【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真装置の定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータ等の外部装置の出力手段や、複写機としては、従来より図９に示したような電子写真法を用いた画像形成装置が提案されている。潜像担持体としての通常ドラム状とされる電子写真感光体１００は一次帯電器１１７にて一様に帯電される。次に外部装置より入力された画像情報に対応して露光装置１２３より感光体１００上に光照射を行い、潜像を形成する。この感光ドラム１００上の静電潜像は現像装置１４０において、一次帯電器１１７の印加電圧と同極性の摩擦帯電極性を有する現像剤Ｔにより反転現像され、可視像即ちトナー像とされる。該トナー像は転写帯電器１１４にて転写材Ｐに転写される。転写材Ｐは感光体１００より分離され、続いて定着装置１２６に搬送されて、定着後に永久像となる。一方、転写帯電器１１４で転写されずに残った感光ドラム１００上の現像剤Ｔは、クリーニング装置１１６にて除去され、感光ドラム１００は次の画像形成プロセスに供される。
【０００３】
ここで図９中の定着装置１２６について図１０以降で更に詳しく説明する。図１０は加熱ローラを用いた代表的な定着装置の構成例であり、図中１２７は加熱ローラで、内部に非回転とされたハロゲンヒータを内包した回動可能なアルミのスリーブ上にＬＴＶやＨＴＶ等のシリコーンゴム層を設け、更にＰＴＦＥやＰＦＡのフッ素樹脂を離型層として設けたものである。
【０００４】
シリコーンゴム層は、例えば、アルミスリーブ上に０．１〜１０ｍｍ厚で形成され、加熱ローラ表面が転写材上のトナー像の凹凸に対応して変形し、トナーを均一に溶融することを可能とする。従ってシリコーンゴム層を適当な厚さで形成することはトナーの定着性と画像のグロスの均一性に寄与する。
【０００５】
又、離型層はシリコーンゴム層上に、例えば、１０〜１００μｍ厚で形成され、トナーのローラへの付着（所謂オフセット）を抑制する。又、離型層中にはカーボンブラック等の導電粒子を分散して、ローラを低電位に保つことも可能である。そうすることで加熱ローラが回転するのに伴い発生する摩擦帯電電位によって帯電粒子であるトナーがローラに付着する所謂静電オフセットが防止できる。加熱ローラの表面温度はサーミスタ１２８により検知され、図示されていない電源回路を加熱ローラ１２７の温度に合わせてオン・オフすることで設定温度（１５０〜２００℃）に制御される。
【０００６】
図中１２９は加圧ローラであり、回動可能な芯金上にシリコーンゴムを形成し、更に表層にＰＴＦＥやＰＦＡ等のフッ素樹脂層を設けたものである。加圧ローラは加熱ローラに対して総荷重５〜１００ｋｇで押圧され定着ニップを形成する。転写材上のトナー像は定着ニップに搬送されると、加圧とともに加熱されて溶融し、転写材に定着される。
【０００７】
この熱ローラ方式は簡単な構成で高速化も可能であることから、長年にわたり使用されてきたが、加熱ローラと加圧ローラの熱容量が大きいため、ウェイトタイムが長くなってしまう。従って通常のオフィス環境で断続的に使用する際には画像形成時以外にも通電し、ローラを予熱しておく必要があり、消費電力の増大を引き起こしていた。
【０００８】
そこで近年、スタンバイ時に定着装置に予熱を持たせる必要がないオンデマンド方式（通常はヒータに電流を流さず、例えば画像形成時にのみヒータをオンにする方式）の定着装置が考案され、実用化されている。例えば、定着器の熱容量を小さくするために厚さ２０〜１００μｍの薄いシームレスフィルムを背面からセラミックヒータ等により加熱するタイプのオンデマンド方式がある（図１１）。オンデマンド方式の一例としてはシームレスフィルム１３０を支持ステイ１３３とフィルムガイド１３１にて回動可能に支持し、セラミックヒータ１３２によりシームレスフィルムを介してトナーを溶融加熱する定着装置が実用化されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように上述のオンデマンド定着装置によれば、定着器の熱容量を小さくすることで、ウェイトアップに要する時間を大幅に短縮でき、従って非画像形成時には定着器を予熱することなく、例えば、プリント信号を受け取るまでヒータに通電しなくて済むため、大幅な消費電力の低減を図ることが可能となった。
【００１０】
しかしながら、従来のオンデマンド定着装置では、定着ニップを通過する間に定着に要する熱量がフィルム中を熱伝導していく必要があり、従って定着フィルムは薄く且つ熱伝導率を高く設定する必要がある。しかし、フィルムがシワを生じることなく安定して駆動されるために、フィルムの薄肉化には限界があり、又、フィルム樹脂に伝熱粒子を分散することで、材料の熱伝導率を向上することもできるが、伝熱粒子が過度に分散するとフィルムの強度が低下し信頼性の低下を招いてしまう。従って従来の系におけるオンデマンド方式の高速化は困難であった。
【００１１】
更に従来のオンデマンド方式ではその熱容量を小さく、且つ熱伝導率を高くするためにフィルム上に弾性層を設けることが困難であった。しかし、上述したように加熱部材に弾性層が存在しないとトナー像の凹凸に倣い、トナーを均一に溶融することが困難となるため、定着性の不均一やベタ画像におけるグロスむらが生じていた。とりわけ、カラー画像においては多色トナーを紙上に転写するためトナー表面の凹凸は更に増大し、弾性層を設けることができないオンデマンド定着器においてはグロスむらにより画像品位が劣化し、ピクトリアルな画像を得ることができなかった。
【００１２】
又、カラー画像をＯＨＰ（オーバーヘッドプロジェクター）シート上に形成した際には、トナーを完全に溶融しないと、トナー像が不透明になり、カラー画像が白黒画像のように映し出されてしまう。従って弾性層を持たず、トナーの表面凹凸に適応できない従来のオンデマンド定着器は、カラーＯＨＰを出力する際にも高品位な画像を形成することができなかった。
【００１３】
従って、本発明の目的は、上記の如き従来技術の課題を解決し、簡易な構成で薄肉フィルムを加熱・駆動でき、又、弾性層を有する比較的厚めのフィルムにおいても高速な加熱特性を有するため、均一なグロスと良好な定着性を両立できる、高品位なオンデマンド定着装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的は以下の本発明によって達成される。即ち、本発明の第１の発明は、転写材と等速に回動可能で、内部に支持部材と輻射発熱源を備えた加熱部材と、前記加熱部材を外部より加圧並びに駆動する加圧部材とを有し、転写材上のトナー像を加熱溶融して定着する定着装置において、前記加熱部材は少なくとも前記輻射発熱源より放射された輻射光を吸収して発熱する発熱層を有するフィルム若しくはベルト（以下、「フィルム若しくはベルト」を「フィルム」又は「加熱フィルム」と総称する）とであり、且つ前記支持部材は前記フィルムを介して前記加圧部材と圧接され、定着ニップを形成する金属部材より形成されていることを特徴とする定着装置を提供する。
【００１５】
上記構成をとることによって、フィルム若しくはベルト基層の薄肉化が可能となり、定着装置のオンデマンド化及びクイックスタートが容易になるとともに、加圧（定着）領域を拡大するためフィルムの小型化・小熱容量化もできる。主にニップ部以外においてフィルムを直接加熱し、定着ニップ部においては加熱されたフィルムの熱容量により転写材を加熱するとともに、支持部材が確実に加圧し効果的に定着する。又、金属製の支持部材はフィルム長手方向に関する温度むらを除去し、均一なフィルム温度を達成し、安定した定着装置を供給することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
又、本発明は、好ましい実施の形態として、下記の第２〜１１の発明を提供する。第２の発明は、前記フィルムが輻射光に対して透過性を有する基層を前記発熱層の内側に具備しており、第３の発明は、前記フィルムが前記輻射光に対して透過性を有する弾性層を、前記基層と前記発熱層の中間に具備しており、第４の発明は、前記支持部材がコの字形状をした金属薄板より形成されており、第５の発明は、前記フィルムの基層が少なくともポリイミド樹脂を含む材料より形成されており、第６の発明は、前記フィルムにおける弾性層が少なくともシリコーン系のゴム層を含んでいる定着装置を提供する。
【００１７】
又、第７の発明は、前記フィルムにおける吸収層が少なくとも導電性のカーボン粒子を含有しており、第８の発明は、前記フィルムが表層にフッ素系樹脂からなる離型層を有しており、第９の発明は、前記支持部材が熱伝導率の低い第１の金属より形成される支持部と、熱伝導率の高い第２の金属より形成されるニップ形成部との少なくとも２部材より構成されており、第１０の発明は、前記支持部材がフィルム内面に当接若しくは近接するフィルムガイド部を有し、前記フィルムガイド部はフィルム回転方向に対して非平行とされる開口部を有したメッシュ構造を有しており、第１１の発明は、前記フィルムガイド部におけるメッシュのフィルム回転方向における開口率が、フィルムガイド部長手方向において略均一である定着装置を提供する。
【００１８】
【実施例】
次に実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
＜実施例１＞
本発明における第一の実施例を図１に示す。本実施例における定着装置は、内部にハロゲンランプを具備した加熱フィルムを、金属製の支持部材により支持し、対向する加圧ローラと圧接せしめて、定着ニップを形成するとともに、ハロゲンランプより放出された輻射光を薄肉の加熱フィルムに吸収させることで、オンデマンドな定着方式を得るものである。
【００１９】
図１（ａ）中の１は輻射光源であるところのハロゲンヒータであり、図示されていない定着電源により最大８００Ｗの電力を供給されている。ここで輻射光源１としては赤外線を効率よく、且つ高速に輻射すれば種類は問わず、ハロゲンヒータ以外にもキセノンランプ等を使うことも可能であるが、本実施例におけるハロゲンヒータ１は、波長０．８μｍ以上の赤外線を投入電力の８５％以上の高効率で放射することが可能であり、又、熱容量の小さなタングステンフィラメントを加熱することで輻射するため、高速な立上げと応答性を得ることを可能とする。ハロゲンヒータ１より放射された輻射光は支持部材２と加熱フィルム３により吸収される。
【００２０】
図１（ａ）中の２は支持部材であり、加熱フィルム３の裏面から加圧ローラ５に向けて押圧し、定着ニップを形成する。ここで支持部材２は、定着ニップを形成する底面部と、加圧ローラによる加圧に対して十分な強度を持たせ、撓みを抑える側板部より形成されたコの字形状とされており、支持部材２の端部は図示されていない定着装置筐体に固定されている。
【００２１】
支持部材２としては、例えば、ステンレス、鉄、アルミニウム、銅、マグネシウムといった金属材料若しくはその合金を用いることができ、加圧ローラの加圧に耐え得る機械強度と、ニップ部における温度分布を均一化するための熱伝導性を提供する。又、支持部材２は金属又は合金の板材から形成され、外形抜き、穴あけ、曲げといったプレス加工を用いることで低コストにて大量生産することが可能である。
【００２２】
更に支持部材２としては、図１（ｂ）に示すように定着ニップを形成する底板部２ａと、加圧方向に平行な側板部２ｂとを分離してツーピース構造とすることもできる。その際に底板部２ａにはニップ温度分布を均一化するため、アルミニウム・銅といった高熱伝導性の材料、又、側板部２ｂにはより高圧を印加できるようにステンレス等の高強度材を用いると効果的である。
【００２３】
又、支持部材２は、非回転とされ定着装置に固定されるため、定着ニップにおいて回転する加熱フィルム３の内面と摺擦される。従って加熱フィルム３にはシリコーングリース等の潤滑剤を塗布することが好ましく、フィルム３及び支持部材２の磨耗を防止し、且つ定着装置の駆動トルクも低減できる。
【００２４】
支持部材２には、サーミスタ４が接着されており、定着ニップの温度を適宜検知している。定着電源は所定の温度となるようサーミスタ４の出力に応じてにハロゲンヒータ１に逐次通電を行い、定着ニップの温度を調整している。ここで本発明における定着装置では、フィルム３の昇温が非常に速いため、電力の制御方法として波数制御や位相制御を行うことが好ましく、定着ニップにおいて温度リップルの発生が少なく均一な定着性を得ることができる。
【００２５】
加圧ローラ５は、アルミやステンレス等の金属芯金上にＬＴＶ、ＨＴＶ等のシリコーンゴム、若しくはスポンジ層を厚さ５〜２０ｍｍ設け、更に離型層としてフッ素樹脂をコート若しくはチューブで５〜５０μｍ形成した２層構成となっている。加圧ローラ５は不図示のバネによって加圧され、加熱フィルム３及び支持部材２を５〜１００ｋｇｆにて加圧する。加圧された加圧ローラ５は支持部材形状に倣いストレート形状に弾性変形して定着ニップを形成する。即ち、フィルム３をゴムローラ５に圧接することで小径でも大きな定着ニップを得ることができ、高速時にも十分な熱量を転写材（紙）Ｐに伝えることができる。加圧ローラ５は不図示のモーターにより図中矢印方向に駆動されており、定着ニップにおいて圧接された加熱フィルム３、及び定着ニップに搬入された転写材Ｐを所定の周速で従動する。
【００２６】
又、加熱フィルム３若しくは加圧ローラ５にクリーニングウェブやクリーニングローラを当接してもよく、加熱フィルム３や加圧ローラ５の表面に付着したトナーや紙紛を除去するとともに、例えばクリーニングウェブ中に含浸されたシリコーンオイルを離型材として加熱フィルム３や加圧ローラ５の表面に塗布し、トナーのオフセットを防ぐこともできる。
【００２７】
ここでトナーＴについて説明する。本実施例におけるトナーを製造する方法としては、樹脂、着色剤、荷電制御剤等を加圧ニーダーやエクストルーダー又はメディア分散機を用い均一に分散せしめた後、機械的又はジェット気流下でターゲットに衝突させ、所望のトナー粒径に微粉砕化せしめた後、更に分級工程を経て粒度分布をシャープ化せしめ、トナー化する所謂粉砕方法により平均粒径７μｍのネガ帯電性トナーを製造した。
【００２８】
ここで図１（ａ）中の３は直径２５ｍｍの円筒状加熱フィルムである。本実施例における加熱フィルム３について図２を用いて更に詳しく説明する。該加熱フィルム３は耐熱樹脂からなる基層３ａと、フッ素系樹脂からなる離型層３ｂの２層構成をしている。加熱フィルム３の基層３ａは可撓性を有する厚さ１０〜３００μｍの耐熱樹脂若しくは金属製のフィルムより形成され、例えば、ポリイミド、ポリアミド、アラミド等の樹脂フィルム、若しくはニッケル、ステンレス、銅、アルミニウム等の金属若しくはその合金のフィルムを用いることができる。
【００２９】
加熱フィルム３としてのポリイミド等の樹脂フィルム中には、赤外光吸収フィラーが分散される。赤外光吸収フィラーとしては、ケッチェンブラック等のカーボンブラックや、酸化鉄、アルミナ、酸化マグネシウム等の金属酸化物を用いることができる。これらの赤外光吸収フィラーは粒径０．０１〜５μｍとされ、耐熱樹脂１００質量部に対して１〜５００質量部加えられている。このような小粒径の赤外光フィラーを均等に分散することで、赤外光を吸収する表面積を稼ぎ、発熱効率を向上するとともに、フィルムの表面凹凸も少なく、且つフィルム強度も均一で亀裂が入りにくい加熱フィルム３を形成できる。
【００３０】
又、基層３ａとしては、可撓性を有する厚さ１０〜１００μｍの金属フィルムを用いることも可能であり、これらの薄肉金属フィルムは目的の金属イオンを含んだ電解質溶液に電流を通じて目的の金属を被メッキ体上に析出させる電鋳法や、熱間押出加工や冷間引抜を用いたシームレス加工により形成できる。これら金属フィルムはそのままでも発熱層として使用可能であるが、フィルム内面にカーボンやグラファイト等の黒色塗装をすることで輻射光の反射を防ぎ、発熱効率を向上することも可能である。
【００３１】
基層３ａの上には離型層３ｂが形成されており、転写材Ｐ上のトナーが定着ニップから分離するときにフィルム３へオフセットすることを防ぐ。離型層３ｂとしてはＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ等のフッ素系樹脂を水系溶媒に分散後、ディッピングやスプレーコート、若しくはフッ素樹脂チューブを溶着することで、基層３ａ上に厚さ５〜５０μｍにて作成した。
【００３２】
又、フッ素樹脂中には前述の赤外線吸収フィラーを分散することで、離型層３ｂにおいても発熱し、漏れ光のない効率的な加熱が可能となる。更にフッ素樹脂中の赤外線吸収フィラーとしてカーボンブラックを用いると、輻射光の漏洩防止とともに、導電性フィラーとして機能するため、加熱フィルム３の摩擦帯電を抑え、静電オフセットを低減することが可能である。
【００３３】
ここで図２（ｂ）は、定着装置立上げ直後における加熱フィルム３の断面各位置（縦軸）と、そこに対応する輻射光の透過率（実線）並びに温度（破線）の分布を横軸に示している。酸化鉄を３０質量部を分散したポリイミド樹脂からなる基層３ａ中において徐々に輻射光は吸収された後、カーボンブラックを３０質量部を分散したフッ素樹脂からなる離型層３ｂに完全に吸収され、加熱フィルム３から外部熱を漏洩することなく加熱フィルム３の温度を上昇させていた。
【００３４】
加熱フィルム３の基層３ａには熱伝導フィラーが分散されているため、加熱フィルム３の内面温度は外面温度とほぼ同じであり、フィルム３の内面に設けられたサーミスタ４でも十分に温度変化に追随するため、転写紙を２００ｍｍ／ｓにて連続プリントした際にも温度低下することなく、高速プリント時でも良好な定着画像が得られた。
【００３５】
即ち、本実施例における定着装置によれば、輻射光源１であるハロゲンヒータを内包した薄肉の加熱フィルム３を金属製の支持部材２にてフィルム３の内面より支持し、対向して設けられた加圧ローラ５により支持部材２との圧接領域において定着ニップを形成し、加圧ローラ５の駆動により加熱フィルム３を従動回転としたため、定着装置の熱容量を小さくすることができ、定着装置の高速な立ち上がりと省エネが実現された。
【００３６】
又、加熱フィルム３中に赤外線吸収フィラーを分散することで、従来のオンデマンド定着装置と同様に定着ニップにおいて支持部材２から加熱フィルム３へ熱伝導によりフィルム３の内面より加熱を行うだけでなく、定着ニップ外においてフィルム３の層内部を直接加熱することができるようになり、フィルム３をより高速に加熱できるようになった。
【００３７】
又、ニップ部に高熱伝導部材を配することで、フィルム３の長手方向の温度分布を均一化することができるため、小サイズ紙等を連続通紙した際にもフィルム３上に温度むらが発生することなく、信頼性が高いオンデマンドな定着装置が実現された。尚、本実施例では加熱フィルム３として基層３ａと離型層３ｂとからなる２層構成としたが、その中間に、例えば、導電プライマー層や接着層を入れて３層以上の構成としても本実施例における効果を得ることができる。
【００３８】
＜実施例２＞
本実施例はフィルム３として弾性層を具備した耐熱フィルムを用いることで、本発明における定着装置をカラー画像形成装置に応用したものである。更に本実施例ではフィルム３における基層と弾性層に透光性を持たせ、離型層に吸光性を持たせたため、輻射光はフィルム３の表面である離型層を直接発熱させることが可能である。
【００３９】
以下、図３により説明する。図３は本発明における実施例２の定着装置を具備したカラー画像形成装置の断面図である。図３において８は感光ドラムであり、アルミシリンダの外周面に有機感光体（ＯＰＣ）又はアモルファスシリコン等の光導電体を塗布して構成することが可能である。感光ドラム８は不図示の駆動手段によって図示矢印方向に所定速度（例：５０〜３００ｍｍ／ｓｅｃ）で駆動され、帯電器９にて表面を暗部電位（例：−７００Ｖ）に帯電される。
【００４０】
次に露光装置１０により感光ドラム８上はマゼンタの画像模様に従い露光され、画像部のみ表面電位を明部電位（例：−１５０Ｖ）に低下せしめて静電潜像が形成される。回転支持体１２に支持された現像装置１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、それぞれマゼンタ、シアン、イエロー、ブラック各色の現像材を含む。ここで各色現像材は懸濁重合法により合成され、球形で高い現像・転写効率を有する重量平均径６μｍのネガ帯電性トナーである。
【００４１】
上記静電潜像はまず、マゼンタの現像器１１ａが感光ドラム８と対向するように３００μｍの間隙を以って配備され、一例としてＤＣ−５００ＶにＡＣ２ｋＶｐｐを重畳した現像バイアスによって現像され、マゼンタトナー像として顕像化される。顕像化された感光ドラム８上のマゼンタトナー像は１０６〜１０９Ωに導電処理されたＰＶｄＦ等の中抵抗部材からなる中間転写ドラム１３に図示されていない転写電源から供給される転写バイアス（＋０．５〜２ｋＶ）を以って転写される。
【００４２】
中間転写ドラム１３上にＡ４サイズ１ページ分のマゼンタ画像を転写すると回転支持体１２が回転し、以上の工程をシアン、イエロー、ブラック各色について逐次行い、中間転写ドラム１３上に複数色のトナー像を形成する。一方、ピックアップローラ１４はブラックトナー像と同期して転写紙カセット１５から転写紙Ｐを給紙する。転写ローラ１９に２次転写バイアス（＋１〜２ｋＶ）を印加することにより、転写紙Ｐには中間転写ドラム１３上のトナー像が転写され、定着装置１６に搬入される。カラー画像を転写された転写材Ｐは、搬送手段により定着装置１６に搬送されて定着され、カラー印刷物として機外に排出されて排紙トレイ２０上に積載される。なお、中間転写ドラム１３上の転写残トナーは帯電器１８によりポジ極性に帯電された後、感光ドラム８上に回収され、感光ドラム８上の転写残トナーと同様にクリーニング装置１７によって清掃される。
【００４３】
次に本実施例における定着装置１６について、図４により更に詳しく説明する。図４中の７は加熱フィルムであり、内部には発熱体であるところの出力５００〜１０００Ｗの輻射光源１（ハロゲンランプ）を備える。ハロゲンランプ１には温度検知手段であるサーミスタ４によって検出される加熱フィルム７の温度に従って電力が供給され、投入電力の約９０％が赤外領域の波長である出力光として輻射される。
【００４４】
図６に示したように本実施例では、ハロゲンランプ１の下面半周分には反射膜として、アルミナが長手方向に亘り均一にコートされており、その放射部（下半周）から輻射光が加熱フィルム７と加圧ローラのニップに照射されるよう調節されている。反射膜２１は定着ニップ側に配備されることで、支持部材２よりも加熱フィルム７に向けて高い割合で輻射光を照射するため、より多くの輻射光を加熱フィルム７の表面に吸収させることが可能となる。
【００４５】
本実施例では反射膜として平均粒径０．１μｍのアルミナ粉を溶媒中に分散した後、ハロゲンランプ１上に厚さ１０μｍにてスプレーコートしたが、輻射光を良好に反射すればこれに限られず使用することができる。例としてアルミニウムや銀の蒸着膜等の金属薄膜を用いることも可能である。反射膜を輻射光源上に設けることで、アルミニウム板等の金属ミラーを別途設けるよりも、低熱容量化が達成できる。
【００４６】
又、本実施例ではハロゲンヒータの発熱体１ａをセグメント化することなく画像域全域にわたり設置している。従って発熱体をセグメント化した際のコイル間に生じる非コイル部での輻射光量低下を防ぎ、定着画像における長手方向での発熱体コイル跡（グロスむら、定着性むら）の発生を防止している。
【００４７】
加熱フィルム７は支持部材２により回動自在に支持され、加圧ローラ５と当接される。支持部材２は実施例２と同様にステンレス等の金属製でコの字形状であり、総圧１〜５０ｋｇｆにて加圧され、加熱フィルム７と加圧ローラ５を当接せしめ、定着ニップを形成している。加熱フィルム７は自由に回転可能で、定着ニップ部において加圧ローラ５との摩擦により駆動され、加熱フィルム７を介して従動とされ加圧ローラ５と等速に回転する。又、加熱フィルム摺動性向上と磨耗防止のため、耐熱グリースを加熱フィルム７の内面に塗布してもよい。
【００４８】
加圧ローラ５は厚さ１〜１０ｍｍのシリコーンゴム層を芯金５ａ上に設けることで形成されており、実施例１と同様に表層にはトナー汚染防止用のフッ素樹脂層を有している。加圧ローラ５は図示されていない駆動装置によって所定速度（５０〜３００ｍｍ／ｓｅｃ）で駆動され、転写材Ｐを搬送するとともに、加熱フィルム７も駆動している。
【００４９】
ここで本実施例における加熱フィルム７について図５を用いて説明する。加熱フィルム７は耐熱・摺動性に優れた厚さ２０〜２００μｍの耐熱基層７ａ上に厚さ５０〜１，０００μｍの弾性層７ｂ、そして更に厚さ５〜５０μｍの赤外線吸収層７ｃを設けたシームレスフィルムである。
【００５０】
フィルム基層としてはポリイミド、ポリアミドイミド、アラミド等の耐熱性樹脂を用いることができ、特にポリイミドフィルムはハロゲンランプ１の放射する波長３μｍ以下の赤外光を８０％以上透過するため、本発明における表面加熱の効果をより効果的に得ることができる。
【００５１】
弾性層７ｂとしてはＬＴＶ、ＨＴＶ、ＲＴＶ等各種シリコーンゴム、若しくはフッ素ゴム等の耐熱性が高いゴム或いはスポンジが形成されており、柔らかく且つ永久歪の小さいものが用いられる。ここでトナー表面の凹凸に対応するだけの柔軟性を得るために弾性層７ｂの硬度としてはアスカーＣ硬度で６０°以下の物が好ましい。又、シリコーンゴムによる弾性層７ｂも波長３μｍ以下の赤外光を８０％以上透過し、効率的に表面加熱することが可能となった。
【００５２】
本実施例では加熱フィルム７のポリイミド基層７ａ上に設けられたシリコーンゴム層７ｂは、厚さ５０〜１，０００μｍで形成されており、カラー画像における厚いトナー層に対しても均一な加圧がなされるように設定される。ハードローラ／フィルムにおけるカラー画像においては、定着画像中に多色トナー層と単色トナー層が近傍に存在すると、単色トナー層部分への加圧が十分になされずに定着不良や、ＯＨＰにおける透過性不良が生じ易くなるのに対して、本実施例における弾性層を設けた加熱フィルム７ではトナー層の凹凸に対応するため多色トナー層と単色トナー層の双方への加圧が可能となり、従ってカラー定着画像においても均一な定着性とＯＨＰにおける高い透過性が得られた。
【００５３】
更に弾性層７ｂ中には透明微粒子を分散してもよく、シリカ、酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛等の微粒子を分散することで、ゴムの圧縮永久歪を軽減することができる。輻射光量を減衰させないためには輻射光の散乱を抑える必要があり、透明微粒子の粒径を透過する赤外線の波長以下とすることが好ましく、更に好ましくは０．３μｍ以下であることが好ましい。
【００５４】
又、本実施例においては弾性層７ｂの存在により熱伝導性が劣るため、フィルム７の表面に赤外線の吸収層７ｃを設けて、加熱フィルム７の表面を発熱させている。吸収層７ｃとしては、従来のＰＦＡ、ＰＴＦＥ等フッ素樹脂からなる離型層中に赤外線吸収物質であるところのカーボンブラック、グラファイト、又は酸化鉄等の各種金属酸化物粒子を分散することで、赤外光を良好に吸収することができる。又、赤外線吸収物質としてカーボンブラック等の導電体を用いることで、表面の電気抵抗を低抵抗化することもでき、１０６〜１０１４Ω／ｃｍ程度に制御することで、静電オフセットを防止することも可能である。
【００５５】
尚、図４中における輻射光源１の下面半周分には、反射膜がコートされており、その放射部（上半周）から輻射光が増幅（約１５０％）されて、定着ニップ外の加熱フィルム表面に吸収される。
【００５６】
ここで加熱フィルム７中の輻射光量（実線）と温度分布（破線）について図５（ｂ）を用いて説明する。図５ｂの縦軸はフィルム７の断面における厚さ方向の位置、横軸は輻射光量と温度を表している。加熱フィルム内部にあるハロゲンヒータ１が照射した輻射光は基層７ａ、弾性層７ｂ中ではあまり減衰せず、加熱フィルム表面にある離型層７ｃにおいてその７０％以上を吸収されている。従ってフィルム７の表面側が高速に加熱されることになる（曲線Ａ）。一方、従来の定着ニップにおいて熱伝導により同様のフィルムを加熱すると、曲線Ａと同等の温度をフィルム７の表面にて得るためには、曲線Ｂに示したようにフィルム７の内面を表面温度より相当高く（２０〜５０℃）設定する必要があった。
【００５７】
従って本構成をとることによりフィルム７の内面温度を低下することが可能となり、熱伝導を用いた従来の定着装置よりもフィルム７の表面を定着温度まで加熱するのに必要な熱量が低下し省エネが達成されるとともに、フィルム７とりわけ弾性層７ｂの長寿命化も図られる。又、本構成ではフィルム内面温度が表面温度と異なるためサーミスタ４を加熱フィルム７の外部に設けることが好ましい。サーミスタ４としては接触式だけでなく、非接触式のサーモパイル等を用いてもよく、オフセットトナーが蓄積してサーミスタが誤動作したり、蓄積したトナーが転写紙に落下して画像汚染することも防止できる。
【００５８】
更に本実施例によれば、加熱フィルム７と加圧ローラ５のニップ外でフィルム自体を加熱するためニップ部への輻射光量は減少するが、加熱フィルム中の弾性層７ｂは熱伝導性が悪く断熱効果をもたらす。従ってニップを構成する支持部材２の温度は加熱フィルム内面からは積極的に上昇させる必要がなく、加熱されたフィルム７を定着ニップに搬入することで、フィルム表面に蓄えられた熱量によって転写材を十分に加熱し、連続プリント時にも良好な定着性が実現される。
【００５９】
即ち、本実施例における定着装置によれば、フィルム７における支持部材２を金属部材により形成し、加圧ローラ５と圧接することで定着ニップを形成したため、簡易な構成で介在する加熱フィルム７を加圧ローラ５に対して従動駆動とすることができ、定着装置の小熱容量化と高速な立上げ（オンデマンド化）が達成できた。
【００６０】
又、輻射光源１上の略半周分に反射膜をコートすることで、反射鏡を別途設けることなく、フィルム７と加圧ローラ５の当接ニップ以外へ輻射光源からの赤外線を照射することが可能となり、更にフィルム７の表面に吸収層を設けることで、定着ニップ外においてフィルム表面を高速に加熱し、カラープリント時における複数色のトナーも良好に定着することが可能となった。これにより弾性層７ｂによるグロス均一性と高速加熱によるオンデマンドな定着プロセスの両立が可能となり、高画質で省エネルギーな画像形成が可能となった。
【００６１】
＜実施例３＞
本実施例は、フィルムの内部にメッシュ状のフィルムガイドを設け、本発明における効果を失うことなく、更にフィルムの回転安定性を向上したものである。又、実施例２では加熱フィルムにおいて離型層中に赤外線吸収物質を分散させたが、本実施例では赤外線吸収層と離型層を別途に設けている。
【００６２】
以下図７により本実施例における定着装置を説明する。加熱フィルム２２は実施例２と同様にハロゲンランプ１を内包し、支持部材２によって加圧ローラ５と圧接され定着ニップを形成している。又、加熱フィルム２２内にはステンレス等の各種鋼材から形成されたフィルムガイド２３が配置され、支持部材２に接合されている。フィルムガイド２３は加熱フィルム２２とニップ外においても軽接触してフィルム２２の形状を規定している。
【００６３】
加熱フィルム２２は加熱時に圧や温度に分布が生じると周速差が生じ蛇行してシワを発生しやすく、時として破壊に至ることがあったが、本実施例ではフィルムガイド２３と不図示の端部突き当て部材によりフィルムの直進性を高め、フィルムを高速に駆動した際の安定性を向上した。
【００６４】
又、フィルムガイド２３はメッシュ状の開口を有し、ハロゲンヒータ１からの輻射光はフィルム２２に直接吸収される。従って実施例２と同様に高速な表面加熱が可能である。フィルムガイド２３を適切な金属部材とすることで、高温高圧という使用環境下においても安定したフィルムの駆動ができるが、更にハロゲンヒータ１からの輻射光を反射・散乱することで、フィルムガイド２３の昇温を低減できる。本実施例ではフィルムガイド２３の表面粗度を下げて鏡面化することでフィルムガイド２３への熱の吸収を防ぎ、フィルム２２への輻射光の反射や散乱を増やして効率的な加熱を達成した。又、フィルムガイド２３の内面にアルミニウムや銀をメッキしたり、蒸着等をしたりして反射膜を形成しても同様の効果が得られた。
【００６５】
加熱フィルム２２は実施例２と同様のポリイミド等の基層、シリコーンゴムによる弾性層を有し、更に弾性層上に赤外線吸収層としてシリコーンゴム中にカーボンブラックを形成した赤外吸収層と、離型層であるパーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等のフッ素系樹脂を離型層と最外層として設けた。
【００６６】
前述の実施例と異なり、本実施例では赤外吸収層を別途設けることで離型層中にカーボンブラック等の赤外吸収剤を分散する必要がなくなる。従って最表層におけるテフロン（登録商標）、ＰＦＡ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂の比率を上げることができ、長期使用時にも良好な離型性を維持することができる。従って定着装置の寿命を延ばすことが可能となった。
【００６７】
又、本構成において輻射光はフィルムガイド２３の開口部を抜けて、フィルム２２に吸収される。従ってフィルムガイド２３の開口部はフィルム２２の回転方向に対して非平行とされている。このような構成をとることで開口部だけが高温になって加熱フィルム上にメッシュピッチの温度むらが生じることを防げる。図８（ａ）は開口部を回転方向に対して４５°傾け、等ピッチで設けたものである。加熱フィルムの長手方向全域（例として図中ＡとＢ）において一周した際の開口率はともに５０％であり、フィルム上の温度分布はほぼ均等で、出力画像上も均一な定着性が得られた。
【００６８】
又、フィルムガイドのメッシュ開口率を変えることでハロゲンヒータの発熱体分布を変えることなく、フィルムへの配光も変化させることができる。従って前記実施例のように発熱体コイルを連続で巻いた場合の端部における温度低下を補正し、フィルム長手方向にわたって均一な温度分布を得ることが可能となった。例として図８（ｂ）では端部の開口率Ｃを６０％、中央部の開口率を５０％と設定することで、端部の温度低下のない均一な温度分布が得られた。
【００６９】
即ち、本発明における第３の実施例によれば、内部に輻射光源を具備した薄肉のフィルムを加圧部材により圧接し、駆動する構成において、フィルムガイドを金属製のメッシュ形状とした。本構成をとることで薄肉のフィルムでも弛みやシワを生ずることなく安定して回転することが可能となるとともに、前記実施例と同様に輻射光をメッシュ開口部から直接フィルム表面近傍に吸収させることができる。又、メッシュ開口部をフィルム回転方向と非平行とすることで高い開口率と長手ムラのない光照射が可能となり、従って高速且つ安定したオンデマンド定着装置が供給できるようになった。
【００７０】
【発明の効果】
以上、説明してきたように、本発明によれば簡易な構成で薄肉フィルムを加熱・駆動でき、又、弾性層を有する比較的厚めのフィルムにおいても高速な加熱特性を有するため、均一なグロスと良好な定着性を両立できる、高品位なオンデマンド定着装置が具現化された。
【００７１】
第１の発明によれば、フィルム若しくはベルト基層の薄肉化が可能となり、定着装置のオンデマンド化及びクイックスタートが容易になるとともに、加圧（定着）領域を拡大するためフィルムの小型化・小熱容量化もできる。主にニップ部以外においてフィルムを直接加熱し、定着ニップ部においては加熱されたフィルムの熱容量により転写材を加熱するとともに、支持部材により確実に加圧し効果的に定着する。又、金属製の支持部材はフィルのム長手方向に関する温度むらを除去し、均一なフィルム温度を達成し、安定した定着装置を供給することが可能となった。
【００７２】
又、第２の発明によれば、輻射光がフィルム基層を透過することで表面の発熱層を直接加熱することができるため、フィルムの厚みが増加した際に熱伝導による加熱特性の劣化もなく、フィルム強度を増大し、長期にわたりフィルムシワ、折れの発生しにくい安定した定着装置が提供される。
【００７３】
又、第３の発明によれば、輻射光が弾性層を透過することで表面の発熱層を直接加熱するため、熱伝導による加熱特性の劣化もなく、フィルムが転写材上のトナー表面の凹凸に対応して柔軟に接触加熱することができるようになり、とりわけカラー画像においても均一なグロスを有する高品位な画像出力が可能となった。
【００７４】
又、第４の発明によれば、加圧方向及び摺擦方向に対して優れた機械強度を少ない熱容量で達成する。従って立ち上がりの早いオンデマンドな定着装置を実現する。更に定着領域において圧接する金属製の支持部材は優れた熱伝導特性によりフィルム長手方向に発生する温度むらを低減し、長期にわたり安定した定着装置が提供される。
【００７５】
又、第５の発明によれば、ポリイミド樹脂は良好な可撓性を有するとともに、輻射光源から放出された赤外線を透過するため、輻射光により直接フィルムの外側に存在する弾性層若しくは離型層を加熱することで、加熱過程における熱抵抗を更に低減し、高速なカラー画像形成を可能とした。
【００７６】
又、第６の発明によれば、シリコーンゴムは優れた耐熱性と柔軟性を有するとともに、輻射光源の発生した赤外線に高い透過性を持ち、フィルム外側に存在する離型層を効率的に加熱することが可能となる。又、カラー画像等におけるトナー像表面の凹凸が顕著な際にも、トナー像を均一に加圧し、より一層の定着性とグロスの均一性を備えた高画質化が達成された。
【００７７】
又、第７の発明によれば、カーボンブラックはシリコーンゴム、フッ素樹脂の双方において良好な分散性と、赤外線吸収性を有するため、効果的にフィルムの外側に存在する弾性層若しくは離型層を発熱することが可能となり、連続プリント時に熱を奪われたフィルムの表層近傍を急速に加熱することが可能となる。且つ表面の離型層は転写材上のトナーがフィルムに付着するとともに、導電性により静電オフセットも防止し、転写材上の画像を乱すことなく定着することが可能となる。
【００７８】
又、第８の発明によれば、優れた離型性により転写材上のトナーを乱すことなく定着でき、第９の発明によれば、熱伝導の低い支持部はニップ部から熱量流入を防ぎ、定着ニップ部を高速に立ち上げることを可能にする。又、熱伝導が低い金属は機械的強度を上げることが比較的容易であり、加圧方向に平行な側板を支持部とすることで撓み量を抑えて均一な加圧を実現された。
【００７９】
又、第１０の発明によれば、フィルム内面にフィルムガイド部を設けることで加熱時に薄肉のフィルムが熱膨張によって撓んだり、しわを生ずることを防止する。又、フィルムガイドをメッシュ状にすることで、フィルムガイド部においてもフィルムを輻射加熱し、加熱時間を延長して安定した温度制御するとともに、回転方向に対して非平行な開口部を設けることで、輻射光量の分布を安定化できた。又、第１１の発明によれば、フィルム長手方向に関して輻射光量むらをなくし、画像域全域にわたり均一な温度分布と定着性を得らえれた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の定着装置の一例を示す図。
【図２】実施例１における加熱フィルム断面（ａ）と光量・温度分布（ｂ）の概念図。
【図３】実施例２のカラー電子写真装置の概略構成図。
【図４】実施例２の定着装置の概略構成図。
【図５】実施例２における加熱フィルム断面（ａ）と光量・温度分布（ｂ）の概念図。
【図６】実施例２における輻射光源の概略構成図。
【図７】実施例３の定着装置の概略構成図。
【図８】実施例３におけるフィルムガイド２３の概略構成図。
【図９】従来の電子写真装置の概略構成図。
【図１０】従来のローラ定着装置の概略構成図。
【図１１】従来のオンデマンド定着装置の概略構成図。
【符号の説明】
１：輻射光源（ハロゲンヒータ）
２：支持部材
３：加熱フィルム
４：サーミスタ
５：加圧ローラ
６：サーミスタ
７：加熱フィルム
２１：反射膜
２２：加熱フィルム
２３：フィルムガイド
Ｐ：転写材（転写紙）
Ｔ：現像剤（トナー）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing device for an electrophotographic apparatus.
[0002]
[Prior art]
As an output unit of an external device such as a computer or a copying machine, an image forming apparatus using an electrophotographic method as shown in FIG. 9 has been conventionally proposed. An electrophotographic photosensitive member 100 having a drum shape as a latent image carrier is charged uniformly by a primary charger 117. Next, the exposure device 123 irradiates light onto the photoreceptor 100 in accordance with image information input from an external device to form a latent image. The electrostatic latent image on the photosensitive drum 100 is reversely developed in a developing device 140 by a developer T having the same triboelectric charging polarity as the voltage applied to the primary charger 117, and is turned into a visible image, that is, a toner image. The toner image is transferred to the transfer material P by the transfer charger 114. The transfer material P is separated from the photoreceptor 100, and is subsequently conveyed to the fixing device 126, and becomes a permanent image after fixing. On the other hand, the developer T on the photosensitive drum 100 remaining without being transferred by the transfer charger 114 is removed by the cleaning device 116, and the photosensitive drum 100 is subjected to the next image forming process.
[0003]
Here, the fixing device 126 in FIG. 9 will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 10 shows a configuration example of a typical fixing device using a heating roller. In the drawing, a heating roller 127 is provided on a rotatable aluminum sleeve having a non-rotating halogen heater inside and a LTV or LTV. A silicone rubber layer such as HTV is provided, and a fluororesin such as PTFE or PFA is further provided as a release layer.
[0004]
The silicone rubber layer is formed, for example, in a thickness of 0.1 to 10 mm on an aluminum sleeve, and the surface of the heating roller is deformed in accordance with the unevenness of the toner image on the transfer material, so that the toner can be uniformly melted. I do. Therefore, forming the silicone rubber layer with an appropriate thickness contributes to the fixability of the toner and the uniformity of the gloss of the image.
[0005]
The release layer is formed on the silicone rubber layer to a thickness of, for example, 10 to 100 μm, and suppresses adhesion of toner to the roller (so-called offset). It is also possible to disperse conductive particles such as carbon black in the release layer to keep the roller at a low potential. By doing so, it is possible to prevent so-called electrostatic offset in which the toner, which is charged particles, adheres to the roller due to the triboelectric potential generated as the heating roller rotates. The surface temperature of the heating roller is detected by a thermistor 128 and is controlled to a set temperature (150 to 200 ° C.) by turning on and off a power supply circuit (not shown) in accordance with the temperature of the heating roller 127.
[0006]
In the drawing, reference numeral 129 denotes a pressure roller which is formed by forming a silicone rubber on a rotatable core metal and further providing a fluorine resin layer such as PTFE or PFA on the surface layer. The pressure roller is pressed against the heating roller with a total load of 5 to 100 kg to form a fixing nip. When the toner image on the transfer material is conveyed to the fixing nip, the toner image is heated and melted while being pressed, and is fixed on the transfer material.
[0007]
This heat roller method has been used for many years because it has a simple configuration and can be operated at high speed. However, the heat capacity of the heating roller and the pressure roller is large, so that the wait time becomes long. Therefore, when used intermittently in a normal office environment, it is necessary to preheat the rollers and supply power even during times other than image formation, causing an increase in power consumption.
[0008]
Therefore, in recent years, a fixing device of an on-demand system (usually, a current is not supplied to the heater, and the heater is turned on only at the time of image formation, for example) which does not require preheating of the fixing device during standby has been devised and put into practical use. ing. For example, there is an on-demand type in which a thin seamless film having a thickness of 20 to 100 μm is heated from the back side by a ceramic heater or the like in order to reduce the heat capacity of the fixing device (FIG. 11). As an example of the on-demand system, a fixing device that rotatably supports a seamless film 130 with a support stay 133 and a film guide 131 and melts and heats toner via a seamless film by a ceramic heater 132 has been put to practical use.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, according to the on-demand fixing device described above, by reducing the heat capacity of the fixing device, the time required for weight-up can be significantly reduced. Since the heater does not need to be energized until a signal is received, it is possible to significantly reduce power consumption.
[0010]
However, in the conventional on-demand fixing device, the amount of heat required for fixing must pass through the film while passing through the fixing nip. Therefore, the fixing film needs to be thin and have a high heat conductivity. . However, since the film is driven stably without causing wrinkles, there is a limit in thinning the film, and by dispersing the heat transfer particles in the film resin, the thermal conductivity of the material is improved. However, if the heat transfer particles are excessively dispersed, the strength of the film is reduced and the reliability is reduced. Therefore, it has been difficult to increase the speed of the on-demand system in the conventional system.
[0011]
Further, in the conventional on-demand method, it is difficult to provide an elastic layer on a film in order to reduce its heat capacity and increase its thermal conductivity. However, as described above, if the heating member does not include the elastic layer, it is difficult to uniformly fuse the toner following the unevenness of the toner image, so that the fixing property is uneven and the gloss is uneven in the solid image. . In particular, in the case of a color image, the unevenness of the toner surface is further increased because the multicolor toner is transferred onto the paper, and in an on-demand fixing device in which an elastic layer cannot be provided, the image quality is deteriorated due to uneven gloss, and a pictorial image is obtained. Could not get.
[0012]
Further, when a color image is formed on an OHP (overhead projector) sheet, unless the toner is completely melted, the toner image becomes opaque, and the color image appears as a black and white image. Therefore, the conventional on-demand fixing device which does not have an elastic layer and cannot adapt to the surface unevenness of the toner cannot form a high-quality image even when outputting color OHP.
[0013]
Therefore, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, can heat and drive a thin film with a simple configuration, and has a high-speed heating characteristic even in a relatively thick film having an elastic layer. Therefore, an object of the present invention is to provide a high-quality on-demand fixing device that can achieve both uniform gloss and good fixing property.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by the present invention described below. That is, the first invention of the present invention provides a heating member rotatable at the same speed as the transfer material and having a support member and a radiant heat source therein, and a pressurizing device for externally pressing and driving the heating member. And a fixing device that fixes the toner image on the transfer material by heating and melting, wherein the heating member has at least a film having a heat generating layer that absorbs radiation emitted from the radiant heat source and generates heat. A belt (hereinafter, “film or belt” is generally referred to as “film” or “heating film”), and the supporting member is pressed against the pressing member via the film to form a fixing nip. Provided is a fixing device characterized by being formed of a member.
[0015]
By adopting the above configuration, it is possible to reduce the thickness of the film or the belt base layer, to facilitate the on-demand and quick start of the fixing device, and to reduce the film size and heat capacity in order to expand the pressing (fixing) area. Can also be Mainly, the film is directly heated at portions other than the nip portion, and at the fixing nip portion, the transfer material is heated by the heat capacity of the heated film, and the support member is reliably pressed and effectively fixed. Further, the metal supporting member eliminates temperature unevenness in the longitudinal direction of the film, achieves a uniform film temperature, and can supply a stable fixing device.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Further, the present invention provides the following second to eleventh inventions as preferred embodiments. According to a second aspect of the present invention, the film has a base layer having transparency to radiant light inside the heat generating layer, and a third aspect of the present invention is to have the film have transparency to the radiant light. An elastic layer is provided between the base layer and the heat generating layer. In a fourth aspect, the support member is formed of a U-shaped thin metal plate. The sixth invention provides a fixing device in which the elastic layer in the film includes at least a silicone-based rubber layer.
[0017]
According to a seventh aspect, the absorbing layer in the film contains at least conductive carbon particles, and in the eighth aspect, the film has a release layer made of a fluororesin as a surface layer. The ninth aspect of the present invention is that the support member has at least two members, a support portion formed of a first metal having a low thermal conductivity and a nip formation portion formed of a second metal having a high thermal conductivity. In the tenth aspect, the support member has a film guide portion that is in contact with or close to the inner surface of the film, and the film guide portion has an opening that is not parallel to the film rotation direction. An eleventh aspect of the present invention provides a fixing device having a mesh structure in which the aperture ratio of the mesh in the film guide portion in the film rotation direction is substantially uniform in the longitudinal direction of the film guide portion. That.
[0018]
【Example】
Next, the present invention will be described specifically with reference to examples.
<Example 1>
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. The fixing device according to the present embodiment supports a heating film having a halogen lamp therein by a metal supporting member and presses against a pressure roller facing the pressure film to form a fixing nip, and is discharged from the halogen lamp. The on-demand fixing method is obtained by absorbing the radiated light into a thin heating film.
[0019]
In FIG. 1A, reference numeral 1 denotes a halogen heater which is a radiation light source, and is supplied with a maximum power of 800 W from a fixing power supply (not shown). Any type of radiant light source 1 may be used as long as it radiates infrared rays efficiently and at high speed, and a xenon lamp or the like may be used in addition to the halogen heater. It is possible to radiate infrared rays of 0.8 μm or more with a high efficiency of 85% or more of the input power, and to radiate by heating a tungsten filament having a small heat capacity, so that high-speed startup and responsiveness are obtained. To make things possible. Radiation light emitted from the halogen heater 1 is absorbed by the support member 2 and the heating film 3.
[0020]
Reference numeral 2 in FIG. 1A denotes a support member, which is pressed from the back surface of the heating film 3 toward the pressure roller 5 to form a fixing nip. Here, the support member 2 has a U-shape formed by a bottom portion forming a fixing nip and a side plate portion which has sufficient strength against pressure by a pressure roller and suppresses bending. An end of the support member 2 is fixed to a fixing device housing (not shown).
[0021]
As the support member 2, for example, a metal material such as stainless steel, iron, aluminum, copper, or magnesium or an alloy thereof can be used, and the mechanical strength capable of withstanding the pressure of the pressure roller and the temperature distribution in the nip portion are made uniform. To provide thermal conductivity. Further, the support member 2 is formed of a metal or alloy plate material, and can be mass-produced at low cost by using press working such as punching, drilling, and bending.
[0022]
Further, as the support member 2, as shown in FIG. 1B, a bottom plate portion 2a forming a fixing nip and a side plate portion 2b parallel to the pressing direction can be separated to form a two-piece structure. At this time, a material having high thermal conductivity such as aluminum or copper is used for the bottom plate 2a to make the nip temperature distribution uniform, and a high-strength material such as stainless steel is used for the side plate 2b so that a higher pressure can be applied. It is effective.
[0023]
Further, since the supporting member 2 is not rotated and fixed to the fixing device, the supporting member 2 rubs against the inner surface of the rotating heating film 3 in the fixing nip. Therefore, it is preferable to apply a lubricant such as silicone grease to the heating film 3, so that the abrasion of the film 3 and the supporting member 2 can be prevented, and the driving torque of the fixing device can be reduced.
[0024]
A thermistor 4 is adhered to the support member 2, and appropriately detects the temperature of the fixing nip. The fixing power supply sequentially energizes the halogen heater 1 according to the output of the thermistor 4 so as to reach a predetermined temperature, thereby adjusting the temperature of the fixing nip. Here, in the fixing device according to the present invention, since the temperature of the film 3 rises very quickly, it is preferable to perform wave number control or phase control as a power control method, and to reduce the occurrence of temperature ripple in the fixing nip and to achieve uniform fixing property. Obtainable.
[0025]
The pressure roller 5 is provided with a silicone rubber such as LTV or HTV or a sponge layer having a thickness of 5 to 20 mm on a metal core such as aluminum or stainless steel. It has a two-layer configuration. The pressure roller 5 is pressed by a spring (not shown), and presses the heating film 3 and the support member 2 at 5 to 100 kgf. The pressed pressure roller 5 is elastically deformed into a straight shape following the shape of the supporting member to form a fixing nip. That is, by pressing the film 3 against the rubber roller 5, a large fixing nip can be obtained even with a small diameter, and a sufficient amount of heat can be transmitted to the transfer material (paper) P even at high speed. The pressure roller 5 is driven by a motor (not shown) in the direction of the arrow in the figure, and follows the heating film 3 pressed in the fixing nip and the transfer material P conveyed into the fixing nip at a predetermined peripheral speed.
[0026]
Further, a cleaning web or a cleaning roller may be brought into contact with the heating film 3 or the pressure roller 5 to remove toner and paper dust adhered to the surface of the heating film 3 or the pressure roller 5 and, for example, remove the toner or paper dust from the cleaning web. The impregnated silicone oil can be applied to the surface of the heating film 3 or the pressure roller 5 as a release material to prevent toner offset.
[0027]
Here, the toner T will be described. As a method of manufacturing the toner in this embodiment, after uniformly dispersing a resin, a colorant, a charge control agent, and the like using a pressure kneader, an extruder, or a media disperser, the target is mechanically or jetted under a jet stream. After collision, the particles were finely pulverized to a desired toner particle size, and further subjected to a classification process to sharpen the particle size distribution, and a negatively chargeable toner having an average particle size of 7 μm was produced by a so-called pulverization method for forming a toner.
[0028]
Here, 3 in FIG. 1A is a cylindrical heating film having a diameter of 25 mm. The heating film 3 in this embodiment will be described in more detail with reference to FIG. The heating film 3 has a two-layer structure of a base layer 3a made of a heat-resistant resin and a release layer 3b made of a fluorine-based resin. The base layer 3a of the heating film 3 is formed of a flexible heat-resistant resin or metal film having a thickness of 10 to 300 μm, for example, a resin film of polyimide, polyamide, aramid, or the like, or nickel, stainless steel, copper, aluminum, or the like. Metal or an alloy thereof can be used.
[0029]
An infrared light absorbing filler is dispersed in a resin film such as polyimide as the heating film 3. As the infrared light absorbing filler, carbon black such as Ketjen black and metal oxides such as iron oxide, alumina and magnesium oxide can be used. These infrared light absorbing fillers have a particle size of 0.01 to 5 μm, and are added in an amount of 1 to 500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the heat-resistant resin. By uniformly dispersing the infrared light filler having such a small particle size, a surface area for absorbing the infrared light is gained, the heat generation efficiency is improved, the surface unevenness of the film is reduced, and the film strength is uniform and cracks are generated. The heating film 3 which hardly penetrates can be formed.
[0030]
Further, as the base layer 3a, a flexible metal film having a thickness of 10 to 100 μm can be used, and these thin metal films are formed by passing a target metal through an electric current through an electrolyte solution containing the target metal ion. It can be formed by an electroforming method of depositing on a body to be plated, or by a seamless process using hot extrusion or cold drawing. These metal films can be used as a heat generating layer as they are, but it is also possible to prevent the reflection of radiant light and improve the heat generation efficiency by applying black coating such as carbon or graphite on the inner surface of the film.
[0031]
A release layer 3b is formed on the base layer 3a to prevent the toner on the transfer material P from offsetting to the film 3 when separating from the fixing nip. The release layer 3b is formed in a thickness of 5 to 50 μm on the base layer 3a by dispersing a fluorine-based resin such as PTFE, FEP, or PFA in an aqueous solvent and then dipping or spray-coating or welding a fluorine-containing resin tube. did.
[0032]
Further, by dispersing the above-mentioned infrared absorbing filler in the fluororesin, heat is generated also in the release layer 3b, and efficient heating without light leakage can be achieved. Furthermore, when carbon black is used as the infrared absorbing filler in the fluororesin, it functions as a conductive filler while preventing leakage of radiant light, so that frictional charging of the heating film 3 can be suppressed and electrostatic offset can be reduced. .
[0033]
Here, FIG. 2B shows the distribution of the cross-sectional position (vertical axis) of the heating film 3 immediately after the fixing device startup and the corresponding radiation light transmittance (solid line) and temperature (dashed line) on the horizontal axis. Is shown in After the radiation is gradually absorbed in the base layer 3a made of a polyimide resin in which 30 parts by mass of iron oxide is dispersed, the release layer 3b made of a fluororesin in which 30 parts by mass of carbon black is completely absorbed, The temperature of the heating film 3 was increased without leaking external heat from the heating film 3.
[0034]
Since the heat conductive filler is dispersed in the base layer 3a of the heating film 3, the inner surface temperature of the heating film 3 is almost the same as the outer surface temperature, and the thermistor 4 provided on the inner surface of the film 3 sufficiently follows the temperature change. Therefore, even when the transfer paper was continuously printed at 200 mm / s, a good fixed image was obtained even at the time of high-speed printing without a decrease in temperature.
[0035]
That is, according to the fixing device of this embodiment, the thin heating film 3 including the halogen heater as the radiant light source 1 is supported by the metal supporting member 2 from the inner surface of the film 3 and provided to face each other. Since the pressure roller 5 forms a fixing nip in a pressure contact area with the support member 2 and the heating roller 3 is driven to rotate by driving the pressure roller 5, the heat capacity of the fixing device can be reduced, and the high speed of the fixing device can be reduced. Startup and energy saving were realized.
[0036]
Further, by dispersing the infrared absorbing filler in the heating film 3, in addition to heating from the inner surface of the film 3 by heat conduction from the support member 2 to the heating film 3 in the fixing nip, as in the conventional on-demand fixing device, Thus, the inside of the layer of the film 3 can be directly heated outside the fixing nip, so that the film 3 can be heated at a higher speed.
[0037]
Further, by disposing the high thermal conductive member in the nip portion, the temperature distribution in the longitudinal direction of the film 3 can be made uniform, so that even when small-size paper or the like is continuously passed, the temperature unevenness is formed on the film 3. A highly reliable on-demand fixing device without any occurrence was realized. In this embodiment, the heating film 3 has a two-layer structure including the base layer 3a and the release layer 3b. However, the heating film 3 may have, for example, a three or more-layer structure including a conductive primer layer and an adhesive layer. The effects of the embodiment can be obtained.
[0038]
<Example 2>
In this embodiment, the fixing device according to the present invention is applied to a color image forming apparatus by using a heat-resistant film having an elastic layer as the film 3. Further, in this embodiment, the base layer and the elastic layer of the film 3 are made transparent, and the release layer is made light absorbing, so that radiant light can directly generate heat in the release layer which is the surface of the film 3. It is.
[0039]
Hereinafter, description will be made with reference to FIG. FIG. 3 is a sectional view of a color image forming apparatus provided with a fixing device according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 3, reference numeral 8 denotes a photosensitive drum, which can be formed by applying a photoconductor such as an organic photoconductor (OPC) or amorphous silicon to an outer peripheral surface of an aluminum cylinder. The photosensitive drum 8 is driven at a predetermined speed (for example, 50 to 300 mm / sec) in a direction indicated by an arrow by a driving unit (not shown), and the surface of the photosensitive drum 8 is charged to a dark portion potential (for example, -700 V) by the charger 9.
[0040]
Next, the exposure device 10 exposes the photosensitive drum 8 according to a magenta image pattern, and lowers the surface potential of only the image portion to a bright portion potential (eg, -150 V) to form an electrostatic latent image. The developing devices 11a, 11b, 11c, and 11d supported by the rotary support 12 include magenta, cyan, yellow, and black developing materials, respectively. Here, each color developing material is a negatively chargeable toner having a spherical and high development and transfer efficiency and a weight average diameter of 6 μm, which is synthesized by a suspension polymerization method.
[0041]
The electrostatic latent image is firstly arranged with a gap of 300 μm so that a magenta developing unit 11a is opposed to the photosensitive drum 8, and as an example, is developed by a developing bias in which AC2 kVpp is superimposed on DC-500V. It is visualized as an image. The visualized magenta toner image on the photosensitive drum 8 is 10 6 -10 9 The transfer is performed on a transfer bias (+0.5 to 2 kV) supplied from a transfer power supply (not shown) to an intermediate transfer drum 13 made of a medium resistance member such as PVdF which has been conductively processed to Ω.
[0042]
When a magenta image of one page of A4 size is transferred onto the intermediate transfer drum 13, the rotating support 12 rotates, and the above steps are sequentially performed for each of the cyan, yellow, and black colors. To form On the other hand, the pickup roller 14 feeds the transfer paper P from the transfer paper cassette 15 in synchronization with the black toner image. By applying a secondary transfer bias (+1 to 2 kV) to the transfer roller 19, the toner image on the intermediate transfer drum 13 is transferred to the transfer paper P, and is carried into the fixing device 16. The transfer material P to which the color image has been transferred is conveyed to the fixing device 16 by the conveying means and fixed, and is discharged out of the apparatus as a color print and is stacked on the discharge tray 20. The transfer residual toner on the intermediate transfer drum 13 is charged to a positive polarity by the charger 18 and then collected on the photosensitive drum 8, and is cleaned by the cleaning device 17 in the same manner as the transfer residual toner on the photosensitive drum 8. .
[0043]
Next, the fixing device 16 in this embodiment will be described in more detail with reference to FIG. Reference numeral 7 in FIG. 4 denotes a heating film, which is internally provided with a radiant light source 1 (halogen lamp) having a power of 500 to 1000 W, which is a heating element. Electric power is supplied to the halogen lamp 1 in accordance with the temperature of the heating film 7 detected by the thermistor 4 serving as a temperature detecting means, and about 90% of the input electric power is radiated as output light having a wavelength in the infrared region.
[0044]
As shown in FIG. 6, in the present embodiment, the lower half of the halogen lamp 1 is uniformly coated with alumina as a reflective film in the longitudinal direction, and radiated light is heated from the radiation part (lower half of the circumference). It is adjusted to irradiate the nip between the film 7 and the pressure roller. Since the reflection film 21 is provided on the fixing nip side, it emits radiation at a higher rate toward the heating film 7 than the support member 2, so that more radiation is absorbed on the surface of the heating film 7. Becomes possible.
[0045]
In the present embodiment, alumina powder having an average particle diameter of 0.1 μm was dispersed in a solvent as a reflective film, and then spray-coated on the halogen lamp 1 with a thickness of 10 μm. Not used. For example, it is also possible to use a metal thin film such as a deposited film of aluminum or silver. By providing the reflection film on the radiation light source, a lower heat capacity can be achieved than by separately providing a metal mirror such as an aluminum plate.
[0046]
In this embodiment, the heating element 1a of the halogen heater is installed over the entire image area without segmentation. Therefore, a decrease in the amount of radiated light in the non-coil portion generated between the coils when the heating element is segmented is prevented, and traces of the heating element coil (irregular gloss, uneven fixing) in the longitudinal direction in the fixed image are prevented. .
[0047]
The heating film 7 is rotatably supported by the support member 2 and is in contact with the pressure roller 5. The supporting member 2 is made of a metal such as stainless steel and has a U-shape as in the second embodiment, is pressed at a total pressure of 1 to 50 kgf, brings the heating film 7 into contact with the pressing roller 5, and fixes the fixing nip. Has formed. The heating film 7 is freely rotatable, is driven by friction with the pressure roller 5 in the fixing nip portion, is driven through the heating film 7, and rotates at the same speed as the pressure roller 5. Further, heat-resistant grease may be applied to the inner surface of the heating film 7 to improve the sliding property of the heating film and prevent abrasion.
[0048]
The pressure roller 5 is formed by providing a silicone rubber layer having a thickness of 1 to 10 mm on the cored bar 5a, and has a fluororesin layer for preventing toner contamination on the surface layer as in Example 1. . The pressure roller 5 is driven at a predetermined speed (50 to 300 mm / sec) by a driving device (not shown), and conveys the transfer material P and also drives the heating film 7.
[0049]
Here, the heating film 7 in this embodiment will be described with reference to FIG. The heating film 7 is provided with an elastic layer 7b having a thickness of 50 to 1,000 μm and a further infrared absorbing layer 7c having a thickness of 5 to 50 μm on a heat-resistant base layer 7a having a thickness of 20 to 200 μm which is excellent in heat resistance and slidability. It is a seamless film.
[0050]
A heat-resistant resin such as polyimide, polyamide imide, or aramid can be used for the film base layer. In particular, a polyimide film transmits 80% or more of infrared light having a wavelength of 3 μm or less radiated by the halogen lamp 1, so that the surface of the present invention can be used. The effect of heating can be obtained more effectively.
[0051]
As the elastic layer 7b, a rubber or sponge having high heat resistance such as various silicone rubbers such as LTV, HTV, and RTV, or fluoro rubber is formed, and a soft and small permanent distortion is used. The elastic layer 7b preferably has a hardness of 60 ° or less in Asker C hardness in order to obtain flexibility enough to cope with irregularities on the toner surface. Further, the elastic layer 7b made of silicone rubber also transmits 80% or more of infrared light having a wavelength of 3 μm or less, and can efficiently heat the surface.
[0052]
In the present embodiment, the silicone rubber layer 7b provided on the polyimide base layer 7a of the heating film 7 is formed with a thickness of 50 to 1,000 μm, so that a uniform pressure can be applied to a thick toner layer in a color image. It is set to be done. In a color image on a hard roller / film, if a multicolor toner layer and a single color toner layer are present in the vicinity of a fixed image, sufficient pressure is not applied to the single color toner layer portion, resulting in poor fixing and transparency in OHP. On the other hand, in the heating film 7 provided with the elastic layer in the present embodiment, pressure can be applied to both the multicolor toner layer and the monochromatic toner layer in order to cope with the unevenness of the toner layer. Uniform fixability and high transparency in OHP were also obtained in color fixed images.
[0053]
Further, transparent fine particles may be dispersed in the elastic layer 7b. By dispersing fine particles such as silica, tin oxide, titanium oxide, and zinc oxide, the permanent compression set of rubber can be reduced. In order not to attenuate the amount of radiation, it is necessary to suppress the scattering of the radiation, and it is preferable that the particle diameter of the transparent fine particles be equal to or less than the wavelength of transmitted infrared rays, and more preferably 0.3 μm or less.
[0054]
Further, in this embodiment, since the thermal conductivity is inferior due to the presence of the elastic layer 7b, an infrared absorbing layer 7c is provided on the surface of the film 7 to generate heat on the surface of the heating film 7. As the absorbing layer 7c, various kinds of metal oxide particles such as carbon black, graphite, or iron oxide, which are infrared absorbing materials, are dispersed in a release layer made of a conventional fluororesin such as PFA and PTFE, so that red is obtained. External light can be favorably absorbed. Further, by using a conductor such as carbon black as the infrared absorbing substance, the electric resistance of the surface can be reduced. 6 -10 14 By controlling to about Ω / cm, it is also possible to prevent electrostatic offset.
[0055]
A reflection film is coated on the lower half of the radiation light source 1 in FIG. 4, and the radiation is amplified (about 150%) from the radiation part (upper half) of the radiation light source 1, and the heating film is heated outside the fixing nip. Absorbed on the surface.
[0056]
Here, the amount of radiation (solid line) and the temperature distribution (dashed line) in the heating film 7 will be described with reference to FIG. The vertical axis in FIG. 5B represents the position in the thickness direction in the cross section of the film 7, and the horizontal axis represents the amount of radiation and the temperature. Radiation light emitted by the halogen heater 1 inside the heating film is not so attenuated in the base layer 7a and the elastic layer 7b, and 70% or more of the radiation is absorbed by the release layer 7c on the heating film surface. Therefore, the surface side of the film 7 is rapidly heated (curve A). On the other hand, when a similar film is heated by heat conduction in the conventional fixing nip, in order to obtain a temperature equivalent to the curve A on the surface of the film 7, as shown in the curve B, the inner surface of the film 7 is set at a temperature lower than the surface temperature. It was necessary to set a considerably high temperature (20 to 50 ° C.).
[0057]
Therefore, by adopting this configuration, the inner surface temperature of the film 7 can be reduced, and the amount of heat required to heat the surface of the film 7 to the fixing temperature is lower than that of a conventional fixing device using heat conduction, thereby saving energy. Is achieved, and the life of the film 7, especially the elastic layer 7b, is extended. Further, in this configuration, since the film inner surface temperature is different from the surface temperature, it is preferable to provide the thermistor 4 outside the heating film 7. As the thermistor 4, not only a contact type thermopile but also a non-contact type thermopile may be used. This prevents the offset toner from accumulating and causing the thermistor to malfunction, and prevents the accumulated toner from dropping onto the transfer paper and contaminating the image. it can.
[0058]
Furthermore, according to the present embodiment, since the film itself is heated outside the nip between the heating film 7 and the pressure roller 5, the amount of radiation to the nip decreases, but the elastic layer 7b in the heating film has poor thermal conductivity. Brings insulation effect. Therefore, the temperature of the supporting member 2 constituting the nip does not need to be positively increased from the inner surface of the heated film, and the heated film 7 is carried into the fixing nip, whereby the transfer material is heated by the amount of heat stored on the film surface. By sufficiently heating, good fixability can be realized even during continuous printing.
[0059]
That is, according to the fixing device of the present embodiment, the supporting member 2 of the film 7 is formed of a metal member, and the fixing nip is formed by pressing against the pressing roller 5. The driven roller can be driven by the pressure roller 5, and the heat capacity of the fixing device can be reduced and the startup (on-demand) can be achieved at high speed.
[0060]
In addition, by coating a reflection film on substantially half the circumference of the radiation light source 1, it is possible to irradiate infrared rays from the radiation light source to portions other than the contact nip between the film 7 and the pressure roller 5 without separately providing a reflecting mirror. By providing an absorption layer on the surface of the film 7, the film surface can be heated at high speed outside the fixing nip, and it is possible to satisfactorily fix a plurality of color toners during color printing. As a result, it is possible to achieve both gloss uniformity by the elastic layer 7b and an on-demand fixing process by high-speed heating, and to form an image with high image quality and energy saving.
[0061]
<Example 3>
In this embodiment, a mesh-like film guide is provided inside the film, and the rotational stability of the film is further improved without losing the effects of the present invention. In the second embodiment, the infrared absorbing material is dispersed in the release layer of the heating film. In the present embodiment, the infrared absorbing layer and the release layer are separately provided.
[0062]
Hereinafter, the fixing device in this embodiment will be described with reference to FIG. As in the second embodiment, the heating film 22 includes the halogen lamp 1 and is pressed against the pressure roller 5 by the support member 2 to form a fixing nip. A film guide 23 made of various steel materials such as stainless steel is arranged in the heating film 22 and is joined to the support member 2. The film guide 23 is in light contact with the heating film 22 even outside the nip to define the shape of the film 22.
[0063]
When pressure and temperature distributions occur during heating, the heating film 22 has a peripheral speed difference, meanders, easily generates wrinkles, and sometimes breaks. However, in this embodiment, the film guide 23 and the unillustrated film guide 23 are used. The straightness of the film is enhanced by the end butting member, and the stability when the film is driven at high speed is improved.
[0064]
The film guide 23 has a mesh-shaped opening, and radiation light from the halogen heater 1 is directly absorbed by the film 22. Therefore, high-speed surface heating is possible as in the second embodiment. By making the film guide 23 an appropriate metal member, the film can be driven stably even in a usage environment of high temperature and high pressure. However, the radiation of the halogen heater 1 is reflected and scattered, so that the film guide 23 The temperature rise can be reduced. In the present embodiment, the surface roughness of the film guide 23 is reduced to make it mirror-finished, thereby preventing heat absorption to the film guide 23 and increasing the reflection and scattering of radiant light to the film 22 to achieve efficient heating. . The same effect was obtained by forming a reflective film by plating aluminum or silver on the inner surface of the film guide 23 or performing evaporation or the like.
[0065]
The heating film 22 has the same base layer of polyimide or the like as in Example 2, an elastic layer made of silicone rubber, and further has an infrared absorbing layer in which carbon black is formed in silicone rubber as an infrared absorbing layer on the elastic layer; A fluorocarbon resin such as a perfluoroalkoxyethylene copolymer (PFA), PTFE, or FEP as a layer was provided as a release layer and an outermost layer.
[0066]
Unlike the above-described embodiment, in this embodiment, by separately providing the infrared absorbing layer, there is no need to disperse an infrared absorbing agent such as carbon black in the release layer. Therefore, the ratio of the fluororesin such as Teflon (registered trademark), PFA, and FEP in the outermost layer can be increased, and good releasability can be maintained even during long-term use. Therefore, the life of the fixing device can be extended.
[0067]
In this configuration, the radiant light passes through the opening of the film guide 23 and is absorbed by the film 22. Therefore, the opening of the film guide 23 is not parallel to the rotation direction of the film 22. By adopting such a configuration, it is possible to prevent the temperature of only the opening from becoming high and the temperature unevenness of the mesh pitch from occurring on the heating film. FIG. 8A shows a configuration in which the openings are inclined at an angle of 45 ° with respect to the rotation direction and are provided at an equal pitch. The aperture ratio when making one round in the entire lengthwise direction of the heating film (for example, A and B in the figure) is 50%, the temperature distribution on the film is almost uniform, and uniform fixability on the output image is obtained. Was.
[0068]
Also, by changing the mesh aperture ratio of the film guide, the light distribution on the film can be changed without changing the heating element distribution of the halogen heater. Therefore, it is possible to correct a temperature drop at the end when the heating element coil is continuously wound as in the above-described embodiment, and to obtain a uniform temperature distribution in the longitudinal direction of the film. For example, in FIG. 8B, by setting the opening ratio C at the end portion to 60% and the opening ratio at the center portion to 50%, a uniform temperature distribution without a temperature drop at the end portion was obtained.
[0069]
That is, according to the third embodiment of the present invention, in a configuration in which a thin film provided with a radiation light source therein is pressed against and driven by a pressing member, the film guide is formed in a metal mesh shape. By adopting this configuration, it is possible to rotate stably without causing slack or wrinkles even in a thin film, and to absorb radiant light directly from the mesh opening to the vicinity of the film surface as in the above embodiment. Can be. Further, by making the mesh openings non-parallel to the film rotation direction, a high aperture ratio and light irradiation without unevenness in the longitudinal direction can be achieved, so that a high-speed and stable on-demand fixing device can be supplied.
[0070]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to heat and drive a thin film with a simple structure, and to have a high-speed heating characteristic even in a relatively thick film having an elastic layer, so that uniform gloss and A high-quality on-demand fixing device that can achieve both good fixing properties has been realized.
[0071]
According to the first invention, the film or the belt base layer can be made thinner, the on-demand and quick start of the fixing device can be facilitated, and the film can be reduced in size and size in order to expand the pressing (fixing) area. Heat capacity can also be increased. Mainly, the film is directly heated at portions other than the nip portion, and at the fixing nip portion, the transfer material is heated by the heat capacity of the heated film, and the fixing member is effectively pressed by the support member to effectively fix. In addition, the metal supporting member eliminates uneven temperature in the film longitudinal direction, achieves a uniform film temperature, and can supply a stable fixing device.
[0072]
Further, according to the second aspect, since the radiation layer transmits the radiant light through the film base layer to directly heat the heat generation layer on the surface, there is no deterioration in the heating characteristics due to heat conduction when the thickness of the film increases. The present invention provides a stable fixing device that increases film strength and is less likely to cause film wrinkles and breakage for a long period of time.
[0073]
According to the third aspect of the present invention, since the heat generation layer on the surface is directly heated by the transmission of the radiant light through the elastic layer, there is no deterioration in the heating characteristics due to heat conduction, and the unevenness of the toner surface on the transfer material is obtained. Accordingly, contact heating can be performed flexibly, and high quality image output having uniform gloss can be obtained even in a color image.
[0074]
Further, according to the fourth aspect, excellent mechanical strength in the pressing direction and the rubbing direction is achieved with a small heat capacity. Therefore, an on-demand fixing device with a quick start is realized. Further, the metal support member pressed against in the fixing area reduces temperature unevenness generated in the longitudinal direction of the film due to excellent heat conduction characteristics, and a stable fixing device is provided for a long time.
[0075]
According to the fifth aspect of the present invention, the polyimide resin has good flexibility and transmits infrared rays emitted from the radiant light source, so that the elastic layer or the release layer directly outside the film by the radiant light is provided. By heating, the thermal resistance in the heating process was further reduced, and high-speed color image formation was made possible.
[0076]
According to the sixth aspect, the silicone rubber has excellent heat resistance and flexibility, has high transparency to infrared rays generated by a radiant light source, and efficiently heats the release layer existing outside the film. It is possible to do. Further, even when unevenness of the toner image surface in a color image or the like is remarkable, the toner image is uniformly pressed, and high image quality with further fixing property and gloss uniformity is achieved.
[0077]
According to the seventh aspect, since carbon black has good dispersibility in both silicone rubber and fluororesin and infrared absorption, it effectively removes the elastic layer or release layer existing outside the film. It is possible to generate heat, and it is possible to rapidly heat the vicinity of the surface layer of the film from which heat has been removed during continuous printing. In addition, the release layer on the surface allows the toner on the transfer material to adhere to the film, and also prevents electrostatic offset due to the conductivity, so that the image can be fixed without disturbing the image on the transfer material.
[0078]
Further, according to the eighth aspect, the toner on the transfer material can be fixed without disturbing due to the excellent releasability, and according to the ninth aspect, the supporting portion having low heat conduction prevents heat from flowing from the nip portion. This makes it possible to quickly start up the fixing nip. Further, it is relatively easy to increase the mechanical strength of a metal having low thermal conductivity, and the side plate parallel to the pressing direction is used as a supporting portion to suppress the amount of bending and realize uniform pressing.
[0079]
According to the tenth aspect, by providing the film guide portion on the inner surface of the film, it is possible to prevent the thin film from being bent or wrinkled due to thermal expansion during heating. In addition, by making the film guide into a mesh shape, the film is radiantly heated also in the film guide portion, the heating time is extended to stably control the temperature, and an opening is provided that is non-parallel to the rotation direction. Thus, the distribution of the amount of radiation was stabilized. Further, according to the eleventh aspect, unevenness in the amount of radiation in the longitudinal direction of the film was eliminated, and a uniform temperature distribution and fixability over the entire image area were obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a fixing device according to the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram of a cross section (a) of a heating film and a light quantity / temperature distribution (b) in Example 1.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a color electrophotographic apparatus according to a second embodiment.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a fixing device according to a second embodiment.
FIG. 5 is a conceptual diagram of a cross section (a) of a heating film and a light quantity / temperature distribution (b) in Example 2.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a radiation light source according to a second embodiment.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a fixing device according to a third embodiment.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a film guide 23 in a third embodiment.
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a conventional electrophotographic apparatus.
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a conventional roller fixing device.
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a conventional on-demand fixing device.
[Explanation of symbols]
1: radiation light source (halogen heater)
2: Support member
3: Heated film
4: Thermistor
5: Pressure roller
6: Thermistor
7: Heated film
21: reflective film
22: Heating film
23: Film guide
P: Transfer material (transfer paper)
T: developer (toner)
