JP2022151529A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents

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JP2022151529A JP2021159201A JP2021159201A JP2022151529A JP 2022151529 A JP2022151529 A JP 2022151529A JP 2021159201 A JP2021159201 A JP 2021159201A JP 2021159201 A JP2021159201 A JP 2021159201A JP 2022151529 A JP2022151529 A JP 2022151529A
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幸通 染矢
Yukimichi Someya
浩幸 島田
Hiroyuki Shimada
大輔 井上
Daisuke Inoue
祐介 古市
Yusuke Furuichi
智史 東海
Tomohito Tokai
裕美子 林
Yumiko Hayashi
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

To prevent wear of an inner surface of a fixing belt and a slide part over time.SOLUTION: A fixing device of the present invention comprises: a sleeve-like rotating member (fixing belt 310) that has flexibility; a slide member (resistance member 370) that slides with an inner surface of the rotating member; a pressure member (pressure roller 320) that is in pressure contact with a portion facing the slide member with the rotating member therebetween to form a nip part between the rotating member and the pressure member; and lubricant between the rotating member and the slide member. The consistency of the lubricant is set to 340 or less and the elastic power of a slide surface of the rotating member is set to 58% or more, or the consistency of the lubricant is set to 275 or less and the elastic power of the slide surface of the rotating member is set to 55% or more. The surface roughness in a slide direction of the slide surface of the rotating member is made larger than the surface roughness in the slide direction of a slide surface of the slide member.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は定着装置および画像形成装置に係り、特に定着ベルトの摺動性を改善し摺動に伴う異音発生を抑制した定着装置および画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus, and more particularly to a fixing device and an image forming apparatus that improve the slidability of a fixing belt and suppress the generation of abnormal noise due to sliding.

電子写真方式の画像形成装置で使用される定着装置は種々の型式が知られている。その1つに、低熱容量の薄肉定着ベルトをヒータ部材で加熱する摺動定着方式がある(特許文献1、2参照)。ヒータ部材としてはハロゲンランプや面状ヒータが使用される。定着ベルトの外側の加圧部材としての加圧ローラと、定着ベルトの内周面と摺接する摺動部との間に定着ベルトを挟み込んで定着ニップを形成する。 Various types of fixing devices are known for use in electrophotographic image forming apparatuses. One of them is a sliding fixing method in which a thin fixing belt with a low heat capacity is heated by a heater member (see Patent Documents 1 and 2). A halogen lamp or a planar heater is used as the heater member. A fixing nip is formed by sandwiching the fixing belt between a pressure roller as a pressure member outside the fixing belt and a sliding portion that is in sliding contact with the inner peripheral surface of the fixing belt.

従来の摺動定着方式は、摺動部や面状ヒータと摺接するベルト内面の摩耗を抑制するために、摺動部に潤滑剤を塗布すると共に、例えば特許文献3(特開2009-14893号公報)のように、定着ベルト内面の摺動方向における表面粗さを摺動部の表面粗さよりも粗くすることが行われている。 In the conventional sliding fixing method, a lubricant is applied to the sliding portion in order to suppress abrasion of the inner surface of the belt that is in sliding contact with the sliding portion and the planar heater. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-200010, the surface roughness of the inner surface of the fixing belt in the sliding direction is made larger than the surface roughness of the sliding portion.

しかしながら、特許文献3のような回転する定着ベルト内面粗さを経時にわたって持続することは困難であり、定着ベルト内面粗さは経時にわたる摩耗のため平滑化することが分かった。定着ベルト内面が平滑化すると、ベルト内面(ポリイミドやPTFEなどの摺動層)の摩耗が増大し(表面劣化)、スティックスリップによる異音の発生原因になる。そこで本発明の目的は、経時にわたって回転部材や摺動部の摩耗を抑制することにある。 However, it has been found that it is difficult to maintain the inner surface roughness of the rotating fixing belt as in Patent Document 3 over time, and that the inner surface roughness of the fixing belt smoothes out due to wear over time. When the inner surface of the fixing belt is smoothed, the wear of the inner surface of the belt (sliding layer such as polyimide or PTFE) increases (surface deterioration), which causes abnormal noise due to stick-slip. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to suppress wear of rotating members and sliding portions over time.

前記課題を解決するため、本発明の定着装置は、可撓性を有するスリーブ状の回転部材と、前記回転部材の内周と摺動する摺動部材と、前記回転部材を挟んで前記摺動部材と対向する部分に圧接して前記回転部材との間にニップ部を形成する加圧部材と、前記回転部材と前記摺動部材との間に潤滑剤を備える定着装置において、前記潤滑剤のちょう度を340以下、前記回転部材の摺動面の弾性仕事率を58%以上又は前記潤滑剤のちょう度を275以下、前記回転部材の摺動面の弾性仕事率を55%以上とし、前記回転部材の摺動面の摺動方向の表面粗さを前記摺動部材の摺動面の摺動方向の表面粗さよりも大きくしたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the fixing device of the present invention includes a flexible sleeve-shaped rotating member, a sliding member that slides on the inner circumference of the rotating member, and a sliding member that sandwiches the rotating member. A fixing device comprising: a pressure member that presses against a portion facing a member to form a nip portion with the rotating member; and a lubricant between the rotating member and the sliding member, wherein the lubricant is The consistency is 340 or less, the elastic power of the sliding surface of the rotating member is 58% or more, or the consistency of the lubricant is 275 or less, the elastic power of the sliding surface of the rotating member is 55% or more, and The surface roughness of the sliding surface of the rotating member in the sliding direction is made larger than the surface roughness of the sliding surface of the sliding member in the sliding direction.

本発明によれば、経時にわたって回転部材や摺動部の摩耗を抑制することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the abrasion of a rotating member and a sliding part can be suppressed over time.

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施形態に係る画像形成装置の原理図である。1 is a principle diagram of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施形態に係る第1の定着装置の断面図である。1 is a cross-sectional view of a first fixing device according to an embodiment of the invention; FIG. 本発明の実施形態に係る第2の定着装置の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a second fixing device according to an embodiment of the invention; 本発明の実施形態に係る第3の定着装置の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a third fixing device according to an embodiment of the invention; 本発明の実施形態に係る第4の定着装置の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a fourth fixing device according to an embodiment of the invention; 片端に電極を設けたシングル抵抗発熱体の平面図(a)と断面図(b)である。FIG. 4A is a plan view and a cross-sectional view (b) of a single resistance heating element having an electrode at one end; 両端に電極を設けたデュアル抵抗発熱体の平面図(a)と断面図(b)である。It is a plan view (a) and a cross-sectional view (b) of a dual resistance heating element having electrodes at both ends. 両端に電極を設けたマルチ抵抗発熱体の平面図である。1 is a plan view of a multi-resistive heating element having electrodes at both ends; FIG. 加熱装置、電力供給回路及び制御部を示す図である。FIG. 3 shows a heating device, a power supply circuit and a controller; (a)~(d)は弾性仕事率の測定方法を説明する図である。(a) to (d) are diagrams for explaining a method of measuring elastic power. 弾性仕事率と戻り率の違いを説明する荷重-変位図である。FIG. 4 is a load-displacement diagram for explaining the difference between elastic power and return rate. 弾性仕事率による定着ベルトの内面摩耗ランクを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing inner surface wear ranks of a fixing belt according to elastic power. 弾性仕事率と膜減り量の相関を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the correlation between elastic work rate and film thickness reduction; 定着ベルトとヒータの表面粗さの違いによる潤滑剤の保持状態を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing how a lubricant is held depending on the difference in surface roughness between a fixing belt and a heater; 算術平均粗さを説明する図である。It is a figure explaining arithmetic mean roughness. 負荷曲線を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a load curve; 実体部と空間部を表した負荷曲線を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a load curve representing a solid portion and a space portion; 偏り度(スキューネス)Sskによる高さ分布を示すもので(a)Ssk>0のときと(b)Ssk<0のときの高さ分布を示す図である。It is a figure which shows height distribution by bias degree (skewness) Ssk, and shows height distribution when (a) Ssk>0 and (b) Ssk<0. 尖り度(クルトシス)Skuによる高さ分布を示すもので(a)Sku>3のときと(b)Sku<3のときの高さ分布を示す図である。It is a figure which shows the height distribution by the kurtosis (kurtosis) Sku, and shows the height distribution when (a) Sku>3 and (b) Sku<3. 弾性仕事率と摩擦係数の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between an elastic work rate and a coefficient of friction. 弾性仕事率と異音・振動の発生との関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between elastic power and the occurrence of abnormal noise/vibration; 弾性仕事率と摩擦係数の差分との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between an elastic work rate and the difference of a friction coefficient. 型式が異なる画像形成装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus of a different model; FIG. 型式が異なる定着装置の構成を示す図である。3A and 3B are diagrams illustrating configurations of fixing devices of different types; FIG. 定着装置のヒータ部材の平面図である。3 is a plan view of a heater member of the fixing device; FIG. ヒータ部材とホルダの分解斜視図である。It is an exploded perspective view of a heater member and a holder. ヒータ部材、端子、ガイド、ステーの分解斜視図である。3 is an exploded perspective view of a heater member, terminals, guides, and stays; FIG. サーミスタの配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement|positioning of a thermistor. ガイドの溝の説明図である。It is explanatory drawing of the groove|channel of a guide.

以下、本発明の実施形態に係る加熱装置と、当該加熱装置を使用した定着装置及び画像形成装置(レーザプリンタ)について図面を参照して説明する。なお、本発明における「加熱装置」とは、発熱体でシート部材を加熱する装置を意味する。また、「定着装置」とは、加熱装置と加圧体との間に形成されたニップ部に長手方向に直交する方向でシート部材を搬送して、シート部材上の未定着のトナーをシート部材上に定着させるための装置を意味する。また、「画像形成装置」とは、定着装置を具備し、画像を記録する記録媒体であるシート部材に現像剤やインクを付着させて画像形成を行う装置を意味する。 Hereinafter, a heating device according to an embodiment of the present invention, and a fixing device and an image forming apparatus (laser printer) using the heating device will be described with reference to the drawings. In addition, the "heating device" in the present invention means a device for heating a sheet member with a heating element. Further, the term "fixing device" means that a sheet member is conveyed in a direction orthogonal to the longitudinal direction to a nip portion formed between a heating device and a pressurizing member, and unfixed toner on the sheet member is removed. means a device for fixing on. Further, the term "image forming apparatus" means an apparatus that includes a fixing device and forms an image by attaching a developer or ink to a sheet member, which is a recording medium for recording an image.

レーザプリンタは画像形成装置の一例であり、当該画像形成装置はレーザプリンタに限定されないことは勿論である。すなわち、画像形成装置は複写機、ファクシミリ、プリンタ、印刷機、及びインクジェット記録装置のいずれか一つ、またはこれらの少なくとも2つ以上を組み合わせた複合機として構成することも可能である。 A laser printer is an example of an image forming apparatus, and the image forming apparatus is not limited to a laser printer. That is, the image forming apparatus can be configured as a copier, a facsimile machine, a printer, a printing machine, or an inkjet recording apparatus, or a multifunction machine combining at least two of these.

なお、各図中の同一または相当する部分には同一の符号を付し、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。また各構成部品の説明にある寸法、材質、形状、その相対配置などは例示であって、特に特定的な記載がない限りこの発明の範囲をそれらに限定する趣旨ではない。 The same or corresponding parts in each figure are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be appropriately simplified or omitted. Also, the dimensions, materials, shapes, relative positions, and the like in the description of each component are examples, and are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified.

以下の実施形態では本発明のシート部材である「記録媒体」を「用紙」として説明するが、「記録媒体」は紙(用紙)に限定されない。「記録媒体」は紙(用紙)だけでなくOHPシートや布帛、金属シート、プラスチックフィルム、或いは炭素繊維にあらかじめ樹脂を含浸させたプリプレグシートなども含む。 In the following embodiments, the "recording medium", which is the sheet member of the present invention, will be described as "paper", but the "recording medium" is not limited to paper. The "recording medium" includes not only paper but also OHP sheets, fabrics, metal sheets, plastic films, or prepreg sheets in which carbon fibers are previously impregnated with resin.

現像剤やインクを付着させることができる媒体、記録紙、記録シートと称されるものも、すべて「記録媒体」に含まれる。また「用紙」には、普通紙以外に、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙(コート紙やアート紙等)、トレーシングペーパ等も含まれる。 The term "recording medium" also includes media to which developer and ink can be applied, recording paper, and recording sheets. In addition to plain paper, "paper" includes thick paper, postcards, envelopes, thin paper, coated paper (coated paper, art paper, etc.), tracing paper, and the like.

また、以下の説明で使用する「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与することも意味する。 In addition, the term "image formation" used in the following description refers not only to imparting meaningful images, such as characters and figures, to a medium, but also to imparting meaningless images, such as patterns, to a medium. also means

(●レーザプリンタの構成)
図1Aは、本発明の加熱装置ないし定着装置300を備えた画像形成装置100の一実施形態としてのカラーレーザプリンタの構成を概略的に示す構成図である。また図1Bは当該カラーレーザプリンタの原理を単純化して図示する。
(Configuration of laser printer)
FIG. 1A is a configuration diagram schematically showing the configuration of a color laser printer as an embodiment of an image forming apparatus 100 equipped with a heating device or fixing device 300 of the present invention. FIG. 1B also shows a simplified illustration of the principle of the color laser printer.

画像形成装置100は、画像形成手段としての4つのプロセスユニット1K、1Y、1M、1Cを備える。これらプロセスユニットは、カラー画像の色分解成分に対応するブラック(K)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の各色の現像剤によって画像を形成する。 The image forming apparatus 100 includes four process units 1K, 1Y, 1M and 1C as image forming means. These process units form images with developers of respective colors of black (K), yellow (Y), magenta (M), and cyan (C) corresponding to color separation components of a color image.

各プロセスユニット1K、1Y、1M、1Cは、互いに異なる色の未使用トナーを収容したトナーボトル6K、6Y、6M、6Cを有する以外は、同様の構成となっている。このため、1つのプロセスユニット1Kの構成を以下に説明し、他のプロセスユニット1Y、1M、1Cの説明を省略する。 Each of the process units 1K, 1Y, 1M and 1C has the same configuration except that they have toner bottles 6K, 6Y, 6M and 6C containing unused toner of different colors. Therefore, the configuration of one process unit 1K will be described below, and the description of the other process units 1Y, 1M, and 1C will be omitted.

プロセスユニット1Kは、像担持体2K(例えば感光体ドラム)と、ドラムクリーニング装置3Kと、除電装置を有している。プロセスユニット1Kはさらに、像担持体の表面を一様帯電する帯電手段としての帯電装置4Kと、像担持体上に形成された静電潜像の可視像処理を行う現像手段としての現像装置5K等を有している。そして、プロセスユニット1Kは、画像形成装置100の本体に対して着脱自在に装着され、消耗部品を同時に交換可能となっている。 The process unit 1K has an image carrier 2K (for example, a photosensitive drum), a drum cleaning device 3K, and a neutralizer. The process unit 1K further includes a charging device 4K as charging means for uniformly charging the surface of the image carrier, and a developing device as developing means for performing visible image processing on the electrostatic latent image formed on the image carrier. It has 5K and so on. The process unit 1K is detachably attached to the main body of the image forming apparatus 100, and consumable parts can be replaced at the same time.

露光器7は、この画像形成装置100に設置された各プロセスユニット1K、1Y、1M、1Cの上方に配設されている。そして、この露光器7は、画像情報に応じた書き込み走査、すなわち、画像データに基づいてレーザダイオードからレーザ光LBをミラー7aで反射して像担持体2Kに照射するように構成されている。 The exposure device 7 is arranged above each of the process units 1K, 1Y, 1M, and 1C installed in this image forming apparatus 100 . The exposure unit 7 is configured to perform write scanning according to image information, that is, to irradiate the image carrier 2K with laser light LB from a laser diode, which is reflected by a mirror 7a based on image data.

転写装置15は、この実施形態では各プロセスユニット1K、1Y、1M、1Cの下方に配設されている。この転写装置15は図1Bの転写手段TMに対応する。一次転写ローラ19K、19Y、19M、19Cは、各像担持体2K、2Y、2M、2Cに対向して中間転写ベルト16に当接して配置されている。 The transfer device 15 is arranged below each of the process units 1K, 1Y, 1M and 1C in this embodiment. This transfer device 15 corresponds to the transfer means TM of FIG. 1B. The primary transfer rollers 19K, 19Y, 19M and 19C are arranged in contact with the intermediate transfer belt 16 so as to face the respective image carriers 2K, 2Y, 2M and 2C.

中間転写ベルト16は、各一次転写ローラ19K、19Y、19M、19C、駆動ローラ18、従動ローラ17に掛け渡された状態で循環走行するようになっている。二次転写ローラ20は、駆動ローラ18に対向し中間転写ベルト16に当接して配置されている。なお、像担持体2K、2Y、2M、2Cが各色の第1の像担持体とすれば、中間転写ベルト16はそれらの像を合成した第2の像担持体である。 The intermediate transfer belt 16 circulates while being stretched over primary transfer rollers 19K, 19Y, 19M, 19C, a driving roller 18, and a driven roller 17. As shown in FIG. The secondary transfer roller 20 is arranged in contact with the intermediate transfer belt 16 so as to face the drive roller 18 . If the image carriers 2K, 2Y, 2M, and 2C are the first image carriers of each color, the intermediate transfer belt 16 is the second image carrier that synthesizes those images.

ベルトクリーニング装置21は、中間転写ベルト16の走行方向において、二次転写ローラ20より下流側に設置されている。また、クリーニングバックアップローラが中間転写ベルト16に対してベルトクリーニング装置21と反対側に設置されている。 The belt cleaning device 21 is installed downstream of the secondary transfer roller 20 in the running direction of the intermediate transfer belt 16 . A cleaning backup roller is installed on the opposite side of the intermediate transfer belt 16 to the belt cleaning device 21 .

用紙Pを積載するトレイを有する用紙給送装置200は、画像形成装置100の下方に設置されている。この用紙給送装置200は記録媒体供給部を構成するもので、記録媒体としての多数枚の用紙Pを束状で収容可能であり、用紙Pの搬送手段としての給紙ローラ60やローラ対210と共にユニット化されている。 A sheet feeding device 200 having a tray for stacking sheets P is installed below the image forming apparatus 100 . The paper feeder 200 constitutes a recording medium supply section, and can accommodate a large number of sheets P as a recording medium in a bundle. unitized with.

用紙給送装置200は用紙の補給等のために、画像形成装置100の本体に対して挿脱可能とされている。給紙ローラ60とローラ対210は用紙給送装置200の上方に配置され、用紙給送装置200の最上位の用紙Pを給紙路32に向けて搬送するようになっている。 The paper feeding device 200 is detachable from the main body of the image forming apparatus 100 in order to replenish paper and the like. The paper feed roller 60 and the roller pair 210 are arranged above the paper feeder 200 so as to convey the uppermost paper P of the paper feeder 200 toward the paper feed path 32 .

分離搬送手段としてのレジストローラ対250は、二次転写ローラ20の搬送方向直近上流側に配置され、用紙給送装置200から給紙された用紙Pを一旦停止させることができる。この一旦停止により用紙Pの先端側に弛みが形成されて用紙Pの斜行(スキュー)が修正される。 A pair of registration rollers 250 as a separating and conveying unit is arranged immediately upstream in the conveying direction of the secondary transfer roller 20 and can temporarily stop the paper P fed from the paper feeding device 200 . Due to this temporary stop, slack is formed on the leading end side of the paper P, and the skew of the paper P is corrected.

レジストローラ対250の搬送方向直近上流側にはレジストセンサRSが配設され、このレジストセンサRSによって用紙先端部分の通過が検知されるようになっている。レジストセンサRSが用紙先端部分の通過を検知した後、所定時間が経過すると、当該用紙はレジストローラ対250に突き当てられて一旦停止する。 A registration sensor RS is disposed immediately upstream of the registration roller pair 250 in the conveying direction, and the passage of the leading edge of the sheet is detected by this registration sensor RS. After the registration sensor RS detects the passage of the leading edge of the paper, the paper hits the pair of registration rollers 250 and temporarily stops when a predetermined time elapses.

用紙給送装置200の下流端には、ローラ対210から右側に搬送された用紙を上方に向けて搬送するための搬送ローラ240が配設されている。図1Aに示すように、搬送ローラ240は用紙を上方のレジストローラ対250へ向けて搬送する。 At the downstream end of the paper feeder 200, a transport roller 240 is arranged for upwardly transporting the paper transported from the roller pair 210 to the right side. As shown in FIG. 1A, the transport rollers 240 transport the paper upward toward the pair of registration rollers 250 .

ローラ対210は上下一対のローラで構成されている。当該ローラ対210はFRR分離方式またはFR分離方式とすることができる。 The roller pair 210 is composed of a pair of upper and lower rollers. The roller pair 210 can be of the FRR separation type or the FR separation type.

FRR分離方式は、駆動軸によりトルクリミッタを介して反給紙方向に一定量のトルクを印加された分離ローラ(戻しローラ)を給送ローラに圧接させてローラ間のニップで用紙を分離する。FR分離方式は、トルクリミッタを介して固定軸に支持された分離ローラ(摩擦ローラ)を給送ローラに圧接させてローラ間のニップで用紙を分離する。 In the FRR separation method, a separation roller (return roller) to which a constant amount of torque is applied in the direction opposite to the paper feed direction by a drive shaft via a torque limiter is brought into pressure contact with the feed roller to separate the paper at the nip between the rollers. In the FR separation method, a separation roller (friction roller) supported by a fixed shaft via a torque limiter is brought into pressure contact with a feed roller to separate the paper at the nip between the rollers.

この実施形態ではローラ対210をFRR分離方式で構成している。すなわち、ローラ対210は、用紙をマシン内部に搬送する上側の給送ローラ220と、この給送ローラ220と逆方向にトルクリミッタを介して駆動軸により駆動力を与えられる下側の分離ローラ230で構成されている。 In this embodiment, the roller pair 210 is constructed by the FRR separation method. That is, the roller pair 210 consists of an upper feed roller 220 that conveys the paper into the machine and a lower separation roller 230 that is driven by a drive shaft through a torque limiter in the direction opposite to the feed roller 220. consists of

分離ローラ230は給送ローラ220に向けてバネ等の付勢手段で付勢されている。なお、前記給紙ローラ60は、給送ローラ220の駆動力をクラッチ手段を介して伝達することで図1Aで左回転するようになっている。 The separating roller 230 is biased toward the feeding roller 220 by biasing means such as a spring. The feeding roller 60 rotates to the left in FIG. 1A by transmitting the driving force of the feeding roller 220 through the clutch means.

レジストローラ対250に突き当てられて先端部に弛みが形成された用紙Pは、中間転写ベルト16上に形成されたトナー像が好適に転写されるタイミングに合わせ、二次転写ローラ20と駆動ローラ18との二次転写ニップ(図1Bでは転写ニップN)に送り出される。そして、送り出された用紙Pは、二次転写ニップにおいて印加されたバイアスによって、中間転写ベルト16上に形成されたトナー像が所望の転写位置に高精度に静電的に転写されるようになっている。 The paper P, which has been bumped against the pair of registration rollers 250 and has slack at its leading edge, is transferred to the secondary transfer roller 20 and the drive roller in time with the timing at which the toner image formed on the intermediate transfer belt 16 is suitably transferred. 18 (transfer nip N in FIG. 1B). Then, the toner image formed on the intermediate transfer belt 16 is electrostatically transferred to the desired transfer position with high precision by the bias applied at the secondary transfer nip. ing.

転写後搬送路33は、二次転写ローラ20と駆動ローラ18の二次転写ニップの上方に配設されている。定着装置300は、転写後搬送路33の上端近傍に設置されている。 The post-transfer conveying path 33 is arranged above the secondary transfer nip between the secondary transfer roller 20 and the drive roller 18 . The fixing device 300 is installed near the upper end of the post-transfer conveying path 33 .

定着装置300は、加熱装置を内包する回転部材としての定着ベルト310と、この定着ベルト310に対して所定の圧力で当接しながら回転する加圧部材としての加圧ローラ320を備えている。定着装置300は後述する図2A~図2Dのように各種の型式が可能であるが、ここでは図2Aの型式に沿って説明する。 The fixing device 300 includes a fixing belt 310 as a rotating member containing a heating device, and a pressure roller 320 as a pressure member rotating while contacting the fixing belt 310 with a predetermined pressure. The fixing device 300 can be of various types as shown in FIGS. 2A to 2D, which will be described later, but the type shown in FIG. 2A will be described here.

定着後搬送路35は、定着装置300の上方に配設され、定着後搬送路35の上端で、排紙路36と反転搬送路41に分岐している。この分岐部に切り替え部材42が配置され、切り替え部材42はその揺動軸42aを軸として揺動するようになっている。また排紙路36の開口端近傍には排紙ローラ対37が配設されている。 The post-fixing transport path 35 is disposed above the fixing device 300 , and branches into a paper discharge path 36 and a reversing transport path 41 at the upper end of the post-fixing transport path 35 . A switching member 42 is arranged at this branched portion, and the switching member 42 swings around a swing shaft 42a. A paper discharge roller pair 37 is arranged near the opening end of the paper discharge path 36 .

反転搬送路41は、分岐部と反対側の他端で給紙路32に合流している。そして、反転搬送路41の途中には、反転搬送ローラ対43が配設されている。排紙トレイ44は、画像形成装置100の上部に、画像形成装置100の内側方向に凹形状を形成して、設置されている。 The reverse transport path 41 joins the paper feed path 32 at the other end opposite to the branched portion. A reverse conveying roller pair 43 is arranged in the middle of the reverse conveying path 41 . The discharge tray 44 is installed on the upper portion of the image forming apparatus 100 so as to form a concave shape toward the inside of the image forming apparatus 100 .

粉体収容器10(例えばトナー収容器)は、転写装置15と用紙給送装置200の間に配置されている。そして、粉体収容器10は、画像形成装置100の本体に対して着脱自在に装着されている。 A powder container 10 (for example, a toner container) is arranged between the transfer device 15 and the paper feeding device 200 . The powder container 10 is detachably attached to the main body of the image forming apparatus 100 .

本実施形態の画像形成装置100は、転写紙搬送の関係により、給紙ローラ60から二次転写ローラ20までの所定の距離が必要である。そして、この距離に生じたデッドスペースに粉体収容器10を設置し、レーザプリンタ全体の小型化を図っている。 The image forming apparatus 100 of the present embodiment requires a predetermined distance from the paper feed roller 60 to the secondary transfer roller 20 due to transfer paper transport. Then, the powder container 10 is installed in the dead space generated at this distance to reduce the size of the laser printer as a whole.

転写カバー8は、用紙給送装置200の上部で、用紙給送装置200の引出方向正面に設置されている。そして、この転写カバー8を開くことで、画像形成装置100の内部を点検可能にしている。転写カバー8には、手差し給紙用の手差し給紙ローラ45、及び手差し給紙用の手差しトレイ46が設置されている。 The transfer cover 8 is installed above the paper feeding device 200 and in front of the paper feeding device 200 in the pull-out direction. By opening the transfer cover 8, the inside of the image forming apparatus 100 can be inspected. The transfer cover 8 is provided with a manual paper feeding roller 45 for manual paper feeding and a manual paper feeding tray 46 for manual paper feeding.

(●レーザプリンタの作動)
次に、本実施形態に係るレーザプリンタの基本的動作について図1Aを参照して以下に説明する。最初に、片面印刷を行う場合について説明する。
(Operation of laser printer)
Next, the basic operation of the laser printer according to this embodiment will be described below with reference to FIG. 1A. First, the case of single-sided printing will be described.

給紙ローラ60は、図1Aに示すように、画像形成装置100の制御部からの給紙信号によって回転する。そして、給紙ローラ60は、用紙給送装置200に積載された束状用紙Pの最上位の用紙のみを分離し、給紙路32へ送り出す。 The paper feed roller 60 is rotated by a paper feed signal from the control section of the image forming apparatus 100, as shown in FIG. 1A. Then, the paper feed roller 60 separates only the uppermost paper sheet from the stack of paper sheets P stacked on the paper feeder 200 and feeds it to the paper feed path 32 .

給紙ローラ60およびローラ対210によって送り出された用紙Pは、その先端がレジストローラ対250のニップに到達すると、弛みを形成し、その状態で待機する。そして、中間転写ベルト16上に形成されたトナー画像をこの用紙Pに転写する最適なタイミング(同期)を図ると共に、用紙Pの先端スキューを補正する。 When the leading edge of the paper P sent out by the paper feed roller 60 and the roller pair 210 reaches the nip of the registration roller pair 250, it becomes slack and waits in that state. Then, the optimum timing (synchronization) for transferring the toner image formed on the intermediate transfer belt 16 to the paper P is obtained, and the tip skew of the paper P is corrected.

手差しによる給紙の場合は、手差しトレイ46に積載された束状用紙が、最上位の用紙から一枚ずつ手差し給紙ローラ45によって反転搬送路41の一部を通り、レジストローラ対250のニップまで搬送される。以後の動作は用紙給送装置200からの給紙と同一である。 In the case of manual paper feeding, the stack of paper stacked on the manual feed tray 46 passes through a part of the reversing conveyance path 41 one by one from the uppermost paper by the manual paper feed roller 45 and is nipped by the registration roller pair 250 . transported to. The subsequent operations are the same as those for paper feeding from the paper feeding device 200 .

ここで、作像動作については、1つのプロセスユニット1Kを説明し、他のプロセスユニット1Y、1M、1Cについてのその説明を省略する。まず、帯電装置4Kは、像担持体2Kの表面を高電位に均一に帯電する。そして、露光器7は、画像データに基づいたレーザ光LBを像担持体2Kの表面に照射する。 Here, as for the image forming operation, one process unit 1K will be described, and the description of the other process units 1Y, 1M, and 1C will be omitted. First, the charging device 4K uniformly charges the surface of the image carrier 2K to a high potential. Then, the exposing device 7 irradiates the surface of the image carrier 2K with the laser beam LB based on the image data.

レーザ光LBが照射された像担持体2Kの表面は、照射された部分の電位が低下して、静電潜像を形成する。現像装置5Kは、トナーを含む現像剤を担持する現像剤担持体を有し、トナーボトル6Kから供給された未使用のブラックトナーを、現像剤担持体を介して、静電潜像が形成された像担持体2Kの表面部分に転移させる。 On the surface of the image carrier 2K irradiated with the laser beam LB, the potential of the irradiated portion is lowered to form an electrostatic latent image. The developing device 5K has a developer carrier that carries a developer containing toner, and the unused black toner supplied from the toner bottle 6K is passed through the developer carrier to form an electrostatic latent image. is transferred to the surface portion of the image carrier 2K.

トナーが転移した像担持体2Kは、その表面にブラックトナー画像を形成(現像)する。そして、像担持体2K上に形成されたトナー画像を中間転写ベルト16に転写する。 The image carrier 2K to which the toner has been transferred forms (develops) a black toner image on its surface. Then, the toner image formed on the image carrier 2K is transferred to the intermediate transfer belt 16. FIG.

ドラムクリーニング装置3Kは、中間転写行程を経た後の像担持体2Kの表面に付着している残留トナーを除去する。除去された残留トナーは、廃トナー搬送手段によって、プロセスユニット1K内にある廃トナー収容部へ送られ回収される。また、除電装置は、クリーニング装置3Kによって残留トナーが除去された像担持体2Kの残留電荷を除電する。 The drum cleaning device 3K removes residual toner adhering to the surface of the image carrier 2K after the intermediate transfer process. The removed residual toner is transported to and collected by the waste toner conveying means to the waste toner storage section in the process unit 1K. Further, the static elimination device eliminates residual charges on the image carrier 2K from which the residual toner has been removed by the cleaning device 3K.

各色のプロセスユニット1Y、1M、1Cにおいても、同様にして像担持体2Y、2M、2C上にトナー画像を形成し、各色トナー画像が重なり合うように中間転写ベルト16に転写する。 In the process units 1Y, 1M, and 1C of each color, toner images are similarly formed on the image carriers 2Y, 2M, and 2C, and transferred to the intermediate transfer belt 16 so that the toner images of each color are superimposed.

各色トナー画像が重なり合うように転写された中間転写ベルト16は、二次転写ローラ20と駆動ローラ18の二次転写ニップまで走行する。一方、レジストローラ対250は、それに突き当てられた用紙を所定のタイミングで挟み込んで回転し、中間転写ベルト16上に重畳転写して形成されたトナー像が好適に転写されるタイミングに合わせて、二次転写ローラ20の二次転写ニップまで搬送する。このようにして、中間転写ベルト16上のトナー画像をレジストローラ対250によって送り出された用紙Pに転写する。 The intermediate transfer belt 16 onto which the toner images of the respective colors are transferred so as to overlap each other travels to the secondary transfer nip between the secondary transfer roller 20 and the driving roller 18 . On the other hand, the pair of registration rollers 250 sandwiches the sheet of paper that abuts against them and rotates at a predetermined timing. The sheet is conveyed to the secondary transfer nip of the secondary transfer roller 20 . In this manner, the toner image on the intermediate transfer belt 16 is transferred onto the paper P sent out by the registration roller pair 250 .

トナー画像が転写された用紙Pは、転写後搬送路33を通って定着装置300へと搬送される。そして、定着装置300に搬送された用紙Pは、定着ベルト310と加圧ローラ320によって挟まれ、加熱・加圧することで未定着トナー画像が用紙Pに定着される。トナー画像が定着された用紙Pは、定着装置300から定着後搬送路35へ送り出される。 The paper P onto which the toner image has been transferred is transported to the fixing device 300 through the post-transfer transport path 33 . Then, the sheet P conveyed to the fixing device 300 is sandwiched between the fixing belt 310 and the pressure roller 320, and the unfixed toner image is fixed on the sheet P by applying heat and pressure. The paper P on which the toner image is fixed is sent from the fixing device 300 to the transport path 35 after fixing.

切り替え部材42は、定着装置300から用紙Pが送り出されたタイミングでは、図1Aの実線で示すように定着後搬送路35の上端近傍を開放している位置にある。そして、定着装置300から送り出された用紙Pは、定着後搬送路35を経由して排紙路36へ送り出される。排紙ローラ対37は、排紙路36へ送り出された用紙Pを挟み込み、回転駆動することで排紙トレイ44に排出することで片面印刷を終了する。 The switching member 42 is in a position where the vicinity of the upper end of the post-fixing transport path 35 is open as indicated by the solid line in FIG. 1A at the timing when the paper P is sent out from the fixing device 300 . Then, the sheet P sent out from the fixing device 300 is sent out to the discharge path 36 via the post-fixing transport path 35 . The paper discharge roller pair 37 pinches the paper P sent to the paper discharge path 36 and discharges it to the paper discharge tray 44 by being rotationally driven, thereby completing single-sided printing.

次に、両面印刷を行う場合について説明する。片面印刷の場合と同様に、定着装置300は用紙Pを排紙路36へ送り出す。そして、両面印刷を行う場合、排紙ローラ対37は、回転駆動によって用紙Pの一部を画像形成装置100外に搬送する。 Next, the case of double-sided printing will be described. As in the case of single-sided printing, the fixing device 300 feeds the paper P to the paper discharge path 36 . When double-sided printing is performed, the pair of paper discharge rollers 37 conveys a portion of the paper P to the outside of the image forming apparatus 100 by rotational driving.

そして、用紙Pの後端が、排紙路36を通過すると、切り替え部材42は、図1Aの点線で示すように揺動軸42aを軸として揺動し、定着後搬送路35の上端を閉鎖する。この定着後搬送路35の上端の閉鎖とほぼ同時に、排紙ローラ対37は、用紙Pを画像形成装置100外へ搬送する方向と逆の方向に回転し、反転搬送路41へ用紙Pを送り出す。 When the trailing edge of the paper P passes through the paper discharge path 36, the switching member 42 swings around the swing shaft 42a as indicated by the dotted line in FIG. do. Almost at the same time as the upper end of the post-fixing transport path 35 is closed, the paper discharge roller pair 37 rotates in a direction opposite to the direction in which the paper P is transported out of the image forming apparatus 100 , and sends the paper P to the reverse transport path 41 . .

反転搬送路41へ送り出された用紙Pは、反転搬送ローラ対43を経て、レジストローラ対250に至る。そして、レジストローラ対250は、中間転写ベルト16上に形成されたトナー画像を用紙Pのトナー画像未転写面に転写する最適なタイミング(同期)を図り、用紙Pを二次転写ニップへ送り出す。 The sheet P sent out to the reverse transport path 41 reaches the registration roller pair 250 via the reverse transport roller pair 43 . Then, the registration roller pair 250 finds the optimum timing (synchronization) for transferring the toner image formed on the intermediate transfer belt 16 to the toner image untransferred surface of the paper P, and feeds the paper P to the secondary transfer nip.

そして、二次転写ローラ20と駆動ローラ18は、用紙Pが二次転写ニップを通過する際に用紙Pのトナー画像未転写面(裏面)にトナー画像を転写する。そして、トナー画像が転写された用紙Pは、転写後搬送路33を通って定着装置300へと搬送される。 Then, the secondary transfer roller 20 and the drive roller 18 transfer the toner image to the toner image untransferred surface (back surface) of the paper P when the paper P passes through the secondary transfer nip. Then, the paper P onto which the toner image has been transferred is transported to the fixing device 300 through the post-transfer transport path 33 .

定着装置300は、定着ベルト310と加圧ローラ320によって、搬送された用紙Pを挟み、加熱・加圧することで未定着トナー画像を用紙Pの裏面に定着する。このようにして、表裏両面にトナー画像が定着された用紙Pは、定着装置300から定着後搬送路35へ送り出される。 The fixing device 300 fixes the unfixed toner image on the back surface of the paper P by sandwiching the conveyed paper P between the fixing belt 310 and the pressure roller 320 and applying heat and pressure. In this way, the paper P having the toner images fixed on both sides thereof is fed from the fixing device 300 to the transport path 35 after fixing.

切り替え部材42は、定着装置300から用紙Pが送り出されたタイミングでは、図1Aの実線で示すように定着後搬送路35の上端近傍を開放している位置にある。そして、定着装置300から送り出された用紙Pは、定着搬送路を経由して排紙路36へ送り出される。排紙ローラ対37は、排紙路36へ送り出された用紙Pを挟み、回転駆動し排紙トレイ44に排出することで両面印刷を終了する。 The switching member 42 is in a position where the vicinity of the upper end of the post-fixing transport path 35 is open as indicated by the solid line in FIG. 1A at the timing when the paper P is sent out from the fixing device 300 . Then, the paper P delivered from the fixing device 300 is delivered to the paper discharge path 36 via the fixing transportation path. The paper discharge roller pair 37 pinches the paper P sent to the paper discharge path 36, rotates, and discharges the paper P to the paper discharge tray 44, thereby completing double-sided printing.

中間転写ベルト16上のトナー画像を用紙Pに転写した後、中間転写ベルト16上には残留トナーが付着している。ベルトクリーニング装置21は、この残留トナーを中間転写ベルト16から除去する。また、中間転写ベルト16から除去されたトナーは、廃トナー搬送手段によって、粉体収容器10へと搬送され、粉体収容器10内に回収される。 After the toner image on the intermediate transfer belt 16 is transferred to the paper P, residual toner remains on the intermediate transfer belt 16 . A belt cleaning device 21 removes this residual toner from the intermediate transfer belt 16 . Further, the toner removed from the intermediate transfer belt 16 is conveyed to the powder container 10 by the waste toner conveying means and collected in the powder container 10 .

(●定着装置)
次に、本発明の実施形態に係る加熱装置と第1~第4の定着装置300について、以下さらに説明する。本実施形態の加熱装置は、定着装置300の定着ベルト310を加熱するためのものである。
(● Fixing device)
Next, the heating device and the first to fourth fixing devices 300 according to the embodiment of the invention will be further described below. The heating device of this embodiment is for heating the fixing belt 310 of the fixing device 300 .

第1定着装置は図2Aに示すように、低熱容量の薄肉の定着ベルト310と加圧ローラ320で構成されている。定着ベルト310は、例えば外径が25mmで厚みが40~120μmのポリイミド(PI)を主成分とする筒状基体を有している。ポリイミドを主成分とすることによって、高い弾性仕事率を確保することができる(例:PAIの場合約20~40%)。また、ポリイミド製とすることで基材がPI系では内面コートなしでもよく、また基材がPI以外では、PI系塗料を塗布してもよい。 As shown in FIG. 2A, the first fixing device is composed of a thin fixing belt 310 with a low heat capacity and a pressure roller 320 . The fixing belt 310 has, for example, a cylindrical substrate whose main component is polyimide (PI) and has an outer diameter of 25 mm and a thickness of 40 to 120 μm. By using polyimide as the main component, it is possible to secure a high elastic work rate (eg, about 20 to 40% in the case of PAI). In addition, by using polyimide, the inner surface coating may be omitted if the base material is a PI system, and if the base material is other than PI, a PI-based paint may be applied.

定着ベルト310の最表層には、耐久性を高めて離型性を確保するために、PFAやPTFE等のフッ素系樹脂による厚みが5~50μmの離型層が形成される。基体と離型層の間に厚さ50~500μmのゴム等からなる弾性層を設けてもよい。 As the outermost layer of the fixing belt 310, a release layer having a thickness of 5 to 50 μm is formed of a fluorine-based resin such as PFA or PTFE in order to increase durability and ensure release properties. An elastic layer made of rubber or the like having a thickness of 50 to 500 μm may be provided between the substrate and the release layer.

或いは、基体と離型層の間に弾性層を介在せずに接着層のみを介在させてもよい。ポリイミド製基体は柔軟性が高いので、ニップ入口形状にベルトが良好に倣うため、毛細管現象によりベルトにグリースを供給しやすい。 Alternatively, only the adhesive layer may be interposed between the substrate and the release layer without interposing the elastic layer. Since the polyimide substrate is highly flexible, the belt conforms well to the shape of the nip entrance, and capillary action facilitates the supply of grease to the belt.

また、同じベルト表面温度にする場合、弾性層があると断熱効果でベルト内面、すなわち摺動面の温度を高くする必要がある。弾性層がないとベルトの内面から外面への熱伝導率が向上するためヒータ設定温度を低くすることができ、潤滑剤の蒸発に対し有利となりベルトを高寿命化できる。なお、ベルト内周面にポリイミドを使用すると共に、当該ポリイミドの損失弾性率を調整することで耐摩耗性を向上させた定着装置が特許文献5(特許第6061606号公報)で提案されているが、十分な耐摩耗性が得られていない。 Further, when the belt surface temperature is the same, the temperature of the inner surface of the belt, that is, the sliding surface must be increased due to the heat insulating effect of the elastic layer. Without the elastic layer, the heat conductivity from the inner surface to the outer surface of the belt is improved, so that the heater setting temperature can be lowered, which is advantageous against evaporation of the lubricant, and the life of the belt can be extended. Incidentally, Patent Document 5 (Japanese Patent No. 6061606) proposes a fixing device in which wear resistance is improved by using polyimide for the inner peripheral surface of the belt and by adjusting the loss elastic modulus of the polyimide. , sufficient wear resistance is not obtained.

また、定着ベルト310の基体はポリイミドに限らず、PEEKなどの耐熱性樹脂やニッケル(Ni)、SUSなどの金属基体であってもよい。定着ベルト310の内周面に摺動層としてポリイミドやPTFEなどをコートしてもよい。 Further, the substrate of the fixing belt 310 is not limited to polyimide, and may be a heat-resistant resin such as PEEK, or a metal substrate such as nickel (Ni) or SUS. The inner peripheral surface of the fixing belt 310 may be coated with polyimide, PTFE, or the like as a sliding layer.

加圧ローラ320は、例えば外径が25mmであり、中実の鉄製芯金321と、この芯金321の表面に形成された弾性層322と、弾性層322の外側に形成された離型層323とで構成されている。弾性層322はシリコーンゴムで形成されており、厚みは例えば3.5mmである。 The pressure roller 320 has an outer diameter of 25 mm, for example, and includes a solid iron core 321, an elastic layer 322 formed on the surface of the core 321, and a release layer formed on the outer side of the elastic layer 322. 323. The elastic layer 322 is made of silicone rubber and has a thickness of 3.5 mm, for example.

弾性層322の表面は離型性を高めるために、厚みが例えば40μm程度のフッ素樹脂層による離型層323を形成するのが望ましい。定着ベルト310に対して加圧ローラ320が付勢手段により圧接している。 In order to improve the releasability of the elastic layer 322, it is desirable to form a releasing layer 323 of a fluorine resin layer having a thickness of about 40 μm, for example. A pressure roller 320 is pressed against the fixing belt 310 by an urging means.

定着ベルト310の外周に、ロール状の均熱部材389が回転自在かつ定着ベルト310の外周面に対して切離可能に配設されている。この均熱部材389は定着ベルト310の軸線方向の温度ムラを解消するもので、軸線方向で熱伝導率が高いアルミや銅などの材料によって構成されている。 A roll-shaped heat soaking member 389 is arranged around the outer periphery of the fixing belt 310 so as to be rotatable and separable from the outer peripheral surface of the fixing belt 310 . The heat equalizing member 389 eliminates temperature unevenness in the axial direction of the fixing belt 310, and is made of a material such as aluminum or copper having high thermal conductivity in the axial direction.

均熱部材389の表面をPTFEやPFA等の離型性の高い材料で被覆するとトナー固着などを抑制することができる。なお、均熱部材389は加圧ローラ320の外周に配設することもできる。 If the surface of the heat equalizing member 389 is covered with a highly releasable material such as PTFE or PFA, toner fixation can be suppressed. Note that the heat soaking member 389 can also be arranged on the outer circumference of the pressure roller 320 .

均熱部材389は定着ベルト310との接触で従動回転するように構成してもよいし、駆動源によって回転するようにしてもよい。均熱部材389を後述する差分温度を小さくする処理(以下、差分温度低減処理という)において定着ベルト310の外周面に接触させ、定着ベルト310の温度ムラを均熱部材389によって軸線方向に熱移動することで差分温度低減処理を行う。 The heat soaking member 389 may be configured to be driven to rotate by contact with the fixing belt 310, or may be rotated by a drive source. The soaking member 389 is brought into contact with the outer peripheral surface of the fixing belt 310 in the process of reducing the difference temperature (hereinafter referred to as the temperature difference reduction process), which will be described later, and the temperature unevenness of the fixing belt 310 is heat-transferred in the axial direction by the soaking member 389 . By doing so, difference temperature reduction processing is performed.

均熱部材389が駆動源を持つことで、定着ベルト310との間に周速差を設けることができ、定着ベルト310表面性状を平滑化する機能を付与することもできる。これにより用紙エッジで定着ベルト310が磨耗し画像表面に顕在化する「用紙エッジ傷」を低減できる。そのため均熱部材389は最大用紙幅よりも大きく、熱源である抵抗部材370の加熱幅よりも大きいことが望ましい(均熱部材389幅>抵抗部材370の幅>最大用紙幅)。 Since the heat soaking member 389 has a driving source, it is possible to provide a peripheral speed difference between the heat equalizing member 389 and the fixing belt 310 , and it is possible to impart a function of smoothing the surface properties of the fixing belt 310 . As a result, it is possible to reduce "paper edge damage" that occurs on the surface of the image due to wear of the fixing belt 310 at the paper edge. Therefore, it is desirable that the soaking member 389 is larger than the maximum sheet width and larger than the heating width of the resistance member 370, which is the heat source (heat soaking member 389 width>resistance member 370 width>maximum sheet width).

本発明の差分温度低減処理は、発熱体330(定着ベルト310)の長手方向の温度ムラを低減するあらゆる処理を含むものであり、具体的には以下の処理を含む。
(1)発熱体330の長手方向2個所のサーミスタで検出した差分温度が許容範囲を超えたとき、用紙の搬送を一時的に停止する。
(2)前記差分温度が許容範囲を超えたとき、用紙の搬送速度を一時的に低下する。
(3)前記差分温度が許容範囲を超えたとき、定着ベルト310又は加圧ローラ320に均熱部材389を一時的に接触させる。
The temperature difference reduction process of the present invention includes all processes for reducing temperature unevenness in the longitudinal direction of the heating element 330 (fixing belt 310), and specifically includes the following processes.
(1) When the differential temperature detected by two thermistors in the longitudinal direction of the heating element 330 exceeds the permissible range, the paper conveyance is temporarily stopped.
(2) When the difference temperature exceeds the allowable range, the sheet conveying speed is temporarily reduced.
(3) When the differential temperature exceeds the allowable range, the heat soaking member 389 is temporarily brought into contact with the fixing belt 310 or the pressure roller 320 .

前記許容範囲は、例えば5℃~15℃の範囲で自由に設定することができる。当該許容範囲を逸脱する程度に応じて、用紙の搬送を一時的に停止する時間、用紙の搬送速度を一時的に低下する時間又は均熱部材389を一時的に接触させる時間を増減することができる。また許容範囲を逸脱する程度に応じて、用紙の搬送速度を低下する割合を増減することができる。 The allowable range can be freely set, for example, in the range of 5°C to 15°C. Depending on the degree of deviation from the allowable range, it is possible to increase or decrease the time during which the paper conveyance is temporarily stopped, the time during which the paper conveyance speed is temporarily reduced, or the time during which the heat soaking member 389 is temporarily contacted. can. Also, the rate at which the paper transport speed is reduced can be increased or decreased according to the degree of deviation from the allowable range.

均熱部材389が常時定着ベルト310ないしは加圧ローラ320に接触していると、熱容量の増大を招きクイックスタートアップが損なわれる。そこで、図示しない接離機構を有し、非通紙部加昇温を検出し、均熱化が必要と判断された際に均熱部材389を定着ベルト310又は加圧ローラ320に接触回転するよう制御されることが望ましい。 If the heat soaking member 389 is always in contact with the fixing belt 310 or the pressure roller 320, the heat capacity will increase and the quick start-up will be impaired. Therefore, a contact/separation mechanism (not shown) is provided to detect the increase in temperature of the non-sheet-passing portion, and rotate the heat equalizing member 389 in contact with the fixing belt 310 or the pressure roller 320 when it is determined that heat equalization is necessary. It is desirable to control

特にヒータの特徴として、抵抗部材370の幅>最大用紙幅として立ち上げ時の端部温度落ち込みを抑制するよう構成されている場合には、最大用紙サイズを用いても用紙のレジストズレ等により端部過昇温が顕在化しやすく、過昇温した端部の影響で用紙内の用紙エッジ付近も過昇温し、光沢ムラが顕在化しやすい。このためシングルヒータ構成では抵抗部材370の幅>最大用紙幅とし、最大用紙サイズの外側に後述の監視用サーミスタTH2を配置することも、過昇温検知において有効である。 In particular, as a feature of the heater, when the width of the resistance member 370 > the maximum paper width is configured to suppress the temperature drop at the edges at the time of start-up, even if the maximum paper size is used, the edges may Excessive temperature rise in a part of the paper tends to become apparent, and the temperature around the edge of the paper also rises excessively due to the influence of the excessively heated end, and gloss unevenness tends to become apparent. For this reason, in the single heater configuration, it is also effective to satisfy the width of the resistance member 370>maximum sheet width, and to dispose a monitoring thermistor TH2, which will be described later, outside the maximum sheet size to detect excessive temperature rise.

また監視用サーミスタTH2の断面方向の配置においては、透明トナーと接触する定着ベルト310表面にサーミスタを配置することが温度検知上は望ましいが、ヒータ裏面や定着ベルト310内部に配置して適宜予測モデルを用いて過昇温推定してもよい。また加圧ローラ320表面に配置しても過昇温の検出は可能である。 Regarding the placement of the monitoring thermistor TH2 in the cross-sectional direction, it is preferable to place the thermistor on the surface of the fixing belt 310 that contacts the transparent toner in terms of temperature detection. may be used to estimate overheating. Moreover, even if it is arranged on the surface of the pressure roller 320, the excessive temperature rise can be detected.

特に加圧ローラ320表面にサーミスタを配置する場合にはより耐熱性の低い安価なセンサを用いることが可能となる。制御用センサに関してもヒータ裏に配置されてもよく、定着ベルト310表面や定着ベルト310内部に配置されてもよい。 In particular, when a thermistor is arranged on the surface of pressure roller 320, an inexpensive sensor with lower heat resistance can be used. The control sensor may also be arranged behind the heater, or may be arranged on the surface of the fixing belt 310 or inside the fixing belt 310 .

定着ベルト310の内側に、ステー350及びヒータホルダ340が軸線方向に配設されている。ステー350は金属製のチャンネル材で構成され、その両端部分が加熱装置の両側板に支持されている。ステー350は加圧ローラ320の押圧力を確実に受けとめてニップ部としての定着ニップSNを安定的に形成する。 A stay 350 and a heater holder 340 are arranged inside the fixing belt 310 in the axial direction. The stay 350 is made of a metal channel material, and both end portions thereof are supported by both side plates of the heating device. The stay 350 reliably receives the pressing force of the pressure roller 320 and stably forms the fixing nip SN as a nip portion.

この定着ニップSNに対して、定着ベルト310ないし発熱体330の長手方向(或いは加圧ローラ320の長手方向)と直交する方向で、シート部材としての用紙Pが搬送される。ここで「直交する方向」とは、前記長手方向と厳密に90°の角度である必要はない。前記長手方向に対して90°前後の角度も「直交する方向」に含まれる。ここで90°前後の角度とは、80°~100°が好ましく、85°~95°がより好ましい。 A paper sheet P as a sheet member is conveyed to the fixing nip SN in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the fixing belt 310 or the heating element 330 (or the longitudinal direction of the pressure roller 320). Here, the "perpendicular direction" does not have to form an angle of exactly 90° with the longitudinal direction. An angle of about 90° with respect to the longitudinal direction is also included in the "perpendicular direction". Here, the angle of about 90° is preferably 80° to 100°, more preferably 85° to 95°.

ヒータホルダ340は加熱装置の基材341を保持するためのもので、ステー350によって支持されている。ヒータホルダ340は好ましくはLCPなどの低熱伝導性の耐熱性樹脂で形成することができ、これによりヒータホルダ340への熱伝達が減って効率的に定着ベルト310を加熱することができる。 The heater holder 340 is for holding the base material 341 of the heating device and is supported by the stay 350 . The heater holder 340 is preferably made of a heat-resistant resin with low thermal conductivity, such as LCP, which reduces heat transfer to the heater holder 340 so that the fixing belt 310 can be efficiently heated.

ヒータホルダ340の形状は、基材341の高温部との接触を回避するために、基材341の短手方向両端部付近の各2箇所のみを支持する形状にしている。これにより、ヒータホルダ340へ流れる熱量をさらに低減して効率的に定着ベルト310を加熱することができる。 The shape of the heater holder 340 is such that the heater holder 340 supports only two portions near both ends in the widthwise direction of the substrate 341 in order to avoid contact with the high-temperature portion of the substrate 341 . As a result, the amount of heat flowing to heater holder 340 can be further reduced, and fixing belt 310 can be efficiently heated.

加熱装置は抵抗発熱体で構成された摺動部材としての抵抗部材370を有する。この抵抗部材370は、図3A~図3Cのように複数のタイプで形成することができる。 The heating device has a resistance member 370 as a sliding member made of a resistance heating element. The resistance member 370 can be formed in multiple types as shown in FIGS. 3A-3C.

いずれのタイプでも、抵抗部材370は細長の金属製薄板部材を絶縁材料で被覆した基材341の上に形成される。抵抗部材370によってニップ部を直接加熱することで、ニップ部内の潤滑剤の粘度を低くして油膜切れを低減し、摩耗を抑制することができる。 In either type, resistive member 370 is formed on substrate 341, which is an elongated sheet metal member coated with an insulating material. By directly heating the nip portion with the resistance member 370, the viscosity of the lubricant in the nip portion can be lowered to reduce oil film breakage and suppress wear.

基材341の材料としては低コストなアルミやステンレスなどが好ましい。基材341は金属製に限定されたものではなく、アルミナや窒化アルミなどのセラミックや、ガラス、マイカなどの耐熱性と絶縁性に優れた非金属材料で構成することも可能である。 Low-cost aluminum, stainless steel, or the like is preferable as the material of the base material 341 . The base material 341 is not limited to being made of metal, and can be made of ceramics such as alumina and aluminum nitride, or non-metallic materials such as glass and mica that are excellent in heat resistance and insulation.

加熱装置の均熱性を向上し画像品位を高めるため、基材341を銅、グラファイト、グラフェンなどの高熱伝導率の材料で構成してもよい。本実施形態では、短手幅8mm、長手幅270mm、厚さ1.0mmのアルミナ基材を使用している。 In order to improve the heat uniformity of the heating device and improve the image quality, the substrate 341 may be made of a material with high thermal conductivity such as copper, graphite, or graphene. In this embodiment, an alumina substrate having a short width of 8 mm, a long width of 270 mm, and a thickness of 1.0 mm is used.

(●シングルタイプの抵抗部材)
図3Aはシングルタイプの抵抗部材370を示したもので、抵抗部材370は基材341の長手方向に平行二列で直列線状に形成される。基材341の一端側には、基材341を位置決めするための位置決め孔330aが形成されている。二列の抵抗部材370の一端部は、基材341の一端側で長手方向に形成された小抵抗値の給電線379a、379cを介して、給電用の電極370c、370dにそれぞれ接続される。この電極370c、370dは、図4のように交流電源410を含む電力供給手段に接続される。
( ● Single type resistance material)
FIG. 3A shows a single-type resistance member 370 , and the resistance members 370 are formed in parallel two rows in the longitudinal direction of the substrate 341 in series. A positioning hole 330 a for positioning the base material 341 is formed on one end side of the base material 341 . One ends of the two rows of resistance members 370 are connected to power supply electrodes 370c and 370d through power supply lines 379a and 379c with small resistance values formed in the longitudinal direction on one end side of the base material 341, respectively. The electrodes 370c, 370d are connected to power supply means including an AC power supply 410 as shown in FIG.

抵抗部材370の他端部は、基材341の他端側で短手方向に形成された小抵抗値の給電線379bを介して、基材341の長手方向反対側に向けて折り返す形で接続される。抵抗部材370、電極370c、370dおよび給電線379a~379cは、スクリーン印刷によって所定の線幅・厚みで形成される。 The other end of the resistance member 370 is connected by folding back toward the opposite side of the base material 341 in the longitudinal direction via a feeder line 379b having a small resistance value formed in the short direction on the other end side of the base material 341. be done. The resistance member 370, the electrodes 370c and 370d, and the feeder lines 379a to 379c are formed with a predetermined line width and thickness by screen printing.

抵抗部材370の材料は、銀(Ag)もしくは銀パラジウム(AgPd)やガラス粉末などを調合したペーストをスクリーン印刷等により塗工し、その後の焼成によって形成することができる。抵抗部材370の抵抗値は例えば常温で10Ωとすることができる。抵抗部材370の抵抗材料はこの他に、銀合金(AgPt)や酸化ルテニウム(RuO2)などを使用することもできる。 The material of the resistance member 370 can be formed by applying a paste prepared by mixing silver (Ag), silver palladium (AgPd), glass powder, or the like by screen printing or the like, and then firing the paste. The resistance value of the resistance member 370 can be set to 10Ω at room temperature, for example. The resistance material of the resistance member 370 may also be silver alloy (AgPt), ruthenium oxide (RuO2), or the like.

抵抗部材370と給電線379a~379cの表面は、薄いオーバーコート層ないし絶縁層385で覆われている。当該絶縁層385によって、定着ベルト310の摺動性が確保されると共に、定着ベルト310と抵抗部材370、給電線379a~379cとの間の絶縁性が確保される。したがって、絶縁層385は摺動部材の一部を構成するものである。絶縁層385に耐熱性ガラスを使用することにより、定着ベルト310の潤滑剤が摺動部材としての抵抗部材370に含侵しないので、ニップ面での油膜切れを抑制することができる。 A thin overcoat layer or insulating layer 385 covers the surface of the resistive member 370 and the feeder lines 379a-379c. The insulating layer 385 ensures the slidability of the fixing belt 310, and also ensures the insulation between the fixing belt 310, the resistance member 370, and the power supply lines 379a to 379c. Therefore, the insulating layer 385 constitutes a part of the sliding member. By using a heat-resistant glass for the insulating layer 385, the lubricant of the fixing belt 310 does not impregnate the resistance member 370 as a sliding member, so it is possible to suppress oil film breakage on the nip surface.

この絶縁層385の材料は、例えば厚さ75μmの耐熱性ガラスを用いることができる。抵抗部材370は絶縁層385側に接触する定着ベルト310を伝熱により加熱してその温度を上昇させ、定着ニップSNに搬送される用紙Pの未定着画像を加熱して定着する。 As a material of the insulating layer 385, heat-resistant glass having a thickness of 75 μm, for example, can be used. The resistance member 370 heats the fixing belt 310 in contact with the insulating layer 385 side by heat transfer to increase the temperature thereof, and heats and fixes an unfixed image on the paper P conveyed to the fixing nip SN.

最小紙の通紙幅の範囲内に、第1温度検出部材としてのサーミスタTH1が配置される。サーミスタTH1により、いずれのサイズの紙においても、紙に接触するエリアの定着ベルト310の温度を正確に検知できる。そして当該サーミスタTH1で検出される抵抗部材370ないし基材341の温度T1に基づいて、抵抗部材370の温度が制御される。 A thermistor TH1 as a first temperature detecting member is arranged within the range of the minimum sheet passing width. The thermistor TH1 can accurately detect the temperature of the fixing belt 310 in the area in contact with any size of paper. The temperature of the resistance member 370 is controlled based on the temperature T1 of the resistance member 370 or base material 341 detected by the thermistor TH1.

最小紙の範囲外であって、抵抗部材370の長さ(幅)より大きい紙の中で最小の紙の端部付近に、第2温度検出部材としての監視用のサーミスタTH2が配置される。このサーミスタTH2は抵抗部材370ないし定着ベルト310の温度ムラを監視する機能を有する。 A monitoring thermistor TH2 serving as a second temperature detecting member is arranged near the edge of the smallest sheet out of the range of the smallest sheet and having a length (width) greater than the resistance member 370 . The thermistor TH2 has a function of monitoring temperature unevenness of the resistance member 370 or the fixing belt 310. FIG.

そして、サーミスタTH1で検知される前記温度T1と、サーミスタTH2で検出される中央抵抗部材370-1ないし基材341の温度T2との差である差分温度(=T1-T2)に基づいて、抵抗部材370を長手方向に均熱化する差分温度低減処理が行われる。また、サーミスタTH2によって非通紙部の過昇温を検知することができる。サーミスタTH1とTH2は熱時定数が1秒未満の接触式のサーミスタで構成することができ、図2A~2Dのように、基材341の裏側に対してバネ387により圧着する形で配設される。 Then, based on the difference temperature (=T1-T2) between the temperature T1 detected by the thermistor TH1 and the temperature T2 of the central resistance member 370-1 or base material 341 detected by the thermistor TH2, the resistance A differential temperature reduction process is performed to uniformly heat the member 370 in the longitudinal direction. Further, the thermistor TH2 can detect an excessive temperature rise in the non-sheet passing portion. Thermistors TH1 and TH2 can be contact type thermistors with a thermal time constant of less than 1 second, and are arranged in a form of being pressed against the back side of substrate 341 by springs 387, as shown in FIGS. 2A-2D. be.

(●デュアルタイプの抵抗部材)
図3Bはデュアルタイプの抵抗部材を示したもので、長手方向中央の中央抵抗部材370-1と、この中央抵抗部材370-1の両側に配置された左右一対の端部抵抗部材370-2で構成されている。中央抵抗部材370-1と端部抵抗部材370-2の対向する端部は、基材341の短手方向に対して傾斜して形成されている(平行四辺形)。当該傾斜により、中央抵抗部材370-1と端部抵抗部材370-2の間の隙間が、基材341の短手方向から見た場合に隙間が少なくなり、両者の間の温度落ち込みを低減できる。
(Dual type resistance member)
FIG. 3B shows a dual-type resistance member consisting of a central resistance member 370-1 in the center in the longitudinal direction and a pair of left and right end resistance members 370-2 arranged on both sides of this central resistance member 370-1. It is configured. The opposing ends of the central resistance member 370-1 and the end resistance members 370-2 are formed to be inclined with respect to the widthwise direction of the substrate 341 (parallelogram). This inclination reduces the gap between the central resistance member 370-1 and the end resistance members 370-2 when viewed from the lateral direction of the base material 341, thereby reducing the temperature drop between them. .

なお、中央抵抗部材370-1はA4紙にあわせて215mm、端部抵抗部材370-2はA3にあわせて301mmとした。こうすることで、A4紙とA3紙は過昇温を抑制し、生産性を高めることができる。 Note that the central resistance member 370-1 is 215 mm for A4 paper, and the end resistance members 370-2 are 301 mm for A3 paper. By doing so, the A4 paper and the A3 paper can be prevented from overheating, and the productivity can be improved.

中央抵抗部材370-1の一端が給電線379dを介して左側の電極370eに接続され、他端が給電線379fを介して右側の電極370hに接続されている。また、左側の端部抵抗部材370-2の一端が給電線379dを介して左側の電極370eに接続され、他端が給電線379eを介して左側の電極370fに接続されている。右側の端部抵抗部材370-2の一端が給電線379dを介して左側の電極370eに接続され、他端が給電線379hを介して右側の電極370gに接続されている。 One end of the central resistance member 370-1 is connected to the left electrode 370e via a feed line 379d, and the other end is connected to the right electrode 370h via a feed line 379f. One end of the left end resistance member 370-2 is connected to the left electrode 370e through the feed line 379d, and the other end is connected to the left electrode 370f through the feed line 379e. One end of the right end resistance member 370-2 is connected to the left electrode 370e via a feed line 379d, and the other end is connected to the right electrode 370g via a feed line 379h.

中央抵抗部材370-1と端部抵抗部材370-2は独立に発熱可能であり、電極370e、370hに電圧を印加すると中央抵抗部材370-1が発熱する。同様に電極370e、370fに電圧を印加すると左側の端部抵抗部材370-2が発熱し、電極370e、370gに電圧を印加すると右側の端部抵抗部材370-2が発熱する。 The central resistance member 370-1 and the end resistance members 370-2 can generate heat independently, and when voltage is applied to the electrodes 370e and 370h, the central resistance member 370-1 generates heat. Similarly, when a voltage is applied to the electrodes 370e and 370f, the left end resistance member 370-2 generates heat, and when a voltage is applied to the electrodes 370e and 370g, the right end resistance member 370-2 generates heat.

電極370f、370gを外部で並列に接続しておけば、左右の端部抵抗部材370-2を同時に発熱させることができる。用紙が中央基準であれば温度は左右対称になるので、端部抵抗部材370-2の両端それぞれに対してサーミスタを設けず、片方だけに設ければ良いのでコストダウンできる。 By connecting the electrodes 370f and 370g in parallel outside, the left and right end resistance members 370-2 can be heated simultaneously. If the paper is center-based, the temperature becomes bilaterally symmetrical. Therefore, the thermistor is not provided for both ends of the end resistance member 370-2, but only for one side, so that the cost can be reduced.

中央抵抗部材370-1と端部抵抗部材370-2は、前述した直列の抵抗部材370(図3A)と同様に薄い絶縁層385で覆われている。この絶縁層385は例えば厚さ75μmの耐熱性ガラスで構成することができる。絶縁層385によって、中央抵抗部材370-1、端部抵抗部材370-2および給電線379d、379e、379f、379hを絶縁・保護すると共に、定着ベルト310との摺動性を維持する。 The center resistance member 370-1 and the end resistance members 370-2 are covered with a thin insulating layer 385 similar to the series resistance members 370 (FIG. 3A) previously described. This insulating layer 385 can be made of, for example, heat-resistant glass with a thickness of 75 μm. The insulating layer 385 insulates and protects the central resistance member 370 - 1 , the end resistance members 370 - 2 and the power supply lines 379 d , 379 e , 379 f and 379 h and maintains the slidability with the fixing belt 310 .

最小紙の通紙幅の範囲内に、温度検出部材としてのサーミスタTH1が配置される。そして当該サーミスタTH1で検出される中央抵抗部材370-1ないし基材341の温度T1に基づいて、中央抵抗部材370-1の温度が制御される。ここで、温度検知センサ(部材)と温度制御センサ(部材)は別にしてもよい。 A thermistor TH1 serving as a temperature detecting member is arranged within the range of the minimum sheet passing width. The temperature of the central resistance member 370-1 is controlled based on the temperature T1 of the central resistance member 370-1 or the substrate 341 detected by the thermistor TH1. Here, the temperature detection sensor (member) and the temperature control sensor (member) may be separate.

最小紙の通紙幅の範囲外であって、中央抵抗部材370-1と端部抵抗部材370-2を合わせた長さ(幅)より大きい紙の中で最小の紙の通紙幅の内側に、温度検知部材としてのサーミスタTH3が配置される。そして、サーミスタTH1で検知される前記温度T1と、サーミスタTH3で検出される中央抵抗部材370-1ないし基材341の温度T3との差である差分温度(=T1-T3)に基づいて、中央抵抗部材370-1を長手方向に均熱化する差分温度低減処理が行われる。 Outside the range of the minimum paper passing width and inside the smallest paper passing width among the papers that are larger than the total length (width) of the central resistance member 370-1 and the end resistance member 370-2, A thermistor TH3 is arranged as a temperature detection member. Then, based on the difference temperature (=T1-T3) between the temperature T1 detected by the thermistor TH1 and the temperature T3 of the central resistance member 370-1 or base material 341 detected by the thermistor TH3, the central A differential temperature reduction process is performed to equalize the temperature of the resistance member 370-1 in the longitudinal direction.

サーミスタTH3は、中央抵抗部材370-1より小さいサイズの紙を通紙した際の非通紙部過昇温を検知するため、最小紙より外側かつ中央抵抗部材370-1の傾斜部より内側に設けている。傾斜部は発熱密度が低いので、サーミスタTH3は傾斜部にかからない位置に配置するのが好ましい。 The thermistor TH3 is located outside the smallest paper and inside the inclined portion of the central resistance member 370-1 in order to detect excessive temperature rise in the non-paper-passing portion when the paper having a size smaller than the central resistance member 370-1 is passed. are provided. Since the slanted portion has a low heat generation density, it is preferable to dispose the thermistor TH3 at a position that does not interfere with the slanted portion.

また、中央抵抗部材370-1より幅が小さな中で最も大きな紙より外側かつ傾斜部より内側に配置すれば、最小紙以外を印刷した場合の過昇温も検出できるのでより好ましい。サーミスタTH3は、定着ベルト310の内側に配置しないで、加圧ローラ320の外周温度を測定するようにしてもよい。 Further, if it is arranged outside the largest sheet of paper whose width is smaller than that of the central resistance member 370-1 and inside the inclined portion, it is possible to detect an excessive temperature rise when printing on a sheet other than the smallest sheet, which is more preferable. Thermistor TH3 may be arranged to measure the outer peripheral temperature of pressure roller 320 without being arranged inside fixing belt 310 .

発熱部が設けられた定着ベルト310よりも定着ベルト310を介して接触し熱容量の大きな加圧ローラ320の方が温度が低くなるので、安価なサーミスタをサーミスタTH3に用いることができる。また、サーミスタには後述のリード線が接続されているため、定着ベルト310内に配設されたヒータに当接するとリード線を配回する領域が必要になる。サーミスタの数が多くなるとリード線も増えるので、ベルト径を大きくせざるをえないが、定着ベルト310に外接する加圧ローラ320の温度を測定することで、定着ベルト310内のリード線の数を減らすことができる。 Since the temperature of the pressure roller 320, which is in contact with the fixing belt 310 and has a large heat capacity, is lower than that of the fixing belt 310 provided with a heat generating portion, an inexpensive thermistor can be used as the thermistor TH3. Further, since the thermistor is connected to a lead wire, which will be described later, a region for routing the lead wire is required when the thermistor comes into contact with a heater provided in the fixing belt 310 . As the number of thermistors increases, the number of lead wires also increases, so the diameter of the belt must be increased. can be reduced.

中央抵抗部材370-1と端部抵抗部材370-2を合わせた長さ(幅)より大きい紙の中で最小の紙の端部付近に、温度検出部材としてのサーミスタTH2が配置される。そして、サーミスタTH2で検出される端部抵抗部材370-2ないし基材341の温度T2に基づいて、端部抵抗部材370-2の温度が制御される。 A thermistor TH2 as a temperature detecting member is arranged near the edge of the smallest sheet of paper that is larger than the combined length (width) of the central resistance member 370-1 and the end resistance member 370-2. The temperature of the end resistance member 370-2 is controlled based on the temperature T2 of the end resistance member 370-2 or the substrate 341 detected by the thermistor TH2.

中央抵抗部材370-1と端部抵抗部材370-2を合わせた長さ(幅)より大きい紙の中で最小の紙の通紙幅の外側に、サーミスタTH4が配置される。そして、サーミスタTH2で検知される前記温度T2と、サーミスタTH4で検出される基材341の温度T4との差である差分温度(=T2-T4)に基づいて、端部抵抗部材370-2を長手方向に均熱化する差分温度低減処理が行われる。サーミスタTH1~TH4は熱時定数が1秒未満の接触式のサーミスタで構成することができ、図2A~2Dのように、基材341の裏側に対してバネ387により圧着する形で配設される。 The thermistor TH4 is arranged outside the width of the smallest sheet of paper that is larger than the combined length (width) of the central resistance member 370-1 and the end resistance members 370-2. Then, based on the differential temperature (=T2-T4), which is the difference between the temperature T2 detected by the thermistor TH2 and the temperature T4 of the substrate 341 detected by the thermistor TH4, the end resistance member 370-2 is adjusted. A differential temperature reduction process is performed to equalize the temperature in the longitudinal direction. Thermistors TH1-TH4 can be contact-type thermistors having a thermal time constant of less than 1 second, and are arranged in a form of being pressed against the back side of substrate 341 by springs 387, as shown in FIGS. 2A-2D. be.

このように、定着装置の熱源制御用のサーミスタ(図3AのTH1、図3BのTH1、TH2)に加え、温度均一性の監視のためのサーミスタ(図3AのTH2、図3BのTH3、TH4)を用いることで、温度ムラがない状態で透明トナーが定着され、すばやい立ち上がりと透明トナー光沢ムラ防止を両立することができる。さらに面状ヒータ(発熱体330)の熱源を図3Bのように部分的に加熱、制御可能とする発熱パターンとすることで、異なる用紙サイズに対しても透明トナーの光沢ムラを発生させることなく高い生産性を保つことができる。 Thus, in addition to the thermistors (TH1 in FIG. 3A, TH1 and TH2 in FIG. 3B) for controlling the heat source of the fixing device, the thermistors (TH2 in FIG. 3A, TH3 and TH4 in FIG. 3B) for monitoring temperature uniformity are used. By using , the transparent toner is fixed in a state of no temperature unevenness, and both quick start-up and prevention of transparent toner gloss unevenness can be achieved. In addition, the heat source of the planar heater (heating element 330) has a heating pattern that allows partial heating and control as shown in FIG. High productivity can be maintained.

また、光沢度の温度依存性の強い透明ないしは高透過性トナーを用いた場合でも、作像された画像に光沢ムラが発生しないようにすることができる。すなわち、図3Bのように各抵抗部材370-1、370-2ごとに中部と端部の温度偏差および各抵抗部材370-1、370-2の温度偏差が一定範囲内にあることを常時監視して給紙許可する。これにより、光沢ムラを発生させないようにすることができる。 In addition, even when a transparent or highly transparent toner whose glossiness is highly temperature dependent is used, uneven glossiness can be prevented from occurring in the formed image. That is, as shown in FIG. 3B, it is constantly monitored that the temperature deviation between the central portion and the end portion of each resistance member 370-1, 370-2 and the temperature deviation of each resistance member 370-1, 370-2 are within a predetermined range. to allow paper feeding. Thereby, gloss unevenness can be prevented from occurring.

図3Bは用紙が中央基準で左右対称な抵抗部材配置における3ブロックまでの実施例である。しかしながら、5ブロック、7ブロックなど、より細かく抵抗部材が配置された場合でも、同様にサーミスタが各抵抗部材に複数配置されることで、透明トナーを用いても光沢不良の発生しないシステムを提供できる。 FIG. 3B is an embodiment of up to three blocks in a symmetrical resistive member arrangement with respect to the center of the sheet. However, even if the resistance members are arranged more finely, such as 5 blocks or 7 blocks, by similarly arranging a plurality of thermistors in each resistance member, it is possible to provide a system that does not cause gloss defects even when transparent toner is used. .

(●マルチタイプの抵抗部材)
前記抵抗部材370は、図3CのようにPTC素子371~378を電気的に並列接続したマルチタイプで構成することもできる。マルチタイプとすることで軸方向に温度を均一化しやすくなるから、グリース粘度を軸方向に均一化し、軸方向でニップ面のグリース量を均一化する作用が得られる。
(Multi-type resistance member)
As shown in FIG. 3C, the resistance member 370 may be of a multi-type configuration in which PTC elements 371 to 378 are electrically connected in parallel. The use of multiple types makes it easier to make the temperature uniform in the axial direction, so that the viscosity of the grease can be made uniform in the axial direction, and the amount of grease on the nip surface can be made uniform in the axial direction.

このマルチタイプにおいても、図3AのサーミスタTH1、TH2や図3BのサーミスタTH1~TH4を同様に配置することができる。なお、図3Cの両端の電極370c、370d間の抵抗値を10Ωとすると、各PTC素子371~378の抵抗値は並列接続の
ため80Ωと大きくなる。
In this multi-type, the thermistors TH1 and TH2 in FIG. 3A and the thermistors TH1 to TH4 in FIG. 3B can be similarly arranged. If the resistance value between the electrodes 370c and 370d at both ends in FIG. 3C is assumed to be 10Ω, the resistance value of each of the PTC elements 371 to 378 increases to 80Ω due to the parallel connection.

PTC素子は、正の温度抵抗係数を有する材料で構成され、温度Tが上昇すると抵抗値が上昇する特徴がある(電流Iが低下してヒータ出力が低下)。温度抵抗係数(TCR=Temperature Coefficient of Resistance)は、例えば1500PPM(parts per million)とすることができる。当該温度抵抗係数は、後述の制御部400(図4参照)のメモリに格納することができる。 The PTC element is made of a material having a positive temperature coefficient of resistance, and has the characteristic that the resistance value increases as the temperature T rises (current I decreases and the heater output decreases). A temperature coefficient of resistance (TCR) can be, for example, 1500 PPM (parts per million). The temperature resistance coefficient can be stored in a memory of the controller 400 (see FIG. 4), which will be described later.

図3CのPTC素子371~378は、基材341の長手方向で直線状かつ等間隔に配置されている。各PTC素子371~378の短手方向両側には小抵抗値の給電線370a、370bが直線状に互いに平行に配設され、この給電線370a、370bに各PTC素子371~378の両端が接続されている。そして給電線370a、370bの各一端部に形成された電極370c、370dに、図4のように交流電源410を含む電力供給手段が接続される。 The PTC elements 371 to 378 of FIG. 3C are arranged linearly and equally spaced in the longitudinal direction of the substrate 341 . On both sides of the PTC elements 371 to 378 in the short direction, feed lines 370a and 370b having small resistance values are arranged linearly parallel to each other, and both ends of the PTC elements 371 to 378 are connected to the feed lines 370a and 370b. It is A power supply means including an AC power supply 410 is connected to electrodes 370c and 370d formed at one end of each of the power supply lines 370a and 370b, as shown in FIG.

PTC素子371~378と給電線370a、370bも、前述した直列の抵抗部材370(図3A)と同様に薄い絶縁層385で覆われている。この絶縁層385は例えば厚さ75μmの耐熱性ガラスで構成することができる。絶縁層385によってPTC素子371~378と給電線370a、370bを絶縁・保護すると共に、定着ベルト310との摺動性を維持する。 The PTC elements 371-378 and feed lines 370a, 370b are also covered with a thin insulating layer 385, similar to the series resistance member 370 (FIG. 3A) previously described. This insulating layer 385 can be made of, for example, heat-resistant glass with a thickness of 75 μm. The insulating layer 385 insulates and protects the PTC elements 371 to 378 and the feeder lines 370a and 370b, and maintains slidability with the fixing belt 310. FIG.

PTC素子371~378は、例えば、銀パラジウム(AgPd)やガラス粉末などを調合したペーストをスクリーン印刷等により基材341に塗工し、その後、当該基材341を焼成することによって形成することができる。本実施形態では各PTC素子371~378の抵抗値を常温で80Ωとした(総抵抗値は10Ω)。 The PTC elements 371 to 378 can be formed by coating the substrate 341 with a paste prepared by, for example, silver palladium (AgPd) or glass powder by screen printing or the like, and then firing the substrate 341. can. In this embodiment, the resistance value of each of the PTC elements 371 to 378 is set to 80Ω at room temperature (the total resistance value is 10Ω).

PTC素子371~378の材料は、前述したもの以外に、銀合金(AgPt)や酸化ルテニウム(RuO2)の抵抗材料を用いてもよい。給電線370a、370bや電極370c、370dの材料は、銀(Ag)もしくは銀パラジウム(AgPd)をスクリーン印刷等で形成することができる。 As for the materials of the PTC elements 371 to 378, a silver alloy (AgPt) or ruthenium oxide (RuO2) resistance material may be used in addition to the materials described above. The power supply lines 370a and 370b and the electrodes 370c and 370d can be made of silver (Ag) or silver palladium (AgPd) by screen printing or the like.

PTC素子371~378の絶縁層385側が定着ベルト310と接触して加熱し、伝熱により定着ベルト310の温度を上昇させ、定着ニップSNに搬送される未定着画像を加熱して定着する。 The insulating layer 385 side of the PTC elements 371 to 378 contacts the fixing belt 310 and heats, heat transfer raises the temperature of the fixing belt 310, and the unfixed image conveyed to the fixing nip SN is heated and fixed.

PTC素子371~378を使用することで、小サイズ通紙などで非通紙領域のPTC素子の温度が上昇した際に、抵抗発熱体の温度抵抗依存性により、当該PTC素子の発熱量が低下し、温度上昇を抑制することができる。この特徴により、例えばPTC素子371~378の全幅よりも狭い紙(例えばPTC素子373~376の幅内)を印刷した場合、紙幅より外側のPTC素子371、372、377、378は紙に熱を奪われないため温度が上昇する。するとそれらPTC素子371、372、377、378の抵抗値が上昇する。 By using the PTC elements 371 to 378, when the temperature of the PTC elements in the non-paper-passing area rises due to small size paper passing, etc., the heat generation amount of the PTC elements decreases due to the temperature resistance dependence of the resistance heating element. and suppress the temperature rise. Due to this feature, for example, when printing on paper narrower than the full width of the PTC elements 371 to 378 (for example, within the width of the PTC elements 373 to 376), the PTC elements 371, 372, 377, and 378 outside the paper width heat the paper. The temperature rises because it is not deprived. Then, the resistance values of these PTC elements 371, 372, 377 and 378 increase.

PTC素子371~378にかかる電圧は一定なので、用紙幅より外側のPTC素子371、372、377、378の出力が相対的に低下し、端部温度上昇が抑制される。PTC素子371~378を電気的に直列に接続した場合、連続印刷において紙幅よりも外側の抵抗発熱体の温度上昇を抑制するには、印刷スピードを低下させる以外に方法がない。PTC素子371~378を電気的に並列接続することで、印刷スピードを維持したまま非通紙部温度上昇を抑制することができる。 Since the voltage applied to the PTC elements 371 to 378 is constant, the outputs of the PTC elements 371, 372, 377, and 378 outside the paper width are relatively lowered, suppressing the edge temperature rise. When the PTC elements 371 to 378 are electrically connected in series, the only way to suppress the temperature rise of the resistance heating elements outside the paper width in continuous printing is to reduce the printing speed. By electrically connecting the PTC elements 371 to 378 in parallel, it is possible to suppress the temperature rise in the non-paper passing portion while maintaining the printing speed.

定着ベルト310は温度が高くなると強度が低下するため摩耗しやすくなる。しかし、抵抗部材370をマルチタイプとすることで小サイズ通紙でも非通紙部の過昇温を抑制でき、これにより定着ベルト310の摩耗を抑制し、また潤滑剤の蒸発抑制効果も得られる。 As the temperature of the fixing belt 310 increases, the strength of the fixing belt 310 decreases, and thus the fixing belt 310 is easily worn. However, by making the resistance member 370 multi-type, it is possible to suppress the excessive temperature rise in the non-sheet-passing portion even when the small-size paper is passed, thereby suppressing the wear of the fixing belt 310 and also obtaining the effect of suppressing the evaporation of the lubricant. .

PTC素子371~378の配置は図3C(a)の状態に限られない。図3C(a)ではPTC素子371~378の相互間に短手方向に続く隙間があるので、当該隙間部分で発熱量低下が発生し、それによって定着ムラが発生しやすい。そこで、図3C(b)と(c)ではPTC素子371~378の端部同士を長手方向で互いにオーバーラップさせている。 The arrangement of the PTC elements 371 to 378 is not limited to the state shown in FIG. 3C(a). In FIG. 3C(a), since there are gaps extending in the width direction between the PTC elements 371 to 378, the amount of heat generated in the gaps is reduced, which tends to cause uneven fixing. Therefore, in FIGS. 3C(b) and (c), the ends of the PTC elements 371 to 378 are overlapped with each other in the longitudinal direction.

図3C(b)はPTC素子371~378の端部にL字状の切り欠きによる段部を形成し、当該段部を隣接する抵抗発熱体の端部の段部とオーバーラップさせている。図3C(c)はPTC素子371~378の端部に斜めの切り欠きによる傾斜部を形成し、当該傾斜部を隣接する抵抗発熱体の端部の傾斜部とオーバーラップさせている。このようにPTC素子371~378の端部同士を互いにオーバーラップさせることで、抵抗発熱体間の隙間での発熱量低下の影響を抑制することができる。 In FIG. 3C(b), the PTC elements 371 to 378 are formed with L-shaped notch steps at the ends thereof, and the stepped portions are overlapped with the stepped portions at the ends of the adjacent resistance heating elements. In FIG. 3C(c), the ends of the PTC elements 371 to 378 are formed with inclined portions by oblique cutouts, and the inclined portions are overlapped with the inclined portions of the ends of the adjacent resistance heating elements. By overlapping the ends of the PTC elements 371 to 378 with each other in this way, it is possible to suppress the influence of a decrease in the amount of heat generated in the gaps between the resistance heating elements.

また電極370c、370dはPTC素子371~378の両端に配置する他、図3C(a)~(c)のようにPTC素子371~378の片側に配置することも可能である。このように電極370c、370dを片側配置にすることで長手方向の省スペース化を図ることができる。 The electrodes 370c and 370d may be arranged on both ends of the PTC elements 371 to 378, or may be arranged on one side of the PTC elements 371 to 378 as shown in FIGS. 3C(a) to 3C(c). By thus arranging the electrodes 370c and 370d on one side, it is possible to save space in the longitudinal direction.

図3Cの各抵抗発熱体371~378は短冊状の面状発熱体で構成されているが、所望の出力(抵抗値)を得るために、線幅を細くして蛇行状に形成した複数のPTC素子を電気的に並列接続したもので構成することもできる。 Each of the resistance heating elements 371 to 378 in FIG. 3C is composed of a strip-shaped planar heating element. It can also be configured by electrically connecting PTC elements in parallel.

(●電力供給回路)
図4は、加熱装置に電力を供給する電力供給回路を示している。この電力供給回路は、通常は画像形成装置100の本体側に配設される。
(Power supply circuit)
FIG. 4 shows a power supply circuit for supplying power to the heating device. This power supply circuit is normally arranged on the main body side of the image forming apparatus 100 .

加熱装置の抵抗部材370は、ここでは図3Bの中央抵抗部材370-1と端部抵抗部材370-2を使用する。加熱装置の下方に、中央抵抗部材370-1と端部抵抗部材370-2に電力を供給する電力供給回路を示している。 The resistance members 370 of the heating device here use the center resistance member 370-1 and the end resistance members 370-2 of FIG. 3B. Below the heating device is shown the power supply circuitry that powers the central resistance member 370-1 and the end resistance members 370-2.

電力制御手段としての電力供給回路は、制御部400、交流電源410、トライアック420、電流検出手段430、ヒータリレー441、442、電圧検出手段451、452で構成されている。制御部400とトライアック420で電力供給手段が構成される。 A power supply circuit as power control means comprises a control section 400 , an AC power supply 410 , a triac 420 , a current detection means 430 , heater relays 441 and 442 , and voltage detection means 451 and 452 . The control unit 400 and the triac 420 constitute power supply means.

交流電源410と、電流検出手段430のカレントトランスCTと、トライアック420と、ヒータリレー441、442が、電極370eと、反対側の電極370g、370hの間に直列に配置されている。また、片側の電極370eと電極370fの間に電圧検出手段451が配置され、片側の電極370eと反対側の電極370hとの間に電圧検出手段452が配置されている。 An AC power supply 410, a current transformer CT of a current detection means 430, a triac 420, and heater relays 441 and 442 are arranged in series between an electrode 370e and opposite electrodes 370g and 370h. A voltage detecting means 451 is arranged between the electrode 370e on one side and the electrode 370f, and a voltage detecting means 452 is arranged between the electrode 370e on one side and the electrode 370h on the opposite side.

サーミスタTH1~TH4で検知された温度は、制御部400に入力される。制御部400は、サーミスタTH1から得られた温度に基いて、中央抵抗部材370-1と端部抵抗部材370-2が所定目標温度になるように、トライアック420により電極370e、370g、370hに対する供給電流をデューティ制御する。 Temperatures detected by thermistors TH1 to TH4 are input to control unit 400. FIG. Based on the temperature obtained from the thermistor TH1, the control unit 400 supplies temperature to the electrodes 370e, 370g, and 370h by the triac 420 so that the central resistance member 370-1 and the end resistance members 370-2 reach predetermined target temperatures. Duty control the current.

具体的には、サーミスタTH1の現在温度と目標温度の温度差に応じたデューティ比で、トライアック420が中央抵抗部材370-1に流れる電流をデューティ制御する。デューティ比0%で電流がゼロになり、デューティ比100%で電流が最大になる。 Specifically, the triac 420 duty-controls the current flowing through the central resistance member 370-1 with a duty ratio corresponding to the temperature difference between the current temperature and the target temperature of the thermistor TH1. At a duty ratio of 0%, the current becomes zero, and at a duty ratio of 100%, the current becomes maximum.

同様にサーミスタTH2の現在温度と目標温度の温度差に応じたデューティ比で、トライアック420が端部抵抗部材370-2に流れる電流をデューティ制御する。ここで「デューティ」とは制御周期当たりの抵抗部材370への通電時間の割合のことである。 Similarly, the triac 420 duty-controls the current flowing through the end resistance member 370-2 with a duty ratio corresponding to the temperature difference between the current temperature and the target temperature of the thermistor TH2. Here, the "duty" is the ratio of the energization time to the resistance member 370 per control cycle.

一方、サーミスタTH1とサーミスタTH3の現在温度の差分温度に基づいて、中央抵抗部材370-1を前述した方法で差分温度低減処理することができる。同様に、サーミスタTH2とサーミスタTH4の現在温度の差分温度に基づいて、左右の端部抵抗部材370-2を差分温度低減処理することができる。 On the other hand, based on the differential temperature between the current temperatures of thermistors TH1 and TH3, the central resistance member 370-1 can be subjected to differential temperature reduction processing in the manner described above. Similarly, the left and right end resistance members 370-2 can be subjected to differential temperature reduction processing based on the differential temperature between the current temperatures of the thermistor TH2 and thermistor TH4.

制御部400は、CPU、ROM、RAM、I/Oインターフェース等を包含するマイクロコンピュータで構成することができる。定着ニップSNに通紙すると、通紙による抜熱分(用紙への熱移動分)が発生するので、サーミスタTH1から得られた温度T1だけでなく、当該抜熱分も考慮して供給電流を制御することで、定着ベルト310の温度を所望の温度に制御することができる。 The control unit 400 can be configured with a microcomputer including a CPU, ROM, RAM, I/O interface, and the like. When the paper passes through the fixing nip SN, heat removal (heat transfer to the paper) is generated due to the passage of the paper. By controlling, the temperature of the fixing belt 310 can be controlled to a desired temperature.

電流検出手段430は、抵抗部材370に流れる電流値の総和を検知する。すなわち、カレントトランスCTの二次側抵抗に発生する電圧を介して電極370c、370d間に流れる電流の大きさを制御部400で読み取る。 Current detection means 430 detects the sum of current values flowing through resistance member 370 . That is, the controller 400 reads the magnitude of the current flowing between the electrodes 370c and 370d via the voltage generated in the secondary resistance of the current transformer CT.

また、電圧検出手段は抵抗部材370の電極370c、370d間の電圧値Eを検知し、当該電圧Eを制御部400で読み取る。そして制御部400において電流値Iと電圧値Eから抵抗部材370の抵抗値R(=E/I)を算出する。 Further, the voltage detection means detects a voltage value E between the electrodes 370c and 370d of the resistance member 370, and the controller 400 reads the voltage E. FIG. Then, the controller 400 calculates the resistance value R (=E/I) of the resistance member 370 from the current value I and the voltage value E. FIG.

図2Aにおいて、定着ニップSNに向けて矢印方向から用紙Pを通紙すると、定着ベルト310と加圧ローラ320との間で用紙Pが加熱されてトナー像が用紙Pに定着される。この際、定着ベルト310は抵抗部材370の絶縁層385と摺動しつつ抵抗部材370からの熱で加熱される。 In FIG. 2A, when the paper P is passed through the fixing nip SN in the direction of the arrow, the paper P is heated between the fixing belt 310 and the pressure roller 320, and the toner image is fixed on the paper P. As shown in FIG. At this time, the fixing belt 310 is heated by heat from the resistance member 370 while sliding on the insulating layer 385 of the resistance member 370 .

(●定着装置の他の実施形態)
定着装置300は図2Aの第1の定着装置に限定されない。以下、図2B~図2Dを参照して第2~第4の定着装置について説明する。第2の定着装置は、図2Bに示すように、加圧ローラ320と反対側に押圧ローラ390を有し、当該押圧ローラ390と加熱装置との間で定着ベルト310を挟んで加熱する。
(Other embodiments of the fixing device)
The fixing device 300 is not limited to the first fixing device of FIG. 2A. The second to fourth fixing devices will be described below with reference to FIGS. 2B to 2D. As shown in FIG. 2B, the second fixing device has a pressure roller 390 on the side opposite to the pressure roller 320, and the fixing belt 310 is sandwiched and heated between the pressure roller 390 and the heating device.

定着ベルト310の内側に前述した加熱装置が配設されてる。ステー350の片側に補助ステー351が取り付けられ、反対側にニップ形成部材381が取り付けられている。 The above-described heating device is arranged inside the fixing belt 310 . An auxiliary stay 351 is attached to one side of the stay 350, and a nip forming member 381 is attached to the other side.

加熱装置はこの補助ステー351に保持されている。ニップ形成部材381は定着ベルト310を介して加圧ローラ320と当接して定着ニップSNを形成している。 The heating device is held by this auxiliary stay 351 . The nip forming member 381 contacts the pressure roller 320 via the fixing belt 310 to form a fixing nip SN.

第3の定着装置は、図2Cに示すように、定着ベルト310の内側に加熱装置が配設されてる。この加熱装置は、前述した押圧ローラ390を省略する代わりに、定着ベルト310との周方向接触長さを長くするため、定着ベルト310の曲率に合わせて基材341と絶縁層385の横断面を円弧状に形成している。 As shown in FIG. 2C, the third fixing device has a heating device inside the fixing belt 310 . In this heating device, instead of omitting the pressure roller 390 described above, the length of contact with the fixing belt 310 in the circumferential direction is lengthened. It is formed in an arc shape.

抵抗部材370は円弧状の基材341の中央に配置されている。その他は図2Bの第2定着装置と同じである。 The resistance member 370 is arranged in the center of the arc-shaped base material 341 . Others are the same as the second fixing device in FIG. 2B.

第4の定着装置は、図2Dに示すように、加熱ニップHNと定着ニップSNに分けて構成している。すなわち、加圧ローラ320の定着ベルト310とは反対側に、ニップ形成部材381と、金属製のチャンネル材で構成されたステー352を配置し、これらニップ形成部材381とステー352を内包するように加圧ベルト334を周回可能に配設している。 The fourth fixing device, as shown in FIG. 2D, is divided into a heating nip HN and a fixing nip SN. That is, a nip forming member 381 and a stay 352 made of a metal channel material are arranged on the opposite side of the pressure roller 320 from the fixing belt 310 so as to enclose the nip forming member 381 and the stay 352 . A pressure belt 334 is arranged so as to be rotatable.

そして当該加圧ベルト334と加圧ローラ320との間の定着ニップSNに用紙Pを通紙して加熱・定着する。その他は図2Aの第1定着装置と同じである。 Then, the paper P is passed through the fixing nip SN between the pressure belt 334 and the pressure roller 320 to be heated and fixed. Others are the same as the first fixing device in FIG. 2A.

(●定着ベルトの製造方法)
次に、本実施形態における定着ベルト310の製造方法について説明する。本実施形態で使用する定着ベルト310の内面(摺動面)の弾性仕事率は、温度23℃、相対湿度50%の環境条件下で55%以上となるように処方する。
◆塗料調合(共通)
・塗工液の調合は、ポリイミドワニス100gに対してNMP(N-メチルーピロリドン)を80g入れて混合する。
・ポリイミドワニスはユニチカ(株)製のU-イミドワニスARを用いた。
・NMPは関東化学製のN-メチルーピロリジノン特級を用いた。
・上記調合液Aに対して、卓上型のミキサーで羽攪拌を実施しながら針状無機フィラーを徐々に投入して混錬を実施する。
・ポリイミドワニス100gに対して、針状無機フィラーを20g投入する。
・針状無機フィラーは玉にならないよう10~15分程度かけて徐々に投入し混錬する。・針状無機フィラーは大塚化学(株)製のティスモDを用いた。
・この調合液をBとする。
(Manufacturing method of fixing belt)
Next, a method for manufacturing the fixing belt 310 according to this embodiment will be described. The elastic power of the inner surface (sliding surface) of the fixing belt 310 used in this embodiment is prescribed to be 55% or more under environmental conditions of a temperature of 23° C. and a relative humidity of 50%.
◆Paint preparation (common)
・The coating solution is prepared by adding 80 g of NMP (N-methyl-pyrrolidone) to 100 g of polyimide varnish and mixing.
・U-imide varnish AR manufactured by Unitika Ltd. was used as the polyimide varnish.
・As NMP, special grade N-methyl-pyrrolidinone manufactured by Kanto Kagaku was used.
- Kneading is carried out by gradually adding a needle-like inorganic filler to the above prepared liquid A while carrying out blade agitation with a desk-top mixer.
- Add 20 g of acicular inorganic filler to 100 g of polyimide varnish.
・ Gradually add and knead the needle-like inorganic filler over about 10 to 15 minutes so that it does not form balls.・Tismo D manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd. was used as the acicular inorganic filler.
・This prepared liquid is designated as B.

◆塗装(共通)
・定着ベルト内周面への塗装方法はスプレー塗装やディッピング塗装を用いる。
・今回はスプレー塗装を用いる。
・調合液Bを圧送タンクへ入れる。
・定着ベルト内周面に塗装するために、被塗装体の定着ベルトを回転させる。
・定着ベルトの回転数は900~1000rpmの範囲で設定する。
・今回は900rpmに設定する。
◆ Painting (Common)
・Spray coating or dipping coating is used to coat the inner peripheral surface of the fixing belt.
・This time, spray paint is used.
・Pour prepared liquid B into the pumping tank.
・Rotate the fixing belt of the object to be coated in order to coat the inner peripheral surface of the fixing belt.
・Set the rotation speed of the fixing belt in the range of 900 to 1000 rpm.
・This time, set the speed to 900 rpm.

・塗装速度は30mm/sに設定し、片側1塗装における塗布重量を0.7~1.2gの範囲になるようにする。
・塗布重量の調整は調合液Bを圧送する圧力で実施する。
・今回は圧力が125kPaであり、その時の片側1塗装における塗布重量が1.0gだった。
・塗布後に200℃の温風にて予備乾燥を実施し、塗装を重ねていく。
・塗装と予備乾燥は3~4回繰り返す。
・塗装終了後に、NMPを揮発させるため260℃の乾燥炉に投入して30分間加熱処理する。
・摺動層の膜厚は8~15μmが望ましい。
・今回は調合液Bを合計4.2g塗布し、膜厚は11μmであった。
・The coating speed is set to 30 mm/s, and the coating weight for one coating on one side is in the range of 0.7 to 1.2 g.
・Adjustment of coating weight is carried out by the pressure at which preparation liquid B is pumped.
・This time, the pressure was 125 kPa, and the coating weight for one coating on one side at that time was 1.0 g.
・After application, pre-dry with hot air at 200°C, and apply multiple coats.
・Repeat painting and pre-drying 3 to 4 times.
- After finishing the coating, put it in a drying oven at 260°C and heat-treat it for 30 minutes to volatilize the NMP.
・The film thickness of the sliding layer is desirably 8 to 15 μm.
- This time, a total of 4.2 g of the prepared liquid B was applied, and the film thickness was 11 μm.

◆焼成(共通)
・焼成は縦型の遠赤焼成炉で実施する。
・縦に配置した定着ベルトの左右に遠赤ヒータを配置し、ヒータは定着ベルトの長さ以上の範囲が加熱される。
・定着ベルトが所定の温度になるように遠赤ヒータの温度設定をする。
◆ Firing (common)
・Firing is carried out in a vertical far-infrared firing furnace.
・Far-infrared heaters are arranged on the left and right sides of the vertically arranged fixing belt, and the heater heats a range equal to or longer than the length of the fixing belt.
・Set the far-infrared heater temperature so that the fixing belt reaches the specified temperature.

◆焼成温度(弾性仕事率が比較的高い場合)
・定着ベルトの実体温度が360℃になるように遠赤ヒータ温度を設定した。
・焼成時間は30分間。
・焼成後の摺動層の弾性仕事率を測定したところ、室温23℃条件では70.0%、165℃加熱条件では60.2%を示した。
◆ Firing temperature (when elastic power is relatively high)
- The far-infrared heater temperature was set so that the actual temperature of the fixing belt was 360°C.
・Baking time is 30 minutes.
- When the elastic work rate of the sliding layer after firing was measured, it was 70.0% at a room temperature of 23°C and 60.2% at a heating condition of 165°C.

◆焼成温度(弾性仕事率が比較的低い場合)
・定着ベルトの実体温度が280℃になるように遠赤ヒータ温度を設定した。
・焼成時間は30分間。
・焼成後の摺動層の弾性仕事率を測定したところ、室温23℃条件では60.4%、165℃加熱条件では52.1%を示した。
◆ Firing temperature (when elastic power is relatively low)
- The far-infrared heater temperature was set so that the actual temperature of the fixing belt was 280°C.
・Baking time is 30 minutes.
- When the elastic work rate of the sliding layer after firing was measured, it was 60.4% under room temperature conditions of 23°C and 52.1% under 165°C heating conditions.

(●ベルトの粗さと異音抑制効果)
摺動面での異音は、摺動面の潤滑剤が少ないことで生じる。異音抑制には、摺動面の潤滑剤の量を増やすことが必要である。
(Roughness of the belt and noise suppression effect)
Abnormal noise on the sliding surface is caused by insufficient lubricant on the sliding surface. In order to suppress abnormal noise, it is necessary to increase the amount of lubricant on the sliding surface.

特許文献3(特開2009-14893号公報)のように定着ベルトの内面の表面粗さを粗くすると、定着ベルトの内面の潤滑剤保持量を増やすことができる。定着ベルトの内面の潤滑剤保持量を増やすと、回転によって摺動面に新たに流入する潤滑材量が増やすことができ、異音抑制に対して優位側となる。 By increasing the surface roughness of the inner surface of the fixing belt as in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-14893, the amount of lubricant retained on the inner surface of the fixing belt can be increased. If the amount of lubricant retained on the inner surface of the fixing belt is increased, the amount of lubricant that newly flows into the sliding surface due to rotation can be increased, which is advantageous for noise suppression.

ただし異音抑制に十分な摺動面の潤滑剤量の確保には、ヒータ側の粗さも関係する。後述する図9(a)のように、定着ベルト内面の表面粗さSa1よりもヒータの摺動面(絶縁層)の表面粗さSa2を大きくすると、定着ベルト内面に保持された潤滑剤が、摺動部に流入する。 However, the roughness on the heater side is also related to securing a sufficient amount of lubricant for the sliding surface to suppress abnormal noise. As shown in FIG. 9A to be described later, when the surface roughness Sa2 of the sliding surface (insulating layer) of the heater is made larger than the surface roughness Sa1 of the inner surface of the fixing belt, the lubricant retained on the inner surface of the fixing belt is It flows into the sliding part.

しかし、このように流入した潤滑剤の量ではヒータの凹部を満たせず、ヒータの凸部で潤滑剤の油膜切れが生じる。そのため、異音や摩耗が発生してしまう。また、ベルト内面が摺動により筋状に劣化し、画像に対し加熱ムラが生じることで光沢ムラや光沢スジ等の異常画像が発生する。 However, the amount of lubricant that has flowed in as described above cannot fill the concave portions of the heater, and the oil film of the lubricant is cut off at the convex portions of the heater. As a result, abnormal noise and wear occur. In addition, the inner surface of the belt deteriorates in a streak-like manner due to sliding, and heat unevenness occurs in the image, resulting in abnormal images such as uneven glossiness and streaks in glossiness.

定着ベルト内面の表面粗さSa1は、大きいほど定着ベルトのグリース保持量が大きくなる。Sa1が0.2μm以上であるとベルトのグリース保持が安定的で望ましく、対向部材であるヒータの絶縁層の表面粗さSa2は0.05μm以下であることが望ましい。なお、本明細書で言う「表面粗さSa」は、ヒータに対して定着ベルトが摺動する摺動方向(ベルト回転方向)の表面粗さSaのことをいう。 The larger the surface roughness Sa1 of the inner surface of the fixing belt, the larger the amount of grease retained by the fixing belt. When Sa1 is 0.2 .mu.m or more, the grease retention of the belt is stable, and it is desirable that the surface roughness Sa2 of the insulating layer of the heater, which is the opposed member, is 0.05 .mu.m or less. The "surface roughness Sa" referred to in this specification means the surface roughness Sa in the sliding direction (belt rotation direction) in which the fixing belt slides on the heater.

ヒータの絶縁層の表面粗さSa2を0.05μm以下とすることで、定着ベルトから搬送されたグリースがヒータの絶縁層の凹部に入り込んで凸部でグリース切れが起きるのを抑制することができる。定着ベルトのグリース保持には前記表面粗さSa2でよいが、凹凸の凹部の容積を表した後述するコア部の空間容積Vvvが0.01ml/m2以上であるとさらに望ましい。Vvvが大きいほど、定着ベルトのグリース保持量が大きくなる。 By setting the surface roughness Sa2 of the insulating layer of the heater to 0.05 μm or less, it is possible to prevent the grease conveyed from the fixing belt from entering the concave portions of the insulating layer of the heater and causing the grease to run out at the convex portions. . Although the surface roughness Sa2 is sufficient for retaining the grease in the fixing belt, it is more desirable that the space volume Vvv of the core portion, which will be described later, representing the volume of the concave portions of the irregularities, is 0.01 ml/m 2 or more. As Vvv increases, the amount of grease retained by the fixing belt increases.

潤滑剤にはフッ素グリース又はシリコーンオイルを含めることができる。これら潤滑剤によって、高温、高面圧で摺動する部材間で長期にわたり潤滑性を維持することができ、摩耗を抑制することができる。 Lubricants can include fluorine greases or silicone oils. These lubricants can maintain lubricity over a long period of time between members sliding under high temperature and high surface pressure, and can suppress wear.

また定着ベルトにゴムなどの弾性層を持たない場合は、定着ベルトの剛性が小さくなりニップ入り口形状にベルトが倣いやすい。すると、毛細管現象によりニップ部へグリースが供給されやすくなる。 Further, when the fixing belt does not have an elastic layer such as rubber, the rigidity of the fixing belt is reduced and the belt easily conforms to the shape of the nip entrance. Then, the grease is easily supplied to the nip portion by capillarity.

(●弾性仕事率の測定方法)
前述した弾性仕事率は、ダイヤモンド圧子を用いた微小表面硬度計の負荷-除荷試験(押し込み試験)により測定することができ、1(100%)に近いほど弾性変形しやすい材料と判断できる。図5に示すように、ダイヤモンド圧子AがサンプルBに接触した点(a)から一定負荷速度で圧子を押し込み(負荷過程)、設定荷重に達したときの最大変位(b)で一定時間静止する。そして更に一定除荷速度で圧子を引き上げ(除荷過程)、最終的に圧子に荷重がかからなくなった点を塑性変位(c)とする。
(How to measure elastic power)
The elastic work mentioned above can be measured by a load-unload test (indentation test) of a microsurface hardness tester using a diamond indenter, and the closer to 1 (100%), the easier it is to judge that the material is elastically deformable. As shown in FIG. 5, the diamond indenter A is pushed in at a constant loading speed from the point (a) where the diamond indenter A comes into contact with the sample B (loading process), and is stopped for a certain period of time at the maximum displacement (b) when the set load is reached. . Then, the indenter is further pulled up at a constant unloading speed (unloading process), and the point at which the load is finally removed from the indenter is defined as plastic displacement (c).

このとき、得られる押し込み深さと荷重の曲線が図5(d)の曲線のように記録される。この曲線から、圧子Aが表面層に行った全仕事量(塑性変形の仕事量Wt+弾性変形の仕事量We)に対する、弾性変形の仕事量Weの割合を求めることで弾性仕事率が求まる。 At this time, the resulting curve of indentation depth and load is recorded as shown in FIG. 5(d). From this curve, the elastic work rate can be obtained by calculating the ratio of the work of elastic deformation We to the total work done by the indenter A on the surface layer (the work of plastic deformation Wt+the work of elastic deformation We).

弾性仕事率(%)を数式であらわすと以下のようになる。
弾性仕事率(%)=弾性変形の仕事量We×100/(塑性変形の仕事量Wt+弾性変形の仕事量We)
The elastic work rate (%) can be expressed by a formula as follows.
Elastic work rate (%) = work amount of elastic deformation We × 100 / (work amount of plastic deformation Wt + work amount of elastic deformation We)

弾性仕事率測定は一定温湿度下で行われ、本実施形態で弾性仕事率とは、温度23℃、相対湿度50%の環境条件下で行なわれた上記試験の測定値を示す。本実施形態では、フィッシャースコープHM-2000(フィッシャー・インストルメンツ製)、ビッカース圧子を用いて設定荷重20mN、最大荷重に達するまでの時間30sec、クリープ時間5secの条件で荷重印可し、30secかけて除荷を行い測定したが、これと同等の性能を有するいかなる装置で測定された値でもよい。 The elastic power measurement is performed under constant temperature and humidity, and in this embodiment, the elastic power indicates the measured value of the above test performed under environmental conditions of a temperature of 23° C. and a relative humidity of 50%. In this embodiment, a load is applied using a Fischerscope HM-2000 (manufactured by Fisher Instruments) and a Vickers indenter under the conditions of a set load of 20 mN, a time to reach the maximum load of 30 sec, and a creep time of 5 sec, and removed over 30 sec. Although the load was measured, the value measured by any device with equivalent performance is acceptable.

サンプルは本実施形態の定着ベルトを金属基板上に吊架し測定した。弾性仕事率は基板のバネ特性の影響を受けるため、基板としては剛直な金属板、スライドガラスなどが適当である。 A sample was measured by suspending the fixing belt of the present embodiment on a metal substrate. Since the elastic power is affected by the spring characteristics of the substrate, a rigid metal plate, slide glass, or the like is suitable as the substrate.

更に、架橋表面層の下層(例えば、ベルト基材など)の硬度や弾性の要素も影響するため、これらの影響を減らすように最大変位が内面コート膜厚の1/10になるように規定加重を調整した。また基材表層のゴムや離形層の影響を除外するため、測定時は表層のゴムや離形層を剥離するのが望ましい。本測定では、表層のゴム、および離形層を剥離した状態で測定を行った。 Furthermore, since the hardness and elasticity of the underlying layer of the cross-linked surface layer (for example, the belt base material) also have an effect, a specified weight is applied so that the maximum displacement is 1/10 of the inner surface coating thickness in order to reduce these effects. adjusted. In order to eliminate the influence of the rubber and release layer on the surface layer of the base material, it is desirable to remove the rubber and release layer on the surface during measurement. In this measurement, the surface rubber and release layer were peeled off.

(●弾性仕事率と戻り率の違い)
弾性仕事率と類似する指標として戻り率がある(特許文献4:特許6036469号公報参照)。しかしながら、戻り率は図6の荷重-変位図で示すように、戻り線1、2、3ですべて同じである。これに対して、弾性仕事率は面積の情報もあるため、戻り線1、2、3ですべて異なる値となる。
(Difference between elastic work rate and return rate)
There is a return rate as an index similar to the elastic power (see Patent Document 4: Japanese Patent No. 6036469). However, the return rates are all the same for return lines 1, 2 and 3, as shown in the load-displacement diagram of FIG. On the other hand, the return lines 1, 2, and 3 all have different values because the elastic power also has area information.

弾性仕事率で表される加圧除荷時の変位-荷重曲線の面積はエネルギー損失であり、この差分が大きいと摩擦力(トルク)が大きくなる。例えば、同じ戻り率でも除荷のプロファルによって摩擦力の大小が異なる場合がある。 The area of the displacement-load curve at the time of pressurization and unloading represented by the elastic power is the energy loss, and the larger the difference, the larger the frictional force (torque). For example, even if the return rate is the same, the magnitude of the frictional force may differ depending on the unloading profile.

そのため、摺動面の特性としては耐摩耗性に加えて摩擦力の情報も確認できる弾性仕事率の方が有効である。戻り率では、面積の情報が無いので、摩擦力の有無(大小)を判断できない。 Therefore, as the characteristics of the sliding surface, the elastic power is more effective because it is possible to confirm the information of the frictional force in addition to the wear resistance. Since there is no area information, the presence or absence (magnitude) of frictional force cannot be determined by the return rate.

(●弾性仕事率による摩耗ランク)
図7に示すように、本願発明者らによる摩耗試験によって、定着ベルト内面(摺動面)の弾性仕事率を高め、潤滑剤としてちょう度340以下である、ちょう度275のグリースA、ちょう度340のグリースBを使用することで、耐摩耗性が向上することがわかった。弾性仕事率は、前述した図5の押し込み試験によって測定することができ、仕事率1(100%)に近いほど弾性変形しやすい材料と判断できる。
(Abrasion rank by elastic work rate)
As shown in FIG. 7, according to wear tests by the inventors of the present application, the elastic work rate of the inner surface (sliding surface) of the fixing belt is increased, and grease A with a consistency of 275, which has a consistency of 340 or less as a lubricant, The use of 340 Grease B was found to improve wear resistance. The elastic power can be measured by the indentation test in FIG. 5 described above, and it can be judged that the material is more elastically deformable as the power is closer to 1 (100%).

潤滑剤はベルトと共に摺動部材との摺擦面へ進入するが、摺擦面に進入できる潤滑剤の量はニップ圧により抑制される。高ちょう度の柔らかい潤滑剤はニップ圧に負けて進入量が少なくなる。 The lubricant enters the sliding surface with the sliding member together with the belt, but the amount of lubricant that can enter the sliding surface is suppressed by the nip pressure. A soft lubricant with a high consistency loses to the nip pressure and the amount of penetration decreases.

これに対し、低ちょう度の硬い(粘度が高い)潤滑剤は高ちょう度の潤滑剤に比べて進入量が多く、摺動摩耗を抑制する効果が高まる。ベルト内面の弾性仕事率が大きいと、粘度が高い低ちょう度の潤滑剤で発生する反力と相まって、ベルト内面と摺擦部材間に隙間が発生しやすくなり、より多くの潤滑剤が摺擦面に進入しやすくなる効果が得られることで耐摩耗性が向上する。 On the other hand, a hard (highly viscous) lubricant with a low consistency penetrates in a larger amount than a lubricant with a high consistency, and the effect of suppressing sliding wear is enhanced. When the elastic power of the inner surface of the belt is large, coupled with the reaction force generated by the lubricant with high viscosity and low consistency, a gap is likely to occur between the inner surface of the belt and the rubbing member, and more lubricant rubs. Abrasion resistance is improved by obtaining the effect of making it easier to enter the surface.

・検証構成:[ニップ形成部材:ガラス表面の面状ヒータ]
+[定着ベルト:内面PI系塗料]+[加圧ローラ]
・潤滑剤:フッ素系グリースA(ちょう度275)、フッ素系グリースB(ちょう度340)
・試験条件:実機寿命想定までの繰り返し加熱(ベルト温度180℃)、回転動作試験
・マルテンス硬度測定条件:押し込み1μm
・ベルト硬度(H1):約500N/mm2
・ヒータガラス表面硬度(H2):約3500N/mm2
・ Verification configuration: [Nip forming member: Planar heater on the glass surface]
+ [fixing belt: inner PI-based paint] + [pressure roller]
・Lubricant: Fluorine Grease A (Consistency 275), Fluorine Grease B (Consistency 340)
・Test conditions: Repeated heating (belt temperature 180°C) until the actual life expectancy, rotational operation test ・Martens hardness measurement conditions: 1 μm indentation
・Belt hardness (H1): about 500 N/mm 2
・Heater glass surface hardness (H2): about 3500 N/mm 2

評価方法としてはフィッシャー・インストルメンツ製表面皮膜物性試験機フィッシャースコープH-100を使用して、弾性仕事率およびユニバーサル硬度を測定し、東京精密製表面粗さ形状測定機サーフコム1400Dを使用して十点平均粗さ(Rz)を測定した。 As an evaluation method, the surface film property tester Fisher Scope H-100 manufactured by Fisher Instruments is used to measure the elastic power and universal hardness, and the surface roughness shape measuring machine Surfcom 1400D manufactured by Tokyo Seimitsu is used. Point average roughness (Rz) was measured.

定着ベルト摺動面の硬度H1とヒータガラス表面硬度H2がH1<H2の関係において、ベルトの弾性仕事率の水準を45%から65%の間で振って耐久試験を実施し、耐摩耗性を調査した。図7に示す摩耗ランクは、ランク1がベルト内面が摩耗により削れべた画像に光沢ムラ(スジ)が多数本明確にわかる状態、ランク2がべた画像に光沢ムラ(スジ)が明確にわかる状態、ランク3がべた画像に光沢ムラ(スジ)が薄くわかる状態、ランク4が光沢スジが分からない状態、ランク5がベルト内面に摩耗スジがない状態を示す。本実施形態では、実用上使用可能な範囲を摩耗ランク3以上とし、画像品質に全く影響が出ない範囲を摩耗ランク4以上とした。 A durability test was carried out by varying the level of elastic power of the belt from 45% to 65% in the relationship of H1<H2 between the hardness H1 of the sliding surface of the fixing belt and the surface hardness H2 of the heater glass. investigated. The wear ranks shown in FIG. 7 are as follows: rank 1 is a state in which many lines of gloss unevenness (streaks) are clearly visible in a solid image in which the inner surface of the belt is abraded by wear; Rank 3 indicates a state in which gloss unevenness (streaks) is faintly visible on a solid image, Rank 4 indicates a state in which no gloss streaks are observed, and Rank 5 indicates a state in which there are no abrasion streaks on the inner surface of the belt. In this embodiment, the practically usable range is set to wear rank 3 or higher, and the range in which image quality is not affected at all is set to wear rank 4 or higher.

一般に、高ちょう度のやわらかい潤滑剤を使用した場合はベルト内面の劣化が早くなり、低ちょう度の硬い潤滑剤を使用すると劣化は改善する。しかし、硬い潤滑剤を使用すると摺動により発生した摩耗粉による摺動抵抗の増加で装置の駆動力限界に対して余裕度がなくなるリスクがある(トルクオーバーで停止)。 In general, when a soft lubricant with a high consistency is used, deterioration of the inner surface of the belt is accelerated, and deterioration is improved when a hard lubricant with a low consistency is used. However, if a hard lubricant is used, there is a risk that there will be no margin for the drive force limit of the device due to an increase in sliding resistance due to abrasion powder generated by sliding (torque over will stop the device).

硬い潤滑剤を使用する場合、トルクオーバーを回避するために十分な駆動力となるようモータやギヤに対して価格の高い硬い部材を選択する。また、トルクが高くなると、ベルトが加圧ローラにスムーズに連れ回らなくなることによって紙シワが発生したり、さらには紙詰まりが発生したりする場合もあるためベルトと加圧ローラ間の圧を変更する。 When hard lubricants are used, expensive hard materials are selected for motors and gears to provide sufficient driving force to avoid torque over. Also, if the torque becomes high, the belt will not rotate smoothly with the pressure roller, causing paper wrinkles and even paper jams. do.

定着ベルト摺動面の硬度H1よりも摺動部材の摺動面の硬度H2が大きい条件でも、内面摩耗状態は弾性仕事率によって変動する。図7の試験結果から、弾性仕事率が55%以上でちょう度275のグリースAを使用することで、実用的な耐摩耗性能を確保できることが分かる。また弾性仕事率が58%以上でちょう度340のグリースBを使用することで、実用的な耐摩耗性能を確保できることが分かる。また弾性仕事率が少なくとも63%以下でこの状態を維持できることが分かる。ちょう度は硬度H1から硬度H2までのちょう度340から265を使用すると実用的な耐摩耗性能を確保できるが、硬度H3のちょう度220までのものを用いても良い。 Even if the hardness H2 of the sliding surface of the sliding member is greater than the hardness H1 of the sliding surface of the fixing belt, the state of wear of the inner surface varies depending on the elastic power. From the test results of FIG. 7, it can be seen that by using grease A with an elastic power of 55% or more and a consistency of 275, practical wear resistance performance can be ensured. Further, it can be seen that by using the grease B having an elastic power of 58% or more and a consistency of 340, practical wear resistance performance can be ensured. Also, it can be seen that this state can be maintained when the elastic power is at least 63% or less. Practical wear resistance performance can be ensured by using a consistency of hardness H1 to hardness H2 of 340 to 265, but a consistency of hardness H3 up to 220 may also be used.

また、弾性仕事率が58%以上では、グリースAの場合は高品質な耐摩耗性を確保でき、グリースBの場合は実用的な耐摩耗性能を確保できる。したがって、弾性仕事率が大きいベルトにすることで柔らかい潤滑剤も使用可能となり、グリースの選択範囲が広がる。 Further, when the elastic power is 58% or more, the grease A can secure high-quality wear resistance, and the grease B can secure practical wear resistance performance. Therefore, by using a belt with a high elastic work rate, it becomes possible to use a soft lubricant, and the selection range of grease is widened.

硬い潤滑剤の場合、ベルトと摺動部材間にある潤滑剤にせん断応力が働き、摺動抵抗が大きくなる。このため加圧ローラの駆動トルクが大きくなり、駆動するギヤやモータへの負荷が大きくなる。これに対応するため、コストが高い駆動系部品を選定する必要がある。やわらかい潤滑剤が使用可能になれば駆動系のコスト低減と共にベルト摩耗の抑制が可能になる。 In the case of a hard lubricant, shear stress acts on the lubricant between the belt and the sliding member, increasing the sliding resistance. As a result, the driving torque of the pressure roller increases, and the load on the driving gear and motor increases. In order to cope with this, it is necessary to select drive system parts with high cost. If a soft lubricant can be used, it will be possible to reduce the cost of the drive system and suppress belt wear.

弾性仕事率は、かけられた応力に対してその応力を取り除いたときにどれだけ緩和できるかを示し、値が大きいほど応力緩和能力が高い。摺動によるストレスに対し、永久歪みとして残らないようなベルト内面の処方とするのが望ましい。 The elastic work rate indicates how much the applied stress can be relaxed when the stress is removed, and the larger the value, the higher the stress relaxation ability. It is desirable to formulate the inner surface of the belt so that the stress caused by sliding does not remain as permanent deformation.

(●耐刷性)
図8は、弾性仕事率と膜減り量の相関を示す図である。図中の複数のプロット点は、ベルト内面の弾性仕事率が異なる試料を用いて耐刷試験を行なった結果である。試験は、温度25℃、相対湿度50%の常温/常湿環境中で、感光体毎に文字テストチャートを記録紙10万枚に黒画像位置にて形成して耐刷試験を行なった。
( Printing durability)
FIG. 8 is a diagram showing the correlation between the elastic power and the amount of film reduction. A plurality of plotted points in the figure are the results of a printing endurance test using samples having different elastic powers on the inner surface of the belt. In the test, a character test chart was formed on 100,000 sheets of recording paper at the black image position for each photoreceptor in a normal/normal humidity environment with a temperature of 25° C. and a relative humidity of 50%.

耐刷試験開始時と記録紙10万枚画像形成後の膜厚を測定して膜減り量を求めた。膜厚は、膜厚測定装置(商品名:フィッシャースコープMMS、(株)フィッシャー・インストルメンツ製)を用いて測定した。 The film thickness was measured at the start of the printing endurance test and after image formation on 100,000 sheets of recording paper to determine the amount of film reduction. The film thickness was measured using a film thickness measuring device (trade name: Fischer Scope MMS, manufactured by Fisher Instruments Co., Ltd.).

弾性仕事率が大きくなるほど膜減り量が減少し、耐刷性が向上することが分かった。弾性仕事率が55%以上では、膜減り量が殆ど無視できる程度になる。 It was found that the larger the elastic power, the smaller the amount of film loss, and the better the printing durability. When the elastic power is 55% or more, the amount of film reduction becomes almost negligible.

(●潤滑剤の保持状態)
図9(a)(b)は、定着ベルトとヒータの表面粗さの違いによる潤滑剤Lの保持状態を図式的に示したものである。定着ベルト内面の表面粗さをSa1、ヒータの摺動面(絶縁層)の表面粗さをSa2とする。図9(a)はSa1<Sa2のときの定着ベルトとヒータの断面を示したものである。
(Lubricant holding state)
9(a) and 9(b) schematically show how the lubricant L is retained depending on the difference in surface roughness between the fixing belt and the heater. Let Sa1 be the surface roughness of the inner surface of the fixing belt, and Sa2 be the surface roughness of the sliding surface (insulating layer) of the heater. FIG. 9A shows cross sections of the fixing belt and the heater when Sa1<Sa2.

図9(a)は、ヒータの表面粗さSa2の方が大きいため、潤滑剤がベルトからヒータに乗り移る傾向があることを示している。これに対して図4(b)は、表面粗さが逆転してSa2<Sa1のときの定着ベルトとヒータの断面を示したものである。図4(b)ではベルトの表面粗さSa1の方が大きいため、潤滑剤がヒータからベルトに乗り移る傾向があることを示している。 FIG. 9A shows that the lubricant tends to transfer from the belt to the heater because the surface roughness Sa2 of the heater is larger. On the other hand, FIG. 4B shows cross sections of the fixing belt and the heater when the surface roughness is reversed and Sa2<Sa1. FIG. 4B shows that the lubricant tends to transfer from the heater to the belt because the surface roughness Sa1 of the belt is larger.

図9から、定着ベルトの内面の潤滑剤Lの量を維持するためには、ベルトの表面粗さSa1を大きくしてSa2<Sa1の関係にする必要があることが分かる。また、このような表面粗さの大小関係を経時にわたって維持するためには、図8の膜減り量の結果から弾性仕事率を55%以上にする必要があることも分かった。 From FIG. 9, it can be seen that in order to maintain the amount of lubricant L on the inner surface of the fixing belt, it is necessary to increase the surface roughness Sa1 of the belt so that Sa2<Sa1. Moreover, in order to maintain such a magnitude relationship of surface roughness over time, it was found that the elastic power should be 55% or more based on the results of the amount of film reduction shown in FIG.

(●表面形状のパラメータの種類)
異音や摺動に感度のある表面形状のパラメータには、算術平均粗さSa、突出谷部空間体積Vvv、偏り度(スキューネス)Ssk、尖り度(クルトシス)Skuがある。以下、各パラメータについて説明する。
(Types of surface shape parameters)
Surface shape parameters sensitive to abnormal noise and sliding include arithmetic mean roughness Sa, protruded valley space volume Vvv, skewness Ssk, and kurtosis Sku. Each parameter will be described below.

(●算術平均粗さ)
図10Aは算術平均粗さを説明する図である。算術平均粗さSaとは、輪郭曲線(線粗さ)パラメータのRaを三次元に拡張したパラメータである。図10Aは、測定対象領域において、Z(x,y)の絶対値(平均面からの高低差)の平均を表している。
(Arithmetic mean roughness)
FIG. 10A is a diagram explaining arithmetic mean roughness. The arithmetic mean roughness Sa is a parameter obtained by three-dimensionally expanding the profile curve (line roughness) parameter Ra. FIG. 10A shows the average of absolute values of Z(x, y) (height difference from the average plane) in the measurement target area.

(●負荷曲線)
突出谷部空間体積Vvvとは、負荷面積率p%における谷部の空隙容積を表す。図10Bは負荷曲線を示す図である。
( Load curve)
The protruding trough space volume Vvv represents the void volume of the trough at a load area ratio of p %. FIG. 10B is a diagram showing a load curve.

突出谷部空間体積Vvvを算出するには、負荷面積率が0%から100%となる高さを表した曲線である面の負荷曲線を求める。負荷面積率は、ある高さc以上の領域の面積を表す。高さcでの負荷面積率は図10BでのSmr(c)に相当する。 In order to calculate the protruded valley space volume Vvv, a surface load curve is obtained, which is a curve representing the height at which the load area ratio is from 0% to 100%. The load area ratio represents the area of a region having a certain height c or more. The load area ratio at height c corresponds to Smr(c) in FIG. 10B.

この負荷曲線から、負荷面積率がp%以上、100%以下となる領域の体積を算出したものが、突出谷部空間体積Vvvである。今回は、p=80として、突出谷部空間体積Vvvを算出している。 From this load curve, the volume of the area where the load area ratio is p % or more and 100% or less is calculated as the protruded valley space volume Vvv. This time, p=80 is used to calculate the projecting valley space volume Vvv.

(●実体部と空間部)
図10Cは、実体部と空間部を表した負荷曲線を示す図である。突出谷部空間体積Vvvが大きいほど、谷部の体積が増えるので、潤滑剤をより多く保持することができる。その結果、耐摩耗性が良好となる。
( body part and space part)
FIG. 10C is a diagram showing a load curve representing a solid portion and a void portion. As the protruded valley space volume Vvv increases, the volume of the valley increases, and thus more lubricant can be retained. As a result, the wear resistance is improved.

(●偏り度による高さ分布)
図10Dは、偏り度(スキューネス)Sskによる高さ分布を示すものである。図10D(a)が偏り度Ssk>0のときの高さ分布である。図10D(b)が偏り度Ssk<0のときの高さ分布である。
(Height distribution by degree of bias)
FIG. 10D shows the height distribution according to skewness Ssk. FIG. 10D(a) is the height distribution when the bias degree Ssk>0. FIG. 10D(b) is the height distribution when the deviation degree Ssk<0.

ひずみ度(スキューネス)Sskとは、高さ分布の対称性を表すもので、以下の式(数1)で算出される。

Figure 2022151529000002
The degree of skewness (skewness) Ssk represents the symmetry of the height distribution, and is calculated by the following equation (Equation 1).
Figure 2022151529000002

Ssk=0の場合に高さ分布が上下対称となる。Ssk>0の場合、図10D(a)のように細かい山が多い表面となる。Ssk<0の場合、図10D(b)のように細かい山が多い表面となる。 When Ssk=0, the height distribution is vertically symmetrical. When Ssk>0, the surface has many fine peaks as shown in FIG. 10D(a). When Ssk<0, the surface has many fine peaks as shown in FIG. 10D(b).

図10D(b)のように細かい山が多い表面では、摺動面の接触面積が増加するため、耐摩耗性が良好となる。Sskが小さいほど耐摩耗性が有利であるから、定着ベルトの摺動面の表面形状特性値Ssk(ひずみ度)を0以下とするのが望ましい。 On the surface with many fine peaks as shown in FIG. 10D(b), since the contact area of the sliding surface increases, the wear resistance is improved. Since wear resistance is more advantageous as Ssk is smaller, it is desirable to set the surface shape characteristic value Ssk (degree of strain) of the sliding surface of the fixing belt to 0 or less.

(●尖り度)
尖り度(クルトシス)Skuとは、高さ分布の鋭さを表すもので、以下の式(数2)で算出される。

Figure 2022151529000003
( Kurtosis)
The kurtosis (kurtosis) Sku represents the sharpness of the height distribution, and is calculated by the following formula (Equation 2).
Figure 2022151529000003

Sku=3の場合、高さ分布は正規分布となる。Sku>3の場合、図10E(a)のように表面に鋭い山や谷が多くなる。Sku<3の場合、図10E(b)のように表面が平坦となり、摺動面の接触面積が増加するため、耐摩耗性が良好となる。 When Sku=3, the height distribution becomes a normal distribution. In the case of Sku>3, the surface has many sharp peaks and valleys as shown in FIG. 10E(a). In the case of Sku<3, the surface becomes flat as shown in FIG. 10E(b), and the contact area of the sliding surface increases, resulting in good wear resistance.

(●測定方法)
表面形状パラメータは、VK-X100(キーエンス製)を用いて、50倍の対物レンズを使用して測定することができる。サンプルは、本発明の定着ベルトを平滑な面にセットし、観察位置に大きな傾きやうねりがないことを確認したうえで測定した。
(Measurement method)
Surface shape parameters can be measured using VK-X100 (manufactured by Keyence) using a 50x objective lens. The sample was measured after setting the fixing belt of the present invention on a smooth surface and confirming that there was no large inclination or undulation at the observation position.

(●弾性仕事率と摩擦係数の関係)
弾性仕事率で説明した図5の加圧除荷時の変位-荷重曲線の面積はエネルギー損失であり、この差分が大きいと摩擦力(トルク)が大きくなる。図11Aは、弾性仕事率を変化させることで、定着ベルトの摩擦係数(静止摩擦係数と動摩擦係数)に違いが出ることを示したものである。静止摩擦係数と動摩擦係数の差分は、弾性仕事率が大きくなるにつれて小さくなる。
(Relationship between elastic power and coefficient of friction)
The area of the displacement-load curve at the time of pressurization and unloading in FIG. 5 explained in terms of elastic power is the energy loss, and the larger the difference, the larger the frictional force (torque). FIG. 11A shows that the friction coefficients (static friction coefficient and dynamic friction coefficient) of the fixing belt are different by changing the elastic power. The difference between the static friction coefficient and the dynamic friction coefficient becomes smaller as the elastic power increases.

図11Bは、弾性仕事率を変化(50%→55%→63%)させた場合の異音・振動の発生状態について、以下の実験により確認したものである。
<測定条件>
■動摩擦係数:グリース微量塗布(東レ製HP300:50mg)、24h平均値を採用
測定器:リングオン試験機
ベルトを切り出してリングオン試験機にセット
当接子:ガラス製 φ10
回転速度(測定部):250mm/sec
温度:23℃
荷重:1kg/cm2
FIG. 11B shows the state of occurrence of abnormal noise and vibration when the elastic power is changed (50%→55%→63%), confirmed by the following experiment.
<Measurement conditions>
Dynamic friction coefficient: A small amount of grease applied (Toray HP300: 50mg), 24h average value adopted Measurement device: Ring-on tester Cut out the belt and set it in the ring-on tester Contact: Glass φ10
Rotational speed (measuring part): 250mm/sec
Temperature: 23°C
Load: 1kg/ cm2

■静止摩擦係数:グリース塗布なし
当接子:ガラス製 φ10
温度:23℃
荷重:1kg/cm2
■ Coefficient of static friction: No grease application Contact: Glass φ10
Temperature: 23°C
Load: 1kg/ cm2

この実験によると、弾性仕事率を変化(50%→55%→63%)させても、異音発生には変化がないように見える。しかし、振動が悪化すると異音発生となるため、結果的に、弾性仕事率を増大することで定着ベルトの異音・振動の発生も抑制する効果があることがわかった。 According to this experiment, even if the elastic power is changed (50%→55%→63%), it seems that there is no change in noise generation. However, since abnormal noise is generated when the vibration worsens, it was found that increasing the elastic power has the effect of suppressing the generation of abnormal noise and vibration of the fixing belt.

すなわち、弾性仕事率を55%とすることで定着ベルトの弾性変形能を向上して摺動時の応力を緩和することができ、実用的な耐摩耗性能を確保(ベルト材料の劣化防止)することができると共に異音・振動を良好に抑制することができる。また、弾性仕事率を63%とすることで定着ベルトの弾性変形能をより向上して摺動時の応力をより緩和することができ、高品質な耐摩耗性を確保することができると共に異音・振動をさらに良好に抑制することができる。 That is, by setting the elastic work rate to 55%, the elastic deformability of the fixing belt can be improved, stress during sliding can be relaxed, and practical wear resistance performance can be ensured (prevention of belt material deterioration). In addition, noise and vibration can be satisfactorily suppressed. Further, by setting the elastic work rate to 63%, the elastic deformability of the fixing belt can be further improved and the stress during sliding can be more alleviated, and high-quality wear resistance can be secured and there is no difference. Sound and vibration can be suppressed even better.

ベルトの耐摩耗性を向上するため、単にベルト表面の硬度(マルテンス硬度)を大きくしても、部材の劣化を抑制することはできない。弾性仕事率を大きくすることで、ニップ摺動部によるベルトの表面材料に対する応力が緩和され、部材構造の劣化を抑制する効果が得られる。 Merely increasing the hardness (Martens hardness) of the belt surface in order to improve the abrasion resistance of the belt cannot suppress deterioration of the member. By increasing the elastic power, the stress exerted on the surface material of the belt by the nip sliding portion is relieved, thereby obtaining the effect of suppressing the deterioration of the member structure.

図11Cは、図11Aの静止摩擦係数と動摩擦係数の差分を、弾性仕事率の変化に対応して図示したものである。図から明らかなように、弾性仕事率55%以上で摩擦係数の差分が0.14以下となる。摩擦係数の差分は小さいほど、スティックスリップ現象が発生するのを抑制して異音・振動の発生を抑制できる。 FIG. 11C illustrates the difference between the static friction coefficient and the dynamic friction coefficient in FIG. 11A corresponding to changes in the elastic power. As is clear from the figure, the difference in the coefficient of friction is 0.14 or less when the elastic power is 55% or more. The smaller the difference between the friction coefficients, the more the stick-slip phenomenon can be suppressed, and the occurrence of abnormal noise and vibration can be suppressed.

(●画像形成装置の他の実施形態)
本発明に係る画像形成装置は、図1Aに示すカラー画像形成装置に限らず、モノクロ画像形成装置や、複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等であってもよい。
(Other embodiments of the image forming apparatus)
The image forming apparatus according to the present invention is not limited to the color image forming apparatus shown in FIG. 1A, but may be a monochrome image forming apparatus, a copying machine, a printer, a facsimile machine, or a multifunction machine of these.

例えば図12に示すように、本実施形態の画像形成装置100は、感光体ドラムなどからなる画像形成手段50と、一対のタイミングローラ15等からなる用紙搬送部と、用紙給送装置200と、定着装置300と、排紙装置10と、読取部51と、を備える。用紙給送装置200は複数の給紙トレイを備え、それぞれの給紙トレイが異なるサイズの用紙を収容する。 For example, as shown in FIG. 12, the image forming apparatus 100 of the present embodiment includes an image forming unit 50 including a photosensitive drum and the like, a sheet conveying unit including a pair of timing rollers 15 and the like, a sheet feeding device 200, It includes a fixing device 300 , a paper ejection device 10 , and a reading section 51 . The paper feeder 200 has a plurality of paper feed trays, each of which accommodates paper of different sizes.

読取部51は原稿Qの画像を読み取る。読取部51は、読み取った画像から画像データを生成する。用紙給送装置200は、複数の用紙Pを収容し、搬送路へ用紙Pを送り出す。タイミングローラ15は搬送路上の用紙Pを画像形成手段50へ搬送する。 The reading unit 51 reads the image of the document Q. As shown in FIG. The reading unit 51 generates image data from the read image. The paper feeding device 200 accommodates a plurality of papers P and sends out the papers P to the transport path. The timing roller 15 conveys the paper P on the conveying path to the image forming means 50 .

画像形成手段50は、用紙Pにトナー像を形成する。具体的には、画像形成手段50は、感光体ドラムと、帯電ローラと、露光装置と、現像装置と、補給装置と、転写ローラと、クリーニング装置と、除電装置とを含む。トナー像は、例えば、原稿Qの画像を示す。 The image forming means 50 forms a toner image on the paper P. As shown in FIG. Specifically, the image forming means 50 includes a photosensitive drum, a charging roller, an exposure device, a developing device, a replenishing device, a transfer roller, a cleaning device, and a neutralizing device. The toner image indicates the image of the document Q, for example.

定着装置300は、トナー像を加熱および加圧して、用紙Pにトナー像を定着させる。トナー像が定着された用紙Pは、搬送ローラなどにより排紙装置10へ搬送される。排紙装置10は、画像形成装置100の外部に用紙Pを排出する。 The fixing device 300 heats and presses the toner image to fix the toner image on the paper P. As shown in FIG. The paper P on which the toner image is fixed is conveyed to the paper discharge device 10 by a conveying roller or the like. The paper discharge device 10 discharges the paper P to the outside of the image forming apparatus 100 .

次に、本実施形態の定着装置300について説明する。前述の実施形態の定着装置と共通する構成については、適宜その記載を省略する。図13に示すように、定着装置300は、定着ベルト310と、加圧ローラ320と、ヒータ332と、ヒータホルダ344と、ステー350と、サーミスタTH等を備える。 Next, the fixing device 300 of this embodiment will be described. The description of the configuration common to the fixing device of the above embodiment will be omitted as appropriate. As shown in FIG. 13, the fixing device 300 includes a fixing belt 310, a pressure roller 320, a heater 332, a heater holder 344, a stay 350, a thermistor TH, and the like.

定着ベルト310と加圧ローラ320との間に定着ニップNが形成される。定着ニップNのニップ幅は例えば10mmとし、定着装置300の線速は例えば240mm/sとすることができる。 A fixing nip N is formed between the fixing belt 310 and the pressure roller 320 . The nip width of the fixing nip N can be set to 10 mm, for example, and the linear speed of the fixing device 300 can be set to 240 mm/s, for example.

定着ベルト310はポリイミドの基体と離型層とを備え、弾性層を有していない。離型層は、例えばフッ素樹脂からなる耐熱性のフィルム材からなる。定着ベルト310の外径は例えば約24mmとすることができる。 The fixing belt 310 has a polyimide substrate and a release layer and does not have an elastic layer. The release layer is made of a heat-resistant film material made of, for example, fluororesin. The fixing belt 310 can have an outer diameter of, for example, about 24 mm.

加圧ローラ320は、芯金321と弾性層322と離型層323とを含む。加圧ローラ320の外径は例えば24~30mmとすることができ、弾性層322の厚みは例えば3~4mmとすることができる。 The pressure roller 320 includes a metal core 321 , an elastic layer 322 and a release layer 323 . The outer diameter of the pressure roller 320 can be, for example, 24-30 mm, and the thickness of the elastic layer 322 can be, for example, 3-4 mm.

ヒータ332は、基材と、断熱層と、抵抗発熱体などを含む導体層と、絶縁層とを含み、全体の厚みが例えば1mmで形成することができる。また、ヒータ332の配列交差方向の幅Yは例えば13mmとすることができる。 The heater 332 includes a base material, a heat insulating layer, a conductor layer including a resistance heating element and the like, and an insulating layer, and can be formed with a total thickness of 1 mm, for example. Also, the width Y of the heater 332 in the array crossing direction can be set to 13 mm, for example.

図14に示すように、ヒータ332の導体層は、複数の抵抗発熱体31と、給電線133と、電極部134A~134Cとを備える。本実施形態においても、図13の拡大図に示すように、複数の抵抗発熱体31が配列方向に分割された分割領域が形成される(ただし、図14では拡大図の範囲のみで分割領域のみを図示しているが、実際は全ての抵抗発熱体31同士の間に分割領域が設けられる)。 As shown in FIG. 14, the conductor layer of the heater 332 includes a plurality of resistance heating elements 31, power supply lines 133, and electrode portions 134A-134C. Also in this embodiment, as shown in the enlarged view of FIG. 13, divided regions are formed by dividing a plurality of resistance heating elements 31 in the arrangement direction (however, in FIG. 14, only the divided regions are shown in the enlarged view). are shown in the drawing, but in practice, divided regions are provided between all the resistance heating elements 31).

抵抗発熱体31により、三つの発熱部135A~135Cが構成される。電極部134A,134Bに通電することにより、発熱部135A,135Cが発熱する。 The resistance heating element 31 constitutes three heating portions 135A to 135C. By energizing the electrode portions 134A and 134B, the heat generating portions 135A and 135C generate heat.

電極部134A,134Cに通電することにより、発熱部135Bが発熱する。例えば、小サイズ用紙に定着動作を行う場合には発熱部135Bを発熱させ、大サイズ用紙に定着動作を行う場合には全ての発熱部を発熱させることができる。 By energizing the electrode portions 134A and 134C, the heat generating portion 135B generates heat. For example, the heat-generating portion 135B can be caused to generate heat when performing the fixing operation on small-size paper, and all the heat-generating portions can generate heat when performing the fixing operation on large-size paper.

図15に示すように、ヒータホルダ344は、その凹部344bにヒータ332を保持する。凹部344bは、ヒータホルダ344のヒータ332側に設けられる。 As shown in FIG. 15, the heater holder 344 holds the heater 332 in its recess 344b. The recess 344b is provided on the heater holder 344 on the heater 332 side.

凹部344bは、ヒータ332のその他の面よりもステー350側に凹となった基材30に略平行な面344b1と、ヒータホルダ344の配列方向両側(一方側でもよい)でヒータホルダ344の内側に設けられた壁部344b2と、配列交差方向両側でヒータホルダ344の内側に設けられた壁部344b3とにより構成される。ヒータホルダ344はガイド部344aを有する。ヒータホルダ344はLCP(液晶ポリマー)により形成される。 The recessed portion 344b is provided inside the heater holder 344 on both sides (or one side) in the arrangement direction of the heater holder 344, and a surface 344b1 that is recessed on the stay 350 side from the other surface of the heater 332 and is substantially parallel to the base material 30. and wall portions 344b3 provided inside the heater holder 344 on both sides in the arrangement cross direction. The heater holder 344 has a guide portion 344a. The heater holder 344 is made of LCP (liquid crystal polymer).

図16に示すように、コネクタ65は、樹脂製(例えばLCP)U字状のハウジングと、U字状ハウジングの内面に設けられた複数のコンタクト端子等を備える。コネクタ65は、ヒータ332とヒータホルダ344とを表側と裏側から一緒に挟むようにして取り付けられる。 As shown in FIG. 16, the connector 65 includes a resin (for example, LCP) U-shaped housing and a plurality of contact terminals provided on the inner surface of the U-shaped housing. The connector 65 is attached so as to sandwich the heater 332 and the heater holder 344 together from the front side and the back side.

この状態で、各コンタクト端子が、ヒータ332の各電極部に接触(圧接)することで、コネクタ65を介して発熱部35と画像形成装置に設けられた電源とが電気的に接続される。これにより、電源から発熱部35へ電力が供給可能な状態となる。なお、各電極部34は、コネクタ65との接続を確保するため、少なくとも一部が絶縁層に被覆されておらず露出した状態となっている。 In this state, each contact terminal is brought into contact (pressure contact) with each electrode portion of the heater 332 , thereby electrically connecting the heat generating portion 35 and the power source provided in the image forming apparatus through the connector 65 . As a result, power can be supplied from the power supply to the heating unit 35 . At least a portion of each electrode portion 34 is exposed without being covered with an insulating layer in order to ensure connection with the connector 65 .

定着ベルト310の両端部を保持するフランジ53は、定着ベルト310の配列方向の両側に設けられ、定着ベルト310の両端をベルトの内側から保持する。フランジ53は定着装置300の筐体に固定される。フランジ53はステー350の両端に挿入される(図16のフランジ53からの矢印方向参照)。 The flanges 53 that hold both ends of the fixing belt 310 are provided on both sides in the alignment direction of the fixing belt 310 and hold both ends of the fixing belt 310 from the inside of the belt. The flange 53 is fixed to the housing of the fixing device 300 . The flanges 53 are inserted into both ends of the stay 350 (see arrow directions from the flanges 53 in FIG. 16).

コネクタ65のヒータ332およびヒータホルダ344に対する取り付け方向は、ヒータの配列交差方向である(図16のコネクタ65からの矢印方向参照)。コネクタ65のヒータホルダ344に対する取り付け時に、コネクタ65とヒータホルダ344との一方に設けた凸部が、他方に設けた凹部に係合し、凸部が凹部内を相対移動する構成としてもよい。またコネクタ65は、配列方向のいずれか一方側であって、加圧ローラ320の駆動モータが設けられる側とは反対側で、ヒータ332およびヒータホルダ344に取り付けられる。 The direction in which the connector 65 is attached to the heater 332 and the heater holder 344 is the heater array intersecting direction (see the arrow direction from the connector 65 in FIG. 16). When the connector 65 is attached to the heater holder 344, a convex portion provided on one of the connector 65 and the heater holder 344 may be engaged with a concave portion provided on the other so that the convex portion relatively moves within the concave portion. Further, the connector 65 is attached to the heater 332 and the heater holder 344 on one side in the arrangement direction and on the side opposite to the side on which the drive motor of the pressure roller 320 is provided.

図17に示すように、定着ベルト310の内周面に対向して、定着ベルト310の配列方向中央側と端部側にそれぞれサーミスタTHが設けられる。サーミスタTHにより検知された定着ベルト310の配列方向中央側と端部側のそれぞれの温度に基づいて、ヒータ332を制御する。なお、これらのサーミスタTHのうちいずれか一方は、前述の実施形態と同様、ヒータ332の抵抗発熱体同士の分割領域に対応する位置に設けられる。 As shown in FIG. 17, a thermistor TH is provided on each of the center side and the end side of the fixing belt 310 in the arrangement direction so as to face the inner peripheral surface of the fixing belt 310 . The heater 332 is controlled based on the temperatures of the fixing belt 310 detected by the thermistor TH on the center side and the end side in the arrangement direction. One of these thermistors TH is provided at a position corresponding to the divided area between the resistance heating elements of the heater 332, as in the above-described embodiment.

定着ベルト310の内周面に対向して、定着ベルト310の配列方向中央側と端部側にそれぞれサーモスタットTSが設けられる。サーモスタットTSにより検知された定着ベルト310の温度が定められた閾値を超えた場合には、ヒータ332への通電を停止する。 Thermostats TS are provided on the center side and the end side of the fixing belt 310 in the alignment direction so as to face the inner peripheral surface of the fixing belt 310 . When the temperature of fixing belt 310 detected by thermostat TS exceeds a predetermined threshold value, power supply to heater 332 is stopped.

定着ベルト310の配列方向両端には、定着ベルト310の各端部を保持するフランジ53が設けられる。フランジ53はLCP(液晶ポリマー)により形成される。 Flanges 53 that hold the ends of the fixing belt 310 are provided at both ends of the fixing belt 310 in the arrangement direction. The flange 53 is made of LCP (liquid crystal polymer).

図18に示すように、フランジ53にはスライド溝53aが設けられる。スライド溝53aは、定着ベルト310の加圧ローラ320に対する接離方向に延在する。 As shown in FIG. 18, the flange 53 is provided with a slide groove 53a. The slide groove 53 a extends in the contact/separation direction of the fixing belt 310 with respect to the pressure roller 320 .

スライド溝53aに対して定着装置300の筐体の係合部が係合する。この係合部がスライド溝53a内を相対移動することにより、定着ベルト310は加圧ローラ320に対する接離方向へ移動できる。 The engaging portion of the housing of the fixing device 300 is engaged with the slide groove 53a. The fixing belt 310 can move toward and away from the pressure roller 320 by relatively moving the engaging portion within the slide groove 53a.

以上、本発明を実施形態に基づき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば定着装置300の加圧部材としての加圧ローラ320は、2つの回転体の間に掛渡した加圧ベルトで構成してもよい。また定着装置300の発熱体はセラミックヒータなど他の発熱体も使用可能である。 Although the present invention has been described above based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above embodiments and can be variously modified within the scope of the technical idea described in the claims. . For example, the pressure roller 320 as a pressure member of the fixing device 300 may be composed of a pressure belt stretched between two rotating bodies. Also, other heat generating elements such as a ceramic heater can be used as the heat generating element of the fixing device 300 .

1K、1Y、1M、1C:プロセスユニット 2K、2Y、2M、2C:像担持体
3K、3Y、3M、3C:ドラムクリーニング装置 4K、4Y、4M、4C:帯電装置
5K、5Y、5M、5C:現像装置 6K、6Y、6M、6C:トナーボトル
7:露光器 7a:ミラー
8:転写カバー 10:粉体収容器
15:転写装置 16:中間転写ベルト
17:従動ローラ 18:駆動ローラ
19K、19Y、19M、19C:一次転写ローラ 20:二次転写ローラ
21:ベルトクリーニング装置 31:抵抗発熱体
32:給紙路 33:転写後搬送路
35:定着後搬送路 36:排紙路
37:排紙ローラ対 41:反転搬送路
42:切り替え部材 42a:揺動軸
43:反転搬送ローラ対 44:排紙トレイ
45:給紙ローラ 46:トレイ
60:給紙ローラ 70:コネクタ
71:ハウジング 72:コンタクト端子
72a:接点部 73:ハーネス
74:高熱伝導部材 100:画像形成装置
101:突起 102:孔部
103:画像形成装置本体 200:用紙給送装置
210:ローラ対 220:給送ローラ
230:分離ローラ 240:搬送ローラ
250:レジストローラ対 300:定着装置
310:定着ベルト 320:加圧ローラ
321:芯金 322:弾性層
323:離型層 324:駆動伝達ギヤ
330:発熱体 330a:位置決め孔
333a:電極部 333b:給電線
334:加圧ベルト 334:導体層
340、344:ヒータホルダ 341:基材
350、352:ステー 351:補助ステー
370:抵抗部材 370-1:中央抵抗部材
370-2:端部抵抗部材 370a、370b:給電線
370c~370h:電極 371~378:PTC素子
379a~379h:給電線 381:ニップ形成部材
385:絶縁層 387:バネ
389:均熱部材 390:押圧ローラ
400:制御部 400:制御部
410:交流電源 420:トライアック
430:電流検出手段 441、442:ヒータリレー
451、452:電圧検出手段 P:用紙
SN:定着ニップ TH、TH1~TH4:サーミスタ
TS:サーモスタット TM:転写手段
1K, 1Y, 1M, 1C: Process unit 2K, 2Y, 2M, 2C: Image carrier
3K, 3Y, 3M, 3C: Drum cleaning device 4K, 4Y, 4M, 4C: Charging device
5K, 5Y, 5M, 5C: Developing device 6K, 6Y, 6M, 6C: Toner bottle 7: Exposure device 7a: Mirror 8: Transfer cover 10: Powder container 15: Transfer device 16: Intermediate transfer belt 17: Driven roller 18: drive roller
19K, 19Y, 19M, 19C: primary transfer roller 20: secondary transfer roller 21: belt cleaning device 31: resistance heating element 32: paper feed path 33: post-transfer transport path 35: post-fixing transport path 36: paper discharge path 37 : Discharge roller pair 41: Reversing conveying path 42: Switching member 42a: Swing shaft 43: Reversing conveying roller pair 44: Discharge tray 45: Paper feed roller 46: Tray 60: Paper feed roller 70: Connector 71: Housing 72 : Contact terminal 72a: Contact portion 73: Harness 74: High thermal conductivity member 100: Image forming apparatus 101: Protrusion 102: Hole 103: Image forming apparatus main body 200: Paper feeding device 210: Roller pair 220: Feeding roller 230: Separating roller 240: Conveying roller 250: Registration roller pair 300: Fixing device 310: Fixing belt 320: Pressure roller 321: Core metal 322: Elastic layer 323: Release layer 324: Drive transmission gear 330: Heat generating element 330a: Positioning hole 333a: electrode portion 333b: power supply line 334: pressure belt 334: conductor layers 340, 344: heater holder 341: base materials 350, 352: stay 351: auxiliary stay 370: resistance member 370-1: central resistance member 370-2: End resistance members 370a, 370b: Feed lines 370c to 370h: Electrodes 371 to 378: PTC elements 379a to 379h: Feed lines 381: Nip forming member 385: Insulating layer 387: Spring 389: Uniform heat member 390: Pressure roller 400: Control unit 400: Control unit 410: AC power supply 420: Triac 430: Current detection means 441, 442: Heater relays 451, 452: Voltage detection means P: Paper SN: Fixing nip TH, TH1 to TH4: Thermistor TS: Thermostat TM: Transfer means

特許第6336026号公報Japanese Patent No. 6336026 特開2015-194713号公報JP 2015-194713 A 特開2009-14893号公報JP 2009-14893 A 特許第6036469号公報Japanese Patent No. 6036469 特許第6061606号公報Japanese Patent No. 6061606

Claims (14)

可撓性を有するスリーブ状の回転部材と、
前記回転部材の内周と摺動する摺動部材と、
前記回転部材を挟んで前記摺動部材と対向する部分に圧接して前記回転部材との間にニップ部を形成する加圧部材と、
前記回転部材と前記摺動部材との間に潤滑剤を備える定着装置において、
前記潤滑剤のちょう度を340以下、前記回転部材の摺動面の弾性仕事率を58%以上又は前記潤滑剤のちょう度を275以下、前記回転部材の摺動面の弾性仕事率を55%以上とし、
前記回転部材の摺動面の摺動方向の表面粗さを前記摺動部材の摺動面の摺動方向の表面粗さよりも大きくしたことを特徴とする定着装置。
a flexible sleeve-shaped rotary member;
a sliding member that slides on the inner circumference of the rotating member;
a pressurizing member that presses against a portion facing the sliding member across the rotating member to form a nip portion with the rotating member;
In a fixing device including a lubricant between the rotating member and the sliding member,
The consistency of the lubricant is 340 or less, and the elastic power of the sliding surface of the rotating member is 58% or more, or the consistency of the lubricant is 275 or less, and the elastic power of the sliding surface of the rotating member is 55%. and above,
A fixing device, wherein the surface roughness of the sliding surface of the rotating member in the sliding direction is larger than the surface roughness of the sliding surface of the sliding member in the sliding direction.
前記回転部材の摺動面の弾性仕事率を63%以上としたことを特徴とする請求項1の定着装置。 2. A fixing device according to claim 1, wherein the sliding surface of said rotary member has an elastic power of 63% or more. 前記摺動部材がヒータを有することを特徴とする請求項1又は2の定着装置。 3. A fixing device according to claim 1, wherein said sliding member has a heater. 前記潤滑剤がフッ素グリース又はシリコーンオイルを含むことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項の定着装置。 4. The fixing device according to any one of claims 1 to 3, wherein the lubricant contains fluorine grease or silicone oil. 前記回転部材の摺動面の材料にポリイミドが含まれていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項の定着装置。 5. The fixing device according to claim 1, wherein a material of the sliding surface of said rotating member contains polyimide. 前記回転部材の摺動面の表面粗さSa(算術平均高さ)が、0.2μm以上であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項の定着装置。 6. The fixing device according to claim 1, wherein the surface roughness Sa (arithmetic mean height) of the sliding surface of the rotating member is 0.2 [mu]m or more. 前記摺動部材の摺動面の表面粗さが0.05μm以下であることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項の定着装置。 7. The fixing device according to claim 1, wherein the sliding surface of the sliding member has a surface roughness of 0.05 [mu]m or less. 前記回転部材の摺動面の表面形状特性値である突出谷部空間体積Vvvが、0.01ml/m2以上であることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項の定着装置。 The fixing device according to any one of claims 1 to 7, wherein a protruded valley space volume Vvv, which is a surface shape characteristic value of the sliding surface of the rotating member, is 0.01 ml/ m2 or more. 前記回転部材の摺動面の表面形状特性値である偏り度Sskが、0以下であることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項の定着装置。 9. The fixing device according to claim 1, wherein a bias degree Ssk, which is a surface shape characteristic value of the sliding surface of the rotating member, is 0 or less. 前記回転部材の摺動面の表面形状特性値である尖り度Skuが、3以下であることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項の定着装置。 10. The fixing device according to claim 1, wherein a sharpness Sku, which is a characteristic value of the surface shape of the sliding surface of the rotating member, is 3 or less. 前記摺動部材の摺動面は、ガラスであることを特徴とする請求項1から10のいずれか1項の定着装置。 11. The fixing device according to claim 1, wherein the sliding surface of the sliding member is made of glass. 回転部材が基材と、表層と、接着層からなることを特徴とする請求項1から11のいずれか1項の定着装置。 12. The fixing device according to any one of claims 1 to 11, wherein the rotating member comprises a base material, a surface layer, and an adhesive layer. ヒータの発熱体が、長手方向に複数に分割されていることを特徴とする請求項1から12のいずれか1項の定着装置。 13. The fixing device according to any one of claims 1 to 12, wherein the heating element of the heater is divided into a plurality of parts in the longitudinal direction. 請求項1から13のいずれか1項の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus comprising the fixing device according to any one of claims 1 to 13.
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