JP2012068401A - Image heating device - Google Patents
Image heating device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012068401A JP2012068401A JP2010212554A JP2010212554A JP2012068401A JP 2012068401 A JP2012068401 A JP 2012068401A JP 2010212554 A JP2010212554 A JP 2010212554A JP 2010212554 A JP2010212554 A JP 2010212554A JP 2012068401 A JP2012068401 A JP 2012068401A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- recording material
- fixing
- toner
- heat
- image
- 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.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Fixing For Electrophotography (AREA)
Abstract
Description
本発明は、シート等の記録材上に画像を形成する機能を備えた、例えば、複写機、プリンタなどの画像形成装置に適用される像加熱装置に関するものである。 The present invention relates to an image heating apparatus having a function of forming an image on a recording material such as a sheet and applied to an image forming apparatus such as a copying machine or a printer.
複写機、レーザプリンタ等、電子写真プロセスを用いる画像形成装置に用いられる定着装置(像加熱装置)の定着方式として熱ローラ方式が上げられる。この方式では次のようにしてトナー像を記録材に永久画像として固着させるものである。まず、金属製の芯金上に弾性層、離型層を設け、芯金内部にハロゲンヒータ等の加熱源を配置した定着ローラと、芯金、弾性層、及び離型層からなる加圧ローラとを一定圧で互いに圧接するように構成する。そして、定着ローラと加圧ローラとの挟持部(ニップ部、定着ニップ部)にトナー像を担持した記録材を通すことにより、該トナー像を該記録材上に永久画像として固着させる。
このローラ定着方式において、高速化に対応すべくニップ幅を拡大するためには、各ローラのローラ径を大きくしなければならず、定着装置が大型化するとともに、熱容量が増大ひいては消費電力の増大、ウォームアップ時間が増加してしまうのが特徴である。
As a fixing method of a fixing device (image heating device) used in an image forming apparatus using an electrophotographic process such as a copying machine or a laser printer, a heat roller method can be mentioned. In this method, a toner image is fixed to a recording material as a permanent image as follows. First, a fixing roller in which an elastic layer and a release layer are provided on a metal core, and a heating source such as a halogen heater is disposed inside the core, and a pressure roller including the core, the elastic layer, and the release layer Are configured to be in pressure contact with each other at a constant pressure. Then, the recording material carrying the toner image is passed through the nipping portion (nip portion, fixing nip portion) between the fixing roller and the pressure roller, thereby fixing the toner image on the recording material as a permanent image.
In this roller fixing method, in order to increase the nip width in order to cope with the higher speed, the roller diameter of each roller must be increased, the fixing device becomes larger, the heat capacity increases, and the power consumption increases. The feature is that the warm-up time increases.
最近、フルカラー画像を形成する画像形成装置では、図9(a)に示すフィルム加熱方式の定着装置が実用化されている。
このフィルム加熱方式の定着装置は、ニップ部Nを加熱する加熱体24を備えた加熱定着ユニット20と、弾性層12を有する加圧ローラ10とから構成され、不図示の加圧手段により加熱定着ユニット20に加圧ローラ10を圧接させてニップ部Nを形成している。加熱定着ユニット20は、定着フィルム21、ヒータホルダ22、温度検知素子(サーミスタ)23、加熱体24から構成されている。
加圧ローラ10は、不図示の駆動装置により矢印の方向に所定の周速度で回転駆動される。これにより、圧接して形成されたニップ部Nにおいて、加圧ローラ10と定着フィルム21との間に摩擦力が発生し、定着フィルム21は加熱体24表面と密着摺動しつつ、加圧ローラ10に対して従動回転する。
Recently, a film heating type fixing device shown in FIG. 9A has been put to practical use in an image forming apparatus for forming a full-color image.
This film heating type fixing device includes a
The
この定着フィルム21は、円筒状の定着フィルムであり、周長に余裕を持ってヒータホルダ22に外嵌されており、層構成は、図9(b)に示すように、基層21a、弾性層21b、離型層21cが順に設けられている。ここで、基層21aは、ニッケル、SUS(ステンレス鋼)等の金属製の電鋳ベルト或いはポリイミドなどの耐熱性樹脂からなる無端ベルトである。
基層21aの厚さは、金属製の電鋳ベルトの場合には厚さが20〜70μm程度、耐熱樹脂の場合には30〜80μm程度である。弾性層21bは、基層21a上に形成された厚さ150〜350μm程度のシリコンゴム層である。また、離型層21cは、弾性層21b上にコーティング等によって形成された厚さ約10〜20μm程度のPFA、PTFEなどのフッ素樹脂、あるいは、弾性層21b上に厚さ約30μm程度の低硬度のフッ素ゴムなどである。フッ素ゴムとしては、2元フッ化ビニリデン系ゴム、3元フッ化ビニリデン系ゴム、テトラフルオロエチレン−プロピレン系ゴム、フルオロホスファゼン系ゴム等があげられ、単独あるいは2種類以上ブレンドして用いられる。
ヒータホルダ22は、液晶ポリマー、フェノール樹脂、PPS、PEEK等の耐熱性と、摺動性を具備した耐熱性樹脂により形成されている。
The
The thickness of the
The
加熱体24は、アルミナ等でできた基板表面に、例えばAg/Pd(銀パラジウム)等の電気抵抗材料がスクリーン印刷等により塗工され、その上に保護層としてガラスやフッ
素樹脂等がコートされている。
また、加熱体24と定着フィルム21の摩擦抵抗を低減するために、定着フィルム21の内面に耐熱性のあるフッ素系グリース等の潤滑剤が塗布されている。
In the
Further, in order to reduce the frictional resistance between the
次に、加熱体24の制御について述べる。
加熱体24の発熱量の制御は、定着フィルム21の裏面に設けられたサーミスタ23により検知される温度情報を元に、所定の定着フィルム21の目標温度が維持されるように加熱体24への通電量を制御することで実現される。
また、異常過熱時の電流遮断部として機能するサーモスイッチ29を有する。サーモスイッチ29は、加熱体24の裏面側で、長手方向の略中央部に所定の圧で押し当てられている。
トナーTは、少なくとも着色剤と、結着樹脂と、ワックスとからなるものである。トナーにワックスを含有させることにより、定着フィルム21の表面にワックスを供給することができ、良好な離型性が確保できる。
Next, control of the
The amount of heat generated by the
Moreover, it has the
The toner T is composed of at least a colorant, a binder resin, and wax. By including the wax in the toner, it is possible to supply the wax to the surface of the
そして、未定着トナー像Tを担持する記録材Pを定着フィルム21と加圧ローラ10とのニップ部Nに通紙して加圧及び加熱することにより、未定着トナー像Tを記録材Pに定着させる。
このようなフィルム加熱方式の定着装置においては、定着フィルム21が低熱容量であるため、従来の接触加熱方式である熱ローラ方式の装置に比べ省電力化及びウェイトタイム短縮化(クイックスタート)が可能である。また、多量のカラートナーが使用される定着装置の場合でも、定着フィルム21のシリコンゴムなどによる弾性層により、定着フィルムがトナー層の凹凸に追従して接触することで、記録材Pの表層のトナーは均一に溶融し、良好な画像が得られる。なお、関連する従来例が開示された文献としては、特許文献1がある。
Then, the recording material P carrying the unfixed toner image T is passed through the nip portion N between the
In such a film heating type fixing device, since the
しかしながら、上記の様なフルカラー画像のフィルム加熱方式の定着装置において、記録材Pとして表面の粗い普通紙を加熱定着する場合には、次のようなことが懸念される。それは、定着フィルムの離型層であるフッ素樹脂が硬いため、記録材Pの表層の凹凸まで追従することができず、定着フィルムが記録材の凸部のトナーと接触するが、記録材の凹部のトナーとは接触しない場合があることである。 However, in the above-described full-color image film heating type fixing device, when a plain paper having a rough surface is heated and fixed as the recording material P, the following may be a concern. That is, since the fluororesin that is the release layer of the fixing film is hard, it cannot follow the unevenness of the surface layer of the recording material P, and the fixing film contacts the toner on the convex portion of the recording material, but the concave portion of the recording material The toner may not come into contact with the toner.
図10に、図9で説明した従来のフィルム加熱方式の定着工程における記録材Pとトナー画像Tの状態を示し、記録材の表面の凹凸により、濃度ムラが発生する理由を説明する。図10には、そのトナーの状態の温度を濃度の分布で表現している。図10(a)はニップ部Nを通過中の記録材Pとトナー像Tの状態を示す図であり、図10(b)はニップ部N通過直後における状態を示すモデル図である。
図10(a)に示すように、従来の加熱方法は、トナー像Tを担持した記録材Pの表面(トナー像担持面、画像形成面)からの加熱だけではない。すなわち、加圧ローラ10がウォームアップ時及び紙間で定着フィルムにより加熱され蓄熱されることで、加圧ローラ10の接触により、記録材Pの裏面からも加熱が行われる。
FIG. 10 shows the state of the recording material P and the toner image T in the fixing process of the conventional film heating method described with reference to FIG. 9, and the reason why density unevenness occurs due to the unevenness of the surface of the recording material will be described. In FIG. 10, the temperature of the toner state is expressed by a density distribution. FIG. 10A is a diagram showing the state of the recording material P and the toner image T passing through the nip portion N, and FIG. 10B is a model diagram showing the state immediately after passing through the nip portion N. FIG.
As shown in FIG. 10A, the conventional heating method is not limited to heating from the surface (toner image carrying surface, image forming surface) of the recording material P carrying the toner image T. That is, the
この加熱方法の定着工程における記録材Pとトナー像Tの受ける熱量は、定着フィルムから記録材の表面への熱量Q3と加圧ローラから記録材の裏面への熱量Q4となる。また
、このフィルム加熱方式では、定着フィルム21の温度が加圧ローラの温度よりも高いので、熱量Q3>熱量Q4となり、記録材Pの表面と裏面に温度差ΔTが生じる。ΔTは定着フィルム21の高熱伝導化や加圧ローラ10の断熱化により、大きくすることができる。
The amount of heat received by the recording material P and the toner image T in the fixing step of this heating method is the amount of heat Q3 from the fixing film to the surface of the recording material and the amount of heat Q4 from the pressure roller to the back surface of the recording material. Further, in this film heating method, since the temperature of the
しかし、従来のフィルム加熱方式では、この温度差ΔTは十分でなく小さいため、記録材Pの上層の熱が下層に移動し難く、記録材Pの上層の温度が異常に高くなってしまう場合がある。
このような場合、従来の定着工程では、記録材Pの凸部のトナーは、加熱された定着フィルムと記録材Pの両方に挟まれて接触し、定着フィルムと記録材Pの両方から過度に熱と圧が加わり、過度に溶け広がり、記録材の繊維の透けが生じることが懸念される。
一方、凹部のトナーは、定着フィルムが記録材P表面上の凹凸に追従することができず、定着フィルムに加圧されず、熱が伝わり難く、溶け広がり難い。トナーの溶融が不足すると隣接したトナー同士が凝集し、記録材Pの地肌の見える面積が大きくなることが懸念される。
この様に、従来のフィルム加熱方式では、記録材の凸部と凹部のトナーで溶融状態の差が大きくなってしまう場合があり、このような場合には、記録材の表面の凹凸により濃度ムラが発生することが懸念される。
本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、記録材の表面の凹凸に起因する濃度ムラの発生を防止することを目的とする。
However, in the conventional film heating method, since the temperature difference ΔT is not sufficient and small, the heat of the upper layer of the recording material P is difficult to move to the lower layer, and the temperature of the upper layer of the recording material P may become abnormally high. is there.
In such a case, in the conventional fixing process, the toner on the convex portion of the recording material P is sandwiched and brought into contact with both the heated fixing film and the recording material P, and excessively from both the fixing film and the recording material P. There is a concern that heat and pressure are applied to melt and spread excessively, and the fibers of the recording material may show through.
On the other hand, the toner in the recesses does not allow the fixing film to follow the unevenness on the surface of the recording material P, is not pressed against the fixing film, hardly transfers heat, and does not easily melt and spread. If the toner is insufficiently melted, adjacent toners are aggregated, and there is a concern that the area where the background of the recording material P can be seen increases.
As described above, in the conventional film heating method, there is a case where the difference in the melt state between the convex portion and the concave portion of the recording material becomes large. In such a case, the density unevenness is caused by the unevenness on the surface of the recording material. There is a concern that this will occur.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to prevent the occurrence of density unevenness due to unevenness on the surface of a recording material.
上記目的を達成するために本発明にあっては、
断熱層を有する加圧回転体と、
前記加圧回転体と互いに圧接してニップ部を形成する加熱回転体と、
を有し、記録材のうちトナー像が形成された表面が、前記加熱回転体に対向するように、前記ニップ部で記録材を挟持搬送させて、前記加熱回転体により記録材上に形成されたトナー像を加熱する像加熱装置において、
前記断熱層により前記加圧回転体が断熱されることで、前記ニップ部で挟持搬送される記録材の表面と裏面との間に生じる温度差であって、前記ニップ部のうちの記録材搬送方向下流端部における記録材の表面と裏面との温度差をΔT[℃]とし、
トナーのフローテスター1/2法溶融温度をT1/2[℃]とし、
記録材の所定部位が前記ニップ部を通過する時間をt[sec]とした場合、
ΔT≧−202t+(T1/2−67)
が成り立つように構成されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
A pressure rotating body having a heat insulating layer;
A heating rotator that presses against the pressure rotator to form a nip portion; and
The recording material is sandwiched and conveyed by the nip portion so that the surface on which the toner image is formed of the recording material faces the heating rotator, and is formed on the recording material by the heating rotator. In an image heating device for heating a toner image,
The pressure rotating body is thermally insulated by the heat insulating layer, and thus a temperature difference generated between the front surface and the back surface of the recording material held and conveyed in the nip portion, and the recording material conveyance in the nip portion. The temperature difference between the front surface and the back surface of the recording material at the downstream end in the direction is ΔT [° C.]
Toner flow tester 1/2 method melting temperature is T 1/2 [° C.]
When the time required for the predetermined portion of the recording material to pass through the nip portion is t [sec],
ΔT ≧ −202t + (T 1/2 −67)
It is characterized by being comprised.
本発明によれば、記録材の表面の凹凸に起因する濃度ムラの発生を防止することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to prevent the occurrence of density unevenness due to the unevenness of the surface of the recording material.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。 DETAILED DESCRIPTION Exemplary embodiments for carrying out the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of the components described in this embodiment should be appropriately changed according to the configuration of the apparatus to which the invention is applied and various conditions. It is not intended to limit the scope to the following embodiments.
[実施例1]
図1は、実施例1に係る像加熱装置の一例として、フィルム加熱方式の定着装置の概略構成を示す断面図である。
図1に示す定着装置の構成としては、図9に示した従来構成のものと同様であるため、図1に示す定着装置の各構成部材においては説明の便宜上、図9と同一の符号を用いている。本実施例においては、図9に示した従来のものに対して、材質等の実質的な構成が異なる部材についてのみ説明する。
本実施例の定着装置の構成は、図9に示した従来構成のものと比べて、加圧回転体としての加圧ローラ10、及び、加熱回転体としての加熱定着ユニット20と加圧ローラ10との当接圧力に特徴がある。
本実施例では、定着フィルム21の表面のMD−1硬度が66°であり、定着フィルムの層構成は、表層が厚さ12μmのフッ素樹脂のコーティング、弾性層が厚さ300μmのシリコンゴム層、基層が厚さ30μmのSUSの電鋳で形成されている。また、本実施例の定着フィルム21の外径は、24 mmのものを用いた。なお、MD−1硬度の測定は、高分子計器(株)製のマイクロゴム硬度計MD−1タイプA(以下、MD−1硬度計)を用いた。MD−1タイプAは、JIS K 6301で規定されているJIS−A硬度の近似値が得られるものである。
[Example 1]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a film heating type fixing device as an example of an image heating device according to the first embodiment.
Since the configuration of the fixing device shown in FIG. 1 is the same as that of the conventional configuration shown in FIG. 9, the same reference numerals as those in FIG. 9 are used for the constituent members of the fixing device shown in FIG. ing. In this embodiment, only members having substantially different structures such as materials from the conventional one shown in FIG. 9 will be described.
The configuration of the fixing device of this embodiment is compared with that of the conventional configuration shown in FIG. 9, the
In this example, the MD-1 hardness of the surface of the fixing
加圧ローラ10は金属(アルミあるいは鉄など)の芯金11と、その外側に断熱性の高い断熱層としての弾性層12、離型層(離型性層)13から成る。
弾性層12は、断熱効果を持たせるためシリコンゴムを発泡させ形成されたスポンジゴム層、あるいはシリコンゴム層内に中空のフィラーを分散させ、硬化物内に気泡部分を持たせ、断熱作用を高めた気泡ゴム層などがある。
離型層13は、断熱性が高いものであればよい。例えば、パーフルオロアルコキシ樹脂(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン樹脂(FEP)等の多孔質フッ素系樹脂、あるいはGLSラテックスコーティングを施したものであってもよい。また、離型層13はチューブを被覆させたものでも、表面を塗料でコートしたものであってもよい。
The
The
The
本実施例では、芯金11は鉄の芯金、弾性層12はシリコンスポンジゴム層で断熱化されており、加圧ローラ10の外径は28mm、弾性層12の厚さは7mmのものを用いた。本実施例の弾性層12の熱伝導率は、約0.07W/m・Kである。熱伝導率は、幅100mm、厚さ20mm、長さ50mmの平面板状の試験体における表面を、JIS R2618 非定常熱線法に準じて、迅速熱伝導率計QTM−500(京都電子工業株式会社製)により、室温で測定したものである。
また、加圧ローラ10の硬度は、アスカーC硬度計1kg荷重で、50度以下が好ましく、本実施例の加圧ローラ10のアスカーC硬度は、35度(°)である。この様に加圧ローラの硬度を小さくし、加熱定着ユニット20と加圧ローラとの加圧力を弱くすることで、ピーク圧力の低い、幅の広いニップ部Nを形成することができる。ここで、ニップ部Nは、加熱定着ユニット20と加圧ローラ10とが互いに圧接することで形成されている。
In this embodiment, the
The hardness of the
<ニップ部の圧力プロファイル>
本実施例においては、不図示の押圧力手段によって、加熱定着ユニット20に加圧ローラ10を加圧力10kgf(98N)で押圧している。それにより、ニップ部Nの幅は約11mmである。
図3(a)に、本実施例におけるニップ部Nの圧力分布を実線で、平均圧力を点線で示す。尚、このニップ内における圧力分布についてニッタ株式会社製の圧力分布測定システムPINCHを用いて測定を行った。点線で示す平均圧力は、実線で示す圧力分布の平均値である。本実施例のニップ部Nは、ピーク圧力が0.75kgf/cm2(7.35N/cm2)で、平均圧力が0.5kgf/cm2(4.9N/cm2)である。
<Nip pressure profile>
In this embodiment, the
In FIG. 3A, the pressure distribution in the nip portion N in the present embodiment is indicated by a solid line, and the average pressure is indicated by a dotted line. The pressure distribution in the nip was measured using a pressure distribution measuring system PINCH manufactured by NITTA Corporation. The average pressure indicated by the dotted line is an average value of the pressure distribution indicated by the solid line. The nip portion N of the present embodiment has a peak pressure of 0.75 kgf / cm 2 (7.35 N / cm 2 ) and an average pressure of 0.5 kgf / cm 2 (4.9 N / cm 2 ).
ここで、本実施例の定着装置が適用される画像形成装置について説明する。図7は、画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
感光ドラム1は矢印の方向に回転駆動され、まず、その表面は帯電装置としての帯電ローラ2によって一様に帯電される。次に、レーザスキャナ3より、画像情報に応じてON/OFF制御されたレーザビームLによる走査露光が施され、感光ドラム1上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置4によりトナー(現像剤)を用いて現像、可視化される。
可視化されたトナー像(現像剤像)は、転写装置としての転写ローラ5により、所定のタイミングで搬送された記録材P上に感光ドラム1上より転写される。
このトナー像が転写された記録材Pは、加熱定着ユニット20と加圧ローラ10で構成される定着装置へと搬送され、永久画像として定着される。このとき、記録材Pのうちトナー像が形成された表面(像担持面、トナー担持面)が、加熱定着ユニット20に対向するように、ニップ部Nで記録材Pが挟持搬送されて、加熱定着ユニット20により記録材上に形成されたトナー像が加熱される。一方、感光ドラム1上に残存する転写残りの残留トナーは、クリーニング装置6により感光ドラム1表面より除去される。
Here, an image forming apparatus to which the fixing device of this embodiment is applied will be described. FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the image forming apparatus.
The photosensitive drum 1 is rotationally driven in the direction of the arrow, and first, the surface thereof is uniformly charged by a charging
The visualized toner image (developer image) is transferred from the photosensitive drum 1 onto the recording material P conveyed at a predetermined timing by a
The recording material P to which the toner image has been transferred is conveyed to a fixing device composed of a
[実施例2]
実施例2の定着装置は、実施例1から、加圧ローラ10、及び、加熱定着ユニット20と加圧ローラ10との当接圧力を変更したものである。その他の構成については、実施例1の定着装置と同じ構成である。
[Example 2]
The fixing device according to the second embodiment is obtained by changing the
本実施例では、芯金11は鉄の芯金、弾性層12は断熱効果を持たせるためシリコンゴムを発泡させ形成されたスポンジゴム層で、加圧ローラ10の外径は28mm、弾性層12の厚さは7mmのものを用いた。本実施例の弾性層12の発泡倍率は、実施例1と比べて小さくしている。それにより、本実施例のシリコンスポンジゴム層の熱伝導率は、実施例1と比べて高くなり、約0.15W/m・Kである。また、本実施例の加圧ローラ10のアスカーC硬度は、45°である。
本実施例においては、不図示の押圧力手段によって、加熱定着ユニット20に加圧ローラ10を加圧力15kgf(147N)で押圧している。それにより、ニップ部Nの幅は約10mmである。
本実施例においても実施例1と同様にニップ部Nの圧力分布の測定を行なった。
図3(b)に、本実施例におけるニップ部Nの圧力分布を実線で、平均圧力を点線で示す。本実施例のニップ部Nは、ピーク圧力が1.0kgf/cm2(9.8N/cm2)で、平均圧力が0.7kgf/cm2(6.86N/cm2)である。
In this embodiment, the
In this embodiment, the
Also in this example, the pressure distribution in the nip portion N was measured in the same manner as in Example 1.
In FIG.3 (b), the pressure distribution of the nip part N in a present Example is shown as a continuous line, and an average pressure is shown with a dotted line. The nip portion N of this example has a peak pressure of 1.0 kgf / cm 2 (9.8 N / cm 2 ) and an average pressure of 0.7 kgf / cm 2 (6.86 N / cm 2 ).
[比較例]
比較例の定着装置の構成は、図9の従来技術で説明した構成である。また、本比較例の定着装置は、実施例1のものと比べて、加圧ローラ10、及び、加熱定着ユニット20と加圧ローラ10との当接圧力のみを変更したものである。その他の構成については、実施例1の定着装置と同じ構成である。
[Comparative example]
The configuration of the fixing device of the comparative example is the configuration described in the prior art in FIG. Further, the fixing device of this comparative example is different from that of the first embodiment in that only the
本比較例の加圧ローラ10の弾性層12は、シリコンゴムで形成されたソリッドゴム層で、実施例1のスポンジゴム層の弾性層12と比べて熱伝導率が高く、断熱化されていない。また、本比較例の加圧ローラ10のアスカーC硬度は、57°である。本比較例の加圧ローラ10の外径は25mm、弾性層12の厚さは5mmのものを用いた。
本比較例において、不図示の押圧力手段によって、加熱定着ユニット20に加圧ローラ10を加圧力25kgf(245N)で押圧している。それにより、ニップ部Nの幅は約9.5mmである。
本比較例においても実施例1と同様にニップ部Nの圧力分布の測定を行なった。
図3(c)に、比較例におけるニップ部Nの圧力分布を実線で、平均圧力を点線で示す。本比較例のニップ部Nは、ピーク圧力が1.5kgf/cm2(14.7N/cm2)で、平均圧力が1.15kgf/cm2(11.3N/cm2)である。
The
In this comparative example, the
Also in this comparative example, the pressure distribution in the nip portion N was measured in the same manner as in Example 1.
In FIG.3 (c), the pressure distribution of the nip part N in a comparative example is shown as a continuous line, and an average pressure is shown with a dotted line. The nip portion N of this comparative example has a peak pressure of 1.5 kgf / cm 2 (14.7 N / cm 2 ) and an average pressure of 1.15 kgf / cm 2 (11.3 N / cm 2 ).
[実験例1]
実施例と比較例の定着装置で、同等の定着性になる定着プロセス条件を選定し、その定着プロセス条件で、実施例のベタ画像の濃度ムラが比較例と比べて改善するか実験した。実施例1、実施例2及び比較例の各定着装置で、異なる搬送速度(90、180、240mm/sec)で、トナー画像サンプルを定着し、定着性が良好になる定着温度を選定した。
その後、その定着プロセス条件で濃度ムラ評価を行った。この実験例で用いたトナーは、ヒューレットパッカード社製のA4カラーレーザプリンタ(CP3525dn)のブラックトナーAで、記録材Pは坪量75g/m2の比較的表面の粗いLetterサイズの普通紙(XEROX Business4200)を用いた。
未定着のトナー画像サンプルは、ヒューレットパッカード社製のA4カラーレーザプリンタ(CP3525dn)を用いて、のり量が0.45±0.01mg/cm2
になるように作成した。
[Experimental Example 1]
In the fixing devices of the example and the comparative example, fixing process conditions having the same fixing ability were selected, and an experiment was conducted to see whether the density unevenness of the solid image of the example was improved as compared with the comparative example. In each of the fixing devices of Example 1, Example 2, and Comparative Example, the toner image samples were fixed at different conveyance speeds (90, 180, 240 mm / sec), and a fixing temperature at which the fixing property was good was selected.
Thereafter, density unevenness evaluation was performed under the fixing process conditions. The toner used in this experimental example is a black toner A of an A4 color laser printer (CP3525dn) manufactured by Hewlett-Packard Co., and the recording material P is a plain paper (XEROX) having a basis weight of 75 g / m 2 and a relatively rough surface. Business 4200) was used.
An unfixed toner image sample is obtained by using an A4 color laser printer (CP3525dn) manufactured by Hewlett-Packard Co., with a paste amount of 0.45 ± 0.01 mg / cm 2.
Created to be.
〔トナーAのベタ画像の定着プロセス条件〕
定着温度の選定は、こすり定着性試験の結果が約5%になるようにしている。ここで言う定着温度とは、定着フィルム21の裏面に設けられたサーミスタ23により検知され、維持されている定着フィルム21の目標温度である。
本実験例における定着画像のこすり定着性試験は、得られた画像をシルボン紙(クリーニングペーパ)で、往復5回、約200g荷重でこすり、画像のはがれを反射濃度の低下率(%)を算出した。定着性試験において、画像の反射濃度の低下率が10%以下であれば、定着性は良好である。また、低下率が20%を超えてしまうと、ユーザが画像を使用している時に、文字やハーフトーン画像が剥がれ、手や衣服やほかの紙が汚れるといった問題が発生するため、好ましくない。定着画像の濃度評価には、X−Rite(X−Rite社製)を使用した。
[Fixing process conditions for toner A solid image]
The fixing temperature is selected so that the result of the rubbing fixability test is about 5%. The fixing temperature referred to here is a target temperature of the fixing
In this experimental example, the fixed image was rubbed and fixed with sylbon paper (cleaning paper), and the resulting image was rubbed 5 times with a load of about 200 g, and the image peeling was calculated as the reduction rate (%) of the reflection density. did. In the fixability test, if the reduction rate of the reflection density of the image is 10% or less, the fixability is good. Further, if the reduction rate exceeds 20%, there is a problem that characters and halftone images are peeled off when the user is using the images, and the hands, clothes, and other papers are stained. X-Rite (manufactured by X-Rite) was used for density evaluation of the fixed image.
〔トナーAのベタ画像の濃度ムラ評価結果〕
定着性の良好な定着プロセス条件と、その時の濃度ムラ評価結果を表1、表2、表3に示す。表1は実施例1の定着プロセス条件と実験結果で、表2は実施例2のもので、表3は比較例のものである。上記の定着プロセス条件で以下のトナー画像の濃度ムラ評価を行った。トナー画像の濃度ムラの評価は目視で行った。その結果を下記の表1、表2、表3に示す。
〔評価基準〕
〇:濃度ムラがなく、極めて良好
△:濃度ムラの発生が僅かにあるが、許容可能
×:濃度ムラが目立つ
[Evaluation result of density unevenness of solid image of toner A]
Tables 1, 2 and 3 show the fixing process conditions with good fixing properties and the density unevenness evaluation results at that time. Table 1 shows fixing process conditions and experimental results of Example 1, Table 2 shows Example 2, and Table 3 shows Comparative Example. The following toner image density unevenness evaluation was performed under the above fixing process conditions. The density unevenness of the toner image was evaluated visually. The results are shown in Table 1, Table 2, and Table 3 below.
〔Evaluation criteria〕
○: No unevenness in density, very good △: Slightly uneven density, but acceptable x: Conspicuous unevenness in density
実施例1の定着プロセス条件と濃度ムラ評価結果
実施例2の定着プロセス条件と濃度ムラ評価結果
比較例の定着プロセス条件と濃度ムラ評価結果
表1、表2、表3の結果より、次のことがわかる。すなわち、実施例1では、こすり定着性試験が良好でかつ、濃度ムラが発生していない。実施例2では、こすり定着性試験が良好でかつ、濃度ムラの発生が僅かにあるが、許容可能である。比較例では、こすり定着性試験は良好であるが、濃度ムラが発生している。
これは、比較例では、記録材の凸部のトナーは、過度に溶け広がりやすくなり、記録材の繊維の透けが生じやすくなる。一方、記録材の凹部のトナーは、溶融不足により、トナー同士が凝集している。それにより、記録材の凸部と凹部のトナーで、溶融状態の差が大きくなり、濃度ムラが発生した。
From the results of Table 1, Table 2, and Table 3, the following can be understood. That is, in Example 1, the rubbing fixability test was good and no density unevenness occurred. In Example 2, the rubbing fixability test is good and the occurrence of density unevenness is slight, but it is acceptable. In the comparative example, the rubbing fixability test is good, but density unevenness occurs.
In the comparative example, the toner on the convex portion of the recording material tends to melt and spread excessively, and the fibers of the recording material tend to show through. On the other hand, the toner in the recesses of the recording material is agglomerated due to insufficient melting. As a result, the difference in the melted state between the convex and concave toners of the recording material became large, and density unevenness occurred.
実施例1は、実施例2と比べて、濃度ムラ評価が更に良化している。これは、実施例1では、実施例2と比べて、断熱性の高い加圧ローラを用いて、記録材Pの表面と裏面の温
度差を大きくしているからである。
In Example 1, compared with Example 2, the density unevenness evaluation is further improved. This is because the temperature difference between the front surface and the back surface of the recording material P is increased in the first embodiment using a pressure roller having higher heat insulation than in the second embodiment.
〔トナーBのベタ画像の濃度ムラ評価〕
実施例1、実施例2及び比較例の各定着装置で、使用するトナーをヒューレットパッカード社製のA4カラーレーザプリンタ(4700dn)のブラックトナーBに変えて、トナーAの濃度ムラ評価と同様に定着性及び濃度ムラ評価を行った。トナーBは、トナーAと比べて溶融温度が高くなっている。このトナーを用いた時の実験結果を下記の表4、表5、表6に示す。
[Evaluation of density unevenness of toner B solid image]
In each of the fixing devices of Example 1, Example 2, and Comparative Example, the toner to be used is changed to the black toner B of the A4 color laser printer (4700dn) manufactured by Hewlett-Packard Co., and fixing is performed in the same manner as the density unevenness evaluation of the toner A. And density unevenness were evaluated. The melting temperature of toner B is higher than that of toner A. The experimental results when this toner is used are shown in Table 4, Table 5 and Table 6 below.
実施例1の定着プロセス条件と濃度ムラ評価結果
実施例2の定着プロセス条件と濃度ムラ評価結果
比較例の定着プロセス条件と濃度ムラ評価結果
表4、表5、表6の結果より、トナーBの濃度ムラ評価においても、トナーAの濃度ムラ評価と同様な結果であることがわかる。 From the results of Tables 4, 5 and 6, it can be seen that the density unevenness evaluation of the toner B is the same as the density unevenness evaluation of the toner A.
〔トナーCのベタ画像の濃度ムラ評価〕
実施例1、実施例2及び比較例の各定着装置で、使用するトナーを試作したブラックトナーCに変えて、トナーAの濃度ムラ評価と同様に定着性及び濃度ムラ評価を行った。トナーCは、トナーAと粒径及び比重はほぼ同等で、トナーAと比べて溶融温度が低くなっている。このトナーCを用いた時の実験結果を下記の表7、表8、表9に示す。
[Evaluation of density unevenness of toner C solid image]
In each of the fixing devices of Example 1, Example 2, and Comparative Example, the toner to be used was changed to the black toner C produced as a trial, and the fixing property and the density unevenness evaluation were performed in the same manner as the density unevenness evaluation of the toner A. The toner C has substantially the same particle size and specific gravity as the toner A, and has a lower melting temperature than the toner A. The experimental results when this toner C is used are shown in Table 7, Table 8 and Table 9 below.
実施例1の定着プロセス条件と濃度ムラ評価結果
実施例2の定着プロセス条件と濃度ムラ評価結果
比較例の定着プロセス条件と濃度ムラ評価結果
表7、表8、表9の結果より、トナーCの濃度ムラ評価においても、トナーAの濃度ムラ評価と同様な結果であることがわかる。 From the results of Tables 7, 8, and 9, it can be seen that the density unevenness evaluation of the toner C is similar to the density unevenness evaluation of the toner A.
[実験例2]
実施例1、実施例2及び比較例の各定着装置で、実験例1で濃度ムラ評価を行なった定着プロセス条件で、記録材の表面と裏面の温度差の測定を行なった。その結果を図6に示
す。
[Experiment 2]
In each of the fixing devices of Example 1, Example 2, and Comparative Example, the temperature difference between the front surface and the back surface of the recording material was measured under the fixing process conditions in which density unevenness was evaluated in Experimental Example 1. The result is shown in FIG.
<記録材Pの温度測定方法>
図4にニップ部通過時における、時間に対する記録材Pの温度プロファイルを示す。図4(a)は実施例の温度プロファイルで、図4(b)は比較例の温度プロファイルである。
温度プロファイルの測定は、次のようにして行った。温度検知部に熱容量が小さい熱電対(例えば、安立計器(株)製K型熱電対線径50μm)を記録材Pの表面と裏面に貼り付け、その記録材Pを上記温度制御した定着装置のニップ部Nで挟持搬送させた。そして、そのときの熱電対から電位差信号を日置電機(株)製メモリハイコーダ(8842)にて測定した。図4(a)に示すように、ニップ部通過時における、時間に対する温度変化の様子を測定することができる。記録材Pとしては、坪量75g/m2の比較的表面の粗いLetterサイズの普通紙(XEROX Business4200)を用いた。
<Method for Measuring Temperature of Recording Material P>
FIG. 4 shows a temperature profile of the recording material P with respect to time when passing through the nip portion. 4A is a temperature profile of the example, and FIG. 4B is a temperature profile of the comparative example.
The temperature profile was measured as follows. A thermocouple having a small heat capacity (for example, K-type
以下に、図4(a)の実施例の温度プロファイルについて説明する。
定着装置に記録材Pが搬送されると、記録材Pの表面と裏面の温度は、ニップ部Nで加熱されて上昇する。弾性層12により加圧ローラ10が断熱されることで、定着フィルム21の温度は、加圧ローラよりも高温となっており、記録材Pの表面温度は、記録材Pの裏面温度よりも高くなり、温度差ΔTが生じる。ここで、温度差ΔTは、ニップ部Nのうちの記録材搬送方向下流端部(ニップ出口)における記録材の表面と裏面との温度差である。実施例の加圧ローラ10は、断熱化を高めているため、定着フィルムによる加熱の影響が少なく、蓄熱されない。そのため、ウォームアップ時間及び紙間が変化しても、温度差ΔTは一定値が保たれる。
Below, the temperature profile of the Example of Fig.4 (a) is demonstrated.
When the recording material P is conveyed to the fixing device, the temperatures of the front surface and the back surface of the recording material P are heated by the nip portion N and rise. Since the
以下に、図4(b)の比較例の温度プロファイルについて説明する。
比較例の加圧ローラの弾性層は、実施例の加圧ローラのものよりも断熱化されていないので、記録材の裏面が加熱されやすくなり、記録材Pの表面温度と裏面温度の差ΔTが、実施例と比べて小さくなる。
Below, the temperature profile of the comparative example of FIG.4 (b) is demonstrated.
Since the elastic layer of the pressure roller of the comparative example is not insulated more than that of the pressure roller of the example, the back surface of the recording material is easily heated, and the difference ΔT between the surface temperature of the recording material P and the back surface temperature. However, it becomes small compared with an Example.
<温度差ΔTとニップ部N中の通過時間tの関係式>
実験例1で説明してきたように、こすり定着性試験が良好になる定着プロセス条件において、ニップ部中の通過時間tが長いほど定着温度を低下させることができ、記録材Pの表面と裏面の温度もニップ部中の通過時間tの増加にともない減少する。その結果、記録材Pの表面と裏面の温度差ΔTもニップ部中の通過時間tの増加に伴い減少する。ここで、ニップ部中の通過時間tは、記録材Pの所定部位(例えば先端)がニップ部Nを通過する時間である。
また、こすり定着性試験が良好になる定着プロセス条件において、トナーの溶融温度が低いほど、定着温度を低下させることができ、記録材Pの表面と裏面の温度差ΔTもトナーの溶融温度の低下に伴い減少する。
<Relationship between temperature difference ΔT and passage time t in nip N>
As described in Experimental Example 1, the fixing temperature can be lowered as the passing time t in the nip portion becomes longer under the fixing process conditions in which the rubbing fixability test is good, and the front and back surfaces of the recording material P can be reduced. The temperature also decreases as the passage time t in the nip increases. As a result, the temperature difference ΔT between the front surface and the back surface of the recording material P also decreases as the passing time t in the nip portion increases. Here, the passage time t in the nip portion is a time for which a predetermined portion (for example, the front end) of the recording material P passes through the nip portion N.
In the fixing process conditions where the rubbing fixability test is good, the lower the toner melting temperature, the lower the fixing temperature, and the temperature difference ΔT between the front surface and the back surface of the recording material P also decreases the toner melting temperature. It decreases with.
そこで、実施例1、実施例2及び比較例の各定着装置で、こすり定着性試験が良好になる定着プロセス条件において、温度差ΔT[℃]とニップ部中の通過時間t[sec]との関係式を、
ΔT=−αt+(T1/2−β)・・・(1)
となるように設定した。
ここで、T1/2は、トナーのフローテスター1/2法溶融温度である。また、αとβは、定着装置の構成に特有な値になる。
Therefore, in each of the fixing devices of Example 1, Example 2 and Comparative Example, under the fixing process conditions where the rubbing fixability test is good, the temperature difference ΔT [° C.] and the passing time t [sec] in the nip portion The relational expression
ΔT = −αt + (T 1/2 −β) (1)
It set so that it might become.
Here, T 1/2 is the toner flow tester 1/2 method melting temperature. Α and β are values specific to the configuration of the fixing device.
<トナーの1/2法溶融温度の測定方法>
図5にフローテスター昇温法における流動曲線と1/2法溶融温度の模式図を示す。
定荷重押出し式細管式レオメーター、所謂フローテスターによる具体的な測定方法を以下に示す。
フローテスターCFT−500(株式会社島津製作所製)を用いて1cm3の試料を、50℃にて7分間保温した後、4℃/minの速度で昇温させながら、荷重10kg/cm2でダイの細孔1mmから押し出すようにし測定を行った。
図5では、フローテスターのトナー測定時に得られる流動曲線を、横軸に温度、縦軸にピストンストロークをとり模式的に示している。図中に、本発明で定義する軟化温度Ts、流出開始温度Tfb、流出開始温度Tfbと流出終了温度Teとの中点である1/2法溶融温度T1/2を示している。
<Measurement Method of 1/2 Method Melting Temperature of Toner>
FIG. 5 shows a schematic diagram of a flow curve and a 1/2 method melting temperature in the flow tester heating method.
A specific measuring method using a constant load extrusion type capillary rheometer, a so-called flow tester, is shown below.
Samples of 1 cm 3 by using a flow tester CFT-500 (manufactured by Shimadzu Corporation), was incubated for 7 minutes at 50 ° C., while raising the temperature at a rate of 4 ° C. / min, die under a
In FIG. 5, a flow curve obtained at the time of toner measurement by a flow tester is schematically shown with temperature on the horizontal axis and piston stroke on the vertical axis. In the figure, the softening temperature Ts, the outflow start temperature Tfb, the outflow start temperature Tfb, and the outflow end temperature Te defined by the present invention are ½ method melting temperatures T1 / 2 .
1/2法溶融温度の算出方法は、図5に示す流動曲線において、次のように算出される。すなわち、流出終了点Smaxと流出開始点Sminの差の1/2の値Xを求め(X=(Smax−Smin)/2)、XとSminを加えた点Aの位置における温度、すなわち1/2法における溶融温度を求めることによって算出される。
従来から、フローテスターでの昇温法において、この1/2法溶融温度は、プリンタや複写機に使用されるトナーの温度特性として利用されている。
トナーA、トナーB及びトナーCのT1/2を測定した結果、トナーAのT1/2は、116℃であり、トナーBのT1/2は、119℃であり、トナーCのT1/2は、112℃であった。
The calculation method of the 1/2 method melting temperature is calculated as follows in the flow curve shown in FIG. That is, a value X that is ½ of the difference between the outflow end point Smax and the outflow start point Smin is obtained (X = (Smax−Smin) / 2), and the temperature at the position of the point A obtained by adding X and Smin, that is, 1 / It is calculated by obtaining the melting temperature in the two methods.
Conventionally, in the temperature raising method using a flow tester, this 1/2 method melting temperature is used as a temperature characteristic of toner used in a printer or a copying machine.
Toner A, a result of measuring the T 1/2 of the toner B and toner C, T 1/2 of toner A is 116 ° C., T 1/2 of toner B is 119 ° C., the toner C T 1/2 was 112 ° C.
<実施例における記録材の温度差の領域>
図6(a)は、実施例1、実施例2及び比較例において、トナーAの定着プロセス条件で測定した温度差ΔTとニップ部中の通過時間tとの関係を表すグラフである。
図6(a)の実線は、実施例2の△印のプロットの近似式で、ΔT=−202t+49となる。ここで、前記式(1)ΔT=−αt+(T1/2−β)と比較すると、トナーAのT1/2は116℃なので、ΔT=−202t+(T1/2−67)となり、α=−202、β=−67であった。
また、実施例2は、濃度ムラの発生が僅かにあるが、許容可能であることから、温度差ΔTが[−202t+(T1/2−67)]℃以上になれば、濃度ムラが良好になり、ΔT≧−202t+(T1/2−67)が成り立つ。
<Temperature Difference Region of Recording Material in Examples>
FIG. 6A is a graph showing the relationship between the temperature difference ΔT measured under the fixing process conditions of the toner A and the passage time t in the nip portion in Example 1, Example 2, and Comparative Example.
The solid line in FIG. 6A is an approximate expression of the plot of Δ mark in Example 2, and ΔT = −202t + 49. Here, compared with the equation (1) ΔT = −αt + (T 1/2 −β), since T 1/2 of the toner A is 116 ° C., ΔT = −202t + (T 1/2 −67). α = −202, β = −67.
Further, in Example 2, the occurrence of density unevenness is slight, but it is permissible. Therefore, if the temperature difference ΔT is [−202t + (T 1/2 −67)] ° C. or more, the density unevenness is good. Thus, ΔT ≧ −202t + (T 1/2 −67) is established.
同様に図6(b)は、実施例1、実施例2及び比較例において、トナーBの定着プロセス条件で測定した温度差ΔTとニップ部中の通過時間tとの関係を表すグラフである。
図6(b)の実線は、実施例2の△印のプロットの近似式で、ΔT=−202t+53となる。ここで、前記式(1)ΔT=−αt+(T1/2−β)と比較すると、トナーBのT1/2は119℃なので、ΔT=−202t+(T1/2−67)となり、図6(a)で求めたα、βと等しくなった。トナーBについても同様に、濃度ムラが良好になる条件として、ΔT≧−202t+(T1/2−67)が成り立つ。
Similarly, FIG. 6B is a graph showing the relationship between the temperature difference ΔT measured under the fixing process conditions of the toner B and the passage time t in the nip portion in Example 1, Example 2, and Comparative Example.
The solid line in FIG. 6B is an approximate expression of the plot of Δ mark in Example 2, and ΔT = −202t + 53. Here, compared with the equation (1) ΔT = −αt + (T 1/2 −β), T 1/2 of the toner B is 119 ° C., so ΔT = −202t + (T 1/2 −67) It became equal to (alpha) and (beta) calculated | required by Fig.6 (a). Similarly, for toner B, ΔT ≧ −202t + (T 1/2 −67) is satisfied as a condition for improving the density unevenness.
同様に図6(c)は、実施例1、実施例2及び比較例において、トナーCの定着プロセス条件で測定した温度差ΔTとニップ部中の通過時間tとの関係を表すグラフである。
図6(c)の実線は、実施例2の△印のプロットの近似式で、ΔT=−202t+45となる。ここで、前記式(1)ΔT=−αt+(T1/2−β)と比較すると、トナーCのT1/2は112℃なので、ΔT=−202t+(T1/2−67)となり、図6(a)及び図6(b)で求めたα、βと等しくなった。トナーCについても同様に、濃度ムラが良好になる条件として、ΔT≧−202t+(T1/2−67)が成り立つ。
Similarly, FIG. 6C is a graph showing the relationship between the temperature difference ΔT measured under the fixing process conditions of the toner C and the passage time t in the nip portion in Examples 1, 2 and Comparative Example.
The solid line in FIG. 6C is an approximate expression of the plot of Δ mark in Example 2, and ΔT = −202t + 45. Here, compared with the equation (1) ΔT = −αt + (T 1/2 −β), T 1/2 of the toner C is 112 ° C., and therefore ΔT = −202t + (T 1/2 −67). It became equal to (alpha) and (beta) calculated | required by Fig.6 (a) and FIG.6 (b). Similarly, for toner C, ΔT ≧ −202t + (T 1/2 −67) is established as a condition for improving density unevenness.
[実験例3]
〔通紙時のヒータ消費電力測定〕
上記の搬送速度240mm/secの定着条件で、実施例1と比較例の通紙時のヒータ
消費電力を比較した。
室温23℃、湿度60%に保たれた実験室内で、定着装置の電源がオンになって20秒後に30枚/分で連続通紙し、連続通紙時のヒータの平均消費電力を電力計(HIOKI3332POWE HiTESTER)を用いて測定した。使用した記録材は、坪量75g/m2の比較的表面の粗いLetterサイズの普通紙(ゼロックス社製)である。
[Experiment 3]
[Measurement of heater power consumption during paper feeding]
The heater power consumption at the time of passing the paper of Example 1 and the comparative example was compared under the fixing condition of the conveyance speed of 240 mm / sec.
In a laboratory maintained at
トナーAの定着プロセス条件で評価した結果、定着温度202℃の実施例1では連続通紙中の平均消費電力が、477Wであったのに対して、定着温度180℃の比較例の平均消費電力は、548Wであった。すなわち、実施例1の定着装置は、比較例の定着装置と比べて、71W低く抑えられている。
同様にトナーBの定着プロセス条件で評価した結果、定着温度212℃の実施例1では連続通紙中の消費電力が、488Wであったのに対して、定着温度190℃の比較例の消費電力は、564Wであった。すなわち、実施例1の定着装置は、比較例の定着装置と比べて、76W低く抑えられている。
As a result of evaluation under the fixing process conditions for toner A, the average power consumption during continuous paper passing was 477 W in Example 1 at a fixing temperature of 202 ° C., whereas the average power consumption of the comparative example at a fixing temperature of 180 ° C. Was 548W. That is, the fixing device of Example 1 is suppressed to 71 W lower than the fixing device of the comparative example.
Similarly, as a result of evaluation under the fixing process conditions for toner B, the power consumption during continuous paper passing was 488 W in Example 1 at a fixing temperature of 212 ° C., whereas the power consumption of the comparative example at a fixing temperature of 190 ° C. Was 564W. That is, the fixing device of Example 1 is suppressed to 76 W lower than the fixing device of the comparative example.
以上説明したように、加圧ローラに断熱層が設けられた定着装置において、ΔT≧−202t+(T1/2−67)が成り立つように設定されることにより、表面の凹凸の粗い記録材Pを加熱定着する場合でも、濃度ムラの発生を防止することができる。
さらに、記録材の表面(トナー担持面)側から積極的に熱供給することで、トナーを溶融させ、記録材のトナー担持面近傍の層のみを温め、記録材の裏面(トナー担持面に対して裏側の面)への熱供給を低減することができる。これにより、無駄な熱供給を抑え、省エネルギー性を向上させることができる。
このとき、加圧ローラ10の弾性層12の熱伝導率が、0.15W/m・K以下であることが好ましい。また、加圧ローラ10のアスカーC硬度が、50°以下で、ニップ部N内の平均圧力が、0.3kgf/cm2(2.94N/cm2)以上、0.8kgf/cm2(7.84N/cm2)以下(0.3〜0.8kgf/cm2)の範囲にあることが好ましい。また、加圧ローラ10の断熱層がスポンジで構成されていると好ましい。
As described above, in the fixing device in which the heat insulating layer is provided on the pressure roller, the recording material P having a rough surface is formed by setting ΔT ≧ −202t + (T 1/2 −67). Even in the case of fixing by heating, the occurrence of density unevenness can be prevented.
Further, by actively supplying heat from the surface (toner carrying surface) side of the recording material, the toner is melted, and only the layer near the toner carrying surface of the recording material is warmed, and the back surface of the recording material (to the toner carrying surface) The heat supply to the back surface) can be reduced. Thereby, useless heat supply can be suppressed and energy-saving property can be improved.
At this time, the thermal conductivity of the
ここで、本発明を適用することで濃度ムラが防止できる理由について図2を用いて説明する。図2は、定着工程における記録材Pとトナー画像Tの状態を示す図である。図2には、そのトナーの状態の温度を濃度の分布で表現している。図2(a)は、ニップ部Nの通過中の記録材P、定着フィルム21、及びトナー像Tの状態を示す図であり、図2(b)はニップ部Nの通過直後における状態を示すモデル図である。
図2(a)に示すように、本発明における加熱方法の特徴は、トナー像Tを担持した記録材Pの表面から積極的に加熱し、加圧ローラ10の断熱化により記録材Pの裏面からの加熱を減少させていることである。この加熱方法の定着工程で記録材Pとトナー像Tの受ける熱量は、定着フィルム21から記録材Pの表面への熱量Q1と加圧ローラ10から記録材Pの裏面への熱量Q2になる。
Here, the reason why density unevenness can be prevented by applying the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram illustrating a state of the recording material P and the toner image T in the fixing process. In FIG. 2, the temperature of the toner state is expressed by a density distribution. 2A is a diagram showing the state of the recording material P, the fixing
As shown in FIG. 2A, the heating method according to the present invention is characterized in that the surface of the recording material P carrying the toner image T is positively heated and the back surface of the recording material P is insulated by the heat insulation of the
本発明を適用することで、熱量Q1と熱量Q2の差が大きくなり、記録材Pの表面と裏面の温度差が大きくなる。それにより、記録材Pの表面の熱が裏面に移動しやすくなり、記録材Pの表面温度が異常に高くならない。そのため、ニップ部中で記録材Pの凸部のトナーは、加熱された定着フィルム21と記録材Pの両方に挟まれて接触するが、記録材Pからの加熱が抑えられ、過度に加熱されない。これにより、記録材Pの凸部のトナーは、適度に溶け広がることとなり、記録材Pの繊維の透けが防止される。
また、ニップ部Nの平均圧力を、従来の定着工程と比べて小さくし、記録材Pの凸部のトナーにかかる加圧力を弱くすることで、記録材の凸部のトナーは、過度な熱と圧がかからず、適度に溶け広がり、記録材Pの繊維の透けをより効果的に防止することができる。
By applying the present invention, the difference between the heat quantity Q1 and the heat quantity Q2 increases, and the temperature difference between the front surface and the back surface of the recording material P increases. Thereby, the heat of the surface of the recording material P is easily transferred to the back surface, and the surface temperature of the recording material P does not become abnormally high. Therefore, the toner on the convex portion of the recording material P in the nip is in contact with both the
Further, by reducing the average pressure at the nip portion N as compared with the conventional fixing step and weakening the pressure applied to the toner on the convex portion of the recording material P, the toner on the convex portion of the recording material is excessively heated. Therefore, the fibers of the recording material P can be prevented more effectively.
一方、図2(a)に示すように、記録材Pの凹部のトナーは、ニップ部N中で定着フィ
ルム21と接触しないが、記録材Pのトナー担時面側から積極的に熱供給することにより、凹部のトナーも溶融変形が進む。
図2で説明した様に、本発明を適用することで、記録材の凸部と凹部のトナーにおいては、溶融状態の差が小さくなり、記録材Pの表面の凹凸により発生する濃度ムラが防止される。
また、本発明により、記録材Pのトナー担時面側から積極的に熱供給し、トナーを溶融させ、記録材Pのトナー担持面近傍の層のみを温め、記録材層中のうち加熱が必要無い層への熱供給を低減することができる。これにより、無駄な熱供給を抑えることができ、省エネルギー性に優れた像加熱装置を提供することが可能となる。
On the other hand, as shown in FIG. 2A, the toner in the concave portion of the recording material P does not come into contact with the fixing
As described with reference to FIG. 2, by applying the present invention, the difference in the melting state between the toner on the convex portion and the concave portion of the recording material is reduced, and density unevenness caused by the unevenness on the surface of the recording material P is prevented. Is done.
In addition, according to the present invention, heat is actively supplied from the toner carrying surface side of the recording material P, the toner is melted, only the layer near the toner carrying surface of the recording material P is heated, and heating in the recording material layer is performed. Heat supply to unnecessary layers can be reduced. Thereby, useless heat supply can be suppressed and an image heating apparatus excellent in energy saving can be provided.
上述した実施例で説明したフィルム加熱方式の定着装置の構成は、他の定着装置にも適用することができる。以下、これについて説明する。図8(a),(b)はそれぞれ他の形態の定着装置の概略構成を示す断面図である。図8(a)に示す定着装置は、実施例1に対して加熱定着ユニット20の構成を変えたもので、他の構成は、実施例1の定着装置と同じ構成としてある。実施例1の定着装置と同様の構成部分には同じ符号を付して再度の説明は省略する。
The configuration of the film heating type fixing device described in the above-described embodiments can be applied to other fixing devices. This will be described below. FIGS. 8A and 8B are cross-sectional views each showing a schematic configuration of another type of fixing device. The fixing device shown in FIG. 8A is obtained by changing the configuration of the
加熱定着ユニット20は、定着フィルム21、サーミスタ23、定着ローラ25、熱ローラ26、ハロゲンヒータ27、サーモスイッチ29から構成されており、定着フィルム21は熱ローラ26と定着ローラ25とに架け渡されている。
本構成の定着ローラ25は、φ14mmのSUS製の芯金に、厚さ5mmのシリコンスポンジゴム層からなる弾性層を設けた外径φ24mmの弾性ローラである。このときのアスカーC硬度は9.8N(1kgf)加重時で、約40°である。
熱ローラ26は、肉厚1mm、外径φ14mmのアルミニウム製の中空円筒体である。この熱ローラ26は、熱ローラ26の外周面(表面)の一部を定着フィルム21の内周面(内面)と接触させ、その接触領域からハロゲンヒータ27による熱を定着フィルム21に伝達して、定着フィルム21を加熱する構成である。
The
The fixing roller 25 of this configuration is an elastic roller having an outer diameter of φ24 mm in which an elastic layer made of a silicon sponge rubber layer having a thickness of 5 mm is provided on a SUS core metal having a diameter of 14 mm. The Asker C hardness at this time is about 40 ° when 9.8 N (1 kgf) is applied.
The heat roller 26 is an aluminum hollow cylindrical body having a thickness of 1 mm and an outer diameter of 14 mm. The heat roller 26 contacts a part of the outer peripheral surface (front surface) of the heat roller 26 with the inner peripheral surface (inner surface) of the fixing
加圧ローラ10は不図示の駆動装置により矢印の方向に所定の周速度で回転駆動される。これにより、圧接して形成されたニップ部Nにおいて加圧ローラ10と定着フィルム21との間に摩擦力が発生し、定着フィルム21は、加圧ローラ10に対して従動回転する。本構成の定着装置における加圧力分布は、実施例1と同様に図3(a)の実線に示す分布を得る。
The
図8(b)に示す定着装置は、図8(a)に示す定着装置において、加熱定着ユニット20における定着ローラ25の構成を、定着パッド28の構成に変えたもので、他の構成は、図8(a)に示す定着装置と同じ構成としてある。定着パッド28は、熱伝導度が低く、かつ、加圧ローラ10の弾性層12よりも硬い材料で形成されており、定着フィルム21の内面と接触する表面には例えばPFAやPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)からなる低摩擦層(図示せず)が形成されている。ここで、熱伝導度が低く、かつ、加圧ローラ10の弾性層12よりも硬い材料としては、例えば液晶ポリマー、フェノール樹脂、PPS、PEEK等の耐熱性と、摺動性を具備した耐熱性樹脂等を例示することができる。
The fixing device shown in FIG. 8B is the same as the fixing device shown in FIG. 8A except that the configuration of the fixing roller 25 in the
なお、定着パッド28と定着フィルム21の摩擦抵抗を低減するために、定着フィルム21の内面に耐熱性のあるフッ素系グリース等の潤滑剤が塗布されている。また、定着パッド28の加圧ローラ10との対向面は平面であり、ニップ部N内の圧力分布が通紙方向に関しておおよそフラットになるように構成されている。
本構成のベルト定着装置における加圧力分布も、実施例1と同様に図3(a)の実線に示す分布を得る。
図8に示す定着装置においても、ニップ部N通過時における記録材の表面と裏面の温度は、実施例1と同様に図4(a)に示す温度プロファイルになり、濃度ムラの発生を防止する効果がある。
また、本発明に係る像加熱装置は、上述した定着装置として機能する場合の例に限るものではなく、記録材上に定着されたトナー像に光沢を出すための装置として適用することも可能である。
In order to reduce the frictional resistance between the fixing
The pressure distribution in the belt fixing device of this configuration is also the distribution shown by the solid line in FIG.
Also in the fixing device shown in FIG. 8, the temperatures of the front and back surfaces of the recording material when passing through the nip portion N have the temperature profile shown in FIG. effective.
Further, the image heating apparatus according to the present invention is not limited to the example in the case of functioning as the above-described fixing apparatus, and can be applied as an apparatus for giving gloss to a toner image fixed on a recording material. is there.
10・・加圧ローラ, 12・・弾性層, 20・・加熱定着ユニット, N・・ニップ部 10 .... Pressure roller, 12 .... Elastic layer, 20 .... Heat fixing unit, N ... Nip part
Claims (4)
前記加圧回転体と互いに圧接してニップ部を形成する加熱回転体と、
を有し、記録材のうちトナー像が形成された表面が、前記加熱回転体に対向するように、前記ニップ部で記録材を挟持搬送させて、前記加熱回転体により記録材上に形成されたトナー像を加熱する像加熱装置において、
前記断熱層により前記加圧回転体が断熱されることで、前記ニップ部で挟持搬送される記録材の表面と裏面との間に生じる温度差であって、前記ニップ部のうちの記録材搬送方向下流端部における記録材の表面と裏面との温度差をΔT[℃]とし、
トナーのフローテスター1/2法溶融温度をT1/2[℃]とし、
記録材の所定部位が前記ニップ部を通過する時間をt[sec]とした場合、
ΔT≧−202t+(T1/2−67)
が成り立つように構成されていることを特徴とする像加熱装置。 A pressure rotating body having a heat insulating layer;
A heating rotator that presses against the pressure rotator to form a nip portion; and
The recording material is sandwiched and conveyed by the nip portion so that the surface on which the toner image is formed of the recording material faces the heating rotator, and is formed on the recording material by the heating rotator. In an image heating device for heating a toner image,
The pressure rotating body is thermally insulated by the heat insulating layer, and thus a temperature difference generated between the front surface and the back surface of the recording material held and conveyed in the nip portion, and the recording material conveyance in the nip portion. The temperature difference between the front surface and the back surface of the recording material at the downstream end in the direction is ΔT [° C.]
Toner flow tester 1/2 method melting temperature is T 1/2 [° C.]
When the time required for the predetermined part of the recording material to pass through the nip portion is t [sec],
ΔT ≧ −202t + (T 1/2 −67)
An image heating apparatus configured to satisfy the following.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010212554A JP5704873B2 (en) | 2010-09-22 | 2010-09-22 | Fixing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010212554A JP5704873B2 (en) | 2010-09-22 | 2010-09-22 | Fixing method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012068401A true JP2012068401A (en) | 2012-04-05 |
JP5704873B2 JP5704873B2 (en) | 2015-04-22 |
Family
ID=46165768
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010212554A Active JP5704873B2 (en) | 2010-09-22 | 2010-09-22 | Fixing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5704873B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015022053A (en) * | 2013-07-17 | 2015-02-02 | 富士ゼロックス株式会社 | Image forming apparatus |
US10241455B2 (en) | 2017-06-05 | 2019-03-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Fixing device having a pressing mechanism that presses first and second rotatable members together |
Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10307501A (en) * | 1997-01-21 | 1998-11-17 | Ricoh Co Ltd | Fixing device |
JP2000221824A (en) * | 1999-01-28 | 2000-08-11 | Canon Inc | Thermal fixing device |
JP2001066936A (en) * | 1999-08-30 | 2001-03-16 | Konica Corp | Image forming method, image forming device and toner |
JP2004070159A (en) * | 2002-08-08 | 2004-03-04 | Nissei Electric Co Ltd | Rubber-like elastic foamed body and fixing pressure roller with this elastic body arranged thereon |
JP2004286806A (en) * | 2003-03-19 | 2004-10-14 | Ricoh Co Ltd | Image forming apparatus |
JP2005099085A (en) * | 2003-09-22 | 2005-04-14 | Konica Minolta Business Technologies Inc | Toner for developing electrostatic charge image |
JP2006011256A (en) * | 2004-06-29 | 2006-01-12 | Canon Inc | Fixing device |
JP2007114249A (en) * | 2005-10-18 | 2007-05-10 | Fuji Xerox Co Ltd | Image forming apparatus |
JP2007164055A (en) * | 2005-12-16 | 2007-06-28 | Canon Inc | Image forming apparatus and image forming method |
JP2009063812A (en) * | 2007-09-06 | 2009-03-26 | Canon Inc | Image heating device |
JP2010002605A (en) * | 2008-06-19 | 2010-01-07 | Konica Minolta Business Technologies Inc | Fixing device and image forming apparatus |
JP2010113206A (en) * | 2008-11-07 | 2010-05-20 | Canon Inc | Image heating apparatus |
-
2010
- 2010-09-22 JP JP2010212554A patent/JP5704873B2/en active Active
Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10307501A (en) * | 1997-01-21 | 1998-11-17 | Ricoh Co Ltd | Fixing device |
JP2000221824A (en) * | 1999-01-28 | 2000-08-11 | Canon Inc | Thermal fixing device |
JP2001066936A (en) * | 1999-08-30 | 2001-03-16 | Konica Corp | Image forming method, image forming device and toner |
JP2004070159A (en) * | 2002-08-08 | 2004-03-04 | Nissei Electric Co Ltd | Rubber-like elastic foamed body and fixing pressure roller with this elastic body arranged thereon |
JP2004286806A (en) * | 2003-03-19 | 2004-10-14 | Ricoh Co Ltd | Image forming apparatus |
JP2005099085A (en) * | 2003-09-22 | 2005-04-14 | Konica Minolta Business Technologies Inc | Toner for developing electrostatic charge image |
JP2006011256A (en) * | 2004-06-29 | 2006-01-12 | Canon Inc | Fixing device |
JP2007114249A (en) * | 2005-10-18 | 2007-05-10 | Fuji Xerox Co Ltd | Image forming apparatus |
JP2007164055A (en) * | 2005-12-16 | 2007-06-28 | Canon Inc | Image forming apparatus and image forming method |
JP2009063812A (en) * | 2007-09-06 | 2009-03-26 | Canon Inc | Image heating device |
JP2010002605A (en) * | 2008-06-19 | 2010-01-07 | Konica Minolta Business Technologies Inc | Fixing device and image forming apparatus |
JP2010113206A (en) * | 2008-11-07 | 2010-05-20 | Canon Inc | Image heating apparatus |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015022053A (en) * | 2013-07-17 | 2015-02-02 | 富士ゼロックス株式会社 | Image forming apparatus |
US10241455B2 (en) | 2017-06-05 | 2019-03-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Fixing device having a pressing mechanism that presses first and second rotatable members together |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5704873B2 (en) | 2015-04-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4933002B2 (en) | Heat fixing device and metal sleeve for heating | |
JP4537215B2 (en) | Image heating device | |
WO1998014837A1 (en) | Belt type fixing device | |
JP2009258517A (en) | Fixing device and image forming apparatus including the same | |
JP2006084821A (en) | Heat fixing apparatus | |
JP4300946B2 (en) | Fixing apparatus, fixing method, and image forming apparatus | |
JPH1116667A (en) | Heater, heating device and image forming device | |
JP4078235B2 (en) | Heating device | |
JP5704873B2 (en) | Fixing method | |
JP5538708B2 (en) | Fixing device and heating rotary member used in fixing device | |
JP2017122899A (en) | Fixing device and image forming apparatus using the same | |
JP5617259B2 (en) | Heating conductor, fixing device having the same, and image forming apparatus | |
JP2002278338A (en) | Fixing device and image forming apparatus having the same | |
JP4065495B2 (en) | Heat fixing device | |
JP2005055470A (en) | Endless fixing belt and fixing device | |
JP4387657B2 (en) | Heat fixing device | |
JP6991749B2 (en) | Fixing device | |
JP3223754B2 (en) | Fixing device | |
JP2008268728A (en) | Thermal fixing device | |
JP3607819B2 (en) | Electrophotographic fixing device | |
JP4350664B2 (en) | Setting method of fixing condition in fixing device | |
JP2004029233A (en) | Fixing device and image forming apparatus | |
JP2017146481A (en) | Fixing device and image forming apparatus | |
JP2016001247A (en) | Heating device, fixing device, and image forming apparatus | |
JP2006084805A (en) | Thermal fixing device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130924 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140218 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140219 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140421 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150127 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150224 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5704873 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |