JP2011048203A - Heating member, fixing device, and image forming apparatus including the fixing device - Google Patents

Heating member, fixing device, and image forming apparatus including the fixing device Download PDF

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JP2011048203A JP2009197392A JP2009197392A JP2011048203A JP 2011048203 A JP2011048203 A JP 2011048203A JP 2009197392 A JP2009197392 A JP 2009197392A JP 2009197392 A JP2009197392 A JP 2009197392A JP 2011048203 A JP2011048203 A JP 2011048203A
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Hiroyuki Kageyama
洋行 景山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heating member having a heat generating layer composed of heat generating resistors, configured to secure safety, and also, prevent local peeling of members constituting the heating member and prevent a local reduction in heat transfer efficiency, the heating member having no fluctuation in surface temperature distribution with respect to the setting temperature. <P>SOLUTION: The heating member 20 includes: a heat radiation member 201; a heat conducting member 202; an insulating layer 2031; the heat generating member 203 composed of the heat generating resistors 2036; and a pressure member 204. The heat generating resistor 2036 has two negative and positive resistance temperature characteristics. The Curie point showing the positive resistance temperature characteristic of the resistor is equal to or higher than 300°C, and the maximum electric resistance value Rf at a temperature equal to or lower than an inflection temperature where the negative resistance temperature characteristic of the resistor is changed to the positive resistance temperature characteristic satisfies a characteristic expression. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、通電によって発熱する発熱抵抗体からなる発熱層を有する加熱部材、および該加熱部材を用いてトナー像を記録媒体に定着させる定着装置、ならびに該定着装置を備える画像形成装置に関する。   The present invention relates to a heating member having a heat generating layer made of a heating resistor that generates heat when energized, a fixing device that fixes a toner image on a recording medium using the heating member, and an image forming apparatus including the fixing device.

複写機、プリンターなどの電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置として、熱ローラ定着方式の定着装置が多用されている。熱ローラ定着方式の定着装置は、互いに圧接されたローラ対(定着ローラおよび加圧ローラ)を備え、このローラ対の両方あるいはいずれか一方の内部に配置されたハロゲンヒーターなどからなる加熱手段によってローラ対を所定の温度(定着温度)に加熱した後、未定着トナー像が形成された記録紙などの記録媒体をローラ対の圧接部(定着ニップ部)に給紙し、圧接部を通過させることで、熱と圧力とによって記録紙にトナー像の定着を行うようになっている。   As a fixing device used in an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine or a printer, a heat roller fixing type fixing device is frequently used. A heat roller fixing type fixing device includes a roller pair (fixing roller and pressure roller) that are in pressure contact with each other, and the roller is heated by a heating unit including a halogen heater or the like disposed inside or both of the roller pair. After the pair is heated to a predetermined temperature (fixing temperature), a recording medium such as a recording sheet on which an unfixed toner image is formed is fed to the pressure contact portion (fixing nip portion) of the roller pair and passed through the pressure contact portion. Thus, the toner image is fixed on the recording paper by heat and pressure.

ところで、カラー画像形成装置に備えられる定着装置においては、定着ローラ表層にシリコンゴムなどからなる弾性層を設けた弾性ローラを用いることが一般的である。定着ローラを弾性ローラとすることで、定着ローラ表面が、未定着トナー像の凸凹に対応して弾性変形し、トナー像面を覆い包むように接触するため、モノクロに比べてトナー量の多いカラーの未定着トナー像に対して良好に加熱定着を行うことが可能となる。また、定着ローラとして弾性ローラを用いるカラー画像形成装置は、定着ニップ部での弾性層の歪開放効果によって、モノクロに比べてオフセットしやすいカラートナーに対して離型性を向上することができる。さらに、前記カラー画像形成装置は、定着ニップ部のニップ形状が上(定着ローラ側)に凸(所謂、逆ニップ形状)となることから、記録紙の剥離性能を向上させることができ、剥離爪などの剥離手段を用いずとも記録紙の剥離が可能となり(セルフストリッピング)、剥離手段に起因する画像欠陥を解消することができる。   By the way, in a fixing device provided in a color image forming apparatus, it is common to use an elastic roller provided with an elastic layer made of silicon rubber or the like on the surface of the fixing roller. By using an elastic roller as the fixing roller, the surface of the fixing roller is elastically deformed corresponding to the unevenness of the unfixed toner image, and comes into contact so as to cover the toner image surface. It is possible to perform heat fixing on an unfixed toner image satisfactorily. In addition, a color image forming apparatus using an elastic roller as a fixing roller can improve releasability for color toners that are more likely to be offset than monochrome because of the strain relief effect of the elastic layer at the fixing nip. Further, the color image forming apparatus can improve the peeling performance of the recording paper because the nip shape of the fixing nip portion is convex upward (on the fixing roller side) (so-called reverse nip shape). The recording paper can be peeled without using a peeling means such as (self-stripping), and image defects caused by the peeling means can be eliminated.

また、高速化に対応したカラー画像形成装置とするためには、カラー画像形成装置に備えられる定着装置は、ニップ幅の広い定着ニップ部が形成されるように構成される必要がある。定着ニップ部のニップ幅を広くする方法としては、定着ローラの弾性層の層厚を厚くすることや、定着ローラ径を大きくするなどの方法が挙げられる。しかしながら、定着ローラが有する弾性層は、熱伝導性が非常に低いので、定着ローラ内部に加熱手段がある場合、定着ローラの表面温度が、プロセス速度の高速化に追従しなくなる問題が発生する。一方、定着ローラ径を大きくした場合、定着ローラの表面温度が定着温度に到達するまでのウォームアップ時間が長くなったり、消費電力が増大するといった問題が発生する。   In addition, in order to obtain a color image forming apparatus corresponding to high speed, a fixing device provided in the color image forming apparatus needs to be configured to form a fixing nip portion having a wide nip width. Examples of a method for widening the nip width of the fixing nip portion include a method of increasing the thickness of the elastic layer of the fixing roller and a method of increasing the diameter of the fixing roller. However, since the elastic layer of the fixing roller has a very low thermal conductivity, there is a problem that the surface temperature of the fixing roller does not follow the increase in the process speed when there is a heating means inside the fixing roller. On the other hand, when the diameter of the fixing roller is increased, problems such as an increase in warm-up time until the surface temperature of the fixing roller reaches the fixing temperature and an increase in power consumption occur.

このような問題を解決するカラー画像形成装置に備えられる定着装置として、特許文献1には、ベルト定着方式の定着装置が開示されている。ベルト定着方式の定着装置は、定着ローラと加熱ローラとの間に懸架される定着ベルトと、定着ベルトを介して定着ローラに対向するように配置される加圧ローラとを含んで構成され、加熱ローラの内部に配置される熱源により定着ベルトを加熱するようになっている。ベルト定着方式の定着装置では、定着ローラが定着ベルトを介して加圧ローラと圧接する圧接部分に、定着ニップ部が形成される。このようなベルト定着方式の定着装置は、熱容量が小さい定着ベルトを加熱するように構成されているので、定着ベルトの表面温度が定着温度に到達するまでのウォームアップ時間を短くすることができる。また、ベルト定着方式の定着装置は、定着ローラの内部にハロゲンランプなどの加熱手段を配置する必要がないので、スポンジゴムなどからなる低硬度の弾性層が厚く設けられた定着ローラを使用することができ、広いニップ幅の定着ニップ部が形成可能となる。   As a fixing device provided in a color image forming apparatus that solves such a problem, Patent Document 1 discloses a fixing device of a belt fixing type. A belt-fixing type fixing device includes a fixing belt suspended between a fixing roller and a heating roller, and a pressure roller disposed so as to face the fixing roller via the fixing belt. The fixing belt is heated by a heat source disposed inside the roller. In the belt-fixing type fixing device, a fixing nip portion is formed at a pressure contact portion where the fixing roller is pressed against the pressure roller via the fixing belt. Such a belt-fixing type fixing device is configured to heat a fixing belt having a small heat capacity, so that the warm-up time until the surface temperature of the fixing belt reaches the fixing temperature can be shortened. In addition, since the belt fixing type fixing device does not require a heating means such as a halogen lamp inside the fixing roller, use a fixing roller provided with a thick low-elastic layer made of sponge rubber or the like. And a fixing nip portion having a wide nip width can be formed.

また特許文献2には、通電によって発熱する発熱抵抗体が全体として一定の形状の面を形成するように構成された面状発熱体を、定着ベルトを加熱する加熱部材として使用する構成である、面状発熱ベルト定着方式の定着装置が開示されている。面状発熱ベルト定着方式の定着装置は、定着ローラと面状発熱体からなる加熱部材との間に懸架される定着ベルトと、定着ベルトを介して定着ローラに対向するように配置される加圧ローラとを含んで構成され、定着ベルトと接触する加熱部材により定着ベルトを加熱するようになっている。このような面状発熱ベルト定着方式の定着装置は、定着ベルトを加熱する加熱部材の熱容量を小さく設計することができるとともに、発熱する面状発熱体自身が定着ベルトに直接接触して定着ベルトを加熱するように構成されているので、加熱ローラの内部に配置された熱源により間接的に定着ベルトを加熱するように構成された方式に比べて、熱応答速度が向上され、ウォームアップ時間のさらなる短縮や省エネ化が達成可能である。このように、面状発熱ベルト定着方式の定着装置は、加熱効率が高く、立ち上がりの速さが速いので、待機中の予備加熱の不要化、待ち時間の短縮化が可能となり、小型低速機だけでなく大型機、高速機の画像形成装置に備えられている。   Further, Patent Document 2 is a configuration in which a heating element configured so that a heating resistor that generates heat when energized forms a surface having a certain shape as a whole is used as a heating member that heats the fixing belt. A sheet heating belt fixing type fixing device is disclosed. A sheet heating belt fixing type fixing device includes a fixing belt suspended between a fixing roller and a heating member made of a sheet heating element, and a pressure disposed so as to face the fixing roller via the fixing belt. The fixing belt is heated by a heating member that contacts the fixing belt. Such a sheet heating belt fixing type fixing device can be designed to have a small heat capacity of a heating member for heating the fixing belt, and the sheet heating element that generates heat directly contacts the fixing belt to fix the fixing belt. Since it is configured to heat, compared to a system configured to indirectly heat the fixing belt by a heat source arranged inside the heating roller, the thermal response speed is improved and the warm-up time is further increased. Shortening and energy saving can be achieved. In this way, the sheet heating belt fixing type fixing device has high heating efficiency and fast start-up speed, which makes it possible to eliminate the need for preheating during standby and shorten the waiting time. In addition, it is provided in an image forming apparatus of a large machine or a high speed machine.

ここで、特許文献2に開示される定着装置のように、定着ベルトを介して所定の定着温度を得る定着装置では、加熱部材の長手方向に関する有効発熱領域に対応する加熱部材の最大通紙領域の幅寸法よりも幅の狭い被加熱材としての記録紙を連続して通紙して加熱定着を続けた場合、加熱部材の長手方向に関する有効発熱領域のうち、記録紙が通過しない領域(非通紙部)の温度が著しく昇温する(非通紙部昇温)という問題が発生する。   Here, in a fixing device that obtains a predetermined fixing temperature via a fixing belt, such as the fixing device disclosed in Patent Document 2, the maximum sheet passing area of the heating member corresponding to the effective heat generation area in the longitudinal direction of the heating member. When the recording paper as the material to be heated is narrower than the width dimension of the heating member and the heat fixing is continued, the effective heat generation area in the longitudinal direction of the heating member is the area where the recording paper does not pass (non- There arises a problem that the temperature of the (sheet passing portion) is remarkably increased (non-sheet passing portion temperature increase).

この非通紙部昇温は、熱ローラ定着方式の定着装置でも発生するが、熱ローラ定着方式の定着装置では、定着ローラに含まれる芯金の厚みを増し、定着ローラの長手方向の熱伝導を良くすることで解決できる。面状発熱ベルト定着方式における非通紙部昇温を解消する方法として、記録紙のサイズに合わせて面状発熱体に複数の電極と発熱パターンとを設け、電極に対する通電を切り替えることで面状発熱体の非通紙部の発熱量を小さくする方法が考えられる。しかしながら、前記方法では面状発熱体の構成が複雑となり、また不定形状の記録紙には適応できない。   This temperature rise at the non-sheet passing portion also occurs in the fixing device of the heat roller fixing method, but in the fixing device of the heat roller fixing method, the thickness of the core metal included in the fixing roller is increased and the heat conduction in the longitudinal direction of the fixing roller is increased. It can be solved by improving. As a method of eliminating the temperature rise at the non-sheet passing portion in the sheet heating belt fixing method, a sheet heating element is provided with a plurality of electrodes and a heating pattern in accordance with the size of the recording paper, and switching the energization to the electrodes A method of reducing the amount of heat generated at the non-sheet passing portion of the heating element is conceivable. However, the above-described method complicates the structure of the planar heating element and cannot be applied to recording paper having an indefinite shape.

また、定着装置では、加熱部材の温度制御を行う温度制御手段の誤動作および定着ベルトの回転異常により、加熱部材の温度暴走が生じるおそれがある。そのため、定着装置には、サーモスタット、またはサーモプロテクタなどの検知素子による安全回路が備えられている。しかしながら、温度制御手段および安全回路に異常が生じた場合には、加熱部材の温度暴走の危険がある。   Further, in the fixing device, there is a possibility that the temperature of the heating member may run away due to malfunction of the temperature control means for controlling the temperature of the heating member and abnormal rotation of the fixing belt. Therefore, the fixing device is provided with a safety circuit using a detection element such as a thermostat or a thermo protector. However, if an abnormality occurs in the temperature control means and the safety circuit, there is a risk of temperature runaway of the heating member.

このような問題を解決するため、特許文献3には、記録紙の搬送方向と交差する方向に沿って設けられるヒータであって、正の抵抗温度特性を有する発熱体と、この発熱体の長手方向に沿って設けられた給電電極とを含むヒータと、ヒータの温度を検知する温度検知部材とを備える加熱装置が開示されている。特許文献3に開示の加熱装置によれば、温度検知部材の検知温度に基づき発熱体への通電を制御することで、簡単、低コストな構成で、また記録紙が不定形状であった場合でも、非通紙部と通紙部との温度差を小さくすることができる。   In order to solve such a problem, Patent Document 3 discloses a heater provided along a direction crossing the recording paper conveyance direction, a heating element having a positive resistance temperature characteristic, and the length of the heating element. A heating device is disclosed that includes a heater including power supply electrodes provided along a direction and a temperature detection member that detects the temperature of the heater. According to the heating device disclosed in Patent Document 3, by controlling the energization to the heating element based on the temperature detected by the temperature detection member, even when the recording paper has an indefinite shape with a simple and low-cost configuration. The temperature difference between the non-sheet passing portion and the sheet passing portion can be reduced.

また、特許文献4には、絶縁基板と、導電性物質が混合分散されたポリイミド樹脂から形成された発熱体と、電極と、耐熱絶縁層とを備える面状ヒータを用いた画像定着装置が開示されている。特許文献4に開示の画像定着装置によれば、前記面状ヒータが正の抵抗温度特性を有しているので、発熱体における非通紙部に対応する部分の過昇温を防止できる。   Patent Document 4 discloses an image fixing device using a planar heater including an insulating substrate, a heating element formed from a polyimide resin in which a conductive substance is mixed and dispersed, an electrode, and a heat-resistant insulating layer. Has been. According to the image fixing device disclosed in Patent Document 4, since the planar heater has a positive resistance temperature characteristic, it is possible to prevent an excessive temperature rise in a portion corresponding to the non-sheet passing portion in the heating element.

特開平10−307496号公報JP-A-10-30796 特開2002−333788号公報JP 2002-333788 A 特開平6−27840号公報JP-A-6-27840 特開2006−294604号公報JP 2006-294604 A

ここで、特許文献3に開示されるフィルム加熱方式の加熱装置に用いられる発熱体は、発熱体の温度がキュリー点である180℃以上になると急激に電気抵抗が上昇して自己温度制御機能を発揮するPTC(Positive Temperature Coefficient)特性を有しているので、発熱体における非通紙部に対応する部分の過昇温を防止できる。しかしながら、たとえば、チタン酸バリウムをベースとした半導体セラミックからなる発熱体は、室温からキュリー点近傍までの昇温途中では、電気抵抗が発熱体の温度上昇に伴い低下し、キュリー点を超えると、PTC特性のために急激に電気抵抗が上昇する。そのため、発熱体自身の温度に応じて、発熱体に供給される電力が変動する。定着装置のウォームアップ時には発熱体の電流量を増加させるが、定着装置に割り当てられる最大電流値までの範囲内で使用するには、ウォームアップ時の最大電力は、発熱体の電気抵抗が最小になる時の電流値で規定され、ウォームアップ時に充分な電力が供給できない。また、発熱体から発生した熱は、記録紙を加熱するだけでなく、加圧ローラをも加熱する熱源となるので、発熱体はそれらよりも高い温度まで発熱する必要がある。しかし、PTC特性を有する発熱体は、キュリー点付近で電気抵抗が急激に上昇するので、発熱体に供給される電力が低下してしまい、記録紙および加圧ローラに充分な熱を供給できない。   Here, the heating element used in the heating device of the film heating method disclosed in Patent Document 3 has a self-temperature control function due to a sudden increase in electrical resistance when the temperature of the heating element exceeds the Curie point of 180 ° C. Since the PTC (Positive Temperature Coefficient) characteristic is exhibited, it is possible to prevent an excessive temperature rise in a portion corresponding to the non-sheet passing portion in the heating element. However, for example, a heating element made of a semiconductor ceramic based on barium titanate has an electrical resistance that decreases as the temperature of the heating element increases during the temperature increase from room temperature to the vicinity of the Curie point. Due to the PTC characteristics, the electrical resistance increases rapidly. Therefore, the electric power supplied to the heating element varies depending on the temperature of the heating element itself. When the fixing device is warmed up, the current amount of the heating element is increased, but for use within the range up to the maximum current value allocated to the fixing device, the maximum power at the time of warming up is the minimum electric resistance of the heating element. It is defined by the current value at the time, and sufficient power cannot be supplied during warm-up. Further, since the heat generated from the heating element not only heats the recording paper but also heats the pressure roller, the heating element needs to generate heat up to a higher temperature. However, since the electric resistance of the heating element having the PTC characteristic rapidly increases in the vicinity of the Curie point, the power supplied to the heating element is reduced, and sufficient heat cannot be supplied to the recording paper and the pressure roller.

また、特許文献3のフィルム加熱方式の定着装置では、熱容量の小さいフィルムを介して発熱体からの熱が記録紙に付与されるので、ウォームアップ時間は非常に速いが、高速印字時に記録紙に熱が逐次奪われるので記録紙への熱供給が追いつかない。さらにPTC特性を有する発熱体は、キュリー点を超えると急激に電気抵抗が上昇して自己温度制御機能を発揮するので、温度追従性に問題が生じる。このようにPTC特性を有する発熱体を備える加熱部材において、ウォームアップ時に充分な電力が供給できず、キュリー点付近で発熱体に供給される電力が低下し、記録紙および加圧ローラに充分な熱を供給できず、温度追従性に問題が生じる。   Further, in the film heating type fixing device of Patent Document 3, since heat from the heating element is applied to the recording paper through a film having a small heat capacity, the warm-up time is very fast. Since heat is taken away sequentially, the heat supply to the recording paper cannot catch up. Furthermore, since the heating element having the PTC characteristic exhibits a self-temperature control function by rapidly increasing the electric resistance when the Curie point is exceeded, a problem arises in temperature followability. Thus, in a heating member having a heating element having PTC characteristics, sufficient power cannot be supplied at the time of warm-up, and the power supplied to the heating element near the Curie point decreases, which is sufficient for recording paper and a pressure roller. Heat cannot be supplied, causing problems in temperature followability.

さらに、特許文献4の画像定着装置に用いる面状ヒータは、ポリイミド樹脂のような有機樹脂中に導電性物質を分散充填させて発熱体を形成しているので、PTC特性を発現する温度が画像の定着に使用する温度(たとえば200℃)に近く、過昇温を抑制できたとしても、使用時の電力を確保できない。   Further, the planar heater used in the image fixing apparatus of Patent Document 4 forms a heating element by dispersing and filling a conductive material in an organic resin such as a polyimide resin. Even if the temperature rise is close to the temperature used for fixing (for example, 200 ° C.) and excessive temperature rise can be suppressed, it is not possible to secure electric power during use.

また、加熱部材を構成する放熱部材、発熱体、絶縁層および固定部材は、熱膨張係数がそれぞれ異なる。つまり、加熱部材は、発熱体に電圧が印加されて発熱体が発熱したとき、放熱部材、発熱体、絶縁層および固定部材が、それぞれ異なった度合いで熱膨張することになる。しかし、発熱体を放熱部材に密着するよう強固に固定すると、熱膨張差を吸収緩和することができず、熱膨張の小さい部材の方向に曲がり、発熱体と放熱部材の間で、局部的に剥離または隙間ができてしまい、放熱部材の内側表面に対する伝熱効率が局部的に低下する。このように、放熱部材の内側表面に対する伝熱効率が局部的に低下すると、定着ベルト表面の温度分布が設定温度に対して不均一になり、定着温度がばらついて定着性能が悪化し、高い印字品位を維持できなくなる。また、前記局部的な伝熱効率の低下が発生すると、所望の定着温度を得るまでのウォームアップ時間を長くする必要がある。   In addition, the heat radiating member, the heating element, the insulating layer, and the fixing member constituting the heating member have different thermal expansion coefficients. That is, in the heating member, when a voltage is applied to the heat generating element and the heat generating element generates heat, the heat radiating member, the heat generating element, the insulating layer, and the fixing member are thermally expanded to different degrees. However, if the heating element is firmly fixed so as to be in close contact with the heat radiating member, the difference in thermal expansion cannot be absorbed and relaxed, and it bends in the direction of the member with small thermal expansion, and locally between the heating element and the heat radiating member. Peeling or gaps are created, and the heat transfer efficiency with respect to the inner surface of the heat dissipation member is locally reduced. As described above, when the heat transfer efficiency with respect to the inner surface of the heat radiating member is locally reduced, the temperature distribution on the fixing belt surface becomes uneven with respect to the set temperature, the fixing temperature varies, and the fixing performance deteriorates, resulting in high print quality. Cannot be maintained. When the local heat transfer efficiency is lowered, it is necessary to lengthen the warm-up time until a desired fixing temperature is obtained.

したがって本発明の目的は、絶縁層および抵抗発熱体からなる発熱層が積層された発熱部材を有する加熱部材であって、加熱部材を構成する部材間で局部的な剥離が発生するのが防止されて、局部的な伝熱効率の低下が発生するのが防止され、表面の温度分布が設定温度に対してばらつきのない加熱部材を提供することである。また本発明の目的は、ベルト定着方式の定着装置であって、定着温度が設定温度に対してばらつくのを防止し、安全性を確保した上で、ウォームアップ時間が短く、消費電力の増大を防止することができる定着装置を提供することである。また本発明の目的は、定着温度が設定温度に対してばらつくのが防止されて均一な定着特性を有する定着装置を備えて、均一で高品位な画像を形成することができる画像形成装置を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is a heating member having a heating member in which a heating layer composed of an insulating layer and a resistance heating element is laminated, and local peeling between members constituting the heating member is prevented. Thus, it is possible to provide a heating member in which a local decrease in heat transfer efficiency is prevented and the surface temperature distribution is uniform with respect to the set temperature. Another object of the present invention is a belt-fixing type fixing device, which prevents the fixing temperature from fluctuating with respect to a set temperature, ensures safety, shortens the warm-up time, and increases power consumption. It is an object of the present invention to provide a fixing device that can be prevented. Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of forming a uniform and high-quality image by including a fixing device having a uniform fixing characteristic in which the fixing temperature is prevented from varying with respect to a set temperature. It is to be.

本発明は、厚み方向一方面が湾曲して形成される放熱部材と、
低い硬さおよび高い熱伝導性を有する材料からなり、前記放熱部材の厚み方向他方面に接触して設けられる熱伝導部材と、
前記熱伝導部材の厚み方向他方面に接触して設けられ、絶縁体からなる絶縁層と、
通電によって発熱する発熱抵抗体からなる発熱層と、前記発熱層を挟み込むようにして積層される電極部材とを有し、前記絶縁層の厚み方向他方面に接触して設けられる発熱部材と、
前記発熱部材を前記放熱部材に近接する方向に押圧して、前記発熱部材を前記放熱部材に固定する押圧部材とを含んで構成され、
前記発熱抵抗体は、負の抵抗温度特性と正の抵抗温度特性との2つの抵抗温度特性を有し、正の抵抗温度特性を示すキュリー点が300℃以上であり、かつ負の抵抗温度特性から正の抵抗温度特性に変化する変曲温度以下における最大電気抵抗値Rfが下記式(1)を満たすことを特徴とする加熱部材である。
<(V /W) …(1)
(式中、Rは最大電気抵抗(Ω)を示し、Vは印加電圧(V)を示し、Wは所望電力(W)を示す。)
The present invention is a heat dissipation member formed by curving one surface in the thickness direction,
A heat conductive member made of a material having low hardness and high thermal conductivity, and provided in contact with the other surface in the thickness direction of the heat radiating member;
An insulating layer that is provided in contact with the other surface in the thickness direction of the heat conducting member and is made of an insulator;
A heating member comprising a heating resistor that generates heat when energized, and an electrode member laminated so as to sandwich the heating layer, and a heating member provided in contact with the other surface in the thickness direction of the insulating layer;
A pressing member that presses the heat generating member in a direction close to the heat radiating member and fixes the heat generating member to the heat radiating member; and
The heating resistor has two resistance temperature characteristics, a negative resistance temperature characteristic and a positive resistance temperature characteristic, a Curie point indicating the positive resistance temperature characteristic is 300 ° C. or more, and a negative resistance temperature characteristic. The heating member is characterized in that the maximum electric resistance value Rf below the inflection temperature at which the temperature changes from positive to positive resistance temperature characteristics satisfies the following formula (1).
R f <(V f 2 / W f ) (1)
(In the formula, R f represents the maximum electric resistance (Ω), V f represents the applied voltage (V), and W f represents the desired power (W).)

また本発明は、前記発熱層は、複数の発熱抵抗体が前記放熱部材の長手方向に整列して形成され、
前記放熱部材の長手方向両端部に対応して設けられる発熱抵抗体の電気抵抗は、長手方向中央部に対応して設けられる発熱抵抗体の電気抵抗よりも低いことを特徴とする。
Further, in the present invention, the heat generating layer is formed by aligning a plurality of heat generating resistors in the longitudinal direction of the heat radiating member,
The electrical resistance of the heating resistor provided corresponding to both longitudinal ends of the heat radiating member is lower than the electrical resistance of the heating resistor provided corresponding to the longitudinal central portion.

また本発明は、前記発熱抵抗体は、チタン酸バリウムを含む半導電性セラミックスであることを特徴とする。   According to the present invention, the heating resistor is a semiconductive ceramic containing barium titanate.

また本発明は、前記放熱部材は、アルミニウム合金、マグネシウム合金および銅合金から選ばれる合金を用いて形成され、
前記発熱部材と前記押圧部材との間に弾性部材が設けられ、
前記押圧部材は、金属、耐熱性樹脂およびセラミックスから選ばれる材料を用いて形成されて、前記弾性部材に点接触して設けられることを特徴とする。
In the present invention, the heat dissipation member is formed using an alloy selected from an aluminum alloy, a magnesium alloy, and a copper alloy,
An elastic member is provided between the heat generating member and the pressing member,
The pressing member is formed using a material selected from metal, heat-resistant resin, and ceramics, and is provided in point contact with the elastic member.

また本発明は、前記押圧部材の長手方向両端部には、外部に接続されて前記押圧部材を固定可能に構成される固定アダプタが設けられることを特徴とする。   Further, the present invention is characterized in that a fixing adapter configured to be able to fix the pressing member connected to the outside is provided at both longitudinal ends of the pressing member.

また本発明は、前記放熱部材の厚み方向他方面には、耐熱性および高い熱輻射性を有する材料からなる内面コート層が形成されていることを特徴とする。   The present invention is characterized in that an inner surface coating layer made of a material having heat resistance and high heat radiation is formed on the other surface in the thickness direction of the heat radiating member.

また本発明は、前記放熱部材の厚み方向一方面には、耐熱性および低摩擦係数を有する材料からなる外面コート層が形成されていることを特徴とする。   Further, the present invention is characterized in that an outer surface coating layer made of a material having heat resistance and a low friction coefficient is formed on one surface in the thickness direction of the heat radiating member.

また本発明は、前記外面コート層は、フッ素を含有するPTFE樹脂およびPFA樹脂の少なくともいずれか1つの材料からなることを特徴とする。   In the invention, it is preferable that the outer surface coating layer is made of at least one material of PTFE resin and PFA resin containing fluorine.

また本発明は、第1定着部材と、加熱手段と、第1定着部材と加熱部材との間に張架される回転可能な無端状ベルトと、前記無端状ベルトを介して前記第1定着部材に対向するように配置される第2定着部材とを備え、前記無端状ベルトと前記第2定着部材とが接触して形成される定着ニップ部において、記録紙上に担持されるトナー像を加熱して記録紙上に定着する定着装置であって、
前記加熱手段は、前記加熱部材であり、前記放熱部材の厚み方向一方面において前記無端状ベルトと接触して、前記無端状ベルトを加熱することを特徴とする定着装置である。
The present invention also provides a first fixing member, a heating unit, a rotatable endless belt stretched between the first fixing member and the heating member, and the first fixing member via the endless belt. A toner image carried on the recording paper at a fixing nip formed by contact between the endless belt and the second fixing member. A fixing device for fixing on a recording sheet,
The heating unit is the heating member, and is a fixing device that heats the endless belt in contact with the endless belt on one surface in the thickness direction of the heat radiating member.

また本発明は、前記定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。
また本発明は、前記加熱部材の発熱抵抗体に対する投入電力が一定となるように制御する電力制御手段を備えることを特徴とする。
According to another aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising the fixing device.
Further, the present invention is characterized by comprising power control means for controlling the input power to the heating resistor of the heating member to be constant.

本発明によれば、加熱部材は、厚み方向一方面が湾曲して形成される放熱部材と、放熱部材の厚み方向他方面に接触して配置される熱伝導部材と、熱伝導部材の厚み方向他方面に接触して配置され、絶縁体からなる絶縁層と、絶縁層の厚み方向他方面に接触して配置される発熱部材と、発熱部材を放熱部材に近接する方向に押圧し、放熱部材に固定する押圧部材とを含んで構成される。ここで、加熱部材において、厚み方向一方面を「外面」と称し、厚み方向他方面を「内面」と称する。   According to the present invention, the heating member includes a heat radiating member formed by bending one surface in the thickness direction, a heat conducting member disposed in contact with the other surface in the thickness direction of the heat radiating member, and a thickness direction of the heat conducting member. An insulating layer made of an insulator disposed in contact with the other surface, a heat generating member disposed in contact with the other surface in the thickness direction of the insulating layer, and pressing the heat generating member in a direction close to the heat radiating member, And a pressing member to be fixed to. Here, in the heating member, one surface in the thickness direction is referred to as an “outer surface”, and the other surface in the thickness direction is referred to as an “inner surface”.

本発明の加熱部材では、発熱部材は、押圧部材によって放熱部材に近接する方向に押圧されて、放熱部材に固定される。これによって、発熱部材は、放熱部材の内面に対する密着性が向上された状態で固定される。   In the heating member of the present invention, the heat generating member is pressed by the pressing member in the direction approaching the heat radiating member, and is fixed to the heat radiating member. Thereby, the heat generating member is fixed in a state in which the adhesion to the inner surface of the heat radiating member is improved.

また、放熱部材と発熱部材との間には、低い硬さおよび高い熱伝導性を有する材料からなる熱伝導部材が配置されているので、発熱部材から放熱部材への伝熱効率を低下させることなく、加熱部材を構成する各部材の熱膨張差を吸収緩和することができ、各部材間で局部的な剥離が発生するのを防止することができる。このように、本発明の加熱部材は、放熱部材の内面に対する発熱部材の密着性が高い状態で維持された上で、各部材間で局部的な剥離が発生するのが防止されるので、局部的な伝熱効率の低下が発生するのが防止され、表面の温度分布が設定温度に対してばらつくのを防止することができる。   In addition, since a heat conductive member made of a material having low hardness and high thermal conductivity is disposed between the heat radiating member and the heat generating member, the heat transfer efficiency from the heat generating member to the heat radiating member is not reduced. The difference in thermal expansion of each member constituting the heating member can be absorbed and relaxed, and local peeling between the members can be prevented from occurring. As described above, the heating member of the present invention is maintained in a state where the adhesion of the heat generating member to the inner surface of the heat radiating member is high, and it is prevented that local peeling occurs between the respective members. The occurrence of a general decrease in heat transfer efficiency can be prevented, and the surface temperature distribution can be prevented from varying with respect to the set temperature.

また、発熱部材は、通電によって発熱する発熱抵抗体からなる発熱層と、発熱層を挟み込むようにして積層される電極部材とを有する。そして、発熱抵抗体は、負の抵抗温度特性と正の抵抗温度特性との2つの抵抗温度特性を有し、正の抵抗温度特性を示すキュリー点が300℃以上であり、かつ、負の抵抗温度特性から正の抵抗温度特性に変化する変曲温度以下における最大電気抵抗値Rfが式(1)を満たすので、温度上昇に伴い発熱抵抗体の電気抵抗が低下しても、200℃程度の所望温度になるまで発熱抵抗体に所望の電力を供給することができる。そのため、加熱部材は、充分な熱供給能力を発揮することができる。   The heat generating member includes a heat generating layer made of a heat generating resistor that generates heat when energized, and an electrode member laminated so as to sandwich the heat generating layer. The heating resistor has two resistance temperature characteristics, a negative resistance temperature characteristic and a positive resistance temperature characteristic, a Curie point indicating the positive resistance temperature characteristic is 300 ° C. or more, and a negative resistance temperature characteristic. Since the maximum electric resistance value Rf below the inflection temperature changing from the temperature characteristic to the positive resistance temperature characteristic satisfies the formula (1), even if the electric resistance of the heating resistor decreases with increasing temperature, it is about 200 ° C. Desired electric power can be supplied to the heating resistor until the desired temperature is reached. Therefore, the heating member can exhibit sufficient heat supply capability.

また本発明によれば、発熱層は、複数の発熱抵抗体が前記放熱部材の長手方向に整列して形成され、放熱部材の長手方向両端部に対応して設けられる発熱抵抗体の電気抵抗は、長手方向中央部に対応して設けられる発熱抵抗体の電気抵抗よりも低い。   Further, according to the present invention, the heat generating layer includes a plurality of heat generating resistors aligned in the longitudinal direction of the heat radiating member, and the electric resistance of the heat generating resistor provided corresponding to both ends of the heat radiating member in the longitudinal direction is The electric resistance of the heating resistor provided corresponding to the central portion in the longitudinal direction is lower.

これによって、放熱部材の長手方向端部の発熱抵抗体は、昇温時間が短く、かつ電力を大きく設定できるので、放熱部材の長手方向端部における放熱損失を補うことが可能となり、放熱部材の長手方向における温度分布を均一にすることができる。   As a result, the heating resistor at the end in the longitudinal direction of the heat radiating member has a short heating time and can set a large electric power, so that it is possible to compensate for the heat dissipation loss at the end in the longitudinal direction of the heat radiating member. The temperature distribution in the longitudinal direction can be made uniform.

また本発明によれば、発熱抵抗体はチタン酸バリウムを含む半導電性セラミックスから構成されているので、高耐熱性でありながら、汎用材料で高信頼性の加熱部材を構成することが可能である。   Further, according to the present invention, since the heating resistor is made of a semiconductive ceramic containing barium titanate, it is possible to constitute a highly reliable heating member with a general-purpose material while having high heat resistance. is there.

また本発明によれば、放熱部材は、アルミニウム合金、マグネシウム合金および銅合金から選ばれる合金を用いて形成される。前記材料で構成される放熱部材は、高い熱伝導性を有する部材となるので、加熱対象物を効率よく加熱することができる。また、押圧部材は、金属、耐熱性樹脂およびセラミックスから選ばれる材料を用いて形成され、発熱部材と押圧部材との間には弾性部材が設けられる。前記材料で構成される押圧部材は、高強度かつ高靭性を有する部材であり、さらに発熱部材と押圧部材との間に弾性部材が設けられているので、発熱部材を放熱部材に近接する方向に弾発的に押圧することができる。そのため、発熱部材は、放熱部材の内面に対する密着性が向上された状態で固定される。さらに、押圧部材は弾性部材に点接触して設けられるので、発熱抵抗体の昇温時に押圧部材への熱伝導が抑制され、また押圧部材の熱容量を低減できるので、放熱部材の昇温速度を速くすることができる。   According to the invention, the heat dissipation member is formed using an alloy selected from an aluminum alloy, a magnesium alloy, and a copper alloy. Since the heat radiating member comprised with the said material turns into a member which has high heat conductivity, it can heat a heating target object efficiently. The pressing member is formed using a material selected from metals, heat-resistant resins, and ceramics, and an elastic member is provided between the heat generating member and the pressing member. The pressing member made of the material is a member having high strength and high toughness, and further, since an elastic member is provided between the heat generating member and the pressing member, the heat generating member is placed in a direction close to the heat radiating member. It can be pressed elastically. Therefore, the heat generating member is fixed in a state where the adhesion to the inner surface of the heat radiating member is improved. Furthermore, since the pressing member is provided in point contact with the elastic member, heat conduction to the pressing member is suppressed when the heating resistor is heated, and the heat capacity of the pressing member can be reduced. Can be fast.

また本発明によれば、前記押圧部材の長手方向両端部には、外部に接続されて前記押圧部材を固定可能に構成される固定アダプタが設けられるので、固定アダプタを装置外部に固定でき、押圧部材の発熱部材に対する配置位置を規制できる。このように、押圧部材の配置位置が規制されることによって、その規制による外力を、発熱部材を放熱部材に近接する方向に弾発的に押圧する押圧力として付与することができる。   Further, according to the present invention, since the fixing adapter configured to be able to fix the pressing member by connecting to the outside is provided at both longitudinal ends of the pressing member, the fixing adapter can be fixed to the outside of the apparatus and pressed. The arrangement position of the member with respect to the heat generating member can be regulated. In this way, by restricting the arrangement position of the pressing member, the external force due to the restriction can be applied as a pressing force that elastically presses the heat generating member in the direction approaching the heat radiating member.

また本発明によれば、放熱部材の内面には、耐熱性および高い熱輻射性を有する材料からなる内面コート層が形成されている。これによって、放熱部材と熱伝導部材との界面で腐食が発生するのを防止することができ、長期間にわたって、発熱部材から放熱部材への伝熱効率の低下を防止することができる。   According to the present invention, the inner surface coating layer made of a material having heat resistance and high heat radiation is formed on the inner surface of the heat dissipation member. Accordingly, it is possible to prevent the occurrence of corrosion at the interface between the heat radiating member and the heat conducting member, and it is possible to prevent a decrease in heat transfer efficiency from the heat generating member to the heat radiating member over a long period of time.

また本発明によれば、放熱部材の外面には、耐熱性および低摩擦係数を有する材料からなる外面コート層が形成されている。たとえば、放熱部材の外面に無端状ベルトを接触させて、加熱部材を該無端状ベルトを加熱する部材として用いた場合、放熱部材と無端状ベルトとの間の摩擦力を低減することができ、無端状ベルトが摩耗するのを防止して、無端状ベルトの高い耐久性を確保することができる。また、放熱部材と無端状ベルトとの間の摩擦力が低減可能になると、無端状ベルトの回転をスムースにすることができ、加熱部材の無端状ベルトに対する伝熱効率が低下するのを防止することができる。さらに、放熱部材と無端状ベルトとの摩擦騒音を抑制し、無端状ベルトを回転させるための回転駆動モータの消費電力を抑制することができる。   According to the invention, the outer surface coating layer made of a material having heat resistance and a low friction coefficient is formed on the outer surface of the heat radiating member. For example, when the endless belt is brought into contact with the outer surface of the heat radiating member and the heating member is used as a member for heating the endless belt, the frictional force between the heat radiating member and the endless belt can be reduced, It is possible to prevent the endless belt from being worn and to ensure high durability of the endless belt. Further, when the frictional force between the heat radiating member and the endless belt can be reduced, the rotation of the endless belt can be made smooth, and the heat transfer efficiency of the heating member to the endless belt can be prevented from being lowered. Can do. Furthermore, friction noise between the heat radiating member and the endless belt can be suppressed, and the power consumption of the rotation drive motor for rotating the endless belt can be suppressed.

また本発明によれば、放熱部材の外面に形成される外面コート層が、フッ素を含有するPTFE樹脂およびPFA樹脂の少なくともいずれか1つの材料からなる。これによって、放熱部材と加熱対象物との間の摩擦力を低減することができる。   According to the invention, the outer surface coating layer formed on the outer surface of the heat dissipation member is made of at least one material of PTFE resin and PFA resin containing fluorine. Thereby, the frictional force between the heat radiating member and the heating object can be reduced.

また本発明によれば、定着装置は、第1定着部材と、加熱手段と、第1定着部材と加熱手段との間に張架される無端状ベルトと、無端状ベルトを介して第1定着部材に対向するように配置される第2定着部材とを備え、無端状ベルトと第2定着部材とが接触して形成される定着ニップ部において、トナー像を加熱溶融させて記録紙上に定着させる。そして、本発明の定着装置は、加熱手段として、表面の温度分布が設定温度に対してばらつきのない本発明の前記加熱部材を備えているので、無端状ベルトの表面における温度分布が設定温度に対して均一となり、定着温度がばらつくのが防止されて、均一な定着特性を実現することができる。また、定着装置が備える本発明の前記加熱部材は、局部的な伝熱効率の低下が発生するのが防止されたものである。そのため、定着装置は、所望の定着温度を得るまでのウォームアップ時間が短く、消費電力の増大を防止することができる。   According to the invention, the fixing device includes the first fixing member, the heating unit, the endless belt stretched between the first fixing member and the heating unit, and the first fixing via the endless belt. And a second fixing member disposed so as to face the member, and the toner image is heated and melted and fixed on the recording paper in a fixing nip portion formed by contact between the endless belt and the second fixing member. . The fixing device according to the present invention includes the heating member according to the present invention as a heating unit in which the temperature distribution on the surface does not vary with respect to the set temperature, so that the temperature distribution on the surface of the endless belt becomes the set temperature. On the other hand, it is uniform and the fixing temperature is prevented from varying, and uniform fixing characteristics can be realized. Further, the heating member of the present invention provided in the fixing device is one in which a local decrease in heat transfer efficiency is prevented. Therefore, the fixing device has a short warm-up time until a desired fixing temperature is obtained, and can prevent an increase in power consumption.

また本発明によれば、画像形成装置は、定着温度が設定温度に対してばらつくのが防止されて均一な定着特性を有し、通紙記録紙が不定形状であっても、加熱部材における通紙記録紙の非通紙部温度を効率的に低減できる。また、電力を有効に使用することによる利便性および省エネ性の両立が可能な画像形成装置を提供できる。   In addition, according to the present invention, the image forming apparatus has a uniform fixing characteristic in which the fixing temperature is prevented from being varied with respect to the set temperature. The temperature of the non-sheet passing portion of the paper recording paper can be efficiently reduced. Further, it is possible to provide an image forming apparatus capable of achieving both convenience and energy saving by effectively using electric power.

また本発明によれば、画像形成装置は、加熱部材の発熱抵抗体に対する投入電力が一定となるように制御する電力制御手段を有する。正の抵抗温度特性を有する発熱抵抗体を用いた場合、発熱抵抗体の温度に応じた電力変動がある。電力制御手段は、発熱抵抗体に対する投入電力を所定の一定値で制御するので、ウォームアップおよびスリープ復帰時の電力を有効に供給することが可能となり、ウォームアップ時間およびスリープ復帰時間を早くすることができる。そのため、作業性が良好になるとともに、印字していないときには定着装置の電力を直ぐにオフすることができ、消費電力を削減することができる。   According to the invention, the image forming apparatus further includes power control means for controlling the input power to the heating resistor of the heating member to be constant. When a heating resistor having a positive resistance temperature characteristic is used, there is power fluctuation according to the temperature of the heating resistor. Since the power control means controls the input power to the heating resistor with a predetermined constant value, it becomes possible to effectively supply the power at the time of warm-up and sleep return, and the warm-up time and sleep return time can be shortened. Can do. Therefore, the workability is improved and the power of the fixing device can be turned off immediately when printing is not being performed, thereby reducing power consumption.

本発明の第1実施形態である加熱部材20の長手方向に垂直な断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section perpendicular | vertical to the longitudinal direction of the heating member 20 which is 1st Embodiment of this invention. 図1に示す発熱部材203の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the heat generating member 203 shown in FIG. 発熱抵抗体2036の電気抵抗と温度との関係を示すグラフである。5 is a graph showing the relationship between the electrical resistance of a heating resistor 2036 and temperature. 図3に示すようなPTC特性を有する発熱抵抗体2036を用いたときの、発熱抵抗体2036の電力と温度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the electric power of the heat generating resistor 2036, and temperature when the heat generating resistor 2036 which has a PTC characteristic as shown in FIG. 3 is used. 図1に示す加熱部材20の側面図である。It is a side view of the heating member 20 shown in FIG. 本発明の実施の一形態である定着装置15の構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration of a fixing device 15 according to an embodiment of the present invention. 定着ベルトが加熱部材に懸架される領域の近傍における定着装置15の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a fixing device 15 in the vicinity of a region where a fixing belt is suspended from a heating member. 図8(a)は加熱部材20の長手方向端部の固定アダプタ205の構造を示す側面図であり、図8(b)は図8(a)に示す加熱部材20を切断面線S21−S21から見た断面図である。FIG. 8A is a side view showing the structure of the fixed adapter 205 at the end in the longitudinal direction of the heating member 20, and FIG. 8B shows the heating member 20 shown in FIG. It is sectional drawing seen from. 定着装置15の電気的構成を示すブロック図である。3 is a block diagram showing an electrical configuration of the fixing device 15. FIG. 本発明の他の実施形態である定着装置150の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a fixing device 150 according to another embodiment of the present invention. 本発明の実施の一形態である画像形成装置100の構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration of an image forming apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. キュリー点が200℃である従来の発熱抵抗体の電気抵抗と温度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the electrical resistance and temperature of the conventional heating resistor whose Curie point is 200 degreeC. 図12に示すPTC特性を有する従来の発熱抵抗体を用いたときの、発熱抵抗体の温度と電力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the temperature of a heating resistor, and electric power when the conventional heating resistor which has the PTC characteristic shown in FIG. 12 is used. 図12に示すPTC特性を有する従来の発熱抵抗体を用いて加熱部材を構成した場合の、発熱抵抗体の電力と加熱部材の温度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the electric power of a heating resistor, and the temperature of a heating member at the time of comprising a heating member using the conventional heating resistor which has the PTC characteristic shown in FIG.

1、加熱部材
図1は、本発明の第1実施形態である加熱部材20の長手方向に垂直な断面を示す図である。加熱部材20は、厚み方向一方面が湾曲して形成される放熱部材201と、放熱部材201の厚み方向他方面に接触して配置される熱伝導部材202と、熱伝導部材202の厚み方向他方面に接触して配置される第1絶縁層2031と、第1絶縁層2031の厚み方向他方面に接触して配置される発熱部材203と、発熱部材203の厚み方向他方面に接触して配置される第2絶縁層2032と、第2絶縁層2032の厚み方向他方面に接触して配置される弾性部材2037と、発熱部材203を放熱部材201に近接する方向に押圧する押圧部材204とを含んで構成される。ここで、加熱部材において、厚み方向一方面を「外面」と称し、厚み方向他方面を「内面」と称する。加熱部材20では、発熱部材203で発生した熱が、第1絶縁層2031および熱伝導部材202を介して放熱部材201に伝導し、放熱部材201の外面に接触する対象物を加熱する。本実施形態の加熱部材20は、後述する定着装置に、好適に搭載することができる。加熱部材20が加熱する加熱対象物として、定着装置に設けられる定着ベルトを例に挙げて、以下に説明する。
1. Heating member FIG. 1 is a view showing a cross section perpendicular to the longitudinal direction of a heating member 20 according to a first embodiment of the present invention. The heating member 20 includes a heat radiating member 201 formed by curving one surface in the thickness direction, a heat conducting member 202 disposed in contact with the other surface in the thickness direction of the heat radiating member 201, a thickness direction of the heat conducting member 202, and the like. A first insulating layer 2031 disposed in contact with the surface, a heat generating member 203 disposed in contact with the other surface in the thickness direction of the first insulating layer 2031, and disposed in contact with the other surface in the thickness direction of the heat generating member 203. The second insulating layer 2032, the elastic member 2037 disposed in contact with the other surface in the thickness direction of the second insulating layer 2032, and the pressing member 204 that presses the heat generating member 203 in the direction close to the heat radiating member 201. Consists of including. Here, in the heating member, one surface in the thickness direction is referred to as an “outer surface”, and the other surface in the thickness direction is referred to as an “inner surface”. In the heating member 20, the heat generated in the heat generating member 203 is conducted to the heat radiating member 201 through the first insulating layer 2031 and the heat conducting member 202, and heats the object that contacts the outer surface of the heat radiating member 201. The heating member 20 of the present embodiment can be suitably mounted on a fixing device described later. The heating object 20 heated by the heating member 20 will be described below by taking a fixing belt provided in the fixing device as an example.

(放熱部材)
放熱部材201は、湾曲した外面を有する部材であり、本実施形態では、円筒体の一部を成す筒状に形成される。放熱部材201は、外面において定着ベルトに接触するように配置され、発熱部材203が発生させる熱を定着ベルトに伝導させる。放熱部材201を構成する材料は、特に制限されないが、高い熱伝導性を有する金属材料や合金材料であることが好ましく、その材料としては、アルミニウム合金、マグネシウム合金、銅合金などを挙げることができる。これらの材料で放熱部材201を構成することで、加熱対象物を効率よく加熱することができる。放熱部材201は、円筒体の周方向の一部を切り欠いて作製することができ、また板状部材を湾曲させて作製することもできる。
(Heat dissipation member)
The heat radiating member 201 is a member having a curved outer surface, and is formed in a cylindrical shape that forms a part of a cylindrical body in the present embodiment. The heat radiating member 201 is disposed on the outer surface so as to contact the fixing belt, and conducts heat generated by the heat generating member 203 to the fixing belt. The material constituting the heat radiating member 201 is not particularly limited, but is preferably a metal material or an alloy material having high thermal conductivity, and examples of the material include an aluminum alloy, a magnesium alloy, and a copper alloy. . By configuring the heat dissipation member 201 with these materials, the object to be heated can be efficiently heated. The heat radiating member 201 can be produced by cutting out a part of the cylindrical body in the circumferential direction, and can also be produced by curving a plate-like member.

(熱伝導部材)
熱伝導部材202は、放熱部材201の内面に接触して設けられる。つまり、熱伝導部材202は、放熱部材201と後述する第1絶縁層2031との間に介在する。熱伝導部材202は、低い硬さおよび高い熱伝導性を有する材料からなる部材である。ここで、本発明における「硬さ」とは、JIS K2207に規格化されている、規定重量の針を試料中に垂直に進入させ、進入した長さにより算出される硬さのことである。
(Heat conduction member)
The heat conducting member 202 is provided in contact with the inner surface of the heat radiating member 201. That is, the heat conducting member 202 is interposed between the heat radiating member 201 and a first insulating layer 2031 described later. The heat conductive member 202 is a member made of a material having low hardness and high heat conductivity. Here, the “hardness” in the present invention is a hardness calculated by a length of a needle having a specified weight, which is standardized in JIS K2207, which is vertically entered into the sample.

熱伝導部材202は、25℃における硬さが30以上300以下であり、かつ熱伝導率が0.5W/m・K以上30W/m・K以下の材料から形成されるのが好ましい。このような物性値を有する熱伝導部材202を、放熱部材201と発熱部材203との間に介在させることによって、発熱部材203から放熱部材201への伝熱効率を低下させることなく、加熱部材20を構成する各部材の熱膨張差を吸収緩和することができ、各部材間で局部的な剥離が発生するのを防止することができる。   The heat conductive member 202 is preferably formed of a material having a hardness at 25 ° C. of 30 to 300 and a heat conductivity of 0.5 W / m · K to 30 W / m · K. By interposing the heat conducting member 202 having such physical property values between the heat radiating member 201 and the heat generating member 203, the heating member 20 can be provided without reducing the heat transfer efficiency from the heat generating member 203 to the heat radiating member 201. It is possible to absorb and relax the difference in thermal expansion between the constituent members, and to prevent local peeling between the members.

もし、各部材間で局部的な剥離が発生し、放熱部材201と発熱部材203との間に隙間が開くと、空気層が介在することになり、熱伝導性が悪くなる。これに対して、放熱部材201と発熱部材203との間に熱伝導部材202を配置することによって、熱抵抗を増加させる空気層を除去し、熱伝導性を向上させることができる。   If local peeling occurs between the members and a gap is opened between the heat radiating member 201 and the heat generating member 203, an air layer is interposed, resulting in poor thermal conductivity. On the other hand, by disposing the heat conductive member 202 between the heat radiating member 201 and the heat generating member 203, the air layer that increases the thermal resistance can be removed and the thermal conductivity can be improved.

熱伝導部材202を構成する材料としては、さらに、高温環境下でも熱伝導性に優れ、経時変化が生じ難い材料であることが好ましく、耐熱シリコーングリス、耐熱シリコーン系ゲルシートなどを挙げることができる。また、熱伝導性をさらに向上させるために、金、銀、銅、白金、カーボン、グラファイトなどの粉末を前記材料に添加したものを用いてもよい。   The material constituting the heat conductive member 202 is preferably a material that is excellent in heat conductivity even in a high temperature environment and hardly changes over time, and examples thereof include heat-resistant silicone grease and heat-resistant silicone gel sheet. Further, in order to further improve the thermal conductivity, a material obtained by adding a powder of gold, silver, copper, platinum, carbon, graphite or the like to the material may be used.

(第1絶縁層)
第1絶縁層2031は、熱伝導部材202の内面に接触して設けられる。つまり、第1絶縁層2031は、熱伝導部材202と後述する発熱部材203との間に介在する。第1絶縁層2031は、耐熱性と電気絶縁性とを兼ね備えた材料によって形成される層である。耐熱性と電気絶縁性とを兼ね備えた材料としては、特に制限されないが、ポリイミド樹脂などの耐熱性ポリマー材料、アルミナなどのセラミックス材料、マイカなどの無機材料を挙げることができる。本実施形態では、第1絶縁層2031は、マイカからなる層である。
(First insulation layer)
The first insulating layer 2031 is provided in contact with the inner surface of the heat conducting member 202. That is, the first insulating layer 2031 is interposed between the heat conducting member 202 and a heat generating member 203 described later. The first insulating layer 2031 is a layer formed of a material having both heat resistance and electrical insulation. The material having both heat resistance and electrical insulation is not particularly limited, and examples thereof include a heat resistant polymer material such as polyimide resin, a ceramic material such as alumina, and an inorganic material such as mica. In the present embodiment, the first insulating layer 2031 is a layer made of mica.

第1絶縁層2031は、発熱部材203と熱伝導部材202との間に介在して両者間の絶縁を確保する。このように、第1絶縁層2031が、通電によって発熱する後述する発熱層2033を有する発熱部材203を電気的に絶縁するので、安全な発熱部材203を有する加熱部材20とすることができる。また、発熱層2033を電気的に絶縁可能になると、たとえば、アルミニウムやステンレスなどの低熱容量の金属材料を放熱部材201の構成材料として用いても、発熱層2033との電気的絶縁を確保することができ、放熱部材201の構成する材料の選択幅を広げることができる。   The first insulating layer 2031 is interposed between the heat generating member 203 and the heat conducting member 202 to ensure insulation between them. As described above, the first insulating layer 2031 electrically insulates the heat generating member 203 having the heat generating layer 2033 (described later) that generates heat when energized, so that the heating member 20 having the safe heat generating member 203 can be obtained. In addition, when the heat generating layer 2033 can be electrically insulated, for example, even if a low heat capacity metal material such as aluminum or stainless steel is used as a constituent material of the heat radiating member 201, electrical insulation from the heat generating layer 2033 is ensured. The selection range of the material which the heat radiating member 201 comprises can be expanded.

(発熱部材)
図2は、図1に示す発熱部材203の拡大断面図である。発熱部材203は、後述する第2絶縁層2032が内面に接触して、外面が熱伝導部材202の内面に接触するように設けられる。発熱部材203は、第2給電電極2035の表面上に、通電によってジュール発熱する発熱抵抗体2036からなる発熱層2033、第1給電電極2034が、この順で積層された積層構造を有し、第1給電電極2034が形成される側の面が第1絶縁層2031の内面と接触する側の面となり、第2給電電極2035が形成される側の面が第2絶縁層2032の外面と接触する側の面となる。
(Heat generation member)
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the heat generating member 203 shown in FIG. The heat generating member 203 is provided such that a second insulating layer 2032 described later is in contact with the inner surface and the outer surface is in contact with the inner surface of the heat conducting member 202. The heat generating member 203 has a stacked structure in which a heat generating layer 2033 composed of a heat generating resistor 2036 that generates Joule heat by energization and a first power supplying electrode 2034 are stacked in this order on the surface of the second power supply electrode 2035. The surface on the side where the first power supply electrode 2034 is formed becomes the surface on the side in contact with the inner surface of the first insulating layer 2031, and the surface on the side on which the second power supply electrode 2035 is formed contacts with the outer surface of the second insulating layer 2032. It becomes the side surface.

発熱層2033は、複数の発熱抵抗体2036が、放熱部材201の長手方向に複数に整列して形成される。本実施形態では、各発熱抵抗体2036は、チタン酸バリウムをベースに、キュリー点調整剤およびドープ剤を添加して焼成した半導体セラミックス発熱体であり、厚みが1mmであり、幅が10mmであり、長さが20mmである。そしてこの発熱抵抗体2036を挟むように、発熱層2033の長手方向の外面および内面に第1給電電極2034、第2給電電極2035がサンドイッチ状に配置されている。発熱抵抗体2036がチタン酸バリウムを含む半導電性セラミックスから構成されていることによって、高耐熱性でありながら、汎用材料で高信頼性の加熱部材20を構成することが可能である。仮に発熱抵抗体がポリイミド樹脂などの有機樹脂から構成されると、作製初期における発熱抵抗体の電気抵抗の調整は容易であるが、ポリイミド樹脂の熱的特性によって発熱抵抗体の電気抵抗が変化するので、昇温および冷却サイクルを繰り返すと、発熱抵抗体の電気抵抗の再現性が悪くなる。そのため、加熱部材20の品質が確保できず、信頼性が低下する。本実施形態では、第1給電電極2034および第2給電電極2035は、厚みが0.2mmであり、ニッケルおよび銀からなるステンレス(SUS)給電電極である。   The heat generating layer 2033 is formed with a plurality of heat generating resistors 2036 aligned in the longitudinal direction of the heat radiating member 201. In the present embodiment, each heating resistor 2036 is a semiconductor ceramic heating element fired by adding a Curie point adjusting agent and a dopant based on barium titanate, and has a thickness of 1 mm and a width of 10 mm. The length is 20 mm. The first feeding electrode 2034 and the second feeding electrode 2035 are arranged in a sandwich on the outer and inner surfaces of the heating layer 2033 in the longitudinal direction so as to sandwich the heating resistor 2036. By forming the heating resistor 2036 from a semiconductive ceramic containing barium titanate, it is possible to configure the highly reliable heating member 20 with a general-purpose material while having high heat resistance. If the heating resistor is made of an organic resin such as polyimide resin, it is easy to adjust the electrical resistance of the heating resistor in the initial stage of manufacture, but the electrical resistance of the heating resistor changes depending on the thermal characteristics of the polyimide resin. Therefore, when the heating and cooling cycles are repeated, the reproducibility of the electric resistance of the heating resistor is deteriorated. Therefore, the quality of the heating member 20 cannot be ensured, and the reliability decreases. In the present embodiment, the first feeding electrode 2034 and the second feeding electrode 2035 are stainless steel (SUS) feeding electrodes having a thickness of 0.2 mm and made of nickel and silver.

発熱抵抗体2036は、図3に示すような抵抗温度特性を有する。図3は、発熱抵抗体2036の電気抵抗と温度との関係を示すグラフである。発熱抵抗体2036は、負の抵抗温度(Negative Temperature Coefficient;NTC)特性と、正の抵抗温度(Positive Temperature Coefficient;PTC)特性との2つの特性を有し、PTC特性を示すキュリー点(温度d)が300℃以上である。   The heating resistor 2036 has a resistance temperature characteristic as shown in FIG. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the electrical resistance of the heating resistor 2036 and the temperature. The heating resistor 2036 has two characteristics of a negative resistance temperature (Negative Temperature Coefficient; NTC) characteristic and a positive resistance temperature (Positive Temperature Coefficient; PTC) characteristic, and a Curie point (temperature d) indicating the PTC characteristic. ) Is 300 ° C. or higher.

すなわち、発熱抵抗体2036は、通電されて発熱し、室温a(25℃)からキュリー点d近傍の温度c(280℃)までの温度領域では、温度上昇に応じて電気抵抗が下降するNTC特性を示し、温度cよりも高い温度領域では、温度上昇に応じて急激に電気抵抗が上昇するPTC特性を示す。   That is, the heating resistor 2036 is energized to generate heat, and in the temperature range from room temperature a (25 ° C.) to the temperature c (280 ° C.) in the vicinity of the Curie point d, the NTC characteristic in which the electrical resistance decreases as the temperature increases. In the temperature region higher than the temperature c, the PTC characteristic in which the electric resistance rapidly increases as the temperature rises is shown.

そして、発熱抵抗体2036は、NTC特性からPTC特性に変化する変曲温度となる温度c以下の温度領域、すなわち、NTC特性を示す室温aから温度cまでの温度領域内で使用され、加熱対象物である定着ベルトが所定の設定温度b(200℃)となるように加熱する。なお、発熱抵抗体2036は、NTC特性を示す温度領域内で使用されるとき、室温aにおいて最大電気抵抗値Rfを示す。   The heating resistor 2036 is used in a temperature range below the temperature c, which is an inflection temperature changing from the NTC characteristic to the PTC characteristic, that is, in a temperature range from room temperature a to temperature c showing the NTC characteristic. The fixing belt, which is a product, is heated to a predetermined set temperature b (200 ° C.). The heating resistor 2036 exhibits a maximum electric resistance value Rf at room temperature a when used in a temperature range showing NTC characteristics.

ここで、キュリー点が200℃である従来の発熱抵抗体を備える加熱部材の問題点は以下のとおりである。   Here, the problems of the heating member including the conventional heating resistor having a Curie point of 200 ° C. are as follows.

図12は、キュリー点が200℃である従来の発熱抵抗体の電気抵抗と温度との関係を示すグラフである。図13は、図12に示すPTC特性を有する従来の発熱抵抗体を用いたときの、発熱抵抗体の温度と電力との関係を示すグラフである。従来の発熱抵抗体は、室温からの温度上昇に伴い電力が増加し、発熱抵抗体の温度が温度eまで上昇すると、電力が急激に低下する。ウォームアップ時の電力は、定着装置の最大電流値で規定されるので、電力が最大となる最大電力fを発熱抵抗体の定格電力とすることになる。したがって、従来の発熱抵抗体は、温度の上昇に応じて電力が室温の電力gから最大電力fまで変動することになり、図13中に斜線で示すような電力損失が発生することになり、効率が悪い。   FIG. 12 is a graph showing the relationship between the electrical resistance and temperature of a conventional heating resistor having a Curie point of 200 ° C. FIG. 13 is a graph showing the relationship between the temperature of the heating resistor and the power when the conventional heating resistor having the PTC characteristic shown in FIG. 12 is used. In the conventional heating resistor, the power increases as the temperature rises from room temperature, and when the temperature of the heating resistor rises to the temperature e, the power decreases rapidly. Since the power at the time of warm-up is defined by the maximum current value of the fixing device, the maximum power f at which the power is maximum is set as the rated power of the heating resistor. Therefore, in the conventional heating resistor, the power fluctuates from the room temperature power g to the maximum power f as the temperature rises, and a power loss as shown by hatching in FIG. 13 occurs. ineffective.

図14は、図12に示すPTC特性を有する従来の発熱抵抗体を用いて加熱部材を構成した場合の、発熱抵抗体の電力と加熱部材の温度との関係を示すグラフである。図14に示すように、ウォームアップ時において発熱抵抗体の最大電力fでの加熱部材の温度hが100℃以下となり、所望の定着温度まで加熱部材の温度を上げるには、長時間を要することになる。これは、発熱抵抗体自身の温度がキュリー点以上に上がり、発熱抵抗体自身の自己温度抑制機能により熱供給能力が低下するためである。そのため、従来の発熱抵抗体では、図14中に斜線で示すような電力損失が発生し、発熱抵抗体の自己温度制御機能と熱供給能力との両立に問題がある。   FIG. 14 is a graph showing the relationship between the power of the heating resistor and the temperature of the heating member when the heating member is configured using the conventional heating resistor having the PTC characteristic shown in FIG. As shown in FIG. 14, the temperature h of the heating member at the maximum power f of the heating resistor is 100 ° C. or less during warm-up, and it takes a long time to raise the temperature of the heating member to the desired fixing temperature. become. This is because the temperature of the heating resistor itself rises above the Curie point, and the heat supply capability is reduced by the self-temperature suppression function of the heating resistor itself. Therefore, in the conventional heating resistor, a power loss as shown by hatching in FIG. 14 occurs, and there is a problem in coexistence of the self-temperature control function and the heat supply capability of the heating resistor.

これに対して、本実施形態の加熱部材20に備えられる発熱抵抗体2036は、前述したように、NTC特性とPTC特性との2つの特性を有して、PTC特性を示すキュリー点が300℃以上であり、かつNTC特性を示す使用温度領域内における最大電気抵抗値Rfが下記式(1)を満たすように構成されている。
<(V /W) …(1)
(式中、Rは最大電気抵抗(Ω)を示し、Vは印加電圧(V)を示し、Wは所望電力(W)を示す。)
On the other hand, the heating resistor 2036 provided in the heating member 20 of the present embodiment has two characteristics of NTC characteristics and PTC characteristics as described above, and the Curie point indicating the PTC characteristics is 300 ° C. The maximum electrical resistance value Rf in the operating temperature range showing the NTC characteristics as described above satisfies the following formula (1).
R f <(V f 2 / W f ) (1)
(In the formula, R f represents the maximum electric resistance (Ω), V f represents the applied voltage (V), and W f represents the desired power (W).)

発熱抵抗体2036のキュリー点は、発熱抵抗体2036の材料の組成および作製条件によって調整することができ、たとえば、チタン酸バリウムに添加するキュリー点調整剤の添加量によって調整することができる。キュリー点調整剤としては、ストロンチウムおよび鉛などが挙げられる。   The Curie point of the heating resistor 2036 can be adjusted by the composition of the material of the heating resistor 2036 and the manufacturing conditions, and can be adjusted, for example, by the amount of Curie point adjusting agent added to barium titanate. Examples of the Curie point adjusting agent include strontium and lead.

また、発熱抵抗体2036の最大電気抵抗値Rは、発熱抵抗体2036の材料の組成および作製条件によって調整することができ、たとえば、チタン酸バリウムに添加するドープ剤の種類および添加量によって調整することができる。ドープ剤としては希土類金属、アンチモン、ニオブ、ビスマスおよびタングステンなどが挙げられる。これらの電気抵抗値が異なるドープ剤を適宜組み合わせることによって、発熱抵抗体2036の最大電気抵抗値Rが上記式(1)を満たすように調整する。 In addition, the maximum electrical resistance value R f of the heating resistor 2036 can be adjusted by the composition of the material of the heating resistor 2036 and the manufacturing conditions. For example, the maximum resistance value R f is adjusted by the kind and amount of the dopant added to the barium titanate. can do. Examples of the dopant include rare earth metals, antimony, niobium, bismuth and tungsten. By appropriately combining these dopants having different electric resistance values, the maximum electric resistance value Rf of the heating resistor 2036 is adjusted so as to satisfy the above formula (1).

発熱抵抗体2036は、湿式混合、成形および焼成するという常法によって作製することができる。   The heating resistor 2036 can be manufactured by a conventional method of wet mixing, molding and firing.

図4は、図3に示すようなPTC特性を有する発熱抵抗体2036を用いたときの、発熱抵抗体2036の電力と温度との関係を示すグラフである。   FIG. 4 is a graph showing the relationship between the power and temperature of the heating resistor 2036 when the heating resistor 2036 having the PTC characteristic as shown in FIG. 3 is used.

発熱抵抗体2036が満たす前記式(1)における所望電力Wは、加熱対象物に応じて予め設定され、定着ベルトを設定温度b(200℃)で加熱して記録紙上のトナーを溶融させる場合には、たとえばウオームアップ時には1200Wに設定し、通紙時には970Wに設定される。 The desired power W f in the equation (1) satisfied by the heating resistor 2036 is set in advance according to the object to be heated, and the fixing belt is heated at the set temperature b (200 ° C.) to melt the toner on the recording paper. For example, 1200 W is set when warming up, and 970 W is set when passing paper.

発熱抵抗体2036に一定値の電圧が印加された場合、図4中のC1に示すように、発熱抵抗体2036は、NTC特性を示す使用温度領域内では、最大電気抵抗値Rfを示す室温aにおける所望電力Wから変曲温度cにおける定格電力Wまで、温度上昇に応じて電力が上昇する。そして、PTC特性を示す変曲温度cよりも高い温度領域内では、温度上昇に応じて電力が下降する。 When a constant voltage is applied to the heating resistor 2036, as indicated by C1 in FIG. 4, the heating resistor 2036 has a room temperature a indicating the maximum electrical resistance value Rf within the operating temperature range showing the NTC characteristics. desired power W to the rated power W m at inflection temperature c to f in, the power increases according to the temperature rise. And in the temperature range higher than the inflection temperature c which shows a PTC characteristic, electric power falls according to a temperature rise.

このように、本実施形態の加熱部材20に備えられる発熱抵抗体2036は、NTC特性とPTC特性との2つの特性を有して、PTC特性を示すキュリー点が300℃以上であり、かつNTC特性を示す使用温度領域内における最大電気抵抗値Rfが前記式(1)を満たすように構成されているので、温度上昇に伴い発熱抵抗体2036の電気抵抗が低下しても、200℃程度の所望温度になるまで発熱抵抗体2036に所望の電力を供給することができる。そのため、加熱部材20は、充分な熱供給能力を発揮することができる。   As described above, the heating resistor 2036 provided in the heating member 20 of the present embodiment has two characteristics of the NTC characteristic and the PTC characteristic, the Curie point indicating the PTC characteristic is 300 ° C. or higher, and the NTC. Since the maximum electrical resistance value Rf in the operating temperature range showing the characteristics satisfies the above formula (1), even if the electrical resistance of the heating resistor 2036 decreases with increasing temperature, it is about 200 ° C. A desired power can be supplied to the heating resistor 2036 until the temperature reaches a desired temperature. Therefore, the heating member 20 can exhibit a sufficient heat supply capability.

また、発熱抵抗体2036は、図4中のC2に示すように、NTC特性を示す使用温度領域内において供給される電力が、所望電力Wで一定となるように制御されるのが好ましい。発熱抵抗体2036に対する供給電力が一定となるように制御する電力制御手段は、後述する画像形成装置に備えられている。 Further, the heating resistor 2036, as indicated by C2 in FIG. 4, the power supplied at the use temperature region showing the NTC characteristics, preferably controlled to be constant at a desired power W f. Power control means for controlling the power supplied to the heating resistor 2036 to be constant is provided in an image forming apparatus described later.

電力制御手段は、温度変化に応じて変動する発熱抵抗体2036の電気抵抗または電流値に基づいて、所望電力Wで一定となるように、発熱抵抗体2036に印加する印加電圧Vを可変制御するように構成されている。 The power control means varies the applied voltage V f applied to the heating resistor 2036 so as to be constant at the desired power W f based on the electric resistance or current value of the heating resistor 2036 that varies according to the temperature change. Configured to control.

これによって、ウォームアップおよびスリープ復帰時の電力を有効に供給することが可能となり、ウォームアップ時間およびスリープ復帰時間を早くすることができる。そのため、作業性が良好になるとともに、印字していないときには定着装置の電力を直ぐにオフすることができ、消費電力を削減することができる。   As a result, it is possible to effectively supply power during warm-up and sleep recovery, and the warm-up time and sleep recovery time can be shortened. Therefore, the workability is improved and the power of the fixing device can be turned off immediately when printing is not being performed, thereby reducing power consumption.

図2に戻って、放熱部材201の長手方向端部2036bにおける発熱抵抗体2036の電気抵抗は、長手方向中央部2036aにおける発熱抵抗体2036の電気抵抗よりも同一温度での電気抵抗が低いことが好ましい。これによって、放熱部材201の長手方向端部2036bの発熱抵抗体2036の昇温時間が短く、また電力を大きく設定できるので、放熱部材201の長手方向端部2036bにおける発熱抵抗体2036からの放熱損失を補うことが可能となり、放熱部材201の長手方向における発熱部材203の温度分布を均一にすることができる。   Returning to FIG. 2, the electrical resistance of the heating resistor 2036 at the longitudinal end portion 2036b of the heat radiating member 201 is lower at the same temperature than the electrical resistance of the heating resistor 2036 at the longitudinal center portion 2036a. preferable. As a result, the heating time of the heating resistor 2036 at the longitudinal end 2036b of the heat radiating member 201 is short and the power can be set large, so that the heat dissipation loss from the heating resistor 2036 at the longitudinal end 2036b of the radiating member 201 is achieved. Therefore, the temperature distribution of the heat generating member 203 in the longitudinal direction of the heat radiating member 201 can be made uniform.

(第2絶縁層)
第2絶縁層2032は、発熱部材203の内面に接触して設けられる。つまり、第2絶縁層2032は、発熱部材203と後述する弾性部材2037との間に介在し、発熱部材203と弾性部材2037との間に介在して両者間の絶縁を確保する。第2絶縁層2032は、前述の第1絶縁層2031と同様の構成であるが、各絶縁層は同一の材料によって形成されてもよく、それぞれ別の材料によって形成されてもよい。
(Second insulation layer)
The second insulating layer 2032 is provided in contact with the inner surface of the heat generating member 203. That is, the second insulating layer 2032 is interposed between the heat generating member 203 and an elastic member 2037 described later, and is interposed between the heat generating member 203 and the elastic member 2037 to ensure insulation between the two. The second insulating layer 2032 has the same configuration as the first insulating layer 2031 described above, but each insulating layer may be formed of the same material or may be formed of different materials.

(弾性部材)
弾性部材2037は、第2絶縁層2032の内面に接触して設けられる。つまり、弾性部材2037は、第2絶縁層2032と後述する押圧部材204との間に介在する。弾性部材2037を構成する材料は、特に制限されないが、たとえば厚さ2mmのフッ素ゴムが挙げられる。
(Elastic member)
The elastic member 2037 is provided in contact with the inner surface of the second insulating layer 2032. That is, the elastic member 2037 is interposed between the second insulating layer 2032 and a pressing member 204 described later. Although the material which comprises the elastic member 2037 is not restrict | limited in particular, For example, a 2 mm-thick fluororubber is mentioned.

(押圧部材)
押圧部材204は、外面において弾性部材2037の内面に接触し、弾性部材2037を介して発熱部材203を放熱部材201に近接する方向に押圧して、発熱部材203を放熱部材201に固定する。
(Pressing member)
The pressing member 204 contacts the inner surface of the elastic member 2037 on the outer surface, presses the heat generating member 203 in the direction approaching the heat radiating member 201 via the elastic member 2037, and fixes the heat generating member 203 to the heat radiating member 201.

押圧部材204を構成する材料は、特に制限されないが、ステンレス鋼などの金属、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド(PPS)などの耐熱性樹脂、セラミックスなどを挙げることができる。前記材料で構成される押圧部材204は、高強度かつ高靭性を有する部材であり、発熱部材203と押圧部材204との間には弾性部材2037が設けられているので、発熱部材203を放熱部材201に近接する方向に弾発的に押圧することができる。そのため、発熱部材203は、放熱部材201の内面に対する密着性が向上された状態で固定される。   The material constituting the pressing member 204 is not particularly limited, and examples thereof include metals such as stainless steel, heat resistant resins such as polyimide and polyphenylene sulfide (PPS), and ceramics. The pressing member 204 made of the material is a member having high strength and high toughness. Since the elastic member 2037 is provided between the heat generating member 203 and the pressing member 204, the heat generating member 203 is replaced with the heat radiating member. It can be elastically pressed in the direction close to 201. Therefore, the heat generating member 203 is fixed in a state where the adhesion to the inner surface of the heat radiating member 201 is improved.

図5は、図1に示す加熱部材20の側面図である。図5に示すように、弾性部材2037と接触する押圧部材204の面には凸部204aが形成されており、凸部204aは弾性部材2037に対して点接触するようにされている。これによって、発熱抵抗体2036の昇温時に押圧部材204への熱伝導が抑制され、また押圧部材204の熱容量を低減できるので、放熱部材201の昇温速度が速くなる。   FIG. 5 is a side view of the heating member 20 shown in FIG. As shown in FIG. 5, a convex portion 204 a is formed on the surface of the pressing member 204 that contacts the elastic member 2037, and the convex portion 204 a is in point contact with the elastic member 2037. Accordingly, heat conduction to the pressing member 204 is suppressed when the heating resistor 2036 is heated, and the heat capacity of the pressing member 204 can be reduced, so that the heating rate of the heat radiating member 201 is increased.

以上のように、本実施形態の加熱部材20は、放熱部材201と、放熱部材201の内面に接触して配置される熱伝導部材202と、熱伝導部材202の内面に接触して配置され、絶縁体からなる第1絶縁層2031と、第1絶縁層2031の内面に接触して配置される発熱部材203と、発熱部材203の内面に接触して配置され、絶縁体からなる第2絶縁層2032と、第2絶縁層2032の内面に接触して配置される弾性部材2037と、発熱部材203を放熱部材201に近接する方向に押圧する押圧部材204とを含んで構成される。そして、発熱部材203は、押圧部材204によって放熱部材201に近接する方向に押圧されて放熱部材201に固定されているので、発熱部材203は、放熱部材201に対する密着性が向上された状態で固定される。さらに、放熱部材201と発熱部材203との間には、低い硬さおよび高熱伝導性を有する材料からなる熱伝導部材202が配置されているので、発熱部材203から放熱部材201への伝熱効率を低下させることなく、加熱部材20を構成する各部材の熱膨張差を吸収緩和することができ、各部材間で局部的な剥離が発生するのを防止することができる。   As described above, the heating member 20 of the present embodiment is disposed in contact with the heat radiating member 201, the heat conducting member 202 disposed in contact with the inner surface of the heat radiating member 201, and the inner surface of the heat conducting member 202. A first insulating layer 2031 made of an insulator, a heat generating member 203 arranged in contact with the inner surface of the first insulating layer 2031, and a second insulating layer made of an insulating material arranged in contact with the inner surface of the heat generating member 203 2032, an elastic member 2037 disposed in contact with the inner surface of the second insulating layer 2032, and a pressing member 204 that presses the heat generating member 203 in a direction approaching the heat radiating member 201. Since the heat generating member 203 is pressed by the pressing member 204 in the direction approaching the heat radiating member 201 and is fixed to the heat radiating member 201, the heat generating member 203 is fixed in a state where the adhesion to the heat radiating member 201 is improved. Is done. Furthermore, since the heat conducting member 202 made of a material having low hardness and high thermal conductivity is disposed between the heat radiating member 201 and the heat generating member 203, the heat transfer efficiency from the heat generating member 203 to the heat radiating member 201 is improved. Without lowering, the thermal expansion difference of each member constituting the heating member 20 can be absorbed and relaxed, and local separation between the members can be prevented.

このように、本実施形態の加熱部材20は、放熱部材201に対する発熱部材203の密着性が高い状態で維持された上で、各部材間で局部的な剥離が発生するのが防止されるので、局部的な伝熱効率の低下が発生するのが防止され、表面の温度分布が設定温度に対してばらつきのない加熱部材20となる。そのため、加熱部材20は、設定温度に到達するまでのウォームアップ時間の短縮や表面の温度分布均一性を短時間のうちに確保することができ、高速印字においても充分な熱量を放熱部材201から加熱対象物である定着ベルトに供給することができる。   As described above, since the heating member 20 of the present embodiment is maintained in a state where the adhesion of the heat generating member 203 to the heat radiating member 201 is high, it is possible to prevent local peeling between the members. The local heat transfer efficiency is prevented from being lowered, and the surface temperature distribution is the heating member 20 with no variation with respect to the set temperature. Therefore, the heating member 20 can ensure a short warm-up time until reaching the set temperature and a uniform temperature distribution on the surface in a short time, and a sufficient amount of heat can be obtained from the heat radiating member 201 even in high-speed printing. It can be supplied to a fixing belt, which is an object to be heated.

(内面コート層および外面コート層)
また、放熱部材201において、内面に内面コート層が形成され、外面に外面コート層が形成されていてもよい。
(Inner coat layer and outer coat layer)
Moreover, in the heat radiating member 201, the inner surface coating layer may be formed on the inner surface, and the outer surface coating layer may be formed on the outer surface.

内面コート層は、耐熱性および高い熱輻射性を有する材料(たとえば、広い波長域において放射率が0.9〜1.0であり、かつ耐熱性を有する材料)からなる。放熱部材201の内面に耐熱性および高い熱輻射性を有する材料からなる内面コート層が形成されることによって、発熱部材203で発生する熱を高効率で吸収および放熱して、加熱対象物である定着ベルトに対して高効率で熱を伝達することができる。   The inner surface coating layer is made of a material having heat resistance and high heat radiation (for example, a material having an emissivity of 0.9 to 1.0 in a wide wavelength region and having heat resistance). By forming an inner surface coating layer made of a material having heat resistance and high heat radiation on the inner surface of the heat radiating member 201, the heat generated in the heat generating member 203 is absorbed and radiated with high efficiency, and is an object to be heated. Heat can be transferred to the fixing belt with high efficiency.

耐熱性および高い熱輻射性を有する材料としては、シリコーン系樹脂などを挙げることができる。そして、内面コート層は、たとえば、前記材料が溶媒に溶解または分散された液状物を、放熱部材201の内面にスプレー塗布することによって形成することができる。具体的には、内面コート層は、シリコーン系樹脂からなる材料である、オキツモ株式会社製のB−600を、放熱部材201の内面にスプレー塗布することによって形成することができる。以上のように、熱伝導部材202と接触する放熱部材201の内面に内面コート層を形成することによって、放熱部材201と熱伝導部材202との界面で腐食が発生するのを防止することができ、長期間にわたって、発熱部材203から放熱部材301への伝熱効率の低下を防止することができる。   Examples of the material having heat resistance and high heat radiation property include silicone resins. The inner surface coating layer can be formed, for example, by spraying a liquid material in which the material is dissolved or dispersed in a solvent on the inner surface of the heat dissipation member 201. Specifically, the inner surface coat layer can be formed by spray-coating B-600 manufactured by Okitsumo Co., Ltd., which is a material made of silicone resin, on the inner surface of the heat dissipation member 201. As described above, it is possible to prevent the occurrence of corrosion at the interface between the heat dissipation member 201 and the heat conduction member 202 by forming the inner surface coating layer on the inner surface of the heat dissipation member 201 that is in contact with the heat conduction member 202. Further, it is possible to prevent a decrease in heat transfer efficiency from the heat generating member 203 to the heat radiating member 301 over a long period of time.

外面コート層は、耐熱性および低摩擦係数を有する材料からなる。耐熱性および低摩擦係数を有する材料としては、PFA(テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体)やPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)などのフッ素樹脂を挙げることができ、これらのフッ素樹脂を1種で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。   The outer surface coat layer is made of a material having heat resistance and a low friction coefficient. Examples of the material having heat resistance and a low friction coefficient include fluororesins such as PFA (a copolymer of tetrafluoroethylene and perfluoroalkyl vinyl ether) and PTFE (polytetrafluoroethylene). These fluororesins May be used alone or in combination of two or more.

以上のように、加熱対象物である定着ベルトが接触する放熱部材201の外面に外面コート層を形成することによって、放熱部材201と定着ベルトとの間の摩擦力を低減することができ、定着ベルトが摩耗するのを防止して、定着ベルトの高い耐久性を確保することができるとともに、定着ベルトを回転駆動させる定着ローラおよび加圧ローラへの負荷も低減して各ローラの高い耐久性を確保し、低電力で回転駆動させることができる。また、放熱部材201と定着ベルトとの間の摩擦力が低減可能になると、定着ベルトの回転をスムースにすることができ、加熱部材20の定着ベルトに対する伝熱効率が低下するのを防止することができる。   As described above, by forming the outer surface coating layer on the outer surface of the heat radiating member 201 that is in contact with the fixing belt that is the heating target, the frictional force between the heat radiating member 201 and the fixing belt can be reduced, and the fixing is performed. The belt can be prevented from being worn to ensure high durability of the fixing belt, and the load on the fixing roller and the pressure roller for driving the fixing belt to be reduced can also be reduced to increase the durability of each roller. It can be secured and driven to rotate with low power. Further, when the frictional force between the heat radiating member 201 and the fixing belt can be reduced, the rotation of the fixing belt can be made smooth, and the heat transfer efficiency of the heating member 20 to the fixing belt can be prevented from being lowered. it can.

2、定着装置
図6は、本発明の実施の一形態である定着装置15の構成を示す図である。また、図7は、定着ベルトが加熱部材に懸架される領域の近傍における定着装置15の構成を示す図である。定着装置15は、後述する画像形成装置100に備えられる装置であって、記録紙である記録紙32上に担持されるトナー像31を加熱加圧して、記録紙32上に定着する装置である。そして、定着装置15は、前述した本実施形態の加熱部材20を備える。
2. Fixing Device FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a fixing device 15 according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 is a diagram illustrating the configuration of the fixing device 15 in the vicinity of the region where the fixing belt is suspended from the heating member. The fixing device 15 is a device provided in the image forming apparatus 100 to be described later, and is a device that heats and presses a toner image 31 carried on a recording paper 32 that is a recording paper and fixes the toner image 31 on the recording paper 32. . The fixing device 15 includes the heating member 20 of the present embodiment described above.

定着装置15は、第1定着部材である定着ローラ15aと、第2定着部材である加圧ローラ15bと、無端状ベルトである定着ベルト25と、加熱部材20とを含んで構成される。定着装置15においては、定着ベルト25が定着ローラ15aと加熱部材20との間に張架され、加圧ローラ15bが定着ベルト25を介して定着ローラ15aに対向するように配置されている。そして、定着ローラ15aと加熱部材20とは、定着ローラ15aの軸線方向において、略平行となるように配置されている。つまり、定着ローラ15aの軸線と、加熱部材20の軸線とは、略平行である。これによって、定着ローラ15aと加熱部材20との間に張架される定着ベルト25が摺動するとき、蛇行するのを防止して、定着ベルト25の耐久性を高く維持することができる。   The fixing device 15 includes a fixing roller 15 a that is a first fixing member, a pressure roller 15 b that is a second fixing member, a fixing belt 25 that is an endless belt, and a heating member 20. In the fixing device 15, the fixing belt 25 is stretched between the fixing roller 15 a and the heating member 20, and the pressure roller 15 b is disposed so as to face the fixing roller 15 a through the fixing belt 25. The fixing roller 15a and the heating member 20 are arranged so as to be substantially parallel in the axial direction of the fixing roller 15a. That is, the axis of the fixing roller 15a and the axis of the heating member 20 are substantially parallel. As a result, when the fixing belt 25 stretched between the fixing roller 15a and the heating member 20 slides, the fixing belt 25 can be prevented from meandering and the durability of the fixing belt 25 can be maintained high.

定着装置15は、加熱部材20が定着ベルト25と接触して定着ベルト25を加熱し、定着ベルト25と加圧ローラ15bとで形成する定着ニップ部15cを、所定の定着速度および複写速度で記録紙である記録紙32が通過したとき、記録紙32上に担持されている未定着のトナー像31を記録紙32上に加熱加圧して定着する装置である。   In the fixing device 15, the heating member 20 contacts the fixing belt 25 to heat the fixing belt 25, and the fixing nip portion 15c formed by the fixing belt 25 and the pressure roller 15b is recorded at a predetermined fixing speed and copying speed. This is a device for fixing an unfixed toner image 31 carried on the recording paper 32 by applying heat and pressure on the recording paper 32 when the recording paper 32 which is paper passes.

なお、未定着のトナー像31は、たとえば、非磁性一成分現像剤(非磁性トナー)、非磁性二成分現像剤(非磁性トナーおよびキャリア)、磁性現像剤(磁性トナー)などの現像剤(トナー)によって形成される。また、定着速度とは所謂プロセス速度であり、複写速度とは1分あたりのコピー枚数のことである。また、記録紙32が定着ニップ部15cを通過するときには、定着ベルト25は、記録紙32のトナー像担持面とは反対側の面に当接するようになっている。   The unfixed toner image 31 is a developer (such as a non-magnetic one-component developer (non-magnetic toner), a non-magnetic two-component developer (non-magnetic toner and carrier), or a magnetic developer (magnetic toner). Toner). The fixing speed is a so-called process speed, and the copying speed is the number of copies per minute. When the recording paper 32 passes through the fixing nip portion 15c, the fixing belt 25 comes into contact with the surface of the recording paper 32 opposite to the toner image carrying surface.

(定着ローラ)
定着ローラ15aは、定着ベルト25を介して加圧ローラ15bに圧接することで定着ニップ部15cを形成するとともに、駆動モータ(駆動手段)113により回転軸線まわりに回転方向A方向に回転駆動することによって、定着ベルト25を搬送する。定着ローラ15aは、直径が30mmで、その内側から順に芯金、弾性層が形成された2層構造からなり、芯金には、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅などの金属あるいはそれらの合金などが用いられる。また、弾性層にはシリコンゴム、フッ素ゴムなどの耐熱性を有するゴム材料が適している。なお、本実施の形態では、定着ローラ15aが定着ベルト25を介して加圧ローラ15bに圧接するときの力は、216N程度である。
(Fixing roller)
The fixing roller 15a is pressed against the pressure roller 15b via the fixing belt 25 to form a fixing nip portion 15c, and is driven to rotate in the rotation direction A around the rotation axis by a drive motor (driving means) 113. Thus, the fixing belt 25 is conveyed. The fixing roller 15a has a diameter of 30 mm and has a two-layer structure in which a core metal and an elastic layer are formed in order from the inside. The core metal includes, for example, a metal such as iron, stainless steel, aluminum, copper, or the like. An alloy or the like is used. For the elastic layer, a heat-resistant rubber material such as silicon rubber or fluorine rubber is suitable. In the present embodiment, the force when the fixing roller 15a is pressed against the pressure roller 15b via the fixing belt 25 is about 216N.

(加圧ローラ)
加圧ローラ15bは、定着ベルト25を介して定着ローラ15aに対向しかつ圧接し、回転軸線まわりに回転自在に設けられている。加圧ローラ15bは、定着ローラ15aの回転に従動して回転方向B方向に回転する。加圧ローラ15bは、その内側から順に芯金、弾性層、離型層が形成された3層構造からなっている。芯金には、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅などの金属あるいはそれらの合金などが用いられる。また、弾性層にはシリコンゴム、フッ素ゴムなどの耐熱性を有するゴム材料が適しており、離型層にはPFAやPTFEなどのフッ素樹脂が適している。加圧ローラ15bは、たとえば、ローラ直径が30mmで、芯金に直径24mm(肉厚2mm)の鉄(STKM)パイプ、弾性層に厚みが3mmのシリコンソリッドゴム、離型層に厚みが30μmのPFAチューブからなるローラを用いることができる。
(Pressure roller)
The pressure roller 15b is opposed to and pressed against the fixing roller 15a via the fixing belt 25, and is provided to be rotatable about the rotation axis. The pressure roller 15b rotates in the rotation direction B following the rotation of the fixing roller 15a. The pressure roller 15b has a three-layer structure in which a metal core, an elastic layer, and a release layer are formed in this order from the inside. For the core metal, for example, a metal such as iron, stainless steel, aluminum, copper, or an alloy thereof is used. In addition, a rubber material having heat resistance such as silicon rubber and fluorine rubber is suitable for the elastic layer, and a fluorine resin such as PFA and PTFE is suitable for the release layer. The pressure roller 15b has, for example, a roller diameter of 30 mm, a core (STKM) pipe with a diameter of 24 mm (wall thickness 2 mm), a silicon solid rubber with a thickness of 3 mm as an elastic layer, and a thickness of 30 μm as a release layer. A roller made of a PFA tube can be used.

また、加圧ローラ15bの内部には、加圧ローラ15bを加熱するヒータランプ26(たとえば、定格電力400W)が配置されている。後述する装置制御手段111が電源回路1111からヒータランプ26に電力を供給(通電)させることによって、ヒータランプ26が発光し、ヒータランプ26から赤外線が放射される。これによって、加圧ローラ15bの内周面が赤外線を吸収して加熱され、加圧ローラ15b全体が加熱される。なお、上述したヒータランプ26は、加圧ローラ15bの内面より加熱するものであるが、これとは別に外周面加熱用のローラにて、加圧ローラ15bの表面より加熱する方法も構成可能である。   A heater lamp 26 (for example, rated power 400 W) for heating the pressure roller 15b is disposed inside the pressure roller 15b. The apparatus control means 111 described later supplies power to the heater lamp 26 from the power supply circuit 1111 (energization), whereby the heater lamp 26 emits light, and infrared light is emitted from the heater lamp 26. As a result, the inner peripheral surface of the pressure roller 15b is heated by absorbing infrared rays, and the entire pressure roller 15b is heated. The above-described heater lamp 26 is heated from the inner surface of the pressure roller 15b. Alternatively, a method of heating from the surface of the pressure roller 15b with an outer peripheral surface heating roller can be configured. is there.

(定着ベルト)
定着ベルト25は、加熱部材20によって所定の温度に加熱され、定着ニップ部15cを通過する未定着のトナー像31が形成された記録紙32を加熱する。定着ベルト25は、無端状のベルトで、加熱部材20と定着ローラ15aとによって懸架され、定着ローラ15aに所定の角度で巻きかかっている。定着ベルト25は、定着ローラ15aの回転時には、定着ローラ15aに従動して回転方向A方向に回転するようになっている。定着ベルト25は、ポリイミドなどの耐熱性樹脂あるいはステンレスやニッケルなどの金属材料からなる中空円筒状の基材の表面に、弾性層として耐熱性および弾性に優れたエラストマー材料(たとえばシリコンゴム)が形成され、さらにその表面に離型層として耐熱性および離型性に優れた合成樹脂材料(たとえばPFAやPTFEなどのフッ素樹脂)が形成された3層構造となっている。また、基材のポリイミドにフッ素樹脂を内添してもよい。これによって、加熱部材20との摺動負荷を低減することができる。
(Fixing belt)
The fixing belt 25 is heated to a predetermined temperature by the heating member 20 and heats the recording paper 32 on which the unfixed toner image 31 that passes through the fixing nip portion 15c is formed. The fixing belt 25 is an endless belt, is suspended by the heating member 20 and the fixing roller 15a, and is wound around the fixing roller 15a at a predetermined angle. When the fixing roller 15a rotates, the fixing belt 25 follows the fixing roller 15a and rotates in the rotation direction A. The fixing belt 25 is formed of an elastomer material (for example, silicon rubber) having excellent heat resistance and elasticity as an elastic layer on the surface of a hollow cylindrical base material made of a heat resistant resin such as polyimide or a metal material such as stainless steel or nickel. Furthermore, the surface has a three-layer structure in which a synthetic resin material (for example, a fluororesin such as PFA or PTFE) having excellent heat resistance and releasability is formed on the surface as a release layer. Moreover, you may add a fluororesin internally to the polyimide of a base material. Thereby, the sliding load with the heating member 20 can be reduced.

(加熱部材)
定着装置15に備えられる加熱部材20は、放熱部材201の外面において定着ベルト25に接触して、定着ベルト25を所定の温度に加熱する。
(Heating member)
The heating member 20 provided in the fixing device 15 contacts the fixing belt 25 on the outer surface of the heat radiating member 201 to heat the fixing belt 25 to a predetermined temperature.

加熱部材20の軸線方向両端部に設けられるフレーム固定部には、各端部に対応して2つの固定アダプタ205が設けられており、加熱部材20は、固定アダプタ205を介して定着装置15のサイドフレーム110に固定されている。図8(a)は、加熱部材20の長手方向端部の固定アダプタ205の構造を示す側面図である。図8(b)は、図8(a)に示す加熱部材20を切断面線S21−S21から見た断面図である。このように、加熱部材20が固定アダプタ205を介して給電コネクタ205aおよびビス205bでサイドフレーム110に固定されているので、加熱部材20自身が定着ベルト25との摩擦力で回転してしまうのが防止される。そのため、加熱部材20が有する発熱部材203に高電流が供給されても、安全性を充分に確保することができる。さらに、押圧部材204が固定アダプタ205を介してサイドフレーム110に固定されているので、押圧部材204の発熱部材203に対する配置位置が規制される。このように、押圧部材204の配置位置が規制されることによって、その規制による外力(定着ベルト25と押圧部材204との間に作用するベルトテンション)を、発熱部材203を放熱部材201に近接する方向に弾発的に押圧する押圧力として付与することができる。固定アダプタ205は、たとえば、アルミニウムなどの金属からなる。   Two fixing adapters 205 are provided in the frame fixing portions provided at both ends in the axial direction of the heating member 20 so as to correspond to the respective ends, and the heating member 20 is connected to the fixing device 15 via the fixing adapter 205. It is fixed to the side frame 110. FIG. 8A is a side view showing the structure of the fixed adapter 205 at the end in the longitudinal direction of the heating member 20. FIG.8 (b) is sectional drawing which looked at the heating member 20 shown to Fig.8 (a) from cut surface line S21-S21. As described above, since the heating member 20 is fixed to the side frame 110 by the power supply connector 205a and the screw 205b through the fixed adapter 205, the heating member 20 itself is rotated by the frictional force with the fixing belt 25. Is prevented. Therefore, even if a high current is supplied to the heat generating member 203 included in the heating member 20, safety can be sufficiently ensured. Furthermore, since the pressing member 204 is fixed to the side frame 110 via the fixed adapter 205, the arrangement position of the pressing member 204 with respect to the heat generating member 203 is restricted. In this way, by restricting the arrangement position of the pressing member 204, external force (belt tension acting between the fixing belt 25 and the pressing member 204) due to the restriction is used to bring the heat generating member 203 close to the heat radiating member 201. It can be applied as a pressing force that elastically presses in the direction. The fixed adapter 205 is made of a metal such as aluminum, for example.

また、定着装置15は、定着ベルト25が回転摺動するときに蛇行するのを防止する蛇行防止用カラーが、押圧部材204の両端部に配設されるように構成されてもよい。蛇行防止用カラーとしては、ポリフェニレンサルファイド(PPS)からなるカラーを用いることができるが、これに限定されるものではなく、押圧部材204と独立で回転できる構成のものであればよい。このように、蛇行防止用カラーが独自に回転自在であるので、定着ベルト25が蛇行防止用カラーに当接しても負荷がかかることなく摺動せず、定着ベルト25がわれてしまうのを防止して、定着ベルト25の耐久性を高く維持することができる。なお、定着ベルト25の回転状態によっては、押圧部材204に蛇行防止用カラーを設置せず、定着ローラ15aのみに蛇行防止用カラーを設置することもできる。   Further, the fixing device 15 may be configured such that meandering preventing collars that prevent meandering when the fixing belt 25 rotates and slides are disposed at both ends of the pressing member 204. As the meander-preventing collar, a color made of polyphenylene sulfide (PPS) can be used. However, the collar is not limited to this, and any collar that can rotate independently of the pressing member 204 may be used. Thus, since the meandering prevention collar is independently rotatable, even if the fixing belt 25 abuts on the meandering prevention collar, no load is applied and the fixing belt 25 is prevented from being broken. Thus, the durability of the fixing belt 25 can be maintained high. Depending on the rotation state of the fixing belt 25, the meandering prevention collar may be provided only on the fixing roller 15a without providing the pressing member 204 with the meandering prevention collar.

(温度検知手段)
また、定着装置15においては、温度検知手段として、加熱部材20に接触する定着ベルト25の周面近傍には発熱体側サーミスタ24a、加圧ローラ15bの周面近傍には加圧ローラ側サーミスタ24bが配設されており、それぞれの表面温度を検出するようになっている。本実施の形態における発熱体側サーミスタ24aは、非接触式の温度検知手段であり、赤外線検知型の温度センサである。接触式の温度検知手段を定着ベルト25に接触して配置する構成では、定着ベルト25と接触する界面において、接触式温度検知手段が、定着ベルト25の表面離型層を摩耗させる場合がある。このようにして定着ベルト25の表面離型層が損傷、劣化した場合には、トナー像31に対する定着性に影響を及ぼし、記録紙32上に劣悪な定着画像が形成されてしまう。また、定着ベルト25の周面近傍には、定着ベルト25の異常昇温を検知して、所定の温度以上になると電源回路1111を切断するサーモスタットまたはサーマルプロテクタ24cが配設されている。
(Temperature detection means)
Further, in the fixing device 15, as temperature detection means, a heating element side thermistor 24 a is provided in the vicinity of the peripheral surface of the fixing belt 25 that contacts the heating member 20, and a pressure roller side thermistor 24 b is provided in the vicinity of the peripheral surface of the pressure roller 15 b. Each surface temperature is detected. The heating element side thermistor 24a in the present embodiment is a non-contact type temperature detection means, and is an infrared detection type temperature sensor. In the configuration in which the contact-type temperature detection unit is arranged in contact with the fixing belt 25, the contact-type temperature detection unit may wear the surface release layer of the fixing belt 25 at the interface in contact with the fixing belt 25. When the surface release layer of the fixing belt 25 is damaged or deteriorated in this manner, the fixing property with respect to the toner image 31 is affected, and an inferior fixed image is formed on the recording paper 32. In the vicinity of the peripheral surface of the fixing belt 25, a thermostat or a thermal protector 24c that detects an abnormal temperature rise of the fixing belt 25 and cuts off the power supply circuit 1111 when the temperature exceeds a predetermined temperature is provided.

次に、定着装置15における電気的制御を説明する。図9は、定着装置15の電気的構成を示すブロック図である。定着装置15では、発熱体側サーミスタ24aおよび加圧ローラ側サーミスタ24bによって検出された温度データ、サーマルプロテクタ24cによって検出された定着ベルト25の異常昇温データに基づいて、温度制御手段としての制御回路1112が、定着ベルト25、加圧ローラ15bの表面温度を所定の温度にするように、電源回路1111を介して、加熱部材20が有する発熱部材203およびヒータランプ26への通電を制御する。また、制御回路1112は、駆動モータ113を制御して、定着ローラ15aを回転軸線まわりに回転させて、定着ベルト25を回転させる。そして、制御回路1112および電源回路1111は、定着装置15の全動作を制御する装置制御手段111によって統括的に制御される。   Next, electrical control in the fixing device 15 will be described. FIG. 9 is a block diagram showing an electrical configuration of the fixing device 15. In the fixing device 15, a control circuit 1112 as temperature control means is based on temperature data detected by the heating element side thermistor 24 a and pressure roller side thermistor 24 b and abnormal temperature rise data of the fixing belt 25 detected by the thermal protector 24 c. However, the power supply to the heat generating member 203 and the heater lamp 26 included in the heating member 20 is controlled via the power supply circuit 1111 so that the surface temperatures of the fixing belt 25 and the pressure roller 15b are set to predetermined temperatures. In addition, the control circuit 1112 controls the drive motor 113 to rotate the fixing roller 15a around the rotation axis and rotate the fixing belt 25. The control circuit 1112 and the power supply circuit 1111 are comprehensively controlled by a device control unit 111 that controls all operations of the fixing device 15.

具体的には、装置制御手段111は、画像形成指示の入力を受けると、電源回路1111に電力供給を指示する制御信号を出力する。ここで、画像形成指示は、後述する画像形成装置100の鉛直方向上面に設けられる操作パネルまたは画像形成装置100に接続されるコンピュータなどの外部機器から入力される指示であり、この画像形成指示が入力されることによって、定着装置15は定着処理動作を開始する。   Specifically, when receiving an image formation instruction, the apparatus control unit 111 outputs a control signal instructing the power supply circuit 1111 to supply power. Here, the image forming instruction is an instruction input from an operation panel provided on the upper surface in the vertical direction of the image forming apparatus 100, which will be described later, or an external device such as a computer connected to the image forming apparatus 100. By receiving the input, the fixing device 15 starts the fixing processing operation.

装置制御手段111から制御信号が入力された電源回路1111は、電力制御手段206を介して、加熱部材20の発熱部材203に電力を供給して定着ベルト25を加熱させ、ヒータランプ26に電力を供給して加圧ローラ15bを加熱させる。ここで、電力制御手段206は、加熱部材20の発熱部材203が有する発熱抵抗体2036に対する投入電力を、所定の一定値に制御する電力制御手段を兼ねる。発熱体側サーミスタ24aが検出した定着ベルト25の表面温度データに関する信号、加圧ローラ側サーミスタ24bが検出した加圧ローラ15bの表面温度データに関する信号、サーマルプロテクタ24cが検出した定着ベルト25の異常昇温データに関する信号が制御回路1112に入力される。   The power supply circuit 1111 to which the control signal is input from the apparatus control unit 111 supplies power to the heat generating member 203 of the heating member 20 through the power control unit 206 to heat the fixing belt 25, and supplies power to the heater lamp 26. Supply and heat the pressure roller 15b. Here, the power control means 206 also serves as power control means for controlling the input power to the heating resistor 2036 of the heating member 203 of the heating member 20 to a predetermined constant value. A signal related to the surface temperature data of the fixing belt 25 detected by the heating element side thermistor 24a, a signal related to the surface temperature data of the pressure roller 15b detected by the pressure roller side thermistor 24b, and an abnormal temperature rise of the fixing belt 25 detected by the thermal protector 24c. A signal related to data is input to the control circuit 1112.

装置制御手段111に制御された制御回路1112は、入力された信号に基づいて、定着ベルト25、加圧ローラ15bの表面温度が所定の温度(定着温度)となるように、電源回路1111からの加熱部材20およびヒータランプ26に対する供給電力を制御する。具体的には、電源回路1111に制御された電力制御手段206は、発熱体側サーミスタ24aによって検出された温度データに基づいて、または該温度データと電力算出部が算出した電力算出値とに基づいて、加熱部材20に対する供給電力を制御する。また、電源回路1111は、加圧ローラ側サーミスタ24bによって検出された温度データに基づいて、ヒータランプ26に対する供給電力を制御する。   The control circuit 1112 controlled by the device control means 111 is supplied from the power supply circuit 1111 so that the surface temperature of the fixing belt 25 and the pressure roller 15b becomes a predetermined temperature (fixing temperature) based on the input signal. The power supplied to the heating member 20 and the heater lamp 26 is controlled. Specifically, the power control means 206 controlled by the power supply circuit 1111 is based on the temperature data detected by the heating element side thermistor 24a, or based on the temperature data and the power calculation value calculated by the power calculation unit. The power supplied to the heating member 20 is controlled. The power supply circuit 1111 controls the power supplied to the heater lamp 26 based on the temperature data detected by the pressure roller side thermistor 24b.

制御回路1112は、入力された信号に基づいて、定着ベルト25および加圧ローラ15bの表面温度が所定の定着温度になったと判断すると、駆動モータ113を制御して、定着ローラ15aを回転軸線まわりに回転させて、定着ベルト25を回転させる。このように定着ベルト25が回転すると、定着ベルト25と加圧ローラ15bとの間に形成される定着ニップ部15cに、未定着のトナー像31が形成される記録紙32が搬送される。このとき、記録紙32は、未定着のトナー像31を担持した面を定着ベルト25側に向けて搬送される。そして、記録紙32上の未定着のトナー像31が定着ベルト25の外周面に密着したまま挟持搬送されていくことにより、定着ベルト25から熱が付与され、また加圧力を受けて記録紙32の表面に定着される。   When the control circuit 1112 determines that the surface temperature of the fixing belt 25 and the pressure roller 15b has reached a predetermined fixing temperature based on the input signal, the control circuit 1112 controls the drive motor 113 to move the fixing roller 15a around the rotation axis. And the fixing belt 25 is rotated. When the fixing belt 25 rotates in this way, the recording paper 32 on which the unfixed toner image 31 is formed is conveyed to the fixing nip portion 15c formed between the fixing belt 25 and the pressure roller 15b. At this time, the recording paper 32 is conveyed with the surface carrying the unfixed toner image 31 facing the fixing belt 25 side. The unfixed toner image 31 on the recording paper 32 is nipped and conveyed while being in close contact with the outer peripheral surface of the fixing belt 25, whereby heat is applied from the fixing belt 25 and the recording paper 32 is subjected to pressure. To be fixed on the surface.

以上のように構成される定着装置15は、表面の温度分布が設定温度に対してばらつきのない本実施形態の加熱部材20を備えているので、定着ベルト25の表面における温度分布が設定温度に対して均一となり、定着温度がばらつくのが防止されて、均一な定着特性を有する定着装置となる。また、定着装置15が備える本実施形態の加熱部材20は、局部的な伝熱効率の低下が発生するのが防止されたものなので、定着装置15は、所望の定着温度を得るまでのウォームアップ時間が短く、消費電力の増大が防止された定着装置となる。   The fixing device 15 configured as described above includes the heating member 20 of the present embodiment in which the temperature distribution on the surface does not vary with respect to the set temperature, so that the temperature distribution on the surface of the fixing belt 25 becomes the set temperature. On the other hand, the fixing device is uniform and the fixing temperature is prevented from varying, and the fixing device has uniform fixing characteristics. Further, since the heating member 20 of the present embodiment provided in the fixing device 15 is one in which a local decrease in heat transfer efficiency is prevented, the fixing device 15 has a warm-up time until a desired fixing temperature is obtained. And a fixing device in which an increase in power consumption is prevented.

なお、本実施形態では、定着装置15は、加圧ローラ15bが定着ベルト25を介して定着ローラ15aと圧接する圧接部にて定着ニップ部15cが形成されるように構成したが、加圧ローラ15bが定着ベルト25を介して加熱部材20と圧接する圧接部にて定着ニップ部が形成されるように構成してもよい。   In the present embodiment, the fixing device 15 is configured such that the fixing nip portion 15c is formed at the pressure contact portion where the pressure roller 15b is in pressure contact with the fixing roller 15a via the fixing belt 25. The fixing nip portion may be formed at a pressure contact portion 15b in pressure contact with the heating member 20 via the fixing belt 25.

図10は、本発明の他の実施形態である定着装置150の構成を示す図である。図10の定着装置150は図6で示した定着装置15の定着ローラ15aを定着パッド150aに置き換えたものであり、その他の構成は定着装置15と同様である。定着パッド150aは、シリコンゴムなどの弾性体からなる弾性層150cと定着ベルト25とのすべり摩擦力を低減させる表層150dと、芯金150bとから構成され、定着ベルト25を介して加圧ローラ15bに対向配置されている。   FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a fixing device 150 according to another embodiment of the present invention. The fixing device 150 of FIG. 10 is obtained by replacing the fixing roller 15a of the fixing device 15 shown in FIG. 6 with a fixing pad 150a, and the other configuration is the same as that of the fixing device 15. The fixing pad 150a is composed of an elastic layer 150c made of an elastic material such as silicon rubber, a surface layer 150d that reduces sliding frictional force between the fixing belt 25, and a cored bar 150b, and the pressure roller 15b via the fixing belt 25. Are arranged opposite to each other.

図11は、本発明の実施の一形態である画像形成装置100の構成を示す図である。画像形成装置100は、読み取った原稿の画像データやネットワーク等を介して送信された画像データに基づいて記録紙32に対して多色および単色の画像を形成する装置である。そして、画像形成装置100は、前述した本実施形態の定着装置15,150のいずれかの定着装置を備える。画像形成装置100が定着装置15を備えた場合について、以下に説明する。   FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of an image forming apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. The image forming apparatus 100 is an apparatus that forms multi-color and single-color images on the recording paper 32 based on image data of a read original or image data transmitted via a network or the like. The image forming apparatus 100 includes any one of the fixing devices 15 and 150 of the present embodiment described above. A case where the image forming apparatus 100 includes the fixing device 15 will be described below.

画像形成装置100は、露光ユニット10、感光体ドラム101(101a〜101d)、現像装置102(102a〜102d)、帯電ローラ103(103a〜103d)、クリーニングユニット104(104a〜104d)、中間転写ベルト11、一次転写ローラ13(13a〜13d)、二次転写ローラ14、定着装置15、用紙搬送路P1,P2,P3、用紙カセット16、手差し給紙トレイ17および排紙トレイ18を備えている。   The image forming apparatus 100 includes an exposure unit 10, a photosensitive drum 101 (101a to 101d), a developing device 102 (102a to 102d), a charging roller 103 (103a to 103d), a cleaning unit 104 (104a to 104d), and an intermediate transfer belt. 11, a primary transfer roller 13 (13 a to 13 d), a secondary transfer roller 14, a fixing device 15, paper transport paths P 1, P 2 and P 3, a paper cassette 16, a manual paper feed tray 17 and a paper discharge tray 18.

画像形成装置100は、ブラック(K)およびカラー画像を色分解して得られる減法混色の3原色であるシアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の4色の各色相に対応した画像データを用いて、各色相に対応した画像形成部Pa〜Pdにおいて画像形成を行う。各画像形成部Pa〜Pdは、同様の構成であり、たとえば、ブラック(K)の画像形成部Paは、感光体ドラム101a、現像装置102a、帯電ローラ103a、一次転写ローラ13aおよびクリーニングユニット104a等から構成される。この画像形成部Pa〜Pdは、中間転写ベルト11の移動方向(副走査方向)に一列に配列されている。   The image forming apparatus 100 corresponds to the hues of four colors of cyan (C), magenta (M), and yellow (Y), which are three subtractive primary colors obtained by color separation of black (K) and a color image. Using the image data, image formation is performed in the image forming units Pa to Pd corresponding to each hue. Each of the image forming units Pa to Pd has the same configuration. For example, the black (K) image forming unit Pa includes the photosensitive drum 101a, the developing device 102a, the charging roller 103a, the primary transfer roller 13a, the cleaning unit 104a, and the like. Consists of The image forming portions Pa to Pd are arranged in a line in the moving direction (sub-scanning direction) of the intermediate transfer belt 11.

帯電ローラ103は、感光体ドラム101の表面を所定の電位に均一に帯電させる接触方式の帯電器である。帯電ローラ103に代えて、帯電ブラシを用いた接触方式の帯電器、または、帯電ワイヤを用いた非接触方式の帯電器を用いることもできる。   The charging roller 103 is a contact-type charger that uniformly charges the surface of the photosensitive drum 101 to a predetermined potential. Instead of the charging roller 103, a contact type charger using a charging brush or a non-contact type charger using a charging wire may be used.

露光ユニット10は、図示しない半導体レーザ、ポリゴンミラー4、第1反射ミラー、第2反射ミラー8等を備えており、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)およびイエロー(Y)の各色相の画像データによって変調されたレーザビーム等の光ビームのそれぞれを感光体ドラム101a〜101dのそれぞれに照射する。各感光体ドラム101a〜101dは、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)およびイエロー(Y)の各色相の画像データによる静電潜像を形成する。   The exposure unit 10 includes a semiconductor laser (not shown), a polygon mirror 4, a first reflection mirror, a second reflection mirror 8, and the like, and includes black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y). Each of the photosensitive drums 101a to 101d is irradiated with a light beam such as a laser beam modulated by the image data of each hue. Each of the photosensitive drums 101a to 101d forms an electrostatic latent image based on image data of each hue of black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y).

現像装置102は、静電潜像が形成された感光体ドラム101の表面に現像剤であるトナーを供給し、静電潜像をトナー像に現像する。現像装置102a〜102dのそれぞれは、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)およびイエロー(Y)の各色相のトナーを収納しており、感光体ドラム101a〜101dのそれぞれに形成された各色相の静電潜像を、各色相のトナー像に顕像化する。クリーニングユニット104は、現像・画像転写後における感光体ドラム101上の表面に残留したトナーを除去・回収する。   The developing device 102 supplies toner as a developer to the surface of the photosensitive drum 101 on which the electrostatic latent image is formed, and develops the electrostatic latent image into a toner image. Each of the developing devices 102a to 102d contains toner of each hue of black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y), and is formed on each of the photosensitive drums 101a to 101d. The electrostatic latent image of each hue is visualized into a toner image of each hue. The cleaning unit 104 removes and collects toner remaining on the surface of the photosensitive drum 101 after development and image transfer.

中間転写ベルト11は、感光体ドラム101の上方に配置されており、駆動ローラ11aと従動ローラ11bとの間に張架されてループ状の移動経路を形成している。中間転写ベルト11の外周面は、感光体ドラム101d、感光体ドラム101c、感光体ドラム101bおよび感光体ドラム101aにこの順に対向する。この中間転写ベルト11を挟んで各感光体ドラム101a〜101dに対向する位置に、一次転写ローラ13a〜13dが配置されている。中間転写ベルト11が感光体ドラム101a〜101dに対向する位置のそれぞれが一次転写位置である。また、中間転写ベルト11は、厚さ100〜150μm程度のフィルムで形成されている。   The intermediate transfer belt 11 is disposed above the photosensitive drum 101, and is stretched between the driving roller 11a and the driven roller 11b to form a loop-shaped moving path. The outer peripheral surface of the intermediate transfer belt 11 faces the photosensitive drum 101d, the photosensitive drum 101c, the photosensitive drum 101b, and the photosensitive drum 101a in this order. Primary transfer rollers 13a to 13d are arranged at positions facing the respective photosensitive drums 101a to 101d with the intermediate transfer belt 11 interposed therebetween. Each of the positions where the intermediate transfer belt 11 faces the photosensitive drums 101a to 101d is a primary transfer position. The intermediate transfer belt 11 is formed of a film having a thickness of about 100 to 150 μm.

一次転写ローラ13a〜13dには、感光体ドラム101a〜101dの表面に担持されたトナー像を中間転写ベルト11上に転写するために、トナーの帯電極性と逆極性の一次転写バイアスが定電圧制御によって印加される。これによって、感光体ドラム101a〜101dに形成された各色相のトナー像は、中間転写ベルト11の外周面に順次重ねて転写され、中間転写ベルト11の外周面にフルカラーのトナー像が形成される。   The primary transfer rollers 13a to 13d have constant voltage control of a primary transfer bias opposite to the charging polarity of the toner in order to transfer the toner images carried on the surfaces of the photosensitive drums 101a to 101d onto the intermediate transfer belt 11. Applied. As a result, the toner images of the respective colors formed on the photosensitive drums 101a to 101d are sequentially transferred onto the outer peripheral surface of the intermediate transfer belt 11, and a full-color toner image is formed on the outer peripheral surface of the intermediate transfer belt 11. .

ただし、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)およびブラック(K)の色相の一部のみの画像データが入力された場合には、4つの感光体ドラム101a〜101dのうち、入力された画像データの色相に対応する一部の感光体ドラム101のみにおいて静電潜像およびトナー像の形成が行われる。たとえば、モノクロ画像形成時には、ブラックの色相に対応した感光体ドラム101aのみにおいて静電潜像の形成およびトナー像の形成が行われ、中間転写ベルト11の外周面にはブラックのトナー像のみが転写される。   However, when image data of only a part of the hues of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) is input, input is performed among the four photosensitive drums 101a to 101d. The electrostatic latent image and the toner image are formed only on a part of the photosensitive drums 101 corresponding to the hue of the image data. For example, when forming a monochrome image, an electrostatic latent image and a toner image are formed only on the photosensitive drum 101a corresponding to the black hue, and only the black toner image is transferred to the outer peripheral surface of the intermediate transfer belt 11. Is done.

各一次転写ローラ13a〜13dは、直径8〜10mmのステンレスなどの金属を基材とする軸の表面を導電性の弾性材(たとえばEPDM、発泡ウレタン等)によって被覆して構成されており、導電性の弾性材によって中間転写ベルト11に均一に高電圧を印加する。   Each of the primary transfer rollers 13a to 13d is configured by covering the surface of a shaft whose base is a metal such as stainless steel having a diameter of 8 to 10 mm with a conductive elastic material (for example, EPDM, urethane foam, etc.). A high voltage is uniformly applied to the intermediate transfer belt 11 by the elastic material.

各一次転写位置において中間転写ベルト11の外周面に転写されたトナー像は、中間転写ベルト11の回転によって、二次転写ローラ14との対向位置である二次転写位置に搬送される。二次転写ローラ14は、画像形成時において、内周面が駆動ローラ11aの周面に接触する中間転写ベルト11の外周面に所定のニップ圧で圧接されている。用紙カセット16または手差し給紙トレイ17から給紙された記録紙32が、二次転写ローラ14と中間転写ベルト11との間を通過する際に、二次転写ローラ14にトナーの帯電極性とは逆極性の高電圧が印加される。これによって、中間転写ベルト11の外周面から記録紙32の表面にトナー像が転写される。   The toner image transferred to the outer peripheral surface of the intermediate transfer belt 11 at each primary transfer position is conveyed to a secondary transfer position that is a position facing the secondary transfer roller 14 by the rotation of the intermediate transfer belt 11. The secondary transfer roller 14 is pressed against the outer peripheral surface of the intermediate transfer belt 11 whose inner peripheral surface is in contact with the peripheral surface of the driving roller 11a at a predetermined nip pressure during image formation. When the recording paper 32 fed from the paper cassette 16 or the manual paper feed tray 17 passes between the secondary transfer roller 14 and the intermediate transfer belt 11, what is the charging polarity of the toner on the secondary transfer roller 14? A high voltage of reverse polarity is applied. As a result, the toner image is transferred from the outer peripheral surface of the intermediate transfer belt 11 to the surface of the recording paper 32.

なお、感光体ドラム101から中間転写ベルト11に付着したトナーのうち、記録紙32上に転写されずに中間転写ベルト11上に残存したトナーは、次工程での混色を防止するために、転写クリーニングユニット12によって回収される。   Of the toner adhering to the intermediate transfer belt 11 from the photosensitive drum 101, the toner remaining on the intermediate transfer belt 11 without being transferred onto the recording paper 32 is transferred in order to prevent color mixing in the next process. Collected by the cleaning unit 12.

トナー像が転写された記録紙32は、前述した本発明の定着装置15に導かれ、定着ニップ部を通過して加熱および加圧を受ける。これによって、トナー像が、記録紙32の表面に堅牢に定着する。トナー像が定着した記録紙32は、排紙ローラ18aによって排紙トレイ18上に排出される。   The recording paper 32 onto which the toner image has been transferred is guided to the fixing device 15 of the present invention described above, and passes through the fixing nip portion and is heated and pressurized. As a result, the toner image is firmly fixed on the surface of the recording paper 32. The recording paper 32 on which the toner image is fixed is discharged onto the paper discharge tray 18 by the paper discharge roller 18a.

また、画像形成装置100には、用紙カセット16に収納されている記録紙32を、二次転写ローラ14と中間転写ベルト11との間および定着装置15を経由して、排紙トレイ18に送るための略垂直方向に延びる用紙搬送路P1が設けられている。用紙搬送路P1には、用紙カセット16内の記録紙32を一枚ずつ用紙搬送路P1内に繰り出すピックアップローラ16a、繰り出された記録紙32を上方に向けて搬送する搬送ローラ16b、搬送されてきた記録紙32を所定のタイミングで二次転写ローラ14と中間転写ベルト11との間に導くレジストローラ19、記録紙32を排紙トレイ18に排出する排紙ローラ18aが配置されている。   In the image forming apparatus 100, the recording paper 32 stored in the paper cassette 16 is sent to the paper discharge tray 18 between the secondary transfer roller 14 and the intermediate transfer belt 11 and via the fixing device 15. For this purpose, a sheet conveyance path P1 extending in a substantially vertical direction is provided. A pickup roller 16a that feeds the recording paper 32 in the paper cassette 16 one by one into the paper transport path P1 and a transport roller 16b that transports the fed recording paper 32 upward are transported to the paper transport path P1. A registration roller 19 that guides the recording sheet 32 between the secondary transfer roller 14 and the intermediate transfer belt 11 at a predetermined timing, and a discharge roller 18 a that discharges the recording sheet 32 to the discharge tray 18 are disposed.

また、画像形成装置100の内部には、手差し給紙トレイ17からレジストローラ19に至る間に、ピックアップローラ17aおよび搬送ローラ16bを配置した用紙搬送路P2が形成されている。さらに、排紙ローラ18aから用紙搬送路P1におけるレジストローラ19の上流側に至る間には、用紙搬送路P3が形成されている。   Further, inside the image forming apparatus 100, a paper conveyance path P2 in which a pickup roller 17a and a conveyance roller 16b are arranged is formed between the manual paper feed tray 17 and the registration rollers 19. Further, a paper transport path P3 is formed between the paper discharge roller 18a and the upstream side of the registration roller 19 in the paper transport path P1.

排紙ローラ18aは、正逆両方向に回転自在にされており、記録紙32の片面に画像を形成する片面画像形成時、および、記録紙32の両面に画像を形成する両面画像形成における第2面画像形成時に正転方向に駆動されて記録紙32を排紙トレイ18に排出する。一方、両面画像形成における第1面画像形成時には、排紙ローラ18aは、用紙の後端が定着装置15を通過するまで正転方向に駆動された後、記録紙32の後端部を挟持した状態で逆転方向に駆動されて記録紙32を用紙搬送路P3内に導く。これによって、両面画像形成時に片面のみに画像が形成された記録紙32は、表裏面および前後端を反転した状態で用紙搬送路P1に導かれる。   The paper discharge roller 18a is rotatable in both forward and reverse directions, and is used for the second time in forming a single-sided image for forming an image on one side of the recording paper 32 and in forming a double-sided image for forming images on both sides of the recording paper 32. When the surface image is formed, the recording paper 32 is driven in the forward rotation direction and discharged to the paper discharge tray 18. On the other hand, when the first side image is formed in the double-sided image formation, the paper discharge roller 18a is driven in the normal direction until the rear end of the paper passes through the fixing device 15, and then sandwiches the rear end of the recording paper 32. In this state, the recording paper 32 is driven in the reverse direction to guide the recording paper 32 into the paper transport path P3. As a result, the recording paper 32 on which an image is formed only on one side at the time of double-sided image formation is guided to the paper transport path P1 with the front and back sides and front and rear ends reversed.

レジストローラ19は、用紙カセット16または手差し給紙トレイ17から給紙され、または、用紙搬送路P3を経由して搬送された記録紙32を、中間転写ベルト11の回転に同期したタイミングで二次転写ローラ14と中間転写ベルト11との間に導く。このため、レジストローラ19は、感光体ドラム101や中間転写ベルト11の動作開始時には回転を停止しており、中間転写ベルト11の回転に先立って給紙または搬送された記録紙32は、前端をレジストローラ19に当接させた状態で用紙搬送路P1内における移動を停止する。この後、レジストローラ19は、二次転写ローラ14と中間転写ベルト11とが圧接する位置で、記録紙32の前端部と中間転写ベルト11上に形成されたトナー像の前端部とが対向するタイミングで回転を開始する。   The registration roller 19 receives the recording paper 32 fed from the paper cassette 16 or the manual paper feed tray 17 or transported via the paper transport path P <b> 3 at the timing synchronized with the rotation of the intermediate transfer belt 11. Guided between the transfer roller 14 and the intermediate transfer belt 11. For this reason, the registration roller 19 stops rotating when the operation of the photosensitive drum 101 and the intermediate transfer belt 11 is started, and the recording paper 32 fed or conveyed prior to the rotation of the intermediate transfer belt 11 has a leading edge. The movement in the paper conveyance path P1 is stopped in a state where it is in contact with the registration roller 19. Thereafter, the registration roller 19 is located at a position where the secondary transfer roller 14 and the intermediate transfer belt 11 are pressed against each other, and the front end portion of the recording paper 32 and the front end portion of the toner image formed on the intermediate transfer belt 11 face each other. Start rotation at the timing.

なお、画像形成部Pa〜Pdの全てにおいて画像形成が行われるフルカラー画像形成時には、一次転写ローラ13a〜13dが中間転写ベルト11を感光体ドラム101a〜101dの全てに圧接させる。一方、画像形成部Paのみにおいて画像形成が行われるモノクロ画像形成時には、一次転写ローラ13aのみを中間転写ベルト11を感光体ドラム101aに圧接させる。   At the time of full color image formation in which image formation is performed in all of the image forming portions Pa to Pd, the primary transfer rollers 13a to 13d press the intermediate transfer belt 11 against all of the photosensitive drums 101a to 101d. On the other hand, at the time of monochrome image formation in which image formation is performed only in the image forming portion Pa, only the primary transfer roller 13a is brought into pressure contact with the photosensitive drum 101a.

以上のように構成される画像形成装置100は、定着温度が設定温度に対してばらつくのが防止されて均一な定着特性を有する定着装置15を備えているので、均一で高品位な画像を記録紙32上に形成することができる。   The image forming apparatus 100 configured as described above includes the fixing device 15 having a uniform fixing characteristic in which the fixing temperature is prevented from being varied with respect to the set temperature, so that a uniform and high-quality image is recorded. It can be formed on paper 32.

(実施例)
以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
(Example)
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail using an Example, this invention is not limited to these Examples.

(実施例1)
実施例1において使用した定着装置は、前述した定着装置15である。この定着装置15を複写機(商品名:MX−4500N、シャープ株式会社製)に搭載した。実施例1における詳細条件は、以下のようにした。
Example 1
The fixing device used in Example 1 is the fixing device 15 described above. The fixing device 15 was mounted on a copying machine (trade name: MX-4500N, manufactured by Sharp Corporation). Detailed conditions in Example 1 were as follows.

<定着ローラ>
直径が30mmで、芯金が直径15mmのステンレス鋼、弾性層が厚さ5mmのシリコンスポンジゴムであるものを使用した。
<Fixing roller>
A stainless steel having a diameter of 30 mm, a core metal of 15 mm in diameter, and an elastic layer made of silicon sponge rubber having a thickness of 5 mm was used.

<加圧ローラ>
直径が30mmでシリコンソリッドゴムからなり、芯金直径24mm(肉厚2mm)、離型層には厚さ30μmのPFAチューブ、内部に定格電力400Wのヒータランプを配置したものを使用した。
<Pressure roller>
A diameter of 30 mm made of silicon solid rubber, a core metal diameter of 24 mm (thickness 2 mm), a release layer having a 30 μm thick PFA tube, and a heater lamp with a rated power of 400 W inside was used.

<定着ベルト>
ベルト基材に厚さ70μmのポリイミド、弾性層に厚さ150μmのシリコンゴム、離型層に厚さ30μmのPTFEコートが形成されたベルトを使用した。
<Fixing belt>
A belt in which a polyimide having a thickness of 70 μm was formed on a belt substrate, a silicon rubber having a thickness of 150 μm was formed on an elastic layer, and a PTFE coat having a thickness of 30 μm was formed on a release layer was used.

<蛇行防止用カラー>
内径20mm、直径32mm、幅7mmのポリフェニレンサルファイド(PPS)カラーを、定着ローラの端部に定着ベルト端部と接するように配置した。
<Color to prevent meandering>
A polyphenylene sulfide (PPS) collar having an inner diameter of 20 mm, a diameter of 32 mm, and a width of 7 mm was disposed at the end of the fixing roller so as to contact the end of the fixing belt.

<加熱部材>
実施例1において使用した加熱部材は、前述した加熱部材20である。
<Heating member>
The heating member used in Example 1 is the heating member 20 described above.

[放熱部材]
長手方向の長さが335mmで、肉厚が2.5mmのアルミニウムからなる略円筒体の内面に発熱体が配置できるよう深さ3mm、幅12mmの溝を形成した。略円筒体の外面にPTFEおよびPFAの混合材料を厚みが15μmになるよう塗布して外面コート層を形成した。次に、略円筒体の内面に、シリコーン系樹脂からなる材料(商品名:B−600、オキツモ株式会社製)をスプレー塗布し、その後180℃で20分間焼き付けて、厚みが35μmの内面コート層を形成した。このようにして、外面コート層および内面コート層が形成された放熱部材Aを作製した。
[Heat dissipation member]
A groove having a depth of 3 mm and a width of 12 mm was formed on the inner surface of a substantially cylindrical body made of aluminum having a longitudinal length of 335 mm and a thickness of 2.5 mm. A mixed material of PTFE and PFA was applied to the outer surface of the substantially cylindrical body so as to have a thickness of 15 μm to form an outer surface coating layer. Next, a material made of a silicone resin (trade name: B-600, manufactured by Okitsumo Co., Ltd.) is spray-applied to the inner surface of the substantially cylindrical body, and then baked at 180 ° C. for 20 minutes, and the inner surface coating layer having a thickness of 35 μm Formed. Thus, the heat radiating member A in which the outer surface coating layer and the inner surface coating layer were formed was produced.

[押圧部材]
長手方向の長さが370mmで、肉厚が1.0mmのステンレスからなる板状物の、加熱部材軸方向と直行する方向端部において、ピッチ10mm、高さ3mmの凸凹に切り欠きを形成し、コの字状に折り曲げた。さらに定着装置フレームに固定するための固定アダプタに装着可能になるように板状物の長手方向端部を折り曲げ加工し、放熱部材Aを作製した。
[Pressing member]
A notch is formed in a concave and convex portion having a pitch of 10 mm and a height of 3 mm at the end of the plate-like object made of stainless steel having a length of 370 mm and a thickness of 1.0 mm perpendicular to the heating member axial direction. It was bent into a U shape. Further, the longitudinal end portion of the plate-like material was bent so that it could be attached to a fixing adapter for fixing to the fixing device frame, and the heat radiating member A was produced.

[熱伝導部材]
絶縁性の熱伝導部材Aを構成する材料としては、絶縁性シリコーン系グリス放熱剤Aである、サンハヤト株式会社製の放熱性シリコーンSCH−30(耐熱性300℃、熱伝導率0.84W/m・K、25℃において粘性グリス)を用いた。
[Heat conduction member]
As a material constituting the insulating heat conducting member A, a heat dissipating silicone SCH-30 manufactured by Sanhayato Co., Ltd., which is an insulating silicone grease heat dissipating agent A (heat resistance 300 ° C., heat conductivity 0.84 W / m). -Viscosity grease at 25 ° C.

導電性で熱伝導部材Bを構成する材料として、パーフロロポリエーテル系の導電性グリスBである、東レダウコーニング社製のモリコートHP−800(体積抵抗率4×10Ω/cm、熱伝導率1.0W/m・K、25℃において粘性グリス)を用いた。 As a conductive material constituting the heat conducting member B, percopolyether based conductive grease B, Molycoat HP-800 (volume resistivity 4 × 10 2 Ω / cm, manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd., heat conduction) 1.0 W / m · K, viscous grease at 25 ° C.).

[発熱抵抗体および加熱部材A]
実施例1において使用した発熱抵抗体は、100重量部のチタン酸バリウムをベースにして、キュリー点調整剤およびドープ剤を配合し、湿式混合、成形および焼成するという常法によって得られたもので、厚み1mm、幅10mm、長さ20mm、キュリー点300℃、室温時における電気抵抗7.25Ωの半導体セラミックス発熱体であり、図3に示すように約280℃以上の温度において温度が高くなると急激に電気抵抗が上がるPTC特性を有している。この半導体セラミックス発熱体には、ニッケルおよび銀からなる給電電極が幅10mmと長さ20mmからなる表面に形成されている。
[Heat-generating resistor and heating member A]
The heating resistor used in Example 1 was obtained by a conventional method of mixing 100 parts by weight of barium titanate with a Curie point adjusting agent and a dopant, wet mixing, molding and firing. This is a semiconductor ceramic heating element having a thickness of 1 mm, a width of 10 mm, a length of 20 mm, a Curie point of 300 ° C., and an electric resistance of 7.25Ω at room temperature. As shown in FIG. PTC characteristics that increase electrical resistance. In this semiconductor ceramic heating element, a feeding electrode made of nickel and silver is formed on the surface having a width of 10 mm and a length of 20 mm.

ここで、本実施例で使用するトナーは定着に必要なウオームアップ時の電力は1200Wであることから、この電力以上の電力を供給できるよう前記式(1)に示す電気抵抗値とした。   Here, since the toner used in the present embodiment has a warm-up power required for fixing of 1200 W, the electric resistance value shown in the above formula (1) is set so that power exceeding this power can be supplied.

この発熱抵抗体を10個、長手方向に配列し、両表面に導電性で良熱伝導性のパーフロロポリエーテル系の導電性グリースBを塗布し、半導体セラミックスの上下に厚み0.2mmのステンレスからなる給電電極、さらにその外両側に厚み30umのマイカシート(絶縁層)、放熱部材との間に絶縁性シリコーングリス放熱剤Aを塗布した。押圧部材とマイカシートとの間に厚み2mmのフッ素ゴム(弾性部材)を入れて、押圧部材Aを用いて放熱部材に押圧するように、放熱部材Aを固定アダプタに挿入し、押圧部材の両端を固定アダプタにビス止めして、加熱部材Aを作製した。実施例1の加熱部材Aは、絶縁抵抗が100MΩ以上を示し、耐電圧はAC1500V/1分間で問題なかった。   Ten heating resistors are arranged in the longitudinal direction, and conductive and good thermal conductivity perfluoropolyether type conductive grease B is applied to both surfaces, and a 0.2 mm thick stainless steel is formed on the upper and lower sides of the semiconductor ceramic. Insulating silicone grease heat-dissipating agent A was applied between the power supply electrode consisting of mica sheet, a 30-um thick mica sheet (insulating layer), and the heat dissipating member. Insert a heat-dissipating member A into the fixed adapter so that the heat-dissipating member is pressed against the heat-dissipating member using the pressing member A by inserting fluoro rubber (elastic member) having a thickness of 2 mm between the pressing member and the mica sheet. Was fixed to the fixed adapter with screws to produce a heating member A. The heating member A of Example 1 had an insulation resistance of 100 MΩ or more, and had a withstand voltage of AC 1500 V / 1 minute.

<サーミスタ>
発熱抵抗体側サーミスタとして非接触赤外線方式のセンサを、定着ベルトの幅手方向中央部および一方端部にそれぞれ1台設置し、加圧ローラ側サーミスタとして接触式サーミスタを、加圧ローラ表面に接触するように設置した。
<Thermistor>
One non-contact infrared sensor as the heating resistor side thermistor is installed at the center and one end of the fixing belt in the width direction, and the contact thermistor as the pressure roller side thermistor contacts the surface of the pressure roller. Was installed.

<装置制御手段>
装置制御手段は、発熱体側サーミスタによって検出された温度に基づいて、放熱部材の長手方向中央部、両端部の3つの領域に対応する発熱抵抗体に対する給電を制御し、全発熱抵抗体に対する投入電力が1200Wで一定となるようにした。なお、発熱抵抗体に対する投入電力を制御しない場合、理論的には1380〜4200Wの電力となり、定着装置の最大電流値が15Aであることから、定着装置が成立しない。また、装置制御手段は、通紙のときに、加圧ローラ側サーミスタによって検出された温度に基づいて、加圧ローラのヒータランプに対する給電を制御するようにした。
<Device control means>
Based on the temperature detected by the heating element side thermistor, the device control means controls the power supply to the heating resistors corresponding to the three regions of the heat dissipation member in the longitudinal center and both ends, and the input power to all the heating resistors Was made constant at 1200W. If the input power to the heating resistor is not controlled, the power is theoretically 1380 to 4200 W and the maximum current value of the fixing device is 15 A, so that the fixing device is not established. Further, the apparatus control means controls the power supply to the heater lamp of the pressure roller based on the temperature detected by the pressure roller side thermistor when the paper is passed.

<安全装置>
定着ベルトの外周面の近傍にサーマルプロテクタを配置し、定着ベルト表面温度が異常高温になると電源回路を切断するようにした。
<Safety device>
A thermal protector is arranged in the vicinity of the outer peripheral surface of the fixing belt, and the power supply circuit is disconnected when the surface temperature of the fixing belt becomes abnormally high.

<定着条件>
定着ニップ部長さ:8.5mm(定着ニップ部の記録紙搬送方向の長さ)
定着速度:220mm/sec
加熱ニップ部長さ:44mm(定着ベルトと加熱部材との記録紙搬送方向の接触長さ)
加熱ニップ部幅:330mm(定着ローラの軸線方向に対応する長さ)
<Fixing conditions>
Fixing nip length: 8.5 mm (length of the fixing nip in the recording paper conveyance direction)
Fixing speed: 220mm / sec
Heating nip length: 44 mm (contact length in the recording paper conveyance direction between the fixing belt and the heating member)
Heating nip width: 330 mm (length corresponding to the axial direction of the fixing roller)

<複写機の稼動による評価>
まず、前述のようにして作製した加熱部材Aの発熱部材Aに100V電源および装置制御手段を接続し、発熱部材Aの25℃における電気抵抗値、すなわち全発熱抵抗体の電気抵抗値を測定したところ、7.25Ωであった。次に、複写機におけるウォームアップ時間、50枚の連続通紙した場合の温度ばらつき、小サイズ紙を通紙した場合の加熱部材の端部の昇温を測定した。
<Evaluation by operation of copying machine>
First, a 100 V power source and device control means were connected to the heating member A of the heating member A produced as described above, and the electrical resistance value of the heating member A at 25 ° C., that is, the electrical resistance value of all the heating resistors was measured. However, it was 7.25Ω. Next, the warm-up time in the copying machine, the temperature variation when 50 sheets were continuously passed, and the temperature rise at the end of the heating member when small-size sheets were passed were measured.

100Vの電圧を加熱部材Aの発熱抵抗体全体に印加したとき、電力制御機能が働き、1200Wを維持することが確認でき、定着ローラ上の定着ベルト表面温度全体が180℃に到達するまでの時間(ウォームアップ時間)は、定着ベルトの幅手方向中央部および両端部ともに、目標である20.0秒以下の19.0秒であった。またウォームアップ完了直後における記録紙上の定着画像の定着性に問題はなかった。   When a voltage of 100 V is applied to the entire heating resistor of the heating member A, it can be confirmed that the power control function works and maintains 1200 W, and the time until the entire fixing belt surface temperature on the fixing roller reaches 180 ° C. The (warm-up time) was 19.0 seconds, which is the target of 20.0 seconds or less, at both the widthwise center and both ends of the fixing belt. There was no problem with the fixability of the fixed image on the recording paper immediately after the warm-up was completed.

また、加熱部材Aに対する供給電力として、長手方向中央部に対応する発熱抵抗体に730W、両端部を470W(中央部に比較して電力密度を5%アップ)に設定し、中央部と両端部との通電を区別して制御することで、A4サイズの連続通紙での画像濃度むらはほとんどなく、高品質の画像が得られた。さらに、B5小サイズ紙を通紙したときの加熱部材Aの長手方向両端部における温度を、発熱体側サーミスタで測定したところ、過昇温は観られず、消費電力の増大も効率よく抑制できた。   Also, as the power supplied to the heating member A, the heating resistor corresponding to the central portion in the longitudinal direction is set to 730 W, both ends are set to 470 W (the power density is increased by 5% compared to the central portion), and the central portion and both end portions are set. By distinguishing and controlling the energization, a high-quality image was obtained with almost no image density unevenness in A4 size continuous paper feeding. Furthermore, when the temperature at both ends in the longitudinal direction of the heating member A when the B5 small size paper was passed was measured with a heating element side thermistor, no excessive temperature rise was observed, and an increase in power consumption could be efficiently suppressed. .

また、加熱部材Aは、定着ベルトと接触する放熱部材Aの外面に外面コート層が形成されているので、放熱部材Aと定着ベルトとの間の摩擦力が大きくなるのが抑制され、定着ベルトの摺動が摩擦抵抗のないスムースなものであり、定着ベルトの蛇行もなかった。さらに、定着ベルト表面の温度検知に非接触式のサーミスタを使用したため、定着ベルトの表面の損傷もなく、ベルトライフは200K枚の印字を確保できた。   In addition, since the outer coating layer is formed on the outer surface of the heat radiating member A that contacts the fixing belt, the heating member A is suppressed from increasing the frictional force between the heat radiating member A and the fixing belt. The sliding was smooth with no frictional resistance, and there was no meandering of the fixing belt. Furthermore, since a non-contact thermistor was used for temperature detection on the surface of the fixing belt, the surface of the fixing belt was not damaged, and a belt life of 200K sheets could be secured.

また、加熱部材A表面の温度分布は、連続通紙中においても設定温度に対してばらつくことはなく、定着ベルトに対する伝熱効率の低下が発生することはなかった。さらに、200K枚印字後においても、加熱部材Aを構成する各部材間で局部的な剥離は発生しておらず、安全性に問題はなく、ウォームアップ時間および発熱抵抗体の電気抵抗値も初期と同じであった。   Further, the temperature distribution on the surface of the heating member A did not vary with respect to the set temperature even during continuous paper feeding, and the heat transfer efficiency with respect to the fixing belt did not decrease. Furthermore, even after printing 200K sheets, there is no local separation between the members constituting the heating member A, there is no safety problem, and the warm-up time and the electrical resistance value of the heating resistor are also initial. Was the same.

定着装置に通電した状態で定着ベルトの回転をストップした時の、定着ベルト表面の温度を確認したところ、280℃で飽和して、加熱部材および定着ベルトからの発煙は確認されなかった。   The temperature of the surface of the fixing belt when the rotation of the fixing belt was stopped while the fixing device was energized was saturated at 280 ° C., and no smoke was generated from the heating member and the fixing belt.

したがって、長期間にわたって信頼性と安全性を確保し、加熱部材Aの寿命を維持するだけでなく、省エネ仕様の定着装置を備えた複写機となった。   Therefore, not only the reliability and safety are ensured over a long period of time and the life of the heating member A is maintained, but also a copying machine provided with an energy-saving fixing device.

(比較例1)
発熱部材を以下のような構成にしたこと以外は実施例1と同様にした。
(Comparative Example 1)
Example 1 was the same as Example 1 except that the heat generating member was configured as follows.

<発熱抵抗体および加熱部材B>
比較例1において使用した発熱抵抗体は、100重量部のチタン酸バリウムをベースにして、キュリー点調整剤およびドープ剤を配合し、湿式混合、成形および焼成するという常法によって得られたもので、厚み1mm、幅10mm、長さ20mm、キュリー点260℃、室温抵抗150Ωの半導体セラミックス発熱体で、約240℃以上の温度において温度が高くなると急激に電気抵抗が上がるPTC特性を有している。この半導体セラミックス発熱体には、実施例1と同様にニッケルおよび銀からなる通電電極が幅10mmと長さ20mmからなる表面に形成されている。
<Heat-generating resistor and heating member B>
The heating resistor used in Comparative Example 1 was obtained by a conventional method of mixing 100 parts by weight of barium titanate with a Curie point adjusting agent and a dopant, wet mixing, molding and firing. A semiconductor ceramic heating element having a thickness of 1 mm, a width of 10 mm, a length of 20 mm, a Curie point of 260 ° C., and a room temperature resistance of 150Ω, and has a PTC characteristic in which the electrical resistance increases rapidly when the temperature rises above about 240 ° C. . In this semiconductor ceramic heating element, as in Example 1, a current-carrying electrode made of nickel and silver is formed on the surface having a width of 10 mm and a length of 20 mm.

なお、本比較例においては実施例1と同様に定着に必要な電力は1200Wである。この発熱抵抗体を10個、長手方向に配列し、その半導体セラミックスの上下に厚み0.2mmのステンレスからなる給電電極、さらにその外両側に厚み30umのマイカシートを設けた。押圧部材とマイカシートとの間に厚み2mmのフッ素ゴムを入れて、押圧部材Aを用いて放熱部材に押圧するように、放熱部材Aを固定アダプタに挿入し、押圧部材の両端をアダプタにビス止めして、加熱部材Bを作製した。比較例1の加熱部材Bは、絶縁抵抗が100MΩ以上を示し、耐電圧はAC1500V/1分間で問題なかった。   In this comparative example, the power required for fixing is 1200 W as in the first embodiment. Ten heating resistors were arranged in the longitudinal direction, and power supply electrodes made of stainless steel having a thickness of 0.2 mm were provided above and below the semiconductor ceramic, and mica sheets having a thickness of 30 μm were provided on both outer sides thereof. Insert a fluoro rubber with a thickness of 2 mm between the pressing member and the mica sheet, insert the heat dissipating member A into the fixed adapter so that the heat dissipating member is pressed using the pressing member A, and screw both ends of the pressing member into the adapter. It stopped and the heating member B was produced. The heating member B of Comparative Example 1 had an insulation resistance of 100 MΩ or higher, and had a withstand voltage of AC 1500 V / 1 minute.

<複写機の稼動による評価>
まず、前述のようにして作製した加熱部材Bの発熱部材Bに100V電源および装置制御手段を接続し、加熱部材Bの25℃における電気抵抗を測定したところ、全体の電気抵抗が15.0Ωであった。次に、複写機におけるウォームアップ時間、50枚の連続通紙した場合の温度ばらつき、小サイズ紙を通紙した場合の端部昇温を測定した。
<Evaluation by operation of copying machine>
First, a 100V power source and device control means were connected to the heating member B of the heating member B produced as described above, and the electrical resistance at 25 ° C. of the heating member B was measured. The overall electrical resistance was 15.0Ω. there were. Next, the warm-up time in the copying machine, the temperature variation when 50 sheets were continuously fed, and the edge temperature rise when small-size sheets were passed were measured.

100Vの電圧を加熱部材Bの全体に印加したとき、定着ローラ上の定着ベルト表面温度全体が180℃に到達するまでの時間(ウォームアップ時間)は、32.5secであり、目標とする20.0sec以下のウォームアップ時間を安定に達成することができなかった。ウォームアップ完了直後における記録紙上の定着画像の定着性は一部定着不良が発生した。   When a voltage of 100 V is applied to the entire heating member B, the time required for the entire fixing belt surface temperature on the fixing roller to reach 180 ° C. (warm-up time) is 32.5 sec, which is the target 20. A warm-up time of 0 sec or less could not be stably achieved. Immediately after the completion of warm-up, the fixing property of the fixed image on the recording paper was partially fixed.

そして、連続通紙でも画像濃度むらが発生し、高品質の画像を得ることは出来なかった。   Further, even when continuous paper is passed, image density unevenness occurs, and a high-quality image cannot be obtained.

小サイズ紙を通紙したときの加熱部材Bの軸線方向両端部の温度を、発熱体側サーミスタで測定したところ、過昇温は観られなかったが、電力不足のため、定着性は良くなかった。   When the temperature at both ends in the axial direction of the heating member B when the small size paper was passed was measured with a thermistor-side thermistor, overheating was not observed, but the fixing property was not good due to insufficient power. .

15,150 定着装置
15a 定着ローラ
15b 加圧ローラ
20 加熱部材
25 定着ベルト
100 画像形成装置
201 放熱部材
202 熱伝導部材
203 発熱部材
204 押圧部材
205 固定アダプタ
2033 発熱層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 15,150 Fixing device 15a Fixing roller 15b Pressure roller 20 Heating member 25 Fixing belt 100 Image forming apparatus 201 Heat radiating member 202 Heat conducting member 203 Heat generating member 204 Pressing member 205 Fixed adapter 2033 Heat generating layer

Claims (11)

厚み方向一方面が湾曲して形成される放熱部材と、
低い硬さおよび高い熱伝導性を有する材料からなり、前記放熱部材の厚み方向他方面に接触して設けられる熱伝導部材と、
前記熱伝導部材の厚み方向他方面に接触して設けられ、絶縁体からなる絶縁層と、
通電によって発熱する発熱抵抗体からなる発熱層と、前記発熱層を挟み込むようにして積層される電極部材とを有し、前記絶縁層の厚み方向他方面に接触して設けられる発熱部材と、
前記発熱部材を前記放熱部材に近接する方向に押圧して、前記発熱部材を前記放熱部材に固定する押圧部材とを含んで構成され、
前記発熱抵抗体は、負の抵抗温度特性と正の抵抗温度特性との2つの抵抗温度特性を有し、正の抵抗温度特性を示すキュリー点が300℃以上であり、かつ負の抵抗温度特性から正の抵抗温度特性に変化する変曲温度以下における最大電気抵抗値Rfが下記式(1)を満たすことを特徴とする加熱部材。
<(V /W) …(1)
(式中、Rは最大電気抵抗(Ω)を示し、Vは印加電圧(V)を示し、Wは所望電力(W)を示す。)
A heat dissipation member formed by curving one surface in the thickness direction;
A heat conductive member made of a material having low hardness and high thermal conductivity, and provided in contact with the other surface in the thickness direction of the heat radiating member;
An insulating layer that is provided in contact with the other surface in the thickness direction of the heat conducting member and is made of an insulator;
A heating member comprising a heating resistor that generates heat when energized, and an electrode member laminated so as to sandwich the heating layer, and a heating member provided in contact with the other surface in the thickness direction of the insulating layer;
A pressing member that presses the heat generating member in a direction close to the heat radiating member and fixes the heat generating member to the heat radiating member; and
The heating resistor has two resistance temperature characteristics, a negative resistance temperature characteristic and a positive resistance temperature characteristic, a Curie point indicating the positive resistance temperature characteristic is 300 ° C. or more, and a negative resistance temperature characteristic. A heating member characterized in that a maximum electrical resistance value Rf at an inflection temperature or less that changes from a positive resistance temperature characteristic to a positive resistance temperature characteristic satisfies the following formula (1).
R f <(V f 2 / W f ) (1)
(In the formula, R f represents the maximum electric resistance (Ω), V f represents the applied voltage (V), and W f represents the desired power (W).)
前記発熱層は、複数の発熱抵抗体が前記放熱部材の長手方向に整列して形成され、
前記放熱部材の長手方向両端部に対応して設けられる発熱抵抗体の電気抵抗は、長手方向中央部に対応して設けられる発熱抵抗体の電気抵抗よりも低いことを特徴とする請求項1に記載の加熱部材。
The heat generating layer is formed by aligning a plurality of heat generating resistors in the longitudinal direction of the heat radiating member,
The electrical resistance of the heating resistor provided corresponding to both longitudinal ends of the heat radiating member is lower than the electrical resistance of the heating resistor provided corresponding to the central portion in the longitudinal direction. The heating member as described.
前記発熱抵抗体は、チタン酸バリウムを含む半導電性セラミックスであることを特徴とする請求項1または2に記載の加熱部材。   The heating member according to claim 1 or 2, wherein the heating resistor is a semiconductive ceramic containing barium titanate. 前記放熱部材は、アルミニウム合金、マグネシウム合金および銅合金から選ばれる合金を用いて形成され、
前記発熱部材と前記押圧部材との間に弾性部材が設けられ、
前記押圧部材は、金属、耐熱性樹脂およびセラミックスから選ばれる材料を用いて形成されて、前記弾性部材に点接触して設けられることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の加熱部材。
The heat dissipation member is formed using an alloy selected from an aluminum alloy, a magnesium alloy, and a copper alloy,
An elastic member is provided between the heat generating member and the pressing member,
The said pressing member is formed using the material chosen from a metal, a heat resistant resin, and ceramics, and is provided in point contact with the said elastic member, The any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. Heating member.
前記押圧部材の長手方向両端部には、外部に接続されて前記押圧部材を固定可能に構成される固定アダプタが設けられることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の加熱部材。   The heating according to any one of claims 1 to 4, wherein a fixing adapter connected to the outside and configured to be able to fix the pressing member is provided at both longitudinal ends of the pressing member. Element. 前記放熱部材の厚み方向他方面には、耐熱性および高い熱輻射性を有する材料からなる内面コート層が形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の加熱部材。   The heating according to any one of claims 1 to 5, wherein an inner surface coating layer made of a material having heat resistance and high heat radiation is formed on the other surface in the thickness direction of the heat radiating member. Element. 前記放熱部材の厚み方向一方面には、耐熱性および低摩擦係数を有する材料からなる外面コート層が形成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の加熱部材。   The heating member according to any one of claims 1 to 6, wherein an outer surface coating layer made of a material having heat resistance and a low friction coefficient is formed on one surface in the thickness direction of the heat radiating member. . 前記外面コート層は、フッ素を含有するPTFE樹脂およびPFA樹脂の少なくともいずれか1つの材料からなることを特徴とする請求項7に記載の加熱部材。   The heating member according to claim 7, wherein the outer surface coating layer is made of at least one material of PTFE resin and PFA resin containing fluorine. 第1定着部材と、加熱手段と、第1定着部材と加熱部材との間に張架される回転可能な無端状ベルトと、前記無端状ベルトを介して前記第1定着部材に対向するように配置される第2定着部材とを備え、前記無端状ベルトと前記第2定着部材とが接触して形成される定着ニップ部において、記録紙上に担持されるトナー像を加熱して記録紙上に定着する定着装置であって、
前記加熱手段は、請求項1〜8のいずれか1つに記載の加熱部材であり、前記放熱部材の厚み方向一方面において前記無端状ベルトと接触して、前記無端状ベルトを加熱することを特徴とする定着装置。
A first fixing member, a heating unit, a rotatable endless belt stretched between the first fixing member and the heating member, and the first fixing member so as to face the first fixing member via the endless belt A toner image carried on the recording paper and fixed on the recording paper at a fixing nip portion formed by contact between the endless belt and the second fixing member. A fixing device that
The heating means is the heating member according to any one of claims 1 to 8, wherein the endless belt is heated by contacting the endless belt on one surface in the thickness direction of the heat radiating member. A fixing device characterized.
請求項9に記載の定着装置を備える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 9. 前記加熱部材の発熱抵抗体に対する投入電力が一定となるように制御する電力制御手段を備えることを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 10, further comprising a power control unit configured to control power supplied to the heating resistor of the heating member to be constant.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017225867A (en) * 2017-10-04 2017-12-28 株式会社ソフイア Game machine
JP2018081163A (en) * 2016-11-15 2018-05-24 コニカミノルタ株式会社 Fixing device and image forming apparatus
JP2020134815A (en) * 2019-02-22 2020-08-31 東芝テック株式会社 Image forming apparatus and control method

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