JP2010008710A - Image heating device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プリンタや複写機等の画像形成装置に用いられる加熱定着装置や、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適用される像加熱装置及びこれを用いた画像形成装置に関する。 The present invention relates to a heat fixing device used in an image forming apparatus such as a printer or a copying machine, an image heating device applied to a gloss applicator for giving gloss to a recording material on which an image is recorded, and an image using the same. The present invention relates to a forming apparatus.
レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に使用される定着装置として、記録材に形成された未定着画像を加熱溶融し、記録材上に定着させる熱定着装置が一般的に使用されている。 As a fixing device used in an image forming apparatus such as a laser beam printer or a facsimile, a heat fixing device that heats and melts an unfixed image formed on a recording material and fixes the image on the recording material is generally used.
このような熱定着装置は、電子写真プロセスなどの画像形成手段により記録材上に形成された未定着画像(トナー像)を記録材上に定着させるものであり、ハロゲンヒータを熱源とする熱ローラ式の熱定着装置が広く用いられてきた。 Such a heat fixing device fixes an unfixed image (toner image) formed on a recording material by image forming means such as an electrophotographic process on the recording material, and a heat roller using a halogen heater as a heat source. Type heat fixing devices have been widely used.
近年では、これに代わり、セラミックスヒータを熱源とするフィルム加熱方式(例えば特許文献1、2参照)、及び励磁コイルの発生する磁場よりフィルムに渦電流を発生させることによってフィルム自体を発熱させる誘導加熱方式(IHF)が用いられている。 In recent years, instead of this, a film heating method using a ceramic heater as a heat source (see, for example, Patent Documents 1 and 2), and induction heating that generates heat by generating an eddy current in the film from a magnetic field generated by an exciting coil. The method (IHF) is used.
フィルム加熱方式は、昇温の速い低熱容量の加熱体や薄膜のフィルムを使用できること、及び定着ニップ近傍にて直接加熱するために、省電力、クイックスタートであるという特徴がある。 The film heating method is characterized in that it can use a heating element or a thin film having a low heat capacity with a high temperature rise, and it is power saving and quick start because it is directly heated in the vicinity of the fixing nip.
ここでセラミックスヒータを熱源とするフィルム加熱方式について説明する。
このフィルム加熱方式の熱定着装置は、記録材の搬送方向に対して直交して延びる加熱体としてのヒータと、このヒータに接触摺動する回転移動可能な可撓性スリーブとしての定着フィルムを備えている。また、定着フィルムを介してヒータとの間にニップ部を形成する加圧部材としての加圧ローラと、定着フィルムの端部を支持しかつ接触する端部支持部材を備えている。
そして、ニップ部で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ定着フィルムを介して記録材上の画像を加熱定着するようになっている。
This film-heating-type thermal fixing device includes a heater as a heating body that extends perpendicular to the conveyance direction of the recording material, and a fixing film as a rotationally movable flexible sleeve that contacts and slides on the heater. ing. In addition, a pressure roller as a pressure member that forms a nip portion with the heater via the fixing film, and an end support member that supports and contacts the end of the fixing film are provided.
The image on the recording material is heated and fixed through the fixing film while the recording material carrying the image is nipped and conveyed at the nip portion.
ところで、前述のような特徴を有するフィルム加熱方式には、以下のような課題がある。
通常、定着装置において通紙される最大幅の記録材においても記録材端部まで十分な定着性が得られるように、加熱源たるヒータの発熱体の長さは、最大幅の記録材以上の長さとしている。そのため、通紙する記録材の幅が最大幅よりも小さい紙を通紙すると、発熱域でかつ、記録材が通過しない領域が発生する。この記録材が通過しない領域では、ヒータによって発熱した熱が記録材によって奪われないために、このような非通紙部の温度は高い温度となってしまう。そのため、高耐熱の部材を用いることが必要となる。
Incidentally, the film heating method having the above-described features has the following problems.
Normally, the length of the heating element of the heater as the heating source is equal to or greater than that of the maximum width recording material so that sufficient fixing properties can be obtained up to the recording material edge even in the maximum width recording material passed through the fixing device. It is a length. For this reason, when a sheet having a width of the recording material to be passed is smaller than the maximum width, a region where the recording material does not pass is generated. In the area where the recording material does not pass, the heat generated by the heater is not taken away by the recording material, and thus the temperature of the non-sheet passing portion becomes high. Therefore, it is necessary to use a highly heat-resistant member.
また、非通紙部の温度が高い温度に上昇することを防止するためには、記録材の通紙間隔を広げて、通紙部と非通紙部との部材の温度差を緩和させることが必要となる。しかし、通紙間隔が広がる分だけ、通紙枚数が減り、生産性を低下させることになる。 Also, in order to prevent the temperature of the non-sheet passing portion from rising to a high temperature, the temperature difference between the members of the sheet passing portion and the non-sheet passing portion is reduced by widening the sheet passing interval of the recording material. Is required. However, the number of sheets to be passed is reduced by the amount that the paper passing interval is widened, and productivity is lowered.
特に、プロセススピードを速くし、高速化を求めていく際には、定着に必要な熱量を紙に与えるために、より高い温度を与える必要がある。このため、非通紙部の温度も高い温度となりやすく、非通紙部の温度の低減は、高速化を行う上での大きな課題となっている。 In particular, when increasing the process speed and demanding a higher speed, it is necessary to apply a higher temperature in order to give the paper the amount of heat necessary for fixing. For this reason, the temperature of the non-sheet-passing portion is likely to be high, and the reduction of the temperature of the non-sheet-passing portion is a big problem in increasing the speed.
本発明の目的は、小サイズ記録材の非通過領域における温度上昇が生じにくい構成の像加熱装置及び画像形成装置を提供し、小サイズ記録材の生産性を高め、さらに、高速化を図ることにある。 An object of the present invention is to provide an image heating apparatus and an image forming apparatus having a configuration in which a temperature rise in a non-passage region of a small size recording material is unlikely to occur, and to improve the productivity of the small size recording material and further increase the speed. It is in.
上記目的を達成するため、本出願に係る第1の発明は、記録材の搬送方向に対して直交して延びる加熱体と、該加熱体に接触摺動する回転移動可能な可撓性スリーブと、該可撓性スリーブを介して加熱体との間にニップ部を形成する加圧部材と、前記可撓性スリーブの端部を摺動自在に支持する端部支持部材と、該端部支持部材を支持する筺体と、を備え、前記ニップ部で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ前記可撓性スリーブを介して記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、前記端部支持部材を、ベース樹脂材よりも熱伝導率の高い充填材を含む樹脂材料により構成し、前記加熱体の長さよりも幅が短い記録材が前記ニップ部を通過する際の非通過領域に蓄積される熱を、前記端部支持部材を介して放熱する構成としたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a first invention according to the present application includes a heating body that extends perpendicular to the conveyance direction of the recording material, and a rotationally movable flexible sleeve that contacts and slides on the heating body. A pressure member that forms a nip portion with the heating element via the flexible sleeve, an end support member that slidably supports an end of the flexible sleeve, and the end support An image heating apparatus that heats an image on the recording material via the flexible sleeve while nipping and conveying the recording material carrying the image at the nip portion. The member is made of a resin material including a filler having a higher thermal conductivity than the base resin material, and a recording material having a width shorter than the length of the heating body is accumulated in a non-passing area when passing through the nip portion. Heat to be dissipated through the end support member. And butterflies.
本出願に係る第2の発明は、記録材の搬送方向に対して直交して延びる加熱体と、該加熱体に接触摺動する回転移動可能な可撓性スリーブと、該可撓性スリーブを介して加熱体との間にニップ部を形成する加圧部材と、前記可撓性スリーブの端部を摺動自在に支持する端部支持部材と、該端部支持部材を支持する筺体と、を備え、前記ニップ部で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ前記可撓性スリーブを介して記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、前記端部支持部材を金属材料により構成し、前記加熱体の長さよりも幅が短い記録材が前記ニップ部を通過する際の非通過領域に蓄積される熱を、前記端部支持部材を介して放熱する構成としたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present application, there is provided a heating body that extends perpendicularly to the conveying direction of the recording material, a flexible sleeve that can rotate and slide in contact with the heating body, and the flexible sleeve. A pressure member that forms a nip portion with the heating body, an end support member that slidably supports an end of the flexible sleeve, and a housing that supports the end support member, An image heating apparatus that heats an image on the recording material via the flexible sleeve while nipping and conveying the recording material carrying the image at the nip portion, wherein the end support member is made of a metal material. The heat accumulated in the non-passage area when the recording material having a width shorter than the length of the heating body passes through the nip portion is radiated through the end support member. .
本出願に係る第3の発明は、記録材の搬送方向に対して直交して延びる加熱体と、該加熱体に接触摺動する回転移動可能な可撓性スリーブと、該可撓性スリーブを介して加熱体との間にニップ部を形成する加圧部材と、前記可撓性スリーブの端部を摺動自在に支持する端部支持部材と、該端部支持部材を支持する筺体と、を備え、前記ニップ部で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ前記可撓性スリーブを介して記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、前記端部支持部材をセラミックス材料により構成し、前記加熱体の長さよりも幅が短い記録材が前記ニップ部を通過する際の非通過領域に蓄積される熱を、前記端部支持部材を介して放熱する構成としたことを特徴とする。 According to a third aspect of the present application, there is provided a heating body that extends perpendicularly to the conveying direction of the recording material, a flexible sleeve that can rotate and slide in contact with the heating body, and the flexible sleeve. A pressure member that forms a nip portion with the heating body, an end support member that slidably supports an end of the flexible sleeve, and a housing that supports the end support member, An image heating apparatus that heats an image on a recording material via the flexible sleeve while nipping and conveying the recording material carrying an image at the nip portion, wherein the end support member is made of a ceramic material. The heat accumulated in the non-passage area when the recording material having a width shorter than the length of the heating body passes through the nip portion is radiated through the end support member. .
本出願によれば、可撓性スリーブの端部を摺動自在に支持する端部支持部材の材料として、熱伝導率の高い充填材を含む樹脂材料、金属材料あるいはセラミックス材料のような良熱伝導材を用いた。これにより、小サイズの記録材通過時の非通過領域に蓄積する熱は、可撓性スリーブから端部支持部材を経て、装置の長手端部方向に移動し、非通過領域の熱を容易に系外へと放熱させることができるようになる。この結果、記録材非通過領域の温度上昇を緩和させる効果が発現する。
特に、フランジ部材の材料として金属材料やセラミックス材料を用いれば、樹脂材料に比べ耐熱性に優れるため、より高温条件下でも使用に適する。
また、金属材料は剛性があるため、定着性を高めるために、よりニップ幅を広げようとして加圧力を増加させても、クリープしない。
According to the present application, as a material of the end support member that slidably supports the end of the flexible sleeve, a good heat such as a resin material, a metal material, or a ceramic material including a filler having a high thermal conductivity is used. Conductive material was used. As a result, the heat accumulated in the non-passing area when passing through the small-sized recording material moves from the flexible sleeve to the longitudinal end portion of the apparatus through the end support member, and the heat in the non-passing area is easily obtained. It becomes possible to dissipate heat outside the system. As a result, the effect of alleviating the temperature rise in the recording material non-passing region is exhibited.
In particular, if a metal material or a ceramic material is used as the material of the flange member, it is excellent in heat resistance as compared with a resin material, and thus is suitable for use even at higher temperatures.
Further, since the metal material has rigidity, even if the pressing force is increased to increase the nip width in order to improve the fixing property, the metal material does not creep.
以下に、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on illustrated embodiments.
図2は、本発明の実施例1に係る像加熱装置を構成するフィルム加熱方式の加熱定着装置の概略構成図である。 FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a film heating type heat fixing apparatus constituting the image heating apparatus according to the first embodiment of the present invention.
この加熱定着装置は、電子写真プロセスなどの不図示の画像形成手段により記録材上に形成された未定着画像(トナー像)を記録材上に定着させるもので、画像形成装置の定着部に用いられる。
すなわち、記録材Pの搬送方向に対して直交して延びる加熱体としてのヒータ3と、このヒータ3に接触摺動する回転移動可能な可撓性スリーブとしての無端状の定着フィルム1を備えている。また、定着フィルム1を介してヒータ3との間にニップ部Nを形成する加圧部材としての加圧ローラ4と、定着フィルム1の端部を摺動自在に支持する端部支持部材としてのフランジ部材7を備えている。また、フランジ部材7は、筺体8に支持されている。筺体8は長手端部に筺体壁8aが設けられ、フランジ部材7は、この筺体壁8aに支持されている。
筺体8は、前記ヒータ3、定着フィルム1、フィルムガイド7及び加圧ローラ4を内部に保持している。そして、ニップ部Nで画像を担持する記録材Pを挟持搬送しつつ、定着フィルム1を介して、記録材P上の画像を加熱定着するようになっている。
This heat fixing device fixes an unfixed image (toner image) formed on a recording material by an image forming means (not shown) such as an electrophotographic process on the recording material, and is used for a fixing portion of the image forming device. It is done.
In other words, a
The
すなわち、通紙時においては、加圧ローラ4の駆動により定着フィルム1が従動回転し、記録材Pは、図中a方向に搬送される。記録材Pは、加熱ユニットと加圧ローラ4との間で形成される定着ニップ部Nを通過し、この加圧ローラ4の駆動によって狭持搬送される。 That is, when the paper is passed, the fixing film 1 is driven to rotate by driving the pressure roller 4, and the recording material P is conveyed in the direction a in the figure. The recording material P passes through a fixing nip N formed between the heating unit and the pressure roller 4, and is nipped and conveyed by driving the pressure roller 4.
このように、定着フィルム1の内面には、ヒータ3を保持し、定着フィルム1の回転を内面から案内する保持部材としてのフィルムガイド7、及び補強用の金属ステー6が設けられ、加熱ユニットを構成している。加熱ユニットと加圧ローラ4との間で形成される定着ニップ部Nにヒータ3を配することで、ニップ部Nは、定着フィルム1を介して直に加熱され、未定着のトナーTによるトナー画像を保持する記録材Pを加熱、加圧して定着画像が得られる。
As described above, the inner surface of the fixing film 1 is provided with the
本実施例1では、記録材の最大通紙幅をA4サイズとする。
この定着装置は、耐熱性の定着フィルム1としてエンドレスベルト状、若しくは円筒状のものが用いられる。定着フィルム1の周長の少なくとも一部は、常にテンションフリーとし(テンションが加わらない状態)、定着フィルム1は加圧ローラ4の回転駆動力で回転駆動するようになっている。また、定着フィルム1は、ヒータ3を含むフィルムガイド2に周長に余裕を持った状態で外嵌している。
In the first embodiment, the maximum sheet passing width of the recording material is set to A4 size.
In this fixing device, an endless belt-shaped or cylindrical one is used as the heat-resistant fixing film 1. At least a part of the peripheral length of the fixing film 1 is always tension-free (in a state where no tension is applied), and the fixing film 1 is rotated by the rotational driving force of the pressure roller 4. In addition, the fixing film 1 is externally fitted to the film guide 2 including the
定着フィルム1としては、離型性を有するフッ素樹脂層のみの単層フィルム、耐熱性を有するベース層と、離型層としてのフッ素樹脂層よりなる複合層フィルム等が用いられる。また、ベース層と離型層との間にゴム層を有するゴムフィルム等も用いられる。単層フィルムは、膜厚100μm以下20μm以上の、PTFE、PFA、FEP等の離型性を有するフッ素樹脂からなる。 As the fixing film 1, a single-layer film having only a releasable fluororesin layer, a composite layer film composed of a heat-resistant base layer and a fluororesin layer as a release layer, or the like is used. A rubber film having a rubber layer between the base layer and the release layer is also used. The single-layer film is made of a fluororesin having a film thickness of 100 μm or less and 20 μm or more and having releasability such as PTFE, PFA, FEP.
複合層フィルムは、耐熱性を有するベース層として、ポリイミド、ポリアミドイミド、PEEK、PES,PPSなどのフィルム、もしくはSUS、ニッケル合金などの金属素管が用いられる。この外周表面に離型層として、PTFE、PFA、FEP等のフッ素樹
脂層をコーティングしたもの、もしくはプライマーを介してチューブ状のPFA、FEPなどのフッ素樹脂を被覆したものを用いる。また、ゴムフィルムは、複合層フィルムで用いるベース層と離型層の間に、更に厚さ50μm以上500μm以下程度の膜厚のシリコーンゴムなどよりなる弾性層を有する。
In the composite layer film, a film such as polyimide, polyamideimide, PEEK, PES, or PPS, or a metal element tube such as SUS or nickel alloy is used as a base layer having heat resistance. As the release layer, a coating layer of a fluororesin layer such as PTFE, PFA, or FEP or a coating layer of a fluororesin such as a tubular PFA or FEP through a primer is used as the release layer. The rubber film further includes an elastic layer made of silicone rubber having a thickness of about 50 μm to 500 μm between the base layer and the release layer used in the composite layer film.
フィルムガイド2には、LCP(液晶ポリマ)などの耐熱性に優れる材料を用い、ヒータ3を保持し、かつ定着フィルム1の軌跡を規制する役割を果たす。
For the film guide 2, a material having excellent heat resistance such as LCP (liquid crystal polymer) is used to hold the
ヒータ3は、セラミックスヒータである。基板には熱伝導性に優れ、かつ低熱容量であるアルミナ、チッ化アルミなどの材料を用いている。本実施例では、厚み1mmのアルミナを用いた。発熱体として、Ag/Pd、RuO2、TaN2などの電気抵抗材料を厚み約10μmにて幅1〜3mmにスクリーン印刷などにより塗工形成し、その上にガラスやフッ素コートを施している。
The
加圧ローラ4は、ヒータ3との間に定着フィルム1を挟んでニップ部Nを形成し、かつ定着フィルム1を回転駆動させるものである。鉄、アルミなどの芯金と、シリコーンゴムを基とする弾性層と、上述のようなフッ素樹脂よりなる離型層からなる。本実施例では、弾性層は、シリコーンゴムを発泡させ、ローラ表面と芯金との間に断熱性を与えた材料を用いた。加圧ローラ4は、不図示の軸受手段、付勢手段により所定の押圧力にて、定着フィルム1を挟んでヒータ3の表面に圧接させている。
The pressure roller 4 forms a nip N with the fixing film 1 sandwiched between the pressure roller 4 and the rotation of the fixing film 1. It consists of a core metal such as iron or aluminum, an elastic layer based on silicone rubber, and a release layer made of a fluororesin as described above. In this embodiment, the elastic layer is made of a material obtained by foaming silicone rubber and providing heat insulation between the roller surface and the cored bar. The pressure roller 4 is brought into pressure contact with the surface of the
5は、サーミスタである。ヒータ3の定着フィルム1に接する面の反対側の面側に押圧されて当接してあり、サーミスタ5の検知温度によりヒータ3の発熱を制御している。サーミスタ5の位置は、最小通紙幅の記録材の通紙域内に配されており、常に記録材の通過域の温度を制御するようになっている。
5 is a thermistor. The
金属ステー6はフィルムガイド2を支持し、長手方向全体に亘って均等にヒータ3を加圧するための部材である。フィルムガイド2は、剛性があまり強くないため、剛性のある金属ステー6を介して加圧する構成が採られている。材料としては、ジンコート鋼板等が用いられる。
The
端部支持部材としてのフランジ部材7は、定着フィルム1、フィルムガイド2及びステー6を嵌合して支持する。フランジ部材7は、定着装置の筐体8に接触し、嵌め込まれている。これに加圧板金を介して加圧ローラ4に押しつけることで、加熱ユニットの位置を固定している。
A
図3(a)に、フランジ部材の正面図、図3(b)にフランジ部材の側面図を示す。
フランジ部材7は、定着フィルム1の内面に添った筒形状のフィルム規制部7aと、フィルム規制部7aより径方向外方に張り出し筐体8の内壁面に当接するフランジ凸部7bとを備えている。また、筐体8に設けられた溝等に嵌合され筐体壁に保持されるフランジ基部7cを有している。フランジ基部7cの外周には不図示のスリット7dが設けられており、このスリット7bに筐体壁8aの一部が係合している。フィルム規制部7aは、定着フィルム1を内面より保持するのみならず、フィルム摺動時の軌跡を規制する役割を果たしている。
FIG. 3A shows a front view of the flange member, and FIG. 3B shows a side view of the flange member.
The
フランジ部材7の材料は、ベース樹脂材たる樹脂材料に、熱伝導率が高い充填材、いわゆる熱伝導フィラーをドープされてなるものである。熱伝導フィラーの熱伝導率は、少なくともベース樹脂材の熱伝導率よりも高い。これにより、ヒータ3の長さよりも幅が短い記録材Pが、ニップ部Nを通過する際の非通過領域である非通紙部Dに蓄積される熱を、前記フランジ部材7を介して放熱する構成としている。
充填材としての熱伝導フィラーは、10W/(m・K)以上の熱伝導率を有することが好適である。また、その充填量は、10vol%以上とすることが好ましく、フランジ部材7全体として熱伝導率が、0.4W/(m・K)以上であること好適である。
The material of the
The thermal conductive filler as the filler preferably has a thermal conductivity of 10 W / (m · K) or more. The filling amount is preferably 10 vol% or more, and the thermal conductivity of the
本実施例では、ベース樹脂材としてPETが用いられている。
ドープする熱伝導性フィラーとしては、アルミナ、酸化マグネシウム、チッ化アルミ、チッ化ホウ素(BN)などのセラミックス系フィラー、カーボン、グラファイトなどのC系フィラーを用いることができる。また、アルミニウムなどの金属フィラーを用いてもよい。ここで示したような熱伝導性フィラーは、概ね、10W/(m・K)以上の熱伝導率を有している。
In this embodiment, PET is used as the base resin material.
As the thermally conductive filler to be doped, ceramic fillers such as alumina, magnesium oxide, aluminum nitride and boron nitride (BN), and C fillers such as carbon and graphite can be used. A metal filler such as aluminum may be used. The heat conductive filler as shown here generally has a heat conductivity of 10 W / (m · K) or more.
なお、ベース樹脂材としては、従来より用いているPET、PC、POM、ABSなどを用いることができる。また、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、PEEK、PES、PPS、LCP(液晶ポリマー)樹脂、及びこれらの混合樹脂などの耐熱性のよい材料を用いてもよい。 As the base resin material, conventionally used PET, PC, POM, ABS, or the like can be used. Further, a material having good heat resistance such as polyimide, polyamide, polyamideimide, PEEK, PES, PPS, LCP (liquid crystal polymer) resin, and a mixed resin thereof may be used.
表1は、LTRサイズ(紙幅:216mm)を最大記録材幅とする画像形成装置における、非通紙部の温度上昇の実験結果を示している。実験は、プロセススピード:200[mm/sec]、30ppmにて、サーミスタ温度210℃にて温調し、A4サイズ(紙幅:210mm)の普通紙を連続通紙した際の非通紙部Dの温度を測定した。非通紙部Dの温度は、図1記載のLTR端(レターサイズの端部)の位置の加圧ローラ4の温度を測定している。 Table 1 shows the experimental results of the temperature rise of the non-sheet passing portion in the image forming apparatus having the LTR size (paper width: 216 mm) as the maximum recording material width. In the experiment, the process speed was 200 [mm / sec], 30 ppm, the temperature was controlled at a thermistor temperature of 210 ° C., and the non-sheet passing portion D was obtained when A4 size (paper width: 210 mm) plain paper was continuously fed. The temperature was measured. The temperature of the non-sheet passing portion D is measured by the temperature of the pressure roller 4 at the position of the LTR end (letter size end portion) shown in FIG.
また、熱伝導率測定は、ASEM(アメリカ機械学会)1620に基づく、熱拡散率測定
装置にて測定した値を用いている。
The thermal conductivity measurement uses a value measured by a thermal diffusivity measuring device based on ASEM (American Society of Mechanical Engineers) 1620.
<従来例1>
フランジ部材の樹脂材料として、PETを用い、かつ熱伝導フィラーは含まない。熱伝導率は0.24W/(m・K)である。
従来よりフランジ部材の使用されていた材料は、PET、PC、POM、ABSなどの樹脂材料より形成している。これらの熱伝導率は概ね0.1〜0.3W/(m・K)程度であり、定着フィルム1から筐体8への熱の拡散は小さい。
<Conventional example 1>
As the resin material of the flange member, PET is used and no heat conductive filler is included. The thermal conductivity is 0.24 W / (m · K).
The material conventionally used for the flange member is formed from a resin material such as PET, PC, POM, ABS. These thermal conductivities are approximately 0.1 to 0.3 W / (m · K), and the diffusion of heat from the fixing film 1 to the
<比較例1>
フランジ部材の樹脂材料として、ベース樹脂材に、熱伝導フィラーとしてグラファイト5[vol%]添加である。熱伝導率は0.31W/(m・K)である。
<Comparative Example 1>
As a resin material of the flange member, graphite 5 [vol%] is added as a heat conductive filler to the base resin material. The thermal conductivity is 0.31 W / (m · K).
<実施例1−1>
フランジ部材の樹脂材料として、グラファイト10[vol%]添加であり、熱伝導率は0.4W/(m・K)である。
<Example 1-1>
As a resin material for the flange member, graphite 10 [vol%] is added, and the thermal conductivity is 0.4 W / (m · K).
<実施例1−2>
フランジ部材の樹脂材料として、グラファイト50[vol%]添加であり、熱伝導率は1.7W/(m・K)である。
<Example 1-2>
As a resin material for the flange member, graphite 50 [vol%] is added, and the thermal conductivity is 1.7 W / (m · K).
<実施例1−3>
グラファイト80[vol%]添加であり、熱伝導率は4.8W/(m・K)である。
<Example 1-3>
Graphite 80 [vol%] is added, and the thermal conductivity is 4.8 W / (m · K).
<実施例1−4>
BN15[vol%]添加であり、熱伝導率は0.4W/(m・K)である。
<Example 1-4>
BN15 [vol%] is added, and the thermal conductivity is 0.4 W / (m · K).
<実施例1−5>
アルミナ30[vol%]添加であり、熱伝導率は0.8W/(m・K)である。
<Example 1-5>
Alumina 30 [vol%] is added, and the thermal conductivity is 0.8 W / (m · K).
<実施例1−6>
Al50[vol%]添加であり、熱伝導率は2.6W/(m・K)である。
Al50 [vol%] is added, and the thermal conductivity is 2.6 W / (m · K).
上記結果より、従来例のフランジ部材を使用した際には、非通紙部の加圧ローラ温度が著しく上昇する。また、比較例1のフランジ部材では、従来例と、熱伝導率があまり変わらなかった結果、非通紙部の温度はほとんど低減されなかった。 From the above results, when the conventional flange member is used, the pressure roller temperature of the non-sheet passing portion is remarkably increased. Further, in the flange member of Comparative Example 1, the temperature of the non-sheet passing portion was hardly reduced as a result of the fact that the thermal conductivity was not so different from that of the conventional example.
一方、実施例1−1で示すように、10vol%のグラファイトの添加を行うと、非通紙部の温度は約20℃ほど低減させることができた。すなわち、フランジ部材の熱伝導率が0.4W/(m・K)以上であれば、非通紙部の温度を抑制することができることが確認された。 On the other hand, as shown in Example 1-1, when 10 vol% graphite was added, the temperature of the non-sheet passing portion could be reduced by about 20 ° C. That is, it was confirmed that if the thermal conductivity of the flange member is 0.4 W / (m · K) or more, the temperature of the non-sheet passing portion can be suppressed.
実施例1−4、1−5、1−6は、セラミックス、及び金属フィラーを添加した場合であるが、こちらも同様に0.4W/(m・K)以上の熱伝導率を有することで、非通紙部
の温度を低減することができることが確認された。
Examples 1-4, 1-5, and 1-6 are cases where ceramics and a metal filler are added, but this also has a thermal conductivity of 0.4 W / (m · K) or more in the same manner. It was confirmed that the temperature of the non-sheet passing portion can be reduced.
表1に示す結果において、フランジ部材の熱伝導率が高いほど、非通紙部の温度がより低くなっている。 In the results shown in Table 1, the higher the thermal conductivity of the flange member, the lower the temperature of the non-sheet passing portion.
図1を用い、このことについて説明する。
非通紙部において、ヒータ3による発熱により暖められた定着フィルム1の熱は、C2で示される経路に沿って、定着フィルム1の端部方向へと伝導し、熱伝導が高いフランジ部材7に与えられる。フランジ部材7の熱伝導が大きくなることにより、フランジ部材7に接する定着フィルム1の熱は、フランジ部材7を通じて熱伝導によって筐体8へと逃がされる。それとともに、外部に露出するフランジ基部7dを通じて、輻射C0によっても熱が放散されるようになる。これにより、非通紙部Bにおいて、ヒータ3による発熱により暖められた定着フィルム1の熱は容易に系外に放熱される。
This will be described with reference to FIG.
In the non-sheet passing portion, the heat of the fixing film 1 heated by the heat generated by the
また、非通紙部Bのおけるヒータ3の過熱については、定着フィルム1を経てフランジ部材7へ移動する先述の経路C1で以って放熱されるとともに、熱伝導の高いセラミックスのヒータ基板31を熱伝導で移動する。その後、ヒータ3を保持するフィルムガイド2
を経てフランジ部材7に移動する経路C2によっても放熱され、最終的に熱伝導が大きいフランジ部材7より像加熱装置の系外へと放熱される。
Further, overheating of the
Then, the heat is also radiated by the path C2 that moves to the
以上のようにして、フランジ部材7の熱伝導率が高いほど、非通紙部Bの過熱領域から筐体8までの熱移動が容易になり、より系外へと放熱するようになるため、非通紙部Bの温度が低減される。
As described above, the higher the thermal conductivity of the
熱伝導フィラーを、少なくとも10vol%程度導入することで、0.4W/(m・K)以上の熱伝導率が得られ、これらを用いれば、本発明の目的たる非通紙部Bの過熱を抑制する効果が発現する。このため、非通紙部Bの温度上昇を緩和させることができる。 By introducing at least about 10 vol% of the heat conductive filler, a thermal conductivity of 0.4 W / (m · K) or more can be obtained, and if these are used, overheating of the non-paper passing portion B, which is the object of the present invention, can be achieved. An inhibitory effect appears. For this reason, the temperature rise of the non-sheet passing portion B can be mitigated.
本実施例2では、実施例1の構成に対し、フランジ部材7に使用する材料が異なる。他の像加熱装置の構成は同様である。
In the second embodiment, the material used for the
本実施例においては、フランジ部材7は、熱伝導率が高い金属材料により構成されている。金属材料は、その熱伝導率が10W/(m・K)を優に超え、熱伝導率が高いアルミニウムでは230W/(m・K)を超える。
In this embodiment, the
なお、実施例1で用いた、ベース樹脂材に対し熱伝導フィラーを添加して熱伝導率を高めた樹脂材料では、その熱伝導率は10W/(m・K)以下程度である。本実施例の方法によれば、より高い熱伝導率を有する部材を使用することができる。 In addition, in the resin material which added the heat conductive filler with respect to the base resin material used in Example 1, and raised the heat conductivity, the heat conductivity is about 10 W / (m * K) or less. According to the method of the present embodiment, a member having higher thermal conductivity can be used.
表2は、本実施例2および従来例のフランジ部材を用いた際の、非通紙部Bの昇温試験の結果である。 Table 2 shows the results of the temperature rise test of the non-sheet passing portion B when the flange members of Example 2 and the conventional example are used.
昇温試験としては、プロセススピード:200mm/sec、30ppmにて、サーミスタ温度210℃にて温調し、普通紙を連続通紙した。これは実施例1の条件と同様である。 As a temperature increase test, the temperature was controlled at a thermistor temperature of 210 ° C. at a process speed of 200 mm / sec and 30 ppm, and plain paper was continuously passed. This is the same as the conditions in the first embodiment.
<従来例1>
フランジ部材の材料には、PETを用い、かつ熱伝導フィラーは含まない。熱伝導率は0.24W/(m・K)である。
<Conventional example 1>
The material of the flange member uses PET and does not include a heat conductive filler. The thermal conductivity is 0.24 W / (m · K).
<実施例2−1>
フランジ部材の材質はステンレス(SUS)であり、熱伝導率は25W/(m・K)である。
<Example 2-1>
The material of the flange member is stainless steel (SUS), and the thermal conductivity is 25 W / (m · K).
<実施例2−2>
フランジ部材の材質はジンコート鋼材であり、熱伝導率は80W/(m・K)である。
<Example 2-2>
The material of the flange member is gin-coated steel, and the thermal conductivity is 80 W / (m · K).
<実施例2−3>
フランジ部材の材質はアルミニウムであり、熱伝導率は240W/(m・K)である。
<Example 2-3>
The material of the flange member is aluminum, and the thermal conductivity is 240 W / (m · K).
本実施例2の実施品2−1の方法では、金属の中では比較的熱伝導率が低いステンレスであっても、実施例1の方法よりもさらに非通紙部昇温を低減できることがわかった。 In the method of Example 2-1 of Example 2, it can be seen that the temperature rise in the non-sheet passing portion can be further reduced as compared with the method of Example 1 even when the stainless steel has a relatively low thermal conductivity. It was.
以上の結果から、金属材料をフランジ部材の材料として使用することで、従来よりも2桁〜3桁ほども高い熱伝導性を与えることができるため、非通紙部昇温は劇的に緩和されることがわかった。なお、フランジ部材の材料として、金属材料を用いることの特徴としては、さらに、樹脂材料に比べ耐熱性に優れるために、より高温条件下でも使用に適する。 From the above results, by using a metal material as the material of the flange member, it is possible to give a thermal conductivity that is two to three orders of magnitude higher than before, so the temperature rise of the non-sheet passing part is dramatically mitigated. I found out that In addition, as a feature of using a metal material as a material of the flange member, it is more suitable for use even under higher temperature conditions because it is more excellent in heat resistance than a resin material.
また、金属材料は剛性があるため、定着性を高めるために、よりニップ幅を広げようとして加圧力を増加させても、クリープしないことなどが挙げられる。さらに、後述するセラミックス材料にてフランジ部材を形成した場合に比べ、安価にして得られることを付記しておく。 In addition, since the metal material is rigid, in order to improve the fixability, even if the applied pressure is increased to increase the nip width, it does not creep. Furthermore, it should be noted that it can be obtained at a lower cost than when the flange member is formed of a ceramic material described later.
本実施例3では、実施例1の構成に対し、フランジ部材の材料として樹脂材料ではなく、セラミックス材を用いている点が異なる。 The third embodiment is different from the first embodiment in that a ceramic material is used instead of a resin material as a material of the flange member.
セラミックス材料は、樹脂に比べ熱伝導率が高く、非通紙部昇温を低減する上で有利である。また、選択する材料によっては、樹脂材料に熱伝導フィラーを付与する実施例1の形態よりも高い熱伝導を有するフランジ材料となる。 The ceramic material has a higher thermal conductivity than the resin, and is advantageous in reducing the temperature rise of the non-sheet passing portion. Further, depending on the material to be selected, the flange material has a higher heat conductivity than that of the first embodiment in which a heat conductive filler is added to the resin material.
セラミックスを用いる本実施例3の場合にも、実施例2と同等の評価を行って、非通紙昇温の低減の評価を行った。 In the case of Example 3 using ceramics, the same evaluation as in Example 2 was performed to evaluate the reduction in the non-sheet-passing temperature rise.
表3にその結果を示す。 Table 3 shows the results.
<従来例1>
フランジ部材の樹脂材料として、PETが用いられ、かつ熱伝導フィラーは含まない。熱伝導率は0.24W/(m・K)である。
<Conventional example 1>
As the resin material of the flange member, PET is used and does not include a heat conductive filler. The thermal conductivity is 0.24 W / (m · K).
<実施品3−1>
フランジ部材のセラミックス材料はアルミナであり、熱伝導率は21W/(m・K)である。
<Product 3-1>
The ceramic material of the flange member is alumina, and the thermal conductivity is 21 W / (m · K).
<実施品2−2>
フランジ部材のセラミックス材料はチッ化ホウ素(BN)であり、熱伝導率は80W/(m・K)である。
<Implemented product 2-2>
The ceramic material of the flange member is boron nitride (BN), and the thermal conductivity is 80 W / (m · K).
<実施品2−3>
フランジ部材のセラミックス材料はチッ化アルミ(AlN)であり、熱伝導率は120W/(m・K)である。
<Practical product 2-3>
The ceramic material of the flange member is aluminum nitride (AlN), and the thermal conductivity is 120 W / (m · K).
以上のように、実施例3のように、フランジ部材7の材料としてセラミックスを使用した場合にも、金属材料を使用する実施例2程度に効果的に非通紙部昇温を緩和することができる。また、セラミックスは通常電気伝導性が悪く、非導電であるという性質がある。
As described above, even when ceramics are used as the material of the
なお、本発明の像加熱装置は、上記実施例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等に広く適用することができる。 The image heating apparatus of the present invention is not limited to the heat fixing apparatus described in the above embodiment, but can be widely applied to a gloss applicator that heats a recording material on which an image is formed to give gloss. it can.
1 定着フィルム(可撓性スリーブ)
2 フィルムガイド(保持部材)
3 ヒータ(加熱体)
4 加圧ローラ(加圧部材)
5 サーミスタ
6 ステー
7 フランジ部材
7a フィルム規制部
7b フランジ凸部、7c フランジ基部、7d スリット
10 筐体
B 非通紙部
N ニップ部
P 記録材
T 未定着トナー
1 Fixing film (flexible sleeve)
2 Film guide (holding member)
3 Heater (Heating body)
4 Pressure roller (Pressure member)
5
Claims (7)
前記端部支持部材を、ベース樹脂材よりも熱伝導率の高い充填材を含む樹脂材料により構成し、前記加熱体の長さよりも幅が短い記録材が前記ニップ部を通過する際の非通過領域に蓄積される熱を、前記端部支持部材を介して放熱する構成としたことを特徴とする像加熱装置。 A heating body that extends perpendicular to the recording material conveyance direction, a rotationally movable flexible sleeve that contacts and slides on the heating body, and a nip portion between the heating body via the flexible sleeve A pressure member, an end support member that slidably supports an end portion of the flexible sleeve, and a housing that supports the end support member, and carries an image at the nip portion. In an image heating apparatus for heating an image on a recording material via the flexible sleeve while sandwiching and conveying the recording material to be
The end support member is made of a resin material including a filler having a higher thermal conductivity than the base resin material, and a recording material having a width shorter than the length of the heating body does not pass when the recording material passes through the nip portion. An image heating apparatus, wherein heat accumulated in a region is radiated through the end support member.
前記端部支持部材を金属材料により構成し、前記加熱体の長さよりも幅が短い記録材が前記ニップ部を通過する際の非通過領域に蓄積される熱を、前記端部支持部材を介して放熱する構成としたことを特徴とする像加熱装置。 A heating body that extends perpendicular to the recording material conveyance direction, a rotationally movable flexible sleeve that contacts and slides on the heating body, and a nip portion between the heating body via the flexible sleeve A pressure member, an end support member that slidably supports an end portion of the flexible sleeve, and a housing that supports the end support member, and carries an image at the nip portion. In an image heating apparatus for heating an image on a recording material through the flexible sleeve while sandwiching and conveying the recording material to be
The end support member is made of a metal material, and heat accumulated in a non-passing area when a recording material having a width shorter than the length of the heating body passes through the nip portion is passed through the end support member. An image heating device characterized in that it is configured to dissipate heat.
前記端部支持部材をセラミックス材料により構成し、前記加熱体の長さよりも幅が短い記録材が前記ニップ部を通過する際の非通過領域に蓄積される熱を、前記端部支持部材を介して放熱する構成としたことを特徴とする像加熱装置。 A heating body that extends perpendicular to the recording material conveyance direction, a rotationally movable flexible sleeve that contacts and slides on the heating body, and a nip portion between the heating body via the flexible sleeve A pressure member, an end support member that slidably supports an end portion of the flexible sleeve, and a housing that supports the end support member, and carries an image at the nip portion. In an image heating apparatus for heating an image on a recording material via the flexible sleeve while sandwiching and conveying the recording material to be
The end support member is made of a ceramic material, and heat accumulated in a non-passage area when a recording material having a width shorter than the length of the heating body passes through the nip portion is passed through the end support member. An image heating device characterized in that it is configured to dissipate heat.
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