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JPH09166931A - Fixing device - Google Patents

Fixing device

Info

Publication number
JPH09166931A
JPH09166931A JP28117696A JP28117696A JPH09166931A JP H09166931 A JPH09166931 A JP H09166931A JP 28117696 A JP28117696 A JP 28117696A JP 28117696 A JP28117696 A JP 28117696A JP H09166931 A JPH09166931 A JP H09166931A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
fluid
fixing member
fixing
paper
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.)
Withdrawn
Application number
JP28117696A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Gerald A Domoto
エイ ドモト ジェラルド
Elias Panides
パニデス イライアス
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.)
Xerox Corp
Original Assignee
Xerox Corp
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 Xerox Corp filed Critical Xerox Corp
Publication of JPH09166931A publication Critical patent/JPH09166931A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/20Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
    • G03G15/2003Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat
    • G03G15/2014Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat
    • G03G15/2053Structural details of heat elements, e.g. structure of roller or belt, eddy current, induction heating

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fixing For Electrophotography (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fixing device having excellent heat transfer characteristic and maintaining uniform temperature is the axial direction. SOLUTION: In this device, a sealed fixing member containing a pure fluid substance or the mixture of the pure fluid substance is used. In order to keep the fluid in a two-phase (liquid and vapor) state, heat is applied from inside or outside. When paper 48 having an unfixed image passes between the fixing member 72 and a pressure member, the heat is moved to the paper 48 and the image is welded and fixed. Since the fluid inside the fixing member 72 is in the tow-phase state, the heat is very uniformly and efficiently moved to the paper 48. Therefore, very uniform temperature is maintained along an axial line, and a hot spot caused by the change of the heat transfer efficiency of a heating source and the fixing member 72 and the overheat of the specific part of the fixing member 72 are avoided.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、一般には定着装置、よ
り詳細には像をシートへ定着するため定着部材の軸線に
沿って非常に一様な定着温度および高い熱伝達効率を与
える定着部材に関する。
FIELD OF THE INVENTION This invention relates generally to fusing devices, and more particularly to fusing members which provide a very uniform fusing temperature and high heat transfer efficiency along the fusing member axis for fusing an image to a sheet. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】典型的な電子写真印刷法では、光導電性
部材が実質上一様な電位へ帯電され、その表面が感光性
にされる。次に光導電性部材の帯電した部分が複製する
原稿の光像にさらされる。この露光により、照射された
領域内の光導電性部材上の電荷が選択的に消去され、原
稿に含まれている情報領域に対応する静電潜像が光導電
性部材の上に記録される。静電潜像が光導電性部材の上
に記録されたあと、潜像は現像剤と接触することによっ
て現像される。一般に、現像剤は摩擦電気作用でキャリ
ヤ粒子に付着したトナー粒子を含んでいる。トナー粒子
はキャリヤ粒子から光導電性部材へ引きつけられて、光
導電性部材の上にトナー粉末像を形成する。そのトナー
粉末像は、そのあと光導電性部材からコピー用紙へ転写
される。続いてトナー粒子が加熱され、トナー粉末像が
コピー用紙へ永久に定着される。
BACKGROUND OF THE INVENTION In a typical electrophotographic printing process, a photoconductive member is charged to a substantially uniform potential to render its surface photosensitive. The charged portion of the photoconductive member is then exposed to the light image of the original being reproduced. This exposure selectively erases the charge on the photoconductive member in the illuminated area and records an electrostatic latent image on the photoconductive member corresponding to the informational areas contained in the document. . After the electrostatic latent image is recorded on the photoconductive member, the latent image is developed by contact with a developer. Generally, the developer comprises toner particles that are triboelectrically attached to carrier particles. Toner particles are attracted from the carrier particles to the photoconductive member to form a toner powder image on the photoconductive member. The toner powder image is then transferred from the photoconductive member to copy paper. The toner particles are then heated to permanently fix the toner powder image to the copy sheet.

【0003】最新の定着装置はトナーを用紙へ融着させ
るため主要な熱伝達メカニズムとして熱伝導を用いてい
る。この形式の定着装置は、いろいろな幅の用紙が定着
ニップに送り込まれたときの不均一な軸方向温度分布が
問題である。これらの問題の一部は、加熱ランプの軸方
向のプロフィル(形状)を整形することによって、また
は多数の加熱ランプを使用して軸方向の加熱プロフィル
(特性曲線)の制御を可能にすることによって処理され
ている。
Modern fusers use heat conduction as the primary heat transfer mechanism for fusing toner to paper. This type of fusing device suffers from a non-uniform axial temperature distribution when sheets of varying widths are fed into the fusing nip. Part of these problems is by shaping the axial profile of the heating lamp, or by using multiple heating lamps to allow control of the axial heating profile. Is being processed.

【0004】熱伝達は熱伝導によつて制御されるので、
ほとんどの定着装置はエネルギーを軸方向に移動させる
ことが難しい。これは必ずゴム層の過熱につながり、定
着装置の寿命を縮める主要な原因になる。
Since heat transfer is controlled by heat conduction,
Most fusing devices have difficulty transferring energy axially. This inevitably leads to overheating of the rubber layer and is a major cause of shortening the life of the fixing device.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、用紙
またはフィルムの幅および(または)速度がどんなに変
化しても、定着ロールの表面上の一様な軸方向温度分布
を達成することである。従って、すぐれた熱伝達特性を
有し、一様な軸方向温度を維持することができる定着装
置を開発することが望ましい。
It is an object of the present invention to achieve a uniform axial temperature distribution on the surface of the fuser roll, no matter how the width and / or speed of the paper or film changes. is there. Therefore, it is desirable to develop a fixing device that has excellent heat transfer characteristics and that can maintain a uniform axial temperature.

【0006】本発明の種々の特徴に関連があると思われ
る特許文献として、米国特許第5,119,142号が
ある。その関連部分は以下のように簡潔に要約すること
ができる。
One patent document that is believed to be relevant to various features of the present invention is US Pat. No. 5,119,142. The relevant parts can be briefly summarized as follows.

【0007】米国特許第5,119,142号は、熱交
換ローラーによって定着ニップか出てきたベルトの部分
から熱を除去し、その熱をニップに入っていくベルトの
部分へ戻すようになっている定着装置を開示している。
熱交換ローラーは絶縁性コアの上に薄い熱伝導性層を有
する。
US Pat. No. 5,119,142 is designed to remove heat from the portion of the belt exiting the fusing nip by a heat exchange roller and return the heat to the portion of the belt entering the nip. A fixing device is disclosed.
The heat exchange roller has a thin thermally conductive layer on the insulating core.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、第1の態様と
して、像を像支持体へ定着する装置を提供する。本装置
は加圧部材と加熱された定着部材から成り、前記定着部
材は定着部材に沿って軸方向温度が実質上一定であるよ
うに加熱される。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention, in a first aspect, provides an apparatus for fixing an image to an image support. The apparatus comprises a pressure member and a heated fusing member, the fusing member being heated such that the axial temperature along the fusing member is substantially constant.

【0009】本発明は、第2の態様として、像を像支持
体へ定着する形式の電子写真印刷機を提供する。本印刷
機は加圧部材と加熱された定着部材を備え、前記定着部
材は定着部材に沿って軸方向温度が実質上一定であるよ
うに加熱される。
As a second aspect, the present invention provides an electrophotographic printing machine of the type that fixes an image to an image support. The printer comprises a pressure member and a heated fusing member, the fusing member being heated such that the axial temperature along the fusing member is substantially constant.

【0010】本発明は、第3の態様として、印刷機にお
いて定着部材を加熱する方法を提供する。本方法は、実
質上純粋な流体物質または実質上純粋な流体物質の混合
物を密封定着部材の中に保持すること、前記流体を加熱
して流体を2相(液相と蒸気相)状態に保つこと、およ
び未定着の像を有する像支持体を定着部材に接触させて
その像を像支持体へ定着させることから成っている。
As a third aspect, the present invention provides a method for heating a fixing member in a printing machine. The method comprises maintaining a substantially pure fluid substance or a mixture of substantially pure fluid substances in a hermetically sealed fixing member, heating the fluid to keep the fluid in a two-phase (liquid and vapor phase) state. And contacting an image support having an unfixed image with a fixing member to fix the image to the image support.

【0011】本発明のその他のトナーは、添付図面を参
照して以下の説明を読まれれば明らかになるであろう。
Other toners of the present invention will become apparent upon reading the following description with reference to the accompanying drawings.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明の特徴の全般的な理解を助
けるために、図面を参照して説明する。図中、同一の構
成要素は全体を通じて同じ参照番号を用いて識別してあ
る。図1は、本発明の特徴を組み入れた電子写真印刷機
の略図である。本発明の相変化型定着装置が広範囲の諸
装置に使用することが可能であり、その利用がここに記
載した特定の実施例に限定されるものでないことは、以
下の検討から明らかになるであろう。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION To facilitate a general understanding of the features of the present invention, description will be given with reference to the drawings. In the figures, the same components are identified by the same reference numerals throughout. FIG. 1 is a schematic diagram of an electrophotographic printing machine incorporating features of the present invention. It will be apparent from the following discussion that the phase change fixing device of the present invention can be used in a wide variety of devices, and its use is not limited to the particular embodiments described herein. Ah

【0013】図1に示すように、ラスタ入力スキャナ
(RIS)28の上方にある原稿取扱い装置27の中に
原稿が置かれている。RIS28は原稿照明ランプ、レ
ンズ、機械式走査駆動装置、および電荷結合素子(CC
D)アレイを有する。RIS28は原稿全体をキャプチ
ャーし、それを一連のラスタ走査線へ変換する。この情
報は、次に説明するラスタ出力スキャナ(ROS)30
を制御する電子サブシステム(ESS:コントローラ2
9)へ送られる。
As shown in FIG. 1, a document is placed in a document handling device 27 above a raster input scanner (RIS) 28. The RIS 28 includes a document illumination lamp, a lens, a mechanical scanning driving device, and a charge coupled device (CC).
D) Having an array. The RIS 28 captures the entire original document and converts it into a series of raster scan lines. This information is used by the raster output scanner (ROS) 30 described below.
Electronic subsystem (ESS: controller 2)
9).

【0014】図1は、一般に光導電性ベルト10を使用
する電子写真印刷機の略図である。光導電性ベルト10
は、カール防止支持層、その上に被覆された接地層、そ
の上に被覆された光導電性物質から成るものが好まし
い。ベルト10は矢印13の方向に動いてその連続する
部分を順次進め、その移動通路のまわりに配置された種
々の処理部に通す。ベルト10は剥離ローラ14、テン
ションローラ16、および駆動ローラ20のまわりに掛
け渡されている。駆動ローラ20が回転すると、ベルト
10は矢印13の方向に進められる。
FIG. 1 is a schematic diagram of an electrophotographic printing machine that generally uses a photoconductive belt 10. Photoconductive belt 10
Preferably comprises an anti-curl support layer, a ground layer coated thereon, and a photoconductive material coated thereon. Belt 10 moves in the direction of arrow 13 to advance its successive sections sequentially and pass through various processing stations located around its path of travel. The belt 10 is stretched around the peeling roller 14, the tension roller 16, and the driving roller 20. When the drive roller 20 rotates, the belt 10 advances in the direction of arrow 13.

【0015】最初に、光導電性表面の一部分が帯電部A
を通過する。帯電部Aでは、コロナ発生装置22が光導
電性ベルト10をかなり高い一様な電位に帯電させる。
First, a portion of the photoconductive surface is charged portion A
Pass through. At charging station A, corona generator 22 charges photoconductive belt 10 to a fairly high, uniform potential.

【0016】露光部Bでは、電子サブシステム(ES
S)すなわちコントローラ29が所望の出力イメージを
表すイメージ信号を受け取り、それらの信号を処理して
連続調表現すなわちグレースケール表現へ変換する。そ
の連続調表現は変調出力発生装置、例えばラスタ出力ス
キャナ(ROS)30へ送られる。ESS29は独立型
専用ミニコンピュータが好ましい。ESS29へ送られ
たイメージ信号は、上述のようにRISまたはコンピュ
ータから生じたものでもよく、後者の場合、電子写真印
刷機は1またはそれ以上のコンピュータの遠隔プリンタ
としてサービスすることができる。上記の代わりに、印
刷機は高速コンピュータの専用プリンタとしてサービス
することもできる。印刷機によって複製することが要望
された連続調画像に対応するESS29からの信号は、
ROS30へ送られる。ROS30は回転ポリゴンミラ
ーブロックとレーザーを有する。回転ポリゴンは9面ポ
リゴンが好ましい。ROS30は光導電性ベルト10の
帯電した部分を約300ppi以上の解像度で照明す
る。ROS30は光導電性ベルトを露光し、ESS29
から受け取った連続調画像に対応する静電潜像をその上
に記録する。代案として、ROS30は光導電性ベルト
10の帯電した部分を一度に1ラスタづつ照明するよう
に配列された線型の発光ダイオード(LED)アレイを
使用することができる。
In the exposure section B, the electronic subsystem (ES
S) That is, the controller 29 receives the image signals representing the desired output image and processes those signals for conversion into a continuous tone or gray scale representation. The continuous tone representation is sent to a modulated output generator, such as a raster output scanner (ROS) 30. The ESS 29 is preferably a stand-alone dedicated minicomputer. The image signal sent to the ESS 29 may originate from the RIS or a computer as described above, in which case the electrophotographic printing machine can serve as a remote printer for one or more computers. Alternatively, the printing press can also serve as a dedicated printer for high speed computers. The signal from the ESS 29 corresponding to the continuous tone image desired to be reproduced by the printing machine is:
Sent to ROS 30. The ROS 30 has a rotating polygon mirror block and a laser. The rotating polygon is preferably a nine-sided polygon. The ROS 30 illuminates the charged portion of the photoconductive belt 10 with a resolution of about 300 ppi or higher. ROS30 exposes the photoconductive belt to ESS29
An electrostatic latent image corresponding to the continuous tone image received from is recorded thereon. Alternatively, ROS 30 may use a linear light emitting diode (LED) array arranged to illuminate the charged portion of photoconductive belt 10 one raster at a time.

【0017】光導電性表面12に静電潜像が記録された
あと、ベルト10はその潜像を現像部Cへ進める。現像
部は周知の技術を使用して液体粒子または粉末粒子の形
のトナーを静電気作用で潜像へ引きつける。潜像はキャ
リヤ粒子からトナー粒子を引きつけてトナー粉末像を形
成する。連続して静電潜像が現像されるにつれて、現像
剤からトナー粒子が消耗する。そこでトナー粒子小出し
装置44がトナー粒子を現像ユニット38の現像剤ハウ
ジングの中に小出しする。
After the electrostatic latent image is recorded on photoconductive surface 12, belt 10 advances the latent image to developing station C. The development station uses known techniques to electrostatically attract toner in the form of liquid or powder particles to the latent image. The latent image attracts toner particles from carrier particles to form a toner powder image. As the electrostatic latent image is continuously developed, toner particles are consumed from the developer. Then, the toner particle dispensing device 44 dispenses the toner particles into the developer housing of the developing unit 38.

【0018】図1の説明を続けると、静電潜像が現像さ
れたあと、ベルト10上に存在するトナー粉末像は転写
部Dへ進む。コピー用紙48は給紙装置50によって転
写部Dへ給送される。給紙装置50はスタック54の一
番上の用紙に接触した給送ロール52を有するものが好
ましい。給送ロール52は回転し、スタック54から一
番上の用紙を垂直搬送装置56へ送り込む。その垂直搬
送装置56は用紙48を整合搬送装置57へ送り込む。
その整合搬送装置57は、用紙48が転写部Dにおいて
ベルト10上に形成されたトナー粉末像と接触してベル
ト10から像を受け取るように、調時した順序で用紙4
8を転写部Dに通す。転写部Dは用紙48の裏面にイオ
ンを散布するコロナ発生装置58を備えている。このイ
オン散布により、光導電性表面12から用紙48へトナ
ー粉末像が引きつけられる。転写後、用紙48はベルト
搬送装置62によって矢印60の方向に動き続けて定着
部Fへ運ばれる。
Continuing with the explanation of FIG. 1, after the electrostatic latent image is developed, the toner powder image existing on the belt 10 advances to the transfer portion D. The copy sheet 48 is fed to the transfer section D by the sheet feeding device 50. The sheet feeding device 50 preferably has a feeding roll 52 that is in contact with the uppermost sheet of the stack 54. The feeding roll 52 rotates to feed the uppermost sheet from the stack 54 to the vertical transport device 56. The vertical transport device 56 sends the paper 48 to the alignment transport device 57.
The aligning and conveying device 57 receives the image from the belt 10 by contacting the sheet 48 with the toner powder image formed on the belt 10 at the transfer portion D, and the sheets 4 are arranged in a timed order.
8 through the transfer section D. The transfer section D includes a corona generating device 58 for dispersing ions on the back surface of the sheet 48. This ionization attracts the toner powder image from the photoconductive surface 12 to the paper 48. After the transfer, the sheet 48 is continuously moved in the direction of the arrow 60 by the belt conveying device 62 and is conveyed to the fixing portion F.

【0019】定着部Fは転写されたトナー粉末像をコピ
ー用紙へ永久に付着させる定着装置70を備えている。
定着装置70は加熱された定着ロール72と加圧ロール
74から成り、コピー用紙上の粉末像は定着ロール72
と接触する。定着装置70は、あとで図2〜図8を参照
して詳しく説明する。
The fixing section F is equipped with a fixing device 70 for permanently adhering the transferred toner powder image to a copy sheet.
The fixing device 70 is composed of a heated fixing roll 72 and a pressure roll 74. The powder image on the copy sheet is fixed to the fixing roll 72.
Contact with. The fixing device 70 will be described later in detail with reference to FIGS.

【0020】用紙は定着装置70を通過し、像が用紙へ
永久に定着される。定着装置70を通過したあと、用紙
48は、ゲート80によって直接に出口通路17を通し
て仕上げ装置またはスタッカーへ向けられるか、あるい
は両面複写ループ通路100へ、詳細には最初に単一用
紙反転器82へ向けられる。すなわち、もし用紙が片面
複写用紙か、または面1と面2の両方に像が形成された
完成した両面複写用紙であれば、ゲート80によって直
接に出口通路17へ向けられる。しかし、もし用紙が両
面複写されるべきものであり、そのとき面1の像だけが
印刷されたものであれば、ゲート80によって反転器8
2へ偏向され、両面複写ループ通路100へ送り込まれ
る。その場合、用紙は反転器82で反転されたあと、加
速ニップ102およびベルト搬送装置110によって再
循環され、転写部Dおよび定着装置70を通過し、両面
複写用紙の裏面に面2の像を受け取って永久に定着され
たあと、出口通路17を通って出ていく。
The paper passes through the fusing device 70 where the image is permanently fixed to the paper. After passing through the fusing device 70, the paper 48 is directed by the gate 80 directly through the exit passage 17 to the finishing device or stacker, or to the duplex copy loop passage 100, specifically to the single paper inverter 82 first. Be directed. That is, if the paper is a single-sided copy paper or a completed double-sided copy paper with both side 1 and side 2 imaged, it is directed directly to the exit passage 17 by the gate 80. However, if the paper is to be duplicated and only the image of side 1 is printed at that time, the gate 80 will cause the inverter 8
It is deflected to 2 and fed into the duplex copying loop passage 100. In that case, the sheet is reversed by the reversing device 82, then recirculated by the acceleration nip 102 and the belt conveying device 110, passes through the transfer section D and the fixing device 70, and receives the image of the surface 2 on the back surface of the double-sided copy sheet. After it is permanently fixed, it exits through the exit passage 17.

【0021】ベルト10の光導電性表面12から用紙が
離れたあと、光導電性表面12に付着している残留トナ
ー/現像剤および紙繊維粒子は清掃部Eにおいて除去さ
れる。清掃部Eは光導電性表面12に接触して回転し、
紙繊維を攪拌して除去するように取り付けられた繊維ブ
ラシと、転写されなかったトナー粒子を除去する清掃ブ
レードを備えている。清掃ブレードは目的に応じてワイ
パー位置またはドクター位置に修正することができる。
清掃後、次の連続する像形成サイクルのための帯電処理
に先立って、放電ランプ(図示せず)が光導電性表面1
2を投光照明し、表面に残っているすべての残留静電荷
を消去する。
After the paper leaves the photoconductive surface 12 of belt 10, residual toner / developer and paper fiber particles adhering to photoconductive surface 12 are removed at cleaning station E. The cleaning section E contacts the photoconductive surface 12 and rotates,
It is equipped with a fiber brush attached to agitate and remove the paper fibers and a cleaning blade to remove untransferred toner particles. The cleaning blade can be modified to the wiper position or the doctor position depending on the purpose.
After cleaning, a discharge lamp (not shown) is placed on the photoconductive surface 1 prior to charging for the next successive imaging cycle.
Flood 2 to erase any residual electrostatic charge remaining on the surface.

【0022】複写機の種々の機能はコントローラ(ES
S)29によって調節される。コントローラ29は上に
述べたすべての機能を制御するプログラム可能なマイク
ロプロセッサが好ましい。コントローラ29は、コピー
用紙の比較カウント、再循環する原稿の数、オペレータ
が選択したコピー用紙の数、時間遅延、ジャムの是正、
等を提供する。これまで説明したすべての典型的なシス
テムの制御は、オペレータが選択した印刷機のコンソー
ルから通常の制御スイッチ入力によって行われる。通常
の用紙通路センサまたはスイッチを使用して、原稿およ
びコピー用紙の位置の情報を得ることができる。
Various functions of the copying machine are controlled by the controller (ES
S) 29. The controller 29 is preferably a programmable microprocessor that controls all the above-mentioned functions. The controller 29 controls the comparison of copy sheets, the number of originals to be recirculated, the number of copy sheets selected by the operator, time delay, correction of jam,
Etc. Control of all the typical systems described thus far is provided by conventional control switch inputs from the operator's selected press console. Conventional paper path sensors or switches can be used to obtain information on the position of the original and copy paper.

【0023】次に図2〜図8を参照して、本発明に係る
定着装置を詳しく説明する。本発明に係る定着装置は、
相変化型定着装置である。図2および図3は、定着装置
の2つの実施例の断面図である。定着ロール72は、純
粋な作動流体が入ってシールされた円筒部材であって、
内部にチャンバーを形成する。作動流体を加熱するため
に、定着ロール72の外側(図2)または定着ロール7
2の内側(図3)の加熱源174が使用される。
Next, the fixing device according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. The fixing device according to the present invention is
It is a phase change type fixing device. 2 and 3 are cross-sectional views of two embodiments of the fixing device. The fixing roll 72 is a cylindrical member sealed with a pure working fluid.
A chamber is formed inside. The outside of the fuser roll 72 (FIG. 2) or the fuser roll 7 to heat the working fluid.
A heating source 174 inside two (FIG. 3) is used.

【0024】最初に、周囲温度では、チャンバー内の圧
力は対応する飽和圧力に等しくされている。あらかじめ
空気やその他のすべての非凝結性物質を実質上排気した
チャンバーに作動流体を部分的に満たし、そのあとシー
ルする。内部からまたは外部から加熱して、流体温度を
所望のレベルまで上昇させる。定常状態では、加えた熱
量と周囲へ逃げた熱量とは等しい。熱伝達は主として液
体の蒸発と蒸気の凝結によって起きる。
First, at ambient temperature, the pressure in the chamber is made equal to the corresponding saturation pressure. The chamber, previously evacuated of air or any other non-condensable material, is partially filled with working fluid and then sealed. Heating, either internally or externally, raises the fluid temperature to the desired level. In the steady state, the amount of heat added is equal to the amount of heat that escapes to the surroundings. Heat transfer mainly occurs by evaporation of liquid and condensation of vapor.

【0025】次の表1に、純粋な水について飽和温度と
圧力の関係を示す。
Table 1 below shows the relationship between saturation temperature and pressure for pure water.

【0026】[0026]

【表1】 温度(°C) 圧力(psia) 20 0.4 100.6 15 108.9 20 115.6 25 121.3 30 130.7 40Table 1 Temperature (° C) Pressure (psia) 20 0.4 100.6 15 108.9 20 115.6 25 121.3 30 130.7 40

【0027】従って、水を使用する装置の場合は、周囲
温度(20°C)で、チャンバーを0.4psiaの圧
力まで排気しなければならない。温度が130.7°C
に達すると、圧力は40psiaへ上昇する。従って、
チャンバー内への漏洩またはチャンバー外への漏洩を防
止するために、この2つの極限に耐えるようにチャンバ
ーを設計しなければならない。
Therefore, for devices using water, at ambient temperature (20 ° C), the chamber must be evacuated to a pressure of 0.4 psia. Temperature is 130.7 ° C
The pressure rises to 40 psia. Therefore,
The chamber must be designed to withstand these two extremes in order to prevent leakage into or out of the chamber.

【0028】コールド(冷たい)像支持体が定着ロール
の表面と接触すると、像支持体は定着ロールから熱を奪
う。この結果、温度が局部的に低下し、接触領域では定
着ロール内部の蒸気の凝結が増える。潜熱によるエネル
ギーの移動は、同じ温度差の場合、熱伝導による熱束を
大幅に越える熱束を生成することができる。さらに、エ
ネルギーは接触領域の冷えた表面へのみ流れるので、大
きな軸方向温度勾配が生じないで、どんな用紙幅でも一
様に加熱される。また高い熱伝達率は、非常に高い像支
持体速度の場合でも、定着ロールの温度変動を確実に小
さくする。
When the cold (cold) image support contacts the surface of the fuser roll, the image support draws heat from the fuser roll. As a result, the temperature is locally reduced and vapor condensation inside the fuser roll is increased in the contact area. The transfer of energy by latent heat can generate a heat flux that greatly exceeds the heat flux by heat conduction for the same temperature difference. Furthermore, since energy flows only to the cold surface of the contact area, it does not create a large axial temperature gradient and is uniformly heated at any paper width. The high heat transfer coefficient also ensures small temperature fluctuations of the fuser roll, even at very high image carrier speeds.

【0029】像支持体は、コピー用紙、感光体ベルトま
たは中間転写ベルト、またはウェブ給送フィルムであっ
てもよい。
The image support may be copy paper, a photoreceptor or intermediate transfer belt, or a web-fed film.

【0030】定着装置はいろいろな像支持体の幅と熱的
特性に適合する必要がある。ここに記載した装置を使用
すれば、軸方向温度の変動は本質的に除去されるであろ
う。しかし、電子写真印刷機の定着装置の場合には、水
は、典型的な定着温度(190°C)では、飽和圧力が
取扱いの難しい150psiaであるので、実施に適し
た作動流体ではない。大気圧で187.2°Cの沸点を
もつプロピレングリコールが望ましい候補である。
The fusing device must accommodate the width and thermal properties of various image supports. Using the device described herein, variations in axial temperature would be essentially eliminated. However, in the case of a fuser of an electrophotographic printer, water is not a suitable working fluid for practice because at typical fusing temperatures (190 ° C) the saturation pressure is 150 psia which is difficult to handle. Propylene glycol, which has a boiling point of 187.2 ° C at atmospheric pressure, is a desirable candidate.

【0031】エネルギーの選択的伝達は、構造的に実施
可能な、非常に薄い、高い熱伝導率を有する(例えば、
銅)ロールによって達成される。一例を図3および図4
に示す。115.6°C、25psiaの沸騰水が入っ
ている相変化型定着ロールに、厚さ4ミル、幅42.6
cm、1インチ/秒の速度で移動するマイラーフィルム
が接触している。ロールは、厚さが0.25cm、外径
が8cmで、銅で作られている。2.51cmの長さに
わたって接触するように、シートの巻付き角は36°で
ある。
Selective transfer of energy has a very thin, high thermal conductivity which is structurally feasible (eg
Achieved by copper) rolls. An example is shown in FIG. 3 and FIG.
Shown in 4 mil thickness, 42.6 width on a phase change fixing roll containing 115.6 ° C, 25 psia boiling water.
cm, contacting mylar film moving at a speed of 1 inch / sec. The roll has a thickness of 0.25 cm, an outer diameter of 8 cm and is made of copper. The wrap angle of the sheet is 36 ° so that it makes contact over a length of 2.51 cm.

【0032】マイラーフィルムが巻付き部分に入るとき
の温度は20°Cである。3次元熱電圧シミュレーショ
ンプログラムを用いて、巻付き部分を離れるときの軸方
向の表面温度分布を求めた。蒸気の凝結による熱伝達
は、次の式から得た平均熱伝達係数hc によって表され
る。 hc =0.725〔dl (dl −dv ) ghfg′k3 /DVl
(Tsv−Ts )〕1/4 ここで、cp =液体の比熱、 k =液体の熱伝導率、 dl =液体の密度、 dv =蒸気の密度、 g =重力の加速度、 hfg=凝結または蒸発の潜熱、 また、hfg′=hfg+3/8cp (Tsv−Ts )、 D=ロールの直径、 vl =液体の粘度、 Tsv=飽和蒸気の温度、及び Ts =ロールの表面温度である。
The temperature at which the mylar film enters the winding part is 20 ° C. A three-dimensional thermal voltage simulation program was used to determine the surface temperature distribution in the axial direction when leaving the wound portion. The heat transfer due to condensation of steam is represented by the average heat transfer coefficient h c obtained from the following equation. h c = 0.725 [d l (d l −d v ) gh fg ′ k 3 / DV l
(T sv -T s)] 1/4 where, c p = specific heat of the liquid, k = the thermal conductivity of the liquid, the density of d l = liquid, d v = density of the vapor, g = gravitational acceleration, h fg = condensation or evaporation latent heat addition,, h fg '= h fg + 3 / 8c p (T sv -T s), D = roll diameter, v l = viscosity of the liquid, T sv = temperature of the saturated steam, and T s = roll surface temperature.

【0033】上記の関係式は水平な管の内側に凝結する
純粋な飽和蒸気に対して有効である(Principles of He
at Transfer by Frank Kreith, 3rd edition参照 )。
The above relation is valid for pure saturated vapor condensing inside a horizontal tube (Principles of He
at Transfer by Frank Kreith, 3rd edition).

【0034】しかし、この関係式を控えめな見積りにし
ている2つの微妙な点がある。第1は、この関係式が絶
縁性液体層の生成を仮定していることである。実際に
は、回転中のロールは凝結する液体を洗い去るので、た
とえあるとしても、接触領域のすぐ背後に凝結する液体
は少しであろう。第2に、蒸気は大部分が接触領域の冷
えた表面に沿って凝結するのに、シミュレーションはロ
ールの全幅にわたって同一の熱伝達係数を仮定してい
る。
However, there are two subtleties that make this relational expression a conservative estimate. First, this relational expression assumes the formation of an insulating liquid layer. In practice, the spinning roll will wash away any condensing liquid, so little, if any, liquid will condense just behind the contact area. Secondly, the vapor predominantly condenses along the cold surface of the contact area, but the simulation assumes the same heat transfer coefficient across the entire width of the roll.

【0035】これらの単純化にもかかわらず、図6の結
果は、マイラーフィルムおよび定着ロールの軸方向の表
面温度はすぐれた一様性を示している。マイラーフィル
ムの表面温度の変動は、0.4°C以下で、定着ロール
の裸の表面(若干より熱い)に近いために縁部分の幅2
cm以下の狭い帯状部の中で生じている。
Despite these simplifications, the results of FIG. 6 show excellent uniformity of the axial surface temperature of the Mylar film and fuser roll. The fluctuation of the surface temperature of the mylar film is 0.4 ° C or less, and the width of the edge portion is 2 because it is close to the bare surface (slightly hotter) of the fixing roll
It occurs in a narrow strip of cm or less.

【0036】図7に、厳密に同じ幾何学的形状を有する
通常の定着装置と、同一動作条件を用いた場合の結果を
示す。比較のために図6の結果も示してある。
FIG. 7 shows the result when a normal fixing device having exactly the same geometric shape and the same operating condition are used. The results of FIG. 6 are also shown for comparison.

【0037】通常の定着装置による加熱は、加熱ランプ
の出力が一様でないために、著しい表面温度の変動が生
じる。この例の場合、図8に示した特性曲線を有する2
kWのランプを用いる。拡散反射する低放射率(0.
1)のキャビティにもかかわらず、表面の加熱分布は、
図8に示すように、軸方向の変動が著しい。図8で明ら
かである相変化型定着装置における著しい改善は、蒸気
の分散とその比較的スムースな流れが加熱源のどんな変
動をも有効に除去するためである。
In the heating by the ordinary fixing device, the output of the heating lamp is not uniform, so that the surface temperature fluctuates significantly. In the case of this example, 2 having the characteristic curve shown in FIG.
A kW lamp is used. Low emissivity (0.
Despite the cavity of 1), the heating distribution on the surface is
As shown in FIG. 8, the fluctuation in the axial direction is remarkable. The significant improvement in the phase change fuser apparent in FIG. 8 is that the vapor distribution and its relatively smooth flow effectively eliminates any fluctuations in the heating source.

【0038】通常の2ロール型定着装置に幅狭シートを
使用した場合には、ランプのプロフィルすなわち形状を
ある程度整形するか、または多数のランプを使用しない
限り、用紙通路より外側のロール上の温度は通例、所望
の値よりはるかに高い値まで上昇する。相変化型定着装
置は、整形した加熱手段または多数の加熱装置を使用せ
ずに、蒸発によって用紙通路より外側の熱い領域から熱
を除去し、この熱を凝結が起きる用紙幅より中の領域へ
運ぶことによって、一様な軸方向温度を維持する。
When a narrow sheet is used in a conventional two-roll type fixing device, the temperature on the roll outside the paper path is adjusted unless the profile or shape of the lamp is shaped to some extent or a large number of lamps are used. Usually rises to values much higher than desired. The phase change fuser removes heat from the hot areas outside the paper path by evaporation without using shaped heating means or multiple heating devices, and transfers this heat to areas below the width of the paper where condensation occurs. A uniform axial temperature is maintained by carrying.

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

【図1】本発明の定着装置を組み入れた電子写真印刷機
の略正面図である。
FIG. 1 is a schematic front view of an electrophotographic printing machine incorporating a fixing device of the present invention.

【図2】本発明の定着装置の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of the fixing device of the present invention.

【図3】本発明の定着装置の第2の実施例の断面図であ
る。
FIG. 3 is a sectional view of a second embodiment of the fixing device of the present invention.

【図4】周囲にマイラーフィルムが部分的に巻き付けら
れている加熱ロールの一部分を示す正面図である。
FIG. 4 is a front view showing a part of a heating roll around which a mylar film is partially wrapped.

【図5】図4の加熱ロールとマイラーフィルムを示す平
面図である。
5 is a plan view showing a heating roll and a mylar film shown in FIG. 4. FIG.

【図6】相変化型定着装置とそれに接触しているマイラ
ーフィルムの軸方向表面温度のグラフである。
FIG. 6 is a graph of an axial surface temperature of a phase change type fixing device and a Mylar film in contact with the fixing device.

【図7】相変化定着装置とそれに接触しているマイラー
フィルムの軸方向表面温度と、通常の定着装置とそれに
接触しているマイラーフィルムの軸方向表面温度との相
違を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the difference between the axial surface temperature of the phase change fixing device and the mylar film in contact with it and the axial surface temperature of the normal fixing device and the mylar film in contact with it.

【図8】通常の定着装置の場合のランプの加熱プロフィ
ルとロール表面加熱を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing a heating profile of a lamp and heating of a roll surface in the case of a normal fixing device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A 帯電部 B 露光部 C 現像部 D 転写部 E 定着部 F 清掃部 10 光導電性ベルト 12 光導電性表面 13 ベルト移動方向 14 剥離ローラ 16 テンションローラ 17 出口通路 20 駆動ローラ 22 コロナ発生装置 27 原稿取扱い装置 28 ラスタ入力スキャナ(RIS) 29 コントローラ(ESS) 30 ラスタ出力スキャナ(ROS) 38 現像ユニット 44 トナー粒子小出し装置 46 現像剤ハウジング 48 コピー用紙 50 給紙装置 52 給送ロール 54 スタック 56 垂直搬送装置 57 整合搬送装置 58 コロナ発生装置 60 用紙移動方向 62 ベルト搬送装置 70 定着装置 72 加熱された定着ロール 74 加圧ロール 80 ゲート 82 用紙反転器 100 両面複写ループ通路 102 加速ニップ 110 ベルト搬送装置 150 マイラーフィルム 172 相変化型定着ロール 174 加熱源 178 蒸発 180 凝結 A charging section B exposure section C developing section D transfer section E fixing section F cleaning section 10 photoconductive belt 12 photoconductive surface 13 belt moving direction 14 peeling roller 16 tension roller 17 exit passage 20 drive roller 22 corona generating device 27 original Handling device 28 Raster input scanner (RIS) 29 Controller (ESS) 30 Raster output scanner (ROS) 38 Developing unit 44 Toner particle dispensing device 46 Developer housing 48 Copy paper 50 Paper feeder 52 Feed roll 54 Stack 56 Vertical transport device 57 Aligning Conveying Device 58 Corona Generating Device 60 Paper Moving Direction 62 Belt Conveying Device 70 Fixing Device 72 Heated Fixing Roll 74 Pressure Roll 80 Gate 82 Paper Inverter 100 Double-sided Copy Loop Passage 102 Acceleration Nip 110 Belt Conveying Device 150 Mylar film 172 Phase change type fixing roll 174 Heating source 178 Evaporation 180 Condensation

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イライアス パニデス アメリカ合衆国 ニューヨーク州 10530 ハーツデイル サウス センタル アベ ニュー 300 アパートメント シー43 ─────────────────────────────────────────────────── ——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————— were you at this point?

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 加圧部材と、加熱される定着部材とから
成り、像を像支持体へ定着する装置において、 前記定着部材は、該定着部材の軸方向に沿った温度が実
質上一定であるように加熱されており、前記定着部材
が、回転可能に支持された、シールした円筒部材と、該
円筒部材に収容された流体と、該流体を2相状態に維持
するように該流体に作用する加熱源とを有することを特
徴とする定着装置。
1. An apparatus for fixing an image to an image support, comprising a pressure member and a heating fixing member, wherein the fixing member has a temperature substantially constant along the axial direction of the fixing member. The fixing member is heated so that the fixing member is rotatably supported by the sealed cylindrical member, the fluid contained in the cylindrical member, and the fluid so as to maintain the fluid in a two-phase state. A fixing device having a heating source that operates.
【請求項2】 像を像支持体へ定着する形式の印刷機に
おいて、 加圧部材と、加熱される定着部材とから成り、 前記定着部材は、該定着部材の軸方向に沿った温度が実
質上一定であるように加熱されており、前記定着部材
が、回転可能に支持された、シールした円筒部材と、該
円筒部材に収容された流体と、該流体を定常状態に維持
するように該流体に作用する加熱源とを有することを特
徴とする印刷機。
2. A printing machine of the type for fixing an image to an image support, comprising a pressing member and a heating fixing member, wherein the fixing member has a temperature substantially along the axial direction of the fixing member. The fuser member is heated to a constant temperature and the fuser member is rotatably supported in a sealed cylindrical member, a fluid contained in the cylindrical member, and the fluid to maintain the fluid in a steady state. A printing machine having a heating source that acts on a fluid.
【請求項3】 印刷機において定着部材を加熱する方法
において、 シールした定着部材の中に、実質上純粋な流体物質また
は実質上純粋な流体物質の混合物を、保持し、 前記流体を加熱して2相状態に維持し、 未定着の像を有するシートを、前記定着部材に接触させ
て、その像をシートに定着させることから成ることを特
徴とする方法。
3. A method of heating a fuser member in a printing press, comprising retaining a substantially pure fluid substance or a mixture of substantially pure fluid substances in a sealed fuser member and heating the fluid. A method comprising contacting a sheet having an unfixed image in a two-phase state with the fixing member to fix the image to the sheet.
JP28117696A 1995-10-31 1996-10-24 Fixing device Withdrawn JPH09166931A (en)

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US55069695A 1995-10-31 1995-10-31
US08/550696 1995-10-31

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