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JPH07117794B2 - Fixing device - Google Patents

Fixing device

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Publication number
JPH07117794B2
JPH07117794B2 JP63091267A JP9126788A JPH07117794B2 JP H07117794 B2 JPH07117794 B2 JP H07117794B2 JP 63091267 A JP63091267 A JP 63091267A JP 9126788 A JP9126788 A JP 9126788A JP H07117794 B2 JPH07117794 B2 JP H07117794B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heating
toner
heat
film
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP63091267A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH01263677A (en
Inventor
弘光 平林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP63091267A priority Critical patent/JPH07117794B2/en
Priority to DE3854801T priority patent/DE3854801T2/en
Priority to EP88305483A priority patent/EP0295901B1/en
Publication of JPH01263677A publication Critical patent/JPH01263677A/en
Priority to US07/668,333 priority patent/US5149941A/en
Priority to US07/989,538 priority patent/US5300997A/en
Priority to US08/135,130 priority patent/US5343280A/en
Publication of JPH07117794B2 publication Critical patent/JPH07117794B2/en
Priority to US08/691,431 priority patent/US5767484A/en
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、加熱溶融性のトナーを用いて転写材上に画像
を形成し、これを加熱定着処理する定着装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fixing device that forms an image on a transfer material using a heat-meltable toner and heat-fixes the image.

[従来の技術] 従来、画像形成装置に用いられている定着装置は、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、未定着のト
ナー画像が形成された転写材を挟持搬送しつつ加熱する
ローラ定着方式が多用されている。しかしながら、この
種の装置では、加熱ローラにトナーが転移するいわゆる
オフセット現象を防止するために、加熱ローラを最適な
温度に維持する必要があり、加熱ローラあるいは加熱体
の熱容量を大きくしなければならなかった。すなわち、
加熱ローラの熱容量が小さい場合には、発熱体による供
給熱量との関係により通紙あるいは他の外的要因で加熱
ローラ温度が低温側あるいは高温側に大きく変動し易く
なる。低温側に変動した場合には、トナーの軟化溶融不
足によって、定着不良や低温オフセットを生じ、高温側
に変動した場合には、トナーが完全に溶融してしまいト
ナーの凝集力が低下するために、高温オフセットを生ず
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, a fixing device used in an image forming apparatus includes a heating roller that is maintained at a predetermined temperature and a pressure roller that has an elastic layer and is in pressure contact with the heating roller. The roller fixing method in which the transfer material on which the toner image is formed is heated while being nipped and conveyed is often used. However, in this type of device, in order to prevent the so-called offset phenomenon in which the toner is transferred to the heating roller, it is necessary to maintain the heating roller at an optimum temperature, and the heat capacity of the heating roller or the heating body must be increased. There wasn't. That is,
When the heat capacity of the heating roller is small, the temperature of the heating roller is likely to fluctuate greatly toward the low temperature side or the high temperature side due to paper passing or other external factors due to the relationship with the amount of heat supplied by the heating element. When it fluctuates to the low temperature side, insufficient softening and melting of the toner causes fixing failure and low temperature offset, and when it fluctuates to the high temperature side, the toner is completely melted and the cohesive force of the toner decreases. , Causing high temperature offset.

かかる問題を回避するために、加熱ローラの熱容量を大
きくすると、加熱ローラを所定の温度まで昇温するため
の時間が長くなり、装置の使用の際に待機時間が大きく
なるという別の問題が生ずる。
If the heat capacity of the heating roller is increased in order to avoid such a problem, another problem occurs in that the time for raising the temperature of the heating roller to a predetermined temperature becomes long and the standby time becomes long when the device is used. .

かかる問題を解決する方策として、米国特許第3,578,79
7号に開示されているように、 トナー像を加熱体でその融点へ加熱して溶融し、 溶融後、そのトナーを冷却して比較的高い粘性と
し、 トナーの付着する傾向を弱めた状態で加熱体ウェブ
から剥す、 という過程を経ることによって、オフセットを生ぜずに
定着する方法が知られている。
As a measure for solving such a problem, US Pat.
As disclosed in No. 7, a toner image is heated to its melting point by a heating element to be melted, and after melting, the toner is cooled to have a relatively high viscosity, and the toner adhesion tendency is weakened. A method of fixing without causing offset by a process of peeling from the heating body web is known.

上記公知の方法では、これに加えて加熱体に対して、ト
ナー像及び転写材を加圧圧接することなしに加熱する方
法をとっているので、転写材を加熱する必要がなく他の
方法に較べてはるかに少ないエネルギーでトナーを溶融
できるとしている。しかしながら、周知のごとく加圧圧
接させることなく加圧体に接触した場合は、熱伝達効率
が低下し、トナーの加熱溶融に比較的長時間を要する。
そこで特願昭47-25896号では、これに公知の加圧圧接技
術を付加して熱伝達効率の向上を図りトナーの加熱溶融
を短時間でしかも十分に行うことが提案されている。
In addition to this, the above-mentioned known method employs a method in which the toner image and the transfer material are heated to the heating body without press-contact, so that it is not necessary to heat the transfer material, and compared with other methods. The toner can be melted with far less energy. However, as is well known, in the case of contact with a pressure body without press-contact, the heat transfer efficiency is lowered and it takes a relatively long time to heat and melt the toner.
Therefore, in Japanese Patent Application No. 47-25896, it is proposed that a known press-contacting technique is added to this to improve the heat transfer efficiency and heat and melt the toner in a short time and sufficiently.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、この特願昭47-25896号では、トナーの加
熱を比較的短時間でしかも十分行えるようにするため
に、 一対の加熱体の間にトナー像及び転写材を加圧挟持
させて加熱し、 加熱を停止して後強制的に冷却する、 方式をとっているので、定着に要するエネルギーが大き
くなるという不都合を生ずる。すなわち、一対の加熱体
により加熱させることによりトナー像は上下から加熱さ
れるので一見効率的に考えられるが、逆にトナー像を転
写紙側から加熱するには、先づ転写材を十分に加熱する
ことが必要であり、そのためにかえって大きなエネルギ
ーが必要となる。さらに、冷却工程においてはトナー像
を加熱する際に加熱昇温した転写材をも冷却しなければ
分離できず、強制的な冷却手段が必要となっておりエネ
ルギーの無駄が大きい。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in Japanese Patent Application No. 47-25896, in order to heat the toner in a relatively short time and sufficiently, a toner image and a transfer image are formed between a pair of heating members. The material is sandwiched under pressure to heat it, and then the heating is stopped and the material is forcibly cooled, so that the energy required for fixing becomes large. That is, since the toner image is heated from the top and bottom by being heated by the pair of heating elements, it is considered to be efficient at first glance, but conversely, in order to heat the toner image from the transfer paper side, the transfer material is sufficiently heated first. It is necessary to do so, and for that reason a large amount of energy is needed. Further, in the cooling step, when the toner image is heated, the transfer material that has been heated and heated cannot be separated unless it is cooled, and a forced cooling means is required, resulting in a large energy waste.

以上のように、一旦加熱したトナーを冷却した後に分離
することにより、高温オフセットを生ずることなく定着
する方式が提案されているが、上記のごとくの欠点を伴
うために実用化されていない。
As described above, a method has been proposed in which the toner that has been heated once is cooled and then separated to fix the toner without causing high-temperature offset, but it has not been put into practical use because of the drawbacks described above.

上記2つの提案例では加熱体は加熱ローラ及びこれによ
り送られるウェブと加熱ローラに内蔵された発熱源とに
よって構成されていて加熱はウェブを介して行われ、ウ
ェブの搬送ローラとしての機能を有している。このた
め、発熱源への給電方法や温度検知素子の当接支持の形
態が複雑化し、また、温度制御の精度も悪くなりがちで
あった。さらには、温度検知素子が加熱ローラと摺動す
る構成では断線による過昇温が生ずる等安全上の問題も
あった。しかも、上述2例の場合ともに比較的大きな熱
容量の加熱体を必要とするために、機内への放熱が増大
し、機内昇温が著るしくなるという不都合もあった。
In the above two proposals, the heating element is composed of a heating roller and a web fed by the heating roller and a heat source incorporated in the heating roller. Heating is performed through the web, and the heating roller functions as a web conveying roller. is doing. For this reason, the method of supplying power to the heat source and the form of contact and support of the temperature detecting element are complicated, and the temperature control accuracy tends to be poor. Furthermore, in the structure in which the temperature detecting element slides on the heating roller, there is a safety problem such as excessive temperature rise due to disconnection. In addition, in both of the above-mentioned two examples, since a heating body having a relatively large heat capacity is required, the heat radiation to the inside of the machine is increased, and the temperature rise inside the machine is notable.

本発明は、上述の従来装置の有していた問題点を解決
し、定着不良やオフセットを生ずることなく加熱体の熱
容量を小さくすることを可能とし、その結果、待機時間
や消費電力、さらには画像形成装置の機内昇温の小さい
定着装置を提供することを目的とする。
The present invention solves the problems that the above-described conventional device has, and makes it possible to reduce the heat capacity of the heating element without causing defective fixing or offset, and as a result, standby time, power consumption, and further An object of the present invention is to provide a fixing device in which the temperature rise inside the image forming apparatus is small.

[課題を解決するための手段] 本発明は、上記目的の達成のために、 加熱体と、該加熱体と接するフィルムと、該フィルムを
介して上記加熱体を加圧する加圧ローラとを有し、未定
着トナー像を担持した記録材を上記フィルムと上記加圧
ローラの間で挟持搬送しつつ上記加熱体からの熱でトナ
ー像を溶融し、その後トナー像が冷却固化した後にフィ
ルムと記録材を離反する定着装置において、 上記加熱体は基材に発熱部が設けられた低熱容量の加熱
体であり、上記加圧ローラは熱源を有さずトナーの融点
よりも低い温度に維持されている、 ことにより構成される。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention has a heating body, a film in contact with the heating body, and a pressure roller for pressing the heating body through the film. Then, the recording material carrying the unfixed toner image is nipped and conveyed between the film and the pressure roller while the toner image is melted by the heat from the heating body, and then the toner image is cooled and solidified and then recorded with the film. In the fixing device for separating materials, the heating body is a heating body of low heat capacity in which a heat generating portion is provided on the base material, and the pressure roller has no heat source and is maintained at a temperature lower than the melting point of the toner. It consists of

[実施例] 以下、添付図面にもとづて本発明の実施例を説明する。Embodiments Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

先ず、本実施例装置が適用される画像形成装置の概略構
造を第1図に基づいて説明すると、1はガラス等の透明
部材よりなる原稿載置台で、矢印a方向に往復動して原
稿を走査する。原稿載置台の直下には短焦点小径結像素
子アレイ2が配されていて、原稿載置台1上に置かれた
原稿像Gは照明ランプ7によって照射され、その反射光
像は上記アレイ2によって感光ドラム3上にスリット露
光される。なおこの感光ドラム3は矢印b方向に回転す
る。また4は帯電器であり、例えば酸化亜鉛感光層ある
いは有機半導体感光層3a等を被覆された感光ドラム3上
に一様に帯電を行なう。この帯電器4により一様に帯電
されたドラム3は、素子アレイ2によって画像露光が行
なわれた静電画像が形成される。この静電潜像は、現像
器5により加熱で軟化溶融する樹脂等より成るトナーを
用いて顕像化される。一方、カセットS内に収納されて
いるシートPは、給送ローラ6と感光ドラム3上の画像
と同期するようタイミングをとって上下方向で圧接して
回転される対の搬送ローラ9によって、ドラム3上に送
り込まれる。そして、転写放電器8によって、感光ドラ
ム3上に形成されているトナー像は、シートP上に転写
される。その後、公知の分離手段によってドラム3から
分離されたシートPは、搬送ガイド10によって定着装置
20に導かれ加熱定着処理された後にトレイ11上に排出さ
れる。なお、トナー像を転写後、ドラム3上の残留トナ
ーはクリーナ12によって除去される。
First, a schematic structure of an image forming apparatus to which the apparatus of the present embodiment is applied will be described with reference to FIG. 1. Reference numeral 1 is an original placing table made of a transparent member such as glass, which reciprocates in the direction of arrow a to place an original. To scan. A short-focus small-diameter image-forming element array 2 is arranged immediately below the document table, and a document image G placed on the document table 1 is illuminated by an illumination lamp 7, and a reflected light image thereof is produced by the array 2. Slit exposure is performed on the photosensitive drum 3. The photosensitive drum 3 rotates in the direction of arrow b. Reference numeral 4 denotes a charger, which uniformly charges the photosensitive drum 3 coated with, for example, a zinc oxide photosensitive layer or an organic semiconductor photosensitive layer 3a. On the drum 3 uniformly charged by the charger 4, the element array 2 forms an electrostatic image subjected to image exposure. This electrostatic latent image is visualized by the developing device 5 using a toner made of a resin or the like that is softened and melted by heating. On the other hand, the sheet P stored in the cassette S is drum-moved by a pair of conveyance rollers 9 which are rotated in pressure contact with each other in the vertical direction at a timing so as to be synchronized with the feeding roller 6 and the image on the photosensitive drum 3. 3 is sent. Then, the transfer discharger 8 transfers the toner image formed on the photosensitive drum 3 onto the sheet P. After that, the sheet P separated from the drum 3 by the known separation means is fixed by the conveyance guide 10 to the fixing device.
The sheet is guided to 20, heated and fixed, and then discharged onto the tray 11. After the toner image is transferred, the residual toner on the drum 3 is removed by the cleaner 12.

第2図は本実施例の上記定着装置20の拡大図である。同
図において、21は加熱体で、アルミナ等の耐熱性でかつ
電気絶縁性の基材またはそれを含む複合部材より成る基
材の下面に、幅160μm、長さ(紙面に直角な方向の長
さ)216mmで例えばTa2N等より成り、加熱部には搬送方
向に直角成分をもって配された線状もしくは帯状の発熱
体28を有し、さらにその表面に摺動保護層として例え
ば、Ta2O5が形成されている。加熱体21の下面は平滑で
ありかつ前後端部は丸味を帯びていて加熱部(加熱面)
を形成しており定着フィルム23との摺動を可能にしてい
る。該定着フィルム23は、PETを基材とし、耐熱処理を
施した例えば約9μm厚に形成され、矢印C方向へ送り
出し可能にフィルム送り出し軸24に巻回されている。上
記定着フィルム23は加熱体21の表面に当接し、曲率の大
きな分離ローラ26を介してフィルム巻取り軸27に巻き取
られる。
FIG. 2 is an enlarged view of the fixing device 20 of this embodiment. In the figure, reference numeral 21 denotes a heating element, which has a width of 160 μm and a length (length in a direction perpendicular to the paper surface) on the lower surface of a heat-resistant and electrically insulating base material such as alumina or a composite material containing the base material. is) 216 mm, for example made of Ta 2 N or the like, the heating unit includes a heating element 28 of the linear or strip arranged with quadrature components to the conveying direction, for example, as a further sliding protective layer on the surface thereof, Ta 2 O 5 is formed. The lower surface of the heating element 21 is smooth and the front and rear ends are rounded, and the heating portion (heating surface)
Is formed to enable sliding with the fixing film 23. The fixing film 23 is made of PET as a base material, is heat-treated to have a thickness of, for example, about 9 μm, and is wound around a film feeding shaft 24 so as to be fed in the direction of arrow C. The fixing film 23 comes into contact with the surface of the heating body 21 and is wound around the film winding shaft 27 via the separation roller 26 having a large curvature.

上記加熱体の発熱体28は熱容量が小さく、パルス状に通
電されて、その都度瞬時に260℃前後まで昇温する。転
写紙Pの先端、後端を転写紙検知レバー25及び転写紙検
知センサー29で検出することにより、発熱体28はタイミ
ングを取って必要時に通電を受ける。その際、画像形成
装置の給紙センサーなどによる転写紙の位置検知等を用
いて、発熱体への通電を制御しても良い。
The heating element 28 of the heating element has a small heat capacity, is energized in a pulse shape, and instantly raises its temperature to about 260 ° C. each time. By detecting the leading edge and the trailing edge of the transfer sheet P by the transfer sheet detection lever 25 and the transfer sheet detection sensor 29, the heating element 28 is energized at a required timing. At that time, the energization of the heating element may be controlled by detecting the position of the transfer sheet by a sheet feeding sensor of the image forming apparatus.

一方、加圧ローラ22は、金属等より成る芯材上にシリコ
ンゴム等より成る弾性層を有するものであり、駆動源
(図示せず)により駆動されて、搬送ガイド10によって
導かれた未定着トナー画像Tを有する転写材Pを、該転
写材Pと同一の速度で移動する定着フィルム23を介して
加熱体に密着させている。ここで、加圧ローラ22の搬送
速度は、画像形成時の搬送速度とほぼ同一であることが
好ましく、定着フィルム23の移動速度は、それに準ずる
値で設定される。
On the other hand, the pressure roller 22 has an elastic layer made of silicon rubber or the like on a core material made of metal or the like, and is driven by a drive source (not shown) and guided by the conveyance guide 10 to the unfixed state. The transfer material P having the toner image T is brought into close contact with the heating body via the fixing film 23 which moves at the same speed as the transfer material P. Here, the conveyance speed of the pressure roller 22 is preferably substantially the same as the conveyance speed at the time of image formation, and the movement speed of the fixing film 23 is set to a value corresponding to it.

本実施例においては、上記発熱体28は、瞬時に昇温する
ので、予備加熱が不要であり、非定着時における加圧ロ
ーラへの伝熱は少ない。また、定着時においても、定着
フィルム、トナー画像、転写材が発熱体28と加圧ローラ
22との間に介在し、かつ発熱時間が短いことによって温
度勾配を急激なものとすることができるため、加圧ロー
ラ22は昇温しにくく、実用上必要とされる程度の連続的
な画像形成を行ってもその温度はトナーの融点以下に維
持される。
In the present embodiment, since the heating element 28 instantly heats up, preheating is unnecessary, and heat transfer to the pressure roller during non-fixing is small. Further, even at the time of fixing, the fixing film, the toner image, and the transfer material are the heating element 28 and the pressure roller.
The temperature gradient can be made steep due to the fact that it is interposed between the pressure roller 22 and the pressure roller 22, and the pressure roller 22 is hard to heat up, and continuous images of a degree necessary for practical use are provided. Even if the toner is formed, its temperature is maintained below the melting point of the toner.

かかる構成の本実施例装置にあっては、転写紙P上の加
熱溶融性のトナーより成るトナー画像は先ず、定着フィ
ルム23を介して、加熱体21によって加熱溶融され、特に
その表層部は融点を大きく上回り完全に軟化溶融する。
その際加圧ローラ22によって加熱体、定着フィルム、ト
ナー画像、転写材は良好に密着されており効率的に熱伝
達される。
In the apparatus of this embodiment having such a configuration, the toner image made of the heat-fusible toner on the transfer paper P is first heated and melted by the heating body 21 through the fixing film 23, and especially the surface layer portion has a melting point. Is greatly exceeded and completely softened and melted.
At that time, the heating roller, the fixing film, the toner image, and the transfer material are in good contact with each other by the pressure roller 22, and the heat is efficiently transferred.

しかる後、加熱体21の発熱が停止するとともに、転写材
が搬送されて、発熱体位置から移動して離れるにつれ
て、トナー画像は放熱して再び冷却固化し、曲率の大き
な分離ローラ対26を通過した後に定着フィルム23は転写
紙Pから離反される。その際、本実施例では加圧ローラ
22の温度はトナーの融点よりも低く維持されているの
で、トナー画像の放熱を促進することが可能である。こ
のため、冷却に要する時間が短くて済み、装置を小型化
することができできる。
Then, as the heating of the heating element 21 stops, and as the transfer material is conveyed and moves away from the position of the heating element, the toner image radiates heat and cools and solidifies again, and passes through the separation roller pair 26 having a large curvature. After that, the fixing film 23 is separated from the transfer paper P. At that time, in this embodiment, the pressure roller
Since the temperature of 22 is kept lower than the melting point of the toner, it is possible to accelerate the heat dissipation of the toner image. Therefore, the time required for cooling is short, and the device can be downsized.

上述のように、トナーTは一旦完全に軟化溶融した後、
再び固化するので、トナーの凝集力は非常に大きくなっ
ていて、一団となって挙動することになる。また、加熱
されて軟化溶融された際に加圧ローラ22によって加圧さ
れるため、少なくともトナー像Tの一部は転写材表層に
浸透してそのまま冷却固化しているので、定着フィルム
23にオフセットすることなく転写材P上に定着される。
As described above, after the toner T is completely softened and melted,
Since the toner solidifies again, the cohesive force of the toner becomes very large, and the toner behaves as a group. Further, since it is pressed by the pressure roller 22 when it is heated and softened and melted, at least a part of the toner image T permeates the transfer material surface layer and is cooled and solidified as it is.
It is fixed on the transfer material P without being offset to 23.

本発明の加熱体(加熱部)は本実施例でも明らかなよう
に小型のもので十分でありそのため熱容量が小さくな
り、予め加熱部を昇温させる必要がないので、非画像形
成時の消費電力も小さくすることができ、また機内昇温
も防止できることとなる。
As is apparent from the present embodiment, the heating body (heating unit) of the present invention may be small in size, so that the heat capacity becomes small and it is not necessary to raise the temperature of the heating unit in advance. Can be reduced, and the temperature rise inside the machine can be prevented.

また、かかる本実施例では、定着フィルム23として薄く
て安価なPETフィルムを基に耐熱処理を施したものを用
いることが可能なので、第2図のごとく定着フィルム23
は巻取り方式で使用後に交換する形態を採ることができ
る。すなわち、所定長さのフィルムを巻いたロールをフ
ィルム送り出し軸24にセットし、加熱体と加圧ローラ及
び分離ローラ対の間を通して巻取り軸27にフィルムの先
端を固着する。かかる方式を採った場合は、定着フィル
ムセンサーアーム30とセンサー(図示せず)で定着フィ
ルムの残量を検出してフィルムが終端近くなった場合に
使用者に警告表示ないしは警告音で定着フィルムの交換
を促すようにするのがよい。そして、定着フィルム23の
交換の際には、加熱体と加圧ローラ、分離ローラ対とを
それぞれ離間させるように、回転軸31を中心に第3図の
ごとく開閉可能にすることが望まれる。本実施例では、
定着フィルム23を上記のごとく巻取り交換方式で、定着
フィルムの耐久性に関係なく、薄膜化することが可能と
なり、低電力化することができる。
Further, in this embodiment, the fixing film 23 may be heat-treated on the basis of a thin and inexpensive PET film. Therefore, as shown in FIG.
Can be replaced by a winding method after use. That is, a roll wound with a film of a predetermined length is set on the film feeding shaft 24, and the leading end of the film is fixed to the winding shaft 27 through a space between the heating body, the pressure roller and the separation roller pair. When such a method is adopted, the fixing film sensor arm 30 and a sensor (not shown) detect the remaining amount of the fixing film, and when the film is near the end, a warning display or a warning sound is given to the user to notify the fixing film of the fixing film. It is good to encourage exchange. When the fixing film 23 is replaced, it is desirable that the heating body, the pressure roller, and the separation roller pair can be opened and closed about the rotation shaft 31 as shown in FIG. In this embodiment,
The fixing film 23 can be thinned by the winding exchange method as described above regardless of the durability of the fixing film, and the power consumption can be reduced.

また、本実施例では前述のごとく定着フィルムへのオフ
セットが生じないので、定着フィルムの熱変形や劣化が
小さければ、巻取った定着フィルムを再び使用すること
が可能であり、自動的に巻戻したりあるいは巻取側と送
出側とを交換するなどして複数回使用しても良い。
Further, in this embodiment, as described above, the offset to the fixing film does not occur, so if the thermal deformation or deterioration of the fixing film is small, the wound fixing film can be reused and automatically rewound. Alternatively, the winding side and the sending side may be exchanged with each other and used a plurality of times.

また、本実施例では分離ローラ26を設けることにより、
該分離ローラまでの間加圧状態でのトナー像Tの冷却時
間を十分確保し、しかも上記分離ローラ26の曲率を大き
くすることによって定着フィルム23と転写材Pとの分離
を容易にするとともに、前述の効果に相乗して分離部に
おけるオフセットを防止することができる。ただし、本
実施例では、加圧ローラ22によりトナー像の冷却が促進
されるので、加熱部28及び定着フィルムの熱容量が十分
小さく、かつ定着処理速度が小さい場合には、分離ロー
ラ26のごとき特別な手段を設けずとも、転写材Pが加熱
部を通過後の短い範囲でトナー像Tは冷却するので、本
実施例で示した分離ローラ26を省略しても、オフセット
のない定着処理が可能となる。すなわち、トナー像を一
旦加熱し軟化溶融させた後再び放熱固化した後に定着フ
ィルムと転写材とを分離できればよい。
Further, in this embodiment, by providing the separation roller 26,
A sufficient time for cooling the toner image T in the pressurized state up to the separation roller is ensured, and the curvature of the separation roller 26 is increased to facilitate the separation of the fixing film 23 and the transfer material P. It is possible to prevent the offset in the separation part in synergy with the above effect. However, in this embodiment, since the pressure roller 22 promotes cooling of the toner image, when the heat capacity of the heating unit 28 and the fixing film is sufficiently small and the fixing processing speed is low, a special roller such as the separating roller 26 is used. Since the toner image T is cooled in a short range after the transfer material P passes through the heating portion without providing any means, the separation roller 26 shown in this embodiment can be omitted to perform the fixing process without offset. Becomes That is, it suffices that the fixing film and the transfer material can be separated after the toner image is once heated, softened and melted, and then thermally solidified again.

次に、本実施例装置による実施結果を具体的数値をもっ
て示す。キヤノン株式会社製PPC PC-30(商品名)用の
ワックス系トナーを用いて、トナー画像Tを形成し、定
着処理速度約15mm/sでA4サイズ紙1枚当たり約2000W・
Sの発熱量となるように、10ms毎に2msの割合でパルス
状加熱して定着テストを行なったところ、実用上全く問
題のない画像が得られた。この通電によって発熱層は約
260℃前後まで昇温し、熱容量が小さいので8msの通電休
止により降温する。このことから加熱体を加温するため
の待時間は不要となる。また、本実施例では、パルス状
加熱することにより、定着に必要な熱エネルギーをその
都度与えているので、加熱部をその部熱容量が小さく立
ち上りが非常に早い発熱体を周期的にほぼ同等の温度を
示すようにすることが比較的容易にできる。さらに、連
続的に定着処理を行う場合には、発熱のためのパルス幅
を順次小さくしてゆくなどして、加熱部の異常な高温側
へのシフトを防止することもたやすい。上記の場合、ト
ナー層Tの温度は、従来高温オフセットを生ずると言わ
れている温度を瞬間的であっても超えているが、前述の
ごとく、再度十分に冷却固定化した後に定着フィルム23
と転写材Pとが離れるのでオフセットとはならない。加
熱された際に本実施例で使用されたトナーの主成分であ
るワックスは約80℃の融点であり、また、溶融時の粘度
も低いために260℃前後の加熱体により加熱されると、
従来の加熱定着装置では、転写材に溶融したトナーが浸
透しすぎて画像の滲み、または裏写りといった不都合を
生ずることとなってしまいトナーの低融点化の妨げとな
っていたが、本実施例では、発熱体28の熱容量が小さく
かつ、加熱時間が短いために温度勾配が大きいので、転
写紙の表層のみを短時間しか加熱しないので、トナーの
過浸透によって生ずる上記の弊害はない。
Next, the results of implementation by the apparatus of this embodiment will be shown with specific numerical values. A toner image T is formed using a wax-based toner for Canon PPC PC-30 (trade name), and the fixing processing speed is about 15 mm / s, and about 2000 W per A4 size paper.
When a fixing test was conducted by heating in pulses at a rate of 2 ms every 10 ms so that the heat generation amount of S was obtained, an image having no problem in practical use was obtained. This energization causes the heating layer to
The temperature rises to around 260 ° C, and since the heat capacity is small, the temperature is lowered by stopping the energization for 8ms. Therefore, the waiting time for heating the heating element is not necessary. In addition, in this embodiment, since the heat energy necessary for fixing is given each time by the pulse-shaped heating, the heating unit has a small heat capacity and a heating element having a very fast rise has a substantially equal cycle. It is relatively easy to indicate the temperature. Furthermore, when the fixing process is continuously performed, it is easy to prevent the heating unit from abnormally shifting to the high temperature side by gradually reducing the pulse width for heat generation. In the above case, the temperature of the toner layer T momentarily exceeds the temperature that is conventionally said to cause high temperature offset, but as described above, the fixing film 23 is sufficiently cooled and fixed again.
Since the transfer material P and the transfer material P are separated from each other, no offset occurs. When heated, the wax, which is the main component of the toner used in this example, has a melting point of about 80 ° C., and since the viscosity at the time of melting is low, it is heated by a heating body at about 260 ° C.,
In the conventional heating and fixing device, the melted toner penetrates too much into the transfer material, which causes problems such as image bleeding or show-through, which is an obstacle to lowering the melting point of the toner. In this case, since the heat capacity of the heating element 28 is small and the heating time is short, the temperature gradient is large, so that only the surface layer of the transfer paper is heated for a short time, so that the above-mentioned adverse effects caused by the excessive permeation of the toner do not occur.

第4図は、本発明の他の実施例の画像形成装置に適用さ
れる加熱定着装置の断面図である。なお、前実施例と共
通部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
FIG. 4 is a sectional view of a heating and fixing device applied to an image forming apparatus according to another embodiment of the present invention. The same parts as those in the previous embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

本実施例では、有端の定着フィルム23の代わりに耐熱性
の無端フィルムを採用しており、この無端定着フィルム
40は何度も加熱され、かつトナー層Tとの接触も繰り返
される。このため、離型性に優れ耐熱性の高いPFA樹脂
を基材として30μm厚の無端シートを形成してある。上
記無端定着フィルム40は、駆動軸41によって転写材の搬
送速度と同一の周速度となるように駆動され、無端定着
フィルム40に張力を与えるように付勢されたアイドラー
42とによって緊張されつつ回転駆動される。
In this embodiment, a heat resistant endless film is used instead of the endless fixing film 23.
40 is heated many times, and contact with the toner layer T is repeated. For this reason, a 30 μm-thick endless sheet is formed using a PFA resin, which has excellent mold release properties and high heat resistance, as a base material. The endless fixing film 40 is driven by a drive shaft 41 so as to have the same peripheral speed as the transfer material conveying speed, and is urged to give tension to the endless fixing film 40.
It is driven to rotate while being strained by 42.

加熱体21はその基材の温度を検出するための温度検知素
子43が設けられてあり、さらには、安全装置44として温
度ヒューズあるいはサーモスタットが配設されており、
過昇温が防止されている。また、本実施例における加熱
体21への通電のタイミングは、画像形成手段において発
生する信号を基にして制御されている。本実施例の定着
処理速度(画像形成時も同一)を50mm/sとして、前実施
例に較べて高速化しているので、発熱体28の幅(加熱
幅)を300μmと大きくし、かつ発熱体への通電の時間
を変えて5ms毎に1.25msの割合で、A4サイズ紙1枚当た
り約2400W・Sの発熱を行なった。ここで発熱体の最大
温度は約300℃を超える程度であり、また発熱体28の電
力密度が前実施例よりも大きくなっていること、さらに
は上述の熱量が短時間に与えられること等から、発熱体
21自身の昇温(蓄熱)が前実施例の場合に比して大きく
なるので、本実施例では加熱体21の支持材に設けた前述
の温度検出素子43の検出値に応じて、通電パルスの幅を
調整している。すなわち、加熱体21の基材温度が高い場
合には、通電パルスの幅を小さくして、発熱体自身の異
常昇温を防止している。さらには、前述の安全装置44が
所定の温度以上になった場合には、発熱体28への通電を
遮断している。
The heating body 21 is provided with a temperature detecting element 43 for detecting the temperature of its base material, and further, a temperature fuse or a thermostat is provided as a safety device 44,
Excessive temperature rise is prevented. Further, the timing of energizing the heating element 21 in this embodiment is controlled based on the signal generated in the image forming means. Since the fixing processing speed of this embodiment (same during image formation) is 50 mm / s, which is faster than that of the previous embodiment, the width (heating width) of the heating element 28 is increased to 300 μm and the heating element is The heat generation was about 2400 W · S per A4 size paper at a rate of 1.25 ms every 5 ms by changing the energization time to. Here, the maximum temperature of the heating element is about 300 ° C. or more, the power density of the heating element 28 is higher than that in the previous embodiment, and further, the above-mentioned amount of heat is given in a short time. , Heating element
Since the temperature rise (heat storage) of 21 itself becomes large as compared with the case of the previous embodiment, in this embodiment, the energization pulse is generated according to the detection value of the above-mentioned temperature detection element 43 provided on the support material of the heating body 21. The width of is adjusted. That is, when the base material temperature of the heating element 21 is high, the width of the energizing pulse is reduced to prevent abnormal heating of the heating element itself. Furthermore, when the safety device 44 has reached a predetermined temperature or higher, the heating element 28 is de-energized.

ここで、転写材及びトナー像Tの降温も前実施例に比し
て不利になっている。すなわち、定着処理速度を大きく
したことによって、発熱体の温度を高くし、かつ1枚当
たりの発熱量も大きくなり、さらには加熱後分離するま
での時間も小さくなる等の不利を解消するために、フィ
ルムの離間までの間に冷却固化させる冷却手段が必要と
なる。例えば、無端定着フィルム40に当接させたアルミ
ニウム製の放熱板45であり、発熱体21と分離ローラ26と
の間に設けられている。冷却手段はこの他に送風機等を
用いても良い。本発明の加圧ローラは前述のごとく冷却
の効果をも担っているので、本実施例のごとく高速化し
た場合には加圧ローラ22の冷却の必要となる。本実施例
では加圧ローラ冷却ファン49を設けて加圧ローラに送風
し、トナーの溶融点よりも低い温度に維持している。ま
た、分離部には分離爪46を配し、転写材の巻き付きを防
止し、また無端定着フィルム40上に付着した紙粉等の異
物を除去するためにフェルトからなるクリーニングパッ
ド47を当接させている。また、フェルトパッドに若干の
離型剤、例えばシリコーンオイルを含浸させて、無端定
着フィルム40の離型性を向上させても良い。さらに、本
実施例では絶縁性のPFA樹脂を用いているので、トナー
画像を攪乱する静電気が定着フィルムに発生し易いの
で、これに対処するために接地した除電ブラシ48で除電
している。ここで接地せずにブラシにバイアス電圧を印
加してトナー画像を攪乱しない範囲で、無端定着フィル
ムを帯電させても良い。さらにPFA樹脂に導電性の粉体
繊維、例えばカーボンブラック等を添加して、上述の静
電気による画像乱れを防止するのも一策である。また、
加圧ローラの除帯電及び導電化に関しても同様の手段に
より行なうことができる。また、帯電防止剤等の塗布
や、添加を行なっても良い。また、定着フィルムの表裏
ともに除電してもよい。
Here, the temperature drop of the transfer material and the toner image T is also disadvantageous as compared with the previous embodiment. That is, in order to eliminate the disadvantages such as increasing the fixing processing speed, the temperature of the heating element is increased, the amount of heat generated per sheet is increased, and the time until separation after heating is reduced. A cooling means for cooling and solidifying is required until the films are separated. For example, it is a heat radiating plate 45 made of aluminum which is brought into contact with the endless fixing film 40, and is provided between the heating element 21 and the separation roller 26. In addition to this, a blower or the like may be used as the cooling means. Since the pressure roller of the present invention also has the effect of cooling as described above, when the speed is increased as in this embodiment, it is necessary to cool the pressure roller 22. In this embodiment, a pressure roller cooling fan 49 is provided to blow air to the pressure roller to maintain the temperature lower than the melting point of the toner. Further, a separation claw 46 is arranged in the separation portion, a transfer pad is prevented from being wrapped around, and a cleaning pad 47 made of felt is brought into contact with the endless fixing film 40 in order to remove foreign matters such as paper dust and the like. ing. Further, the felt pad may be impregnated with a slight release agent such as silicone oil to improve the release property of the endless fixing film 40. Further, since the insulating PFA resin is used in this embodiment, static electricity that disturbs the toner image is likely to be generated in the fixing film. Therefore, in order to deal with this, the static elimination brush 48 grounded is used to eliminate static electricity. Here, the endless fixing film may be charged within a range that does not disturb the toner image by applying a bias voltage to the brush without grounding. Furthermore, it is also a measure to prevent the image distortion due to the static electricity described above by adding a conductive powder fiber such as carbon black to the PFA resin. Also,
Depressurization and conductivity of the pressure roller can be performed by the same means. Further, an antistatic agent or the like may be applied or added. In addition, the front and back of the fixing film may be discharged.

ここで、加圧ローラ22と発熱体28との圧接部は加熱体21
と加圧ローラ22との圧接幅の内でも、搬送方向の入口側
に寄っており、加熱直後の無端定着フィルム40と転写材
Pとの離間を防止している。
Here, the pressure contact portion between the pressure roller 22 and the heating element 28 is the heating element 21.
The pressure contact width between the pressure roller 22 and the pressure roller 22 is closer to the inlet side in the transport direction, and prevents the endless fixing film 40 and the transfer material P from being separated immediately after heating.

本実施例では、高速化により最大消費電力が約1600Wと
大きくなるので、発熱体を長手方向で四分割して順次通
電することによって、最大消費電力を400Wと低減化して
もよい。
In the present embodiment, the maximum power consumption increases to about 1600 W due to the increased speed. Therefore, the maximum power consumption may be reduced to 400 W by dividing the heating element into four in the longitudinal direction and sequentially supplying electricity.

以上示した本実施例では、冷却手段や分離手段を付加す
ることによって、オフセットのない安定した画像を比較
的高速で得ることが可能となり、さらに耐熱性の無端定
着フィルムを用いることによって、経済性の向上を図る
ことが可能となった。
In the present embodiment shown above, by adding the cooling means and the separating means, it is possible to obtain a stable image without offset at a relatively high speed, and by using a heat-resistant endless fixing film, it is economical. It has become possible to improve.

また、本発明の以上の実施例として、電子写真方式を用
いた複写装置について二例説明したが、本発明はこれに
限定されるこのなく、レーザービームプリンタ等の加熱
により軟化溶融するトナーを用いた画像形成装置に適用
可能であり、特に待時間を必要とせずに加熱定着処理す
ることが可能であるので、ファクシミリの出力装置とし
ても好適に用いられる。
Further, as the above-described embodiments of the present invention, two examples of the copying machine using the electrophotographic method have been described, but the present invention is not limited to this, and a toner that is softened and melted by heating of a laser beam printer or the like is used. The image forming apparatus can be applied to a conventional image forming apparatus, and the heating and fixing process can be performed without requiring a waiting time.

[発明の効果] 以上のように、本発明は、トナーの融点よりも低い温度
に維持された加圧ローラを用いて、トナー画像を有する
転写材を定着フィルムを介して加熱体に密着させつつ搬
送することにより、効率的な熱伝達が可能となり、かつ
トナー画像の冷却を促進することができるので、定着不
良やオフセットを発生することなく、加熱体の熱容量を
小さくすることが可能となり、その結果、装置使用時の
待機時間や、消費電力、さらには機内昇温の小さな画像
形成装置を得るという効果を奏する。
EFFECTS OF THE INVENTION As described above, according to the present invention, the transfer material having the toner image is brought into close contact with the heating body through the fixing film by using the pressure roller which is maintained at a temperature lower than the melting point of the toner. By transporting the toner, efficient heat transfer can be achieved, and cooling of the toner image can be promoted. Therefore, it is possible to reduce the heat capacity of the heating element without causing defective fixing or offset. As a result, it is possible to obtain the effect of obtaining an image forming apparatus that has a small standby time when the apparatus is used, power consumption, and further, the temperature rise inside the apparatus.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例装置の画像形成装置の概要構
成を示す断面図、第2図は第1図の定着装置の拡大断面
図、第3図は第2図装置の定着フィルム交換時における
断面図、第4図は本発明の他の実施例装置の定着装置の
断面図である。 3……画像形成手段(感光ドラム) 20……加熱定着手段 21……加熱体 22……加圧ローラ 23,40……定着フィルム P……転写材 T……トナー像
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of an image forming apparatus of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged sectional view of a fixing device of FIG. 1, and FIG. 3 is a fixing film exchange of the device of FIG. 4 is a sectional view of a fixing device of another embodiment of the present invention. 3 ... Image forming means (photosensitive drum) 20 ... Heat fixing means 21 ... Heating body 22 ... Pressure roller 23, 40 ... Fixing film P ... Transfer material T ... Toner image

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−122665(JP,A) 特開 昭59−68766(JP,A) 特開 昭59−157678(JP,A) 特開 昭50−134436(JP,A) 実開 昭49−136238(JP,U) 実開 昭59−25549(JP,U) 実開 昭49−7938(JP,U) 特公 昭50−16936(JP,B1) 特公 昭51−29825(JP,B2) 特公 昭56−28263(JP,B2) 特公 昭56−19638(JP,B2) 特開 昭58−105178(JP,A) 特開 昭63−313182(JP,A) 特開 平1−187582(JP,A) 特開 昭54−158935(JP,A) 特開 昭50−39553(JP,A) 特開 昭51−69633(JP,A) 特開 昭55−39303(JP,A) 特開 昭56−123579(JP,A)Continuation of front page (56) Reference JP 61-122665 (JP, A) JP 59-68766 (JP, A) JP 59-157678 (JP, A) JP 50-134436 (JP , A) Actually open 49-136238 (JP, U) Actually open 59-25549 (JP, U) Actually open 49-7938 (JP, U) Special public Sho 50-16936 (JP, B1) Special public Sho 51-29825 (JP, B2) JP-B-56-28263 (JP, B2) JP-B-56-19638 (JP, B2) JP-A-58-105178 (JP, A) JP-A-63-313182 (JP, A) JP-A-1-187582 (JP, A) JP-A-54-158935 (JP, A) JP-A-50-39553 (JP, A) JP-A-51-69633 (JP, A) JP-A-55 -39303 (JP, A) JP-A-56-123579 (JP, A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】加熱体と、該加熱体と接するフィルムと、
該フィルムを介して上記加熱体を加圧する加圧ローラと
を有し、未定着トナー像を担持した記録材を上記フィル
ムと上記加圧ローラの間で挟持搬送しつつ上記加熱体か
らの熱でトナー像を溶融し、その後トナー像が冷却固化
した後にフィルムと記録材を離反する定着装置におい
て、 上記加熱体は基材に発熱部が設けられた低熱容量の加熱
体であり、上記加圧ローラは熱源を有さずトナーの融点
よりも低い温度に維持されていることを特徴とする定着
装置。
1. A heating body, and a film in contact with the heating body,
A pressure roller for pressing the heating body through the film, and a recording material carrying an unfixed toner image is nipped and conveyed between the film and the pressure roller while being heated by the heating body. In a fixing device that melts a toner image and then separates the film and the recording material after the toner image is cooled and solidified, the heating body is a heating body of a low heat capacity in which a heating portion is provided on a base material, and the pressure roller Is a fixing device characterized by having no heat source and being maintained at a temperature lower than the melting point of the toner.
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