JP3433889B2 - Fixing device, image forming apparatus, and image forming method - Google Patents

Fixing device, image forming apparatus, and image forming method

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JP3433889B2
JP3433889B2 JP11449697A JP11449697A JP3433889B2 JP 3433889 B2 JP3433889 B2 JP 3433889B2 JP 11449697 A JP11449697 A JP 11449697A JP 11449697 A JP11449697 A JP 11449697A JP 3433889 B2 JP3433889 B2 JP 3433889B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は複写機、FAX、電
子写真プリンタ等の電子写真記録装置において、紙等の
記録材面上に形成された加熱溶融性のトナーからなる画
像を加熱して、永久固着画像として記録材面上に定着す
る定着装置、これを備えた画像形成装置、および前記定
着装置による画像形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrophotographic recording apparatus such as a copying machine, a fax machine or an electrophotographic printer, which heats an image formed of a heat-fusible toner formed on a surface of a recording material such as paper, The present invention relates to a fixing device that fixes a permanent fixed image on the surface of a recording material, an image forming apparatus including the fixing device, and an image forming method using the fixing device.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子写真方式の画像形成装置において
は、感光体から紙に静電転写されたトナーは簡単に剥が
れ落ちるので、トナーを加熱あるいは加圧することによ
り紙に永久的に固着させることが必要となる。この工程
は定着プロセスと呼ばれている。定着には様々な方法が
あるが、そのうちで熱ローラ定着方式が、熱効率が高く
安全である等の理由で最も広く使われている。この熱ロ
ーラ定着方式は、2つのローラ同士を圧接させ、そのう
ちの少なくとも一方のローラを加熱し、上記圧接部分
(ニップ部)に未定着トナー像支持体(紙やOHPシー
トなど)を通過させることにより、未定着トナーを加熱
し支持体に定着させる方式である。
2. Description of the Related Art In an electrophotographic image forming apparatus, toner electrostatically transferred from a photoconductor onto paper is easily peeled off. Therefore, it is possible to permanently fix the toner to paper by heating or pressurizing the toner. Will be needed. This step is called the fixing process. There are various fixing methods, but the heat roller fixing method is most widely used because of its high thermal efficiency and safety. In this heat roller fixing method, two rollers are brought into pressure contact with each other, at least one of the rollers is heated, and an unfixed toner image support (paper, OHP sheet, etc.) is passed through the pressure contact portion (nip portion). In this method, the unfixed toner is heated and fixed on the support.

【0003】2つのローラのうち一方を加熱する場合、
加熱する方のローラを定着ローラといい、他方のローラ
を加圧ローラと呼ぶ。定着ローラの内部にはハロゲンラ
ンプ、電気ヒータ等の熱源が、定着ローラの軸方向に延
びて内蔵されている。また、定着ローラの外周面には温
度センサーが取り付けられており、ニップ部の温度が定
着に適した温度に維持されるように、熱源への電力供給
量が制御される。
When heating one of the two rollers,
The roller that heats up is called the fixing roller, and the other roller is called the pressure roller. A heat source such as a halogen lamp or an electric heater is built in the fixing roller so as to extend in the axial direction of the fixing roller. Further, a temperature sensor is attached to the outer peripheral surface of the fixing roller, and the amount of electric power supplied to the heat source is controlled so that the temperature of the nip portion is maintained at a temperature suitable for fixing.

【0004】近年、熱ローラ定着方式の定着装置では、
省エネルギー化のために定着ローラおよび加圧ローラの
熱容量を減らして、設定温度に達するまでの立ち上げ時
間を短縮する試みがなされている。しかしこの場合、ト
ナー像の載った支持体(以下、「用紙」と呼ぶ)の熱容
量に対する、定着ローラおよび加圧ローラの熱容量の倍
率が小さくなってしまうため、1枚の用紙を定着するの
に充分な熱量を定着ローラおよび加圧ローラに蓄えるこ
とができず、用紙の後半部やリピートコピーにおいて温
度低下に起因する定着不良が生じるという問題が発生し
ている。
In recent years, in the fixing device of the heat roller fixing system,
In order to save energy, it has been attempted to reduce the heat capacity of the fixing roller and the pressure roller to shorten the startup time until the temperature reaches the set temperature. However, in this case, the ratio of the heat capacity of the fixing roller and the pressure roller to the heat capacity of the support on which the toner image is placed (hereinafter referred to as "paper") becomes small, so that one sheet of paper is fixed. Since a sufficient amount of heat cannot be stored in the fixing roller and the pressure roller, there is a problem that fixing failure occurs due to a temperature decrease in the latter half of the sheet or in repeat copying.

【0005】この定着不良を定着ローラの設定温度を高
めることによって防止しようとすると、今度は、用紙の
前半部で温度が上がりすぎることにより、トナーが溶け
すぎて定着ローラに付着し、用紙の表面を汚す不具合
(ホットオフセット)が生じてしまう。
If it is attempted to prevent this fixing failure by raising the set temperature of the fixing roller, the temperature of the first half of the paper rises too much, so that the toner melts too much and adheres to the fixing roller, causing the surface of the paper to melt. A problem (hot offset) that pollutes will occur.

【0006】上記不具合をなくすための手段が特開平6
−75504号公報、特開平6−130843号公報お
よび特開平5−281875号公報に開示されている。
特開平6−75504号公報に記載されている定着装置
は、低温の用紙がニップ部を通過するとき、定着ローラ
の表面温度が用紙の前半では高く、後半に向かって低下
していくことにより、ニップ部を通過する用紙の前半側
と後半側とで定着温度が異なるのを防止するものであ
る。すなわち、この定着ローラでは、ローラ表面温度を
検出してヒータによるローラ加熱量を制御し、用紙の後
半部を定着するときにヒータの発熱量を増加させて、定
着ローラの温度が一定になるようにしている。
A means for eliminating the above-mentioned problems is disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. HEI-6.
-75504, JP-A-6-130843 and JP-A-5-281875.
In the fixing device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-75504, when a low-temperature sheet passes through the nip portion, the surface temperature of the fixing roller is high in the first half of the sheet and decreases toward the latter half. The fixing temperature is prevented from being different between the first half side and the second half side of the sheet passing through the nip portion. That is, in this fixing roller, the roller surface temperature is detected and the roller heating amount by the heater is controlled to increase the heat generation amount of the heater when fixing the second half of the paper so that the fixing roller temperature becomes constant. I have to.

【0007】特開平6−130843号公報に記載され
た定着装置では、定着ローラの内部に熱伝導ローラを設
けて、このローラの外周を定着ローラの内周面に接触さ
せ、ニップ部への熱供給量を増やすことにより、ニップ
部の温度低下を防止する。
In the fixing device described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-130843, a heat conduction roller is provided inside the fixing roller, and the outer periphery of this roller is brought into contact with the inner peripheral surface of the fixing roller to heat the nip portion. By increasing the supply amount, the temperature drop at the nip portion is prevented.

【0008】特開平5−281875号公報に開示され
ている定着装置は、1枚の用紙内で定着温度が異なるの
を防止するのではなく、リピートコピー時の温度低下防
止を図っている。すなわち、この定着装置では、用紙の
先端部がニップ部に到達したときの定着ローラ温度と、
後端部がニップ部を抜けたときの定着ローラ温度とを計
測し、その温度差により定着ローラの制御温度を、基準
制御温度に上記温度差を加算した温度に修正するように
している。
The fixing device disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 5-281875 does not prevent the fixing temperature from being different within one sheet, but is intended to prevent a temperature decrease during repeat copying. That is, in this fixing device, the fixing roller temperature when the leading edge of the paper reaches the nip portion,
The temperature of the fixing roller when the trailing end passes through the nip portion is measured, and the control temperature of the fixing roller is corrected to the temperature obtained by adding the temperature difference to the reference control temperature based on the temperature difference.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の従来技
術において、定着ローラの温度を変更するものは、消費
電力が常に変化することになる。また、温度低下量を予
測してヒータの発熱量の増加量を決めようとしても、用
紙の種類・初期温度、含水分量等により温度低下量が異
なるため、温度低下量の適切な予測は困難である。
However, in the above-mentioned prior art, when the temperature of the fixing roller is changed, the power consumption always changes. Even if an attempt is made to predict the amount of temperature decrease and to determine the amount of increase in the amount of heat generated by the heater, it is difficult to properly predict the amount of temperature decrease because the amount of temperature decrease differs depending on the type of paper, initial temperature, moisture content, etc. is there.

【0010】また、定着ローラ内部に熱伝導ローラを設
けてニップ部への熱供給量を増やす方法は、定着ローラ
と熱伝導ローラとの間に熱抵抗があるため、増やせる熱
供給量には限界があり、用紙が厚い場合や、高速コピー
の場合には充分な効果が得られるかどうか疑問である。
Further, in the method of providing a heat conduction roller inside the fixing roller to increase the heat supply amount to the nip portion, there is a thermal resistance between the fixing roller and the heat conduction roller, so that the heat supply amount that can be increased is limited. Therefore, it is doubtful that sufficient effect can be obtained when the paper is thick or high-speed copying is performed.

【0011】さらに、用紙の先端部がニップ部に到達し
たときの温度と、後端部がニップ部を抜けたときの定着
ローラの温度を計測して定着ローラの設定温度を変更す
る方法は、用紙の先端部や後端部がニップ部に到達した
ことを検知するための手段が必要になるなど、機構が複
雑となる問題がある。
Further, a method of changing the set temperature of the fixing roller by measuring the temperature when the leading edge of the paper reaches the nip portion and the temperature of the fixing roller when the trailing edge passes through the nip portion, There is a problem that the mechanism becomes complicated, such as a means for detecting that the leading edge or the trailing edge of the paper has reached the nip portion.

【0012】したがって本発明の目的は、定着ローラと
加圧ローラとのニップ部での用紙温度の部分的低下(用
紙に熱を奪われることによるニップ部温度の部分的低
下)に起因する、リピートコピー時の定着不良を防止す
ることができる定着装置を提供することにある。本発明
は特に、用紙サイズがランダムな場合であっても、用紙
全面にわたって均一な定着機能が得られる定着装置を提
供することを目的としている。また、本発明の目的は、
上記定着装置を備えた画像形成装置を提供することであ
る。さらに本発明の目的は、上記定着装置による画像形
成方法を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to cause a partial decrease in the temperature of the paper at the nip portion between the fixing roller and the pressure roller (a partial decrease in the temperature of the nip portion due to heat being taken by the paper). It is an object of the present invention to provide a fixing device capable of preventing fixing failure during copying. It is an object of the present invention to provide a fixing device that can obtain a uniform fixing function over the entire surface of the paper even when the paper size is random. Further, the object of the present invention is to
An object is to provide an image forming apparatus including the fixing device. A further object of the present invention is to provide an image forming method using the above fixing device.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の定着装置は、金属製の外筒と内筒とを同心
状に設けて加圧ローラを構成するとともに、これら外筒
と内筒とによりスイッチ機構を形成し、このスイッチ機
構により所定の制御装置を作動させて、用紙全面にわた
って定着効率を均一にするようにしたものである。
In order to achieve the above object, the fixing device of the present invention comprises a metal outer cylinder and an inner cylinder which are concentrically arranged to form a pressure roller. A switch mechanism is formed by the inner cylinder, and a predetermined control device is operated by this switch mechanism to make the fixing efficiency uniform over the entire surface of the paper.

【0014】請求項1に記載の定着装置は、熱源を内蔵
する定着ローラと、該定着ローラに圧接するように設置
され該定着ローラの回転と協働して回転する加圧ローラ
とを備え、用紙を前記定着ローラと前記加圧ローラとの
間で圧接加熱しながら通過させる定着装置において、前
記加圧ローラでは、金属製の外筒と金属製の内筒とを同
心状に、かつ相互に適宜間隔をあけて設け、外筒の外周
面に耐熱性フィルムを被着して当該加圧ローラの外周面
を形成し、外筒と内筒との間隙に熱膨張係数が正の気体
を充填して気体充填室を形成し、内筒内には熱膨張係数
が正の、気体または固体を充填し、定着時の加圧ローラ
表面の温度低下により、定着ローラによる加圧ローラの
外筒圧接部が内筒側に変位し、外筒が内筒に接触してス
イッチ作用が生じるようにしたことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a fixing device including a fixing roller containing a heat source, and a pressure roller installed so as to be in pressure contact with the fixing roller and rotating in cooperation with the rotation of the fixing roller. In a fixing device that allows a sheet to pass between the fixing roller and the pressure roller while being pressed and heated, in the pressure roller, an outer cylinder made of metal and an inner cylinder made of metal are concentric with each other. The outer peripheral surface of the outer cylinder is coated with a heat-resistant film to form the outer peripheral surface of the pressure roller, and the gap between the outer cylinder and the inner cylinder is filled with a gas having a positive coefficient of thermal expansion. To form a gas-filled chamber, the inner cylinder is filled with gas or solid with a positive coefficient of thermal expansion, and the temperature of the surface of the pressure roller during fixing causes the temperature of the surface of the pressure roller to drop. Part moves to the inner cylinder side, the outer cylinder contacts the inner cylinder, and the switch action occurs. Characterized in that way the.

【0015】請求項2に記載の定着装置は、請求項1に
おいて定着ローラの熱源と、加圧ローラの外筒および内
筒とを温度制御装置に連絡し、前記スイッチ作用により
前記温度制御装置を介して前記熱源を制御することによ
り定着ローラの温度を適宜に上昇させることを特徴とす
る。
According to a second aspect of the present invention, in the fixing device according to the first aspect, the heat source of the fixing roller and the outer cylinder and the inner cylinder of the pressure roller are connected to the temperature control device, and the temperature control device is activated by the switch action. The temperature of the fixing roller is appropriately raised by controlling the heat source via the heat source.

【0016】請求項3に記載の定着装置は、請求項1に
おいて定着ローラの回転駆動機構と、外筒および内筒と
を回転速度制御装置に連絡し、前記スイッチ作用により
前記回転速度制御装置を介して定着ローラの回転駆動機
構を制御して、定着ローラの回転速度を適宜に低下させ
ることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the fixing device of the first aspect, the rotation driving mechanism for the fixing roller and the outer cylinder and the inner cylinder are connected to the rotation speed control device, and the rotation speed control device is activated by the switch action. The rotation driving mechanism of the fixing roller is controlled via the control unit to appropriately reduce the rotation speed of the fixing roller.

【0017】請求項4に記載の定着装置は、請求項1に
おいて、加圧ローラの内筒に熱膨張係数が正の気体を充
填するとともに、内筒内を自動開閉弁に連通させ、該自
動開閉弁の駆動部と、外筒および内筒とを開閉弁制御装
置に連絡し、前記スイッチ作用により開閉弁制御装置を
介して自動開閉弁の駆動部を制御して加圧ローラの内筒
内の気体を適宜量排出することを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the fixing device according to the first aspect, the inner cylinder of the pressure roller is filled with a gas having a positive coefficient of thermal expansion, and the inner cylinder is communicated with an automatic opening / closing valve. The drive part of the on-off valve and the outer cylinder and the inner cylinder are connected to the on-off valve control device, and the drive part of the automatic on-off valve is controlled by the switch action through the on-off valve control device to control the inside cylinder of the pressure roller. It is characterized in that an appropriate amount of the gas is discharged.

【0018】請求項5に記載の定着装置は、請求項1に
おいて、前記スイッチ作用により定着ローラと加圧ロー
ラとの圧接力を増大するようにしたことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the fixing device according to the first aspect, wherein the switch action increases the pressure contact force between the fixing roller and the pressure roller.

【0019】請求項6に記載された電子写真方式の画像
形成装置は、請求項1〜5のいずれか一つの項に記載の
定着装置を備えていることを特徴とする。
An electrophotographic image forming apparatus according to a sixth aspect of the present invention includes the fixing device according to any one of the first to fifth aspects.

【0020】請求項7に記載の画像形成方法は、請求項
1〜5のいずれか一つの項に記載の定着装置により電子
写真方式の画像を形成することを特徴とする。
An image forming method according to a seventh aspect is characterized in that an electrophotographic image is formed by the fixing device according to any one of the first to fifth aspects.

【0021】実施例1(請求項1) 図1は定着装置の要部構造を示す概略斜視図である。こ
の図において1は熱源であって、定着ローラ2を加熱す
るためのものである。熱源1はハロゲンランプ等からな
り、定着ローラ2の軸方向にその全長とほぼ等しい長さ
で配設されており、定着ローラ2の内面を軸方向に均一
に加熱できるようになっている。3は加圧ローラであ
り、図示していない圧接機構により定着ローラ2に圧接
されている。定着ローラ2の表層部はトナーが付着しな
いようにテフロン(フッ素樹脂)等の滑らかな材料で構
成し、表層部以外の部分はアルミニウムで構成し、熱源
からの熱が速やかに伝わるようにする。ただし、アルミ
ニウムに限らず、熱伝導率が高く、かつ軸方向に変形し
ないだけの硬度を持つ材料であれば、他の材料でもかま
わない。
Embodiment 1 (Claim 1) FIG. 1 is a schematic perspective view showing a main structure of a fixing device. In the figure, reference numeral 1 is a heat source for heating the fixing roller 2. The heat source 1 is composed of a halogen lamp or the like, and is disposed in the axial direction of the fixing roller 2 with a length substantially equal to the entire length thereof, so that the inner surface of the fixing roller 2 can be uniformly heated in the axial direction. A pressure roller 3 is pressed against the fixing roller 2 by a pressure contact mechanism (not shown). The surface layer of the fixing roller 2 is made of a smooth material such as Teflon (fluorine resin) so that the toner does not adhere thereto, and the part other than the surface layer is made of aluminum so that the heat from the heat source can be quickly transmitted. However, the material is not limited to aluminum, and another material may be used as long as it has a high thermal conductivity and a hardness that does not cause axial deformation.

【0022】図2は定着装置要部の長手方向中心部付近
の横断面図、図3は図2のA部拡大図(加圧ローラの一
部拡大図)である。加圧ローラ3は、その表層部から内
部に向かって耐熱性フィルム4a、金属層(外筒)8
a、外側の部屋(気体充填室)7、金属層(内筒)8
b、内側の部屋(気体充填室)6の順に区画形成されて
いる。内側の部屋6と外側の部屋7との間隙には、円柱
状のスペーサ9が設けられている。スペーサ9は柔らか
く弾性のあるスポンジ等からなるものが好ましい。金属
層8aと8bは近接して設けられている。耐熱性フィル
ム4としてはポリイミド等が好ましい。内側の部屋6お
よび外側の部屋7には、熱膨張係数が正の気体(温度上
昇により体積が増大する)が充填されている。耐熱性フ
ィルム4aと金属層8a、または耐熱性フィルム4bと
金属層8bとの積層構造は、耐熱性フィルムに例えばス
パッタリング加工を施すことで得ることができる。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part of the fixing device in the vicinity of the central portion in the longitudinal direction, and FIG. 3 is an enlarged view of part A of FIG. The pressure roller 3 includes a heat-resistant film 4a and a metal layer (outer cylinder) 8 inward from the surface layer thereof.
a, outer chamber (gas filling chamber) 7, metal layer (inner cylinder) 8
b, the inner chamber (gas filling chamber) 6 is formed in this order. A columnar spacer 9 is provided in the gap between the inner chamber 6 and the outer chamber 7. The spacer 9 is preferably made of soft and elastic sponge or the like. The metal layers 8a and 8b are provided close to each other. The heat resistant film 4 is preferably polyimide or the like. The inner chamber 6 and the outer chamber 7 are filled with a gas having a positive coefficient of thermal expansion (the volume increases as the temperature rises). The laminated structure of the heat resistant film 4a and the metal layer 8a, or the heat resistant film 4b and the metal layer 8b can be obtained by subjecting the heat resistant film to, for example, a sputtering process.

【0023】この定着装置の作用について説明すると、
定着ローラ2の温度が定着時の温度になっていて(用紙
なし)、加圧ローラ3が定着ローラ2に圧接している
時、各部屋6,7の気体が最も膨張しており、この時に
耐熱性フィルム4a,4bが最も張っている(張力最
大)ようにする。リピートコピー時には用紙に熱を奪わ
れて加圧ローラ3の温度が徐々に低下する。温度低下量
は内側の部屋6より外側の部屋7のほうが大きく、外側
の部屋7が収縮し、かつ定着ローラ2と加圧ローラ3は
圧接しているため(かつ、金属層8aと8bが近接して
いるため)、この圧接部分(ニップ部)では図4に示す
ように金属層8aと8bとが接触する。
The operation of this fixing device will be described.
When the temperature of the fixing roller 2 is the temperature at the time of fixing (without paper), and the pressure roller 3 is in pressure contact with the fixing roller 2, the gas in each of the chambers 6 and 7 is the most expanded, and at this time The heat resistant films 4a and 4b are set to be the most tensioned (the tension is maximum). During the repeat copy, heat is taken by the paper and the temperature of the pressure roller 3 gradually decreases. The temperature decrease amount is larger in the outer chamber 7 than in the inner chamber 6, the outer chamber 7 contracts, and the fixing roller 2 and the pressure roller 3 are in pressure contact (and the metal layers 8a and 8b are close to each other). Therefore, at this pressure contact portion (nip portion), the metal layers 8a and 8b contact each other as shown in FIG.

【0024】したがって、金属層8aと8bとの接触・
非接触作用をスイッチとして利用すること、すなわち金
属層8aと8bとの組合わせによるスイッチを構成する
ことにより、実際のニップ部の温度低下を検出すること
で、様々な制御動作を開始したり終了したりすることが
できる。スペーサ9を設けた部分では、金属層8aと8
bが非接触のままであるが、ある特定の時間以上非接触
にならなければ、金属層8aと8bは接触しているもの
とみなして、この定着装置の運転を制御する。図5は、
この制御の方法を示すフローチャートである。
Therefore, the contact between the metal layers 8a and 8b
By utilizing the non-contact action as a switch, that is, by constructing a switch by combining the metal layers 8a and 8b, it is possible to start or end various control operations by detecting the actual temperature decrease of the nip portion. You can In the portion where the spacer 9 is provided, the metal layers 8a and 8
If b remains in non-contact, but does not become non-contact for a certain period of time, it is considered that the metal layers 8a and 8b are in contact, and the operation of this fixing device is controlled. Figure 5
It is a flowchart which shows the method of this control.

【0025】実施例2(請求項2) 図6は定着装置の横断面図である。この定着装置では、
実施例1と同じく定着ローラ2の温度が定着時の温度に
なっていて(用紙なし)、加圧ローラ3が定着ローラ2
に圧接している時、各部屋6,7の気体が最も膨張して
おり、この時に耐熱性フィルム4a,4bが最も張って
いるようにする。
Embodiment 2 (Claim 2) FIG. 6 is a cross-sectional view of a fixing device. With this fixing device,
As in the first embodiment, the temperature of the fixing roller 2 is the temperature at the time of fixing (without paper), and the pressure roller 3 is the fixing roller 2.
The gas in each of the chambers 6 and 7 is the most expanded when it is pressed against, and the heat resistant films 4a and 4b are made to be the most expanded at this time.

【0026】リピートコピー時には用紙に熱を奪われて
加圧ローラ3の温度が徐々に低下する。加圧ローラ3の
表面温度が低下すると、金属層8aと8bが接触する。
したがって、この接触作用をスイッチとして利用するこ
とで、定着ローラ2の加熱源の温度を上昇させる制御回
路を動作させることにより、加圧ローラ3の表面温度低
下に起因するコールドオフセットを防止することができ
る。この定着装置によれば、実際のニップ部温度を検出
することで、定着ローラ2の加熱源を制御することがで
きる。図7は、この制御方法を示すフローチャートであ
る。
At the time of repeat copying, heat is taken by the paper and the temperature of the pressure roller 3 gradually decreases. When the surface temperature of the pressure roller 3 decreases, the metal layers 8a and 8b come into contact with each other.
Therefore, by utilizing this contact action as a switch, the control circuit that raises the temperature of the heating source of the fixing roller 2 is operated to prevent cold offset caused by the decrease in the surface temperature of the pressure roller 3. it can. According to this fixing device, the heating source of the fixing roller 2 can be controlled by detecting the actual nip temperature. FIG. 7 is a flowchart showing this control method.

【0027】実施例3(請求項3) 図8は定着装置の横断面図である。この定着装置では、
実施例1と同じく定着ローラ2の温度が定着時の温度に
なっていて(用紙なし)、加圧ローラ3が定着ローラ2
に圧接している時、各部屋6,7の気体が最も膨張して
おり、この時に耐熱性フィルム4a,4bが最も張って
いるようにする。
Embodiment 3 (Claim 3) FIG. 8 is a transverse sectional view of a fixing device. With this fixing device,
As in the first embodiment, the temperature of the fixing roller 2 is the temperature at the time of fixing (without paper), and the pressure roller 3 is the fixing roller 2.
The gas in each of the chambers 6 and 7 is the most expanded when it is pressed against, and the heat resistant films 4a and 4b are made to be the most expanded at this time.

【0028】リピートコピー時には用紙に熱を奪われて
加圧ローラ3の温度が徐々に低下する。加圧ローラ3の
表面温度が低下すると、金属層8aと8bが接触する。
したがって、この接触作用をスイッチとして利用するこ
とで、定着ローラ2(および加圧ローラ)の回転速度を
減少させる制御回路を動作させる。これにより、これら
のローラのニップ時間が長くなり、加圧ローラ3の表面
温度低下に起因するコールドオフセットを防止すること
ができる。この定着装置によれば、実際のニップ部温度
によって定着ローラ2および加圧ローラ3の回転速度を
制御することができる。なお、熱源1では、通常の温度
制御を行う。図9は、この制御方法を示すフローチャー
トである。
At the time of repeat copying, heat is taken by the paper and the temperature of the pressure roller 3 gradually decreases. When the surface temperature of the pressure roller 3 decreases, the metal layers 8a and 8b come into contact with each other.
Therefore, by utilizing this contact action as a switch, the control circuit for reducing the rotation speed of the fixing roller 2 (and the pressure roller) is operated. As a result, the nip time of these rollers becomes long, and cold offset due to a decrease in the surface temperature of the pressure roller 3 can be prevented. According to this fixing device, the rotational speeds of the fixing roller 2 and the pressure roller 3 can be controlled by the actual nip temperature. Note that the heat source 1 performs normal temperature control. FIG. 9 is a flowchart showing this control method.

【0029】実施例4(請求項4) 図10は定着装置の横断面図である。図11(a)は自
動開閉弁10の取付態様を示す側面図、同図(b)は自
動開閉弁10の取付部を示す正面図であり、11は気体
排出口を示す。この定着装置では、電磁弁等の自動開閉
弁10を、加圧ローラ3の内側の部屋6に連通させて設
け、金属層8aと8bとの接触により自動開閉弁10を
少し開放するように構成する。すなわち、実施例1と同
じく定着ローラ2の温度が定着時の温度になっていて
(用紙なし)、加圧ローラ3が定着ローラ2に圧接して
いる時、各部屋6,7の気体が最も膨張しており、この
時に耐熱性フィルム4a,4bが最も張っているように
する。
Embodiment 4 (Claim 4) FIG. 10 is a cross-sectional view of a fixing device. 11A is a side view showing a mounting mode of the automatic opening / closing valve 10, FIG. 11B is a front view showing a mounting portion of the automatic opening / closing valve 10, and 11 is a gas discharge port. In this fixing device, an automatic opening / closing valve 10 such as an electromagnetic valve is provided in communication with the chamber 6 inside the pressure roller 3, and the automatic opening / closing valve 10 is slightly opened by contact with the metal layers 8a and 8b. To do. That is, as in the first embodiment, the temperature of the fixing roller 2 is the temperature at the time of fixing (without paper), and when the pressure roller 3 is in pressure contact with the fixing roller 2, the gas in each chamber 6, 7 is the most. It is expanded, and at this time, the heat resistant films 4a and 4b are made to be the most stretched.

【0030】リピートコピー時には用紙に熱を奪われて
加圧ローラ3の温度が徐々に低下する。加圧ローラ3の
表面温度が低下すると、金属層8aと8bが接触する。
したがって、この接触作用をスイッチとして利用し、自
動開閉弁10を少し開放し、排出口11を介して内側の
部屋6の気体を僅かに排出する。これにより、定着ロー
ラ2と加圧ローラ3とのニップ幅が広がり、したがって
ニップ時間が長くなり、加圧ローラ3の表面温度低下に
起因するコールドオフセットを防止することができる。
この定着装置によれば、実際のニップ部の温度によって
ニップ時間を制御することができる。金属層8aと8b
が離れたならば、上記排出した量の気体を気体排出口1
1から導入しておく。熱源1では、通常の温度制御を行
う。また、図12は上記制御方法を示すフローチャート
である。
At the time of repeat copying, heat is taken by the paper and the temperature of the pressure roller 3 gradually decreases. When the surface temperature of the pressure roller 3 decreases, the metal layers 8a and 8b come into contact with each other.
Therefore, by utilizing this contact action as a switch, the automatic opening / closing valve 10 is slightly opened, and the gas in the inner chamber 6 is slightly discharged through the discharge port 11. As a result, the nip width between the fixing roller 2 and the pressure roller 3 is widened, so that the nip time is extended, and cold offset due to the decrease in the surface temperature of the pressure roller 3 can be prevented.
According to this fixing device, the nip time can be controlled by the actual temperature of the nip portion. Metal layers 8a and 8b
When the gas is separated, the gas discharged in the above amount is discharged into the gas discharge port 1
We will start from 1. The heat source 1 performs normal temperature control. FIG. 12 is a flowchart showing the above control method.

【0031】実施例5(請求項5) 図13は定着装置の横断面図である。この定着装置で
は、実施例1と同じく定着ローラ2の温度が定着時の温
度になっていて(用紙なし)、加圧ローラ3が定着ロー
ラ2に圧接している時、各部屋6,7の気体が最も膨張
しており、この時に耐熱性フィルム4a,4bが最も張
っているようにする。
Embodiment 5 (Claim 5) FIG. 13 is a cross-sectional view of a fixing device. In this fixing device, as in the first embodiment, the temperature of the fixing roller 2 is the temperature at the time of fixing (without paper), and when the pressure roller 3 is in pressure contact with the fixing roller 2, The gas is most expanded, and the heat resistant films 4a and 4b are made to be the most expanded at this time.

【0032】リピートコピー時には用紙に熱を奪われて
加圧ローラ3の温度が徐々に低下する。加圧ローラ3の
表面温度が低下すると、金属層8aと8bが接触する。
したがって、この接触作用をスイッチとして利用し、定
着ローラ2と加圧ローラ3の圧接力(ニップ圧力)を高
める制御回路を動作させてニップ圧を高める。これによ
り、加圧ローラ3の表面温度低下に起因するコールドオ
フセットを防止することができる。この定着装置によれ
ば、実際のニップ部の温度によって定着ローラ2と加圧
ローラ3とのニップ圧を制御することができる。ニップ
圧を高めるには、加圧ローラ3の内側および外側の部屋
6,7に気体を導入するなどの方法が採用できる。な
お、熱源1では、通常の温度制御を行う。図14は、上
記制御方法を示すフローチャートである。
At the time of repeat copy, heat is taken by the paper and the temperature of the pressure roller 3 gradually decreases. When the surface temperature of the pressure roller 3 decreases, the metal layers 8a and 8b come into contact with each other.
Therefore, by utilizing this contact action as a switch, the control circuit for increasing the pressure contact force (nip pressure) between the fixing roller 2 and the pressure roller 3 is operated to increase the nip pressure. As a result, it is possible to prevent cold offset caused by a decrease in the surface temperature of the pressure roller 3. According to this fixing device, the nip pressure between the fixing roller 2 and the pressure roller 3 can be controlled by the actual temperature of the nip portion. In order to increase the nip pressure, a method of introducing gas into the chambers 6 and 7 inside and outside the pressure roller 3 can be adopted. Note that the heat source 1 performs normal temperature control. FIG. 14 is a flowchart showing the above control method.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば以下の作用効果が得られる。 (1)請求項1の定着装置 定着時の加圧ローラ表面の温度低下によって、定着ロー
ラによる外筒圧接部を内筒側に変位させ、外筒を内筒に
接触・導通させてスイッチ作用が生じるようにしたの
で、このスイッチ作用を利用して定着ローラおよび/ま
たは加圧ローラの作動を適宜に制御することにより、定
着ローラと加圧ローラとのニップ部での用紙温度の部分
的低下に起因する、リピートコピー時の定着不良を防止
することができる。本発明では特に、用紙サイズがラン
ダムな場合であっても、用紙全面にわたって均一な定着
機能が得られる定着装置を提供することができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the following operational effects can be obtained. (1) When the temperature of the surface of the pressure roller at the time of fixing the fixing device of claim 1 is lowered, the outer cylinder pressure contact portion by the fixing roller is displaced to the inner cylinder side, and the outer cylinder is brought into contact with and electrically connected to the inner cylinder so that the switch action is performed. Since the switch action is used to appropriately control the operation of the fixing roller and / or the pressure roller, it is possible to partially reduce the paper temperature at the nip portion between the fixing roller and the pressure roller. It is possible to prevent defective fixing due to repeat copying. In particular, the present invention can provide a fixing device that can obtain a uniform fixing function over the entire surface of the paper even when the paper size is random.

【0034】(2)請求項2の定着装置 請求項1において定着ローラの熱源と、外筒および内筒
とを温度制御装置に連絡し、前記スイッチ作用により前
記温度制御装置を介して熱源の温度を適宜に上昇させる
ようにしたので、簡単な構成により自動的に、リピート
コピー時の定着不良を防止することができる。
(2) Fixing device of claim 2 In claim 1, the heat source of the fixing roller, the outer cylinder and the inner cylinder are connected to a temperature control device, and the temperature of the heat source is passed through the temperature control device by the switch action. Therefore, it is possible to automatically prevent the fixing failure at the time of repeat copying with a simple configuration.

【0035】(3)請求項3の定着装置 請求項1において定着ローラの回転駆動機構と、外筒お
よび内筒とを回転速度制御装置に連絡し、前記スイッチ
作用により前記回転速度制御装置を介して前記回転駆動
機構を制御して、定着ローラおよび加圧ローラの回転速
度を適宜に低下させるようにしたので、請求項2の定着
装置と同様の効果が得られる。
(3) Fixing device according to claim 3 In claim 1, the rotation driving mechanism of the fixing roller, the outer cylinder and the inner cylinder are connected to the rotation speed control device, and the switch action causes the rotation speed control device to intervene. By controlling the rotation driving mechanism to appropriately reduce the rotation speeds of the fixing roller and the pressure roller, the same effect as that of the fixing device according to the second aspect can be obtained.

【0036】(4)請求項4の定着装置 請求項1において、加圧ローラの内筒に熱膨張係数が正
の気体を充填するとともに、内筒内を自動開閉弁に連通
させ、該自動開閉弁の駆動部と、外筒および内筒とを開
閉弁制御装置に連絡し、前記スイッチ作用により開閉弁
制御装置を介して自動開閉弁の駆動部を制御して加圧ロ
ーラの内筒内の気体を適宜量排出するようにしたので、
請求項2の定着装置と同様の効果が得られる。
(4) Fixing device of claim 4 In claim 1, the inner cylinder of the pressure roller is filled with gas having a positive coefficient of thermal expansion, and the inside of the inner cylinder is communicated with an automatic opening / closing valve to automatically open / close the same. The drive unit of the valve and the outer cylinder and the inner cylinder are communicated to the on-off valve control device, and the drive unit of the automatic on-off valve is controlled by the switch action via the on-off valve control device to control the inside of the inner cylinder of the pressure roller. Since I tried to expel an appropriate amount of gas,
The same effect as the fixing device according to the second aspect can be obtained.

【0037】(5)請求項5の定着装置 請求項1において、前記スイッチ作用により定着ローラ
と加圧ローラとの圧接力を増大するようにしたので、請
求項2の定着装置と同様の効果が得られる。
(5) Fixing device according to claim 5 In claim 1, since the pressure contact force between the fixing roller and the pressure roller is increased by the switch action, the same effect as the fixing device according to claim 2 is obtained. can get.

【0038】(6)請求項6の画像形成装置、請求項7
の画像形成方法 請求項1〜5のいずれか一つの項に記載の定着装置によ
り電子写真方式の画像を形成するようにしたので、リピ
ートコピーの際に、定着特性の均一な画像を安定して形
成することができる。
(6) An image forming apparatus according to claim 6, claim 7
The image forming method is configured to form an electrophotographic image by the fixing device according to any one of claims 1 to 5, so that an image having uniform fixing characteristics can be stably formed during repeat copying. Can be formed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1の定着装置の構成を示す概略斜視図で
ある。
FIG. 1 is a schematic perspective view illustrating a configuration of a fixing device according to a first exemplary embodiment.

【図2】図1の横断面図である。2 is a cross-sectional view of FIG.

【図3】図2のA部拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of part A of FIG.

【図4】図1の定着装置の作用を説明する横断面図であ
る。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the operation of the fixing device in FIG.

【図5】図1の定着装置の作用を説明するフローチャー
トである。
FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation of the fixing device in FIG.

【図6】実施例2の定着装置の構成および作用を示す横
断面図である。
FIG. 6 is a transverse cross-sectional view showing the configuration and operation of the fixing device according to the second embodiment.

【図7】図6の定着装置の作用を説明するフローチャー
トである。
FIG. 7 is a flowchart illustrating the operation of the fixing device in FIG.

【図8】実施例3の定着装置の構成および作用を示す横
断面図である。
FIG. 8 is a transverse cross-sectional view showing the configuration and action of the fixing device according to the third embodiment.

【図9】図8の定着装置の作用を説明するフローチャー
トである。
9 is a flowchart illustrating the operation of the fixing device in FIG.

【図10】実施例4の定着装置の構成および作用を示す
横断面図である。
FIG. 10 is a transverse cross-sectional view showing the configuration and operation of the fixing device according to the fourth embodiment.

【図11】図10の定着装置における加圧ローラへの自
動開閉弁の取付態様を示すもので(a)は側面図、
(b)は定着装置の一部を示す正面図である。
11 is a side view showing the manner of mounting the automatic opening / closing valve to the pressure roller in the fixing device of FIG.
FIG. 3B is a front view showing a part of the fixing device.

【図12】図10の定着装置の作用を説明するフローチ
ャートである。
FIG. 12 is a flowchart illustrating an operation of the fixing device in FIG.

【図13】実施例5の定着装置の構成および作用を示す
横断面図である。
FIG. 13 is a lateral cross-sectional view showing the configuration and action of the fixing device according to the fifth embodiment.

【図14】図13の定着装置の作用を説明するフローチ
ャートである。
FIG. 14 is a flowchart illustrating an operation of the fixing device in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 熱源 2 定着ローラ 3 加圧ローラ 4a,4b 耐熱性フィルム 6 内側の部屋(気体充填室) 7 外側の部屋(気体充填室) 8a 外筒(金属層) 8b 内筒(金属層) 9 スペーサ 10 自動開閉弁(電磁弁) 11 気体排出口 1 heat source 2 fixing roller 3 pressure roller 4a, 4b heat resistant film 6 Inside room (gas filling room) 7 Outside room (gas filling room) 8a Outer cylinder (metal layer) 8b Inner cylinder (metal layer) 9 spacers 10 Automatic open / close valve (solenoid valve) 11 gas outlet

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 熱源を内蔵する定着ローラと、該定着ロ
ーラに圧接するように設置され該定着ローラの回転と協
働して回転する加圧ローラとを備え、用紙を前記定着ロ
ーラと前記加圧ローラとの間で圧接加熱しながら通過さ
せる定着装置において、前記加圧ローラでは、金属製の
外筒と金属製の内筒とを同心状に、かつ相互に適宜間隔
をあけて設け、外筒の外周面に耐熱性フィルムを被着し
て当該加圧ローラの外周面を形成し、外筒と内筒との間
隙に熱膨張係数が正の気体を充填して気体充填室を形成
し、内筒内には熱膨張係数が正の、気体または固体を充
填し、定着時の加圧ローラ表面の温度低下により、定着
ローラによる加圧ローラの外筒圧接部が内筒側に変位
し、外筒が内筒に接触してスイッチ作用が生じるように
したことを特徴とする定着装置。
1. A fixing roller having a built-in heat source, and a pressure roller that is installed so as to be in pressure contact with the fixing roller and that rotates in cooperation with the rotation of the fixing roller. In a fixing device that passes through a pressure roller while heating the pressure roller, a metal outer cylinder and a metal inner cylinder are concentrically provided at appropriate intervals from each other. A heat-resistant film is attached to the outer peripheral surface of the cylinder to form the outer peripheral surface of the pressure roller, and a gas having a positive coefficient of thermal expansion is filled in the gap between the outer cylinder and the inner cylinder to form a gas filling chamber. , The inner cylinder is filled with gas or solid with a positive coefficient of thermal expansion, and the temperature of the surface of the pressure roller during fixing lowers the outer cylinder pressure contact part of the pressure roller by the fixing roller to the inner cylinder side. , The outer cylinder comes into contact with the inner cylinder so that a switch action occurs. Fixing device.
【請求項2】 請求項1において定着ローラの熱源と、
加圧ローラの外筒および内筒とを温度制御装置に連絡
し、前記スイッチ作用により前記温度制御装置を介して
前記熱源を制御することにより定着ローラの温度を適宜
に上昇させることを特徴とする定着装置。
2. A heat source for a fixing roller according to claim 1,
An outer cylinder and an inner cylinder of the pressure roller are connected to a temperature control device, and the temperature of the fixing roller is appropriately raised by controlling the heat source via the temperature control device by the switch action. Fixing device.
【請求項3】 請求項1において定着ローラの回転駆動
機構と、外筒および内筒とを回転速度制御装置に連絡
し、前記スイッチ作用により前記回転速度制御装置を介
して定着ローラの回転駆動機構を制御して、定着ローラ
の回転速度を適宜に低下させることを特徴とする定着装
置。
3. The rotation driving mechanism of the fixing roller, the outer cylinder and the inner cylinder of the fixing roller are connected to a rotation speed control device, and the rotation operation mechanism of the fixing roller is operated by the switch action via the rotation speed control device. Is controlled to appropriately reduce the rotation speed of the fixing roller.
【請求項4】 請求項1において、加圧ローラの内筒に
熱膨張係数が正の気体を充填するとともに、内筒内を自
動開閉弁に連通させ、該自動開閉弁の駆動部と、外筒お
よび内筒とを開閉弁制御装置に連絡し、前記スイッチ作
用により開閉弁制御装置を介して自動開閉弁の駆動部を
制御して加圧ローラの内筒内の気体を適宜量排出するこ
とを特徴とする定着装置。
4. The automatic cylinder according to claim 1, wherein the inner cylinder of the pressure roller is filled with gas having a positive coefficient of thermal expansion, and the inside of the inner cylinder is communicated with the automatic opening / closing valve. Connecting the cylinder and the inner cylinder to the on-off valve control device, and controlling the drive unit of the automatic on-off valve via the on-off valve control device by the switch action to discharge an appropriate amount of gas in the inner cylinder of the pressure roller. Fixing device characterized by.
【請求項5】 請求項1において、前記スイッチ作用に
より定着ローラと加圧ローラとの圧接力を増大するよう
にしたことを特徴とする定着装置。
5. The fixing device according to claim 1, wherein the contact pressure between the fixing roller and the pressure roller is increased by the switch action.
【請求項6】 請求項1〜5のいずれか一つの項に記載
の定着装置を備えていることを特徴とする電子写真方式
の画像形成装置。
6. An electrophotographic image forming apparatus comprising the fixing device according to any one of claims 1 to 5.
【請求項7】 請求項1〜5のいずれか一つの項に記載
の定着装置により電子写真方式の画像を形成することを
特徴とする画像形成方法。
7. An image forming method, comprising forming an electrophotographic image by the fixing device according to claim 1. Description:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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