JP2008216741A - Heating body, and image heating device having the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタ等の画像形成装置に搭載される画像加熱定着装置(定着器)に用いれば好適な加熱体、及びこの加熱体を有する像加熱装置に関する。 The present invention relates to a heating body suitable for use in an image heating and fixing apparatus (fixing device) mounted on an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine and an electrophotographic printer, and an image heating apparatus having the heating body.
電子写真式の複写機やプリンタ等の画像形成装置に搭載する画像加熱定着装置(定着器)として、フィルム加熱方式のものがある。フィルム加熱方式の定着装置は、セラミックス製の基板上にヒータを有するヒータ、このヒータに接触しつつ移動する可撓性の定着フィルム、定着フィルムを介してヒータとニップ部を形成する加圧ローラと、を有するものがある。特許文献1と特許文献2にはこのタイプの定着装置が記載されている。未定着トナー画像を担持する記録材は定着装置のニップ部で挟持搬送されつつ加熱され、これにより記録材上のトナー画像は記録材に加熱定着される。この定着装置は、ヒータへの通電を開始し定着可能温度まで昇温するのに要する時間が短いというメリットを有する。したがって、この定着装置を搭載するプリンタは、プリント指令の入力後、1枚目の画像を出力するまでの時間(FPOT:first printout time)を短くできる。またこの定着装置は、プリント指令を待つ待機中の消費電力が少ないというメリットもある。 As an image heating fixing device (fixing device) mounted on an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or a printer, there is a film heating type. A film heating type fixing device includes a heater having a heater on a ceramic substrate, a flexible fixing film that moves while contacting the heater, a pressure roller that forms a nip portion with the heater via the fixing film, There are some that have Patent Document 1 and Patent Document 2 describe this type of fixing device. The recording material carrying the unfixed toner image is heated while being nipped and conveyed by the nip portion of the fixing device, whereby the toner image on the recording material is heated and fixed on the recording material. This fixing device has an advantage that the time required for starting energization of the heater and raising the temperature to the fixable temperature is short. Therefore, a printer equipped with this fixing device can shorten the time (FPOT: first printout time) after the print command is input until the first image is output. This fixing device also has an advantage that power consumption during standby for waiting for a print command is small.
ところで、可撓性の定着フィルムを用いた定着装置を搭載するプリンタで小サイズの記録材を大サイズの記録材と同じプリント間隔で連続プリントすると、ヒータの記録材が通過しない領域(非通紙領域)が過度に昇温することが知られている。ヒータの非通紙領域が過昇温すると、ヒータに局所的に熱的破壊が発生する可能性がある。 By the way, when a small-size recording material is continuously printed at the same print interval as a large-size recording material with a printer equipped with a fixing device using a flexible fixing film, the area where the recording material of the heater does not pass (non-paper passing) It is known that the temperature of the region) rises excessively. When the temperature of the non-sheet passing region of the heater is excessively high, there is a possibility that the heater is locally damaged by heat.
そこで、本件出願人は、ヒータの非通紙領域の過度の昇温を緩和することを目的として、熱伝導異方性を有するグラファイト材料からなる熱伝導異方層を基板面に設けた構成のヒータを提案した(特許文献3)。
本発明は上記の従来技術を更に発展させたものである。本発明の目的は、像加熱装置に用いられる加熱体であり記録材が通過しない領域の過度の昇温を緩和できる加熱体、及びこの加熱体を有する像加熱装置を提供することにある。 The present invention is a further development of the above prior art. An object of the present invention is to provide a heating body used in an image heating apparatus, which can alleviate excessive temperature rise in an area through which a recording material does not pass, and an image heating apparatus having the heating body.
上記課題を達成するための構成は、可撓性部材と前記可撓性部材を加熱する加熱体と前記加熱体と前記可撓性部材を挟んでニップ部を形成するバックアップ部材とを有し、前記ニップ部でトナー画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ加熱する像加熱装置に用いられる加熱体であり、記録材の搬送方向と直交する方向において、絶縁層を挟んで発熱体と熱伝導異方性を有するフィラーを含有する熱伝導異方性層とを有することを特徴とする。 The configuration for achieving the above object includes a flexible member, a heating body that heats the flexible member, and a backup member that forms a nip portion across the heating body and the flexible member, A heating element used in an image heating apparatus that heats a recording material carrying a toner image in the nip portion while nipping and conveying the recording material. In a direction perpendicular to the recording material conveyance direction, the heating element and the heat conduction member sandwich an insulating layer. And a thermally conductive anisotropic layer containing a filler having anisotropy.
また、上記課題を達成するための構成は、可撓性部材と、前記可撓性部材を加熱する加熱体と、前記加熱体と前記可撓性部材を挟んでニップ部を形成するバックアップ部材と、を有し、前記ニップ部でトナー画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ加熱する像加熱装置において、前記加熱体は、記録材の搬送方向と直交する方向において、絶縁層を挟んで発熱体と熱伝導異方性を有するフィラーを含有する熱伝導異方性層とを有することを特徴とする。 Moreover, the structure for achieving the said subject is a flexible member, the heating body which heats the said flexible member, and the backup member which forms a nip part on both sides of the said heating body and the said flexible member, and In the image heating apparatus that heats while sandwiching and transporting a recording material carrying a toner image at the nip portion, the heating body generates heat with an insulating layer sandwiched in a direction perpendicular to the recording material transport direction. And a heat conduction anisotropic layer containing a filler having heat conduction anisotropy.
本発明によれば、像加熱装置に用いられる加熱体であり記録材が通過しない領域の過度の昇温を緩和できる加熱体、及びこの加熱体を有する像加熱装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a heating body that is a heating body used in an image heating apparatus and can alleviate an excessive temperature rise in a region through which a recording material does not pass, and an image heating apparatus having the heating body.
本発明を図面に基づいて説明する。 The present invention will be described with reference to the drawings.
(1)画像形成装置例
図9は本発明に係る像加熱装置を画像加熱定着装置として搭載できる画像形成装置の一例の構成模型図である。この画像形成装置は、電子写真画像形成方式を用いて記録材(例えば、記録紙、OHPシート等)に画像を形成するレーザビームプリンタである。
(1) Example of Image Forming Apparatus FIG. 9 is a structural model diagram of an example of an image forming apparatus in which the image heating apparatus according to the present invention can be mounted as an image heating fixing apparatus. This image forming apparatus is a laser beam printer that forms an image on a recording material (for example, recording paper, OHP sheet, etc.) using an electrophotographic image forming system.
本実施例に示す画像形成装置Aは、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体(以下、感光ドラムと記す)101を有する。この感光ドラム101は、画像形成装置Aの筐体を構成する画像形成装置本体Bに回転自在に支持され、駆動手段(不図示)によって矢印方向へ所定のプロセススピードで回転駆動される。その感光ドラム101の周囲には、回転方向に沿って、帯電ローラ(帯電手段)102、レーザ露光装置(露光手段)103、現像装置(現像手段)105、転写ローラ(転写手段)106、クリーニング装置(クリーニング手段)107がその順に配設してある。 An image forming apparatus A shown in this embodiment includes a drum-type electrophotographic photosensitive member (hereinafter referred to as a photosensitive drum) 101 as an image carrier. The photosensitive drum 101 is rotatably supported by an image forming apparatus main body B that constitutes a casing of the image forming apparatus A, and is rotationally driven in a direction of an arrow at a predetermined process speed by a driving unit (not shown). Around the photosensitive drum 101, a charging roller (charging means) 102, a laser exposure device (exposure means) 103, a developing device (developing means) 105, a transfer roller (transfer means) 106, and a cleaning device are arranged along the rotation direction. (Cleaning means) 107 are arranged in that order.
回転動作中において、感光ドラム101の外周面(表面)は帯電ローラ102により所定の電位及び極性に一様に帯電される。そしてその感光ドラム101表面に対しレーザ露光装置103から目的の画像情報に基づいたレーザLがミラー104等を介して走査露光される。これによりその露光部分の電荷が除去され、感光ドラム101表面に画像情報に応じた静電潜像(静電像)が形成される。その静電潜像は現像ローラ105aを有する現像装置105によりトナー(現像剤)を用いて現像される。即ち、現像装置105は現像ローラ105aに現像バイアスを印加し、感光ドラム101表面の静電潜像にトナーを付着させる。これによって静電潜像はトナー画像(現像像)として可視化(顕像化)される。 During the rotation operation, the outer peripheral surface (surface) of the photosensitive drum 101 is uniformly charged to a predetermined potential and polarity by the charging roller 102. Then, the surface of the photosensitive drum 101 is scanned and exposed from the laser exposure device 103 to the laser L based on target image information through the mirror 104 and the like. As a result, the charge at the exposed portion is removed, and an electrostatic latent image (electrostatic image) corresponding to the image information is formed on the surface of the photosensitive drum 101. The electrostatic latent image is developed using toner (developer) by a developing device 105 having a developing roller 105a. In other words, the developing device 105 applies a developing bias to the developing roller 105 a and attaches toner to the electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum 101. Thereby, the electrostatic latent image is visualized (visualized) as a toner image (developed image).
一方、所定のタイミングで給送ローラ109により給送カセット108から記録材Pが給送され、その記録材Pは搬送ローラ110によって感光ドラム101と転写ローラ106との間の転写ニップ部Tnへと搬送される。そしてその記録材Pは転写ニップ部Tnで挟持搬送され、その搬送過程において転写ローラ106に転写バイアスを印加する。これにより感光ドラム101表面のトナー画像が順次記録材Pの上に転写される。 On the other hand, the recording material P is fed from the feeding cassette 108 by the feeding roller 109 at a predetermined timing, and the recording material P is transferred to the transfer nip Tn between the photosensitive drum 101 and the transfer roller 106 by the transport roller 110. Be transported. The recording material P is nipped and conveyed by the transfer nip Tn, and a transfer bias is applied to the transfer roller 106 in the conveyance process. As a result, the toner images on the surface of the photosensitive drum 101 are sequentially transferred onto the recording material P.
転写ニップ部Tnで未定着トナー画像を担持した記録紙Pは感光ドラム101表面から分離し搬送ガイド111に沿って画像加熱定着装置112へ搬送される。定着装置112は記録材P上の未定着トナー画像に熱と圧力を付与して未定着トナー画像を記録材P上に加熱定着する。定着装置112を出た記録材Pは、搬送ローラ113により排出ローラ114に搬送され、その排出ローラ114により装置本体B上の排出トレイ115に排出される。 The recording paper P carrying an unfixed toner image at the transfer nip Tn is separated from the surface of the photosensitive drum 101 and conveyed to the image heating and fixing device 112 along the conveyance guide 111. The fixing device 112 applies heat and pressure to the unfixed toner image on the recording material P to heat and fix the unfixed toner image on the recording material P. The recording material P that has exited the fixing device 112 is transported to the discharge roller 114 by the transport roller 113, and is discharged to the discharge tray 115 on the apparatus main body B by the discharge roller 114.
トナー画像転写後の感光ドラム101表面は、クリーニング装置107の有するクリーニングブレード107aにより転写残トナー等の付着物が除去され、次の画像形成に供される。 The surface of the photosensitive drum 101 after the transfer of the toner image is subjected to removal of adhering matter such as transfer residual toner by a cleaning blade 107a of the cleaning device 107, and used for the next image formation.
(2)定着装置
図1は定着装置112の一例の横断面模型図である。図2は定着装置112の縦断面模型図である。図3は定着装置112を記録材導入側から見た図である。この定着装置112はフィルム加熱方式の装置である。
(2) Fixing Device FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an example of the fixing device 112. FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view of the fixing device 112. FIG. 3 is a view of the fixing device 112 as viewed from the recording material introduction side. The fixing device 112 is a film heating type device.
以下の説明において、定着装置又はその定着装置を構成している部材に関し、長手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向である。短手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と平行な方向である。幅とは記録材搬送方向の寸法である。 In the following description, with respect to the fixing device or the members constituting the fixing device, the longitudinal direction is a direction orthogonal to the recording material conveyance direction on the surface of the recording material. The short side direction is a direction parallel to the recording material conveyance direction on the surface of the recording material. The width is a dimension in the recording material conveyance direction.
本実施例に示す定着装置112は、加熱体としてのセラミックヒータ1と、可撓性部材としての定着フィルム12と、ガイド部材としてのステー11と、バックアップ部材としての加圧ローラ13と、を有する。フィルム12と、ステー11と、加圧ローラ13は、何れも長手方向に細長い部材である。 The fixing device 112 shown in this embodiment includes a ceramic heater 1 as a heating body, a fixing film 12 as a flexible member, a stay 11 as a guide member, and a pressure roller 13 as a backup member. . The film 12, the stay 11, and the pressure roller 13 are all elongated members in the longitudinal direction.
2−1)ステー及び定着フィルムの構成
ステー11は耐熱性及び剛性を有する所定の材料を用いて横断面樋型形状に形成してある。ステー11は、ステー11の両端部が定着装置112の装置フレーム(不図示)にフィルム11の長手方向への移動を規制するフランジ(不図示)を介して支持されている。ステー11の下面には短手方向の中央に溝11aが形成してあり、その溝11aにヒータ1を保持させている。フィルム12は耐熱性フィルムによりエンドレス(円筒状)に形成してある。そしてそのフィルム12は周長に余裕を持ってステー11に外嵌させてある。フィルム12の内周面とステー11の外周面との間には潤滑剤(不図示)を介在させてある。これによってステー11の外周面と接触しながら回転するフィルム12の摺動抵抗を低下させている。
2-1) Structure of stay and fixing film The stay 11 is formed in a cross-sectional saddle shape using a predetermined material having heat resistance and rigidity. Both ends of the stay 11 are supported by a device frame (not shown) of the fixing device 112 via flanges (not shown) that restrict the movement of the film 11 in the longitudinal direction. A groove 11a is formed in the center of the short side of the lower surface of the stay 11, and the heater 1 is held in the groove 11a. The film 12 is formed endless (cylindrical) by a heat resistant film. The film 12 is externally fitted to the stay 11 with a sufficient circumference. A lubricant (not shown) is interposed between the inner peripheral surface of the film 12 and the outer peripheral surface of the stay 11. This reduces the sliding resistance of the film 12 that rotates while contacting the outer peripheral surface of the stay 11.
2−2)加圧ローラの構成
加圧ローラ13は、芯金13aと、その芯金13aの周囲に設けられた弾性層13bと、を有する。その弾性層24bの周囲に離形層(不図示)を設けてもよい。その加圧ローラ13は、フィルム12の下方においてフィルム12と並列に配置されている。そしてその加圧ローラ13は、芯金13aの両端部が装置フレーム(不図示)に軸受21L・21Rを介して回転自在に支持されている。この加圧ローラ13に対して、ステー11の両端部がフランジを介して加圧手段としての加圧バネ(不図示)により加圧される。これにより、加圧ローラ13は、加圧ローラ13の外周面(表面)とヒータ1との間にフィルム12を挟んで記録材P上の未定着トナー画像Tの加熱定着に必要な所定幅のニップ部N(定着ニップ部)を形成する。
2-2) Configuration of Pressure Roller The pressure roller 13 includes a cored bar 13a and an elastic layer 13b provided around the cored bar 13a. A release layer (not shown) may be provided around the elastic layer 24b. The pressure roller 13 is arranged in parallel with the film 12 below the film 12. The pressure roller 13 is rotatably supported at both ends of a core bar 13a by a device frame (not shown) via bearings 21L and 21R. Both ends of the stay 11 are pressed against the pressure roller 13 by a pressure spring (not shown) as pressure means through a flange. As a result, the pressure roller 13 has a predetermined width necessary for heating and fixing the unfixed toner image T on the recording material P with the film 12 sandwiched between the outer peripheral surface (front surface) of the pressure roller 13 and the heater 1. A nip portion N (fixing nip portion) is formed.
2−3)セラミックヒータの構成
図4にヒータ1の一例を示す。図4の(a)はヒータ1の発熱体4側の構成模型図、(b)はヒータ1の拡大横断面図である。
2-3) Configuration of Ceramic Heater FIG. 4 shows an example of the heater 1. 4A is a structural model diagram of the heater 1 on the heating element 4 side, and FIG. 4B is an enlarged cross-sectional view of the heater 1.
本実施例に示すヒータ1は、ヒータ基板(加熱体基板)として、長手方向に細長いセラミック基板2を有するものである。この基板2は、後述するように、絶縁層3と熱伝導異方性層5とを押出成形後に加熱圧着することにより一体のセラミック基板として構成したものである。基板2において、絶縁層3の裏面(ニップ部N側の面)上には熱伝導異方性層5が設けられ、絶縁層3の表面(ニップ部Nと反対側の面)上には発熱体4と、導電部6−1,6−2と、電極部7と、発熱体保護層8がそれぞれ設けられる。 The heater 1 shown in the present embodiment has a ceramic substrate 2 elongated in the longitudinal direction as a heater substrate (heating body substrate). As will be described later, the substrate 2 is configured as an integral ceramic substrate by heat-pressing the insulating layer 3 and the heat conduction anisotropic layer 5 after extrusion. In the substrate 2, a heat conduction anisotropic layer 5 is provided on the back surface (surface on the nip portion N side) of the insulating layer 3, and heat is generated on the surface of the insulating layer 3 (surface opposite to the nip portion N). The body 4, the conductive parts 6-1 and 6-2, the electrode part 7, and the heating element protective layer 8 are provided.
絶縁層3は、耐熱性、電気絶縁性、低熱容量、高剛性の材料で構成されるのが好ましく、例えば、窒化アルミニウムが挙げられる。また、絶縁層3の他の材料として、炭化珪素、酸化アルミニウムが好適に用いられ、SUSなどの金属板に絶縁処理を施して用いてもよい。本実施例では、絶縁層3は、耐熱性、電気絶縁性、低熱容量、高剛性の材料である窒化アルミニウムを用いて製造した。この絶縁層3の外形寸法は、長手方向長さ270mm、幅8.75mm、厚み0.6mmである。 The insulating layer 3 is preferably made of a material having heat resistance, electrical insulation, low heat capacity, and high rigidity, and examples thereof include aluminum nitride. Further, as other material of the insulating layer 3, silicon carbide and aluminum oxide are preferably used, and a metal plate such as SUS may be subjected to an insulation treatment. In this embodiment, the insulating layer 3 was manufactured using aluminum nitride which is a material having heat resistance, electrical insulation, low heat capacity, and high rigidity. The outer dimensions of the insulating layer 3 are a longitudinal length of 270 mm, a width of 8.75 mm, and a thickness of 0.6 mm.
熱伝導異方性層5も絶縁層3と同様、耐熱性、低熱容量、高剛性の材料で構成されることが好ましい。本実施例では、熱伝導異方性層5の外形寸法は、例えば、窒化アルミニウムをベースの材料とし、大きな熱伝導異方性をもつフィラーを添加して、熱伝導異方性を持たせた。熱伝導異方性層5の外形寸法は、絶縁層3の外形寸法と同じ寸法とした。フィラーとしては、針状のフィラーを添加する。熱伝導異方性層5は、針状のフィラーとしてピッチ系炭素繊維を含有する熱伝導異方性層からなることが好ましい。炭素繊維には、大きく分けてPAN系とピッチ系の2種類が存在するが、セラミック材料に添加して焼成後に存在させるためには、耐熱温度の高いピッチ系炭素繊維が好適である。ここで、熱伝導異方性層5には、繊維長500μm、長軸方向の熱伝導率λが500W/mKの炭素繊維を50vol%添加することにより、熱伝導異方性層5の長手方向の熱伝導率λを300W/mKにすることができた。 The heat conduction anisotropic layer 5 is also preferably made of a material having heat resistance, low heat capacity, and high rigidity, like the insulating layer 3. In this embodiment, the external dimensions of the heat conduction anisotropic layer 5 are made of, for example, aluminum nitride as a base material, and a filler having a large heat conduction anisotropy is added to give the heat conduction anisotropy. . The outer dimensions of the thermally conductive anisotropic layer 5 were the same as the outer dimensions of the insulating layer 3. An acicular filler is added as the filler. The thermally conductive anisotropic layer 5 is preferably composed of a thermally conductive anisotropic layer containing pitch-based carbon fibers as needle-like fillers. There are roughly two types of carbon fibers, PAN-based and pitch-based, but pitch-based carbon fibers having a high heat-resistant temperature are suitable for adding to the ceramic material and allowing it to exist after firing. Here, the longitudinal direction of the heat conduction anisotropic layer 5 is added to the heat conduction anisotropic layer 5 by adding 50 vol% of carbon fiber having a fiber length of 500 μm and a heat conductivity λ in the major axis direction of 500 W / mK. Was able to be 300 W / mK.
発熱体4としては、抵抗発熱体である銀パラジウム(Ag・Pb)、Ta2Nなどが挙げられ、絶縁層3の表面上にスクリーン印刷などによりパターン塗工して設けることができる。本実施例では、発熱体4として、銀パラジウム(Ag・Pb)をスクリーン印刷などによりパターン塗工した。発熱体4の寸法は、長手方向長さ225mm、幅2mm、厚み10μmとし、絶縁層3の長手方向に沿ってパラレルに2本形成した。発熱体4は、基板2の長さよりも若干短く、かつ記録材Pが担持する未定着トナー画像Tの加熱定着に十分な長さを有するものである。また、発熱体4を絶縁層3の長手方向に沿ってパラレルに2本形成して用いることによって、発熱体4に電流を供給する不図示の電源コネクタを1つにでき、コストダウン、省スペース化を図れる。 Examples of the heating element 4 include resistance-heating elements such as silver palladium (Ag · Pb) and Ta 2 N. The heating element 4 can be provided by applying a pattern on the surface of the insulating layer 3 by screen printing or the like. In this example, silver palladium (Ag · Pb) was applied as a heating element 4 by pattern printing or the like. The dimensions of the heating element 4 were 225 mm in the longitudinal direction, 2 mm in width, and 10 μm in thickness, and two were formed in parallel along the longitudinal direction of the insulating layer 3. The heating element 4 is slightly shorter than the length of the substrate 2 and has a length sufficient for heating and fixing the unfixed toner image T carried by the recording material P. Further, by forming and using two heating elements 4 in parallel along the longitudinal direction of the insulating layer 3, a single power connector (not shown) that supplies current to the heating element 4 can be integrated into one, reducing costs and saving space. Can be realized.
電源コネクタに接続される電極部7、その電極部7と発熱体4とを接続する2つの導電部6−1、及び発熱体4同士を繋ぐ導電部6−2は、Agなどの導電材料をペーストとして用いる。そしてそのペーストをスクリーン印刷などにより絶縁層3の表面上にパターン塗工することによって形成できる。 The electrode part 7 connected to the power connector, the two conductive parts 6-1 connecting the electrode part 7 and the heating element 4, and the conductive part 6-2 connecting the heating elements 4 are made of a conductive material such as Ag. Used as a paste. The paste can be formed by pattern coating on the surface of the insulating layer 3 by screen printing or the like.
保護層6−1は、発熱体4を機械的破壊、化学的侵食から保護し、かつ電気的絶縁を保つために、発熱体4の上をガラス質等の材料で被覆するように絶縁層3の表面上に設けることが好ましい。 The protective layer 6-1 protects the heating element 4 from mechanical destruction and chemical erosion, and maintains the electrical insulation so that the heating layer 4 is covered with a material such as glass. It is preferable to provide on the surface.
従って、ヒータ1は、記録材Pの搬送方向と直交する方向(長手方向)において、絶縁層3を挟んで発熱体4と熱伝導異方性を有するフィラーを含有する熱伝導異方性層5とを有する。そして熱伝導異方性層5の面をフィルム12の内周面(内面)が接触しながら移動する摺動面としている。 Accordingly, the heater 1 has a heat conduction anisotropic layer 5 containing a heating element 4 and a filler having heat conduction anisotropy across the insulating layer 3 in a direction (longitudinal direction) perpendicular to the conveyance direction of the recording material P. And have. The surface of the thermally conductive anisotropic layer 5 is a sliding surface that moves while the inner peripheral surface (inner surface) of the film 12 is in contact therewith.
2−4)セラミック基板の製造方法
図5に基板2の製造方法を示す。図5では、A、B2つのセラミック基板の押出し工程と、それらの接着工程の概念図を示す。
2-4) Manufacturing Method of Ceramic Substrate FIG. In FIG. 5, the conceptual diagram of the extrusion process of two ceramic substrates A and B and those adhesion processes is shown.
A工程では窒化アルミニウムのペーストを単体で混練し、板状に押出成形を行う。この窒化アルミニウムのペーストには、水、バインダー、分散剤、滑剤を適量添加して、減圧下で混練した。B工程では、窒化アルミニウムのペーストに炭素繊維を合わせて混練し、成形体内で一次配向させた状態で板状に押出し成形を行う。このとき、炭素繊維は基板の押出し方向に沿って配向分散されるため、押出し方向に高い熱伝導特性を有することになる。 In step A, an aluminum nitride paste is kneaded alone and extruded into a plate shape. Appropriate amounts of water, binder, dispersant, and lubricant were added to the aluminum nitride paste and kneaded under reduced pressure. In step B, carbon fiber is combined with an aluminum nitride paste, kneaded, and extruded into a plate shape in a primary orientation in the molded body. At this time, since the carbon fibers are oriented and dispersed along the extrusion direction of the substrate, the carbon fibers have high heat conduction characteristics in the extrusion direction.
ここで、針状フィラーとしては、より具体的な形状として、短軸長さが5〜15μm、であり、かつ長軸の長さ(平均長さ)が50μm〜1mm程度のものが例示できる。炭素繊維は、それ自体が長手方向の熱伝導率が高いため、ある程度の長さがなければフィラーとしての効果を発揮し難い。一方、上記の長さよりも更に長い炭素繊維を用いる場合、混練時、もしくは押出成形時における破損、もしくは磨耗により繊維長の効果が現れにくくなるため、上記の繊維長が有効な長さとなる。 Here, as a more specific shape, the needle-shaped filler can be exemplified by those having a minor axis length of 5 to 15 μm and a major axis length (average length) of about 50 μm to 1 mm. Since the carbon fiber itself has a high thermal conductivity in the longitudinal direction, the effect as a filler is hardly exhibited unless the carbon fiber has a certain length. On the other hand, when a carbon fiber longer than the above length is used, the fiber length is less effective due to breakage or wear during kneading or extrusion molding, so the above fiber length is an effective length.
また、ピッチ系炭素繊維の熱伝導率λは、長軸方向で500〜600W/mKと高い値を示す。 Moreover, the thermal conductivity λ of the pitch-based carbon fiber shows a high value of 500 to 600 W / mK in the major axis direction.
図6に繊維長500μm、長軸方向の熱伝導率λが500W/mKの炭素繊維の添加率と長手方向の熱伝導率λの関係を示す。ここでは、焼成後に100W/mKの熱伝導率λを示す窒化アルミニウムを使用した条件で、炭素繊維の添加率と熱伝導率λの関係を比較している。図6に示すように、炭素繊維の含有率が30vol%を超えると、長手方向の炭素繊維の連続配列が促進され、熱伝導率λが大幅に増加する傾向(λ≧100W/mK)がある。炭素繊維の含有率は長手方向の炭素繊維の連続配列が促進できる範囲で設定することができる。従って、炭素繊維の含有率が10vol%〜70vol%の範囲であれば、長手方向の炭素繊維の連続配列が促進でき、熱伝導率λを増加させることができる。即ち、熱伝導異方性層5にはフィラーが10vol%〜70vol%含有されていればよい。 FIG. 6 shows the relationship between the addition rate of carbon fiber having a fiber length of 500 μm and a thermal conductivity λ in the major axis direction of 500 W / mK and the thermal conductivity λ in the longitudinal direction. Here, the relationship between the addition rate of carbon fiber and the thermal conductivity λ is compared under the condition of using aluminum nitride having a thermal conductivity λ of 100 W / mK after firing. As shown in FIG. 6, when the carbon fiber content exceeds 30 vol%, the continuous arrangement of the carbon fibers in the longitudinal direction is promoted and the thermal conductivity λ tends to increase significantly (λ ≧ 100 W / mK). . The carbon fiber content can be set in a range that can promote the continuous arrangement of the carbon fibers in the longitudinal direction. Therefore, if the carbon fiber content is in the range of 10 vol% to 70 vol%, the continuous arrangement of the carbon fibers in the longitudinal direction can be promoted, and the thermal conductivity λ can be increased. That is, the heat conductive anisotropic layer 5 may contain 10 vol% to 70 vol% filler.
A、B、2つの押出成形が終わったら、それぞれの基板を乾燥後に接着面に溶剤を塗布して、加熱圧着を行う。 When A, B, and two extrusion moldings are finished, each substrate is dried, a solvent is applied to the adhesive surface, and thermocompression bonding is performed.
その後、1000℃で1時間の脱脂工程を行い、さらに1600℃で2時間の焼成工程を行うことにより、表面が窒化アルミニウムの絶縁層3、裏面が炭素繊維を長手配向させた熱伝導異方性層5からなる一体のセラミック基板2が形成される。 Thereafter, a degreasing process is performed at 1000 ° C. for 1 hour, and further, a baking process is performed at 1600 ° C. for 2 hours, so that the insulating layer 3 whose surface is aluminum nitride and the back surface is carbon fiber longitudinally oriented anisotropically. An integral ceramic substrate 2 made of the conductive layer 5 is formed.
次に、窒化アルミニウム製絶縁層2の面上に、発熱体4と、導電部6−1,6−2と、電極部7と、保護層8と、をスクリーン印刷により形成する。 Next, the heating element 4, the conductive portions 6-1 and 6-2, the electrode portion 7, and the protective layer 8 are formed on the surface of the aluminum nitride insulating layer 2 by screen printing.
(3)定着装置の加熱定着動作
加圧ローラ13の芯金13aの端部に設けられた駆動ギアG(図3)が定着モータMにより回転駆動されることによって、加圧ローラ13は矢印方向に回転する。この加圧ローラ13の回転によりニップ部Nにおいて加圧ローラ13表面とフィルム12の外周面(表面)との摩擦力によりフィルム12に回転力が作用する。その回転力によりフィルム12はその内面側がニップ部Nにおいてヒータ1の基板2の熱伝導異方性層5の面に密着して摺動しながらステー11の外回りを矢印方向に加圧ローラ13の回転周速度とほぼ同じ周速度で従動回転する。
(3) Heat Fixing Operation of Fixing Device When the driving gear G (FIG. 3) provided at the end of the core bar 13a of the pressure roller 13 is rotationally driven by the fixing motor M, the pressure roller 13 is moved in the direction of the arrow. Rotate to. Due to the rotation of the pressure roller 13, a rotational force acts on the film 12 by the frictional force between the surface of the pressure roller 13 and the outer peripheral surface (surface) of the film 12 at the nip portion N. The rotational force of the film 12 causes the inner surface of the film 12 to slide in close contact with the surface of the thermally conductive anisotropic layer 5 of the substrate 2 of the heater 1 at the nip N, while the pressure roller 13 rotates in the direction of the arrow around the stay 11. It is driven to rotate at the same peripheral speed as the rotational peripheral speed.
制御手段としてのCPU31(図4)は、通電制御手段としてのトライアック32をオンする。これにより交流電源33から電源コネクタを介してヒータ1の電極部7に通電される。ヒータ1は、電極部7から導電部6−1を通じて一方の発熱体4に通電されるとともに導電部6−2を経由して他方の発熱体4に通電されることによりヒータ4全域が発熱し昇温する。そのヒータ1の温度を保護層8の表面に設けられた温度検知手段としてのサーミスタなどの温度検知素子14(図1)により検知する。
温度検知素子14は画像形成装置に使用される大サイズ(最大サイズ)の記録材Pが通過する大サイズ通紙領域の範囲内において小サイズ(最小サイズ)の記録材が通過する小サイズ通紙領域内に配置される。つまり、温度検知素子14は画像形成装置に使用される全てのサイズの記録材Pが通過する領域に配置される。ここで、大サイズ通紙領域を小サイズの記録材が通過するとき、小サイズ通紙領域の外側が非通紙領域となる。CPU31は、温度検知素子14の出力信号(温度検知信号)S1(図1)をA/D変換して取り込む。そして温度検知素子14からの出力信号S1に基づいて、トライアック32によりヒータ1に通電する電力を位相制御あるいは波数制御等により制御して、ヒータ1の温度制御を行う。即ち、CPU31は、温度検知素子14の検知温度が所定の設定温度(目標温度)より低い場合にはヒータ1を昇温させ、設定温度より高い場合にはヒータ1を降温させるようにトライアック32を制御することにより、ヒータ1を設定温度に保っている。
The CPU 31 (FIG. 4) as the control means turns on the triac 32 as the energization control means. Thereby, electricity is supplied from the AC power supply 33 to the electrode portion 7 of the heater 1 through the power supply connector. The heater 1 is energized to one heating element 4 from the electrode part 7 through the conductive part 6-1, and the other heater 4 is energized via the conductive part 6-2, so that the entire area of the heater 4 generates heat. Raise the temperature. The temperature of the heater 1 is detected by a temperature detection element 14 (FIG. 1) such as a thermistor as temperature detection means provided on the surface of the protective layer 8.
The temperature detection element 14 is a small-size sheet passing through a small-size (minimum size) recording material within a large-size sheet passing region through which a large-size (maximum size) recording material P used in the image forming apparatus passes. Arranged in the area. That is, the temperature detection element 14 is disposed in a region through which recording materials P of all sizes used in the image forming apparatus pass. Here, when a small-size recording material passes through the large-size sheet passing area, the outside of the small-sized sheet passing area becomes a non-sheet passing area. The CPU 31 takes in an output signal (temperature detection signal) S1 (FIG. 1) of the temperature detection element 14 after A / D conversion. Then, based on the output signal S1 from the temperature detection element 14, the electric power supplied to the heater 1 by the triac 32 is controlled by phase control or wave number control, etc., and the temperature control of the heater 1 is performed. That is, the CPU 31 increases the temperature of the heater 1 when the temperature detected by the temperature detection element 14 is lower than a predetermined set temperature (target temperature), and lowers the temperature of the heater 1 when higher than the set temperature. By controlling, the heater 1 is kept at the set temperature.
ヒータ1の温度が設定温度に立ち上がり、かつ加圧ローラ13の回転によるフィルム12の回転周速度が定常化した状態において、未定着トナー画像Tを担持する記録材Pがニップ部Nに導入される。そして、記録材Pがフィルム12と一緒にニップ部Nを挟持搬送される。その搬送過程において記録材Pの未定着トナー画像Tにヒータ23の熱がフィルム12を介して付与されるとともにニップ部Nによるニップ圧が付与されることによって、未定着トナー画像Tは記録材Pの面に加熱定着される。ニップ部Nを出た記録材Pはフィルム12表面から分離され搬送ローラ15(図1)により定着装置112から排出される。 The recording material P carrying the unfixed toner image T is introduced into the nip portion N in a state where the temperature of the heater 1 rises to the set temperature and the rotational peripheral speed of the film 12 is stabilized by the rotation of the pressure roller 13. . Then, the recording material P is nipped and conveyed through the nip portion N together with the film 12. In the conveying process, the heat of the heater 23 is applied to the unfixed toner image T of the recording material P through the film 12 and the nip pressure by the nip portion N is applied, so that the unfixed toner image T is recorded on the recording material P. The surface is fixed by heating. The recording material P that has exited the nip portion N is separated from the surface of the film 12 and discharged from the fixing device 112 by the transport roller 15 (FIG. 1).
(4)実験例
本実施例の定着装置112に用いられるヒータ1の長手方向における温度分布を測定した。温度分布の測定は、定着装置112においてヒータ1とステー11との間に長手方向に沿って熱電対を複数配置し、ニップ部に小サイズの記録材を所定枚数連続して導入し、そのときのヒータ1の温度をそれぞれの熱電対によって検出したものである。
(4) Experimental Example The temperature distribution in the longitudinal direction of the heater 1 used in the fixing device 112 of this embodiment was measured. In the temperature distribution measurement, a plurality of thermocouples are arranged along the longitudinal direction between the heater 1 and the stay 11 in the fixing device 112, and a predetermined number of small-sized recording materials are continuously introduced into the nip portion. The temperature of the heater 1 is detected by each thermocouple.
また、本実施例のヒータ1と比較するために、従来品のヒータを有する定着装置において、本実施例の定着装置112と同じ条件でニップ部に小サイズの記録材を所定枚数連続して導入したときのヒータ1の長手方向における温度分布を測定した。温度分布の測定は、本実施例の定着装置112の場合と同じである。従来品のヒータは、窒化アルミニウム絶縁層からなる基板を有し、その基板の厚みを本実施例のヒータ1の絶縁層3と熱伝導異方性層5の和と等しくした。そしてその基板の裏面に、発熱体と、電極部と、導電部をそれぞれ設けるとともに、本実施例のヒータ1の熱伝導異方性層5の厚みと同じ厚みでガラス質の保護層を設けた。従来品のヒータにおいて、基板の長さ及び幅、及び発熱体、電極部、導電部のパターンは、本実施例のヒータ1のそれと同じである。 Further, for comparison with the heater 1 of the present embodiment, in a fixing device having a conventional heater, a predetermined number of small-sized recording materials are continuously introduced into the nip portion under the same conditions as the fixing device 112 of the present embodiment. The temperature distribution in the longitudinal direction of the heater 1 was measured. The measurement of the temperature distribution is the same as that of the fixing device 112 of this embodiment. The conventional heater has a substrate made of an aluminum nitride insulating layer, and the thickness of the substrate is equal to the sum of the insulating layer 3 and the heat conduction anisotropic layer 5 of the heater 1 of this embodiment. A heating element, an electrode part, and a conductive part were provided on the back surface of the substrate, and a glassy protective layer having the same thickness as that of the heat conduction anisotropic layer 5 of the heater 1 of this example was provided. . In the conventional heater, the length and width of the substrate and the pattern of the heating element, the electrode part, and the conductive part are the same as those of the heater 1 of this embodiment.
本実施例の定着装置と、従来品のヒータを有する定着装置において、小サイズの記録材PとしてB5封筒の転写材を用い、その転写材が通過する小サイズ通紙領域(図7)の温度が十分に飽和するように所定枚数の転写材を連続してニップ部に通過させた。その場合、大サイズ通紙領域の範囲内において小サイズ通紙領域の外側が非通紙領域となる。図7に、ヒータ1と、大サイズ通紙領域と、小サイズ通紙領域と、非通紙領域の関係を表わす。上記の転写材をニップ部に通過させたときのヒータにおける小サイズ通紙領域の通紙領域中心からの温度と非通紙領域温度の測定結果を図8に示す。また、そのときの各定着装置のヒータにおける通紙領域中心部の温度と熱的ピークの温度(転写材端部最大温度)を表1に示す。 In the fixing device of this embodiment and a fixing device having a conventional heater, a B5 envelope transfer material is used as the small-size recording material P, and the temperature of the small-size sheet passing region (FIG. 7) through which the transfer material passes. A predetermined number of transfer materials were continuously passed through the nip portion so that the ink was sufficiently saturated. In this case, the outside of the small size paper passing area is the non-paper passing area within the range of the large size paper passing area. FIG. 7 shows the relationship among the heater 1, the large size sheet passing area, the small size sheet passing area, and the non-sheet passing area. FIG. 8 shows the measurement results of the temperature from the center of the small-size sheet passing area and the non-sheet passing area temperature in the heater when the transfer material is passed through the nip portion. Table 1 shows the temperature at the center of the sheet passing area and the temperature of the thermal peak (maximum temperature at the end of the transfer material) in the heater of each fixing device at that time.
図8では縦軸に温度(℃)を、横軸に通紙領域中央からのニップ部長手方向の距離(mm)をとった。図8において、横軸の91mm付近が転写材端部である。破線が従来品のヒータ表面(ニップ部と反対側の面)の温度分布を示し、実線が本実施例のヒータ1表面(ニップ部と反対側の面)の温度分布を示している。 In FIG. 8, the vertical axis represents temperature (° C.), and the horizontal axis represents the distance (mm) in the longitudinal direction of the nip portion from the center of the sheet passing area. In FIG. 8, the vicinity of 91 mm on the horizontal axis is the end of the transfer material. The broken line shows the temperature distribution on the surface of the heater of the conventional product (surface opposite to the nip portion), and the solid line shows the temperature distribution on the surface of the heater 1 (surface opposite to the nip portion) of this embodiment.
表1に示すように、本実施例のヒータ1における熱的ピークの温度は従来品のヒータに比べて26℃低下した。従って、本実施例のヒータ1のように、長手方向の熱伝導特性に優れる熱伝導異方性層5と、絶縁層3と、を一体のセラミック基板2として構成することによって、熱伝導異方性層のない従来品のヒータよりも、転写材端部の熱的ピークを効果的に緩和できる。即ち、熱的ピークの発生部分から熱をヒータ1長手方向へ効果的に逃がすことができ、構成部品(ヒータ1、ステー11、定着フィルム12、加圧ローラ13)の局所的な熱的劣化/破壊の発生を低減できる。 As shown in Table 1, the temperature of the thermal peak in the heater 1 of this example was reduced by 26 ° C. compared to the conventional heater. Therefore, as in the heater 1 of this embodiment, the anisotropic heat conduction is realized by configuring the heat conduction anisotropic layer 5 having excellent heat conduction characteristics in the longitudinal direction and the insulating layer 3 as an integrated ceramic substrate 2. The thermal peak at the end of the transfer material can be effectively mitigated as compared with a conventional heater without a conductive layer. That is, heat can be effectively released from the portion where the thermal peak is generated in the longitudinal direction of the heater 1, and the local thermal deterioration of the components (heater 1, stay 11, fixing film 12, pressure roller 13) / The occurrence of destruction can be reduced.
ヒータの他の例を説明する。 Another example of the heater will be described.
本実施例では、実施例1のヒータ1と同じ部材・部分には同一符号を付して、再度の説明を省略する。実施例3についても同様とする。 In the present embodiment, the same members / portions as those of the heater 1 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The same applies to Example 3.
図10に本実施例に係るヒータ1の一例を示す。図10の(a)はヒータ1の発熱体4側の構成模型図、(b)はヒータ1の拡大横断面図である。 FIG. 10 shows an example of the heater 1 according to this embodiment. 10A is a structural model diagram of the heater 1 on the side of the heating element 4, and FIG. 10B is an enlarged cross-sectional view of the heater 1.
本実施例に示すヒータ1は、ヒータ基板としてのセラミック基板2の絶縁層3の材料、及び熱伝導異方性層5のベース材料に酸化アルミニウムを用いている。酸化アルミニウムの熱伝導率λは窒化アルミニウム(100W/mK)に比べて25W/mK程度と低い。そのため、本実施例のヒータ1は、発熱体4の形成面と、熱伝導異方性層5の形成面が、実施例1のヒータ1とは逆の関係になっている。つまり、絶縁層3の離面上に、発熱体4と、導電部6−1,6−2と、電極部7と、保護層8をそれぞれ設け、絶縁層3の表面上に熱伝導異方性層5を設けている。従って保護層8の面が、定着フィルム12内面が接触しながら移動する摺動面となる。また、酸化アルミニウムを用いた場合、窒化アルミニウムの場合に比べて、低コストで基板2を製造することができるという利点がある。 In the heater 1 shown in this embodiment, aluminum oxide is used for the material of the insulating layer 3 of the ceramic substrate 2 as the heater substrate and the base material of the heat conduction anisotropic layer 5. The thermal conductivity λ of aluminum oxide is as low as about 25 W / mK compared to aluminum nitride (100 W / mK). Therefore, in the heater 1 of the present embodiment, the surface on which the heating element 4 is formed and the surface on which the heat conduction anisotropic layer 5 is formed have a reverse relationship with the heater 1 of the first embodiment. In other words, the heating element 4, the conductive portions 6-1 and 6-2, the electrode portion 7, and the protective layer 8 are provided on the separation surface of the insulating layer 3, and the heat conduction anisotropic is provided on the surface of the insulating layer 3. A conductive layer 5 is provided. Therefore, the surface of the protective layer 8 becomes a sliding surface that moves while the inner surface of the fixing film 12 contacts. Further, when aluminum oxide is used, there is an advantage that the substrate 2 can be manufactured at a lower cost than in the case of aluminum nitride.
絶縁層3の外形寸法は、長手方向長さ270mm、幅8.75mm、厚み0.6mmである。また、熱伝導異方性層5の外形寸法は絶縁層3と同じサイズとしてある。そして、基板2は、実施例1と同じ製造方法を用いて、絶縁層3と熱伝導異方性層5とを押出成形後に加熱圧着することによって一体のセラミック基板として構成される。ここで、熱伝導異方性層5には、繊維長500μm、長軸方向の熱伝導率λが500W/mKの炭素繊維を50vol%添加することにより、熱伝導異方性層5の長手方向の熱伝導率λを150W/mKにすることができた。 The outer dimensions of the insulating layer 3 are a longitudinal length of 270 mm, a width of 8.75 mm, and a thickness of 0.6 mm. The external dimensions of the thermally conductive anisotropic layer 5 are the same size as the insulating layer 3. And the board | substrate 2 is comprised as an integrated ceramic board | substrate by heat-pressing the insulating layer 3 and the heat conductive anisotropic layer 5 after extrusion molding using the same manufacturing method as Example 1. FIG. Here, the longitudinal direction of the heat conduction anisotropic layer 5 is added to the heat conduction anisotropic layer 5 by adding 50 vol% of carbon fiber having a fiber length of 500 μm and a heat conductivity λ in the major axis direction of 500 W / mK. Was able to be 150 W / mK.
また、発熱体4として、抵抗発熱体である銀パラジウム(Ag・Pb)をスクリーン印刷などにより基板2の絶縁層3の面上にパターン塗工した。発熱体4の寸法は、長手方向長さ225mm、幅2mm、厚み10μmとし、絶縁層3の長手方向に沿ってパラレルに2本配置した。 Further, as the heating element 4, silver palladium (Ag · Pb), which is a resistance heating element, was pattern-coated on the surface of the insulating layer 3 of the substrate 2 by screen printing or the like. The dimensions of the heating elements 4 were 225 mm in length in the longitudinal direction, 2 mm in width, and 10 μm in thickness, and two were arranged in parallel along the longitudinal direction of the insulating layer 3.
導電部6−1,6−2、電極部7は、Agペーストをスクリーン印刷することにより絶縁層3の面上にパターン塗工した。保護層8は、フィルム11との摺動を考慮して、摺動性の高いガラス質の保護層で形成した。 The conductive portions 6-1 and 6-2 and the electrode portion 7 were subjected to pattern coating on the surface of the insulating layer 3 by screen printing of Ag paste. The protective layer 8 was formed of a vitreous protective layer having high slidability in consideration of sliding with the film 11.
本実施例のヒータ1を有する定着装置と、従来品のヒータを有する定着装置について、実施例1と同じ実験を行った。即ち、小サイズの記録材PとしてB5封筒の転写材を用い、その転写材が通過する小サイズ通紙領域の温度が十分に飽和するように所定枚数の転写材を連続してニップ部に通過させた。上記の転写材をニップ部に通過させたときのヒータにおける小サイズ通紙領域の通紙領域中心からの温度と非通紙領域温度の測定結果を図11に示す。また、そのときの各定着装置のヒータにおける通紙領域中心部の温度と熱的ピークの温度(転写材端部最大温度)を表2に示す。 The same experiment as in Example 1 was performed on a fixing device having the heater 1 of this example and a fixing device having a conventional heater. That is, a B5 envelope transfer material is used as the small size recording material P, and a predetermined number of transfer materials are continuously passed through the nip portion so that the temperature of the small size paper passing region through which the transfer material passes is sufficiently saturated. I let you. FIG. 11 shows the measurement results of the temperature from the center of the small-size sheet passing area and the non-sheet passing area temperature in the heater when the transfer material is passed through the nip portion. Table 2 shows the temperature at the center of the sheet passing region and the temperature of the thermal peak (transfer material end portion maximum temperature) in the heater of each fixing device at that time.
図11では縦軸に温度(℃)を、横軸に通紙領域中央からのニップ部長手方向の距離(mm)をとった。図11において、横軸の91mm付近が転写材端部である。破線が従来品のヒータ表面(ニップ部と反対側の面)の温度分布を示し、実線が本実施例のヒータ1表面(ニップ部と反対側の面)の温度分布を示している。 In FIG. 11, the vertical axis represents temperature (° C.), and the horizontal axis represents the distance (mm) in the longitudinal direction of the nip portion from the center of the sheet passing area. In FIG. 11, the vicinity of 91 mm on the horizontal axis is the end of the transfer material. The broken line shows the temperature distribution on the surface of the heater of the conventional product (surface opposite to the nip portion), and the solid line shows the temperature distribution on the surface of the heater 1 (surface opposite to the nip portion) of this embodiment.
表2に示すように、本実施例のヒータ1における熱的ピークの温度は従来品のヒータに比べて18℃低下した。従って、本実施例のヒータ1においても、長手方向の熱伝導特性に優れる熱伝導異方性層5と、絶縁層3と、を一体のセラミック基板2として構成することによって、熱伝導異方性層のない従来品のヒータよりも、転写材端部の熱的ピークを効果的に緩和できる。即ち、熱的ピークの発生部分から熱をヒータ1長手方向へ効果的に逃がすことができ、構成部品(ヒータ1、ステー11、定着フィルム12、加圧ローラ13)の局所的な熱的劣化/破壊の発生を低減できる。 As shown in Table 2, the temperature of the thermal peak in the heater 1 of this example was 18 ° C. lower than that of the conventional heater. Therefore, also in the heater 1 of this embodiment, the heat conduction anisotropic layer 5 and the insulating layer 3 having excellent heat conduction characteristics in the longitudinal direction and the insulating layer 3 are configured as an integral ceramic substrate 2, thereby providing the heat conduction anisotropy. The thermal peak at the end of the transfer material can be more effectively mitigated than a conventional heater without a layer. That is, heat can be effectively released from the portion where the thermal peak is generated in the longitudinal direction of the heater 1, and the local thermal deterioration of the components (heater 1, stay 11, fixing film 12, pressure roller 13) / The occurrence of destruction can be reduced.
ヒータの他の例を説明する。 Another example of the heater will be described.
図12に本実施例に係るヒータ1の一例を示す。図12の(a)はヒータ1の発熱体4側の構成模型図、(b)はヒータ1の拡大横断面図である。 FIG. 12 shows an example of the heater 1 according to this embodiment. 12A is a structural model diagram of the heater 1 on the heating element 4 side, and FIG. 12B is an enlarged cross-sectional view of the heater 1.
本実施例に示すヒータ1は、ヒータ基板として、長手方向に細長い熱伝導異方性層5を有するものである。この熱伝導異方性層5はベース材料に窒化アルミニウムを用いている。そしてその熱伝導異方性層5の裏面上に絶縁層3としてガラス層を設け、その絶縁層3の裏面上に、発熱体4と、導電部6−1,6−2と、電極部7と、保護層8をそれぞれ設けている。従って保護層8の面が、定着フィルム12内面が接触しながら移動する摺動面となる。 The heater 1 shown in this embodiment has a thermally conductive anisotropic layer 5 elongated in the longitudinal direction as a heater substrate. This heat conduction anisotropic layer 5 uses aluminum nitride as a base material. Then, a glass layer is provided as the insulating layer 3 on the back surface of the thermally conductive anisotropic layer 5, and the heating element 4, the conductive portions 6-1 and 6-2, and the electrode portion 7 are formed on the back surface of the insulating layer 3. The protective layer 8 is provided. Therefore, the surface of the protective layer 8 becomes a sliding surface that moves while the inner surface of the fixing film 12 contacts.
熱伝導異方性層5の外形寸法は、長手方向長さ270mm、幅8.75mm、厚み0.6mmである。ここで、熱伝導異方性層5には、繊維長500μm、長軸方向の熱伝導率λが500W/mKの炭素繊維を50vol%添加することにより、熱伝導異方性層5の長手方向の熱伝導率λを300W/mKにすることができた。絶縁層3の外形寸法は、長手方向長さ270mm、幅8.75mmとし、厚みを熱伝導異方性層5の厚みよりも薄くした。 The external dimensions of the thermally conductive anisotropic layer 5 are a longitudinal length of 270 mm, a width of 8.75 mm, and a thickness of 0.6 mm. Here, the longitudinal direction of the heat conduction anisotropic layer 5 is added to the heat conduction anisotropic layer 5 by adding 50 vol% of carbon fiber having a fiber length of 500 μm and a heat conductivity λ in the major axis direction of 500 W / mK. Was able to be 300 W / mK. The outer dimensions of the insulating layer 3 were a longitudinal length of 270 mm and a width of 8.75 mm, and the thickness was made thinner than the thickness of the heat conduction anisotropic layer 5.
絶縁層3の裏面上に形成される、発熱体4と導電部6−1,6−2と電極部7のパターン、及び保護層8は実施例1と同じである。 The pattern of the heating element 4, the conductive portions 6-1 and 6-2, the electrode portion 7 and the protective layer 8 formed on the back surface of the insulating layer 3 are the same as those in the first embodiment.
本実施例のヒータ1を有する定着装置と、従来品のヒータを有する定着装置について、実施例1と同じ実験を行った。その結果を表3に示す。 The same experiment as in Example 1 was performed on a fixing device having the heater 1 of this example and a fixing device having a conventional heater. The results are shown in Table 3.
表3に示すように、本実施例のヒータ1における熱的ピークの温度は従来品のヒータに比べて22℃低下した。従って、本実施例のヒータ1においても、長手方向の熱伝導特性が優れる熱伝導異方性層5を有することによって、熱伝導異方性層のない従来品のヒータよりも、転写材端部の熱的ピークを効果的に緩和できる。即ち、熱的ピークの発生部分から熱をヒータ1長手方向へ効果的に逃がすことができ、構成部品(ヒータ1、ステー11、定着フィルム12、加圧ローラ13)の局所的な熱的劣化/破壊の発生を低減できる。 As shown in Table 3, the temperature of the thermal peak in the heater 1 of this example was lowered by 22 ° C. compared to the conventional heater. Accordingly, the heater 1 of this embodiment also has the heat conduction anisotropic layer 5 having excellent heat conduction characteristics in the longitudinal direction, so that the end portion of the transfer material is more than the conventional heater without the heat conduction anisotropic layer. The thermal peak of can be effectively relaxed. That is, heat can be effectively released from the portion where the thermal peak is generated in the longitudinal direction of the heater 1, and the local thermal deterioration of the components (heater 1, stay 11, fixing film 12, pressure roller 13) / The occurrence of destruction can be reduced.
1‥‥セラミックヒータ、2‥‥セラミック基板、3‥‥絶縁層、4‥‥発熱体、5‥‥熱伝導異方性層、12‥‥定着フィルム、13‥‥加圧ローラ、112‥‥定着装置、N‥‥ニップ部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ceramic heater, 2 ... Ceramic substrate, 3 ... Insulating layer, 4 ... Heating element, 5 ... Heat conduction anisotropic layer, 12 ... Fixing film, 13 ... Pressure roller, 112 ... Fixing device, N ... Nip part
Claims (16)
前記加熱体は、記録材の搬送方向と直交する方向において、絶縁層を挟んで発熱体と熱伝導異方性を有するフィラーを含有する熱伝導異方性層とを有することを特徴とする像加熱装置。 A flexible member; a heating member that heats the flexible member; and a backup member that forms a nip portion between the heating member and the flexible member. In an image heating apparatus that heats while holding and transporting a recording material to be carried,
The heating element includes a heating element and a heat conduction anisotropic layer containing a filler having heat conduction anisotropy with an insulating layer interposed therebetween in a direction orthogonal to the conveyance direction of the recording material. Heating device.
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