JP5253603B2 - Fixing device - Google Patents

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本発明は、複写機やプリンタ等の電子写真技術を用いた画像形成装置に搭載される定着装置に関する。   The present invention relates to a fixing device mounted on an image forming apparatus using electrophotographic technology such as a copying machine or a printer.

一般的な画像形成装置では、画像情報に基づいて感光体ドラムの表面に静電潜像を形成する。感光体ドラムは所定の極性に帯電されており、画像情報に基づいて光が照射されると、その部分の電荷が除去されて静電潜像となる。そして、感光体ドラムに隣接して、内部にトナーを収納する現像装置が設けられている。トナーは感光体ドラムと同極性に帯電されており、感光体ドラム表面の電荷のない部分に吸着される。トナー画像が転写される記録材は、給紙ローラや搬送ローラなどからなる搬送手段によって、感光体ドラムと転写ローラのニップ部に搬送される。転写ローラも感光体ドラムに隣接して設けられており、記録材の裏面からトナーと逆極性の電荷を印加して、感光体ドラム表面のトナーを記録材上に引きつけて転写する。トナー画像が転写された記録材は、加熱装置を内蔵した加熱ローラと加熱ローラに圧接される加圧ローラとで構成される定着手段のニップ部に搬送される。定着手段によって熱及び圧を加えてトナー画像を記録材に定着させた後、記録材は搬送ローラ対によって搬送され、記録材排出口から記録材積載部に排出される。   In a general image forming apparatus, an electrostatic latent image is formed on the surface of a photosensitive drum based on image information. The photosensitive drum is charged with a predetermined polarity, and when light is irradiated based on image information, the charge in that portion is removed to form an electrostatic latent image. A developing device for storing toner is provided adjacent to the photosensitive drum. The toner is charged with the same polarity as that of the photosensitive drum, and is adsorbed on an uncharged portion of the surface of the photosensitive drum. The recording material onto which the toner image is transferred is conveyed to a nip portion between the photosensitive drum and the transfer roller by a conveyance unit including a paper feed roller and a conveyance roller. A transfer roller is also provided adjacent to the photosensitive drum, and applies a charge having a polarity opposite to that of the toner from the back surface of the recording material to attract and transfer the toner on the surface of the photosensitive drum onto the recording material. The recording material onto which the toner image has been transferred is conveyed to a nip portion of a fixing unit that includes a heating roller incorporating a heating device and a pressure roller pressed against the heating roller. After fixing the toner image on the recording material by applying heat and pressure by the fixing means, the recording material is conveyed by a pair of conveying rollers and discharged from the recording material discharge port to the recording material stacking portion.

定着手段として、熱ローラ方式やフィルム加熱加圧方式を挙げることが出来る。熱ローラ方式は、熱ローラ(以後、定着ローラ)と加圧ローラにより回転ローラ対を形成している。定着ローラ内にハロゲンランプ等の熱源を内蔵させて、この定着ローラを所定の定着温度に加熱・温度調節し、回転ローラ対のニップ部に未定着トナー画像を形成担持させた記録材を導入して挟持搬送させることで未定着トナー画像を記録材に定着させる手段である。フィルム加熱方式は、小熱容量のフィルムを用いて、フィルムと加圧ローラとで記録材を挟持搬送すると共に、フィルム内面側に設けられたヒータを所定の定着温度に加熱・温度調節し、未定着トナー画像を記録材に定着させる手段である。また、定着ニップ部における、定着ローラまたはフィルムと加圧ローラとの圧接状態をより良好なものとするために、定着ローラやフィルムに弾性層を被覆しているものも存在している。   Examples of fixing means include a heat roller method and a film heating and pressing method. In the heat roller method, a rotating roller pair is formed by a heat roller (hereinafter, a fixing roller) and a pressure roller. A heat source such as a halogen lamp is built in the fixing roller, the fixing roller is heated to a predetermined fixing temperature and the temperature is adjusted, and a recording material on which an unfixed toner image is formed and supported is introduced into the nip portion of the rotating roller pair. In this case, the unfixed toner image is fixed on the recording material by being nipped and conveyed. The film heating method uses a film with a small heat capacity, nipping and transporting the recording material between the film and the pressure roller, and heating and adjusting the temperature of the heater provided on the inner surface of the film to a predetermined fixing temperature. It is means for fixing the toner image on the recording material. In addition, in order to improve the pressure contact state between the fixing roller or film and the pressure roller in the fixing nip portion, there are also those in which an elastic layer is coated on the fixing roller or film.

これらの接触式加熱加圧定着方式において、オフセットという現象が避けられない。オフセットには、いくつかの種類が存在する。低温オフセットとは、トナーの溶融が不十分で記録材への定着不良に起因するものである。高温オフセットとは、定着時の溶融トナーが記録材と定着ローラ間で泣き別れることによって定着ローラやフィルムを汚染するものである。その他、静電オフセットと称するものも存在する。これらのオフセットは、短期的・一時的には記録材表/裏面の画像汚れ、副次的には繰り返し使用による汚染の蓄積や移行によって、画像汚れのみならず、温調不良、排紙不良や排紙ジャム、定着器寿命の短縮化という問題があった。   In these contact-type heat and pressure fixing systems, the phenomenon of offset is unavoidable. There are several types of offsets. The low temperature offset is caused by insufficient fixing of the toner to the recording material due to insufficient melting of the toner. The high temperature offset is a contamination of the fixing roller and the film due to the molten toner at the time of fixing crying between the recording material and the fixing roller. In addition, there is a so-called electrostatic offset. These offsets can be caused by short-term / temporary image contamination on the front / back of the recording material, and secondary accumulation and transfer of contamination due to repeated use. There was a problem of paper jam and shortening of the fixing device life.

これらオフセット現象に対して、定着装置からの対応策としては、定着ローラ表面の離型性を向上させてトナーの付着をなるべく抑制する試み、定着ローラや加圧ローラにトナーの帯電極性に応じてバイアス電荷を印加、あるいは除電するなどして定着ローラに対するオフセットを抑制する試みを行っていた。定着ローラ表面の離型性を向上させる試みとしては、フッ素系樹脂を被覆させたり、さらには定着ローラ表面に離型材を塗布する構成がある。定着ローラ表面に離型材を長時間安定して塗布する場合、巻き取り式のクリーニングウェブやクリーニングパッド等補助的なクリーニング部材を併設する必要が生じており、定着装置が大型化・複雑化してしまっていた。最近の小型化・軽量化の要求を考慮すると、これらの補助的な装置を除去することが必要であり好ましい。つまり、トナーの耐オフセット性能の向上がなければ小型化・軽量化の要求に対応しきれなくなってきていた。そのため、トナーからの対応策として、離型ワックスを内包しているトナーが提案されている(特許文献1)。離型ワックスをトナーに内包させることにより、加熱定着時に溶融トナーと定着ローラとの界面に離型ワックスが移行し、定着ローラ側への溶融トナーの泣き別れを防止して耐オフセット性能の向上を図っている。さらに、耐オフセット性能を向上させるため、2種類以上の離型ワックスをトナーに添加する技術(特許文献2)や、離型ワックスの熱特性を最適化する技術(特許文献3)が提案されている。   As countermeasures against the offset phenomenon, as countermeasures from the fixing device, an attempt is made to improve the releasability of the surface of the fixing roller to suppress toner adhesion as much as possible, and according to the charging polarity of the toner on the fixing roller and the pressure roller. Attempts have been made to suppress the offset with respect to the fixing roller by applying a bias charge or removing the charge. Attempts to improve the releasability on the surface of the fixing roller include a configuration in which a fluororesin is coated or a release material is applied to the surface of the fixing roller. When a release material is stably applied to the surface of the fixing roller for a long time, it is necessary to provide an auxiliary cleaning member such as a winding type cleaning web or a cleaning pad, which increases the size and complexity of the fixing device. It was. Considering recent demands for miniaturization and weight reduction, it is necessary and preferable to remove these auxiliary devices. In other words, unless the offset resistance of the toner is improved, it has been impossible to meet the demands for reduction in size and weight. Therefore, as a countermeasure from the toner, a toner including a release wax has been proposed (Patent Document 1). By embedding the release wax in the toner, the release wax moves to the interface between the molten toner and the fixing roller during heat fixing, and prevents the molten toner from crying to the fixing roller side, thereby improving the anti-offset performance. ing. Furthermore, in order to improve anti-offset performance, a technique for adding two or more types of release wax to the toner (Patent Document 2) and a technique for optimizing the thermal characteristics of the release wax (Patent Document 3) have been proposed. Yes.

なお、定着ローラ方式で説明をおこなってきたが、前述の対応策はフィルム加熱加圧方式に関しても同様であり定着ローラ方式に限ったものではない。   Although the fixing roller method has been described, the above countermeasure is the same for the film heating and pressing method and is not limited to the fixing roller method.

特開平8−184992号公報JP-A-8-184992 特開2000−3070号公報JP 2000-3070 A 特開平11−327340号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-327340

トナーに内包されている離型ワックスは加熱定着時に液化し、その一部は気体となる。気化した後に直ちに冷やされたワックス成分は、再び固化して機内を流れる風に乗って移動する。そして、固化したワックス成分が、通紙することで温度が上昇した機内の各個所で再度液化して、付着してしまう現象があった。機内において温度が高くなりやすいのは、記録材が接触する個所である。つまり、記録材の搬送ガイドや搬送ローラにワックス成分が付着しやすい傾向にあった。記録材の搬送ガイドや搬送ローラにワックス成分が付着した場合、記録材の搬送の妨げになったり、ローラの摩擦係数を低下させてしまう等につながるため、機内を流れる風の方向をコントロールするなど、特別な対応が必要であった。   The release wax contained in the toner is liquefied at the time of heat fixing, and a part thereof becomes a gas. The wax component cooled immediately after vaporization solidifies again and moves on the wind flowing in the machine. Then, there was a phenomenon that the solidified wax component was liquefied again and adhered at various points in the machine where the temperature rose by passing paper. In the machine, the temperature tends to rise at the point where the recording material comes into contact. That is, the wax component tends to adhere to the recording material conveyance guide and the conveyance roller. If wax components adhere to the recording material conveyance guide or conveyance roller, the recording material conveyance may be hindered or the friction coefficient of the roller may be reduced. A special response was necessary.

最近、レーザービームプリンタは、高速化・小型化の要求が非常に高くなってきている。熱ローラ方式にせよ、フィルム加熱加圧方式にせよ、画像形成をより高速でおこない定着性を満足させるには、これまで以上に高い熱エネルギーと加圧力を必要とする。もし、高速化の要求を加圧力の増加だけで実現しようとすると、その加圧力に耐え得る構造体が必要になるため、小型化の要求が十分に満足されない可能性がある。そのため、熱エネルギーの増加と加圧力の増加、それぞれのバランスをとりながら高速化・小型化に対応していかなければならない。そして、記録材に与える熱エネルギーを高める方法として、加熱する時間を長くする方法と加熱温度を高くする方法が考えられるものの、いずれにせよ記録材上のトナーに与える熱エネルギーは増加する。トナーに与える熱エネルギーが増加するにつれ、離型ワックスが気化する量も増加することになる。   Recently, there is an increasing demand for laser beam printers that are faster and more compact. Regardless of the heat roller method or the film heating and pressing method, higher heat energy and pressure are required in order to perform image formation at a higher speed and satisfy the fixing property. If an attempt to increase the speed is achieved only by increasing the pressing force, a structure that can withstand the pressing force is required, and thus there is a possibility that the request for miniaturization may not be sufficiently satisfied. For this reason, it is necessary to cope with speeding up and downsizing while balancing the increase of heat energy and pressure. As a method for increasing the thermal energy applied to the recording material, a method of increasing the heating time and a method of increasing the heating temperature can be considered, but in any case, the thermal energy applied to the toner on the recording material increases. As the heat energy applied to the toner increases, the amount of release wax that vaporizes also increases.

高速化・小型化に対応するために、トナーに与える熱エネルギーが増加する傾向にある昨今、離型ワックスが気化する量も増加することで、前述したような離型ワックス付着に関わる問題の発生頻度が多くなってくることが予想される。そのため、加熱加圧定着装置においてトナーに含まれるワックス成分を捕集する技術開発は重要となっている。   In recent years, the thermal energy applied to the toner tends to increase in order to cope with higher speeds and downsizing, and the amount of release wax that vaporizes also increases. The frequency is expected to increase. Therefore, it is important to develop technology for collecting the wax component contained in the toner in the heat and pressure fixing device.

上述の課題を解決するための本発明は、離型ワックスを含有するトナーを用いて形成されたトナー像を担持する記録材を挟持搬送しつつ加熱する定着ニップ部を形成する定着ニップ部形成部材と、前記定着ニップ部形成部材を収容するフレームと、を有する定着装置において、前記定着ニップ部形成部材と前記フレームの間に、前記定着ニップ部で加熱されて前記離型ワックスから気化した成分を捕集する捕集部材を有し、前記捕集部材は、前記定着ニップ部形成部材からの輻射熱によって、前記気化した成分が液相状態となる温度を保つことにより、前記気化した成分を捕集することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a fixing nip portion forming member that forms a fixing nip portion that heats a recording material carrying a toner image formed by using toner containing a release wax while nipping and conveying the recording material. When, in the fixing device having a frame for accommodating the fixing nip forming member, between the frame and the fixing nip forming member, a component vaporized from the release wax is heated in the fixing nip portion have a collecting member for collecting the collecting member, the radiation heat from the fixing nip forming member, by keeping the temperature of the vaporized component is liquid phase, collecting the vaporized component characterized in that it.

本発明によれば、離型ワックスが紙ガイドや搬送ローラへ付着するのを抑えることができる。
According to the present invention, it is possible to suppress the release wax from adhering to the paper guide or the conveyance roller.

定着装置を搭載する画像形成装置本体の断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of an image forming apparatus main body on which a fixing device is mounted. 実施例1の定着装置の断面図。1 is a cross-sectional view of a fixing device according to a first exemplary embodiment. 実施例1の定着装置の斜視図。1 is a perspective view of a fixing device according to Embodiment 1. FIG. 実施例1の捕集部材113の詳細構成説明図。FIG. 3 is a detailed configuration explanatory diagram of a collecting member 113 according to the first embodiment. 実施例1の捕集部材115の詳細構成説明図。FIG. 3 is a detailed configuration explanatory view of a collecting member 115 according to the first embodiment. 実施例1の捕集部材114の詳細構成説明図。FIG. 6 is a detailed configuration explanatory view of a collecting member 114 according to the first embodiment. 実施例1の捕集部材113〜115、ステー108、ベース板109、前下カバー112の熱容量説明図。Explanatory drawings of heat capacities of the collecting members 113 to 115, the stay 108, the base plate 109, and the front lower cover 112 of the first embodiment. 実施例1のスリーブ105と加圧ローラ102の詳細説明図。3 is a detailed explanatory diagram of a sleeve 105 and a pressure roller 102 according to Embodiment 1. FIG. 実施例1の離型ワックスの融点及び昇華点の測定図。FIG. 3 is a measurement diagram of the melting point and sublimation point of the release wax of Example 1. 実施例1の捕集部材113とステー108の温度プロファイル。5 is a temperature profile of the collecting member 113 and the stay 108 according to the first embodiment. 実施例1の捕集部材114と前下カバー112の温度プロファイル。4 is a temperature profile of the collecting member 114 and the front lower cover 112 according to the first embodiment. 実施例1の捕集部材115の温度プロファイル。The temperature profile of the collection member 115 of Example 1. FIG. 実施例2の捕集部材113〜115の詳細構成説明図。The detailed structure explanatory drawing of the collection members 113-115 of Example 2. FIG.

(実施例1)
始めに、本発明の定着装置を搭載する画像形成装置である、フルカラーレーザービームプリンタについて説明する。なお、画像形成装置として、感光体ドラムを複数備えたフルカラーレーザービームプリンタを取り上げたが、感光体ドラムを一つ備えたモノクロの複写機、プリンタに搭載する定着装置にも適用することができる。したがって、本発明の定着装置を搭載する画像形成装置は、フルカラーレーザービームプリンタに限定されるものではない。図1は、フルカラーレーザービームプリンタ1(以後、プリンタ1)の全体構成を示す、縦断面図である。
Example 1
First, a full color laser beam printer which is an image forming apparatus equipped with the fixing device of the present invention will be described. Although a full-color laser beam printer provided with a plurality of photosensitive drums is taken up as the image forming apparatus, the present invention can also be applied to a monochrome copying machine including a single photosensitive drum and a fixing device mounted on the printer. Therefore, the image forming apparatus equipped with the fixing device of the present invention is not limited to a full color laser beam printer. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the overall configuration of a full-color laser beam printer 1 (hereinafter, printer 1).

プリンタ1の下部には、カセット2が引き出し可能に収納されている。そして、プリンタ1の右側には手差し給送部3が配設されている。カセット2、手差し給送部3にそれぞれ記録材を積載収容し記録材を1枚毎に分離し、レジストローラ4に給送するようになっている。プリンタ1はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色毎に対応する画像形成ステーション5Y、5M、5C、5Kを、横一列に並設している画像形成部5を備えている。画像形成部5には、像担持体である感光体ドラム6Y、6M、6C、6K(以後感光体ドラム6で統一)、感光体ドラム6の表面を均一に帯電する帯電装置7Y、7M、7C、7K、画像情報に基づいてレーザービームを照射して感光体ドラム6上に静電潜像を形成するスキャナユニット8、静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する現像装置9Y、9M、9C、9K、感光体ドラム6上のトナー像を静電転写ベルト10に転写する一次転写部11Y、11M、11C、11K(以後一次転写部11で統一)が配設されている。一次転写部11でトナー像が転写された転写ベルト10のトナー像は、二次転写部12で記録材に転写される。その後、加熱ユニット101と、加熱ユニット101に圧接する加圧ローラ102とで形成されるニップを通過する際に、転写画像の定着を行う定着装置100を記録材は通過する。その後、両面フラッパ13によって搬送路が切り替えられ、排出ローラ対14、スイッチバックローラ対15のどちらかに搬送される。スイッチバックローラ対15側に搬送された記録材は、スイッチバックローラ対15部で反転搬送して、再度レジストローラ4、二次転写部12、定着装置100を通過した後、排出ローラ対14側に搬送される。排出ローラ対14を通過後、記録材は記録材積載部16に排出される。   A cassette 2 is housed in a lower portion of the printer 1 so as to be drawable. A manual feed unit 3 is disposed on the right side of the printer 1. Recording materials are stacked and accommodated in the cassette 2 and the manual feed unit 3, respectively, and the recording materials are separated one by one and fed to the registration rollers 4. The printer 1 includes an image forming unit 5 in which image forming stations 5Y, 5M, 5C, and 5K corresponding to each color of yellow, magenta, cyan, and black are arranged in a horizontal row. The image forming unit 5 includes photosensitive drums 6Y, 6M, 6C, and 6K (hereinafter, unified with the photosensitive drum 6) as image carriers, and charging devices 7Y, 7M, and 7C that uniformly charge the surface of the photosensitive drum 6. 7K, a scanner unit 8 for forming an electrostatic latent image on the photosensitive drum 6 by irradiating a laser beam based on image information, a developing device 9Y for developing the toner image by attaching toner to the electrostatic latent image, 9M, 9C, and 9K, and primary transfer portions 11Y, 11M, 11C, and 11K (hereinafter unified with the primary transfer portion 11) for transferring the toner image on the photosensitive drum 6 to the electrostatic transfer belt 10 are provided. The toner image on the transfer belt 10 onto which the toner image has been transferred by the primary transfer unit 11 is transferred to the recording material by the secondary transfer unit 12. Thereafter, when the recording material passes through a nip formed by the heating unit 101 and the pressure roller 102 pressed against the heating unit 101, the recording material passes through the fixing device 100 that fixes the transferred image. Thereafter, the conveyance path is switched by the double-sided flapper 13 and conveyed to either the discharge roller pair 14 or the switchback roller pair 15. The recording material conveyed to the switchback roller pair 15 side is reversely conveyed by the switchback roller pair 15 part, and again passes through the registration roller 4, the secondary transfer unit 12, and the fixing device 100, and then the discharge roller pair 14 side. It is conveyed to. After passing through the discharge roller pair 14, the recording material is discharged to the recording material stacking unit 16.

次に、プリンタ1に搭載する定着装置100の詳細な構成を図2、図3に基づいて説明する。図2は定着装置100の縦断面図、図3は定着装置100内部の斜視図である。   Next, a detailed configuration of the fixing device 100 mounted on the printer 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the fixing device 100, and FIG. 3 is a perspective view of the inside of the fixing device 100.

定着装置100において、101は加熱ユニット、102は加圧ローラである。加熱ユニット101は、ヒータ103を有する。このヒータ103は支持部材としてのヒータホルダ104に支持されている。ヒータホルダ104は液晶ポリマー等の、耐熱性と摺動性を具備した耐熱性樹脂により形成されている。ヒータホルダ104には、定着スリーブ(エンドレスベルト)105が外装されている。定着スリーブ105は、加圧ローラ102とほぼ同じ周長を有し、定着スリーブ105の両端部は一対のスリーブフランジ106の外周に回転可能に保持されている。また、ヒータホルダ104の両端部もスリーブフランジ106に保持されている。そして、この一対のスリーブフランジ106を側板対107に支持させている。ヒータホルダ104に支持されたヒータ103と対向させるように定着スリーブ105に加圧ローラ102を所定の押圧力Tをもって圧接させている。これによって定着スリーブ105と加圧ローラ102との間に定着ニップ部Nを形成している。このように、定着ニップ部形成部材は、エンドレスベルトと、エンドレスベルトの内面に接触するヒータと、エンドレスベルトを介してヒータと共に定着ニップ部を形成する加圧ローラと、を有する。定着ニップ部は、離型ワックスを含有するトナーを用いて形成されたトナー像を担持する記録材を挟持搬送しつつ加熱する領域である。   In the fixing device 100, 101 is a heating unit, and 102 is a pressure roller. The heating unit 101 has a heater 103. The heater 103 is supported by a heater holder 104 as a support member. The heater holder 104 is formed of a heat resistant resin having heat resistance and sliding properties such as a liquid crystal polymer. A fixing sleeve (endless belt) 105 is externally mounted on the heater holder 104. The fixing sleeve 105 has substantially the same peripheral length as the pressure roller 102, and both end portions of the fixing sleeve 105 are rotatably held on the outer periphery of the pair of sleeve flanges 106. Further, both end portions of the heater holder 104 are also held by the sleeve flange 106. The pair of sleeve flanges 106 are supported by the side plate pair 107. The pressure roller 102 is brought into pressure contact with the fixing sleeve 105 with a predetermined pressing force T so as to face the heater 103 supported by the heater holder 104. As a result, a fixing nip portion N is formed between the fixing sleeve 105 and the pressure roller 102. As described above, the fixing nip portion forming member includes the endless belt, the heater that contacts the inner surface of the endless belt, and the pressure roller that forms the fixing nip portion together with the heater via the endless belt. The fixing nip portion is a region where a recording material carrying a toner image formed using toner containing a release wax is heated while nipping and conveying the recording material.

加熱ユニット101と加圧ローラ102は、側板対107、ステー108、ベース板109で囲われており、全て板金部材である。これら3部品は定着装置100を構成するフレームで、定着装置100の剛性を確保しており、また、定着ニップ部形成部材を収容している。側板対107、ステー108、ベース板109は、後ろカバー110、上カバー111、前下カバー112、左右カバー117で囲われており、ユーザーが外側から、側板対107、ステー108、ベース板109に触れることが出来ない構成になっている。前下カバー112は、下部が加熱ユニット101に直接面しているため、定着装置100を構成するフレームとしての機能を兼ね備えている。ステー108の定着スリーブ105側の面には捕集部材113、前下カバー112の定着スリーブ105側の面には捕集部材114、ベース板109の加圧ローラ102側の面には捕集部材115がそれぞれ設置されており、捕集部材113〜115全て、ユーザーが触れることができない構成になっている。そして、捕集部材113、捕集部材114と定着スリーブ105の隙間は3mm、捕集部材115と加圧ローラ102との隙間は1.5mm設けられている。詳細は後述するが、捕集部材は、離型ワックスの融点と昇華点の間の温度に保たれ、定着ニップ部で加熱されて発生する離型ワックスを捕集する部材である。この捕集部材は、定着ニップ部形成部材と、定着ニップ部形成部材を収容するフレームの間に設けられている。   The heating unit 101 and the pressure roller 102 are surrounded by a pair of side plates 107, a stay 108, and a base plate 109, and are all sheet metal members. These three parts are frames constituting the fixing device 100, which ensure the rigidity of the fixing device 100 and accommodate a fixing nip portion forming member. The side plate pair 107, the stay 108, and the base plate 109 are surrounded by the rear cover 110, the upper cover 111, the front lower cover 112, and the left and right covers 117, and the user connects the side plate pair 107, the stay 108, and the base plate 109 from the outside. It cannot be touched. Since the lower part of the front lower cover 112 directly faces the heating unit 101, the front lower cover 112 also has a function as a frame constituting the fixing device 100. A collecting member 113 is provided on the surface of the stay 108 on the fixing sleeve 105 side, a collecting member 114 is provided on the surface of the front lower cover 112 on the fixing sleeve 105 side, and a collecting member is provided on the surface of the base plate 109 on the pressure roller 102 side. 115 is installed, and the collection members 113 to 115 are all configured so that the user cannot touch them. The gap between the collection member 113, the collection member 114, and the fixing sleeve 105 is 3 mm, and the gap between the collection member 115 and the pressure roller 102 is 1.5 mm. Although the details will be described later, the collecting member is a member that collects the release wax generated by being heated at the fixing nip portion while being maintained at a temperature between the melting point and the sublimation point of the release wax. The collecting member is provided between the fixing nip portion forming member and the frame that houses the fixing nip portion forming member.

次に、捕集部材113、捕集部材114、捕集部材115の詳細構成を図4〜6に基づいて説明する。捕集部材113、捕集部材114、捕集部材115はいずれも厚さ1mmのガラス入りPBTで、荷重撓み温度は207℃(1.82MPa(試験方法:ISO075−1,2))である。捕集部材は肉厚が薄いため、射出成形時のショートが発生する可能性が極めて高い。しかし、ショート対策するために、射出圧力、型温度や樹脂温度を上げると、部品の「そり」が大きくなり、定着スリーブ105や加圧ローラ102と接触してしまう懸念が生じる。そのため、捕集部材113、捕集部材114、捕集部材115は、長幅を有した形状ではなく、短形状の部材を横に並べて2ヶづつ使用する構成にしている(ただし、削り出し品や押し出しシート材、打ち抜きシート材等を使用する場合はその限りではない)。   Next, the detailed structure of the collection member 113, the collection member 114, and the collection member 115 is demonstrated based on FIGS. The collection member 113, the collection member 114, and the collection member 115 are all PBT containing glass with a thickness of 1 mm, and the load deflection temperature is 207 ° C. (1.82 MPa (test method: ISO075-1, 2)). Since the collecting member is thin, the possibility of short-circuiting during injection molding is extremely high. However, if the injection pressure, mold temperature, or resin temperature is increased to prevent short-circuiting, the “warping” of the component increases, and there is a concern that it may come into contact with the fixing sleeve 105 or the pressure roller 102. Therefore, the collecting member 113, the collecting member 114, and the collecting member 115 are not in a shape having a long width, but are configured in such a manner that two short-shaped members are used side by side (however, a machined product) This is not the case when using extruded sheet materials, punched sheet materials, etc.).

図4に示すように、捕集部材113は両端部と中央部にリブ113a、リブ113aの近傍に爪113bを具備している。爪113bとストッパ113cをステー108に設けた角穴に掛けることで捕集部材113はステー108に固定されており、爪113bでX方向とZ方向、ストッパ113cでY方向の規制を行っている。そして、リブ113aと爪113bの内面だけがステー108に接触している。それ以外の部分は接触しておらず、空隙が設けられている。捕集部材113とステー108との接触面積を小さくし、リブ113aと爪113b以外の部分にステー108と空隙を設けることで、捕集部材113からステー108への熱伝導を防止している。   As shown in FIG. 4, the collection member 113 includes ribs 113a at both ends and a central part, and claws 113b in the vicinity of the ribs 113a. The catching member 113 is fixed to the stay 108 by hooking the claw 113b and the stopper 113c into the square hole provided in the stay 108. The claw 113b regulates the X direction and the Z direction, and the stopper 113c regulates the Y direction. . Only the inner surfaces of the rib 113a and the claw 113b are in contact with the stay 108. Other portions are not in contact with each other, and a gap is provided. The contact area between the collecting member 113 and the stay 108 is reduced, and the stay 108 and the gap are provided in portions other than the rib 113a and the claw 113b, thereby preventing heat conduction from the collecting member 113 to the stay 108.

捕集部材115のベース板109への取り付け構成は、捕集部材113のステー108への取り付け構成と全く同じである(図5参照)。そのため、ここでの説明は割愛する。   The attachment structure of the collection member 115 to the base plate 109 is exactly the same as the attachment structure of the collection member 113 to the stay 108 (see FIG. 5). Therefore, the explanation here is omitted.

図6に示すように、捕集部材114は、捕集部材114に設けた穴114aに、前下カバー112に設けたボス112aを通して、スナップフィット116で固定される(両端部・中央部の3箇所)。捕集部材114と前下カバー112とは、ボス112a周囲のザグリ面(図6網目ハッチング面)だけが接触しており、それ以外の部分には空隙が設けられている。捕集部材113、捕集部材115と同様、捕集部材114と前下カバー112との接触面積を小さくし、それ以外の部分に空隙を設けることで、捕集部材114から前下カバー112への熱伝導を抑えている。つまり、この空隙により捕集部材と捕集部材が取り付けられる部材との間が断熱されている。   As shown in FIG. 6, the collecting member 114 is fixed to the hole 114 a provided in the collecting member 114 by the snap fit 116 through the boss 112 a provided in the front lower cover 112 (3 at both ends and the central portion). Place). The collecting member 114 and the front lower cover 112 are in contact only with the counterbore surface (the mesh hatched surface in FIG. 6) around the boss 112a, and a gap is provided in the other portions. Similar to the collecting member 113 and the collecting member 115, the contact area between the collecting member 114 and the front lower cover 112 is reduced, and a gap is provided in other portions, so that the collecting member 114 is moved to the front lower cover 112. The heat conduction is suppressed. That is, the space between the collecting member and the member to which the collecting member is attached is thermally insulated by the gap.

次に、各部品の熱容量Cを図7に示す。熱容量Cは
C=mc
熱容量:C[J/K]、質量:m[g]、比熱:c[J/g・K]
で表される。図7に示すように、捕集部材113は捕集部材113が取り付けられるステー108と比較して、捕集部材114は捕集部材114が取り付けられる前下カバー112と比較して、捕集部材115は捕集部材115が取り付けられるベース板109と比較して、非常に小さい熱容量となっている。なお、ここで示している熱容量は、捕集部材113〜115が取り付く部材に、それぞれ複数個取り付けられているうちの1個の熱容量(例えば、ステー108に取り付いている捕集部材113の2個のうちの1個の熱容量)である。プリントを開始したら素早く融点以上の温度まで昇温させるためには、通紙中の定着スリーブ105の温度を安定させる必要がある。そのため、定着スリーブ105に近い場所に設けている捕集部材113〜115の熱容量はできるだけ小さい方が望ましい。つまり、捕集部材の熱容量をC1、捕集部材が取り付けられる部材の熱容量をC2としたとき、C1<C2の関係を満たしているのが好ましい。
Next, the heat capacity C of each component is shown in FIG. Heat capacity C is C = mc
Heat capacity: C [J / K], mass: m [g], specific heat: c [J / g · K]
It is represented by As shown in FIG. 7, the collecting member 113 is compared with the stay 108 to which the collecting member 113 is attached, and the collecting member 114 is compared with the front lower cover 112 to which the collecting member 114 is attached. 115 has a very small heat capacity compared to the base plate 109 to which the collecting member 115 is attached. In addition, the heat capacity shown here is one heat capacity (for example, two of the collection members 113 attached to the stay 108) of the plurality attached to the members to which the collection members 113 to 115 are attached. 1 of the heat capacity). In order to quickly raise the temperature to the temperature equal to or higher than the melting point after the printing is started, it is necessary to stabilize the temperature of the fixing sleeve 105 during paper passing. Therefore, it is desirable that the heat capacities of the collecting members 113 to 115 provided near the fixing sleeve 105 are as small as possible. That is, when the heat capacity of the collecting member is C1 and the heat capacity of the member to which the collecting member is attached is C2, it is preferable that the relationship of C1 <C2 is satisfied.

次に、定着スリーブ105と加圧ローラ102の詳細構成を図8に基づいて説明する。定着スリーブ105は、エンドレスの基層105aと基層105aの外周に設けられたプライマ層105b、プライマ層105bの外周に設けられた弾性層105cと、弾性層105cの外周に設けられた離型層105dとを有する(図8内のa)。基層105aは熱伝導性に優れたSUS(ステンレス)等の金属製のベース層であり、熱ストレス、機械的ストレスに耐え、耐久寿命の長い定着装置とするために十分な強度を持たせるために、30μm程度の厚みに形成している。プライマ層105bは、基層105aの上に、カーボン等の導電粒子を適量分散した導電性プライマを5μm程度の厚みで塗布することによって形成されている。弾性層105cの弾性によって記録材Pに担持されたトナー画像を包み込むことができ、均一な加熱加圧定着を実現できる。離型層105dはトナーや紙粉の付着防止や定着スリーブ105からの記録材Pの分離性能を確保するために、離型性に優れ耐熱性が高いフッ素樹脂としてPFA樹脂を20μm程度の厚みで塗布することによって形成されている。   Next, detailed configurations of the fixing sleeve 105 and the pressure roller 102 will be described with reference to FIG. The fixing sleeve 105 includes an endless base layer 105a, a primer layer 105b provided on the outer periphery of the base layer 105a, an elastic layer 105c provided on the outer periphery of the primer layer 105b, and a release layer 105d provided on the outer periphery of the elastic layer 105c. (A in FIG. 8). The base layer 105a is a base layer made of metal such as SUS (stainless steel) having excellent thermal conductivity, and has sufficient strength to withstand a heat stress and a mechanical stress and to have a long durability life. , And a thickness of about 30 μm. The primer layer 105b is formed by applying a conductive primer having an appropriate amount of conductive particles such as carbon dispersed on the base layer 105a to a thickness of about 5 μm. The toner image carried on the recording material P can be wrapped by the elasticity of the elastic layer 105c, and uniform heating and pressure fixing can be realized. The release layer 105d is made of a PFA resin having a thickness of about 20 μm as a fluororesin having excellent releasability and high heat resistance in order to prevent adhesion of toner and paper powder and to ensure separation performance of the recording material P from the fixing sleeve 105. It is formed by coating.

加圧ローラ102は、金属(アルミや鉄)の芯金102aと、芯金102aの外側にシリコンゴム等で形成された弾性層102bと、弾性層102bの表面を被覆する離型層102cとを有する(図8内のb)。芯金102aの両端部は側板対107に回転可能に軸受け支持されている。弾性層102bはシリコンゴム等で形成されたソリッドゴム層、あるいは断熱効果を持たせるためシリコンゴムを発泡させ形成されたスポンジゴム層等が用いられる。離型層102cはPFA等のフッ素系樹脂で、チューブを被覆させたものである。   The pressure roller 102 includes a metal (aluminum or iron) metal core 102a, an elastic layer 102b formed of silicon rubber or the like outside the metal core 102a, and a release layer 102c that covers the surface of the elastic layer 102b. (B in FIG. 8). Both ends of the core metal 102a are rotatably supported by the side plate pair 107. As the elastic layer 102b, a solid rubber layer formed of silicon rubber or the like, or a sponge rubber layer formed by foaming silicon rubber to have a heat insulating effect, or the like is used. The release layer 102c is made of a fluororesin such as PFA and covered with a tube.

制御手段としてのヒータ駆動制御回路は、給電装置と、これを制御するCPU等を備えている。このヒータ駆動制御回路はCPUがプリント信号を入力して給電装置をオン・オフ制御することにより、ヒータ103の発熱抵抗体を通電加熱する。発熱抵抗体の通電加熱によりヒータ103が急速昇温する。このヒータ103の温度がヒータ103の裏面(定着ニップ部Nと反対側の面)に設けられた温度検知手段としてのサーミスタ(不図示)の検知温度に基づいてヒータ103を所定の目標設定温度に温調制御し、定着スリーブ105をその温度に加熱する。本実施例の設定温度は180℃である。   A heater drive control circuit as a control means includes a power feeding device and a CPU for controlling the power feeding device. In the heater drive control circuit, the CPU inputs a print signal and performs on / off control of the power supply device, thereby energizing and heating the heating resistor of the heater 103. The heater 103 is rapidly heated by energization heating of the heating resistor. Based on the temperature detected by a thermistor (not shown) as temperature detecting means provided on the back surface of the heater 103 (the surface opposite to the fixing nip portion N), the heater 103 is set to a predetermined target set temperature. The temperature is controlled and the fixing sleeve 105 is heated to that temperature. The set temperature in this embodiment is 180 ° C.

この状態において、未定着トナー画像Sを担持した記録材Pが矢印X方向にて示す記録材搬送方向から定着ニップ部Nに導入され、記録材Pをニップ部Nで挟持搬送する(図2)。なお本実施例では、プリント信号入力から7.3秒後に、記録材Pの先端が定着ニップ部Nに到達する。この搬送過程でヒータ103の熱が定着スリーブ105を介して記録材Pに付与される。未定着トナー画像Sはヒータ103の熱とニップ圧によって記録材P面に定着される。ニップ部Nを出た記録材Pは定着スリーブ105の表面から曲率分離されて排紙ローラ対14またはスイッチバックローラ対15に搬送される。   In this state, the recording material P carrying the unfixed toner image S is introduced into the fixing nip portion N from the recording material conveyance direction indicated by the arrow X direction, and the recording material P is nipped and conveyed by the nip portion N (FIG. 2). . In this embodiment, the front end of the recording material P reaches the fixing nip N 7.3 seconds after the print signal is input. During this conveyance process, the heat of the heater 103 is applied to the recording material P through the fixing sleeve 105. The unfixed toner image S is fixed on the surface of the recording material P by the heat of the heater 103 and the nip pressure. The recording material P exiting the nip portion N is separated from the surface of the fixing sleeve 105 by the curvature, and is conveyed to the paper discharge roller pair 14 or the switchback roller pair 15.

次に、トナーに内包された離型ワックスの融点、及び昇華点に関して説明する。離型ワックスの最大吸熱ピークのピーク温度は、示差走査熱量分析装置「Q1000」(TA Instruments社製)を用いてASTM D3418−82に準じて測定する。装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。具体的には、トナー約10mgを精秤し、これをアルミニウム製のパンの中に入れ、リファレンスとして空のアルミニウム製のパンを用い、測定温度範囲30〜200℃の間で、昇温速度1℃/minで測定を行う。尚、測定においては、一度200℃まで昇温させ、続いて30℃まで降温し、その後に再度昇温を行う。この2度目の昇温過程での温度30〜200℃の範囲におけるDSC曲線の最大の吸熱ピークを、離型ワックスのDSC測定における吸熱曲線の最大吸熱ピークとし、この温度を融点(Tm)と定義する。   Next, the melting point and the sublimation point of the release wax contained in the toner will be described. The peak temperature of the maximum endothermic peak of the release wax is measured according to ASTM D3418-82 using a differential scanning calorimeter “Q1000” (manufactured by TA Instruments). The temperature correction of the device detection unit uses the melting points of indium and zinc, and the correction of heat uses the heat of fusion of indium. Specifically, about 10 mg of toner is precisely weighed, put in an aluminum pan, an empty aluminum pan is used as a reference, and the temperature rising rate is 1 in a measurement temperature range of 30 to 200 ° C. Measurement is performed at ° C / min. In the measurement, the temperature is once raised to 200 ° C., subsequently lowered to 30 ° C., and then the temperature is raised again. The maximum endothermic peak of the DSC curve in the temperature range of 30 to 200 ° C. in the second temperature raising process is defined as the maximum endothermic peak of the endothermic curve in the DSC measurement of the release wax, and this temperature is defined as the melting point (Tm). To do.

離型ワックスの昇華点は、パーティクルカウンター「Handheld 3016」(Lighthouse社製)を用いて測定する。具体的には、30cm×30cm×30cmの箱で密閉された空間で、精秤したトナー10mgを昇温させて測定を行う。この測定において、パーティクルカウンターでカウントが開始する温度を昇華点(Ts)と定義する。なお、本実施例で用いている離型ワックスの融点Tmは76.08℃(図9のa)、昇華点Tsは140℃(図9のb)である。   The sublimation point of the release wax is measured using a particle counter “Handheld 3016” (manufactured by Lighthouse). Specifically, in a space sealed with a 30 cm × 30 cm × 30 cm box, measurement is performed by heating 10 mg of precisely weighed toner. In this measurement, the temperature at which counting starts at the particle counter is defined as the sublimation point (Ts). The release wax used in this example has a melting point Tm of 76.08 ° C. (a in FIG. 9) and a sublimation point Ts of 140 ° C. (b in FIG. 9).

次に、捕集部材113とステー108の温度プロファイルを図10に示す。捕集部材113の温度プロファイルはT113、ステー108の温度プロファイルはT108である。   Next, the temperature profile of the collection member 113 and the stay 108 is shown in FIG. The temperature profile of the collection member 113 is T113, and the temperature profile of the stay 108 is T108.

<T113、T108測定条件>
温度:23℃
湿度:50%
記録材:75gsm、LTRサイズ
通紙条件:上記環境下で画像形成装置を24時間放置→本体電源ON後60min放置→片面連続通紙
<T113, T108 measurement conditions>
Temperature: 23 ° C
Humidity: 50%
Recording material: 75 gsm, LTR size Paper feeding conditions: Leave the image forming apparatus for 24 hours under the above environment → Leave for 60 minutes after turning on the main unit → Single side continuous paper feeding

捕集部材113は、定着スリーブ105から放射される輻射熱により加熱される。プリント信号を待つスタンバイ時において、ヒータ103は120℃で温調制御されており、その周辺の部品もあたためられるため、捕集部材113の温度はプリンタ1の置かれている環境温度にはならない。そのため、図10内のaに示すように、捕集部材113のプリント信号入力前温度Ts113は59〜60℃で推移している。プリント信号が入力されて、ヒータ103が急速昇温を開始すると、捕集部材113も急速昇温を始める。そして、記録材Pの先端がニップ部Nに到達する時の捕集部材113の温度TN113は81℃まで昇温しており、離型ワックスの融点Tmに到達している。その後も捕集部材113の温度は上昇するが、徐々に温度曲線は緩やかになり、最終的に昇華点Ts以下で温度上昇は無くなる。捕集部材113の昇温スピードと到達温度は、捕集部材113と定着スリーブ105との隙間量、捕集部材113の材質や体積を変える等して熱容量C113を調節することで、容易に変更することが可能である。そのため、記録材Pの先端がニップ部Nに到達するまでの間に、捕集部材113の温度を様々な種類の離型ワックスの融点〜昇華点の間に設定することができる。このように、本実施例の定着装置においては、記録材の先端が定着ニップ部に到達するまでに、捕集部材の温度が離型ワックスの融点以上に到達している。また、捕集部材の温度は、プリント期間中(定着処理期間中)、離型ワックスの融点以上、且つ昇華点以下の温度範囲に保たれている。   The collecting member 113 is heated by the radiant heat radiated from the fixing sleeve 105. At the time of standby for waiting for a print signal, the heater 103 is temperature-controlled at 120 ° C., and its peripheral components are warmed, so the temperature of the collecting member 113 does not become the environmental temperature where the printer 1 is placed. Therefore, as shown to a in FIG. 10, the temperature Ts113 before the print signal input of the collection member 113 is changing at 59-60 degreeC. When the print signal is input and the heater 103 starts rapid temperature increase, the collection member 113 also starts rapid temperature increase. The temperature TN113 of the collecting member 113 when the leading edge of the recording material P reaches the nip portion N is raised to 81 ° C. and reaches the melting point Tm of the release wax. Thereafter, the temperature of the collecting member 113 rises, but the temperature curve gradually becomes gentler, and finally the temperature rise disappears below the sublimation point Ts. The temperature rise speed and the ultimate temperature of the collecting member 113 can be easily changed by adjusting the heat capacity C113 by changing the gap amount between the collecting member 113 and the fixing sleeve 105, the material and volume of the collecting member 113, and the like. Is possible. Therefore, the temperature of the collection member 113 can be set between the melting point and the sublimation point of various types of release wax until the leading edge of the recording material P reaches the nip portion N. As described above, in the fixing device of the present embodiment, the temperature of the collecting member reaches the melting point of the release wax or more before the leading edge of the recording material reaches the fixing nip portion. Further, the temperature of the collecting member is kept in a temperature range not lower than the melting point of the release wax and not higher than the sublimation point during the printing period (during the fixing process).

一方、ステー108は、捕集部材113よりも定着スリーブ105から離れており、ステー108の熱容量C108は、捕集部材113の熱容量C113の約8倍あるため、プリント信号入力前温度Ts108は、捕集部材113の温度よりも低く、約45℃となっている。そして、プリント信号入力後の温度の立ち上がりが非常に遅く、100秒経っても融点Tmに到達していない。つまり、捕集部材113の熱はステー108にあまり伝導しておらず、且つ熱容量C108が大きいためステー108の温度はそれほど上昇しない。   On the other hand, the stay 108 is farther from the fixing sleeve 105 than the collecting member 113, and the heat capacity C108 of the stay 108 is about eight times the heat capacity C113 of the collecting member 113. The temperature is lower than the temperature of the collecting member 113 and is about 45 ° C. The rise in temperature after the print signal is input is very slow and does not reach the melting point Tm even after 100 seconds. That is, the heat of the collecting member 113 is not conducted so much to the stay 108, and the temperature of the stay 108 does not increase so much because the heat capacity C108 is large.

このように、記録材の先端が定着ニップ部に到達するまでに、捕集部材の温度が離型ワックスの融点以上に到達しているのに対して、ステーの温度は離型ワックスの融点に到達していないことが判る。   As described above, the temperature of the collecting member reaches or exceeds the melting point of the release wax before the leading edge of the recording material reaches the fixing nip portion, whereas the temperature of the stay reaches the melting point of the release wax. It turns out that it has not reached.

次に、本体電源ON直後に連続通紙した際の捕集部材113の温度プロファイルT113’を図10内のbに示す。   Next, b in FIG. 10 shows a temperature profile T113 'of the collecting member 113 when the paper is continuously fed immediately after the main body power is turned on.

<T113’測定条件>
温度:23℃
湿度:50%
記録材:75gsm、LTRサイズ
通紙条件:上記環境下で画像形成装置を24時間放置→本体電源ON直後に片面連続通紙
<T113 'measurement conditions>
Temperature: 23 ° C
Humidity: 50%
Recording material: 75 gsm, LTR size Paper passing condition: The image forming apparatus is left for 24 hours under the above environment.

本体電源ON後、直ちに定着処理できる状態までヒータ103は加熱され、捕集部材113も急速昇温を始める。その後、捕集部材113のプリント信号入力前温度Ts113’は71〜73℃で推移する。そして、記録材Pの先端がニップ部Nに到達する時の捕集部材113の温度TN113’は88℃となり、離型ワックスの融点Tmに到達している。その後は、T113と同様のプロファイルを示している。なお、本体電源ON後だけに限らず、JAM処理後復旧後、省エネモード復旧後等においても、同じ加熱動作を行う。そのため、スタンバイ時、本体電源ON後、JAM処理後復旧後、省エネモード復旧後等、プリンタ1がいかなる状態にあっても、記録材Pの先端がニップ部Nに到達する時点で捕集部材113の温度は76.08℃以上に到達している。   The heater 103 is heated to a state where the fixing process can be performed immediately after the main body power is turned on, and the collecting member 113 also starts to rapidly rise in temperature. Thereafter, the pre-print signal input temperature Ts113 'of the collecting member 113 changes at 71 to 73 ° C. The temperature TN113 ′ of the collecting member 113 when the leading edge of the recording material P reaches the nip portion N is 88 ° C. and reaches the melting point Tm of the release wax. After that, the same profile as T113 is shown. The same heating operation is performed not only after the main body power is turned on, but also after restoration after JAM processing, after restoration of the energy saving mode, and the like. Therefore, when the printer 1 is in any state, such as after standby, after the main body power is turned on, after recovery after JAM processing, or after recovery of the energy saving mode, the collecting member 113 is reached when the leading edge of the recording material P reaches the nip portion N. The temperature has reached 76.08 ° C. or higher.

次に、捕集部材114と前下カバー112の温度プロファイルを図11に示す。捕集部材114の温度プロファイルはT114、前下カバー112の温度プロファイルはT112である。測定条件は、<T113、T108測定条件>と全く同じである。   Next, the temperature profile of the collection member 114 and the front lower cover 112 is shown in FIG. The temperature profile of the collecting member 114 is T114, and the temperature profile of the front lower cover 112 is T112. The measurement conditions are exactly the same as <T113, T108 measurement conditions>.

記録材Pの先端がニップ部Nに到達するまでに、捕集部材114の温度が76.08℃以上(TN114=82℃)に到達するように配置しているため、捕集部材113とほぼ同様の温度プロファイルとなっている(T114)。そのため、詳細説明は割愛する。前下カバー112の温度プロファイルも、ステー108と同様の傾向を示しており、捕集部材114から前下カバー112に熱があまり伝導していないことがわかる。また、捕集部材114の熱容量C114は、前下カバー112の熱容量C112の約1/24程度にしている。もし、捕集部材114から前下カバー112に熱が伝導し易かったり、前下カバー112に捕集部材114の機能を持たせようとした場合、前下カバー112は高温になってしまい、JAM処理時や定着装置交換時等にユーザーが前下カバー112の高温になっている部分に触れてしまう懸念がある。   Since the temperature of the collecting member 114 reaches 76.08 ° C. or higher (TN114 = 82 ° C.) by the time the leading end of the recording material P reaches the nip portion N, it is almost the same as the collecting member 113. The temperature profile is similar (T114). Therefore, detailed description is omitted. The temperature profile of the front lower cover 112 also shows the same tendency as that of the stay 108, and it can be seen that heat is not conducted so much from the collecting member 114 to the front lower cover 112. The heat capacity C114 of the collecting member 114 is about 1/24 of the heat capacity C112 of the front lower cover 112. If heat is easily conducted from the collecting member 114 to the front lower cover 112, or if the front lower cover 112 is to have the function of the collecting member 114, the front lower cover 112 becomes hot, and the JAM There is a concern that the user may touch the high temperature portion of the front lower cover 112 at the time of processing or fixing device replacement.

次に、捕集部材115の温度プロファイル(T115)とベース板109の温度プロファイル(T109)を図12に示す。測定条件は、<T113、T108測定条件>と全く同じである。捕集部材113、捕集部材114は定着スリーブ105から放射される輻射熱により加熱されているのに対し、捕集部材115は加圧ローラ102から放射される輻射熱により加熱されている。プリント信号が入力されてヒータ103が通電加熱され急速昇温を開始すると、捕集部材115も急速昇温を始める。そして、記録材Pの先端がニップ部Nに到達する時点で捕集部材115の温度TN115は92℃である。しかし、記録材Pがニップ部Nに挟持されると、熱が記録材Pに奪われ、加圧ローラ102の温度が低下する。それに伴い、捕集部材115の温度もTN115直後のTpをピークに低下する。通紙中、定着スリーブ105にはヒータ103から常に熱が供給され続けている。それに対して、加圧ローラ102はヒータ103以外に熱の供給源を有さない。そのため、記録材Pに熱を奪われて、加圧ローラ102の温度が低下するのである。しかし、記録材Pが奪う熱量は常に一定なので、加圧ローラ102の温度は低下し続けることはなく、通紙中はある一定の温度で推移する。そのため、捕集部材115の温度もTpをピークに低下するものの、80〜83℃の一定領域を推移し続ける。また、捕集部材115の熱容量C115は、ベース板109の熱容量C109の約1/13程度にしている。そのため、プリント信号入力後のベース板109の温度上昇スピードは非常に遅い。なお、定着装置100内部に複数存在する捕集部材のうち、少なくとも1つが、記録材Pの先端がニップ部Nに到達する時点で融点Tmに到達していれば、離型ワックスの捕集は可能である。   Next, the temperature profile (T115) of the collection member 115 and the temperature profile (T109) of the base plate 109 are shown in FIG. The measurement conditions are exactly the same as <T113, T108 measurement conditions>. The collecting member 113 and the collecting member 114 are heated by the radiant heat radiated from the fixing sleeve 105, whereas the collecting member 115 is heated by the radiant heat radiated from the pressure roller 102. When the print signal is input and the heater 103 is energized and heated to start rapid heating, the collecting member 115 also starts rapid heating. When the leading edge of the recording material P reaches the nip portion N, the temperature TN115 of the collecting member 115 is 92 ° C. However, when the recording material P is nipped by the nip portion N, heat is taken away by the recording material P, and the temperature of the pressure roller 102 decreases. Along with this, the temperature of the collecting member 115 also drops to a peak at Tp immediately after TN115. During the passage of paper, the fixing sleeve 105 is always supplied with heat from the heater 103. In contrast, the pressure roller 102 has no heat supply source other than the heater 103. For this reason, the recording material P is deprived of heat, and the temperature of the pressure roller 102 decreases. However, since the amount of heat taken away by the recording material P is always constant, the temperature of the pressure roller 102 does not continue to decrease, and changes at a certain temperature during the sheet passing. Therefore, although the temperature of the collection member 115 also decreases at the peak Tp, it continues to shift in a certain region of 80 to 83 ° C. Further, the heat capacity C115 of the collecting member 115 is set to about 1/13 of the heat capacity C109 of the base plate 109. For this reason, the temperature rise speed of the base plate 109 after the print signal is input is very slow. If at least one of the plurality of collecting members present in the fixing device 100 has reached the melting point Tm when the leading edge of the recording material P reaches the nip portion N, the release wax is collected. Is possible.

定着手段によって加熱されて気化したワックス成分は、気化後直ちに冷やされ再度固化する。本実施例に用いているトナーに内包されている離型ワックスの融点Tmは、前述した通り76.08℃、昇華点Tsは140℃であるため、離型ワックスは76.08〜140℃の領域において液相状態となる。液相状態時、捕集部材113〜115に対して「ぬれ」が起こり、離型ワックスと捕集部材113〜115との間に分子間力が働くことで離型ワックスの吸着が可能となる。つまり、捕集部材113〜115の温度を融点Tm以上にして、気化後再固化したワックス成分を再度液相状態にすることで、捕集部材113〜115で離型ワックスを捕集することができるのである。捕集部材113〜115の温度が融点Tm以下だと、離型ワックスは固相状態となり、捕集部材113〜115に対して「ぬれ」が起こらない。離型ワックスと捕集部材113〜115との間に働く分子間力が非常に小さいため、離型ワックスを捕集部材113〜115に吸着させることができない。また、捕集部材113〜115の温度が昇華点Tsを超えてしまうと、捕集した離型ワックスが捕集部材113〜115から再び昇華してしまう。以上の理由から、捕集部材113〜115の温度を同じ領域(76.08〜140℃)に保つことで、定着ニップ部で加熱されて昇華した後に液化・固化した離型ワックスを、捕集部材113〜115で再度液化させて吸着させることができるのである。また、1枚印刷を間欠で行う場合等の少数枚印刷時においても安定して離型ワックスを捕集するためには、プリント信号が入力された後に捕集部材113〜115を急速に昇温させ、記録材Pの先端がニップ部Nに到達するまでに捕集部材113〜115の温度を離型ワックスの融点Tmに到達させておく必要がある。記録材Pの先端がニップ部Nに到達するまでに捕集部材113〜115の温度を離型ワックスの融点Tmに到達させておくことで、いかなる通紙モードにおいても、安定して離型ワックスを捕集部材113〜115に吸着させることが可能となる。   The wax component heated and vaporized by the fixing means is cooled immediately after vaporization and solidifies again. As described above, the melting point Tm of the release wax contained in the toner used in this embodiment is 76.08 ° C. and the sublimation point Ts is 140 ° C. Therefore, the release wax is 76.08 to 140 ° C. It becomes a liquid phase state in the region. In the liquid phase state, “wetting” occurs on the collecting members 113 to 115, and an intermolecular force acts between the releasing wax and the collecting members 113 to 115, thereby making it possible to adsorb the releasing wax. . That is, it is possible to collect the release wax by the collecting members 113 to 115 by setting the temperature of the collecting members 113 to 115 to the melting point Tm or more and bringing the wax component re-solidified after vaporization into a liquid phase state again. It can be done. When the temperature of the collection members 113 to 115 is equal to or lower than the melting point Tm, the release wax is in a solid phase, and “wetting” does not occur on the collection members 113 to 115. Since the intermolecular force acting between the release wax and the collection members 113 to 115 is very small, the release wax cannot be adsorbed to the collection members 113 to 115. Moreover, if the temperature of the collection members 113 to 115 exceeds the sublimation point Ts, the collected release wax is sublimated from the collection members 113 to 115 again. For the above reasons, by keeping the temperature of the collecting members 113 to 115 in the same region (76.08 to 140 ° C.), the release wax that has been liquefied and solidified after being heated and sublimated in the fixing nip portion is collected. It can be liquefied again by the members 113 to 115 and adsorbed. In addition, in order to collect the release wax stably even when printing a small number of sheets such as when one sheet is printed intermittently, the temperature of the collecting members 113 to 115 is rapidly increased after a print signal is input. The temperature of the collecting members 113 to 115 needs to reach the melting point Tm of the release wax before the leading end of the recording material P reaches the nip portion N. By allowing the temperature of the collecting members 113 to 115 to reach the melting point Tm of the release wax before the leading edge of the recording material P reaches the nip portion N, the release wax can be stably obtained in any paper passing mode. Can be adsorbed to the collecting members 113 to 115.

なお、離型ワックスが複数種類使用されている場合は、それら離型ワックスの中で、最も高い融点から最も低い昇華点の温度領域で、捕集部材113〜115の温度を推移させることが望ましい。   When a plurality of release waxes are used, it is desirable to change the temperature of the collecting members 113 to 115 in the temperature range from the highest melting point to the lowest sublimation point among the release waxes. .

以下に実施例の効果について説明する。加熱ユニット101とステー108・前下カバー114、加圧ローラ102と定着ベース109の間に設けた捕集部材113〜115に積極的に離型ワックスを吸着させることで、記録材ガイドや搬送ローラへの離型ワックス付着による搬送不良を抑えることが可能である。そして、記録材Pの先端がニップ部Nに到達するまでに、捕集部材113〜115の温度を融点Tm以上にすることで、1ジョブにおける印刷枚数に関係することなく、離型ワックスを捕集することが可能である。捕集部材113はステー108に対して、捕集部材114は前下カバー112に対して、捕集部材115はベース板109に対して熱容量をできるだけ小さくして、捕集部材113〜115の温度を離型ワックスの融点に立ち上げる時間を早めることで、プリント信号入力からプリント開始までの時間を早めることが可能である。そして、捕集部材113〜115とステー108、ベース板109と、前下カバー112との間に空隙を設けて熱伝導を抑え、捕集部材113、捕集部材114の吸熱量を一定量におさえることで、通紙中の定着スリーブ105の温度を安定させ、省電力で安定した定着性能を確保することが可能である。そして、ユーザーが接触可能な前下カバー112が高温になることを防止することが可能である。また、断熱部材として空隙を利用しているので、コストの安い離型ワックスの捕集構成を実現することが可能である。   The effects of the embodiment will be described below. A recording material guide and a conveyance roller are obtained by positively adsorbing release wax on the heating unit 101, the stay 108, the front lower cover 114, and the collecting members 113 to 115 provided between the pressure roller 102 and the fixing base 109. It is possible to suppress conveyance failure due to adhesion of the release wax to the surface. Then, by setting the temperature of the collecting members 113 to 115 to the melting point Tm or higher until the leading edge of the recording material P reaches the nip portion N, the release wax is captured regardless of the number of printed sheets in one job. It is possible to collect. The collecting member 113 has a heat capacity as small as possible with respect to the stay 108, the collecting member 114 with respect to the front lower cover 112, and the collecting member 115 with respect to the base plate 109. It is possible to shorten the time from the input of the print signal to the start of printing by increasing the time for starting up to the melting point of the release wax. A gap is provided between the collecting members 113 to 115, the stay 108, the base plate 109, and the front lower cover 112 to suppress heat conduction, and the heat absorption amount of the collecting member 113 and the collecting member 114 is set to a constant amount. By suppressing the temperature, it is possible to stabilize the temperature of the fixing sleeve 105 during paper passing and to secure stable fixing performance with power saving. In addition, it is possible to prevent the front lower cover 112 that can be contacted by the user from becoming high temperature. Moreover, since the space | gap is utilized as a heat insulation member, it is possible to implement | achieve the collection structure of a release wax with low cost.

(実施例2)
次に実施例2の定着装置について説明するが、定着装置の内部で主に実施例1と異なる特徴的な部分を説明する。
(Example 2)
Next, the fixing device according to the second embodiment will be described. The characteristic portions inside the fixing device which are mainly different from the first embodiment will be described.

実施例2の定着装置100において、捕集部材113、捕集部材114、捕集部材115の表面には、部材表面に離型ワックスが含浸可能な耐熱不織布118が貼り付けられている(図13)。耐熱不織布118は平均径が数十μmの繊維の集合体であり、外表面積が通常の樹脂部品に比べて非常に大きい。捕集部材113〜115の表面に離型ワックスが含浸可能な耐熱不織布118を貼り付けて、外表面積を大きくすることで、離型ワックスの捕集量を増やすことが可能である。   In the fixing device 100 according to the second embodiment, a heat-resistant nonwoven fabric 118 that can be impregnated with a release wax is attached to the surfaces of the collecting member 113, the collecting member 114, and the collecting member 115 (FIG. 13). ). The heat-resistant non-woven fabric 118 is an aggregate of fibers having an average diameter of several tens of μm, and has an extremely large outer surface area compared to a normal resin part. By attaching a heat-resistant nonwoven fabric 118 that can be impregnated with a release wax on the surfaces of the collection members 113 to 115 and increasing the outer surface area, it is possible to increase the collection amount of the release wax.

1 プリンタ
5 画像形成部
100 定着装置
101 加熱ユニット
102 加圧ローラ
108 ステー
109 ベース板
112 前下カバー
113〜115 捕集部材
118 耐熱不織布
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Printer 5 Image formation part 100 Fixing device 101 Heating unit 102 Pressure roller 108 Stay 109 Base plate 112 Front lower cover 113-115 Collection member 118 Heat resistant nonwoven fabric

Claims (8)

離型ワックスを含有するトナーを用いて形成されたトナー像を担持する記録材を挟持搬送しつつ加熱する定着ニップ部を形成する定着ニップ部形成部材と、前記定着ニップ部形成部材を収容するフレームと、を有する定着装置において、
前記定着ニップ部形成部材と前記フレームの間に、前記定着ニップ部で加熱されて前記離型ワックスから気化した成分を捕集する捕集部材を有し、前記捕集部材は、前記定着ニップ部形成部材からの輻射熱によって、前記気化した成分が液相状態となる温度を保つことにより、前記気化した成分を捕集することを特徴とする定着装置。
A fixing nip portion forming member that forms a fixing nip portion that heats a recording material that carries a toner image formed using toner containing a release wax while nipping and conveying the recording material, and a frame that houses the fixing nip portion forming member In a fixing device having
Between the frame and the fixing nip portion forming member, said heated at the fixing nip portion to have a collecting member for collecting the components vaporized from the release wax, the collecting member, the fixing nip portion A fixing device that collects the vaporized component by maintaining a temperature at which the vaporized component is in a liquid phase state by radiant heat from a forming member .
記録材の先端が前記定着ニップ部に到達するまでに前記捕集部材の温度が前記液相状態となる温度に到達することを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 The fixing device according to claim 1, wherein the temperature of the collecting member reaches a temperature at which the liquid phase state is reached before a leading end of the recording material reaches the fixing nip portion. 前記捕集部材の熱容量をC1、前記捕集部材が取り付けられる部材の熱容量をC2としたとき、C1<C2の関係を満たしていることを特徴とする請求項1または2に記載の定着装置。   3. The fixing device according to claim 1, wherein a relationship of C1 <C2 is satisfied, where C1 is a heat capacity of the collecting member and C2 is a heat capacity of a member to which the collecting member is attached. 前記捕集部材の表面には、前記離型ワックスが含浸可能な不織布が設けられていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の定着装置。 The fixing device according to claim 1, wherein a non-woven fabric that can be impregnated with the release wax is provided on a surface of the collecting member. 前記捕集部材と前記捕集部材が取り付けられる部材との間が断熱されていることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の定着装置。 The fixing device according to any one of claims 1 to 4 between members the collecting member and the collecting member is mounted is characterized in that it is insulated. 前記捕集部材は板形状の部材であり、前記フレームとの間に空隙を設けた状態で前記フレームに取り付けられていることを特徴とする請求項1乃至5いずれか1項に記載の定着装置。The fixing device according to claim 1, wherein the collecting member is a plate-like member, and is attached to the frame in a state where a gap is provided between the collecting member and the frame. . 前記捕集部材は板形状の部材であり、前記捕集部材の平面部が前記定着ニップ部形成部材に対向するように設けられていることを特徴とする請求項1乃至6いずれか1項に記載の定着装置。The said collection member is a plate-shaped member, The flat part of the said collection member is provided so that the said fixing nip part formation member may be opposed, The any one of Claim 1 thru | or 6 characterized by the above-mentioned. The fixing device described. 前記定着ニップ部形成部材は、エンドレスベルトと、前記エンドレスベルトの内面に接触するヒータと、前記エンドレスベルトを介して前記ヒータと共に前記定着ニップ部を形成する加圧ローラと、を有することを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の定着装置。 The fixing nip portion forming member includes an endless belt, a heater that contacts an inner surface of the endless belt, and a pressure roller that forms the fixing nip portion together with the heater via the endless belt. The fixing device according to any one of claims 1 to 7 .
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