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JPH01263685A - Image forming device - Google Patents

Image forming device

Info

Publication number
JPH01263685A
JPH01263685A JP9126888A JP9126888A JPH01263685A JP H01263685 A JPH01263685 A JP H01263685A JP 9126888 A JP9126888 A JP 9126888A JP 9126888 A JP9126888 A JP 9126888A JP H01263685 A JPH01263685 A JP H01263685A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transfer material
heating
toner image
heat
toner
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.)
Pending
Application number
JP9126888A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiromitsu Hirabayashi
弘光 平林
Kensaku Kusaka
草加 健作
Atsushi Arai
篤 新井
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 JP9126888A priority Critical patent/JPH01263685A/en
Priority to EP88305483A priority patent/EP0295901B1/en
Priority to DE3854801T priority patent/DE3854801T2/en
Publication of JPH01263685A publication Critical patent/JPH01263685A/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
Priority to US08/691,431 priority patent/US5767484A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To heat and melt a toner image efficiently and to save energy by arranging a linear heat generating body at right angles to the conveying direction of a transfer material and repeating specified electric heat generation pulsatively and repeatedly. CONSTITUTION:The toner image consisting of heat meltable toner on the transfer paper P is heated and melted first by the heating body 21 across a fixation film 23. At this time, the pressure roller 22 brings the heating body, fixation film, toner image, and transfer material into excellent contact. Then the transfer material is conveyed, the toner image radiates heat and is cooled and solidified, and the fixation film 23 leaves the transfer paper P after passing a separation roller 26. The linear heat generating body 18 is arranged in the heating body 21 at right angles to the conveying direction of the transfer material. The fed pulse width of the heating body 28 is set smaller than the value obtained by dividing the width of a heating part in the conveying direction by the conveying speed of the transfer material, and the pulsative electric heat generation is repeated. Thus, the toner image is heated and melted efficiently to save the energy.

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ヒに画像
を形成し、これを加熱定着手段する画像形成装置に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to an image forming apparatus that forms an image on a transfer material using heat-melting toner and uses heat-fixing means to form an image.

[従来の技術] 従来、この種の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
ナー画像か形成された転写材を挟持搬送しつつ加熱する
ローラ定着方式か多用されている。しかしなから、この
種の装置ては、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上するために、加熱ローラを最適な
温度に維持する必要かあり、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か小さい場合には、発熱体による供
給熱−(との関係により通紙あるいは他の外的要因で加
熱ローラ温度か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。
[Prior Art] Conventionally, a fixing device used in this type of apparatus uses 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. A roller fixing method is often used in which a transfer material on which a toner image has been formed is heated while being nipped and conveyed. However, in this type of device, in order to prevent the so-called offset phenomenon in which toner transfers to the heating roller, it is necessary to maintain the heating roller at an optimal temperature, which increases the thermal capacity of the heating roller or heating element. I had to. That is,
If the heat capacity of the heating roller is small, the temperature of the heating roller tends to fluctuate greatly to the low or high temperature side due to the relationship between the heat supplied by the heating element and other external factors. If this happens, the toner will soften and melt insufficiently, resulting in poor fixing or low-temperature offset. If the temperature changes to the high temperature side, the toner will completely melt and the cohesive force of the toner will decrease, resulting in high-temperature offset. arise.

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か大きく
なるという別の問題が生ずる。
In order to avoid this problem, if the heat capacity of the heating roller is increased, the time required to raise the temperature of the heating roller to a predetermined temperature becomes longer, which causes another problem of increasing the waiting time when using the device. .

かかる問題を解決する方策として、米国特許第3,57
8,797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。
As a measure to solve this problem, U.S. Patent No. 3,57
As disclosed in No. 8,797, (1) the toner image is heated to its melting point with a heating element to melt it;

■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。
After melting, the toner is cooled to a relatively high viscosity, and ■ the toner is peeled off from the heating web while its tendency to stick is weakened. A method of fixing without causing offset is now known. It is being

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
式をとっているので、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。
In addition, the above known method heats the toner image and transfer material without applying pressure to the heating body, so there is no need to heat the transfer material, compared to other methods. The company says it can melt toner using much less energy.

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。
However, as is well known, when the toner is brought into contact with a pressurizing body without being pressurized, the heat transfer efficiency decreases and it takes a relatively long time to heat and melt the toner.

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上方に行うことが提案されて
いる。
Therefore, Japanese Patent Application No. 47-25896 proposes adding a known pressure welding technique to this to improve the heat transfer efficiency and heat and melt the toner in a short time and upwardly.

[発明か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、 (り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か大きくなるという
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Fから加熱されるので一見
効率的に考えられるか、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て
あり、そのためにかえって大きなエネルギーか必要とな
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てきず、
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。
[Problem to be solved by the invention] However, in this Japanese Patent Application No. 47-25896, in order to heat the toner sufficiently in a relatively short time, Since the transfer material is heated by being held under pressure, then the heating is stopped and then forcibly cooled down, the energy required for fixing increases. In other words, a pair of heating elements By heating the toner image, the toner image is heated from the top F, which may seem efficient at first glance, but on the other hand, in order to heat the toner image from the transfer paper side, it is necessary to heat the transfer material sufficiently first. This requires a large amount of energy.Furthermore, in the cooling process, the transfer material heated to a raised temperature when heating the toner image cannot be separated unless it is cooled.
A forced cooling method is required, resulting in a large waste of energy.

以上のように、−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か、E記のごとくの欠点を伴
うために実用化されていない。
As mentioned above, methods have been proposed in which the heated toner is cooled and then separated to fix the toner without causing high-temperature offset, but these methods have not been put to practical use due to the disadvantages described in E.

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。
In the above two proposed examples, the heating body is composed of a heating roller, the web fed by the heating roller, and a heat generation source built into the heating roller, heating is performed via the web, and it functions as a web conveyance roller. are doing. For this reason, the method of feeding power to the heat generating source and the form of abutting support for the temperature sensing element become complicated, and the accuracy of temperature control tends to deteriorate.

さらには、温度検知素子が加熱ローラと摺動する構成て
は断線による過昇温が生ずる等安全上の問題もあった。
Furthermore, in a configuration in which the temperature sensing element slides on the heating roller, there are safety problems such as excessive temperature rise due to wire breakage.

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。
Moreover, since both of the above two examples require a heating element with a relatively large heat capacity, there is also the disadvantage that heat radiation into the machine increases and the temperature inside the machine increases significantly.

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、さらには機内昇温の小さい画像形成装置を提
供することを目的とする。
The present invention solves the problems of the conventional apparatus described above, and makes it possible to reduce the heat capacity of the heating element without causing fixing failure or offset. As a result, standby time, power consumption, and An object of the present invention is to provide an image forming apparatus with a small internal temperature rise.

[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、 加熱溶融性の樹脂等により成るトナーを転写材上に相持
せしめて未定着のトナー画像を形成する画像形成手段と
、加熱体に対向圧接しつつ回転駆動されて、上記転写材
の搬送速度と同一速度で移動する定着フィルムを介して
上記転写材を加熱体に密着させる加圧ローラを備えて、
転写材上の未定着トナー画像を上記加熱体で溶融せしめ
た後。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention includes an image forming means for forming an unfixed toner image by making a toner made of a heat-melting resin or the like coexist on a transfer material; , comprising a pressure roller that is rotationally driven while facing the heating body and brings the transfer material into close contact with the heating body via a fixing film that moves at the same speed as the conveyance speed of the transfer material;
After the unfixed toner image on the transfer material is melted by the heating element.

トナー画像か冷却固化した上で定着フィルムと転写材と
を離反する加熱定着手段を有し、加熱体は、転写材の搬
送方向に直角成分をもって配された線状の発熱体を有し
、かつパルス状に通電発熱を繰返し、パルス状の通電時
間が、搬送方向での加熱部の幅を転写材の搬送速度で除
した値よりも小であるように設定されている、ことによ
り構成される。
a heating fixing means for separating the fixing film and the transfer material after cooling and solidifying the toner image, the heating body having a linear heating element disposed with a component perpendicular to the conveyance direction of the transfer material, and It is configured by repeating energization and generating heat in a pulsed manner, and setting the pulsed energization time to be smaller than the value obtained by dividing the width of the heating section in the conveyance direction by the conveyance speed of the transfer material. .

[実施例] υ下、添付図面にもとづて本発明の詳細な説明する。[Example] υ Below, the present invention will be described in detail based on the accompanying drawings.

先ず、本実施例装置の画像形成装置の機略構造を第1図
に基づいて説明すると、lはガラス等の透明部材よりな
る原稿載置台て、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l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−ヒにスリット露光される
。なおこの感光トラム3は矢印す方向に回転する。また
4は帯電器てあり、例えば酸化亜鉛感光層あるいは有機
゛ト導体感光層3a等を被覆された感光ドラム3」―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によって画像露光か行な
われた静電画像か形成される。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
3F−、に形成されているトナー像は、シートPJ二に
転写される。その後、公知の分離手段によってトラム3
から分離されたシートPは、搬送ガイドlOによって定
着装置20に導かれ加熱定着手段された後にトレイ11
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, the mechanical structure of the image forming apparatus of this embodiment will be explained based on FIG. 1. L is a document mounting table made of a transparent member such as glass, which scans the document by reciprocating in the direction of arrow a. . A short-focus small-diameter imaging element array 2 is located directly below the document table.
A document image G placed on a document table L is irradiated by an illumination lamp 7, and the reflected light image is slit-exposed onto the photosensitive drums 3-H by the array 2. Note that this photosensitive tram 3 rotates in the direction of the arrow. A charger 4 uniformly charges the photosensitive drum 3 coated with, for example, a zinc oxide photosensitive layer or an organic conductor photosensitive layer 3a. The drum 3, which is uniformly charged by the charger 4, is subjected to image exposure by the element array 2 to form an electrostatic image. This electrostatic latent image is visualized by a developing device 5 using toner made of a resin or the like that softens and melts when heated. On the other hand, the sheet P stored in the cassette S is transferred to the drum by a pair of conveyance rollers 9 which are rotated while being pressed vertically in synchronization with the image on the feed roller 6 and the photosensitive drum 3. 3 is sent above. Then, the toner image formed on the photosensitive drum 3F- is transferred onto the sheet PJ2 by the transfer discharger 8. Thereafter, the tram 3 is separated by known separation means.
The sheet P separated from the sheet P is guided to the fixing device 20 by the conveyance guide 1O, heated and fixed, and then transferred to the tray 11.
is discharged. Note that after the toner image is transferred, residual toner on the drum 3 is removed by a 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。FIG. 2 is an enlarged view of the fixing device 20 of this embodiment.

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160gm、長さ(紙面に直角な方
向の長さ) 216+u+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、Ta2O,、か形成されている
。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、#熱手段を施した例えば約9ル
I厚に形成され、矢印C方向へ送り出し可te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25を介してフィルム巻取り軸27に巻き取られる
In the figure, reference numeral 21 denotes a heating element, which has a width of 160 g and a length (the length in the direction perpendicular to the plane of the paper) on the bottom surface of a base material made of a heat-resistant and electrically insulating base material such as alumina or a composite material containing the same. 216+u+ is made of, for example, Ta2N, and has a linear or band-shaped heating element 28 disposed with a component perpendicular to the conveying direction in the heating section, and further has a sliding protective layer on its surface, such as Ta2O,... It is formed. The lower surface of the heating body 21 is smooth, and the front and rear ends are rounded to form a heating section (heating surface), allowing sliding movement with the fixing film 23. The fixing film 23
is made of PET as a base material, is formed to have a thickness of about 9 mm, for example, and is heated by heating means, and is wound around the film delivery shaft 24 so as to be able to be sent out in the direction of arrow C. The fixing film 23 comes into contact with the surface of the heating body 21 and is wound onto a film winding shaft 27 via a separation roller 25 having a large curvature.

上記加熱体の発熱体28は熱容量か小さく、パルス状に
通電されて、その都度瞬時に260°C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, and is energized in pulses to instantaneously raise the temperature to around 260°C each time. By detecting the leading edge and trailing edge of the transfer paper P by the transfer paper detection lever 25 and the transfer paper detection sensor 29, the heating element 28 is energized at the appropriate timing when necessary. At this time, energization to the heating element may be controlled by detecting the position of the transfer paper using a paper feed sensor of the image forming apparatus or the like.

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lO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。ここて、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
ことか好ましく、定着フィルム23の移動速度は、それ
に準する値で設定される。
On the other hand, the pressure roller 22 has an elastic layer made of silicone rubber or the like on a core material made of metal or the like. A transfer material P having a toner image T is brought into close contact with a heating body via a fixing film 23 that moves at the same speed as the transfer material P. Here, the pressure roller 22
It is preferable that the conveying speed is approximately the same as the conveying speed during image formation, and the moving speed of the fixing film 23 is set at a value similar to that.

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かできるため、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 this embodiment, the temperature of the heating element 28 rises instantaneously, so there is no need for preheating, and there is little heat transfer to the pressure roller during non-fixing. Furthermore, during fixing, the fixing film, toner image, and transfer material are interposed between the heating element 28 and the pressure roller 22, and the heating time is short, so that the temperature gradient can be made steep. The temperature of the pressure roller 22 is difficult to rise, and its temperature is maintained below the melting point of the toner even if continuous image formation is performed to the extent required for practical use.

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、
イルム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 heat-fusible toner on the transfer paper P is first processed through a fixing step.
It is heated and melted by the heating body 21 through the ilm 23, and in particular, its surface layer exceeds the melting point and completely softens and melts. At this time, the heating body, the fixing film, the toner image, and the transfer material are brought into close contact with each other by the pressure roller 22, and heat is efficiently transferred.

しかる後、発熱体28の発熱か停止するとともに、転写
材か搬送されて、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か可能である
。このため、冷却に要する時間か短くて済み、装置を小
型化することができできる。
Thereafter, the heating element 28 stops generating heat, and as the transfer material is transported and moved away from the heating element position, the toner image radiates heat, cools and solidifies again, and passes through the separating roller pair 26 with a large curvature. After that, the fixing film 23 is separated from the transfer paper P. At this time, in this embodiment, the temperature of the pressure roller 22 is maintained lower than the melting point of the toner, so it is possible to promote heat dissipation from the toner image. Therefore, the time required for cooling can be shortened, 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、−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 mentioned above, once the toner T is completely softened and melted,
As the toner solidifies again, the cohesive force of the toner becomes very large, causing it to behave in clumps. In addition, since it is pressed by the pressure roller 22 when it is heated, softened and melted, at least a part of the toner image T penetrates the surface layer of the transfer material and is cooled and solidified as it is, so that it is offset to the fixing film 23. The image is fixed on the transfer material P without any process.

ここで、本発明で記述されるトナーの状態の表現に関し
て注記する。
Here, a note will be made regarding the expression of the state of the toner described in the present invention.

トナーの融点と便宜的に表現している温度は、トナーか
定着するために最低必要な温度を意味しており、その定
着下限温度で、溶融といえる程粘度が低Fする場合や、
軟化といった程度の粘度の低下の場合がある。したがっ
て定着する際に溶融と便宜的に表現している場合でも実
際には軟化といった程度の粘度低下を示している場合が
ある。
The temperature conveniently expressed as the melting point of the toner means the minimum temperature necessary for the toner to be fixed, and there are cases where the viscosity is low enough to be called melting at the minimum fixing temperature,
There may be a decrease in viscosity to the extent of softening. Therefore, even if it is conveniently expressed as melting during fixing, the viscosity may actually decrease to the extent of softening.

同様にトナーが冷却固化したと便宜的に表現している場
合も、トナーによっては固化とはいえず高粘度化といっ
た方が適切である場合が考えられる。
Similarly, even when it is conveniently expressed that the toner is cooled and solidified, depending on the toner, it may be more appropriate to say that the toner has become highly viscous rather than solidified.

本発明における加熱工程は、前述のごとく、加熱体に線
状の発熱体を設け、加熱体と一体的に形成された低熱容
量の発熱体にパルス状に通電し。
As described above, in the heating step in the present invention, a linear heating element is provided on the heating element, and electricity is applied in a pulsed manner to the heating element with a low heat capacity that is integrally formed with the heating element.

発熱を繰り返すように構成された加熱体によって行われ
ている。第4図に示すように搬送速度Vp (+us/
s)で搬送された転写材P上のトナー画像Tは、転写材
の搬送速度に準じてズレなく搬送される定着フィルム2
コとともに、順次加熱体21の加熱部(発熱体28)の
有効@旦に送り込まれる。
This is done using a heating element configured to repeatedly generate heat. As shown in Fig. 4, the conveyance speed Vp (+us/
The toner image T on the transfer material P transported in step s) is transferred to the fixing film 2, which is transported without deviation according to the transport speed of the transfer material.
Together with this, it is sequentially fed into the heating section (heating element 28) of the heating element 21.

第5図は、本実施例の構成の構成において定着フィルム
として6pm厚のポリイミドフィルムを用いて最低定着
温度125°Cの20p、m厚のトナーをtoo 4■
厚の転写紙上の定着した場合の経時的温度変化を示すも
のであり、加熱部の表層部、トナーの中層部および転写
材の中層部についてそれぞれ示した。上記第5図は、発
熱体への通電パルス幅を2msとした場合の例を示して
おり、トナー中層部が最低定着温度を超えて十分に加熱
されて定着可能な状態となっているのに対して、転写材
の中層部はほとんど昇温していないことがわかる。この
ことから通電パルス幅が短い程、省エネルギー化が可能
であることが分る。
FIG. 5 shows that in the configuration of this embodiment, a polyimide film with a thickness of 6 pm is used as the fixing film, and a toner with a thickness of 20 mm and a minimum fixing temperature of 125° C.
It shows the temperature change over time when fixing on a thick transfer paper, and shows the surface layer part of the heating section, the middle layer part of the toner, and the middle layer part of the transfer material, respectively. Figure 5 above shows an example where the pulse width of the current applied to the heating element is 2 ms, and even though the middle layer of toner has been sufficiently heated to exceed the minimum fixing temperature and is ready for fixing. On the other hand, it can be seen that the temperature of the middle layer of the transfer material hardly increases. This shows that the shorter the energization pulse width, the more energy can be saved.

本発明では発熱体の通電パルス幅τは、τ〈文/Vp なる関係を維持するよう゛に定められれいる。これは、
転写材が加熱部有効幅文を通過する時間<1/Vp )
よりも通電パルス幅τが小さいことが本発明に不可欠で
あることを示している。すなわち、本発明においては発
熱体が線状に一体的に形成されており、加熱体の昇温に
遠地して高温となる線状の加熱部の有効幅内にあるトナ
ー像を効率的かつ迅速に加熱溶融するに十分な熱を確保
しつつ、パルス状に通電加熱することにより転写材の昇
温を抑え、トナー像の不要な加熱を防止し、加熱による
エネルギーを減少させるために、通電パルス幅を上述の
関係のもとに設定したものである。ここで通電パルス幅
でがu /Vpよりも大きくかつトナー像を十分に加熱
すると、トナー像のうち重複して加熱を受ける部分が大
きくなり過剰なエネルギーを要する。またこの場合転写
材の昇温も大きくなり、不要なエネルギーか増大するこ
とになる。それに対して本発明のごとく通電パルス幅τ
をl /Vpよりも小さくすれば、トナー像への不必要
に重複して加熱を行うことか回避でき、さらに通電パル
ス幅τを小さくすればするほど転写材の昇温か小さくな
り省エネルギー化か可能となる。
In the present invention, the energization pulse width τ of the heating element is determined so as to maintain the relationship τ<Vp/Vp. this is,
Time for the transfer material to pass through the effective width of the heating section <1/Vp)
It is shown that it is essential for the present invention that the energizing pulse width τ is smaller than . That is, in the present invention, the heating element is integrally formed in a linear shape, and the toner image within the effective width of the linear heating part, which becomes high temperature distant from the temperature rise of the heating element, can be efficiently and quickly heated. While ensuring sufficient heat to heat and melt the toner image, pulsed current heating suppresses the temperature rise of the transfer material, prevents unnecessary heating of the toner image, and reduces the energy due to heating. The width is set based on the above relationship. If the energization pulse width is larger than u 2 /Vp and the toner image is sufficiently heated, the portion of the toner image that is heated overlappingly becomes large and requires excessive energy. Furthermore, in this case, the temperature of the transfer material also increases, resulting in an increase in unnecessary energy. On the other hand, as in the present invention, the energizing pulse width τ
By making l/Vp smaller than l/Vp, it is possible to avoid unnecessary and redundant heating of the toner image, and furthermore, the smaller the energization pulse width τ is, the smaller the heating temperature of the transfer material becomes, which can save energy. becomes.

ここてでの最小値は、発熱体、定着フィルム等の定着構
成材の耐熱温度、及び耐熱衝撃性に応じて定まるもので
ある。
The minimum value here is determined depending on the heat resistance temperature and thermal shock resistance of the heating element, the fixing component such as the fixing film, and the thermal shock resistance.

本発明の発熱体(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てありそのため熱容量か小さくなり
、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 clear from this example, the heating element (heating section) of the present invention can be small enough to have a small heat capacity, and there is no need to raise the temperature of the heating section in advance, so the power consumption during non-image formation is This also means that the temperature inside the machine can be prevented from rising.

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#熱手段を施したもの
を用いることかn(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)て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かよい。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3
1を中心に第3図のごとく開閉rT(能にすることか望
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°C1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、低電力化することか
できる。
In addition, in this embodiment, the fixing film 23 is made of a thin and inexpensive PET film that has been subjected to heat treatment, so the fixing film 23 is wound up as shown in FIG. In other words, a roll with a predetermined length of film wound thereon is set on the film feed shaft 24, and the film is passed between the heating element, the pressure roller, and the pair of separation rollers and then placed on the winding shaft 27. If such a method is adopted, the remaining amount of the fixing film is detected by the fixing film sensor arm 30 and a sensor (not shown), and a warning message is displayed or displayed to the user when the film is near the end. It would be better to use a warning sound to prompt the replacement of the fixing film.Then, when replacing the fixing film 23, the heating body, pressure roller,
The rotating shaft 3 is rotated so as to separate the pair of separation rollers from each other.
It is desirable that the fixing film 23 be opened and closed as shown in FIG. This makes it possible to reduce power consumption.

また、本実施例では前述のごとく定着フィルムへのオフ
セットか生じないのて、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
か可能であり、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。
In addition, in this embodiment, as mentioned above, no offset occurs to the fixing film, so if the fixing film has little thermal deformation or deterioration, it is possible to use the wound fixing film again, and the fixing film can be automatically wound. It may be used multiple times by returning it or replacing the take-up side and the delivery side.

また、本実施例ては分離ローラ26を設けることにより
、該分離ローラまでの間加圧状態てのトナー像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ノ423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かできる。た
たし、本実施例では、加圧ローラ22によりトナー像の
冷却か促進されるので、発熱体28及び定着フィルムの
熱台ψか十分小さく、かつ定着手段速度か小さい場合に
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か加熱部を通過後の短い範囲てトナー像Tは冷
却するので、本実施例で示した分零ローラ26を省略し
ても、オフ・ピットのない定着手段がOf能となる。す
なわ′も、トナー像を−Q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, sufficient cooling time is ensured for the toner image T in the pressurized state up to the separation roller, and by increasing the curvature of the separation roller 26, the toner image T is fixed. Filno 423 and transfer material P
In addition to facilitating the separation from the wafer, it is possible to combine the above-mentioned effects and prevent offset at the separation portion. However, in this embodiment, since cooling of the toner image is accelerated by the pressure roller 22, if the heating element 28 and the fixing film heating stage ψ are sufficiently small and the speed of the fixing means is small, the separation roller Even without special measures such as 26,
Since the toner image T is cooled in a short range after the transfer material P passes through the heating section, even if the zero roller 26 shown in this embodiment is omitted, the fixing means without off-pits can be used. In other words, it is sufficient that the fixing film and the transfer material can be separated from each other after the toner image is softened and melted by -Q heating and then solidified again by heat radiation.

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。キャノン株式会社製PPCP(ニー30(商品
名)川のワックス系トナーを用いて、トナー画像Tを形
成し、定着手段速度的15mm/sてA4サイズ紙1枚
当たり約2000W−3の発熱量となるように、τ< 
l /Vpの関係を満たすように10m5毎に2ss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1全く問題のない画像か得られた。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8ss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安となる。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ケ−えているので、熱容量が小
さくケち上りが非常に早い発熱層を周期的にほぼ同等の
温度を示すようにすることか比較的容易にてきる。さら
に、連続的に定着手段を行う場合には、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とか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℃前後の発熱体により加
熱されると、従来の加熱定着装置では、転写材に溶融し
たトナーか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
熱容量が小さくかっ、加熱時間が短いために温度勾配か
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 obtained using the apparatus of this embodiment will be shown with specific numerical values. A toner image T is formed using wax-based toner manufactured by Canon Co., Ltd., PPCP (Nie 30 (trade name)), with a heating value of approximately 2000 W-3 per sheet of A4 size paper at a fixing means speed of 15 mm/s. so that τ<
A fixing test was conducted by pulse heating at a rate of 2ss every 10m5 so as to satisfy the relationship of l/Vp.
Practical use 1 An image with no problems was obtained. This energization raises the temperature of the heat generating layer to around 260° C., and since the heat capacity is small, the temperature decreases when the energization is stopped for 8 ss. This makes the waiting time for heating the heating element a concern. In addition, in this embodiment, the thermal energy necessary for fixing is stored each time by heating in a pulsed manner, so that the heating layer, which has a small heat capacity and rises very quickly, is periodically heated to approximately the same temperature. It is relatively easy to do as shown. Furthermore, when the fixing means is used continuously, it is easy to prevent the heating section from shifting to an abnormally high temperature side by gradually decreasing the pulse width for generating heat. In the above case, the temperature of the toner layer T exceeds, even momentarily, the temperature that is conventionally said to cause high temperature offset;
As described above, the fixing film 23 and the transfer material P are separated after being sufficiently cooled and fixed again, so that no offset occurs. The wax, which is the main component of the toner used in this example, has a melting point of about 80°C when heated, and also has a low viscosity when melted, so when heated with a heating element of about 260°C, In conventional heat fixing devices, the molten toner penetrates into the transfer material too much, causing problems such as blurring or show-through of the image, which hinders lowering the melting point of the toner, but this example 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, and only the surface layer of the transfer paper is heated for a short period of time, so there is no problem described above caused by excessive toner penetration.

なお、次に本実施例装置について、第5図と同様の試験
を第5図の場合と条件を変えて行ったので、第6図にこ
れを示す。
Next, regarding the apparatus of this embodiment, a test similar to that shown in FIG. 5 was conducted with different conditions from those shown in FIG. 5, and this is shown in FIG.

加熱条件:エネルギー密度:12W/am2で2ms加
熱、トナーの定着温度=80℃、フィルム:ポリイミド
(厚さ25延■)、トナーの厚さ:201L鴎、転写紙
の厚さ: 1001Lm 、室温:20℃、本試験では
、加熱部はトナーの定着温度80°Cよりはるかに高い
約380℃まで昇温するので、2ms極めて短い時間の
加熱によってトナーは定着温度を超えて十分に加熱され
良好な定着性が得られる。一方、転写紙の昇温は極めて
小さく、従来の熱ローラ定着に比べてエネルギーの無駄
か少ない。
Heating conditions: Energy density: 2ms heating at 12W/am2, toner fixing temperature = 80°C, film: polyimide (thickness: 25mm), toner thickness: 201L, transfer paper thickness: 1001Lm, room temperature: In this test, the temperature of the heating section was raised to approximately 380°C, which is much higher than the toner's fixing temperature of 80°C, so the toner was sufficiently heated to exceed the fixing temperature by heating for an extremely short time of 2ms, resulting in a good result. Provides good fixing properties. On the other hand, the temperature rise of the transfer paper is extremely small, and compared to conventional heat roller fixing, there is less energy wasted.

さらに本試験では、加熱時間や加熱エネルギー密度が変
動して過剰なエネルギーが与えられた場合でも、高温オ
フセットの発生がなく、加熱制御の許容範囲が広いこと
が判る。
Furthermore, in this test, even when excessive energy is applied due to variations in heating time and heating energy density, no high temperature offset occurs, and it is clear that the tolerance range for heating control is wide.

[発明の効果] 以−Lのように本発明は、加熱体に発熱体か一体的に形
成された線状の加熱部を設け、パルス状に通電発熱を繰
り返すように構成して、パルス状の通電時間で、転写材
の搬送速度Vp、加熱部の有効@文としたとき τく見/Vp なる関係を維持することとしたので、トナー画像を短時
間のうちに加熱することによって、トナー画像及び転写
材の厚み方向において急激な温度勾配を生じせしめ、転
写材の加熱を極力抑えるとともにトナー画像を効率的に
加熱溶融することが可能となり、特に通電発熱時間を限
定することにより、省エネルギー化を図れるという効果
をもたらす。
[Effects of the Invention] As shown in L below, the present invention provides a heating element with a linear heating section formed integrally with the heating element, and is configured to repeat energization and heat generation in a pulsed manner. We decided to maintain the following relationship: τ/Vp when the transfer material conveying speed Vp and the heating section are effective at an energization time of , so by heating the toner image in a short time, By creating a sharp temperature gradient in the thickness direction of the image and transfer material, it is possible to suppress the heating of the transfer material as much as possible and efficiently heat and melt the toner image.In particular, it saves energy by limiting the time when electricity is applied and heat is generated. This has the effect of making it possible to achieve this goal.

また、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、
装置使用峙の待機時間や、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も奏する。
In addition, it is possible to reduce the heat capacity of the heating element without causing fixing failure or offset, and as a result,
It is also possible to obtain an image forming apparatus that requires less standby time before use, less power consumption, and less internal temperature rise.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

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図は第2図装置の発熱体及びその近傍を示
す拡大断面図、第5図は第2図装置にて一定条件下での
加熱工程における各部の温度変化を示す図、第6図は第
2図装置にて第5図の場合と異る条件での試験における
各部の温度変化を示す図である。 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 cross-sectional view showing the general configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the fixing device shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a fixing film replacement of the device shown in FIG. 2. 4 is an enlarged sectional view showing the heating element and its vicinity in the device shown in FIG. 2, and FIG. 5 is a diagram showing temperature changes in each part during the heating process under certain conditions in the device shown in FIG. 2. , and FIG. 6 are diagrams showing temperature changes in various parts during a test using the apparatus shown in FIG. 2 under conditions different from those shown in FIG. 5. 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

Claims (1)

【特許請求の範囲】 加熱溶融性の樹脂等により成るトナーを転写材上に担持
せしめて、未定着のトナー画像を形成する画像形成手段
と、加熱体に対向圧接しつつ回転駆動されて、上記転写
材の搬送速度と同一速度で移動する定着フィルムを介し
て上記転写材を加熱体に密着させる加圧ローラを備えて
、転写材上の未定着トナー画像を上記加熱体で溶融せし
めた後、トナー画像が冷却固化した上で定着フィルムと
転写材とを離反する加熱定着手段とを有し、加熱体は、
転写材の搬送方向に直角成分をもって配された線状の発
熱体を有し、かつパルス状に通電発熱を繰返し、パルス
状の通電時間が、搬送方向での加熱部の幅を転写材の搬
送速度で除した値よりも小であるように設定されている
、 こととする画像形成装置。
[Scope of Claims] An image forming means for forming an unfixed toner image by carrying toner made of heat-melting resin or the like on a transfer material; A pressure roller is provided that brings the transfer material into close contact with the heating body via a fixing film that moves at the same speed as the conveyance speed of the transfer material, and after the unfixed toner image on the transfer material is melted by the heating body, The toner image has a heat fixing unit that separates the fixing film and the transfer material after the toner image is cooled and solidified, and the heating body includes:
It has a linear heating element arranged with a component perpendicular to the conveyance direction of the transfer material, and it repeats energization and heat generation in a pulsed manner. An image forming device that is set to be less than the value divided by the speed.
JP9126888A 1987-06-16 1988-04-15 Image forming device Pending JPH01263685A (en)

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