JP2005189322A

JP2005189322A - Image forming apparatus

Info

Publication number: JP2005189322A
Application number: JP2003427885A
Authority: JP
Inventors: Yukikazu Kamei; 幸和亀井; Toshiaki Kagawa; 敏章香川
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2005-07-14

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus capable of eliminating the insufficiency of toner fusion due to its speeding up, capable of making a heat roller large in diameter, capable of solving the problem that a W/U time is made longer (nonpower saving), and the apparatus is made large in size and high in cost due to the elongation of the diameter, and capable of making the apparatus low in heat capacity, thin in film thickness and high in strength simultaneously. SOLUTION: The image forming apparatus is equipped with visible image forming units 10Y, 10M, 10C and 10B on which toner images are formed, a transfuse belt 21 to which the toner images formed on the units 10Y, 10M, 10C and 10B are transferred and which is driven to circulate in a prescribed direction, a heating roller 22 heating and fusing the toner image on the belt 21 on the driving path of the belt 21, and a pressure roller 23 transferring and fixing the toner image on the belt 21 to the recording paper P. The belt 21 is constituted by including a fluorinated carbon nano-tube at a part of the belt 21. COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置に関するものであり、より詳しくは、中間転写体上に形成されたトナー像を記録材に転写すると共に定着を行う画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus using an electrophotographic process such as a copying machine, a facsimile machine, or a printer. More specifically, the present invention transfers a toner image formed on an intermediate transfer member onto a recording material and fixes it. The present invention relates to an image forming apparatus.

トナー像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体上に転写し、その中間転写体に記録材を重ね、重ねられた中間転写体と記録材とを加熱しながら加圧することにより、中間転写体上のトナー像を記録材上に転写定着する方式の画像形成装置が知られている。 The toner image formed on the toner image carrier is transferred onto the intermediate transfer member, the recording material is overlaid on the intermediate transfer member, and the intermediate transfer member and the recording material that are overlaid are pressed while being heated. 2. Description of the Related Art Image forming apparatuses that transfer and fix a toner image on a transfer body onto a recording material are known.

従来、この方式の画像形成装置に関する種々の改良が行われているが、トナー像担持体の熱ダメージ防止、像形成手段の温度上昇を防ぎ画質安定化を行うという観点から転写定着後の中間転写材の冷却方法に関して幾つかの改善がなされている。 Conventionally, various improvements have been made to this type of image forming apparatus. However, intermediate transfer after transfer and fixing is performed from the viewpoint of preventing thermal damage of the toner image carrier and preventing temperature rise of the image forming means and stabilizing the image quality. Several improvements have been made regarding the method of cooling the material.

例えば、中間転写材の一部に中間転写材に接触して配置された冷却手段を設けた画像形成装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。 For example, an image forming apparatus is disclosed in which a cooling unit disposed in contact with an intermediate transfer material is provided on a part of the intermediate transfer material (see, for example, Patent Document 1).

しかし、冷却手段を設ける場合、装置の大型化、コストアップ、中間転写材と冷却手段の接触部での摩擦磨耗によるライフ低減、駆動トルクアップといった新たな問題が発生する。 However, when the cooling means is provided, new problems such as an increase in size and cost of the apparatus, a reduction in life due to frictional wear at the contact portion between the intermediate transfer material and the cooling means, and an increase in driving torque occur.

また、別の問題として、高速化、小型化対応の問題がある。すなわち、中間転写材のトナーを加熱溶融する場合、中間転写材の熱容量が大きい場合にベルト上に形成したトナーを迅速に加熱することができず、このため、加熱時間を長くとる必要から、加熱ローラの外径を大きくするか、速度を下げるかしなければならない。加熱ローラの外径を大きくした場合、ウォーミングアップ時間が長くなってしまう。
特開平９−３３０００６号公報 Another problem is the problem of speeding up and downsizing. That is, when the toner of the intermediate transfer material is heated and melted, the toner formed on the belt cannot be quickly heated when the heat capacity of the intermediate transfer material is large. Either increase the outer diameter of the roller or decrease the speed. When the outer diameter of the heating roller is increased, the warm-up time becomes longer.
JP 9-330006 A

上記のように転写と定着を同時に行うプロセス（以下「トランスフューズ」と称する）を用いた画像形成装置の問題点の一つとして、さらなる高速化対応の問題がある。 As one of the problems of the image forming apparatus using the process of transferring and fixing at the same time (hereinafter referred to as “transfuse”) as described above, there is a problem of further speeding up.

現在の中高速カラー機のカテゴリーに含まれるエンジンに求められるプロセススピードとしては、一般的には２００mm/sec〜２５０mm/sec程度のスピードが求められる。 As a process speed required for an engine included in the category of current medium and high speed color machines, a speed of about 200 mm / sec to 250 mm / sec is generally required.

トランスフューズシステムに従来用いられていたポリイミド（中間転写体）の熱伝導率は１W/mK以下と悪く、例えばＮｉ、ステンレス等従来定着ベルトに用いられている金属ベースのベルト基材と比較すると２桁以上悪い。また、強度面では、ベルト端部の割れ、屈曲しわ等が発生しない強度を有するポリイミドを選択する必要があった。この強度面での必要厚さは、ポリイミドを中間転写材に用いている従来の画像形成装置の構成、プロセススピード等で左右されるが、従来のポリイミドであると６０μｍ〜２００μｍ程度の厚さで引張強度として０．２ＧＰａ以上が好ましい。 The thermal conductivity of polyimide (intermediate transfer member) conventionally used in a transfuse system is as low as 1 W / mK or less, which is 2 compared to a metal base belt substrate such as Ni or stainless steel, which is conventionally used for a fixing belt. It is worse than digits. Further, in terms of strength, it is necessary to select a polyimide having a strength that does not cause cracking, bending wrinkles or the like at the belt end. The required thickness in terms of strength depends on the configuration of the conventional image forming apparatus using polyimide as an intermediate transfer material, the process speed, etc., but with conventional polyimide, the thickness is about 60 μm to 200 μm. The tensile strength is preferably 0.2 GPa or more.

トランスフューズベルトの場合、定着と同時に転写特性を考慮に入れる必要があるため、熱伝導率、強度に優れた導電体である金属ベルトを基材として用いることは、転写時の画像劣化の問題があり使用することができない。 In the case of a transfuse belt, since it is necessary to take transfer characteristics into consideration at the same time as fixing, using a metal belt, which is a conductor having excellent thermal conductivity and strength, as a base material has the problem of image deterioration during transfer. There is no use.

ここで、本発明者らは、従来のポリイミドを用いた場合、すなわち熱伝導率が１W/mK以下、層厚７０μｍ（ポリイミド厚さ６０μｍ+ＰＦＡ（パ−フロロアルコキシエチレン）コート１０μm）のトランスフューズベルト（中間転写体）を用いて、トナー加熱時間とトナーの溶融状態に関する実験検討を行った。 Here, the present inventors use a conventional polyimide, that is, a transfuse having a thermal conductivity of 1 W / mK or less and a layer thickness of 70 μm (polyimide thickness 60 μm + PFA (perfluoroalkoxyethylene) coat 10 μm). Using a belt (intermediate transfer member), an experimental study on toner heating time and toner melting state was conducted.

今回の実験条件を図１０に示す。プロセススピード２０mm/sec下において、従来のトランスフューズベルト１０１を用い、トナーの加熱時間を変えることにより定着性と相関を検証した。 The experimental conditions this time are shown in FIG. At a process speed of 20 mm / sec, the conventional transfuse belt 101 was used and the toner heating time was changed to verify the fixability and correlation.

すなわち、トランスフューズベルト１０１を加熱ローラ１００とテンションローラ１０２に回動支持し、テンションローラ１０２には、加圧ローラ１０４を押圧させ、この部分で形成されるニップに記録紙１０３を通紙して、溶融後のトナーを定着させる。加熱ローラ１００のローラ径をφ２０、φ４０、φ６０、φ８０ｍｍと変化させることにより、トナーの加熱時間及び加熱温度を変化させている。トランスフェーズベルト１０１上に形成されたトナー１０８をトナー加熱部１０６でベルトの背面から加熱ローラ１００により加熱し、トナーを溶融させる。溶融させた後、転写定着部１０５に溶融トナーが順次送られ記録紙１０３に転写定着する。その際に転写定着されたトナーに関して定着性の評価を行った。その結果を表１に示す。 That is, the transfuse belt 101 is rotatably supported by the heating roller 100 and the tension roller 102, the pressure roller 104 is pressed against the tension roller 102, and the recording paper 103 is passed through the nip formed by this portion. Then, the toner after melting is fixed. By changing the roller diameter of the heating roller 100 to φ20, φ40, φ60, and φ80 mm, the heating time and the heating temperature of the toner are changed. The toner 108 formed on the transphase belt 101 is heated by the heating roller 100 from the back surface of the belt by the toner heating unit 106 to melt the toner. After being melted, the molten toner is sequentially sent to the transfer fixing unit 105 to be transferred and fixed on the recording paper 103. The fixability of the toner transferred and fixed at that time was evaluated. The results are shown in Table 1.

上記表１より、プロセススピードが２５０ｍｍ/secの場合、トナーを溶融させるために必要な加熱時間として５００msec（定着温度１８０℃以上）が必要であり、この時必要な加熱ローラの外径としてはφ８０ｍｍとなる。

From Table 1 above, when the process speed is 250 mm / sec, 500 msec (fixing temperature of 180 ° C. or more) is required as the heating time necessary for melting the toner. The outer diameter of the heating roller required at this time is φ80 mm It becomes.

以上の結果より、プロセススピードが２５０ｍｍ/sec下の高速域においては、トナーの加熱不足によりトナーの溶融も悪くなり、定着不良の原因となってしまう。これを解決するためには、トナーの加熱時間を確保するため、ベルトを巻回するヒートローラ径の径を大きくする必要がある。例えば、層厚７０μｍのベルトを用いた場合においては、プロセススピード２５０mm/secで定着性を満足するために必要な加熱幅として１２６ｍｍ程度必要になってしまい、ローラ径としても、１８０度の巻き付け角時において１２６ｍｍの加熱幅を確保するためにφ８０ｍｍという非常に大きな径のローラが必要になってしまう。 From the above results, in the high speed region where the process speed is 250 mm / sec or less, the toner is poorly melted due to insufficient heating of the toner, which causes a fixing failure. In order to solve this, it is necessary to increase the diameter of the heat roller around which the belt is wound in order to ensure the heating time of the toner. For example, when a belt having a layer thickness of 70 μm is used, a heating width of about 126 mm is necessary to satisfy the fixing property at a process speed of 250 mm / sec, and the winding diameter of the roller is 180 degrees. Sometimes, a roller having a very large diameter of φ80 mm is required to secure a heating width of 126 mm.

また、従来のポリイミドベルトを用いたトランスフューズベルトにおいて問題となっているのは、機械的強度確保のために、厚さ６０μｍ以上のポリイミドを選択しなければならず、それにより熱容量が増大してしまい、本方式のようなベルトを介したトナー背面加熱を行う際にトナー溶融不足の一因となる点である。また、低熱容量化を図るために薄膜化を行うと強度不足となってしまうといった問題もある。 Also, the problem with conventional transfuse belts using polyimide belts is that polyimide with a thickness of 60 μm or more must be selected to ensure mechanical strength, which increases the heat capacity. In other words, when the toner back surface heating is performed via the belt as in the present method, it becomes a cause of insufficient toner melting. In addition, there is a problem that if the film thickness is reduced in order to reduce the heat capacity, the strength becomes insufficient.

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、このように高速化に伴うトナー溶融不足の解消及びヒートローラ径の大径化を解決するとともに、大径化によるＷ／Ｕ時間の長時間化（非省エネ）、装置の大型化、コストアップといった問題を解決した画像形成装置を提供することにある。また、他の目的は、低熱容量化、薄膜化、高強度化といった問題を同時に解決した画像形成装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and the object thereof is to solve the problem of insufficient toner melting and increase in the diameter of the heat roller accompanying the increase in speed, and to increase the W / U time by increasing the diameter. It is an object of the present invention to provide an image forming apparatus that solves the problems of longer time (non-energy saving), larger apparatus, and higher cost. Another object is to provide an image forming apparatus that simultaneously solves the problems of low heat capacity, thin film, and high strength.

上記課題を解決するため、本発明の画像形成装置は、トナー像が形成されるトナー像担持体と、トナー像担持体に形成されたトナー像が転写され、所定方向に循環駆動される中間転写体と、中間転写体の駆動経路上で中間転写体上のトナー像を加熱溶融する加熱手段と、紙などの記録材に中間転写体上のトナー像を転写すると共に定着する加圧手段とを少なくとも備えた画像形成装置において、前記中間転写体は、その一部にフッ素化処理されたカーボンナノチューブを含んで構成されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an image forming apparatus according to the present invention includes a toner image carrier on which a toner image is formed, and an intermediate transfer in which the toner image formed on the toner image carrier is transferred and circulated in a predetermined direction. A heating means for heating and melting the toner image on the intermediate transfer body on the drive path of the intermediate transfer body, and a pressure means for transferring and fixing the toner image on the intermediate transfer body to a recording material such as paper. In the image forming apparatus provided at least, the intermediate transfer member includes a fluorinated carbon nanotube in a part thereof.

このように、中間転写材に、フッ素化処理が施されたカーボンナノチューブ(以下、「フッ素化カーボンナノチューブ」ともいう)を用いることにより、転写に必要な物性である高抵抗の体積固有抵抗率の調整の容易化を図るとともに、薄膜化することができて機械的強度が優れ、低熱容量の中間転写体を得ることができる。また、薄膜化、低熱容量化により、トナー像の加熱を迅速に行うことができ、高速化が可能となる。さらに、感光体への熱ダメージを抑制するために、中間転写体の冷却を行う必要があるが、薄膜化、低熱容量化により、中間転写体の加熱後の昇温が抑制でき、冷却手段を用いなくとも、自然冷却のみで冷却が可能となる。 Thus, by using carbon nanotubes that have been subjected to a fluorination treatment (hereinafter, also referred to as “fluorinated carbon nanotubes”) as an intermediate transfer material, a high resistivity volume resistivity, which is a physical property necessary for transfer, is achieved. In addition to facilitating adjustment, it is possible to obtain an intermediate transfer member that can be thinned and has excellent mechanical strength and low heat capacity. Further, the toner image can be heated quickly and the speed can be increased by thinning the film and reducing the heat capacity. Furthermore, in order to suppress thermal damage to the photosensitive member, it is necessary to cool the intermediate transfer member. However, by reducing the film thickness and lowering the heat capacity, the temperature rise after heating of the intermediate transfer member can be suppressed. Even if not used, cooling is possible only by natural cooling.

また、本発明の画像形成装置によれば、前記中間転写体の周回方向における前記加圧手段の圧接位置を前記加熱手段によりトナー像が加熱される位置よりも下流側に配置したことを特徴とする。これにより、トナーを中間転写体上で充分予備加熱した後、記録紙に転写定着することでトナーの溶融不足を解消でき、十分な定着強度とトナーカバレージの優れた高濃度高画質の画像を得ることができる。 Further, according to the image forming apparatus of the present invention, the pressure contact position of the pressure unit in the circumferential direction of the intermediate transfer member is disposed downstream of the position where the toner image is heated by the heating unit. To do. As a result, the toner is sufficiently preheated on the intermediate transfer member and then transferred and fixed onto the recording paper, so that the insufficient melting of the toner can be solved, and a high-density and high-quality image excellent in sufficient fixing strength and toner coverage is obtained. be able to.

ここで、フッ素化カーボンナノチューブに関する詳しい説明は後述するが、フッ素化カーボンナノチューブを用いる理由としては、カーボンナノチューブ（以下「ＣＮＴ（carbon nanotube）」と略記する）単体を用いた場合であると、ＣＮＴ自体は非常に電気導電性が高いため、これをポリイミド基材中に添加剤として用いた場合、ＣＮＴの添加量にもよるが、体積固有抵抗率で１０⁴Ω・cm以下となってしまい、この体積抵抗率であると転写部において十分な転写特性が得られないためである。また、単体のＣＮＴを添加剤として用いた場合、少量であっても、体積抵抗率の低減に大きく作用を及ぼし、単体ＣＮＴを用いて体積抵抗率の調整を行うことが非常に困難であるといった理由による。 Here, a detailed description of the fluorinated carbon nanotube will be described later. The reason for using the fluorinated carbon nanotube is that the carbon nanotube (hereinafter abbreviated as “CNT (carbon nanotube)”) alone is used. Since it itself has very high electrical conductivity, when it is used as an additive in a polyimide base material, depending on the amount of CNT added, the volume resistivity is 10 ⁴ Ω · cm or less, This is because if the volume resistivity is sufficient, sufficient transfer characteristics cannot be obtained at the transfer portion. In addition, when a single CNT is used as an additive, even if it is a small amount, it greatly affects the reduction of volume resistivity, and it is very difficult to adjust the volume resistivity using a single CNT. Depending on the reason.

そこで、本発明では、ポリイミドの添加剤に用いるＣＮＴに予めフッ素化処理を行うことで、体積抵抗率の調整を容易にし、さらには、フッ素化度の異なるＣＮＴを用いて調整することにより、さらに、体積抵抗率の微調整を行うことで、トランスフューズ装置に搭載可能な最適なトランスフューズベルトを搭載した画像形成装置を実現している。 Therefore, in the present invention, the CNT used for the polyimide additive is preliminarily subjected to fluorination treatment, thereby facilitating the adjustment of volume resistivity, and further by adjusting using CNTs having different degrees of fluorination, By finely adjusting the volume resistivity, an image forming apparatus equipped with an optimum transfuse belt that can be mounted on a transfuse apparatus is realized.

さらに、トランスフューズベルトの機械的強度を増大させるためには、基材であるポリイミド中にＣＮＴを添加させることにより可能であるが、所定の薄さに薄膜化を行い、低熱容量化を行う場合には、従来のポリイミドにＣＮＴを添加させるのみでは、上述した体積抵抗率の低減とのトレードオフになってしまう。具体的には、ＣＮＴ含有率を多くし、機械強度を増大させると、それに伴い体積抵抗率の低減化の問題があり、逆にＣＮＴ含有率を少なくし、所定の体積抵抗率まで引き上げようとすると、十分な機械強度が得られない。この低熱容量化、薄膜化、所定の体積抵抗率の確保といったトレードオフとなっている問題を解決すべく、本発明では、ポリイミドに含有するＣＮＴにフッ素化処理を施すことで、体積抵抗率を低下することなく、機械強度を増大させることを可能としたものである。 Furthermore, in order to increase the mechanical strength of the transfuse belt, it is possible to add CNT to the polyimide as the base material. For this reason, simply adding CNT to the conventional polyimide results in a trade-off with the reduction in volume resistivity described above. Specifically, when the CNT content is increased and the mechanical strength is increased, there is a problem of a decrease in volume resistivity, and conversely, the CNT content is decreased and an attempt is made to raise to a predetermined volume resistivity. As a result, sufficient mechanical strength cannot be obtained. In order to solve the trade-off problems such as low heat capacity, thin film thickness, and securing a predetermined volume resistivity, in the present invention, the volume resistivity is increased by subjecting the CNTs contained in the polyimide to fluorination treatment. This makes it possible to increase the mechanical strength without lowering.

具体的には、フッ素化ＣＮＴをある程度（十分な機械的強度が得られる程度で良いが、本発明では、１wt%）含有させても、体積抵抗率の低減をきたさず、トランスフューズを用いた画像形成装置に最適な１０¹¹Ω・ｃｍの体積抵抗率のベルトを得ることができる。 Specifically, even when fluorinated CNTs are contained to some extent (a sufficient mechanical strength is obtained, but in the present invention, 1 wt%), volume resistivity is not reduced, and a transfuse is used. A belt having a volume resistivity of 10 ¹¹ Ω · cm optimum for an image forming apparatus can be obtained.

本発明の画像形成装置によれば、中間転写材に、フッ素化処理が施されたカーボンナノチューブを用いることにより、転写に必要な物性である高抵抗の体積固有抵抗率の調整の容易化を図るとともに、薄膜化することができて機械的強度が優れ、低熱容量の中間転写体を得ることができる。また、薄膜化、低熱容量化により、トナー像の加熱を迅速に行うことができ、高速化が可能となる。さらに、感光体への熱ダメージを抑制するために、中間転写体の冷却を行う必要があるが、薄膜化、低熱容量化により、中間転写体の加熱後の昇温が抑制でき、冷却手段を用いなくとも、自然冷却のみで冷却が可能となる。 According to the image forming apparatus of the present invention, by using carbon nanotubes that have been subjected to fluorination treatment as an intermediate transfer material, it is possible to facilitate adjustment of a high resistivity volume resistivity, which is a physical property necessary for transfer. At the same time, it is possible to obtain an intermediate transfer member that can be thinned and has excellent mechanical strength and low heat capacity. Further, the toner image can be heated quickly and the speed can be increased by thinning the film and reducing the heat capacity. Furthermore, in order to suppress thermal damage to the photosensitive member, it is necessary to cool the intermediate transfer member. However, by reducing the film thickness and lowering the heat capacity, the temperature rise after heating of the intermediate transfer member can be suppressed. Even if not used, cooling is possible only by natural cooling.

また、本発明の画像形成装置によれば、中間転写体の周回方向における加圧手段の圧接位置を加熱手段によりトナー像が加熱される位置よりも下流側に配置したことにより、トナーを中間転写体上で充分予備加熱した後、記録紙に転写定着することができるので、トナーの溶融不足を解消でき、十分な定着強度とトナーカバレージの優れた高濃度高画質の画像を得ることができる。 Further, according to the image forming apparatus of the present invention, the pressure contact position of the pressurizing unit in the circumferential direction of the intermediate transfer member is arranged downstream of the position where the toner image is heated by the heating unit, so that the toner is transferred to the intermediate transfer body. After sufficient preliminary heating on the body, the toner can be transferred and fixed on the recording paper, so that insufficient melting of the toner can be solved, and a high-density high-quality image excellent in sufficient fixing strength and toner coverage can be obtained.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１について、図１及び図２を参照して説明する。本実施形態１では、本発明の画像形成装置をカラーレーザープリンタに適用した場合について説明する。 <Embodiment 1>
Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. 1 and FIG. In the first embodiment, a case where the image forming apparatus of the present invention is applied to a color laser printer will be described.

本実施形態１に係るカラーレーザープリンタは、図１に示すように、４組の可視像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂ及びトランスフューズユニット２０aとを備えている。トランスフューズユニット２０aは、トランスフューズベルト（中間転写体）２１、加熱ローラ（加熱加圧部材）２２、加圧ローラ（加圧部材）２３、テンションローラ２４、クリーニングブレード２５を備えており、トランスフューズベルト２１は加熱ローラ２２及びテンションローラ２４によって張架されている。そしてトランスフューズベルト２１の回転方向における可視像形成ユニット１０Ｂの下流側において、加熱ローラ２２と加圧ローラ２３とがトランスフューズベルト２１を挟んで対向配置され、加圧ローラ２３は加熱ローラ２２に対し図示していない加圧手段により所定の圧力で圧接されている。さらに下流側においては、テンションローラ２４に対しトランスフューズベルト２１を挟んで対向配置されたクリーニングブレード２５が、テンションローラ２５に対し図示していない加圧手段により所定の圧力で押圧されている。 As shown in FIG. 1, the color laser printer according to the first embodiment includes four sets of visible image forming units 10Y, 10M, 10C, and 10B and a transfuse unit 20a. The transfuse unit 20a includes a transfuse belt (intermediate transfer member) 21, a heating roller (heating and pressing member) 22, a pressing roller (pressing member) 23, a tension roller 24, and a cleaning blade 25. The belt 21 is stretched by a heating roller 22 and a tension roller 24. Then, on the downstream side of the visible image forming unit 10 B in the rotation direction of the transfuse belt 21, the heating roller 22 and the pressure roller 23 are disposed to face each other with the transfuse belt 21 interposed therebetween. On the other hand, it is pressed at a predetermined pressure by a pressing means (not shown). Further, on the downstream side, a cleaning blade 25 disposed opposite to the tension roller 24 with the transfuse belt 21 interposed therebetween is pressed against the tension roller 25 by a pressing means (not shown) with a predetermined pressure.

各可視像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂは、感光体ドラム（トナー担持体）１１の周囲に帯電ローラ１２、レーザー光照射手段１３、現像器１４、転写ローラ１５、クリーナー１６を配置しており、各ユニットの現像器にはイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各色トナーが収容されている。 In each of the visible image forming units 10Y, 10M, 10C, and 10B, a charging roller 12, a laser beam irradiation unit 13, a developing device 14, a transfer roller 15, and a cleaner 16 are disposed around a photosensitive drum (toner carrier) 11. In each unit, yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (B) toners are accommodated in the developing devices.

上記構成の各可視像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂは、以下の工程によりトナー画像を順次トランスフューズベルト２１上に転写形成する。 Each of the visible image forming units 10Y, 10M, 10C, and 10B having the above configuration sequentially transfers and forms toner images on the transfuse belt 21 through the following steps.

すなわち、感光体ドラム１１表面を帯電ローラ１２で一様に帯電した後、レーザー光照射手段１３により感光体ドラム１１表面を画像情報に応じてレーザー露光し静電潜像を形成する。その後、現像器１４により感光体ドラム１１上の静電潜像に対しトナー像を現像し、この顕像化されたトナー画像をトナーとは逆極性のバイアス電圧が印加された転写ローラ１５によりトランスフューズユニット２０のトランスフューズベルト２１上に順次転写するようになっている。 That is, after the surface of the photosensitive drum 11 is uniformly charged by the charging roller 12, the surface of the photosensitive drum 11 is laser-exposed according to image information by the laser light irradiation means 13 to form an electrostatic latent image. Thereafter, the developing unit 14 develops a toner image with respect to the electrostatic latent image on the photoconductive drum 11, and the visualized toner image is transformed by a transfer roller 15 to which a bias voltage having a polarity opposite to that of the toner is applied. Transfer is sequentially performed on the transfuse belt 21 of the fuse unit 20.

次に、トランスフューズユニット２０aについて詳細に説明する。 Next, the transfuse unit 20a will be described in detail.

本実施形態１のトランスフューズベルト２１は、周長５００ｍｍ、厚さ１５μｍのフッ素化カーボンナノチューブを一部に含むポリイミドからなる無端状ベルト基材の外周面に、厚さ１０μｍのフッ素系材料からなる離型層を被覆（又はコート）した構成である。本実施形態１では、２層構造となっているが、フッ素化カーボンナノチューブを一部に含むポリイミド単体のものでもよく、また、導電性ゴムからなる弾性体を前記ポリイミド上に被覆した構造のものでもよく、さらには、導電性ゴムからなる弾性体を前記ポリイミド上に被覆し、その上からフッ素系材料からなる薄膜（１０μｍ以下）離型層を被覆（又はコート）した構造のものであってもよい。 The transfuse belt 21 of Embodiment 1 is made of a fluorine-based material having a thickness of 10 μm on the outer peripheral surface of an endless belt base material made of polyimide partially including a fluorinated carbon nanotube having a peripheral length of 500 mm and a thickness of 15 μm. The release layer is coated (or coated). In the first embodiment, it has a two-layer structure, but it may be a single polyimide body partly containing fluorinated carbon nanotubes, or a structure in which an elastic body made of conductive rubber is coated on the polyimide. In addition, an elastic body made of conductive rubber is coated on the polyimide, and a thin film (less than 10 μm) release layer made of a fluorine-based material is coated (or coated) thereon. Also good.

本構成のトランスフューズベルト２１は、フッ素化ＣＮＴを添加剤として用い、厚さ１５μｍのポリイミドと厚さ１０μｍのフッ素系材料（PFA：パーフロロアルコキシエチレン樹脂、PTFE：ポリテトラフルオロエチレン樹脂）とからなるトータル２５μmの厚さの薄膜ベルトであり、フッ素化ＣＮＴを含有させることにより引張強度が向上し、また薄膜化が可能となったものである。 The transfuse belt 21 of this configuration uses fluorinated CNT as an additive, and is made of a polyimide having a thickness of 15 μm and a fluorine-based material (PFA: perfluoroalkoxyethylene resin, PTFE: polytetrafluoroethylene resin) having a thickness of 10 μm. The thin film belt has a total thickness of 25 μm, and the inclusion of fluorinated CNTs improves the tensile strength and enables thinning.

この層厚２５μmのトランスフューズベルトを用いて、図１０の構成で行った検討内容と同様の検討実験を行った。その結果を表２に示す。 Using this transfuse belt having a layer thickness of 25 μm, the same examination experiment as the examination content conducted in the configuration of FIG. 10 was conducted. The results are shown in Table 2.

表２の実験検討結果より、薄膜化により低熱容量化が実現し、トナーの溶融促進が可能となったことから、加熱時間１２５msec、ローラ径φ２０ｍｍ、定着温度１９０℃においても定着性がクリアーできるようになった。これにより、ヒートローラ径として小径のものでも使用可能となったため、上記の問題点すなわち、ヒートローラ径を大型化することによるＷ／Ｕ時間の長時間化（非省エネ）、装置の大型化、コストアップといった問題が解消されることがわかる。

From the results of the experimental study in Table 2, the reduction in heat capacity was realized by thinning the film, and the toner could be accelerated. Therefore, the fixing property can be cleared even when the heating time is 125 msec, the roller diameter is 20 mm, and the fixing temperature is 190 ° C. Became. As a result, it is possible to use a heat roller having a small diameter, so that the above-mentioned problems, that is, a longer W / U time (non-energy saving) by increasing the heat roller diameter, an increase in the size of the apparatus, It can be seen that the problem of cost increase is solved.

トランスフューズベルト２１は、耐熱性を有するポリイミド樹脂とフッ素化ＣＮＴを混合させて、厚さ１０μｍ〜２０μｍ（最適値１５μｍ）でかつ体積固有抵抗率が１０⁷Ω・ｃｍ〜１０¹³Ω・ｃｍ（最適値１０¹¹Ω・ｃｍ）のシームレスベルトを作成する。このとき、ポリイミド粉末に配合されるフッ素化ＣＮＴの配合量としては、ベルト強度、電気抵抗値の両特性を兼ね合わせる必要があるため、ポリイミド樹脂に対して、１０wt%〜0．1wt%（最適値：１wt%）であることが好ましい。さらには、強度アップ対策として、添加されるフッ素化ＣＮＴは、ポリイミドとの混成の際に、強度の掛かる方向（この場合ベルトの周方向（ベルトの厚み方向と垂直の一方向））に平行に配向されるように配向処理が施されていることが望ましい。フッ素化ＣＮＴポリイミドの製造方法及び配向処理方法については、特に限定されるものではないが、例えば特開２００２−２７３７４１号公報に記載された方法を採用することができる。 The transfuse belt 21 is a mixture of heat-resistant polyimide resin and fluorinated CNT, and has a thickness of 10 μm to 20 μm (optimum value of 15 μm) and a volume resistivity of 10 ⁷ Ω · cm to 10 ¹³ Ω · cm ( A seamless belt with an optimum value of 10 ¹¹ Ω · cm is created. At this time, the blending amount of the fluorinated CNT blended with the polyimide powder needs to combine both the belt strength and the electrical resistance characteristics, so that it is 10 wt% to 0.1 wt% (optimal) with respect to the polyimide resin. (Value: 1 wt%) Furthermore, as a measure for increasing the strength, the added fluorinated CNT is parallel to the direction in which the strength is applied (in this case, the circumferential direction of the belt (one direction perpendicular to the thickness direction of the belt)) when hybridized with polyimide. It is desirable that an alignment treatment is performed so that the alignment is performed. The method for producing the fluorinated CNT polyimide and the alignment treatment method are not particularly limited. For example, a method described in JP-A-2002-273741 can be employed.

（ＣＮＴの製造方法の説明）
ＣＮＴの製造方法としては、例えば特開平１１−１１６２１８号公報に記載されているようなレーザー蒸着法、抵抗加熱法、アーク放電法、高周波誘導加熱法、プラズマ法、熱ＣＶＤ法、電子線蒸着法、燃焼法などを採用することができるが、特に限定されるものではない。 (Description of CNT production method)
As a method for producing CNT, for example, a laser vapor deposition method, a resistance heating method, an arc discharge method, a high frequency induction heating method, a plasma method, a thermal CVD method, an electron beam vapor deposition method as described in JP-A-11-116218 A combustion method or the like can be employed, but is not particularly limited.

（フッ素化ＣＮＴの製造方法の説明）
フッ素化ＣＮＴの製造方法としては、ヘリウムに希釈したフッ素ガスとＣＮＴを高温（２５０℃〜３５０℃）で１２時間程度反応させることにより行ってもよい。具体的には、例えば、特表２００２−５２６３６０号公報（特願２０００−５７４０２０号）に記載されている方法により製造しても良いが、特に限定されるものではない。 (Description of production method of fluorinated CNT)
As a method for producing fluorinated CNTs, fluorine gas diluted with helium and CNTs may be reacted at a high temperature (250 ° C. to 350 ° C.) for about 12 hours. Specifically, for example, it may be produced by a method described in JP-T-2002-526360 (Japanese Patent Application No. 2000-574020), but is not particularly limited.

ＣＮＴ単体の体積固有抵抗率は５Ω・cm〜１６Ω・cmであったものが、このフッ素化によって、２×１０⁸Ω・cm以上に増大することが知られている（例えば、［文献名：Chemical.Physics.Letters（1998），ボリューム番号:296，著者名：E.T.Mickelson,C.B.Huffman,A.G.Rinzler,R.E.Smalley,R.H.Hauge,J.L.Margrave，ページ：188］を参照）。 It is known that the volume resistivity of CNT alone is 5 Ω · cm to 16 Ω · cm, but this fluorination increases it to 2 × 10 ⁸ Ω · cm or more (for example, [Document name: Chemical. Physics. Letters (1998), volume number: 296, author name: ETMickelson, CBHuffman, AGRinzler, RESmalley, RHHauge, JLMargrave, page: 188]).

この体積固有抵抗率は、フッ素化ＣＮＴの添加量を調整することにより行う他、ＣＮＴとフッ素ガスの反応時間を変えることによりＣＮＴのフッ化率を調整することで、同様の制御が可能である。 This volume specific resistivity can be controlled by adjusting the addition rate of fluorinated CNT, or by adjusting the fluorination rate of CNT by changing the reaction time of CNT and fluorine gas. .

（フッ素化ＣＮＴポリイミドの製造方法の説明）
例えば、特開２００２−２７３７４１号公報に記載されている方法により製造した複合材を、さらに、特開平５−５７８１５号公報に記載されている方法によりシームレスベルト化することによってフッ素化ＣＮＴポリイミドを製造することができる。ただし、この方法に特に限定されるものではない。なお、必要に応じて、その上からフッ素系材料からなる薄膜（１０μｍ以下）離型層を被覆（又はコート）する。表層に表面エネルギーの小さいフッ素系樹脂を形成することにより、トナーの離型性向上を図るためである。 (Description of production method of fluorinated CNT polyimide)
For example, a composite material produced by the method described in JP-A No. 2002-273741 is further converted into a seamless belt by the method described in JP-A No. 5-57815 to produce a fluorinated CNT polyimide. can do. However, the method is not particularly limited. In addition, if necessary, a thin film (10 μm or less) release layer made of a fluorine-based material is coated (or coated) thereon. This is because the release property of the toner is improved by forming a fluorine-based resin having a small surface energy on the surface layer.

加熱ローラ２２は直径３０ｍｍ、肉厚０．５ｍｍの鉄製中空芯金表面に厚さ１０μｍのフッ素ゴムからなる被覆層が設けられた構成であり、内部に熱源として１０００Ｗのハロゲンランプ２６が配置されている。フッ素ゴムからなる被覆層は、トランスフューズベルト２１に対する駆動力を確保する目的で設けられており、加熱ローラ２２によるトランスフューズベルト２１の加熱性能を低下させないよう極力薄く、また金属フィラーを内添することで熱伝導率を向上させている。 The heating roller 22 has a structure in which a coating layer made of fluororubber having a thickness of 10 μm is provided on the surface of an iron hollow core metal having a diameter of 30 mm and a thickness of 0.5 mm, and a 1000 W halogen lamp 26 is disposed therein as a heat source. Yes. The coating layer made of fluororubber is provided for the purpose of securing the driving force for the transfuse belt 21, is as thin as possible so as not to deteriorate the heating performance of the transfuse belt 21 by the heating roller 22, and contains a metal filler. This improves the thermal conductivity.

加熱ローラ２２にはトランスフューズベルト２１が約１８０°の巻き付け角で巻きかけられており、トランスフューズベルト２１上に転写されたトナー像Ｔを加熱溶融するための加熱部Ｘ（加熱幅：約２１ｍｍ）を形成している。 A transfuse belt 21 is wound around the heating roller 22 at a winding angle of about 180 °, and a heating section X (heating width: about 21 mm) for heating and melting the toner image T transferred onto the transfuse belt 21. ) Is formed.

また、加熱ローラ２２の加熱部Ｘ以外の外周部分には、温度検知のためのサーミスタ２７が当接されており、加熱ローラ２２の表面温度を検知しハロゲンランプ２６への通電のＯＮ−ＯＦＦを制御することで、加熱ローラ２２の表面温度を所定の温度（本実施形態１では１２５℃）に維持するようになっている。ハロゲンランプ２６がＯＮしてから加熱ローラ２２表面が１２５℃に達するまでに要する時間は約５．５秒であり、事実上ウオームアップによる待ち時間０を実現している。 Further, a thermistor 27 for temperature detection is in contact with the outer peripheral portion of the heating roller 22 other than the heating portion X, and the surface temperature of the heating roller 22 is detected to turn on / off the energization of the halogen lamp 26. By controlling, the surface temperature of the heating roller 22 is maintained at a predetermined temperature (125 ° C. in the first embodiment). The time required for the surface of the heating roller 22 to reach 125 ° C. after the halogen lamp 26 is turned on is about 5.5 seconds, and a waiting time of zero due to warm-up is realized.

加圧ローラ２３は、直径１１ｍｍのステンレス製芯金表面に厚さ２ｍｍのシリコンゴムからなる弾性層を設け、さらにその上に厚さ３０μｍのＰＦＡチューブからなる離型層を設けて構成されるものである。加圧ローラ２３は、トランスフューズベルト２１を挟んで、加熱ローラ２２に対し図示していない加圧手段により７７Ｎの加圧力で押圧付勢されることにより定着ニップ部Ｎを形成している。ここで、定着ニップ部Ｎの幅（定着ニップ幅）は1ｍｍ、面圧としては従来（面圧１３５ｋＰａ）に比べて２倍以上の３１０ｋＰａに設定されている。このように定着ニップ部Ｎでの面圧を高く設定することにより、記録紙の表面とトランスフューズベルト２１との密着性が向上し、溶融したトナー像Ｔの記録紙Ｐへのトランスフューズ性が確保される。 The pressure roller 23 is configured by providing an elastic layer made of silicon rubber having a thickness of 2 mm on the surface of a stainless steel core having a diameter of 11 mm and further providing a release layer made of a PFA tube having a thickness of 30 μm thereon. It is. The pressure roller 23 forms a fixing nip portion N by being pressed and urged by a pressure means (not shown) with a pressure of 77 N with respect to the heating roller 22 with the transfuse belt 21 interposed therebetween. Here, the width of the fixing nip portion N (fixing nip width) is set to 1 mm, and the surface pressure is set to 310 kPa, which is twice or more that of the conventional (surface pressure 135 kPa). Thus, by setting the surface pressure at the fixing nip N high, the adhesion between the surface of the recording paper and the transfuse belt 21 is improved, and the transfuseability of the molten toner image T to the recording paper P is improved. Secured.

テンションローラ２４は、直径１５ｍｍのステンレス製芯金上にフッ素ゴムからなる被覆層が設けられた構成であり、トランスフューズベルト２１がたるまないよう所定の張力を作用させている。 The tension roller 24 has a configuration in which a coating layer made of fluororubber is provided on a stainless steel core having a diameter of 15 mm, and a predetermined tension is applied so that the transfuse belt 21 does not sag.

クリーニングブレード２５は、トランスフューズベルト２１のテンションローラ２５への巻き掛け部に当接されており、トランスフューズベルトに残ったトナー、紙粉等をトランスフューズベルト表面から回収する。 The cleaning blade 25 is in contact with a winding portion of the transfuse belt 21 around the tension roller 25 and collects toner, paper dust, and the like remaining on the transfuse belt from the surface of the transfuse belt.

（上記構成のカラーレーザープリンタの動作説明）
上記のように構成されたカラーレーザープリンタにおいて、まずトランスフューズベルト２１が停止した状態で加熱ローラ２２内部に配設されたハロゲンランプ２６がＯＮとなり、加熱ローラ２２表面を所定の温度（本実施形態１では１２５℃）に昇温させる。このウオームアップ期間中にトランスフューズベルト２１を停止しておく理由としては、トランスフューズベルト２１に熱を奪われることにより加熱ローラ２２の立ち上がりが遅れるのを防止し、また加熱されたトランスフューズベルト２１により加圧ローラ２３の温度が昇温するのを防止する２つの目的によるものである。 (Explanation of operation of color laser printer with the above configuration)
In the color laser printer configured as described above, first, the halogen lamp 26 disposed in the heating roller 22 is turned on with the transfuse belt 21 stopped, and the surface of the heating roller 22 is set to a predetermined temperature (this embodiment). In the case of 1, the temperature is raised to 125 ° C.). The reason why the transfuse belt 21 is stopped during the warm-up period is that the rise of the heating roller 22 is prevented from being delayed due to the heat deprived by the transfuse belt 21, and the heated transfuse belt 21 is heated. This is due to two purposes for preventing the temperature of the pressure roller 23 from rising.

加熱ローラ２２のウオームアップが完了した後、加熱ローラ２２及び加圧ローラ２３が回転駆動し、トランスフューズベルト２１を周回させると同時に、可視像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂにより形成された各色トナー画像がトランスフューズベルト２１上に順次転写される。転写されたトナー画像Ｔは、加熱部Ｘにおいて１２５℃に維持された加熱ローラ２２からの熱によりトランスフューズベルト２１を介して加熱溶融される。その後溶融したトナー像Ｔは、トランスフューズベルト２１の移動により加圧ローラ２３aとの対向位置（定着ニップ部Ｎ）に搬送され、この搬送タイミングに合わせてトランスフューズベルト２１と加圧ローラ２３との間に記録紙Ｐが送り込まれる。そして記録紙Ｐが加圧ローラ２３で押圧されることにより、溶融トナー像Ｔが記録紙Ｐ上にトランスフューズされる。万一、紙ジャム等によりトナーがトランスフューズベルト２１表面にオフセットした場合でも、定着ニップ部Ｎ下流側でトランスフューズベルト２１外周面に当接されたクリーニングブレード２５により、トランスフューズベルト２１表面に付着したオフセットトナーや紙粉などがクリーニングされる。 After the warm-up of the heating roller 22 is completed, the heating roller 22 and the pressure roller 23 are rotationally driven to rotate the transfuse belt 21, and at the same time, formed by the visible image forming units 10Y, 10M, 10C, and 10B. Each color toner image is sequentially transferred onto the transfuse belt 21. The transferred toner image T is heated and melted through the transfuse belt 21 by the heat from the heating roller 22 maintained at 125 ° C. in the heating portion X. Thereafter, the melted toner image T is conveyed to a position facing the pressure roller 23a (fixing nip portion N) by the movement of the transfuse belt 21, and between the transfuse belt 21 and the pressure roller 23 in accordance with the conveyance timing. The recording paper P is fed in between. When the recording paper P is pressed by the pressure roller 23, the molten toner image T is transfused onto the recording paper P. Even if the toner is offset to the surface of the transfuse belt 21 due to a paper jam or the like, it adheres to the surface of the transfuse belt 21 by the cleaning blade 25 that is in contact with the outer peripheral surface of the transfuse belt 21 on the downstream side of the fixing nip N. The offset toner and paper dust are cleaned.

また、上記のようにトランスフューズベルト２１は薄膜形成により熱容量が小さいため、定着ニップ部Ｎにおいて加圧ローラ２３及び記録紙Ｐに熱を奪われ、さらにその下流側の長い搬送区間における雰囲気中への放熱、及びテンションローラ２４との当接部においても熱を奪われるため、再び可視像形成ユニット１０Ｙとの当接部に戻るまでに十分冷却され、感光体ドラム１１の感光特性には影響を与えることはない。 Further, as described above, since the heat capacity of the transfuse belt 21 is small due to the formation of a thin film, the pressure roller 23 and the recording paper P are deprived of heat at the fixing nip N, and further into the atmosphere in the long conveyance section on the downstream side. Since the heat is also removed from the heat release and the contact portion with the tension roller 24, the heat is sufficiently cooled before returning to the contact portion with the visible image forming unit 10Y, which affects the photosensitive characteristics of the photosensitive drum 11. Never give.

（本発明の新たな特徴についての説明）
ここで、本発明のフッ素化カーボンナノチューブを含むポリイミドからなる無端状ベルト基材を用いたトランスフューズ方式の新たな特徴について以下に述べる。 (Description of new features of the present invention)
Here, a new feature of the transfuse system using the endless belt base material made of polyimide containing the fluorinated carbon nanotube of the present invention will be described below.

従来の、内部にハロゲンランプを備えた加熱ローラと加圧ローラとによりニップを形成し定着を行う方式の画質の問題として、トナー付着量（トナー層厚）を低減した場合、定着強度が低下してしまうことがわかっている。これは、大きく下記の２つの理由に起因する。 As a problem of image quality in the conventional method of fixing by forming a nip with a heating roller having a halogen lamp inside and a pressure roller, the fixing strength decreases when the toner adhesion amount (toner layer thickness) is reduced. I know that This is largely due to the following two reasons.

１）少ないトナー量で所定の濃度を確保するため色材の含有率を増やす必要のあることから、トナー自体の粘弾性特性が悪化し、トナーが溶融しにくくなる。 1) Since it is necessary to increase the content of the color material in order to ensure a predetermined density with a small amount of toner, the viscoelastic properties of the toner itself deteriorate and the toner is difficult to melt.

２）トナー層厚が記録材の表面粗さよりも小さくなり、定着ローラからトナー層への熱伝達効率が低下する。 2) The toner layer thickness becomes smaller than the surface roughness of the recording material, and the heat transfer efficiency from the fixing roller to the toner layer decreases.

ここで、本発明者らは、上記２）のトナー層厚と定着強度の関係について、理論解析により詳細に検討した。その結果について以下に説明する。 Here, the present inventors examined the relationship between the toner layer thickness and the fixing strength in 2) in detail by theoretical analysis. The results will be described below.

まず、標準的な記録材の表面粗さを触針式表面粗さ測定器にて計測し、その測定結果（最大高さＲmax及び平均間隔Ｓ）より、記録材表面の平均的な空気層厚さδaを、δa＝Ｒmax×Ｓにて求めた結果、δｐ＝8μｍとなった。
また、トナー層の厚さδtとしては、標準的なトナー付着量０．６ｍｇ/ｃｍ²の場合（トナーの粒径は５μｍ〜７μｍ）、溶融前の空気層を含んだ状態でδt＝１０μｍとなり、
δt＞δｐ
となる。 First, the surface roughness of a standard recording material is measured with a stylus type surface roughness measuring instrument, and the average air layer thickness on the surface of the recording material is determined from the measurement results (maximum height Rmax and average interval S). As a result of obtaining δa by δa = Rmax × S, δp = 8 μm was obtained.
The toner layer thickness δt is δt = 10 μm when the standard toner adhesion amount is 0.6 mg / cm ² (toner particle size is 5 μm to 7 μm) and includes the air layer before melting. ,
δt> δp
It becomes.

この場合、図３（ａ）に示すように、記録材Ｐ表面の凹凸はトナー層Ｔによって埋め尽くされることから、定着ローラＲとトナー層Ｔとの間にはほとんど空気層は介在せず、定着ローラＲからトナー層Ｔに直接熱が伝達するため、伝熱特性に優れている。 In this case, as shown in FIG. 3A, the unevenness on the surface of the recording material P is completely filled with the toner layer T, so that there is almost no air layer between the fixing roller R and the toner layer T. Since heat is directly transferred from the fixing roller R to the toner layer T, heat transfer characteristics are excellent.

しかしながら、トナー付着量を低減していった場合、
δt＜δｐ
となることから、図３（ｂ）に示すように、定着ローラＲとトナー層Ｔとの間に空気層Ａが介在することになり、その結果、定着ローラＲからトナー層Ｔへの伝熱特性が低下する。 However, when the toner adhesion amount is reduced,
δt <δp
Therefore, as shown in FIG. 3B, an air layer A is interposed between the fixing roller R and the toner layer T. As a result, heat transfer from the fixing roller R to the toner layer T is performed. Characteristics are degraded.

ここで、定着ローラとトナー層間の空気層厚をδaとし、
δa＝δｐ−δt
で近似できると仮定して、１次元熱伝導解析を用いて、トナー層厚と定着性の関係について検討を行った。以下に具体的な解析方法について説明する。 Here, the air layer thickness between the fixing roller and the toner layer is δa,
δa = δp−δt
The relationship between the toner layer thickness and the fixing property was examined using a one-dimensional heat conduction analysis. A specific analysis method will be described below.

トナーの記録材への定着性は、定着ニップ部でのトナー層温度に依存し、トナー層温度が高いほど、定着性が良い（定着強度が高い）ことが経験的に知られている。 It has been empirically known that the fixability of the toner to the recording material depends on the toner layer temperature at the fixing nip portion, and the higher the toner layer temperature, the better the fixability (higher fixing strength).

そこで、定着ニップ部でのトナー層温度を、差分法を用いた1次元の伝熱解析により理論的に求めることで、トナー層厚と定着性との関係を求めることができる。 Therefore, the relationship between the toner layer thickness and the fixability can be obtained by theoretically obtaining the toner layer temperature at the fixing nip portion by one-dimensional heat transfer analysis using a difference method.

以下に理論計算によるトナー層温度の算出方法について詳細に説明する。 Hereinafter, a method for calculating the toner layer temperature by theoretical calculation will be described in detail.

１次元の非定常熱伝導方程式は、 The one-dimensional unsteady heat conduction equation is

で表わされる。ここで、Ｔ、ｔ、ｘ、λ、ρ、ｃはそれぞれ温度、時間、距離、熱伝導率、比重、比熱である。

It is represented by Here, T, t, x, λ, ρ, and c are temperature, time, distance, thermal conductivity, specific gravity, and specific heat, respectively.

この式から、空間離散化を行い差分方程式を導くと、 From this equation, when spatial discretization is performed and the difference equation is derived,

となる。ここでｈは各格子間の距離、τは微小時間であり、上式より時刻ｔにおける微小距離ｈを隔てて隣接する３つの格子点x−h、x、x+hでの温度Ｔが既知であるなら、時刻τだけ進んだときの温度Ｔ(x,t+τ)が求まる。

It becomes. Here, h is the distance between the lattices, τ is the minute time, and the temperature T at the three lattice points x−h, x, x + h adjacent to each other with the minute distance h at time t is known from the above equation. If so, the temperature T (x, t + τ) when the time is advanced by the time τ is obtained.

上式は同一物質内での差分方程式であるが、同様に異なる物質ａ，ｂが接している境界上での差分方程式は、 The above equation is a difference equation in the same substance, but the difference equation on the boundary where different substances a and b are in contact is

となる。その他の解析条件は以下のとおりである。
(1)軸方向及び周方向の熱の移動は無視し、厚み方向のみの熱移動を考える。（１次元）
(2)着ローラ表面からの熱損失は、放射及び自然対流による熱伝達を考慮する。
(3)物性値の温度依存は空気のみ考慮する。
(4)トナー層は均一（１００％印字）で定着前後で厚さの変化はない。
(5)トナーの相変化による物性値の変化は考慮しない。
(6)接触熱抵抗は考慮しない。
(7)定着ニップ部入口において２物体（例えばトナーと定着ローラ）が接触した瞬間の境界温度は、接触前の２物体の温度に熱容量を重みづけした平均温度で定義する。
(8)記録紙の水分の蒸発熱は考慮しない。

It becomes. Other analysis conditions are as follows.
(1) Ignore heat transfer in the axial and circumferential directions, and consider heat transfer only in the thickness direction. (One dimension)
(2) The heat loss from the surface of the landing roller takes into account heat transfer by radiation and natural convection.
(3) The temperature dependence of physical properties is considered only for air.
(4) The toner layer is uniform (100% printing) and there is no change in thickness before and after fixing.
(5) Changes in physical properties due to toner phase change are not considered.
(6) Contact thermal resistance is not considered.
(7) The boundary temperature at the moment when two objects (for example, toner and fixing roller) contact each other at the entrance of the fixing nip is defined as an average temperature obtained by weighting the heat capacity to the temperature of the two objects before contact.
(8) The heat of vaporization of the recording paper is not considered.

以上の解析条件により、定着ニップ部に突入する直前の定着ローラ、加圧ローラ、トナー、記録材、及び雰囲気温度を時刻ｔ＝０の時の初期条件として設定し計算を行えば、任意の時間τ経過後における各部の温度変化を算出することができる。 Based on the above analysis conditions, if the calculation is performed by setting the fixing roller, the pressure roller, the toner, the recording material, and the ambient temperature immediately before entering the fixing nip as the initial conditions at time t = 0, the calculation can be performed at any time. The temperature change of each part after τ can be calculated.

上記解析方法により、表３に示す条件下において、定着速度１１７ｍｍ／sec、ニップ幅５ｍｍとし、トナー層厚として、
(1)１０μｍ（従来）、(2)５μｍ（従来比１／２）、(3)２．５μｍ（従来比１／４）
の３通りの場合における定着ニップ部でのトナー層温度を計算した結果を図４に示す。 According to the above analysis method, under the conditions shown in Table 3, the fixing speed was 117 mm / sec, the nip width was 5 mm, and the toner layer thickness was
(1) 10 μm (conventional), (2) 5 μm (1/2 of conventional), (3) 2.5 μm (¼ of conventional)
FIG. 4 shows the result of calculating the toner layer temperature at the fixing nip in the three cases.

図４より、トナー層厚が薄くなるほど、トナー層自体の熱容量は小さくなるにもかかわらず、定着ニップ部でのトナー層温度は低くなることから、定着性は低下することがわかる。これは、上述したように、トナー層厚が記録紙の表面粗さよりも小さくなり、定着ローラからトナー層への熱伝達効率が低下するためである。

From FIG. 4, it can be seen that as the toner layer thickness becomes thinner, the heat capacity of the toner layer itself becomes smaller, but the toner layer temperature at the fixing nip portion becomes lower, so that the fixability is lowered. This is because, as described above, the toner layer thickness becomes smaller than the surface roughness of the recording paper, and the heat transfer efficiency from the fixing roller to the toner layer decreases.

この課題を回避しようとした場合、トナーを紙に定着する際に、熱容量が十分小さいトランスフューズベルト上にトナー画像を形成し、当該ベルト上でトナーを十分溶融した後、紙にトナーを定着するといった本実施形態１で示される方式を採用する必要がある。本方式をとることにより、トナー付着量を低減しても、高速領域において十分な定着強度が確保できる。 When trying to avoid this problem, when fixing the toner on the paper, a toner image is formed on a transfuse belt having a sufficiently small heat capacity, and after the toner is sufficiently melted on the belt, the toner is fixed on the paper. It is necessary to adopt the method shown in the first embodiment. By adopting this method, a sufficient fixing strength can be secured in a high-speed region even if the toner adhesion amount is reduced.

本実施形態１において、定着ニップ部Ｎ直前でのトナーの温度並びに加熱ローラ温度を前述の熱伝導解析（ただし今回は２次元）にて計算した結果を図２に示す。 FIG. 2 shows the result of calculation of the toner temperature and the heating roller temperature immediately before the fixing nip N in the first embodiment by the above-described heat conduction analysis (however, this time is two-dimensional).

図２に示すように、トナー温度は加熱部Ｘ手前では常温（２５℃）であるが、加熱部Ｘにて加熱溶融され、定着ニップ部Ｎ直前に到達したときのトナー温度（ニップ手前）は、常に１２０℃を維持することがわかる。さらに、定着ニップ部でのトナー温度（図中Ｐにより示す）は、記録紙や加圧ローラに熱拡散することで８０〜９０℃に低下することがわかる。これにより、記録紙Ｐ上にトランスフューズしたトナーは冷却固化しトナー層間の凝集力が増大するため、トランスフューズベルト２１表面にシリコーンオイル等の離型剤を塗布せずとも、トナーのトランスフューズベルト２１表面へのオフセットを防止することができる。万一、紙ジャム等によりトナーがトランスフューズベルト２１表面にオフセットした場合でも、定着ニップ部Ｎ下流側でトランスフューズベルト２１外周面に当接されたクリーニングブレード２５によりトランスフューズベルト２１表面に付着したオフセットトナーや紙粉などがクリーニングされる。 As shown in FIG. 2, the toner temperature is normal temperature (25 ° C.) before the heating portion X, but the toner temperature (before the nip) when heated and melted by the heating portion X and reaches immediately before the fixing nip portion N is as follows. It can be seen that the temperature is always maintained at 120 ° C. Further, it can be seen that the toner temperature (indicated by P in the figure) at the fixing nip is lowered to 80 to 90 ° C. by thermal diffusion to the recording paper and the pressure roller. As a result, the toner transfused on the recording paper P is cooled and solidified, and the cohesive force between the toner layers increases, so that the toner transfuse belt can be used without applying a release agent such as silicone oil to the surface of the transfuse belt 21. 21 Offset to the surface can be prevented. Even if the toner is offset to the surface of the transfuse belt 21 due to a paper jam or the like, it adheres to the surface of the transfuse belt 21 by the cleaning blade 25 that is in contact with the outer peripheral surface of the transfuse belt 21 on the downstream side of the fixing nip N. Offset toner and paper dust are cleaned.

本実施形態１によれば、加熱ローラ２２がトランスフューズベルト上のトナー像を加熱溶融するための加熱手段と、加熱溶融されたトナー像を記録紙に押圧して、転写同時定着を行う加圧手段とを兼用する構成であるため、装置の小型化、簡略化が図れる。 According to the first embodiment, the heating roller 22 heats and melts the toner image on the transfuse belt, and pressurization for simultaneously fixing the transfer by pressing the heat-melted toner image against the recording paper. Since the structure is also used as a means, the apparatus can be reduced in size and simplified.

ここで、薄膜化による別の効果について説明する。 Here, another effect by thinning will be described.

薄膜化による別の効果を検証するために、感光体の温度上昇に関して解析を行った。その解析結果を図５（ａ）〜（ｃ）に示す。ただし、図５（ａ）はトランスフェーズベルト層厚４０μｍの場合、図５（ｂ）はトランスフェーズベルト層厚２５μｍの場合、図５（ｃ）はトランスフェーズベルト層厚１８μｍの場合である。 In order to verify another effect of thinning the film, an analysis was performed on the temperature rise of the photoreceptor. The analysis results are shown in FIGS. However, FIG. 5A shows the case where the transphase belt layer thickness is 40 μm, FIG. 5B shows the case where the transphase belt layer thickness is 25 μm, and FIG. 5C shows the case where the transphase belt layer thickness is 18 μm.

トランスフューズベルトの定着部における加熱昇温から画像形成部（感光体）に至るまでの温度降下の一連の流れを加熱冷却サイクルと呼ぶが、この加熱冷却サイクルを前述の熱伝導解析（２次元）を用いて解析を行った。図６はこの解析モデルを示している。 A series of flow of temperature drop from the heating temperature rise to the image forming portion (photoreceptor) in the fixing portion of the transfuse belt is called a heating / cooling cycle. This heating / cooling cycle is referred to as the heat conduction analysis described above (two-dimensional). The analysis was performed using. FIG. 6 shows this analysis model.

図６において、トランスフューズベルト２０１（ここでは、ベルト膜厚による感光体ドラム２００の昇温特性の検証を行うために、ベルト膜厚を８、１５、３０μmの３種類用意し、この３種類の比較を行っている。）は、転写ローラ２０５とテンションローラ２０６により支持されている。感光体ドラム２００上に形成されたトナー画像は、トランスフューズベルト２０１を介して当接されている転写ローラ２０５により静電的にベルト２０１上に転写される。転写されたトナー２０３は、加熱体２０２でベルト背面より加熱溶融される。加熱溶融されたトナーは、テンションローラ２０６と加圧ローラ２０４で形成されるニップ部に順次送られ記録紙２０７に転写定着される。 In FIG. 6, three types of belt film thicknesses of 8, 15, and 30 μm are prepared to verify the temperature rise characteristics of the photosensitive drum 200 based on the belt film thickness. Is being supported by a transfer roller 205 and a tension roller 206. The toner image formed on the photosensitive drum 200 is electrostatically transferred onto the belt 201 by a transfer roller 205 that is in contact with the photosensitive drum 200 via the transfuse belt 201. The transferred toner 203 is heated and melted from the back surface of the belt by the heating body 202. The heated and melted toner is sequentially sent to a nip formed by a tension roller 206 and a pressure roller 204, and is transferred and fixed on a recording sheet 207.

解析に用いた各々の物性値には標準的な物性値を用い、加熱体２０２で加熱されたベルト２０１の熱により感光体ドラム２００がどの程度まで昇温するか、昇温温度の解析を行った。表４は、記録紙２０７を１００枚連続通紙したときの感光体の飽和温度予測解析結果を示している。 Standard physical property values are used for each physical property value used in the analysis, and the temperature rise is analyzed to what extent the photosensitive drum 200 is heated by the heat of the belt 201 heated by the heating body 202. It was. Table 4 shows the saturation temperature prediction analysis result of the photoreceptor when 100 sheets of recording paper 207 are continuously passed.

感光体の温度としては、極力温度上昇しないほうが望ましいが、上限温度として、３５℃付近でも良好に画像形成できることが別の実験により確認できている。ただし、これ以上の温度領域においては、画像不良の発生が確認されている。

Although it is desirable that the temperature of the photoconductor does not increase as much as possible, it has been confirmed by another experiment that an image can be satisfactorily formed even when the upper limit temperature is around 35 ° C. However, the occurrence of image defects has been confirmed in the temperature region beyond this range.

画像の良好な感光体の上限温度を３５℃付近とすると、このときのトランスフューズベルト厚としては、２５μm（図５（ｂ）参照）であり、このベルト層厚の場合、強度的な問題も無い。もう一の解析結果であるベルト層厚１８μm（図５（ｃ）参照）であると、さらに感光体温度の低減が図れるが、この場合、強度的な問題がある。従って、感光体温度と、ベルト強度を考えると、ベルト層厚として２５μmが最適である。 Assuming that the upper limit temperature of the photoconductor with good image quality is around 35 ° C., the thickness of the transfuse belt at this time is 25 μm (see FIG. 5B). No. When the belt layer thickness is 18 μm (see FIG. 5C), which is another analysis result, the photoreceptor temperature can be further reduced, but in this case, there is a problem of strength. Therefore, considering the photoreceptor temperature and belt strength, the optimum belt layer thickness is 25 μm.

図７は、ポリイミド（厚さ１００μｍ）に対して、本実施形態１で示される製造方法に従ってフッ素化ＣＮＴの含有率を変えたときのＣＮＴ含有率と引張強度の相関を示す。 FIG. 7 shows the correlation between the CNT content and the tensile strength when the content of fluorinated CNT is changed according to the production method shown in Embodiment 1 for polyimide (thickness: 100 μm).

通常、コピアに用いられている中間転写ベルトに用いられるポリイミドの引張強度としては、０．２ＧＰａ以上程度であるが、ポリイミドにフッ素化ＣＮＴを含有させることにより、含有率１ｗｔ％時で１６ＧＰａ程度の強度アップが図れた。この条件でフッ素化ポリイミド複合材を用いて、１５μmの膜厚のフッ素化ポリイミドを作製し、その上に１０μｍのＰＦＡコートをした試験サンプルを用いて、引張強度試験機（測定器：引張圧縮試験機ＳＶＦ型、メーカー名：今田製作所）でテストを行った。このときの強度としては、０．２ＧＰａ以上となり、トランスフューズベルトとして実用レベルであることが確認された。 Usually, the tensile strength of the polyimide used for the intermediate transfer belt used in the copier is about 0.2 GPa or more. By adding fluorinated CNT to the polyimide, the tensile strength is about 16 GPa when the content is 1 wt%. Increased strength. Under this condition, using a fluorinated polyimide composite material, a fluorinated polyimide film having a thickness of 15 μm was prepared, and a test sample with a 10 μm PFA coating thereon was used, and a tensile strength tester (measuring instrument: tensile compression test) SVF type, manufacturer name: Imada Seisakusho). The strength at this time was 0.2 GPa or more, which was confirmed to be a practical level as a transfuse belt.

また、本試料を用いて体積固有抵抗率に関しての測定（測定器：ハイレスタＵＰ、メーカー名：ダイアインスツルメンツ）を行った。このとき、通常のＣＮＴ複合ポリイミドと、フッ素化ＣＮＴポリイミドを比較した結果、通常のＣＮＴ複合ポリイミドが、体積固有抵抗率で１０⁴Ω・cm程度の値を示し、フッ素化ＣＮＴポリイミド（ヘリウムに希釈したフッ素ガスとＣＮＴを高温（２５０℃〜３５０℃）で１２時間程度反応させた試料）の体積固有抵抗率は、１０⁹Ω・ｃｍ程度であった。 In addition, the volume resistivity was measured using this sample (measuring instrument: Hiresta UP, manufacturer name: Dia Instruments). At this time, as a result of comparing the normal CNT composite polyimide and the fluorinated CNT polyimide, the normal CNT composite polyimide shows a value of about 10 ⁴ Ω · cm in volume resistivity, and the fluorinated CNT polyimide (diluted in helium) The volume resistivity of a sample obtained by reacting the fluorinated gas and CNT at a high temperature (250 ° C. to 350 ° C.) for about 12 hours was about 10 ⁹ Ω · cm.

本発明による中間転写体に必要な体積固有抵抗率は、転写実験を行った結果、１０¹¹Ω・ｃｍと分かっている。この体積固有抵抗率にするためには、ＣＮＴ含有量を減らすことにより、体積固有抵抗率も上昇することが分かっているが、同時に引張強度も低減させてしまう。これを改善するために、本発明では、ＣＮＴをフッ化処理する際にフッ素ガスとＣＮＴの反応時間を長く（反応時間を１２時間から２０時間に変更）することにより、フッ化度の進んだフッ素化ＣＮＴを配合剤に用いることで、体積固有抵抗率として１０¹¹Ω・ｃｍ程度、引張強度として０．２ＧＰａ以上の電気抵抗及び機械強度の両特性を満足するトランスフューズベルトを得ることができた。 The volume resistivity required for the intermediate transfer member according to the present invention is known to be 10 ¹¹ Ω · cm as a result of a transfer experiment. In order to achieve this volume resistivity, it has been found that reducing the CNT content increases the volume resistivity, but at the same time, the tensile strength is also reduced. In order to improve this, in the present invention, when the CNT is fluorinated, the reaction time of the fluorine gas and the CNT is increased (the reaction time is changed from 12 hours to 20 hours), thereby increasing the degree of fluorination. By using fluorinated CNTs as a compounding agent, it is possible to obtain a transfuse belt that satisfies both the electrical resistivity and mechanical strength characteristics of a volume resistivity of about 10 ¹¹ Ω · cm and a tensile strength of 0.2 GPa or more. It was.

＜実施形態２＞
次に、本発明の画像形成装置の実施形態２について、図８及び図９を参照して説明する。なお、本実施形態２において、加熱手段、バックアップローラ及び加圧ローラ以外の構成は上記実施形態１の構成と全く同じであるので、ここでは同部材に同符号を付すこととし、詳細な説明は省略する。 <Embodiment 2>
Next, Embodiment 2 of the image forming apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, since the configuration other than the heating unit, the backup roller, and the pressure roller is exactly the same as the configuration of the first embodiment, the same members are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be given. Omitted.

本実施形態２におけるトランスフューズユニット２０ｂは、トランスフューズベルト（中間転写体）２１、バックアップローラ（加圧部材）２８、加圧ローラ（加圧部材）２３、テンションローラ２４、クリーニングブレード２５、サーマルヒータ（加熱部材）２９を備えており、トランスフューズベルト２１はバックアップローラ２８及びテンションローラ２４によって張架されている。そして、トランスフューズベルト２１の回転方向における画像形成ユニット１０Ｂの下流側において、トランスフューズベルト２１の内周面に当接した状態でサーマルヒータ２９が固定配置されている。このサーマルヒータ２９は、定格電力１０００Ｗであり、アルミナセラミック基板に面状のＭｏ系発熱抵抗体（面状発熱体）を印刷し、その上にガラスコートを印刷積層したセラミックヒータ２９aと、このセラミックヒータ２９aの上面に設けた温度センサ２９ｂと、セラミックヒータを断熱支持するヒータホルダ２９ｃとからなる。そして、サーマルヒータ２９は発熱抵抗体への通電によって迅速に立ち上がり、温度センサ２９ｂからの信号に基づいて通電制御を行うことで所定の温度（本実施形態２では１２５℃）に維持される。その結果、トランスフューズベルト２１表面に転写されサーマルヒータ２９との当接部（加熱部Ｘ、本実施形態２では約１５ｍｍ）に搬送されたトナー像Ｔは加熱溶融される。 The transfuse unit 20b according to the second embodiment includes a transfuse belt (intermediate transfer member) 21, a backup roller (pressure member) 28, a pressure roller (pressure member) 23, a tension roller 24, a cleaning blade 25, a thermal heater. (Heating member) 29 is provided, and the transfuse belt 21 is stretched by a backup roller 28 and a tension roller 24. A thermal heater 29 is fixedly disposed on the downstream side of the image forming unit 10 B in the rotational direction of the transfuse belt 21 in contact with the inner peripheral surface of the transfuse belt 21. The thermal heater 29 has a rated power of 1000 W, a ceramic heater 29a in which a planar Mo-based heating resistor (planar heating element) is printed on an alumina ceramic substrate and a glass coat is printed thereon, and the ceramic heater 29a. It consists of a temperature sensor 29b provided on the upper surface of the heater 29a, and a heater holder 29c that supports and heats the ceramic heater. The thermal heater 29 quickly rises upon energization of the heating resistor, and is maintained at a predetermined temperature (125 ° C. in the second embodiment) by performing energization control based on a signal from the temperature sensor 29b. As a result, the toner image T transferred to the surface of the transfuse belt 21 and conveyed to the contact portion (heating portion X, approximately 15 mm in the second embodiment) with the thermal heater 29 is heated and melted.

バックアップローラ２８は、直径１２ｍｍのステンレス製芯金上に厚さ０．５ｍｍのフッ素ゴムからなる耐熱弾性層を設けて構成されている。 The backup roller 28 is configured by providing a heat-resistant elastic layer made of fluororubber having a thickness of 0.5 mm on a stainless steel core having a diameter of 12 mm.

また、加圧ローラ２３は、直径１１ｍｍのステンレス製芯金表面に厚さ２ｍｍのシリコンゴムからなる弾性層を設け、さらにその上に厚さ３０μｍのＰＦＡチューブからなる離型層を設けて構成されるものである。この加圧ローラ２３は、中間転写ベルト２１を挟んで、加熱ローラ２２に対し図示していない加圧手段により７７Ｎの加圧力で押圧付勢されることにより、定着ニップ部Ｎを形成している。ここで、定着ニップ部Ｎの幅（定着ニップ幅）は１ｍｍ、面圧としては従来（面圧１３５ｋＰａ）に比べて２倍以上の３１０ｋＰａに設定されている。このように定着ニップ部Ｎでの面圧を高く設定することにより、記録紙の表面とトランスフューズベルトとの密着性が向上し、溶融したトナー像Ｔの記録紙へのトランスフューズ性が確保される。 The pressure roller 23 is configured by providing an elastic layer made of silicon rubber having a thickness of 2 mm on the surface of a stainless steel core having a diameter of 11 mm and further providing a release layer made of a PFA tube having a thickness of 30 μm. Is. The pressure roller 23 is pressed and urged by a pressure means (not shown) with a pressure of 77 N against the heating roller 22 with the intermediate transfer belt 21 interposed therebetween, thereby forming a fixing nip portion N. . Here, the width of the fixing nip portion N (fixing nip width) is set to 1 mm, and the surface pressure is set to 310 kPa, which is twice or more that of the conventional (surface pressure 135 kPa). Thus, by setting the surface pressure at the fixing nip N high, the adhesion between the surface of the recording paper and the transfuse belt is improved, and the transfuse property of the melted toner image T to the recording paper is ensured. The

(上記構成のカラーサーマルプリンタの動作説明)
上記のように構成されたカラーレーザープリンタにおいて、まずトランスフューズベルト２１が停止した状態でサーマルヒータ２９への通電がＯＮとなり、サーマルヒータ２９は約０．５秒で所定の温度（本実施形態２では１２５℃）に昇温する。 (Explanation of operation of color thermal printer with the above configuration)
In the color laser printer configured as described above, first, the energization to the thermal heater 29 is turned on in a state where the transfuse belt 21 is stopped, and the thermal heater 29 has a predetermined temperature (this embodiment 2) in about 0.5 seconds. Then, the temperature is raised to 125 ° C.

サーマルヒータ２９のウオームアップが完了した後、バックアップローラ２８及び加圧ローラ２３が回転駆動しトランスフューズベルト２１を周回させると同時に、可視像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂにより形成された各色トナー画像がトランスフューズベルト２１上に順次転写される。転写されたトナー画像Ｔは、加熱部Ｘにおいて１２５℃に維持されたサーマルヒータ２９からの熱によりトランスフューズベルト２１を介して加熱溶融される。その後溶融したトナー像Ｔは、トランスフューズベルト２１の移動により加圧ローラ２３との対向位置（定着ニップ部Ｎ）に搬送され、この搬送タイミングに合わせてトランスフューズベルト２１と加圧ローラ２３との間に記録紙Ｐが送り込まれる。そして記録紙Ｐが加圧ローラ２３で押圧されることにより、溶融トナー像Ｔが記録紙Ｐ上にトランスフューズされる。 After the warm-up of the thermal heater 29 is completed, the backup roller 28 and the pressure roller 23 are rotated to rotate the transfuse belt 21, and at the same time, the respective colors formed by the visible image forming units 10Y, 10M, 10C, and 10B. The toner images are sequentially transferred onto the transfuse belt 21. The transferred toner image T is heated and melted through the transfuse belt 21 by heat from the thermal heater 29 maintained at 125 ° C. in the heating portion X. Thereafter, the melted toner image T is conveyed to a position facing the pressure roller 23 (fixing nip portion N) by the movement of the transfuse belt 21, and the transfuse belt 21 and the pressure roller 23 are synchronized with the conveyance timing. The recording paper P is fed in between. When the recording paper P is pressed by the pressure roller 23, the molten toner image T is transfused onto the recording paper P.

ここで、本実施形態２において、加熱部Ｘ及び定着ニップ部Ｎの前後でのトナーの温度を前述の熱伝導解析（ただし今回は２次元）にて計算した結果を図９に示す。 Here, FIG. 9 shows the result of calculating the toner temperature before and after the heating portion X and the fixing nip portion N in the second embodiment by the above-described heat conduction analysis (however, this time is two-dimensional).

図９に示すように、加熱部Ｘの手前では常温（２５℃）であるトナー像は、加熱部Ｘで昇温されて溶融した後、トランスフューズベルトの周回により定着ニップ部Ｎに到達するが、定着ニップ部Ｎ到達時のトナー温度（ニップ直前）としても１１３℃の温度が確保されていることから、定着ニップ部Ｎにおいて、十分な定着性を得ることができる。 As shown in FIG. 9, the toner image at room temperature (25 ° C.) before the heating unit X reaches the fixing nip N by the circulation of the transfuse belt after being heated and melted by the heating unit X. Since the temperature of 113 ° C. is secured as the toner temperature when reaching the fixing nip portion N (immediately before the nip), sufficient fixing property can be obtained in the fixing nip portion N.

また、定着ニップ部Ｎでは、上記実施形態１のように積極的な熱の供給が行われないため、熱源から加圧ローラ２３等に無駄な熱が奪われることなく、消費電力の低減を図ることができる。具体的には、上記実施形態１の場合、通紙時における平均消費電力が５５６Ｗであるが、本実施形態２では４６２Ｗとなり、約１７％低減することができる。さらに、定着ニップ部Ｎでは熱源からの熱供給がないため、加圧ローラ２３、バックアップローラ２８及び記録紙Ｐによりトランスフューズベルト２１及びトナー画像Ｔの熱が奪われ、記録紙Ｐ上にトランスフューズしたトナーは約８０℃に温度低下して冷却固化しトナー層間の凝集力が増大するため、中間転写ベルト２１表面にシリコーンオイル等の離型剤を塗布せずともトナーの中間転写ベルト２１表面へのオフセットを防止することができる。万一、紙ジャム等によりトナーがトランスフューズベルト２１表面にオフセットした場合でも、定着ニップ部Ｎ下流側でトランスフューズベルト２１外周面に当接されたクリーニングブレード２５によりトランスフューズベルト２１表面に付着したオフセットトナーや紙粉などがクリーニングされる。 Further, since the fixing nip portion N does not actively supply heat unlike the first embodiment, useless heat is not taken away from the heat source to the pressure roller 23 and the like, and power consumption is reduced. be able to. Specifically, in the first embodiment, the average power consumption at the time of passing paper is 556 W, but in the second embodiment, it is 462 W, which can be reduced by about 17%. Further, since heat is not supplied from the heat source at the fixing nip portion N, the heat of the transfuse belt 21 and the toner image T is taken away by the pressure roller 23, the backup roller 28, and the recording paper P, and the transfuse is transferred onto the recording paper P. The temperature of the toner is lowered to about 80 ° C., and is cooled and solidified to increase the cohesive force between the toner layers. Therefore, the toner is transferred to the surface of the intermediate transfer belt 21 without applying a release agent such as silicone oil to the surface of the intermediate transfer belt 21. Can be prevented. Even if the toner is offset to the surface of the transfuse belt 21 due to a paper jam or the like, it adheres to the surface of the transfuse belt 21 by the cleaning blade 25 that is in contact with the outer peripheral surface of the transfuse belt 21 on the downstream side of the fixing nip N. Offset toner and paper dust are cleaned.

また上記のようにトランスフューズベルト２１は薄膜で構成できるため、熱容量が非常に小さく、定着ニップ部Ｎにおいて加圧ローラ２３、バックアップローラ２８、記録紙Ｐに熱を奪われ、さらにその下流側の長い搬送区間における雰囲気中への放熱、及びテンションローラ２４との当接部においても熱を奪われるため、再び可視像形成ユニット１０Ｙとの当接部に戻るまでに十分冷却され、感光体ドラム１１の感光特性には影響を与えない。 Further, since the transfuse belt 21 can be formed of a thin film as described above, the heat capacity is very small, and the pressure roller 23, the backup roller 28, and the recording paper P are deprived of heat at the fixing nip portion N, and further on the downstream side thereof. Since heat is removed from the atmosphere in the long conveyance section and the contact portion with the tension roller 24, the photosensitive drum is sufficiently cooled before returning to the contact portion with the visible image forming unit 10Y. 11 is not affected.

なお上記実施形態１、２では、本発明による画像形成装置をカラーレーザープリンタに適用した場合について説明したが、本発明はカラー画像形成装置に限定されるものではなく、モノクロレーザープリンタ等のモノクロ画像形成装置にも適用できることは言うまでもない。また上記実施形態１、２においては、像担持体として中間転写ベルトを使用した形態について説明したが、本発明の像担持体としてはベルト形状のものに限定されるものではなく、例えばドラム形状のものでも使用できることは言うまでもない。 In the first and second embodiments, the case where the image forming apparatus according to the present invention is applied to a color laser printer has been described. However, the present invention is not limited to a color image forming apparatus, and a monochrome image such as a monochrome laser printer or the like. Needless to say, the present invention can also be applied to a forming apparatus. In Embodiments 1 and 2 described above, the intermediate transfer belt is used as the image carrier. However, the image carrier of the present invention is not limited to a belt shape, for example, a drum shape. Needless to say, even things can be used.

本発明の実施形態１におけ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 in Embodiment 1 of the present invention. 実施形態１における定着ニップ部直前のトナー温度及び加熱ローラ温度の変化を示したグラフである。6 is a graph showing changes in toner temperature and heating roller temperature immediately before the fixing nip portion in Embodiment 1. 従来の定着方法での定着ニップ部における定着ローラ、トナー層、記録紙の断面状態を一部拡大して示した説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a partially enlarged cross-sectional state of a fixing roller, a toner layer, and a recording paper in a fixing nip portion in a conventional fixing method. 従来の定着方法での定着ニップ部におけるトナー温度の変化を示したグラフである。6 is a graph showing a change in toner temperature at a fixing nip portion in a conventional fixing method. 記録紙を１００枚連続通紙したときのトランスフューズ膜厚と感光体温度との関係を示すグラフである。6 is a graph showing the relationship between the transfuse film thickness and the photoreceptor temperature when 100 recording sheets are continuously passed. 加熱冷却サイクルの解析モデルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the analysis model of a heating / cooling cycle. ポリイミドに対して本実施形態１で示される製造方法に従ってフッ素化ＣＮＴの含有率を変えたときのＣＮＴ含有率と引張強度の相関を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation of CNT content rate and tensile strength when changing the content rate of fluorinated CNT according to the manufacturing method shown by this Embodiment 1 with respect to a polyimide. 本発明の実施形態２における画像形成装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the image forming apparatus in Embodiment 2 of this invention. 実施形態２における定着ニップ部直前のトナー温度の変化を示したグラフである。6 is a graph showing a change in toner temperature immediately before a fixing nip portion in Embodiment 2. プロセススピードとトナーの溶融状態に関する検討条件を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the examination conditions regarding a process speed and the molten state of a toner.

符号の説明Explanation of symbols

１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂ可視像形成ユニット
１１感光体ドラム（トナー担持体）
１２帯電ローラ
１３レーザー光照射手段
１４現像器
１５転写ローラ
１６クリーナー
２０ａトランスフューズユニット
２１トランスフューズベルト（中間転写体）
２２加熱ローラ（加熱加圧部材）
２３加圧ローラ（加圧部材）
２４テンションローラ
２５クリーニングブレード
２６ハロゲンランプ
２７サーミスタ
２８バックアップローラ（加圧部材）
２９サーマルヒータ（加熱部材） 10Y, 10M, 10C, 10B Visible image forming unit 11 Photosensitive drum (toner carrier)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Charging roller 13 Laser beam irradiation means 14 Developing device 15 Transfer roller 16 Cleaner 20a Transfuse unit 21 Transfuse belt (intermediate transfer member)
22 Heating roller (heating pressure member)
23 Pressure roller (Pressure member)
24 Tension roller 25 Cleaning blade 26 Halogen lamp 27 Thermistor 28 Backup roller (pressure member)
29 Thermal heater (heating member)

Claims

トナー像が形成されるトナー像担持体と、トナー像担持体に形成されたトナー像が転写され、所定方向に循環駆動される中間転写体と、中間転写体の駆動経路上で中間転写体上のトナー像を加熱溶融する加熱手段と、紙などの記録材に中間転写体上のトナー像を転写すると共に定着する加圧手段とを少なくとも備えた画像形成装置において、
前記中間転写体は、その一部にフッ素化処理されたカーボンナノチューブを含んで構成されていることを特徴とする画像形成装置。 A toner image carrier on which a toner image is formed, an intermediate transfer member on which the toner image formed on the toner image carrier is transferred and driven to circulate in a predetermined direction, and on the intermediate transfer member on the drive path of the intermediate transfer member An image forming apparatus comprising at least a heating unit that heats and melts the toner image, and a pressing unit that transfers and fixes the toner image on the intermediate transfer member to a recording material such as paper.
The intermediate transfer member includes an fluorinated carbon nanotube in a part of the intermediate transfer member.

前記中間転写体の周回方向における前記加圧手段の圧接位置が、前記加熱手段によりトナー像が加熱される位置よりも下流側にあることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein a pressure contact position of the pressure unit in a circumferential direction of the intermediate transfer member is located downstream of a position where the toner image is heated by the heating unit.