JP2011053413A - Heating device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像の加熱定着のための記録材の加熱装置に関する。 The present invention relates to a recording material heating apparatus for heat fixing an image.
より詳しくは、耐熱性の定着フィルムを介して記録材に熱エネルギーを付与して画像の加熱定着を行なうフィルム加熱方式の加熱装置、及び該加熱装置を備えた画像形成装置に関する。 More specifically, the present invention relates to a film heating type heating device that applies heat energy to a recording material via a heat-resistant fixing film to heat and fix an image, and an image forming apparatus including the heating device.
従来、電子写真装置・静電記録装置等の画像形成装置において、転写方式或は直接方式の適宜の作像プロセスにより転写材・感光紙・静電記録紙等の記録材に形成担持させた目的の画像情報の未定着トナー画像を加熱定着するための加熱装置としては、所定の温度に維持された加熱ローラと、弾性層を有して該加熱ローラに圧接する加圧ローラとによって記録材を挟持搬送しつつ加熱する熱ローラ方式の装置が多用されている。 Conventionally, in an image forming apparatus such as an electrophotographic apparatus or an electrostatic recording apparatus, it is formed and supported on a recording material such as a transfer material, a photosensitive paper or an electrostatic recording paper by an appropriate image forming process of a transfer method or a direct method. As a heating device for heating and fixing an unfixed toner image of the image information, a recording material is formed by a heating roller maintained at a predetermined temperature and a pressure roller having an elastic layer and being in pressure contact with the heating roller. A heat roller type apparatus that heats while nipping and conveying is widely used.
その他、フラッシュ加熱方式、オープン加熱方式、熱板加熱方式、ベルト加熱方式、高周波加熱方式等、種々の方式・構成のものが知られている。 In addition, various systems and configurations such as a flash heating system, an open heating system, a hot plate heating system, a belt heating system, and a high frequency heating system are known.
図7にフィルム加熱方式の加熱装置の要部の横断面構成模型図を示した。 FIG. 7 shows a cross-sectional configuration model view of the main part of a film heating type heating apparatus.
1は低熱容量の加熱体(ヒータ)であり、剛性・高耐熱性・断熱性を有する加熱体支持部材(ステー)2に固定支持させてある。3はポリイミドやステンレス等の薄肉の耐熱性フィルム(定着フィルム)である。4は加圧部材としての弾性加圧ローラである。加熱体1と加圧ローラ4は定着フィルム3を挟んで所定の圧接力で圧接させて、定着フィルム3と加圧ローラ4の間に所定幅の定着ニップ部Naを、加熱体1と定着フィルム3の間に所定幅の加熱ニップ部Nbを、それぞれ形成させてある。定着フィルム3は加圧ローラ4の回転駆動力或は他の駆動部材により矢示の方向に加熱体1の面に密着・摺動しながら加熱ニップ部Nbを移動通過する。
定着フィルム3が移動駆動され、また加熱体1が所定の温度に立ち上がって温調された状態において、定着ニップ部Naの定着フィルム3と加圧ローラ4との間に未定着トナー画像Taを担持させた記録材Pをトナー画像担持面側を定着フィルム3側にして導入することで、記録材Pは定着ニップ部Naにおいて定着フィルム3と一緒に移動通過していく。
In a state where the
その定着ニップ部移動通過過程において加熱体1の熱が定着フィルム3を介して記録材Pに付与されてトナー画像が記録材P面に加熱定着される。定着ニップ部Naを通過した記録材Pは定着フィルム3の面から分離されて搬送される。Tbは熱定着したトナー画像である。
In the process of passing through the fixing nip portion, the heat of the
加熱体1は定着ニップ部Naにおいて定着フィルム3の移動方向に直交する方向(図面に垂直方向)を長手とする全体に低熱容量の線状加熱体であり、一般にセラミックヒータが用いられる。該ヒータ1は、耐熱性・絶縁性・低熱容量・高熱伝導性の窒化アルミ等のセラミック基板(ヒータ基板)11と、該基板の表面に基板長手に沿って線状或は細帯状に形成具備させた通電発熱する発熱体12を基本構成とするものである。13はヒータ基板11の発熱体形成面を被覆させた耐熱ガラス等のヒータ裏面保護層である。14はヒータ基板11の裏面側に接触させて具備させた温度検知素子、例えばサーミスタである。15はヒータ基板11の定着フィルム接触摺動面を被覆させた耐熱ガラス等のヒータ表面保護層であり、定着フィルム3との摩擦力を低減する働きも併せ持つ。加熱体1の定着フィルム3移動方向の幅Wcは、一般的に定着ニップ部幅Waより広く設定されている。
The
発熱体12の長手両端部の不図示の給電電極間に不図示の給電回路から電力が供給されて発熱体12が発熱し、その発熱により全体的に低熱容量の加熱体1が迅速に昇温する。この加熱体1の昇温が基板11の裏面側に接触させた温度検知素子14で検知され、その温度検知情報が不図示の制御系に入力する。制御系はその入力する温度検知情報に基づいて発熱体12に対する供給電力を、加熱体温度もしくは定着ニップ部温度等が所定の一定温度に維持管理されるように制御する。
Power is supplied from a power supply circuit (not shown) between power supply electrodes (not shown) at both longitudinal ends of the
このようなフィルム加熱方式の装置は、熱ローラ方式等の他の加熱装置に比べて、加熱体1として低熱容量のものを、定着フィルム3として薄膜の低熱容量のものを用いることができることで、省電力化・ウエイトタイム短縮化(装置電源投入時からプリント出力可能状態になるまでの時間)が可能となり、クイックスタート性があり、また機内昇温を抑えることができる等の利点がある。
Compared to other heating devices such as a heat roller method, such a film heating type device can use a low heat capacity one as the
上記従来例のフィルム加熱方式の加熱装置においては、定着ニップ部Naの定着フィルム移動方向を定着ニップ部幅Waとしたとき、加熱体1の発熱体12は定着ニップ部幅方向に2〜3ヶ所に分割して位置させてあり、温度検知素子14は加熱体基板11の裏面側において定着ニップ部幅Waの中央部付近に配設してある。
In the conventional film heating type heating apparatus, when the fixing film moving direction of the fixing nip Na is the fixing nip width Wa, the
定着ニップ部幅Wa内での加熱体1の温度分布は発熱体12が位置している部分が最も高温度部となり、この従来装置においては、発熱体12は定着ニップ部幅Waの中央部から数mm離れた所2ヶ所に位置しているため、定着ニップ部幅Wa内での加熱体1の温度分布は図7中のグラフのように発熱体12の中央部2ヶ所が高温度部となり、そこから定着ニップ部Naの記録材入口側(ニップ入口)、記録材出口側(ニップ出口)に向かって温度低下する。
The temperature distribution of the
温度検知素子14は定着ニップ部幅Wa中央位置付近の温度を検知しており、その温度情報を制御系に入力する。制御系はその入力温度情報を基に定着ニップ部幅Wa内の中央部の温度が未定着トナー画像を適切に加熱定着させるための所定の一定制御温度T0(例えば190℃)に温調維持されるように発熱体12に対する供給電力を制御している。
The
定着フィルム3は耐熱性、熱可塑性を有するPTFE、PFA、FEP等の単層フィルム、或はポリイミド、ポリアミドイミド、PEEK、PES、PPS等を基層としたフィルム外周表面にPTFE、PFA、FEP等をコーティングした複合層フィルムで構成されものもあるが、より熱伝導率の高いステンレス・アルミ・ニッケル等の金属材料を基層とするものがある。しかし、金属のように剛性が高いものを定着フィルム3に使用すると加熱ニップ部Nbの両端がヒータ表面保護層15から離れてしまい、加熱ニップ部幅Wbが定着ニップ部幅Waより狭くなる現象が発生する。
The
定着フィルム3はヒータ表面保護層15と接触する加熱ニップ部Nbでのみ加熱される。よって加熱ニップ部幅Wbが狭くなることによって定着フィルム3への移動熱量が減少してしまい、定着フィルム3に熱伝導率の高い金属材料を使用する利点が薄れてしまうという課題があった。また、加熱体1の加熱ニップ部Nbより記録材入口側や出口側を加熱することは、定着フィルム3の温度を上昇させることにはつながらず、消費電力の上昇及びウエイトタイム増加につながってしまう。
The
印刷速度向上のため、定着フィルム3の回転速度を上昇させると未定着トナーTaの定着ニップ部Na内滞在時間が短くなり、トナーの温度が適正温度まで上昇できず、定着性を確保できなくなる。そこで、発熱体12を適切な位置に配置して、より効率良く多くの熱を定着フィルム3へ伝えることが必要となる。
If the rotation speed of the
また、加熱体1の昇温時には基板11に高温部と低温部の温度むらが発生し、温度差が生ずるので、熱応力が発生する。しかも、この基板11の一面に記録材Pを通紙すると、その基板11の通紙部の温度が一時的に大きく低下するので、この低温部と他の高温部との差がさらに増大して熱応力がさらに増大するので、その繰返しにより基板11自体に反りやクラックが発生する場合があり、これらは基板11の幅方向長さが長くなると顕著に表われる傾向にある。
Further, when the temperature of the
そして、この問題を回避するために、アルミナよりも熱伝導性がよく、熱膨張率が小さい窒化アルミニウムや炭化ケイ素などで作成された基板を用いたヒータが開発されている。しかしながら、これらの材質でできた基板11は価格が高く、コスト増大につながってしまう。
In order to avoid this problem, a heater using a substrate made of aluminum nitride, silicon carbide, or the like, which has better thermal conductivity than alumina and has a low thermal expansion coefficient, has been developed. However, the
そこで本発明の目的はフィルム加熱方式の加熱装置について、定着ニップ部幅内の加熱体温度分布を適正状態に保ち、省電力化・ウエイトタイム短縮、及び低コストで熱応力によるヒータ基板割れがおきにくい構造の加熱体を有する加熱装置と該加熱装置を有する高性能で低価格な画像形成装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to maintain a heating body temperature distribution in the fixing nip width in an appropriate state for a heating apparatus of a film heating method, to save power, shorten a wait time, and to crack a heater substrate due to thermal stress at a low cost. An object of the present invention is to provide a heating device having a heating body having a difficult structure and a high-performance and low-cost image forming apparatus having the heating device.
本発明は下記の構成を特徴とする加熱装置及び画像形成装置である。 The present invention is a heating apparatus and an image forming apparatus having the following configurations.
(1)基板に通電により発熱する発熱体と温度検知素子が設けられ、固定支持して配置された加熱体と、この加熱体に摺動移動する定着フィルムと、該定着フィルムを介して加熱体と圧接して定着ニップ部を形成する加圧部材と、を有し、定着ニップ部の定着フィルムと加圧部材の間で未定着像を担持した記録材を挟持搬送して定着フィルムを介した加熱体からの熱により未定着像を記録材に定着する加熱装置において、定着フィルムと加圧ローラの接触部の定着フィルム移動方向幅を定着ニップ部幅Wa、加熱体と定着フィルムの接触部の定着フィルム移動方向幅を加熱ニップ部幅Wbとし、Wa≧Wbのとき、
発熱体中心が加熱ニップ部幅内に配置されていることを特徴とする加熱装置。
(1) A heating element that is provided with a heating element and a temperature detection element that generate heat when energized on the substrate and is fixedly supported, a fixing film that slides on the heating element, and a heating element via the fixing film And a pressure member that forms a fixing nip portion by pressure contact with the recording material carrying an unfixed image between the fixing film and the pressure member of the fixing nip portion, and through the fixing film In a heating device that fixes an unfixed image on a recording material by heat from a heating member, the fixing film moving direction width of the contact portion between the fixing film and the pressure roller is the fixing nip width Wa, and the contact portion between the heating member and the fixing film is The fixing film moving direction width is the heating nip width Wb, and when Wa ≧ Wb,
A heating device characterized in that the center of the heating element is disposed within the width of the heating nip.
(2)基板に通電により発熱する発熱体と温度検知素子が設けられ、固定支持して配置された加熱体と、この加熱体に摺動移動する定着フィルムと、該定着フィルムを介して加熱体と圧接して定着ニップ部を形成する加圧部材と、を有し、定着ニップ部の定着フィルムと加圧部材の間で未定着像を担持した記録材を挟持搬送して定着フィルムを介した加熱体からの熱により未定着像を記録材に定着する加熱装置において、定着フィルムと加圧ローラの接触部の定着フィルム移動方向幅を定着ニップ部幅Wa、加熱体と定着フィルムの接触部の定着フィルム移動方向幅を加熱ニップ部幅Wbとし、Wa≧Wbのとき、
加熱体の定着フィルム移動方向幅を6mm以内にしてあることを特徴とする加熱装置。
(2) A heating element that is provided with a heating element and a temperature detection element that generate heat when energized on the substrate and is fixedly supported, a fixing film that slides on the heating element, and a heating element that passes through the fixing film And a pressure member that forms a fixing nip portion by pressure contact with the recording material carrying an unfixed image between the fixing film and the pressure member of the fixing nip portion, and through the fixing film In a heating device that fixes an unfixed image on a recording material by heat from a heating member, the fixing film moving direction width of the contact portion between the fixing film and the pressure roller is the fixing nip width Wa, and the contact portion between the heating member and the fixing film is The fixing film moving direction width is the heating nip width Wb, and when Wa ≧ Wb,
A heating apparatus characterized in that a fixing film moving direction width of the heating body is within 6 mm.
(3)基板に通電により発熱する発熱体と温度検知素子が設けられ、固定支持して配置された加熱体と、この加熱体に摺動移動する定着フィルムと、該定着フィルムを介して加熱体と圧接して定着ニップ部を形成する加圧部材と、を有し、定着ニップ部の定着フィルムと加圧部材の間で未定着像を担持した記録材を挟持搬送して定着フィルムを介した加熱体からの熱により未定着像を記録材に定着する加熱装置において、定着フィルムと加圧ローラの接触部の定着フィルム移動方向幅を定着ニップ部幅Wa、加熱体と定着フィルムの接触部の定着フィルム移動方向幅を加熱ニップ部幅Wbとし、Wa≧Wbのとき、
定着フィルムの材質がステンレス・アルミ・ニッケルであることを特徴とする請求項1に記載の加熱装置。
(3) A heating element which is provided with a heating element and a temperature detection element that generate heat when energized on the substrate and is fixedly supported, a fixing film that slides on the heating element, and a heating element via the fixing film And a pressure member that forms a fixing nip portion by pressure contact with the recording material carrying an unfixed image between the fixing film and the pressure member of the fixing nip portion, and through the fixing film In a heating device that fixes an unfixed image on a recording material by heat from a heating member, the fixing film moving direction width of the contact portion between the fixing film and the pressure roller is the fixing nip width Wa, and the contact portion between the heating member and the fixing film is The fixing film moving direction width is the heating nip width Wb, and when Wa ≧ Wb,
The heating device according to
(4)基板に通電により発熱する発熱体と温度検知素子が設けられ、固定支持して配置された加熱体と、この加熱体に摺動移動する定着フィルムと、該定着フィルムを介して加熱体と圧接して定着ニップ部を形成する加圧部材と、を有し、定着ニップ部の定着フィルムと加圧部材の間で未定着像を担持した記録材を挟持搬送して定着フィルムを介した加熱体からの熱により未定着像を記録材に定着する加熱装置において、定着フィルムと加圧ローラの接触部の定着フィルム移動方向幅を定着ニップ部幅Wa、加熱体と定着フィルムの接触部の定着フィルム移動方向幅を加熱ニップ部幅Wbとし、Wa≧Wbのとき、
定着フィルムの材質がステンレス・アルミ・ニッケルであることを特徴とする請求項2に記載の加熱装置。
(4) A heating element that is provided with a heating element and a temperature detection element that generate heat when energized on the substrate and is fixedly supported, a fixing film that slides on the heating element, and a heating element that passes through the fixing film And a pressure member that forms a fixing nip portion by pressure contact with the recording material carrying an unfixed image between the fixing film and the pressure member of the fixing nip portion, and through the fixing film In a heating device that fixes an unfixed image on a recording material by heat from a heating member, the fixing film moving direction width of the contact portion between the fixing film and the pressure roller is the fixing nip width Wa, and the contact portion between the heating member and the fixing film is The fixing film moving direction width is the heating nip width Wb, and when Wa ≧ Wb,
The heating apparatus according to
(5)前記(1)乃至(4)の何れか1つに記載の加熱装置を画像加熱定着装置として備えることを特徴とする画像形成装置。 (5) An image forming apparatus comprising the heating device according to any one of (1) to (4) as an image heating fixing device.
(作用)
発熱体中心を加熱ニップ部幅内に配置し、さらに加熱体幅を6mm以内にすることで、定着ニップ部内の加熱体温度分布を適正状態に保ち、省電力化・ウエイトタイム短縮、及び低コストで熱応力による割れがおきにくい構造の加熱体を有する加熱装置と該加熱装置を有する高性能で低価格な画像形成装置を提供することができる。
(Function)
By placing the center of the heating element within the heating nip width and keeping the heating element width within 6 mm, the temperature distribution of the heating element in the fixing nip is kept in an appropriate state, saving power, reducing the wait time, and reducing costs. Thus, it is possible to provide a heating device having a heating body having a structure in which cracking due to thermal stress hardly occurs, and a high-performance and low-cost image forming apparatus having the heating device.
本発明によれば、フィルム加熱方式の加熱装置及び該加熱装置を備えた画像形成装置について、定着ニップ部幅Wb内の加熱体温度分布を適正状態に保ち、省電力化・ウエイトタイム短縮、及び低コストで熱応力による割れがおきにくい構造の加熱体を有する加熱装置と該加熱装置を有する高性能で低価格な画像形成装置を提供することができる。 According to the present invention, for a heating device of a film heating method and an image forming apparatus equipped with the heating device, the heating body temperature distribution in the fixing nip width Wb is maintained in an appropriate state, power saving and weight time reduction, and It is possible to provide a heating device having a heating body with a structure that is less likely to crack due to thermal stress at low cost, and a high-performance and low-cost image forming apparatus having the heating device.
(実施例)
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態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。
(Example)
Exemplary embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. 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. Absent.
〈実施形態例1〉(図1〜図3)
(1)画像形成装置例
図1は画像形成装置例の概略図である。本例の画像形成装置は転写式電子写真プロセス利用のレーザービームプリンタである。
<Embodiment Example 1> (FIGS. 1 to 3)
(1) Example of Image Forming Apparatus FIG. 1 is a schematic diagram of an example of an image forming apparatus. The image forming apparatus of this example is a laser beam printer using a transfer type electrophotographic process.
31は像担持体としての電子写真感光体ドラム(以下、ドラムと略記する)であり、矢示の時計方向に所定のプロセススピード(周速度、画像形成速度)で回転駆動される。
ドラム31は回転過程において帯電手段としての帯電ローラ32により所定の極性・電位に一様に一次帯電処理を受ける。本例はマイナス帯電である。S1は帯電ローラ32に対する帯電バイアス印加電源である。
The
次いで、その一次帯電面に、レーザースキャナLSから出力される、目的の画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して強度変調されたレーザー光による走査露光Lを受けることで露光明部のドラム電位が減衰して、ドラム周面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。 Next, the drum of the exposure light portion is subjected to scanning exposure L by laser light intensity-modulated in accordance with the time-series electric digital pixel signal of the target image information output from the laser scanner LS on the primary charging surface. The potential is attenuated, and an electrostatic latent image corresponding to target image information is formed on the drum peripheral surface.
次いで、その静電潜像が現像手段としての反転現像装置33によりネガ現像剤(マイナス帯電トナー)によりトナー画像として反転現像(ドラム面の露光明部にトナーが付着)される。33aは現像ローラ(または現像スリーブ)である。S2は現像ローラ33aに対する現像バイアス印加電源である。
Next, the electrostatic latent image is reversely developed as a toner image with a negative developer (negatively charged toner) by a
次いで、そのトナー画像が、ドラム31と転写手段としての転写ローラ34との圧接ニップ部である転写部34aにおいて、該転写部34aに不図示の給紙部から所定のタイミングで給送された記録材(転写材)Pの面に順次に転写される。S3は転写ローラ34に対する転写バイアス印加電源である。本例では転写バイアスが印加された転写ローラ34により記録材Pの裏面がトナーの帯電極性(マイナス)とは逆極性であるプラスに帯電されることで、ドラム31面側のマイナス極性のトナー画像が記録材P面側に静電気力で転写される。
Next, in the
転写部34aを通った記録材は除電針35(或は分離チャージャー)により除電され不図示の分離手段との協動でドラム31面から分離され、加熱定着装置37へ搬送導入されてトナー画像の加熱定着処理を受けてプリントとして出力される。あるいは両面プリントモードまたは多重プリントモードの場合には転写部34aへの再給送部へ導入される。
The recording material that has passed through the
記録材分離後のドラム31面はクリーニング装置36により転写残りトナー等の残留付着物の除去を受けて、繰り返して作像に供される。
The surface of the
(2)加熱定着装置37
図2は加熱定着装置37の拡大模型図、図3は定着ニップ部部分の拡大模型図である。
(2)
FIG. 2 is an enlarged model view of the
a)装置37の全体的構成と動作
本例の加熱定着装置37は特許文献1等に開示の所謂テンションレスタイプのフィルム加熱方式の装置である。
a) Overall Configuration and Operation of
1は加熱体であり、記録材Pの搬送方向に直交する方向を長手とする低熱容量の横長の線状加熱体である。加熱体1において、11は記録材Pの搬送方向に直交する方向を長手とする、耐熱性・絶縁性・低熱容量・高熱伝導性のヒータ基板であり、本例は厚さ1mm、幅5.5mm、長さ240mmの窒化アルミ基板である。
定着ニップ部Naの定着フィルム移動方向を定着ニップ部幅Waとしたとき、その定着ニップ部幅Waは本例では8.0mmに設定した。また、加熱ニップ部Nbの定着フィルム移動方向を定着ニップ部幅Wbとしたとき、その加熱ニップ部幅Wbは本例では4.0mmに設定した。 When the fixing film moving direction of the fixing nip Na is the fixing nip width Wa, the fixing nip width Wa is set to 8.0 mm in this example. In addition, when the fixing film moving direction of the heating nip portion Nb is the fixing nip portion width Wb, the heating nip portion width Wb is set to 4.0 mm in this example.
本例においては図4のように、定着ニップ部幅Waにおいて、定着ニップ部幅中心、発熱体中心、温度検知素子14は互いに一致させた構成にして発熱体12及び温度検知素子14をヒータ基板11に設けて加熱体1を構成してある。
In this example, as shown in FIG. 4, in the fixing nip width Wa, the fixing nip width center, the heating element center, and the
円筒状の定着フィルム3は上記のステー2・加熱体1からなるアセンブリにルーズに外嵌させてある。定着フィルム3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50μm以下20μm以上の耐熱性のフィルムを使用できるが、本例ではステンレス製で膜厚は50μm、フィルム外周表面にPFAをコーティングした複合層フィルムを使用した。
The
弾性加圧ローラ4は芯金4aと該芯金に同心一体に形成したシリコンゴム等の離型性のよいゴム弾性層4bを有するもので、芯金4aの両端軸部を回転自由に軸受保持させてある。
The
b)評価
図3中のグラフは定着ニップ部幅における温度分布を示している。温度制御は温度検知素子14であるサーミスタの検知温度で190℃に設定している。この時の加熱体2のヒータ基板11の温度分布は、サーミスタ14部分温度T1・発熱体12部分温度T2、共に190℃(T1=T2=190℃)程度となるように設定した。
b) Evaluation The graph in FIG. 3 shows the temperature distribution in the fixing nip width. The temperature control is set to 190 ° C. at the detection temperature of the thermistor which is the
本例の構成の定着装置と、前述した図7の従来の構成の定着装置、即ち、加熱体1の幅Wcが10mmで、発熱体12は定着ニップ部幅Waの中央部から2mmずつ離れた所に位置させてある構成の定着装置を図1のプリンタに用いて朝一のウエイトタイム(加熱体1ヒートアップ開始からT1・T2が設定温度になるまでの時間)、ウエイトタイム中とその後連続通紙中の消費電力、そしてトナーへの移動熱量の評価を行った。
The fixing device having the configuration of this example and the fixing device having the conventional configuration shown in FIG. 7, that is, the width Wc of the
結果は、従来の構成の定着装置(図7)は本例の構成の定着装置と比較してウエイトタイム短縮と、ウエイトタイム中及び連続通紙中の消費電力低下、トナーへの移動熱量増加の効果が確認された。 As a result, the conventional fixing device (FIG. 7) has a shorter wait time, lower power consumption during the wait time and during continuous paper passage, and an increased amount of heat transferred to the toner compared to the fixing device of this example. The effect was confirmed.
これは、本例のような構成であれば発熱体12が加熱ニップ部Nbに近接しているため、発熱体12で発生した熱が加熱ニップ部Nbの温度を早期に上昇させ、ウエイトタイム短縮につながっているためである。そして、発熱体12で発生した熱が加熱ニップ部Nbへ効率良く移動するため、未定着トナーへの移動熱量が増加している。
This is because the
また、従来の構成の定着装置の場合はヒータ基板11の体積が大きいため、発熱体12で発生した熱によってT1・T2が所定の温度に達するのにウエイトタイム中及び連続通紙中共に時間がかかり、それに伴って消費電力の増加につながっている。
Further, in the case of the fixing device having the conventional configuration, the volume of the
さらに、ヒータ基板11幅Wcの縮小と発熱体12が加熱ニップ部Nbに近接していることにより、記録材Pの通過による定着ニップ部Naの温度低下に対応して発熱体12から発生した熱が加熱ニップ部Nbの温度を早期に上昇させ、定着ニップ部Naの温度を一定に保つための温度調整レスポンスが向上する。そのため、定着ニップ部幅Wa中央部での温度が一定になり、バラツキのない一定レベルの定着性が確保可能となる。
Further, since the
また、記録材Pに対する加熱効率としては、定着ニップ部幅Wa中央部に発熱体12がある方が好ましく、消費電力を少なくできる。
Further, as the heating efficiency for the recording material P, it is preferable that the
上記の効果は加熱体1の幅Wcが狭くなるほどより顕著に表れるが、加熱ニップ部幅Wbより小さくすると定着フィルム3が摺動する際に加熱体1両端の角部がフィルムの内面に接触するため、フィルム内面が削れて定着フィルムの劣化が早まってしまう。そこで本例では加熱ニップ部幅Wb4mmに対して余裕を持って加熱体1の幅Wcを5.5mmに設定した。この余裕の量は一定である必要はなく、加熱体支持部材2や加圧ローラ4、定着フィルム3の形状や材質に応じて適宜調整して良い。
The above-described effect becomes more prominent as the width Wc of the
〈実施形態例2〉(図4〜5)
本例は、前述した図7の従来の構成の定着装置のヒータ基板材質を窒化アルミから材料コストの安いアルミナへ変更した構成A(図4)と実施形態例1の構成の定着装置(図3)のヒータ基板材質を窒化アルミからアルミナへ変更した構成B(図5)の双方でウエイトタイム終了後、記録材Pを連続して通紙させる耐久試験を行なった。他の装置構成は実施形態例1と同様である。
<Embodiment example 2> (FIGS. 4 to 5)
In this example, the fixing substrate (FIG. 4) in which the heater substrate material of the fixing device having the conventional configuration shown in FIG. 7 is changed from aluminum nitride to alumina having a low material cost, and the fixing device (FIG. 3) in the configuration of the first embodiment. The endurance test in which the recording material P is continuously fed after the wait time is finished in both of the configurations B (FIG. 5) in which the heater substrate material is changed from aluminum nitride to alumina. Other apparatus configurations are the same as those in the first embodiment.
この本例の構成の場合、構成Aに取り付けられたアルミナ製ヒータ基板にのみ、一部分にクラックが入っていることが確認された。 In the case of the configuration of this example, it was confirmed that only a portion of the alumina heater substrate attached to the configuration A had cracks.
これは、記録材Pを通紙するとそのヒータ基板11の通紙部の温度が一時的に大きく低下するので、この低温部と他の高温部との差がさらに増大して熱応力がさらに増大し、その繰返しによりヒータ基板11自体にクラックが発生したと考えられる。これらはヒータ基板11の幅方向長さが長くなると、また、ヒータ基板材質の熱膨張係数が大きくなると、さらに同材質の熱伝導率が小さくなると顕著に表われる傾向にあるためである。構成Bの場合、熱膨張係数が大きく、熱伝導率が小さいアルミナへ材質変更することで熱応力が増大するが、ヒータ基板幅Wcが短いために熱応力が緩和され、クラックが入らなかったと考えられる。
This is because, when the recording material P is passed, the temperature of the paper passing portion of the
この本例の構成の場合は、連続通紙時のヒータ基板11にかかる熱応力を減少できるため、よりコストの安い材料を使用することができるようになる。あるいは、同じ材料を使用したままでも、ヒータ基板割れに対する安全マージンを稼ぐことができる。
In the case of the configuration of this example, since the thermal stress applied to the
〈実施形態例3〉(図6)
図6の(a)・(b)・(c)はそれぞれフィルム加熱方式の加熱装置の他の構成形態例を示したものである。
<
(A), (b), and (c) of FIG. 6 each show another configuration example of the heating device of the film heating system.
(a)のものは、ステー2に固定支持させた加熱体1と、駆動ローラ5と、従動ローラ6(テンションローラ)との互いに略並行の3部材間にエンドレスベルト状の定着フィルム3を懸回張設し、加熱体1に対して定着フィルム3を挟ませて加圧ローラ4を圧接させて定着ニップ部Naを形成させたものである。駆動ローラ5を駆動系Mにより矢示の時計方向に回転駆動させることにより、定着フィルム3を加熱体1に密着摺動させながら回転駆動させる。加圧ローラ4は従動回転する。定着ニップ部Naの定着フィルム3と加圧ローラ4との間に記録材Pを導入して挟持搬送させることで未定着トナー画像の加熱定着を行なわせる。
In (a), an endless belt-
(b)のものは、ステー2に固定支持させた加熱体1と、駆動ローラ5との2部材間にエンドレスベルト状の定着フィルム3を懸回張設し、駆動ローラ5の回転駆動で定着フィルム3を回転駆動させる構成としたものである。
For (b), an endless belt-
(c)のものは、定着フィルム3として、エンドレスベルト状のものではなく、ロール巻きにした長尺の有端フィルムを用い、これを繰り出し軸7側から加熱体1を経由させて巻き取り軸8側へ所定の速度で走行させるように構成したものである。
The film (c) is not an endless belt-like film as the fixing
本発明はこのような構成形態のフィルム加熱方式の加熱装置にも適用して前述の実施形態例1乃至2の装置と同様の効果を得ることができることは勿論である。 It goes without saying that the present invention can be applied to the film heating type heating apparatus having such a configuration to obtain the same effects as those of the apparatuses of the first and second embodiments.
本発明の加熱装置は実施例の画像加熱定着装置としてばかりではなく、その他、例えば、画像を担持した記録材を加熱して表面性(つや等)を改質する装置、仮定着処理する装置、シート状物を給紙して乾燥処理・ラミネート処理する等の加熱装置として使用できる。 The heating device of the present invention is not only an image heating and fixing device of the embodiment, but also, for example, a device for heating a recording material carrying an image to improve surface properties (gloss etc.), a device for hypothetical dressing, It can be used as a heating device for feeding a sheet-like material to dry or laminate.
1 加熱体
2 加熱体支持部材
3 定着フィルム
4 加圧ローラ
4a 芯金
4b ゴム弾性層
5 駆動ローラ
6 従動ローラ
7 繰り出し軸
8 巻き取り軸
11 ヒータ基板
12 発熱体
13 表面保護層
14 温度検知素子
15 ヒータ表面保護層
31 電子写真感光体ドラム
32 帯電ローラ
33 反転現像装置
33a 現像ローラ
34 転写ローラ
34a 転写部
35 除電針
36 クリーニング装置
37 加熱定着装置
Na 定着ニップ部
Nb 加熱ニップ部
P 記録材
S1 帯電バイアス印加電源
S2 現像バイアス印加電源
S3 転写バイアス印加電源
Ta 未定着トナー画像
Tb 定着トナー画像
Wa 定着ニップ部幅
Wb 加熱ニップ部幅
Wc ヒータ基板幅
DESCRIPTION OF
Claims (5)
発熱体中心が加熱ニップ部幅内に配置されていることを特徴とする加熱装置。 A heating element that generates heat when energized and a temperature detection element are provided on the substrate, a heating element that is fixedly supported, a fixing film that slides on the heating element, and the heating element that is in pressure contact with the heating element. A pressure member that forms a fixing nip portion, and sandwiches and conveys a recording material carrying an unfixed image between the fixing film and the pressure member in the fixing nip portion, and from a heating body via the fixing film. In a heating device for fixing an unfixed image to a recording material by the heat of the fixing film, the fixing film moving direction width of the contact portion between the fixing film and the pressure roller is the fixing nip width Wa, and the fixing film movement at the contact portion between the heating body and the fixing film When the direction width is the heating nip width Wb and Wa ≧ Wb,
A heating device characterized in that the center of the heating element is disposed within the width of the heating nip.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2009201620A JP2011053413A (en) | 2009-09-01 | 2009-09-01 | Heating device and image forming apparatus |
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JP2015219498A (en) * | 2014-05-21 | 2015-12-07 | キヤノン株式会社 | Image heating device, and image forming apparatus having the image heating device mounted therein |
JP2018028704A (en) * | 2017-11-29 | 2018-02-22 | キヤノン株式会社 | Image heating device |
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- 2009-09-01 JP JP2009201620A patent/JP2011053413A/en active Pending
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