JP2007279671A - Fixer and image forming apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fixer which has excellent fixing property, starts up fast, does not have a fall of fixing temperature after starting up, and has good replacement efficiency of components and no displacement of a fixing sleeve, and to provide an image forming apparatus. <P>SOLUTION: The fixing sleeve 20 and a fixation assist roller 21 are so constituted that the internal diameter of the fixing sleeve 20 is larger than the external diameter of the fixation assist roller 21 before the temperature of the fixing sleeve 20 rises up to a predetermined value and the internal diameter of the fixing sleeve 20 becomes smaller than the external diameter of the fixation assist roller 21 when the temperature of the fixing sleeve 20 already reaches the predetermined value. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の画像形成装置とそこに設置される定着装置とに関し、特に、電磁誘導加熱方式を用いた定着装置及び画像形成装置に関するものである。   BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile, or a composite machine thereof, and a fixing device installed therein, and more particularly to a fixing device and an image forming apparatus using an electromagnetic induction heating method. It is.

従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、装置の立ち上げ時間を低減して省エネルギー化することを目的として、電磁誘導加熱方式の定着装置を用いる技術が広く知られている(例えば、特許文献1参照。)。   2. Description of the Related Art Conventionally, in image forming apparatuses such as copiers and printers, a technique using an electromagnetic induction heating type fixing device is widely known for the purpose of reducing the start-up time of the apparatus and saving energy (for example, (See Patent Document 1).

特許文献1等において、電磁誘導加熱方式の定着装置は、発熱層を有する定着ローラ、定着ローラに対向する磁束発生手段(外部加熱手段)、定着ローラに圧接する加圧ローラ、等で構成される。磁束発生手段は、幅方向(記録媒体の搬送方向に直交する方向である。)に延設されたコイル部(コイル)等で構成される。   In Patent Document 1, etc., an electromagnetic induction heating type fixing device includes a fixing roller having a heat generating layer, a magnetic flux generating means (external heating means) facing the fixing roller, a pressure roller in pressure contact with the fixing roller, and the like. . The magnetic flux generating means is configured by a coil portion (coil) or the like extending in the width direction (a direction orthogonal to the recording medium conveyance direction).

そして、定着ローラ(発熱層)は、磁束発生手段との対向位置で加熱される。加熱された定着ローラは、加圧ローラとの当接位置(定着ニップ部である。)に搬送される記録媒体上のトナー像を加熱して定着する。詳しくは、コイル部に高周波の交番電流を流すことで、コイル部の周囲に交番磁界が形成されて、定着ローラの発熱層に渦電流が生じる。発熱層に渦電流が生じると、発熱層の電気抵抗によってジュール熱が発生する。このジュール熱によって、定着ローラ全体が加熱される。   The fixing roller (heat generation layer) is heated at a position facing the magnetic flux generation means. The heated fixing roller heats and fixes the toner image on the recording medium transported to the contact position (the fixing nip portion) with the pressure roller. Specifically, by passing a high-frequency alternating current through the coil portion, an alternating magnetic field is formed around the coil portion, and an eddy current is generated in the heat generating layer of the fixing roller. When an eddy current is generated in the heat generating layer, Joule heat is generated by the electric resistance of the heat generating layer. The entire fixing roller is heated by this Joule heat.

一方、特許文献2等には、電磁誘導加熱方式の定着装置であって、発熱層を有する定着スリーブ(金属スリーブ)、定着スリーブに内挿された小径の定着補助ローラ(内部加圧部材)、定着スリーブに対向する磁束発生手段(誘導加熱源)、定着スリーブを介して定着補助ローラに圧接する加圧部材(外部加圧部材)、等で構成されるものが開示されている。   On the other hand, Patent Document 2 and the like are electromagnetic induction heating type fixing devices, which include a fixing sleeve (metal sleeve) having a heat generating layer, a small-diameter fixing auxiliary roller (internal pressure member) inserted in the fixing sleeve, A magnetic flux generating means (induction heating source) facing the fixing sleeve, a pressure member (external pressure member) that presses the fixing auxiliary roller via the fixing sleeve, and the like are disclosed.

そして、定着スリーブ(発熱層)は、磁束発生手段との対向位置で加熱される。加熱された定着スリーブは、加圧ローラとの当接位置(定着ニップ部である。)に搬送される記録媒体上のトナー像を加熱して定着する。詳しくは、コイル部に高周波の交番電流を流すことで、コイル部の周囲に交番磁界が形成されて、定着スリーブの発熱層に渦電流が生じる。発熱層に渦電流が生じると、発熱層の電気抵抗によってジュール熱が発生する。このジュール熱によって、定着スリーブ全体が加熱される。   The fixing sleeve (heat generation layer) is heated at a position facing the magnetic flux generation means. The heated fixing sleeve heats and fixes the toner image on the recording medium conveyed to a contact position (a fixing nip portion) with the pressure roller. Specifically, by passing a high-frequency alternating current through the coil portion, an alternating magnetic field is formed around the coil portion, and an eddy current is generated in the heat generation layer of the fixing sleeve. When an eddy current is generated in the heat generating layer, Joule heat is generated by the electric resistance of the heat generating layer. The entire fixing sleeve is heated by the Joule heat.

これらの電磁誘導加熱方式の定着装置は、発熱層が電磁誘導によって直接的に加熱されるために、熱ローラ方式(ヒータランプ加熱方式)等の他方式のものに比べて熱変換効率が高く、少ないエネルギー消費で短い立ち上げ時間にて定着ローラの表面温度(定着温度)を所望の温度まで昇温できるものとして知られている。   These electromagnetic induction heating type fixing devices have high heat conversion efficiency compared to other types such as a heat roller type (heater lamp heating type) because the heat generating layer is directly heated by electromagnetic induction, It is known that the surface temperature (fixing temperature) of the fixing roller can be raised to a desired temperature with a small energy consumption and a short start-up time.

特開2001−312168号公報JP 2001-31168 A 特開平10−74007号公報JP 10-740007 A

上述した特許文献1等における電磁誘導加熱方式の定着装置と、特許文献2等における電磁誘導加熱方式の定着装置と、の構成上の相違点は、発熱層(定着スリーブ)が定着補助ローラと一体化されているか否かである。詳しくは、前者は発熱層(定着スリーブ)が断熱層(定着補助ローラ)に対してプライマ等による接着により一体化されている。これに対して、後者は定着スリーブの内径を定着補助ローラの外径よりも大きく形成して、発熱層(定着スリーブ)が断熱層(定着補助ローラ)に対して一体化されていない。   The difference in configuration between the electromagnetic induction heating type fixing device in Patent Document 1 and the like described above and the electromagnetic induction heating type fixing device in Patent Document 2 or the like is that the heating layer (fixing sleeve) is integrated with the fixing auxiliary roller. It is whether or not. Specifically, in the former, the heat generating layer (fixing sleeve) is integrated with the heat insulating layer (fixing auxiliary roller) by adhesion with a primer or the like. On the other hand, in the latter, the inner diameter of the fixing sleeve is formed larger than the outer diameter of the auxiliary fixing roller, and the heat generating layer (fixing sleeve) is not integrated with the heat insulating layer (fixing auxiliary roller).

前者の問題点は、主として3つある。第1の問題点は、定着補助ローラの変形が定着スリーブによって制限されてしまうために、定着ニップ部のニップ量を充分に確保できずに定着性が低下してしまう点である。第2の問題点は、定着スリーブの内周面のすべてが定着補助ローラの外周面に当接しているために、定着補助ローラへ伝導される熱量が多くなって装置の立ち上がりが遅くなってしまう点である。第3の問題点は、定着スリーブと定着補助ローラとが一体化されているために、双方の部材のうちいずれか一方のみに破損等が生じたときでも双方の部材を同時に交換する必要があるという点である。   There are mainly three problems with the former. The first problem is that since the deformation of the auxiliary fixing roller is limited by the fixing sleeve, a sufficient nip amount in the fixing nip portion cannot be secured and the fixing performance is deteriorated. The second problem is that since all of the inner peripheral surface of the fixing sleeve is in contact with the outer peripheral surface of the auxiliary fixing roller, the amount of heat conducted to the auxiliary fixing roller increases and the start-up of the apparatus is delayed. Is a point. The third problem is that since the fixing sleeve and the fixing auxiliary roller are integrated, it is necessary to replace both members at the same time even when only one of both members is damaged. That is the point.

これに対して、後者の問題点は、主として2つある。第1の問題点は、定着スリーブの発熱層と定着補助ローラの断熱層との接触面積が小さいために、装置の立ち上がり後に発熱層の熱を蓄熱しにくくなって定着温度の落ち込みが生じてしまう点である。第2の問題点は、定着スリーブと定着補助ローラとが一体化されていないために、装置の稼動中に定着スリーブの寄り(軸方向への移動である。)が生じてしまう点である。   On the other hand, there are mainly two problems with the latter. The first problem is that since the contact area between the heat generating layer of the fixing sleeve and the heat insulating layer of the fixing auxiliary roller is small, it is difficult to store the heat of the heat generating layer after the apparatus starts up, and the fixing temperature drops. Is a point. The second problem is that since the fixing sleeve and the auxiliary fixing roller are not integrated, the fixing sleeve is displaced (moved in the axial direction) during operation of the apparatus.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、定着性が良好で、装置の立ち上がりが早く、装置の立ち上がり後の定着温度の落ち込みが少なく、部品の交換効率がよく、定着スリーブの寄りが生じることのない、定着装置及び画像形成装置を提供することにある。   This invention has been made to solve the above-described problems, has good fixability, quick start-up of the apparatus, less drop in fixing temperature after start-up of the apparatus, and good component replacement efficiency. It is an object of the present invention to provide a fixing device and an image forming apparatus in which the fixing sleeve is not displaced.

この発明の請求項1記載の発明にかかる定着装置は、磁束を発生させる磁束発生手段と、前記磁束によって加熱される発熱層を有するとともに、トナー像を溶融して記録媒体に定着する定着スリーブと、前記定着スリーブに内挿された定着補助ローラと、を備え、前記定着スリーブ及び前記定着補助ローラは、前記定着スリーブの温度が所定値まで昇温していないときには前記定着スリーブの内径が前記定着補助ローラの外径よりも大きくなるように形成され、前記定着スリーブの温度が前記所定値まで昇温しているときには前記定着スリーブの内径が前記定着補助ローラの外径よりも小さくなるように形成されたものである。   According to a first aspect of the present invention, a fixing device includes a magnetic flux generating means for generating a magnetic flux, a heat generating layer heated by the magnetic flux, and a fixing sleeve for fusing a toner image and fixing it on a recording medium. A fixing auxiliary roller inserted into the fixing sleeve, and the fixing sleeve and the fixing auxiliary roller have an inner diameter of the fixing sleeve when the temperature of the fixing sleeve is not raised to a predetermined value. It is formed so as to be larger than the outer diameter of the auxiliary roller, and is formed so that the inner diameter of the fixing sleeve becomes smaller than the outer diameter of the auxiliary fixing roller when the temperature of the fixing sleeve is raised to the predetermined value. It has been done.

また、請求項2記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項1に記載の発明において、前記所定値は、前記定着スリーブがトナー像を溶融して記録媒体に定着するための目標温度よりも小さく雰囲気温度よりも大きいものである。   The fixing device according to a second aspect of the present invention is the fixing device according to the first aspect, wherein the predetermined value is higher than a target temperature for the fixing sleeve to melt and fix the toner image on the recording medium. It is small and larger than the ambient temperature.

また、請求項3記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記定着スリーブ及び前記定着補助ローラは、装置の立ち上げが開始されたときには前記定着スリーブの内径が前記定着補助ローラの外径よりも大きくなるように形成され、装置の立ち上げが完了したときには前記定着スリーブの内径が前記定着補助ローラの外径よりも小さくなるように形成されたものである。   According to a third aspect of the present invention, in the fixing device according to the first or second aspect, the fixing sleeve and the auxiliary fixing roller are configured such that the fixing sleeve and the auxiliary fixing roller are the first fixing sleeve when the start-up of the apparatus is started. The inner diameter of the fixing sleeve is larger than the outer diameter of the auxiliary fixing roller, and the inner diameter of the fixing sleeve is smaller than the outer diameter of the auxiliary fixing roller when the start-up of the apparatus is completed. It is.

また、請求項4記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項1〜請求項3のいずれかに記載の発明において、前記定着補助ローラは、前記定着スリーブの軸方向の移動を規制する規制部材を備えたものである。   According to a fourth aspect of the present invention, in the fixing device according to any one of the first to third aspects, the fixing auxiliary roller is a regulating member that regulates the axial movement of the fixing sleeve. It is equipped with.

また、請求項5記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項4に記載の発明において、前記規制部材を、前記定着補助ローラの両端部に挿設されたリング状部材としたものである。   A fixing device according to a fifth aspect of the present invention is the fixing device according to the fourth aspect, wherein the regulating member is a ring-shaped member inserted at both ends of the auxiliary fixing roller.

また、請求項6記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項4又は請求項5に記載の発明において、前記定着スリーブは、その内径が前記定着補助ローラの外径よりも大きいときに前記規制部材を当該定着補助ローラから取出することで当該定着補助ローラから取出できるように構成されたものである。   The fixing device according to a sixth aspect of the present invention is the fixing device according to the fourth or fifth aspect, wherein the fixing sleeve has the restriction when the inner diameter thereof is larger than the outer diameter of the auxiliary fixing roller. By removing the member from the fixing auxiliary roller, the member can be extracted from the fixing auxiliary roller.

また、請求項7記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項1〜請求項6のいずれかに記載の発明において、前記定着スリーブと前記定着補助ローラとの間に潤滑剤を塗布したものである。   A fixing device according to a seventh aspect of the present invention is the fixing device according to any one of the first to sixth aspects, wherein a lubricant is applied between the fixing sleeve and the auxiliary fixing roller. is there.

また、請求項8記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項1〜請求項7のいずれかに記載の発明において、前記定着補助ローラは、その外周面に断熱層を備えたものである。   According to an eighth aspect of the present invention, in the fixing device according to any one of the first to seventh aspects, the auxiliary fixing roller includes a heat insulating layer on an outer peripheral surface thereof.

また、請求項9記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項8に記載の発明において、前記断熱層は、弾性材料又は弾性発泡材料で形成されたものである。   According to a ninth aspect of the present invention, in the fixing device according to the eighth aspect, the heat insulating layer is formed of an elastic material or an elastic foam material.

また、請求項10記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項1〜請求項9のいずれかに記載の発明において、前記定着スリーブを介して前記定着補助ローラに圧接する加圧部材を備えたものである。   According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a fixing device according to any one of the first to ninth aspects, further comprising a pressure member that presses against the fixing auxiliary roller via the fixing sleeve. Is.

また、請求項11記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項1〜請求項10のいずれかに記載の発明において、前記磁束発生手段は、交番電流が入力されるとともに前記定着スリーブに対向するコイル部を備えたものである。   According to an eleventh aspect of the present invention, in the fixing device according to any one of the first to tenth aspects, the magnetic flux generation means faces the fixing sleeve while an alternating current is input. A coil portion is provided.

また、この発明の請求項12記載の発明にかかる定着装置は、加熱される定着スリーブを備える定着装置において、冷間時に前記定着スリーブとの間に非接触領域を有する断熱ローラを備え、前記断熱ローラの前記非接触領域は前記断熱ローラが熱膨張することによって前記定着スリーブに接触するものである。   A fixing device according to a twelfth aspect of the present invention is a fixing device including a heated fixing sleeve, and includes a heat insulating roller having a non-contact region between the fixing sleeve and the heat insulating sleeve when cold. The non-contact area of the roller comes into contact with the fixing sleeve as the heat insulating roller thermally expands.

また、請求項13記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項12に記載の発明において、立ち上げ時に前記断熱ローラが所定温度以上になることによって、前記断熱ローラの前記非接触領域は前記定着スリーブに接触するものである。   According to a thirteenth aspect of the present invention, in the fixing device according to the twelfth aspect of the present invention, the non-contact area of the heat insulating roller is fixed to the non-contact region when the heat insulating roller reaches a predetermined temperature or more during startup. It is in contact with the sleeve.

また、この発明の請求項14記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項1〜請求項13のいずれかに記載の定着装置を備えたものである。   An image forming apparatus according to a fourteenth aspect of the present invention includes the fixing device according to any one of the first to thirteenth aspects.

本発明は、定着スリーブの温度が所定値まで昇温していないときには定着スリーブの内径が定着補助ローラの外径よりも大きくなり、定着スリーブの温度が所定値まで昇温しているときには定着スリーブの内径が定着補助ローラの外径よりも小さくなるように構成している。これにより、定着性が良好で、装置の立ち上がりが早く、装置の立ち上がり後の定着温度の落ち込みが少なく、部品の交換効率がよく、定着スリーブの寄りが生じることのない、定着装置及び画像形成装置を提供することができる。   In the present invention, when the temperature of the fixing sleeve is not increased to a predetermined value, the inner diameter of the fixing sleeve is larger than the outer diameter of the auxiliary fixing roller, and when the temperature of the fixing sleeve is increased to the predetermined value, The inner diameter of the fixing auxiliary roller is smaller than the outer diameter of the auxiliary fixing roller. As a result, the fixing device and the image forming apparatus have good fixing properties, the apparatus starts up quickly, the fixing temperature does not drop significantly after the apparatus starts up, the parts replacement efficiency is good, and the fixing sleeve does not deviate. Can be provided.

実施の形態.
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
Embodiment.
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same or it corresponds, The duplication description is simplified or abbreviate | omitted suitably.

まず、図1にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図1において、1は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機の装置本体、2は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、3は原稿Dを原稿読込部4に搬送する原稿搬送部、4は原稿Dの画像情報を読み込む原稿読込部、7は転写紙等の記録媒体Pが収容される給紙部、9は記録媒体Pの搬送タイミングを調整するレジストローラ、11Y、11M、11C、11BKは各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)のトナー像が形成される感光体ドラム、12は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上を帯電する帯電部、13は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成される静電潜像を現像する現像部、14は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成されたトナー像を記録媒体P上に重ねて転写する転写バイアスローラ、15は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上の未転写トナーを回収するクリーニング部、を示す。
First, the configuration and operation of the entire image forming apparatus will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an apparatus main body of a tandem color copier as an image forming apparatus, 2 a writing unit that emits laser light based on input image information, and 3 an original conveying unit that conveys an original D to an original reading unit 4. 4 is a document reading unit that reads image information of the document D, 7 is a paper feeding unit that accommodates a recording medium P such as transfer paper, 9 is a registration roller that adjusts the conveyance timing of the recording medium P, and 11Y, 11M, and 11C. , 11BK are photosensitive drums on which toner images of respective colors (yellow, magenta, cyan, and black) are formed, 12 is a charging unit that charges the photosensitive drums 11Y, 11M, 11C, and 11BK, and 13 is each photosensitive drum. A developing unit that develops electrostatic latent images formed on 11Y, 11M, 11C, and 11BK, and a toner image formed on each of the photosensitive drums 11Y, 11M, 11C, and 11BK Transfer bias roller for transferring superimposed on the recording medium P, 15 denotes each of the photosensitive drums 11Y, 11M, 11C, cleaning unit for collecting the untransferred toner on 11BK, a.

また、16は転写ベルト17を清掃する転写ベルトクリーニング部、17は複数色のトナー像が記録媒体P上に重ねて担持されるように記録媒体Pを搬送する転写ベルト、19は記録媒体P上のトナー像(未定着画像)を定着する電磁誘導加熱方式の定着装置、を示す。   Reference numeral 16 denotes a transfer belt cleaning unit that cleans the transfer belt 17, reference numeral 17 denotes a transfer belt that conveys the recording medium P so that toner images of a plurality of colors are carried on the recording medium P, and reference numeral 19 denotes the recording medium P. 1 shows an electromagnetic induction heating type fixing device that fixes a toner image (unfixed image) of the toner.

以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Dは、原稿搬送部3の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部4のコンタクトガラス5上に載置される。そして、原稿読込部4で、コンタクトガラス5上に載置された原稿Dの画像情報が光学的に読み取られる。
Hereinafter, an operation during normal color image formation in the image forming apparatus will be described.
First, the document D is transported from the document table in the direction of the arrow in the drawing by the transport rollers of the document transport unit 3 and placed on the contact glass 5 of the document reading unit 4. Then, the document reading unit 4 optically reads the image information of the document D placed on the contact glass 5.

詳しくは、原稿読込部4は、コンタクトガラス5上の原稿Dの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Dにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Dのカラー画像情報は、カラーセンサにてRGB(レッド、グリーン、ブルー)の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、RGBの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。   Specifically, the document reading unit 4 scans the image of the document D on the contact glass 5 while irradiating light emitted from an illumination lamp. Then, the light reflected by the document D is imaged on the color sensor via the mirror group and the lens. The color image information of the document D is read for each color separation light of RGB (red, green, blue) by the color sensor, and then converted into an electrical image signal. Further, color conversion processing, color correction processing, spatial frequency correction processing, and the like are performed by the image processing unit based on the RGB color separation image signals to obtain yellow, magenta, cyan, and black color image information.

そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部2に送信される。そして、書込み部2からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光(露光光)が、それぞれ、対応する感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に向けて発せられる。   Then, the image information of each color of yellow, magenta, cyan, and black is transmitted to the writing unit 2. The writing unit 2 emits laser light (exposure light) based on the image information of each color toward the corresponding photosensitive drums 11Y, 11M, 11C, and 11BK.

一方、4つの感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKは、それぞれ、図1の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKの表面は、帯電部12との対向部で、一様に帯電される(帯電工程である。)。こうして、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部2において、4つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程である。)。
On the other hand, the four photosensitive drums 11Y, 11M, 11C, and 11BK are rotated clockwise in FIG. First, the surfaces of the photoconductor drums 11Y, 11M, 11C, and 11BK are uniformly charged at a portion facing the charging unit 12 (this is a charging process). Thus, a charged potential is formed on the photosensitive drums 11Y, 11M, 11C, and 11BK. Thereafter, the charged surfaces of the photosensitive drums 11Y, 11M, 11C, and 11BK reach the irradiation positions of the respective laser beams.
In the writing unit 2, laser light corresponding to the image signal is emitted from the four light sources corresponding to each color. Each laser beam passes through a separate optical path for each of the yellow, magenta, cyan, and black color components (this is an exposure process).

イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から1番目の感光体ドラム11Y表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム11Yの回転軸方向(主走査方向)に走査される。こうして、帯電部12にて帯電された後の感光体ドラム11Y上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。   Laser light corresponding to the yellow component is irradiated on the surface of the first photosensitive drum 11Y from the left side of the drawing. At this time, the yellow component laser light is scanned in the rotation axis direction (main scanning direction) of the photosensitive drum 11Y by a polygon mirror that rotates at high speed. Thus, an electrostatic latent image corresponding to the yellow component is formed on the photosensitive drum 11Y charged by the charging unit 12.

同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から2番目の感光体ドラム11M表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から3番目の感光体ドラム11C表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から4番目の感光体ドラム11BK表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。   Similarly, the laser beam corresponding to the magenta component is irradiated onto the surface of the second photosensitive drum 11M from the left side of the paper, and an electrostatic latent image corresponding to the magenta component is formed. The cyan component laser light is applied to the surface of the third photosensitive drum 11C from the left side of the paper, and an electrostatic latent image of the cyan component is formed. The black component laser beam is applied to the surface of the fourth photosensitive drum 11BK from the left side of the paper, and an electrostatic latent image of the black component is formed.

その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、それぞれ、現像部13との対向位置に達する。そして、各現像部13から感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上の潜像が現像される(現像工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、それぞれ、転写ベルト17との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、転写ベルト17の内周面に当接するように転写バイアスローラ14が設置されている。そして、転写バイアスローラ14の位置で、転写ベルト17上の記録媒体Pに、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される(転写工程である。)。
Thereafter, the surfaces of the photoconductive drums 11Y, 11M, 11C, and 11BK on which the electrostatic latent images of the respective colors are formed reach positions facing the developing unit 13, respectively. Then, the respective color toners are supplied from the developing units 13 to the photosensitive drums 11Y, 11M, 11C, and 11BK, and the latent images on the photosensitive drums 11Y, 11M, 11C, and 11BK are developed (developing process). .)
Thereafter, the surfaces of the photosensitive drums 11Y, 11M, 11C, and 11BK after the development process reach the facing portions of the transfer belt 17, respectively. Here, a transfer bias roller 14 is installed at each facing portion so as to contact the inner peripheral surface of the transfer belt 17. Then, the toner images of the respective colors formed on the photoconductive drums 11Y, 11M, 11C, and 11BK are sequentially superimposed and transferred onto the recording medium P on the transfer belt 17 at the position of the transfer bias roller 14 (transfer process). .)

そして、転写工程後の感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、それぞれ、クリーニング部15との対向位置に達する。そして、クリーニング部15で、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に残存する未転写トナーが回収される(クリーニング工程である。)。
その後、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKにおける一連の作像プロセスが終了する。
Then, the surfaces of the photosensitive drums 11Y, 11M, 11C, and 11BK after the transfer process reach positions facing the cleaning unit 15, respectively. Then, the untransferred toner remaining on the photosensitive drums 11Y, 11M, 11C, and 11BK is collected by the cleaning unit 15 (this is a cleaning process).
Thereafter, the surfaces of the photoconductive drums 11Y, 11M, 11C, and 11BK pass through a neutralization unit (not shown), and a series of image forming processes on the photoconductive drums 11Y, 11M, 11C, and 11BK is completed.

他方、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上の各色のトナーが重ねて転写(担持)された記録媒体Pは、図中の矢印方向に走行して、分離チャージャ18との対向位置に達する。そして、分離チャージャ18との対向位置で、記録媒体Pに蓄積された電荷が中和されて、トナーのちり等を生じさせることなく記録媒体Pが転写ベルト17から分離される。
その後、転写ベルト17表面は、転写ベルトクリーニング部16の位置に達する。そして、転写ベルト17上に付着した付着物が転写ベルトクリーニング部16に回収される。
On the other hand, the recording medium P on which the toners of the respective colors on the photosensitive drums 11Y, 11M, 11C, and 11BK are transferred (carrying) is run in the direction of the arrow in the drawing and reaches a position facing the separation charger 18. . Then, the charge accumulated in the recording medium P is neutralized at a position facing the separation charger 18, and the recording medium P is separated from the transfer belt 17 without causing toner dust or the like.
Thereafter, the surface of the transfer belt 17 reaches the position of the transfer belt cleaning unit 16. Then, the deposit adhered on the transfer belt 17 is collected by the transfer belt cleaning unit 16.

ここで、転写ベルト17上に搬送される記録媒体Pは、給紙部7からレジストローラ9等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Pを収納する給紙部7から、給紙ローラ8により給送された記録媒体Pが、不図示の搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ9に導かれる。レジストローラ9に達した記録媒体Pは、タイミングを合わせて、転写ベルト17の位置に向けて搬送される。
Here, the recording medium P transported onto the transfer belt 17 is transported from the paper feeding unit 7 via the registration rollers 9 and the like.
Specifically, the recording medium P fed by the paper feeding roller 8 from the paper feeding unit 7 that stores the recording medium P passes through a conveyance guide (not shown) and is guided to the registration roller 9. The recording medium P that has reached the registration roller 9 is conveyed toward the position of the transfer belt 17 in time.

そして、フルカラー画像が転写された記録媒体Pは、転写ベルト17から分離された後に定着装置19に導かれる。定着装置19では、定着スリーブと加圧ローラとのニップにて、カラー画像(トナー)が記録媒体P上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Pは、不図示の排紙ローラによって、装置本体1外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。
The recording medium P to which the full color image has been transferred is separated from the transfer belt 17 and then guided to the fixing device 19. In the fixing device 19, the color image (toner) is fixed on the recording medium P at the nip between the fixing sleeve and the pressure roller.
Then, the recording medium P after the fixing step is discharged as an output image outside the apparatus main body 1 by a discharge roller (not shown), and a series of image forming processes is completed.

次に、画像形成装置本体1に設置される定着装置19の構成・動作について詳述する。
図2に示すように、定着装置19は、磁束発生手段としての誘導加熱部24、定着スリーブ20、定着補助ローラ21(断熱ローラ)、加圧部材としての加圧ローラ30、等で構成される。
Next, the configuration and operation of the fixing device 19 installed in the image forming apparatus main body 1 will be described in detail.
As shown in FIG. 2, the fixing device 19 includes an induction heating unit 24 as a magnetic flux generating unit, a fixing sleeve 20, a fixing auxiliary roller 21 (heat insulating roller), a pressure roller 30 as a pressure member, and the like. .

ここで、定着スリーブ20は、鉄、コバルト、ニッケル、又は、それらの合金等の磁性金属材料で形成された発熱層の表面に、弾性層、離型層等を形成した多層構造体である。
定着スリーブ20の発熱層は、層厚が30〜100μmであって、誘導加熱部24(磁束発生手段)から発せられる磁束によって電磁誘導加熱される。なお、発熱層の材料としては、上述した磁性金属材料の他に、SUS304、SUS316等の非磁性金属材料を用いることもできるし、ポリイミド樹脂等に銅、アルミニウム等の良導体を5〜20μmの厚みでメッキ処理したものを用いることもできる。さらに、発熱層を、体積抵抗率の異なる第1非磁性層と第2非磁性層との2層構造とすることもできる。
Here, the fixing sleeve 20 is a multilayer structure in which an elastic layer, a release layer, and the like are formed on the surface of a heat generating layer formed of a magnetic metal material such as iron, cobalt, nickel, or an alloy thereof.
The heat generation layer of the fixing sleeve 20 has a layer thickness of 30 to 100 μm, and is heated by electromagnetic induction by a magnetic flux emitted from the induction heating unit 24 (magnetic flux generating means). In addition to the magnetic metal material described above, a nonmagnetic metal material such as SUS304 or SUS316 can be used as the material for the heat generating layer, and a good conductor such as copper or aluminum is 5 to 20 μm thick on polyimide resin or the like. Those plated with can also be used. Furthermore, the heat generating layer may have a two-layer structure of a first nonmagnetic layer and a second nonmagnetic layer having different volume resistivity.

定着スリーブ20の弾性層は、層厚が30〜200μmであって、シリコーンゴム等で形成される。定着スリーブ20に弾性層を設けることで、特にカラー画像形成装置における定着ムラの発生が抑止される。
定着スリーブ20の離型層は、層厚が20〜50μmであって、PFA等のフッ素化合物で形成される。離型層は、トナー像(トナー)Tが直接的に接する定着スリーブ20表面のトナー離型性を高めるためのものである。
The elastic layer of the fixing sleeve 20 has a layer thickness of 30 to 200 μm and is formed of silicone rubber or the like. By providing the fixing sleeve 20 with an elastic layer, it is possible to suppress the occurrence of uneven fixing particularly in a color image forming apparatus.
The release layer of the fixing sleeve 20 has a layer thickness of 20 to 50 μm and is made of a fluorine compound such as PFA. The release layer is for improving the toner release property on the surface of the fixing sleeve 20 with which the toner image (toner) T is in direct contact.

断熱ローラとしての定着補助ローラ21は、ステンレス鋼からなる芯金23上に、耐熱性を有する断熱層22が形成されたものである。
定着補助ローラ21の断熱層22は、層厚が2〜5mmであって、アスカー硬度が20〜50度に設定されている。断熱層22の材料としては、シリコーンゴム等の弾性材料や、発泡シリコーンゴム等の弾性発泡材料を用いることができる。
The fixing auxiliary roller 21 as a heat insulating roller is formed by forming a heat insulating layer 22 having heat resistance on a metal core 23 made of stainless steel.
The heat insulating layer 22 of the auxiliary fixing roller 21 has a layer thickness of 2 to 5 mm and an Asker hardness of 20 to 50 degrees. As a material of the heat insulation layer 22, an elastic material such as silicone rubber or an elastic foam material such as foamed silicone rubber can be used.

ここで、定着補助ローラ21は定着スリーブ20に内挿されるが、定着補助ローラ21と定着スリーブ20とは接着(一体化)されていない。そして、定着スリーブ20の温度が所定値まで昇温していないときには定着スリーブ20の内径が定着補助ローラ21の外径よりも大きくなり(図3の状態である。)、定着スリーブ20の温度が所定値まで昇温しているときには定着スリーブ20の内径が定着補助ローラ21の外径よりも小さくなる(図2の状態である。)ように、定着スリーブ20及び定着補助ローラ21を構成している(材料や形状等を調整している。)。これについては、後で詳しく説明する。   Here, the fixing auxiliary roller 21 is inserted into the fixing sleeve 20, but the fixing auxiliary roller 21 and the fixing sleeve 20 are not bonded (integrated). When the temperature of the fixing sleeve 20 is not raised to a predetermined value, the inner diameter of the fixing sleeve 20 is larger than the outer diameter of the auxiliary fixing roller 21 (the state shown in FIG. 3), and the temperature of the fixing sleeve 20 is increased. The fixing sleeve 20 and the auxiliary fixing roller 21 are configured so that the inner diameter of the fixing sleeve 20 is smaller than the outer diameter of the auxiliary fixing roller 21 when the temperature is raised to a predetermined value (the state shown in FIG. 2). (The material and shape are adjusted.) This will be described in detail later.

また、図示は省略するが、定着スリーブ20の表面には、サーミスタが当接されている。サーミスタは、熱応答性の高い感温素子であって、定着スリーブ20上の温度(定着温度)を検知する。そして、サーミスタによる検知結果に基いて、誘導加熱部24による加熱量を調整する。   Although not shown, a thermistor is in contact with the surface of the fixing sleeve 20. The thermistor is a temperature sensitive element with high thermal responsiveness, and detects the temperature on the fixing sleeve 20 (fixing temperature). Then, the heating amount by the induction heating unit 24 is adjusted based on the detection result by the thermistor.

ここで、図4を参照して、定着補助ローラ21の両端部には、その外周面を覆う定着スリーブの軸方向の移動を規制する規制部材としてのリング状部材40が挿設されている。詳しくは、定着スリーブ20が設置された定着補助ローラ21の軸部21aにリング状部材40が挿設され、さらにリング状部材40の外側に止輪45が挿設される。リング状部材40の外径は定着補助ローラ21の外径よりも大きいために、定着スリーブ20が軸方向(スラスト方向)に移動しようとしてもリング状部材40に当接してその動作が規制される。こうして、定着スリーブ20の内径が定着補助ローラ21の外径よりも大きいときであっても、定着スリーブ20の寄りが制限されることになる。   Here, referring to FIG. 4, ring-shaped members 40 are inserted at both ends of the auxiliary fixing roller 21 as a restricting member for restricting the axial movement of the fixing sleeve covering the outer peripheral surface thereof. Specifically, a ring-shaped member 40 is inserted into the shaft portion 21 a of the auxiliary fixing roller 21 on which the fixing sleeve 20 is installed, and a retaining ring 45 is inserted outside the ring-shaped member 40. Since the outer diameter of the ring-shaped member 40 is larger than the outer diameter of the auxiliary fixing roller 21, even if the fixing sleeve 20 tries to move in the axial direction (thrust direction), the ring-shaped member 40 abuts on the ring-shaped member 40 and its operation is restricted. . Thus, even when the inner diameter of the fixing sleeve 20 is larger than the outer diameter of the auxiliary fixing roller 21, the deviation of the fixing sleeve 20 is limited.

なお、定着スリーブ20の内径が定着補助ローラ21の外径よりも大きいときに、リング状部材40を定着補助ローラ21から取出することで、定着補助ローラ21から定着スリーブ20を簡単に取出することができる。これにより、定着スリーブ20及び定着補助ローラ21の部品の交換効率が向上することになる。   When the inner diameter of the fixing sleeve 20 is larger than the outer diameter of the auxiliary fixing roller 21, the fixing sleeve 20 can be easily extracted from the auxiliary fixing roller 21 by taking out the ring-shaped member 40 from the auxiliary fixing roller 21. Can do. Thereby, the replacement efficiency of the parts of the fixing sleeve 20 and the auxiliary fixing roller 21 is improved.

また、本実施の形態では、定着スリーブ20と定着補助ローラ21との間に、潤滑剤としてのグリースが塗布されている。これにより、定着スリーブ20と定着補助ローラ21との摩擦抵抗が低減されて、定着スリーブ20の軸方向の寄りが軽減されるとともに、定着補助ローラ21に対する定着スリーブ20の着脱作業も簡易化される。   In this embodiment, grease as a lubricant is applied between the fixing sleeve 20 and the auxiliary fixing roller 21. As a result, the frictional resistance between the fixing sleeve 20 and the auxiliary fixing roller 21 is reduced, the axial displacement of the fixing sleeve 20 is reduced, and the attaching / detaching operation of the fixing sleeve 20 with respect to the auxiliary fixing roller 21 is simplified. .

図2を参照して、加圧部材としての加圧ローラ30は、アルミニウム、銅等からなる円筒部材32上に、シリコーンゴム等からなる弾性層31、PFA等からなる離型層が形成されたものである。加圧ローラ30の弾性層31は、肉厚が1〜5mmとなるように形成されている。また、加圧ローラ30の離型層は、層厚が20〜50μmとなるように形成されている。加圧ローラ30は、定着スリーブ20を介して定着補助ローラ21に圧接している。そして、定着スリーブ20と加圧ローラ30との当接部(定着ニップ部である。)に、記録媒体Pが搬送される。   Referring to FIG. 2, a pressure roller 30 as a pressure member has an elastic layer 31 made of silicone rubber or the like and a release layer made of PFA or the like formed on a cylindrical member 32 made of aluminum, copper or the like. Is. The elastic layer 31 of the pressure roller 30 is formed to have a thickness of 1 to 5 mm. The release layer of the pressure roller 30 is formed so that the layer thickness is 20 to 50 μm. The pressure roller 30 is in pressure contact with the auxiliary fixing roller 21 via the fixing sleeve 20. Then, the recording medium P is conveyed to a contact portion (a fixing nip portion) between the fixing sleeve 20 and the pressure roller 30.

磁束発生手段としての誘導加熱部24は、コイル部25(励磁コイル)、コア部26(励磁コイルコア)、コイルガイド27、カバー部材28、等で構成される。コイル部25は、定着スリーブ20の外周面の一部を覆うように配設されたコイルガイド27上に細線を束ねたリッツ線を巻回して幅方向(図2の紙面垂直方向である。)に延設したものである。コイルガイド27は、耐熱性の高い樹脂材料等からなり、定着スリーブ20との対向面の側でコイル部25を保持する。コア部26は、フェライト等の強磁性体(比透磁率が2500程度である。)からなり、定着スリーブ20の発熱層に向けて効率のよい磁束を形成するためにセンターコアやサイドコアが設けられている。コア部26は、幅方向に延設されたコイル部25に対向するように設置されている。カバー部材28は、コイル部25、コア部26、コイルガイド27を覆うように構成されている。
なお、定着補助ローラ21の内部に、フェライト等の強磁性体からなる内部コア(コア)を設置したり、内部コアの外周の一部を覆う磁束遮蔽部材を設置することもできる。
The induction heating unit 24 as a magnetic flux generating means includes a coil unit 25 (excitation coil), a core unit 26 (excitation coil core), a coil guide 27, a cover member 28, and the like. The coil portion 25 is wound in the width direction (in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 2) by winding a litz wire bundled with thin wires on a coil guide 27 disposed so as to cover a part of the outer peripheral surface of the fixing sleeve 20. It is extended. The coil guide 27 is made of a heat-resistant resin material or the like, and holds the coil portion 25 on the side facing the fixing sleeve 20. The core portion 26 is made of a ferromagnetic material such as ferrite (relative magnetic permeability is about 2500), and a center core and a side core are provided in order to form an efficient magnetic flux toward the heat generating layer of the fixing sleeve 20. ing. The core part 26 is installed so as to face the coil part 25 extending in the width direction. The cover member 28 is configured to cover the coil portion 25, the core portion 26, and the coil guide 27.
An internal core (core) made of a ferromagnetic material such as ferrite can be installed inside the auxiliary fixing roller 21, or a magnetic flux shielding member that covers a part of the outer periphery of the internal core can also be installed.

このように構成された定着装置19は、次のように動作する。
不図示の駆動モータによって、定着補助ローラ21が図2の時計方向に回転駆動されると、その回転に従動して定着スリーブ20も時計方向に回転するとともに、加圧ローラ30が反時計方向に回転する。そして、定着スリーブ20は、誘導加熱部24との対向位置(対向面)で、誘導加熱部24から発生される磁束によって加熱される。
The fixing device 19 configured as described above operates as follows.
When the auxiliary fixing roller 21 is driven to rotate in the clockwise direction in FIG. 2 by a drive motor (not shown), the fixing sleeve 20 also rotates in the clockwise direction following the rotation, and the pressure roller 30 rotates in the counterclockwise direction. Rotate. The fixing sleeve 20 is heated by a magnetic flux generated from the induction heating unit 24 at a position facing the induction heating unit 24 (opposed surface).

詳しくは、不図示の電源部からコイル部25に10kHz〜1MHz(好ましくは、20kHz〜800kHzである。)の高周波交番電流を流すことで、コイル部25から定着スリーブ20の発熱層に向けて磁力線が双方向に交互に切り替わるように形成される。このように交番磁界が形成されることで、定着スリーブ20の発熱層に渦電流が生じて、発熱層はその電気抵抗によってジュール熱が発生して誘導加熱される。こうして、定着スリーブ20は、自身の発熱層の誘導加熱によって加熱される。   Specifically, by applying a high-frequency alternating current of 10 kHz to 1 MHz (preferably 20 kHz to 800 kHz) from the power supply unit (not shown) to the coil unit 25, the magnetic field lines from the coil unit 25 toward the heat generating layer of the fixing sleeve 20. Are alternately switched in both directions. By forming the alternating magnetic field in this way, an eddy current is generated in the heat generating layer of the fixing sleeve 20, and the heat generating layer generates Joule heat due to its electric resistance and is induction heated. Thus, the fixing sleeve 20 is heated by induction heating of its own heat generation layer.

その後、誘導加熱部24によって加熱された定着スリーブ20表面は、加圧ローラ30との当接部に達する。そして、搬送される記録媒体P上のトナー像T(トナー)を加熱して溶融する。
詳しくは、先に説明した作像プロセスを経てトナー像Tを担持した記録媒体Pが、不図示のガイド板に案内されながら定着スリーブ20と加圧ローラ30との間に送入される(矢印Y1の搬送方向の移動である。)。そして、定着スリーブ20から受ける熱と加圧ローラ30から受ける圧力とによってトナー像Tが記録媒体Pに定着されて、記録媒体Pは定着スリーブ20と加圧ローラ30との間から送出される。
Thereafter, the surface of the fixing sleeve 20 heated by the induction heating unit 24 reaches a contact portion with the pressure roller 30. Then, the toner image T (toner) on the conveyed recording medium P is heated and melted.
Specifically, the recording medium P carrying the toner image T through the image forming process described above is fed between the fixing sleeve 20 and the pressure roller 30 while being guided by a guide plate (not shown) (arrow). Y1 movement in the transport direction.) The toner image T is fixed to the recording medium P by the heat received from the fixing sleeve 20 and the pressure received from the pressure roller 30, and the recording medium P is sent out between the fixing sleeve 20 and the pressure roller 30.

定着位置を通過した定着スリーブ20表面は、その後に再び誘導加熱部24との対向位置に達する。
このような一連の動作が連続的に繰り返されて、画像形成プロセスにおける定着工程が完了する。
The surface of the fixing sleeve 20 that has passed the fixing position then reaches the position facing the induction heating unit 24 again.
Such a series of operations is continuously repeated to complete the fixing step in the image forming process.

以下、本実施の形態における特徴的な定着装置19の構成・動作について説明する。
図5は、温度変化に対する、定着スリーブ20の内径変化と定着補助ローラ21の外径変化とを示すグラフである。図5において、横軸は温度(定着スリーブ20の温度)を示し、縦軸は定着スリーブ20の内径又は定着補助ローラ21の外径を示す。また、実線R1は定着スリーブ20の内径の温度変化を示し、実線R2は定着補助ローラ21の外径の温度変化を示す。
Hereinafter, the configuration and operation of the fixing device 19 characteristic of the present embodiment will be described.
FIG. 5 is a graph showing changes in the inner diameter of the fixing sleeve 20 and changes in the outer diameter of the auxiliary fixing roller 21 with respect to temperature changes. In FIG. 5, the horizontal axis indicates the temperature (the temperature of the fixing sleeve 20), and the vertical axis indicates the inner diameter of the fixing sleeve 20 or the outer diameter of the auxiliary fixing roller 21. A solid line R1 indicates a temperature change of the inner diameter of the fixing sleeve 20, and a solid line R2 indicates a temperature change of the outer diameter of the auxiliary fixing roller 21.

図5に示すように、本実施の形態では、定着スリーブ20の温度が所定値(本実施の形態では約100℃である。)まで昇温していないとき(冷間時)に、定着スリーブ20の内径が定着補助ローラ21の外径よりも大きくなるように設定している(図3の状態である。)。したがって、定着装置19の立ち上げが開始されたときには、定着スリーブ20の内径が定着補助ローラ21の外径よりも大きくなる。具体的に、常温時には、定着スリーブ20の内径が40mmになり、定着補助ローラ21の外径が39.5mmになる。なお、図5において、立ち上げ開始時の温度に幅があるのは、使用環境(雰囲気温度)の差異によるものである。   As shown in FIG. 5, in the present embodiment, when the temperature of the fixing sleeve 20 is not raised to a predetermined value (about 100 ° C. in the present embodiment) (when cold), the fixing sleeve 20 is used. The inner diameter of 20 is set to be larger than the outer diameter of the auxiliary fixing roller 21 (the state shown in FIG. 3). Therefore, when the start-up of the fixing device 19 is started, the inner diameter of the fixing sleeve 20 is larger than the outer diameter of the auxiliary fixing roller 21. Specifically, at normal temperature, the inner diameter of the fixing sleeve 20 is 40 mm, and the outer diameter of the auxiliary fixing roller 21 is 39.5 mm. In FIG. 5, the temperature at the start of startup varies depending on the use environment (atmosphere temperature).

さらに、定着スリーブ20の温度が所定値(本実施の形態では約100℃である。)まで昇温しているときに、定着スリーブ20の内径が定着補助ローラ21の外径よりも小さくなるように設定している(図2の状態である。)。したがって、少なくとも定着装置19の立ち上げが完了されたときには、定着スリーブ20の内径が定着補助ローラ21の外径よりも小さくなる。具体的に、通紙時(定着工程時)には、定着スリーブ20の内径が40〜40.1mmになり、定着補助ローラ21の外径が40.4〜40.7mmになる。   Further, when the temperature of the fixing sleeve 20 is raised to a predetermined value (about 100 ° C. in the present embodiment), the inner diameter of the fixing sleeve 20 is made smaller than the outer diameter of the auxiliary fixing roller 21. (The state shown in FIG. 2). Therefore, at least when the start-up of the fixing device 19 is completed, the inner diameter of the fixing sleeve 20 becomes smaller than the outer diameter of the auxiliary fixing roller 21. Specifically, when the paper is passed (during the fixing process), the inner diameter of the fixing sleeve 20 is 40 to 40.1 mm, and the outer diameter of the auxiliary fixing roller 21 is 40.4 to 40.7 mm.

ここで、上述の所定値(定着スリーブ20の内径と定着補助ローラ21の外径の大小関係が逆転する温度である。)は、定着スリーブ20がトナー像を溶融して記録媒体Pに定着するための目標温度(160℃前後である。)よりも小さく、雰囲気温度よりも大きくなる温度である。   Here, the predetermined value (the temperature at which the relationship between the inner diameter of the fixing sleeve 20 and the outer diameter of the auxiliary fixing roller 21 is reversed) is fused by the fixing sleeve 20 and fixed on the recording medium P. Therefore, the temperature is lower than the target temperature (around 160 ° C.) and higher than the ambient temperature.

このような構成により、定着装置19の立ち上げ(ウォーミングアップ)が開始されて暫くの間は、定着スリーブ20と定着補助ローラ21との間に空隙(非接触領域)がある状態で、誘導加熱部24によって定着スリーブ20(発熱層)の加熱がおこなわれることになる。そのため、定着スリーブ20から定着補助ローラ21への熱移動が低減されて、立ち上げ時間が短縮される。   With such a configuration, for a while after the start-up (warming-up) of the fixing device 19 is started, the induction heating unit is in a state where there is a gap (non-contact area) between the fixing sleeve 20 and the auxiliary fixing roller 21. The fixing sleeve 20 (heat generation layer) is heated by 24. Therefore, the heat transfer from the fixing sleeve 20 to the fixing auxiliary roller 21 is reduced, and the start-up time is shortened.

このことは、図6に示す実験結果からも理解できる。図6において、実線S1は定着スリーブ20と定着補助ローラ21とを一体化(接着)しないで双方に空隙があるときの立ち上がり特性(定着スリーブ20の昇温特性)を示し、実線S2は定着スリーブ20と定着補助ローラ21とを一体化(接着)して双方に空隙がないときの立ち上がり特性を示す。
図6に示すように、定着スリーブ20と定着補助ローラ21との間に空隙がないときの立ち上げ時間が約24秒であるのに対して、定着スリーブ20と定着補助ローラ21との間に空隙があるときの立ち上げ時間は約17秒になる。
This can be understood from the experimental results shown in FIG. In FIG. 6, a solid line S1 indicates a rising characteristic (temperature rise characteristic of the fixing sleeve 20) when the fixing sleeve 20 and the auxiliary fixing roller 21 are not integrated (adhered) and there is a gap between them, and a solid line S2 indicates the fixing sleeve. 20 shows the rising characteristics when the fixing auxiliary roller 21 is integrated (adhered) 20 and there is no gap between the two.
As shown in FIG. 6, the start-up time when there is no gap between the fixing sleeve 20 and the fixing auxiliary roller 21 is about 24 seconds, whereas between the fixing sleeve 20 and the fixing auxiliary roller 21. The start-up time when there is a gap is about 17 seconds.

すなわち、本実施の形態によれば、立ち上げ時に定着スリーブ20と定着補助ローラ21との間に一定時間空隙が設けられるために、定着装置19の立ち上げ時間が確実に短縮される。
また、定着スリーブ20と定着補助ローラ21とが一体化されていないために、定着補助ローラ21の変形が定着スリーブ20によって制限される不具合が軽減されて、定着ニップ部のニップ量を充分に確保できて定着性が向上する。
さらに、常温時(メンテナンス時)には定着スリーブ20と定着補助ローラ21との間に空隙があるために、双方の部材のうちいずれか一方のみに破損等が生じたときでも双方の部材を同時に交換しないですむ。なお、先に図4で説明したように、定着スリーブ20と定着補助ローラ21との分解作業は簡易におこなうことができる。
That is, according to the present embodiment, since the gap is provided between the fixing sleeve 20 and the auxiliary fixing roller 21 at the time of startup, the startup time of the fixing device 19 is surely shortened.
In addition, since the fixing sleeve 20 and the fixing auxiliary roller 21 are not integrated, a problem that deformation of the fixing auxiliary roller 21 is limited by the fixing sleeve 20 is reduced, and a sufficient nip amount of the fixing nip portion is secured. Can be improved.
Further, since there is a gap between the fixing sleeve 20 and the auxiliary fixing roller 21 at normal temperature (maintenance), even when only one of the two members is damaged or the like, both members are simultaneously attached. There is no need to replace it. As described above with reference to FIG. 4, the disassembly work of the fixing sleeve 20 and the auxiliary fixing roller 21 can be easily performed.

一方、定着装置19の立ち上げ(ウォーミングアップ)が完了して定着工程(通紙)がおこなわれるときには、定着スリーブ20と定着補助ローラ21との間に空隙がない状態(双方の部材の接触面積が大きい状態である。)で、誘導加熱部24によって定着スリーブ20(発熱層)の加熱がおこなわれることになる。そのため、定着スリーブ20で生じた熱が定着補助ローラ21の断熱層22に蓄熱されて、定着工程直後(次の定着工程への移行時)における定着温度の落ち込みが軽減される。
なお、本実施の形態では、定着補助ローラ21の断熱層22を弾性材料(又は弾性発泡材料)で形成しているために、定着補助ローラ21の外径が定着スリーブ20の内径よりも大きくなっても定着スリーブ20に大きなストレスが生じることはない。
On the other hand, when the fixing device 19 has been started up (warming up) and the fixing step (paper passing) is performed, there is no gap between the fixing sleeve 20 and the auxiliary fixing roller 21 (the contact area between both members is In this state, the fixing sleeve 20 (heat generation layer) is heated by the induction heating unit 24. Therefore, the heat generated in the fixing sleeve 20 is stored in the heat insulating layer 22 of the auxiliary fixing roller 21, and the decrease in fixing temperature immediately after the fixing process (when moving to the next fixing process) is reduced.
In this embodiment, since the heat insulating layer 22 of the auxiliary fixing roller 21 is formed of an elastic material (or elastic foam material), the outer diameter of the auxiliary fixing roller 21 is larger than the inner diameter of the fixing sleeve 20. However, no great stress is generated on the fixing sleeve 20.

また、定着工程時(通紙時)には定着スリーブ20と定着補助ローラ21との間に空隙がないために(双方の部材が密着しているために)、定着装置の稼動中に定着スリーブ20の寄り(軸方向への移動である。)が生じてしまう不具合が抑止される。なお、本実施の形態では、先に図4で説明したように、規制部材としてのリング状部材40が定着補助ローラ21に設置されているために、定着スリーブ20の寄りの発生が確実に抑止されることになる。   In addition, since there is no gap between the fixing sleeve 20 and the auxiliary fixing roller 21 during the fixing process (when paper is passed) (because both members are in close contact), the fixing sleeve is in operation during the operation of the fixing device. A problem that a shift of 20 (movement in the axial direction) occurs is suppressed. In the present embodiment, as described above with reference to FIG. 4, since the ring-shaped member 40 as the regulating member is installed on the fixing auxiliary roller 21, the occurrence of the deviation of the fixing sleeve 20 is reliably suppressed. Will be.

なお、本実施の形態における定着装置は、以下のような特徴的な構成を有するものと換言される。
すなわち、本実施の形態における定着装置は、冷間時に定着スリーブ20との間に非接触領域(空気層)を有する断熱ローラ(定着補助ローラ)21を備えていて、その非接触領域は断熱ローラ21が熱膨張することによって定着スリーブ20に接触する。具体的には、装置の立ち上げ時(ウォーミングアップ時)に断熱ローラ21が所定温度以上になることによって、断熱ローラ21の非接触領域が定着スリーブ20に接触する。
In other words, the fixing device in this embodiment has the following characteristic configuration.
That is, the fixing device in the present embodiment includes a heat insulating roller (fixing auxiliary roller) 21 having a non-contact area (air layer) between the fixing sleeve 20 and the fixing sleeve 20 when cold. 21 is brought into contact with the fixing sleeve 20 by thermal expansion. Specifically, when the heat insulating roller 21 reaches a predetermined temperature or higher when the apparatus is started up (warming up), the non-contact area of the heat insulating roller 21 contacts the fixing sleeve 20.

以上説明したように、本実施の形態では、定着スリーブ20の温度が所定値まで昇温していないときには定着スリーブ20の内径が定着補助ローラ21の外径よりも大きくなり、定着スリーブ20の温度が所定値まで昇温しているときには定着スリーブ20の内径が定着補助ローラ21の外径よりも小さくなるように構成している。これにより、定着性が良好で、定着装置19の立ち上がりが早く、定着装置19の立ち上がり後の定着温度の落ち込みが少なく、部品(定着スリーブ20及び定着補助ローラ21)の交換効率がよく、定着スリーブ20の寄りを軽減することができる。   As described above, in the present embodiment, when the temperature of the fixing sleeve 20 is not raised to a predetermined value, the inner diameter of the fixing sleeve 20 is larger than the outer diameter of the auxiliary fixing roller 21, and the temperature of the fixing sleeve 20 is increased. Is configured so that the inner diameter of the fixing sleeve 20 is smaller than the outer diameter of the auxiliary fixing roller 21 when the temperature is increased to a predetermined value. As a result, the fixing property is good, the fixing device 19 starts up quickly, the fixing temperature drops little after the fixing device 19 starts up, the parts (the fixing sleeve 20 and the auxiliary fixing roller 21) are exchanged efficiently, and the fixing sleeve The shift of 20 can be reduced.

なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。   It should be noted that the present invention is not limited to the present embodiment, and it is obvious that the present embodiment can be modified as appropriate within the scope of the technical idea of the present invention, other than suggested in the present embodiment. is there. In addition, the number, position, shape, and the like of the constituent members are not limited to the present embodiment, and the number, position, shape, and the like suitable for implementing the present invention can be achieved.

この発明の実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。1 is an overall configuration diagram illustrating an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. 定着装置の通紙時の状態を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a state when the fixing device is passing paper. 定着装置の立ち上げ開始時の状態を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a state at the start of starting up the fixing device. 定着補助ローラを示す斜視図である。It is a perspective view which shows a fixing auxiliary roller. 温度変化に対する、定着スリーブの内径変化と定着補助ローラの外径変化とを示すグラフである。5 is a graph showing a change in inner diameter of a fixing sleeve and a change in outer diameter of a fixing auxiliary roller with respect to a temperature change. 定着スリーブと定着補助ローラとを一体化したときと一体化しないときとの立ち上がり特性の違いを示すグラフである。5 is a graph showing a difference in rising characteristics when the fixing sleeve and the fixing auxiliary roller are integrated and when they are not integrated.

符号の説明Explanation of symbols

1 画像形成装置本体(装置本体)、
19 定着装置、
20 定着スリーブ、
21 定着補助ローラ(断熱ローラ)、 22 断熱層、 23 芯金、
24 誘導加熱部(磁束発生手段)、
25 コイル部、 26 コア部、
27 コイルガイド、 28 カバー部材、
30 加圧ローラ、
40 リング状部材(規制部材)。
1 image forming apparatus body (apparatus body),
19 fixing device,
20 fixing sleeve,
21 fixing auxiliary roller (heat insulating roller), 22 heat insulating layer, 23 cored bar,
24 induction heating part (magnetic flux generating means),
25 coil section, 26 core section,
27 Coil guide, 28 Cover member,
30 pressure roller,
40 Ring-shaped member (regulating member).

Claims (14)

磁束を発生させる磁束発生手段と、
前記磁束によって加熱される発熱層を有するとともに、トナー像を溶融して記録媒体に定着する定着スリーブと、
前記定着スリーブに内挿された定着補助ローラと、を備え、
前記定着スリーブ及び前記定着補助ローラは、前記定着スリーブの温度が所定値まで昇温していないときには前記定着スリーブの内径が前記定着補助ローラの外径よりも大きくなるように形成され、前記定着スリーブの温度が前記所定値まで昇温しているときには前記定着スリーブの内径が前記定着補助ローラの外径よりも小さくなるように形成されたことを特徴とする定着装置。
Magnetic flux generating means for generating magnetic flux;
A fixing sleeve that has a heat generating layer heated by the magnetic flux and that melts and fixes the toner image to a recording medium;
A fixing auxiliary roller inserted in the fixing sleeve,
The fixing sleeve and the auxiliary fixing roller are formed such that an inner diameter of the fixing sleeve is larger than an outer diameter of the auxiliary fixing roller when the temperature of the fixing sleeve is not raised to a predetermined value. The fixing device is characterized in that an inner diameter of the fixing sleeve is smaller than an outer diameter of the auxiliary fixing roller when the temperature of the fixing sleeve is raised to the predetermined value.
前記所定値は、前記定着スリーブがトナー像を溶融して記録媒体に定着するための目標温度よりも小さく雰囲気温度よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の定着装置。   2. The fixing device according to claim 1, wherein the predetermined value is smaller than a target temperature for the fixing sleeve to melt and fix the toner image on the recording medium and larger than an ambient temperature. 前記定着スリーブ及び前記定着補助ローラは、装置の立ち上げが開始されたときには前記定着スリーブの内径が前記定着補助ローラの外径よりも大きくなるように形成され、装置の立ち上げが完了したときには前記定着スリーブの内径が前記定着補助ローラの外径よりも小さくなるように形成されたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の定着装置。   The fixing sleeve and the fixing auxiliary roller are formed so that the inner diameter of the fixing sleeve is larger than the outer diameter of the fixing auxiliary roller when the apparatus starts up, and when the apparatus starts up, The fixing device according to claim 1, wherein an inner diameter of the fixing sleeve is formed to be smaller than an outer diameter of the auxiliary fixing roller. 前記定着補助ローラは、前記定着スリーブの軸方向の移動を規制する規制部材を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の定着装置。   The fixing device according to claim 1, wherein the fixing auxiliary roller includes a regulating member that regulates movement of the fixing sleeve in an axial direction. 前記規制部材は、前記定着補助ローラの両端部に挿設されたリング状部材であることを特徴とする請求項4に記載の定着装置。   The fixing device according to claim 4, wherein the restricting member is a ring-shaped member inserted at both ends of the fixing auxiliary roller. 前記定着スリーブは、その内径が前記定着補助ローラの外径よりも大きいときに前記規制部材を当該定着補助ローラから取出することで当該定着補助ローラから取出できるように構成されたことを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の定着装置。   The fixing sleeve is configured to be able to be taken out from the auxiliary fixing roller by taking out the regulating member from the auxiliary fixing roller when the inner diameter thereof is larger than the outer diameter of the auxiliary fixing roller. The fixing device according to claim 4 or 5. 前記定着スリーブと前記定着補助ローラとの間に潤滑剤を塗布したことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の定着装置。   The fixing device according to claim 1, wherein a lubricant is applied between the fixing sleeve and the auxiliary fixing roller. 前記定着補助ローラは、その外周面に断熱層を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載の定着装置。   The fixing device according to claim 1, wherein the fixing auxiliary roller includes a heat insulating layer on an outer peripheral surface thereof. 前記断熱層は、弾性材料又は弾性発泡材料で形成されたことを特徴とする請求項8に記載の定着装置。   The fixing device according to claim 8, wherein the heat insulating layer is formed of an elastic material or an elastic foam material. 前記定着スリーブを介して前記定着補助ローラに圧接する加圧部材を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれかに記載の定着装置。   The fixing device according to claim 1, further comprising a pressing member that presses against the fixing auxiliary roller via the fixing sleeve. 前記磁束発生手段は、交番電流が入力されるとともに前記定着スリーブに対向するコイル部を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項10のいずれかに記載の定着装置。   The fixing device according to claim 1, wherein the magnetic flux generation unit includes a coil portion that receives an alternating current and faces the fixing sleeve. 加熱される定着スリーブを備える定着装置において、
冷間時に前記定着スリーブとの間に非接触領域を有する断熱ローラを備え、
前記断熱ローラの前記非接触領域は前記断熱ローラが熱膨張することによって前記定着スリーブに接触することを特徴とする定着装置。
In a fixing device comprising a heated fixing sleeve,
A heat insulating roller having a non-contact area with the fixing sleeve when cold;
The fixing device according to claim 1, wherein the non-contact region of the heat insulating roller contacts the fixing sleeve as the heat insulating roller thermally expands.
立ち上げ時に前記断熱ローラが所定温度以上になることによって、前記断熱ローラの前記非接触領域は前記定着スリーブに接触することを特徴とする請求項12に記載の定着装置。   The fixing device according to claim 12, wherein the non-contact region of the heat insulating roller comes into contact with the fixing sleeve when the heat insulating roller reaches a predetermined temperature or more during startup. 請求項1〜請求項13のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。   An image forming apparatus comprising the fixing device according to claim 1.
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