JP6794787B2 - Fixing device and image forming device - Google Patents

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Description

本発明は、記録材に画像を定着する定着装置、及び該定着装置を搭載した複写機、プリンタ、ファクシミリ、又はそれらのうちの少なくとも2つの機能を有する複合機等の画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a fixing device for fixing an image on a recording material, and an image forming device such as a copying machine, a printer, a facsimile, or a multifunction device having at least two functions thereof equipped with the fixing device. ..

画像形成装置に対し、近年、省エネルギー化、高速化についての市場要求が強くなってきている。
画像形成装置では、電子写真記録、静電記録、磁気記録等の画像形成プロセスにより、未定着トナー画像を、画像転写方式若しくは直接方式により記録用紙、印刷紙、感光紙、静電記録紙等の記録材に形成する。未定着トナー画像を定着させるための定着装置としては、熱ローラ方式、フィルム加熱方式、電磁誘導加熱方式等の接触加熱方式の定着装置が広く採用されている。
In recent years, there has been an increasing market demand for image forming devices for energy saving and high speed.
In the image forming apparatus, unfixed toner images are transferred to recording paper, printing paper, photosensitive paper, electrostatic recording paper, etc. by an image transfer method or a direct method by an image forming process such as electrophotographic recording, electrostatic recording, and magnetic recording. Form on recording material. As a fixing device for fixing an unfixed toner image, a contact heating type fixing device such as a thermal roller method, a film heating method, and an electromagnetic induction heating method is widely adopted.

このような定着装置における近年の課題としては以下のようなものがある。
・電源投入時等に常温状態から印刷可能な所定の温度(リロード温度)に達するまでに要する時間であるウォームアップ時間や、印刷要求を受けた後に印刷準備を経て印字動作を行い排紙が完了するまでの時間であるファーストプリント時間の更なる短縮化(課題1)。
・画像形成装置の高速化に伴い、単位時間当たりの通紙枚数が増え、必要熱量が増大しているため、特に連続印刷の始めに熱量が不足する、所謂温度落ち込みの問題(課題2)。
Recent issues in such a fixing device include the following.
-The warm-up time, which is the time required to reach the specified printable temperature (reload temperature) from the normal temperature state when the power is turned on, and the printing operation is performed after receiving the printing request and the printing is completed. Further shortening of the first print time, which is the time required for printing (Problem 1).
-As the speed of the image forming apparatus increases, the number of sheets to be passed per unit time increases and the required amount of heat increases. Therefore, the amount of heat is insufficient especially at the beginning of continuous printing, which is a problem of so-called temperature drop (problem 2).

以上のような課題を解決するために、低熱容量でフィルム状に薄い無端ベルトを、支持体を兼ねる金属熱伝導体を介することなく、直接加熱する構成とし、高生産の画像形成装置に搭載されても、良好な定着性を得ることができる定着装置が提案された(例えば特許文献1)。この定着装置では、無端状の定着ベルトの外周側に配置された加圧ローラと定着ベルトの内部(ループ内)に固定配置されたニップ形成部材とが定着ベルトを介して圧接することによって定着ニップを形成している。 In order to solve the above problems, a thin film-like endless belt with a low heat capacity is configured to be directly heated without using a metal thermal conductor that also serves as a support, and is mounted on a high-production image forming apparatus. However, a fixing device capable of obtaining good fixing property has been proposed (for example, Patent Document 1). In this fixing device, the pressure roller arranged on the outer peripheral side of the endless fixing belt and the nip forming member fixedly arranged inside the fixing belt (inside the loop) are pressed against each other via the fixing belt to obtain a fixing nip. Is forming.

内部に支持体を兼ねる金属熱伝導体を備えずに、低熱容量の無端ベルトを用いる定着構成は、非常に熱効率が優れたものであるが、通紙時の長手方向の温度分布を均一に保つ困難性を内包している。即ち、小サイズの記録材が通過する領域(通紙領域)では、記録材やこれに載る未定着トナーを加熱するために熱が消費されるが、非通紙領域では記録材等により熱が奪われないため、定着ベルトや加圧ローラに熱が蓄積し、この非通紙領域のニップ部の温度が、所定温度に維持管理される通紙領域のニップ部温度よりも高くなってしまう、所謂端部温度上昇が発生する。 The fixing configuration using an endless belt with a low heat capacity without providing a metal thermal conductor that also serves as a support inside has excellent thermal efficiency, but keeps the temperature distribution in the longitudinal direction uniform during paper passing. It has difficulty. That is, in the region through which the small-sized recording material passes (paper-passing region), heat is consumed to heat the recording material and the unfixed toner on the recording material, but in the non-paper-passing region, heat is generated by the recording material or the like. Since it is not deprived, heat accumulates in the fixing belt and the pressure roller, and the temperature of the nip part in the non-paper-passing area becomes higher than the temperature of the nip part in the paper-passing area maintained at a predetermined temperature. A so-called end temperature rise occurs.

このような端部温度上昇の問題に対して、定着ベルトに圧接するニップ形成部材の定着ニップ側に高熱伝導性材料からなる部材を取り付けて、新たな駆動機構や把持機構を設けることなく、熱移動、吸熱能力を高めて、端部温度上昇の防止を図ることが提案されている(例えば特許文献2)。これは、定着ベルトの幅方向、即ち、ニップ形成部材の長手方向/軸方向における熱移動を高熱伝導性材料によって容易にすることで通紙により奪熱されず加熱されるままの端部領域の熱を長手方向に移動させて温度分布をできるだけ滑らかにするものである。 In response to such a problem of temperature rise at the end, a member made of a highly thermally conductive material is attached to the fixing nip side of the nip forming member that is in pressure contact with the fixing belt, and heat is not provided without providing a new drive mechanism or gripping mechanism. It has been proposed to increase the transfer and endothermic capacity to prevent the end temperature from rising (for example, Patent Document 2). This is because the heat transfer in the width direction of the fixing belt, that is, in the longitudinal direction / axial direction of the nip forming member is facilitated by the high thermal conductive material, so that the heat transfer is not taken by the paper passing and the end region remains heated. The heat is transferred in the longitudinal direction to make the temperature distribution as smooth as possible.

しかしながら、このような低熱容量の無端ベルトを用いた方式で、ニップ部に高熱伝導性部材を用いて定着ベルトと高荷重下で摺接させる構成では、ニップ形成部材と定着ベルトの間に高熱伝導性部材を介在させることにより、定着ベルトからニップ形成部材へ定着に寄与しない熱の移動量が増えてしまい、消費電力量に無駄が生じている。 However, in such a method using an endless belt having a low heat capacity, in a configuration in which a high thermal conductive member is used for the nip portion and the fixing belt is slidably contacted with the fixing belt under a high load, high thermal conduction is achieved between the nip forming member and the fixing belt. By interposing the sex member, the amount of heat transferred from the fixing belt to the nip forming member that does not contribute to fixing increases, resulting in waste in power consumption.

そこで本発明は、低熱容量でフィルム状に薄い無端ベルトとニップ形成部材の間に高熱伝導性部材が介在する構成の定着装置において、ニップ形成部材への熱移動量を減らし、消費電力量を削減することを目的とする。 Therefore, the present invention reduces the amount of heat transfer to the nip forming member and reduces the amount of power consumption in the fixing device having a structure in which a high thermal conductive member is interposed between the endless belt having a low heat capacity and thin film-like shape and the nip forming member. The purpose is to do.

上記目的を達成するため、本発明では、可撓性を有する無端状のベルトと、前記ベルトの内部に配設され輻射熱によって前記ベルトを加熱する定着熱源と、ニップ形成部材と前記ベルトの内周面と摺接してその長手方向に熱を移動する熱移動補助部材とを有するニップ形成ユニットと、前記ベルトを挟んで前記ニップ形成ユニットに圧接して定着ニップを形成する加圧部材とを備え、未定着画像を担持する記録材を前記定着ニップに通過させることにより記録材上の未定着画像を定着させる定着装置において、
前記ニップ形成部材の長手方向端部に接触伝熱型の端部熱源が設けられ、前記熱移動補助部材は前記ニップ形成部材と前記端部熱源それぞれの前記ベルトの内周面に対向する各面を覆い、前記熱移動補助部材の定着ニップ側と反対側に配された前記ニップ形成部材が、中空フィラーを混在した耐熱性樹脂で形成されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, in the present invention, a flexible endless belt, a fixing heat source disposed inside the belt and heating the belt by radiant heat, a nip forming member and the inner circumference of the belt. A nip forming unit having a heat transfer assisting member that slides in contact with a surface and transfers heat in the longitudinal direction thereof, and a pressure member that press-contacts the nip forming unit with the belt in between to form a fixing nip. In a fixing device for fixing an unfixed image on a recording material by passing a recording material carrying an unfixed image through the fixing nip.
A contact heat transfer type end heat source is provided at the longitudinal end of the nip forming member, and the heat transfer assisting member is a surface of each of the nip forming member and the end heat source facing the inner peripheral surface of the belt. The nip forming member is arranged on the side opposite to the fixing nip side of the heat transfer assisting member, and is made of a heat-resistant resin mixed with a hollow filler.

本発明によれば、前記熱移動補助部材の定着ニップ側と反対側に配された前記ニップ形成部材が、中空フィラーを混在した耐熱性樹脂で形成されているので、ニップ形成部材の熱伝導率が下がり、定着に寄与しないニップ形成部材への熱移動量が減り、定着装置での消費電力量が削減できる。 According to the present invention, since the nip forming member arranged on the side opposite to the fixing nip side of the heat transfer assisting member is formed of a heat-resistant resin mixed with a hollow filler, the thermal conductivity of the nip forming member The amount of heat transferred to the nip forming member that does not contribute to fixing is reduced, and the amount of power consumption in the fixing device can be reduced.

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole structure of the image forming apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 定着装置の一実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one Embodiment of the fixing device. ニップ形成ユニットを構成するニップ形成部材、支持部材、熱移動補助部材、端部ヒータの基本的な位置関係を示す分解斜視図である。It is an exploded perspective view which shows the basic positional relationship of a nip forming member, a support member, a heat transfer assisting member, and an end heater which make up a nip forming unit. 中空フィラー入りニップ形成部材と熱移動補助部材の断面図である。It is sectional drawing of the nip forming member containing hollow filler and the heat transfer assisting member. 別の構成例に係る中空フィラー入りニップ形成部材と熱移動補助部材の断面図である。It is sectional drawing of the nip forming member containing hollow filler and the heat transfer assisting member which concerns on another structural example. 更に別の構成例に係るニップ形成部材と熱移動補助部材の断面図であり、端部ヒータを支持するニップ形成部材の端部位置での断面図である。It is sectional drawing of the nip forming member and the heat transfer assisting member which concerns on still another structural example, and is the sectional view at the end position of the nip forming member which supports an end heater. 各形態に係るニップ形成部材を用いることができる定着装置の別の実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other embodiment of the fixing device which can use the nip forming member which concerns on each form.

以下、添付の図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略図である。
この画像形成装置1は、カラーレーザープリンタであり、そのプリンタ本体の中央には、中間転写ベルト30の展張方向に沿って4つの作像部4Y、4C、4M、4Kが並置して設けられている。各作像部4Y、4C、4M、4Kは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の異なる色の現像剤を収容する以外は、同じ構成となっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic view showing an overall configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
The image forming apparatus 1 is a color laser printer, and four image forming portions 4Y, 4C, 4M, and 4K are juxtaposed in the center of the printer body along the extension direction of the intermediate transfer belt 30. There is. Each image forming unit 4Y, 4C, 4M, 4K accommodates developers of different colors of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (K) corresponding to the color separation components of the color image. Other than that, it has the same configuration.

具体的に、それぞれ画像ステーションを構成する各作像部4Y、4C、4M、4Kは、潜像担持体としてのドラム状の感光体5と、感光体5の表面を帯電させる帯電装置6と、感光体5の表面にトナーを供給する現像装置7と、感光体5の表面をクリーニングするクリーニング装置8等を備えている。なお、図1では、ブラックの作像部4Kが備える感光体5、帯電装置6、現像装置7、クリーニング装置8のみに色用符号を付し、その他の作像部4Y、4C、4Mにおいては符号を省略している。 Specifically, each image processing unit 4Y, 4C, 4M, 4K constituting the image station includes a drum-shaped photoconductor 5 as a latent image carrier, a charging device 6 for charging the surface of the photoconductor 5. A developing device 7 that supplies toner to the surface of the photoconductor 5 and a cleaning device 8 that cleans the surface of the photoconductor 5 are provided. In FIG. 1, only the photoconductor 5, the charging device 6, the developing device 7, and the cleaning device 8 included in the black image forming unit 4K are assigned color codes, and the other image forming units 4Y, 4C, and 4M have a color code. The code is omitted.

作像部4Y、4C、4M、4Kの下方には、感光体5の表面を露光する露光装置9が配設されている。露光装置9は、光源、ポリゴンミラー、f−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体5の表面へレーザー光を照射するようになっている。 Below the image-creating portions 4Y, 4C, 4M, and 4K, an exposure apparatus 9 for exposing the surface of the photoconductor 5 is arranged. The exposure apparatus 9 has a light source, a polygon mirror, an f−θ lens, a reflection mirror, and the like, and irradiates the surface of each photoconductor 5 with laser light based on image data.

作像部4Y、4C、4M、4Kの上方には、転写装置3が配設されている。転写装置3は、転写体としての中間転写ベルト30と、一次転写手段としての4つの一次転写ローラ31と、二次転写手段としての二次転写ローラ36とを備える。更に、転写装置3は二次転写バックアップローラ32、クリーニングバックアップローラ33、テンションローラ34、及びベルトクリーニング装置35を備えている。 A transfer device 3 is arranged above the image forming portions 4Y, 4C, 4M, and 4K. The transfer device 3 includes an intermediate transfer belt 30 as a transfer body, four primary transfer rollers 31 as primary transfer means, and a secondary transfer roller 36 as secondary transfer means. Further, the transfer device 3 includes a secondary transfer backup roller 32, a cleaning backup roller 33, a tension roller 34, and a belt cleaning device 35.

中間転写ベルト30は、無端状のベルトであり、二次転写バックアップローラ32、クリーニングバックアップローラ33及びテンションローラ34によって張架されている。ここでは、二次転写バックアップローラ32が回転駆動することによって、中間転写ベルト30は図の矢印で示す方向に周回走行(回転)するようになっている。 The intermediate transfer belt 30 is an endless belt, and is stretched by a secondary transfer backup roller 32, a cleaning backup roller 33, and a tension roller 34. Here, by rotating the secondary transfer backup roller 32, the intermediate transfer belt 30 orbits (rotates) in the direction indicated by the arrow in the figure.

4つの一次転写ローラ31は、それぞれ、各感光体5との間で中間転写ベルト30を挟み込んで一次転写ニップを形成している。また、各一次転写ローラ31には、プリンタ本体の電源が接続されており、所定の直流電圧(DC)及び/又は交流電圧(AC)が各一次転写ローラ31に印加されるようになっている。 Each of the four primary transfer rollers 31 has an intermediate transfer belt 30 sandwiched between the four primary transfer rollers 31 and the photoconductors 5 to form a primary transfer nip. Further, a power supply of the printer main body is connected to each primary transfer roller 31, and a predetermined DC voltage (DC) and / or AC voltage (AC) is applied to each primary transfer roller 31. ..

二次転写ローラ36は、二次転写バックアップローラ32との間で中間転写ベルト30を挟み込んで二次転写ニップを形成している。また、一次転写ローラ31と同様に、二次転写ローラ36にもプリンタ本体の電源が接続されており、所定の直流電圧(DC)及び/又は交流電圧(AC)が二次転写ローラ36に印加されるようになっている。 The secondary transfer roller 36 sandwiches the intermediate transfer belt 30 with the secondary transfer backup roller 32 to form a secondary transfer nip. Further, similarly to the primary transfer roller 31, the power supply of the printer main body is also connected to the secondary transfer roller 36, and a predetermined DC voltage (DC) and / or AC voltage (AC) is applied to the secondary transfer roller 36. It is supposed to be done.

ベルトクリーニング装置35は、中間転写ベルト30に当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードを有する。
プリンタ本体の上部には、ボトル収容部2が設けられており、ボトル収容部2には補給用のトナーを収容した4つのトナーボトル2Y、2C、2M、2Kが着脱可能に装着されている。各トナーボトル2Y、2C、2M、2Kと各現像装置7との間には、周知のように補給路が設けられ、この補給路を介して各トナーボトル2Y、2C、2M、2Kから各現像装置7へトナーが補給されるようになっている。
The belt cleaning device 35 has a cleaning brush and a cleaning blade arranged so as to come into contact with the intermediate transfer belt 30.
A bottle accommodating portion 2 is provided on the upper part of the printer main body, and four toner bottles 2Y, 2C, 2M, and 2K accommodating replenishing toner are detachably attached to the bottle accommodating portion 2. As is well known, a replenishment path is provided between each toner bottle 2Y, 2C, 2M, 2K and each developing device 7, and each development is performed from each toner bottle 2Y, 2C, 2M, 2K via this replenishment path. Toner is replenished to the device 7.

一方、プリンタ本体の下部には、記録材としての用紙Pを収容した給紙トレイ10や、給紙トレイ10から用紙Pを搬出する給紙ローラ11等が設けられている。ここで、記録材には、普通紙以外に、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙(コート紙やアート紙等)、トレーシングペーパ、OHPシート等が含まれる。また、周知のように、手差し給紙機構が設けられていてもよい。 On the other hand, in the lower part of the printer main body, a paper feed tray 10 containing the paper P as a recording material, a paper feed roller 11 for carrying out the paper P from the paper feed tray 10, and the like are provided. Here, the recording material includes, in addition to plain paper, thick paper, postcards, envelopes, thin paper, coated paper (coated paper, art paper, etc.), tracing paper, OHP sheets, and the like. Further, as is well known, a manual paper feed mechanism may be provided.

プリンタ本体内には、用紙Pを給紙トレイ10から二次転写ニップを通過させて装置外へ排出するための搬送路Rが配設されている。搬送路Rにおいて、二次転写ローラ36の位置よりも用紙搬送方向上流側には、二次転写ニップへ用紙Pを搬送する搬送手段としての一対のレジストローラ12が配設されている。 A transport path R for passing the paper P from the paper feed tray 10 through the secondary transfer nip and discharging the paper P to the outside of the apparatus is provided in the printer main body. In the transport path R, a pair of resist rollers 12 as transport means for transporting the paper P to the secondary transfer nip are arranged on the upstream side in the paper transport direction from the position of the secondary transfer roller 36.

また、二次転写ローラ36の位置よりも用紙搬送方向下流側には、用紙Pに転写された未定着画像を定着するための定着装置20が配設されている。更に、定着装置20よりも搬送路Rの用紙搬送方向下流側には、用紙を装置外へ排出するための一対の排紙ローラ13が設けられている。また、プリンタ本体の上面部には、装置外に排出された用紙をストックするための排紙トレイ14が設けられている。 Further, a fixing device 20 for fixing the unfixed image transferred to the paper P is arranged on the downstream side in the paper transport direction from the position of the secondary transfer roller 36. Further, a pair of paper ejection rollers 13 for ejecting the paper to the outside of the apparatus are provided on the downstream side of the transport path R in the paper transport direction with respect to the fixing device 20. Further, on the upper surface of the printer body, a paper ejection tray 14 for stocking the paper ejected outside the apparatus is provided.

本実施形態に係るプリンタの基本的動作は次のようである。作像動作が開始されると、各作像部4Y、4C、4M、4Kにおける各感光体5が図の時計回りに回転駆動され、各感光体5の表面が帯電装置6によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体5の表面には、露光装置9からレーザー光がそれぞれ照射されて、各感光体5の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体5に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように各感光体5上に形成された静電潜像に、各現像装置7によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化(可視像化)される。 The basic operation of the printer according to this embodiment is as follows. When the image-drawing operation is started, each of the photoconductors 5 in each image-forming unit 4Y, 4C, 4M, and 4K is rotationally driven clockwise in the figure, and the surface of each photoconductor 5 is brought to a predetermined polarity by the charging device 6. It is uniformly charged. The surface of each charged photoconductor 5 is irradiated with laser light from the exposure apparatus 9, and an electrostatic latent image is formed on the surface of each photoconductor 5. At this time, the image information to be exposed to each photoconductor 5 is monochromatic image information obtained by decomposing a desired full-color image into yellow, cyan, magenta, and black color information. By supplying toner to the electrostatic latent image formed on each photoconductor 5 in this way by each developing device 7, the electrostatic latent image is visualized (visualized) as a toner image. ..

また、作像動作が開始されると、二次転写バックアップローラ32が図の反時計回りに回転駆動し、中間転写ベルト30を図の矢印で示す方向に周回走行させる。そして、各一次転写ローラ31に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加される。これにより、各一次転写ローラ31と各感光体5との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。 When the image-drawing operation is started, the secondary transfer backup roller 32 is rotationally driven counterclockwise in the drawing to rotate the intermediate transfer belt 30 in the direction indicated by the arrow in the figure. Then, a constant voltage or a constant current controlled voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the toner is applied to each primary transfer roller 31. As a result, a transfer electric field is formed at the primary transfer nip between each primary transfer roller 31 and each photoconductor 5.

その後、各感光体5の回転に伴い、感光体5上の各色のトナー画像が一次転写ニップに達したときに、一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、各感光体5上のトナー画像が中間転写ベルト30上に順次重ね合わせて転写される。かくして中間転写ベルト30の表面にフルカラーのトナー画像が担持される。また、中間転写ベルト30に転写しきれなかった各感光体5上のトナーは、クリーニング装置8によって除去される。各感光体5の表面は、その後、除電され、表面電位が初期化される。 After that, when the toner image of each color on the photoconductor 5 reaches the primary transfer nip with the rotation of each photoconductor 5, the toner image on each photoconductor 5 is generated by the transfer electric field formed in the primary transfer nip. The intermediate transfer belt 30 is sequentially superposed and transferred. Thus, a full-color toner image is supported on the surface of the intermediate transfer belt 30. Further, the toner on each photoconductor 5 that could not be completely transferred to the intermediate transfer belt 30 is removed by the cleaning device 8. The surface of each photoconductor 5 is then statically eliminated to initialize the surface potential.

画像形成装置の下部では、給紙ローラ11が回転駆動を開始し、給紙トレイ10から用紙Pが搬送路Rに送り出される。搬送路Rに送り出された用紙Pは、レジストローラ12によってタイミングを計られ、二次転写ローラ36と二次転写バックアップローラ32との間の二次転写ニップに送られる。このとき二次転写ローラ36には、中間転写ベルト30上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。 At the lower part of the image forming apparatus, the paper feed roller 11 starts rotational driving, and the paper P is sent out from the paper feed tray 10 to the transport path R. The paper P sent out to the transport path R is timed by the resist roller 12 and sent to the secondary transfer nip between the secondary transfer roller 36 and the secondary transfer backup roller 32. At this time, a transfer voltage having a polarity opposite to the toner charging polarity of the toner image on the intermediate transfer belt 30 is applied to the secondary transfer roller 36, whereby a transfer electric field is formed in the secondary transfer nip.

その後、中間転写ベルト30の周回走行に伴って、中間転写ベルト30上のトナー画像が二次転写ニップに達したときに、そのニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト30上のトナー画像が用紙P上に一括して転写される。また、このとき用紙Pに転写しきれなかった中間転写ベルト30上の残留トナーは、ベルトクリーニング装置35によって除去され、除去されたトナーはプリンタ本体内に置かれた廃トナー収容器へと搬送され、回収される。 After that, when the toner image on the intermediate transfer belt 30 reaches the secondary transfer nip as the intermediate transfer belt 30 goes around, the toner image on the intermediate transfer belt 30 is generated by the transfer electric field formed at the nip. Is collectively transferred onto the paper P. Further, the residual toner on the intermediate transfer belt 30 that could not be transferred to the paper P at this time is removed by the belt cleaning device 35, and the removed toner is conveyed to the waste toner container placed in the printer main body. , Will be recovered.

その後、用紙Pは定着装置20へと搬送され、定着装置20によって用紙P上のトナー画像が当該用紙Pに定着される。そして、用紙Pは、排紙ローラ13によって装置外へ排出され、排紙トレイ14上にストックされる。 After that, the paper P is conveyed to the fixing device 20, and the toner image on the paper P is fixed to the paper P by the fixing device 20. Then, the paper P is discharged to the outside of the device by the paper ejection roller 13 and is stocked on the paper ejection tray 14.

以上の説明は、用紙上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、4つの作像部4Y、4C、4M、4Kのいずれか1つを使用して単色画像を形成したり、2つ又は3つの作像部を使用して、2色又は3色の画像を形成したりすることも可能である。 The above description is an image forming operation when forming a full-color image on paper, but a monochromatic image can be formed by using any one of four image forming units 4Y, 4C, 4M, and 4K. It is also possible to form a two-color or three-color image using two or three image-forming sections.

図2は、定着装置20の一実施形態を示す概略的な断面構成図である。
定着装置20は、薄肉で可撓性を有する筒状の定着部材である無端状の定着ベルト21と、この定着ベルト21の外周側から当接する加圧部材である加圧ローラ22とを有している。定着ベルト21は、その内部(ループ内)に配された複数の熱源としてのヒータ23A、23Bの輻射熱によって加熱される。熱源としては、ハロゲンヒータが一般的であるが、誘導加熱装置であってもよいし、抵抗発熱体、カーボンヒータ等であってもよい。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional configuration diagram showing an embodiment of the fixing device 20.
The fixing device 20 has an endless fixing belt 21 which is a thin and flexible tubular fixing member, and a pressure roller 22 which is a pressure member which abuts from the outer peripheral side of the fixing belt 21. ing. The fixing belt 21 is heated by the radiant heat of the heaters 23A and 23B as a plurality of heat sources arranged inside (inside the loop). As the heat source, a halogen heater is generally used, but it may be an induction heating device, a resistance heating element, a carbon heater, or the like.

更に定着ベルト21の内部には、定着ベルト21を介して加圧ローラ22とで定着ニップNを形成するニップ形成部材24と、ニップ形成部材24を支持するステー25(支持部材)とが配されている。定着ベルト21の幅方向に渡って配されたニップ形成部材24が、ステー25によって固定支持されることで、加圧ローラ22からの圧力によってニップ形成部材24に撓みが生じることを防止し、加圧ローラ22の軸方向(長手方向)に渡って均一なニップ幅が得られるようになっている。なお、ニップ形成部材24は、機械的強度が高く耐熱温度200℃以上の耐熱性部材、特に耐熱性樹脂、例えばポリイミド(PI)樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、それらをガラス繊維で強化したもので構成されている。これにより、トナー定着温度域で、熱によるニップ形成部材24の変形を防止し、安定した定着ニップの状態を確保し、出力画質の安定化を図っている。また、ステー25やヒータ23A、23Bは、その長手方向両端を、定着装置20の側板あるいは別途設けられたホルダに固定保持されている。ニップ形成部材24の長手方向両端部には、主たる熱源(定着熱源)とは別の端部熱源としての端部ヒータ26が一体に取り付けられている。端部熱源としては、一般的に、セラミックセータのような接触伝熱型ヒータである。 Further, inside the fixing belt 21, a nip forming member 24 that forms a fixing nip N with a pressure roller 22 via the fixing belt 21 and a stay 25 (supporting member) that supports the nip forming member 24 are arranged. ing. The nip forming member 24 arranged in the width direction of the fixing belt 21 is fixedly supported by the stay 25 to prevent the nip forming member 24 from bending due to the pressure from the pressure roller 22 and to be applied. A uniform nip width can be obtained over the axial direction (longitudinal direction) of the pressure roller 22. The nip forming member 24 is a heat-resistant member having high mechanical strength and a heat-resistant temperature of 200 ° C. or higher, particularly a heat-resistant resin such as a polyimide (PI) resin or a polyetheretherketone (PEEK) resin, which is reinforced with glass fiber. It is composed of the plastic. As a result, deformation of the nip forming member 24 due to heat is prevented in the toner fixing temperature range, a stable fixing nip state is ensured, and output image quality is stabilized. Further, the stay 25 and the heaters 23A and 23B are fixedly held at both ends in the longitudinal direction by a side plate of the fixing device 20 or a holder provided separately. End heaters 26 as end heat sources separate from the main heat source (fixing heat source) are integrally attached to both ends of the nip forming member 24 in the longitudinal direction. The end heat source is generally a contact heat transfer heater such as a ceramic theta.

定着ベルトの長手方向における熱移動を容易にする均熱部材とも称される熱移動補助部材27が、ニップ形成部材24と端部ヒータ26それぞれの定着ベルト21の内周面に対向する各面を覆うように配されており、小サイズ紙通紙時や端部ヒータ26点灯時に定着ベルト21の端部領域に熱が留まることを防止して、積極的に定着ベルト21の幅方向、即ち、熱移動補助部材27の長手方向に熱を移動させて、長手方向の温度不均一を解消させる。そのため、熱移動補助部材27は短時間で熱移動が可能となる熱伝導率の高い材料で形成されており、銅やアルミニウムが想定される。図2の描写では、熱移動補助部材27の定着ベルト21の内周面に対向する面が定着ベルト21に直接接触する面であり、ニップ形成面となっており、平坦状に形成されているが、凹形状やその他の形状であってもよい。凹形状のニップ形成面であると、用紙先端の排出方向が加圧ローラ寄りになり、分離性が向上してジャムの発生が抑制される。 A heat transfer assisting member 27, which is also called a heat equalizing member that facilitates heat transfer in the longitudinal direction of the fixing belt, forms each surface of the nip forming member 24 and the end heater 26 facing the inner peripheral surface of the fixing belt 21. It is arranged so as to cover it, preventing heat from staying in the end region of the fixing belt 21 when passing small-sized paper or lighting the end heater 26, and positively in the width direction of the fixing belt 21, that is, Heat is transferred in the longitudinal direction of the heat transfer assisting member 27 to eliminate temperature non-uniformity in the longitudinal direction. Therefore, the heat transfer assisting member 27 is made of a material having high thermal conductivity that enables heat transfer in a short time, and copper or aluminum is assumed. In the description of FIG. 2, the surface of the heat transfer assisting member 27 facing the inner peripheral surface of the fixing belt 21 is a surface that directly contacts the fixing belt 21, is a nip forming surface, and is formed flat. However, it may have a concave shape or other shape. With the concave nip-forming surface, the discharge direction of the paper tip is closer to the pressure roller, the separability is improved, and the occurrence of jam is suppressed.

周知のように、定着ベルト21の外周側の適切な位置には、ベルト温度を検知する温度センサ29が設けられており、定着装置20の用紙搬送方向下流側には、定着ベルト21から用紙Pを分離する分離部材40が配されていて、加圧ローラ22を定着ベルト21へ加圧する解除可能な加圧手段も設けられている。 As is well known, a temperature sensor 29 for detecting the belt temperature is provided at an appropriate position on the outer peripheral side of the fixing belt 21, and the paper P from the fixing belt 21 is provided on the downstream side in the paper transport direction of the fixing device 20. A separating member 40 for separating the two members is arranged, and a releaseable pressurizing means for pressurizing the pressurizing roller 22 against the fixing belt 21 is also provided.

低熱容量化を図るため、フィルムのように薄肉で小径化した無端状の定着ベルト21は、ニッケルやSUS等の金属材料やポリイミド等の樹脂材料で形成された内周側の基材と、PFA(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)やPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等で形成された外周側の離型層によって構成されている。基材と離型層の間に、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、あるいはフッ素ゴム等のゴム材料で形成された弾性層を介在させてもよい。この弾性層の厚さを100μm程度にすれば、未定着トナーを押し潰して定着させるときに弾性層の弾性変形により、ベルト表面の微小な凹凸を吸収でき、光沢ムラの発生を回避できる。低熱容量化の観点から、定着ベルト21は、全体として厚さ1mm以下に、直径20〜40mmに設定されている。そして、定着ベルト21を構成する基材、弾性層、離型層のそれぞれの厚さは、20〜50μm、100〜300μm、10〜50μmの範囲に設定されている。更に低熱容量化を図るためには、望ましくは、定着ベルト21全体の厚さを0.2mm以下にするのがよく、更に望ましくは、0.16mm以下の厚さとするのがよく、直径は30mm以下とするのが望ましい。 In order to reduce the heat capacity, the endless fixing belt 21 which is thin and has a small diameter like a film has an inner peripheral side base material made of a metal material such as nickel or SUS or a resin material such as polyimide, and PFA. It is composed of a release layer on the outer peripheral side formed of (tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer), PTFE (polytetrafluoroethylene), or the like. An elastic layer made of a rubber material such as silicone rubber, foamable silicone rubber, or fluororubber may be interposed between the base material and the release layer. If the thickness of the elastic layer is set to about 100 μm, minute irregularities on the belt surface can be absorbed due to the elastic deformation of the elastic layer when the unfixed toner is crushed and fixed, and the occurrence of uneven gloss can be avoided. From the viewpoint of reducing the heat capacity, the fixing belt 21 is set to have a thickness of 1 mm or less and a diameter of 20 to 40 mm as a whole. The thicknesses of the base material, the elastic layer, and the release layer constituting the fixing belt 21 are set in the ranges of 20 to 50 μm, 100 to 300 μm, and 10 to 50 μm, respectively. In order to further reduce the heat capacity, it is desirable that the thickness of the entire fixing belt 21 is 0.2 mm or less, and more preferably 0.16 mm or less, and the diameter is 30 mm. It is desirable to do the following.

断面T字状のステー25は定着ニップN側と反対側が起立した起立部25aを有しており、定着熱源としてのヒータ23A、23Bが起立部25aによって隔てられるように配置されている。ヒータ23A、23Bは、一方が小サイズ紙に対応した長手方向中央部に発熱領域を有するものであり、他方が大サイズ紙に対応して長手方向両端部に発熱領域を有するものである。ヒータ23A、23Bは、プリンタ本体に設けられた電源部により出力制御されて発熱するように構成されており、その出力制御は、定着ベルト21の外周に設けられた温度センサによるベルト表面の温度検知結果に基づいて行われる。このようなヒータの出力制御によって、定着ベルト21の温度(定着温度)を所望の温度に設定できるようになっている。 The stay 25 having a T-shaped cross section has an upright portion 25a on the side opposite to the fixing nip N side, and the heaters 23A and 23B as fixing heat sources are arranged so as to be separated by the upright portion 25a. One of the heaters 23A and 23B has a heat generating region in the central portion in the longitudinal direction corresponding to the small size paper, and the other has a heat generating region in both ends in the longitudinal direction corresponding to the large size paper. The heaters 23A and 23B are configured to generate heat by controlling the output by a power supply unit provided in the printer main body, and the output control detects the temperature of the belt surface by a temperature sensor provided on the outer circumference of the fixing belt 21. It is done based on the result. By controlling the output of such a heater, the temperature of the fixing belt 21 (fixing temperature) can be set to a desired temperature.

また、ステー25とヒータ23A、23Bの間には反射部材28A、28Bが配され、ヒータ23A、23Bの定着ベルト21に対する加熱効率を上げると共に、ヒータ23A、23Bからの輻射熱によりステー25が加熱されることによる無駄なエネルギー消費を抑制している。反射部材28A、28Bを備える代わりに、ステー25表面に断熱若しくは鏡面処理を行っても同様の効果を得ることが可能となる。 Further, reflective members 28A and 28B are arranged between the stay 25 and the heaters 23A and 23B to increase the heating efficiency of the heaters 23A and 23B for the fixing belt 21, and the stay 25 is heated by the radiant heat from the heaters 23A and 23B. It suppresses wasteful energy consumption due to this. The same effect can be obtained by performing heat insulation or mirror surface treatment on the surface of the stay 25 instead of providing the reflective members 28A and 28B.

加圧ローラ22は、芯金と、芯金の表面に設けられた発泡性シリコーンゴムやフッ素ゴム等から成る弾性層と、弾性層の表面に設けられたPFAやPTFE等から成る離型層によって構成されている。加圧手段のバネにより加圧ローラ22が定着ベルト21に押し付けられ定着ベルト21と圧接する箇所では、加圧ローラ22の弾性層が押し潰されることで、所定幅の定着ニップNが形成されている。加圧ローラ22は、プリンタ本体に設けられたモータ等の駆動源によって回転駆動するように構成されている。加圧ローラ22が回転駆動すると、その駆動力が定着ニップNで定着ベルト21に伝達され、定着ベルト21が従動回転するようになっている。定着ベルト21は定着ニップNで挟み込まれて回転し、定着ニップN以外では両端部に配された側板フランジにガイドされ、走行する。 The pressure roller 22 is formed of a core metal, an elastic layer made of foamable silicone rubber, fluororubber, etc. provided on the surface of the core metal, and a release layer made of PFA, PTFE, etc. provided on the surface of the elastic layer. It is configured. At a position where the pressure roller 22 is pressed against the fixing belt 21 by the spring of the pressing means and is in pressure contact with the fixing belt 21, the elastic layer of the pressure roller 22 is crushed to form a fixing nip N having a predetermined width. There is. The pressurizing roller 22 is configured to be rotationally driven by a drive source such as a motor provided in the printer main body. When the pressurizing roller 22 is rotationally driven, the driving force is transmitted to the fixing belt 21 by the fixing nip N, and the fixing belt 21 is driven to rotate. The fixing belt 21 is sandwiched between the fixing nip N and rotates, and is guided by the side plate flanges arranged at both ends and travels except for the fixing nip N.

本実施形態では、加圧ローラ22を中実のローラとしているが、中空のローラであってもよい。その場合、加圧ローラ22の内部にハロゲンヒータ等の熱源を配設してもよい。弾性層はソリッドゴムでもよいが、加圧ローラの内部に熱源が無い場合は、スポンジゴムを用いてもよい。スポンジゴムの方が、断熱性が高まり定着ベルト21の熱が奪われにくくなるのでより望ましい。 In the present embodiment, the pressure roller 22 is a solid roller, but a hollow roller may be used. In that case, a heat source such as a halogen heater may be arranged inside the pressurizing roller 22. The elastic layer may be solid rubber, but if there is no heat source inside the pressure roller, sponge rubber may be used. Sponge rubber is more preferable because it has higher heat insulating properties and is less likely to take away heat from the fixing belt 21.

ニップ形成部材24、ステー25、熱移動補助部材27、端部ヒータ26によって構成されるニップ形成ユニットでは、その基本構成を示す図3から分かるように、ニップ形成部材24の、定着ニップN側と反対側の面が、ステー25の定着ニップN側の平面と一体化される。この際、それぞれの面にボスとピンのような凹凸形状を形成させて、これらを形状拘束的に嵌め合わせるようにしてもよい。ニップ形成部材24の定着ニップ側に配された熱移動補助部材27は略直方体状のニップ形成部材24の、定着ベルト21の内周面に対向する面を覆うように嵌め合わされて一体化される。熱移動補助部材27とニップ形成部材24の一体構成は爪等を設けて噛み合わせればよいが、接着等を用いてもよい。ニップ形成部材24の長手方向の両端部には、段差部としての凹部24a、24bが形成され、これらの箇所には端部ヒータ26a、26bが収容され、固定されている。熱移動補助部材27の定着ベルト21の内周面に対向する面はベルト摺接面27aとして構成されるが、機械的強度上、実質的にニップ形成面となるのはニップ形成部材24の加圧ローラ22に対向する面24cである。 In the nip forming unit composed of the nip forming member 24, the stay 25, the heat transfer assisting member 27, and the end heater 26, as can be seen from FIG. 3 showing the basic configuration thereof, the nip forming member 24 and the fixing nip N side The surface on the opposite side is integrated with the flat surface on the fixing nip N side of the stay 25. At this time, uneven shapes such as bosses and pins may be formed on each surface, and these may be fitted in a shape-constrained manner. The heat transfer assisting member 27 arranged on the fixing nip side of the nip forming member 24 is fitted and integrated so as to cover the surface of the substantially rectangular parallelepiped nip forming member 24 facing the inner peripheral surface of the fixing belt 21. .. The heat transfer assisting member 27 and the nip forming member 24 may be integrally formed by providing claws or the like to engage with each other, but adhesive or the like may be used. Recesses 24a and 24b as stepped portions are formed at both ends of the nip forming member 24 in the longitudinal direction, and end heaters 26a and 26b are housed and fixed in these portions. The surface of the heat transfer assisting member 27 facing the inner peripheral surface of the fixing belt 21 is configured as the belt sliding contact surface 27a, but in terms of mechanical strength, the nip forming surface is substantially the nip forming surface. The surface 24c facing the compression roller 22.

既述のように、熱移動補助部材27は、その長手方向に熱を移動させて、長手方向の温度不均一を解消させる目的を有し、銅やアルミニウム等、熱伝導率の高い材料で形成されている。しかしながら、定着ベルト21の熱が熱移動補助部材27に伝わることで、そこから更にニップ形成部材24へ伝わる熱量も増加する。熱移動補助部材27からニップ形成部材24へ移動する熱はトナーの定着には寄与しないので、無駄な熱エネルギーとなる。つまり、定着に用いられる消費電力量を増加させてしまうこととなる。そこで、そのような定着に寄与しない熱量を抑制することが定着装置の、ひいては画像形成装置の省エネルギー化となる。 As described above, the heat transfer assisting member 27 has the purpose of transferring heat in the longitudinal direction to eliminate temperature non-uniformity in the longitudinal direction, and is formed of a material having high thermal conductivity such as copper or aluminum. Has been done. However, when the heat of the fixing belt 21 is transferred to the heat transfer assisting member 27, the amount of heat transferred from there to the nip forming member 24 also increases. Since the heat transferred from the heat transfer assisting member 27 to the nip forming member 24 does not contribute to the fixing of the toner, it becomes wasteful heat energy. That is, the power consumption used for fixing is increased. Therefore, suppressing the amount of heat that does not contribute to such fixing is energy saving of the fixing device and, by extension, the image forming device.

そのための構成の一例を図4に示す。図4に示すニップ形成部材24は、その樹脂材内部に中空フィラー24dを混在させている。中空フィラー24dは内部が空気であり、熱伝導率が非常に低いため、ニップ形成部材24全体の熱伝導率は、中空フィラーが混在していないニップ形成部材に比べ格段に低くなる。そのため、熱移動補助部材27へ伝わった熱のニップ形成部材へ伝わる熱量を減らすことができ、消費電力量を減らすことができる。中空フィラー24dの混在程度は、ニップ形成部材24の強度や加熱の程度、即ち、耐熱条件に合わせて設定される。 An example of the configuration for that purpose is shown in FIG. The nip forming member 24 shown in FIG. 4 has a hollow filler 24d mixed inside the resin material. Since the hollow filler 24d has air inside and has a very low thermal conductivity, the thermal conductivity of the entire nip forming member 24 is significantly lower than that of the nip forming member in which the hollow filler is not mixed. Therefore, the amount of heat transferred to the heat transfer assisting member 27 to the nip forming member can be reduced, and the amount of power consumption can be reduced. The degree of mixing of the hollow filler 24d is set according to the strength of the nip forming member 24 and the degree of heating, that is, the heat resistance condition.

なお、熱移動補助部材27の立ち上がり部27dは基部27cからステー25側に延びている。中空フィラー24dを混在するニップ形成部材24は、熱移動補助部材の立ち上がり部27dに面する部分24fと、熱移動補助部材27に対向する面を形成する熱移動補助部材側部分24gと、ステー25に対向する面を形成し、熱移動補助部材27の基部27cとほぼ平行なステー側部分24hと、ステー25に対向するステー側部分24hからステー25に向かって延び、先端がステー25と接している突出部24iとを有している。ニップ形成部材24のステー側部分24hは、ニップ形成部材24の一方の端部に位置する立ち上がり部24fのステー側先端付近から他方の端部に位置する立ち上がり部24fの先端付近まで延びている。立ち上がり部24fとステー側部分24hは、図では同じ高さになっているが、どちらかが高くなっていてもよい。突出部24iの先端とステー25の間に別部材を介在させて接触するようになっていてもよい。突出部24iのステーと接する箇所は、熱移動補助部材の立ち上がり部24dの先端よりも押圧方向にステー側に高くなるように突出している。言い換えると、熱移動補助部材の基部27cと立ち上がり部27dとで形成される凹形状の中に、ステー25は入り込んでいない。 The rising portion 27d of the heat transfer assisting member 27 extends from the base portion 27c to the stay 25 side. The nip forming member 24 in which the hollow filler 24d is mixed includes a portion 24f facing the rising portion 27d of the heat transfer assisting member, a heat transfer assisting member side portion 24g forming a surface facing the heat transfer assisting member 27, and a stay 25. A surface facing the stay 25 is formed, and the stay side portion 24h substantially parallel to the base portion 27c of the heat transfer assisting member 27 and the stay side portion 24h facing the stay 25 extend toward the stay 25, and the tip is in contact with the stay 25. It has a protruding portion 24i. The stay-side portion 24h of the nip-forming member 24 extends from the vicinity of the stay-side tip of the rising portion 24f located at one end of the nip-forming member 24 to the vicinity of the tip of the rising portion 24f located at the other end. The rising portion 24f and the stay side portion 24h have the same height in the figure, but either of them may be higher. A separate member may be interposed between the tip of the protrusion 24i and the stay 25 so as to come into contact with each other. The portion of the projecting portion 24i in contact with the stay protrudes so as to be higher toward the stay side in the pressing direction than the tip of the rising portion 24d of the heat transfer assisting member. In other words, the stay 25 does not enter the concave shape formed by the base portion 27c and the rising portion 27d of the heat transfer assisting member.

ここで、中空フィラーの意義について詳述する。加圧パッドとしての機能を果たす樹脂製のニップ形成部材と定着ベルトとの間に熱移動補助部材を介在させ、熱移動補助部材をベルトに直接摺擦させる構成においては、樹脂製のニップ形成部材と定着ベルトを摺擦させる従来構成や熱移動補助部材と定着ベルトの間に摺動シートを介在させた従来構成に比べて、長手方向の均熱性能を大幅に向上させる反面、均熱板である熱移動補助部材の厚み方向への吸熱性も増大しているため、ウォームアップタイムの増加や省エネルギー性能の低下といった課題も生じ、長手方向の均熱性と厚み方向の急熱性がトレードオフになってしまう。そのため、熱移動補助部材の裏面に存在するニップ形成部材の断熱性能を向上させることが、熱移動補助部材による均熱性能を維持したまま、吸熱性の増加を抑えウォームアップタイムの増加や省エネルギー性能の低下を最小限に抑えることにとって絶大な効果を発揮できる。従来のように、熱移動補助部材が無い、若しくは熱伝導性の悪い摺動シートが熱移動補助部材と定着ベルト間に介在している場合は、そもそもの吸熱性能が著しく少ないため、ニップ形成部材の断熱性能の向上によるウォームアップタイムや省エネルギー性能の改善効果は殆ど得られない。特に、ウォームアップタイムに関しては短時間での吸熱性能が大きく影響するため、摺動シートを介在した時点で熱移動補助部材に充分な熱が伝わり始める前に定着ベルトが所定の温度まで達し全く意味を成さない。ゆえに、熱移動補助部材との組み合わせにおいて、ニップ形成部材の断熱化が大きな効果を発揮できる。ここで、ニップ形成部材の断熱化方法として、中空フィラーを樹脂材料に混合させることで、単に熱伝導率を下げるだけでなく、ニップ形成部材の熱容量も下げ、より一層の断熱効果を得ることができる。 Here, the significance of the hollow filler will be described in detail. In a configuration in which a heat transfer assisting member is interposed between a resin nip forming member that functions as a pressure pad and a fixing belt, and the heat transfer assisting member is directly rubbed against the belt, the resin nip forming member Compared to the conventional configuration in which the fixing belt is rubbed and the conventional configuration in which a sliding sheet is interposed between the heat transfer assisting member and the fixing belt, the heat equalizing performance in the longitudinal direction is greatly improved, but the heat equalizing plate is used. Since the heat absorption of a certain heat transfer assisting member in the thickness direction is also increasing, problems such as an increase in warm-up time and a decrease in energy saving performance occur, and there is a trade-off between heat equalization in the longitudinal direction and rapid heat in the thickness direction. It ends up. Therefore, improving the heat insulating performance of the nip forming member existing on the back surface of the heat transfer assisting member suppresses the increase in endothermic property while maintaining the heat soaking performance by the heat transfer assisting member, and increases the warm-up time and energy saving performance. It can be extremely effective in minimizing the decrease in the amount of heat. When there is no heat transfer assisting member or a sliding sheet with poor thermal conductivity is interposed between the heat transfer assisting member and the fixing belt as in the conventional case, the heat absorption performance is extremely low in the first place, so that the nip forming member There is almost no effect of improving warm-up time and energy-saving performance due to the improvement of heat insulation performance. In particular, since the heat absorption performance in a short time has a great influence on the warm-up time, it means that the fixing belt reaches a predetermined temperature before sufficient heat is transferred to the heat transfer assisting member at the time when the sliding sheet is interposed. Does not form. Therefore, in combination with the heat transfer assisting member, the heat insulation of the nip forming member can exert a great effect. Here, as a method for insulating the nip forming member, by mixing the hollow filler with the resin material, not only the thermal conductivity but also the heat capacity of the nip forming member can be lowered to obtain a further heat insulating effect. it can.

またニップ形成部材の樹脂材に中空フィラーを混ぜて熱容量を下げることは、ニップ形成部材の剛性を低下させ、本来の機能である加圧力を低下させてしまう。しかし、熱移動補助部材を嵌合させる構成においては、熱移動補助部材が金属材であることから熱移動補助部材自体の剛性が高く、ニップ形成部材と熱移動補助部材を複合させた剛性が加圧力の機能を充分に果たすことができる。つまり、熱移動補助部材に均熱性能と加圧力の両方の機能を持たせ、ニップ形成部材は足りない強度を補いつつ、最大限まで中空フィラーを混入して断熱化すればよい。このように、熱移動補助部材と中空フィラーを混入したニップ形成部材との組み合わせを活用すれば、均熱性能と断熱性能、加圧力を最適化することが可能である。 Further, reducing the heat capacity by mixing the resin material of the nip forming member with the hollow filler reduces the rigidity of the nip forming member and lowers the pressing force, which is the original function. However, in the configuration in which the heat transfer assisting member is fitted, the rigidity of the heat transfer assisting member itself is high because the heat transfer assisting member is a metal material, and the rigidity obtained by combining the nip forming member and the heat transfer assisting member is added. It can fully fulfill the function of pressure. That is, the heat transfer assisting member may be provided with both heat equalizing performance and pressing functions, and the nip forming member may be heat-insulated by mixing a hollow filler as much as possible while compensating for the insufficient strength. As described above, by utilizing the combination of the heat transfer assisting member and the nip forming member mixed with the hollow filler, it is possible to optimize the heat soaking performance, the heat insulating performance, and the pressing force.

この中空フィラー24dは、ガラス材でできたガラスバルーンあるいはガラスビーズと称されるガラス製微小中空体を使用することが望ましい。それは、ガラスバルーンが高硬度であり、かつ耐熱性にも優れているからである。ガラスバルーンは、ガラスの膜厚、粒径のコントロールにより、高強度と低熱伝導率を両立できるが、例えば35μm〜135μm程度のサイズのものが、ニップ形成部材24の内部に混在される。ニップ形成部材24は、荷重たわみ温度が300℃以上、また曲げ強度は一例として90Mpa(23℃)以上程度となる。 For the hollow filler 24d, it is desirable to use a glass balloon made of a glass material or a glass microhollow body called a glass bead. This is because the glass balloon has high hardness and excellent heat resistance. The glass balloon can achieve both high strength and low thermal conductivity by controlling the film thickness and particle size of the glass. For example, a glass balloon having a size of about 35 μm to 135 μm is mixed inside the nip forming member 24. The deflection temperature under load of the nip forming member 24 is 300 ° C. or higher, and the bending strength is, for example, about 90 Mpa (23 ° C.) or higher.

図5に、ニップ形成部材の別の構成例を示す。このニップ形成部材24’は、中空フィラー24’dを混在した樹脂材を用いることに加え、熱移動補助部材27と接する側の表面、即ち、定着ニップ側の表面に、長手方向に延在する複数の大きめの溝24’eを形成している。溝24’eは、ニップ形成部材24が熱移動補助部材27と対向する長手方向の範囲に設けられている。溝24’eはニップ形成部材24’の長手方向に平行に形成されるが、その長手方向に対し斜めに形成されていてもよい。このように溝24’eを形成して、熱移動補助部材27とニップ形成部材24’の接触面を減らしながら、空気層を設けることにより、ニップ形成部材へ伝わる熱量を更に減少することができる。熱移動補助部材27は、銅やアルミニウム等、金属材であるため、樹脂に比べて剛性が高く、ニップ形成部材と非接触の領域、つまりニップ形成部材に支えられていない領域に荷重がかかっても、自身の強度でニップ形成を維持できるように構成されている。この熱移動補助部材27の非接触領域の数や面積は、熱移動補助部材27に接触しない領域に荷重がかかることで生じるたわみ量の許容値から判断すればよい。なお、熱移動補助部材27、ニップ形成部材24’の基本形状は、溝24’eを除いて同じであり、図4における添え字符号と同じ添え字符号を付すことで、それらの説明は省略する。 FIG. 5 shows another configuration example of the nip forming member. In addition to using a resin material in which the hollow filler 24'd is mixed, the nip forming member 24'extends in the longitudinal direction on the surface on the side in contact with the heat transfer assisting member 27, that is, the surface on the fixing nip side. A plurality of large grooves 24'e are formed. The groove 24'e is provided in a range in the longitudinal direction in which the nip forming member 24 faces the heat transfer assisting member 27. The groove 24'e is formed parallel to the longitudinal direction of the nip forming member 24', but may be formed obliquely with respect to the longitudinal direction thereof. By forming the groove 24'e in this way and providing an air layer while reducing the contact surface between the heat transfer assisting member 27 and the nip forming member 24', the amount of heat transferred to the nip forming member can be further reduced. .. Since the heat transfer assisting member 27 is a metal material such as copper or aluminum, it has higher rigidity than resin, and a load is applied to a region that is not in contact with the nip forming member, that is, a region that is not supported by the nip forming member. Is also configured to maintain nip formation with its own strength. The number and area of the non-contact regions of the heat transfer assisting member 27 may be determined from the permissible value of the amount of deflection caused by applying a load to the regions not in contact with the heat transfer assisting member 27. The basic shapes of the heat transfer assisting member 27 and the nip forming member 24'are the same except for the groove 24'e, and by adding the same subscript code as the subscript code in FIG. 4, their description is omitted. To do.

図6に、ニップ形成部材の更に別の構成例を示す。この図は、端部ヒータを支持するニップ形成部材の端部位置での断面を示している。図6において、端部ヒータ26は、長手方向の両端部位置にニップ形成部材24”に嵌め込まれた状態でヒータ裏面を支持され、ヒータ表面が熱移動補助部材27の裏面と接触している。端部ヒータ26の発熱領域26cはヒータ裏面に存在し、発熱領域26cの熱がヒータの表面、熱移動補助部材27へと伝わっていく。一方、発熱領域26cの熱はヒータを支持するニップ形成部材24”へも伝わるが、このニップ形成部材24”が中空フィラー入りの樹脂材で構成されていることで、熱伝導率が低くなっているため、端部ヒータ26による定着ベルトの加熱効率を高めることができる。なお、熱移動補助部材27、ニップ形成部材24”の基本形状は、端部ヒータ26の箇所を除いて同じであり、図4における添え字符号と同じ添え字符号を付すことで、それらの説明は省略する。また、図6の端部ヒータ26の在る箇所以外は、ニップ形成部材24“の長手方向の一部を図4の構成とし、一部に図5のように溝を設けることも可能である。 FIG. 6 shows yet another configuration example of the nip forming member. This figure shows a cross section of a nip forming member that supports an end heater at an end position. In FIG. 6, the end heater 26 is supported on the back surface of the heater in a state of being fitted into the nip forming members 24 ”at both end positions in the longitudinal direction, and the front surface of the heater is in contact with the back surface of the heat transfer assisting member 27. The heat generation region 26c of the end heater 26 exists on the back surface of the heater, and the heat of the heat generation region 26c is transferred to the surface of the heater and the heat transfer assisting member 27. On the other hand, the heat of the heat generation region 26c forms a nip that supports the heater. Although it is transmitted to the member 24 ", since the nip forming member 24" is made of a resin material containing a hollow filler, the heat conductivity is low, so that the heating efficiency of the fixing belt by the end heater 26 can be improved. The basic shape of the heat transfer assisting member 27 and the nip forming member 24 "is the same except for the end heater 26, and has the same subscript code as the subscript code in FIG. Therefore, those explanations will be omitted. Further, except for the portion where the end heater 26 of FIG. 6 is located, a part of the nip forming member 24 "in the longitudinal direction may have the configuration shown in FIG. 4, and a groove may be provided in a part as shown in FIG. ..

なお、上記した各形態に係る熱移動補助部材及びニップ形成部材は、ニップ形成部材に端部ヒータを備えた定着装置に適用され得るだけでなく、当然ながら、端部ヒータを備えない公知の定着装置にも適用され得るものである。図7に、端部ヒータを備えない定着装置80を概略断面で示す。この定着装置は、図2に示したニップ形成部材24に端部ヒータ26を備えた定着装置20と基本的に端部ヒータの有無、定着熱源の数が異なるだけであるので、各部材に参照符号をふすことで、その説明は省略する。この構成の場合、ニップ形成部材端部に上述した図6の構成はなく、端部まで図4の構成にすることが可能である。また図5のような溝を設ける場合も端部ヒータ26が無い分、溝の長さ形状を更に自由に設定可能である。ニップ形成部材断面の一部を図4、別の一部を図5のように溝を設ける構成とすることも可能である。 The heat transfer assisting member and the nip forming member according to each of the above-described forms can be applied not only to a fixing device having an end heater in the nip forming member, but also, of course, a known fixing not provided with an end heater. It can also be applied to devices. FIG. 7 shows a schematic cross section of the fixing device 80 not provided with an end heater. This fixing device is basically different from the fixing device 20 having the end heater 26 in the nip forming member 24 shown in FIG. 2 only in the presence or absence of the end heater and the number of fixing heat sources. Therefore, refer to each member. The description will be omitted by adding a code. In the case of this configuration, the end portion of the nip forming member does not have the configuration of FIG. 6 described above, and the configuration of FIG. 4 can be formed up to the end portion. Further, even when the groove as shown in FIG. 5 is provided, the length and shape of the groove can be set more freely because the end heater 26 is not provided. It is also possible to provide a groove in a part of the cross section of the nip forming member as shown in FIG. 4 and another part as shown in FIG.

20 定着装置
21 定着ベルト
22 加圧ローラ
23 ヒータ
24 ニップ形成部材
25 ステー
26 端部ヒータ
27 熱移動補助部材
20 Fixing device 21 Fixing belt 22 Pressurizing roller 23 Heater 24 Nip forming member 25 Stay 26 End heater 27 Heat transfer assisting member

特開2010−32631号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-32631 特開2015−64561号公報JP 2015-64561

Claims (4)

可撓性を有する無端状のベルトと、前記ベルトの内部に配設され輻射熱によって前記ベルトを加熱する定着熱源と、ニップ形成部材と前記ベルトの内周面と摺接してその長手方向に熱を移動する熱移動補助部材とを有するニップ形成ユニットと、前記ベルトを挟んで前記ニップ形成ユニットに圧接して定着ニップを形成する加圧部材とを備え、未定着画像を担持する記録材を前記定着ニップに通過させることにより記録材上の未定着画像を定着させる定着装置において、
前記ニップ形成部材の長手方向端部に接触伝熱型の端部熱源が設けられ、前記熱移動補助部材は前記ニップ形成部材と前記端部熱源それぞれの前記ベルトの内周面に対向する各面を覆い、前記熱移動補助部材の定着ニップ側と反対側に配された前記ニップ形成部材が、中空フィラーを混在した耐熱性樹脂で形成されていることを特徴とする定着装置。
A flexible, endless belt, a fixing heat source that is arranged inside the belt and heats the belt by radiant heat, and a nip forming member and the inner peripheral surface of the belt are in sliding contact with each other to generate heat in the longitudinal direction thereof. A recording material that includes a nip forming unit having a moving heat transfer assisting member and a pressurizing member that press-contacts the nip forming unit with the belt to form a fixing nip and carries an unfixed image is fixed. In a fixing device that fixes an unfixed image on a recording material by passing it through a nip.
A contact heat transfer type end heat source is provided at the longitudinal end of the nip forming member, and the heat transfer assisting member is a surface of each of the nip forming member and the end heat source facing the inner peripheral surface of the belt. The fixing device is characterized in that the nip forming member arranged on the side opposite to the fixing nip side of the heat transfer assisting member is formed of a heat-resistant resin mixed with a hollow filler.
前記中空フィラーがガラスバルーンであ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 hollow filler is a glass balloon. 前記ニップ形成部材の定着ニップ側の表面に長手方向にわたる溝が形成されていること
を特徴とする請求項1又は2に記載の定着装置。
The fixing device according to claim 1 or 2, wherein a groove extending in the longitudinal direction is formed on the surface of the nip forming member on the fixing nip side.
請求項1〜のいずれか一項に記載の定着装置を有する画像形成装置。 An image forming apparatus having the fixing apparatus according to any one of claims 1 to 3 .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JP2008009015A (en) * 2006-06-28 2008-01-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd Fixing belt and fixing device
KR20150014302A (en) * 2013-07-29 2015-02-06 삼성전자주식회사 Image Fixing Apparatus and Image Forming Apparatus using the same
JP6268979B2 (en) * 2013-11-26 2018-01-31 株式会社リコー Fixing apparatus and image forming apparatus
JP2015197541A (en) * 2014-03-31 2015-11-09 ブラザー工業株式会社 Fixation device

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