JP2014215536A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、加熱回転部材と加圧回転部材との間の定着ニップ部に未定着トナー像付きの記録材を通過させて定着させる定着装置と、これを備えた画像形成装置とに関する。画像形成装置には、複写機、プリンター、ファクシミリ及びこれらの機能を複合的に備えた複合機といった各種のものが含まれる。 The present invention relates to a fixing device that allows a recording material with an unfixed toner image to pass through a fixing nip portion between a heating rotary member and a pressure rotary member, and an image forming apparatus including the fixing device. The image forming apparatus includes various apparatuses such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, and a multifunction machine having these functions in a complex manner.
従来、電子写真方式を採用した画像形成装置の定着装置として、特許文献1には、抵抗発熱層を内周面に設けた定着ローラーに加圧ローラーを圧接させて、定着ローラーと加圧ローラーとの間に定着ニップ部を形成し、抵抗発熱層への通電によって定着ローラーを発熱させる自己発熱式のものが開示されている。この場合、定着ローラーを回転可能に支持するローラー軸に、定着ローラー内周面の抵抗発熱層に当接する一対の給電体を設けている。一方の給電体はローラー軸に回転可能で移動不能に設けている。他方の給電体はローラー軸に沿って移動可能で且つ回転可能に構成している。ローラー軸から各給電体を介して抵抗発熱層に通電することによって、定着ローラー自体が発熱する。定着ローラーの発熱幅は、定着ニップ部を通過する記録材のサイズに応じた他方の給電体の移動によって変更される。 Conventionally, as a fixing device of an image forming apparatus employing an electrophotographic method, Patent Document 1 discloses that a pressure roller is pressed against a fixing roller having a resistance heating layer provided on an inner peripheral surface, and a fixing roller, a pressure roller, A self-heating type is disclosed in which a fixing nip portion is formed between the two and a fixing roller is heated by energizing a resistance heating layer. In this case, a pair of power feeding members that contact the resistance heating layer on the inner peripheral surface of the fixing roller is provided on a roller shaft that rotatably supports the fixing roller. One power supply body is provided so as to be rotatable and immovable on the roller shaft. The other power feeding body is configured to be movable and rotatable along the roller axis. The fixing roller itself generates heat by energizing the resistance heating layer from the roller shaft through each power supply body. The heat generation width of the fixing roller is changed by the movement of the other power feeding body according to the size of the recording material passing through the fixing nip portion.
特許文献1の定着装置は、定着ローラー自体を発熱させる構成(自己発熱式)であるため、ランプ式又は誘導加熱式のヒーターを内蔵した定着ローラーの場合よりも加熱効率が高く、昇温速度が速くて定着ニップ部の温度が定着温度に達するまでの時間を短縮できるという利点がある。 Since the fixing device of Patent Document 1 is configured to generate heat (self-heating type), the heating efficiency is higher than the case of a fixing roller incorporating a lamp type or induction heating type heater, and the heating rate is higher. There is an advantage that the time required for the fixing nip temperature to reach the fixing temperature can be shortened quickly.
特許文献1の定着装置では、記録材を搬送する目的で、抵抗発熱層を内周面に設けた定着ローラーがローラー軸回りに回転する。このため、回転している定着ローラーの抵抗発熱層に、両給電体が摺動しながら接触して電力供給することになる。このような状態で他方の給電体をローラー軸に沿って移動させると、抵抗発熱層との密着具合が変化して、定着ローラーが微小ではあるが変形した状態で回転する。そうすると、抵抗発熱層と各給電体との間に、微小な隙間が形成されて火花放電を発生させ、火花放電によって定着ローラーが損傷して劣化するという問題があった。 In the fixing device of Patent Document 1, for the purpose of conveying a recording material, a fixing roller provided with a resistance heating layer on the inner peripheral surface rotates around a roller axis. For this reason, both power feeding members are in contact with the resistance heating layer of the rotating fixing roller while sliding to supply power. When the other power feeding body is moved along the roller axis in such a state, the contact state with the resistance heating layer changes, and the fixing roller rotates in a deformed state although it is minute. In this case, there is a problem that a minute gap is formed between the resistance heating layer and each power supply member to generate a spark discharge, and the fixing roller is damaged and deteriorated by the spark discharge.
また、他方の給電体を移動させて両給電体間の距離が短くなると、抵抗発熱層における両給電体間の抵抗は、短くなった距離の分だけ低下する。このため、両給電体への印加電圧が他方の給電体の移動前後で変わらなければ、抵抗の低下分だけ電流が増大して単位領域当りの発熱量が大きくなる。そうすると、定着ローラー外周面のうち記録材の通過する部分と通過しない部分との熱損失に差異が生じて部分的な温度ムラになり、紙シワや定着ムラを招来するという問題もあった。 When the other power feeder is moved to shorten the distance between the two power feeders, the resistance between the two power feeders in the resistance heating layer decreases by the shortened distance. For this reason, if the voltage applied to both power feeding bodies does not change before and after the movement of the other power feeding body, the current increases by the amount of decrease in resistance and the amount of heat generated per unit area increases. In this case, there is a problem that a difference occurs in heat loss between a portion where the recording material passes and a portion where the recording material does not pass on the outer peripheral surface of the fixing roller, resulting in partial temperature unevenness, leading to paper wrinkles and fixing unevenness.
本願発明は上記のような問題に鑑み成されたものであり、定着ニップ部の温度が定着温度に達するまでの時間を短縮できるものでありながら、火花放電の発生を防止できる定着装置、及び、これを備えた画像形成装置を提供することを技術的課題としている。 The invention of the present application has been made in view of the above problems, and a fixing device capable of preventing the occurrence of spark discharge while reducing the time until the temperature of the fixing nip reaches the fixing temperature, and An object of the present invention is to provide an image forming apparatus provided with this.
請求項1の発明は、通電によって発熱する抵抗発熱体を有する加熱回転部材と、これに圧接する加圧回転部材とを備え、前記加熱回転部材と前記加圧回転部材との間の定着ニップ部に、未定着トナー像付きの記録材を通過させて定着させる定着装置であって、前記加熱回転部材は、前記加圧回転部材に圧接する回転体と、前記回転体の内周側に位置して前記回転体とは別体に構成した前記抵抗発熱体と、前記抵抗発熱体に導通する一対の給電体とを備え、前記抵抗発熱体の長手方向は前記回転体及び前記定着ニップ部の長手方向と合致し、前記一対の給電体のうち少なくとも一方は、移動アクチュエータによって前記定着ニップ部の長手方向に沿って移動可能に構成し、前記一対の給電体のうち少なくとも一方の位置を変更するにあたり、前記定着ニップ部を通過する記録材のサイズ情報に応じて、前記両給電体への印加電圧を変更する印加電圧変更手段を更に備えているというものである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a heating rotating member having a resistance heating element that generates heat when energized, and a pressure rotating member pressed against the heating rotating member, and a fixing nip portion between the heating rotating member and the pressure rotating member. And a fixing device that passes and fixes a recording material with an unfixed toner image, wherein the heating rotary member is positioned on a rotary body that is in pressure contact with the pressure rotary member, and an inner peripheral side of the rotary body. The resistance heating element is configured separately from the rotating body, and a pair of power feeding bodies that are electrically connected to the resistance heating element. The longitudinal direction of the resistance heating element is the length of the rotating body and the fixing nip portion. When the position of at least one of the pair of power feeders is changed, at least one of the pair of power feeders is configured to be movable along the longitudinal direction of the fixing nip portion by a moving actuator. ,Previous Depending on the size information of the recording medium passing through the fixing nip, it is that further comprises an applied voltage changing unit operable to change the applied voltage to both current collector.
請求項2の発明は、請求項1に記載の定着装置において、前記回転体の温度を検出する温度検出部材を備え、前記各給電体には、これと連動して移動するように前記温度検出部材を取り付けているというものである。 According to a second aspect of the present invention, in the fixing device according to the first aspect, a temperature detection member that detects a temperature of the rotating body is provided, and each of the power feeding bodies moves in conjunction with the temperature detection member. The member is attached.
請求項3の発明は、請求項2に記載の定着装置において、前記各温度検出部材の検出部は、これに対応する前記給電体よりも前記回転体の長手方向内側に位置しているというものである。 According to a third aspect of the present invention, in the fixing device according to the second aspect, the detecting portion of each temperature detecting member is located on the inner side in the longitudinal direction of the rotating body with respect to the corresponding power feeding body. It is.
請求項4の発明は、請求項1〜3のうちいずれかに記載の定着装置において、前記定着ニップ部を通過する記録材のサイズ情報、及び、前記各温度検出部材の検出情報のうち少なくとも一方に基づき、前記移動アクチュエータを駆動させて前記一対の給電体のうち少なくとも一方の位置を変更する位置変更手段を更に備えているというものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the fixing device according to any one of the first to third aspects, at least one of size information of the recording material passing through the fixing nip portion and detection information of the temperature detecting members. Based on the above, it further comprises position changing means for driving the moving actuator to change the position of at least one of the pair of power feeding bodies.
請求項5の発明は、請求項4に記載の定着装置において、前記定着ニップ部を通過する記録材のサイズ情報を用いる場合は、前記移動アクチュエータを第1の速度で駆動させ、前記各温度検出部材の検出情報を用いる場合は、前記移動アクチュエータを前記第1の速度よりも遅い第2の速度で駆動させるというものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the fixing device according to the fourth aspect, when the size information of the recording material passing through the fixing nip portion is used, the moving actuator is driven at a first speed, and each temperature detection is performed. When the detection information of the member is used, the moving actuator is driven at a second speed that is slower than the first speed.
請求項6の発明は、請求項2又は3に記載の定着装置において、前記両温度検出手段の検出情報の差が大きい場合は、前記抵抗発熱体への通電を停止するというものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the fixing device according to the second or third aspect, the energization to the resistance heating element is stopped when the difference between the detection information of the two temperature detecting means is large.
請求項7の発明は画像形成装置に係り、請求項1〜6のうちいずれかに記載の定着装置を備えているというものである。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising the fixing device according to any one of the first to sixth aspects.
本願の請求項に記載された発明によると、加熱回転部材は、加圧回転部材に圧接する回転体と、前記回転体の内周側に位置して前記回転体とは別体に構成した抵抗発熱体と、前記抵抗発熱体に導通する一対の給電体とを備え、前記抵抗発熱体の長手方向は前記回転体及び前記定着ニップ部の長手方向と合致し、前記一対の給電体のうち少なくとも一方を定着ニップ部の長手方向に沿って移動可能に構成し、前記一対の給電体のうち少なくとも一方の位置を変更するにあたり、前記定着ニップ部を通過する記録材のサイズ情報に応じて、前記両給電体への印加電圧を変更する印加電圧変更手段を更に備えているから、前記加熱回転部材(前記回転体)の発熱幅を無段階に変更して、記録材のサイズ(幅方向長さ)に見合った分だけ前記加熱回転部材(前記回転体)を加熱できるものでありながら、前記各給電体の移動時であっても、前記抵抗発熱体と前記各給電体との密着具合を極めて良好に維持でき、前記抵抗発熱体と前記両給電体との間で安定的に通電できる。その上、前記抵抗発熱体における前記両給電体間の抵抗に応じて前記両給電体への印加電圧を変更して、前記抵抗発熱体の単位領域当りの印加電圧を一定にできる。従って、火花放電の発生を確実に抑制して、火花放電による前記加熱回転部材の損傷・劣化を防止できると共に、定着処理に際して消費電力を少なくして省エネルギー化を図れる。 According to the invention described in the claims of the present application, the heating rotating member includes a rotating body pressed against the pressurizing rotating member, and a resistor that is located on the inner peripheral side of the rotating body and is configured separately from the rotating body. A heating element, and a pair of power supply bodies that are electrically connected to the resistance heating element, wherein a longitudinal direction of the resistance heating element coincides with a longitudinal direction of the rotating body and the fixing nip portion, and at least of the pair of power supply bodies One is configured to be movable along the longitudinal direction of the fixing nip portion, and when changing the position of at least one of the pair of power feeding bodies, according to the size information of the recording material passing through the fixing nip portion, Since it further comprises an applied voltage changing means for changing the applied voltage to both power feeding bodies, the heating width of the heating rotating member (rotating body) is changed steplessly, and the recording material size (length in the width direction) is changed. ) The heating rotation corresponding to While the material (the rotating body) can be heated, the resistance heating element can be maintained in a very good contact state between the resistance heating element and the feeding element even when the feeding elements are moving. And both the power feeders can be stably energized. In addition, the applied voltage per unit region of the resistance heating element can be made constant by changing the voltage applied to the both power supply bodies in accordance with the resistance between the power supply bodies in the resistance heating element. Therefore, it is possible to reliably suppress the occurrence of spark discharge, prevent damage and deterioration of the heating rotating member due to spark discharge, and reduce power consumption during the fixing process to save energy.
以下に、本願発明を具現化した実施形態を、画像形成装置の一例であるタンデム方式のカラーデジタルプリンター(以下、プリンターと称する)に適用した場合の図面に基づいて説明する。なお、以下の説明において必要に応じて特定の方向や位置を示す用語(例えば「左右」「上下」等)を用いる場合は、図1において紙面に直交した方向を正面視とし、これを基準にしている。これらの用語は説明の便宜のために用いたものであり、本願発明の技術的範囲を限定するものではない。 Hereinafter, an embodiment embodying the present invention will be described with reference to the drawings when applied to a tandem color digital printer (hereinafter referred to as a printer) which is an example of an image forming apparatus. In addition, in the following description, when using a term indicating a specific direction or position (for example, “left / right”, “up / down”, etc.) as necessary, the direction orthogonal to the paper surface in FIG. ing. These terms are used for convenience of explanation, and do not limit the technical scope of the present invention.
(1).プリンターの概要
まず、図1を参照しながら、プリンター1の概要を説明する。図1に示すように、プリンター1は、その筐体2内に、画像プロセス装置3、給紙装置4、及び定着装置5等を備えている。詳細は図示していないが、プリンター1は、例えばLANといったネットワークに接続されていて、外部端末(図示省略)からの印刷指令を受け付けると、当該指令に基づいて印刷を実行するように構成されている。
(1). Overview of Printer First, an overview of the printer 1 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the printer 1 includes an
筐体2内の下部に位置する給紙装置4は、記録材Pを収容する給紙カセット21、給紙カセット21内の記録材Pを最上層から繰り出すピックアップローラ22、繰り出された記録材Pを1枚ずつに分離する一対の分離ローラー23、及び、1枚に分離された記録材Pを所定のタイミングにて画像プロセス装置3に搬送する一対のタイミングローラー24等を備えている。各給紙カセット21内の記録材Pは、ピックアップローラ22及び分離ローラー23の回転にて、最上層のものから1枚ずつ搬送経路30に送り出される。搬送経路30は、給紙装置4の給紙カセット21から、タイミングローラー対24のニップ部、画像プロセス装置3の二次転写ニップ部、及び定着装置5の定着ニップ部33を経て、筐体2上部にある排出ローラー対26に至る。
The
給紙カセット21内の記録材Pは、通紙幅(矢印S方向と直交する幅寸法)の中央を基準にして、搬送経路30に向けて矢印S方向に搬送するセンター基準にセットされる。図示は省略するが、給紙カセット21内には、給紙前の記録材Pをセンター基準に幅寄せする一対の側部規制板を備えている。一対の側部規制板は、通紙幅方向に互いに連動して遠近移動するように構成されている。給紙カセット21内の記録材Pを一対の側部規制板にて通紙幅方向両側から挟持することによって、給紙カセット21内の記録材Pがその規格に拘らずセンター基準にセットされる。従って、画像プロセス装置3での転写処理や、定着装置5での定着処理もセンター基準で実行される。
The recording material P in the
給紙装置4の上方に位置する画像プロセス装置3は、像担持体の一例である感光体ドラム13上に形成されたトナー像を記録材Pに転写する役割を担うものであり、中間転写体としての中間転写ベルト6、並びに、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の各色に対応する計4つの作像部7等を備えている。
The
中間転写ベルト6は導電性を有する素材からなる無端状のものであり、像担持体の一例でもある。中間転写ベルト6は、筐体2内の中央部右側に位置する駆動ローラー8と、同じく中央部左側に位置する従動ローラー9とに巻き掛けられている。中間転写ベルト6のうち駆動ローラー8に巻き掛けられた部分の外側に二次転写ローラー10が配置されている。主モーター(図示省略)の動力伝達にて駆動ローラー8を図1の反時計方向に回転させることにより、中間転写ベルト6は図1の反時計方向に周回する。
The
中間転写ベルト6のうち駆動ローラー8に巻き掛けられた部分の外周側には、二次転写ローラー10が配置されている。二次転写ローラー10は中間転写ベルト6に当接していて、中間転写ベルト6と二次転写ローラー10との間(当接部分)が二次転写領域としての二次転写ニップ部になっている。二次転写ローラー10は、中間転写ベルト6の回転に伴って、又は二次転写ニップ部に挟持搬送される記録材Pの移動に伴って、図1の時計方向に回転する。中間転写ベルト6のうち従動ローラー9に巻き掛けられた部分の外周側には、中間転写ベルト6上の未転写トナーを除去する転写ベルトクリーナー12が配置されている。転写ベルトクリーナー12は中間転写ベルト6に当接している。
A
4つの作像部7は、中間転写ベルト6の下方において、図1の左からイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の順に、中間転写ベルト6に沿って並べて配置されている。図1では説明の便宜上、各作像部7に、再現色に応じて符号Y,M,C,Kを添えている。各作像部7は図1の時計方向に回転する像担持体の一例としての感光体ドラム13を備えている。感光体ドラム13の周囲には、図1における時計回りの回転方向に沿って順に、帯電装置14、露光装置19、現像装置15、一次転写ローラー16及び感光体クリーナー17が配置されている。
The four image forming units 7 are arranged along the
感光体ドラム13は負帯電性のものであり、主モーターからの動力伝達によって図1の時計方向に回転するように構成されている。帯電装置14は、感光体ドラムの表面を一様に帯電させるものである。現像装置15は、負の極性を呈するトナーを利用して、感光体ドラム13上に形成された静電潜像を反転現像にて顕在化させるものである。
The
一次転写ローラー16は中間転写ベルト6の内周側に位置していて、中間転写ベルト6を挟んで、対応する作像部7の感光体ドラム13に対峙している。一次転写ローラー16も、中間転写ベルト6の回転に伴って図1の反時計方向に回転する。中間転写ベルト6と一次転写ローラー16との間(当接部分)は一次転写領域としての一次転写ニップ部になっている。感光体クリーナー17は、感光体ドラム13上に残留する未転写トナーを除去するためのものであり、感光体ドラム13に当接している。4つの作像部7の下方には露光装置19が配置されている。露光装置19は、外部端末等からの画像情報に基づき、レーザー光によって各感光体ドラム13に静電潜像を形成するものである。
The
各作像部7は、感光体ドラム13、帯電装置14、露光装置19、現像装置15及び感光体クリーナー17をひとまとまりにハウジング20内に収容してカートリッジ化(一体構造化)されていて、いわゆるプロセスカートリッジとして筐体2に交換可能(着脱可能)に装着されている。なお、中間転写ベルト6の上方には、各現像装置15に供給されるトナーを収容するホッパー(図示省略)が配置されている。
Each image forming unit 7 is a cartridge (integrated structure) in which the
各作像部7において、帯電装置14にて帯電される感光体ドラム13に、露光装置19から画像信号に対応したレーザー光が投射されると、静電潜像が形成される。静電潜像は、現像装置15から供給されるトナーにて反転現像されて各色のトナー像となる。各感光体ドラム13上のトナー像は、それぞれ対応した一次転写ニップ部において、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で、感光体ドラム13から中間転写ベルト6の外周面に一次転写されて重ねられる。感光体ドラム13に残った未転写トナーは感光体クリーナー17にて掻き取られ、感光体ドラム13上から取り除かれる。そして、記録材Pが二次転写ニップ部を通過する際に、重ね合わせられた4色のトナー像が記録材Pに一括して二次転写される。中間転写ベルト6に残った未転写トナーは転写ベルトクリーナー12にて掻き取られ、中間転写ベルト6上から取り除かれる。
In each image forming unit 7, when a laser beam corresponding to an image signal is projected from the
画像プロセス装置3における二次転写ローラー10の上方に位置する定着装置5は、熱源である抵抗発熱体42(詳細は後述する)を有する加熱回転部材としての定着ローラー31と、これに圧接する加圧回転部材としての加圧ローラー32とを備えている。定着ローラー31と加圧ローラー32との当接部分が定着領域である定着ニップ部33になっている。二次転写ニップ部を通過して未定着トナー像を載せた記録材Pは、定着ローラー31と加圧ローラー32との間の定着ニップ部33を通過する際に加熱・加圧され、記録材P上に未定着トナー像を定着される。その後、記録材Pは、排出ローラー対26の回転にて排紙トレイ27上に排出される。
The fixing
筐体2内部のうち画像プロセス装置3と給紙装置4との間には、プリンター1の制御全般を司る制御部28が配置されている。制御部28には、各種演算処理、記憶及び制御を実行するコントローラー35が内蔵されている。
A
(2).定着装置及びその周辺の詳細構造
次に、図2及び図3を参照しながら、定着装置5及びその周辺の詳細構造について説明する。前述の通り、定着装置5は、互いに通紙幅方向に延びて圧接した状態で回転可能な定着ローラー31及び加圧ローラー32を備えている。実施形態では、駆動源である定着モーター(図示省略)から歯車やベルト等の動力伝達系を経由して、加圧ローラー32に動力伝達される。加圧ローラー32の回転又は定着ニップ部33を通過する記録材Pに伴って、定着ローラー31を構成する定着ベルト41が加圧ローラー32の回転方向と逆向きに回転する。
(2). Next, the detailed structure of the fixing
定着ローラー31は、加圧ローラー32に圧接する回転体の一例である定着ベルト41と、定着ベルト41の内周側に位置して定着ベルト41とは別体に構成した抵抗発熱体42と、抵抗発熱体42に導通する一対の給電体43とを備えている。定着ベルト41は通紙幅方向に長い筒形状のものであり、自身の張力によって筒形状を保持している。実施形態では、断面略円弧状で長尺の保持ブロック44を、定着ベルト41における内周側の定着ニップ部33寄りに配置している。保持ブロック44の下面側に抵抗発熱体42を配置している。定着ベルト41及び保持ブロック44は通紙幅方向に延びている。
The fixing
抵抗発熱体42は、ガラスや絶縁性セラミック製である長尺の絶縁基板45と、抵抗が均一な長尺薄膜状の発熱膜片46と、上向きに開口した樋状の押圧カバー47とを備えている。発熱膜片46が保持ブロック44の下面側に対峙するように、発熱膜片46付きの絶縁基板45を押圧カバー47内に収容した上で、保持ブロック44の下面側に押圧カバー47を取り付けている。押圧カバー47の下面側が定着ベルト41を介して加圧ローラー32に当接している。定着ベルト41のうち押圧カバー47による押圧箇所と加圧ローラー32とが圧接して、定着ニップ部33を形成している。抵抗発熱体42は通紙幅方向に延びている。従って、抵抗発熱体42の長手方向は、定着ベルト41及び定着ニップ部33の長手方向と合致している。発熱膜片46は、例えば耐熱性樹脂等の樹脂材料に導電性フィラーを分散させて所定の電気抵抗率に調整したものであり、通電によってジュール熱を発生する。
The
保持ブロック44上面側の長手中途部に、U字状(二股状)の軸受ブラケット48を立設している。軸受ブラケット48には、通紙幅方向に延びるねじ軸50を回転可能で且つ抜け不能に軸支している。ねじ軸50において軸受ブラケット48を挟んだ両側には、右ねじ部51と左ねじ部52とを振り分けて形成している。右ねじ部51と左ねじ部52とは互いに逆ねじの関係になっている。各ねじ部51,52には、給電体43を構成するスライダー53をねじ込んでいる。
A U-shaped (bifurcated) bearing
ねじ軸50の一端側は、例えば歯車やベルト等の動力伝達系を介して、移動アクチュエータとしての駆動モーター54に動力伝達可能に連結している。この場合、駆動モーター54のモーター軸55に固着したモーターギヤ56に、ねじ軸50の一端側に固着した伝動ギヤ57を噛み合わせている。駆動モーター54の回転動力がモーターギヤ56及び伝動ギヤ57を経由してねじ軸50に伝達される。ねじ軸50の正逆回転によって、両スライダー53は、ねじ軸50の長手方向(通紙幅方向)に沿って互いに連動して逆方向に遠近移動する。なお、実施形態のようなセンター基準ではなく、片側基準を採用したプリンターであれば、一対の給電体43のうち少なくとも一方を、駆動モーター54によって定着ニップ部33の長手方向に沿って移動可能に構成すれば足りる。
One end of the
保持ブロック44において軸受ブラケット48を挟んだ両側には、通紙幅方向に延びる断面下向き凸状の案内溝穴60を上下に貫通するように形成している。案内溝穴60は下側が幅広で上側が幅狭の段付き状になっている。案内溝穴60における幅狭部62側の開口に抵抗発熱体42の発熱膜片46を臨ませている。
On both sides of the holding
保持ブロック44において軸受ブラケット48を挟んだ両側の内部に、通紙幅方向に延びる電極線63を埋め込んでいる。実施形態では、一つの案内溝穴60に対応して一本の電極線63を保持ブロック44内に埋め込んでいる。従って、保持ブロック44内には計二本の電極線63が存在する。各電極線63は保持ブロック44の長手方向各端部から外向きに突き出ている。両電極線63の外向き突出部64は給電線66を介して電源67(実施形態では交流電源)に電気的に接続している。各電極線63には、案内溝穴60の幅広部61側に張り出す張出し部65を形成している。各電極線63の張出し部65は、案内溝穴60の幅広部61の底面上に突出している。
In the holding
一方、各スライダー53の下部側は下向きに開口している。各スライダー53の下向き開口部内には、付勢部材としての圧縮ばね71を介して、逆L字状の導電性接触子70を収容している。スライダー53の下部側を案内溝穴60の幅広部61に嵌め込み、導電性接触子60の下部側を幅狭部62に嵌め入れている。ねじ軸50の正逆回転によって、両スライダー53はそれぞれ対応する案内溝穴60に沿って互いに連動して逆方向に遠近移動する。各スライダー53の移動範囲は案内溝穴60によって規制される。
On the other hand, the lower side of each
スライダー53及び導電性接触子70を案内溝穴60に嵌め入れた状態では、導電性接触子70の下端面が抵抗発熱体42の発熱膜片46に当接すると共に、導電性接触子70の中途平坦面が電極線63の張出し部65に当接する。圧縮ばね71の押圧付勢力によって、導電性接触子70と抵抗発熱体42の発熱膜片46との接触状態、並びに、導電性接触子70と電極線63の張出し部65との接触状態が良好に維持される。すなわち、導電性接触子70を介して電極線63と抵抗発熱体42との電気的接続状態が良好に維持される。発熱膜片46に対する導電性接触子70下端面の接触面積は、導電性接触子70の許容電流密度を超えない範囲に設定される。
In a state where the
各導電性接触子70の下端面が抵抗発熱体42の発熱膜片46との接触を維持することによって、電源67から給電線66、各電極線63及び各給電体43(導電性接触子70)を介して抵抗発熱体42に電力が供給される。抵抗発熱体42に流れる電流によって抵抗発熱体42が発熱し、抵抗発熱体42によって定着ベルト41が加熱される。ねじ軸50の正逆回転に基づく両スライダー53の遠近移動によって、両導電性接触子70が発熱抵抗体42の発熱膜片46上を摺接しながら移動し、抵抗発熱体42を介しての両給電体43間の通電距離Dが無段階に変更される。すなわち、抵抗発熱体42ひいては定着ベルト41の発熱幅Dが無段階に変更される。
By maintaining the lower end surface of each
実施形態では、抵抗発熱体42を介しての両給電体43間の通電距離Dが、定着ニップ部33を通過可能な最小サイズの記録材Pの幅方向長さ(最小通紙幅)に対応する最小距離(図4(c)参照)から、最大サイズの記録材Pの幅方向長さ(最大通紙幅)に対応する最大距離(図4(a)参照)までの範囲で無段階に変更可能になっている。なお、給電線66には、抵抗発熱体42への電力供給をオンオフ制御する継電器68、並びに、抵抗発熱体42に対して発熱幅Dに応じた電圧を印加させる印加電圧変更手段としてのスイッチングレギュレーター69を介在させている(図5参照)。
In the embodiment, the energizing distance D between the two
図4に示すように、ねじ軸50と両給電体43とは、定着ニップ部33の長手中心線NLの上方に位置している。従って、両給電体43は、定着ニップ部33の長手中心線NLに沿って互いに連動して逆方向に遠近移動する。スライダー53、圧縮ばね71及び導電性接触子70の組合せが給電体43を構成している。
As shown in FIG. 4, the
各給電体43には、定着ベルト41の温度を検出する温度検出部材としての温度センサー72を取り付けている。実施形態では、各スライダー53に、例えば板ばね材等からなる支持アーム74の基端側を取り付けている。支持アーム74は、スライダー53よりも通紙幅方向内側(定着ベルト41長手方向内側)に向けて延びている。支持アーム74の先端側に、温度センサー72の検出部73を取り付けている。温度センサー72の検出部73は、支持アーム74の弾性復原力によって定着ベルト41の内周面に押圧当接している。各温度センサー72は、対応するスライダー53(給電体43)の遠近移動に連動して一緒に移動する。
Each
(3).給電体移動制御を実行する構造及びその制御態様
次に、図5及び図6を参照しながら、給電体移動制御を実行する構造及びその制御態様について説明する。プリンター1の制御全般を司る制御部28に内蔵したコントローラー35は、各種演算処理や制御を実行するCPUのほか、外部端末との接続用の通信インターフェイス(I/F)部、EPROMやフラッシュメモリー等の記憶手段、制御プログラムやデータを一時的に記憶させるRAM、記録材Pの搬送枚数等を計測するカウンター、時間を計測するタイマー、及び入出力インターフェイス等を備えている。コントローラー35には、各給電体43の温度センサー72、ねじ軸50を回転させる駆動モーター54、継電器68及びスイッチングレギュレーター69等を電気的に接続している。コントローラー35は位置変更手段を構成している。
(3). Structure for executing power feeding body movement control and control mode thereof Next, a structure for executing power feeding body movement control and a control mode thereof will be described with reference to FIGS. 5 and 6. The
コントローラー35は、記録材Pのサイズに対応して一対の給電体43の位置を変更することによって、抵抗発熱体42を介した両給電体43間の通電距離D(定着ベルト41の発熱幅D)を変更調節する給電体移動制御を実行可能である。図6のフローチャートで示されるアルゴリズムは、コントローラー35の記憶手段にプログラムとして予め記憶されていて、RAMに読み出してからCPUで実行される。
The
図6に示すように、コントローラー35が外部端末等からの指令を受け付けると給電体移動制御をスタートさせ、前回ジョブでの記録材Pのサイズに関するデータと、外部端末等の印刷指令に含まれる記録材Pのサイズ及び予定印刷枚数のデータとを取得し(S01)、前回ジョブと今回ジョブとの記録材Pのサイズ差及び予定印刷枚数の多寡に基づき、両給電体43間の通電距離Dの変更要否を判断する(S02)。記録材Pのサイズ情報には、例えばA4縦やA4横といった記録材Pの向きも含まれる。例えば今回ジョブにおいて、大サイズから小サイズの記録材Pに変更し且つ予定印刷枚数が多い場合に、両給電体43間の通電距離Dを大サイズの状態と同じにすれば、定着ベルト41の通紙幅外の部分が定着温度以上に昇温して部分的な温度ムラになり(図4(b)参照)、紙シワや定着ムラを引き起こすおそれがある。そこで、通電距離Dの変更が必要と判断した場合は(S02:YES)、継電器68のオフによって電源67から抵抗発熱体42への通電を停止する(S03)。
As shown in FIG. 6, when the
次いで、前回ジョブと今回ジョブとの記録材Pのサイズ差から、今回ジョブでの各給電体43の移動量Msを決定すると共に、記録材Pの各サイズに対応した温度テーブルから、各給電体43位置の微調整に用いる規定温度Tsを決定する(S04)。この場合、移動量Msに相当するパラメーターとして、駆動モーター54の回転方向と、回転数又は回転時間とを決定する。移動量Ms分を移動した後の両給電体43間の距離は、今回ジョブでの記録材Pの幅方向長さに対応した通電距離Dよりも若干短くなっている。このため、移動量Ms分を移動した後では、各給電体43の導電性接触子70の下端面が、今回ジョブでの記録材Pの幅方向端部に重複する規定位置におかれる。温度テーブルの各規定温度Tsは、各給電体43の位置と定着ベルト41の温度分布(抵抗発熱体42の温度分布と言ってもよい)とに基づいて記録材Pのサイズ毎に設定したものであり、連続印刷時に記録材Pの幅方向端部より外側であっても定着温度の確保が可能な値になっている。温度テーブルは実験等によって求められ、コントローラー35の記憶手段に予め格納している。
Next, the moving amount Ms of each
それから、ステップS04で決定した回転方向と回転数又は回転時間(第1の速度)に基づき駆動モーター54を高速(第1の速度に相当する)で駆動させて、両給電体43をねじ軸50の長手方向に沿って移動量Ms分だけ高速移動させる(S05)。前述の通り、移動量Ms分を移動した後の両給電体43間の距離は、今回ジョブでの記録材Pの幅方向長さに対応した通電距離Dよりも若干短くなるため、各給電体43の導電性接触子70の下端面は、今回ジョブでの記録材Pの幅方向端部に重複する規定位置に移動する。両給電体43が移動量Ms分だけ高速移動してそれぞれ規定位置に到達すると(S06:YES)、スイッチングレギュレーター69によって今回ジョブでの通電距離D(発熱幅Dと言ってもよい)に対応した印加電圧を設定し、継電器68のオンによって電源67から抵抗発熱体42に通電する(S07)。実施形態では、各給電体43の高速移動時に通電を停止しているので、抵抗発熱体42と各給電体43との間に微小な隙間が形成されても、火花放電を発生させるおそれがない。
Then, the
なお、実施形態の構成では、高速移動時の振動によって、抵抗発熱体42と各給電体43との間に形成される微小隙間はおおよそ100μm以下であり、例えば特許文献1の構成で形成される微小隙間に比べて1/5〜1/2の大きさであった。従って、実施形態の構成によると、抵抗発熱体42と各給電体43との密着具合を極めて良好に維持でき、通電しながら各給電体43を高速移動させても、火花放電の発生がほとんどないのである。
In the configuration of the embodiment, the minute gap formed between the
次いで、ステップS04で決定した回転方向とは逆方向に駆動モーター54を低速(第2の速度(第1の速度よりも遅い)に相当する)で駆動させて、両給電体43をステップS05とは逆方向に低速移動させて(S08)、定着ベルト41(抵抗発熱体42)の温度分布(発熱幅D)を正確に把握しながら、両給電体43の位置を微調整する。そして、二つの温度センサー72の検出温度T1,T2が規定温度Tsにほぼ達したら(S11:YES)、駆動モーター54を停止させ(S12)、その後定着処理を開始する。
Next, the
ここで、図4に示すように、二つの温度センサー72の検出温度T1,T2が規定温度Tsにほぼ達する状態では、各温度センサー72の検出部73が定着ベルト41における発熱幅D内の温度分布のうち安定範囲80の外側に位置する肩状範囲81を検出することになる。安定範囲80の温度がおおよそ定着温度になり、肩状範囲81の温度(発熱幅Dの境界付近の温度)は定着温度よりも若干低い温度(例えば定着温度の70%程度)になる。
Here, as shown in FIG. 4, in a state where the detected temperatures T <b> 1 and T <b> 2 of the two
なお、二つの温度センサー72の検出温度T1,T2の差(絶対値)が所定温度T0(実施形態では50〜100℃程度)以上であれば(S10:YES)、継電器68のオフによって電源67から抵抗発熱体42への通電を停止する(S13)。定着ローラー31の構造上、二つの温度センサー72の検出温度T1,T2は、ほぼ同程度の値をとるが、二つの温度センサー72の検出温度T1,T2の差(絶対値)が所定温度T0以上であれば、例えば亀裂といった異常状態が発生していることになる。従って、このような場合は、即時に通電を停止して安全を確保している。
If the difference (absolute value) between the detected temperatures T1 and T2 of the two
(4).まとめ
上記の説明から明らかなように、実施形態によると、定着ローラー31は、加圧ローラー32に圧接する定着ベルト41と、定着ベルト41の内周側に位置して定着ベルト41とは別体に構成した抵抗発熱体42と、抵抗発熱体42に導通する一対の給電体43とを備え、抵抗発熱体42の長手方向は定着ベルト41及び定着ニップ部33の長手方向と合致し、一対の給電体43のうち少なくとも一方は、駆動モーター54によって定着ニップ部33の長手方向に沿って移動可能に構成しているから、定着ローラー31(定着ベルト41)の発熱幅Dを無段階に変更して、記録材Pのサイズ(幅方向長さ)に見合った分だけ定着ローラー31(定着ベルト41)を加熱できるものでありながら、各給電体43の移動時であっても、抵抗発熱体42と各給電体43との密着具合を極めて良好に維持でき、抵抗発熱体42と両給電体43との間で安定的に通電できる。従って、火花放電の発生を回避して、火花放電による定着ローラー31の損傷・劣化を格段に抑制できる。また、無駄な電力消費を抑制できると共に、昇温時間の短縮化を図れることは言うまでもない。
(4). Summary As is apparent from the above description, according to the embodiment, the fixing
実施形態では、一対の給電体43は定着ニップ部33の長手中心線NLの上方に位置しているから、抵抗発熱体42の長手方向に沿って直線状に両給電体43が移動することになる。このため、抵抗発熱体42の発熱幅D内で、ムラの少ない比較的均一な温度分布を確保でき、記録材Pに対するトナー像の定着性を向上できる。
In the embodiment, since the pair of
更に、定着ベルト41の温度を検出する温度センサー72を備え、各給電体43にはこれと連動して移動するように温度センサー72を取り付けているから、各給電体43の移動途次に、定着ベルト41の発熱幅Dの境界付近温度を逐次検出できる。従って、両温度センサー72によって定着ベルト41(抵抗発熱体42)の発熱幅Dを正確に把握しながら、両給電体43を定着ニップ部33(抵抗発熱体42)の長手方向に沿って移動させることが可能になる。
Further, since the
しかも、各温度センサー72の検出部73は、これに対応する給電体43よりも定着ベルト41の長手方向内側に位置しているから、各検出部73は必ず定着ベルト41の発熱幅D内に存在することになる。従って、給電体43と連動して移動する温度センサー72でありながら、定着ベルト41の発熱幅D内の境界付近温度を的確に且つ精度よく検出できる。
In addition, since the
実施形態によると、定着ニップ部33を通過する記録材Pのサイズ情報、及び、各温度センサー72の検出情報のうち少なくとも一方に基づき、駆動モーター54を駆動させて一対の給電体43のうち少なくとも一方の位置を変更するコントローラー35を更に備えているから、記録材Pのサイズ(幅方向長さ)に見合った分だけ両給電体43を移動させて、定着ローラー31(定着ベルト41)の発熱幅Dの無段階変更をスムーズに実行できる。一対の給電体43のうち少なくとも一方の移動精度を向上できる。
According to the embodiment, based on at least one of the size information of the recording material P passing through the fixing nip
また、一対の給電体43のうち少なくとも一方の位置を変更するにあたり、定着ニップ部33を通過する記録材Pのサイズ情報に応じて、両給電体43への印加電圧を変更するスイッチングレギュレーター69を備えているから、抵抗発熱体42における両給電体43間の抵抗に応じて両給電体43への印加電圧を変更して、抵抗発熱体42の単位領域当りの印加電圧を一定にできる。従って、火花放電の発生を確実に抑制できると共に、定着処理に際して消費電力を少なくして省エネルギー化を図れる。
Further, when changing the position of at least one of the pair of
更に、定着ニップ部33を通過する記録材Pのサイズ情報を用いる場合は、駆動モーター54を第1の速度(高速)で駆動させ、各温度センサー72の検出情報を用いる場合は、駆動モーター54を前記第1の速度よりも遅い第2の速度(低速)で駆動させるから、記録材Pのサイズを切り換えたときや、給電体43の位置を発熱幅Dに合わせて微調整するときといった各種状況に応じて、給電体43を素早く移動させたりゆっくりと移動させたりでき、給電体43の移動を適切且つ精度よく実行できる。
Further, when using the size information of the recording material P passing through the fixing nip
その上、両温度センサー72の検出温度T1,T2の差が大きければ、抵抗発熱体42への通電を停止するから、例えば亀裂といった異常状態が発生したとしても、即時に通電を停止して安全を確保できる。
In addition, if the difference between the detected temperatures T1 and T2 of the two
(5).その他
本願発明は、前述の実施形態に限らず、様々な態様に具体化できる。例えば、画像形成装置としてプリンターを例に説明したが、これに限らず、複写機、ファクシミリ又はこれらの機能を複合的に備えた複合機等でもよい。また、各温度センサー72の支持アーム74の長さを調節可能に構成してもよい。例えば記録材Pの坪量が大きい場合や記録材Pが光沢紙である場合は、支持アーム74を長くして各温度センサー72の検出部73を更に通紙幅方向内側(定着ベルト41長手方向内側)に位置させると好適である。その他、各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。
(5). Others The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be embodied in various forms. For example, a printer has been described as an example of the image forming apparatus. Further, the length of the
P 記録材
1 プリンター
5 定着装置
31 定着ローラー
32 加圧ローラー
33 定着ニップ部
35 コントローラー(位置変更手段)
41 定着ベルト
42 抵抗発熱体
43 給電体
50 ねじ軸
51 右ねじ部
52 左ねじ部
53 スライダー
54 駆動モーター
66 給電線
67 電源
69 スイッチングレギュレーター(印加電圧変更手段)
70 導電性接触子
72 温度センサ(温度検出手段)
73 検出部
P Recording material 1
41 fixing
70
73 Detector
Claims (7)
前記加熱回転部材は、前記加圧回転部材に圧接する回転体と、前記回転体の内周側に位置して前記回転体とは別体に構成した前記抵抗発熱体と、前記抵抗発熱体に導通する一対の給電体とを備え、
前記抵抗発熱体の長手方向は前記回転体及び前記定着ニップ部の長手方向と合致し、前記一対の給電体のうち少なくとも一方は、移動アクチュエータによって前記定着ニップ部の長手方向に沿って移動可能に構成し、
前記一対の給電体のうち少なくとも一方の位置を変更するにあたり、前記定着ニップ部を通過する記録材のサイズ情報に応じて、前記両給電体への印加電圧を変更する印加電圧変更手段を更に備えている、
定着装置。 A heating rotating member having a resistance heating element that generates heat when energized and a pressure rotating member pressed against the heating rotating member are provided, and an unfixed toner image is attached to a fixing nip portion between the heating rotating member and the pressure rotating member. A fixing device for passing the recording material through and fixing the recording material,
The heating rotating member includes: a rotating body that is pressed against the pressurizing rotating member; the resistance heating element that is positioned on the inner peripheral side of the rotating body and configured separately from the rotating body; and the resistance heating element A pair of conductive bodies that conduct,
The longitudinal direction of the resistance heating element coincides with the longitudinal direction of the rotating body and the fixing nip portion, and at least one of the pair of power feeding bodies is movable along the longitudinal direction of the fixing nip portion by a moving actuator. Configure
When changing the position of at least one of the pair of power feeding bodies, the apparatus further comprises an applied voltage changing means for changing the voltage applied to the both power feeding bodies according to the size information of the recording material passing through the fixing nip portion. ing,
Fixing device.
請求項1に記載の定着装置。 A temperature detection member for detecting the temperature of the rotating body is provided, and the temperature detection member is attached to each power feeding body so as to move in conjunction with the temperature detection member.
The fixing device according to claim 1.
請求項2に記載の定着装置。 The detection part of each said temperature detection member is located in the longitudinal direction inside of the above-mentioned rotating body rather than the above-mentioned electric power feeding object corresponding to this,
The fixing device according to claim 2.
請求項1〜3のうちいずれかに記載の定着装置。 Based on at least one of the size information of the recording material passing through the fixing nip portion and the detection information of each temperature detection member, the position of at least one of the pair of power feeding bodies is changed by driving the moving actuator. Further comprising position changing means,
The fixing device according to claim 1.
請求項4に記載の定着装置。 When the size information of the recording material passing through the fixing nip is used, the moving actuator is driven at a first speed, and when the detection information of each temperature detecting member is used, the moving actuator is moved to the first speed. Drive at a second speed slower than the speed,
The fixing device according to claim 4.
請求項2又は3に記載の定着装置。 If the difference between the detection information of the two temperature detection means is large, stop energization to the resistance heating element,
The fixing device according to claim 2.
画像形成装置。 The fixing device according to claim 1 is provided.
Image forming apparatus.
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