JP4456941B2 - Fixing apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の画像形成装置とそこに設置される定着装置とに関し、特に、電磁誘導加熱方式を用いた定着装置及び画像形成装置に関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile, or a composite machine thereof, and a fixing device installed therein, and more particularly to a fixing device and an image forming apparatus using an electromagnetic induction heating method. It is.
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、装置の立ち上がり時間を低減して省エネルギー化することを目的とした、電磁誘導加熱方式を用いた定着装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a fixing device using an electromagnetic induction heating method for reducing energy consumption by reducing the start-up time of an image forming apparatus such as a copying machine or a printer is known (for example, Patent Documents). 1).
特許文献1等において、電磁誘導加熱方式の定着装置は、主として、加熱ローラ(発熱ローラ)と定着補助ローラ(定着ローラ)とによって張架された定着ベルト、加熱ローラに定着ベルトを介して対向する誘導加熱部、定着補助ローラに定着ベルトを介して対向する加圧ローラ等で構成される。誘導加熱部は、幅方向(記録媒体の搬送方向に直交する方向である。)に延設されたコイル部や、コイル部に対向するコア等で構成される。 In Patent Document 1 and the like, an electromagnetic induction heating type fixing device mainly faces a fixing belt stretched between a heating roller (heating roller) and a fixing auxiliary roller (fixing roller), and the heating roller via the fixing belt. It comprises an induction heating unit, a pressure roller facing the fixing auxiliary roller via a fixing belt, and the like. The induction heating unit includes a coil unit extending in the width direction (a direction perpendicular to the conveyance direction of the recording medium), a core facing the coil unit, and the like.
そして、定着ベルトは、誘導加熱部との対向位置で加熱される。加熱された定着ベルトは、定着補助ローラ及び加圧ローラの位置に搬送される記録媒体上のトナー像を加熱して定着する。詳しくは、コイル部に高周波の交番電流を流すことで、コイル部の周囲に磁界が形成されて、加熱ローラ表面に渦電流が生じる。加熱ローラに渦電流が生じると、加熱ローラ自身の電気抵抗によってジュール熱が発生する。このジュール熱によって、加熱ローラに巻装された定着ベルトが加熱される。
このような電磁誘導加熱方式を用いた定着装置は、少ないエネルギー消費で短い立ち上げ時間にて、定着ベルトの表面温度(定着温度)を所望の温度まで昇温できることが知られている。
The fixing belt is heated at a position facing the induction heating unit. The heated fixing belt heats and fixes the toner image on the recording medium conveyed to the positions of the auxiliary fixing roller and the pressure roller. Specifically, when a high-frequency alternating current is passed through the coil portion, a magnetic field is formed around the coil portion, and an eddy current is generated on the surface of the heating roller. When an eddy current is generated in the heating roller, Joule heat is generated by the electric resistance of the heating roller itself. The fixing belt wound around the heating roller is heated by the Joule heat.
It is known that a fixing device using such an electromagnetic induction heating method can raise the surface temperature (fixing temperature) of a fixing belt to a desired temperature with a small start-up time with low energy consumption.
一方、特許文献2等には、電磁誘導加熱方式を用いた定着装置において、定着フィルム(電磁誘導発熱性回転体)の幅方向の温度分布を均一化することを目的として、定着フィルムの内周面にヒートパイプを接触させる技術が開示されている。 On the other hand, in Patent Document 2 and the like, in the fixing device using the electromagnetic induction heating method, the inner periphery of the fixing film is used for the purpose of uniformizing the temperature distribution in the width direction of the fixing film (electromagnetic induction heat generating rotator). A technique for bringing a heat pipe into contact with a surface is disclosed.
上述した従来の画像形成装置は、幅方向サイズの短い記録媒体を連続的に定着した場合に生じる、定着ベルトの幅方向両端部における温度上昇を効率的に抑止することが難しかった。 In the conventional image forming apparatus described above, it is difficult to efficiently suppress the temperature rise at both ends in the width direction of the fixing belt, which occurs when a recording medium having a short width direction size is continuously fixed.
詳しくは、次の通りである。
一般的な画像形成装置は、幅方向のサイズが異なる数種類の記録媒体に対して、画像形成ができるように構成されている。ここで、幅方向サイズの異なる記録媒体とは、JIS寸法のA列やB列における種々の定形サイズの記録媒体の他に、不定形サイズの記録媒体も含まれる。また、同一サイズ(例えば、A4サイズである。)の記録媒体であっても、長手方向を搬送方向にした場合と、短手方向(長手方向に直交する方向である。)を搬送方向にした場合とでは、幅方向サイズの異なる記録媒体を扱っていることになる。
Details are as follows.
A general image forming apparatus is configured to form an image on several types of recording media having different sizes in the width direction. Here, the recording media having different sizes in the width direction include recording media of irregular sizes in addition to recording media of various regular sizes in the A and B rows of JIS dimensions. Even in the case of recording media of the same size (for example, A4 size), the transport direction is the short direction (the direction perpendicular to the longitudinal direction) when the longitudinal direction is the transport direction. In some cases, recording media having different sizes in the width direction are handled.
このような幅方向サイズの異なる記録媒体を定着装置で定着する場合には、記録媒体の幅方向サイズに応じて、定着ベルトの幅方向の熱分布が変動して、温度ムラが生じてしまう場合があった。例えば、幅方向サイズの小さな記録媒体を通紙して定着する場合には、その記録媒体の幅方向サイズに対応する定着ベルトの位置(通紙領域である。)では熱が多く奪われて、その他の位置(非通紙領域である。)に比べて定着温度が低くなる。このような現象は、幅方向サイズの小さな記録媒体を連続的に通紙するような場合に、特に顕著になる。 When fixing such a recording medium having a different size in the width direction with the fixing device, the heat distribution in the width direction of the fixing belt fluctuates according to the width direction size of the recording medium, resulting in temperature unevenness. was there. For example, when fixing by passing a recording medium having a small size in the width direction, a lot of heat is taken away at the position of the fixing belt corresponding to the size in the width direction of the recording medium (the paper passing area). The fixing temperature is lower than at other positions (non-sheet passing area). Such a phenomenon becomes particularly prominent when a recording medium having a small size in the width direction is continuously fed.
したがって、定着ベルトの幅方向中央部の定着温度を基準として定着ベルトの幅方向全域の定着温度を制御しようとすると、定着ベルトの幅方向中央部の定着温度は所望の温度に制御できるものの、幅方向両端部の定着温度が上昇してしまうことになる。このように、定着ベルトの幅方向両端部の定着温度が上昇した状態で、幅方向サイズの大きな記録媒体を定着すると、温度上昇位置に対応した記録媒体上にホットオフセットが発生してしまう。さらに、幅方向両端部の定着温度が定着ベルトの耐熱温度を超えた場合には、定着ベルトに熱的破損が生じて寿命が低下する場合も考えられる。 Therefore, when trying to control the fixing temperature in the entire width direction of the fixing belt with reference to the fixing temperature at the center portion in the width direction of the fixing belt, the fixing temperature at the center portion in the width direction of the fixing belt can be controlled to a desired temperature. The fixing temperature at both ends in the direction will increase. As described above, when a recording medium having a large width direction is fixed in a state where the fixing temperature at both ends in the width direction of the fixing belt is increased, a hot offset occurs on the recording medium corresponding to the temperature increase position. Furthermore, when the fixing temperature at both ends in the width direction exceeds the heat resistance temperature of the fixing belt, the fixing belt may be thermally damaged and the life may be shortened.
上述の特許文献2等に開示されたヒートパイプを定着ベルトの内周面に当接させる場合には、定着ベルトの幅方向両端部における温度上昇を充分に抑止することができない可能性があった。これは、所定方向に走行する定着ベルトと、ヒートパイプと、の当接面積を充分に確保できないことによる。すなわち、ヒートパイプは円筒形状であるために、定着ベルトとヒートパイプとの接触は線接触に近い状態になってしまう。そのために、定着ベルトからヒートパイプへの熱の受け渡しが不充分になる。 When the heat pipe disclosed in the above-mentioned Patent Document 2 is brought into contact with the inner peripheral surface of the fixing belt, there is a possibility that the temperature rise at both ends in the width direction of the fixing belt cannot be sufficiently suppressed. . This is because a sufficient contact area between the fixing belt running in a predetermined direction and the heat pipe cannot be secured. That is, since the heat pipe has a cylindrical shape, the contact between the fixing belt and the heat pipe is close to a line contact. Therefore, heat transfer from the fixing belt to the heat pipe becomes insufficient.
このような問題を解決するために、円筒形状のヒートパイプに対して定着ベルトを所定角度で巻き付ける方策が考えられる。しかし、このような場合でも、定着ベルトとヒートパイプとの当接面になるのは、巻き付け角度に対応する円弧分のみであって、定着ベルトからヒートパイプへの充分な熱の受け渡しはできない可能性が高い。さらに、このような場合には、ヒートパイプに対して定着ベルトを巻き付けるスペースを確保する必要があるために、定着装置が大型化することになる。 In order to solve such a problem, it is conceivable to wrap the fixing belt around the cylindrical heat pipe at a predetermined angle. However, even in such a case, the contact surface between the fixing belt and the heat pipe is only the arc corresponding to the winding angle, and sufficient heat cannot be transferred from the fixing belt to the heat pipe. High nature. Further, in such a case, since it is necessary to secure a space for winding the fixing belt around the heat pipe, the fixing device is increased in size.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、定着ベルトの幅方向両端部における温度上昇を比較的簡易な構成で確実に抑止することができる、定着装置及び画像形成装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and a fixing device and an image forming apparatus that can reliably suppress a temperature rise at both ends in the width direction of the fixing belt with a relatively simple configuration. Is to provide.
この発明の請求項1記載の発明にかかる定着装置は、加熱ローラと、定着ローラと、前記加熱ローラと定着ローラとに掛け回された定着ベルトと、該定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接する加圧ローラとを備え、前記加圧ローラが圧接する定着ニップ部にてトナー像を加熱して該トナー像を記録媒体に定着する定着装置において、前記定着ベルトの走行方向における前記定着ニップ部の下流側であって、加熱ローラの上流側において、前記定着ベルトの内周面に平坦な面をもって当接するプレート・ヒートパイプを備え、前記プレート・ヒートパイプは、記録媒体の搬送方向と直交する前記定着ベルトの幅方向両端部において、所定のサイズの記録媒体の領域外であって該所定のサイズよりも大きいサイズの記録媒体の通紙領域に対応する位置にそれぞれ設置され、且つ、これらのプレート・ヒートパイプは前記定着ベルトに対して接離自在に設けられ、前記大きいサイズの記録媒体を通紙するとき前記プレート・ヒートパイプは前記定着ベルトから退避させられることを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, a fixing device includes a heating roller, a fixing roller, a fixing belt wound around the heating roller and the fixing roller, and press-contacting the fixing roller via the fixing belt. and a pressure roller which, in the fixing device for fixing the toner image to a recording medium by heating the toner image at the fixing nip portion to which the pressure roller presses against the fixing nip portion in the traveling direction of the fixing belt And a plate heat pipe that is in contact with the inner peripheral surface of the fixing belt with a flat surface on the upstream side of the heating roller , and the plate heat pipe is orthogonal to the conveyance direction of the recording medium At both ends in the width direction of the fixing belt, it corresponds to a sheet passing area of a recording medium having a size larger than the predetermined size outside the area of the recording medium having a predetermined size. These plates and heat pipes are provided so as to be able to come into contact with and separate from the fixing belt, and when passing the large-sized recording medium, the plates and heat pipes are separated from the fixing belt. It is characterized by being evacuated .
また、請求項2記載の発明にかかる定着装置は、上記請求項1に記載の定着装置において、前記プレート・ヒートパイプは、放熱部材を介して前記定着ベルトに当接することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a fixing device according to the first aspect, wherein the plate heat pipe is in contact with the fixing belt through a heat radiating member .
また、請求項3記載の発明にかかる定着装置は、上記請求項2に記載の定着装置において、前記放熱部材は、放熱グリースであることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the fixing device according to the second aspect , the heat dissipating member is a heat dissipating grease .
また、請求項4記載の発明にかかる定着装置は、上記請求項1〜3のいずれか1つに記載の定着装置において、前記プレート・ヒートパイプは、前記定着ベルトとの当接面に面取り部を備えたことを特徴とする。 A fixing device according to a fourth aspect of the present invention is the fixing device according to any one of the first to third aspects, wherein the plate heat pipe is chamfered on a contact surface with the fixing belt. It is provided with .
また、請求項5記載の発明にかかる定着装置は、上記請求項1〜4のいずれか1つに記載の定着装置において、前記プレート・ヒートパイプに対して前記定着ベルトを外周面側から押圧する押圧部材を備えたことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the fixing device according to any one of the first to fourth aspects, the fixing belt is pressed against the plate / heat pipe from the outer peripheral surface side. A pressing member is provided .
また、請求項6記載の発明にかかる定着装置は、上記請求項1〜5のいずれか1つに記載の定着装置において、前記加熱ローラは、電磁誘導によって加熱されることを特徴とする。 A fixing device according to a sixth aspect of the invention is the fixing device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the heating roller is heated by electromagnetic induction .
また、請求項7記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項1〜6のいずれか1つに記載の定着装置を備えたことを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, an image forming apparatus includes the fixing device according to any one of the first to sixth aspects .
なお、本願において、「幅方向」とは、記録媒体における搬送方向に直交する方向と定義する。
また、本願において、「定着ベルト」とは、トナー像の定着に寄与するとともに複数のローラ部材に張架・支持されるフレキシブルな定着部材と定義する。したがって、定着ベルトには、フィルム状の定着フィルムも含まれるものとする。
In the present application, the “width direction” is defined as a direction orthogonal to the transport direction in the recording medium.
In the present application, the “fixing belt” is defined as a flexible fixing member that contributes to fixing of a toner image and is stretched and supported by a plurality of roller members. Accordingly, the fixing belt includes a film-like fixing film.
本発明は、定着ベルトにプレート・ヒートパイプを当接させているために、定着ベルトとプレート・ヒートパイプとの当接面積が充分に確保される。これによって、定着ベルトの幅方向両端部における温度上昇が比較的簡易な構成で確実に抑止される、定着装置及び画像形成装置を提供することができる。 In the present invention, since the plate heat pipe is brought into contact with the fixing belt, a sufficient contact area between the fixing belt and the plate heat pipe is ensured. Accordingly, it is possible to provide a fixing device and an image forming apparatus in which a temperature increase at both ends in the width direction of the fixing belt is reliably suppressed with a relatively simple configuration.
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。また、実施の形態1、実施の形態2は参考例として説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same or it corresponds, The duplication description is simplified or abbreviate | omitted suitably. The first and second embodiments will be described as reference examples.
実施の形態1.
図1〜図4にて、この発明の実施の形態1について詳細に説明する。
まず、図1にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図1において、1は画像形成装置としてのレーザープリンタの装置本体、3は画像情報に基いた露光光Lを感光体ドラム18上に照射する露光部、4は装置本体1に着脱自在に設置される作像部としてのプロセスカートリッジ、7は感光体ドラム18上に形成されたトナー像を記録媒体Pに転写する転写部、10は出力画像が載置される排紙トレイ、11、12は転写紙等の記録媒体Pが収納された給紙部、13は記録媒体Pを転写部7に搬送するレジストローラ、15は主として給紙部11、12の記録媒体Pとは異なるサイズの記録媒体Pを搬送する際に用いる手差し給紙部、20は記録媒体P上の未定着画像を定着する定着装置を示す。
Embodiment 1 FIG.
The first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
First, the configuration and operation of the entire image forming apparatus will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, 1 is a main body of a laser printer as an image forming apparatus, 3 is an exposure unit that irradiates a
図1を参照して、画像形成装置における、通常の画像形成時の動作について説明する。
まず、露光部3から、画像情報に基づいたレーザ光等の露光光Lが、プロセスカートリッジ4の感光体ドラム18上に向けて発せられる。感光体ドラム18は図中の反時計方向に回転しており、所定の電子写真プロセス(帯電工程、露光工程、現像工程)を経て、感光体ドラム18上に画像情報に対応したトナー像が形成される。
その後、感光体ドラム18上に形成されたトナー像は、転写部7で、レジストローラ13により搬送された記録媒体P上に転写される。
With reference to FIG. 1, an operation during normal image formation in the image forming apparatus will be described.
First, exposure light L such as laser light based on image information is emitted from the exposure unit 3 toward the
Thereafter, the toner image formed on the
一方、転写部7に搬送される記録媒体Pは、次のように動作する。
まず、画像形成装置本体1の複数の給紙部11、12、15のうち、1つの給紙部が自動又は手動で選択される(例えば、最上段の給紙部11が選択されたものとする。)。なお、複数の給紙部11、12には、それぞれ、異なるサイズの記録媒体Pや、搬送方向の異なる同一サイズの記録媒体Pが、収納されている。
On the other hand, the recording medium P conveyed to the transfer unit 7 operates as follows.
First, one of the plurality of
そして、給紙部11に収納された記録媒体Pの最上方の1枚が、搬送経路Kの位置に向けて搬送される。その後、記録媒体Pは、搬送経路Kを通過してレジストローラ13の位置に達する。そして、レジストローラ13の位置に達した記録媒体Pは、感光体ドラム18上に形成されたトナー像と位置合わせをするためにタイミングを合わせて、転写部7に向けて搬送される。
Then, the uppermost sheet of the recording medium P stored in the
そして、転写工程後の記録媒体Pは、転写部7の位置を通過した後に、搬送経路を経て定着装置20に達する。定着装置20に達した記録媒体Pは、定着ベルトと加圧ローラとの間に送入されて、定着ベルトから受ける熱と加圧ローラから受ける圧力とによってトナー像が定着される。トナー像が定着された記録媒体Pは、定着ベルトと加圧ローラとの間から送出された後に、出力画像として画像形成装置本体1から排出されて、排紙トレイ10上に載置される。
こうして、一連の画像形成プロセスが完了する。
After the transfer process, the recording medium P passes through the position of the transfer unit 7 and then reaches the fixing
Thus, a series of image forming processes is completed.
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。
図2に示すように、定着装置20は、主として、定着補助ローラ21、定着ベルト22、加熱ローラ23、誘導加熱部24、加圧ローラ30、プレート・ヒートパイプ40、サーモスタット37、オイル塗布ローラ34、ガイド板35、分離板36等で構成される。
Next, the configuration / operation of the fixing
As shown in FIG. 2, the fixing
ここで、定着補助ローラ21は、その表面にシリコーンゴム等の弾性層が形成されていて、不図示の駆動部によって図2の反時計方向に回転駆動される。
Here, the fixing
加熱ローラ23は、主として、ステンレス鋼等からなる円筒部、円筒部の両端にそれぞれ圧入されたフランジ、等で構成される。加熱ローラ23は、図2の反時計方向に回転する。加熱ローラ23の内部には、フェライト等の強磁性体からなる内部コア28が設置されている。内部コア28は、定着ベルト22を介してコイル部25に対向している。
The
定着ベルト22は、加熱ローラ23と定着補助ローラ21とに張架・支持されている。定着ベルト22は、ポリイミド樹脂等からなるベース層、銀やニッケルや鉄等からなる発熱層、フッ素化合物等からなる離型層(表面層)等からなる多層構造のエンドレスベルトである。定着ベルト22の離型層によって、トナーTに対する離型性が担保されている。
The fixing
誘導加熱部24は、コイル部25、コア26、コイルガイド27等で構成される。
ここで、コイル部25は、加熱ローラ23に巻装された定着ベルト22の外周部を覆うように、細線を束ねたリッツ線を巻回して幅方向(図2の紙面垂直方向である。)に延設したものである。コイルガイド27は、耐熱性の高い樹脂材料等からなり、コイル部25を保持する。コア26は、フェライト等の強磁性体からなり、センターコア26aやサイドコア26bが設けられている。コア26は、幅方向に延設されたコイル部25に対向するように設置されている。
The
Here, the coil portion 25 is wound around a litz wire bundled with thin wires so as to cover the outer peripheral portion of the fixing
また、加圧ローラ30は、芯金上にフッ素ゴムやシリコーンゴム等の弾性層が形成されたものであり、定着ベルト22を介して定着補助ローラ21に圧接している。そして、定着ベルト22と加圧ローラ30との当接部(定着ニップ部である。)に、記録媒体Pが搬送される。
The
定着ベルト22と加圧ローラ30との当接部の入口側には、記録媒体Pの搬送を案内するガイド板35が配設されている。
定着ベルト22と加圧ローラ30との当接部の出口側には、記録媒体Pの搬送を案内するとともに記録媒体Pが定着ベルト22から分離するのを促進する分離板36が配設されている。
A
A
定着ベルト22の内周面には、幅方向(図2の紙面垂直方向である。)のほぼ全域にわたって、プレート・ヒートパイプ40が当接している。プレート・ヒートパイプ40は、後述する定着位置の下流側であって、加熱位置の上流側に、設置されている。プレート・ヒートパイプ40は、定着位置通過後の定着ベルト22における幅方向の温度分布を均一化する。なお、プレート・ヒートパイプ40については、後で詳しく説明する。
The plate /
定着ベルト22の外周面には、オイル塗布ローラ34が当接している。オイル塗布ローラ34は、定着ベルト22上にシリコーンオイル等のオイルを供給する。これにより、定着ベルト22上におけるトナー離型性がさらに担保される。なお、オイル塗布ローラ34には、オイルの塗布量を均一化するとともに、その表面上の汚れを除去するクリーニングローラ33が当接されている。
An
加熱ローラ23の外周面には、サーモスタット37が当接されている。そして、加熱ローラ23上の表面温度が所定の温度を超えた場合には、サーモスタット37によって誘導加熱部24への通電が切断される。これにより、誘導加熱部24による加熱ローラ23の過熱が制限される。
なお、図示は省略するが、定着ベルト22の外周面にはサーミスタが当接されている。そして、サーミスタによって、定着ベルト22上の表面温度(定着温度)が検知されて、誘導加熱部24による加熱量が調整される。
A thermostat 37 is in contact with the outer peripheral surface of the
Although not shown, a thermistor is in contact with the outer peripheral surface of the fixing
このように構成された定着装置20は、次のように動作する。
定着補助ローラ21の回転駆動によって、定着ベルト22は図2中の矢印方向に周回するとともに、加熱ローラ23も反時計方向に回転して、加圧ローラ30も矢印方向に回転する。定着ベルト22は、誘導加熱部24との対向位置(加熱位置である。)で加熱される。
The fixing
By the rotation driving of the
詳しくは、コイル部25に高周波の交番電流を流すことで、コア26と内部コア28との間に磁力線が双方向に交互に切り替わるように形成される。これによって、加熱ローラ23表面に渦電流が生じて、加熱ローラ23自身の電気抵抗によってジュール熱が発生して、加熱ローラ23が加熱される。
さらに、電磁誘導により加熱された加熱ローラ23によって、加熱ローラ23に巻装された定着ベルト22が加熱される。
Specifically, the magnetic field lines are alternately switched between the core 26 and the
Further, the fixing
その後、誘導加熱部24によって発熱した定着ベルト22表面は、加圧ローラ30との当接部(定着位置である。)に達する。そして、搬送される記録媒体P上のトナー像Tを加熱して溶融する。
詳しくは、先に説明した作像プロセスを経てトナー像Tを担持した記録媒体Pが、ガイド板35に案内されながら定着ベルト22と加圧ローラ30との間に送入される(矢印Yの搬送方向の移動である。)。そして、定着ベルト22から受ける熱と加圧ローラ30から受ける圧力とによってトナー像Tが記録媒体Pに定着されて、記録媒体Pは定着ベルト22と加圧ローラ30との間から送出される。
Thereafter, the surface of the fixing
Specifically, the recording medium P carrying the toner image T through the image forming process described above is fed between the fixing
定着位置を通過した定着ベルト22表面は、その後にオイル塗布ローラ34の位置を通過して、プレート・ヒートパイプ40との当接位置に達する。プレート・ヒートパイプ40によって表面温度が均一化された定着ベルト22表面は、その後に再び誘導加熱部24との対向位置に達する。
このような一連の動作が連続的に繰り返されて、画像形成プロセスにおける定着工程が完了する。
The surface of the fixing
Such a series of operations is continuously repeated to complete the fixing step in the image forming process.
図3にて、本実施の形態1において特徴的な、プレート・ヒートパイプ40の構成・動作について、さらに詳しく説明する。
図3は、定着ベルト22の内周面22aに当接するプレート・ヒートパイプ40(平面型ヒートパイプ)の近傍を示す部分拡大図である。図3を参照して、プレート・ヒートパイプ40は、略角柱形状のヒートパイプである。本実施の形態1では、プレート・ヒートパイプ40として、幅方向の長さが定着ベルト22の幅方向長とほぼ等しく、走行方向の長さhが9mm、厚さが1mmのものを用いている。
With reference to FIG. 3, the structure and operation of the
FIG. 3 is a partially enlarged view showing the vicinity of the plate heat pipe 40 (planar heat pipe) that contacts the inner
プレート・ヒートパイプ40は、平板と作動液の流路が設けられたアルミ板とを貼り合わせて、内部に毛細管構造を形成したものである。このような構造により、定着ベルト22に当接するプレート・ヒートパイプ40の当接面において、高温部で蒸発した作動液の蒸気が低温部に移動して、低温部で凝縮した作動液が毛細管現象で高温部に移動する。このような一連の相変化が連続的に生じて、定着ベルト22の幅方向の温度分布が素早く均一化される。なお、プレート・ヒートパイプ40は定着ベルト22の内周面22aに当接しているために、外周面に当接する場合に比べて、定着ベルト22の外周面上でおこなわれる定着工程への副作用が生じない。
The
図4は、本実施の形態1における、定着ベルト22上の幅方向の温度分布を示すグラフである。
図4において、横軸は定着ベルト22における幅方向の位置を示し、縦軸は定着ベルト22表面の温度(定着温度)を示す。ここで、横軸の幅方向位置の「0」は、定着ベルト22の幅方向中央位置を示す。実線R1はプレート・ヒートパイプ40を設置したとき(本実施の形態1の定着装置20の構成である。)の温度分布を示し、破線R2はプレート・ヒートパイプ40を設置しないとき(従来の定着装置20の構成である。)の温度分布を示す。
FIG. 4 is a graph showing the temperature distribution in the width direction on the fixing
In FIG. 4, the horizontal axis indicates the position of the fixing
なお、図4の温度測定は、幅方向サイズがL2となる小サイズの記録媒体Pを連続通紙した後におこなった。また、その後に、幅方向サイズがL1となる大サイズの記録媒体Pを通紙して、その出力画像におけるホットオフセットの有無を評価した。 Note that the temperature measurement in FIG. 4 was performed after continuously passing a small-sized recording medium P having a width direction size L2. Thereafter, a large-sized recording medium P having a width direction size L1 was passed through, and the presence or absence of hot offset in the output image was evaluated.
図4から、プレート・ヒートパイプ40を設置することで、小サイズの記録媒体Pを連続的に通紙した後であっても、定着ベルト22上の幅方向の定着温度分布が均一化されることが確認できる。すなわち、プレート・ヒートパイプ40によって高温部(非通紙領域)と低温部(通紙領域)との熱循環がおこなわれて、定着温度の均一化が達成される。また、プレート・ヒートパイプ40を設置することで、幅方向両端部におけるホットオフセットや、定着ベルト22の熱的破損が抑止されることも確認された。
From FIG. 4, by installing the
ここで、図3を参照して、本実施の形態1におけるプレート・ヒートパイプ40には、その当接面に面取り部40aが形成されている。これにより、矢印方向に走行する定着ベルト22の内周面が、プレート・ヒートパイプ40のエッジによって削られる不具合が抑止される。
Here, referring to FIG. 3, chamfered
なお、プレート・ヒートパイプ40と定着ベルト22との当接面における摩擦を低減する場合には、放熱部材としての放熱グリースを当接面に塗布することもできる。これにより、定着ベルト22における幅方向両端部の温度上昇を抑止しつつ、定着ベルト22及びプレート・ヒートパイプ40の磨耗が低減される。
In order to reduce the friction on the contact surface between the plate /
以上説明したように、本実施の形態1の構成によれば、定着ベルト22とプレート・ヒートパイプ40とが面接触するために、当接面積が充分に確保されて、定着ベルト22の高温部からプレート・ヒートパイプ40への充分な熱の受け渡しがおこなわれる。これによって、定着ベルト22の幅方向両端部における温度上昇が確実に抑止され、幅方向の温度ムラも軽減される。
As described above, according to the configuration of the first embodiment, since the fixing
実施の形態2.
図5にて、この発明の実施の形態2について詳細に説明する。
図5は、実施の形態2の定着装置20におけるプレート・ヒートパイプ40近傍を示す部分拡大図であって、前記実施の形態1における図3に相当する図である。本実施の形態2の定着装置20は、プレート・ヒートパイプ40近傍に押圧部材43及び付勢部材44を設けている点が、前記実施の形態1のものとは相違する。
Embodiment 2. FIG.
The second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 5 is a partially enlarged view showing the vicinity of the
図5に示すように、定着ベルト22の内周面22aには、前記実施の形態1と同様に、プレート・ヒートパイプ40が当接されている。また、定着ベルト22の外周面には、2対の押圧部材43が当接されている。2対の押圧部材43は、最大通紙領域(記録媒体Pの幅方向サイズが最大となる領域である。)を超えた領域にて、定着ベルト22の外周面に当接する。これにより、定着ベルト22の外周面上でおこなわれる定着工程への副作用(例えば、定着面の損傷等である。)が生じない。
As shown in FIG. 5, the plate /
また、2対の押圧部材43のうち、1対の押圧部材43はプレート・ヒートパイプ40の上流側に設置され、もう1対の押圧部材43はプレート・ヒートパイプ40の下流側に設置されている。2対の押圧部材43には、それぞれ、付勢部材44が設置されていて、定着ベルト22を加圧する方向の付勢力が与えられている。
Of the two pairs of pressing
このような構成によって、プレート・ヒートパイプ40に対する定着ベルト22の密着性が向上する。したがって、定着ベルト22が矢印方向に走行しても、プレート・ヒートパイプ40との間に隙間が生じることがなく、双方の部材の面接触が良好に維持される。
With such a configuration, the adhesion of the fixing
以上説明したように、本実施の形態2においても、前記実施の形態1と同様に、定着ベルト22とプレート・ヒートパイプ40とが確実に面接触するために、当接面積が充分に確保されて、定着ベルト22の高温部からプレート・ヒートパイプ40への充分な熱の受け渡しがおこなわれる。これによって、定着ベルト22の幅方向両端部における温度上昇が確実に抑止され、幅方向の温度ムラも軽減される。
As described above, also in the second embodiment, as in the first embodiment, since the fixing
実施の形態3.
図6及び図7にて、この発明の実施の形態3について詳細に説明する。
図6は、実施の形態3の定着装置20におけるプレート・ヒートパイプ近傍を示す部分拡大図であって、前記実施の形態1における図3に相当する図である。図7は、図6のプレート・ヒートパイプを内周面22a側からみた図である。
本実施の形態3の定着装置20は、2つのプレート・ヒートパイプ40A、40Bを幅方向両端部に設けている点と、プレート・ヒートパイプ40A、40Bを定着ベルト22に対して接離自在に構成している点とが、前記実施の形態1のものとは相違する。
Embodiment 3 FIG.
A third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 6 is a partially enlarged view showing the vicinity of the plate and heat pipe in the fixing
In the fixing
図6に示すように、定着ベルト22の内周面22aには、前記実施の形態1と同様に、プレート・ヒートパイプ40A、40Bが当接される。本実施の形態3においては、図7に示すように、2つのプレート・ヒートパイプ40A、40Bが、それぞれ、内周面22aの幅方向両端部に設置されている。
As shown in FIG. 6, the plate /
詳しくは、図7に示すように、2つのプレート・ヒートパイプ40A、40Bは、幅方向サイズがL2となる小サイズの記録媒体Pと、幅方向サイズがL1となる大サイズの記録媒体Pと、に対応するように配設されている。すなわち、2つのプレート・ヒートパイプ40A、40Bは、定着ベルと22における小サイズの領域外に当接するように構成されている。
Specifically, as shown in FIG. 7, the two plates and
ここで、2つのプレート・ヒートパイプ40A、40Bは、不図示の接離機構によって、定着ベルト22に対して所定のタイミングで接離される(図6中の実線部と破線部との間の両矢印方向の移動である。)。具体的には、小サイズの記録媒体Pを連続通紙する場合には、2つのプレート・ヒートパイプ40A、40Bは定着ベルト22に当接される(実線部の位置である。)。これに対して、大サイズの記録媒体Pを通紙する場合には、2つのプレート・ヒートパイプ40A、40Bは定着ベルト22から退避される(破線部の位置である。)。
Here, the two plates /
このような構成及び制御により、小サイズの記録媒体Pが連続通紙される場合に、2つのプレート・ヒートパイプ40A、40Bによって、高温となった当接面の熱が反対の面側に移動する。これにより、定着ベルト22の幅方向両端部における温度上昇が抑止される。これに対して、大サイズの記録媒体Pが通紙される場合には、両端部の温度上昇が生じないために、プレート・ヒートパイプ40A、40Bを退避させてその機能を制限する。
With such a configuration and control, when the small-sized recording medium P is continuously fed, the heat of the contact surface that has become high temperature is moved to the opposite surface side by the two plates /
なお、本実施の形態1では、理解を容易にするために、記録媒体Pのサイズが2つ(L1、L2である。)である場合について説明した。これに対して、記録媒体Pのサイズが3つ以上ある場合には、そのサイズ数に応じた数のプレート・ヒートパイプ対を設置することになる。そして、複数対のプレート・ヒートパイプを、それぞれ、記録媒体Pの幅方向サイズに応じて接離制御することになる。 In the first embodiment, the case where the size of the recording medium P is two (L1 and L2) has been described in order to facilitate understanding. On the other hand, when the size of the recording medium P is three or more, the number of plate / heat pipe pairs corresponding to the number of the sizes is installed. The plurality of pairs of plates and heat pipes are controlled to contact and separate according to the width direction size of the recording medium P.
以上説明したように、本実施の形態3においても、定着ベルト22とプレート・ヒートパイプ40A、40Bとが確実に面接触するために、当接面積が充分に確保されて、定着ベルト22の高温部からプレート・ヒートパイプ40への充分な熱の受け渡しがおこなわれる。これによって、定着ベルト22の幅方向両端部における温度上昇が確実に抑止され、幅方向の温度ムラも軽減される。
As described above, also in the third embodiment, since the fixing
なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、上記各実施の形態の中で示唆した以外にも、上記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and within the scope of the technical idea of the present invention, the above-described embodiments can be modified as appropriate in addition to those suggested in the above-described embodiments. Is clear. Further, the number, position, shape, and the like of the constituent members are not limited to the above-described embodiments, and the number, position, shape, and the like that are suitable for implementing the present invention can be used.
1 画像形成装置本体(装置本体)、 3 露光部、 4 作像部、
7 転写部、 10 排紙トレイ、 11、12 給紙部、
20 定着装置、 21 定着補助ローラ、 22 定着ベルト、
22a 内周面、 23 加熱ローラ、 24 誘導加熱部、 25 コイル部、
26 コア、 26a センターコア、 26b サイドコア、
28 内部コア、 30 加圧ローラ、 33 クリーニングローラ、
34 オイル塗布ローラ、 35 ガイド板、
36 分離板、 37 サーモスタット、
40、40A、40B プレート・ヒートパイプ、 40a 面取り部、
43 押圧部材、 44 付勢部材。
1 image forming apparatus main body (apparatus main body), 3 exposure unit, 4 image forming unit,
7 Transfer section, 10 Paper discharge tray, 11, 12 Paper feed section,
20 fixing device, 21 fixing auxiliary roller, 22 fixing belt,
22a inner peripheral surface, 23 heating roller, 24 induction heating part, 25 coil part,
26 core, 26a center core, 26b side core,
28 inner core, 30 pressure roller, 33 cleaning roller,
34 oil application roller, 35 guide plate,
36 separators, 37 thermostats,
40, 40A, 40B plate heat pipe, 40a chamfered part,
43 pressing member, 44 urging member.
Claims (7)
前記定着ベルトの走行方向における前記定着ニップ部の下流側であって、加熱ローラの上流側において、前記定着ベルトの内周面に平坦な面をもって当接するプレート・ヒートパイプを備え、
前記プレート・ヒートパイプは、記録媒体の搬送方向と直交する前記定着ベルトの幅方向両端部において、所定のサイズの記録媒体の領域外であって該所定のサイズよりも大きいサイズの記録媒体の通紙領域に対応する位置にそれぞれ設置され、且つ、これらのプレート・ヒートパイプは前記定着ベルトに対して接離自在に設けられ、前記大きいサイズの記録媒体を通紙するとき前記プレート・ヒートパイプは前記定着ベルトから退避させられることを特徴とする定着装置。 A heating roller, a fixing roller, a fixing belt wound around the heating roller and the fixing roller, and a pressure roller pressed against the fixing roller via the fixing belt, the pressure roller being in pressure contact in the fixing nip portion by heating the toner image in a fixing device for fixing the toner image to a recording medium,
A plate heat pipe that is in contact with the inner peripheral surface of the fixing belt with a flat surface downstream of the fixing nip portion in the traveling direction of the fixing belt and upstream of the heating roller ;
The plate heat pipe passes through a recording medium having a size larger than the predetermined size outside the area of the recording medium having a predetermined size at both ends in the width direction of the fixing belt perpendicular to the conveyance direction of the recording medium. These plates and heat pipes are respectively installed at positions corresponding to the paper areas, and are provided so as to be able to contact with and separate from the fixing belt, and when passing the large-sized recording medium, the plates and heat pipes are A fixing device retracted from the fixing belt .
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