JP2012103613A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents

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正幸 佐藤
Shinya Matsuura
晋也 松浦
Hiroshi Mizuno
浩 水野
Atsuhiko Shimoyama
淳彦 霜山
Yasuhiro Suzuki
康啓 鈴木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fixing device that is configured to suppress temperature rise in both edge areas of a heating roller in a fixing process of a small-sized recording member, and an image forming apparatus.SOLUTION: A heating roller of a fixing device includes a release layer 221 having a first passage area L1 and a second passage area L2, which is provided at a position where the first passage area L1 is held between both sides in the shaft direction of a core member 223. The heat radiation rate of the release layer 221 of the second passage area L2 is set to be larger than the heat radiation rate of the release layer 221 of the first passage area L1.

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関し、特に、記録部材上に形成されたトナー像を定着させる定着装置および当該定着装置を備えた画像形成装置に関する。   The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus, and more particularly to a fixing device that fixes a toner image formed on a recording member and an image forming apparatus including the fixing device.

画像形成装置等に設けられる定着装置では、表面にトナー像が形成された記録部材が導入され、この記録部材が定着装置の内部に設けられた加圧ローラと加熱ローラとにより挟持される領域を通過することにより、記録部材上のトナー像が加熱されて記録部材へと定着する。   In a fixing device provided in an image forming apparatus or the like, a recording member having a toner image formed on the surface thereof is introduced, and an area where the recording member is sandwiched between a pressure roller and a heating roller provided in the fixing device. By passing, the toner image on the recording member is heated and fixed to the recording member.

従来、定着装置において、加圧ローラや加熱ローラから放射される熱損失を少なくするため、たとえば、加圧ローラや加熱ローラの周辺を熱放射(輻射)反射板で覆うなどの手段が講じられてきた。しかしながら、熱放射(輻射)反射板を設けることにより、定着装置が大型化するという不都合が生じていた。   Conventionally, in a fixing device, in order to reduce heat loss radiated from a pressure roller and a heating roller, for example, a means for covering the periphery of the pressure roller and the heating roller with a heat radiation (radiation) reflector has been taken. It was. However, the provision of the heat radiation (radiation) reflector has a disadvantage that the fixing device is enlarged.

このような不都合を回避するべく、特許文献1では、加熱ローラの表面に5μm〜10μm厚さの離型層が設けられている。この離型層は、定着装置における定着温度に対応する赤外線の波長域の放射率が0.65以下となるように、良好な熱伝導率を示す金属であるニッケルにPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)とPFA(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)を混合した複合材料で構成される。このような材料によって離型層を構成することにより、加熱ローラの表面から放射される熱量(放射エネルギ)を抑えることが意図されている。   In order to avoid such inconvenience, in Patent Document 1, a release layer having a thickness of 5 μm to 10 μm is provided on the surface of the heating roller. This release layer is made of PTFE (polytetrafluoroethylene) on nickel, which is a metal exhibiting good thermal conductivity, so that the emissivity in the infrared wavelength region corresponding to the fixing temperature in the fixing device is 0.65 or less. And PFA (tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer). By configuring the release layer with such a material, it is intended to suppress the amount of heat (radiant energy) radiated from the surface of the heating roller.

特開平09−080952号公報JP 09-080952 A

ここで、小サイズの記録部材(たとえば、B5縦サイズ)に形成されたトナー像の定着時には、加熱ローラの記録部材の接しない加熱ローラの両端部領域においては、記録部材により熱量が奪われないため、記録部材が通過する加熱ローラの中央領域に比較して両端部領域の温度が上昇する傾向にある。   Here, at the time of fixing a toner image formed on a small-sized recording member (for example, B5 vertical size), the recording member does not deprive the heat amount in both end regions of the heating roller that are not in contact with the recording member of the heating roller. For this reason, the temperature of both end regions tends to increase as compared to the central region of the heating roller through which the recording member passes.

この傾向は、記録部材の搬送速度が上昇すればするほど顕著となるため、加熱ローラの両端部領域の温度上昇を抑制するためには、記録部材の搬送速度を低下させる必要がある。しかし、記録部材の搬送速度を低下させた場合には、画像形成装置の画像形成処理能力(生産性)を低下させることになる。このような課題は、特許文献1に記載されたような技術を用いた場合には、顕著に現れる。   This tendency becomes more prominent as the conveyance speed of the recording member increases. Therefore, it is necessary to reduce the conveyance speed of the recording member in order to suppress the temperature rise in the both end regions of the heating roller. However, when the conveyance speed of the recording member is lowered, the image forming processing capability (productivity) of the image forming apparatus is lowered. Such a problem appears conspicuously when a technique such as that described in Patent Document 1 is used.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、画像形成装置の画像形成処理能力(生産性)を低下させることなく、小サイズの記録部材の定着工程においても加熱ローラの両端部領域の温度上昇を抑制することを可能とする構造を備える、定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and does not reduce the image forming processing capability (productivity) of the image forming apparatus. It is an object of the present invention to provide a fixing device and an image forming apparatus having a structure capable of suppressing a temperature rise in a region.

この発明に基づいた定着装置においては、加圧ローラと加熱ローラとを備え、異なる幅を有する複数枚の記録部材を上記加圧ローラと上記加熱ローラとにより挟持される領域を通過させて、上記記録部材上のトナー像を加圧および加熱して上記記録部材に上記トナー像を定着させる定着装置であって、上記加熱ローラは、加熱源と、上記加熱源を内包する円筒形状の芯部材と、上記記録部材に接し、上記芯部材に形成される離型層とを含み、上記離型層は、最小幅を有する上記記録部材が接触する第1接触領域と、上記第1接触領域を含み、最小幅を有する上記記録部材よりも大きい幅を有する上記記録部材が接触する第2接触領域と、上記第2接触領域において、上記第1接触領域の両側に位置する第3接触領域とを有し、上記第3接触領域の上記離型層の熱の放射率は、上記第1接触領域の上記離型層の熱の放射率よりも大きく設けられている。   In the fixing device according to the present invention, a pressure roller and a heating roller are provided, and a plurality of recording members having different widths are passed through a region sandwiched between the pressure roller and the heating roller, and A fixing device that pressurizes and heats a toner image on a recording member to fix the toner image on the recording member, wherein the heating roller includes a heating source and a cylindrical core member that includes the heating source. A release layer that is in contact with the recording member and formed on the core member, and the release layer includes a first contact region that contacts the recording member having a minimum width, and the first contact region. A second contact region that contacts the recording member having a larger width than the recording member having the minimum width, and a third contact region located on both sides of the first contact region in the second contact region. And the third contact area Thermal emissivity of the release layer is provided greater than the emissivity of the heat of the release layer of the first contact region.

他の形態においては、上記第3接触領域は、上記第1接触領域の膜厚さよりも厚く設けられる領域を有する。   In another embodiment, the third contact region has a region provided thicker than the film thickness of the first contact region.

他の形態においては、上記離型層は、上記離型層よりも熱の放射率が小さい低熱放射率材料を含有し、上記第1接触領域の上記低熱放射率材料の含有率は、上記第3接触領域の上記低熱放射率材料の含有率よりも大きい。   In another embodiment, the release layer contains a low thermal emissivity material having a lower heat emissivity than the release layer, and the content of the low thermal emissivity material in the first contact region is It is greater than the content of the low thermal emissivity material in the 3-contact region.

他の形態においては、上記芯部材の表面粗さは、上記第1接触領域に対応する表面粗さよりも、上記第3接触領域に対応する表面粗さの方が大きく設けられている。   In another form, as for the surface roughness of the said core member, the surface roughness corresponding to the said 3rd contact area is provided more largely than the surface roughness corresponding to the said 1st contact area.

この発明に基づいた画像形成装置においては、上述の定着装置を有する。   An image forming apparatus according to the present invention includes the above-described fixing device.

この発明に基づいた定着装置および画像形成装置によれば、画像形成装置の画像形成処理能力(生産性)を低下させることなく、小サイズの記録部材の定着工程においても加熱ローラの両端部領域の温度上昇を抑制することを可能とする。   According to the fixing device and the image forming apparatus based on the present invention, the both end regions of the heating roller can be fixed even in the fixing process of a small-sized recording member without reducing the image forming processing capability (productivity) of the image forming apparatus. It is possible to suppress the temperature rise.

実施の形態における画像形成装置の構成を説明する図である。1 is a diagram illustrating a configuration of an image forming apparatus according to an embodiment. 実施の形態における画像形成装置のブロック図である。1 is a block diagram of an image forming apparatus according to an embodiment. 実施の形態における定着装置の斜視図である。1 is a perspective view of a fixing device according to an embodiment. 図3中IV−IV線矢視断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3. 実施の形態における定着装置に採用される加熱ローラの全体図である。1 is an overall view of a heating roller employed in a fixing device in an embodiment. 図5中VI−VI線矢視断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG. 5. 実施の形態における定着装置に採用される加熱ローラの軸線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the axis line of the heating roller employ | adopted as the fixing device in embodiment. 実施の形態における定着装置に採用される他の加熱ローラの軸線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the axis line of the other heating roller employ | adopted as the fixing device in embodiment. 実施の形態における定着装置に採用される他の加熱ローラの軸線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the axis line of the other heating roller employ | adopted as the fixing device in embodiment. 実施の形態における定着装置に採用される他の加熱ローラの軸線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the axis line of the other heating roller employ | adopted as the fixing device in embodiment. 実施の形態における定着装置に採用される他の加熱ローラの軸線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the axis line of the other heating roller employ | adopted as the fixing device in embodiment. 実施の形態における定着装置に採用される他の加熱ローラの軸線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the axis line of the other heating roller employ | adopted as the fixing device in embodiment. 他の実施の形態における定着装置に採用される加熱ローラの、図5中VI−VI線矢視に相当する断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a heating roller employed in a fixing device according to another embodiment, corresponding to a VI-VI line arrow in FIG. 5. さらに他の実施の形態における定着装置に採用される加熱ローラの、図5中VI−VI線矢視に相当する断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a heating roller employed in a fixing device according to another embodiment, corresponding to the view taken along line VI-VI in FIG. 5.

本発明に基づいた各実施の形態における定着装置および画像形成装置について、以下、図を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。また、各実施の形態における構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されていることである。   Hereinafter, a fixing device and an image forming apparatus according to each embodiment based on the present invention will be described with reference to the drawings. Note that in the embodiments described below, when referring to the number, amount, and the like, the scope of the present invention is not necessarily limited to the number, amount, and the like unless otherwise specified. The same parts and corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description may not be repeated. In addition, it is planned from the beginning to use the structures in the embodiments in appropriate combinations.

本実施の形態では、画像形成装置の一例として、カラー画像を形成するタンデム型のカラープリンタが示されている。なお、本発明に従った画像形成装置は、定着装置を備えていればよく、モノクロプリンタであっても良い。   In this embodiment, a tandem color printer that forms a color image is shown as an example of an image forming apparatus. The image forming apparatus according to the present invention only needs to include a fixing device, and may be a monochrome printer.

[画像形成装置100の全体構成]
図1は、本実施の形態における定着装置110を備えた画像形成装置100の構成を説明する図である。図1を参照して、画像形成装置100は、外観を構成する外装カバー101を備え、画像形成装置100の内部でプリントされた記録部材(以下、転写用紙と称する。)が排出口108から搬出される。
[Overall Configuration of Image Forming Apparatus 100]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an image forming apparatus 100 including a fixing device 110 according to the present embodiment. Referring to FIG. 1, an image forming apparatus 100 includes an exterior cover 101 that forms an appearance, and a recording member (hereinafter referred to as a transfer sheet) printed inside the image forming apparatus 100 is carried out from a discharge port 108. Is done.

画像形成装置100は、画像形成のために、それぞれが回転する4つの感光体104と、感光体104のそれぞれの転写位置にて形成されるトナー像を順次積層して転写する中間転写ベルト105と、中間転写ベルト105の移動面まわりに設定される転写位置に設けられた転写ローラ106とを有する。   The image forming apparatus 100 includes four photosensitive members 104 that rotate, and an intermediate transfer belt 105 that sequentially stacks and transfers toner images formed at respective transfer positions of the photosensitive member 104 for image formation. And a transfer roller 106 provided at a transfer position set around the moving surface of the intermediate transfer belt 105.

転写位置には、給紙ローラ103を用いて、給紙カセット102に格納されている転写用紙が搬送される。給紙カセット102には図示しないが転写用紙の有無を検出するセンサが設けられており、給紙カセット102がセットされていない場合や、転写用紙が無くなった場合には、図示しない表示パネル等でユーザに通知される。   The transfer paper stored in the paper feed cassette 102 is conveyed to the transfer position using the paper feed roller 103. Although not shown, the paper feed cassette 102 is provided with a sensor for detecting the presence or absence of transfer paper. If the paper feed cassette 102 is not set or the transfer paper runs out, a display panel (not shown) or the like is used. The user is notified.

画像形成装置100では、転写用紙に印字する画像データに基づいて、感光体104に静電潜像が形成される。感光体104に形成された静電潜像が現像によりトナーで顕像化され、中間転写ベルト105に順次に積層される。中間転写ベルト105上に静電転写され合成し終わったトナー像は、転写位置にて転写ローラ106からの静電的な吸引に基づき、転写用紙の上に静電的に一括して転写される。   In the image forming apparatus 100, an electrostatic latent image is formed on the photoconductor 104 based on image data to be printed on a transfer sheet. The electrostatic latent image formed on the photoconductor 104 is visualized with toner by development, and sequentially laminated on the intermediate transfer belt 105. The toner image that has been electrostatically transferred onto the intermediate transfer belt 105 and has been combined is electrostatically and collectively transferred onto the transfer sheet based on the electrostatic suction from the transfer roller 106 at the transfer position. .

トナー像が転写された転写用紙は、定着装置110を通過する。定着装置110の通過により、トナー像が転写された転写用紙には、熱と圧力とが加えられ転写用紙上のトナー像が定着する。当該工程により転写用紙上への画像形成が完了する。その後、転写用紙は、排出口108から排出される。   The transfer sheet on which the toner image is transferred passes through the fixing device 110. Due to the passage of the fixing device 110, heat and pressure are applied to the transfer paper on which the toner image has been transferred, and the toner image on the transfer paper is fixed. This process completes image formation on the transfer paper. Thereafter, the transfer sheet is discharged from the discharge port 108.

[画像形成装置100のブロック図]
図2は、画像形成装置100のブロック図である。図2を参照して、画像形成装置100は、当該画像形成装置100の動作を全体的に制御する中央制御部1を含む。中央制御部1は、CPU(Central Processing Unit)を含む。
[Block Diagram of Image Forming Apparatus 100]
FIG. 2 is a block diagram of the image forming apparatus 100. Referring to FIG. 2, image forming apparatus 100 includes a central control unit 1 that controls the operation of image forming apparatus 100 as a whole. The central control unit 1 includes a CPU (Central Processing Unit).

画像形成装置100は、中央制御部1が実行するプログラム等のデータを含むROM(Read Only Memory)3と、中央制御部1がプログラムを実行する際のワーキングエリアとなるRAM(Random Access Memory)2と、中央制御部1がプログラムを実行する際の設定値等の各種のデータを記憶するメモリ4と、画像形成装置100の状態を表示する表示部および外部から情報を入力するためのボタン等の入力部とを含む操作部5と、ネットワーク9Aを介して外部の機器との間で通信をする際のインターフェイスとなるネットワークI/F(インターフェイス)9とを含む。   The image forming apparatus 100 includes a ROM (Read Only Memory) 3 including data such as a program executed by the central control unit 1 and a RAM (Random Access Memory) 2 serving as a working area when the central control unit 1 executes the program. A memory 4 for storing various data such as setting values when the central control unit 1 executes the program, a display unit for displaying the state of the image forming apparatus 100, buttons for inputting information from the outside, and the like. An operation unit 5 including an input unit and a network I / F (interface) 9 serving as an interface when communicating with an external device via the network 9A are included.

画像形成装置100においては、感光体104への静電潜像の形成、中間転写ベルト105の回転、転写ローラ106の回転、給紙ローラ103の回転、給紙カセット102における転写用紙の有無等のセンサによる検出信号の処理など、画像形成動作において静電潜像を形成して現像し、給紙カセット102の転写用紙に対してトナー像を転写し、定着装置110に転写用紙を導入するまで処理、および、定着装置110を経た転写用紙を排出口108から排出するまでの処理が、画像形成部6によって実行される。画像形成部6の動作は、中央制御部1によって制御される。   In the image forming apparatus 100, formation of an electrostatic latent image on the photosensitive member 104, rotation of the intermediate transfer belt 105, rotation of the transfer roller 106, rotation of the paper feed roller 103, presence / absence of transfer paper in the paper feed cassette 102, and the like. Processing is performed until an electrostatic latent image is formed and developed in an image forming operation, such as processing of a detection signal by a sensor, a toner image is transferred to a transfer sheet of the paper feed cassette 102, and the transfer sheet is introduced into the fixing device 110. The image forming unit 6 executes processing until the transfer sheet that has passed through the fixing device 110 is discharged from the discharge port 108. The operation of the image forming unit 6 is controlled by the central control unit 1.

定着装置110は、当該定着装置110の動作を全体的に制御する定着装置制御部310を含む。定着装置110では、定着装置制御部310は、各種センサ315の検出出力に基づき、ハロゲンヒータ313(加熱源)および各種モータ314の動作を制御する。   The fixing device 110 includes a fixing device control unit 310 that controls the operation of the fixing device 110 as a whole. In the fixing device 110, the fixing device control unit 310 controls the operation of the halogen heater 313 (heating source) and the various motors 314 based on the detection outputs of the various sensors 315.

[定着装置110の構成]
図3は、本実施の形態に従う各実施の形態における定着装置の斜視図であり、図4は、図3中IV−IV線矢視断面図である。
[Configuration of Fixing Device 110]
3 is a perspective view of the fixing device in each embodiment according to the present embodiment, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.

図3および図4を参照して、定着装置110は、その外郭を覆うハウジング28を含む。定着装置110では、ハウジング28の上部側(転写用紙の搬送方向下流側)に搬出口24が設けられ、反対側の下部側(転写用紙の搬送方向上流側)に搬入口26が設けられる。   Referring to FIGS. 3 and 4, fixing device 110 includes a housing 28 that covers an outline of the fixing device 110. In the fixing device 110, a carry-out port 24 is provided on the upper side of the housing 28 (downstream side in the transfer sheet conveyance direction), and a carry-in port 26 is provided on the lower side on the opposite side (upstream side in the transfer sheet conveyance direction).

搬入口26には、ガイド部材42が設けられている。なお、ガイド部材42を駆動機構に駆動されるよう構成すれば、搬入口26を開閉するシャッタとして機能させることも可能である。   A guide member 42 is provided at the carry-in port 26. If the guide member 42 is configured to be driven by the drive mechanism, it can also function as a shutter that opens and closes the carry-in port 26.

ハウジング28の内部には、加圧ローラ(加圧部材)20と、ハロゲンヒータ313を内蔵する加熱ローラ(加熱部材)22とが設けられる。   Inside the housing 28, a pressure roller (pressure member) 20 and a heating roller (heating member) 22 incorporating a halogen heater 313 are provided.

ハウジング28の下部側の搬入口26から搬入された転写用紙は、加圧ローラ20および加熱ローラ22により挟持される領域を通過する。これにより、転写用紙上のトナー像が加圧および加熱され、転写用紙にトナー像が定着する。その後、転写用紙は、搬出口24から定着装置110外へと送り出される。   The transfer sheet carried in from the carry-in port 26 on the lower side of the housing 28 passes through a region sandwiched between the pressure roller 20 and the heating roller 22. As a result, the toner image on the transfer paper is pressurized and heated, and the toner image is fixed on the transfer paper. Thereafter, the transfer sheet is sent out of the fixing device 110 from the carry-out port 24.

定着装置110では、転写用紙は、加圧ローラ20と加熱ローラ22とにより、ニップ領域を形成するように圧接される。当該ニップ領域は、転写用紙の通紙時に転写用紙以外の領域で隙間が生じないように形成される。   In the fixing device 110, the transfer paper is pressed by the pressure roller 20 and the heating roller 22 so as to form a nip region. The nip region is formed so that no gap is generated in a region other than the transfer paper when the transfer paper is passed.

再び、図2を参照して、定着装置110では、加熱ローラ22の表面温度を検出する図示せぬ温度センサが備えられている。定着装置制御部310は、当該温度センサによって検出される温度に基づいて、ハロゲンヒータ313のオン/オフを制御する。   Referring again to FIG. 2, the fixing device 110 includes a temperature sensor (not shown) that detects the surface temperature of the heating roller 22. The fixing device control unit 310 controls on / off of the halogen heater 313 based on the temperature detected by the temperature sensor.

また、定着装置制御部310は、定着装置110に転写用紙が導入されるタイミングに応じて、加熱ローラ22および加圧ローラ20を回転させる図示せぬモータ(各種モータ314に含まれる)の駆動を制御する。   In addition, the fixing device control unit 310 drives a motor (not shown) (included in various motors 314) that rotates the heating roller 22 and the pressure roller 20 in accordance with the timing at which the transfer sheet is introduced into the fixing device 110. Control.

[加熱ローラ22の構成]
図5は、定着装置110に採用される加熱ローラ22の全体図であり、図6は、図5中VI−VI線矢視断面図である。図5および図6を参照して、加熱ローラ22は、外径直径が約30mm程度の円柱状の外観形状を有している。当該円柱の内部には、ハロゲンヒータ313が設けられている。加熱ローラ22には、このハロゲンヒータ313を内包するように、中空円筒状の芯部材223が設けられている。芯部材223の外周上には、厚さが約40μm程度の離型層221が設けられている。
[Configuration of Heating Roller 22]
5 is an overall view of the heating roller 22 employed in the fixing device 110, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG. Referring to FIGS. 5 and 6, the heating roller 22 has a cylindrical outer shape having an outer diameter of about 30 mm. A halogen heater 313 is provided inside the cylinder. The heating roller 22 is provided with a hollow cylindrical core member 223 so as to enclose the halogen heater 313. A release layer 221 having a thickness of about 40 μm is provided on the outer periphery of the core member 223.

芯部材223は、アルミニウム等の、良好な熱伝導特性を有した材料からなる。離型層221は、本実施の形態では、赤外線の波長2〜10μmの波長域における透過率が高い材料によって構成されている。このような材料としては、たとえば、PFA(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)を挙げることができる。   The core member 223 is made of a material having good heat conduction characteristics such as aluminum. In the present embodiment, the release layer 221 is made of a material having a high transmittance in the infrared wavelength range of 2 to 10 μm. Examples of such a material include PFA (tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer) and PTFE (polytetrafluoroethylene).

加圧ローラ20と加熱ローラ22とを有する定着装置110では、ハロゲンヒータ313から放射された熱放射により、加熱ローラ22の内部の芯部材223が加熱され、熱伝導により離型層221が加熱される。この離型層221の表面より転写用紙および定着装置110の内部・外部へと伝熱する。定着部で発生する熱は、転写用紙上のトナー像を溶融するために用いられる。それ以外は、加熱ローラ22の表面からの熱放射により加熱ローラ22外に熱放射される。   In the fixing device 110 having the pressure roller 20 and the heating roller 22, the core member 223 inside the heating roller 22 is heated by heat radiation emitted from the halogen heater 313, and the release layer 221 is heated by heat conduction. The Heat is transferred from the surface of the release layer 221 to the inside and outside of the transfer sheet and the fixing device 110. The heat generated in the fixing unit is used to melt the toner image on the transfer paper. Other than that, heat is radiated out of the heating roller 22 by heat radiation from the surface of the heating roller 22.

ここで、図5に示すように、加熱ローラ22は、最小幅を有する記録部材が接触する第1接触領域L1と、この第1接触領域L1を含み、最小幅を有する記録部材よりも大きい幅を有する記録部材が接触する第2接触領域L2と、第2接触領域L2において、第1接触領域L1の両側に位置する第3接触領域L3とを有する。   Here, as shown in FIG. 5, the heating roller 22 includes a first contact region L1 with which the recording member having the minimum width comes into contact, and a width larger than the recording member having the minimum width, including the first contact region L1. A second contact region L2 that is in contact with the recording member and a third contact region L3 located on both sides of the first contact region L1 in the second contact region L2.

最大用紙を連続して接触させた場合には、加熱ローラ22から放射される熱は、第3接触領域L3の全体において均一に転写用紙により熱が奪われるため、加熱ローラ22に部分的に温度上昇する領域は生じない。しかし、最小用紙を連続して接触させた場合には、加熱ローラ22の第1接触領域L1においては、転写用紙により熱が奪われるものの、第3接触領域L3においては、転写用紙が接触しないために、転写用紙に熱が奪われることがない。   When the maximum sheet is continuously contacted, the heat radiated from the heating roller 22 is evenly removed by the transfer roller 22 because the transfer sheet uniformly removes the heat in the entire third contact region L3. There is no rising area. However, when the minimum sheet is continuously contacted, heat is taken away by the transfer sheet in the first contact area L1 of the heating roller 22, but the transfer sheet does not contact in the third contact area L3. In addition, the transfer paper is not deprived of heat.

そのため、記録部材が接触する加熱ローラの第1接触領域L1に比較して両側の第3接触領域L3の温度が上昇する傾向にある。この傾向は、定着装置110および画像形成装置100の消費電力エネルギの低減を目的として、加熱ローラ22に放熱抑制機能を設けた場合には顕著に現れることとなる。   For this reason, the temperatures of the third contact regions L3 on both sides tend to increase as compared to the first contact region L1 of the heating roller that contacts the recording member. This tendency becomes prominent when the heat roller 22 is provided with a heat dissipation suppression function for the purpose of reducing the power consumption energy of the fixing device 110 and the image forming apparatus 100.

そこで、本実施の形態における加熱ローラ22においては、図7に示す構造を採用している。図7は、加熱ローラ22の軸線に沿った断面図である。この加熱ローラ22は、芯部材223の表面に設けられた離型層221の膜厚さを、第1接触領域L1の厚さよりも、両側の第3接触領域L3の厚さの方が厚くなるように設けられている。厚さの差(t3)は、5μm以上であると良い。   Therefore, the heating roller 22 according to the present embodiment employs the structure shown in FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view along the axis of the heating roller 22. In the heating roller 22, the thickness of the release layer 221 provided on the surface of the core member 223 is larger in the thickness of the third contact region L3 on both sides than the thickness of the first contact region L1. It is provided as follows. The thickness difference (t3) is preferably 5 μm or more.

このように、離型層221の膜厚さを、第1接触領域L1の厚さよりも、両側の第3接触領域L3の厚さの方が厚くなるように設けることで、第3接触領域L3の離型層221の熱の放射率は、第1接触領域L1の離型層221の熱の放射率よりも大きくなる。その結果、最小用紙を連続して接触させた場合にも、第1接触領域L1よりも第3接触領域L3の方が冷めやすくなり、第3接触領域L3の温度上昇を抑制することが可能となる。   Thus, by providing the film thickness of the release layer 221 such that the thickness of the third contact region L3 on both sides is greater than the thickness of the first contact region L1, the third contact region L3. The heat emissivity of the release layer 221 is greater than the heat emissivity of the release layer 221 in the first contact region L1. As a result, even when the minimum sheet is continuously contacted, the third contact area L3 is more easily cooled than the first contact area L1, and the temperature increase of the third contact area L3 can be suppressed. Become.

なお、加熱ローラ22において、第3接触領域L3の離型層221の熱の放射率が、第1接触領域L1の離型層221の熱の放射率よりも大きくなる他の構成として、以下の図8から図12に示す構成が挙げられる。以下、図8から図12を参照しながら説明する。なお、図8から図12は、それぞれ他の加熱ローラの軸線に沿った断面図である。   In addition, in the heating roller 22, as another configuration in which the heat emissivity of the release layer 221 in the third contact region L3 is larger than the heat emissivity of the release layer 221 in the first contact region L1, The configuration shown in FIGS. 8 to 12 can be given. Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS. 8 to 12 are cross-sectional views along the axis of another heating roller.

図8を参照して、図7に示した第3接触領域L3における離型層221の膜厚さは、第3接触領域L3の全体にわたって均一の厚さとなるように設けられていたが、図8に示す加熱ローラ22においては、第1接触領域L1に接する側の第3接触領域L3の膜厚さが最も厚く、外側に向かうにしたがって第3接触領域L3の膜厚さが徐々に小さくなるテーパ形状を有している。   Referring to FIG. 8, the release layer 221 in the third contact region L3 shown in FIG. 7 has a uniform thickness over the entire third contact region L3. In the heating roller 22 shown in FIG. 8, the film thickness of the third contact area L3 on the side in contact with the first contact area L1 is the largest, and the film thickness of the third contact area L3 gradually decreases toward the outside. It has a tapered shape.

この構成により、第1接触領域L1に接する側の第3接触領域L3における離型層221の熱の放射率が最も高くなり、外側に向かうにしたがって徐々に放射率を低下させることが可能となる。   With this configuration, the heat emissivity of the release layer 221 in the third contact region L3 on the side in contact with the first contact region L1 is the highest, and the emissivity can be gradually decreased toward the outside. .

図9を参照して、この図9に示す加熱ローラ22の構成は、図8に示す構成とは逆である。図9に示す加熱ローラ22においては、第1接触領域L1に接する側の離型層221の第3接触領域L3の膜厚さは、第1接触領域L1の離型層221の膜厚さと同じであり、外側に向かうにしたがって第3接触領域L3の膜厚さが徐々に大きくなるテーパ形状を有している。   Referring to FIG. 9, the configuration of heating roller 22 shown in FIG. 9 is opposite to the configuration shown in FIG. In the heating roller 22 shown in FIG. 9, the thickness of the third contact region L3 of the release layer 221 on the side in contact with the first contact region L1 is the same as the thickness of the release layer 221 of the first contact region L1. And has a tapered shape in which the film thickness of the third contact region L3 gradually increases toward the outside.

この構成により、第1接触領域L1に接する側の第3接触領域L3から外側に向かうにしたがって徐々に放射率を高めることが可能となる。   With this configuration, the emissivity can be gradually increased from the third contact region L3 on the side in contact with the first contact region L1 toward the outside.

図10を参照して、この加熱ローラ22の構成は、第1接触領域L1の離型層221にのみ、離型層221よりも熱の放射率が小さい低熱放射率材料221aを含有させている。低熱放射率材料221aの放射率は0.5以下であると良い。低熱放射率材料221aの離型層221への添加量は、5質量%〜20質量%であると良い。   Referring to FIG. 10, in the configuration of the heating roller 22, only the release layer 221 in the first contact region L <b> 1 contains a low thermal emissivity material 221 a having a heat emissivity smaller than that of the release layer 221. . The emissivity of the low thermal emissivity material 221a is preferably 0.5 or less. The amount of the low thermal emissivity material 221a added to the release layer 221 is preferably 5% by mass to 20% by mass.

低熱放射率材料221aとしては、金属または金属合金等が良く、具体的には、アルミ、銅、銀等が挙げられる。また、低熱放射率材料221aは、第1接触領域L1の離型層221に均一に分散されていると良い。転写用紙と接する離型層221の最表面には、低熱放射率材料221aの粒子が析出していないことが好ましい。   As the low thermal emissivity material 221a, a metal, a metal alloy, or the like is preferable, and specific examples include aluminum, copper, silver, and the like. Further, the low thermal emissivity material 221a may be uniformly dispersed in the release layer 221 in the first contact region L1. It is preferable that the particles of the low thermal emissivity material 221a are not deposited on the outermost surface of the release layer 221 in contact with the transfer paper.

この構成によっても、離型層221の第1接触領域L1の放射率と、第3接触領域L3の放射率とを比較した場合には、第3接触領域L3の放射率の方が高くなる。その結果、第3接触領域L3の離型層221の熱の放射率は、第1接触領域L1の離型層221の熱の放射率よりも大きくすることが可能となる。   Even with this configuration, when the emissivity of the first contact region L1 of the release layer 221 is compared with the emissivity of the third contact region L3, the emissivity of the third contact region L3 is higher. As a result, the heat emissivity of the release layer 221 in the third contact region L3 can be made larger than the heat emissivity of the release layer 221 in the first contact region L1.

なお、図10に示す加熱ローラ22においては、第3接触領域L3の離型層221に、離型層221よりも熱の放射率が小さい低熱放射率材料221aを含有させていない場合を示しているが、図11に示すように、離型層221の第1接触領域L1と第3接触領域L3とに含有させる低熱放射率材料221aの割合を、第3接触領域L3よりも第1接触領域L1の方が多くなるようにすることによっても、第3接触領域L3の離型層221の熱の放射率を、第1接触領域L1の離型層221の熱の放射率よりも大きくすることが可能である。   In addition, in the heating roller 22 shown in FIG. 10, the case where the low thermal emissivity material 221a whose heat emissivity is smaller than the release layer 221 is not included in the release layer 221 of the third contact region L3 is shown. However, as shown in FIG. 11, the ratio of the low thermal emissivity material 221a contained in the first contact region L1 and the third contact region L3 of the release layer 221 is set to be higher than that in the third contact region L3. Also by increasing the amount of L1, the heat emissivity of the release layer 221 in the third contact region L3 is made larger than the heat emissivity of the release layer 221 in the first contact region L1. Is possible.

図12を参照して、この加熱ローラ22の構成は、芯部材223の表面粗さにおいて、第1接触領域L1に対応する位置の表面粗さよりも、第3接触領域L3に対応する位置の表面粗さの方が大きく設けられている。たとえば、第1接触領域L1に対応する位置の表面粗さは、Ra=0.1μm以下、第3接触領域L3に対応する位置の表面粗さは、Ra=0.4μm以上であると良い。なお、Raは、中心線平均粗さを示す。   Referring to FIG. 12, the configuration of the heating roller 22 is such that the surface roughness of the core member 223 is the surface corresponding to the third contact region L3 rather than the surface roughness corresponding to the first contact region L1. The roughness is larger. For example, the surface roughness at the position corresponding to the first contact region L1 is preferably Ra = 0.1 μm or less, and the surface roughness at the position corresponding to the third contact region L3 is preferably Ra = 0.4 μm or more. Ra represents the centerline average roughness.

このように、第3接触領域L3に対応する芯部材223の表面粗さを、第1接触領域L1に対応する領域の芯部材223の表面粗さよりも粗くすることで、放射面積が増加し、放射量が多くなる。その結果、芯部材223に形成される離型層221にもこの影響が反映され、第3接触領域L3の離型層221の熱の放射率を、第1接触領域L1の離型層221の熱の放射率よりも大きくすることが可能となる。   Thus, by making the surface roughness of the core member 223 corresponding to the third contact region L3 rougher than the surface roughness of the core member 223 in the region corresponding to the first contact region L1, the radiation area increases, The amount of radiation increases. As a result, this effect is also reflected in the release layer 221 formed on the core member 223, and the heat emissivity of the release layer 221 in the third contact region L3 is changed to that of the release layer 221 in the first contact region L1. It becomes possible to make it larger than the emissivity of heat.

なお、上述の加熱ローラ22は、芯部材223に離型層221を形成する場合について説明しているが、より放熱抑制機能を高める構成として、図13に示すように、芯部材223と離型層221との間に、弾性層222を設ける構成や、図14に示すように、さらに弾性層222と離型層221との間に低熱放射層225を設ける構成の採用も可能である。   In addition, although the above-mentioned heating roller 22 has demonstrated the case where the mold release layer 221 is formed in the core member 223, as shown in FIG. It is also possible to adopt a configuration in which an elastic layer 222 is provided between the layer 221 and a configuration in which a low heat radiation layer 225 is further provided between the elastic layer 222 and the release layer 221 as shown in FIG.

弾性層222には、シリコンゴムやフッ素ゴム等の、耐熱性弾性ゴムを用いると良い。また、低熱放射層225は、アルミニウムや銅、銀などの、熱の放射率の低い材料で構成されると良い。なお、低熱放射層225の放射率としては、鉄などが用いられた場合の0.3程度であれば好ましく、上記アルミニウムや銅、銀などのように0.1以下であればさらに好ましい。また、低熱放射層225の放射率は、その表面が平滑であるほど低くなることから、低熱放射層225の表面は鏡面仕上げされていることが好ましい。   For the elastic layer 222, heat-resistant elastic rubber such as silicon rubber or fluorine rubber may be used. The low heat radiation layer 225 is preferably made of a material having a low heat emissivity, such as aluminum, copper, or silver. The emissivity of the low heat radiation layer 225 is preferably about 0.3 when iron or the like is used, and more preferably 0.1 or less, such as aluminum, copper, or silver. In addition, since the emissivity of the low heat radiation layer 225 becomes lower as the surface becomes smoother, the surface of the low heat radiation layer 225 is preferably mirror-finished.

以上、本実施の形態における定着装置110およびこの定着装置を用いた画像形成装置100によれば、定着装置110に採用される加熱ローラ22おいて、離型層221は、第1接触領域L1と、この第1接触領域L1を芯部材223の軸方向の両側から挟み込む位置に設けられる第3接触領域L3とを有し、第3接触領域L3の離型層221の熱の放射率は、第1接触領域L1の離型層221の熱の放射率よりも大きく設けられている。   As described above, according to the fixing device 110 and the image forming apparatus 100 using the fixing device according to the present embodiment, the release layer 221 has the first contact region L1 in the heating roller 22 employed in the fixing device 110. And a third contact region L3 provided at a position sandwiching the first contact region L1 from both axial sides of the core member 223, and the heat emissivity of the release layer 221 of the third contact region L3 is It is larger than the heat emissivity of the release layer 221 in the one contact region L1.

これにより、小サイズの記録部材の定着工程においても加熱ローラ22の両第3接触領域L3の温度上昇を抑制することを可能とする。   As a result, it is possible to suppress the temperature increase in the third contact regions L3 of the heating roller 22 even in the fixing process of the small size recording member.

なお、図1に示す画像形成装置においては、定着装置110の配置に対して、記録部材を縦方向(下から上方向)に搬送する場合を示しているが、本発明はこの搬送方向に限定されるものではない。たとえば、記録部材を横方向(左右方向)に搬送する構成を採用する定着装置および画像形成装置に対しても、本発明の構成を採用することが可能である。   In the image forming apparatus shown in FIG. 1, the recording member is conveyed in the vertical direction (from bottom to top) with respect to the arrangement of the fixing device 110, but the present invention is limited to this conveyance direction. Is not to be done. For example, the configuration of the present invention can also be applied to a fixing device and an image forming apparatus that employ a configuration in which a recording member is conveyed in the lateral direction (left-right direction).

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 中央制御部、4 メモリ、5 操作部、6 画像形成部、20 加圧ローラ、22 加熱ローラ、24 搬出口、26 搬入口、28 ハウジング、42 ガイド部材、100 画像形成装置、101 外装カバー、102 給紙カセット、103 給紙ローラ、104 感光体、105 中間転写ベルト、106 転写ローラ、108 排出口、110 定着装置、221 離型層、221a 低熱放射率材料、222 弾性層、223 芯部材、225 低熱放射層、310 定着装置制御部、313 ハロゲンヒータ、314 各種モータ、315 各種センサ。   1 central control unit, 4 memory, 5 operation unit, 6 image forming unit, 20 pressure roller, 22 heating roller, 24 carry-out port, 26 carry-in port, 28 housing, 42 guide member, 100 image forming apparatus, 101 exterior cover, DESCRIPTION OF SYMBOLS 102 Paper feed cassette, 103 Paper feed roller, 104 Photoconductor, 105 Intermediate transfer belt, 106 Transfer roller, 108 Outlet, 110 Fixing device, 221 Release layer, 221a Low heat emissivity material, 222 Elastic layer, 223 Core member, 225 Low heat radiation layer, 310 fixing device control unit, 313 halogen heater, 314 various motors, 315 various sensors.

Claims (5)

加圧ローラと加熱ローラとを備え、異なる幅を有する複数枚の記録部材を前記加圧ローラと前記加熱ローラとにより挟持される領域を通過させて、前記記録部材上のトナー像を加圧および加熱して前記記録部材に前記トナー像を定着させる定着装置であって、
前記加熱ローラは、加熱源と、前記加熱源を内包する円筒形状の芯部材と、前記記録部材に接し前記芯部材に形成される離型層と、を含み、
前記離型層は、最小幅を有する前記記録部材が接触する第1接触領域と、前記第1接触領域を含み、最小幅を有する前記記録部材よりも大きい幅を有する前記記録部材が接触する第2接触領域と、前記第2接触領域において、前記第1接触領域の両側に位置する第3接触領域とを有し、
前記第3接触領域の前記離型層の熱の放射率は、前記第1接触領域の前記離型層の熱の放射率よりも大きく設けられている、定着装置。
A pressure roller and a heating roller are provided, and a plurality of recording members having different widths are passed through a region sandwiched between the pressure roller and the heating roller to press the toner image on the recording member. A fixing device that heats and fixes the toner image on the recording member,
The heating roller includes a heating source, a cylindrical core member containing the heating source, and a release layer formed on the core member in contact with the recording member,
The release layer includes a first contact region that contacts the recording member having the minimum width, and a first contact region that contacts the recording member having a larger width than the recording member having the minimum width. Two contact areas, and in the second contact area, a third contact area located on both sides of the first contact area,
The fixing device, wherein an emissivity of heat of the release layer in the third contact region is set larger than an emissivity of heat of the release layer in the first contact region.
前記第3接触領域は、前記第1接触領域の膜厚さよりも厚く設けられる領域を有する、請求項1に記載の定着装置。   The fixing device according to claim 1, wherein the third contact region has a region provided thicker than the film thickness of the first contact region. 前記離型層は、前記離型層よりも熱の放射率が小さい低熱放射率材料を含有し、
前記第1接触領域の前記低熱放射率材料の含有率は、前記第3接触領域の前記低熱放射率材料の含有率よりも大きい、請求項1に記載の定着装置。
The release layer contains a low thermal emissivity material having a lower heat emissivity than the release layer,
The fixing device according to claim 1, wherein a content rate of the low thermal emissivity material in the first contact region is larger than a content rate of the low thermal emissivity material in the third contact region.
前記芯部材の表面粗さは、前記第1接触領域に対応する表面粗さよりも、前記第3接触領域に対応する表面粗さの方が大きく設けられている、請求項1に記載の定着装置。   2. The fixing device according to claim 1, wherein the surface roughness of the core member is larger in the surface roughness corresponding to the third contact area than in the surface roughness corresponding to the first contact area. . 請求項1から4のいずれかに記載の定着装置を有する、画像形成装置。   An image forming apparatus comprising the fixing device according to claim 1.
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