JP2023007113A - 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ものである。 The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus.
従来、回転可能な定着部材と、定着部材に対向配置されて回転可能な加圧部材を備え、定着部材を加熱する熱源と、定着部材を介して加圧部材との間で定着ニップを形成するニップ形成部材と、ニップ形成部材を支持する支持部材とを有する定着装置が知られている。
例えば、特許文献1には係る定着装置であって、ニップ形成部材としての熱移動補助部材と、長手方向端部領域を加熱する端部加熱部材と、端部加熱部材が加熱した定着部材の温度を検知する端部温度検知部材とを有するものが記載されている。この定着装置では、熱移動補助部材の長手方向の熱容量が、端部温度検知部材が検知する長手方向位置を含む第一の領域が、第一の領域よりも長手方向端部側である第二の領域に比べて大きい。これにより、熱源により生じた熱が熱移動補助部材の長手方向の端部へ散逸し、熱移動補助部材と接触伝熱する定着ベルトの端部温度も下がって、記録媒体の端部の定着性が悪くなるのを回避できるとされている。
Conventionally, a rotatable fixing member and a rotatable pressure member arranged opposite to the fixing member are provided, and a fixing nip is formed between a heat source for heating the fixing member and the pressure member via the fixing member. A fixing device is known that has a nip forming member and a support member that supports the nip forming member.
For example, in the fixing device disclosed in
しかし、端部温度の低下や上昇が生じる幅方向の箇所は通紙する用紙の幅などによって異なることへの対応の改善が望まれる。 However, there is a demand for an improvement in dealing with the fact that the locations in the width direction where the edge temperature drops or rises differ depending on the width of the paper to be passed.
上述した課題を解決するために、本発明は、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、前記定着部材を加熱する熱源と、前記定着部材を介して前記加圧部材との間で定着ニップ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とを有する定着装置において、ニップ形成部材は、ニップを形成する以外の領域で、ニップ形成部材と前記支持部材とが熱的に接触でき、その接触位置を変更可能であることを特徴とするものである。 In order to solve the above-described problems, the present invention includes a rotatable fixing member, a rotatable pressure member arranged opposite to the fixing member, a heat source for heating the fixing member, and the fixing member. In a fixing device having a nip forming member that forms a fixing nip between itself and the pressing member via a fixing nip, and a supporting member that supports the nip forming member, the nip forming member has a region other than the nip, It is characterized in that the nip forming member and the support member can be thermally contacted and the contact position can be changed.
本発明によれば、種々の用紙幅について熱の均一化を図ることができる。 According to the present invention, uniform heat can be achieved for various sheet widths.
以下、本発明を、電子写真式の画像形成装置であるレーザープリンタ(以下、「プリンタ」という。)に適用した実施形態について説明する。図1は本実施形態の画像形成装置1の概略構成図である。この画像形成装置1は、記録材である用紙P上に画像を形成する画像形成部100を備えている。画像形成部100は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の色ごとの作像部10Y,10M,10C,10Kが中間転写体としての中間転写ベルト20の回転方向に沿って配列されたタンデム型の画像形成装置である。各作像部10Y,10M,10C,10Kは、それぞれ、潜像担持体としての感光体11Y,11M,11C,11Kを備えている。
An embodiment in which the present invention is applied to a laser printer (hereinafter referred to as "printer"), which is an electrophotographic image forming apparatus, will be described below. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an
また、各作像部10Y,10M,10C,10Kは、感光体11Y,11M,11C,11Kの周囲に、感光体表面を一様に所定電位に帯電する帯電手段としての帯電装置と、帯電装置によって一様に帯電された感光体表面上に画像情報に応じて露光して静電潜像を書き込む静電潜像形成手段としての光書込装置9と、感光体上の静電潜像にそれぞれの色(Y、M、C、K)のトナーを付着させる現像処理によりトナー像を作成する現像手段としての現像装置と、感光体上のトナー像を中間転写ベルト20上に転写する一次転写手段としての一次転写装置と、感光体上の転写残トナーを除去してクリーニングするクリーニング手段としてのクリーニング装置とを備えている。
In addition, each of the
各感光体11Y,11M,11C,11K上に形成された各色トナー像は、一次転写装置によって、中間転写ベルト20上に互いに重なり合うように一次転写され、中間転写ベルト20上にカラートナー像が形成される。中間転写ベルト20上のカラートナー像は、中間転写ベルト20の回転に伴って二次転写装置30との対向領域(二次転写領域)へと搬送される。
The respective color toner images formed on the
一方、画像形成部100の下部には、保持する用紙Pを給送する給送部としての給紙カセット60が配置されている。給紙カセット60からピックアップローラ61により用紙Pを1枚ずつ給紙する。そして、搬送経路に沿って、レジストローラ対62により二次転写領域へと用紙Pが搬送される。
On the other hand, below the
中間転写ベルト20上のカラートナー像は、二次転写領域において、所定のタイミングでレジストローラ対62により搬送されてくる用紙P上に、二次転写装置30により二次転写される。カラートナー像が形成された用紙Pは、その後、定着手段としての定着装置40へと搬送され、熱と圧力の作用により、カラートナー像が用紙P上に定着される。定着後の用紙Pは、搬送経路に沿って搬送され、排紙ローラ63により排紙トレイ50へと排出される。
The color toner image on the
図2は、本実施形態における定着装置40の説明図である。図2(a)はその概略構成を示す断面図である。定着装置40の内部に加圧回転体(図2の場合は加圧ローラ41)と定着スリーブ42と、熱源43(図の例ではハロゲンヒータ)とを備え、加熱加圧によって定着を行う。図2の定着スリーブ42内には、定着ステー44によって保持されたニップ形成部材45があり、定着スリーブ42の内面と直接(もしくは、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。
FIG. 2 is an explanatory diagram of the
ニップ形成部材45は、これは複数の樹脂および金属部品から構成されるアセンブリ体の場合もあれば、単一の樹脂や金属からなる場合もある。図示の例では、ニップ面に配置される均熱部材45aと、これを支持する支持部材45bとで構成されている。均熱部材45aは定着スリーブ42の幅方向に延在する例えばパット形状である。この均熱部材45aは軸方向の温度を平均化するために配置される。従来摺動ニップを用いた定着装置においては、ニップ部の摺動抵抗を低減するために、PTFEなどの繊維から形成された摺動シートに、シリコーンオイル等の潤滑剤を含浸させたものを樹脂性のニップ形成部材に固定する方法がある。摺動シートよりも均熱効果を高めるため、アルミや銅(もしくはこれらの材料を組み合わせたもの)からなる金属板表面に摺動性の皮膜を形成したもの(均熱パッド)を用いてもよい。表面に摺動性皮膜が密着しているので、高い熱伝導性を維持できる。
The
加圧ローラ41は金属ローラにシリコーンゴム層があり、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。定着スリーブ42は外部のローラにより連れ回り回転する。また、加圧ローラ41はスプリングなどにより定着スリーブ側に押し付けられており、ゴム層が押しつぶ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41は中実のローラであっても良いが、中空のほうが熱容量は少なくて良い。また、加圧ローラ41にハロゲンヒータなどの加熱源を有していても良い。
The
定着スリーブ42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(もしくはフィルム)とする。定着スリーブ42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もたせている。定着スリーブ42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する弾性層があってもよい。
The
定着ステー44は、中空のパイプ状金属体であり、アルミ、又は鉄、ステンレスなどの金属からなる。図示した金属体は、角型であるが、その他の断面形状であってもよい。熱源43であるハロゲンヒータなどの輻射熱などにより定着ステー44が加熱されてしまう場合は、定着ステー44の表面に断熱もしくは鏡面処理を行い、加熱されることを防止することで、無駄なエネルギー消費を抑制することが出来る。
The
以上の構成により安価で、ウォームアップが早い定着装置を実現することができる。 With the above configuration, it is possible to realize a fixing device that is inexpensive and warms up quickly.
本実施形態の定着装置では、ニップ形成部材45が均熱部材45aを備えているため、連続通紙時における端部温度上昇の低減効果が期待できる。一方で立ち上がり時においては熱伝導性が高いが故に、定着部材表面の熱が内部に流入してしまい、復帰時間が長くなってしまうという課題がある。
In the fixing device of the present embodiment, since the
この課題を解決するために、本実施形態では、均熱部材45aを支持して定着ステー44に固定する支持部材45bは熱を伝えない材質(熱絶縁体)で形成するとともに、均熱部材45aと、定着ステー44とを熱的に接続した状態と遮断した状態とを切り替える熱的接断手段を設けた。均熱部材45aには定着ステー44と熱的に接触する接触部分46が設けられている。
In order to solve this problem, in this embodiment, the
熱的接断手段を接続状態にし、この接触部分46から定着ステー44側へ熱を逃がす。定着ステー44の熱容量は均熱部材45aに比べて十分に大きいため、端部温度上昇の低減効果が期待できる。反対に、立ち上がり時においては熱的接断手段によって非接続状態(熱的遮断状態)とすることで、均熱部材45aからの熱の流出を防ぐことができるため、ウォームアップからの高速復帰が可能となる。
The thermal connecting/disconnecting means is brought into a connected state, and heat is released from the
本実施形態では、次のようにして熱的接断手段を構成している。すなわち、図2(a)に示すように均熱部材45aの接触部分46と定着ステー44との間にクリアランスを設けておき、連続通紙による端部温度上昇が生じた場合に、熱伝導性の良い伝熱部材47でこのクリアランスを埋め、2部品を熱的に接触させる。また、この伝熱部材47は、図2(a)の矢印A方向からの見た図を示す図2(b)に示すように、V字型で形成されている。図2(c)は伝熱部材47の単体の図である。形状は無段階に調節できるV字型以外にでも、段階的に可変する階段状の形状であってもよい。
In this embodiment, the thermal connecting/disconnecting means is configured as follows. That is, as shown in FIG. 2(a), a clearance is provided between the
図2(b)の矢印Bで示すように可動装置によって位置を移動させることで、定着ステー44と均熱部材45aの接続位置を任意に変更することもできる。端部温度上昇の程度や位置は通紙条件によって異なるが、無段階に接触位置を可変できるので、さまざまな紙種や紙サイズに対応することができる。可動装置としてはソレノイド等を用いることができる。熱的遮断状態を取らせるときは、伝熱部材47の何れの箇所もクリアランスに位置しない位置を取らせる。
The connecting position of the fixing
図3は、本実施形態の定着装置を制御する制御系の要部の一例を示すブロック図である。コントローラ200は、CPU、RAM、ROM、不揮発性メモリなどで構成されている。コントローラ200は、光書込装置9、作像部10Y,10C,10M,10K、中間転写ベルト20の回転駆動部などを含む転写ユニット31に接続されている。また、コントローラ200は、用紙搬送部201、外部通信インターフェース202、操作表示部203などにも接続されている。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a main part of a control system that controls the fixing device of this embodiment. The
用紙搬送部201は、ピックアップローラ61やレジストローラ対62等の用紙を搬送する搬送ローラ対を駆動するものである。外部通信インターフェース202は、外部のプリンタドライバーがインストールされたパーソナルコンピュータなどと通信するものである。操作表示部203は、キーパッドなどのユーザーが操作する操作部と、液晶パネルなどの表示部とを有するものである。
The
コントローラ200は、定着装置40の熱源43を構成する幅方向中央に位置する第一ハロゲンヒータ43A、両端部に位置する第二ハロゲンヒータ43B、中央部温度検知センサ28A、端部温度検知センサ28Bに接続されている。また、コントローラ200は、定着装置40の加圧ローラ41を回転駆動する加圧ローラ駆動モータ29や、伝熱部材47を移動させる可動装置204に接続されている。
The
コントローラ200は、外部通信インターフェース202を介して外部のプリンタドライバーがインストールされたパーソナルコンピュータなどから印刷ジョブ(画像形成ジョブ)の指令や画像データを受信する。そして、コントローラ200は、予め組み込まれている制御プログラムを実行することにより、用紙にカラー画像を形成して出力する画像形成動作を制御する。
The
コントローラ200の不揮発性メモリには、給紙カセット60にセットされた用紙Pのサイズ情報などが記憶されている。ユーザーの操作表示部203の操作により給紙カセット60にセットされた用紙Pのサイズや搬送の向きの情報が入力され、この入力された用紙のサイズ情報が不揮発性メモリに記憶される。また、外部のプリンタドライバーがインストールされたパーソナルコンピュータから給紙カセット60にセットされた用紙Pのサイズなどの情報を受信し用紙のサイズなどの情報が不揮発性メモリに記憶される。また、給紙カセット60にセットされた用紙のサイズを検知する用紙サイズ検知手段を設け、この用紙サイズ検知手段が検知した結果を不揮発性メモリに記憶するようにしてもよい。
The non-volatile memory of the
図4はコントローラ200による伝熱部材47の可動制御の説明図である。図4(a)は、用紙P1が、中央ヒータである第一ハロゲンヒータ43Aの発光長より長く、端部ヒータである第二ハロゲンヒータ43Bの対の間隔より短い紙幅の場合の伝熱部材47の位置を示す。端部ヒータを点灯させる必要があるが、余った部分(幅方向で用紙P1に対向しない部分)においては用紙P1が熱をもっていかないので端部温度上昇が発生する。この位置に対応するように、伝熱部材47を移動させる。具体的には、幅方向で端部ヒータの余った部分に対向する箇所を接触箇所S1とする。図中には、均熱部材45aの接触部分46も示す。
4A and 4B are explanatory diagrams of movement control of the
図4(b)は、用紙P2が、中央ヒータの発光長より短い場合においても、中央ヒータの余った部分(幅方向で用紙P1に対向しない部分)においては紙が熱をもっていかないので端部温度上昇が発生する。この位置に対応するように、伝熱部材47を移動させる。具体的には、幅方向で中央ヒータの余った部分に対向する箇所を接触箇所S2とする。この幅の用紙Pを端部ヒータはOFFするか、比較的低温で制御する。
In FIG. 4(b), even if the paper P2 is shorter than the light emitting length of the central heater, the paper does not take heat in the remaining portion of the central heater (the portion not facing the paper P1 in the width direction), so the edge portion A temperature rise occurs. The
以上の実施形態によれば、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、前記定着部材を加熱する熱源と、前記定着部材を介して前記加圧部材との間で定着ニップ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とを有する定着装置において、ニップ形成部材は、ニップを形成する以外の領域で、ニップ形成部材と前記支持部材とが熱的に接触(又は熱的に結合)でき、その接触位置を任意で可変可能となっている。よって、従来の定着装置に比して、次の効果を奏することができる。 According to the above embodiment, a rotatable fixing member and a rotatable pressure member arranged opposite to the fixing member are provided, and the heat source for heating the fixing member and the pressure applying member via the fixing member are provided. In a fixing device having a nip forming member that forms a fixing nip with a member and a supporting member that supports the nip forming member, the nip forming member is provided with the nip forming member in a region other than the nip forming region. It can be thermally contacted (or thermally coupled) with the support member, and the contact position can be arbitrarily changed. Therefore, compared with the conventional fixing device, the following effects can be obtained.
すなわち、電子写真方式の画像形成装置に使われる定着装置では、加熱の立ち上がりが早い定着フィルム方式が広く用いられている。加圧ローラを薄膜の定着フィルムを介してニップ形成部材に当接することで定着ニップ部を形成し、定着フィルム内面とニップ形成部材表面は潤滑剤を介して摺動させて用いる技術がある。また、ニップ形成部材として、定着フィルム内面と接触する熱移動補助部材と熱移動補助部材を支持するニップ支持部材によって形成する従来技術がある。 That is, fixing devices used in electrophotographic image forming apparatuses widely use a fixing film method in which heating rises quickly. There is a technique in which a fixing nip portion is formed by bringing a pressure roller into contact with a nip forming member via a thin fixing film, and the inner surface of the fixing film and the surface of the nip forming member are slid through a lubricant. Further, there is a conventional technique in which the nip forming member is formed by a heat transfer assisting member that contacts the inner surface of the fixing film and a nip supporting member that supports the heat transfer assisting member.
このニップ形成部材に熱伝導率の大きい銅やアルミニウムといった金属を用いることで、定着フィルムの長手方向温度偏差を低減できる。すわわち、小サイズ通紙時に生じる非通紙部温度上昇を抑制し、小サイズ紙の連続生産性を高めることができる。しかしながら、高熱伝導のニップ形成部材は定着フィルムから熱を奪いやすいためウォームアップ時間が長くなる問題があった。 By using a metal having a high thermal conductivity such as copper or aluminum for the nip forming member, the temperature deviation in the longitudinal direction of the fixing film can be reduced. That is, it is possible to suppress the temperature rise in the non-sheet-passing portion that occurs when small-size sheets are passed, and to improve the continuous productivity of small-size sheets. However, since the nip forming member with high thermal conductivity tends to take heat from the fixing film, there is a problem that the warm-up time becomes long.
これを解決するために、ニップ形成部材の一部を支持部材と熱的に接触できるようにしておき、状況に応じてこの部分の接離をカムなどの部材によって切り替える手段などが提案されている。この場合予め設定しておいた位置のみの接離切り替えである。これに対し、非通紙部で温度上昇する位置は紙サイズによってさまざまである。このため、前述の方法では対応しきれないパターンが存在する。 In order to solve this problem, it has been proposed that a part of the nip forming member is made to be in thermal contact with the support member, and that this part is switched between contact and separation by a member such as a cam depending on the situation. . In this case, contact/separation switching is performed only at preset positions. On the other hand, the position where the temperature rises in the non-sheet-passing portion varies depending on the paper size. Therefore, there are patterns that cannot be dealt with by the above-described method.
本実施形態によれば、均熱部材が定着ステーに熱的に接触する部分を設け、この接触部分の定着ステーとの接断を接断手段で切り替えることにより、立ち上がり時は熱の流出を防止して、復帰時間の悪化を防ぐ一方で、連続通紙時に定着スリーブ端部に溜まった熱は均熱板を通して、定着ステーへと逃がすことができる。よって、復帰時間の短縮と端部温度上昇の低減を両立することができる。しかも、伝熱部材が移動することで、ニップ形成部材との軸方向の接触位置が移動するので、接触位置を、紙サイズなどに応じて変化させ、紙サイズなどの種々の通紙パターンに応じて最も均熱化したい部分を接触させる。接触位置を温度検知手段の検出結果に応じて変化させることもできる。 According to this embodiment, the heat equalizing member is provided with a portion in thermal contact with the fixing stay, and the connection/disconnection of this contact portion with the fixing stay is switched by the connecting/disconnecting means, thereby preventing the outflow of heat during startup. As a result, the recovery time can be prevented from deteriorating, and the heat accumulated at the end of the fixing sleeve during continuous sheet feeding can be released to the fixing stay through the heat equalizing plate. Therefore, it is possible to both shorten the recovery time and reduce the temperature rise at the end portion. Moreover, since the position of contact with the nip forming member in the axial direction moves as the heat transfer member moves, the contact position can be changed according to the paper size, etc., and can be adapted to various paper passing patterns such as the paper size. to make contact with the part that you want to heat the most. The contact position can also be changed according to the detection result of the temperature detection means.
以上のように、復帰時間を犠牲にすることなく、さまざまなパターンで発生する端部温度上昇に対応できるため、CPMダウンなどを極力低減することができ、ユーザーの使い勝手を向上させた画像形成装置を提供できる。 As described above, the image forming apparatus can cope with temperature rises at the edges that occur in various patterns without sacrificing the recovery time, so it is possible to reduce the CPM down as much as possible and improve usability for the user. can provide
1 :画像形成装置
9 :光書込装置
10C :作像部
10K :作像部
10M :作像部
10Y :作像部
11C :感光体
11K :感光体
11M :感光体
11Y :感光体
20 :中間転写ベルト
28A :中央部温度検知センサ
28B :端部温度検知センサ
29 :加圧ローラ駆動モータ
30 :二次転写装置
31 :転写ユニット
40 :定着装置
41 :加圧ローラ
42 :定着スリーブ
43 :熱源
43A :第一ハロゲンヒータ
43B :第二ハロゲンヒータ
44 :定着ステー
45 :ニップ形成部材
45a :均熱部材
45b :支持部材
46 :接触部分
47 :伝熱部材
50 :排紙トレイ
60 :給紙カセット
61 :ピックアップローラ
62 :レジストローラ対
63 :排紙ローラ
100 :画像形成部
200 :コントローラ
201 :用紙搬送部
202 :外部通信インターフェース
203 :操作表示部
204 :可動装置
P :用紙
S1 :接触箇所
S2 :接触箇所
1: Image forming device 9:
Claims (4)
ニップ形成部材は、ニップを形成する以外の領域で、ニップ形成部材と前記支持部材とが熱的に接触でき、その接触位置を変更可能であることを特徴とする定着装置。 A rotatable fixing member and a rotatable pressure member arranged opposite to the fixing member are provided, and a fixing nip is formed between a heat source for heating the fixing member and the pressure member via the fixing member. In a fixing device having a nip forming member and a support member supporting the nip forming member,
A fixing device, wherein the nip forming member can thermally contact with the support member in a region other than the nip forming region, and the contact position can be changed.
前記接触位置は、紙サイズに応じて変更することを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1,
The fixing device, wherein the contact position is changed according to the paper size.
接触位置は温度検知手段の検出結果に応じて変更することを特徴とする定着装置。 3. The fixing device according to claim 1, wherein
A fixing device, wherein a contact position is changed according to a detection result of a temperature detection means.
請求項1乃至3の何れか一に記載の定着装置を用いることを特徴とする画像形成装置。 In an image forming apparatus equipped with a fixing device,
An image forming apparatus using the fixing device according to claim 1 .
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