JP4634838B2 - Fixing device - Google Patents
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Description
この発明は、複写機、プリンタ及びファクシミリ等の電子写真方式を使用した画像形成装置に用いられる定着装置に関するものである。 The present invention relates to a fixing device used in an image forming apparatus using an electrophotographic system such as a copying machine, a printer, and a facsimile machine.
電子写真方式を使用した画像形成装置で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、図7,8に示すように内部に熱源としてのヒータ3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1と、表面が弾性の材質で覆われ、該ローラに圧接して配置された加圧ローラ2とを有し、両ローラを回転させて、その圧接部をなすニップを通過する記録紙(転写紙)5上の未定着トナー像6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、定着ローラ表面と転写紙上のトナー像とが加圧下で接触するため、トナー像を転写紙上に融着する際の熱効率が極めて良好であり、迅速に定着を行なうことができ、高速度電子写真複写機等において、非常に有効である。
A heat roller type fixing device is often used as a fixing device for fixing a toner image transferred onto a recording sheet by an image forming apparatus using an electrophotographic method. As shown in FIGS. 7 and 8, this fixing device has a heater 3 as a heat source inside, and a fixing roller 1 whose surface is made of a material having releasability from toner, for example, silicone rubber or fluorine resin, A recording paper (transfer paper) 5 that has a
ところで、定着ローラ1の幅に対して、小さなサイズの転写紙5が、画像が形成されて連続して定着装置を通過した場合、定着ローラの長手方向端部の温度が定着ローラの長手方向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の温度も加圧ローラ中央部より高くなる。 By the way, when the transfer paper 5 having a size smaller than the width of the fixing roller 1 is formed with an image and continuously passes through the fixing device, the temperature at the longitudinal end of the fixing roller is the center in the longitudinal direction of the fixing roller. The temperature of the end portion of the pressure roller that is in direct contact with the portion becomes higher than that of the central portion of the pressure roller.
温度検知部材4が定着ローラ1の中央部に配置された場合、定着ローラ端部の温度が過昇することにより、定着ローラ1及び加圧ローラ2の表層の早期劣化が発生する。また、ヒータ3から発せられる熱エネルギーは転写紙5が通過しない部分の温度上昇に使われるため、エネルギー効率が非常に悪くなる。
When the
一方、温度検知部材4が定着ローラ1の端部に配置された場合、定着ローラ中央部(転写紙通過部)の温度が低下することにより、定着性が悪化する。
On the other hand, when the
この対応として、図面に示すように加圧ローラ2の表面に熱伝達部材7を回転可能に接触させて配置し、小さなサイズの転写紙5の通紙時、加圧ローラ2の温度分布を均一にすることが考えられた。この場合、熱伝達部材7を加圧ローラ2の長手方向全幅で接触させることが望ましい。また、熱伝達部材7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が望ましく、このようなヒートパイプローラやアルミローラを使用すると、加圧ローラ2の温度を効率良く均一にする効果が期待できる。
To cope with this, as shown in the drawing, the heat transfer member 7 is rotatably contacted with the surface of the
しかしながら、熱伝達部材7としてヒートパイプローラやアルミローラを使用する場合は長手方向の熱の移動が良好であるが、径方向や円周方向の熱の移動も良好のため、加圧ローラ2から熱伝達部材7へ移動し、そこから雰囲気中へ逃げる(移動する)熱量も増加する。そのため加圧ローラ2の長手方向の温度分布を均一にする効果は期待できるものの、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。
However, when a heat pipe roller or an aluminum roller is used as the heat transfer member 7, the heat transfer in the longitudinal direction is good, but the heat transfer in the radial direction and the circumferential direction is also good. The amount of heat that moves to the heat transfer member 7 and escapes (moves) from there to the atmosphere also increases. Therefore, although the effect of making the temperature distribution in the longitudinal direction of the
そこでこの発明は、前記従来のものの問題点を解決し、加圧ローラとの接触部から熱伝導部材の外周を伝わり、雰囲気へ熱が移動するのを防止し、熱効率を高めることができる定着装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention solves the problems of the prior art, prevents the heat from transferring to the atmosphere from the contact portion with the pressure roller, and prevents the heat from moving to the atmosphere, thereby improving the thermal efficiency. The purpose is to provide.
前記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、加圧ローラの表面に熱伝達部材を回転可能に接触させて配置した熱ローラ方式の定着装置において、前記熱伝達部材は、円筒体からなる内層断熱部材と、該部材の外周に嵌合して装着された円筒体からなる外層部材とを具え、該外層部材はその円周方向に良熱伝導部と断熱部が複数、交互に配置され、かつ前記加圧ローラは、回転停止したとき、その表面が熱伝達部材の断熱部に接触するようになっていることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a heat roller type fixing device in which a heat transfer member is rotatably contacted with a surface of a pressure roller, and the heat transfer member is a cylinder. An inner layer heat insulating member made of a body and an outer layer member made of a cylindrical body fitted and attached to the outer periphery of the member. The outer layer member has a plurality of good heat conducting portions and heat insulating portions in the circumferential direction. When the rotation of the pressure roller is stopped, the surface of the pressure roller is in contact with the heat insulating portion of the heat transfer member .
請求項2に記載の発明は、請求項1において、熱伝達部材は、長手方向両端部に断熱部材を具えていることを特徴とする。請求項3に記載の発明は、請求項2において、熱伝達部材は、その長さが加圧ローラの長さ以上となっていて、両端部に設けた断熱部材が加圧ローラの両端部より外側に配置されていることを特徴とする。
The invention according to
請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれかにおいて、熱伝達部材の回転角度を検知するセンサと、このセンサからの検知信号を受けて、加圧ローラが回転停止したとき、加圧ローラの表面が熱伝達部材の断熱部に接触するように加圧ローラの回転を駆動制御する駆動制御手段とを具えたことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, when the pressure roller stops rotating in response to a sensor that detects the rotation angle of the heat transfer member and a detection signal from the sensor, Drive control means for driving and controlling the rotation of the pressure roller so that the surface of the pressure roller is in contact with the heat insulating portion of the heat transfer member is provided.
請求項5に記載の発明は、請求項1ないし4のいずれかにおいて、熱伝達部材の外径をd、加圧ローラの外径をDとすると、外径dと外径Dの関係が、d>Dの時、d/D=(整数とならない値)、d<Dの時、D/d=(整数とならない値)、またはd≠Dとなっていて、熱伝達部材と加圧ローラが、いつも同じ面で接触しないようになっていることを特徴とする。請求項6に記載の発明は、請求項1ないし5のいずれかにおいて、熱伝達部材は、その表面が加圧ローラの表面と接触する部分を除いて筒状の断熱部材で覆われていることを特徴とする。 The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4 , wherein the outer diameter of the heat transfer member is d and the outer diameter of the pressure roller is D, the relationship between the outer diameter d and the outer diameter D is When d> D, d / D = (value that does not become an integer), when d <D, D / d = (value that does not become an integer), or d ≠ D, and the heat transfer member and the pressure roller However, it is characterized by not always touching on the same surface. A sixth aspect of the present invention is that, in any one of the first to fifth aspects, the heat transfer member is covered with a cylindrical heat insulating member except for a portion whose surface is in contact with the surface of the pressure roller. It is characterized by.
この発明は、前記のようであって、熱伝達部材は、円筒体からなる内層断熱部材と、該部材の外周に嵌合して装着された円筒体からなる外層部材とを具え、該外層部材はその円周方向に良熱伝導部と断熱部が複数、交互に配置され、前記加圧ローラは、回転停止したとき、その表面が熱伝達部材の断熱部に接触するようになっているので、加圧ローラと熱伝達部材との接触部から熱伝達部材の外周を伝わり、雰囲気へ逃げる熱の移動を断熱部によって防止できる。したがって、加圧ローラ全体としての温度低下を抑止でき、熱効率を高めることができる。また、加圧ローラは、回転停止したとき、その表面が熱伝達部材の断熱部に接触するようになっているので、加圧ローラの回転停止中に、加圧ローラとの接触部から熱伝導部材への熱の移動を防止することができる。 The present invention is as described above, and the heat transfer member includes an inner layer heat insulating member made of a cylindrical body and an outer layer member made of a cylindrical body fitted to the outer periphery of the member, and the outer layer member In the circumferential direction, a plurality of good heat conducting parts and heat insulating parts are alternately arranged, and when the pressure roller stops rotating, its surface comes into contact with the heat insulating part of the heat transfer member. The heat transfer from the contact portion between the pressure roller and the heat transfer member along the outer periphery of the heat transfer member and escape to the atmosphere can be prevented by the heat insulating portion. Therefore, the temperature drop as the whole pressure roller can be suppressed, and the thermal efficiency can be increased. In addition, when the rotation of the pressure roller is stopped, the surface of the pressure roller comes into contact with the heat insulating portion of the heat transfer member. Heat transfer to the member can be prevented.
この発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、実施の形態に係る定着装置の概略構成を示す正面図、図2は図1の右側から見た側面図である。これら図面において従来と同様な部分には同一符号を付してその詳細な説明は省略し、主に異なる部分について以下に説明する。 FIG. 1 is a front view showing a schematic configuration of a fixing device according to the embodiment, and FIG. 2 is a side view seen from the right side of FIG. In these drawings, the same parts as those in the prior art are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof is omitted, and different parts will be mainly described below.
11は小ローラ状の回転体からなる熱伝達部材で、加圧ローラ2の表面にその長手方向全幅にわたり接触し、加圧ローラ2の回転により連れ回るようになっている。この熱伝達部材11は、図3に詳細断面を示すように中空円筒体からなる内層断熱部材12と、該部材の外周に嵌合して装着された同じく中空円筒体からなる外層部材13とからなっている。外層部材13はその円周方向に良熱伝導部14と断熱部15が複数、交互に配置された構成となっている。良熱伝導部14と断熱部15の円周方向の長さは、ほぼ均等になっている。良熱伝導部14としてはアルミ等の金属が適し、内層断熱部材12及び外層部材13の断熱部15としては樹脂が適している。熱伝達部材11の両端部には断熱部材16が配設されている。断熱部材16が配設された熱伝達部材11の長さは、図2から明らかなように加圧ローラ2の長さと同じになっている。したがって、断熱部材16は加圧ローラ2の両端部より外側に配置された状態になる。断熱部材16としては樹脂、ゴム、発泡ゴム、フェルトが適している。
この実施の形態においても温度検知部材4は、定着ローラ1の長手方向端部に配置されている。温度検知部材4により定着ローラ1の端部の温度が検知されると、この検知信号が図示しない温度制御装置に送られ、該制御装置により定着ローラ1が所定の温度となるようヒータ3が制御される。尚、温度検知部材4は、定着ローラ1の長手方向中央部に配置してもよい。
Also in this embodiment, the
熱伝達部材11が前記のような構成からなるので、定着装置が使用されない待機中とか、回転停止中には加圧ローラ2も回転停止となるが、このようなときに加圧ローラ2の表面が熱伝達部材11の断熱部15に接触するようにすることが可能となる。これにより、加圧ローラ2からの熱を断熱部15で遮断して、雰囲気へ熱が移動するのを防止することができる。加圧ローラ2が回転停止したとき、その表面が熱伝達部材11の断熱部15に接触するようにする手段としては、種々のものが考えられるが、例えば実機の組み付け時に加圧ローラ2の回転を駆動する図示しないモータを熱伝達部材11の回転との関係で予め設定した制御値に基づき制御することが考えられる。
Since the
図4,5は、加圧ローラ2が回転停止したとき、その表面が熱伝達部材11の断熱部15に接触するよう自動制御する一例を示す。すなわち、この例では熱伝達部材11の軸端に設置されて熱伝達部材11と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により熱伝達部材11の断熱部15の位置(回転角度)を検知する一方、この検知信号を受ける図示しない制御手段が加圧ローラ2を回転駆動する図示しないモータを、加圧ローラ2が回転停止したとき、その表面が熱伝達部材11の断熱部15に接触するように制御する。これにより、前記と同様に加圧ローラ2からの熱を断熱部15で遮断して雰囲気へ熱が移動するのを防止することができる。
4 and 5 show an example in which when the
実施の形態においては、熱伝達部材11の外径をd、加圧ローラの外径をDとすると、外径dと外径Dの関係は、
d>Dの時、d/D=(整数とならない値)
d<Dの時、D/d=(整数とならない値)
またはd≠D
となっている。
In the embodiment, if the outer diameter of the
When d> D, d / D = (value that does not become an integer)
When d <D, D / d = (value that does not become an integer)
Or d ≠ D
It has become.
熱伝達部材11の外径dと加圧ローラ2の外径Dを前記のようにすることにより、加圧ローラ2の回転停止中(回転中も)、熱伝達部材11と加圧ローラ2が、いつも同じ面で接触することが避けられ、加圧ローラ2の温度分布の均一化が可能となる。
By setting the outer diameter d of the
熱伝達部材11から雰囲気に熱が移動するのをより効率的に行うため、図6に示すような断熱部材25を設けてもよい。この断熱部材25は、熱伝達部材11を同心状にすっぽりと覆う形の略半円筒状に形成され、唯一開口した開口部26を接触した加圧ローラ2の表面に向けて配置されている。断熱部材25としては、耐熱樹脂、シリコーンゴム、耐熱フェルトが適している。
In order to more efficiently transfer heat from the
前記により熱伝達部材11は、その表面が加圧ローラ2の表面と接触する部分を除いて断熱部材25で覆われることとなるので、加圧ローラ2から熱伝達部材11へ、熱伝達部材11から雰囲気への熱の移動を効率的に防止することが可能となるとともに、加圧ローラ2の温度分布均一化がより向上することが可能となる。
As described above, the
前記実施の形態で示した熱伝達部材11は、好ましい一例を示したにすぎず、他の設計例を排除するものではない。例えば、熱伝達部材11を外層部材13のみで構成するとか、外層部材13の良熱伝導部14と断熱部15を適宜の数にするとか、あるいは内層断熱部材12及び外層部材13の良熱伝導部14と断熱部15の材質を実施の形態で示したもの以外とするとか、は任意である。また、この実施の形態では加圧ローラ2とニップを形成する部材として定着ローラ1を示したが、ニップ形成部材としてはこのような定着ローラ1だけではなく、定着ローラと加熱ローラの間に巻き掛けられた無端状の定着ベルトとしてもよいことは勿論である。
The
次に、特許請求の範囲の請求項2以下に記載した発明の特有な効果について説明する。請求項2に記載の発明によれば、熱伝達部材は、長手方向両端部に断熱部材を具えているので、熱伝達部材の両端部から雰囲気へ熱の移動を防止することができる。
Next, a characteristic effect of the invention described in
請求項3に記載の発明によれば、熱伝達部材は、その長さが加圧ローラの長さ以上となっていて、両端部に設けた断熱部材が加圧ローラの両端部より外側に配置されているので、加圧ローラの長手方向の温度分布を加圧ローラ長手方向全域に渡って均一にする効果と、熱伝達部材の両端部から雰囲気へ熱の移動を防止する効果を効率良く両立させることができる。 According to the invention described in claim 3 , the length of the heat transfer member is equal to or longer than the length of the pressure roller, and the heat insulating members provided at both ends are arranged outside the both ends of the pressure roller. Therefore, both the effect of making the temperature distribution in the longitudinal direction of the pressure roller uniform across the entire length direction of the pressure roller and the effect of preventing the movement of heat from both ends of the heat transfer member to the atmosphere are efficiently achieved. Can be made.
請求項4に記載の発明によれば、熱伝達部材の回転角度を検知するセンサと、このセンサからの検知信号を受けて、加圧ローラが回転停止したとき、加圧ローラの表面が熱伝達部材の断熱部に接触するように加圧ローラの回転を駆動制御する駆動制御手段とを具えたので、請求項1に記載の発明の効果を自動制御により達成することが可能となる。 According to the fourth aspect of the present invention, when the rotation of the pressure roller is stopped upon receiving the detection signal from the sensor and the rotation angle of the heat transfer member, the surface of the pressure roller is heated. Since the drive control means for driving and controlling the rotation of the pressure roller so as to contact the heat insulating portion of the member is provided, the effect of the invention of claim 1 can be achieved by automatic control.
請求項5に記載の発明によれば、熱伝達部材の外径をd、加圧ローラの外径をDとすると、外径dと外径Dの関係が、d>Dの時、d/D=(整数とならない値)、d<Dの時、D/d=(整数とならない値)、またはd≠Dとなっていて、熱伝達部材と加圧ローラが、いつも同じ面で接触しないようになっているので、加圧ローラの回転停止中(回転中も)、熱伝達部材と加圧ローラが、いつも同じ面で接触することが避けられ、加圧ローラの温度分布の均一化が可能となる。 According to the fifth aspect of the present invention, when the outer diameter of the heat transfer member is d and the outer diameter of the pressure roller is D, when the relationship between the outer diameter d and the outer diameter D is d> D, d / When D = (value that does not become an integer), d <D, D / d = (value that does not become an integer) or d ≠ D, and the heat transfer member and the pressure roller do not always contact on the same surface. Therefore, when the rotation of the pressure roller is stopped (even during rotation), the heat transfer member and the pressure roller are always prevented from contacting on the same surface, and the temperature distribution of the pressure roller is made uniform. It becomes possible.
請求項6に記載の発明によれば、熱伝達部材は、その表面が加圧ローラの表面と接触する部分を除いて筒状の断熱部材で覆われているので、加圧ローラから熱伝達部材へ、熱伝達部材から雰囲気への熱の移動を防止する効果をより向上させることができる。 According to the sixth aspect of the present invention, the heat transfer member is covered with the cylindrical heat insulating member except for the portion where the surface is in contact with the surface of the pressure roller. Thus, the effect of preventing the heat transfer from the heat transfer member to the atmosphere can be further improved.
1 定着ローラ 2 加圧ローラ
3 ヒータ 4 温度検知部材
5 記録紙(転写紙) 6 未定着トナー像
7 熱伝達部材 11 熱伝達部材
12 内層断熱部材 13 外層部材
14 良熱伝導部 15 断熱部
16 断熱部材 21 フィラー
22 フォトセンサ 25 断熱部材
26 開口部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
d>Dの時、d/D=(整数とならない値)
d<Dの時、D/d=(整数とならない値)
またはd≠Dとなっていて、熱伝達部材と加圧ローラが、いつも同じ面で接触しないようになっている請求項1ないし4のいずれかに記載の定着装置。 When the outer diameter of the heat transfer member is d and the outer diameter of the pressure roller is D, the relationship between the outer diameter d and the outer diameter D is
When d> D, d / D = (value that does not become an integer)
When d <D, D / d = (value that does not become an integer)
Or have a d ≠ D, the heat transfer member and the pressure roller is always fixing device according to any one of 4 to claims 1 and so as not to contact the same surface.
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