JP2020024300A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
ヒータの端部が高温になると、ヒータを接触保持しているホルダの耐熱温度を超える虞がある。すなわち、ホルダを溶融変形させてしまう虞がある。このため、通紙速度を落としたり、用紙の間隔を広げたり、外部冷却器で定着ベルトおよびプレスローラ等を冷却する、などの対策が考えられる。しかしながら、このような対策には、画像形成装置の性能低下、或いは部品点数増加による構造複雑化およびコストアップが生じるという課題がある。
図1は、実施形態の画像形成装置1の全体構成例を示す模式図である。
図1において、画像形成装置1は、例えば複合機であるMFP(Multi-Function Peripherals)や、プリンタ、複写機等である。以下の説明では、画像形成装置1がMFPである場合の例で説明する。
給紙機構19A(19B)は、給紙カセット18A(18B)からシート(用紙などのシート状の記録媒体)Pを1枚ずつ取出してシートPの搬送経路に送る。例えば、給紙機構19A(19B)には、ピックアップローラ、分離ローラ、及び給紙ローラが含まれていてもよい。
手差し給紙ユニット18Cは、手差し給紙機構19Cを持つ。手差し給紙機構19Cは、手差し給紙ユニット18CからシートPを1枚ずつ取出して搬送経路に送る。
プリンタ部17は、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の作像部22Y、22M、22C、22Kと、露光器23と、中間転写ベルト24と、を持つ。本実施形態では、プリンタ部17は4つの作像部22Y、22M、22C、22Kを持つ。
なお、プリンタ部17の構成はこれに限定されず、プリンタ部が2つ又は3つの作像部を持ってもよいし、プリンタ部が5つ以上の作像部を持ってもよい。
露光器23は、露光光としてレーザ走査ビームを発生するように構成されてもよい。露光器23は、露光光を発生するLED等の固体走査素子を含んで構成されてもよい。
以下では、各作像部22Y、22M、22C、22Kに共通の構成を、作像部22Kの例で説明する。
図2に示すように、作像部22Kは、感光体26Kと、帯電器27Kと、現像器28Kと、クリーナ29Kと、を持つ。なお、図1では、作像部22Kのみに、感光体26K、帯電器27K、現像器28K、及びクリーナ29Kの符号を示している。
図2に示すように、感光体26Kは、ドラム状に形成されている。感光体26Kの表面には、露光光LKにより静電潜像が形成される。帯電器27Kは、感光体26Kの表面を帯電させる。現像器28Kは、感光体26Kの表面にトナーを供給し、静電潜像を現像する。クリーナ29Kは、感光体26Kの表面をクリーニングする。
中間転写ベルト24の周囲には、一次転写ローラ36、二次転写ローラ37、ベルトクリーニング機構38が配置されている。
二次転写ローラ37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24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36と同様に、二次転写ローラ37にも図示しない電源が接続されている。二次転写ローラ37には、所定の直流電圧及び交流電圧の少なくとも一方が印加される。
供給部41は、各作像部22Y、22M、22C、22Kにそれぞれトナーを供給する。供給部41は、トナーカートリッジ42Y、42M、42C、42Kを持つ。トナーカートリッジ42Y、42M、42C、42Kは、それぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを収容する。
各トナーカートリッジ42Y、42M、42C、42Kと前記現像器28Y、28M、28C、28Kとの間には、図示しない補給路が設けてある。この補給路を介して、各トナーカートリッジ42Y、42M、42C、42Kから各現像器28Y、28M、28C、28Kへトナーが補給される。
レジストローラ46は、互いの当接位置において給紙ローラ45Aから給紙されたシートPの先端の位置を整える。レジストローラ46は、二次転写ニップへシートPを搬送する。
手差し給紙機構19Cとレジストローラ46との間は、搬送ガイド48によって搬送経路が形成されている。手差し給紙機構19Cは、手差し給紙ユニット18Cから取出したシートPを搬送ガイド48に向けて搬送する。搬送ガイド48に沿って移動するシートPは、レジストローラ46に到達する。
シートPの搬送方向における定着部56の下流側(図示左上側)には、搬送ローラ50が配置されている。搬送ローラ50は、シートPを排紙部51に排出する。
シートPの搬送方向における定着部56の上流側(図示右側)には、反転搬送経路52が配置されている。反転搬送経路52は、シートPを反転させて二次転写ローラ37の方に導く。反転搬送経路52は、両面印刷を行う際に使用される。
画像形成装置1は、画像形成装置1全体の制御を行う主制御部53を持つ。主制御部53は、CPU(Central Processing Unit)やメモリ等を持つ。
図3は、実施形態の定着部56の構成例を示す模式図であり、後述する発熱抵抗層(発熱抵抗体)69a〜69gの配置、ならびに発熱抵抗層69a〜69gとこれらの駆動回路との接続状態を示している。図4は、実施形態の定着部56における、ヒータ59の長手方向と交差(直交)する断面図であり、後述する支持領域61cの断面を示している。
図3、図4に示すように、実施形態の定着部56は、定着ベルト(ベルト)57と、加圧ローラ(ローラ)58と、ヒータ(加熱部)59と、を持つ。
図5に示すように、ヒータ59は、シート幅方向で7つに分割された発熱抵抗層69a〜69gを備えている。各発熱抵抗層69a〜69gは、図5では左から順に符号F4、F3、F2、C、R2、R3、R4を付して示す。
この場合、発熱抵抗層Cが定着可能温度(例えば、定着ベルト57の表面で160℃)となるようにヒータ59を制御する。
発熱抵抗層Cの両隣の発熱抵抗層F2,R2は、シート幅に対して外側に位置するため、発熱抵抗層Cよりも温度を下げることができる。シート(用紙)Pの坪量および外部環境、さらには通紙枚数によっては、発熱抵抗層F2,R2は発熱させなくてもよい場合がある。
図6は、搬送されるシートPの幅が図5に比べて広く、このシートPが発熱抵抗層F3,R3と重なる場合を示している。この場合、シート幅方向中央の発熱抵抗層Cおよび両隣の発熱抵抗層F2,R2は、定着可能温度(160℃)に制御する。また、発熱抵抗層F3,R3も、定着可能温度(160℃)に制御する必要がある。発熱抵抗層F3,R3とシートPとが部分的に重なる場合、発熱抵抗層F3,R3において、シートPが通過する通紙領域(発熱部通紙領域)とシートPが通過しない非通紙領域(発熱部非通紙領域)とが存在してしまう。
図7では、発熱部におけるヒータ裏の温度が230℃に到達したとき、および270℃に到達したときの実験結果をそれぞれプロットしている。図中線L1は、ヒータ裏の温度が230℃に到達したときのプロットを結んだ線、図中線L2は、ヒータ裏の温度が270℃に到達したときのプロットを結んだ線、をそれぞれ示している。
前記距離tが12.35mmの場合は、連続通紙可能枚数が7枚でヒータ裏の温度が230℃に到達し、連続通紙枚枚数が58枚でヒータ裏の温度が270℃に到達する。
前記距離tが7.95mmの場合は、連続通紙可能枚数が38枚でヒータ裏の温度が230℃に到達するが、連続通史可能枚数が増えてもヒータ裏の温度は270℃に到達せず、ヒータ裏の温度は250℃近辺で飽和する。
すなわち、ヒータ裏の異常温度(250℃以上)と発熱部非通紙領域の幅(距離t)との関係は、非通紙領域の幅が8mm以下であることが好ましい。非通紙領域の幅が8mm以下である場合、ヒータ裏の温度は異常温度になる前に飽和する。
図8に示すように、ホルダ61の退避部61b(切り欠き部74a,74a)は、シート幅方向で各発熱抵抗層F4、F3、F2、C、R2、R3、R4の外側部とオーバーラップする位置(外側部オーバーラップ位置)に配置されている。外側部オーバーラップ位置は、ヒータ裏の温度が高温になりやすい。この外側部オーバーラップ位置に、ホルダ61とヒータ裏面59bとの接触面積を減らした退避部61bが配置されている。これにより、ヒータ裏の温度が高温になりやすい位置において、ヒータ59からホルダ61への伝熱が抑えられ、ホルダ61の温度上昇が抑えられる。
図9に示すように、ヒータ59は、基板と、個別電極層と、絶縁層と、共通電極層と、発熱層と、保護層と、を備えている。
基板は、ヒータ59の裏面側を構成している。例えば、基板は、セラミック基板である。
個別電極層は、セラミック基板上にプリントされた配線パターンで構成されている。個別電極層は、基板上で互いに分断、絶縁された状態に形成されている。
絶縁層は、基板と発熱層との間に設けられている。
保護層は、ヒータ59の表面側を覆っている。保護層は、基板上で個別電極層、絶縁層、共通電極層および発熱層の全てを覆っている。例えば、保護層は、Si3N4等で構成されている。
ヒータ59は、下面側から基板、個別電極層、絶縁層、共通電極層、発熱層および保護層の順にこれらを積層するように構成されている。
図10に示すように、発熱層は、ヒータ59の長手方向で並ぶ複数の加熱領域(発熱抵抗層F4、F3、F2、C、R2、R3、R4)に分割されている。複数の加熱領域は、複数の個別電極層(出力側電極)等を介して、互いに絶縁した状態で前記駆動IC68に接続されている。
複数の加熱領域は、搬送するシートPの幅に応じて、加熱および非加熱(通電および非通電)を切り替える。複数の加熱領域の加熱および非加熱の切り替えは、主制御部53により制御される。主制御部53は、前記駆動IC68のスイッチング素子を選択的に開閉することで、各加熱領域の加熱および非加熱を切り替える。
すなわち、部品点数の増加を抑えながら、ヒータ59を保持するホルダ61の温度上昇を抑えることができる、定着部56を提供することができる。
この構成によれば、支持部61aおよび退避部61bが、リブ74,75および切り欠き部74a,74aで簡易に構成されるので、部品点数の増加を抑えながらホルダ61の温度上昇を抑えることができる。
この構成によれば、ヒータ59における複数の加熱領域のオンオフが、シート幅に応じて切り替わるので、シートPが非接触となる領域の過熱を抑え、ホルダ61の温度上昇を効率よく抑えることができる。
この構成によれば、ヒータ59の長手方向で並ぶ複数の加熱領域に対し、長手方向両側から給電することで、各加熱領域への給電に対する電圧降下の影響を抑えやすい。これにより、長手方向一側のみから各加熱領域に給電する場合に比べて、複数の加熱領域間の加熱ムラを容易に抑えることができる。
この構成によれば、ヒータ59の加熱領域の長手方向外側(シート幅方向外側)からホルダ61への伝熱が抑えられる。ヒータ59の加熱領域は、シートPを全幅に渡って加熱するために、長手方向外側がシートPの外側端よりも外側に張り出す。このため、ヒータ59の加熱領域の外側には、非通紙領域が生じやすい。非通紙領域は、連続通紙時に過熱領域となる。この過熱領域に対応するように、ホルダ61の切り欠き部74a,74a(退避部61b)を配置することで、ヒータ59の過熱領域からホルダ61への熱伝導が抑えられる。これにより、ホルダ61の温度上昇を抑えることができる。
この構成によれば、部品点数の増加を抑えながら、ヒータ59を保持するホルダ61の温度上昇を抑えることができる、画像形成装置1を提供することができる。
Claims (6)
- 筒状に形成され、周方向に回転してシートを搬送し、前記シートに熱を付与するベルトと、
前記ベルトの内側に配置され、予め定めた長手方向に延び、前記ベルトを加熱するヒータと、
前記ヒータの長手方向に延び、前記ヒータを保持するホルダと、を備え、
前記ホルダは、前記ヒータに接触して前記ヒータを支持する支持部と、前記ヒータの長手方向において前記支持部を避けた位置に設けられ、前記支持部が前記ヒータと接触する面積よりも前記ヒータとの接触面積が小さい、あるいは前記ヒータと非接触である退避部と、を備えている、定着装置。 - 前記支持部は、前記長手方向に延びる突条を備え、
前記退避部は、前記突条に形成されて前記ヒータを避ける切り欠き部を備えている、請求項1に記載の定着装置。 - 前記ヒータは、長手方向で並ぶ複数の加熱領域を備え、
前記複数の加熱領域は、搬送するシートのシート幅に応じて、加熱および非加熱を切り替える、請求項1又は2記載の定着装置。 - 前記シートは、当該シートの幅方向中央部と前記ヒータの長手方向中央部とが重なるように搬送され、
前記複数の加熱領域は、前記長手方向中央部を対称軸として線対称に配置されている、請求項3に記載の定着装置。 - 前記切り欠き部は、前記加熱領域における前記長手方向の外側に配置されている、請求項3又は4に記載の定着装置。
- 記録媒体に画像を形成する画像形成部と、
前記画像を前記記録媒体に定着する請求項1から5の何れか一項に記載の定着装置と、を備えている、画像形成装置。
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