JP5550244B2 - Fixing apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、記録媒体を加熱及び加圧して画像を記録媒体に定着させる定着装置、及びその定着装置を備えた画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing device that heats and pressurizes a recording medium to fix an image on the recording medium, and an image forming apparatus including the fixing device.
複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の電子写真式の画像形成装置には、紙やOHP等の記録媒体上のトナー画像を定着させる定着装置が備えられている。一般に、画像形成装置が備える定着装置には、記録媒体に熱と圧力とを加え、熱で溶かしたトナーを圧力で記録媒体に付着して定着を行う方式が広く採用されている。この種の定着装置は、ハロゲンヒータ等の加熱手段によって加熱される定着部材と、その定着部材に所定の圧力で当接する加圧部材とを備える。画像の定着処理を行う場合は、まず、加熱手段によって定着部材を予め設定した温度閾値(以下、定着温度という)にまで加熱するウォームアップ動作を行う。そして、ウォームアップ動作を完了後、加熱手段と加圧部材との間に形成される定着ニップに記録媒体を通過させることにより、記録媒体を加熱及び加圧して画像を定着するようにしている。 2. Description of the Related Art An electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile, or a complex machine of these includes a fixing device that fixes a toner image on a recording medium such as paper or OHP. In general, a fixing device provided in an image forming apparatus widely employs a method in which heat and pressure are applied to a recording medium, and toner melted by the heat is attached to the recording medium with pressure to perform fixing. This type of fixing device includes a fixing member that is heated by a heating unit such as a halogen heater, and a pressure member that contacts the fixing member with a predetermined pressure. When image fixing processing is performed, first, a warm-up operation is performed in which the fixing member is heated to a preset temperature threshold (hereinafter referred to as a fixing temperature) by a heating unit. After the warm-up operation is completed, the recording medium is passed through a fixing nip formed between the heating unit and the pressure member, so that the image is fixed by heating and pressing the recording medium.
しかしながら、上記のような熱定着方式の定着装置は、ウォームアップ動作中、印刷を開始することができず、ユーザを待たせることになってしまうため、ウォームアップ時間の短縮が要求されている。また、近年の省エネ化の対策から、待機時において定着装置への通電を遮断して電力消費を抑えるようにした画像形成装置が多く開発されている。特に、このような省エネ化対策の画像形成装置においては、待機状態から使用可能状態に復帰する際のウォームアップ動作が多くなるため、ウォームアップ時間の短縮化への要望が高まっている。例えば、下記特許文献1には、ウォームアップ時間を短くするために、ハロゲンランプよりも熱変換効率の高い抵抗発熱体を使用した定着装置が提案されている。 However, the heat fixing type fixing device as described above cannot start printing during the warm-up operation and causes the user to wait, so that it is required to shorten the warm-up time. In addition, as a measure for energy saving in recent years, many image forming apparatuses have been developed that reduce power consumption by shutting off the energization of the fixing device during standby. In particular, in such an energy-saving image forming apparatus, the warm-up operation when returning from the standby state to the usable state increases, and therefore there is an increasing demand for shortening the warm-up time. For example, Patent Document 1 below proposes a fixing device using a resistance heating element having higher heat conversion efficiency than a halogen lamp in order to shorten the warm-up time.
図11に、上記抵抗発熱体を使用した定着装置の概略構成を示す。この定着装置は、回転体100と、加熱体200と、回転体100及び加熱体200に掛け渡された定着ベルト300と、定着ベルト300に圧接された加圧部材400を備える。加熱体200は、抵抗発熱体210と、電気絶縁層220と、低摩擦層230を順次積層して構成されており、低摩擦層230を定着ベルト300の内周面に当接させている。
FIG. 11 shows a schematic configuration of a fixing device using the resistance heating element. The fixing device includes a rotating
以下、図11に示す定着装置の動作について簡単に説明する。図示しない給電部から抵抗発熱体210に給電することによって、抵抗発熱体210を発熱させる。また、回転体100を図の矢印Xの方向に回転させることにより、定着ベルト300を図の矢印Y方向に周回走行させる。そして、抵抗発熱体210の発熱により、定着ベルト300が所定の定着温度に加熱された状態で、加圧部材400と定着ベルト300が互いに圧接して形成された定着ニップNに、未定着画像Tが形成された記録媒体Pを通過させ、記録媒体Pを加熱及び加圧して画像が定着される。
The operation of the fixing device shown in FIG. 11 will be briefly described below. The
しかしながら、図11に示す定着装置は、加熱体200を構成する抵抗発熱体210と絶縁層220と低摩擦層230は、それぞれ湾曲して形成されているため、これらの部材同士を完全に接触させて固着するのは困難であった。そして、これらの部材同士の固着が不十分となって隙間が生じると、抵抗発熱体210の熱が定着ベルト300に伝わりにくくなり、ウォームアップ時間が長くなるといった問題がある。
However, in the fixing device shown in FIG. 11, the
一方、図12(A)に示すように、加熱体200を平板状に形成した場合は、抵抗発熱体210と絶縁層220と低摩擦層230を接触させやすくなるため、各部材同士の接触不良による熱伝導率の低下を防止することが可能である。しかし、この場合は、図12(B)に示すように、定着ベルト300を走行させた際に、加熱体200と定着ベルト300との接触が不安定になるため、定着ベルト300の加熱が効果的に行えず、ウォームアップ時間が長くなってしまう。また、加熱体200と定着ベルト300との安定した接触を確保するために、定着ベルト300の張力を大きくすると、加熱体200のエッジ部において定着ベルト300へ局所的な負荷が増大し、定着ベルト300が損傷する虞がある。
On the other hand, as shown in FIG. 12A, when the
そこで、本発明は、斯かる事情に鑑み、定着ベルトを効果的に加熱することによって、ウォームアップ時間を短縮することが可能な定着装置、及びその定着装置を備えた画像形成装置を提供しようとするものである。 Therefore, in view of such circumstances, the present invention provides a fixing device capable of shortening the warm-up time by effectively heating the fixing belt, and an image forming apparatus including the fixing device. To do.
請求項1の発明は、発熱体として、平板状の発熱体のみが配設される加熱部材と、前記加熱部材と少なくとも1つの支持部材に掛け渡された無端状の定着ベルトと、当該定着ベルトに圧接する加圧部材を備え、前記加圧部材と前記定着ベルトとが互いに圧接して形成された定着ニップに記録媒体を通過させることにより、当該記録媒体上の未定着画像の定着処理を行う定着装置において、前記加熱部材は、前記定着ベルトの内周面に接触する曲面部が形成された複数の湾曲板部を有し、該湾曲板部同士の間に、前記平板状の発熱体が配設された平面部が連結されて形成され、前記平板状の発熱体は、前記平面部にのみ接触して配設されたものである。 The invention of claim 1 is a heating member in which only a flat plate-like heating element is provided as a heating element, an endless fixing belt stretched over the heating member and at least one support member, and the fixing belt. A pressure member that is in pressure contact with the recording medium, and passing the recording medium through a fixing nip formed by pressure contact between the pressure member and the fixing belt, thereby fixing an unfixed image on the recording medium. In the fixing device, the heating member includes a plurality of curved plate portions formed with curved portions that contact the inner peripheral surface of the fixing belt, and the flat plate-like heating element is interposed between the curved plate portions. The arranged flat portions are connected to each other, and the flat plate-like heating element is arranged in contact with only the flat portion.
本発明の定着装置は、発熱体を加熱部材の平面部に配設するようにしているため、発熱体を加熱部材に確実に接触させて配設することが可能である。これにより、発熱体と加熱部材の接触不良による熱伝導率の低下を防止することができ、定着ベルトを効果的に加熱することができる。また、本発明の定着装置は、加熱部材の曲面部によって定着ベルトと接触している。このため、定着ベルトを走行させたときなどにおいて、加熱部材と定着ベルトとの接触状態を安定させることができ、加熱部材と定着ベルトとの間に隙間が生じるのを抑制することが可能である。これにより、加熱部材と定着ベルトとの接触を良好に確保することができ、定着ベルトを効果的に加熱することができる。また、加熱部材の曲面部を定着ベルトに接触させていることにより、定着ベルトに局所的な負荷が生じるのを防止することができる。これにより、定着ベルトの摩耗や損傷を抑制して、寿命の長期化を図ることが可能である。 In the fixing device of the present invention, since the heating element is arranged on the flat surface of the heating member, the heating element can be arranged in contact with the heating member with certainty. As a result, a decrease in thermal conductivity due to poor contact between the heating element and the heating member can be prevented, and the fixing belt can be effectively heated. The fixing device of the present invention is in contact with the fixing belt by the curved surface portion of the heating member. For this reason, when the fixing belt is run, the contact state between the heating member and the fixing belt can be stabilized, and the occurrence of a gap between the heating member and the fixing belt can be suppressed. . As a result, good contact between the heating member and the fixing belt can be ensured, and the fixing belt can be effectively heated. Further, since the curved surface portion of the heating member is in contact with the fixing belt, it is possible to prevent a local load from being generated on the fixing belt. As a result, it is possible to suppress the wear and damage of the fixing belt and to prolong the service life.
また、本発明の定着装置は、加熱部材を定着ベルトの外周面に接触させずに、定着ベルトの内周面に接触させて配設している。加熱部材を定着ベルトの外周面に接触させた場合は、定着ベルトの外周面に付着したトナー等の付着物が、定着ベルトと加熱部材との間に挟まって接触不良が発生することにより、定着ベルトを十分に加熱できなくなる虞がある。これに対し、本発明の定着装置のように、加熱部材を定着ベルトの内周面に接触させて配設すると、定着ベルトと加熱部材との間に付着物が挟まることがなく、定着ベルトの加熱が不十分となる虞はない。 In the fixing device of the present invention, the heating member is disposed in contact with the inner peripheral surface of the fixing belt without contacting the outer peripheral surface of the fixing belt. When the heating member is brought into contact with the outer peripheral surface of the fixing belt, the adhesion matter such as toner adhering to the outer peripheral surface of the fixing belt is sandwiched between the fixing belt and the heating member, thereby causing poor contact. There is a possibility that the belt cannot be heated sufficiently. On the other hand, when the heating member is disposed in contact with the inner peripheral surface of the fixing belt as in the fixing device of the present invention, no deposits are caught between the fixing belt and the heating member. There is no risk of insufficient heating.
請求項2の発明は、請求項1に記載の定着装置において、前記曲面部と前記平面部が一体的に形成されたものである。 According to a second aspect of the present invention, in the fixing device according to the first aspect, the curved surface portion and the flat surface portion are integrally formed.
曲面部と平面部を一体的に形成することにより、発熱体の熱を定着ベルトへ伝達しやすくなる。 By integrally forming the curved surface portion and the flat surface portion, the heat of the heating element is easily transmitted to the fixing belt.
請求項3の発明は、請求項1又は2に記載の定着装置において、前記加熱部材は、前記曲面部が形成された複数の湾曲板部と、前記平面部が形成されると共に前記湾曲板部同士の間に折り曲げ部を介して連結された平板部とを有するものである。 According to a third aspect of the present invention, in the fixing device according to the first or second aspect, the heating member includes a plurality of curved plate portions in which the curved surface portion is formed, the flat portion, and the curved plate portion. It has a flat plate part connected via a bending part between them.
湾曲板部同士の間に折り曲げ部を介して平板部を連結することにより、加熱部材の曲げ剛性を向上させることができる。このため、加熱部材の撓みや変形を抑制することができ、加熱部材によって定着ベルトを安定して支持し走行させることが可能となる。 The bending rigidity of the heating member can be improved by connecting the flat plate portion between the curved plate portions via the bent portion. Therefore, the heating member can be prevented from being bent or deformed, and the fixing belt can be stably supported and run by the heating member.
請求項4の発明は、請求項1から3のいずれか1項に記載の定着装置において、前記加熱部材の前記定着ベルトに対して非接触状態で対向する面を、熱放射性材料で構成したものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the fixing device according to any one of the first to third aspects, the surface of the heating member that faces the fixing belt in a non-contact state is made of a heat radiation material. It is.
加熱部材の定着ベルトに対して非接触状態で対向する面を、熱放射性材料で構成することにより、その熱放射性材料で構成した面から発せられる輻射熱によっても定着ベルトを加熱することが可能となる。これにより、定着ベルトの加熱をより効果的に行うことができる。 By configuring the surface of the heating member that faces the fixing belt in a non-contact state with a heat radiating material, it is possible to heat the fixing belt with radiant heat emitted from the surface composed of the heat radiating material. . As a result, the fixing belt can be heated more effectively.
請求項5の発明は、請求項1から4のいずれか1項に記載の定着装置において、前記加熱部材を、熱伝導性無機粒状フィラーを配合して形成された電気絶縁性と熱伝導性を有する樹脂によって構成したものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the fixing device according to any one of the first to fourth aspects, the heating member has electrical insulation and thermal conductivity formed by blending a thermally conductive inorganic particulate filler. It is comprised by the resin which has.
加熱部材を構成する樹脂が熱伝導性を有することにより、加熱部材は発熱体の熱を効率良く定着ベルトに伝達することが可能となる。また、加熱部材を構成する樹脂が電気絶縁性を有することにより、絶縁部材を介さずに発熱体を加熱部材に配設することができ、別途、絶縁部材を介在させることによる熱伝導率の低下を防止することが可能である。 Since the resin constituting the heating member has thermal conductivity, the heating member can efficiently transfer the heat of the heating element to the fixing belt. In addition, since the resin constituting the heating member has electrical insulation, the heating element can be disposed on the heating member without using the insulating member, and the thermal conductivity is reduced by interposing the insulating member separately. Can be prevented.
請求項6の発明は、請求項1から5のいずれか1項に記載の定着装置において、少なくとも2種類のサイズの記録媒体を定着ニップに通過させて定着処理を行う定着装置であって、前記加熱部材は複数の前記平面部を有し、これら複数の平面部は、小サイズの記録媒体通過領域内に対応させて前記平板状の発熱体が配設された平面部と、小サイズの記録媒体通過領域外であって大サイズの記録媒体通過領域内に対応させて前記平板状の発熱体が配設された平面部とから成り、前記各平板状の発熱体は、前記各平面部にのみ接触して配設されたものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the fixing device according to any one of the first to fifth aspects, the fixing device performs a fixing process by passing a recording medium having at least two types of sizes through the fixing nip. The heating member has a plurality of the plane portions, and the plurality of plane portions include a plane portion in which the flat plate-like heating element is disposed so as to correspond to a small size recording medium passage region, and a small size recording. Ri consists a medium passage region outside the a and a large size recording medium penetration plane portion in which the plate-like heating element is disposed in correspondence with the region, each plate-like heating element, each of the planar portion It is arranged in contact with only .
小サイズの記録媒体を定着ニップに連続して通過させる場合は、小サイズの記録媒体通過領域に対応させて配設した発熱体を多く発熱させることにより、小サイズの記録媒体通過領域における温度を所定の温度に回復させつつ、それ以外の領域の過剰な温度上昇を抑制することが可能である。また、大サイズの記録媒体を定着ニップに連続して通過させる場合は、全ての発熱体を同等に発熱させることにより、大サイズの記録媒体通過領域における温度を所定の温度に回復させることができる。 When a small-size recording medium is continuously passed through the fixing nip, the heating element disposed corresponding to the small-size recording medium passage area generates a large amount of heat so that the temperature in the small-size recording medium passage area is increased. While recovering to a predetermined temperature, it is possible to suppress an excessive temperature rise in other regions. In addition, when a large-sized recording medium is continuously passed through the fixing nip, the temperature in the large-sized recording medium passage region can be recovered to a predetermined temperature by causing all the heating elements to generate heat equally. .
請求項7の発明は、請求項1から6のいずれか1項に記載の定着装置を備えた画像形成装置である。 A seventh aspect of the present invention is an image forming apparatus including the fixing device according to any one of the first to sixth aspects.
本発明の定着装置を画像形成装置に搭載可能である。 The fixing device of the present invention can be mounted on an image forming apparatus.
本発明によれば、加熱部材が、発熱体を配設した平面部と、定着ベルトの内周面に接触する曲面部とを有することにより、加熱部材と発熱体との接触、及び加熱部材と定着ベルトとの接触の両方を良好に確保することが可能である。これにより、定着ベルトの加熱を効率良く行うことができ、ウォームアップ時間の短縮を実現することが可能である。 According to the present invention, the heating member includes the flat surface portion on which the heating element is disposed and the curved surface portion that contacts the inner peripheral surface of the fixing belt, so that the contact between the heating member and the heating element, and the heating member Both the contact with the fixing belt can be ensured satisfactorily. As a result, the fixing belt can be heated efficiently, and the warm-up time can be shortened.
図1は、本発明に係る画像形成装置の概略構成図である。図1に示す本発明の画像形成装置は、画像形成装置本体50に対して着脱可能に構成された4つのプロセスユニット1Y,1C,1M,1Bkを備えている。各プロセスユニット1Y,1C,1M,1Bkは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの異なる色のトナーを収容している以外は同様の構成となっている。そこで、1つのプロセスユニット1Yを例にその構成を説明する。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to the present invention. The image forming apparatus according to the present invention shown in FIG. 1 includes four
プロセスユニット1Yは、静電潜像担持体としての感光体2と、感光体2の表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ3と、感光体2の表面にトナー像を形成する現像手段としての現像装置4と、感光体2の表面を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ブレード5を備えている。
The
各プロセスユニット1Y,1C,1M,1Bkの上方には、感光体2の表面を露光する露光手段としての露光装置7が配設されている。一方、各プロセスユニット1Y,1C,1M,1Bkの下方には、中間転写ユニット6が配設されている。中間転写ユニット6は、無端状の中間転写ベルト10を有する。中間転写ベルト10は、複数のローラ21〜24に張架され、図の矢印の方向に周回走行可能に構成されている。
Above each of the
中間転写ベルト10の内周面には、一次転写手段としての4つの一次転写ローラ11が配設されている。各プロセスユニット1Y,1C,1M,1Bkが有する感光体2は、4つの一次転写ローラ11に対向した位置で中間転写ベルト10の外周面に圧接し、一次転写ニップを形成している。また、中間転写ベルト10を張架する1つのローラ24に対向した位置に、二次転写手段としての二次転写ローラ12が配設されている。二次転写ローラ12は、中間転写ベルト10の外周面に圧接し、二次転写ニップを形成している。
Four
画像形成装置本体50の下部には、記録媒体としての用紙Pを収容した複数の給紙カセット13が配設されている。各給紙カセット13には、用紙Pを搬出するための給紙ローラ14等が設けてある。画像形成装置本体50内には、用紙Pを案内するための搬送路Rが配設されている。この搬送路Rにおいて、二次転写ローラ12よりも用紙搬送方向の上流側には、一対のレジストローラ15が配設されている。また、二次転写ローラ12よりも、用紙搬送方向の下流側には、用紙Pに画像を定着するための定着装置8が配設されている。さらに、搬送路Rの終端(下流端)には、一対の排紙ローラ16が配設され、その排紙ローラ16の近傍には、機外に排出された用紙Pをストックするストック部20が設けてある。
Below the image forming apparatus
以下、図1を参照して上記画像形成装置の基本的動作について説明する。
画像形成動作が開始されると、各プロセスユニット1Y,1C,1M,1Bkの感光体2が図示しない駆動装置によって図の反時計回りに回転駆動され、各感光体2の表面が帯電ローラ3によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体2の表面には、露光装置7からレーザ光がそれぞれ照射されて、それぞれの感光体2の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体2に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体2上に形成された静電潜像に、各現像装置4によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として可視像化される。
The basic operation of the image forming apparatus will be described below with reference to FIG.
When the image forming operation is started, the photoconductors 2 of the
また、各一次転写ローラ11に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加される。これにより、各一次転写ローラ11と各感光体2との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。そして、各プロセスユニット1Y,1C,1M,1Bkの感光体2に形成された各色のトナー画像が、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、図の矢印の方向に走行する中間転写ベルト10上に順次重ね合わせて転写される。かくして中問転写ベルト10はその表面にフルカラーのトナー画像を担持する。
Further, a constant voltage or a constant current controlled voltage having a polarity opposite to the toner charging polarity is applied to each
トナー画像が転写された後の各感光体2の表面に付着する残留トナーは、各クリーニングブレード5によって感光体2の表面から除去され、次いで、その表面が図示していない除電装置によって除電作用を受け、その表面電位が初期化されて次の画像形成に備えられる。 Residual toner adhering to the surface of each photoconductor 2 after the toner image is transferred is removed from the surface of the photoconductor 2 by each cleaning blade 5, and then the surface is subjected to static elimination action by a static eliminator (not shown). Then, the surface potential is initialized to prepare for the next image formation.
給紙ローラ14が回転することによって、複数の給紙カセット13のうちの1つから用紙Pが搬送経路Rに送り出される。搬送経路Rに送り出された用紙Pは、レジストローラ15によってタイミングを計られて、二次転写ローラ12とそれに対向するローラ24との間の二次転写ニップに送られる。このとき二次転写ローラ12に、中問転写ベルト10上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加され、二次転写ニップに転写電界が形成される。そして、二次転写ニップに形成された転写電界によって、中間転写ベルト10上のトナー画像が用紙P上に一括して転写される。トナー画像が転写された用紙Pは定着装置8へと搬送され、用紙Pに熱と圧が加えられることによりトナー画像が定着される。トナー画像が定着された用紙Pは、排紙ローラ16によってストック部20へと排出される。
As the
以上の説明は、記録媒体S上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、4つのプロセスユニット1Y,1C,1M,1Bkのいずれか1つを使用して単色画像を形成したり、2つ又は3つのプロセスユニットを使用して、2色又は3色の画像を形成したりすることも可能である。
The above description is an image forming operation when a full-color image is formed on the recording medium S. A single color image can be formed using any one of the four
次に、図2〜図10に基づいて、本発明の特徴部分である上記定着装置の構成について説明する。なお、図2〜図10において、同一の符号は同一の部材又は部分を示す。 Next, the configuration of the fixing device, which is a characteristic part of the present invention, will be described with reference to FIGS. 2-10, the same code | symbol shows the same member or part.
図2は、本発明の実施例1に係る定着装置の概略構成図である。この定着装置8は、定着ローラ30と、定着ベルト31と、加圧ローラ32と、加熱部材33を備える。定着ベルト31は、定着ローラ30と加熱部材33によって掛け渡されている。加圧ローラ32は、定着ローラ30に対向した位置で定着ベルト31に圧接し、その圧接した箇所に定着ニップNを形成している。定着ローラ30は、図示しない駆動源によって図の矢印の方向に回転駆動するように構成され、この定着ローラ30の回転駆動によって、定着ベルト31と加圧ローラ32はそれぞれ図の矢印の方向に周回走行又は回転するようになっている。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the fixing device according to the first exemplary embodiment of the present invention. The fixing device 8 includes a fixing
上記定着ローラ30は、アルミニウムや鉄等から構成された芯金の周囲にシリコンゴム等から成る弾性層が配設されて構成される。定着ベルト31は、可撓性を有するポリイミド等の樹脂やニッケル等の金属で形成された無端状のベルト基材の上に、シリコンゴム等の弾性層を配設し、さらにその弾性層の表面にトナーの離型性確保のためにフッ素樹脂層等で形成された離型層を配設して構成される。加圧ローラ32は、アルミニウムや鉄等から構成された中空芯金の周囲に、シリコンゴム等から成る弾性層が設けられ、さらにその周囲にトナーの離型性確保のためにフッ素樹脂層等で形成された離型層が配設されて構成されている。
The fixing
加熱部材33は、半円筒状の湾曲板部34と、その湾曲板部34の端部に一体的に形成された平板部35によって構成される。湾曲板部34は、定着ベルト31の内周面に接触する凸円弧状に形成された曲面部34aを有する。平板部35は平面部35aを有し、平面部35aに抵抗発熱体等の発熱体36が配設されている。
The
加熱部材33の材料としては、金属又は樹脂を適用可能である。一般的に、加熱部材33の材料に金属材料を適用した場合は、加熱部材33が発熱体36の熱を定着ベルト31に伝達しやすくなるためウォームアップ時間を短縮することが可能である。一方、加熱部材33を樹脂材料によって形成すると、加熱部材33を複雑な形状に成型しやすく、設計の自由度が高くなる利点がある。加熱部材33の熱伝導率を高くするには、例えば、銅やアルミニウムといった金属材料が好適である。また、加熱部材33の材料として、熱伝導性と電気絶縁性を有する樹脂を適用してもよい。このような樹脂としては、例えば、マトリックス樹脂に熱伝導性無機粒状フィラーを高配合(例えば85重量%以上)して形成された樹脂を適用可能である。これにより、加熱部材33は、ステンレスと同程度の熱伝導性(2〜18W/m・k)を有することが可能である。また、加熱部材33が電気絶縁性を有することで、絶縁部材を介さずに発熱体36を加熱部材33に配設することができ、絶縁部材を介在させることによる熱伝導率の低下を防止することが可能である。
As a material of the
また、加熱部材33の加熱効率を向上させるためには、加熱部材33の定着ベルト31と接触する面と反対側の面にフェルト等の断熱材を配設して、加熱部材33からの無駄な放熱を抑制することが好ましい。加熱部材33の定着ベルト31と接触する曲面部34aは、フッ素樹脂やダイヤモンドライクカーボン等の耐熱性を有し摩擦係数が小さい材料によって構成されることが望ましい。特に、定着ベルト31がポリイミド樹脂から成るベルト基材によって構成されている場合は、加熱部材33の曲面部34aをフッ素樹脂によって構成することが望ましい。これにより、定着ベルト31が周回走行した際、ポリイミド樹脂とフッ素樹脂との間に摩擦帯電による吸着力が発生し、定着ベルト31と加熱部材33との接触がより安定し、定着ベルト31への熱伝導を向上させることが可能である。
Further, in order to improve the heating efficiency of the
また、図3に示すように、加熱部材33の湾曲板部34と平板部35は、必ずしも一体的に形成される必要はなく、別体で形成してもよい。ただし、湾曲板部34と平板部35を一体的に形成した方が、別体で形成するよりも、発熱体36の熱を定着ベルト31へ伝達しやすくなる。
As shown in FIG. 3, the
図4に本発明の実施例2に係る定着装置の要部を示す。図4に示すように、実施例2の加熱部材33には、上記実施例1と異なり、2つの平板部35を有し、各平板部35の平面部35aに発熱体36が配設されている。図5は、加熱部材33を背面側から見た状態を示す。図5に示すように、上側の一方の平面部35aには、その長手方向の中央部に発熱体36が配設され、下側の平面部35aには、その長手方向の両端部にそれぞれ発熱体36が配設されている。また、この実施例2に係る定着装置は、少なくとも2種類のサイズの用紙を定着ニップに通過させて定着処理を行うことが可能であり、各サイズの用紙は定着ベルト31の幅方向中央を基準(センター基準)として搬送されるようになっている。図5において、符号W1は、予め設定した小サイズの用紙通過領域(記録媒体通過領域)を示し、符号W2は、予め設定した大サイズの用紙通過領域(記録媒体通過領域)を示す。ここで、上記上側の平面部35aの中央部に配設された発熱体36は、小サイズの用紙通過領域W1内に対応して配設されている。一方、上記下側の平面部35aの両端部に配設された2つの発熱体36は、小サイズの用紙通過領域W1外であって大サイズの用紙通過領域W2内(符号W3で示す領域)に対応して配設されている。
FIG. 4 shows a main part of the fixing device according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the
また、図6は、定着ベルト31の幅方向の一端部(この場合、図の左側の端部)を基準として複数のサイズの用紙を搬送する定着装置を示す。つまり、図6に示す端部基準の定着装置は、図5に示すセンター基準の定着装置と、小サイズの用紙通過領域W1の設定領域が異なる。この場合、図6に示すように、2つの平面部35aのうち、上側の平面部35aの長手方向左端部から中央部に渡って発熱体36を配設し、下側の平面部35aの長手方向右端部に別の発熱体36を配設している。これにより、小サイズの用紙通過領域W1内に対応した位置と、小サイズの用紙通過領域W1外であって大サイズの用紙通過領域W2内に対応した位置(符号W3で示す領域)に、それぞれ発熱体36を配設している。
FIG. 6 shows a fixing device that conveys sheets of a plurality of sizes with reference to one end portion in the width direction of the fixing belt 31 (in this case, the left end portion in the figure). That is, the edge reference fixing device shown in FIG. 6 is different from the center reference fixing device shown in FIG. 5 in the setting region of the small-size paper passage region W1. In this case, as shown in FIG. 6, the
以上、図4〜図6において、本発明の実施例2に係る定着装置の構成について説明したが、上記説明した構成以外は本発明の実施例1に係る定着装置と同様であるので説明を省略する。なお、上記実施例2において、加熱部材33は2つの平板部35(平面部35a)を有しているが、平板部35(平面部35a)の個数を3つ以上としてもよい。
4 to 6, the configuration of the fixing device according to the second embodiment of the present invention has been described. However, since the configuration other than the above-described configuration is the same as that of the fixing device according to the first embodiment of the present invention, the description thereof is omitted. To do. In addition, in the said Example 2, although the
図7に本発明の実施例3に係る定着装置の要部を示す。図7に示すように、実施例3の加熱部材33は湾曲板部34を2つ有し、各湾曲板部34同士の間に折り曲げ部37を介して平板部35が連結されている。また、図8に本発明の実施例3に係る別の定着装置の要部を示す。図8に示すように、この定着装置が備える加熱部材33は、湾曲板部34同士の間に複数の平板部35を配設している。この場合、各湾曲板部34と各平板部35は折り曲げ部37を介して連結されると共に、平板部35同士の間も折り曲げ部37を介して連結されている。なお、湾曲板部34及び平板部35のそれぞれの個数は、図7及び図8に示す個数に限定されず、それぞれ3個以上設けてもよい。また、図7及び図8に示す本発明の実施例3に係る定着装置において、その他の構成は、本発明の実施例1に係る定着装置と同様であるので説明を省略する。
FIG. 7 shows a main part of the fixing device according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the
図9と図10に本発明の実施例4に係る定着装置の要部を示す。実施例4の加熱部材33は、図7及び図8に示す上記実施例3の加熱部材33と同様に湾曲板部34同士の間に平板部35を連結している。さらに、図9と図10に示す実施例4の加熱部材33は、定着ベルト31に対して非接触状態で対向する面を、熱放射性材料38で構成している。具体的には、平板部35の定着ベルト31に対向する面に、熱放射性材料38としての耐熱性の黒色塗料を塗布している。これにより、黒色塗料を塗布した加熱部材33の面が、それと反対側の面に比べて熱放射性が向上する。また、図9及び図10に示す本発明の実施例4に係る定着装置において、その他の構成は、本発明の実施例1に係る定着装置と同様であるので説明を省略する。
9 and 10 show the main part of a fixing device according to Embodiment 4 of the present invention. In the
以下、本発明の上記各実施例に係る定着装置の動作について説明する。
まず、本発明の各実施例に共通する動作について図2を参照しつつ説明する。図示しない給電部から発熱体36に給電することによって、発熱体36を発熱させる。また、定着ローラ30を図の矢印の方向に回転駆動させて、定着ベルト31及び加圧ローラ32を図の矢印方向に周回走行又は回転させる。そして、発熱体36の発熱により、定着ベルト31が所定の定着温度に加熱された状態で、定着ニップNに未定着画像Tが形成された記録媒体Pを通過させ、記録媒体Pを加熱及び加圧して画像が定着される。
The operation of the fixing device according to each of the embodiments of the present invention will be described below.
First, operations common to the embodiments of the present invention will be described with reference to FIG. By supplying power to the
本発明の各実施例に係る定着装置は、図11に示す従来の定着装置と異なり、発熱体36を加熱部材33の平面部35aに配設している。このため、発熱体36を加熱部材33に確実に接触させて配設することが可能である。これにより、発熱体36と加熱部材33の接触不良による熱伝導率の低下を防止することができ、定着ベルト31を効果的に加熱することができる。また、本発明の定着装置は、図12に示す定着装置と異なり、加熱部材33の曲面部34aによって定着ベルト31と接触している。このため、本発明の定着装置は、定着ベルト31を走行させたときなどにおいて、加熱部材33と定着ベルト31との接触状態を安定させることができ、加熱部材33と定着ベルト31との間に隙間が生じるのを抑制することが可能である。これによっても、定着ベルト31を効果的に加熱することができる。このように、本発明は、加熱部材33に平面部35aと湾曲板部34を形成したことによって、加熱部材33と発熱体36との接触、及び加熱部材33と定着ベルト31との接触の両方を良好に確保している。これにより、定着ベルト31の加熱を効率良く行うことができ、ウォームアップ時間の短縮を実現することが可能である。また、加熱部材33の曲面部34aが定着ベルト31と接触することにより、定着ベルト31に局部的な負荷が生じるのを防止することができる。これにより、定着ベルト31の摩耗を抑制して、寿命の長期化も図れる。
Unlike the conventional fixing device shown in FIG. 11, the fixing device according to each embodiment of the present invention has a
また、本発明の定着装置は、加熱部材33を定着ベルト31の外周面に接触させずに、定着ベルト31の内周面に接触させて配設している。加熱部材33を定着ベルト31の外周面に接触させた場合は、定着ベルト31の外周面に付着したトナー等の付着物が、定着ベルト31と加熱部材33との間に挟まって接触不良が発生することにより、定着ベルト31を十分に加熱できなくなる虞がある。これに対し、本発明の定着装置のように、加熱部材33を定着ベルト31の内周面に接触させて配設すると、定着ベルト31と加熱部材33との間に付着物が挟まることがなく、定着ベルト31の加熱が不十分となる虞はない。
In the fixing device of the present invention, the
ところで、サイズの異なる用紙を、定着ベルト31の幅方向の中央部を基準として搬送する定着装置において、小サイズの用紙を連続通紙して定着処理をした場合、小サイズの用紙が通過する定着ベルト31の中央部側の熱量が奪われる。一方、定着ベルト31の小サイズの用紙が通過しない定着ベルト31の端部側においては、熱量がほとんど奪われない。この場合、定着ベルト31の幅方向全域に渡って均等に加熱すると、両端部側において過剰に温度上昇してしまう。そこで、図4及び図5に示す本発明の実施例2に係る定着装置は、発熱体36を、小サイズの用紙通過領域W1内に対応した位置と、小サイズの用紙通過領域W1外であって大サイズの用紙通過領域W2内に対応した位置に、それぞれ分けて配設している。小サイズの用紙を連続通紙する場合は、中央部側に配設した発熱体36を多く発熱することにより、小サイズの用紙通過領域W1における温度を所定の定着温度に回復させしつつ、それ以外の領域の過剰な温度上昇を抑制することが可能である。また、大サイズの用紙を通紙する場合は、中央部側と両端部側の全ての発熱体36を同等に発熱させることにより、大サイズの用紙通過領域W2における温度を所定の定着温度に回復させることができる。
By the way, in a fixing device that conveys paper of different sizes with the central portion in the width direction of the fixing
なお、上記実施例2の作用・効果について、図5に示すセンター基準の定着装置を例に説明したが、図6に示す端部基準の定着装置においても、上記と同様に各発熱体36の発熱を制御することにより、定着ベルト31の部分的な高温状態の発生を抑制することが可能である。
Although the operation and effect of the second embodiment has been described by taking the center reference fixing device shown in FIG. 5 as an example, the end reference fixing device shown in FIG. By controlling the heat generation, it is possible to suppress the occurrence of a partial high temperature state of the fixing
図7又は図8に示す本発明の実施例3に係る定着装置のように、湾曲板部34同士の間に折り曲げ部37を介して平板部35を連結した場合は、例えば図2に示す折り曲げ部37を有さない場合に比べて、加熱部材33の長手方向に渡る曲げ剛性を向上させることができる。このため、加熱部材33の長手方向に渡る撓みや変形を抑制することができ、加熱部材33によって定着ベルト31を安定して支持し走行させることが可能となる。
When the
また、図9又は図10に示す本発明の実施例4に係る定着装置のように、加熱部材33の定着ベルト31に対して非接触状態で対向する面を、熱放射性材料38で構成すれば、その熱放射性材料38で構成した面から発せられる輻射熱によっても定着ベルト31を加熱することが可能となる。これにより、定着ベルト31の加熱をより効果的に行うことができ、ウォームアップ時間の短縮を図ることが可能である。
Further, as in the fixing device according to the fourth embodiment of the present invention illustrated in FIG. 9 or FIG. 10, the surface of the
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。例えば、図2において、定着ベルト31を支持する支持部材の1つとして、定着ローラ30を適用しているが、定着ローラ30等の回転体以外に、回転しない定着パッド等によって定着ベルト31を支持する構成であってもよい。また、定着ベルト31に圧接されて定着ニップを形成する加圧部材として、加圧ローラ32以外に加圧ベルト等を適用することも可能である。また、本発明の定着装置を、図1に示すカラー画像形成装置に限らず、モノクロ画像形成装置や、複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等にも搭載することも可能である。
As mentioned above, although the Example of this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned Example, Of course, a various change can be added in the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, in FIG. 2, the fixing
8 定着装置
30 定着ローラ
31 定着ベルト
32 加圧ローラ
33 加熱部材
34 湾曲板部
34a 曲面部
35 平板部
35a 平面部
36 発熱体
37 折り曲げ部
38 熱放射性材料
N 定着ニップ
P 用紙
W1 小サイズの用紙通過領域
W2 大サイズの用紙通過領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 8
Claims (7)
前記加熱部材は、前記定着ベルトの内周面に接触する曲面部が形成された複数の湾曲板部を有し、該湾曲板部同士の間に、前記平板状の発熱体が配設された平面部が連結されて形成され、
前記平板状の発熱体は、前記平面部にのみ接触して配設されたことを特徴とする定着装置。 As a heating element, a heating member in which only a flat heating element is disposed , an endless fixing belt stretched over the heating member and at least one support member, and a pressure member in pressure contact with the fixing belt A fixing device that performs a fixing process of an unfixed image on the recording medium by passing the recording medium through a fixing nip formed by press-contacting the pressure member and the fixing belt.
The heating member has a plurality of curved plate portions formed with curved portions that contact the inner peripheral surface of the fixing belt, and the flat plate-like heating element is disposed between the curved plate portions. It is formed by connecting flat parts,
The fixing device according to claim 1, wherein the flat heating element is disposed in contact with only the flat portion.
前記加熱部材は複数の前記平面部を有し、これら複数の平面部は、小サイズの記録媒体通過領域内に対応させて前記平板状の発熱体が配設された平面部と、小サイズの記録媒体通過領域外であって大サイズの記録媒体通過領域内に対応させて前記平板状の発熱体が配設された平面部とから成り、
前記各平板状の発熱体は、前記各平面部にのみ接触して配設された請求項1から5のいずれか1項に記載の定着装置。 A fixing device that performs fixing processing by passing recording media of at least two types of sizes through a fixing nip,
The heating member includes a plurality of the flat portions, and the plurality of flat portions include a flat portion in which the flat plate-like heating element is disposed so as to correspond to a small-sized recording medium passage region, and a small size. A flat portion on which the flat plate-like heating element is disposed outside the recording medium passage area and corresponding to the large-size recording medium passage area,
6. The fixing device according to claim 1, wherein each of the plate-shaped heating elements is disposed in contact with only each of the planar portions.
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