JP2009198802A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents

Fixing device and image forming apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2009198802A
JP2009198802A JP2008040165A JP2008040165A JP2009198802A JP 2009198802 A JP2009198802 A JP 2009198802A JP 2008040165 A JP2008040165 A JP 2008040165A JP 2008040165 A JP2008040165 A JP 2008040165A JP 2009198802 A JP2009198802 A JP 2009198802A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
fixing belt
magnetic material
fixing
sensitive magnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008040165A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Motofumi Baba
基文 馬場
Takeshi Haruhara
剛 春原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP2008040165A priority Critical patent/JP2009198802A/en
Publication of JP2009198802A publication Critical patent/JP2009198802A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Fixing For Electrophotography (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fixing device or the like that excels in temperature uniformity of a fixing belt 61, and has improved safety from a temperature increase in a fixing belt 61 in an abnormal state. <P>SOLUTION: The fixing device 60 includes: a fixing belt 61 containing a conductive layer that is heated by the action of a magnetic field; a driving section that rotates the fixing belt 61; an electromagnetic induction heating member 65 that generates a magnetic field; a pressure roller 62 that is firmly pressed against the circumferential face of the fixing belt 61, thereby forming a fixing nip N between the fixing belt 61 and itself, through which a recording material with an unfixed image held thereon is inserted; a pressure pad 63 that presses the fixing belt 61 against the pressure roll 62 from the inside of the fixing belt 61; and a temperature sensor 70 that detects the temperature of the fixing belt 61. The temperature detecting section contains a temperature sensitive magnetic material, and switches by virtue of magnet's movement at the Curie point of the temperature sensitive material or greater, thereby stopping the generation of the magnetic field in the heating section. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、定着装置等に関し、特に、電磁誘導加熱方式により加熱を行う定着装置等に関する。   The present invention relates to a fixing device and the like, and more particularly, to a fixing device and the like that perform heating by an electromagnetic induction heating method.

電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置には、熱と圧力(ニップ圧)を同時に加え、記録材上に転写されたトナーの樹脂成分を溶着させる定着装置が用いられている。
この定着装置として、電磁誘導を利用して加熱を行う定着装置がある。この電磁誘導加熱方式の定着装置において、定着ベルトの温度均一性を確保するため、例えば、磁性体コアを一定の間隔に千鳥状に配置し、磁気結合を弱めることで、発熱量の制御を可能とするものが提案されている(例えば特許文献1参照)。
2. Description of the Related Art Image forming apparatuses such as copying machines and printers using an electrophotographic system use a fixing device that simultaneously applies heat and pressure (nip pressure) to weld a resin component of toner transferred onto a recording material. .
As this fixing device, there is a fixing device that performs heating using electromagnetic induction. In this electromagnetic induction heating type fixing device, in order to ensure the temperature uniformity of the fixing belt, for example, the magnetic cores are arranged in a staggered manner at regular intervals, and the heat generation can be controlled by weakening the magnetic coupling. Has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特開2006−267742号公報JP 2006-267742 A

ところで、加熱の際に温度の検知を行う温度センサは、非磁性金属を利用しており、電磁誘導を行う磁束が作用するため、定着ベルトの発熱分布に影響を及ぼすことがある。
また電磁誘導による加熱方式では急激な温度上昇を伴うことがあり、その際に、上記センサでは、温度を十分検知できず、温度の制御が不十分になることがある。
本発明の目的は、定着ベルトの温度均一性を確保し、かつ温度の制御を的確に行うことができる定着装置等を提供することにある。
By the way, a temperature sensor that detects temperature during heating uses a non-magnetic metal, and a magnetic flux that performs electromagnetic induction acts on the temperature sensor, which may affect the heat distribution of the fixing belt.
In addition, the heating method using electromagnetic induction may be accompanied by a rapid temperature increase, and the sensor may not be able to detect the temperature sufficiently, and the temperature control may be insufficient.
An object of the present invention is to provide a fixing device and the like that can ensure temperature uniformity of the fixing belt and can accurately control the temperature.

請求項1に係る発明は、磁界の作用により加熱する導電層を含むベルト部材と、前記ベルト部材を回動させる駆動部と、前記磁界を発生させる加熱部と、前記ベルト部材の外周面に圧接することで、当該ベルト部材との間に未定着画像を保持した記録材を挿通するための定着ニップ部を形成する加圧部材と、前記ベルト部材の内側から前記加圧部材に向けて当該ベルト部材を押圧する押圧部材と、前記ベルト部材の温度を検知する温度検知部と、前記温度検知部が設置された箇所の前記磁界の強さを強める構造と、を有することを特徴とする定着装置である。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a belt member including a conductive layer that is heated by the action of a magnetic field, a driving unit that rotates the belt member, a heating unit that generates the magnetic field, and a pressure contact with an outer peripheral surface of the belt member. A pressure member that forms a fixing nip portion for inserting a recording material holding an unfixed image between the belt member and the belt member from the inside of the belt member toward the pressure member. A fixing device comprising: a pressing member that presses a member; a temperature detection unit that detects a temperature of the belt member; and a structure that increases the strength of the magnetic field at a location where the temperature detection unit is installed. It is.

請求項2に係る発明は、前記構造は、前記温度検知部が、感温磁性材料を含むことにより構成されることを特徴とする請求項1に記載の定着装置である。
請求項3に係る発明は、前記感温磁性材料は、金属合金材料であることを特徴とする請求項2に記載の定着装置である。
請求項4に係る発明は、前記感温磁性材料の厚さをk、前記導電層の厚さをk、当該感温磁性材料の固有抵抗をρ、当該導電層の固有抵抗をρとしたときに下記式(1)を満たすことを特徴とする請求項3に記載の定着装置である。
2×ρ/k<ρ/k …(1)
The invention according to claim 2 is the fixing device according to claim 1, wherein the structure is configured such that the temperature detection unit includes a temperature-sensitive magnetic material.
The invention according to claim 3 is the fixing device according to claim 2, wherein the temperature-sensitive magnetic material is a metal alloy material.
According to a fourth aspect of the present invention, the thickness of the temperature-sensitive magnetic material is k 1 , the thickness of the conductive layer is k 2 , the specific resistance of the temperature-sensitive magnetic material is ρ 1 , and the specific resistance of the conductive layer is ρ formula is taken as 2 that satisfy (1) is a fixing device according to claim 3, characterized.
2 × ρ 1 / k 12 / k 2 (1)

請求項5に係る発明は、前記感温磁性材料の厚さは、0.05mm〜0.3mmであることを特徴とする請求項2に記載の定着装置である。
請求項6に係る発明は、前記温度検知部は、前記感温磁性材料がキュリー点未満の温度において磁性を有するときに当該感温磁性材料に吸引する磁石を更に有し、前記感温磁性材料が、キュリー点以上の温度において磁性を消失したときは前記磁石が移動することによりスイッチングを行い、前記加熱部における前記磁界の発生を停止することを特徴とする請求項2に記載の定着装置である。
The invention according to claim 5 is the fixing device according to claim 2, wherein the temperature-sensitive magnetic material has a thickness of 0.05 mm to 0.3 mm.
According to a sixth aspect of the present invention, the temperature detection unit further includes a magnet that attracts the temperature-sensitive magnetic material when the temperature-sensitive magnetic material has magnetism at a temperature lower than the Curie point, and the temperature-sensitive magnetic material 3. The fixing device according to claim 2, wherein when the magnetism disappears at a temperature equal to or higher than the Curie point, switching is performed by moving the magnet, and generation of the magnetic field in the heating unit is stopped. is there.

請求項7に係る発明は、トナー像を形成するトナー像形成手段と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記トナー像を記録媒体に定着する定着手段と、を有し、前記定着手段は、駆動部により回動するベルト部材と、当該ベルト部材を磁界の作用により加熱する加熱部と、感温磁性材料を温度の検知に使用した温度検知部と、を備え、前記温度検知部は、前記感温磁性材料の温度が当該感温磁性材料のキュリー点以上になったときに前記加熱部における磁界の発生を停止することを特徴とする画像形成装置である。   The invention according to claim 7 comprises: a toner image forming unit that forms a toner image; a transfer unit that transfers the toner image to a recording medium; and a fixing unit that fixes the toner image to the recording medium. The fixing unit includes a belt member that is rotated by a driving unit, a heating unit that heats the belt member by the action of a magnetic field, and a temperature detection unit that uses a temperature-sensitive magnetic material for temperature detection. The image forming apparatus is characterized in that when the temperature of the temperature-sensitive magnetic material becomes equal to or higher than the Curie point of the temperature-sensitive magnetic material, generation of a magnetic field in the heating unit is stopped.

請求項8に係る発明は、前記温度検知部は、前記感温磁性材料と対峙して設置される磁石を更に有し、前記磁石は、前記感温磁性材料がキュリー点未満の温度において当該感温磁性材料に吸引し、キュリー点以上の温度において当該感温磁性材料から離れることによりスイッチングを行い、前記加熱部における磁界の発生を停止することを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置である。   According to an eighth aspect of the present invention, the temperature detection unit further includes a magnet that is installed opposite to the temperature-sensitive magnetic material, and the magnet has the sensitivity at a temperature that is less than the Curie point. The image forming apparatus according to claim 7, wherein attraction is performed on the hot magnetic material, switching is performed by moving away from the thermosensitive magnetic material at a temperature equal to or higher than the Curie point, and generation of a magnetic field in the heating unit is stopped. It is.

請求項1に記載の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、定着ベルトの温度分布が均一になりやすい定着装置を得ることができる。
請求項2に記載の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、温度センサの設置部分での磁界の変化が起きにくくなるため、定着ベルトの温度分布が均一になりやすい定着装置を得ることができる。
請求項3に記載の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、磁界の影響を受けにくい温度センサの受熱部を作成できるため、定着ベルトの温度分布がより均一になりやすい定着装置を得ることができる。
請求項4に記載の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、温度センサの受熱部での自己発熱が起きにくいため、より誤動作が少ない定着装置を得ることができる。
請求項5に記載の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、温度センサの受熱部での自己発熱が起きにくく、簡易に誤動作が少ない定着装置を得ることができる。
請求項6に記載の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、異常時の温度昇温に対し、応答が速い温度センサが作成できるため、より安全性を向上させた定着装置を得ることができる。
請求項7に記載の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、定着ベルトの温度分布が均一になりやすい定着装置を使用することができるため、良好な画像を得ることができる画像形成装置が得られる。
請求項8に記載の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、異常時の温度昇温に対し、応答が速い温度センサが作成できるため、異常時の温度昇温に対し安全性を向上させた画像形成装置が得られる。
According to the first aspect of the present invention, it is possible to obtain a fixing device in which the temperature distribution of the fixing belt tends to be uniform as compared with the case where this configuration is not adopted.
According to the second aspect of the present invention, since the change in the magnetic field is less likely to occur at the temperature sensor installation portion than in the case where the present configuration is not adopted, the fixing device in which the temperature distribution of the fixing belt is likely to be uniform. Can be obtained.
According to the third aspect of the present invention, since the heat receiving portion of the temperature sensor that is not easily affected by the magnetic field can be created as compared with the case where this configuration is not employed, the fixing belt temperature distribution is likely to be more uniform. A device can be obtained.
According to the fourth aspect of the present invention, the self-heating at the heat receiving portion of the temperature sensor is less likely to occur as compared with the case where this configuration is not adopted, so that a fixing device with fewer malfunctions can be obtained.
According to the fifth aspect of the present invention, a self-heating at the heat receiving portion of the temperature sensor hardly occurs and a fixing device with few malfunctions can be easily obtained as compared with the case where this configuration is not adopted.
According to the sixth aspect of the present invention, since a temperature sensor can be created that has a quick response to a temperature rise at the time of abnormality as compared with the case where this configuration is not adopted, the fixing device further improves safety. Can be obtained.
According to the seventh aspect of the present invention, it is possible to use a fixing device in which the temperature distribution of the fixing belt is likely to be uniform as compared with the case where this configuration is not adopted, and thus a good image can be obtained. An image forming apparatus is obtained.
According to the eighth aspect of the present invention, a temperature sensor can be created that has a quick response to a temperature rise at the time of abnormality as compared with the case where this configuration is not adopted. An image forming apparatus with improved properties can be obtained.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は本実施の形態が適用される画像形成装置を示した概略構成図である。図1に示す画像形成装置は、一般にタンデム型と呼ばれる中間転写方式の画像形成装置であって、電子写真方式により各色成分のトナー像が形成される複数の画像形成ユニット1Y,1M,1C,1K、各画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kにより形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト15に順次転写(一次転写)させる一次転写部10、中間転写ベルト15上に転写された重畳トナー画像を記録材(記録紙)である用紙Pに一括転写(二次転写)させる二次転写部20、二次転写された画像を用紙P上に定着させる定着装置60を備えている。また、各装置(各部)の動作を制御する制御部40を有している。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an image forming apparatus to which the exemplary embodiment is applied. The image forming apparatus shown in FIG. 1 is an intermediate transfer type image forming apparatus generally called a tandem type, and a plurality of image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K on which toner images of respective color components are formed by electrophotography. The primary transfer unit 10 that sequentially transfers (primary transfer) the color component toner images formed by the image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K to the intermediate transfer belt 15, and the superimposed toner image transferred onto the intermediate transfer belt 15. Are provided with a secondary transfer unit 20 that collectively transfers (secondary transfer) to a paper P that is a recording material (recording paper), and a fixing device 60 that fixes the secondary transferred image onto the paper P. Moreover, it has the control part 40 which controls operation | movement of each apparatus (each part).

本実施の形態において、各画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kは、矢印A方向に回転する感光体ドラム11の周囲に、これらの感光体ドラム11を帯電する帯電器12、感光体ドラム11上に静電潜像を書込むレーザ露光器13(図中露光ビームを符号Bmで示す)、各色成分トナーが収容されて感光体ドラム11上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器14、感光体ドラム11上に形成された各色成分トナー像を一次転写部10にて中間転写ベルト15に転写する一次転写ロール16、感光体ドラム11上の残留トナーが除去されるドラムクリーナ17、などの電子写真用デバイスが順次配設されている。これらの画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kは、中間転写ベルト15の上流側から、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の順に、略直線状に配置されている。   In the present embodiment, each of the image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K has a charger 12 that charges the photosensitive drum 11 around the photosensitive drum 11 that rotates in the direction of arrow A, and the photosensitive drum 11. A laser exposure device 13 for writing an electrostatic latent image thereon (exposure beam is indicated by a symbol Bm in the figure), each color component toner is accommodated, and the electrostatic latent image on the photosensitive drum 11 is visualized with toner. A developing unit 14, a primary transfer roll 16 that transfers each color component toner image formed on the photosensitive drum 11 to the intermediate transfer belt 15 in the primary transfer unit 10, and a drum cleaner that removes residual toner on the photosensitive drum 11. 17 and the like are sequentially arranged. These image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K are arranged substantially linearly in the order of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) from the upstream side of the intermediate transfer belt 15. Has been.

中間転写体である中間転写ベルト15は、ポリイミドあるいはポリアミド等の樹脂にカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させたフィルム状の無端ベルトで構成されている。そして、その体積抵抗率は10〜1014Ωcmとなるように形成されており、その厚みは例えば0.1mm程度に構成されている。中間転写ベルト15は、各種ロールによって図1に示す矢印B方向に所定の速度で循環駆動(回動)されている。この各種ロールとして、定速性に優れたモータ(図示せず)により駆動されて中間転写ベルト15を回動させる駆動ロール31、各感光体ドラム11の配列方向に沿って略直線状に延びる中間転写ベルト15を支持する支持ロール32、中間転写ベルト15に対して一定の張力を与えると共に中間転写ベルト15の蛇行を防止する補正ロールとして機能するテンションロール33、二次転写部20に設けられるバックアップロール25、中間転写ベルト15上の残留トナーを掻き取るクリーニング部に設けられるクリーニングバックアップロール34を有している。 The intermediate transfer belt 15 as an intermediate transfer member is constituted by a film-like endless belt in which an appropriate amount of an antistatic agent such as carbon black is contained in a resin such as polyimide or polyamide. And the volume resistivity is formed so that it may become 10 < 6 > -10 < 14 > (omega | ohm) cm, The thickness is comprised by about 0.1 mm, for example. The intermediate transfer belt 15 is circulated and driven (rotated) at a predetermined speed in the direction of arrow B shown in FIG. 1 by various rolls. As these various rolls, a drive roll 31 that is driven by a motor (not shown) excellent in constant speed and rotates the intermediate transfer belt 15, and an intermediate that extends substantially linearly along the arrangement direction of the photosensitive drums 11. A support roll 32 that supports the transfer belt 15, a tension roll 33 that functions as a correction roll that applies a constant tension to the intermediate transfer belt 15 and prevents meandering of the intermediate transfer belt 15, and a backup provided in the secondary transfer unit 20. A cleaning backup roll 34 provided in a cleaning unit for scraping off residual toner on the roll 25 and the intermediate transfer belt 15 is provided.

一次転写部10は、中間転写ベルト15を挟んで感光体ドラム11に対向して配置される一次転写ロール16で構成されている。一次転写ロール16は、シャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層とで構成されている。シャフトは鉄、SUS等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層はカーボンブラック等の導電剤を配合したNBRとSBRとEPDMとのブレンドゴムで形成され、体積抵抗率が107.5〜108.5Ωcmのスポンジ状の円筒ロールである。そして、一次転写ロール16は中間転写ベルト15を挟んで感光体ドラム11に圧接配置され、さらに一次転写ロール16にはトナーの帯電極性(マイナス極性とする。以下同様。)と逆極性の電圧(一次転写バイアス)が印加されるようになっている。これにより、各々の感光体ドラム11上のトナー像が中間転写ベルト15に順次、静電吸引され、中間転写ベルト15上において重畳されたトナー像が形成されるようになっている。 The primary transfer unit 10 includes a primary transfer roll 16 that is disposed to face the photosensitive drum 11 with the intermediate transfer belt 15 interposed therebetween. The primary transfer roll 16 includes a shaft and a sponge layer as an elastic layer fixed around the shaft. The shaft is a cylindrical bar made of metal such as iron or SUS. The sponge layer is a sponge-like cylindrical roll formed of a blend rubber of NBR, SBR and EPDM containing a conductive agent such as carbon black and having a volume resistivity of 10 7.5 to 10 8.5 Ωcm. The primary transfer roll 16 is placed in pressure contact with the photosensitive drum 11 with the intermediate transfer belt 15 in between, and the primary transfer roll 16 has a voltage (with negative polarity; the same applies hereinafter) having a polarity opposite to that of the toner. (Primary transfer bias) is applied. As a result, the toner images on the respective photosensitive drums 11 are sequentially electrostatically attracted to the intermediate transfer belt 15 so as to form superimposed toner images on the intermediate transfer belt 15.

二次転写部20は、中間転写ベルト15のトナー像保持面側に配置される二次転写ロール22と、バックアップロール25とによって構成される。バックアップロール25は、表面がカーボンを分散したEPDMとNBRとのブレンドゴムのチューブ、内部がEPDMゴムで構成されている。そして、その表面抵抗率が10〜1010Ω/□となるように形成され、硬度は例えば70°(アスカーC)に設定される。このバックアップロール25は、中間転写ベルト15の裏面側に配置されて二次転写ロール22の対向電極をなし、二次転写バイアスが安定的に印加される金属製の給電ロール26が当接配置されている。 The secondary transfer unit 20 includes a secondary transfer roll 22 disposed on the toner image holding surface side of the intermediate transfer belt 15 and a backup roll 25. The backup roll 25 is composed of a tube of EPDM and NBR blend rubber with carbon dispersed on the surface, and EPDM rubber on the inside. And it forms so that the surface resistivity may be 10 < 7 > -10 < 10 > (omega | ohm) / square, and hardness is set to 70 degrees (Asker C), for example. The backup roll 25 is disposed on the back side of the intermediate transfer belt 15 to form a counter electrode of the secondary transfer roll 22, and a metal power supply roll 26 to which a secondary transfer bias is stably applied is disposed in contact with the backup roll 25. ing.

一方、二次転写ロール22は、シャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層とで構成されている。シャフトは鉄、SUS等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層はカーボンブラック等の導電剤を配合したNBRとSBRとEPDMとのブレンドゴムで形成され、体積抵抗率が107.5〜108.5Ωcmのスポンジ状の円筒ロールである。そして、二次転写ロール22は中間転写ベルト15を挟んでバックアップロール25に圧接配置され、さらに二次転写ロール22は接地されてバックアップロール25との間に二次転写バイアスが形成され、二次転写部20に搬送される用紙P上にトナー像を二次転写する。 On the other hand, the secondary transfer roll 22 includes a shaft and a sponge layer as an elastic layer fixed around the shaft. The shaft is a cylindrical bar made of metal such as iron or SUS. The sponge layer is a sponge-like cylindrical roll formed of a blend rubber of NBR, SBR and EPDM containing a conductive agent such as carbon black and having a volume resistivity of 10 7.5 to 10 8.5 Ωcm. The secondary transfer roll 22 is disposed in pressure contact with the backup roll 25 with the intermediate transfer belt 15 interposed therebetween. Further, the secondary transfer roll 22 is grounded, and a secondary transfer bias is formed between the secondary transfer roll 22 and the backup roll 25. The toner image is secondarily transferred onto the paper P conveyed to the transfer unit 20.

また、中間転写ベルト15の二次転写部20の下流側には、二次転写後の中間転写ベルト15上の残留トナーや紙粉を除去し、中間転写ベルト15の表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーナ35が接離自在に設けられている。一方、イエローの画像形成ユニット1Yの上流側には、各画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kにおける画像形成タイミングをとるための基準となる基準信号を発生する基準センサ(ホームポジションセンサ)42が配設されている。また、黒の画像形成ユニット1Kの下流側には、画質調整を行うための画像濃度センサ43が配設されている。この基準センサ42は、中間転写ベルト15の裏側に設けられた所定のマークを認識して基準信号を発生しており、この基準信号の認識に基づく制御部40からの指示により、各画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kは画像形成を開始するように構成されている。   Further, on the downstream side of the secondary transfer portion 20 of the intermediate transfer belt 15, an intermediate transfer belt that removes residual toner and paper dust on the intermediate transfer belt 15 after the secondary transfer and cleans the surface of the intermediate transfer belt 15. A cleaner 35 is provided so as to be able to contact and separate. On the other hand, on the upstream side of the yellow image forming unit 1Y, a reference sensor (home position sensor) 42 that generates a reference signal serving as a reference for taking image forming timings in the image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K. It is arranged. Further, an image density sensor 43 for adjusting image quality is disposed on the downstream side of the black image forming unit 1K. The reference sensor 42 recognizes a predetermined mark provided on the back side of the intermediate transfer belt 15 and generates a reference signal. In response to an instruction from the control unit 40 based on the recognition of the reference signal, each image forming unit. 1Y, 1M, 1C, and 1K are configured to start image formation.

さらに、本実施の形態の画像形成装置では、用紙搬送系として、用紙Pを収容する用紙トレイ50、この用紙トレイ50に集積された用紙Pを所定のタイミングで取り出して搬送するピックアップロール51、ピックアップロール51により繰り出された用紙Pを搬送する搬送ロール52、搬送ロール52により搬送された用紙Pを二次転写部20へと送り込む搬送シュート53、二次転写ロール22により二次転写された後に搬送される用紙Pを定着装置60へと搬送する搬送ベルト55、用紙Pを定着装置60に導く定着入口ガイド56を備えている。   Further, in the image forming apparatus according to the present embodiment, as a paper transport system, a paper tray 50 that stores paper P, a pickup roll 51 that picks up and transports the paper P accumulated in the paper tray 50 at a predetermined timing, and a pickup A transport roll 52 that transports the paper P fed by the roll 51, a transport chute 53 that feeds the paper P transported by the transport roll 52 to the secondary transfer unit 20, and transported after being secondarily transferred by the secondary transfer roll 22. A conveyance belt 55 that conveys the paper P to be fixed to the fixing device 60 and a fixing inlet guide 56 that guides the paper P to the fixing device 60 are provided.

次に、本実施の形態に係る画像形成装置の基本的な作像プロセスについて説明する。図1に示すような画像形成装置では、図示しない画像読取装置(IIT)や図示しないパーソナルコンピュータ(PC)等から出力される画像データは、図示しない画像処理装置(IPS)により所定の画像処理が施された後、画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kによって作像作業が実行される。IPSでは、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度/色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、Y、M、C、Kの4色の色材階調データに変換され、レーザ露光器13に出力される。   Next, a basic image forming process of the image forming apparatus according to the present embodiment will be described. In the image forming apparatus as shown in FIG. 1, image data output from an image reading device (IIT) not shown or a personal computer (PC) not shown is subjected to predetermined image processing by an image processing device (IPS) not shown. After being applied, the image forming operation is executed by the image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K. In IPS, the input reflectance data is subjected to predetermined image processing such as shading correction, position shift correction, brightness / color space conversion, gamma correction, frame deletion, color editing, moving editing, and other various image editing. Is done. The image data that has undergone image processing is converted into color material gradation data of four colors, Y, M, C, and K, and is output to the laser exposure unit 13.

レーザ露光器13では、入力された色材階調データに応じて、例えば半導体レーザから出射された露光ビームBmを画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kの各々の感光体ドラム11に照射している。画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kの各感光体ドラム11では、帯電器12によって表面が帯電された後、このレーザ露光器13によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、各々の画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kによって、Y、M、C、Kの各色のトナー像として現像される。   The laser exposure unit 13 irradiates the photosensitive drums 11 of the image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K, for example, with an exposure beam Bm emitted from a semiconductor laser in accordance with the input color material gradation data. Yes. In each of the photosensitive drums 11 of the image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K, the surface is charged by the charger 12, and then the surface is scanned and exposed by the laser exposure unit 13 to form an electrostatic latent image. The formed electrostatic latent images are developed as toner images of respective colors Y, M, C, and K by the respective image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K.

画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kの感光体ドラム11上に形成されたトナー像は、各感光体ドラム11と中間転写ベルト15とが当接する一次転写部10において、中間転写ベルト15上に転写される。より具体的には、一次転写部10において、一次転写ロール16により中間転写ベルト15の基材に対しトナーの帯電極性(マイナス極性)と逆極性の電圧(一次転写バイアス)が付加され、トナー像を中間転写ベルト15の表面に順次重ね合わせて一次転写が行われる。   The toner images formed on the photosensitive drums 11 of the image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K are transferred onto the intermediate transfer belt 15 in the primary transfer unit 10 where the photosensitive drums 11 and the intermediate transfer belt 15 come into contact with each other. Transcribed. More specifically, in the primary transfer portion 10, a voltage (primary transfer bias) having a polarity opposite to the toner charging polarity (minus polarity) is applied to the base material of the intermediate transfer belt 15 by the primary transfer roll 16, and the toner image. Are sequentially superimposed on the surface of the intermediate transfer belt 15 to perform primary transfer.

トナー像が中間転写ベルト15の表面に順次一次転写された後、中間転写ベルト15は移動してトナー像が二次転写部20に搬送される。トナー像が二次転写部20に搬送されると、用紙搬送系では、トナー像が二次転写部20に搬送されるタイミングに合わせてピックアップロール51が回転し、用紙トレイ50から所定サイズの用紙Pが供給される。ピックアップロール51により供給された用紙Pは、搬送ロール52により搬送され、搬送シュート53を経て二次転写部20に到達する。この二次転写部20に到達する前に、用紙Pは一旦停止され、トナー像が保持された中間転写ベルト15の移動タイミングに合わせてレジストロール(図示せず)が回転することで、用紙Pの位置とトナー像の位置との位置合わせがなされる。   After the toner images are sequentially primary transferred onto the surface of the intermediate transfer belt 15, the intermediate transfer belt 15 moves and the toner image is conveyed to the secondary transfer unit 20. When the toner image is transported to the secondary transfer unit 20, in the paper transport system, the pick-up roll 51 rotates in accordance with the timing at which the toner image is transported to the secondary transfer unit 20, and the paper of a predetermined size is transferred from the paper tray 50. P is supplied. The paper P supplied by the pickup roll 51 is transported by the transport roll 52 and reaches the secondary transfer unit 20 via the transport chute 53. Before reaching the secondary transfer unit 20, the paper P is temporarily stopped, and a registration roll (not shown) rotates in accordance with the movement timing of the intermediate transfer belt 15 on which the toner image is held. And the position of the toner image are aligned.

二次転写部20では、中間転写ベルト15を介して、二次転写ロール22がバックアップロール25に押圧される。このとき、タイミングを合わせて搬送された用紙Pは、中間転写ベルト15と二次転写ロール22との間に挟み込まれる。その際に、給電ロール26からトナーの帯電極性(マイナス極性)と同極性の電圧(二次転写バイアス)が印加されると、二次転写ロール22とバックアップロール25との間に転写電界が形成される。そして、中間転写ベルト15上に保持された未定着トナー像は、二次転写ロール22とバックアップロール25とによって押圧される二次転写部20において、用紙P上に一括して静電転写される。   In the secondary transfer unit 20, the secondary transfer roll 22 is pressed against the backup roll 25 via the intermediate transfer belt 15. At this time, the sheet P conveyed at the same timing is sandwiched between the intermediate transfer belt 15 and the secondary transfer roll 22. At this time, when a voltage (secondary transfer bias) having the same polarity as the toner charging polarity (negative polarity) is applied from the power supply roll 26, a transfer electric field is formed between the secondary transfer roll 22 and the backup roll 25. Is done. The unfixed toner image held on the intermediate transfer belt 15 is collectively electrostatically transferred onto the paper P in the secondary transfer unit 20 pressed by the secondary transfer roll 22 and the backup roll 25. .

その後、トナー像が静電転写された用紙Pは、二次転写ロール22によって中間転写ベルト15から剥離された状態でそのまま搬送され、二次転写ロール22の用紙搬送方向下流側に設けられた搬送ベルト55へと搬送される。搬送ベルト55では、定着装置60における最適な搬送速度に合わせて、用紙Pを定着装置60まで搬送する。定着装置60に搬送された用紙P上の未定着トナー像は、定着装置60によって熱および圧力で定着処理を受けることで用紙P上に定着される。そして定着画像が形成された用紙Pは、画像形成装置の排出部に設けられた排紙載置部に搬送される。
一方、用紙Pへの転写が終了した後、中間転写ベルト15上に残った残留トナーは、中間転写ベルト15の回動に伴ってクリーニング部まで搬送され、クリーニングバックアップロール34および中間転写ベルトクリーナ35によって中間転写ベルト15上から除去される。
Thereafter, the sheet P on which the toner image has been electrostatically transferred is transported as it is while being peeled off from the intermediate transfer belt 15 by the secondary transfer roll 22, and transported downstream of the secondary transfer roll 22 in the sheet transport direction. It is conveyed to the belt 55. The conveyance belt 55 conveys the paper P to the fixing device 60 in accordance with the optimum conveyance speed in the fixing device 60. The unfixed toner image on the paper P conveyed to the fixing device 60 is fixed on the paper P by being subjected to a fixing process by heat and pressure by the fixing device 60. Then, the paper P on which the fixed image is formed is conveyed to a paper discharge placement unit provided in a discharge unit of the image forming apparatus.
On the other hand, after the transfer onto the paper P is completed, the residual toner remaining on the intermediate transfer belt 15 is conveyed to the cleaning unit as the intermediate transfer belt 15 rotates, and the cleaning backup roll 34 and the intermediate transfer belt cleaner 35 are transferred. Is removed from the intermediate transfer belt 15.

次に、本実施の形態の画像形成装置に用いられる定着装置60について説明する。
図2は本実施の形態の定着装置60の構成を示す概略構成図である。図2に示すように、本実施の形態の定着装置60は、無端状の周面を有するベルト部材の一例としての定着ベルト61、定着ベルト61の外周面に圧接して配設され、定着ベルト61を従動回転させる加圧部材の一例としての加圧ロール62、定着ベルト61の内側にて定着ベルト61を介して加圧ロール62に圧接配置される押圧部材の一例としての押圧パッド63、押圧パッド63等を支持するパッド支持部材64、定着ベルト61の外周面形状に倣って形成されるとともに定着ベルト61とは所定の間隙を持って配設され、定着ベルト61を長手方向に亘って電磁誘導加熱する加熱部の一例としての電磁誘導加熱部材65、定着ベルト61の内側にて定着ベルト61の内周面に沿って配設され、電磁誘導加熱部材65による定着ベルト61への加熱効率を高める強磁性体である内部フェライト部材67、定着ベルト61の表面に近接して配設され、定着ベルト61の温度を測定する温度検知部の一例としての温度センサ70により主要部が構成されている。
Next, the fixing device 60 used in the image forming apparatus of the present embodiment will be described.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the configuration of the fixing device 60 of the present embodiment. As shown in FIG. 2, the fixing device 60 of the present embodiment is provided with a fixing belt 61 as an example of a belt member having an endless peripheral surface, and is disposed in pressure contact with the outer peripheral surface of the fixing belt 61. A pressure roll 62 as an example of a pressure member for drivingly rotating 61, a pressure pad 63 as an example of a pressure member disposed in pressure contact with the pressure roll 62 via the fixing belt 61 inside the fixing belt 61, and pressing The pad support member 64 that supports the pad 63 and the like is formed following the outer peripheral surface shape of the fixing belt 61, and is disposed with a predetermined gap from the fixing belt 61. The fixing belt 61 is electromagnetically extended in the longitudinal direction. An electromagnetic induction heating member 65 as an example of a heating unit that performs induction heating, a fixing belt that is disposed along the inner peripheral surface of the fixing belt 61 inside the fixing belt 61, and is formed by the electromagnetic induction heating member 65. Mainly by a temperature sensor 70 as an example of a temperature detection unit that is disposed in the vicinity of the surface of the fixing belt 61 and that measures the temperature of the fixing belt 61. The part is composed.

定着ベルト61は、図3に示すように内周面側から順に、耐熱性の高いシート状部材からなる基層61aと、導電層61bと、弾性層61cと、外周面となる表面離型層61dとが順に積層されて構成されている。また、各層の間には接着のためのプライマー層等が設けられる場合がある。
基層61aとしては、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、PEEK樹脂、PES樹脂、PPS樹脂、PFA樹脂、PTFE樹脂、FEP樹脂等のフレキシブルで機械的強度に優れ、耐熱性を有する材料が好適に用いられる。厚さは、10〜100μm、好ましくは厚さ50〜100μmが適している。厚さが10μmより小さい場合には定着ベルト61としての強度が得られず、厚さが100μmより大きい場合には、フレキシブル性が損なわれ、また熱容量が大きくなって温度立ち上がり時間が長くなるからである。本実施の形態では、円筒状とした場合の内径が30mm、幅が370mm、厚さが50μmのポリイミド樹脂からなるシート状部材を使用している。
導電層61bは、電磁誘導加熱部材65が誘起する磁界により誘導発熱する層(発熱層)であり、鉄、コバルト、ニッケル、銅、アルミニウム、クロム等の金属層を1〜30μm程度の厚さで形成したものが用いられる。また、導電層61bの材質および厚さは、電磁誘導による渦電流によって充分な発熱が得られる固有抵抗値を実現するように適宜選択される。本実施の形態では、厚さ10μm程度の銅を使用している。
As shown in FIG. 3, the fixing belt 61 includes, in order from the inner peripheral surface side, a base layer 61a made of a sheet member having high heat resistance, a conductive layer 61b, an elastic layer 61c, and a surface release layer 61d serving as an outer peripheral surface. Are stacked in order. In addition, a primer layer for adhesion may be provided between the layers.
As the base layer 61a, a material having flexibility, excellent mechanical strength, and heat resistance, such as fluororesin, polyimide resin, polyamide resin, polyamideimide resin, PEEK resin, PES resin, PPS resin, PFA resin, PTFE resin, FEP resin, etc. Are preferably used. The thickness is 10 to 100 μm, preferably 50 to 100 μm. If the thickness is less than 10 μm, the strength of the fixing belt 61 cannot be obtained. If the thickness is greater than 100 μm, the flexibility is impaired, and the heat capacity increases and the temperature rise time becomes longer. is there. In the present embodiment, a sheet-like member made of a polyimide resin having an inner diameter of 30 mm, a width of 370 mm, and a thickness of 50 μm is used.
The conductive layer 61b is a layer (heat generation layer) that generates heat by induction by a magnetic field induced by the electromagnetic induction heating member 65, and a metal layer of iron, cobalt, nickel, copper, aluminum, chromium, or the like with a thickness of about 1 to 30 μm. What was formed is used. The material and thickness of the conductive layer 61b are appropriately selected so as to realize a specific resistance value that can generate sufficient heat by eddy current due to electromagnetic induction. In the present embodiment, copper having a thickness of about 10 μm is used.

弾性層61cは、厚さが10〜500μm、好ましくは50〜500μmであって、耐熱性、熱伝導性に優れたシリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等が用いられる。本実施の形態では、ゴム硬度15°(JIS−A:JIS−K A型試験機)、厚さ200μmのシリコーンゴムを使用している。   The elastic layer 61c has a thickness of 10 to 500 [mu] m, preferably 50 to 500 [mu] m, and silicone rubber, fluorine rubber, fluorosilicone rubber, etc. excellent in heat resistance and thermal conductivity are used. In the present embodiment, silicone rubber having a rubber hardness of 15 ° (JIS-A: JIS-KA type tester) and a thickness of 200 μm is used.

また、表面離型層61dは、用紙P上に転写された未定着トナー像と直接的に接触する層であるため、離型性および耐熱性に優れた材料を使用する必要がある。したがって、表面離型層61dを構成する材料としては、例えばテトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル重合体(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、フルオロシリコーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム等が好適に用いられる。
また、表面離型層61dの厚さは、5〜50μmが好ましい。表面離型層61dの厚さが5μmよりも小さい場合には、塗膜時に塗りムラが生じて離型性の悪い領域が形成されたり、耐久性が不足するといった問題が発生するからである。また、表面離型層61dが50μmを超える場合には、熱伝導が悪化するという問題が発生し、特に樹脂系の材質で形成された表面離型層61dでは硬度が高くなりすぎ、弾性層61cが有する機能を低下させるからである。なお、本実施の形態では、厚さ30μmのPFAを使用している。
ここで、表面離型層61dにおけるトナー離型性を向上するため、表面離型層61dにトナーオフセット防止のためのオイル(離型剤)を塗布するオイル塗布機構を定着ベルト61に当接させて配設することも可能である。特に、低軟化物質を含有しないトナーを用いた場合には効果的である。
Further, since the surface release layer 61d is a layer that is in direct contact with the unfixed toner image transferred onto the paper P, it is necessary to use a material having excellent release properties and heat resistance. Therefore, as the material constituting the surface release layer 61d, for example, tetrafluoroethylene perfluoroalkyl vinyl ether polymer (PFA), polytetrafluoroethylene (PTFE), fluororesin, silicone resin, fluorosilicone rubber, fluororubber, silicone Rubber or the like is preferably used.
The thickness of the surface release layer 61d is preferably 5 to 50 μm. This is because, when the thickness of the surface release layer 61d is smaller than 5 μm, coating unevenness occurs at the time of coating and a problem occurs that a region having poor release properties is formed or durability is insufficient. Further, when the surface release layer 61d exceeds 50 μm, there arises a problem that heat conduction is deteriorated, and in particular, the surface release layer 61d formed of a resin material has too high hardness, and the elastic layer 61c. It is because the function which has is reduced. In this embodiment, PFA with a thickness of 30 μm is used.
Here, in order to improve toner releasability in the surface release layer 61d, an oil application mechanism for applying oil (release agent) for preventing toner offset to the surface release layer 61d is brought into contact with the fixing belt 61. It is also possible to arrange them. This is particularly effective when a toner containing no low softening substance is used.

次に、加圧ロール62は、図2に示したように、芯材(コア)としての金属製の円柱状部材62aと、円柱状部材62aの表面にシリコーンゴム、発泡シリコーンゴム、フッ素ゴム、フッ素樹脂等の耐熱性を有する弾性層62bと、最外表面の表面離型層62cとで構成されている。そして、加圧ロール62は、両端部がバネ部材(不図示)によって定着ベルト61側に付勢されて支持されながら、矢印C方向に回転する。本実施の形態では、加圧ロール62は、定着ベルト61を介して総荷重294N(30kgf)で押圧パッド63に付勢されている。それにより、加圧ロール62は、押圧パッド63との間で定着ベルト61を狭持した状態に保持して、定着ニップ部Nを形成している。   Next, as shown in FIG. 2, the pressure roll 62 includes a metal columnar member 62a as a core (core), and a silicone rubber, foamed silicone rubber, fluororubber on the surface of the columnar member 62a. It is composed of an elastic layer 62b having heat resistance such as a fluororesin and a surface release layer 62c on the outermost surface. The pressure roll 62 rotates in the direction of arrow C while both ends thereof are urged and supported by the fixing belt 61 by spring members (not shown). In the present embodiment, the pressure roll 62 is urged against the pressing pad 63 by a total load 294N (30 kgf) via the fixing belt 61. As a result, the pressure roll 62 holds the fixing belt 61 between the pressing pad 63 and forms a fixing nip portion N.

押圧パッド63は、図2に示したように、SUS、鉄等の金属、または耐熱性を有する樹脂等からなる台座63aと、台座63aの表面に被覆されたシリコーンゴム、フッ素ゴム等の弾性材料で形成された弾性部材63bとで構成されている。そして、押圧パッド63は、定着ベルト61の幅方向において、用紙Pが通過する領域(通紙域)よりもやや広い領域に亘って配設され、この押圧パッド63の長手方向の略全長に亘って加圧ロール62が押圧されるように構成されている。
そして、押圧パッド63の定着ベルト61との接触面は、加圧ロール62の外表面形状に倣って、凹状曲面で形成されている。そのため、定着ベルト61を介して加圧ロール62との間で充分に広いニップ幅を形成することができる。
また、押圧パッド63と定着ベルト61との間には、定着ニップ部Nにおける押圧パッド63と定着ベルト61との摺動摩擦力を低減するため、耐熱性グリス等の潤滑剤が塗布されている。それにより、定着ベルト61が円滑に回動することを可能としている。
As shown in FIG. 2, the pressing pad 63 includes a pedestal 63a made of a metal such as SUS, iron, or a resin having heat resistance, and an elastic material such as silicone rubber or fluororubber coated on the surface of the pedestal 63a. And an elastic member 63b formed of The pressing pad 63 is disposed over a region that is slightly wider than the region (sheet passing region) through which the paper P passes in the width direction of the fixing belt 61, and extends substantially over the entire length of the pressing pad 63 in the longitudinal direction. Thus, the pressure roll 62 is configured to be pressed.
The contact surface of the pressing pad 63 with the fixing belt 61 is formed as a concave curved surface following the outer surface shape of the pressure roll 62. Therefore, a sufficiently wide nip width can be formed between the pressure roll 62 and the fixing belt 61.
Further, a lubricant such as heat-resistant grease is applied between the pressing pad 63 and the fixing belt 61 in order to reduce the sliding frictional force between the pressing pad 63 and the fixing belt 61 in the fixing nip portion N. Thereby, the fixing belt 61 can be smoothly rotated.

パッド支持部材64は、図2に示したように、定着ベルト61の幅方向に軸線を有する棒状部材である。そして、パッド支持部材64の加圧ロール62と対向する部分には押圧パッド63が取り付けられており、定着ベルト61を介して加圧ロール62から押圧パッド63に作用する押圧力をパッド支持部材64によって負担している。そのため、パッド支持部材64には、加圧ロール62から押圧力を受けた際の撓み量が所定のレベル以下、好ましくは1mm以下となる程度の剛性を有するものを用いる必要がある。さらに、後述する電磁誘導加熱部材65による磁束の影響によって加熱されにくいことも必要である。そこで、パッド支持部材64を構成する材質としては、例えば、ガラス繊維入りPPS(ポリフェニレンサルファイド)、ガラス繊維入りPET(ポリエチレンテレフタレート)、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂、耐熱ガラス、固有抵抗が小さく誘導加熱の影響を受けにくいアルミニウム等の金属が用いられる。本実施の形態では、パッド支持部材64は、断面形状が加圧ロール62からの押圧力方向に長軸を有する長方形で形成されたアルミニウムで構成されている。
また、パッド支持部材64には、高透磁率の材質(例えば、フェライトやパーマロイ等)から構成され、電磁誘導加熱部材65による加熱効率を高めるための強磁性体である内部フェライト部材67が配設されている。なお、本実施の形態では定着ベルト61内部に配置した強磁性体をフェライト部材としたが、これに限られるものではなく、例えば感温磁性材料部材であってもよい。この場合、感温磁性材料のキュリー点付近での磁気特性の変化を利用して定着ベルト61の過度の温度上昇を抑制することが可能になる。
The pad support member 64 is a rod-shaped member having an axis in the width direction of the fixing belt 61 as shown in FIG. A pressing pad 63 is attached to a portion of the pad support member 64 facing the pressure roll 62, and the pressing force acting on the pressing pad 63 from the pressure roll 62 via the fixing belt 61 is applied to the pad support member 64. Is borne by. Therefore, it is necessary to use a pad support member 64 having such a rigidity that the amount of bending when receiving a pressing force from the pressure roll 62 is not more than a predetermined level, preferably not more than 1 mm. Furthermore, it is necessary to be difficult to be heated by the influence of magnetic flux by an electromagnetic induction heating member 65 described later. Therefore, as a material constituting the pad support member 64, for example, PPS (polyphenylene sulfide) with glass fiber, PET (polyethylene terephthalate) with glass fiber, liquid crystal polymer or other heat-resistant resin, heat-resistant glass, low specific resistance, induction heating. A metal such as aluminum which is not easily affected by the above is used. In the present embodiment, the pad support member 64 is made of aluminum having a cross-sectional shape formed in a rectangle having a long axis in the direction of the pressing force from the pressure roll 62.
The pad support member 64 is made of a material having a high magnetic permeability (for example, ferrite, permalloy, etc.), and an internal ferrite member 67 that is a ferromagnetic material for increasing the heating efficiency by the electromagnetic induction heating member 65 is disposed. Has been. In this embodiment, the ferromagnetic material disposed in the fixing belt 61 is a ferrite member. However, the present invention is not limited to this, and for example, a temperature-sensitive magnetic material member may be used. In this case, it is possible to suppress an excessive temperature rise of the fixing belt 61 by using a change in magnetic characteristics near the Curie point of the temperature-sensitive magnetic material.

電磁誘導加熱部材65は、図2に示すように、定着ベルト61の幅方向に沿って、定着ベルト61の外周面形状に倣った曲面を定着ベルト61側に有する強磁性体の外部フェライト部材65aと、外部フェライト部材65aに支持された励磁コイル65bと、この励磁コイル65bに高周波電流を供給する励磁回路65cとで主要部が構成されている。
外部フェライト部材65aは、励磁コイル65bで発生した磁束を効率よく集中させ、定着ベルト61に対する加熱効率を上げるため、フェライト等の強磁性体が使用できる。
また、励磁コイル65bとしては、例えば、耐熱性の絶縁材料(例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等)によって相互に絶縁された直径φ0.5mmの銅線材を複数本束ねたリッツ線を長円形状や楕円形状、長方形状等の閉ループ状に複数回(例えば、11ターン)巻いたものが用いられる。そして、励磁コイル65bは接着剤によって固められることでその形状を維持しながら外部フェライト部材65aに固定されている。
また、励磁コイル65bおよび内部フェライト部材67と、定着ベルト61の導電層との間の距離は、可能な限り近接させて設置することが磁束の吸収効率を高めるために好ましいことから、これらの距離は5mm以内、例えば、2mm程度に設定されている。
As shown in FIG. 2, the electromagnetic induction heating member 65 is a ferromagnetic external ferrite member 65 a having a curved surface on the fixing belt 61 side along the outer peripheral surface shape of the fixing belt 61 along the width direction of the fixing belt 61. The excitation coil 65b supported by the external ferrite member 65a and the excitation circuit 65c for supplying a high-frequency current to the excitation coil 65b constitute a main part.
Since the external ferrite member 65a efficiently concentrates the magnetic flux generated by the exciting coil 65b and increases the heating efficiency for the fixing belt 61, a ferromagnetic material such as ferrite can be used.
In addition, as the exciting coil 65b, for example, an ellipse is formed of a litz wire in which a plurality of copper wires having a diameter of 0.5 mm that are insulated from each other by a heat-resistant insulating material (for example, polyimide resin, polyamideimide resin, etc.) are bundled. Or a closed loop shape such as an elliptical shape or a rectangular shape wound several times (for example, 11 turns). The excitation coil 65b is fixed to the external ferrite member 65a while maintaining its shape by being hardened by an adhesive.
Further, the distance between the exciting coil 65b and the internal ferrite member 67 and the conductive layer of the fixing belt 61 is preferably set as close as possible in order to increase the magnetic flux absorption efficiency. Is set within 5 mm, for example, about 2 mm.

電磁誘導加熱部材65では、励磁回路65cから励磁コイル65bに高周波電流が供給されると、励磁コイル65bの周囲に磁束が生成消滅を繰り返す。ここで、高周波電流の周波数は、例えば20〜70kHzに設定されるが、本実施の形態ではおおよそ30kHzに設定している。励磁コイル65bからの磁束が定着ベルト61の導電層を横切ると、定着ベルト61の導電層にはその磁界の変化を妨げるような磁界が発生し、それによって導電層内に渦電流が発生する。そして、導電層では、渦電流(I)によって導電層の表皮抵抗(R)に比例したジュール熱(W=IR)が発生し、定着ベルト61は所定温度に加熱されることとなる。 In the electromagnetic induction heating member 65, when a high frequency current is supplied from the excitation circuit 65c to the excitation coil 65b, the magnetic flux repeatedly generates and disappears around the excitation coil 65b. Here, the frequency of the high-frequency current is set to 20 to 70 kHz, for example, but is set to approximately 30 kHz in the present embodiment. When the magnetic flux from the exciting coil 65b crosses the conductive layer of the fixing belt 61, a magnetic field is generated in the conductive layer of the fixing belt 61 so as to prevent the change of the magnetic field, thereby generating an eddy current in the conductive layer. In the conductive layer, Joule heat (W = I 2 R) proportional to the skin resistance (R) of the conductive layer is generated by the eddy current (I), and the fixing belt 61 is heated to a predetermined temperature.

詳しくは後述するが、その際に、定着ベルト61の温度は、定着ニップ部Nの上流側近傍であって定着ベルト61の表面に近接して配設された温度センサ70によって非接触状態で計測される。そして、温度センサ70の計測値に基づいて、画像形成装置の制御部40(図1参照)が励磁コイル65bに供給する電力量または高周波電流の供給時間等を制御することにより、定着ベルト61を所定の温度に維持する。   As will be described in detail later, the temperature of the fixing belt 61 is measured in a non-contact state by a temperature sensor 70 disposed in the vicinity of the upstream side of the fixing nip N and close to the surface of the fixing belt 61 at that time. Is done. Then, based on the measured value of the temperature sensor 70, the control unit 40 (see FIG. 1) of the image forming apparatus controls the amount of power supplied to the exciting coil 65b or the supply time of the high-frequency current, etc., thereby fixing the fixing belt 61. Maintain a predetermined temperature.

そして、上記のように構成された本実施の形態の画像形成装置においては、トナー像を形成する動作が開始されるのと略同時に、定着装置60では加圧ロール62を駆動するための駆動モータ(不図示)および電磁誘導加熱部材65に電力が供給され、定着装置60が起動する。すると、加圧ロール62に従動して定着ベルト61が回動する。加えて、定着ベルト61が電磁誘導加熱部材65と対向する加熱領域を通過することで、定着ベルト61の導電層には渦電流が誘導され、定着ベルト61は発熱する。そして、定着ベルト61が均一に所定の温度に加熱された状態で、未定着トナー像を保持した用紙Pが、定着ベルト61と加圧ロール62とが圧接された定着ニップ部Nに送り込まれる。通紙域における定着ニップ部N内では、用紙Pおよび用紙Pに保持されたトナー像は加熱および加圧され、トナー像が用紙P上に定着される。その後、用紙Pは定着ベルト61の曲率の変化によって定着ベルト61から剥離されて、画像形成装置の排出部に設けられた排紙載置部に搬送される。その際に、定着後の用紙Pを定着ベルト61から完全に分離するための補助手段として、定着ベルト61の定着ニップ部Nの下流側に、剥離補助部材75を配設することも可能である。   In the image forming apparatus according to the present embodiment configured as described above, the driving motor for driving the pressure roll 62 in the fixing device 60 is substantially the same as the operation for forming the toner image is started. Electric power is supplied to the electromagnetic induction heating member 65 (not shown) and the fixing device 60 is activated. Then, the fixing belt 61 rotates following the pressure roll 62. In addition, when the fixing belt 61 passes through a heating region facing the electromagnetic induction heating member 65, an eddy current is induced in the conductive layer of the fixing belt 61, and the fixing belt 61 generates heat. Then, in a state where the fixing belt 61 is uniformly heated to a predetermined temperature, the paper P holding the unfixed toner image is sent to the fixing nip portion N where the fixing belt 61 and the pressure roll 62 are pressed. In the fixing nip portion N in the sheet passing area, the sheet P and the toner image held on the sheet P are heated and pressurized, and the toner image is fixed on the sheet P. Thereafter, the paper P is peeled off from the fixing belt 61 due to a change in the curvature of the fixing belt 61 and is conveyed to a paper discharge mounting portion provided in a discharge portion of the image forming apparatus. At that time, as an auxiliary means for completely separating the paper P after fixing from the fixing belt 61, a peeling auxiliary member 75 can be disposed on the downstream side of the fixing nip portion N of the fixing belt 61. .

次に、温度センサ(温度検知部)70について詳細に説明を行う。
図4は、温度センサ70の概略的な構造を示した図である。
図4に示した温度センサ70は温度を検知する側に設けられたヘッド部71と温度センサ70を所定箇所に取付けるための取付け部72からなる。またヘッド部71には温度を検知する箇所である受熱部73が備えられている。
温度センサ70は、図2に示したように、定着ニップ部Nの上流側近傍であって定着ベルト61の内側の表面に近接して配設される。そして受熱部73は、軸方向に配設されている内部フェライト部材67の一部を除いて配置しており、定着ベルト61とは、非接触で配設される。接触する状態になると、定着ベルト61の熱を奪うことになり、定着ベルト61の温度分布が不均一になるため非接触の状態であることが好ましい。温度センサ70部では、定着ベルト61を所定の温度に維持するため定着ベルト61の温度を逐次測定してもよいし、温度の異常昇温時に電力を遮断するためのハードスイッチ(サーモスタット)の機能を有してもよい。
Next, the temperature sensor (temperature detection unit) 70 will be described in detail.
FIG. 4 is a diagram showing a schematic structure of the temperature sensor 70.
The temperature sensor 70 shown in FIG. 4 includes a head portion 71 provided on the temperature detection side and an attachment portion 72 for attaching the temperature sensor 70 to a predetermined location. Further, the head portion 71 is provided with a heat receiving portion 73 which is a location for detecting temperature.
As shown in FIG. 2, the temperature sensor 70 is disposed in the vicinity of the upstream side of the fixing nip portion N and close to the inner surface of the fixing belt 61. The heat receiving portion 73 is disposed excluding a part of the internal ferrite member 67 disposed in the axial direction, and is disposed in a non-contact manner with the fixing belt 61. In the contact state, the fixing belt 61 is deprived of heat, and the temperature distribution of the fixing belt 61 becomes non-uniform. The temperature sensor 70 may measure the temperature of the fixing belt 61 sequentially in order to maintain the fixing belt 61 at a predetermined temperature, or a function of a hard switch (thermostat) for cutting off power when the temperature rises abnormally. You may have.

ところが、従来の温度センサを使用した場合、受熱部は非磁性金属のアルミニウム等が使用されている。そして、その厚さは0.5mm程度である。この受熱部には励磁コイルからの磁束が作用するため、定着ベルト61の発熱分布に影響を及ぼしやすい。
図5は、従来の温度センサを使用したときの定着ベルト61の発熱分布への影響を示した図である。定着ベルト61の発熱分布の中央部から端部にかけての温度分布を示しており、横軸は定着ベルト61の軸方向位置である。数値は、定着ベルト61の中央部からの距離を表し、0mmの位置が中央部、−150mmおよび150mmの位置が端部に該当する。また縦軸は定着ベルト61の軸方向位置に応じた温度を示す。
However, when a conventional temperature sensor is used, the heat receiving portion is made of nonmagnetic metal aluminum or the like. And the thickness is about 0.5 mm. Since the magnetic flux from the exciting coil acts on the heat receiving portion, the heat distribution of the fixing belt 61 is likely to be affected.
FIG. 5 is a diagram illustrating the influence on the heat generation distribution of the fixing belt 61 when the conventional temperature sensor is used. The temperature distribution from the center to the end of the heat generation distribution of the fixing belt 61 is shown, and the horizontal axis is the position of the fixing belt 61 in the axial direction. The numerical value represents the distance from the central portion of the fixing belt 61, where the 0 mm position corresponds to the central portion, and the −150 mm and 150 mm positions correspond to the end portions. The vertical axis indicates the temperature corresponding to the axial position of the fixing belt 61.

図5において点線で示したグラフは、従来の温度センサを使用した場合の定着ベルト61の軸方向における温度分布である。また、実線で示したグラフは、温度センサを設置しない場合の定着ベルト61の軸方向における温度分布である。
図5に示すように、点線で示したグラフは、実線で示したグラフに対し、定着ベルト61の中央付近の0mmから−50mmの部分において、温度低下が生じていることがわかる。この部分は、従来の温度センサが設置されている部分である。
即ち、図2に示した定着装置60では、定着ベルト61は、電磁誘導加熱部材65と内部フェライト部材67とに挿むように配置されており、電磁誘導加熱部材65からの主な磁束はこの電磁誘導加熱部材65と内部フェライト部材67との間でループするように分布する。温度センサは磁束の通過する領域内に存在しているため、受熱部の金属であるアルミニウム等の非磁性金属に電磁誘導する。このときアルミニウムは磁束を強める働きをしない。また、定着ベルト61の導電層よりアルミニウムの受熱部の方がみかけの抵抗が小さい。このため渦電流が流れやすくなり、導電層での発熱量が低下する。この結果、従来の温度センサを使用した場合は、温度センサ周辺部の定着ベルト61の温度分布が低下すると考えられる。
A graph indicated by a dotted line in FIG. 5 is a temperature distribution in the axial direction of the fixing belt 61 when a conventional temperature sensor is used. A graph indicated by a solid line is a temperature distribution in the axial direction of the fixing belt 61 when no temperature sensor is installed.
As shown in FIG. 5, it can be seen that the graph indicated by the dotted line has a temperature drop in the portion from 0 mm to −50 mm near the center of the fixing belt 61 as compared to the graph indicated by the solid line. This portion is a portion where a conventional temperature sensor is installed.
That is, in the fixing device 60 shown in FIG. 2, the fixing belt 61 is arranged so as to be inserted into the electromagnetic induction heating member 65 and the internal ferrite member 67, and the main magnetic flux from the electromagnetic induction heating member 65 is the electromagnetic induction. It is distributed so as to loop between the heating member 65 and the internal ferrite member 67. Since the temperature sensor is present in the region through which the magnetic flux passes, it is electromagnetically induced to a nonmagnetic metal such as aluminum which is the metal of the heat receiving part. At this time, aluminum does not work to strengthen the magnetic flux. Further, the apparent heat resistance of the aluminum heat receiving portion is smaller than that of the conductive layer of the fixing belt 61. For this reason, an eddy current flows easily and the calorific value in a conductive layer falls. As a result, when the conventional temperature sensor is used, it is considered that the temperature distribution of the fixing belt 61 around the temperature sensor is lowered.

そこで、本実施の形態では、温度センサ70を、感温磁性材料を含む構成とすることで上記問題を解決する。特に、受熱部は、磁束の影響を受けやすいため、受熱部を感温磁性材料とすることが好ましい。
なお感温磁性材料とは、磁性材料の温度変化に対して、その磁気特性を変化させる磁性材料のことを指す。
Therefore, in the present embodiment, the above-described problem is solved by configuring the temperature sensor 70 to include a temperature-sensitive magnetic material. In particular, since the heat receiving part is easily affected by magnetic flux, the heat receiving part is preferably made of a temperature-sensitive magnetic material.
The temperature-sensitive magnetic material refers to a magnetic material that changes its magnetic characteristics with respect to a temperature change of the magnetic material.

しかしながら、単に感温磁性材料とした場合、受熱部に流れる渦電流によって自己発熱する可能性がある。この自己発熱が生じると受熱部は、定着ベルト61の実際の温度より高い温度を検知することになり、誤動作の原因となる。
そこで、本実施の形態では、導電層と受熱部のそれぞれの「材料の固有抵抗と、渦電流が流れる領域の厚さの比の値」について、受熱部の方が導電層の方の2倍以上になるようにするのが好ましい。即ち下記の式(1)を満たすことが好ましい。
However, when a temperature-sensitive magnetic material is simply used, self-heating may occur due to eddy current flowing in the heat receiving portion. When this self-heating occurs, the heat receiving unit detects a temperature higher than the actual temperature of the fixing belt 61, which causes a malfunction.
Therefore, in this embodiment, the value of the ratio of the specific resistance of the material and the thickness of the region through which the eddy current flows is twice that of the conductive layer and that of the conductive layer. It is preferable to make the above. That is, it is preferable to satisfy the following formula (1).

Figure 2009198802
Figure 2009198802

ここで、ρ、ρは、それぞれ導電層と受熱部の固有抵抗である。また、k、kは、それぞれ導電層と受熱部の厚さである。 Here, ρ 1 and ρ 2 are specific resistances of the conductive layer and the heat receiving part, respectively. K 1 and k 2 are the thicknesses of the conductive layer and the heat receiving part, respectively.

一般に、抵抗Rは、R=ρ(固有抵抗)×l(電流経路長さ)/A(電流が流れる断面積)で示される。R=ρ×l/(厚さk×断面係数m)とする場合、右式のl/mは断面からみて導電層とヘッドで共通のため消去できる。よって、ρ/kのみで、おおよそオームの法則における抵抗を表すとみなすことができる。よって、ρ/kという値で比較することで、発熱のしやすさを比較できる。ρ/kは、定着ベルト61の導電層の発熱しやすさを表し、ρ/kは温度センサ70の受熱部の発熱しやすさを表す。 In general, the resistance R is represented by R = ρ (specific resistance) × l (current path length) / A (cross-sectional area through which current flows). When R = ρ × l / (thickness k × section coefficient m), l / m in the right equation can be erased because it is common to the conductive layer and the head as viewed from the section. Therefore, it can be considered that only ρ / k represents the resistance in Ohm's law. Therefore, the easiness of heat generation can be compared by comparing with the value of ρ / k. ρ 1 / k 1 represents the ease of heat generation of the conductive layer of the fixing belt 61, and ρ 2 / k 2 represents the ease of heat generation of the heat receiving portion of the temperature sensor 70.

導電層についてρ/kの値は、材質として銅を使用した場合、固有抵抗ρ=1.7×10−8Ωmであり、ρ/kの値を小さくなり過ぎないようにするためには、kが20μm以上である必要がある。この範囲から外れると加熱装置の導電層として十分な発熱量(渦電流の2乗×抵抗)が得られにくくなる。
この条件の下、式(1)から受熱部のρ及びkの値を決定するが、この際、受熱部の自己発熱を抑制するという観点から、渦電流を流すことができる領域をできるだけ少なくするため受熱部の厚さはできるだけ薄くするのが好ましい。しかし、薄くしすぎると磁束が貫通しやすくなってしまい十分な磁路形成ができにくくなる。そのため受熱部の厚さは、0.05mm〜0.3mmにするのが好ましい。
The value of ρ 1 / k 1 for the conductive layer is, when copper is used as the material, the specific resistance ρ 1 = 1.7 × 10 −8 Ωm, so that the value of ρ 1 / k 1 is not too small. to needs k 1 is 20μm or more. If it is out of this range, it becomes difficult to obtain a sufficient calorific value (square of eddy current × resistance) as a conductive layer of the heating device.
Under this condition, the values of ρ 2 and k 2 of the heat receiving part are determined from the expression (1). At this time, from the viewpoint of suppressing the self-heating of the heat receiving part, an area where eddy current can flow is as much as possible. In order to reduce the thickness, it is preferable to make the thickness of the heat receiving portion as thin as possible. However, if the thickness is too thin, the magnetic flux easily penetrates and it is difficult to form a sufficient magnetic path. Therefore, the thickness of the heat receiving part is preferably 0.05 mm to 0.3 mm.

上記関係に基づいて適切な厚さと材質を選べば、温度センサ70を導入しても定着ベルト61の温度分布の不均一状態を引き起こさず、かつ温度センサ70の誤作動のない安全な定着装置を実現できる。
なお、渦電流を流れにくくするには、透磁率が高い材質を選択する、周波数を高める等によっても可能である。
If an appropriate thickness and material are selected based on the above relationship, a safe fixing device that does not cause a nonuniform state of the temperature distribution of the fixing belt 61 and does not cause a malfunction of the temperature sensor 70 even if the temperature sensor 70 is introduced. realizable.
In order to make the eddy current difficult to flow, it is possible to select a material having a high magnetic permeability or increase the frequency.

ところで、受熱部は、磁束が受熱部以外の箇所に及ぶと、導電層で発熱しにくくなる等の影響がより出やすくなる。よって、磁束は受熱部の厚さの範囲内に及ぼす範囲に留めることが好ましい。磁束が侵入可能な厚さは、表皮深さδで表すことができ、これは以下の式(2)で定義することができる。   By the way, when the magnetic flux reaches a place other than the heat receiving portion, the heat receiving portion is more likely to be affected by heat generated by the conductive layer. Therefore, it is preferable to keep the magnetic flux within the range of the thickness of the heat receiving portion. The thickness at which the magnetic flux can penetrate can be expressed by the skin depth δ, which can be defined by the following equation (2).

Figure 2009198802
Figure 2009198802

式(2)中、ρは固有抵抗値(Ωm)、fは周波数(Hz)、μは比透磁率を示す。
よって、受熱部の表皮深さをδとしたとき、受熱部がキュリー点に達する前までは、
≧δであることが好ましい。なお、キュリー点以上になった場合は、後で説明する安全装置が働いた状態であり、この関係は必ずしも成り立つ必要はなく、k<δとなってもかまわない。
Wherein (2), ρ is specific resistance (Ωm), f is the frequency (Hz), μ r denotes the relative magnetic permeability.
Therefore, when the skin depth of the heat receiving portion and a [delta] 2, before the heat receiving portion reaches the Curie point,
It is preferable that k 2 ≧ δ 2 . Incidentally, when it becomes higher than the Curie, a state in which worked safety apparatus described later, the relationship is not necessarily true, it may be a k 2 2.

なお、従来の温度センサを使用した場合でも、定着ベルト61の導電層61bでの発熱量が低下する問題を解決する手段は、温度センサの設置された箇所の近辺に定着ベルト61の温度低下を補う何らかの手段があれば足りる。即ち、温度センサ(温度検知部)が設置された箇所の磁界の強さを強める構造を定着装置60に備えていればよい。   Even when a conventional temperature sensor is used, a means for solving the problem of a decrease in the amount of heat generated in the conductive layer 61b of the fixing belt 61 is to reduce the temperature of the fixing belt 61 in the vicinity of the location where the temperature sensor is installed. Any means to supplement is sufficient. That is, the fixing device 60 only needs to have a structure that increases the strength of the magnetic field at the location where the temperature sensor (temperature detection unit) is installed.

一方、例えば、故障等の理由で定着ベルト61の回転が急停止することがある。この場合、定着ベルト61が異常昇温するおそれがある。この昇温速度は非常に早く、例えば、15℃/s程度である。このようなときには、電磁誘導加熱部材65への電力の供給を即座に停止し、磁界の発生を停止する必要がある。しかし、従来のバイメタル方式のサーモスタットの温度センサを使用した場合、まず定着ベルト61の熱が非接触状態のサーモスタットのヘッド部へ伝熱し、さらにそこからバイメタル部への伝熱が進み、バイメタル部の温度が設定温度まで上昇し、バイメタルスイッチが働いて電力通電信号線を遮断することになる。このような伝熱形態では定着ベルト61の急激な温度上昇に対して応答性の面で対応できず、安全性を欠く。   On the other hand, for example, the rotation of the fixing belt 61 may suddenly stop due to a failure or the like. In this case, the fixing belt 61 may be abnormally heated. This rate of temperature increase is very fast, for example, about 15 ° C./s. In such a case, it is necessary to immediately stop the supply of electric power to the electromagnetic induction heating member 65 and stop the generation of the magnetic field. However, when the temperature sensor of the conventional bimetal type thermostat is used, first, the heat of the fixing belt 61 is transferred to the head portion of the thermostat in a non-contact state, and further, heat transfer to the bimetal portion proceeds from there. The temperature rises to the set temperature, and the bimetal switch works to cut off the power supply signal line. Such a heat transfer mode cannot cope with a rapid temperature rise of the fixing belt 61 in terms of responsiveness and lacks safety.

そこで、本実施の形態では、温度センサ70の構造を、受熱部を構成する感温磁性材料の性質をより適切に利用したものとすることで、この問題を解決する。
本実施の形態では、感温磁性材料の磁気特性の変化としてキュリー点に着目し、温度センサとして利用する。即ち、感温磁性材料は、キュリー点以上になると磁性が消失し、非磁性体(常磁性体)になる性質を有する。感温磁性材料をセンサのヘッド部に配置すると共にこのヘッド部を受熱部として利用する。キュリー点を動作設定温度とし、この温度を境に磁性から非磁性に変化すること利用して、例えば、スイッチが切れるセンサを作成する。
Therefore, in the present embodiment, this problem is solved by making the structure of the temperature sensor 70 more appropriately use the properties of the temperature-sensitive magnetic material constituting the heat receiving portion.
In the present embodiment, attention is paid to the Curie point as a change in the magnetic characteristics of the temperature-sensitive magnetic material, which is used as a temperature sensor. That is, the temperature-sensitive magnetic material has a property that when the temperature is higher than the Curie point, the magnetism disappears and becomes a non-magnetic material (paramagnetic material). A temperature-sensitive magnetic material is disposed on the head portion of the sensor and this head portion is used as a heat receiving portion. For example, a sensor that switches off is created by using the Curie point as the operation set temperature and changing from magnetic to non-magnetic at this temperature.

以下、このような感温磁性材料を受熱部にした温度センサの具体的な構造について述べる。   Hereinafter, a specific structure of a temperature sensor using such a temperature-sensitive magnetic material as a heat receiving portion will be described.

図6は、感温磁性材料を受熱部に使用した温度センサ70の一例であり、受熱部を含む温度センサ70のヘッド部を説明した図である。
図6(a)は、その第1の形態を示した図である。図6(a)に示したヘッド部710は、感温磁性材料を使用した受熱部711と、磁石712、磁石712を支持する支持部材713、バネ部材714でその主要部が構成されている。受熱部711は感温磁性材料からなるためキュリー点以下の温度においては、強磁性体であり、磁石712を吸引し、受熱部711と磁石712は接触状態にある。しかし受熱部711がキュリー点以上になると、受熱部711は、常磁性体に変化するため磁石712との吸引力を失う。その結果、受熱部711と磁石712が吸着していた状態で伸びていたバネ部材714の引張り力により支持部材713とともに磁石712は、矢印D方向に移動し受熱部711と磁石712とは非接触の状態になる。この受熱部711と磁石712との接触、非接触の状態をスイッチとして利用することで、温度センサとして使用できる。
FIG. 6 is an example of a temperature sensor 70 using a temperature-sensitive magnetic material for the heat receiving portion, and is a diagram illustrating a head portion of the temperature sensor 70 including the heat receiving portion.
FIG. 6A is a diagram showing the first form. The main part of the head portion 710 shown in FIG. 6A is composed of a heat receiving portion 711 using a temperature-sensitive magnetic material, a magnet 712, a support member 713 that supports the magnet 712, and a spring member 714. Since the heat receiving portion 711 is made of a temperature-sensitive magnetic material, the heat receiving portion 711 is a ferromagnetic material at a temperature below the Curie point, attracts the magnet 712, and the heat receiving portion 711 and the magnet 712 are in contact with each other. However, when the heat receiving part 711 is equal to or higher than the Curie point, the heat receiving part 711 loses the attractive force with the magnet 712 because it changes to a paramagnetic material. As a result, the magnet 712 moves together with the support member 713 in the direction of arrow D due to the tensile force of the spring member 714 that has been stretched while the heat receiving portion 711 and the magnet 712 are attracted, and the heat receiving portion 711 and the magnet 712 are not in contact with each other. It becomes the state of. By using the contact / non-contact state between the heat receiving portion 711 and the magnet 712 as a switch, it can be used as a temperature sensor.

また、図6(b)は、ヘッド部の第2の形態を示した図である。図6(b)に示したヘッド部720は、感温磁性材料を使用した受熱部721と、第1の磁石722、固定された第2の磁石723、第2の磁石723を支持し固定した状態に保つ支持部材724、受熱部721と第1の磁石722との直接の接触を阻害する突起部725でその主要部が構成されている。
第1の磁石722は、受熱部721と第2の磁石723との間で移動可能である。第1の磁石722は、第2の磁石723から吸引力を受けているが、受熱部721がキュリー点以下の温度であるときは、受熱部721は強磁性体であり、受熱部721からの吸引力が強いため、受熱部721の方に移動する。しかし、突起部725があるため図6(b)で示した位置に受熱部721とは非接触の状態で静止する。この状態で、第1の磁石722と第2の磁石723は非接触である。しかし、受熱部721がキュリー点以上の温度になると、受熱部721は常磁性体となり、受熱部721と第1の磁石722との間の吸引力が失われる。その結果、第1の磁石722は第2の磁石723からの吸引力を受け、矢印E方向に移動し、第2の磁石723と接触する。この第1の磁石722と第2の磁石723との非接触、接触の状態をスイッチとして利用することで、温度センサとして利用できる。なお、受熱部721と第1の磁石722とをキュリー点以下で突起部725により非接触としたのは、受熱部721には接触物がない構成にした方が、第1の磁石722により受熱部721の熱が奪われることがなく、より迅速な動作が可能になるためであり、より好ましい構成である。
FIG. 6B is a diagram showing a second form of the head portion. The head portion 720 shown in FIG. 6B supports and fixes the heat receiving portion 721 using the temperature-sensitive magnetic material, the first magnet 722, the fixed second magnet 723, and the second magnet 723. The main part is composed of a support member 724 that keeps the state, and a protrusion 725 that obstructs direct contact between the heat receiving portion 721 and the first magnet 722.
The first magnet 722 is movable between the heat receiving part 721 and the second magnet 723. The first magnet 722 receives an attractive force from the second magnet 723. When the heat receiving part 721 is at a temperature equal to or lower than the Curie point, the heat receiving part 721 is a ferromagnetic body, and the heat receiving part 721 Since the suction force is strong, it moves toward the heat receiving part 721. However, since there is the protruding portion 725, the heat receiving portion 721 stops at the position shown in FIG. In this state, the first magnet 722 and the second magnet 723 are not in contact with each other. However, when the heat receiving portion 721 reaches a temperature equal to or higher than the Curie point, the heat receiving portion 721 becomes a paramagnetic material, and the attractive force between the heat receiving portion 721 and the first magnet 722 is lost. As a result, the first magnet 722 receives the attractive force from the second magnet 723, moves in the direction of arrow E, and comes into contact with the second magnet 723. By using the non-contact state and the contact state between the first magnet 722 and the second magnet 723 as a switch, it can be used as a temperature sensor. Note that the heat receiving portion 721 and the first magnet 722 are not contacted by the protrusion 725 below the Curie point. The heat receiving portion 721 is configured to have no contact object so that the first magnet 722 receives heat. This is because the heat of the portion 721 is not taken away and a more rapid operation is possible, which is a more preferable configuration.

受熱部711、721の厚さは、前述した通り、0.05mm〜0.2mmの厚さである。また磁石712、第1の磁石722、第2の磁石723は、磁石であれば特に限定されることはなく、例えば、通常のハードフェライト磁石等が使用できる。   As described above, the heat receiving portions 711 and 721 have a thickness of 0.05 mm to 0.2 mm. The magnet 712, the first magnet 722, and the second magnet 723 are not particularly limited as long as they are magnets. For example, a normal hard ferrite magnet can be used.

図6に示したような構造の温度センサを使用することで、バイメタル方式の温度センサより高速に動作するものが実現できる。   By using a temperature sensor having a structure as shown in FIG. 6, a sensor that operates at a higher speed than a bimetal temperature sensor can be realized.

次に感温磁性材料の具体的な組成について述べる。
感温磁性材料は、金属材料と酸化物材料とに大別されるが、酸化物材料(例えば、ソフトフェライトなど)は、薄厚化することが困難であり、割れやすく扱いにくい。また、熱容量が大きく、熱伝導率が低いため、定着ベルトの急激な温度変化に感度よく追従せず、発熱制御が難しくなるといった問題が生じる。
よって、上記問題を生じず、また安価で容易に薄肉化成型可能、良加工性、しなやかさを有し、かつ、熱伝導率が高いという性質を有する金属材料が好ましい。中でも整磁合金、非晶質合金が好ましい。より具体的には、Fe、Ni、Cr、Si、B、Nb、Cu、Zr、Co、V、Mn、Moなどからなる金属合金材料である。また、この中でも、Fe−Niの二元系整磁合金やFe−Ni−Crの三元系整磁合金を用いることが特に好ましい。
Next, the specific composition of the temperature-sensitive magnetic material will be described.
Temperature-sensitive magnetic materials are roughly classified into metal materials and oxide materials, but oxide materials (for example, soft ferrite) are difficult to reduce in thickness and are easily broken and difficult to handle. In addition, since the heat capacity is large and the thermal conductivity is low, there is a problem that it is difficult to follow a rapid temperature change of the fixing belt with high sensitivity and heat generation control becomes difficult.
Therefore, a metal material that does not cause the above-described problems, is inexpensive, can be easily formed into a thin wall, has good workability, flexibility, and has high thermal conductivity is preferable. Of these, a magnetic shunt alloy and an amorphous alloy are preferable. More specifically, it is a metal alloy material made of Fe, Ni, Cr, Si, B, Nb, Cu, Zr, Co, V, Mn, Mo, or the like. Of these, it is particularly preferable to use an Fe—Ni binary magnetic shunt alloy or an Fe—Ni—Cr ternary magnetic shunt alloy.

感温磁性材料のキュリー点、即ち温度センサの動作温度としては、定着ベルト61の設定温度以上、定着ベルト61の耐熱温度以下の範囲であることが好ましい。例えば140℃〜240℃であることが好ましく、より好ましくは190℃〜220℃である。
感温磁性材料の組成としては、例えば、Fe−Niの二元系整磁鋼においてはおおよそFe64%、Ni36%(原子数比)とすることで230℃前後にキュリー点を設定することができる。
The Curie point of the temperature-sensitive magnetic material, that is, the operating temperature of the temperature sensor, is preferably in the range from the set temperature of the fixing belt 61 to the heat resistance temperature of the fixing belt 61. For example, it is preferable that it is 140 to 240 degreeC, More preferably, it is 190 to 220 degreeC.
As the composition of the temperature-sensitive magnetic material, for example, in the Fe-Ni binary magnetic shunt steel, the Curie point can be set to around 230 ° C. by setting it to approximately 64% Fe and 36% Ni (atomic ratio). .

〔定着装置、温度センサ〕
定着装置として、図2に示したものを用いた。図2に示した定着装置60に、図4に示したような温度センサ70を使用し、その温度応答性を確認した。感温磁性材料としてキュリー点は200℃のFe−Niの二元系整磁鋼を使用した。この温度で、温度センサ70はスイッチングを行い、電磁誘導加熱部材65に流入する電力を遮断し、磁界の発生を停止させる。
なお定着ベルト61と温度センサ70の受熱部73(図4参照)との距離は3mmとした。
[Fixing device, temperature sensor]
The fixing device shown in FIG. 2 was used. The temperature sensor 70 as shown in FIG. 4 was used for the fixing device 60 shown in FIG. 2, and its temperature responsiveness was confirmed. As the temperature-sensitive magnetic material, an Fe—Ni binary magnetic shunt steel having a Curie point of 200 ° C. was used. At this temperature, the temperature sensor 70 performs switching, interrupts the power flowing into the electromagnetic induction heating member 65, and stops the generation of the magnetic field.
The distance between the fixing belt 61 and the heat receiving portion 73 (see FIG. 4) of the temperature sensor 70 was 3 mm.

〔試験〕
このような装置、条件の下で、以下の試験を行った。
(試験1)
定着装置60を動作させ、定着ベルト61の軸方向における温度分布の測定を行った。
(試験2)
また、定着装置60の動作中に定着ベルト61を強制的に停止させ、定着ベルト61の温度上昇に伴い、温度センサ70として、従来のサーモスタット方式で受熱部にアルミニウムを使用したものと本実施の形態のものとで電力が遮断されるまでの時間を比較した。
〔test〕
The following tests were performed under such apparatus and conditions.
(Test 1)
The fixing device 60 was operated, and the temperature distribution in the axial direction of the fixing belt 61 was measured.
(Test 2)
Further, the fixing belt 61 is forcibly stopped during the operation of the fixing device 60, and the temperature sensor 70 is used as the temperature sensor 70 in the conventional thermostat method in accordance with the temperature rise of the fixing belt 61, and the present embodiment. The time until the power was cut off was compared with that of the form.

〔結果〕
(試験1)
本実施の形態の温度センサ70を使用した場合、定着ベルト61の軸方向の温度分布は、図5の実線部のようになり、温度センサ70を設置したことによる設置箇所での定着ベルト61の温度低下は見られなかった。
〔result〕
(Test 1)
When the temperature sensor 70 of the present embodiment is used, the temperature distribution in the axial direction of the fixing belt 61 is as shown by the solid line portion in FIG. 5, and the fixing belt 61 of the fixing belt 61 at the installation location due to the installation of the temperature sensor 70. There was no temperature drop.

(試験2)
また、試験2の実験結果については図7に示した。
図7は、定着ベルト61を停止させた後の経過時間と、定着ベルト61の内周面の温度を示した図である。横軸は、経過時間を表し、縦軸が定着ベルト61の内周面の温度を表す。
従来の温度センサを使用した場合、定着ベルト61が停止してから電力が遮断されるまで26秒〜28秒の時間を要した。このとき、定着ベルト61の温度は700℃近くまで上昇し、危険な状態となった(図7のG部分参照)。
一方、本実施の形態の温度センサ70を使用した場合は、定着ベルト61が停止してから電力が遮断されるまで13秒〜15秒であった(図7のF部分参照)。従来の温度センサを使用した場合に対し、本実施の形態の温度センサ70を使用した場合は、作動時間が約半分となり、故障等の異常時に対し、安全性が向上することを確認した。
(Test 2)
The experimental results of Test 2 are shown in FIG.
FIG. 7 is a diagram illustrating the elapsed time after the fixing belt 61 is stopped and the temperature of the inner peripheral surface of the fixing belt 61. The horizontal axis represents the elapsed time, and the vertical axis represents the temperature of the inner peripheral surface of the fixing belt 61.
When the conventional temperature sensor was used, it took 26 to 28 seconds after the fixing belt 61 was stopped until the power was cut off. At this time, the temperature of the fixing belt 61 rose to close to 700 ° C., which was in a dangerous state (see part G in FIG. 7).
On the other hand, when the temperature sensor 70 of the present embodiment is used, it takes 13 seconds to 15 seconds from when the fixing belt 61 is stopped to when the power is cut off (see portion F in FIG. 7). When the temperature sensor 70 according to the present embodiment is used in contrast to the case where the conventional temperature sensor is used, it has been confirmed that the operation time is about half and the safety is improved against an abnormality such as a failure.

本実施の形態が適用される画像形成装置を示した概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating an image forming apparatus to which the exemplary embodiment is applied. 本実施の形態の定着装置の構成を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a fixing device according to an exemplary embodiment. 定着ベルトの構成を示した概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a fixing belt. 温度センサの概略的な構造を示した図である。It is the figure which showed the schematic structure of the temperature sensor. 従来の温度センサを使用したときの定着ベルトの発熱分布への影響を示した図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an influence on a heat distribution of a fixing belt when a conventional temperature sensor is used. 感温磁性材料を受熱部に使用した温度センサの一例であり、受熱部を含む温度センサのヘッド部を説明した図である。It is an example of the temperature sensor which used the temperature sensitive magnetic material for the heat receiving part, and is a figure explaining the head part of the temperature sensor including the heat receiving part. 定着ベルトを停止させた後の経過時間と、定着ベルトの内周面の温度を示した図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an elapsed time after the fixing belt is stopped and a temperature of an inner peripheral surface of the fixing belt.

符号の説明Explanation of symbols

60…定着装置、61…定着ベルト、61b…導電層、62…加圧ロール、63…押圧パッド、64…パッド支持部材、65…電磁誘導加熱部材、65a…外部フェライト部材、67…内部フェライト部材、70…温度センサ、71,710,720…ヘッド部、73,711,721…受熱部、712…磁石、722…第1の磁石、723…第2の磁石 DESCRIPTION OF SYMBOLS 60 ... Fixing device, 61 ... Fixing belt, 61b ... Conductive layer, 62 ... Pressure roll, 63 ... Press pad, 64 ... Pad support member, 65 ... Electromagnetic induction heating member, 65a ... External ferrite member, 67 ... Internal ferrite member , 70 ... Temperature sensor, 71, 710, 720 ... Head part, 73, 711, 721 ... Heat receiving part, 712 ... Magnet, 722 ... First magnet, 723 ... Second magnet

Claims (8)

磁界の作用により加熱する導電層を含むベルト部材と、
前記ベルト部材を回動させる駆動部と、
前記磁界を発生させる加熱部と、
前記ベルト部材の外周面に圧接することで、当該ベルト部材との間に未定着画像を保持した記録材を挿通するための定着ニップ部を形成する加圧部材と、
前記ベルト部材の内側から前記加圧部材に向けて当該ベルト部材を押圧する押圧部材と、
前記ベルト部材の温度を検知する温度検知部と、
前記温度検知部が設置された箇所の前記磁界の強さを強める構造と、
を有することを特徴とする定着装置。
A belt member including a conductive layer heated by the action of a magnetic field;
A drive unit for rotating the belt member;
A heating unit for generating the magnetic field;
A pressure member that forms a fixing nip portion for inserting a recording material holding an unfixed image between the belt member and the outer peripheral surface of the belt member;
A pressing member that presses the belt member from the inside of the belt member toward the pressure member;
A temperature detector for detecting the temperature of the belt member;
A structure for increasing the strength of the magnetic field at the location where the temperature detection unit is installed;
A fixing device.
前記構造は、前記温度検知部が、感温磁性材料を含むことにより構成されることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。   The fixing device according to claim 1, wherein the structure includes the temperature detection unit including a temperature-sensitive magnetic material. 前記感温磁性材料は、金属合金材料であることを特徴とする請求項2に記載の定着装置。   The fixing device according to claim 2, wherein the temperature-sensitive magnetic material is a metal alloy material. 前記感温磁性材料の厚さをk、前記導電層の厚さをk、当該感温磁性材料の固有抵抗をρ、当該導電層の固有抵抗をρとしたときに下記式(1)を満たすことを特徴とする請求項3に記載の定着装置。
2×ρ/k<ρ/k …(1)
When the thickness of the temperature-sensitive magnetic material is k 1 , the thickness of the conductive layer is k 2 , the specific resistance of the temperature-sensitive magnetic material is ρ 1 , and the specific resistance of the conductive layer is ρ 2 , the following formula ( The fixing device according to claim 3, wherein 1) is satisfied.
2 × ρ 1 / k 12 / k 2 (1)
前記感温磁性材料の厚さは、0.05mm〜0.3mmであることを特徴とする請求項2に記載の定着装置。   The fixing device according to claim 2, wherein the temperature-sensitive magnetic material has a thickness of 0.05 mm to 0.3 mm. 前記温度検知部は、前記感温磁性材料がキュリー点未満の温度において磁性を有するときに当該感温磁性材料に吸引する磁石を更に有し、
前記感温磁性材料が、キュリー点以上の温度において磁性を消失したときは前記磁石が移動することによりスイッチングを行い、前記加熱部における前記磁界の発生を停止することを特徴とする請求項2に記載の定着装置。
The temperature detection unit further includes a magnet that attracts the temperature-sensitive magnetic material when the temperature-sensitive magnetic material has magnetism at a temperature lower than the Curie point,
3. The thermosensitive magnetic material according to claim 2, wherein when the magnetism disappears at a temperature equal to or higher than the Curie point, switching is performed by moving the magnet, and generation of the magnetic field in the heating unit is stopped. The fixing device described.
トナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記トナー像を記録媒体に定着する定着手段と、
を有し、
前記定着手段は、
駆動部により回動するベルト部材と、当該ベルト部材を磁界の作用により加熱する加熱部と、感温磁性材料を温度の検知に使用した温度検知部と、を備え、
前記温度検知部は、前記感温磁性材料の温度が当該感温磁性材料のキュリー点以上になったときに前記加熱部における磁界の発生を停止することを特徴とする画像形成装置。
Toner image forming means for forming a toner image;
Transfer means for transferring the toner image to a recording medium;
Fixing means for fixing the toner image on a recording medium;
Have
The fixing means is
A belt member that is rotated by a drive unit, a heating unit that heats the belt member by the action of a magnetic field, and a temperature detection unit that uses a temperature-sensitive magnetic material for temperature detection,
The image forming apparatus, wherein the temperature detection unit stops generating a magnetic field in the heating unit when the temperature of the temperature-sensitive magnetic material becomes equal to or higher than the Curie point of the temperature-sensitive magnetic material.
前記温度検知部は、前記感温磁性材料と対峙して設置される磁石を更に有し、
前記磁石は、前記感温磁性材料がキュリー点未満の温度において当該感温磁性材料に吸引し、キュリー点以上の温度において当該感温磁性材料から離れることによりスイッチングを行い、前記加熱部における磁界の発生を停止することを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。
The temperature detection unit further includes a magnet installed to face the temperature-sensitive magnetic material,
The magnet is switched by attracting the temperature-sensitive magnetic material to the temperature-sensitive magnetic material at a temperature below the Curie point, and leaving the temperature-sensitive magnetic material at a temperature above the Curie point, and The image forming apparatus according to claim 7, wherein the generation is stopped.
JP2008040165A 2008-02-21 2008-02-21 Fixing device and image forming apparatus Pending JP2009198802A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008040165A JP2009198802A (en) 2008-02-21 2008-02-21 Fixing device and image forming apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008040165A JP2009198802A (en) 2008-02-21 2008-02-21 Fixing device and image forming apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009198802A true JP2009198802A (en) 2009-09-03

Family

ID=41142351

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008040165A Pending JP2009198802A (en) 2008-02-21 2008-02-21 Fixing device and image forming apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009198802A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1026680A (en) * 1996-07-11 1998-01-27 Toyo Commun Equip Co Ltd Box for measuring apparatus
JP2014056184A (en) * 2012-09-13 2014-03-27 Fuji Xerox Co Ltd Fixing device and image forming apparatus

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1026680A (en) * 1996-07-11 1998-01-27 Toyo Commun Equip Co Ltd Box for measuring apparatus
JP2014056184A (en) * 2012-09-13 2014-03-27 Fuji Xerox Co Ltd Fixing device and image forming apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4635783B2 (en) Fixing device, image forming apparatus
JP5197280B2 (en) Image heating device
JP4655099B2 (en) Fixing apparatus and image forming apparatus
JP4356666B2 (en) Heating device and fixing device
JP4655846B2 (en) Fixing apparatus, image forming apparatus, and fixing method
JP2010231094A (en) Fixing device and image forming apparatus
JP2013152400A (en) Fixing device and image forming apparatus
JP5292692B2 (en) Fixing apparatus and image forming apparatus
JP4661516B2 (en) Fixing device and fixing belt deterioration judging method
JP4666004B2 (en) Fixing apparatus and image forming apparatus
JP4332274B2 (en) Image forming apparatus
JP4888509B2 (en) Image forming apparatus, fixing apparatus, and program
US8139971B2 (en) Image heating apparatus operable in stand-by-mode
JP5800688B2 (en) Image heating device
JP2005077872A (en) Fixing device and image forming apparatus
US7277650B2 (en) Image fixing controller with time/temperature control
JP2013235088A (en) Fixing device and image forming device
JP5867112B2 (en) Fixing apparatus and image forming apparatus
JP2009198802A (en) Fixing device and image forming apparatus
JP2007079224A (en) Fixing device and fixing method
JP2007057689A (en) Fixing device
JP4622588B2 (en) Image forming apparatus and power connection switching device abnormality detection method
JP4164408B2 (en) Image heating device
JP2010230932A (en) Fixing device and image forming apparatus
JP6705214B2 (en) Fixing device and image forming apparatus