JP4701044B2 - Fixing apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、定着ローラと加圧ローラを圧接して設けた熱ローラ方式の定着装置及びその定着装置を搭載した電子写真方式の画像形成装置に関する。 The present invention relates to a heat roller type fixing device provided by pressing a fixing roller and a pressure roller, and an electrophotographic image forming apparatus equipped with the fixing device.
電子写真方式の画像形成装置において、記録紙に転写したトナー画像を定着する定着装置には熱ローラ方式の定着装置が多く用いられている。この定着装置は内部に熱源を有し、表面をトナーに対し離型性を有する材料、例えばシリコーンゴムやフッ素樹脂で形成した定着ローラと、加圧ローラと、を圧接回転させ、両ローラの圧接部をなすニップを通過する記録紙上の未定着トナー像を加熱加圧して定着する。
この熱ローラ方式の定着装置は、定着ローラ表面と記録紙上のトナー像とが加圧下で接触するため、トナー像を記録紙上に融着する際の熱効率が極めて良好であり、迅速に定着を行うことができ、高速度画像形成装置において非常に有効である。
定着ローラ幅(軸方向;長手方向長さ)に比べて、小さなサイズの記録紙を連続して定着した場合、通紙範囲外にある定着ローラ端部の熱は記録紙に吸収されないため、定着ローラ幅方向端部の温度が定着ローラ中央部に対して高くなり、その部分に直接接触している加圧ローラ端部温度も加圧ローラ中央部より高くなる。
温度検知部材が定着ローラ長手方向中央部に配置された場合、ローラ端部の温度が過昇することにより、定着ローラ及び、加圧ローラ表層の早期劣化が発生する。また、加熱源から発せられる熱エネルギーは記録紙が通過しない部分の温度上昇にも使われるため、エネルギー効率が非常に悪くなる。一方、温度検知部材が定着ローラ長手方向端部に配置された場合、ローラ中央部(記録紙通過部)の定着ローラ温度が低下することにより、定着性が悪化する。
この対応として、加圧ローラ表面の一部に熱伝達部材を接触させて配置し、加圧ローラの温度を均一にする技術が提案されている。この構成においては、熱伝達部材を加圧ローラ全幅で接触させる。さらに、熱伝達部材としてヒートパイプローラやアルミローラを使用することで、加圧ローラの温度を効率良く均一にする効果が向上する。
In an electrophotographic image forming apparatus, a heat roller type fixing device is often used as a fixing device for fixing a toner image transferred onto a recording sheet. This fixing device has a heat source inside, and a pressure roller and a fixing roller formed on a surface having a releasability with respect to the toner, for example, silicone rubber or fluororesin, and a pressure roller, and the pressure contact between both rollers. The unfixed toner image on the recording paper passing through the nip forming part is heated and pressed to be fixed.
In this heat roller type fixing device, since the surface of the fixing roller and the toner image on the recording paper come into contact with each other under pressure, the thermal efficiency when fusing the toner image on the recording paper is extremely good, and the fixing is performed quickly. This is very effective in a high-speed image forming apparatus.
When recording paper of a small size is continuously fixed compared to the width of the fixing roller (axial direction; length in the longitudinal direction), the heat at the end of the fixing roller outside the sheet passing range is not absorbed by the recording paper, so fixing The temperature at the end in the roller width direction is higher than that at the center of the fixing roller, and the temperature at the end of the pressure roller that is in direct contact with that portion is also higher than that at the center of the pressure roller.
When the temperature detecting member is disposed at the center in the longitudinal direction of the fixing roller, the temperature at the end of the roller is excessively increased, thereby causing early deterioration of the fixing roller and the pressure roller surface layer. In addition, since the heat energy generated from the heating source is also used to increase the temperature of the portion where the recording paper does not pass, the energy efficiency becomes very poor. On the other hand, when the temperature detection member is disposed at the end portion in the longitudinal direction of the fixing roller, the fixing roller temperature at the central portion of the roller (recording paper passage portion) is lowered, so that the fixing property is deteriorated.
As a countermeasure, a technique has been proposed in which a heat transfer member is placed in contact with a part of the surface of the pressure roller to make the temperature of the pressure roller uniform. In this configuration, the heat transfer member is brought into contact with the entire width of the pressure roller. Further, by using a heat pipe roller or an aluminum roller as the heat transfer member, the effect of efficiently uniforming the temperature of the pressure roller is improved.
しかし、ヒートパイプローラやアルミローラは長手方向の熱の移動が良好であるだけでなく、径方向や円周方向の熱の移動も良好のため、加圧ローラから熱伝達部材へ移動し、そこから雰囲気(定着ローラと加圧ローラ近傍)中へ逃げる(移動する)熱量も増加する。従って上記従来の加圧ローラの表面の一部に熱伝達部材を接触させて配置し、加圧ローラの温度を均一にする技術は、加圧ローラの長手方向の温度分布を均一にする効果は向上するものの、全体として温度が下がってしまい、結果的に熱効率が低下するという問題があった。
本発明は、加圧ローラの表面の一部に熱伝達部材を接触させて配置することを前提としつつ、雰囲気(定着ローラと加圧ローラ近傍)への熱の移動を防止することができる定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
However, heat pipe rollers and aluminum rollers not only have good heat transfer in the longitudinal direction, but also have good heat transfer in the radial direction and circumferential direction. The amount of heat that escapes (moves) into the atmosphere (near the fixing roller and the pressure roller) also increases. Therefore, the technique of arranging the heat transfer member in contact with a part of the surface of the conventional pressure roller and making the temperature of the pressure roller uniform has the effect of making the temperature distribution in the longitudinal direction of the pressure roller uniform. Although improved, there was a problem that the temperature dropped as a whole, resulting in a decrease in thermal efficiency.
The present invention is based on the premise that the heat transfer member is disposed in contact with a part of the surface of the pressure roller, and the fixing capable of preventing the movement of heat to the atmosphere (near the fixing roller and the pressure roller). An object is to provide an image forming apparatus and an image forming apparatus.
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、定着ローラと、該定着ローラに圧接して回転する加圧ローラと、該加圧ローラの表面に接触して回転する長軸ローラ状の熱伝達部材と、該熱伝達部材は樹脂製の内側断熱層の外周に、高熱伝導率材と低熱伝導率材を周方向に交互に配置した外側断熱層を積層した構成を備えている定着装置において、前記高熱伝導率材中にヒートパイプが挿入されていることを特徴とする。
請求項2の発明は、定着ローラと、該定着ローラに圧接して回転する加圧ローラと、該加圧ローラの表面に接触して回転する長軸ローラ状の熱伝達部材と、該熱伝達部材は樹脂製の内側断熱層の外周に、高熱伝導率材と低熱伝導率材を周方向に交互に配置した外側断熱層を積層した構成を備えている定着装置において、前記高熱伝導率材はアルミ系材料であり、前記低熱伝導率材は鉄系材料または樹脂材料であることを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項1に記載の定着装置において、前記高熱伝導率材はアルミ系材料であり、前記低熱伝導率材は鉄系材料または樹脂材料であることを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項1、2又は3の定着装置において、前記加圧ローラの回転停止時に前記外側断熱層の低熱伝導率材領域のみが加圧ローラに当接するよう、熱伝達部材の回転位置を制御する回転位置制御手段を設けたことを特徴とする。
請求項5の発明は、請求項1乃至4のいずれか一項記載の定着装置を搭載した画像形成装置を特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
According to a second aspect of the present invention, there is provided a fixing roller, a pressure roller that rotates in pressure contact with the fixing roller, a long-axis roller-shaped heat transfer member that rotates in contact with the surface of the pressure roller, and the heat transfer In the fixing device, the member has a configuration in which an outer heat insulating layer in which a high heat conductivity material and a low heat conductivity material are alternately arranged in the circumferential direction is laminated on the outer periphery of the resin inner heat insulating layer. It is an aluminum-based material, and the low thermal conductivity material is an iron-based material or a resin material .
A third aspect of the present invention, in the fixing device according to
According to a fourth aspect of the present invention, in the fixing device according to the first, second, or third aspect, the heat transfer member is configured such that only the low thermal conductivity material region of the outer heat insulating layer contacts the pressure roller when rotation of the pressure roller is stopped. Rotational position control means for controlling the rotational position is provided.
The invention of claim 5, an image forming apparatus equipped with fixing device according to any one of
本発明によれば、定着ローラに圧接する加圧ローラの表面に長軸ローラ状の熱伝達部材を平行に接触させて配置した定着装置において、熱伝達部材は樹脂製の断熱層の外周に高熱伝導率材と低熱伝導率材を周方向に交互に配置して構成されているので、雰囲気(定着ローラと加圧ローラ近傍)への熱の移動を防止することができる。
また、高熱伝導率材中にヒートパイプが挿入されていると、さらに効率よく加圧ローラの長手方向の温度分布を均一にする効果がある。
また、加圧ローラ回転停止時、熱伝達部材の低熱伝導率材領域のみを加圧ローラに当接させたので、加圧ローラ回転停止中に、加圧ローラとの接触部から熱伝達部材への熱の移動を低減することができる。
According to the present invention, in the fixing device in which the heat transfer member in the form of the long-axis roller is disposed in parallel with the surface of the pressure roller that is in pressure contact with the fixing roller, the heat transfer member is heated on the outer periphery of the resin heat insulating layer. Since the conductivity material and the low thermal conductivity material are alternately arranged in the circumferential direction, heat transfer to the atmosphere (near the fixing roller and the pressure roller) can be prevented.
Moreover, when the heat pipe is inserted in the high thermal conductivity material, there is an effect that the temperature distribution in the longitudinal direction of the pressure roller is made more uniform.
In addition, when the pressure roller rotation is stopped, only the low thermal conductivity material region of the heat transfer member is brought into contact with the pressure roller, so that when the pressure roller rotation is stopped, the contact portion with the pressure roller is transferred to the heat transfer member. The heat transfer can be reduced.
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
図1は本発明の実施形態に係る定着装置の構成図であり、(1)は正面図(画像形成装置に搭載された定着装置を画像形成装置の手前側から見た図)、(2)は側面図である。
定着ローラ1には表面が弾性材質で覆われた加圧ローラ2が圧接されている。定着ローラ1はヒータ3を内蔵し、定着ローラ1の長手方向端部に配置された温度検知部材4により定着ローラ1の温度を検知し、図示しない温度制御装置により一定の温度となるよう制御される。
定着ローラ1と加圧ローラ2の圧接部であるニップを未定着画像6を保持した記録紙5が通過する際、トナーが溶け、加圧を受けて記録紙5にその未定着画像6が定着される。加圧ローラ2の外周に熱伝達部材11が平行に当接して連れ回りし、小サイズ紙の通紙時に加圧ローラ2の温度分布を均一にする。この熱伝達部材11は加圧ローラ2より遥かに小径の長軸ローラ状をしており、加圧ローラ2と軸方向(長手方向)を一致させている。
図2は図1に示す熱伝達部材の1つの例を示す構成図である。熱伝達部材11は、樹脂製の内側断熱層12と、その外周に配置されて高熱伝導率材13と低熱伝導率材14を周方向に交互に配置した外側断熱層15と、を備えて構成されている。
高熱伝導率材13としては、アルミ系材料が挙げられる。また、低熱伝導率材14としては、鉄系材料または樹脂材料が挙げられる。
図3は図1に示す熱伝達部材の実施例を示す要部拡大構成図である。高熱伝導率材(例えばアルミ系材料)13中にヒートパイプ16が挿入されている。
図4は図2、図3に示す低熱伝導率材の検知機構を示す図であり、(1)は正面図、(2)は上面図である。
熱伝達部材11の低熱伝導率材14の周方向位置は、熱伝達部材11の軸端部に配置されて同期して回転するフィラー21と、その近傍に設置したフォトセンサ22により検知する。これにより、加圧ローラ2と熱伝達部材11の低熱伝導率材14とが当接する位置で加圧ローラ2の回転を停止する。
本発明は、温度検知部材4を、定着ローラ1の長手方向中央部に配置してもよい。また、加圧ローラ2だけではなく、定着ベルト方式の定着装置にも展開可能である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of a fixing device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a front view (a view of a fixing device mounted on the image forming apparatus viewed from the front side of the image forming apparatus), and (2). Is a side view.
A
When the recording paper 5 holding the unfixed image 6 passes through the nip which is the pressure contact portion between the
FIG. 2 is a block diagram showing an example of the heat transfer member shown in FIG. The
An example of the high
Figure 3 is an enlarged diagram showing a real施例heat transfer member shown in FIG. A heat pipe 16 is inserted into a high thermal conductivity material (for example, an aluminum-based material) 13.
4 is a view showing a detection mechanism of the low thermal conductivity material shown in FIGS. 2 and 3, wherein (1) is a front view and (2) is a top view.
The circumferential direction position of the low
In the present invention, the temperature detection member 4 may be disposed at the center in the longitudinal direction of the
1 定着ローラ、2 加圧ローラ、11 熱伝達部材、12 内側断熱層、13 高熱伝導率材、14 低熱伝導率材、15 外側断熱層、16 ヒートパイプ、21 フィラー(回転位置制御手段構成要素)、22 フォトセンサ(回転位置制御手段構成要素)
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記高熱伝導率材中にヒートパイプが挿入されていることを特徴とする定着装置。 Fixing roller and a pressure roller that rotates in pressure contact with the fixing roller, and the long axis roller-shaped heat transfer member that rotates in contact with the surface of the pressure roller, the heat transfer member is inside insulation resin the outer periphery of the layer, in the constant Chakusochi that have a structure formed by laminating an outer heat-insulating layer disposed alternately high thermal conductivity material and the low thermal conductivity material in the circumferential direction,
A fixing device, wherein a heat pipe is inserted in the high thermal conductivity material .
前記高熱伝導率材はアルミ系材料であり、前記低熱伝導率材は鉄系材料または樹脂材料であることを特徴とする定着装置。 A fixing roller; a pressure roller that rotates in pressure contact with the fixing roller; a long-axis roller-shaped heat transfer member that rotates in contact with the surface of the pressure roller; In the fixing device having a configuration in which the outer heat insulating layer in which the high thermal conductivity material and the low thermal conductivity material are alternately arranged in the circumferential direction is laminated on the outer periphery of the layer ,
The fixing device according to claim 1 , wherein the high thermal conductivity material is an aluminum-based material, and the low thermal conductivity material is an iron-based material or a resin material .
前記高熱伝導率材はアルミ系材料であり、前記低熱伝導率材は鉄系材料または樹脂材料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 according to claim 1 , wherein the high thermal conductivity material is an aluminum-based material, and the low thermal conductivity material is an iron-based material or a resin material .
前記加圧ローラの回転停止時に前記外側断熱層の低熱伝導率材領域のみが加圧ローラに当接するよう、熱伝達部材の回転位置を制御する回転位置制御手段を設けたことを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1, 2, or 3,
Rotation position control means for controlling the rotation position of the heat transfer member is provided so that only the low thermal conductivity material region of the outer heat insulating layer contacts the pressure roller when rotation of the pressure roller is stopped. apparatus.
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