JP5374877B2 - Fixing apparatus and image forming apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fixing device which does not cause partial excessive temperature rise even when small-size paper is made to pass continuously, which has stable fixing performance and which is excellent in durability, and to provide an image forming apparatus. <P>SOLUTION: The fixing device 1 includes a heating roller 11, a pressure roller 12 and a magnetic flux generation part 13 applying magnetic flux to the heating roller 11. The heating roller 11 includes a first conductive layer (main heating element layer 24), a second conductive layer (heat generation control layer 23) and a third conductive layer (core bar 21) in order from a side nearer to the magnetic flux generation part 13. The second conductive layer is composed of permalloy to which niobium or tantalum is added. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は,コピー機,プリンタ等の画像形成装置およびそれに用いられる定着装置に関する。さらに詳細には,電磁誘導加熱を利用した定着装置および画像形成装置に関するものである。   The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine and a printer, and a fixing device used therefor. More specifically, the present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus using electromagnetic induction heating.

従来より,画像形成装置の定着装置等において,電磁誘導加熱方式によるものがある。電磁誘導加熱方式の定着装置は一般に,誘導発熱体と,その誘導発熱体に磁束を印加する励磁部とを有する。誘導発熱体は,例えば無端ベルト状の導電体,より望ましくは,磁性導電体である。励磁部は,例えば励磁コイルとコア等を有し,高周波の交番電圧が印加されることによって磁束を発生させるものである。その磁束によって誘導発熱体に渦電流を生じさせる。これにより,誘導発熱体は,電気抵抗によるジュール熱を発生する。   2. Description of the Related Art Conventionally, fixing devices for image forming apparatuses include an electromagnetic induction heating method. An electromagnetic induction heating type fixing device generally includes an induction heating element and an excitation unit that applies a magnetic flux to the induction heating element. The induction heating element is, for example, an endless belt-like conductor, and more preferably a magnetic conductor. The excitation unit has, for example, an excitation coil and a core, and generates magnetic flux when a high-frequency alternating voltage is applied. An eddy current is generated in the induction heating element by the magnetic flux. As a result, the induction heating element generates Joule heat due to electrical resistance.

画像形成装置には様々なサイズの用紙が通紙される。定着装置は,その幅方向(通紙方向に垂直な方向)のうち,実際に通紙された部分では用紙に熱を奪われて温度が低下するが,通紙されなかった部分は熱を奪われないのであまり温度が低下しない。すなわち,加熱ローラの幅のうち,用紙幅より外側の部分は用紙による温度低下が起きない。次回の用紙の定着のために,その状態から再び加熱されると,温度低下しなかった部分もさらに昇温する。そのため,比較的小サイズの用紙が連続して通紙された場合には,誘導発熱体のうちその用紙の通紙領域外の部分が過昇温するおそれがあった。   Various sizes of paper are passed through the image forming apparatus. In the fixing device, in the width direction (perpendicular to the paper passing direction), heat is taken away by the paper in the part where the paper is actually passed, but the heat is taken in the part where the paper is not passed. Because it is not broken, the temperature does not drop much. That is, in the width of the heating roller, the temperature outside the paper width does not decrease due to the paper. When the paper is heated again from that state for the next fixing of the paper, the temperature of the portion where the temperature has not decreased further increases. For this reason, when relatively small sized papers are continuously passed, there is a risk that the portion of the induction heating element outside the paper passing region will overheat.

これに対し,特許文献1には,定着温度よりやや高い温度をキュリー温度とした磁性材料によるパイプまたはフィルムを用いた定着装置が開示されている。さらに,そのパイプ等の外側に励磁部が,内側にそのパイプ等より電気抵抗率の低い非磁性材料が,それぞれ配置されている。この文献に記載の装置によれば,キュリー温度以上に昇温した部分では,そのパイプ等が非磁性体となる。そして,誘導電流が電気抵抗率の低い非磁性材料を流れるので,その部分の発熱量は小さくなるとされている。   On the other hand, Patent Document 1 discloses a fixing device using a pipe or film made of a magnetic material having a Curie temperature slightly higher than the fixing temperature. Further, an exciting part is arranged outside the pipe and the like, and a nonmagnetic material having a lower electrical resistivity than the pipe is arranged inside the pipe. According to the apparatus described in this document, the pipe or the like becomes a non-magnetic material in a portion where the temperature is raised above the Curie temperature. And since the induced current flows through a nonmagnetic material having a low electrical resistivity, the amount of heat generated in that portion is said to be small.

あるいは,特許文献2には,発熱体である定着ベルトが回転可能に保持され,その外側に励磁部が配置されている定着装置が開示されている。さらに,本文献の定着装置では,定着ベルトの内部に隙間を開けて対向コアが固定されている。この対向コアはキュリー点190℃のフェライトで形成されている。この文献によれば,定着ベルトの温度が上昇してキュリー点より高くなった箇所では,対向コアの透磁率が低下するので,発熱量が低下する。従って,過昇温が防止されているとされている。
特許第3900692号公報 再公表特許WO2004/063819号公報
Alternatively, Patent Document 2 discloses a fixing device in which a fixing belt, which is a heating element, is rotatably held, and an excitation unit is disposed outside the fixing belt. Further, in the fixing device of this document, the opposed core is fixed with a gap in the fixing belt. The opposed core is formed of ferrite having a Curie point of 190 ° C. According to this document, at the portion where the temperature of the fixing belt rises and becomes higher than the Curie point, the magnetic permeability of the opposed core is reduced, so that the amount of heat generation is reduced. Therefore, it is said that overheating is prevented.
Japanese Patent No. 3900692 Republished patent WO2004 / 063819

しかしながら,前記した両文献に記載の定着装置には,以下のような問題点があった。キュリー温度を調整するための磁性材として,パーマロイやフェライト等が多く用いられるが,これらの材質の定着ベルトを使用した定着装置で繰り返して定着動作を行うと,定着ベルトの割れが発生するおそれがあった。特に,特許文献1のようにこの磁性材を被定着物の近くに配置した場合には,磁性材に対して加圧状態と非加圧状態とが反復される。そのため,磁性材の金属疲労により定着ベルトにひび割れが発生するのである。すなわち,これらの材質は,加熱加圧方式の定着装置に用いられる定着ベルトとしては,耐久使用に対し十分な強度を有しているとは言えないという問題点があった。   However, the fixing devices described in both documents have the following problems. Permalloy, ferrite, etc. are often used as magnetic materials for adjusting the Curie temperature, but the fixing belt may crack if repeated fixing operations are performed using a fixing device using these materials. there were. In particular, when this magnetic material is arranged near the object to be fixed as in Patent Document 1, a pressed state and a non-pressurized state are repeated with respect to the magnetic material. For this reason, cracks occur in the fixing belt due to metal fatigue of the magnetic material. That is, these materials have a problem that they cannot be said to have sufficient strength for durable use as a fixing belt used in a heating and pressing type fixing device.

一方,特許文献2に記載の装置では,対向コアを圧力を受けない位置に配置している。しかし,対向コアと定着ベルトとの間に間隔があいているので,これらの間での熱伝導にやや時間がかかる。そのため,対向コアがキュリー温度を超える前に,外側の定着ベルトのみが過昇温してしまうおそれがあった。   On the other hand, in the apparatus described in Patent Document 2, the opposed core is disposed at a position where it does not receive pressure. However, since there is a gap between the opposed core and the fixing belt, it takes some time for heat conduction between them. For this reason, only the outer fixing belt may overheat before the opposing core exceeds the Curie temperature.

本発明は,前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは,小サイズの用紙を連続通紙した場合でも,部分的な過昇温が発生せず,安定した定着性能を有するとともに耐久性に優れた定着装置および画像形成装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art. That is, the problem is that a fixing device and an image forming apparatus that have stable fixing performance and excellent durability even when small-size paper is continuously fed do not cause partial overheating. It is to provide.

この課題の解決を目的としてなされた本発明の定着装置は,加熱ローラと,加圧ローラと,加熱ローラに磁束を印加する励磁コイルとを有する定着装置において,加熱ローラが,励磁コイルに近い方から順に,第1導電層と第2導電層と第3導電層とを有し,さらに,加熱ローラは,励磁コイルに対向する位置に配された摺接部材と,該摺接部材における励磁コイル側の側面に対して内周面の一部を接触させる定着ベルトとを有し,第1導電層は,定着ベルトに設けられ,第2導電層は,摺接部材に設けられ,第3導電層は,摺接部材に設けられ,第2導電層がニオブまたはタンタルの少なくとも一方を添加したパーマロイで構成され,第3導電層が非磁性体で構成されているものである。 In order to solve this problem, the fixing device of the present invention is a fixing device having a heating roller, a pressure roller, and an excitation coil for applying a magnetic flux to the heating roller. The heating roller includes a sliding contact member disposed at a position facing the excitation coil, an excitation coil in the sliding contact member, and a first conductive layer, a second conductive layer, and a third conductive layer. and a fixing belt contacting a portion of the inner peripheral surface to the side surface of the side, the first conductive layer is provided on the fixing belt, the second conductive layer is provided on the sliding contact member, the third conductive The layer is provided on the sliding contact member, the second conductive layer is made of permalloy to which at least one of niobium and tantalum is added, and the third conductive layer is made of a nonmagnetic material.

本発明の定着装置によれば,第2導電層がパーマロイで構成されているので,この層のキュリー温度を調整しておくことができる。この加熱ローラが部分的にそのキュリー温度を超える高温になったときには,透磁率が部分的に変化する。すなわち,キュリー温度に到達した部分の磁束密度が低下する。一方,さほど高温状態とはなっていない部分では,磁束密度はほとんど変化しない。従って,低温部分はさらに昇温されるとともに,高温部分では発熱量が低下する。なお,キュリー温度の調整は,パーマロイではその成分比の選択によって可能である。   According to the fixing device of the present invention, since the second conductive layer is made of permalloy, the Curie temperature of this layer can be adjusted. When this heating roller partially reaches a high temperature exceeding its Curie temperature, the magnetic permeability partially changes. That is, the magnetic flux density in the part that reaches the Curie temperature decreases. On the other hand, the magnetic flux density hardly changes in the part that is not so hot. Therefore, the temperature is further increased in the low temperature portion, and the heat generation amount is reduced in the high temperature portion. The Curie temperature can be adjusted by selecting the component ratio of Permalloy.

ここで本発明では,第2導電層の材質が,パーマロイにニオブまたはタンタルの少なくとも一方が添加されたものである。パーマロイのみでは,透磁率の変化は顕著であるものの,圧力変化の反復に対する強度は十分とは言えない。本発明では,ニオブまたはタンタルまたはその両方を添加することにより,第2導電層を十分な強度を有するものとすることができる。従って,小サイズの用紙を連続通紙した場合でも,部分的な過昇温が発生せず,安定した定着性能を有するとともに耐久性に優れた定着装置となっている。   Here, in the present invention, the material of the second conductive layer is a material in which at least one of niobium or tantalum is added to permalloy. With permalloy alone, the permeability change is significant, but the strength against repeated pressure changes is not sufficient. In the present invention, the second conductive layer can have sufficient strength by adding niobium and / or tantalum. Therefore, even when small-size paper is continuously fed, a partial overheating does not occur, and the fixing device has stable fixing performance and excellent durability.

さらに本発明では,第2導電層におけるニオブまたはタンタルの少なくとも一方の含有率が,0.5〜5重量%の範囲内であることが望ましい。なお,ニオブとタンタルとの両方を添加した場合には,ここでの含有率はその合計量についてのものである。
0.5重量%未満の添加では,十分な強度を得ることができない。また,含有率が5重量%を越えると,パーマロイ本来の特性が損なわれる。さらに,含有率が5重量%を越えるようなものは製造が困難である。
Furthermore, in the present invention, it is desirable that the content ratio of at least one of niobium and tantalum in the second conductive layer is in the range of 0.5 to 5% by weight. When both niobium and tantalum are added, the content here is for the total amount.
If the addition is less than 0.5% by weight, sufficient strength cannot be obtained. On the other hand, if the content exceeds 5% by weight, the original properties of permalloy are impaired. Furthermore, it is difficult to manufacture a product whose content exceeds 5% by weight.

さらに本発明は,シートにトナー像を形成する画像形成部と,そのトナー像をシートに定着させる定着装置とを有する画像形成装置において,定着装置が,加熱ローラと,加圧ローラと,加熱ローラに磁束を印加する励磁コイルとを有し,加熱ローラが,励磁コイルに近い方から順に,第1導電層と第2導電層と第3導電層とを有し,さらに,加熱ローラは,励磁コイルに対向する位置に配された摺接部材と,該摺接部材における励磁コイル側の側面に対して内周面の一部を接触させる定着ベルトとを有し,第1導電層は,定着ベルトに設けられ,第2導電層は,摺接部材に設けられ,第3導電層は,摺接部材に設けられ,第2導電層がニオブとタンタルとの少なくとも一方を添加したパーマロイで構成され,第3導電層が非磁性体で構成されている画像形成装置にも及ぶ。 Furthermore, the present invention provides an image forming apparatus having an image forming unit that forms a toner image on a sheet and a fixing device that fixes the toner image on the sheet. The fixing device includes a heating roller, a pressure roller, and a heating roller. The heating roller has a first conductive layer, a second conductive layer, and a third conductive layer in order from the side closer to the excitation coil. A sliding contact member disposed at a position facing the coil; and a fixing belt that makes a part of the inner peripheral surface contact a side surface of the sliding contact member on the exciting coil side. provided on the belt, the second conductive layer is provided on the sliding contact member, the third conductive layer is provided on the sliding member is composed of permalloy the second conductive layer by adding at least one of niobium and tantalum The third conductive layer is made of a non-magnetic material. And also extends to the image forming apparatus has.

本発明の定着装置および画像形成装置によれば,小サイズの用紙を連続通紙した場合でも,部分的な過昇温が発生せず,安定した定着性能を有するとともに耐久性に優れている。   According to the fixing device and the image forming apparatus of the present invention, even when a small size sheet is continuously fed, a partial excessive temperature rise does not occur, and it has a stable fixing performance and an excellent durability.

第1の参考形態
以下,本発明を具体化した第1の参考形態について,添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は,電磁誘導加熱方式の定着装置を有する画像形成装置に本発明を適用したものである。
" First Reference Form "
Hereinafter, the first reference embodying the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this embodiment, the present invention is applied to an image forming apparatus having an electromagnetic induction heating type fixing device.

本形態の画像形成装置100は,図1に概略構成を示すように,中間転写ベルト101を有する,いわゆるタンデム方式のカラープリンタである。中間転写ベルト101は,無端状ベルト部材であり,その図中両端部がローラ102,103によって支持されている。中間転写ベルト101の図中下部に沿って,イエロー(Y),マゼンタ(M),シアン(C),ブラック(K)の各色の画像形成部104Y,104M,104C,104Kおよび画像濃度センサ105が配置されている。この画像濃度センサ105は,レジストセンサとしての機能をも有している。   The image forming apparatus 100 of the present embodiment is a so-called tandem color printer having an intermediate transfer belt 101 as schematically shown in FIG. The intermediate transfer belt 101 is an endless belt member, and both ends in the figure are supported by rollers 102 and 103. Along the lower portion of the intermediate transfer belt 101 in the drawing, yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) image forming units 104Y, 104M, 104C, and 104K and an image density sensor 105 are provided. Has been placed. The image density sensor 105 also has a function as a registration sensor.

各色の画像形成部104Y,104M,104C,104Kはいずれも同様の構成である。それぞれ,感光体ドラム106とその周囲に配置された帯電装置107,露光装置108,現像装置109,クリーナ装置110を有している。また,中間転写ベルト101を挟んで感光体ドラム106に対向する位置に,1次転写装置111が配置されている。図1中では画像形成部104Yによって代表して示している。   The image forming units 104Y, 104M, 104C, and 104K for each color have the same configuration. Each includes a photosensitive drum 106 and a charging device 107, an exposure device 108, a developing device 109, and a cleaner device 110 arranged around the photosensitive drum 106. A primary transfer device 111 is disposed at a position facing the photosensitive drum 106 with the intermediate transfer belt 101 interposed therebetween. In FIG. 1, the image forming unit 104Y is representatively shown.

図1中で下方に示すのは,用紙Pを収容する給紙装置112である。給紙装置112の上部には,用紙Pを送り出す給紙ローラ113が設けられている。用紙Pは,給紙装置112から搬送経路114に沿って上方へ送られる。搬送経路114を挟んで,ローラ103と対面する位置に,2次転写装置115が配置されている。さらにその下流側(図中上方)には,定着装置1が配置されている。定着装置1は,加熱ローラ11,加圧ローラ12,磁束発生部13を有している。定着装置1については,後に詳述する。定着装置1より搬送経路114のさらに下流側には,排紙ローラ116および排紙トレイ117が配置されている。   1 shows a paper feeding device 112 that accommodates the paper P. A paper feed roller 113 that feeds the paper P is provided above the paper feed device 112. The paper P is sent upward from the paper feeding device 112 along the transport path 114. A secondary transfer device 115 is disposed at a position facing the roller 103 with the conveyance path 114 interposed therebetween. Further, a fixing device 1 is disposed on the downstream side (upper side in the drawing). The fixing device 1 includes a heating roller 11, a pressure roller 12, and a magnetic flux generator 13. The fixing device 1 will be described in detail later. A paper discharge roller 116 and a paper discharge tray 117 are arranged further downstream of the conveyance path 114 from the fixing device 1.

次に,本形態の画像形成装置100の動作を簡単に説明する。この画像形成装置100は,画像形成の指示を受けると,その画像信号から各色の画像データを生成する。生成された各色の画像データは,対応する画像形成部104Y,104M,104C,104Kにそれぞれ送出される。各色の画像形成部104Y,104M,104C,104Kは,画像データに基づいて,それぞれの感光体ドラム106を帯電・露光して静電潜像を形成する。さらに,形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する。   Next, the operation of the image forming apparatus 100 of this embodiment will be briefly described. When the image forming apparatus 100 receives an image formation instruction, the image forming apparatus 100 generates image data of each color from the image signal. The generated image data of each color is sent to the corresponding image forming units 104Y, 104M, 104C, and 104K. The image forming units 104Y, 104M, 104C, and 104K for each color form electrostatic latent images by charging and exposing the respective photosensitive drums 106 based on the image data. Further, the formed electrostatic latent image is developed to form a toner image.

形成されたトナー像は,順次,1次転写装置111によって中間転写ベルト101に転写され,重ね合わせられる。中間転写ベルト101に重ね合わせられたトナー像は,2次転写装置115によって用紙Pに転写される。トナー像を担持した用紙Pは,さらに搬送されて定着装置1に至り,定着装置1によって加熱されるとともに加圧される。これによりトナー像が用紙Pに定着される。トナー像が定着された用紙Pは,排紙ローラ116によって排紙トレイ117に排出される。   The formed toner images are sequentially transferred to the intermediate transfer belt 101 by the primary transfer device 111 and superimposed. The toner image superimposed on the intermediate transfer belt 101 is transferred onto the paper P by the secondary transfer device 115. The sheet P carrying the toner image is further conveyed and reaches the fixing device 1 where it is heated and pressurized by the fixing device 1. As a result, the toner image is fixed on the paper P. The paper P on which the toner image is fixed is discharged to a paper discharge tray 117 by a paper discharge roller 116.

本形態の定着装置1は,図2に概略構成を示すように,加熱ローラ11,加圧ローラ12,磁束発生部13を有している。加熱ローラ11と加圧ローラ12とは互いに平行に配置され,いずれも回転可能に支持されている。加圧ローラ12は,加熱ローラ11へ向けて軸と垂直の方向に付勢される。これにより,加熱ローラ11と加圧ローラ12との間にニップが形成される。そして,ニップの出口(図中右側)の近傍には,定着後の用紙を加熱ローラ11から分離するための分離爪14が備えられている。なお,この図2は,図1の定着装置1を,右が下となるように90度回転させて示したものである。   The fixing device 1 according to the present embodiment includes a heating roller 11, a pressure roller 12, and a magnetic flux generator 13, as schematically shown in FIG. The heating roller 11 and the pressure roller 12 are arranged in parallel to each other, and both are rotatably supported. The pressure roller 12 is urged toward the heating roller 11 in a direction perpendicular to the axis. As a result, a nip is formed between the heating roller 11 and the pressure roller 12. A separation claw 14 for separating the fixed sheet from the heating roller 11 is provided in the vicinity of the exit of the nip (right side in the figure). 2 shows the fixing device 1 of FIG. 1 rotated 90 degrees so that the right side is the bottom.

加熱ローラ11は,図3に示すように,内側(図中下側)から芯金21,断熱層22,発熱制御層23,主発熱体層24,弾性層25,離型層26の6層構成になっている。このうち,芯金21と断熱層22とは互いに接着されてローラ状となっている。これらを合わせて定着ローラ27という。また,発熱制御層23,主発熱体層24,弾性層25,離型層26は互いに接着されて,無端ベルト状になっている。これらを合わせて定着ベルト28という。定着ローラ27と定着ベルト28とは接着されていない。定着ベルト28の内部に定着ローラ27が挿入されている。   As shown in FIG. 3, the heating roller 11 has six layers including a cored bar 21, a heat insulating layer 22, a heat generation control layer 23, a main heating element layer 24, an elastic layer 25, and a release layer 26 from the inside (lower side in the figure). It is configured. Among these, the metal core 21 and the heat insulating layer 22 are bonded to each other to form a roller shape. These are collectively referred to as a fixing roller 27. Further, the heat generation control layer 23, the main heating element layer 24, the elastic layer 25, and the release layer 26 are bonded together to form an endless belt. These are collectively referred to as a fixing belt 28. The fixing roller 27 and the fixing belt 28 are not bonded. A fixing roller 27 is inserted into the fixing belt 28.

本形態では,定着ベルト28と定着ローラ27との間には,ほとんど隙間はない。そのため,実質的に,定着ベルト28と定着ローラ27とを合わせた全体で1つのローラ(加熱ローラ11)と見ることができる。ここで,主発熱体層24が第1導電層,発熱制御層23が第2導電層にそれぞれ相当する。   In this embodiment, there is almost no gap between the fixing belt 28 and the fixing roller 27. Therefore, the entire fixing belt 28 and the fixing roller 27 can be regarded as one roller (heating roller 11). Here, the main heating element layer 24 corresponds to the first conductive layer, and the heat generation control layer 23 corresponds to the second conductive layer.

芯金21は,加熱ローラ11の全体を支持する支持体であり,十分な耐熱性と強度を有することが必要である。さらに本形態では,芯金21は第3導電層としての機能を兼ねている。芯金21は,非磁性材でも磁性材でも構わないが,どちらかというと非磁性材の方が望ましい。芯金21の比透磁率は0.99〜1000,望ましくは0.99〜1.1の範囲内とする。特に本形態では,芯金21には,常温において発熱制御層23と主発熱体層24とのいずれよりも低透磁率である材料を用いる。ここで,本発明における「常温」とは,過昇温状態ではない温度範囲のことであり,本形態では発熱制御層23のキュリー温度以下の温度範囲に相当する。   The cored bar 21 is a support that supports the entire heating roller 11 and needs to have sufficient heat resistance and strength. Furthermore, in this embodiment, the cored bar 21 also functions as a third conductive layer. The cored bar 21 may be a nonmagnetic material or a magnetic material, but a nonmagnetic material is more preferable. The relative permeability of the cored bar 21 is in the range of 0.99 to 1000, preferably 0.99 to 1.1. In particular, in this embodiment, the core metal 21 is made of a material having a lower magnetic permeability than the heat generation control layer 23 and the main heating element layer 24 at room temperature. Here, “normal temperature” in the present invention is a temperature range that is not in an excessively high temperature state, and corresponds to a temperature range equal to or lower than the Curie temperature of the heat generation control layer 23 in this embodiment.

また,芯金21としては,電気抵抗率の低い材料を用いる。芯金21の体積抵抗率は,1.0〜10.0×10-8Ωm,望ましくは1.0〜2.0×10-8Ωmの範囲内のものとする。特に本形態では,芯金21には,高温において発熱制御層23よりも低抵抗である材料を用いる。芯金21としては,例えば,壁厚4mm程度で,外径15〜25mmφの銅製パイプとするとよい。あるいは,上記の比透磁率及び体積抵抗率の範囲内であれば,鉄,SUS,アルミ等の材質のものを用いることもできる。ここで,本発明における「高温」とは,過昇温状態である温度範囲のことであり,本形態では発熱制御層23のキュリー温度を超えた温度範囲に相当する。 Further, as the core metal 21, a material having a low electrical resistivity is used. The volume resistivity of the cored bar 21 is 1.0 to 10.0 × 10 −8 Ωm, preferably 1.0 to 2.0 × 10 −8 Ωm. In particular, in this embodiment, the core metal 21 is made of a material having a lower resistance than the heat generation control layer 23 at a high temperature. For example, the core metal 21 may be a copper pipe having a wall thickness of about 4 mm and an outer diameter of 15 to 25 mmφ. Alternatively, materials such as iron, SUS, and aluminum can be used as long as they are within the ranges of the above-described relative permeability and volume resistivity. Here, “high temperature” in the present invention refers to a temperature range that is in an overheated state, and corresponds to a temperature range that exceeds the Curie temperature of the heat generation control layer 23 in this embodiment.

断熱層22は,定着ベルト28に発生した熱を芯金21へ逃がさないためのものである。そのために,熱伝導率が低く,耐熱性および弾性を有する,ゴム材や樹脂材のスポンジ体(断熱構造体)のものが好ましい。このようなものとすれば,定着ベルト28のたわみを許容し,ニップ幅を大きく保つことができる。また,加熱ローラ11全体としての硬度を小さくして,定着性や通紙性等を良好なものとできる。また,断熱層22として,ソリッド体とスポンジ体との2層構造のものを使用してもよい。   The heat insulating layer 22 is for preventing heat generated in the fixing belt 28 from escaping to the cored bar 21. Therefore, a sponge material (heat insulation structure) made of a rubber material or a resin material having low thermal conductivity, heat resistance and elasticity is preferable. With such a configuration, it is possible to allow the fixing belt 28 to bend and keep the nip width large. Further, the hardness of the heating roller 11 as a whole can be reduced, and the fixing property and paper passing property can be improved. Further, as the heat insulating layer 22, a two-layer structure of a solid body and a sponge body may be used.

また,例えば,断熱層22として,シリコンスポンジ材を用いる場合は,厚さ1〜10mmさらに望ましくは2〜7mmのものを使用するとよい。また,この断熱層22の硬度は,アスカーC硬度で20〜60度,さらに望ましくは30〜50度の範囲内とする。なお,この加熱ローラ11全体としてのローラ硬度は,アスカーC硬度で30〜90度程度が好ましい。   Further, for example, when a silicon sponge material is used as the heat insulating layer 22, one having a thickness of 1 to 10 mm, more preferably 2 to 7 mm may be used. The heat insulation layer 22 has an Asker C hardness of 20 to 60 degrees, more preferably 30 to 50 degrees. The roller hardness of the heating roller 11 as a whole is preferably about 30 to 90 degrees in terms of Asker C hardness.

発熱制御層23としては,常温において,芯金21よりも適度に体積抵抗率の大きい磁性体を用いる。さらに本形態では,定着温度と同程度の温度にキュリー点を有する材質を用いる。例えば,比透磁率は,50〜2000,望ましくは100〜1000の範囲内のものとする。また,キュリー温度より低温の温度範囲での体積抵抗率は,2〜200×10-8Ωm,望ましくは5〜100×10-8Ωmの範囲内のものとする。なお,発熱制御層23の厚さは,20〜200μm,望ましくは40〜100μmの範囲内とすることが好ましい。 As the heat generation control layer 23, a magnetic material having a volume resistivity that is moderately larger than that of the cored bar 21 at room temperature is used. Furthermore, in this embodiment, a material having a Curie point at the same temperature as the fixing temperature is used. For example, the relative permeability is 50 to 2000, preferably 100 to 1000. The volume resistivity in the temperature range lower than the Curie temperature is in the range of 2 to 200 × 10 −8 Ωm, preferably 5 to 100 × 10 −8 Ωm. The thickness of the heat generation control layer 23 is preferably 20 to 200 μm, preferably 40 to 100 μm.

また,目標とする定着温度が約180℃(170〜190℃)の場合には,キュリー温度は,150〜220℃,望ましくは180〜200℃の範囲内のものとする。本実施例では,キュリー温度が190℃のパーマロイを使用している。パーマロイでは,ニッケルの比率が高いほどキュリー温度の高いものを得ることができるので,パーマロイの成分比によって発熱制御層23のキュリー温度を調整する。また,クロム,コバルト,モリブデン等を含む合金とすることによってもキュリー温度の調整が可能である。さらに本形態では,パーマロイに0.5〜5重量%のニオブまたはタンタルを添加したものを用いている。これにより,パーマロイのみの場合に比較して,圧接の繰り返しに対して割れが生じにくいものとすることができる。   When the target fixing temperature is about 180 ° C. (170 to 190 ° C.), the Curie temperature is 150 to 220 ° C., preferably 180 to 200 ° C. In this embodiment, a permalloy having a Curie temperature of 190 ° C. is used. In Permalloy, the higher the ratio of nickel, the higher the Curie temperature can be obtained. Therefore, the Curie temperature of the heat generation control layer 23 is adjusted by the component ratio of permalloy. The Curie temperature can also be adjusted by using an alloy containing chromium, cobalt, molybdenum, or the like. Further, in this embodiment, a permalloy to which 0.5 to 5% by weight of niobium or tantalum is added is used. Thereby, compared with the case of only permalloy, it can be made hard to produce a crack with respect to the repetition of pressure welding.

主発熱体層24は,磁束発生部13によって発生される磁束を受けて誘導電流が誘起され,それによって発熱する層である。そのため,比透磁率が高く,芯金21よりも適度に体積抵抗率が大きい磁性材を用いる。例えば,ニッケル,磁性ステンレス,パーマロイ等が好ましい。主発熱体層24の比透磁率は,1〜500,望ましくは1〜200の範囲内のものとする。また,体積抵抗率は,1〜100×10-8Ωm,望ましくは1〜10×10-8Ωmの範囲内のものとする。なお,主発熱体層24の厚さは,10〜100μm,望ましくは20〜50μmの範囲内とすることが好ましい。また,非磁性材料でも,銅・銀等の良好な導電性を有する材質であれば,厚さ40μm以下の薄膜とすることにより使用できる。 The main heating element layer 24 is a layer that receives the magnetic flux generated by the magnetic flux generator 13 and induces an induced current, thereby generating heat. Therefore, a magnetic material having a high relative permeability and a moderate volume resistivity than the cored bar 21 is used. For example, nickel, magnetic stainless steel, permalloy and the like are preferable. The relative permeability of the main heating element layer 24 is 1 to 500, preferably 1 to 200. The volume resistivity is in the range of 1 to 100 × 10 −8 Ωm, preferably 1 to 10 × 10 −8 Ωm. The thickness of the main heating element layer 24 is preferably 10 to 100 μm, and more preferably 20 to 50 μm. Further, even non-magnetic materials can be used by forming a thin film having a thickness of 40 μm or less as long as the material has good conductivity such as copper and silver.

弾性層25は,トナー像に均一かつ柔軟に熱を伝えるためのものである。この弾性層25が適度な弾性を有することにより,トナー像が押しつぶされたり不均一な溶融となることによる画像ノイズの発生を防止できる。そのために,弾性層25には,耐熱性と弾性とを有するゴム材や樹脂材を用いる。その材料としては,例えば,定着温度での使用に耐えられるシリコンゴム,フッ素ゴム等の耐熱性エラストマーが適している。また,上記の材料に,熱伝導性や補強等を目的とした各種の充填材を混入したものでもよい。そのうち熱伝導性の向上のために充填される粒子の例としては,ダイヤモンド,銀,銅,アルミニウム,大理石,ガラス等が挙げられる。実用的には,シリカ,アルミナ,酸化マグネシウム,窒化ホウ素,酸化ベリリウム等が好ましい。   The elastic layer 25 is for uniformly and flexibly transferring heat to the toner image. Since the elastic layer 25 has an appropriate elasticity, it is possible to prevent the occurrence of image noise due to the toner image being crushed or non-uniformly melted. Therefore, a rubber material or a resin material having heat resistance and elasticity is used for the elastic layer 25. As the material, for example, heat-resistant elastomers such as silicon rubber and fluorine rubber that can withstand use at the fixing temperature are suitable. Further, the above materials may be mixed with various fillers for the purpose of thermal conductivity and reinforcement. Among them, examples of particles filled for improving thermal conductivity include diamond, silver, copper, aluminum, marble, and glass. Practically, silica, alumina, magnesium oxide, boron nitride, beryllium oxide and the like are preferable.

この弾性層25としては,厚さ10〜800μm,さらに望ましくは100〜300μmの範囲内のものとする。弾性層24の厚さが10μm未満では厚さ方向の十分な弾力性を得ることが難しい。また,この厚さが800μmを超えていると,主発熱体層24で発生した熱を加熱ローラ11の外周面まで到達させることが難しく,熱効率が悪いので好ましくない。   The elastic layer 25 has a thickness in the range of 10 to 800 μm, more preferably in the range of 100 to 300 μm. If the thickness of the elastic layer 24 is less than 10 μm, it is difficult to obtain sufficient elasticity in the thickness direction. On the other hand, if the thickness exceeds 800 μm, it is difficult to cause the heat generated in the main heating element layer 24 to reach the outer peripheral surface of the heating roller 11, which is not preferable because the heat efficiency is poor.

弾性層25の硬度は,JIS硬度で1〜80度,さらに望ましくは5〜30度の範囲内のものとする。この範囲内の硬度であれば,弾性層25の強度の低下や密着性の低下を防止しつつ,安定した定着性を確保できる。硬度がこの範囲内となるシリコンゴムとして,例えば,1成分系,2成分系,または3成分系以上のシリコンゴム,LTV(Low Temperature Vulcanizable:低温加硫)型,RTV(Room Temperature Vulcanizable:常温加硫)型,またはHTV(High Temperature Vulcanizable:高温加硫)型のシリコンゴム,縮合型または付加型のシリコンゴム等が使用できる。本形態では,JIS硬度10度で厚さ200μmのシリコンゴムを使用している。   The elastic layer 25 has a JIS hardness of 1 to 80 degrees, more preferably 5 to 30 degrees. If the hardness is within this range, it is possible to ensure a stable fixing property while preventing a decrease in the strength and adhesion of the elastic layer 25. Examples of silicon rubber having a hardness within this range include, for example, one-component, two-component, or three-component or more silicone rubber, LTV (Low Temperature Vulcanizable) type, RTV (Room Temperature Vulcanizable) Sulfur) type, HTV (High Temperature Vulcanizable) type silicon rubber, condensation type or addition type silicon rubber, or the like can be used. In this embodiment, silicon rubber having a JIS hardness of 10 degrees and a thickness of 200 μm is used.

離型層26は,加熱ローラ11の最外層をなし,加熱ローラ11と用紙との離型性を高めるためのものである。この離型層26としては,定着温度での使用に耐えられるとともにトナーに対する離型性に優れたものを使用する。例えば,シリコンゴムやフッ素ゴム,あるいはPFA(四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体),PTFE(四フッ化エチレン),FEP(四フッ化エチレン・六フッ化エチレン共重合体),PFEP(四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体)等のフッ素樹脂が好ましい。あるいは,これらを混合したものでもよい。   The release layer 26 is the outermost layer of the heating roller 11 and is for improving the release property between the heating roller 11 and the paper. As the release layer 26, a layer that can withstand use at a fixing temperature and has excellent release properties with respect to toner is used. For example, silicon rubber, fluorine rubber, PFA (tetrafluoroethylene / perfluoroalkoxyethylene copolymer), PTFE (tetrafluoroethylene), FEP (tetrafluoroethylene / hexafluoroethylene copolymer), PFEP Fluorine resins such as (tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer) are preferred. Alternatively, a mixture of these may be used.

離型層26の厚さは5〜100μm,さらに望ましくは10〜50μmの範囲内のものとする。また,この離型層26と弾性層25との接着力を向上させるために,プライマー等による接着処理を行ってもよい。また,離型層26の中に,必要に応じて,導電材,耐摩耗材,良熱伝導材等をフィラーとして添加してもよい。   The thickness of the release layer 26 is 5 to 100 μm, more preferably 10 to 50 μm. Further, in order to improve the adhesive force between the release layer 26 and the elastic layer 25, an adhesion treatment with a primer or the like may be performed. In addition, a conductive material, an abrasion resistant material, a good heat conductive material, or the like may be added as a filler to the release layer 26 as necessary.

本形態では,発熱制御層23と主発熱体層24とをそれぞれ圧延してから,重ねてクラッド化し,絞り加工,スピニング加工,DI加工(ドローイング・アイアニング加工)などの塑性加工により無端状のベルト層とする。その上に弾性層25及び離型層26を被覆することによって,定着ベルト28を製造する。あるいは,発熱制御層23のみを塑性加工した後,主発熱体層24はメッキ加工や塗布皮膜によって構成してもよい。主発熱体層24は比較的薄い層であるので,このような製造方法を採用することもできる。   In this embodiment, the heat generation control layer 23 and the main heating element layer 24 are respectively rolled and then clad, and an endless belt is formed by plastic processing such as drawing processing, spinning processing, DI processing (drawing / ironing processing). Layer. A fixing belt 28 is manufactured by coating the elastic layer 25 and the release layer 26 thereon. Alternatively, after only the heat generation control layer 23 is plastic processed, the main heating element layer 24 may be formed by plating or a coating film. Since the main heating element layer 24 is a relatively thin layer, such a manufacturing method can also be adopted.

次に,加圧ローラ12について説明する。加圧ローラ12は,図4に示すように,芯金31,断熱層32,離型層33を有している。芯金31は,壁厚3mmのアルミ製パイプである。強度が確保できれば,芯金31に代えて,PPSのような耐熱性の材質によるモールドのパイプを用いてもよい。あるいは,鉄パイプを使用することも不可能ではないが,電磁誘導による影響を受けにくい非磁性のものがより好ましい。   Next, the pressure roller 12 will be described. As shown in FIG. 4, the pressure roller 12 includes a cored bar 31, a heat insulating layer 32, and a release layer 33. The cored bar 31 is an aluminum pipe having a wall thickness of 3 mm. If the strength can be ensured, a pipe of a mold made of a heat resistant material such as PPS may be used instead of the cored bar 31. Alternatively, it is not impossible to use an iron pipe, but a non-magnetic material that is not easily affected by electromagnetic induction is more preferable.

芯金31の外周には,断熱層32が設けられている。断熱層32は,厚さ3〜10mmの範囲内のシリコンスポンジゴムの層である。1層の断熱層32に代えて,シリコンゴムとシリコンスポンジとの2層構造としてもよい。   A heat insulating layer 32 is provided on the outer periphery of the cored bar 31. The heat insulation layer 32 is a silicon sponge rubber layer having a thickness in the range of 3 to 10 mm. Instead of the one heat insulating layer 32, a two-layer structure of silicon rubber and silicon sponge may be used.

加圧ローラ12の最外周の離型層33は,加熱ローラ11の離型層26と同様に,用紙に対するローラ表面の離型性を向上させるためのものである。この離型層33は,PTFEまたはPFA等のフッ素系樹脂による厚さ10〜50μmの範囲内の層である。なお本形態では,加圧ローラ12は,加熱ローラ11に対して300〜500Nの荷重で加圧されており,定着装置1のニップ幅は約5〜15mmとなっている。本形態とは異なるニップ幅で使用したい場合には,加圧ローラ12の荷重を変更して調整すればよい。   The release layer 33 on the outermost periphery of the pressure roller 12 is for improving the release property of the roller surface with respect to the paper, like the release layer 26 of the heating roller 11. The release layer 33 is a layer having a thickness of 10 to 50 μm made of a fluorine-based resin such as PTFE or PFA. In this embodiment, the pressure roller 12 is pressed against the heating roller 11 with a load of 300 to 500 N, and the nip width of the fixing device 1 is about 5 to 15 mm. If it is desired to use a nip width different from that of this embodiment, the load of the pressure roller 12 may be changed and adjusted.

次に,磁束発生部13について説明する。磁束発生部13は,加熱ローラ11の外周に対面するとともに,加熱ローラ11の長手方向に沿って,加熱ローラ11に平行に配置されている。磁束発生部13は,図2に示すように,励磁コイル41と磁性体コア42とコイルボビン43とを有している。本形態ではさらに,高周波インバータ44,サーミスタ45,制御部46を有している。   Next, the magnetic flux generator 13 will be described. The magnetic flux generator 13 faces the outer periphery of the heating roller 11 and is disposed in parallel to the heating roller 11 along the longitudinal direction of the heating roller 11. As shown in FIG. 2, the magnetic flux generator 13 has an exciting coil 41, a magnetic core 42, and a coil bobbin 43. In this embodiment, a high-frequency inverter 44, a thermistor 45, and a control unit 46 are further provided.

励磁コイル41は,加熱ローラ11の長手方向に沿って巻かれたコイルである。その横断面(図2参照)は,加熱ローラ11の外周に倣ってやや湾曲した形状となっている。この励磁コイル41には,高周波インバータ44が接続され,10〜100kHz,100〜2000Wの高周波電力が供給される。そのため,本形態では,励磁コイル41の巻き線として,細い素線を数十〜数百本束ねてリッツ線としたものを使用している。この励磁コイル41は通電時に自己発熱する。その場合でも絶縁性を保てるように,巻き線に耐熱性の樹脂が被覆されたものを使用している。さらに,例えばファン等によって,励磁コイル41を空冷することが望ましい。なお,本形態の励磁コイル41は,その長手方向に一繋がりのものであり,複数個に分断されているものではない。なお,主発熱体層24に薄膜の非磁性体を用いる場合には,交番電圧の範囲を20〜40kHzとすることが望ましい。   The exciting coil 41 is a coil wound along the longitudinal direction of the heating roller 11. The cross section (see FIG. 2) has a slightly curved shape following the outer periphery of the heating roller 11. A high frequency inverter 44 is connected to the excitation coil 41, and high frequency power of 10 to 100 kHz and 100 to 2000 W is supplied. Therefore, in this embodiment, the winding of the exciting coil 41 is a litz wire formed by bundling several tens to several hundreds of thin strands. The exciting coil 41 generates heat when energized. Even in such a case, the winding is coated with a heat-resistant resin so that insulation can be maintained. Furthermore, it is desirable to cool the exciting coil 41 with a fan or the like, for example. In addition, the exciting coil 41 of this form is connected in the longitudinal direction, and is not divided into a plurality. When a thin non-magnetic material is used for the main heating element layer 24, it is desirable that the alternating voltage range be 20 to 40 kHz.

磁性体コア42は,磁気回路の効率を上げるためと,磁気遮蔽のためのものである。この磁性体コア42は,メインコア47,端部コア48,裾コア49を有している。メインコア47は,その横断面が図2に示すようなアーチ形状のものである。本形態では,長さが約10mmのコア片を,加熱ローラ11の軸方向に13個配置したものとしている。なお,メインコア47として,断面が略「E」字の形状で,中央部に加熱ローラ11側へ突出した部分のあるものを使用しても良い。このようにすれば,さらに発熱効率を高めることができる。また,端部コア48は,横断面が四角形状で長さが5〜10mmのコア片を,加熱ローラ11の両端部に配置したものである。また,裾コア49は,横断面が四角形状のものを,加熱ローラ11の長手方向寸法に略対応した範囲に連続的に配置したものである。   The magnetic core 42 is for increasing the efficiency of the magnetic circuit and for magnetic shielding. The magnetic core 42 has a main core 47, an end core 48, and a bottom core 49. The main core 47 has an arch shape as shown in FIG. In this embodiment, 13 core pieces having a length of about 10 mm are arranged in the axial direction of the heating roller 11. As the main core 47, a main core 47 having a substantially “E” cross section and having a central portion protruding toward the heating roller 11 may be used. In this way, the heat generation efficiency can be further increased. The end core 48 is formed by arranging core pieces having a square cross section and a length of 5 to 10 mm at both ends of the heating roller 11. Further, the skirt core 49 has a rectangular cross section continuously arranged in a range substantially corresponding to the longitudinal dimension of the heating roller 11.

磁性体コア42はいずれも,高透磁率でありかつ渦電流の損失が低い材質で形成されている。本形態の磁性体コア42のキュリー温度は,140〜220℃,さらに望ましくは160〜200℃の範囲内とすることが望ましい。本形態では高周波を用いるため,コア内における渦電流の損失が大きくなりがちである。また,パーマロイのような高透磁率の合金によるコアでは,さらに渦電流の損失が大きくなりがちである。そこで,このような材質を使用する場合は薄板を積層した構造のコアとすることが望ましい。なお,励磁コイル41と磁性体コア42とによる磁気回路部分の磁気遮蔽が,他の手段によって十分にできる場合には,コアなし(空芯)にしてもよい。さらに,磁性体コア42として,樹脂材に磁性粉を分散させたものを用いることもできる。この素材は,透磁率はやや低いが,形状を自由に設定できるという利点がある。   Each of the magnetic cores 42 is made of a material having high magnetic permeability and low eddy current loss. The Curie temperature of the magnetic core 42 of this embodiment is preferably 140 to 220 ° C., more preferably 160 to 200 ° C. Since this embodiment uses high frequency, the loss of eddy current in the core tends to increase. In addition, eddy current loss tends to increase even more in cores made of high-permeability alloys such as Permalloy. Therefore, when such a material is used, it is desirable to use a core having a structure in which thin plates are laminated. In addition, when the magnetic shielding of the magnetic circuit part by the exciting coil 41 and the magnetic core 42 can be sufficiently performed by other means, the core may not be provided (air core). Furthermore, as the magnetic core 42, a resin material in which magnetic powder is dispersed can be used. Although this material has a slightly low magnetic permeability, it has the advantage that the shape can be set freely.

さらに本形態では,加熱ローラ11の表面に当接して配置されたサーミスタ45を有している。サーミスタ45は,加熱ローラ11のローラ軸方向について,どのサイズの用紙を通紙した場合でも用紙が通過する箇所に配置される。例えば,左寄せで通紙される画像形成装置であれば,加熱ローラ11の左端部の近くである。また,加熱ローラ11の回転方向について,定着ニップの入口よりやや上流側に配置されている。このサーミスタ45によって,加熱ローラ11の定着前の場所における表面温度が検出される。   Further, in this embodiment, the thermistor 45 is provided in contact with the surface of the heating roller 11. The thermistor 45 is disposed in the roller axial direction of the heating roller 11 at a position where the paper passes regardless of the size of paper. For example, in the case of an image forming apparatus that allows paper to be left-justified, it is near the left end of the heating roller 11. Further, the rotation direction of the heating roller 11 is disposed slightly upstream from the entrance of the fixing nip. The thermistor 45 detects the surface temperature of the heating roller 11 at the place before fixing.

そして,定着処理時には,サーミスタ45によって検出された表面温度が適切な定着温度の範囲内となるように,制御部46によって高周波インバータ44が制御される。適切な定着温度は,トナーの種類等に応じてあらかじめ設定されており,例えば,100〜200℃程度である。なお,加熱ローラ11の表面温度の検出は,サーミスタ45に限らず,非接触式の温度センサによって行ってもよい。   During the fixing process, the high-frequency inverter 44 is controlled by the control unit 46 so that the surface temperature detected by the thermistor 45 is within an appropriate fixing temperature range. An appropriate fixing temperature is set in advance according to the type of toner, and is, for example, about 100 to 200 ° C. The detection of the surface temperature of the heating roller 11 is not limited to the thermistor 45 and may be performed by a non-contact temperature sensor.

次に,本形態の定着装置1による定着処理動作について説明する。本形態の定着装置1では,加圧ローラ12が加熱ローラ11に押し付けられ,これらの間にニップが形成されている。定着処理時には,図2中に矢印で示すように,加圧ローラ12が図中時計回り方向に回転駆動される。これにより,加熱ローラ11は,加圧ローラ12との摩擦力によって,図中反時計回り方向に従動回転される。なお,この駆動と従動との関係は,逆でもよい。   Next, a fixing process operation by the fixing device 1 of the present embodiment will be described. In the fixing device 1 of the present embodiment, the pressure roller 12 is pressed against the heating roller 11, and a nip is formed between them. During the fixing process, the pressure roller 12 is driven to rotate in the clockwise direction in the drawing as indicated by an arrow in FIG. As a result, the heating roller 11 is driven to rotate counterclockwise in the figure by the frictional force with the pressure roller 12. Note that the relationship between the driving and the driven may be reversed.

磁束発生部13においては,高周波インバータ44によって,励磁コイル41に高周波電力が供給される。これにより発生した磁束は,磁性体コア42の内部を通る。そして,その磁束は,磁性体コア42の突起部間で外部に出て,加熱ローラ11に至る。発熱制御層23がそのキュリー温度より低温の常温状態であれば,主発熱体層24と発熱制御層23とがともに透磁率が高い状態である。この状態では,発熱制御層23のシールド効果により,磁束はその反対側(加熱ローラ11のより内周側)へはほとんど漏れない。   In the magnetic flux generator 13, high frequency power is supplied to the exciting coil 41 by the high frequency inverter 44. The magnetic flux generated thereby passes through the inside of the magnetic core 42. Then, the magnetic flux exits between the protrusions of the magnetic core 42 and reaches the heating roller 11. If the heat generation control layer 23 is in a normal temperature state lower than its Curie temperature, both the main heating element layer 24 and the heat generation control layer 23 have a high magnetic permeability. In this state, due to the shielding effect of the heat generation control layer 23, the magnetic flux hardly leaks to the opposite side (the inner peripheral side of the heating roller 11).

すなわち,常温では,磁束のほとんどは,主発熱体層24と発熱制御層23との厚みの中を加熱ローラ11の周方向に進み,磁束発生部13へ戻る。このため,これらの層では磁束密度が非常に高い。従って,これらの層では発熱量が大きい。例えば,ウォームアップ時はこの状態であるので,主発熱体層24と発熱制御層23とがともに大きく発熱する。さらに本形態では,発熱に寄与する層(主発熱体層24と発熱制御層23)の熱容量が小さく,断熱層22によって定着ベルト28が断熱保持されていることから,短時間で昇温させることができる。   That is, at normal temperature, most of the magnetic flux travels in the circumferential direction of the heating roller 11 through the thickness of the main heating element layer 24 and the heat generation control layer 23 and returns to the magnetic flux generation unit 13. For this reason, the magnetic flux density is very high in these layers. Therefore, these layers generate a large amount of heat. For example, since this state is during warm-up, both the main heating element layer 24 and the heat generation control layer 23 generate a large amount of heat. Furthermore, in this embodiment, since the heat capacity of the layers contributing to heat generation (the main heat generating layer 24 and the heat generation control layer 23) is small and the fixing belt 28 is insulated and held by the heat insulating layer 22, the temperature can be raised in a short time. Can do.

このように発生した熱は,主発熱体層24に接着されている弾性層25を介して,加熱ローラ11の表面へ伝達される。そして,加熱ローラ11の表面が適切な定着温度となるように,制御部46によって高周波インバータ44が制御される。トナー像を担持する用紙Pは,トナー像の載っている面を加熱ローラ11の側に向けた状態で,加熱ローラ11と加圧ローラ12との間のニップに挿入される。そして,加熱ローラ11と加圧ローラ12との間のニップを,図2中左から右へ通過する間に,トナーが溶融されて用紙Pに定着される。   The heat generated in this way is transmitted to the surface of the heating roller 11 via the elastic layer 25 bonded to the main heating element layer 24. The high frequency inverter 44 is controlled by the control unit 46 so that the surface of the heating roller 11 has an appropriate fixing temperature. The paper P carrying the toner image is inserted into the nip between the heating roller 11 and the pressure roller 12 with the surface on which the toner image is placed facing the heating roller 11 side. Then, the toner is melted and fixed to the paper P while passing through the nip between the heating roller 11 and the pressure roller 12 from the left to the right in FIG.

ニップを通過した用紙Pは,加熱ローラ11から分離されて後段へと搬送される。用紙Pが,ニップを通過した後も加熱ローラ11に張り付いたままであれば,分離爪14によって加熱ローラ11から強制的に分離される。これにより,用紙Pが定着装置1でジャムになることが防止されている。なお,分離爪14の先端部は,加熱ローラ11の表面に接触していてもしていなくてもよい。   The paper P that has passed through the nip is separated from the heating roller 11 and conveyed to the subsequent stage. If the sheet P remains stuck to the heating roller 11 even after passing through the nip, it is forcibly separated from the heating roller 11 by the separation claw 14. This prevents the paper P from jamming in the fixing device 1. Note that the tip of the separation claw 14 may or may not be in contact with the surface of the heating roller 11.

用紙Pの定着処理により,用紙P及びトナーによって加熱ローラ11の表面から熱が奪われる。そのため,ローラの軸方向について用紙Pの通紙された範囲では,加熱ローラ11の表面温度が下がる。サーミスタ45は,用紙Pが通紙される箇所で温度を検出する。制御部46は,サーミスタ45の検出結果を受けて,高周波インバータ44を制御する。すなわち,次回の用紙Pが定着ニップまで搬送されてくるまでに適切な定着温度の範囲内となるように,制御部46は,高周波インバータ44から励磁コイル41に供給される高周波電力を増減する。   Due to the fixing process of the paper P, heat is removed from the surface of the heating roller 11 by the paper P and the toner. Therefore, the surface temperature of the heating roller 11 decreases in the range where the paper P is passed in the axial direction of the roller. The thermistor 45 detects the temperature where the paper P is passed. The control unit 46 receives the detection result of the thermistor 45 and controls the high frequency inverter 44. That is, the control unit 46 increases or decreases the high-frequency power supplied from the high-frequency inverter 44 to the exciting coil 41 so that the next sheet P is within the appropriate fixing temperature range before being conveyed to the fixing nip.

この定着装置1によって,比較的用紙幅の小さい用紙Pを連続して定着処理すると,通紙範囲外においては次第に熱が溜まる。そのため,加熱ローラ11の軸方向のうち,通紙範囲外においては発熱制御層23の温度が特に上昇し,その部分の温度がキュリー温度を超える場合がある。発熱制御層23の温度がキュリー温度を超えた箇所では,発熱制御層23の透磁率が大きく低下する。これにより,発熱制御層23によるシールド効果が弱くなる。すなわち,通紙範囲外の高温となった部分では,発熱制御層23の透磁率が大きく低下して,磁束の大部分が主発熱体層24と発熱制御層23とを貫通してさらに内周側へ漏れる。これにより,主発熱体層24と発熱制御層23とを通る磁束密度が大きく減少するので,これらによる発熱量も大きく低下する。   When the fixing device 1 continuously fixes the paper P having a relatively small paper width, heat gradually accumulates outside the paper passing range. Therefore, in the axial direction of the heating roller 11, the temperature of the heat generation control layer 23 particularly rises outside the sheet passing range, and the temperature of that portion may exceed the Curie temperature. Where the temperature of the heat generation control layer 23 exceeds the Curie temperature, the magnetic permeability of the heat generation control layer 23 is greatly reduced. Thereby, the shielding effect by the heat generation control layer 23 is weakened. That is, in the portion where the temperature is higher than the sheet passing range, the magnetic permeability of the heat generation control layer 23 is greatly reduced, and most of the magnetic flux passes through the main heating element layer 24 and the heat generation control layer 23 to further increase the inner circumference. Leak to the side. As a result, the magnetic flux density passing through the main heating element layer 24 and the heat generation control layer 23 is greatly reduced, and the amount of heat generated by these is also greatly reduced.

さらに本形態では,芯金21が第3導電層として機能する。高温箇所において主発熱体層24と発熱制御層23とを貫いて漏れた磁束は,第3導電層である芯金21に掛かる。芯金21は,例えば銅製パイプであり低抵抗であるので,渦電流が容易に流れる。そのため,芯金21に掛かっている磁束による渦電流の大部分は,芯金21中に発生する。芯金21は低抵抗であるので,渦電流が流れてもほとんど発熱しない。また,芯金21に発生する渦電流による逆起電力が,磁束を打ち消す方向に働く。そのため,主発熱体層24と発熱制御層23との磁束密度がさらに低下する。従って,発熱量がさらに低下する。これにより,高温箇所では,加熱ローラ11の半径方向のいずれの箇所でもほとんど発熱しない状態となる。   Furthermore, in this embodiment, the cored bar 21 functions as the third conductive layer. The magnetic flux leaking through the main heating element layer 24 and the heat generation control layer 23 at a high temperature is applied to the core metal 21 which is the third conductive layer. The cored bar 21 is, for example, a copper pipe and has a low resistance, so that an eddy current flows easily. Therefore, most of the eddy current due to the magnetic flux applied to the core metal 21 is generated in the core metal 21. Since the core metal 21 has a low resistance, it hardly generates heat even when an eddy current flows. Further, the counter electromotive force due to the eddy current generated in the cored bar 21 works in the direction to cancel the magnetic flux. Therefore, the magnetic flux density between the main heating element layer 24 and the heat generation control layer 23 further decreases. Accordingly, the heat generation amount is further reduced. Thereby, in a high temperature location, it will be in the state which hardly generates heat in any location of the radius direction of heating roller 11.

従って,過昇温となった箇所では,発熱制御層23の透磁率が変化するとともに,発熱量が大きく低下する。一方,通紙範囲内の高温となっていない部分では発熱量はほとんど変わらない。これは,この範囲においては,発熱制御層23の透磁率が低下せず,磁束密度の分布が常温状態からほとんど変化しないことによる。このように,芯金21が第3導電層として機能することにより,発熱制御層23の透磁率の分布が変化した際に,主発熱体層24と発熱制御層23との発熱量をさらに低下させることができる。さらに,本形態では第3導電層である芯金21の厚さが他の層に比較して大きいので,第3導電層の発熱量をより抑制でき,定着装置の全体として熱効率のよいものとできる。   Accordingly, at the location where the temperature has risen excessively, the permeability of the heat generation control layer 23 changes and the amount of heat generation is greatly reduced. On the other hand, the calorific value hardly changes in the portion where the temperature is not high within the paper passing range. This is because in this range, the magnetic permeability of the heat generation control layer 23 does not decrease, and the magnetic flux density distribution hardly changes from the normal temperature state. As described above, when the core bar 21 functions as the third conductive layer, when the magnetic permeability distribution of the heat generation control layer 23 changes, the heat generation amount of the main heating element layer 24 and the heat generation control layer 23 is further reduced. Can be made. Further, in this embodiment, the thickness of the core bar 21 which is the third conductive layer is larger than that of the other layers, so that the heat generation amount of the third conductive layer can be further suppressed, and the overall fixing device has high thermal efficiency. it can.

さらに本形態では,主発熱体層24と発熱制御層23とが積層されているので,表面温度の変化が発熱制御層23に素早く伝わる。従って,加熱ローラ11の一部において,その表面温度が,定着に適した温度を超えて高くなるとすぐに,その部分の発熱量が大きく低下するので,過昇温状態が続くことはない。このような効果が得られるように,発熱制御層23のキュリー温度が選択されている。また,本形態では,第3導電層として芯金21を使用しているので,第3導電層をも定着ベルトに積層した場合に比較して,定着ベルト28の熱容量は大きくない。従って,短時間でのウォームアップが可能である。さらに,発熱制御層23が,ニオブまたはタンタルを添加したパーマロイで形成されているので,繰り返し加圧されたとしても割れ等の発生するおそれはなく,定着ベルト28の耐久性に優れている。   Further, in this embodiment, since the main heating element layer 24 and the heat generation control layer 23 are laminated, the change in surface temperature is quickly transmitted to the heat generation control layer 23. Therefore, as soon as the surface temperature of a part of the heating roller 11 becomes higher than the temperature suitable for fixing, the amount of heat generated at that part is greatly reduced, so that the excessive temperature rise state does not continue. The Curie temperature of the heat generation control layer 23 is selected so as to obtain such an effect. Further, in this embodiment, since the core metal 21 is used as the third conductive layer, the heat capacity of the fixing belt 28 is not large compared to the case where the third conductive layer is also laminated on the fixing belt. Therefore, it is possible to warm up in a short time. Furthermore, since the heat generation control layer 23 is made of permalloy to which niobium or tantalum is added, there is no possibility of cracking or the like even when repeatedly pressed, and the durability of the fixing belt 28 is excellent.

次に,本形態の定着装置による効果を確認するために行った様々な実験の結果について説明する。まず,第1の実験として,加熱ローラに導電体ではない材質の回転軸を用いた点の他は本形態と同じ構成の画像形成装置を比較例とし,本形態の実施例との比較実験を行った。具体的には,比較例の回転軸としてセラミック製のパイプを使用した。   Next, the results of various experiments conducted to confirm the effect of the fixing device of this embodiment will be described. First, as a first experiment, an image forming apparatus having the same configuration as that of the present embodiment is used as a comparative example except that a rotating shaft made of a material that is not a conductor is used for the heating roller, and a comparative experiment with the embodiment of the present embodiment is performed. went. Specifically, a ceramic pipe was used as the rotating shaft of the comparative example.

この実験では,発熱制御層23がキュリー温度を超えたときの前後での発熱量の変化の度合いを,前の発熱量に対する後の発熱量の割合によって発熱率として求めた。その結果を図5に示す。ここでは,全導電層による合計の発熱量で比較した。比較例では,発熱率65%程度までしか低下しなかったのに比較して,実施例では,30%以下となった。このことから,第3導電層を有することによって,キュリー温度を超えたときの発熱量の低下の割合を大きくすることができることが分かった。   In this experiment, the degree of change in the amount of heat generation before and after the heat generation control layer 23 exceeded the Curie temperature was determined as the heat generation rate by the ratio of the subsequent heat generation amount to the previous heat generation amount. The result is shown in FIG. Here, the total heat generation by all conductive layers was compared. In the comparative example, the heat generation rate decreased only to about 65%, but in the example, it was 30% or less. From this, it was found that by having the third conductive layer, the rate of decrease in the amount of heat generated when the Curie temperature was exceeded can be increased.

次に,第2の実験として,上記と同じ実施例と比較例について,発熱効率を比較した。ここでの発熱効率とは,定着装置全体の発熱量のうち,有効な発熱である第1〜第3導電層の全体による発熱量が占める割合のことである。インバーターの電源損失を除いて算出した。これ以外の発熱,つまり無駄な発熱としては,コイルのジュール発熱や,周辺板金等の誘導発熱等がある。第2の実験の結果を図6に示す。この図に示すように,実施例においても,比較例においても,発熱効率は約97%であり,大差ない。すなわち,芯金21として第3導電層として機能するものを用いても,発熱効率を低下させることにはならないことが確認できた。   Next, as a second experiment, the heat generation efficiency was compared for the same example and comparative example as described above. Here, the heat generation efficiency is the ratio of the heat generation amount of the entire first to third conductive layers, which is effective heat generation, out of the heat generation amount of the entire fixing device. Calculated excluding inverter power loss. Other heat generation, that is, useless heat generation includes Joule heat generation of coils and induction heat generation of peripheral sheet metal. The result of the second experiment is shown in FIG. As shown in this figure, the heat generation efficiency is about 97% in both the example and the comparative example, which is not very different. In other words, it was confirmed that even when the core metal 21 that functions as the third conductive layer was used, the heat generation efficiency was not lowered.

さらに,第3の実験として,発明者らは,発熱制御層23の材質を変えて,定着ベルト28の強度を確認した。本実験では,主発熱体層24として厚さ10μmの銅を用い,これにニオブまたはタンタルをそれぞれ異なる割合で添加したパーマロイ製の発熱制御層23を約30μmの厚さに積層した。なお,ニオブを使用した場合とタンタルを使用した場合とで明確な差はなかった。また,本実験では銅製の芯金21を使用した。この定着ベルト28を用いて,30万枚の定着動作を行った。その後,定着ベルト28を取り出して,その状態を観察した。   Furthermore, as a third experiment, the inventors confirmed the strength of the fixing belt 28 by changing the material of the heat generation control layer 23. In this experiment, copper having a thickness of 10 μm was used as the main heating element layer 24, and a heat generation control layer 23 made of Permalloy to which niobium or tantalum was added at different ratios was laminated to a thickness of about 30 μm. There was no clear difference between using niobium and tantalum. In this experiment, a copper cored bar 21 was used. Using this fixing belt 28, 300,000 sheets were fixed. Thereafter, the fixing belt 28 was taken out and the state thereof was observed.

Figure 0005374877
Figure 0005374877

第3の実験の結果は,表1に示すとおりであった。ニオブまたはタンタルを0.5〜5重量%含有するパーマロイによって発熱制御層23を製造した定着ベルト28では,目視で異常は見られなかった。一方,ニオブまたはタンタルを全く添加しなかったもの(0重量%)や,含有量が0.1重量%のものでは,定着ベルト28に割れが発生した。また,ニオブまたはタンタルを10重量%以上添加したパーマロイ製の定着ベルトは製造が困難であった。従って,発熱制御層23の材質は,ニオブまたはタンタルを0.5〜5重量%含有するパーマロイとすることが望ましいことが分かった。   The results of the third experiment were as shown in Table 1. In the fixing belt 28 in which the heat generation control layer 23 was manufactured by permalloy containing 0.5 to 5% by weight of niobium or tantalum, no abnormality was visually observed. On the other hand, when no niobium or tantalum was added (0% by weight) or when the content was 0.1% by weight, the fixing belt 28 was cracked. Further, it is difficult to manufacture a fixing belt made of permalloy to which niobium or tantalum is added at 10% by weight or more. Therefore, it was found that the material of the heat generation control layer 23 is preferably permalloy containing 0.5 to 5% by weight of niobium or tantalum.

また,本実験をニオブのみを添加した場合,タンタルのみを添加した場合,ニオブとタンタルとを両方添加しその合計量が上記の含有量となるように調整した場合とのいずれにおいても,上記と同様の結果が得られた。なお比較のために,本実験と同じ厚さの定着ベルト28をニッケルのみによって製造し,本実験と同様の定着動作を繰り返し行ったところ,ベルトの割れは発生しなかった。   In addition, in this experiment, when only niobium was added, when only tantalum was added, both niobium and tantalum were added, and the total amount was adjusted so as to be the above content. Similar results were obtained. For comparison, a fixing belt 28 having the same thickness as in this experiment was manufactured using only nickel, and the same fixing operation as in this experiment was repeated. As a result, no belt cracking occurred.

以上詳細に説明したように,本形態の画像形成装置によれば,加熱ローラ11に,第1導電層(主発熱体層24)と第2導電層(発熱制御層23)と第3導電層(芯金21)とを有している。従って,部分的に高温となり,定着ベルト28の表面温度が発熱制御層23のキュリー温度を超えた場合には,その箇所の発熱制御層23の透磁率が大きく低下する。従って,その部分の磁束密度が大きく低下し,発熱量が減少するので,過昇温が防止されている。さらに,発熱制御層23の材質が,ニオブまたはタンタルを添加したパーマロイであるので,定着ベルト28の強度は十分大きいものとなっている。主発熱体層24が磁性材によるものであるので,加熱ローラ11としての発熱効率がよい。また,芯金21の体積抵抗率を発熱制御層23の体積抵抗率に比較して小さいものとしたので,キュリー温度を超えたときの発熱量の低下が顕著なものとなっている。すなわち,小サイズの用紙を連続通紙した場合でも,部分的な過昇温が発生せず,安定した定着性能を有するとともに耐久性に優れた定着装置および画像形成装置となっている。   As described above in detail, according to the image forming apparatus of this embodiment, the heating roller 11 is provided with the first conductive layer (main heating element layer 24), the second conductive layer (heat generation control layer 23), and the third conductive layer. (Core metal 21). Therefore, when the temperature becomes partially high and the surface temperature of the fixing belt 28 exceeds the Curie temperature of the heat generation control layer 23, the magnetic permeability of the heat generation control layer 23 at that location is greatly reduced. Accordingly, the magnetic flux density in that portion is greatly reduced and the amount of heat generation is reduced, so that an excessive temperature rise is prevented. Furthermore, since the material of the heat generation control layer 23 is permalloy to which niobium or tantalum is added, the strength of the fixing belt 28 is sufficiently large. Since the main heating element layer 24 is made of a magnetic material, the heat generation efficiency as the heating roller 11 is good. Moreover, since the volume resistivity of the cored bar 21 is made smaller than the volume resistivity of the heat generation control layer 23, the decrease in the amount of heat generated when the Curie temperature is exceeded is significant. That is, even when a small size sheet is continuously fed, a partial overheating does not occur, and the fixing device and the image forming apparatus have stable fixing performance and excellent durability.

実施の形態
次に,本発明を具体化した実施の形態について,添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は,第1の参考形態に比較して,加熱ローラ11の構成がやや異なるのみであり,同一の部材については,同一の符号を付し,説明を省略する。
" Embodiment "
Next, embodiments embodying the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this embodiment, the configuration of the heating roller 11 is slightly different from that of the first reference embodiment , and the same members are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

本形態の定着装置2の加熱ローラ51は,図7に示すように,定着ローラ27の外径が,定着ベルト52の内径よりかなり小径に形成されているものである。この定着ローラ27は,第1の参考形態におけるものと径が異なるのみで,同一の層構成である。また定着ローラ27は,定着ベルト52を挟んで,加圧ローラ12に圧接されている。 As shown in FIG. 7, the heating roller 51 of the fixing device 2 of the present embodiment has an outer diameter of the fixing roller 27 that is considerably smaller than an inner diameter of the fixing belt 52. The fixing roller 27 has the same layer structure except that the diameter is different from that in the first reference embodiment . The fixing roller 27 is in pressure contact with the pressure roller 12 with the fixing belt 52 interposed therebetween.

本形態では,定着ローラ27が小径であることから,その図7中上部において,定着ローラ27と定着ベルト52との間に空間Sがある。この空間S内に,2層構造の摺接部材53が固定されて配置されている。摺接部材53は,定着ベルト52を挟んで,磁束発生部13に対向する位置に固定されている。摺接部材53は,図示の横面形状が扇形で,図中奥行き方向に加熱ローラ51とほぼ同等の長さを有するものである。また,その図中上面は,定着ベルト52の内側の面に接触している。すなわち,定着ベルト52は,定着ローラ27と摺接部材53とに架け渡されている。   In this embodiment, since the fixing roller 27 has a small diameter, there is a space S between the fixing roller 27 and the fixing belt 52 in the upper part in FIG. In this space S, a sliding contact member 53 having a two-layer structure is fixed and arranged. The sliding member 53 is fixed at a position facing the magnetic flux generator 13 with the fixing belt 52 interposed therebetween. The slidable contact member 53 has a fan-shaped lateral surface shape and has a length substantially equal to that of the heating roller 51 in the depth direction in the figure. Further, the upper surface in the drawing is in contact with the inner surface of the fixing belt 52. That is, the fixing belt 52 is stretched between the fixing roller 27 and the sliding contact member 53.

本形態の定着ベルト52は,第1の参考形態の定着ベルト28に比較して,発熱制御層23を有していない。すなわち,図8に示すように,内周側から順に主発熱体層55,弾性層56,離型層57の3層構成となっている。そして,摺接部材53は,同図に示すように,内周側から順に補助発熱層58と発熱制御層59との2層構成となっている。なお,図では,定着ベルト52と摺接部材53との区別のために,これらの間に多少の隙間を設けているが,実際には互いに接触している。 The fixing belt 52 of this embodiment does not have the heat generation control layer 23 as compared with the fixing belt 28 of the first reference embodiment . That is, as shown in FIG. 8, the main heating element layer 55, the elastic layer 56, and the release layer 57 are arranged in order from the inner peripheral side. The sliding contact member 53 has a two-layer structure of an auxiliary heat generation layer 58 and a heat generation control layer 59 in order from the inner peripheral side, as shown in FIG. In the drawing, in order to distinguish between the fixing belt 52 and the sliding contact member 53, a slight gap is provided between them, but they are actually in contact with each other.

主発熱体層55の材質は,第1の参考形態の主発熱体層24と同じものとすればよい。磁性体であればニッケル等が望ましい。また,発熱制御層59の材質は,第1の参考形態の発熱制御層23と同じく,キュリー温度190℃程度のパーマロイにニオブまたはタンタルを添加したものである。補助発熱層58の材質は,第1の参考形態の芯金21と同じく,体積抵抗率の低い導電性金属材料,例えば銅とすればよい。 The material of the main heating element layer 55 may be the same as that of the main heating element layer 24 of the first reference embodiment . If it is a magnetic substance, nickel etc. are desirable. The material of the heat generation control layer 59 is the same as that of the heat generation control layer 23 of the first embodiment , but is obtained by adding niobium or tantalum to permalloy having a Curie temperature of about 190 ° C. The material of the auxiliary heat generating layer 58 may be a conductive metal material having a low volume resistivity, such as copper, like the core metal 21 of the first reference embodiment .

本形態では,摺接部材53の図8中上面は,定着ベルト52の内周側に沿って湾曲した曲面となっている。すなわち,発熱制御層59は,均一の厚さの円筒面の一部の形状である。そして,発熱制御層59の図中上面は,そのほぼ全域にわたって,定着ベルト52の主発熱体層55に常時接触している。発熱制御層59の図中下面は,その全域にわたって,補助発熱層58に接触している。補助発熱層58も,均一の厚さの円筒面の一部の形状である。また,摺接部材53の図中下面は,定着ローラ27に接触していない。この形態では,主発熱体層55が第1導電層に,発熱制御層59が第2導電層に,補助発熱層58が第3導電層にそれぞれ相当する。   In this embodiment, the upper surface in FIG. 8 of the sliding contact member 53 is a curved surface curved along the inner peripheral side of the fixing belt 52. That is, the heat generation control layer 59 has a shape of a part of a cylindrical surface having a uniform thickness. The upper surface of the heat generation control layer 59 in the drawing is always in contact with the main heating element layer 55 of the fixing belt 52 over almost the entire area. The lower surface of the heat generation control layer 59 in the drawing is in contact with the auxiliary heat generation layer 58 over the entire area. The auxiliary heat generating layer 58 also has a part of a cylindrical surface with a uniform thickness. Further, the lower surface of the sliding contact member 53 in the drawing is not in contact with the fixing roller 27. In this embodiment, the main heating element layer 55 corresponds to the first conductive layer, the heat generation control layer 59 corresponds to the second conductive layer, and the auxiliary heat generation layer 58 corresponds to the third conductive layer.

本形態では,定着ローラ27の外径を小さいものとしたので,定着ベルト52と定着ローラ27との接触面積が小さい。従って,定着ベルト52から定着ローラ27へ逃げる熱の量も小さい。さらに,摺接部材53は全周でなく1箇所のみに設けられているので,摺接部材53へ逃げる熱の量も小さい。また,発熱制御層59を定着ベルト52以外の部分に設けたことから,定着ベルト52は第1の参考形態の定着ベルト28に比較して薄く形成することができる。従って,定着ベルト52の熱容量を第1の参考形態に比較して小さくできる。これらのことから,第1の参考形態に比較してウォームアップ時間のさらなる短縮が可能である。 In this embodiment, since the outer diameter of the fixing roller 27 is small, the contact area between the fixing belt 52 and the fixing roller 27 is small. Therefore, the amount of heat that escapes from the fixing belt 52 to the fixing roller 27 is also small. Furthermore, since the slidable contact member 53 is provided only at one place rather than the entire circumference, the amount of heat escaping to the slidable contact member 53 is small. Further, since the heat generation control layer 59 is provided in a portion other than the fixing belt 52, the fixing belt 52 can be formed thinner than the fixing belt 28 of the first reference embodiment . Therefore, the heat capacity of the fixing belt 52 can be reduced as compared with the first reference embodiment . For these reasons, it is possible to further reduce the warm-up time as compared with the first reference embodiment .

以上詳細に説明したように,本形態の画像形成装置によっても,第1の参考形態と同様に,小サイズの用紙を連続通紙した場合でも,部分的な過昇温が発生せず,安定した定着性能を有するとともに耐久性に優れた画像形成装置となっている。 As described in detail above, even with the image forming apparatus of this embodiment, as in the first reference embodiment , even when a small size of paper is continuously fed, a partial excessive temperature rise does not occur and the image forming apparatus is stable. The image forming apparatus has excellent fixing performance and excellent durability.

第2の参考形態
次に,本発明を具体化した第2の参考形態について,添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は,実施の形態に比較して,定着ベルトと摺接部材の構成がやや異なるのみであり,同一の部材については,同一の符号を付し,説明を省略する。
" Second reference form "
Next, a second reference embodiment embodying the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. This embodiment differs from the embodiment, the configuration of the fixing belt and the sliding member is at a slightly different only, the same members are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

本形態の定着装置3は,図9に示すように,加熱ローラ61が,定着ローラ27と定着ベルト62と摺接部材63を有しているものである。本形態では,定着ベルト62に,発熱制御層をも含んでいる。摺接部材63の形状は,実施の形態の摺接部材53と同様であるが,2層構成とはなっていない。摺接部材63は,単に補助発熱層として機能する。このようにしても,定着ベルト62と定着ローラ27との接触面積が小さいので,定着ベルト62から定着ローラ27へ逃げる熱の量は小さい。 In the fixing device 3 of this embodiment, as shown in FIG. 9, the heating roller 61 includes a fixing roller 27, a fixing belt 62, and a sliding contact member 63. In this embodiment, the fixing belt 62 also includes a heat generation control layer. The shape of the sliding contact member 63 is the same as that of the sliding contact member 53 of the embodiment , but does not have a two-layer configuration. The sliding contact member 63 simply functions as an auxiliary heat generating layer. Even in this case, since the contact area between the fixing belt 62 and the fixing roller 27 is small, the amount of heat that escapes from the fixing belt 62 to the fixing roller 27 is small.

または,補助発熱層をも定着ベルトに含まれるものとしてもよい。すなわち,補助発熱層,発熱制御層,主発熱体層,弾性層,離型層のすべてが含まれるものとすることもできる。この場合は,摺接部材はなくてもよい。   Alternatively, an auxiliary heat generating layer may be included in the fixing belt. That is, the auxiliary heating layer, the heating control layer, the main heating element layer, the elastic layer, and the release layer can all be included. In this case, there may be no sliding contact member.

以上詳細に説明したように,本形態の画像形成装置によっても,第1の参考形態と同様に,小サイズの用紙を連続通紙した場合でも,部分的な過昇温が発生せず,安定した定着性能を有するとともに耐久性に優れた画像形成装置となっている。 As described in detail above, even with the image forming apparatus of this embodiment, as in the first reference embodiment , even when a small size of paper is continuously fed, a partial excessive temperature rise does not occur and the image forming apparatus is stable. The image forming apparatus has excellent fixing performance and excellent durability.

なお,本形態は単なる例示にすぎず,本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に,その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良,変形が可能である。
例えば,本形態ではカラープリンタとしたが,1色の画像形成部のみを有する単色プリンタに本発明を適用することもできる。その場合には,加熱ローラ11として弾性層25の無いものとしてもよい。
In addition, this form is only a mere illustration and does not limit this invention at all. Therefore, the present invention can naturally be improved and modified in various ways without departing from the gist thereof.
For example, although the present embodiment uses a color printer, the present invention can also be applied to a single-color printer having only one color image forming unit. In that case, the heating roller 11 may not have the elastic layer 25.

また例えば,主発熱体層24として,樹脂にニッケル,パーマロイ等の磁性材の粒子や銅・銀等の粒子を分散させたものとしてもよい。あるいは,樹脂材にこれらの材料をコーティングしたものとしてもよい。主発熱体層24として,樹脂ベースのものを用いれば,定着ベルト28全体としての柔軟性がさらに大きくなり,用紙の分離性を向上させることができる。なお,このようなものでは,対外的な導電性は得られないかもしれないが,渦電流は通ることが可能である。本発明の導電層としてはこのようなものも含まれる。   Further, for example, the main heating element layer 24 may be made by dispersing particles of magnetic material such as nickel or permalloy or particles of copper or silver in the resin. Alternatively, a resin material may be coated with these materials. If a resin-based material is used as the main heating element layer 24, the flexibility of the fixing belt 28 as a whole is further increased, and the paper separation property can be improved. In such a case, external conductivity may not be obtained, but eddy current can pass. Such a layer is also included in the conductive layer of the present invention.

本形態に係る画像形成装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to the present embodiment. 第1の参考形態に係る定着装置の概略構成図である。 1 is a schematic configuration diagram of a fixing device according to a first reference embodiment . 定着ローラの層構成を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a layer configuration of a fixing roller. 加圧ローラの層構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the layer structure of a pressure roller. キュリー温度到達の前後での発熱率の変化を示すグラフ図である。It is a graph which shows the change of the heating rate before and after reaching Curie temperature. キュリー温度到達の前後での発熱効率の変化を示すグラフ図である。It is a graph which shows the change of the heat generation efficiency before and after reaching Curie temperature. 実施の形態に係る定着装置の概略構成図である。 1 is a schematic configuration diagram of a fixing device according to an embodiment . 実施の形態に係る定着ベルトの層構成を示す説明図である。Is an explanatory view showing the layer structure of a fixing belt according to the embodiment. 第2の参考形態に係る定着装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the fixing device which concerns on a 2nd reference form .

符号の説明Explanation of symbols

1 定着装置
11 加熱ローラ
12 加圧ローラ
13 磁束発生部
21 芯金
23,59 発熱制御層
24,55 主発熱体層
58 補助発熱層
100 画像形成装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fixing device 11 Heating roller 12 Pressure roller 13 Magnetic flux generating part 21 Core metal 23, 59 Heat generation control layer 24, 55 Main heating element layer 58 Auxiliary heating layer 100 Image forming apparatus

Claims (3)

加熱ローラと,加圧ローラと,前記加熱ローラに磁束を印加する励磁コイルとを有する定着装置において,
前記加熱ローラが,前記励磁コイルに近い方から順に,第1導電層と第2導電層と第3導電層とを有し,さらに,
前記加熱ローラは,前記励磁コイルに対向する位置に配された摺接部材と,該摺接部材における前記励磁コイル側の側面に対して内周面の一部を接触させる定着ベルトとを有し,
前記第1導電層は,前記定着ベルトに設けられ,
前記第2導電層は,前記摺接部材に設けられ,
前記第3導電層は,前記摺接部材に設けられ,
前記第2導電層がニオブまたはタンタルの少なくとも一方を添加したパーマロイで構成
され,
前記第3導電層が非磁性体で構成されていることを特徴とする定着装置。
In a fixing device having a heating roller, a pressure roller, and an exciting coil for applying a magnetic flux to the heating roller,
The heating roller has a first conductive layer, a second conductive layer, and a third conductive layer in order from the side closer to the excitation coil,
The heating roller has a sliding contact member disposed at a position facing the excitation coil, and a fixing belt that makes a part of the inner peripheral surface contact a side surface of the sliding contact member on the excitation coil side. ,
The first conductive layer is provided on the fixing belt;
It said second conductive layer is provided prior to Kisurise' member,
The third conductive layer is provided on the sliding contact member;
The second conductive layer is made of permalloy to which at least one of niobium and tantalum is added;
The fixing device, wherein the third conductive layer is made of a nonmagnetic material.
請求項1に記載の定着装置において,
前記第2導電層におけるニオブまたはタンタルの少なくとも一方の含有率が,0.5〜5重量%の範囲内であることを特徴とする定着装置。
The fixing device according to claim 1,
The fixing device according to claim 1, wherein the content ratio of at least one of niobium and tantalum in the second conductive layer is in the range of 0.5 to 5% by weight.
シートにトナー像を形成する画像形成部と,そのトナー像をシートに定着させる定着装置とを有する画像形成装置において,
前記定着装置が,加熱ローラと,加圧ローラと,前記加熱ローラに磁束を印加する励磁コイルとを有し,
前記加熱ローラが,前記励磁コイルに近い方から順に,第1導電層と第2導電層と第3導電層とを有し,さらに,
前記加熱ローラは,前記励磁コイルに対向する位置に配された摺接部材と,該摺接部材における前記励磁コイル側の側面に対して内周面の一部を接触させる定着ベルトとを有し,
前記第1導電層は,前記定着ベルトに設けられ,
前記第2導電層は,前記摺接部材に設けられ,
前記第3導電層は,前記摺接部材に設けられ,
前記第2導電層がニオブとタンタルとの少なくとも一方を添加したパーマロイで構成され,
前記第3導電層が非磁性体で構成されていることを特徴とする画像形成装置。
In an image forming apparatus having an image forming unit for forming a toner image on a sheet and a fixing device for fixing the toner image on the sheet,
The fixing device includes a heating roller, a pressure roller, and an exciting coil that applies a magnetic flux to the heating roller;
The heating roller has a first conductive layer, a second conductive layer, and a third conductive layer in order from the side closer to the excitation coil,
The heating roller has a sliding contact member disposed at a position facing the excitation coil, and a fixing belt that makes a part of the inner peripheral surface contact a side surface of the sliding contact member on the excitation coil side. ,
The first conductive layer is provided on the fixing belt;
It said second conductive layer is provided prior to Kisurise' member,
The third conductive layer is provided on the sliding contact member;
The second conductive layer is made of permalloy to which at least one of niobium and tantalum is added;
The image forming apparatus, wherein the third conductive layer is made of a nonmagnetic material.
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