JP2009271434A - Heating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、たとえば、複写機,レーザービームプリンタ等の記録材に形成された未定着画像を加熱定着する定着器や画像が記録された記録材に光沢を付与する光沢付与器等に好適な加熱装置に関する。 The present invention is suitable for a fixing device that heats and fixes an unfixed image formed on a recording material such as a copying machine or a laser beam printer, or a glossing device that gives gloss to a recording material on which an image is recorded. Relates to the device.
従来の加熱装置として、例えば画像の加熱定着等のための像加熱装置には、所定の温度に維持された加熱ローラと、前記加熱ローラに圧接する加圧ローラとによって被加熱材としての記録材を挟持搬送しつつ加熱する熱ローラ方式が多用されている。また、このほかにもフラッシュ加熱方式、オープン加熱方式、熱板加熱方式等種々の方式、構成のものが知られており、実用されている。 As a conventional heating device, for example, in an image heating device for heat fixing of an image, a recording material as a material to be heated by a heating roller maintained at a predetermined temperature and a pressure roller pressed against the heating roller A heat roller system that heats while sandwiching and transporting is widely used. In addition, various systems and configurations such as a flash heating system, an open heating system, and a hot plate heating system are known and put into practical use.
最近では、このような方式に代わって、ヒータと、ヒータの支持体と、ヒータに接触して摺動する耐熱性の定着フィルムと、定着フィルムを介して記録材をヒータに密着させる加圧部材とを有する像加熱装置が考案されている。これは、ヒータの熱エネルギーを定着フィルムを介して記録材へ付与することで記録材面に形成担持されている未定着画像を記録材面に加熱定着させるものである(例えば、特許文献1,2参照)。
Recently, in place of such a system, a heater, a heater support, a heat-resistant fixing film that slides in contact with the heater, and a pressure member that causes the recording material to adhere to the heater via the fixing film Has been devised. This is to heat-fix an unfixed image formed and supported on a recording material surface by applying the heat energy of a heater to the recording material through a fixing film (for example,
この像加熱装置のヒータとしては、セラミックス基板上に発熱体を形成し、給電により発熱体を発熱させ、記録材を加熱する構成が一般的である。加熱部材の温度は加熱部材に当接あるいは接着されたサーミスタ等の検温素子で検知され、その検知温度を基に所定の温度になるようにCPUで温度制御している。 As a heater of this image heating apparatus, generally, a heating element is formed on a ceramic substrate, the heating element is heated by power feeding, and the recording material is heated. The temperature of the heating member is detected by a temperature measuring element such as a thermistor in contact with or bonded to the heating member, and the temperature is controlled by the CPU based on the detected temperature so as to be a predetermined temperature.
このようなフィルム加熱方式の像加熱装置においては、加熱部材として低熱容量のヒータを用いることができる。このため、従来の接触加熱方式である熱ローラ方式、ベルト加熱方式等の装置に比べ省電力及びウェイトタイムの短縮化(クイックスタート)が可能になる。
しかしながら、近年の像加熱装置は処理能力の高速化が進むことで、像加熱装置は一定時間に多くの記録材を加熱する必要があり、記録材に与える熱エネルギーは増大している。また、高速化に伴い像加熱装置が大型化し、像加熱装置を必要温度まで温度上昇させると共に、一定温度の維持するために必要なエネルギーも増大している。このような状況に鑑み、像加熱装置において消費するエネルギーを低減させる必要がある。 However, recent image heating apparatuses have increased processing speed, so that the image heating apparatus needs to heat a large number of recording materials in a fixed time, and the thermal energy applied to the recording materials is increasing. As the speed increases, the size of the image heating device increases, and the energy required to maintain the constant temperature is increased while the temperature of the image heating device is increased to the required temperature. In view of such a situation, it is necessary to reduce energy consumed in the image heating apparatus.
一方、高速化に伴い、記録材の非通過領域の温度が上昇する課題がより顕著になってきている。ヒータの発熱領域は、使用可能な最大幅の記録材の最大幅サイズ通過領域に対応して設定されているが、最大幅の記録材が常に使用されるわけではなく、最大幅より小幅の記録材が頻繁に使用される。小幅の記録材が使用された場合、ヒータの発熱領域の端の部分に、記録材の非通過領域が発生する。記録材の通過領域においては、ヒータから発生した熱エネルギーは記録材によって消費されるが、非通過領域においては、記録材による熱エネルギーの消費がない。 On the other hand, with the increase in speed, the problem that the temperature of the non-passage area of the recording material rises becomes more prominent. The heating area of the heater is set to correspond to the maximum width size passing area of the maximum width recording material, but the maximum width recording material is not always used, and the recording width is smaller than the maximum width. The material is used frequently. When a recording material having a small width is used, a recording material non-passing region is generated at the end of the heat generation region of the heater. In the recording material passage area, the thermal energy generated from the heater is consumed by the recording material, but in the non-passing area, there is no consumption of thermal energy by the recording material.
そのため、ヒータから発生した熱エネルギーは徐々に蓄積し、圧接ニップ部のうち記録
材の非通過領域の部材の温度上昇が発生する。近年の像加熱装置の高速化により、一定時間における記録材の供給が増大することから、圧接ニップ部に面するヒータの発熱領域のうち小幅の記録材の非通過領域に面する部分の温度上昇は大きくなる傾向にある。
Therefore, the heat energy generated from the heater is gradually accumulated, and the temperature of the member in the non-passage area of the recording material in the press nip portion is generated. Due to the recent increase in the speed of image heating devices, the supply of recording material in a certain period of time will increase, so the temperature rise in the heat generation area of the heater that faces the pressure nip and the area that faces the non-passing area of the narrow recording material Tend to grow.
このような記録材の非通過領域の温度上昇は、その領域で使用される部材の耐熱性を向上させる必要が生じ、また、高温状態における部材の性能の安定性を向上させる必要があるといった課題がある。そのため、記録材の非通過領域の温度を低下させる対策が望まれている。 Such a temperature rise in the non-passing area of the recording material requires the improvement of the heat resistance of the member used in that area, and the need to improve the stability of the performance of the member in a high temperature state. There is. For this reason, a countermeasure for reducing the temperature of the non-passing area of the recording material is desired.
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、消費エネルギーの低減と、最大幅サイズの被加熱材より小幅の被加熱材の非通過領域の温度上昇低減を両立することができる加熱装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the object of the present invention is to achieve both reduction in energy consumption and reduction in temperature rise in a non-passing region of a material to be heated having a width smaller than that of the material to be heated having a maximum width size. It is in providing the heating apparatus which can do.
上記目的を達成するため、本出願に係る発明は、加熱手段と、該加熱手段との間に圧接ニップ部を形成する加圧手段とを有し、被加熱材を圧接ニップ部を通過させて熱エネルギーを付与する加熱装置において、前記加圧手段は、円筒状の芯軸部と、該芯軸部の外面に積層されたゴム状弾性を有する弾性部と、前記芯軸部の軸端部に接合される放熱部とを備え、前記芯軸部に接合される放熱部は、前記圧接ニップ部を最大幅サイズの被加熱材が通過する最大幅サイズ通過領域の通過方向と直交する方向の端部から最大幅サイズ通過領域の内側部分に一部重なる領域と、弾性部の外側の空間に露出する端部露出領域とを有する構成となっていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to the present application includes a heating unit and a pressurizing unit that forms a press-contact nip portion between the heating unit and passing the material to be heated through the press-contact nip portion. In the heating device for applying thermal energy, the pressurizing means includes a cylindrical core shaft portion, an elastic portion having rubber-like elasticity laminated on an outer surface of the core shaft portion, and a shaft end portion of the core shaft portion. The heat radiating part joined to the core shaft part has a direction perpendicular to the passing direction of the maximum width size passing region through which the heated material of the maximum width size passes through the pressure nip part. It has the structure which has the area | region which overlaps with the inner part of the maximum width size passage area | region from an edge part, and the edge part exposure area | region exposed to the space outside an elastic part, It is characterized by the above-mentioned.
本発明によれば、加圧手段の熱容量を低減することで消費エネルギーの低減を図ることができると共に、最大幅サイズ通過領域のうち、被加熱材の非通過領域の温度上昇低減を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to reduce energy consumption by reducing the heat capacity of the pressurizing means, and to reduce the temperature rise in the non-passing region of the heated material in the maximum width size passing region. it can.
以下にこの発明を実施するための最良の形態を、図示の実施例に基づいて詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The best mode for carrying out the present invention will be described in detail below based on the illustrated embodiment. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified. .
図2は、本発明の実施例1に係る加熱装置としての加熱定着装置の基本構成を示す概略構成図である。 FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a basic configuration of a heat fixing device as a heating device according to the first embodiment of the present invention.
<基本構成>
すなわち、この加熱定着装置1は、加熱手段としてのフィルム加熱機構20と、フィルム加熱機構20と圧接ニップ部Nを形成する加圧手段としての加圧ローラ30とを有している。そして、被加熱材としての記録材をフィルム加熱機構20と加圧ローラ30との間の圧接ニップ部Nを通過させて熱エネルギーを付与するものである。
<Basic configuration>
That is, the
フィルム加熱機構20と加圧ローラ30は、圧接ニップ部Nを通過する記録材の通過方向と直交方向に互いに平行に延びており、記録材の通過方向よりも直交方向に長くなっている。以下、この明細書で加熱定着装置1の長手方向は、記録材Pの通過方向と直交方向と同義である。
The
フィルム加熱機構20は、可撓性スリーブとしての定着フィルム21と、定着フィルム
21に接触するヒータ22とを有し、加圧ローラ30は定着フィルム21を介してヒータ22との間に圧接ニップ部Nを形成する。定着フィルム21は、加圧ローラ30と連れ回りし、ヒータ22と摺動する構成となっている。
The
この加熱定着装置1は、テンションレスのフィルム加熱方式であり、定着フィルム21に、エンドレスベルト状もしくは円筒状の耐熱性フィルムが用いられている。定着フィルム21の周長は、少なくとも一部が常にテンションフリー(テンションが加わらない状態)の状態となるように設定され、加圧ローラ30の回転駆動力で回転駆動するように構成されている。
The
定着フィルム21は、ヒータ保持部材兼フィルムガイド部材としてのステー23に外嵌されている。エンドレスの定着フィルム21の内周長と、ヒータ22を含むステー23の外周長は、定着フィルム21の方を例えば3mm程度大きくしてある。定着フィルム21は、ステー23に対して周長に余裕を持って外嵌している。
The
定着フィルム21は、熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させるために、フィルム膜厚は100μm以下、好ましくは80μm以下40μm以上の耐熱性のあるPTFE、PFA、FEP等の単層フィルムが使用できる。また、ポリイミド、ポリアミドイミド、PEEK、PES、PPS等のフィルムの外周表面にPTFE、PFA、FEP等をコーティングした複合層フィルムを使用できる。
The
このフィルムは、モノクロ機では、ポリイミド製スリーブにフッ素樹脂層を積層した積層フィルム、カラー機ではポリイミド製スリーブにゴム層を介してフッ素樹脂層をコーティングした積層フィルムが好適である。 This film is preferably a laminated film in which a fluororesin layer is laminated on a polyimide sleeve in a monochrome machine, and a laminated film in which a fluororesin layer is coated on a polyimide sleeve via a rubber layer in a color machine.
また、フィルムの代わりに、ステンレス製スリーブを用いてもよい。モノクロ機では、ステンレス製スリーブにフッ素樹脂層を積層した積層体、カラー機ではステンレス製スリーブにゴム層を介してフッ素樹脂層を積層した積層体を用いることができる。 A stainless steel sleeve may be used instead of the film. In a monochrome machine, a laminate in which a fluororesin layer is laminated on a stainless steel sleeve, and in a color machine, a laminate in which a fluororesin layer is laminated on a stainless steel sleeve via a rubber layer can be used.
本実施例では膜厚約50μmのポリイミドフィルムの外周表面にPTFEをコーティングしたものを用いた。定着フィルム21の外径は18mmとした。
In this example, a polyimide film having a film thickness of about 50 μm coated with PTFE on the outer peripheral surface was used. The outer diameter of the
ヒータ22はセラミックヒータであり、ステー23の下面にステー23の長手方向に沿って配設され、ステー23によって保持されている。
The
ステー23は、耐熱性・剛性部材である。ステー23の材質は、ポリイミド、ポリアミドイミド、PEEK、PPS、液晶ポリマー等の高耐熱性樹脂や、これらの樹脂とセラミックス、金属、ガラス等との複合材料等で構成できる。本実施例では液晶ポリマーが用いられている。
The
加圧ローラ30は、ヒータ22との間に定着フィルム21を挟んで圧接ニップ部Nを形成し、かつ定着フィルム21の外面に接触して定着フィルム21を回転駆動させるものである。加圧ローラ30の構成は、所定の肉厚を備えた中空円筒状の金属製の芯軸部31と、芯軸部31の外面に形成されたゴム状弾性体を備えた弾性部32とを有している。
The
弾性部32の最外層にはフッ素系樹脂等の離形層が設けられ、不図示の軸受手段,付勢手段等により所定の押圧力をもって、定着フィルム21を挟んでヒータ22の表面に圧接されるように構成される。
A release layer such as a fluororesin is provided on the outermost layer of the
本実施例では、芯軸部31は所定の肉厚の円筒形SUS製のスリーブを、弾性部32は
シリコーンゴムを、離形層は厚さ約50μmのPFAのチューブを用いた。加圧ローラ30の外径は20mm、弾性体層の厚さは3mmとした。
In the present embodiment, a cylindrical SUS sleeve having a predetermined thickness was used for the
加圧ローラ30は、不図示の駆動系により、矢印の方向に所定の周速度で回転駆動される。この加圧ローラ30の回転駆動により、圧接ニップ部Nにおける加圧ローラ30と定着フィルム21のフィルム外面との摩擦力で、定着フィルム21に回転力が作用する。定着フィルム21は、その内面側が圧接ニップ部Nにおいてヒータ22の表面に密着し、摺動しながらステー23の外回りを、矢印に示すように、加圧ローラ30の回転周速度とほぼ同じ周速度で従動回転状態になる。
The
<ヒータの構成>
次に、図1を参照し、一部図2を参照しながら、ヒータ22の構成をより詳細に説明する。
図1は、加圧ローラ30と、ヒータ22の長手方向配置図である。ヒータ22はフィルム摺動面の発熱体24を形成した面の構成を示し、加圧ローラ30は長手方向の断面構成を示している。
ヒータ22は記録材Pの圧接ニップ部Nの通過方向に対して直交方向を長手方向とする細長の耐熱性,絶縁性,良熱伝導性の基板25を有している。この基板25の表面(フィルム摺動面)側に、基板2長手に沿って形成具備された発熱体24を備えている。発熱体24は抵抗発熱体であり、この発熱体24の長手領域がヒータ22の発熱領域となる。また、発熱体24を形成したヒータ22表面を保護する耐熱性オーバーコート層、発熱体24の長手方向端部に配設される給電用電極27,28等を備えており、全体に低熱容量のヒータとなっている。
<Heater configuration>
Next, the configuration of the
FIG. 1 is a longitudinal arrangement view of the
The
本実施例のヒータ22は、銀,パラジウム,ガラス粉末(無機結着剤),有機結着剤を混練して調合したペーストを、スクリーン印刷により、基板25上に線帯状に形成して得たものである。
The
発熱体24の材料としては、銀パラジウム(Ag/Pd)以外にRuO2、Ta2N等の電気抵抗材料を用いても良い。発熱体24の抵抗値は常温で18Ωとした。
As a material for the
基板25は耐熱性・絶縁性を有するもので、例えば、アルミナや窒化アルミニウム等のセラミックス材料が用いられる。本実施例では幅7mm・長さ270mm・厚さ1mmのアルミナ基板を使用している。給電用電極27,28は銀パラジウムのスクリーン印刷パターンを用いた。
The
図2において、26はヒータ22の温度を検知するために設けられた検温素子である。本実施例では、検温素子26としてヒータ22から分離した外部当接型のサーミスタを用いている。この検温素子26は、例えば支持体上に断熱層を設け、その上にチップサーミスタの素子を固定し、素子を下側(ヒータ22裏面側)に向けて所定の加圧力によりヒータ22裏面に当接するような構成をとる。本実施例では、支持体として高耐熱性の液晶ポリマーを、断熱層としてセラミックスペーパーを積層したものを用いた。外部当接型サーミスタよりなる検温素子26は記録材の最小通過域内に設けられており、不図示のCPUに通じている。
In FIG. 2, reference numeral 26 denotes a temperature measuring element provided for detecting the temperature of the
このヒータ22をオーバーコート層を形成具備させた表面側を下向きに露呈させ、ステー23の下面側に保持させて固定配設してある。以上の構成をとることにより、ヒータ22全体を熱ローラ方式に比べて低熱容量にすることができ、クイックスタートが可能になる。
The surface of the
ヒータ22は、発熱体24の長手端部の給電用電極27,28に対する給電により、発熱体24が長手全長にわたって発熱することで昇温する。その昇温が検温素子26で検知され、検温素子26の出力をA/D変換しCPUに取り込む。取り込んだ情報に基づいてトライアックにより発熱体24に通電する電力を位相制御あるいは波数制御等により制御し、ヒータ22の温度制御がなされる。
The
すなわち、外部当接型サーミスタからなる検温素子26の検知温度が所定の設定温度より低いとヒータ22が昇温するように、設定温度より高いと降温するように通電を制御することで、ヒータ22は定着時一定温度に保たれる。なお、本実施例では位相制御により出力を0〜100%まで5%刻みの21段階で変化させている。
That is, the
ヒータ22の温度が所定に立ち上がり、かつ加圧ローラ30の回転による定着フィルム21の回転周速度が定常化した状態において、定着フィルム21を挟んでヒータ22と加圧ローラ30とで形成される圧接ニップ部Nに記録材Pが導入される。記録材Pには転写部においてトナーの未定着画像が形成されている。
The pressure contact formed by the
そして、記録材Pが定着フィルム21と一緒に圧接ニップ部Nを挟持搬送されることにより、ヒータ22の熱エネルギーが定着フィルム21を介して記録材Pに付与され、記録材P上の未定着顕画像(トナー画像)が記録材P面に加熱定着される。圧接ニップ部Nを通過した記録材Pは、定着フィルム21の面から分離されて搬送される。
Then, the recording material P is nipped and conveyed together with the fixing
続いて、本実施例の特徴部分について、図1を参照して説明する。
<加圧ローラ30の構成>
本実施例1で用いた加圧ローラ30は、円筒状の芯軸部31と、芯軸部31の外面に積層されたゴム状弾性体を有する弾性部32と、芯軸部31の軸端部に接合された放熱部としての端部フランジ部材33とを備えた構成となっている。この端部フランジ部材33は、図示例では中実円筒状の軸として記載されているが、このような軸部材である必要はない。
Subsequently, characteristic portions of the present embodiment will be described with reference to FIG.
<Configuration of the
The
具体例としては、弾性部32は、たとえばスポンジシリコーンゴム弾性体、芯軸部31は外径14mm、厚さ2mm、内径10mmの中空円筒状のSUS材が用いられる。放熱部である端部フランジ部材33は、たとえば外径10mmのアルミニウム材で構成される。
As a specific example, for example, a sponge silicone rubber elastic body is used for the
<加熱定着装置の長手方向位置関係>
図3に、本実施例の加熱定着装置の長手方向の断面図を示している。また、図9には、本発明の特徴部分を模式的に示した図である。
ヒータ22は、長手幅L1(270mm)のアルミナの基板25上に、発熱体24が長手幅L2(216mm)にわたり形成されている。発熱体24の長手幅L2は、本実施例の加熱定着装置に使用される最大幅の記録材P0が圧接ニップ部Nを通過する最大幅サイズ通過領域N0の範囲と同じである。発熱体24の長手方向全面が発熱領域24Aであり、最大幅(W0 )の記録材P0の最大幅サイズ通過領域N0の範囲が発熱領域24Aとなっている。
<Position relationship in the longitudinal direction of the heat fixing device>
FIG. 3 is a cross-sectional view in the longitudinal direction of the heat fixing apparatus of this embodiment. FIG. 9 is a diagram schematically showing the characteristic part of the present invention.
In the
すなわち、最大幅サイズ通過領域N0と発熱領域24Aの、記録材通過方向と直交する方向である装置長手方向の幅および位置は同じである。この例では、最大幅の記録材P0はLTRサイズで、最大幅サイズ通過領域N0は、LTRサイズの幅216mmと同等である。
That is, the width and position of the maximum width size passage region N0 and the
加圧ローラ30は、長手幅L3(240mm)の円筒状の芯軸部31と同じ長手幅で形
成された弾性部32で形成され、ヒータ22の発熱体24と加圧ローラ30は、図中の中央基準線Xに対して長手方向左右均等に配置されている。よって、加圧ローラ30の弾性部32の両端部は、ヒータ22の発熱体24の長手端部に対して左右共に10mm長くなるように配置されている。
The
放熱部である端部フランジ部材33は円柱形状で、一端が芯軸部31の内周に密に嵌合されている。この嵌合部分は発熱体24の長手方向端部を越えて、発熱体長手領域24Aと一部重なるオーバーラップ領域Aを有している。このオーバーラップ領域Aは、発熱体24と長手方向で共有する領域である。
The
また、端部フランジ部材33は、弾性部32の長手方向端部32eに対して外側に所定量突出しており、弾性部32の外側の空間に露出する端部露出領域Bを有する。本実施例1においては、たとえば、オーバーラップ領域Aは幅3mm、端部露出領域Bは幅15mmに設定される。
Further, the
次に、記録材Pの通紙位置との関係を、図1および図9を用いてさらに説明する。
図1は、ヒータ22と、加圧体である加圧ローラ30と、最大幅の記録材P0と小幅(W1 )の記録材P1の通過位置の長手方向の位置関係を表した図である。最大幅と小幅の記録材としては、たとえばLTRサイズとA4サイズの組合せが代表的である。
Next, the relationship with the sheet passing position of the recording material P will be further described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a view showing the positional relationship in the longitudinal direction of the passage positions of the
記録材の搬送位置、ヒータ22の発熱体24、加圧ローラの弾性部32は、図中の中央基準線Xに対し長手方向が左右均等に配置されている。よって、加熱定着装置の最大幅の記録材P0(たとえば、LTRサイズの記録材で長手幅216mm)を通紙した場合、発熱体24の長手幅領域の範囲全域が記録材P0の最大幅サイズ通過領域N0となる。
The recording material conveyance position, the
端部フランジ部材33は、圧接ニップ部Nを通過する最大幅の記録材P0の最大幅サイズ通過領域N0の通過方向と直交方向の端部から、最大幅サイズ通過領域N0の内側部分と一部重なる領域を有している。最大幅サイズ通過領域N0と発熱領域24Aの装置長手方向の幅および位置は同じである。したがって、この最大幅サイズ通過領域N0の内側部分と一部重なる領域は、ヒータ22の発熱体24とのオーバーラップ領域Aと同じである。
The
もっとも、最大幅サイズ通過領域N0とヒータ22の発熱体24の長手幅L2とが一致していなくてもよく、たとえば、発熱体24の長手幅L2が最大幅サイズ通過領域N0より大きくてもよい。
However, the maximum width size passage region N0 and the longitudinal width L2 of the
これに対して、小幅の記録材P1(たとえば、A4サイズの記録材で長手幅210mm)を通紙した場合は、図9に示すようになる。すなわち、圧接ニップ部Nを通過する小幅の記録材P1の小幅サイズ通過領域N1の通過方向と直交方向の両端部に、最大幅サイズ通過領域N0を通過しない非通過領域N2が生じる。LTRサイズとA4サイズの場合、左右各3mmの領域が非通過領域N2となる。
本実施例では、加圧ローラ30の端部フランジ部材33のオーバーラップ領域Aが、小幅の記録材P1を通紙した場合に、最大幅サイズ通過領域N0のうち、小幅の記録材P1が通過しない非通過領域N2に対応するように配置されている。
On the other hand, when a small width recording material P1 (for example, an A4 size recording material having a longitudinal width of 210 mm) is passed, the result is as shown in FIG. That is, a non-passage area N2 that does not pass through the maximum width size passage area N0 is generated at both ends in the direction orthogonal to the passage direction of the narrow width passage area N1 of the narrow recording material P1 that passes through the pressure nip portion N. In the case of the LTR size and the A4 size, the left and right 3 mm regions are non-passing regions N2.
In this embodiment, when the overlap region A of the
<非通紙部の加圧ローラ表面温度測定>
上述したように、最大幅のLTRサイズ等の記録材P0より小幅のA4サイズ等の記録材P1を通紙した場合、ヒータ22の発熱体24の長手方向端部は非通過領域N2となり加圧ローラ30の表面温度が上昇する。
<Measurement of pressure roller surface temperature of non-sheet passing part>
As described above, when the recording material P1 of A4 size or the like having a width smaller than the recording material P0 of the maximum width LTR size or the like is passed, the longitudinal end of the
次に、本実施例1の構成である加圧ローラ30を用いた加熱定着装置と、比較例1として図7に示す加圧ローラを用いた加熱定着装置において、A4サイズの記録材を通紙した場合の非通過領域における加圧ローラ表面温度の比較を示す。
Next, in the heat fixing device using the
比較例1として示した図7の加圧ローラの構成を以下に説明する。
この比較例1は、加圧ローラ400は、芯軸部401と弾性部402は、図1で示した加圧ローラ30と同様の材料及び構成である。
端部フランジ部材403は、ヒータ22の発熱体24の長手幅L2より外側の位置にて芯軸部401と接合され、発熱体24の長手幅領域に相当した加圧ローラ400の芯軸部401は全域にわたり中空な構成である。
The configuration of the pressure roller of FIG. 7 shown as Comparative Example 1 will be described below.
In this comparative example 1, the
The
図4に非通紙部の温度測定結果を示す。測定条件は以下のとおりである。
プロセススピード150mm/s、ヒータは195℃で温度制御し、記録材としてA4サイズ(幅210mm)坪量128gの紙を、25ppmの間隔で100枚連続通紙した。非通紙領域の温度測定は、図1中の、オーバーラップ領域Aの長手方向中間位置A0に相当する加圧ローラ30表面の温度である。
FIG. 4 shows the temperature measurement result of the non-sheet passing portion. The measurement conditions are as follows.
The process speed was 150 mm / s, the temperature of the heater was controlled at 195 ° C., and 100 sheets of A4 size (width 210 mm) basis weight 128 g were continuously fed as recording materials at intervals of 25 ppm. The temperature measurement in the non-sheet passing area is the temperature of the
図7に示すように、比較例1の加圧ローラ400においては、加圧ローラ表面温度が227℃に達する。
それに対し、本実施例1の加圧ローラ30においては、加圧ローラ表面温度は216℃であり、比較例1の加圧ローラに比べて非通過領域の加圧ローラ表面温度が低い。すなわち、本実施例1の加圧ローラ30の構成において、非通過領域の温度上昇を抑えることが可能である。
以上のように、A4サイズの記録材を通紙した場合、非通過領域の発熱体24から発生した熱は、記録材に奪われないためにヒータ22及び加圧ローラ30に蓄積する。
As shown in FIG. 7, in the
On the other hand, in the
As described above, when an A4 size recording material is passed, the heat generated from the
本実施例の加圧ローラ30においては、蓄積された熱は、弾性部32から芯軸部31を通して、オーバーラップ領域Aから端部フランジ部材33に伝達される。端部フランジ部材33に伝達された熱は、長手端部方向に伝達され、弾性部32から露出した端部露出領域Bから外部の空気に放熱される。
In the
比較例1の加圧ローラ400においては、非通紙部において発生した熱は、弾性部402から芯軸部401に伝達されるが、芯軸部401は厚みが薄いため熱容量が少なく、また断面積が少ないために長手方向の熱の伝達が少ない。よって、非通過領域N2の加圧ローラ400の弾性部402の熱は蓄積し、加圧ローラ400の温度が上昇する。
In the
以上のように、本実施例1の加圧ローラ30によれば、非通過領域N2に蓄積される熱エネルギーを減少させ、加圧ローラ30温度を低下させることが可能である。
As described above, according to the
<消費電力> <Power consumption>
次に、本実施例1の構成である図1に示した加圧ローラ30を用いた加熱定着装置と、比較例1の加圧ローラ400と、さらに、図8に示す比較例2に係る加圧ローラ500を用い、LTRサイズの記録材を連続的に通紙した場合の消費電力の比較を示す。
Next, the heat fixing device using the
まず、比較例2として示した、図8の加圧ローラ500の構成を説明する。
加圧ローラ500については、弾性部502は、図1で示した加圧ローラ30の弾性部32と同様の材料及び構成であるが、芯軸部401が中実構成となっている。芯軸部401はアルミニウム製で外径14mmである。
First, the configuration of the
Regarding the
表1に消費電力の測定結果を示している。
測定条件は、以下のとおりである。プロセススピード150mm/s、ヒータは195℃で温度制御し、記録材はLTRサイズ(幅216mm)坪量75gの紙を、25ppmの間隔で、100枚連続通紙した時の平均消費電力を測定した。
Table 1 shows the power consumption measurement results.
The measurement conditions are as follows. The process speed was 150 mm / s, the temperature of the heater was controlled at 195 ° C., and the average power consumption was measured when 100 sheets of LTR size (width 216 mm) basis weight 75 g paper was continuously fed at 25 ppm intervals. .
本実施例1の加圧ローラ30においては、図8の中実な芯軸部501を用いた加圧ローラ500に比べて、芯軸部31を低熱容量にすることで通紙時の消費電力を低減することができる。また、図7で示した、発熱体長手幅全体が中空の加圧ローラ400の場合と、ほぼ同等の消費電力となった。
In the
以上のように、本実施例1の加熱定着装置は、加圧ローラ30の芯軸部31を円筒状の中空構成とすることで低熱容量化され、加熱定着装置の消費電力を低減することができた。
As described above, in the heat fixing device of the first embodiment, the
次に、本発明の実施例2について、図5を参照して説明する。
本実施例2では、実施例1に比較して、加圧ローラの構成が異なるだけであり、実施例1と共通の構成部分については同一の符号を付して説明を省略するものとする。
<加圧ローラ230構成>
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The second embodiment is different from the first embodiment only in the configuration of the pressure roller, and the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
<Configuration of pressure roller 230>
図5は、本実施例2における、フィルム加熱機構20のヒータ22と、加圧部材としての加圧ローラ230の長手位置関係を表わした図である。ヒータ22は、フィルム摺動面の発熱体24を形成した面の構成であり、加圧ローラ230は長手方向の断面構成を示した図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a longitudinal positional relationship between the
本実施例2の加圧ローラ230も、円筒状の芯軸部31と、芯軸部31の外面に積層されたゴム状弾性体を有する弾性部32と、芯軸部31の軸端部に接合された放熱部としての端部フランジ部材233とを備えた構成となっている。この実施例2では、端部フランジ部材233が、円筒部234の中途部に断面積を拡大させた放熱つば部235が設けられている
The pressure roller 230 of the second embodiment also has a cylindrical
芯軸部31と弾性部32は、実施例1と全く同一で、放熱部である端部フランジ部材233はアルミ材製で、円筒部234の外径は10mmであり。放熱つば部235の幅Cは、端部フランジ部材233の芯軸部31との接合部に比べ、断面積が大きく、放熱つば部235は外径18mm、幅Cが5mmである。
また、端部フランジ部材233は、弾性部32の長手方向端部32eに対して外側に突出し、弾性部32の外側の空間に露出する端部露出領域Bを有する。本実施例2においても、オーバーラップ領域Aは幅3mm、端部露出領域Bは幅15mmに設定される。この端部露出領域Bに、接合領域に対して断面積が大きい部分として上記放熱つば部235が設けられている。
The
The
<非通紙部の加圧ローラ表面温度測定>
上述したように、A4サイズの記録材を通紙した場合、ヒータ22の発熱体24の長手領域端部24eは非通過領域となり、加圧ローラ230の表面温度が上昇する。
<Measurement of pressure roller surface temperature of non-sheet passing part>
As described above, when an A4 size recording material is passed, the
次に、本実施例2の構成である加圧ローラ230を用いた加熱定着装置と、図7に示した比較例1の加圧ローラ400、図1に示した実施例1の加圧ローラ30を用いた加熱定着装置について、非通過領域の加圧ローラ表面温度の比較を示す。記録材としては、A4サイズの記録材を通紙した。
Next, a heat-fixing device using the pressure roller 230 having the configuration of the second embodiment, the
図6に、非通過領域の温度測定結果を示す。測定条件は以下のとおりである。
プロセススピード150mm/s、ヒータ22は195℃で温度制御し、記録材PはA4サイズ(幅210mm)、坪量128gの紙を、25ppmの間隔で100枚連続通紙した。非通過領域の温度測定は、図5中のオーバーラップ領域Aの長手方向中間位置A0に相当する加圧ローラ230表面の温度である。
FIG. 6 shows the temperature measurement result in the non-passing region. The measurement conditions are as follows.
The process speed was 150 mm / s, the
図6に示すように、比較例1の加圧ローラ400においては、加圧ローラ表面温度が227℃に達する。それに対し、本実施例1の加圧ローラ30においては、加圧ローラ表面温度は216℃である。また、本実施例2の加圧ローラ230においては、加圧ローラ表面温度は203℃である。
As shown in FIG. 6, in the
以上のように、本実施例2の加圧ローラ230においては、比較例1の加圧ローラ400、実施例1の加圧ローラ30に比べて、非通過領域の加圧ローラ表面温度が低い。すなわち、本実施例2の加圧ローラ230の構成において、非通過領域の温度上昇を抑えることが可能である。
As described above, the pressure roller 230 of the second embodiment has a lower pressure roller surface temperature in the non-passing region than the
本実施例2の加圧ローラ230においても、蓄積された熱は弾性部32から芯軸部31を通して、オーバーラップ領域Aの端部フランジ部材233に伝達される。また、端部フランジ部材233に伝達された熱は長手端部方向に伝達され、弾性部32から露出した端部フランジ部材33の端部露出領域Bから外部の空気に放熱される。
Also in the pressure roller 230 of the second embodiment, the accumulated heat is transmitted from the
本実施例2の加圧ローラ230においては、放熱つば部235が、端部フランジ部材233の芯軸部31との接合領域に比べ、断面積が大きい構成である。よって、放熱つば部235における放熱は大きく、非通過領域の温度低下をより高めることができる。
In the pressure roller 230 according to the second embodiment, the
以上のように、本実施例2の構成の加熱定着装置にあっては、加圧ローラ230の芯軸部31を円筒状の中空な構成とすることで低熱容量化し、加熱定着装置の消費電力を低減することができる。
また、放熱部である端部フランジ部材233は、ヒータ22の発熱体24と長手方向で共有する領域であるオーバーラップ領域Aを有し、また、弾性部32の外部に露出した端部露出領域Bを有する構成である。よって、A4サイズの記録材を通紙した場合の非通過領域の熱エネルギーを端部フランジ部材233に伝達させると共に、弾性部32から露出した端部フランジ部材233の端部露出領域Bから外部の空気に放熱することができる。
As described above, in the heat fixing apparatus having the configuration of the second embodiment, the
Further, the
特に、放熱つば部235は、端部フランジ部材233のオーバーラップ領域Aに比べて断面積が大きい構成であるため、放熱つば部235における放熱効率が高く、非通過領域の温度低下をより高めることができる。よって、非通過領域の温度上昇を低減することができる。
In particular, the
端部フランジ部材233の放熱つば部235の形状は、本実施例では円板状のもの用い
たが、放熱面積を大きくできる形状であれば、フィン形状などの形状が有効であることはいうまでもない。
In this embodiment, the shape of the heat dissipating
<その他の実施例>
なお、上記実施例1,2では、オーバーラップ領域の装置長手方向の位置および幅および非通過領域N2に一致させているが、必ずしも一致させておく必要はなく、中間的な位置としてもよい。場合によって、オーバーラップ領域が非通過領域N2よりも大きくてもよい。
<Other examples>
In the first and second embodiments, the position and width of the overlap region in the apparatus longitudinal direction and the non-passing region N2 are made to coincide with each other. In some cases, the overlap region may be larger than the non-passing region N2.
また、最大幅サイズと小幅サイズの二種類の記録材を加熱する場合を例にとって説明したが、幅サイズが3種類以上の記録材を加熱する場合にも適用できる。その場合には、最大幅サイズより小さいサイズの記録材のうち、もっとも使用頻度の高い記録材の非通過領域に合わせてもよいし、最小幅サイズのものに合わせてもよい。場合によっては、最大幅サイズと最小幅サイズの中間的な位置に合わせてもよい。 Further, the case where two types of recording materials of the maximum width size and the small width size are heated has been described as an example, but the present invention can also be applied to the case where recording materials having three or more width sizes are heated. In that case, among the recording materials having a size smaller than the maximum width size, the recording material may be matched with the non-passing area of the recording material that is most frequently used, or may be matched with the minimum width size. In some cases, it may be adjusted to an intermediate position between the maximum width size and the minimum width size.
また、上記各実施例では、記録材を中央基準で搬送する場合について説明したが、本発明は、記録材を圧接ニップ部の通過方向に対して直交方向の一方の端部を基準にして通紙するような片側基準で搬送する場合についても当然適用可能である。その場合には、小幅サイズの記録材が通過しない非通過領域は、片側のみとなるので、加圧ローラの芯軸部に接合される放熱部のオーバーラップ領域は片側にのみ設ければよい。 In each of the above embodiments, the case where the recording material is conveyed with the center reference has been described. However, in the present invention, the recording material is passed with reference to one end portion in the direction orthogonal to the passing direction of the press-contact nip portion. Of course, the present invention can also be applied to a case where the paper is conveyed on a one-side basis such as paper. In that case, the non-passing area through which the recording material of a small width does not pass is only on one side, so the overlap area of the heat radiating part joined to the core shaft part of the pressure roller need only be provided on one side.
さらに、上記各実施例では、熱源がセラミックヒータのフィルム加熱機構を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではない。たとえば、熱源としてハロゲンヒータ方式の加熱定着装置、あるいは誘導加熱タイプの加熱定着装置についても適用可能である。 Further, in each of the above-described embodiments, the case where the film heating mechanism of the ceramic heater is applied as the heat source has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, a halogen heater type heat fixing device or an induction heating type heat fixing device can also be applied as a heat source.
また、本発明の加熱装置は、実施例1,2に記載の加熱定着装置に限らず、画像が形成された記録材を加熱して光沢を付与するような光沢付与器、あるいは、画像とは関係なく、被加熱材を圧接ニップ部を通して加熱するような装置に広く適用することができる。 In addition, the heating device of the present invention is not limited to the heat fixing device described in the first and second embodiments, but is a gloss applicator that heats a recording material on which an image is formed to give gloss, or an image. Regardless, the present invention can be widely applied to an apparatus that heats a material to be heated through a pressure nip portion.
20 フィルム加熱機構
21 定着フィルム
22 ヒータ
23 ステー
24 発熱体
24A 発熱領域
24A 発熱体長手領域
24e 長手領域端部
25 基板
26 検温素子
27,28 給電用電極
30 加圧ローラ
31 芯軸部
32 弾性部
32e 長手方向端部
33 端部フランジ部材(放熱部)
230 加圧ローラ
233 端部フランジ部材
234 円筒部
235 放熱つば部
400 加圧ローラ
401 芯軸部
402 弾性部
403 端部フランジ部材
500 加圧ローラ
501 芯軸部
502 弾性部
A 接合領域
A0 長手位置
B 端部露出領域
C 幅
L1 長手幅(基板25)
L2 長手幅(発熱体24)
L3 長手幅(弾性体)
N 圧接ニップ部
N0 最大幅サイズ通過領域
N1 小幅サイズ通過領域
N2 非通過領域
P 記録材
P0 記録材(最大幅)
P1 記録材(小幅)
R0 最大幅サイズ通過領域
X 中央基準線
DESCRIPTION OF
230
400
500
A Bonding area A0 Longitudinal position B End exposed area C Width L1 Longitudinal width (substrate 25)
L2 Longitudinal width (heating element 24)
L3 Longitudinal width (elastic body)
N Pressure nip N0 Maximum width size passing area N1 Small width passing area N2 Non-passing area P Recording material P0 Recording material (maximum width)
P1 recording material (small width)
R0 Maximum width size passage area X Center reference line
Claims (5)
前記加圧手段は、円筒状の芯軸部と、該芯軸部の外面に積層されたゴム状弾性を有する弾性部と、前記芯軸部の軸端部に接合される放熱部とを備え、
前記芯軸部に接合される放熱部は、前記圧接ニップ部を最大幅サイズの被加熱材が通過する最大幅サイズ通過領域の通過方向と直交する方向の端部から最大幅サイズ通過領域の内側部分に一部重なる領域と、弾性部の外側の空間に露出する端部露出領域とを有する構成となっていることを特徴とする加熱装置。 In a heating apparatus that includes a heating unit and a pressurizing unit that forms a pressure nip between the heating unit and applies a heat energy by passing the material to be heated through the pressure nip.
The pressurizing means includes a cylindrical core shaft portion, an elastic portion having rubber-like elasticity laminated on an outer surface of the core shaft portion, and a heat radiating portion joined to a shaft end portion of the core shaft portion. ,
The heat dissipating part joined to the core shaft part is inside the maximum width size passage region from the end in the direction orthogonal to the passage direction of the maximum width size passage region through which the heated material of the maximum width size passes through the pressure nip portion. A heating apparatus comprising: a region partially overlapping a portion; and an end exposed region exposed to a space outside the elastic portion.
前記ヒータは、基板と、該基板上に圧接ニップ部に沿って設けられる発熱体とを備え、
前記加熱手段の発熱領域は発熱体の被加熱材の通過方向と直交する方向の発熱体長手領域であり、前記加圧部材の放熱部の最大幅サイズ通過領域の内側部分と一部重なる領域は、発熱体長手領域の内側に位置する領域である請求項2に記載の加熱装置。 The heating means has a flexible sleeve and a heater that contacts the flexible sleeve, and the pressurizing means forms a pressure nip portion with the heater via the flexible sleeve. ,
The heater includes a substrate and a heating element provided on the substrate along the pressure nip portion,
The heating area of the heating means is a heating element longitudinal area in a direction perpendicular to the passing direction of the heating target material of the heating element, and the area partially overlapping with the inner part of the maximum width size passing area of the heat radiating portion of the pressing member is The heating device according to claim 2, wherein the heating device is a region located inside the heating element longitudinal region.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9618887B2 (en) | 2015-01-30 | 2017-04-11 | Ricoh Company, Ltd. | Fixing device and image forming apparatus |
US9618886B2 (en) | 2014-12-26 | 2017-04-11 | Ricoh Company, Ltd. | NIP formation assembly, fixing device, and image forming apparatus |
CN114063417A (en) * | 2020-08-05 | 2022-02-18 | 佳能株式会社 | Heating device and image forming apparatus |
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2008
- 2008-05-09 JP JP2008123677A patent/JP2009271434A/en not_active Withdrawn
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