JP2014059443A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、記録材にトナー像を定着させる定着装置及びこの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 that fixes a toner image on a recording material and an image forming apparatus including the fixing device.
従来、電子写真方式の画像形成装置に設けられる定着装置においては、内部にヒーターを有する回転体(例えば、定着ローラー)と他の回転体(例えば、加圧ローラー)とが圧接配置されることで、ニップ部が形成されている。そして、記録材(例えば、用紙)上のトナー像を上記のニップ部で加熱及び加圧することで、記録材にトナー像が永久定着されるようになっている。また、エネルギー消費効率の改善や、定着性の向上を目的として、上記のヒーターを熱源として用いる代わりに、金属部材を誘導加熱するIHコイルを熱源として用いる定着装置もある。 Conventionally, in a fixing device provided in an electrophotographic image forming apparatus, a rotating body (for example, a fixing roller) having a heater therein and another rotating body (for example, a pressure roller) are arranged in pressure contact with each other. A nip portion is formed. Then, the toner image on the recording material (for example, paper) is heated and pressed at the nip portion, so that the toner image is permanently fixed on the recording material. For the purpose of improving energy consumption efficiency and fixing property, there is also a fixing device that uses an IH coil for induction heating of a metal member as a heat source instead of using the heater as a heat source.
これらいずれの形態の定着装置においても、上記のニップ部では、ユーザーのニーズに合わせて様々な幅の記録材にトナー像が定着されることになる。例えば、回転体の発熱領域に対して幅の狭い記録材(例えば、最小サイズの記録材。以下、「第1サイズの記録材」と称する。)が用いられる場合には、回転体の外周面の中の第1サイズの記録材が通過する領域(以下、「第1サイズ通過領域」と称する。)では回転体の熱が奪われていく。これに対して、第1サイズ通過領域外で、第1サイズの記録材より幅が大きい第2サイズの記録材が通過する領域(以下「第1サイズ非通過領域」と称する。)では、熱が奪われることがない。そのため、第1サイズ非通過領域が、第1サイズ通過領域に対して過度に昇温してしまう。 In any of these types of fixing devices, toner images are fixed on recording materials having various widths at the nip portion in accordance with user needs. For example, when a recording material having a narrow width with respect to the heat generation area of the rotating body (for example, a recording material of the minimum size, hereinafter referred to as “first size recording material”) is used, the outer peripheral surface of the rotating body. In the region where the first size recording material passes (hereinafter referred to as “first size passage region”), the heat of the rotating body is taken away. On the other hand, in a region where the second size recording material having a width larger than that of the first size recording material passes outside the first size passing region (hereinafter referred to as “first size non-passing region”), heat is applied. Will not be taken away. For this reason, the first size non-passing region is excessively heated with respect to the first size passing region.
このように第1サイズ非通過領域が過度に昇温すると、回転体の劣化が速くなってしまう。また、第1サイズ非通過領域が過度に昇温した後で第2サイズの記録材に対してトナー像の定着を行なう場合に、記録材上のトナーが回転体に付着し画像を汚す高温オフセットといった問題が、第1サイズ非通過領域において生じてしまう。 Thus, when the first size non-passing region is excessively heated, the deterioration of the rotating body is accelerated. Further, when the toner image is fixed to the recording material of the second size after the temperature of the first size non-passing area is excessively raised, the high temperature offset that causes the toner on the recording material to adhere to the rotating member and stain the image. Such a problem occurs in the first size non-passing region.
これらの問題に対して、特許文献1には、内部に流体が流れる冷却ローラー(「コロ14a、14b」参照)を回転体(「加圧ローラ13」参照)に接触させることで第1サイズ非通過領域の熱を奪い、第1サイズ非通過領域が過度に昇温するのを防ぐ技術が開示されている。
In order to solve these problems, Patent Document 1 discloses that a cooling roller (see “rollers 14a and 14b”) in which a fluid flows is brought into contact with a rotating body (see “
しかしながら、この方式では冷却ローラーと回転体を接触させているため、回転体の回転不良が起こる場合が有った。また、冷却ローラーと回転体の接触によってトルクが大きくなると、回転体の表面にこすれが発生し、回転体の劣化を促進するという問題が有った。 However, in this method, since the cooling roller and the rotating body are in contact with each other, rotation failure of the rotating body may occur. Further, when the torque is increased by the contact between the cooling roller and the rotating body, there is a problem that the surface of the rotating body is rubbed and the deterioration of the rotating body is promoted.
また、特許文献1の方式を用いて冷却効率を高めるためには、冷却ローラーと回転体の接触面積を稼ぐ必要がある。しかしながら、特に回転体が剛体の場合、冷却ローラーと回転体の接触がほぼ線接触となってしまうため、接触面積を大きくして冷却効率を高めるのは困難である。仮に、回転体が弾性層を有していたとしても、十分な接触面積を確保するためにはそれなりの荷重で回転体を押圧する必要があり、これに伴って、回転体の劣化が速くなる。そのため、画像形成装置の高速化、高耐久化への対応が困難になるという問題があった。 Moreover, in order to improve cooling efficiency using the method of patent document 1, it is necessary to earn the contact area of a cooling roller and a rotary body. However, in particular, when the rotating body is a rigid body, the contact between the cooling roller and the rotating body is almost a line contact, so it is difficult to increase the contact area and increase the cooling efficiency. Even if the rotating body has an elastic layer, it is necessary to press the rotating body with an appropriate load in order to secure a sufficient contact area, and accordingly the deterioration of the rotating body is accelerated. . For this reason, there is a problem that it is difficult to cope with high speed and high durability of the image forming apparatus.
本発明は、上記の従来技術の課題を鑑みなされたもので、回転体に大きな荷重を掛けることなく冷却手段と回転体の接触面積を十分に確保し、画像形成装置を高速化した場合においても回転体の冷却効率を飛躍的に向上させることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and even when the image forming apparatus is speeded up by sufficiently securing the contact area between the cooling unit and the rotating body without applying a large load to the rotating body. The object is to dramatically improve the cooling efficiency of the rotating body.
本発明は、記録材上のトナー像を加熱するためのニップ部を形成する回転体と、該回転体を冷却する冷却手段と、を有する定着装置であって、前記冷却手段は、前記回転体に粉体を接触させることで、前記回転体を冷却することを特徴とする。 The present invention is a fixing device including a rotating body that forms a nip portion for heating a toner image on a recording material, and a cooling unit that cools the rotating body, and the cooling unit includes the rotating body. The rotating body is cooled by bringing powder into contact therewith.
このように構成することで、粉体が回転体に接触した際に回転体の熱を吸収し、効率良く回転体の温度を下げることが可能となる。また、回転体に大きな荷重を掛けることなく冷却手段と回転体の接触面積を十分に確保することが可能となるため、画像形成装置を高速化した場合においても、回転体の冷却効率を飛躍的に向上させることが可能となる。 By comprising in this way, when powder contacts a rotary body, it becomes possible to absorb the heat of a rotary body and to reduce the temperature of a rotary body efficiently. In addition, since the contact area between the cooling means and the rotating body can be sufficiently secured without applying a large load to the rotating body, the cooling efficiency of the rotating body can be dramatically improved even when the image forming apparatus is speeded up. Can be improved.
前記冷却手段は、前記粉体を収容する粉体容器と、該粉体容器から前記回転体へと前記粉体を搬送する搬送部材と、を備えていても良い。 The cooling means may include a powder container that stores the powder, and a transport member that transports the powder from the powder container to the rotating body.
このように構成することで、簡易な構成によって粉体を回転体に接触させ、回転体を冷却することが可能となる。 By comprising in this way, it becomes possible to make a powder contact a rotary body with a simple structure, and to cool a rotary body.
前記粉体は、磁性材料を含み、前記搬送部材の少なくとも一部は、磁性体によって構成されていても良い。 The powder may include a magnetic material, and at least a part of the transport member may be made of a magnetic material.
このように構成することで、搬送部材の表面に磁力によって保持された粉体が、磁気ブラシとなって回転体に軽接触することになる。そのため、回転体に大きな負荷をかけることなく、回転体を冷却することが可能となる。 By comprising in this way, the powder hold | maintained by the magnetic force on the surface of the conveyance member becomes a magnetic brush, and will lightly contact a rotary body. Therefore, it becomes possible to cool the rotating body without applying a large load to the rotating body.
前記粉体の表面には、樹脂層が設けられていても良い。 A resin layer may be provided on the surface of the powder.
このように構成することで、回転体の表面に粉体が接触した際に粉体が回転体の表面を傷付けるのを防止できる。 By comprising in this way, when a powder contacts the surface of a rotary body, it can prevent that a powder damages the surface of a rotary body.
前記搬送部材は、非磁性材料によって構成される回転可能なスリーブと、該スリーブに内包される前記磁性体としての磁石と、を備えた搬送ローラーであり、前記磁石には、同一極性の磁極によって挟まれる粉体剥離部が設けられていても良い。 The transport member is a transport roller including a rotatable sleeve made of a non-magnetic material and a magnet as the magnetic body contained in the sleeve, and the magnet has a magnetic pole of the same polarity. A powder peeling part to be sandwiched may be provided.
このように構成することで、搬送ローラーによって粉体容器から回転体へと搬送した粉体を、回転体に接触させた後に搬送ローラーから剥離し、再び粉体容器に回収することができる。そのため、常に同じ粉体のみが回転体に接触するのを防止することができ、これに伴って、回転体の冷却効率を高めることができる。 By comprising in this way, the powder conveyed from the powder container to the rotating body by the conveying roller can be peeled off from the conveying roller after being brought into contact with the rotating body, and collected again in the powder container. Therefore, it is possible to always prevent only the same powder from coming into contact with the rotating body, and accordingly, the cooling efficiency of the rotating body can be increased.
前記粉体容器には、前記粉体の搬送口が設けられ、前記磁石は、前記搬送口から前記粉体剥離部を退避させる第1の位置と、前記搬送口に前記粉体剥離部を対向させる第2の位置と、の間で回転可能に設けられていても良い。 The powder container is provided with a transport port for the powder, and the magnet is opposed to the first position for retracting the powder stripping portion from the transport port and the powder stripping portion facing the transport port. The second position to be rotated may be provided so as to be rotatable.
このように構成することで、磁石を回転させるだけで、回転体を冷却するか否かを容易に切り替えることが可能となる。 With this configuration, it is possible to easily switch whether or not to cool the rotating body simply by rotating the magnet.
前記冷却手段は、前記粉体容器内に設けられて前記粉体を循環させる粉体循環部材を備えていても良い。 The cooling means may include a powder circulation member provided in the powder container for circulating the powder.
このように構成することで、粉体容器内における粉体の循環効率を高めることが可能となり、これに伴って、回転体の均熱効果が期待できる。 By configuring in this way, it becomes possible to increase the circulation efficiency of the powder in the powder container, and along with this, the soaking effect of the rotating body can be expected.
前記粉体循環部材の少なくとも一部は、中空の高熱伝導材で構成されており、中空部が外気と繋がっていても良い。 At least a part of the powder circulation member may be made of a hollow high heat conductive material, and the hollow portion may be connected to the outside air.
このように構成することで、回転体の熱を吸収した粉体を粉体循環部材によって循環させると同時に、粉体循環部材からの伝熱によって粉体の温度を下げることが可能となる。これに伴って、回転体の冷却効率の向上が期待できる。 With this configuration, the powder that has absorbed the heat of the rotating body is circulated by the powder circulation member, and at the same time, the temperature of the powder can be lowered by heat transfer from the powder circulation member. Along with this, an improvement in the cooling efficiency of the rotating body can be expected.
前記冷却手段は、前記中空部に外気を送風する送風手段を備えていても良い。 The cooling means may include air blowing means for blowing outside air into the hollow portion.
このように構成することで、粉体循環部材を効率的に冷却することができ、粉体循環部材からの伝熱による粉体の冷却効果を、一層高めることができる。 By comprising in this way, a powder circulation member can be cooled efficiently and the cooling effect of the powder by the heat transfer from a powder circulation member can be improved further.
前記粉体容器は、少なくとも一部が高熱伝導材で構成され、該高熱伝導材で構成される部分に放熱体が接触していても良い。 At least a part of the powder container may be made of a high heat conductive material, and a heat radiator may be in contact with a portion made of the high heat conductive material.
このように構成することで、粉体容器を効率的に冷却することができ、これに伴って、粉体容器からの伝熱によって粉体容器内の粉体の温度も低下させることができる。そのため、粉体による回転体の冷却効率の向上が期待できる。 By comprising in this way, a powder container can be cooled efficiently and the temperature of the powder in a powder container can also be lowered | hung by the heat transfer from a powder container in connection with this. Therefore, improvement of the cooling efficiency of the rotating body by powder can be expected.
前記冷却手段は、前記放熱体に外気を送風する送風手段を備えていても良い。 The cooling unit may include a blowing unit that blows outside air to the radiator.
このように構成することで、粉体容器を効率的に冷却し、粉体容器からの伝熱による粉体の冷却効果を、一層高めることができる。 By comprising in this way, a powder container can be cooled efficiently and the cooling effect of the powder by the heat transfer from a powder container can be heightened further.
前記回転体の外周面には、第1サイズの記録材が通過する第1サイズ通過領域と、該第1サイズ通過領域外で、第1サイズの記録材より幅が大きい第2サイズの記録材が通過する第1サイズ非通過領域と、が形成され、前記第1サイズ非通過領域に前記粉体を接触させても良い。 A first size passing area through which the first size recording material passes, and a second size recording material having a width larger than the first size recording material outside the first size passing area are provided on the outer peripheral surface of the rotating body. And a first size non-passing region through which the powder passes, and the powder may be brought into contact with the first size non-passing region.
このように構成することで、冷却が必要な第1サイズ非通過領域のみを効率良く冷却することができ、第1サイズ通過領域の温度が不必要に低下するのを防止することができる。そのため、余計な電力消費が発生するのを防止することができる。 By comprising in this way, only the 1st size non-passing area | region which needs cooling can be cooled efficiently, and it can prevent that the temperature of a 1st size passing area | region falls unnecessarily. Therefore, it is possible to prevent unnecessary power consumption.
本発明の画像形成装置は、上記したいずれかの定着装置を備えていることを特徴とする。 The image forming apparatus of the present invention includes any one of the fixing devices described above.
本発明によれば、回転体に大きな荷重を掛けることなく冷却手段と回転体の接触面積を十分に確保し、画像形成装置を高速化した場合においても回転体の冷却効率を飛躍的に向上させることが可能となる。 According to the present invention, a sufficient contact area between the cooling means and the rotating body is ensured without applying a large load to the rotating body, and the cooling efficiency of the rotating body is dramatically improved even when the image forming apparatus is speeded up. It becomes possible.
<第1の実施形態>
まず、図1を用いて、画像形成装置としてのプリンター1の全体の構成について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係るプリンターの概略を示す模式図である。以下、図1における紙面手前側を、プリンター1の正面側(前側)とする。
<First Embodiment>
First, the overall configuration of a printer 1 as an image forming apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an outline of a printer according to a first embodiment of the present invention. Hereinafter, the front side in FIG. 1 is defined as the front side (front side) of the printer 1.
プリンター1は、箱型形状のプリンター本体2を備えており、プリンター本体2の下部には記録材としての用紙(図示せず)を収納する給紙カセット3が設けられ、プリンター本体2の上端には排紙トレイ4が設けられている。 The printer 1 includes a box-shaped printer main body 2, and a paper feed cassette 3 for storing paper (not shown) as a recording material is provided at a lower portion of the printer main body 2. Is provided with a paper discharge tray 4.
プリンター本体2の右上部には、レーザー・スキャニング・ユニット(LSU)で構成される露光器5が配置され、プリンター本体2の左部には、画像形成部6が設けられている。画像形成部6には、像担持体である感光体ドラム7が回転可能に設けられており、感光体ドラム7の周囲には、帯電器8と、トナーコンテナ9に接続された現像ユニット10と、転写ローラー11と、クリーニング装置12とが、感光体ドラム7の回転方向(図1の矢印X参照)に沿って配置されている。
An exposure unit 5 composed of a laser scanning unit (LSU) is arranged at the upper right part of the printer main body 2, and an image forming unit 6 is provided at the left part of the printer main body 2. The image forming unit 6 is rotatably provided with a photosensitive drum 7 serving as an image carrier. Around the photosensitive drum 7, a charger 8 and a developing
プリンター本体2の左部には、下方から上方に向かって用紙の搬送経路13が設けられている。つまり、本実施形態のプリンター1は、縦搬送である。搬送経路13の上流端には給紙部14が設けられ、搬送経路13の中流部には、感光体ドラム7と転写ローラー11によって構成される転写部15が設けられ、搬送経路13の下流部には定着装置16が設けられている。搬送経路13の左側には、両面印刷用の反転経路17が設けられている。
A
次に、このような構成を備えたプリンター1の画像形成動作について説明する。 Next, an image forming operation of the printer 1 having such a configuration will be described.
プリンター1に電源が投入されると、各種パラメーターが初期化され、定着装置16の温度設定等の初期設定が実行される。そして、プリンター1に接続されたコンピューター等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、以下のようにして画像形成動作が実行される。
When the printer 1 is turned on, various parameters are initialized, and initial setting such as temperature setting of the fixing
まず、帯電器8によって感光体ドラム7の表面が帯電された後、露光器5からのレーザー光(図1の矢印P参照)により感光体ドラム7に対して画像データに対応した露光が行われ、感光体ドラム7の表面に静電潜像が形成される。次に、トナーコンテナ9から供給されるトナーによって、現像ユニット10が静電潜像をトナー像に現像する。
First, after the surface of the photosensitive drum 7 is charged by the charger 8, exposure corresponding to image data is performed on the photosensitive drum 7 by laser light from the exposure device 5 (see arrow P in FIG. 1). Then, an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive drum 7. Next, the developing
一方、給紙部14によって給紙カセット3から取り出された用紙は、上記した画像形成動作とタイミングを合わせて転写部15へと搬送され、転写部15において感光体ドラム7上のトナー像が用紙に転写される。トナー像を転写された用紙は、搬送経路13を下流側へと搬送されて定着装置16に進入し、この定着装置16において用紙にトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は、搬送経路13の下流端から排紙トレイ4に排出される。なお、感光体ドラム7上に残留したトナーは、クリーニング装置12によって回収される。
On the other hand, the sheet taken out from the sheet cassette 3 by the
次に、図2〜図4を用いて、定着装置16の構成について説明する。なお、図3の矢印Frは、定着装置16の正面側(前側)を示している。
Next, the configuration of the fixing
図2に示されるように、定着装置16は、回転体としての加熱ローラー18と、加熱ローラー18の右方に配置される加圧ローラー19と、加熱ローラー18の左下方に配置される冷却手段20と、を備えている。以下、これらについて順番に説明する。
As shown in FIG. 2, the fixing
まず、加熱ローラー18について説明する。加熱ローラー18は、前後方向(図2の図面上は、紙面奥行き方向)に長い形状を成している。つまり、本実施形態では、前後方向が加熱ローラー18の長手方向である。加熱ローラー18は、例えば、アルミニウムや鉄等の金属から成る円筒状の芯材と、この芯材に周設されるシリコンゴム等から成る弾性層と、この弾性層を被覆するPFA等のフッ素樹脂からなる離型層と、を備えている。
First, the
加熱ローラー18は、箱型形状の定着フレーム(図示せず)に回転可能に収容されている。加熱ローラー18の内部空間には、例えばハロゲンヒーターやセラミックヒーター等によって構成されるヒーター21が収容されている。
The
次に、加圧ローラー19について説明する。加圧ローラー19は、加熱ローラー18と同様に前後方向に長い形状を成している。加圧ローラー19は、例えば、アルミニウムや鉄等の金属から成る円筒状の芯材と、この芯材に周設されるシリコンゴム等から成る弾性層と、この弾性層を被覆するPFA等のフッ素樹脂からなる離型層と、を備えている。
Next, the
加圧ローラー19は、加熱ローラー18と共に、定着フレーム(図示せず)に回転可能に収容されている。加圧ローラー19は、付勢手段(図示せず)の付勢力によって加熱ローラー18に圧接しており、加熱ローラー18と加圧ローラー19の間には、ニップ部22が形成されている。そして、トナー像が形成された用紙がニップ部22を通過することで、用紙上のトナー像が加熱及び加圧されて、用紙に定着されるようになっている。加圧ローラー19は、加熱ローラー18の回転に伴って加熱ローラー18とは逆方向に従動回転するように構成されている。
The
次に、冷却手段20について説明する。図2、図3に示されるように、冷却手段20は、上面側が開口された箱型形状の粉体容器23と、粉体容器23の左側部に収容される粉体循環部材としての第1ミキサー24と、粉体容器23の右側部に収容される粉体循環部材としての第2ミキサー25と、第2ミキサー25の上方に配置される搬送部材としての搬送ローラー26と、粉体容器23の左方に配置される送風手段としての前後一対のファン27と、を備えている。
Next, the cooling means 20 will be described. As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the cooling means 20 includes a box-shaped
粉体容器23は、前後方向に長い形状を成している(図3参照)。粉体容器23には、粉体28(図2参照)が収容されている。粉体28は、磁性粉と、この磁性粉を被覆する樹脂層と、によって構成されている。磁性粉は、例えば、鉄やフェライト等の磁性材料によって構成されている。樹脂層は、粉体28の表面に設けられている。樹脂層は、例えば、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のフッ素系樹脂によって構成されている。
The
粉体容器23には、その右側壁30の上端部と搬送ローラー26の間に、粉体28の搬送口31が設けられている。粉体容器23の左右方向中央には前後一対の仕切壁32が設けられ、この仕切壁32によって粉体容器23の内部空間が左右に区画されている。各仕切壁32の先端側(上端側)は、上方に向かって左方(加熱ローラー18から離間する方向)に傾斜している。粉体容器23の前端壁33と前側の仕切壁32の間、前側の仕切壁32と後側の仕切壁32の間、及び後側の仕切壁32と粉体容器23の後端壁34の間には、それぞれ粉体28の流動間隔35が形成されている。
The
粉体容器23の左側壁36(第1ミキサー24側の壁)の外面(左面)には、放熱体37が固定されている。放熱体37は、粉体容器23の左側壁36の外面に接触する基板部38と、基板部38から左方に向かって突出する複数のフィン40と、によって構成されている。各フィン40は、上下に間隔をおいて設けられている。粉体容器23における放熱体37の基板部38が接触している部分は、例えばアルミニウムやステンレス鋼(SUS)等の高熱伝導材によって構成されている。粉体容器23のそれ以外の部分は、例えば、樹脂によって構成されている。
A
第1ミキサー24は、粉体容器23における仕切壁32の左側の空間内に、回転可能な状態で設けられている。第1ミキサー24は、前後方向に延びる回転軸41と、回転軸41に周設されるスパイラルフィン42と、によって構成されている。回転軸41の前後両端部は、それぞれ粉体容器23の前端壁33と後端壁34に軸支されている。スパイラルフィン42は、長手方向中央(前後方向中央)で2分割されており、粉体容器23の各仕切壁32と対応する前後方向位置に設けられている。
The
第2ミキサー25は、粉体容器23における仕切壁32の右側の空間内に、回転可能な状態で設けられている。第2ミキサー25の構成は、第1ミキサー24の構成と同様であるため、説明を省略する。
The
搬送ローラー26は、円筒状のスリーブ43と、スリーブ43に内包される磁石(磁性体)44と、磁石44の内側に設けられる支軸45と、を備えている。
The
スリーブ43は、例えば、アルミニウムや非磁性のステンレス鋼(SUS)等の非磁性材料によって構成されている。スリーブ43は、加熱ローラー18の長手方向の全域に亘って設けられている。スリーブ43は、磁石44の外周に回転可能な状態で装着されている。
The
磁石44は、加熱ローラー18の長手方向の全域に亘って設けられている。磁石44は、3個のN極と2個のS極が周方向に交互に配列されるように設けられている。磁石44には、周方向両端部のN極(同一極性の磁極)によって挟まれる粉体剥離部46が設けられている。磁石44は、粉体容器23の搬送口31から粉体剥離部46を下方に退避させる第1の位置(図2参照)と、粉体容器23の搬送口31に粉体剥離部46を対向させる第2の位置(図4参照)と、の間で回転可能となっている。支軸45の前後両端部は、粉体容器23の前端壁33と後端壁34にそれぞれ軸支されている。
The
前後一対のファン27は、粉体容器23の放熱体37に対向するように設けられており、放熱体37に外気を送風できるようになっている。各ファン27は、粉体容器23に設けられた前後一対の仕切壁32と対応する前後方向位置に設けられている。
The pair of front and
次に、図5を用いて、プリンター1の制御システムについて説明する。 Next, the control system of the printer 1 will be described with reference to FIG.
プリンター1には、制御部47が設けられている。制御部47は、ROM、RAM等の記憶装置で構成される記憶部48と接続されており、記憶部48に格納された制御プログラムや制御用データに基づいて、制御部47がプリンター1の各部の制御を行うように構成されている。
The printer 1 is provided with a
制御部47は、粉体容器23内に設けられた温度センサー50と接続されており、温度センサー50から制御部47に温度検知信号が出力されるようになっている。温度センサー50は、例えば、加熱ローラー18の周辺に配置されている。
The
制御部47は、加熱ローラー18内のヒーター21に接続されており、制御部47からの信号に基づいてヒーター21が通電して発熱し、加熱ローラー18が加熱されるように構成されている。
The
制御部47は、モーター等によって構成される第1駆動手段52に接続されており、第1駆動手段52は、加熱ローラー18に接続されている。そして、制御部47からの駆動指令信号に基づいて第1駆動手段52が加熱ローラー18を回転させるように構成されている。
The
制御部47は、モーター等によって構成される第2駆動手段53に接続されており、第2駆動手段53は、第1ミキサー24、第2ミキサー25及び搬送ローラー26のスリーブ43に接続されている。そして、制御部47からの駆動指令信号に基づいて第2駆動手段53が第1ミキサー24、第2ミキサー25及び搬送ローラー26のスリーブ43を回転させるように構成されている。
The
制御部47は、モーター等によって構成される第3駆動手段54に接続されており、第3駆動手段54は、搬送ローラー26の磁石44に接続されている。そして、制御部47からの駆動指令信号に基づいて、第3駆動手段54が磁石44を第1の位置と第2の位置の間で回転させるように構成されている。
The
上記の如く構成されたものにおいて、例えば第1サイズの用紙にトナー像を定着させる時には、図2に示されるように、磁石44を第1の位置に配置する。この状態で、図2に矢印aで示されるように、搬送ローラー26のスリーブ43を正面視で反時計方向に回転させる。このスリーブ43の回転に伴って、磁石44の右下のN極と粉体28との間に働く磁力によって粉体28が汲み上げられる。この汲み上げられた粉体28は、搬送ローラー26のスリーブ43によって粉体容器23から加熱ローラー18へと搬送され、加熱ローラー18に接触する。この接触により、粉体28が加熱ローラー18の熱を吸収する。加熱ローラー18の熱を吸収した粉体28は、さらにスリーブ43で搬送され、磁石44の左下のN極を通過して粉体剥離部46まで移動する。粉体剥離部46はN極に挟まれた反発磁界となっているため、粉体剥離部46において粉体28がスリーブ43から剥離する。
In the configuration as described above, for example, when a toner image is fixed on a first size paper, the
また、上記のスリーブ43の回転と連動して、第1、第2ミキサー24、25を回転させる。これに伴って、第1、第2ミキサー24、25が、スリーブ43から剥離した粉体28を、攪拌しつつ回転軸41の軸方向(前後方向)に搬送する。これに伴って、図3に一点鎖線矢印で示されるように、粉体容器23内を粉体28が循環する。粉体容器23内を循環した粉体28は、再び汲み上げられて、搬送ローラー26のスリーブ43によって粉体容器23から加熱ローラー18へと搬送される。
Further, in conjunction with the rotation of the
また、上記のように第1サイズの用紙にトナー像を定着させる場合には、ファン27を稼働させる。これにより、図2、図3に白抜き矢印で示されるように、プリンター1内に引き込まれた外気が放熱体37に送風され、粉体容器23が冷却される。これに伴って、粉体容器23内に収容された粉体28も冷却される。
Further, when the toner image is fixed on the first size paper as described above, the
なお、加熱ローラー18の冷却効率を高めたい場合には、第2駆動手段53によってスリーブ43及び第1、第2ミキサー24、25の回転速度を上昇させる。逆に、加熱ローラー18の冷却効率を低下させたい場合には、第2駆動手段53によってスリーブ43及び第1、第2ミキサー24、25の回転速度を低下させる。このように、スリーブ43及び第1、第2ミキサー24、25の回転速度を変化させることによって、加熱ローラー18の冷却効率を変化させることが可能となっている。
In order to increase the cooling efficiency of the
一方で、例えば第2サイズの用紙に対してトナー像を定着させる時や待機時など、加熱ローラー18の冷却が必要無い場合には、図4に示されるように、磁石44を第1の位置から第2の位置まで反時計方向に回転させる。これに伴って、粉体容器23の搬送口31に磁石44の粉体剥離部46が対向する。このように粉体剥離部46が搬送口31に対向すると、粉体剥離部46はN極に挟まれた反発磁界となっているため、搬送ローラー26のスリーブ43による粉体28の汲み上げが停止する。なお、本実施形態では、加熱ローラー18の冷却が必要無い場合には、第1、第2ミキサー24、25及びファン27を停止させている。
On the other hand, when the
なお、第2サイズの用紙に対してトナー像を定着させた後に第1サイズの用紙に対して再度トナー像を定着させる場合など、加熱ローラー18の冷却が再度必要になった場合には、第2の位置から第1の位置まで磁石44を時計方向に回転させれば良い。
When the toner image is fixed on the second size paper and then the toner image is fixed again on the first size paper, such as when the
本実施形態では以上のように、加熱ローラー18に粉体28を接触させている。このような構成を採用することで、粉体28が加熱ローラー18に接触した際に加熱ローラー18の熱を吸収し、効率良く加熱ローラー18の温度を下げることが可能となる。また、加熱ローラー18に大きな荷重を掛けることなく冷却手段20と加熱ローラー18の接触面積を十分に確保することが可能となるため、プリンター1を高速化した場合においても、加熱ローラー18の冷却効率を飛躍的に向上させることが可能となる。
In the present embodiment, the
また、冷却手段20は、粉体28を収容する粉体容器23と、粉体容器23から加熱ローラー18へと粉体28を搬送する搬送ローラー26と、を備えている。そのため、簡易な構成によって粉体28を加熱ローラー18に接触させ、加熱ローラー18を冷却することが可能となる。
The cooling
また、粉体28が磁性材料(磁性粉)を含み、搬送ローラー26の一部が磁石44によって構成されているため、スリーブ43の表面に磁力によって保持された粉体28が、磁気ブラシとなって加熱ローラー18に軽接触することになる。そのため、加熱ローラー18に大きな負荷をかけることなく、加熱ローラー18を冷却することが可能となる。
Further, since the
また、粉体28の表面に樹脂層が設けられているため、加熱ローラー18の表面に粉体28が接触した際に粉体28が加熱ローラー18の表面を傷付けるのを防止できる。また、本実施形態では特に、トナー離型性の良い樹脂(フッ素系樹脂)によって樹脂層を形成しているため、加熱ローラー18の表面にトナーが付着していた場合においても、粉体28にトナーが付着しにくくなる。
Further, since the resin layer is provided on the surface of the
また、搬送ローラー26は、非磁性材料によって構成される回転可能なスリーブ43と、スリーブ43に内包される磁石44と、を備えているため、スリーブ43の回転によって粉体容器23から加熱ローラー18へと粉体28を容易に搬送し、加熱ローラー18に接触させることができる。
Further, since the
また、搬送ローラー26の磁石44には粉体剥離部46が設けられているため、搬送ローラー26によって粉体容器23から加熱ローラー18へと搬送した粉体28を、加熱ローラー18に接触させた後に搬送ローラー26のスリーブ43から剥離し、再び粉体容器23に回収することができる。そのため、常に同じ粉体28のみが加熱ローラー18に接触するのを防止することができ、これに伴って、加熱ローラー18の冷却効率を高めることができる。
Moreover, since the
また、磁石44は、搬送口31から粉体剥離部46を退避させる第1の位置と、搬送口31に粉体剥離部46を対向させる第2の位置と、の間で回転可能に設けられている。そして、磁石44を第1の位置まで回転させれば、粉体28によって加熱ローラー18を冷却することができる。一方で、磁石44を第2の位置まで回転させれば、粉体28の汲み上げを停止することができる。このように、磁石44を回転させるだけで、加熱ローラー18を冷却するか否かを容易に切り替えることが可能となっている。
The
また、冷却手段20が第1、第2ミキサー24、25を備えているため、粉体容器23内における粉体28の循環効率を高めることが可能となり、これに伴って、加熱ローラー18の均熱効果が期待できる。また、本実施形態では特に、第1サイズ非通過領域で加熱ローラー18に接触して高温化した粉体28を、第1サイズ通過領域に移動させ、第1サイズ通過領域で再び加熱ローラー18に接触させることができるようになっている。そのため、第1サイズ非通過領域で吸熱した粉体28の熱量を第1サイズ通過領域に供給することができ、加熱ローラー18を一層効果的に均熱化することができる。
In addition, since the cooling means 20 includes the first and
また、粉体容器23の一部が高熱伝導材で構成され、この高熱伝導材で構成される部分に放熱体37が接触している。そのため、粉体容器23を効率的に冷却することができ、これに伴って、粉体容器23からの伝熱によって粉体容器23内の粉体28の温度も低下させることができ、粉体28による加熱ローラー18の冷却効率の向上が期待できる。更に、放熱体37に外気を送風するファン27が冷却手段20に設けられているため、粉体容器23を効率的に冷却し、粉体容器23からの伝熱による粉体28の冷却効果を、一層高めることができる。
Further, a part of the
本実施形態では、搬送ローラー26によって搬送部材を構成する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、搬送ベルト、搬送板等によって搬送部材を構成しても良い。つまり、搬送部材の形状は、ローラーには限定されない。
In the present embodiment, the case where the transport member is configured by the
本実施形態では、搬送ローラー26を用いて粉体容器23から加熱ローラー18へと粉体28を搬送する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、加熱ローラー18等の回転体を粉体容器23に直接挿入しても良い。
In the present embodiment, the case where the
本実施形態では、冷却手段20によって加熱ローラー18を冷却する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、冷却手段20によって加圧ローラー19を冷却しても良い。また、ベルト式の定着装置16を用いる場合には、冷却手段20によって加熱ベルトを冷却しても良い。
Although the case where the
本実施形態では、粉体容器23の一部のみを高熱伝導材によって構成する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、粉体容器23の全体を高熱伝導材によって構成しても良い。
In the present embodiment, a case has been described in which only a part of the
本実施形態では、加熱ローラー18の冷却が必要無い時(例えば、第2サイズの用紙に対してトナー像を定着させる時や待機時)に、第1、第2ミキサー24、25及びファン27を停止させていた。一方で、他の異なる実施形態では、加熱ローラー18の冷却が必要無い時でも、温度センサー50からの検知信号に基づいて、第1、第2ミキサー24、25及びファン27の駆動を制御しても良い。
In the present embodiment, when the
本実施形態では、粉体28の樹脂層がフッ素系樹脂によって構成される場合について説明したが、他の異なる実施形態では、例えば、ポリイミド樹脂等の他の樹脂によって粉体28の樹脂層が構成されても良い。
In this embodiment, the case where the resin layer of the
本実施形態では、熱源としてヒーター21を用いる場合について説明したが、他の異なる実施形態では、例えばIHコイル等の他の熱源を用いても良い。
In the present embodiment, the case where the
本実施形態では、プリンター1に本発明の構成を適用する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、複写機、ファクシミリ、複合機等の他の画像形成装置に本発明の構成を適用することも可能である。 In this embodiment, the case where the configuration of the present invention is applied to the printer 1 has been described. However, in another different embodiment, the configuration of the present invention is applied to other image forming apparatuses such as a copying machine, a facsimile machine, and a multifunction machine. It is also possible.
<第2の実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態に係る定着装置16について、図6及び図7を用いて説明する。なお、冷却手段20以外の構成については、第1の実施形態と同様であるため、説明を省略する。図7の矢印Frは、定着装置16の正面側(前側)を示している。図7のL1は第1サイズ通過領域を示し、図7のL2は第1サイズ非通過領域を示している。
<Second Embodiment>
Next, a fixing
図6、図7に示されるように、冷却手段20は、上面側が開口された箱型形状の粉体容器23と、粉体容器23の左側部に収容される粉体循環部材としての第1ミキサー24と、粉体容器23の右側部に収容される粉体循環部材としての第2ミキサー25と、第2ミキサー25の上方に配置される搬送ローラー26と、粉体容器23の前方に配置される送風手段としてのファン27と、を備えている。
As shown in FIG. 6 and FIG. 7, the cooling means 20 includes a box-shaped
粉体容器23には、放熱体37(第1の実施形態参照)が固定されていない。粉体容器23には、各仕切壁32が第1サイズ非通過領域のみに設けられている。粉体容器23の前端壁33と後端壁34には、それぞれ左右一対の開口部61が設けられている。粉体容器23のその他の構成については、第1の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
A heat radiating body 37 (see the first embodiment) is not fixed to the
第1ミキサー24は、粉体容器23における仕切壁32の左側の空間に、回転可能な状態で収容されている。第1ミキサー24は、前後方向に延びる回転軸41と、回転軸41に周設されるスパイラルフィン42と、によって構成されている。回転軸41の前後両端部は、それぞれ粉体容器23の前端壁33と後端壁34に軸支されている。回転軸41は、アルミニウムやステンレス鋼(SUS)等の中空の高熱伝導材によって形成されている。回転軸41には、軸方向(前後方向)に沿って前端部から後端部まで中空部60が設けられている。中空部60の前後両端部は、粉体容器23の前端壁33と後端壁34に設けられた開口部61を介して、外気と繋がっている。
The
スパイラルフィン42は、長手方向中央(前後方向中央)で2分割されている。スパイラルフィン42は、粉体容器23の各仕切壁32と対応する前後方向位置に設けられている。つまり、スパイラルフィン42は、各仕切壁32と同様に、第1サイズ非通過領域のみに設けられている。スパイラルフィン42は、回転軸41と同様に高熱伝導材で形成されていても良いし、高熱伝導材以外の材質で形成されていても良い。
The
第2ミキサー25は、粉体容器23における仕切壁32の右側の空間に、回転可能な状態で収容されている。第2ミキサー25の構成は、第1ミキサー24の構成と同様であるため、説明を省略する。
The
搬送ローラー26は、円筒状のスリーブ43と、スリーブ43に内包される磁石44と、磁石44の内側に設けられる支軸45と、を備えている。スリーブ43及び磁石44は、長手方向中央(前後方向中央)で二分割されている。スリーブ43及び磁石44は、粉体容器23の各仕切壁32と対応する前後方向位置に設けられている。つまり、スリーブ43及び磁石44は、各仕切壁32と同様に、第1サイズ非通過領域のみに設けられている。スリーブ43及び磁石44のその他の構成と支軸45の構成については、第1の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
The
ファン27は、粉体容器23の前端壁33に対向するように設けられており、前端壁33に設けられた開口部61を介して、第1、第2ミキサー24、25の中空部60に外気を送風できるようになっている。
The
上記の如く構成されたものにおいて、例えば第1サイズの用紙に対して定着を行う時には、図6に矢印bで示されるように、搬送ローラー26のスリーブ43を正面視で反時計方向に回転させる。このようにスリーブ43を回転させると、第1の実施形態と同様に、粉体28がスリーブ43によって粉体容器23から加熱ローラー18へと搬送され、加熱ローラー18に接触する。この接触により加熱ローラー18の熱を吸収した粉体28は、磁石44の左下のN極を通過して粉体剥離部46まで移動した後、粉体剥離部46においてスリーブ43から剥離される。
In the configuration as described above, for example, when fixing a first size sheet, the
また、上記のスリーブ43の回転と連動して第1ミキサー24及び第2ミキサー25を回転させる。これに伴って、粉体容器23内に収容された粉体28が、図7に一点鎖線矢印で示されるように、粉体容器23内を循環する。
Further, the
また、上記のように第1サイズの用紙にトナー像を定着させる場合には、ファン27を稼働させる。これにより、図6、図7に白抜き矢印で示されるように、プリンター1内に引き込まれた外気が第1、第2ミキサー24、25の中空部60に送風され、各第1、第2ミキサー24、25が冷却される。これに伴って、粉体容器23内に収容された粉体28も冷却される。
Further, when the toner image is fixed on the first size paper as described above, the
本実施形態では以上のように、第1、第2ミキサー24、25の回転軸41が中空の高熱伝導材で構成されており、回転軸41の中空部60が外気と繋がっている。そのため、加熱ローラー18の熱を吸収した粉体28を第1、第2ミキサー24、25によって循環させると同時に、第1、第2ミキサー24、25からの伝熱によって粉体28の温度を下げることが可能となる。これに伴って、加熱ローラー18の冷却効率の向上が期待できる。また、中空部60に外気を送風するファン27が冷却手段20に設けられているため、第1、第2ミキサー24、25を効率的に冷却することができ、第1、第2ミキサー24、25からの伝熱による粉体28の冷却効果を、一層高めることができる。更に、放熱体37(第1の実施形態参照)を粉体容器23に固定しなくても、粉体28を十分に冷却することが可能となり、定着装置16を小型化することが可能となる。
In the present embodiment, as described above, the
また、第1、第2ミキサー24、25のスパイラルフィン42と、搬送ローラー26のスリーブ43及び磁石44とが、第1サイズ非通過領域のみに配置されているため、冷却が必要な第1サイズ非通過領域のみを効率良く冷却することができる。そのため、第1サイズ通過領域の温度が不必要に低下するのを防止することができ、余計な電力消費が発生するのを防止することができる。
Further, since the
本実施形態では、第1、第2ミキサー24、25の両方を冷却風が通過する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、第1、第2ミキサー24、25のどちらか一方のみを冷却風が通過するように構成しても良い。
In this embodiment, the case where the cooling air passes through both the first and
1 プリンター(画像形成装置)
16 定着装置
18 加熱ローラー(回転体)
20 冷却手段
22 ニップ部
23 粉体容器
24 第1ミキサー(粉体循環部材)
25 第2ミキサー(粉体循環部材)
26 搬送ローラー(搬送部材)
27 冷却ファン(送風手段)
28 粉体
31 搬送口
37 放熱体
43 スリーブ
44 磁石
46 粉体剥離部
60 中空部
1 Printer (image forming device)
16
20 Cooling means 22
25 Second mixer (powder circulation member)
26 Conveying roller (conveying member)
27 Cooling fan (air blowing means)
28
Claims (13)
前記冷却手段は、前記回転体に粉体を接触させることで、前記回転体を冷却することを特徴とする定着装置。 A fixing device comprising: a rotating body that forms a nip portion for heating a toner image on a recording material; and a cooling unit that cools the rotating body,
The fixing device, wherein the cooling unit cools the rotating body by bringing powder into contact with the rotating body.
前記粉体を収容する粉体容器と、
該粉体容器から前記回転体へと前記粉体を搬送する搬送部材と、を備えていることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 The cooling means is
A powder container containing the powder;
The fixing device according to claim 1, further comprising: a conveying member that conveys the powder from the powder container to the rotating body.
前記搬送部材の少なくとも一部は、磁性体によって構成されていることを特徴とする請求項2に記載の定着装置。 The powder includes a magnetic material,
The fixing device according to claim 2, wherein at least a part of the conveying member is made of a magnetic material.
非磁性材料によって構成される回転可能なスリーブと、
該スリーブに内包される前記磁性体としての磁石と、を備えた搬送ローラーであり、
前記磁石には、同一極性の磁極によって挟まれる粉体剥離部が設けられていることを特徴とする請求項3又は4に記載の定着装置。 The conveying member is
A rotatable sleeve made of a non-magnetic material;
A transfer roller provided with a magnet as the magnetic body included in the sleeve,
The fixing device according to claim 3, wherein the magnet is provided with a powder peeling portion sandwiched between magnetic poles having the same polarity.
前記磁石は、前記搬送口から前記粉体剥離部を退避させる第1の位置と、前記搬送口に前記粉体剥離部を対向させる第2の位置と、の間で回転可能に設けられていることを特徴とする請求項5に記載の定着装置。 The powder container is provided with a transport port for the powder,
The magnet is rotatably provided between a first position where the powder peeling unit is retracted from the conveyance port and a second position where the powder peeling unit is opposed to the conveyance port. The fixing device according to claim 5.
前記第1サイズ非通過領域に前記粉体を接触させることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の定着装置。 A first size passing area through which the first size recording material passes, and a second size recording material having a width larger than the first size recording material outside the first size passing area are provided on the outer peripheral surface of the rotating body. A first size non-passing region through which is passed,
The fixing device according to claim 1, wherein the powder is brought into contact with the first size non-passing region.
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