JP6370228B2 - Fixing apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、用紙を加圧および加熱して、用紙上に形成された未定着画像を定着させる定着装置および画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus that pressurize and heat a sheet to fix an unfixed image formed on the sheet.
近年、複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置には、熱ローラ定着方式が多用されている。熱ローラ定着方式を用いた定着装置は、互いに圧接されたローラ対(定着ローラおよび加圧ローラ)を備え、加熱手段によってローラ対の圧接部(定着ニップ部)を加熱した後、未定着トナー画像が形成された用紙をローラ対の圧接部に給紙して通過させることで、熱および圧力によってトナー画像の定着を行っている。 2. Description of the Related Art In recent years, a heat roller fixing method is frequently used as a fixing device used in an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine or a printer. A fixing device using a heat roller fixing system includes a roller pair (fixing roller and pressure roller) that are in pressure contact with each other, and after heating a pressure contact portion (fixing nip portion) of the roller pair by a heating unit, an unfixed toner image The toner image is fixed by heat and pressure by feeding and passing the paper on which the toner is formed to the pressure contact portion of the roller pair.
上述した加熱手段としては、様々なサイズの用紙に対応するために、加熱する領域(加熱領域)がそれぞれ異なるハロゲンヒータを複数組み合わせて用いられている。例えば、用紙の幅方向における中央部に加熱領域が設けられ、小サイズ紙の加熱に対応したメインランプと、幅方向における端部に加熱領域が設けられたサブランプとの2つのハロゲンランプを加熱部材に収容して内部から加熱する方法がある。 As the heating means described above, a plurality of halogen heaters having different heating regions (heating regions) are used in combination in order to cope with various sizes of paper. For example, two halogen lamps, a main lamp corresponding to heating of a small size paper and a sub lamp provided with a heating area at the end in the width direction, provided with a heating area at the center in the width direction of the paper are heating members. There is a method in which it is housed and heated from the inside.
ハロゲンランプは、透明石英ガラスで構成された直管状のガラス管の中に、タングステンフィラメントと不活性ガスと微量のハロゲンとが収容され、ガラス管の端部が封止されている。ハロゲンランプでは、フィラメントが通電によって発熱して発光し、ガラス管を透過した輻射線によって加熱部材が加熱される。サブランプのフィラメントは、用紙全体を加熱するために、用紙が通過する範囲の外側まで加熱領域が延伸されており、用紙が通過しない領域も若干加熱するようにされている。 In the halogen lamp, a tungsten filament, an inert gas, and a trace amount of halogen are accommodated in a straight tubular glass tube made of transparent quartz glass, and the end of the glass tube is sealed. In the halogen lamp, the filament generates heat and emits light when energized, and the heating member is heated by the radiation that passes through the glass tube. In order to heat the entire paper, the filament of the sub lamp is extended to the outside of the range through which the paper passes, and the region through which the paper does not pass is also heated slightly.
ハロゲンランプを用いた加熱手段によって定着を行う場合、連続して処理する用紙の枚数が多くなると、用紙が通過する領域(通紙領域)では用紙に熱を奪われるのに対して、用紙が通過しない領域(非通紙領域)では、熱が蓄積されて端部が部分的に昇温するという課題があった。その結果、軸受けなどの端部に設けられた部品が、熱によって劣化することがあった。 When fixing by heating means using a halogen lamp, if the number of sheets to be processed continuously increases, the sheet passes through the area through which the sheet passes (paper passing area), whereas the sheet is deprived of heat. There is a problem that heat is accumulated in the non-sheet-passing region (non-sheet-passing region) and the temperature of the end part is partially increased. As a result, parts provided at the end such as a bearing may be deteriorated by heat.
また、加熱部材は、省エネルギー化や即熱性能向上のため、低熱容量化が進められており、加熱された際の変化(昇温)が大きくなっている。そのため、ガラス管といったフィラメントの周辺部品についても、加熱部材に対する熱源として考慮する必要がある。つまり、フィラメントを収容するガラス管は、フィラメントからの輻射線を概ね透過させるが、連続して通紙した際には、徐々に加熱されて500℃以上の高温となる。その後、ランプを消灯すると、フィラメントからの輻射線は放射されないが、高温となったガラス管は、輻射線を放射して加熱部材を過剰に加熱し、温度のオーバーシュートを生じさせることがあった。 Further, the heating member has been promoted to have a low heat capacity in order to save energy and improve the immediate heat performance, and the change (temperature increase) when heated is large. Therefore, it is necessary to consider peripheral parts of the filament such as a glass tube as a heat source for the heating member. That is, the glass tube that accommodates the filament generally transmits the radiation from the filament, but when the paper is continuously passed, it is gradually heated to a high temperature of 500 ° C. or higher. After that, when the lamp is turned off, the radiation from the filament is not radiated, but the glass tube that has reached a high temperature may radiate the radiation and heat the heating member excessively, resulting in a temperature overshoot. .
特に、通紙している際の非通紙領域では、加熱部材の温度が高くなっているため、ガラス管から加熱部材への輻射線による熱移動が少なくなり、ガラス管は温度が高い状態を維持する。ガラス管と加熱部材との距離によって異なるが、高温となったガラス管からの輻射線は、幅方向で広がるように放射されるため、非通紙領域に隣接する通紙領域にも影響を与える。従って、通紙領域の端部から非通紙領域にかかる範囲において、オーバーシュートが大きくなる傾向があった。上述した構成では、オーバーシュートによって、加熱部材が高温となっている際に通紙を行うと、高温オフセット等の画質低下が生じるため、待機させて加熱部材の冷却を行っており、利便性が低下するといった問題があった。 In particular, in the non-sheet passing region when the paper is being passed, since the temperature of the heating member is high, heat transfer due to radiation from the glass tube to the heating member is reduced, and the glass tube is in a high temperature state. maintain. Although it varies depending on the distance between the glass tube and the heating member, radiation from the glass tube that has reached a high temperature is radiated so as to spread in the width direction, thus affecting the paper passing area adjacent to the non-paper passing area. . Therefore, there is a tendency for overshoot to increase in the range from the end of the sheet passing area to the non-sheet passing area. In the above-described configuration, if paper is passed while the heating member is at a high temperature due to overshoot, image quality degradation such as high temperature offset occurs, so the heating member is kept waiting to cool the heating member. There was a problem of a drop.
このような問題に対し、従来では、連続通紙が終了した後、定着部材を所定の時間の間回転させる後回転動作によって、加熱部材の熱を他の接触している部材へ移動させて、加熱部材を冷却させる制御を行っていた。ところで、画像形成装置では、主システムをシャットダウンして待機するスリープモードによって、電力の消費を節約しているが、後回転動作を行うことで、スリープモードへの移行までの時間が長くなり、さらに、余分な回転駆動電力が必要となるため、省エネルギー化の妨げとなっていた。そこで、通紙後のオーバーシュートを防止するため、通紙中に熱源をOFFにして異常昇温を防止する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 In order to solve such a problem, conventionally, after the continuous sheet passing is completed, the heat of the heating member is moved to another contacting member by a post-rotation operation in which the fixing member is rotated for a predetermined time. Control which cools a heating member was performed. By the way, in the image forming apparatus, power consumption is saved by the sleep mode in which the main system is shut down and stands by, but by performing the post-rotation operation, the time until the transition to the sleep mode is increased, Since extra rotational driving power is required, it has been an obstacle to energy saving. Therefore, in order to prevent overshoot after the paper is passed, a method has been proposed in which the heat source is turned off during paper passing to prevent abnormal temperature rise (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載の定着装置では、一連のジョブにおける最終記録媒体(用紙)の後端が、定着ローラと加圧ローラとを圧接させた定着位置を通過する時点よりも所定時間前に熱源をOFFにすることで、連続通紙後の定着ローラの過昇温を抑制している。しかしながら、熱源を強制的にOFFにしているので、再加熱までの時間を必要としており、定着ローラの温度が過剰に低下すると、次の通紙の際に、昇温のための待ち時間が生じる虞があった。また、特許文献1では、非通紙領域での過昇温が考慮されておらず、定着ローラに温度ムラが生じる虞があった。
In the fixing device described in
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、ハロゲンランプの局所的な過熱によるオーバーシュートを防ぐことができる定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a fixing device and an image forming apparatus that can prevent overshoot due to local overheating of a halogen lamp.
本発明に係る定着装置は、回転可能に設けられた加熱部材および加圧部材と、前記加熱部材を加熱するランプ部と、前記加熱部材の温度を検知する温度検知部と、前記ランプ部に供給する電力を制御する温度制御部とを備え、前記加熱部材と前記加圧部材とによって、互いの間に挿入された用紙を挟持しながら搬送し、該用紙上の未定着トナー画像を加熱および加圧して該用紙上に定着させる定着装置であって、搬送される用紙の幅に沿った方向を幅方向とするとき、前記ランプ部は、前記加熱部材の前記幅方向の中央部を加熱し、ガラス管とフィラメントとを有する第1ランプと、前記加熱部材の前記幅方向の端部を加熱し、ガラス管とフィラメントとを有する第2ランプとを備え、前記第1ランプおよび前記第2ランプは、前記ガラス管の前記幅方向での両端部の外径が中央部の外径よりも大きく形成され、互いの前記ガラス管が接近して配置されており、前記幅方向での両端部において、互いの前記ガラス管を接触させるように配置されていることを特徴とする。 The fixing device according to the present invention includes a heating member and a pressure member that are rotatably provided, a lamp unit that heats the heating member, a temperature detection unit that detects a temperature of the heating member, and a supply to the lamp unit. A temperature control unit that controls electric power to be conveyed, and the heating member and the pressure member convey and convey the sheet inserted between them, and heat and add an unfixed toner image on the sheet. A fixing device that presses and fixes the sheet on the sheet, wherein when the direction along the width of the sheet to be conveyed is a width direction, the lamp unit heats the central part of the heating member in the width direction; A first lamp having a glass tube and a filament; and a second lamp having a glass tube and a filament for heating the end in the width direction of the heating member, wherein the first lamp and the second lamp are The glass tube The outer diameters of both ends in the width direction are formed larger than the outer diameter of the central part, and the glass tubes are arranged close to each other, and the glass tubes of each other are arranged at both ends in the width direction. It arrange | positions so that it may contact.
本発明に係る定着装置では、前記第1ランプおよび前記第2ランプのうち、互いの前記ガラス管が接触している領域は、前記加熱部材と前記加圧部材とによって搬送される用紙のうち、前記幅方向のサイズが最大である用紙における非通紙領域を含む構成としてもよい。 In the fixing device according to the present invention, among the first lamp and the second lamp, a region where the glass tubes are in contact with each other is a sheet conveyed by the heating member and the pressure member. It may be configured to include a non-sheet passing region in a sheet having the maximum size in the width direction.
本発明に係る定着装置では、前記第1ランプおよび前記第2ランプは、前記幅方向に対し、非通紙領域内であり、且つ、前記フィラメントが存在している領域において、互いの前記ガラス管が接触している構成としてもよい。 In the fixing device according to the present invention, the first lamp and the second lamp are in the non-sheet passing region with respect to the width direction, and in the region where the filament is present, the glass tubes of each other. It is good also as a structure which is contacting.
本発明に係る定着装置では、前記温度制御部は、複数の用紙に対し連続して定着を行う場合、前記ランプ部によって加熱される前記加熱部材の温度を通紙温度に設定し、該通紙温度を維持するように前記ランプ部に供給する電力を制御し、最後に定着を行う用紙が前記加熱部材と前記加圧部材とが当接するニップ部を通過し終わる前に、定着する温度の設定を該通紙温度よりも低い温度に設定する構成としてもよい。 In the fixing device according to the present invention, the temperature control unit sets a temperature of the heating member heated by the lamp unit to a sheet temperature when fixing a plurality of sheets continuously, The electric power supplied to the lamp unit is controlled so as to maintain the temperature, and the fixing temperature is set before the paper to be fixed last passes through the nip portion where the heating member and the pressure member abut. May be set to a temperature lower than the sheet passing temperature.
本発明に係る定着装置では、前記温度制御部は、用紙を通紙する前および通紙した後において、前記加熱部材を所定の温度に維持して保温するため、前記通紙温度よりも低い温度とされた待機温度が設定されており、最後に定着を行う用紙が前記加熱部材と前記加圧部材とが当接するニップ部を通過し終わる前に、定着する温度の設定を該待機温度に設定する構成としてもよい。 In the fixing device according to the present invention, the temperature control unit keeps the heating member at a predetermined temperature before and after passing the paper, so that the temperature is lower than the paper passing temperature. The standby temperature is set to the standby temperature before the sheet to be fixed last passes through the nip where the heating member and the pressure member abut. It is good also as composition to do.
本発明に係る定着装置では、前記温度制御部は、連続して定着を行う用紙の枚数に基づく通紙枚数情報、定着を行う用紙の種類に基づく用紙情報、または設置された環境に基づく環境情報に応じて、前記加熱部材の設定温度を下げるタイミングおよび該設定温度を変更する構成としてもよい。 In the fixing device according to the present invention, the temperature control unit includes the number of passing sheets based on the number of sheets to be continuously fixed, the sheet information based on the type of the sheet to be fixed, or the environment information based on the installed environment. Depending on the above, it is possible to adopt a configuration in which the set temperature of the heating member is lowered and the set temperature is changed.
本発明に係る定着装置では、少なくともシリコーンゴムで形成された弾性層を含む前記加熱部材を備え、前記ランプ部の輻射熱と厚み方向での熱伝導とによって前記弾性層を加熱可能な前記加熱部材の内側領域に対して、前記第1ランプからの距離および前記第2ランプからの距離が等しい、または、前記第2ランプからの距離より前記第1ランプからの距離のほうが短い構成としてもよい。 The fixing device according to the present invention includes the heating member including at least an elastic layer formed of silicone rubber, and the heating member capable of heating the elastic layer by radiant heat of the lamp portion and heat conduction in the thickness direction. The distance from the first lamp and the distance from the second lamp may be equal to the inner region, or the distance from the first lamp may be shorter than the distance from the second lamp.
本発明に係る定着装置では、前記加熱部材は、フッ素樹脂で形成された表層と、シリコーンゴムで形成された弾性層と、ポリイミド樹脂で形成された基材とを有する定着ベルトと、内部に前記ランプ部が設けられた金属製円筒ローラとを備え、前記金属製円筒ローラのうち前記定着ベルトに巻きかけられた部分の内側領域に対して、前記第1ランプからの距離および前記第2ランプからの距離が等しい、または、前記第2ランプからの距離より前記第1ランプからの距離のほうが短い構成としてもよい。 In the fixing device according to the present invention, the heating member includes a fixing belt having a surface layer formed of a fluororesin, an elastic layer formed of silicone rubber, and a base material formed of polyimide resin, A metal cylindrical roller provided with a ramp portion, with respect to an inner region of a portion of the metal cylindrical roller that is wound around the fixing belt, from a distance from the first lamp and from the second lamp Or the distance from the first lamp may be shorter than the distance from the second lamp.
本発明に係る定着装置では、前記第1ランプおよび前記第2ランプは、それぞれのガラス管が接触するように、前記幅方向の両端のそれぞれ一方に設けられた碍子によって、所定の間隔を保つように支持されている構成としてもよい。 In the fixing device according to the present invention, the first lamp and the second lamp are maintained at a predetermined interval by an insulator provided on each one of both ends in the width direction so that the respective glass tubes are in contact with each other. It is good also as a structure supported by.
本発明に係る定着装置では、前記第1ランプは、少なくとも非通紙領域に存在する第2ランプのフィラメントに対向する領域において、フィラメントが短絡されている構成としてもよい。 In the fixing device according to the present invention, the first lamp may be configured such that the filament is short-circuited at least in a region facing the filament of the second lamp existing in the non-sheet passing region.
本発明に係る定着装置では、前記加熱部材を加熱する第3ランプを備え、前記第3ランプは、少なくとも前記第2ランプのガラス管と接触可能である構成としてもよい。 The fixing device according to the present invention may include a third lamp that heats the heating member, and the third lamp may be in contact with at least a glass tube of the second lamp.
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る定着装置を備えていることを特徴とする。 An image forming apparatus according to the present invention includes the fixing device according to the present invention.
本発明によると、隣接するハロゲンランプを接触させることで、端部を介して接触熱伝導による熱移動が生じ、熱量が分散される。それによって、ハロゲンランプの局所的な過熱によるオーバーシュートを防ぐことができる。 According to the present invention, by bringing adjacent halogen lamps into contact with each other, heat transfer is caused by contact heat conduction through the end portion, and the amount of heat is dispersed. Thereby, overshoot due to local overheating of the halogen lamp can be prevented.
(画像形成装置)
以下、本発明の実施の形態に係る画像形成装置について、図面を参照して説明する。
(Image forming device)
Hereinafter, an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略側面図である。 FIG. 1 is a schematic side view of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
本発明の実施の形態に係る画像形成装置1は、露光装置11、現像装置12、感光体ドラム13、クリーナ装置14、帯電器15、中間転写ベルト装置16、定着装置17、給紙トレイ18、排紙トレイ19、手差し給紙トレイ38、および用紙搬送経路Sを備える構成とされており、外部から伝達された画像データに応じて、所定の用紙に対して多色及び単色の画像を形成する。
An
画像形成装置1において扱われる画像データは、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色を用いたカラー画像に応じたものである。従って、現像装置12、感光体ドラム13、帯電器15、クリーナ装置14は、各色に応じた4種類の潜像を形成するようにそれぞれ4個ずつ設けられ、それぞれブラック、シアン、マゼンタ、イエローに設定され、これらによって4つの画像ステーションPa、Pb、Pc、Pdが構成されている。
The image data handled in the
感光体ドラム13は、画像形成装置1の略中央に配置されている。帯電器15は、感光体ドラム13の表面を所定の電位に均一に帯電させる。露光装置11は、感光体ドラム13の表面を露光して静電潜像を形成する。現像装置12は、感光体ドラム13の表面の静電潜像を現像して、感光体ドラム13の表面にトナー像を形成する。上述した一連の動作によって、各感光体ドラム13の表面に各色のトナー像が形成される。クリーナ装置14は、現像および画像転写の後に感光体ドラム13の表面の残留トナーを除去および回収する。露光装置11は、光源であるレーザ照射部や光を反射する反射ミラーなどを備えたレーザスキャニングユニット(LSU)が用いられている。なお、露光装置11として、発光素子をアレイ状に並べたLED書込みヘッドなどを用いてもよい。
The
中間転写ベルト装置16は、感光体ドラム13の上側に配置され、中間転写ベルト21、中間転写ベルト駆動ローラ22、中間転写ベルト従動ローラ23、中間転写ローラ24、および中間転写ベルトクリーニング装置25を備えている。なお、中間転写ローラ24は、YMCK用の各色の画像ステーションに対応して4本設けられている。
The intermediate
中間転写ベルト駆動ローラ22、中間転写ベルト従動ローラ23、および中間転写ローラ24は、中間転写ベルト21を張架して、中間転写ベルト21の表面を所定方向(図中矢符M方向)に移動させるように構成されている。
The intermediate transfer
中間転写ベルト21は、矢符Mの方向へ周回移動し、中間転写ベルトクリーニング装置25によって残留トナーを除去および回収され、各感光体ドラム13の表面に形成された各色のトナー像が順次転写して重ね合わされて、中間転写ベルト21の表面にカラーのトナー像が形成される。
The
画像形成装置1は、転写ローラ26aを含む2次転写装置26をさらに備えている。転写ローラ26aは、中間転写ベルト21との間にニップ域が形成されており、用紙搬送経路Sを通じて搬送されて来た用紙をニップ域に挟み込んで搬送する。用紙は、ニップ域を通過する際に、中間転写ベルト21の表面のトナー像が転写される。
The
給紙トレイ18は、画像形成に使用する用紙を蓄積しておくためのトレイであり、露光装置11の下側に設けられている。また、排紙トレイ19は、画像形成装置1の上側に設けられており、画像形成済みの用紙を載置するためのトレイである。手差し給紙トレイ38は、画像形成装置1の側面に開閉自在に取り付けられたトレイであり、開くことで画像形成に使用する用紙を積載することができる。
The
用紙搬送経路Sは、S字状に設けられた主経路S1と、主経路S1の途中で分岐して再合流する反転経路S2とを備え、主経路S1に沿って、ピックアップローラ31、手差しピックアップローラ39、レジスト前ローラ33、レジストローラ32、2次転写装置26、定着装置17、および排紙ローラ34が配置されている。反転経路S2は、定着装置17と排紙ローラ34との間から分岐し、複数の搬送ローラ35を経由してレジスト前ローラ33とレジストローラ32との間に再合流する。
The sheet transport path S includes a main path S1 provided in an S-shape and an inversion path S2 that branches in the middle of the main path S1 and rejoins. A
ピックアップローラ31は、給紙トレイ18の端部近傍に備えられ、給紙トレイ18から用紙を1枚ずつ用紙搬送経路Sに供給する呼び込みローラである。手差しピックアップローラ39は、手差し給紙トレイ38の端部近傍に備えられ、手差し給紙トレイ38から用紙を1枚ずつ用紙搬送経路Sに供給する呼び込みローラである。レジストローラ32は、給紙トレイ18から搬送されている用紙を一旦保持し、感光体ドラム13上のトナー像の先端と用紙の先端とを合わせるタイミングで用紙を転写ローラ26aに搬送する。レジスト前ローラ33は、用紙の搬送を促進補助するための小型のローラである。
The
定着装置17では、未定着のトナー像を用紙に定着させる。定着後の用紙は、排紙ローラ34によって排紙トレイ19上に排出される。なお、定着装置17については、後述する図2を参照して詳細を説明する。
The fixing
また、用紙の表面だけでなく、裏面に画像形成を行う場合は、用紙を排紙ローラ34から反転経路S2へと逆方向に搬送して、用紙の表裏を反転させ、用紙をレジストローラ32へと再度導き、表面と同様にして裏面に画像形成を行い、用紙を排紙トレイ19へと搬出する。
Further, when image formation is performed not only on the front side but also on the back side of the paper, the paper is conveyed in the reverse direction from the
なお、画像形成装置1によって画像形成される用紙は、普通紙だけに限定されず、ハガキ、封筒、厚紙、およびOHPフィルムなどの多様な記録材を用いることができる。
The paper on which the image is formed by the
(定着装置)
本発明に係る定着装置17では、それぞれ異なる構成とされた4つの実施形態を備えている。以下では、本発明の第1実施形態ないし第4実施形態に係る定着装置17のそれぞれについて、図面を参照して説明する。
(Fixing device)
The fixing
(第1実施形態)
図2は、本発明の第1実施形態に係る定着装置の概略断面図である。
(First embodiment)
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the fixing device according to the first embodiment of the present invention.
本発明の第1実施形態に係る定着装置17は、ベルト定着方式とされており、定着ローラ81および加熱ローラ71に定着ベルト51が巻き掛けられている。定着装置17では、定着ベルト51を介して定着ローラ81に加圧ローラ40(加圧部材の一例)が押圧されており、定着ベルト51と加圧ローラ40とで用紙Pを挟持して搬送する。定着ローラ81および加圧ローラ40は、荷重を付与するバネ等によって、互いに圧接されており、荷重は400Nとされている。これによって、定着ローラ81と加圧ローラ40との間には、用紙Pの搬送方向での長さが約7mmの定着ニップ部Nfが形成されている。用紙Pは、定着ニップ部Nfを通過する際に、トナーTで形成された未定着トナー像が、加圧および加熱されて定着される。なお、以下では説明のため、用紙Pの幅と平行な方向を幅方向X(後述する図3参照)と呼ぶ。幅方向Xは、定着ローラ81、加圧ローラ40、および加熱ローラ71の軸方向に対して平行とされている。
The fixing
定着装置17では、用紙Pを搬送する際、モータやギアなどで形成された回転駆動手段(図示しない)によって、加圧ローラ40を回転駆動させる構成とされ、定着ローラ81、定着ベルト51、および加熱ローラ71は、加圧ローラ40の駆動に従動して回転する。なお、本実施の形態では、加圧ローラ40に回転駆動手段を接続しているが、定着ローラ81や加熱ローラ71に回転駆動手段を接続して回転駆動させる構成としてもよい。
In the fixing
定着ローラ81は、円柱状の定着芯金81aの周囲に定着弾性層81bが形成された2層構造とされている。定着芯金81aは、中空または中実シャフトであって、例えば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、および銅等の金属または合金で形成されている。定着弾性層81bは、シリコーンゴムやフッ素ゴム、あるいはそれらを発泡させたスポンジゴムを材料として形成されている。
The fixing
本実施の形態において、定着芯金81aは、鉄で形成され、外径がφ20mmの中実シャフトであって、定着弾性層81bは、厚みが5mmで、アスカーC硬度が40度とされたシリコンスポンジゴムで形成されている。なお、定着芯金81aは、幅方向Xで用紙Pよりも充分に長く形成されており、定着弾性層81bは、定着芯金81aよりも短く、幅方向Xで設けられた範囲が330mmとされている。
In the present embodiment, the fixing
加圧ローラ40は、円柱状の加圧芯金41の周囲に加圧弾性層42が形成され、加圧弾性層42の表面に加圧離型層43が設けられた3層構造とされている。加圧芯金41は、中空または中実シャフトであって、例えば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、および銅等の金属または合金で形成されている。加圧弾性層42は、シリコーンゴムやフッ素ゴム、あるいはそれらを発泡させたスポンジゴムを材料として形成されている。加圧離型層43は、PFA(テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体)やPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のフッ素樹脂で形成されている。
The pressure roller 40 has a three-layer structure in which a pressure elastic layer 42 is formed around a
本実施の形態において、加圧芯金41は、鉄で形成され、外径がφ26mmで、厚みが1mmの中空シャフトであって、加圧弾性層42は、厚みが2mmで、アスカーC硬度が50度とされたシリコンスポンジゴムで形成されており、加圧離型層43は、厚みが50μmとされたPFAチューブで形成されている。なお、加圧ローラ40では、定着ローラ81と同様に、加圧弾性層42(加圧離型層43)が加圧芯金41の一部に設けられ、幅方向Xで設けられた範囲が330mmとされている。
In the present embodiment, the pressure cored
定着ベルト51は、3層構造の無端状のベルトであって、基材と、基材の表面に形成された弾性層と、弾性層の表面に形成された離型層とで構成されている。基材は、例えば、ポリイミド、ポリアミド、およびアラミド樹脂等の耐熱樹脂、あるいはステンレスやニッケル等の圧延や電鋳によって製作された金属材料に、銅層を付加して形成されている。弾性層は、材質として、例えば、シリコーンゴムやフッ素ゴムなどのエラストマー材料が用いられている。離型層は、材質として、例えば、PFAやPTFE等のフッ素樹脂が用いられている。熱容量の小さいベルト構造を用いることで、効率よく短時間で昇温することができる。
The fixing
本実施の形態において、定着ベルト51は、幅方向Xの長さが320mmで、内径がφ40mmで、厚みが50μmとされたポリイミド製の基材を用い、厚みが150μmのシリコーンゴムで形成された弾性層と、厚みが12μmのPFAで形成された離型層とで基材がコーティングされている。
In the present embodiment, the fixing
加熱ローラ71は、金属製円筒ローラであって、円筒状とされた芯金と、芯金の内側に設けられた熱吸収層と、加熱芯金の外側に設けられた樹脂層とを備えた3層構造とされている。加熱ローラ71の芯金は、定着芯金81aや加圧芯金41と同様の材料で形成すればよい。樹脂層は、PFAやPTFE等のフッ素樹脂で形成され、定着ベルト51との摩擦力を低減している。加熱ローラ71の内側には、ハロゲンランプを備えるランプ部60が挿入されており、ハロゲンランプから放射される輻射線によって加熱される。ところで、加熱ローラ71の芯金に用いられる金属材料は、一般的に放射率が低く、ハロゲンランプからの輻射線を反射するため、良好な加熱効率を得られない場合が多い。そこで、本実施の形態では、例えば、シリコン樹脂、フッ素樹脂、イミド樹脂、金属酸化物、およびカーボン等の放射率の高い材料で形成された熱吸収層を芯金の内側に設けることで、輻射線を吸収しやすくしている。なお、ランプ部60については、後述する図3ないし図4Bを参照して、詳細に説明する。
The
本実施の形態において、加熱ローラ71は、外径が20mmで、厚みが0.1mmとされたステンレス製の芯金を用いている。また、樹脂層は、芯金にPTFEコートを施して形成され、厚みが20μmとされている。熱吸収層は、金属酸化物塗料を塗布し焼成して形成されている。なお、加熱ローラ71では、樹脂層が芯金の一部に設けられ、幅方向Xで設けられた範囲が325mmとされている。
In the present embodiment, the
定着装置17は、さらに、2つのサーミスタ(中央サーミスタ91aおよび端部サーミスタ91b)と、通紙センサ92と、剥離爪93とを備えている。本実施の形態において、2つのサーミスタは、定着ベルト51を介して加熱ローラ71に対向する位置に設けられており、定着ベルト51の温度を検知する。なお、2つのサーミスタについては、後述する図3を参照して、詳細に説明する。
The fixing
通紙センサ92は、用紙Pの搬送方向で定着ニップ部Nfの下流側に設けられ、通過する用紙Pを検知する。通紙センサ92は、既知の機械式、光学式、および電気式センサを用いればよい。通紙センサ92の検知結果では、用紙Pを検知している状態と、用紙Pを検知していない状態とに変化することに基づいて、通紙センサ92を通過したものが、用紙Pの先端および後端のいずれであるかを判別することができる。
The
剥離爪93は、定着ニップ部Nfより定着ローラ81の回転方向下流側であって、定着ベルト51(定着ローラ81)の周面に近接するように設けられ、定着ニップ部Nfを通過した用紙Pの先端に当接して、定着ベルト51から用紙Pを剥離させる。
The peeling
次に、ランプ部60を示す図面に基づいて、詳細に説明する。
Next, it demonstrates in detail based on drawing which shows the lamp | ramp
図3は、本発明の第1実施形態に係る定着装置のランプ部を示す側面図であって、図4Aは、図3における矢符A−Aの断面図であって、図4Bは、図3における矢符B−Bの断面図である。 3 is a side view showing the lamp portion of the fixing device according to the first embodiment of the present invention, FIG. 4A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 3, and FIG. 3 is a cross-sectional view of arrow BB in FIG.
図3に示す通紙領域PWは、画像形成装置1で搬送される用紙Pのうち、幅方向Xのサイズが最大の用紙Pを示している。通紙領域PWは、幅方向Xで定着ベルト51よりも狭い幅とされている。なお、画像形成装置1では、通紙領域PWより幅の狭い用紙Pに対して画像形成を行ってもよい。この際、用紙Pは、幅方向Xの中心が通紙領域PWの中心と略一致するように搬送される。第1実施形態において、ランプ部60に加熱される被加熱部HKは加熱ローラ71であって、加熱ローラ71を介して定着ベルト51が加熱される。つまり、幅方向Xにおいて、定着ベルト51が加熱される領域は、ランプ部60によって加熱ローラ71が加熱される領域と略一致し、加熱ローラ71および定着ベルト51が、ランプ部60によって加熱される加熱部材TBに相当する。
A sheet passing area PW shown in FIG. 3 indicates a sheet P having a maximum size in the width direction X among the sheets P conveyed by the
ランプ部60は、熱源として複数のハロゲンランプ(メインランプ110およびサブランプ120)が設けられている。複数のハロゲンランプは、長手方向(幅方向X)の両端部の外径が中央部の外径よりも大きく形成され、隣接するハロゲンランプの両端部同士が接触している。具体的に、ランプ部60は、メインランプ110(第1ランプ)、サブランプ120(第2ランプ)、碍子61、およびリード線62を備えた構成とされている。つまり、ランプ部60(2本ランプ構造60a)は、メインランプ110とサブランプ120との2つのハロゲンランプを備えた構造とされている。なお、以下では説明のために、メインランプ110とサブランプ120とを併せて、ハロゲンランプと呼ぶことがある。
The
メインランプ110およびサブランプ120は、透明石英ガラスで形成されたガラス管(バルブ)の中に、タングステンで形成されたフィラメント、不活性ガス、および微量のハロゲンが収容されて封止されたハロゲンランプである。メインランプ110およびサブランプ120は、両端部が碍子61に保持されて一体化されている。メインランプ110およびサブランプ120の両端部には、リード線62が接続されており、リード線62を介してフィラメントに電力が供給される。碍子61は、外径が約φ13mmとされている。なお、以下ではそれぞれを区別するために、メインランプ110のガラス管およびフィラメントを、メインバルブ111およびメインフィラメント112と呼び、サブランプ120のガラス管およびフィラメントをサブバルブ121およびサブフィラメント122と呼ぶことがある。
The
メインランプ110は、小サイズの用紙Pの加熱に対応し、幅方向Xの中央に加熱領域RHが設けられている。具体的に、フィラメントは、螺旋状に巻かれて形成されており、加熱領域RHでは、単位長さ当たりの巻き数を多くすることで発熱量を増加させている。つまり、メインフィラメント112は、幅方向Xの中央(メインフィラメント中央部112b)において、密に巻かれており、幅方向Xの両端部(メインフィラメント端部112a)において、疎に巻かれている。メインランプ110の加熱領域RHは、幅方向Xで通紙領域PWよりも狭い範囲とされている。
The
サブランプ120は、メインランプ110と異なり、幅方向Xの両端部に加熱領域RHが設けられている。つまり、サブフィラメント122は、幅方向Xの中央(サブフィラメント中央部122b)において、疎に巻かれており、幅方向Xの両端部(サブフィラメント端部122a)において、密に巻かれている。サブランプ120の加熱領域RHは、通紙領域PWの端部に設けられており、通紙領域PWの範囲外まで延伸されている。つまり、サブランプ120は、加熱部材TBと用紙Pとが接しない非通紙領域の一部(非通紙加熱域RK)を加熱する。
Unlike the
メインフィラメント中央部112bの両端は、幅方向Xでサブフィラメント端部122aの一部と重複している。従って、メインランプ110およびサブランプ120は、互いの加熱領域RHを併せることで通紙領域PWの全域を覆い、通紙領域PWより広い範囲を加熱する。
Both ends of the main filament
メインバルブ111は、幅方向Xの両端部(メインバルブ端部111a)の外径が中央部(メインバルブ中央部111b)の外径よりも大きく形成されている。具体的に、メインバルブ中央部111bは、幅方向Xの中心が最も細く形成されており、外側に向かうに従って、メインバルブ端部111aの外径と同じになるように、徐々に太くなっている。メインバルブ中央部111bとメインバルブ端部111aとは、境界に段差などを設けること無く繋がっている。サブバルブ121は、メインバルブ111と同じ形状とされており、幅方向Xの両端部(サブバルブ端部121a)の外径が中央部(サブバルブ中央部121b)の外径よりも大きく形成されている。具体的に、メインバルブ中央部111bおよびサブバルブ中央部121bは、幅方向Xの長さが260mmとされ、外径がφ6.1〜6.15mmとされている。メインバルブ端部111aおよびサブバルブ端部121aは、外径がφ6.15〜6.25mmとされている。
The
メインランプ110およびサブランプ120は、碍子61に保持されることで、メインバルブ端部111aとサブバルブ端部121aとが接触した接触領域BSが設けられている。図4Aに示すように、メインバルブ端部111aとサブバルブ端部121aとは接触している。これに対し、図4Bに示すように、メインバルブ中央部111bとサブバルブ中央部121bとは離間している。本実施の形態において、接触領域BSは、碍子61の近傍に設けられており、一部がサブランプ120の加熱領域RHおよび通紙領域PWの端部と重複している。従って、接触領域BSは、サブランプ120の加熱領域RHであって、通紙領域PWの範囲外である部分(非通紙加熱域RK)と重複している。なお、本発明はこれに限定されず、接触領域BSは、全体が通紙領域PWの範囲外に設けられていてもよく、非通紙加熱域RKと重複しない範囲としてもよい。
The
中央サーミスタ91aは、幅方向Xで通紙領域PWの略中央であって、メインランプ110の加熱領域RHに対向する位置に設けられている。端部サーミスタ91bは、通紙領域PWの端部であって、サブランプ120の加熱領域RHに対向する位置に設けられている。中央サーミスタ91aおよび端部サーミスタ91bで検知した結果は、温度制御部203a(後述する図12参照)に伝達される。本実施の形態では、中央サーミスタ91aおよび端部サーミスタ91bとして非接触式サーミスタを用いているが、非通紙領域の温度を検知する場合には、接触式サーミスタを用いてもよい。
The
ハロゲンランプを点灯した際、フィラメントは、2000℃以上の高温となって輻射線を放射し、加熱ローラ71の内側面(特に、熱吸収層)を加熱しており、加熱領域RH近傍において発熱量が大きくなる。ガラス管は、フィラメントからの輻射線の一部を吸収するため、特に、加熱領域RH近傍(メインバルブ中央部111bおよびサブバルブ端部121a)において500℃以上の高温となるが、それ以外の部分(メインバルブ端部111aおよびサブバルブ中央部121b)では、比較的低温となる。ハロゲンランプを消灯した後、フィラメントからの放射は無くなるが、高温となったガラス管からは輻射線が放射される。このとき、従来の構成では、ガラス管からの輻射線によって加熱ローラが加熱され、温度が上昇するオーバーシュートが生じる虞があった。
When the halogen lamp is turned on, the filament becomes a high temperature of 2000 ° C. or higher and radiates radiation to heat the inner surface (particularly the heat absorption layer) of the
しかしながら、本実施の形態では、メインバルブ端部111aとサブバルブ端部121aとが接触した構成とされており、高温のサブバルブ端部121aに対し、低温のメインバルブ端部111aが近接している。一般的に、フィラメントからの放射は、波長約1μmをピークとしており、ガラス管を概ね透過する。これに対し、約500℃程度の高温となったガラス管からの輻射は、波長約3.5μmをピークとしており、ガラス管を透過しにくく、近接する低温のガラス管に吸収される。すなわち、サブバルブ端部121aから加熱ローラ71への輻射は、メインバルブ端部111aに遮られて減少し、加熱ローラ71のオーバーシュートが抑制される。
However, in the present embodiment, the
また、隣接するハロゲンランプを接触させることで、端部を介して接触熱伝導による熱移動が生じ、熱量が分散される。それによって、ハロゲンランプの局所的な過熱によるオーバーシュートを防ぐことができる。 Further, by bringing adjacent halogen lamps into contact with each other, heat transfer occurs through contact heat conduction through the end portions, and the amount of heat is dispersed. Thereby, overshoot due to local overheating of the halogen lamp can be prevented.
メインランプ110およびサブランプ120のうち、接触領域BSは、通紙領域PWの範囲外(非通紙領域)の一部と重なっている。非通紙領域でガラス管を接触させ、通紙領域PWでガラス管を離間させることで、ハロゲンランプの立ち上げ時には、隣接するハロゲンランプに熱が奪われにくくなるので、素早い立ち上げが可能となり、オーバーシュート抑制と昇温時間短縮の両立が可能となる。
Of the
非通紙領域でのオーバーシュートは、非通紙加熱域PKでのサブフィラメント端部122aによるサブバルブ端部121aが大きな要因の1つである。従って、非通紙領域内でフィラメントが存在している部分において、メインランプ110およびサブランプ120のガラス管を接触させてもよい。ハロゲンランプを用いた構造では、立ち上げ時間の短縮やフィラメントの劣化を防ぐため、ガラス管の温度を高めて、封入されたガスにハロゲンサイクルを生じさせる必要がある。そこで、ガラス管が接触する範囲を必要最小限な範囲とすることで、過剰な冷却を防いでガラス管の温度を高めつつ、局所的な温度上昇を防ぐことができる。
The overshoot in the non-sheet passing region is one of the major factors due to the
本実施の形態では、碍子61によって複数のハロゲンランプを一体化することで、ハロゲンランプ同士の間隔を維持しつつ、確実に両端部が接触した状態としている。また、ガラス管を封止している端部の温度を低減させることで、封止部の破損を防ぎ、ハロゲンランプを長期に亘って用いることができる。なお、碍子61は、製法上の都合から、メインランプ110とサブランプ120とを完全に固定せずに、僅かな隙間(遊び)を設けてもよい。
In the present embodiment, the plurality of halogen lamps are integrated by the
次に、ランプ部60(2本ランプ構造60a)の変形例について説明する。
Next, a modified example of the lamp unit 60 (two
図5は、本発明の第1実施形態に係るランプ部の変形例を示す側面図である。 FIG. 5 is a side view showing a modification of the lamp unit according to the first embodiment of the present invention.
変形例は、図3に示すランプ部60に対して、フィラメントの一部を短絡させて、発熱量を低減させた構成とされている。具体的に、変形例におけるランプ部60(短絡ランプ構造60b)は、図3に示すランプ部60(2本ランプ構造60a)と略同様の構造とされ、加熱領域RH以外の部分が低発熱領域RTとされている。低発熱領域RTでは、フィラメントを短絡させて実質的な巻き数を無くしており、発熱量を無視できる程度まで低減させている。メインランプ110では、メインフィラメント端部112aが低発熱領域RTとされており、サブランプ120では、サブフィラメント中央部122bが低発熱領域RTとされている。低発熱領域RTを設けることで、部分的に加熱するハロゲンランプとして、加熱する部分と、温度上昇を抑制したい部分とを明確に区分することができる。なお、低発熱領域RTは、フィラメントを短絡させるだけでなく、単位長さ当たりの巻き数を少なくするなどして、発熱量を低減させた構成としてもよい。
In the modification, a part of the filament is short-circuited with respect to the
(第2実施形態)
図6は、本発明の第2実施形態に係る定着装置の概略断面図である。なお、第1実施形態と機能が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a fixing device according to a second embodiment of the present invention. In addition, about the component which a function is substantially equal to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
第2実施形態は、第1実施形態に対して、加熱部材TBが異なっており、加圧ローラ40と加熱ローラ71とによって、用紙Pを挟持して搬送する構成とされている。つまり、第1実施形態では、定着ベルト51を用いたベルト定着方式とされていたのに対して、第2実施形態では、加圧ローラ40を加熱ローラ71に圧接させたローラ定着方式とされている。
The second embodiment differs from the first embodiment in the heating member TB, and is configured to sandwich and convey the paper P by the pressure roller 40 and the
具体的に、第2実施形態における定着装置17では、加圧ローラ40、加熱ローラ71、ランプ部60、2つのサーミスタ(中央サーミスタ91aおよび端部サーミスタ91b)、通紙センサ92、および剥離爪93を備えた構成とされており、それぞれの構造については、第1実施形態と同様であるので、説明を省略する。
Specifically, in the fixing
加熱ローラ71は、内部にランプ部60が挿入された被加熱部HKであって、用紙Pを圧接する加熱部材TBであり、加圧ローラ40との間に定着ニップ部Nfが形成される。2つのサーミスタは、加熱ローラ71に対向する位置に設けられており、加熱ローラ71の温度を検知する。通紙センサ92は、用紙Pの搬送方向で定着ニップ部Nfの下流側に設けられている。剥離爪93は、加熱ローラ71の周面に近接するように設けられている。
The
図7は、本発明の第2実施形態に係る定着装置のランプ部を示す側面図であって、図8Aは、図7における矢符C−Cの断面図であって、図8Bは、図7における矢符D−Dの断面図である。 7 is a side view showing a lamp portion of the fixing device according to the second embodiment of the present invention, FIG. 8A is a cross-sectional view taken along arrows CC in FIG. 7, and FIG. 7 is a cross-sectional view of arrow DD in FIG.
図3に示すランプ部60では、ハロゲンランプが2つであったのに対して、図7に示すランプ部60では、ハロゲンランプが3つとされている。具体的に、ランプ部60(3本ランプ構造60c)は、メインランプ110およびサブランプ120に加えて、さらにアシストランプ130を備えた構造とされている。
The
アシストランプ130のガラス管(アシストバルブ131)は、メインバルブ111およびサブバルブ121と同様の形状とされており、幅方向Xの両端部(アシストバルブ端部131a)の外径が中央部(アシストバルブ中央部131b)の外径よりも大きく形成されている。アシストランプ130のフィラメント(アシストフィラメント132)は、幅方向Xに対して、単位長さ当たりの巻き数が一様に形成されており、発熱量が一定とされている。図8Aに示すように、アシストバルブ端部131aは、メインバルブ端部111aおよびサブバルブ端部121aに接触している。また、図8Bに示すように、アシストバルブ中央部131bは、メインバルブ中央部111bおよびサブバルブ中央部121bに対して離間している。
The glass tube (assist bulb 131) of the
アシストランプ130は、初期立ち上げ時や省電力設定からの復帰時など、非点灯とされたハロゲンランプを点灯させる際、メインランプ110およびサブランプ120に併せて点灯させることで、立ち上げ時間の短縮化を図っている。また、通紙中において、アシストランプ130は、非点灯とされていてもよいし、画像形成装置1の最大許容電流を超えない程度に出力を抑えて点灯させることで、メインランプ110およびサブランプ120の補助的な熱源として用いてもよい。つまり、温度制御部203aは、用紙Pへの定着の際、ハロゲンランプのうちいずれか1つ(特に、アシストランプ130)を非点灯もしくは低出力とする制御を行う。その結果、定着の際には、アシストランプ130が低温となるので、メインランプ110やサブランプ120からの熱移動効果を促進させ、ガラス管からの輻射線を遮蔽することができ、ハロゲンランプのオーバーシュートをさらに防ぐことができる。また、ランプ部60端部でのオーバーシュートを防ぐために、アシストランプ130は、少なくともサブランプ120のガラス管と接触していることが望ましい。
The
(第3実施形態)
図9は、本発明の第3実施形態に係る定着装置の概略断面図である。なお、第1実施形態および第2実施形態と機能が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a fixing device according to a third embodiment of the present invention. In addition, about the component which a function is substantially equal to 1st Embodiment and 2nd Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
第3実施形態は、第2実施形態に対して、加熱部材TBが異なっており、加圧ローラ40と加熱ベルト52とによって、用紙Pを挟持して搬送する構成とされている。つまり、第3実施形態では、加熱ローラ71に換えて、加熱ベルト52を用いた構成とされている。
The third embodiment is different from the second embodiment in the heating member TB, and is configured to sandwich and convey the paper P by the pressure roller 40 and the
具体的に、第3実施形態における定着装置17では、加圧ローラ40、加熱ベルト52、押圧ローラ82、ランプ部60、2つのサーミスタ(中央サーミスタ91aおよび端部サーミスタ91b)、通紙センサ92、および剥離爪93を備えた構成とされており、それぞれの構造については、第1実施形態と同様であるので、説明を省略する。
Specifically, in the fixing
押圧ローラ82は、円柱状のローラであって、定着ローラ81と同じ材質とされており、定着ローラ81より外径が小さく形成されている。加熱ベルト52は、無端状のベルトであって、NiやCu、SUS等の金属スリーブの表面に、シリコーンゴムで形成された弾性層とフッ素樹脂で形成された表層とが設けられている。加熱ベルト52の内側には、ランプ部60と押圧ローラ82とが配置されている。押圧ローラ82は、加熱ベルト52を介して加圧ローラ40に圧接され、加圧ローラ40に応じて従動し、加圧ローラ40との間に定着ニップ部Nfが形成される。ランプ部60は、加熱ベルト52の内側面を加熱する。つまり、第3実施形態では、加熱ベルト52が加熱部材TBおよび被加熱部HKに相当する。
The
2つのサーミスタは、加熱ベルト52に対向する位置に設けられており、加熱ベルト52の温度を検知する。通紙センサ92は、用紙Pの搬送方向で定着ニップ部Nfの下流側に設けられている。剥離爪93は、加熱ベルト52の周面に近接するように設けられている。
The two thermistors are provided at positions facing the
本実施の形態において、ランプ部60は、加熱ベルト52に対して、メインランプ110からの距離およびサブランプ120からの距離が等しい、または、サブランプ120からの距離よりメインランプ110からの距離が短くなるように配置されていることが望ましい。加熱ベルト52の弾性層は、耐熱性に劣るため、オーバーシュートが生じやすい非通紙領域で層間の剥がれ等の不具合が生じる虞がある。そこで、本実施の形態では、サブランプ120をメインランプ110よりも弾性層から離れた位置に配置することで、非通紙領域でのオーバーシュートを抑制している。
In the present embodiment, the distance from the
なお、上述した第1実施形態では、定着ベルト51の端部に規制部材を付き当てて、定着ベルト51の幅方向Xでの移動(蛇行)を抑制している。ここで、定着ベルト51の基材にポリイミドが用いた場合には、オーバーシュートでの加熱によって基材が軟化し、蛇行した定着ベルト51が規制部材を乗り越えてしまう不具合が懸念される。このような課題を解決するためには、サブランプ120をメインランプ110よりも、定着ベルト51の内側面から離れた位置に配置することが望ましい。
In the first embodiment described above, a regulating member is applied to the end portion of the fixing
(第4実施形態)
図10は、本発明の第4実施形態に係る定着装置の概略断面図である。なお、第1実施形態ないし第3実施形態と機能が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
(Fourth embodiment)
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a fixing device according to a fourth embodiment of the present invention. In addition, about the component which a function is substantially equal to 1st Embodiment thru | or 3rd Embodiment, the same code is attached and description is abbreviate | omitted.
第4実施形態は、第3実施形態に対して、押圧ローラ82に換えて、押圧パッド83を用いた構造とされている。なお、他の部材については、第3実施形態と同様であるので、説明を省略する。
The fourth embodiment has a structure in which a
押圧パッド83は、幅方向Xに延伸されて長板状に形成されており、加熱ベルト52を介して加圧ローラ40に圧接され、加圧ローラ40との間に定着ニップ部Nfが形成される。押圧パッド83は、加圧ローラ40および加熱ベルト52が回転するのに拘わらず、従動しない構成とされ、加熱ベルト52に対して同じ部分が当接する。したがって、押圧パッド83の加熱ベルト52に接する面は、加熱ベルト52の回転を阻害しないように、曲面とされていてもよい。
The
上述したように、ランプ部60として、2本ランプ構造60a、短絡ランプ構造60b、および3本ランプ構造60cの3つの構造を説明したが、第1実施形態ないし第4実施形態に係る定着装置17では、いずれの構造が適用されていてもよい。また、画像形成装置1では、第1実施形態ないし第4実施形態に係る定着装置17のうち、いずれの定着装置17が適用されていてもよい。
As described above, as the
次に、複数の用紙に対し連続して定着を行う際の温度制御について、図面を参照して説明する。 Next, temperature control when continuously fixing a plurality of sheets will be described with reference to the drawings.
図11は、定着の際における加熱部材の温度変化を示す特性図である。 FIG. 11 is a characteristic diagram showing a temperature change of the heating member during fixing.
図11では、時間の経過に対する加熱部材TBの温度変化を示しており、実測温度BTは、サーミスタによって検知された加熱部材TBの温度を示している。画像形成装置1では、温度制御部203aによって、加熱部材TBが予め設定された定着温度STとなるように、ランプ部60の出力が制御される。出力の制御方法は、例えば、ON/OFF制御、Duty制御、位相制御、および波数制御などを用いることができる。以下では、加熱部材TBを静止して待機させた待機モードから、連続通紙を行う場合の制御について説明する。連続通紙を行う期間は、画像形成を実行する指示を受けたとき(時間T1)から、最後に定着を行う用紙P(以下では、説明のため、最終紙と呼ぶことがある。)が排紙トレイ19に排出されるとき(時間T2)までであって、その後は、待機モードとなり、次の画像形成の指示を待つ。
FIG. 11 shows the temperature change of the heating member TB with time, and the measured temperature BT shows the temperature of the heating member TB detected by the thermistor. In the
図11では、開始時において、待機モードとされており、定着温度STが低温の温度K1(待機温度)に設定されており、実測温度BTも温度K1付近で推移している。加熱部材TBは、用紙Pを通紙する前や通紙した後において、定着時よりも低い待機温度を維持するように保温されている。つまり、加熱部材TBを保温しておくことで、定着の際の昇温に要する時間を短縮することができる。温度K1は、例えば、160℃とされている。 In FIG. 11, the standby mode is set at the start, the fixing temperature ST is set to a low temperature K1 (standby temperature), and the measured temperature BT also changes in the vicinity of the temperature K1. The heating member TB is kept warm so as to maintain a standby temperature lower than that at the time of fixing before or after the sheet P is passed. That is, by keeping the heating member TB warm, it is possible to shorten the time required for the temperature rise during fixing. The temperature K1 is set to 160 ° C., for example.
時間T1では、画像形成を実行する指示を受け、温度制御部203aは、定着温度STを高温の温度K2(通紙温度)に設定する。定着温度STの設定を上げ、ランプ部60の出力を上げることで、加熱部材TBは加熱され、実測温度BTは、温度K2に到達した後、その付近を推移する。温度K2は、例えば、170℃とされている。
At time T1, upon receiving an instruction to execute image formation, the temperature control unit 203a sets the fixing temperature ST to a high temperature K2 (paper passing temperature). By increasing the setting of the fixing temperature ST and increasing the output of the
時間Tdでは、通紙センサ92によって、最後に定着を行う用紙Pの先端が定着ニップ部Nfを通過したことが検知される。ここで、温度制御部203aは、定着温度STの設定を低温の温度K1に変更する。定着温度STの設定を下げたことで、ランプ部60の出力が下がり、実測温度BTは、温度K1に近づくように低下する。
At time Td, the
時間T2では、最後に定着を行う用紙Pの後端が定着ニップ部Nfを通過し、排紙トレイ19に排出される。用紙Pが定着ニップ部Nfを通過し終わると、用紙Pへ供給されていた熱によって、加熱部材TBが加熱される。その結果、低温の温度K1に近づいていた実測温度BTは、一時的に上昇して、再度、温度K1に近づくように低下する。
At time T <b> 2, the trailing edge of the paper P to be finally fixed passes through the fixing nip portion Nf and is discharged to the
従来では、図11に示す一点鎖線のように、用紙Pを排出するまで、定着温度STを高温の温度K2で維持させていた。すると、用紙Pが排出されてから加熱部材TBが加熱されるため、実測温度BTは、温度K2からさらに上昇してオーバーシュートしていた。つまり、定着中は、用紙Pに熱量を与えているため、ハロゲンランプからの熱量が分散されているが、用紙Pがなくなると、加熱部材TBに熱量が集中して温度が急激に上昇する。しかしながら、本発明では、時間Tdから時間T2までの温度変更時間ΔTにおいて、定着温度STの設定を下げることで、ハロゲンランプの点灯が抑制されて温度上昇が緩やかになり、定着が完了した後のオーバーシュートを防ぐことができる。 Conventionally, the fixing temperature ST is maintained at the high temperature K2 until the paper P is discharged, as indicated by the alternate long and short dash line in FIG. Then, since the heating member TB is heated after the paper P is discharged, the actually measured temperature BT further rises from the temperature K2 and overshoots. That is, since the amount of heat is applied to the sheet P during fixing, the amount of heat from the halogen lamp is dispersed, but when the sheet P runs out, the amount of heat concentrates on the heating member TB and the temperature rises rapidly. However, in the present invention, during the temperature change time ΔT from the time Td to the time T2, by lowering the setting of the fixing temperature ST, the lighting of the halogen lamp is suppressed, the temperature rise becomes moderate, and the fixing is completed. Overshoot can be prevented.
図11に示すように、温度変更時間ΔTでは、待機モードと同じ温度K1に設定されていたが、異なる温度に設定してもよく、定着中の温度K2より低い温度(抑制温度)とされていればよい。つまり、抑制温度は、待機温度と異なるように設定されていてもよい。なお、待機モードと共通する温度に設定されていれば、複数の温度を記憶させる必要がない。 As shown in FIG. 11, the temperature change time ΔT is set to the same temperature K1 as in the standby mode, but may be set to a different temperature, and is set to a temperature lower than the fixing temperature K2 (suppression temperature). Just do it. That is, the suppression temperature may be set to be different from the standby temperature. If the temperature is set to the same temperature as the standby mode, it is not necessary to store a plurality of temperatures.
また、最後に定着を行う用紙Pの先端が、定着ニップ部Nfを通過した時間Tdを、定着温度STの設定を下げるタイミング(温度変更タイミング)としたが、これに限定されず、他の用紙Pが定着ニップ部Nfを通過したタイミングとしてもよい。さらに、定着ニップ部Nfの上流側に用紙検知センサを設けて、用紙Pが定着ニップ部Nfを通過する前を、定着温度STの設定を下げるタイミングとしてもよい。定着温度STの設定を下げるタイミングを変更する際には、温度変更時間ΔTなどを変更すればよい。 In addition, the time Td when the leading edge of the paper P to be fixed last passes through the fixing nip portion Nf is set as the timing (temperature change timing) for lowering the setting of the fixing temperature ST. However, the present invention is not limited to this. It may be the timing when P passes through the fixing nip portion Nf. Furthermore, a paper detection sensor may be provided upstream of the fixing nip portion Nf, and the timing before the setting of the fixing temperature ST may be lowered before the paper P passes through the fixing nip portion Nf. When changing the timing for lowering the setting of the fixing temperature ST, the temperature change time ΔT and the like may be changed.
また、温度制御部203aは、連続して定着を行う用紙Pの枚数に基づいて、定着温度STの設定を下げるように制御してもよい。つまり、定着を行う時間が長くなると、ハロゲンランプの温度が上昇する傾向であるため、定着を行う枚数に応じて定着温度STの設定を制御することが望ましい。 Further, the temperature control unit 203a may perform control so as to lower the setting of the fixing temperature ST based on the number of sheets P to be continuously fixed. That is, as the time for fixing increases, the temperature of the halogen lamp tends to increase. Therefore, it is desirable to control the setting of the fixing temperature ST according to the number of sheets to be fixed.
また、温度制御部203aは、定着を行う用紙Pの種類に基づいて、定着温度STの設定を下げるように制御してもよい。つまり、用紙Pの種類によって厚みやサイズが異なり、ランプ部60の出力が調節されて、温度が上昇する程度が変化するため、それぞれに応じて定着温度STの設定を制御することが望ましい。
Further, the temperature control unit 203a may perform control so as to lower the setting of the fixing temperature ST based on the type of the paper P to be fixed. That is, the thickness and size differ depending on the type of paper P, and the output of the
また、画像形成装置1が設置された環境の温度を環境温度として検知する環境温度検知センサを設けてもよい。そして、温度制御部203aは、環境温度に基づいて、定着温度STの設定を下げるように制御する。つまり、設置された環境によって、温度が上昇する程度が変化するため、環境温度に応じて定着温度STの設定を制御することが望ましい。
Further, an environmental temperature detection sensor that detects the temperature of the environment in which the
図12は、クラウドサービスに接続された画像形成装置およびサーバを示す概略構成図である。 FIG. 12 is a schematic configuration diagram illustrating an image forming apparatus and a server connected to the cloud service.
図12に示すように、ネットワーク400には、複数の画像形成装置1と、サーバ300とが接続されている。画像形成装置1は、画像形成部201、定着装置17、温度検知部202、通信部205、CPU203、および記憶装置204を備えた構成とされている。画像形成部201は、例えば、中間転写ベルト装置16や2次転写装置26など、用紙Pに画像形成を行う部分である。温度検知部202は、中央サーミスタ91a、端部サーミスタ91b、および環境温度検知センサなどを含み、画像形成装置1に関する温度を検知する。通信部205は、ネットワーク400を介して外部のサーバ300に接続されており、情報を送受信する。CPU203は、温度制御部203a、および履歴蓄積部203bを予め組み込まれたプログラムとして記憶しており、記憶したプログラムを実行することにより、後述する処理を実行する。なお、CPU203によって、定着装置17を制御する構成としてもよい。つまり、画像形成装置1と定着装置17とで共通のCPU203を用いてもよい。記憶装置204は、通信部205によって送受信される情報を記憶する。
As shown in FIG. 12, a plurality of
サーバ300は、サーバ通信部301、サーバ記憶装置302、およびCPU303を備えた構成とされている。サーバ通信部301およびサーバ記憶装置302は、画像形成装置1における通信部205および記憶装置204と略同様であって、情報を送受信して、それらを記憶する。CPU303は、情報蓄積部303aおよび設定算出部303bを予め組み込まれたプログラムとして記憶しており、記憶したプログラムを実行することにより、後述する処理を実行する。
The
画像形成装置1では、最終紙の後端における定着の画質を確保されるように、温度変更タイミングと抑制温度とが最適化されていることが望ましい。また、ハロゲンランプ同士の接触状態については、画像形成装置1ごとの個体差があり、制御と連携させることで、より安定化させることができる。
In the
そこで、画像形成装置1において、履歴蓄積部203bは、温度検知部202によって検知した実測温度BTの履歴(温度履歴情報)や、中央サーミスタ91aと端部サーミスタ91bとの温度差に基づく加熱部材TBの温度分布(温度分布情報)や、環境温度センサによって検知した温度(環境温度情報)などを記憶装置204に記憶させる。記憶装置204に蓄積された情報は、通信部205によってサーバ300に送られる。
Therefore, in the
サーバ300では、情報蓄積部303aによって、受信した情報をサーバ記憶装置302に記憶させる。設定算出部303bは、サーバ記憶装置302に蓄積された情報に基づいて、状況に応じた適切な温度変更タイミングおよび抑制温度を算出し、画像形成装置1に送信する。画像形成装置1では、サーバ300によって算出された情報に基づいて、温度変更タイミングおよび抑制温度を変更するなど、蓄積された情報を温度の制御にフィードバックさせている。上述したように、画像形成装置1は、クラウドサービスに接続されており、ネットワーク400を介してサーバ300から様々な情報が提供され、提供された情報を温度の制御などに反映している。サーバ300では、複数の画像形成装置1から送信された情報を蓄積しており、それぞれの画像形成装置1に応じた制御方法を提供することによって、温度制御の最適化を図るようなシステムを構築することができる。
In the
なお、今回開示した実施の形態は全ての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。 It should be noted that the embodiment disclosed herein is illustrative in all respects and does not serve as a basis for limited interpretation. Therefore, the technical scope of the present invention is not interpreted only by the above-described embodiment, but is defined based on the description of the scope of claims. Moreover, all the changes within the meaning and range equivalent to a claim are included.
1 画像形成装置
17 定着装置
40 加圧ローラ(加圧部材の一例)
51 定着ベルト
60 ランプ部
61 碍子
62 リード線
71 加熱ローラ
81 定着ローラ
91a 中央サーミスタ
91b 端部サーミスタ
92 通紙センサ
93 剥離爪
110 メインランプ
111 メインバルブ
111a メインバルブ端部
111b メインバルブ中央部
112 メインフィラメント
112a メインフィラメント端部
112b メインフィラメント中央部
120 サブランプ
121 サブバルブ
121a サブバルブ端部
121b サブバルブ中央部
122 サブフィラメント
112a サブフィラメント端部
112b サブフィラメント中央部
BS 接触領域
HK 被加熱部
PW 通紙領域
RH 加熱領域
RK 非通紙加熱域
RT 低発熱領域
TB 加熱部材
X 幅方向
DESCRIPTION OF
51
Claims (12)
搬送される用紙の幅に沿った方向を幅方向とするとき、
前記ランプ部は、前記加熱部材の前記幅方向の中央部を加熱し、ガラス管とフィラメントとを有する第1ランプと、
前記加熱部材の前記幅方向の端部を加熱し、ガラス管とフィラメントとを有する第2ランプとを備え、
前記第1ランプおよび前記第2ランプは、前記ガラス管の前記幅方向での両端部の外径が中央部の外径よりも大きく形成され、互いの前記ガラス管が接近して配置されており、前記幅方向での両端部において、互いの前記ガラス管を接触させるように配置されていること
を特徴とする定着装置。 A heating member and a pressure member that are rotatably provided, a lamp unit that heats the heating member, a temperature detection unit that detects the temperature of the heating member, and a temperature control unit that controls electric power supplied to the lamp unit And the sheet is inserted between the heating member and the pressure member, and the unfixed toner image on the sheet is heated and pressurized to be fixed on the sheet. A fixing device,
When the direction along the width of the paper being transported is the width direction,
The lamp portion heats the central portion of the heating member in the width direction, and includes a first lamp having a glass tube and a filament,
A second lamp having a glass tube and a filament for heating the end in the width direction of the heating member;
The first lamp and the second lamp are formed such that an outer diameter of both end portions in the width direction of the glass tube is larger than an outer diameter of a central portion, and the glass tubes are arranged close to each other. The fixing device is arranged so that the glass tubes are brought into contact with each other at both ends in the width direction.
前記第1ランプおよび前記第2ランプのうち、互いの前記ガラス管が接触している領域は、前記加熱部材と前記加圧部材とによって搬送される用紙のうち、前記幅方向のサイズが最大である用紙における非通紙領域を含むこと
を特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1,
Of the first lamp and the second lamp, the area where the glass tubes are in contact with each other is the largest in the width direction of the paper conveyed by the heating member and the pressure member. A fixing device including a non-sheet passing area on a certain sheet.
前記第1ランプおよび前記第2ランプは、前記幅方向に対し、非通紙領域内であり、且つ、前記フィラメントが存在している領域において、互いの前記ガラス管が接触していること
を特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1 or 2, wherein
The first lamp and the second lamp are in a non-sheet passing region with respect to the width direction, and the glass tubes are in contact with each other in a region where the filament is present. A fixing device.
前記温度制御部は、複数の用紙に対し連続して定着を行う場合、前記ランプ部によって加熱される前記加熱部材の温度を通紙温度に設定し、該通紙温度を維持するように前記ランプ部に供給する電力を制御し、最後に定着を行う用紙が前記加熱部材と前記加圧部材とが当接するニップ部を通過し終わる前に、定着する温度の設定を該通紙温度よりも低い温度に設定すること
を特徴とする定着装置。 A fixing device according to any one of claims 1 to 3, wherein
The temperature control unit sets the temperature of the heating member heated by the lamp unit to a sheet temperature when fixing a plurality of sheets continuously, and maintains the sheet passing temperature. The power to be supplied to the printing unit is controlled, and the fixing temperature is set lower than the sheet passing temperature before the paper to be fixed last passes through the nip where the heating member and the pressure member abut. A fixing device characterized in that the temperature is set.
前記温度制御部は、用紙を通紙する前および通紙した後において、前記加熱部材を所定の温度に維持して保温するため、前記通紙温度よりも低い温度とされた待機温度が設定されており、最後に定着を行う用紙が前記加熱部材と前記加圧部材とが当接するニップ部を通過し終わる前に、定着する温度の設定を該待機温度に設定すること
を特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 4,
The temperature control unit sets a standby temperature that is lower than the sheet passing temperature in order to maintain the heating member at a predetermined temperature before and after passing the sheet. A fixing temperature is set to the standby temperature before a sheet to be fixed last passes through a nip portion where the heating member and the pressure member are in contact with each other. .
前記温度制御部は、連続して定着を行う用紙の枚数に基づく通紙枚数情報、定着を行う用紙の種類に基づく用紙情報、または設置された環境に基づく環境情報に応じて、前記加熱部材の設定温度を下げるタイミングおよび該設定温度を変更すること
を特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 4 or 5, wherein:
The temperature control unit is configured to control the heating member according to the number of passing sheets information based on the number of sheets to be fixed continuously, the sheet information based on the type of sheets to be fixed, or the environment information based on the installed environment. A fixing device, characterized in that the set temperature is lowered and the set temperature is changed.
少なくともシリコーンゴムで形成された弾性層を含む前記加熱部材を備え、
前記ランプ部の輻射熱と厚み方向での熱伝導とによって前記弾性層を加熱可能な前記加熱部材の内側領域に対して、前記第1ランプからの距離および前記第2ランプからの距離が等しい、または、前記第2ランプからの距離より前記第1ランプからの距離のほうが短いこと
を特徴とする定着装置。 A fixing device according to any one of claims 1 to 6, wherein
Including the heating member including an elastic layer formed of at least silicone rubber;
The distance from the first lamp and the distance from the second lamp are equal to the inner region of the heating member that can heat the elastic layer by radiant heat of the lamp portion and heat conduction in the thickness direction, or The fixing device is characterized in that a distance from the first lamp is shorter than a distance from the second lamp.
前記加熱部材は、フッ素樹脂で形成された表層と、シリコーンゴムで形成された弾性層と、ポリイミド樹脂で形成された基材とを有する定着ベルトと、内部に前記ランプ部が設けられた金属製円筒ローラとを備え、前記金属製円筒ローラのうち前記定着ベルトに巻きかけられた部分の内側領域に対して、前記第1ランプからの距離および前記第2ランプからの距離が等しい、または、前記第2ランプからの距離より前記第1ランプからの距離のほうが短いこと
を特徴とする定着装置。 A fixing device according to any one of claims 1 to 7,
The heating member is made of a metal having a fixing layer having a surface layer made of fluororesin, an elastic layer made of silicone rubber, and a base material made of polyimide resin, and the lamp portion provided therein. A cylindrical roller, and a distance from the first lamp and a distance from the second lamp are equal to an inner region of a portion of the metal cylindrical roller wound around the fixing belt, or A fixing device characterized in that the distance from the first lamp is shorter than the distance from the second lamp.
前記第1ランプおよび前記第2ランプは、それぞれのガラス管が接触するように、前記幅方向の両端のそれぞれ一方に設けられた碍子によって、所定の間隔を保つように支持されていること
を特徴とする定着装置。 A fixing device according to any one of claims 1 to 8, wherein
The first lamp and the second lamp are supported so as to maintain a predetermined interval by an insulator provided on each one of both ends in the width direction so that the respective glass tubes are in contact with each other. A fixing device.
前記第1ランプは、少なくとも非通紙領域に存在する第2ランプのフィラメントに対向する領域において、フィラメントが短絡されていること
を特徴とする定着装置。 A fixing device according to any one of claims 1 to 9, wherein
The fixing device, wherein the first lamp has a filament short-circuited at least in a region facing the filament of the second lamp existing in the non-sheet passing region.
前記加熱部材を加熱する第3ランプを備え、
前記第3ランプは、少なくとも前記第2ランプのガラス管と接触可能であること
を特徴とする定着装置。 A fixing device according to any one of claims 1 to 10, wherein
A third lamp for heating the heating member;
The fixing device, wherein the third lamp is capable of contacting at least a glass tube of the second lamp.
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