JP2006003630A

JP2006003630A - Fixing device, image forming apparatus and fixing method

Info

Publication number: JP2006003630A
Application number: JP2004179909A
Authority: JP
Inventors: Shinji Tanigawara; 進二谷川原
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-06-17
Filing date: 2004-06-17
Publication date: 2006-01-05

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten the warm-up time for a fixing roller. <P>SOLUTION: In a fixing device, having a fixing roller using a carbon heater lamp in which a heating element 1a comprises a carbon material and heating recording paper 3 and a developer on the recording paper 3 with infrared radiation from the heating element 1a, and a pressure roller 2, located in such a way that it pressure-bonds to the fixing roller, the developer on the recording paper 3 is directly heated and pressurized by a lamp tube 1 of the carbon heater lamp. At this time, heat value is varied according to fixing portions or heat is converged on a nip between the prime lamp tube and the pressure roller. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、記録材上に現像剤によって形成された画像を定着させる定着装置、この定着装置を備えた画像形成装置、及び前記定着装置で実行される定着方法に関する。 The present invention relates to a fixing device that fixes an image formed by a developer on a recording material, an image forming apparatus including the fixing device, and a fixing method executed by the fixing device.

複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置においては、電子写真方式より像担持体である感光体から記録紙やＯＨＰシート等の記録材上に形成された加熱溶融性のトナーからなる画像を、加熱圧着して永久固着画像として記録材面上に定着する定着装置が設けられている。従来の画像形成装置の一例を、プリンタに適用した場合を例にとって示す図９により説明する。プリンタは、給紙装置１０１、レジストローラ対１０２、像担持体としての感光体ドラム１０３、転写装置１０４、定着装置１０５などを備えている。 In an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile, or a printer, an image made of a heat-meltable toner formed on a recording material such as a recording paper or an OHP sheet from a photosensitive member that is an image carrier by an electrophotographic method, A fixing device is provided that is fixed on the recording material surface as a permanently fixed image by thermocompression bonding. An example of a conventional image forming apparatus applied to a printer will be described with reference to FIG. The printer includes a paper feeding device 101, a registration roller pair 102, a photosensitive drum 103 as an image carrier, a transfer device 104, a fixing device 105, and the like.

給紙装置１０１は、記録紙１１０が積載状態で収容される給紙トレイ１１１と、給紙トレイ１１１に収容されている記録紙１１０を最上のものから順に給送する給紙コロ１１２及び分離部材１１３などを備えている。給紙コロ１１２によって給送された記録紙１１０は、レジストローラ対１０２で一旦停止され、斜めずれを修正した後、感光体ドラム１０３上に形成されたトナー像の先端と記録紙１１０の搬送方向先端部の予め設定された位置とが一致するタイミングでレジストローラ対１０２により転写位置Ｎへ送り出される。 The paper feeding device 101 includes a paper feeding tray 111 that stores recording paper 110 in a stacked state, a paper feeding roller 112 that feeds the recording paper 110 stored in the paper feeding tray 111 in order from the top, and a separating member. 113 etc. are provided. The recording paper 110 fed by the paper feeding roller 112 is temporarily stopped by the registration roller pair 102, and after correcting the oblique displacement, the leading edge of the toner image formed on the photosensitive drum 103 and the conveyance direction of the recording paper 110 The sheet is sent to the transfer position N by the registration roller pair 102 at a timing when the position of the leading end coincides with a preset position.

感光体ドラム１０３の周囲には、矢印で示す回転方向順に、帯電装置としての帯電ローラ１０６、図示しない露光装置の一部を構成するミラー１０７、現像ローラ１０８ａを備えた現像装置１０８、転写装置１０４と、クリーニングブレード１０９ａを備えたクリーニング装置１０９などが配置されている。帯電ローラ１０６と現像装置１０８間においてミラー１０７を介して感光体ドラム１０３上の露光部１２０に露光光１２１が照射され、走査されるようになっている。 Around the photosensitive drum 103, a charging roller 106 as a charging device, a mirror 107 constituting a part of an exposure device (not shown), a developing device 108 having a developing roller 108 a, and a transfer device 104 in the order of rotation indicated by arrows. In addition, a cleaning device 109 including a cleaning blade 109a is disposed. Exposure light 121 is irradiated and scanned between the charging roller 106 and the developing device 108 via the mirror 107 to the exposure unit 120 on the photosensitive drum 103.

プリンタにおける画像形成動作は、従来と同様に行われる。すなわち、感光体ドラム１０３が回転を始めると、感光体ドラム１０３の表面が帯電ローラ１０６によって均一に帯電され、画像情報に基づいて露光光１２１が露光部１２０に照射、走査されて作成すべき画像に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は感光体ドラム１０３の回転により現像装置１０８へ移動し、現像ローラ１０８ａによりトナーが供給されて顕像化され、トナー像が形成される。感光体ドラム１０３上に形成されたトナー像は、所定のタイミングで転写位置Ｎに進入してきた記録紙１１上に転写装置１０４による転写バイアスの印加により転写される。トナー像を担持した記録紙１１０は定着装置１０５へ搬送され、定着された後、図示しない排紙トレイへ排出される。転写位置Ｎで転写されずに感光体ドラム１０３上に残った残留トナーは、感光体ドラム１０３の回転に伴ってクリーニング装置１０９に至り、このクリーニング装置１０９を通過する間にクリーニングブレード１０９ａにより掻き落とされる。その後、感光体ドラム１０３上の残留電位が図示しない除電装置によって除去され、次の作像工程に備える。 The image forming operation in the printer is performed in the same manner as before. That is, when the photosensitive drum 103 starts rotating, the surface of the photosensitive drum 103 is uniformly charged by the charging roller 106, and the exposure light 121 is irradiated and scanned on the exposure unit 120 based on the image information to create an image to be created. An electrostatic latent image corresponding to is formed. The electrostatic latent image is moved to the developing device 108 by the rotation of the photosensitive drum 103, and is supplied with toner by the developing roller 108a to be visualized to form a toner image. The toner image formed on the photosensitive drum 103 is transferred onto the recording paper 11 that has entered the transfer position N at a predetermined timing by applying a transfer bias by the transfer device 104. The recording paper 110 carrying the toner image is conveyed to the fixing device 105, fixed, and then discharged to a paper discharge tray (not shown). Residual toner remaining on the photosensitive drum 103 without being transferred at the transfer position N reaches the cleaning device 109 as the photosensitive drum 103 rotates, and is scraped off by the cleaning blade 109 a while passing through the cleaning device 109. It is. Thereafter, the residual potential on the photosensitive drum 103 is removed by a static elimination device (not shown) to prepare for the next image forming process.

定着装置１０５は、未定着トナー像を担持する記録紙１１０を加熱する定着ローラ１０５ａと、この定着ローラ１０５ａに圧着するように配置された加圧ローラ１０５ｂとから構成され、この２つのローラ１０５ａ，１０５ｂの圧接部分（ニップ部）に未定着トナー像を載せた記録紙１１０を通過させることにより、未定着トナーを加熱し、記録紙１１０に定着させる。定着ローラ１０５ａの内部には、ハロゲンヒータランプあるいは電気ヒータ等の熱源が、定着ローラ１０５ａの軸方向に内装されている。この加熱方法は、定着ローラ１０５ａの周方向を同時に略均一に加熱するので、定着ローラ１０５ａの周方向に温度ムラが無く、定着ローラ１０５ａを停止した状態でも加熱できる。しかしながら、定着ローラの表面温度を室温から定着可能な温度（定着温度）まで立ち上げるためのウォームアップ時間が長くなることが避けられない。 The fixing device 105 includes a fixing roller 105a that heats the recording paper 110 that carries an unfixed toner image, and a pressure roller 105b that is arranged so as to be pressed against the fixing roller 105a. The two rollers 105a, The unfixed toner is heated and fixed on the recording paper 110 by passing the recording paper 110 on which the unfixed toner image is placed at the press-contact portion (nip portion) 105b. Inside the fixing roller 105a, a heat source such as a halogen heater lamp or an electric heater is provided in the axial direction of the fixing roller 105a. In this heating method, since the circumferential direction of the fixing roller 105a is heated substantially uniformly at the same time, there is no temperature unevenness in the circumferential direction of the fixing roller 105a, and heating can be performed even when the fixing roller 105a is stopped. However, it is inevitable that the warm-up time for raising the surface temperature of the fixing roller from room temperature to a temperature at which fixing can be performed (fixing temperature) becomes long.

そこで、例えば特許文献１においては、加熱源であるハロゲンヒータランプはその立ち上がり時にはガラス管に吸収される量が多いという実験に基づいて、定着ローラ内に設けられるハロゲンヒータランプのガラス管を透明石英ガラスで構成するとともに、その厚みを薄くして透過率を上げ、立ち上がり時にフィラメントから放出される赤外線がガラス管に吸収される量を減少させてウォームアップ時間を短縮することが提案されている。また、特許文献２には、ハロゲンヒータランプよりも加熱能力の高いカーボンヒータランプを加熱源に用いてウォームアップ時間を短縮することが提案されている。すなわち、ハロゲンヒータランプとカーボンヒータランプの放射強度と波長の関係を示す図１０のグラフに示すように、同等の消費電力のハロゲンヒータランプ（曲線Ｂ）とカーボンヒータランプ（曲線Ａ）の放射強度特性を見ると、カーボンヒータランプはより長い波長域に放射強度のピークを有し、波形全体が長い波長域の方向に遷移していることから理解されるように、ハロゲンヒータランプよりも加熱能力が高いことがわかる。
特開２００２−２０８４６７号公報特開２００２−３１９７４号公報 Therefore, for example, in Patent Document 1, based on an experiment that a halogen heater lamp as a heating source is absorbed in a large amount by the glass tube at the start-up, the glass tube of the halogen heater lamp provided in the fixing roller is made of transparent quartz. It has been proposed to reduce the warm-up time by making the glass thin and increasing the transmittance to reduce the amount of infrared rays that are emitted from the filament when it rises and absorbed by the glass tube. Further, Patent Document 2 proposes to shorten a warm-up time by using a carbon heater lamp having a higher heating capacity than a halogen heater lamp as a heating source. That is, as shown in the graph of FIG. 10 showing the relationship between the radiation intensity and the wavelength of the halogen heater lamp and the carbon heater lamp, the radiation intensity of the halogen heater lamp (curve B) and the carbon heater lamp (curve A) with the same power consumption. Looking at the characteristics, the carbon heater lamp has a peak of radiation intensity in a longer wavelength range, and as can be understood from the fact that the entire waveform transitions in the direction of the longer wavelength range, the heating capacity is higher than that of the halogen heater lamp. Is high.
JP 2002-208467 A JP 2002-31974 A

上記特許文献１の提案は、ハロゲンヒータランプのみをとると、多少はウオームアップ時間の短縮は図られるが、ハロゲンヒータランプで鉄やアルミニューム等の金属で作られた定着ローラの基体を加熱する必要があるため、定着ローラ全体ではウオームアップ時間の短縮には限界がある。また、特許文献２では、カーボンヒータランプの使用によってハロゲンヒータランプよりもウオームアップ時間の短縮が図られるが、定着ローラとしてみると、ガラスや透光性セラミックで作られた定着ローラの基体の中心部にカーボンヒータランプを配置しており、ウオームアップ時間の短縮には限界がある。 In the proposal of the above-mentioned patent document 1, if only the halogen heater lamp is taken, the warm-up time is somewhat shortened, but the base of the fixing roller made of metal such as iron or aluminum is heated by the halogen heater lamp. Therefore, there is a limit to shortening the warm-up time for the entire fixing roller. In Patent Document 2, the use of a carbon heater lamp shortens the warm-up time as compared with the halogen heater lamp, but when viewed as a fixing roller, the center of the base of the fixing roller made of glass or translucent ceramic is used. There is a limit to shortening the warm-up time because a carbon heater lamp is arranged in the area.

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、定着ローラのウオームアップ時間を短縮することである。 The present invention has been made in view of such a state of the art, and an object thereof is to shorten the warm-up time of the fixing roller.

前記目的を達成するため、第１の手段は、記録材と該記録材上の現像剤を前記発熱体からの赤外線によって加熱する定着ローラと、該定着ローラに圧着するように位置する加圧ローラとを備えた定着装置において、前記定着ローラがカーボン材を発熱体とするカーボンヒータランプからなり、前記記録材上の現像剤をカーボンヒータランプのランプ素管によって加熱し、同時に当該ランプ素管によって加圧することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the first means includes a recording material and a fixing roller for heating the developer on the recording material by infrared rays from the heating element, and a pressure roller positioned so as to be pressed against the fixing roller. The fixing roller comprises a carbon heater lamp having a carbon material as a heating element, and the developer on the recording material is heated by a lamp base tube of the carbon heater lamp, and at the same time by the lamp base tube. It is characterized by pressurizing.

第２の手段は、第１の手段における前記ランプ素管が、水晶を原料とした透明石英で作られていることを特徴とする。 The second means is characterized in that the lamp base tube in the first means is made of transparent quartz made of quartz.

第３の手段は、第１の手段における前記ランプ素管が、透光性セラミックスで作られていることを特徴とする。 A third means is characterized in that the lamp base tube in the first means is made of translucent ceramics.

第４の手段は、第１ないし第３の手段における前記ランプ素管の外周面に、フッ素樹脂の離型層が設けられていることを特徴とする。 The fourth means is characterized in that a fluororesin release layer is provided on the outer peripheral surface of the lamp base tube in the first to third means.

第５の手段は、第１ないし第４の手段における前記カーボンヒータランプが、待機時には消灯していることを特徴とする。 The fifth means is characterized in that the carbon heater lamp in the first to fourth means is turned off during standby.

第６の手段は、第１ないし第５の手段における前記カーボンヒータランプは、点灯している間は、前記ランプ素管が回転していることを特徴とする。 A sixth means is characterized in that the lamp base tube rotates while the carbon heater lamp in the first to fifth means is lit.

第７の手段は、第１ないし第６の手段における前記発熱体の配光分布が、軸方向により異なることを特徴とする。 The seventh means is characterized in that the light distribution of the heating elements in the first to sixth means differs depending on the axial direction.

第８の手段は、第１ないし第６の手段における前記発熱体が、軸方向でその長さが異なる複数の発熱体で構成されていることを特徴とする。 The eighth means is characterized in that the heating element in the first to sixth means is composed of a plurality of heating elements having different lengths in the axial direction.

第９の手段は、第１ないし第８の手段における前記ランプ素管の前記加圧ローラと相対する側には、前記発熱体からの前記赤外線を前記加圧ローラとの圧接部方向に反射させる反射部材を更に備えていることを特徴とする。 The ninth means reflects the infrared ray from the heating element toward the pressure contact portion with the pressure roller on the side of the lamp tube in the first to eighth means facing the pressure roller. A reflection member is further provided.

第１０の手段は、第９の手段における前記反射部材が、前記ランプ素管の軸方向に沿ってその赤外線反射率が変化していることを特徴とする。 A tenth means is characterized in that the infrared reflectance of the reflecting member in the ninth means changes along the axial direction of the lamp base tube.

第１１の手段は、第１ないし第８の手段における前記ランプ素管の前記加圧ローラと相対する側に、前記発熱体からの前記赤外線を集光する集光レンズと、該集光レンズからの前記赤外線を前記加圧ローラとの圧接部方向に反射させる反射部材とを備えていることを特徴とする。 The eleventh means includes a condensing lens for condensing the infrared rays from the heating element on the side of the lamp base tube opposite to the pressure roller in the first to eighth means, and the condensing lens. And a reflecting member that reflects the infrared rays toward the pressure contact portion with the pressure roller.

第１２の手段は、第１１の手段における前記集光レンズが、前記ランプ素管の軸方向に沿ってその赤外線反射率が変化していることを特徴とする。 A twelfth means is characterized in that the infrared reflectance of the condensing lens in the eleventh means changes along the axial direction of the lamp base tube.

第１３の手段は、第１ないし第１２の手段における前記加圧ローラの表面が、前記ランプ素管よりも低い硬度の材料で作られていることを特徴とする。 A thirteenth means is characterized in that the surface of the pressure roller in the first to twelfth means is made of a material having a hardness lower than that of the lamp base tube.

第１４の手段は、第１ないし第１３の手段における前記現像剤が結着樹脂を主成分としていることを特徴とする。 A fourteenth means is characterized in that the developer in the first to thirteenth means contains a binder resin as a main component.

第１５の手段は、第１ないし第１４の手段における前記ランプ素管をクリーニングするクリーニング手段を更に備えていることを特徴とする。 The fifteenth means further includes a cleaning means for cleaning the lamp base tube in the first to fourteenth means.

第１６の手段は、第１５の手段における前記クリーニング手段は、前記ランプ素管を払拭するクリーニング部材と、該クリーニング部材を前記ランプ素管に接離するためのウェブローラとを備えていることを特徴とする。 According to a sixteenth means, the cleaning means in the fifteenth means comprises a cleaning member for wiping the lamp base tube, and a web roller for contacting and separating the cleaning member from the lamp base tube. Features.

第１７の手段は、画像信号に応じて変調された光ビームによって潜像が書き込まれる像担持体と、該像担持体の潜像を現像して顕像化する現像手段と、顕像化された画像を記録媒体に転写する転写手段と、第１ないし第１６の手段の定着装置とを備えていることを特徴とする。 The seventeenth means includes an image carrier on which a latent image is written by a light beam modulated in accordance with an image signal, a developing unit that develops and visualizes the latent image on the image carrier, and visualizes the latent image. The image forming apparatus includes a transfer unit that transfers the image to a recording medium, and fixing devices of first to sixteenth units.

第１８の手段は、発熱体がカーボン材よりなるカーボンヒータランプを用い、該記録材上の現像剤を定着する定着方法において、前記カーボンヒータランプの素管により加熱と加圧を同時に行うことを特徴とする。 According to an eighteenth means, in a fixing method for fixing a developer on a recording material using a carbon heater lamp whose heating element is made of a carbon material, heating and pressurization are simultaneously performed by a base tube of the carbon heater lamp. Features.

第１９の手段は、第１８の手段において、前記カーボンヒータランプからの発熱量を軸方向で変化させて定着することを特徴とする。 A nineteenth means is characterized in that in the eighteenth means, the amount of heat generated from the carbon heater lamp is changed in the axial direction for fixing.

第２０の手段は、第１８の手段において、前記カーボンヒータランプに圧着する加圧ローラとのニップに沿って前記カーボンヒータランプから放射される赤外線を集中させて定着することを特徴とする。 The twentieth means is characterized in that, in the eighteenth means, the infrared rays emitted from the carbon heater lamp are concentrated and fixed along a nip with a pressure roller that presses against the carbon heater lamp.

なお、後述の実施形態において、ランプ素管は１，１５に、発熱体は１ａ，１０，１２，１６，１７に、加圧ローラは２に、反射部材は４０，７０に、集光レンズは５０に、クリーニング手段はウェブローラ２０とクリーニングウェブ３０に、クリーニング部材はクリーニングウェブ３０に、画像形成装置は図９のプリンタに、像担持体は感光体ドラム１０３に、現像手段は現像装置１０８に、転写手段は転写装置１０４にそれぞれ対応する。 In the following embodiment, the lamp tube is 1, 15; the heating element is 1a, 10, 12, 16, 17; the pressure roller is 2, the reflecting member is 40, 70; and the condenser lens is 50, the cleaning means is the web roller 20 and the cleaning web 30, the cleaning member is the cleaning web 30, the image forming apparatus is the printer of FIG. 9, the image carrier is the photosensitive drum 103, and the developing means is the developing apparatus 108. The transfer means corresponds to the transfer device 104, respectively.

本発明によれば、記録材上の現像剤はカーボンヒータランプのランプ素管によって直接的に加圧されるので、定着ローラのウオームアップ時間を大幅に短縮することができる。 According to the present invention, since the developer on the recording material is directly pressurized by the lamp base tube of the carbon heater lamp, the warm-up time of the fixing roller can be greatly shortened.

以下、図面を参照し、本発明を実施するための最良の形態について説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は本発明に係る定着装置の第１の実施形態を概略的に示す斜視図である。図１において、１は定着ローラの役目をする筒状のランプ素管、２は少なくともその表面がランプ素管１よりも低い硬度の材料で作られている加圧ローラ、１０は記録紙である。ランプ素管１内には、その管軸に沿って伸びる細長い発熱体１ａが配設され、ランプ素難１と発熱体１ａとでカーボンヒータランプを構成している。ランプ素管１は、例えば石英ガラスや透光性セラミック等で作られた直管状の封体である。発熱体１ａはカーボン材で作られ、その両端部はランプ素管１の両端部付近のそれぞれに設けられた給電部（図示せず）により保持されて給電構造が形成されている。ランプ素管１内には、例えばアルゴンガスが封入されている。本発明では、カーボンヒータランプ自体が定着ローラになっている。記録材１０はランプ素管１の回転により搬送される。 FIG. 1 is a perspective view schematically showing a first embodiment of a fixing device according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a cylindrical lamp base tube serving as a fixing roller, 2 is a pressure roller whose surface is made of a material whose hardness is lower than that of the lamp base tube 1, and 10 is a recording paper. . An elongated heating element 1a extending along the tube axis is disposed in the lamp base tube 1, and the lamp element 1 and the heating element 1a constitute a carbon heater lamp. The lamp tube 1 is a straight tubular envelope made of, for example, quartz glass or translucent ceramic. The heating element 1a is made of a carbon material, and both ends thereof are held by power supply portions (not shown) provided near both ends of the lamp base tube 1 to form a power supply structure. For example, argon gas is sealed in the lamp tube 1. In the present invention, the carbon heater lamp itself is a fixing roller. The recording material 10 is conveyed by the rotation of the lamp base tube 1.

ランプ素管１を構成する石英ガラスには、水晶を原料とした透明石英管と、珪石を原料とした半透明石英管があるが、半透明石英管はコストが安いが透明度が低下するため、厳密な光学特性が必要とされるものには使用されない。３００〜３０００ｎｍの波長の光に対する半透明石英管の透過率は、約８０％である。放射赤外線の透過率はトナーの加熱に非常に影響するので、カーボンランプヒータのランプ素管には水晶を原料とした透明石英管が望ましい。また、透光性セラミックとしては、ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒｏ３）−チタン酸鉛（ＰｂＴｉｏ３）系セラミックスがあり、通常ＰＺＴとよばれ、優れた圧電効果を示すため各種のトランスジューサー用材料として利用されている。ところが、このセラミックスに酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）を加え、ホットプレス焼結したセラミックス（ＰＬＺＴ）は、高い透光性及び優れた電気光学効果を示すことが知られている。そのようなセラミックスをランプ素管１に使用すれば、トナーの加熱効果が大きくなる。 The quartz glass constituting the lamp tube 1 includes a transparent quartz tube made of quartz and a semi-transparent quartz tube made of quartz stone. However, the translucent quartz tube is cheaper, but its transparency is lowered. It is not used where strict optical properties are required. The transmissivity of the translucent quartz tube for light having a wavelength of 300 to 3000 nm is about 80%. Since the transmittance of the radiant infrared rays greatly affects the heating of the toner, a transparent quartz tube made of quartz is desirable for the lamp base tube of the carbon lamp heater. In addition, as translucent ceramics, there are lead zirconate (PbZro3) -lead titanate (PbTiO3) ceramics, which are usually called PZT and are used as various transducer materials in order to exhibit excellent piezoelectric effects. Yes. However, it is known that ceramics (PLZT) obtained by adding lanthanum oxide (La 2 O 3) to this ceramic and performing hot press sintering exhibits high translucency and an excellent electro-optic effect. If such ceramics are used for the lamp base tube 1, the heating effect of the toner is increased.

上述したように、カーボンヒータランプはハロゲンヒータランプに比べ、より長い波長域に放射強度のピークを有し、波形全体が長い波長域の方向に遷移していることから理解されるように、ハロゲンヒータランプよりも樹脂に対する吸収率が高く、ランプ素管１と加圧ローラ２の圧接部分であるニップ部付近の主成分が結着樹脂であるトナーを発熱体からの放射赤外線で直接加熱溶融できる。さらにランプ素管１と加圧ローラ２のニップ部で加圧する。この方式を用いればトナーを加熱しながら加圧でき、ウォームアップを必要とせず、ウォームアップ時間がゼロとなり、省エネ効果が大きい。このようにウォームアップ時間を必要としないため、待機時にはカーボンヒータランプを消灯することができ、省エネになる。そして定着ローラの回転と同時に発熱体１ａに通電し、カーボンヒータランプを点灯するようにすれば、ランプ素管１が回転することにより、記録材１０を搬送し、記録材１０上のトナーを一定速度で加熱することができる。上述したようにハロゲンヒータランプよりカーボンヒータランプのほうが放射赤外線が長波長なので、樹脂に対する過熱能力が高い。多くの樹脂の吸収波長は３．０μｍ前後である。従って、主成分が樹脂であるトナーを使用すれば、加熱効果を一層高めることができる。 As described above, the carbon heater lamp has a peak of radiant intensity in a longer wavelength range as compared to the halogen heater lamp, and as understood from the fact that the entire waveform transitions in the direction of the longer wavelength range, The absorption rate of the resin is higher than that of the heater lamp, and the toner in which the main component in the vicinity of the nip portion where the lamp tube 1 and the pressure roller 2 are in contact with each other can be directly heated and melted by the infrared rays emitted from the heating element. . Further, pressure is applied at the nip portion between the lamp base tube 1 and the pressure roller 2. If this method is used, the toner can be pressurized while heating, no warm-up is required, the warm-up time is zero, and the energy saving effect is great. Since the warm-up time is not required in this way, the carbon heater lamp can be turned off during standby, resulting in energy saving. When the heating element 1a is energized simultaneously with the rotation of the fixing roller to turn on the carbon heater lamp, the lamp base tube 1 rotates, thereby conveying the recording material 10 and keeping the toner on the recording material 10 constant. It can be heated at a speed. As described above, the carbon heater lamp has a longer radiant infrared wavelength than the halogen heater lamp, and therefore has a higher ability to overheat the resin. The absorption wavelength of many resins is around 3.0 μm. Therefore, if a toner whose main component is a resin is used, the heating effect can be further enhanced.

図２は定着装置の第２の実施形態を概略的に示す図で、この第２の実施例においては、ランプ素管１の周囲にフッ素樹脂などを薄く塗布するなどして形成された離型層３が設けられている。フッ素樹脂は放射赤外線の吸収率が比較的高いのでできるだけ薄くする。なお、離型材としてはシリコン樹脂が広く使用されているが、シリコン樹脂は放射赤外線の吸収が比較的大きいのでランプ素管１の周囲にシリコン樹脂を含んだ樹脂で剥離層を形成すると、トナーの加熱効果に影響し、ウオームアップ時間が長くなるので、好ましくない。 FIG. 2 is a diagram schematically showing a second embodiment of the fixing device. In this second example, the mold release formed by thinly applying a fluororesin or the like around the lamp base tube 1. Layer 3 is provided. Since fluororesin has a relatively high absorption rate of radiant infrared rays, it is made as thin as possible. Silicone resin is widely used as the mold release material. However, since silicon resin absorbs radiant infrared rays relatively, forming a release layer with a resin containing silicon resin around the lamp tube 1 makes it difficult to remove toner. The heating effect is affected, and the warm-up time becomes longer, which is not preferable.

上述した実施形態では、発熱体１ａは同一形状の円筒状をしているので、発熱体１ａの軸方向に沿った配光分布は殿位置でも同じであるが、発熱体１ａは両端部の温度上昇は押えることが好ましい。図３は発熱体の形状を変えることにより、両端部の温度上昇を防いでいる。図３では、棒状の発熱体１０に軸方向に複数の溝１１を設けている。この場合、それら溝１１の溝幅を、軸方向中央部では長く、両端部では短く設定することで、発熱体１０の断面積が中心付近よりも端部付近の方が大きくなり、中心付近のほうが電気抵抗が大きく暖まりやすくなり、端部付近の温度上昇を妨げることができる。発熱体の形状は、図４に示すように、中央部１４と端部１３とでその太さを変えることによっても図３と同等の効果を奏することができる。更に、図５に示すように、ランプ素管１５内に、中央部付近にのみ延在する第１の発熱体１６と、この第１の発熱体１６より長くなるように両端部間に延在する第２の発熱体１７とを配置し、端部温度上昇が小さいうちは長い発熱体１７を使用し、端部の温度上昇が大きくなったら短い発熱体１６を使用して、端部上昇を防ぐようにしてもよい。 In the embodiment described above, the heating element 1a has the same cylindrical shape. Therefore, the light distribution along the axial direction of the heating element 1a is the same at the upper and lower positions, but the heating element 1a has a temperature at both ends. It is preferable to suppress the rise. In FIG. 3, the temperature rise at both ends is prevented by changing the shape of the heating element. In FIG. 3, a plurality of grooves 11 are provided in the axial direction in the rod-shaped heating element 10. In this case, by setting the groove widths of the grooves 11 to be longer at the center in the axial direction and shorter at both ends, the cross-sectional area of the heating element 10 is larger near the end than near the center, However, the electric resistance is large and the temperature is likely to be warmed, so that the temperature rise near the end can be prevented. As shown in FIG. 4, the shape of the heating element can achieve the same effect as in FIG. 3 by changing the thickness between the central portion 14 and the end portion 13. Further, as shown in FIG. 5, a first heating element 16 extending only in the vicinity of the central portion in the lamp tube 15 and extending between both ends so as to be longer than the first heating element 16. The second heating element 17 is arranged, the long heating element 17 is used as long as the temperature rise at the end is small, and the short heating element 16 is used when the temperature rise at the end becomes large. You may make it prevent.

図６は定着装置の第３の実施形態を概略的に示す図である。この第３の実施形態においては、発熱体１ａからの放射赤外線６０の一部を、ランプ素管１の外周部の一部を覆うようにランプ素管１の軸方向に沿って延在するように配置された反射部材４０で反射させ、ランプ素管１と加圧ローラ２のニップ部に集中させるようにしている。この場合、反射部材４０の赤外線反射率を軸方向に変化させることにより、端部温度の上昇を防止するようにしてもよい。 FIG. 6 schematically shows a third embodiment of the fixing device. In the third embodiment, a part of the infrared radiation 60 from the heating element 1 a extends along the axial direction of the lamp base tube 1 so as to cover a part of the outer peripheral portion of the lamp base tube 1. The light is reflected by the reflecting member 40 arranged at the center and concentrated on the nip portion between the lamp tube 1 and the pressure roller 2. In this case, an increase in the end temperature may be prevented by changing the infrared reflectance of the reflecting member 40 in the axial direction.

図７は定着装置の第４の実施形態を概略的に示す図である。この第４の実施形態においては、発熱体１ａからの放射赤外線６０の一部を集光するように集光レンズ５０を配置し、集光レンズ５０によって集光された放射赤外線はミラー７０でランプ素管１と加圧ローラ２のニップ部に反射するようにしている。なお、赤外線の集光レンズ５０としては、住友電工株式会社製の焼結ＺｎＳが好ましい。この場合、集光レンズ５０の赤外線透過率を軸方向に変化さて、カーボンヒータランプの軸方向の加熱能力を変化させ、端部温度上昇などを防ぐようにしてもよい。赤外線透過率は集光レンズ５０に光学膜をコーティング等を施すことにより変えられる。 FIG. 7 is a diagram schematically showing a fourth embodiment of the fixing device. In the fourth embodiment, a condensing lens 50 is disposed so as to condense a part of the radiant infrared rays 60 from the heating element 1 a, and the radiant infrared rays collected by the condensing lens 50 are ramped by a mirror 70. The light is reflected at the nip portion between the raw tube 1 and the pressure roller 2. The infrared condenser lens 50 is preferably sintered ZnS manufactured by Sumitomo Electric Co., Ltd. In this case, the infrared transmittance of the condensing lens 50 may be changed in the axial direction to change the axial heating capability of the carbon heater lamp to prevent an end temperature rise or the like. The infrared transmittance can be changed by coating the condenser lens 50 with an optical film.

図８は定着装置の第５の実施形態を概略的に示す図である。この第５の実施形態では、ランプ素管１をクリーニングするための装置を付加している。すなわち、本発明においては、放射赤外線で直接トナーを加熱溶融するので、ランプ素管１が汚れる可能性があり、ランプ素管１の汚れで放射赤外線が吸収されたり反射されると、加熱能力に大きな影響がある。そこで、ランプ素管１をクリーニングするための装置を設けている。図８において、２０はウェブローラ、３０はシリコンオイルを含んだクリーニングウェブで、ウェブローラ２０によってクリーニングウェブ３０がランプ素管１に押し当てられており、ランプ素管１の回転時に汚れを拭き取ることができる。なお、ウェブローラ２０がランプ素管１に接したままの状態であると、加熱能力の高い発熱体１ａによりクリーニングウェブ３０も加熱される。この熱によってクリーニングウェブ３０に含侵されているシリコンオイルが劣化する可能性があるので、ウェブローラ２０を移動させることことにより、クリーニングウェブ３０をクリーニングが必要なときだけランプ素管１に接するようにすればよい。 FIG. 8 is a diagram schematically showing a fifth embodiment of the fixing device. In the fifth embodiment, an apparatus for cleaning the lamp tube 1 is added. That is, in the present invention, since the toner is directly heated and melted by the radiant infrared rays, there is a possibility that the lamp base tube 1 is contaminated. When the radiant infrared rays are absorbed or reflected by the dirt of the lamp base tube 1, the heating capacity is increased. There is a big impact. Therefore, an apparatus for cleaning the lamp tube 1 is provided. In FIG. 8, 20 is a web roller, and 30 is a cleaning web containing silicon oil. The cleaning web 30 is pressed against the lamp base tube 1 by the web roller 20, and the dirt is wiped off when the lamp base tube 1 rotates. Can do. If the web roller 20 remains in contact with the lamp base tube 1, the cleaning web 30 is also heated by the heating element 1a having a high heating capacity. Since the silicon oil impregnated in the cleaning web 30 may be deteriorated by this heat, the cleaning roller 30 is brought into contact with the lamp tube 1 only when cleaning is necessary by moving the web roller 20. You can do it.

本発明に係る定着装置の第１の実施形態を概略的に示す斜視図である。1 is a perspective view schematically showing a first embodiment of a fixing device according to the present invention. 本発明に係る定着装置の第２の実施形態を概略的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a second embodiment of a fixing device according to the present invention. 発熱体の変形例の半分を示す正面図である。It is a front view which shows the half of the modification of a heat generating body. 発熱体の別の変形例の半分を示す正面図である。It is a front view which shows the half of another modification of a heat generating body. 発熱体の更に別の変形例の半分を示す正面図である。It is a front view which shows the half of another modification of a heat generating body. 本発明に係る定着装置の第３の実施形態を概略的に示す図である。FIG. 6 is a diagram schematically showing a third embodiment of a fixing device according to the present invention. 本発明に係る定着装置の第４の実施形態を概略的に示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view schematically illustrating a fourth embodiment of a fixing device according to the present invention. 本発明に係る定着装置の第５の実施形態を概略的に示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view schematically illustrating a fifth embodiment of a fixing device according to the present invention. 画像形成装置としてのプリンタの一例の概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an example of a printer as an image forming apparatus. ハロゲンヒータランプとカーボンヒータランプの放射強度と波長の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the radiation intensity of a halogen heater lamp and a carbon heater lamp, and a wavelength.

符号の説明Explanation of symbols

１，１５ランプ素管
１ａ，１０，１２，１６，１７発熱体
２加圧ローラ
３記録紙
１１溝
１３端部
１４中央部
２０ウェブローラ
３０クリーニングウェブ
４０反射部材
５０集光レンズ
７０ミラー
１０３感光体ドラム
１０４転写装置
１０８現像装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,15 Lamp elementary tube 1a, 10, 12, 16, 17 Heat generating body 2 Pressurizing roller 3 Recording paper 11 Groove 13 End part 14 Center part 20 Web roller 30 Cleaning web 40 Reflective member 50 Condensing lens 70 Mirror 103 Photoconductor Drum 104 Transfer device 108 Developing device

Claims

記録材と該記録材上の現像剤を前記発熱体からの赤外線によって加熱する定着ローラと、該定着ローラに圧着するように位置する加圧ローラとを備えた定着装置において、
前記定着ローラがカーボン材を発熱体とするカーボンヒータランプからなり、前記記録材上の現像剤がカーボンヒータランプのランプ素管によって加熱され、当該ランプ素管によって加圧されることを特徴とする定着装置。 In a fixing device comprising a recording material, a fixing roller that heats the developer on the recording material with infrared rays from the heating element, and a pressure roller positioned so as to be pressed against the fixing roller.
The fixing roller includes a carbon heater lamp using a carbon material as a heating element, and the developer on the recording material is heated by a lamp base tube of the carbon heater lamp and pressurized by the lamp base tube. Fixing device.

前記ランプ素管は、水晶を原料とした透明石英で作られていることを特徴とする請求項１記載の定着装置。 The fixing device according to claim 1, wherein the lamp base tube is made of transparent quartz made of quartz.

前記ランプ素管は、透光性セラミックスで作られていることを特徴とする請求項１記載の定着装置。 The fixing device according to claim 1, wherein the lamp base tube is made of translucent ceramics.

前記ランプ素管の外周面は、フッ素樹脂の離型層が設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の定着装置。 4. The fixing device according to claim 1, wherein a release layer of a fluororesin is provided on an outer peripheral surface of the lamp base tube. 5.

前記カーボンヒータランプは、待機時には消灯していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の定着装置。 The fixing device according to claim 1, wherein the carbon heater lamp is turned off during standby.

前記カーボンヒータランプは、点灯している間は、前記ランプ素管が回転していることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の定着装置。 The fixing device according to claim 1, wherein the lamp base tube is rotating while the carbon heater lamp is lit.

前記発熱体の配光分布は、軸方向により異なることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の定着装置。 The fixing device according to claim 1, wherein a light distribution of the heating element varies depending on an axial direction.

前記発熱体は、軸方向でその長さが異なる複数の発熱体で構成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の定着装置。 The fixing device according to any one of claims 1 to 6, wherein the heating element is composed of a plurality of heating elements having different lengths in the axial direction.

前記ランプ素管の前記加圧ローラと相対する側には、前記発熱体からの前記赤外線を前記加圧ローラとの圧接部方向に反射させる反射部材を更に備えていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の定着装置。 The reflecting member for reflecting the infrared rays from the heating element toward the pressure contact portion with the pressure roller is further provided on a side of the lamp base tube facing the pressure roller. The fixing device according to any one of 1 to 8.

前記反射部材は、前記ランプ素管の軸方向に沿ってその赤外線反射率が変化していることを特徴とする請求項９記載の定着装置。 The fixing device according to claim 9, wherein an infrared reflectance of the reflecting member changes along an axial direction of the lamp base tube.

前記ランプ素管の前記加圧ローラと相対する側には、前記発熱体からの前記赤外線を集光する集光レンズと、該集光レンズからの前記赤外線を前記加圧ローラとの圧接部方向に反射させる反射部材とを備えていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の定着装置。 A condensing lens that condenses the infrared rays from the heating element, and a direction in which the infrared rays from the condensing lens are in contact with the pressure roller on the side of the lamp tube opposite to the pressure roller The fixing device according to claim 1, further comprising a reflecting member that reflects the light.

前記集光レンズは、前記ランプ素管の軸方向に沿ってその赤外線反射率が変化していることを特徴とする請求項１１記載の定着装置。 The fixing device according to claim 11, wherein an infrared reflectance of the condenser lens changes along an axial direction of the lamp base tube.

前記加圧ローラの表面は、前記ランプ素管よりも低い硬度の材料で作られていることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の定着装置。 13. The fixing device according to claim 1, wherein a surface of the pressure roller is made of a material having a hardness lower than that of the lamp base tube.

前記現像剤は結着樹脂を主成分としていることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の定着装置。 The fixing device according to claim 1, wherein the developer contains a binder resin as a main component.

前記ランプ素管をクリーニングするクリーニング手段を更に備えていることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の定着装置。 The fixing device according to claim 1, further comprising a cleaning unit that cleans the lamp base tube.

前記クリーニング手段は、前記ランプ素管に接触して清掃するクリーニング部材と、該クリーニング部材を前記ランプ素管に接離するためのウェブローラとを備えていることを特徴とする請求項１５記載の定着装置。 16. The cleaning device according to claim 15, further comprising a cleaning member that contacts and cleans the lamp base tube, and a web roller that contacts and separates the cleaning member from the lamp base tube. Fixing device.

画像信号に応じて変調された光ビームによって潜像が書き込まれる像担持体と、
該像担持体の潜像を現像して顕像化する現像手段と、
顕像化された画像を記録媒体に転写する転写手段と、
請求項１ないし１６のいずれか１項に記載の定着装置と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。 An image carrier on which a latent image is written by a light beam modulated according to an image signal;
Developing means for developing and developing the latent image of the image carrier;
Transfer means for transferring the visualized image to a recording medium;
A fixing device according to any one of claims 1 to 16,
An image forming apparatus comprising:

発熱体がカーボン材よりなるカーボンヒータランプを用い、該記録材上の現像剤を定着する定着方法において、前記カーボンヒータランプの素管により加熱と加圧を同時に行うことを特徴とする定着方法。 A fixing method for fixing a developer on a recording material by using a carbon heater lamp made of a carbon material as a heating element, wherein the heating and pressurizing are simultaneously performed by a base tube of the carbon heater lamp.

前記カーボンヒータランプからの発熱量を軸方向で変化させて定着することを特徴とする請求項１８記載の定着方法。 The fixing method according to claim 18, wherein fixing is performed by changing an amount of heat generated from the carbon heater lamp in an axial direction.

前記カーボンヒータランプに圧着する加圧ローラとのニップに沿って前記カーボンヒータランプから放射される赤外線を集中させて定着することを特徴とする請求項１８記載の定着方法。 19. The fixing method according to claim 18, wherein infrared rays radiated from the carbon heater lamp are concentrated and fixed along a nip with a pressure roller that is pressed against the carbon heater lamp.