JP2008139666A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents

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Koji Uchiyama
康治 内山
Toshihiko Ochiai
俊彦 落合
Ryukichi Inoue
隆吉 井上
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fixing device which is excellent in power saving properties, that is, is configured so that heat is more efficiently transferred to toner by enlarging a nip width, while maintaining adhesion, in concrete terms. <P>SOLUTION: The fixing device is configured so that the heat is applied to the toner and a recording material through a heat transmit plate adhering to a roller through a film, by using a halogen lamp as a heat source. The heat transmit plate has spring properties and is deformed into a shape along the roller and adhered, to form a wide nip, when pressure is applied. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は複写機やプリンタなどの電子写真方式の作像プロセスを採用した画像形成装置における加熱定着装置に関するものである。   The present invention relates to a heat fixing device in an image forming apparatus employing an electrophotographic image forming process such as a copying machine or a printer.

電子写真方式の作像プロセスを採用した画像形成装置において、記録紙などの被転写物上に転写されたトナー画像を加熱および加圧により定着する定着部ではフィルム加熱方式の定着装置が使用されている(特許文献1および2参照)。   In an image forming apparatus employing an electrophotographic image forming process, a film heating type fixing device is used in a fixing unit that fixes a toner image transferred onto a transfer object such as a recording paper by heating and pressing. (See Patent Documents 1 and 2).

このフィルム加熱方式は耐熱性フィルムの一面側にヒーターを、他面側に被加熱材をそれぞれ密着せしめ、ヒーターの熱エネルギーを耐熱性フィルムを介して被加熱体に付与する方式である。   This film heating system is a system in which a heater is adhered to one surface side of a heat resistant film and a heated material is adhered to the other surface side, and the heat energy of the heater is applied to the heated object via the heat resistant film.

図5にフィルム加熱方式を採用する定着装置の概略図を示す。   FIG. 5 shows a schematic diagram of a fixing device employing a film heating method.

この装置は加熱体としてのセラミックヒーター5-1とこのヒーターを断熱支持する支持体であるステー5-2とヒーターを支持させたステーに巻きつかせた耐熱樹脂材からなる薄肉円筒形状のフィルム5-3とフィルム5-3をはさんでヒーター5-1と圧接してニップ部N5を形成する加圧ローラ5-4などからなる。5-5で示されるのは温度検知素子であり、ヒーター5-1の裏面に配されている。   This apparatus is a thin-walled cylindrical film 5 made of a ceramic heater 5-1 as a heating element, a stay 5-2 that supports and insulates this heater, and a heat-resistant resin material wound around the stay that supports the heater. -3 and film 5-3, and a pressure roller 5-4 that presses against the heater 5-1 to form a nip portion N5. A temperature detection element 5-5 is arranged on the back surface of the heater 5-1.

加圧ローラの回転駆動がなされ、これに伴いフィルム5-3が従動回転し、ヒーター5-1に通電がなされて所定の温度に温調されている状態においてニップ部N5に未定着トナー像5-6を載せた記録材5-7が搬送され、ニップ部N5に導入され、フィルム5-3といっしょにニップ部N5を挟持搬送させることによりヒーター5-1の熱をフィルム5-3を介して記録材5-7に付与して未定着トナー像5-6を定着する。   The pressure roller is driven to rotate, and the film 5-3 is driven to rotate. The heater 5-1 is energized, and the temperature is adjusted to a predetermined temperature. -6 recording material 5-7 is transported, introduced into the nip N5, and the nip N5 is sandwiched and transported together with the film 5-3, so that the heat of the heater 5-1 passes through the film 5-3. To the recording material 5-7 to fix the unfixed toner image 5-6.

フィルム5-3やヒータ5-1の熱容量が小さいために、ヒーター5-1に通電がなされて所定の温度に温調されるまでに要する時間が短く、クイックスタート性や省電力性に優れた定着方式である。   Because the heat capacity of film 5-3 and heater 5-1 is small, it takes a short time to energize heater 5-1 and adjust the temperature to the specified temperature, and it has excellent quick start and power saving. It is a fixing method.

近年、環境問題が注目されるようになり、様々な分野の電気製品において、省電力性能が重要視されるようになってきた。   In recent years, environmental problems have attracted attention, and power saving performance has been regarded as important in electrical products in various fields.

電子写真方式の作像プロセスを採用した複写機やプリンタなども例外ではなく、さらに消費電力の少ない製品が要求されている。   Copiers and printers that employ an electrophotographic image forming process are no exception, and products with lower power consumption are required.

フィルム加熱方式の加熱定着装置においてもより省エネ性に優れた定着装置を提供するために様々な方法が検討されている。   Various methods have been studied in order to provide a fixing device with excellent energy saving even in a film heating type fixing device.

その中で、ニップを長くして加熱時間を長く取って定着強度を上げることで定着温度を下げ、消費電力の低減を行うという方法が考えられている。   Among them, a method of reducing the fixing temperature and reducing the power consumption by increasing the fixing strength by increasing the nip and heating time is considered.

しかし、フィルム加熱方式の加熱定着装置の構成ではニップを増やすにはヒータ基板幅を増やす必要がある。   However, it is necessary to increase the width of the heater substrate in order to increase the nip in the configuration of the film heating type heat fixing device.

現在のフィルム加熱方式の加熱定着装置に用いられているヒータの基板にはアルミナもしくは窒化アルミのセラミック材料が用いられている。   A ceramic substrate made of alumina or aluminum nitride is used for a heater substrate used in a current film heating type heat fixing apparatus.

ニップを広げようとしてヒータ基板幅を広げようとすると、窒化アルミを用いた基板では非常なコストアップとなる。また、熱伝導性に劣るアルミナを用いた基板では、ニップ内温度の正確な検知が難しくなり、例えば定着強度が落ちる定着不良などの不具合の原因となる。   If the heater substrate width is increased in order to widen the nip, the substrate using aluminum nitride is very expensive. In addition, a substrate using alumina having poor thermal conductivity makes it difficult to accurately detect the temperature in the nip, which causes a defect such as poor fixing in which fixing strength is reduced.

そこで、特開平11-305578号公報(特許文献3)では、ヒータと加圧ローラの間に加圧ローラ表面に沿った形状を有する伝熱板を配してニップ幅を増やす方法が提案されている。   Therefore, Japanese Patent Laid-Open No. 11-305578 (Patent Document 3) proposes a method of increasing the nip width by arranging a heat transfer plate having a shape along the surface of the pressure roller between the heater and the pressure roller. Yes.

この提案によれば、ニップ幅が加圧ローラ表面に沿った曲面形状となることで広がり、加熱時間を長く取ることが可能となる。   According to this proposal, the nip width becomes wide as a curved surface along the pressure roller surface, and the heating time can be increased.

また、ヒータと加圧ローラの間にコストの低い良熱伝導性の金属材料を介することでニップを広げるため、ヒータ基板幅を広げる必要がない。
特開平2-157878号公報 特開平4-44075号公報 特開平11-305578号公報
Further, since the nip is widened by using a low-cost metal material having good thermal conductivity between the heater and the pressure roller, it is not necessary to widen the heater substrate width.
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-157878 JP-A-4-44075 Japanese Patent Laid-Open No. 11-305578

曲面の伝熱板を用いてニップ形状を加圧ローラに沿う形にしてニップを広げたフィルム加熱定着方式では、加圧ローラと伝熱板の密着性に問題があった。   In the film heat fixing method in which the nip is widened by using a curved heat transfer plate along the pressure roller, there is a problem in the adhesion between the pressure roller and the heat transfer plate.

従来のフラットな面をもつヒーターと加圧ローラとの接触では、加圧ローラが圧縮されて変形してヒーターと当接するため、ニップ内部の圧力が高く、ヒーターと加圧ローラの間で良い密着性が得られていた。   In the contact between the conventional flat surface heater and the pressure roller, the pressure roller is compressed and deformed and comes into contact with the heater, so that the pressure inside the nip is high and the heater and the pressure roller are in good contact. Sex was obtained.

しかしながら、曲面の伝熱板を用いてニップ形状を加圧ローラに沿う形にしたフィルム加熱定着方式では、加圧ローラをあまり圧縮させることなくニップを形成できるので、ニップ内の圧力が低く、ヒーターと加圧ローラの密着性が低くなる。このような状態では熱の伝導性が悪くなり、効率の良い定着を行うことができなかった。   However, in the film heating and fixing method in which the nip shape is formed along the pressure roller using a curved heat transfer plate, the nip can be formed without compressing the pressure roller so much, so the pressure in the nip is low, and the heater And the adhesion of the pressure roller is lowered. In such a state, the thermal conductivity is deteriorated, and efficient fixing cannot be performed.

また、圧力を高めるため、ヒーターと加圧ローラの間にかかる総荷重を高めても、曲面の伝熱板のエッジ部分での圧力が高くなり、ニップ内部の圧力は低くなってしまい、良い密着性は得られない。   Even if the total load applied between the heater and the pressure roller is increased in order to increase the pressure, the pressure at the edge of the curved heat transfer plate increases and the pressure inside the nip decreases, resulting in good adhesion. Sex cannot be obtained.

本発明はこのような問題を解決し、さらに効率の良い定着を行うことを可能とする加熱定着装置を提案するものである。   The present invention proposes a heat-fixing apparatus that solves such problems and enables more efficient fixing.

本発明は下記の構成を特徴とする定着装置である。   The present invention is a fixing device having the following configuration.

(1)像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電装置と、前記像担持体の帯電面に静電潜像を作成することにより情報を書き込む手段と、前記静電潜像をトナーにより可視化する現像手段と、可視化されたトナー像を画像記録媒体の上に転写する手段を有し、画像記録媒体の上に転写されたトナー像に熱を付与し、圧力をかけて画像記録媒体に定着する手段を有する画像形成装置の定着装置において、
前記定着装置が、加圧ローラと、加圧ローラに熱を付与する加熱手段が互いに圧接されている構造を有しており、
前記加熱手段が熱源と熱源からの熱を前記定着ローラとのニップ部に伝える伝熱部材を有し、前記伝熱部材が加圧ローラの外周よりも大きい曲率を有し、且つバネ性を有する材料でなっており、圧力をかけることで加圧ローラに沿う形状に変形できることを特徴とする定着装置。
(1) an image carrier, a charging device for charging the image carrier, a means for writing information by creating an electrostatic latent image on a charging surface of the image carrier, and the electrostatic latent image with toner Development means for visualizing and means for transferring the visualized toner image onto the image recording medium, applying heat to the toner image transferred onto the image recording medium and applying pressure to the image recording medium In a fixing device of an image forming apparatus having a fixing means,
The fixing device has a structure in which a pressure roller and a heating means for applying heat to the pressure roller are in pressure contact with each other;
The heating means includes a heat source and a heat transfer member that transfers heat from the heat source to a nip portion between the fixing roller, the heat transfer member has a larger curvature than the outer periphery of the pressure roller, and has a spring property. A fixing device which is made of a material and can be deformed into a shape along a pressure roller by applying pressure.

(2)像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電装置と、前記像担持体の帯電面に静電潜像を作成することにより情報を書き込む手段と、前記静電潜像をトナーにより可視化する現像手段と、可視化されたトナー像を画像記録媒体の上に転写する手段を有し、画像記録媒体の上に転写されたトナー像に熱を付与し、圧力をかけて画像記録媒体に定着する手段を有する画像形成装置の定着装置において、
前記定着装置が、互いに圧接させた加圧手段としての2つの定着ローラと、そのうち1つの定着ローラに熱を付与する加熱手段が圧接されている構造を有しており、
前記加熱手段が熱源と熱源からの熱を前記定着ローラとのニップ部に伝える伝熱部材を有し、前記伝熱部材が前記加圧ローラの外周よりも大きい曲率を有し、且つバネ性を有する材料でなっており、圧力をかけることで前記加圧ローラに沿う形状に変形できることを特徴とする定着装置。
(2) an image carrier, a charging device for charging the image carrier, a means for writing information by creating an electrostatic latent image on a charging surface of the image carrier, and the electrostatic latent image with toner Development means for visualizing and means for transferring the visualized toner image onto the image recording medium, applying heat to the toner image transferred onto the image recording medium and applying pressure to the image recording medium In a fixing device of an image forming apparatus having a fixing means,
The fixing device has a structure in which two fixing rollers as pressure means brought into pressure contact with each other, and a heating means for applying heat to one fixing roller are in pressure contact with each other,
The heating means includes a heat source and a heat transfer member that transfers heat from the heat source to a nip portion with the fixing roller, the heat transfer member has a larger curvature than the outer periphery of the pressure roller, and has a spring property. A fixing device characterized in that the fixing device can be deformed into a shape along the pressure roller by applying pressure.

本発明による構成にすることにより、曲率を持ったニップ内での密着性を高め、省電力性に優れた定着装置を形成することが可能となる。   By adopting the configuration according to the present invention, it is possible to improve the adhesion in a nip having a curvature and form a fixing device excellent in power saving.

本発明では、熱源はハロゲンランプやカーボンランプなどの輻射熱源を使用し、この熱源が加圧ローラ側に開口した反射板で覆われ、反射板の開口部は黒色表面を有し、バネ性を有する熱伝導性の高い金属でなる伝熱部材でふさがれた構造を持っている。   In the present invention, a radiant heat source such as a halogen lamp or a carbon lamp is used as the heat source, and this heat source is covered with a reflector that opens to the pressure roller side, and the opening of the reflector has a black surface and has a spring property. It has a structure covered with a heat transfer member made of a metal having high thermal conductivity.

伝熱部材に使用する金属としてはりん青銅やステンレスなどが望ましい。また、伝熱部材の厚みとしては100μm〜500μm程度より好ましくは70μm〜300μm程度が強度や変形の観点から考えて望ましい。   As the metal used for the heat transfer member, phosphor bronze, stainless steel or the like is desirable. The thickness of the heat transfer member is preferably about 100 μm to 500 μm, more preferably about 70 μm to 300 μm from the viewpoint of strength and deformation.

熱源をハロゲンランプやカーボンランプのような輻射伝熱を行える熱源とすることで、伝熱部材に変形を行える自由度を与えることができ、構成が容易である。   When the heat source is a heat source capable of performing radiant heat transfer, such as a halogen lamp or a carbon lamp, the heat transfer member can be freely deformed, and the configuration is easy.

また、伝熱板の少なくともハロゲンランプ側の面に黒色表面を持たせることで、輻射熱を効率的に吸収することができるようになる。   Further, by providing a black surface on at least the halogen lamp side surface of the heat transfer plate, it becomes possible to efficiently absorb the radiant heat.

この加熱体が加圧ローラに圧接されるとバネ性を持った黒色伝熱部材が加圧ローラ外周面に沿うように変形し、加熱体に巻きついて摺動するフィルムを介して加圧ローラに密着しニップ部を形成する。   When this heating element is pressed against the pressure roller, the black heat transfer member having spring property is deformed along the outer peripheral surface of the pressure roller, and is applied to the pressure roller through a film that wraps around and slides on the heating element. Adhere and form a nip.

このとき、黒色伝熱部材が加圧ローラに圧力をかけながら変形するために、ニップ内の圧力を高くすることができる。   At this time, since the black heat transfer member is deformed while applying pressure to the pressure roller, the pressure in the nip can be increased.

このため、密着性が高く、広いニップ幅を得ることができる。   For this reason, adhesiveness is high and a wide nip width can be obtained.

また、伝熱板と加圧ローラの間にかかる総荷重を大きくしても、ニップ中央から圧力がかかるため、曲面のニップのエッジ部分のみに圧力が集中する問題も生じない。   Further, even if the total load applied between the heat transfer plate and the pressure roller is increased, the pressure is applied from the center of the nip, so that the problem that the pressure is concentrated only on the edge portion of the curved nip does not occur.

輻射熱源としてのハロゲンランプやカーボンランプに通電されると、熱源からの輻射伝熱効果によりローラに沿った形状の黒色伝熱部材を介して、ニップ部に熱が供給される。   When a halogen lamp or carbon lamp as a radiant heat source is energized, heat is supplied to the nip portion through a black heat transfer member having a shape along the roller due to a radiant heat transfer effect from the heat source.

密着性の高い、広いニップ幅を有するため、記録材の通過の際には、記録材上の未定着トナー像に効率よく熱が付与され定着強度を上げることができる。   Since it has a high nip width with high adhesion, heat can be efficiently applied to the unfixed toner image on the recording material when the recording material passes, and the fixing strength can be increased.

そのため、定着温度を低減させ、より省電力のプリントを行うことができるようになる。   As a result, the fixing temperature can be reduced and more power-saving printing can be performed.

以上のように、本発明によれば、密着性が高く、広い幅を持つニップを形成することができるようになり、より熱効率の高い加熱定着装置を提供することが可能となる。   As described above, according to the present invention, it is possible to form a nip having high adhesion and a wide width, and it is possible to provide a heat fixing device with higher thermal efficiency.

(実施例1)
以下、本発明について詳述する。
(Example 1)
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

図1に本発明の加熱定着装置の構造を示す。   FIG. 1 shows the structure of the heat fixing apparatus of the present invention.

加熱手段1-1はハロゲンランプやカーボンランプの輻射加熱源であり、加熱手段1-1は反射部材1-2および伝熱部材1-3によって覆われた構造となっている。   The heating unit 1-1 is a radiation heating source of a halogen lamp or a carbon lamp, and the heating unit 1-1 has a structure covered with a reflecting member 1-2 and a heat transfer member 1-3.

より具体的には、加熱手段1-1として直径6mm、定格電圧120V、消費電力700Wのハロゲンランプを用い、反射部材1-2としての加熱手段1-1側の面に鏡面加工を施し反射効率を高めたアルミニウム製の反射板と、伝熱部材1-3としての加熱手段1-1側の面に表面加工が施され黒色表面を有する幅15mm、厚さ300μmのりん青銅製の伝熱板で前記加熱手段1-1を包み込んだ構造となっている。   More specifically, a halogen lamp having a diameter of 6 mm, a rated voltage of 120 V, and a power consumption of 700 W is used as the heating unit 1-1, and the surface on the heating unit 1-1 side as the reflecting member 1-2 is mirror-finished to achieve a reflection efficiency. And a heat transfer plate made of phosphor bronze with a width of 15 mm and a thickness of 300 μm having a black surface with the surface processed on the surface of the heating means 1-1 as the heat transfer member 1-3 Thus, the heating means 1-1 is enclosed.

反射部材1-2と伝熱部材1-3はその端部どうしが接着されており、加熱手段1-1としてのハロゲンランプの光が外部に漏れない構造となっている。   The ends of the reflecting member 1-2 and the heat transfer member 1-3 are bonded to each other, so that the light from the halogen lamp as the heating means 1-1 does not leak to the outside.

さらにこの反射部材1-2と伝熱部材1-3には円筒形状の定着フィルム1-5が巻きついた状態で配されている。   Further, a cylindrical fixing film 1-5 is wound around the reflecting member 1-2 and the heat transfer member 1-3.

加圧ローラ1-4はアルミニウム製の芯金1-4a上に弾性体層として発泡処理されたスポンジシリコンゴム1-4bが被覆された耐熱性および弾性を有するローラであり、さらに表面には離型層としてフッ素樹脂1-4cがコーティングされた構造を有している。   The pressure roller 1-4 is a heat-resistant and elastic roller in which an aluminum cored bar 1-4a is coated with sponge silicon rubber 1-4b foamed as an elastic body layer. The mold layer has a structure coated with fluororesin 1-4c.

本実施例においては直径13mmのアルミニウム製の芯金1-4a上に厚さ3.5mmのスポンジシリコンゴム1-4bおよび厚さ30μmのフッ素樹脂層1-4cを有する、直径約20mmの加圧ローラを用いた。   In this embodiment, a pressure roller having a diameter of about 20 mm having a sponge silicon rubber 1-4b having a thickness of 3.5 mm and a fluororesin layer 1-4c having a thickness of 30 μm on an aluminum core metal 1-4a having a diameter of 13 mm. Was used.

この加圧ローラ1-4は前記定着フィルム1-5を挟んで前記伝熱部材1-3に所定の圧力で圧接されている。この時、伝熱部材1-3は加圧ローラ1-4に圧接されることで加圧ローラ1-4に沿う形状に変形して定着フィルム1-5を介して加圧ローラ1-4に密着し、ニップ部N1を形成する。   The pressure roller 1-4 is pressed against the heat transfer member 1-3 with a predetermined pressure across the fixing film 1-5. At this time, the heat transfer member 1-3 is deformed into a shape along the pressure roller 1-4 by being in pressure contact with the pressure roller 1-4, and is transferred to the pressure roller 1-4 via the fixing film 1-5. Adheres closely to form a nip portion N1.

加圧ローラ1-4が回転するのに連動して定着フィルム1-5が回転し、ニップ部N1に記録材1-6が導入されたときに協働して記録材1-6を挟持搬送する。本実施例では記録材の搬送速度は118mm/sとした。   The fixing film 1-5 rotates in conjunction with the rotation of the pressure roller 1-4, and when the recording material 1-6 is introduced into the nip portion N1, the recording material 1-6 is nipped and conveyed. To do. In this embodiment, the conveyance speed of the recording material was 118 mm / s.

ニップ部N1に突入した記録材1-6上の未定着トナー像1-7はニップ部N1内で熱を付与され、溶融、浸透し記録材1-6に定着される。   The unfixed toner image 1-7 on the recording material 1-6 that has entered the nip portion N1 is heated in the nip portion N1, melted, penetrated, and fixed to the recording material 1-6.

ニップ部N1は加圧ローラ1-4に沿う形で湾曲しているため、幅が広く、より多くの熱を未定着トナー像1-7に付与することができる。   Since the nip portion N1 is curved along the pressure roller 1-4, the nip portion N1 is wide and more heat can be applied to the unfixed toner image 1-7.

本実施例1において、伝熱部材1-3と加圧ローラの間にかかる荷重を変化させて実施例1-1および1-2を行い、定着温度、立上り時間、プリント中の電力の評価を行った。また、実施例との比較を行うために比較例1-1および1-2を行った。   In Example 1, Examples 1-1 and 1-2 were performed by changing the load applied between the heat transfer member 1-3 and the pressure roller, and the fixing temperature, the rise time, and the power during printing were evaluated. went. In addition, Comparative Examples 1-1 and 1-2 were performed for comparison with Examples.

実施例および比較例にて定着温度の比較を行う際には、定着強度が同等のレベルになる時の定着温度を比較した。   When the fixing temperatures were compared in Examples and Comparative Examples, the fixing temperatures when the fixing strengths were at the same level were compared.

定着強度とは未定着画像を定着装置で定着し、定着された画像がどれだけの力で記録材上に定着しているかを表し、濃度低下率(単位:%)をもって表される。次に濃度低下率の測定方法を述べる。   The fixing strength indicates how much force the fixed image is fixed on the recording material by fixing the unfixed image with a fixing device, and is expressed as a density reduction rate (unit:%). Next, a method for measuring the concentration reduction rate will be described.

未定着画像は、黒およびハーフトーン(灰色)の5mm角の画像がレターサイズ用紙の上に9ヶ所配されたものを用いる。   As the unfixed image, black and halftone (gray) 5 mm square images are arranged on 9 letter size papers.

未定着画像のハーフトーンパターンは画素密度600dpiを3×3のマトリックスで形成し、これを1ドット1スペースで千鳥状に形成したパターンである。   The halftone pattern of the unfixed image is a pattern in which a pixel density of 600 dpi is formed by a 3 × 3 matrix, and this is formed in a staggered pattern with one dot and one space.

定着器通紙後の画像のハーフトーンの濃度を濃度測定器(マクベス社製)にて測定後、専用の擦り試験機で画像を擦り、擦り後のハーフトーンの濃度を再び測定し、濃度の低下率を計算する。   After measuring the halftone density of the image after passing through the fixing device with a density meter (Macbeth), rub the image with a dedicated rubbing tester and measure the halftone density after rubbing again. Calculate the rate of decline.

擦り試験機は静電気により用紙を固定する台の上に用紙上に9ヶ所配された5mm角の黒およびハーフトーンパターンに合わせて200gの金属製の重りを載せる構造となっている。用紙と重りの間にはシルボンC紙(小津産業社製)が挟まれている。用紙を固定する台は紙の長手方向に往復運動できるようになっており、このとき画像はシルボンC紙に擦られて欠落する。本実施例では5往復させて画像を擦った。   The rubbing tester has a structure in which a 200g metal weight is placed on a 5mm square black and halftone pattern placed on nine places on a table that fixes the sheet by static electricity. Silbon C paper (manufactured by Ozu Sangyo Co., Ltd.) is sandwiched between the paper and the weight. The table for fixing the paper can reciprocate in the longitudinal direction of the paper. At this time, the image is rubbed against the Sylbon C paper and is lost. In this example, the image was rubbed after 5 reciprocations.

この濃度の低下率はレターサイズ用紙上の9ヶ所のハーフトーン画像全てに関して計算し、平均値を算出し、その条件での定着強度をあらわす指標とする。   The density reduction rate is calculated for all nine halftone images on letter-size paper, and an average value is calculated as an index representing the fixing strength under the conditions.

今回の測定では室温23℃、湿度50%に保たれた実験室内で記録材としては坪量90gのラフ紙(Fox River Paper社製 フォックスリバーボンド)を定着装置の立上後15sec経った時点で定着装置に通紙したときの濃度低下率が10%となるような定着温度の測定を行った。   In this measurement, a rough paper (Fox River Paper manufactured by Fox River Paper) with a grammage of 90 g was used as a recording material in a laboratory maintained at room temperature 23 ° C and humidity 50%, 15 seconds after the fixing device was started up. The fixing temperature was measured such that the density reduction rate when passing through the fixing device was 10%.

濃度低下率10%は画像を強く指で擦っても欠落しないレベルであり、十分に実用に耐えうる水準である。   A density reduction rate of 10% is a level at which an image is not lost even if the image is strongly rubbed with a finger, and is sufficiently high for practical use.

表1に実施例および比較例の評価結果をまとめる。   Table 1 summarizes the evaluation results of Examples and Comparative Examples.

Figure 2008139666
実施例1-1ではハロゲンランプに通電が開始されると700Wの電力がハロゲンランプに投入され、定着装置の立上が始まった。定着の温調温度は160℃で、温調が始まるまでに要した時間は6.0secであった。電力測定の結果、プリント中に消費された電力は平均でおよそ400Wであった。
Figure 2008139666
In Example 1-1, when energization of the halogen lamp was started, 700 W of electric power was supplied to the halogen lamp, and the fixing device started up. The temperature control temperature for fixing was 160 ° C., and the time required for the temperature control to start was 6.0 sec. As a result of the power measurement, the average power consumed during printing was about 400 W.

実施例1-2ではハロゲンランプに通電開始されると700Wの電力がハロゲンランプに投入され、定着装置の立上が始まった。定着の温調温度は175℃で、温調が始まるまでに要した時間は7.0secであった。電力測定の結果、プリント中に消費された電力は平均でおよそ440Wであった。   In Example 1-2, when energization of the halogen lamp was started, 700 W of power was supplied to the halogen lamp, and the start-up of the fixing device was started. The temperature control temperature for fixing was 175 ° C., and the time required for the temperature control to start was 7.0 sec. As a result of the power measurement, the average power consumed during printing was approximately 440 W.

実施例1-1と比較して総荷重が下がってニップ幅が狭くなったため、定着温度が上昇し、立上り時間、プリント中に消費する電力が上昇した。   Since the total load decreased and the nip width narrowed as compared with Example 1-1, the fixing temperature increased, the rise time, and the power consumed during printing increased.

比較例1-1として、従来のフィルム加熱方式の定着装置(図2参照)に用いられているフィルム加熱ユニットを用いて同様の評価を行った。加圧ローラは図1に示されるローラ1-4を用いて行った。   As Comparative Example 1-1, a similar evaluation was performed using a film heating unit used in a conventional film heating type fixing device (see FIG. 2). The pressure roller was a roller 1-4 shown in FIG.

定着の温調温度は195℃で、温調が始まるまでに要した時間は8.0secであった。電力測定の結果、プリント中に消費された電力は平均でおよそ500Wであった。   The temperature control temperature for fixing was 195 ° C., and the time required for the temperature control to start was 8.0 sec. As a result of power measurement, the average power consumed during printing was approximately 500W.

ヒーターと加圧ローラの間にかかる総荷重は13kgで実施例1-1と同様であるが、フラットな面をもつセラミックヒーターを使用しているため、ニップ幅が実施例1-1および1-2と比較して狭くなっている。そのため定着温度が高くなり、立ち上がり時間およびプリント中に消費する電力も上昇した。   The total load applied between the heater and the pressure roller is 13 kg, which is the same as in Example 1-1. However, since a ceramic heater having a flat surface is used, the nip width is determined in Examples 1-1 and 1- It is narrower than 2. As a result, the fixing temperature increased, and the rise time and power consumed during printing also increased.

さらに比較例1-2として、従来のフィルム加熱方式の定着装置(図2参照)に用いられているフィルム加熱ユニットに加圧ローラと同等の曲率を有する伝熱板を設けた構成の定着装置において同様の評価を行った。加圧ローラには図1に示されるローラ1-4を用いて行った。図2に比較例1-2の構成を示す。   Furthermore, as Comparative Example 1-2, in a fixing device having a configuration in which a heat transfer plate having a curvature equivalent to that of a pressure roller is provided in a film heating unit used in a conventional film heating type fixing device (see FIG. 2). Similar evaluations were made. The pressure roller was a roller 1-4 shown in FIG. FIG. 2 shows the configuration of Comparative Example 1-2.

加熱体としてのセラミックヒーター2-1とこのヒーターを断熱支持する支持体であるステー2-2とヒーターを支持させたステーに巻きつかせた耐熱樹脂材からなる薄肉円筒形状のフィルム2-3とフィルム2-3をはさんでヒーター2-1と圧接してニップ部N2を形成する加圧ローラ2-4などからなる。2-5で示されるのは温度検知素子であり、ヒーター2-1の裏面に配されている。   Ceramic heater 2-1 as a heating element, stay 2-2 which is a support body that supports and insulates this heater, and a thin cylindrical film 2-3 made of a heat-resistant resin material wound around a stay supporting the heater, It consists of a pressure roller 2-4 that presses against the heater 2-1 across the film 2-3 to form a nip portion N2. Reference numeral 2-5 denotes a temperature detecting element, which is arranged on the back surface of the heater 2-1.

セラミックヒーター2-1とフィルム2-3の間に加圧ローラ2-4と同じ曲率の曲面を有する伝熱板2-6を配し、加圧ローラ2-4とフィルム2-3を介して密着せしめた。   A heat transfer plate 2-6 having a curved surface having the same curvature as that of the pressure roller 2-4 is disposed between the ceramic heater 2-1 and the film 2-3, and the pressure roller 2-4 and the film 2-3 are interposed therebetween. Close contact.

セラミックヒーター2-1と加圧ローラ2-4の間にかかる総荷重を13kgとしたところ、実施例1-1と同等の15mmのニップ幅を得た。しかしながら、圧分布測定を行ったところ、ニップのエッジ部分の圧力が高く、ニップ内部の圧力は低い状態であった。ニップ内部ではセラミックヒーター2-1と加圧ローラ2-4の密着性が低い状態となってしまったため、特に実施例1-1と比較して温調温度が175℃と15℃高い結果となってしまった。それに伴い、立上り時間、プリント中電力ともに高い結果となった。   When the total load applied between the ceramic heater 2-1 and the pressure roller 2-4 was 13 kg, a nip width of 15 mm equivalent to that of Example 1-1 was obtained. However, when the pressure distribution was measured, the pressure at the edge portion of the nip was high and the pressure inside the nip was low. Since the adhesiveness between the ceramic heater 2-1 and the pressure roller 2-4 is low inside the nip, the temperature adjustment temperature is 175 ° C, which is 15 ° C higher than that of Example 1-1. I have. As a result, both the rise time and power during printing were high.

実施例1-1と比較して同等のニップ幅を得たが、ヒーターと加圧ローラの密着性が低かったために効率的に伝熱することができなかったためである。   Compared to Example 1-1, an equivalent nip width was obtained, but because the adhesion between the heater and the pressure roller was low, heat could not be transferred efficiently.

以上の比較より、本発明の構成では従来のフィルム定着方式よりもニップ幅を広く取ることができ、また、伝熱板と加圧ローラの密着性も十分に高くできるため効率よく熱を伝えることができ、より効率の良い定着装置を提供することができることがわかった。   From the above comparison, the configuration of the present invention can widen the nip width compared to the conventional film fixing method, and can sufficiently transfer heat because the adhesion between the heat transfer plate and the pressure roller can be sufficiently increased. It has been found that a more efficient fixing device can be provided.

(実施例2)
以下、本発明について詳述する。
(Example 2)
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

図3に本発明の定着装置の構造を示す。   FIG. 3 shows the structure of the fixing device of the present invention.

本実施例における定着装置は主に定着ローラ3-1と定着ローラ3-1に圧接された加圧ローラ3-2と定着ローラ3-1を外部から加熱する外部加熱手段3-3から構成されている。   The fixing device in this embodiment mainly includes a fixing roller 3-1, a pressure roller 3-2 pressed against the fixing roller 3-1, and an external heating unit 3-3 for heating the fixing roller 3-1 from the outside. ing.

定着ローラ3-1はローラ基体3-1aが外径20mm、内径13mmの多孔質セラミックスであり、ローラ基体3-1aの外周面に弾性体層として厚さおよそ1mmのシリコンゴム層3-1bと、さらにその外周面に離型層としてフッ素樹脂層3-1cを30μmの厚さで設けた構成を持つ。   The fixing roller 3-1 is a porous ceramic whose roller base 3-1a has an outer diameter of 20 mm and an inner diameter of 13 mm, and a silicon rubber layer 3-1b having a thickness of about 1 mm as an elastic layer on the outer peripheral surface of the roller base 3-1a. Further, a fluororesin layer 3-1c having a thickness of 30 μm is provided on the outer peripheral surface as a release layer.

加圧ローラ3-2はローラ基体3-2aが外径20mm、内径13mmの多孔質セラミックスであり、ローラ基体の外周面に弾性体層として厚さおよそ0.3mmのシリコンゴム層3-2bと、さらにその外周面に離型層としてフッ素樹脂層3-2cを30μmの厚さで設けた構成を持つ。   In the pressure roller 3-2, the roller base 3-2a is a porous ceramic having an outer diameter of 20 mm and an inner diameter of 13 mm, and a silicon rubber layer 3-2b having a thickness of approximately 0.3 mm as an elastic layer on the outer peripheral surface of the roller base, Further, a fluororesin layer 3-2c having a thickness of 30 μm is provided on the outer peripheral surface as a release layer.

本実施例で用いた多孔質セラミックスはシリカを基体とする、密度0.2〜1.0g/cm2、より好ましくは、0.3〜0.7g/cm2であり、熱伝導度が0.1〜0.2W/mKのものを使用した。 The porous ceramic used in this example is based on silica, has a density of 0.2 to 1.0 g / cm 2 , more preferably 0.3 to 0.7 g / cm 2 , and a thermal conductivity of 0.1 to 0.2 W / mK. I used something.

加圧ローラ3-2は定着ローラ3-1の下側に並行に配し、40kgの圧力で加圧圧接されており、幅3mmのニップ部N3-1を形成させている。   The pressure roller 3-2 is arranged in parallel under the fixing roller 3-1, and is pressed and pressed with a pressure of 40 kg to form a nip portion N3-1 having a width of 3 mm.

加圧ローラ3-2は定着ローラ3-1の回転方向に従動して回転し、ニップ部N3-1に未定着トナー像3-3を載せた記録材3-4が導入されたときに定着ローラ3-1と協働して記録材3-4を挟持搬送する。本実施例では記録材3-4の搬送速度は118mm/secとしている。   The pressure roller 3-2 rotates following the rotation direction of the fixing roller 3-1, and is fixed when the recording material 3-4 on which the unfixed toner image 3-3 is placed is introduced into the nip portion N3-1. The recording material 3-4 is nipped and conveyed in cooperation with the roller 3-1. In this embodiment, the conveyance speed of the recording material 3-4 is 118 mm / sec.

外部加熱手段3-3は定着ローラ3-1を外部から加熱する手段である。   The external heating means 3-3 is a means for heating the fixing roller 3-1 from the outside.

熱源3-3aはハロゲンランプやカーボンランプの輻射加熱源であり、熱源3-3aは反射部材3-3bおよび伝熱部材3-3cによって覆われた構造となっている。   The heat source 3-3a is a radiation heating source of a halogen lamp or a carbon lamp, and the heat source 3-3a is covered with a reflecting member 3-3b and a heat transfer member 3-3c.

より具体的には、熱源3-3aとして直径6mm、定格電圧120V、消費電力700Wのハロゲンランプを用い、反射部材3-3bとしての熱源3-3a側の面に鏡面加工を施し反射効率を高めたアルミニウム製の反射板と、伝熱部材3-3cとしての熱源3-3a側の面に表面加工が施され黒色表面を有する幅15mm、厚さ300μmのりん青銅製の伝熱板で前記熱源3-3aを包み込んだ構造となっている。   More specifically, a halogen lamp with a diameter of 6 mm, a rated voltage of 120 V, and a power consumption of 700 W is used as the heat source 3-3a, and the surface on the heat source 3-3a side as the reflecting member 3-3b is mirror-finished to increase the reflection efficiency. A heat reflecting plate made of phosphor bronze having a black surface with a surface processed on the surface of the heat source 3-3a side as a heat reflecting member 3-3c and a heat transfer plate made of phosphor bronze having a black surface The structure is wrapped around 3-3a.

反射部材3-3bと伝熱部材3-3cはその端部どうしが接着されており、熱源3-3aとしてのハロゲンランプの光が外部に漏れない構造となっている。   The ends of the reflecting member 3-3b and the heat transfer member 3-3c are bonded to each other so that light from the halogen lamp as the heat source 3-3a does not leak to the outside.

さらにこの反射部材3-3bと伝熱部材3-3cには円筒形状の定着フィルム3-3dが巻きついた状態で配されている。   Further, a cylindrical fixing film 3-3d is wound around the reflecting member 3-3b and the heat transfer member 3-3c.

この外部加熱手段3-3は伝熱部材3-3cを定着ローラ3-1に対して並行になるように配列し、総圧13kgで定着ローラ3-1に圧接されている。   The external heating means 3-3 has heat transfer members 3-3c arranged in parallel with the fixing roller 3-1, and is in pressure contact with the fixing roller 3-1 with a total pressure of 13 kg.

この時、伝熱部材3-3cは定着ローラ3-1に圧接されることで定着ローラ3-1に沿う形状に変形して定着フィルム3-3dを介して定着ローラ3-1に密着し、ニップ部N3-2を形成する。   At this time, the heat transfer member 3-3c is deformed into a shape along the fixing roller 3-1 by being pressed against the fixing roller 3-1, and is in close contact with the fixing roller 3-1 through the fixing film 3-3d. Nip part N3-2 is formed.

本実施例のように、ローラ基体が多孔質セラミックスのような硬度の高い材料からなる場合でも、伝熱部材がローラに沿う形状に変形するために、効率よく加熱することが可能である。   Even in the case where the roller base is made of a material having high hardness such as porous ceramics as in this embodiment, the heat transfer member is deformed into a shape along the roller, so that it can be efficiently heated.

定着ローラ3-1が回転駆動され、それに伴って、外部加熱手段3-3のフィルム3-3dが伝熱部材3-3cと摺動摩擦しながら回転状態となる。その後、熱源3-3aに通電がなされて発熱し、伝熱部材3-3cを介して定着ローラ3-1表面が加熱される。   As the fixing roller 3-1 is driven to rotate, the film 3-3d of the external heating means 3-3 is rotated while sliding and friction with the heat transfer member 3-3c. Thereafter, the heat source 3-3a is energized to generate heat, and the surface of the fixing roller 3-1 is heated via the heat transfer member 3-3c.

定着ローラ3-1の外部加熱手段3-3およびニップ部N3-2の間の周上に温度検知手段3-6、詳しくはNTCサーミスタが当接されており、定着ローラ3-1の表面温度をモニターするように構成されている。この温度検知手段3-6により定着ローラ3-1の表面温度は所定の温度に温調される。   A temperature detecting means 3-6, more specifically an NTC thermistor is in contact with the circumference between the external heating means 3-3 and the nip portion N3-2 of the fixing roller 3-1, and the surface temperature of the fixing roller 3-1 Configured to monitor. By this temperature detection means 3-6, the surface temperature of the fixing roller 3-1 is adjusted to a predetermined temperature.

ローラ基体として硬度の高い多孔質セラミックスで構成されている定着ローラ3-1と加圧ローラ3-2は高い線圧力で圧接しており、記録材3-4上の未定着トナー像3-5に対し、トナーの圧縮降伏圧力を超える圧力を付与し、塑性変形せしめる。   The fixing roller 3-1 and the pressure roller 3-2, which are made of porous ceramic with high hardness as a roller base, are in pressure contact with each other with a high linear pressure, and an unfixed toner image 3-5 on the recording material 3-4. On the other hand, a pressure exceeding the compression yield pressure of the toner is applied to cause plastic deformation.

搬送されてきた記録材3-4は定着ローラ3-1および加圧ローラ3-2の間のニップ部N3-1に突入する。定着ローラ3-1は外部加熱手段3-3からの熱を受け取り、加熱されている。   The conveyed recording material 3-4 enters the nip portion N3-1 between the fixing roller 3-1 and the pressure roller 3-2. The fixing roller 3-1 receives heat from the external heating unit 3-3 and is heated.

定着ローラ3-1は硬度が高いが、その曲率に沿った伝熱板とニップN3-2を形成することにより、効率よく伝熱される。   Although the fixing roller 3-1 has high hardness, heat is efficiently transferred by forming the heat transfer plate and the nip N3-2 along the curvature.

定着ローラ3-1および加圧ローラ3-2の間のニップ部N3-1に突入した未定着トナー像3-5は高い線圧を受けて押しつぶされるとともに定着ローラ3-1により加熱され、溶融、浸透し、記録材3-4に定着される。   The unfixed toner image 3-5 that has entered the nip portion N3-1 between the fixing roller 3-1 and the pressure roller 3-2 is crushed by receiving a high linear pressure and is heated and melted by the fixing roller 3-1. , Penetrates and is fixed on the recording material 3-4.

本実施例2において、伝熱部材3-3cと加圧ローラ3-1の間にかかる圧力を変化させて実施例2-1および2-2を行い、定着温度、立上り時間、プリント中の電力の評価を行った。また、比較例2-1も実施した。   In Example 2, Examples 2-1 and 2-2 are performed by changing the pressure applied between the heat transfer member 3-3c and the pressure roller 3-1, and the fixing temperature, the rise time, and the power during printing are changed. Was evaluated. Comparative Example 2-1 was also performed.

実施例および比較例にて定着温度の比較を行う際には、定着強度が同等のレベルになる時の定着温度を比較した。   When the fixing temperatures were compared in Examples and Comparative Examples, the fixing temperatures when the fixing strengths were at the same level were compared.

定着強度については実施例1において述べたのでここでは述べない。   Since the fixing strength was described in Example 1, it will not be described here.

今回の測定では室温23℃、湿度50%に保たれた実験室内で記録材としては坪量90gのラフ紙(Fox River Paper社製 フォックスリバーボンド)を定着装置に通紙したときの濃度低下率が10%となるような定着温度の測定を行った。
結果を表2にまとめる。
In this measurement, the density reduction rate when passing rough paper (Fox River Paper manufactured by Fox River Paper) with a grammage of 90g as the recording material in a laboratory maintained at room temperature 23 ° C and humidity 50%. The fixing temperature was measured so as to be 10%.
The results are summarized in Table 2.

Figure 2008139666
実施例2-1ではハロゲンランプに通電が開始されると700Wの電力がハロゲンランプに投入され、定着装置の立上が始まった。定着の温調温度は150℃で、温調が始まるまでに要した時間は5.5secであった。電力測定の結果、プリント中に消費された電力は平均でおよそ350Wであった。
Figure 2008139666
In Example 2-1, when energization of the halogen lamp was started, 700 W of power was supplied to the halogen lamp, and the fixing device started to start. The temperature control temperature for fixing was 150 ° C., and the time required for the temperature control to start was 5.5 seconds. As a result of the power measurement, the average power consumed during printing was about 350 W.

実施例2-2ではハロゲンランプ通電開始されると700Wの電力がハロゲンランプに投入され、定着装置の立上が始まった。定着の温調温度は150℃で、温調が始まるまでに要した時間は8.0secであった。電力測定の結果、プリント中に消費された電力は平均でおよそ370Wであった。   In Example 2-2, when energization of the halogen lamp was started, 700 W of power was supplied to the halogen lamp, and the fixing device started to start. The temperature control temperature for fixing was 150 ° C., and the time required for the temperature control to start was 8.0 sec. As a result of the power measurement, the average power consumed during printing was approximately 370 W.

まず、本実施例における定着のメカニズムについて述べる。   First, the fixing mechanism in this embodiment will be described.

本実施例では、定着ローラ3-1と加圧ローラ3-2の間に40kgという荷重がかかり、かつニップが3mmと狭いため、ニップ内の圧力が従来例と比較して高い状態にある。圧力が高まると、トナーはローラと記録材の間でより扁平に押しつぶされるようになり、ローラおよび記録材との接触面積が大きくなってくる。   In this embodiment, a load of 40 kg is applied between the fixing roller 3-1 and the pressure roller 3-2, and the nip is as narrow as 3 mm, so that the pressure in the nip is higher than that in the conventional example. When the pressure increases, the toner is more flattened between the roller and the recording material, and the contact area between the roller and the recording material increases.

この状態ではトナーは熱伝導性が通常時よりも向上しているため、少量の熱の付与で熱がトナー全体に良く伝わり、トナーを溶融せしめることができるようになる。   In this state, since the thermal conductivity of the toner is improved as compared with the normal time, the heat is well transmitted to the entire toner by applying a small amount of heat, and the toner can be melted.

すなわち、本実施例の構成では、トナーを定着させる要因の伝熱依存性が低くなり、圧力依存性が高まっているのである。   That is, in the configuration of this embodiment, the heat transfer dependency of the factor for fixing the toner is reduced, and the pressure dependency is increased.

したがって、定着時に消費される熱量を低く抑えることができるようになる。   Therefore, the amount of heat consumed during fixing can be kept low.

本実施例における構成では定着に必要な温度は150℃となっている。これは例えば、実施例1と比較しても低い温度となっている(表1参照)。   In the configuration of this embodiment, the temperature required for fixing is 150 ° C. This is, for example, a lower temperature than in Example 1 (see Table 1).

実施例2-2では実施例2-1と比較して伝熱部材2-3cと定着ローラ2-1の間にかかる荷重が下がってニップ幅が狭くなり、熱の伝達が遅くなったため、立上り時間、プリント中に消費する電力も上昇した。   In Example 2-2, the load applied between the heat transfer member 2-3c and the fixing roller 2-1 was reduced compared to Example 2-1, the nip width was narrowed, and heat transfer was slowed down. Time and power consumed during printing also increased.

比較例2-1では、外部加熱装置3-3として、従来のフィルム加熱方式の定着装置(図4参照)に用いられるフィルム加熱ユニットを用いて同様の評価を行った。定着ローラには図3に示されるローラ3-1および3-2と同様のものを使用した。図4に比較例2-1の構成図を示す。   In Comparative Example 2-1, the same evaluation was performed using a film heating unit used in a conventional film heating type fixing device (see FIG. 4) as the external heating device 3-3. The fixing roller was the same as the rollers 3-1 and 3-2 shown in FIG. FIG. 4 shows a configuration diagram of Comparative Example 2-1.

比較例2-1における定着装置は主に定着ローラ4-1と定着ローラ4-1に圧接された加圧ローラ4-2と定着ローラ4-1を外部から加熱する外部加熱手段4-3から構成されている。   The fixing device in Comparative Example 2-1 mainly includes a fixing roller 4-1, a pressure roller 4-2 pressed against the fixing roller 4-1, and an external heating unit 4-3 for heating the fixing roller 4-1 from the outside. It is configured.

定着ローラ4-1はローラ基体4-1aが外径20mm、内径13mmの多孔質セラミックスであり、ローラ基体4-1aの外周面に弾性体層として厚さおよそ1mmのシリコンゴム層4-1bと、さらにその外周面に離型層としてフッ素樹脂層4-1cを30μmの厚さで設けた構成を持つ。   The fixing roller 4-1 is a porous ceramic having a roller base 4-1a having an outer diameter of 20 mm and an inner diameter of 13 mm, and a silicon rubber layer 4-1b having a thickness of about 1 mm as an elastic layer on the outer peripheral surface of the roller base 4-1a. Further, a fluororesin layer 4-1c having a thickness of 30 μm is provided as a release layer on the outer peripheral surface thereof.

加圧ローラ4-2はローラ基体4-2aが外径20mm、内径13mmの多孔質セラミックスであり、ローラ基体の外周面に弾性体層として厚さおよそ0.3mmのシリコンゴム層4-2bと、さらにその外周面に離型層としてフッ素樹脂層4-2cを30μmの厚さで設けた構成を持つ。   The pressure roller 4-2 is a porous ceramic with a roller base 4-2a having an outer diameter of 20 mm and an inner diameter of 13 mm, and a silicon rubber layer 4-2b having a thickness of approximately 0.3 mm as an elastic layer on the outer peripheral surface of the roller base, Further, a fluororesin layer 4-2c having a thickness of 30 μm is provided on the outer peripheral surface as a release layer.

本実施例で用いた多孔質セラミックスはシリカを基体とする、密度0.2〜1.0g/cm2、より好ましくは、0.3〜0.7g/cm2であり、熱伝導度が0.1〜0.2W/mKのものを使用した。 The porous ceramic used in this example is based on silica, has a density of 0.2 to 1.0 g / cm 2 , more preferably 0.3 to 0.7 g / cm 2 , and a thermal conductivity of 0.1 to 0.2 W / mK. I used something.

加圧ローラ4-2は定着ローラ4-1の下側に並行に配し、40kgの圧力で加圧圧接されており、幅3mmのニップ部N4-1を形成させている。   The pressure roller 4-2 is arranged in parallel to the lower side of the fixing roller 4-1 and is press-contacted with a pressure of 40 kg to form a nip portion N4-1 having a width of 3 mm.

加圧ローラ4-2は定着ローラ4-1の回転方向に従動して回転し、ニップ部N4-1に未定着トナー像4-3を載せた記録材4-4が導入されたときに定着ローラ4-1と協働して記録材4-4を挟持搬送する。比較例2-1では記録材4-4の搬送速度は118mm/secとしている。   The pressure roller 4-2 rotates following the rotation direction of the fixing roller 4-1, and is fixed when the recording material 4-4 on which the unfixed toner image 4-3 is placed is introduced into the nip portion N4-1. The recording material 4-4 is nipped and conveyed in cooperation with the roller 4-1. In Comparative Example 2-1, the conveyance speed of the recording material 4-4 is 118 mm / sec.

外部加熱手段4-3は定着ローラ4-1を外部から加熱する手段である。   The external heating unit 4-3 is a unit for heating the fixing roller 4-1 from the outside.

外部加熱手段4-3は加熱体としてのセラミックヒーター4-3aとこのヒーターを断熱支持する支持体であるステー4-3bとヒーターを支持させたステーに巻きつかせた耐熱樹脂材からなる薄肉円筒形状のフィルム4-3c等からなる。   The external heating means 4-3 includes a ceramic heater 4-3a as a heating body, a stay 4-3b that is a support body that supports the heater, and a thin cylinder made of a heat-resistant resin material wound around a stay that supports the heater. It is made of a shaped film 4-3c or the like.

この外部加熱手段4-3はヒーター4-3a側を定着ローラ4-1に対して並行になるように配列し、総圧13kgで定着ローラ4-1に圧接されている。   This external heating means 4-3 is arranged so that the heater 4-3a side is parallel to the fixing roller 4-1, and is in pressure contact with the fixing roller 4-1 with a total pressure of 13 kg.

このとき定着ローラ4-1とヒーター4-3aによりニップ部N4-2が形成される。   At this time, a nip portion N4-2 is formed by the fixing roller 4-1 and the heater 4-3a.

定着ローラ4-1が回転駆動され、それに伴って、外部加熱手段4-3のフィルム4-3bがヒーター4-3aおよびステー4-3bと摺動摩擦しながら回転状態となる。その後、ヒーター4-3aに通電がなされて発熱し、定着ローラ4-1表面が加熱される。   As the fixing roller 4-1 is driven to rotate, the film 4-3b of the external heating means 4-3 is rotated while sliding and friction with the heater 4-3a and the stay 4-3b. Thereafter, the heater 4-3a is energized to generate heat, and the surface of the fixing roller 4-1 is heated.

定着ローラ4-1の外部加熱手段4-3およびニップ部N4-1の間の周上に温度検知手段4-6、詳しくはNTCサーミスタが当接されており、定着ローラ4-1の表面温度をモニターするように構成されている。この温度検知手段4-6により定着ローラ4-1の表面温度は所定の温度に温調される。   A temperature detecting means 4-6, more specifically an NTC thermistor, is in contact with the circumference between the external heating means 4-3 and the nip portion N4-1 of the fixing roller 4-1, and the surface temperature of the fixing roller 4-1 Configured to monitor. By this temperature detecting means 4-6, the surface temperature of the fixing roller 4-1 is adjusted to a predetermined temperature.

ローラ基体として硬度の高い多孔質セラミックスで構成されている定着ローラ4-1と加圧ローラ4-2は高い線圧力で圧接しており、記録材4-4上の未定着トナー像4-5に対し、トナーの圧縮降伏圧力を超える圧力を付与し、塑性変形せしめる。   The fixing roller 4-1 and the pressure roller 4-2, which are made of high-hardness porous ceramics as a roller base, are in pressure contact with each other at a high linear pressure, and an unfixed toner image 4-5 on the recording material 4-4 On the other hand, a pressure exceeding the compression yield pressure of the toner is applied to cause plastic deformation.

搬送されてきた記録材4-4は定着ローラ4-1および加圧ローラ4-2の間のニップ部N4-1に突入する。定着ローラ4-1は外部加熱手段4-3からの熱を受け取り、加熱されている。   The conveyed recording material 4-4 enters the nip portion N4-1 between the fixing roller 4-1 and the pressure roller 4-2. The fixing roller 4-1 receives heat from the external heating unit 4-3 and is heated.

定着ローラ4-1および加圧ローラ4-2の間のニップ部N4-1に突入した未定着トナー像4-5は高い線圧を受けて押しつぶされるとともに定着ローラ4-1により加熱され、溶融、浸透し、記録材4-4に定着される。   The unfixed toner image 4-5 that has entered the nip portion N4-1 between the fixing roller 4-1 and the pressure roller 4-2 is crushed by receiving a high linear pressure, and is heated and melted by the fixing roller 4-1. , Penetrates and is fixed on the recording material 4-4.

この構成において、ヒーター通電開始から温調が始まるまでに要した時間は40secであった。電力測定の結果、プリント中に消費された電力は平均でおよそ550Wであった。   In this configuration, the time required from the start of heater energization to the start of temperature control was 40 seconds. As a result of the power measurement, the average power consumed during printing was approximately 550 W.

ヒーターと加圧ローラの間にかかる総荷重は13kgで実施例2-1と同様であるが、フラットな面をもつセラミックヒータを使用しているため、ニップ幅が実施例2-1および2-2と比較して狭くなっている。比較例2-1における定着ローラ4-1は硬度の高い多孔質セラミックスを基体としているため、ローラがほとんど変形せず、広いニップを形成することができない。比較例2-1では伝熱部材4-3cと定着ローラ4-1の間のニップ幅は3mmであった。   The total load applied between the heater and the pressure roller is 13 kg, which is the same as in Example 2-1. However, since a ceramic heater having a flat surface is used, the nip width is in Examples 2-1 and 2- It is narrower than 2. Since the fixing roller 4-1 in Comparative Example 2-1 uses porous ceramics with high hardness as a base, the roller hardly deforms and a wide nip cannot be formed. In Comparative Example 2-1, the nip width between the heat transfer member 4-3c and the fixing roller 4-1 was 3 mm.

したがって、熱の伝達が大幅に遅れ、立上り時間の遅延およびプリント中の消費電力の上昇につながったものと考えられる。   Therefore, it is considered that heat transfer is greatly delayed, leading to a delay in rise time and an increase in power consumption during printing.

以上の比較より、例えば、硬度の高いローラに対しても曲面で接することができるため、本発明の構成は効率的に熱を伝えられることがわかった。   From the above comparison, it can be seen that, for example, a roller with high hardness can be contacted with a curved surface, so that the configuration of the present invention can efficiently transfer heat.

また、硬度の高い2つのローラを圧接し狭いニップに高い圧力をかけることで、定着温度を低減し、より効率の高い定着が行えることがわかった。   In addition, it was found that by fixing two rollers with high hardness and applying high pressure to a narrow nip, the fixing temperature can be reduced and fixing can be performed more efficiently.

この構成は本発明のようなローラ外周に沿ったニップを形成できる加熱装置を外部加熱装置として使用することで迅速に温めることができ、本発明により、有効な定着装置の例として提案できる。   This configuration can be quickly heated by using a heating device capable of forming a nip along the outer periphery of the roller as in the present invention as an external heating device, and can be proposed as an example of an effective fixing device according to the present invention.

本発明の定着装置の概念図(実施例1)Schematic diagram of fixing device of the present invention (Example 1) 比較例1-2の定着装置の概念図Conceptual diagram of the fixing device of Comparative Example 1-2 本発明の定着装置の概念図(実施例2)Conceptual diagram of the fixing device of the present invention (Example 2) 比較例2-1の定着装置の概念図Conceptual diagram of the fixing device of Comparative Example 2-1 従来例であるフィルム加熱方式を利用した定着装置の概略図Schematic diagram of a fixing device using a conventional film heating method

符号の説明Explanation of symbols

1-1 ハロゲンランプ
1-2 反射板
1-3 黒色曲面伝熱部材
1-4 加圧ローラ
1-4a 芯金
1-4b 弾性体層
1-4c 離型層
1-5 フィルム
1-6 未定着トナー像
1-7 記録材
N1 ニップ部
2-1 セラミックヒーター
2-2 ステー
2-3 フィルム
2-4 加圧ローラ
2-5 温度検知素子
2-6 伝熱板
N2 ニップ部
3-1 定着ローラ
3-1a 多孔質セラミックス
3-1b 弾性体層
3-1c 離型層
3-2 加圧ローラ
3-2a 弾性体層
3-2b 弾性体層
3-2c 離型層
N3-1 定着ローラ3-1と加圧ローラ3-2のニップ部
3-3 外部加熱手段
3-3a ハロゲンランプ
3-3b 反射板
3-3c 黒色曲面伝熱部材
3-3d フィルム
N3-2 伝熱部材3-3dと定着ローラ3-1のニップ部
3-4 記録材
3-5 未定着トナー像
3-6 温度検知素子
4-1 定着ローラ
4-1a 多孔質セラミックス
4-1b 弾性体層
4-1c 離型層
4-2 加圧ローラ
4-2a 多孔質セラミックス
4-2b 弾性体層
4-2c 離型層
N4-1 定着ローラ3-1と加圧ローラ3-2のニップ部
4-3 外部加熱手段
4-3a セラミックヒーター
4-3b ステー
4-3c フィルム
N4-2 セラミックヒーター4-3aと定着ローラ4-1のニップ部
4-4 記録材
4-5 未定着トナー像
4-6 温度検知素子
5-1 ヒーター
5-2 ステー
5-3 フィルム
5-4 加圧ローラ
5-5 温度検知素子
5-6 未定着トナー像
5-7 記録材
N5 ニップ部
1-1 Halogen lamp
1-2 reflector
1-3 Black curved heat transfer member
1-4 Pressure roller
1-4a Core
1-4b Elastic layer
1-4c Release layer
1-5 film
1-6 Unfixed toner image
1-7 Recording material
N1 nip
2-1 Ceramic heater
2-2 Stay
2-3 film
2-4 Pressure roller
2-5 Temperature sensing element
2-6 Heat transfer plate
N2 Nip part
3-1 Fixing roller
3-1a Porous ceramics
3-1b Elastic layer
3-1c Release layer
3-2 Pressure roller
3-2a Elastic layer
3-2b Elastic layer
3-2c Release layer
N3-1 Nip between fixing roller 3-1 and pressure roller 3-2
3-3 External heating means
3-3a Halogen lamp
3-3b Reflector
3-3c Black curved heat transfer member
3-3d film
N3-2 Nip between heat transfer member 3-3d and fixing roller 3-1
3-4 Recording material
3-5 Unfixed toner image
3-6 Temperature sensing element
4-1 Fixing roller
4-1a Porous ceramics
4-1b Elastic layer
4-1c Release layer
4-2 Pressure roller
4-2a Porous ceramics
4-2b Elastic layer
4-2c Release layer
N4-1 Nip between fixing roller 3-1 and pressure roller 3-2
4-3 External heating means
4-3a Ceramic heater
4-3b Stay
4-3c film
N4-2 Nip part between ceramic heater 4-3a and fixing roller 4-1
4-4 Recording material
4-5 Unfixed toner image
4-6 Temperature sensing element
5-1 Heater
5-2 Stay
5-3 Film
5-4 Pressure roller
5-5 Temperature sensing element
5-6 Unfixed toner image
5-7 Recording material
N5 Nip part

Claims (2)

像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電装置と、前記像担持体の帯電面に静電潜像を作成することにより情報を書き込む手段と、前記静電潜像をトナーにより可視化する現像手段と、可視化されたトナー像を画像記録媒体の上に転写する手段を有し、画像記録媒体の上に転写されたトナー像に熱を付与し、圧力をかけて画像記録媒体に定着する手段を有する画像形成装置の定着装置において、
前記定着装置が、加圧ローラと、加圧ローラに熱を付与する加熱手段が互いに圧接されている構造を有しており、
前記加熱手段が熱源と熱源からの熱を前記加圧ローラとのニップ部に伝える伝熱部材を有し、前記伝熱部材が前記加圧ローラの外周よりも大きい曲率を有し、且つバネ性を有する材料でなっており、圧力をかけることで前記加圧ローラに沿う形状に変形できることを特徴とする定着装置。
An image carrier, a charging device for charging the image carrier, a means for writing information by creating an electrostatic latent image on a charging surface of the image carrier, and development for visualizing the electrostatic latent image with toner And means for transferring the visualized toner image onto the image recording medium, applying heat to the toner image transferred onto the image recording medium, and fixing the image on the image recording medium by applying pressure. In the fixing device of the image forming apparatus having
The fixing device has a structure in which a pressure roller and a heating means for applying heat to the pressure roller are in pressure contact with each other;
The heating means includes a heat source and a heat transfer member that transfers heat from the heat source to a nip portion between the pressure roller, the heat transfer member has a larger curvature than the outer periphery of the pressure roller, and has a spring property A fixing device characterized in that it can be deformed into a shape along the pressure roller by applying pressure.
像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電装置と、前記像担持体の帯電面に静電潜像を作成することにより情報を書き込む手段と、前記静電潜像をトナーにより可視化する現像手段と、可視化されたトナー像を画像記録媒体の上に転写する手段を有し、画像記録媒体の上に転写されたトナー像に熱を付与し、圧力をかけて画像記録媒体に定着する手段を有する画像形成装置の定着装置において、
前記定着装置が、互いに圧接させたローラと、そのうち少なくとも1つのローラに熱を付与する加熱手段が圧接されている構造を有しており、
前記加熱手段が熱源と熱源からの熱を前記ローラとのニップ部に伝える伝熱部材を有し、前記伝熱部材が、加熱手段が圧接されているローラの外周よりも大きい曲率を有し、且つバネ性を有する材料でなっており、圧力をかけることでローラに沿う形状に変形できることを特徴とする定着装置。
An image carrier, a charging device for charging the image carrier, a means for writing information by creating an electrostatic latent image on a charging surface of the image carrier, and development for visualizing the electrostatic latent image with toner And means for transferring the visualized toner image onto the image recording medium, applying heat to the toner image transferred onto the image recording medium, and fixing the image on the image recording medium by applying pressure. In the fixing device of the image forming apparatus having
The fixing device has a structure in which a roller pressed against each other and a heating unit that applies heat to at least one of the rollers are pressed against each other,
The heating means has a heat transfer member that transfers heat from the heat source to the nip portion with the roller, and the heat transfer member has a larger curvature than the outer periphery of the roller to which the heating means is pressed, The fixing device is made of a material having a spring property and can be deformed into a shape along the roller by applying pressure.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015197485A (en) * 2014-03-31 2015-11-09 ブラザー工業株式会社 fixing device

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