JP2005093400A - Mold-releasing heating member, heating fixing member, mold-releasing pressurizing member, heating fixing device, heating fixing roller, pressurization fixing roller, and electrophotographic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、電子写真式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる加熱定着部材、加圧定着部材等の改良に関し、特に耐摩耗性、低摩擦性に優れ、且つ非粘着表面層を有する加熱定着ローラ、ベルト等に対する熱付与における電力省エネルギー化の実現、付与した熱の効率的利用、および稼動に必要な到達温度への迅速な立ち上がりを実現するための技術に関するものである。
更に、本発明は、表面に付与した熱を利用して用いる加工用ローラ、無端または有端ベルト、押圧パッド、押圧工具などの熱加工具における効率的な加熱および熱保持材料とその利用方法に関するものである。
The present invention relates to improvements in heat fixing members, pressure fixing members and the like used in image forming apparatuses such as electrophotographic copying machines, printers, facsimiles, etc. It is related to the technology to realize energy saving in heat application to heat fixing roller, belt, etc. with adhesive surface layer, efficient use of applied heat, and quick rise to the temperature required for operation. is there.
Furthermore, the present invention relates to an efficient heating and heat retaining material in a thermal processing tool such as a processing roller, an endless or endless belt, a pressing pad, and a pressing tool that uses heat applied to the surface and a method of using the same. Is.
電子写真式複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置に用いる加熱定着装置としては、様々な定着方式のものが提案され、実施されている。最近では特にローラ定着タイプのもの、特に記録材をニップ部に通紙する過程で加熱しながら加圧を行う定着ローラ対の少なくとも一方が熱源によって加熱される定着ローラである熱ローラ定着装置(ヒートローラ定着方式)が主流をなしている。
ここで一対の定着ローラのうち、記録材のトナー像担持側の面に接する熱定着ローラを加熱ローラと呼び、他方の加圧用の定着ローラを加圧ローラと呼ぶ。
加熱ローラは、中空状の円筒形であり、その中心軸上には、加熱源である発熱体、例えば細管状のハロゲンランプなどが配置されている。一般的には加熱ローラは、アルミニウム合金や鉄等の金属基体の外周面に、ポリテトラフロロエチレン樹脂(以下、PTFEと記す)やテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(以下、PFAと記す)などのフッ素樹脂やシリコーンゴム等の高離型性材料のオフセット防止層を設けて加熱ローラ層の離型性(非粘着性)を向上させている。
加熱ローラ内の中心部に配設された加熱源からは、熱輻射率の高い熱吸収体が塗布されている加熱ローラ内面に熱が均一に輻射されて温度分布は円周方向に均一となるように設計されており、定着に好適な温度、例えば150〜200℃に昇温される。
加熱ローラと加圧ローラは互いに逆方向に圧接して連れまわり、記録材である紙やポリマーシートに形成された未定着の顕画剤(以下、トナー、と記す)を圧接部(ニップ部)で加熱溶融して記録材に定着させたのち、排紙ローラによって機外に排紙する。
Various fixing systems have been proposed and implemented as heat fixing apparatuses used in image forming apparatuses such as electrophotographic copying machines, printers, and facsimile machines. Recently, particularly a roller fixing type, in particular, a heat roller fixing device (heat roller) in which at least one of a pair of fixing rollers that pressurize while heating a recording material through a nip portion is heated by a heat source. The roller fixing method is the mainstream.
Of the pair of fixing rollers, the heat fixing roller in contact with the surface of the recording material on the toner image carrying side is called a heating roller, and the other pressure fixing roller is called a pressure roller.
The heating roller has a hollow cylindrical shape, and a heating element as a heating source, for example, a tubular halogen lamp is disposed on the central axis thereof. In general, a heating roller has a polytetrafluoroethylene resin (hereinafter referred to as PTFE) or a tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (hereinafter referred to as PFA) on the outer peripheral surface of a metal substrate such as an aluminum alloy or iron. An offset prevention layer of a highly releasable material such as a fluororesin or a silicone rubber is provided to improve the releasability (non-adhesiveness) of the heating roller layer.
From the heating source disposed in the center of the heating roller, heat is uniformly radiated to the inner surface of the heating roller to which a heat absorber having a high heat radiation rate is applied, and the temperature distribution becomes uniform in the circumferential direction. The temperature is raised to a temperature suitable for fixing, for example, 150 to 200 ° C.
The heating roller and pressure roller are pressed against each other in the opposite direction, and the unfixed developer (hereinafter referred to as toner) formed on the recording material paper or polymer sheet is pressed against (nip part). After being heated and melted and fixed on the recording material, it is discharged out of the apparatus by a discharge roller.
本発明者らの試算によれば、電子写真式複写機の電力消費は、一般的に定着装置の系内で複写機全体の50〜70%前後の大きな割合を占めており、一旦付与した熱の有効利用は、定着装置の迅速な立ち上がりとともに、消費電力低減の重要な課題となっている。この課題を解決するために、被加熱体の熱容量を小さくして必要な熱付与を得るための電気エネルギーを小さくする方法、例えば特開平10−319761号公報に見られるように薄膜状の発熱層を設けて必要な電気エネルギーの低減化と稼動温度までの迅速な立ち上がりを意図した技術がある。特開平10−319761号公報の方法では、ローラ基体を耐熱ガラスから構成し、発熱層とは反対側の表面に赤外線(熱線)反射層を設けて輻射低減によって発熱層からローラ内面への熱散逸を防止している。しかし、ガラス製基体ではローラの高速回転時や、ローラに印加する加圧力(適度なニップ幅を形成するため)の設計によってはガラス材料が使えないことがあるし、紙搬送性等を考慮してローラ基体を円筒ではなく中央部付近の径をやや小さくするなどの特別な対応が取れない。また、発熱層や赤外線反射層とガラス基体の熱膨張率の差異は常温、加熱の熱サイクルによって層(膜)の剥離を起こしやすい。
また、生起した熱の効率的な利用を図るために、特開平7−181823号公報では、加熱ローラ外周に沿って熱線反射板を配置している。これも発熱膜によって少ない消費電力でかつ安定的な給電をめざすものであるが熱線反射板をローラの周囲に配置した場合、発熱膜に給電する給電部位や加圧部材と接する部分は反射効果がなく熱の散逸を完全に防ぐには万全ではない。また、このような付加的な部材をローラに配置すると、コスト、製造上の問題も生じる。
According to the estimation by the present inventors, the power consumption of the electrophotographic copying machine generally occupies a large proportion of about 50 to 70% of the entire copying machine in the system of the fixing device. The effective use of the image forming apparatus is an important issue for reducing power consumption along with the rapid start-up of the fixing device. In order to solve this problem, a method for reducing the electric energy for obtaining the necessary heat application by reducing the heat capacity of the object to be heated, for example, as shown in JP-A-10-319761, a thin-film heating layer There is a technology intended to reduce the required electrical energy and to quickly start up to the operating temperature. In the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-319761, the roller base is made of heat-resistant glass, and an infrared ray (heat ray) reflecting layer is provided on the surface opposite to the heat generating layer to reduce heat radiation from the heat generating layer to the inner surface of the roller. Is preventing. However, with glass substrates, glass materials may not be used during high-speed rotation of the roller or depending on the design of the pressure applied to the roller (to form an appropriate nip width). Therefore, it is not possible to take special measures such as slightly reducing the diameter of the roller base in the vicinity of the center instead of the cylinder. Further, the difference in thermal expansion coefficient between the heat generation layer or infrared reflection layer and the glass substrate tends to cause peeling of the layer (film) due to a thermal cycle of normal temperature and heating.
In order to make efficient use of the generated heat, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-181823 arranges a heat ray reflector along the outer periphery of the heating roller. This also aims at stable power supply with low power consumption by the heat generating film, but when a heat ray reflector is arranged around the roller, the power supply part that supplies power to the heat generating film and the part in contact with the pressure member has a reflection effect. It is not perfect to completely prevent heat dissipation. Further, when such an additional member is disposed on the roller, there are problems in cost and manufacturing.
又、特開2000−047507公報では、赤外線吸収部材で構成されるローラ表面に赤外線源とその反射板(楕円鏡)を配置しローラ内部を加熱することなく定着温度に昇温させることにより、非接触加熱でありながら必要な箇所に高速に加熱を行い、必要でない箇所は加熱しないということで定着装置の省エネルギー化と立ち上がり時間の短縮を図っている。しかし、赤外線反射による集光の効果があるとはいえ、非接触加熱の宿命として加熱源の元エネルギーに対して、定着に用いられるエネルギーの利用効率が高いとはいえず、加熱源の設置スペースなど、小型、軽量化の設計にあたっては障害となる。
上記の如き熱エネルギーの利用効率の向上、小型化、製造コスト低減等といった問題は、画像形成装置の定着装置を構成する定着ローラ以外にも、プロセス装置の省電力技術、および迅速な加熱立ち上がりのための技術一般にも生じる問題である。例えば、定着装置に用いる加熱定着ベルト、定着フィルム、定着パッドなどの加熱機能(省電力、迅速な加熱立ち上がり)を有効に行う加熱材料技術並びに熱制御技術においても生じる問題である。また、非粘着性表面の機能に優れた工具、ヒートローラ、圧延ローラなどの加工工具にも同様に生じる問題である。
Problems such as the improvement of heat energy utilization efficiency, downsizing, and manufacturing cost as described above are not limited to the fixing roller constituting the fixing device of the image forming apparatus. This is a problem that occurs in general technology. For example, there is a problem that occurs also in a heating material technique and a heat control technique that effectively perform heating functions (power saving, rapid heating rise) such as a heat fixing belt, a fixing film, and a fixing pad used in a fixing device. Moreover, it is a problem which arises similarly also in processing tools, such as a tool excellent in the function of the non-adhesive surface, a heat roller, and a rolling roller.
本発明は、例えば記録材上に未定着画像を加熱定着させる際に、非粘着性(離型性)を有した加熱ローラ等に付与する熱エネルギーの総量を少なくし、したがってそのための電力消費を極限まで抑えると同時に、一旦生成した熱を有効に利用するための技術を提供することを目的とする。
具体的には、以下の目的を有する。
熱源からの熱を受ける被加熱体の熱容量を極限まで小さくし、非常に少ない消費電力で加熱定着体の機能を発現させること。
上記に加えて、熱を受ける被加熱体の熱容量を極限まで小さくし、定着工程が実施可能となるまでの立上がり時間を非常に短くすること。
非常に少ない消費電力で生起した熱を、散逸させることなく効率的に利用できる材料、構成を提供すること。
特別な付加機構、部品等を新規に付けることなく、機能を果たす部分が自律的に課題解決のための作用、動作をなすこと。また従来の定着装置の設計を大幅に変えることなく、あるいは従来の設計をそのまま利用でき安価、簡便に上記の課題が解決できること。
The present invention reduces the total amount of heat energy applied to a non-adhesive (releasing) heating roller or the like when, for example, heat-fixing an unfixed image on a recording material, and thus reduces power consumption. It aims at providing the technique for using the heat | fever once produced | generated effectively while suppressing to the limit.
Specifically, it has the following purposes.
To reduce the heat capacity of the object to be heated that receives heat from the heat source to the limit, and to exhibit the function of the heat fixing member with very little power consumption.
In addition to the above, the heat capacity of the object to be heated that receives heat should be made as small as possible, and the rise time until the fixing process can be carried out is extremely shortened.
To provide materials and configurations that can efficiently use heat generated with very little power consumption without dissipating.
The part that fulfills its function autonomously works and solves the problem without adding any special additional mechanism or parts. In addition, the above-described problems can be solved easily and inexpensively without changing the design of the conventional fixing device or by using the conventional design as it is.
上記課題を解決するため、請求項1の発明に係る離型性発熱部材は、基体表面に、赤外線反射膜、発熱層、及び波長選択透過膜を少なくとも1層ずつ順次積層した構成を備え、前記波長選択透過膜の表層に離型層を備えたことを特徴とする。
請求項2の発明に係る離型性発熱部材は、請求項1において、前記基体表面が多孔性構造をもつことを特徴とする。
請求項3の発明に係る離型性発熱部材は、請求項1又は2において、前記発熱層を加熱源として用いることを特徴とする。
請求項4の発明に係る加熱定着部材は、請求項1、2又は3に記載の離型性発熱部材を備えたことを特徴とする。
請求項5の発明に係る加熱定着部材は、基体表面に、少なくとも波長選択透過膜を備え、該波長選択透過膜の表層に離型層を積層した離型性発熱部材であって、基体の内部に配置した熱源を加熱源として用いることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, a releasable heat generating member according to the invention of
The releasable heat generating member according to the invention of claim 2 is characterized in that, in
The releasable heat generating member according to the invention of
According to a fourth aspect of the present invention, a heat fixing member includes the releasable heat generating member according to the first, second, or third aspect.
A heat-fixing member according to a fifth aspect of the present invention is a releasable heating member comprising at least a wavelength-selective transmission film on the surface of a substrate, and a release layer laminated on the surface layer of the wavelength-selective transmission film. A heat source arranged in the above is used as a heating source.
請求項6の発明に係る離型性加圧部材は、基体表面に、弾性層、赤外線反射膜、及び離型層を少なくとも1層ずつ順次積層した構成を備えたことを特徴とする。
請求項7の発明に係る加熱定着装置は、加熱定着体と、加圧定着体と、該加熱定着体及び加圧定着体を収納する筐体と、からなる加熱定着装置であって、該筐体の基体の内面に赤外線反射膜と波長選択透過膜とを積層配置したことを特徴とする。
請求項8の発明に係る電子写真装置の加熱定着ローラは、請求項4又は5に記載の加熱定着部材を備えたことを特徴とする。
請求項9の発明に係る電子写真装置の加圧定着ローラは、請求項6に記載の離型性加圧部材を備えたことを特徴とする。
請求項10の発明に係る有端状或いは無端状のベルト状加熱定着部材は、基体表面に、少なくとも波長選択透過膜を備え、該波長選択透過膜の表層に離型層を積層した離型性発熱部材であって、基体の内側に配置された熱源を加熱源として用いることを特徴とする。
請求項11の発明に係る加熱定着装置は、請求項4又は5に記載の加熱定着部材、請求項6に記載の離型性加圧部材、或いは請求項10に記載のベルト状加熱定着部材を備えたことを特徴とする。
請求項12の発明に係る電子写真装置は、請求項11に記載の加熱定着装置を用いたことを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a releasable pressing member comprising a structure in which at least one elastic layer, an infrared reflecting film, and a release layer are sequentially laminated on a substrate surface.
A heat fixing device according to a seventh aspect of the present invention is a heat fixing device comprising a heat fixing body, a pressure fixing body, and a housing for housing the heat fixing body and the pressure fixing body. An infrared reflection film and a wavelength selective transmission film are laminated on the inner surface of the body substrate.
A heat fixing roller of an electrophotographic apparatus according to an eighth aspect of the invention includes the heat fixing member according to the fourth or fifth aspect.
According to a ninth aspect of the present invention, a pressure fixing roller of an electrophotographic apparatus includes the releasable pressure member according to the sixth aspect.
The endless or endless belt-like heat fixing member according to the invention of
A heat fixing device according to an eleventh aspect of the invention includes the heat fixing member according to the fourth or fifth aspect, the releasable pressure member according to the sixth aspect, or the belt-like heat fixing member according to the tenth aspect. It is characterized by having.
According to a twelfth aspect of the present invention, an electrophotographic apparatus uses the heat fixing apparatus according to the eleventh aspect.
請求項1、請求項2、請求項3、請求項4、及び請求項5の発明では、この離型性発熱部材を、例えば電子写真装置の加熱定着装置の加熱ローラ(加熱定着部材)に利用することによって、瞬時の加熱立ち上がりと低消費電力の稼動が実現できた。発熱層からの熱は系外に散逸することなく効率よく加熱体表面を規定の温度に昇温し、省電力の稼動が実現できた。
請求項3の発明では、特に、請求項1、請求項2、請求項4、及び請求項5に対応する作用効果に加えて、薄膜発熱層からの熱を基体に伝導し、系外に散逸することなく利用できるため上記作用効果を一層高めることが可能となった。
請求項4の発明では、熱源を基体内部に配置したタイプにも本発明の離型性発熱部材を適用することが可能となる。
請求項6の発明では、例えば電子写真装置の定着装置への応用で、加熱部材と対にして使用した結果、加熱部材からの熱を効率よく用いることができ、定着装置の温度上昇の早い立ち上がりや、稼動時の省電力が実現できた。
In the invention of
In the invention of
In the invention of claim 4, the releasable heat generating member of the present invention can be applied to a type in which the heat source is disposed inside the base.
In the invention of claim 6, for example, as an application to a fixing device of an electrophotographic apparatus, the heat from the heating member can be used efficiently as a result of using it as a pair with the heating member, and the rise of the temperature of the fixing device is quick. In addition, power saving during operation was realized.
請求項7の発明では、定着装置からの熱を定着装置の系外に散逸することなく、温度を維持できるため、定着装置に供給する電力の削減が可能になった。
請求項8、請求項9の発明では、夫々、加熱定着部材と離型性加圧部材を加熱定着ローラと加圧定着ローラに適用することにより、熱の有効利用、省エネルギー化を達成することができる。
請求項10の発明では、離型性発熱部材をベルト状加熱定着部材(フィルム状、フィート状、パッド状を含む)に適用することができる。
請求項11の発明では、加熱定着部材、離型性加圧部材、及びベルト状加熱定着部材を、例えば電子写真装置の加熱定着装置に利用することによって、瞬時の加熱立ち上がりと低消費電力の稼動が実現できる定着部材を提供できた。
請求項12の発明では、従来の電子写真装置より稼動温度上昇の立ち上がりが早く、稼動時の消費電力の削減が実現できた。
According to the seventh aspect of the present invention, the temperature can be maintained without dissipating heat from the fixing device to the outside of the system of the fixing device, so that the power supplied to the fixing device can be reduced.
In the eighth and ninth aspects of the invention, the heat fixing member and the releasable pressure member are applied to the heat fixing roller and the pressure fixing roller, respectively, thereby achieving effective use of heat and energy saving. it can.
In the invention of
In the invention of
In the invention of
以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
図1(a)は本発明の実施形態に係る離型性発熱部材、離型性加圧部材等を利用した加熱定着部材の代表例として、電子写真式画像形成装置(例えば、乾式複写機、レーザープリンタ等)に装備される加熱定着ローラ(加熱ローラ)1を示したものである。加熱ローラ1は、芯金(基体)2の外周面に離型性発熱部材3を円筒状に積層一体化した構成を有している。
なお、本発明は、ローラ状の加熱定着部材以外にも、無端形状をもつ定着用のベルトやフィルム、端のあるシートやパッド、表面離型性を要求される加圧部材にも適用可能である。また、上記部材ばかりでなく、フィルムを延伸加工する熱ローラ、押圧ローラなど加熱特性と表面の非粘着性を要求される部材にも利用可能である。但し、ここでは代表的な適用例として、加熱定着ローラ等定着装置に使用される部品類について説明する。
また、従来の加熱ローラは、アルミニウム合金A5052等の基体(芯金)の表面に接着層であるプライマー層を塗布した後、その上にオフセット防止層を被覆した構成を備えている。従来技術では、ポリテトラフロロエチレン(PTFE)やPFA(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)の粉体やディスパージョンをそれぞれ静電粉体塗装や湿式塗布後に380℃まで焼成してオフセット防止層を形成していた。
これに対して、本発明の加熱ローラ1の構成は図1(b)の要部断面図に示されるように、金属または合金の基体2の表面(外周面)に、赤外線反射膜10と、発熱層11と、波長選択透過膜12を、少なくとも一層ずつ順次積層した構成を備え、更に波長選択透過膜12の外周、即ち最上層が離型層13からなることを特徴とする。発熱層11に通電することによって発熱させる方式である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings.
FIG. 1A shows an electrophotographic image forming apparatus (for example, a dry copying machine, a typical example of a heat fixing member using a releasable heating member, a releasable pressure member, etc. according to an embodiment of the present invention. 1 shows a heat fixing roller (heating roller) 1 provided in a laser printer or the like. The
The present invention can be applied not only to a roller-shaped heat fixing member but also to a fixing belt or film having an endless shape, a sheet or pad with an edge, or a pressure member requiring surface releasability. is there. Moreover, it can be used not only for the above-mentioned members but also for members that require heating characteristics and non-adhesiveness on the surface, such as a heat roller and a pressure roller for stretching a film. However, here, as a typical application example, components used in a fixing device such as a heat fixing roller will be described.
Further, the conventional heating roller has a structure in which a primer layer as an adhesive layer is applied to the surface of a base body (core metal) such as aluminum alloy A5052, and then an offset prevention layer is coated thereon. In the prior art, polytetrafluoroethylene (PTFE) and PFA (tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer) powders and dispersions are baked to 380 ° C after electrostatic powder coating and wet coating, respectively, and offset. A prevention layer was formed.
On the other hand, the configuration of the
赤外線反射膜10は金属薄膜でよく、アルミニウム薄膜など反射率の高い金属薄膜を用いる。図1(b)の構成例では、例えばアルミ合金A5052やA7075等からなる基体2の表面は、陽極酸化法によって多孔性構造(微小凹凸構造)を形成している。これは、上層の赤外線反射膜10との密着性を確保し、かつ基体2の表面内部への熱伝導性を制御する作用を確保するためである。
発熱層11は薄膜発熱体であり、発熱性を有する導電膜として、黒鉛などの炭素系薄膜や炭化珪素、チタン酸バリウムなどのセラミックス系薄膜を用いる。波長選択透過膜12は、概ね7μm〜15μmの赤外線領域の波長を選択的に透過させることができる膜であり、本発明では一酸化珪素SiOの薄膜を用いている。離型層13は、従来技術のように、ポリテトラフロロエチレン(PTFE)やPFA(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)の粉体やディスパージョンをそれぞれ静電粉体塗装や湿式塗布後に焼成してもよいし、押出し成型されたPFAチューブを被覆加工してもよい。いずれも離型層13の耐熱温度は250℃以上である。離型層13の下層は耐熱性の高い無機薄膜であり、焼成やチューブ被覆加工に際しても何ら問題は無い。
なお、図1(b)では図示していないが、導電ブラシ等の電気導入機構を介して発熱層11に対して通電がなされ、発熱層11は瞬時に加熱されて概ね200℃以上に昇温する。
発熱層11から生じた熱(赤外線)は、直接に、または赤外線反射膜10で反射されて波長選択透過膜12を抜けて離型層13に到達し、その表面を瞬時に加熱定着可能な温度に昇温させる。一方、発熱層11からの発熱のうち、赤外線反射膜10で反射し切れなかった熱は基体2に伝導しようとするが、基体の多孔性表面によって熱伝導性が制限され、伝導による損失を極小化している。
The infrared
The
Although not shown in FIG. 1B, the
The heat (infrared rays) generated from the
図2(a)及び(b)は本発明の他の実施形態に係る加熱ローラの外観図、及び要部断面図である。これは、中空円筒状の基体(芯金)2内部に熱源10をもつ加熱定着ローラ1の一例である。基体2の内面には熱吸収膜として図1(b)の波長選択透過膜12と同様に概ね7μm〜15μmの赤外線領域の波長を選択的に透過させる薄膜を最内周面に設け、波長選択透過膜12の下層(基体寄りの層)に高い熱伝導率をもつ薄膜(高熱伝導膜)13、例えば窒化アルミニウム薄膜を形成している。基体2の内部には熱源10として例えばチューブ状のハロゲンヒーターを設置し、基体2の外面には離型性発熱部材3を形成している。この実施形態の離型性発熱部材3は、図1(b)と同様の波長選択膜12と離型層13を順次積層した構成を備えている。
図2の場合、熱源10から放射される熱は瞬時に基体の内面側に達し、波長選択透過膜12が7μm〜15μmの赤外線領域の赤外線だけを効率よく透過するため離型層13の表面は瞬時に加熱定着可能な温度まで昇温できる。
2A and 2B are an external view and a cross-sectional view of a main part of a heating roller according to another embodiment of the present invention. This is an example of a heat-fixing
In the case of FIG. 2, the heat radiated from the
次に、図3は離型性加圧部材の構成例を示す要部断面図であり、この離型性加圧部材21は、金属等からなる基体(芯金)20の外周面に積層一体化されている。この離型性加圧部材21は、基体20の表面に、シリコーンゴム等から成る弾性層22、赤外線反射膜23、及び離型層24を少なくとも1層ずつ順次積層した構成を備えている。
赤外線反射膜23と離型層24は、図1の赤外線反射膜10及び離型層13と同様である。この部材は、例えば加熱ローラと対で用いられニップを形成する加圧ローラなどの加圧回転体に用いられる。電子写真装置の加熱定着装置に例をとれば、加熱回転体(加熱ローラ)からの熱を受け、画像担持体(紙)や弾性層22に熱を奪われること無く、赤外線反射膜23で赤外線を効率的に反射して離型層24の表面を定着に適した加熱温度に保持して加圧という目的を達する。
図4は本発明の一実施形態に係る加熱定着装置の構成例であり、この加熱定着装置は、加熱定着体(加熱ローラ)30と、加圧定着体(加圧ローラ)31と、加熱定着体30及び加圧定着体31を収納する筐体32と、からなり、筐体の耐熱性基体の内面に、赤外線反射膜と、波長選択透過膜と、を積層配置した構成を有している。赤外線反射膜と波長選択透過膜の構成、材料は、上記各実施形態に示したものと同様である。
即ち、この加熱定着装置は、加熱回転体30(例えば電子写真装置の加熱定着ローラ)と対になってニップを形成する加圧回転体31(例えば電子写真装置の加圧ローラ)のセット(定着装置)を筐体32に収納したものである。筐体32内には図1、或いは図2に示した加熱ローラ1と、図3に示した加圧ローラが回転自在な状態で配置されており、筐体32の内面には、赤外線反射膜と波長選択透過膜がコートされている。加熱定着装置から放散される熱赤外線のうち、大気をよく透過し熱効率のよい7μm〜15μmの赤外線領域の熱を筐体32内部の最上面にある波長選択透過膜によって効率よく透過させるとともに、赤外線反射膜で反射させて、筐体外部への熱の放散を極小に抑制することが可能となっている。
[実施例1]
Next, FIG. 3 is a cross-sectional view of an essential part showing a configuration example of a releasable pressing member. The releasable pressing
The infrared
FIG. 4 is a configuration example of a heat fixing device according to an embodiment of the present invention. The heat fixing device includes a heat fixing body (heating roller) 30, a pressure fixing body (pressure roller) 31, and a heat fixing device. A
That is, the heat fixing device is a set (fixing) of a pressure rotating body 31 (for example, a pressure roller of an electrophotographic apparatus) that forms a nip paired with a heating rotating body 30 (for example, a heat fixing roller of an electrophotographic apparatus). Device) is housed in a
[Example 1]
図1(b)に示されるように、アルミニウム合金A5052やA7075の金属基体表面2をあらかじめ陽極酸化法によって多孔体構造(微細凹凸構造)にする。本発明では、例えば陽極酸化法として、
処理条件
電解浴 10%H2SO4、電流密度 3A/dm2、35V、処理温度 5±1℃、処理時間 30分
を用い、基体表面を深さ12μmから30μmまで多孔質構造を形成した。この上に、スパッタリング法によってアルミニウムやニッケルの金属薄膜を100nm(ナノメートル)から300nm程度の膜厚で形成し、これを赤外線反射膜10とした。その上に発熱性を有する導電膜として、黒鉛などの炭素系薄膜や炭化珪素、チタン酸バリウムなどのセラミックス系薄膜をスパッタリング法などのPVD(物理的蒸着法)で形成しその膜厚を0.5μmから2μm程度として発熱層11としている。発熱層11の上には、スパッタリング法などのPVD(物理的蒸着法)で一酸化珪素SiO、酸化セリウムCeO2、ZnSなどの波長選択透過膜12を80nm(ナノメートル)程度の膜厚で形成した。薄膜12の形成方法はスパッタリング法に限らず、他のPVD法によっても可能である。離型層13は、従来技術のように、ポリテトラフロロエチレン(PTFE)やPFA(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)の粉体やディスパージョンをそれぞれ静電粉体塗装や湿式塗布後に焼成してもよいし、押出し成型されたPFAチューブを被覆加工してもよい。発熱層11には所定の方法と条件で電圧、電流を導電し離型層13の表面温度が170〜180℃になるように調整し加熱定着ローラとした。
[実施例2]
As shown in FIG. 1B, the metal substrate surface 2 of the aluminum alloys A5052 and A7075 is previously made into a porous structure (fine concavo-convex structure) by an anodic oxidation method. In the present invention, for example, as an anodic oxidation method,
Processing conditions
[Example 2]
図2のようにアルミニウム合金A5052等の基体2の内面に最初は高い熱伝導率をもつ薄膜である高熱伝導膜13、例えば窒化アルミニウム薄膜を300nmの膜厚で形成し、次に一酸化珪素SiO、酸化セリウムCeO2、ZnSなどの波長選択透過膜12を80nm(ナノメートル)程度の膜厚で形成した。薄膜の形成は実施例1と同様にPVD法で行った。基体2の外面には、実施例1と同様な方法で一酸化珪素SiO、酸化セリウムCeO2、ZnSなどの波長選択透過膜12を80nm(ナノメートル)程度の膜厚で形成し、その上に離型層13としてポリテトラフロロエチレン(PTFE)やPFA(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)の粉体やディスパージョンをそれぞれ静電粉体塗装や湿式塗布後に焼成した。熱源としてはハロゲンヒーター(ランプ)を1基ないし複数基を基体内部に設置し、軸方向の温度分布が均一配光になるようにして加熱定着ローラとした。離型層13の表面温度は実施例1と同様になるようにした。
[実施例3]
図3に示されるように、鉄鋼やアルミニウム合金A5052等の肉厚が数mm〜数10mmの円筒形基体20の表面にPAI等の耐熱性中間層(接着層:図示せず)を塗布した後、その上に弾性体22を概ね50〜100μmの膜厚で被覆する。弾性体22は熱可塑性エラストマー(TPE)でもよいし、通常のシリコーンゴムでもよい。熱可塑性エラストマー(TPE)を用いる場合は、望ましくはフッ素系の耐熱性TPEを用いる。これは、熱可塑性樹脂成形機によって容易に成形でき、例えばダイキン工業(株)のダイエルサーモプラスチックのブロックポリマーを用いた。この弾性体22の上にはスパッタリング法によってアルミニウムやニッケルの金属薄膜を100nm(ナノメートル)から300nm程度の膜厚で形成しこれを赤外線反射膜23とした。さらにこの上層には実施例1と同じようにポリテトラフロロエチレン(PTFE)やPFA(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)の粉体やディスパージョンをそれぞれ塗装して約380℃で焼成した。実施方法としては、この他にPFAチューブの被覆加工を行っても同様な効果である。これを加圧回転体(加圧定着体)として、熱を生成する加熱回転体(加熱定着体)と対にして用いた。
[実施例4]
As shown in FIG. 2, a high thermal
[Example 3]
As shown in FIG. 3, after a heat-resistant intermediate layer (adhesive layer: not shown) such as PAI is applied to the surface of a
[Example 4]
直径40mmの円筒形基体を実施例1の方法で作成した加熱定着ローラ(図4の符号30)と、直径55mmの円筒形基体を実施例3の方法で作成した加圧ローラ(同図、符号31)の対と熱源とで構成される電子写真装置の加熱定着装置をザイロン樹脂などの耐熱性プラスチック製の筐体32内に設置した。筐体内面には、スパッタリング法によってアルミニウムやニッケルの金属薄膜を100nm(ナノメートル)から300nm程度の膜厚で形成し赤外線反射膜とし、その上にスパッタリング法によって一酸化珪素SiO、酸化セリウムCeO2、ZnSなどの波長選択透過膜を80nm(ナノメートル)程度の膜厚で形成した。加熱定着ローラ30は実施例1の方法を用いたが、実施例2のような基体内部に熱源をもつ加熱定着ローラであってもよい。
[実施例5]
図5は表面の離型性を有するヒートローラなどの加工装置の概略図である。円筒状の基体に実施例2と同様な方法で作製した加熱体(加熱回転体)40と、実施例3と同様な方法で作製した加圧体(加圧回転体)42を配置し、一定の圧力とニップ幅を保持して、被加工体であるワーク、例えばフィルム延伸材43を加工する。加熱体40内部には熱源としてハロゲンヒータ41を配設しているが、これに限定されるものではない。これを用いて、加工用のローラに粘着しないようにワークであるフィルムを効率よく加熱延伸することが可能となった。
[実施例6]
A heat-fixing roller (
[Example 5]
FIG. 5 is a schematic view of a processing apparatus such as a heat roller having surface releasability. A heating body (heating rotator) 40 manufactured by a method similar to that of Example 2 and a pressure body (pressing rotator) 42 manufactured by a method similar to that of Example 3 are arranged on a cylindrical base body, and fixed. While maintaining the pressure and the nip width, the workpiece, for example, the
[Example 6]
図6は、実施例1と同様な方法で作製した加熱部材(加熱回転体)50を加熱定着ローラとし、その内部にハロゲンヒータなどの熱源51を配設した。一方実施例3と同様な方法で作製した加圧部材(加圧回転体)52を加圧ローラとし、両者を用いて加熱定着装置とした実施例である。画像担持体である記録材53、例えば紙の上にある未定着の顕画剤(トナー)54を効率よく、消費電力を大きく取ることなく高品質の加熱定着装置を作ることができた。
[実施例7]
図7は無端状の定着ベルトを用いた加熱定着装置の一例である。スチール等の薄いベルト上に、実施例1または実施例2の方法で作製された定着ベルト60があり、その内部に1基または複数基の熱源61が配設されている。また定着ベルト60の内部には上部加圧ローラ62と圧力印加部材63があり、対向する下部加圧ローラ64との間に所定の面圧とニップ(NIP)幅は確保される。下部加圧ローラ64は実施例3と同様な方法で作製されたものである。上記の構成部材を用いて加熱定着装置とした。画像担持体である記録材65、例えば紙の上にある未定着の顕画剤(トナー)66を効率よく、消費電力を大量に消費することなく高品質の加熱定着装置を作ることができた。
[実施例8]
In FIG. 6, a heating member (heating rotator) 50 manufactured by the same method as in Example 1 was used as a heat fixing roller, and a
[Example 7]
FIG. 7 shows an example of a heat fixing device using an endless fixing belt. A fixing
[Example 8]
本発明の加熱定着装置を搭載した図8の構成からなる電子写真式画像形成装置を稼動評価した。
従来技術との比較を行うため、直径40mmの加熱ローラ(加熱定着部材)と直径55mmの加圧ローラ(加圧定着部材)について加熱定着装置の構成部材の組み合わせを以下のようにして評価した結果、表1のようになった。
A:本発明の実施例1で作製した加熱ローラとシリコーンゴム弾性体層にPFAチューブを被覆した加圧ローラで構成した定着装置。
B:本発明の実施例2で作製した加熱ローラとシリコーンゴム弾性体層にPFAチューブを被覆した加圧ローラで構成した定着装置。
C:本発明の実施例1で作製した加熱ローラと本発明の実施例3で作製した加圧ローラで構成した定着装置であり、定着装置の筐体内面にコートが施されていないもの。
D:本発明の実施例1で作製した加熱ローラと本発明の実施例3で作製した加圧ローラで構成した定着装置であり、定着装置の筐体内面が本発明の実施例4の方法でコーティングされているもの。
E:本発明の実施例7で作製した定着ベルトと加圧部材からなる定着装置。
比較例:従来技術で作製した加熱ローラと加圧ローラからなる定着装置。
表1.
本発明の離型性発熱部材、離型性加圧部材は、電子写真式画像形成装置の加熱定着装置の加熱定着部材や加圧部材のみならず、非粘着性表面の機能に優れた工具、ヒートローラ、圧延ローラなどの加工工具、プロセス装置の省電力および迅速な加熱立ち上がりの技術一般に適用することができる。
また、本発明の加熱定着部材は、電子写真式複写機、レーザープリンタ等の画像形成装置などの静電転写プロセスを利用する機器の加熱定着ローラのみならず、加熱定着ベルト、定着用加圧ローラ、定着フィルム、定着パッドなどの加熱機能(省電力、迅速な加熱立ち上がり)を有効に行う加熱材料技術並びに熱制御技術である。なお、請求項において、ベルト状加熱定着部材とは、ベルト状は勿論、フィルム状、シート状、パッド状の部材も含むものである。
The electrophotographic image forming apparatus having the configuration of FIG. 8 equipped with the heat fixing apparatus of the present invention was evaluated for operation.
In order to make a comparison with the prior art, the result of evaluating the combination of the components of the heat fixing device with respect to the heat roller (heat fixing member) having a diameter of 40 mm and the pressure roller (pressure fixing member) having a diameter of 55 mm as follows. Table 1 was obtained.
A: A fixing device composed of a heating roller manufactured in Example 1 of the present invention and a pressure roller in which a silicone rubber elastic layer is covered with a PFA tube.
B: A fixing device composed of a heating roller manufactured in Example 2 of the present invention and a pressure roller in which a silicone rubber elastic layer is covered with a PFA tube.
C: A fixing device composed of the heating roller manufactured in Example 1 of the present invention and the pressure roller manufactured in Example 3 of the present invention, in which the inner surface of the casing of the fixing device is not coated.
D: a fixing device composed of the heating roller manufactured in Example 1 of the present invention and the pressure roller manufactured in Example 3 of the present invention. The inner surface of the casing of the fixing device is the method of Example 4 of the present invention. What is coated.
E: A fixing device comprising the fixing belt and the pressure member produced in Example 7 of the present invention.
Comparative example: a fixing device comprising a heating roller and a pressure roller manufactured by a conventional technique.
Table 1.
The releasable heat generating member and releasable pressure member of the present invention are not only a heat fixing member and a pressure member of a heat fixing device of an electrophotographic image forming apparatus, but also a tool having an excellent non-adhesive surface function, The present invention can be applied to general techniques for power saving and rapid heating start-up of processing tools such as heat rollers and rolling rollers, and process devices.
The heat fixing member of the present invention is not only a heat fixing roller of an apparatus using an electrostatic transfer process such as an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or a laser printer, but also a heat fixing belt, a pressure roller for fixing. This is a heating material technology and a thermal control technology that effectively perform heating functions (power saving, rapid heating rise) of fixing films, fixing pads and the like. In the claims, the belt-shaped heat fixing member includes not only a belt shape but also a film shape, a sheet shape, and a pad shape member.
1 加熱ローラ、2 基体(芯金)、3 離型性発熱部材、10 赤外線反射膜、11 発熱層、12 波長選択透過膜、13 離型層、20 基体(芯金)、21 離型性加圧部材、22 弾性層(弾性体)、23 赤外線反射膜、24 離型層、30 加熱定着体(加熱ローラ)、31 加圧定着体(加圧ローラ)、32 筐体、40 加熱体、41 ハロゲンヒータ、42 加圧体(加圧回転体)、50 加熱部材(加熱回転体)、51 熱源、52 加圧部材(加圧回転体)、53 記録材、54 顕画剤(トナー)、60 定着ベルト、61 熱源、62 上部加圧ローラ、63 圧力印加部材、64 下部加圧ローラ、65 記録材
DESCRIPTION OF
Claims (12)
An electrophotographic apparatus using the heat fixing apparatus according to claim 11.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003329091A JP2005093400A (en) | 2003-09-19 | 2003-09-19 | Mold-releasing heating member, heating fixing member, mold-releasing pressurizing member, heating fixing device, heating fixing roller, pressurization fixing roller, and electrophotographic device |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
JP2007133183A (en) * | 2005-11-10 | 2007-05-31 | Fuji Xerox Co Ltd | Heat roll and manufacturing method therefor |
JP2008225471A (en) * | 2007-03-09 | 2008-09-25 | Toshiba Corp | Fixing device and fixing method of image forming apparatus |
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2003
- 2003-09-19 JP JP2003329091A patent/JP2005093400A/en active Pending
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