JP4172252B2

JP4172252B2 - Fixing apparatus and image forming apparatus

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Publication number: JP4172252B2
Application number: JP2002322657A
Authority: JP
Inventors: 浩松本
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2002-11-06
Filing date: 2002-11-06
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2022-11-06
Also published as: JP2004157314A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、定着装置および画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真方式によって可視画像を形成する画像形成装置においては、感光体上にトナー像を形成し、当該トナー像を転写手段によって転写材に転写し、転写材上のトナーを定着することにより可視画像が形成される。ここで、転写材の一面に転写されているトナーを当該転写材に定着させるために、転写材の一面に接する加熱ローラと、この加熱ローラに圧接されるよう配置された加圧ローラとを備えてなる定着装置が広く用いられている。
【０００３】
このような加熱ローラ型定着装置においては、始動時に加熱ローラが定着可能温度域に達するまでのウォームアップ時間を短縮するためには、肉厚が小さい加熱ローラを用いることが有効である。
【０００４】
しかし、肉厚が小さい加熱ローラにおいては、熱容量が小さいために、種々の条件の変動によって生ずる温度変化が大きいという問題がある。例えば、小幅サイズの転写材による画像形成動作が連続して行われたときには、加熱ローラの転写材が通過しない領域（以下、「転写材非通過領域」という。）における外周面では転写材により熱が奪われないために、この転写材非通過領域における温度が中央部領域の温度よりも相当に高くなって加熱ローラの外周面において長さ方向に大きな温度分布が生じ、これが原因となってオフセット現象等の問題が生じることがある。
【０００５】
一方、加熱ローラの長さ方向における端部領域においては、その放熱の程度が中央部領域よりも高いことにより、その温度が中央部領域よりも相当に低くなって加熱ローラの外周面において長さ方向に大きな温度分布が生じ、これが原因となって定着不良等の問題が生じることがある。
【０００６】
而して、従来においては、加熱ローラの外周面における温度分布を均一化するために、転写材非通過領域を冷却するための送風装置が設けられた構成の定着装置（例えば、特許文献１参照。）や、加熱ローラの外周面を覆うカバーに、当該加熱ローラの両端部上方に放熱用の窓が形成された構成の定着装置（例えば、特許文献２参照。）が用いられることが知られている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−１８１３８２号公報
【特許文献２】
特開平９−４４０２５号公報
【０００８】
しかし、これらの構成においては、例えば、画像形成待機モード時において、加熱ローラの端部領域の温度が中央部領域よりも低くなることを十分に抑止することができず、結局、加熱ローラの外周面の長さ方向において均一性の高い温度分布状態を得ることができない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、加熱ローラの長さ方向における端部領域の外周面について、その補助的加熱および適当な冷却が行われることによって、当該加熱ローラの外周面の長さ方向において均一性の高い温度分布状態を得ることができ、その結果、良好な定着を行うことができる定着装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、上記の定着装置を具えてなる画像形成装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の定着装置は、芯金の厚みが２ｍｍ以下の加熱ローラとこの加熱ローラに圧接される加圧ローラとからなる定着装置において、
空隙を介して加熱ローラの端部領域における外周面に沿って周方向に伸びるよう配設された風路形成部材と、この風路形成部材によって形成される空隙による風路を流れるよう冷却風を発生させる送風装置とが設けられると共に、当該風路形成部材における加熱ローラの外周面に対向する内面が熱反射面とされていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の定着装置は、芯金の厚みが２ｍｍ以下の加熱ローラとこの加熱ローラに圧接される加圧ローラとからなる定着装置において、
空隙を介して加熱ローラの端部領域における外周面に沿って周方向に伸びるよう配設された風路形成部材と、この風路形成部材によって形成される空隙による風路を流れるよう冷却風を発生させる送風装置とが設けられると共に、当該風路形成部材における加熱ローラの外周面に対向する内面が熱反射面とされており、
加熱ローラの中央部領域における外周面の中央部温度と、端部領域における外周面の端部温度との温度差によって、送風装置による送風量が制御されることを特徴とする。
【００１２】
本発明の画像形成装置は、以上の構成の定着装置を具えてなることを特徴とする。
【００１３】
本発明の画像形成装置は、感光体上にトナー像を形成し、当該トナー像を転写手段によって転写材に転写し、転写材上のトナーを、芯金の厚みが２ｍｍ以下の加熱ローラとこの加熱ローラに圧接される加圧ローラとからなる定着装置によって定着することにより可視画像が形成される構成を有し、画像形成条件を設定するための制御部を具えている画像形成装置において、
定着装置においては、空隙を介して加熱ローラの端部領域における外周面に沿って周方向に伸びるよう配設された風路形成部材と、この風路形成部材によって形成される空隙による風路を流れるよう冷却風を発生させる送風装置とが設けられると共に、当該風路形成部材における加熱ローラの外周面に対向する内面が熱反射面とされており、
制御部において設定された画像形成条件の内容によって、定着装置における送風装置による送風量が制御されることを特徴とする。
【００１４】
以上の構成においては、風路形成部材が設けられる加熱ローラの端部領域は、当該加熱ローラの長さ方向における中央位置からの離間距離が８０ｍｍ以上の領域であることが好ましい。
また、風路形成部材によって形成される風路の厚さが５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１５】
以上の構成においては、送風装置は、風路に冷却風を供給する送風ファンおよび風路から冷却風を排出する排風ファンの両方により構成されていることが好ましい。
また、送風ファンによる冷却風は、外部から取り入れられた空気であることが好ましい。
【００１６】
【作用】
本発明の加熱ローラ型定着装置においては、厚みが小さい加熱ローラを具えるものであっても、加熱ローラの端部領域における外周面の温度が中央部領域よりも高くなるような条件下では、当該端部領域が冷却されることにより、また、加熱ローラの端部領域における温度が中央部領域よりも低くなるような条件下では、風路形成部材の内面の熱反射によって当該端部領域に対して補助的加熱または保温が行われることにより、加熱ローラの外周面の長さ方向において均一性の高い温度分布状態を得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置の構成の概略を示す説明図、図２は、図１の画像形成装置における定着装置の構成の詳細を示す説明用断面図である。
【００１８】
この画像形成装置は、図１において矢印の方向に回転されるドラム状の感光体１０と、各々、この感光体１０の外周面領域にその回転方向に沿って配設された、感光体１０の表面を帯電させる帯電装置１１、感光体１０の表面を露光することにより潜像を形成する露光装置１２、トナーを含む現像剤により潜像を顕在化させてトナー像を形成する現像装置１３、感光体１０上のトナー像を転写領域において転写材に転写する転写装置１４、感光体１０から転写材を分離させる分離装置１５、並びに、転写領域を通過した感光体１０上の未転写トナーを除去するクリーニング装置１６を具えてなるものであり、転写装置１４より搬送される転写材上の未定着トナー像を定着させて可視画像を形成する定着装置１７が配設されている。
【００１９】
感光体１０は、例えば、ドラム状金属基体の外周面に、有機光導電体を含有させた樹脂よりなる感光層が形成されてなり、図１において紙面に対して垂直な方向に伸びる状態で配設されている。
【００２０】
転写装置１４は、感光体１０上のトナー像を、例えば普通紙からなる転写材に転写させるためのものであり、例えばコロトロン帯電器よりなるものが用いられる。
【００２１】
分離装置１５は、感光体１０に密着した状態にある転写材の電荷を除去することにより転写材を感光体１０から分離させるためのものであり、例えばコロトロン帯電器よりなるものが用いられる。
クリーニング装置１６は、例えば、感光体１０の回転方向における転写領域の下流側の位置において、先端部分が感光体１０の表面に当接されるよう設けられたゴムブレードを具えてなるものである。
【００２２】
定着装置１７は、図２に示されるように、転写材における未定着のトナー像が担持された面に接するよう配置された加熱ローラ３１と、この加熱ローラ３１の下面部に圧接されるよう設けられた加圧ローラ３２とを備えてなり、加熱ローラ３１と加圧ローラ３２との圧接部分により定着領域Ｎが形成されている。Ｑは転写材の搬送路である。
【００２３】
加熱ローラ３１は、例えばアルミニウム、鉄、銅などの金属のいずれかまたはそれらの合金からなる円筒状の芯金の表面に、例えばテトラフルオロエチレンとパープルオロアルコキシエチレンとの共重合体（ＰＦＡ）からなる離型性樹脂が外周面にコーティングされて離型層が形成されたものよりなり、図２において紙面に対して垂直な方向に伸びる状態で配設されている。この加熱ローラ３１においては、芯金の厚みは２ｍｍ以下であり、好ましくは１〜２ｍｍである。
また、加熱ローラ３１の芯金の内部には、例えば、図２において紙面に対して垂直な方向に伸びるよう配置されたハロゲンランプなどのヒータよりなる熱源が内蔵されている。
【００２４】
加圧ローラ３２は、例えばアルミニウム、鉄、銅などの金属のいずれかまたはそれらの合金からなる円筒状の芯金と、この芯金の外周面に形成された例えばシリコーンゴムからなる弾性層とからなり、その外周面には例えばＰＦＡからなる離型性樹脂がコーティングされて離型層が形成されている。
【００２５】
定着装置１７においては、図２および加熱ローラ３１の外周面の説明図である図３に示されるように、加熱ローラ３１の長さ方向における端部領域Ａの外周面に沿って、空隙Ｐを介して周方向に伸びるよう断面が円弧状に湾曲された風路形成部材３５が配設されている。
ここに、端部領域Ａは、加熱ローラ３１の長さ方向（図３において左右方向）における中央位置Ｍから長さ方向に離間した領域であって、その離間距離ａが８０ｍｍ以上となる領域である。また、風路形成部材３５と加熱ローラ３１との間に形成された空隙Ｐの厚さ、すなわち、風路形成部材３５の内面と加熱ローラ３１の外周面との離間距離は例えば５ｍｍ以下であり、好ましくは１〜５ｍｍであり、さらに好ましくは２〜３ｍｍである。
【００２６】
風路形成部材３５の内面は、加熱ローラ３１からの放射熱を反射する反射面とされている。具体的には、風路形成部材３５は内面が鏡面仕上げされたアルミニウム板など熱反射性表面を有する金属板や、熱反射性金属膜が設けられた樹脂板などよりなるものとされる。
【００２７】
また、定着装置１７においては、図２に示されるように、風路形成部材３５に係る空隙Ｐによって形成される風路の一端部における送風口Ｒは、加熱ローラ３１の外周面における定着領域Ｎの上流側の領域である接近領域Ｃ上に位置されており、この送風口Ｒには加熱ローラ３１の外周面に対して垂直な方向に伸びる送風ダクト３４が接続して設けられており、この送風ダクト３４には送風ファン３３が接続して設けられている。そして、送風ファン３３には、画像形成装置の筐体の外部に連通する空気取り入れダクト３８が接続されている。
【００２８】
また、風路の他端部における排風口Ｓは、定着領域Ｎの下流側の領域である通過領域Ｄ上において、送風口Ｒと排風口Ｓとにおける加熱ローラ３１の中心に対する開き角θの大きさが９０〜１８０°とされるよう位置されており、この排風口Ｓには接線方向に伸びる排風ダクト３６が接続して設けられており、この排風ダクト３６には排風ファン３７が接続して設けられている。
【００２９】
送風ファン３３および排風ファン３７の送風量は、各々、例えば０．２〜１．０ｍ³／ｍｉｎの範囲において可変とされている。
【００３０】
また、加熱ローラ３１の中央部領域Ｂには、その外周面の温度を検知する中央部温度センサが設けられると共に、端部領域Ａには、その外周面の温度を検知する端部温度センサが設けられている。中央部領域Ｂは、加熱ローラ３１の中央位置Ｍから長さ方向において一定の距離内にある領域であって、その中央距離ｂは例えば１０ｍｍである。
【００３１】
そして、例えば転写材のサイズ幅や連続画像形成枚数などの情報を入力するための入力機構と、この画像形成装置の動作状態を表示するための表示機構と、例えば入力機構における情報や画像形成装置の動作状態に従って画像形成動作（ＪＯＢ）などの画像形成条件を設定するための制御機構とからなる制御部が設けられている。
【００３２】
また、送風ファン３３および排風ファン３７によって構成される送風装置による送風量は、中央部温度センサによる中央部温度と端部温度センサによる端部温度との温度差によって制御される構成とされている。具体的には、中央部温度と端部温度との温度差について目標温度差が設定され、実際の温度差がこの目標温度差に近づくように送風量が制御され、例えば実際の温度差が目標温度差よりも大きいときには、実際の温度差が小さくなるように送風量が大きくされる制御が行われ、例えば実際の温度差が６０℃であり目標温度差が３０℃であるときには、送風量は０．５ｍ³／ｍｉｎに設定される。
【００３３】
以上の構成による画像形成装置においては、次のようにして画像形成動作が行われる。
すなわち、駆動源（図示せず）により感光体１０が回転され、この感光体１０が帯電装置１１によって所定の極性（例えば負極性）に帯電され、次いで、露光装置１２によって露光されることにより、照射箇所（露光領域）の電位が低下されて原稿画像に対応した潜像が感光体１０上に形成され、現像装置１３によってトナーが感光体１０上の潜像に付着してトナー像が形成される。転写装置１４によって感光体１０上のトナー像が転写材に転写された後、転写領域を通過した感光体１０上に残留する未転写トナーは、クリーニング装置１６により除去される。
【００３４】
一方、転写材が感光体１０から分離装置１５によって分離され、定着装置１７における定着領域Ｎに搬送されると、熱源によって加熱された加熱ローラ３１の熱が転写材に与えられると共に圧着されることにより、転写材上の転写トナー像が当該転写材に定着される。
以上において、加熱ローラ３１における芯金の厚みが２ｍｍ以下であることにより、始動時に加熱ローラ３１が定着可能温度域に達するまでのウォームアップ時間は短いものである。
【００３５】
而して、この加熱ローラ３１の端部領域Ａにおける温度が中央部領域Ｂよりも低くなるような条件下、例えば転写材に対して画像形成動作を行わない画像形成待機モード時においては、送風ファン３３および排風ファン３７が駆動されず、従って風路形成部材３５によって形成される風路に冷却風が送られない。この状態では、加熱ローラ３１からの放射熱が風路形成部材３５の内面により反射されるために端部領域Ａに対して補助的加熱または保温が行われる。一方、加熱ローラ３１の端部領域Ａにおける温度が中央部領域Ｂよりも高くなるような条件下、例えば小幅サイズの転写材に対する画像形成が連続して行われる時においては、送風ファン３３および排風ファン３７が駆動されて風路に冷却風が送られ、これにより加熱ローラ３１の端部領域Ａが冷却される。そして、以上の結果、加熱ローラ３１の外周面の長さ方向において均一性の高い温度分布状態を得ることができる。
【００３６】
以上において、送風装置による送風量が、加熱ローラ３１の中央部領域Ｂにおける中央部温度と端部領域Ａにおける端部温度との温度差によって制御されることにより、確実に加熱ローラ３１の外周面の長さ方向において均一性の高い温度分布状態を得ることができる。
【００３７】
また、風路形成部材３５によって形成される風路の厚さが５ｍｍ以下であることにより、加熱ローラ３１からの放射熱の広がりを防止することができるため、加熱ローラ３１の端部領域Ａにおける温度が中央部領域Ｂよりも低くなるような条件下では、当該加熱ローラ３１の端部領域Ａに対して十分な補助的加熱または保温が行われる。
【００３８】
さらに、送風ファン３３および排風ファン３７の両方が設けられていることにより、風路形成部材３５によって形成される風路への冷却風の供給と風路からの冷却風の排出との両方が行われるため、送風ファン３３または排風ファン３７のいずれか一方のみの場合に比して、冷却風の広がりを防止することができ高い冷却効果が得られる。
【００３９】
また、送風口Ｒにおける送風ダクト３４の伸びる方向が送風口Ｒ付近の加熱ローラ３１の外周面に対して垂直な方向であることにより、送風口Ｒにおいて加熱ローラ３１に接触される冷却風の量を大きくすることができ、また、排風口Ｓにおける排風ダクト３６の伸びる方向が加熱ローラ３１における接線方向であることにより、冷却風を風路から円滑に排出することができる。
【００４０】
さらに、送風口Ｒと排風口Ｓとにおける加熱ローラ３１の中心に対する開き角θが９０〜１８０°とされていることにより、風路を流れる冷却風が加熱ローラ３１に接触する時間を十分に確保することができ、したがって、加熱ローラ３１の端部領域Ａにおける温度が中央部領域Ｂよりも高くなるような条件下では、送風装置によって風路に冷却風が送られることによって加熱ローラ３１の端部領域Ａに対して十分な冷却が行われる。
【００４１】
また、本発明においては、送風装置による送風量は、制御部において設定された画像形成条件の内容によって制御される構成とすることができる。具体的には、例えば、連続画像形成枚数が多いときには送風装置における送風量が大きくなるように制御部によって制御され、例えば、縦送りのＡ４サイズの普通紙に対して画像形成が行われるときにおいて、連続画像形成枚数が１００枚のときには送風量は０．４ｍ³／ｍｉｎに設定される。
【００４２】
このような構成による画像形成装置においては、加熱ローラ３１の端部領域Ａを冷却するために送風装置から送られる冷却風の送風量が、制御部において設定された画像形成条件によって制御されることにより、加熱ローラ３１の外周面の長さ方向において均一性の高い温度分布状態を得ることができる。
【００４３】
以上の構成による画像形成装置においては、様々な変更を加えることができる。例えば、風路形成部材は加熱ローラの長さ方向における片方のみの端部領域の外周面に沿って配設されたものであってもよい。
【００４４】
【実施例】
以下に、本発明の実施例について具体的に説明する。
【００４５】
〔実施例１〕
図１および図２に示される構成からなり詳細が下記に示される画像形成装置においてテストを行った。
【００４６】
感光体としては、外径が８０ｍｍであるアルミニウム製のドラム状金属基体の外周面に、厚みが２５μｍの感光層が形成されてなる負帯電特性を有するものを用い、回転速度を３２０ｍｍ／ｓｅｃに設定した。
【００４７】
帯電装置としては、正放電特性を有し帯電電圧が−７５０Ｖであるスコロトロン帯電器よりなるもの、露光装置としては、表面標準出力が４９０μＷである半導体レーザー照射装置よりなるものを用いた。現像装置としては、現像スリーブの外径が４０ｍｍであり、現像バイアスが−６００Ｖである接触式現像器よりなるものを用い、トナーとしては、負帯電トナーを用いた。
転写装置としては、正放電特性を有するコロトロン帯電器よりなるもの、分離装置としては、負放電特性を有するコロトロン帯電器よりなるものを用いた。
【００４８】
定着装置としては、図２に示されるように、加熱ローラと加圧ローラとにより構成されるものを用い、加熱ローラは、長さが４００ｍｍ、外径が４０ｍｍ、厚さが０．７ｍｍの鉄からなる芯金の外周面に厚さが３０μｍのＰＦＡ樹脂がコーティングされて離型層が形成されたものを用い、加圧ローラとしては、長さが３３０ｍｍ、外径が４０ｍｍ、厚さが２ｍｍの鉄からなる芯金および厚さが５ｍｍのＬＴＶシリコーンからなる弾性層の外周面にＰＦＡ樹脂がコーティングされて離型層が形成されたものを用いた。
加熱ローラの芯金の内部に設けられた熱源としては、熱源分布が均一であり、長さが３２０ｍｍである誘導加熱方式のものを用い、この熱源により保温される加熱ローラの中央部領域における温度を１９０℃に設定した。
【００４９】
風路形成部材としては、加熱ローラの長さ方向における中央位置からの離間距離を１１０ｍｍに設定した端部領域の外周面に沿って、厚さを３ｍｍに設定した空隙を介して周方向に伸びるよう断面が円弧状に湾曲されたアルミニウムの薄板からなるものを用い、風路形成部材によって形成される風路の両端部である送風口と排風口とにおける加熱ローラの軸に対する開き角θを１２０°とした。
【００５０】
送風装置としては、各々、冷却風の送風量を０．２〜１．０ｍ³／ｍｉｎの範囲において可変制御することができる送風ファンおよび排風ファンの両方を用いた。送風ファンによる冷却風は、画像形成装置の筐体の外部に連通する空気取り入れダクトを介して外部から取り入れられた２５℃の空気であった。
【００５１】
そして、送風ファンおよび排風ファンにおける送風量を各々０．５ｍ³／ｍｉｎ、画像形成速度を毎分７０枚に設定して、縦送りのＡ４サイズの普通紙に対して連続して５００枚の画像形成を行った。このＡ４サイズの普通紙の幅は２１０ｍｍである。この連続画像形成動作の終了時において端部温度から中央部温度を引いた値で示される温度差（以下、「長さ方向温度差」という。）を表１に示す。
【００５２】
また、転写材に対して画像形成動作を行わない画像形成待機モード時において、この画像形成待機モード開始後５〜１０分間経過して加熱ローラにおける温度が安定した時（以下、「画像形成待機モード安定時」という。）における長さ方向温度差を表１に示す。
【００５３】
〔比較例１〕
風路形成部材と、送風ファンおよび排風ファンの両方とが除却されたこと以外は実施例１と同様の構成による画像形成装置において、実施例１と同様にテストを行った。
【００５４】
〔比較例２〕
送風ファンおよび排風ファンの両方が除却されたこと以外は実施例１と同様の構成による画像形成装置において、実施例１と同様にテストを行った。
【００５５】
〔比較例３〕
排風ファンのみが除却されたこと以外は実施例１と同様の構成による画像形成装置において、実施例１と同様にテストを行った。
【００５６】
〔比較例４〕
送風ファンのみが除却されたこと以外は実施例１と同様の構成による画像形成装置において、実施例１と同様にテストを行った。
以上の比較例１〜比較例４のテストにおいて、連続画像形成動作の終了時および画像形成待機モード安定時における長さ方向温度差を表１に示す。
【００５７】
定着装置において良好な定着を行うことができるための評価基準としては、加熱ローラの長さ方向温度差の絶対値が４０℃以下であることとされた。
【００５８】
【表１】

【００５９】
表１から明らかなように、画像形成待機モード安定時において、比較例１に示されるように、風路形成部材が除却された画像形成装置においては長さ方向温度差は−２５℃であるのに対し、実施例１および比較例２〜比較例４に示されるように、風路形成部材を具えた画像形成装置においては長さ方向温度差は−１０℃であった。これにより、風路形成部材が設けられることにより、加熱ローラの端部領域における温度が中央部領域よりも低くなるような条件下であっても、加熱ローラの外周面の長さ方向において均一性の高い温度分布状態を得ることができることが確認された。
【００６０】
また、連続画像形成動作終了時において、比較例１および比較例２に示されるように、送風ファンおよび排風ファンの両方が除却された画像形成装置においては長さ方向温度差は７０℃であり、比較例３および比較例４に示されるように、送風ファンまたは排風ファンのみを具えた画像形成装置においては長さ方向温度差はそれぞれ５５℃、６０℃であるのに対し、実施例１に示されるように、送風ファンおよび排風ファンの両方を具えた画像形成装置においては、長さ方向温度差は３０℃であり、定着装置において良好な定着を行うことができる評価基準範囲（この例の装置では４０℃）内の値であった。これにより、送風ファンおよび排風ファンの両方が設けられることにより、加熱ローラの端部領域における温度が中央部領域よりも高くなるような条件下であっても、加熱ローラの外周面の長さ方向において均一性の高い温度分布状態を得ることができたことが確認された。
【００６１】
〔実施例２〕
実施例１に示されたものと同様の構成を有する画像形成装置において、送風ファンおよび排風ファンにおける冷却風の送風量を、各々、表２に示される値に設定した他は実施例１と同様にして連続画像形成動作におけるテストを行った。この連続画像形成動作の終了時における長さ方向温度差を表２に示す。
【００６２】
【表２】

【００６３】
表２から明らかなように、送風ファンおよび排風ファンにおける送風量が大きくなると、加熱ローラにおける長さ方向温度差が小さくなることが確認された。すなわち、加熱ローラの中央部領域における温度を検知する中央部温度センサ、端部領域における温度を検知する端部温度センサおよび制御部を配設し、この制御部における画像形成条件として長さ方向温度差についての目標温度差を設定し、例えば実際の長さ方向温度差が目標温度差よりも大きいときには、送風ファンおよび排風ファンにおける送風量が大きくなり、実際の長さ方向温度差が目標温度差よりも小さいときには、送風量が小さくなるよう制御することにより、実際の長さ方向温度差を小さいものとすることができる。
具体的には、表２に示されるように、実際の長さ方向温度差が６０℃であり設定した目標温度差が３０℃であるときには、送風ファンおよび排風ファンにおける送風量が各々０．５ｍ³／ｍｉｎに設定される制御が行われることにより、長さ方向温度差が目標温度差である３０℃に近づけられ、定着装置において良好な定着を行うことができる評価基準範囲内の値とされることが確認された。
【００６４】
以上のように、長さ方向温度差によって送風ファンおよび排風ファンにおける送風量が制御されることにより、長さ方向温度差を小さくすることができ、したがって、加熱ローラの長さ方向において均一性の高い温度分布状態を得ることができることが確認された。
【００６５】
〔実施例３〕
実施例１に示されたものと同様の構成を有する画像形成装置において、送風ファンおよび排風ファンにおける送風量および連続画像形成枚数を、各々、表３に示される値に設定した他は実施例１と同様にして、連続画像形成動作におけるテストを行った。この連続画像形成動作の終了時における長さ方向温度差を表３に示す。
【００６６】
【表３】

【００６７】
表３から明らかなように、連続画像形成枚数が増えると加熱ローラにおける長さ方向温度差が大きくなることが確認された。
すなわち、加熱ローラの中央部領域における温度を検知する中央部温度センサ、端部領域における温度を検知する端部温度センサおよび制御部を配設し、この制御部における画像形成条件として長さ方向温度差についての目標温度差を設定し、実際の長さ方向温度差が目標温度差に近づくように連続画像形成枚数に対応する送風量が設定されるよう制御することにより、具体的には、表３に示されるように、例えば長さ方向温度差が３０℃となるように、連続画像形成枚数が５０枚までのときは送風量が０．２ｍ³／ｍｉｎに、画像形成枚数が１００枚のときは送風量が０．４ｍ³／ｍｉｎに、画像形成枚数が２００〜５００枚のときは送風量が０．５ｍ³／ｍｉｎに設定される制御が行われることにより、実際の長さ方向温度差が３０℃に近づけられ、定着装置において良好な定着を行うことができる評価基準範囲内の値とされることが確認された。
以上のように、制御部において設定された画像形成条件の内容によって送風ファンおよび排風ファンにおける送風量が制御されることにより、長さ方向温度差を小さくすることができ、したがって、加熱ローラの長さ方向において均一性の高い温度分布状態を得ることができることが確認された。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、加熱ローラの長さ方向における端部領域の外周面について、その補助的加熱および適当な冷却が行われることによって、当該加熱ローラの外周面の長さ方向において均一性の高い温度分布状態を得ることができ、その結果、良好な定着を行うことができる定着装置を提供することができる。
また、上記の定着装置を具えてなる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の構成の概略を示す説明図である。
【図２】図１の画像形成装置における定着装置の構成の詳細を示す説明用断面図である。
【図３】図２の加熱ローラの外周面の説明図である。
【符号の説明】
１０感光体
１１帯電装置
１２露光装置
１３現像装置
１４転写装置
１５分離装置
１６クリーニング装置
１７定着装置
３１加熱ローラ
３２加圧ローラ
３３送風ファン
３４送風ダクト
３５風路形成部材
３６排風ダクト
３７排風ファン
３８空気取り入れダクト
Ａ端部領域
Ｂ中央部領域
Ｃ接近領域
Ｄ通過領域
Ｍ中央位置
Ｎ定着領域
Ｐ空隙
Ｑ搬送路
Ｒ送風口
Ｓ排風口
ａ離間距離
ｂ中央距離
θ 開き角[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
In general, in an image forming apparatus that forms a visible image by an electrophotographic method, a toner image is formed on a photoreceptor, the toner image is transferred to a transfer material by a transfer unit, and the toner on the transfer material is fixed. A visible image is formed. Here, in order to fix the toner transferred on one surface of the transfer material to the transfer material, a heating roller in contact with the one surface of the transfer material and a pressure roller arranged to be in pressure contact with the heating roller are provided. The fixing device is widely used.
[0003]
In such a heating roller type fixing device, it is effective to use a heating roller having a small wall thickness in order to shorten the warm-up time until the heating roller reaches the fixable temperature range at the start.
[0004]
However, a heating roller with a small wall thickness has a problem that a temperature change caused by a change in various conditions is large because the heat capacity is small. For example, when an image forming operation is continuously performed using a transfer material of a small width size, heat is transferred by the transfer material on the outer peripheral surface in a region where the transfer material of the heating roller does not pass (hereinafter referred to as “transfer material non-passing region”). Therefore, the temperature in the non-passing area of the transfer material is considerably higher than the temperature in the central area, and a large temperature distribution is generated in the length direction on the outer peripheral surface of the heating roller, which causes offset. Problems such as phenomena may occur.
[0005]
On the other hand, in the end region in the length direction of the heating roller, the degree of heat radiation is higher than that in the central region, so that the temperature is considerably lower than that in the central region, and the length of the heat roller in the outer peripheral surface is long. A large temperature distribution occurs in the direction, which may cause problems such as fixing failure.
[0006]
Thus, conventionally, a fixing device having a configuration in which a blower for cooling the transfer material non-passing region is provided in order to make the temperature distribution on the outer peripheral surface of the heating roller uniform (see, for example, Patent Document 1). In addition, it is known that a fixing device (see, for example, Patent Document 2) having a structure in which heat radiating windows are formed above both ends of the heating roller is used for a cover that covers the outer peripheral surface of the heating roller. ing.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-5-181382
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-44025
[0008]
However, in these configurations, for example, in the image formation standby mode, it is not possible to sufficiently prevent the temperature of the end region of the heating roller from becoming lower than that of the central region. A highly uniform temperature distribution state cannot be obtained in the length direction of the surface.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made based on the circumstances as described above, and its purpose is to perform auxiliary heating and appropriate cooling of the outer peripheral surface of the end region in the length direction of the heating roller. Therefore, it is possible to provide a fixing device capable of obtaining a highly uniform temperature distribution state in the length direction of the outer peripheral surface of the heating roller and, as a result, performing good fixing.
Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus comprising the above-described fixing device.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The fixing device of the present invention includes: Cored In a fixing device including a heating roller having a thickness of 2 mm or less and a pressure roller pressed against the heating roller,
An air passage forming member disposed so as to extend in the circumferential direction along the outer peripheral surface in the end region of the heating roller through the air gap, and cooling air to flow through the air passage formed by the air gap formed by the air passage forming member. The air blower to be generated is provided, and the inner surface of the air path forming member facing the outer peripheral surface of the heating roller is a heat reflecting surface.
[0011]
The fixing device of the present invention includes: Cored In a fixing device including a heating roller having a thickness of 2 mm or less and a pressure roller pressed against the heating roller,
An air passage forming member disposed so as to extend in the circumferential direction along the outer peripheral surface in the end region of the heating roller through the air gap, and cooling air to flow through the air passage formed by the air gap formed by the air passage forming member. An air blower to be generated is provided, and an inner surface facing the outer peripheral surface of the heating roller in the air path forming member is a heat reflecting surface,
The amount of air blown by the blower is controlled by a temperature difference between the center temperature of the outer peripheral surface in the central region of the heating roller and the end temperature of the outer peripheral surface in the end region.
[0012]
The image forming apparatus according to the present invention includes the fixing device having the above-described configuration.
[0013]
The image forming apparatus of the present invention forms a toner image on a photoreceptor, transfers the toner image to a transfer material by a transfer unit, and transfers the toner on the transfer material to Cored A control unit for setting image forming conditions has a configuration in which a visible image is formed by fixing by a fixing device including a heating roller having a thickness of 2 mm or less and a pressure roller pressed against the heating roller. In the provided image forming apparatus,
In the fixing device, an air passage forming member arranged to extend in the circumferential direction along the outer peripheral surface in the end region of the heating roller through the air gap, and an air passage by the air gap formed by the air passage forming member. An air blower that generates cooling air to flow is provided, and an inner surface facing the outer peripheral surface of the heating roller in the air path forming member is a heat reflecting surface.
The amount of air blown by the blower in the fixing device is controlled according to the content of the image forming conditions set in the control unit.
[0014]
In the above configuration, the end region of the heating roller on which the air path forming member is provided is preferably a region having a separation distance of 80 mm or more from the central position in the length direction of the heating roller.
Moreover, it is preferable that the thickness of the air path formed by the air path forming member is 5 mm or less.
[0015]
In the above configuration, it is preferable that the blower device is constituted by both the blower fan that supplies the cooling air to the air passage and the exhaust fan that discharges the cooling air from the air passage.
Moreover, it is preferable that the cooling air by a ventilation fan is the air taken in from the outside.
[0016]
[Action]
In the heating roller type fixing device of the present invention, even if the heating roller has a small thickness, under the condition that the temperature of the outer peripheral surface in the end region of the heating roller is higher than the central region, Under the condition that the end region is cooled and the temperature in the end region of the heating roller is lower than that in the central region, the end region is affected by heat reflection from the inner surface of the air passage forming member. On the other hand, by performing auxiliary heating or heat retention, a highly uniform temperature distribution state can be obtained in the length direction of the outer peripheral surface of the heating roller.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of the configuration of an image forming apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is an explanatory sectional view showing details of the configuration of a fixing device in the image forming apparatus of FIG.
[0018]
This image forming apparatus includes a drum-shaped photoconductor 10 that is rotated in the direction of the arrow in FIG. 1, and each of the photoconductors 10 disposed on the outer peripheral surface area of the photoconductor 10 along the rotation direction. A charging device 11 for charging the surface, an exposure device 12 for forming a latent image by exposing the surface of the photoconductor 10, a developing device 13 for forming a toner image by exposing the latent image with a developer containing toner, a photosensitive device A transfer device 14 for transferring the toner image on the body 10 to the transfer material in the transfer region; a separation device 15 for separating the transfer material from the photoconductor 10; and untransferred toner on the photoconductor 10 that has passed through the transfer region. A cleaning device 16 is provided, and a fixing device 17 for fixing a non-fixed toner image on a transfer material conveyed from the transfer device 14 to form a visible image is provided.
[0019]
The photoconductor 10 is formed, for example, by forming a photosensitive layer made of a resin containing an organic photoconductor on the outer peripheral surface of a drum-shaped metal substrate, and extending in a direction perpendicular to the paper surface in FIG. It is installed.
[0020]
The transfer device 14 is for transferring the toner image on the photoreceptor 10 onto a transfer material made of, for example, plain paper, and for example, a transfer device made of a corotron charger is used.
[0021]
The separating device 15 is for separating the transfer material from the photoconductor 10 by removing the charge of the transfer material in close contact with the photoconductor 10, and for example, a device comprising a corotron charger is used.
The cleaning device 16 includes, for example, a rubber blade provided at a position downstream of the transfer region in the rotation direction of the photoconductor 10 so that the tip portion is in contact with the surface of the photoconductor 10.
[0022]
As shown in FIG. 2, the fixing device 17 is provided so as to be in pressure contact with a heating roller 31 disposed so as to be in contact with a surface on which an unfixed toner image is carried on a transfer material, and a lower surface portion of the heating roller 31. The fixing region N is formed by a pressure contact portion between the heating roller 31 and the pressure roller 32. Q is a transfer material conveyance path.
[0023]
The heating roller 31 is made of, for example, a copolymer (PFA) of tetrafluoroethylene and purple alkoxyethylene on the surface of a cylindrical core bar made of any metal such as aluminum, iron, copper, or an alloy thereof. The release resin is coated on the outer peripheral surface to form a release layer, and is arranged in a state extending in a direction perpendicular to the paper surface in FIG. In this heating roller 31, the thickness of the cored bar is 2 mm or less, preferably 1 to 2 mm.
In addition, a heat source including a heater such as a halogen lamp arranged to extend in a direction perpendicular to the paper surface in FIG. 2 is built in the core of the heating roller 31.
[0024]
The pressure roller 32 includes, for example, a cylindrical metal core made of any metal such as aluminum, iron, copper, or an alloy thereof, and an elastic layer made of, for example, silicone rubber formed on the outer peripheral surface of the metal core. Thus, a release layer is formed on the outer peripheral surface by coating a release resin made of, for example, PFA.
[0025]
In the fixing device 17, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, which is an explanatory view of the outer peripheral surface of the heating roller 31, the gap P is formed along the outer peripheral surface of the end region A in the length direction of the heating roller 31. An air passage forming member 35 whose cross section is curved in an arc shape so as to extend in the circumferential direction is provided.
Here, the end region A is a region separated in the length direction from the center position M in the length direction (left and right direction in FIG. 3) of the heating roller 31, and the separation distance a is 80 mm or more. is there. Further, the thickness of the gap P formed between the air path forming member 35 and the heating roller 31, that is, the separation distance between the inner surface of the air path forming member 35 and the outer peripheral surface of the heating roller 31 is, for example, 5 mm or less. The thickness is preferably 1 to 5 mm, more preferably 2 to 3 mm.
[0026]
The inner surface of the air path forming member 35 is a reflecting surface that reflects the radiant heat from the heating roller 31. Specifically, the air path forming member 35 is made of a metal plate having a heat reflecting surface such as an aluminum plate having a mirror-finished inner surface, a resin plate provided with a heat reflecting metal film, or the like.
[0027]
Further, in the fixing device 17, as shown in FIG. 2, the air blowing port R at one end portion of the air passage formed by the air gap P related to the air passage forming member 35 is a fixing region N on the outer peripheral surface of the heating roller 31. The air blowing port R is connected to a blower duct 34 extending in a direction perpendicular to the outer peripheral surface of the heating roller 31, A blower fan 33 is connected to the blower duct 34. The blower fan 33 is connected to an air intake duct 38 that communicates with the outside of the housing of the image forming apparatus.
[0028]
In addition, the air outlet S at the other end of the air path has a large opening angle θ with respect to the center of the heating roller 31 at the air outlet R and the air outlet S on the passage area D, which is an area downstream of the fixing area N. Is located at 90 to 180 °, and an exhaust duct 36 extending in a tangential direction is connected to the exhaust outlet S, and an exhaust fan 37 is provided in the exhaust duct 36. Connected and provided.
[0029]
The blowing amount of the blower fan 33 and the exhaust fan 37 is, for example, 0.2 to 1.0 m, respectively. ^Three In the range of / min.
[0030]
In addition, the central region B of the heating roller 31 is provided with a central temperature sensor that detects the temperature of the outer peripheral surface, and the end region A has an end temperature sensor that detects the temperature of the outer peripheral surface. Is provided. The central area B is an area that is within a certain distance in the length direction from the central position M of the heating roller 31, and the central distance b is, for example, 10 mm.
[0031]
For example, an input mechanism for inputting information such as the size width of the transfer material and the number of continuous image formations, a display mechanism for displaying the operation state of the image forming apparatus, and information and image forming apparatus for example in the input mechanism A control unit including a control mechanism for setting image forming conditions such as an image forming operation (JOB) according to the operation state is provided.
[0032]
Further, the amount of air blown by the blower configured by the blower fan 33 and the exhaust fan 37 is controlled by the temperature difference between the center temperature by the center temperature sensor and the end temperature by the end temperature sensor. Yes. Specifically, a target temperature difference is set for the temperature difference between the center temperature and the end temperature, and the air flow rate is controlled so that the actual temperature difference approaches the target temperature difference. For example, the actual temperature difference is the target temperature difference. When the temperature difference is larger than the temperature difference, control is performed to increase the air flow rate so that the actual temperature difference becomes smaller. For example, when the actual temperature difference is 60 ° C. and the target temperature difference is 30 ° C., the air flow rate is 0.5m ^Three / Min.
[0033]
In the image forming apparatus having the above configuration, an image forming operation is performed as follows.
That is, the photosensitive member 10 is rotated by a drive source (not shown), and the photosensitive member 10 is charged to a predetermined polarity (for example, negative polarity) by the charging device 11 and then exposed by the exposure device 12. The latent image corresponding to the original image is formed on the photoconductor 10 by lowering the potential of the irradiated area (exposure area), and the toner is attached to the latent image on the photoconductor 10 by the developing device 13 to form a toner image. The After the toner image on the photoconductor 10 is transferred to the transfer material by the transfer device 14, the untransferred toner remaining on the photoconductor 10 that has passed through the transfer region is removed by the cleaning device 16.
[0034]
On the other hand, when the transfer material is separated from the photoconductor 10 by the separation device 15 and conveyed to the fixing region N in the fixing device 17, the heat of the heating roller 31 heated by the heat source is applied to the transfer material and pressed. As a result, the transferred toner image on the transfer material is fixed to the transfer material.
In the above, since the thickness of the cored bar in the heating roller 31 is 2 mm or less, the warm-up time until the heating roller 31 reaches the fixable temperature range at the time of start-up is short.
[0035]
Thus, under the condition that the temperature in the end region A of the heating roller 31 is lower than that in the central region B, for example, in the image forming standby mode in which the image forming operation is not performed on the transfer material, The fan 33 and the exhaust fan 37 are not driven, so that the cooling air is not sent to the air passage formed by the air passage forming member 35. In this state, since the radiant heat from the heating roller 31 is reflected by the inner surface of the air path forming member 35, auxiliary heating or heat retention is performed on the end region A. On the other hand, when the temperature in the end region A of the heating roller 31 is higher than that in the central region B, for example, when image formation is continuously performed on a transfer material having a small width, the blower fan 33 and the exhaust fan 33 are exhausted. The wind fan 37 is driven and cooling air is sent to the air passage, whereby the end region A of the heating roller 31 is cooled. As a result, a highly uniform temperature distribution state can be obtained in the length direction of the outer peripheral surface of the heating roller 31.
[0036]
In the above, the outer peripheral surface of the heating roller 31 is surely controlled by controlling the amount of air blown by the blower by the temperature difference between the central temperature in the central region B of the heating roller 31 and the end temperature in the end region A. It is possible to obtain a temperature distribution state with high uniformity in the length direction.
[0037]
Moreover, since the spread of the radiant heat from the heating roller 31 can be prevented by the thickness of the air path formed by the air path forming member 35 being 5 mm or less, in the end region A of the heating roller 31. Under the condition that the temperature is lower than that of the central region B, sufficient auxiliary heating or heat retention is performed on the end region A of the heating roller 31.
[0038]
Furthermore, since both the blower fan 33 and the exhaust fan 37 are provided, both the supply of the cooling air to the air passage formed by the air passage forming member 35 and the discharge of the cooling air from the air passage are performed. Thus, as compared with the case of only one of the blower fan 33 and the exhaust fan 37, the spread of the cooling air can be prevented and a high cooling effect can be obtained.
[0039]
Further, since the direction in which the air duct 34 extends at the air outlet R is a direction perpendicular to the outer peripheral surface of the heating roller 31 near the air outlet R, the amount of cooling air that contacts the heating roller 31 at the air outlet R Further, since the direction in which the exhaust duct 36 extends at the exhaust port S is the tangential direction of the heating roller 31, the cooling air can be smoothly discharged from the air path.
[0040]
Furthermore, since the opening angle θ with respect to the center of the heating roller 31 at the air blowing port R and the air discharging port S is set to 90 to 180 °, sufficient time for the cooling air flowing through the air path to contact the heating roller 31 is ensured. Therefore, under the condition that the temperature in the end region A of the heating roller 31 is higher than that in the central region B, the cooling air is sent to the air path by the blower, so that the end of the heating roller 31 Sufficient cooling is performed on the partial area A.
[0041]
In the present invention, the amount of air blown by the blower can be controlled by the content of the image forming conditions set in the control unit. Specifically, for example, when the number of continuous image formations is large, the control unit controls the air blowing amount in the air blowing device to be large. For example, when image formation is performed on A4 size plain paper that is vertically fed. When the number of continuous image formations is 100, the blowing rate is 0.4 m ^Three / Min.
[0042]
In the image forming apparatus having such a configuration, the amount of cooling air sent from the blower to cool the end area A of the heating roller 31 is controlled by the image forming conditions set in the control unit. Thus, a highly uniform temperature distribution state can be obtained in the length direction of the outer peripheral surface of the heating roller 31.
[0043]
Various changes can be made in the image forming apparatus having the above configuration. For example, the air path forming member may be disposed along the outer peripheral surface of only one end region in the length direction of the heating roller.
[0044]
【Example】
Examples of the present invention will be specifically described below.
[0045]
[Example 1]
A test was performed in an image forming apparatus having the configuration shown in FIGS. 1 and 2 and the details shown below.
[0046]
As the photosensitive member, a photosensitive member having a negative charging characteristic in which a photosensitive layer having a thickness of 25 μm is formed on the outer peripheral surface of an aluminum drum-shaped metal substrate having an outer diameter of 80 mm is used, and the rotation speed is set to 320 mm / sec. Set.
[0047]
As the charging device, a device made of a scorotron charger having a positive discharge characteristic and a charging voltage of −750 V was used, and as the exposure device, a device made of a semiconductor laser irradiation device having a surface standard output of 490 μW was used. As the developing device, a developing device having a developing sleeve having an outer diameter of 40 mm and a developing bias of −600 V was used, and negatively charged toner was used as the toner.
As the transfer device, a device comprising a corotron charger having positive discharge characteristics was used, and as the separation device, a device comprising a corotron charger having negative discharge properties was used.
[0048]
As shown in FIG. 2, the fixing device is composed of a heating roller and a pressure roller. The heating roller has a length of 400 mm, an outer diameter of 40 mm, and a thickness of 0.7 mm. A cored bar made of PFA resin with a thickness of 30 μm coated on the outer peripheral surface is used, and the pressure roller has a length of 330 mm, an outer diameter of 40 mm, and a thickness of 2 mm. A core metal made of iron and an elastic layer made of LTV silicone having a thickness of 5 mm were coated with PFA resin to form a release layer.
As a heat source provided in the core of the heating roller, an induction heating method with a uniform heat source distribution and a length of 320 mm is used, and the temperature in the central region of the heating roller that is kept warm by this heat source. Was set to 190 ° C.
[0049]
The air path forming member extends in the circumferential direction through a gap whose thickness is set to 3 mm along the outer peripheral surface of the end region where the distance from the center position in the length direction of the heating roller is set to 110 mm. Using an aluminum thin plate whose cross section is curved in a circular arc shape, an opening angle θ with respect to the shaft of the heating roller at the air outlet and the air outlet that is both ends of the air passage formed by the air passage forming member is 120. °.
[0050]
As the air blower, the cooling air flow rate is 0.2 to 1.0 m, respectively. ^Three Both a blower fan and an exhaust fan that can be variably controlled in the range of / min were used. The cooling air from the blower fan was air at 25 ° C. taken from the outside through an air intake duct communicating with the outside of the casing of the image forming apparatus.
[0051]
And the amount of ventilation in a ventilation fan and an exhaust fan is 0.5m each. ^Three / Min, the image forming speed was set to 70 sheets per minute, and 500 sheets of images were continuously formed on A4 size plain paper that was fed vertically. The width of this A4 size plain paper is 210 mm. Table 1 shows a temperature difference (hereinafter referred to as a “length direction temperature difference”) indicated by a value obtained by subtracting the center temperature from the end temperature at the end of the continuous image forming operation.
[0052]
Further, in the image formation standby mode in which no image forming operation is performed on the transfer material, when the temperature of the heating roller becomes stable after 5 to 10 minutes have elapsed since the start of the image formation standby mode (hereinafter referred to as “image formation standby mode”). Table 1 shows the temperature difference in the longitudinal direction in the case of “when stable”.
[0053]
[Comparative Example 1]
A test was performed in the same manner as in Example 1 on an image forming apparatus having the same configuration as in Example 1 except that the air path forming member and both the blower fan and the exhaust fan were removed.
[0054]
[Comparative Example 2]
A test was performed in the same manner as in Example 1 on an image forming apparatus having the same configuration as in Example 1 except that both the blower fan and the exhaust fan were removed.
[0055]
[Comparative Example 3]
A test was performed in the same manner as in Example 1 on an image forming apparatus having the same configuration as in Example 1 except that only the exhaust fan was removed.
[0056]
[Comparative Example 4]
A test was performed in the same manner as in Example 1 on an image forming apparatus having the same configuration as in Example 1 except that only the blower fan was removed.
Table 1 shows the temperature difference in the length direction when the continuous image forming operation is completed and the image forming standby mode is stable in the tests of Comparative Examples 1 to 4 described above.
[0057]
As an evaluation standard for satisfactory fixing in the fixing device, the absolute value of the temperature difference in the length direction of the heating roller was determined to be 40 ° C. or less.
[0058]
[Table 1]

[0059]
As is apparent from Table 1, when the image formation standby mode is stable, as shown in Comparative Example 1, in the image forming apparatus in which the air passage forming member is removed, the temperature difference in the length direction is −25 ° C. On the other hand, as shown in Example 1 and Comparative Examples 2 to 4, in the image forming apparatus provided with the air path forming member, the temperature difference in the length direction was −10 ° C. As a result, the provision of the air passage forming member makes it possible to achieve uniformity in the length direction of the outer peripheral surface of the heating roller even under conditions where the temperature in the end region of the heating roller is lower than that in the central region. It was confirmed that a high temperature distribution state can be obtained.
[0060]
Further, as shown in Comparative Example 1 and Comparative Example 2 at the end of the continuous image forming operation, the lengthwise temperature difference is 70 ° C. in the image forming apparatus in which both the blower fan and the exhaust fan are removed. As shown in Comparative Example 3 and Comparative Example 4, in the image forming apparatus having only the blower fan or the exhaust fan, the temperature differences in the length direction are 55 ° C. and 60 ° C., respectively. As shown in FIG. 2, in the image forming apparatus including both the blower fan and the exhaust fan, the temperature difference in the length direction is 30 ° C., and the evaluation reference range (this can be achieved in the fixing device) In the example apparatus, the value was within 40 ° C. Thus, by providing both the blower fan and the exhaust fan, the length of the outer peripheral surface of the heating roller even under the condition that the temperature in the end region of the heating roller is higher than that in the central region. It was confirmed that a highly uniform temperature distribution state in the direction could be obtained.
[0061]
[Example 2]
In the image forming apparatus having the same configuration as that shown in the first embodiment, the cooling air flow rate in the blower fan and the exhaust fan is set to the values shown in Table 2, respectively. Similarly, a test in a continuous image forming operation was performed. Table 2 shows the temperature difference in the length direction at the end of the continuous image forming operation.
[0062]
[Table 2]

[0063]
As is apparent from Table 2, it was confirmed that the temperature difference in the length direction of the heating roller was reduced when the amount of air blown by the blower fan and the exhaust fan increased. That is, a central temperature sensor that detects the temperature in the central region of the heating roller, an end temperature sensor that detects the temperature in the end region, and a control unit are provided. When the target temperature difference is set for the difference, for example, when the actual length direction temperature difference is larger than the target temperature difference, the air flow rate in the blower fan and the exhaust fan becomes large, and the actual length direction temperature difference becomes the target temperature. When the difference is smaller than the difference, the actual temperature difference in the length direction can be reduced by controlling the air flow rate to be small.
Specifically, as shown in Table 2, when the actual temperature difference in the length direction is 60 ° C. and the set target temperature difference is 30 ° C., the air blowing amounts in the blower fan and the exhaust fan are respectively 0. 5m ^Three By performing the control set to / min, the temperature difference in the length direction is brought close to the target temperature difference of 30 ° C., and is set to a value within the evaluation reference range in which good fixing can be performed in the fixing device. It was confirmed.
[0064]
As described above, the air flow rate in the blower fan and the exhaust fan is controlled by the temperature difference in the length direction, so that the temperature difference in the length direction can be reduced, and therefore the uniformity in the length direction of the heating roller. It was confirmed that a high temperature distribution state can be obtained.
[0065]
Example 3
In the image forming apparatus having the same configuration as that shown in the first embodiment, except that the air blowing amount and the continuous image forming number in the blower fan and the exhaust fan are set to the values shown in Table 3, respectively. The test in the continuous image forming operation was conducted in the same manner as in 1. Table 3 shows the temperature difference in the length direction at the end of the continuous image forming operation.
[0066]
[Table 3]

[0067]
As is apparent from Table 3, it was confirmed that the temperature difference in the length direction of the heating roller increases as the number of continuous image formations increases.
That is, a central temperature sensor that detects the temperature in the central region of the heating roller, an end temperature sensor that detects the temperature in the end region, and a control unit are provided. By setting a target temperature difference for the difference and controlling the air flow rate corresponding to the number of continuous image formations so that the actual temperature difference in the length direction approaches the target temperature difference, specifically, the table As shown in FIG. 3, for example, when the number of continuous image formation is up to 50 so that the temperature difference in the length direction is 30 ° C., the air flow rate is 0.2 m. ^Three / Min., When the number of images formed is 100, the blowing rate is 0.4 m. ^Three / Min., When the number of image forming sheets is 200 to 500, the blowing rate is 0.5 m. ^Three By performing the control set to / min, it is confirmed that the actual temperature difference in the length direction is brought close to 30 ° C., and the value is within the evaluation reference range in which good fixing can be performed in the fixing device. It was done.
As described above, the air flow rate in the blower fan and the exhaust fan is controlled according to the content of the image forming conditions set in the control unit, so that the temperature difference in the length direction can be reduced. It was confirmed that a temperature distribution state with high uniformity in the length direction can be obtained.
[0068]
【The invention's effect】
According to the present invention, the auxiliary surface and the appropriate cooling are performed on the outer peripheral surface of the end region in the length direction of the heating roller, thereby providing high uniformity in the length direction of the outer peripheral surface of the heating roller. A temperature distribution state can be obtained, and as a result, it is possible to provide a fixing device that can perform good fixing.
In addition, an image forming apparatus including the above-described fixing device can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of a configuration of an image forming apparatus according to the present invention.
2 is a cross-sectional view illustrating details of a configuration of a fixing device in the image forming apparatus of FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram of an outer peripheral surface of the heating roller in FIG. 2;
[Explanation of symbols]
10 photoconductor
11 Charging device
12 Exposure equipment
13 Development device
14 Transfer device
15 Separation device
16 Cleaning device
17 Fixing device
31 Heating roller
32 Pressure roller
33 Blower fan
34 Air duct
35 Air channel forming member
36 Exhaust duct
37 Exhaust fan
38 Air intake duct
A End area
B Central area
C approach area
D Passing area
M Center position
N fixing area
P gap
Q transport path
R Air outlet
S exhaust vent
a Separation distance
b Center distance
θ opening angle

Claims

In a fixing device comprising a heating roller having a core metal thickness of 2 mm or less and a pressure roller pressed against the heating roller,
An air passage forming member disposed so as to extend in the circumferential direction along the outer peripheral surface in the end region of the heating roller through the air gap, and cooling air to flow through the air passage formed by the air gap formed by the air passage forming member. A fixing device characterized in that an air blower to be generated is provided, and an inner surface of the air path forming member facing the outer peripheral surface of the heating roller is a heat reflecting surface.

In a fixing device comprising a heating roller having a core metal thickness of 2 mm or less and a pressure roller pressed against the heating roller,
An air passage forming member disposed so as to extend in the circumferential direction along the outer peripheral surface in the end region of the heating roller through the air gap, and cooling air to flow through the air passage formed by the air gap formed by the air passage forming member. An air blower to be generated is provided, and an inner surface facing the outer peripheral surface of the heating roller in the air path forming member is a heat reflecting surface,
A fixing device in which an air blowing amount by a blower is controlled by a temperature difference between a central portion temperature of an outer peripheral surface in a central region of the heating roller and an end portion temperature of an outer peripheral surface in an end region.

The end region of the heating roller provided with the air path forming member is a region having a separation distance of 80 mm or more from the center position in the length direction of the heating roller. Fixing device.

The fixing device according to any one of claims 1 to 3, wherein a thickness of the air passage formed by the air passage forming member is 5 mm or less.

The blower device includes both a blower fan that supplies cooling air to the air passage and an exhaust fan that discharges cooling air from the air passage. Fixing device.

The fixing device according to claim 5, wherein the cooling air by the blower fan is air taken from outside.

An image forming apparatus comprising the fixing device according to claim 1.

A toner image is formed on the photosensitive member, the toner image is transferred to a transfer material by a transfer unit, and the toner on the transfer material is pressed against a heating roller having a core metal thickness of 2 mm or less and the heating roller. In an image forming apparatus having a configuration in which a visible image is formed by fixing by a fixing device including a roller, and including a control unit for setting image forming conditions.
In the fixing device, an air passage forming member arranged to extend in the circumferential direction along the outer peripheral surface in the end region of the heating roller through the air gap, and an air passage by the air gap formed by the air passage forming member. An air blower that generates cooling air to flow is provided, and an inner surface facing the outer peripheral surface of the heating roller in the air path forming member is a heat reflecting surface.
An image forming apparatus characterized in that the amount of air blown by a blower in the fixing device is controlled according to the contents of image forming conditions set in the control unit.

9. The image forming apparatus according to claim 8, wherein the end region of the heating roller provided with the air path forming member is a region having a distance of 80 mm or more from a central position in the length direction of the heating roller. .

The image forming apparatus according to claim 8 or 9, wherein a thickness of the air passage formed by the air passage forming member is 5 mm or less.

The blower device is configured by both a blower fan that supplies cooling air to the air passage and an exhaust fan that discharges cooling air from the air passage. Image forming apparatus.

The image forming apparatus according to claim 11, wherein the cooling air by the blower fan is air taken from outside.

As the number of continuous image formation increases, the control unit The image forming apparatus according to claim 8, wherein an air blowing amount is increased.

The control unit can set a target temperature difference for a temperature difference in the length direction between the central temperature of the outer peripheral surface in the central region of the heating roller and the end temperature of the outer peripheral surface in the end region. Control is performed such that the air flow rate is increased when the temperature difference in the length direction is larger than the target temperature difference, and the air flow rate is decreased when the actual temperature difference in the length direction is smaller than the target temperature difference. The image forming apparatus according to claim 8.