JP6848371B2 - Fixing device and image forming device - Google Patents
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Description
本発明は、定着装置及び定着装置を備える画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus including a fixing device and a fixing device.
複写機、プリンタ、ファクシミリ、又はそれらのうちの少なくとも2つの機能を有する複合機などの画像形成装置に対し、近年、省エネルギー化、高速化についての市場要求が強くなってきている。 In recent years, there has been an increasing market demand for energy saving and high speed for image forming devices such as copiers, printers, facsimiles, and multifunction devices having at least two functions thereof.
画像形成装置のなかでも定着装置は消費電力量が多く、省エネルギー化の余地が大きいため、様々な提案がなされており、例えば、低熱容量でフィルム状に薄い無端ベルトを、支持体を兼ねる金属熱伝導体を介することなく、直接加熱する構成とし、高生産の画像形成装置に搭載されても、良好な定着性を得ることができる定着装置が知られている(例えば特許文献1参照)。この定着装置では、無端状の定着ベルトの外周側に配置された加圧ローラと定着ベルトの内部(ループ内)に固定配置されたニップ形成部材とが定着ベルトを介して圧接することによって定着ニップを形成している。 Among the image forming devices, the fixing device consumes a large amount of power and has a lot of room for energy saving. Therefore, various proposals have been made. There is known a fixing device that is configured to heat directly without using a conductor and can obtain good fixing property even when mounted on a high-production image forming device (see, for example, Patent Document 1). In this fixing device, the pressure roller arranged on the outer peripheral side of the endless fixing belt and the nip forming member fixedly arranged inside the fixing belt (inside the loop) are pressed against each other via the fixing belt to obtain a fixing nip. Is forming.
一方、画像形成装置では、様々なサイズの記録材が用いられる。様々なサイズの記録材に対応するため、定着装置の定着熱源(ヒータ)の長さを記録材の最大サイズに合わせると、小サイズの記録材を定着する場合に非通紙部である定着ベルト/ローラ端部の温度が上昇する。連続通紙時には端部が過昇温となるため、例えば記録材の搬送速度を遅くして生産性を落とす必要がある。 On the other hand, in the image forming apparatus, recording materials of various sizes are used. In order to support recording materials of various sizes, if the length of the fixing heat source (heater) of the fixing device is adjusted to the maximum size of the recording material, the fixing belt, which is a non-passing part when fixing small size recording materials, is used. / The temperature at the end of the roller rises. Since the end portion becomes overheated during continuous paper passing, for example, it is necessary to slow down the transport speed of the recording material to reduce the productivity.
この問題に対処すべく、定着ベルト/ローラの内部に、中央部の配光分布が密なハロゲンヒータと、端部付近の配光分布が密なハロゲンヒータとを備える定着装置が知られている。この定着装置は、小サイズの記録材の場合、中央部の配光分布が密なハロゲンヒータのみを点灯し、小サイズよりも大きい記録材の場合、両方のハロゲンヒータを点灯して定着を行う。 In order to deal with this problem, a fixing device having a halogen heater having a dense light distribution in the center and a halogen heater having a dense light distribution near the ends is known inside the fixing belt / roller. .. In the case of a small size recording material, this fixing device lights only the halogen heater with a dense light distribution in the center, and in the case of a recording material larger than the small size, both halogen heaters are turned on for fixing. ..
しかしながら、インクジェット記録方式と異なり、トナーを用いた画像形成においては非印字領域を設けて印刷が実行されるので、使用頻度はごく少ないものの規格上の用紙サイズいっぱいで画像形成を行う場合には、用紙規格サイズよりも一回り大きな記録材が用いられ(例えばA3サイズよりも一回り大きなA3ノビサイズ)、あるいは13インチサイズのものが使用される場合もある。そこで、これら特殊サイズの記録材に対応するために、更なる改善が望まれた。 However, unlike the inkjet recording method, in image formation using toner, printing is performed by providing a non-printing area. Therefore, although the frequency of use is very low, when image formation is performed with the full standard paper size, A recording material that is one size larger than the standard paper size is used (for example, an A3 size that is one size larger than the A3 size), or a 13-inch size material may be used. Therefore, further improvement was desired in order to cope with these special size recording materials.
そのような問題に対して、特許文献2には、無端状のベルトの内部に、ベルトの幅方向(用紙幅方向)で配光分布が異なる複数のハロゲンヒータを設けると共に、ベルト部材の長手方向両端部であって、ベルトの回転方向におけるニップの上流側の位置に、端部ヒータをベルトの内面又は外面に接して設けることが提案された。
In response to such a problem,
しかしながら、特許文献2に開示された定着装置において、端部ヒータから定着ベルトへの伝熱効率を高めるため、定着ベルトに対する端部ヒータの接触圧を大きくすると、端部ヒータと定着ベルトとの間の摩擦力が大きくなる。これは定着ベルトの走行不良につながるおそれがあり、信頼性の低下となる。
However, in the fixing device disclosed in
一方、定着ベルトの走行不良を避けるため、定着ベルトに対する端部ヒータの接触圧を小さくすると、定着ベルトへの伝熱不足となる。これは端部ヒータの過昇温につながるおそれがあり、信頼性の低下となる。 On the other hand, if the contact pressure of the end heater with respect to the fixing belt is reduced in order to avoid poor running of the fixing belt, heat transfer to the fixing belt becomes insufficient. This may lead to excessive temperature rise of the end heater, resulting in a decrease in reliability.
また、定着ニップ部で記録材に定着されなかった定着ベルト上の残留トナーが、端部ヒータの位置で再溶融され、これが固着トナーとして残るといった品質低下の問題もある。 Further, there is also a problem of quality deterioration that the residual toner on the fixing belt that has not been fixed to the recording material at the fixing nip portion is remelted at the position of the end heater and remains as the fixed toner.
さらに、近年の定着装置は、ファーストプリントタイムの更なる短縮が求められており、次のような問題が顕在化している。 Further, in recent years, the fixing device is required to further shorten the first print time, and the following problems have become apparent.
ニップ形成部材はベルト部材の内面と摺動するため、その摺動面にフッ素グリースやシリコーンオイルなどの潤滑剤を塗布し、摺動トルクを低減することが行われる。特にフッ素グリースは、ニップ形成部材での保持性がよいため、定着装置の経時的なトルク上昇に対し有利である。 Since the nip forming member slides on the inner surface of the belt member, a lubricant such as fluorine grease or silicone oil is applied to the sliding surface to reduce the sliding torque. In particular, fluorine grease has good retention in the nip forming member, and is advantageous for an increase in torque of the fixing device over time.
しかし、フッ素グリースは、温度に対して粘度が変化する性質を有する。ファーストプリントタイムの短縮のためには、定着装置の起動を速くする必要があるが、特に冷間時は粘度が大きくなり、定着装置の起動トルクが大きくなる。したがって、高トルク出力の駆動モータが必要となり、コストアップにつながる。 However, fluorine grease has the property that its viscosity changes with temperature. In order to shorten the first print time, it is necessary to start the fixing device quickly, but especially when it is cold, the viscosity becomes large and the starting torque of the fixing device becomes large. Therefore, a drive motor with a high torque output is required, which leads to an increase in cost.
また、このような高トルクで定着ベルトを回転すると、定着ベルトだけでなく、定着装置を駆動するギアなどにも大きな負荷がかかる。そのため、定着ベルトや定着装置、そして画像形成装置の機械寿命が短くなるおそれもある。 Further, when the fixing belt is rotated with such a high torque, a large load is applied not only to the fixing belt but also to the gears that drive the fixing device. Therefore, the mechanical life of the fixing belt, the fixing device, and the image forming device may be shortened.
本発明は、A3ノビなどの特殊サイズの記録材にも信頼性と品質を損なわずに対応できると共に、冷間状態であっても起動トルクを低減できる定着装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a fixing device capable of dealing with a special size recording material such as A3 novi without impairing reliability and quality, and capable of reducing starting torque even in a cold state.
前記課題は、可撓性を有する無端状のベルトと、前記ベルトの外側に設けられ、前記ベルトに対向する加圧部材と、前記ベルトの内部に設けられた輻射型熱源と、前記ベルトの内側に設けられ、前記ベルトと前記加圧部材との間に定着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それぞれの端部に設けられ、前記ベルトの長手方向端部をそれぞれ加熱する複数の接触伝熱型熱源と、前記ニップ形成部材及び前記複数の接触伝熱型熱源の、前記ベルトに対向するそれぞれの面を覆い、前記ベルトの長手方向に熱を移動する熱移動補助部材とを有し、前記ベルトの内側には潤滑剤が塗布されており、前記複数の接触伝熱型熱源の発熱、前記ベルトの回転、前記輻射型熱源の発熱の順に動作する定着装置によって、解決される。 The tasks are a flexible, endless belt, a pressure member provided on the outside of the belt and facing the belt, a radiant heat source provided on the inside of the belt, and the inside of the belt. A nip forming member provided in the above to form a fixing nip between the belt and the pressurizing member, and a plurality of nip forming members provided at the respective ends of the nip forming member to heat the longitudinal end portions of the belt. A contact heat transfer type heat source and a heat transfer assisting member that covers the surfaces of the nip forming member and the plurality of contact heat transfer type heat sources facing each other and transfers heat in the longitudinal direction of the belt. The inside of the belt is coated with a lubricant, and the problem is solved by a fixing device that operates in the order of heat generation of the plurality of contact heat transfer type heat sources, rotation of the belt, and heat generation of the radiant heat source. ..
本発明の定着装置は、ニップ形成部材のそれぞれの端部に、ベルトの長手方向端部を加熱する複数の接触伝熱型熱源を備えるので、特殊サイズの記録材にも信頼性と品質を損なわずに対応できる。また、接触伝熱型熱源の発熱、ベルトの回転、輻射型熱源の発熱の順に動作が開始されるため、冷間状態であっても起動トルクを低減できる。 Since the fixing device of the present invention is provided with a plurality of contact heat transfer type heat sources for heating the longitudinal end of the belt at each end of the nip forming member, the reliability and quality of the recording material of a special size are impaired. Can be dealt with without. Further, since the operation is started in the order of heat generation of the contact heat transfer type heat source, belt rotation, and heat generation of the radiant heat source, the starting torque can be reduced even in the cold state.
以下、添付の図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置を示す模式図である。この画像形成装置1は、カラーレーザープリンタであり、そのプリンタ本体の中央には、中間転写ベルト30の展張方向に沿って4つの作像部4Y、4C、4M、4Kが並置して設けられている。各作像部4Y、4C、4M、4Kは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の異なる色の現像剤を収容する以外は、同じ構成である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic view showing an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. The
具体的に、それぞれ画像ステーションを構成する各作像部4Y、4C、4M、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などを備えている。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のみに色用符号を付し、その他の作像部4Y、4C、4Mにおいては符号を省略している。
Specifically, each of the
作像部4Y、4C、4M、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、反射ミラーなどを有し、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。
An
作像部4Y、4C、4M、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、一次転写手段としての4つの一次転写ローラ31と、二次転写手段としての二次転写ローラ36とを備える。更に、転写装置3は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、テンションローラ34、及びベルトクリーニング装置35を備えている。
A
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によって張架されている。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は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、プリンタ本体の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にもプリンタ本体の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。
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、2C、2M、2Kが着脱可能に装着されている。各トナーボトル2Y、2C、2M、2Kと各現像装置7との間には、周知のように補給路が設けられ、この補給路を介して各トナーボトル2Y、2C、2M、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。
The
A
一方、プリンタ本体の下部には、記録材としての用紙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などが設けられている。ここで、記録材には、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など)、トレーシングペーパ、OHPシートなどが含まれる。また、周知のように、手差し給紙機構が設けられていてもよい。
On the other hand, at the lower part of the printer main body, 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を搬送する搬送手段としての一対のレジストローラ12が配設されている。
A transport path R for passing 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。更に、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が設けられている。
Further, a fixing
本実施形態に係るプリンタの基本的動作は次のようである。作像動作が開始されると、各作像部4Y、4C、4M、4Kにおける各感光体5が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。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、シアン、マゼンタ及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように各感光体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 basic operation of the printer according to this embodiment is as follows. When the image-drawing operation is started, each of the
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-drawing operation is started, the secondary transfer backup roller 32 is rotationally driven counterclockwise in the drawing to rotate the
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、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。かく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。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。各感光体5の表面は、その後、除電され、表面電位が初期化される。
After that, when the toner image of each color on the
画像形成装置の下部では、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、レジストローラ12によってタイミングを計られ、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 image forming apparatus, the paper feed roller 11 starts rotational driving, and the paper P is sent out from 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、その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プリンタ本体内に置かれた廃トナー収容器へと搬送され、回収される。
After that, 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。
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、4C、4M、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。
After that, the paper P is conveyed to the fixing
The above description is an image forming operation when forming a full-color image on paper, but a monochromatic image can be formed by using any one of four
図2は、定着装置20の一実施形態を示す概略的な断面構成図である。定着装置20は、薄肉で可撓性を有する筒状の定着部材である無端状の定着ベルト21と、この定着ベルト21の外周側から当接する加圧部材である加圧ローラ22とを有している。定着ベルト21は、その内部(ループ内)に配された複数の定着熱源としてのハロゲンヒータ23A、23B(以下、第1ハロゲンヒータ23A、第2ハロゲンヒータ23Bともいう)の輻射熱によって加熱される。なお、ハロゲンヒータは、主たる熱源である定着熱源としての、輻射型熱源を代表するものである。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional configuration diagram showing an embodiment of the fixing
更に定着ベルト21の内部には、定着ベルト21を介して加圧ローラ22とで定着ニップNを形成するニップ形成部材24と、ニップ形成部材24を支持するステー部材25(支持部材)とが配されている。定着ベルト21の幅方向に渡って配されたニップ形成部材24が、ステー部材25によって固定支持されることで、加圧ローラ22からの圧力によってニップ形成部材24に撓みが生じることを防止し、加圧ローラ22の軸方向(長手方向)に渡って均一なニップ幅が得られるようになっている。なお、ニップ形成部材24は、機械的強度が高く耐熱温度200℃以上の耐熱性部材、特に耐熱性樹脂、例えばポリイミド(PI)樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、それらをガラス繊維で強化したもので構成されている。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、安定した定着ニップの状態を確保し、出力画質の安定化を図っている。また、ステー部材25やハロゲンヒータ23A、23Bは、その長手方向両端を、定着装置20の側板あるいは別途設けられたホルダに固定保持されている。ニップ形成部材24の長手方向両端部には、主たる熱源(定着熱源)とは別の端部熱源としての端部ヒータ26a、26bが一体に取り付けられている。端部ヒータとしては、一般的に、セラミックセータのような抵抗発熱体である接触伝熱型熱源が用いられる。
Further, inside the fixing
定着ベルトの長手方向における熱移動を容易にする均熱部材とも称される熱移動補助部材27が、ニップ形成部材24と端部ヒータ26それぞれの定着ベルト21の内周面に対向する各面を覆うように配されており、小サイズ紙通紙時や端部ヒータ26点灯時に定着ベルト21の端部領域に熱が留まることを防止して、積極的に定着ベルト21の幅方向、即ち、熱移動補助部材27の長手方向に熱を移動させて、長手方向の温度不均一を解消させる。そのため、熱移動補助部材27は短時間で熱移動が可能となる熱伝導率の高い材料、例えば銅(398W/mk)やアルミニウム(236W/mk)などで形成されている。図2の描写では、熱移動補助部材27の定着ベルト21の内周面に対向する面が定着ベルト21に直接接触する面であり、ニップ形成面となっており、平坦状に形成されているが、凹形状やその他の形状であってもよい。凹形状のニップ形成面であると、用紙先端の排出方向が加圧ローラ寄りになり、分離性が向上してジャムの発生が抑制される。
A heat
周知のように、定着ベルト21の外周側の適切な位置、例えば定着ニップのベルト回転方向上流側には、ベルト温度を検知する温度センサ29が設けられており、定着装置20の用紙搬送方向下流側には、定着ベルト21から用紙Pを分離する分離部材41が配されている。さらに、加圧ローラ22を定着ベルト21へ加圧する解除可能な加圧手段も設けられている。
As is well known, a
低熱容量化を図るため、フィルムのように薄肉で小径化した無端状の定着ベルト21は、ニッケルやSUSなど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によって構成されている。基材と離型層の間に、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、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。低熱容量化の観点から、定着ベルト21は、全体として厚さ1mm以下に、直径20〜40mmに設定されている。そして、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は、20〜50μm、100〜300μm、10〜50μmの範囲に設定されている。更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0.2mm以下にするのがよく、更に望ましくは、0.16mm以下の厚さとするのがよく、直径は30mm以下とするのが望ましい。
In order to reduce the heat capacity, the endless fixing
断面T字状のステー部材25は定着ニップN側と反対側が起立した起立部25aを有しており、主たる熱源としてのハロゲンヒータ23A、23Bが起立部25aによって隔てられるように配置されている。ハロゲンヒータ23A、23Bは、一方が小サイズ紙に対応した長手方向中央部に発熱部を有するものであり、他方が大サイズ紙に対応して長手方向両端部に発熱部を有するものである。ハロゲンヒータ23A、23B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、定着ベルト21の外周に設けられた温度センサ29によるベルト表面の温度検知結果に基づいて行われる。このようなヒータ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。
The
また、ステー部材25とハロゲンヒータ23A、23Bの間には反射部材28A、28Bが配されている。これにより、ハロゲンヒータ23A、23Bの定着ベルト21に対する加熱効率を上げると共に、ハロゲンヒータ23A、23Bからの輻射熱によりステー部材25が加熱されることによる無駄なエネルギー消費を抑制できる。反射部材28A、28Bを備える代わりに、ステー部材25表面に断熱若しくは鏡面処理を行っても同様の効果を得ることができる。
Further,
加圧ローラ22は、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によって構成されている。バネなどの加圧手段により加圧ローラ22が定着ベルト21に押し付けられ定着ベルト21と圧接する箇所では、加圧ローラ22の弾性層が押し潰されることで、所定幅の定着ニップNが形成される。加圧ローラ22は、プリンタ本体に設けられたモータなどの駆動源によって回転駆動する。加圧ローラ22が回転駆動すると、その駆動力が定着ニップ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。定着ベルト21は定着ニップNで挟み込まれて回転し、定着ニップN以外では両端部に配された側板フランジにガイドされ、走行する。
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などの熱源を配設してもよい。弾性層はソリッドゴムでもよいが、加圧ローラの内部に熱源が無い場合は、スポンジゴムを用いてもよい。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なるのでより望ましい。
In the present embodiment, the
図3は、ニップ形成ユニットの基本構成を示す斜視図である。図3に示すように、ニップ形成ユニットは、ニップ形成部材24、ステー部材25、熱移動補助部材27、端部ヒータ26a、26bによって構成される。ニップ形成ユニットでは、ニップ形成部材24の、定着ニップN側と反対側の面が、ステー部材25の定着ニップN側の平面と一体化される。この際、それぞれの面にボスとピンのような凹凸形状を形成させて、これらを形状拘束的に嵌め合わせるようにしてもよい。熱移動補助部材27は略直方体状のニップ形成部材24の、定着ベルト21の内周面に対向する面を覆うように嵌め合わされて一体化される。熱移動補助部材27とニップ形成部材24の一体構成は爪などを設けて噛み合わせればよいが、接着などを用いてもよい。ニップ形成部材24の長手方向の両端部には、段差部としての凹部24a、24bが形成され、これらの箇所には端部ヒータ26a、26bが収容され、固定されている。これら端部ヒータ26a、26bとハロゲンヒータ23A、23Bの位置関係については、後述する。
FIG. 3 is a perspective view showing a basic configuration of the nip forming unit. As shown in FIG. 3, the nip forming unit is composed of a
熱移動補助部材27の定着ベルト21の内周面に対向する面はベルト摺接面27aとして構成されるが、機械的強度上、実質的にニップ形成面となるのはニップ形成部材24の加圧ローラ22に対向する面24cである。
The surface of the heat
このように、本実施形態では、端部ヒータ26a、26bを、定着ニップを形成するために必要なニップ形成部材24に一体に設ける構成としたので、端部ヒータ26a、26bを定着ベルト21の内側に省スペースで配置できる。
As described above, in the present embodiment, the
また、端部ヒータ26a、26bの定着ベルト21の内面に対向する面と、ニップ形成部材24の定着ベルト21に対向する面とは同一高さ(同一平面上)に位置するので、加圧ローラによる十分な加圧力が熱移動補助部材27を介して与えられる。
Further, since the surface of the
これにより、定着ベルト21は、端部ヒータ26a、26bと間接的に密着した状態であるので、安定したベルト走行ができる。また、定着ベルト21と端部ヒータ26a、26bは、十分な接触圧で接しており、良好な加熱が維持される。これらの構成より、定着装置20の信頼性が向上する。
As a result, the fixing
さらに、端部ヒータ26a、26bによる定着ベルト21の加熱部位は、ニップ領域内ある。そのため、特許文献1のように定着ニップNとは異なる部位で加熱することによる未定着残留トナーの再溶融の問題(品質低下)を生じない。
Further, the heating portion of the fixing
図4は、ニップ形成ユニット及びハロゲンヒータの構成を示す斜視図である。図4に示すように、ステー部材25は、断面が略L型の、第1部材25Aと第2部材25Bとからなり、断面が略T型に構成されている。そのため、剛性が高く、ニップ形成部材24が加圧ローラ22からの応力によって撓むことを防止できる。また、ステー部材25(第1部材25A及び第2部材25B)は、ニップ形成部材24の長手方向に直線的に延在し、ニップ形成部材24に固定されている。したがって、定着ニップNの長手方向全域に亘り、良好なニップ形成面を保つことができる。
FIG. 4 is a perspective view showing the configurations of the nip forming unit and the halogen heater. As shown in FIG. 4, the
起立部25aの短手方向両側には、それぞれ第1ハロゲンヒータ23A、第2ハロゲンヒータ23Bが配置されている。すなわち、第1、第2ハロゲンヒータ23A、23Bは、起立部25aにより相互に遮られている。そのため、図11に示した定着装置のようにヒータ点灯時に互いのガラス管を加熱しないので、加熱効率が下がらない。また、第1、第2ハロゲンヒータ23A、23Bは、ステー部材25に囲まれていない(各ハロゲンヒータ23の中心はステー部材25が囲む空間の外側にある)ため、照射角α、β(図2参照)が鈍角となり、加熱効率を向上できる。
A
なお、ステー部材25の断面形状は、略T型に限定されない。第1、第2ハロゲンヒータ23A、23Bを、起立部25aを挟み相互に仕切るような配置であればよく、第1部材25A及び第2部材25Bをハロゲンヒータの長手方向に曲線的に延在してもよい。また、第1部材25A及び第2部材25Bをニップ形成部材24のニップ形成面に対し、斜め方向に起立させてもよい。
The cross-sectional shape of the
続いて、A3ノビなどの特殊サイズの記録材に対応できる熱源の配置構成について説明する。図5は、ハロゲンヒータ及び端部ヒータの発熱部の配置を示す模式図である。図5に示すように、長手方向における中央部の配光分布が密である第1ハロゲンヒータ23Aと、長手方向における両端部の配光分布が密である第2ハロゲンヒータ23Bが、配置されている。すなわち、第1ハロゲンヒータ23Aは、定着ベルト21の中央範囲を加熱し、第2ハロゲンヒータ23Bは、定着ベルト21の側部範囲を加熱する。
Next, the arrangement configuration of the heat source that can correspond to the recording material of a special size such as A3 Nobi will be described. FIG. 5 is a schematic view showing the arrangement of the heat generating portions of the halogen heater and the end heater. As shown in FIG. 5, a
第1ハロゲンヒータ23Aの発熱部40Aは、例えばA4タテサイズなどの小サイズの記録材に対応し、第2ハロゲンヒータ23Bの発熱部40Bは、第1ハロゲンヒータ23AでカバーできないA3タテサイズなどの使用可能な最大定形サイズの記録材の端部範囲をカバーする。すなわち、両ハロゲンヒータの発熱部40A、40Bからなる発熱部40は、最大定形サイズの紙幅に対応し、最大定形サイズより大きいノビサイズの紙幅をカバーしていない。
The
一方、端部ヒータ26a、26bは、第2ハロゲンヒータ23Bの長手方向両端部に対応する位置にあり、最大定形サイズより大きいノビサイズ紙幅の両端部を加熱する発熱部42a、42bを有する。また、端部ヒータ26a、26bの発熱部42a、42bの一部は、ハロゲンヒータ23Bの発熱部40Bと重なる。これにより、定着装置20は、最大定形サイズより大きいノビサイズ紙幅の両端にも対応できる。
On the other hand, the
ここで、ハロゲンヒータ及び端部ヒータの実際に出力する熱量(加熱出力)について説明する。図6は、第2ハロゲンヒータ23B及び端部ヒータ26bの各発熱部の位置関係と各ヒータの加熱出力の様子を示す模式図である。図6の上部は、第2ハロゲンヒータ23Bの発熱部の右側端部の状態を、図6の下部は、端部ヒータ26bの発熱部の左側の状態を示している。
Here, the amount of heat (heating output) actually output by the halogen heater and the end heater will be described. FIG. 6 is a schematic view showing the positional relationship of each heat generating portion of the
一般に、ハロゲンヒータは、発熱部(フィラメントを螺旋状に巻いた部分)の長手方向端部において加熱出力が低下する。これは、フィラメントの巻き密度によっても変わり、巻く密度が疎であるとより低下しやすい。図6の上部に示すように、第2ハロゲンヒータ23Bの発熱部40Bは、所定の加熱出力を100(%)出力する部分から、熱量のダレが生じて加熱出力が50%になる部分までと例えば定義できる。
In general, the halogen heater has a reduced heating output at the longitudinal end of the heat generating portion (the portion in which the filament is spirally wound). This also depends on the winding density of the filament, and it tends to decrease when the winding density is sparse. As shown in the upper part of FIG. 6, the
また、端部ヒータ26bも、図6の下部に示すように、発熱部42b(発熱パターン37が設けられた部分)の長手方向端部において加熱出力が低下する。すわなち、端部において所定の加熱出力に対して100%の出力がされず、加熱出力のダレが生じる。
Further, as shown in the lower part of FIG. 6, the
このため、第2ハロゲンヒータ23B及び端部ヒータ26bの端部で加熱出力の落ち込み(ダレ)が生じると、特に最大定形サイズよりも大きいノビサイズの記録材の端部で、良好な定着が行われないおそれがある。
Therefore, if the heating output drops (sags) at the ends of the
そこで本実施形態では、図6に示すように、第2ハロゲンヒータ23Bの発熱部40Bにおける加熱出力が低減し始める境界Bhと、端部ヒータ26bの発熱部42bにおける加熱出力が低減し始める境界Bcとを合致する。実際の装置では、ハロゲンヒータ23Bと端部ヒータ26bは、空間上離れて配置されているので、投影する状態で、長手方向において互いの境界Bh、Bcが合致することである。なお、もう一方の端部ヒータ26aも同様である。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 6, the boundary Bh at which the heating output in the
これにより、ハロゲンヒータ23Bと両端部ヒータ26a、26bの重なる領域において、加熱出力が低下せず、所定の加熱出力の100%を維持できる。したがって、特に最大定形サイズよりも大きいノビサイズの記録材の両端部においても、良好な定着が保証できる。
As a result, in the region where the
このように本実施形態では、第2ハロゲンヒータ23Bの境界Bhと、端部ヒータ26bの境界Bcが合致することとしている。しかし、上述したように、ニップ形成ユニットは熱伝導率のよい熱移動補助部材27を有するので、ある程度の加熱出力の落ち込みを均すことができる。そのため、両端部ヒータ26a、26bの加熱出力が低減し始める境界の配置に所定の許容範囲を設けてもよい。
As described above, in the present embodiment, the boundary Bh of the
次に、端部ヒータの中央寄り発熱部端部(加熱出力が低減し始める境界Bc)をどのように設定するかについて、発熱出力のグラフを用いて、3つのパターンで説明する。境界Bcを設定する位置は所定の許容範囲を有している。 Next, how to set the end portion of the heat generating portion near the center of the end heater (boundary Bc at which the heating output starts to decrease) will be described in three patterns using a graph of the heat generating output. The position where the boundary Bc is set has a predetermined allowable range.
(第1パターン)
図7は、第2ハロゲンヒータの加熱出力を示すグラフである。グラフの描写は、説明の都合上、一方の端における出力を示している。図7において、縦軸は所定の加熱出力に対する出力割合(%)であり、横軸はハロゲンヒータ23の長手方向の位置である。加熱出力のグラフは長手方向に凸状のピークを有する曲線を描いている。
(First pattern)
FIG. 7 is a graph showing the heating output of the second halogen heater. The graph depiction shows the output at one end for convenience of explanation. In FIG. 7, the vertical axis represents the output ratio (%) with respect to the predetermined heating output, and the horizontal axis represents the position of the halogen heater 23 in the longitudinal direction. The graph of heating power draws a curve with a convex peak in the longitudinal direction.
図7に示す加熱出力の場合、端部ヒータ26の境界Bc(発熱部42bにおける長手方向中央寄りの加熱出力が低減し始める境界)は、第2ハロゲンヒータにおいて加熱出力が長手方向端部寄りに位置する、ピークの加熱出力の40%になる箇所から、長手方向中央寄りに位置する、ピークの加熱出力の80%になる箇所までの範囲(図中Aで示す範囲)に設定される。端部ヒータ26の境界Bcをこのような範囲に設定すれば、端部ヒータ26と第2ハロゲンヒータ23Bの端部における加熱出力を許容範囲内にできる。
In the case of the heating output shown in FIG. 7, the boundary Bc of the end heater 26 (the boundary where the heating output near the center in the longitudinal direction of the
(第2パターン)
図8は、中央範囲に発熱部を有するハロゲンヒータと、側部範囲に発熱部を有するハロゲンヒータのそれぞれの加熱出力の状態を示すグラフである。第1ハロゲンヒータ23Aに該当する中央範囲に発熱部を有するハロゲンヒータの加熱出力を破線のグラフで示し、第2ハロゲンヒータ23Bに該当する側部範囲に発熱部を有するハロゲンヒータの加熱出力を実線で示す。長手方向に異なる配光分布を有し、したがってそれぞれ異なる加熱出力パターンを有する複数のハロゲンヒータによって、トータル的な加熱出力のパターンも異なる状態となり得る。
(Second pattern)
FIG. 8 is a graph showing the heating output states of a halogen heater having a heat generating portion in the central range and a halogen heater having a heating portion in the side region. The heating output of the halogen heater having a heat generating portion in the central range corresponding to the
図9は、第1、第2ハロゲンヒータの加熱出力を示すグラフである。図9に示すように、加熱出力のグラフは、両端部近傍において出力割合が100%まで立ち上がり、長手方向中央領域においてもほぼ100%でなだらかとなっている。 FIG. 9 is a graph showing the heating output of the first and second halogen heaters. As shown in FIG. 9, in the graph of heating output, the output ratio rises to 100% in the vicinity of both ends, and is gentle at almost 100% even in the central region in the longitudinal direction.
ここで、加熱出力がほぼ100%の範囲を長さ(B)とし、出力割合がほぼ100%から40%になる範囲を長さ(C)する。このとき、端部ヒータ26の境界Bcは、出力割合が加熱出力の40%になる箇所から、長手方向中央に向けて(C+B×1/10)を満たす長さDまでの範囲に配置される。端部ヒータ26の境界Bcをこのような範囲に配置すれば、端部ヒータ26と第2ハロゲンヒータ23Bの端部における加熱出力を許容範囲内にできる。
Here, the range in which the heating output is approximately 100% is defined as the length (B), and the range in which the output ratio is approximately 100% to 40% is defined as the length (C). At this time, the boundary Bc of the
(第3パターン)
図10は、第1、第2ハロゲンヒータの加熱出力の別例を示すグラフである。図10に示すように、グラフの中央領域はなだらかであるが、その両端部では、中央領域と比較して高くなっている。第2ハロゲンヒータ23Bの発熱部のフィラメントが、第1ハロゲンヒータ23Aの発熱部のフィラメントよりも密に巻かれていると、このような形となる。
(Third pattern)
FIG. 10 is a graph showing another example of the heating output of the first and second halogen heaters. As shown in FIG. 10, the central region of the graph is gentle, but both ends thereof are higher than the central region. This shape is obtained when the filament of the heat generating portion of the
ここで、加熱出力がほぼ100%である両端で挟まれる範囲を長さ(B’)とし、出力割合がほぼ100%から40%になる範囲を長さ(C)する。このとき、端部ヒータ26の境界Bcは、出力割合が加熱出力の40%になる箇所から、長手方向中央に向けて(C+B’×1/10)を満たす長さD’までの範囲内に配置される。端部ヒータ26の境界Bcをこのような範囲に配置すれば、端部ヒータ26と第2ハロゲンヒータ23Bの端部における加熱出力を許容範囲内にできる。
Here, the range sandwiched between both ends where the heating output is approximately 100% is defined as the length (B'), and the range where the output ratio is approximately 100% to 40% is defined as the length (C). At this time, the boundary Bc of the
続いて、本発明の定着装置において、有利な構成について説明する。
熱移動補助部材27は定着ベルト21の内面と摺接しているため、銅やアルミニウムなどの金属材料をそのまま用いると摩擦係数が大きくなる。摩擦係数が大きいと、ユニットトルクが大きくなり、装置の寿命が短くなるなどの問題を生じる。
Subsequently, an advantageous configuration of the fixing device of the present invention will be described.
Since the heat
そのため、熱移動補助部材27の定着ベルト21との対向する(接する)ベルト摺接面27a(図3参照)は平滑であり、更に低摩擦処理が施されていることが望ましい。具体的には、PFAやPTFEのようなフッ素系の塗装やコーティングを施すことにより、熱移動補助部材27と定着ベルト21内面の間の摩擦を低減する。また、熱移動補助部材27と定着ベルト21内面の間にフッ素グリースやシリコーンオイルなどの潤滑剤を塗布することも望ましく、摩擦を更に低減できる。
Therefore, it is desirable that the belt sliding
次に端部ヒータ26によって加熱された定着ベルト21の温度を検知する、図2で示した温度センサ29とは別の温度検知部について説明する。定着ベルト21の温度検知に接触方式のセンサ(例えば、サーミスタなど)を用いることは、安価で高精度という利点がある。しかし、接触位置に微細な摺接跡が発生したり、対応する位置の画像に微小な光沢ムラなどが発生したりするおそれがある。そのため、特にカラー画像出力機においては、定型サイズの紙幅内には接触式センサを用いないことが主流になっている。
Next, a temperature detection unit different from the
ところで、ノビサイズの記録材において、ノビ部は、最大定形サイズの紙端部直前まで作像する場合の耳部や、印刷位置合わせに使われるトンボと呼ばれる線画像、又は色確認のための小面積のベタパッチが作像される部分として使われる。そして、最終的には切断されることが多い。したがって、接触式の温度検知部によって接触跡が発生したとしても、微小な光沢ムラなどは異常画像として顕在化しないといえる。 By the way, in the nobi size recording material, the nobi part is the ear part when image is drawn up to just before the edge of the paper of the maximum standard size, a line image called a register mark used for printing alignment, or a small area for color confirmation. It is used as the part where the solid patch of is imaged. And, in the end, it is often cut off. Therefore, even if a contact mark is generated by the contact-type temperature detection unit, it can be said that minute gloss unevenness or the like does not become apparent as an abnormal image.
そこで、本実施形態では、図11に示すように、定着ベルト21の端部ヒータ26a、26bにより加熱された箇所の温度を検知する温度検知部45a、45b(45aは反対側端部に設けられるので、描写を省略する)を、定着ベルト21の外側であって、かつ、定着ベルト21の長手方向において、最大定形サイズの紙幅より外側で、最大定形サイズよりも大きいノビサイズの紙幅より内側に設ける。これにより、微小な光沢ムラなどの異常画像を顕在化することなく、安価で精度良く温度検知できる。もちろん、ノビ部の画像範囲においても微小な光沢ムラなどの異常画像が発生しないようにするには、非接触型の温度検知部を用いればよい。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 11, the
定着ベルト21の端部ヒータ26a、26bにより加熱された箇所の温度を検知する構成について説明したが、端部ヒータ自体の一部の温度を検知するセンサを設け、その検知結果に基づき端部ヒータを制御する方法も適用可能である。
Although the configuration for detecting the temperature of the portion heated by the
次に、冷間状態であっても作動時負荷を上げず迅速に定着できる構成について説明する。
上述したように、熱移動補助部材27は定着ベルト21の内面と摺接している。熱移動補助部材27と定着ベルト21の内面の間にフッ素グリースやシリコーンオイルなどの潤滑剤を塗布することで、摩擦係数を低減できる。
Next, a configuration that can be quickly fixed without increasing the load during operation even in a cold state will be described.
As described above, the heat
ここで熱移動補助部材27は、摺動面において、潤滑剤を積極的に吸収しない。そのため、潤滑剤としては保持性の良いフッ素グリースなどを用いた方が、ユニットトルクの経時的な上昇を抑える効果がある。
Here, the heat
しかし、潤滑剤として特にフッ素グリースは、温度に対して粘度が変化する性質を有している。特に冷間時のような場合に定着装置20を起動すると、ユニットトルクが大きくなり、定着装置20や画像形成装置1の負荷が大きくなる。
However, as a lubricant, fluorine grease in particular has a property that its viscosity changes with temperature. In particular, when the fixing
この問題に対処するため、本実施形態では、動作開始時には端部ヒータ26a、26bの発熱、定着ベルト21の回転、ハロゲンヒータ23の発熱の順に動作する定着装置を提案する。
In order to deal with this problem, the present embodiment proposes a fixing device that operates in the order of heat generation of the
すなわち、定着装置20の動作を開始する際には、まず端部ヒータ26a、26bへの通電を開始する。次いで、温度検知部45a、45bの検知温度が共に所定の温度T1(℃)(定着装置20の起動トルクが所定の大きさとなる第1の温度;定着ベルト21を回転開始してもよい温度)以上になった時点で、定着ベルト21の回転を開始する。あるいは、画像形成装置1の内部に設けられた温度計で判断(推定)した時点で、定着ベルト21の回転を開始する。そして、定着ベルト21が回転を開始した後に、ハロゲンヒータ23への通電を行う。これら一連の動作は、以下の理由による。
That is, when starting the operation of the fixing
定着ベルト21のハロゲンヒータ23との対向面は、ヒータによって直接的に加熱されるため温度が高くなる。一方、定着ベルト21のハロゲンヒータ23と対向していない面は、ヒータによって直接的に加熱されないため温度が低くなる。これにより、定着ベルト21の周方向や長手方向に温度差が発生することがある。
The surface of the fixing
このような温度差は定着ベルト21の周方向の「温度斑」となり、定着ベルト21を暫く空回転させても完全に消失しないことが多い。特に、冷間状態の装置を立ち上げる場合などには、定着ベルト21から熱容量の大きい加圧ローラに向けて多くの熱が移動するため、定着ベルト21を長時間空回転させても温度斑が消失しにくくなる。
Such a temperature difference becomes "temperature spots" in the circumferential direction of the fixing
そして、温度差の大きな温度斑が生じてしまうと、定着ベルト21の局所的な熱膨張量の差によって定着ベルト21の表面に歪みが発生するおそれがある。このように定着ベルト21の表面に歪みが発生してしまうと、良好な定着ニップ部が形成されず、品質の劣化した画像が形成されてしまう。
Then, if temperature spots having a large temperature difference occur, the surface of the fixing
さらに、その歪みが定着ベルト21の降伏応力を超えると、定着ベルト21に座屈破壊(キンク)が生じる場合がある。定着ベルト21がキンクを発生すると、異常画像に発展し、さらには定着ベルト21の破壊にも繋がる。このような問題は、本定着装置のように立ち上がり特性(昇温特性)を改善した定着装置において、顕著である。
Further, if the strain exceeds the yield stress of the fixing
したがって、温度斑や座屈破壊(キンク)を防止するためには、ハロゲンヒータ23への通電を定着ベルト21の回転開始後に行うことが必要である。
Therefore, in order to prevent temperature unevenness and buckling fracture (kink), it is necessary to energize the halogen heater 23 after the start of rotation of the fixing
以上のように、端部ヒータ26a、26bへの通電、定着ベルト21の回転、ハロゲンヒータ23への通電の順に動作を開始することにより、定着装置20や画像形成装置1への負荷が小さくでき、耐久性の向上(長寿命化)ができる。
As described above, the load on the fixing
続いて、実施形態に係る定着装置の動作について、フローチャートを用いて説明する。
図12は、実施形態に係る定着装置の動作を示すフローチャートである。ここで、温度T2(℃)は定着装置20の起動トルクが十分に小さくなる第2の温度(T2>T1)(定着装置20を即時開始してもよい温度)である。
Subsequently, the operation of the fixing device according to the embodiment will be described with reference to a flowchart.
FIG. 12 is a flowchart showing the operation of the fixing device according to the embodiment. Here, the temperature T2 (° C.) is a second temperature (T2> T1) (a temperature at which the fixing
まず、ステップS1において、定着装置20は、温度検知部45a、45bの検知温度が、いずれも温度T2(℃)より高いか判定する。
First, in step S1, the fixing
温度検知部45a、45bの検知温度が、いずれも温度T2(℃)より高ければ(YESの場合)、定着装置20の起動トルクは十分に小さい。ステップS2に移行し、定着装置20は定着ベルト21の回転を開始する。この場合、端部ヒータ26a、26bに通電しなくてもよい。
If the detection temperatures of the
一方、ステップS1で温度検知部45a、45bの検知温度の少なくともいずれかが温度T2(℃)以下ならば(NOの場合)、ステップS4に移行する。
On the other hand, if at least one of the detected temperatures of the
ステップS4において、定着装置20は、温度検知部45a、45bの検知温度が、いずれも所定の温度T1(℃)よりも高く、かつ、所定の温度T2(℃)以下であるか判定する。
In step S4, the fixing
すなわち、定着装置20の動作開始時において、前回の作動内容や前回の作動からの放置時間などにより、温度検知部45a、45bの検知温度がそれぞれ異なる値(異なる経過)を示すことがある。温度検知部45a、45bの検知温度がいずれも所定の温度T1(℃)より高ければ、定着装置20の起動トルクは所定の値以下となっている。ファーストプリントタイムを短縮するという観点から、端部ヒータ26a、26bへの通電と定着ベルト21の回転を同時に開始することが望ましい。したがって、ステップS5へ移行し、端部ヒータ26a、26bへの通電と定着ベルト21の回転を開始する。
That is, at the start of the operation of the fixing
一方、ステップS4において、温度検知部45a、45bの少なくともいずれかの検知温度が所定の温度T1(℃)よりも低い場合(NOの場合)、ステップS6に移行し、端部ヒータ26a、26bへの通電を開始する。
On the other hand, in step S4, when at least one of the detection temperatures of the
次いで、ステップS6からステップS7に移行し、定着装置20は、温度検知部45a、45bのそれぞれの検知温度が、所定の温度T1(℃)以上になるまで待機する(NOの場合)。
Next, the process proceeds from step S6 to step S7, and the fixing
ステップS7において、検知温度がそれぞれ所定の温度T1(℃)以上となった場合(YESの場合)は、ステップS8に移行し、定着装置20は定着ベルト21の回転を開始する。
In step S7, when the detected temperatures are equal to or higher than the predetermined temperature T1 (° C.) (YES), the process proceeds to step S8, and the fixing
このように、温度検知部45a、45bのいずれかの検知温度が所定の温度T1(℃)よりも低い場合、端部ヒータ26a、26bでニップ形成ユニットを加熱し、それぞれの検知温度が所定の温度T1(℃)以上となった時点で定着ベルト21を回転する。これにより、定着ベルト21の両端において起動トルクの相違を小さくできる。
As described above, when the detection temperature of any of the
次いで、ステップS3に移行し、定着装置20はハロゲンヒータ23に通電する。次いでステップS9に移行し、定着装置20の作像準備は完了する。そして画像形成装置全体による作像動作が開始される。
Next, the process proceeds to step S3, and the fixing
図13は、定着装置における定着ニップ部付近の温度とユニットトルクの関係を示すグラフである。図13において、縦軸はユニットトルク(Nm)であり、横軸は、定着ニップ部付近の温度(℃)である。○印のプロットは回転線速が100(mm/sec)の場合のユニットトルクであり、×印のプロットは回転線速が300(mm/sec)の場合のユニットトルクである。 FIG. 13 is a graph showing the relationship between the temperature near the fixing nip portion and the unit torque in the fixing device. In FIG. 13, the vertical axis represents the unit torque (Nm), and the horizontal axis represents the temperature (° C.) near the fixing nip portion. The plots marked with ◯ are the unit torques when the linear speed of rotation is 100 (mm / sec), and the plots marked with × are the unit torques when the linear velocity of rotation is 300 (mm / sec).
グラフから分かるように、定着ニップ部付近の温度が同じであっても、回転線速が低いほうが、ユニットトルクが低くなる。 As can be seen from the graph, even if the temperature near the fixing nip portion is the same, the lower the rotation line speed, the lower the unit torque.
同じ温度であれば回転線速が低いほうが、起動トルクが小さくなり、有利である。ファーストプリントタイムの短縮には、早めに回転を開始するべきであり、複数の回転線速を有する定着装置においては、少なくともハロゲンヒータ23が点灯するまでは低い回転速度を選択することが望ましい。 If the temperature is the same, the lower the rotation line speed, the smaller the starting torque, which is advantageous. In order to shorten the first print time, the rotation should be started early, and in the fixing device having a plurality of rotation linear speeds, it is desirable to select a low rotation speed at least until the halogen heater 23 is turned on.
この場合、低い回転線速を高い回転線速に切り替えるタイミングはハロゲンヒータ23を点灯するタイミングに同期させてよい。あるいは、定着ベルト21の長手方向と周方向の温度が上述した温度斑や座屈破壊(キンク)が発生しない温度偏差内に収まるのであれば、必ずしもハロゲンヒータ23を点灯するタイミングと同期しなくてもよい。したがって、タイミングは、定着ベルト21の昇温に有利な条件を選択すればよい。
In this case, the timing of switching the low rotation line speed to the high rotation line speed may be synchronized with the timing of turning on the halogen heater 23. Alternatively, if the temperatures in the longitudinal direction and the circumferential direction of the fixing
以上説明したように、本実施形態の定着装置は、端部ヒータ26a、26bの発熱、定着ベルト21の回転、ハロゲンヒータ23の発熱の順に動作するので、定着ベルト21への温度斑や座屈破壊を回避できると共に、起動時トルクを低減できる。
As described above, the fixing device of the present embodiment operates in the order of heat generation of the
また本実施形態の定着装置は、温度検知部45a、45bの検知温度が、それぞれ所定の温度(T1)の温度を検知した時点で定着ベルト21の回転を開始する。そのため、起動時トルクが低減する温度T1になった時点をトリガーとして、定着ベルト21の回転を開始できる。
Further, the fixing device of the present embodiment starts the rotation of the fixing
さらにまた本実施形態の定着装置は、複数の回転線速を有し、少なくともハロゲンヒータ23の発熱までは低い回転線速で動作するので、起動トルクの低減とファーストプリントタイムの短縮を両立できる。 Furthermore, since the fixing device of the present embodiment has a plurality of rotating linear speeds and operates at a low rotating linear speed at least until the heat generated by the halogen heater 23, it is possible to reduce the starting torque and the first print time at the same time.
(変形例)
変形例として、温度検知部45a、45bの代わりに、定着ベルト21の外周側に設けられた温度センサ29で、定着ベルト21の温度を検知してもよい。または、画像形成装置1の内部に設けられた温度センサで、定着ベルト21の温度を推定してもよい。これらの場合も、図12のフローチャートを適宜読み替えて適用できる。
(Modification example)
As a modification, instead of the
以上、本発明を実施形態に基づいて説明した。本発明は実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で適宜変更可能である。また、本発明の定着装置を備える画像形成装置としては複写機あるいはプリンタに限らず、ファクシミリや複数の機能を備える複合機であってもよい。 The present invention has been described above based on the embodiments. The present invention is not limited to the embodiments, and can be appropriately modified within the scope of the present invention. Further, the image forming apparatus provided with the fixing device of the present invention is not limited to a copying machine or a printer, but may be a facsimile or a multifunction device having a plurality of functions.
1 画像形成装置
2 ボトル収容部
2C、2K、2M、2Y トナーボトル
3 転写装置
4C、4K、4M、4Y 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 レジストローラ
13 排紙ローラ
14 排紙トレイ
20 定着装置
21、60 定着ベルト
22 加圧ローラ
23A、23B、50A、50B ハロゲンヒータ
24 ニップ形成部材
24a、24b 凹部
24c 面
25 ステー部材
25A 第1部材
25B 第2部材
25a 起立部
26a、26b 端部ヒータ
27 熱移動補助部材
27a ニップ形成面
28A、28B、70 反射部材
29 温度センサ
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
37 発熱パターン
41 分離部材
40A、40B、42a、42b 発熱部
45a、45b 温度検知部
Bc、Bh 境界
N 定着ニップ
P 用紙
α β 照射角
1 Image forming
Claims (9)
前記ベルトの外側に設けられ、前記ベルトに対向する加圧部材と、
前記ベルトの内部に設けられた輻射型熱源と、
前記ベルトの内部に設けられ、前記ベルトと前記加圧部材との間に定着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それぞれの端部に設けられ、前記ベルトの長手方向端部をそれぞれ加熱する複数の接触伝熱型熱源と、
前記ニップ形成部材及び前記複数の接触伝熱型熱源の、前記ベルトに対向するそれぞれの面を覆い、前記ベルトの長手方向に熱を移動する熱移動補助部材と
を有し、
前記ベルトの内側には潤滑剤が塗布されており、前記複数の接触伝熱型熱源の発熱、前記ベルトの回転、前記輻射型熱源の発熱の順に動作する定着装置。 With a flexible, endless belt,
A pressurizing member provided on the outside of the belt and facing the belt,
A radiant heat source provided inside the belt and
Provided on the inner portion of the belt, the nip forming member for forming a fixing nip between the pressing member and the belt,
A plurality of contact heat transfer type heat sources provided at each end of the nip forming member and heating the longitudinal end of the belt, respectively.
It has a heat transfer assisting member that covers each surface of the nip forming member and the plurality of contact heat transfer type heat sources facing the belt and transfers heat in the longitudinal direction of the belt.
A fixing device in which a lubricant is applied to the inside of the belt, and the fixing device operates in the order of heat generation of the plurality of contact heat transfer type heat sources, rotation of the belt, and heat generation of the radiant heat source.
前記温度検知部が所定の第1の温度を検知した時点で、前記ベルトを回転することを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 It is equipped with a temperature detection unit that detects the temperature of the belt.
The fixing device according to claim 1, wherein the belt is rotated when the temperature detecting unit detects a predetermined first temperature.
前記複数の温度検知部がそれぞれ所定の第1の温度を検知した時点で、前記ベルトを回転することを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 A plurality of temperature detectors for detecting the temperature of the belt heated by the plurality of contact heat transfer type heat sources are provided.
The fixing device according to claim 1, wherein the belt is rotated when the plurality of temperature detection units each detect a predetermined first temperature.
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