JP7127402B2 - Fixing device and image forming device - Google Patents
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本発明は、定着装置、および画像形成装置に関する。 The present invention relates to fixing devices and image forming apparatuses.
従来の電子写真方式の画像形成装置では、用紙と用紙上のトナーを定着させる定着装置において、非接触温度検知センサであるサーモパイルを用いて定着スリーブの温度を検知する技術が開示されている(例えば、特許文献1)。 In a conventional electrophotographic image forming apparatus, there is disclosed a technique of detecting the temperature of a fixing sleeve using a thermopile, which is a non-contact temperature detection sensor, in a fixing device that fixes toner on a sheet of paper (for example, , Patent Document 1).
上記特許文献1では、サーモパイルへのトナー付着対策としてサーモパイルから定着スリーブに気流を送っているが、定着スリーブの気流が当たっている箇所において局所的に温度低下が起こり、定着不良による画像不良問題が発生する。
本発明は、定着部材の温度低下に起因する定着不良の発生を抑制することが可能な定着装置を提供することを目的とする。
In Patent Document 1, airflow is sent from the thermopile to the fixing sleeve as a countermeasure against toner adhesion to the thermopile. Occur.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a fixing device capable of suppressing the occurrence of poor fixing caused by a temperature drop of a fixing member.
本発明にかかる定着装置は、定着部材を有した第一の回転体と、前記第一の回転体の温度を検知する非接触温度検知手段と、前記第一の回転体とニップを形成する第二の回転体とを有し、前記ニップによって記録媒体に担持されたトナー像を定着する定着装置において、前記第一の回転体の周方向に形成された前記ニップ後から前記非接触温度検知手段までの領域においては前記第一の回転体を覆うように設置され、前記非接触温度検知手段の位置では前記第一の回転体を覆わないように構成される気流ガイド部材を有する、ことを特徴とする定着装置として構成される。 A fixing device according to the present invention comprises: a first rotating body having a fixing member; non-contact temperature detecting means for detecting temperature of the first rotating body; In the fixing device for fixing the toner image carried on the recording medium by the nip, the non-contact temperature detecting means is formed after the nip formed in the circumferential direction of the first rotator. An airflow guide member is installed so as to cover the first rotating body in the area up to and is configured not to cover the first rotating body at the position of the non-contact temperature detection means. is configured as a fixing device.
本発明によれば、定着部材の温度低下に起因する定着不良の発生を抑制することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of poor fixing caused by the temperature drop of the fixing member.
以下、添付図面を参照して、定着装置、および画像形成装置の実施の形態を詳細に説明する。本実施の形態における定着装置、および画像形成装置は、サーモパイル、定着ベルト周辺の気流に際して、以下の特徴を有する。要するに、従来技術では、サーモパイルから流れ出る気流が直接定着ベルトに当たるが、本実施の形態では、定着ベルト側からサーモパイルに向けての気流が流れる構成となるため、サーモパイルからの気流が定着ベルトに直接当たることを防止できることが特徴になっている。 Embodiments of a fixing device and an image forming apparatus will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. The fixing device and the image forming apparatus according to the present embodiment have the following features with respect to airflow around the thermopile and fixing belt. In short, in the conventional technology, the airflow flowing out from the thermopile hits the fixing belt directly, but in the present embodiment, since the airflow flows from the fixing belt side toward the thermopile, the airflow from the thermopile hits the fixing belt directly. It is characterized by being able to prevent
図1は、本実施の形態における画像形成装置全体の構成・動作について説明する図である。図1に示すように、本実施の形態における画像形成装置1は、タンデム型カラープリンタである。 FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration and operation of the entire image forming apparatus according to this embodiment. As shown in FIG. 1, the image forming apparatus 1 in this embodiment is a tandem color printer.
画像形成装置本体1の上方にあるボトル収容部101には、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した4つのトナーボトル102Y、102M、102C、102Kが着脱自在(交換自在)に設置されている。ボトル収容部101の下方には、中間転写ユニット85が配設されている。その中間転写ユニット85の中間転写ベルト78に対向するように、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した作像部4Y、4M、4C、4Kが並設されている。各作像部4Y、4M、4C、4Kには、それぞれ、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kが配設されている。
Four
また、各感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの周囲には、それぞれ、帯電部75、現像部76、クリーニング部77、除電部(不図示である。)等が配設されている。
そして、各感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上で、作像プロセス(帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程)がおこなわれて、各感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上に各色の画像が形成されることになる。
Further, a
Then, an image forming process (charging process, exposure process, development process, transfer process, cleaning process) is performed on each of the photoreceptor drums 5Y, 5M, 5C, and 5K, and each photoreceptor drum 5Y, 5M, 5C, An image of each color is formed on 5K.
感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kは、不図示の駆動モータによって図1中の時計方向に回転駆動される。そして、帯電部75の位置で、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面が一様に帯電される(帯電工程である。)。その後、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、露光部3から発せられたレーザ光Lの照射位置に達して、この位置での露光走査によって各色に対応した静電潜像が形成される(露光工程である。)。
その後、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、現像装置76との対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、各色のトナー像が形成される(現像工程である。)。
The photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K are rotated clockwise in FIG. 1 by a driving motor (not shown). Then, the surfaces of the photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K are uniformly charged at the position of the charging section 75 (charging step). After that, the surfaces of the photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K reach the irradiation position of the laser light L emitted from the exposure unit 3, and an electrostatic latent image corresponding to each color is formed by exposure scanning at this position. (This is the exposure process.)
After that, the surfaces of the photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K reach a position facing the developing
その後、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、中間転写ベルト78及び第1転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79Kとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上のトナー像が中間転写ベルト78上に転写される(1次転写工程である。)。このとき、感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上には、僅かながら未転写トナーが残存する。その後、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、クリーニング部77との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上に残存した未転写トナーがクリーニング部77のクリーニングブレードによって機械的に回収される(クリーニング工程である。)。
After that, the surfaces of the photoreceptor drums 5Y, 5M, 5C, and 5K reach positions facing the
最後に、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上の残留電位が除去される。こうして、感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト78上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト78上にカラー画像が形成される。
Finally, the surfaces of the photoreceptor drums 5Y, 5M, 5C, and 5K reach a position facing the static elimination unit (not shown), and the residual potential on the photoreceptor drums 5Y, 5M, 5C, and 5K is removed at this position. be. Thus, a series of image forming processes performed on the photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K are completed. After that, the toner images of each color formed on each photosensitive drum through the development process are superimposed and transferred onto the
ここで、中間転写ユニット85は、中間転写ベルト78、4つの1次転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79K、2次転写バックアップローラ82、クリーニングバックアップローラ83、テンションローラ84、中間転写クリーニング部80、等で構成される。中間転写ベルト78は、3つのローラ82~84によって張架・支持されるとともに、1つのローラ82の回転駆動によって図1中の矢印方向に無端移動される。
Here, the
4つの1次転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79Kは、それぞれ、中間転写ベルト78を感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kとの間に挟み込んで1次転写ニップを形成している。そして、1次転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79Kに、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。そして、中間転写ベルト78は、矢印方向に走行して、各1次転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79Kの1次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上の各色のトナー像が、中間転写ベルト78上に重ねて1次転写される。その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト78は、2次転写ローラ89との対向位置に達する。
The four primary
この位置では、2次転写バックアップローラ82が、2次転写ローラ89との間に中間転写ベルト78を挟み込んで2次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト78上に形成された4色のトナー像は、この2次転写ニップの位置に搬送された記録媒体P上に転写される。このとき、中間転写ベルト78には、記録媒体Pに転写されなかった未転写トナーが残存する。その後、中間転写ベルト78は、中間転写クリーニング部80の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト78上の未転写トナーが回収される。こうして、中間転写ベルト78上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。ここで、2次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Pは、装置本体1の下方に配設された給紙部12から、給紙ローラ97やレジストローラ対98等を経由して搬送されたものである。
At this position, the secondary
詳しくは、給紙部12には、転写紙等の記録媒体Pが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ97が図1中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Pがレジストローラ対98のローラ間に向けて給送される。レジストローラ対98に搬送された記録媒体Pは、回転駆動を停止したレジストローラ対98のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト78上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対98が回転駆動されて、記録媒体Pが2次転写ニップに向けて搬送される。こうして、記録媒体P上に、所望のカラー画像が転写される。
Specifically, a plurality of recording media P such as transfer paper are stored in the
その後、2次転写ニップの位置でカラー画像が転写された記録媒体Pは、定着装置20の位置に搬送される。そして、この位置で、定着ベルト21及び加圧ローラ31による熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が記録媒体P上に定着される。その後、記録媒体Pは、排紙ローラ対99のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対99によって装置外に排出された記録媒体Pは、出力画像として、スタック部100上に順次スタックされる。こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。次に、図2にて、画像形成装置本体1に設置される定着装置20の構成・動作について詳述する。
After that, the recording medium P onto which the color image has been transferred at the position of the secondary transfer nip is conveyed to the position of the
図2は、定着装置の構成について説明する図である。図2に示すように、定着装置20は、ベルト部材としての定着ベルト21、ニップ形成部材26、加熱部材22、補強部材23(支持部材)、ヒータ25(熱源)、加圧回転体としての加圧ローラ31、温度センサ40、接離機構51、52等で構成される。ここで、定着ベルト21は、薄肉で可撓性を有する無端状ベルトであって、図2中の矢印方向(反時計方向)に回転(走行)する。
FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of the fixing device. As shown in FIG. 2, the fixing
定着ベルト21は、内周面側から、基材層、弾性層、離型層が順次積層されていて、その全体の厚さが1mm以下に設定されている。定着ベルト21の基材層は、層厚が30~100μmであって、ニッケル、ステンレス等の金属材料やポリイミド等の樹脂材料で形成されている。定着ベルト21の弾性層は、層厚が100~300μmであって、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム、等のゴム材料で形成されている。弾性層を設けることで、ニップ部における定着ベルト21表面の微小な凹凸が形成されなくなり、記録媒体P上のトナー像Tに均一に熱が伝わり柚子肌画像の発生が抑止される。
The fixing
定着ベルト21の離型層は、層厚が10~50μmであって、PFA(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)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、ポリイミド、ポリエーテルイミド、PES(ポリエーテルサルファイド)、等の材料で形成されている。離型層を設けることで、トナーT(トナー像)に対する離型性(剥離性)が確保される。また、定着ベルト21の直径は15~120mmになるように設定されている。なお、本実施の形態では、定着ベルト21の直径が30mm程度に設定されている。
The release layer of the fixing
また、ニップ部の位置で定着ベルト21の外周面に当接する加圧回転体としての加圧ローラ31は、直径が30~40mm程度であって、中空構造の芯金32上に弾性層33を形成したものである。加圧ローラ31の弾性層33は、発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の材料で形成されている。なお、弾性層33の表層にPFA、PTFE等からなる薄肉の離型層を設けることもできる。加圧ローラ31は定着ベルト21に圧接して、双方の部材間に所望のニップ部を形成する。
Further, the
ニップ形成部材26は、液晶ポリマー等の耐熱樹脂材料等で構成される。ニップ形成部材26と、定着ベルト21との間に、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の弾性部材を設けることにより、ニップ部において記録媒体Pの表面の微小な凹凸にベルト表面が追従して、記録媒体P上のトナー像Tに均一に熱が伝わり柚子肌画像の防止に効果がある。ニップ形成部材26は、加圧ローラ31側の面が加圧ローラ31の曲率にならうように断面形状が凹状に形成されている。これにより、記録媒体Pは加圧ローラ31の曲率にならうようにニップ部から送出されるために、定着工程後の記録媒体Pが定着ベルト21に吸着して分離しないような不具合を抑止することができる。
The
なお、図2において、ニップ部を形成するニップ形成部材26の断面形状を凹状に形成したが、ニップ部を形成するニップ形成部材26の形状を平面状に形成したり、平面から凹形状に連続的に変化するように形成したりすることもできる。ニップ形状を任意の形状とすることによって、ニップ部の形状が記録媒体Pの画像面に対してほぼ平行となる場合には、記録媒体にシワが発生するのを防止する効果がある。また、凹状の断面形状に近づけることによって、定着ベルト21と記録媒体との密着性が高くなり、定着性が向上する。さらに、ニップ部の出口側における定着ベルト21の曲率が大きくなるために、ニップ部から送出された記録媒体を定着ベルト21から容易に分離することができる。
In FIG. 2, the cross-sectional shape of the
加熱部材22は、肉厚が0.2mm以下のパイプ状部材である。加熱部材22の材料としては、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属熱伝導体(熱伝導性を有する金属である。)を用いることができる。加熱部材22の肉厚を0.2mm以下に設定することで、定着ベルト21(加熱部材22)の加熱効率を向上することができる。加熱部材22は、ニップ部を除く位置で定着ベルト21の内周面に近接もしくは接触するように形成され、ニップ部の位置には内部に凹状に形成されるとともに開口部が形成された凹部が設けられている。ここで、常温時における定着ベルト21と加熱部材22とのギャップA(ニップ部を除く位置のギャップである。)は、0mmより大きく1mm以下とすることが好ましい(0mm<A≦1mmである)。
The
これにより、加熱部材22と定着ベルト21とが摺接する面積が大きくなって定着ベルト21の磨耗が加速する不具合を抑止するとともに、加熱部材22と定着ベルト21とが離れ過ぎて定着ベルト21の加熱効率が低下する不具合を抑止することができる。さらに、加熱部材22が定着ベルト21に近設されることで、可撓性を有する定着ベルト21の円形姿勢がある程度維持されるため、定着ベルト21の変形による劣化・破損を軽減することができる。また、加熱部材22と定着ベルト21との摺動抵抗を低下させるために、加熱部材22の摺接面を摩擦係数の低い材料で形成したり、定着ベルト21の内周面21aにフッ素を含む材料からなる表面層を形成したりすることもできる。
As a result, the problem of accelerated wear of the fixing
なお、図2では、加熱部材22の断面形状がほぼ円形になるように形成したが、加熱部材22の断面形状が多角形になるように形成することもできる。また、加熱源からの熱をベルト部材に均一に伝達し、かつ駆動時のベルト部材の走行安定性を確保する手段が別途用意されている場合には、加熱部材22を有さず、ベルトを直接加熱する方式の定着器を構成することも可能である。その場合は、定着器全体としての熱容量の内、加熱部材22の熱容量が排除されるため、より昇温性能や省エネ性能に優れた定着器を構成できる利点がある。
In FIG. 2, the
また、補強部材23(支持部材)は、ニップ部を形成するニップ形成部材26を補強、支持するためのもので、定着ベルト21の内周面側に固設されている。
The reinforcing member 23 (supporting member) serves to reinforce and support the
加熱部材22は、その長手方向両端部が定着装置20の図示しない側板に固定支持されている。そして、加熱部材22は、ヒータ25の輻射熱(輻射光)により加熱されて定着ベルト21を加熱する。すなわち、加熱部材22がヒータ25(加熱手段)によって直接的に加熱されて、加熱部材22を介して定着ベルト21がヒータ25によって間接的に加熱されることになる。なお、ヒータ25の出力制御は、定着ベルト21表面に対向するサーモパイルやサーミスタなどの温度センサ40によるベルト表面温度の検知結果に基いておこなわれる。また、このようなヒータ25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することができる。
Both longitudinal ends of the
このように、定着装置20は、定着ベルト21の一部のみが局所的に加熱されるのではなく、加熱部材22によって定着ベルト21が周方向にわたってほぼ全体的に加熱されることになるために、装置を高速化した場合であっても定着ベルト21が充分に加熱されて定着不良の発生を抑止することができる。なお、図2において、ヒータ25の例としてハロゲンヒータを用いたが、熱源の種類はハロゲンヒータに限定されるものではなく、例えば誘導加熱方式の熱源を有する定着装置であっても良い。
Thus, in the fixing
補強部材23は、長手方向の長さがニップ形成部材26と同等になるように形成されていて、その長手方向両端部が定着装置20の図示しない側板に固定支持されている。そして、補強部材23がニップ形成部材26、定着ベルト21介して加圧ローラ31)に当接することで、ニップ部においてニップ形成部材26が加圧ローラ31の加圧力を受けて大きく変形する不具合を抑止している。なお、補強部材23は、上述した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好ましい。
The reinforcing
また、ヒータ25がハロゲンヒータなど輻射熱を利用して加熱する方式の熱源である場合には、補強部材23におけるヒータ25に対向する面の一部又は全部に、断熱部材を設けたり、BA処理や鏡面研磨処理を施したりすることもできる。ヒータ25から補強部材23に向かう輻射熱(補強部材23を加熱する熱)が加熱部材22の加熱に用いられることになるために、定着ベルト21(加熱部材22)の加熱効率がさらに向上することになる。
Further, when the
加圧ローラ31には、不図示の駆動機構の駆動ギアに噛合するギヤが設置されていて、加圧ローラ31は図2中の矢印方向(時計方向)に回転駆動される。また、加圧ローラ31は、その長手方向両端部が定着装置20の不図示の側板に軸受を介して回転自在に支持されている。なお、加圧ローラ31の内部には、ハロゲンヒータ等の熱源を設けることもできる。また加圧ローラ31の弾性層33を発泡性シリコーンゴム等のスポンジ状の材料で形成した場合には、ニップ部に作用する加圧力を減ずることができるために、ニップ形成部材26に生じる撓みを軽減することができる。さらに、加圧ローラ31の断熱性が高められて、定着ベルト21の熱が加圧ローラ31側に移動しにくくなるために、定着ベルト21の加熱効率が向上する。
The
また、図2では、定着ベルト21の直径が加圧ローラ31の直径と同等になるように形成したが、定着ベルト21の直径が加圧ローラ31の直径よりも小さくなるように形成することもできる。その場合、ニップ部における定着ベルト21の曲率が加圧ローラ31の曲率よりも小さくなるために、ニップ部から送出される記録媒体Pが定着ベルト21から分離され易くなる。また、定着ベルト21の直径が加圧ローラ31の直径よりも大きくなるように形成することもできるが、定着ベルト21の直径と加圧ローラ31の直径との関係によらず、加圧ローラ31の加圧力が加熱部材22に作用しないように構成されている。
2, the diameter of the fixing
さらに、定着装置20には、定着ベルト21に対して加圧ローラ31を接離する接離機構51~53が設けられている。詳しくは、接離機構は、加圧レバー51、偏心カム52、加圧スプリング53、等で構成されている。加圧レバー51は、一端側に設けられた支軸51aを中心として定着装置20の図示しない側板に回転自在に支持されている。
Further, the fixing
加圧レバー51の中央部は、加圧ローラ31の軸受(図示せず。側板に形成された長穴に移動可能に保持されている。)に当接している。また、加圧レバー51の他端側には加圧スプリング53が接続され、さらに加圧スプリング53の保持板に偏心カム52(不図示の駆動モータによって回転可能に構成されている。)が係合している。このような構成により、偏心カム52の回転により、加圧レバー51が支軸51aを中心にして回転して、加圧ローラ31が図2の破線矢印方向に移動することになる。
A central portion of the
すなわち、通常の定着工程時には、偏心カム52の回転方向の姿勢が図2の状態になって、加圧ローラ31は定着ベルト21を加圧して所望のニップ部を形成する。これに対して、通常の定着工程時以外のとき(ジャム処理時や待機時等である。)には、偏心カム52の回転方向の姿勢が図2の状態から180度回転して、加圧ローラ31は定着ベルト21から離脱する(又は、定着ベルト21を減圧する)。
That is, during a normal fixing process, the
以下、上述のように構成された定着装置20の、通常時の動作について簡単に説明する。装置本体1の電源スイッチが投入されると、ヒータ25に電力が供給されるとともに、加圧ローラ31の図2中の矢印方向の回転駆動が開始される。これにより、加圧ローラ31との摩擦力によって、定着ベルト21も図2中の矢印方向に従動(回転)する。その後、給紙部12から記録媒体Pが給送されて、2次転写ローラ89の位置で、記録媒体P上に未定着のカラー画像が担持(転写)される。
The normal operation of the fixing
未定着画像T(トナー像)が担持された記録媒体Pは、不図示のガイド板に案内されながら図2の矢印Y10方向に搬送されて、圧接状態にある定着ベルト21及び加圧ローラ31のニップ部に送入される。そして、加熱部材22(ヒータ25)によって加熱された定着ベルト21による加熱と、補強部材23によって補強されたニップ形成部材26と加圧ローラ31との押圧力とによって、記録媒体Pの表面にトナー像Tが定着される。その後、ニップ部から送出された記録媒体Pは、矢印Y11方向に搬送される。
The recording medium P bearing the unfixed image T (toner image) is conveyed in the direction of arrow Y10 in FIG. 2 while being guided by a guide plate (not shown). It is fed into the nip. Then, due to the heating by the fixing
図3は、サーモパイル結露問題について説明する図である。高温に加熱された定着ベルト21と加圧ローラ31によって記録媒体Pにトナー像Tを定着する工程において、記録媒体Pに含有されている水分も同時に加熱され水蒸気として記録媒体Pから放出される。その放出された水蒸気の一部は、図3に示すように、定着ベルト21の回転に連れられて、定着ベルト21を覆う定着カバー60内に充満していく。一方で、定着カバー60は、サーモパイル40が定着ベルト21の温度を読み取る領域を遮らないように穴を設けているため、定着カバー60内に充満した水蒸気がこの穴を通ってサーモパイル40に流れ出してくる。
FIG. 3 is a diagram for explaining the thermopile dew condensation problem. In the process of fixing the toner image T onto the recording medium P by the fixing
サーモパイル40の温度は、印刷動作によって定着装置20が放出する熱によって徐々に上昇していく。しかし、早朝の朝一番に印刷動作を開始した時などは、サーモパイル40は室温に近い温度になっており、そのような状態で水蒸気がサーモパイル40に流れると、サーモパイル40のレンズが結露し、定着ベルト21の実温度とサーモパイル40で検知する検知温度の間に差異が生じる。これによって、画像不良や、最悪の場合は部材が高温になり過ぎたことによる破損などの問題が発生する。
The temperature of the
図4は、サーモパイル結露の対策事例(既知の技術)について説明する図である。水蒸気を多く含んだ空気がサーモパイル40に流れ込むのを防止するために、サーモパイル40側から定着ベルト21側に空気を流すように、ダクト部材70を設ける。このように、気流発生装置(図示無し)などで発生させた気流を、サーモパイル40側から定着ベルト21側に流す技術は既に知られている。しかし、この方式では、サーモパイル40からの気流が直接定着ベルト21にあたるため、定着ベルト21の表面温度が局所的に低下する。これによって画像不良などの問題が発生することがある。
FIG. 4 is a diagram for explaining an example (a known technique) of countermeasures against thermopile condensation. In order to prevent air containing a lot of water vapor from flowing into the
図5は、定着ベルト21の表面温度が局所的に低下することに対する対策構成(その1)について説明する図である。図5に示すように、定着カバー60に、定着ベルト21から流れてくる空気をガイドするガイド部材61を設置する。このガイド部材61は、定着ベルト21の回転によって発生した気流をサーモパイル40の方向へガイドして流すように設置されている。また、サーモパイル40側からも同様に、上記気流発生装置が定着ベルト21側に向けて気流を発生させる。これによって、サーモパイル40側からの気流は、定着ベルト21に直接当たることなく、図5の矢印Dのようにユニット外部に排出される。
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration (part 1) for countermeasures against a local decrease in the surface temperature of the fixing
具体的には、サーモパイル40の定着ベルト21側に、ダクト部材70を設けるとともに、定着ベルト21のサーモパイル40側に、ガイド部材61を設ける。ダクト部材70は、定着ベルト21側ガイド70aと、定着ベルト21側ガイド70aに対して略直角に外側に設けられた外側ガイド70bとを有している。ガイド部材61は、サーモパイル40からダクト部材70を介して流れ出る気流と、定着ベルト21の回転によってガイド部材61に沿って流れ出る気流とを対抗させるような形状となっている。すなわち、ガイド部材61は、定着ベルト21の回転方向の上流側に、定着ベルト21に対して略同じ間隔をもって定着ベルト21に沿って形成された定着ベルト21側ガイド61aと、一端が当該ガイド61aに固定して接続され、当該ガイド61aと所定の角度をなしてダクト部材70の定着ベルト21側ガイド70aと略平行に設けられ、他端が定着カバー60に固定して接続されたダクト部材70側ガイド61b(上流側)とを有している。
Specifically, the
このように、定着ベルト21を有した第一の回転体と、第一の回転体の温度を検知する非接触温度検知手段であるサーモパイル40と、第一の回転体とニップを形成する第二の回転体である加圧ローラ22とを有し、ニップによって記録媒体に担持されたトナー像を定着する定着装置20において、第一の回転体の周方向に形成されたニップ後からサーモパイル40までの領域においては第一の回転体を覆うように設置され、サーモパイル40の位置では第一の回転体を覆わないように構成される気流のガイド部材61を有する構成にすることで、定着ベルト21の温度低下に起因する定着不良の発生を抑制することができ、定着ベルト21の温度低下を発生させることなくサーモパイル40の結露を防止することができる。
Thus, the first rotating body having the fixing
すなわち、サーモパイル40からダクト部材70を介して流れ出る気流と、定着ベルト21の回転によってガイド部材61に沿って流れ出る気流、すなわち定着ベルト21側ガイド70aおよびダクト部材70側ガイド61b(上流側)の方向の気流同士が、サーモパイル40と定着ベルト21との間でぶつかって打ち消し合い、ダクト部材70と定着カバー60の隙間方向であるD方向に流れ出る。したがって、定着ベルト21の温度を低下させることがなくなるとともに、サーモパイル40の温度の精度を維持することができ、これらを両立することができる。
That is, the air current flowing out from the
また、定着ベルト21の回転方向の下流側には、上記ダクト部材70側ガイド61b(下流側)が設けられ、定着ベルト21側ガイド61aは設けられていない。このように、定着ベルト21側ガイド61aを省略したことにより、定着装置自体を軽量化することができる。
Further, the
また、このサーモパイル40から流す気流は、強すぎると定着ベルト21にまで到達して定着ベルト21の温度低下が発生し、弱すぎると定着ベルト21からの気流がサーモパイル40にまで到達してサーモパイル40のレンズに結露が発生する。そのため、サーモパイル40からの気流を発生させる気流発生装置(図中記載なし)において、サーモパイル40からの風量を調整し、定着ベルト21からの気流と同程度の強さとなるように、最適な風量にすることが望ましい。
If the airflow from the
また、目的の効果を常時安定して得るためには、定着ベルト21からの風量を安定させておく必要がある。そのために、ガイド部材61は、定着ベルト21の長手方向の全域に設置し、定着ベルト21の回転によってガイド部材61に沿って流れ出る気流が抜けられる穴は、サーモパイル40と長手方向、周方向において同じ位置にする。このような配置にすることで、定着ベルト21からサーモパイル40に対して、上記気流を安定して流すことができる。
Further, in order to stably obtain the desired effect at all times, it is necessary to stabilize the air volume from the fixing
図6は、定着ベルト21の表面温度が局所的に低下することに対する対策構成(その2)について説明する図である。図6に示すように、ガイド部材61の定着ベルト21側ガイド61a’は、定着ベルト21の周方向においてニップ直後からサーモパイル40までの位置において、定着ベルトとの隙間が徐々に広くなる構成をしている。このような構成により、気流の圧力損失による流速低下を小さくすることができるので、より多くの空気をサーモパイル40の方向に流すことができる。
FIG. 6 is a diagram for explaining a countermeasure configuration (part 2) for the local decrease in the surface temperature of the fixing
また、図6では、上記とは反対に、定着ベルト21の周方向において、サーモパイル40の位置からそれより下流側の位置に、ガイド部材61の定着ベルト21側ガイド61aと同様のガイド部材61の定着ベルト21側ガイド61cを設け、当該ガイドは、定着ベルト21との隙間が徐々に狭くなる構成をしている。このような構成により、圧力損失による流速低下を大きくすることができるので、定着ベルト21の下流側に流れる空気量を減らすことができるので、結果的にサーモパイル40の方向に流れる空気量を多くすることができる。
In FIG. 6, on the contrary to the above, a
すなわち、図6では、ガイド部材61は、定着ベルト21の最もサーモパイル40に近い部位に近づくほど、ガイド部材61と定着ベルト21とが離れる形状となっているので、気流の圧力損失による流速低下を考慮して、サーモパイル40の方向に流れる気流の量を調整することができる。
That is, in FIG. 6, the
このように、図6では、気流のガイド部材61は、第一の回転体の周方向に形成されたニップ後からサーモパイル40の位置までの領域にかけて、第一の回転体との隙間が広くなっていく形状であるため、気流ガイドによる圧力損失を小さくすることでサーモパイル側に流れる空気量を多くすることができる。また、気流のガイド部材61は、第一の回転体の周方向のサーモパイル40の位置から第一の回転体の下流側の領域にかけて、第一の回転体との隙間が狭くなっていく形状であるため、気流ガイドによる圧力損失を大きくすることで定着ベルト下流側へ空気が流れにくくなり、結果的にサーモパイル側に流れる空気量を多くすることができる。
In this way, in FIG. 6, the gap between the
図7は、ガイド部材61の実施例1について説明する図である。既に説明したように、ガイド部材61は、定着ベルト21を覆うような形状をしている。図7では、当該ガイド部材61に、サーモパイル40と略同じ高さおよび長手方向の位置の部分にのみ、丸い穴形状71の穴部が設けられている。このような構成により、定着ベルト21の回転により連れ回り、定着ベルト21の近傍を流れている空気が、当該穴形状71からサーモパイル40側に流れ出る。上記穴形状71は、複数個設けてもよいが、図7のようにサーモパイル40の位置のみ1カ所に設けた場合、流れ出す気流の流速が速くなるため、最も効果が大きくなる。
7A and 7B are diagrams illustrating the first embodiment of the
図8は、ガイド部材61の実施例2について説明する図である。ガイド部材61に設けられる穴部は、図7のような穴形状だけとは限らない。例えば、図8に示すように、サーもパイル40と略同じ高さおよび長手方向の位置の部分にのみ、切欠いた切欠形状81であっても、図7に示した場合と同様の効果を得ることができる。
8A and 8B are diagrams illustrating a second embodiment of the
図7、8に示したように、気流のガイド部材61は、第一の回転体の周方向におけるサーモパイル40の位置において、長手方向の位置では第一の回転体を覆っておらず、当該位置以外の領域では第一の回転体を覆う形状をしている。このように、気流のガイド部材61に穴や切欠きをサーモパイル40の位置だけ設けることで、複数箇所設けた場合に比べて気流が集中するのでより強い気流をサーモパイル側に流すことができる。また、図7では、気流のガイド部材61は、サーモパイル40の位置にのみ穴形状71を設け、当該穴の箇所より定着ベルト21の下流方向には気流のガイド部材が設けられているため、サーモパイル40に確実に強い気流を送ることができる。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
図9は、ガイド部材61の実施例3について説明する図である。ガイド部材61は、図9に示すような穴形状に対して、定着ベルト21の下流側の位置である下側に、突出部61dを設ける構成も可能である。このような突出部61dを設けることにより、定着ベルト21により連れ回った気流が突出部61dに突き当たり、当該突出部61dから穴形状に向かって、すなわちサーモパイル40側に向かって気流が流れやすくなるとともに、図7や図8に示した場合と同様の効果を得ることができる。
9A and 9B are diagrams illustrating a third embodiment of the
従来の定着ユニットでは、サーモパイルからの気流が定着ベルトまで直接流れ込むため定着ベルトの温度が低下するとともに、定着ユニットで発生した水蒸気がサーモパイルへと流れることでサーモパイルのレンズが結露し、検知温度がズレる問題があった。しかし、本実施の形態では、上述したようなガイド部材を設けるといった簡素な構成で、サーモパイルから定着ベルトまでの気流を最適化することができ、温度の検知精度を向上させることができる。具体的には、定着ベルトの回転に連れられて回ってきた気流をサーモパイル方向に流すためのガイド部材を設け、定着ベルト側からサーモパイルに向けて気流が流れる構成とする。このような構成により、サーモパイルから流れてきた気流が押し返され、サーモパイルからの気流が定着ベルトに直接当たることを防止でき、定着ベルトの温度のへの影響を小さくすることができる。 In a conventional fusing unit, the airflow from the thermopile flows directly to the fusing belt, which lowers the temperature of the fusing belt. At the same time, water vapor generated in the fusing unit flows to the thermopile, causing condensation on the thermopile lens, which causes a shift in the detected temperature. I had a problem. However, in the present embodiment, the airflow from the thermopile to the fixing belt can be optimized with a simple configuration in which the guide member as described above is provided, and the temperature detection accuracy can be improved. Specifically, a guide member is provided for causing the airflow that is rotated along with the rotation of the fixing belt to flow in the direction of the thermopile, and the airflow flows from the fixing belt side toward the thermopile. With such a configuration, the airflow coming from the thermopile is pushed back, and it is possible to prevent the airflow from the thermopile from hitting the fixing belt directly, thereby reducing the influence of the temperature of the fixing belt.
なお、上記実施の形態に示した構成のほか、例えば、気流のガイド部材61の第一の回転体と対向する面は、赤外線反射率が90%以上の部材で構成されていてもよい。このような構成により、気流のガイド部材61は、定着ベルト21からの輻射熱を吸収せず、より高効率で定着ベルト21に反射させる方が定着ベルトの熱放出が少なくなるため、省エネ性の改善につなげることができる。
In addition to the configuration shown in the above embodiment, for example, the surface of the
また、気流のガイド部材61は、長手方向において記録媒体の通過領域以上の幅であってもよい。このような構成により、上記ガイド部材61が通紙領域全域に存在することとなり、通紙領域の温度を均一にすることができる。
Further, the
また、サーモパイル40の近傍の領域において、サーモパイル40から第一の回転体の方向に向けて気流を流す構成を有している。すなわち、定着ベルト21からの気流をサーモパイル40に直接当てるとサーモパイル40の結露が発生する可能性があるため、サーモパイル40側からも定着ベルト21側に気流を流す構成を有している。これにより、サーモパイル40の結露を防止することができる。
Moreover, in the area|region near the
本発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化したり、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせて実施することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and in the implementation stage, the constituent elements may be modified and embodied within the scope of the gist thereof, or the plurality of constituent elements disclosed in the above-described embodiment may be modified. can be implemented in combination as appropriate.
1 画像形成装置
20 定着装置
21 定着ベルト
26 ニップ形成部材
22 加熱部材
23 補強部材
25 ヒータ
31 加圧ローラ
40 温度センサ
51、52 接離機構
60 定着カバー
61a 定着ベルト側ガイド
61b ダクト部材側ガイド
61c 定着ベルト側ガイド
61d 突出部
70 ダクト部材
70a 定着ベルト側ガイド
70b 外側ガイド
71 穴形状
81 切欠形状
1
Claims (8)
前記第一の回転体の温度を検知する非接触温度検知手段と、
前記第一の回転体とニップを形成する第二の回転体とを有し、
前記ニップによって記録媒体に担持されたトナー像を定着する定着装置において、
前記第一の回転体の周方向に形成された前記ニップ後から前記非接触温度検知手段までの領域においては前記第一の回転体を覆うように設置され、前記非接触温度検知手段の位置では前記第一の回転体を覆わないように構成される気流ガイド部材を有し、
前記気流ガイド部材は、前記第一の回転体の周方向に形成された前記ニップ直後から前記非接触温度検知手段の位置までの領域にかけて、前記第一の回転体との隙間が徐々に広くなっていく曲面形状を有する、
ことを特徴とする定着装置。 a first rotating body having a fixing member;
Non-contact temperature detection means for detecting the temperature of the first rotating body;
Having a second rotating body forming a nip with the first rotating body,
In a fixing device that fixes a toner image carried on a recording medium by the nip,
It is installed so as to cover the first rotating body in a region from the post-nip formed in the circumferential direction of the first rotating body to the non-contact temperature detecting means, and at the position of the non-contact temperature detecting means Having an airflow guide member configured not to cover the first rotating body ,
The gap between the airflow guide member and the first rotating body gradually widens from immediately after the nip formed in the circumferential direction of the first rotating body to the position of the non-contact temperature detecting means. has a curved shape,
A fixing device characterized by:
ことを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 The airflow guide member does not cover the first rotating body at the position of the non-contact temperature detecting means in the circumferential direction of the first rotating body, and does not cover the first rotating body at the position other than the position in the longitudinal direction. having a shape that covers the first rotating body,
2. The fixing device according to claim 1, wherein:
ことを特徴とする請求項1または2に記載の定着装置。 The airflow guide member has a hole shape at the position of the non-contact temperature detection means,
3. The fixing device according to claim 1, wherein:
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の定着装置。 A gap between the airflow guide member and the first rotating body becomes narrower from the position of the non-contact temperature detecting means in the circumferential direction of the first rotating body to a downstream region of the first rotating body. has a curved shape ,
The fixing device according to any one of claims 1 to 3 , characterized in that:
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の定着装置。 The surface of the airflow guide member facing the first rotating body is made of a member having an infrared reflectance of 90% or more,
5. The fixing device according to claim 1 , wherein:
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の定着装置。 The airflow guide member has a width equal to or larger than the passage area of the recording medium in the longitudinal direction,
The fixing device according to any one of claims 1 to 5 , characterized in that:
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の定着装置。 In a region near the non-contact temperature detection means, an air current is caused to flow from the non-contact temperature detection means toward the first rotating body.
The fixing device according to any one of claims 1 to 6 , characterized in that:
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