JP2019159087A - 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、プリンタ、ファクシミリ、又はそれらのうちの少なくとも2つの機能を有する複合機等の画像形成装置に対しては、省エネ化、高速化についての市場要求が強い。画像形成装置のなかでも定着装置は消費電力量が多く、省エネルギー化の余地が大きいため、様々な提案がなされており、例えば、低熱容量でフィルム状に薄い無端ベルトを、支持体を兼ねる金属熱伝導体を介することなく、直接加熱する構成とし、高生産の画像形成装置に搭載されても、良好な定着性を得ることができる定着装置が知られている。このような定着装置では、無端状の定着ベルトの外周側に配置された加圧ローラと定着ベルトの内部(ループ内)に固定配置されたニップ形成部材とが定着ベルトを介して圧接することによって定着ニップを形成している。 For image forming apparatuses such as copiers, printers, facsimiles, or multifunction machines having at least two of these functions, there are strong market demands for energy saving and speedup. Among image forming devices, the fixing device consumes a lot of power and has a lot of room for energy saving.Therefore, various proposals have been made.For example, a thin endless belt with a low heat capacity and a metal heat that also serves as a support. There has been known a fixing device that can be directly heated without using a conductor and can obtain good fixability even when mounted on a high-production image forming apparatus. In such a fixing device, the pressure roller arranged on the outer peripheral side of the endless fixing belt and the nip forming member fixedly arranged inside the fixing belt (in the loop) are brought into pressure contact with each other via the fixing belt. A fixing nip is formed.
一方、画像形成装置では、様々なサイズの記録材が用いられるが、生産性を確保しながら省エネを実現しつつ様々なサイズの記録材に対応するため、定着装置において、定着ベルト/ローラの内部に、使用頻度の高い、例えばA4縦通紙幅(210mm)に対応するように中央部の配光分布が密なハロゲンヒータと、A3縦通紙幅のうちA4縦通紙幅に相当する部分を除く(即ち、297mm幅のうち中央の210mm部分を除く)端部付近の配光分布が密なハロゲンヒータとを備える構成が採用されている。この定着装置は、小サイズの記録材の場合、中央部の配光分布が密なハロゲンヒータのみを点灯し、小サイズよりも大きい記録材の場合、両方のハロゲンヒータを点灯して定着を行う。 On the other hand, in the image forming apparatus, recording materials of various sizes are used. In order to cope with recording materials of various sizes while realizing energy saving while securing productivity, the fixing belt / roller inside the fixing device In addition, a halogen heater having a high light distribution in the center so as to correspond to, for example, the A4 vertical paper width (210 mm) and a portion corresponding to the A4 vertical paper width in the A3 vertical paper width are excluded ( That is, a configuration including a halogen heater having a dense light distribution near the end (excluding the central 210 mm portion of the 297 mm width) is employed. In the case of a recording material of a small size, this fixing device performs fixing by turning on only a halogen heater having a dense light distribution in the center, and in the case of a recording material larger than a small size, turning on both halogen heaters. .
このよう定着装置では、2本のハロゲンヒータが並列配置されており、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する不具合が生じる。そこで、例えば特許文献1や特許文献2には、2本のハロゲンヒータをリフレクタや反射部を備えたステー部材で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熱干渉を防止する構成が開示されている。
また更に多くのサイズの記録材に対応するため、定着ベルトの加熱幅を多段階化するための可動遮蔽部材を熱源と定着ベルトの間に配した構成が特許文献3に開示されている。
In such a fixing device, two halogen heaters are arranged in parallel, and there is a problem that the radiant heat of one halogen heater heats the other halogen heater. Therefore, for example, in Patent Document 1 and Patent Document 2, by disposing two halogen heaters on both sides sandwiched by a stay member having a reflector and a reflection portion, thermal interference between the plurality of halogen heaters heating each other is caused. A configuration to prevent is disclosed.
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228561 discloses a configuration in which a movable shielding member for increasing the heating width of the fixing belt is arranged between the heat source and the fixing belt in order to cope with a larger number of recording materials.
しかしながら、これらの定着装置では、定着部材としてフィルム状に薄く低熱容量のベルトを用いるので、ジャム等の要因で定着部材が突然停止する(定着部材の回転が停止)と、熱源への電力供給を停止しても、熱源の余熱(残熱)によって定着部材が過昇温状態となることがある。そのため、定着ベルトの軸方向中央部に内側に凹むような塑性変形(キンク)の発生することがある。 However, since these fixing devices use a thin film-like low heat capacity belt as the fixing member, if the fixing member suddenly stops due to a jam or the like (the rotation of the fixing member stops), the power supply to the heat source is performed. Even if the operation is stopped, the fixing member may be overheated due to residual heat (residual heat) of the heat source. For this reason, plastic deformation (kink) that is recessed inward in the axially central portion of the fixing belt may occur.
本発明は、定着部材として低熱容量のベルトを用いる場合に、ジャム等の要因で定着部材が突然停止しても、定着部材が過昇温状態となってキンクの発生する事態を回避することを目的とする。 In the present invention, when a low heat capacity belt is used as a fixing member, even if the fixing member suddenly stops due to a jam or the like, the fixing member is overheated and a situation where a kink is generated is avoided. Objective.
上記目的を達成するため、本発明では、可撓性を有する無端状のベルトと、該ベルトを加熱する熱源と、前記ベルトの外側に設けられ、前記ベルトに対向する加圧回転体と、前記ベルトの内側に設けられ、前記ベルトと前記加圧回転体との間に定着ニップを形成するニップ形成部材とを有する定着装置において、前記ベルトが回転しながら前記熱源により加熱される状態と、前記ベルトの回転と前記熱源への電力供給を停止する状態とで、前記ベルトと前記熱源の相対的な位置関係が異なり得る。 In order to achieve the above object, in the present invention, an endless belt having flexibility, a heat source for heating the belt, a pressure rotating body provided outside the belt and facing the belt, A fixing device provided inside the belt and having a nip forming member that forms a fixing nip between the belt and the pressure rotator, wherein the belt is heated by the heat source while rotating; The relative positional relationship between the belt and the heat source may be different between the rotation of the belt and the state where power supply to the heat source is stopped.
本発明によれば、ベルトが回転しながら熱源により加熱される状態と、前記ベルトの回転と前記熱源への電力供給を停止する状態とで、前記ベルトと前記熱源の相対的な位置関係が異なり得るので、定着部材として低熱容量のベルトを用いる場合に、ジャム等の要因で定着部材が突然停止しても、定着部材が過昇温状態となってキンクの発生する事態を回避することができる。 According to the present invention, the relative positional relationship between the belt and the heat source differs between a state in which the belt is heated while being rotated and a state in which the rotation of the belt and power supply to the heat source are stopped. Therefore, when a low heat capacity belt is used as the fixing member, even if the fixing member suddenly stops due to a jam or the like, it is possible to avoid a situation in which the fixing member becomes overheated and kinks occur. .
以下、添付の図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置を示す模式図である。この画像形成装置1は、カラーレーザープリンタであり、そのプリンタ本体の中央には、中間転写ベルト30の展張方向に沿って4つの作像部4Y、4C、4M、4Kが並置して設けられている。各作像部4Y、4C、4M、4Kは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の異なる色の現像剤を収容する以外は、同じ構成である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. The image forming apparatus 1 is a color laser printer. In the center of the printer body, four
具体的に、それぞれ画像ステーションを構成する各作像部4Y、4C、4M、4Kは、潜像担持体としてのドラム状の感光体5と、感光体5の表面を帯電させる帯電装置6と、感光体5の表面にトナーを供給する現像装置7と、感光体5の表面をクリーニングするクリーニング装置8等を備えている。なお、図1では、ブラックの作像部4Kが備える感光体5、帯電装置6、現像装置7、クリーニング装置8のみに色用符号を付し、その他の作像部4Y、4C、4Mにおいては符号を省略している。
Specifically, each of the
作像部4Y、4C、4M、4Kの下方には、感光体5の表面を露光する露光装置9が配設されている。露光装置9は、光源、ポリゴンミラー、f−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体5の表面へレーザー光を照射するようになっている。
Below the
作像部4Y、4C、4M、4Kの上方には、転写装置3が配設されている。転写装置3は、転写体としての中間転写ベルト30と、一次転写手段としての4つの一次転写ローラ31と、二次転写手段としての二次転写ローラ36とを備える。更に、転写装置3は二次転写バックアップローラ32、クリーニングバックアップローラ33、テンションローラ34、及びベルトクリーニング装置35を備えている。
A transfer device 3 is disposed above the
中間転写ベルト30は、無端状のベルトであり、二次転写バックアップローラ32、クリーニングバックアップローラ33及びテンションローラ34によって張架されている。ここでは、二次転写バックアップローラ32が回転駆動することによって、中間転写ベルト30は図の矢印で示す方向に周回走行(回転)するようになっている。
The
4つの一次転写ローラ31は、それぞれ、各感光体5との間で中間転写ベルト30を挟み込んで一次転写ニップを形成している。また、各一次転写ローラ31には、プリンタ本体の電源が接続されており、所定の直流電圧(DC)及び/又は交流電圧(AC)が各一次転写ローラ31に印加されるようになっている。
Each of the four
二次転写ローラ36は、二次転写バックアップローラ32との間で中間転写ベルト30を挟み込んで二次転写ニップを形成している。また、一次転写ローラ31と同様に、二次転写ローラ36にもプリンタ本体の電源が接続されており、所定の直流電圧(DC)及び/又は交流電圧(AC)が二次転写ローラ36に印加されるようになっている。
The
ベルトクリーニング装置35は、中間転写ベルト30に当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードを有する。
プリンタ本体の上部には、ボトル収容部2が設けられており、ボトル収容部2には補給用のトナーを収容した4つのトナーボトル2Y、2C、2M、2Kが着脱可能に装着されている。各トナーボトル2Y、2C、2M、2Kと各現像装置7との間には、周知のように補給路が設けられ、この補給路を介して各トナーボトル2Y、2C、2M、2Kから各現像装置7へトナーが補給されるようになっている。
The
A bottle container 2 is provided in the upper part of the printer main body, and four
一方、プリンタ本体の下部には、記録材としての用紙Pを収容した給紙トレイ10や、給紙トレイ10から用紙Pを搬出する給紙ローラ11等が設けられている。ここで、記録材には、普通紙以外に、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙(コート紙やアート紙等)、トレーシングペーパ、OHPシート等が含まれる。また、周知のように、手差し給紙機構が設けられていてもよい。
On the other hand, at the lower part of the printer main body, a
プリンタ本体内には、用紙Pを給紙トレイ10から二次転写ニップを通過させて装置外へ排出するための搬送路Rが配設されている。搬送路Rにおいて、二次転写ローラ36の位置よりも用紙搬送方向上流側には、二次転写ニップへ用紙Pを搬送する搬送手段としての一対のレジストローラ12が配設されている。
In the printer main body, a transport path R is provided for discharging the paper P from the
また、二次転写ローラ36の位置よりも用紙搬送方向下流側には、用紙Pに転写された未定着画像を定着するための定着装置20が配設されている。更に、定着装置20よりも搬送路Rの用紙搬送方向下流側には、用紙を装置外へ排出するための一対の排紙ローラ13が設けられている。また、プリンタ本体の上面部には、装置外に排出された用紙をストックするための排紙トレイ14が設けられている。
Further, a fixing
以上のような構成のプリンタの基本的動作は既に周知であり、簡略化のため、その説明を省略する。
図2は、定着装置20の基本的な一実施形態を示す概略的な断面構成図である。定着装置20は、薄肉で可撓性を有する筒状の定着部材である無端状の定着ベルト21と、この定着ベルト21の外周側から当接する加圧回転体である加圧ローラ22とを有している。定着ベルト21は、その内部(ループ内)に配された複数の定着熱源としてのハロゲンヒータ23A、23B(以下、第1のハロゲンヒータ23A、第2のハロゲンヒータ23Bともいう)の輻射熱によって加熱される。なお、熱源としては、輻射型熱源を代表するハロゲンヒータが一般的であるが、誘導加熱装置であってもよいし、抵抗発熱体、カーボンヒータ等であってもよい。
The basic operation of the printer having the above-described configuration is already well known, and a description thereof will be omitted for the sake of brevity.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional configuration diagram showing a basic embodiment of the fixing
更に定着ベルト21の内部には、定着ベルト21を介して加圧ローラ22とで定着ニップNを形成するニップ形成部材24と、ニップ形成部材24を支持するステー部材25(支持部材)とが配されている。定着ベルト21の幅方向に渡って配されたニップ形成部材24が、ステー部材25によって固定支持されることで、加圧ローラ22からの圧力によってニップ形成部材24に撓みが生じることを防止し、加圧ローラ22の軸方向(長手方向)に渡って均一なニップ幅が得られるようになっている。なお、ニップ形成部材24は、機械的強度が高く耐熱温度200℃以上の耐熱性部材、特に耐熱性樹脂、例えばポリイミド(PI)樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、それらをガラス繊維で強化したもので構成されている。これにより、定着温度域で、熱によるニップ形成部材24の変形を防止し、安定した定着ニップの状態を確保し、出力画質の安定化を図っている。また、ステー部材25は、その長手方向両端を、定着装置20の側板あるいは別途設けられたホルダに固定保持されている。
Further, a
定着ベルトの長手方向における温度勾配を緩和する均熱部材とも称される熱移動補助部材27が、ニップ形成部材24のベルト内周面に対向する面を覆うように配されており、小サイズ紙通紙時に定着ベルト21の端部領域に熱が留まることを防止して、積極的に定着ベルト21の幅方向、即ち、熱移動補助部材27の長手方向に熱を移動させて、長手方向の温度不均一を解消させる。そのため、熱移動補助部材27は短時間で熱移動が可能となる熱伝導率の高い材料、例えば銅やアルミニウム等で形成されている。図2の描写では、熱移動補助部材27の定着ベルト21の内周面に対向する面が定着ベルト21に直接接触する面であり、ニップ形成面となっており、平坦状に形成されているが、凹形状やその他の形状であってもよい。凹形状のニップ形成面であると、用紙先端の排出方向が加圧ローラ寄りになり、分離性が向上してジャムの発生が抑制される。
A heat
周知のように、定着ベルト21の外周側の適切な位置、例えば定着ニップのベルト回転方向上流側には、ベルト温度を検知する温度センサ29が設けられており、定着装置20の用紙搬送方向下流側には、定着ベルト21から用紙Pを分離する分離部材40が配されている。更に、加圧ローラ22を定着ベルト21へ加圧する解除可能な加圧手段も設けられている。
As is well known, a
低熱容量化を図るため、フィルムのように薄肉で小径化した無端状の定着ベルト21は、ニッケルやSUS等の金属材料やポリイミド等の樹脂材料で形成された内周側の基材と、PFA(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)やPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等で形成された外周側の離型層によって構成されている。基材と離型層の間に、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、あるいはフッ素ゴム等のゴム材料で形成された弾性層を介在させてもよい。この弾性層の厚さを100μm程度にすれば、未定着トナーを押し潰して定着させるときに弾性層の弾性変形により、ベルト表面の微小な凹凸を吸収でき、光沢ムラの発生を回避できる。低熱容量化の観点から、定着ベルト21は、全体として厚さ1mm以下に設定されている。そして、定着ベルト21を構成する基材、弾性層、離型層のそれぞれの厚さは、20〜50μm、100〜300μm、10〜50μmの範囲に設定されている。更に低熱容量化を図るためには、望ましくは、定着ベルト21全体の厚さを0.2mm以下にするのがよく、更に望ましくは、0.16mm以下0.02mm以上の厚さとするのがよい。
In order to reduce the heat capacity, the endless fixing
断面が略L型の、第1部材25Aと第2部材25Bとから構成され全体として断面T字状のステー部材25は、定着ニップN側と反対側が起立した起立部25aを有しており、定着熱源としてのハロゲンヒータ23A、23Bが起立部25aによって隔てられるように配置されていて、仕切り部材としても機能している。また、ステー部材25とハロゲンヒータ23A、23Bの間には反射部材28A、28Bが配されている。これにより、ハロゲンヒータ23A、23Bの定着ベルト21に対する加熱効率を上げると共に、ハロゲンヒータ23A、23Bからの輻射熱によりステー部材25が加熱されることによる無駄なエネルギー消費を抑制できる。なお、ハロゲンヒータ23A、23Bは反射部材28A、28Bやステー部材25に対して相対的な位置関係を変え得るように、それぞれの長手方向両端を、定着装置20の側板あるいは別途設けられたホルダに保持されている(その変位については後述する)。
The
加圧ローラ22は、芯金と、芯金の表面に設けられた発泡性シリコーンゴムやフッ素ゴム等から成る弾性層と、弾性層の表面に設けられたPFAやPTFE等から成る離型層によって構成されている。周知のように、加圧手段のバネにより加圧ローラ22が定着ベルト21に押し付けられ定着ベルト21と圧接する箇所では、加圧ローラ22の弾性層が押し潰されることで、所定幅の定着ニップNが形成される。加圧ローラ22は、プリンタ本体に設けられたモータ等の駆動源によって回転駆動する。加圧ローラ22が回転駆動すると、その駆動力が定着ニップNで定着ベルト21に伝達され、定着ベルト21が連れ回り回転する。定着ベルト21は定着ニップNで挟み込まれて回転し、定着ニップN以外では両端部に配された側板フランジにガイドされ、走行する。
The
本実施形態では、加圧ローラ22を中実のローラとしているが、中空のローラであってもよい。その場合、加圧ローラ22の内部にハロゲンヒータ等の熱源を配設してもよい。弾性層はソリッドゴムでもよいが、加圧ローラの内部に熱源が無い場合は、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21の熱が奪われにくくなるのでより望ましい。
In the present embodiment, the
図3は、ニップ形成ユニットの基本構成を示す斜視図である。図3に示すように、ニップ形成ユニットは、ニップ形成部材24、ステー部材25、熱移動補助部材27によって構成される。ニップ形成ユニットでは、ニップ形成部材24の、定着ニップN側と反対側の面が、ステー部材25の定着ニップN側の平面と一体化される。この際、それぞれの面にボスとピンのような凹凸形状を形成させて、これらを形状拘束的に嵌め合わせるようにしてもよい。熱移動補助部材27は略直方体状のニップ形成部材24の、定着ベルト21の内周面に対向する面を覆うように嵌め合わされて一体化される。熱移動補助部材27とニップ形成部材24の一体構成は爪等を設けて噛み合わせればよいが、接着剤等を用いてもよい。
FIG. 3 is a perspective view showing a basic configuration of the nip forming unit. As shown in FIG. 3, the nip forming unit includes a nip forming
熱移動補助部材27の定着ベルト21の内周面に対向する面はベルト摺接面27aとして構成されるが、機械的強度上、実質的にニップ形成面となるのはニップ形成部材24の加圧ローラ22に対向する面24aである。
The surface of the heat
図4は、ニップ形成ユニット及びハロゲンヒータの構成を示す斜視図である。図4に示し、また図2に関して既述したように、ステー部材25は、断面が略L型の、第1部材25Aと第2部材25Bとからなり、断面が略T型に構成されている。そのため、剛性が高く、ニップ形成部材24が加圧ローラ22からの応力によって撓むことを防止できる。また、ステー部材25(第1部材25A及び第2部材25B)は、ニップ形成部材24の長手方向に直線的に延在し、ニップ形成部材24に固定されている。したがって、定着ニップNの長手方向全域に亘り、良好なニップ形成面を保つことができる。
FIG. 4 is a perspective view showing configurations of the nip forming unit and the halogen heater. As shown in FIG. 4 and as described above with reference to FIG. 2, the
起立部25aの短手方向両側では、第1のハロゲンヒータ23Aがベルト回転方向上流側に、第2のハロゲンヒータ23Bがベルト回転方向下流側に配置されている。即ち、第1のハロゲンヒータ23A、第2のハロゲンヒータ23Bは、起立部25aにより相互に遮られている。なお、ステー部材25の断面形状は、略T型に限定されない。ハロゲンヒータ23A、23Bを、起立部25aを挟み相互に仕切るような配置であればよく、第1部材25A及び第2部材25Bをハロゲンヒータの長手方向に曲線的に延在してもよい。また、第1部材25A及び第2部材25Bをニップ形成部材24のニップ形成面に対し、斜め方向に起立させてもよい。
On both sides of the
また、図4、図5から分かるように、第1のハロゲンヒータ23Aは、長手方向中央部に発熱部(フィラメントを螺旋状に巻いた部分であって配光分布が密で発熱量が大)を有し、定着ベルト21の中央範囲を加熱し、例えばA4縦サイズ等の小サイズ紙に対応するものである(中央配光ヒータ)。一方、第2のハロゲンヒータ23Bは、長手方向両端部に発熱部を有し、定着ベルト21の側部範囲を加熱する(端部配光ヒータ)。そして、例えばA3縦サイズ等の大サイズ紙を通紙する場合には、第1のハロゲンヒータ23Aだけでなく、第2のハロゲンヒータ23Bも点灯して、大サイズ紙に対応させる。ハロゲンヒータ23A、23Bは、プリンタ本体に設けられた電源部により出力制御されて発熱するように構成されており、その出力制御は、定着ベルト21の外周に設けられた温度センサ29によるベルト表面の温度検知結果に基づいて行われる。このようなヒータの出力制御によって、定着ベルト21の温度(定着温度)を所望の温度に設定できるようになっている。
As can be seen from FIGS. 4 and 5, the
このように2本のハロゲンヒータ23A、23Bによって異なるサイズの用紙に対応させているが、更に異なるサイズの用紙が用いられる場合には、通紙領域では用紙により奪熱される一方、非通紙領域では奪熱されずに無駄に加熱されて、過昇温の問題も発生し得るところ、本実施形態では、熱伝導性の高い材料で形成された熱移動補助部材27によって、積極的に定着ベルト21の幅方向、即ち、熱移動補助部材27の長手方向に熱を移動させて、長手方向の温度不均一を解消させている。
In this way, the two
しかしながら、熱移動補助部材27は定着ベルト21の内周面と摺接しているため、銅やアルミニウム等の熱伝導性の高い材料をそのまま定着ベルト21の内周面と摺接させると摩擦係数が大きく、ユニットトルクが大きくなって、装置の寿命が短くなる等の不具合がある。そのため、熱移動補助部材27の定着ベルト21との対向する(接する)ベルト摺接面27a(図3参照)は平滑であり、低摩擦処理が施されていることも望ましい。具体的には、PFAやPTFEのようなフッ素系の塗装やコーティングを施す。更に、熱移動補助部材27と定着ベルト21内周面の間にフッ素グリスやシリコーンオイル等の潤滑剤を介在させて、摺動抵抗を低減させている。
However, since the heat
以上のような基本構成を備えた定着装置における特徴的な構成を以下に説明する。この特徴的な構成は、熱源であるハロゲンヒータ23A、23Bや反射部材28A、28Bが定着ベルト21の内部において変位し得るという点にある。
A characteristic configuration of the fixing device having the above basic configuration will be described below. This characteristic configuration is that the halogen heaters 23 </ b> A and 23 </ b> B and the reflecting members 28 </ b> A and 28 </ b> B that are heat sources can be displaced inside the fixing
定着装置が作動するに際して、定着ベルト21が連れ回り回転して、ハロゲンヒータ23A(小サイズ紙の場合)、あるいはハロゲンヒータ23A、23B(大サイズ紙の場合)が点灯して定着ベルト21を加熱することで通紙可能となる(図6a)。この時点でハロゲンヒータ23A、23Bと反射部材28A、28Bとは反射効率の最も良い相対的な位置関係をとっている。
When the fixing device is operated, the fixing
そして定着動作が終わり、即ち、定着装置において通紙が終了すると、ハロゲンヒータが消灯して定着ベルト21への加熱を停止し、しかる後に定着ベルト21の連れ回り回転も停止する。このように加熱と連れ回り回転を段階的に停止することで、定着ベルトが局所的に過昇温状態となってキンクを発生する事態を防止する。しかしながら、ジャム等の異常が発生して画像形成装置が緊急停止すると、定着ベルト21の回転も直ちに停止する。この場合、ハロゲンヒータへの電力供給を停止してもハロゲンヒータの残熱によってハロゲンヒータに対向するベルト部分が加熱され、フィルム状に薄く低熱容量の定着ベルト21ではキンクが発生する可能性がある。これを避けるために、定着ベルト21が緊急停止する場合、ハロゲンヒータ23A、23Bや反射部材28A、28Bが定着ベルト21の内部において移動する。
When the fixing operation is completed, that is, when the sheet passing is completed in the fixing device, the halogen heater is turned off and heating to the fixing
図6bは、図6aの位置関係に対して、ハロゲンヒータ23A、23Bのみが移動する構成を示すものである。定着ベルト21の内面とヒータの距離を遠ざけるように両者の相対的な位置関係を変えることで、定着ベルト21への熱の伝達効率を低下させている。小サイズ紙の通紙中に緊急停止する場合、2本のハロゲンヒータ23A、23Bを共に移動させるようにしてもよいが、点灯していた中央域加熱用のハロゲンヒータ23Aのみを移動させてもよい。ハロゲンヒータ23A、23Bの移動は、定着装置20の側板あるいは別途設けられたホルダに設けられたカム機構や歯車機構によって実行されるが、それらの機構は周知であり、ここでは説明を省略する。
FIG. 6b shows a configuration in which only the
図6cは、図6aの位置関係に対して、ハロゲンヒータ23A、23Bと反射部材28A、28Bが一体的に移動する構成を示すものである。定着ベルト21の内面とヒータの距離を遠ざけることで、定着ベルト21への熱の伝達効率を低下させている。ヒータと反射部材の相対的な位置関係は変更しないので反射効率は変化しない。ハロゲンヒータ23A、23Bや反射部材28A、28Bの移動は、カム機構や歯車機構によって一体的に実行される。なお図6cでは、反射部材28A、28Bが通紙中にはステー部材25から離間しており、緊急停止時にはステー部材25に接するように移動する構成となっているが、このような反射部材とステー部材が接離する構成もあり得るということである。
FIG. 6c shows a configuration in which the
図6dも、図6aの位置関係に対して、ハロゲンヒータ23A、23Bと反射部材28A、28Bが一体的に移動する構成を示すものである。定着ベルト内面とヒータの距離を遠ざけることで、定着ベルト21への熱の伝達効率を低下させている。ヒータと反射部材の相対的な位置関係は変更しないので反射効率は変化しない。図6bの場合よりもヒータの定着ベルト内面からの遠ざかりが小さいので、熱伝達効率の低下も小さいが、ヒータと反射部材を一体的に移動させるので、そのための機構を簡単化できる。
FIG. 6d also shows a configuration in which the
図6eは、図6aの位置関係に対して、ハロゲンヒータ23A、23Bと反射部材28A、28Bが別々に移動する構成を示すものである。ハロゲンヒータ23A、23Bや反射部材28A、28Bの移動は、それぞれのカム機構や歯車機構によって実行される。定着ベルト21の内面とヒータの距離を遠ざけることで、定着ベルト21への熱の伝達効率を低下させている。更に、ヒータと反射部材の相対的な位置関係を変更することで反射効率も低下させている。
FIG. 6e shows a configuration in which the
図6fは、図6aの位置関係に対して、ハロゲンヒータ23A、23Bと反射部材28A、28Bが別々に移動する構成を示すものである。ヒータと反射部材の相対的な位置関係を変更することで反射効率を低下させている。より大きく反射効率を低下させるために反射部材28A、28Bとの位置関係を変更するようにハロゲンヒータ23A、23Bを移動させるが、定着ベルト21の内面とヒータの距離は一定である。
FIG. 6f shows a configuration in which the
図7は、ニップ形成ユニット及びハロゲンヒータの構成を示す斜視図で、図4の構成に比べて2本のハロゲンヒータの配置箇所が相違するものである。即ち、定着ベルト21の端部範囲を加熱するために長手方向両端部に発熱部を有した第2のハロゲンヒータ23Bがベルト回転方向上流側に、定着ベルト21の中央範囲を加熱するために長手方向中央部に発熱部を有した第1のハロゲンヒータ23Aがベルト回転方向下流側に配置されている。
FIG. 7 is a perspective view showing the configuration of the nip forming unit and the halogen heater, and the arrangement location of the two halogen heaters is different from the configuration of FIG. That is, the
このような位置関係を有する定着装置においても、ハロゲンヒータ23A、23Bや反射部材28A、28Bが定着ベルト21の内部において変位する。その状態を図8に示す。図8a、図8b、図8c、図8d、図8e、図8fはそれぞれ、図6a、図6b、図6c、図6d、図6e、図6fに対応するものであり、重複説明を避けるため、ハロゲンヒータ23A、23Bや反射部材28A、28Bの移動に関する説明は図6に譲る。
Also in the fixing device having such a positional relationship, the halogen heaters 23 </ b> A and 23 </ b> B and the reflecting members 28 </ b> A and 28 </ b> B are displaced inside the fixing
なお、停止状態の定着ベルトをヒータにより局所加熱すると、ヒータの発熱部と対向するベルト部分のみが加熱され、ベルト周方向の温度分布が不均一となる。そのため、定着ベルトのヒータとの対向部分(温度上昇部分)と、ヒータと対向していない部分(非温度上昇部分)との間に熱膨張差が生じる。その結果、温度上昇部分は長手方向(軸方向/ベルト幅方向)で膨張しようとするが、非温度上昇部分は維持しようとする。また、ヒータにより加熱される温度上昇部分においても、定着ベルトの長手方向端部付近は熱が逃げるため、中央部よりも温度が低い。このため、定着ベルトの温度上昇部分の長手方向中央部が最も熱膨張する。よって、ベルト長手方向の一部において加熱する場合、ベルトの温度上昇部分、特にその中央部は長手方向外側へ大きく膨張しようとするが、非温度上昇部分、特にその中央部は維持しようとするため、温度上昇部分中央部は外側へ膨張できずに、内側へ凹ますような応力が生じる。その結果、定着ベルトの温度上昇部分中央部が内側に凹むような塑性変形(キンク)が生じ得る。 Note that when the fixing belt in a stopped state is locally heated by the heater, only the belt portion facing the heat generating portion of the heater is heated, and the temperature distribution in the belt circumferential direction becomes non-uniform. Therefore, a difference in thermal expansion occurs between a portion of the fixing belt facing the heater (temperature rising portion) and a portion not facing the heater (non-temperature rising portion). As a result, the temperature rising portion tends to expand in the longitudinal direction (axial direction / belt width direction), but the non-temperature rising portion tends to be maintained. Even in the temperature rising portion heated by the heater, the heat is dissipated in the vicinity of the end portion in the longitudinal direction of the fixing belt, so that the temperature is lower than that in the central portion. For this reason, the center part in the longitudinal direction of the temperature rising portion of the fixing belt is most thermally expanded. Therefore, when heating in a part of the belt in the longitudinal direction, the temperature rising portion of the belt, particularly the central portion thereof, tends to expand greatly outward in the longitudinal direction, but the non-temperature rising portion, particularly the central portion thereof, is to be maintained. The central portion of the temperature rising portion cannot expand outward, and stress that dents inward occurs. As a result, plastic deformation (kink) may occur such that the central portion of the temperature rising portion of the fixing belt is recessed inward.
以上から、2本のハロゲンヒータ23A、23Bの間にステー部材25が配置される構成では、ヒータ配置により、定着ベルト21の温まり方、即ち、長手方向の熱膨張が異なることが分かる。図9に示すように、中央配光ヒータである第1のハロゲンヒータ23Aをベルト回転方向上流側に配置する構成(図9a;図4)の方が、長手方向への熱膨張が妨げられ、中央部にキンクが発生し易い。一方、端部配光ヒータである第2のハロゲンヒータ23Bをベルト回転方向上流側に配置する構成(図9b;図7)の方が、ベルト中央部が加熱される際に既にベルト端部が加熱されており、長手方向の熱膨張が妨げられにくく、中央部にキンクが発生しにくい。つまり、図7に示すような端部配光ヒータがベルト回転方向上流側に、中央配光ヒータがベルト回転方向下流側にある構成では、ヒータや反射部材が可動でなくとも、図4に示すような中央配光ヒータがベルト回転方向上流側に、端部配光ヒータがベルト回転方向下流側にある構成よりも、キンクが発生しにくい構成ということができる。
From the above, it can be seen that in the configuration in which the
以上、本発明を実施形態に基づいて説明した。本発明は実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で適宜変更可能である。また、本発明の定着装置を備える画像形成装置としては複写機あるいはプリンタに限らず、ファクシミリや複数の機能を備える複合機であってもよい。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることも可能である。 The present invention has been described based on the embodiments. The present invention is not limited to the embodiments, and can be appropriately changed within the scope of the present invention. The image forming apparatus provided with the fixing device of the present invention is not limited to a copying machine or a printer, but may be a facsimile machine or a multifunction machine having a plurality of functions. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
20 定着装置
21 定着ベルト
22 加圧ローラ
23A、23B ハロゲンヒータ
24 ニップ形成部材
25 ステー部材
25A 第1部材
25B 第2部材
25a 起立部
27 熱移動補助部材
27a ニップ形成面
28A、28B 反射部材
29 温度センサ
N 定着ニップ
P 用紙
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記ベルトが回転しながら前記熱源により加熱される状態と、前記ベルトの回転と前記熱源への電力供給を停止する状態とで、前記ベルトと前記熱源の相対的な位置関係が異なり得ることを特徴とする定着装置。 An endless belt having flexibility, a heat source for heating the belt, a pressure rotating body provided outside the belt and facing the belt, provided inside the belt, the belt and the belt In a fixing device having a nip forming member that forms a fixing nip with a pressure rotating body,
The relative positional relationship between the belt and the heat source may be different between a state in which the belt is heated by the heat source while rotating and a state in which the rotation of the belt and power supply to the heat source are stopped. A fixing device.
前記ベルトが回転しながら前記熱源により加熱される状態と、前記ベルトの回転と前記熱源への電力供給を停止する状態とで、前記熱源と前記反射部材の相対的な位置関係が異なり得ることを特徴とする定着装置。 An endless belt having flexibility, a heat source for heating the belt, a pressure rotating body provided outside the belt and facing the belt, provided inside the belt, the belt and the belt In a fixing device having a nip forming member that forms a fixing nip with a pressure rotator, and a reflective member that faces the belt across the heat source,
The relative positional relationship between the heat source and the reflection member may be different between a state in which the belt is heated by the heat source while rotating and a state in which the rotation of the belt and power supply to the heat source are stopped. A fixing device characterized.
前記熱源は、長手方向端部に対して中央部が発熱量の多い熱源と、長手方向端部に対して中央部が発熱量の少ない熱源とから成り、長手方向端部に対して中央部が発熱量の多い熱源が前記ベルトの回転方向下流側に、長手方向端部に対して中央部が発熱量の少ない熱源が前記ベルトの回転方向上流側に配置されることを特徴とする定着装置。 An endless belt having flexibility, a heat source for heating the belt, a pressure rotating body provided outside the belt and facing the belt, provided inside the belt, the belt and the belt In a fixing device having a nip forming member that forms a fixing nip with a pressure rotating body,
The heat source is composed of a heat source having a large calorific value at the center with respect to the end in the longitudinal direction and a heat source having a small calorific value at the center with respect to the end in the longitudinal direction. A fixing device, wherein a heat source having a large amount of heat generation is disposed downstream in the rotation direction of the belt, and a heat source having a small heat generation amount at a central portion with respect to an end portion in the longitudinal direction is disposed upstream in the rotation direction of the belt.
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