JP2005017762A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱手段で加熱される定着部材を有する定着装置、及びこの定着装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリやこれらの複合機等の画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
複写機、プリンタ、ファクシミリ或いはこれらの少なくとも1つの機能を備えた複合機等として構成される電子写真方式の画像形成装置には、定着装置が装着されている。定着装置は、加熱手段により加熱される定着部材と、定着部材と圧接する加圧部材とを備え、トナー画像が転写されている記録材を、定着部材と加圧部材とにより形成されるニップ部を通過させることでトナー画像を記録材上に定着する方式が一般的に採用されている。定着部材は金属製の芯金上に弾性層及び離型層を積層されていて、熱容量が比較的大きいため、室温から設定温度まで加熱するのに掛かる立ち上がり時間は長くなる。
【0003】
定着部材に対する加熱方式としては、定着部材の内部にハロゲンヒータ等の加熱手段を設けて内部から加熱する場合や、定着部材の外部に加熱手段を設けて外部から加熱する場合がある。内部から定着部材を加熱する定着装置としては特許文献1があり、外部から定着部材を加熱する定着装置としては、特許文献2が挙げられる。
【0004】
【特許文献1】
特開平11−184291号公報
【特許文献2】
特開2002−40855号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
定着部材は、一般に記録材の幅よりも長手方向へ長さ形成されているので、定着部材の長さよりも小さいサイズの記録材を連続的に通紙定着を行うと、非通紙部分の温度が上がり、破壊されることがある。また、小さいサイズの用紙を連続的に通紙した直後に大きいサイズの用紙を定着させようとした際には、非通紙部分が通紙部分よりも高温になっているため、定着部材に温度ムラが発生し、シワや光沢ムラ、さらにはホットオフセット等の不具合が発生することがあった。また、特許文献1のように定着部材の内部から加熱する場合には、外部から定着部材を材加熱する場合よりも室温から設定温度まで加熱するのに掛かる立ち上がり時間は長くなる。
本発明は、定着部材の熱を効率よく逃がし易くして温度上昇を抑え、トナーのホットオフセット等や、定着部材の破壊、シワや光沢ムラ等の発生を防止しつつ、立ち上がり時間の短い定着装置、及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を設定するため、請求項1の発明は、加熱手段により加熱される定着部材と、定着部材と圧接する加圧部材とを備え、トナー画像が転写されている記録材を、定着部材と加圧部材とにより形成されるニップ部を通過させることで定着を行う定着装置において、定着部材は、最高温度部分よりも内部に低温部分を含み、最高温度部分から低温部分への熱抵抗が、定着部材の長手方向で異なることを特徴としている。
【0007】
請求項2の発明は、請求項1記載の定着装置において、定着部材は、その回転中心方向への熱抵抗が、長手方向の中央部と端部とで異なり、中央部よりも端部の熱抵抗が小さいことを特徴としている。
【0008】
請求項3の発明は、請求項1または2記載の定着装置において、定着部材は、金属性の芯金上に形成した断熱層を有することを特徴としている。
【0009】
請求項4の発明は、加熱手段により加熱される定着部材と、定着部材と圧接する加圧部材とを備え、トナー画像が転写されている記録材を、定着部材と加圧部材とにより形成されるニップ部を通過させることで定着を行う定着装置において、定着部材は、最高温度部分よりも内部に断熱層及び低温部分を含み、断熱層の表面側と内面側との間の温度差が、定着部材の長手方向で異なることを特徴としている。
【0010】
請求項5の発明は、請求項1ないし4の何れかに記載の定着装置において、定着部材は、最高温度部分よりも内部に空洞を含み、この空洞内に熱を定着部材外部へ逃がす熱移動部を有することを特徴としている。
【0011】
請求項6の発明は、加熱手段により加熱される定着部材と、定着部材と圧接する圧部材とを備え、トナー画像が転写されている記録材を、定着部材と加圧部材とにより形成されるニップ部を通過させることで定着を行う定着装置において、定着部材は、最高温度部分よりも内部に空洞を含み、この空洞内における放熱量が定着部材の長手方向で異なることを特徴としている。
【0012】
請求項7の発明は、請求項6記載の定着装置において、定着部材は、金属性の芯金と、芯金の厚みが所定の厚みよりも薄い部分の空洞内部の表面に設けた断熱部材とを有することを特徴としている。
【0013】
請求項8の発明は、請求項6または7記載の定着装置において、空洞内の表面積が、長手方向において中央部よりも端部の方で大きいことを特徴としている。
【0014】
請求項9の発明は、請求項6、7または8記載の定着装置において、空洞内に熱を定着部材外部へ逃がす熱移動部を有することを特徴としている。請求項10の発明は、請求項5または9記載の定着装置において、熱移動部が、空洞と定着部材の外部とを連通する開口であることを特徴としている。請求項11の発明は、請求項10記載の定着装置において、空洞内の熱を開口から外部へ強制的に移動させるファンを有することを特徴としている。
【0015】
請求項12の発明は、請求項11記載の定着装置において、用紙サイズを検出する用紙サイズ検出手段によって検出した用紙サイズと、用紙の通紙枚数を計数する通紙枚数計数手段によって計数した通紙枚数とに基づいて、ファンの駆動状態を変更制御する制御部を有することを特徴としている。
【0016】
請求項13の発明は、請求項11記載の定着装置において、空洞内部の端部の温度を検知する第1の温度検知手段と、空洞内部の中央部の温度を検知する第2の温度検知手段とを有し、第1及び第2の温度検知手段で検出された温度情報の差に基づいてファンの駆動状態を変更制御する制御部を有することを特徴としている。
【0017】
請求項14の発明は、像担持体と、この像担持体に形成されるトナー像を記録材に転写する転写手段と、記録材に転写されたトナー画を記録材に定着する定着装置とを備えた画像形成装置において、定着装置として、請求項1ないし13の何れかに記載の定着装置を用いたことを特徴としている。
【0018】
【発明の実施の形態】
発明の背景
定着装置において、定着部材の温度の立ち上がり時間を短縮することは省エネのために重要である。芯金や弾性層を薄肉化することで装置を低熱容量にでき、立ち上がり時間を短縮することは可能である。これにより立ち上がり時間はかなり短縮できるが、加熱手段が内部にある場合には、定着部材の内面から表面まで熱伝導で熱が伝わるのに時間のロスがある。特に十分な厚さの弾性層が必要なカラー画像に対応する定着装置においては、この時間のロスは大きい。このため立ち上がり時間の遅れや、通紙時の定着部材の温度低下からの復帰に時間が掛かり、連続通紙時に定着部材の温度が下がるので定着性が悪くなるなどの問題がある。
【0019】
この対策として特許文献2の記載のように、定着部材の表面側に加熱手段を配置し、定着部材表面を直接加熱する外部加熱方式が提案されている。外部加熱方式では、加熱が必要な表層のみを加熱しているので、立ち上がり時間は非常に速く、また通紙時の温度低下からの復帰のレスポンスも良い。しかし実際の表層の熱は、加熱が不要な部材内部や加圧部材等に逃げて行くため、表層のみの加熱の理論値よりは立ち上がり時間は遅くなる。
【0020】
このため表層の下には断熱層が設けられ、この断熱性を向上させることで立ち上がり時間を短縮することを図っている。断熱性の良い部材としては、熱伝導率の低い空気などの気体を内部に含んだ部材が一般的で、例えば、特開2000−206815号公報では、発泡シリコーンゴムが良く使用されている。発泡シリコーンは空気を含むため熱伝導率が低く、断熱性は良いが、ニップ部内では圧縮されて空気含有率が小さくなり、熱伝導率が大きくなってしまう。また、圧縮変形するので高面圧が掛けられないことや、変形の繰り返しにより経時で劣化する等の問題がある。更に圧縮により回転半径が変化するので記録材等を一定速度で搬送する駆動側部材としては不向きであるという欠点がある。剛性が高く、変形の小さい断熱材としては、特開2002−40855号公報に記載の多孔質セラミックスや、特開2000−275996号公報に記載の多孔質樹脂や中空粒子をバインダーに混合したものが挙げられる。
【0021】
このような背景を踏まえ、本発明にかかる定着装置や画像形成装置の構成や作用を説明すると、請求項1では、定着部材が最高温度部分よりも内部に低温部分を含み、最高温度部分から低温部分への熱抵抗が定着部材の長手方向で異なるようにしている。定着部材には、その長手方向において熱の伝わり易い部位と伝わりにくい部位とが形成されることになり、熱の伝わり易い部位では、温度上昇を抑えられることになる。このため、定着部材における温度ムラの発生が抑制され、温度ムラに起因するシワや光沢ムラ、さらにはホットオフセット等の不具合を防止できる。ここでいう熱抵抗を異ならせるとは、例えば定着部材を構成する断熱層を薄くすることである。ここでいう加熱の形態としては、定着部材を外側から加熱するものと、例えば芯金と断熱層の間に加熱部を設けた誘電加熱も含まれる。この場合、通紙基準位置は定められてはいない。
【0022】
請求項2では、定着部材は、その回転中心方向への熱抵抗が、長手方向の中央部と端部とで異なり、中央部よりも端部の熱抵抗が小さくされている。これにより、非通紙部となる端部側での熱が逃げやすくなり、端部の昇温を防できる。この場合、加熱が定着基部の外側であれば、最高温度部分は定着部材の外側となり、温度の立ち上げ時間が短く、記録材への熱供給効率が高くなる。この場合、通紙基準位置は定着部材の中央となる。請求項3では、定着部材が、金属性の芯金上に形成した断熱層を有することを特定している。
【0023】
請求項4では、定着部材が、最高温度部分よりも内部に断熱層及び低温部分を含み、断熱層の表面側と内面側との間の温度差が定着部材の長手方向で異なるように設けている。これは、断熱層の断熱率が異なるようにしたもので、非通紙部分となる定着部材の端部の断熱率を低くすることで、熱が逃げやすくなり、温度上昇を抑えられる。このため、定着部材における温度ムラの発生が抑制され、温度ムラに起因するシワや光沢ムラ、さらにはホットオフセット等の不具合を防止できる。
【0024】
請求項5では、定着部材は、最高温度部分よりも内部に空洞を含み、この空洞内に熱を定着部材外部へ逃がす熱移動部を設けている。これは、定着部材を加熱すると、時間の経過とともに、その内部の温度は上昇する。特に芯金が金属の場合、非通紙部の温度が上昇すると、その熱が芯金に伝熱することで芯金自体の温度が上昇する。
したがって、熱移動部を設けることで、定着部材の空洞内の熱を定着部材外部へ逃がすことができ、定着部材の内部が冷却され、内部温度の上昇を抑えられる。このため、定着部材における内部温度のムラの発生が抑制され、温度ムラに起因するシワや光沢ムラ、さらにはホットオフセット等の不具合を防止できる。
【0025】
請求項6は、定着部材は、最高温度部分よりも内部に空洞を含み、この空洞内における放熱量が定着部材の長手方向で異なるようにしている。この場合、放熱量の高い部位の温度は逃げやすくなるので、非通紙部に相当する部位の内部における放熱量を大きくすることで、定着部材における内部温度のムラの発生が抑制され、温度ムラに起因するシワや光沢ムラ、さらにはホットオフセット等の不具合を防止できる。
【0026】
請求項7は、定着部材の金属性の芯金を有する場合に、芯金の厚みが所定の厚みよりも薄い部分の空洞内部の表面に断熱部材を設けている。断熱部材を設けると、熱が空洞内部に伝わりにくくなるので、通紙部に相当する部位の芯金を薄くした場合、その内部に断熱部材を設けることで、通紙部に相当する部位の熱は逃げにくくなり、温度の立ち上がりを素早く行える。また、非通紙部に相当する部位の熱は断熱部材がないので、逃げ易くなり、温度上昇を抑えられる。
【0027】
請求項8では、空洞内の表面積を長手方向において中央部よりも端部の方を大きくしている。すなわち、定着部材の空洞内部の長手方向の位置において、中央部よりも端部の冷却効率を上げている。このため、中央部よりも端部の温度の冷却効率が上がり、端部温度上昇を防止できる。
【0028】
請求項9は、空洞内に熱を定着部材外部へ逃がす熱移動部を設けている。したがって、定着部材の空洞内の熱を定着部材外部へ逃がすことができ、定着部材の内部が冷却され、内部温度の上昇を抑えられる。このため、定着部材における内部温度のムラの発生が抑制され、温度ムラに起因するシワや光沢ムラ、さらにはホットオフセット等の不具合を防止できる。熱移動部としては、空洞と定着部材の外部とを連通する開口や、空洞と定着部材の外部とを連通するヒートパイプが挙げられる。
【0029】
開口を設けた定着部材の場合、さらに、空洞内の熱を開口から外部へ強制的に移動させるファンを設けると、定着部材の内部の冷却効率が高まり、内部温度の上昇を抑えられ、定着部材における内部温度のムラの発生を抑制することができ、温度ムラによる不具合を防止することができる。
【0030】
請求項12は、用紙サイズを検出する用紙サイズ検出手段によって検出した用紙サイズと、用紙の通紙枚数を計数する通紙枚数計数手段によって計数した通紙枚数とに基づいて、ファンの駆動状態を変更制御する制御部を設けている。これは、転写材のサイズが大きい場合や、サイズが小さく枚数が少ない場合には端部昇温がほとんど起こらないため、ファンを駆動する必要性が薄くなるためである。したがって用紙サイズや通紙枚数から定着部材の端部温度が上昇度合いを推定し、必要のない場合には、ファンを停止状態とし、必要のある場合にはファンを駆動させることにより、消費電力を低減しながら、無駄のない冷却が可能となる。
【0031】
請求項13は、空洞内部の端部の温度を検知する第1の温度検知手段と、空洞内部の中央部の温度を検知する第2の温度検知手段とを設け、これら温度検知手段で検出された温度情報の差に基づいてファンの駆動状態を変更するようにしている。そもそも定着部材の長手方向において、温度差(温度ムラ)が発生することが問題となっている。また、温度差があっても許容範囲はあるので、定着部材内部の中央と端部の温度差が所定範囲の場合にはファンを停止状態とし、所定の温度以上の時にはファンを駆動させることにより、消費電力を低減しながら、無駄のない冷却が可能となる。
【0032】
請求項14は、画像形成装置に上述の定着装置を用いている。このような定着装置を用いることで、トナーのホットオフセット等や定着部材の破壊、シワや光沢ムラ等の発生を防止しつつ、立ち上がり時間が短かく、省電力な画像形成装置を達成することができる。
【0033】
【実施例】
図13に示す画像形成装置は、電子写真方式のフルカラーのプリンタの一形態である。このプリンタは、箱状の装置本体500内に、像担持体となる複数の感光体ドラム504Y,504M,504C,504BKを備えた感光体ユニット502Y,502M,502C,502BKと、感光体ドラム504Y,504M,504C,504BKと対向配置され、転写材としての用紙Pを搬送する転写搬送体としての転写搬送ベルト503を有する転写ユニット560と、転写搬送ベルト503によって搬送される用紙Pに感光体ドラム504Y,504M,504C,504BK上のトナー像を転写する転写手段としての転写ローラ501Y,501M,501C,501BKが設けられている。
【0034】
転写搬送ベルト503は、その1つに回転駆動力が伝達される複数のローラに架け渡されて矢印Aで示す方向に回転駆動可能に設けられている。転写搬送ベルト3は、各感光体ドラムの表面に圧接するように配設されている。各感光体ドラムとの対向側には、現像装置505Y,505M,505C,505BKがそれぞれ配置されている。各現像装置は、複数色、例えばイエロー(以下Yという)、マゼンタ(以下Mという)、シアン(以下Cという)、ブラック(以下Kという)の各トナーとキャリアとを有する2成分現像剤を、それぞれ感光体ドラム504Y,504M,504C,504BK上に形成される静電潜像に供給して各静電潜像を現像するものである。
【0035】
感光体ユニット502Y,502M,502C,502Kの上方には露光手段としての書き込み装置506が配置され、感光体ユニット2Y,2M,2C,2Kの下方には両面ユニット507が配置されている。両面ユニット7の下方には、サイズの異なる転写材Pが収納可能な給紙カセット513,514が配設されている。装置本体500の左方には反転ユニット508が配置され、装置本体1の右側には手差しトレイ515が矢印B方向に開閉可能に設けられている。転写搬送ベルト503と反転ユニット508との間には定着装置509が配置されている。定着装置9の転写材搬送方向下流側には反転搬送路510が分岐して形成され、シート状の転写材Pを反転搬送路10に配置された排紙ローラ511によって装置上部に設けられた排紙トレイ512に案内している。
【0036】
各感光体ユニットは、各感光体ドラム上にY,M,C,BK各色に対応するのトナー像を形成するためのユニットである。各感光体ユニットには、各感光体ドラムの表面を均一に帯電する図示しない帯電装置、感光体ドラムの表面をブラシローラおよびクリーニングブレードでクリーニングするクリーニング装置とが設けられている。各感光体ユニットおよび各帯電装置は、装置本体1に配置される場所を除いては同一構成となっている。
【0037】
書き込み装置506は、図示しないレーザ光源としてのレーザダイオードからのY画像データで変調されたY用レーザ光、M画像データにより変調されたM用レーザ光、C画像データにより変調されたC用レーザ光、BK画像データにより変調されたBK用レーザ光とを、図示しないレンズ、ミラーを介して各感光体ドラムに照射して、ドラム表面に静電潜像を形成する。
【0038】
両面ユニット507は、用紙Pの両面に画像を形成する両面画像形成モード時に、片面に画像が形成されてから反転ユニット508の反転搬送路544に搬送されてスイッチバック搬送されることで表裏が反転される用紙Pを受け入れ、これを各感光体ドラムと転写搬送ベルト503との間に形成される転写部へと再搬送する。
【0039】
反転ユニット508は、複数の搬送ローラと、複数の搬送ガイド板とからなり、両面画像形成モード時に片面画像形成後の転写材を、その表裏を反転させて両面ユニット507へ送り出す機能や、画像形成後の転写材をそのままの向きで機外へ排出する機能、画像形成後の転写材を、その表裏を反転させて機外へ排出する機能を備えている。給紙カセット513,514が配置されている給紙部には、給紙カセット13,14上の用紙Pを1枚ずつに分離して給紙する分離給紙部545,546が設けられている。
【0040】
本形態では、図示しない操作部により画像形成が指示されると、各感光体ドラムが図示しない駆動源により回転駆動されて時計回り方向に回転する。そして各帯電装置は、図示しない電源から帯電バイアスが印加されて各感光体ドラムをそれぞれ一様に帯電させる。一様に帯電された各感光体ドラムは、書き込み装置506にて、Y,M,C,K各色の画像データで変調されたレーザ光により露光されて、各表面に静電潜像が形成される。これら感光体ドラム上の静電潜像は、ドラムの回転と、各現像装置が有する図示しない現像スリーブが図示しない駆動源で回転駆動されることにより現像されてY,M,C,K各色のトナー像となる。
【0041】
給紙カセット513,514のうち、選択された方の給紙カセットからは、1枚の用紙Pが分離されて、感光体ユニット502Yよりも給紙部側に配設されたレジストローラ551へ給紙される。本形態では、装置本体500の右方側部に手差しトレイ515が配置され、この手差しトレイ515からも用紙がレジストローラ551へ給紙可能とされている。レジストローラ551は、各用紙を各感光体ドラムのトナー像とその先端が一致するタイミングで転写搬送ベルト503上へ送り出す。送り出された用紙Pは、転写搬送ベルト503を巻き掛けている紙吸着ローラ52によって帯電される転写搬送ベルト3に静電的に吸着されて各転写部へと搬送される。
【0042】
搬送された用紙Pには、各転写部を順に通過する際に、図示しない電源から転写バイアスが供給された転写ローラ501Y,501M,501C,501BKを受けることで、各感光体ドラム上のY,M,C,K各色のトナー像が順次に重ね合わせて転写され、4色重ね合わせのフルカラートナー像が形成される。フルカラートナー像が形成された用紙Pは、定着装置509によりフルカラートナー像が定着され、その後は指定されたモードに応じた排紙路を通って排紙トレイ512に反転排出される場合や、定着装置509から直進して反転ユニット508内を通ってストレートに排紙される。
【0043】
画像形成装置において、両面画像形成モードが選択されているときには、記録媒体Pは、片面にトナー像が形成されて定着装置509でトナー像が定着された後に、反転ユニット508内の反転搬送路544内に送り込まれ、ここでスイッチバックされてから両面ユニット507に搬送され、そこから再給送されて表面画像形成時と同様に裏面に画像が形成されて排出される。
【0044】
以上の作像動作は、4色重ね合わせのフルカラーモードが図示しない操作部で選択されたときの動作であるが、3色重ね合わせのフルカラーモードが操作部で選択されたときにはKトナー像の形成が省略されてY,M,C3色のトナー像の重ね合わせによるフルカラー画像が用紙P上に形成される。また、白黒画像形成モードが操作部で選択されたときには、Kトナー像の形成のみが行われて白黒画像が用紙P上に形成される。
(実施例1)
図1は、本発明を適用したの定着装置509の概略構成図である。ここに示す定着装置509は、定着部材としてのローラ形状である定着部材2と、この定着部材2にバネ15によって加圧したローラ形状の加圧部材14とを有し、これらの部材が互いに圧接することによりニップ部Nを形成している。加圧部材14は図示しない駆動モータにより駆動されて回転し、その駆動力を定着部材2に伝えて従動回転させている。定着部材2の外部には、加熱手段としてハロゲンヒータ5と反射板6とが設置されている。反射板6は、ヒータの熱を定着部材2に向かって反射するものである。定着部材2の表面2aは、ハロゲンヒータ5からの輻射熱や反射板6で反射される輻射熱によって設定温度になるように制御されている。定着動作としては、未定着トナーが付着した用紙Pが定着部材2および加圧部材14の中央部を基準として狭持搬送されながら加熱加圧されて定着される。
【0045】
定着部材2は外形30mmで用紙幅方向に延びるローラ形状で、図4に示すように、金属製で筒状の芯金4と、芯金4の周囲に中空糸を何層も巻きつけて形成された断熱層3とから構成されている。つまり、定着部材2は、その内部に空洞4aを備えている。中空糸としてはポリエステル、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリベンゾビスオキサゾール、ポリフェニレンサルファイド、ガラス、セラミックス、金属などの中空構造が挙げられる。断熱効果を高くするという点では材料を限定するものではないが、本例では、耐熱性、材料自体の熱伝導率、強度を考慮してポリイミド中空糸を採用している。ポリイミド中空糸は、外計230μm、内計150μmであり、この中空糸を密に巻き付けることで高い断熱性と剛性を備える。定着部材2の表層近傍には、図2(a)に示すように弾性層12として0.1mm厚のシリコーンゴム層があり、表層には離型層13として15μm厚のPFAチューブが被服してある。
【0046】
加圧部材14は外経30mmで、用紙幅方向に延びるローラ形状で、図2(b)に示すように中空糸を金属製の芯金4上に約2mmの層になるよう巻き付けて構成されている。中空糸層16の上には弾性層として1mmのシリコーンゴム層17が形成され、表層は離型層18として15μmのPFAチューブが被覆してある。このような構成で、定着部材2と加圧部材14を面圧2kg/cm2になるように圧接した場合において、中空糸層はほとんど変形せず、均一なニップ部Nを形成できる。
【0047】
これら定着部材2及び加圧部材14の矢印Cで示す長手方向(用紙幅方向)への長さは、通常使用する用紙Pの幅よりも長く形成されている。定着部材2の両端は、開口されていて、空洞4a内に熱を定着部材外部へ逃がす熱移動部12,13を構成している。
【0048】
次に動作を説明すると、図3のような従来の定着部材を用いた場合、例えば通常サイズの用紙Pが通紙可能な定着装置において、通常サイズよりも小さい用紙Pを連続的に通紙した場合には、通紙領域では用紙およびトナーに熱を奪われた後、再加熱されるので温度はほぼ一定になる。しかし、非通紙領域は用紙Pによって熱を奪われず、加熱されっぱなしになるため、高温になり、断熱層や弾性層の劣化や、小サイズの用紙の連続通紙後に通常サイズの用紙を通紙した際には非通紙部が高温になっているためトナーのホットオフセットや用紙のシワ等が発生してしまう。
【0049】
本発明にかかる定着部材2は、図4に示したように、小サイズの用紙を通紙した際の非通紙部となる定着部材2の端部2a、2b側に位置する弾性層3の厚みを通紙部である中央部2cよりも小さくし、定着部材2の表層から芯金4への熱抵抗を端部2a、2bと中央部2cとで異ならせている。すなわち断熱層3の表面側3aと内面側3bとの間の温度差が、定着部材2の長手方向で異なっている。断熱層3には高剛性の中空糸を用いているため、断熱層3の剛性が高く、断熱層3の厚みを変えても加圧による変形量はほとんど変わらず、ニップ部Nの用紙搬送方向への幅のバラツキは小さい。定着部材2の表層は、図1に示すハロゲンヒータ5の輻射熱により加熱され、断熱層3により表層に熱が保持される。この状態で、通紙を行うと表層の熱が通紙された用紙P及びトナーTに移動して定着される。このように表層の熱は用紙Pおよびトナーに奪われ、ハロゲンヒータ5の輻射により再加熱され、これを繰り返すことで連続的に定着できる。
【0050】
このように短時間の加熱定着のスパンであれば表層の熱はすぐに用紙PおよびトナーTに奪われてほとんど定着部材2の内部には伝導しない。しかし、小サイズ紙の連続定着動作のように比較的長時間で通紙部と非通紙部がある場合では、定着部材2の非通紙部表層と芯金4の部分の温度勾配(温度差)が大きくなり、非通紙部表層の熱が芯金4に伝導されるようになる。特に、非通紙領域の断熱層3は中央部よりも薄いため、表層の熱は中央部よりも速く芯金4に伝導し、非通紙領域の表層の温度上昇を抑えることができる。さらに、芯金4の厚みが中央部2cよりも端部2a、2b側の方が厚いので、熱容量が大きく、温度が飽和しにくい。このため、非通紙領域の表層の温度上昇を長時間抑え、通紙部と非通紙部の温度差を小さく保つことでトナーTのホットオフセットや、定着部材2の破壊、またシワや光沢ムラ等の発生を防止できる。また、空洞4a内に熱は定着部材外部へ熱移動部12,13から逃げるので定着部材2の内部温度の上昇を低減することができる。ここでは、例えば、通常サイズがA3サイズ紙、小サイズ紙がA4サイズというような定型サイズを想定して説明しているが、これら用紙サイズを限定するものではなく、図5のように定型用紙サイズの種類に対応するように段階的に断熱層3の厚さを変化させた場合や図6のように連続的に断熱層3の厚さを変化させた構成でも良い。本例において定着部材2の最高温度部分とは、広義には表層全体となり、狭義には非通紙部に位置する端部表層となる。低温部分とは、広義には空洞4aの表面全体であり、狭義には中央部2cに位置する空洞4aの表面となる。
(実施例2)
図7に示す定着部材2は、実施例1と略同様の構成であり、定着部材2の熱移動部12,13である端部の開口近傍にファン8を設け、定着部材2の内部の芯金4を冷却するようにしたものである。本例ではファン8により定着部材2の空洞4a内に空気を送風している。このため、芯金4の温度が飽和しにくくなり、より非通紙領域の表層の温度上昇を長時間抑え、通紙部と非通紙部の温度差を小さく保つことができ、トナーのホットオフセットや、定着部材の破壊、またシワや光沢ムラ等の発生を防止できる。本例ではファン8により定着部材2の空洞4a内に空気を送風しているが、ファン8で空洞4a内の空気を吸引して熱を逃がすようにしても良い。
(実施例3)
図8に示す定着部材2は、実施例2と略同様の構成であり、芯金4の表面積を中央部よりも端部の方を大きくするようにした。芯金4の表面を機械的に荒らして凹凸を設けるか、また、フィン形状にすることで表面積が増え、請求項2の場合よりも効率的に冷却できる。また、図9に示すように断熱層3の厚みに対応して、例えば中央部2cから端部2a、2bに渡って表面積を段階的もしくは連続的に表面積を変えるようにしても良い。このように構成することで、非通紙領域の表層の温度上昇を長時間抑え、通紙部と非通紙部の温度差を小さく保つことでトナーのホットオフセットや、定着部材の破壊、またシワや光沢ムラ等の発生を防止できる。
(実施例4)
図10に示す定着部材2は、実施例2と略同様の構成であり、芯金4の中央部4bのみに発泡シリコーン製の断熱シート9を設けたものである。このように断熱シート9を配設すると、中央部2cの温度の低下を防ぎつつ端部2a、2bのみを冷却できるため、非通紙部の温度上昇部分のみを冷却することができる。
(実施例5)
本例は、用紙サイズを検出する用紙サイズ検出手段としての用紙サイズセンサ19によって検出した用紙サイズと、用紙Pの通紙枚数を計数する通紙枚数計数手段としての通紙枚数計測器20によって計数した通紙枚数とに基づいて、ファン8の駆動状態を制御部としてのコントローラ10で変更制御するものである。
【0051】
コントローラ10は、周知のコンピュータで構成されていて、通紙が始まると、用紙サイズセンサ19からの用紙サイズ情報を取り込み、用紙サイズが通常のサイズか小サイズかを判断するとともに、通紙枚数計測器20で計数した通紙枚数情報を取り込む。そして、用紙サイズが通常サイズの場合は通紙枚数に関わらずファン8を駆動しない。また、用紙Pが小サイズであると判断した、且つ通紙枚数が所定枚数以上となると、ファン8を駆動して定着部材2の芯金4を冷却する。このように用紙サイズや通紙枚数によってファン8の駆動を切換制御することで、省電力化を図れると共に、無駄な冷却動作を行わずに済む。
(実施例6)
本例は、図12に示すように、空洞4a内部の端部4cの温度を検知する第1の温度検知手段となる温度センサ11aと、空洞4a内部の中央部4bの温度を検知する第2の温度検知手段となる温度センサ11bとを設けるとともに、これら温度センサ11a、11bで検出された温度情報の差に基づいてファン8の駆動状態を制御部となるコントローラ14で変更制御するものである。
【0052】
コントローラ14は、周知のコンピュータで構成されていて、温度センサ11a、11bからの温度情報の差が所定温度差以上になった場合に、定着部材2の路端部温度上昇が発生している見做し、ファン8を駆動する。このように空洞4a内の端部4cと中央部4bの温度差が所定温度差以上となる場合だけ、ファン8を駆動するので、省電力化を図れると共に無駄な冷却動作を行わずに済む。
【0053】
各実施例に通紙部とは、用紙Pが当する定着部材2幅を指し、非通紙部とは用紙Pの幅よりも外側に位置する端部2a、2bを指す。上記各実施例において、定着部材2はローラ形状の構成で説明したが、図14、図15に示すように定着部材2とテンションローラ17に定着ベルト16を張架した形態の定着装置についても適応できる。定着ベルト16を用いる場合には、ハロゲンヒータ5でベルトを加熱すればよい。なお、図15に示す定着部材2は、断面扇形状でって、固定状態とされていて、定着ベルト16が摺接するようになっている。
【0054】
【発明の効果】
本発明によれば、定着部材には、その長手方向において熱の伝わり易い部位と伝わりにくい部位とが形成されることになり、熱の伝わり易い部位では温度上昇を抑えられることになるので、定着部材における温度ムラの発生が抑制され、温度ムラに起因するシワや光沢ムラ、さらにはホットオフセット等の不具合を防止できる。
【0055】
本発明によれば、断熱層の断熱率が異なるようにしたもので、非通紙部分となる定着部材の端部の断熱率を低くすることで、熱が逃げやすくなって温度上昇が抑えられため、定着部材における温度ムラの発生が抑制され、温度ムラに起因するシワや光沢ムラ、さらにはホットオフセット等の不具合を防止できる。
本発明によれば、定着部材の空洞内における放熱量が定着部材の長手方向で異ならせることで、放熱量の高い部位の温度は逃げやすくなるので、非通紙部に相当する部位の内部における放熱量を大きくすることで、定着部材における内部温度のムラの発生が抑制され、温度ムラに起因するシワや光沢ムラ、さらにはホットオフセット等の不具合を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用された定着装置の概略構成図である。
【図2】(a)は定着部材の部分拡大断面図、(b)は加圧部材の部分拡大断面図である。
【図3】従来の定着部材の構成を示す概略断面図である。
【図4】本発明の実施例1に示す定着装置における定着部材の概略断面図である。
【図5】本発明の実施例1に示す定着装置における別の定着部材の概略断面図である。
【図6】本発明の実施例1に示す定着装置における別の定着部材の概略断面図である。
【図7】本発明の実施例2に示す定着装置における定着部材の概略断面図である。
【図8】本発明の実施例3に示す定着装置における定着部材の概略断面図である。
【図9】本発明の実施例3に示す定着装置における別の定着部材の概略断面図である。
【図10】本発明の実施例4に示す定着装置における定着部材の概略断面図である。
【図11】本発明の実施例5に示す定着装置における定着部材とその制御系を示す概略構成図である。
【図12】本発明の実施例6に示す定着装置における定着部材とその制御系を示す概略構成図である。
【図13】本発明の定着装置を搭載する画像記録装置の概略構成図である。
【図14】本発明を適用したベルト状の定着部材を用いた定着装置の概略構成図である。
【図15】本発明を適用したベルト状の定着部材を用いた別な定着装置の概略構成図である。
【符号の説明】
2 定着部材
2a、2b 長手方向の端部
2c 長手方向の中央部
3 断熱層
3a 断熱層の表面側
3b 断熱層の内面側
4 芯金
4a 空洞
4b 空洞の中央部
4c 空洞の端部
5 加熱手段
8 ファン
9 断熱部材
10、14 制御部
11a 第1の温度検知手段
11b 第2の温度検知手段
12,13 熱移動部
14 加圧部材
19 用紙サイズ検出手段
20 通紙枚数計数手段
504Y,504M,504C,504BK 像担持体
509 定着装置
560 転写手段
T トナー画像
P 記録材
N ニップ部
C 定着部材の長手方向[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing device having a fixing member heated by a heating means, and an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile, or a multifunction machine including the fixing device.
[0002]
[Prior art]
A fixing device is mounted on an electrophotographic image forming apparatus configured as a copying machine, a printer, a facsimile, or a multifunction machine having at least one of these functions. The fixing device includes a fixing member heated by a heating unit, and a pressure member in pressure contact with the fixing member, and a recording material on which a toner image is transferred is formed in a nip portion formed by the fixing member and the pressure member. In general, a method of fixing a toner image on a recording material by passing the toner is used. Since the fixing member has an elastic layer and a release layer laminated on a metal core and has a relatively large heat capacity, the rise time required for heating from room temperature to a set temperature becomes long.
[0003]
As a heating method for the fixing member, there are a case where heating means such as a halogen heater is provided inside the fixing member and heating is performed from inside, or a case where heating means is provided outside the fixing member and heating is performed from outside. As a fixing device that heats the fixing member from the inside, there is Patent Document 1, and as a fixing device that heats the fixing member from the outside,
[0004]
[Patent Document 1]
JP 11-184291 A
[Patent Document 2]
JP 2002-40855 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Since the fixing member is generally formed longer in the longitudinal direction than the width of the recording material, if the recording material having a size smaller than the length of the fixing member is continuously fixed, the temperature of the non-sheet passing portion is determined. May go up and be destroyed. In addition, when trying to fix a large size sheet immediately after passing a small size sheet continuously, the non-sheet passing part is hotter than the sheet passing part. Unevenness may occur, causing problems such as wrinkles, uneven glossiness, and hot offset. Further, when heating from the inside of the fixing member as in Patent Document 1, the rise time required for heating from the room temperature to the set temperature becomes longer than when the fixing member is heated from the outside.
The present invention relates to a fixing device having a short rise time while preventing the heat of the fixing member from being efficiently released to suppress the temperature rise and preventing the occurrence of hot offset of the toner, the destruction of the fixing member, wrinkles, uneven gloss, and the like. And an image forming apparatus.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to set the above object, the invention of claim 1 provides a fixing member heated by a heating means and a pressure member in pressure contact with the fixing member, and a recording material onto which a toner image is transferred, and a fixing member. In a fixing device that performs fixing by passing through a nip formed by a pressure member, the fixing member includes a low temperature portion inside the highest temperature portion, and the thermal resistance from the highest temperature portion to the low temperature portion is It is different in the longitudinal direction of the fixing member.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, in the fixing device according to the first aspect, the fixing member has different heat resistance in the direction of the rotation center between the central part and the end part in the longitudinal direction, and the heat at the end part rather than the central part. It is characterized by low resistance.
[0008]
According to a third aspect of the present invention, in the fixing device according to the first or second aspect, the fixing member has a heat insulating layer formed on a metallic cored bar.
[0009]
According to a fourth aspect of the present invention, a recording material having a fixing member heated by a heating unit and a pressure member in pressure contact with the fixing member is formed by the fixing member and the pressure member. In the fixing device for fixing by passing through the nip portion, the fixing member includes a heat insulating layer and a low temperature portion inside the highest temperature portion, and the temperature difference between the surface side and the inner surface side of the heat insulating layer is It is different in the longitudinal direction of the fixing member.
[0010]
According to a fifth aspect of the present invention, in the fixing device according to any one of the first to fourth aspects, the fixing member includes a cavity inside the highest temperature portion, and heat transfer that releases heat to the outside of the fixing member. It has the part.
[0011]
According to a sixth aspect of the present invention, a recording material having a fixing member heated by a heating means and a pressure member in pressure contact with the fixing member is formed by the fixing member and the pressure member. In a fixing device that performs fixing by passing through a nip portion, the fixing member includes a cavity inside the highest temperature portion, and a heat radiation amount in the cavity is different in the longitudinal direction of the fixing member.
[0012]
According to a seventh aspect of the present invention, in the fixing device according to the sixth aspect, the fixing member includes a metallic cored bar, and a heat insulating member provided on a surface inside the cavity where the thickness of the cored bar is smaller than a predetermined thickness. It is characterized by having.
[0013]
According to an eighth aspect of the present invention, in the fixing device according to the sixth or seventh aspect, the surface area in the cavity is larger at the end portion than at the central portion in the longitudinal direction.
[0014]
According to a ninth aspect of the present invention, in the fixing device according to the sixth, seventh, or eighth aspect, the heat transfer section that releases heat to the outside of the fixing member is provided in the cavity. According to a tenth aspect of the present invention, in the fixing device according to the fifth or ninth aspect, the heat transfer portion is an opening that communicates the cavity and the outside of the fixing member. According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided the fixing device according to the tenth aspect, further comprising a fan for forcibly moving the heat in the cavity from the opening to the outside.
[0015]
According to a twelfth aspect of the invention, in the fixing device according to the eleventh aspect, the paper size detected by the paper size detecting means for detecting the paper size and the paper passing count counted by the paper passing number counting means for counting the number of paper passing sheets. It has a control part which changes and controls the drive state of a fan based on the number of sheets.
[0016]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the fixing device according to the eleventh aspect, the first temperature detecting means for detecting the temperature of the end portion inside the cavity and the second temperature detecting means for detecting the temperature of the central portion inside the cavity. And a control unit that changes and controls the driving state of the fan based on the difference between the temperature information detected by the first and second temperature detecting means.
[0017]
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided an image carrier, transfer means for transferring a toner image formed on the image carrier to a recording material, and a fixing device for fixing the toner image transferred to the recording material to the recording material. In the image forming apparatus provided, the fixing device according to any one of claims 1 to 13 is used as the fixing device.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Background of the Invention
In the fixing device, shortening the rise time of the temperature of the fixing member is important for energy saving. By reducing the thickness of the metal core and the elastic layer, the apparatus can have a low heat capacity and the rise time can be shortened. As a result, the rise time can be considerably shortened, but when the heating means is inside, there is a time loss in transferring heat by heat conduction from the inner surface to the surface of the fixing member. In particular, in a fixing device corresponding to a color image that requires a sufficiently thick elastic layer, this time loss is large. For this reason, there are problems such as a delay in the rise time and a time taken to recover from a decrease in the temperature of the fixing member when the paper is passed, and the fixing property is deteriorated because the temperature of the fixing member is lowered when the paper is continuously passed.
[0019]
As a countermeasure against this, an external heating method has been proposed in which a heating unit is arranged on the surface side of the fixing member and the surface of the fixing member is directly heated as described in
[0020]
For this reason, a heat insulating layer is provided under the surface layer, and the rise time is shortened by improving the heat insulating property. As a member having good heat insulation, a member containing a gas such as air having low thermal conductivity is generally used. For example, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-206815, foamed silicone rubber is often used. Foamed silicone contains air and thus has a low thermal conductivity and good heat insulation, but is compressed in the nip portion to reduce the air content and increase the thermal conductivity. In addition, there is a problem that high surface pressure cannot be applied because of compressive deformation, and deterioration with time is caused by repeated deformation. Further, since the radius of rotation changes due to compression, there is a disadvantage that it is not suitable as a driving side member for conveying a recording material or the like at a constant speed. As a heat insulating material having high rigidity and small deformation, porous ceramics described in JP-A No. 2002-40855, porous resins described in JP-A No. 2000-275996, or hollow particles are mixed with a binder. Can be mentioned.
[0021]
Based on such a background, the configuration and operation of the fixing device and the image forming apparatus according to the present invention will be described. In claim 1, the fixing member includes a low temperature portion inside the maximum temperature portion, and the low temperature from the maximum temperature portion. The thermal resistance to the portion is made different in the longitudinal direction of the fixing member. In the fixing member, a part where heat is easily transmitted and a part where heat is difficult to be transmitted are formed in the longitudinal direction, and the temperature rise is suppressed in a part where heat is easily transmitted. For this reason, the occurrence of temperature unevenness in the fixing member is suppressed, and problems such as wrinkles and gloss unevenness due to temperature unevenness, and hot offset can be prevented. Differentiating the thermal resistance here means, for example, making the heat insulating layer constituting the fixing member thin. The form of heating herein includes one that heats the fixing member from the outside and dielectric heating in which a heating unit is provided between the cored bar and the heat insulating layer, for example. In this case, the paper passing reference position is not defined.
[0022]
According to a second aspect of the present invention, the fixing member has a thermal resistance in the direction of the center of rotation that is different between the central portion and the end portion in the longitudinal direction, and the thermal resistance of the end portion is smaller than that of the central portion. As a result, the heat on the end side that becomes the non-sheet passing portion can easily escape, and the temperature rise at the end portion can be prevented. In this case, if the heating is outside the fixing base, the maximum temperature portion is outside the fixing member, the temperature rise time is short, and the heat supply efficiency to the recording material is high. In this case, the sheet passing reference position is the center of the fixing member. In the third aspect of the present invention, it is specified that the fixing member has a heat insulating layer formed on a metallic cored bar.
[0023]
According to a fourth aspect of the present invention, the fixing member includes a heat insulating layer and a low temperature portion inside the highest temperature portion, and the temperature difference between the surface side and the inner surface side of the heat insulating layer is different in the longitudinal direction of the fixing member. Yes. This is because the heat insulating rates of the heat insulating layers are different. By reducing the heat insulating rate of the end portion of the fixing member, which is a non-sheet passing portion, heat can easily escape and temperature rise can be suppressed. For this reason, the occurrence of temperature unevenness in the fixing member is suppressed, and problems such as wrinkles and gloss unevenness due to temperature unevenness, and hot offset can be prevented.
[0024]
According to a fifth aspect of the present invention, the fixing member includes a cavity inside the highest temperature portion, and a heat transfer portion that releases heat to the outside of the fixing member is provided in the cavity. This is because when the fixing member is heated, the temperature inside increases as time passes. In particular, when the core metal is a metal, when the temperature of the non-sheet passing portion is increased, the heat is transferred to the core metal, so that the temperature of the core metal itself is increased.
Therefore, by providing the heat transfer portion, the heat in the cavity of the fixing member can be released to the outside of the fixing member, the inside of the fixing member is cooled, and an increase in the internal temperature can be suppressed. For this reason, the occurrence of uneven internal temperature in the fixing member is suppressed, and problems such as wrinkles and gloss unevenness due to temperature unevenness, and hot offset can be prevented.
[0025]
According to the sixth aspect of the present invention, the fixing member includes a cavity inside the highest temperature portion, and the heat radiation amount in the cavity is different in the longitudinal direction of the fixing member. In this case, since the temperature of the part where the heat dissipation amount is high is likely to escape, by increasing the heat dissipation amount inside the part corresponding to the non-sheet passing portion, the occurrence of uneven internal temperature in the fixing member is suppressed and the temperature unevenness is suppressed. It is possible to prevent defects such as wrinkles, gloss unevenness, and hot offset caused by the above.
[0026]
According to a seventh aspect of the present invention, when the fixing member has a metal core, the heat insulating member is provided on the surface inside the cavity where the thickness of the core is thinner than a predetermined thickness. When a heat insulating member is provided, heat is not easily transmitted to the inside of the cavity. Therefore, when the core metal corresponding to the paper passing part is thinned, the heat of the part corresponding to the paper passing part can be provided by providing the heat insulating member inside. Is more difficult to escape and can quickly rise in temperature. Further, since there is no heat insulating member for the heat corresponding to the non-sheet passing portion, it is easy to escape and the temperature rise can be suppressed.
[0027]
In the eighth aspect, the surface area in the cavity is made larger at the end than at the center in the longitudinal direction. In other words, the cooling efficiency of the end portion is higher than that of the central portion at the position in the longitudinal direction inside the cavity of the fixing member. For this reason, the cooling efficiency of the temperature at the end portion is higher than that at the center portion, and an increase in end temperature can be prevented.
[0028]
According to a ninth aspect of the present invention, a heat transfer part for releasing heat to the outside of the fixing member is provided in the cavity. Therefore, the heat in the cavity of the fixing member can be released to the outside of the fixing member, the inside of the fixing member is cooled, and an increase in the internal temperature can be suppressed. For this reason, the occurrence of uneven internal temperature in the fixing member is suppressed, and problems such as wrinkles and gloss unevenness due to temperature unevenness, and hot offset can be prevented. Examples of the heat transfer unit include an opening that communicates the cavity and the outside of the fixing member, and a heat pipe that communicates the cavity and the outside of the fixing member.
[0029]
In the case of a fixing member provided with an opening, if a fan for forcibly moving the heat in the cavity from the opening to the outside is provided, the cooling efficiency inside the fixing member is increased, and an increase in the internal temperature can be suppressed. The occurrence of non-uniformity in internal temperature can be suppressed, and problems due to temperature non-uniformity can be prevented.
[0030]
According to a twelfth aspect of the present invention, the driving state of the fan is determined based on the paper size detected by the paper size detecting means for detecting the paper size and the number of passing sheets counted by the passing number counting means for counting the number of passing sheets. A control unit for controlling the change is provided. This is because when the size of the transfer material is large or when the size is small and the number of sheets is small, the edge temperature rise hardly occurs, and the necessity of driving the fan is reduced. Therefore, the degree of increase in the end temperature of the fixing member is estimated from the paper size and the number of sheets to be passed, and when it is not necessary, the fan is stopped, and when necessary, the fan is driven to reduce the power consumption. While reducing, it becomes possible to cool without waste.
[0031]
According to a thirteenth aspect of the present invention, the first temperature detecting means for detecting the temperature of the end portion inside the cavity and the second temperature detecting means for detecting the temperature of the central portion inside the cavity are provided, and detected by these temperature detecting means. The driving state of the fan is changed based on the difference in temperature information. In the first place, there is a problem that a temperature difference (temperature unevenness) occurs in the longitudinal direction of the fixing member. In addition, even if there is a temperature difference, there is an allowable range, so when the temperature difference between the center and the end inside the fixing member is within a predetermined range, the fan is stopped and when the temperature is higher than the predetermined temperature, the fan is driven. This makes it possible to cool without waste while reducing power consumption.
[0032]
According to another aspect of the present invention, the above-described fixing device is used in the image forming apparatus. By using such a fixing device, it is possible to achieve a power saving image forming apparatus with a short rise time while preventing occurrence of hot offset of the toner, destruction of the fixing member, wrinkles, gloss unevenness, and the like. it can.
[0033]
【Example】
The image forming apparatus shown in FIG. 13 is one form of an electrophotographic full-color printer. This printer includes a
[0034]
The transfer / conveying
[0035]
A
[0036]
Each photoconductor unit is a unit for forming a toner image corresponding to each color of Y, M, C, and BK on each photoconductor drum. Each photoconductor unit is provided with a charging device (not shown) that uniformly charges the surface of each photoconductor drum, and a cleaning device that cleans the surface of the photoconductor drum with a brush roller and a cleaning blade. Each photoconductor unit and each charging device have the same configuration except for a place in the apparatus main body 1.
[0037]
The
[0038]
In the duplex image forming mode in which the
[0039]
The reversing
[0040]
In this embodiment, when image formation is instructed by an operation unit (not shown), each photosensitive drum is rotated by a drive source (not shown) to rotate clockwise. Each charging device applies a charging bias from a power source (not shown) to uniformly charge each photosensitive drum. Each uniformly charged photosensitive drum is exposed by a
[0041]
One sheet P is separated from the selected one of the
[0042]
The conveyed paper P receives
[0043]
In the image forming apparatus, when the double-sided image forming mode is selected, the recording medium P has a reversal conveyance path 544 in the reversing
[0044]
The above image forming operation is an operation when the full color mode for superimposing four colors is selected by an operation unit (not shown). However, when the full color mode for superimposing three colors is selected by the operation unit, a K toner image is formed. Is omitted, and a full-color image is formed on the paper P by superimposing Y, M, and C three color toner images. When the monochrome image forming mode is selected on the operation unit, only the K toner image is formed and a monochrome image is formed on the paper P.
(Example 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
[0045]
The fixing
[0046]
The pressing
[0047]
The lengths of the fixing
[0048]
Next, the operation will be described. When the conventional fixing member as shown in FIG. 3 is used, for example, in a fixing device capable of passing a normal size paper P, a paper P smaller than the normal size is continuously passed. In such a case, in the paper passing area, the paper and toner are deprived of heat and then reheated, so that the temperature becomes substantially constant. However, since the non-sheet passing area is not deprived of heat by the sheet P and is kept heated, it becomes high temperature, the heat insulating layer and the elastic layer are deteriorated, and the normal size sheet is removed after the small sheet is continuously passed. When the paper is passed, the non-sheet passing portion is at a high temperature, so that toner hot offset, paper wrinkles, and the like occur.
[0049]
As shown in FIG. 4, the fixing
[0050]
As described above, in the case of a short heat-fixing span, the heat of the surface layer is immediately taken away by the paper P and the toner T and hardly conducted into the fixing
(Example 2)
The fixing
Example 3
The fixing
(Example 4)
The fixing
(Example 5)
In this example, the sheet size detected by a
[0051]
The
(Example 6)
In this example, as shown in FIG. 12, a temperature sensor 11a serving as a first temperature detecting means for detecting the temperature of the end 4c inside the
[0052]
The
[0053]
In each embodiment, the paper passing portion refers to the width of the fixing
[0054]
【The invention's effect】
According to the present invention, the fixing member is formed with a part where heat is easily transmitted and a part where heat is not easily transmitted in the longitudinal direction, and the temperature rise is suppressed at the part where heat is easily transmitted. Generation of temperature unevenness in the member is suppressed, and problems such as wrinkles and gloss unevenness due to temperature unevenness, and hot offset can be prevented.
[0055]
According to the present invention, the heat insulation rate of the heat insulation layer is different, and by reducing the heat insulation rate of the end portion of the fixing member that becomes a non-sheet passing portion, heat can easily escape and temperature rise can be suppressed. Therefore, occurrence of temperature unevenness in the fixing member is suppressed, and problems such as wrinkles, gloss unevenness, and hot offset due to temperature unevenness can be prevented.
According to the present invention, since the heat radiation amount in the cavity of the fixing member varies in the longitudinal direction of the fixing member, the temperature of the portion with a high heat radiation amount is easily escaped. By increasing the heat radiation amount, the occurrence of uneven internal temperature in the fixing member is suppressed, and problems such as wrinkles and gloss unevenness due to temperature unevenness, and hot offset can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fixing device to which the present invention is applied.
2A is a partially enlarged sectional view of a fixing member, and FIG. 2B is a partially enlarged sectional view of a pressure member.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a conventional fixing member.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a fixing member in the fixing device according to the first exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of another fixing member in the fixing device according to the first exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of another fixing member in the fixing device shown in Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a fixing member in a fixing device according to
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a fixing member in a fixing device according to
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of another fixing member in the fixing device according to
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a fixing member in a fixing device according to
FIG. 11 is a schematic configuration diagram illustrating a fixing member and its control system in the fixing device according to the fifth exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a schematic configuration diagram showing a fixing member and its control system in the fixing device shown in
FIG. 13 is a schematic configuration diagram of an image recording apparatus equipped with the fixing device of the present invention.
FIG. 14 is a schematic configuration diagram of a fixing device using a belt-like fixing member to which the present invention is applied.
FIG. 15 is a schematic configuration diagram of another fixing device using a belt-shaped fixing member to which the present invention is applied.
[Explanation of symbols]
2 Fixing member
2a, 2b Longitudinal end
2c Longitudinal center
3 Insulation layer
3a Surface side of heat insulation layer
3b Inner surface side of heat insulation layer
4 cored bar
4a cavity
4b Center of the cavity
4c End of cavity
5 Heating means
8 fans
9 Insulation material
10, 14 Control unit
11a First temperature detection means
11b Second temperature detecting means
12, 13 Heat transfer part
14 Pressure member
19 Paper size detection means
20 Number of paper passing counting means
504Y, 504M, 504C, 504BK Image carrier
509 Fixing device
560 transfer means
T Toner image
P Recording material
N Nip part
C Longitudinal direction of fixing member
Claims (14)
前記定着部材は、最高温度部分よりも内部に低温部分を含み、最高温度部分から低温部分への熱抵抗が、定着部材の長手方向で異なることを特徴とする定着装置。A fixing member heated by a heating unit and a pressure member in pressure contact with the fixing member, and a recording material on which a toner image is transferred pass through a nip formed by the fixing member and the pressure member. In the fixing device for fixing by
The fixing device includes a low-temperature portion inside the highest-temperature portion, and a thermal resistance from the highest-temperature portion to the low-temperature portion is different in the longitudinal direction of the fixing member.
前記定着部材は、その回転中心方向への熱抵抗が、前記長手方向の中央部と端部とで異なり、前記中央部よりも端部の熱抵抗が小さいことを特徴とする定着装置。The fixing device according to claim 1.
The fixing device according to claim 1, wherein the fixing member has a thermal resistance in a rotation center direction which is different between a central portion and an end portion in the longitudinal direction, and a thermal resistance of the end portion is smaller than the central portion.
前記定着部材は、金属性の芯金上に形成した断熱層を有することを特徴とする定着装置。The fixing device according to claim 1 or 2,
The fixing device, wherein the fixing member has a heat insulating layer formed on a metallic cored bar.
前記定着部材は、最高温度部分よりも内部に断熱層及び低温部分を含み、前記断熱層の表面側と内面側との間の温度差が、定着部材の長手方向で異なることを特徴とする定着装置。A fixing member heated by a heating unit and a pressure member in pressure contact with the fixing member, and a recording material on which a toner image is transferred pass through a nip formed by the fixing member and the pressure member. In the fixing device for fixing by
The fixing member includes a heat insulating layer and a low temperature portion inside the highest temperature portion, and the temperature difference between the surface side and the inner surface side of the heat insulating layer is different in the longitudinal direction of the fixing member. apparatus.
前記定着部材は、最高温度部分よりも内部に空洞を含み、この空洞内に熱を定着部材外部へ逃がす熱移動部を有することを特徴とする定着装置。The fixing device according to any one of claims 1 to 4,
The fixing member includes a cavity inside the highest temperature portion, and has a heat transfer part that releases heat to the outside of the fixing member.
前記定着部材は、最高温度部分よりも内部に空洞を含み、この空洞内における放熱量が前記定着部材の長手方向で異なることを特徴とする定着装置。A fixing member heated by a heating unit and a pressure member in pressure contact with the fixing member, and a recording material on which a toner image is transferred pass through a nip formed by the fixing member and the pressure member. In the fixing device for fixing by
The fixing device includes a cavity inside the highest temperature portion, and a heat radiation amount in the cavity is different in a longitudinal direction of the fixing member.
前記定着部材は、金属性の芯金と、前記芯金の厚みが所定の厚みよりも薄い部分の前記空洞内部の表面に設けた断熱部材とを有することを特徴とする定着装置。The fixing device according to claim 6.
The fixing device includes a metallic cored bar and a heat insulating member provided on a surface inside the cavity in a portion where the thickness of the cored bar is smaller than a predetermined thickness.
前記空洞内の表面積は前記長手方向において中央部よりも端部の方が大きいことを特徴とする定着装置。The fixing device according to claim 6 or 7, wherein:
The fixing device according to claim 1, wherein a surface area in the cavity is larger in an end portion than in a central portion in the longitudinal direction.
前記空洞内に熱を定着部材外部へ逃がす熱移動部を有することを特徴とする定着装置。The fixing device according to claim 6, 7 or 8.
A fixing device having a heat transfer part for escaping heat to the outside of the fixing member in the cavity.
前記熱移動部は、前記空洞と前記定着部材の外部とを連通する開口であることを特徴とする定着装置。The fixing device according to claim 5 or 9, wherein
The fixing device according to claim 1, wherein the heat transfer portion is an opening that communicates the cavity and the outside of the fixing member.
前記空洞内の熱を前記開口から外部へ強制的に移動させるファンを有することを特徴とする定着装置。The fixing device according to claim 10.
A fixing device having a fan for forcibly moving heat in the cavity from the opening to the outside.
用紙サイズを検出する用紙サイズ検出手段によって検出した用紙サイズと、用紙の通紙枚数を計数する通紙枚数計数手段によって計数した通紙枚数とに基づいて、前記ファンの駆動状態を変更制御する制御部を有することを特徴とする定着装置。The fixing device according to claim 11.
Control for changing and controlling the driving state of the fan based on the paper size detected by the paper size detecting means for detecting the paper size and the number of passed sheets counted by the passed sheet number counting means for counting the number of passed sheets. A fixing device.
前記空洞内部の端部の温度を検知する第1の温度検知手段と、前記空洞内部の中央部の温度を検知する第2の温度検知手段とを有し、前記第1及び第2の温度検知手段で検出された温度情報の差に基づいて前記ファンの駆動状態を変更制御する制御部をすることを特徴とする定着装置。The fixing device according to claim 11.
The first and second temperature detection means includes first temperature detection means for detecting the temperature of the end portion inside the cavity, and second temperature detection means for detecting the temperature of the central portion inside the cavity. And a control unit that changes and controls the driving state of the fan based on a difference in temperature information detected by the means.
前記定着装置として、請求項1ないし13の何れかに記載の定着装置を用いた事を特徴とする画像形成装置。An image forming apparatus comprising: an image carrier; a transfer unit that transfers a toner image formed on the image carrier to a recording material; and a fixing device that fixes the toner image transferred to the recording material to the recording material. ,
An image forming apparatus using the fixing device according to claim 1 as the fixing device.
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