JP2004264785A

JP2004264785A - Fixing device

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Publication number: JP2004264785A
Application number: JP2003057580A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kubo; 隆久保; Koichi Moriyama; 弘一森山; Motoaki Okitsu; 元章沖津; Tatsuya Shinkawa; 達也新川; Hiroaki Hori; 裕明堀
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-03-04
Filing date: 2003-03-04
Publication date: 2004-09-24
Anticipated expiration: 2023-03-04
Also published as: JP4130898B2

Abstract

【課題】低コスト化および高効率化を図ることができ、かつ、効果的に温度ムラを抑えることができる定着装置を提供する。
【解決手段】回転駆動されるヒートローラ３７Ａ内に、ヒーターランプ３７１を設けると共に、ヒーターランプ３７１とヒートローラ３７Ａとの間に、複数枚のリフレクタ３７２，３７３を設け、該リフレクタ３７２，３７３同士の重なり状態を変化させることにより、ヒーターランプ３７１からヒートローラ３７Ａへの照射光量を調整できるように構成する。
【選択図】図２Provided is a fixing device that can achieve cost reduction and high efficiency and can effectively suppress temperature unevenness.
A heater lamp 371 is provided in a heat roller 37A that is driven to rotate, and a plurality of reflectors 372, 373 are provided between the heater lamp 371 and the heat roller 37A. By changing the overlapping state, the amount of irradiation from the heater lamp 371 to the heat roller 37A can be adjusted.
[Selection] Fig. 2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に設けられる定着装置に係り、特に、ヒートローラを、内部に設けたロッド状のヒーターランプで加熱するようにした定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
加圧ローラとの間にニップ部を形成して回転駆動されるヒートローラ（加熱ローラ）が、その内部に設けたヒーターランプで加熱されるようにした定着装置において、その熱効率を高めるために、前記ヒーターランプからの光を、リフレクタで集光するようにした構成が従来から採用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
その構成を、図１に示す。この定着装置１００は、電子写真方式の画像形成装置に用いられ、用紙上に形成されたトナー像が、ヒートローラ１０１と加圧ローラ１０２とのニップ部Ｎを通過することにより定着される。その際に、ヒーターランプ１０３から照射される光は、インナリフレクタ１０４により、ヒートローラ１０１と加圧ローラ１０２とのニップ部Ｎよりも上流側に集光されることで、ヒートローラ１０１の表面温度が、ニップ部Ｎで最高温度に達するようになっており、熱効率に優れている。
【０００４】
しかしながら、このような構成では、使用可能な最大幅の用紙のみが使用される場合には、ヒートローラ１０１の軸線方向に対して略一定の温度分布を得られるものの、実際には、使用可能な最大幅の用紙よりもサイズの小さい用紙の使用される頻度が高く、このような小サイズ紙を或る程度の枚数処理すると、前記軸線方向に対して温度ムラが生じるという問題がある。
【０００５】
例えば、センター基準（用紙幅中心をヒートローラ１０１の軸線方向の中心に一致させて処理する）の場合、図９において破線で示すように、用紙幅の範囲に対して外側領域の温度が高くなるという難点がある。
【０００６】
また、このようなリフレクタを用いない定着装置では、温度ムラを抑えるために、図示は省略するが、例えば、２本のヒーターランプをヒートローラ内に設けたものがある。この場合、一方のランプは、使用可能な最大幅の用紙に対応した長さを有し、他方のランプは、小サイズ紙に対応した長さを有し、それらを使い分けるように構成されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平４−２１２９７８号公報（図１，図２、段落「００１１」〜「００１４」）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように、２本のヒーターランプをヒートローラ内に設けた構成では、コストが増大するとともに、ヒートローラが大径化して熱効率が低下するという問題がある。また、用紙のサイズが多い場合、高精度に温度ムラを抑えることができないという問題もある。
【０００９】
本発明は、このような実情に鑑みてなされ、低コスト化および高効率化を図ることができ、かつ、温度ムラを効果的に抑えることができる定着装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。
【００１１】
（１）回転駆動されるヒートローラ内に、ヒーターランプを設けると共に、該ヒーターランプと前記ヒートローラとの間に、複数枚のリフレクタを設け、該リフレクタ同士の重なり状態を変化させることにより、前記ヒーターランプから前記ヒートローラへの照射光量を調整できるように構成したことを特徴とする。
【００１２】
この構成においては、ヒートローラの内部にヒータランプを設け、そのヒータランプの光をヒートローラへ照射することで該ヒートローラを加熱するようにした定着装置において、前記加熱の効率を高めるために設けられ、ヒータランプからの照射光を集光するリフレクタを、複数枚設けている。
【００１３】
そして、この複数枚のリフレクタの相互の重なりを変えることによって、ヒーターランプからヒートローラへの照射光量（照射熱量）を制御するため、ヒートローラの定着位置での温度分布を適切に調整することができる。
【００１４】
従って、プリント条件（用紙サイズ、用紙厚さ、連続プリント枚数）や環境条件などに応じて、ヒートローラへの照射条件を変化し、高精度に温度ムラを抑えることができる。また、ヒーターランプは１本で済み、低コストに装置を提供することができ、かつ、ヒートローラの径も小さくて済むため、装置のコンパクト化を実現することができる。また、高効率化を図ることもできる。
【００１５】
用紙が定着装置を通過すると、用紙によって熱が奪われるので、用紙に接触する域外で、ヒートローラが高温になる。すなわち、用紙サイズが小さい場合には、高温域が広がるため、温度が高くなる。そこで、上述のように、複数枚のリフレクタ相互の重なり状態を変化させることで、定着位置での温度分布を適切なものとし、さらに用紙域外での高温化を防止することができ、ヒートローラの長寿命化が可能となる。
【００１６】
（２）前記複数枚のリフレクタにはそれぞれ開口部が形成され、前記複数枚のリフレクタを、ロッド状のヒーターランプを略中心として半径方向に異なる位置に配設し、これらを周方向に相対的に変位させることで、前記開口部の連通状態を変化させ、前記ヒーターランプからヒートローラへの照射光量を調整することを特徴とする。
【００１７】
この構成においては、ヒートローラの内部にヒータランプを設け、そのヒータランプの光をヒートローラへ照射することで該ヒートローラを加熱するようにした定着装置において、前記加熱の効率を高めるために設けられ、ヒータランプからの照射光を集光するリフレクタを、複数枚で構成し、ロッド状のヒーターランプを略中心として、前記複数のリフレクタを周方向に相対的に変位させることで、複数枚のリフレクタの重なりを変え、前記開口部の連通状態（重なり具合）を変化させて、前記ヒーターランプからヒートローラへの照射光量（照射熱量）を制御する。
【００１８】
従って、プリント条件（用紙サイズ、用紙厚さ、連続プリント枚数）などに応じて、ヒートローラへの照射条件を変化し、高精度に温度ムラを抑えることができる。また、ヒーターランプは１本であり、低コストに実現することができるとともに、ヒートローラの径も小さくてよく、装置のコンパクト化が可能となり、高効率化を図ることもできる。
【００１９】
（３）前記複数枚のリフレクタの中の少なくとも一つのリフレクタに対して、駆動源からの回転駆動力を正逆方向に可逆的に伝達するための回転機構を設けたことを特徴とする。
【００２０】
この構成においては、駆動源の回転駆動力が、回転機構を介して、複数枚のリフレクタの中の少なくとも一つのリフレクタに正逆方向に可逆的に伝達されるため、プリント条件（用紙サイズ、用紙厚さ、連続プリント枚数）などに応じて、ヒートローラへの照射条件を容易かつ適切に変化させることができる。
【００２１】
（４）前記回転機構は、複数の歯車からなるギヤトレインと、前記複数枚のリフレクタの中の少なくとも一つのリフレクタに取り付けられた被動ギヤと、で構成され、
前記ギヤトレイン中に、前記被動ギヤを選択的に正転及び逆転させるための一対の遊離ギヤを配設したことを特徴とする。
【００２２】
この構成においては、被動ギヤに対する遊離ギヤの噛み合い状態を選択的に変化させることで、駆動源を一方向に回転させておいても、駆動源からの駆動力を、少なくとも一つのリフレクタ（可動リフレクタ）に対して正逆方向に伝達することができるため、照射光量を可逆的に調整することが可能となる。
【００２３】
（５）互いに重なり合う前記リフレクタ同士の内壁径と外壁径は、前記ヒーターランプからの照射熱による熱膨張を許容できる程度の径差に設定されていることを特徴とする。
【００２４】
この構成においては、ヒーターランプの点灯と消灯および前記リフレクタの壁面の重なり具合などによって、各リフレクタの各部の温度が変化し、膨張、収縮により、変形する。従って、その変形に対するマージンを含めて、リフレクタ間の間隔（径）を設定しておくことで、リフレクタ同士の接触を確実に避けることができる。、
（６）前記リフレクタを、熱膨張率の低い材料で形成することを特徴とする。
【００２５】
この構成においては、ヒーターランプの点灯と消灯および前記リフレクタの壁面の重なり具合などによって、各リフレクタの各部の温度が変化し、膨張、収縮により、変形する。従って、熱膨張率の低い材料を用いることで、その変形を少なくし、リフレクタ同士の接触によるトラブルを回避することができる。
【００２６】
（７）前記リフレクタの反射面となる内壁面に、光拡散性を具備させたことを特徴とする。
【００２７】
リフレクタの反射面の光拡散性が低い場合、ヒートローラへの照射光が一部分に集中し、部分的に高温になるため、温度分布の急激な変化や高温により、ヒートローラが劣化しやすくなる。
【００２８】
この構成においては、リフレクタの反射面に光拡散性を持たせることで、ヒートローラへの照射光を分散させることができ、そのような不具合を防止することができる。
【００２９】
（８）前記ヒートローラのニップ部が、予め定められる定着温度になるように、前記複数のリフレクタの開口位置および開口サイズを設定することを特徴とする。
【００３０】
ヒートローラを内側から加熱する場合、用紙と接触するヒートローラの外側まで、熱が伝搬するのに時間がかかる。また、リフレクタの開口サイズによって、照射光量が変わる。従って、この構成においては、各リフレクタの開口位置および開口サイズを、適切に設定することで、ヒートローラのニップ部を、予め定められる所定の定着温度に到達させておくことが可能となり、トナー画像を良好に定着させることができ、画像品位の向上を図ることができる。
【００３１】
（９）前記リフレクタの開口部の軸線方向における形成位置を、複数の定型の用紙サイズに合わせて設定することを特徴とする。
【００３２】
ヒートローラの軸線方向における照射範囲に比べ、用紙サイズが小さい場合、用紙サイズよりも外側の領域で、ヒートローラ表面の温度が高くなり、温度ムラが発生する。このような温度ムラを少なくするためには、定型の用紙サイズに合わせて照射範囲を調整すればよい。
【００３３】
この構成においては、開口部の形成位置を、定型の用紙サイズに合わせて設定することで、開口部の連通状態を変化させることができるため、ヒーターランプからの光が照射される範囲と、使用される各種の用紙の幅とを一致させることができ、ヒートローラの温度ムラを効果的に抑制することができる。
【００３４】
（１０）前記リフレクタのヒートローラ回転軸に対して垂直な断面形状を、円弧状とすることを特徴とする。
【００３５】
この構成においては、リフレクタ同士の周方向の相対変位を容易に行うことができる。また、リフレクタを１回転以上回転させても、互いに径が異なるため、リフレクタ同士が衝突することもない。
【００３６】
（１１）定着温度を制御するために設けられる温度検出手段を複数個設け、各温度検出手段を、それぞれ前記各開口部に対応した位置に設けたことを特徴とする。
【００３７】
複数の開口部により、複数の温度領域が生じるので、この構成においては、それらを個別に設けた温度検出手段で検出し、温度制御に用いることで、精度の高い定着温度の制御を実現することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態に係る定着装置について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００３９】
《画像形成装置》
図８は、画像形成装置Ｇの構成を示し、この画像形成装置Ｇは、画像読取り部１０、レーザ書込み部２０、画像形成部３０および給紙部４０を備え、画像形成部３０の用紙搬送方向の下流側には、画像形成部３０にて用紙上に形成されたトナー像を加圧下で加熱定着する定着装置（定着器）３７が設けられている。
【００４０】
画像読取り部１０は、棒状の照明ランプ１１Ａおよびミラー１１Ｂを備える第１ミラーユニット１１と、一対のミラー１２Ａが対向して配置されている第２ミラーユニット１２とから成る光学ユニットＵを備え、この光学ユニットＵにより、装置本体の上部に設けられた原稿台に載置される原稿Ｄの画像が露光走査される。
【００４１】
その露光走査は、光学ユニットＵの第１ミラーユニット１１の実線から破線にて示す位置への平行移動と、前記第２ミラーユニット１２の第１ミラーユニット１１に対する１／２の速度の追従移動とにより行われる。露光走査により得られたの画像は、投影レンズ１３を介して撮像素子１４に結像され、光電変換された電気信号が図示しない画像処理部での画像処理を経て画像信号としてメモリに一旦格納される。
【００４２】
次いで、上記の画像信号がレーザ書込み部２０に入力されると、半導体レーザで発生されたレーザビームは、駆動モータ２１により回転されるポリゴンミラー２２により回転走査される。その後、レーザビームは、ｆθレンズ２３、および、ミラー２４〜２６から成る反射光学系を経て、帯電器３１により予め一定電位に帯電された感光体ドラム３２の感光面を走査露光する。
【００４３】
これにより、原稿画像の静電潜像が形成される。このように、レーザビームによる主走査、および、感光体ドラム３２の回転に伴う副走査により感光体ドラム３２の周面上に原稿画像の静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器３３の現像スリーブ３３Ａが担持するトナーによって反転現像されてトナー画像となる。
【００４４】
一方、給紙部４０に装填される各給紙カセット４１からは、指定のサイズの記録紙Ｐが収納する給紙カセット４１の搬出ローラ４１Ａの作動により搬出される。その後、搬送ローラ４３を介して画像の転写部に向け給紙される。この給紙された記録紙Ｐは、レジストローラ４４により、前述した感光体ドラム３２の周面上のトナー画像に、タイミングを調整された上で、同期して転写部へと給送され、転写器３４により帯電されてトナー像を転写される。
【００４５】
また、トナー像が転写された記録紙Ｐは、分離器３５の除電作用により感光体ドラム３２の周面より分離し、搬送ベルト３６を経て、定着器３７に搬送され、ヒートローラ３７Ａと加圧ローラ３７Ｂとによるニップ部Ｎでの加圧挟着下の加熱によりトナーを溶着定着した後、搬送ローラ３８により定着器３７から排出される。排出された記録紙Ｐは、最後に、排紙ローラ４５を経てトレイ５０上に排紙される。
【００４６】
一方、転写紙Ｐを分離した感光体ドラム３２は、クリーニング装置３９において圧接するブレード３９Ａにより残留トナーを除去、清掃した後、再び帯電器３１により電荷の付与を受けて次なる画像形成のプロセスに入る。
【００４７】
《定着装置》
図２は、定着器３７の要部構成を示す透視斜視図である。この定着器３７は、回転駆動されるヒートローラ３７Ａの軸心部分に、該ヒートローラ３７Ａを加熱するための（例えば、ハロゲンランプからなる）ヒーターランプ３７１を有し、かつ、このヒートローラ３７Ａおよびヒーターランプ３７１と同心状に、インナーリフレクタ３７２および可動リフレクタ３７３の２つのリフレクタを備えている。
【００４８】
インナーリフレクタ３７２は、円筒体の縦半分を破断除去した半円筒状に形成され、ヒーターランプ３７１の集光位置がニップ部Ｎの手前側（用紙の搬送方向の上流側）の位置になるように固定状態に設けられている。これに対して、可動リフレクタ３７３は、インナーリフレクタ３７２よりも大径に形成され、後述するように定型用紙サイズに対応した３つの開口部Ａ，Ｂ，Ｃを有する。
【００４９】
ヒートローラ３７Ａの両端部は、図示しない支持部材によって、その外周部が回転可能に支持されており、またヒートローラ３７Ａの一方の端部には、図示しない動力源から回転駆動力の伝達を受けるヒートローラギア３７４が固着されている。可動リフレクタ３７３の一方の端部には、後述するように、該可動リフレクタ３７３の角度を変化させるための動力をヒートローラギア３７４から受けるためのリフレクタギア（本発明の被動ギヤ）３７５が固着されている。なお、このリフレクタギア３７５は、略半周に亘って欠歯状態となる歯なしエリヤが形成されている（図４（ａ）（ｂ）参照）。
【００５０】
可動リフレクタ３７３の他方の端部は、端板（図示省略）によって回転自在に支持されている。その端板の中心部に形成された遊挿孔およびリフレクタギア３７５の中心部に形成された遊通孔には、ヒーターランプ３７１の両端の端子部がそれぞれ遊嵌状態に挿通し、図示しないヒーター電源に接続された端子２７８，２７９に接続される。
【００５１】
リフレクタギア３７５の内周には、インナーリフレクタ３７２の一方の端部を支持する溝が形成されており、また、前記端板にはインナーリフレクタ３７２の他方の端部を支持する溝が形成されており、これらの溝によって、インナーリフレクタ３７２は前述のようにニップ部Ｎの手前に向けて固定される。
【００５２】
インナーリフレクタ３７２および可動リフレクタ３７３において、少なくともインナーリフレクタ３７２の内周面は、たとえば梨地処理などが施されて、その反射面に、拡散性を具備させている。これにより、ヒーターランプ３７１からの光をニップ部Ｎの手前に集光されても、過度の集光や集光ムラの発生を防止でき、ヒートローラ３７Ａの劣化を抑え、長寿命化を図ることができる。
【００５３】
また、前記インナーリフレクタ３７２および可動リフレクタ３７３は、熱膨張率の低い材料で形成されている。一方、ヒーターランプ３７１の点灯と消灯および前記２つのリフレクタ３７２，３７３の壁面の重なり具合などによって、各リフレクタ３７２，３７３の各部の温度が変化し、膨張、収縮により変形する。従って、熱膨張率の低い材料を用いることで、その変形を小さく抑え、リフレクタ３７２，３７３同士の接触を避けることができる。
【００５４】
さらにまた、前記のように熱膨張率の低い材料を用いることに加えて、リフレクタ３７２，３７３間の間隔は、ヒーターランプ３７１からの照射熱によるリフレクタ３７２，３７３の変形に対するマージンを見込んで設定している。従って、前記のように、ヒーターランプ３７１の点灯と消灯および該リフレクタ３７２，３７３の壁面の重なり具合などによって、各リフレクタ３７２，３７３の各部の温度が変化し、膨張、収縮が発生しても、リフレクタ３７２，３７３同士の接触を確実に避けることができる。
【００５５】
図３は、可動リフレクタ３７３の動作を説明するための縦断面図である。この図３の（ａ）（ｂ）（ｃ）は、図２において、切断面線Ａ１−Ａ２，Ｂ１−Ｂ２，Ｃ１−Ｃ２から見た断面図であり、すなわち前記３つの開口部Ａ，Ｂ，Ｃそれぞれの断面図である。同図（ｄ）（ｅ）（ｆ）は、図２に示す状態から可動リフレクタ３７３を１７０°回転させた状態を示す前記開口部Ａ，Ｂ，Ｃそれぞれの断面図である。
【００５６】
前記半円筒状に形成される、すなわち１８０°開放しているインナーリフレクタ３７２に対して、この可動リフレクタ３７３では、軸線方向の中央部に位置し、総ての用紙に対してヒーターランプ３７１からの光を透過させる必要のある中央の開口部Ｂは、この図３では、前記円筒状の壁面の２０°分が残され、残余の３４０°分（白地部分）が開口している。
【００５７】
これに対して、軸線方向の両側に位置し、大サイズ紙に対してのみヒーターランプ３７１からの光を透過させる必要のある開口部Ａ、Ｃは、前記円筒状の壁面の２００°分が残され、残余の１６０°分（白地部分）が開口している。
【００５８】
図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は、前記大サイズ紙の定着時の状態を表し、この場合、総ての開口部Ａ，Ｂ，Ｃが全開状態となっている。これに対して、図３（ｄ）（ｅ）（ｆ）は、前記小サイズ紙の定着時の状態を表し、開口部Ｂのみが広さがほとんど変化しない開放状態となっており、残余の開口部Ａ，Ｃは、全閉状態となっている。
【００５９】
この図３の例では、前述のように開口部Ａ，Ｃは１６０°分が開口部となっており、前記全開時に周方向の両端が均等に（１０°ずつ）、インナーリフレクタ３７２を覆うように開放しており、その状態から１７０°回転することで、インナーリフレクタ３７２の開口部を完全に覆う。
【００６０】
このようにして、ヒートローラ３７Ａの中央部への照射光量を変化させずに、その周辺部への光量のみを変化させることできる。これにより、前記従来の技術で説明した図９において、搬送方向に垂直な方向の両側部における温度分布を、実線で示すように変化させることができるため、小サイズの用紙を通過させる際に、両側部の温度上昇を抑えることができる。
【００６１】
前記各開口部Ａ，Ｂ，Ｃは、前記ニップ部Ｎが、予め定める定着温度になるように、このように開口位置および開口サイズが設定されている。従って、ヒートローラ３７Ａを内側から加熱した場合、用紙と接触する外側まで熱が伝搬するのに時間がかかり、また該開口部Ａ，Ｂ，Ｃの開口サイズによって照射光量が変わるので、これらを適切に設定するとで、ヒートローラ３７Ａのニップ部Ｎにおいて、予め定められる規定の定着温度を維持することができる。
【００６２】
要するに、前記各開口部Ａ，Ｂ，Ｃの形成位置は、定型の用紙サイズを考慮して設定されており、最大幅の記録紙を使用するときには総ての開口部Ａ，Ｂ，Ｃを開放状態とし、幅の狭い記録紙を使用するときには、その記録紙の幅よりも内側の開口部Ｂを開放状態とし、外側の開口部Ａ，Ｃを遮蔽状態とすることで、前記用紙サイズよりも外側の領域での温度上昇を抑えることができる。
【００６３】
これによって、例えば、開口部Ｂの両端部と、Ａ４用紙の横幅（端辺）とを、略一致させることで、前記Ａ４用紙の横方向使用（Ａ４Ｒ）時におけるヒートローラ３７Ａの温度分布を適切に制御することができる。これにより、ヒーターランプ３７Ａからの光が照射される範囲と用紙幅とが一致し、前記温度ムラを高精度に抑えることができる。
【００６４】
さらにまた、通常、定着装置３７では、定着温度を制御するためにサーミスタなどの温度検出手段が設けられる。その温度検出手段を複数個とし、それぞれ前記各開口部Ａ，Ｂ，Ｃに対応して設けられる。従って、複数の開口部Ａ，Ｂ，Ｃにより、複数の温度領域が生じても、それらを個別に設けた温度検出手段で検出し、温度制御に用いることで、正確な温度制御を実現することができる。
【００６５】
図４〜図７は、可動リフレクタ３７３の回転機構Ｒを説明するための図であり、図４は前記回転機構Ｒの動作を説明するための側面図であり、図５はその回転機構Ｒの回転方向の切換えの様子を示す側面図であり、図６は回転機構Ｒの分解斜視図であり、図７は回転機構Ｒの斜視図である。
【００６６】
前述のように、ヒートローラ３７Ａは、その一方の端部に固着されたヒートローラギヤ３７４に、図示しない動力源からの動力が伝達されることにより、回転駆動される。前記回転機構Ｒは、図４（ａ）（ｂ）に示すように、ヒートローラギヤ３７４の動力を、ギヤトレインを構成するギヤ５１，５２，５３，５４を介して、可動リフレクタ３７３の一方の端部に固着されたリフレクタギヤ３７５に伝達し、正逆両方向に回転駆動して、可動リフレクタ３７３の角度を変化させる。
【００６７】
各ギヤ５１，５２，５３，５４の支軸５１ａ，５２ｂ，５３ｃ，５４ｄは、図５（ａ）（ｂ）に示すように、ギヤフレーム３７６に回転自在に支持されており、該ギヤフレーム３７６はギヤ５１の支軸５１ａの軸心を中心として揺動自在に支持されている。そして、ギヤフレーム３７６の一端は、スプリングｓを介して、固定位置に設けられたソレノイド３７７の出力軸３７７ａに連結されている。
【００６８】
図６、図７に示すように、ギヤ５１は、ヒートローラギア３７４からの動力を取込むギヤであり、このギヤ５１が回転すると、それに噛合している２つのギヤ５２、５４も連動して回転する。ギヤ５２にはもう１つのギヤ５３が噛合している。従って、ギヤ５１によって取込まれた動力によって、２つのギヤ（本発明の遊離ギヤ）５３，５４は相互に逆方向に回転することになる。
【００６９】
そして、ギヤフレーム３７６が揺動することで、ギヤ５３とギヤ５４との何れか一方がリフレクタギア３７５に噛合し、動力を伝達することになる。このようにして、前述のように、リフレクタギア３７５の正逆両方向への回転が可能となる。ギヤフレーム３７６の一端は、前述したように、固定位置に設けられたソレノイド３７７に連結されているため、このソレノイド３７７がＯＮ／ＯＦＦすることで、ギヤフレーム３７６は揺動変位し、ギヤ５３とギヤ５４の切換えが行われる。
【００７０】
図５（ａ）はソレノイド３７７がＯＮの状態を表している。この場合、ソレノイド３７７は出力軸３７７ａを引き込むため、ギヤフレーム３７６は時計回りに回動変位した状態となり、図４（ａ）で示すように、ギヤ５３がリフレクタギア３７５に噛合し、該リフレクタギア３７５は反時計回りに回転する。
【００７１】
これに対して、図５（ｂ）は前記ソレノイド３７７がＯＦＦの状態を表している。この場合、ソレノイド３７７は出力軸３７７ａを突き出すため、ギヤフレーム３７６は反時計回り回動変位した状態となり、図４（ｂ）で示すように、ギヤ５４がリフレクタギア３７５に噛合し（ギヤ５３は外れ）、該リフレクタギア３７５は時計回りに回転する。
【００７２】
ここで、リフレクタギア３７５は、略半周に亘って欠歯状態となる歯なしエリヤ３７５ａが形成されているため、前記のように、可動リフレクタ３７３が１７０°回転すると、ヒートローラ３７Ａの回転によってギヤ５１，５２，５３，５４が回転していても、それ以上に回転することはなく、開口部Ａ，Ｃを、全開状態または全閉状態の何れかに切換えることができる。
【００７３】
以上のように、本発明の定着装置では、ヒートローラ３７Ａの内部にヒータランプ３７１を設け、そのヒータランプ３７１の光をヒートローラ３７Ａの内壁に照射することで、該ヒートローラ３７Ａを加熱するようにした定着装置において、相互に外径が異なる２つのリフレクタ３７２，３７３を、開口部が形成された筒状体で構成して、ロッド状のヒーターランプ３７１を略中心として同心状に配置し、これらの筒状体を周方向に相対的に変位させることで、前記開口部の連通状態（重なり具合）を変化させて、ヒーターランプ３７１からヒートローラ３７Ａへの照射光量（照射熱量）を制御することができる。
【００７４】
従って、プリント条件（用紙サイズ、用紙厚さ、連続プリント枚数）などの検出情報に応じて、制御手段（図示省略）を介して、回転機構Ｒの駆動源を制御駆動させることにより、ヒートローラ３７Ａへの照射条件を適切に変化させることで、高精度に温度ムラを抑えることができる。
【００７５】
また、１本のヒーターランプ３７Ａで、このような照射条件の制御が可能となるため、装置を低コストで提供することができ、かつ、ヒートローラ３７Ａの径も小さくて済むため、装置のコンパクト化が可能となり、しかも、高い効率化を得ることができる。
【００７６】
なお、上述の例では、リフレクタを２つ設けているが、３つ以上のリフレクタが設けられてもよい。例えば、インナーリフレクタを３つに分割し、それらを別々に回転させ、照射方向を変えることも可能である。リフレクタを多数枚に分割すれば、多種類の用紙サイズへのより的確な対応も可能となる。また、リフレクタの軸直角断面の形状を円弧状としているが、反射板として従来から知られている楕円や放物線など他の形状が用いられてもよい。また、多面状に構成してもよい。
【００７７】
さらに、先に説明した実施の形態では、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）、及び、図３（ｄ）（ｅ）（ｆ）に示すように、可動リフレクタ３７３は２位置にのみ切換えられるように構成しているが、回転機構Ｒを変更することで、さらに多段階に切換えるようにしてもよい。例えば、ソレノイドを３位置に切換え可能に構成し、可動リフレクタ３７３にエンコーダ等を設けてその変位位置を検出可能にすることで、該可動リフレクタ３７３を使用する用紙の紙質や印刷枚数等の印字要求に合わせて最適な角度に設定できるようにすることができる。
【００７８】
このような構成で、印字要求に合わせて可動リフレクタ３７３の角度を変化させて各開口部の開口率を変化させる適切な例を、表１〜表３に示す。なお、これらの表１〜表３では、可動リフレクタ３７３の角度を開口率で表している。表１は、設定された用紙サイズに対応して、可動リフレクタ３７３の角度を変化させている例である。また、表２および表３も、前記設定された用紙サイズに対応して、可動リフレクタ３７３の角度を変化させている例であり、それぞれ、厚紙の場合と、連続プリント枚数が多い場合とを示している。
【００７９】
【表１】

【００８０】
表１の場合、普通紙Ａ４用紙の縦使用時には、総ての開口部Ａ，Ｂ，Ｃが全開状態であり、Ａ４用紙の横使用（Ａ４Ｒ）および葉書使用時には、前記開口部Ａ，Ｃは全閉状態となり、前記Ａ４用紙の横幅よりも広いＢ５用紙の縦使用時には、前記開口部Ａ，Ｃの開口率は５０％となっている。
【００８１】
【表２】

【００８２】
表２の場合、厚紙使用時であり、用紙による吸熱が大きく、用紙幅領域内と用紙幅領域外とで温度差が大きくなるので、Ａ４用紙の縦使用時には、総ての開口部Ａ，Ｂ，Ｃが全開状態であり、Ａ４用紙の横使用（Ａ４Ｒ）時には、前記開口部Ａ，Ｃは全閉状態となるのは前記表１と同様であるけれども、Ｂ５用紙の縦使用時には、前記開口部Ａ，Ｃの開口率は４０％となっている。
【００８３】
【表３】

【００８４】
表３の場合、連続プリント枚数が５０枚を超えた場合、用紙幅領域外に蓄積される熱量が増加し、該用紙幅領域外と用紙幅領域内とで温度差が大きくなるので、Ａ４用紙の縦使用時には、中央部の開口部Ｂのみが全開状態であり、開口部Ａ，Ｃは９０％となり、Ａ４用紙の横使用（Ａ４Ｒ）時には、前記開口部Ａ，Ｃは全閉状態となり、Ｂ５用紙の縦使用時には、前記開口部Ａ，Ｃの開口率３０％となっている。
【００８５】
このように、印字要求に合わせて可動リフレクタ３７３の角度を適切に変化させることができ、これにより、ヒートローラの温度ムラの発生を効果的に防ぐことができる。なお、本発明は、以上説明した実施の形態に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、必要に応じて、適宜、設計変更や改良等は自由である。
【００８６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、以下の効果を奏する。
【００８７】
（１）ヒートローラの加熱効率を高めるために設けられるリフレクタを複数枚設け、その相互の重なりを変えることによってヒーターランプからヒートローラへの照射光量（照射熱量）を制御するので、ヒートローラの定着位置での温度分布を適切に調整することができ、温度ムラの発生を効果的に防ぐことができる。
【００８８】
また、ヒーターランプは１本で済み、高効率化を図ることができ、装置を低コストで提供することができ、かつ、ヒートローラの径も小さくて済むため、装置のコンパクト化を実現することもできる。さらに、温度ムラが防止されるため、ヒートローラ内で発生する熱応力を少なくすることができるため、ヒートローラの長寿命化が可能となる。
【００８９】
（２）複数枚で構成したリフレクタを、ロッド状のヒーターランプを略中心として、周方向に相対的に変位させることで、開口部の重なり具合を変化させて、前記ヒーターランプからヒートローラへの照射光量（照射熱量）を制御するので、プリント条件（用紙サイズ、用紙厚さ、連続プリント枚数）などに応じて、ヒートローラへの照射条件を適切に調整し、温度ムラを抑えることができる。また、ヒーターランプは１本で済み、低コストに実現することができると共に、ヒートローラの径も小さくてよく、装置のコンパクト化が可能となり、高効率化を図ることもできる。
【００９０】
（３）駆動源の回転駆動力が、回転機構を介して、複数枚のリフレクタの中の少なくとも一つのリフレクタに正逆方向に可逆的に伝達されるので、プリント条件（用紙サイズ、用紙厚さ、連続プリント枚数）などに応じて、ヒートローラへの照射条件を容易かつ適切に変化させることができる。
【００９１】
（４）被動ギヤに対して遊離ギヤを選択的に噛み合わせることで、駆動源を一方向に回転させておいても、駆動源からの駆動力を、少なくとも一つのリフレクタ（可動リフレクタ）に対して正逆方向に伝達することができるので、照射光量を可逆的に調整することが可能となる。
【００９２】
（５）互いに重なり合う前記リフレクタ同士の内壁径と外壁径を、ヒーターランプからの照射熱による熱膨張を許容できる程度の径差に設定しているので、各リフレクタの各部の温度が変化し、膨張、収縮しても、リフレクタ同士の接触を確実に避けることができる。
【００９３】
（６）リフレクタを、熱膨張率の低い材料で形成するので、リフレクタの熱による変形を少なくし、リフレクタ同士の接触によるトラブルを回避することができる。
【００９４】
（７）リフレクタの反射面に光拡散性を具備させたので、ヒートローラへの照射光を分散させることができ、部分的に高温になったり、温度分布が急激に変化するのを防ぐことができ、ヒートローラの劣化を防止することができる。
【００９５】
（８）ヒートローラのニップ部が、予め定められる定着温度になるように、複数のリフレクタの開口位置および開口サイズを設定するので、トナー画像を良好に定着させることができ、画像品位の向上を図ることができる。
【００９６】
（９）リフレクタの開口部の形成位置を、定型の用紙サイズを合わせて設定するので、ヒーターランプからの光がヒートローラに照射される範囲と用紙幅とを一致させることができ、ヒートローラの温度ムラを効果的に抑制することができる。
【００９７】
（１０）リフレクタのヒートローラ回転軸に対して垂直な断面形状を、円弧状とするので、リフレクタ同士の周方向の相対変位を容易に行うことができる。また、リフレクタを１回転以上回転させても、互いに径が異なるため、リフレクタ同士が衝突することもない。
【００９８】
（１１）温度検出手段を、それぞれ各開口部に対応した位置に設けるので、定着温度を精度よく制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の定着装置の構成説明図である。
【図２】本発明の実施の一形態に係る定着装置の要部構成を示す透視斜視図である。
【図３】同リフレクタの開閉状態の説明図である。
【図４】同回転機構の動作説明図である。
【図５】同回転機構におけるギヤトレインの支持部の説明図である。
【図６】同回転機構の分解斜視図である。
【図７】同回転機構の組み付け状態の斜視図である。
【図８】同定着装置を具備した画像形成装置の構成説明図である。
【図９】同ヒートローラの温度分布を従来と比較して示したグラフである。
【符号の説明】
３７Ａ−ヒートローラ
３７１−ヒーターランプ
３７２，３７３−リフレクタ
３７５−被動ギヤ
５１，５２，５３，５４−ギヤトレイン
５３，５４−遊離ギヤ
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ−開口部
Ｎ−ニップ部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing device provided in an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine and a printer, and more particularly to a fixing device in which a heat roller is heated by a rod-shaped heater lamp provided therein.
[0002]
[Prior art]
In a fixing device in which a heat roller (heating roller) that is rotated and driven by forming a nip portion between the pressure roller and the pressure roller is heated by a heater lamp provided therein, in order to increase the thermal efficiency, A configuration in which light from the heater lamp is condensed by a reflector has been conventionally used (for example, see Patent Document 1).
[0003]
The configuration is shown in FIG. The fixing device 100 is used in an electrophotographic image forming apparatus, and a toner image formed on a sheet is fixed by passing through a nip portion N between a heat roller 101 and a pressure roller 102. At this time, the light emitted from the heater lamp 103 is condensed by the inner reflector 104 on the upstream side of the nip portion N between the heat roller 101 and the pressure roller 102, so that the surface temperature of the heat roller 101 However, the temperature reaches the maximum temperature at the nip portion N, and the thermal efficiency is excellent.
[0004]
However, in such a configuration, when only the maximum width of the usable paper is used, a substantially constant temperature distribution can be obtained in the axial direction of the heat roller 101, but in practice, A sheet smaller in size than the sheet having the largest width is frequently used, and when a certain number of such small-sized sheets are processed, there is a problem that temperature unevenness occurs in the axial direction.
[0005]
For example, in the case of the center reference (processing is performed with the center of the sheet width coincident with the center of the heat roller 101 in the axial direction), the temperature in the outer region becomes higher than the range of the sheet width as shown by a broken line in FIG. There is a drawback.
[0006]
Further, in such a fixing device that does not use a reflector, in order to suppress temperature unevenness, although not shown, for example, there is a fixing device in which two heater lamps are provided in a heat roller. In this case, one of the lamps has a length corresponding to the maximum usable width of the paper, and the other lamp has a length corresponding to the small-size paper, and is configured to selectively use them. .
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-4-212978 (FIGS. 1 and 2, paragraphs “0011” to “0014”)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, as described above, in a configuration in which two heater lamps are provided in the heat roller, there is a problem that the cost is increased, and the diameter of the heat roller is increased, and the thermal efficiency is reduced. Further, when the size of the sheet is large, there is a problem that the temperature unevenness cannot be suppressed with high accuracy.
[0009]
The present invention has been made in view of such circumstances, and has as its object to provide a fixing device that can achieve cost reduction and high efficiency and can effectively suppress temperature unevenness.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, means for solving the above-described problem are configured as follows.
[0011]
(1) A heater lamp is provided in a heat roller that is driven to rotate, and a plurality of reflectors are provided between the heater lamp and the heat roller to change an overlapping state of the reflectors. It is characterized in that the irradiation amount of light from the heater lamp to the heat roller can be adjusted.
[0012]
In this configuration, a heater lamp is provided inside the heat roller, and in the fixing device configured to heat the heat roller by irradiating the heat roller with light from the heater lamp, the heater lamp is provided to increase the heating efficiency. And a plurality of reflectors for condensing the irradiation light from the heater lamp.
[0013]
By changing the overlapping of the plurality of reflectors to control the amount of irradiation (the amount of irradiation heat) from the heater lamp to the heat roller, it is possible to appropriately adjust the temperature distribution at the fixing position of the heat roller. it can.
[0014]
Therefore, the irradiation condition to the heat roller can be changed according to the printing conditions (paper size, paper thickness, number of continuous prints), environmental conditions, and the like, and temperature unevenness can be suppressed with high accuracy. Further, since only one heater lamp is required, the apparatus can be provided at low cost, and the diameter of the heat roller can be small, so that the apparatus can be made compact. Also, high efficiency can be achieved.
[0015]
When the sheet passes through the fixing device, heat is taken away by the sheet, so that the temperature of the heat roller becomes high outside the area where the sheet comes into contact with the sheet. That is, when the paper size is small, the high temperature range is widened, and the temperature is high. Therefore, as described above, by changing the overlapping state of the plurality of reflectors, the temperature distribution at the fixing position can be made appropriate, and the temperature can be prevented from rising outside the paper area. The service life can be extended.
[0016]
(2) Each of the plurality of reflectors has an opening formed therein, and the plurality of reflectors are arranged at different positions in the radial direction with the rod-shaped heater lamp being substantially at the center, and these are relatively positioned in the circumferential direction. , The communication state of the opening is changed, and the amount of light emitted from the heater lamp to the heat roller is adjusted.
[0017]
In this configuration, a heater lamp is provided inside the heat roller, and in the fixing device configured to heat the heat roller by irradiating the heat roller with light from the heater lamp, the heater lamp is provided to increase the heating efficiency. The reflector for condensing the irradiation light from the heater lamp is constituted by a plurality of sheets, and the plurality of reflectors are relatively displaced in the circumferential direction around the rod-shaped heater lamp, whereby The amount of irradiation (the amount of irradiation heat) from the heater lamp to the heat roller is controlled by changing the overlap of the reflectors and changing the communication state (overlapping state) of the opening.
[0018]
Therefore, the irradiation condition to the heat roller can be changed according to the printing conditions (paper size, paper thickness, number of continuous prints) and the like, and temperature unevenness can be suppressed with high accuracy. In addition, since the number of heater lamps is one, it can be realized at low cost, and the diameter of the heat roller can be small, so that the apparatus can be made compact and high efficiency can be achieved.
[0019]
(3) A rotation mechanism for reversibly transmitting a rotational driving force from a driving source in a forward / reverse direction to at least one of the plurality of reflectors is provided.
[0020]
In this configuration, since the rotational driving force of the driving source is reversibly transmitted in the forward and reverse directions to at least one of the plurality of reflectors via the rotating mechanism, the printing condition (paper size, paper Irradiation conditions to the heat roller can be easily and appropriately changed according to the thickness, the number of continuous prints, and the like.
[0021]
(4) The rotating mechanism includes a gear train including a plurality of gears, and a driven gear attached to at least one of the plurality of reflectors,
A pair of free gears for selectively rotating the driven gear forward and reverse during the gear train are provided.
[0022]
In this configuration, even if the driving source is rotated in one direction, the driving force from the driving source is supplied to at least one reflector (movable reflector) by selectively changing the engagement state of the free gear with the driven gear. ) Can be transmitted in the forward and reverse directions, so that the irradiation light amount can be reversibly adjusted.
[0023]
(5) An inner wall diameter and an outer wall diameter of the reflectors overlapping each other are set to a diameter difference that allows thermal expansion due to heat irradiated from the heater lamp.
[0024]
In this configuration, the temperature of each part of each reflector changes due to the lighting and extinguishing of the heater lamp and the overlapping state of the wall surfaces of the reflector, and the reflector is deformed by expansion and contraction. Therefore, by setting an interval (diameter) between the reflectors including a margin for the deformation, it is possible to reliably avoid contact between the reflectors. ,
(6) The reflector is formed of a material having a low coefficient of thermal expansion.
[0025]
In this configuration, the temperature of each part of each reflector changes due to the lighting and extinguishing of the heater lamp and the overlapping state of the wall surfaces of the reflector, and the reflector is deformed by expansion and contraction. Therefore, by using a material having a low coefficient of thermal expansion, the deformation can be reduced and a trouble due to contact between the reflectors can be avoided.
[0026]
(7) The inner wall surface serving as the reflection surface of the reflector is provided with light diffusion.
[0027]
When the light diffusing property of the reflecting surface of the reflector is low, the irradiation light to the heat roller concentrates on a part and becomes high in temperature. Therefore, the heat roller is easily deteriorated due to a rapid change in the temperature distribution or high temperature.
[0028]
In this configuration, by making the reflecting surface of the reflector have a light diffusing property, the irradiation light to the heat roller can be dispersed, and such a problem can be prevented.
[0029]
(8) The opening positions and the opening sizes of the plurality of reflectors are set such that the nip portion of the heat roller has a predetermined fixing temperature.
[0030]
When the heat roller is heated from the inside, it takes time for the heat to propagate to the outside of the heat roller in contact with the sheet. Further, the irradiation light amount changes depending on the opening size of the reflector. Therefore, in this configuration, by appropriately setting the opening position and the opening size of each reflector, the nip portion of the heat roller can be allowed to reach a predetermined fixing temperature, and the toner image Can be satisfactorily fixed, and the image quality can be improved.
[0031]
(9) The formation position of the opening of the reflector in the axial direction is set according to a plurality of standard paper sizes.
[0032]
When the paper size is smaller than the irradiation range in the axial direction of the heat roller, the temperature on the surface of the heat roller becomes higher in a region outside the paper size, causing temperature unevenness. In order to reduce such temperature unevenness, the irradiation range may be adjusted according to the standard paper size.
[0033]
In this configuration, by setting the formation position of the opening in accordance with the standard paper size, the communication state of the opening can be changed. It is possible to match the widths of various types of sheets to be formed, and it is possible to effectively suppress the temperature unevenness of the heat roller.
[0034]
(10) The reflector is characterized in that the cross-sectional shape perpendicular to the heat roller rotation axis is an arc shape.
[0035]
In this configuration, the relative displacement in the circumferential direction between the reflectors can be easily performed. Further, even if the reflectors are rotated one or more turns, the reflectors do not collide because the diameters are different from each other.
[0036]
(11) A plurality of temperature detecting means provided for controlling the fixing temperature are provided, and each temperature detecting means is provided at a position corresponding to each of the openings.
[0037]
Since a plurality of temperature regions are generated by the plurality of openings, in this configuration, high-precision control of the fixing temperature can be realized by detecting the temperature by individually provided temperature detecting means and using the temperature for temperature control. Can be.
[0038]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a fixing device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0039]
《Image forming device》
FIG. 8 shows a configuration of the image forming apparatus G. The image forming apparatus G includes an image reading unit 10, a laser writing unit 20, an image forming unit 30, and a sheet feeding unit 40, and a sheet conveying direction of the image forming unit 30. A fixing device (fixing device) 37 that heats and fixes the toner image formed on the sheet by the image forming unit 30 under pressure is provided downstream of the image forming unit 30.
[0040]
The image reading unit 10 includes an optical unit U including a first mirror unit 11 including a rod-shaped illumination lamp 11A and a mirror 11B, and a second mirror unit 12 in which a pair of mirrors 12A are arranged to face each other. The image of the document D placed on the document table provided at the upper part of the apparatus main body is exposed and scanned by the optical unit U.
[0041]
The exposure scan includes a parallel movement of the first mirror unit 11 of the optical unit U from a solid line to a position indicated by a broken line, and a follow-up movement of the second mirror unit 12 at a half speed with respect to the first mirror unit 11. Is performed by An image obtained by the exposure scanning is formed on an image sensor 14 via a projection lens 13, and the photoelectrically converted electric signal is temporarily stored in a memory as an image signal through image processing in an image processing unit (not shown). You.
[0042]
Next, when the above image signal is input to the laser writing unit 20, the laser beam generated by the semiconductor laser is rotationally scanned by the polygon mirror 22 rotated by the drive motor 21. Thereafter, the laser beam scans and exposes the photosensitive surface of the photosensitive drum 32, which has been charged to a constant potential by the charger 31 in advance, via the fθ lens 23 and the reflection optical system including the mirrors 24 to 26.
[0043]
As a result, an electrostatic latent image of the document image is formed. In this way, an electrostatic latent image of a document image is formed on the peripheral surface of the photosensitive drum 32 by the main scanning with the laser beam and the sub-scanning accompanying the rotation of the photosensitive drum 32. This electrostatic latent image is reversely developed with the toner carried by the developing sleeve 33A of the developing device 33 to become a toner image.
[0044]
On the other hand, the recording paper P of a specified size is carried out of the paper supply cassette 41 loaded in the paper supply unit 40 by the operation of the carry-out roller 41A of the paper supply cassette 41 that stores the paper P. Thereafter, the sheet is fed to the image transfer section via the transport roller 43. The fed recording paper P is synchronously fed to the above-described toner image on the peripheral surface of the photosensitive drum 32 by the registration roller 44 to the transfer unit after the timing is adjusted, and is transferred. The toner image is transferred by being charged by the device 34.
[0045]
Further, the recording paper P on which the toner image has been transferred is separated from the peripheral surface of the photosensitive drum 32 by the static elimination action of the separator 35, conveyed to the fixing device 37 via the conveyance belt 36, and pressed with the heat roller 37A. After the toner is welded and fixed by heating under the pressure nip at the nip portion N with the roller 37B, the toner is discharged from the fixing device 37 by the transport roller 38. The discharged recording paper P is finally discharged onto a tray 50 via a discharge roller 45.
[0046]
On the other hand, the photosensitive drum 32 from which the transfer paper P has been separated removes and cleans the residual toner by the blade 39A that is pressed against the cleaning device 39, and then receives the charge again by the charger 31 to perform the next image forming process. enter.
[0047]
《Fixing device》
FIG. 2 is a transparent perspective view showing a configuration of a main part of the fixing device 37. The fixing device 37 has a heater lamp 371 (for example, made of a halogen lamp) for heating the heat roller 37A at an axial portion of the heat roller 37A that is driven to rotate. Two reflectors, an inner reflector 372 and a movable reflector 373, are provided concentrically with the heater lamp 371.
[0048]
The inner reflector 372 is formed in a semi-cylindrical shape in which a longitudinal half of the cylindrical body is cut off and removed, and the condensing position of the heater lamp 371 is located on the near side of the nip portion N (upstream in the sheet conveying direction). It is provided in a fixed state. On the other hand, the movable reflector 373 is formed to have a larger diameter than the inner reflector 372, and has three openings A, B, and C corresponding to a standard paper size as described later.
[0049]
The outer ends of the heat roller 37A are rotatably supported by support members (not shown), and one end of the heat roller 37A receives a rotational driving force from a power source (not shown). The heat roller gear 374 is fixed. A reflector gear (driven gear of the present invention) 375 for receiving power for changing the angle of the movable reflector 373 from the heat roller gear 374 is fixed to one end of the movable reflector 373 as described later. ing. The reflector gear 375 is formed with a toothless area that is in a state of missing teeth over substantially a half circumference (see FIGS. 4A and 4B).
[0050]
The other end of the movable reflector 373 is rotatably supported by an end plate (not shown). Terminals at both ends of the heater lamp 371 are loosely inserted into a play insertion hole formed at the center of the end plate and a play hole formed at the center of the reflector gear 375, respectively. It is connected to terminals 278 and 279 connected to the power supply.
[0051]
A groove for supporting one end of the inner reflector 372 is formed on the inner periphery of the reflector gear 375, and a groove for supporting the other end of the inner reflector 372 is formed on the end plate. These grooves fix the inner reflector 372 toward the front of the nip portion N as described above.
[0052]
In the inner reflector 372 and the movable reflector 373, at least the inner peripheral surface of the inner reflector 372 is subjected to, for example, a satin finish treatment, so that its reflection surface has diffusivity. Thereby, even if the light from the heater lamp 371 is focused before the nip portion N, it is possible to prevent the occurrence of excessive light collection and uneven light collection, suppress the deterioration of the heat roller 37A, and extend the life. Can be.
[0053]
The inner reflector 372 and the movable reflector 373 are formed of a material having a low coefficient of thermal expansion. On the other hand, the temperature of each part of each of the

reflectors

372 and 373 changes due to the lighting and extinguishing of the heater lamp 371 and the overlapping state of the wall surfaces of the two

reflectors

372 and 373, and the

reflectors

372 and 373 are deformed by expansion and contraction. Therefore, by using a material having a low coefficient of thermal expansion, the deformation can be suppressed to a small value, and contact between the

reflectors

372 and 373 can be avoided.
[0054]
Furthermore, in addition to using a material having a low coefficient of thermal expansion as described above, the interval between the

reflectors

372 and 373 is set in consideration of a margin against deformation of the

reflectors

372 and 373 due to heat irradiated from the heater lamp 371. ing. Therefore, as described above, even if the temperature of each part of each

reflector

372, 373 changes due to the lighting and extinguishing of the heater lamp 371 and the overlapping state of the wall surfaces of the

reflectors

372, 373, and expansion and contraction occur, The contact between the

reflectors

372 and 373 can be reliably avoided.
[0055]
FIG. 3 is a longitudinal sectional view for explaining the operation of the movable reflector 373. 3A, 3B, and 3C are cross-sectional views taken along line A1-A2, B1-B2, and C1-C2 in FIG. 2, that is, the three openings A and B. , C are sectional views. 2D, 2E, and 2F are cross-sectional views of the openings A, B, and C, respectively, showing a state in which the movable reflector 373 is rotated 170 ° from the state shown in FIG.
[0056]
The movable reflector 373 is located at the center in the axial direction with respect to the inner reflector 372 which is formed in a semicylindrical shape, that is, is opened by 180 °. In FIG. 3, the central opening B which needs to transmit light has a 20 ° portion of the cylindrical wall surface left, and the remaining 340 ° portion (white background portion) is open.
[0057]
On the other hand, the openings A and C, which are located on both sides in the axial direction and need to transmit light from the heater lamp 371 only to large-size paper, have the remaining 200 ° of the cylindrical wall. The remaining 160 ° (white background) is open.
[0058]
FIGS. 3A, 3B, and 3C show a state in which the large-size paper is fixed, and in this case, all the openings A, B, and C are fully opened. On the other hand, FIGS. 3D, 3E, and 3F show the state when the small-size paper is fixed, and only the opening B is in the open state where the width is hardly changed, and the remaining state is not changed. The openings A and C are fully closed.
[0059]
In the example of FIG. 3, the openings A and C have openings of 160 ° as described above, and both ends in the circumferential direction are uniformly (10 ° each) to cover the inner reflector 372 at the time of the full opening. And the opening of the inner reflector 372 is completely covered by rotating 170 ° from that state.
[0060]
In this way, it is possible to change only the light amount to the peripheral portion without changing the irradiation light amount to the central portion of the heat roller 37A. Accordingly, in FIG. 9 described in the related art, the temperature distribution on both sides in the direction perpendicular to the transport direction can be changed as shown by a solid line. The temperature rise on both sides can be suppressed.
[0061]
The positions and sizes of the openings A, B, and C are set such that the nip portion N has a predetermined fixing temperature. Therefore, when the heat roller 37A is heated from the inside, it takes time for the heat to propagate to the outside in contact with the sheet, and the amount of irradiation changes depending on the size of the openings A, B, and C. With this setting, the predetermined fixing temperature can be maintained in the nip portion N of the heat roller 37A.
[0062]
In short, the formation positions of the openings A, B, and C are set in consideration of the standard paper size, and all the openings A, B, and C are opened when the recording paper having the maximum width is used. When the recording paper having a narrow width is used, the opening B inside the width of the recording paper is opened, and the openings A and C outside the recording paper are closed, so that the recording paper is smaller than the paper size. The temperature rise in the outer region can be suppressed.
[0063]
Thus, for example, the temperature distribution of the heat roller 37A when the A4 paper is used in the lateral direction (A4R) can be appropriately adjusted by making the both ends of the opening B substantially coincide with the lateral width (edge) of the A4 paper. Can be controlled. Thus, the range irradiated with the light from the heater lamp 37A matches the sheet width, and the temperature unevenness can be suppressed with high accuracy.
[0064]
Furthermore, usually, the fixing device 37 is provided with a temperature detecting means such as a thermistor for controlling the fixing temperature. A plurality of such temperature detecting means are provided corresponding to the openings A, B, and C, respectively. Therefore, even if a plurality of temperature regions are generated by the plurality of openings A, B, and C, accurate temperature control can be realized by individually detecting them and using them for temperature control. Can be.
[0065]
4 to 7 are views for explaining the rotation mechanism R of the movable reflector 373, FIG. 4 is a side view for explaining the operation of the rotation mechanism R, and FIG. FIG. 6 is a side view showing how the rotation direction is switched, FIG. 6 is an exploded perspective view of the rotation mechanism R, and FIG. 7 is a perspective view of the rotation mechanism R.
[0066]
As described above, the heat roller 37A is driven to rotate by transmission of power from a power source (not shown) to the heat roller gear 374 fixed to one end thereof. As shown in FIGS. 4A and 4B, the rotation mechanism R transfers the power of the heat roller gear 374 to one of the movable reflectors 373 via

gears

51, 52, 53, and 54 constituting a gear train. The light is transmitted to the reflector gear 375 fixed to the end, and is rotated in both forward and reverse directions to change the angle of the movable reflector 373.
[0067]
The shafts 51a, 52b, 53c, 54d of the

gears

51, 52, 53, 54 are rotatably supported by a gear frame 376, as shown in FIGS. Are supported so as to be swingable about the axis of a support shaft 51a of the gear 51. One end of the gear frame 376 is connected via a spring s to an output shaft 377a of a solenoid 377 provided at a fixed position.
[0068]
As shown in FIGS. 6 and 7, the gear 51 is a gear that takes in the power from the heat roller gear 374. When the gear 51 rotates, the two

gears

52 and 54 that mesh with it also move. Rotate. Another gear 53 is meshed with the gear 52. Accordingly, the power taken in by the gear 51 causes the two gears (the free gears of the present invention) 53 and 54 to rotate in mutually opposite directions.
[0069]
Then, as the gear frame 376 swings, one of the gear 53 and the gear 54 meshes with the reflector gear 375 to transmit power. In this way, as described above, the reflector gear 375 can be rotated in both the forward and reverse directions. As described above, since one end of the gear frame 376 is connected to the solenoid 377 provided at the fixed position, when the solenoid 377 is turned ON / OFF, the gear frame 376 swings and is displaced. The gear 54 is switched.
[0070]
FIG. 5A shows a state where the solenoid 377 is ON. In this case, since the solenoid 377 retracts the output shaft 377a, the gear frame 376 is rotated clockwise, and the gear 53 meshes with the reflector gear 375 as shown in FIG. 375 rotates counterclockwise.
[0071]
On the other hand, FIG. 5B shows a state where the solenoid 377 is off. In this case, since the solenoid 377 projects the output shaft 377a, the gear frame 376 is displaced counterclockwise, and the gear 54 meshes with the reflector gear 375 as shown in FIG. Off), the reflector gear 375 rotates clockwise.
[0072]
Here, since the reflector gear 375 is formed with the toothless area 375a that is in a toothless state over substantially half a circumference, as described above, when the movable reflector 373 rotates 170 °, the gear rotates by the rotation of the heat roller 37A. Even if 51, 52, 53, and 54 are rotated, the openings A and C can be switched to either the fully open state or the fully closed state without further rotation.
[0073]
As described above, in the fixing device of the present invention, the heater lamp 371 is provided inside the heat roller 37A, and the light of the heater lamp 371 is irradiated on the inner wall of the heat roller 37A to heat the heat roller 37A. In the fixing device described above, two

reflectors

372 and 373 having different outer diameters are formed of a cylindrical body having an opening, and are arranged concentrically with a rod-shaped heater lamp 371 substantially at the center. By relatively displacing these cylindrical bodies in the circumferential direction, the communication state (overlapping state) of the openings is changed, and the irradiation light amount (irradiation heat amount) from the heater lamp 371 to the heat roller 37A is controlled. be able to.
[0074]
Therefore, by controlling and driving the drive source of the rotation mechanism R via control means (not shown) according to detection information such as print conditions (paper size, paper thickness, number of continuous prints), the heat roller 37A By appropriately changing the irradiation conditions for the wafer, the temperature unevenness can be suppressed with high accuracy.
[0075]
Further, such irradiation conditions can be controlled with one heater lamp 37A, so that the apparatus can be provided at low cost, and the diameter of the heat roller 37A can be small, so that the apparatus can be compact. , And high efficiency can be obtained.
[0076]
In the above example, two reflectors are provided, but three or more reflectors may be provided. For example, it is possible to divide the inner reflector into three parts, rotate them separately, and change the irradiation direction. If the reflector is divided into a large number of sheets, it is possible to more accurately cope with various types of paper sizes. In addition, although the shape of the cross section perpendicular to the axis of the reflector is an arc shape, other shapes such as an ellipse and a parabola conventionally known as a reflector may be used. Moreover, you may comprise a polyhedral shape.
[0077]
Further, in the embodiment described above, as shown in FIGS. 3A, 3B, and 3C, and FIGS. 3D, 3E, and 3F, the movable reflector 373 is switched to only two positions. Although the configuration is such that the rotation mechanism R is changed, the switching may be performed in more stages. For example, the solenoid can be switched to three positions, and the movable reflector 373 is provided with an encoder or the like so that the displacement position thereof can be detected, whereby printing requirements such as the paper quality and the number of prints using the movable reflector 373 are made. Can be set to an optimum angle according to
[0078]
Tables 1 to 3 show suitable examples of changing the aperture ratio of each opening by changing the angle of the movable reflector 373 in accordance with a printing request in such a configuration. In Tables 1 to 3, the angle of the movable reflector 373 is represented by an aperture ratio. Table 1 shows an example in which the angle of the movable reflector 373 is changed according to the set paper size. Tables 2 and 3 also show examples in which the angle of the movable reflector 373 is changed in accordance with the set paper size, and show the case of thick paper and the case of a large number of continuous prints, respectively. ing.
[0079]
[Table 1]

[0080]
In the case of Table 1, all the openings A, B, and C are in the fully opened state when the plain paper A4 paper is used in the vertical direction, and when the A4 paper is used horizontally (A4R) and when the postcard is used, the openings A and C are closed. In the fully closed state, when the B5 paper, which is wider than the width of the A4 paper, is used vertically, the aperture ratio of the openings A and C is 50%.
[0081]
[Table 2]

[0082]
In the case of Table 2, when thick paper is used, the heat absorption by the paper is large, and the temperature difference between the inside and outside of the paper width area becomes large. Therefore, when the A4 paper is used vertically, all the openings A and B are used. , And C are in the fully opened state, and when the A4 paper is used horizontally (A4R), the openings A and C are in the fully closed state as in Table 1 above. The aperture ratio of the portions A and C is 40%.
[0083]
[Table 3]

[0084]
In the case of Table 3, when the number of continuous prints exceeds 50, the amount of heat accumulated outside the paper width area increases, and the temperature difference between the outside of the paper width area and the inside of the paper width area increases. At the time of vertical use, only the central opening B is fully open, the openings A and C are 90%, and when the A4 paper is used horizontally (A4R), the openings A and C are fully closed. When B5 paper is used vertically, the aperture ratio of the openings A and C is 30%.
[0085]
As described above, the angle of the movable reflector 373 can be appropriately changed in accordance with a printing request, thereby effectively preventing the temperature unevenness of the heat roller. The present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be freely changed in design or improved as necessary without departing from the gist of the invention.
[0086]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the present invention has the following effects.
[0087]
(1) Since a plurality of reflectors provided to enhance the heating efficiency of the heat roller are provided, and the overlapping amount of the reflectors is changed to control the amount of irradiation (heat radiation) from the heater lamp to the heat roller, the fixing of the heat roller is performed. The temperature distribution at the position can be appropriately adjusted, and the occurrence of temperature unevenness can be effectively prevented.
[0088]
In addition, only one heater lamp is required, efficiency can be improved, the apparatus can be provided at low cost, and the diameter of the heat roller can be reduced, so that the apparatus can be made more compact. You can also. Furthermore, since the temperature unevenness is prevented, the thermal stress generated in the heat roller can be reduced, and the life of the heat roller can be extended.
[0089]
(2) The reflector composed of a plurality of sheets is relatively displaced in the circumferential direction around the rod-shaped heater lamp, thereby changing the degree of overlap of the openings, and moving from the heater lamp to the heat roller. Since the irradiation light amount (irradiation heat amount) is controlled, it is possible to appropriately adjust the irradiation conditions to the heat roller according to the printing conditions (paper size, paper thickness, number of continuous prints) and the like, thereby suppressing temperature unevenness. In addition, only one heater lamp is required, which can be realized at low cost, and the diameter of the heat roller can be small, so that the apparatus can be made compact and high efficiency can be achieved.
[0090]
(3) Since the rotational driving force of the driving source is reversibly transmitted to at least one of the plurality of reflectors in the forward and reverse directions via the rotating mechanism, the printing conditions (paper size, paper thickness) , The number of continuous prints) can easily and appropriately change the irradiation conditions for the heat roller.
[0091]
(4) By selectively meshing the free gear with the driven gear, even if the driving source is rotated in one direction, the driving force from the driving source is applied to at least one reflector (movable reflector). The light can be transmitted in the forward and reverse directions, so that the irradiation light amount can be reversibly adjusted.
[0092]
(5) Since the inner wall diameter and the outer wall diameter of the reflectors that overlap each other are set to a diameter difference that allows thermal expansion due to heat irradiated from the heater lamp, the temperature of each part of each reflector changes and expansion occurs. Even if the reflector contracts, contact between the reflectors can be reliably avoided.
[0093]
(6) Since the reflector is formed of a material having a low coefficient of thermal expansion, deformation of the reflector due to heat can be reduced, and trouble due to contact between the reflectors can be avoided.
[0094]
(7) Since the reflecting surface of the reflector is provided with light diffusing property, the irradiation light to the heat roller can be dispersed, and it is possible to prevent a high temperature or a sudden change in the temperature distribution. Thus, deterioration of the heat roller can be prevented.
[0095]
(8) Since the opening positions and the opening sizes of the plurality of reflectors are set so that the nip portion of the heat roller has a predetermined fixing temperature, a toner image can be fixed satisfactorily and the image quality can be improved. Can be planned.
[0096]
(9) Since the position where the opening of the reflector is formed is set in accordance with the standard paper size, the range in which the light from the heater lamp is irradiated on the heat roller and the paper width can be matched. Temperature unevenness can be effectively suppressed.
[0097]
(10) Since the cross-sectional shape perpendicular to the heat roller rotation axis of the reflector is an arc, relative displacement between the reflectors in the circumferential direction can be easily performed. Further, even if the reflectors are rotated one or more turns, the reflectors do not collide because the diameters are different from each other.
[0098]
(11) Since the temperature detecting means is provided at a position corresponding to each opening, the fixing temperature can be controlled accurately.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a configuration of a conventional fixing device.
FIG. 2 is a perspective view showing a main configuration of a fixing device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of an open / close state of the reflector.
FIG. 4 is an operation explanatory view of the rotation mechanism.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a gear train supporting portion in the rotation mechanism.
FIG. 6 is an exploded perspective view of the rotation mechanism.
FIG. 7 is a perspective view showing an assembled state of the rotation mechanism.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a configuration of an image forming apparatus including the identification attaching device.
FIG. 9 is a graph showing a temperature distribution of the heat roller in comparison with a conventional one.
[Explanation of symbols]
37A-Heat roller
371- heater lamp
372, 373-reflector
375-driven gear
51, 52, 53, 54-gear train
53,54-free gear
A, B, C, D-opening
N-nip

Claims

In the heat roller that is driven to rotate, a heater lamp is provided, and between the heater lamp and the heat roller, a plurality of reflectors are provided, and by changing the overlapping state of the reflectors, A fixing device, characterized in that the amount of light applied to the heat roller can be adjusted.

Openings are respectively formed in the plurality of reflectors, and the plurality of reflectors are arranged at different positions in the radial direction with the rod-shaped heater lamp being substantially at the center, and these are relatively displaced in the circumferential direction. The fixing device according to claim 1, wherein the communication state of the opening is changed to adjust the amount of light emitted from the heater lamp to the heat roller.

The rotating mechanism for reversibly transmitting a rotational driving force from a driving source in a forward / reverse direction to at least one of the plurality of reflectors is provided. Fixing device.

The rotation mechanism includes a gear train including a plurality of gears, and a driven gear attached to at least one of the plurality of reflectors,
4. The fixing device according to claim 3, wherein a pair of free gears for selectively rotating the driven gear forward and backward during the gear train are provided.

2. The fixing device according to claim 1, wherein an inner wall diameter and an outer wall diameter of the reflectors overlapping each other are set to a diameter difference that allows thermal expansion due to irradiation heat from the heater lamp.

The fixing device according to claim 1, wherein the reflector is formed of a material having a low coefficient of thermal expansion.

The fixing device according to claim 1, wherein an inner wall surface serving as a reflection surface of the reflector has a light diffusing property.

The fixing device according to claim 1, wherein an opening position and an opening size of the plurality of reflectors are set such that a nip portion of the heat roller has a predetermined fixing temperature.

The fixing device according to claim 2, wherein a forming position of the opening of the reflector in the axial direction is set according to a plurality of standard paper sizes.

2. The fixing device according to claim 1, wherein a cross section of the reflector perpendicular to a heat roller rotation axis has an arc shape. 3.

3. The fixing device according to claim 2, wherein a plurality of temperature detecting means provided for controlling the fixing temperature are provided, and each temperature detecting means is provided at a position corresponding to each of the openings.