JP2009156901A - Fixing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、記録用紙に加熱加圧処理を施すためのニップ部を構成するヒートローラおよびプレスローラを有し、前記ヒートローラ内に内蔵されたヒータで前記ニップ部を加熱しながら、トナー画像および記録用紙を加圧して、トナー画像を記録用紙に定着させる定着装置に関する。 The present invention has a heat roller and a press roller that constitute a nip portion for subjecting a recording sheet to heat and pressure treatment, and while heating the nip portion with a heater built in the heat roller, The present invention relates to a fixing device that pressurizes a recording sheet to fix a toner image on the recording sheet.
コピー機、ファクシミリ装置、複合機などの電子写真方式の画像形成装置に適用される定着装置は、トナー画像が形成された記録用紙をニップ部で加熱加圧処理することによりトナー画像を記録用紙に定着させている。このような定着装置では、ヒートローラを短時間で所定の温度に昇温すること、さらに、ヒートローラを効率よく加熱することが求められている。 A fixing device applied to an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile machine, or a multifunction machine heats and presses a recording paper on which a toner image is formed at a nip portion, thereby converting the toner image onto the recording paper. Established. In such a fixing device, it is required to raise the temperature of the heat roller to a predetermined temperature in a short time and to heat the heat roller efficiently.
この種の要請に関して、特許文献1では、定着ローラの両端を熱伝導率が低い熱可塑性樹脂の軸受部材で支持して、定着ローラの熱が軸受、駆動歯車、ハウジングなどへ無駄に散逸するのを防いで、加熱時間を短縮している。また、特許文献2では、定着ローラと軸受部材との間に断熱部材を設けている。そこでは、ハロゲンヒータで加熱された定着ローラの熱が断熱部材によって軸受部材へと逃げることを防いで、定着装置の熱効率の向上を図っている。
With respect to this type of request, in Patent Document 1, both ends of the fixing roller are supported by a bearing member made of a thermoplastic resin having low thermal conductivity, and the heat of the fixing roller is wastedly dissipated to a bearing, a drive gear, a housing, and the like. Prevents the heating time. In
特許文献1、2によれば、定着ローラの両端から軸受などに熱が逃げるのを防いで、昇温時間の短縮や熱効率の向上をある程度は実現できる。しかし、この種の定着装置では、定着ローラとプレスローラとで構成されるニップ部を含む、定着ローラの全体を熱源で過熱している。そのため、定着ローラは定着動作に必要のない部分まで無駄に加熱されていることになりその分だけ無駄がある。また、定着ローラの昇温に要する時間が長くなる不利もある。当然、無駄に加熱する分だけ定着装置の熱効率が低下し消費電力が大きくなる。
According to
本発明の目的は、ヒートローラーのニップ部から他の部分への無駄な熱伝導を阻止して、ヒートローラのニップ部を速やかに所定の温度まで上昇させることができる定着装置を得ることにある。本発明の目的は、定着動作に必要なヒートローラのニップ部のみを集中的に加熱して不必要なエネルギー消費を排除し、これにより、ヒータの熱効率を向上し省エネルギーに貢献できる定着装置を得ることにある。 An object of the present invention is to obtain a fixing device that can prevent wasteful heat conduction from the nip portion of the heat roller to other portions and quickly raise the nip portion of the heat roller to a predetermined temperature. . An object of the present invention is to intensively heat only the nip portion of the heat roller necessary for the fixing operation to eliminate unnecessary energy consumption, thereby obtaining a fixing device that can improve the thermal efficiency of the heater and contribute to energy saving. There is.
本発明は、記録用紙に加熱加圧処理を施すためのニップ部を構成するヒートローラおよびプレスローラを有し、トナー画像を記録用紙に定着させる定着装置を対象とする。ヒートローラは中空円筒状のローラ芯で構成されて、ローラ芯の内部にヒータが配置してある。ローラ芯は、ニップ部を構成する主管部と、主管部の両端に設けられて軸受で回転自在に支持される支持管部とからなる。以て、主管部と支持管部との隣接部に、主管部から支持管部への熱伝導を阻止する遮熱部を設けることを特徴とする。 The present invention is directed to a fixing device that includes a heat roller and a press roller that constitute a nip portion for subjecting a recording sheet to heat and pressure, and fixes a toner image onto the recording sheet. The heat roller is composed of a hollow cylindrical roller core, and a heater is disposed inside the roller core. The roller core is composed of a main pipe part constituting the nip part, and a support pipe part provided at both ends of the main pipe part and rotatably supported by bearings. Thus, a heat shield part that prevents heat conduction from the main pipe part to the support pipe part is provided in an adjacent part between the main pipe part and the support pipe part.
具体的には、遮熱部の断面積を主管部の断面積より小さくして、主管部から支持管部への熱伝導を阻止する。 Specifically, the cross-sectional area of the heat shield part is made smaller than the cross-sectional area of the main pipe part to prevent heat conduction from the main pipe part to the support pipe part.
さらに具体的には、遮熱部の筒壁の周方向に複数個の遮熱孔を形成して、遮熱部の断面積を主管部の断面積より小さくする。あるいは、遮熱部の筒壁の周方向に遮熱溝を凹み形成して、遮熱部の断面積を主管部の断面積より小さくする。その場合の遮熱溝は周回状に形成することができる。 More specifically, a plurality of heat shield holes are formed in the circumferential direction of the cylindrical wall of the heat shield part so that the cross sectional area of the heat shield part is smaller than the cross sectional area of the main pipe part. Alternatively, a heat shield groove is recessed in the circumferential direction of the cylindrical wall of the heat shield part so that the cross sectional area of the heat shield part is smaller than the cross sectional area of the main pipe part. In this case, the heat shield groove can be formed in a circular shape.
上記の実施形態とは別の形態で熱伝導を阻止することができ、そこでは遮熱部を断熱材で形成し、主管部と支持管部とを遮熱部を介して接続することにより、主管部から支持管部への熱伝導を阻止する。 Heat conduction can be prevented in a form different from the above embodiment, in which the heat shield part is formed of a heat insulating material, and the main pipe part and the support pipe part are connected via the heat shield part, Prevents heat conduction from the main tube to the support tube.
本発明の定着装置においては、ニップ部を構成する主管部と支持管部との隣接部に遮熱部を設けるので、ヒータで加熱された主管部の熱が支持管部へ伝導するのを遮熱部で阻止して、主管部の熱がニップ部以外の部分へ無駄に伝導するのを阻止できる。これにより、主管部から支持管部側への無駄な熱伝導に伴う主管部の温度低下を大幅に抑止でき、ヒートローラのニップ部を速やかに所定の温度まで昇温できる。また、ニップ部に対応するヒートローラの主管部のみをヒータで集中的に加熱するので、ヒートローラの加熱形態に無駄がなく、その分だけヒータの熱効率を向上させて省エネルギーに貢献できる。 In the fixing device according to the present invention, since the heat shield portion is provided adjacent to the main tube portion and the support tube portion constituting the nip portion, the heat of the main tube portion heated by the heater is blocked from being conducted to the support tube portion. It is possible to prevent the heat of the main pipe portion from being unnecessarily conducted to a portion other than the nip portion by blocking the heat portion. Thereby, the temperature drop of the main pipe part accompanying useless heat conduction from the main pipe part to the support pipe part side can be largely suppressed, and the nip part of the heat roller can be quickly heated to a predetermined temperature. In addition, since only the main pipe portion of the heat roller corresponding to the nip portion is intensively heated by the heater, there is no waste in the heating mode of the heat roller, and the heat efficiency of the heater can be improved correspondingly, thereby contributing to energy saving.
遮熱部の断面積を主管部の断面積より小さくする定着装置によれば、遮熱部の断面積が小さい分だけ熱伝導面積を小さくして、主管部から支持管部へ伝導しようとする熱総量を減少できる。その結果、主管部から支持管部側への無駄な熱伝導に伴う主管部の温度低下を大幅に抑止して、ヒートローラのニップ部を速やかに所定の温度まで昇温できる。また、ヒートローラに孔加工や溝加工を施すなど簡単な機械加工を施すことで、遮熱部の断面積を小さくし熱伝導を阻止できるので、ヒートローラの基本構造を変更する必要がなく、熱伝導阻止機能を付加するためのコストの増加を抑止できる。既存のヒートローラであっても簡単な追加工を施すだけで、熱伝導阻止機能を付加できる。 According to the fixing device that makes the cross-sectional area of the heat shield part smaller than the cross-sectional area of the main pipe part, the heat conduction area is made small by the small cross-sectional area of the heat shield part, and it tries to conduct from the main pipe part to the support pipe part The total amount of heat can be reduced. As a result, the temperature drop of the main pipe part due to wasteful heat conduction from the main pipe part to the support pipe part side can be largely suppressed, and the nip part of the heat roller can be quickly raised to a predetermined temperature. In addition, by applying simple machining such as drilling and grooving to the heat roller, the cross-sectional area of the heat shield can be reduced and heat conduction can be prevented, so there is no need to change the basic structure of the heat roller. An increase in cost for adding a heat conduction blocking function can be suppressed. Even with an existing heat roller, a heat conduction blocking function can be added by simply performing additional work.
筒壁の周方向に複数個の遮熱孔を形成して遮熱部を構成する定着装置によれば、ローラ芯に切削加工を施すだけで断面積を小さくすることができる。したがって、断熱材で形成した断熱部品などを使用して熱伝導を阻止する場合に比べて、ヒートローラを安価に製作することができ、定着装置のコストの上昇を抑えることができる。 According to the fixing device that forms the heat shield portion by forming a plurality of heat shield holes in the circumferential direction of the cylindrical wall, the cross-sectional area can be reduced simply by cutting the roller core. Therefore, the heat roller can be manufactured at a lower cost and the increase in the cost of the fixing device can be suppressed as compared with the case where heat conduction is prevented by using a heat insulating component formed of a heat insulating material.
筒壁の周方向に遮熱溝を凹み形成して遮熱部を構成する定着装置によれば、上記と同様にヒートローラを安価に製作することができる。また、複数個の遮熱孔で遮熱部を構成する場合には、ヒートローラの内部の熱が遮熱部を介して散逸するのを防止できる点で有利である。とくに、遮熱溝を周回状に形成する場合には旋削加工によって遮熱部を形成できるので、遮熱部を付加することに伴う製造コストの増加を著しく抑止できる。使用時には、主管部の熱が遮熱部を介して支持管部へ伝導するのを避けられないが、遮熱溝を周回状に形成すると、遮熱部の周方向における熱伝導量を均一にできるので、遮熱部に隣接する主管部の周方向の熱分布が不均一になるのを解消できる。 According to the fixing device that forms the heat shield portion by forming the heat shield groove in the circumferential direction of the cylindrical wall, the heat roller can be manufactured at a low cost as described above. Further, when the heat shield portion is constituted by a plurality of heat shield holes, it is advantageous in that the heat inside the heat roller can be prevented from being dissipated through the heat shield portion. In particular, when the heat shield groove is formed in a circular shape, since the heat shield portion can be formed by turning, an increase in manufacturing cost accompanying the addition of the heat shield portion can be remarkably suppressed. In use, it is inevitable that the heat of the main pipe part is conducted to the support pipe part through the heat shield part, but if the heat shield groove is formed in a circular shape, the amount of heat conduction in the circumferential direction of the heat shield part is made uniform. Therefore, it is possible to eliminate the uneven heat distribution in the circumferential direction of the main pipe portion adjacent to the heat shield portion.
遮熱部を断熱材で形成して、主管部と支持管部との間に遮熱部を配置する定着装置によれば、主管部から支持管部側への無駄な熱伝導をさらに効果的に阻止できる。したがって、ヒートローラのニップ部を速やかに所定の温度まで昇温できるうえ、ヒーター熱の無駄な消費を抑止できる分だけヒータの熱効率を向上させて、定着装置の省エネルギーにさらに貢献できる。 According to the fixing device in which the heat shield part is formed of a heat insulating material and the heat shield part is arranged between the main pipe part and the support pipe part, wasteful heat conduction from the main pipe part to the support pipe part side is further effectively performed. Can be prevented. Therefore, the nip portion of the heat roller can be quickly raised to a predetermined temperature, and the heat efficiency of the heater can be improved by the amount that can prevent useless consumption of the heater heat, thereby further contributing to energy saving of the fixing device.
(第1実施例) 図1から図4に、本発明に係る定着装置を、コピー機能とファクシミリ機能とを備えた複合機の定着装置に適用した実施形態を示す。図2において複合機1は、枚葉紙(以下、単に用紙と記す)Pの一群が載置される給紙カセット2と、給紙カセット2から送られてきた用紙Pに対してトナー画像を転写して画像形成を行う画像記録部3と、画像記録部3で画像形成処理が施された用紙Pに対して加熱・加圧処理を施してトナー画像を用紙Pに定着させる定着装置4と、これら画像記録部3および定着装置4の上方に配置された画像読取部5とを含む。画像読取部5の上面には、各種操作ボタンを有する操作パネル6と、自動原稿搬送装置(ADF)7が設けられている。
First Embodiment FIGS. 1 to 4 show an embodiment in which a fixing device according to the present invention is applied to a fixing device of a multifunction machine having a copy function and a facsimile function. In FIG. 2, the multi function device 1 displays a toner image on a
複合機1の内部には、給紙カセット2から画像記録部3を経て排紙部8に至る用紙搬送路Rが形成されている。コピー動作等に伴う画像形成時には、給紙カセット2の上端部に配置した給紙ローラ9を回転駆動することにより、用紙Pが搬送路Rに1枚ずつ繰り出される。画像記録部3は、帯電ドラム11を含む感光体ユニット10と、感光体ユニット10にトナーを供給するトナーカートリッジ12とを含んで構成する。
Inside the multi-function device 1, a paper transport path R is formed from the
図3に示すように、定着装置4は、ヒートローラ15とプレスローラ16とを具備し、両ローラ15・16の間に用紙Pに対する加熱加圧処理を施すニップ部Nが形成される。ヒートローラ15には、ヒートローラ15を介してニップ部Nを加熱するためのヒータ17、具体的にはハロゲンヒータが内蔵されている。ヒータ17で加熱される領域は、ニップ部Nの領域とほぼ同一であり、図1ではこの有効加熱領域を大径管部として図示している。ヒートローラ15は、熱伝導率が高いアルミニウム等の金属を中空円筒状に成形したローラ芯18の外周面に、トナーの剥離性向上を目的としてポリテトラフルオロエチレン(PTFE)によるコーティング処理を施してなる。
As shown in FIG. 3, the fixing device 4 includes a
ヒートローラ15に対して並列状に配置されるプレスローラ16は、回転軸19の外周面にシリコンゴム等からなる弾性体層20を形成し、さらにその外周面に先と同様のPTFEコーティング処理を施してなる。回転軸19の両端部を圧縮ばね21・21で付勢することにより、プレスローラ16の弾性体層20はヒートローラ15に常時圧接される。画像形成時における両ローラ15・16は、ニップ部Nに送給された用紙Pを排紙部8へ送り出す方向に回転する。これらヒートローラ15、プレスローラ16等を四角箱状のケース22内に組み付けてユニット部品化している。
The
ローラ芯18は、ニップ部Nを構成する主管部24と、ケース22に固定される軸受27・27でそれぞれ支持される支持管部25・25と、主管部24の両端に隣接配置される遮熱部26・26とで構成する。一方の支持管部25には、不図示の駆動部の終段ギヤに噛み合うギヤ28が装着されており、この駆動部からの回転駆動力を受けて、ヒートローラ15が回転駆動される。
The
上記の遮熱部26・26は、先の主管部24から各支持管部25・25への熱伝導を阻止して、ヒートローラ15のニップ部Nを集中的に加熱するために設ける。図1および図4に示すように、遮熱部26・26は、ローラ芯18の筒壁に長円状の8個の遮熱孔31を一定間隔おきに形成して構成する。遮熱孔31はローラ芯18にミリング加工を施して形成する。このように遮熱孔31を筒壁の周方向へ一定間隔おきに形成することにより、主管部24と支持管部25は、周方向に隣接する遮熱孔31の間の橋絡部32のみを介して連続することとなる。その結果、遮熱部26の断面積を主管部24に比べて小さくすることができる。したがって、ヒータ17で加熱された主管部24の熱は先の橋絡部32を介して伝導するしかなく、支持管部25に伝導する熱量を減少して主管部24の温度低下を阻止できる。
The
遮熱孔31の数は、8ヶ所とは限らず適宜変更できる。遮熱孔31は1列のみ形成したが、複数列であってもよい。複数列にした場合には、各列の遮熱孔31の位相をずらすことができる。 The number of the heat shield holes 31 is not limited to eight and can be changed as appropriate. Although the heat shielding holes 31 are formed in only one row, a plurality of rows may be used. In the case of multiple rows, the phase of the heat shield holes 31 in each row can be shifted.
(第2実施例) 図5に、本発明に係る定着装置の第2の実施形態を示す。定着装置4の構成は、第1実施例と同一であるので説明は省略する。そこでは、ローラ芯18の筒周壁に遮熱溝33を周回状に設けて遮熱部26とし、遮熱部26の断面積を主管部24に比べて小さくした。遮熱溝33は、ローラ芯18に切削加工を施して形成する。ヒータ17で加熱された主管部24の熱は、遮熱溝33の溝底の橋絡部32を介して伝導するしかなく、これにより支持管部25に熱が伝導するのを遅らせることができ、その分だけ主管部24の温度低下を阻止できることとなる。
Second Example FIG. 5 shows a second embodiment of a fixing device according to the present invention. Since the configuration of the fixing device 4 is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted. In this case, a
遮熱溝33は外周面に形成したが、内周面であってもよい。遮熱溝33は1列のみ形成したが、複数列であってもよい。遮熱溝33は、断続する状態で形成することができ、その場合の遮熱溝33は、先の遮熱孔31と同様にローラ芯18にミリング加工を施して形成するとよい。
Although the
上記のように、各遮熱部26・26に複数個の遮熱孔31や遮熱溝33を設けて、遮熱部26の断面積を小さくすると、遮熱部26における熱伝導量を低下できる。したがって、支持管部25側への熱伝導による主管部24の温度低下を阻止して、ヒートローラ15のニップ部Nを速やかに所定の温度まで昇温することができる。加えて、主管部24の温度低下を阻止できる分だけ熱損失を低下しながら、ヒートローラ15のニップ部Nをヒータ17で集中的に加熱することができ、ヒータ17の熱効率を向上させて省エネルギーに貢献できる。
As described above, if a plurality of heat shield holes 31 and
遮熱孔31または遮熱溝33で遮熱部26を構成すると、ローラ芯18を切削加工するだけで断面積を小さくすることができる。したがって、別途断熱部材などを使用する場合に比べて安価に製作することができ、定着装置のコストの上昇を抑えることができる。
When the
(第3実施例) 図6に、本発明に係る定着装置の第3の実施形態を示す。そこでは遮熱部26を熱伝導率が低い耐熱性のプラスチック材(断熱材)で形成し、主管部24と支持管部25とを遮熱部26を介して接続することにより、主管部24から支持管部26への熱伝導を阻止できるようにした。遮熱部26は、主管部24と同じ外径の円筒体からなり、両側に主管部24および支持管部25に内嵌する薄肉の連結筒部35を備えている。図示していないが、主管部24および支持管部25と連結筒部35とはビスで締結固定する。なお、遮熱部26を形成する断熱材としては、耐熱性を有する繊維強化複合プラスチック材や、セラミックス、ゴムなどプラスチック以外の素材を適用できる。
Third Example FIG. 6 shows a third embodiment of a fixing device according to the present invention. In this case, the
4 定着装置
15 ヒートローラ
16 プレスローラ
17 ヒータ
18 ローラ芯
27 軸受
24 主管部
25 支持管部
26 遮熱部
31 遮熱孔
33 遮熱溝
N ニップ部
P 記録用紙
4 fixing
Claims (6)
前記ヒートローラは中空円筒状のローラ芯で構成されて、該ローラ芯の内部にヒータが配置されており、
前記ローラ芯は、前記ニップ部を構成する主管部と、前記主管部の両端に設けられて軸受で回転自在に支持される支持管部とからなり、
前記主管部と前記支持管部との隣接部に、前記主管部から前記支持管部への熱伝導を阻止する遮熱部が設けてあることを特徴とする定着装置。 A fixing device having a heat roller and a press roller constituting a nip portion for subjecting a recording sheet to heat and pressure, and fixing a toner image on the recording sheet,
The heat roller is composed of a hollow cylindrical roller core, and a heater is disposed inside the roller core,
The roller core is composed of a main pipe part that constitutes the nip part, and a support pipe part that is provided at both ends of the main pipe part and is rotatably supported by a bearing,
A fixing device, wherein a heat shielding portion for preventing heat conduction from the main tube portion to the support tube portion is provided in an adjacent portion between the main tube portion and the support tube portion.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007331614A JP2009156901A (en) | 2007-12-25 | 2007-12-25 | Fixing device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2014513769A (en) * | 2011-05-10 | 2014-06-05 | ボーグワーナー インコーポレーテッド | Exhaust gas turbocharger |
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2007
- 2007-12-25 JP JP2007331614A patent/JP2009156901A/en active Pending
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