JP2010160222A - Image heating device and image forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真技術や静電記録技術を用いたプリンタや複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に搭載され、記録材上の未定着画像を定着する加熱定着装置として好適に使用される像加熱装置、及び、斯かる像加熱装置を使用した画像形成装置に関する。 The present invention is mounted on an image forming apparatus such as a printer, a copying machine, or a facsimile using an electrophotographic technique or an electrostatic recording technique, and is preferably used as a heat fixing apparatus for fixing an unfixed image on a recording material. The present invention relates to a heating device and an image forming apparatus using such an image heating device.
また、像加熱装置は、記録材に定着された画像を加熱することにより画像の光沢度を増大させる光沢増大装置としても好適に使用することができる。 The image heating apparatus can also be suitably used as a gloss increasing apparatus that increases the glossiness of an image by heating the image fixed on the recording material.
従来、画像形成装置において、記録材上に形成担持させた未定着トナー画像を永久固着画像として加熱定着する装置としては接触加熱型の像加熱装置が汎用されている。この接触加熱型の定着装置は、記録材に接触する表面の温度を所定の定着温度に加熱した加熱部材(以下、「定着ローラ」と記す。)を記録材に対してニップ部にて接触させて、記録材上の未定着トナー画像を永久固着画像として加熱定着するものである。 Conventionally, in an image forming apparatus, a contact heating type image heating apparatus has been widely used as an apparatus for heating and fixing an unfixed toner image formed and supported on a recording material as a permanently fixed image. In this contact heating type fixing device, a heating member (hereinafter referred to as “fixing roller”) having a surface temperature in contact with the recording material heated to a predetermined fixing temperature is brought into contact with the recording material at the nip portion. The unfixed toner image on the recording material is heat-fixed as a permanently fixed image.
定着ローラの加熱方式としては、内部加熱方式と、外部加熱方式(表面加熱方式)がある。内部加熱方式は、定着ローラの内部に加熱手段(加熱源:ヒータ)を配設し、定着ローラを内側から加熱して定着ローラの表面を所定の定着温度に加熱するものである。 As the heating method of the fixing roller, there are an internal heating method and an external heating method (surface heating method). In the internal heating method, a heating means (heating source: heater) is disposed inside the fixing roller, and the fixing roller is heated from the inside to heat the surface of the fixing roller to a predetermined fixing temperature.
外部加熱方式は、定着ローラの外部に加熱手段を配設し、定着ローラを外側から加熱して定着ローラの表面を所定の定着温度に加熱するものである。 In the external heating method, a heating unit is provided outside the fixing roller, and the fixing roller is heated from the outside to heat the surface of the fixing roller to a predetermined fixing temperature.
外部加熱方式の装置は、セラミックヒータやハロゲンランプを内蔵した小径の加熱ローラなどの低熱容量の加熱手段により定着ローラを外側より加熱するため、定着ローラの表面を急激に昇温させることが可能である。そのために、ウォームアップ時間が内部加熱方式の装置に比べ短縮される。 In the external heating system, the fixing roller is heated from the outside by a low heat capacity heating means such as a small diameter heating roller with a built-in ceramic heater or halogen lamp, so the surface of the fixing roller can be rapidly heated. is there. Therefore, the warm-up time is shortened as compared with the internal heating type apparatus.
外部加熱方式には、定着ローラ表面に小径の加熱ローラを当接させる接触式のものなどが提案されているが、接触式の場合、定着ローラに付着したトナーなどが加熱ローラへ転移して汚染する問題がある。また加熱ローラと定着ローラの当接面積が広くとるのが難しく、熱伝達効率が悪く、ウォームアップ時間が長くなってしまう問題があった。 For the external heating method, a contact type in which a small-diameter heating roller is brought into contact with the surface of the fixing roller has been proposed. However, in the case of the contact type, toner adhered to the fixing roller is transferred to the heating roller and contaminated. There is a problem to do. In addition, it is difficult to provide a large contact area between the heating roller and the fixing roller, and there is a problem in that heat transfer efficiency is poor and warm-up time is prolonged.
そこで、定着ローラ外部に非接触で配置されたハロゲンランプ(加熱手段)の輻射により、定着ローラの表面を加熱する方式が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, a method has been proposed in which the surface of the fixing roller is heated by radiation of a halogen lamp (heating means) arranged in a non-contact manner outside the fixing roller (see, for example, Patent Document 1).
ハロゲンランプ自体は熱容量も小さく、迅速な立ち上がりが可能であり、また、放射光を反射材などを用いて集光させることにより、定着ローラ表面へ効率よく熱伝達が可能である。また、非接触なので定着ローラ表面に付着したトナーなどの汚染が加熱手段へ転移し、蓄積する問題もない。 The halogen lamp itself has a small heat capacity and can rise quickly, and can efficiently transfer heat to the surface of the fixing roller by condensing radiated light using a reflective material or the like. Further, since there is no contact, there is no problem that contamination such as toner adhering to the surface of the fixing roller is transferred to the heating means and accumulated.
また、定着ローラの外側に配置された誘導加熱手段によって、定着ローラ表面近傍に設けられた導体に渦電流を発生させ、加熱する方式も提案されている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、従来のハロゲンランプなどを用いた光や熱を直接定着に伝える方法では、定着ローラとハロゲンランプの間に、記録材や紙紛、埃など可燃性の物質が侵入した場合、それらも加熱され、加熱された記録材が発煙、発火を起こす虞があった。 However, in the conventional method of directly transmitting light and heat to a fixing unit using a halogen lamp, if a flammable substance such as recording material, paper dust, or dust enters between the fixing roller and the halogen lamp, it is also heated. The heated recording material may cause smoke and fire.
トナーなどにより形成された未定着画像を記録材上に加熱定着する定着装置などでは、加熱定着される記録材が薄く、剛性がないため、トナーの粘着性によって定着ローラ面へ記録材が貼り付き、定着ローラに巻き付く可能性がある。また、紙から剥離した紙紛などは定着ローラに付着する。このため、装置の安全性が確保し難いという問題があった。 In a fixing device that heats and fixes an unfixed image formed with toner on the recording material, the recording material to be heat-fixed is thin and not rigid, so the recording material sticks to the surface of the fixing roller due to the adhesiveness of the toner. There is a possibility of winding around the fixing roller. Also, paper dust and the like peeled from the paper adheres to the fixing roller. For this reason, there has been a problem that it is difficult to ensure the safety of the apparatus.
一方、誘導加熱を用いた外部加熱方式では、定着ローラ表層近傍に設けられた渦電流を発生させる低抵抗の金属部材が発熱するため、このような発火発煙の問題はない。 On the other hand, in the external heating method using induction heating, a low-resistance metal member that generates an eddy current provided in the vicinity of the surface layer of the fixing roller generates heat.
しかし、近年、画像形成装置では、高画質化が要求され、特にカラートナー画像用の加熱定着装置などでは、記録材の凹凸に追従して、記録材表面上の未定着トナーを均一に押し潰すことができるよう、定着ローラ表面は弾性を持つことが要求されている。 However, in recent years, image forming apparatuses have been required to have high image quality. In particular, in heat fixing apparatuses for color toner images, unfixed toner on the surface of the recording material is uniformly crushed following the unevenness of the recording material. Therefore, the surface of the fixing roller is required to have elasticity.
定着ローラ表面に誘導加熱を起こすための金属層を設けたのでは、表面が硬くなり、追従性がなくなってしまう。表面を軟らかくするために、金属層は内側に設け、その外側に弾性層を持たせた構成とした場合、内部金属基部からの発熱を外側の弾性層を介して表面から伝熱させることとなり、弾性層が熱伝達の妨げとなる。そのため、定着ローラ表面温度の上昇が遅くなり、ウォームアップ時間が長くなってしまうという問題があった。 If a metal layer for causing induction heating is provided on the surface of the fixing roller, the surface becomes hard and the followability is lost. In order to soften the surface, when the metal layer is provided on the inside and the outer side has an elastic layer, the heat generated from the inner metal base is transferred from the surface through the outer elastic layer, The elastic layer hinders heat transfer. For this reason, there has been a problem that the surface temperature of the fixing roller increases slowly and the warm-up time becomes long.
本発明は、上記の従来技術の問題点を解決するためになされたものである。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art.
つまり、本発明の目的は、短いウォームアップ時間で、均一で光沢ある定着画像を得ることができ、また、紙詰まりや、紙粉、埃の混入など不慮のトラブルに対しても高い安全性を確保した像加熱装置及び画像形成装置を提供することである。 In other words, the object of the present invention is to obtain a uniform and glossy fixed image in a short warm-up time, and to provide high safety against unexpected troubles such as paper jams, paper dust and dust contamination. An image heating apparatus and an image forming apparatus ensured are provided.
上記目的は本発明に係る像加熱装置及び画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明の一態様によれば、記録材上の未定着トナー画像を加熱部材と加圧部材により形成されるニップ部を通過させることにより記録材上に固着画像として加熱定着する像加熱装置において、
マイクロ波発生装置を備え、
前記加熱部材は、前記マイクロ波発生装置のマイクロ波によって発熱することを特徴とする像加熱装置が提供される。
The above object is achieved by an image heating apparatus and an image forming apparatus according to the present invention. In summary, according to one aspect of the present invention, an image that is heat-fixed as a fixed image on a recording material by passing an unfixed toner image on the recording material through a nip formed by a heating member and a pressure member. In the heating device,
Equipped with a microwave generator,
An image heating apparatus is provided in which the heating member generates heat by the microwave of the microwave generator.
本発明の他の態様によれば、記録材に未定着トナー画像を形成する画像形成手段と、この未定着トナー画像を記録材に熱定着させる定着装置とを備えた画像形成装置において、
前記定着装置は、上記構成の像加熱装置であることを特徴とする画像形成装置が提供される。
According to another aspect of the present invention, in an image forming apparatus comprising: an image forming unit that forms an unfixed toner image on a recording material; and a fixing device that thermally fixes the unfixed toner image on the recording material.
An image forming apparatus is provided in which the fixing device is an image heating device having the above-described configuration.
本発明の像加熱装置及び画像形成装置によれば、短いウォームアップ時間で、均一で光沢ある定着画像を得ることができ、また、紙詰まりや、紙粉、埃の混入など不慮のトラブルに対しても高い安全性を確保することができる。 According to the image heating apparatus and the image forming apparatus of the present invention, it is possible to obtain a uniform and glossy fixed image with a short warm-up time, and to prevent unexpected troubles such as paper jamming, paper dust, and dust contamination. However, high safety can be ensured.
つまり、本発明によれば、マイクロ波は、像加熱装置に混入する可能性がある紙繊維などの可燃物には容易には吸収されず、ほとんど加熱部材のマイクロ波吸収層だけを発熱させることができる。そのため、紙詰まりなどの不慮のトラブルで混入した紙粉、埃などの発煙、発火を防ぐことができ、高い安全性を確保した非接触加熱手段を備えた表面加熱方式の像加熱装置を実現することができる。 That is, according to the present invention, microwaves are not easily absorbed by combustible materials such as paper fibers that may be mixed into the image heating apparatus, and almost only the microwave absorbing layer of the heating member generates heat. Can do. For this reason, it is possible to prevent paper dust, dust, and other smoke that may be mixed due to unforeseen troubles such as paper jams, and to ignite, and to realize a surface heating type image heating device equipped with non-contact heating means that ensures high safety be able to.
また、加熱部材表面近傍にマイクロ波吸収発熱層を備え、表面近傍だけを発熱させることで、加熱部材表面を短時間で温度上昇させることができる。 Further, the microwave absorbing heat generating layer is provided in the vicinity of the surface of the heating member, and the temperature of the surface of the heating member can be raised in a short time by generating heat only in the vicinity of the surface.
更に、マイクロ波吸収層は、弾性体とすることができるため、加熱部材表面に十分な弾性を持たせながらも、表面近傍だけを発熱させることができ、短いウォームアップ時間で、均一で光沢ある定着画像を得ることが可能である。 Furthermore, since the microwave absorption layer can be made of an elastic body, it can generate heat only in the vicinity of the surface while having sufficient elasticity on the surface of the heating member, and is uniform and glossy with a short warm-up time. It is possible to obtain a fixed image.
以下、本発明に係る像加熱装置及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。 Hereinafter, an image heating apparatus and an image forming apparatus according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
実施例1
(1)画像形成装置1
図1に、本実施例に係る画像形成装置の一実施例であるレーザビームプリンタ(以下、「プリンタ」と略称する。)1の概略構成を示す。
Example 1
(1) Image forming apparatus 1
FIG. 1 shows a schematic configuration of a laser beam printer (hereinafter abbreviated as “printer”) 1 which is an embodiment of an image forming apparatus according to the present embodiment.
このプリンタ1には、プリンタ本体1Aの外部に設けられたホストコンピュータ等の画像情報提供装置(図示せず)から画像情報が入力する。そして、プリンタ1は、入力した画像情報に応じた画像をシート状の記録材(記録媒体)Pに形成して記録するという一連の画像形成プロセスを公知の電子写真方式に則り行う。
Image information is input to the printer 1 from an image information providing device (not shown) such as a host computer provided outside the printer
プリンタ1は、画像形成手段、即ち、潜像担持体としてのドラム状の回転自在な電子写真感光体(以下、「感光体」と略記する。)2と、一次帯電機構8と、現像装置3と、を保持するプロセスカートリッジ4を備えている。更に、画像情報提供装置から入力した画像情報に応じた露光処理工程により感光体2の外周面に前記画像情報に応じた静電潜像を形成するレーザスキャナユニット(以下、「スキャナ」と略記する。)5を備えている。また、記録材Pに画像を転写する処理を施すロール状の回転自在な転写体6と、画像転写処理済みの記録材Pに加熱及び加圧により定着処理を施す像加熱装置としての定着装置7を備えている。
The printer 1 includes an image forming means, that is, a drum-shaped rotatable electrophotographic photosensitive member (hereinafter abbreviated as “photosensitive member”) 2 as a latent image carrier, a primary charging mechanism 8, and a developing device 3. The process cartridge 4 is held. Further, a laser scanner unit (hereinafter abbreviated as “scanner”) that forms an electrostatic latent image corresponding to the image information on the outer peripheral surface of the photoconductor 2 by an exposure process corresponding to the image information input from the image information providing apparatus. .) 5 is provided. Further, a roll-shaped rotatable transfer body 6 that performs a process of transferring an image to the recording material P, and a
プロセスカートリッジ4は、プリンタ本体1Aに対して着脱自在に支持されている。感光体2の修理及び現像装置3への現像剤補給等のメンテナンスが必要であるときには、前記本体1Aにて開閉自在に支持されているカバー9を開いたのち、プロセスカートリッジ4ごと交換することによりメンテナンスの迅速化及び簡易化等が図られている。
The process cartridge 4 is detachably supported with respect to the printer
一次帯電機構8は、スキャナ5による露光処理工程前において商用電源等から規定のバイアスを印加されることにより、回転している感光体2の外周面を規定電位分布に帯電させる。
The primary charging mechanism 8 charges the outer peripheral surface of the rotating photoreceptor 2 to a specified potential distribution by applying a specified bias from a commercial power source or the like before the exposure processing step by the
スキャナ5は、画像情報提供装置からの画像情報の時系列的電気デジタル画素信号に応じて変調されたレーザLaを出力する。そして、そのレーザLaにより、プロセスカートリッジ本体に設けられた窓4aを通して、感光体2の外周面の帯電処理済みの部位が走査及び露光される。これにより、前記画像情報に応じた静電潜像が感光体2の外周面に形成される。
The
次に、プリンタ1における一連の画像形成プロセスに関して説明する。プリンタ本体に設けられたスタートボタン等(図示せず)が押されるなどにより、感光体2の回転駆動が開始される。感光体2は矢印の時計方向に規定の周速度にて回転駆動される。これと共に、規定のバイアスが印加されている一次帯電機構8により感光体2の外周面が規定の電位分布に帯電される。 Next, a series of image forming processes in the printer 1 will be described. When the start button or the like (not shown) provided on the printer main body is pressed, the rotation of the photosensitive member 2 is started. The photoreceptor 2 is driven to rotate at a prescribed peripheral speed in the clockwise direction of the arrow. At the same time, the outer peripheral surface of the photoreceptor 2 is charged to a specified potential distribution by the primary charging mechanism 8 to which a specified bias is applied.
次に、画像情報提供装置からの画像情報に応じて感光体2の外周面の帯電処理済みの部位がスキャナ5により走査及び露光される。これにより、前記画像情報に応じた静電潜像が感光体2の前記部位に形成される。その静電潜像が現像装置3の現像剤により現像されてトナー画像として可視像化される。
Next, the charged portion of the outer peripheral surface of the photoconductor 2 is scanned and exposed by the
一方、所定のタイミングにて駆動された給紙ローラ12により給紙カセット11から記録材Pが一枚分離給送される。給紙カセット11には複数枚の記録材Pを積載収容してある。給紙カセット11は、プリンタ本体1Aにて取り外し自在に支持されている。給紙カセット11から給送された記録材Pはレジストローラ対12aにより所定の制御タイミングにて感光体2と転写体6との間に形成された転写ニップ部Tnへと給送され、転写ニップ部Tnを挟持搬送されていく。この挟持搬送過程において感光体2側の前記トナー画像が転写体6により記録材P側に順次に転写される。
On the other hand, the recording material P is separated and fed from the paper feed cassette 11 by the paper feed roller 12 driven at a predetermined timing. A plurality of recording materials P are stacked and accommodated in the paper feed cassette 11. The paper feed cassette 11 is detachably supported by the printer
そして、転写処理済みの記録材Pは、定着装置7によりトナー画像の加熱定着処理が施されたのち、プリンタ本体にて回転自在に支持された定着排紙部10を経由してプリンタ排紙部13により機外へと排紙される。排紙された記録材Pは、プリンタ本体1Aの上面に取り付けられたトレイ14上に積載される。以上により、一連の画像形成プロセスが終了することとなる。
The recording material P that has been subjected to the transfer process is subjected to heat fixing processing of the toner image by the fixing
(2)定着装置7
図2は、本実施例における外部加熱方式の像加熱装置である定着装置7の模式的断面図である。
(2)
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the fixing
定着装置7は、記録材上の画像をニップ部Ntにて加熱する回転可能な加熱部材としての定着ローラ(定着用回転体)30と、加圧部材としての回転可能な加圧ローラ60とを備えている。
The fixing
定着ローラ30と加圧ローラ60は、上下に略並行に配列され、且つ端部の加圧バネ(図示せず)により圧接されている。これにより、両者間に記録材搬送方向において所定幅の定着ニップ部(圧接ニップ部)Ntを形成させている。
The fixing
定着ローラ30は、駆動手段(図示せず)によって矢印の時計方向に規定の周速度で回転駆動される。加圧ローラ60は定着ローラ30の回転に従動して回転する。なお、定着ローラ30と加圧ローラ60を別途、回転駆動しても良い。
The fixing
マイクロ波発生装置21が定着ローラ30をその外側から加熱する。マイクロ波発生装置21は、その内部に備えられたマグネトロンなどのマイクロ波発生源から、300〜1500W、周波数300MHz〜30GHzのマイクロ波、例えば周波数2450MHzのマイクロ波を発生させる。マイクロ波発生装置21と定着ローラ30は、定着ローラ上に付着した異物やトナーが転移することのないよう、1mm以上の距離を離し、非接触で配置される。
The
マイクロ波発生装置21と定着ローラ30、及び、定着装置7の周囲には、アルミなどの金属からなるマイクロ波反射部材22が設けられる。これにより、マイクロ波発生装置21から発生したマイクロ波が定着装置以外へ漏れるのを防ぎ、また、反射して定着ローラ30表面へ伝えることができる。
A
マイクロ波発生装置21内部には、不図示のマイクロ波拡散用反射部材が備えられ、定着ローラ30の長さ方向全域に(図面に垂直な方向)、均等にマイクロ波が照射できる。
A microwave diffusing reflection member (not shown) is provided inside the
定着ローラ30と加圧ローラ60のローラ部の長さ寸法(図面に垂直な方向)は、定着装置の最大通紙幅よりも大きい。
The length dimension (direction perpendicular to the drawing) of the roller portion of the fixing
回転する定着ローラ30は、マイクロ波発生装置21によって、外側から加熱されて、定着ニップ部Ntにて記録材P上の未定着トナー画像Tを定着するのに必要、十分な熱量が与えられる。
The
記録材Pは、前述したように画像形成部にてトナー画像Tが形成されたあと、定着装置7へ送られ、定着ローラ30と加圧ローラ60とで形成される定着ニップ部Ntへ導入されて挟持搬送される。記録材Pは、この定着ニップ部Ntを挟持搬送されていく過程において、定着ローラ30で、ローラ1回転あたりtの時間だけ加熱され、またニップ部圧を受けて、未定着トナー画像Tが記録材Pに永久固着画像として熱圧定着される。
As described above, after the toner image T is formed in the image forming unit, the recording material P is sent to the
(3)定着ローラ30
図2、図3は、本実施例の定着ローラ30の概略構成を示す。
(3) Fixing
2 and 3 show a schematic configuration of the fixing
本実施例の定着ローラ30は、定着ローラ表層近傍に、弾性を持つ1層のマイクロ波吸収層33を形成した回転体である。例えば、芯金31の外周に、熱伝導率が低く、弾性を持つ低熱伝導弾性層(以下、「断熱弾性層」と記す。)32を形成し、さらに、その外側に、少なくとも1層のマイクロ波吸収層33を形成し、さらにその外側に離型層34を形成したものである。
The fixing
芯金31は、例えば、アルミや鉄、SUM材等の金属材料、セラミック等の他の剛体材料によりより形成される。芯金31は、定着ローラ表層近傍にマイクロ波吸収層33にマイクロ波を集中させるために、マイクロ波を吸収せず反射率の高い金属などが望ましい。芯金31は、断熱弾性層32によって、定着ローラ表面から断熱されるため、低熱伝導性、低熱容量であってもその効果は少なく、その形態は中実であっても、中空の筒状であっても良く、その形態は問わない。
The cored
マイクロ波吸収層33は、例えばシリコーンゴム又はフッ素ゴム中にマイクロ波吸収物質を分散配合し、マイクロ波吸収発熱体とした弾性層である。
The
マイクロ波吸収物質としては、例えば、カーボンブラックが挙げられる。フィラーとしてシリコーンゴム中に分散することができる。カーボンブラックとしては、例えば、ファーネスブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック、サーマルブラックなど各種のものを使用することができる。その他マイクロ波吸収部物質としては、カーボンブラック以外にも、炭化珪素、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化錫、アンチモン固有体、フェライト材など、マイクロ波を吸収発熱するものであれば、フィラーの材料の種類は問わない。また、フィラーの形状はどのような形状のものであっても良く、本実施例の目的を達成するために制約を受けるものではない。 An example of the microwave absorbing material is carbon black. It can be dispersed in silicone rubber as a filler. As carbon black, various things, such as furnace black, acetylene black, channel black, thermal black, can be used, for example. In addition to carbon black, other microwave absorbing part substances include silicon carbide, zinc oxide, iron oxide, tin oxide, antimony intrinsic substance, ferrite material, etc., as long as they absorb and generate microwaves. Any type. Further, the shape of the filler may be any shape, and is not restricted in order to achieve the object of the present embodiment.
断熱弾性層32は、マイクロ波吸収層33で発生した熱が、芯金31へ逃げるのを防ぐため、低熱伝導化されたゴム層であることが望ましい。
The heat insulating
芯金31の外周に形成する断熱弾性層32の厚さは特に制限されないが、有効な断熱性を有し、かつ熱容量が大きくなり過ぎないためには、1.0〜5.0mm、好ましくは2.0〜4.0mmとするのがよい。断熱弾性層32は、シリコーンゴムを発泡スポンジ状としたスポンジゴム、シリコーンゴム中に中空樹脂バルーンを配合したバルーンゴム、低熱伝導、低熱容量であればソリッドゴムでも良い。
The thickness of the heat insulating
定着ローラ30は、芯金31が十分に低熱容量であれば、断熱弾性層32はなくても良く、芯金31の外周に、少なくとも1層のマイクロ波吸収層33を形成したものでも良い。
The fixing
例えば、図4のように、中空のアルミ製芯金31の外側にマイクロ波吸収層33を形成し、離型性層34を形成して成る円筒部材でも良い。
For example, as shown in FIG. 4, a cylindrical member in which a
離型層34は、定着ローラ表面層としてトナーなどの付着を防ぐ離型性を持つ層である。例えば、ベース樹脂材料中に、マイクロ波吸収物質を配合したマイクロ波吸収性の離型層、又は、ベース樹脂材料中に、高熱伝導フィラーを配合した高熱伝導性の離型層、又は、厚さが3〜30μmのベース樹脂からなる薄層の離型層である。
The
下層のマイクロ波吸収層33から発熱を定着ローラ表面に効率よく伝えるために、5〜50μmの厚さとするのが望ましい。または、高熱伝導性フィラーを分散し、高い熱伝導性を持たせる。または、マイクロ波吸収体を分散し、離型層自体も発熱させても良い。
In order to efficiently transmit heat generation from the lower
上記のベース樹脂材料としては、例えば、フッ素系樹脂、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、液晶ポリエステル、ポリアミドイミド、ポリイミド等を挙げることができる。 Examples of the base resin material include fluorine resin, polyphenylene sulfide, polysulfone, polyetherimide, polyethersulfone, polyetherketone, liquid crystal polyester, polyamideimide, and polyimide.
上記において、フッ素系樹脂としては、例えばポリテトラフルオロエチレン樹脂(PT
FE)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂(
PFA)を挙げることができる。また、フッ化エチレンポリプロピレン共重合体樹脂(F
EP)、ポリフッ化ビニリデン樹脂(PVDF)、ポリフッ化ビニル樹脂(PVF)等を
挙げることができる。
In the above, examples of the fluorine-based resin include polytetrafluoroethylene resin (PT
FE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin (
PFA). In addition, fluorinated ethylene polypropylene copolymer resin (F
EP), polyvinylidene fluoride resin (PVDF), polyvinyl fluoride resin (PVF), and the like.
そして、フッ素系樹脂を用いた離型層34は、フッ素系樹脂コーティング剤やフッ素系樹脂チューブなどにより形成される。
The
コーティングとしては、ラテックスやダイエルラテックス(ダイキン工業社製、フッ素
系ラテックス)、ディスパージョンによるディッピング塗工、スプレー塗工等、どのよう
な方法であっても良い。
The coating may be any method such as latex, Daiel latex (made by Daikin Industries, Ltd., fluorine latex), dipping coating using a dispersion, spray coating, or the like.
離型層34にマイクロ波吸収物質を分散する場合、マイクロ波吸収層33に用いられたものと同様のものを使用することができる。
When the microwave absorbing material is dispersed in the
定着ローラ30は、離型層34をマイクロ波吸収層として厚く形成し、弾性体のマイクロ波吸収層33をなくしても良い。例えば、図5のように、中空の芯金31の外側に断熱弾性層32を形成し、マイクロ波吸収層としての離型層34を形成して成る円筒部材でも良い。
In the fixing
また、オイル塗布手段などにより定着ローラ表面の離型性を助け、トナーなどの付着を防ぐ手段があれば、マイクロ波吸収層33を表面層とし、離型層34を備えない構成としても良い。
Further, if there is a means for assisting the releasability of the surface of the fixing roller by means of an oil application means and preventing adhesion of toner or the like, the
つまり、定着ローラ30は、例えば、図6のように、中空の芯金31の外側に断熱弾性層32を形成し、最外層にマイクロ波吸収層33を形成して成る円筒部材でも良い。また、例えば、図7のように、中空のアルミ芯金31の外側にマイクロ波吸収層33のみを形成して成る円筒部材でも良い。
That is, the fixing
(4)加圧ローラ60
本実施例においては、図2に示すように、加圧ローラ60は、アルミや鉄製、SUM材等よりなる芯金41の外側に、弾性層42、及び、最表層に離型性層43を形成したものである。
(4)
In this embodiment, as shown in FIG. 2, the
加圧ローラ60は、定着ローラ30との接触加圧により定着ニップ部Ntを形成する。
The
弾性層42は、定着ローラ30の断熱弾性層32と同様に、シリコーンゴムなどに、マイクロバルーンなどの中空フィラーなどを配合したバルーンゴム層が望ましい。または、吸水性ポリマーが含有されたシリコーンゴム層、シリコーンゴムを水素発泡させたスポンジゴム層が望ましい。熱伝導性が低ければソリッドゴム層でも良い。
As with the heat insulating
加圧ローラ60は、芯金41が低熱容量であれば、中空の芯金41の外側に直接、離型性層43を形成して成る剛体の円筒部材でも良い。定着ローラ30に弾性層32があるため、加圧ローラ60は弾性体でなくても定着ニップ部Ntを形成することができる。
If the cored
(5)駆動説明
以上の構成で、定着ローラ30が回転駆動され、また加圧ローラ60が従動回転した状態で、マイクロ波発生装置21へ通電を開始する。
(5) Driving Description With the above configuration, the energization of the
図8に、マイクロ波発生装置21と通電制御手段100を示す。
FIG. 8 shows the
マイクロ波発生装置21から出力されたマイクロ波は、直接、又は、反射板22に反射して、定着ローラ30表面に照射され、マイクロ波吸収層33に吸収されて熱に変わり発熱する。吸収しきれなかったマイクロ波は、内部に向かって透過し、定着ローラ芯金31で反射し、再びマイクロ波吸収層33に当たって吸収発熱される。マイクロ波のエネルギーを、定着ローラ30表面近傍のみに設けられたマイクロ波吸収層33に吸収させ、発熱させることにより、余分な内部の温度上昇にエネルギーを使わずにすみ、定着ローラ30表面温度を急速に上昇させることができる。
The microwave output from the
マイクロ波は、マイクロ波発生装置21装置内の不図示のマグネトロンによって発生し、またマイクロ波発生装置21内に設けられた不図示のマイクロ波反射板によって反射して、定着ローラ30の長手に均等に照射される。
The microwave is generated by a magnetron (not shown) in the
定着ローラ30の表面温度を記録材Pの加熱定着に必要な温度まで立ち上げる。
The surface temperature of the fixing
本実施例にて、マイクロ波発生装置21の電力は、電源26から定着ローラ近傍に配置されたサーモスイッチなどの安全素子24を介して制御装置(制御回路)25から供給される。マイクロ波発生装置21の出力は、制御回路25によってON/OFF制御される。
In the present embodiment, the electric power of the
安全素子24は、マイクロ波を遮断する保護管などによってマイクロ波からはシールドされ、定着ローラ表面近傍に非接触で配置されている。そして、定着ローラ表面が異常に高温になった場合に作動して、制御回路25及びマイクロ波発生装置21への電力を遮断する。
The
定着ローラ表面には、温度検知素子23が当接され、定着ローラ表面の温度を検知する。
A
制御回路25は、温度検知素子23の検知温度に応じてマイクロ波出力を制御する。定着ローラ30温度が目標温度に到達したら、制御装置25にて、マイクロ波出力をOFFする。
The
目標温度より所定の温度低くなったら、再びマイクロ波を出力をONし、定着ローラ30表面を所定の温度となるよう制御する。
When the temperature is lower than the target temperature by a predetermined temperature, the output of the microwave is turned ON again, and the surface of the fixing
定着ローラ30表面を所定温度に保った状態で、定着ニップ部Ntに未定着トナー画像Tが形成された記録材Pを導入することにより、記録材P上の未定着トナー画像Tを加熱定着して固着画像とする。
With the surface of the fixing
このときの定着ニップ部Nt内でのトナー画像Tと定着ローラ30の様子について図9を用いて説明する。
The state of the toner image T and the fixing
図9において、未定着トナー画像Tが形成された記録材Pが定着ニップ部Ntに導入されると、トナー画像Tは定着ローラ30の表面によって加圧され、潰された状態となる。
In FIG. 9, when the recording material P on which the unfixed toner image T is formed is introduced into the fixing nip portion Nt, the toner image T is pressed by the surface of the fixing
このとき、定着ローラ30は、弾性を有するため、トナー画像Tの凹凸に対応して微少に表面変形する。この結果、トナー画像Tを包み込むように定着ローラ30の最表面高熱伝導層33が凹む。この結果、トナー画像Tに対して、定着ローラ30の接触面積が増え、効率的に定着ローラ30から記録材P上のトナー画像Tへ熱が伝えられる。特に本実施例に示したように定着ローラ30が弾性を有する部材であるため、表面粗さの大きな記録材上のトナー画像であっても、記録材Pの凹凸に対する定着ローラ30の表面の追随性にも優れ、記録材P上の定着均一性を得ることができる。
At this time, since the fixing
そして、記録材上のトナー画像Tは、均一に溶け潰されることによって、表面が平滑となり、光沢ある画像となって半永久的に記録材に固着される。 Then, the toner image T on the recording material is uniformly melted and crushed, so that the surface becomes smooth and a glossy image is semi-permanently fixed to the recording material.
本実施例における定着装置7は、短いファーストプリントアウトタイムで、定着ムラのない画像を得ることができる。また、トナーなどの蓄積もなく、また発火発煙などの危険も無く、安定で安全な定着動作が可能である。
The fixing
(実験)
本実施例における画像形成装置のクィックスタート性と、安全性について確認するために、本実施例における定着装置7を備えた画像形成装置1と、従来例における定着装置を備えた画像形成装置とを用いて実験を行い、確認した。
(Experiment)
In order to confirm the quick start property and safety of the image forming apparatus in the present embodiment, an image forming apparatus 1 including the
先ず、本実験に用いた定着装置7の基本構成を以下に説明する。
First, the basic configuration of the fixing
使用した画像形成装置のプロセススピードは100mm/secであり、1分間に16
枚のプリントを実施するレーザビームプリンタを用いて実験した。
The process speed of the used image forming apparatus is 100 mm / sec, and 16 per minute.
Experiments were performed using a laser beam printer that performed sheet printing.
本実施例としての定着装置7は、図2に示したマイクロ波を使用した像加熱装置である。
The fixing
出力800Wのマイクロ波発生装置21を定着ローラ30と非接触で配置し、周辺にはマイクロ波反射部材22を備える。定着ローラ30表面付近には、定着ローラ30には非接触であり、マイクロ波からはシールドされているサーモスイッチ24が配置され、異常に温度上昇した場合は電力を切断する。
A
また、定着ローラ30の表面温度は、定着ローラ30の回転方向において加熱位置から定着ニップ部Ntに至る間の定着ローラ30の表面温度を接触式の温度検知素子23を用いて測定する。
Further, the surface temperature of the fixing
定着ローラ30は、直径14mmの鉄製芯金31上に、厚さ3mm、熱伝導率0.15W/m・Kのスポンジシリコーンゴムからなる断熱弾性層32を設けた。その外側には厚さ100μmの厚さで、シリコーンゴムにカーボンブラックを30vol%分散させたマイクロ波吸収層33を設けた。表面には厚さ30μmのPFAチューブからなる離型層34を設けた回転体であり、不図示の駆動手段で回転する。
The fixing
加圧ローラ60は、芯金41上に厚さ3mm、熱伝導率0.15W/m・Kの断熱弾性層42を有し、表面には厚さ30μmの離型層43を有している。加圧ローラ60は、不図示の加圧手段によって、定着ローラ30に圧接され、定着ローラ30の回転によって従動回転する。定着ニップ部Ntの幅wは5mmであった。
The
従来例1として、定着ローラ表面にハロゲンランプを直接照射し、非接触で定着ローラを加熱する加熱定着装置とした。 As Conventional Example 1, a heating and fixing device is provided in which a halogen lamp is directly irradiated on the surface of the fixing roller to heat the fixing roller in a non-contact manner.
図10に、従来例1の概略構成を示す。 FIG. 10 shows a schematic configuration of Conventional Example 1.
800Wのハロゲンランプ27を非接触で定着ローラ30を加熱できるよう配置し、効果的に定着ローラ30へ照射できるよう、周辺は放射光反射体26で覆ってある。
An 800
定着ローラ30近傍にはサーモスイッチ24が配置され、異常に温度上昇した場合は、ハロゲンランプ27の出力を遮断する。定着ローラ30は、直径14mmの鉄製芯金31上に、厚さ3mm、熱伝導率0.15 W/m・Kの断熱弾性層32を有し、その外側には離型層34を設けた回転体であり、非図示の駆動手段で回転する。加圧ローラ60、定着ニップ部Ntの幅wは、実施例と同様である。
A
ウォームアップを開始するとハロゲンランプ27が発光し、放射光によって定着ローラ30表面は加熱され、温度上昇する。実施例同様に、定着ニップ部Ntに記録材Pを通過させて加熱定着する。
When the warm-up is started, the
従来例2として、誘導加熱装置によって、定着ローラ内部に備えられた金属体に渦電流を起こし発熱させる加熱定着装置とした。 As a conventional example 2, an induction heating device is used to generate heat by generating an eddy current in a metal body provided inside the fixing roller.
図11に、従来例2の概略構成を示す。 FIG. 11 shows a schematic configuration of Conventional Example 2.
誘導加熱装置としてのコイル28を、定着ローラ30を加熱できるよう配置した。定着ローラ30表面付近には、非接触でサーモスイッチ24が配置され、異常に温度上昇した場合は電力を切断する。誘導加熱装置28の出力は800Wである。
A
定着ローラ30は、直径14mmの鉄製芯金31上に、厚さ3mm、熱伝導率0.15W/m・Kの断熱弾性層32を有した弾性ローラ上に、厚さ100μmのNi製円筒フィルムを被せて発熱層35とした。さらにその外側に熱伝導率1.0W/m・Kの高熱伝導弾性層36を厚さ200μmで形成し、最外層には厚さ30μmの離型層34を設けた。定着ローラ30は、不図示の駆動手段で回転する。
The fixing
加圧ローラ60、定着ニップ部Ntの幅wは、実施例と同様である。
The width w of the
ウォームアップを開始するとコイル28が磁界を発生させ、金属発熱層35に渦電流が発生して発熱し、定着ローラ30表面は温度上昇する。実施例と同様に、定着ニップ部Ntに記録材Pを通過させて加熱定着する。
When the warm-up is started, the
従来例3も、誘導加熱装置によって、定着ローラ内部に備えられた金属体に渦電流を起こし発熱させる加熱定着装置とした。 Conventional Example 3 is also a heating and fixing device that generates heat by generating an eddy current in a metal body provided inside the fixing roller by an induction heating device.
図12に、従来例3の概略構成を示す。 FIG. 12 shows a schematic configuration of the third conventional example.
定着ローラ30は、直径1mm4の鉄製芯金31上に、厚さ3mm、熱伝導率0.15W/m・Kの断熱弾性層32を有した弾性ローラ上に、厚さ100μmのNi製円筒フィルムを被せて金属発熱層35とした。最外層には厚さ30μmの離型層34を設けた。定着ローラ30は、不図示の駆動手段で回転する。
The fixing
加圧ローラ60、定着ニップ部Ntの幅wは、実施例と同様である。
The width w of the
ウォームアップを開始するとコイル28が磁界を発生させ、金属発熱層35に渦電流が発生して発熱し、定着ローラ30表面は温度上昇する。本実施例と同様に、定着ニップ部Ntに記録材Pを通過させて加熱定着する。
When the warm-up is started, the
定着装置に未定着トナー画像Tを形成した記録材Pを通紙し、定着性能評価を行った。 The recording material P on which the unfixed toner image T was formed was passed through the fixing device, and the fixing performance was evaluated.
定着ローラ30、定着装置全体の温度が、雰囲気温度になじんだ状態から実験を開始する(以下、この条件を「コールドスタート」と称する。)。実験時の環境は、温度25℃・湿度60℃であった。
The experiment is started from the state in which the temperature of the fixing
コールドスタートから、定着ローラ30の回転駆動開始と同時に、加熱手段に800Wの電力を投入し、定着ローラ30を加熱し、定着ローラ温度を定着可能な目標温度へ立ち上げる。
From the cold start, simultaneously with the start of rotational driving of the fixing
定着ローラ30は、温度検知素子23を用いて温度制御され、所望の定着ローラ温度に達した後は、目標温度を維持するよう、どの加熱手段も電力を制御される。
The temperature of the fixing
画像欠陥が元のトナー画像の5%を超える場合をNG(不良)とした。記録材Pとして、XEROX社製4024、坪量75g/m2紙を使用した。 The case where the image defect exceeded 5% of the original toner image was determined as NG (defect). As the recording material P, 4024 manufactured by XEROX and a basis weight of 75 g / m 2 paper was used.
定着ローラ30の表面温度が定着可能な目標温度に達するまでウォームアップを行い、目標温度に達したら、未定着トナー画像Tを形成した記録材Pを通紙する。
Warm-up is performed until the surface temperature of the fixing
画像形成装置における定着装置が実施例、従来例1、従来例2、従来例3、それぞれの実験装置で、加熱定着された記録材P上の画像Tの定着性が良好となるウォームアップ時間を求め、比較した。 The fixing device in the image forming apparatus has the warm-up time in which the fixability of the image T on the heat-fixed recording material P is good in each of the experimental devices of the embodiment, the conventional example 1, the conventional example 2, and the conventional example 3. Sought and compared.
記録材P上の未定着トナー画像Tの定着性能評価方法としては、加熱定着後の記録材P
のトナー画像上にセロハンテープを貼り付け、0.49N/cm2(50gf/cm2)の面圧で1分間押し付けた後にセロハンテープを剥がす。そして、そのときのトナー画像における画像欠陥(テープにより剥ぎ取られた欠陥)の程度によって評価を行った。
As a method for evaluating the fixing performance of the unfixed toner image T on the recording material P, the recording material P after heat fixing is used.
A cellophane tape is affixed on the toner image, pressed at a contact pressure of 0.49 N / cm 2 (50 gf / cm 2 ) for 1 minute, and then peeled off. Then, evaluation was performed based on the degree of image defects (defects peeled off by the tape) in the toner image at that time.
結果は表1のとおりである。 The results are shown in Table 1.
本実施例における加熱定着装置7は、マイクロ波によって離型層34直下にあるマイクロ波吸収発熱層33が発熱し、定着ローラ30表面近傍のみの温度を迅速に立ち上げることができる。そのため、従来例と同等のウォームアップ時間で定着ローラ温度を立ち上げ、十分な定着性を得ることができた。
In the
従来例2における誘導加熱による定着ローラ30は、ウォームアップ時間が長くなってしまった。
In the fixing
従来例2の加熱定着装置は、誘導加熱によって発熱するNi金属層35の外側に厚み200μmの高熱伝導弾性層36が形成されている。この高熱伝導弾性層36が定着ローラ30表面への熱伝達を阻害し、また、余分な熱容量となって、ウォームアップ時間を長くしてしまっている。
In the heat fixing apparatus of Conventional Example 2, a high thermal conductive
従来例3は、この200μmの弾性層36がない誘導加熱方式の加熱定着装置である。従来例3では、ウォームアップ時間は十分短くなった。ただし、弾性のない金属層の外側に離型層を設けた構成であり、定着ローラ30表面に十分な柔軟性、弾性がない。
Conventional example 3 is an induction heating type heat fixing device without this 200 μm
それぞれの加熱定着装置で加熱定着された記録材上のトナー画像を比較した。記録材上のトナー画像の光沢度を測定した。光沢度測定には、日本電色製ハンディ光沢計PG−1(角度75度)を用いた。また、目視で光沢のムラを確認した。 The toner images on the recording materials heat-fixed by each heat-fixing device were compared. The glossiness of the toner image on the recording material was measured. For the gloss measurement, a Nippon Denshoku handy gloss meter PG-1 (angle 75 degrees) was used. In addition, uneven gloss was visually confirmed.
結果を表2に示す。 The results are shown in Table 2.
本実施例では高い光沢度(グロス)のある定着画像が得られた。また光沢ムラも少なく良好であった。 In this example, a fixed image with high glossiness (gloss) was obtained. Also, gloss unevenness was small and good.
本実施例における定着ローラ30は、弾性のある断熱弾性層32の外側に、弾性のあるマイクロ波吸収層33を形成し、柔軟性のある離型層34を30μmの薄さで形成してあるため、定着ローラ表面は十分な弾性をもつ。これにより、定着ローラ表面は記録材Pを加熱圧接する際に弾性変形し、凹凸のある記録材表面および未定着トナー画像面に追従し、均一に密着して押し潰すことができる。
In the fixing
従来例3では、十分な光沢度は得られなかった。これは、従来例3における定着ローラ30では、弾性のないNi金属層35の外側に離型層34を設けているためで、弾性がないため記録材表面に密着できない。そのため、記録材表面の凹凸によって、トナーの溶融度合い、潰され方にムラが生じ、定着された画像にも光沢ムラが生じてしまう。全体にボソボソした画像となり、十分な光沢度が得られない。
In Conventional Example 3, sufficient glossiness was not obtained. This is because the fixing
従来例2では、200μmの弾性層36があるため、従来例3に比べて、光沢ムラのない画像が得られている。弾性層36は厚いほうが、記録材への密着性が増し、均一で光沢ある定着画像を得ることが可能となる。しかし、厚くするほど、ウォームアップ時間が長くなってしまう問題がある。
In Conventional Example 2, since there is an
本実施例における加熱定着装置7では、弾性層33そのものを発熱させることができるため、また柔軟性を損なう金属層を設ける必要が無い。そのため、十分な厚みを持って弾性層33を形成しながらも、表面近傍だけを発熱させ、短いウォームアップ時間で、均一で光沢ある定着画像を得ることが可能である。
In the
上記の実験では、従来例1は、短いウォームアップ時間で、均一かつ光沢ある画像を得ることができている。しかし、ハロゲンランプ27による放射光を直接定着ローラ30表面に照射して加熱している従来例1には、ハロゲンランプ27と定着ローラ30の間に記録材や紙粉などが侵入した際に、発火発煙を起こす可能性がある。
In the above experiment, Conventional Example 1 can obtain a uniform and glossy image with a short warm-up time. However, in the conventional example 1 in which the surface of the fixing
定着ローラ表面には離型層34を設けてあるが、それでも記録材上のトナーを加熱溶融する際に溶融したトナーが粘着性を示し、記録材が定着ローラ表面に巻き付いてしまうことが有る。
Although the
分離爪や、分離ガイドを設けて、物理的に侵入を防ごうとしても、定着ローラとの間に全く隙間なく設置することは難しい。また、分離部材を定着ローラに接触させてしまうと、トナーなどが付着して蓄積したり、定着ローラ表面に傷をつけたりし、また定着ローラ表面の熱を奪ってしまうなど、加熱手段を非接触としたメリットが失われてしまう。 Even if a separation claw or a separation guide is provided to physically prevent entry, it is difficult to install the separation claw and the fixing roller without any gap. Also, if the separation member is brought into contact with the fixing roller, the toner is adhered and accumulated, the surface of the fixing roller is scratched, and the heat of the surface of the fixing roller is taken away. The merit is lost.
厚みが数10μmである薄紙や、記録材の上に乗って紛れ込む埃を防ぐことは難しく、また、記録材が紙詰まりなど起こした際に、記録材が破れ、紙のかけらが潜りこむ可能性など、ないとはいえない。 It is difficult to prevent thin paper with a thickness of several tens of micrometers and dust that gets on the recording material, and when the recording material is jammed, the recording material may be torn and a piece of paper may be hidden. It cannot be said that it is not.
オフィスなどで用いられる加熱定着装置は、紙などの可燃性が高いものとともに設置されることもあり、高い安全性が必要とされる。 Heat fixing devices used in offices and the like are sometimes installed together with highly flammable materials such as paper, and high safety is required.
本実施例と従来例1で、記録材Pが定着装置内部に潜りこんだ場合の安全試験を行った。模式図を図13と図14に示す。 In this example and Conventional Example 1, a safety test was performed when the recording material P was submerged inside the fixing device. Schematic diagrams are shown in FIG. 13 and FIG.
図13、図14に示すように、記録材Pを定着ローラ30に巻き付けた。巻き付けた記録材Pは、XEROX社製4024、坪量75g/m2の用紙である。定着装置の定着ローラ30など回転体の駆動は停止している。この状態で、加熱手段に通電して、安全装置24が働き、電力が遮断されるまでの様子を観察した。
As shown in FIGS. 13 and 14, the recording material P was wound around the fixing
従来例1では、通電を開始して2秒で記録材Pが発煙しはじめ、3秒では発火してしまった。ハロゲンランプ27の放射光を直接、記録材Pが受けて加熱されてしまうために、熱容量の小さな記録材Pは短時間に温度上昇し、発火してしまう。
In Conventional Example 1, the recording material P started to smoke in 2 seconds after the start of energization, and fired in 3 seconds. Since the recording material P is directly received and heated by the radiated light of the
本実施例における加熱定着装置7では、記録材Pの発火、発煙は起こらず、5秒ほどでサーモスイッチ24が作動し、安全に電力を遮断することができた。これは、ハロゲンランプの放射光は、記録材に吸収され易いのに対し、マイクロ波は記録材には吸収されにくいためである。
In the
画像形成装置に用いられる記録材Pは、一般的に、繊維を主材料とする紙、OHT、グロスフィルムなどである。紙は、繊維と、炭酸カルシウム、タルクなどの槙料、微量なサイズ材などからなり、マイクロ波を強く吸収する物質は含まれない。紙中には、水分が5質量%〜10質量%含まれており、水分子はマイクロ波によって振動を起こし発熱するが、発熱した水は水蒸気となって放出される。吸湿した水分量の多い記録材は、多く含まれる水分によって発火には至らず、乾燥した水分量の少ない記録材は発熱し難い。 The recording material P used in the image forming apparatus is generally paper, OHT, gloss film, or the like whose main material is fiber. Paper consists of fibers, materials such as calcium carbonate and talc, and minute size materials, and does not contain substances that strongly absorb microwaves. The paper contains 5% by mass to 10% by mass of water, and the water molecules are vibrated by microwaves and generate heat, but the generated water is released as water vapor. A recording material with a large amount of moisture absorbed does not ignite due to a large amount of moisture, and a recording material with a small amount of moisture hardly generates heat.
OHT、グロスフィルムは、PETなどのプラスチックを主材料とし、マイクロ波による吸収発熱は少ない。 OHT and gloss films are mainly made of plastics such as PET, and generate little heat generated by absorption by microwaves.
このため、本実施例における加熱定着装置7では、不慮のトラブルにより記録材などの異物が加熱手段(マイクロ波発生装置21)と定着ローラ30の間に侵入した場合でも、発火発煙など起こすことなく、安全性が確保できる。
For this reason, in the
以上示したように、本実施例における加熱定着装置7では、マイクロ波によって弾性層33そのものを発熱させることで、定着ローラ表面に十分な弾性を持たせながらも、表面近傍だけを発熱させ、定着ローラ表面を短時間で温度上昇させることができる。従って、短いウォームアップ時間で、均一で光沢ある定着画像を得ることが可能である。
As described above, in the
また、マイクロ波発生装置21は、定着装置7に混入する可能性がある紙繊維などの可燃物には容易には吸収されず、ほとんど定着ローラ表面近傍のマイクロ波吸収層33だけを発熱させることができる。そのため、紙詰まりや、紙粉、埃の混入など不慮のトラブルに対しても高い安全性を確保できる。
In addition, the
実施例2
図15に、本発明に係る像加熱装置の第二の実施例を示す。
Example 2
FIG. 15 shows a second embodiment of the image heating apparatus according to the present invention.
本実施例にて、定着装置7は、記録材上の画像をニップ部Ntにて加熱する回転可能な加熱部材を構成するベルト状の定着ベルト(定着用回転体)30と、回転可能の加圧部材60とを備えている。加圧部材60は、加圧ローラなど、実施例1で使用したものを用いることができる。
In this embodiment, the fixing
つまり、本実施例では、支持体59の外側に外嵌された定着ベルト38を加熱部材とし、支持体50と定着ベルト38を、加圧ローラ60に圧接させて定着ニップ部Ntを形成する。この定着ニップ部Ntに記録材Pを通紙し、記録材Pを狭持搬送しながら、加熱定着を行う。定着ベルト38は、回転可能な加圧部材60によって従動駆動される。
That is, in this embodiment, the fixing
定着ベルト38は、例えば、厚み30μmから500μm程度のPPS、ポリイミド、ポリアミドイミドなどの耐熱性が高く、熱伝導が低い樹脂材からなるエンドレスベルト基層39を備えている。この基層39の上に、実施例1と同様に、シリコーンゴム中にマイクロ波吸収体を分散させたマイクロ波吸収弾性層33を、厚さ100μm〜500μmで備え、最外層には、10μmから30μm程度のフッ素樹脂層などからなる離型層34を設けて形成される。
The fixing
エンドレスベルト基層39は、内部への熱の逃げを抑え、熱容量を小さくするために、PPS、ポリイミド、ポリアミドイミドなど、耐熱性があり、熱伝導率が低い樹脂製とすることが望ましい。またベース樹脂にはマイクロ波を透過、或いは、反射させる物質が望ましく、カーボンや酸化物などマイクロ波を吸収しやすい物質の配合を避けることが望ましい。エンドレスベルト基層39をSUS、Niなどの金属薄膜とした場合、熱伝導率、熱容量は大きくなってしまうが、定着ローラ表面から照射され、マイクロ波吸収層で吸収し切れなかったマイクロ波を反射し、再びマイクロ波吸収層に照射できる。ただし、内部の支持体59を金属製とすることでも、マイクロ波を反射させ、再びマイクロ波吸収層に照射することは可能である。
The endless
マイクロ波吸収層33、離型層34に使用される材料は、実施例1で使用したものを使用できる。
As the materials used for the
支持体59は、例えば、支持体50の上に、断熱部材又は断熱層51を形成したものである。支持体50は、マイクロ波を反射し易いSUM、SUS、AL材などの金属製が望ましい。定着ベルト38表面に照射され、マイクロ波吸収層33で吸収し切れなかったマイクロ波を定着ベルト38側へ反射し、再びマイクロ波吸収層33に照射できる。
The
支持体59と加圧部材60を所定の圧力で当接させて、定着ニップ部Ntを形成する。定着ニップ部Ntでは、定着ベルト38表面と加圧ローラ60表面が連れ回りつつ記録材Pを狭持搬送し、記録材Pに熱と圧力を加えて、記録材P上のトナー画像を定着させる。
The fixing
断熱層51は、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどからなる弾性部材であっても良く、液晶ポリマー、フェノール樹脂、PPS、PEEK、ポリイミド、ポリアミドイミド、フッ素樹脂等の耐熱性樹脂により形成された剛体部材であっても良い。
The
定着ベルト内面からの熱の逃げは少なくなり、定着ベルト38の昇温は速まるので、断熱層51の熱伝導性は低いことが望ましい。
Since the heat escape from the inner surface of the fixing belt is reduced and the temperature of the fixing
本実施例では、定着ベルト38を介して加圧ローラ60に圧接し、定着ニップ部Ntを形成する支持体51面を曲面を含む構成とし、加圧ローラ60の変形量を少なくしながら、定着ニップ部Ntを広くとれるように構成した。
In the present embodiment, the surface of the
支持体51面は平坦であってもよく、複数の部材から構成されても良い。また、突起物を付けたり、凹凸を設けても良い。定着ベルト内部に張架ローラを備えた構成でも良い。
The surface of the
本実施例における加熱定着装置7における定着ベルト支持体51及び定着ベルト内蔵物は、定着ベルト38を介して加圧部材60に圧接し、定着ニップ部Ntを形成するものであり、定着ベルト38の温度上昇を著しく妨げるものでなければ、その形状、構成を問わない。
The fixing
実施例1と同様に、マイクロ波発生装置21から発生したマイクロ波によって、定着部材表面近傍に形成されたマイクロ波吸収層33を発熱させることで、定着ベルト表面温度を急速に立ち上げることができる。また、定着ベルト38は十分な弾性を持ったマイクロ波吸収層33の外側に薄く柔軟な離型層34を形成した構成である。そのために、定着ベルト表面は記録材の凹凸に追従して密着し、記録材上の未定着トナーを均一に溶融させ、押し潰して、光沢ムラのない定着画像を得ることができる。
As in the first embodiment, the
また、加熱部材30を低熱容量なベルト部材とすることで、より急速な温度上昇が可能になる。
Further, by using the
また、加熱部材30をフレキシブルなベルト部材とすることで、加圧ローラ60を大きく弾性変形させることなく、定着ニップ部Ntを広く形成することができる。加熱部材30と記録材Pの接触時間を長くし、長く加熱、加圧することができるので、記録材上のトナー画像表面をより平滑に溶け潰すことが可能になり、より光沢ある定着画像を得ることができる。また、高速で加熱定着処理を行う加熱定着装置にあっても、十分な加熱時間を確保することができる。
In addition, by using the
実施例3
図16に、本発明に係る像加熱装置の第三の実施例を示す。
Example 3
FIG. 16 shows a third embodiment of the image heating apparatus according to the present invention.
本実施例にて、定着装置7は、実施例1とほぼ同様の構成とされる。ただし、図16のように、定着ローラ30と定着ニップ部Ntを形成する加圧部材60を、支持体57と、これに外嵌され、定着ローラ30の回転に従い支持体57の周りを回転するベルト状の加圧ベルト56を有する構成のものとする。
In the present embodiment, the fixing
支持体57は、例えば、SUM材等からなる支持体52の上に、断熱部材又は断熱層53を形成したものである。その外周に低熱容量・低熱伝導性のベルト56を外嵌させている。
The
上記の加圧部材60と定着ローラ30とを所定の圧力で当接させて、定着ニップ部Ntを形成する。定着ニップ部Ntでは、定着ローラ30表面と加圧ベルト56が連れ回りつつ記録材Pを狭持搬送し、記録材Pに熱と圧力を加えて、記録材P上のトナー画像を定着させる。
The
断熱支持体53は、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどからなる弾性部材であっても良いが、定着ローラ表面が弾性体であるため、断熱支持体53が剛体部材であっても定着ニップ部Ntは確保できる。つまり、断熱支持体53は、液晶ポリマー、フェノール樹脂、PPS、PEEK、ポリイミド、ポリアミドイミド、フッ素樹脂等の耐熱性樹脂により形成された剛体部材であっても良い。
The
加圧ベルト56は、例えば、厚み30μmから500μm程度のPPS、ポリイミド、ポリアミドイミドなどの耐熱性が高く、熱伝導が低い樹脂材からなる基層54の上に、10μmから30μm程度のフッ素樹脂層などからなる離型層55を設けて形成される。
The
支持体53と加圧ベルト56との間には、シリコーンオイルなどの潤滑材を介在させ、ベルトの摺動性を良くする。本実施例の加熱定着装置における加圧ベルト支持体及び加圧ベルト内蔵物は、加圧ベルト56を介して加熱部材30に圧接し、定着ニップ部Ntを形成するものであり、加圧ベルト56を介して加熱部材の温度上昇を著しく妨げるものでなければ、その形状、構成を問わない。
A lubricant such as silicone oil is interposed between the
また、実施例2と同様に加熱部材30を定着ベルト構成としても良い。この概略構成を、図17に示す。
Further, similarly to the second embodiment, the
この場合には、支持体59に外嵌された定着ベルト38と、支持体57に外嵌された加圧ベルト56を圧接させて定着ニップ部Ntを形成する。そして、加圧ベルト内側に設けられた駆動ローラ70、71によって、加圧ベルト56を駆動し、定着ベルト38を従動で回転させ、定着ニップ部Ntにて記録材Pを挟持搬送しながら、加熱定着を行う。
In this case, the fixing
駆動ローラは、定着ベルト38内側、または、加圧ベルト56内側、若しくは、両方に設けても良い。
The driving roller may be provided inside the fixing
本実施例の効果は、実施例1、実施例2と同様であるが、本実施例における加圧ベルト56を使用した定着装置は、加圧部材60を低熱容量なベルト部材とすることで、より急速な温度上昇が可能になる。
The effect of this embodiment is the same as that of Embodiment 1 and Embodiment 2. However, the fixing device using the
また、加圧部材60をフレキシブルなベルト部材とすることで、定着ローラ30を大きく弾性変形させることなく、定着ニップ部Ntを広く形成することができる。加熱部材30と記録材Pの接触時間を長くし、長く加熱、加圧することができる。従って、記録材上のトナー画像表面をより平滑に溶け潰すことが可能になり、より光沢ある定着画像を得ることができる。また、高速で加熱定着処理を行う加熱定着装置にあっても、十分な加熱時間を確保することができる。
Further, by making the pressure member 60 a flexible belt member, the fixing nip portion Nt can be formed widely without causing the fixing
以上の各実施例は、本発明における最良の実施形態の例ではあるものの、本発明はこれらの実施例に示した構成のみに限定されるものではない。即ち、本発明の像加熱装置には、実施例の加熱定着装置に限られず、画像を担持した記録材を加熱してつや等の表面性を改質する像加熱装置、仮定着する像加熱装置など、画像を担持した記録材を加熱処理する装置として使用することができる。 Each of the above examples is an example of the best mode of the present invention, but the present invention is not limited only to the configurations shown in these examples. In other words, the image heating apparatus of the present invention is not limited to the heat fixing apparatus of the embodiment, and an image heating apparatus that modifies the surface properties such as gloss by heating a recording material carrying an image, an image heating apparatus that is supposed to be worn, etc. It can be used as an apparatus for heat-treating a recording material carrying an image.
1 画像形成装置
2 感光体
7 加熱定着装置
21 マイクロ波発生装置
22 マイクロ反射部材
23 温度検知素子
24 安全素子
25 マイクロ波制御回路
26 電源
30 定着ローラ(加熱部材)
31 芯金
32 低熱伝導弾性層
33 マイクロ波吸収層
34 離型層
39 定着ベルト
38 定着ベルト基層
41 芯金
42 弾性層
43 離型層
54 加圧ベルト基層
55 加圧ベルト表層
56 加圧ベルト
57 支持体
59 支持体
63 加圧ローラ(加圧部材)
Nt 定着ニップ部
P 記録材
T トナー画像
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image forming apparatus 2
31
Nt Fixing nip P Recording material T Toner image
Claims (13)
マイクロ波発生装置を備え、
前記加熱部材は、前記マイクロ波発生装置のマイクロ波によって発熱することを特徴とする像加熱装置。 In an image heating apparatus that heat-fixes an unfixed toner image on a recording material as a fixed image on the recording material by passing through a nip formed by a heating member and a pressure member.
Equipped with a microwave generator,
The image heating apparatus, wherein the heating member generates heat by the microwave of the microwave generator.
前記定着装置は、請求項1〜12のいずれかの項に記載の像加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。 In an image forming apparatus comprising: an image forming unit that forms an unfixed toner image on a recording material; and a fixing device that thermally fixes the unfixed toner image on the recording material.
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the fixing device is an image heating device according to claim 1.
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JP2009001165A JP2010160222A (en) | 2009-01-06 | 2009-01-06 | Image heating device and image forming device |
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-
2009
- 2009-01-06 JP JP2009001165A patent/JP2010160222A/en active Pending
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