JP2016148833A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus.
複写機やプリンタ等の画像形成装置はヒータを備えた定着装置を具備しており、画像形成には様々なサイズの用紙が用いられる。このため、定着装置のヒータ長さを最大サイズの用紙に対応した長さとすると、小サイズの用紙を通紙した際に非通紙部である端部の温度上昇が大きくなるため、用紙の搬送速度を落として生産性を下げる必要がある。この問題点に対処すべく、定着ローラの内部に中央部の配光分布が密な第1のハロゲンヒータと端部付近の配光分布が密な第2のハロゲンヒータとを配設し、小サイズの用紙を用いる場合には第1のハロゲンヒータのみを点灯させる定着装置が知られている。 Image forming apparatuses such as copying machines and printers include a fixing device having a heater, and various sizes of paper are used for image formation. For this reason, if the heater length of the fixing device is set to a length corresponding to the maximum size paper, the temperature rise at the end, which is a non-sheet passing portion, will increase when a small size paper is passed. Need to slow down and reduce productivity. In order to cope with this problem, a first halogen heater having a dense light distribution at the center and a second halogen heater having a dense light distribution near the end are disposed inside the fixing roller. There is known a fixing device that turns on only a first halogen heater when a sheet of a size is used.
また、用紙全体における使用頻度はごく少ないものの、A3サイズよりも一回り大きいA3ノビや13インチといった特殊な大サイズの用紙が使用される場合がある。このような大サイズの用紙に対応した配光分布を有するハロゲンヒータを別途設けようとしても、小型化に基づいた定着ローラの直径サイズが制約されているために困難であるという問題点がある。 In addition, although the frequency of use of the entire paper is very low, special large size paper such as A3 Nobi or 13 inches that is slightly larger than the A3 size may be used. Even if a halogen heater having a light distribution corresponding to such a large size paper is separately provided, there is a problem that the diameter size of the fixing roller based on downsizing is restricted, which is difficult.
そこで、定着温度への立ち上がりが早い薄肉で可撓性を有する無端状のベルト部材の内部にニップ形成ユニットを設け、ベルト部材とこれを加圧する加圧ローラとニップ形成ユニットとの当接圧によってニップを形成する定着装置が知られている(例えば「特許文献1」参照)。この定着装置では、ベルト部材の内部に配光分布が異なる複数のハロゲンヒータが配設され、ベルト部材の幅方向両端部であってベルト部材の回転方向におけるニップ上流側の位置には、大サイズの用紙に対応可能な端部熱源が、ベルト部材の内面または外面に接触する態様で配置されている。この端部熱源を配置することにより、大サイズ専用のハロゲンヒータを追加することなく、簡単な構成で大サイズの用紙にも対応することが可能となる。 Therefore, a nip forming unit is provided inside a thin and flexible endless belt member that quickly rises to the fixing temperature, and a contact pressure between the belt member, a pressure roller that pressurizes the belt member, and the nip forming unit. A fixing device that forms a nip is known (see, for example, “Patent Document 1”). In this fixing device, a plurality of halogen heaters having different light distributions are arranged inside the belt member, and a large size is provided at both ends of the belt member in the width direction and upstream of the nip in the rotation direction of the belt member. The end heat source that can handle the paper is arranged in contact with the inner surface or the outer surface of the belt member. By arranging this end heat source, it is possible to cope with a large size paper with a simple configuration without adding a halogen heater dedicated to the large size.
「特許文献1」に記載された構成において、端部熱源はベルト部材の幅方向両端部と対応する位置に配置されているため、各端部熱源を同時にオンオフ制御する必要があり、その制御回路が複雑になってしまうという問題点がある。また、各端部熱源の一方が故障した際に他方には通電がなされており、電気的な不具合が生じ易いという問題点もある。
本発明は、上述した問題点を解決し、電気制御を簡易化することが可能な各端部熱源を有する定着装置の提供を目的とする。
In the configuration described in “Patent Document 1”, since the end heat sources are arranged at positions corresponding to both ends in the width direction of the belt member, it is necessary to simultaneously turn on and off the end heat sources, and a control circuit thereof. There is a problem that becomes complicated. In addition, when one of the end heat sources fails, the other is energized, and there is a problem in that an electrical failure is likely to occur.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fixing device having each end heat source that can solve the above-described problems and simplify electrical control.
本発明は、可撓性を有する無端状のベルト部材と、前記ベルト部材と対向配置された加圧部材と、前記ベルト部材の長手方向における通紙領域の少なくとも中央部を加熱する熱源を有し、前記ベルト部材と前記加圧部材との間に記録媒体を挟持して搬送するニップを形成するためのニップ形成部材と、前記ニップ形成部材に設けられ、前記ベルト部材の幅方向における端部近傍の内面を加熱する複数の端部熱源とを有し、前記各端部熱源がそれぞれ直列に電気接続されていることを特徴とする。 The present invention includes an endless belt member having flexibility, a pressure member disposed to face the belt member, and a heat source that heats at least a central portion of a sheet passing region in the longitudinal direction of the belt member. A nip forming member for forming a nip for nipping and conveying a recording medium between the belt member and the pressure member, and provided in the nip forming member and in the vicinity of an end in the width direction of the belt member And a plurality of end heat sources for heating the inner surface of each of the plurality of end heat sources, wherein each of the end heat sources is electrically connected in series.
本発明によれば、各端部熱源を個別にオンオフする構成に比べて電気制御を簡易化することができ、また何れか一方の端部が故障したときときに両者の電気接続を同時に絶つことができるので安全性を確保することができる。 According to the present invention, electrical control can be simplified compared to a configuration in which each end heat source is individually turned on and off, and when one of the end portions breaks down, the electrical connection between both ends can be disconnected simultaneously. Therefore, safety can be ensured.
以下、図を参照して本発明の実施形態を説明する。先ず、本実施形態を説明する前に従来の構成及び問題点について説明する。記録媒体が小サイズの場合は中央部の配光分布が密なハロゲンヒータを点灯させ、大サイズの場合は端部付近の配光分布が密なハロゲンヒータを一緒にかつ適当なオンオフ配分で点灯させることで、様々なサイズの用紙に対応している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, prior to describing this embodiment, a conventional configuration and problems will be described. If the recording medium is small, turn on a halogen heater with a dense light distribution in the center. If the recording medium is large, turn on a halogen heater with a dense light distribution near the edge together with appropriate on / off distribution. By doing so, it supports paper of various sizes.
ここで用紙サイズと使用頻度について言及すると、通常使用される用紙は最大A3サイズまでがほとんどであり、A3サイズの用紙は縦方向に通紙される。特に使用頻度が高いA4またはLTサイズの用紙に関しても、生産性を上げるため横方向に通紙されることが多い。このことから、定着装置の加熱幅として約300mmを確保しておけば、ほとんどの場合、機種によっては99%以上の記録媒体を網羅することができる。一方で、全体に対する使用頻度はごく少ないが、A3ノビや13インチといったA3幅よりも大サイズの用紙対応が要求されている。 Here, referring to the paper size and frequency of use, most of the normally used paper is up to A3 size, and A3 size paper is passed in the vertical direction. In particular, A4 or LT size paper, which is frequently used, is often passed in the horizontal direction in order to increase productivity. Therefore, if a heating width of about 300 mm is secured as the fixing device, in most cases, 99% or more of the recording medium can be covered depending on the model. On the other hand, although the frequency of use for the whole is very low, it is required to support paper having a size larger than the A3 width, such as A3 Nobi or 13 inches.
ハロゲンヒータによる加熱方式の場合、直径30mm程度の定着ローラ内部に小サイズ用紙に対応した複数のヒータを設けるため、ヒータ本数を容易に増やすことができない。このため、A3幅よりも大サイズの用紙幅に合わせて端部配光分布が密なハロゲンヒータを長くせざるを得ない。上述のように、使用頻度で考えると300mm幅程度の加熱が圧倒的に多いが、上述の長いハロゲンヒータを用いた場合には330mm幅近辺まで加熱されてしまい、差分の消費エネルギが無駄になる。さらには、A3またはA4横(A4Y)サイズでの通紙時において330mm幅の端部付近が温度上昇してしまい、これを冷やすために生産性を落としたり、またはファンを設けたりする必要があった。反射板を設けた場合には、ヒータ端部が異常に温度上昇するといった不具合も発生していた。このような問題に対処すべく、特許文献1に記載の装置が提案された経緯となっている。 In the case of a heating method using a halogen heater, a plurality of heaters corresponding to small size paper are provided inside a fixing roller having a diameter of about 30 mm, so the number of heaters cannot be easily increased. For this reason, it is necessary to lengthen the halogen heater having a dense end portion light distribution according to the paper width larger than the A3 width. As described above, when the frequency of use is considered, the heating of about 300 mm width is overwhelmingly large. However, when the above-described long halogen heater is used, it is heated to the vicinity of 330 mm width, and the difference energy consumption is wasted. . Furthermore, when the paper is passed in A3 or A4 horizontal (A4Y) size, the temperature near the end of the 330 mm width rises, and in order to cool this, it is necessary to reduce productivity or install a fan. It was. In the case where the reflector is provided, there is a problem that the temperature at the heater end abnormally increases. In order to deal with such a problem, the device described in Patent Document 1 has been proposed.
以下に、上述した特許文献1の問題点を解消することが可能な本発明の第1の実施形態を説明する。先ず、図1に基づいて、本実施形態を適用可能な画像形成装置の構成の概要を説明する。画像形成装置100は、複数の色画像を形成する作像部が中間転写ベルトの移動方向に沿って並設されたタンデム方式のカラープリンタである。
Below, the 1st Embodiment of this invention which can eliminate the problem of the patent document 1 mentioned above is described. First, an outline of the configuration of an image forming apparatus to which this embodiment can be applied will be described with reference to FIG. The
画像形成装置100は、イエロ(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色に分解された色にそれぞれ対応する像を形成可能な像担持体としての感光体ドラム20Y,20C,20M,20Bkを有している。各感光体ドラム20に形成された可視像としてのトナー像は、各感光体ドラム20に対向しつつ矢印A1方向に走行移動可能な中間転写体としての中間転写ベルト11に重ね合わせて1次転写される。その後、記録媒体としての用紙Sに対して2次転写工程により一括転写される。各感光体ドラム20の周囲には、各感光体ドラム20の回転に従い画像形成処理を行うための装置が配置されている。
The
ブラック画像の形成を行う感光体ドラム20Bkを代表して、画像形成処理を行うための装置を説明する。感光体ドラム20Bkの周囲には、感光体ドラム20Bkの回転方向に沿って、画像形成処理を行う帯電装置30Bk、現像装置40Bk、1次転写ローラ12Bk及びクリーニング装置50Bkが順に配置されている。帯電装置30Bkによる帯電後、光書込装置8により感光体ドラム20Bkの表面に対して画像情報に基づいた光書き込みが行われて静電潜像が形成される。静電潜像は現像装置40Bkによりトナー像として可視化される。
A device for performing image forming processing will be described on behalf of the photosensitive drum 20Bk that forms a black image. Around the photosensitive drum 20Bk, a charging device 30Bk, a developing device 40Bk, a primary transfer roller 12Bk, and a cleaning device 50Bk that perform image forming processing are sequentially arranged along the rotation direction of the photosensitive drum 20Bk. After charging by the charging device 30Bk, the
各感光体ドラム20に形成されたトナー像は、中間転写ベルト11がA1方向に移動する過程において、中間転写ベルト11の同じ位置に重ねて1次転写される。この1次転写は、中間転写ベルト11を挟んで各感光体ドラム20に対向して配設された各1次転写ローラ12による電圧印加により、A1方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして行われる。各感光体ドラム20Y,20C,20M,20Bkは、中間転写ベルト11の移動方向の上流側からこの色順で並んでいる。各感光体ドラム20Y,20C,20M,20Bkは、イエロ、シアン、マゼンタ、ブラックの画像をそれぞれ形成するための画像ステーションに備えられている。
The toner images formed on the respective
画像形成装置100は、色毎の画像形成処理を行う4つの画像ステーションと、各感光体ドラム20の上方に対向して配設され、中間転写ベルト11及び各1次転写ローラ12Y,12C,12M,12Bkを備えた中間転写ベルトユニット10とを有している。また画像形成装置100は、中間転写ベルト11に対向して配設され中間転写ベルト11に従動して連れ回りする2次転写手段としての2次転写ローラ5を有している。また画像形成装置100は、中間転写ベルト11に対向して配設され中間転写ベルト11上をクリーニングする中間転写ベルトクリーニング装置13を有している。光書込装置8は、これらに対向して4つの画像ステーションの下方に配設されている。
The
光書込装置8は、光源としての半導体レーザ、カップリングレンズ、fθレンズ、トロイダルレンズ、折り返しミラー及び偏向手段としての回転多面鏡などを装備している。光書込装置8は、各感光体ドラム20に対して色毎に対応した書き込み光Lbを出射し、各感光体ドラム20上に静電潜像を形成する。図1では、便宜上、ブラック画像の画像ステーションのみを対象として書き込み光に符号Lbを付けているが、その他の画像ステーションにおいても同様である。
The
画像形成装置100の下部には、各感光体ドラム20と中間転写ベルト11との間に向けて搬送される用紙Sを積載した給紙カセットとしてのシート給送装置61が設けられている。シート給送装置61から搬送されてきた用紙Sは、レジストローラ対4により、画像ステーションによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、中間転写ベルト11と2次転写ローラ5との間の2次転写部に向けて繰り出される。用紙Sの先端がレジストローラ対4に到達したことは、図示しないセンサによって検知される。
Below the
トナー像が転写された用紙Sは定着装置150に送られ、ここで熱と圧力を加えられて用紙S上にトナー像が定着される。定着済みの用紙Sは排紙ローラ対7により排紙トレイとしての画像形成装置本体の上面に排出される。画像形成装置本体の上面の下方には、イエロ、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーを充填されたトナーボトル9Y,9C,9M,9Bkが備えられている。
The sheet S on which the toner image is transferred is sent to the
中間転写ベルトユニット10は、中間転写ベルト11、各1次転写ローラ12の他に、中間転写ベルト11が掛け回されている駆動ローラ72及び従動ローラ73を有している。従動ローラ73は、中間転写ベルト11に対する張力付与手段としての機能も備えており、このため従動ローラ73には、バネ等を用いた付勢手段が設けられている。中間転写ベルトユニット10と、各1次転写ローラ12と、2次転写ローラ5と、中間転写ベルトクリーニング装置13とで転写装置71が構成されている。
シート給送装置61は、最上位の用紙Sの上面に当接する給送ローラ3を有しており、給送ローラ3が反時計回り方向に回転駆動されることにより、最上位の用紙Sをレジストローラ対4に向けて給送する。
In addition to the
The
転写装置71に装備されている中間転写ベルトクリーニング装置13は、中間転写ベルト11に対向及び当接すべく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とを有している。中間転写ベルトクリーニング装置13は、中間転写ベルト11上の残留トナー等の異物をクリーニングブラシとクリーニングブレードとにより掻き取って除去する。中間転写ベルトクリーニング装置13はまた、中間転写ベルト11から除去した残留トナーを搬出して廃棄するための図示しない排出手段を有している。
The intermediate transfer
図2に示すように定着装置150は、薄肉で可撓性を有する無端状のベルト部材としての定着ベルト80と、定着ベルト80に対向して配置された加圧部材としての加圧ローラ84とを有している。定着ベルト80の内部には、定着ベルト80と加圧ローラ84との間に記録媒体である用紙Sを挟持して搬送するニップ部Nを形成するためのニップ形成ユニット86が設けられている。ニップ形成ユニット86は、加圧ローラ84に対向して定着ベルト80の内側に配置されたニップ形成部材88と、ニップ形成部材88を加圧ローラ84からの加圧力に対抗して保持するステー部材90とを有している。ニップ形成部材88は、図14に示すように摺動シートとしての低摩擦シート6を介して定着ベルト80の内面と摺動する。また、低摩擦シート6にフッ素グリースやシリコーンオイル等の潤滑剤を塗布することで、摺動トルクを低減することができる。さらに、低摩擦シート6を設けることなく、ニップ形成部材88が定着ベルト80の内面に直接接触する構成としてもよい。
As shown in FIG. 2, the fixing
ステー部材90はニップ部N側とは反対側が開口されたボックス形状を呈しており、その内部には熱源としてのハロゲンヒータ82a,82bが配置されている。定着ベルト80は、ステー部材90の開口側において、ハロゲンヒータ82a,82bにより内面側から輻射熱で直接加熱される。ハロゲンヒータ82a,82bによる加熱効率を上げるため、ステー部材90の内面には、ハロゲンヒータ82a,82bから放射される光を定着ベルト80へ反射させる板状の反射部材94が設けられている。反射部材94は、ハロゲンヒータ82a,82bからの輻射熱等によりステー部材90が加熱されてしまうことによる無駄なエネルギ消費を抑制すべく設けられている。反射部材94に代えて、ステー部材90の内面に断熱もしくは鏡面処理を行っても同様の効果を得ることができる。
The
加圧ローラ84は、図3に示すように、中空の金属ローラ84aにシリコーンのゴム層84bを設けた構成を有している。離型性を得るためにゴム層84bの表面には、PFA(ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂)またはPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)からなる層厚5〜50μmの離型層が設けられている。加圧ローラ84は、画像形成装置に設けられたモータ等の駆動源からギヤを介して駆動力が伝達されて回転する。また、加圧ローラ84はスプリング等により定着ベルト80側に押圧されており、ゴム層84bが押し潰されて変形することにより用紙搬送方向に所定のニップ幅Nwが形成される。加圧ローラ84は中実のローラであってもよいが、中空の方が熱容量は少なくより好ましい。加圧ローラ84は内部にハロゲンヒータ等の加熱源を有していてもよい。ゴム層16bはソリッドゴムでもよいが、加圧ローラ内部にヒータがない場合にはスポンジゴムを用いてもよい。スポンジゴムの方が、断熱性が高まり定着ベルト80の熱が奪われにくくなるので、より好ましい。
As shown in FIG. 3, the
定着ベルト80は、層厚が30〜50μmのニッケルやSUS等の金属ベルトやポリイミド等の樹脂材料を用いた無端ベルト、もしくはフィルムである。ベルトの表層はPFAまたはPTFE層等の離型層を有し、トナーが付着しないように離型性を持たせている。ベルトの基材とPFAまたはPTFE層との間には、他にシリコーンゴムの層等で形成された弾性層を有していてもよい。シリコーンゴム層がない場合は熱容量が小さくなり定着性が向上するが、未定着画像を押し潰して定着するときにベルト表面の微妙な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部に定着ムラ(光沢ムラ)が残るという不具合が生じる。
The fixing
上述の不具合を改善するには、シリコーンゴム層を100μm以上設ける必要がある。これにより、シリコーンゴム層が変形することで微妙な凹凸が吸収されて定着ムラが改善される。定着ベルト80は、加圧ローラ84の回転により接触摩擦で連れ回りする。定着ベルト80はニップ部Nで挟み込まれて回転するが、ニップ部N以外では両端部を円筒状のまま保持されており、定着ベルト80の断面形状は安定的に円形状に維持される。また図2に示すように、ニップ部Nの用紙搬送方向下流側には、定着ベルト80から用紙Sを分離する分離部材32が設けられている。
In order to improve the above problems, it is necessary to provide a silicone rubber layer of 100 μm or more. As a result, deformation of the silicone rubber layer absorbs subtle irregularities and improves fixing unevenness. The fixing
本実施形態では、図1及び図3に示すようにニップ部Nの形状を平坦状にしているが、加圧ローラ84側から見て定着ベルト80側に凸となる凹形状やその他の形状であってもよい。ニップ部Nの形状は、凹形状の方が用紙先端の排出方向が加圧ローラ84寄りになり、分離性が向上するのでジャムの発生が抑制される。この場合、ニップ形成部材88のニップ形成面が凹形状に形成されるが、この場合にはニップ形成部材88と一体に設けられた後述する端部熱源である端部ヒータ112a,112bの接触面もニップ形成面に沿った形状としてもよい。
In the present embodiment, the shape of the nip portion N is flat as shown in FIGS. 1 and 3. However, the shape of the nip portion N may be a concave shape or other shape that protrudes toward the fixing
ステー部材90の働きにより、加圧ローラ84から圧力を受けるニップ形成部材88の撓みを防止し、軸方向で均一なニップ幅を得ることができる。本実施形態では、加圧ローラ84を定着ベルト80側へ押圧してニップ部Nを形成する構成としたが、ニップ形成ユニット86を加圧ローラ84側へ押圧してニップ部Nを形成する構成としてもよい。ステー部材90は、ニップ形成部材88を支持するために十分な撓み強度を備えている。材質としては、ステンレスや鉄といった金属材料、セラミックス等の金属酸化物等が挙げられる。
Due to the action of the
図4に示すように定着ベルト80は、軸方向における両端側を、側板34から軸方向に突出する支持部材としてのフランジ36により回転可能に支持されている。図4では定着ベルト80の軸方向における一方側の支持構成を示しているが、他方側も同様の構成である。定着ベルト80の両端部をガイドするフランジ36は、定着ベルト80の内径とほぼ同等の外径を有し、定着ベルト80の両端から内側に5〜10mm入り込む長さを有している。定着ベルト80はフランジ36によってガイドされることにより、走行中(回転中)においてもその断面形状を円形状に維持される。フランジ36のニップ部Nに対応する部分は、ニップ形成ユニット86を所定の位置に配置するために開口されている。ステー部材90は定着ベルト80の軸方向全体にわたって延びる長さを有しており、その両側を側板34にそれぞれ固定されて位置決めされた状態で支持されている。
As shown in FIG. 4, the fixing
図5に示すように、ハロゲンヒータ82aは定着ベルト80の長手方向における中央部の配光分布が密な小サイズの用紙Sに対応したハロゲンヒータである。ハロゲンヒータ82bは、同長手方向における両端部の配光分布が密なA3サイズ等の用紙Sに対応したハロゲンヒータである。用紙Sが小サイズのときはハロゲンヒータ28aのみが点灯され、非通紙部が無駄に加熱されることが防止される。
As shown in FIG. 5, the
A3サイズの幅やA4サイズを横向きにしたA4Yの幅と、A3ノビ(329mm)及び13インチ(330mm)との差は32〜33mmである。従って、定着ベルト80の軸方向両端部のみを加熱する方式であれば、上記の半分である16〜16.5mmの幅だけ両端部をそれぞれ加熱できれば、図5に示すように、A3サイズからA3ノビ等へと用紙対応幅を広げることができる。換言すれば、ハロゲンヒータ82bの両端部における配光分布が密でない部分をそれぞれ加熱できれば、A3ノビ等の大サイズの用紙Sにも対応可能となる。従って端部熱源として用いられる端部ヒータ112a,112bとしては、その軸方向長さが20mm程度の小型なヒータで済むこととなる。
The difference between the A3 size width, the A4Y width with the A4 size turned sideways, and A3 nobi (329 mm) and 13 inches (330 mm) is 32 to 33 mm. Therefore, if only the both ends in the axial direction of the fixing
A3ノビや13インチ等の大サイズの用紙Sを通紙する場合には、ハロゲンヒータ82a,82b及び端部ヒータ112a,112bに通電する。A3サイズ以下の用紙を通紙する場合には、ハロゲンヒータ82a及び82b、あるいはハロゲンヒータ82aのみ通電し、端部ヒータ112a,112bには通電しない。ハロゲンヒータ82bをA3ノビ等の大サイズの用紙Sに対応可能な加熱構成とすると、大サイズの用紙Sを通紙しない場合にもその部分を加熱することになって無駄なエネルギを消費することになる。本実施形態の構成によれば、定着ベルト80の両端部ないし両端近傍に端部ヒータ112a,112bを追加するという簡単な構成の付加によって上記問題を解消することができる。
When passing a large size paper S such as A3 Nobi or 13 inches, the
また本実施形態において、端部ヒータ112a,112bとしては共にPTC特性を有していてもよい。PTC特性を有していれば、設定温度以上で抵抗値が増加するため設定温度以上に昇温することがなく、燃焼やベルト破損の虞がない安全な定着装置を実現することができる。さらに本実施形態では、端部ヒータ112a,112bを定着ベルト80の内方に設ける構成としたので、定着ベルト80の走行移動を妨げることがなく内側からベルト端部を加熱することができる。そして、端部ヒータ112a,112bのベルト接触面を滑らかな材料からなる別部材で構成することにより、摺動抵抗を低減してベルト走行を安定化させることができる。
In the present embodiment, both the
図6に示すように、ステー部材90の加圧ローラ84側の側面90aには定着ベルト80の長手方向に延びる2つの凸条90b,90cが形成されている。直方体状のニップ形成部材88は、凸条90b,90c間に収容されて位置決めされ、接着等の手段により側面90aに固定されている。ニップ形成部材88の長手方向の両端部には、段差部としての凹部88a,88bが形成され、これらには端部ヒータ112a,112bがそれぞれ収容されて接着等の手段によりそれぞれ固定されている。ニップ形成部材88の加圧ローラ84に対向する面はニップ形成面88cを形成している。
As shown in FIG. 6, two
ここで端部ヒータ112a,112bについて説明する。本実施形態に用いられる端部ヒータ112a,112bはそれぞれ同じものであり、図15に端部ヒータ112aを代表して示す。
端部ヒータ112aは、外形が10mm×20mm程度のセラミック基材51に発熱部材である抵抗発熱体52をパターニングし、その上に薄膜のガラス層による絶縁層53を積層して構成されている。端部ヒータ112aの端部には、電源及びスイッチング素子と接続される端子54が設けられている。
Here, the
The
上述のように、端部ヒータ112a,112bはその一方の面側に抵抗発熱体52を有しており、抵抗発熱体52を有する一方の面側が主に発熱して他方の面側にはあまり熱が届かないように構成されている。本実施形態に用いられる端部ヒータ112a,112bは、凹部88a,88bと接する側に抵抗発熱体52を有しており、その面側にそれぞれ端子54が設けられている。
端部ヒータ112a,112bは、図16に示すように、定着ベルト80と接しない側に抵抗発熱体52を配置することにより、万が一絶縁層53が破損しても供給される電力が定着ベルト80に到達しないように構成されている。特に定着ベルト80が後述のように金属で構成されている場合には、定着ベルト内の金属を通じて画像形成装置内の他の部品、一例として公知の定着ベルトに対する接触サーミスタに悪影響が及ぶ可能性が高まる。従って、定着ベルト80と抵抗発熱体52との沿面距離確保のために、上述した構成がより好適となる。
As described above, the
As shown in FIG. 16, the
図7(a)に示すように、定着ベルト80の内面に接触する端部ヒータ112a,112bの面とニップ形成面88cとは、定着ベルト80の内面を押す方向である矢印F方向(抗力方向)の高さが同一となるように構成されている。換言すれば、定着ベルト80の内面に接触する端部ヒータ112a,112bの面は、ニップ形成面88cの長手方向における延長面となるように構成されている。本実施形態では、ニップを形成するために必要なニップ形成部材88に対して端部ヒータ112a,112bを一体的に設ける構成としたので、端部ヒータ112a,112bを定着ベルト80の内側に配置でき省スペース化を図ることができる。
As shown in FIG. 7A, the surface of the
また、定着ベルト80の内面に接触する端部ヒータ112a,112bの面とニップ形成面88cとは同一高さ(同一平面上)に位置するので、加圧ローラ84による充分な加圧力が定着ベルト80と端部ヒータ112a,112bとの間に加えられる。これにより、定着ベルト80と端部ヒータ112a,112bとが密着した状態でのベルト走行が実現でき、伝熱性の向上によって端部ヒータ112a,112bによる良好な加熱効率を維持できる。また、端部ヒータ112a,112bによる定着ベルト80に対する加熱部位がニップ領域内に存在するので、特許文献1のようにニップ部Nとは異なる部位で加熱することによる未転写トナーの再溶融の問題も生じない。さらに、伝熱性を向上させるために端部ヒータ112a,112bと定着ベルト80とを密着させるための付勢手段を加圧ローラ84が兼ねるので、端部ヒータ112a,112bのみを加圧する構成が不要となり従来に比して構成を簡易化できる。換言すれば、ニップ部Nを形成するための加圧力を利用して端部ヒータ112a,112bと定着ベルト80とを密着させているので、特許文献1に開示された構成における走行性と伝熱不良とのトレードオフの問題も生じない。
Further, since the surfaces of the
本実施形態では、ニップ形成部材88に形成する凹部の形状を軸方向の端部が開放された形状としたが、図7(b)に示すように、四方が囲まれた凹部88a,88bとしてもよい。また、軸方向の前後が塞がれ、軸方向と直交する両側が開放された構成としてもよい。
In the present embodiment, the shape of the concave portion formed in the
また、図8に示すように、凹部88a,88bにおいて端部ヒータ112a,112bを弾性部材38で支持する構成としてもよい。図8(a)に示すように、加圧ローラ84による加圧力が掛かっていない状態では定着ベルト80の内面に接触する端部ヒータ112a,112bの面とニップ形成面88cとは同一の高さにない。しかし、図8(b)に示すように、加圧ローラ84による加圧力が掛かってニップ部Nが形成されると、弾性部材38が変形して定着ベルト14の内面に接触する端部ヒータ112a,112bの面がニップ形成面88cと同一の高さとなる。弾性部材38としては、ゴム系のものやバネを採用することができる。
Moreover, as shown in FIG. 8, it is good also as a structure which supports the
上述のように、端部ヒータ112a,112bは別部材であるニップ形成部材88に固定して位置決めされるため、定着ベルト80の内面に対する端部ヒータ112a,112bの接触面とニップ形成面88cの高さとが組み付け段階でずれる可能性がある。このような場合でも端部ヒータ112a,112bが弾性部材38で支持されている構成とすれば、製造誤差を吸収してニップ形成時に面高さを同一にすることができる。
As described above, since the
本実施形態では、端部ヒータ112a,112bをニップ形成ユニット86に一体的に設ける構成としたが、本発明はこれに限定されない。図9に示すように、端部ヒータ112a,112bをニップ形成ユニット86とは独立してニップ領域に設けてもよい。例えば、側板34に固定された支持部材42a,42bに固定する構成を採用できる。この場合にも定着ベルト80の内面に接触する端部ヒータ112a,112bの面とニップ形成面88cとは同一高さに設定される。本例においても端部ヒータ112a,112bが弾性部材38によって変位する構成としてもよい。
In the present embodiment, the
また本実施形態では、ニップ形成ユニット86としてステー部材90やハロゲンヒータ82a,82bを一体に備えた構成としたが、ニップ形成部材88と端部ヒータ112a,112bとの一体構成からなる単品も本発明に係るニップ形成ユニットである。
In the present embodiment, the
また、図19に示すように、端部ヒータ112a,112bの長さを、ハロゲンヒータ82bの最端部における配熱出力の低下部分を補完し、かつA3ノビ等のサイズの用紙にも対応できる大きさとしてもよい。また、端部ヒータ112a,112bについては両端1対の配置構成にとどまらず、例えば様々な用紙サイズに応じて複数対設けられていてもよい。
端部ヒータ112a,112bは、ハロゲンヒータ82bよりもさらに長手方向外側に配置されていてもよい。このような場合にはより多くの用紙サイズに対応することができ、また高精度に加熱することが可能となり、より望ましい。
Further, as shown in FIG. 19, the lengths of the
The
端部ヒータ112a,112bとしてPTC特性を有するヒータを用いた場合には、通常、ハロゲンヒータを用いた場合に比べ昇温時間が長くかかる。このため、端部ヒータ112a,112bとハロゲンヒータ82a,82bとを同じタイミングで加熱すると中央部側の内側だけ先に加熱されてしまい、無駄なエネルギを消費することになる。また、通紙により熱が奪われると、PTCの特性上、端部ヒータ112a,112bはハロゲンヒータよりも目標温度に復帰するための加熱時間が長くかかる。
When heaters having PTC characteristics are used as the
このため、端部ヒータ112a,112bの加熱サイクルに合わせて生産性を落として対応することで、中央部と端部とで温度バラツキのない加熱制御を行うことができるようになる。すなわち、定着ベルト80の両端部ないし両端近傍を加熱する端部ヒータ112a,112bを使用するときは、端部の温度上昇に合わせてその他の通常サイズ紙に対応したハロゲンヒータ82a,82bを加熱制御する。これにより、端部ヒータ112a,112bの発熱量が低い場合、通常サイズ紙に対応したヒータ加熱部のみ先に昇温されてしまい、必要以上にエネルギが消費されることを防ぐことができる。また、端部ヒータ112a,112bを使用するサイズの用紙Sを搬送する場合の搬送速度を、それ以外のサイズの用紙Sの搬送速度よりも遅くする。このようにして使用頻度の低い大サイズの用紙Sの生産性を落とすことで、両端部の加熱ヒータ(端部ヒータ112a,112b)を簡略化及び低コスト化でき効率化を図ることができる。
本実施形態では、定着熱源としてのハロゲンヒータを2本有する構成を示したが、本発明はこれに限定されず、小サイズ紙対応のための3本以上のハロゲンヒータを有する構成でもよい。
For this reason, it becomes possible to perform heating control with no temperature variation between the central portion and the end portion by reducing the productivity in accordance with the heating cycle of the
In the present embodiment, a configuration having two halogen heaters as fixing heat sources is shown, but the present invention is not limited to this, and a configuration having three or more halogen heaters for small-size paper may be used.
図17は、ニップ形成ユニットの変形例を示している。
ニップ形成ユニット63は、ニップ形成部材88と、端部ヒータ112a,112bと、ニップ形成部材88を加圧ローラ16からの加圧力に対抗して保持するステー部材64とを有している。
ステー部材64は、ニップ形成部材88を受けるべくステー部材90と同様に構成された受け部64aと、ほぼ三角形の断面形状を呈した脚部64bとを一体的に有している。脚部64bと定着ベルト14との間には、輻射熱により定着ベルト14をその内面側から直接加熱する定着熱源としてのハロゲンヒータ82a,82bが配置されている。
ハロゲンヒータ82a,82bによる加熱効率を上げるため、ハロゲンヒータ82a,82bから放射される光を定着ベルト80へ反射する円弧形状の板材からなる反射部材65が、脚部64bとハロゲンヒータ82a,82bとの間に設けられている。
FIG. 17 shows a modification of the nip forming unit.
The nip forming
The
In order to increase the heating efficiency of the
上述のニップ形成ユニット63をニップ形成ユニット86に代えて用いても、上述した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
なお、反射部材65を設ける代わりに、脚部64bの外面に断熱もしくは鏡面処理を行ってもよい。この場合は、反射部材65を設ける場合に比して加熱効率が若干低下することとなる。
Even if the above-described nip forming
Instead of providing the reflecting
ここで、金属製の定着ベルトについて説明する。図2、図14、図16、図17に示した定着ベルト80は、その外周面に接する加圧ローラ84の回転に従動回転して熱源からの熱をニップNに向けて搬送する。このような構成の定着装置では定着ベルト80に掛かる負荷が大きく、ポリイミド等の樹脂材料では強度が不足する場合がある。
このため、強度に優れたステンレス、ニッケル、アルミニウム、銅等の金属材料が定着ベルト80の基材材料として用いられる場合が多い。
Here, the metal fixing belt will be described. The fixing
For this reason, metal materials such as stainless steel, nickel, aluminum, and copper having excellent strength are often used as the base material of the fixing
図18にモデル的に示すように、金属材料を含む基材46を用い、その外周面に弾性層47を、さらにその外周面に離型層48を周知の方法によって形成し、本実施形態で示した定着ベルト14を構成することができる。
ここで基材46に求められる性能としては、定着ベルト80を構成した際の耐久性、柔軟性、及び定着温度での使用に耐え得る耐熱性が挙げられ、弾性層47、離型層48もこれ等の性能を満足するように形成する。
さらに、定着ベルト80の基材46としては、ステンレスよりもニッケルの方が適している。これは、強度が高く、耐久性にも優れ、また電鋳プロセスにより無端状ベルトの製造が容易であるためである。
As shown in a model in FIG. 18, a
Here, the performance required for the
Further, nickel is more suitable as the
上記各実施形態におけるハロゲンヒータ82a,82b及び端部ヒータ112a,112bの電気的接続構成を、第1の実施形態として図10に、第2の実施形態として図11にそれぞれ示す。用紙Sをセンタ基準で搬送する場合、端部ヒータ112a,112bは常に同時に駆動するので、第1の実施形態において端部ヒータ112a,112bは電源120に対してそれぞれ直列に電気接続されている。このような接続構成とすることで、端部ヒータ112a,112bを個別にオンオフする構成に比べて電気制御を簡易化することができる。また、片側の端部ヒータ112aまたは112bが故障したときとき、両者の電気接続を同時に絶つことができるので安全性を確保することができる。ハロゲンヒータ82aはスイッチ120aにより、ハロゲンヒータ82bはスイッチ120bにより、端部ヒータ112a,112bはスイッチ120cにより通電をオンオフされる。
The electrical connection configuration of the
端部ヒータ112a,112bによる加熱は、A3サイズより大きいサイズの用紙Sを通紙する場合であり、そのときは両端部を加熱するハロゲンヒータ82bが同時に点灯される。従って第2の実施形態では、ハロゲンヒータ82bを端部ヒータ112a,112bと直列に繋ぐ配線を施し、スイッチ121a,121b,121cによって経路を切り替えながら電力供給を制御している。この構成により、制御装置をさらに簡素化しつつ第1の実施形態と同様の作用効果を発揮することができる。ここでは、ハロゲンヒータ82bと端部ヒータ112a,112bとは温度特性が異なるので、経路の切り替えにより両者の温度を調整している。
The heating by the
小サイズの用紙Sを通紙する場合には、スイッチ120a,121aがオンされてハロゲンヒータ82aのみが駆動される。A3サイズまでの大サイズの用紙Sを通紙する場合には、スイッチ120a,121a,120b,121bがオンされてハロゲンヒータ82a,82bが共に駆動される。A3サイズより大きいサイズの用紙を通紙する場合には、スイッチ120a,121a,120b,121bがそれぞれオンされると共に、スイッチ120c,121cがそれぞれオンオフ制御される。これにより、ハロゲンヒータ82a,82bが駆動されると共に、端部ヒータ112a,112bが適宜オンオフ駆動される。図10に示した電気接続の場合には、ハロゲンヒータ82a,82bと端部ヒータ112a,112bとがそれぞれ並列に接続されているため、スイッチ120a,120b,120cによって三者を独立してオンオフ制御することができる。
When passing the small-sized paper S, the
各実施形態で示した回路構成に基づいた加熱動作は、定着ベルト80の外側近傍に配設された温度センサ125(図2参照)によって温度制御される。従って、温度センサ125が故障した際に暴走することを防止するため、サーモスタット126(図2参照)等の安全装置を定着ベルト80の外側近傍に配設する必要がある。第2の実施形態では、端部ヒータ112a,112bは常にハロゲンヒータ82bと同時に駆動される。このため、ハロゲンヒータ82b近傍の定着ベルト80の外側近傍にサーモスタット126を配設しておけば、端部ヒータ112a,112bの異常も同時に検知することができ、安全装置を簡略化することができる。
The heating operation based on the circuit configuration shown in each embodiment is temperature-controlled by a temperature sensor 125 (see FIG. 2) disposed near the outside of the fixing
一方、第2の実施形態では、端部ヒータ112a,112bを独立して駆動することができない。このため、端部ヒータ112a,112bの加熱性能がハロゲンヒータ82bよりも劣っている場合には、端部ヒータ112a,112bによって加熱される領域がハロゲンヒータ82bによって加熱される領域よりも温度が低くなってしまう。そして、発生した温度差を解消する制御を行うことができないという問題点がある。
On the other hand, in the second embodiment, the
このため第2の実施形態では、端部ヒータ112a,112bの加熱性能がハロゲンヒータ82bよりも高くなるように各ヒータを選択する必要がある。具体的には、図12に示す各ヒータの昇温特性カーブにおいて、実線で示す端部ヒータの特性カーブが破線で示すハロゲンヒータの特性カーブよりも時間当たりの昇温速度が速くなるように各ヒータを選択する。この条件でスイッチ121cをオンさせると、端部ヒータ112a,112bによって加熱される領域の方がハロゲンヒータ82bによって加熱される領域よりも早く目標温度に到達し、高いベルト温度を維持することができる。この温度差を均すため、スイッチ121cをオフしてスイッチ121bをオンさせればハロゲンヒータ82bの加熱領域のみを昇温できるので、先に加熱された領域と同じ温度に温度制御を行うことができる。
Therefore, in the second embodiment, it is necessary to select each heater so that the heating performance of the
第1の実施形態では、端部ヒータ112a,112bを独立してオンオフ制御できるのでこの限りではなく、端部ヒータ112a,112bとハロゲンヒータ82bとの加熱性能はどちらが優位であっても構わない。従って第1の実施形態では、第2の実施形態に比して端部ヒータ112a,112bの選択の自由度が向上する。
In the first embodiment, since the
上述したように本発明によれば、第1の実施形態により、端部ヒータ112の加熱力がハロゲンヒータ82の加熱力より劣っている場合であっても端部ヒータ112のみを独立して加熱駆動することができる。これにより、端部ヒータ112による加熱温度をハロゲンヒータ82による加熱温度と同じ温度に制御することができ、ヒータ選択の自由度を向上することができる。また、第2の実施形態により、温度センサ125が故障した際の暴走を防止するためサーモスタット126等の安全装置をハロゲンヒータ82に設けておけば、端部ヒータ112の異常も同時に防止することができ、安全装置を簡略化することができる。
As described above, according to the present invention, according to the first embodiment, only the
定着装置を有する複写機や複合機等の画像形成装置において、通常は生産性(CPMやPPM)に応じて線速や定着温度、定着圧力等を変えてシリーズ機の対応を行っている。このとき、第1の実施形態で示した回路構成と第2の実施形態で示した回路構成とを使い分ける必要が生じる場合がある。図13は、第1の実施形態で示した回路構成と第2の実施形態で示した回路構成との共通配線部分を抜き出した本発明の第3の実施形態における回路構成である。図13において、直列に接続された端部ヒータ112bから出ている接続部1を、接点Aに接続させるか接点Bに接続させるかによって、第1の実施形態で示した回路構成と第2の実施形態で示した回路構成とを簡単に切り替えることができる。接続部1を接点Aに接続させることにより第1の実施形態で示した回路構成が、接続部1を接点Bに接続させることにより第2の実施形態で示した回路構成がそれぞれ構成される。
In an image forming apparatus such as a copying machine or a multi-function machine having a fixing device, a series machine is usually handled by changing a linear speed, a fixing temperature, a fixing pressure, etc. according to productivity (CPM or PPM). At this time, it may be necessary to use the circuit configuration shown in the first embodiment and the circuit configuration shown in the second embodiment separately. FIG. 13 shows a circuit configuration in the third embodiment of the present invention in which a common wiring portion between the circuit configuration shown in the first embodiment and the circuit configuration shown in the second embodiment is extracted. In FIG. 13, the circuit configuration and the second embodiment shown in the first embodiment are selected depending on whether the connecting portion 1 coming out from the
この構成により、図13に示した状態で定着装置を構成しておき、接続部1を接点Aまたは接点Bに選択的に接続させることにより、回路構成を簡単に使い分けることができる。これにより、端部ヒータ112の応答性能や線速、生産性に応じてシリーズ機を分ける際に、共通の定着装置を用いることができ生産性を向上することができる。
With this configuration, the fixing device is configured in the state shown in FIG. 13, and the connection portion 1 is selectively connected to the contact A or the contact B, whereby the circuit configuration can be easily used properly. Thereby, when dividing a series machine according to the response performance, the linear velocity, and productivity of the
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定しない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を例示したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to such specific embodiments, and unless specifically limited by the above description, the present invention described in the claims is not limited. Various modifications and changes are possible within the scope of the gist. The effects described in the embodiments of the present invention are merely examples of the most preferable effects resulting from the present invention, and the effects of the present invention are limited to those described in the embodiments of the present invention. is not.
80 ベルト部材(定着ベルト)
84 加圧部材(加圧ローラ)
82a,82b 熱源(ハロゲンヒータ)
88 ニップ形成部材
100 画像形成装置
112a,112b 端部熱源(端部ヒータ)
150 定着装置
80 Belt member (fixing belt)
84 Pressure member (Pressure roller)
82a, 82b Heat source (halogen heater)
88
150 Fixing device
Claims (10)
前記ベルト部材と対向配置された加圧部材と、
前記ベルト部材の長手方向における通紙領域の少なくとも中央部を加熱する熱源を有し、前記ベルト部材と前記加圧部材との間に記録媒体を挟持して搬送するニップを形成するためのニップ形成部材と、
前記ニップ形成部材に設けられ、前記ベルト部材の幅方向における端部近傍の内面を加熱する複数の端部熱源とを有し、
前記各端部熱源がそれぞれ直列に電気接続されている定着装置。 An endless belt member having flexibility;
A pressure member disposed opposite to the belt member;
A nip for forming a nip that has a heat source that heats at least a central portion of the sheet passing region in the longitudinal direction of the belt member, and that conveys the recording medium between the belt member and the pressure member. Members,
A plurality of end heat sources that are provided on the nip forming member and heat an inner surface near the end in the width direction of the belt member;
A fixing device in which the end heat sources are electrically connected in series.
前記内面に接触するニップ形成面を有し、該ニップ形成面は前記端部熱源の前記内面を加熱する面と同一高さに設けられていることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1.
A fixing device having a nip forming surface in contact with the inner surface, the nip forming surface being provided at the same height as a surface for heating the inner surface of the end heat source.
前記内面に接触するニップ形成面を有し、前記ベルト部材と対向する面は長手方向端部から第1の端部熱源、前記ニップ形成面、第2の端部熱源の順に並ぶように構成されていることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1.
The nip forming surface is in contact with the inner surface, and the surface facing the belt member is arranged in order from the longitudinal end to the first end heat source, the nip forming surface, and the second end heat source. A fixing device.
前記ニップ形成面は摺動シートを介して前記内面に接触することを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 2.
The fixing device, wherein the nip forming surface is in contact with the inner surface through a sliding sheet.
前記各端部熱源は前記ベルト部材の内面にそれぞれ接触可能であり、前記各端部熱源の前記内面と接触する面は前記ニップ形成面の延長面内にそれぞれ配設されていることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 2.
Each of the end heat sources can be in contact with an inner surface of the belt member, and a surface of each of the end heat sources that is in contact with the inner surface is disposed in an extended surface of the nip forming surface. Fixing device to do.
前記各端部熱源に前記熱源をさらに直列に連結し、前記熱源の単独点灯回路を供給電源に対して並列に連結したことを特徴とする定着装置。 In the fixing device according to any one of claims 1 to 5,
The fixing device, wherein the heat sources are further connected in series to the end heat sources, and a single lighting circuit of the heat sources is connected in parallel to a power supply.
前記各端部熱源が作動する際には、その温度上昇に合わせて前記熱源を加熱制御することを特徴とする定着装置。 In the fixing device according to any one of claims 1 to 6,
When each of the end heat sources is operated, the heat source is controlled to be heated in accordance with the temperature rise.
前記各端部熱源と前記熱源とをそれぞれ並列に連結したことを特徴とする定着装置。 In the fixing device according to any one of claims 1 to 6,
The fixing device, wherein the end heat sources and the heat sources are connected in parallel.
前記各端部熱源と前記熱源とを互いに直列に連結するか互いに並列に連結するかを選択可能に構成されていることを特徴とする定着装置。 In the fixing device according to any one of claims 1 to 6,
The fixing device, wherein each of the end heat sources and the heat sources can be selected to be connected in series to each other or in parallel to each other.
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