JP5104488B2 - Fixing apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は，コピー機，プリンタ等の画像形成装置およびそれに用いられる定着装置に関する。さらに詳細には，用紙幅の異なる複数種の用紙に対して印刷することができる画像形成装置およびそれに用いられる定着装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine and a printer, and a fixing device used therefor. More specifically, the present invention relates to an image forming apparatus capable of printing on a plurality of types of paper having different paper widths and a fixing device used therefor.
様々なサイズの用紙が通紙される定着装置には，従来より以下の課題があった。すなわち，その幅方向（通紙方向に垂直な方向）のうち，実際に通紙された部分では用紙に熱を奪われて温度が低下するが，通紙されなかった部分は熱を奪われないのであまり温度が低下しない。そのため，比較的小サイズの用紙が連続して通紙された場合には，通紙領域と非通紙領域とで温度差が生じる。そのため，通紙領域を適温まで昇温するために，加熱可能範囲の全体に対する加熱を継続すると，非通紙領域の温度が過昇温状態となるおそれがあった。過昇温状態で定着動作を行わせると，トナーが溶けすぎることによる高温オフセットと呼ばれる状態となり，画質低下の原因となる。また，過高温状態が長時間継続すると，その熱によって周辺部材の損傷が発生するおそれがあった。 Conventional fixing devices through which various sizes of paper are passed have the following problems. That is, in the width direction (perpendicular to the paper passing direction), the heat is taken away by the paper in the part where the paper is actually passed, and the temperature is lowered, but the heat is not taken in the part that is not passed. So the temperature does not drop much. For this reason, when relatively small-sized sheets are continuously passed, a temperature difference occurs between the sheet passing area and the non-sheet passing area. Therefore, if the heating of the entire heatable range is continued in order to raise the temperature of the paper passing area to an appropriate temperature, there is a possibility that the temperature of the non-paper passing area will be overheated. If the fixing operation is performed in an excessively high temperature state, a state called a high temperature offset due to excessive melting of the toner results in a deterioration in image quality. In addition, if the over-temperature condition continues for a long time, the heat may cause damage to peripheral members.
上記の問題点を解決するために，従来より種々の技術が提案されている。例えば，空気冷却を行う（例えば，特許文献１参照。），接触部材を設けて除熱する（例えば，特許文献２参照。），均熱化部材を設けて高温部から低温部へと熱を移動させる（例えば，特許文献３参照。）等である。しかし，これらのうち特許文献１または２の方法は，熱を奪うことにより目的を達成するものであり，熱効率の観点からは好ましい手法とは言えなかった。またいずれも，奪った熱を速やかに処理する機能が別途必要であった。さもないと，各技術の特徴である冷却，除熱，均熱化の機能が低下するだけでなく，雰囲気温度の上昇による他の部材への影響が生じるおそれもあった。 In order to solve the above problems, various techniques have been proposed. For example, air cooling is performed (for example, refer to Patent Document 1), a contact member is provided to remove heat (for example, refer to Patent Document 2), and a heat equalizing member is disposed to heat from the high temperature part to the low temperature part. For example (see Patent Document 3). However, among these methods, the method of Patent Document 1 or 2 achieves the purpose by depriving heat and is not a preferable method from the viewpoint of thermal efficiency. In both cases, a separate function to quickly handle the lost heat was necessary. Otherwise, not only the cooling, heat removal, and soaking functions that are characteristic of each technology would be degraded, but there was also a risk that other members would be affected by an increase in ambient temperature.
そこでこれらに対して，選択的に加熱範囲を変更する技術が提案されている。例えば，通紙方向や厚み方向に複数の抵抗発熱体を備え，用紙サイズに応じて切り換える技術が開示されている（例えば，特許文献４，５参照。）。また例えば，互いに圧接されている２本の加熱ローラの軸を互いに傾斜させることにより，両ローラ間の接触領域の大きさを変更するものも提案されている（例えば，特許文献６参照。）。
しかしながら，前記した従来の技術には以下の問題点があった。特許文献４，５に記載されている複数の抵抗発熱体を切り換える技術では，あらかじめ設定されている幅（例えば抵抗発熱体の幅）に応じた用紙サイズにしか対応できない。また，複数の抵抗発熱体を備えるためのスペースが必要であるとともに，構成が複雑なものであるという問題点があった。 However, the conventional techniques described above have the following problems. The technology for switching a plurality of resistance heating elements described in Patent Documents 4 and 5 can only deal with a paper size corresponding to a preset width (for example, the width of the resistance heating element). In addition, there is a problem in that a space for providing a plurality of resistance heating elements is required and the configuration is complicated.
また，特許文献６に記載されている２本のローラの軸を互いに傾斜させる技術によれば，発熱幅を無段階に調整できるとされている。しかしながら，圧接されるローラの軸を互いに傾斜させているので，ローラの回転駆動に掛かる負荷が傾斜角により変化する。そのため，加熱ローラの安定した回転駆動が困難であるという問題点があった。 Further, according to the technique of tilting the axes of the two rollers described in Patent Document 6, the heat generation width can be adjusted steplessly. However, since the shafts of the rollers to be pressed are inclined with respect to each other, the load applied to the rotational driving of the rollers varies depending on the inclination angle. Therefore, there is a problem that it is difficult to stably rotate the heating roller.
本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，任意に加熱幅の設定が可能であり，しかも加熱ローラの回転駆動に影響を与えることのない定着装置およ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 of the prior art. That is, an object of the present invention is to provide a fixing device and an image forming apparatus in which the heating width can be arbitrarily set and the rotational driving of the heating roller is not affected.
この課題の解決を目的としてなされた本発明の定着装置は，一対の回転定着部材を有し，トナー像を担持するシートを一対の回転定着部材のニップ間に通すことで，トナー像をシート上に定着する定着装置であって，一対の回転定着部材の一方に設けられ，通電により発熱する第１発熱部材と，一対の回転定着部材の他方を全幅にわたって加熱する第２発熱部材とを有し，第１発熱部材は，回転定着部材の周方向に相当する方向（以下，単に「周方向」という）における位置により発熱幅が異なるものであり，シートの幅に対応する発熱幅の箇所にて回転定着部材に接触して回転定着部材を加熱するものであり，第１発熱部材の最大幅が，一対の回転定着部材の全幅より狭い定着装置である。 In order to solve this problem, the fixing device of the present invention has a pair of rotating fixing members, and passes the sheet carrying the toner image between the nips of the pair of rotating fixing members. And a first heat generating member that is provided on one of the pair of rotating fixing members and that heats the other of the pair of rotating fixing members over the entire width. The first heat generating member has a different heat generation width depending on the position in the direction corresponding to the circumferential direction of the rotary fixing member (hereinafter simply referred to as “circumferential direction”), and the first heat generating member has a heat generation width corresponding to the sheet width. all SANYO for heating the rotating fixing member in contact with the rotary fixing member, the maximum width of the first heating member, Ru narrow fixing device der overall width of the pair of rotary fixing member.
本発明の定着装置によれば，第１発熱部材は，一対の回転定着部材の一方に接触して回転定着部材を加熱する。例えば，筒状の回転定着部材の内面に接触する。または，回転定着部材の外面に接触してもよい。従って，一対の回転定着部材のニップ間において，トナー像を担持するシートを加熱することができる。本発明の第１発熱部材は，周方向における位置により発熱幅が異なるので，その位置を調整することにより，異なる幅で一対の回転定着部材の一方を加熱することができる。ここで，「周方向」とは，回転定着部材の周方向に相当する方向であり，例えば，回転定着部材の周方向に平行な方向である。そこで発熱幅が定着するシートの幅に対応する発熱幅となるように，第１発熱部材の周方向における接触位置を調整すれば，温度低下した範囲のみを加熱することができる。さらに，この第１発熱部材は，一対の回転定着部材の一方に接触しているので，回転定着部材の回転駆動に大きな影響を与えることはない。従って，任意に加熱幅の設定が可能であり，しかも加熱ローラの回転駆動に影響を与えることのない定着装置となっている。 According to the fixing device of the present invention, the first heat generating member contacts one of the pair of rotating fixing members to heat the rotating fixing member. For example, it contacts the inner surface of a cylindrical rotary fixing member. Or you may contact the outer surface of a rotation fixing member. Accordingly, the sheet carrying the toner image can be heated between the nips of the pair of rotary fixing members. Since the heat generating width of the first heat generating member of the present invention varies depending on the position in the circumferential direction, one of the pair of rotary fixing members can be heated with a different width by adjusting the position. Here, the “circumferential direction” is a direction corresponding to the circumferential direction of the rotating fixing member, for example, a direction parallel to the circumferential direction of the rotating fixing member. Therefore, if the contact position in the circumferential direction of the first heat generating member is adjusted so that the heat generating width corresponds to the width of the sheet to be fixed, only the range where the temperature has decreased can be heated. Further, since the first heat generating member is in contact with one of the pair of rotation fixing members, the first heat generation member does not greatly affect the rotational driving of the rotation fixing member. Therefore, the heating width can be arbitrarily set, and the fixing device does not affect the rotational driving of the heating roller.
さらには，全幅の加熱には第２発熱部材を使用できるとともに，全幅より小さい幅についてさらに加熱する場合には第１発熱部材を使用できる。また，第１発熱部材と第２発熱部材とに，異なるタイプの発熱部材を用いることもできる。 The further, the heating of the entire width is possible using the second heat generating member, if the further heating for smaller width than the total width can use the first heating member. Also, different types of heat generating members can be used for the first heat generating member and the second heat generating member.
さらに本発明では，第１発熱部材が，周方向における位置により発熱幅が連続的に異なる部材であることが望ましい。
このようなものであれば，周方向における，第１発熱部材が回転定着部材に接触する位置を調整するだけで，加熱幅を任意に設定することができる。
Furthermore, in the present invention, it is desirable that the first heat generating member is a member whose heat generation width is continuously different depending on the position in the circumferential direction.
In such a case, the heating width can be arbitrarily set only by adjusting the position in the circumferential direction where the first heat generating member contacts the rotary fixing member.
さらに本発明では，第１発熱部材が，互いに発熱幅が異なるとともにそれぞれ通電により発熱する互いに絶縁された複数の小発熱部材を有し，複数の小発熱部材が，周方向について互いに異なる位置に配置されたものであることが望ましい。
このようなものであれば，必要な発熱幅に適した小発熱部材のみに通電し，その小発熱部材のみを発熱させることができる。従って，電力の利用効率がよい。
Further, in the present invention, the first heat generating member has a plurality of small heat generating members that are different from each other in heat generation width and that are insulated from each other to generate heat when energized, and the plurality of small heat generating members are arranged at different positions in the circumferential direction. It is desirable that
If it is such, only the small heat generating member suitable for the required heat generating width can be energized, and only the small heat generating member can generate heat. Therefore, the power usage efficiency is good.
さらに本発明では，第１発熱部材における回転定着部材への接触箇所を制御する制御部を有し，制御部は，シートの幅が小さいときには発熱幅の小さい箇所を接触させるとともにシートの幅が大きいときには発熱幅の大きい箇所を接触させることが望ましい。
このようなものであれば，シートの幅に応じた温度低下する範囲と，接触箇所の発熱幅とを対応させることができる。
Furthermore, in the present invention, the controller has a control unit that controls a contact position of the first heat generating member to the rotation fixing member. When the sheet width is small, the control unit contacts a portion having a small heat generation width and the sheet width is large. Sometimes it is desirable to contact a portion with a large heat generation width.
If it is such, the range where the temperature falls according to the width of the sheet can be made to correspond to the heat generation width of the contact portion.
さらに本発明では，第１発熱部材における回転定着部材への接触箇所を制御する制御部と，回転定着部材の幅方向の複数箇所に設けられた温度センサとを有し，制御部は，温度センサの検出結果に応じて，低温部分を加熱するとともに高温部分を加熱しないように接触箇所を制御することが望ましい。
このようなものであれば，低温となった部分を特に加熱することができる。
The present invention further includes a control unit that controls the contact position of the first heat generating member with the rotary fixing member, and temperature sensors provided at a plurality of locations in the width direction of the rotary fixing member. According to the detection result, it is desirable to control the contact location so that the low temperature portion is heated and the high temperature portion is not heated.
If it is such, the part which became low temperature can be heated especially.
また，本発明は，シートにトナー像を形成する画像形成部と，上記のいずれかに記載の定着装置とを有する画像形成装置にも及ぶ。 The present invention also extends to an image forming apparatus having an image forming unit that forms a toner image on a sheet and the fixing device described above .
本発明の定着装置および画像形成装置によれば，任意に加熱幅の設定が可能であり，しかも加熱ローラの回転駆動に影響を与えることがない。 According to the fixing device and the image forming apparatus of the present invention, the heating width can be arbitrarily set, and the rotational driving of the heating roller is not affected.
（第１の形態）
以下，本発明を具体化した第１の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，トナーを加熱して定着させる定着装置を搭載した電子写真方式の画像形成装置に本発明を適用したものである。
(First form)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this embodiment, the present invention is applied to an electrophotographic image forming apparatus equipped with a fixing device that heats and fixes toner.
本形態のカラープリンタ１は，図１に示すように，カラー画像の形成が可能ないわゆるタンデム方式の画像形成装置である。図中中段には，４色の画像形成部１０が，図中左から右へイエロー１０Ｙ，マゼンタ１０Ｍ，シアン１０Ｃ，ブラック１０Ｋの順に中間転写ベルト１１に沿って配置されている。中間転写ベルト１１の上方には，各色のトナーを収容するトナー収容部１２（１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋ）が設けられている。
As shown in FIG. 1, the color printer 1 of this embodiment is a so-called tandem image forming apparatus capable of forming a color image. In the middle of the figure, four color
また，カラープリンタ１の図１中下部には，着脱可能な給紙カセット１３が装着されている。さらに，図中右側には，下から上向きに用紙搬送路１４が設けられている。用紙搬送路１４に沿って，下から順に，給紙ローラ１５，２次転写部１６，定着部１７，排紙ローラ１８が設けられている。また，カラープリンタ１の上面には，排紙トレイ１９が設けられている。
A detachable
各色の画像形成部１０は，それぞれの感光体２１を中心に図１中時計回りに，帯電部２２，露光部２３，現像部２４，１次転写部２５，クリーナ２６を有している。なお，露光部２３は，各色の画像形成部１０の下部に設けられ，各色で共通のものとなっている。また，中間転写ベルト１１の図中左端部に当接して，ベルトクリーナ２７が設けられている。
Each color
次に，このカラープリンタ１によってカラー画像が形成される際の，各部の動作を簡単に説明する。画像形成時には，中間転写ベルト１１および各色の感光体２１は，図１中に矢印で示すように回転される。感光体２１は，帯電部２２によって一様に帯電され，続いて露光部２３によって露光される。これにより，感光体２１の表面には，画像データに基づいた静電潜像が形成される。次に，現像部２４によって，静電潜像にトナーが供給され，感光体２１上にトナー像が形成される。各色のトナー像は，１次転写部２５によって中間転写ベルト１１上に転写され，重ね合わされる。１次転写領域を通過後も感光体２１に残留しているトナーは，クリーナ２６によって掻き取られる。
Next, the operation of each part when a color image is formed by the color printer 1 will be briefly described. At the time of image formation, the
一方，給紙カセット１３に収容されている用紙は，給紙ローラ１５によって１枚ずつ引き出される。そして，中間転写ベルト１１上に重ね合わされたトナー像は，用紙搬送路１４を搬送されてきた用紙に，２次転写部１６において転写される。トナー像が転写された用紙は，さらに上方へ搬送され，定着部１７に至る。定着部１７において，加熱されるとともに加圧されることにより，トナーが用紙に定着される。これにより，画像形成された用紙は排紙ローラ１８によって排紙トレイ１９に排出される。なお，２次転写領域を通過後も中間転写ベルト１１上に残留するトナーは，ベルトクリーナ２７によって掻き取られる。
On the other hand, the sheets stored in the
次に，本形態の定着部１７について説明する。定着部１７は，図２に示すように，加熱ローラ３１と加圧ローラ３２とを有している。加熱ローラ３１と加圧ローラ３２とは，互いに平行に配置され，軸に垂直な方向に圧接されている。これにより，加熱ローラ３１と加圧ローラ３２との間に定着ニップが形成されている。加熱ローラ３１は，略円筒状の定着ベルト３３と，その内周側に平行に配置された発熱部材３４とを有している。定着ベルト３３は，無端状の金属製ベルトである。定着ベルト３３の外周面には，離型層が形成されていてもよい。
Next, the fixing
加圧ローラ３２は，図２に示すように，パイプ状の芯金５１とその外側のゴム層５２とを有している。ゴム層５２は，ゴム硬度ＪＩＳ Ａ１０〜３０程度の中硬度のゴムを用いて形成されている。これにより，加熱ローラ３１と加圧ローラ３２との間に適度なニップ幅を形成することができる。なお，定着処理時には，加圧ローラ３２が図２中に示す矢印の方向に回転駆動される。これにより定着ベルト３３は，図中矢印の方向に従動回転される。ただし，後述するように，発熱部材３４は従動回転されない。本形態では，加圧ローラ３２と定着ベルト３３とが一対の回転定着部材に相当する。
As shown in FIG. 2, the
また，加熱ローラ３１の近傍には，図２に示すように，定着ベルト３３の表面各部の温度を検出するための温度センサ３５が設けられている。温度センサ３５は，複数個存在し，加熱ローラ３１の軸方向にそれぞれ異なる位置に配置されている。温度センサ３５としては，非接触型のものが好ましい。
Further, in the vicinity of the
発熱部材３４は，円筒状の支持体部４１とその外周の一部に設けられた発熱体部４２とを有している。支持体部４１は，熱容量の小さい部材とすることが望ましい。例えば，肉厚０．５〜２ｍｍ程度のアルミ管，炭素鋼管等が適している。発熱体部４２は，図２に示すように，支持体部４１の外周上に，絶縁層４３，発熱層４４，保護コート層４５が順に積層されたものである。
The
絶縁層４３は，耐熱性の樹脂で形成されている。発熱層４４は，セラミック，ポリイミド樹脂，シリコンゴム等を基材として，その内部に発熱する抵抗体を配置したものである。抵抗体としては通電により発熱する材料，例えば，ニッケル合金やステンレス等が使用できる。この抵抗体に通電することにより，発熱層４４が発熱する。なお，本形態では，この発熱層４４が主たる熱源として作用する。また，保護コート層４５は，発熱層４４を保護するとともに，定着ベルト３３との摺動抵抗を低減するためのものである。
The insulating
本形態では，発熱層４４を含む発熱体部４２は，図３に示すように，支持体部４１の円周方向の位置に応じて異なる幅（軸方向長さ）になるように，左右対称の略台形型に形成されている。図３は，発熱部材３４を円周方向に展開した様子を示した図である。この図中の上下方向が，定着ベルト３３の周方向と平行である。なお，本形態のカラープリンタ１は，中央通紙されるタイプのものである。すなわち本形態では，画像形成される用紙の大きさにかかわらず，その幅方向（搬送方向に垂直な方向）の中央部が，発熱部材３４（または発熱体部４２）の軸方向の中央部に挿入されるように搬送される。
In the present embodiment, the
そして，発熱層４４の抵抗体は箔状であり，図３に示した発熱体部４２と同様の形状のものである。抵抗体の図中左右の両端部は，発熱部材３４の軸方向の両側に引き出された端子４７，４８に接続されている。さらに本形態は，端子４７と４８との間に電流を供給するための電源４９（図６参照）を有している。従って，電源４９によって端子４７と４８との間に電流が流されることにより，発熱層４４内に配置されている抵抗体の全体が発熱する。
The resistor of the
次に，発熱体部４２の大きさについて説明する。以下では，図３中左右方向を発熱体部４２の幅という。発熱体部４２のうち円周方向の一端側（上端部）の幅は，この定着部１７による定着が可能な最大の幅である。例えば，Ａ３サイズの用紙まで印刷可能なカラープリンタ１では，Ａ３サイズの短手方向幅が最大の定着可能な幅であり，その場合には，発熱体部４２の一端側の幅はＡ３サイズの短手方向幅４２ａである。
Next, the size of the
そして，発熱体部４２の幅は，図３に示すように，一端側から他端側に向かって連続的に減少している。すなわち，発熱体部４２の各所の幅は，Ａ３サイズの短手方向幅４２ａ，Ｂ４サイズの短手方向幅４２ｂ，Ａ４サイズの短手方向幅４２ｃ，Ｂ５サイズの短手方向幅４２ｄ，Ａ５サイズの短手方向幅４２ｅ，葉書サイズの短手方向幅４２ｆである。そして，本形態のカラープリンタ１に挿入されうる最小幅の用紙は葉書サイズであるので，発熱体部４２のうち円周方向の他端側（下端部）は，葉書サイズの短手方向幅４２ｆと同程度にされている。
And the width | variety of the heat generating
なお，図２で言及した複数の温度センサ３５の幅方向位置は，図３にｕ〜ｚで示す位置に対応する箇所である。例えば，位置ｕは，発熱体部４２の最大幅の範囲内で，かつ，Ｂ４サイズ紙の通過範囲の外である。位置ｖは，Ｂ４サイズ紙の通過範囲の内で，かつ，Ａ４サイズ紙の通過範囲の外である。位置ｗは，Ａ４サイズ紙の通過範囲の内で，かつ，Ｂ５サイズ紙の通過範囲の外である。位置ｘは，Ｂ５サイズ紙の通過範囲の内で，かつ，Ａ５サイズ紙の通過範囲の外である。位置ｙは，Ａ５サイズ紙の通過範囲の内で，かつ，葉書サイズ紙の通過範囲の外である。位置ｚは，葉書サイズ紙の通過範囲の内である。このようにして，各温度センサ３５は，各用紙サイズの間の範囲内に相当する位置において，定着ベルト３３の表面温度を検出する。
Note that the positions in the width direction of the plurality of
次に，発熱部材３４の制御構成について説明する。発熱部材３４の軸方向の端部には，図４と図５とに示すように，ギア５５，５６を介して，モータ５７が接続されている。このモータ５７は，加圧ローラ３２の回転駆動系とは独立に設けられている。これにより，発熱部材３４は，加圧ローラ３２および定着ベルト３３の回転とは独立に，回転または停止される。実際には，定着処理中でないときに必要に応じて回転され，定着処理中には従動回転されないように停止される。従って，定着処理中には，定着ベルト３３は，発熱部材３４の外周面に摺動しつつ回転されることとなる。
Next, the control configuration of the
本形態では定着処理時には，図２に示すように，発熱部材３４は，発熱体部４２の形成されている側を加圧ローラ３２に向けた位置で停止される。そして，発熱部材３４は，定着ベルト３３よりかなり小径のものであり，定着ベルト３３をはさんで加圧ローラ３２と圧接されている。従って，発熱部材３４の発熱体部４２と加圧ローラ３２とによって，定着ニップが形成されることとなる。そして，発熱体部４２のうち円周方向にほぼ定着ニップの範囲だけが，定着ベルト３３の内面側と接触した状態となる。それ以外の範囲では，発熱体部４２と定着ベルト３３とは接触しない。
In the present embodiment, during the fixing process, as shown in FIG. 2, the
そして，定着ベルト３３は，発熱体部４２のうち接触している範囲によって主に加熱される。また，発熱体部４２が図３に示す形状であることから，定着ベルト３３の加熱される範囲の軸方向の幅は，発熱部材３４の向きによって異なるものとなる。例えば，Ａ３サイズの短手方向幅４２ａの箇所が加圧ローラ３２に対向するように発熱部材３４を停止させておけば，定着ベルト３３は，Ａ３サイズの短手方向幅４２ａの箇所において加熱される。また，Ａ４サイズの短手方向幅４２ｃの箇所が加圧ローラ３２に対向するようにすれば，この幅の範囲だけが加熱される。
The fixing
そこで，本形態では，図６に示すように，発熱部材３４の向きを制御する制御部５８を有している。制御部５８は，画像形成部１０から情報を受けて，モータ５７の回転・停止および電源４９を制御する。カラープリンタ１の立ち上げ時や待機状態からの復帰時では，発熱体部４２のうち最も幅広の部分（図３中上端部：４２ａ）が加圧ローラ３２に対向するように発熱部材３４を配置させ，電源４９に通電させる。これにより，定着ベルト３３の幅全体が加熱される。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 6, a
さらに，制御部５８は，温度センサ３５による定着ベルト３３の温度検出結果を受けて，部分的に温度が下がっているかどうかを判断する。例えば，Ａ４サイズの用紙への画像形成を連続して行った場合には，図３中のｕ位置とｖ位置とは，それ以外の範囲に比較して高温の状態となる。このようになった場合には，制御部５８は，モータ５７を制御して，発熱体部４２のうちＡ４サイズ幅４２ｃに相当する箇所が加圧ローラ３２に対向するように，発熱部材３４を回転させ，その位置で停止させる。
Further, the
これにより，定着ベルト３３のうちＡ４サイズ幅４２ｃに相当する範囲のみが加熱される。すなわち，制御部５８によって，温度センサ３５による温度検出結果に応じて，低温部分（ｗ〜ｚ位置）を加熱するとともに高温部分（ｕ〜ｖ位置）を加熱しないように，発熱体部４２の定着ベルト３３への接触箇所が制御されている。
As a result, only the range corresponding to the
また，制御部５８は，画像形成部１０から，画像形成する用紙のサイズおよびその枚数の情報を取得してその結果から加熱範囲を判断するようにしてもよい。例えば，用紙のサイズが最大サイズでなく，その連続形成枚数があらかじめ定めた枚数以上である場合には，その用紙による通過範囲の温度が特に低下すると判断することができる。そこでその画像形成の前に，制御部５８は，モータ５７を制御して，発熱体部４２のうちその用紙の通過範囲に相当する幅の箇所が加圧ローラ３２に対向するように，発熱部材３４を回転させ，その位置で停止させる。
Further, the
あるいは，少数の温度センサ３５を併用し，軸方向中央部の温度と軸方向端部の温度との差があらかじめ決めた温度差を超えた場合に，モータ５７を回転させて，加熱幅を小幅とするように制御してもよい。また，あらかじめ決められた枚数の画像形成が終了した後の用紙間のタイミングにモータ５７を回転させるようにしてもよい。
Alternatively, when a small number of
本形態では，制御部５８によってモータ５７を制御し，発熱部材３４の向きを調整することにより，定着ベルト３３のうち加熱される範囲の軸方向の幅を選択することができる。本形態では，発熱部材３４の発熱体部４２が，連続的に幅の異なるものとなっているので，定着ベルト３３に接触させ加熱させる幅を，発熱体部４２の一端側の最大幅と他端側の最小幅との間の範囲内で任意のものとできる。
In this embodiment, by controlling the
なお本形態では，発熱部材３４の回転中心は支持体部４１の中心軸であり，これは発熱体部４２の曲率中心でもある。従って，発熱部材３４を回転しても，ニップ幅やニップ圧などのニップ状態が変化することはない。これにより，良好な定着性を保持して，加熱範囲の変更のみを行うことができる。
In this embodiment, the center of rotation of the
次に，本形態の定着部１７による定着動作について説明する。図２に示すように，用紙Ｐは，その片面にトナー像Ｔが転写された状態で，トナー像Ｔを加熱ローラ３１側に向けて，定着部１７に搬送されてくる。発熱部材３４の発熱層４４にはあらかじめ通電され，図７に示すように，定着ベルト３３の全体が定着に適した温度範囲内となるように加熱されている。従って，用紙Ｐのトナー像Ｔは定着ニップにおいて定着ベルト３３によって適度に加熱されつつ，加圧ローラ３２によって加圧される。これにより，トナー像Ｔが用紙Ｐに適切に定着される。
Next, the fixing operation by the fixing
定着領域の軸方向（図７中横軸方向）の幅に比較して小サイズの用紙に対して定着処理を行うと，図７に破線で示すように，その範囲内の温度が低下する。この温度低下は，小サイズの用紙を連続して定着した場合に顕著に表れる。その結果，図８に示すように，通紙幅の範囲のみが適温範囲より低温となった温度分布となる。ここでもし，軸方向の全体に均一に加熱するとこの形状の温度分布のままで，全体に温度上昇することになる。その場合には，例えば図９に示すように，軸方向中央部が適温領域内となっても，軸方向両端部において過昇温状態となってしまう。 When fixing processing is performed on a sheet having a small size compared to the width of the fixing region in the axial direction (horizontal axis direction in FIG. 7), the temperature within the range decreases as shown by a broken line in FIG. This decrease in temperature is noticeable when small-size paper is continuously fixed. As a result, as shown in FIG. 8, the temperature distribution is such that only the range of the sheet passing width is lower than the appropriate temperature range. Here, if the entire axial direction is heated uniformly, the temperature rises in the whole shape while maintaining the temperature distribution of this shape. In such a case, as shown in FIG. 9, for example, even if the central portion in the axial direction is within the appropriate temperature region, the temperature rises at both ends in the axial direction.
本形態では，小サイズの用紙に連続して画像形成する際には，発熱体部４２のうち，その用紙の通紙幅と見合う幅となっている部分を加圧ローラ３２に向けて停止するように，モータ５７の回転位置を制御する。モータ５７の制御は，小サイズの用紙に画像形成する枚数等に応じて，連続画像形成の開始前，連続形成中の用紙間，連続形成の終了後等のタイミングから選択して実行する。これにより，この通紙幅の範囲内が特に加熱されるので，図７に実線で示したような均一な温度分布に戻る。
In this embodiment, when continuously forming images on small-size paper, the portion of the
なお，本形態では，発熱体部４２の一部分を定着ベルト３３に接触させるので，発熱体部４２のうちその部分の温度が低下する。抵抗体では，温度が低い箇所では温度が高い箇所に比較して体積抵抗率が小さい。そのため，温度が低い箇所に電流が集中して流れることとなる。従って，一体的な発熱体部４２であっても，発生させた熱の利用効率がよいものとなっている。
In this embodiment, since a part of the
また，発熱体部の構成は図３の形状のものに限らない。例えば図１０に示すように，複数個の小領域６２Ａ〜６２Ｆに分割された発熱体部６１としてもよい。各小領域６２Ａ〜６２Ｆは，それぞれ独立に通電用の端子が設けられており，それぞれ独立に通電させることができる。各小領域間は互いに絶縁されている。このようにすれば，小領域６２Ａ〜６２Ｆのうち，加圧ローラ３２に向けた状態で停止されるもののみに通電して，その範囲のみを発熱させることができる。従って，図３のものより，熱効率をさらに上昇させることができる。
Further, the configuration of the heating element is not limited to the shape shown in FIG. For example, as shown in FIG. 10, it is good also as the heat generating
なお，このような構成の場合には，制御部５８は，各小領域６２Ａ〜６２Ｆへの通電の切り替え制御をも行う。あるいは，電源側の端子の配置によっては，発熱部材の回転制御自体によって，通電の切り替え制御ができてしまうようにもできる。
In the case of such a configuration, the
なお，この場合には，各小領域６２Ａ〜６２Ｆに配置する抵抗体の長さや断面積等を，各小領域６２Ａ〜６２Ｆの電気抵抗値がそろったものとなるように考慮して設定するとよい。このようにしておけば，単に発熱部材を回転させ，通電する電極を切り換えるのみで発熱制御を行うことができる。さらにこの場合には，図１１に示すように，それぞれの小領域６２Ａ〜６２Ｆの各形状を長方形としてもよい。また，このように複数の小領域に分かれた発熱体部の場合には，必ずしも大きさの順に並んでいなくてもよい。また，各小領域同士の間に隙間が設けられていても良い。
In this case, the lengths and cross-sectional areas of the resistors arranged in the
また，上記の図３，図１０，図１１はいずれも，中央通紙タイプのカラープリンタ１に対応したものである。例えば，片側通紙のタイプでは，図１２に示すように，発熱体部６３を片側に寄せて配置したものとすればよい。あるいは，図１３に示すように２種類の形状の発熱体部６４，６５をともに備えた発熱部材とすれば，両方の通紙を使い分けるカラープリンタにも適用できるものとなる。
3, 10, and 11 correspond to the central paper-feed type color printer 1. For example, in the one-side paper passing type, as shown in FIG. 12, the
なお，発熱体部４２の抵抗体として，箔状のものに代えて，線状に形成して基材内に埋め込んだ配線を用いることもできる。この場合には，発熱層４４の全体がほぼ均等に発熱するように，抵抗体を蛇行させて全体にバランスよく配線するとよい。またこの場合には，端子４７，４８を，発熱部材３４の軸方向の同じ側に引き出すようにすることもできる。
In addition, it can replace with a foil-shaped thing as a resistor of the heat generating
以上詳細に説明したように本形態のカラープリンタ１によれば，加熱ローラ３１として，発熱部材３４を有するものとしたので，通紙幅に合わせて，加熱領域をそれぞれ適切に選択することができる。しかも，加熱領域の選択は，発熱部材３４の回転角度のみによって行うことができるので，その制御は容易である。従って，任意に加熱幅の設定が可能であり，しかも加熱ローラの回転駆動に影響を与えることのない定着部１７およびカラープリンタ１となっている。
As described above in detail, according to the color printer 1 of the present embodiment, the
（第２の形態）
次に，本発明を具体化した第２の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，第１の形態と比較して，定着部の構成がやや異なるのみであり，同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
(Second form)
Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present embodiment is different from the first embodiment only in the configuration of the fixing unit, and the same portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
本形態の定着部７０は，図１４に示すように，加熱ローラ７１と加圧ローラ７２とを有している。加熱ローラ７１は，芯金７３とゴム層７４とを有するローラ部７５と，その内周側に配置されたハロゲンヒータ７６とを有している。ローラ部７５は，第１の形態の加圧ローラ３２とほぼ同様の構成である。芯金７３としては０．５〜２ｍｍ程度のアルミ管または炭素鋼管が適している。また，ゴム層７４は，ＪＩＳ Ａ１０〜３０程度の中硬度のものが好ましい。
As shown in FIG. 14, the fixing
ハロゲンヒータ７６は，軸方向に定着可能な幅全体にわたって設けられており，加熱ローラ７１の全体をほぼ均一に加熱するものである。本形態では，この加熱ローラ７１が主たる熱源である。また，本形態では，加熱ローラ７１と加圧ローラ７２とが，一対の回転定着部材に相当する。ハロゲンヒータ７６が第２発熱部材に相当する。
The
加圧ローラ７２は，図１４に示すように，定着ベルト７７とその内周側の発熱部材７８とを有している。この加圧ローラ７２は，第１の形態の加熱ローラ３１とほぼ同様の構成のものである。すなわち，定着ベルト７７は，第１の形態の定着ベルト３３と同様に，無端状の金属製ベルトである。また，発熱部材７８は，第１の形態の発熱部材３４と同様に，支持体部４１とその表面に設けられた発熱体部４２とを有している。本形態では，加圧ローラ７２の発熱部材７８は，補助熱源として作用する。
As shown in FIG. 14, the
本形態では，定着処理に際して，加熱ローラ７１は，内部のハロゲンヒータ７６によって軸方向の定着可能範囲の全体にわたって加熱される。また，加熱ローラ７１は，図１４中矢印で示すように，回転駆動される。定着ベルト７７は，加熱ローラ７１の駆動により，図中に矢印で示すように従動回転される。用紙Ｐは，そのトナー像Ｔを加熱ローラ７１側に向けて，定着ニップに挿入される。
In this embodiment, during the fixing process, the
小サイズの用紙への画像形成が連続して行われると，その範囲の加熱ローラ７１の温度がそれ以外の箇所より低くなる。そこで，加圧ローラ７２の発熱部材７８を回転させ，発熱体部４２のうち温度低下した範囲に相当する幅を有する箇所を加熱ローラ７１側に向ける。さらにその状態で，発熱体部４２に通電することにより，低温となった箇所を補助的に加熱することができる。
When image formation is continuously performed on a small-size sheet, the temperature of the
なお，本形態では，定着可能幅全体に対する加熱は，加熱ローラ７１によって行われる。従って，発熱部材７８による加熱は，全体ではなく一部分のみの領域を補助的に加熱する場合に使用すればよい。そのため，本形態の発熱部材７８では，発熱体部４２のうち，定着可能幅全体に相当する箇所（図３中の一端側４２ａと同じ幅を有する範囲）を含まないものとしてもよい。また，本形態の発熱部材７８においても，図３と同様の形状に限らず，図１０〜図１３のいずれかと同様の形状としてもよい。
In this embodiment, the entire fixing width is heated by the
以上詳細に説明したように，本形態によっても，任意に加熱幅の設定が可能であり，しかも加熱ローラの回転駆動に影響を与えることのない定着部７０となっている。
As described above in detail, according to this embodiment as well, the heating width can be arbitrarily set, and the fixing
（第３の形態）
次に，本発明を具体化した第３の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，第１の形態と比較して，定着部の構成がやや異なるのみであり，同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
(Third form)
Next, a third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present embodiment is different from the first embodiment only in the configuration of the fixing unit, and the same portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
本形態の定着部８０は，図１５に示すように，定着ローラ部８１と加圧ローラ８２とを有している。定着ローラ部８１は，定着ベルト８３が加熱ローラ８４と定着ローラ８５とに架け渡されているものである。そして，その２つのローラの間において，定着ベルト８３の内周側に接触して発熱部材８６が配置されている。加圧ローラ８２は，第１の形態の加圧ローラ３２と同様のものである。加熱ローラ８４は，第２の形態の加熱ローラ７１と同様のものである。また，発熱部材８６は，第１の形態の発熱部材３４と同様のものである。本形態では，加圧ローラ８２と定着ベルト８３とが，一対の回転定着部材に相当する。
As shown in FIG. 15, the fixing
定着ローラ部８１の定着ローラ８５は，芯金８７の外周に断熱スポンジ層８８が設けられている。これにより，加熱ローラ８４によって加熱された定着ベルト８３の熱が，定着ローラ８５に逃げることが防止される。さらに，断熱スポンジ層８８が適度な弾力性を有するので，定着ローラ８５と加圧ローラ８２との間に適切なニップ幅を形成することができる。
The fixing
本形態では，定着処理動作において，加圧ローラ８２が回転駆動される。これにより，定着ベルト８３および，加熱ローラ８４と定着ローラ８５がいずれも従動回転される。発熱部材８６は従動回転されない。用紙Ｐは，そのトナー像Ｔを定着ローラ部８１側に向けて，定着ニップに挿入される。本形態においても，発熱部材８６の発熱体部４２は，定着可能幅全体に相当する箇所（図３中の一端側４２ａと同じ幅を有する範囲）を含まないものとしてもよい。また，本形態の発熱部材８６においても，図３と同様の形状に限らず，図１０〜図１３のいずれかと同様の形状としてもよい。
In this embodiment, the
以上詳細に説明したように，本形態によっても，任意に加熱幅の設定が可能であり，しかも加熱ローラの回転駆動に影響を与えることのない定着部８０となっている。なお，本形態は，ニップ前に定着ベルト８３に熱を連続供給する構成なので，第１の形態や第２の形態に比較して，高速処理タイプのカラープリンタにも適用可能である。
As described above in detail, according to this embodiment, the heating width can be arbitrarily set, and the fixing
なお，本形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
例えば，各形態において，発熱部材の支持体部４１は，多角形筒であってもよい。あるいは，少なくとも発熱体部４２を支持して回転できればよいので，円筒の一部（半円，三日月など）とすることもできる。また，発熱部材の回転駆動の構成は，ギア５５，５６に限らず，カムを用いることもできる。
また例えば，上記のカラープリンタの構成は一例であり，その細部はいずれもこれに限るものではない。トナー像を定着処理して画像形成するものであれば，どのような装置にも本発明は適用可能である。
In addition, this form is only a mere illustration and does not limit this invention at all. Therefore, the present invention can naturally be improved and modified in various ways without departing from the gist thereof.
For example, in each embodiment, the
Further, for example, the configuration of the color printer described above is an example, and the details are not limited to this. The present invention is applicable to any apparatus that forms an image by fixing a toner image.
１ カラープリンタ
１７，７０，８０ 定着部
３１，７１ 加熱ローラ
３２，７２，８２ 加圧ローラ
３３，７７，８３ 定着ベルト
３４，７８，８６ 発熱部材
４２ 発熱体部
７６ ハロゲンヒータ
８１ 定着ローラ部
1
Claims (6)
前記一対の回転定着部材の一方に設けられ，通電により発熱する第１発熱部材と，
前記一対の回転定着部材の他方を全幅にわたって加熱する第２発熱部材とを有し，
前記第１発熱部材は，
回転定着部材の周方向に相当する方向（以下，単に「周方向」という）における位置により発熱幅が異なるものであり，
シートの幅に対応する発熱幅の箇所にて前記回転定着部材に接触して前記回転定着部材を加熱するものであり，
前記第１発熱部材の最大幅が，前記一対の回転定着部材の全幅より狭いことを特徴とする定着装置。 In a fixing device having a pair of rotating fixing members and fixing a toner image on a sheet by passing a sheet carrying a toner image between the nips of the pair of rotating fixing members,
A first heat generating member that is provided on one of the pair of rotation fixing members and generates heat when energized ;
A second heat generating member that heats the other of the pair of rotation fixing members over the entire width ;
The first heating member is
The heat generation width varies depending on the position in the direction corresponding to the circumferential direction of the rotary fixing member (hereinafter simply referred to as “circumferential direction”).
All SANYO that in areas of the heating width corresponding to the width of the sheet in contact with the rotary fixing member heats the rotating fixing member,
The fixing device , wherein a maximum width of the first heat generating member is narrower than an entire width of the pair of rotating fixing members .
前記第１発熱部材が，周方向における位置により発熱幅が連続的に異なる部材であることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1,
The fixing device, wherein the first heat generating member is a member whose heat generation width is continuously different depending on a position in a circumferential direction.
前記第１発熱部材が，互いに発熱幅が異なるとともにそれぞれ通電により発熱する互いに絶縁された複数の小発熱部材を有し，
前記複数の小発熱部材が，周方向について互いに異なる位置に配置されたものであることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1,
The first heat generating member has a plurality of small heat generating members insulated from each other that have different heat generation widths and generate heat by energization,
The fixing device, wherein the plurality of small heat generating members are arranged at different positions in the circumferential direction.
前記第１発熱部材における前記回転定着部材への接触箇所を制御する制御部を有し，
前記制御部は，シートの幅が小さいときには発熱幅の小さい箇所を接触させるとともにシートの幅が大きいときには発熱幅の大きい箇所を接触させることを特徴とする定着装置。 In the fixing device according to any one of claims 1 to 3 ,
A control unit that controls a contact point of the first heat generating member to the rotary fixing member;
The controller is configured to contact a portion having a small heat generation width when the sheet width is small and to contact a portion having a large heat generation width when the sheet width is large.
前記第１発熱部材における前記回転定着部材への接触箇所を制御する制御部と，
前記回転定着部材の幅方向の複数箇所に設けられた温度センサとを有し，
前記制御部は，前記温度センサの検出結果に応じて，低温部分を加熱するとともに高温部分を加熱しないように前記接触箇所を制御することを特徴とする定着装置。 In the fixing device according to any one of claims 1 to 3 ,
A control unit for controlling a contact point of the first heat generating member with the rotary fixing member;
Temperature sensors provided at a plurality of locations in the width direction of the rotary fixing member,
The control unit controls the contact portion so as to heat a low temperature portion and not to heat a high temperature portion according to a detection result of the temperature sensor.
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