JP4231717B2 - Fixing apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式のプリンタ、ファクシミリ、複写機或いはこれらの少なくとも二つの機能を備えた複合機等として構成される画像形成装置に装着される定着装置に関し、特にその断熱材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
可視像形成のためにトナーを用いる画像形成装置においては、トナー画像を転写紙等の記録材に定着するために定着装置が備えられている。定着装置としては、加熱定着方式、圧力定着方式或いは溶剤定着方式等が従来から知られている。このうちの熱定着方式は、ニップ部において記録材上のトナーに熱と圧力を加えてトナー像を記録材上に定着するものであり、従来から広く採用されている方式である。
【0003】
ニップ部を形成する定着部材を用いた定着装置においては、ウォームアップ時間を短くし、且つ当該定着部材の剛性低下を防止するという2つの要求を同時に満足させなければならない。
【0004】
このような点に関しては、断熱性の高い断熱層を用いることで、剛性の高い部材でありながら実効的な熱容量が小さく、昇温が速く熱エネルギー消費の少ない構成を得ることが可能である。このように断熱層を用いたものとして、芯金外周に断熱層を形成し、外部から輻射、伝熱により加熱するもの(例えば特許文献1);断熱層外周に導電層を配置し、誘導電流又は直接電流により加熱するもの等がある。
【特許文献1】
特開2002−40855号公報
【0005】
断熱性の良い部材として、熱伝導率の低い空気等の気体を内部に含んだ部材が一般的に考慮され、定着装置においては発泡シリコーンゴムがよく使用されている(例えば特許文献2)。
【特許文献2】
特開2000−2056815号公報
【0006】
剛性が高く、変形の小さい断熱材としては、多孔質セラミックス、多孔質樹脂(特許文献3)や中空粒子をバインダーに混合したもの(特許文献4)が挙げられる。
【特許文献3】
特開2002−40855号公報
【特許文献4】
特開2000−275996号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような従来技術に鑑み、より高い断熱性を有する断熱材を備えた定着装置を提供することを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、弾性層を有する定着回転体と、当該定着回転体と圧接してニップを形成する加圧回転体と、前記定着回転体を加熱する加熱手段と、を備え、前記定着回転体と前記加圧回転体との間で用紙を挟圧しトナーを前記用紙に定着する定着装置において、前記加圧回転体が断熱層を備え、当該断熱層が、互いに隣接する中空糸の外周同士が当接する樹脂繊維層と、当該樹脂繊維層を固定するバインダーと、を備え、前記断熱層の、1〜10kg/cm 2 で加圧した場合の熱伝導率が0.08〜0.09W/mKであって、かつ、JIS−Aゴム硬度が60〜90Hsであることによって、解決することができる。
【0009】
上記樹脂繊維層は、上記加圧回転体の芯金に巻き付けられていてもよく、上記中空糸を布状に編んだシートであってもよい。上記中空糸は、断面で見て仕切りを有しているのが好適である。
【0010】
上記中空糸の内部空間が封止され、上記中空糸内の密閉空間にキセノンまたはクリプトンまたはアルゴンまたは二酸化炭素が封入されているのが、好都合である。
【0011】
上記加熱手段が上記定着回転体の内部に設けられたハロゲンヒータであるのが、よい。
【0012】
上記定着回転体は、隣接する中空糸の外周同士が当接する樹脂繊維層を有し、上記加熱手段が、上記樹脂繊維層に対して内部に配置された誘導コイルと、上記樹脂繊維層に対して外周に設けられた導電層と、を備える誘導加熱手段であれば、好ましい。
【0013】
上記加熱手段が上記定着回転体の外部に設けられると共に、上記定着回転体が、隣接する中空糸の外周同士が当接する樹脂繊維層を上記弾性層の内部に備えているのも、好ましい。
【0014】
上記定着回転体が定着ベルトであり、当該定着ベルトを加圧回転体に圧接させてニップを形成するための加圧部材の定着ベルト側に断熱材が配されているのも、また好ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】
一般的に断熱材若しくは断熱層に関して考える場合、材質の点の他に、空気等の断熱気体或いは真空等の空間をいかに多く含むかことができるか、また気体の場合には、対流を起こさない微小な閉空間に収められるかが理想的な断熱材・断熱層のための条件となる。上記発泡シリコーンゴムやスポンジゴムが断熱材の一例であるが、完全な独立気泡の集合体とはならないため、内部で対流が発生してしまい、必ずしも高い断熱性を有さないという問題がある。また、これらの材料は加圧状態では気泡が圧縮され、ソリッドゴムに近い断熱性しか得られないという問題もある。
【0016】
中空粒子を含有させた断熱材では、中空粒子は粒子の壁がゼロと考えても、その充填率が最大でも74%(三次元における均一粒子の最密充填√2π/6)であり、必ずしも高い断熱性は得られない。また、中空粒子を材料中に混練する際、或いは加圧下で使用する際に粒子が破損し、高い断熱性が得られないという問題もある。
【0017】
材質中に解放気泡や密閉気泡を含んだ中実繊維に対して直交して熱流がある場合の熱伝導率については次のような刊行物に記載がある。
【非特許文献1】
伝熱工学資料改訂第3版(昭和51年第2刷発行、発行者:日本機械学会)第264頁
この非特許文献1には、繊維を伝熱方向と直交する方向に並べた場合の理論式が記載され、その式に基づいてポリイミド容積比率と熱伝導率の関係は図1のようになり、比較のため、閉鎖空間を有した中空糸の場合を合わせてプロットする。これより中空糸の熱伝導率の低さが理解されよう。
【0018】
本発明に係る定着装置における断熱材では、隣接する中空糸は折り曲げたり、芯材に巻き付ける(図2)ことによって外周同士が当接するようになる。例えば螺旋状に配置することで、このような態様を得ることができる。複数の中空糸を同方向に向くように並べたり(図3)、積層する(図4)ことで、隣接する中空糸の外周同士が当接する。中空糸の軸線方向に直交する向き(横断面)では、熱伝達の主たる経路となり得る中空糸間の接触面積が小さく、熱伝導が小さい。また微小な閉鎖空間内では対流が生じにくく、対流熱伝達も殆ど生じない。これらの事実によって中空糸を用いることで非常に断熱性に優れた断熱層を得ることができる。既述のように中空粒子での断熱層における閉空間中における空気の体積含有率が74%(閉空間でない空間での空気存在が大きい)であるのに対して、図5から分かるように、中空糸繊維における空気体積含有率は91%(π/2√3)となり、同じ壁厚の場合、中空糸の方がより多くの閉空間を含有することが可能である。
【0019】
上記中空糸が断面で見て有し得る仕切りは、例えば図6で示されるようなものである。仕切りがあることによって、閉空間を小さくし、対流の発生を更に抑えることができ、仕切りの材質、厚みによって圧力がかかっても仕切りの剛性によって変形を小さくすることが可能である。上記固定部材は、図7のように、中空糸間に介在し中空糸同士のずれを阻止するバインダーである場合もあるが、図8のように、隣接する中空糸の集合体の外周を囲み、その集合体に当接する囲繞部材(袋)であってもよい。このような囲繞部材の場合、袋が大気圧で潰されることで繊維が固定され、全体の形状が維持される。特に袋自身の熱伝導が軽視できる比較的厚い断熱層に適している。1〜10kg/cm2で加圧した場合の熱伝導率は0.08〜0.09W/mKである。
【0020】
上記のような断熱材の製造方法における、中空糸を隣接する中空糸の外周同士が当接するように配置する第1の工程と、上記中空糸間にバインダーを充填する第2の工程とは、その順番にしたがう以外に、同時に行うこともできるし、先にバインダーを付着させたプリプレグシートを作製して巻き付けるシートワインディング法、繊維を巻き付けながらバインダーを供給するフィラメントワインディング法とすることもできる。大量生産時にはシートワインディング法が優れている。
【0021】
中空糸の内部空間を大気圧よりも減圧する工程と、中空糸の内部空間を減圧した状態で、上記内部空間を封止する工程と、を更に備える場合、封止は例えば端部熱プレスによる熱溶着にて実施される。
【0022】
円筒形状の外層及びその内周側に位置する内層を有すると共に、それら外層と内層の間に断熱層を有してなる円筒又は円柱部材であって、上記断熱層が、中空糸を、隣接する中空糸の外周同士が当接するように有すると共に、隣接する中空糸の外周同士を離間させる方向に働く外力が加わった場合に、隣接する中空糸の外周同士が当接する状態を維持するように構成された円筒又は円柱の断熱部材であれば、中空糸をしっかりと巻き付けるだけで固定手段としてのバインダー等を必須とせずにすむ。円筒形状の外層及び円柱形状内層を有する円柱部材であって、上記内層が、中空糸を、隣接する中空糸の外周同士が当接するように有すると共に、隣接する中空糸の外周同士を離間させる方向に働く外力が加わった場合に、隣接する中空糸の外周同士が当接する状態を維持する円柱断熱部材も同じである。
【0023】
上記した断熱材若しくは断熱部材を、定着部材、加圧部材、転写定着部材などの加熱部材の少なくともに一部に用いて定着装置や画像形成装置とするのが好適である。ここで転写定着部材とは、感光体や中間転写体から転写されたトナーを加熱した後、用紙に押圧して定着させる部材を意味する。
【0024】
既述した特許文献1に開示された外部加熱方式等では、実際に表層の熱が、加熱が不要な内部や加圧ローラ等に逃げていくため、表層のみ加熱する理論的な計算よりも立ち上がり時間や温度低下からの復帰レスポンス等が遅れる。そのため、表層の下側に断熱層を設ける等、断熱材の利用が好まれる。加圧側に断熱材を用いても定着側の熱を吸収することなく、高速な昇温に寄与できる。定着、加圧ともベルトを内側から固定部材等で押圧する構成も知られているが、この固定部材に断熱層を用いることも有効である。しかしながら、従来よく知られた発泡シリコーンゴムでは、空気を含むため、熱伝導率が低く断熱性がよいが、ニップ内では圧縮され空気含有率が小さくなり、熱伝導率が変わり高くなってしまう。また圧縮変形するので高面圧をかけることができない;変形の繰り返しで経時的に劣化する等の問題がある。更に圧縮により回転半径が変化するので、記録材を一定速度で搬送する駆動ローラとしては不向きであるという欠点がある。従来よく知られた別の断熱材である多孔質セラミックスや多孔質樹脂等では、気孔を均一且つ安定した分布、形状、大きさで形成することが難しく、更に別の断熱材として知られた、耐熱繊維をバインダーで結合し、繊維間に空隙を有した繊維質成形体も、同様に均一且つ安定した成形をすることが難しい。本発明に係る断熱材若しくは断熱部材では、以上のような問題が解消できる。
【0025】
上記した断熱材若しくは断熱部材を断熱層として有する部材であって、高温部への接触加圧を行う断熱押圧部材、上記した断熱材若しくは断熱部材を断熱層として有する回転体であって、室温以上で回転接触加圧を行う断熱押圧部材、更には非使用時には圧力低減若しくは解除を行うようになった押圧部材等が、本発明に係る断熱材若しくは断熱部材の適用として好適である。
【0026】
中空糸を構成する繊維材料としては、ガラスや樹脂が考えられ、特にポリイミド、ポリエステル、ポリアミドイミド、ポリベンゾイミダソール等の吸湿性のものが好ましい。ガラスの熱伝導率は0.55〜0.75W/mKで、樹脂では0.12〜0.25W/mKである。ガラス繊維では変形し難いが、樹脂繊維の場合には壁厚を薄くすることで柔軟性をもたせることができるので、用途に応じて必要な弾性を与えることが可能である。樹脂繊維層全体ではJIS-Aゴム硬度が60〜90Hs程度である。
【0027】
中空糸内の密閉空間は、空気よりも熱伝導率の小さな気体で満たされていれば、好ましい。例えばキセノン(0℃常圧での熱伝導率:0.0052W/mK)、クリプトン(0.0087W/mK)、アルゴン(0.0163W/mK)、二酸化炭素(0.0145W/mK)である(空気の熱伝導率は0.0241W/mK)。そして上記密閉空間は1Pa以下に減圧されていてもよく、0.1Pa以下が望ましい。
【0028】
中空糸の厚みは例えば外径230μm、内径150μm、したがって壁厚は40μm程度のものが想定される。長さは例えば1000mである。このような中空糸は断面で見て仕切りを有していてもよく、その仕切りは厚みを無視できる程度のものである。
【0029】
固定手段としてのバインダーは、例えばシリコーンゴムやシリコーン樹脂からなり、その熱伝導率が0.24W/mkであり、JIS-Aゴム硬度60〜90Hs程度である。バインダーで固定された中空糸の集合体の熱伝導率は、0.08〜0.09W/mKになり、これは1〜10kg/cm2で加圧しても変化がない。ちなみに従来のシリコーンスポンジ構成での断熱材の熱伝導率は、1kg/cm2加圧時で0.09W/mkであったものが3kg/cm2加圧時に0.11W/mK、10kg/cm2加圧時に0.23W/mKとなり、高加圧時にはスポンジは圧縮され、ソリッドゴムと同等になった。これを図9に示す。
【0030】
バインダーで固定した中空糸集合体の硬度はJIS-Aゴム硬度60〜90Hs程度であり、従来のシリコーンスポンジ構成の断熱材硬度であるJIS-Aゴム硬度5〜30Hs程度よりも硬い。
【0031】
隣接する中空糸の集合体の外周を囲み、上記集合体に当接する囲繞部材が固定手段である場合、それはポリエステル、ポリアミド、ポリアミドイミド等の樹脂からなるフィルムであり、中空糸集合体を囲んだ内部空間、即ち、中空糸と囲繞部材の間の空間を減圧することも好ましく、その場合には、気密性を維持するため当該樹脂にアルミコーティングを行うようにするのがよい。フィルムの厚みは例えば0.1〜0.3mmである。フィルムで囲繞した中空糸集合体の熱伝導率は0.06W/mKであり、フィルムで囲繞した中空糸集合体の硬度もJIS-Aゴム硬度60〜90Hs程度である。
【0032】
隣接する中空糸の集合体の外周に発熱部材や導電部材を有していてもよい。導電部材は硫化銅処理や銀めっきにより得ることができ、導電部材は中空糸に直接接合されていてもよいし、金属箔やメッシュ等が密着する状態でもよい。その際、導電層の厚みは0.1〜30μmであるのが好都合である。
【0033】
中空糸の内部空間を減圧した状態で内部空間を封止する場合、中空糸繊維自体を封止する場合と中空糸集合体を囲んだ囲繞部材を封止する場合の描写を図10に示す。また以上の断熱部材製造方法の工程を図11に段階的に図示する。この工程の途中に、必要ならば、外径を研削、研磨する工程を入れることができる。またバインダーの硬化は熱に拠ることが時間短縮となる。導電シートは最外周の中空糸シートに導電処理加工したものであってもよい。中空糸層を発熱体直下に有することで、発熱体界面で水分が急激に蒸発しても中空糸内から当該水分を放出することが可能である。
【0034】
円筒又は円柱の断熱部材にあっては、隣接する中空糸が螺旋状に巻かれる以外に、円筒形状の軸方向にほぼ直交したり、平行になっていてもよい。断熱層は、外層の面及び内層の面に囲まれて当接されることにより、隣接する中空糸の外周同士を離間させる方向に働く外力が加わった場合に、隣接する中空糸の外周同士が当接する状態を維持することができるが、断熱層の外周に、隣接する中空糸の外周同士を離間させる方向に働く外力が加わった場合に、隣接する中空糸の外周同士が当接する状態を維持するために、囲繞部材を備えたり、中空糸間にバインダーを備えていていれば一層効果的である。
【0035】
例えば外層材質はシリコーンゴムやフッ素樹脂であり、内層材質は金属やガラスやセラミックスである。そして、断熱層外周よりも外側に、発熱部材や導電部材を備えていてもよい。このような円筒又は円柱の断熱部材を画像形成装置に適用する場合、定着部材としての使用が考えられる。
【0036】
円筒形状の外層及びその内周側に位置する内層、更には上記外層と内層の間に断熱材を有してなる円筒又は円柱の断熱部材を製造する方法では、中空糸を、隣接する中空糸の外周同士が当接するように備えると共に、隣接する中空糸の外周同士を離間させる方向に働く外力が加わった場合に、隣接する中空糸の外周同士が当接する状態を維持する断熱材を、内層の外周に円筒形状に配置する第1の工程と、外層を断熱材の外周に配置する第2の工程と、を備えてなっている。第1の工程と第2の工程の間に、断熱材表面に発熱部材或いは導電部材を配置する工程を含んでいてもよい。このような断熱部材の製造方法の工程を図12に段階的に図示する。
【0037】
【実施例】
本発明の詳細を、図に示す例に基づいて説明する。図13は、本発明を適用するタンデム方式のデジタルカラープリンタを示すものであり、画像形成装置全体としての構成は基本的には従来のものと同じである。
【0038】
このカラープリンタは、画像スキャナ、自動原稿供給装置ADF、ソータ及びその他を組み付けて構成され得るもの(複合機能を有するデジタルカラー複写機となる)であるが、説明・描写の簡略化のため、画像スキャナ等については省略する。このカラープリンタにおいて、転写搬送ベルトユニットの転写ベルト10のベルト走行辺に沿って4個の作像ユニットが配置され、当該作像ユニットはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナー像を形成するように構成されている(各色の違いを図中、a,b,c,dで表す)。転写ベルト10は、駆動ローラ9、テンションローラ13a及び従動ローラ13bで支持されたエンドレスベルトであり、テンションローラ13aが不図示のバネでベルト10を押し下げるので、ベルト10の張力はほぼ一定に維持される。
【0039】
各作像ユニットは、像担持体としての感光体ドラム6を有しており、各色の画像データが書き込みユニット(マルチビーム書き込み)5に送られると、感光体ドラム6が不図示の駆動装置によって時計方向へ回転させられ、帯電手段によって一様に帯電された部分にユニット毎、その色の画像情報に応じたレーザ光が露光される。この露光により形成された静電潜像は、現像器7により現像されトナー像となり、転写ベルト10に対向する位置へ至る。
【0040】
他方、給紙部8からは用紙が給紙され、給紙された用紙はレジストローラにより上記したトナー像と同期して転写ベルト10上に搬送され、転写器11の作用によってそのトナー像が転写する。
【0041】
フルカラープリントの場合、用紙には、第一の作像ユニットで形成されたイエロートナー像が転写され、その間に第二の作像ユニットではマゼンタ成分色の潜像が形成され、現像器7にてマゼンタトナーによるマゼンタトナー像が得られると、先の第一の作像ユニットで転写が終了した用紙にそのマゼンタトナー像が転写されてイエロートナー像と重ね合わされる。以下、シアントナー像、ブラックトナー像についても同様に画像形成が行われ、用紙に4色のトナー像が重ね合わされる。そして、4色のトナー像が重ね合わされた用紙は転写ベルト10から分離されて定着装置12へ搬送される。なお、転写が終了したそれぞれの感光体はクリーニング手段によって残留トナーが除去され、引き続き行われる次の画像形成に備えられる。
【0042】
モノクロタイプの画像形成装置は例えば図14に示され、基本構成は従来公知のものと同じである。作像ユニットの感光体ドラム6が時計方向に回転して、帯電手段2により、感光体表面が所定の極性に帯電され、その帯電面に、書き込みユニット5から出射したビームLが照射され、静電潜像が形成される。この静電潜像は現像器7によってトナー像として可視像化され、そのトナー像は、給送部8から送り出された用紙上に、転写装置3の作用により転写される。トナー像を転写された用紙は定着装置12を通って、トナー像を定着させられる。一方、トナー像転写後の感光体表面に付着する転写残トナーはクリーニング装置4により除去される。
【0043】
これら画像形成装置に装着される定着装置12の主要詳細を図15に示す。不図示の加圧手段によって加圧ローラ20と圧接状態にある定着ローラ21は本図において時計回りに回転し、定着されるべきトナー画像を有した用紙をこれら定着ローラ21と加圧ローラ20とで挟圧して図の左方向に搬送するようになっている。定着ローラ21の周囲には、オイル塗布ローラ、サーミスタ、温度ヒューズ、分離爪が配設されているが、簡略化のため図示していない。定着ローラ内部には加熱手段としてハロゲンヒータ22が設置され、定着ローラが設定温度になるように制御されている。定着ローラ21は例えばφ30mmの金属芯金23表面に離型層24としてt=10μmのテフロン層をコーティングして成っている。加圧ローラ20は例えば外径φ30mあり、ワインダーを用いて中空糸を金属芯金25上にコイル状のt=2mmの層になるよう巻き付けている。図16に、その巻き付けイメージを概略的に示す。実際には、図17に示すように、互いに当接するように密に且つ積層させて巻く。中空糸を密に巻き付けることで剛性の高い中空糸層26が形成できる。中空糸層26の上には弾性層27としてt=1mmのシリコーンゴム層が形成され、表層はt=15μmのPFAチューブが離型層28として被覆されている。弾性層27は硬い定着ローラ21との圧接でニップを形成するために設けられているが、圧接相手に弾性層がある場合や、ベルトの支持ローラとして使用する場合は、この弾性層は必須ではない。
【0044】
中空糸は、既述のように、ポリイミド、ポリエステル、ポリアミドイミド、ポリベンゾイミダソール、更にはポリベンゾビスオキサゾール、ポリフェニレンサルファイト、アラミド、アルミナ、ガラス、セラミックス、金属等、中空構造により断熱効果を高くできるものであれば限定されるものではないが、本例では耐熱性、材料自体の熱伝導率、強度を考慮してポリイミドを採用している。ポリイミド中空糸は図18に示すような単純なチューブであり、例えば外径φ230μm、内径φ150μmであって、この中空糸を密に巻き付けることで中空糸内部の空隙と中空糸間の空隙を合わせて48%の空隙率を達成している。
【0045】
本構成の定着ローラ21と加圧ローラ20を面圧3kg/cm2になるように圧接させたところ、中空糸層26はほとんど変形せず、均一なニップを形成できた。本発明では中空糸の肉厚は40μmのものを用いているが、肉厚は薄いほど空隙率が大きくなり、断熱性能が高くなる。一方、剛性は肉厚が薄くなると弱くなるので、中空糸層26にかける荷重とその荷重での中空糸層の変形量の許容範囲内で肉厚をできるだけ薄くするのが望ましい。
【0046】
図19は他の例の定着装置(第2実施例)を示す。定着ローラ31と加圧ローラ30は同じ構成を有し、図20に概略的に示すように、金属芯金25上に中空糸を布状に編んだシートを巻き付けて、t=2mmの中空糸層32を形成している。中空糸層の上には弾性層27としてt=0.3mmのシリコーンゴム層が形成され、表層はt=20μmのPFAチューブが被覆されている。定着ローラ上方には加熱手段としてハロゲンヒータ22が設置され、輻射熱が定着ローラ側に反射するように反射板34で覆われている。中空糸層は布状に編まれているため最初の実施例ほど密にはならず、中空糸間の空隙は多くなる。空隙が多いため剛性が少し弱くなり、最初の実施例と同じ荷重をかけると中空糸層の変形はやや大きくなる。この変形を利用してニップを形成することで、最初の実施例より薄い弾性層の厚さで同等のニップを形成させることができる。弾性層たる中空糸層32は、図21に示すように、中空糸をランダムな方向に積層し、それをバインダーで接合して得たものであってもよい。
【0047】
図22はベルトを用いた例の定着装置(第3実施例)の断面を示す。定着ベルト41はポリイミド中空糸をエンドレスに編んだベルトを基体として用いて、その上に弾性層としてシリコーンゴム層t=0.2mm、離型層としてPFAコート層t=10μmを形成させている。定着ベルト41は第1懸架部材42、駆動ローラ43、支持ローラ44に張架され、第1懸架部材42、駆動ローラ43は定着ベルト41を加圧ローラ40に部分的に巻き付けるように定着ベルト41を介して加圧ローラに圧接している。熱源としてニップ上流にハロゲンヒータ22を設け、反射板34を利用して、定着ベルト41を表層側から加熱しているが、ベルト基体には中空糸層を用いているので断熱性が高く、第1懸架部材42、駆動ローラ43、支持ローラ44へ熱があまり逃げないようになっている。
【0048】
このような定着ベルト41を巻き付けニップを形成する構成の定着装置では、ベルト懸架部材や加圧ローラに大きな荷重をかけなくても幅広いニップを形成できる。これら駆動ローラ43や加圧ローラ40では、適当な長さの中空糸とバインダーを混合し、成型することで断熱層たる中空糸層を得ている。高荷重が不要なため金属芯金なしでバインダーで接合した中空糸層自体をローラ芯材として使用することができる。金属芯金が不要なので軽量化が可能になる。バインダーとしてはゴム、耐熱性樹脂、セラミックス、セメントなどを使用できるが、本例ではシリコーンゴムを使用した。バインダーの種類、バインダーと中空糸の混合比を調整することで中空糸層の剛性を調整することができる。
【0049】
図23は誘導加熱を用いた例の定着装置である(第4実施例)。定着ローラ51は耐熱性樹脂ローラ又はガラスローラ52を芯材とし、その上に、図24に示すように、例えば中空糸がローラ軸方向と平行に積層され、断熱層53を形成させている。この断熱層は、図16のように中空糸を螺旋状に巻き付けたり、図20のように中空糸シートで構成することも当然ながら可能である。中空糸層53の上には第一の弾性層としてシリコーンゴム層0.2mm、発熱体としてPFAチューブ20μmを硫化銅により導電化した導電層54、更に第二の弾性層としてt=0.2mmのシリコーンゴム層が形成され、表層はt=20μmのPFAチューブが被覆されている。導電層54はニッケルスリーブt=40μmなどや、銀を主体とした10μm程度の層などを単独又は組み合わせで用いることができる。定着ローラ51の中には誘導コイル55が配置されている。中空糸層の空隙には、不図示のファンによって軸線方向の一方の端部から他方の端部へ空気が流れるように送風している。誘導コイル55は温度が上がると効率が悪くなる。中空糸層は断熱性が良いのでニッケルスリーブで発熱した熱はあまりコイル側には伝わらないが、中空糸層に空気を流し熱を除去することで、その遮熱効果を更に向上させる。
【0050】
ローラ芯材は樹脂に限られず、ガラスも耐熱性と剛性の点から適していた。金属や、樹脂、ガラス、金属の複合材料から構成させることもできる。また、導電層としてニッケルスリーブではなく、最外層の中空糸に導電性ポリマーを形成したもの、メッキしたもの、カーボンを含有したもの、これらを組み合わせたもののいずれであっても素早い立ち上がり特性を示した。導電層54を備える代わりに、断熱層53の最外層に導電処理を施し、誘導コイル55からの誘導電流を受けることで、導電層を発熱させることもできる。
【0051】
図25は固定加圧部材を用いた例のベルト定着装置である(第5実施例)。定着ベルト61の内部にハロゲンヒータ22を配置し、定着ベルトを直接加熱する。定着ベルト内部の固定加圧部材が定着ベルト61を介して加圧ローラ40と圧接してニップを形成しているが、撓みがなく均一にニップを形成するためには加圧フレーム62は剛性の高い金属フレームである必要があり、熱容量は大きい。この加圧フレーム62は加熱には関係ないので、できるだけ加熱したくない。そのためハロゲンヒータ22からの輻射熱が伝わらないようにハロゲンヒータ22との間には反射板64が設けられ、ニップで定着ベルト61から伝わり得る熱は中空糸を積層した断熱材63を介することで遮断する。
【0052】
各実施例はトナーを紙上に転写した後、加熱定着させる通常の定着プロセスで示したが、トナーを定着部材上に転写した後、昇温したトナーを紙に定着させる転写定着プロセスにおいても同様に有効であった。
【0053】
【発明の効果】
請求項1に係る発明によれば、加圧回転体が断熱層を備え、当該断熱層が、互いに隣接する中空糸の外周同士が当接する樹脂繊維層と、当該樹脂繊維層を固定するバインダーと、を備え、前記断熱層の、1〜10kg/cm 2 で加圧した場合の熱伝導率が0.08〜0.09W/mKであって、かつ、JIS−Aゴム硬度が60〜90Hsであるので、断熱性に優れた断熱層を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】繊維を伝熱方向と直交する方向に並べた場合のポリイミド容積比率と熱伝導率の関係を示すグラフである。
【図2】中空糸を芯材に巻き付ける様子を示す図である。
【図3】複数の中空糸を同方向に向くように並べる様子を概念的に示す図である。
【図4】複数の中空糸を積層する様子を概念的に示す図である。
【図5】中空粒子と中空糸での閉空間中における空気の体積含有率を示すグラフである。
【図6】中空糸の仕切りを示す二つの例である。
【図7】固定部材が、中空糸間に介在し中空糸同士のずれを阻止するバインダーである場合の例である。
【図8】固定部材が、囲繞部材である場合の例である。
【図9】スポンジ、ソリッドゴム及び中空糸集合体での加圧圧力に対する熱伝導率の変化を示すグラフである。
【図10】中空糸の内部空間を減圧した状態で内部空間を封止する場合の中空糸繊維事態を封止する例と囲繞部材を封止する例をそれぞれ描写する図である。
【図11】断熱部材製造方法の工程を段階的に示す図である。
【図12】別の断熱部材製造方法の工程を段階的に示す図である。
【図13】本発明に係るカラー画像形成装置の全体構成図である。
【図14】本発明に係るモノクロ画像形成装置の全体構成図である。
【図15】本発明に係る定着装置の概略主要図である。
【図16】中空糸の巻き付けの一例を示す概略図である。
【図17】ローラ断面の部分図である。
【図18】中空糸の外見を示す斜視図である。
【図19】別の定着装置の構成例である。
【図20】芯金に中空糸シートを装着する例を示す概略図である。
【図21】短繊維中空糸を芯金周りに配する例を示す概略図である。
【図22】別の定着装置の構成例である。
【図23】更に別の定着装置の構成例である。
【図24】芯金軸線方向に沿って中空糸を配する例を示す概略図である。
【図25】別の定着装置の構成例である。
【符号の説明】
20 加圧ローラ
21 定着ローラ
22 ハロゲンヒータ
23、25 芯金
24、28 離型層
26 断熱層(中空糸層)
27 弾性層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present inventionElectronicIt is installed in image forming devices configured as photographic printers, facsimiles, copiers, or multifunction devices with at least two of these functions.RuFixing deviceIn particular, it relates to the heat insulating material.
[0002]
[Prior art]
In an image forming apparatus using toner for forming a visible image, a fixing device is provided for fixing a toner image onto a recording material such as transfer paper. As a fixing device, a heat fixing method, a pressure fixing method, a solvent fixing method, or the like has been conventionally known. Among them, the heat fixing method is a method widely used in the past, in which heat and pressure are applied to the toner on the recording material at the nip portion to fix the toner image on the recording material.
[0003]
In a fixing device using a fixing member that forms a nip portion, it is necessary to simultaneously satisfy the two requirements of shortening the warm-up time and preventing the rigidity of the fixing member from being lowered.
[0004]
With respect to such a point, by using a heat insulating layer having high heat insulating properties, it is possible to obtain a configuration having a small effective heat capacity, a high temperature rise, and a low heat energy consumption while being a highly rigid member. In this way, the heat insulating layer is formed on the outer periphery of the core metal and heated by radiation and heat transfer from the outside (for example, Patent Document 1); the conductive layer is disposed on the outer periphery of the heat insulating layer, and the induced current Alternatively, there are those that are heated by direct current.
[Patent Document 1]
JP 2002-40855 A
[0005]
As a member having good thermal insulation, a member containing a gas such as air having low thermal conductivity is generally considered, and foamed silicone rubber is often used in fixing devices (for example, Patent Document 2).
[Patent Document 2]
JP 2000-2056815 A
[0006]
Examples of the heat insulating material having high rigidity and small deformation include porous ceramics, porous resin (Patent Document 3), and hollow particles mixed with a binder (Patent Document 4).
[Patent Document 3]
JP 2002-40855 A
[Patent Document 4]
JP 2000-275996 A
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the conventional technology as described above, the present invention provides a heat insulating material having higher heat insulating properties.Equipped with a fixing deviceThe issue is to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The above issuesA fixing rotator having an elastic layer; a pressure rotator that presses against the fixing rotator to form a nip; and a heating unit that heats the fixing rotator. In the fixing device that clamps the paper between the body and fixes the toner to the paper, the pressure rotating body includes a heat insulating layer, and the heat insulating layer is a resin fiber layer in which the outer circumferences of the adjacent hollow fibers are in contact with each other And a binder for fixing the resin fiber layer, 1-10 kg / cm of the heat insulating layer 2 The thermal conductivity when pressurized with 0.08 to 0.09 W / mK and the JIS-A rubber hardness is 60 to 90 HsCan be solved.
[0009]
The resin fiber layer may be wound around the core of the pressure rotating body, or may be a sheet in which the hollow fiber is knitted into a cloth shape.The hollow fiber preferably has a partition when viewed in cross section..
[0010]
Conveniently, the internal space of the hollow fiber is sealed, and the sealed space in the hollow fiber is filled with xenon, krypton, argon or carbon dioxide.
[0011]
It is preferable that the heating means is a halogen heater provided inside the fixing rotator.
[0012]
The fixing rotating body has a resin fiber layer in which the outer peripheries of adjacent hollow fibers are in contact with each other, and the heating means is connected to the induction coil disposed inside the resin fiber layer and the resin fiber layer. Inductive heating means including a conductive layer provided on the outer periphery is preferable.
[0013]
It is also preferable that the heating unit is provided outside the fixing rotator, and the fixing rotator includes a resin fiber layer in which the outer circumferences of adjacent hollow fibers are in contact with each other inside the elastic layer.
[0014]
It is also preferable that the fixing rotator is a fixing belt, and a heat insulating material is disposed on the fixing belt side of a pressure member for forming a nip by pressing the fixing belt against the pressure rotator.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In general, when considering the heat insulating material or heat insulating layer, how much heat insulating gas such as air or space such as vacuum can be included in addition to the point of material, and convection does not occur in the case of gas The ideal condition for a heat insulating material or heat insulating layer is that it can be accommodated in a minute closed space. The foamed silicone rubber or sponge rubber is an example of a heat insulating material. However, since the foamed rubber is not a complete closed cell aggregate, convection is generated inside, and there is a problem that it does not necessarily have high heat insulating properties. In addition, these materials also have a problem that, in a pressurized state, bubbles are compressed and only a heat insulating property close to that of solid rubber can be obtained.
[0016]
In the heat insulating material containing hollow particles, even if the hollow particles are considered to have zero particle walls, the filling rate is at most 74% (close-packed uniform particles in three dimensions √2π / 6). High heat insulation cannot be obtained. In addition, when the hollow particles are kneaded into the material or used under pressure, the particles are damaged, and high heat insulating properties cannot be obtained.
[0017]
The following publication describes the thermal conductivity in the case where there is a heat flow perpendicular to a solid fiber containing open bubbles and sealed bubbles in the material.
[Non-Patent Document 1]
Heat Transfer Engineering Material Revision 3rd Edition (published by the 2nd edition of 1976, Publisher: Japan Society of Mechanical Engineers), page 264
This
[0018]
Heat insulating material in fixing device according to the present inventionThen, adjacent hollow fibers are bent or wound around a core material (FIG. 2) so that the outer circumferences come into contact with each other. For example, such an aspect can be obtained by arranging in a spiral shape. By arranging a plurality of hollow fibers to face in the same direction (FIG. 3) or stacking them (FIG. 4), the outer peripheries of adjacent hollow fibers come into contact with each other. In the direction (cross section) perpendicular to the axial direction of the hollow fiber, the contact area between the hollow fibers that can be the main path of heat transfer is small, and the heat conduction is small. Further, convection hardly occurs in a small closed space, and convective heat transfer hardly occurs. Due to these facts, it is possible to obtain a heat insulating layer having excellent heat insulating properties by using hollow fibers. As described above, while the volume content of air in the closed space in the heat insulating layer of the hollow particles is 74% (the presence of air in the non-closed space is large), as can be seen from FIG. The air volume content in the hollow fiber is 91% (π / 2√3), and in the case of the same wall thickness, the hollow fiber can contain more closed space.
[0019]
The partition which the said hollow fiber can have in a cross section is a thing as shown, for example in FIG. The presence of the partition makes it possible to reduce the closed space and further suppress the occurrence of convection. Even if pressure is applied depending on the material and thickness of the partition, the deformation can be reduced by the rigidity of the partition. The fixing member may be a binder that is interposed between hollow fibers as shown in FIG. 7 and prevents displacement of the hollow fibers. However, as shown in FIG. 8, the fixing member surrounds the outer periphery of the aggregate of adjacent hollow fibers. The surrounding member (bag) may be in contact with the assembly. In the case of such a surrounding member, the fibers are fixed by the bag being crushed at atmospheric pressure, and the overall shape is maintained. In particular, it is suitable for a relatively thick heat insulating layer in which the heat conduction of the bag itself can be neglected. 1-10kg / cm2Conductivity when pressurized withIs0.08 ~ 0.09W / mKis there.
[0020]
In the method for producing a heat insulating material as described above, the first step of arranging the hollow fibers so that the outer peripheries of the adjacent hollow fibers are in contact with each other, and the second step of filling the binder between the hollow fibers, In addition to following the order, they can be performed simultaneously, or a sheet winding method in which a prepreg sheet having a binder attached thereto is prepared and wound, or a filament winding method in which a binder is supplied while winding fibers. The sheet winding method is superior during mass production.
[0021]
In the case of further comprising a step of reducing the internal space of the hollow fiber from the atmospheric pressure and a step of sealing the internal space in a state where the internal space of the hollow fiber is decompressed, the sealing is performed by, for example, an end heat press It is carried out by heat welding.
[0022]
A cylindrical or columnar member having a cylindrical outer layer and an inner layer located on the inner peripheral side thereof, and having a heat insulating layer between the outer layer and the inner layer, wherein the heat insulating layer adjoins the hollow fiber. Constructed so that the outer circumferences of the hollow fibers are in contact with each other, and when an external force acting in a direction to separate the outer circumferences of the adjacent hollow fibers is applied, the outer circumferences of the adjacent hollow fibers are in contact with each other. In the case of a cylindrical or cylindrical heat insulating member, it is not necessary to use a binder or the like as a fixing means by simply winding the hollow fiber firmly. A cylindrical member having a cylindrical outer layer and a columnar inner layer, wherein the inner layer has hollow fibers such that the outer peripheries of adjacent hollow fibers abut against each other, and the outer peripheries of adjacent hollow fibers are separated from each other The same applies to the cylindrical heat insulating member that maintains the state where the outer peripheries of adjacent hollow fibers are in contact with each other when an external force acting on is applied.
[0023]
The above heat insulating material or heat insulating member is preferably used as a fixing device or an image forming apparatus by using at least a part of a heating member such as a fixing member, a pressure member, or a transfer fixing member. Here, the transfer fixing member means a member that heats the toner transferred from the photosensitive member or the intermediate transfer member, and then presses and fixes the toner onto the paper.
[0024]
In the external heating method disclosed in
[0025]
A member having the above-described heat insulating material or heat insulating member as a heat insulating layer, a heat insulating pressing member that performs contact pressurization to a high-temperature part, and a rotating body having the above heat insulating material or heat insulating member as a heat insulating layer, and having a room temperature or higher In addition, a heat insulating pressing member that performs rotary contact pressurization, and a pressing member that performs pressure reduction or release when not in use are suitable for application of the heat insulating material or the heat insulating member according to the present invention.
[0026]
As the fiber material constituting the hollow fiber, glass and resin are conceivable, and hygroscopic materials such as polyimide, polyester, polyamideimide, polybenzimidazole are particularly preferable. The thermal conductivity of glass is 0.55 to 0.75 W / mK, and that of resin is 0.12 to 0.25 W / mK. Although it is difficult to deform with glass fiber, in the case of resin fiber, it is possible to give flexibility by reducing the wall thickness, so that it is possible to give necessary elasticity depending on the application. The entire resin fiber layer has a JIS-A rubber hardness of about 60 to 90 Hs.
[0027]
It is preferable if the sealed space in the hollow fiber is filled with a gas having a lower thermal conductivity than air. For example, xenon (thermal conductivity at 0 ° C. and normal pressure: 0.0052 W / mK), krypton (0.0087 W / mK), argon (0.0163 W / mK), carbon dioxide (0.0145 W / mK) ( The thermal conductivity of air is 0.0241 W / mK). And the said enclosed space may be pressure-reduced to 1 Pa or less, and 0.1 Pa or less is desirable.
[0028]
For example, the hollow fiber is assumed to have an outer diameter of 230 μm and an inner diameter of 150 μm, and thus a wall thickness of about 40 μm. The length is 1000 m, for example. Such a hollow fiber may have a partition when viewed in cross section, and the partition has a thickness that can be ignored.
[0029]
The binder as the fixing means is made of, for example, silicone rubber or silicone resin, and has a thermal conductivity of 0.24 W / mk and a JIS-A rubber hardness of about 60 to 90 Hs. The thermal conductivity of the aggregate of hollow fibers fixed with a binder is 0.08 to 0.09 W / mK, which is 1 to 10 kg / cm.2No change even when pressure is applied. Incidentally, the thermal conductivity of the heat insulating material in the conventional silicone sponge configuration is 1 kg / cm.2What was 0.09 W / mk at the time of pressurization was 3 kg / cm2The pressure was 0.11 W / mK at the time of pressurization and 0.23 W / mK at the time of 10 kg / cm2 pressurization, and the sponge was compressed at the time of high pressurization and became equivalent to solid rubber. This is shown in FIG.
[0030]
The hollow fiber assembly fixed with a binder has a hardness of about JIS-A rubber hardness of about 60 to 90 Hs, and is harder than about JIS-A rubber hardness of about 5 to 30 Hs, which is a heat insulating material hardness of a conventional silicone sponge structure.
[0031]
When the surrounding member that surrounds the outer periphery of the adjacent hollow fiber assembly and is in contact with the assembly is a fixing means, it is a film made of a resin such as polyester, polyamide, or polyamideimide, and surrounds the hollow fiber assembly. It is also preferable to depressurize the internal space, that is, the space between the hollow fiber and the surrounding member, and in that case, the resin may be coated with aluminum in order to maintain airtightness. The thickness of the film is, for example, 0.1 to 0.3 mm. The thermal conductivity of the hollow fiber assembly surrounded by the film is 0.06 W / mK, and the hardness of the hollow fiber assembly surrounded by the film is also about JIS-A rubber hardness 60 to 90 Hs.
[0032]
You may have a heat generating member and an electroconductive member in the outer periphery of the aggregate | assembly of an adjacent hollow fiber. The conductive member can be obtained by copper sulfide treatment or silver plating, and the conductive member may be directly joined to the hollow fiber, or may be in a state in which a metal foil, a mesh, or the like is in close contact. At this time, the thickness of the conductive layer is advantageously 0.1 to 30 μm.
[0033]
FIG. 10 shows a depiction when the internal space is sealed in a state where the internal space of the hollow fiber is decompressed, when the hollow fiber itself is sealed, and when the surrounding member surrounding the hollow fiber assembly is sealed. Moreover, the process of the above heat insulation member manufacturing method is illustrated in steps in FIG. If necessary, a step of grinding and polishing the outer diameter can be included in the middle of this step. In addition, the curing of the binder depends on heat, thereby shortening the time. The conductive sheet may be a conductive sheet processed on the outermost hollow fiber sheet. By having the hollow fiber layer directly under the heating element, it is possible to release the moisture from inside the hollow fiber even if moisture rapidly evaporates at the heating element interface.
[0034]
In the cylindrical or cylindrical heat insulating member, adjacent hollow fibers may be wound spirally, or may be substantially orthogonal to or parallel to the axial direction of the cylindrical shape. The heat insulating layer is surrounded and contacted by the outer layer surface and the inner layer surface, so that when an external force acting in the direction of separating the outer circumferences of the adjacent hollow fibers is applied, the outer circumferences of the adjacent hollow fibers are The contact state can be maintained, but when the external force acting in the direction of separating the outer periphery of the adjacent hollow fibers is applied to the outer periphery of the heat insulating layer, the outer periphery of the adjacent hollow fibers is maintained in contact with each other. For this purpose, it is more effective if it is provided with a surrounding member or a binder between the hollow fibers.
[0035]
For example, the outer layer material is silicone rubber or fluororesin, and the inner layer material is metal, glass, or ceramics. And you may provide the heat-generating member and the electrically-conductive member outside the heat insulation layer outer periphery. When such a cylindrical or cylindrical heat insulating member is applied to an image forming apparatus, it can be used as a fixing member.
[0036]
In the method of manufacturing a cylindrical outer layer and an inner layer located on the inner peripheral side thereof, and further a cylindrical or cylindrical heat insulating member having a heat insulating material between the outer layer and the inner layer, a hollow fiber is used as an adjacent hollow fiber. A heat insulating material that maintains a state in which the outer peripheries of adjacent hollow fibers are in contact with each other when an external force acting in a direction to separate the outer peripheries of adjacent hollow fibers is applied. The 1st process arrange | positioned cylindrically on the outer periphery of this, and the 2nd process of arrange | positioning an outer layer on the outer periphery of a heat insulating material are provided. Between the 1st process and the 2nd process, the process of arrange | positioning a heat generating member or a electrically-conductive member on the heat insulating material surface may be included. The process of the manufacturing method of such a heat insulation member is illustrated in steps in FIG.
[0037]
【Example】
The details of the present invention will be described based on examples shown in the drawings. FIG. 13 shows a tandem digital color printer to which the present invention is applied, and the configuration of the entire image forming apparatus is basically the same as that of the conventional one.
[0038]
This color printer can be configured by assembling an image scanner, an automatic document feeder ADF, a sorter, and others (becomes a digital color copier having a composite function). A description of the scanner is omitted. In this color printer, four image forming units are arranged along the belt running side of the
[0039]
Each image forming unit has a
[0040]
On the other hand, paper is fed from the
[0041]
In the case of full-color printing, a yellow toner image formed by the first image forming unit is transferred to the paper, and a magenta component color latent image is formed in the second image forming unit. When a magenta toner image by magenta toner is obtained, the magenta toner image is transferred onto the paper that has been transferred by the first image forming unit and is superimposed on the yellow toner image. Thereafter, image formation is similarly performed on the cyan toner image and the black toner image, and the four color toner images are superimposed on the paper. The paper on which the four color toner images are superimposed is separated from the
[0042]
A monochrome type image forming apparatus is shown in FIG. 14, for example, and the basic configuration is the same as that conventionally known. The
[0043]
The main details of the fixing
[0044]
As described above, hollow fibers are made of polyimide, polyester, polyamideimide, polybenzimidazole, polybenzobisoxazole, polyphenylene sulfite, aramid, alumina, glass, ceramics, metal, etc. In this example, polyimide is adopted in consideration of heat resistance, thermal conductivity of the material itself, and strength. The polyimide hollow fiber is a simple tube as shown in FIG. 18 and has an outer diameter of φ230 μm and an inner diameter of φ150 μm, for example. By tightly winding the hollow fiber, the void inside the hollow fiber and the gap between the hollow fibers are combined. A porosity of 48% is achieved.
[0045]
The surface pressure of the fixing
[0046]
FIG. 19 shows another example of a fixing device (second embodiment). The fixing
[0047]
FIG. 22 shows a cross section of an example fixing device (third embodiment) using a belt. The fixing
[0048]
In such a fixing device configured to wind the fixing
[0049]
FIG. 23 shows an example of a fixing device using induction heating (fourth embodiment). The fixing
[0050]
The roller core material is not limited to resin, and glass is also suitable in terms of heat resistance and rigidity. It can also be comprised from the composite material of a metal, resin, glass, and a metal. In addition, the conductive layer was not a nickel sleeve, but the outermost hollow fiber formed with a conductive polymer, plated, carbon-containing, or a combination of these showed quick rise characteristics. . Instead of providing the
[0051]
FIG. 25 shows an example belt fixing apparatus using a fixed pressure member (fifth embodiment). A
[0052]
Each embodiment shows a normal fixing process in which the toner is transferred onto the paper and then heated and fixed. However, the same applies to the transfer and fixing process in which the toner is transferred onto the fixing member and then the heated toner is fixed on the paper. It was effective.
[0053]
【The invention's effect】
According to the invention of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing the relationship between polyimide volume ratio and thermal conductivity when fibers are arranged in a direction perpendicular to the heat transfer direction.
FIG. 2 is a view showing a state in which a hollow fiber is wound around a core material.
FIG. 3 is a diagram conceptually showing a state in which a plurality of hollow fibers are arranged to face in the same direction.
FIG. 4 is a diagram conceptually showing a state in which a plurality of hollow fibers are laminated.
FIG. 5 is a graph showing the volume content of air in a closed space of hollow particles and hollow fibers.
FIG. 6 is two examples showing a partition of a hollow fiber.
FIG. 7 shows an example in which the fixing member is a binder that is interposed between hollow fibers and prevents displacement of the hollow fibers.
FIG. 8 shows an example in which the fixing member is a surrounding member.
FIG. 9 is a graph showing a change in thermal conductivity with respect to pressure applied in a sponge, solid rubber, and hollow fiber assembly.
FIG. 10 is a diagram depicting an example of sealing a hollow fiber fiber situation and an example of sealing an surrounding member when the internal space is sealed in a state where the internal space of the hollow fiber is decompressed.
FIG. 11 is a diagram showing steps of a heat insulating member manufacturing method step by step.
FIG. 12 is a diagram showing steps of another heat insulating member manufacturing method step by step.
FIG. 13 is an overall configuration diagram of a color image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 14 is an overall configuration diagram of a monochrome image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 15 is a schematic main view of a fixing device according to the present invention.
FIG. 16 is a schematic view showing an example of winding of a hollow fiber.
FIG. 17 is a partial view of a roller cross section.
FIG. 18 is a perspective view showing an appearance of a hollow fiber.
FIG. 19 is a configuration example of another fixing device.
FIG. 20 is a schematic view showing an example in which a hollow fiber sheet is mounted on a cored bar.
FIG. 21 is a schematic view showing an example in which short fiber hollow fibers are arranged around a cored bar.
FIG. 22 is a configuration example of another fixing device.
FIG. 23 is a configuration example of still another fixing device.
FIG. 24 is a schematic view showing an example in which hollow fibers are arranged along the core metal axis direction.
FIG. 25 is a configuration example of another fixing device.
[Explanation of symbols]
20 Pressure roller
21 Fixing roller
22 Halogen heater
23, 25 Core
24, 28 Release layer
26 Heat insulation layer (hollow fiber layer)
27 Elastic layer
Claims (10)
前記加圧回転体は断熱層を備え、
当該断熱層が、互いに隣接する中空糸の外周同士が当接する樹脂繊維層と、当該樹脂繊維層を固定するバインダーと、を備え、
前記断熱層の、1〜10kg/cm2で加圧した場合の熱伝導率が0.08〜0.09W/mKであって、かつ、JIS−Aゴム硬度が60〜90Hsであることを特徴とする定着装置。A fixing rotator having an elastic layer; a pressure rotator that presses against the fixing rotator to form a nip; and a heating unit that heats the fixing rotator. In a fixing device that clamps a sheet with a body and fixes toner on the sheet,
The pressure rotating body includes a heat insulating layer,
The heat insulating layer includes a resin fiber layer in which outer peripheries of adjacent hollow fibers are in contact with each other, and a binder that fixes the resin fiber layer,
The thermal conductivity of the heat insulating layer when pressurized at 1 to 10 kg / cm 2 is 0.08 to 0.09 W / mK, and the JIS-A rubber hardness is 60 to 90 Hs. A fixing device.
前記樹脂繊維層が、前記加圧回転体の芯金に巻き付けられていることを特徴とする定着装置。The fixing device according to claim 1,
The fixing device, wherein the resin fiber layer is wound around a core metal of the pressure rotating body.
前記樹脂繊維層が、前記中空糸を布状に編んだシートであることを特徴とする定着装置。The fixing device according to claim 2,
The fixing device, wherein the resin fiber layer is a sheet obtained by knitting the hollow fiber in a cloth shape.
前記中空糸は、内部空間に仕切りを備えることを特徴とする定着装置。The fixing device according to any one of claims 1 to 3,
The fixing device according to claim 1, wherein the hollow fiber includes a partition in an internal space.
前記中空糸の内部空間が封止され、前記中空糸内の密閉空間にキセノンまたはクリプトンまたはアルゴンまたは二酸化炭素が封入されていることを特徴とする定着装置。In the fixing device according to any one of claims 1 to 4,
A fixing device, wherein an inner space of the hollow fiber is sealed, and xenon, krypton, argon, or carbon dioxide is sealed in a sealed space in the hollow fiber.
前記加熱手段が前記定着回転体の内部に設けられたハロゲンヒータであることを特徴とする定着装置。In the fixing device according to any one of claims 1 to 5,
The fixing device, wherein the heating means is a halogen heater provided inside the fixing rotator.
前記定着回転体は、隣接する中空糸の外周同士が当接する樹脂繊維層を有し、
前記加熱手段が、前記樹脂繊維層に対して内部に配置された誘導コイルと、前記樹脂繊維層に対して外周に設けられた導電層と、を備える誘導加熱手段であることを特徴とする定着装置。In the fixing device according to any one of claims 1 to 5,
The fixing rotator has a resin fiber layer in which the outer circumferences of adjacent hollow fibers are in contact with each other,
Fixing, wherein the heating means is induction heating means including an induction coil disposed inside the resin fiber layer and a conductive layer provided on the outer periphery of the resin fiber layer. apparatus.
前記加熱手段が前記定着回転体の外部に設けられると共に、前記定着回転体が、隣接する中空糸の外周同士が当接する樹脂繊維層を前記弾性層の内部に備えることを特徴とする定着装置。In the fixing device according to any one of claims 1 to 5,
The fixing device is characterized in that the heating means is provided outside the fixing rotator, and the fixing rotator includes a resin fiber layer in which the outer circumferences of adjacent hollow fibers are in contact with each other inside the elastic layer.
前記定着回転体が定着ベルトであり、当該定着ベルトを加圧回転体に圧接させてニップを形成するための加圧部材の定着ベルト側に断熱材が配されていることを特徴とする定着装置。In the fixing device according to any one of claims 1 to 5,
The fixing rotator is a fixing belt, and a heat insulating material is disposed on the fixing belt side of a pressure member for forming a nip by pressing the fixing belt against the pressure rotator. .
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