JP2010044357A - Fixing device and image forming apparatus having the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、プリンタ、MFP等の画像形成装置に搭載する定着装置及びこの定着装置を備える画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a fixing device mounted on an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and an MFP, and an image forming apparatus including the fixing device.
電子写真方式を使用した画像形成装置に装備されて記録紙に転写したトナー画像を定着する定着装置には、熱ローラ方式の定着装置が多く用いられている。この定着装置は内部に熱源を有し、表面をトナーに対し離型性を有する材料、例えば、シリコンゴムやフッ素樹脂で形成した定着ローラと加圧ローラを圧接回転させ、両ローラの圧接部をなすニップを通過する記録紙上の未定着トナー像を加熱加圧して定着する。
この熱ローラ方式の定着装置は、定着ローラ表面と記録紙上のトナー像とが加圧下で接触するため、トナー像を記録紙上に融着する際の熱効率が極めて良好であり、迅速に定着を行うことができ、高速度電子写真複写機等において、非常に有効である。
定着ローラ幅に対して、小さなサイズの記録紙に連続して画像を形成して定着装置を通過した場合、温度検知部材が定着ローラ長手方向中央部に配置された定着装置は、ローラ端部の温度が過昇することにより、定着ローラ及び、加圧ローラ表層の早期劣化が発生する。
2. Description of the Related Art A heat roller type fixing device is often used as a fixing device that is mounted on an electrophotographic image forming apparatus and fixes a toner image transferred to a recording sheet. This fixing device has a heat source inside, and press-rotates a pressure roller and a fixing roller formed of a material having a surface releasability with respect to the toner, for example, silicon rubber or fluorine resin, so that the pressure-contact portion of both rollers is The unfixed toner image on the recording paper passing through the nip is fixed by heating and pressing.
In this heat roller type fixing device, since the surface of the fixing roller and the toner image on the recording paper come into contact with each other under pressure, the thermal efficiency when fusing the toner image on the recording paper is extremely good, and the fixing is performed quickly. This is very effective in a high-speed electrophotographic copying machine.
When the image is continuously formed on a recording paper having a small size with respect to the width of the fixing roller and passes through the fixing device, the fixing device in which the temperature detection member is disposed at the center portion in the longitudinal direction of the fixing roller is When the temperature rises excessively, early deterioration of the fixing roller and the pressure roller surface layer occurs.
また、加熱源から発せられる熱エネルギーは記録媒体が通過しない部分の温度上昇に使われるため、エネルギー効率が非常に悪くなる。さらに、温度検知部材の接触により定着ローラ中央部の表層が磨耗し、定着ローラ寿命が短くなり、高速度電子写真複写機等に不向きである。
定着ローラ幅に対して、小さなサイズの記録媒体に連続して画像を形成して定着装置を通過した場合、温度検知部材が定着ローラ長手方向端部に配置された定着装置は、ローラ中央部(記録媒体通過部)の定着ローラ温度が低下することにより定着性が悪化する。定着ローラ中央部が磨耗しないので、上記構成より長寿命化が図れるが、定着ローラ中央部の温度に対して、温度検知部材の応答性が劣る不具合がある。
この対応として、定着ローラ内部にヒートパイプを挿入することが考えられたが、ヒートパイプを挿入することにより定着ローラは高価な部品となり、定着ローラは表層の磨耗、トナー及び紙粉の固着等で、頻繁に交換される部品であるため、交換コストもかなり高くなる。
従来から、交換コストを安くするため、定着ローラの表面の一部に熱伝達部材を接触させて配置し、定着ローラの温度を均一にすることが各種提案されている(例えば、特許文献1及び2参照)。
この場合には、熱伝達部材を定着ローラ全幅で接触させることが望ましい。さらに、熱伝達部材としてヒートパイプ部材(ローラ)やアルミ部材(ローラ)を使用することで、定着ローラの温度を効率良く均一にする効果が向上する。
In addition, since the heat energy generated from the heating source is used to increase the temperature of the portion where the recording medium does not pass, the energy efficiency becomes very poor. In addition, the surface layer of the fixing roller is worn by the contact of the temperature detection member, the life of the fixing roller is shortened, and is not suitable for a high-speed electrophotographic copying machine or the like.
When the image is continuously formed on a recording medium having a small size with respect to the width of the fixing roller and passes through the fixing device, the fixing device in which the temperature detection member is arranged at the end portion in the longitudinal direction of the fixing roller The fixing property deteriorates as the fixing roller temperature in the recording medium passage portion decreases. Since the center portion of the fixing roller does not wear out, the life can be extended compared to the above configuration, but there is a problem that the responsiveness of the temperature detection member is inferior to the temperature of the center portion of the fixing roller.
As a countermeasure for this, it was considered to insert a heat pipe inside the fixing roller. However, by inserting the heat pipe, the fixing roller becomes an expensive part, and the fixing roller is worn due to surface layer wear, toner and paper powder fixing, etc. Since the parts are frequently replaced, the replacement cost is considerably high.
Conventionally, in order to reduce the replacement cost, various proposals have been made to make the temperature of the fixing roller uniform by arranging a heat transfer member in contact with a part of the surface of the fixing roller (for example, Patent Document 1 and 2).
In this case, it is desirable that the heat transfer member is brought into contact with the entire width of the fixing roller. Further, by using a heat pipe member (roller) or an aluminum member (roller) as the heat transfer member, the effect of making the temperature of the fixing roller uniform efficiently is improved.
図12は従来の定着装置の構成を示す概略図である。図12(a)、(b)において、定着ローラ24はヒータ27を内蔵し、温度検知部材26により定着ローラ24の温度を検知し、ここでは図示しない温度制御装置により一定の温度となるよう制御される。定着ローラ24には加圧ローラ25が圧接され、この間を未定着画像28が通過する際、トナーが溶け、圧力を受けて記録媒体Pに定着する。
定着ローラ24はアルミ系又は鉄系材芯金に、耐熱樹脂材料を被覆したものである。熱伝達部材として、ヒートパイプローラ23が定着ローラ24に接触している。図12(b)は定着ローラ24を示しており、この定着ローラ24の上方には温度検知部材26を配置してある。
このように、定着ローラの長手方向の温度を均一にするために、定着ローラ表面の一部に熱伝達部材を接触させることが考えられた。この場合に、熱伝達部材は定着ローラ全幅で接触させることが望ましい。さらに、熱伝達部材としてヒートパイプ部材(ローラ)やアルミ部材(ローラ)を使用することで、定着ローラの温度を効率良く均一にする効果が向上する。
FIG. 12 is a schematic diagram showing the configuration of a conventional fixing device. 12A and 12B, the
The
Thus, in order to make the temperature in the longitudinal direction of the fixing roller uniform, it has been considered that the heat transfer member is brought into contact with a part of the surface of the fixing roller. In this case, the heat transfer member is preferably brought into contact with the entire width of the fixing roller. Further, by using a heat pipe member (roller) or an aluminum member (roller) as the heat transfer member, the effect of making the temperature of the fixing roller uniform efficiently is improved.
また、電子写真方式画像形成装置に装備される他の定着装置としては、ベルト方式の定着装置が知られている。この定着装置は内部に熱源を有し、表面をトナーに対し離型性を有する材料、例えばシリコンゴムやフッ素樹脂で形成した定着ベルトと加圧ローラを圧接回転させ、圧接部をなすニップを通過する記録紙上の未定着トナー像を加熱加圧して定着する。
定着ベルト幅よりも小さなサイズの記録紙に連続して画像を形成して定着装置を通過した場合、温度検知部材が定着ベルト長手方向中央部に配置された定着装置は、ベルト端部の温度が過昇することにより、定着ベルト及び、加圧ローラ表層の早期劣化が発生する。また、加熱源から発せられる熱エネルギーは記録紙が通過しない部分の温度上昇に使われるため、エネルギー効率が非常に悪くなる。
定着ベルト幅に対して、小さなサイズの記録紙に連続して画像を形成して定着装置を通過した場合、温度検知部材が定着ベルト長手方向端部に配置された定着装置は、ベルト中央部(転写紙通過部)の定着ベルト温度が低下することにより、定着性が悪化する。さらに、定着ベルト中央部の温度に対する温度検知部材の応答性が劣る不具合がある。
As another fixing device provided in the electrophotographic image forming apparatus, a belt-type fixing device is known. This fixing device has a heat source inside, and presses and rotates a fixing belt and a pressure roller made of a material having releasability from the surface of the toner, such as silicon rubber or fluorine resin, and passes through a nip forming a pressure contact portion. The unfixed toner image on the recording paper to be heated is pressed and fixed.
When the image is continuously formed on the recording paper having a size smaller than the fixing belt width and passes through the fixing device, the fixing device in which the temperature detecting member is arranged at the center portion in the longitudinal direction of the fixing belt has the temperature at the belt end portion. When the temperature rises excessively, the fixing belt and the pressure roller surface layer are prematurely deteriorated. In addition, since the heat energy generated from the heating source is used to increase the temperature of the portion where the recording paper does not pass, the energy efficiency becomes very poor.
When an image is continuously formed on a recording paper having a small size with respect to the width of the fixing belt and passes through the fixing device, the fixing device in which the temperature detection member is disposed at the end portion in the longitudinal direction of the fixing belt is As the fixing belt temperature at the transfer paper passage portion decreases, the fixing property deteriorates. Furthermore, there is a problem that the responsiveness of the temperature detection member to the temperature at the center of the fixing belt is poor.
この対応として、定着ベルトに接触して張力を付加するテンション部材を熱伝達部材とすることにより、定着ベルトの温度を均一にすることが提案されている。この場合、熱伝達部材を定着ベルト全幅で接触させることが望ましい。
さらに、熱伝達部材としてヒートパイプ部材(ローラ)やアルミ部材(ローラ)を使用することで、定着ベルトの温度を効率良く均一にする効果を向上したものが提案されている(例えば、特許文献3及び4)。
また、従来、定着ベルトに接触して張力を付加するテンション部材に使用される材料は定着ベルトからテンション部材への熱の移動を防ぐため、耐熱フェルトや耐熱樹脂材料を使用していた(例えば、特許文献5)。
As a countermeasure for this, it has been proposed to make the temperature of the fixing belt uniform by using a tension member that contacts the fixing belt and applies tension as a heat transfer member. In this case, it is desirable that the heat transfer member is brought into contact with the entire width of the fixing belt.
Furthermore, a heat pipe member (roller) or an aluminum member (roller) is used as the heat transfer member, and the one that improves the effect of efficiently uniforming the temperature of the fixing belt has been proposed (for example, Patent Document 3). And 4).
Conventionally, the material used for the tension member that contacts the fixing belt and applies tension has used heat-resistant felt or heat-resistant resin material in order to prevent heat transfer from the fixing belt to the tension member (for example, Patent Document 5).
しかしながら、ヒートパイプ部材(ローラ)やアルミ部材(ローラ)は長手方向の熱の移動が良好であるが、厚み方向(径方向や円周方向)の熱の移動も良好であるため、定着ローラから熱伝達部材へ移動し、そこから雰囲気中へ逃げる(移動する)熱量も増加する。従って、定着ローラの長手方向の温度分布を均一にする効果は向上するものの、全体として温度が下がってしまい、結果的に熱効率が低下する。
また、従来、定着ベルトに接触して張力を付加するテンション部材に使用される材料は定着ベルトからテンション部材への熱の移動を防ぐために耐熱フェルトや耐熱樹脂材料を使用していたため、定着ベルトの長手方向の温度を均一にする効果が全く無いものであった。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、熱伝達部材として低熱伝導材質(耐熱樹脂、セラミック材、又は、耐熱ゴム材)からなる断熱層上に円周方向に熱伝導率の異なる複数の部材を交互に配置し、熱伝導率の異なる部材の熱伝導をそれぞれ、定着ローラ表面の熱伝導率<熱伝達部材の熱伝導率及び、定着ローラ表面の熱伝導率≧熱伝達部材の熱伝導率として、定着ローラと熱伝達部材との接触部から熱伝達部材への熱の移動、さらに雰囲気への熱の移動を低減する定着装置及びこれを備える画像形成装置を提供することにある。
However, although heat pipe members (rollers) and aluminum members (rollers) have good heat transfer in the longitudinal direction, they also have good heat transfer in the thickness direction (radial direction and circumferential direction). The amount of heat that moves to the heat transfer member and escapes (moves) from there to the atmosphere also increases. Therefore, although the effect of making the temperature distribution in the longitudinal direction of the fixing roller uniform is improved, the temperature decreases as a whole, resulting in a decrease in thermal efficiency.
In addition, conventionally, the material used for the tension member that contacts the fixing belt and applies tension has been using a heat-resistant felt or a heat-resistant resin material to prevent heat transfer from the fixing belt to the tension member. There was no effect of making the temperature in the longitudinal direction uniform.
Therefore, in view of the above-described circumstances, the object of the present invention is to provide thermal conductivity in the circumferential direction on a heat insulating layer made of a low heat conductive material (heat resistant resin, ceramic material, or heat resistant rubber material) as a heat transfer member. A plurality of different members are alternately arranged, and the heat conduction of the members having different thermal conductivities is determined as follows: the thermal conductivity of the fixing roller surface <the thermal conductivity of the heat transfer member and the thermal conductivity of the fixing roller surface ≧ the heat transfer member To provide a fixing device that reduces the heat transfer from the contact portion between the fixing roller and the heat transfer member to the heat transfer member, and further reduces the heat transfer to the atmosphere, and an image forming apparatus including the same. is there.
また、本発明の他の目的は、ベルト方式の定着装置において、テンション部材として低熱伝導材質(耐熱樹脂、セラミック材、又は、耐熱ゴム材)からなる断熱層上に円周方向に熱伝導率の異なる複数の部材を交互に配置し、熱伝導率の異なる部材の熱伝導をそれぞれ、定着ベルト表面の熱伝導率<熱伝達部材の熱伝導率及び、定着ベルト表面の熱伝導率≧熱伝達部材の熱伝導率として、定着ベルトとテンション部材との接触部からテンション部材への熱の移動、さらに雰囲気への熱の移動を低減する定着装置及びこれを備える画像形成装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a belt-type fixing device having a thermal conductivity in a circumferential direction on a heat insulating layer made of a low heat conductive material (heat resistant resin, ceramic material, or heat resistant rubber material) as a tension member. A plurality of different members are alternately arranged, and the heat conduction of the members having different heat conductivities is determined as follows. Another object of the present invention is to provide a fixing device that reduces the heat transfer from the contact portion between the fixing belt and the tension member to the tension member and further the heat transfer to the atmosphere, and an image forming apparatus including the same.
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、内部に定着熱源を有する定着部材と、該定着部材を押圧する加圧部材と、前記定着部材及び前記加圧部材のいずれかの表面の一部に接触する熱伝達部材と、を備え、前記定着部材と前記加圧部材との定着ニップに搬送された記録媒体上の未定着トナー像を前記記録媒体上に熱定着する定着装置において、前記熱伝達部材は、低熱伝導材質からなる断熱層と、該断熱層の周面に周方向に沿って交互に配置された熱伝導率の異なる複数の部材と、を有し、一方の部材の熱伝導率が前記定着部材及び前記加圧部材のいずれかの表面の熱伝導率より大きく、他方の部材の熱伝導率が前記定着部材及び前記加圧部材のいずれかの表面の熱伝導率に等しいか又は小さい定着装置を特徴とする。
また、請求項2に記載の発明は、前記熱伝達部材を動作させるための駆動手段、位置を検知する検知手段及び、位置を制御する制御手段を設け、前記定着部材及び前記加圧部材のいずれかの回転停止中、前記熱伝達部材の前記低熱伝導率部材領域のみが前記定着部材及び前記加圧部材のいずれかに当接する請求項1記載の定着装置を特徴とする。
また、請求項3に記載の発明は、前記定着部材と前記加圧部材との前記定着ニップを長手方向最大サイズ記録媒体が通紙している時に、前記熱伝達部材の低熱伝導率部材領域のみが前記定着部材及び前記加圧部材のいずれかに当接する請求項1又は2記載の定着装置を特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention described in claim 1 is a fixing member having a fixing heat source therein, a pressure member that presses the fixing member, and any one of the fixing member and the pressure member. A heat transfer member that contacts a part of the surface of the recording medium, and heat-fixing an unfixed toner image on the recording medium conveyed to a fixing nip between the fixing member and the pressure member on the recording medium. In the apparatus, the heat transfer member includes a heat insulating layer made of a low heat conductive material, and a plurality of members having different heat conductivities arranged alternately along the circumferential direction on the peripheral surface of the heat insulating layer, The thermal conductivity of the member is greater than the thermal conductivity of the surface of either the fixing member or the pressure member, and the thermal conductivity of the other member is the heat of the surface of either the fixing member or the pressure member. Features a fusing device equal to or less than the conductivity.
According to a second aspect of the present invention, there is provided a driving means for operating the heat transfer member, a detection means for detecting a position, and a control means for controlling the position, and any one of the fixing member and the pressure member. 2. The fixing device according to claim 1, wherein only the low thermal conductivity member region of the heat transfer member contacts either the fixing member or the pressure member while the rotation is stopped.
According to a third aspect of the present invention, only the low thermal conductivity member region of the heat transfer member is present when the maximum size recording medium passes through the fixing nip between the fixing member and the pressure member. The fixing device according to claim 1, wherein the fixing device contacts either the fixing member or the pressure member.
また、請求項4に記載の発明は、前記熱伝達部材は前記定着部材及び前記加圧部材のいずれかと連れ回りし、前記熱伝達部材の回転位置を検知する検知手段及び、回転位置を制御する制御手段を設け、前記定着部材及び前記加圧部材のいずれかが回転停止する際、前記熱伝達部材の前記低熱伝導率部材領域のみが前記定着部材及び前記加圧部材のいずれかに当接する請求項1記載の定着装置を特徴とする。
また、請求項5に記載の発明は、前記熱伝導率の異なる複数の部材は、アルミ系材料と耐熱樹脂材料、アルミ材料とセラミック材料、又は、アルミ材料と耐熱ゴム材料の組み合せである請求項1乃至4のいずれか1項記載の定着装置を特徴とする。
また、請求項6に記載の発明は、前記熱伝達部材の前記熱伝導率の異なる複数の部材に使用する前記耐熱樹脂材料、前記セラミック材料、及び、前記耐熱ゴム材料の内部に大気圧の1/500以下の気圧の真空断熱層を設ける請求項5記載の定着装置を特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, the heat transfer member rotates with either the fixing member or the pressure member, and detects the rotation position of the heat transfer member and controls the rotation position. A control means is provided, and when one of the fixing member and the pressure member stops rotating, only the low thermal conductivity member region of the heat transfer member abuts on either the fixing member or the pressure member. The fixing device according to Item 1 is characterized.
According to a fifth aspect of the present invention, the plurality of members having different thermal conductivities are an aluminum-based material and a heat-resistant resin material, an aluminum material and a ceramic material, or a combination of an aluminum material and a heat-resistant rubber material. The fixing device according to any one of 1 to 4 is characterized.
According to a sixth aspect of the present invention, the heat transfer material used in the plurality of members having different thermal conductivities of the heat transfer member, the ceramic material, and the heat resistant rubber material have an atmospheric pressure of 1 inside. 6. The fixing device according to claim 5, wherein a vacuum heat insulating layer having a pressure of / 500 or less is provided.
また、請求項7に記載の発明は、定着部材と加圧部材との定着ニップに搬送された記録媒体上の未定着トナー像を前記記録媒体上に熱定着する画像形成装置において、定着装置として請求項1乃至6のいずれか1項記載の定着装置を備える画像形成装置を特徴とする。
また、請求項8に記載の発明は、複数の部材に掛け回されて定着対象となる記録媒体に接触可能な無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトを加熱する手段と、前記定着ベルトに接触して張力を付加するテンション部材と、前記定着ベルトを押圧することにより定着ニップを形成する加圧部材とを備え、前記定着ニップに搬送された記録媒体上の未定着トナー像を前記記録媒体上に熱定着する定着装置において、前記テンション部材は、低熱伝導材質からなる断熱層と、該断熱層の周面に周方向に沿って交互に配置された熱伝導率の異なる複数の部材と、を有し、一方の部材の熱伝導率が前記定着ベルトの表面の熱伝導率より大きく、他方の部材の熱伝導率が前記定着ベルトの表面の熱伝導率に等しいか又は小さい定着装置を特徴とする。
また、請求項9に記載の発明は、前記テンション部材を動作させるための駆動手段、前記テンション部材の位置を検知する検知手段及び、前記テンション部材の位置を制御する制御手段を設け、前記定着ベルトの回転停止中、前記テンション部材の低熱伝導率部材領域のみが前記定着ベルトに当接する請求項8記載の定着装置を特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus for thermally fixing an unfixed toner image on a recording medium conveyed to a fixing nip between a fixing member and a pressure member onto the recording medium. An image forming apparatus comprising the fixing device according to claim 1.
The invention according to
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a driving means for operating the tension member, a detection means for detecting the position of the tension member, and a control means for controlling the position of the tension member, and the fixing belt. The fixing device according to
また、請求項10に記載の発明は、前記定着ベルトと前記加圧部材とによる前記定着ニップを長手方向最大サイズ記録媒体が通紙している時に、前記テンション部材の低熱伝導率部材領域のみが前記定着ベルトに当接する請求項8又は9記載の定着装置を特徴とする。
また、請求項11に記載の発明は、前記テンション部材は前記定着ベルトと連れ回りし、前記テンション部材の回転位置を検知する検知手段及び、前記テンション部材の回転位置を制御する制御手段を設け、前記定着ベルトが回転停止する際、前記テンション部材の前記低熱伝導率部材領域のみが前記定着ベルトに当接する請求項8記載の定着装置を特徴とする。
また、請求項12に記載の発明は、前記テンション部材の熱伝導率の異なる複数の部材は、アルミ系材料と耐熱樹脂材料、アルミ材料とセラミック材料、又は、アルミ材料と耐熱ゴム材料の組み合せである請求項8乃至11のいずれか1項記載の定着装置を特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, when the maximum size recording medium in the longitudinal direction passes through the fixing nip formed by the fixing belt and the pressure member, only the low thermal conductivity member region of the tension member is present. The fixing device according to
According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a detecting means for detecting the rotational position of the tension member and a control means for controlling the rotational position of the tension member. The fixing device according to
According to a twelfth aspect of the present invention, the plurality of members having different thermal conductivities of the tension member may be an aluminum material and a heat resistant resin material, an aluminum material and a ceramic material, or a combination of an aluminum material and a heat resistant rubber material. A fixing device according to any one of
また、請求項13に記載の発明は、前記テンション部材における前記熱伝導率の異なる複数の部材に使用する前記耐熱樹脂材料、前記セラミック材料、及び、前記耐熱ゴム材料の内部に、大気圧の1/500以下の気圧の真空断熱層を設ける請求項12記載の定着装置を特徴とする。
また、請求項14に記載の発明は、前記定着ベルトと前記加圧部材とによる前記定着ニップに搬送された記録媒体上の未定着トナー像を前記記録媒体上に熱定着する画像形成装置において、定着装置として請求項8乃至13のいずれか1項記載の定着装置を備える画像形成装置を特徴とする。
Further, in the invention according to claim 13, an atmospheric pressure of 1 is provided inside the heat-resistant resin material, the ceramic material, and the heat-resistant rubber material used for the plurality of members having different thermal conductivities in the tension member. The fixing device according to claim 12, wherein a vacuum heat insulating layer having a pressure of / 500 or less is provided.
The invention according to
本発明によれば、定着装置における熱伝達部材として、低熱伝導材質(耐熱樹脂または、セラミック材または、耐熱ゴム材)からなる断熱層上に熱伝導率の異なる複数の部材を交互に配置し、前記熱伝導率の異なる部材の熱伝導率をそれぞれ、定着部材又は、加圧部材表面の熱伝導率<熱伝達部材の熱伝導率及び、定着ローラ表面の熱伝導率≧熱伝達部材の熱伝導率であるので、定着ローラと熱伝導部材との接触部から熱伝導部材への熱の移動、さらに雰囲気へ熱の移動を低減できる。
また、通紙中(定着部材回転中)、高熱伝導率材の良好な熱伝導効果により、定着部材長手方向の温度分布を均一にする。高熱伝導率材は定着部材表面の熱伝導率<熱伝達部材の熱伝導率であるため、定着部材との熱移動が良好で、定着部材長手方向の温度分布を均一にする効果が高い。ヒータの発光長が全幅で、小サイズ通紙する場合、定着ローラ中央部は記録媒体により熱が奪われるが、端部は熱の消費がないため、温度が上昇する。しかし、高熱伝導率材が当接しているので定着部材長手方向の温度分布を均一にできる。
待機中(定着部材停止中)は円周方向に配置された低熱伝導率材の断熱効果により、定着ローラから当接している熱伝達部材に移動した熱が、熱伝達部材の円周方向に移動し、雰囲気へ逃げることを防止する。
According to the present invention, as a heat transfer member in the fixing device, a plurality of members having different thermal conductivities are alternately arranged on a heat insulating layer made of a low heat conductive material (a heat resistant resin, a ceramic material, or a heat resistant rubber material), The heat conductivities of the members having different heat conductivities are respectively the heat conductivity of the surface of the fixing member or the pressure member <the heat conductivity of the heat transfer member and the heat conductivity of the surface of the fixing roller ≧ the heat conductance of the heat transfer member. Therefore, the heat transfer from the contact portion between the fixing roller and the heat transfer member to the heat transfer member and further the heat transfer to the atmosphere can be reduced.
In addition, the temperature distribution in the longitudinal direction of the fixing member is made uniform by the good heat conduction effect of the high thermal conductivity material during paper feeding (when the fixing member is rotating). Since the high thermal conductivity material has a thermal conductivity of the surface of the fixing member <the thermal conductivity of the heat transfer member, the heat transfer with the fixing member is good and the temperature distribution in the longitudinal direction of the fixing member is highly uniform. When the heater has a full light emission length and small size paper is passed, heat is removed from the central portion of the fixing roller by the recording medium, but heat is not consumed at the end portion, so the temperature rises. However, since the high thermal conductivity material is in contact, the temperature distribution in the longitudinal direction of the fixing member can be made uniform.
During standby (when the fixing member is stopped), the heat transferred to the heat transfer member in contact with the fixing roller moves in the circumferential direction of the heat transfer member due to the heat insulating effect of the low thermal conductivity material arranged in the circumferential direction. And prevent escape to the atmosphere.
また、熱伝達部材内部に配置した断熱層の断熱効果により、定着ローラから熱伝達部材に移動した熱が、熱伝達部材内部を移動し、定着部材と当接している位置と反対側の雰囲気へ逃げることを防止する。低熱伝導率材は定着部材表面の熱伝導率≧熱伝達部材の熱伝導率であるため、定着部材との熱移動が防止され、定着部材を冷やさない。
また、ベルト方式の定着装置におけるテンション部材として、低熱伝導材質(耐熱樹脂または、セラミック材または、耐熱ゴム材)からなる断熱層上に熱伝導率の異なる複数の部材を交互に配置し、前記熱伝導率の異なる部材の熱伝導率をそれぞれ、定着ベルト表面の熱伝導率<テンション部材の熱伝導率及び、定着ベルト表面の熱伝導率≧テンション部材の熱伝導率であるので、定着ベルトとテンション部材との接触部から熱伝導部材への熱の移動、さらに雰囲気へ熱の移動を低減できる。
In addition, due to the heat insulating effect of the heat insulating layer disposed inside the heat transfer member, the heat transferred from the fixing roller to the heat transfer member moves inside the heat transfer member and moves to the atmosphere opposite to the position where it contacts the fixing member. Prevent escape. Since the low thermal conductivity material satisfies the thermal conductivity of the surface of the fixing member ≧ the thermal conductivity of the heat transfer member, heat transfer with the fixing member is prevented and the fixing member is not cooled.
Further, as the tension member in the belt-type fixing device, a plurality of members having different thermal conductivities are alternately arranged on a heat insulating layer made of a low heat conductive material (heat resistant resin, ceramic material, or heat resistant rubber material), and the heat The thermal conductivity of the members having different conductivities is the thermal conductivity of the fixing belt surface <the thermal conductivity of the tension member and the thermal conductivity of the fixing belt surface ≧ the thermal conductivity of the tension member. The movement of heat from the contact portion with the member to the heat conducting member and further the movement of heat to the atmosphere can be reduced.
また、通紙中(定着ベルト回転中)、高熱伝導率材の良好な熱伝導効果により、定着ベルト長手方向の温度分布を均一にする。高熱伝導率材は定着ベルト表面の熱伝導率<テンション部材の熱伝導率であるため、定着ベルトとの熱移動が良好で、定着ベルト長手方向の温度分布を均一にする効果が高い。ヒータの発光長が全幅で、小サイズ通紙する場合、定着ベルト中央部は記録媒体により熱が奪われるが、端部は熱の消費がないため、温度が上昇する。しかし、高熱伝導率材が当接しているので定着部材長手方向の温度分布を均一にできる。
待機中(定着ベルト停止中)は円周方向に配置された低熱伝導率材の断熱効果により、定着ベルトから当接している熱伝達部材に移動した熱が、テンション部材の円周方向に移動し、雰囲気へ逃げることを防止する。
また、テンション部材内部に配置した断熱層の断熱効果により、定着ベルトからテンション部材に移動した熱が、テンション部材内部を移動し、定着ベルトと当接している位置と反対側の雰囲気へ逃げることを防止する。低熱伝導率材は定着ベルト表面の熱伝導率≧テンション部材の熱伝導率であるため、定着ベルトとの熱移動が防止され、定着ベルトを冷やさない。
In addition, the temperature distribution in the longitudinal direction of the fixing belt is made uniform by the good heat conduction effect of the high thermal conductivity material during paper feeding (when the fixing belt is rotating). Since the high thermal conductivity material has a thermal conductivity of the surface of the fixing belt <the thermal conductivity of the tension member, the heat transfer with the fixing belt is good and the temperature distribution in the longitudinal direction of the fixing belt is uniform. When the heater has a full light emission length and small size paper is passed, heat is taken away by the recording medium at the center of the fixing belt, but heat is not consumed at the end, so the temperature rises. However, since the high thermal conductivity material is in contact, the temperature distribution in the longitudinal direction of the fixing member can be made uniform.
During standby (when the fixing belt is stopped), the heat transferred from the fixing belt to the heat transfer member in contact with the heat transfer member is moved in the circumferential direction of the tension member due to the heat insulation effect of the low thermal conductivity material arranged in the circumferential direction. , Prevent escape to the atmosphere.
In addition, due to the heat insulating effect of the heat insulating layer arranged inside the tension member, the heat transferred from the fixing belt to the tension member moves inside the tension member and escapes to the atmosphere opposite to the position where it abuts the fixing belt. To prevent. Since the low thermal conductivity material satisfies the thermal conductivity of the fixing belt surface ≧ the thermal conductivity of the tension member, the heat transfer with the fixing belt is prevented and the fixing belt is not cooled.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明による定着装置を適用し得る画像形成装置の内部機構の全体構成を示す概略図である。図1に示す画像形成装置Aは電子写真方式を採用しており、画像形成装置本体1の上方に画像読み取り装置2を設置し、右側面に両面ユニット3を取り付けて構成されている。
画像形成装置本体1内には中間転写装置4を備えている。この中間転写装置4は、複数のローラに掛け渡したエンドレスの中間転写ベルト5を含み、そして画像形成装置本体1内でこの中間転写ベルト5をほぼ水平に張り渡し、反時計回りに走行するように設けている。
中間転写装置4の下には、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの作像装置12c、12m、12y、12kを、中間転写ベルト5の張り渡し方向に沿って四連タンデム式に並べて設けている。
各作像装置12c、12m、12y、12kは、図中時計回りに回転するドラム状の像担持体である感光体ドラム6c、6m、6y、6kの周りに帯電装置、現像装置、転写装置、クリーニング装置などを設置して構成する。作像装置12c、12m、12y、12kの下には、露光装置7を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of an internal mechanism of an image forming apparatus to which a fixing device according to the present invention can be applied. The image forming apparatus A shown in FIG. 1 employs an electrophotographic system, and is configured by installing an image reading device 2 above the image forming apparatus main body 1 and attaching a duplex unit 3 on the right side.
An intermediate transfer device 4 is provided in the image forming apparatus main body 1. The intermediate transfer device 4 includes an endless intermediate transfer belt 5 that is stretched around a plurality of rollers. The intermediate transfer belt 5 is stretched almost horizontally in the image forming apparatus main body 1 so as to run counterclockwise. Provided.
Under the intermediate transfer device 4, cyan, magenta, yellow, and black
Each of the
露光装置7の下には、給紙装置8を設けている。給紙装置8には、記録媒体(用紙)Pを収納する給紙カセット9(この実施の形態では、2段)を備えてなる。そして、各給紙カセット9の右上には、各給紙カセット9内の記録材である記録媒体Pを1枚ずつ繰り出して記録媒体搬送路10に入れる給紙コロ11を設けてなる。
記録媒体搬送路10は、画像形成装置本体1内の右側に下方から上方に向けて形成し、画像形成装置本体1上方の画像読み取り装置2との間に形成する胴内排紙部14へと通ずるように設けている。
記録媒体搬送路10には、レジストローラ(搬送ローラ)15、中間転写ベルト5と対向して2次転写装置16、定着装置17、1対の排紙ローラよりなる排紙装置18などを画像形成装置本体1内の右側に下方から上方に向けて順に設けている。
レジストローラ15の上流には、両面ユニット3から再給紙し、又は両面ユニット3を横切って手差し給紙装置19から手差し給紙する記録媒体Pを記録媒体搬送路10に合流する給紙路20を設ける。また、定着装置17の下流には、両面ユニット3への再給紙搬送路22を分岐して設けている。
A
The recording
On the recording
Upstream of the
かかる構成において、コピーを採る時は、画像読み取り装置2で原稿画像を読み取って露光装置7で書き込みを行ない、各作像装置12c、12m、12y、12kのそれぞれの像担持体である感光体ドラム6c、6m、6y、6k上に各色トナー画像を形成し、そのトナー像を1次転写装置21c、21m、21y、21kで順次転写して中間転写ベルト5上にカラー画像を形成する。
一方、給紙コロ11の1つを選択的に回転して、対応する給紙カセット9から記録媒体Pを繰り出して記録媒体搬送路10に入れ、又は、手差し給紙装置19から手差しの記録媒体Pを給紙路20に入れる。
記録媒体Pを、記録媒体搬送路10を通してレジストローラ15で搬送してタイミングを取って2次転写位置へと送り込み、上述したごとく中間転写ベルト5上に形成したカラー画像を2次転写装置16で記録媒体Pに転写する。画像転写後の記録媒体Pは、定着装置17で画像定着後、排紙装置18で排出して胴内排紙部14上にスタックする。
記録媒体Pの裏面にも画像を形成する時には、再給紙搬送路22に入れて両面ユニット3で反転してから給紙路20を通して再給紙し、別途中間転写ベルト5上に形成したカラー画像を記録媒体Pに2次転写して後、再び、定着装置17で定着して排紙装置18で胴内排紙部14に排出する。
In such a configuration, when taking a copy, the image reading device 2 reads the original image and writes it with the exposure device 7, and the photosensitive drums that are the respective image carriers of the
On the other hand, one of the paper feeding rollers 11 is selectively rotated to feed the recording medium P from the corresponding
The recording medium P is conveyed by the
When an image is also formed on the back side of the recording medium P, it is placed in the
図2は本発明による定着装置の第1の実施の形態を示す概略図である。図2(a)には定着装置17の第1の実施の形態の概略を示し、図2(b)には定着ローラ24の全体の概略を示し、そして図2(c)には熱伝達部材23の構成の詳細を断面で示している。
定着部材である定着ローラ24はヒータ27を内蔵し、温度検知部材26により定着ローラ24の温度を検知し、図示してない温度制御装置により一定の温度となるよう制御される。定着ローラ24の表面は離型性を有する材料で覆われている。
定着ローラ24には表面が弾性を有する材質で覆われた加圧部材である加圧ローラ25が圧接され、定着ローラ24と加圧ローラ25との間(定着ニップ)を、未定着画像28を有した転写紙Pが通過する際、トナーが溶け、圧力を受けて転写紙Pに定着する。図2(b)は定着ローラ24を示しており、この定着ローラ24の上方には温度検知部材(サーミスタ)26を配置してある。
定着ローラ24はアルミ系又は鉄系材芯金に、耐熱樹脂材料(フッ素樹脂)を被覆(コーティング又はチューブに挿入)して構成する。また、定着ローラ24はアルミ系又は鉄系材芯金に耐熱ゴムを被覆して構成する。また、定着ローラ24はアルミ系又は鉄系材芯金に耐熱ゴムを被覆し、さらにその外側に耐熱樹脂(フッ素樹脂)を被覆して構成している。
FIG. 2 is a schematic view showing a first embodiment of a fixing device according to the present invention. 2A shows an outline of the first embodiment of the fixing
The fixing
A
The fixing
熱伝達部材23は、低熱伝導材質(耐熱樹脂又は、セラミック材又は、耐熱ゴム材)からなる円筒状断熱層29の外周面上に、高熱伝導率材30と低熱伝導率材31を周方向に沿って交互に配置した構成を備えている。熱伝達部材23はローラ形状であり、長さは最大通紙幅以上でかつ、定着ローラ24胴部長程度である。
熱伝達部材23は定着ローラ24に当接し、定着ローラ24が回転する時は連れ周りする。通紙中(定着ローラ24回転中)、高熱伝導率材30の良好な熱伝導効果により、定着ローラ24長手方向の温度分布を均一にする。
待機中(定着ローラ24停止中)は円周方向に配置された低熱伝導率材31の断熱効果により、定着ローラ24からこれに当接している熱伝達部材23に移動した熱が、熱伝達部材23の円周方向に移動し、大気中へ逃げることを防止する。
The
The
During standby (when the fixing
また、熱伝達部材23内部に配置した断熱層29の断熱効果により、定着ローラ24から熱伝達部材23に移動した熱が、熱伝達部材23内部を移動し、定着ローラ24と当接している位置と反対側の大気中へ逃げることを防止する。定着ローラ24と熱伝達部材23の当接部が高熱伝導率材30であっても従来例より雰囲気への熱の逃げは低減できる。
ヒータ27の発光長は定着ローラ24の軸方向全長に亘っており、小サイズ通紙時に対して効果大である。高熱伝導率材30は、定着ローラ24表面の熱伝導率<熱伝達部材23の熱伝導率、であるため、定着ローラ24との熱移動が良好で、定着ローラ24長手方向の温度分布を均一にする効果が高い。低熱伝導率材31は、定着ローラ24表面の熱伝導率≧熱伝達部材23の熱伝導率、であるため、定着ローラ24との熱移動が防止され、定着ローラ24を冷やさない。
In addition, the heat transferred from the fixing
The light emission length of the
図3は本発明による定着装置の第2の実施の形態を示す概略図である。図3(a)には定着装置17の第2の実施の形態の概略を示し、図3(b)には定着ローラ24の全体の概略を示し、そして図3(c)には熱伝達部材23の構成の詳細を断面で示している。また、図3(d)にはセンサの光路を遮断/開放するアクチュエータ又はエンコーダ(ここではアクチュエータ)と近傍に設置したフォトセンサを平面図で示し、さらに図3(e)にはアクチュエータとフォトセンサとを配置した熱伝達部材を側面図で示している。
図3において、熱伝達部材23は定着ローラ24及び加圧ローラ25のいずれか一方と接して連れ回りし、熱伝達部材23の回転位置を検知する検知手段34、回転位置を制御する制御手段35、定着ローラ24の駆動手段36、及び熱伝達部材23の駆動手段37を設けている。
定着装置17の定着ローラ24及び加圧ローラ25のいずれかが回転停止する際、熱伝達部材23の低熱伝導率部材31の領域のみが定着ローラ24及び加圧ローラ25のいずれかに当接する(図3(a))。
定着ローラ24の表面の一部に熱伝達部材23を配置し、この熱伝達部材23を動作させるための駆動手段37、位置を検知するための検知手段34、及び、位置を制御する制御手段35を設け、定着ローラ24の回転停止時、熱伝達部材23の低熱伝導率部材31の領域のみを定着ローラ24に当接させたので、定着ローラ24の回転停止中に、定着ローラ24との接触部から熱伝達部材23への熱の移動を低減することができる。
図3(b)は定着ローラ24を示しており、この定着ローラ24の上方には温度検知部材26を配置してある。熱伝達部材23を構成する低熱伝導率材31の位置は、図3(d)及び(e)に示すように、熱伝達部材23と同期して回転し、アクチュエータ32と、その近傍に設置したフォトセンサ33により検知する。熱伝達部材23は、図3(a)に示すように、定着ローラ24と別駆動により回転可能である。
FIG. 3 is a schematic view showing a second embodiment of the fixing device according to the present invention. 3A shows an outline of the second embodiment of the fixing
In FIG. 3, the
When either the fixing
A
FIG. 3B shows the fixing
熱伝達部材23は通紙中、定着ローラ24の駆動手段36とは別の熱伝達部材駆動手段37により駆動し、定着ローラ24との連れ周り方向に回転する。又は、図示してないワンウェイクラッチ等を用いて、熱伝達部材23が定着ローラ24と連れ周りする方向に回転する場合、別駆動からの駆動力を切断することもできる。定着ローラ24の回転停止時、定着ローラ24と熱伝達部材23の低熱伝導率材31が当接する位置で熱伝達部材23の回転を停止する。
熱伝達部材23を構成する低熱伝導率材31の周方向位置は、熱伝達部材23と同期して回転するアクチュエータ32と近傍に設置したフォトセンサ33により検知する。熱伝達部材23は定着ローラ24と別駆動により回転する。熱伝達部材23は、定着ローラ24の長手方向最大サイズの記録媒体の通紙中、定着ローラ24に対して、低熱伝導率材31が当接する位置で摺動する。
定着ローラ24の表面の一部に熱伝達部材23を配置し、この熱伝達部材23を動作させるための駆動手段及び、位置を検知するための検知手段34、回転位置を制御する制御手段35を設け、定着ローラ長手方向最大サイズ通紙中、熱伝達部材23の低熱伝導率部材31の領域のみを定着ローラ24に当接させたので、定着ローラ24回転中に、定着ローラ24との接触部から熱伝達部材23への熱の移動を低減することができる。
The
The circumferential position of the low
A
図4は本発明による定着装置の第3の実施の形態を示す概略図である。図4(a)には定着装置17の第3の実施の形態の概略を示し、図4(b)には定着ローラ24の全体の概略を示し、そして図4(c)には熱伝達部材23の構成の詳細を断面で示している。また、図4(d)にはアクチュエータと近傍に設置したフォトセンサを平面図で示し、さらに図4(e)にはアクチュエータとフォトセンサとを配置した熱伝達部材を側面図で示している。
図4の定着装置17の第3の実施の形態の構成は図3の第2の実施の形態の構成とほとんど同一であるので、図3の第2の実施の形態の構成と同じ部分には同一の符号を付してここで必要以外の説明は省略する。
熱伝達部材23の外周面を構成する低熱伝導率材31の周方向位置は、熱伝達部材23と同期して回転し、アクチュエータ32と近傍に設置したフォトセンサ33により検知する。熱伝達部材23はこの第3の実施の形態においては別の駆動手段を持たないので、定着ローラ24に連れ回りする。
定着ローラ24の回転を停止する際、制御手段35は定着ローラ24と熱伝達部材23の低熱伝導率材31とが当接する位置で定着ローラ24の回転を停止するように回転位置を制御する。図4(b)は定着ローラ24を示しており、この定着ローラ24の上方には温度検知部材26を配置してある。
このように、定着ローラ24の表面の一部に熱伝達部材23を配置し、この熱伝達部材23は定着ローラ24と連れ回りし、熱伝達部材23の回転位置を検知手段34で検知し、回転位置を制御する制御手段35を設け、定着ローラ24の回転停止時、熱伝達部材23の低熱伝導率部材31の領域のみを定着ローラ24に当接させたので、簡素な構成で、定着ローラ24の回転停止中に、定着ローラ24との接触部から熱伝達部材23への熱の移動を低減することができる。
FIG. 4 is a schematic view showing a third embodiment of the fixing device according to the present invention. FIG. 4A shows an outline of a third embodiment of the fixing
Since the configuration of the third embodiment of the fixing
The circumferential position of the low
When stopping the rotation of the fixing
In this way, the
図5は本発明による定着装置の第4の実施の形態を示す概略図である。図5(a)には定着装置17の第4の実施の形態の概略を示し、図5(b)には定着ローラ24の全体の概略を示し、そして図5(c)には熱伝達部材23の構成の詳細を断面で示している。また、図5(d)にはアクチュエータと近傍に設置したフォトセンサを平面図で示し、さらに、図5(e)にはアクチュエータとフォトセンサとを配置した熱伝達部材を側面図で示している。
図5の定着装置17の第4の実施の形態の構成は検知手段、制御手段及び駆動手段の描写が無い以外は図4の第3の実施の形態の構成とほとんど同一であるので、図4の第3の実施の形態の構成と同じ部分には同一の符号を付してここで必要以外の説明は省略する。
図5(b)は定着ローラ24を示しており、この定着ローラ24の上方には温度検知部材26を配置してある。熱伝達部材23は、耐熱樹脂製の断熱層29の外周に高熱伝導率の材料としてアルミ材料30と低熱伝導率の材料として耐熱樹脂材料31を交互に配置している。耐熱樹脂材料としては、例えば、フッ素樹脂、PAI(ポリアミドイミド)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)を使用する。
又は、アルミ材料とセラミック材料(定着ローラ24又は加圧ローラ25の表面の熱伝導率以下)を交互に配置する。又は、アルミ材料と耐熱ゴム材料(シリコンゴム材、発泡ゴム材、スポンジ材で、定着ローラ24又は加圧ローラ25表面の熱伝導率以下)を交互に配置する。
このように、熱伝導率の異なる複数の部材をアルミ材料と耐熱樹脂材料又は、アルミ材料とセラミック材料又は、アルミ材料と耐熱ゴム材料の組み合せとしたので、熱は定着ローラ24と熱伝達部材23との接触部から熱伝達部材23の径方向及び円周方向へ伝わり、雰囲気へ熱の移動を低減できる。
FIG. 5 is a schematic view showing a fourth embodiment of the fixing device according to the present invention. FIG. 5A shows an outline of the fourth embodiment of the fixing
The configuration of the fourth embodiment of the fixing
FIG. 5B shows the fixing
Alternatively, aluminum material and ceramic material (below the thermal conductivity of the surface of the fixing
As described above, since the plurality of members having different thermal conductivities are a combination of an aluminum material and a heat-resistant resin material, an aluminum material and a ceramic material, or an aluminum material and a heat-resistant rubber material, heat is transferred from the fixing
図6は本発明による定着装置の第5の実施の形態を示す概略図である。図6(a)には定着装置17の第5の実施の形態の概略を示し、図6(b)には上方には温度検知部材を配置した定着ローラの全体の概略を示し、そして図6(c)には熱伝達部材23の構成の詳細を断面で示している。
また、図6(d)にはアクチュエータと近傍に設置したフォトセンサを平面図で示し、さらに、図6(e)にはアクチュエータとフォトセンサとを配置した熱伝達部材を側面図で示している。図6(f)は図6(c)の熱伝達部材の耐熱樹脂材料の内部に設ける真空断熱層を示している。
図6の定着装置17の第5の実施の形態の構成は図5の第4の実施の形態の構成とほとんど同一であるので、図5の第4の実施の形態の構成と同じ部分には同一の符号を付してここで必要以外の説明は省略する。
FIG. 6 is a schematic view showing a fifth embodiment of the fixing device according to the present invention. FIG. 6A shows an outline of a fifth embodiment of the fixing
Further, FIG. 6D shows a plan view of the photosensor installed in the vicinity of the actuator, and FIG. 6E shows a side view of the heat transfer member in which the actuator and the photosensor are arranged. . FIG. 6F shows a vacuum heat insulating layer provided inside the heat resistant resin material of the heat transfer member of FIG.
The configuration of the fifth embodiment of the fixing
この第5の実施の形態の構成において、熱伝達部材23は、図6(f)に示すように、低熱伝導率である耐熱樹脂材料、セラミック材、耐熱ゴム材等からなる低熱伝導率材31の内部に大気圧の1/500以下の気圧の真空断熱層38を配置している。この大気圧の数値1/500以下は一般的に断熱効果があると言われている真空断熱材における数値を単に用いている。
定着ローラ24との接触部から熱伝達部材23の径方向及び、円周方向へ伝わり、熱が大気へ移動することを防止するために、鉄系材料、耐熱樹脂材料、セラミック材料、耐熱ゴム材料等からなる低熱伝導率材31の内部に大気圧の1/500以下の気圧の真空断熱層38を設ける。
これによって、定着装置の定着ローラ24と熱伝達部材23との接触部から熱伝達部材23の径方向及び円周方向へ伝わり、雰囲気へ熱の移動を低減する効果を高めることができる。
In the configuration of the fifth embodiment, as shown in FIG. 6F, the
In order to prevent heat from being transferred from the contact portion with the fixing
As a result, the effect of reducing the heat transfer to the atmosphere can be enhanced by being transmitted from the contact portion between the fixing
次に、本発明をベルト方式の定着装置に適用した実施形態について説明する。
図7は本発明による定着装置の第6の実施の形態を示す概略図である。図7(a)には第6の実施の形態におけるベルト方式の定着装置17の概略を示し、図7(b)にはテンション部材40の構成の詳細を断面で示している。
このベルト方式の定着装置17では、無端状ベルトよりなる定着ベルト41が、加熱ローラ42と定着ローラ43とテンション部材44とに掛け回されている。定着ベルト41の表面は離型性を有する材料で覆われている。
加熱ローラ42は、ヒータ45を内蔵し、温度検知部材46により定着ベルト41の温度を検知し、温度制御装置により一定の温度となるよう制御される。テンション部材44は、定着ベルト41に接触して張力を付加する。
定着ベルト41上の定着ローラ43に対応する位置には、表面が弾性を有する材質で覆われた加圧ローラ47が圧接され、この定着ベルト41と加圧ローラ47との間(定着ニップ)を転写紙P上の未定着画像28が通過する際、トナーが溶け、圧力を受けて転写紙Pに定着する。
定着ベルト41は、PI(ポリイミド)等の耐熱樹脂層の外側に、シリコンゴム等の弾性層を被覆し、さらにその外側に離型性良好な耐熱樹脂材料(フッ素樹脂等)を被覆したものが使用されているが、他の構成であっても良い。
Next, an embodiment in which the present invention is applied to a belt-type fixing device will be described.
FIG. 7 is a schematic view showing a sixth embodiment of the fixing device according to the present invention. FIG. 7A shows an outline of the belt-
In this belt-
The heating roller 42 includes a
At a position corresponding to the fixing
The fixing
テンション部材44は、低熱伝導材質(耐熱樹脂又は、セラミック材又は、耐熱ゴム材)からなる円筒状断熱層29の外周面上に、高熱伝導率材30と低熱伝導率材31を周方向に沿って交互に配置した構成を備えている。テンション部材44はローラ形状であり、長さは最大通紙幅以上でかつ、定着ベルト41胴部長程度である。
定着ベルト41の表面にテンション部材44は当接し、定着ベルト41が回転する時は連れ周りする。通紙中(定着ベルト41が回転中)、高熱伝導率材30の良好な熱伝導効果により、定着ベルト41の長手方向の温度分布を均一にする。
待機中(定着ベルト41が停止中)は円周方向に配置された低熱伝導率材31の断熱効果により、定着ベルト41から当接しているテンション部材44に移動した熱が、テンション部材44の円周方向に移動し、大気中へ逃げることを防止する。
The
The
During standby (when the fixing
また、テンション部材44内部に配置した断熱層29の断熱効果により、定着ベルト41からテンション部材44に移動した熱が、テンション部材44内部を移動し、定着ベルト41と当接している位置と反対側の雰囲気へ逃げることを防止する。
定着ベルト41とテンション部材44の当接部が高熱伝導率材30でも従来例より雰囲気への熱の逃げは低減できる。
ヒータ45の発光長は全幅で、小サイズ通紙時に対して効果大である。高熱伝導率材30は、定着ベルト41の表層の熱伝導率<テンション部材44の表層の熱伝導率、であるため、定着ベルト41との熱移動が良好で、定着ベルト41の長手方向の温度分布を均一にする効果が高い。低熱伝導率材31は、定着ベルト41の表層の熱伝導率≧テンション部材44の表層の熱伝導率、であるため、定着ベルト41との熱移動が防止され、定着ベルト41を冷やさない。
Further, due to the heat insulating effect of the
Even if the contact portion between the fixing
The light emission length of the
図8は本発明による定着装置の第7の実施の形態を示す概略図である。図8(a)には定着装置17の第2の実施の形態の概略を示し、図8(b)にはテンション部材44の構成の詳細を断面で示している。また、図8(c)にはアクチュエータと近傍に設置したフォトセンサを平面図で示し、さらに図8(d)にはアクチュエータとフォトセンサとを配置したテンション部材を側面図で示している。
図8において、テンション部材44は定着ベルト41と接して連れ回りし、テンション部材44の回転位置を検知する検知手段34、回転位置を制御する制御手段35、定着ローラ43の駆動手段36、及びテンション部材44の駆動手段39を設けている。この定着ベルト41には温度検知部材46を配置してある。なお、テンション部材44の構成は、図8(b)に示すように、図7(b)に示した第6の実施の形態と同様の構成となっている。
定着装置17の定着ベルト41及び加圧ローラ47のいずれかが回転停止する際、テンション部材44の低熱伝導率部材31の領域のみが定着ベルト41に当接する(図3(a))。
定着ベルト41の一部にテンション部材44を配置し、このテンション部材44を動作させるための駆動手段39、位置を検知するための検知手段34、及び、位置を制御する制御手段35を設け、定着ベルト41の回転停止時、テンション部材44の低熱伝導率部材31の領域のみを定着ベルト41に当接させたので、定着ベルト41の回転停止中に、定着ベルト41との接触部からテンション部材44への熱の移動を低減することができる。
テンション部材44を構成する低熱伝導率材31の位置は、図8(c)に示すように、テンション部材44と同期して回転するアクチュエータ48と、その近傍に設置したフォトセンサ49により検知する。テンション部材44は、図8(a)に示すように、定着ベルト41と別駆動により回転可能である。
FIG. 8 is a schematic view showing a seventh embodiment of the fixing device according to the present invention. FIG. 8A shows an outline of the second embodiment of the fixing
In FIG. 8, the
When either the fixing
A
As shown in FIG. 8C, the position of the low
テンション部材44は通紙中、定着ローラ43の駆動手段36とは別のテンション部材駆動手段37により駆動し、定着ベルト41との連れ周り方向に回転する。又は、図示してないワンウェイクラッチ等を用いて、テンション部材44が定着ベルト41と連れ周りする方向に回転する場合、別駆動からの駆動力を切断することもできる。定着ベルト41の回転停止時、定着ベルト41と熱伝達部材23の低熱伝導率材31が当接する位置でテンション部材44の回転を停止する。
テンション部材44を構成する低熱伝導率材31の周方向位置は、テンション部材44と同期して回転するアクチュエータ48と近傍に設置したフォトセンサ49により検知する。テンション部材44は定着ベルト41と別駆動により回転する。テンション部材44は、定着ベルト41の長手方向最大サイズの記録媒体の通紙中、定着ベルト41に対して、低熱伝導率材31が当接する位置で摺動する。
定着ベルト41の一部にテンション部材44を配置し、このテンション部材44を動作させるための駆動手段及び、位置を検知するための検知手段34、回転位置を制御する制御手段35を設け、定着ローラ長手方向最大サイズ通紙中、テンション部材44の低熱伝導率部材31の領域のみを定着ベルト41に当接させたので、定着ベルト41回転中に、定着ベルト41との接触部からテンション部材44への熱の移動を低減することができる。
The
The circumferential position of the low
A
図9は本発明による定着装置の第8の実施の形態を示す概略図である。図9(a)には定着装置17の第8の実施の形態の概略を示し、図9(b)にはテンション部材44の構成の詳細を断面で示している。また、図9(c)にはアクチュエータと近傍に設置したフォトセンサを平面図で示し、さらに図9(d)にはアクチュエータとフォトセンサとを配置したテンション部材を側面図で示している。
図9の定着装置17の第8の実施の形態の構成は図8の第7の実施の形態の構成とほとんど同一であるので、図7の第7の実施の形態の構成と同じ部分には同一の符号を付してここで必要以外の説明は省略する。
テンション部材44の外周面を構成する低熱伝導率材31の周方向位置は、テンション部材44と同期して回転し、アクチュエータ48と近傍に設置したフォトセンサ49により検知する。テンション部材44はこの第8の実施の形態においては別の駆動手段を持たないので、定着ベルト41に連れ回りする。
定着ベルト41の回転を停止する際、制御手段35は定着ベルト41とテンション部材44の低熱伝導率材31とが当接する位置で定着ベルト41の回転を停止するように回転位置を制御する。この定着ベルト41には温度検知部材46を配置してある。
このように、定着ベルト41の一部にテンション部材44を配置し、このテンション部材44は定着ベルト41と連れ回りし、テンション部材44の回転位置を検知手段34で検知し、回転位置を制御する制御手段35を設け、定着ベルト41の回転停止時、テンション部材44の低熱伝導率部材31の領域のみを定着ベルト41に当接させたので、簡素な構成で、定着ベルト41の回転停止中に、定着ベルト41との接触部からテンション部材44への熱の移動を低減することができる。
FIG. 9 is a schematic view showing an eighth embodiment of a fixing device according to the present invention. FIG. 9A shows an outline of the eighth embodiment of the fixing
The configuration of the eighth embodiment of the fixing
The circumferential position of the low
When stopping the rotation of the fixing
In this way, the
図10は本発明による定着装置の第9の実施の形態を示す概略図である。図9(a)には定着装置17の第9の実施の形態の概略を示し、図9(b)にはテンション部材44の構成の詳細を断面で示している。また、図9(c)にはアクチュエータと近傍に設置したフォトセンサを平面図で示し、さらに、図9(d)にはアクチュエータとフォトセンサとを配置したテンション部材を側面図で示している。
図10の定着装置17の第9の実施の形態の構成は検知手段、制御手段及び駆動手段の描写が無い以外は図9の第8の実施の形態の構成とほとんど同一であるので、図9の第4の実施の形態の構成と同じ部分には同一の符号を付してここで必要以外の説明は省略する。
この定着ベルト41には温度検知部材46を配置してある。テンション部材44は、耐熱樹脂製の断熱層29の外周に高熱伝導率の材料としてアルミ材料30と低熱伝導率の材料として耐熱樹脂材料31を交互に配置している。耐熱樹脂材料としては、例えば、フッ素樹脂、PAI(ポリアミドイミド)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)を使用する。
又は、アルミ材料とセラミック材料(定着ベルト41又は加圧ローラ47の表面の熱伝導率以下)を交互に配置する。又は、アルミ材料と耐熱ゴム材料(シリコンゴム材、発泡ゴム材、スポンジ材で、定着ベルト41又は加圧ローラ47表面の熱伝導率以下)を交互に配置する。
このように、熱伝導率の異なる複数の部材をアルミ材料と耐熱樹脂材料又は、アルミ材料とセラミック材料又は、アルミ材料と耐熱ゴム材料の組み合せとしたので、熱は定着ベルト41とテンション部材44との接触部からテンション部材44の径方向及び円周方向へ伝わり、雰囲気へ熱の移動を低減できる。
FIG. 10 is a schematic view showing a ninth embodiment of the fixing device according to the present invention. FIG. 9A shows an outline of a ninth embodiment of the fixing
The configuration of the ninth embodiment of the fixing
A
Alternatively, an aluminum material and a ceramic material (less than the thermal conductivity of the surface of the fixing
In this way, the plurality of members having different thermal conductivities are made of aluminum material and heat-resistant resin material, aluminum material and ceramic material, or combination of aluminum material and heat-resistant rubber material. It is transmitted from the contact portion to the radial direction and the circumferential direction of the
図11は本発明による定着装置の第10の実施の形態を示す概略図である。図11(a)には定着装置17の第10の実施の形態の概略を示し、図11(b)にはテンション部材44の構成の詳細を断面で示している。
また、図11(c)にはアクチュエータと近傍に設置したフォトセンサを平面図で示し、さらに、図11(d)にはアクチュエータとフォトセンサとを配置した熱伝達部材を側面図で示している。
図11の定着装置17の第10の実施の形態の構成は図10の第9の実施の形態の構成とほとんど同一であるので、図10の第9の実施の形態の構成と同じ部分には同一の符号を付してここで必要以外の説明は省略する。
FIG. 11 is a schematic view showing a tenth embodiment of a fixing device according to the present invention. FIG. 11A shows an outline of a tenth embodiment of the fixing
FIG. 11 (c) shows a plan view of an actuator and a photosensor installed in the vicinity thereof, and FIG. 11 (d) shows a side view of a heat transfer member in which the actuator and the photosensor are arranged. .
Since the configuration of the tenth embodiment of the fixing
この第10の実施の形態の構成において、テンション部材44は、図11(b)に示すように、低熱伝導率である耐熱樹脂材料、セラミック材、耐熱ゴム材等からなる低熱伝導率材31の内部に大気圧の1/500以下の気圧の真空断熱層38を配置している。この大気圧の数値1/500以下は一般的に断熱効果があると言われている真空断熱材における数値を単に用いている。
すなわち、定着ベルト41との接触部からテンション部材44の径方向及び、円周方向へ伝わり、熱が大気へ移動することを防止するために、鉄系材料、耐熱樹脂材料、セラミック材料、耐熱ゴム材料等からなる低熱伝導率材31の内部に大気圧の1/500以下の気圧の真空断熱層38を設ける。
これによって、定着装置の定着ベルト41とテンション部材44との接触部からテンション部材44の径方向及び円周方向へ伝わり、雰囲気へ熱の移動を低減する効果を高めることができる。
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は加圧ベルト(耐熱ゴム材質、耐熱樹脂材質又は、耐熱ゴム材質と耐熱樹脂材質を積層したベルト)を用いた定着装置にも展開可能である。
In the configuration of the tenth embodiment, as shown in FIG. 11B, the
That is, in order to prevent heat from being transferred to the atmosphere from the contact portion with the fixing
Accordingly, the effect of reducing the movement of heat to the atmosphere can be enhanced by being transmitted from the contact portion between the fixing
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can also be applied to a fixing device using a pressure belt (a heat-resistant rubber material, a heat-resistant resin material, or a belt in which a heat-resistant rubber material and a heat-resistant resin material are laminated). It is.
A 画像形成装置、P 記録媒体、17 定着装置、23 熱伝達部材、24 定着部材(定着ローラ)、25 加圧部材(加圧ローラ)、27 定着熱源、28 未定着トナー像、29 断熱層、30 高熱伝導率部材、31 低熱伝導率部材、34 検知手段、35 制御手段、36 定着部材駆動手段、37 熱伝達部材駆動手段(別駆動手段)、41 定着ベルト、42 加熱ローラ、43 定着ローラ、44 テンション部材、45 ヒータ、46 温度検知部材、47 加圧ローラ、48 アクチュエータ、49 フォトセンサ A image forming apparatus, P recording medium, 17 fixing apparatus, 23 heat transfer member, 24 fixing member (fixing roller), 25 pressure member (pressing roller), 27 fixing heat source, 28 unfixed toner image, 29 heat insulating layer, 30 high thermal conductivity member, 31 low thermal conductivity member, 34 detection means, 35 control means, 36 fixing member driving means, 37 heat transfer member driving means (separate driving means), 41 fixing belt, 42 heating roller, 43 fixing roller, 44 Tension member, 45 Heater, 46 Temperature detection member, 47 Pressure roller, 48 Actuator, 49 Photo sensor
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