JP6738527B2 - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、記録媒体に画像を定着する定着装置、及び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 fixes an image on a recording medium, and an image forming apparatus that includes the fixing device.
電子写真式の複写機、プリンタ等の画像形成装置に搭載される定着装置として、省エネルギ性とファーストプリントタイムを向上したベルト式定着装置が実用化されている。このベルト式定着装置は無端状の定着ベルトをハロゲンヒータ等の加熱部材で加熱するものであるが、近年では低熱容量化した定着ベルトを加熱部材(ハロゲンヒータ)で直接加熱する直接加熱式が普及している。 As a fixing device mounted on an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine and a printer, a belt-type fixing device with improved energy saving and first print time has been put into practical use. This belt-type fixing device heats an endless fixing belt with a heating member such as a halogen heater. In recent years, a direct heating type in which a fixing belt having a low heat capacity is directly heated with a heating member (halogen heater) has become popular. doing.
この直接加熱式では用紙幅サイズと一対一で対応した加熱幅で定着ベルトを加熱するのが理想であるが、加熱部材に一般的なハロゲンヒータを使用した場合、コスト等の関係で用紙幅サイズの数よりも少数のヒータ(例えば中央ヒータと端部ヒータ)で対応しているのが実際である。 In this direct heating type, it is ideal to heat the fixing belt with a heating width that corresponds one-to-one with the paper width size, but if a general halogen heater is used as the heating member, the paper width size It is the fact that a smaller number of heaters (for example, the central heater and the end heaters) are used for the number of heaters.
このように少数のヒータで対応した場合、用紙幅よりも定着ベルト加熱幅の方が大きい状態で定着を行う頻度が高くなる。一方、昨今では定着ベルトの低熱容量化と薄肉化が一段と進んでいるため、用紙幅の外側の非通紙領域でこのような低熱容量・薄肉の定着ベルトが加熱されると、いわゆる端部温度上昇(過昇温)が激しくなる。 When a small number of heaters are used as described above, the frequency of fixing is increased with the heating width of the fixing belt being larger than the width of the sheet. On the other hand, in recent years, since the heat capacity and the thickness of the fixing belt have been further reduced, when such a low heat capacity and thin fixing belt is heated in the non-sheet passing area outside the paper width, the so-called end temperature The rise (excessive temperature rise) becomes severe.
そこで従来から、ヒータからの輻射熱を遮る可動式遮蔽部材を用紙サイズに合わせて回転駆動したり、ニップ部形成部材に高熱伝導部材を取り付けたりして端部温度上昇を抑制することが行われている。 Therefore, conventionally, a movable shield member that shields the radiant heat from the heater is rotationally driven according to the paper size, and a high heat conductive member is attached to the nip portion forming member to suppress the end temperature rise. There is.
可動式遮蔽部材を設けると装置が大型化してコストアップとなる。一方、高熱伝導部材は比較的低コストで端部温度上昇を抑制可能であるが、定着ベルト加熱幅(中央ヒータ発光長)よりも小サイズの用紙(例えばA6)を連続通紙する場合は、全幅対応の高熱伝導部材でも端部温度上昇を効果的に抑制することができないでいた。勿論、高熱伝導部材の熱容量増大や放熱量増大で端部温度上昇を抑制することも考えられるが、そうすると定着立上げ時における通紙領域の端部温度低下により定着不良が発生してしまう。この定着不良は、例えば用紙画像が定着ローラや定着ベルト表面に付着して用紙から剥がれ落ちる「コールドオフセット」などである。 If the movable shield member is provided, the size of the device increases and the cost increases. On the other hand, the high thermal conductive member can suppress the temperature rise at the end portion at a relatively low cost, but when continuously passing a sheet of a size smaller than the heating width of the fixing belt (emission length of the central heater) (A6), Even with a high thermal conductivity member that is compatible with the entire width, it has not been possible to effectively suppress the rise in the end temperature. Of course, it is conceivable to suppress the temperature rise of the end portion by increasing the heat capacity and the amount of heat radiation of the high thermal conductive member, but if this is done, fixing failure will occur due to the lowering of the end temperature of the sheet passing area at the time of fixing start-up. The improper fixing is, for example, "cold offset" in which a paper image adheres to the surface of the fixing roller or the fixing belt and is peeled off from the paper.
このような課題を解決するため、従来、ニップ形成部材を、1)ニップ側高熱伝導層、2)基材層、3)ステー側高熱伝導層の3層構造にした定着装置が提案されている(特許文献1:特開2015−194661号公報、図6)。この定着装置では、小サイズ用紙を連続通紙した場合に非通紙領域で温度が上昇しても、その熱が高熱伝導層により長手方向に移動・拡散されることで端部温度上昇が効果的に抑制される。一方、通紙領域の端部付近に基材層による低熱伝導部が形成されているため、当該端部への熱逃げが制限されて定着立上げ時における端部温度低下が抑制される。 In order to solve such a problem, conventionally, a fixing device has been proposed in which the nip forming member has a three-layer structure of 1) nip-side high thermal conductive layer, 2) base material layer, and 3) stay-side high thermal conductive layer. (Patent Document 1: JP-A-2015-194661, FIG. 6). In this fixing device, even if the temperature rises in the non-sheet passing area when small size sheets are continuously fed, the heat is moved and diffused in the longitudinal direction by the high thermal conductive layer, which effectively increases the end temperature. Will be suppressed. On the other hand, since the low heat conduction part is formed by the base material layer near the end of the paper passing area, the heat escape to the end is limited, and the end temperature drop at the time of fixing start-up is suppressed.
しかし、特許文献1の装置はニップ形成部材を3層構造にしているので部品点数と組立工数が増大してコストアップとなる。また部品相互の組み付け精度のバラツキによって、熱伝導のバラツキ及びそれに伴う定着不良(コールドオフセット)が発生する可能性がある。 However, since the device of Patent Document 1 has a three-layer structure for the nip forming member, the number of parts and the number of assembling steps increase, resulting in an increase in cost. Further, due to variations in assembly accuracy among components, variations in heat conduction and accompanying fixing defects (cold offset) may occur.
そこで本発明の目的は、ニップ形成部材を単純な構造にしてコストダウンを図ると共に、第1加熱部材のみ点灯する用紙通紙時の非通紙領域での端部温度上昇の抑制と、定着立上げ時における通紙領域での端部温度低下を抑制することにある。 Therefore, an object of the present invention is to reduce the cost by using a simple structure for the nip forming member, to suppress an increase in the end temperature in the non-paper passing area when the paper is passed while only the first heating member is turned on, and to fix the fixing. This is to suppress the temperature drop at the end portion in the sheet passing area at the time of raising.
前記課題を解決するため、本願発明は、回転可能な無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの幅方向中央側に第1発熱部を有する第1加熱部材と、前記定着ベルトの幅方向端部側に第2発熱部を有する第2加熱部材と、前記定着ベルトの外周側に対向する対向部材と、前記定着ベルトの内周側に設けられ、前記対向部材に対向して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の前記定着ベルト側に配設された、前記ニップ形成部材より熱伝導率の高い高熱伝導部材とを有し、前記第1発熱部の長手方向一端部を起点として、当該長手方向一端部よりも外側に位置する、前記第2発熱部の長手方向外側端部までの長さをL1とし、前記高熱伝導部材の長手方向一端部までの長さをL2としたとき、L1とL2の比を、L2/L1=0.88〜0.96にしたことを特徴とする定着装置である。 In order to solve the above problems, the present invention provides a rotatable endless fixing belt, a first heating member having a first heat generating portion on the widthwise center side of the fixing belt, and a widthwise end portion of the fixing belt. A second heating member having a second heat generating portion on its side, a facing member facing the outer peripheral side of the fixing belt, and a nip provided on the inner peripheral side of the fixing belt and forming a nip facing the facing member. A forming member and a high thermal conductive member having a higher thermal conductivity than the nip forming member, which is arranged on the fixing belt side of the nip forming member, and has one end in the longitudinal direction of the first heat generating portion as a starting point. When the length to the longitudinal outer end of the second heat generating portion located outside the longitudinal one end is L1, and the length to the longitudinal one end of the high thermal conductive member is L2. , L1 and L2 are set to have a ratio of L2/L1=0.88 to 0.96.
本発明によれば、第2発熱部の長手方向外側端部までの長さL1と、高熱伝導部材の長手方向一端部までの長さL2の比をL2/L1=0.88〜0.96の範囲に設定することで端部温度上昇と端部温度低下を抑制することができるので、定着装置のコストダウンを図ることができる。また第1加熱部材のみ点灯する用紙通紙時に高熱伝導部材で過不足なく熱を逃がすことができるので端部温度上昇を抑制すると共に、定着立上げ時における端部温度低下を抑制することができる。 According to the present invention, the ratio of the length L1 to the outer end in the longitudinal direction of the second heat generating portion and the length L2 to one end in the longitudinal direction of the high thermal conductivity member is L2/L1=0.88 to 0.96. By setting the temperature in the range, it is possible to suppress an increase in the end temperature and a decrease in the end temperature, so that the cost of the fixing device can be reduced. In addition, since the high-heat conductive member can release heat without excess or deficiency when passing the paper in which only the first heating member is turned on, it is possible to suppress an increase in the end temperature and a decrease in the end temperature at the start-up of fixing. ..
(画像形成装置)
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのプリンタと、当該プリンタに使用される定着装置を説明する。図1は画像形成装置としてのカラーレーザープリンタの概略構成を示すものである。画像形成装置1の中央には4つの作像部4Y,4M,4C,4Kが設けられている。各作像部4Y,4M,4C,4Kは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成である。
(Image forming device)
Hereinafter, a printer as an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention and a fixing device used in the printer will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a color laser printer as an image forming apparatus. At the center of the image forming apparatus 1, four
詳しくは、各作像部4Y,4M,4C,4Kは、潜像担持体としてのドラム状の感光体5と、感光体5の表面を帯電させる帯電装置6と、感光体5の表面にトナーを供給する現像装置7と、感光体5の表面をクリーニングするクリーニング装置8などを備える。なお図1では、ブラックの作像部4Kが備える感光体5、帯電装置6、現像装置7、クリーニング装置8のみに符号を付し、その他の作像部4Y,4M,4Cは当該符号を省略する。
Specifically, each of the
各作像部4Y,4M,4C,4Kの下方には、感光体5の表面を露光する露光装置9が配設されている。露光装置9は、光源、ポリゴンミラー、f−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体5の表面へレーザー光を照射するようになっている。なお、当該露光装置9はLED露光装置として構成することも可能である。
An
各作像部4Y,4M,4C,4Kの上方には転写装置3が配設されている。転写装置3は、転写体としての中間転写ベルト30と、一次転写部材としての4つの一次転写ローラ31と、二次転写部材としての二次転写ローラ36を備える。転写装置3はさらに、二次転写バックアップローラ32と、クリーニングバックアップローラ33と、テンションローラ34、ベルトクリーニング装置35を備える。
The
中間転写ベルト30は無端状のベルトであり、二次転写バックアップローラ32、クリーニングバックアップローラ33及びテンションローラ34に張り渡されている。ここでは、二次転写バックアップローラ32が回転駆動することによって、中間転写ベルト30が図の矢印で示す方向に周回走行(回転)するようになっている。
The
4つの一次転写ローラ31は、それぞれ、各感光体5との間で中間転写ベルト30を挟み込んで一次転写ニップを形成している。また、各一次転写ローラ31には電源が接続されており、所定の直流電圧(DC)及び/又は交流電圧(AC)が各一次転写ローラ31に印加されるようになっている。
Each of the four
二次転写ローラ36は、二次転写バックアップローラ32との間で中間転写ベルト30を挟み込んで二次転写ニップを形成している。また、一次転写ローラ31と同様に、二次転写ローラ36にも電源が接続されており、所定の直流電圧(DC)及び/又は交流電圧(AC)が二次転写ローラ36に印加されるようになっている。
The
ベルトクリーニング装置35は、中間転写ベルト30に当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードを有する。このベルトクリーニング装置35から伸びた廃トナー移送ホースは、廃トナー収容器の入り口部に接続されている。
The
プリンタ本体の上部には、ボトル収容部2が設けられており、ボトル収容部2には補給用のトナーを収容した4つのトナーボトル2Y,2M,2C,2Kが着脱可能に装着されている。各トナーボトル2Y,2M,2C,2Kと前記各現像装置7との間には、補給路が設けてあり、この補給路を介して各トナーボトル2Y,2M,2C,2Kから各現像装置7へトナーが補給されるようになっている。
A
一方、プリンタ本体の下部には、記録媒体としての用紙Pを収容した給紙トレイ10や、給紙トレイ10から用紙Pを搬出する給紙ローラ11等が設けてある。ここで、記録媒体には、普通紙以外に、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙(コート紙やアート紙等)、トレーシングペーパ、OHPシート等が含まれる。また、プリンタ本体の側面に手差し給紙機構を設けてもよい。
On the other hand, in the lower part of the printer body, there are provided a
プリンタ本体内には、用紙Pを給紙トレイ10から二次転写ニップを通過させて装置外へ排出するための搬送路Rが配設されている。搬送路Rにおいて、二次転写ローラ36の位置よりも用紙搬送方向上流側には、二次転写ニップへ用紙Pを搬送する搬送部材としての一対のタイミングローラ12が配設されている。
Inside the printer body, a conveyance path R is provided for ejecting the paper P from the
また、二次転写ローラ36の位置よりも用紙搬送方向下流側には、用紙Pに転写された未定着画像を定着するための定着装置20が配設されている。さらに、定着装置20よりも搬送路Rの用紙搬送方向下流側には、用紙を装置外へ排出するための一対の排紙ローラ13が設けられている。また、プリンタ本体の上面部には、装置外に排出された用紙をストックするための排紙トレイ14が設けてある。
Further, a fixing
(プリンタの基本動作)
続いて、図1を参照して、本実施形態に係るプリンタの基本動作について説明する。作像動作が開始されると、各作像部4Y,4M,4C,4Kにおける各感光体5が駆動装置によって図の時計回りに回転駆動され、各感光体5の表面が帯電装置6によって所定の極性に一様に帯電される。
(Basic operation of the printer)
Subsequently, a basic operation of the printer according to the present embodiment will be described with reference to FIG. When the image forming operation is started, each
帯電された各感光体5の表面には、露光装置9からレーザー光がそれぞれ照射されて、各感光体5の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体5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、マゼンタ、シアン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。このように各感光体5上に形成された静電潜像に、各現像装置7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顕像化(可視像化)される。
The surface of each charged
また、作像動作が開始されると、二次転写バックアップローラ32が図の反時計回りに回転駆動し、中間転写ベルト30を図の矢印で示す方向に周回走行させる。そして、各一次転写ローラ31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31と各感光体5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。
Further, when the image forming operation is started, the secondary
その後、各感光体5の回転に伴い、感光体5上の各色のトナー画像が一次転写ニップに達したときに、前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、各感光体5上のトナー画像が中間転写ベルト30上に順次重ね合わせて転写される。このようにして中間転写ベルト30の表面にフルカラーのトナー画像が担持される。
Thereafter, when the toner images of the respective colors on the
また、中間転写ベルト30に転写しきれなかった各感光体5上のトナーは、クリーニング装置8によって除去される。その後、除電装置によって各感光体5の表面が除電され、表面電位が初期化される。
Further, the toner on each
プリンタ本体の下部では、給紙ローラ11が回転駆動を開始し、給紙トレイ10から用紙Pが搬送路Rに送り出される。搬送路Rに送り出された用紙Pは、タイミングローラ12によってタイミングを計られて、二次転写ローラ36と二次転写バックアップローラ32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36には、中間転写ベルト30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ており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。
At the lower part of the printer body, the
その後、中間転写ベルト30の周回走行に伴って、中間転写ベルト30上のトナー画像が二次転写ニップに達したときに、前記二次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト30上のトナー画像が用紙P上に一括して転写される。また、このとき用紙Pに転写しきれなかった中間転写ベルト30上の残留トナーは、ベルトクリーニング装置35によって除去され、除去されたトナーは廃トナー収容器へと搬送され回収される。
Then, when the toner image on the
その後、用紙Pは定着装置20へと搬送され、定着装置20によって用紙P上のトナー画像が当該用紙Pに定着される。そして、用紙Pは、排紙ローラ13によって装置外へ排出され、排紙トレイ14上にストックされる。
After that, the paper P is conveyed to the fixing
以上の説明は、用紙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つの作像部4Y,4M,4C,4K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つの作像部を使用して、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 for the image forming operation when forming a full-color image on a sheet, but a single-color image is formed using any one of the four
(定着装置)
次に、図2に基づいてプリンタに使用される定着装置20の構成について説明する。図2に示すように、定着装置20は回転可能な定着回転体としての定着ベルト21と、定着ベルト21に対向して回転可能に設けられた対向部材としての加圧ローラ22を有する。
(Fixing device)
Next, the configuration of the fixing
また定着装置20は、定着ベルト21を加熱する加熱部材としてのハロゲンヒータ23(第1加熱部材としての中央ヒータ23aと第2加熱部材としての端部ヒータ23b)と、定着ベルト21の内側に配設されたニップ形成部材24と、ニップ形成部材24を支持する支持部材としてのステー25とを有する。また定着装置20は、ハロゲンヒータ23から放射される光を定着ベルト21へ反射する反射部材26と、定着ベルト21の温度を検知する温度検知部材としての温度センサ27と、定着ベルト21から用紙を分離する分離部材28と、加圧ローラ22を定着ベルト21へ加圧する加圧部材等を有する。
Further, the fixing
前記定着ベルト21は、薄肉で低熱容量の可撓性を有する無端状のベルト部材(フィルムも含む)で構成されている。詳しくは、定着ベルト21は、ニッケルもしくはSUS等の金属材料又はポリイミド(PI)などの樹脂材料で形成された内周側の基材と、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)又はポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などで形成された外周側の離型層によって構成されている。また、基材と離型層との間に、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、又はフッ素ゴム等のゴム材料で形成された弾性層を介在させてもよい。
The fixing
前記加圧ローラ22は、芯金22aと、芯金22aの表面に設けられた発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、又はフッ素ゴム等から成る弾性層22bと、弾性層22bの表面に設けられたPFA又はPTFE等から成る離型層22cによって構成されている。加圧ローラ22は、加圧部材によって定着ベルト21側へ加圧され定着ベルト21を介してニップ形成部材24に当接している。
The
この加圧ローラ22と定着ベルト21とが圧接する箇所では、加圧ローラ22の弾性層22bが押しつぶされることで、所定の幅のニップ部Nが形成されている。また、加圧ローラ22は、プリンタ本体に設けられたモータ等の駆動源によって回転駆動するように構成されている。
At a position where the
加圧ローラ22が回転駆動すると、その駆動力がニップ部Nで定着ベルト21に伝達され、定着ベルト21が従動回転するようになっている。そしてトナー画像Tが転写された用紙PがA1方向からニップ部Nに搬送されると、当該ニップ部Nで用紙Pにトナー画像Tが定着された後、用紙PがA2方向でニップ部Nから排出されるようになっている。
When the
本実施形態では、加圧ローラ22を中実のローラとしているが、中空のローラであってもよい。その場合、加圧ローラ22の内部にハロゲンヒータ等の加熱部材を配設してもよい。また、弾性層が無い場合は、熱容量が小さくなり定着性が向上するが、未定着トナーを押しつぶして定着させるときにベルト表面の微小な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部に光沢ムラが生じる可能性がある。
In the present embodiment, the
これを防止するには、厚さ100μm以上の弾性層を設けることが望ましい。厚さ100μm以上の弾性層を設けることで、弾性層の弾性変形により微小な凹凸を吸収することができるので、光沢ムラの発生を回避することができるようになる。弾性層22bはソリッドゴムでもよいが、加圧ローラ22の内部に加熱部材が無い場合は、スポンジゴムを用いてもよい。
To prevent this, it is desirable to provide an elastic layer having a thickness of 100 μm or more. By providing the elastic layer having a thickness of 100 μm or more, minute irregularities can be absorbed by elastic deformation of the elastic layer, so that it becomes possible to avoid the occurrence of uneven gloss. Although the
スポンジゴムの方が、断熱性が高まり定着ベルト21の熱が奪われにくく省エネルギになるのでより望ましい。また、定着回転体と対向回転体は、互いに圧接する場合に限らず、加圧を行わず単に接触させるだけの構成とすることも可能である。
Sponge rubber is more preferable because the heat insulating property is improved and the heat of the fixing
前記各ハロゲンヒータ23は、それぞれの両端部が定着装置20の側板に固定されている。各ハロゲンヒータ23は、プリンタ本体に設けられた電源部により出力制御されて発熱するように構成されており、その出力制御は、前記温度センサ27による定着ベルト21の表面温度の検知結果に基づいて行われる。
Both ends of each
このようなハロゲンヒータ23の出力制御によって、定着ベルト21の温度(定着温度)を所望の温度に設定できるようになっている。また、定着ベルト21を加熱する加熱部材として、ハロゲンヒータ以外に、IH、抵抗発熱体、又はカーボンヒータ等を用いてもよい。
By controlling the output of the
前記ニップ形成部材24は、定着ベルト21の軸方向又は加圧ローラ22の軸方向に渡って長手状に配設され、ステー25によって固定的に支持されている。これにより、加圧ローラ22による圧力でニップ形成部材24に撓みが生じるのを防止し、加圧ローラ22の軸方向に渡って均一なニップ幅が得られるようにしている。なお、ステー25は、ニップ形成部材24の撓み防止機能を満足するために、ステンレスや鉄等の機械的強度が高い金属材料で形成することが望ましいが、ステー25を樹脂製とすることも可能である。
The
また、ニップ形成部材24は、耐熱温度200℃以上の耐熱性部材で構成されている。これにより、トナー定着温度域で、熱によるニップ形成部材24の変形を防止し、安定したニップ部Nの状態を確保して、出力画質の安定化を図っている。ニップ形成部材24の基材には、図5A、図5Bで後述するように一般的な耐熱性樹脂を用いることが可能である。本実施形態では後述するように、ニップ形成部材24の基材24aとして耐熱性と成形性に優れたLCPを使用する。
Further, the
また、ニップ形成部材24は、その表面に低摩擦シートを有している。定着ベルト21が回転する際、この低摩擦シートに対し定着ベルト21が摺動することで、定着ベルト21に生じる駆動トルクが低減され、定着ベルト21への摩擦力による負荷が軽減される。低摩擦シートの素材としては、例えば、東レ社製のトヨフロン(登録商標)401などが好ましい。
The
前記反射部材26は、ステー25とハロゲンヒータ23との間に配設されている。本実施形態では、反射部材26をステー25に固定している。また、反射部材26は、ハロゲンヒータ23によって直接加熱されるため、高融点の金属材料等で形成されることが望ましい。
The reflection member 26 is arranged between the
このように反射部材26を配設していることにより、ハロゲンヒータ23からステー25側に放射された光が定着ベルト21へ反射される。これにより、定着ベルト21に照射される光量を多くすることができ、定着ベルト21を効率良く加熱することが可能となる。また、ハロゲンヒータ23からの輻射熱がステー25等に伝達されるのを抑制することができるので、省エネルギ化も図れる。
By arranging the reflection member 26 in this way, the light emitted from the
また、本実施形態のような反射部材26を設けずに、ステー25のハロゲンヒータ23側の面を研磨又は塗装などの鏡面処理をし、反射面を形成してもよい。また、前記反射部材26又はステー25の反射面の反射率は、90%以上であることが望ましい。
Further, without providing the reflecting member 26 as in the present embodiment, the surface of the
ステー25はその強度を確保するために形状や材質が自由に選択できないため、本実施形態のように反射部材26を別途設けた方が、形状や材質の選択の自重度が広がり、反射部材26とステー25はそれぞれの機能に特化することができる。また、反射部材26をハロゲンヒータ23とステー25との間に設けることにより、ハロゲンヒータ23に対する反射部材26の位置が近くなるので、定着ベルト21を効率良く加熱することが可能となる。
Since the shape and material of the
また、光の反射による定着ベルト21の加熱効率をさらに向上させるには、反射部材26又はステー25の反射面の向きを検討する必要がある。例えば、反射面をハロゲンヒータ23を中心とする同心円状に配設した場合は、光がハロゲンヒータ23に向かって反射されるため、その分、加熱効率が低下してしまう。これに対し、反射面の一部又は全部を、ハロゲンヒータ23以外の方向で定着ベルト側へ光を反射する向きに配設した場合は、ハロゲンヒータ23の方向へ反射される光量が少なくなるため、反射光による加熱効率を向上させることができる。
Further, in order to further improve the heating efficiency of the fixing
また、本実施形態に係る定着装置20は、さらなる省エネ性及びファーストプリントタイムなどの向上のために、種々の構成上の工夫が施されている。具体的には、ハロゲンヒータ23によって定着ベルト21をニップ部N以外の箇所において直接加熱できるようにしている(直接加熱方式)。本実施形態では、ハロゲンヒータ23と定着ベルト21の図2の左側の部分の間に何も介在させないようにし、その部分においてハロゲンヒータ23からの輻射熱を定着ベルト21に直接与えるようにしている。
Further, the fixing
また、定着ベルト21の低熱容量化を図るために、定着ベルト21を薄くかつ小径化している。具体的には、定着ベルト21を構成する基材、弾性層、離型層のそれぞれの厚さを、20〜50μm、100〜300μm、10〜50μmの範囲に設定し、全体としての厚さを1ミリ以下に設定している。
Further, in order to reduce the heat capacity of the fixing
また、定着ベルト21の直径は、20〜40ミリに設定している。さらに低熱容量化を図るためには、望ましくは、定着ベルト21全体の厚さを0.2ミリ以下にするのがよく、さらに望ましくは、0.16ミリ以下の厚さとするのがよい。また、定着ベルト21の直径は、30ミリ以下とするのが望ましい。
The diameter of the fixing
なお、本実施形態では、加圧ローラ22の直径を20〜40ミリに設定しており、定着ベルト21の直径と加圧ローラ22の直径を同等となるように構成している。ただし、この構成に限定されるものではない。例えば、定着ベルト21の直径が加圧ローラ22の直径よりも小さくなるように形成してもよい。その場合、ニップ部Nにおける定着ベルト21の曲率が加圧ローラ22の曲率よりも小さくなるため、ニップ部Nから排出される記録媒体が定着ベルト21から分離されやすくなる。
In this embodiment, the diameter of the
(高熱伝導部材)
本実施形態では、ニップ形成部材24のニップ部側に、図3のようにハロゲンヒータ23(中央ヒータ23aと端部ヒータ23b)と平行に高熱伝導部材24bが取り付けられている。中央ヒータ23aの発光長は、A4縦サイズの用紙幅(210ミリ)に対応して217ミリに設定されている。
(High thermal conductivity member)
In the present embodiment, a high thermal
また端部ヒータ23bの発光長は、中央ヒータ23aの発光長+(2x端部ヒータ23bの発光長)が、A3縦ノビサイズの用紙幅(320ミリ)に対応するように、56.5ミリに設定されている(217ミリ+2x56.5ミリ=330ミリ)。そして中央ヒータ23aの点灯でA4縦の用紙幅以下に対応し、中央ヒータ23a及び端部ヒータ23bの同時点灯でA3縦及びA3縦ノビの用紙幅に対応するようにしている。なお、「ノビサイズ」には規格がなく、A3やA4の規格サイズよりも一回り大きいサイズが一般に「ノビ」と呼称されている。
Further, the light emission length of the
中央ヒータ23aの発光長(217ミリ)はA6縦サイズの用紙幅(105ミリ)よりも大きい。したがって、端部ヒータ23bを消灯して中央ヒータ23aのみ点灯しても、A6縦サイズを連続通紙すると図3の高熱伝導部材24bのハッチング部24b1が非通紙領域となって端部温度上昇が発生しやすくなる。
The light emission length (217 mm) of the
ハッチング部24b1の熱は用紙幅方向の内側と外側の両方向に移動するが、内側と外側の温度差から外側に流れる熱量の方が多いためである。一方、高熱伝導部材24bは全幅対応で長手方向に連続しているため、中央ヒータ23aのみ点灯してA4縦サイズを通紙しようとすると通紙領域で端部温度低下が発生しやすくなる。
This is because the heat of the hatching portion 24b1 moves both inward and outward in the paper width direction, but the amount of heat flowing outward is greater due to the temperature difference between the inside and outside. On the other hand, since the high thermal
「端部温度低下」の抑制と「端部温度上昇」の抑制はトレードオフの関係にある。高熱伝導部材24bの熱伝導率を高くしたり熱移動量を増大したりすると、端部温度上昇を抑制する方向に作用するが端部温度低下は逆に発生しやすくなる。また高熱伝導部材24bの熱伝導率を低くしたり熱移動量を制限したりすると端部温度低下は起きにくくなるが端部温度上昇は逆に発生しやすくなる。
There is a trade-off relationship between the "end temperature decrease" and the "end temperature increase". When the thermal conductivity of the high thermal
本発明の実施形態では、高熱伝導部材24bの長さを設計する場合に、中央ヒータ23aのみ使用した定着立上げ動作で通紙領域の端部温度低下が発生せず、かつ、非通紙領域の端部温度上昇(定着ベルト21の過昇温)が発生しない長さに設計する。具体的には後述する図4に示すL1とL2の比を、L2/L1=0.88〜0.96に設計する。
In the embodiment of the present invention, when the length of the high thermal
図4は、用紙、ハロゲンヒータ23(中央ヒータ23aと端部ヒータ23b)の発光長及び高熱伝導部材の長さ(幅)を本実施形態と従来で比較したものである。図4の上側に本実施形態の高熱伝導部材24bが示されている。下側に示したものが比較のための従来の高熱伝導部材24b’である。高熱伝導部材24bの裏側には後述の断熱性の基材24aが配設され、この基材24aと高熱伝導部材24bとでニップ形成部材24が構成される。
FIG. 4 shows a comparison between the light emission length of the paper, the halogen heater 23 (the
図4は第1加熱部材、第2加熱部材、高熱伝導部材、最大通紙幅に対応する用紙の中央部をそろえた図である。L1は第1加熱部材としての中央ヒータ23aの発熱部23a1の長手方向一端部を起点として、当該長手方向一端部よりも外側に位置する、端部ヒータ23bの発熱部23b1の長手方向外側端部までの長さである。本実施形態ではL1=56.5ミリである。またL2は、中央ヒータ23aの発熱部23a1の長手方向一端部を起点として、高熱伝導部材24bの発熱部23b1の長手方向一端部(穴部51の内側)までの長さである。穴部51を含む穴部51から長手方向端部側は有効な均熱作用が得られない。本実施形態ではL2=52.0ミリであり、L2/L1=0.92である。
FIG. 4 is a diagram in which the first heating member, the second heating member, the high thermal conductive member, and the central portion of the sheet corresponding to the maximum sheet passing width are aligned. L1 is an outer end in the longitudinal direction of the heat generating portion 23b1 of the
前記比率(L2/L1=0.88〜0.96)の範囲内に高熱伝導部材24bの長さを設計することで、任意の用紙ノビ量に対して、端部温度上昇・端部温度低下を抑制することができる。例えばA3ノビ縦が320ミリ場合や、A3ノビ縦が329ミリの場合のいずれでも、端部温度上昇・端部温度低下を抑制することができる。
By designing the length of the high thermal
当該比率による効果は、図4を参照して以下のように言うこともできる。すなわち、高熱伝導部材24bを前記比率(L2/L1=0.88〜0.96)に従ってその外側端部を延長することで、A3→A3ノビの用紙幅増加分(ノビ分:11.5ミリ)に比べて、端部ヒータ23bのノビ分(5ミリ)を比較的短く抑えることができる。これにより定着装置20の小型化が可能になり、ノビ分を抑えた端部ヒータ23bにより省エネ性も高めることができる。
The effect of the ratio can be described as follows with reference to FIG. That is, by extending the outer end portion of the high thermal
また本発明は、前記比率(L2/L1=0.88〜0.96)に従って高熱伝導部材24bの外側端部を延長する場合に、その縦(通紙方向の幅又はニップ幅)と横(長手方向の長さ又はニップ軸方向長さ)の比率を、1:18.8以上、かつ、1:19.7以下となるように設定することができる。ここで前記縦横比の横の長さは、図4の穴部51の内側までの長さである。
Further, according to the present invention, when the outer end portion of the high thermal
画像形成装置の定着装置20をA3ノビ対応にするためには、従来機に比べて高熱伝導部材24bの長さを軸方向に長くする必要がある。この場合、高熱伝導部材24bの幅(通紙方向の幅)は、定着ベルト21の小径化及び省エネ性のため通常は従来機と同じで変更しない。
In order to make the fixing
従来のA3対応機の高熱伝導部材の縦横比(横/縦)は18.1であったが、本実施形態ではA3ノビ対応のため前記比率(L2/L1=0.88〜0.96)に従って横長さを延長するけれども、縦横比を18.8以下に抑えることができる。これにより従来の定着装置に対して高熱伝導部材24bをニップ軸方向に延ばすことで、中央ヒータ23aのみ点灯する用紙サイズに対し、高熱伝導部材24bの端部温度上昇抑制効果が高まる。
The aspect ratio (horizontal/vertical) of the high thermal conductive member of the conventional A3 compatible machine was 18.1, but in the present embodiment, the above ratio (L2/L1=0.88 to 0.96) for A3 novi compatibility. However, the aspect ratio can be suppressed to 18.8 or less. Thus, by extending the high thermal
また従来のA3対応機では高熱伝導部材24bの長さ(長手方向の長さ又はニップ軸方向長さ)が313ミリ以上であった。これに対して本発明は前記比率(L2/L1=0.88〜0.96)に従って高熱伝導部材24bの横長さを延長することで、A3ノビ対応機でありながら端部温度低下が発生しない上限となる横長さ325ミリ以下に設定することができる。
Further, in the conventional A3 compatible machine, the length of the high thermal
前記比率(L2/L1=0.88〜0.96)の範囲外では、端部温度上昇と端部温度低下を抑制することが困難になる。すなわちL2/L1<0.88では高熱伝導部材24bの長さが不足して非通紙領域で端部温度上昇が発生しやすくなる。また、L2/L1>0.96では高熱伝導部材24bの長さが長過ぎて通紙領域で端部温度低下が発生しやすくなる。ここで、定着最適温度は一般に160〜180℃とされているので、端部温度低下は例えば160℃未満とし、また端部温度上昇は例えば250℃以上とする。
Outside the range of the ratio (L2/L1=0.88 to 0.96), it becomes difficult to suppress the end temperature increase and the end temperature decrease. That is, when L2/L1<0.88, the length of the high thermal
本実施形態の定着装置20では、前述のように設計された高熱伝導部材24bを使用して図5A、図5Bのニップ形成部材24を構成している。この例では高熱伝導部材24bに熱伝導率のよい銅板を使用している。高熱伝導部材24bはその長手方向に垂直な横断面で凹状断面となるように銅板を曲げ成形している。
In the fixing
なお、銅板の形成は曲げ形成に限られず、溶接などであってもよい。高熱伝導部材24bの両端部に近い位置には矩形状の穴部51が形成されている。この穴部51は高熱伝導部材24bを基材24aに位置決め固定するためのものである。
The formation of the copper plate is not limited to bending and may be welding or the like. Rectangular holes 51 are formed at positions near both ends of the high thermal
高熱伝導部材24bは金属製の薄板部材としてもよいし、ニップ形成部材24の基材24aにコーティングされた金属性の膜(均熱層)としてもよい。高熱伝導部材24bの厚みは1ミリ以下、望ましくは0.4ミリ以下とするのがよい。このように高熱伝導部材24bを薄層化してその熱容量を必要最低限にし、定着立上げ時における端部温度低下による定着不良を抑制する。
The high thermal
定着ベルト21の基材がニッケルやSUSなどの金属であるとき、高熱伝導部材24bには、銅系材質(例えば熱伝導率381W/m・K)やアルミニウム系材質(例えば熱伝導率236W/m・K)等の熱伝導率が高い材質を用いるのが好ましい。定着ベルト基材にポリイミド(熱伝導率0.29W/m・K)などの樹脂材料を用いた場合、高熱伝導部材24bとして鉄系のSUS材質(例えば熱伝導率19W/m・K)等の金属材料も使用することができる。本実施形態では銅系材質で高熱伝導部材24bを構成するものとし、さらに具体的には熱伝導率236w/(m・k)以上の銅系材質で高熱伝導部材24bを構成する。
When the base material of the fixing
高熱伝導部材24bは定着ベルト21の全幅に対応して長手方向に連続している。ここで高熱伝導部材24bの前記長さLsは、高熱伝導部材24bの全長ではなく、前記穴部51よりも長手方向内側の長さである。穴部51を含む穴部51から長手方向端部側は有効な均熱作用が得られないので、ヒータ23a、23bの発光長に対応する長さに含めない。
The high thermal
(ニップ形成部材)
次に、前述した高熱伝導部材24bを取り付けたニップ形成部材24について図5A、図5Bを参照して説明する。図5A(a)(b)に示すように、高熱伝導部材24bはニップ形成部材24の基材24aの下面(ニップ部対向面)に配設されている。
(Nip forming member)
Next, the
図5Aから分かるように、高熱伝導部材24bは、ステー25及び当該ステー25の内側(上側)に配設される反射部材26(図2参照)とは非接触で配置されている。そのため、高熱伝導部材24bからステー25への熱移動を防止し、省エネルギ性を損なうことがない。同様に、高熱伝導部材24bから反射部材26への熱移動も防止し、省エネルギ性を維持できる。
As can be seen from FIG. 5A, the high thermal
高熱伝導部材24bは耐熱樹脂製の基材24aに保持されている。本実施形態では当該基材24aに耐熱性と成形性に優れたLCPを使用する。このLCPの耐熱温度は、A6縦の用紙幅で連続通紙する場合の端部温度上昇に耐えるため350℃以上が望ましい。従来の基材24aは耐熱250℃程度のものが多く、当該端部温度上昇に対する耐熱性を改善する必要性があった。
The high thermal
前記基材24aの熱伝導率は例えば0.54W/m・Kであり、この値は、高熱伝導部材24b、ステー25、反射部材26の値に比べて極端に小さい。そのため基材24aによって高い断熱効果が得られ、高熱伝導部材24bから基材24aやステー25への熱移動が抑制される。
The thermal conductivity of the
高熱伝導部材24bは熱伝導率のよい例えば銅やアルミ等で構成することができ、図示例では高熱伝導部材24bの長手方向に垂直な横断面で凹状となるように成形されている。高熱伝導部材24bにより、定着立上げ時における通紙領域の端部温度低下を抑制しつつ、小サイズ用紙通紙時に発生する定着ベルト21の非通紙領域の端部温度上昇を抑制することができる。
The high thermal
しかし、高熱伝導部材24bの熱容量が大きすぎると、定着ベルト21からの熱の移動が大きくなって定着ベルト21の昇温が妨げられ、立上がり時間遅延、ファーストプリントタイム遅延が生じ、ハロゲンヒータ23の点灯率が上がって省エネルギ性が損なわれてしまう。そのため、高熱伝導部材24bを熱容量の低い薄層な部材とすることで、省エネルギ性を確保することができる。
However, if the heat capacity of the high thermal
高熱伝導部材24bの凹状断面の底壁部がニップ部対向面とされ、高熱伝導部材24bの左右の側壁部24b2、24b3は基材24aを通紙方向で挟むようにしてステー25側に向けて所定高さで立ち上がっている。この立上がり高さを加減することで、高熱伝導部材24bの厚み方向でも逃がす熱量を調節することができ、端部温度上昇をさらに抑制することができる。
The bottom wall portion of the concave cross section of the high thermal
例えば、当該立上がり高さを、高熱伝導部材24bの長手方向の位置によって部分的に変えることで、高熱伝導部材24bの厚み方向に逃がす熱量を高熱伝導部材24bの長手方向で部分的に変えることも可能である。したがって、ニップ部Nの長手方向において、端部温度上昇に対する抑制機能及び端部温度低下に対する抑制機能をさらに細かく調節することも可能である。
For example, the amount of heat released in the thickness direction of the high thermal
本実施形態では、「A3対応定着装置」の場合、高熱伝導部材24bの長手方向全長にわたって、図5Bのように高熱伝導部材24bの側壁部24b2、24b3の高さHsを1.0ミリ〜1.9ミリに設定している。ここで、高さHsは高熱伝導部材24bの底壁の内面から側壁部24b2、24b3の上端までの高さである。
In this embodiment, in the case of the “A3 compatible fixing device”, the height Hs of the side wall portions 24b2 and 24b3 of the high thermal
またニップ部入口側では側壁部24b2の上端がL字状に折り曲げられた形の爪部24b4が高熱伝導部材24bの長手方向に所定間隔を空けて複数形成されている。当該爪部24b4は、基材24aの上面に形成された段部24a1に係合させることで、ニップ形成部材24の組み立て時における部品のバラケを防止して作業能率向上を可能にする。また爪部24b4は側壁部24b2、24b3と共に高熱伝導部材24bの厚み方向に逃がす熱量を増大させるので、端部温度上昇に対する抑制機能も有する。
Further, on the inlet side of the nip portion, a plurality of claw portions 24b4 in which the upper end of the side wall portion 24b2 is bent in an L shape are formed at predetermined intervals in the longitudinal direction of the high thermal
高熱伝導部材24bの横断面形状は必ずしも前述したように凹状である必要はない。図5A(c)のように基材24aの下面に取り付けた平板状の高熱伝導部材24b’としてもよい。この場合は立上がり部がないので高熱伝導部材24bの厚み方向に逃げる熱量を抑制し、端部温度低下を抑制することができる。
The cross-sectional shape of the high thermal
ニップ形成部材24の基材24aは、高熱伝導部材24bよりも低熱伝導性であって使用温度に対して耐熱性を有し、圧力伝達が可能な無機物または有機物であればよい。このような材料としては、例えばセラミック、ガラス、アルミニウムなどの無機物、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどのゴム類、PTFE(四フッ化エチレン)、PFA(四フッ化エチレン・ペルフルオロアルコキシビニルエーテル共重合体)、ETFE(エチレン・四フッ化エチレン共重合体)、FEP(四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体)などのフッ素樹脂、PI(ポリイミド)、PAI(ポリアミドイミド)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、LCP(液晶プラスチック,液晶ポリマー)、フェノール樹脂、ナイロン、アラミドなどの樹脂、またはこれらを組み合わせたものを用いることができる。本実施形態では、ニップ形成部材24の基材を液晶ポリマー(LCP)で形成している。
The
液晶ポリマーによる基材24aの上面(ステー対向面)の形状は、凹凸形状24a2が長手方向に連続した形状に成形されている。このように凹凸形状とすることにより、ステー25側からニップ部への圧力伝達を可能にしつつ、ステー25側に対する熱流れを抑制することができる。したがって、ハロゲンヒータ23の点灯率を低減して熱効率と省エネルギ性を高めることができる。
The shape of the upper surface (opposite surface of the stay) of the
(端部温度上昇と端部温度低下の抑制状態)
次に、図6Aを参照して本発明の実施形態による端部温度上昇と端部温度低下の抑制状態を説明する。また、当該抑制状態を従来の定着装置と対比するため、図6Bと図6Cに従来の定着装置について図6Aと同様の図を示す。図6Bは特許文献1(特開2015−194661号公報、図6)に開示された3層構造のニップ形成部材24を使用した定着装置の前記抑制状態を示すもので、図6Cは高熱伝導部材24bを使用しない定着装置の前記抑制状態を示すものである。
(Suppressed state of edge temperature rise and edge temperature decrease)
Next, with reference to FIG. 6A, the suppression state of the end temperature increase and the end temperature decrease according to the embodiment of the present invention will be described. Further, in order to compare the suppression state with a conventional fixing device, FIGS. 6B and 6C show views similar to FIG. 6A for the conventional fixing device. FIG. 6B shows the suppression state of the fixing device using the
図6A(b)は本発明の実施形態に係る定着装置の概略断面図である。当該図(b)のA−A矢視断面図を図6A(a)の上側に示してある。当該図(a)の断面は長手方向中央から端部までの片側のみの断面図で、図の左端が中央で右端が右端部である。 FIG. 6A(b) is a schematic sectional view of the fixing device according to the embodiment of the present invention. A sectional view taken along line AA of FIG. 6B is shown on the upper side of FIG. 6A. The cross section of the figure (a) is a cross section of only one side from the center to the end in the longitudinal direction, and the left end of the figure is the center and the right end is the right end.
ハロゲンヒータ23は第1加熱部材としての中央ヒータ23aと第2加熱部材としての端部ヒータ23bの2つのヒータで構成され、各ヒータ23a、23bは軸方向位置が異なり、通紙される紙サイズに応じて中央ヒータ23aが単独で点灯されたり、中央ヒータ23aと端部ヒータ23bが同時に点灯されたりする。以上は図6Bと図6Cでも同様である。
The
中央ヒータ23aはA4縦の通紙幅(210ミリ)に対応している。中央ヒータ23aと端部ヒータ23bを点灯することで、ヒータ全体の配熱分布が大サイズ(A3縦及びA3縦ノビ)の通紙幅(297ミリ及び320ミリ)に対応する。
The
図6A(a)の下側には、中央ヒータ23a、端部ヒータ23b及び通紙幅P=A〜Dの用紙が示されている。これら用紙を通紙した場合の端部温度上昇と端部温度低下の状態が図6A(c)に示してある。ここで用紙幅は、AがA6縦、BがA4縦、CがB4縦、DがA3縦である。
A
本実施形態では、特許文献1(特開2015−194661号公報)に開示された図6Bの3層構造のニップ形成部材24に代えて、図6Aのニップ形成部材24を採用している。このニップ形成部材24は基材24aの下面に前述した比L2/L1(=0.88〜0.96)に従った長さの高熱伝導部材24bを取り付けた簡単な構造である。
In this embodiment, the
これにより、例えば通紙幅P=A(A6縦)の用紙サイズで3層構造と同等又はそれ以上の端部温度上昇抑制効果を得ることが出来る(δA>δB)。また、本実施形態は吸熱塊B、Cがないため、図6B(c)の端部温度低下TBが図6A(c)のように解消される。 This makes it possible to obtain an edge temperature rise suppression effect equivalent to or higher than that of the three-layer structure with a sheet size of the sheet passing width P=A (A6 length) (δ A >δ B ). In addition, since the endothermic masses B and C are not provided in this embodiment, the end temperature drop T B in FIG. 6B(c) is resolved as shown in FIG. 6A(c).
また、前記3層構造を無くすことで、通紙領域での高熱伝導部材24bによる吸熱量が軸方向で安定する。これにより局所的な温度落ち込みによるコールドオフセットへのリスクが減少するため、設定温度に余裕が生まれ、結果として省エネルギやウォームアップタイムの短縮につながる。
Further, by eliminating the three-layer structure, the amount of heat absorbed by the high thermal
これに対して、図6Cの高熱伝導部材なしの従来の定着装置20では、通紙幅A(A6縦)とB(A4縦)で端部温度上昇TA、TBが生じる。図6Cの定着装置は(b)に示すようにニップ形成部材24が低熱伝導の基材24aのみで構成されているため、連続通紙時に非通紙領域で定着ベルト21への熱蓄積が進むためである。
On the other hand, in the
(定着ベルトの温度分布)
最後に、高熱伝導部材24bの有無と通紙サイズによって定着ベルト21の温度分布がどのように変化するか図7によって説明する。図7(a)に示すように、高熱伝導部材24bが無い場合、ヒータ配熱分布よりも小さいサイズを通紙するとき、例えば中央ヒータ23aと端部ヒータ23bを同時点灯するB4通紙時には、定着ベルト21における非通紙領域の温度上昇(端部温度上昇)が大きくなる。図7(b)に示すように高熱伝導部材24bが無い場合、例えば中央ヒータ23aのみ点灯するA6通紙時やハガキ通紙時においても同様に端部温度上昇が生じる。
(Fixing belt temperature distribution)
Finally, it will be described with reference to FIG. 7 how the temperature distribution of the fixing
しかし図7(c)、(d)のように定着ベルト21に接触する高熱伝導部材24bを設けた場合、高熱伝導部材24bの均熱作用により定着ベルト21の長手方向の温度むらが改善される。よって、図7(a)、(b)の場合に比べて、B4通紙時及びA6(又はハガキ)通紙時で端部温度上昇が抑制される。
However, when the high thermal
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で種々変更可能であることは言うまでもない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, it is needless to say that the present invention is not limited to the above embodiments and various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims.
1:画像形成装置 2:ボトル収容部
2Y,2M,2C,2K:トナーボトル 3:転写装置
4Y,4M,4C,4K:作像部 5:感光体
6:帯電装置 7:現像装置
8:クリーニング装置 9:露光装置
10:給紙トレイ 11:給紙ローラ
12:タイミングローラ 13:排紙ローラ
14:排紙トレイ 20:定着装置
21:定着ベルト 22:加圧ローラ
22a:芯金 22b:弾性層
22c:離型層 23:ハロゲンヒータ
23a:中央ヒータ 23b:端部ヒータ
24:ニップ形成部材 24a:基材
24a1:段部 24a2:凹凸形状
24b:高熱伝導部材 24b1:ハッチング部
24b2、24b3:側壁 24b4:爪部
25:ステー 26:反射部材
27:温度センサ 28:分離部材
30:中間転写ベルト 31:一次転写ローラ
32:二次転写バックアップローラ 33:クリーニングバックアップローラ
34:テンションローラ 35:ベルトクリーニング装置
36:二次転写ローラ 51:穴部
1: Image forming device 2:
Claims (8)
前記定着ベルトの幅方向中央側に第1発熱部を有する第1加熱部材と、
前記定着ベルトの幅方向端部側に第2発熱部を有する第2加熱部材と、
前記定着ベルトの外周側に対向する対向部材と、
前記定着ベルトの内周側に設けられ、前記対向部材に対向して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の前記定着ベルト側に配設された、前記ニップ形成部材より熱伝導率の高い高熱伝導部材とを有し、
前記高熱伝導部材は、前記ニップに対向した底壁部と、当該底壁部から前記ニップ形成部材の厚み方向に延びた側壁部からなる凹状断面を有し、前記側壁部が、前記凹状断面の底壁部内面から1.0ミリ〜1.9ミリの高さであり、給紙方向の上流側に位置する前記側壁部の上端にL字状の爪部を前記高熱伝導部材の長手方向に所定間隔を空けて複数形成すると共に、当該爪部を前記ニップ形成部材の上面に形成された段部に係合させ、
前記第1発熱部の長手方向一端部を起点として、当該長手方向一端部よりも外側に位置する、前記第2発熱部の長手方向外側端部までの長さをL1とし、前記高熱伝導部材の長手方向一端部までの長さをL2としたとき、L1とL2の比を、L2/L1=0.88〜0.96にしたことを特徴とする定着装置。 A rotatable endless fixing belt,
A first heating member having a first heat generating portion on the center side in the width direction of the fixing belt;
A second heating member having a second heat generating portion on the widthwise end side of the fixing belt;
A facing member facing the outer peripheral side of the fixing belt,
A nip forming member that is provided on the inner peripheral side of the fixing belt and that forms a nip facing the facing member;
A high thermal conductive member having a higher thermal conductivity than the nip forming member, which is disposed on the fixing belt side of the nip forming member,
The high thermal conductive member has a bottom wall portion facing the nip, and a concave cross section composed of a side wall portion extending from the bottom wall portion in the thickness direction of the nip forming member, and the side wall portion has a concave cross section. A height of 1.0 mm to 1.9 mm from the inner surface of the bottom wall portion, and an L-shaped claw portion is provided in the longitudinal direction of the high thermal conductive member at the upper end of the side wall portion located on the upstream side in the sheet feeding direction. While forming a plurality at a predetermined interval, the claw portion is engaged with a step portion formed on the upper surface of the nip forming member,
A length from the one end in the longitudinal direction of the first heat generating portion to the outer end in the longitudinal direction of the second heat generating portion, which is located outside the one end in the longitudinal direction, is defined as L1, and A fixing device, wherein a ratio of L1 and L2 is L2/L1=0.88 to 0.96, where L2 is a length to one end in the longitudinal direction.
前記定着ベルトの幅方向中央側に第1発熱部を有する第1加熱部材と、
前記定着ベルトの幅方向端部側に第2発熱部を有する第2加熱部材と、
前記定着ベルトの外周側に対向する対向部材と、
前記定着ベルトの内周側に設けられ、前記対向部材に対向して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の前記ニップ側に配設された、前記ニップ形成部材より熱伝導率の高い高熱伝導部材とを有する定着装置の設計方法において、
前記高熱伝導部材は、前記ニップに対向した底壁部と、当該底壁部から前記ニップ形成部材の厚み方向に延びた側壁部からなる凹状断面を有し、前記側壁部が、前記凹状断面の底壁部内面から1.0ミリ〜1.9ミリの高さであり、給紙方向の上流側に位置する前記側壁部の上端にL字状の爪部を前記高熱伝導部材の長手方向に所定間隔を空けて複数形成すると共に、当該爪部を前記ニップ形成部材の上面に形成された段部に係合させ、
前記第1発熱部の長手方向一端部を起点として、当該長手方向一端部よりも外側に位置する、前記第2発熱部の長手方向外側端部までの長さをL1とし、前記高熱伝導部材の長手方向一端部までの長さをL2としたとき、L1とL2の比を、L2/L1=0.88〜0.96にすることを特徴とする定着装置の設計方法。 A rotatable endless fixing belt,
A first heating member having a first heat generating portion on the center side in the width direction of the fixing belt;
A second heating member having a second heat generating portion on the widthwise end side of the fixing belt;
A facing member facing the outer peripheral side of the fixing belt,
A nip forming member that is provided on the inner peripheral side of the fixing belt and that forms a nip facing the facing member;
A method of designing a fixing device, comprising: a high thermal conductive member having a higher thermal conductivity than the nip forming member, the high thermal conductive member being disposed on the nip side of the nip forming member,
The high thermal conductive member has a bottom wall portion facing the nip, and a concave cross section composed of a side wall portion extending from the bottom wall portion in the thickness direction of the nip forming member, and the side wall portion has a concave cross section. A height of 1.0 mm to 1.9 mm from the inner surface of the bottom wall portion, and an L-shaped claw portion is provided in the longitudinal direction of the high thermal conductive member at the upper end of the side wall portion located on the upstream side in the sheet feeding direction. While forming a plurality at a predetermined interval, the claw portion is engaged with a step portion formed on the upper surface of the nip forming member,
A length from the one end in the longitudinal direction of the first heat generating portion to the outer end in the longitudinal direction of the second heat generating portion, which is located outside the one end in the longitudinal direction, is defined as L1, and A method of designing a fixing device, wherein a ratio of L1 and L2 is L2/L1=0.88 to 0.96, where L2 is a length to one end in the longitudinal direction.
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