JP2009053617A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は,トナー像が転写された記録紙に表面を接触させつつ回転することにより前記トナー像を加熱定着させる未定着トナー画像を上記用紙に定着させる円筒状の定着ローラを具備する熱定着装置を備えてなる画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a thermal fixing device including a cylindrical fixing roller for fixing an unfixed toner image on a sheet by heating and fixing the toner image by rotating the recording sheet onto which the toner image is transferred while contacting the surface. The present invention relates to an image forming apparatus comprising:
電子写真方式の画像形成装置(複写機,プリンタ,ファクシミリ装置等)は,トナー像を記録紙に加熱定着させる定着装置を備えている。通常,定着装置は,未定着のトナー像が転写された記録紙に表面を接触させつつ回転することによってトナー像を記録紙に加熱定着させる円筒状の定着ローラ,その定着ローラを加熱するヒータ,定着ローラの表面に記録紙を圧接させる加圧ローラもしくは加圧ベルト等を備えている。
そして,所定の制御装置が前記ヒータへの供給電力を制御することにより,定着ローラの表面温度がトナーの定着に必要な所定の目標温度に維持される。
An electrophotographic image forming apparatus (such as a copying machine, a printer, or a facsimile machine) includes a fixing device that heats and fixes a toner image onto a recording sheet. Usually, the fixing device includes a cylindrical fixing roller that heats and fixes the toner image on the recording paper by rotating the recording paper on which the unfixed toner image is transferred while contacting the surface thereof, a heater that heats the fixing roller, A pressure roller or a pressure belt is provided to press the recording paper against the surface of the fixing roller.
A predetermined control device controls the power supplied to the heater, so that the surface temperature of the fixing roller is maintained at a predetermined target temperature necessary for fixing the toner.
また,画像形成装置は,複数のサイズの記録紙に対して画像形成及び加熱定着が可能であり,定着ローラ及びヒータは,その回転軸方向において,当該画像形成装置が対応可能な最大の記録紙(以下,最大サイズの記録紙という)の幅(記録紙の搬送方向に直交する方向の長さ)以上の長さに形成されている。このため,前記最大の記録紙の幅よりも狭い幅の記録紙(以下,小サイズの記録紙という)に対して加熱定着が行われた場合,定着ローラは,その小サイズの記録紙と接する領域(以下,通紙領域という)よりも回転軸方向外側の領域(以下,非通紙領域という)においては,対向する加圧ローラもしくは加圧ベルトと直接接することになる。 In addition, the image forming apparatus can perform image formation and heat fixing on recording papers of a plurality of sizes, and the fixing roller and the heater are the largest recording paper that can be handled by the image forming apparatus in the rotation axis direction. It is formed to have a length equal to or greater than the width (the length in the direction orthogonal to the recording paper conveyance direction) (hereinafter referred to as the maximum size recording paper). For this reason, when heat fixing is performed on a recording paper having a width smaller than the maximum recording paper (hereinafter referred to as a small-size recording paper), the fixing roller comes into contact with the small-size recording paper. In an area outside the area (hereinafter referred to as a paper passing area) in the rotation axis direction (hereinafter referred to as a non-paper passing area), it is in direct contact with the opposing pressure roller or pressure belt.
ところで,多数の前記小サイズの記録紙に対する連続的な画像形成及び加熱定着(以下,連続プリントという)が行われた場合,定着ローラは,前記通紙領域の表面温度については,ヒータからの供給熱と記録紙への伝熱とがバランスしてほぼ適切な定着温度に維持される。
しかしながら,前記連続プリントが行われた場合,前記非通紙領域の表面温度については,加圧ローラや加圧ベルトの温度が蓄熱により上昇する一方で記録紙への伝熱がないため,前記通紙領域の表面温度よりも高い温度に上昇してしまう。
By the way, when continuous image formation and heat fixing (hereinafter referred to as continuous printing) are performed on a large number of the small size recording papers, the fixing roller supplies the surface temperature of the paper passing area from the heater. The heat and heat transfer to the recording paper are balanced and maintained at a substantially appropriate fixing temperature.
However, when the continuous printing is performed, the surface temperature of the non-sheet passing area is increased because the temperature of the pressure roller and the pressure belt rises due to heat accumulation, but there is no heat transfer to the recording sheet. It will rise to a temperature higher than the surface temperature of the paper area.
図3(a)は,従来の画像形成装置におけるプリント開始時(実線)と前記連続プリント中(破線)とのそれぞれにおける定着ローラの表面温度の回転軸方向の分布を模式的に表したグラフである。
図に示すように,前記通紙領域の表面温度が目標温度を下回らないようにヒータ制御が行われている状態において,前記連続プリントが開始されると,プリント枚数(即ち,加熱定着の実行枚数)が増えるに従って,前記通紙領域の表面温度は若干低下しながらも目標温度(定着温度)がほぼ維持される一方,前記非通紙領域の表面温度は目標温度を大きく上回って過剰高温となってしまう。
FIG. 3A is a graph schematically showing the distribution of the surface temperature of the fixing roller in the rotation axis direction at the start of printing (solid line) and during continuous printing (broken line) in the conventional image forming apparatus. is there.
As shown in the figure, when the continuous printing is started in a state where the heater control is performed so that the surface temperature of the sheet passing area does not fall below the target temperature, the number of printed sheets (that is, the number of sheets to be heat-fixed) ) Increases, the target temperature (fixing temperature) is substantially maintained while the surface temperature of the paper passing area is slightly decreased, while the surface temperature of the non-paper passing area is much higher than the target temperature. End up.
このように,定着ローラの端部付近の領域が過剰高温となった状態で,その領域が通紙領域となるサイズの記録紙が通紙されると,記録紙のシワや高温オフセット,定着ローラへの記録紙の巻き付き等の定着異常が発生しやすくなる。さらに,前記過剰高温は,定着ローラの劣化につながるという問題も発生しやすくなる。例えば,芯金に接着された離型層(コーティング層)が剥離したり,離型層が熱的ダメージを受けたりする。
特に,昨今の定着ローラは,ウォームアップ時間の短縮等による省電力化を目的として,熱容量を小さくするために肉厚が薄く形成されており,そのような薄肉の定着ローラにおいては,図3(a)に示す定着ローラ端部(非通紙領域)における過剰高温の発生が顕著となる。また,通紙領域における定着ローラから記録紙への単位時間あたりの熱移動量が大きくなる高速機(プリント速度が速い画像形成装置)においても,上記過剰高温の発生が顕著となる。
As described above, when a recording sheet having a size in which the area near the end of the fixing roller is excessively hot and the area is a sheet passing area is passed, the recording sheet is wrinkled, high temperature offset, the fixing roller. Fixing abnormalities such as wrapping of recording paper on the sheet are likely to occur. Further, the excessive high temperature tends to cause a problem that the fixing roller is deteriorated. For example, a release layer (coating layer) bonded to the core metal peels off or the release layer is thermally damaged.
In particular, the recent fixing roller is formed with a small thickness in order to reduce the heat capacity for the purpose of power saving by shortening the warm-up time. In such a thin fixing roller, FIG. The occurrence of excessively high temperature at the end of the fixing roller (non-sheet passing area) shown in a) becomes remarkable. In addition, the occurrence of the excessively high temperature is remarkable even in a high-speed machine (an image forming apparatus having a high printing speed) in which the amount of heat transfer per unit time from the fixing roller to the recording paper in the paper passing area is large.
一方,定着ローラ表面温度の回転軸方向の温度差を小さくして前記過剰高温を防止するため,定着ローラの肉厚を厚くすることは,省電力化に反することになる。
また,定着ローラ内に,記録紙のサイズ(幅)に応じた長さの複数のヒータを配置し,記録紙のサイズに応じて発熱させるヒータを切り替えることも考えられる。しかしながら,数多くのサイズそれぞれに対応する多くのヒータを定着ローラ内に配置することは定着路内部に設けられる小さいスペースでは不可能であり,結局は,ヒータによる加熱領域のうちの非通紙領域において前記過剰高温の問題が生じる。
また,特許文献1には,ファンによる送風により,前記非通紙領域を冷却する画像形成装置が示されている。しかしながら,特許文献1に示される構成では,冷却空気が通紙領域にも吹き付けられることが避けられず,その冷却空気が定着ローラの表面温度やその温度を測定する温度センサの検出値を乱すという問題や,さらに,冷却空気が通紙領域における記録紙の表面のトナーを吹き飛ばし,画質の劣化やトナー飛散という新たな問題を生じさせる。
また,上記特許文献2や特許文献3には,定着ローラの非通紙領域の外面(周面)に,熱伝導率の高い部材を当接させることにより,非通紙領域における前記過剰温度の発生を防止する定着装置が示されている。しかしながら,特許文献2や特許文献3に示される構成では,部材の当接によって定着ローラ表面が損傷しやすく,その表面の傷によって定着不良やオフセットトナーの付着による画質の劣化が生じ得るという問題点がある。さらに,特許文献2や特許文献3に示される構成は,紙シワ対策として一般的な逆クラウン形状の定着ローラに適用することが困難である。
It is also conceivable that a plurality of heaters having a length corresponding to the size (width) of the recording paper is arranged in the fixing roller, and the heater that generates heat is switched according to the size of the recording paper. However, it is impossible to arrange a large number of heaters corresponding to each of a large number of sizes in the fixing roller in a small space provided in the fixing path. Eventually, in the non-sheet passing area in the heating area by the heater. The excessive high temperature problem arises.
Further, in
従って,本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり,その課題とするところは,消費電力の増大,トナーの飛散,画質の劣化及び定着不良を発生させることなく,定着ローラの非通紙領域(端部付近の領域)の過剰高温の発生を防止できる画像形成装置を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and the problem is that the non-passage of the fixing roller without causing an increase in power consumption, toner scattering, image quality deterioration, and fixing failure. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of preventing the occurrence of an excessively high temperature in a region (region near the end).
上記課題を解決するために本発明は,
トナー像が転写された記録紙に表面を接触させつつ回転することにより前記トナー像を加熱定着させる未定着トナー画像を上記用紙に定着させる円筒状の定着ローラを具備する熱定着装置を備えてなる画像形成装置において,
上記定着ローラの端部内側に装着され,外径が可変な熱伝導部材と,
上記熱伝導部材の外径を拡大させて該熱伝導部材の外周面を前記定着ローラの端部内周面に接触させる状態と,上記熱伝導部材の外径を縮小させて該熱伝導部材の外周面を前記定着ローラの端部内周面から離間させる状態との間で変形させる熱伝導部材変形手段と,
を備えてなることを特徴とする画像形成装置として構成される。
これにより,消費電力の増大,トナーの飛散,画質の劣化及び定着不良を発生させることなく,定着ローラの非通紙領域(端部付近の領域)の過剰高温の発生を防止できる。
また本発明に用いられる前記熱伝導部材変形手段は,前記定着ローラ端部の温度が予め定められた所定温度を超えたとき前記熱伝導部材の外径を拡大させるものが一例としてあげられる。
この場合,前記熱伝導部材変形手段としては,最大通紙幅より狭い記録紙が供給され,その時間が予め定められた所定時間を超えたとき前記熱伝導部材の外径を拡大させるものが好適である。
具体的には,前記熱伝導部材が軸方向にスリット状の切り欠きを備えて略円筒状に形成されたものであり,前記熱伝導部材変形手段が,上記略円筒状の熱伝導部材に巻きかけられて,張力をかけることによって巻きかけられた熱伝導部材に外径を縮小する方向の変形を与え,張力を解放することによって巻きかけられた熱伝導部材の外径を拡大させる条体,及び該条体の張力を変化させる手段を備えてなるものが考えられる。
In order to solve the above problems, the present invention
A thermal fixing device including a cylindrical fixing roller for fixing an unfixed toner image for fixing the toner image on the paper by rotating the recording paper on which the toner image has been transferred while contacting the surface thereof; In an image forming apparatus,
A heat conducting member mounted on the inner side of the fixing roller and having a variable outer diameter;
A state in which the outer diameter of the heat conducting member is enlarged to bring the outer peripheral surface of the heat conducting member into contact with the inner peripheral surface of the end of the fixing roller; and the outer diameter of the heat conducting member is reduced by reducing the outer diameter of the heat conducting member. A heat conducting member deforming means for deforming the surface between a state where the surface is separated from the inner peripheral surface of the end portion of the fixing roller;
It is comprised as an image forming apparatus characterized by comprising.
As a result, it is possible to prevent the occurrence of an excessively high temperature in the non-sheet-passing area (area near the end) of the fixing roller without causing an increase in power consumption, toner scattering, image quality deterioration, and fixing failure.
Further, the heat conducting member deforming means used in the present invention is exemplified by one that enlarges the outer diameter of the heat conducting member when the temperature of the end portion of the fixing roller exceeds a predetermined temperature.
In this case, as the heat conducting member deforming means, it is preferable to supply recording paper narrower than the maximum sheet passing width and to enlarge the outer diameter of the heat conducting member when the time exceeds a predetermined time. is there.
Specifically, the heat conducting member is formed in a substantially cylindrical shape with slit-shaped notches in the axial direction, and the heat conducting member deforming means is wound around the substantially cylindrical heat conducting member. A strip that is applied to the heat conducting member wound by applying tension and deforms in a direction to reduce the outer diameter, and the outer diameter of the wound heat conducting member is increased by releasing the tension; And a means provided with means for changing the tension of the strip.
さらに,前記熱伝導部材が,螺旋コイル状のバネ状体であり,前記熱伝導部材変形手段が,上記螺旋コイル状のバネ状体の一端部を他端に対してコイル中心を中心として相対的に回動させることで当該バネ状体の外径を拡大させ,或は縮小させて変形させるものであってもよい。 Further, the heat conducting member is a spiral coil-like spring-like body, and the heat conducting member deforming means is configured such that one end of the spiral coil-like spring-like body is relative to the other end around the coil center. The outer diameter of the spring-like body may be enlarged by rotating the lens, or may be deformed by being reduced.
このような前記定着ローラの材質としては,アルミニウムが考えられ,その肉厚は,0.5〜1mmの範囲が望ましいものとして考えられる。 As the material of such a fixing roller, aluminum is conceivable, and the thickness is preferably in the range of 0.5 to 1 mm.
本発明は上記のように構成されているので,消費電力の増大,トナーの飛散,画質の劣化及び定着不良を発生させることなく,定着ローラの非通紙領域(端部付近の領域)の過剰高温の発生を防止できる。 Since the present invention is configured as described above, an excess of the non-sheet passing region (region near the end) of the fixing roller without causing an increase in power consumption, toner scattering, image quality deterioration, and fixing failure. Generation of high temperature can be prevented.
以下添付図面を参照しながら,本発明の実施の形態について説明し,本発明の理解に供する。尚,以下の実施の形態は,本発明を具体化した一例であって,本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに,図1は,第1の実施形態に係る画像形成装置Xにおける定着ローラ端部に設けられた冷却機構の非放熱状態を表す概略断面図,図2は第1の実施形態に係る画像形成装置Xにおける定着ローラ端部に設けられた冷却機構の放熱状態を表す概略断面図,図3は,従来の画像形成装置および本実施形態にかかる画像形成装置におけるプリント開始時と連続プリント中とのそれぞれにおける定着ローラの表面温度の回転軸方向の分布を模式的に表したグラフ,図4は,第2の実施形態に係る画像形成装置Xにおける定着ローラ端部冷却機構の非放熱状態を表す概略断面図,図5は,第2の実施形態に係る画像形成装置Xにおける定着ローラ端部冷却機構の放熱状態を表す概略断面図,図6は,本発明の実施形態に係る画像形成装置Xの概略構成を表すブロック図,図7は,画像形成装置Xにおけるプリント部及び定着部の概略断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that the present invention can be understood. The following embodiment is an example embodying the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention.
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a non-heat dissipating state of the cooling mechanism provided at the end of the fixing roller in the image forming apparatus X according to the first embodiment, and FIG. 2 is an image according to the first embodiment. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a heat dissipation state of a cooling mechanism provided at the end of the fixing roller in the forming apparatus X. FIG. 3 is a diagram illustrating a conventional image forming apparatus and an image forming apparatus according to this embodiment at the start of printing and during continuous printing. 4 is a graph schematically showing the distribution of the surface temperature of the fixing roller in each of the rotation axis directions, and FIG. 4 shows a non-heat dissipating state of the fixing roller end cooling mechanism in the image forming apparatus X according to the second embodiment. FIG. 5 is a schematic sectional view, FIG. 5 is a schematic sectional view showing a heat radiation state of the fixing roller end cooling mechanism in the image forming apparatus X according to the second embodiment, and FIG. 6 is an image forming apparatus X according to the embodiment of the present invention. Summary of Block diagram representing the formation, Figure 7 is a schematic cross-sectional view of the printing unit and the fixing unit in the image forming apparatus X.
[実施形態1]
本発明の実施形態1に係る画像形成装置Xは,トナー像が転写された記録紙に表面を接触させつつ回転することによりそのトナー像を加熱定着させる円筒状の定着ローラを備えた電子写真方式の画像形成装置である。
そして,画像形成装置Xは,定着ローラの端部付近の冷却機構(以下,定着ローラ端部冷却機構Z1という)にその特徴を有している。
[Embodiment 1]
The image forming apparatus X according to the first embodiment of the present invention includes an electrophotographic system including a cylindrical fixing roller that heats and fixes a toner image by rotating the recording paper onto which the toner image is transferred while contacting the surface. This is an image forming apparatus.
The image forming apparatus X is characterized by a cooling mechanism in the vicinity of the end of the fixing roller (hereinafter, referred to as a fixing roller end cooling mechanism Z1).
まず,図6に示すブロック図を参照しつつ,本発明の実施形態に係る画像形成装置Xの全体構成について説明する。
図6に示すように,画像形成装置Xは,メイン制御部1,操作・表示部2,データ記憶部3,画像処理演算部4,NIC5,スキャナ部6,プリント部10及び定着部20等を備え,それらが情報の受け渡しが可能な状態で接続されている。
前記操作・表示部2は,情報を入力するための操作入力部及び情報の表示部を備えるものである。上記操作入力部は,例えば,液晶表示装置の表面に設けられたタッチパネルやシートキー等である。また,前記表示部は,例えば,液晶表示装置やLEDランプ等である。この操作・表示部2により,利用者に対するマンマシンインターフェースが構成されている。
前記データ記憶部3は,原稿から読み取って得られた画像データの処理や,画像データのプリント処理等の際に,必要に応じてその処理データを記憶する読み書き自在の不揮発メモリである。
前記画像処理演算部4は,専用の信号処理回路或いはDSP(Digital Signal Processor)等により構成され,画像データについて各種画像処理を行い,所定の印刷ジョブ記述言語で記述された印刷ジョブを画像形成に用いるビットマップ画像データに変換する処理や,外部装置へ送信する画像データ(例えば,JPEG形式等の所定の符号化がなされた画像データ等)の生成処理等を行うものである。
First, the overall configuration of the image forming apparatus X according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the block diagram shown in FIG.
As shown in FIG. 6, the image forming apparatus X includes a
The operation /
The
The image processing
前記NIC5は,例えば標準規格IEEE802.3に準拠したLAN及びインターネット等からなるネットワークを通じて,パーソナルコンピュータ等の外部装置との間でデータ(スキャナ部6による読み取り画像のデータを含む)の送受信を行う通信インターフェースである。
前記スキャナ部6は,不図示のガラス製の原稿台上に載置された原稿や,不図示のADFにより搬送される原稿から,その原稿に形成された画像を読み取る光学機器を備えた装置である。
前記メイン制御部1は,前記スキャナ部6,前記プリント部10,前記定着部20,前記操作・表示部2,前記データ記憶部3及び前記画像処理演算部4の各々を制御するものである。
例えば,メイン制御部1は,プリント部10に,NIC5を通じて受信される印刷ジョブに基づく印刷処理(画像形成処理)を実行させる。また,メイン制御部1は,スキャナ部6に,原稿からその原稿に形成された画像を読み取るスキャン処理を実行させる。
前記プリント部10は,前記メイン制御部9によって制御されるいわゆるプリントエンジンであり,不図示の給紙カセットに収容された用紙を1枚ずつ順次送り出し,所定の画像形成位置を経て排紙トレイまで搬送するとともに,その画像形成位置において,前記スキャナ部6により原稿から読み取られた原稿の画像データや,画像処理演算部4により生成された印刷用の画像データ等に基づいて,記録紙に画像を形成(出力)する機器及びその機器を制御するMPU等の部品の集合である。
また,前記定着部20は,前記プリント部10により未定着のトナー像が転写された記録紙を加熱することにより,そのトナー像を記録紙に定着させる装置(定着装置)である。
The
The scanner unit 6 is an apparatus provided with an optical device that reads an image formed on a document placed on a glass document table (not shown) or a document conveyed by an ADF (not shown). is there.
The
For example, the
The
The fixing
図7は,前記プリント部10から前記定着部20に至るプロセスの断面図である。
図7に示すように,前記プリント部10は,感光体ドラム11,クリーニング装置12,帯電装置13,レーザ光源14,現像装置15及び転写装置16を備えている。
感光体ドラム11は,帯電装置13によりその表面が帯電され,レーザ光源14から出射されるビーム光によりその表面に静電潜像が書き込まれる。そして,感光体ドラム11上の静電潜像は,現像装置15によりトナー像として顕像化(現像)され,そのトナー像が,転写装置16により記録紙上に転写される。図7において,矢印で示す経路Rは,記録紙の搬送経路である。
また,未定着のトナー像が転写された記録紙は,定着部20へ搬送される。
前記定着部20は,ヒータ23が内包された円筒状の定着ローラ21と,これに押圧された加圧ローラ22(或いは加圧ベルト)とを備え,前記定着ローラ21と前記加圧ローラ22との間のニップ部に,未定着のトナー像が転写された記録紙を通紙させることにより,トナー像を記録紙に加熱定着させる。
前記定着ローラ21は,例えば,肉厚が0.5mm〜1.0mm程度のアルミニウム(Al)製の円筒状の部材であり,その表面(外側の周面)には離型層(コーティング層)が形成されている。なお,前記定着ローラ21は,その外面が紙シワ対策として逆クラウン形状である場合もあるが,その場合でも,内側に形成された空間は,円筒状の定着ローラと同様に円柱状である。
さらに,前記定着部20は,図6に示すように熱伝導部材31,ワイヤ41,ロータリソレノイドS1,冷却ファン40,中央サーミスタ24及び端部サーミスタ25等も備えているが,これらについては後述する。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the process from the
As shown in FIG. 7, the
The surface of the photosensitive drum 11 is charged by the charging
Further, the recording paper on which the unfixed toner image is transferred is conveyed to the fixing
The fixing
The fixing
Further, as shown in FIG. 6, the fixing
次に,図1及び図2に示す断面図を参照しつつ,画像形成装置Xが備える前記定着ローラ端部冷却機構Z1について説明する。なお,図1及び図2に示す断面図は,前記定着ローラ21の端部周辺における定着ローラ21の回転軸を含む平面での断面図である。
図1に示すように,前記定着ローラ端部冷却機構Z1は,上記円筒状の定着ローラ21の端部内側に装着され,外径が可変な熱伝導部材31と,図2((a),(b))に示すように,上記熱伝導部材31の外径を拡大させて該熱伝導部材31の外周面31aを前記定着ローラ21の端部内周面21aに接触させる状態と,図1((a),(b))に示すように,上記熱伝導部材31の外径を縮小させて該熱伝導部材31の外周面31aを前記定着ローラ21の端部内周面21aから離間させる状態との間で変形させるワイヤ41,該ワイヤ41を駆動するロータリソレノイドS1等からなる熱伝導部材変形手段とを備えている。
Next, the fixing roller end cooling mechanism Z1 provided in the image forming apparatus X will be described with reference to the cross-sectional views shown in FIGS. The cross-sectional views shown in FIGS. 1 and 2 are cross-sectional views on a plane including the rotation axis of the fixing
As shown in FIG. 1, the fixing roller end cooling mechanism Z1 is mounted on the inner side of the end of the cylindrical fixing
上記熱伝導部材変形手段について,更に詳しく説明する。
上記熱伝導部材31は,図外の軸受によって図外の弾性部材を介して定着ローラ21と同軸に設けられ,図2(b)に示すように,上記定着ローラ21の回転軸方向にスリット状の切り欠き31bを備えて略円筒状に形成され,それ自身弾性体で構成されたものであり,前記前記熱伝導部材変形手段は,上記略円筒状の熱伝導部材31に巻きかけられて,張力をかけることによって巻きかけられた熱伝導部材31に外径を縮小する方向の変形を与え,張力を解放することによって巻きかけられた熱伝導部材31の外径を自らの弾性によって拡大させる条体の一例としてのワイヤ41を備えて構成されている。
The heat conducting member deforming means will be described in more detail.
The
上記ワイヤ41の一端部41aは,図示のように機台に固定されており,他端部41bは,ロータリソレノイドS1によって回転駆動されるプーリ43に巻き付けられており,上記ロータリソレノイドS1に駆動されたプーリ43が一方向に回転することで,ワイヤ41が引っ張られ,その張力が増大することで熱伝導部材31が締め付けられ,弾性的に変形して外径が縮小する。
また,上記ロータリソレノイドS1が,反対方向に回転することで,プーリ43の回転によって,ワイヤ41が緩み,その張力が無くなることで熱伝導部材31に対する締め付力がなくなり,弾性的に変形して外径が拡大する。
One end 41a of the
Further, when the rotary solenoid S1 rotates in the opposite direction, the
図1は,上記のようにワイヤ41が引っ張られ,その張力が増大することで熱伝導部材31が弾性的に変形して外径が縮小した結果,熱伝導部材31の外周面31aが,前記定着ローラ21の端部内周面21aから離間し,定着ローラ21の端部の熱を奪えない状態(非冷却状態)を示している。
また図2は,上記のようにワイヤ41が緩んで,その張力が減少することで熱伝導部材31の外径が拡大した結果,熱伝導部材31の外周面31aが前記定着ローラ21の端部内周面21aに接触し,定着ローラ21の端部から熱を奪っている状態(冷却状態)を示している。
In FIG. 1, as a result of the
Further, FIG. 2 shows that the outer diameter 31a of the
前記熱伝導部材31は,前記定着ローラ21の材料(例えば,鉄やアルミニウム等の金属)と同様,熱伝導率が十分に高い円筒状の部材であり,特に,アルミニウムのように,軽量で熱伝導率が高い材料が好ましい。
The
前記メイン制御部1は,前記端部サーミスタ25によって検出される前記定着ローラ21端部の温度が,予め定められた所定温度を超えたとき,前記ロータリソレノイドS1を前記反対方向に回転駆動し,ワイヤ41に掛かる張力を低下させて熱伝導部材31の外径を拡大させ,定着ローラ21の端部から熱を奪い,該端部の温度を低下させる。
また,前記メイン制御部1は,画像形成処理が行われず,従って定着処理が行われていないときや,画像形成処理が長時間に至らないために,前記端部サーミスタ25によって検出される前記定着ローラ21端部の温度が,前記予め定められた所定温度より低い間は,前記ロータリソレノイドS1を前記一方向に回転駆動し,ワイヤ41に掛かる張力を増加させて熱伝導部材31の外径を縮小させ,熱伝導部材31を定着ローラ21の端部内周面21aから離間させる。これによって,画像形成処理の初期的状態において,定着ローラ21温度が速やかに上昇する。
The
Further, the
従って,前記通紙領域の表面温度が目標温度を下回らないようにヒータ制御が行われている状態において,前記連続プリントが開始されると, 図3(b)に示すように,プリント枚数(即ち,加熱定着の実行枚数)が増えるに従って,前記通紙領域の表面温度は若干低下しながらも目標温度(定着温度)がほぼ維持される一方,そのまま放置すると,前記非通紙領域の表面温度は,破線で示すように目標温度を大きく上回って過剰高温となってしまうが,この実施形態では上記のように,定着ローラ21から離れていた熱伝導部材31が定着ローラ21に接触して,定着ローラ21の端部(非通紙領域)の熱を奪うので,定着ローラ21の軸方向の温度分布が実線で示すように定着ローラ21の端部において低下し,過剰高温になることによる前記した消費電力の増大,トナーの飛散,画質の劣化及び定着不良を発生させるといった問題が解消され,定着ローラの非通紙領域(端部付近の領域)の過剰高温の発生を防止できる。
Accordingly, when the continuous printing is started in a state where the heater control is performed so that the surface temperature of the sheet passing area does not fall below the target temperature, as shown in FIG. The target temperature (fixing temperature) is substantially maintained while the surface temperature of the sheet passing area is slightly decreased as the number of heat-fixed sheets is increased). As shown by the broken line, the target temperature is significantly higher than the target temperature, but in this embodiment, as described above, the
上記の説明では,上記メイン制御部1は,前記端部サーミスタ25によって検出される前記定着ローラ21端部の温度が,予め定められた所定温度を超えたとき,ワイヤ41に掛かる張力を低下させて熱伝導部材31の外径を拡大させ,定着ローラ21の端部から熱を奪い,該端部の温度を低下させるように構成されている。しかしこれは一例であって,厳密に定着ローラ21の端部の温度を計測しなくても,最大通紙幅より狭い記録紙が画像形成のために定着ローラ21供給され,画像形成のための定着を行っている時間が予め定められた所定時間を超えたときには,定着ローラ21の端部の温度が前記所定温度より高くなっているとみなすことができる。従って,前記メイン制御部は,最大通紙幅より狭い記録紙が画像形成のために定着ローラ21供給され,画像形成のための定着を行っている時間が予め定められた所定時間を超えたときには,前記熱伝導部材31の外径を拡大させて,定着ローラ21の端部から熱を奪い,該端部の温度を低下させるものであってもよい。
In the above description, the
なお,この実施形態1では,図1に示すように,熱伝導部材31がワイヤ41によって締め付けられ,ワイヤ41と一体化しているときには,定着ローラ21と離間しているので,固定された熱伝導部材31が定着ローラ21の回転に抵抗になるようなことはない。また,図2のようにワイヤ41が緩んでいるときは,ワイヤ41と熱伝導部材31が離れているか,あるいは滑っているので,熱伝導部材31は定着ローラ21と一体となって回転することが出来る。
In the first embodiment, as shown in FIG. 1, when the
[実施形態2]
本発明にかかる熱伝導部材及びこれを変形させる熱伝導部材変形手段としては,前記実施形態1のような形態の他,図4及び図5に示すように,円筒状の定着ローラ21の端部内面部に,定着ローラ21と同軸に装着された軸50の周りに装着された螺旋コイル状のバネ状体51であっても良い。このような定着ローラ端部冷却機構Z2の場合,熱伝導部材変形手段としては,上記螺旋コイル状のバネ状体51の一端部を他端に対してコイル中心を中心として相対的に回動させることで当該バネ状体の外径を拡大させ,或は縮小させて変形させるものが考えられる。
[Embodiment 2]
As the heat conductive member and the heat conductive member deforming means for deforming the heat conductive member according to the present invention, as shown in FIG. 4 and FIG. It may be a spiral coil-like spring-
具体的には,例えば定着ローラ21の端部内周面21aに,定着ローラ21の端部21bからLだけ奥に入ったところに,内径が定着ローラ21の端部内周面21aの内径より小さい円筒状の断熱部材53が固定されている。上記断熱部材53は,テフロン(登録商標)などのように,断熱性を持ちつつ,低摩擦性の材料であることが望ましい。あるいは,上記断熱部材53を図外の軸受を介して定着ローラ21に取り付けておくことも可能である。
また,上記軸50を定着ローラ21の軸心方向に進退させるソレノイドS2(図6参照)を前記ロータリソレノイドS1の代わりにメイン制御部1に接続しておく。
バネ状体51は,外力が掛からない状態では,図5に示すように,その外径部51aが定着ローラ21の端部内周面21aに接触する大きさである。従って,定着処理が行われていない時や,定着処理が行われたとしても,最大サイズの記録紙が供給されているとき,あるいは,最大サイズの記録紙よりより小さい寸法の記録紙が通紙されたとしても,その数が少ないために,定着ローラ21の端部が所定温度以上に至っていないことが,端部サーミスタ25により検出されている状態では,メイン制御部1は,前記ソレノイドS2に通電して軸50を定着ローラ21の奥方向に押し込む。これにより,バネ状体51の先端部外周51bが,定着ローラ21の端部内周面21aより小径の断熱部材53の内側に差し込まれ,断熱部材53との間に接触するので,バネ状体51が捩られてその外径が縮小し,定着ローラ21の端部内周面21aから離間する。これによって,定着ローラ21の熱が,熱伝導部材の一例であるバネ状体51に伝わることが無くなる(非冷却状態)。
Specifically, for example, a cylinder whose inner diameter is smaller than the inner diameter of the end inner peripheral surface 21 a of the fixing
A solenoid S2 (see FIG. 6) for moving the
In the state where no external force is applied, the spring-
一方,最大サイズより小さい寸法の記録紙が相当数通紙されて,定着ローラ21の端部が所定温度以上に高温になったことが,端部サーミスタ25により検出されると,メイン制御部1は,前記ソレノイドS2を駆動して軸50を,バネ状体51の先端部外周51bが断熱部材53から離れる位置まで移動させる。この状態では,バネ状体51の先端部外周51bは,電熱部材53と接触しなくなるので,バネ状体51の外径部51aが定着ローラ21の端部内周面21aに接触し,バネ状体51及び軸50は,定着ローラ21と一緒に回転する。
これによって定着ローラ21の端部の熱が上記バネ状体51に流れ,定着ローラ21の端部の温度が上記所定温度より低下する(冷却状態)。
On the other hand, when the
As a result, the heat at the end of the fixing
このように機台に固定されたソレノイドS2に対して軸50が回転出来るように,ソレノイドS2側と軸50との間をスラスト軸受を介して連結しておくことが望ましい。
この場合も,前記実施形態1と同様に,前記メイン制御部は,最大通紙幅より狭い記録紙が画像形成のために定着ローラ21供給され,画像形成のための定着を行っている時間が予め定められた所定時間を超えたときには,前記熱伝導部材31の外径を拡大させて,定着ローラ21の端部から熱を奪い,該端部の温度を低下させるものであってもよい。
Thus, it is desirable to connect the solenoid S2 side and the
In this case as well, as in the first embodiment, the main control unit preliminarily sets the time during which the fixing
〔実施例〕
前記実施形態では,熱伝導部材31あるいは熱伝導部材の一例であるバネ状体51を定着ローラ21の端部内周面に押し当てることによって定着ローラ21の端部を冷却する構成を採っているが,このように定着ローラ21の端部内周面に押し当てられた熱伝導部材をさらに強制的に冷却することができれば,定着ローラ21の端部の冷却効果は一層高まることになる。そのような効果を期するために,上記熱伝導部材31あるいはバネ状体51の端部を強制的に冷却する冷却手段を有してなることが望ましい。このような冷却手段の例としては,上記熱伝導部材31あるいはバネ状体51の端部に接続されたヒートポンプ式の熱交換器が考えられるが,冷却ファンによる風を当てることでもよい。この場合,定着ローラ21の表面に直接冷却風を吹きつけるわけではないので,定着ローラ21を通過する記録紙上の未定着トナー像が乱されたり,定着ローラ21が必要以上に冷却されることによって,定着ローラ21の加熱効率が低下するといった問題は発生しない。
〔Example〕
In the above-described embodiment, the end portion of the fixing
本発明は,画像形成装置への利用が可能である。 The present invention can be used for an image forming apparatus.
21…定着ローラ
21a…端部内周面
31…熱伝導部材
31a…外周面
41…ワイヤ(状体)
50…軸
51…バネ状体
53…断熱部材
21 ... Fixing roller 21a ... End inner
50 ...
Claims (7)
上記定着ローラの端部内側に装着され,外径が可変な熱伝導部材と,
上記熱伝導部材の外径を拡大させて該熱伝導部材の外周面を前記定着ローラの端部内周面に接触させる状態と,上記熱伝導部材の外径を縮小させて該熱伝導部材の外周面を前記定着ローラの端部内周面から離間させる状態との間で変形させる熱伝導部材変形手段と,
を備えてなることを特徴とする画像形成装置。 A thermal fixing device including a cylindrical fixing roller for fixing an unfixed toner image for fixing the toner image on the paper by rotating the recording paper on which the toner image has been transferred while contacting the surface thereof; In an image forming apparatus,
A heat conducting member mounted inside the end of the fixing roller and having a variable outer diameter;
A state in which the outer diameter of the heat conducting member is enlarged to bring the outer peripheral surface of the heat conducting member into contact with the inner peripheral surface of the end of the fixing roller; and the outer diameter of the heat conducting member is reduced by reducing the outer diameter of the heat conducting member. A heat conducting member deforming means for deforming the surface between a state where the surface is separated from the inner peripheral surface of the end portion of the fixing roller;
An image forming apparatus comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007222668A JP2009053617A (en) | 2007-08-29 | 2007-08-29 | Image forming apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2015072377A (en) * | 2013-10-03 | 2015-04-16 | コニカミノルタ株式会社 | Fixing device and image forming apparatus |
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2007
- 2007-08-29 JP JP2007222668A patent/JP2009053617A/en active Pending
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