【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置における、未定着画像を担持した記録媒体に定着処理を施す定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、複写機、レーザプリンタなどのＯＡ機器は、コピーの立ち上がり時間（ウォームアップ時間）の短縮化並びに省エネが求められている。そして、これらの機器のエネルギー消費の１／２強は定着機構で費やされていることから、定着機構での省電力化の要望が特に強い。その要望にこたえるためには、コピー待機時間の消費エネルギーを短くすることが有効であり、立ち上がり時間の短い定着装置が好ましい。その対応策の一つとして、薄肉の定着ローラのような熱容量の小さな定着ローラが検討されている。
【０００３】
一般的な定着装置における基本構成を図２に示す。内部にハロゲンランプ１２Ａ、１２Ｂ、などの加熱手段を有する定着ローラ１０は、不図示のバネの押圧作用を受けて加圧ローラ１１と接している。炭素と樹脂からできたトナーで形成された画像情報（トナー像）を感光体から転写された記録紙Ｐは、定着ローラと加圧ローラの間にトナー像が定着ローラに接するように挿入される。記録紙Ｐが定着ローラと加圧ローラの間を通過する間に、トナー像を形成するトナーが加熱、加圧され、溶融し、記録紙Ｐに圧着され、それによりトナー像が記録紙に定着する。
【０００４】
ここで、定着装置の立ち上げの概略について説明する。定着装置は前述したように記録紙上に転写されたトナー像を定着ローラの熱により溶融するため、定着ローラ表面温度は重要である。そのため通常、定着ローラの表面温度を管理するために定着ローラの表面温度を測定する手段１３を持っている。立ち上げ中はローラ内部の加熱手段によってまずローラの芯金が加熱され、その後芯金を被覆している表層が過熱され、前記測定手段によるローラ表面検出温度が所定の温度に達した時点で立ち上げを終了とし、定着可能状態となる。よって、芯金の熱容量が大きいと表層に熱が伝わるまでに時間がかかるため、ウォームアップが終了するまでに時間がかかってしまう。
【０００５】
また、このような問題は定着ローラ１０だけではなく、加圧ローラ１１にも存在する。連続で記録紙を定着しようとするとき、紙間では定着ローラの蓄熱した熱は加圧ローラ１１に伝わり、定着ローラの温度が下がってしまう。温調制御装置１４は定着ローラ表面温度を一定に保とうとするため、加熱手段に更に加熱するように指示をする。加圧ローラ１１はある温度に飽和するまで定着ローラ１０の熱を奪いつづる。よって、加圧ローラ１１の熱容量も小さければ飽和が早まり、加熱手段１２が要するエネルギーも削減することができる。
【０００６】
このような理由で立ち上げ時間の短縮や省エネのために薄肉化を進めていくと、加圧機能を満足するための剛性を満足できなくなる限界肉厚の問題に突き当たる。即ち，図３に示されるように，加圧力を上げていくと、バネの作用により経時的に定着ローラの径方向につぶれや、軸方向にたわみを生じ、塑性変形してしまう。すると、回転時に定着ローラと加圧ローラとのニップが変化し、定着性の変化や、周速度の変化による画像ブレが生じる。
【０００７】
そこで、特開昭５９−１５５８７５号、特開平１１−１４９２２６号公報においては、加圧ローラの圧接による変形を少なくすると共に軸方向の温度分布の不均一性を少なくするために、定着ローラの内面に、内方向に，突出する複数個の突条部を、ローラ軸方向に沿ってまたはスパイラル状に延長することが提案された。このようにローラ内面にリブを備えることによって，熱伝導率に優れながら必要な強度を備えた軽量ローラを得ることができ、低熱容量ローラ故に立ち上がり時間を短くでき、コピー待機時の消費エネルギーを少なくなるのである。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭５９−１５５８７５号公報
【特許文献２】
特開平１１−１４９２２６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、市場の省エネの要求レベルはますます高くなっており、前述したようなリブを内部に持つ薄肉のローラにおいても、リブ無しのローラで問題となったローラ機能上の剛性を満足できなくなる限界肉厚の問題に突き当たる。本発明は、このような低熱量化と強度アップを両立し、さらに低熱容量化の弊害である、非通紙部昇温を抑制できる構造の定着ローラや加圧ローラを有する定着装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、回転されるローラと、該ローラに所定圧力をもって当接される加圧部材とを備え、このローラと加圧部材間にトナー像が転写された転写材を挿通することにより、トナー像を加熱溶融して転写材上に融着する定着装置において、
該ローラの該芯金が、複数個の穴を有する中空の円筒状若しくは略円筒状に形成され且つ、単位面積当りの該穴の面積率が長手方向中央部で高く、端部で低いことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００１２】
（実施例１）
先ず、本発明における第一の実施形態に関して図４に基づき説明する。
【００１３】
図４は、本実施形態の画像形成装置を好適に示す一例たる複写機の概略構成を示す模式的断面図である。
【００１４】
図４において、画像形成装置の本体の上部には、情報提供源たる原稿３０の画像情報を読み取るための画像読取機構が配置されている。
【００１５】
即ち、プラテンガラス（図示せず）上に画像面を下向きに載置された原稿３０を照射する光源３１の反射光は、ミラー５ａ，５ｂ，５ｃから反射されたのち画像読取素子及び制御用のＣＰＵを経て画像変調されたデジタル画像信号となる。
【００１６】
次に、前記デジタル画像信号は、レーザ光３５として潜像担持体たる感光ドラム１の外周面の帯電部位に照射され、前記帯電部位に静電潜像が形成されることとなる。
【００１７】
感光ドラム１は、前記感光ドラム１の上方に配置された一次帯電器３により前記感光ドラム１の外周面が一様に帯電されたのちレーザ光３５が照射されることにより、前記外周面の帯電部位に静電潜像が形成され、前記静電潜像は、現像装置４の現像剤たるトナーによりトナー画像として現像されることとなる。
【００１８】
次に、感光ドラム１の外周面に形成されたトナー画像が転写帯電器７により記録媒体Ｐに転写されたのち、前記記録媒体Ｐが感光ドラム１の外周面から分離され、前記外周面から分離された記録媒体Ｐは搬送ベルト４５により定着装置９に搬送される。
【００１９】
定着装置９に搬送された記録媒体Ｐは、定着装置９からの熱供給及び圧力付与により定着処理が施されたのち、排紙トレイ４６上に排出される。
【００２０】
尚、転写処理後における感光ドラム１の外周面はクリーニング装置８により残留物の除去等のクリーニングが施されたのち、次の静電潜像形成に備えられることとなる。
【００２１】
一方、紙及び合成樹脂等で構成される記録媒体Ｐ（以下、本実施形態にあっては、記録媒体Ｐが紙で構成される場合について説明するに留める。）は、画像形成装置本体の下部にて取り外し自在に配置されたカセット４１，４１から給紙ローラ対４２，４２により選択的に給紙されたのち、給紙ローラ対４２，４２から記録媒体搬送方向下流側に配置されたレジストローラ対４３へと搬送されることとなる。
【００２２】
レジストローラ対４３に搬送された記録媒体Ｐは、感光ドラム１の回転に同期して、感光ドラム１及び転写帯電器７の間に形成された転写空間に搬送され、転写処理及び定着処理が施されたのち、排紙トレイ４６上に排出されることとなる。
【００２３】
次に、定着装置９に関して図２に基づき説明する。尚、図２は、定着装置９の概略構成を示す模式的断面図である。定着装置全体の機構としては従来と基本的に同じであり、加熱手段を付設した定着ローラ１０とこれに並行に圧接する加圧ローラ１１からなり、これらが回転して、そのニップ部Ｎを記録紙Ｐが通過することによって、当該記録紙上のトナー像が熱と圧力とで定着されるようになっている。
【００２４】
定着装置９は、図４に示すように、前記転写空間から記録媒体搬送方向下流側に配置され、図２に示すように、定着体たる回転自在な定着ローラ１０及び加圧体たる回転自在な加圧ローラ１１が加圧機構（図示せず）により互いに圧接されている。
【００２５】
即ち、定着ローラ１０は、記録媒体Ｐにおける未定着のトナー画像Ｔ１の担持面に接しながら回転し、一方、加圧ローラ１１は、前記記録媒体Ｐのトナー画像担持面の反対面に接しながら回転することにより、互いに圧接された定着ローラ１０及び加圧ローラ１１の間のニップ部Ｎを前記記録媒体Ｐが通紙されることとなる。
【００２６】
定着ローラ１０は、円筒状体若しくは略円筒状体であって、アルミニウム等を主成分とする円筒状若しくは略円筒状の芯金であり、外周面にフッ素樹脂等のチューブで被覆されており、前記芯金に形成された中空部には、加熱手段たるハロゲンヒータ１２Ａ，１２Ｂが互いに略平行に配置されている。
【００２７】
一方、加圧ローラ１１は、円柱状体若しくは略円柱状体であって、ステンレス等を主成分とする円柱状若しくは略円柱状の芯金（図示せず）の外周面にシリコーンゴム等を主成分とする層厚５ｍｍの弾性層（図示せず）及びフッ素樹脂等を主成分とするチューブ状体が順に積層されている。
【００２８】
又、加圧ローラ１１は、定着装置９の外部に配置された加圧機構（図示せず）により定着ローラ１０へと加圧されると共に、前記外部に配置された駆動機構（図示せず）から駆動力を伝達されて回転駆動されるようになっている。
【００２９】
故に、ニップ部Ｎへの突入を開始した記録媒体Ｐは、定着ローラ１０が加圧ローラ１１の回転に従動することにより、定着ローラ１０及び加圧ローラ１１に狭持され搬送され、ニップ部Ｎを通紙されることとなる。
【００３０】
定着ローラ１０の周囲には、定着処理後における定着ローラ１０の外周面を清掃するためのクリーニング機構ＣＭがニップ部Ｎからローラ回転方向下流側の位置に配置されている。
【００３１】
クリーニング機構ＣＭは、シリコーンオイルが含浸された不織布たるウェブ１７を互いに巻回し張架する巻取ローラ１８，１８、及び、ウェブ１７を定着ローラ１０の外周面に押圧するための押圧ローラ１９が備えられている。
【００３２】
即ち、クリーニング機構ＣＭは、押圧ローラ１９によりウェブ１７を定着ローラ１０の外周面に押圧せしめながら巻取ローラ１８，１８により互いに巻回することにより、定着処理後における前記外周面の残留物除去を行うようになっている。
【００３３】
定着ローラ１０の外周面には、温度検知体たるサーミスタ感温検知素子１３（以下、サーミスタ１３と略称する。）が当接して配置されており、サーミスタ１３の温度検知による前記サーミスタ１３からの出力（以下、温度出力と称する。）が選択切換手段たる温調制御装置１４にフィードバックされるよう設定されている。
【００３４】
尚、本実施形態にあっては、サーミスタ１３が定着ローラ１０の外周面に当接して配置されることとしたが、前記サーミスタ１３を前記外周面に近接して配置することにより、前記外周面の温度検知が行われる形態であっても良い。
【００３５】
温調制御装置１４は、定着ローラ１０の外周面が目標温度（定着温調温度）に維持されるようサーミスタ１３からの温度出力に応じてハロゲンヒータ１２の点灯及び消灯の選択及び切り換えを行うと共に、本実施形態にあっては、画像形成装置の諸装置の制御を統括的に行うよう設定されている。
【００３６】
以下、本発明に関する定着ローラの芯金について詳しく説明する。
【００３７】
図１は本発明の特徴構造を端的に示す定着ローラの概略図である。定着ローラ１０は、前述したように芯金とそれを被覆するチューブからなっている。この芯金は図５に示されるように、軸方向長さ３３０ｍｍ、直径３０ｍｍ、厚み１．０ｍｍで、トナー像を定着する軸方向の範囲である中央３００ｍｍ（画像域通過範囲）において、穴が多数に空けられている。このことにより、従来の薄肉と比較した場合、材料体積に対する塑性変形限界力が大きく向上し、同じ限界力を求めようとした時、穴開き芯金は使用する材料体積が少なくて済むので、材料費を抑えることが可能となる。また、同じ材料を使用したとき、熱容量は体積に比例する。よって、前述したように同じ応力を求める際に使用する材料体積が小さくて済む穴開き芯金は、芯金が蓄熱するための時間も短くなる。加えて穴が開いているため、芯金を介すことなく表層のチューブを裏側から直接加熱することができる。これにより、図６に示すようにウォームアップ時間は飛躍的に早くなる。
【００３８】
また、軸方向画像域通過範囲３００ｍｍにおいて穴の占めるローラ表面に対する面積率は中央ほど高く、端部ほど低く設定されている。図１のローラでは、相対的に中央部の穴の大きさを大きく、端部の穴の大きさを小さくすることによって面積率の調整を行っている。図７は図１の定着ローラの軸方向における面積率の違いの詳細を示したものであり、一般的に使用される紙サイズに合わせて面積率を設定している。使用される最も狭い通史幅である葉書サイズに対応し中央部１１０ｍｍの範囲（図７に示すＡの範囲）での、ローラ表面に対する穴の面積率は７０％に設定されている。また図７においては、Ｂ５Ｒサイズに対応するＢの範囲では面積率６７％、Ａ４Ｒサイズに対応するＣの範囲では面積率６０％、Ｂ５、Ｂ４サイズに対応するＤの範囲では面積率４５％、残りのＥ範囲においては面積率３５％としている。
【００３９】
また、面積率は図８に示すように、その他の方法として、周方向１周における穴の数を、相対的に中央部で多く、端部で少なくすることによっても調整できる。
【００４０】
図９は以上のようにローラ表面に対する穴の占める面積率を端部で相対的に低くすることで、非通紙部昇温にどれくらいの効果があるかを示している。比較対象ローラは、穴のない従来使用されている定着ローラ、上記した面積率が軸方向において一定である定着ローラ（面積率７０％）、図１（詳細面積率は図５）に示した定着ローラについてであり、それぞれの芯金厚は１ｍｍである。また、測定はＢ５Ｒサイズの紙を連続通紙した場合の、各ローラについて軸方向３点（図９グラフ下部に詳細測定点を示す）の温度を測定したものである。
【００４１】
温度カーブに着目すると、図１に示す定着ローラの非通紙部昇温は、穴の面積率一定のローラだけでなく、従来ローラに対しても有利となる結果となる。
【００４２】
【発明の効果】
回転されるローラと、該ローラに所定圧力をもって当接される加圧ローラまたは加圧ベルトのような加圧部材とを備え、このローラと加圧部材との間にトナー像が転写された転写材を挿通することにより、トナー像を加熱溶融して転写材上に融着する定着装置において、該ローラの該芯金が、複数個の穴を有する中空の円筒状若しくは略円筒状に形成され且つ、単位面積当りの該穴の面積率が長手方向中央部で高く、端部で低くすることで、低熱容量化による立ち上げ時間の短縮、消費エネルギーの低減が可能する上に、非通紙部昇温を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関する定着ローラの概略断面図
【図２】図４の定着装置の概略断面図
【図３】加圧力とつぶれ量の相関図
【図４】画像形成装置の概略断面図
【図５】実施例１に関する定着ローラ芯金の概略図
【図６】定着ローラ芯金の違いによる立ち上がり時間の差を示す図
【図７】軸方向における穴の面積率の変化を示す図
【図８】定着ローラ芯金の違いによる立ち上がり時間の差を示す図
【図９】芯金差による非通紙部昇温の違いを示す図
【符号の説明】
１ 感光ドラム
２ 芯金
３ 一次帯電器
４ チューブ
５ａ ミラー
５ｂ ミラー
５ｃ ミラー
６ 開孔部
７ 転写帯電器
８ クリーニング装置
９ 定着装置
１０ 定着ローラ
１１ 加圧ローラ
１３ サーミスタ
１４ 定着制御装置
１７ ウェブ
１８ 巻取ローラ
１９ 押圧ローラ
３０ 原稿台
３１ 光源
３５ レーザ光
４１ カセット
４２ 給紙ローラ
４３ レジストローラ
４５ 搬送ベルト
４６ 排紙トレイ
１２Ａ メインヒータ
１２Ｂ サブヒータ
ＣＭ クリーニング機構
Ｎ ニップ部
Ｐ 記録媒体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing device that performs a fixing process on a recording medium carrying an unfixed image in an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine, a laser printer, or a facsimile.
[0002]
[Prior art]
In recent years, office automation equipment such as copiers and laser printers are required to shorten the copy start-up time (warm-up time) and save energy. Since more than half of the energy consumption of these devices is spent in the fixing mechanism, there is a strong demand for power saving in the fixing mechanism. In order to meet the demand, it is effective to shorten the energy consumption of the copy standby time, and a fixing device with a short rise time is preferable. As one of countermeasures, a fixing roller having a small heat capacity such as a thin fixing roller has been studied.
[0003]
A basic configuration of a general fixing device is shown in FIG. The fixing roller 10 having heating means such as halogen lamps 12A and 12B inside is in contact with the pressure roller 11 under the pressing action of a spring (not shown). The recording paper P on which image information (toner image) formed with toner made of carbon and resin is transferred from the photoreceptor is inserted between the fixing roller and the pressure roller so that the toner image is in contact with the fixing roller. . While the recording paper P passes between the fixing roller and the pressure roller, the toner forming the toner image is heated, pressurized, melted and pressed onto the recording paper P, thereby fixing the toner image on the recording paper. To do.
[0004]
Here, an outline of starting up the fixing device will be described. As described above, since the fixing device melts the toner image transferred onto the recording paper by the heat of the fixing roller, the surface temperature of the fixing roller is important. For this reason, usually, a means 13 for measuring the surface temperature of the fixing roller is provided to manage the surface temperature of the fixing roller. During start-up, the cored bar of the roller is first heated by the heating means inside the roller, and then the surface layer covering the cored bar is overheated, and the roller surface detection temperature by the measuring means reaches the predetermined temperature. The raising is finished and the fixing is possible. Therefore, if the heat capacity of the core metal is large, it takes time until the heat is transmitted to the surface layer, and thus it takes time until the warm-up is completed.
[0005]
Such a problem exists not only in the fixing roller 10 but also in the pressure roller 11. When the recording paper is continuously fixed, the heat accumulated in the fixing roller is transmitted to the pressure roller 11 between the sheets, and the temperature of the fixing roller is lowered. In order to keep the fixing roller surface temperature constant, the temperature control device 14 instructs the heating means to further heat. The pressure roller 11 takes heat of the fixing roller 10 until it is saturated to a certain temperature. Therefore, if the heat capacity of the pressure roller 11 is small, the saturation is accelerated and the energy required by the heating means 12 can be reduced.
[0006]
For this reason, if the wall thickness is reduced for shortening the startup time or saving energy, the problem of the limit wall thickness where the rigidity for satisfying the pressurizing function cannot be satisfied is encountered. That is, as shown in FIG. 3, as the pressure is increased, the fixing roller is crushed in the radial direction and is deflected in the axial direction over time due to the action of the spring, resulting in plastic deformation. Then, the nip between the fixing roller and the pressure roller changes during rotation, and image blurring occurs due to a change in fixing property and a change in peripheral speed.
[0007]
Therefore, in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 59-155875 and 11-149226, the inner surface of the fixing roller is used in order to reduce deformation due to pressure contact of the pressure roller and to reduce non-uniformity in the temperature distribution in the axial direction. Furthermore, it has been proposed to extend a plurality of protruding ridges inwardly along the roller axis direction or spirally. By providing ribs on the inner surface of the roller in this way, it is possible to obtain a lightweight roller with excellent heat conductivity but with the required strength, and because of the low heat capacity roller, the rise time can be shortened and the energy consumption during standby for copying is reduced. It becomes.
[0008]
[Patent Document 1]
JP 59-155875 A [Patent Document 2]
JP-A-11-149226 [0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, the required level of energy saving in the market is increasing, and even the thin rollers with ribs inside as described above cannot satisfy the rigidity of the roller function that has become a problem with rollers without ribs. I face a wall thickness problem. The present invention provides a fixing device having a fixing roller and a pressure roller having a structure capable of suppressing the temperature rise of the non-sheet-passing portion, which is compatible with such low heat quantity and high strength, and further has a negative effect on low heat capacity. Is an issue.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention includes a rotating roller and a pressure member that contacts the roller with a predetermined pressure, and a transfer material on which a toner image is transferred between the roller and the pressure member. In the fixing device that heats and melts the toner image and fuses it onto the transfer material,
The core metal of the roller is formed in a hollow cylindrical shape or a substantially cylindrical shape having a plurality of holes, and the area ratio of the holes per unit area is high in the central portion in the longitudinal direction and low in the end portions. Features.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the details of the present invention will be described based on the illustrated embodiments.
[0012]
(Example 1)
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0013]
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of a copying machine as an example that preferably shows the image forming apparatus of the present embodiment.
[0014]
In FIG. 4, an image reading mechanism for reading image information of a document 30 as an information providing source is arranged on the upper part of the main body of the image forming apparatus.
[0015]
That is, the reflected light of the light source 31 that irradiates the document 30 placed on the platen glass (not shown) with the image surface facing downward is reflected from the mirrors 5a, 5b, and 5c, and then is used for the image reading element and the control. It becomes a digital image signal subjected to image modulation through the CPU.
[0016]
Next, the digital image signal is applied as a laser beam 35 to a charged portion on the outer peripheral surface of the photosensitive drum 1 serving as a latent image carrier, and an electrostatic latent image is formed on the charged portion.
[0017]
The photosensitive drum 1 is charged on the outer peripheral surface by irradiating a laser beam 35 after the outer peripheral surface of the photosensitive drum 1 is uniformly charged by a primary charger 3 disposed above the photosensitive drum 1. An electrostatic latent image is formed at the site, and the electrostatic latent image is developed as a toner image by toner as a developer of the developing device 4.
[0018]
Next, after the toner image formed on the outer peripheral surface of the photosensitive drum 1 is transferred to the recording medium P by the transfer charger 7, the recording medium P is separated from the outer peripheral surface of the photosensitive drum 1 and separated from the outer peripheral surface. The recorded recording medium P is transported to the fixing device 9 by the transport belt 45.
[0019]
The recording medium P conveyed to the fixing device 9 is subjected to fixing processing by supplying heat from the fixing device 9 and applying pressure, and then discharged onto the paper discharge tray 46.
[0020]
After the transfer process, the outer peripheral surface of the photosensitive drum 1 is cleaned by the cleaning device 8 to remove residues, and then is prepared for the next electrostatic latent image formation.
[0021]
On the other hand, a recording medium P made of paper, synthetic resin, or the like (hereinafter, in this embodiment, only the case where the recording medium P is made of paper will be described) is a lower part of the main body of the image forming apparatus. Are selectively fed from the cassettes 41 and 41 detachably disposed by the sheet feeding roller pairs 42 and 42, and then are registered rollers disposed downstream of the sheet feeding roller pairs 42 and 42 in the recording medium conveyance direction. It will be conveyed to the pair 43.
[0022]
The recording medium P conveyed to the registration roller pair 43 is conveyed to a transfer space formed between the photosensitive drum 1 and the transfer charger 7 in synchronization with the rotation of the photosensitive drum 1, and subjected to transfer processing and fixing processing. After that, the paper is discharged onto the paper discharge tray 46.
[0023]
Next, the fixing device 9 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of the fixing device 9. The mechanism of the entire fixing device is basically the same as the conventional one, and is composed of a fixing roller 10 provided with a heating means and a pressure roller 11 press-contacted in parallel thereto, and these rotate to record the nip portion N. By passing the paper P, the toner image on the recording paper is fixed by heat and pressure.
[0024]
As shown in FIG. 4, the fixing device 9 is arranged on the downstream side of the transfer space from the transfer space in the recording medium conveyance direction. As shown in FIG. 2, the fixing device 9 is a rotatable fixing roller 10 as a fixing member and a rotating member as a pressure member. The pressure rollers 11 are pressed against each other by a pressure mechanism (not shown).
[0025]
That is, the fixing roller 10 rotates while contacting the carrying surface of the unfixed toner image T1 on the recording medium P, while the pressure roller 11 rotates while contacting the opposite surface of the recording medium P to the toner image carrying surface. As a result, the recording medium P is passed through the nip portion N between the fixing roller 10 and the pressure roller 11 that are in pressure contact with each other.
[0026]
The fixing roller 10 is a cylindrical body or a substantially cylindrical body, and is a cylindrical or substantially cylindrical cored bar mainly composed of aluminum or the like, and the outer peripheral surface thereof is covered with a tube such as a fluororesin, Halogen heaters 12A and 12B as heating means are arranged substantially parallel to each other in the hollow portion formed in the core metal.
[0027]
On the other hand, the pressure roller 11 is a columnar body or a substantially columnar body, and is mainly made of silicone rubber or the like on the outer peripheral surface of a columnar or substantially columnar core metal (not shown) whose main component is stainless steel or the like. An elastic layer (not shown) having a layer thickness of 5 mm as a component and a tubular body mainly composed of a fluororesin or the like are sequentially laminated.
[0028]
The pressure roller 11 is pressed against the fixing roller 10 by a pressure mechanism (not shown) arranged outside the fixing device 9 and also has a drive mechanism (not shown) arranged outside the fixing device 9. Is driven to rotate by being transmitted with a driving force.
[0029]
Therefore, the recording medium P that has started to enter the nip portion N is nipped and conveyed by the fixing roller 10 and the pressure roller 11 when the fixing roller 10 is driven by the rotation of the pressure roller 11, and the nip portion N is conveyed. Will be passed through.
[0030]
Around the fixing roller 10, a cleaning mechanism CM for cleaning the outer peripheral surface of the fixing roller 10 after the fixing process is disposed at a position downstream of the nip portion N in the roller rotation direction.
[0031]
The cleaning mechanism CM includes winding rollers 18 and 18 that wind and stretch a web 17 that is a nonwoven fabric impregnated with silicone oil, and a pressing roller 19 that presses the web 17 against the outer peripheral surface of the fixing roller 10. It has been.
[0032]
That is, the cleaning mechanism CM winds the web 17 against the outer peripheral surface of the fixing roller 10 by the pressing roller 19 and winds the web 17 with the take-up rollers 18 and 18, thereby removing the residue on the outer peripheral surface after the fixing process. To do.
[0033]
A thermistor temperature sensing element 13 (hereinafter abbreviated as a thermistor 13), which is a temperature sensing body, is disposed in contact with the outer peripheral surface of the fixing roller 10, and an output from the thermistor 13 by temperature detection of the thermistor 13 is provided. (Hereinafter referred to as temperature output) is set to be fed back to the temperature control device 14 serving as a selection switching means.
[0034]
In the present embodiment, the thermistor 13 is disposed in contact with the outer peripheral surface of the fixing roller 10. However, by arranging the thermistor 13 close to the outer peripheral surface, the outer peripheral surface is arranged. The temperature may be detected.
[0035]
The temperature control device 14 selects and switches on / off the halogen heater 12 according to the temperature output from the thermistor 13 so that the outer peripheral surface of the fixing roller 10 is maintained at a target temperature (fixing temperature control temperature). In this embodiment, it is set so that the various devices of the image forming apparatus are controlled in an integrated manner.
[0036]
Hereinafter, the cored bar of the fixing roller according to the present invention will be described in detail.
[0037]
FIG. 1 is a schematic view of a fixing roller, which briefly shows the characteristic structure of the present invention. As described above, the fixing roller 10 includes a cored bar and a tube covering the cored bar. As shown in FIG. 5, this metal core has an axial length of 330 mm, a diameter of 30 mm, and a thickness of 1.0 mm, and a hole is formed in the central 300 mm (image area passing range) that is an axial range for fixing a toner image. Open to many. As a result, when compared with the conventional thin wall, the plastic deformation limit force for the material volume is greatly improved, and when trying to obtain the same limit force, the perforated cored bar requires less material volume. Costs can be reduced. When the same material is used, the heat capacity is proportional to the volume. Therefore, as described above, the perforated core metal that requires a small material volume when obtaining the same stress also shortens the time for the core metal to store heat. In addition, since the hole is opened, the surface tube can be directly heated from the back side without a cored bar. As a result, as shown in FIG. 6, the warm-up time is dramatically increased.
[0038]
In the axial image area passage range of 300 mm, the area ratio of the hole occupied by the roller surface is set to be higher at the center and lower at the end. In the roller of FIG. 1, the area ratio is adjusted by relatively increasing the size of the hole in the central portion and decreasing the size of the hole in the end portion. FIG. 7 shows details of the difference in the area ratio in the axial direction of the fixing roller of FIG. 1, and the area ratio is set in accordance with the generally used paper size. Corresponding to the postcard size which is the narrowest historical width used, the area ratio of the hole to the roller surface in the range of 110 mm in the central portion (the range of A shown in FIG. 7) is set to 70%. In FIG. 7, the area ratio is 67% in the range B corresponding to the B5R size, the area ratio is 60% in the range C corresponding to the A4R size, and the area ratio is 45% in the range D corresponding to the B5 and B4 sizes. In the remaining E range, the area ratio is set to 35%.
[0039]
In addition, as shown in FIG. 8, the area ratio can be adjusted by reducing the number of holes in one circumferential direction relatively at the center and less at the end as another method.
[0040]
FIG. 9 shows the effect of increasing the temperature of the non-sheet passing portion by relatively reducing the area ratio of the holes to the roller surface at the end as described above. The comparison target roller is a conventionally used fixing roller having no holes, the fixing roller having an area ratio constant in the axial direction (70% area ratio), and the fixing shown in FIG. 1 (detailed area ratio is FIG. 5). Regarding the rollers, the thickness of each core is 1 mm. The measurement was performed by measuring the temperature at three points in the axial direction (detailed measurement points are shown at the bottom of the graph in FIG. 9) for each roller when B5R size paper was continuously passed.
[0041]
Focusing on the temperature curve, the temperature rise of the non-sheet passing portion of the fixing roller shown in FIG. 1 is advantageous not only for a roller having a constant hole area ratio but also for a conventional roller.
[0042]
【The invention's effect】
A transfer having a rotating roller and a pressure member such as a pressure roller or a pressure belt that is brought into contact with the roller with a predetermined pressure, and a toner image transferred between the roller and the pressure member In the fixing device that heats and melts the toner image by fusing the material to fuse it onto the transfer material, the core metal of the roller is formed in a hollow cylindrical shape or a substantially cylindrical shape having a plurality of holes. In addition, since the area ratio of the hole per unit area is high in the central part in the longitudinal direction and low at the end part, the start-up time can be shortened by reducing the heat capacity and the energy consumption can be reduced. It is possible to suppress the temperature rise.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a fixing roller according to the present invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a fixing device of FIG. 4. FIG. 3 is a correlation diagram of pressure and crushing amount. FIG. 5 is a schematic diagram of a fixing roller cored bar relating to Example 1. FIG. 6 is a diagram showing a difference in rise time due to a difference in fixing roller cored bar. FIG. 7 is a diagram showing a change in area ratio of holes in the axial direction. 8] Diagram showing difference in rise time due to difference in fixing roller core metal [Fig. 9] Diagram showing difference in temperature rise at non-sheet passing portion due to core metal difference [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photosensitive drum 2 Metal core 3 Primary charger 4 Tube 5a Mirror 5b Mirror 5c Mirror 6 Aperture part 7 Transfer charger 8 Cleaning device 9 Fixing device 10 Fixing roller 11 Pressure roller 13 Thermistor 14 Fixing control device 17 Web 18 Winding Roller 19 Press roller 30 Document base 31 Light source 35 Laser light 41 Cassette 42 Paper feed roller 43 Registration roller 45 Conveyor belt 46 Paper discharge tray 12A Main heater 12B Sub heater CM Cleaning mechanism N Nip part P Recording medium
