JP7205771B2 - Fixing device and image forming device - Google Patents
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Description
本発明は、定着装置、及びこれを備える画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus having the same.
複写機やプリンタなどの電子写真方式の画像形成装置において、未定着画像が形成された用紙などの記録媒体を、互いに対向するローラやベルトなどの部材の間(ニップ部)に搬送し、記録媒体に熱を付与して未定着画像を定着する定着装置が知られている。 In an electrophotographic image forming apparatus such as a copier or printer, a recording medium such as paper on which an unfixed image is formed is conveyed between members such as rollers and belts facing each other (nip), and the recording medium is 2. Description of the Related Art A fixing device that applies heat to fix an unfixed image is known.
このような定着装置として、例えば下記特許文献1(特開2008-233900号公報)や特許文献2(特開2016-145903号公報)には、定着ベルト内に配置されたニップ形成部材をヒータの熱により加熱することで、ニップ形成部材を介して定着ベルトを加熱する定着装置が開示されている。 As such a fixing device, for example, the following Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-233900) and Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-145903) disclose a nip forming member arranged in the fixing belt as a heater. A fixing device is disclosed that heats a fixing belt through a nip forming member by heating with heat.
上記のようなニップ形成部材を介して定着ベルトを加熱する構成においては、一般的に、ニップ形成部材の材料として銅などの金属材料を用いることで、ニップ形成部材の熱伝導率を良くし、ファーストプリントタイム(加熱待機時から定着可能な状態となるまでの加熱時間)の短縮や、省エネ性の向上を図っている。さらに、ファーストプリントタイムの短縮や省エネ性の向上を図るには、ニップ形成部材を薄くしてその熱容量を小さくすることが望ましい。しかしながら、ニップ形成部材は、加圧ローラからの加圧力を受けてニップ部を形成する部材であるため、ある程度の剛性が必要である。 In the configuration in which the fixing belt is heated via the nip forming member as described above, a metal material such as copper is generally used as the material of the nip forming member to improve the thermal conductivity of the nip forming member. It shortens the first print time (heating time from standby to fixable state) and improves energy efficiency. Furthermore, in order to shorten the first print time and improve energy efficiency, it is desirable to reduce the heat capacity of the nip forming member by thinning it. However, since the nip forming member is a member that forms the nip portion by receiving pressure from the pressure roller, a certain degree of rigidity is required.
上記特許文献1に記載の定着装置では、筒状のニップ形成部材が主に加圧ローラからの荷重を受ける構成であるため、省エネ性向上のためにニップ形成部材を薄くして熱容量を小さくすると、加圧ローラの荷重に対するニップ形成部材の剛性が低下するため、ニップ部における圧力を維持することが難しくなる。 In the fixing device described in Patent Document 1, the cylindrical nip forming member is configured to receive the load mainly from the pressure roller. Since the rigidity of the nip forming member against the load of the pressure roller decreases, it becomes difficult to maintain the pressure at the nip portion.
従って、省エネ性の向上とニップ形成部材の剛性確保を両立するには、特許文献2に示すように、ニップ形成部材のほかに、これを支持するステーを設けることが望ましい。すなわち、この場合、ニップ形成部材とステーが別体であることで、省エネ性向上のためにニップ形成部材を薄くする一方で、ステーを厚くして加圧ローラの荷重に耐え得る剛性の確保することができるようになる。
Therefore, in order to improve energy efficiency and ensure the rigidity of the nip forming member, it is desirable to provide a stay for supporting the nip forming member in addition to the nip forming member, as shown in
上記のように、省エネ性の向上のためには、ニップ形成部材をさらに薄くすることが考えられる。しかしながらその一方で、ニップ形成部材には、ある程度加圧力に耐え得る強度も必要である。そして、特許文献2に開示されているような構成においては、強度確保という観点から、ニップ形成部材をこれまで以上に薄くすることは難しく、昇温性や省エネ性を向上させるには、他の対策が必要であった。
As described above, it is conceivable to further reduce the thickness of the nip forming member in order to improve energy efficiency. On the other hand, however, the nip forming member also needs to have strength enough to withstand pressure to some extent. In addition, in the structure disclosed in
上記課題を解決するため、本発明は、筒状の定着部材と、前記定着部材の外周面に対して接触する対向部材と、前記定着部材の内側に配置された加熱部材と、前記定着部材の内側に配置され前記対向部材との間で前記定着部材を挟んでニップ部を形成するニップ形成部材と、前記定着部材の内側に配置され前記ニップ形成部材を支持する支持部材と、を備える定着装置であって、前記ニップ形成部材は、記録媒体の通過幅内における前記ニップ部以外の領域で前記加熱部材側と前記定着部材側とに開口する貫通孔を有し、前記ニップ部の領域では前記貫通孔を有しないように構成され、前記支持部材は、前記ニップ形成部材の前記ニップ部及び前記貫通孔の部分よりも記録媒体通過方向の上流側と下流側に前記ニップ形成部材のニップ形成面とは反対側に配置され、前記貫通孔同士の間隔を、前記定着部材の長手方向における前記ニップ形成部材の端部側よりも中央部側で大きくしたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a cylindrical fixing member, a facing member that contacts the outer peripheral surface of the fixing member, a heating member disposed inside the fixing member, and a fixing member. A fixing device comprising: a nip forming member arranged inside and forming a nip portion with the opposing member sandwiching the fixing member; and a support member arranged inside the fixing member and supporting the nip forming member. The nip forming member has a through hole opening to the heating member side and the fixing member side in a region other than the nip portion within the passage width of the recording medium, and the nip portion region has a through hole that opens to the heating member side and the fixing member side. The support member is configured so as not to have a through hole, and the support member is arranged on the nip forming surface of the nip forming member on the upstream side and downstream side in the recording medium passage direction of the nip portion and the through hole portion of the nip forming member. and the distance between the through holes is set larger on the center side than on the end side of the nip forming member in the longitudinal direction of the fixing member .
本発明によれば、ニップ形成部材が、ニップ部以外の領域に加熱部材側と定着部材側とに開口する貫通孔を有することで、ニップ形成部材の熱容量が小さくなり、ニップ形成部材の昇温性及び省エネ性を向上させることができるようになる。 According to the present invention, the nip forming member has a through-hole opening to the heating member side and the fixing member side in a region other than the nip portion, thereby reducing the heat capacity of the nip forming member and increasing the temperature of the nip forming member. performance and energy saving can be improved.
以下、添付の図面に基づき、本発明について説明する。なお、本発明を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。 The present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, in each drawing for explaining the present invention, constituent elements such as members and constituent parts having the same function or shape are given the same reference numerals as much as possible, and once explained, the explanation will be repeated. omitted.
図1は、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の概略構成図である。まず、図1を参照して、画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to one embodiment of the present invention. First, referring to FIG. 1, the overall configuration and operation of the image forming apparatus will be described.
図1に示す画像形成装置1は、電子写真方式のモノクロレーザプリンタである。なお、本発明は、プリンタのほか、複写機、ファクシミリ、あるいは、これらのいずれか2つ又は3つの機能を備える複合機であってもよい。また、モノクロ画像形成装置に限らず、カラー画像形成装置であってもよい。 The image forming apparatus 1 shown in FIG. 1 is an electrophotographic monochrome laser printer. In addition to the printer, the present invention may be a copier, a facsimile machine, or a multifunction machine having two or three of these functions. Also, the image forming apparatus is not limited to a monochrome image forming apparatus, and may be a color image forming apparatus.
図1に示すように、画像形成装置1には、画像を形成する画像形成部2と、記録媒体としての用紙Pを供給する記録媒体供給部3と、供給された用紙Pに画像を転写する転写部4と、用紙Pに転写された画像を定着する定着装置5と、画像が定着された用紙Pを装置外に排出する排出部6と、が設けられている。
As shown in FIG. 1, the image forming apparatus 1 includes an
画像形成部2は、ドラム状の感光体7と、感光体7の表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ8と、感光体7の表面を露光して潜像を形成する潜像形成手段としての露光装置9と、感光体7の表面にトナー(現像剤)を供給して潜像を可視画像化する現像手段としての現像ローラ10と、感光体7の表面をクリーニングするクリーニング手段としてのクリーニングブレード11と、を備えている。
The
印刷動作開始の指示があると、画像形成部2において、感光体7が回転を開始し、帯電ローラ8によって感光体7の表面が均一な高電位に帯電される。次いで、原稿読取装置によって読み取られた原稿の画像情報、あるいは端末からプリント指示されたプリント情報に基づいて、露光装置9が感光体7の表面を露光することで、露光された部分の電位が低下して静電潜像が形成される。そして、この静電潜像に対して現像ローラ10からトナーが供給され、感光体7上にトナー画像が形成される。
When there is an instruction to start the printing operation, the photoreceptor 7 in the
感光体7上に形成されたトナー画像は、転写部4に配置された転写ローラ15と感光体7との間の転写ニップにおいて用紙Pに転写される。この用紙Pは、記録媒体供給部3から供給されたものである。記録媒体供給部3では、給紙カセット12に収容されている用紙Pが給紙ローラ13によって1枚ずつ送り出される。送り出された用紙Pは、タイミングローラ対14によって感光体7上のトナー画像とタイミングを合わせて転写ニップへ搬送される。そして、転写ニップにおいて、感光体7上のトナー画像が用紙Pに転写される。また、トナー画像の転写が行われた後、感光体7上に残留するトナーは、クリーニングブレード11によって除去される。
The toner image formed on the photoreceptor 7 is transferred to the paper P at the transfer nip between the
トナー画像が転写された用紙Pは、定着装置5へ搬送される。そして、定着装置5において、用紙Pが定着ベルト21と加圧ローラ22との間を通過する際に加熱及び加圧されることで、トナー画像が用紙Pに定着される。その後、用紙Pは、排出部6に搬送され、排紙ローラ対16によって装置外に排出されて、一連の印刷動作が完了する。
The paper P onto which the toner image has been transferred is conveyed to the
次に、図2~図6に基づき、本発明の第1実施形態に係る定着装置の構成について詳しく説明する。 Next, the configuration of the fixing device according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 6. FIG.
図2は、定着装置の側面断面図、図3は、定着装置の斜視断面図、図4は、定着装置の正面断面図である。また、図5は、定着ベルトを支持するベルト支持部材の斜視図、図6は、ベルト支持部材の変形例を示す斜視図である。 2 is a side sectional view of the fixing device, FIG. 3 is a perspective sectional view of the fixing device, and FIG. 4 is a front sectional view of the fixing device. 5 is a perspective view of a belt support member that supports the fixing belt, and FIG. 6 is a perspective view showing a modification of the belt support member.
図2に示すように、定着装置5は、定着ベルト21と、加圧ローラ22と、ハロゲンヒータ23と、ニップ形成部材24と、ステー25と、反射部材26と、ガイド部材27と、温度センサ28と、を備えている。
As shown in FIG. 2, the
定着ベルト21は、用紙Pに未定着画像Tを定着させる筒状の定着部材であり、用紙Pの未定着画像担持面側に配置される。本実施形態では、定着ベルト21が、ニッケルやSUS等の金属材料やポリイミドなどの樹脂材料で形成された内周側の基材と、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)やPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)などで形成された外周側の離型層と、を有する無端状のベルト(フィルムも含む。)で構成されている。また、基材と離型層との間に、シリコーンゴム、発泡シリコーンゴム、あるいはフッ素ゴムなどのゴム材料で形成された弾性層を介在させてもよい。この弾性層の厚さを100μm程度にすれば、未定着画像(未定着トナー)を押し潰して定着させるときに弾性層の弾性変形により、ベルト表面の微小な凹凸を吸収でき、光沢ムラの発生を回避できる。また、本実施形態では、定着ベルト21の低熱容量化の観点から、定着ベルト21として、薄肉で小径のベルトを採用している。具体的には、定着ベルト21を構成する基材、離型層のそれぞれの厚さを、20~50μm、10~50μmの範囲に設定し、定着ベルト21全体としての厚さを1mm以下に設定している。また、定着ベルト21が弾性層を有する場合は、弾性層の厚さを、100~300μmに設定するとよい。さらに低熱容量化を図るには、定着ベルト21全体としての厚さが0.2mm以下であることが望ましく、0.16mm以下がより望ましい。また、本実施形態では、定着ベルト21の直径が、20~40mmに設定されている。定着ベルト21の直径は、30mm以下であることが望ましい。
The
加圧ローラ22は、定着ベルト21の外周面に対向して接触する対向部材である。本実施形態では、加圧ローラ22が、芯金と、芯金の表面に設けられた発泡性シリコーンゴムやフッ素ゴムなどから成る弾性層と、弾性層の表面に設けられたPFAやPTFEなどから成る離型層と、で構成されている。また、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。中空ローラの場合、加圧ローラ22の内部にハロゲンヒータなどの加熱部材を配置することも可能である。また、加圧ローラ22の弾性層は、ソリッドゴムでもよいが、内部に加熱部材が配置されていない場合は、弾性層にスポンジゴムを用いて加圧ローラ22の断熱性を高めることが望ましい。これにより、定着ベルト21の熱が加圧ローラ22に奪われにくくなり、定着ベルト21の熱効率が向上する。
The
また、加圧ローラ22は、画像形成装置本体に設けられた駆動源によって図2中の矢印Aで示す方向に回転駆動するように構成されている。一方、定着ベルト21は、加圧ローラ22が回転駆動することにより、これに伴って図2中の矢印B方向に従動回転する。図2に示すように、未定着画像Tが転写された用紙Pが、ニップ入口側(図2における右側)からニップ部Nに進入すると、回転する定着ベルト21と加圧ローラ22とによって用紙Pが搬送されニップ部Nを通過する。このとき、用紙Pに対して熱と圧力が付与されることで、未定着画像Tが用紙Pに定着される。そして、用紙Pは、回転する定着ベルト21と加圧ローラ22とによってニップ出口側(図2における左側)から排出される。
Further, the
また、加圧ローラ22と定着ベルト21は、互いに接近離間するように構成されている。万が一、ニップ部Nに用紙が詰まった場合は、加圧ローラ22と定着ベルト21を互いに離間させ、ニップ部Nを開放することで、詰まった用紙のジャム処理などのメンテナンス作業を行うことが可能である。加圧ローラ22と定着ベルト21とは、いずれか一方に対して他方を動かして接近離間させるように構成されていてもよいし、両方を動かすことで接近離間させる構成であってもよい。
Further, the
ハロゲンヒータ23は、定着ベルト21の内側に配置され、赤外線光を放射することで、輻射熱によりニップ形成部材24を介して定着ベルト21を加熱する加熱部材である。加熱部材として、ハロゲンヒータ23以外に、カーボンヒータやセラミックヒータなどを用いることも可能である。本実施形態では、定着ベルト21内にハロゲンヒータ23が1本だけ配置されているが、用紙の幅サイズに応じて異なる発熱領域を有する複数のハロゲンヒータ23を用いてもよい。
The
ニップ形成部材24は、定着ベルト21の内側で定着ベルト21の回転軸方向でもある長手方向(以下、「ベルト長手方向」という。)に渡って長手状に配置されており、加圧ローラ22との間で定着ベルト21を挟んでニップ部Nを形成するものである。図2に示すように、ニップ形成部材24は、定着ベルト21を介して加圧ローラ22と対向するニップ形成部24aと、ニップ形成部24aのニップ入口側(図2における右側)とニップ出口側(図2における左側)との両端部から加圧ローラ22側とは反対側に屈曲する一対の屈曲部24bと、を有している。ニップ形成部24aには、ハロゲンヒータ23側と定着ベルト21側とに開口する貫通孔24cが設けられている。
The
ニップ形成部24aは、定着ベルト21が回転したときの耐摩耗性や摺動性を向上させるために、その定着ベルト21側のニップ形成面24dにアルマイト処理やフッ素樹脂系材料が塗布されていてもよい。さらに、経時的な摺動性の確保のため、ニップ形成部24aの定着ベルト21側のニップ形成面24dに、フッ素系グリース等の潤滑剤を塗布してもよい。本実施形態では、ニップ形成部材24が平板状となっているが、その他の形状であってもよい。例えば、ニップ形成部材24を加圧ローラ22側とは反対側へ凹んだ凹形状とすることで、ニップ部Nの出口部が加圧ローラ22寄りになり、定着ベルト21に対する用紙の分離性が向上する。
In the
また、ニップ形成部材24は、ステー25よりも熱伝導率が大きい材料で形成されている。例えば、ニップ形成部材24の材料として、銅(熱伝導率:398W/mk)やアルミニウム(熱伝導率:236W/mk)などが好ましい。このように、ニップ形成部材24が熱伝導率の大きい材料で形成されていることで、ハロゲンヒータ23からの輻射熱はニップ形成部材24によって吸収され定着ベルト21へ効率良く伝達される。例えば、ニップ形成部材24の厚みを1mm以下に設定することで、ニップ形成部材24から定着ベルト21への熱伝達時間を短くすることができ、定着装置5の立ち上がり速度を速めることができる。反対に、ニップ形成部材24の厚みを1mmより大きく5mm以下に設定した場合は、ニップ形成部材24の蓄熱性を高めることが可能である。
Also, the
ステー25は、加圧ローラ22の加圧力に抗してニップ形成部材24を支持する支持部材である。ステー25は、ニップ形成部材24と同様、定着ベルト21の内側でベルト長手方向に渡って長手状に配置されている。図2に示すように、本実施形態では、ステー25が、ハロゲンヒータ23を挟んで互いに平行に配置された一対の側壁部25aと、各側壁部25aの図の上端部に連結された底壁部25bと、を有する、断面略U字状に形成されている。ステー25の各側壁部25aが、反射部材26を介してニップ形成部材24のニップ形成面24dとは反対側の面に対してそのベルト回転方向Bの両端部側に接触していることで、ニップ形成部材24がステー25によって支持されている。また、各側壁部25aは、加圧ローラ22の加圧方向(図の上下方向)に延在しているため、加圧方向の剛性が高まり、加圧ローラ22の加圧力によるニップ形成部24の撓みが抑制される。ステー25の材料としては、剛性を確保するため、SUSやSECCなどの鉄系金属材料を用いることが好ましい。
The
反射部材26は、定着ベルト21の内側でハロゲンヒータ23と対向するように配置されており、ハロゲンヒータ23から照射される赤外線光(輻射熱)をニップ形成部材24側へ反射するものである。図2に示すように、本実施形態では、反射部材26が、円弧又は楕円状などの曲面状に形成された反射部26aと、反射部26aのベルト回転方向Bの両端部から互いに離れる方向に屈曲する一対の屈曲部26bと、を有している。反射部材26は、各屈曲部26bがステー25の各側壁部25aとニップ形成部材24のニップ形成部24aとの間に挟まれることで保持されている。
The reflecting
反射部材26によって反射された赤外線光は、ニップ形成部材24に照射されることで、ニップ形成部材24が加熱される。このように、ニップ形成部材24に対しては、ハロゲンヒータ23から直接照射される赤外線光に加えて、反射部材26によって反射された赤外線光も照射されるため、ニップ形成部材24は効果的に加熱される。また、反射部材26は、ハロゲンヒータ23とステー25との間に介在し、ステー25への赤外線光の照射を遮断する機能も兼ねる。これにより、ステー25が加熱されることによる無駄な熱エネルギーの消費が抑制される。さらに、本実施形態では、ステー25と反射部材26との間に隙間S(空気層)が介在していることで、この隙間Sの空気層の断熱効果によってステー25への熱伝達がより一層抑制される。
The
反射部材26のハロゲンヒータ23側の面は、反射率を高くするような鏡面処理や表面処理がなされている。本実施形態では、反射率を分光光度計(日立ハイテクサイエンス社製の紫外可視赤外分光光度計UH4150)を用いて測定し、測定時の入射角は5°である。一般的に、ハロゲンヒータは用途により色温度が異なるが、定着装置の加熱用としては色温度が2500K程度のものが用いられている。反射部材26の反射率は、発光強度の高いハロゲンヒータ23の波長、具体的には900~1600nmの波長、より好ましくは1000~1300nmの波長に対して70%以上であるのがよい。
The surface of the reflecting
また、反射部材26の反射と断熱の機能を、ステー25に持たせてもよい。例えば、ステー25の内面(ハロゲンヒータ23側の面)に断熱処理又は鏡面処理を施すことで、ステー25が反射部材26の機能を兼ねるように構成することができる。この場合、ステー25とは別体の反射部材26を省略することが可能である。なお、鏡面処理されたステー25の反射率は、上記反射部材26の反射率と同等であることが望ましい。
Further, the
ガイド部材27は、回転する定着ベルト21の内周面に対して接触し、定着ベルト21をガイドするものである。図2に示すように、本実施形態では、ガイド部材27が、ニップ位置口側とニップ出口側との両方に設けられている。ガイド部材27は、ステー25などに固定される取付部27aと、定着ベルト21の内周面に接触する曲面状のガイド部27bと、を有している。また、図3に示すように、ガイド部27bの定着ベルト21側の面(ガイド面)には、ベルト長手方向に渡って複数のリブ(突起)27cが等間隔に設けられている。この複数のリブ27cを有するガイド面に沿って定着ベルト21がガイドされることで、定着ベルト21は大きな変形を伴うことなく円滑に回転することができる。
The
温度センサ28は、定着ベルト21の外周面に対向して配置され、定着ベルト21の温度を検知するものである。本実施形態では、温度センサ28を、定着ベルト21に対してベルト長手方向の中央部と一端部側との2箇所に配置している。温度センサ28によって定着ベルト21の表面温度が検知され、その検知結果に基づいてハロゲンヒータ23の出力制御が行われることで、定着ベルト21の温度が所望の温度(定着温度)となるように制御される。また、温度センサ28は、接触型又は非接触型のいずれでもよい。温度センサ28としては、例えばサーモパイル、サーモスタット、サーミスタ、NCセンサなど、公知の温度センサを適用可能である。
The
図4に示すように、定着ベルト21の両端部には、それぞれ筒状のベルト支持部材30が挿入されている。このように、定着ベルト21の両端部にベルト支持部材30が挿入されていることで、定着ベルト21は、非回転時においては基本的に定着ベルト21に対して周方向の張力は生じない、いわゆるフリーベルト方式で支持されている。
As shown in FIG. 4, cylindrical
図4及び図5に示すように、ベルト支持部材30は、定着ベルト21の内側に挿入されて定着ベルト21を支持するC字状の支持部30aと、定着ベルト21の端面に接触して定着ベルト21の長手方向移動(片寄り)を規制するフランジ状の規制部30bと、を有している。また、図6に示す例のように、支持部30aは、全周に渡って連続する筒状であってもよい。各ベルト支持部材30は、定着装置5を構成するフレーム部材である一対の側板31(図4参照)に固定されている。また、ベルト支持部材30には、開口部30c(図5参照)が設けられており、この開口部30cを通してハロゲンヒータ23やステー25の両端部が各側板31に固定されている。ハロゲンヒータ23やステー25は、ベルト支持部材30に固定されてもよい。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
以下、本実施形態に係る定着装置に関して、昇温性及び省エネ性に有利な構成について説明する。 Hereinafter, regarding the fixing device according to the present embodiment, a configuration that is advantageous in terms of temperature rise and energy saving will be described.
上述のように、本実施形態においては、ニップ形成部材24に、ハロゲンヒータ23側と定着ベルト21側とに開口する貫通孔24cが設けられている。また、ニップ形成部材24の平面図である図7に示すように、貫通孔24cは、ニップ形成部材24の長手方向(又は定着ベルト21の長手方向)渡って複数設けられている。このように、本実施形態においては、複数の貫通孔24cがニップ形成部材24に設けられていることで、このような貫通孔24cが設けられていない場合に比べて、ニップ形成部材24の熱容量を小さくすることが可能である。これにより、ニップ形成部材24が温度上昇しやすくなるので、ニップ形成部材24の昇温速度を速めることができ、ファーストプリントタイムの短縮や省エネ性の向上を図れるようになる。
As described above, in the present embodiment, the
また、ニップ形成部材24に複数の貫通孔24cが設けられていることで、図2に示すように、ハロゲンヒータ23から赤外線光が発せられると、発せられた赤外線光の一部や反射部材26によって反射された赤外線光の一部が各貫通孔24cを通して定着ベルト21に照射される。あるいは、ハロゲンヒータ23から発せられた輻射熱が、各貫通孔24cを通して定着ベルト21に付与される。また、図7に示すように、貫通孔24cは、ニップ形成部材24の通紙幅W(記録媒体の通過幅)内に設けられているため、貫通孔24cを通過した赤外線光は定着ベルト21の通紙幅W内の領域に照射される。このように、本実施形態においては、複数の貫通孔24cを通して赤外線光が定着ベルト21に照射される、あるいは、輻射熱が付与されるので、定着ベルト21を効果的に加熱することができるようになる。これにより、定着ベルト21の昇温速度を速めることができ、ファーストプリントタイムの短縮や省エネ性の向上を図れるようになる。なお、貫通孔24cを形成する位置は、通紙幅Wの大きさ(用紙サイズ)に応じて適宜変更すればよい。また、本実施形態では、用紙の幅方向中央位置をニップ部Nの長手方向中央位置に合わせて用紙を搬送する、いわゆる中央基準の搬送方法を採用しているが、用紙の幅方向端部をニップ部Nの長手方向の片側端部位置に合わせて用紙を搬送する、いわゆる端部基準の搬送方法を採用してもよい。
Further, since the
また、本実施形態では、ステー25や反射部材26が、ニップ形成部材24のニップ部N及び各貫通孔24cの部分を囲むように配置されているので、ステー25や反射部材26によってハロゲンヒータ23の熱の拡散を抑制し、ハロゲンヒータ23の熱をニップ部N及びその近傍に効果的に付与することが可能である。すなわち、本実施形態では、図7に示すように、ニップ形成部材24のニップ部の領域E及び各貫通孔24cの部分が、ニップ形成部材24に対してステー25又は反射部材26が接触する部分Fによって用紙通過方向Gに挟まれている。さらに、図2に示すように、ハロゲンヒータ23に対してニップ形成部材24とは反対側の空間(図2においてハロゲンヒータ23の上方の空間)は、ステー25及び反射部材26によって閉じられている。
Further, in this embodiment, the
このように、本実施形態では、ニップ形成部材24のニップ部N及び各貫通孔24cの部分よりも用紙通過方向Gの上流側及び下流側に、ステー25及び反射部材26が配置され、さらに、ハロゲンヒータ23を挟んでニップ形成部材24とは反対側にも、ステー25及び反射部材26が配置されていることで、ステー25及び反射部材26によって留められたハロゲンヒータ23の熱を、ニップ形成部材24のニップ部Nに効果的に付与することができると共に、貫通孔24cを通して定着ベルト21に効果的に付与されたりすることができる。これにより、ニップ部N及びその近傍を効率的に加熱することができるようになり、省エネ性の向上を図れるようになる。
Thus, in this embodiment, the
さらに、本実施形態では、省エネ性の向上を図るため、ステー25と反射部材26との間に隙間S(図2参照)を設けている。このように、ステー25と反射部材26との間に隙間Sを設けることで、この隙間Sの空気層によって反射部材26からステー25への熱の伝達を抑制することが可能となる。これにより、ステー25への不要な熱の付与を低減できるようになり、省エネ性を向上させることが可能となる。
Furthermore, in this embodiment, a gap S (see FIG. 2) is provided between the
ここで、図15に示す比較例のように、貫通孔24cがニップ形成部材24のニップ部の領域E内にまで設けられている場合は、特にニップ部におけるニップ形成部材24の剛性が低下することによって、均一なニップ幅やニップ圧が十分に得られなくなり、定着不良が発生する虞がある。また、貫通孔24cがニップ部の領域E内に設けられていると、ニップ部に凹凸が生じることで、紙シワの発生原因になることも考えられる。
Here, as in the comparative example shown in FIG. 15, when the through
これに対して、本実施形態においては、図7に示すように、貫通孔24cを、ニップ形成部材24のニップ部の領域E以外に設けている。このように、貫通孔24cをニップ部の領域Eには設けないようにすることで、ニップ部におけるニップ形成部材24の剛性を確保することができるようになり、均一な幅及び圧力のニップ部を形成することが可能となる。
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 7, the through
また、本実施形態のように、ニップ形成部材24とステー25が別体であることで、ニップ形成部材24とステー25のそれぞれの厚さを異ならせて構成することが容易となる。これにより、ステー25については、その剛性を確保するために厚く形成することができる一方、ニップ形成部材24については、省エネ性向上のために薄く形成することができ、剛性の確保と省エネ性の向上の両方を実現することができるようになる。
Further, since the
以上のように、本実施形態に係る構成によれば、貫通孔24cをニップ形成部材24のニップ部以外の領域のみに設けることで、昇温性及び省エネ性の向上を図りつつ、ニップ形成部材24の剛性を確保することができるようになる。これにより、定着不良や紙シワが生じにくく信頼性の高い定着装置を提供できるようになる。
As described above, according to the configuration of the present embodiment, by providing the through
貫通孔24cの形状は、本実施形態のような矩形(図7参照)に限らず、図8に示すような円形であってもよい。また、貫通孔24c同士の間隔は、等間隔である場合に限らず、異なる間隔であってもよい。例えば、ニップ形成部材24の長手方向の中央側において、ニップ形成部材24の撓みが生じやすい場合は、図9に示す例のように、ニップ形成部材24の長手方向の端部側よりも中央部側で貫通孔24c同士の間隔を大きくすることが望ましい(D1>D2)。このようにすることで、ニップ形成部材24の中央側において、貫通孔24cが形成されることによる剛性の低下を抑制でき、撓みが生じにくくなる。
The shape of the through-
また、本実施形態では、貫通孔24cがニップ部Nよりも用紙通過方向の上流側に設けられているが(図2参照)、図10に示す例のように、貫通孔24cをニップ部Nよりも用紙通過方向の下流側に設けてもよい。さらに、図11に示す例のように、貫通孔24cをニップ部Nよりも用紙通過方向の上流側と下流側との両側に設けることも可能である。図2に示すように、貫通孔24cがニップ部Nよりも用紙通過方向の上流側に設けられている場合は、最も熱量が必要になるタイミングで定着ベルト21を効果的に加熱することができるので、定着性を向上させることができる。
Further, in the present embodiment, the through
また、貫通孔24cは、ニップ形成部材24の長手方向(図7~図9における左右方向)又は短手方向(図7~図9における上下方向)に対称に配置されていてもよいし、非対称に配置されていてもよい。貫通孔24cの配置や数は、ニップ形成部材24の必要な剛性や要求される昇温性又は省エネ性などに応じて適宜決定すればよい。
Further, the through-
また、貫通孔24cの大きさ(開口幅)は、同じであってもよいし、異ならせてもよい。貫通孔24cの加工には、プレス加工や切削加工など、種々の加工方法を採用することができる。例えば、貫通孔24cの開口幅を50μm以上にしたい場合は、ドリルによる切削加工を適用でき、開口幅を50μm未満にしたい場合は、レーザー加工法の適用が好ましく、開口幅を5μm未満にしたい場合は、化学エッチング法の適用が好ましい。
Also, the size (opening width) of the through
貫通孔24cを形成した際にバリ(突起)が発生した場合は、図12に示すように、バリ240が突出する面を、定着ベルト21に対して接触する側(ニップ部N側)とは反対側に配置することが望ましい。このように、貫通孔24cの縁に形成されたバリ240を、定着ベルト21に対して接触する側とは反対側に突出していることで、定着ベルト21とバリ240との接触を回避することができる。これにより、定着ベルト21がバリ240に対して接触することによる定着ベルト21の微小な浮きを防止でき、ニップ形成部材24から定着ベルト21への熱伝達を良好に維持することができるようになる。また、バリ240との接触による定着ベルト21の傷の発生も防止でき、定着ベルト21の破損の虞も低減できるようになる。
If burrs (projections) are generated when the through
また、図13に示す例のように、定着ベルト21とニップ形成部材24との間に潤滑剤40を介在させている場合は、貫通孔24cの縁に定着ベルト21側とは反対側に突出するバリ240があることで、バリ240の高さの分だけ、潤滑剤40がハロゲンヒータ23側(図の下側)に流出しにくくなる。さらに、貫通孔24cの大きさを小さくする(数μmにする)ことで、潤滑剤40の表面張力によって潤滑剤40のハロゲンヒータ23側への流出を抑制できるようになる。このように、バリ240の向きや貫通孔24cの大きさを調整することで、潤滑剤40がハロゲンヒータ23側に流出しにくくなり、ハロゲンヒータ23に対する潤滑剤40の付着や、定着ベルト21とニップ形成部材24との間での潤滑不良を生じにくくすることが可能である。
When the
上述のように、本発明の各実施形態においては、ニップ形成部材24に貫通孔24cを設けることで、ニップ形成部材24の低熱容量化を図り、ニップ形成部材24を昇温しやすくしているが、ニップ形成部材24が薄く剛性が低い場合は、急な昇温によってニップ形成部材24に熱変形が生じることも考えられる。そのような場合は、ハロゲンヒータ23を発熱させる前(通電前)に、定着ベルト21を回転させることで、ニップ形成部材24の熱を定着ベルト21の周方向へ分散させて伝達することができる。これにより、ニップ形成部材24の急な昇温による熱変形を回避できるようになる。
As described above, in each embodiment of the present invention, by providing the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
また、本発明に係る定着装置は、図1に示すような用紙を水平方向に搬送する定着装置5に限らない。定着装置5の設置方向は、適宜変更可能であり、本発明は、図14に示すような用紙を垂直方向に搬送する定着装置5にも適用可能である。
Further, the fixing device according to the present invention is not limited to the
1 画像形成装置
2 画像形成部
5 定着装置
21 定着ベルト(定着部材)
22 加圧ローラ(対向部材)
23 ハロゲンヒータ(加熱部材)
24 ニップ形成部材
24c 貫通孔
24d ニップ形成面
25 ステー(支持部材)
40 潤滑剤
240 バリ
D1 中央部側の貫通孔同士の幅
D2 端部側の貫通孔同士の幅
N ニップ部
P 用紙(記録媒体)
W 通紙幅
REFERENCE SIGNS LIST 1
22 pressure roller (opposing member)
23 Halogen heater (heating member)
24 nip forming
40
W Paper width
Claims (7)
前記定着部材の外周面に対して接触する対向部材と、
前記定着部材の内側に配置された加熱部材と、
前記定着部材の内側に配置され前記対向部材との間で前記定着部材を挟んでニップ部を形成するニップ形成部材と、
前記定着部材の内側に配置され前記ニップ形成部材を支持する支持部材と、
を備える定着装置であって、
前記ニップ形成部材は、記録媒体の通過幅内における前記ニップ部以外の領域で前記加熱部材側と前記定着部材側とに開口する貫通孔を有し、前記ニップ部の領域では前記貫通孔を有しないように構成され、
前記支持部材は、前記ニップ形成部材の前記ニップ部及び前記貫通孔の部分よりも記録媒体通過方向の上流側と下流側に前記ニップ形成部材のニップ形成面とは反対側に配置され、
前記貫通孔同士の間隔を、前記定着部材の長手方向における前記ニップ形成部材の端部側よりも中央部側で大きくしたことを特徴とする定着装置。 a cylindrical fixing member;
a facing member that contacts the outer peripheral surface of the fixing member;
a heating member disposed inside the fixing member;
a nip forming member that is disposed inside the fixing member and forms a nip portion with the opposing member sandwiching the fixing member;
a support member disposed inside the fixing member and supporting the nip forming member;
A fixing device comprising:
The nip forming member has a through hole opening to the heating member side and the fixing member side in a region other than the nip portion within the passage width of the recording medium, and has the through hole in the nip portion region. is configured not to
The support member is arranged on the upstream side and the downstream side in the recording medium passage direction of the nip portion and the through hole portion of the nip forming member and on the side opposite to the nip forming surface of the nip forming member ,
A fixing device according to claim 1, wherein the interval between the through-holes is larger on the central portion side than on the end portion side of the nip forming member in the longitudinal direction of the fixing member .
前記画像形成部によって形成された画像を前記記録媒体に定着させる定着装置と、
を備える画像形成装置において、
前記定着装置として、請求項1から6のいずれか1項に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。 an image forming unit that forms an image on a recording medium;
a fixing device for fixing an image formed by the image forming unit onto the recording medium;
In an image forming apparatus comprising
An image forming apparatus comprising the fixing device according to claim 1 as the fixing device .
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