JP5031477B2

JP5031477B2 - Fixing device

Info

Publication number: JP5031477B2
Application number: JP2007204571A
Authority: JP
Inventors: 健一長谷川
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2007-08-06
Filing date: 2007-08-06
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2027-08-06
Also published as: JP2009042305A

Description

本発明は、可撓性を有する円筒体と、該円筒体を輻射熱源により直接加熱する加熱手段
と、前記円筒体とニップを形成する加圧部材と、該ニップに未定着トナー像を担持した記
録媒体を通過させて定着を行なう定着装置に関するものである。 The present invention provides a flexible cylindrical body, a heating unit that directly heats the cylindrical body with a radiant heat source, a pressure member that forms a nip with the cylindrical body, and an unfixed toner image carried on the nip. It passed through a recording medium in which relates to the fixing equipment for performing fixing.

未定着トナー像を担持した記録媒体を通過させて定着を行なう定着装置は電子複写機、プリンタ、ファクシミリ或いはこれらの少なくとも２つの機能を備えた複合機などとして構成される画像形成装置に使用されている。
かかる定着装置は、熱源により加熱され、かつ回転駆動される定着ローラからなる定着部材と、この定着ローラに圧接されて回転する加圧ローラからなる加圧部材とを有し、両ローラによって形成されるニップに記録媒体を通過させ、トナーを加熱圧着する熱ローラタイプのものが一般的である。この時、定着ローラの熱源として、一般的には、ハロゲンランプを用いたハロゲンヒータが使用されてきた。
近年、環境規制、環境保護意識の高まりから、各種画像形成装置においても不使用時には定着ヒータへの通電を遮断し、必要な時のみ通電して、消費電力を低減することが行なわれている。このような省エネ型の画像形成装置では、印刷時に定着ローラの表面温度が即座に設定温度まで達する必要がある。 A fixing device that performs fixing by passing a recording medium carrying an unfixed toner image is used in an image forming apparatus configured as an electronic copying machine, a printer, a facsimile, or a multifunction machine having at least two of these functions. Yes.
Such a fixing device has a fixing member composed of a fixing roller heated by a heat source and rotationally driven, and a pressure member composed of a pressure roller rotating while being pressed against the fixing roller. A heat roller type is generally used in which a recording medium is passed through a nip and the toner is heated and pressure-bonded. At this time, generally, a halogen heater using a halogen lamp has been used as a heat source for the fixing roller.
In recent years, due to increasing environmental regulations and environmental protection awareness, in various image forming apparatuses, the power supply to the fixing heater is cut off when not in use and is supplied only when necessary to reduce power consumption. In such an energy-saving image forming apparatus, the surface temperature of the fixing roller needs to reach the set temperature immediately during printing.

従来のハロゲンヒータで加熱する方式では、肉厚を１ｍｍ以下にする定着ローラ基体の薄肉化により定着ローラの熱容量を軽減し、定着ローラを急速に設定温度までに立ち上げることができるように構成している。
また、定着ローラ基体をさらに薄肉化し、可撓性を有するベルトとすることで、さらに急速立ち上げを行なう提案が各種されている（例えば、特許文献１乃至３参照）。
特許文献１には、エンドレスベルトと、ベルト内部に配置した定着ローラと、ベルトを介して定着ローラと対向する加圧ローラと、ベルト内部に配置したヒータからなる定着装置が開示されている。
特許文献２には、エンドレスベルトと、ベルト内部に配置した定着部材と、ベルトを介して定着ローラと対向する加圧部材と、ベルト内部に配置したヒータからなる定着装置において、定着ベルトの温度を非接触に検知する技術が開示されている。
特許文献３には、エンドレスベルトと、ベルト内部に配置した定着部材と、ベルトを介して定着ローラと対向する加圧部材と、ベルト内部に配置したヒータからなる定着装置において、定着部材の前側に案内補助部材、後側にニップ補助部材を配置する技術が開示されている。
特開２００２−２１４９５３公報特開２００５−９２０８０公報特開２００６−２６７９０１公報 In the conventional heating method using a halogen heater, the heat capacity of the fixing roller is reduced by reducing the thickness of the fixing roller base to 1 mm or less, and the fixing roller can be quickly raised to a set temperature. ing.
Various proposals have been made for further rapid startup by making the fixing roller substrate thinner and making it a flexible belt (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
Patent Document 1 discloses a fixing device including an endless belt, a fixing roller disposed inside the belt, a pressure roller facing the fixing roller via the belt, and a heater disposed inside the belt.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228688 discloses a fixing device including an endless belt, a fixing member disposed inside the belt, a pressure member facing the fixing roller via the belt, and a heater disposed inside the belt. A technique for non-contact detection is disclosed.
In Patent Document 3, a fixing device including an endless belt, a fixing member arranged inside the belt, a pressure member facing the fixing roller via the belt, and a heater arranged inside the belt, the front side of the fixing member is disclosed. A technique for disposing a guide auxiliary member and a nip auxiliary member on the rear side is disclosed.
JP 2002-214953 A JP 2005-92080 A JP 2006-267901 A

しかしながら、上述した特許文献による従来技術のような構成では、熱容量軽減のために定着ローラを小径化すると、ニップ幅は狭くなり、定着不良が発生してしまう。これを回避するために定着ローラを大径化すると、ベルトも大径化し、熱容量は増加してしまう。
また、小径の定着ローラのまま圧力を高くしニップ幅を得ようとすると、定着ローラに撓みが生じ、軸方向で均一なニップ幅が得られず、また、ベルトの駆動力が軸方向で異なるためベルト寄りなどの問題が発生する。
さらに、特許文献１の〔図１〕、〔図４〕、〔図５〕のようにベルト軸方向全域をガイドする形状の場合、ガイド部材の熱容量が大きく、立ち上げ時間が長くなるばかりでなく、ガイド部材はヒータの輻射熱を受け温度上昇するため、連続通紙時などヒータ点灯時間が長い場合にはガイド部材の耐熱温度以上まで上昇してしまう問題も発生する。
また、特許文献１の図５及び特許文献２の図２には、ニップを、ベルト内部に配置した定着固定部材とベルト外部に配置した加圧ローラでベルトを挟み込み加圧することで形成している構成が記載されている。 However, in the configuration of the prior art according to the above-described patent document, when the diameter of the fixing roller is reduced in order to reduce the heat capacity, the nip width is narrowed and fixing failure occurs. When the diameter of the fixing roller is increased in order to avoid this, the diameter of the belt also increases and the heat capacity increases.
In addition, if the pressure is increased with the small-diameter fixing roller to obtain a nip width, the fixing roller is bent, and a uniform nip width cannot be obtained in the axial direction, and the driving force of the belt differs in the axial direction. Therefore, problems such as belt slippage occur.
Furthermore, in the case of a shape that guides the entire belt axial direction as in [FIG. 1], [FIG. 4], and [FIG. 5] of Patent Document 1, not only the heat capacity of the guide member is large, but the start-up time is lengthened. Since the temperature of the guide member rises due to the radiant heat of the heater, there is a problem that the temperature rises to a temperature higher than the heat resistance temperature of the guide member when the heater lighting time is long, such as during continuous paper feeding.
Further, in FIG. 5 of Patent Document 1 and FIG. 2 of Patent Document 2, the nip is formed by sandwiching and pressing the belt with a fixing fixing member disposed inside the belt and a pressure roller disposed outside the belt. The configuration is described.

このような構成は、定着固定部材のニップ面形状をフラット、凹とすることでローラに比較してニップ幅を得やすいが、加圧力が高い状態でベルト内面と定着固定部材が摺動する必要があるため、固定部材とベルト内面の接触部に潤滑材を塗布することが必須である。この場合、潤滑材がベルト内面に付着するため、ヒータがベルト内面を加熱すると潤滑材も加熱することとなり、潤滑材の発煙、異臭の問題が発生する。
特許文献３に記載の技術では、エンドレスベルトと、ベルト内部に配置した定着部材と、ベルトを介して定着ローラと対向する加圧部材と、ベルト内部に配置したヒータからなる定着装置において、定着部材の前側に案内補助部材、後側にニップ補助部材を配置している。
以上の問題を解決するために、特許文献３では、定着部材の前側に案内補助部材、後側にニップ補助部材を配置することで、定着ローラの小径化、ニップ確保をしつつ装置の小型化を実現している。
しかし、特許文献３の実施例のように案内補助部材及びニップ補助部材によってベルト面を大きく撓ませるためには、これらの部材はベルト軸方向全域配置し、かつベルトの弾性力に対抗する強度が必要である。すなわち、部材は大型化となり、熱容量が大きくなり、立ち上げ時間が長くなるという問題は解決されていない。 Such a configuration makes it easier to obtain a nip width than the roller by making the nip surface shape of the fixing fixing member flat and concave, but the inner surface of the belt and the fixing fixing member need to slide with a high pressure. Therefore, it is essential to apply a lubricant to the contact portion between the fixing member and the belt inner surface. In this case, since the lubricant adheres to the inner surface of the belt, when the heater heats the inner surface of the belt, the lubricant is also heated, which causes problems of smoke generation and a strange odor of the lubricant.
In the technique described in Patent Document 3, in a fixing device including an endless belt, a fixing member arranged inside the belt, a pressure member facing the fixing roller via the belt, and a heater arranged inside the belt, the fixing member A guide auxiliary member is arranged on the front side of the nip, and a nip auxiliary member is arranged on the rear side.
In order to solve the above problems, in Patent Document 3, a guide auxiliary member is disposed on the front side of the fixing member and a nip auxiliary member is disposed on the rear side, thereby reducing the diameter of the fixing roller and reducing the size of the apparatus while ensuring the nip. Is realized.
However, in order to greatly deflect the belt surface by the guide auxiliary member and the nip auxiliary member as in the embodiment of Patent Document 3, these members are arranged in the entire belt axial direction and have a strength that resists the elastic force of the belt. is necessary. That is, the problem that the member becomes large, the heat capacity becomes large, and the start-up time becomes long is not solved.

また、前述のように、ヒータの輻射熱を受けるガイド部材は温度上昇するため、連続通紙時などヒータ点灯時間が長い場合にはガイド部材の耐熱温度以上まで上昇してしまう問題も同様に発生する。
さらに、案内補助部材、ニップ補助部材によってベルト面を大きく撓ませるためベルトの可撓性が大きい基材を選択する必要がある。可撓性が大きい基材としては耐熱性樹脂ベルトが考えられるが、ヒータによる直接加熱は耐熱性の面で不向きである。直接加熱に向くニッケルやステンレスの金属基材は、薄肉化によって可撓性を大きくできるが、割れの問題が生じるために薄肉化には限界があった。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、可撓性を有する円筒体と、該円筒体を輻射熱源により直接加熱する加熱手段を用いて、立ち上げ時間が短く、かつニップ幅も十分に得られる定着装置及びこの定着装置を有する画像形成装置を提供することにある。 Further, as described above, since the temperature of the guide member that receives the radiant heat of the heater rises, the problem that the temperature rises above the heat resistant temperature of the guide member similarly occurs when the heater lighting time is long, such as during continuous paper passing. .
Further, since the belt surface is greatly bent by the guide auxiliary member and the nip auxiliary member, it is necessary to select a base material having a high belt flexibility. A heat-resistant resin belt can be considered as a highly flexible substrate, but direct heating with a heater is unsuitable in terms of heat resistance. Nickel or stainless steel metal substrates suitable for direct heating can be made flexible by thinning, but there is a limit to thinning because of the problem of cracking.
In view of the above situation, the object of the present invention is to use a flexible cylindrical body and a heating means for directly heating the cylindrical body with a radiant heat source. Another object of the present invention is to provide a sufficiently obtained fixing device and an image forming apparatus having the fixing device.

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、転写された未定着トナーを担持する記録媒体を通紙して該記録媒体上に前記未定着トナーを定着させる定着装置において、加圧部材と、該加圧部材に当接してニップ部を形成する可撓性の無端ベルトである円筒体と、該円筒体内部から前記加圧部材側へ前記円筒体を押圧する押圧ローラと、前記円筒体内部から前記加圧部材側へ前記円筒体を巻き付ける巻き付け部材と、前記円筒体を略円形に保持する非通紙部に設けたガイド部材と、前記円筒体内部に配置されかつ該円筒体内面を直接加熱する加熱ヒータと、前記巻き付け部材と前記加熱ヒータとの間に配置された反射部材と、前記円筒体の外部に位置する、前記反射部材に設けられた放熱部と、を備えた定着装置を特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、前記円筒体が、静止時に、該円筒体の外径よりも１０
％大きい外径の円形内に配置されている請求項１記載の定着装置を特徴とする。 In order to solve the above problems, the invention described in claim 1 is a fixing device that passes a recording medium carrying a transferred unfixed toner and fixes the unfixed toner on the recording medium. A pressure member, a cylindrical body that is a flexible endless belt that contacts the pressure member to form a nip portion, and a pressing roller that presses the cylindrical body from the inside of the cylindrical body toward the pressure member. A winding member that winds the cylindrical body from the inside of the cylindrical body to the pressure member side, a guide member that is provided in a non-sheet passing portion that holds the cylindrical body in a substantially circular shape, A heater for directly heating the inner surface of the cylindrical body, a reflecting member disposed between the winding member and the heating heater, and a heat dissipating portion provided on the reflecting member, located outside the cylindrical body , The fixing device is provided.
The invention according to claim 2 is characterized in that the cylindrical body is 10 times larger than the outer diameter of the cylindrical body when stationary.
The fixing device according to claim 1, wherein the fixing device is arranged in a circle having a larger outer diameter.

本発明によれば、非通紙部に設けたガイド部材で円筒体を略円形に保持しつつ、押圧ローラと巻き付け部材によってニップ部を形成することで、円筒体に接触する部分を最低限とすることができた。従って、円筒体は低張力でガイドされ、また、ニップ部での加圧力も小さいため、円筒体への負荷が少ない。
さらに、円筒体から押圧ローラ、巻き付け部材、ガイド部材への熱移動量が小さく、昇温時間の速い定着装置であり、かつこれらの部材は連続通紙時の温度上昇問題も解決することが可能になる。 According to the present invention, the cylindrical member is held in a substantially circular shape by the guide member provided in the non-sheet passing portion, and the nip portion is formed by the pressing roller and the winding member, so that the portion that contacts the cylindrical body is minimized. We were able to. Therefore, the cylindrical body is guided with a low tension, and the applied pressure at the nip portion is small, so that the load on the cylindrical body is small.
Furthermore, it is a fixing device that has a small amount of heat transfer from the cylindrical body to the pressure roller, winding member, and guide member and has a fast temperature rise time, and these members can also solve the temperature rise problem during continuous paper feeding. become.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は画像形成装置の一例であるカラー複写機の構成を示す概略図である。ここに示した画像形成装置Ａは、記録媒体Ｐ上にトナー像を形成する作像手段１と、そのトナー像を記録媒体Ｐ上に定着する定着装置２とを有している。
図１に示した作像手段１は、ドラム状の感光体として構成された第１乃至第４の像担持体３Ｃ、３Ｍ、３Ｙ、３ＢＫを有し、各像担持体３Ｃ、３Ｍ、３Ｙ、３ＢＫ上にイエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成される。
第１乃至第４の像担持体３Ｃ、３Ｍ、３Ｙ、３ＢＫに対向して中間転写ベルト４が配置され、この中間転写ベルト４は、一方が駆動ローラでかつ他方が従動ローラであるローラ５、６に巻き架けられ、そのローラの１つが図示していない駆動手段によって回転駆動することにより矢印方向に走行駆動される。
第１乃至第４の各像担持体３Ｃ、３Ｍ、３Ｙ、３ＢＫ上にトナー像を形成する構成と、その作用は実質的に全て同一であるため、第１の像担持体３Ｃにトナー像を形成する構成だけを説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a color copying machine which is an example of an image forming apparatus. The image forming apparatus A shown here includes an image forming unit 1 that forms a toner image on a recording medium P, and a fixing device 2 that fixes the toner image on the recording medium P.
The image forming means 1 shown in FIG. 1 includes first to fourth image carriers 3C, 3M, 3Y, and 3BK configured as drum-shaped photosensitive members, and each of the image carriers 3C, 3M, 3Y, A yellow toner image, a magenta toner image, a cyan toner image, and a black toner image are formed on 3BK.
An intermediate transfer belt 4 is disposed to face the first to fourth image carriers 3C, 3M, 3Y, 3BK. The intermediate transfer belt 4 includes a roller 5 in which one is a driving roller and the other is a driven roller. 6, one of the rollers is driven to rotate in the direction of the arrow by being driven to rotate by a driving means (not shown).
Since the operation of forming the toner image on each of the first to fourth image carriers 3C, 3M, 3Y, and 3BK is substantially the same, the toner image is applied to the first image carrier 3C. Only the structure to be formed will be described.

この像担持体３Ｃは図１における時計方向に回転駆動され、この時、帯電ローラ８によって像担持体３Ｃ表面が所定の極性に均一に帯電される。次いで、その帯電面に、レーザ書き込みユニット９から出射する光変調されたレーザビームＬが照射される。
これによって像担持体３Ｃ上に静電潜像が形成され、その静電潜像が現像装置１０によってシアントナー像として可視像化される。中間転写ベルト４を挟んで、像担持体３Ｃにほぼ対向する位置には転写ローラ１１が配置されている。この転写ローラ１１には、像担持体３Ｃ上のトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加される。
これによって像担持体３Ｃ上のシアントナー像が中間転写ベルト４上に転写される。中間転写ベルト４に転写されず、像担持体３Ｃ上に残された転写残トナーは、クリーニング装置１２によって除去される。
全く同様にして、第２乃至第４の像担持体３Ｍ、３Ｙ、３ＢＫ上にマゼンタトナー像、イエロートナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成され、これらのトナー像が、シアントナー像の転写された中間転写ベルト４上に順次重ね合されて転写される。 The image carrier 3C is rotated in the clockwise direction in FIG. 1, and at this time, the surface of the image carrier 3C is uniformly charged to a predetermined polarity by the charging roller 8. Next, the charged surface is irradiated with a light-modulated laser beam L emitted from the laser writing unit 9.
As a result, an electrostatic latent image is formed on the image carrier 3C, and the electrostatic latent image is visualized as a cyan toner image by the developing device 10. A transfer roller 11 is disposed at a position substantially opposite to the image carrier 3C with the intermediate transfer belt 4 interposed therebetween. A voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the toner on the image carrier 3C is applied to the transfer roller 11.
As a result, the cyan toner image on the image carrier 3C is transferred onto the intermediate transfer belt 4. The transfer residual toner that is not transferred to the intermediate transfer belt 4 and remains on the image carrier 3C is removed by the cleaning device 12.
In exactly the same manner, a magenta toner image, a yellow toner image, and a black toner image are respectively formed on the second to fourth image carriers 3M, 3Y, and 3BK, and these toner images are transferred to the cyan toner image. The images are sequentially superimposed and transferred onto the intermediate transfer belt 4.

一方、作像手段１の下方で光書き込みユニット９の下方に設けられた給紙部１３からは、例えば、転写紙、樹脂シート、樹脂フィルム等からなる記録媒体Ｐが給送され、給紙部１３から給送された記録媒体Ｐは、矢印Ｂで示すように、中間転写ベルト４のローラ６へ向けて送り込まれる。
中間転写ベルト４を挟んで、ローラ６にほぼ対向する位置には２次転写ローラ１４が配置され、記録媒体Ｐは中間転写ベルト４と２次転写ローラ１４間のニップに送り込まれる。
この２次転写ローラ１４に対し、トナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加され、これによって中間転写ベルト４上の重ね合わせトナー像が記録媒体Ｐ上に転写される。記録媒体Ｐに転写されず、中間転写ベルト４上に残された転写残トナーは、中間転写ベルト用クリーニング装置７によって除去される。
このようにして４色の未定着トナー像を担持した記録媒体Ｐは、定着装置２に送り込まれ、この時、そのトナー像が記録媒体Ｐ上に定着される。本実施の形態の定着装置２は、瞬時立ち上げてクイックスタート（１０秒以下）が可能な構成となっている。 On the other hand, a recording medium P made of, for example, transfer paper, a resin sheet, a resin film, or the like is fed from a paper feeding unit 13 provided below the image forming unit 1 and below the optical writing unit 9. The recording medium P fed from 13 is fed toward the roller 6 of the intermediate transfer belt 4 as indicated by an arrow B.
A secondary transfer roller 14 is disposed at a position substantially opposite to the roller 6 with the intermediate transfer belt 4 interposed therebetween, and the recording medium P is fed into a nip between the intermediate transfer belt 4 and the secondary transfer roller 14.
A voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the toner is applied to the secondary transfer roller 14, whereby the superimposed toner image on the intermediate transfer belt 4 is transferred onto the recording medium P. The transfer residual toner that is not transferred to the recording medium P and remains on the intermediate transfer belt 4 is removed by the intermediate transfer belt cleaning device 7.
The recording medium P carrying the four-color unfixed toner images in this way is sent to the fixing device 2, and at this time, the toner image is fixed on the recording medium P. The fixing device 2 of the present embodiment is configured to be instantly started and quick start (10 seconds or less).

上述した定着装置２は、図２を参照して以下で説明するように、加熱部材でありかつ無端ベルト状である円筒体１５と、この円筒体１５に圧接される加圧部材である加圧ローラ１６と、円筒体１５を輻射加熱により直接加熱する加熱ヒータ１７とを有する基本構成となっている。
図２は本発明による定着装置の加熱部材及び加圧部材の基本構成を示す概略図である。
図３は図２の定着装置を円筒体及びガイド部材を断面にして図２の右側から見た概略図である。
図４は図２の定着装置の加熱部材及び加圧部材を示す概略図である。
図５は図２の定着装置の加熱部材及び加圧部材を示す概略図である。
図６は図２の定着装置の加熱部材及び加圧部材の接触部分のみを示す概略図である。 As described below with reference to FIG. 2, the fixing device 2 described above is a heating member and an endless belt-like cylinder 15, and a pressure member that is a pressure member pressed against the cylinder 15. The basic configuration includes a roller 16 and a heater 17 that directly heats the cylindrical body 15 by radiant heating.
FIG. 2 is a schematic view showing the basic configuration of the heating member and the pressure member of the fixing device according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic view of the fixing device of FIG. 2 as seen from the right side of FIG. 2 with a cylindrical body and a guide member in cross section.
FIG. 4 is a schematic view showing a heating member and a pressure member of the fixing device of FIG.
FIG. 5 is a schematic view showing a heating member and a pressure member of the fixing device of FIG.
FIG. 6 is a schematic view showing only the contact portion of the heating member and the pressure member of the fixing device of FIG.

図２乃至図６を参照して、円筒体１５と加圧ローラ１６は、円筒体１５のベルトループ内に設けた押圧ローラ１８が円筒体１５を介して加圧ローラ１６と互いに圧接している。そして円筒体１５のベルトループ内に設けた補助ローラ１９が、円筒体１５を加圧ローラ１６に巻き付けるような巻き付け部材として作用することによりニップが形成されている。
円筒体１５は何らかの部材が接触しても、ベルトとしての円筒体１５が変形（凹み現象）しないで、略円筒形状を維持する程度の剛性をベルトに持たせている。円筒体１５を構成する基材はニッケル、ステンレス等の金属材料又はポリアミドイミド、ポリイミド等の耐熱樹脂材料であるが、加熱ヒータ１７の輻射熱に対して十分な耐熱性のある金属材料が好ましい。
円筒体１５の基材を金属材料とした場合、円筒形状とした場合の直径は３０乃至６０ｍｍ、好ましくは３０乃至５０ｍｍで、厚さは１０μｍ乃至１００μｍ、好ましくは１０μｍ乃至５０μｍの範囲にあることが望ましい。
なお、本実施の形態の円筒体１５は、少なくとも基材（１０〜５０μｍのＮｉ、ＳＵＳ等）と、中間層（耐熱弾性部材５０〜３００μｍのＳｉゴム又はフッ素ゴム）と、表層（離型部材のＳｉゴム又は１〜５０μｍのフッ素樹脂）との３層を有する円筒体である。このような３層以上に構成した円筒体１５はカラー画像形成装置の高画質対応として必須である。 2 to 6, the cylindrical body 15 and the pressure roller 16 are configured such that a pressing roller 18 provided in a belt loop of the cylindrical body 15 is in pressure contact with the pressure roller 16 through the cylindrical body 15. . The auxiliary roller 19 provided in the belt loop of the cylindrical body 15 acts as a winding member that winds the cylindrical body 15 around the pressure roller 16 to form a nip.
Even if any member contacts the cylindrical body 15, the cylindrical body 15 as a belt is not deformed (a dent phenomenon), and the belt has rigidity enough to maintain a substantially cylindrical shape. The base material constituting the cylindrical body 15 is a metal material such as nickel or stainless steel or a heat-resistant resin material such as polyamide-imide or polyimide, but a metal material having sufficient heat resistance against the radiant heat of the heater 17 is preferable.
When the base material of the cylindrical body 15 is a metal material, the diameter of the cylindrical body is 30 to 60 mm, preferably 30 to 50 mm, and the thickness is in the range of 10 μm to 100 μm, preferably 10 μm to 50 μm. desirable.
The cylindrical body 15 of the present embodiment includes at least a base material (10-50 μm Ni, SUS, etc.), an intermediate layer (a heat-resistant elastic member 50-300 μm Si rubber or fluororubber), and a surface layer (release member). A cylindrical body having three layers of Si rubber or 1-50 μm fluororesin. The cylindrical body 15 having three or more layers is indispensable for high image quality of the color image forming apparatus.

加圧ローラ１６は金属パイプの表層に断熱耐熱部材（Ｓｉゴム）を１〜５ｍｍ、さらに、その表層に塗布した１〜５０μｍのフッソ樹脂からなる構成としている。この場合、ニップ部Ｎにおいて円筒体１５から加圧ローラ１６に熱移動が発生するために、断熱耐熱部材の熱伝導率は極力低く、かつ厚みを厚くすることが望ましい。
押圧ローラ１８と補助ローラ１９は、円筒体１５と加圧ローラ１６のニップの入口及び出口に配置され、円筒体１５をニップ部に案内している。押圧ローラ１８が加圧ローラ１６により近接した側に加圧される（図４及び図５）ことで、ニップ部の１部分に高面圧の部位があるため、加圧ローラ１６の回転によって円筒体１５は従動回転する。
補助ローラ１９は、上述したように、円筒体１５を加圧ローラ１６に巻き付ける役目を有している。そのため円筒体１５のニップ部の弾性変形力に対抗できる最低限の加圧力で加圧ローラ１６側に加圧する。
必要以上に加圧力を与えると、その圧力部分が押圧ローラ１８の圧力部分での円筒体１５の搬送力の抵抗となり、ニップ部において円筒体１５が弛み、加圧ローラ１６と接触しない状態となるので注意が必要である。
押圧ローラ１８の部分のみに大なる加圧力を与えることで、加圧ローラ１６の駆動力をこの圧接部１ヶ所が支配的となるようにした。よって比較的広いニップ幅の装置においても圧接部１ヶ所で駆動しているため円筒体１５は安定して走行することが可能となる。 The pressure roller 16 is composed of 1 to 5 mm of a heat insulating and heat-resistant member (Si rubber) on the surface layer of a metal pipe and further 1 to 50 μm of a fluorine resin applied to the surface layer. In this case, since heat transfer occurs from the cylindrical body 15 to the pressure roller 16 at the nip portion N, it is desirable that the heat insulating heat-resistant member has a low thermal conductivity as much as possible and has a large thickness.
The pressure roller 18 and the auxiliary roller 19 are arranged at the entrance and exit of the nip between the cylindrical body 15 and the pressure roller 16, and guide the cylindrical body 15 to the nip portion. Since the pressing roller 18 is pressed to the side closer to the pressing roller 16 (FIGS. 4 and 5), there is a portion of high surface pressure in a part of the nip portion. The body 15 is driven to rotate.
As described above, the auxiliary roller 19 has a role of winding the cylindrical body 15 around the pressure roller 16. Therefore, the pressure is applied to the pressure roller 16 side with the minimum pressure that can counter the elastic deformation force of the nip portion of the cylindrical body 15.
When the pressing force is applied more than necessary, the pressure portion becomes resistance of the conveyance force of the cylindrical body 15 at the pressure portion of the pressing roller 18, and the cylindrical body 15 is loosened at the nip portion and is not in contact with the pressure roller 16. So be careful.
By applying a large pressing force only to the pressing roller 18, the driving force of the pressure roller 16 is made dominant at this one press contact portion. Therefore, even in a device having a relatively wide nip width, the cylindrical body 15 can travel stably because it is driven at one press contact portion.

補助ローラ１９は、図４に示すように、その回転中心を固定してもよい。また、補助ローラ１９は、図５に示すように、平面を有する固定部材２０として構成しても良い。固定部材２０は回転中心を有して、加圧ローラ１６に倣うように接触する。
その接触面は均一に接触するように、図６に示すごとく、加圧ローラ１６の外径Ｒ１より大きい径Ｒ２を有するものとする。押圧ローラ１８と補助ローラ１９は、表層を耐熱樹脂（例えば、ＰＥＥＫ（ポリエーテルケトン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）等）で形成される。
巻き付け部材である補助ローラ１９を、ローラに代えて固定部材２０とすることで、ベルト（円筒体１５）の弾性力によるニップ面圧に加えて、固定部材２０の加圧力もニップ面圧に加えることが可能となり、定着性の悪い記録媒体も確実に定着することができる。
円筒体１５のニップ部以外の部分はベルトの剛性で円形状の姿勢となるが、加熱回転時にはその熱や回転力によって円形状を維持することができなくなってしまう。これによって、温度センサ２１との接触状態が変化したり、加熱ヒータ１７との接触などが生じる恐れがある。
そこで、円筒体１５のニップ部以外の部分には円形のガイド部材２２を設けている。図３に示すように、ガイド部材２２は、円筒体１５の両端の非通紙部、かつ円筒体１５の内面に位置している。 The auxiliary roller 19 may have its rotation center fixed as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 5, the auxiliary roller 19 may be configured as a fixing member 20 having a flat surface. The fixing member 20 has a rotation center and contacts the pressure roller 16 so as to follow it.
It is assumed that the contact surface has a diameter R2 larger than the outer diameter R1 of the pressure roller 16, as shown in FIG. The pressing roller 18 and the auxiliary roller 19 are made of heat-resistant resin (for example, PEEK (polyether ketone), PPS (polyphenylene sulfide), etc.) on the surface layer.
By using the auxiliary roller 19 as a winding member as a fixing member 20 instead of the roller, in addition to the nip surface pressure due to the elastic force of the belt (cylindrical body 15), the pressing force of the fixing member 20 is also applied to the nip surface pressure. Accordingly, it is possible to reliably fix a recording medium having poor fixing properties.
The portions other than the nip portion of the cylindrical body 15 have a circular posture due to the rigidity of the belt, but the circular shape cannot be maintained due to the heat and rotational force during the heating rotation. As a result, the state of contact with the temperature sensor 21 may change, or contact with the heater 17 may occur.
Therefore, a circular guide member 22 is provided in a portion other than the nip portion of the cylindrical body 15. As shown in FIG. 3, the guide member 22 is located on the non-sheet passing portion at both ends of the cylindrical body 15 and on the inner surface of the cylindrical body 15.

また、輻射熱を受けにくくするため加熱ヒータ１７の発光部から遠ざける構成とし、ガイド部材２２の温度上昇を防止する。ガイド部材２２の外端部にはフランジを形成することで、円筒体１５の寄り止めを行なっている。
本発明の定着装置２は、転写された未定着トナーを担持する記録媒体を通紙して該記録媒体上に前記未定着トナーを定着させ、加圧ローラ１６と、この加圧ローラ１６に当接してニップ部を形成する可撓性の無端ベルトである円筒体１５とを含んでいる。
定着装置２は、さらに、この円筒体１５はその内部から加圧ローラ１６側へ円筒体１５を押圧する押圧ローラ１８と、円筒体１５内部から加圧ローラ１６側へ円筒体１５を巻き付ける巻き付け部材である補助ローラ１９と、円筒体１５を略円形に保持する非通紙部に設けたガイド部材２２と、円筒体１５内部に配置されかつこの円筒体１５内面を直接加熱する加熱ヒータ１７と、を含んでいる。
非通紙部に設けたガイド部材２２で円筒体１５を略円形に保持しつつ、押圧ローラ１８と巻き付け部材である補助ローラ１９によってニップ部を形成することで、円筒体１５に接触する部分を最低限とすることができる。
従って、円筒体１５は低張力でガイドされ、またニップ部での加圧力も小さいため、円筒体１５への負荷が少ない。また、円筒体１５から押圧ローラ１８、巻き付け部材１９、ガイド部材２２への熱移動量が小さく、昇温時間の速い定着装置であり、かつこれらの部材は連続通紙時の温度上昇問題も解決している。 Moreover, in order to make it difficult to receive radiant heat, it is set as the structure kept away from the light emission part of the heater 17, and the temperature rise of the guide member 22 is prevented. The cylindrical body 15 is prevented from slipping by forming a flange at the outer end of the guide member 22.
The fixing device 2 of the present invention passes a recording medium carrying the transferred unfixed toner, fixes the unfixed toner on the recording medium, and contacts the pressure roller 16 and the pressure roller 16. And a cylindrical body 15 which is a flexible endless belt that is in contact with each other to form a nip portion.
The fixing device 2 further includes a pressing roller 18 that presses the cylindrical body 15 toward the pressure roller 16 from the inside thereof, and a winding member that winds the cylindrical body 15 from the inside of the cylindrical body 15 to the pressure roller 16 side. An auxiliary roller 19, a guide member 22 provided in a non-sheet passing portion that holds the cylindrical body 15 in a substantially circular shape, a heater 17 that is disposed inside the cylindrical body 15 and directly heats the inner surface of the cylindrical body 15, Is included.
While the cylindrical body 15 is held in a substantially circular shape by the guide member 22 provided in the non-sheet passing portion, a nip portion is formed by the pressing roller 18 and the auxiliary roller 19 that is a winding member, so that a portion that contacts the cylindrical body 15 is formed. It can be minimized.
Therefore, the cylindrical body 15 is guided with a low tension, and the applied pressure at the nip portion is small, so that the load on the cylindrical body 15 is small. Further, the fixing device has a short heat transfer amount from the cylindrical body 15 to the pressing roller 18, the winding member 19, and the guide member 22 and has a fast temperature rising time, and these members also solve the problem of temperature rise during continuous paper feeding. is doing.

図７は円形に保たれる円筒体の状態を示す概略図である。図８は図７の定着装置を円筒体及びガイド部材を断面にして図７の右側から見た概略図である。図７及び図８において、定着装置２の全体構成は図２の全体構成と同じであるので、同一部材に同一符号を付して、ここで必要以外の説明は省略する。
このように構成された定着装置２は、図７に示すように、静止時においては円筒体１５の外径の＋２０％、好ましくは、＋１０％の円内に円筒形が収まるように、図７のＡ、Ｂ、Ｃの３ヶ所で円筒体１５を円形に保っている。円筒体１５の内径はガイド部材２２の外径に等しいか又はそれより大きくなっている。
円筒体１５がニップ部のみ凹となり、非ニップ部は略円形となるため、比較的剛性の高い金属製薄肉ベルト（円筒体１５）を採用することが可能となる。金属製薄肉ベルトはヒータで直接加熱するのに適した部材であり、また極端に薄肉化して可撓性を得る必要が無いため、強度面で有利となる。 FIG. 7 is a schematic view showing a state of a cylindrical body maintained in a circular shape. FIG. 8 is a schematic view of the fixing device of FIG. 7 as seen from the right side of FIG. 7 and 8, the overall configuration of the fixing device 2 is the same as the overall configuration of FIG. 2, and therefore, the same reference numerals are given to the same members, and descriptions other than those necessary are omitted here.
As shown in FIG. 7, the fixing device 2 configured in this way is configured so that the cylindrical shape fits within a circle of + 20%, preferably + 10%, of the outer diameter of the cylindrical body 15 when stationary. The cylindrical body 15 is kept circular at three locations A, B and C. The inner diameter of the cylindrical body 15 is equal to or larger than the outer diameter of the guide member 22.
Since the cylindrical body 15 is concave only in the nip portion and the non-nip portion is substantially circular, it is possible to employ a relatively thin metal thin belt (cylindrical body 15). A metal thin belt is a member suitable for direct heating with a heater, and it is not necessary to obtain an extremely thin wall to obtain flexibility, which is advantageous in terms of strength.

円筒体１５はそれ自体の剛性で円形を保つことができるため、ガイド部材２２には小さい張力しか掛からず、円筒体１５は安定して走行することが可能である。また、円筒体１５の変形はニップ部のみであるため比較的剛性の高い金属製円筒体を利用することができる。
このように構成される定着装置２は、加圧ローラ１６が図２の時計方向に回転駆動される。一方、無端ベルトである円筒体１５は加圧ローラ１６の回転に従動して反時計方向に回転する。
そして、円筒体１５と加圧ローラ１６のニップＮに未定着トナー像を担持した記録媒体Ｐが送り込まれることで、熱及び圧力により未定着トナー像が永久画像として記録媒体Ｐに定着される。円筒体１５は低熱容量であるので、回転させながら加熱ヒータ１７によって加熱する必要がある。 Since the cylindrical body 15 can maintain a circular shape with its own rigidity, only a small tension is applied to the guide member 22, and the cylindrical body 15 can travel stably. Further, since the cylindrical body 15 is deformed only at the nip portion, a relatively rigid metal cylindrical body can be used.
In the fixing device 2 configured as described above, the pressure roller 16 is rotationally driven in the clockwise direction in FIG. On the other hand, the cylindrical body 15 which is an endless belt is rotated counterclockwise following the rotation of the pressure roller 16.
Then, the recording medium P carrying the unfixed toner image is fed into the nip N between the cylindrical body 15 and the pressure roller 16, whereby the unfixed toner image is fixed on the recording medium P as a permanent image by heat and pressure. Since the cylindrical body 15 has a low heat capacity, it needs to be heated by the heater 17 while being rotated.

図２に示した定着装置２は、円筒体１５の内部に加熱ヒータとしてのハロゲンヒータ１７を設けており、このハロゲンヒータ１７よりなる輻射熱源で円筒体１５、すなわち、無端ベルトの内面を直接加熱する。
また、本実施の形態による画像形成装置は定着装置２の予熱を行なわず、記録時に円筒体１５を瞬時に立ち上げるように構成するため、ハロゲンヒータ１７の加熱効率を最大限に高めることが要求される。
そのため、円筒体１５内面に黒色処理（化学処理、めっき等）を施し、赤外線反射率を低下させる。円筒体１５内面を最もハロゲンヒータ（加熱ヒータ）１７の熱吸収良く黒色とすることで、加熱効率を向上させることが可能である。
また、押圧ローラ１８と補助ローラ１９の表面には鏡面処理（めっき）を施し、反射率を上げることができる。押圧ローラ１８と補助ローラ１９はハロゲンヒータ１７により輻射加熱されるが、円筒体１５と接触しているため、温度上昇の問題は発生しない。 The fixing device 2 shown in FIG. 2 is provided with a halogen heater 17 as a heater in the cylindrical body 15, and the cylindrical body 15, that is, the inner surface of the endless belt is directly heated by a radiant heat source composed of the halogen heater 17. To do.
Further, since the image forming apparatus according to the present embodiment is configured so that the cylindrical body 15 is instantaneously raised during recording without preheating the fixing device 2, it is required to maximize the heating efficiency of the halogen heater 17. Is done.
Therefore, black treatment (chemical treatment, plating, etc.) is performed on the inner surface of the cylindrical body 15 to reduce the infrared reflectance. Heating efficiency can be improved by making the inner surface of the cylindrical body 15 black with the best heat absorption of the halogen heater (heating heater) 17.
Further, the surface of the pressing roller 18 and the auxiliary roller 19 can be subjected to mirror surface treatment (plating) to increase the reflectance. Although the pressure roller 18 and the auxiliary roller 19 are radiantly heated by the halogen heater 17, the temperature rise problem does not occur because they are in contact with the cylindrical body 15.

図９は反射部材を備える本発明による定着装置の実施の形態を示す概略図である。図１０は図９の定着装置を円筒体及びガイド部材を断面にして図９の右側から端部を見た概略図である。図９及び図１０において、定着装置２の全体構成は図２の全体構成と同じであるので、同一部材に同一符号を付して、ここで必要以外の説明は省略する。
図９に示すように、加熱ヒータであるハロゲンヒータ１７、押圧ローラ１８、巻き付け部材である補助ローラ１９の間には金属製、もしくは反射面に金属を蒸着した断熱性樹脂等からなる反射板である反射部材２３を設けてもよい。
この反射部材２３としては、加熱効率を高めるために、反射面の反射率が９０％以上の反射部材を用いることが好ましい。反射部材２３を設けることで、加熱効率を向上させることが可能である。また、放熱部２３ａを設けることで、連続通紙時の温度上昇問題を解決できる。 FIG. 9 is a schematic view showing an embodiment of a fixing device according to the present invention provided with a reflecting member. FIG. 10 is a schematic view of the fixing device of FIG. 9 as seen from the right side of FIG. 9 and 10, the overall configuration of the fixing device 2 is the same as the overall configuration of FIG. 2, and thus the same members are denoted by the same reference numerals, and descriptions other than those necessary are omitted here.
As shown in FIG. 9, between the halogen heater 17 that is a heater, the pressing roller 18, and the auxiliary roller 19 that is a winding member, a reflective plate made of a metal or a heat-insulating resin having a metal deposited on a reflective surface is used. A certain reflecting member 23 may be provided.
As the reflecting member 23, it is preferable to use a reflecting member having a reflectance of 90% or more in order to increase the heating efficiency. By providing the reflection member 23, it is possible to improve heating efficiency. Moreover, the problem of the temperature rise at the time of continuous paper feeding can be solved by providing the heat radiation part 23a.

図１０に示すように、反射部材２３はローラ支持部２４ａを有する、押圧ローラ１８、補助ローラ１９用の固定ブラケット２４にネジで固定されている。さらに、反射部材２３は、上述したように、端部を円筒体１５より突出させて形成する放熱部２３ａを有することで、連続通紙時の温度上昇を防止することが可能である。
同様に、ガイド部材２２のフランジ部２２ａを大きくして放熱部とすることもできる。本実施の形態では図２で円筒体１５が反時計回りとしているが、図２のまま時計回りとすることも可能である。
ガイド部材２２は、円筒体１５の内径より小さい外径を有する円形状であり、これはガイド部材２２の最も望ましい形状である。ガイド部材２２は、円筒体１５内面で押圧ローラ１８、補助ローラ１９からなるニップ部と対向した側の両端、かつ非通紙部に配置される。この際、フランジ部２２ａを大きくして放熱部を設けることで、連続通紙時の温度上昇問題を解決できる。 As shown in FIG. 10, the reflecting member 23 is fixed to a fixing bracket 24 for the pressing roller 18 and the auxiliary roller 19 having a roller support portion 24 a by screws. Further, as described above, the reflection member 23 includes the heat radiating portion 23a formed by projecting the end portion from the cylindrical body 15, so that the temperature rise at the time of continuous paper feeding can be prevented.
Similarly, the flange portion 22a of the guide member 22 can be enlarged to be a heat radiating portion. In the present embodiment, the cylindrical body 15 is counterclockwise in FIG. 2, but may be clockwise as in FIG.
The guide member 22 has a circular shape having an outer diameter smaller than the inner diameter of the cylindrical body 15, which is the most desirable shape of the guide member 22. The guide member 22 is disposed on both ends of the inner surface of the cylindrical body 15 on the side facing the nip portion including the pressing roller 18 and the auxiliary roller 19 and on the non-sheet passing portion. At this time, it is possible to solve the temperature rise problem at the time of continuous paper feeding by enlarging the flange portion 22a and providing a heat dissipation portion.

画像形成装置の一例であるカラー複写機の構成を示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a color copying machine that is an example of an image forming apparatus. 本発明による定着装置の加熱部材及び加圧部材の基本構成を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a basic configuration of a heating member and a pressure member of the fixing device according to the present invention. 図２の定着装置を円筒体及びガイド部材を断面にして図２の右側から見た概略図である。3 is a schematic view of the fixing device of FIG. 2 as viewed from the right side of FIG. 図２の定着装置の加熱部材及び加圧部材を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a heating member and a pressure member of the fixing device in FIG. 2. 図２の定着装置の加熱部材及び加圧部材を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a heating member and a pressure member of the fixing device in FIG. 2. 図２の定着装置の加熱部材及び加圧部材の接触部分のみを示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating only a contact portion between a heating member and a pressure member of the fixing device in FIG. 2. 円形に保たれる円筒体の状態を示す概略図である。It is the schematic which shows the state of the cylindrical body kept circular. 図７の定着装置を円筒体及びガイド部材を断面にして図７の右側から見た概略図である。FIG. 8 is a schematic view of the fixing device of FIG. 7 as seen from the right side of FIG. 7 with a cylindrical body and a guide member in cross section. 反射部材を備える本発明による定着装置の実施の形態を示す概略図である。It is the schematic which shows embodiment of the fixing device by this invention provided with a reflection member. 図９の定着装置を円筒体及びガイド部材を断面にして図９の右側から端部を見た概略図である。FIG. 10 is a schematic view of the fixing device of FIG. 9 as seen from the right side of FIG.

Explanation of symbols

Ａ画像形成装置、Ｐ記録媒体、１作像手段、２定着装置、３Ｃ像担持体（感光体ベルト）、４転写ベルト、１３給紙部、１４２次転写ローラ、１５円筒体（無端ベルト）、１６加圧部材（加圧ローラ）、１７加熱ヒータ（ハロゲンヒータ）、１８押圧ローラ、１９巻き付け部材（補助ローラ）、２０固定部材、２２ガイド部材、２２ａ放熱部（フランジ）、２３反射部材（反射板）、２３ａ放熱部（フランジ） A image forming apparatus, P recording medium, 1 image forming means, 2 fixing device, 3C image carrier (photosensitive belt), 4 transfer belt, 13 paper feeding unit, 14 secondary transfer roller, 15 cylindrical body (endless belt) , 16 Pressure member (pressure roller), 17 Heating heater (halogen heater), 18 Pressing roller, 19 Winding member (auxiliary roller), 20 Fixing member, 22 Guide member, 22a Heat radiation part (flange), 23 Reflecting member ( Reflector), 23a Heat dissipation part (flange)

Claims

In a fixing device that passes a recording medium carrying a transferred unfixed toner and fixes the unfixed toner on the recording medium, a pressure member and a nip portion are formed in contact with the pressure member A cylindrical body that is a flexible endless belt, a pressure roller that presses the cylindrical body from the inside of the cylindrical body toward the pressure member, and a winding that winds the cylindrical body from the inside of the cylindrical body to the pressure member side A member, a guide member provided in a non-sheet-passing portion that holds the cylindrical body in a substantially circular shape, a heater that is disposed inside the cylindrical body and directly heats the inner surface of the cylindrical body, the winding member, and the heater A fixing member, and a heat dissipating part provided on the reflecting member, located outside the cylindrical body .

The fixing device according to claim 1, wherein the cylindrical body is disposed in a circular shape having an outer diameter that is 10% larger than the outer diameter of the cylindrical body when stationary.