗り、これを焼成することにより一体形成して絶縁基板910上に固着する。なお、比較例1における給電部922a,922bには、厚みが例えば10μm、シート抵抗が例えば10mΩ/□とすることができる。
The
ヒータ920は、給電部922a,922b間の絶縁基板910上にて長手方向に沿って平行に形成されている。ヒータ920は、例えばAg/Pd(銀パラジウム)等の電気抵抗材料にガラス粉末等を混ぜたペーストをスクリーン印刷した後、高温で焼成して所定の抵抗値を有する膜厚20μm程度の抵抗発熱体である。なお、比較例1におけるヒータ920は、厚みが例えば20μm、シート抵抗が例えば1000Ω/□とすることができる。
The
上記構成のヒータユニット90を有する比較例1の定着装置では、定着ニップ部に導入され挟持搬送されて定着される、記録材の搬送方向に直交する方向の長手方向幅や画像の条件として、最大通紙サイズ幅を320mm、画像保証領域を316mmとした。この際、記録材の搬送性を安定させるために必要な加圧ローラの幅は、搬送の振れ幅を考慮すると、最大通紙サイズ幅320mmに対して325mm程度が必要になる。
In the fixing device of Comparative Example 1 having the
ところが、画像保証領域316mmを満足させるために必要なヒータ920の発熱幅は、放熱の影響を考慮すると、340mm程度になってしまう。
However, the heat generation width of the
このような所謂長手方向通電方式による比較例1の定着装置では、ヒータ920の発熱幅(長手方向幅)よりも加圧ローラの方が短い場合、加圧ローラに当接されない部分のヒータ発熱体部が、接触する定着ベルトへの熱移動が行われないため過昇温する。また、前記記録材の幅や画像の条件下における所謂長手方向通電方式による比較例1の定着装置では、ヒータ920の長手方向幅が例えば340mm、加圧ローラの長手方向幅が例えば345mmだけ必要になってしまう。
In such a fixing device of Comparative Example 1 using the so-called longitudinal energization method, when the pressure roller is shorter than the heat generation width (longitudinal width) of the
次に、図9を参照し、比較例2において所謂短手方向通電方式のヒータを用いて定着動作を行う場合について説明する。 Next, a case where the fixing operation is performed using a so-called short-direction energization heater in Comparative Example 2 will be described with reference to FIG.
すなわち、図9に示すように、比較例2のヒータユニット100では、絶縁基板1010上にその長手方向に沿うように長尺のヒータ1020が形成されている。ヒータ1020の長手方向の両側には、このヒータ1020に沿って並行して延びる配線電極1021a,1021bが配置されている。配線電極1021aの端部には、給電用の給電部1022aが配線電極1021aに接続されて配置され、配線電極1021bの端部には、給電部1022bが配線電極1021bに接続されて配置されている。
That is, as shown in FIG. 9, in the
このような比較例2によると、本実施形態で説明したような所謂短手方向通電方式の定着装置20を用いた場合と同様、所謂長手方向通電方式に比べて非通紙部昇温が格段に改善される。これは、背景技術で説明したように、所謂短手方向通電方式を用いた場合、発熱体の温度分布によって抵抗値が変化し、長手方向における温度分布が発生しないように発熱分布が切り替わるためである。即ち、ヒータの抵抗発熱体幅に対して、通紙されていない部分の抵抗発熱体は熱量の移動が少ないため温度が上昇し、温度上昇に伴って抵抗発熱体の抵抗値が高くなるため、電力が入力し難くなり、抵抗発熱体の発熱自体を抑制できるためである。
According to the second comparative example, as in the case of using the fixing
ところが、このような比較例2の構成では、次のような課題がある。すなわち、既に前述しているが、
(ア).抵抗発熱体の長手方向において、ほぼ同一のTCR特性(発熱体の温度変化と抵抗値変化を示す特性)を持ったヒータを使用した場合、長手全域で定着性を満足させるためには、長手方向端部への電力供給量が多くなってしまう。
(イ).(ア)の問題を解決するために、端部の発熱量を大きくしたヒータを使用すると、所謂短手方向通電方式の非通紙部昇温に対する抑制効果が小さくなってしまう。
However, the configuration of Comparative Example 2 has the following problems. That is, as already mentioned above,
(A). In the case of using a heater having substantially the same TCR characteristics (characteristics indicating the temperature change and resistance value change of the heating element) in the longitudinal direction of the resistance heating element, The amount of power supplied to the end will increase.
(I). In order to solve the problem (a), when a heater having a large calorific value at the end portion is used, the effect of suppressing the temperature rise in the non-sheet passing portion of the so-called short direction energization method is reduced.
熱量の移動を考える場合、抵抗発熱体からの熱量は、通紙されていないとき(例えば、立ち上げ中や紙間等)には加圧ローラ側へ移動する。そして、加圧ローラ内でも熱の移動が行われるため、加圧ローラが抵抗発熱体幅よりも長い場合、抵抗発熱体幅の外側部分の加圧ローラへは、抵抗発熱体が当接している部分の端部側に位置する加圧ローラに付与された熱量が、その外側へ移動することになる。 When considering the movement of the amount of heat, the amount of heat from the resistance heating element moves to the pressure roller side when the sheet is not passed (for example, during startup or between sheets). Since heat is also transferred within the pressure roller, when the pressure roller is longer than the resistance heating element width, the resistance heating element is in contact with the pressure roller outside the resistance heating element width. The amount of heat applied to the pressure roller located on the end side of the part moves to the outside.
従って、加圧ローラの端部側の温度は、中央部分よりも低くなる。この加圧ローラ端部の温度低下の影響を受けて、抵抗発熱体部分の温度も下がり、温度が下がった部分の抵抗発熱体の抵抗値が下がり、この部分には中央部分よりも多くの電力が投入される。 Accordingly, the temperature on the end side of the pressure roller is lower than that of the central portion. Under the influence of the temperature drop at the end of the pressure roller, the temperature of the resistance heating element also decreases, the resistance value of the resistance heating element decreases, and this part has more power than the central part. Is inserted.
上記現象について、抵抗発熱体幅、加圧ローラ長手方向幅(加圧ローラ幅)、長手方向の投入電力の関係について図9は模式的に示している。図9のaでは、比較例2の抵抗発熱体の長手方向幅(抵抗発熱体幅)が340mmの所謂短手方向通電方式のヒータ1020の構成を示す。図9のbでは、比較例2のヒータの抵抗発熱体幅の全域を加圧することが可能な幅345mmの加圧ローラの構成を示す。図9のcでは、図9中のヒータ、加圧ローラを用いて画像形成動作がスタートし、定着装置に記録材が通紙されるまでに消費(投入)した電力のグラフを示す。なお、図中の矢印Dは、抵抗発熱体としてのヒータ1020から発熱した熱の移動方向を示す。
Regarding the above phenomenon, FIG. 9 schematically shows the relationship between the resistance heating element width, the pressure roller longitudinal direction width (pressure roller width), and the input power in the longitudinal direction. FIG. 9A shows a configuration of a so-called short-direction
以上の比較例2の構成では、通紙が行われていないとき、抵抗発熱体で発熱した熱量が、定着動作には関与しない加圧ローラ端部側へ移動することによって電力を浪費してしまう。 In the configuration of Comparative Example 2 described above, when paper is not being passed, the amount of heat generated by the resistance heating element is moved to the end of the pressure roller that is not involved in the fixing operation, thereby wasting power. .
このような比較例2に対し、本実施形態では、上記問題の解決のため、所謂短手方向通電方式の定着装置20にて、加圧ローラ70をその長手方向全域に亘ってヒータ(抵抗発熱体)620に対向圧接する構成を備えている。
In contrast to the comparative example 2, in the present embodiment, in order to solve the above problem, in the fixing
本実施形態の構成を図5に概略的に示す。図5では、所謂短手方向通電方式において、加圧ローラ長手方向幅の全域がヒータ620に対向圧接する構成を用いた場合の、定着装置20に記録材が通紙されるまでに消費した電力を示す。
The configuration of this embodiment is schematically shown in FIG. In FIG. 5, in the so-called short-side energization method, the power consumed until the recording material is passed through the fixing
図5のaでは、第1の実施形態で用いた抵抗発熱体幅が340mmの所謂短手方向通電方式のヒータ620の構成を示す。図5のbでは、第1の実施形態で用いた長手方向幅325mmの加圧ローラの構成を示す。図5のcでは、図5中のヒータ620、加圧ローラ70を用いて画像形成動作がスタートし、定着装置20に記録材が通紙されるまでに消費(投入)した電力のグラフを示す。また、図中の矢印Dは、抵抗発熱体としてのヒータ620から発熱した熱の移動方向を示す。
FIG. 5 a shows a configuration of a so-called short-direction
ここで、本実施形態においては、定着装置20に導入・挟持搬送され定着される記録材の幅及び画像の条件としては、最大通紙サイズ幅を320mm、画像保証領域を316mmとした。
In this embodiment, the width of the recording material to be introduced and nipped and transported to the fixing
また、ヒータ620の長手方向幅(抵抗発熱体幅)が340mmであるのに対して、加圧ローラ70の長手方向幅を325mmに設定した。前述したように、抵抗発熱体幅340mmは、画像保証領域316mm内における画像の定着性や画像性を満足させるために必要な発熱幅である。一方、加圧ローラ70の長手方向幅(加圧ローラ幅)325mmは、最大通紙サイズ幅320mmの記録材を安定して搬送するために必要な幅である。
The longitudinal width of the heater 620 (resistance heating element width) was 340 mm, whereas the longitudinal width of the
ここで、抵抗発熱体幅340mmに対して、加圧ローラ幅の方が325mmと短くなっているが、本実施形態におけるヒータ620は、所謂短手方向通電方式を用いている。このため、加圧ローラ70に当接していない部分のヒータ620に関しては、PTC特性を有しており、熱量の移動が行われず温度上昇しても発熱体自体の抵抗値が上昇することで電力が投入され難くなる。従って、所謂長手方向通電方式の場合のような過昇温を招くことはない。PTC特性は、正の抵抗温度特性(温度上昇に伴って抵抗値が上昇する自己温度制御特性)である。
Here, the pressure roller width is 325 mm shorter than the resistance heating element width 340 mm, but the
図5から分かるように、短手方向通電方向から発熱した熱量は、矢印Dで示すように加圧ローラ70側へ移動するが、加圧ローラ70全域がヒータ620側に加圧しているため、図9で説明したような加圧ローラ端部側への熱の移動は発生しない。その結果、加圧ローラ70の温度低下による発熱体自体の温度低下も起こらず、ヒータ620の長手方向による投入電力の偏りが発生しなくなる。
As can be seen from FIG. 5, the amount of heat generated from the short direction energization direction moves to the
ここで、実際に比較例2の構成と本実施形態の構成とで、記録材上に形成された未定着画像を十分に定着できるまでに投入された電力量を比較したところ、本実施形態の構成を用いると、比較例2よりも約60W分の電力削減効果があることがわかった。 Here, the amount of electric power input until the unfixed image formed on the recording material can be sufficiently fixed is actually compared between the configuration of Comparative Example 2 and the configuration of the present embodiment. Using the configuration, it was found that there was a power reduction effect of about 60 W compared to Comparative Example 2.
以上のように、本実施形態の構成を用いることで、非通紙部昇温を防止しながら、さらに定着装置20の立ち上げ時等、加圧ローラ70への熱移動が行われる場合においても、電力を浪費せずに、省電力となる構成を提供することができる(表1参照)。具体的には、本実施形態の構成では、立ち上げ時約60Wの電力削減効果を得ることができる。
As described above, by using the configuration of the present exemplary embodiment, even when heat transfer to the
比較例1における立ち上げ時電力効果については、長手方向通電を行っているため、加圧ローラの端部の温度が低下しても長手で同一の電力が投入され、削減効果自体はないものとして、表1中では△としている。 As for the power effect during start-up in Comparative Example 1, since energization in the longitudinal direction is performed, even if the temperature at the end of the pressure roller decreases, the same power is supplied in the longitudinal direction, and there is no reduction effect itself. In Table 1, it is indicated by Δ.
表1には、第1の実施形態、比較例1、比較例2で用いた各通電方式、抵抗発熱体幅、加圧ローラ幅、最大通紙幅(最大通紙サイズ幅)、画像保証領域についても、併せて表記した。 Table 1 shows each energization method, resistance heating element width, pressure roller width, maximum sheet passing width (maximum sheet passing size width), and image guarantee area used in the first embodiment, comparative example 1, and comparative example 2. Are also shown together.
表1では、最大通紙サイズ幅、画像保証領域、通電方式、抵抗発熱体幅、加圧ローラ幅、非通紙部昇温、立ち上げ時電力についての、第1の実施形態、比較例1、比較例2のそれぞれによる違いを記載している。 Table 1 shows the first embodiment and comparative example 1 regarding the maximum sheet passing size width, image guarantee area, energization method, resistance heating element width, pressure roller width, non-sheet passing portion temperature rise, and start-up power. The difference by each of the comparative example 2 is described.
最大通紙サイズ幅及び画像保証領域については、第1の実施形態、比較例1及び比較例2の全てで320mm及び316mmとしている。通電方式については、第1の実施形態では所謂短手方向通電方式、比較例1では所謂長手方向通電方式、比較例2では所謂短手方向通電方式としている。抵抗発熱体幅については、第1の実施形態、比較例1及び比較例2の全てで340mmとしている。 The maximum sheet passing size width and the image guarantee area are 320 mm and 316 mm in all of the first embodiment, Comparative Example 1 and Comparative Example 2. As for the energization method, a so-called short direction energization method is used in the first embodiment, a so-called longitudinal direction energization method in Comparative Example 1, and a so-called short direction energization method in Comparative Example 2. The resistance heating element width is 340 mm in all of the first embodiment, comparative example 1 and comparative example 2.
加圧ローラ幅については、第1の実施形態では325mm、比較例1では345mm、比較例2では345mmとしている。非通紙部昇温については、第1の実施形態では効果有り、比較例1では効果無し、比較例2では効果有りとなった。立ち上げ時電力については、第1の実施形態では電力削減効果有り、比較例1では削減効果自体が無い、比較例2では電力削減効果無しとなった。 The pressure roller width is 325 mm in the first embodiment, 345 mm in Comparative Example 1, and 345 mm in Comparative Example 2. The temperature increase of the non-sheet passing portion is effective in the first embodiment, ineffective in Comparative Example 1, and effective in Comparative Example 2. As for power at startup, the first embodiment has a power reduction effect, the comparative example 1 has no reduction effect itself, and the comparative example 2 has no power reduction effect.
以上の本実施形態では、加圧ローラ70は、記録材搬送方向に直交する幅方向の長さがヒータ620の幅方向の長さよりも短く設定したが、これに限らず、ヒータ620の幅方向長さと同じに設定した場合も含むことが可能である。その場合も、同様の効果を得ることが可能である。即ち、本実施形態では、ヒータユニット60は、ヒータ620と、ヒータ620に通電するためにヒータ620の記録材搬送方向に直交する幅方向の両側縁部に沿って延在した状態で両側縁部に接続される一対の配線電極621a,621bとを有する。そして、加圧ローラ70は、上記幅方向の長さがヒータ620の幅方向の長さ以下で、上記幅方向の全域をヒータ620に対向させた状態でヒータユニット60に圧接される。
In the above-described embodiment, the
従って、所謂短手方向通電方式の定着装置20にて、非通紙部昇温の抑制効果を発揮しながら、ヒータユニット60の端部温度の低下を抑制し、ヒータユニット60の端部への電力供給増加の抑制を可能とすることができる。
Therefore, in the fixing
また本実施形態では、加圧ローラ70は、上記幅方向の長さを、定着ニップ部Nに通紙される記録材Pの最大通紙サイズ幅よりも長い設定としたが、これに限らず、最大通紙サイズ幅の記録材Pと同じに設定することも可能である。その場合も、同様の効果を得ることが可能である。即ち、加圧ローラ70の幅方向長さが、最大通紙サイズ幅の記録材と同じ若しくは最大通紙サイズ幅より長いため、非通紙部昇温の抑制効果、ヒータユニットの端部温度低下の抑制効果、ヒータユニット端部への電力供給増加の抑制効果を高めることができる。
In the present embodiment, the
<第2の実施形態>
次に、第1の実施形態におけるヒータユニット60の構成を一部変更した第2の実施形態について、図6及び図7を参照して説明する。図6は、本実施形態における所謂短手方向通電方式におけるヒータ820の発熱体幅、加圧ローラ幅の長手方向を詳細に示す図、図7は本実施形態におけるヒータ抵抗を模式的に示す図である。なお、本第2の実施形態において第1の実施形態と同様な部分は、同一符号を付してその説明を省略する。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment in which the configuration of the
すなわち、本実施形態では、ヒータ820の抵抗発熱体幅と加圧ローラ70(図5参照)の長手方向の位置関係は同様であるが、ヒータ820の配線電極821a,821bに対する給電部822a,822bの給電位置が異なる。なお、本実施形態では、第1の実施形態と同様、定着装置20に導入される記録材の幅及び画像の条件としては、最大通紙サイズ幅を320mm、画像保証領域を316mmとしている。
That is, in this embodiment, the resistance heating element width of the
図6には、ヒータユニット80の構成と共に、ヒータ820の長手方向幅(抵抗発熱体幅)、ヒータユニット80に圧接する加圧ローラ70の長手方向幅(加圧ローラ幅)、通紙する最大通紙サイズ幅も記載している。
FIG. 6 shows the configuration of the
図6に示すように、絶縁基板810上には、その長手方向(図6の左右方向)に沿って延在する長尺な矩形状のヒータ820が配置されている。ヒータ820の長手方向の両側には、このヒータ820に沿って並行して延びる配線電極(電極)821a,821bが配置されている。これら配線電極821a,821bは、ヒータ820に通電するためにヒータ820の記録材搬送方向に直交する幅方向の両側縁部に沿って延在した状態で両側縁部に接続されている。
As shown in FIG. 6, a long
絶縁基板810上における配線電極821aの端部には、給電用の給電部822aがその接続部822cを、配線電極821aの端縁から中心側に寄った位置に接続した形で配置されている。また、絶縁基板810上における配線電極821bの端部には、給電用の給電部822bがその接続部822dを、配線電極821bの端縁から中心側に寄った位置に接続した形で配置されている。つまり、一対の配線電極821a,821bにそれぞれ電力を供給する一対の給電部822a,822bは、幅方向におけるヒータ820の両端部よりも中央側で配線電極821a,821bにそれぞれ接続されている。
At the end portion of the
さらに、給電部822aと給電部822bとの間には、ヒータ駆動回路51及び交流電源30が接続されている。なお、用いた材料や厚み等については、第1の実施形態で用いたヒータユニット60の場合と同様である。
Further, the
本実施形態では、ヒータの配線電極及び抵抗発熱体への給電の位置を、当接する加圧ローラ幅の内側になるように配置している。これは、給電位置を加圧ローラ70の両端部の外側にした場合、加圧ローラ70に当接されていない部分の配線電極が昇温したときに電力が給送され難くなる不都合を回避するためである。
In this embodiment, the position of the power supply to the wiring electrode of the heater and the resistance heating element is arranged so as to be inside the width of the pressure roller to be in contact. This avoids the inconvenience that it is difficult to supply power when the temperature of the wiring electrode in the portion not in contact with the
所謂短手方向通電方式では、配線電極及び抵抗発熱体が昇温すると、それ自体の抵抗が高くなり電力が入らなくなるため、発熱しなくなって温度が下がる。しかし、図4に示したヒータ620のような場合、配線電極621a,621bの加圧ローラ70に当接されていない電極端部では、当接されている部分に比較して昇温が大きくなる。
In the so-called short direction energization method, when the temperature of the wiring electrode and the resistance heating element is increased, the resistance of the wiring electrode and the resistance heating element are increased and power cannot be input. However, in the case of the
特に、高い温調温度が必要な場合や、高速化のため投入電力の増加が必要な場合など、ヒータの発熱量を大きくして使用する場合は、以下の可能性もある。つまり、加圧ローラ70に当接されない部分の配線電極やヒータの昇温が高くなりすぎて、電力が入らない場合や、定着装置を立ち上げるまでの時間が長くなる可能性がある。
In particular, when the heater is used with a large heat generation amount, such as when a high temperature control temperature is required or when the input power needs to be increased for speeding up, there are the following possibilities. In other words, there is a possibility that the temperature of the wiring electrode and the heater in the portion not in contact with the
本第2の実施形態で用いた図6に示したヒータ820の場合、給電位置が加圧ローラ70の内側にあるため、前述したような電極端部での昇温をより有効に抑え、安定した電力供給を可能にすることができる。なぜなら、本実施形態では、給電部822a,822bによる給電位置である接続部822c,822dが加圧ローラ幅(例えば325mm)の内側にあるため、ヒータ820への通電が給電部822aと逆側の給電部822bとの間で行われることになる。
In the case of the
ヒータ820は、温度が高い場合、PTC(自己温度制御)のために抵抗値が高くなって電力が入らなくなるが、加圧ローラ当接部の内側からヒータ820を通る電流は、端部側へは流れ難い。なぜなら、加圧ローラ70に当接されていない部分のヒータ820の抵抗値が温度上昇に伴って高くなっているためである。
When the temperature of the
本実施形態では、給電部822a,822bの接続部822c,822dによる給電位置は、加圧ローラ幅の内側になるように配置しているが、ヒータ中心からそれぞれ161mmの位置になるように設定している。これは、加圧ローラ幅(例えば325mm)の内側で、最大通紙サイズ幅(例えば320mm)の外側になるように配置するためである。前述したように、給電位置を加圧ローラ幅(例えば325mm)の内側に配置することで、配線電極821a,821bやヒータ820の昇温が高くなりすぎて、電力が入らなくなる現象や、定着装置20の立ち上げが長くなる現象を防止することができる。
In this embodiment, the power feeding positions by the connecting
給電部822aの接続部822cから配線電極821aを通ってヒータ820を経て、逆側の配線電極821b、接続部822dを経た給電部822bへの電流は、給電位置から逆側の給電位置までの、見かけ上の抵抗値が最も低い位置に多く電流が流れる。
The current from the
ここで、本実施形態で用いたヒータ820について、給電位置から逆側の給電位置までの抵抗を、模式的に図7のように表すことができる。
Here, regarding the
図7におけるR1,R2,R3は、ヒータ(抵抗発熱体)820の抵抗を表し、R1=R2=R3である。また、r1,r2,r3,r4は、配線電極821a,821bの抵抗を表し、r1=r2=r3=r4である。
In FIG. 7, R1, R2, and R3 represent the resistance of the heater (resistance heating element) 820, and R1 = R2 = R3. R1, r2, r3, and r4 represent resistances of the
このとき、抵抗R1を流れる電流をi1、抵抗R2を流れる電流をi2とすると、抵抗R1,R2を流れる電流i1と電流i2には、キルヒホッフの法則より、次式(1)のような関係式が成り立つ。
i2=(R/(R+r))×i1 …(1)
At this time, assuming that the current flowing through the resistor R1 is i1 and the current flowing through the resistor R2 is i2, the current i1 and the current i2 flowing through the resistors R1 and R2 are expressed by the following relational expression (1) from Kirchhoff's law. Holds.
i2 = (R / (R + r)) × i1 (1)
すなわち、給電部822a,822bとつながるヒータ820に流れる電流は、その内側部分よりも多く、従って、発熱量も多くなる。
That is, the current flowing through the
以上のことより、給電部分では他の場所よりも温度が高くなりやすく、この部分での光沢ムラ等の発生の可能性もあるが、本実施形態における給電位置は、温度ムラの影響を受けない位置である加圧ローラ幅の内側、最大通紙サイズ幅の外側になっている。 As described above, the temperature at the power feeding portion is likely to be higher than that at other places, and there is a possibility of uneven gloss in this portion, but the power feeding position in this embodiment is not affected by temperature unevenness. The position is on the inner side of the pressure roller width and the outer side of the maximum sheet passing width.
以上説明した本実施形態の構成により、非通紙部昇温を防止しながら、さらに定着装置20の立ち上げ時等、加圧ローラ70への熱移動が行われる場合においても、電力を浪費せずに、省電力となる構成を提供できる。さらに、定着装置20の高速化を行った場合においても、安定した電力供給を可能にすることができる。
With the configuration of the present embodiment described above, electric power is wasted even when heat transfer to the
なお、本第2の実施形態でも、加圧ローラ70は、記録材搬送方向と直交する幅方向の長さを、通紙される記録材Pの最大通紙サイズ幅よりも長い設定としたが、これに限らず、最大通紙サイズ幅の記録材と同じに設定することも可能である。その場合、接続部822c,822dの給電位置は、加圧ローラ幅と最大通紙サイズ幅とが一致する位置となるが、本第2の実施形態における上記効果とほぼ同様の効果を得ることが可能である。
In the second embodiment as well, the
20…画像加熱装置(定着装置)、60,80…加熱部材(ヒータユニット)、70…加圧部材(加圧ローラ)、620,820…抵抗発熱体(ヒータ)、621a,621b,821a,821b…一対の電極(配線電極)、622a,622b,822a,822b…一対の給電部、822c,822d…接続部、N…ニップ部(定着ニップ部)、P…記録材 20 ... Image heating device (fixing device), 60, 80 ... Heating member (heater unit), 70 ... Pressure member (pressure roller), 620, 820 ... Resistance heating element (heater), 621a, 621b, 821a, 821b ... a pair of electrodes (wiring electrodes), 622a, 622b, 822a, 822b ... a pair of power feeding parts, 822c, 822d ... a connection part, N ... a nip part (fixing nip part), P ... a recording material
Claims (3)
前記加熱部材は、
抵抗発熱体と、前記抵抗発熱体に通電するために前記抵抗発熱体の記録材搬送方向に直交する幅方向の両側縁部に沿って延在した状態で前記両側縁部に接続される一対の電極と、を有し、
前記加圧部材は、
前記幅方向の長さが前記抵抗発熱体の前記幅方向の長さ以下で、前記幅方向の全域を前記抵抗発熱体に対向させた状態で前記加熱部材に圧接される、
ことを特徴とする画像加熱装置。 A heating member that heats the toner image on the recording material; and a pressure member that forms a nip portion in contact with the heating member, while the recording material carrying the toner image is nipped and conveyed by the nip portion. In an image heating apparatus for heating a toner image,
The heating member is
A pair of resistance heating elements connected to the side edges in a state of extending along both side edges in the width direction perpendicular to the recording material conveyance direction of the resistance heating elements to energize the resistance heating elements An electrode, and
The pressure member is
The length in the width direction is equal to or less than the length in the width direction of the resistance heating element, and is pressed against the heating member in a state where the entire area in the width direction is opposed to the resistance heating element.
An image heating apparatus.
前記幅方向の長さが、前記ニップ部に通紙される記録材の最大通紙サイズ幅よりも長い若しくは前記最大通紙サイズ幅と同じである、
ことを特徴とする請求項1に記載の画像加熱装置。 The pressure member is
The length in the width direction is longer than the maximum sheet passing size width of the recording material passed through the nip portion or the same as the maximum sheet passing size width.
The image heating apparatus according to claim 1.
前記一対の給電部は、前記幅方向における前記抵抗発熱体の両端部よりも中央側で前記一対の電極にそれぞれ接続される、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像加熱装置。 Having a pair of power feeding sections for supplying power to the pair of electrodes,
The pair of power feeding portions are respectively connected to the pair of electrodes on the center side with respect to both ends of the resistance heating element in the width direction.
The image heating apparatus according to claim 1, wherein the apparatus is an image heating apparatus.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2015191189A (en) * | 2014-03-28 | 2015-11-02 | ブラザー工業株式会社 | Fixing device and image forming apparatus |
JP2015219417A (en) * | 2014-05-19 | 2015-12-07 | 株式会社東芝 | Fixing device and program for controlling fixing temperature of fixing device |
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