JP2009162808A - Image heating apparatus - Google Patents

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JP2009162808A JP2007339239A JP2007339239A JP2009162808A JP 2009162808 A JP2009162808 A JP 2009162808A JP 2007339239 A JP2007339239 A JP 2007339239A JP 2007339239 A JP2007339239 A JP 2007339239A JP 2009162808 A JP2009162808 A JP 2009162808A
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Atsushi Iwasaki
岩崎  敦志
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image heating apparatus which can shorten warming up time for having the temperature of a heating rotor raised to the temperature for heating an image carried on recording material and shut down a heating action of the heating body when the heating body is out of control. <P>SOLUTION: The image heating apparatus includes a heating body 11 emitting radiant heat and the heating rotor 30 which is heated to the temperature corresponding to the radiant heat emitted by the heating body and heats an image T carried on the recording material P. In this case, a heat transmitting rotor 21 forming a heat transmitting nip section N1 by being brought into contact with the heating rotor and a safety element 22 for sensing the temperature of the heat transmitting rotor are provided in the image heating apparatus. The heat transmission rotor is heated by radiation of the radiated heat emitted by the heating body and transmits the heat for heating the image carried on the recording material to the heating rotor through the heat transmitting nip section. The safety element senses when the temperature of the heat transmitting rotor which is heated by radiation of the radiated heat emitted by the heating body exceeds the temperature corresponding to the heat for heating the image held on the recording material and shuts down the heating action of the heating body. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタ等の画像形成装置に搭載する加熱定着装置として用いれば好適な像加熱装置に関する。   The present invention relates to an image heating apparatus suitable for use as a heat fixing apparatus mounted on an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or an electrophotographic printer.

電子写真式の複写機やプリンタに搭載する加熱定着装置として、熱ローラ方式の加熱定着装置が知られている。   A heat roller type heat fixing device is known as a heat fixing device mounted on an electrophotographic copying machine or printer.

図8に熱ローラ方式の加熱定着装置の一例の概略模型図を示す。   FIG. 8 shows a schematic model diagram of an example of a heat roller type heat fixing device.

500は加熱用回転体としての定着ローラである。定着ローラ500において、アルミニウムやステンレス製の中空芯金501の内部には加熱手段としてのハロゲンランプ510を配設させてある。このハロゲンランプ510に対して不図示の電源から通電してハロゲンランプ510を発熱させ、定着ローラ500を、中空芯金501の内部から、被加熱材としての転写材P上のトナー像Tのトナーを融解させるのに十分な温度に加熱する。   Reference numeral 500 denotes a fixing roller as a heating rotator. In the fixing roller 500, a halogen lamp 510 as a heating unit is disposed inside a hollow cored bar 501 made of aluminum or stainless steel. The halogen lamp 510 is energized from a power source (not shown) to generate heat, and the fixing roller 500 is moved from the inside of the hollow cored bar 501 to the toner of the toner image T on the transfer material P as a material to be heated. Heat to a temperature sufficient to melt.

また転写材P上のトナーをオフセットすることなく、転写材P上に定着するために、定着ローラ500の中空芯金501の外周面上にはシリコーンゴム等を薄肉に形成した弾性層502が形成されている。さらにその弾性層502の外周面上には離型性に優れた性能を示すポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、パーフルオロアルコキシテトラフルオロエチレン共重合体(PFA)よりなる離型層503が形成されている。   Further, in order to fix the toner on the transfer material P onto the transfer material P without offsetting, an elastic layer 502 formed of a thin silicone rubber or the like is formed on the outer peripheral surface of the hollow core metal 501 of the fixing roller 500. Has been. Further, a release layer 503 made of polytetrafluoroethylene (PTFE) and perfluoroalkoxytetrafluoroethylene copolymer (PFA) having excellent release properties is formed on the outer peripheral surface of the elastic layer 502. Yes.

520は上記定着ローラ500に対する加圧部材としての加圧ローラである。加圧ローラ520は、定着ローラ500に対して略並行に配列され、ローラ長手両端部において不図示の加圧バネにより付勢されて定着ローラ500に対して圧接した状態に保持されている。加圧ローラ520は、芯金521の外周面上にシリコーンゴムや発泡シリコーンゴム等を厚肉に形成した弾性層522が形成されている。さらにその弾性層522の外周面上には、最外層としてPTFEやPFAよりなる離型層523が形成されている。この加圧ローラ520の弾性により定着ローラ500と加圧ローラ520の両ローラ間のニップ部(定着ニップ部)Nに十分なニップ幅を形成することができる。   Reference numeral 520 denotes a pressure roller as a pressure member for the fixing roller 500. The pressure rollers 520 are arranged substantially in parallel with the fixing roller 500, and are held in a state of being pressed against the fixing roller 500 by being urged by pressure springs (not shown) at both ends of the roller. The pressure roller 520 is formed with an elastic layer 522 formed of a thick silicone rubber or foamed silicone rubber on the outer peripheral surface of the core metal 521. Further, a release layer 523 made of PTFE or PFA is formed on the outer peripheral surface of the elastic layer 522 as the outermost layer. Due to the elasticity of the pressure roller 520, a sufficient nip width can be formed at the nip portion (fixing nip portion) N between the fixing roller 500 and the pressure roller 520.

定着ローラ500の表面にはサーミスタ530を接触させている。サーミスタ530は、定着ローラ500の外周面(表面)の温度を検知しその検知信号を温調制御部に出力する。温調制御部では、サーミスタ530からの検知信号に基づいて所定の温度で転写材P上のトナー像Tを加熱するようにハロゲンランプ510への給電をon/off制御する。   A thermistor 530 is in contact with the surface of the fixing roller 500. The thermistor 530 detects the temperature of the outer peripheral surface (surface) of the fixing roller 500 and outputs the detection signal to the temperature control unit. The temperature control unit performs on / off control of power supply to the halogen lamp 510 so as to heat the toner image T on the transfer material P at a predetermined temperature based on a detection signal from the thermistor 530.

また、定着ローラ500の表面温度を感知できる位置には安全素子としてのサーモスイッチ540が配置されている。   A thermo switch 540 as a safety element is disposed at a position where the surface temperature of the fixing roller 500 can be sensed.

そして、定着ローラ500と加圧ローラ520を回転させ、ニップ部Nに未定着トナー像Tを担持させた転写材Pを画像面を定着ローラ500側にして導入して挟持搬送させる。これにより、転写材P上のトナー像Tが定着ローラ500の熱とニップ部Nの圧力を受けて転写材P面上に加熱定着される。   Then, the fixing roller 500 and the pressure roller 520 are rotated, and the transfer material P carrying the unfixed toner image T in the nip portion N is introduced with the image surface facing the fixing roller 500 and is nipped and conveyed. As a result, the toner image T on the transfer material P is heated and fixed on the surface of the transfer material P under the heat of the fixing roller 500 and the pressure of the nip portion N.

定着ローラ500の中空芯金501は、熱容量をできるだけ小さく抑え、かつより高い熱伝導性を有しながらも機械的強度と加圧たわみ許容量を満足させるような材質、外径、肉厚が選択される。例えばアルミニウムの場合、外径20〜50mm、肉厚1.5〜3mmを必要としていた。   For the hollow cored bar 501 of the fixing roller 500, a material, an outer diameter, and a wall thickness are selected so that the heat capacity is kept as small as possible and the mechanical strength and the allowable deflection of pressure are satisfied while having higher thermal conductivity. Is done. For example, in the case of aluminum, an outer diameter of 20 to 50 mm and a wall thickness of 1.5 to 3 mm are required.

また、中間層である弾性層502、及び最外層である離型層503は熱伝導性が小さいため、定着性の観点から厚く形成することができない。弾性層502は通常0.1〜2.5mm厚(もしくは弾性層なし)、離型層503は通常10〜50μmの厚みで形成されている。   Further, the elastic layer 502 which is an intermediate layer and the release layer 503 which is an outermost layer have a low thermal conductivity, and thus cannot be formed thick from the viewpoint of fixability. The elastic layer 502 is usually formed with a thickness of 0.1 to 2.5 mm (or no elastic layer), and the release layer 503 is usually formed with a thickness of 10 to 50 μm.

また加圧ローラ520は、転写材Pの搬送中にトナーが融解するのに十分なニップ幅を得るために通常2〜4mm程度の肉厚と、40〜65°(ASKER−C、9.8N荷重時)程度のローラ表面硬度が必要となる。   The pressure roller 520 has a thickness of about 2 to 4 mm and 40 to 65 ° (ASKER-C, 9.8 N) in order to obtain a nip width sufficient for the toner to melt during conveyance of the transfer material P. A roller surface hardness of about (when loaded) is required.

しかしながら熱ローラ方式の加熱定着装置は、基本的に定着ローラ500の中空芯金501から離型層503までの各部材を、転写材Pに対する加熱定着動作以前に十分蓄熱させておく必要がある。そのため、熱ローラ方式の加熱定着装置においては、転写材Pに対する加熱定着動作以前に定着ローラ500の中空芯金501から離型層503までの各部材を十分蓄熱させておくためのウォームアップ時間を数十秒から数分要していた。   However, the heat roller type heat fixing device basically needs to sufficiently store the respective members from the hollow cored bar 501 to the release layer 503 of the fixing roller 500 before the heat fixing operation for the transfer material P. Therefore, in the heat roller type heat fixing device, before the heat fixing operation for the transfer material P, the warm-up time for sufficiently storing each member from the hollow cored bar 501 to the release layer 503 of the fixing roller 500 is set. It took tens of seconds to minutes.

画像形成装置に搭載する加熱定着装置にはウォームアップ時間の大幅短縮が要求されている。この要求を満足できる加熱定着装置として、従来、特許文献1や特許文献2に開示されるような外部輻射加熱方式の加熱定着装置が提案されている。   A heat fixing device mounted on an image forming apparatus is required to greatly reduce the warm-up time. As a heat fixing apparatus that can satisfy this requirement, an external radiation heating type heat fixing apparatus as disclosed in Patent Documents 1 and 2 has been proposed.

図9に外部輻射加熱方式の加熱定着装置の一例の概略模型図を示す。   FIG. 9 shows a schematic model diagram of an example of a heat fixing device of an external radiation heating method.

610はハロゲンランプ等の輻射加熱体である。611は薄肉のステンレス鋼等よりなる湾曲した反射板である。この反射板611によって加熱体610の周辺を覆っている。反射板611は、反射板611の加熱体610側の内面が鏡面反射加工され光学的反射性能を有している。   Reference numeral 610 denotes a radiant heater such as a halogen lamp. Reference numeral 611 denotes a curved reflector made of thin stainless steel or the like. The reflector 611 covers the periphery of the heating body 610. The reflection plate 611 has an optical reflection performance by mirror-reflecting the inner surface of the reflection plate 611 on the heating body 610 side.

定着ローラ600は、芯金601の外周面上にシリコーンゴムや発泡シリコーンゴム等よりなる弾性層602を有し、その弾性層602の外周面上に最外層としてPFA等よりなる離型層603を有している。定着ローラ600を反射板611の切り欠き開口611aに対向配置させ、加熱体610の輻射熱により定着ローラ600の外周面(表面)を加熱する。   The fixing roller 600 has an elastic layer 602 made of silicone rubber, foamed silicone rubber, or the like on the outer peripheral surface of the core metal 601, and a release layer 603 made of PFA or the like as an outermost layer on the outer peripheral surface of the elastic layer 602. Have. The fixing roller 600 is disposed opposite the notch opening 611 a of the reflection plate 611, and the outer peripheral surface (surface) of the fixing roller 600 is heated by the radiant heat of the heating body 610.

外部輻射加熱方式の加熱定着装置は熱ローラ方式の加熱定着装置と異なり、定着ローラ600全体にわたる高熱伝導性を必要としないため、弾性層602の肉厚等を適宜設定できる。一般的に、転写材Pのトナー像担持面と対向する定着ローラ600表面は、軟らかいほうが転写材P面とトナー像Tとを包み込む効果が高いため、より低温でトナー像Tを加熱定着させるために適度な肉厚と低硬度に設定することが好ましい。   Unlike the heat roller type heat fixing device, the external radiation heating type heat fixing device does not require high thermal conductivity over the entire fixing roller 600, and therefore the thickness of the elastic layer 602 can be set as appropriate. In general, the softer surface of the fixing roller 600 facing the toner image carrying surface of the transfer material P has a higher effect of wrapping the transfer material P surface and the toner image T, so that the toner image T is heated and fixed at a lower temperature. It is preferable to set an appropriate thickness and low hardness.

620は上記定着ローラ600に対する加圧部材である。加圧部材620は、定着ローラ600に対して略並行に配列され、長手両端部において不図示の加圧バネにより付勢されて定着ローラ600に対して圧接した状態に保持されている。
加圧部材620は、芯金621の外周面上にシリコーンゴムや発泡シリコーンゴム等よりなる弾性層622を形成し、さらにその弾性層622の外周面上に最外層としてPTFEやPFAよりなる離型層623を形成した中実の弾性加圧ローラである。加圧部材620は、中実の弾性加圧ローラに限られず金属等よりなる中空パイプの外周面上に弾性層を形成し、さらにその弾性層の外周面上に離型層を形成した中空の弾性加圧ローラでもよい。
Reference numeral 620 denotes a pressure member for the fixing roller 600. The pressure members 620 are arranged substantially in parallel with the fixing roller 600 and are held in a state of being pressed against the fixing roller 600 by being urged by pressure springs (not shown) at both longitudinal ends.
The pressure member 620 is formed with an elastic layer 622 made of silicone rubber, foamed silicone rubber or the like on the outer peripheral surface of the cored bar 621, and a mold release made of PTFE or PFA as the outermost layer on the outer peripheral surface of the elastic layer 622. It is a solid elastic pressure roller on which a layer 623 is formed. The pressure member 620 is not limited to a solid elastic pressure roller, and is a hollow member in which an elastic layer is formed on the outer peripheral surface of a hollow pipe made of metal or the like, and a release layer is formed on the outer peripheral surface of the elastic layer. An elastic pressure roller may be used.

定着ローラ600と加圧ローラ620のいずれか、あるいは定着ローラ600と加圧ローラ620の両方について、適度な弾性を持たせることによって、定着ローラ600と加圧ローラ620の両ローラ間のニップ部Nに十分なニップ幅を形成することができる。   Either one of the fixing roller 600 and the pressure roller 620, or both the fixing roller 600 and the pressure roller 620 is provided with an appropriate elasticity, so that the nip portion N between both the fixing roller 600 and the pressure roller 620 is provided. A sufficient nip width can be formed.

定着ローラ600の表面にはサーミスタ630を接触させている。サーミスタ630は、定着ローラ600の外周面(表面)の温度を検知しその検知信号を温調制御部に出力する。温調制御部では、サーミスタ630からの検知信号に基づいて所定の温度で転写材P上のトナー像Tを加熱するようにハロゲンランプ610への給電をon/off制御する。   A thermistor 630 is in contact with the surface of the fixing roller 600. The thermistor 630 detects the temperature of the outer peripheral surface (surface) of the fixing roller 600 and outputs the detection signal to the temperature control unit. The temperature control unit performs on / off control of power supply to the halogen lamp 610 so as to heat the toner image T on the transfer material P at a predetermined temperature based on a detection signal from the thermistor 630.

そして、定着ローラ600と加圧ローラ620を回転させ、ニップ部Nに未定着トナー像Tを担持させた転写材Pを画像面を定着ローラ600側にして導入して挟持搬送させる。これにより、転写材P上のトナー像Tが定着ローラ600の熱とニップ部Nの圧力を受けて転写材P面上に加熱定着される。   Then, the fixing roller 600 and the pressure roller 620 are rotated, and the transfer material P carrying the unfixed toner image T in the nip portion N is introduced with the image surface facing the fixing roller 600 and is nipped and conveyed. As a result, the toner image T on the transfer material P is heated and fixed on the surface of the transfer material P under the heat of the fixing roller 600 and the pressure of the nip portion N.

この加熱定着装置は、加熱体610からの輻射熱エネルギーで定着ローラ600表面を局部集中的に加熱することが可能であり、且つ、転写材P上のトナー像Tの加熱動作の際には定着ローラ表面からトナー像Tへの熱伝達性が重要な要素である。言い換えれば、定着ローラ600内部への蓄熱が十分でなくともそれ自体はトナー像Tの加熱定着性に対して重要な要素ではない。したがって、定着ローラ600を蓄熱させなくてもよい分だけ、転写材P上のトナー像Tに対して定着ローラ600の表面温度を定着可能温度まで昇温させる速度は速く、所謂ウォームアップ時間を大幅に短縮することが可能となる。
特開平7−152271号公報 特開2002−43026号公報
This heating and fixing device can locally heat the surface of the fixing roller 600 with radiant heat energy from the heating body 610, and the fixing roller is heated during the heating operation of the toner image T on the transfer material P. Heat transfer from the surface to the toner image T is an important factor. In other words, even if the heat accumulation inside the fixing roller 600 is not sufficient, the heat is not an important factor for the heat fixing property of the toner image T itself. Accordingly, the speed at which the surface temperature of the fixing roller 600 is raised to the fixable temperature with respect to the toner image T on the transfer material P is fast, so that the so-called warm-up time is greatly increased. It becomes possible to shorten to.
Japanese Patent Laid-Open No. 7-152271 JP 2002-43026 A

外部輻射加熱方式の加熱定着装置は、上述のようにウォームアップ時間を大幅に短縮できる利点がある一方で、加熱体が暴走して異常昇温するような場合には即座に加熱体の加熱動作を止めることが求められている。加熱体の暴走を監視する方法としては、加熱体の温度や加熱体への供給電流をモニタする方法があるが、加熱体が暴走した場合に加熱体の加熱動作を即座に止めるには温度ヒューズやサーモスイッチ等に代表される安全素子を用いる方が好ましい。   The external radiant heating type heat fixing device has the advantage that the warm-up time can be greatly shortened as described above, but when the heated body runs out of control and heats up abnormally, the heating body is immediately heated. Is required to stop. As a method of monitoring the runaway of the heating element, there is a method of monitoring the temperature of the heating element and the current supplied to the heating element, but if the heating element runs away, a thermal fuse is used to immediately stop the heating operation of the heating element. It is preferable to use a safety element represented by a thermo switch or the like.

一般的に、加熱定着装置内に安全素子を配置する場合の留意点は以下のとおりである。   In general, the following points should be noted when a safety element is arranged in a heat fixing device.

(1)安全素子配置箇所の温度について、通常加熱状態(正常時)と加熱体暴走状態(異常時)の両状態を確実に区別できる温度範囲であるとともに、安全素子の仕様は、通常加熱時に作動せず、加熱体暴走時に作動する仕様であること。   (1) The temperature of the location where the safety element is located is a temperature range in which both the normal heating state (normal state) and the heated body runaway state (abnormal state) can be reliably distinguished. It is a specification that does not work and works when the heated object runs away.

(2)通常加熱時において、安全素子によって通常加熱性能を阻害せず、且つ誤作動しない箇所に安全素子を配置すること。   (2) During normal heating, the safety element should be placed in a location where the safety element does not hinder normal heating performance and does not malfunction.

(3)加熱体暴走時において、加熱定着装置の駆動有無、紙詰まりや紙巻きつき等の滞留有無に関わらず、安全素子が確実に作動すること。   (3) The safety element should operate reliably during the heating element runaway, regardless of whether the heat fixing device is driven or not, and whether there is paper jam or paper wrapping.

上記留意点を考慮したうえで、図9に示す加熱定着装置に安全素子としてのサーモスイッチ640を配置する位置を検討する。例えば位置Aに相当する反射板611の裏面側では、定着ローラ600とサーモスイッチ640との間に加熱源であるハロゲンランプ610が介在するためにサーモスイッチ640は定着ローラ600温度が正常範囲かどうかを殆ど区別できない。すなわち(1)を満足するための配置が困難である。位置Bに相当するハロゲンランプ610と定着ローラ600との間では、ハロゲンランプ610からの輻射熱がサーモスイッチ640により遮蔽されるため定着ローラ600の加熱性能が落ちる可能性がある。またサーモスイッチ640自身が輻射加熱されるために誤作動する可能性がある。すなわち(2)を満足する配置が困難である。位置Cに相当する定着ローラ600表面への対向位置では、加熱定着装置が定着ローラ600の回転駆動を行なっている場合は定着ローラ600が異常温度になるとサーモスイッチ640を作動できる。しかし加熱定着装置が定着ローラ600の回転駆動を行なっていない場合は定着ローラ600の局部的な温度上昇に対してすばやくサーモスイッチ640を作動させることが難しい。すなわち(3)を満足する配置が困難である。   Considering the above points to consider, the position where the thermo switch 640 as a safety element is arranged in the heat fixing apparatus shown in FIG. 9 will be examined. For example, on the back side of the reflecting plate 611 corresponding to the position A, a halogen lamp 610 as a heating source is interposed between the fixing roller 600 and the thermo switch 640, so that the thermo switch 640 determines whether or not the temperature of the fixing roller 600 is in a normal range. Can hardly be distinguished. That is, the arrangement for satisfying (1) is difficult. Between the halogen lamp 610 corresponding to the position B and the fixing roller 600, since the radiant heat from the halogen lamp 610 is shielded by the thermo switch 640, the heating performance of the fixing roller 600 may be lowered. Further, since the thermo switch 640 itself is radiantly heated, it may malfunction. That is, it is difficult to arrange to satisfy (2). At the position facing the surface of the fixing roller 600 corresponding to the position C, when the fixing roller 600 is rotationally driven by the heat fixing device, the thermo switch 640 can be operated when the fixing roller 600 reaches an abnormal temperature. However, when the heat fixing device does not rotate the fixing roller 600, it is difficult to quickly operate the thermo switch 640 against a local temperature rise of the fixing roller 600. That is, it is difficult to arrange to satisfy (3).

そこで、本発明の目的は、記録材の担持する像を加熱するための温度に加熱回転体を昇温させるウォームアップ時間を短縮でき、かつ加熱体が暴走した場合に加熱体の加熱動作を遮断できるようにした像加熱装置を提供することにある。   Accordingly, the object of the present invention is to shorten the warm-up time for raising the temperature of the heating rotator to the temperature for heating the image carried on the recording material, and to interrupt the heating operation of the heating element when the heating element runs away. An object of the present invention is to provide an image heating apparatus which can be used.

上記目的を達成するための構成は、輻射熱を発する加熱体と、前記加熱体の発する輻射熱に対応する温度に加熱され記録材の担持する像を加熱する加熱回転体と、を有する像加熱装置において、前記加熱回転体と接触して熱伝達ニップ部を形成する熱伝達回転体と、前記熱伝達回転体の温度を感知する安全素子と、を有し、前記熱伝達回転体は、前記加熱体の発する輻射熱で輻射加熱され記録材の担持する像を加熱するための熱を前記熱伝達ニップ部を介して前記加熱回転体に伝達し、前記安全素子は、前記加熱体の発する輻射熱で輻射加熱された前記熱伝達回転体の温度が記録材の担持する像を加熱するための熱に対応する温度を超えたことを感知し前記加熱体の加熱動作を遮断することを特徴とする。   In order to achieve the above object, an image heating apparatus includes: a heating body that emits radiant heat; and a heating rotator that heats an image carried by a recording material that is heated to a temperature corresponding to the radiant heat generated by the heating body. A heat transfer rotator that forms a heat transfer nip portion in contact with the heating rotator, and a safety element that senses the temperature of the heat transfer rotator. Heat for radiantly heating by the radiant heat generated by the recording material is transmitted to the heating rotating body via the heat transfer nip portion, and the safety element is radiantly heated by the radiant heat generated by the heated body. And detecting that the temperature of the heat transfer rotating body exceeds the temperature corresponding to the heat for heating the image carried by the recording material, and interrupting the heating operation of the heating body.

本発明によれば、記録材の担持する像を加熱するための温度に加熱回転体を昇温させるウォームアップ時間を短縮でき、かつ加熱体が暴走した場合に加熱体の加熱動作を遮断できるようにした像加熱装置を提供することができる。   According to the present invention, the warm-up time for raising the temperature of the heating rotator to the temperature for heating the image carried on the recording material can be shortened, and the heating operation of the heating element can be interrupted when the heating element runs away. An image heating apparatus can be provided.

本発明を図面に基づいて説明する。   The present invention will be described with reference to the drawings.

[実施例1]
(1)画像形成装置例
図7は本発明に係る像加熱装置を加熱定着装置として搭載できる画像形成装置の一例の構成模型図である。この画像形成装置は、電子写真画像形成方式を用いて、記録紙、OHPシート等の転写材に画像を形成するカラー画像形成装置(フルカラーレーザープリンタ)である。この画像形成装置は、転写材(記録材)Pの最大通紙幅が216mm、転写材Pの画像形成プロセス速度が240mm/秒である。
[Example 1]
(1) Example of Image Forming Apparatus FIG. 7 is a structural model diagram of an example of an image forming apparatus in which the image heating apparatus according to the present invention can be mounted as a heat fixing apparatus. This image forming apparatus is a color image forming apparatus (full color laser printer) that forms an image on a transfer material such as recording paper or an OHP sheet using an electrophotographic image forming system. In this image forming apparatus, the maximum sheet passing width of the transfer material (recording material) P is 216 mm, and the image forming process speed of the transfer material P is 240 mm / second.

本実施例に示す画像形成装置は、画像形成装置の筐体を構成する画像形成装置本体101に、イエローY、マゼンタM、シアンC、ブラックBkの各色のトナー画像を形成する第1〜第4の4つの画像形成ステーションSY,SM,SC,SBkを有する。各ステーションS(Y〜Bk)は、像担持体としてのドラム形状の電子写真感光体(以下、感光体ドラムと記す)102を有する。各感光体ドラム102の周囲には、帯電ローラ(帯電手段)103と、レーザースキャナユニット(露光手段)104と、現像装置(現像手段)105と、転写ローラ(転写手段)106と、クリーニング装置(クリーニング手段)107が配設されている。そして、各ステーションS(Y〜Bk)の感光体ドラム101と対向するように静電搬送ベルト(転写材搬送手段)108が配設してある。静電搬送ベルト108は、駆動ローラ109aと、従動ローラ109bの二軸に張架されている。この静電搬送ベルト108を挟んで各感光体ドラム102と対向させて転写ローラ106を配置することによって感光体ドラム101と静電搬送ベルト108との間に転写部Tnを形成している。   The image forming apparatus according to the present exemplary embodiment forms first to fourth toner images of each color of yellow Y, magenta M, cyan C, and black Bk on an image forming apparatus main body 101 that constitutes a housing of the image forming apparatus. Have four image forming stations SY, SM, SC, and SBk. Each station S (Y to Bk) has a drum-shaped electrophotographic photosensitive member (hereinafter referred to as a photosensitive drum) 102 as an image carrier. Around each photosensitive drum 102, a charging roller (charging means) 103, a laser scanner unit (exposure means) 104, a developing device (developing means) 105, a transfer roller (transfer means) 106, and a cleaning device ( Cleaning means) 107 is provided. An electrostatic conveyance belt (transfer material conveyance unit) 108 is disposed so as to face the photosensitive drum 101 of each station S (Y to Bk). The electrostatic conveyance belt 108 is stretched around two axes of a driving roller 109a and a driven roller 109b. A transfer roller T is formed between the photosensitive drum 101 and the electrostatic conveyance belt 108 by disposing the transfer roller 106 so as to face the respective photosensitive drums 102 with the electrostatic conveyance belt 108 interposed therebetween.

本実施例の画像形成装置は、プリント信号を入力すると、所定の画像形成制御シーケンスに従い各ステーションS(Y〜Bk)の所定の部材を順次駆動する。各ステーションS(Y〜Bk)の感光体ドラム102は不図示の回転駆動系によって矢印方向へ所定の周速度(プロセススピード)で回転される。その感光体ドラム102と同期して静電搬送ベルト108も回転駆動系によって駆動ローラ109aにより矢印方向へ該各感光体ドラム102の回転周速度に対応した周速度で回転される。   When a print signal is input, the image forming apparatus according to the present exemplary embodiment sequentially drives predetermined members of the stations S (Y to Bk) according to a predetermined image formation control sequence. The photosensitive drums 102 of the stations S (Y to Bk) are rotated at a predetermined peripheral speed (process speed) in the direction of the arrow by a rotation drive system (not shown). In synchronization with the photosensitive drum 102, the electrostatic conveyance belt 108 is also rotated by the driving roller 109a in the direction of the arrow by the rotational driving system at a peripheral speed corresponding to the rotational peripheral speed of the photosensitive drum 102.

まず、1色目のイエローYのステーションSYにおいて、感光体ドラム102の外周面(表面)を帯電ローラ103により所定の極性・電位に均一に帯電する。次に、レーザースキャナユニット104により画像データ(画像情報)に応じたレーザービームLを感光体ドラム101表面に走査露光する。これによって均一に帯電された感光体ドラム102表面に画像データに応じた静電潜像が形成される。そしてこの潜像が現像装置105によりイエロートナー(現像剤)によって現像され、感光体ドラム102表面に熱溶融性のイエロートナー像(現像像)が形成される。同様の画像形成工程がマゼンタM、シアンC、ブラックKの各ステーションS(M〜Bk)においても行われる。そして各ステーションS(Y〜Bk)の感光体ドラム102表面に各色のトナー像(現像像)が形成される。   First, in the first color yellow Y station SY, the outer peripheral surface (front surface) of the photosensitive drum 102 is uniformly charged to a predetermined polarity and potential by the charging roller 103. Next, the laser beam L corresponding to the image data (image information) is scanned and exposed on the surface of the photosensitive drum 101 by the laser scanner unit 104. As a result, an electrostatic latent image corresponding to the image data is formed on the surface of the uniformly charged photosensitive drum 102. The latent image is developed by the developing device 105 with yellow toner (developer), and a heat-meltable yellow toner image (development image) is formed on the surface of the photosensitive drum 102. A similar image forming process is performed at each of the magenta M, cyan C, and black K stations S (M to Bk). Then, a toner image (development image) of each color is formed on the surface of the photosensitive drum 102 of each station S (Y to Bk).

一方、給送カセット110内に積載して収納された転写材Pはピックアップローラ111によりレジストローラ対112に送られる。次いでその転写材Pはレジストローラ対112によって静電搬送ベルト108の外周面(表面)上に搬送される。この転写材Pは静電搬送ベルト108の回転によって回転方向上流側の転写部Tnから回転方向下流側の転写部Tnまで搬送される。転写材Pにはその搬送過程において各感光体ドラム102のトナー像が転写部Tnで転写ローラ106により転写材P面上に順番に重ねて転写され、転写材Pは転写材P上にそのトナー像を未定着トナー像として担持する。   On the other hand, the transfer material P stacked and stored in the feeding cassette 110 is sent to the registration roller pair 112 by the pickup roller 111. Next, the transfer material P is transported onto the outer peripheral surface (front surface) of the electrostatic transport belt 108 by the registration roller pair 112. The transfer material P is conveyed from the transfer portion Tn on the upstream side in the rotation direction to the transfer portion Tn on the downstream side in the rotation direction by the rotation of the electrostatic conveyance belt 108. In the conveying process, the toner image on each photosensitive drum 102 is transferred onto the transfer material P by the transfer roller 106 in the order of being transferred onto the surface of the transfer material P by the transfer roller Tn. The image is carried as an unfixed toner image.

各ステーションS(Y〜Bk)において、転写材Pへのトナー像の転写後に感光体ドラム102表面に残った転写残トナーはクリーニング装置107に設けられているクリーニングブレードにより除去される。これによって感光体ドラム102は繰り返して次の画像形成に供される。   In each station S (Y to Bk), the transfer residual toner remaining on the surface of the photosensitive drum 102 after the transfer of the toner image to the transfer material P is removed by a cleaning blade provided in the cleaning device 107. Thus, the photosensitive drum 102 is repeatedly used for the next image formation.

静電搬送ベルト108表面から分離し転写部Tnを出た転写材Pは加熱定着装置100のニップ部N2に導入される。定着装置100はその転写材Pの担持する未定着トナー像をニップ部N2で挟持搬送する。そしてその搬送過程においてトナー像に熱と圧力を付与することによってトナー像を転写材P面上に加熱定着する。   The transfer material P separated from the surface of the electrostatic conveyance belt 108 and exiting the transfer portion Tn is introduced into the nip portion N2 of the heat fixing device 100. The fixing device 100 sandwiches and conveys the unfixed toner image carried by the transfer material P at the nip portion N2. The toner image is heated and fixed on the surface of the transfer material P by applying heat and pressure to the toner image in the conveying process.

定着装置100を出た転写材Pは排出ローラ113によって画像形成装置本体101の上部に設けられている排出トレイ114上に排出される。   The transfer material P exiting the fixing device 100 is discharged onto a discharge tray 114 provided on the upper part of the image forming apparatus main body 101 by a discharge roller 113.

(2)加熱定着装置
図1は加熱定着装置100の一例の横断側面模型図である。この加熱定着装置100は、外部輻射加熱方式の加熱定着装置である。
(2) Heat Fixing Device FIG. 1 is a cross-sectional side view of an example of the heat fixing device 100. The heat fixing apparatus 100 is an external radiation heating type heat fixing apparatus.

以下の説明において、加熱定着装置及び加熱定着装置を構成する部材に関し、長手方向とは転写材の面において転写材搬送方向と直交する方向である。短手方向とは転写材の面において転写材搬送方向と平行な方向である。幅とは短手方向の寸法である。   In the following description, regarding the heat fixing device and the members constituting the heat fixing device, the longitudinal direction is a direction orthogonal to the transfer material conveyance direction on the surface of the transfer material. The short side direction is a direction parallel to the transfer material conveyance direction on the surface of the transfer material. The width is a dimension in the short direction.

2a)加熱定着装置の全体構成
本実施例に示す加熱定着装置100は、加熱体11と、反射体12と、熱伝達回転体21と、安全素子22と、加熱回転体30と、加圧回転体40と、温度検知手段51などを有する。加熱体11と、反射体12と、熱伝達回転体21と、加熱回転体30と、加圧回転体40は、それぞれ長手方向に細長い部材である。
2a) Overall Configuration of Heat Fixing Device The heat fixing device 100 shown in this embodiment includes a heating body 11, a reflector 12, a heat transfer rotating body 21, a safety element 22, a heating rotating body 30, and a pressure rotation. It has a body 40, temperature detection means 51 and the like. The heating body 11, the reflector 12, the heat transfer rotating body 21, the heating rotating body 30, and the pressure rotating body 40 are members that are elongated in the longitudinal direction.

加熱回転体30として定着ローラを用いている。定着ローラ30は、中実の芯金31の外周面上にシリコーンゴムや発泡シリコーンゴム等よりなる弾性層32を2〜4mm程度の肉厚で形成し、その弾性層32の外周面上に最外層としてPTFEやPFA等よりなる離型層33を形成したものである。この定着ローラ30のローラ硬度は45〜65°(ASKER−C、9.8N荷重時)である。芯金31は中実の芯金に限られず中空の芯金であってもよい。本実施例では、定着ローラ30は、芯金31として外径14mmの中実のアルミニウムを使用し、弾性層32として肉厚3mmの発泡シリコーンゴムを使用し、離型層33として厚み30μmのPFA樹脂チューブを弾性層32に被覆した。そしてその定着ローラ30は芯金31の両端部が不図示の装置フレームに回転自在に保持されている。   A fixing roller is used as the heating rotator 30. In the fixing roller 30, an elastic layer 32 made of silicone rubber, foamed silicone rubber, or the like is formed on the outer peripheral surface of a solid core 31 with a thickness of about 2 to 4 mm, and the outermost surface of the elastic layer 32 is formed on the outermost surface. A release layer 33 made of PTFE, PFA or the like is formed as an outer layer. The roller hardness of the fixing roller 30 is 45 to 65 ° (ASKER-C, at 9.8 N load). The core metal 31 is not limited to a solid core metal but may be a hollow core metal. In this embodiment, the fixing roller 30 uses solid aluminum having an outer diameter of 14 mm as the core 31, uses foamed silicone rubber having a thickness of 3 mm as the elastic layer 32, and PFA having a thickness of 30 μm as the release layer 33. The elastic tube 32 was covered with a resin tube. The fixing roller 30 is rotatably held at both ends of a cored bar 31 by an apparatus frame (not shown).

加圧回転体40として加圧ローラを用いている。加圧ローラ40は、中空の芯金41の外周面上にシリコーンゴムや発泡シリコーンゴム等よりなる弾性層42を0.1〜4mm程度の肉厚で形成し、その弾性層42の外周面上に最外層としてPTFEやPFA等よりなる離型層43を形成したものである。芯金41は中空の芯金に限られず中実の芯金であってもよい。また、弾性層42を形成せず、芯金41上に離型層43を形成してあってもよい。本実施例に示す加圧ローラ40は、芯金41として外径18mm、厚み1mmの中空なステンレス鋼を使用し、弾性層42として肉厚2mmのシリコーンゴムを使用し、離型層43として厚み30μmのPFA樹脂チューブを弾性層42に被覆した。定着ローラ30の下方において定着ローラ30と並列に配された加圧ローラ40は芯金41の両端部が装置フレームに回転自在に保持されている。そしてその加圧ローラ40は不図示の加圧バネなどの加圧手段によって所定の加圧力で定着ローラ30側に加圧されている。その加圧力により加圧ローラ40の外周面(表面)を定着ローラ30の外周面(表面)に接触させ両ローラ40,30の弾性層42,32を弾性変形させている。これによって定着ローラ30表面と加圧ローラ40表面との間にニップ部(定着ニップ部)N2を形成している。   A pressure roller is used as the pressure rotator 40. The pressure roller 40 is formed by forming an elastic layer 42 made of silicone rubber, foamed silicone rubber or the like on the outer peripheral surface of a hollow core metal 41 with a thickness of about 0.1 to 4 mm, and on the outer peripheral surface of the elastic layer 42. A release layer 43 made of PTFE, PFA or the like is formed as the outermost layer. The cored bar 41 is not limited to a hollow cored bar and may be a solid cored bar. Further, the release layer 43 may be formed on the cored bar 41 without forming the elastic layer 42. The pressure roller 40 shown in this embodiment uses hollow stainless steel having an outer diameter of 18 mm and a thickness of 1 mm as the core metal 41, silicone rubber having a thickness of 2 mm as the elastic layer 42, and a thickness as the release layer 43. The elastic layer 42 was covered with a 30 μm PFA resin tube. Under the fixing roller 30, the pressure roller 40 arranged in parallel with the fixing roller 30 has both ends of a cored bar 41 rotatably held by the apparatus frame. The pressure roller 40 is pressed toward the fixing roller 30 with a predetermined pressure by a pressing means such as a pressure spring (not shown). With the applied pressure, the outer peripheral surface (surface) of the pressure roller 40 is brought into contact with the outer peripheral surface (surface) of the fixing roller 30 to elastically deform the elastic layers 42 and 32 of both rollers 40 and 30. Thus, a nip portion (fixing nip portion) N2 is formed between the surface of the fixing roller 30 and the surface of the pressure roller 40.

熱伝達回転体21として、耐熱性と熱伝導性を有する円筒状のパイプ(以下、熱伝達パイプと称する)を用いている。定着ローラ30の上方において定着ローラ30と並列に配された熱伝達パイプ21はその熱伝達パイプ21の両端部が装置フレームに回転自在に保持されている。そしてその熱伝達パイプ21は不図示の加圧バネなどの加圧手段によって所定の加圧力で定着ローラ30側に加圧されている。その加圧力により熱伝達パイプ21の外周面(表面)を定着ローラ30表面に接触させ定着ローラ30の弾性層32を弾性変形させることによって、定着ローラ30表面と熱伝達パイプ21表面との間に熱伝達ニップ部N1を形成している。   A cylindrical pipe (hereinafter referred to as a heat transfer pipe) having heat resistance and heat conductivity is used as the heat transfer rotating body 21. The heat transfer pipe 21 arranged in parallel with the fixing roller 30 above the fixing roller 30 has both ends of the heat transfer pipe 21 held rotatably by the apparatus frame. The heat transfer pipe 21 is pressed toward the fixing roller 30 with a predetermined pressing force by a pressing means such as a pressing spring (not shown). By applying the applied pressure, the outer peripheral surface (surface) of the heat transfer pipe 21 is brought into contact with the surface of the fixing roller 30 and the elastic layer 32 of the fixing roller 30 is elastically deformed, whereby the surface of the fixing roller 30 and the surface of the heat transfer pipe 21 are interposed. A heat transfer nip portion N1 is formed.

熱伝達パイプ21は、後述のように加熱体11の発する輻射熱エネルギー(以下、輻射熱と称す)により熱伝達パイプ21自身を効率的に昇温させるため、材質と構成によって低熱容量部材としてある。更に、熱伝達ニップN1の幅を広くとることにより効率的に熱放出させるため、熱伝達パイプ21の材質と構成によって耐高加圧部材(高加圧に対して塑性変形や破壊に対してマージンがある部材)としている。本実施例においては、アルミニウム、ステンレス鋼やセラミック材を薄肉中空パイプ状に形成した部材を熱伝達パイプ21の基材21a(図3)として使用した。つまり、基材21aは熱伝達ニップ部N1を形成しうる加圧力に対して塑性変形しない材料を用いて形成されている。熱伝達パイプ21の詳しい構成は追って説明する。   The heat transfer pipe 21 is a low heat capacity member depending on the material and configuration in order to efficiently raise the temperature of the heat transfer pipe 21 itself by radiant heat energy (hereinafter referred to as radiant heat) generated by the heating element 11 as described later. Further, in order to efficiently release heat by making the width of the heat transfer nip N1 wide, a high pressure-resistant member (margin for plastic deformation and breakage with respect to high pressure) depending on the material and configuration of the heat transfer pipe 21. There is a member). In this embodiment, a member formed of aluminum, stainless steel, or ceramic material in the shape of a thin hollow pipe was used as the base material 21a (FIG. 3) of the heat transfer pipe 21. That is, the base material 21a is formed using a material that does not undergo plastic deformation with respect to the applied pressure capable of forming the heat transfer nip portion N1. The detailed configuration of the heat transfer pipe 21 will be described later.

上述のニップ部N2は定着ローラ30と加圧ローラ40の長手方向全域にわたって5mm以上の幅に形成するのが好ましい。また、熱伝達ニップ部N1も熱伝達パイプ21と定着ローラ30の長手方向全域にわたって5mm以上の幅に形成するのが好ましい。本実施例では、定着ローラ30に対する熱伝達パイプ21からの加圧力と、定着ローラ30に対する加圧ローラ40からの加圧力を、それぞれ98〜392N(10〜40kgf)に設定することによって5mm以上の幅のニップ部N1,N2を形成している。本実施例の加熱定着装置は、各ニップ部N1,N2の幅を5mm以上確保でき、かつ各ニップ部N1,N2を形成するための加圧力に耐えられる構成であれば、熱伝達パイプ21、定着ローラ30及び加圧ローラ40の回転体構成・加圧構成に限定されない。   The nip portion N2 is preferably formed with a width of 5 mm or more over the entire lengthwise direction of the fixing roller 30 and the pressure roller 40. Further, the heat transfer nip portion N1 is preferably formed to have a width of 5 mm or more over the entire longitudinal direction of the heat transfer pipe 21 and the fixing roller 30. In this embodiment, the pressing force from the heat transfer pipe 21 to the fixing roller 30 and the pressing force from the pressure roller 40 to the fixing roller 30 are set to 98 to 392 N (10 to 40 kgf), respectively. The nip portions N1 and N2 having a width are formed. The heat-fixing device of this embodiment can secure the width of each nip portion N1, N2 to 5 mm or more and can withstand the applied pressure for forming each nip portion N1, N2, so that the heat transfer pipe 21, It is not limited to the rotating body configuration / pressure configuration of the fixing roller 30 and the pressure roller 40.

加熱体11は、輻射熱を放出する棒状の熱源である。本実施例においては加熱体11として定格電力800W(100V入力時)のハロゲンランプを使用した。このハロゲンランプ11は、ハロゲンランプ11の発する輻射熱で熱伝達パイプ(熱伝達回転体)20表面を輻射加熱する箇所に配置されている。そしてハロゲンランプ11はその箇所でハロゲンランプ11の両端部が装置フレームに固定保持されている。加熱体11はハロゲンランプに限られず所望の輻射熱量が得られるものであれば炭素系発熱体などを使用してよい。   The heating body 11 is a rod-shaped heat source that emits radiant heat. In the present embodiment, a halogen lamp having a rated power of 800 W (when 100 V is input) is used as the heating element 11. The halogen lamp 11 is disposed at a location where the surface of the heat transfer pipe (heat transfer rotating body) 20 is radiantly heated by the radiant heat generated by the halogen lamp 11. The halogen lamp 11 is fixed and held at both ends of the halogen lamp 11 by the apparatus frame. The heating element 11 is not limited to a halogen lamp, and a carbon-based heating element may be used as long as a desired amount of radiant heat can be obtained.

反射体12として、光学的反射性能と耐熱性を有するステンレス製の曲面反射板を使用した。曲面反射板12は、横断面略半楕円形状に形成され熱伝達パイプ21側に切り欠き開口12aを有する。曲面反射板12の内面は鏡面加工が施されている。そしてその反射板12の内側にはハロゲンランプ11が配置されている。この曲面反射板12は、曲面反射板12の両端部が装置フレームに固定保持され、ハロゲンランプ11の発する輻射熱を曲面反射板12の内面で反射し切り欠き開口12a方向へ集中的に放射させるように構成されている。曲面反射板12の熱放射効率を高める方法として、例えば曲面反射板12の外面に断熱部材等を配置してもよい。   As the reflector 12, a curved curved plate made of stainless steel having optical reflection performance and heat resistance was used. The curved reflector 12 is formed in a substantially semi-elliptical shape in cross section and has a notch opening 12a on the heat transfer pipe 21 side. The inner surface of the curved reflector 12 is mirror-finished. A halogen lamp 11 is disposed inside the reflector 12. The curved reflector 12 is configured such that both ends of the curved reflector 12 are fixedly held on the apparatus frame, and the radiant heat generated by the halogen lamp 11 is reflected by the inner surface of the curved reflector 12 so as to be radiated in the direction of the notch opening 12a. It is configured. As a method for increasing the thermal radiation efficiency of the curved reflector 12, for example, a heat insulating member or the like may be disposed on the outer surface of the curved reflector 12.

安全素子22は、熱伝達パイプ21の異常昇温を感知してハロゲンランプ11の加熱動作(加熱体の通電動作)即ちハロゲンランプ11への通電を遮断するための素子である。この安全素子22は、ハロゲンランプ11の通電回路中にハロゲンランプ11と直列に接続されている(図2)。本実施例においては安全素子22として定格作動温度230℃の温度ヒューズを使用している。安全素子22は温度ヒューズに限られずサーモスイッチやサーモスタットを使用してもよい。この安全素子22は、装置フレームに取り付けられている不図示の支持部材により支持され熱伝達パイプ21の内部で熱伝達パイプ21の内周面(内面)と接触するように配置されている。本実施例では、安全素子22は熱伝達パイプ21内面と接触するように配置してあるが、ハロゲンランプ11の暴走を短時間のうちに感知できれば熱伝達パイプ21の外部に配置してもよい。熱伝達パイプ21の外部に安全素子22を配置する場合、安全素子22はハロゲンランプ11の発する輻射熱により直接輻射加熱されない箇所に配置される。安全素子22として非接触型のサーモスイッチ等を用いる場合も同様、熱伝達パイプ21の内部若しくは熱伝達パイプ21の外部に配置してもよい。   The safety element 22 is an element for detecting an abnormal temperature rise in the heat transfer pipe 21 and interrupting the heating operation of the halogen lamp 11 (energization operation of the heating body), that is, the energization to the halogen lamp 11. The safety element 22 is connected in series with the halogen lamp 11 in the energization circuit of the halogen lamp 11 (FIG. 2). In this embodiment, a thermal fuse having a rated operating temperature of 230 ° C. is used as the safety element 22. The safety element 22 is not limited to a thermal fuse, and a thermo switch or a thermostat may be used. The safety element 22 is supported by a support member (not shown) attached to the apparatus frame and is disposed inside the heat transfer pipe 21 so as to be in contact with the inner peripheral surface (inner surface) of the heat transfer pipe 21. In the present embodiment, the safety element 22 is disposed so as to contact the inner surface of the heat transfer pipe 21. However, if the runaway of the halogen lamp 11 can be detected in a short time, the safety element 22 may be disposed outside the heat transfer pipe 21. . When the safety element 22 is disposed outside the heat transfer pipe 21, the safety element 22 is disposed at a location that is not directly radiantly heated by the radiant heat generated by the halogen lamp 11. Similarly, when a non-contact type thermo switch or the like is used as the safety element 22, it may be arranged inside the heat transfer pipe 21 or outside the heat transfer pipe 21.

温度検知手段51としてサーミスタなどの温度検知素子を用いている。温度検知素子51は装置フレームに設けられた保持部材により保持され定着ローラ30表面と接触している。温度検知素子51は、定着ローラ30の長手方向において大サイズの転写材と小サイズの転写材が必ず通過する領域(通紙領域)に配置される。或いは温度検知素子51は、定着ローラ30の長手方向において大サイズの転写材Pが通過する領域(通紙領域)、及び小サイズの転写材Pが通過する領域(通紙領域)にそれぞれ配置される。   A temperature detecting element such as a thermistor is used as the temperature detecting means 51. The temperature detection element 51 is held by a holding member provided in the apparatus frame and is in contact with the surface of the fixing roller 30. The temperature detecting element 51 is arranged in a region (paper passing region) through which a large size transfer material and a small size transfer material always pass in the longitudinal direction of the fixing roller 30. Alternatively, the temperature detection element 51 is arranged in a region (paper passing region) through which the large transfer material P passes in the longitudinal direction of the fixing roller 30 and a region (paper passing region) through which the small transfer material P passes. The

2b)加熱定着装置の加熱定着動作
図1及び図2を用いて加熱定着装置100の加熱定着動作を説明する。
2b) Heat Fixing Operation of Heat Fixing Device The heat fixing operation of the heat fixing device 100 will be described with reference to FIGS.

図2は加熱定着装置100の給電制御系の説明図である。   FIG. 2 is an explanatory diagram of a power supply control system of the heat fixing apparatus 100.

加圧ローラ40の芯金41の一端部に設けられた不図示の駆動ギアが定着モータM(図1)により回転駆動されることによって、加圧ローラ41は矢印方向へ回転する。この加圧ローラ41の回転によりニップ部N2において加圧ローラ40表面と定着ローラ30表面との摩擦力により定着ローラ30に回転力が作用する。その回転力により定着ローラ30は矢印方向へ加圧ローラ40の回転速度とほぼ同じ周速度で従動回転する。この定着ローラ30の回転力により熱伝達ニップ部N1において定着ローラ30表面と熱伝達パイプ21との摩擦力により熱伝達パイプ21に回転力が作用する。その回転力により熱伝達パイプ21は矢印方向へ定着ローラ30の回転速度とほぼ同じ周速度で従動回転する。   When a driving gear (not shown) provided at one end of the cored bar 41 of the pressure roller 40 is rotationally driven by the fixing motor M (FIG. 1), the pressure roller 41 rotates in the arrow direction. By the rotation of the pressure roller 41, a rotational force acts on the fixing roller 30 by the frictional force between the surface of the pressure roller 40 and the surface of the fixing roller 30 at the nip portion N2. Due to the rotational force, the fixing roller 30 is driven to rotate in the direction of the arrow at substantially the same peripheral speed as that of the pressure roller 40. The rotational force acts on the heat transfer pipe 21 by the frictional force between the surface of the fixing roller 30 and the heat transfer pipe 21 in the heat transfer nip portion N1 due to the rotational force of the fixing roller 30. Due to the rotational force, the heat transfer pipe 21 is driven to rotate in the direction of the arrow at a circumferential speed substantially the same as the rotational speed of the fixing roller 30.

制御手段としてのMPU61(図2)は、通電制御手段としてのトライアック62をonする。これにより電源63から安全素子22を通じてハロゲンランプ11に通電される。ハロゲンランプ11は通電されることにより輻射熱を発しその輻射熱は曲面反射板12の切り欠き開口12aを通じて熱伝達パイプ21表面に集中的に放射される。熱伝達パイプ21表面はハロゲンランプ11の発する輻射熱で加熱され昇温する。ハロゲンランプ11の発する輻射熱で加熱された熱伝達パイプ21表面の熱は熱伝達ニップ部N1を通じて定着ローラ30表面に伝達される。そしてその定着ローラ30表面は熱伝達パイプ21表面の加熱温度に応じた温度に加熱され昇温する。その定着ローラ30の表面温度を温度検知素子51が検知する。MPU61はその温度検知素子51の出力信号(温度検知信号)を取り込みその出力信号に基づいてトライアック62によりハロゲンランプ11に通電する電力を制御することによって定着ローラ30の表面温度を所定の定着温度(目標温度)に維持する。   The MPU 61 (FIG. 2) as the control means turns on the triac 62 as the energization control means. As a result, the halogen lamp 11 is energized from the power source 63 through the safety element 22. The halogen lamp 11 emits radiant heat when energized, and the radiant heat is radiated intensively to the surface of the heat transfer pipe 21 through the notch opening 12a of the curved reflector 12. The surface of the heat transfer pipe 21 is heated by the radiant heat generated by the halogen lamp 11 and the temperature is raised. The heat on the surface of the heat transfer pipe 21 heated by the radiant heat generated by the halogen lamp 11 is transmitted to the surface of the fixing roller 30 through the heat transfer nip portion N1. The surface of the fixing roller 30 is heated to a temperature corresponding to the heating temperature of the surface of the heat transfer pipe 21 and the temperature is raised. The temperature detection element 51 detects the surface temperature of the fixing roller 30. The MPU 61 takes in the output signal (temperature detection signal) of the temperature detection element 51 and controls the power supplied to the halogen lamp 11 by the triac 62 based on the output signal, thereby changing the surface temperature of the fixing roller 30 to a predetermined fixing temperature ( Maintain target temperature).

定着ローラ30の表面温度が定着温度に維持され、かつ加圧ローラ40の回転による定着ローラ30の回転周速度が定常化した状態において、ニップ部N2に未定着トナー像Tを担持した転写材Pが導入される。そしてその転写材Pがニップ部N2で定着ローラ30と加圧ローラ40とにより挟持搬送され定着ローラ30表面の熱とニップ部N2の圧力が転写材Pのトナー像Tに付与されることによってトナー像Tは転写材Pの面上に加熱定着される。   In a state where the surface temperature of the fixing roller 30 is maintained at the fixing temperature and the rotation peripheral speed of the fixing roller 30 is stabilized by the rotation of the pressure roller 40, the transfer material P carrying the unfixed toner image T in the nip portion N2 is obtained. Is introduced. Then, the transfer material P is nipped and conveyed by the fixing roller 30 and the pressure roller 40 at the nip portion N2, and the heat of the surface of the fixing roller 30 and the pressure of the nip portion N2 are applied to the toner image T of the transfer material P. The image T is heated and fixed on the surface of the transfer material P.

2c)熱伝達パイプ(熱伝達回転体)の詳細
図3は熱伝達パイプ21の層構成の説明図である。
2c) Details of Heat Transfer Pipe (Heat Transfer Rotator) FIG. 3 is an explanatory diagram of the layer structure of the heat transfer pipe 21.

本実施例に示す熱伝達パイプ21は、アルミニウム、ステンレス鋼やセラミック材を薄肉の中空パイプ形状に形成した基材21aの外周面上に離型層21bを設けたものである。離型層21bとしては、PFAやPTFEを塗工、焼成することにより1〜10μm程度の薄膜に形成したものを使用した。また熱伝達パイプ21の長手方向長さを240mmに設定した。   The heat transfer pipe 21 shown in the present embodiment is obtained by providing a release layer 21b on the outer peripheral surface of a base material 21a in which aluminum, stainless steel, or a ceramic material is formed into a thin hollow pipe shape. As the release layer 21b, a thin film having a thickness of about 1 to 10 μm was used by applying and baking PFA or PTFE. The longitudinal length of the heat transfer pipe 21 was set to 240 mm.

先に2a)の項で述べたように、熱伝達パイプ21は低熱容量部材であり、且つ耐高加圧部材である必要がある。本実施例の熱伝達パイプ21の具体的な要求性能は、以下のとおりである。   As described in the section 2a), the heat transfer pipe 21 needs to be a low heat capacity member and a high pressure resistant member. The specific required performance of the heat transfer pipe 21 of the present embodiment is as follows.

i)熱伝達パイプ21を輻射加熱した際における、高速昇温性能
ハロゲンランプ11に電力を800W投入させて熱伝達パイプ21を回転させながら輻射加熱した際、常温(25℃)から200℃まで立ち上がる時間が15秒以内、好ましくは8秒以内であること。
i) High-speed temperature rising performance when the heat transfer pipe 21 is radiantly heated When the heat transfer pipe 21 is radiantly heated while rotating the heat transfer pipe 21 by applying 800 W of electric power to the halogen lamp 11, the temperature rises from room temperature (25 ° C) to 200 ° C. The time is within 15 seconds, preferably within 8 seconds.

ii)熱伝達パイプ21を両端支持して等分布荷重した際における、低撓み量と荷重安全性
熱伝達パイプ21の長手方向に沿う熱伝達ニップ部N1の長手形状を略均等幅に形成するため、熱伝達パイプ21に加わる荷重98〜392N(10〜40kgf)に対して、熱伝達パイプ21の最大撓み量yが1mm以内、好ましくは0.5mm以内であること。ここで、最大撓み量yは以下の式により算出される。
ii) Low deflection amount and load safety when the heat transfer pipe 21 is supported at both ends and equally distributed load In order to form the longitudinal shape of the heat transfer nip portion N1 along the longitudinal direction of the heat transfer pipe 21 with a substantially uniform width. The maximum deflection y of the heat transfer pipe 21 is within 1 mm, preferably within 0.5 mm, with respect to the load 98 to 392N (10 to 40 kgf) applied to the heat transfer pipe 21. Here, the maximum deflection amount y is calculated by the following equation.

y=5×p×L/(384×E×I)
p:単位長さ当りの荷重(等分布荷重の場合、p=総荷重/L)
L:支持間隔
E:ヤング率
I:断面2次モーメント=π×(R−r)/64
R:パイプ外径
r:パイプ内径
また、荷重撓みにより生じる最大応力σaと、各材質の引張強さ(破壊・変形に対する極限応力)σsとの比すなわち安全率(=σs/σa)が200%以上、好ましくは300%以上であること。ここで、最大応力σaは以下の式により算出される。
y = 5 × p × L 4 / (384 × E × I)
p: Load per unit length (in case of equally distributed load, p = total load / L)
L: Support interval E: Young's modulus I: Second moment of section = π × (R 4 −r 4 ) / 64
R: pipe outer diameter r: pipe inner diameter Further, the ratio of the maximum stress σa caused by load deflection to the tensile strength (extreme stress against fracture / deformation) σs of each material, that is, the safety factor (= σs / σa) is 200%. Above, preferably 300% or more. Here, the maximum stress σa is calculated by the following equation.

σa=p×L/(8×Z)
Z:断面係数=π×(R−r)/(32×R)
発明者は熱伝達パイプ21の部材選定のため、基材21aの材質と構成(外径、厚み)について事前検討を行い、上記要求性能を満足する部材構成を見積もった。本実施例において検討した材質の撓みと熱に関連する物性を表1に示し、上記i)とii)についての判定結果を○△×形式でまとめたものを表2〜表4に示す。
σa = p × L 2 / ( 8 × Z)
Z: Section modulus = π × (R 4 −r 4 ) / (32 × R)
The inventor made a preliminary study on the material and configuration (outer diameter, thickness) of the base material 21a to select a member for the heat transfer pipe 21, and estimated a member configuration that satisfies the required performance. Table 1 shows the physical properties related to the bending and heat of the materials examined in this example, and Table 2 to Table 4 summarize the determination results for the above i) and ii) in the form of .DELTA..DELTA.x.





表2〜4それぞれにおいて、基材21aが総合判定で○の構成を有する場合、熱伝達パイプ21の自己昇温性能は高く、且つ加圧力に対する耐加圧性能を有することにより熱伝達ニップ部N1の幅を5mm以上形成できる。そのため、定着ローラ30表面に対して効率的に熱伝達させることが可能となる。   In each of Tables 2 to 4, when the base material 21a has a configuration of “good” in the overall determination, the heat transfer pipe 21 has a high self-temperature raising performance and has a pressure resistance against pressurization, whereby the heat transfer nip N1 Can be formed with a width of 5 mm or more. Therefore, heat can be efficiently transferred to the surface of the fixing roller 30.

下記の構成の加熱定着装置を搭載する画像形成装置を用いて、事前にウォームアップ運転していない常温状態から印刷動作を開始した場合における、熱伝達パイプ21表面と定着ローラ30表面の温度推移を放射温度計で測定した結果を図4に示す。   The temperature transition of the surface of the heat transfer pipe 21 and the surface of the fixing roller 30 when the printing operation is started from the room temperature state where the warm-up operation is not performed in advance using the image forming apparatus equipped with the heat fixing apparatus having the following configuration. The results measured with a radiation thermometer are shown in FIG.

加熱定着装置において、熱伝達パイプ21の基材21aの例として、表4において総合判定が○であった、外径20mm、厚み0.5mmのチッ化アルミニウム製パイプを使用した。そして、熱伝達ニップ部N1を形成する加圧力を245N(25kgf)とし、ニップ部N2を形成する加圧力を同じく245Nとした。また、温度検知素子51による定着ローラ30表面温度の制御値(定着温度)を170℃とした。   In the heat fixing device, as an example of the base material 21a of the heat transfer pipe 21, an aluminum nitride pipe having an outer diameter of 20 mm and a thickness of 0.5 mm and having a comprehensive judgment in Table 4 was used. The pressure for forming the heat transfer nip N1 was 245N (25 kgf), and the pressure for forming the nip N2 was 245N. Further, the control value (fixing temperature) of the surface temperature of the fixing roller 30 by the temperature detecting element 51 was set to 170 ° C.

図4のように、印刷開始から8秒以内で定着ローラ30の表面温度が170℃に達した。このとき熱伝達パイプ21は約200℃を保持した。印刷開始から8秒のタイミングでニップ部N2に導入させた転写材Pは、トナー像Tの定着性が良好な状態で印刷開始から10秒以内に機外へ排出された。このように、基材21aが総合判定で○の場合、事前にウォームアップ運転させることなく短時間で転写材Pを排出させることが可能であり、所謂オンデマンド性を維持させることができる。   As shown in FIG. 4, the surface temperature of the fixing roller 30 reached 170 ° C. within 8 seconds from the start of printing. At this time, the heat transfer pipe 21 was maintained at about 200 ° C. The transfer material P introduced into the nip portion N2 at a timing of 8 seconds from the start of printing was discharged out of the apparatus within 10 seconds from the start of printing with the toner image T having good fixability. As described above, when the base material 21a is ◯ in the comprehensive determination, the transfer material P can be discharged in a short time without performing a warm-up operation in advance, and so-called on-demand characteristics can be maintained.

また、表2〜4それぞれにおいて、基材21aが総合判定で△の構成を有する場合においても、熱伝達パイプ21の昇温性能が○に比べて若干劣る、あるいは加圧力をあまり大きく設定できない等の制限はある。しかしながら、数秒間の事前ウォームアップ運転により転写材Pを十分に加熱させることが可能である。すなわち、従来の熱ローラ方式に比べるとウォームアップ時間を大幅に短縮できる性能を有している。ここで、加圧力をあまり大きく設定できないとは熱伝達ニップ部N1をあまり大きく設定できないことを意味する。   Further, in each of Tables 2 to 4, even when the base material 21a has a configuration of Δ in the comprehensive judgment, the temperature rise performance of the heat transfer pipe 21 is slightly inferior to ○, or the pressure cannot be set so large. There are limitations. However, it is possible to sufficiently heat the transfer material P by a preliminary warm-up operation for several seconds. That is, it has a performance that can greatly shorten the warm-up time as compared with the conventional heat roller system. Here, the fact that the pressure cannot be set too large means that the heat transfer nip portion N1 cannot be set too large.

基材21aの昇温性能について、本実施例の熱伝達パイプ21全体(長手方向長さ240mm)当りの熱容量が72[J/K]以下、すなわち、単位断面体積当りの熱容量が300[J/(K・m)]以下であれば必要な昇温性能を達成することができる。   Regarding the temperature rise performance of the base material 21a, the heat capacity per heat transfer pipe 21 (longitudinal length 240 mm) of this example is 72 [J / K] or less, that is, the heat capacity per unit cross-sectional volume is 300 [J / K]. (K · m)] or less, the required temperature raising performance can be achieved.

次に、加熱定着装置100のハロゲンランプ11が暴走した場合における、定格作動温度230℃の温度ヒューズ22の作動状況と加熱定着装置100の状態を記載した結果を表5に示す。   Next, Table 5 shows the results describing the operating state of the thermal fuse 22 with the rated operating temperature of 230 ° C. and the state of the heating and fixing device 100 when the halogen lamp 11 of the heating and fixing device 100 runs away.

熱伝達パイプ21の部材は上述の例と同じく、外径20mm、厚み0.5mmのチッ化アルミニウム製パイプを基材21aに使用した。   The member of the heat transfer pipe 21 was an aluminum nitride pipe having an outer diameter of 20 mm and a thickness of 0.5 mm as the base material 21a, as in the above example.


表5に示すように、加熱定着装置100の駆動有無(定着ローラ30の回転駆動を行なっているか否か)に関わらず、ハロゲンランプ11が暴走した場合にハロゲンランプ11への加熱通電を遮断することができた。また、強制的に転写材(紙)を定着ローラ30に巻きつかせた状態でハロゲンランプ11を暴走させた場合においても同様の結果を得た。   As shown in Table 5, regardless of whether or not the heat fixing device 100 is driven (whether or not the rotation of the fixing roller 30 is being performed), when the halogen lamp 11 goes out of control, the heating current to the halogen lamp 11 is cut off. I was able to. The same result was obtained when the halogen lamp 11 was runaway while the transfer material (paper) was forcibly wound around the fixing roller 30.

本実施例の加熱定着装置100は、ハロゲンランプ11による通常加熱動作時において、熱伝達パイプ21はハロゲンランプ11の発する輻射熱で輻射加熱される。そしてその熱伝達パイプ21は転写材Pの担持するトナー像Tを加熱定着するための熱を熱伝達ニップ部N1を介して定着ローラ30に伝達する。つまり、ハロゲンランプ11の発する輻射熱で熱伝達パイプ21を加熱できその熱伝達パイプ21の熱を熱伝達ニップ部N1を通じて定着ローラ30表面に伝達できるので、加熱効率が大きくダウンすることはなくオンデマンド性を維持することができる。即ち、ハロゲンランプ11による通常加熱動作時ではウォームアップ時間の短縮を図ることが可能となる。また、本実施例の加熱定着装置100は、熱伝達パイプ21の温度を感知しうる箇所に安全素子22を配置している。熱伝達パイプ21は上述のようにハロゲンランプ11の発する輻射熱で輻射加熱され転写材Pの担持するトナー像Tを加熱定着するための熱を熱伝達ニップ部N1を介して定着ローラ30に伝達するものである。従って、定着ローラ30の回転駆動を行なっていない静止状態においてハロゲンランプ11が暴走した場合(熱伝達パイプ21の温度が転写材Pの担持するトナー像Tを加熱定着するための温度(定着温度)を超えた場合)に安全素子22を作動させることができる。   In the heat fixing device 100 of this embodiment, the heat transfer pipe 21 is radiantly heated by the radiant heat generated by the halogen lamp 11 during the normal heating operation by the halogen lamp 11. The heat transfer pipe 21 transfers heat for fixing the toner image T carried by the transfer material P to the fixing roller 30 via the heat transfer nip portion N1. That is, the heat transfer pipe 21 can be heated by the radiant heat generated by the halogen lamp 11, and the heat of the heat transfer pipe 21 can be transmitted to the surface of the fixing roller 30 through the heat transfer nip portion N1, so that the heating efficiency is not greatly reduced and on demand. Sex can be maintained. That is, it is possible to shorten the warm-up time during the normal heating operation by the halogen lamp 11. Further, in the heat fixing apparatus 100 of the present embodiment, the safety element 22 is disposed at a location where the temperature of the heat transfer pipe 21 can be sensed. As described above, the heat transfer pipe 21 is radiantly heated by the radiant heat generated by the halogen lamp 11 and transfers heat for fixing the toner image T carried by the transfer material P to the fixing roller 30 via the heat transfer nip portion N1. Is. Therefore, when the halogen lamp 11 runs away in a stationary state in which the fixing roller 30 is not rotationally driven (the temperature at which the heat transfer pipe 21 is heated and fixed to the toner image T carried by the transfer material P (fixing temperature)). The safety element 22 can be activated.

よって、本実施例の加熱定着装置100よれば、転写材P上の担持するトナー像Tを加熱するための温度に定着ローラ30を昇温させるウォームアップ時間を短縮できる。また、ハロゲンランプ11が暴走した場合にハロゲンランプ11の加熱動作を安全素子22によって遮断できる。上記定着ローラ30を昇温させるウォームアップ時間を短縮でき、かつハロゲンランプ11が暴走した場合にハロゲンランプ11の加熱動作を遮断できる。   Therefore, according to the heat fixing apparatus 100 of this embodiment, the warm-up time for raising the temperature of the fixing roller 30 to the temperature for heating the toner image T carried on the transfer material P can be shortened. Further, when the halogen lamp 11 runs away, the safety element 22 can block the heating operation of the halogen lamp 11. The warm-up time for raising the temperature of the fixing roller 30 can be shortened, and when the halogen lamp 11 runs away, the heating operation of the halogen lamp 11 can be cut off.

[実施例2]
本発明に係る像加熱装置の他の例を説明する。
[Example 2]
Another example of the image heating apparatus according to the present invention will be described.

本実施例に示す加熱定着装置は、温度検知素子を熱伝達パイプの温度を監視できる箇所に配置した点を除いて、実施例1の加熱定着装置100と同じ構成としてある。   The heat fixing apparatus shown in the present embodiment has the same configuration as that of the heat fixing apparatus 100 of the first embodiment, except that the temperature detection element is disposed at a location where the temperature of the heat transfer pipe can be monitored.

本実施例においては、実施例1の加熱定着装置と同じ部材・部分には同一符号を付して再度の説明を省略する。実施例3についても同様とする。   In this embodiment, the same members / portions as those in the heat fixing apparatus of Embodiment 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The same applies to Example 3.

図5は本実施例に係る加熱定着装置100の横断側面模型図である。   FIG. 5 is a cross-sectional side view of the heat fixing apparatus 100 according to this embodiment.

本実施例の加熱定着装置100では、熱伝達パイプ21の温度を監視できる箇所として、例えば熱伝達パイプ21の内部に温度検知素子51を配置している。温度検知素子51は装置フレームに設けられた保持部材により保持され熱伝達パイプ21の内周面(内面)と接触している。この温度検知素子51は熱伝達パイプ21内面の温度を検知する。   In the heat fixing apparatus 100 of the present embodiment, for example, a temperature detection element 51 is disposed inside the heat transfer pipe 21 as a place where the temperature of the heat transfer pipe 21 can be monitored. The temperature detection element 51 is held by a holding member provided in the apparatus frame and is in contact with the inner peripheral surface (inner surface) of the heat transfer pipe 21. This temperature detecting element 51 detects the temperature of the inner surface of the heat transfer pipe 21.

熱伝達パイプ21の温度を監視できる箇所に温度検知素子51を配置することにより、ハロゲンランプ11と温度検知素子51との間の熱抵抗を低減させることができるため、ハロゲンランプ11に対して精密な通電制御を行なうことが可能となる。   By disposing the temperature detection element 51 at a location where the temperature of the heat transfer pipe 21 can be monitored, the thermal resistance between the halogen lamp 11 and the temperature detection element 51 can be reduced. Thus, it is possible to perform energization control.

具体的には、所定の定着温度に対する熱伝達パイプ21温度のオーバーシュートを防止することが可能となるため、安全素子22の誤作動に対してマージンを確保することができる。また、熱伝達パイプ21、ひいては定着ローラ30の温度リップルを低減させることができる。そのため、定着ローラ30の温度リップルによる転写材Pへのトナー像Tの定着ムラ(定着過多と定着不足の周期ムラ)を防止することが可能となり、制御温度設定のマージンを増やすことができる。   Specifically, it is possible to prevent overshooting of the temperature of the heat transfer pipe 21 with respect to a predetermined fixing temperature, so that a margin can be secured for malfunction of the safety element 22. Further, the temperature ripple of the heat transfer pipe 21 and thus the fixing roller 30 can be reduced. Therefore, it is possible to prevent uneven fixing of the toner image T onto the transfer material P due to the temperature ripple of the fixing roller 30 (periodic unevenness of excessive fixing and insufficient fixing), and the margin for setting the control temperature can be increased.

さらに、ハロゲンランプ11が暴走した場合、安全素子22の作動による通電遮断という安全手段に加えて、温度検知素子51の異常温度検知による安全回路の作動による通電遮断という安全手段を機能させることが可能となる。そのため、ハロゲンランプ11が暴走した場合の安全性に対するマージンを増やすことができる。   Furthermore, when the halogen lamp 11 runs out of control, in addition to the safety means of turning off the power by operating the safety element 22, it is possible to function the safety means of turning off the power by operating the safety circuit by detecting the abnormal temperature of the temperature detecting element 51. It becomes. Therefore, it is possible to increase a margin for safety when the halogen lamp 11 runs away.

また、副次的な効果として、定着ローラ30表面に対して温度検知素子51を直接接触させていないことにより、オフセットトナー等で温度検知素子51が汚れることがない。そのため、定着ローラ30接触型の温度検知素子51を用いた場合よりも、耐久等により検知応答性が劣化することがない。また、定着ローラ30表面を損傷させることがない。従って、温度検知素子51を熱伝達パイプ21内面に接触させる構成は加熱定着装置の耐久寿命を延ばすのに有利な構成となりうる。   As a secondary effect, since the temperature detection element 51 is not in direct contact with the surface of the fixing roller 30, the temperature detection element 51 is not contaminated with offset toner or the like. Therefore, the detection responsiveness does not deteriorate due to durability or the like as compared with the case where the fixing roller 30 contact type temperature detection element 51 is used. Further, the surface of the fixing roller 30 is not damaged. Therefore, the configuration in which the temperature detecting element 51 is brought into contact with the inner surface of the heat transfer pipe 21 can be an advantageous configuration for extending the durability life of the heat fixing device.

本実施例においては、熱伝達パイプ21の回転方向において温度検知素子51を熱伝達パイプ21内面の熱伝達ニップ部N1の出口付近に配置した。温度検知素子51の配置箇所は熱伝達ニップ部N1の出口付近に限られず熱伝達ニップ部N1の範囲内で温度検知素子51を熱伝達パイプ21内面に接触させてもよい。或いは熱伝達パイプ21内部において熱伝達ニップ部N1の入口部付近で温度検知素子51を熱伝達パイプ21内面に接触させてもよい。或いは熱伝達パイプ21内部においてハロゲンランプ11に対向する位置で温度検知素子51を熱伝達パイプ21内面に接触させてもよい。或いは熱伝達パイプ21の外周面に温度検知素子51を接触させてもよい。   In the present embodiment, the temperature detection element 51 is arranged in the vicinity of the outlet of the heat transfer nip portion N1 on the inner surface of the heat transfer pipe 21 in the rotation direction of the heat transfer pipe 21. The arrangement location of the temperature detection element 51 is not limited to the vicinity of the outlet of the heat transfer nip portion N1, and the temperature detection element 51 may be brought into contact with the inner surface of the heat transfer pipe 21 within the range of the heat transfer nip portion N1. Alternatively, the temperature detection element 51 may be brought into contact with the inner surface of the heat transfer pipe 21 in the vicinity of the inlet portion of the heat transfer nip N1 inside the heat transfer pipe 21. Alternatively, the temperature detection element 51 may be brought into contact with the inner surface of the heat transfer pipe 21 at a position facing the halogen lamp 11 inside the heat transfer pipe 21. Alternatively, the temperature detection element 51 may be brought into contact with the outer peripheral surface of the heat transfer pipe 21.

また、温度検知素子51は、熱伝達パイプ21の長手方向において、定着ローラ30の長手方向において大サイズの転写材と小サイズの転写材が必ず通過する領域(通紙領域)と対応する領域に配置される。或いは温度検知素子51は、熱伝達パイプ21の長手方向において、定着ローラ30の長手方向において大サイズの転写材Pが通過する領域(通紙領域)と対応する領域、及び小サイズの転写材Pが通過する領域(通紙領域)と対応する領域にそれぞれ配置される。   Further, the temperature detection element 51 is located in a region corresponding to a region (paper passing region) in which a large size transfer material and a small size transfer material always pass in the longitudinal direction of the fixing roller 30 in the longitudinal direction of the heat transfer pipe 21. Be placed. Alternatively, the temperature detection element 51 is configured such that in the longitudinal direction of the heat transfer pipe 21, an area corresponding to an area (paper passing area) through which the large transfer material P passes in the longitudinal direction of the fixing roller 30, and a small transfer material P. Are arranged in areas corresponding to areas through which the paper passes (paper passing area).

本実施例の加熱定着装置100は、温度検知素子51を熱伝達パイプ21の温度を監視できる箇所に配置した点を除いて実施例1の加熱定着装置100と同じ構成であるので、実施例1の加熱定着装置100と同じ作用効果を得ることができる。また、本実施例の加熱定着装置100は、温度検知素子51を熱伝達パイプ21の温度を監視できる箇所に配置しているので、ハロゲンランプ11への通電制御設計に対するマージンや、ハロゲンランプ11が暴走した場合の安全性に対するマージンを確保できる。   The heat fixing apparatus 100 of the present embodiment has the same configuration as the heat fixing apparatus 100 of the first embodiment except that the temperature detection element 51 is disposed at a location where the temperature of the heat transfer pipe 21 can be monitored. The same effects as those of the heat fixing apparatus 100 can be obtained. Further, in the heat fixing apparatus 100 of the present embodiment, the temperature detecting element 51 is disposed at a location where the temperature of the heat transfer pipe 21 can be monitored, so that the margin for the energization control design for the halogen lamp 11 and the halogen lamp 11 A margin for safety in case of runaway can be secured.

[実施例3]
本発明に係る像加熱装置の他の例を説明する。
[Example 3]
Another example of the image heating apparatus according to the present invention will be described.

本実施例に示す加熱定着装置100は、熱伝達パイプ21の基材21bの外周面上にハロゲンランプ11の発する輻射熱の吸収を促進しうる熱吸収層21cを設け、その熱吸収層21cの外周面上に離型層21bを設けたものである。本実施例に示す加熱定着装置100は、その点を除いて実施例1の加熱定着装置100と同じ構成としてある。   The heat fixing apparatus 100 shown in the present embodiment is provided with a heat absorption layer 21c that can promote absorption of radiant heat generated by the halogen lamp 11 on the outer peripheral surface of the base material 21b of the heat transfer pipe 21, and the outer periphery of the heat absorption layer 21c. A release layer 21b is provided on the surface. Except for this point, the heat fixing apparatus 100 shown in this embodiment has the same configuration as the heat fixing apparatus 100 of the first embodiment.

図6は本実施例に係る加熱定着装置100における熱伝達パイプ21の層構成の説明図である。   FIG. 6 is an explanatory diagram of the layer configuration of the heat transfer pipe 21 in the heat fixing apparatus 100 according to the present embodiment.

熱伝達パイプ21の基材21aの材料は実施例1の基材21aの材料と同じものを使用し、熱伝達パイプ21の構成を耐加圧性を有する低熱容量部材とする。   The material of the base material 21a of the heat transfer pipe 21 is the same as the material of the base material 21a of Example 1, and the configuration of the heat transfer pipe 21 is a low heat capacity member having pressure resistance.

熱吸収層21cは、ハロゲンランプ11の発する輻射熱を効率よく吸収するよう工夫された層である。この熱吸収層21cは基材21aの外周面上(熱伝達ニップ部側の面上)に形成される。   The heat absorption layer 21c is a layer designed to efficiently absorb the radiant heat generated by the halogen lamp 11. The heat absorption layer 21c is formed on the outer peripheral surface of the base material 21a (on the surface on the heat transfer nip portion side).

熱吸収層21cとしては、ツヤ消し黒色の耐熱塗料(例えばオキツモ社製の#8000C)やカーボンブラック等を分散した樹脂層などの黒色層を、10〜100μm程度に形成する方法がある。このように熱吸収層21cを黒体に形成した場合、離型層21bは、透明色のPFA樹脂等を5〜20μm程度の薄膜に形成したものを使用するのが好ましい。   As the heat absorption layer 21c, there is a method in which a black layer such as a resin layer in which a matte black heat resistant paint (for example, # 8000C manufactured by Okitsumo Co., Ltd.) or carbon black is dispersed is formed to about 10 to 100 μm. Thus, when the heat absorption layer 21c is formed in a black body, it is preferable to use a release layer 21b in which a transparent PFA resin or the like is formed in a thin film of about 5 to 20 μm.

また、熱吸収層21cとして、基材21aより高熱伝導性を有する材質を層形成する方法がある。例えば、基材21aとして熱伝導率200W/m・Kのチッ化アルミニウムを用いた場合、熱吸収層21cとして熱伝導率400W/m・Kの銀ペーストを塗工、焼成して10〜100μm程度に形成することにより、これを達成する。   Further, there is a method of forming a layer of a material having higher thermal conductivity than the base material 21a as the heat absorption layer 21c. For example, when aluminum nitride having a thermal conductivity of 200 W / m · K is used as the base material 21a, a silver paste having a thermal conductivity of 400 W / m · K is applied and baked as the heat absorbing layer 21c, and is about 10 to 100 μm. This is achieved by forming

なお、熱吸収層21cの代替として、離型層21bや基材21aを良熱吸収体として形成する方法もある。具体的には、カーボンブラック等の黒色部材を分散させたフッ素樹脂を離型層21bとして形成して輻射熱の吸収性能を向上させることができる。また、基材21aとして黒色チッ化アルミニウム等を使用することによって輻射熱の吸収性能を向上させることができる。さらには、離型層21bに炭化ケイ素等の良熱伝導粒子を分散させて最外層を高熱伝導部材で形成することによって、熱伝達ニップ部N1における定着ローラ30表面への熱伝達効率を向上させる方法もある。   As an alternative to the heat absorption layer 21c, there is a method of forming the release layer 21b and the base material 21a as a good heat absorber. Specifically, a fluororesin in which a black member such as carbon black is dispersed can be formed as the release layer 21b to improve the radiation heat absorption performance. Moreover, the absorption performance of a radiant heat can be improved by using black aluminum nitride etc. as the base material 21a. Further, heat transfer efficiency to the surface of the fixing roller 30 in the heat transfer nip portion N1 is improved by dispersing good heat conductive particles such as silicon carbide in the release layer 21b and forming the outermost layer with a high heat conductive member. There is also a method.

本実施例の加熱定着装置100は、熱伝達パイプ21の基材21bの外周面上に熱吸収層21cを設けた点を除いて実施例1の加熱定着装置100と同じ構成であるので、実施例1の加熱定着装置100と同じ作用効果を得ることができる。また、本実施例の加熱定着装置100は、熱伝達パイプ21の基材21bの外周面上に熱吸収層21cを設けているので、熱伝達パイプ21の昇温性能の向上を図れる。特に熱伝達パイプ21の外周面付近において輻射熱を効率的に蓄熱して熱伝達ニップ部N1で定着ローラ30表面へ伝達する性能を向上させることが可能となる。これにより、転写材P上の担持するトナー像Tを加熱するための温度に定着ローラ30を昇温させるウォームアップ時間を更に短縮することができる。   The heat fixing device 100 of the present embodiment has the same configuration as the heat fixing device 100 of the first embodiment except that the heat absorption layer 21c is provided on the outer peripheral surface of the base material 21b of the heat transfer pipe 21. The same effect as the heat fixing device 100 of Example 1 can be obtained. In addition, since the heat fixing device 100 of the present embodiment is provided with the heat absorption layer 21c on the outer peripheral surface of the base material 21b of the heat transfer pipe 21, the temperature rise performance of the heat transfer pipe 21 can be improved. In particular, it is possible to improve the performance of efficiently storing radiant heat near the outer peripheral surface of the heat transfer pipe 21 and transmitting it to the surface of the fixing roller 30 at the heat transfer nip portion N1. As a result, the warm-up time for raising the temperature of the fixing roller 30 to a temperature for heating the toner image T carried on the transfer material P can be further shortened.

[その他の実施例]
1)各実施例に示す加熱定着装置において、加圧回転体40は加圧ローラに限られず数十μm程度の薄肉なポリイミド樹脂やSUS等の基材上に薄肉弾性層を形成しその薄肉弾性層上に離型層を形成したフィルム状部材、或いは耐熱パッド部材であってもよい。加圧回転体40としてフィルム状部材を用いる場合、フィルム状部材の内側に配した剛性加圧部材によりフィルム状部材を定着ローラ30に対して略均一に加圧してフィルム状部材と定着ローラ30間にニップ部Nを形成する。また、加圧回転体40として耐熱パッド部材を用いる場合には、耐熱パッド部材の定着ローラ30側の面には摺動層が設けられる。そして定着ローラ30と反対側に配した剛性加圧部材により耐熱パッド部材を定着ローラ30に対して略均一に加圧して耐熱パッド部材と定着ローラ30間にニップ部Nを形成する。
[Other examples]
1) In the heat fixing apparatus shown in each embodiment, the pressure rotator 40 is not limited to a pressure roller, and a thin elastic layer is formed on a thin polyimide resin or SUS substrate of about several tens of μm. It may be a film-like member having a release layer formed on the layer, or a heat-resistant pad member. When a film-like member is used as the pressure rotator 40, the film-like member is pressed substantially uniformly against the fixing roller 30 by a rigid pressure member disposed inside the film-like member, and the gap between the film-like member and the fixing roller 30 The nip portion N is formed in When a heat resistant pad member is used as the pressure rotating body 40, a sliding layer is provided on the surface of the heat resistant pad member on the fixing roller 30 side. Then, the heat-resistant pad member is pressed substantially uniformly against the fixing roller 30 by a rigid pressure member disposed on the side opposite to the fixing roller 30 to form a nip portion N between the heat-resistant pad member and the fixing roller 30.

2)各実施例に示す加熱定着装置は、転写材の担持する未定着トナー像を転写材に加熱定着させる装置としての使用に限られず転写材に定着されている画像を加熱して画像の光沢を増大させる装置、或いは転写材に画像を仮定着させる装置としても使用してもよい。   2) The heat fixing device shown in each embodiment is not limited to use as a device for heating and fixing an unfixed toner image carried on a transfer material to the transfer material, but the image fixed on the transfer material is heated to gloss the image. It may also be used as a device for increasing the image quality, or as a device for assuming an image on a transfer material.

以上、本発明に係る像加熱装置の実施例を説明したが、本発明に係る像加熱装置は実施例の加熱定着装置にとらわれるものではなく像加熱装置の技術思想内であらゆる変形が可能である。   The image heating device according to the embodiment of the present invention has been described above. However, the image heating device according to the present invention is not limited to the heat fixing device according to the embodiment, and can be modified within the technical idea of the image heating device. .

実施例1の係る加熱定着装置の一例の横断側面模型図Cross-sectional side view of an example of a heat fixing apparatus according to Embodiment 1 実施例1の係る加熱定着装置の給電制御系の説明図Explanatory drawing of the electric power feeding control system of the heat fixing apparatus which concerns on Example 1. FIG. 実施例1の係る加熱定着装置における熱伝達パイプの層構成の説明図Explanatory drawing of the layer structure of the heat transfer pipe in the heat fixing apparatus which concerns on Example 1. FIG. 実施例1の係る加熱定着装置における熱伝達パイプ表面と定着ローラ表面の昇温推移の説明図Explanatory drawing of temperature rising transition of the heat transfer pipe surface and the fixing roller surface in the heat fixing apparatus according to the first embodiment. 実施例2の係る加熱定着装置の一例の横断側面模型図Cross-sectional side view of an example of a heat fixing apparatus according to Embodiment 2 実施例2の係る加熱定着装置における熱伝達パイプの層構成の説明図Explanatory drawing of the layer structure of the heat transfer pipe in the heat fixing apparatus which concerns on Example 2. FIG. 画像形成装置の一例の構成模型図Configuration model diagram of an example of an image forming apparatus 従来の熱ローラ方式の定着装置の一例の概略模型図Schematic model of an example of a conventional heat roller type fixing device 従来の外部輻射加熱方式の定着装置の一例の概略模型図Schematic model diagram of an example of a conventional external radiation heating type fixing device

符号の説明Explanation of symbols

100‥‥加熱定着装置、11‥‥加熱体、21‥‥熱伝達回転体、30‥‥加熱回転体、22‥‥安全素子、51‥‥温度検知素子、N1‥‥熱伝達ニップ部、N2‥‥ニップ部、P‥‥転写材、T‥‥未定着トナー像 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Heat fixing apparatus, 11 ... Heating body, 21 ... Heat transfer rotary body, 30 ... Heating rotary body, 22 ... Safety element, 51 ... Temperature detection element, N1 ... Heat transfer nip part, N2 Nip, P Transfer material, T Unfixed toner image

Claims (5)

輻射熱を発する加熱体と、前記加熱体の発する輻射熱に対応する温度に加熱され記録材の担持する像を加熱する加熱回転体と、を有する像加熱装置において、
前記加熱回転体と接触して熱伝達ニップ部を形成する熱伝達回転体と、
前記熱伝達回転体の温度を感知する安全素子と、
を有し、
前記熱伝達回転体は、前記加熱体の発する輻射熱で輻射加熱され記録材の担持する像を加熱するための熱を前記熱伝達ニップ部を介して前記加熱回転体に伝達し、
前記安全素子は、前記加熱体の発する輻射熱で輻射加熱された前記熱伝達回転体の温度が記録材の担持する像を加熱するための熱に対応する温度を超えたことを感知し前記加熱体の加熱動作を遮断することを特徴とする像加熱装置。
In an image heating apparatus comprising: a heating body that emits radiant heat; and a heating rotator that heats an image carried by a recording material that is heated to a temperature corresponding to the radiant heat generated by the heating body.
A heat transfer rotor that forms a heat transfer nip in contact with the heating rotor;
A safety element for sensing the temperature of the heat transfer rotor;
Have
The heat transfer rotator transmits heat to the heating rotator via the heat transfer nip portion to heat the image that is radiantly heated by the radiant heat generated by the heater and that is carried by the recording material.
The safety element senses that the temperature of the heat transfer rotating body radiantly heated by the radiant heat generated by the heating body exceeds the temperature corresponding to the heat for heating the image carried by the recording material, and the heating body An image heating apparatus characterized in that the heating operation is interrupted.
前記熱伝達回転体は、前記熱伝達ニップ部を形成しうる加圧力に対して塑性変形しない材料を用いて形成されている基材を有し、且つ前記熱伝達回転体における単位断面体積当りの熱容量が300[J/(K・m)]以下であることを特徴とする請求項1に記載の像加熱装置。   The heat transfer rotator includes a base material that is formed using a material that does not plastically deform with respect to the applied pressure that can form the heat transfer nip portion, and per unit sectional volume of the heat transfer rotator. The image heating apparatus according to claim 1, wherein the heat capacity is 300 [J / (K · m)] or less. 前記加熱回転体の温度を検知する温度検知素子を有することを特徴とする請求項1に記載の像加熱装置。   The image heating apparatus according to claim 1, further comprising a temperature detection element that detects a temperature of the heating rotator. 前記熱伝達回転体の温度を検知する温度検知素子を有することを特徴とする請求項1に記載の像加熱装置。   The image heating apparatus according to claim 1, further comprising a temperature detection element that detects a temperature of the heat transfer rotating body. 前記熱伝達回転体は、前記熱伝達ニップ部を形成しうる加圧力に対して塑性変形しない材料を用いて形成されている基材を有し、前記基材の前記熱伝達ニップ部側の面上に前記加熱体の発する輻射熱の吸収を促進しうる熱吸収層を有することを特徴とする請求項1に記載の像加熱装置。   The heat transfer rotator has a base material formed using a material that is not plastically deformed against the applied pressure that can form the heat transfer nip portion, and the surface of the base material on the heat transfer nip portion side. The image heating apparatus according to claim 1, further comprising a heat absorption layer capable of promoting absorption of radiant heat generated by the heating body.
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