JP2012037847A - Fixing device and image forming device equipped with the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fixing device capable of suppressing thermal deformation of a rotor used for fixing treatment and an image forming device equipped with the same.SOLUTION: A fixing device 14 comprises a first rotor 55 which can generate heat, a second rotor 44 for forming a nip part NP between the first rotor 55 and the second rotor 44, a third rotor 45 disposed inside the first rotor 55 and a heat generating source 54 for heating the first rotor 55. The third rotor 45 comprises a first layer 52 for pressurizing the first rotor 55 to the second rotor 44 at a position corresponding to the nip part NP so that the nip part is formed and a second layer 53 which is laminated on the first layer 52 and is contacted with the inner surface of the first rotor 55. The first layer 52 is formed of a material having a first linear expansion coefficient and a first Young's modulus. The second layer 53 is formed of a material having a second linear expansion coefficient and a second Young's modulus. The second linear expansion coefficient is smaller than the first linear expansion coefficient and the second Young's modulus is larger than the first Young's modulus.

Description

本発明は、記録媒体上に転写されたトナー像を該記録媒体上に加熱定着させる定着装置、およびそれを備えた画像形成装置に関する。   The present invention relates to a fixing device that heat-fixes a toner image transferred onto a recording medium, and an image forming apparatus including the fixing device.

複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置は、基本的な構成要素として、像担持体(例えば感光体ドラム)上に画像を形成する画像形成部と、像担持体上のトナー像を記録媒体の一例としての用紙上に転写させる転写部と、用紙上に転写されたトナー像を該用紙上に加熱定着させる定着装置とを含む。   An image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile machine, or a printer has, as basic components, an image forming unit that forms an image on an image carrier (for example, a photosensitive drum) and a toner image on the image carrier as a recording medium. As an example, a transfer unit that transfers onto a sheet and a fixing device that heat-fixes the toner image transferred onto the sheet onto the sheet are included.

定着装置は、起動時のウォームアップタイムの短縮や省エネルギー等の要望から、熱容量を少なく設定できるベルト方式を採用したものが増えてきている。また、急速加熱や高効率加熱が可能な電磁誘導加熱(IH)方式が注目されている。電磁誘導加熱方式は、誘導コイルに高周波電流を流して発生させた磁界によって定着ローラや定着ベルトに誘導電流を誘起させ、定着ローラや定着ベルト自体が持つ抵抗を利用して定着ローラや定着ベルトをジュール発熱(誘導加熱)させ、このジュール熱により、定着ローラ(または定着ベルト)と加圧ローラとの間のニップ部においてトナー像を用紙上に定着するものである。電磁誘導加熱方式とベルト方式とを組み合わせた定着装置が製品化されている。   In order to reduce the warm-up time at startup and to save energy, a number of fixing devices adopting a belt method that can set a small heat capacity are increasing. In addition, an electromagnetic induction heating (IH) method capable of rapid heating and high efficiency heating has attracted attention. In the electromagnetic induction heating method, an induction current is induced in a fixing roller or a fixing belt by a magnetic field generated by applying a high-frequency current to an induction coil, and the fixing roller or the fixing belt is attached using a resistance of the fixing roller or the fixing belt itself. Joule heat generation (induction heating) is performed, and the toner image is fixed on the sheet at the nip portion between the fixing roller (or the fixing belt) and the pressure roller by the Joule heat. A fixing device combining an electromagnetic induction heating method and a belt method has been commercialized.

電磁誘導加熱方式とベルト方式とを組み合わせた定着装置として、例えば特許文献1のものが知られている。特許文献1の定着装置は、熱源によって発熱可能な定着ベルトと、定着ベルトとの間でトナー像が形成された用紙を挟持及び搬送するためのニップ部を形成する加圧ローラと、定着ベルト内に挿入され、ニップ部に対応する位置で加圧ローラと共に定着ベルトを挟持する定着ローラ(バックアップローラ)とを含む。   As a fixing device that combines an electromagnetic induction heating method and a belt method, for example, one disclosed in Patent Document 1 is known. The fixing device disclosed in Patent Document 1 includes a fixing belt that can generate heat by a heat source, a pressure roller that forms a nip portion for sandwiching and conveying a sheet on which a toner image is formed between the fixing belt, and a fixing belt. And a fixing roller (backup roller) that sandwiches the fixing belt together with the pressure roller at a position corresponding to the nip portion.

特許文献1の定着装置では、定着ローラをニップ部に対応する位置のみにおいて定着ベルトの内面に接触させることにより、定着ローラと定着ベルトとの間の接触領域を小さくしている。そのため、発熱している定着ベルトから定着ローラへ移動する熱の量が抑制される。これにより、定着ベルトを昇温させるための電力の消費量が低減されると共に、定着ベルトの昇温時間が短縮する。   In the fixing device of Patent Document 1, the contact area between the fixing roller and the fixing belt is reduced by bringing the fixing roller into contact with the inner surface of the fixing belt only at a position corresponding to the nip portion. Therefore, the amount of heat that moves from the fixing belt that generates heat to the fixing roller is suppressed. As a result, the power consumption for raising the temperature of the fixing belt is reduced, and the temperature raising time of the fixing belt is shortened.

特開2007−108392号公報JP 2007-108392 A

特許文献1の定着装置では、定着ローラは定着ベルトの内面に接触するシリコーンゴム等の弾性層を有する。シリコーンゴム等の弾性層は、定着ベルトの温度の低下を抑制することができるものの、線膨張係数が大きいため、定着ベルトの温度が上昇すると熱膨張しやすい。熱膨張によって定着ローラが熱変形するため、ニップ部が安定して形成されず、トナー像が用紙上に良好に定着されない。   In the fixing device of Patent Document 1, the fixing roller has an elastic layer such as silicone rubber that contacts the inner surface of the fixing belt. Although an elastic layer such as silicone rubber can suppress a decrease in the temperature of the fixing belt, it has a large linear expansion coefficient, so that it easily expands thermally when the temperature of the fixing belt rises. Since the fixing roller is thermally deformed due to thermal expansion, the nip portion is not stably formed, and the toner image is not fixed well on the paper.

また、熱膨張によって定着ローラの外径が大きくなるため、定着ローラと定着ベルトとの間の接触領域が大きくなる。そのため、定着ベルトから定着ローラへの熱移動量が増大し、定着ベルトの昇温時間を短縮することが困難になる。   Further, since the outer diameter of the fixing roller is increased due to thermal expansion, the contact area between the fixing roller and the fixing belt is increased. For this reason, the amount of heat transfer from the fixing belt to the fixing roller increases, and it becomes difficult to shorten the temperature raising time of the fixing belt.

そこで、本発明は、上記事情に鑑み、定着処理に用いられる回転体の熱変形を抑制することが可能な定着装置およびそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a fixing device capable of suppressing thermal deformation of a rotating body used for fixing processing and an image forming apparatus including the same.

上記目的を達成するために、本発明に係る定着装置は、発熱可能であり、所定の方向に回転する第1回転体と、トナー像を担持する記録媒体が通紙されるニップ部を前記第1回転体との間で形成する第2回転体と、前記第1回転体内に配置され、少なくとも前記ニップ部に対応する位置で前記第1回転体の内面に接触しつつ前記第1回転体と同一の方向に回転する第3回転体と、前記第1回転体を発熱させる発熱源とを含み、前記第3回転体は、前記第1回転体と前記第2回転体との間で前記ニップ部が形成されるように前記ニップ部に対応する位置で前記第1回転体を前記第2回転体に向けて押圧する第1層と、前記第1層に積層され、前記第1回転体の前記内面に接触する第2層とを有し、前記第1層は、第1線膨張係数および第1ヤング率を有する材料から形成されており、前記第2層は、第2線膨張係数および第2ヤング率を有する材料から形成されており、前記第2線膨張係数は前記第1線膨張係数よりも小さく、前記第2ヤング率は前記第1ヤング率よりも大きい。   In order to achieve the above object, a fixing device according to the present invention is capable of generating heat, and includes a first rotating body that rotates in a predetermined direction and a nip portion through which a recording medium carrying a toner image passes. A second rotator formed between the first rotator and the first rotator while being in contact with the inner surface of the first rotator at a position corresponding to at least the nip portion. A third rotating body that rotates in the same direction; and a heat source that generates heat from the first rotating body, wherein the third rotating body includes the nip between the first rotating body and the second rotating body. A first layer that presses the first rotating body toward the second rotating body at a position corresponding to the nip portion so that a portion is formed, and the first layer is laminated on the first layer. A second layer in contact with the inner surface, the first layer having a first linear expansion coefficient and a first Yan The second layer is formed of a material having a second linear expansion coefficient and a second Young's modulus, and the second linear expansion coefficient is greater than the first linear expansion coefficient. The second Young's modulus is smaller than the first Young's modulus.

本発明に係る画像形成装置によれば、第2層の第2線膨張係数は第1層の第1線膨張係数よりも小さいので、第2層は第1層よりも熱膨張し難い特性を有する。また、第2層の第2ヤング率は第1層の第1ヤング率よりも大きいので、第2層は第1層よりも変形し難い特性を有する。発熱している第1回転体からの熱が、第1回転体の内面に接触している第2層、第2層に積層された第1層の順に移動すると、第1層は熱膨張しようとする。しかしながら、第2層の上記特性により、第2層は第1層の熱膨張を抑え込むことができる。したがって、第3回転体の熱変形が抑制される。これにより、ニップ部が安定して形成され、トナー像が記録媒体上に良好に定着される。   According to the image forming apparatus of the present invention, since the second linear expansion coefficient of the second layer is smaller than the first linear expansion coefficient of the first layer, the second layer has a characteristic that is less likely to thermally expand than the first layer. Have. Further, since the second Young's modulus of the second layer is larger than the first Young's modulus of the first layer, the second layer has a characteristic that is less likely to be deformed than the first layer. When the heat from the first rotating body that generates heat moves in the order of the second layer that is in contact with the inner surface of the first rotating body and the first layer that is stacked on the second layer, the first layer will thermally expand. And However, due to the above characteristics of the second layer, the second layer can suppress the thermal expansion of the first layer. Therefore, thermal deformation of the third rotating body is suppressed. As a result, the nip portion is stably formed, and the toner image is satisfactorily fixed on the recording medium.

本発明の好ましい実施形態では、前記第3回転体は、前記ニップ部に対応する位置のみで前記第1回転体の内面に接触して、前記第2回転体と共に前記第1回転体を挟持する。   In a preferred embodiment of the present invention, the third rotating body contacts the inner surface of the first rotating body only at a position corresponding to the nip portion, and sandwiches the first rotating body together with the second rotating body. .

本発明に係る定着装置では、本実施形態では、第3回転体の熱変形が抑制されているので、第3回転体を、ニップ部に対応する位置のみで第1回転体の内面に接触させる構成の場合であっても、ニップ部に対応する位置における第3回転体と第1回転体との接触領域を一定に維持することができる。言い換えれば、第3回転体がニップ部に対応する位置以外の位置で第1回転体の内面に接触することが抑制されている。したがって、第1回転体から第3回転体に移動する熱の量が抑制される。これにより、第1回転体をすみやかに昇温させることが容易となり、第1回転体の昇温時間が短縮される。   In the fixing device according to the present invention, in the present embodiment, since the thermal deformation of the third rotating body is suppressed, the third rotating body is brought into contact with the inner surface of the first rotating body only at a position corresponding to the nip portion. Even in the case of the configuration, the contact area between the third rotating body and the first rotating body at the position corresponding to the nip portion can be maintained constant. In other words, the third rotating body is prevented from contacting the inner surface of the first rotating body at a position other than the position corresponding to the nip portion. Therefore, the amount of heat that moves from the first rotating body to the third rotating body is suppressed. As a result, it is easy to quickly raise the temperature of the first rotating body, and the temperature raising time of the first rotating body is shortened.

本発明の他の好ましい実施形態では、前記第1回転体は、前記記録媒体がニップ部に通紙される通紙方向とは直交する方向に幅方向寸法を有する無端の定着ベルトであり、前記定着ベルトは、前記発熱源によって発熱する発熱層を有し、前記定着ベルトには、前記記録媒体が前記ニップ部を通過する際に前記定着ベルトに接触する通紙領域と、前記記録媒体が前記定着ベルトに接触しない非通紙領域とが前記記録媒体のサイズに応じて前記定着ベルトの幅方向に設定され、前記第3回転体は、前記定着ベルトの前記幅方向に沿って延びるローラ部材である。   In another preferred embodiment of the present invention, the first rotating body is an endless fixing belt having a width direction dimension in a direction orthogonal to a sheet passing direction in which the recording medium is passed through the nip portion, The fixing belt includes a heat generation layer that generates heat from the heat generation source. The fixing belt includes a sheet passing area that contacts the fixing belt when the recording medium passes through the nip portion, and the recording medium includes the recording medium. A non-sheet-passing area that does not contact the fixing belt is set in the width direction of the fixing belt according to the size of the recording medium, and the third rotating body is a roller member that extends along the width direction of the fixing belt. is there.

通紙領域は記録媒体と接触する領域である一方、非通紙領域は記録媒体と接触しない領域であるため、定着ベルトの幅方向において温度差が発生する。そのため、第3回転体であるローラ部材にも、軸方向において温度差が発生する。しかしながら、本発明に係る定着装置では、ローラ部材の熱変形が抑制されているので、軸方向において温度差が発生した場合であっても、ローラ部材の外径が熱変形によって軸方向においてばらつくことが抑制される。これにより、ローラ部材の軸方向において安定したニップ部が形成される。   While the paper passing area is an area in contact with the recording medium, the non-paper passing area is an area not in contact with the recording medium, so that a temperature difference occurs in the width direction of the fixing belt. Therefore, a temperature difference also occurs in the axial direction in the roller member that is the third rotating body. However, since the thermal deformation of the roller member is suppressed in the fixing device according to the present invention, the outer diameter of the roller member varies in the axial direction due to thermal deformation even when a temperature difference occurs in the axial direction. Is suppressed. Thereby, a stable nip portion is formed in the axial direction of the roller member.

本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記発熱源は、磁界によって前記第1回転体に誘導電流を誘起させて該第1回転体を加熱するコイルである。   In still another preferred embodiment of the present invention, the heat generating source is a coil that heats the first rotating body by inducing an induced current in the first rotating body by a magnetic field.

本発明に係る定着装置は、コイルを用いた電磁誘導加熱方式を採用している。電磁誘導加熱方式は第1回転体の加熱能力が高いため、第3回転体は昇温しやすい。しかしながら、本実施形態に係る定着装置は、第3回転体の熱変形を抑制することができるので、加熱能力の高い電磁誘導加熱方式を採用することができる。これにより、第1回転体を迅速に昇温させることができる。   The fixing device according to the present invention employs an electromagnetic induction heating method using a coil. Since the electromagnetic induction heating method has a high heating capacity of the first rotating body, the temperature of the third rotating body is easily increased. However, since the fixing device according to the present embodiment can suppress thermal deformation of the third rotating body, an electromagnetic induction heating method with high heating capability can be employed. Thereby, a 1st rotary body can be heated up rapidly.

本発明に係る画像形成装置は、トナー像が形成される像担持体と、前記像担持体上に前記トナー像を形成する画像形成部と、前記トナー像を記録媒体上に転写する転写部と、転写された前記トナー像を前記記録媒体上に定着させる定着装置とを含み、前記定着装置として、上記構成の定着装置が用いられている。   An image forming apparatus according to the present invention includes an image carrier on which a toner image is formed, an image forming unit that forms the toner image on the image carrier, and a transfer unit that transfers the toner image onto a recording medium. A fixing device that fixes the transferred toner image on the recording medium, and the fixing device having the above-described configuration is used as the fixing device.

本発明に係る定着装置およびそれを備えた画像形成装置は、定着ローラの第2層の第2線膨張係数が第1層の第1線膨張係数よりも小さく、かつ第2層の第2ヤング率が第1層の第1ヤング率よりも大きくなるよう、第2層の材料を適宜選択することで、定着ローラの熱変形を抑制している。これにより、安定したニップ部の形成、第1回転体の昇温時間の短縮等が達成される。   In the fixing device according to the present invention and the image forming apparatus including the fixing device, the second linear expansion coefficient of the second layer of the fixing roller is smaller than the first linear expansion coefficient of the first layer, and the second young of the second layer is used. By appropriately selecting the material of the second layer so that the rate is larger than the first Young's modulus of the first layer, thermal deformation of the fixing roller is suppressed. Thereby, formation of the stable nip part, shortening of the temperature rising time of a 1st rotary body, etc. are achieved.

本発明の実施形態に係る画像形成装置の内部構造を概略的に示す。1 schematically shows an internal structure of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. 定着装置の縦断面図である。2 is a longitudinal sectional view of a fixing device. FIG. 定着ローラ、定着ベルトおよび加圧ローラの層構成を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a layer configuration of a fixing roller, a fixing belt, and a pressure roller. 定着ローラの軸方向における外径のばらつきについて説明するための模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a variation in outer diameter in the axial direction of the fixing roller. 定着ベルトの昇温時間および用紙のシワ発生について行った実験の結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating the results of an experiment performed on a heating time of a fixing belt and generation of paper wrinkles. 定着装置の他の構成を示す縦断面図である。FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing another configuration of the fixing device.

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図1は、一実施形態の画像形成装置1の構成を示した概略図である。画像形成装置1は、例えば外部から入力された画像情報に基づいて記録媒体の一例としての用紙等の印刷媒体の表面にトナー像を転写して印刷を行うプリンタ、複写機、ファクシミリ装置、それらの機能を併せ持つ複合機等としての形態をとることができる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an image forming apparatus 1 according to an embodiment. The image forming apparatus 1 is a printer, a copier, a facsimile apparatus, and the like that perform printing by transferring a toner image onto the surface of a print medium such as paper as an example of a recording medium based on image information input from the outside. It can take the form of a multifunction device having functions.

図1に示される画像形成装置1は、例えばタンデム型のカラープリンタである。画像形成装置1は、内部で用紙にカラー画像を形成(プリント)する四角箱状の装置本体2を備え、装置本体2の上面部には、カラー画像が印刷された用紙を排出するための排出トレイ3が設けられている。装置本体2内において、その下部には、用紙を収納する給紙カセット5が配設されている。また、装置本体2の図1における右側面には、手差しの用紙が置かれるスタックトレイ6が配設されている。装置本体2の上部には画像形成部7が設けられており、画像形成部7は、装置外部から送信される文字や絵柄などの画像データに基づいて用紙に画像を形成する。   An image forming apparatus 1 shown in FIG. 1 is, for example, a tandem color printer. The image forming apparatus 1 includes a square box-shaped apparatus main body 2 that forms (prints) a color image on a sheet therein, and a discharge for discharging a sheet on which the color image is printed on the upper surface of the apparatus main body 2. A tray 3 is provided. In the lower part of the apparatus main body 2, a paper feed cassette 5 for storing paper is disposed. Further, a stack tray 6 on which manual paper is placed is disposed on the right side surface of the apparatus main body 2 in FIG. An image forming unit 7 is provided on the upper part of the apparatus main body 2, and the image forming unit 7 forms an image on a sheet based on image data such as characters and patterns transmitted from the outside of the apparatus.

図1における画像形成部7の左方位置には、給紙カセット5から繰り出された用紙を画像形成部7に搬送する第1の搬送路9が配設されている。給紙カセット5の上方位置には、スタックトレイ6上に置かれた用紙を第1の搬送路に案内する第2の搬送路10が配設されている。第1の搬送路9および第2の搬送路10のそれぞれには、用紙を搬送するための搬送ローラ対43が配設されている。また、装置本体2内の左上部には、画像形成部7で画像が形成された用紙に対して定着処理を行う定着装置14と、定着処理の行われた用紙を排出トレイ3に搬送する第3の搬送路11とが配設されている。   In the left position of the image forming unit 7 in FIG. 1, a first transport path 9 for transporting the sheet fed from the paper feed cassette 5 to the image forming unit 7 is disposed. A second transport path 10 that guides the paper placed on the stack tray 6 to the first transport path is disposed above the paper feed cassette 5. Each of the first conveyance path 9 and the second conveyance path 10 is provided with a conveyance roller pair 43 for conveying a sheet. In the upper left part of the apparatus main body 2, a fixing device 14 that performs a fixing process on a sheet on which an image is formed by the image forming unit 7, and a sheet that has been subjected to the fixing process are conveyed to a discharge tray 3. 3 conveyance paths 11 are arranged.

給紙カセット5は、装置本体2に対して挿脱可能であり、収納部16を有する。収納部16には、給紙方向のサイズが異なる少なくとも2種類の用紙を選択的に収納可能である。収納部16に収納されている用紙は、給紙ローラ17及び捌きローラ対18により1枚ずつ第1の搬送路9に繰り出される。   The paper feed cassette 5 can be inserted into and removed from the apparatus main body 2 and has a storage unit 16. The storage unit 16 can selectively store at least two types of sheets having different sizes in the paper feeding direction. The paper stored in the storage unit 16 is fed out to the first transport path 9 one by one by the paper feed roller 17 and the pair of roller rollers 18.

スタックトレイ6は開閉可能であり、その手差し面19に用紙が置かれる。手差し面19に載置された用紙はピックアップローラ20及び捌きローラ対21により1枚ずつ第2の搬送路10に繰り出される。   The stack tray 6 can be opened and closed, and a sheet is placed on the manual feed surface 19 thereof. The sheets placed on the manual feed surface 19 are fed out to the second conveyance path 10 one by one by the pickup roller 20 and the pair of roller rollers 21.

第1の搬送路9と第2の搬送路10とはレジストローラ対22の手前で合流している。レジストローラ対22に供給された用紙はここで一旦待機し、スキュー調整とタイミング調整を行った後、二次転写部23に向けて送出される。送出された用紙には、二次転写部23で中間転写ベルト40上のフルカラーのトナー像が用紙に二次転写される。この後、定着装置14でトナー像が定着された用紙は、必要に応じて第4の搬送路12で反転され、反対側の面にも二次転写部23でフルカラーのトナー像が二次転写される。そして、反対面のトナー像が定着装置14で定着された後、第3の搬送路11を通って排出ローラ対24により排出トレイ3に排出される。   The first conveyance path 9 and the second conveyance path 10 join before the registration roller pair 22. The paper supplied to the registration roller pair 22 waits here, performs skew adjustment and timing adjustment, and then is sent to the secondary transfer unit 23. The full color toner image on the intermediate transfer belt 40 is secondarily transferred to the sheet by the secondary transfer unit 23 on the sent sheet. Thereafter, the sheet on which the toner image is fixed by the fixing device 14 is reversed in the fourth conveyance path 12 as necessary, and the full-color toner image is secondarily transferred to the opposite side surface by the secondary transfer unit 23. Is done. Then, after the toner image on the opposite surface is fixed by the fixing device 14, the toner image is discharged to the discharge tray 3 by the discharge roller pair 24 through the third conveyance path 11.

画像形成部7は、ブラック(B)、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)の各トナー像を形成する4つの画像形成ユニット26〜29と、画像形成ユニット26〜29で形成した各色別のトナー像を合成して担持する中間転写部30とを含む。   The image forming unit 7 is formed by four image forming units 26 to 29 that form toner images of black (B), yellow (Y), cyan (C), and magenta (M), and image forming units 26 to 29. And an intermediate transfer unit 30 that synthesizes and carries the toner images of the respective colors.

各画像形成ユニット26〜29は、感光体ドラム32(像担持体)と、感光体ドラム32の周面に対向して配設された帯電器33と、帯電器33の下流側であって感光体ドラム32の周面上の特定位置にレーザビームを照射するレーザ走査ユニット34と、レーザ走査ユニット34からのレーザビーム照射位置の下流側であって感光体ドラム32の周面に対向して配設された現像装置35と、現像装置35の下流側であって感光体ドラム32の周面に対向して配設されたクリーナー36とを含む。   Each of the image forming units 26 to 29 includes a photosensitive drum 32 (image carrier), a charger 33 disposed so as to face the peripheral surface of the photosensitive drum 32, and a downstream side of the charger 33. A laser scanning unit 34 that irradiates a laser beam to a specific position on the peripheral surface of the photosensitive drum 32, and a downstream side of the laser beam irradiation position from the laser scanning unit 34 that faces the peripheral surface of the photosensitive drum 32. And a cleaner 36 disposed downstream of the developing device 35 and facing the peripheral surface of the photosensitive drum 32.

各画像形成ユニット26〜29の感光体ドラム32は、図示しない駆動モータにより図中の反時計回り方向に回転する。各画像形成ユニット26〜29の現像装置35は、ブラックトナー、イエロートナー、シアントナー及びマゼンタトナーをそれぞれ含む二成分現像剤が収納された現像容器51を有する。   The photosensitive drums 32 of the image forming units 26 to 29 are rotated in the counterclockwise direction in the drawing by a drive motor (not shown). The developing device 35 of each of the image forming units 26 to 29 includes a developing container 51 that stores a two-component developer that includes black toner, yellow toner, cyan toner, and magenta toner.

中間転写部30は、画像形成ユニット26の近傍位置に配設された駆動ローラ38と、画像形成ユニット29の近傍位置に配設された従動ローラ39と、駆動ローラ38と従動ローラ39に配置されたテンションローラ42と、駆動ローラ38と従動ローラ39とテンションローラ42に跨って配設された中間転写ベルト40と、各画像形成ユニット26〜29の感光体ドラム32に対して中間転写ベルト40を介して圧接可能に配設された4つの転写ローラ41とを含む。   The intermediate transfer unit 30 is disposed on the driving roller 38 disposed near the image forming unit 26, the driven roller 39 disposed near the image forming unit 29, and the driving roller 38 and the driven roller 39. The intermediate transfer belt 40 is attached to the tension roller 42, the driving roller 38, the driven roller 39, the intermediate transfer belt 40 disposed across the tension roller 42, and the photosensitive drum 32 of each of the image forming units 26 to 29. And four transfer rollers 41 arranged so as to be capable of being pressed through.

中間転写部30では、各画像形成ユニット26〜29の転写ローラ41の位置で、感光体ドラム32から中間転写ベルト40上に各色別のトナー像が重ね合わされた状態で転写されて、フルカラーのトナー像が形成される。本実施形態では、二次転写部23および中間転写部30が転写部を構成している。   In the intermediate transfer unit 30, the toner images of the respective colors are transferred from the photosensitive drum 32 onto the intermediate transfer belt 40 at the position of the transfer roller 41 of each of the image forming units 26 to 29, and full color toner is transferred. An image is formed. In the present embodiment, the secondary transfer unit 23 and the intermediate transfer unit 30 constitute a transfer unit.

用紙の搬送方向でみて、定着装置14の上流側及び下流側には搬送路47が設けられている。二次転写部23を通って搬送されてきた用紙は、上流側の搬送路47を通って定着装置14に案内される。そして、定着処理が施された用紙は下流側の搬送路47を通って第3の搬送路11に案内される。   A transport path 47 is provided on the upstream side and the downstream side of the fixing device 14 in the paper transport direction. The sheet conveyed through the secondary transfer unit 23 is guided to the fixing device 14 through the upstream conveyance path 47. Then, the sheet subjected to the fixing process is guided to the third conveyance path 11 through the conveyance path 47 on the downstream side.

第3の搬送路11は、定着装置14で定着処理の行われた用紙を排出トレイ3に案内する。第3の搬送路11には、用紙を排出トレイ3に搬送する搬送ローラ対49が配設されると共に、その出口には上記の排出ローラ対24が配設されている。   The third transport path 11 guides the paper on which the fixing process has been performed by the fixing device 14 to the discharge tray 3. The third transport path 11 is provided with a transport roller pair 49 for transporting the paper to the discharge tray 3 and the discharge roller pair 24 is disposed at the outlet thereof.

以下、図2を参照して定着装置14について説明する。図2は定着装置14の縦断面図である。定着装置14は、用紙上に転写されたトナー像に対して加熱および加圧を行うことにより、トナー像を用紙上に定着させる定着処理を行う。定着装置14は、加圧ローラ44(第2回転体)と、定着ベルト55(第1回転体)と、定着ローラ45(第3回転体)と、コイルユニット50とを含む。   Hereinafter, the fixing device 14 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the fixing device 14. The fixing device 14 performs a fixing process for fixing the toner image on the paper by heating and pressing the toner image transferred onto the paper. The fixing device 14 includes a pressure roller 44 (second rotating body), a fixing belt 55 (first rotating body), a fixing roller 45 (third rotating body), and a coil unit 50.

加圧ローラ44は、図2では反時計回りに回転可能なローラ部材であって、アルミ製の筒状の芯材46と、芯材46上に積層されたシリコーンゴム製の弾性層48と、弾性層48上に積層されたPFAチューブ製の表面離型層(図示せず)とを含む。弾性層48の厚さは、例えば4mmであり、前記表面離型層の厚さは、例えば50μmである。なお、芯材46の内部空間には、ハロゲンヒータ等の熱源を配置してもよい。熱源により、弾性層48を加熱することができる。   The pressure roller 44 is a roller member that can rotate counterclockwise in FIG. 2, and includes an aluminum cylindrical core material 46, an elastic layer 48 made of silicone rubber laminated on the core material 46, and A surface release layer (not shown) made of PFA tube laminated on the elastic layer 48. The thickness of the elastic layer 48 is, for example, 4 mm, and the thickness of the surface release layer is, for example, 50 μm. A heat source such as a halogen heater may be disposed in the internal space of the core member 46. The elastic layer 48 can be heated by a heat source.

定着ベルト55は、中空の筒状に成形された無端ベルトであって、図2では時計回りに回転可能である。定着ベルト55は加圧ローラ44に対して平行に配置されている。加圧ローラ44は、図略の付勢部材によって定着ベルト55に向けて押圧され、転写されたトナー像を担持する用紙が通紙されるニップ部NPを定着ベルト55との間で形成している。定着ベルト55は、ニップ部NPに通紙される用紙の搬送方向Tとは直交する方向に幅方向寸法を有する。   The fixing belt 55 is an endless belt formed in a hollow cylindrical shape, and can be rotated clockwise in FIG. The fixing belt 55 is disposed in parallel to the pressure roller 44. The pressure roller 44 is pressed against the fixing belt 55 by an unillustrated urging member, and forms a nip portion NP between the fixing belt 55 through which the paper carrying the transferred toner image passes. Yes. The fixing belt 55 has a dimension in the width direction in a direction orthogonal to the conveyance direction T of the sheet passing through the nip portion NP.

定着ローラ45は、加圧ローラ44に対して平行に定着ベルト55内に配置され、定着ベルト55の回転方向と同一である時計回りに回転可能なローラ部材である。定着ローラ45は、少なくともニップ部NPに対応する位置で定着ベルト55の内面に接触しつつ回転する。本実施形態では、定着ローラ45は、ニップ部NPに対応する位置のみにおいて定着ベルト55の内面(後述する発熱層64)に接触しつつ回転する。これにより、定着ベルト55は、ニップ部NPにおいて定着ローラ45と加圧ローラ44との間で挟持された状態で回転する。   The fixing roller 45 is a roller member that is disposed in the fixing belt 55 in parallel with the pressure roller 44 and is rotatable in the clockwise direction that is the same as the rotation direction of the fixing belt 55. The fixing roller 45 rotates while contacting the inner surface of the fixing belt 55 at least at a position corresponding to the nip portion NP. In the present embodiment, the fixing roller 45 rotates while contacting the inner surface (a heat generating layer 64 described later) of the fixing belt 55 only at a position corresponding to the nip portion NP. As a result, the fixing belt 55 rotates while being sandwiched between the fixing roller 45 and the pressure roller 44 at the nip portion NP.

加圧ローラ44および定着ローラ45のそれぞれは、ニップ部NPに通紙される用紙の最大幅寸法よりも大きく設定された軸方向寸法を有すると共に、定着ベルト55の幅方向寸法は、用紙の最大幅寸法よりも大きく設定されている。また、加圧ローラ44を回転させることにより、定着ベルト55および定着ローラ45を従動回転させてもよいし、定着ローラ45を回転させることにより、定着ベルト55および加圧ローラ44を従動回転させてもよい。   Each of the pressure roller 44 and the fixing roller 45 has an axial dimension that is set larger than the maximum width dimension of the sheet that is passed through the nip portion NP, and the fixing belt 55 has a width dimension that is the maximum dimension of the sheet. It is set larger than the large dimension. Further, the fixing belt 55 and the fixing roller 45 may be driven to rotate by rotating the pressure roller 44, or the fixing belt 55 and the pressure roller 44 may be driven to rotate by rotating the fixing roller 45. Also good.

次に、図2に加え図3を参照しながら定着ローラ45および定着ベルト55の層構成について説明する。図3は、定着ローラ45、定着ベルト55および加圧ローラ44の層構成を示す断面図である。定着ローラ45は、非磁性ステンレス(例えばSUS303)製の筒状の芯材51と、芯材51上に積層された弾性層52(第1層)と、弾性層52上に積層された耐熱表層53(第2層)とを含む。弾性層52の厚さは、例えば8mmであり、耐熱表層53の厚さは、例えば50μmであり、定着ローラ45の外径は、例えば39mmである。   Next, the layer configuration of the fixing roller 45 and the fixing belt 55 will be described with reference to FIG. 3 in addition to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the layer structure of the fixing roller 45, the fixing belt 55 and the pressure roller 44. The fixing roller 45 includes a cylindrical core member 51 made of nonmagnetic stainless steel (for example, SUS303), an elastic layer 52 (first layer) stacked on the core member 51, and a heat resistant surface layer stacked on the elastic layer 52. 53 (second layer). The thickness of the elastic layer 52 is, for example, 8 mm, the thickness of the heat resistant surface layer 53 is, for example, 50 μm, and the outer diameter of the fixing roller 45 is, for example, 39 mm.

弾性層52は、第1線膨張係数および第1ヤング率を有する材料、例えば発泡シリコーンゴムから形成されている。この場合、第1線膨張係数は、44×10−5/℃であり、第1ヤング率は、0.3N/mmである。弾性層52は、その弾性によって加圧ローラ44の定着ベルト55に対する押圧力に反発して、ニップ部NPに対応する位置で定着ベルト55を加圧ローラ44に向けて押圧している。そのため、定着ローラ45の弾性層52および加圧ローラ44の弾性層48が定着ベルト55を挟んで弾性変形する。これにより、用紙の搬送方向Tに延びるニップ幅が十分に確保されたニップ部NPが形成される。 The elastic layer 52 is made of a material having a first linear expansion coefficient and a first Young's modulus, for example, foamed silicone rubber. In this case, the first linear expansion coefficient is 44 × 10 −5 / ° C., and the first Young's modulus is 0.3 N / mm 2 . The elastic layer 52 repels the pressing force of the pressure roller 44 against the fixing belt 55 due to its elasticity, and presses the fixing belt 55 toward the pressure roller 44 at a position corresponding to the nip portion NP. Therefore, the elastic layer 52 of the fixing roller 45 and the elastic layer 48 of the pressure roller 44 are elastically deformed with the fixing belt 55 interposed therebetween. As a result, a nip portion NP in which a nip width extending in the paper transport direction T is sufficiently secured is formed.

一方、耐熱表層53は、第2線膨張係数および第2ヤング率を有する耐熱樹脂材料、例えばポリイミドから形成されている。この場合、第2線膨張係数は、6×10−5/℃であり、第2ヤング率は、3400N/mmである。 On the other hand, the heat resistant surface layer 53 is made of a heat resistant resin material having a second linear expansion coefficient and a second Young's modulus, for example, polyimide. In this case, the second linear expansion coefficient is 6 × 10 −5 / ° C., and the second Young's modulus is 3400 N / mm 2 .

本実施形態では、耐熱表層53の第2線膨張係数が弾性層52の第1線膨張係数よりも小さく、かつ耐熱表層53の第2ヤング率が弾性層52の第1ヤング率よりも大きくなるよう、弾性層52および耐熱表層53の材料が選択されている。第2線膨張係数が第1線膨張係数よりも小さいため、耐熱表層53は弾性層52よりも熱膨張し難い特性を備える。また、第2ヤング率が第1ヤング率よりも大きいため、耐熱表層53は弾性層52よりも変形し難い特性を備える。   In the present embodiment, the second linear expansion coefficient of the heat resistant surface layer 53 is smaller than the first linear expansion coefficient of the elastic layer 52, and the second Young's modulus of the heat resistant surface layer 53 is larger than the first Young's modulus of the elastic layer 52. Thus, the material of the elastic layer 52 and the heat resistant surface layer 53 is selected. Since the second linear expansion coefficient is smaller than the first linear expansion coefficient, the heat resistant surface layer 53 has a characteristic that it is less likely to thermally expand than the elastic layer 52. Further, since the second Young's modulus is larger than the first Young's modulus, the heat resistant surface layer 53 has a characteristic that is less likely to deform than the elastic layer 52.

定着ベルト55は、定着ローラ45側に位置する電鋳ニッケル製の発熱層64と、定着ローラ45とは反対側で発熱層64上に積層されたシリコーンゴム製の弾性層65と、弾性層65上に積層され、加圧ローラ44側に位置するPFAチューブ製の表面離型層66とを含む。発熱層64の厚さは、例えば40μmであり、弾性層65の厚さは、例えば300μmであり、表面離型層66の厚さは、例えば30μmである。定着ベルト55の内径は、例えば40mmであり、定着ローラ45の外径よりも1mmだけ大きい。   The fixing belt 55 includes a heat generating layer 64 made of electroformed nickel positioned on the fixing roller 45 side, an elastic layer 65 made of silicone rubber laminated on the heat generating layer 64 on the side opposite to the fixing roller 45, and an elastic layer 65. And a surface release layer 66 made of a PFA tube positioned on the pressure roller 44 side. The thickness of the heat generating layer 64 is, for example, 40 μm, the thickness of the elastic layer 65 is, for example, 300 μm, and the thickness of the surface release layer 66 is, for example, 30 μm. The inner diameter of the fixing belt 55 is 40 mm, for example, and is 1 mm larger than the outer diameter of the fixing roller 45.

コイルユニット50は、定着ベルト55の発熱層64を誘導加熱するものであって、コイル54(発熱源)と、アーチコア58と、一対のサイドコア59とを含む。   The coil unit 50 induction-heats the heat generation layer 64 of the fixing belt 55, and includes a coil 54 (heat generation source), an arch core 58, and a pair of side cores 59.

コイル54は、加圧ローラ44とは反対側の位置で定着ベルト55の幅方向に沿って巻線状に配置されている。コイル54は、定着ベルト55とは所定の距離だけ離間した状態で図略のボビンによって支持されている。コイル54の巻線領域は、定着ベルト55の幅方向寸法を超える大きさに設定されている。また、コイル54には、交流バイアス電源Vが接続されており、コイル54に交流バイアスが印加されると、コイル54は磁束を発生させる。   The coil 54 is disposed in a winding shape along the width direction of the fixing belt 55 at a position opposite to the pressure roller 44. The coil 54 is supported by a bobbin (not shown) while being separated from the fixing belt 55 by a predetermined distance. The winding area of the coil 54 is set to a size that exceeds the dimension in the width direction of the fixing belt 55. The coil 54 is connected to an AC bias power source V. When an AC bias is applied to the coil 54, the coil 54 generates a magnetic flux.

アーチコア58および一対のサイドコア59は、コイル54が発生させた磁界の磁束が通る磁路を形成する、例えばフェライト製コアである。アーチコア58は、コイル54の巻線領域を超える領域にわたって延びるアーチ形状を有している。アーチコア58は図略の耐熱性樹脂(例えばPPS、PET、LCP)からなるコアホルダによって保持されている。   The arch core 58 and the pair of side cores 59 are, for example, ferrite cores that form a magnetic path through which the magnetic flux generated by the coil 54 passes. The arch core 58 has an arch shape that extends over a region beyond the winding region of the coil 54. The arch core 58 is held by a core holder made of a heat-resistant resin (not shown) (for example, PPS, PET, LCP).

アーチコア58は、コイル54を挟んでその延在方向に沿って延びる一対の自由端58aを有しており、一対のサイドコア59のそれぞれは、対応する自由端58aに連結されている。サイドコア59も図略の耐熱性樹脂からなるコアホルダによって保持されている。   The arch core 58 has a pair of free ends 58a extending along the extending direction with the coil 54 interposed therebetween, and each of the pair of side cores 59 is connected to the corresponding free end 58a. The side core 59 is also held by a core holder made of a heat resistant resin (not shown).

なお、定着ベルト55を挟んで加圧ローラ44とは反対側の位置にサーミスタ60が配置されている。サーミスタ60は、定着ベルト55の表面温度を検出する。検出された表面温度は、図略の制御部に伝送され、制御部はその表面温度に基づいて交流バイアス電源Vを制御して、コイル54が発生させる磁界の磁束密度を調整する。   A thermistor 60 is disposed at a position opposite to the pressure roller 44 across the fixing belt 55. The thermistor 60 detects the surface temperature of the fixing belt 55. The detected surface temperature is transmitted to a control unit (not shown), and the control unit controls the AC bias power supply V based on the surface temperature to adjust the magnetic flux density of the magnetic field generated by the coil 54.

次に、上記構成の定着装置14による定着動作およびその作用について説明する。コイル54に、交流バイアス電源Vから交流バイアスが印加されると、コイル54は磁束を発生させる。磁束は、アーチコア58、サイドコア59および定着ベルト55の発熱層64間で形成される磁路を通る。磁束が発熱層64を通ると、誘導電流が誘起される。誘導電流が発熱層64に流れると、発熱層64自体が持つ抵抗によってジュール熱が発生する、つまり発熱層64が誘導加熱される。発熱層64は定着ベルト55の回転に伴って全体が発熱して、定着ベルト55が昇温する。   Next, a fixing operation and its operation by the fixing device 14 having the above configuration will be described. When an AC bias is applied to the coil 54 from the AC bias power supply V, the coil 54 generates a magnetic flux. The magnetic flux passes through a magnetic path formed between the arch core 58, the side core 59, and the heat generating layer 64 of the fixing belt 55. When the magnetic flux passes through the heat generating layer 64, an induced current is induced. When the induced current flows through the heat generating layer 64, Joule heat is generated by the resistance of the heat generating layer 64 itself, that is, the heat generating layer 64 is induction heated. The entire heat generating layer 64 generates heat as the fixing belt 55 rotates, and the temperature of the fixing belt 55 rises.

定着ベルト55の昇温に伴い、定着ベルト55の熱がニップ部NPに対応する位置から定着ローラ45に移動する。具体的には、定着ベルト55の発熱層64の熱は、定着ローラ45における発熱層64に接している耐熱表層53、耐熱表層53に積層された弾性層52の順に移動する。弾性層52は、発泡シリコーンゴムから形成されているため、発熱層64の温度の低下を抑制する特性を備えているものの、熱によって膨張しようとする。   As the fixing belt 55 rises in temperature, the heat of the fixing belt 55 moves from the position corresponding to the nip portion NP to the fixing roller 45. Specifically, the heat of the heat generating layer 64 of the fixing belt 55 moves in the order of the heat resistant surface layer 53 in contact with the heat generating layer 64 in the fixing roller 45 and the elastic layer 52 laminated on the heat resistant surface layer 53. Since the elastic layer 52 is formed of foamed silicone rubber, the elastic layer 52 has a property of suppressing a decrease in the temperature of the heat generating layer 64 but tends to expand due to heat.

しかしながら、本実施形態では、耐熱表層53は、弾性層52の第1線膨張係数よりも小さい第2線膨張係数を有すると共に、弾性層52の第1ヤング率よりも大きい第2ヤング率を有しているので、弾性層52よりも熱膨張し難い特性、および弾性層52よりも変形し難い特性を備えている。したがって、耐熱表層53は、弾性層52の熱膨張を抑え込むことができる。これにより、定着ローラ45の熱変形が抑制される。その結果、十分なニップ幅を有するニップ部NPが確保される。   However, in this embodiment, the heat resistant surface layer 53 has a second linear expansion coefficient smaller than the first linear expansion coefficient of the elastic layer 52 and a second Young's modulus larger than the first Young's modulus of the elastic layer 52. Therefore, it has the characteristic that it is less likely to thermally expand than the elastic layer 52 and the characteristic that it is less likely to deform than the elastic layer 52. Therefore, the heat resistant surface layer 53 can suppress the thermal expansion of the elastic layer 52. Thereby, thermal deformation of the fixing roller 45 is suppressed. As a result, a nip portion NP having a sufficient nip width is secured.

そして、トナー像を担持する用紙がニップ部NPに通紙されると、用紙は定着ベルト55の発熱層64から熱を受け、トナー像は用紙上に良好に定着される。なお、耐熱表層53は弾性層52よりも変形し難い特性を有するが、耐熱表層53の厚さ(例えば50μm)は弾性層52の厚さ(例えば8mm)よりも極めて小さいので、弾性層52の弾性変形を妨げず、したがってニップ部NPの形成を妨げない。   When the paper carrying the toner image is passed through the nip portion NP, the paper receives heat from the heat generating layer 64 of the fixing belt 55, and the toner image is satisfactorily fixed on the paper. Although the heat resistant surface layer 53 has a characteristic that is less likely to be deformed than the elastic layer 52, the thickness of the heat resistant surface layer 53 (for example, 50 μm) is extremely smaller than the thickness of the elastic layer 52 (for example, 8 mm). The elastic deformation is not hindered, and therefore the formation of the nip portion NP is not hindered.

また、本実施形態では、定着ローラ45の熱変形が抑制されているので、定着ローラ45を、ニップ部NPに対応する位置のみで定着ベルト55の内面に接触させる構成の場合であっても、ニップ部NPに対応する位置における定着ローラ45と定着ベルト55との接触領域を一定に維持することができる。言い換えれば、定着ローラ45がニップ部NPに対応する位置以外の位置で定着ベルト55の内面に接触することが抑制されている。したがって、定着ベルト55の発熱層64から定着ローラ45に移動する熱の量が抑制される。これにより、定着ベルト55を昇温させることが容易となり、定着ベルト55の昇温時間が短縮される。   Further, in this embodiment, since the thermal deformation of the fixing roller 45 is suppressed, even when the fixing roller 45 is in contact with the inner surface of the fixing belt 55 only at a position corresponding to the nip portion NP, The contact area between the fixing roller 45 and the fixing belt 55 at the position corresponding to the nip portion NP can be maintained constant. In other words, the fixing roller 45 is prevented from contacting the inner surface of the fixing belt 55 at a position other than the position corresponding to the nip portion NP. Therefore, the amount of heat transferred from the heat generating layer 64 of the fixing belt 55 to the fixing roller 45 is suppressed. As a result, it is easy to raise the temperature of the fixing belt 55, and the temperature raising time of the fixing belt 55 is shortened.

また、本実施形態の定着装置14では、幅方向サイズ(搬送方向T(図2)と直交する方向のサイズ)が小さい用紙が連続的に通紙されると、定着ベルト55の幅方向において温度差が発生する。具体的には、図4に示すように、幅方向サイズが小さい用紙P1がニップ部NPを通過するとき、定着ベルト55の幅方向中間部は、ニップ部NPにおいて用紙P1と接触する通紙領域A1となる一方、定着ベルト55の幅方向両端部は、用紙P1に接触しない非通紙領域A2となる。非通紙領域A2では、加熱定着が行われず、熱が非通紙領域A2から用紙P1に移動しないため、用紙P1で連続印字を行う場合、通紙領域A1と非通紙領域A2との間で温度差が発生する。   Further, in the fixing device 14 of the present embodiment, when a sheet having a small width direction size (a size in a direction orthogonal to the transport direction T (FIG. 2)) is continuously passed, the temperature in the width direction of the fixing belt 55 is increased. A difference occurs. Specifically, as shown in FIG. 4, when a sheet P1 having a small width direction passes through the nip portion NP, the intermediate portion in the width direction of the fixing belt 55 is a sheet passing region that contacts the sheet P1 at the nip portion NP. On the other hand, both end portions in the width direction of the fixing belt 55 become non-sheet passing regions A2 that do not contact the paper P1. In the non-sheet-passing area A2, heat fixing is not performed, and heat does not move from the non-sheet-passing area A2 to the sheet P1, so when continuous printing is performed on the sheet P1, between the sheet-passing area A1 and the non-sheet-passing area A2 A temperature difference occurs.

通紙領域A1と非通紙領域A2との間の温度差に伴い、定着ローラ45における通紙領域A1に対応する領域B1と、定着ローラ45における非通紙領域A2に対応する領域B2との間でも温度差が軸方向に発生する。そのため、定着ローラ45の領域B2の熱膨張の度合いは、領域B1の熱膨張の度合いよりも大きくなり、領域B1における定着ローラ45の外径D1と、領域B2における定着ローラ45の外径D2とが異なる。このように、定着ローラ45の軸方向において外径がばらつくと、ニップ部NPのニップ幅が定着ローラ45の軸方向に沿ってばらつく。ニップ幅がばらついた状態で、用紙P1よりも幅方向サイズが大きい用紙P2が、用紙P1の連続印字後にニップ部NPに通紙されると、用紙P2にシワが発生したり、トナー像が用紙P2上に定着されない定着不良が発生したりする。   Due to the temperature difference between the sheet passing area A1 and the non-sheet passing area A2, an area B1 corresponding to the sheet passing area A1 in the fixing roller 45 and an area B2 corresponding to the non-sheet passing area A2 in the fixing roller 45 Even between them, a temperature difference occurs in the axial direction. For this reason, the degree of thermal expansion in the area B2 of the fixing roller 45 is larger than the degree of thermal expansion in the area B1, and the outer diameter D1 of the fixing roller 45 in the area B1 and the outer diameter D2 of the fixing roller 45 in the area B2. Is different. As described above, when the outer diameter varies in the axial direction of the fixing roller 45, the nip width of the nip portion NP varies along the axial direction of the fixing roller 45. When the paper P2 having a larger nip width than the paper P1 is passed through the nip portion NP after continuous printing of the paper P1 with the nip width varied, the paper P2 is wrinkled or the toner image is printed on the paper. Fixing failure that is not fixed on P2 occurs.

しかしながら、本実施形態では、上述したように、定着ローラ45の熱変形が抑制されているので、定着ローラ45の軸方向に温度差が発生した場合であっても、定着ローラ45の外径が軸方向にばらつくことが抑制されている。これにより、定着ローラ45の軸方向に沿ってニップ幅がばらつくことが抑制される。その結果、用紙P1の連続印字後に用紙P2をニップ部NPに通紙しても、用紙P2にシワが発生することが抑制されると共に、トナー像が用紙P2上に良好に定着される。   However, in the present embodiment, as described above, since the thermal deformation of the fixing roller 45 is suppressed, the outer diameter of the fixing roller 45 is reduced even when a temperature difference occurs in the axial direction of the fixing roller 45. The variation in the axial direction is suppressed. As a result, the nip width is prevented from varying along the axial direction of the fixing roller 45. As a result, even if the paper P2 is passed through the nip portion NP after continuous printing of the paper P1, the generation of wrinkles on the paper P2 is suppressed and the toner image is satisfactorily fixed on the paper P2.

さらに、本実施形態に係る定着装置14は、コイル54を用いた電磁誘導加熱方式を採用している。電磁誘導加熱方式は定着ベルト55の加熱能力が高いため、定着ローラ45がニップ部NPに対応する位置のみにおいて定着ベルト55に接触している場合であっても定着ローラ45は昇温しやすい。しかしながら、本実施形態に係る定着装置14は、定着ローラ45の熱変形を抑制することができるので、加熱能力の高い電磁誘導加熱方式を採用することができる。これにより、定着ベルト55を迅速に昇温させることができる。   Further, the fixing device 14 according to the present embodiment employs an electromagnetic induction heating method using a coil 54. Since the electromagnetic induction heating method has a high heating capability of the fixing belt 55, even when the fixing roller 45 is in contact with the fixing belt 55 only at a position corresponding to the nip portion NP, the temperature of the fixing roller 45 is easily increased. However, since the fixing device 14 according to the present embodiment can suppress thermal deformation of the fixing roller 45, an electromagnetic induction heating method with high heating capability can be employed. Thereby, the temperature of the fixing belt 55 can be quickly raised.

次に、定着ベルト55の昇温時間および用紙のシワ発生について行った実験について説明する。実験では、耐熱表層53を有する定着ローラ45を用いた実施例と、耐熱表層53を有しない、つまり弾性層52が定着ベルト55の発熱層64に直接接触した定着ローラ45を用いた比較例1と、耐熱表層を有する定着ローラ45を用いた比較例2とが用いられた。比較例2の定着ローラ45の耐熱表層は、その線膨張係数が弾性層の線膨張係数よりも小さいものの、ヤング率(0.28N/mm)が弾性層のヤング率(0.30N/mm)よりも若干小さいソリッド系シリコーンゴムから形成された。定着ベルト55の昇温時間は、定着ベルト55の表面の温度が180℃に達するまでの時間を測定することにより得た。また、用紙のシワ発生は、A5用紙を用いて100枚連続印字を行った後にA3用紙を印字したときに、当該A3用紙にシワが発生したか否かを目視で確認した。図5に実験の結果を示す。 Next, an experiment conducted on the heating time of the fixing belt 55 and generation of paper wrinkles will be described. In the experiment, an example using the fixing roller 45 having the heat-resistant surface layer 53 and a comparative example 1 using the fixing roller 45 that does not have the heat-resistant surface layer 53, that is, the elastic layer 52 directly contacts the heat generating layer 64 of the fixing belt 55. And Comparative Example 2 using a fixing roller 45 having a heat-resistant surface layer. The heat resistant surface layer of the fixing roller 45 of Comparative Example 2 has a Young's modulus (0.28 N / mm 2 ) which is smaller than the linear expansion coefficient of the elastic layer, but the Young's modulus (0.30 N / mm 2 ) of the elastic layer. It was formed from a solid silicone rubber slightly smaller than 2 ). The temperature raising time of the fixing belt 55 was obtained by measuring the time until the surface temperature of the fixing belt 55 reached 180 ° C. Further, regarding the generation of wrinkles on the paper, it was visually confirmed whether or not the A3 paper was wrinkled when 100 sheets of A5 paper were continuously printed and then A3 paper was printed. FIG. 5 shows the results of the experiment.

図5に示すように、実施例、比較例1および比較例2の昇温時間は、それぞれ24秒、30秒、29秒であった。耐熱表層53の線膨張係数(第2線膨張係数)が弾性層52の線膨張係数(第1線膨張係数)よりも小さく、かつヤング率(第2ヤング率)が弾性層52のヤング率(第1ヤング率)よりも大きい実施例は、定着ローラ45の熱変形を抑制することができるので、昇温時間を、比較例1よりも6秒、比較例2よりも5秒短縮することができた。比較例2は、耐熱表層を有しているものの、ヤング率が弾性層のヤング率よりも低いため、つまり、比較例2の耐熱表層は弾性層よりも熱によって変形しやすいため、比較例2の定着ローラ45は、ニップ部NPに対応する位置以外の位置においても定着ローラ45の内面に接触したため、昇温時間が長くなったと考えられる。   As shown in FIG. 5, the temperature rising times of the example, comparative example 1, and comparative example 2 were 24 seconds, 30 seconds, and 29 seconds, respectively. The linear expansion coefficient (second linear expansion coefficient) of the heat-resistant surface layer 53 is smaller than the linear expansion coefficient (first linear expansion coefficient) of the elastic layer 52, and the Young's modulus (second Young's modulus) of the elastic layer 52 is ( In the embodiment larger than the first Young's modulus, the heat deformation of the fixing roller 45 can be suppressed, so that the temperature raising time can be shortened by 6 seconds compared to Comparative Example 1 and 5 seconds shorter than Comparative Example 2. did it. Although Comparative Example 2 has a heat resistant surface layer, the Young's modulus is lower than the Young's modulus of the elastic layer, that is, the heat resistant surface layer of Comparative Example 2 is more easily deformed by heat than the elastic layer. The fixing roller 45 is in contact with the inner surface of the fixing roller 45 even at a position other than the position corresponding to the nip portion NP.

また、用紙のシワ発生に関し、実施例ではシワが発生しなかったのに対し、比較例1および比較例2ではシワが発生した。これは、実施例では、定着ローラ45の外径が軸方向においてばらつかなかったのに対し、比較例1および比較例2では、定着ローラ45の外径が軸方向においてばらついたためと考えられる。   Further, regarding the generation of wrinkles on the paper, the wrinkles did not occur in the example, whereas the wrinkles occurred in the comparative example 1 and the comparative example 2. This is probably because the outer diameter of the fixing roller 45 did not vary in the axial direction in the example, whereas the outer diameter of the fixing roller 45 varied in the axial direction in Comparative Example 1 and Comparative Example 2.

以上説明した本実施形態に係る定着装置14では、定着ローラ45が定着ベルト55内に配置され、ニップ部NPに対応する位置のみで定着ベルト55の内面に接触する構成の場合について説明したが、この構成に限定されず、図6に示すように、定着ベルト70を定着ローラ71の外周面に巻回させる構成を採用してもよい。この構成の場合であっても、定着ローラ71の耐熱表層の線膨張係数を弾性層の線膨張係数よりも小さく、かつ耐熱表層のヤング率を弾性層のヤング率よりも大きく設定することで、定着ローラ71の熱変形を抑制することができる。   In the fixing device 14 according to the present embodiment described above, the case where the fixing roller 45 is disposed in the fixing belt 55 and contacts the inner surface of the fixing belt 55 only at a position corresponding to the nip portion NP has been described. The present invention is not limited to this configuration, and a configuration in which the fixing belt 70 is wound around the outer peripheral surface of the fixing roller 71 as shown in FIG. Even in this configuration, by setting the linear expansion coefficient of the heat resistant surface layer of the fixing roller 71 to be smaller than the linear expansion coefficient of the elastic layer, and setting the Young's modulus of the heat resistant surface layer to be larger than the Young's modulus of the elastic layer, Thermal deformation of the fixing roller 71 can be suppressed.

1 画像形成装置
14 定着装置
44 加圧ローラ(第2回転体)
45 定着ローラ(第3回転体)
50 コイルユニット
52 弾性層(第1層)
53 耐熱表層(第2層)
54 コイル
55 定着ベルト(第1回転体)
NP ニップ部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image forming apparatus 14 Fixing apparatus 44 Pressure roller (2nd rotary body)
45 Fixing roller (third rotating body)
50 Coil unit 52 Elastic layer (first layer)
53 Heat-resistant surface layer (second layer)
54 Coil 55 Fixing belt (first rotating body)
NP nip

Claims (5)

発熱可能であり、所定の方向に回転する第1回転体と、
トナー像を担持する記録媒体が通紙されるニップ部を前記第1回転体との間で形成する第2回転体と、
前記第1回転体内に配置され、少なくとも前記ニップ部に対応する位置で前記第1回転体の内面に接触しつつ前記第1回転体と同一の方向に回転する第3回転体と、
前記第1回転体を発熱させる発熱源と、
を備え、
前記第3回転体は、前記第1回転体と前記第2回転体との間で前記ニップ部が形成されるように前記ニップ部に対応する位置で前記第1回転体を前記第2回転体に向けて押圧する第1層と、前記第1層に積層され、前記第1回転体の前記内面に接触する第2層とを有し、
前記第1層は、第1線膨張係数および第1ヤング率を有する材料から形成されており、
前記第2層は、第2線膨張係数および第2ヤング率を有する材料から形成されており、
前記第2線膨張係数は前記第1線膨張係数よりも小さく、前記第2ヤング率は前記第1ヤング率よりも大きい定着装置。
A first rotating body capable of generating heat and rotating in a predetermined direction;
A second rotating body that forms a nip portion through which a recording medium carrying a toner image is passed with the first rotating body;
A third rotating body that is arranged in the first rotating body and rotates in the same direction as the first rotating body while contacting the inner surface of the first rotating body at a position corresponding to at least the nip portion;
A heat source for generating heat in the first rotating body;
With
The third rotating body moves the first rotating body to the second rotating body at a position corresponding to the nip portion so that the nip portion is formed between the first rotating body and the second rotating body. A first layer that is pressed toward the first layer, and a second layer that is laminated on the first layer and that contacts the inner surface of the first rotating body,
The first layer is made of a material having a first linear expansion coefficient and a first Young's modulus;
The second layer is made of a material having a second linear expansion coefficient and a second Young's modulus,
The fixing device wherein the second linear expansion coefficient is smaller than the first linear expansion coefficient, and the second Young's modulus is larger than the first Young's modulus.
請求項1に記載の定着装置において、
前記第3回転体は、前記ニップ部に対応する位置のみで前記第1回転体の内面に接触して、前記第2回転体と共に前記第1回転体を挟持する定着装置。
The fixing device according to claim 1,
The fixing device, wherein the third rotating body contacts the inner surface of the first rotating body only at a position corresponding to the nip portion, and clamps the first rotating body together with the second rotating body.
請求項1または2に記載の定着装置において、
前記第1回転体は、前記記録媒体がニップ部に通紙される通紙方向とは直交する方向に幅方向寸法を有する無端の定着ベルトであり、
前記定着ベルトは、前記発熱源によって発熱する発熱層を有し、
前記定着ベルトには、前記記録媒体が前記ニップ部を通過する際に前記定着ベルトに接触する通紙領域と、前記記録媒体が前記定着ベルトに接触しない非通紙領域とが前記記録媒体のサイズに応じて前記定着ベルトの幅方向に設定され、
前記第3回転体は、前記定着ベルトの前記幅方向に沿って延びるローラ部材である定着装置。
The fixing device according to claim 1 or 2,
The first rotating body is an endless fixing belt having a width direction dimension in a direction orthogonal to a paper passing direction in which the recording medium is passed through the nip portion;
The fixing belt has a heat generation layer that generates heat by the heat generation source,
The fixing belt has a sheet passing area where the recording medium contacts the fixing belt when the recording medium passes through the nip portion, and a non-sheet passing area where the recording medium does not contact the fixing belt. Is set in the width direction of the fixing belt according to
The fixing device, wherein the third rotator is a roller member extending along the width direction of the fixing belt.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の定着装置において、
前記発熱源は、磁界によって前記第1回転体に誘導電流を誘起させて該第1回転体を加熱するコイルである定着装置。
The fixing device according to any one of claims 1 to 3,
The fixing device, wherein the heat source is a coil that heats the first rotating body by inducing an induced current in the first rotating body by a magnetic field.
トナー像が形成される像担持体と、
前記像担持体上に前記トナー像を形成する画像形成部と、
前記トナー像を記録媒体上に転写する転写部と、
転写された前記トナー像を前記記録媒体上に定着させる定着装置と、
を備え、
前記定着装置として、請求項1〜4のいずれか一項に記載の定着装置が用いられている画像形成装置。
An image carrier on which a toner image is formed;
An image forming unit that forms the toner image on the image carrier;
A transfer portion for transferring the toner image onto a recording medium;
A fixing device for fixing the transferred toner image on the recording medium;
With
An image forming apparatus in which the fixing device according to claim 1 is used as the fixing device.
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