JP4897395B2 - Fixing device and image forming apparatus having the same - Google Patents

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本発明は、用紙(記録媒体)に粉体粒子状の像形成物質(トナー)で形成された未定着画像を定着する定着装置、及びこの定着装置を備える複写機、プリンタ、ファクシミリ、印刷機等の画像形成装置に関するものである。   The present invention relates to a fixing device that fixes an unfixed image formed of a powder particle-like image forming substance (toner) on a sheet (recording medium), and a copying machine, printer, facsimile, printing machine, and the like provided with this fixing device. The present invention relates to an image forming apparatus.

複写機、ファクシミリ、プリンタ、さらには印刷機などの画像形成装置においては、記録媒体などの用紙(シート)上に転写されて担持されている未定着画像を加熱定着することにより複写物や記録物を得ることができる。また、記録媒体の種類も多岐にわたっている。
電子写真方式のカラー画像形成装置に用いられる定着装置は、加熱及び加圧すべき用紙上に転写された未定着画像のトナー厚さがモノクロ画像形成時に比較して厚いことから、トナーの溶融性能だけでなく、定着ローラからの分離性、発色性、光沢度、光沢ムラ等の画質面でもモノクロ画像よりも高い要求がなされている。
In image forming apparatuses such as copying machines, facsimile machines, printers, and printing machines, copies and recorded articles are obtained by heating and fixing an unfixed image transferred and carried on a sheet (sheet) such as a recording medium. Can be obtained. There are also various types of recording media.
The fixing device used in the electrophotographic color image forming apparatus has only the toner melting performance because the toner thickness of the unfixed image transferred onto the paper to be heated and pressed is thicker than that at the time of monochrome image formation. In addition, image quality such as separation from the fixing roller, color developability, glossiness, gloss unevenness, and the like are in higher demand than monochrome images.

このため、従来のカラー画像形成装置用の定着装置では、互いに圧接して定着ローラを構成する加熱ローラ及び加圧ローラのそれぞれに弾性層(ゴム層等)を配置し、用紙搬送方向における加熱ローラと加圧ローラとの定着ニップ幅がモノクロ画像形成装置用の定着装置に比較して広くされている。
また、加熱ローラ側の弾性層の厚みを加圧ローラよりも厚くすることで、定着ニップの排紙方向を記録媒体の画像面と異なる方向にして分離性のマージンを上げている。
さらには、補助的な分離部材として分離爪や分離板等で強制的に加熱ローラから記録媒体を剥離するものもある。 さらに、トナー像と接触する面に弾性層を設けることで、トナー像の凹凸に追従して均一に接触することで、光沢ムラや色ムラなどを防止できる。このように、従来技術では、定着装置における不都合に対して種々の提案がなされている(例えば、特許文献1乃至6参照)。
For this reason, in a conventional fixing device for a color image forming apparatus, an elastic layer (rubber layer or the like) is disposed on each of a heating roller and a pressure roller that are in pressure contact with each other to form a fixing roller, and the heating roller in the paper conveyance direction The width of the fixing nip between the pressure roller and the pressure roller is wider than that of a fixing device for a monochrome image forming apparatus.
Further, the thickness of the elastic layer on the heating roller side is made thicker than that of the pressure roller, so that the paper discharge direction of the fixing nip is different from the image surface of the recording medium, thereby increasing the separation margin.
Furthermore, there is also an auxiliary separating member that forcibly separates the recording medium from the heating roller with a separation claw or a separation plate. Further, by providing an elastic layer on the surface in contact with the toner image, it is possible to prevent uneven gloss and color unevenness by following the unevenness of the toner image and making uniform contact. As described above, in the prior art, various proposals have been made for problems in the fixing device (see, for example, Patent Documents 1 to 6).

定着装置では加熱ローラが大容量の熱源を用いて加熱され、加熱ローラ表面がカラートナーを充分に溶融できる設定温度に達することで、ウォームアップが終了して画像形成装置が画像形成可能な状態となる。加熱ローラに弾性層を備えると加熱ローラの加熱開始からウォームアップ終了まで長時間を要し、画像形成装置の省電力化及び高速化の要請に対処できない。
このような問題を解決するために、モノクロ画像形成用の定着装置と同様に0.3〜3.0mmの肉厚のアルミ管、又は0.3〜3mmの肉厚の鉄管等に0.1〜3.0mmのシリコンゴムなどの弾性層を設け、さらに、離型性向上のための表面コート(例えば、PFAやPTFE)を施した薄肉の加熱ローラと、定着ニップ幅を確保するために、加圧ローラ側には3.0〜10.0mmのシリコンゴムや発泡シリコンゴムなどの弾性層を用いた定着装置がある。
In the fixing device, the heating roller is heated using a large-capacity heat source, and when the surface of the heating roller reaches a set temperature at which the color toner can be sufficiently melted, the warm-up is completed and the image forming apparatus can form an image. Become. If the heating roller is provided with an elastic layer, it takes a long time from the start of heating of the heating roller to the end of warm-up, and it is not possible to cope with the demand for power saving and high speed of the image forming apparatus.
In order to solve such a problem, 0.1 to 3.0 mm thick aluminum pipe or 0.3 to 3 mm thick iron pipe as in the case of the fixing device for monochrome image formation. In order to secure a thin heating roller provided with an elastic layer such as silicon rubber of ~ 3.0 mm and further having a surface coat (for example, PFA or PTFE) for improving releasability, and a fixing nip width, On the pressure roller side, there is a fixing device using an elastic layer such as silicon rubber or foamed silicon rubber of 3.0 to 10.0 mm.

強度を向上するために、加熱ローラ内部にリブを設けているのもある。この場合、加熱ローラの熱容量が小さく、また、弾性層も薄いため、昇温時間が比較的短くなり、省電力化が可能である。
ところが、カラー画像形成用の定着装置では、上述のように、加熱ローラの弾性層が加圧ローラの弾性層よりも薄いため、定着ニップの排紙方向が加熱ローラ側になってしまい、用紙上のトナー像が加熱ローラに接触したまま排紙され、巻き付きジャムを発生する場合がある。前述の分離爪や分離板により強制的に剥離したとしても、巻き付き力が大きいと、画像面に擦りキズが発生し、画質を著しく低下させる場合がある。
In order to improve the strength, a rib is provided inside the heating roller. In this case, since the heat capacity of the heating roller is small and the elastic layer is thin, the temperature rise time is relatively short, and power saving can be achieved.
However, in the fixing device for color image formation, as described above, the elastic layer of the heating roller is thinner than the elastic layer of the pressure roller. In some cases, the toner image is discharged while being in contact with the heating roller, and a winding jam occurs. Even if the separation claw or separation plate forcibly peels off, if the wrapping force is large, the image surface may be scratched and the image quality may be significantly reduced.

そこで、用紙搬送方向における加圧ローラの下流側で加熱ローラに圧接する剥離ローラを設け、加熱ローラ、加圧ローラ及び剥離ローラの3本のローラで定着ローラを構成した画像形成用の定着装置が特許文献1で提案されている。
また、剥離ローラの外径を加熱ローラの外径よりも小さくし、また、剥離ローラの表面硬度は加熱ローラの表面硬度と同等以上にされている。これは、1対のローラ間を通過した用紙は、外径の小さいローラの周面に巻き付こうとすることと、加熱ローラの周面における弾性体を剥離ローラの周面となすニップ部分で凹状に変形させて用紙を剥離ローラ側に向かわせるためである。
Therefore, there is provided a fixing device for image formation in which a separation roller that is in pressure contact with the heating roller is provided on the downstream side of the pressure roller in the sheet conveying direction, and the fixing roller is configured by three rollers of the heating roller, the pressure roller, and the separation roller. This is proposed in Patent Document 1.
Further, the outer diameter of the peeling roller is made smaller than the outer diameter of the heating roller, and the surface hardness of the peeling roller is equal to or higher than the surface hardness of the heating roller. This is because the paper that has passed between the pair of rollers tries to wrap around the peripheral surface of the roller having a small outer diameter, and the nip portion where the elastic body on the peripheral surface of the heating roller becomes the peripheral surface of the peeling roller. This is because the sheet is deformed into a concave shape and the sheet is directed toward the peeling roller.

加圧ローラの周面を加熱ローラの周面に比較して充分に柔軟に構成して広いニップ幅を確保することでカラートナーの溶融性を高めるとともに、剥離ローラによって加熱ローラの周面に対するトナーの離形性及び用紙の剥離性を高めることができる。
また、剥離ローラの外径を加熱ローラよりも小さくする必要があるために、剥離ローラを加熱ローラに押圧する際に撓みが生じ、剥離ローラと加熱ローラのなす剥離ニップ幅が均一にならず、安定した用紙分離性が確保できない場合がある。
特許文献2および3には、ニップ部下流で定着ローラに押し当てる熱供給ローラ、定着ローラとニップ部を形成する剥離部材が記載されている。また、このような剥離ニップの不均一を防止するために、特許文献4乃至6では、剥離ローラが加熱ローラとなすニップとは略逆側からバックアップローラで押し付けて撓みを防止している。
実開平4−87866号公報 特開2003−005551公報 特開2004−085625公報 特開2005−195649公報 特開2005−173030公報 特開2005−173032公報
The peripheral surface of the pressure roller is sufficiently flexible compared to the peripheral surface of the heating roller to ensure a wide nip width, thereby enhancing the melting property of the color toner, and the toner on the peripheral surface of the heating roller by the peeling roller. The releasability of the paper and the peelability of the paper can be improved.
Further, since it is necessary to make the outer diameter of the peeling roller smaller than that of the heating roller, bending occurs when pressing the peeling roller against the heating roller, and the width of the peeling nip formed by the peeling roller and the heating roller is not uniform, In some cases, it is not possible to ensure stable paper separation.
Patent Documents 2 and 3 describe a heat supply roller that is pressed against the fixing roller downstream of the nip portion, and a peeling member that forms the nip portion with the fixing roller. Further, in order to prevent such unevenness of the peeling nip, in Patent Documents 4 to 6, the peeling roller is pressed by a backup roller from a substantially opposite side to the nip formed as a heating roller to prevent bending.
Japanese Utility Model Publication No. 4-87866 JP 2003-005551 A JP 2004-085625 A JP 2005-195649 A JP 2005-173030 A JP 2005-173032 A

しかしながら、昇温時間を短縮するために、加熱ローラが薄肉化され、熱容量が低減されているため、特許文献4乃至6の場合においては、用紙幅が狭い用紙を連続的に通紙すると、通紙領域である加熱ローラの中央部の温度は下がり、非通紙領域である端部が高温になってしまう。
この状態で幅が広い用紙を通紙すると端部が高温のため、光沢ムラやトナーのホットオフセットなどを発生させ、画質を著しく劣化させることになる。また、加熱ローラ自体の弾性層や離型層も高温で劣化、破壊する恐れがある。
However, since the heating roller is thinned and the heat capacity is reduced in order to shorten the heating time, in the case of Patent Documents 4 to 6, if paper having a narrow paper width is continuously passed, The temperature of the central portion of the heating roller, which is the paper region, decreases, and the end portion, which is the non-paper passing region, becomes high temperature.
If a wide sheet is passed in this state, the edge portion is at a high temperature, so uneven glossiness or hot offset of toner occurs, and the image quality is significantly degraded. In addition, the elastic layer and the release layer of the heating roller itself may be deteriorated and destroyed at a high temperature.

また、特許文献2および3では、熱供給ローラ又は剥離部材と定着ローラでなすニップ部へ用紙は通過せず、また、軸方向の熱を均一化するという機能、熱を均一化するための具体的な手段については記載されておらず、定着部材や剥離部材の軸方向の温度のバラツキ、用紙の分離と端部昇温防止についても記載されていない。また、薄肉の加熱ローラを用いた場合、熱容量が小さいため、連続通紙時に、用紙幅によって軸方向の温度ムラが起き、光沢ムラや定着不良が発生し易い。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、加熱ローラの軸方向の温度ムラを全域にわたって均一にし、用紙サイズによらず、省エネルギかつ低コストで高画質の画像を得る定着装置、及びこの定着装置を備えた画像形成装置を提供することにある。
Further, in Patent Documents 2 and 3, the paper does not pass through the nip portion formed by the heat supply roller or the peeling member and the fixing roller, and the function of making the heat in the axial direction uniform, the concrete for making the heat uniform No specific means is described, and neither the temperature variation in the axial direction of the fixing member or the peeling member, nor the separation of the paper and the prevention of the temperature rise at the edge are described. In addition, when a thin heating roller is used, since the heat capacity is small, temperature unevenness in the axial direction occurs depending on the paper width during continuous paper passing, and gloss unevenness and poor fixing are likely to occur.
Accordingly, an object of the present invention is to fix the temperature unevenness in the axial direction of the heating roller in the entire region in consideration of the above-described situation, and to obtain a high-quality image at low energy and low cost regardless of the paper size. And an image forming apparatus including the fixing device.

上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、耐熱弾性層を有する定着ローラと、この定着ローラに圧接する加圧部材と、前記定着ローラと前記加圧部材で形成する第1ニップの下流側で、前記定着ローラに圧接して第2ニップを形成しかつ前記耐熱弾性層を変形させることで前記定着ローラから用紙を分離する分離部材を有する定着装置において、前記分離部材が軸方向の熱均一化部材であり、該熱均一化部材を構成する材料は、少なくとも金属もしくは金属に埋め込まれたヒートパイプと、硬質断熱材の組み合わせであることを特徴とする。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1記載の定着装置において、前記ヒートパイプは複数で構成されることを特徴とする。
また、請求項3に記載の発明は、請求項1または2記載の定着装置において、前記分離部材がクラウン形状のローラであることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, a first aspect of the present invention is a fixing roller having a heat-resistant elastic layer, a pressure member in pressure contact with the fixing roller, a fixing roller and the pressure member. In the fixing device having a separation member that forms a second nip by being pressed against the fixing roller at a downstream side of one nip and separates the sheet from the fixing roller by deforming the heat-resistant elastic layer, the separation member includes: heat equalizing member der axial is, the material constituting the heat equalizing member is characterized by a heat pipe embedded in at least a metal or metal, a combination of hard insulation.
According to a second aspect of the present invention, in the fixing device according to the first aspect, the heat pipe includes a plurality of heat pipes .
According to a third aspect of the present invention, in the fixing device according to the first or second aspect, the separation member is a crown-shaped roller .

また、請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか1項記載の定着装置を備えた画像形成装置を特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus including the fixing device according to any one of the first to third aspects .

本発明によれば、用紙幅が狭い場合に、非通紙領域と通紙領域の温度差が大きくなった場合でも、分離部材を金属等の高熱伝導の熱均一化部材で構成することで軸方向の熱を均一化できるため、画像の光沢度差(光沢ムラ)、ホットオフセット(定着不良)等の異常画像を防止でき、また、定着ローラ自体の寿命を延ばすことができる。   According to the present invention, when the paper width is narrow, even when the temperature difference between the non-sheet passing area and the sheet passing area becomes large, the separation member is made of a heat uniformizing member having high thermal conductivity such as metal. Since the heat in the direction can be made uniform, abnormal images such as a difference in glossiness of the image (gloss unevenness) and hot offset (fixing failure) can be prevented, and the life of the fixing roller itself can be extended.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明による定着装置の第1の実施の形態における構成と各ローラの層構成を示す概略断面図である。図1において、この定着装置は3つのローラで構成されている。
すなわち、上流側から搬送される用紙Pが進入する第1ニップをそれらの間に形成する配置の定着ローラ1とこの定着ローラ1に対向して設けられる加圧ローラ2、さらにその搬送方向下流側に定着ローラ1に対向して設けられかつそれらの間に第2ニップを形成する分離ローラ3からなっている。
定着ローラ1内には熱源となるハロゲンヒータ4が配置され、そして定着ローラ1表面は、定着ローラ1の略軸方向中心で外部に設けられた図示してない温度センサと制御装置によってハロゲンヒータ4のオン、オフを制御して任意の温度に制御される。
また、定着ローラ1はφ30〜40の外形で、AlまたはFe製の肉厚0.4〜1.0mmの芯金13上に耐熱弾性層12として0.2〜1.0mmのシリコンゴムが設けられており、さらに最外層に10〜50μmのフッ素系樹脂であるPFAやPTFE製の離型層11が設けられる。芯金13は撓みの強度を向上するために内部にリング状のリブを設けることで、芯金13の薄肉化ができ、熱容量の低減と強度の向上が可能になっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view showing the configuration of the fixing device according to the first embodiment of the present invention and the layer configuration of each roller. In FIG. 1, the fixing device is composed of three rollers.
That is, the fixing roller 1 arranged so as to form a first nip into which the paper P conveyed from the upstream side enters therebetween, the pressure roller 2 provided to face the fixing roller 1, and further downstream in the conveying direction. And a separation roller 3 provided opposite to the fixing roller 1 and forming a second nip therebetween.
A halogen heater 4 serving as a heat source is arranged in the fixing roller 1, and the surface of the fixing roller 1 is arranged outside by a temperature sensor and a control device (not shown) provided at the center in the substantially axial direction of the fixing roller 1. The temperature is controlled to an arbitrary temperature by controlling on / off.
The fixing roller 1 has an outer diameter of 30 to 40, and a silicon rubber of 0.2 to 1.0 mm is provided as a heat-resistant elastic layer 12 on a core metal 13 made of Al or Fe having a thickness of 0.4 to 1.0 mm. Further, a release layer 11 made of PFA or PTFE, which is a fluororesin of 10 to 50 μm, is provided on the outermost layer. The cored bar 13 is provided with a ring-shaped rib in order to improve the bending strength, whereby the cored bar 13 can be thinned, and the heat capacity can be reduced and the strength can be improved.

加圧ローラ2は外径φ20〜40で、φ10〜20のFeやステンレス(SUS)製の中実芯金16の外側に弾性層15として5〜10mmの発泡シリコンゴムが設けられ、最外層に離型層14としてPFAやPTFE製のチューブが被覆される。
加圧ローラ2は図示してないばねで定着ローラ1に加圧され、第1ニップを形成する。第1ニップはニップ幅として5〜10mm、面圧は0.5〜2kgf/cm2程度となっている。また、加圧ローラ2は外径として端部よりも中央部の径が小さい逆クラウン形状になっている。
かかる構成によって、加圧ローラ2、定着ローラ1とニップを形成した際に、弾性層15である発泡シリコンゴムの変形量が中央と端部で差ができる。この結果、用紙の搬送速度が中央と端部で連続的に変化し、中央部が遅く、端部が速くなって用紙Pが中央から端部に引っ張られる力が働き、しわの発生を防止できる。
The pressure roller 2 has an outer diameter of φ20 to 40, and 5 to 10 mm of foamed silicon rubber is provided as an elastic layer 15 on the outer side of a solid metal core 16 made of Fe or stainless steel (SUS) of φ10 to 20, and the outermost layer is formed on the outermost layer. As the release layer 14, a tube made of PFA or PTFE is coated.
The pressure roller 2 is pressed against the fixing roller 1 by a spring (not shown) to form a first nip. The first nip has a nip width of 5 to 10 mm and a surface pressure of about 0.5 to 2 kgf / cm 2 . Further, the pressure roller 2 has an inverted crown shape in which the outer diameter is smaller at the center than at the end.
With such a configuration, when the nip is formed with the pressure roller 2 and the fixing roller 1, the deformation amount of the foamed silicon rubber that is the elastic layer 15 can be different between the center and the end. As a result, the conveyance speed of the paper continuously changes between the center and the edge, the center is slow, the edge is fast, and the force that pulls the paper P from the center to the edge works to prevent the generation of wrinkles. .

第1ニップの下流側にはφ8〜18の分離ローラ3が設けられる。最外層にはトナーとの離型性を向上させるための離型層17としてPFAもしくはPTFE等のフッ素系樹脂がコーティングもしくはチューブ状にしたものを被覆させている。
中実芯金18の材質は熱伝導性の高いFeやステンレス(SUS)製、AlやCuで構成される。分離ローラ3は図示してないばねによって定着ローラ1に押圧され、第2ニップを形成する。
第2ニップは、ニップ幅が0.5〜3mmで面圧が2kgf以上になるような荷重に設定される。安定なニップ幅を形成するために、芯金18と離型層17間に0.05〜0.2mm程度のシリコンゴムなどの弾性層を設けても良い。
この場合、定着ローラ1の弾性層12の厚みよりも薄く、硬度が高い弾性層を用いる必要があり、第2ニップで分離ローラ3よりも定着ローラ1の弾性層12の変形を大きくでき、排紙方向を分離ローラ3側にすることができる。
A separation roller 3 having a diameter of 8 to 18 is provided on the downstream side of the first nip. The outermost layer is coated with a fluororesin such as PFA or PTFE or tube-like as a release layer 17 for improving the release property with the toner.
The material of the solid core 18 is made of Fe, stainless steel (SUS), Al or Cu having high thermal conductivity. The separation roller 3 is pressed against the fixing roller 1 by a spring (not shown) to form a second nip.
The second nip is set to such a load that the nip width is 0.5 to 3 mm and the surface pressure is 2 kgf or more. In order to form a stable nip width, an elastic layer such as silicon rubber of about 0.05 to 0.2 mm may be provided between the core metal 18 and the release layer 17.
In this case, it is necessary to use an elastic layer that is thinner than the elastic layer 12 of the fixing roller 1 and has a high hardness, and the deformation of the elastic layer 12 of the fixing roller 1 can be larger than that of the separation roller 3 at the second nip. The paper direction can be set to the separation roller 3 side.

図2は本発明の定着装置を実施する画像形成装置を示す概略図である。図1に基づいて、本発明における定着装置21及び画像形成装置20の1例を説明する。
この画像形成装置20本体の下部には給紙トレイ22が配置され、転写紙Pが積載されている。給紙トレイ22の上方には給紙コロ24が配置され、この給紙コロ24に圧接しているフリクションパッド25により1枚ずつ分離して転写紙Pをレジストローラ26へと搬送する。
給紙トレイ22、給紙コロ24及びフリクションパッド25は給紙手段を構成している。レジストローラ26の上方には、縦搬送路Bを挟んで感光体(像担持体)27と転写ローラ28が配置され、縦搬送路Bを上方に向かって移動する転写紙P上に、感光体27上のトナー画像を転写する。
FIG. 2 is a schematic view showing an image forming apparatus that implements the fixing device of the present invention. An example of the fixing device 21 and the image forming apparatus 20 according to the present invention will be described with reference to FIG.
A paper feed tray 22 is disposed at the lower part of the main body of the image forming apparatus 20, and transfer paper P is stacked thereon. A paper feed roller 24 is disposed above the paper feed tray 22, and the transfer paper P is conveyed to the registration roller 26 after being separated one by one by a friction pad 25 pressed against the paper feed roller 24.
The sheet feeding tray 22, the sheet feeding roller 24, and the friction pad 25 constitute sheet feeding means. Above the registration roller 26, a photoconductor (image carrier) 27 and a transfer roller 28 are disposed across the vertical conveyance path B, and on the transfer paper P moving upward in the vertical conveyance path B, the photoconductor. 27, the toner image is transferred.

感光体27、現像手段29、帯電手段30、クリーニング手段31、転写ローラ28は、画像形成部Aを構成している。この画像形成部Aの横方向には、書き込み光学系32が配置されている。
感光体27を含んだ画像形成部Aの上方には、定着ローラ1と加圧ローラ2とからなる定着装置21が配置され、熱と圧力により未定着トナー画像を転写紙Pに定着する。
なお、第1及び第2の排紙トレイ31、32は、画像形成部Aよりも上側に位置し、かつコンタクトガラスCG上の原稿画像を読み取るスキャナユニット33よりも下方に位置しており、そして縦搬送路Bの終端付近に位置している。
第1の排紙トレイ31の直前位置には、第1の排紙ローラ34が配置され、第2の排紙トレイ32の直前位置には第2の排紙ローラ35が配置されている。第1の排紙トレイ31は通常使用するためのトレイであり、第2の排紙トレイ16はファクシミリやプリンタ画像などを仕分けしたい時に使用する補助的なトレイである。
The photoreceptor 27, the developing unit 29, the charging unit 30, the cleaning unit 31, and the transfer roller 28 constitute an image forming unit A. A writing optical system 32 is arranged in the horizontal direction of the image forming unit A.
A fixing device 21 including a fixing roller 1 and a pressure roller 2 is disposed above the image forming unit A including the photoconductor 27 and fixes an unfixed toner image on the transfer paper P by heat and pressure.
The first and second paper discharge trays 31 and 32 are positioned above the image forming unit A and below the scanner unit 33 that reads the document image on the contact glass CG, and It is located near the end of the vertical conveyance path B.
A first paper discharge roller 34 is disposed immediately before the first paper discharge tray 31, and a second paper discharge roller 35 is disposed immediately before the second paper discharge tray 32. The first paper discharge tray 31 is a tray for normal use, and the second paper discharge tray 16 is an auxiliary tray used when sorting facsimiles, printer images, and the like.

次に、図1および図2を参照して、動作を説明する。プリント信号を受けると、定着ローラ1が図示してない駆動装置により所定の速度で回転を開始する。それに従動して加圧ローラ2及び分離ローラ3が回転する。
また、定着ローラ1内部のハロゲンヒータ4により定着ローラ1が加熱され、所定の温度130〜180℃で通紙可能になる。画像形成部Aにより用紙P上に未定着のトナー像Tが形成され、定着装置21に搬送される。
Next, the operation will be described with reference to FIG. 1 and FIG. When the print signal is received, the fixing roller 1 starts rotating at a predetermined speed by a driving device (not shown). Following this, the pressure roller 2 and the separation roller 3 rotate.
In addition, the fixing roller 1 is heated by the halogen heater 4 inside the fixing roller 1, and paper can be passed at a predetermined temperature of 130 to 180 ° C. An unfixed toner image T is formed on the paper P by the image forming unit A and conveyed to the fixing device 21.

図3はニップ部を拡大して示す概略である。図3とともに参照すると、未定着トナー像Tを有する用紙Pは第1ニップに送られ、熱と圧力によって用紙Pにトナー像Tを定着する。この時、第1ニップの排紙方向は定着ローラ1面側になっており、定着ローラ1に沿って排紙される。
排紙された用紙は第2ニップを通過し、分離ローラ3の押圧力により、定着ローラ1の弾性層12が凹状に変形しているため、分離ローラ3側に沿って図3のC方向に排紙され、用紙Pを定着ローラ1面より確実に剥離し、ジャム等の発生を防止できる。
FIG. 3 is a schematic view showing an enlarged nip portion. Referring to FIG. 3, the paper P having the unfixed toner image T is sent to the first nip, and the toner image T is fixed to the paper P by heat and pressure. At this time, the paper discharge direction of the first nip is on the fixing roller 1 surface side, and the paper is discharged along the fixing roller 1.
The discharged paper passes through the second nip, and the elastic layer 12 of the fixing roller 1 is deformed into a concave shape by the pressing force of the separation roller 3, so that the direction C in FIG. The discharged paper P is reliably peeled off from the surface of the fixing roller 1 to prevent the occurrence of jam or the like.

定着ローラ1よりも小さいサイズ幅の用紙を連続的に通紙した際には、定着ローラ1の通紙領域(中央部)は用紙により定着ローラ1の熱が連続的に奪われていくため温度が低下し、そのため、ハロゲンヒータ4(図1)が連続的に点灯される。
この時、非通紙領域の定着ローラ1端部では用紙Pに熱が奪われないため、温度が上昇するが、定着ローラ1に押圧接触している分離ローラ3に熱が伝導し、分離ローラ3は軸方向に熱伝導率が高くなっているので、端部の熱が中央部に移動し、定着ローラ1の軸方向の温度ムラを防止し、均一な温度にすることが可能である。
これにより、定着ローラ1の劣化や、サイズが異なる用紙を連続的に通紙した場合でも、軸方向の温度ムラが生ぜず、画像の光沢ムラやホットオフセットなどの異常画像を防止できる。
When paper having a size smaller than that of the fixing roller 1 is continuously passed, the temperature of the paper passing area (center portion) of the fixing roller 1 is continuously taken away by the paper. Therefore, the halogen heater 4 (FIG. 1) is continuously turned on.
At this time, since the heat is not removed from the sheet P at the end of the fixing roller 1 in the non-sheet passing region, the temperature rises, but the heat is conducted to the separation roller 3 that is in pressure contact with the fixing roller 1, and the separation roller Since the heat conductivity 3 is higher in the axial direction, the heat at the end portion moves to the central portion, and temperature unevenness in the axial direction of the fixing roller 1 can be prevented to achieve a uniform temperature.
As a result, even when the fixing roller 1 is deteriorated or sheets of different sizes are continuously fed, temperature unevenness in the axial direction does not occur, and abnormal images such as uneven gloss of the image and hot offset can be prevented.

図4は比較のために示す図2で使用した分離ローラの形状を示す概略図である。図5は図4とは異なる形状を有する分離ローラを示す概略図である。定着装置の第2の実施の形態では、第1の実施の形態とほぼ同様の構成で、図5に示すように、分離ローラ3の構成を変更している。
図4では、上述したように、分離ローラ3は、その材質が熱伝導性の高いFeやステンレス(SUS)製、AlやCuである中実芯金18によって構成されている。図5では、分離ローラ3は、中空芯金19に接触するようにして分離ローラ3の中心にヒートパイプ36を設ける。
ヒートパイプ36はCuやAlに比べ100倍以上の熱伝導率があるため、第1の実施の形態の場合の金属製中実芯金18よりも軸方向の温度差を小さくすることができる。
FIG. 4 is a schematic view showing the shape of the separation roller used in FIG. 2 for comparison. FIG. 5 is a schematic view showing a separation roller having a shape different from that in FIG. In the second embodiment of the fixing device, the configuration of the separation roller 3 is changed as shown in FIG. 5 with substantially the same configuration as in the first embodiment.
In FIG. 4, as described above, the separation roller 3 is configured by the solid cored bar 18 made of Fe, stainless steel (SUS), Al, or Cu, which has a high thermal conductivity. In FIG. 5, the separation roller 3 is provided with a heat pipe 36 at the center of the separation roller 3 so as to contact the hollow core metal 19.
Since the heat pipe 36 has a thermal conductivity 100 times or more that of Cu or Al, the temperature difference in the axial direction can be made smaller than that of the metal solid core 18 in the first embodiment.

図6は分離ローラ内に複数のヒートパイプを配置した構成を示す概略図である。この第3の実施の形態では、第2の実施の形態とほぼ同様の構成で、分離ローラ3の構成を変更している。
分離ローラ3に第2の実施の形態の場合よりも径の細いヒートパイプ37を分離ローラ3の芯金39の外周近傍に複数個設ける。ヒートパイプ37が外周近傍に配置されており、また、複数のヒートパイプを使用することでさらに効率よく軸方向の熱を均一化可能にし、第2の実施の形態の場合よりもさらに軸方向の温度差を低減できる。
FIG. 6 is a schematic view showing a configuration in which a plurality of heat pipes are arranged in the separation roller. In the third embodiment, the configuration of the separation roller 3 is changed with substantially the same configuration as in the second embodiment.
The separation roller 3 is provided with a plurality of heat pipes 37 having a diameter smaller than that of the second embodiment in the vicinity of the outer periphery of the cored bar 39 of the separation roller 3. A heat pipe 37 is disposed in the vicinity of the outer periphery, and by using a plurality of heat pipes, the heat in the axial direction can be made more efficient and more axial than in the second embodiment. The temperature difference can be reduced.

図7は中心に硬質断熱材を有する分離ローラを示す概略図である。第4の実施の形態では、第3の実施の形態とほぼ同様の構成で、分離ローラ3の構成を変更している。
分離ローラ3の中心に硬質断熱材38として中空ビーズやセラミック繊維、エンボスフィルム積層部材などの断熱材をシリコン系接着材でバインドしたものや細孔状のセラミックである中空セラミックが設けられる。この硬質断熱材38は弾性体をほとんど含まず、硬質で中空ガラスビーズや気泡によって空気の含有率が高く、熱伝導率が0.2W/mK以下になっており、断熱性が高い。
FIG. 7 is a schematic view showing a separation roller having a hard heat insulating material in the center. In the fourth embodiment, the configuration of the separation roller 3 is changed with substantially the same configuration as that of the third embodiment.
At the center of the separation roller 3, a hard heat insulating material 38 is bonded with a heat insulating material such as a hollow bead, ceramic fiber, or an embossed film laminated member with a silicon-based adhesive, or a hollow ceramic that is a porous ceramic. This hard heat insulating material 38 hardly contains an elastic body, is hard, has a high air content due to hollow glass beads and bubbles, has a heat conductivity of 0.2 W / mK or less, and has high heat insulating properties.

この外周に図6に示したと同様に径の細いヒートパイプ37を分離ローラ3の外周近傍に複数個設ける。ヒートパイプ37が外周近傍にあり、また、その内部は断熱されているので、見かけ上の熱容量が小さくできるため、装置の立ち上げ時の昇温時間を短縮可能で、かつ軸方向の温度差の低減が可能である。
このように、分離部材(分離ローラ)3の一部に硬質断熱材38を使用することで、分離ローラ3の見かけ上の熱容量を低減し、定着ローラ1の昇温時間を短縮する。また、金属やヒートパイプなどの高熱伝導率の部材との組み合わせにより定着ローラ1の軸方向の熱の均一化が可能である。
A plurality of heat pipes 37 having a small diameter are provided on the outer periphery in the vicinity of the outer periphery of the separation roller 3 as shown in FIG. Since the heat pipe 37 is in the vicinity of the outer periphery and the inside thereof is insulated, the apparent heat capacity can be reduced, so that the temperature rise time at the start-up of the apparatus can be shortened and the temperature difference in the axial direction can be reduced. Reduction is possible.
Thus, by using the hard heat insulating material 38 for a part of the separating member (separating roller) 3, the apparent heat capacity of the separating roller 3 is reduced and the heating time of the fixing roller 1 is shortened. Further, the axial heat of the fixing roller 1 can be made uniform by combining with a member having high thermal conductivity such as metal or heat pipe.

図8は芯金内部にヒートパイプを備える分離ローラを示す概略図である。第5の実施の形態である分離ローラ3は、第2乃至第4の実施の形態と同様に芯金39内部にヒートパイプ36を備え、芯金39の径が長手方向で異なっている。
図8に示すように、芯金39は中央部がもっとも太く(直径a)、端部に行くほど径が細く(直径b)なるようなクラウン形状を採る。このような形状にすることによって、定着ローラ1(図3)に押圧した際に分離ローラ3の撓みが補正され、軸方向に均一な圧力で押圧される。
従って、定着ローラ1と分離ローラ3は均一なニップ幅で接触するため、第2乃至第4の実施の形態の場合に比べ、定着ローラ1からの熱伝導の偏りが小さくなり、より効率よく軸方向の温度差を低減できる。
FIG. 8 is a schematic view showing a separation roller having a heat pipe inside the cored bar. As in the second to fourth embodiments, the separation roller 3 according to the fifth embodiment includes a heat pipe 36 inside the cored bar 39, and the diameter of the cored bar 39 differs in the longitudinal direction.
As shown in FIG. 8, the cored bar 39 has a crown shape in which the central part is the thickest (diameter a) and the diameter becomes narrower (diameter b) toward the end part. By adopting such a shape, the bending of the separation roller 3 is corrected when pressed against the fixing roller 1 (FIG. 3), and the pressure is pressed with a uniform pressure in the axial direction.
Accordingly, since the fixing roller 1 and the separation roller 3 are in contact with each other with a uniform nip width, the bias of heat conduction from the fixing roller 1 is smaller than in the second to fourth embodiments, and the shaft is more efficiently used. The temperature difference in the direction can be reduced.

このように、分離ローラ3の芯金39をクラウン形状にして、金属やヒートパイプで構成することで、撓みと撓みに起因する熱伝導ムラを低減し、軸方向の熱の均一化が可能となる。   Thus, by forming the cored bar 39 of the separation roller 3 into a crown shape and using a metal or a heat pipe, it is possible to reduce bending and heat conduction unevenness caused by the bending and to uniformize heat in the axial direction. Become.

本発明による定着装置の第1の実施の形態における構成と各ローラの層構成を示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of the fixing device according to the first embodiment and a layer configuration of each roller according to the present invention. 本発明の定着装置を実施する画像形成装置を示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating an image forming apparatus that implements a fixing device of the present invention. ニップ部を拡大して示す概略である。It is the outline which expands and shows a nip part. 比較のために示す図2で使用した分離ローラの形状を示す概略図である。It is the schematic which shows the shape of the separation roller used in FIG. 2 shown for a comparison. 図4とは異なる形状を有する分離ローラを示す概略図である。It is the schematic which shows the separation roller which has a shape different from FIG. 分離ローラ内に複数のヒートパイプを配置した構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure which has arrange | positioned the several heat pipe in the separation roller. 中心に硬質断熱材を有する分離ローラを示す概略図である。It is the schematic which shows the separation roller which has a hard heat insulating material in the center. 芯金内部にヒートパイプを備える分離ローラを示す概略図である。It is the schematic which shows the separation roller provided with a heat pipe inside a metal core.

符号の説明Explanation of symbols

A 画像形成装置
T トナー(トナー像)
P 用紙(記録媒体)
1 定着ローラ
2 加圧部材(加圧ローラ)
3 分離部材(分離ローラ、熱均一化部材)
4 ハロゲンヒータ
12 弾性層(耐熱弾性層、シリコンゴム)
13 芯金(定着ローラ1の)
18 中実芯金(分離ローラ3の)
19 中空芯金(分離ローラ3の)
36 ヒートパイプ
37 ヒートパイプ
38 硬質断熱材
39 芯金(分離ローラ3の)
A Image forming apparatus
T Toner (toner image)
P paper (recording medium)
1 Fixing roller 2 Pressure member (Pressure roller)
3 Separation member (separation roller, heat equalization member)
4 Halogen heater 12 Elastic layer (heat-resistant elastic layer, silicon rubber)
13 Core metal (for fixing roller 1)
18 Solid metal core (for separation roller 3)
19 Hollow metal core (for separation roller 3)
36 heat pipe 37 heat pipe 38 hard heat insulating material 39 cored bar (for the separation roller 3)

Claims (4)

耐熱弾性層を有する定着ローラと、この定着ローラに圧接する加圧部材と、前記定着ローラと前記加圧部材で形成する第1ニップの下流側で、前記定着ローラに圧接して第2ニップを形成しかつ前記耐熱弾性層を変形させることで前記定着ローラから用紙を分離する分離部材を有する定着装置において、
前記分離部材が軸方向の熱均一化部材であり、該熱均一化部材を構成する材料は、少なくとも金属もしくは金属に埋め込まれたヒートパイプと、硬質断熱材の組み合わせであることを特徴とする定着装置。
A fixing roller having a heat-resistant elastic layer, a pressure member pressed against the fixing roller, and a second nip pressed against the fixing roller at a downstream side of the first nip formed by the fixing roller and the pressure member. In a fixing device having a separating member that separates a sheet from the fixing roller by forming and deforming the heat-resistant elastic layer,
The separating member is Ri heat uniformizing member der axial, the material constituting the heat equalizing member is characterized by a heat pipe embedded in at least a metal or metal, a combination of rigid insulation material Fixing device.
前記ヒートパイプは複数で構成されることを特徴とする請求項1記載の定着装置。 The fixing device according to claim 1, wherein the heat pipe includes a plurality of heat pipes . 前記分離部材がクラウン形状のローラであることを特徴とする請求項1または2記載の定着装置。 The fixing device according to claim 1, wherein the separating member is a crown-shaped roller . 請求項1乃至3のいずれか1項記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置 An image forming apparatus comprising the fixing device according to claim 1 .
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