JP2016153877A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタなどの静電記録式画像形成装置に使用される定着装置、より具体的には無端状の定着部材と加圧部材間にニップ部を形成し、該ニップ部を通る記録材に対し定着処理を行う定着装置に関する。また本発明は、その定着装置を搭載した画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing device used in an electrostatic recording type image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile machine, or a printer, more specifically, a nip portion is formed between an endless fixing member and a pressure member. The present invention relates to a fixing device that performs a fixing process on a recording material passing through a section. The present invention also relates to an image forming apparatus equipped with the fixing device.
プリンタ・複写機・ファクシミリなどの画像形成装置に対し、近年、省エネルギー化・高速化についての市場要求が高まってきている。
画像形成装置では、電子写真記録・静電記録・磁気記録等の画像形成プロセスにより、画像転写方式または直接方式により未定着トナー画像が記録材シート・印刷紙・感光紙・静電記録紙などの記録材に形成される。未定着トナー画像を定着させるための定着装置としては、熱ローラ方式、フィルム加熱方式、電磁誘導加熱方式等の接触加熱方式の定着装置が広く採用されている。
In recent years, market demands for energy saving and high speed have been increasing for image forming apparatuses such as printers, copiers, and facsimiles.
In an image forming apparatus, an unfixed toner image is transferred to a recording material sheet, printing paper, photosensitive paper, electrostatic recording paper, etc. by an image transfer method or a direct method by an image forming process such as electrophotographic recording, electrostatic recording, and magnetic recording. Formed on recording material. As a fixing device for fixing an unfixed toner image, a contact heating method fixing device such as a heat roller method, a film heating method, and an electromagnetic induction heating method is widely used.
このような定着装置の一例として、ベルト方式の定着装置(例えば特許文献1)やセラミックヒータを用いたサーフ定着(フィルム定着)の定着装置(例えば特許文献2)が知られている。 As an example of such a fixing device, a belt-type fixing device (for example, Patent Document 1) and a surf fixing (film fixing) fixing device (for example, Patent Document 2) using a ceramic heater are known.
ベルト方式の定着装置では、近年、さらなるウォームアップ時間(電源投入時など、常温状態から印刷可能な所定の温度(リロード温度)までに要する時間)や、ファーストプリント時間(印刷要求を受けた後、印刷準備を経て印字動作を行い排紙が完了するまでの時間)の短縮化が望まれている(課題1)。また、画像形成装置の高速化に伴い、単位時間あたりの通紙枚数が増え、必要熱量が増大しているため、特に連続印刷のはじめに熱量が不足すること(所謂、温度落ち込み)が問題となっている(課題2)。 In recent years, with belt type fixing devices, further warm-up time (time required from room temperature to a predetermined printable temperature (reload temperature) such as when the power is turned on) and first print time (after receiving a print request, It is desired to shorten the time required for the printing operation after the print preparation and the paper discharge to be completed (Problem 1). In addition, as the speed of image forming apparatuses increases, the number of sheets to be passed per unit time increases and the required amount of heat increases, so that there is a problem that the amount of heat is insufficient (so-called temperature drop), particularly at the beginning of continuous printing. (Problem 2).
前記課題1の問題を解決する方法として、セラミックヒータを用いたサーフ定着が提案されている。この方式により、ベルト方式の定着装置に比べ、低熱容量化や小型化が可能となったが、ニップ部のみを局所加熱するため、その他の部分は加熱されず、ニップ部入口においてベルトは最も冷えた状態にあり、定着不良が発生しやすくなるという問題がある。特に、高速機においては、ベルトの回転が速く、ニップ部以外でのベルトの放熱が多くなるため、より定着不良が発生しやすくなるという問題がある(課題3)。 As a method for solving the problem of the problem 1, surf fixing using a ceramic heater has been proposed. With this method, the heat capacity and size can be reduced compared to the belt type fixing device. However, since only the nip part is locally heated, the other parts are not heated, and the belt is cooled most at the entrance of the nip part. There is a problem that fixing failure tends to occur. In particular, in a high-speed machine, there is a problem that fixing failure is more likely to occur because the belt rotates fast and the heat radiation of the belt outside the nip increases (problem 3).
前記課題1〜3を解決すべく、無端ベルト全体を温めることを可能にし、ファーストプリントタイムを短縮でき、かつ高速回転時の熱量不足を解消して、高生産の画像形成装置に搭載されても、良好な定着性が得られる定着装置が提案されている(特許文献3)。 In order to solve the problems 1 to 3, even if the endless belt can be warmed, the first print time can be shortened, and the shortage of heat at the time of high-speed rotation can be eliminated, so that it can be mounted on a high-production image forming apparatus. A fixing device capable of obtaining good fixing properties has been proposed (Patent Document 3).
特許文献3の図1に示す定着装置では、無端ベルト1の内部にパイプ状の金属熱伝導体2を、無端ベルト1の移動をガイドすることが可能に固定し、金属熱伝導体2内の熱源3により金属熱伝導体2を介して無端ベルト1を加熱する。さらに無端ベルト1を介して金属熱伝導体2に接してニップ部Nを形成する加圧ローラ4を備え、該加圧ローラ4の回転に連れ回りするようにして無端ベルト1を周方向に移動させる。この構成により、定着装置を構成する無端ベルト全体を温めることを可能にし、加熱待機時からのファーストプリントタイムを短縮することができ、かつ高速回転時の熱量不足を解消することが可能となっている。
In the fixing device shown in FIG. 1 of
しかしながら、更なる省エネルギー性およびファーストプリントタイム向上のためには熱効率を更に向上させる必要があり、金属熱伝導体を介して無端ベルトを間接的に加熱する構成から、金属熱伝導体を介さずに無端ベルトを直接加熱する構成が考案された。この構成では、伝熱効率を大幅に向上させて消費電力を低減すると共に、ファーストプリントタイムを更に短縮することができる。また、金属熱伝導体がないためコストダウンが可能となる。 However, in order to further save energy and improve the first print time, it is necessary to further improve the thermal efficiency. From the configuration in which the endless belt is indirectly heated through the metal heat conductor, the metal heat conductor is not used. A configuration for directly heating the endless belt has been devised. With this configuration, the heat transfer efficiency can be greatly improved to reduce power consumption, and the first print time can be further shortened. In addition, the cost can be reduced because there is no metal heat conductor.
ところで、このような定着装置では、各サイズの記録材にトナー像を定着させるために、異なった配熱分布(配光分布)を有するハロゲンヒータを複数本用いることが一般的である。例えば、定着装置は、A4縦通紙幅(210mm)に対応する配熱分布を持つヒータと、A4縦通紙幅とA3縦通紙幅間(210mm〜297mm)の配熱分布を持つヒータを有する。 By the way, in such a fixing device, a plurality of halogen heaters having different heat distributions (light distributions) are generally used in order to fix a toner image on a recording material of each size. For example, the fixing device includes a heater having a heat distribution corresponding to the A4 vertical paper width (210 mm) and a heater having a heat distribution between the A4 vertical paper width and the A3 vertical paper width (210 mm to 297 mm).
一方で、定着装置の小型化に伴い、無端ベルトが小径化され、定着装置の横断面におけるハロゲンヒータ間の距離が短くなってきている。例えば、異なった配熱分布を有する2本のハロゲンヒータを並列して用いた場合、一方のハロゲンヒータの輻射熱が他方のハロゲンヒータを加熱してしまい、輻射効率が低下してしまう。 On the other hand, with the downsizing of the fixing device, the diameter of the endless belt is reduced, and the distance between the halogen heaters in the cross section of the fixing device is shortened. For example, when two halogen heaters having different heat distributions are used in parallel, the radiant heat of one halogen heater heats the other halogen heater, resulting in a decrease in radiation efficiency.
そこで、複数あるハロゲンヒータを反射部材を挟んだ両側に配置することで、複数のハロゲンヒータが互いに加熱し合うことなく、加熱ローラを効率良く加熱してウォームアップタイムを短縮することができる定着装置が提案されている(特許文献4)。しかし、さらなる加熱効率向上の要求がある。 Therefore, by arranging a plurality of halogen heaters on both sides of the reflecting member, the fixing device can efficiently heat the heating roller and shorten the warm-up time without the plurality of halogen heaters heating each other. Has been proposed (Patent Document 4). However, there is a demand for further improvement in heating efficiency.
そこで、本発明では、異なった配熱分布(配光分布)を有する複数の熱源を用いる定着装置において、従来よりもさらに加熱効率を向上させ、ファーストプリントタイムの短縮と良好な定着性を得ることを課題とする。 Therefore, in the present invention, in a fixing device using a plurality of heat sources having different heat distributions (light distributions), the heating efficiency is further improved as compared with the conventional one, and the first print time is shortened and good fixability is obtained. Is an issue.
この課題を解決するため、回転可能な定着部材と、前記定着部材に対向配置されて回転可能な加圧部材を備え、前記定着部材の内側に、前記定着部材を加熱する複数の熱源と、前記定着部材を介して前記加圧部材との間でニップ部を形成するニップ形成部材と、前記ニップ形成部材を支持する支持部材が配置された、記録材上のトナー像を前記ニップ部において定着する定着装置において、前記複数の熱源は、長手方向に異なる分布の配熱部をそれぞれ有し、前記支持部材を挟んだ別々な領域に配置され、前記複数の熱源のうち発熱量の多い熱源は前記領域のうちの広い領域に配置され、発熱量の少ない熱源は前記領域のうちの狭い領域に配置されることを特徴とする定着装置を提案する。 In order to solve this problem, a rotatable fixing member, a pressure member that is rotatably disposed opposite to the fixing member, and includes a plurality of heat sources that heat the fixing member inside the fixing member; A nip forming member that forms a nip portion with the pressure member via a fixing member and a support member that supports the nip forming member are arranged to fix the toner image on the recording material at the nip portion. In the fixing device, each of the plurality of heat sources has a heat distribution portion having a different distribution in a longitudinal direction, and is disposed in a separate region sandwiching the support member. Among the plurality of heat sources, A fixing device is proposed, which is arranged in a wide area of the area, and a heat source with a small amount of heat generation is arranged in a narrow area of the area.
異なった配熱パターンを有する複数の熱源を用いる場合でも、一方のハロゲンヒータの輻射熱が他方のハロゲンヒータを加熱し、輻射の効率が低下してしまうことがない。複数の熱源を単に支持部材を挟んで配置するよりも、さらなる加熱効率の向上が実現される。 Even when a plurality of heat sources having different heat distribution patterns are used, the radiation heat of one halogen heater heats the other halogen heater, and the efficiency of radiation does not decrease. A further improvement in heating efficiency can be realized as compared with the case where a plurality of heat sources are simply disposed with the support member interposed therebetween.
以下に、図1を用いて本発明の実施形態にかかる画像形成装置の構成を説明する。
図1に示した画像形成装置100は、複数の色画像を形成する作像部がベルトの展張方向に沿って並置されたタンデム方式のカラープリンタある。だが、本発明はこの方式に限られず、またプリンタだけではなく複写機やファクシミリ装置などを対象とすることも可能である。
The configuration of the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
An
画像形成装置100は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色に分解された色にそれぞれ対応する像としての画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を並設したタンデム構造が採用されている。
The
画像形成装置100では、各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkに形成された可視像が、各感光体ドラムに対峙しながら矢印A1方向に移動可能な無端ベルトである中間転写体(以下、転写ベルトという)11に対して1次転写される。この1次転写行程の実行によってそれぞれの色の画像が重畳転写され、その後、記録シートなどが用いられる記録材Sに対して2次転写行程を実行することで一括転写される。
In the
各感光体ドラムの周囲には、感光体ドラムの回転に従い画像形成処理するための装置が配置されている。ブラック画像形成を行う感光体ドラム20Bkを代表として説明すると、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およびクリーニング装置50Bkが配置されている。帯電後に行われる書き込み光Lbを用いた書き込みには、光書き込み装置8が用いられる。 Around each photosensitive drum, an apparatus for image forming processing is arranged according to the rotation of the photosensitive drum. The photosensitive drum 20Bk that performs black image formation will be described as a representative. A charging device 30Bk, a developing device 40Bk, a primary transfer roller 12Bk, and a cleaning device 50Bk that perform image forming processing along the rotation direction of the photosensitive drum 20Bk are arranged. ing. The optical writing device 8 is used for writing using the writing light Lb performed after charging.
転写ベルト11に対する重畳転写では、転写ベルト11がA1方向に移動する過程において、各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkに形成された可視像が、転写ベルト11の同じ位置に重ねて転写される。このために、転写は、転写ベルト11を挟んで各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkに対向して配設された1次転写ローラ12Y、12C、12M、12Bkによる電圧印加によって、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。
In the superimposing transfer on the
各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkは、A1方向の上流側からこの順で並んでいる。各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkは、イエロー、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
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20Y、20C、20M、20Bkの上方に対向して配設され、転写ベルト11及び1次転写ローラ12Y、12C、12M、12Bkを備えた転写ベルトユニット10と、転写ベルト11に対向して配設され転写ベルト11に従動し、連れ回りする2次転写ローラ5と、転写ベルト11に対向して配設され転写ベルト11をクリーニングするベルトクリーニング装置13と、これら4つの画像ステーションの下方に対向して配設された光書き込み装置8とを有している。
The
光書き込み装置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、折り返しミラーおよび偏向手段としての回転多面鏡などを装備している。光書き込み装置8は、各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkに対して色毎に対応した書き込み光Lbを出射して感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkに静電潜像を形成するよう構成されている。書き込み光Lbは、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符号が付けてあるが、その他の画像ステーションも同様である。
The optical writing device 8 is equipped with a semiconductor laser as a light source, a coupling lens, an fθ lens, a toroidal lens, a folding mirror, a rotating polygon mirror as a deflecting means, and the like. The optical writing device 8 emits writing light Lb corresponding to each color to each of the
画像形成装置100には、感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkと転写ベルト11との間に向けて搬送される記録材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。また、シート給送装置61から搬送されてきた記録材Sを、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、各感光体ドラムと転写ベルト11との間の転写部に向けて繰り出すレジストローラ対4が設けられている。また、記録材Sの先端がレジストローラ対4に到達したことを検知するセンサが設けられている。
The
また、画像形成装置100には、トナー像が転写された記録材Sにトナー像を定着させるためのローラ定着方式の定着ユニットとしての定着装置200と、定着済みの記録材Sを画像形成装置100の本体外部に排出する排出ローラ7が備えられている。また、画像形成装置100の本体上部には、排出ローラ7により画像形成装置100の本体外部に排出された記録材Sを積載する排紙トレイ17が備えられている。また、排紙トレイ17の下側には、イエロー、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。
Further, the
転写ベルトユニット10は、転写ベルト11、1次転写ローラ12Y、12C、12M、12Bkの他に、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。
The
従動ローラ73は、転写ベルト11に対する張力付勢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、バネなどを用いた付勢手段が設けられている。このような転写ベルトユニット10と、1次転写ローラ12Y、12C、12M、12Bkと、2次転写ローラ5と、クリーニング装置13とで転写装置71が構成されている。
The driven
シート給送装置61は、画像形成装置100の本体下部に配設されており、最上位の記録材Sの上面に当接する給送ローラ3を有している。給送ローラ3が図中反時計回りに回転駆動されることにより、最上位の記録材Sをレジストローラ対4に向けて給送するようになっている。
The
転写装置71に装備されているクリーニング装置13は、詳細な図示を省略するが、転写ベルト11に対向、当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードとを有している。クリーニング装置13は、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り、除去して、転写ベルト11をクリーニングするようになっている。
Although not shown in detail, the
クリーニング装置13はまた、転写ベルト11から除去した残留トナーを搬出し廃棄するための排出手段を有している。
The
図2は、第1実施形態にかかる定着装置を示す概略構成図である。
定着装置200は、回転可能な定着部材としての定着ベルト201と、これに対向配置されて回転可能な加圧部材としての加圧ローラ203とを有し、複数の熱源としてのハロゲンヒータ202A,202Bにより定着ベルト201が内周側から輻射熱で直接加熱される。このとき、図2の定着ベルト201内には、定着ベルト201を介して加圧ローラ203との間でニップ部を形成するニップ形成部材206があり、定着ベルト内面と直接または摺動シートを介して間接的に摺動するようになっている。2次転写ローラ5を通過した記録材Sは図2中、矢印の方向に搬送され、記録材S上のトナー像はニップ部において加熱・加圧により定着される。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating the fixing device according to the first embodiment.
The fixing
図2ではニップ部の形状が平坦状であるが、凹形状やその他の形状であっても良い。凹形状のニップ部の場合、記録材先端の排出方向が加圧ローラ寄りになり、分離性が向上するのでジャムの発生が抑制される。 Although the shape of the nip portion is flat in FIG. 2, it may be a concave shape or other shapes. In the case of the concave nip portion, the discharge direction of the leading end of the recording material is closer to the pressure roller, and the separation is improved, so that the occurrence of jam is suppressed.
定着ベルト201は、ニッケルやSUSなどの金属ベルトやポリイミドなどの樹脂材料を用いた無端ベルトまたはフィルムで構成される。ベルトの表層はPFAまたはPTFE層などの離型層を有し、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層の間にはシリコーンゴムの層などで形成された弾性層があっても良い。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させるときにベルト表面の微小な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部にユズ肌状の光沢ムラ(ユズ肌画像)が残るという不具合が生じ得る。これを改善するにはシリコーンゴム層を100[μm]以上設ける必要がある。シリコーンゴム層の変形により、微小な凹凸が吸収されユズ肌画像が改善する。
The fixing
定着ベルト201の内部にはニップ形成部材206とニップ部Nを支持するための支持部材としてのステー207を設け、加圧ローラ203により圧力を受けるニップ形成部材206の撓みを防止し、軸方向で均一なニップ幅を得られるようにしている。このステー207は両端部で保持部材としてのフランジに保持固定され位置決めされている。また、ハロゲンヒータ202とステー207の間に反射部材209を備え、ハロゲンヒータ202からの輻射熱などによりステー207が加熱されてしまうことによる無駄なエネルギー消費を抑制している。ここで反射部材209を備える代わりに、ステー207表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可能となる。
A
加圧ローラ203は芯金205に弾性ゴム層204があり、離型性を得るために表面に離型層(PFAまたはPTFE層)が設けてある。加圧ローラ203は、画像形成装置に設けられたモータなどの駆動源からギヤを介して駆動力が伝達され回転する。また、加圧ローラ203は、スプリングなどにより定着ベルト201側に押し付けられており、弾性ゴム層204が押し潰されて変形することにより、所定のニップ幅を有している。加圧ローラ203は中空のローラであっても良く、加圧ローラ203にハロゲンヒータなどの加熱源を有していても良い。弾性ゴム層204はソリッドゴムでも良いが、加圧ローラ203内部にヒータが無い場合は、スポンジゴムを用いても良い。スポンジゴムの方が、断熱性が高まり定着ベルトの熱が奪われにくくなるので、より望ましい。
The
定着ベルト201は加圧ローラ203により連れ回り回転する。図2の場合は加圧ローラ203が駆動源により回転し、ニップ部Nでベルトに駆動力が伝達されることにより定着ベルト201が回転する。定着ベルト201はニップ部Nで挟み込まれて回転し、ニップ部以外では両端部でフランジ208にガイドされ、走行する。
The fixing
上記のような構成により安価で、ウォームアップが速い定着装置を実現することが可能となる。 With the above configuration, it is possible to realize a fixing device that is inexpensive and has a fast warm-up.
ここで、従来構成の定着装置について説明する。
従来から、ハロゲンヒータ3本構成の定着装置(例えば特許文献5の図26)やハロゲンヒータ2本構成の定着装置(例えば特許文献5の図2,3)が知られている。前者では、3本のヒータをまとめてステーの内側に配置したため、ヒータ点灯時に互いのガラス管が加熱されて、輻射熱が定着ベルトに直接当たらなくなる分、加熱効率が下がる。さらに、3本のヒータが反射部材に囲まれているため、反射による輻射の減衰や狭められた照射角によって加熱効率が低下する。
Here, a conventional fixing device will be described.
Conventionally, a fixing device having three halogen heaters (for example, FIG. 26 of Patent Document 5) and a fixing device having two halogen heaters (for example, FIGS. 2 and 3 of Patent Document 5) are known. In the former, since the three heaters are collectively arranged inside the stay, the glass tubes are heated when the heaters are turned on, and the heating efficiency is reduced by the amount that the radiant heat does not directly hit the fixing belt. Furthermore, since the three heaters are surrounded by the reflecting member, the heating efficiency is reduced by the attenuation of radiation due to reflection and the narrowed irradiation angle.
後者では、2本のヒータをまとめてステーの下側に配置したため、ヒータ点灯時に互いのガラス管が加熱されて、輻射熱が定着ベルトに直接当たらなくなる分、加熱効率が下がる。
図3は、ハロゲンヒータ2本構成の定着装置の概略断面図である。このような定着装置は例えば特許文献6から知られている。2本のハロゲンヒータ202が反射部材に囲まれているため、反射による輻射の減衰や、双方向矢印で示すように照射角が狭められることによって、加熱効率が低下する。ここで、照射角はハロゲンヒータ202からの輻射が定着ベルト201に直接当たる角度である。例えば、ハロゲンヒータ202の一方は、定着ベルトの長手方向中央部を加熱する中央ヒータであり、他方は、定着ベルトの長手方向端部を加熱する端部ヒータである。
In the latter, since the two heaters are collectively arranged on the lower side of the stay, the glass tubes are heated when the heaters are turned on, and the heating efficiency is reduced by the amount that the radiant heat does not directly hit the fixing belt.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a fixing device having two halogen heaters. Such a fixing device is known from Patent Document 6, for example. Since the two
また、別なハロゲンヒータ2本構成の定着装置が例えば特許文献4から知られている。この定着装置7は、定着ベルト21と、定着ヒータ23と、加圧ローラ25と、リフレクタ27と、を備えている。リフレクタ27は、略垂直に配置された支持部27aと、定着ベルト21を挟んで加圧ローラ25と当接する当接部27bと、定着ベルト21に対する定着ヒータ23からの輻射光の照射時間をベルト幅方向に可変するための照射規制部27bと、を有している。リフレクタ27により定着ベルト21内の領域は左右均等に分けられ、2本の定着ヒータ23をリフレクタ27の左右に分割して配置したため、ヒータ点灯時に互いのガラス管を加熱することがないので、加熱効率は下がらない。また、2本の定着ヒータ23は同じ大きさの領域に均等に分割配置されているため、ヒータからの輻射が定着ベルト21に直接当たる照射角の大きさも左右で同じである。しかし、加熱効率向上の点で改良の余地がある。 Another fixing device having two halogen heaters is known from Patent Document 4, for example. The fixing device 7 includes a fixing belt 21, a fixing heater 23, a pressure roller 25, and a reflector 27. The reflector 27 includes a support portion 27 a arranged substantially vertically, a contact portion 27 b that contacts the pressure roller 25 with the fixing belt 21 interposed therebetween, and a time period for irradiation of radiation light from the fixing heater 23 to the fixing belt 21. And an irradiation restricting portion 27b for varying in the width direction. The region in the fixing belt 21 is equally divided by the reflector 27 and the two fixing heaters 23 are divided and arranged on the left and right sides of the reflector 27, so that the glass tubes are not heated when the heater is turned on. Efficiency does not decrease. Further, since the two fixing heaters 23 are equally divided and arranged in the same size region, the irradiation angle at which the radiation from the heater directly hits the fixing belt 21 is also the same on the left and right. However, there is room for improvement in terms of improving heating efficiency.
そこで、本発明では以下のように定着装置を構成した。
図2を参照して、ステー207は、断面がそれぞれ略L字型の第1部材207Aと第2部材207Bからなる。第1部材207Aは、2本のハロゲンヒータ202A,202Bを仕切るための第1仕切り部207cと、ニップ形成部材206を固定するための第1固定部207dを有する。第2部材207Bは、2本のハロゲンヒータ202A,202Bを仕切るための第2仕切り部207eと、ニップ形成部材206を固定するための第2固定部207fを有する。長手方向(紙面垂直方向)全体にわたり、第1仕切り部207cと第2仕切り部207eは略同じ長さを有するが、第1固定部207dは第2固定部207fよりも長い。第1仕切り部207cと第2仕切り部207eはヒータの長手方向に直線的に延在している。よって、第1仕切り部207cと第2仕切り部207eが接触することで、ステー207の断面は略T字型に構成されるが、定着ベルト201内では第1領域211が第2領域212よりも広くなっている(図4)。
Therefore, in the present invention, the fixing device is configured as follows.
Referring to FIG. 2, the
よって、2本のハロゲンヒータ202A,202Bをステー207を挟んだ上下の別々な領域に配置したことで、ヒータ点灯時に互いのガラス管を加熱することがないため、加熱効率が下がらない。さらに、発熱量・電力量の多いハロゲンヒータ202Aを定着ベルト201内の広い第1領域211に配置し、発熱量・電力量の少ないハロゲンヒータ202Bを定着ベルト201内の狭い第2領域212に配置している。そして定着ベルト内の領域が均等に分けられている定着装置に比べて、発熱量・電力量の多いハロゲンヒータ202Aの照射角αが広くなる分、加熱効率が向上する。逆に、発熱量・電力量の少ないハロゲンヒータ202Bの照射角βが狭くなる分、加熱効率が低下する。結局、定着装置200全体としては、定着ベルト内の領域が均等に分けられている定着装置に比べて加熱効率が向上する。熱量の少ない熱源が配置される領域が狭くなるため、熱量の少ない熱源から定着部材へ当たる輻射熱の照射角が小さくなる分、熱効率は低下するが、定着装置としての熱効率が向上する。
Therefore, by arranging the two
言い換えれば、ステー207を挟んで配置された2本のハロゲンヒータ202A,202Bからの輻射はいずれもステー207で遮られるため、定着ベルト201上にはその輻射が当たる部分と当たらない部分がそれぞれ生じる。その場合、広い第1領域211に置かれたハロゲンヒータ202Aからの輻射が定着ベルトに当たる部分はより大きくなり、狭い第2領域212に置かれたハロゲンヒータ202Bからの輻射が定着ベルトに当たる部分はより小さくなる。そこで発熱量・電力量の多い方のヒータを広い領域に置くことで、2本のハロゲンヒータを用いる定着装置全体としては加熱効率が上がることとなる。また、ステーの他に、ヒータからの輻射を遮る付加部材が定着ベルト内部のヒータと定着ベルト間に存在する装置構成も有り得るが、その際も本発明の構成を取ることにより、少なくともステーにより遮られる領域を考慮して加熱効率を上げることが出来ているため、その分定着ベルト内部での付加部材の形状・配置について設計の自由度を上げることが出来る。
In other words, since radiation from the two
なお、例えば回転時や非回転時などの装置の動作状態によって定着ベルト201の形状が変わる場合があるが、少なくともヒータ点灯時に本発明の構成が満たされていれば前述の効果を得ることができる。すなわち、複数のヒータは、長手方向に異なる分布の配熱部をそれぞれ有し、ステーを挟んだ別々な領域に配置され、複数のヒータのうち発熱量の多いヒータは前記領域のうちの広い領域に配置され、発熱量の少ないヒータは前記領域のうちの狭い領域に配置されていればよい。
Note that the shape of the fixing
図4は図2の定着装置の定着ベルト内部の概略斜視図、図5は図4を上下逆さまにしたときの概略斜視図である。
特に図4に示すように、第1領域211に配置されたハロゲンヒータ202Aは、定着ベルト201の長手方向中央部を加熱する中央ヒータであり、通電時に加熱する配熱部202cを長手方向中央部に有する。特に図5に示すように、第2領域212に配置されたハロゲンヒータ202Bは、定着ベルト201の長手方向端部を加熱する端部ヒータであり、通電時に加熱する配熱部202dを長手方向端部に有する。配熱部202c,202d以外の部分(非配熱部)は通電時に加熱しない。ハロゲンヒータ202A,202Bは長手方向に異なる分布の配熱部をそれぞれ有し、配熱部202cと配熱部202dは長手方向において重ならないように配置されている。ハロゲンヒータ202A,202Bの配熱部202c,202dとステー207の間には反射部材209が備えられている。
4 is a schematic perspective view of the inside of the fixing belt of the fixing device of FIG. 2, and FIG. 5 is a schematic perspective view when FIG. 4 is turned upside down.
In particular, as shown in FIG. 4, the
例えば、配熱部202cは217mmの長さであってハロゲンヒータ202Aは770Wの電力量を有し、配熱部202dはそれぞれ63mm(合計126mm)の長さであってハロゲンヒータ202Bは440Wの電力量を有する。よって、A4横やA3縦(297mm)を印刷する際は、ハロゲンヒータ202Aとハロゲンヒータ202Bの両方を点灯する必要がある。
For example, the
このように、中央ヒータの発熱量・電力量は端部ヒータの発熱量・電力量より大きい。ただし、ハロゲンヒータ202A,202Bの単位長さ当りの発熱量・電力量はどちらも、例えば3.5W/mmである。これは、記録材上のトナーの定着性や画像の光沢度を一定に保つために、トナーや記録材に与える熱量を一定にするためである。
Thus, the calorific value and electric energy of the central heater are larger than the calorific value and electric energy of the end heater. However, both the amount of heat generated and the amount of power per unit length of the
ここで、配熱部202dが狭いハロゲンヒータ202Bの照射角を広くするよりも、配熱部202cが広いハロゲンヒータ202Aの照射角を広くした方が、合計の加熱効率は向上する。言い換えれば、ヒータの長手方向と直交する断面(図2)において、発熱量の多いハロゲンヒータ202Aの配熱部202cからの輻射が定着ベルト201に直接当たる照射角αが、発熱量の少ないハロゲンヒータ202Bの配熱部202dからの輻射が定着ベルト201に直接当たる照射角βより大きいと好ましい。これは後述する全ての実施形態に当てはまる。
Here, the total heating efficiency is improved by widening the irradiation angle of the
例えば、ハロゲンヒータ202Aの照射角αが5%広くなり、その分ハロゲンヒータ202Bの照射角βが5%狭くなる場合、定着ベルト内の領域が均等に分けられている定着装置の電力量を基準とした電力量Pは理論上以下のように計算できる。
P(ハロゲンヒータ202A)=770×1.05=808.5W
P(ハロゲンヒータ202B)=440×0.95=418W
P(全体)=808.5+418=1226.5W
For example, when the irradiation angle α of the
P (
P (
P (whole) = 808.5 + 418 = 1226.5W
一方、各ヒータが同じ領域に配置されて同じ照射角を有する場合、基準となる電力量Pは以下のように計算できる。
P(ハロゲンヒータ202A)=770W
P(ハロゲンヒータ202B)=440W
P(全体)=770+440=1210W
On the other hand, when the heaters are arranged in the same region and have the same irradiation angle, the reference electric energy P can be calculated as follows.
P (
P (
P (whole) = 770 + 440 = 1210W
以上のように、本実施形態によれば配熱部202cが広いハロゲンヒータ202Aの加熱効率向上量がハロゲンヒータ202Bの加熱効率低下量を上回るため、全体としてはヒータの配置領域を均等に分割した構成より加熱効率が向上する。
As described above, according to the present embodiment, since the heating efficiency improvement amount of the
図6は第2実施形態にかかる定着装置の定着ベルト内部の概略斜視図、図7は図6を上下逆さまにしたときの概略斜視図、図8は図6の装置端部における概略断面図、図9は図6の装置中央部における概略断面図である。以下では、主に前記第1実施形態と異なる点を説明する。
本実施形態でも定着装置200は、長手方向に異なる分布の配熱部202c,202dをそれぞれ有する2本のハロゲンヒータ202A,202Bを有する。2本のハロゲンヒータ202A,202Bを、ステー207を挟んだ上下の別々な領域211,212に配置したことで、ヒータ点灯時に互いのガラス管を加熱することがないため、加熱効率が下がらない。
6 is a schematic perspective view of the inside of the fixing belt of the fixing device according to the second embodiment, FIG. 7 is a schematic perspective view when FIG. 6 is turned upside down, and FIG. 8 is a schematic cross-sectional view at the end of the device in FIG. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view at the center of the apparatus of FIG. In the following, differences from the first embodiment will be mainly described.
Also in this embodiment, the fixing
ここでは、ハロゲンヒータの長手方向の配熱部・配熱分布に対応して、ハロゲンヒータが配置される領域211,212の大きさを変化させる。より具体的には、2本のハロゲンヒータ202A,202Bの配熱部・配熱部分が存する領域を同じ割合だけ広げる。このために、ステー207の形状を長手方向に沿って変化させる。すなわち、中央部においてハロゲンヒータ202Aの配熱部202cに対向するステー207の第1仕切り部207c及び第2仕切り部207eは配熱部202cから遠ざかり、ハロゲンヒータ202Bの非配熱部202eに近づくように形成されている(図6,7)。また、長手方向両端部においてハロゲンヒータ202Bの配熱部202dに対向するステー207の第1仕切り部207c及び第2仕切り部207eは配熱部202dから遠ざかり、ハロゲンヒータ202Aの非配熱部202fに近づくように形成されている(図6,7)。言い換えれば、発熱量の多いハロゲンヒータ202Aにおける配熱部202cが配置される第1領域211が、当該配熱部202cが配置されない第1領域211より広げられる。
Here, the sizes of the
さらに、発熱量の少ないハロゲンヒータ202Bにおける配熱部202dが配置される第2領域212も、当該配熱部202dが配置されない第2領域212より広げられる。これにより、ハロゲンヒータ202Bにおける配熱部202dが配置される第2領域212は、当該第2領域212に対応してステー207を挟んで位置する、ハロゲンヒータ202Aにおける非配熱部202fが配置される第1領域211より広い(図8)。熱量の少ない熱源が配置される領域をも広くすることができるため、熱量の少ない熱源から定着部材へ当たる輻射熱の照射角も大きくなり、熱効率が向上する。そのため、定着装置としての熱効率がさらに向上する。
Further, the
従って、図8に示す長手方向端部では、ハロゲンヒータ202Bの照射角βは例えば5%増大するのに対して、ハロゲンヒータ202Aの照射角αは例えば5%減少する。しかし、ハロゲンヒータ202Aの長手方向端部は非配熱部202fに相当するため、ハロゲンヒータ202Aの輻射は減少しない。また、図9に示す長手方向中央部では、ハロゲンヒータ202Bの照射角βは例えば5%減少するのに対して、ハロゲンヒータ202Aの照射角αは例えば5%増大する。しかし、ハロゲンヒータ202Bの長手方向中央部は非配熱部202eに相当するため、ハロゲンヒータ202Bの輻射は減少しない。このように2本のハロゲンヒータ202A,202Bの照射角α,βがともに広くなるため、両者の加熱効率が向上する。そのため、定着装置全体として、図2の構成より効率が向上する。
Therefore, at the end in the longitudinal direction shown in FIG. 8, the irradiation angle β of the
例えば、配熱部202cは217mmの長さであってハロゲンヒータ202Aは770Wの電力量を有し、配熱部202dはそれぞれ63mm(合計126mm)の長さであってハロゲンヒータ202Bは440Wの電力量を有する。
For example, the
ただし、ハロゲンヒータ202A,202Bの単位長さ当りの発熱量・電力量はどちらも、例えば3.5W/mmである。これは、記録材上のトナーの定着性や画像の光沢度を一定に保つために、トナーや記録材に与える熱量を一定にするためである。
However, both the amount of heat generated and the amount of power per unit length of the
よって、ハロゲンヒータ202Aとハロゲンヒータ202Bの照射角α,βがともに5%広くなる場合、定着ベルト内の領域が均等に分けられている定着装置の電力量を基準とした電力量Pは理論上以下のように計算できる。
Therefore, when both the irradiation angles α and β of the
P(ハロゲンヒータ202A)=770×1.05=808.5W
P(ハロゲンヒータ202B)=440×1.05=462W
P(全体)=808.5+462=1270.5W
P (
P (
P (whole) = 808.5 + 462 = 1270.5W
このように、本実施形態によれば2本のハロゲンヒータの配熱部の照射角α,βを広くすることで加熱効率が前記第1実施形態よりもさらに向上する。 As described above, according to the present embodiment, the heating efficiency is further improved as compared with the first embodiment by widening the irradiation angles α and β of the heat distribution portions of the two halogen heaters.
次に、第3実施形態にかかる定着装置について説明する。
前記第1実施形態に関して説明したように、一部のハロゲンヒータの照射角が狭くなったとしても、他のハロゲンヒータの照射角が広くなり、全体として加熱効率が向上していればよい。そこで、本実施形態では、発熱量・電力量の多いハロゲンヒータ202Aの照射角αのみを広くする。この場合、定着装置の長手方向中央部の断面は図2のようになり、長手方向端部の断面は図10のようになる。すなわち、発熱量の多いハロゲンヒータ202Aにおける配熱部202cが配置される第1領域211のみが、当該配熱部202cが配置されない第1領域211より広げられる。発熱量の少ないハロゲンヒータ202Bの配熱部202dが配置される第2領域212と、第2領域に対応してステー207を挟んで位置する、発熱量の多いハロゲンヒータ202Aの非配熱部202fが配置される第1領域211は略同じ広さを有する。
Next, a fixing device according to the third embodiment will be described.
As described with respect to the first embodiment, even if the irradiation angles of some of the halogen heaters are narrowed, the irradiation angles of the other halogen heaters may be widened and the heating efficiency may be improved as a whole. Therefore, in the present embodiment, only the irradiation angle α of the
ここで、図2から分かるように、ハロゲンヒータ202Aの配熱部202cが配置されている長手方向中央部では、ハロゲンヒータ202Aの照射角αが例えば5%広くなり、その分ハロゲンヒータ202Bの照射角βが5%狭くなる。しかしながら、ハロゲンヒータ202Bの配熱部202dは長手方向中央部に配置されていないため、ハロゲンヒータ202Bの照射角が狭くなっても構わない。
Here, as can be seen from FIG. 2, the irradiation angle α of the
この場合、定着ベルト内の領域が均等に分けられている定着装置の電力量を基準とした電力量Pは理論上以下のように計算できる。
P(ハロゲンヒータ202A)=770×1.05=808.5W
P(ハロゲンヒータ202B)=440×1=440W
P(全体)=808.5+440=1248.5W
In this case, the power amount P based on the power amount of the fixing device in which the region in the fixing belt is equally divided can be theoretically calculated as follows.
P (
P (
P (whole) = 808.5 + 440 = 1248.5W
このように、本実施形態によれば発熱量・電力量のより多いハロゲンヒータの照射角αのみを広くすることで加熱効率が前記第1実施形態よりもさらに向上する。 As described above, according to the present embodiment, the heating efficiency is further improved as compared with the first embodiment by widening only the irradiation angle α of the halogen heater having a larger calorific value and electric power.
図11は第4実施形態にかかる定着装置の概略構成図である。
本実施形態では、ハロゲンヒータ202Aは、大サイズ用紙幅に対応する領域に配された配熱部202cを有し、ハロゲンヒータ202Bは、小サイズ用紙幅に対応する領域に配された配熱部202dを有している。大サイズ用紙幅は例えばA4横又はA3縦に対応し、小サイズ用紙幅は例えばA4縦やB5縦に対応する。
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a fixing device according to the fourth embodiment.
In this embodiment, the
本実施形態でも定着装置200は、異なる分布の配熱部202c,202dをそれぞれ有する2本のハロゲンヒータ202A,202Bを有する。2本のヒータ202A,202Bをステー207を挟んだ上下の別々な領域に配置したことで、ヒータ点灯時に互いのガラス管を加熱することがないため、加熱効率が下がらない。
Also in this embodiment, the fixing
ステー207は、図2に示すものと同様に形成されている。すなわち、長手方向(紙面垂直方向)全体にわたり、ステー207の第1部材207Aの第1仕切り部207cと、ステー207の第2部材207Bの第2仕切り部207eは略同じ長さを有するが、第1固定部207dは第2固定部207fよりも長い。第1仕切り部207cと第2仕切り部207eはヒータの長手方向に直線的に延在している。長手方向中央部の断面は図2と同様である。ただし、図11では反射部材209の図示を省略している。
The
よって、定着ベルト201内では、全体的に第1領域211が第2領域212よりも広くなっている。ゆえに、発熱量・電力量の多いハロゲンヒータ202Aの照射角が広くなる分、加熱効率が向上し、発熱量・電力量の少ないハロゲンヒータ202Bの照射角が狭くなる分、加熱効率が低下する。結局、定着装置全体としては、定着ベルト内の領域が均等に分けられている定着装置に比べて加熱効率が向上する。
Therefore, in the fixing
以上のように、複数の熱源のうち、熱量の多い熱源が配置される領域は、熱量の少ない熱源が配置される領域より大とすることで、熱量の多い熱源からの定着部材への輻射熱の照射角が大きくなり効率が向上する。 As described above, among the plurality of heat sources, the region where the heat source with a large amount of heat is disposed is larger than the region where the heat source with a small amount of heat is disposed, so that radiant heat from the heat source with a large amount of heat to the fixing member is reduced. The irradiation angle is increased and the efficiency is improved.
各実施形態の定着装置は2つの熱源を備えていたが、これに限られない。例えば、定着装置は、長手方向に異なる分布の配熱部をそれぞれ有する3つの熱源を備え、3つの熱源は支持部材を挟んだ3つの別々な領域に配置されてもよい。そして、3つの熱源のうち発熱量の多い熱源ほど前記領域のうちの広い領域に配置され、発熱量の少ない熱源ほど前記領域のうちの狭い領域に配置されればよい。 The fixing device of each embodiment includes two heat sources, but is not limited thereto. For example, the fixing device may include three heat sources each having a heat distribution portion with a different distribution in the longitudinal direction, and the three heat sources may be arranged in three separate regions with the support member interposed therebetween. Of the three heat sources, a heat source having a larger calorific value may be disposed in a wider area of the region, and a heat source having a smaller calorific value may be disposed in a narrower region of the area.
また、ステー207は、加圧ローラ205による圧力を受けてニップ形成部材206を支持する機能を満たしていればよいため、ステー207の断面はT字型に限られず、仕切り部のみで構成されるI字形状であってもよい。
The
201 定着ベルト(定着部材)
202A,202B ハロゲンヒータ(熱源)
203 加圧ローラ(加圧部材)
206 ニップ形成部材
207 ステー(支持部材)
N ニップ部
201 Fixing belt (fixing member)
202A, 202B Halogen heater (heat source)
203 Pressure roller (Pressure member)
206
N Nip part
Claims (10)
前記定着部材の内側に、前記定着部材を加熱する複数の熱源と、前記定着部材を介して前記加圧部材との間でニップ部を形成するニップ形成部材と、前記ニップ形成部材を支持する支持部材が配置された、
記録材上のトナー像を前記ニップ部において定着する定着装置において、
前記複数の熱源は、長手方向に異なる分布の配熱部をそれぞれ有し、前記支持部材を挟んだ別々な領域に配置され、
前記複数の熱源のうち発熱量の多い熱源は前記領域のうちの広い領域に配置され、発熱量の少ない熱源は前記領域のうちの狭い領域に配置される、ことを特徴とする定着装置。 A rotatable fixing member, and a pressure member which is arranged opposite to the fixing member and is rotatable,
A plurality of heat sources for heating the fixing member inside the fixing member, a nip forming member for forming a nip portion with the pressure member via the fixing member, and a support for supporting the nip forming member The member is placed,
In a fixing device for fixing a toner image on a recording material at the nip portion,
The plurality of heat sources each have a heat distribution portion with a different distribution in the longitudinal direction, and are arranged in different regions across the support member,
The fixing device, wherein a heat source having a large calorific value among the plurality of heat sources is arranged in a wide area of the area, and a heat source having a small calorific value is arranged in a narrow area of the area.
前記仕切り部は前記配熱部から遠ざかるように形成されている、ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の定着装置。 The support member has a partition for partitioning the plurality of heat sources,
The fixing device according to claim 1, wherein the partition portion is formed to be away from the heat distribution portion.
前記仕切り部は前記複数の熱源の長手方向に直線的に延在している、ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の定着装置。 The support member has a partition for partitioning the plurality of heat sources,
The fixing device according to claim 1, wherein the partition part extends linearly in a longitudinal direction of the plurality of heat sources.
An image forming apparatus comprising the fixing device according to claim 1.
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