JP2017146481A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus.
電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置では、例えばドラム状に形成された感光体（感光体ドラム）を帯電し、この感光体ドラムを画像情報に基づいて制御された光で露光して感光体ドラム上に静電潜像を形成する。そして、この静電潜像をトナーによって可視像（トナー像）とし、このトナー像を感光体ドラム上から用紙等の記録媒体に転写した後、定着装置によってこのトナー像を記録媒体に定着している。 In an image forming apparatus such as a copying machine or a printer using an electrophotographic system, for example, a photosensitive member (photosensitive drum) formed in a drum shape is charged, and the photosensitive drum is controlled by light controlled based on image information. An electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum by exposure. The electrostatic latent image is converted into a visible image (toner image) with toner, and the toner image is transferred from the photosensitive drum to a recording medium such as paper, and then the toner image is fixed on the recording medium by a fixing device. ing.
このような画像形成装置に用いられる定着装置は、例えば、図７に示すように、円筒状のコア１１１の内部に加熱源１１４を備え、そのコア１１１に耐熱性弾性体層１１２と、その外周面に離型層１１３とが積層されて形成された定着ロール１１０、および、この定着ロール１１０を圧する状態で接触して配置され、コア１２１に耐熱性弾性体層１２２と、その外周面に離型層１２３とが積層されて形成された加圧ロール１２０で構成されている。そして、定着ロール１１０と加圧ロール１２０との間のニップ部に、未定着トナー像を保持した記録媒体を通過させて、未定着トナー像に対して加熱と加圧とを行うことによって、記録媒体にトナー像を定着している。このような定着装置は、ロールニップ方式、２ロール方式、または加熱ロール方式と呼ばれて、一般に広く利用されている。 For example, as shown in FIG. 7, a fixing device used in such an image forming apparatus includes a heating source 114 inside a cylindrical core 111, a heat-resistant elastic layer 112 on the core 111, and an outer periphery thereof. The fixing roll 110 is formed by laminating the release layer 113 on the surface, and is arranged in contact with the fixing roll 110 in a state of pressing the fixing roll 110. The core 121 is separated from the heat-resistant elastic layer 122 and the outer peripheral surface thereof. It comprises a pressure roll 120 formed by laminating a mold layer 123. Then, a recording medium holding an unfixed toner image is passed through a nip portion between the fixing roll 110 and the pressure roll 120, and the unfixed toner image is heated and pressed to perform recording. A toner image is fixed on the medium. Such a fixing device is called a roll nip method, a two-roll method, or a heating roll method, and is generally widely used.
ところで、ロールニップ方式の定着装置において高速化を図ろうとする場合には、トナーおよび記録媒体に充分な熱量が供給できるように、ニップ部の幅を定着速度に比例して広くすることが望まれる。 By the way, in the roll nip type fixing device, it is desired to increase the width of the nip portion in proportion to the fixing speed so that a sufficient amount of heat can be supplied to the toner and the recording medium.
画像形成装置の高速化に対応した定着装置を実現するべく、表面が弾性変形する回転可能な定着ロールと、この定着ロールに接触したまま走行可能な無端ベルトと、この無端ベルトの内側に非回転状態で配置された圧力パッドと、圧力パッドと無端ベルトの間に摩擦抵抗の低いシート状の摺動部材とを具備し、圧力パッドによって、摺動部材を介して、定着ロールとの接触面が形成されるように無端ベルトを定着ロールに接触させ、無端ベルトと定着ロールとの間に用紙等の記録媒体を通過させることができるようにニップ部を設けるとともに、定着ロールの表面のうち、記録媒体の出口側のニップ部を局部的に弾性変形させるように構成した定着装置に関する技術が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。 In order to realize a fixing device corresponding to the high speed of the image forming apparatus, a rotatable fixing roll whose surface is elastically deformed, an endless belt which can run while being in contact with the fixing roll, and a non-rotating inside the endless belt A pressure pad arranged in a state, and a sheet-like sliding member having low frictional resistance between the pressure pad and the endless belt, and the contact surface with the fixing roll is interposed by the pressure pad through the sliding member. The endless belt is brought into contact with the fixing roll so as to be formed, and a nip portion is provided between the endless belt and the fixing roll so that a recording medium such as a sheet can pass therethrough. Techniques relating to a fixing device configured to locally elastically deform the nip portion on the outlet side of the medium have been proposed (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
特許文献１、特許文献２に記載したような定着装置（「フリーベルトニップ方式」という。）では、従来のロールニップ方式の定着装置における加圧ロールに代え、例えば、記録媒体の入口側の弾性材部および出口側の極圧部を含む複数の圧力部を設けた圧力パッドを用いて、無端ベルトを定着ロールに接触させている。このような構成を採用することにより、定着ロールと無端ベルトとによって形成されるニップ部の幅を従来の定着ロールと加圧ロールとのニップ部の幅より容易に大きくすることができるとともに、ニップ部において高いニップ圧を付与することができるので、高速化への対応が可能となり、しかも装置の小型化を図ることも容易となる。 In the fixing device (referred to as “free belt nip method”) described in Patent Document 1 and Patent Document 2, for example, an elastic material on the inlet side of the recording medium is used instead of the pressure roll in the conventional roll nip type fixing device. The endless belt is brought into contact with the fixing roll using a pressure pad provided with a plurality of pressure parts including the extreme pressure part on the outlet side and the outlet side. By adopting such a configuration, the width of the nip portion formed by the fixing roll and the endless belt can be easily made larger than the width of the nip portion of the conventional fixing roll and pressure roll, and the nip Since a high nip pressure can be applied to the part, it is possible to cope with a high speed, and it is easy to reduce the size of the apparatus.
さらには、定着ロールに接する無端ベルトの熱容量が小さく、加えて圧力パッドが非回転状態で配置されていることから、定着ロールから伝わる熱が外部に発散され難い構成を実現している。そのため、定着ロールの回転が開始されても、定着ロールから無端ベルト側に奪われる熱量は少なく、トナーの溶融に際しての熱効率を高めることができるとともに、ニップ部での温度低下量も小さいことから、トナーの定着性の向上を図ることができるという利点も有しており、小型高速対応省エネ型の定着装置として実用されてきている。 Furthermore, since the heat capacity of the endless belt in contact with the fixing roll is small and the pressure pad is disposed in a non-rotating state, a configuration in which heat transmitted from the fixing roll is difficult to be dissipated to the outside is realized. Therefore, even when rotation of the fixing roll is started, the amount of heat taken from the fixing roll to the endless belt side is small, the thermal efficiency at the time of melting the toner can be increased, and the amount of temperature decrease at the nip portion is also small. The toner has an advantage that the fixing property of the toner can be improved, and has been put into practical use as a compact and high-speed energy-saving fixing device.
小型化および省エネ化が可能で、ベルト部材を用いながらも構造がシンプルであり、ニップ部の幅が確保できる定着装置として、例えば図３に示すような、コア６１１上に樹脂弾性体層を持たず、離型層６１３のみを持つハードロールである定着ロール６１を加熱側に備え、加圧側には無端ベルト６２と無端ベルト６２の内部にある圧力パッド６４とを備えるベルト定着方式も開発されている。 As a fixing device that can be reduced in size and save energy, has a simple structure while using a belt member, and can ensure the width of the nip portion, for example, a resin elastic layer is provided on a core 611 as shown in FIG. In addition, a belt fixing method has been developed in which a fixing roll 61 which is a hard roll having only a release layer 613 is provided on the heating side, and an endless belt 62 and a pressure pad 64 inside the endless belt 62 are provided on the pressing side. Yes.
未定着トナーが接する定着側に無端ベルトを配した構成も実用化されており、例えば、図４に示すような、加圧側に加圧ロール９２を、加熱側に無端ベルト６２を用い、無端ベルト６２内の金属層をベルト外部の磁場発生ユニット９０からの電磁誘導によって加熱し、無端ベルト６２内にある加圧部材としてのプレニップ部材６４ａ及び剥離ニップ部材６４ｂと、対向する加圧ロール９２とでニップ部を形成してトナーを定着する構成の定着装置が、省エネ型の定着装置として挙げられる。 A configuration in which an endless belt is arranged on the fixing side where the unfixed toner contacts is also put into practical use. For example, as shown in FIG. 4, a pressure roll 92 is used on the pressure side and an endless belt 62 is used on the heating side. A metal layer in 62 is heated by electromagnetic induction from a magnetic field generation unit 90 outside the belt, and a pre-nip member 64a and a peeling nip member 64b as pressure members in the endless belt 62 and an opposing pressure roll 92 are used. A fixing device configured to fix a toner by forming a nip portion is an energy-saving fixing device.
特許文献３には、加熱部材と、加圧部材との間に被加熱部材を導入して加熱部材の熱エネルギーを被加熱部材に付与する加熱装置において、前記加圧部材に放熱機構を設けた加熱装置、および、当該加熱装置を画像形成手段側からの被記録材上の画像を加熱処理する像加熱装置として備えた画像形成装置が記載されている。 In Patent Document 3, in a heating device that introduces a heated member between a heating member and a pressure member and applies thermal energy of the heating member to the heated member, a heat dissipation mechanism is provided in the pressure member. A heating apparatus and an image forming apparatus provided with the heating apparatus as an image heating apparatus that heats an image on a recording material from the image forming unit side are described.
本発明の目的は、ヒートパイプを備えていない定着装置と比較して、加圧部材の長手方向の温度差を低減した定着装置、および、その定着装置を備える画像形成装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a fixing device in which a temperature difference in the longitudinal direction of a pressure member is reduced as compared with a fixing device that does not include a heat pipe, and an image forming apparatus including the fixing device. .
請求項１に係る発明は、回転可能な回転部材と、前記回転部材に接触しながら移動可能な無端ベルトと、前記無端ベルトの内側に配置され、前記無端ベルトを介して前記回転部材を加圧して前記回転部材と前記無端ベルトとの間に記録媒体が通過するニップ部を形成する加圧部材と、前記加圧部材の長手方向の異なる領域間で熱が移動するように配置されている複数のヒートパイプとを備える、記録媒体に保持されたトナー像を定着する定着装置である。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a rotatable rotating member, an endless belt movable while being in contact with the rotating member, an inner side of the endless belt, and pressurizing the rotating member via the endless belt. A plurality of pressure members that form a nip portion through which a recording medium passes between the rotating member and the endless belt, and a plurality of heat sources that are arranged to move between different regions in the longitudinal direction of the pressure member. And a heat pipe for fixing a toner image held on a recording medium.
請求項２に係る発明は、前記複数のヒートパイプが前記加圧部材の少なくとも一部を構成している、請求項１に記載の定着装置である。 The invention according to claim 2 is the fixing device according to claim 1, wherein the plurality of heat pipes constitute at least a part of the pressure member.
請求項３に係る発明は、前記複数のヒートパイプが、前記加圧部材を保持する保持部材の少なくとも一部を構成しているか、または、前記保持部材の外部に接触している、請求項１に記載の定着装置である。 According to a third aspect of the present invention, the plurality of heat pipes constitute at least a part of a holding member that holds the pressurizing member, or are in contact with the outside of the holding member. The fixing device according to (1).
請求項４に係る発明は、前記複数のヒートパイプのそれぞれが、前記加圧部材の長手方向中央部と長手方向端部の一方および他方との間で熱が移動するように配置されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の定着装置である。 In the invention according to claim 4, each of the plurality of heat pipes is arranged so that heat moves between one and the other of the longitudinal center and the longitudinal end of the pressure member. The fixing device according to claim 1.
請求項５に係る発明は、静電潜像保持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像をトナーにより現像する現像手段と、得られたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、転写された記録媒体上のトナー像を定着する定着手段と、を備え、前記定着手段が請求項１〜４のいずれか一項に記載の定着装置である、画像形成装置である。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an electrostatic latent image forming unit that forms an electrostatic latent image on an electrostatic latent image holding member, a developing unit that develops the electrostatic latent image with toner, and an obtained toner image. The fixing device according to claim 1, further comprising: a transfer unit that transfers the toner image onto the recording medium; and a fixing unit that fixes the toner image on the transferred recording medium. An image forming apparatus.
請求項１に係る発明によれば、ヒートパイプを備えていない定着装置と比較して、加圧部材の長手方向の温度差を低減した定着装置が提供される。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a fixing device in which the temperature difference in the longitudinal direction of the pressure member is reduced as compared with a fixing device that does not include a heat pipe.
請求項２に係る発明によれば、ヒートパイプが加圧部材とは別に配置されている構成と比較して、長手方向の温度差を低減した定着装置が提供される。 According to the second aspect of the present invention, there is provided a fixing device in which the temperature difference in the longitudinal direction is reduced as compared with the configuration in which the heat pipe is arranged separately from the pressure member.
請求項３に係る発明によれば、ヒートパイプを加圧部材として使用する構成と比較して、加圧部材の弾性が確保された定着装置が提供される。 According to the third aspect of the present invention, there is provided a fixing device in which the elasticity of the pressure member is ensured as compared with the configuration using the heat pipe as the pressure member.
請求項４に係る発明によれば、複数のヒートパイプのそれぞれが加圧部材の長手方向中央部と長手方向端部の一方および他方との間で熱が移動するように配置されていない場合と比較して、加圧部材の長手方向中央部と長手方向両端部との温度差をより迅速に低減した定着装置が提供される。 According to the invention which concerns on Claim 4, when each of a some heat pipe is not arrange | positioned so that a heat | fever may move between the longitudinal direction center part of a pressurization member, and one of the longitudinal direction ends, and the other, In comparison, a fixing device is provided in which the temperature difference between the longitudinal center portion and both longitudinal end portions of the pressure member is more quickly reduced.
請求項５に係る発明によれば、ヒートパイプを備えていない定着装置を備える画像形成装置と比較して、加圧部材の長手方向の温度差を低減した定着装置を備える画像形成装置が提供される。 According to the fifth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus including a fixing device in which a temperature difference in the longitudinal direction of the pressure member is reduced as compared with an image forming apparatus including a fixing device that does not include a heat pipe. The
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below. This embodiment is an example for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to this embodiment.
本明細書において、ニップ部および加圧部材等の「長手方向中央部」（以下、「中央部」ともいう。）とは、定着装置におけるニップ部および加圧部材等の長手方向の中央に相当する領域を含む領域であればよい。長手方向中央部は、例えば、ニップ部および加圧部材等の長手方向の中央の位置から、両端の各々に向かって、長手方向の長さの２０％以下の長さを占める領域、すなわち、ニップ部および加圧部材等の長手方向の中央の位置を含み、ニップ部および加圧部材等の長手方向の長さの４０％以下を占める領域である。 In this specification, the “longitudinal central portion” (hereinafter, also referred to as “central portion”) of the nip portion and the pressure member and the like corresponds to the longitudinal center of the nip portion and the pressure member in the fixing device. Any region including the region to be performed may be used. The central portion in the longitudinal direction is, for example, a region occupying a length of 20% or less of the length in the longitudinal direction from the central position in the longitudinal direction such as the nip portion and the pressure member toward each of both ends, that is, the nip This is a region that occupies 40% or less of the length in the longitudinal direction of the nip portion and the pressure member, etc., including the central position in the longitudinal direction of the portion and the pressure member.
また、本明細書において、ニップ部および加圧部材等の「長手方向端部」（以下「端部」ともいう）とは、定着装置におけるニップ部および加圧部材等の長手方向の末端を含む領域であればよい。長手方向端部は、例えば、ニップ部および加圧部材等の長手方向の末端から中央に向かって、長手方向の長さの２０％以下の長さを占める領域である。「長手方向両端部」（以下「両端部」ともいう）とは、長手方向端部の両者である。 In this specification, “longitudinal ends” (hereinafter also referred to as “ends”) of the nip portion and the pressure member include the longitudinal ends of the nip portion and the pressure member in the fixing device. Any area may be used. The longitudinal end portion is a region that occupies a length of 20% or less of the length in the longitudinal direction from the end in the longitudinal direction, such as the nip portion and the pressure member, to the center. “Longitudinal ends” (hereinafter also referred to as “both ends”) are both longitudinal ends.
図１は、本実施形態に係る定着装置が適用される画像形成装置の一例を示す概略構成図である。図１に、一般にタンデム型と呼ばれる中間転写方式の画像形成装置を示す。図１に示す画像形成装置は、電子写真方式により各色成分（イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｂ））のトナー像が形成される複数の画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋと、各画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋにより形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト１５に順次転写（一次転写）させる一次転写部１０と、中間転写ベルト１５上に転写された重畳トナー画像を用紙（記録媒体）Ｐに一括転写（二次転写）させる二次転写部２０と、二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着装置６０と、を備えている。また、各装置（各部）の動作を制御する制御部４０を有している。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an image forming apparatus to which the fixing device according to the present embodiment is applied. FIG. 1 shows an intermediate transfer type image forming apparatus generally called a tandem type. The image forming apparatus shown in FIG. 1 includes a plurality of image forming units 1Y on which toner images of respective color components (yellow (Y), magenta (M), cyan (C), black (B)) are formed by electrophotography. 1M, 1C, and 1K, and a primary transfer unit 10 that sequentially transfers (primary transfer) each color component toner image formed by the image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K to the intermediate transfer belt 15; A secondary transfer unit 20 that collectively transfers (secondary transfer) the superimposed toner image transferred onto the paper (recording medium) P, and a fixing device 60 that fixes the secondary transferred image onto the paper P. ing. Moreover, it has the control part 40 which controls operation | movement of each apparatus (each part).
各画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１１の周囲に、感光体ドラム１１を帯電する帯電装置１２と、レーザ等で感光体ドラム１１上に静電潜像を書込む露光装置１３（図１中、露光ビームを符号Ｂｍで示す）と、各色成分トナーが収容されて感光体ドラム１１上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像装置１４と、感光体ドラム１１上に形成された各色成分のトナー像を一次転写部１０にて中間転写ベルト１５に転写する一次転写ロール１６と、感光体ドラム１１上の残留トナーを除去するドラムクリーナ１７等の電子写真用デバイスが順次配置されている。これらの画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、中間転写ベルト１５の上流側から、例えば、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の順に配置されている。 Each of the image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K is electrostatically placed on the photosensitive drum 11 with a charging device 12 that charges the photosensitive drum 11 and a laser or the like around the photosensitive drum 11 that rotates in the arrow A direction. An exposure device 13 for writing a latent image (in FIG. 1, an exposure beam is indicated by a symbol Bm), and a developing device that accommodates each color component toner and visualizes the electrostatic latent image on the photosensitive drum 11 with the toner. 14, a primary transfer roll 16 that transfers the toner image of each color component formed on the photosensitive drum 11 to the intermediate transfer belt 15 in the primary transfer unit 10, and a drum cleaner that removes residual toner on the photosensitive drum 11. Electrophotographic devices such as 17 are sequentially arranged. These image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K are arranged in the order of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) from the upstream side of the intermediate transfer belt 15, for example. .
中間転写体である中間転写ベルト１５は、例えば、ポリイミドまたはポリアミド等の樹脂にカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させたフィルム状の無端ベルトで構成されている。そして、その体積抵抗率は、例えば、１０６Ωｃｍ以上１０１４Ωｃｍ以下となるように形成されており、その厚さは、例えば０．１ｍｍ程度に構成されている。中間転写ベルト１５は、各種ロールによって、図１に示すＢ方向に予め定めた速度で循環駆動（回転）されている。この各種ロールとして、定速性に優れたモータ（図示せず）により駆動されて中間転写ベルト１５を回転させる駆動ロール３１と、各感光体ドラム１１の配列方向に沿って延びる中間転写ベルト１５を支持する支持ロール３２と、中間転写ベルト１５に対して一定の張力を与えると共に中間転写ベルト１５の蛇行を防止する補正ロールとして機能するテンションロール３３と、二次転写部２０に設けられるバックアップロール２５と、中間転写ベルト１５上の残留トナーを掻き取るクリーニング部に設けられるクリーニングバックアップロール３４と、を有している。 The intermediate transfer belt 15 that is an intermediate transfer member is constituted by a film-like endless belt in which an appropriate amount of an antistatic agent such as carbon black is contained in a resin such as polyimide or polyamide. The volume resistivity is, for example, 10 6 Ωcm or more and 10 14 Ωcm or less, and the thickness is, for example, about 0.1 mm. The intermediate transfer belt 15 is circulated and driven (rotated) by various rolls at a predetermined speed in the direction B shown in FIG. As these various rolls, there are a drive roll 31 that is driven by a motor (not shown) having excellent constant speed and rotates the intermediate transfer belt 15, and an intermediate transfer belt 15 that extends along the arrangement direction of the photosensitive drums 11. A support roll 32 to be supported, a tension roll 33 that functions as a correction roll that applies a constant tension to the intermediate transfer belt 15 and prevents the meandering of the intermediate transfer belt 15, and a backup roll 25 provided in the secondary transfer unit 20. And a cleaning backup roll 34 provided in a cleaning unit that scrapes off residual toner on the intermediate transfer belt 15.
一次転写部１０は、中間転写ベルト１５を挟んで感光体ドラム１１に対向して配置される一次転写ロール１６により構成されている。一次転写ロール１６は、例えば、シャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層とで構成されている。シャフトは、例えば、鉄、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層は、例えば、カーボンブラック等の導電剤を配合したアクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）とスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）とエチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）とのブレンドゴム等を含んで形成され、体積抵抗率が例えば１０７Ωｃｍ以上１０９Ωｃｍ以下のスポンジ状の円筒ロールである。そして、一次転写ロール１６は、中間転写ベルト１５を挟んで感光体ドラム１１を押圧するように配置され、さらに一次転写ロール１６には、トナーの帯電極性（例えばマイナス極性とする。以下同様。）と逆極性の電圧（一次転写バイアス）が印加されるようになっている。これにより、各々の感光体ドラム１１上のトナー像が中間転写ベルト１５に順次、静電吸引され、中間転写ベルト１５上において重畳されたトナー像が形成されるようになっている。 The primary transfer unit 10 includes a primary transfer roll 16 that is disposed to face the photosensitive drum 11 with the intermediate transfer belt 15 interposed therebetween. The primary transfer roll 16 is composed of, for example, a shaft and a sponge layer as an elastic layer fixed around the shaft. The shaft is a cylindrical rod made of a metal such as iron or stainless steel (SUS). The sponge layer is formed including, for example, a blend rubber of acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), styrene-butadiene rubber (SBR), and ethylene-propylene-diene rubber (EPDM) containing a conductive agent such as carbon black. A sponge-like cylindrical roll having a volume resistivity of 10 7 Ωcm or more and 10 9 Ωcm or less, for example. The primary transfer roll 16 is disposed so as to press the photosensitive drum 11 with the intermediate transfer belt 15 interposed therebetween. Further, the primary transfer roll 16 has a toner charging polarity (for example, a negative polarity; the same applies hereinafter). A voltage (primary transfer bias) having a polarity opposite to that is applied. As a result, the toner images on the respective photosensitive drums 11 are sequentially electrostatically attracted to the intermediate transfer belt 15 so as to form superimposed toner images on the intermediate transfer belt 15.
二次転写部２０は、例えば、中間転写ベルト１５のトナー像保持面側に配置される二次転写ロール２２と、バックアップロール２５とによって構成される。バックアップロール２５は、例えば、ＥＰＤＭゴム等を含んでなる内層部と、カーボンを分散したＥＰＤＭおよびＮＢＲのブレンドゴム等を含んでなるチューブ状の表面層とから構成されている。そして、例えば、その表面抵抗率が１０７Ω／□以上１０１０Ω／□以下となるように形成され、硬度は、例えばアスカーＣ型ゴム硬度計による測定硬度で７０°に設定されている。このバックアップロール２５には、中間転写ベルト１５の裏面側に配置されて二次転写ロール２２の対向電極をなし、二次転写バイアスが安定的に印加される金属製の給電ロール２６が接触して配置されている。 The secondary transfer unit 20 includes, for example, a secondary transfer roll 22 disposed on the toner image holding surface side of the intermediate transfer belt 15 and a backup roll 25. The backup roll 25 is composed of, for example, an inner layer portion containing EPDM rubber and the like, and a tubular surface layer containing EPDM and NBR blend rubber in which carbon is dispersed. For example, the surface resistivity is 10 7 Ω / □ or more and 10 10 Ω / □ or less, and the hardness is set to 70 ° as measured by an Asker C-type rubber hardness meter, for example. The backup roll 25 is disposed on the back side of the intermediate transfer belt 15 to form a counter electrode of the secondary transfer roll 22 and is in contact with a metal power supply roll 26 to which a secondary transfer bias is stably applied. Has been placed.
一方、二次転写ロール２２は、例えば、シャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層とで構成されている。シャフトは、例えば、鉄、ＳＵＳ等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層は、例えば、カーボンブラック等の導電剤を配合したＮＢＲとＳＢＲとＥＰＤＭとのブレンドゴム等を含んで形成され、体積抵抗率が１０７Ωｃｍ以上１０９Ωｃｍ以下のスポンジ状の円筒ロールである。そして、二次転写ロール２２は、中間転写ベルト１５を挟んでバックアップロール２５を押圧するように配置され、さらに二次転写ロール２２は接地されてバックアップロール２５との間に二次転写バイアスが形成され、二次転写部２０に搬送される用紙Ｐ上にトナー像が二次転写される。 On the other hand, the secondary transfer roll 22 includes, for example, a shaft and a sponge layer as an elastic layer fixed around the shaft. The shaft is, for example, a cylindrical bar made of a metal such as iron or SUS. The sponge layer is formed of, for example, a sponge-like cylindrical roll having a volume resistivity of 10 7 Ωcm or more and 10 9 Ωcm or less formed by including a blend rubber of NBR, SBR, and EPDM containing a conductive agent such as carbon black. is there. The secondary transfer roll 22 is disposed so as to press the backup roll 25 with the intermediate transfer belt 15 interposed therebetween. Further, the secondary transfer roll 22 is grounded and a secondary transfer bias is formed between the secondary transfer roll 22 and the backup roll 25. Then, the toner image is secondarily transferred onto the sheet P conveyed to the secondary transfer unit 20.
中間転写ベルト１５の二次転写部２０の下流側には、二次転写後の中間転写ベルト１５上の残留トナーや紙粉を除去し、中間転写ベルト１５の表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーナ３５が接離自在に設けられている。一方、イエローの画像形成ユニット１Ｙの上流側には、各画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋにおける画像形成タイミングをとるための基準信号を発生する基準センサ（ホームポジションセンサ）４２が配置されている。また、黒の画像形成ユニット１Ｋの下流側には、画質調整を行うための画像濃度センサ４３が配置されている。この基準センサ４２は、中間転写ベルト１５の裏側に設けられた予め定めたマークを認識して基準信号を発生しており、この基準信号の認識に基づく制御部４０からの指示により、各画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは画像形成を開始するように構成されている。 On the downstream side of the secondary transfer portion 20 of the intermediate transfer belt 15, an intermediate transfer belt cleaner 35 that removes residual toner and paper dust on the intermediate transfer belt 15 after the secondary transfer and cleans the surface of the intermediate transfer belt 15. Is provided so as to be freely contacted and separated. On the other hand, on the upstream side of the yellow image forming unit 1Y, a reference sensor (home position sensor) 42 that generates a reference signal for taking an image forming timing in each of the image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K is disposed. Yes. An image density sensor 43 for adjusting image quality is disposed on the downstream side of the black image forming unit 1K. The reference sensor 42 recognizes a predetermined mark provided on the back side of the intermediate transfer belt 15 and generates a reference signal. Each image formation is performed according to an instruction from the control unit 40 based on the recognition of the reference signal. The units 1Y, 1M, 1C, and 1K are configured to start image formation.
また、図１に示す画像形成装置は、用紙搬送系として、記録媒体としての用紙Ｐを収容する給紙手段５０と、この給紙手段５０に集積された用紙Ｐを予め定めたタイミングで取り出して搬送するピックアップロール５１と、ピックアップロール５１により繰り出された用紙Ｐを搬送する搬送ロール５２と、搬送ロール５２により搬送された用紙Ｐを二次転写部２０へと送り込む用紙搬送路５３と、二次転写ロール２２により二次転写された後に搬送される用紙Ｐを定着装置６０へと搬送する搬送ベルト５５と、用紙Ｐを定着装置６０に導く定着入口ガイド５６とを備えている。 In addition, the image forming apparatus shown in FIG. 1 takes out a sheet feeding unit 50 that accommodates a sheet P as a recording medium as a sheet conveying system, and takes out the sheet P accumulated in the sheet feeding unit 50 at a predetermined timing. Pickup roll 51 that conveys, conveyance roll 52 that conveys paper P fed by pickup roll 51, paper conveyance path 53 that feeds paper P conveyed by conveyance roll 52 to secondary transfer unit 20, and secondary A conveyance belt 55 that conveys the paper P conveyed after the secondary transfer by the transfer roll 22 to the fixing device 60 and a fixing inlet guide 56 that guides the paper P to the fixing device 60 are provided.
次に、本実施の形態に係る定着装置を用いた画像形成装置の基本的な作像プロセスについて説明する。 Next, a basic image forming process of the image forming apparatus using the fixing device according to the present embodiment will be described.
図１に示す画像形成装置では、画像読取装置（図示せず）やパーソナルコンピュータ（ＰＣ）（図示せず）等から出力される画像データは、画像処理装置（図示せず）により予め定めた画像処理が施された後、画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋによって作像作業が実行される。画像処理装置では、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の予め定めた画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色の色材階調データに変換され、露光装置１３に出力される。 In the image forming apparatus shown in FIG. 1, image data output from an image reading apparatus (not shown), a personal computer (PC) (not shown), or the like is a predetermined image by an image processing apparatus (not shown). After the processing, the image forming operation is performed by the image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K. In the image processing apparatus, predetermined image such as shading correction, position shift correction, brightness / color space conversion, gamma correction, frame deletion, color editing, moving editing, and other image editing is applied to the input reflectance data. Processing is performed. The image data that has been subjected to image processing is converted into color material gradation data of four colors Y, M, C, and K, and is output to the exposure device 13.
露光装置１３では、入力された色材階調データに応じて、例えば、半導体レーザから出射された露光ビームＢｍを画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの各々の感光体ドラム１１に照射する。画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの各感光体ドラム１１では、帯電装置１２によって表面が帯電された後、この露光装置１３によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、各々の画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋによって、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナー像として現像される。画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は、各感光体ドラム１１と中間転写ベルト１５とが接する一次転写部１０において、中間転写ベルト１５上に転写される。より具体的には、一次転写部１０において、一次転写ロール１６により、中間転写ベルト１５の基材に対し、トナーの帯電極性（例えばマイナス極性）と逆極性の電圧（一次転写バイアス）が付加され、トナー像を中間転写ベルト１５の表面に順次重ね合わせて、一次転写が行われる。 The exposure device 13 irradiates the photosensitive drums 11 of the image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K, for example, with an exposure beam Bm emitted from a semiconductor laser in accordance with the input color material gradation data. In each of the photosensitive drums 11 of the image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K, the surface is charged by the charging device 12, and then the surface is scanned and exposed by the exposure device 13 to form an electrostatic latent image. The formed electrostatic latent image is developed as a toner image of each color of Y, M, C, and K by each of the image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K. The toner images formed on the photosensitive drums 11 of the image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K are transferred onto the intermediate transfer belt 15 in the primary transfer unit 10 where the photosensitive drums 11 and the intermediate transfer belt 15 are in contact with each other. Is done. More specifically, in the primary transfer unit 10, a voltage (primary transfer bias) having a polarity opposite to the toner charging polarity (for example, negative polarity) is applied to the base material of the intermediate transfer belt 15 by the primary transfer roll 16. The toner images are sequentially superimposed on the surface of the intermediate transfer belt 15 to perform primary transfer.
トナー像が中間転写ベルト１５の表面に順次一次転写された後、中間転写ベルト１５は移動してトナー像が二次転写部２０に搬送される。トナー像が二次転写部２０に搬送されると、用紙搬送系では、トナー像が二次転写部２０に搬送されるタイミングに合わせてピックアップロール５１が回転し、給紙手段５０から予め定められたサイズの用紙Ｐが供給される。ピックアップロール５１により供給された用紙Ｐは、搬送ロール５２により搬送され、用紙搬送路５３を経て二次転写部２０に到達する。この二次転写部２０に到達する前に、用紙Ｐは一旦停止され、トナー像が保持された中間転写ベルト１５の移動タイミングに合わせてレジストロール（図示せず）が回転することで、用紙Ｐの位置とトナー像の位置との位置合わせがなされる。 After the toner images are sequentially primary transferred onto the surface of the intermediate transfer belt 15, the intermediate transfer belt 15 moves and the toner image is conveyed to the secondary transfer unit 20. When the toner image is conveyed to the secondary transfer unit 20, in the paper conveyance system, the pickup roll 51 rotates in accordance with the timing at which the toner image is conveyed to the secondary transfer unit 20, and is determined in advance from the paper supply unit 50. A sheet P of a different size is supplied. The paper P supplied by the pickup roll 51 is transported by the transport roll 52, and reaches the secondary transfer unit 20 through the paper transport path 53. Before reaching the secondary transfer unit 20, the paper P is temporarily stopped, and the registration roller (not shown) rotates in accordance with the movement timing of the intermediate transfer belt 15 on which the toner image is held. And the position of the toner image are aligned.
二次転写部２０では、中間転写ベルト１５を介して、二次転写ロール２２がバックアップロール２５に押圧される。このとき、タイミングを合わせて搬送された用紙Ｐは、中間転写ベルト１５と二次転写ロール２２との間に挟み込まれる。その際に、給電ロール２６からトナーの帯電極性（例えばマイナス極性）と同極性の電圧（二次転写バイアス）が印加されると、二次転写ロール２２とバックアップロール２５との間に転写電界が形成される。そして、中間転写ベルト１５上に保持された未定着トナー像は、二次転写ロール２２とバックアップロール２５とによって押圧される二次転写部２０において、用紙Ｐ上に一括して静電転写される。 In the secondary transfer unit 20, the secondary transfer roll 22 is pressed against the backup roll 25 via the intermediate transfer belt 15. At this time, the sheet P conveyed at the same timing is sandwiched between the intermediate transfer belt 15 and the secondary transfer roll 22. At this time, when a voltage (secondary transfer bias) having the same polarity as the toner charging polarity (for example, negative polarity) is applied from the power supply roll 26, a transfer electric field is generated between the secondary transfer roll 22 and the backup roll 25. It is formed. The unfixed toner image held on the intermediate transfer belt 15 is collectively electrostatically transferred onto the paper P in the secondary transfer unit 20 pressed by the secondary transfer roll 22 and the backup roll 25. .
その後、トナー像が静電転写された用紙Ｐは、二次転写ロール２２によって中間転写ベルト１５から剥離された状態でそのまま搬送され、二次転写ロール２２の用紙搬送方向下流側に設けられた搬送ベルト５５へと搬送される。搬送ベルト５５では、定着装置６０における最適な搬送速度に合わせて、用紙Ｐが定着装置６０まで搬送される。定着装置６０に搬送された用紙Ｐ上の未定着トナー像は、定着装置６０によって熱および圧力で定着処理を受けることで用紙Ｐ上に定着される。そして定着画像が形成された用紙Ｐは、画像形成装置の排出部に設けられた排紙部に搬送される。 Thereafter, the sheet P on which the toner image has been electrostatically transferred is transported as it is while being peeled off from the intermediate transfer belt 15 by the secondary transfer roll 22, and transported downstream of the secondary transfer roll 22 in the sheet transport direction. It is conveyed to the belt 55. On the conveyance belt 55, the paper P is conveyed to the fixing device 60 in accordance with the optimum conveyance speed in the fixing device 60. The unfixed toner image on the paper P conveyed to the fixing device 60 is fixed on the paper P by being subjected to a fixing process by heat and pressure by the fixing device 60. Then, the paper P on which the fixed image is formed is conveyed to a paper discharge unit provided in a discharge unit of the image forming apparatus.
一方、用紙Ｐへの転写が終了した後、中間転写ベルト１５上に残った残留トナーは、中間転写ベルト１５の回転に伴ってクリーニング部まで搬送され、クリーニングバックアップロール３４および中間転写ベルトクリーナ３５によって中間転写ベルト１５上から除去される。 On the other hand, after the transfer to the paper P is completed, the residual toner remaining on the intermediate transfer belt 15 is conveyed to the cleaning unit as the intermediate transfer belt 15 rotates, and is cleaned by the cleaning backup roll 34 and the intermediate transfer belt cleaner 35. It is removed from the intermediate transfer belt 15.
次に、本実施形態に係る定着装置について説明する。 Next, the fixing device according to this embodiment will be described.
図２は、本実施形態に係る定着装置の構成の一例を示す側断面図である。定着装置６０は、回転可能な回転部材の一例としての定着ロール６１と、定着ロール６１に接触しながら移動可能な無端ベルトの一例としての無端ベルト６２と、無端ベルト６２の内側に配置され、無端ベルト６２を介して定着ロール６１を加圧して定着ロール６１と無端ベルト６２との間に記録媒体としての用紙Ｐが通過するニップ部Ｎを形成する加圧部材の一例としての圧力パッド６４と、圧力パッド６４の長手方向の異なる領域間で熱が移動するように配置されている複数のヒートパイプ８０とにより主要部が構成されている。 FIG. 2 is a side sectional view showing an example of the configuration of the fixing device according to the present embodiment. The fixing device 60 is disposed inside the endless belt 62, an endless belt 62 as an example of an endless belt that is movable while contacting the fixing roll 61, and a fixing roll 61 as an example of a rotatable rotating member. A pressure pad 64 as an example of a pressing member that pressurizes the fixing roll 61 via the belt 62 to form a nip portion N through which the paper P as a recording medium passes between the fixing roll 61 and the endless belt 62; The main part is composed of a plurality of heat pipes 80 arranged so that heat is transferred between different regions of the pressure pad 64 in the longitudinal direction.
定着ロール６１は、例えば、金属製のコア（円筒状芯金）６１１の周囲に耐熱性弾性体層６１２、および離型層６１３を積層して構成された円筒状ロールであり、回転自在に支持されて予め定めた表面速度（例えば、２５０ｍｍ／秒）で回転する。定着ロール６１は、例えば、外径が軸方向で略一様ないわゆるストレートロールで形成されている。 The fixing roll 61 is, for example, a cylindrical roll configured by laminating a heat-resistant elastic body layer 612 and a release layer 613 around a metal core (cylindrical cored bar) 611 and is rotatably supported. And rotated at a predetermined surface speed (for example, 250 mm / sec). The fixing roll 61 is formed of, for example, a so-called straight roll whose outer diameter is substantially uniform in the axial direction.
定着ロール６１の内部には、加熱源として、例えば、定格８００Ｗのハロゲンヒータ６６が配置されている。一方、定着ロール６１の表面には温度センサ６９が接触して配置されている。画像形成装置の制御部４０は、この温度センサ６９による温度計測値に基づいてハロゲンヒータ６６の点灯を制御し、定着ロール６１の表面温度が予め定めた設定温度（例えば、１７５℃）を維持するように調整している。 Inside the fixing roll 61, for example, a halogen heater 66 with a rating of 800 W is disposed as a heating source. On the other hand, a temperature sensor 69 is disposed in contact with the surface of the fixing roll 61. The control unit 40 of the image forming apparatus controls the lighting of the halogen heater 66 based on the temperature measurement value by the temperature sensor 69, and the surface temperature of the fixing roll 61 is maintained at a predetermined set temperature (for example, 175 ° C.). It is adjusted so that.
無端ベルト６２は、出力画像に継ぎ目に起因する欠陥が生じないように、原形が円筒形状等に形成された継ぎ目がないベルトである。無端ベルト６２は、無端ベルト６２の内部に配置された圧力パッド６４とベルトガイド部材６３と、さらには無端ベルト６２の両端部に配置されたエッジガイド部材（図示せず）とによって回転自在に支持されている。そして、ニップ部Ｎにおいて定着ロール６１と接して配置され、定着ロール６１に従って矢印Ｄ方向に回転（例えば、表面速度２５０ｍｍ／秒）する。 The endless belt 62 is a seamless belt whose original shape is formed in a cylindrical shape or the like so that a defect due to the seam does not occur in the output image. The endless belt 62 is rotatably supported by a pressure pad 64 disposed in the endless belt 62, a belt guide member 63, and edge guide members (not shown) disposed at both ends of the endless belt 62. Has been. Then, it is disposed in contact with the fixing roll 61 at the nip portion N, and rotates in the direction of arrow D according to the fixing roll 61 (for example, a surface speed of 250 mm / second).
圧力パッド６４は、例えば、無端ベルト６２の内側において保持部材としての金属製のホルダ６５によって保持されている。そして、無端ベルト６２を介して定着ロール６１を加圧する状態で配置され、定着ロール６１と無端ベルト６２との間にニップ部Ｎを形成している。圧力パッド６４においては、例えば、ニップ部Ｎの入口側（上流側）に、ニップ部Ｎの幅を確保するためのプレニップ部材６４ａが配置され、ニップ部Ｎの出口側（下流側）には、定着ロール６１の表面を局所的に加圧することで、トナー像表面を平滑化して画像光沢を付与するとともに、定着ロール６１表面に歪み（凹み）を与えて用紙Ｐにダウンカールを形成するための剥離ニップ部材６４ｂが配置される。定着装置６０では、無端ベルト６２は、例えば、圧力パッド６４により定着ロール６１に約２７°の巻き付き角度で覆われ、約７ｍｍ幅のニップ部Ｎを形成している。 The pressure pad 64 is held by, for example, a metal holder 65 as a holding member inside the endless belt 62. The fixing roll 61 is arranged to be pressurized via the endless belt 62, and a nip portion N is formed between the fixing roll 61 and the endless belt 62. In the pressure pad 64, for example, a pre-nip member 64a for securing the width of the nip portion N is disposed on the inlet side (upstream side) of the nip portion N, and on the outlet side (downstream side) of the nip portion N, By locally pressurizing the surface of the fixing roll 61, the surface of the toner image is smoothed to give image gloss, and the surface of the fixing roll 61 is distorted (dented) to form a down curl on the paper P. A peeling nip member 64b is disposed. In the fixing device 60, the endless belt 62 is covered with the fixing roll 61 by a pressure pad 64 at a winding angle of about 27 ° to form a nip portion N having a width of about 7 mm.
本実施形態に係る定着装置６０は、複数のヒートパイプ８０を備え、複数のヒートパイプ８０がいずれも圧力パッド６４の長手方向の異なる領域間で熱が移動するように配置されている。ヒートパイプ８０は、金属等の管状部材、および熱伝達媒体である作動液を少なくとも備える。ヒートパイプ８０は、高温部（蒸発部）において作動液が蒸発（気化）して熱を吸収し、低温部（凝縮部）において気化した作動液が凝縮して熱を放出する。この内部での作動液の相変化により、ヒートパイプ８０は、高温部に接触する部材から低温部に接触する部材に熱を輸送・伝達し、両部材の温度差を低減する機能（以下「均熱化」ともいう）を有する。 The fixing device 60 according to the present embodiment includes a plurality of heat pipes 80, and each of the plurality of heat pipes 80 is arranged so that heat moves between different regions in the longitudinal direction of the pressure pad 64. The heat pipe 80 includes at least a tubular member such as a metal and a working fluid that is a heat transfer medium. In the heat pipe 80, the working fluid evaporates (vaporizes) in the high temperature portion (evaporating portion) and absorbs heat, and the working fluid vaporized in the low temperature portion (condensing portion) condenses and releases heat. Due to the internal phase change of the hydraulic fluid, the heat pipe 80 transports and transfers heat from the member that contacts the high temperature part to the member that contacts the low temperature part, and reduces the temperature difference between the two members (hereinafter referred to as “average”). Also referred to as "thermalization").
フリーベルトニップ方式等の定着装置においては、その定着装置において設定されている通紙幅の中で最も広い幅（以下「最大通紙幅」ともいう）よりも小さい幅の用紙等の記録媒体を通過させる場合、例えばＡ３サイズの用紙を通紙可能な定着装置でＡ４サイズの用紙を縦に通紙する場合やＢ５サイズの用紙を通紙する場合には、ニップ部の長手方向両端部は、用紙が通過しない領域（以下この領域を「非通紙領域」ともいう）となる。定着装置において設定されている最も狭い通紙幅（以下「最小通紙幅」ともいう）では、通紙可能に設定されている全てのサイズの用紙が通過して用紙による熱吸収が行われる一方で、非通紙領域では、用紙による熱吸収が行われないため、著しい温度上昇が生じることがある。非通紙領域において温度上昇が生じると、非通紙領域における加圧部材の熱膨張量がより増大するため、最大通紙幅よりも小さい幅の用紙等について連続通紙を行うと、ニップ部において非通紙領域の温度が上昇するのみならず、非通紙領域のニップ圧力も増大し、結果として、負荷トルクの増大や用紙搬送不良による紙しわ、画像のずれ等の問題が引き起こされる場合がある。 In a fixing device of a free belt nip method or the like, a recording medium such as a sheet having a width smaller than the widest width (hereinafter also referred to as “maximum sheet passing width”) set in the fixing device is passed. For example, when A4 size paper is passed vertically by a fixing device capable of passing A3 size paper, or when B5 size paper is passed, both ends in the longitudinal direction of the nip portion are This is an area that does not pass (hereinafter, this area is also referred to as a “non-sheet passing area”). At the narrowest sheet passing width set in the fixing device (hereinafter also referred to as “minimum sheet passing width”), all the sizes of sheets that are set to be able to pass through pass through and heat absorption by the sheet is performed. In the non-sheet passing area, heat is not absorbed by the sheet, so that a significant temperature rise may occur. When the temperature rises in the non-sheet passing area, the amount of thermal expansion of the pressure member in the non-sheet passing area is further increased. Not only does the temperature increase in the non-sheet-passing area, but the nip pressure in the non-sheet-passing area also increases, resulting in problems such as increased load torque, paper wrinkles due to poor paper conveyance, and image misalignment. is there.
このように非通紙領域のニップ圧力が増大している状態で、最大通紙幅のＡ３サイズ等の用紙が通紙されると、非通紙領域にＡ３サイズ等の用紙が接触し、過大圧力により、トナーのホットオフセットが生じたり、定着後のトナー像において用紙幅方向の両端と中央とでグロス差が生じたり、用紙のカール量が増大する場合がある。また、両端部のニップ圧力の増大により、回転トルクが増大し、定着回転部材やその駆動機構、定着装置内の部品などの損傷につながることもある。 When a sheet of A3 size or the like having the maximum sheet passing width is passed in the state where the nip pressure in the non-sheet passing area is increased in this way, the A3 size sheet or the like comes into contact with the non-sheet passing area, and an excessive pressure is applied. As a result, a hot offset of the toner may occur, a gloss difference may occur between the both ends and the center in the paper width direction in the fixed toner image, and the curl amount of the paper may increase. Further, the increase in the nip pressure at both ends increases the rotational torque, which may lead to damage to the fixing rotating member, its driving mechanism, and components in the fixing device.
例えば、非通紙領域の温度が高くなりすぎた場合に、一時的に通紙定着動作を中断し、定着部材と加圧部材を空回転することで非通紙領域の温度を下げたり、通紙間隔を広げたり、通紙速度を落としたりして温度上昇を防ぐことが行われているが、いずれも生産性を落とす結果となり、使用者に不便を強いていた。 For example, if the temperature of the non-sheet passing area becomes too high, the sheet passing fixing operation is temporarily interrupted, and the temperature of the non-sheet passing area is lowered by rotating the fixing member and the pressure member idly. Although attempts have been made to increase the temperature by widening the paper interval or reducing the paper passing speed, both of these results in reduced productivity and inconvenience the user.
特許文献３に記載のように加圧部材の端部に放熱部材を設けることも考えられる。しかしながら、温度差低減がはかれたとしても、ニップ部の熱エネルギーを逐次放出する手段を設けることは、エネルギー効率の観点から採用することはできない。また、ニップ部の長手方向の温度差低減をはかる目的で、例えば、回転部材または無端ベルト等に金属製等の温度差低減部材を接触させる対策も考えられる。しかしながら、回転部材または無端ベルトの表面温度差が収束したとしても、加圧部材はある程度の熱容量を有しており、温度差低減の効果も間接的にしか得られず、また、温度差低減部材を接触させることにより、回転部材または無端ベルトの移動速度に影響が及ぶことも考えられる。 It is also conceivable to provide a heat dissipation member at the end of the pressure member as described in Patent Document 3. However, even if the temperature difference is reduced, providing means for sequentially releasing the heat energy at the nip cannot be employed from the viewpoint of energy efficiency. Further, for the purpose of reducing the temperature difference in the longitudinal direction of the nip portion, for example, a measure of bringing a temperature difference reducing member such as a metal into contact with a rotating member or an endless belt can be considered. However, even if the surface temperature difference of the rotating member or the endless belt converges, the pressure member has a certain heat capacity, and the effect of reducing the temperature difference can only be obtained indirectly, and the temperature difference reducing member It is also conceivable that the moving speed of the rotating member or the endless belt is affected by bringing these into contact with each other.
上記の理由から、加圧部材において長手方向の異なる領域間で顕著な温度差が生じた場合に、その温度差を低減すること、ひいてはニップ部の長手方向の圧力差を低減することは難しく、特に高画質を要求される軽印刷カラー市場向けの定着装置において、グロス差やカール量の増大が大きな課題となっていた。 For the above reasons, when a significant temperature difference occurs between different regions in the longitudinal direction in the pressure member, it is difficult to reduce the temperature difference, and thus to reduce the pressure difference in the longitudinal direction of the nip portion, In particular, in a fixing device for a light printing color market that requires high image quality, an increase in gloss difference and curl amount has been a major issue.
本実施形態では、圧力パッド６４の長手方向の異なる領域間で熱が移動するように配置されている複数のヒートパイプ８０を備えることにより、ヒートパイプ８０を備えていない定着装置と比較して、圧力パッド６４の長手方向の温度差を低減した定着装置が提供される。圧力パッド６４の長手方向の温度差が低減されると、圧力パッド６４の不均一な熱膨張が抑えられ、ニップ部Ｎにおける長手方向の圧力差が低減されるため、非通紙領域のニップ圧力上昇により発生するホットオフセット、紙しわ、用紙カールといった印刷欠陥、および装置故障の不具合を改善し、生産性を落とさず、かつ、装置を大型化しなくても、高画質を要求するユーザに、実用可能で信頼性の高い、小型かつ低コストの定着装置および画像形成装置を提供することができる。また、本実施形態に係る定着装置６０は、複数のヒートパイプ８０を備えることにより、圧力パッド６４の温度上昇に伴う熱エネルギーを外部に放出することなく、圧力パッド６４内部のより低温である領域に移動することができるため、定着に伴うエネルギーの効率的な利用が可能となる。 In the present embodiment, by providing a plurality of heat pipes 80 arranged so that heat moves between different regions of the pressure pad 64 in the longitudinal direction, compared to a fixing device that does not include the heat pipe 80, A fixing device in which the temperature difference in the longitudinal direction of the pressure pad 64 is reduced is provided. When the temperature difference in the longitudinal direction of the pressure pad 64 is reduced, uneven thermal expansion of the pressure pad 64 is suppressed and the pressure difference in the longitudinal direction at the nip portion N is reduced, so that the nip pressure in the non-sheet passing region is reduced. Improves printing defects such as hot offset, paper wrinkles, and paper curl caused by the rise, and malfunctions of the equipment, and is practical for users who demand high image quality without reducing productivity and increasing the size of the equipment. It is possible to provide a small and low-cost fixing device and image forming apparatus that are possible and highly reliable. In addition, the fixing device 60 according to the present embodiment includes a plurality of heat pipes 80, so that the heat pad accompanying the temperature increase of the pressure pad 64 is not released to the outside, and the region inside the pressure pad 64 has a lower temperature. Therefore, it is possible to efficiently use energy associated with fixing.
本実施形態に係る定着装置６０につき、「圧力パッド６４の長手方向の異なる領域間で熱が移動するように配置されている」とは、ヒートパイプ８０が、圧力パッド６４の長手方向の位置が異なる少なくとも２つの領域と接触して、それらの領域間で均熱化が行われるように配置されていることをいう。そのように配置されているものであれば、ヒートパイプ８０の形状および配置等は限定されない。 With respect to the fixing device 60 according to the present embodiment, “disposed so that heat moves between different regions in the longitudinal direction of the pressure pad 64” means that the heat pipe 80 is located in the longitudinal direction of the pressure pad 64. It is arranged so as to be in contact with at least two different regions and soaking between the regions. As long as it is arranged as such, the shape and arrangement of the heat pipe 80 are not limited.
本実施形態の定着装置６０は、複数のヒートパイプ８０として、２つまたは３つ以上のヒートパイプ８０を備えることができる。本実施形態に係る定着装置は、部品点数を少なくする観点から、２つのヒートパイプ８０を備えることが好ましい。これより以下、単に「ヒートパイプ８０」等と記載した場合、特に明示の無い限り、その記載内容は本実施形態の定着装置６０が備える複数のヒートパイプ８０の全てについて述べているものとする。 The fixing device 60 of this embodiment can include two or three or more heat pipes 80 as the plurality of heat pipes 80. The fixing device according to the present embodiment preferably includes two heat pipes 80 from the viewpoint of reducing the number of parts. Hereinafter, when simply described as “heat pipe 80” or the like, unless otherwise specified, the description is made for all of the plurality of heat pipes 80 included in the fixing device 60 of the present embodiment.
ヒートパイプ８０は、熱の移動を可能にするために圧力パッド６４と接触して配置されるが、例えば、圧力パッド６４におけるプレニップ部材６４ａまたは剥離ニップ部材６４ｂのいずれかに接触するように配置されていてもよいし、それらの両者に接触するように配置されていてもよい。ヒートパイプ８０は、少なくとも剥離ニップ部材６４ｂと接触するように配置されていることが好ましい。剥離ニップ部材６４ｂを形成する材料は、より大きい熱膨張係数を有している場合が多く、温度上昇によるニップ圧増大の影響が大きいためである。 The heat pipe 80 is disposed in contact with the pressure pad 64 to allow heat transfer, but is disposed, for example, in contact with either the pre-nip member 64a or the release nip member 64b in the pressure pad 64. It may be arranged so as to contact both of them. The heat pipe 80 is preferably disposed so as to be in contact with at least the peeling nip member 64b. This is because the material forming the peeling nip member 64b often has a larger coefficient of thermal expansion, and the influence of an increase in nip pressure due to a temperature rise is large.
ヒートパイプ８０は、例えば、圧力パッド６４の少なくとも一部を構成していてもよい。即ち、圧力パッド６４は、プレニップ部材６４ａと剥離ニップ部材６４ｂとヒートパイプ８０とで構成されていてもよい。また、圧力パッド６４は、プレニップ部材６４ａと、剥離ニップ部材６４ｂおよびヒートパイプ８０の機能を兼ね備える部材とで構成されていてもよい。圧力パッド６４の少なくとも一部を構成しているヒートパイプ８０は、ヒートパイプ８０が圧力パッド６４とは別に配置されている構成と比較して長手方向の温度差を低減できるため、好ましい。 The heat pipe 80 may constitute at least a part of the pressure pad 64, for example. That is, the pressure pad 64 may be configured by the pre-nip member 64a, the peeling nip member 64b, and the heat pipe 80. Further, the pressure pad 64 may be configured by a pre-nip member 64 a and a member having the functions of the peeling nip member 64 b and the heat pipe 80. The heat pipe 80 constituting at least a part of the pressure pad 64 is preferable because a temperature difference in the longitudinal direction can be reduced as compared with a structure in which the heat pipe 80 is arranged separately from the pressure pad 64.
ヒートパイプ８０が圧力パッド６４の少なくとも一部を構成している場合、図２に示すように、圧力パッド６４が無端ベルト６２を介して定着ロール６１と対向している面とは反対側の面でプレニップ部材６４ａおよび剥離ニップ部材６４ｂと接触して配置されていることが、より好ましい。プレニップ部材６４ａおよび剥離ニップ部材６４ｂの機能を阻害せず、また、要求される画質に応じた材料および構造等を有するプレニップ部材６４ａおよび剥離ニップ部材６４ｂを備えた定着装置６０を製造することができるためである。 When the heat pipe 80 constitutes at least a part of the pressure pad 64, as shown in FIG. 2, the surface opposite to the surface where the pressure pad 64 faces the fixing roll 61 via the endless belt 62. It is more preferable that they are disposed in contact with the pre-nip member 64a and the peeling nip member 64b. The fixing device 60 including the prenip member 64a and the peeling nip member 64b having materials and structures corresponding to the required image quality can be manufactured without impeding the functions of the prenip member 64a and the peeling nip member 64b. Because.
ヒートパイプ８０は、例えば、圧力パッド６４を保持する保持部材の少なくとも一部を構成しているか、または、保持部材の外部に接していてもよい。図３および図４に、圧力パッド６４を保持する保持部材（ホルダ６５）の一部を構成しているヒートパイプ８０の一例を示す。圧力パッド６４を保持する保持部材の一部を構成しているか、または、保持部材の外部に接しているヒートパイプ８０は、圧力パッド自体をヒートパイプとして構成されている場合と比較して、圧力パッド６４の弾性を確保できるため、好ましい。 For example, the heat pipe 80 may constitute at least a part of a holding member that holds the pressure pad 64 or may be in contact with the outside of the holding member. 3 and 4 show an example of a heat pipe 80 that constitutes a part of a holding member (holder 65) that holds the pressure pad 64. FIG. The heat pipe 80 that constitutes a part of the holding member that holds the pressure pad 64 or is in contact with the outside of the holding member has a pressure higher than that in the case where the pressure pad itself is configured as a heat pipe. This is preferable because the elasticity of the pad 64 can be secured.
ヒートパイプ８０は、例えば、圧力パッド６４の長手方向に沿って延在する円筒状、角柱状または平板状の管状部材を備えていてもよい。また、ヒートパイプ８０は、作動液の循環流が安定し、熱の移動効率が向上する観点から、ヒートパイプ８０の両端部のそれぞれが高温部および低温部として機能する構成を有することが好ましい。 The heat pipe 80 may include, for example, a cylindrical, prismatic, or flat tubular member that extends along the longitudinal direction of the pressure pad 64. Moreover, it is preferable that the heat pipe 80 has a configuration in which both end portions of the heat pipe 80 function as a high-temperature portion and a low-temperature portion from the viewpoint of stabilizing the circulating flow of the hydraulic fluid and improving heat transfer efficiency.
ヒートパイプ８０が備える管状部材としては、ヒートパイプの形成に通常用いられる材料が使用でき、熱伝導率および加工容易性の観点から、例えば、銅またはアルミニウム等の金属等で形成されていることが好ましい。ヒートパイプ８０に含まれる作動液は、圧力パッド６４から吸収した熱によって蒸発し、低温部において凝縮する液体であれば、いずれの液体も使用でき、定着装置６０の使用環境およびニップ部Ｎの設定温度等に基づいて選択される。作動液としては、５０〜１２０℃で揮発する液体が好ましく、例えば、水、アルコール、代替フロン等が挙げられる。 As the tubular member provided in the heat pipe 80, a material usually used for forming the heat pipe can be used, and from the viewpoint of thermal conductivity and processability, for example, it is formed of a metal such as copper or aluminum. preferable. The working fluid contained in the heat pipe 80 can be any liquid as long as it evaporates due to the heat absorbed from the pressure pad 64 and condenses in the low temperature portion, and the usage environment of the fixing device 60 and the setting of the nip portion N can be used. It is selected based on temperature or the like. As a working fluid, the liquid which volatilizes at 50-120 degreeC is preferable, for example, water, alcohol, a substitute freon, etc. are mentioned.
本実施形態の定着装置６０においては、例えば、複数のヒートパイプ８０が、圧力パッド６４の長手方向の中央を対称面として対称的に配置していてもよく、この場合、最大通紙幅よりも小さい幅の用紙等について連続通紙を行うと、圧力パッド６４の末端側で接触しているヒートパイプ８０の領域が高温部として機能し、圧力パッド６４の長手方向中央側で接触しているヒートパイプ８０の領域が低温部として機能すると考えられる。 In the fixing device 60 of the present embodiment, for example, the plurality of heat pipes 80 may be arranged symmetrically with the center in the longitudinal direction of the pressure pad 64 as the symmetry plane, and in this case, the heat pipe 80 is smaller than the maximum sheet passing width. When continuous paper is passed through a sheet of width or the like, the area of the heat pipe 80 that is in contact with the end side of the pressure pad 64 functions as a high-temperature portion, and the heat pipe that is in contact with the center side in the longitudinal direction of the pressure pad 64 The 80 region is considered to function as a low temperature part.
定着装置６０は、複数のヒートパイプ８０としての２つのヒートパイプ８０が、圧力パッド６４の中央部と端部の一方および他方との間で熱が移動するように配置されていることが好ましい。この場合、圧力パッド６４の中央部と接する側が低温部となり、圧力パッド６４の各端部と接する側が高温部となる。複数のヒートパイプ８０のそれぞれが、圧力パッド６４の中央部と端部の一方および他方との間で熱が移動するように配置されている定着装置６０は、複数のヒートパイプ８０のそれぞれが圧力パッド６４の中央部と端部の一方および他方との間で熱が移動するように配置されていない場合と比較して、圧力パッド６４の中央部と両端部との温度差をより迅速に低減し、ニップ部における中央部に対する両端部のニップ圧力の増大をより抑制することができるためである。 In the fixing device 60, it is preferable that the two heat pipes 80 as the plurality of heat pipes 80 are arranged so that heat is transferred between the central portion of the pressure pad 64 and one and the other of the end portions. In this case, the side in contact with the central portion of the pressure pad 64 is a low temperature portion, and the side in contact with each end portion of the pressure pad 64 is a high temperature portion. In the fixing device 60 in which each of the plurality of heat pipes 80 is arranged so that heat is transferred between one and the other of the center portion and the end portion of the pressure pad 64, each of the plurality of heat pipes 80 has a pressure. Compared with the case where heat is not arranged to move between the center and one of the ends and the other of the ends, the temperature difference between the center and both ends of the pressure pad 64 can be reduced more quickly. This is because an increase in the nip pressure at both ends of the nip portion relative to the central portion can be further suppressed.
図５（ａ）に、複数のヒートパイプ８０としての２つのヒートパイプ８０が圧力パッド６４の中央部と端部の一方および他方との間で熱が移動するように配置されている一例を、模式図で示す。図５（ａ）に示すヒートパイプ８０は、圧力パッド６４の長手方向に沿って延在し、圧力パッド６４の中央部および両端部のそれぞれとを跨ぐように配置されている。 In FIG. 5A, an example in which two heat pipes 80 as a plurality of heat pipes 80 are arranged so that heat moves between one and the other of the center part and the end part of the pressure pad 64, This is shown schematically. The heat pipe 80 shown in FIG. 5A extends along the longitudinal direction of the pressure pad 64 and is disposed so as to straddle the center portion and both end portions of the pressure pad 64.
また、複数のヒートパイプ８０としての２つのヒートパイプ８０を備える場合に、図５（ｂ）に示すように、圧力パッド６４の最小通紙幅に含まれる領域と端部の一方および他方との間で熱が移動するようにそれぞれ配置されていてもよい。そのように配置されていない場合と比較して、最小通紙幅に含まれる領域と端部側に出現する非通紙領域との温度差をより迅速に低減することが可能となり、最小通紙幅に含まれる領域に対する非通紙領域のニップ圧力の増大がより抑制された定着装置が得られるためである。 Further, when two heat pipes 80 as a plurality of heat pipes 80 are provided, as shown in FIG. 5B, between the region included in the minimum sheet passing width of the pressure pad 64 and one and the other of the end portions. It may be arranged so that the heat moves. Compared with the case where the sheet is not arranged in such a manner, the temperature difference between the area included in the minimum sheet passing width and the non-sheet passing area appearing on the end side can be reduced more quickly, and the minimum sheet passing width can be reduced. This is because a fixing device in which an increase in the nip pressure in the non-sheet passing region with respect to the included region is further suppressed can be obtained.
なお、ヒートパイプ８０の有する機能は均熱化であることから、熱の移動方向は一定ではなく、例えば、定着装置６０が稼動していない場合、または、最大通紙幅の用紙について連続通紙が行われている場合等においては、ヒートパイプ８０において熱の移動が起こらないこともありえる。 Since the function of the heat pipe 80 is soaking, the direction of heat transfer is not constant. For example, when the fixing device 60 is not in operation, or when a sheet having the maximum sheet passing width is used, continuous sheet passing is performed. In some cases, heat transfer may not occur in the heat pipe 80.
無端ベルト６２の内周面と圧力パッド６４との間には、無端ベルト６２の内周面と圧力パッド６４との摩擦抵抗を小さくするために、摺動部材の一例としての摺動シート６８が設けられている。摺動シート６８は、無端ベルト６２の回転方向に沿って、圧力パッド６４と無端ベルト６２内周面との間に挟持された状態で、ニップ部Ｎの全域にわたって配置されている。摺動シート６８は、例えば、ニップ部Ｎの上流側端部が摺動シート固定部材（図示せず）によってホルダ６５に固定される。摺動シート６８のニップ部Ｎの下流側は、摺動シート６８に歪みが生じないように、固定されず自由端（フリー）の状態に設定されている。摺動シート６８は、ニップ部Ｎにおいて圧力パッド６４と定着ロール６１との間に圧力が印加されている状態の下で、無端ベルト６２内周面と圧力パッド６４との摩擦抵抗（摺動抵抗）を低減している。 A sliding sheet 68 as an example of a sliding member is provided between the inner peripheral surface of the endless belt 62 and the pressure pad 64 in order to reduce the frictional resistance between the inner peripheral surface of the endless belt 62 and the pressure pad 64. Is provided. The sliding sheet 68 is disposed over the entire nip portion N in a state of being sandwiched between the pressure pad 64 and the inner peripheral surface of the endless belt 62 along the rotation direction of the endless belt 62. For example, the upstream end of the nip portion N of the sliding sheet 68 is fixed to the holder 65 by a sliding sheet fixing member (not shown). The downstream side of the nip portion N of the sliding sheet 68 is not fixed and set to a free end (free) state so that the sliding sheet 68 is not distorted. The sliding sheet 68 has a frictional resistance (sliding resistance) between the inner peripheral surface of the endless belt 62 and the pressure pad 64 under a state in which pressure is applied between the pressure pad 64 and the fixing roll 61 in the nip portion N. ) Is reduced.
図２に示す構成において、定着ロール６１は、図示しない駆動モータに連結されて矢印Ｃ方向に回転し、この回転に従って無端ベルト６２も矢印Ｄ方向に回転する。図１に示した画像形成装置の二次転写部２０においてトナー像が静電転写された用紙Ｐは、定着入口ガイド５６によって導かれて、定着装置６０のニップ部Ｎに搬送される。用紙Ｐがニップ部Ｎを通過する際に、用紙Ｐ上のトナー像はニップ部Ｎに作用する圧力と、定着ロール６１から供給される熱とによって定着される。図２に示す定着装置６０では、プレニップ部材６４ａの定着ロール６１側の面が定着ロール６１の外周面に倣う凹形状であることにより、ニップ部Ｎの用紙搬送方向の幅が広くなり、安定した定着性能が確保される。 In the configuration shown in FIG. 2, the fixing roll 61 is connected to a drive motor (not shown) and rotates in the direction of arrow C, and the endless belt 62 also rotates in the direction of arrow D according to this rotation. The sheet P on which the toner image is electrostatically transferred in the secondary transfer unit 20 of the image forming apparatus shown in FIG. 1 is guided by the fixing inlet guide 56 and conveyed to the nip N of the fixing device 60. When the paper P passes through the nip portion N, the toner image on the paper P is fixed by the pressure acting on the nip portion N and the heat supplied from the fixing roll 61. In the fixing device 60 shown in FIG. 2, the surface of the prenip member 64a on the fixing roll 61 side has a concave shape that follows the outer peripheral surface of the fixing roll 61, so that the width of the nip portion N in the sheet conveyance direction is widened and stabilized. Fixing performance is ensured.
ニップ部Ｎの下流側には、剥離ニップ部材６４ｂによって定着ロール６１から剥離された用紙Ｐを定着ロール６１から分離し、画像形成装置の排出部へ向かう排紙通路に誘導するための剥離補助部材７０が配置されている。剥離補助部材７０は、剥離バッフル７１が定着ロール６１の回転方向と対向する向き（カウンタ方向）に定着ロール６１と近接する状態でバッフルホルダ７２によって保持されている。 On the downstream side of the nip portion N, a peeling auxiliary member for separating the paper P peeled from the fixing roll 61 by the peeling nip member 64b from the fixing roll 61 and guiding it to the paper discharge path toward the discharge portion of the image forming apparatus. 70 is arranged. The peeling auxiliary member 70 is held by a baffle holder 72 in a state in which the peeling baffle 71 is close to the fixing roll 61 in a direction (counter direction) opposite to the rotation direction of the fixing roll 61.
次に、定着装置６０を構成する各部材について説明する。 Next, each member constituting the fixing device 60 will be described.
定着ロール６１では、コア６１１は、例えば、鉄、アルミニウム（例えば、Ａ−５０５２材）、ＳＵＳ、銅等の熱伝導率の高い金属または合金、セラミックス、繊維強化金属（ＦＲＭ）等で形成された、例えば外径３０ｍｍ、肉厚１．８ｍｍ、長さ３６０ｍｍの円筒体で構成されている。 In the fixing roll 61, the core 611 is formed of, for example, a metal or alloy having high thermal conductivity such as iron, aluminum (for example, A-5052 material), SUS, or copper, ceramics, fiber reinforced metal (FRM), or the like. For example, it is composed of a cylindrical body having an outer diameter of 30 mm, a wall thickness of 1.8 mm, and a length of 360 mm.
耐熱性弾性体層６１２は、耐熱性の高い弾性体で構成され、特に、ゴム硬度がＪＩＳ−Ａ硬度で１５°以上４５°以下程度のゴム、エラストマー等の弾性体を用いるのが好ましい。具体的には、シリコーンゴム、フッ素ゴム等が用いられる。なかでも、表面張力が小さく、弾性に優れる等の点でシリコーンゴムが好ましい。シリコーンゴムとしては、例えば、ＲＴＶ（ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｖｕｌｃａｎｉｚａｔｉｏｎ：室温加硫）シリコーンゴム、ＨＴＶ（ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｖｕｌｃａｎｉｚａｔｉｏｎ：高温加硫）シリコーンゴム等が挙げられ、具体的には、ポリジメチルシリコーンゴム（ＭＱ）、メチルビニルシリコーンゴム（ＶＭＱ）、メチルフェニルシリコーンゴム（ＰＭＱ）、フルオロシリコーンゴム（ＦＶＭＱ）等が挙げられる。定着装置６０では、例えば、ゴム硬度が３５°（ＪＩＳ−Ａ）のＨＴＶシリコーンゴムが耐熱性弾性体層６１２として６００μｍの厚さでコア６１１に被覆されている。耐熱性弾性体層６１２の厚さは、通常、３ｍｍ以下であり、好ましくは、０．１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の範囲内である。耐熱性弾性体層６１２をコア６１１の表面に形成する方法としては、特に制限はなく、例えば、公知のコーティング法、成型等が採用される。 The heat resistant elastic body layer 612 is composed of an elastic body having high heat resistance, and it is particularly preferable to use an elastic body such as rubber or elastomer having a rubber hardness of about 15 ° to 45 ° in terms of JIS-A hardness. Specifically, silicone rubber, fluorine rubber or the like is used. Of these, silicone rubber is preferred from the viewpoints of low surface tension and excellent elasticity. Examples of the silicone rubber include RTV (room temperature vulcanization) silicone rubber, HTV (high temperature vulcanization) silicone rubber, and the like. Specifically, polydimethyl silicone rubber (MQ), Examples thereof include methyl vinyl silicone rubber (VMQ), methyl phenyl silicone rubber (PMQ), and fluorosilicone rubber (FVMQ). In the fixing device 60, for example, an HTV silicone rubber having a rubber hardness of 35 ° (JIS-A) is coated on the core 611 as a heat resistant elastic layer 612 with a thickness of 600 μm. The thickness of the heat resistant elastic layer 612 is usually 3 mm or less, and preferably in the range of 0.1 mm or more and 1.5 mm or less. There is no restriction | limiting in particular as a method of forming the heat resistant elastic body layer 612 on the surface of the core 611, For example, a well-known coating method, shaping | molding, etc. are employ | adopted.
定着ロール６１の耐熱性弾性体層６１２の外周面に離型層６１３が形成されていることにより、トナー像のオフセットが効果的に防止され、安定した状態で定着装置６０が稼動される。離型層６１３の材質としては、トナー像に対し適度な離型性を示すものであれば特に制限はなく、例えば、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フッ素樹脂等が挙げられる。これらの材質の中でもフッ素樹脂が好適に挙げられる。フッ素樹脂としては、特に制限はなく、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）；テトラフルオロエチレン−パーフルオロメチルビニルエーテル共重合体（ＭＦＡ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロエチルビニルエーテル共重合体（ＥＦＡ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロプロピルビニルエーテル共重合体等の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（ＰＦＡ）等が挙げられる。さらに、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリクロロ三フッ化エチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）等が挙げられる。これらの中でも、特に耐熱性、機械特性等の面から、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、および、テトラフルオロエチレン−パーフルオロメチルビニルエーテル共重合体（ＭＦＡ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロエチルビニルエーテル共重合体（ＥＦＡ）等の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（ＰＦＡ）が好適に用いられる。 Since the release layer 613 is formed on the outer peripheral surface of the heat resistant elastic layer 612 of the fixing roll 61, the offset of the toner image is effectively prevented, and the fixing device 60 is operated in a stable state. The material of the release layer 613 is not particularly limited as long as it shows an appropriate release property for the toner image, and examples thereof include fluorine rubber, silicone rubber, and fluorine resin. Among these materials, a fluororesin is preferable. The fluororesin is not particularly limited. For example, polytetrafluoroethylene (PTFE); tetrafluoroethylene-perfluoromethyl vinyl ether copolymer (MFA), tetrafluoroethylene-perfluoroethyl vinyl ether copolymer (EFA), And tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA) such as tetrafluoroethylene-perfluoropropyl vinyl ether copolymer. Further, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polychlorotrifluoride ethylene (PCTFE), polyvinyl fluoride (PVF) Etc. Among these, polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoromethyl vinyl ether copolymer (MFA), and tetrafluoroethylene-perfluoroethyl vinyl ether copolymer are particularly preferred from the standpoints of heat resistance and mechanical properties. A tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA) such as a combination (EFA) is preferably used.
離型層６１３の厚さは、通常、１０μｍ以上５０μｍ以下の範囲内であり、好ましくは１５μｍ以上３０μｍ以下の範囲内である。離型層６１３を形成する方法としては、特に制限はなく、例えば、上述したコーティング法、押出し成型によって形成されたチューブを被覆する方法等が挙げられる。定着装置６０では、例えば、離型層６１３として厚さ３０μｍのＰＦＡが被覆されている。 The thickness of the release layer 613 is usually in the range of 10 μm to 50 μm, preferably in the range of 15 μm to 30 μm. There is no restriction | limiting in particular as a method of forming the mold release layer 613, For example, the method etc. which coat | cover the tube formed by the coating method mentioned above and extrusion molding, etc. are mentioned. In the fixing device 60, for example, PFA having a thickness of 30 μm is coated as the release layer 613.
無端ベルト６２は、出力画像に継ぎ目に起因する欠陥が生じないように、原形が円筒形状等に形成された継ぎ目がないベルトである。無端ベルト６２は、基材層と、この基材層の定着ロール６１側の面（外周面）または両面に被覆された離型層（表面層）とを含んで構成されている。基材層は、熱硬化性ポリイミド樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂等から選ばれた一つまたは複数の混合体が、耐熱性、機械特性等の観点から好適に用いられる。 The endless belt 62 is a seamless belt whose original shape is formed in a cylindrical shape or the like so that a defect due to the seam does not occur in the output image. The endless belt 62 includes a base material layer and a release layer (surface layer) coated on the surface (outer peripheral surface) or both surfaces of the base material layer on the fixing roll 61 side. The base material layer is composed of one or more mixtures selected from thermosetting polyimide resin, thermoplastic polyimide resin, polyamide resin, polyamideimide resin, polybenzimidazole resin, etc. from the viewpoint of heat resistance, mechanical properties, etc. Preferably used.
無端ベルト６２の基材層の表面に被覆される離型層（表面層）としては、例えば、フッ素樹脂が用いられる。ここで、フッ素樹脂としては、特に制限はなく、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）；テトラフルオロエチレン−パーフルオロメチルビニルエーテル共重合体（ＭＦＡ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロエチルビニルエーテル共重合体（ＥＦＡ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロプロピルビニルエーテル共重合体等の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（ＰＦＡ）等が挙げられる。さらに、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリクロロ三フッ化エチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）等が挙げられる。これらの中でも、特に耐熱性、機械特性等の面から、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、および、テトラフルオロエチレン−パーフルオロメチルビニルエーテル共重合体（ＭＦＡ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロエチルビニルエーテル共重合体（ＥＦＡ）等の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（ＰＦＡ）が好適に用いられる。離型層（表面層）の厚さは、通常、５μｍ以上１００μｍ以下程度、好ましくは１０μｍ以上３０μｍ以下程度の範囲に設定される。 As the release layer (surface layer) coated on the surface of the base material layer of the endless belt 62, for example, a fluororesin is used. Here, there is no restriction | limiting in particular as a fluororesin, For example, polytetrafluoroethylene (PTFE); tetrafluoroethylene-perfluoromethyl vinyl ether copolymer (MFA), tetrafluoroethylene-perfluoroethyl vinyl ether copolymer ( EFA), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymers (PFA) such as tetrafluoroethylene-perfluoropropyl vinyl ether copolymers, and the like. Further, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polychlorotrifluoride ethylene (PCTFE), polyvinyl fluoride (PVF) Etc. Among these, polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoromethyl vinyl ether copolymer (MFA), and tetrafluoroethylene-perfluoroethyl vinyl ether copolymer are particularly preferred from the standpoints of heat resistance and mechanical properties. A tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA) such as a combination (EFA) is preferably used. The thickness of the release layer (surface layer) is usually set in the range of about 5 μm to 100 μm, preferably about 10 μm to 30 μm.
圧力パッド６４は、無端ベルト６２の内部（内周面側）に配置され、例えば、プレニップ部材６４ａと剥離ニップ部材６４ｂとを含んで構成される。圧力パッド６４は、バネや弾性体等によって、例えば３０ｋｇｆの荷重で定着ロール６１を押圧するようにホルダ６５に支持されている。 The pressure pad 64 is disposed inside (inner peripheral surface side) of the endless belt 62 and includes, for example, a pre-nip member 64a and a peeling nip member 64b. The pressure pad 64 is supported on the holder 65 by a spring, an elastic body, or the like so as to press the fixing roll 61 with a load of, for example, 30 kgf.
圧力パッド６４は、例えば、ゴム材料、硬質樹脂等の樹脂；鉄、アルミニウム、ＳＵＳ等の金属；シリカ、チタニア、アルミナ、ジルコニア等の金属酸化物（セラミック）等で形成される。加圧部材は、耐熱性を有する樹脂（ゴム材料、硬質樹脂等）で形成されていることが好ましく、例えば、荷重たわみ試験法（ＪＩＳ−Ｋ７１９１）で評価した耐熱性が１５０℃以上であることが好ましい。 The pressure pad 64 is made of, for example, a resin such as a rubber material or a hard resin; a metal such as iron, aluminum, or SUS; a metal oxide (ceramic) such as silica, titania, alumina, or zirconia. The pressure member is preferably formed of a heat-resistant resin (rubber material, hard resin, etc.), for example, the heat resistance evaluated by a load deflection test method (JIS-K7191) is 150 ° C. or higher. Is preferred.
本実施形態において「ゴム材料」とは、ゴム弾性を有する材料であって、例えば、ゴム硬度５°以上６０°以下（ＪＩＳ−Ａ）の弾性体である。「ゴム材料」は、天然ゴムのみならず、熱硬化性エラストマー、熱可塑性エラストマー等の合成ゴムを含み、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム等が具体例として挙げられる。本実施形態において「硬質樹脂」とは、ゴム弾性を有さない樹脂であれば特に限定されるものではなく、例えば、ポリフェニルスルフィド（ＰＰＳ）、ポリイミド、ポリエステル、ポリアミド、液晶ポリマー等がある。ここで「樹脂」とは高分子化合物を意味する。 In the present embodiment, the “rubber material” is a material having rubber elasticity, for example, an elastic body having a rubber hardness of 5 ° to 60 ° (JIS-A). The “rubber material” includes not only natural rubber but also synthetic rubber such as thermosetting elastomer and thermoplastic elastomer, and specific examples include silicone rubber and fluororubber. In the present embodiment, the “hard resin” is not particularly limited as long as the resin does not have rubber elasticity, and examples thereof include polyphenyl sulfide (PPS), polyimide, polyester, polyamide, and liquid crystal polymer. Here, “resin” means a polymer compound.
圧力パッド６４は、ゴム材料、硬質樹脂等の樹脂に充填材が配合されたもので形成されてもよい。充填材は、例えば、シリカ、チタニア、カーボン、アルミナ、ジルコニア、およびこれらの混合物で形成される粉末である。充填材の配合量は、例えば、樹脂１００質量部に対して、２〜６０質量部である。充填材は１種単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。 The pressure pad 64 may be formed of a rubber material, a resin such as a hard resin, and the like in which a filler is blended. The filler is, for example, a powder formed of silica, titania, carbon, alumina, zirconia, and a mixture thereof. The blending amount of the filler is, for example, 2 to 60 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin. A filler may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for it.
プレニップ部材６４ａは、プレニップ部材として要求される硬さの観点から、例えば、シリコーンゴムやフッ素ゴム等のゴム材料で形成されていることが好ましい。プレニップ部材６４ａの定着ロール６１側の面は、定着ロール６１の外周面に倣う凹状曲面や平面形状で形成されている。 The pre-nip member 64a is preferably formed of a rubber material such as silicone rubber or fluorine rubber from the viewpoint of hardness required as the pre-nip member. The surface on the fixing roll 61 side of the prenip member 64 a is formed in a concave curved surface or a planar shape that follows the outer peripheral surface of the fixing roll 61.
剥離ニップ部材６４ｂは、剥離ニップ部材として要求される硬さの観点から、例えば、ＰＰＳ、ポリイミド、ポリエステル、ポリアミド等の硬質樹脂（より好ましくはガラス繊維（ＧＦ）等の充填材が配合されたもの）；鉄、アルミニウム、ＳＵＳ等の金属；金属酸化物等で形成されていることが好ましい。 From the viewpoint of the hardness required for the peeling nip member, the peeling nip member 64b is, for example, a hard resin such as PPS, polyimide, polyester, or polyamide (more preferably, a filler such as glass fiber (GF) is blended) ); Metal such as iron, aluminum, SUS; preferably metal oxide.
ヒートパイプ８０は、例えば、銅またはアルミニウム等の金属製の管状部材の内壁に、毛細管現象に基づく作動液の流路となる金属製のメッシュやワイヤウィックが設けられ、その内側に気化した作動液の通路が設けられた断面構成を有するものが用いられる。管状部材の形状としては、例えば、円筒、角柱、平板状等が挙げられる。ヒートパイプ８０として、自励振動型ヒートパイプを使用してもよい。 In the heat pipe 80, for example, a metal mesh or wire wick serving as a flow path of a working fluid based on a capillary phenomenon is provided on the inner wall of a tubular member made of metal such as copper or aluminum, and the working fluid vaporized inside the heat pipe 80 The one having a cross-sectional configuration provided with the passage is used. Examples of the shape of the tubular member include a cylinder, a prism, and a flat plate shape. A self-excited vibration heat pipe may be used as the heat pipe 80.
保持部材としてのホルダ６５は、圧力パッド６４を保持し、圧力パッド６４が無端ベルト６２を介して定着ロール６１を加圧してニップ部Ｎを形成するための強度を付与する観点から、例えば、ＰＰＳ、ポリイミド、ポリエステル、ポリアミド等の硬質樹脂；鉄、アルミニウム、ＳＵＳ等の金属；金属酸化物等で形成されていることが好ましい。ヒートパイプ８０がホルダ６５の少なくとも一部を構成している場合、上記観点から、ヒートパイプ８０を構成する管状部材は、鉄、アルミニウム等の金属で形成されていることが好ましい。 The holder 65 as a holding member holds the pressure pad 64, and the pressure pad 64 presses the fixing roll 61 via the endless belt 62 to give strength for forming the nip portion N, for example, PPS. It is preferably made of a hard resin such as polyimide, polyester or polyamide; a metal such as iron, aluminum or SUS; a metal oxide or the like. When the heat pipe 80 constitutes at least a part of the holder 65, the tubular member constituting the heat pipe 80 is preferably formed of a metal such as iron or aluminum from the above viewpoint.
無端ベルト６２の内周面と圧力パッド６４との摩擦抵抗（摺動抵抗）を低減する摺動部材としての摺動シート６８の材質は、摩擦係数が小さく、耐摩耗性および耐熱性に優れた材質が適している。具体的には、焼結成型（シンタード成型）されたＰＴＦＥ樹脂シート、変性ポリテトラフルオロエチレンを含浸させたガラス繊維シート、ガラス繊維にフッ素樹脂で形成されたシートを加熱融着した積層シート等が用いられる。 The material of the sliding sheet 68 as a sliding member for reducing the frictional resistance (sliding resistance) between the inner peripheral surface of the endless belt 62 and the pressure pad 64 has a small friction coefficient, and is excellent in wear resistance and heat resistance. The material is suitable. Specifically, sintered (sintered) PTFE resin sheets, glass fiber sheets impregnated with modified polytetrafluoroethylene, laminated sheets obtained by heat-sealing glass fibers made of fluororesin, and the like Used.
潤滑剤塗布部材として、定着装置６０の長手方向にわたって潤滑剤塗布部材６７が配置されている。潤滑剤塗布部材６７は、無端ベルト６２の内周面に対して接触するように配置され、潤滑剤を適量供給する。これにより、無端ベルト６２と摺動シート６８とが接する摺動部に潤滑剤を供給し、摺動シート６８を介した無端ベルト６２と圧力パッド６４との摩擦抵抗を低減して、無端ベルト６２の円滑な回転を図っている。 As a lubricant application member, a lubricant application member 67 is disposed along the longitudinal direction of the fixing device 60. The lubricant application member 67 is disposed so as to contact the inner peripheral surface of the endless belt 62 and supplies an appropriate amount of lubricant. Thereby, the lubricant is supplied to the sliding portion where the endless belt 62 and the sliding sheet 68 are in contact with each other, and the frictional resistance between the endless belt 62 and the pressure pad 64 via the sliding sheet 68 is reduced. Smooth rotation is aimed at.
潤滑剤としては、定着温度環境下での長期使用に対する耐久性を有し、かつ、無端ベルト６２内周面との濡れ性を維持できるものが適している。例えば、シリコーンオイルやフッ素オイル等の液体状のオイルや、固形物質と液体とを混合させた合成潤滑油グリース等、さらにはこれらを組み合わせたものが用いられる。シリコーンオイルとして、ジメチルシリコーンオイル、有機金属塩添加ジメチルシリコーンオイル、ヒンダードアミン添加ジメチルシリコーンオイル、有機金属塩およびヒンダードアミン添加ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、有機金属塩添加アミノ変性シリコーンオイル、ヒンダードアミン添加アミノ変性シリコーンオイル、カルボキシ変性シリコーンオイル、シラノール変性シリコーンオイル、スルホン酸変性シリコーンオイル等を用いてもよい。また、フッ素オイルとして、パーフルオロポリエーテルオイル、変性パーフルオロポリエーテルオイルを用いてもよい。定着装置６０では、例えば、粘度３００ｃＳｔのアミノ変性シリコーンオイル、（ＫＦ８００９Ａ：信越化学工業株式会社製）が用いられる。 As the lubricant, one that has durability against long-term use under a fixing temperature environment and can maintain wettability with the inner peripheral surface of the endless belt 62 is suitable. For example, liquid oil such as silicone oil or fluorine oil, synthetic lubricating oil grease in which a solid substance and a liquid are mixed, or a combination of these is used. As silicone oil, dimethyl silicone oil, dimethyl silicone oil with addition of organometallic salt, dimethyl silicone oil with addition of hindered amine, dimethyl silicone oil with addition of organometallic salt and hindered amine, methylphenyl silicone oil, amino-modified silicone oil, amino-modified silicone oil with addition of organometallic salt Alternatively, hindered amine-added amino-modified silicone oil, carboxy-modified silicone oil, silanol-modified silicone oil, sulfonic acid-modified silicone oil, or the like may be used. Further, as the fluoro oil, perfluoropolyether oil or modified perfluoropolyether oil may be used. In the fixing device 60, for example, amino-modified silicone oil having a viscosity of 300 cSt (KF8009A: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is used.
本実施形態に係る定着装置としては、加熱側の定着ロールが樹脂弾性体層を有さないハードロールであり、加圧側の無端ベルト内の加圧部材として、樹脂弾性体で形成された圧力パッドを用いる構成であってもよい。加熱側の定着ロールが樹脂弾性体層を有さず、加圧側の無端ベルト内に樹脂弾性体で形成された圧力パッドを用いる構成の例として、例えば、図３に示す定着装置が挙げられる。 As the fixing device according to the present embodiment, the heating-side fixing roll is a hard roll that does not have a resin elastic body layer, and a pressure pad formed of a resin elastic body as a pressure member in the endless belt on the pressure side The structure using may be sufficient. As an example of a configuration in which the heating-side fixing roll does not have a resin elastic body layer and a pressure pad formed of a resin elastic body in a pressure-side endless belt is used, for example, a fixing device shown in FIG.
図３は、本実施形態に係る定着装置の構成の他の例を示す側断面図である。図３の定着装置６０は、回転可能な回転部材の一例としての定着ロール６１と、定着ロール６１に接触しながら移動可能な無端ベルト６２と、無端ベルト６２の内側に配置され、無端ベルト６２を介して定着ロール６１を加圧して定着ロール６１と無端ベルト６２との間に用紙Ｐが通過するニップ部Ｎを形成する加圧部材の一例としての圧力パッド６４と、圧力パッド６４の長手方向の異なる領域間で熱が移動するように配置されている複数のヒートパイプ８０とにより主要部が構成されている。図３の定着装置には、定着ロール６１、圧力パッド６４およびヒートパイプ８０が下記の構成であるものを除き、図２の定着装置において説明したものと同様の構成のものが用いられる。 FIG. 3 is a side sectional view showing another example of the configuration of the fixing device according to the present embodiment. The fixing device 60 of FIG. 3 is disposed inside a fixing roll 61 as an example of a rotatable rotating member, an endless belt 62 that can move while being in contact with the fixing roll 61, and the endless belt 62. A pressure pad 64 as an example of a pressure member that forms a nip portion N through which the paper P passes between the fixing roll 61 and the endless belt 62 by pressing the fixing roll 61 via the fixing roll 61 and the longitudinal direction of the pressure pad 64 The main part is composed of a plurality of heat pipes 80 arranged so that heat moves between different regions. The fixing device in FIG. 3 has the same configuration as that described in the fixing device in FIG. 2 except that the fixing roll 61, the pressure pad 64, and the heat pipe 80 have the following configurations.
定着ロール６１は、例えば、金属製のコア（円筒状芯金）６１１の周囲に離型層６１３を積層して構成され、樹脂弾性体層を有さない円筒状ロールであり、回転自在に支持されて予め定めた表面速度（例えば、２５０ｍｍ／秒）で回転する。定着ロール６１は、例えば、外径が軸方向で略一様ないわゆるストレートロールで形成されている。定着ロール６１の内部には、加熱源として、例えば、定格８００Ｗのハロゲンヒータ６６が配置されている。 The fixing roll 61 is, for example, a cylindrical roll formed by laminating a release layer 613 around a metal core (cylindrical cored bar) 611 and having no resin elastic layer, and is rotatably supported. And rotated at a predetermined surface speed (for example, 250 mm / sec). The fixing roll 61 is formed of, for example, a so-called straight roll whose outer diameter is substantially uniform in the axial direction. Inside the fixing roll 61, for example, a halogen heater 66 with a rating of 800 W is disposed as a heating source.
圧力パッド６４は、例えば、無端ベルト６２の内側において、ヒートパイプ８０と金属製のホルダ６５とで構成されている保持部材によって支持されている。圧力パッド６４は、無端ベルト６２を介して定着ロール６１に押圧される状態で配置され、定着ロール６１との間でニップ部Ｎを形成している。 For example, the pressure pad 64 is supported inside the endless belt 62 by a holding member including a heat pipe 80 and a metal holder 65. The pressure pad 64 is disposed so as to be pressed against the fixing roll 61 via the endless belt 62, and forms a nip portion N with the fixing roll 61.
図３に示す定着装置６０では、圧力パッド６４の定着ロール６１側の面が定着ロール６１の外周面に倣う凹形状であることにより、ニップ部Ｎの用紙搬送方向の幅が広くなり、安定した定着性能が確保される。さらに、図３に示す定着装置６０は、ヒートパイプ８０が保持部材の一部を構成して、圧力パッド６４の長手方向の異なる領域間で熱が移動するように配置されていることにより、最大通紙幅よりも小さい幅の用紙の連続通紙後においても、圧力パッド６４からの熱の放出を抑制しながら、圧力パッド６４の長手方向の温度差を低減することが可能となる。 In the fixing device 60 shown in FIG. 3, the surface of the pressure pad 64 on the side of the fixing roll 61 has a concave shape that follows the outer peripheral surface of the fixing roll 61, so that the width of the nip portion N in the sheet conveyance direction is widened and stable. Fixing performance is ensured. Further, the fixing device 60 shown in FIG. 3 has a heat pipe 80 that constitutes a part of the holding member, and is arranged so that heat is transferred between different regions of the pressure pad 64 in the longitudinal direction. Even after the continuous passage of paper having a width smaller than the paper passing width, it is possible to reduce the temperature difference in the longitudinal direction of the pressure pad 64 while suppressing the release of heat from the pressure pad 64.
本実施形態に係る定着装置としては、無端ベルトがトナー像と接する加熱側の定着ベルトであり、ニップ部の無端ベルトの内面側に加熱源が存在せず、加圧側に加圧ロールを用いた構成であってもよい。加熱側に無端ベルトを用い、無端ベルトの内面側に加熱源が存在せず、加圧側に加圧ロールを用いた構成の例として、例えば、図４に示す定着装置が挙げられる。 The fixing device according to the present embodiment is a heating-side fixing belt in which the endless belt is in contact with the toner image, there is no heating source on the inner surface side of the endless belt in the nip portion, and a pressure roll is used on the pressure side. It may be a configuration. An example of a configuration in which an endless belt is used on the heating side, no heating source is present on the inner surface side of the endless belt, and a pressure roll is used on the pressure side includes, for example, a fixing device shown in FIG.
図４は、本実施形態に係る定着装置６０の構成の他の例を示す側断面図である。定着装置６０は、回転可能な回転部材の一例としての加圧ロール９２と、加圧ロール９２に接触しながら移動可能な無端ベルト６２と、無端ベルト６２の内側に配置され、無端ベルト６２を介して加圧ロール９２を加圧して加圧ロール９２と無端ベルト６２との間に用紙Ｐが通過するニップ部Ｎを形成する加圧部材の一例としての圧力パッド６４と、圧力パッド６４の長手方向の異なる領域間で熱が移動するように配置されている複数のヒートパイプ８０と、加熱源の一例としての交流電流により生じる磁界によって無端ベルト６２を加熱する磁場発生ユニット９０とにより主要部が構成されている。図４の定着装置には、下記の構成であるものを除き、図２または図３の定着装置において説明したものと同様の構成のものが用いられる。 FIG. 4 is a side sectional view showing another example of the configuration of the fixing device 60 according to the present embodiment. The fixing device 60 is disposed inside a pressure roll 92 as an example of a rotatable rotating member, an endless belt 62 that can move while contacting the pressure roll 92, and the endless belt 62. The pressure pad 64 as an example of a pressure member that forms a nip portion N through which the paper P passes between the pressure roll 92 and the endless belt 62 by pressing the pressure roll 92 and the longitudinal direction of the pressure pad 64 The main part is composed of a plurality of heat pipes 80 arranged so that heat is transferred between different regions and a magnetic field generation unit 90 that heats the endless belt 62 by a magnetic field generated by an alternating current as an example of a heating source. Has been. The fixing device shown in FIG. 4 has the same configuration as that described in the fixing device shown in FIG. 2 or 3 except for the following configuration.
無端ベルト６２は、無端ベルト６２の内部に配置されている圧力パッド６４とベルトガイド部材６３と、さらには無端ベルト６２の両端部に配置されているエッジガイド部材（図示せず）とによって回転自在に支持されている。無端ベルト６２は、ニップ部Ｎにおいて圧力パッド６４により加圧ロール９２に押圧されるように配置され、矢印Ｄ方向に回転する加圧ロール９２に従って矢印Ｃ方向に回転する。このニップ部Ｎに未定着トナー像を保持した用紙Ｐを通過させ、熱および圧力を加えて未定着トナー像が用紙Ｐに定着される。 The endless belt 62 is freely rotatable by a pressure pad 64 and a belt guide member 63 disposed inside the endless belt 62 and edge guide members (not shown) disposed at both ends of the endless belt 62. It is supported by. The endless belt 62 is disposed so as to be pressed against the pressure roll 92 by the pressure pad 64 at the nip portion N, and rotates in the arrow C direction according to the pressure roll 92 rotating in the arrow D direction. The paper P holding the unfixed toner image is passed through the nip portion N, and heat and pressure are applied to fix the unfixed toner image on the paper P.
圧力パッド６４は、例えば、無端ベルト６２の内側において、ヒートパイプ８０と金属製のホルダ６５とで構成されている保持部材によって保持されている。無端ベルト６２の内周面と圧力パッド６４との間には、無端ベルト６２の内周面と圧力パッド６４との摺動抵抗を小さくするために、低摩擦のシート状の摺擦部材（図示せず）が設けられている。 For example, the pressure pad 64 is held inside the endless belt 62 by a holding member including a heat pipe 80 and a metal holder 65. In order to reduce the sliding resistance between the inner peripheral surface of the endless belt 62 and the pressure pad 64 between the inner peripheral surface of the endless belt 62 and the pressure pad 64, a low friction sheet-like rubbing member (see FIG. Not shown).
加圧ロール９２は、例えば、中実の鉄製のコア（円柱状芯金）９２１と、コア９２１の外周面を被覆する、シリコーンスポンジ等の耐熱性弾性体層９２２と、ＰＦＡ等の耐熱性樹脂被覆または耐熱性ゴム被覆による離型層９２３とを有する。加圧ロール９２の製造方法としては、例えば、ＰＦＡチューブ（離型層９２３になる）の内周面に、接着用プライマーを塗布したフッ素樹脂チューブと中実シャフト（コア９２１になる）とを成形金型内にセットし、フッ素樹脂チューブと中実シャフトとの間に液状発泡シリコーンゴムを注入後、加熱処理によりシリコーンゴムを加硫、発泡させて耐熱性弾性体層９２２を形成する方法が挙げられる。 The pressure roll 92 includes, for example, a solid iron core (columnar metal core) 921, a heat-resistant elastic layer 922 such as silicone sponge that covers the outer peripheral surface of the core 921, and a heat-resistant resin such as PFA. And a release layer 923 with a coating or a heat-resistant rubber coating. As a manufacturing method of the pressure roll 92, for example, a fluororesin tube in which an adhesion primer is applied and a solid shaft (becomes a core 921) are formed on the inner peripheral surface of a PFA tube (becomes a release layer 923). A method in which the heat-resistant elastic layer 922 is formed by setting in a mold, injecting a liquid foamed silicone rubber between a fluororesin tube and a solid shaft, and then vulcanizing and foaming the silicone rubber by heat treatment. It is done.
磁場発生ユニット９０は、断面が無端ベルト６２の形状に沿った曲線形状を有し、無端ベルト６２の外周表面と例えば０．５ｍｍから２ｍｍ程度の間隙で設置される。磁場発生ユニット９０は、磁界を発生させる励磁コイル９０１と、励磁コイル９０１を保持するコイル支持部材９０２と、励磁コイル９０１に電流を供給する励磁回路９０３とを有する。 The magnetic field generating unit 90 has a curved shape with a cross section that follows the shape of the endless belt 62, and is installed with a gap of, for example, about 0.5 mm to 2 mm from the outer peripheral surface of the endless belt 62. The magnetic field generation unit 90 includes an excitation coil 901 that generates a magnetic field, a coil support member 902 that holds the excitation coil 901, and an excitation circuit 903 that supplies current to the excitation coil 901.
励磁コイル９０１としては、例えば、相互に絶縁された例えば直径０．５ｍｍの銅線材を１６本から２０本程度束ねたリッツ線を、長円形状や楕円形状、長方形状等の閉環状に巻いて形成したものが用いられる。励磁コイル９０１に励磁回路９０３によって予め定められた周波数の交流電流を印加することにより、励磁コイル９０１の周囲に交流磁界Ｈが発生する。交流磁界Ｈが、無端ベルト６２の金属層を横切る際に、電磁誘導作用によってその交流磁界Ｈの変化を妨げる磁界を発生するように渦電流Ｉが生じる。励磁コイル９０１に印加する交流電流の周波数は、例えば、１０ｋＨｚから５０ｋＨｚに設定する。渦電流Ｉが無端ベルト６２の金属層を流れることによって、金属層の抵抗値Ｒに比例した電力Ｗ（Ｗ＝Ｉ２Ｒ）によるジュール熱が発生し、無端ベルト６２が加熱される。 As the exciting coil 901, for example, litz wires obtained by bundling about 16 to 20 copper wires having a diameter of 0.5 mm that are insulated from each other are wound in a closed ring shape such as an oval shape, an elliptical shape, or a rectangular shape. What was formed is used. An AC magnetic field H is generated around the excitation coil 901 by applying an AC current having a predetermined frequency by the excitation circuit 903 to the excitation coil 901. When the AC magnetic field H crosses the metal layer of the endless belt 62, an eddy current I is generated so as to generate a magnetic field that prevents the change of the AC magnetic field H by electromagnetic induction. The frequency of the alternating current applied to the exciting coil 901 is set, for example, from 10 kHz to 50 kHz. When the eddy current I flows through the metal layer of the endless belt 62, Joule heat is generated by electric power W (W = I 2 R) proportional to the resistance value R of the metal layer, and the endless belt 62 is heated.
コイル支持部材９０２は、例えば、耐熱性を有する非磁性材料で構成される。非磁性材料としては、例えば、耐熱ガラス、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォン、ＰＰＳ等の耐熱性樹脂、またはこれらにガラス繊維を混合した耐熱性樹脂等が挙げられる。 The coil support member 902 is made of a nonmagnetic material having heat resistance, for example. Examples of the nonmagnetic material include heat resistant resins such as heat resistant glass, polycarbonate, polyethersulfone, and PPS, or heat resistant resins obtained by mixing glass fibers with these.
本実施形態では、無端ベルト６２を加熱する加熱源の一例として磁場発生ユニット９０を備える、電磁誘導加熱方式の定着装置６０について説明したが、加熱源としては、輻射ランプ発熱体、抵抗発熱体を採用してもよい。輻射ランプ発熱体としては、例えば、ハロゲンランプ等が挙げられる。抵抗発熱体としては、例えば、鉄−クロム−アルミ系、ニッケル−クロム系、白金、モリブデン、タンタル、タングステン、炭化珪素、モリブデン−シリサイド、カーボン等が挙げられる。 In the present embodiment, the electromagnetic induction heating type fixing device 60 including the magnetic field generation unit 90 is described as an example of a heating source for heating the endless belt 62. However, as the heating source, a radiation lamp heating element and a resistance heating element are used. It may be adopted. Examples of the radiant lamp heating element include a halogen lamp. Examples of the resistance heating element include iron-chromium-aluminum, nickel-chromium, platinum, molybdenum, tantalum, tungsten, silicon carbide, molybdenum-silicide, and carbon.
図４に示す定着装置６０では、加圧ロール９２の矢印Ｄ方向への回転に伴い、無端ベルト６２が回転し、励磁コイル９０１により発生した磁界に曝される。この際、無端ベルト６２中の金属層に渦電流が発生し、無端ベルト６２の外周面が定着可能な温度まで加熱される。加熱された無端ベルト６２は、加圧ロール９２とのニップ部Ｎまで移動する。搬送手段により、未定着トナー像がその表面に設けられた用紙Ｐが定着入口ガイド５６を介して定着装置６０に搬入される。用紙Ｐが無端ベルト６２と加圧ロール９２とのニップ部Ｎを通過した際に、未定着トナー像は無端ベルト６２により加熱され用紙Ｐの表面に定着される。その後、画像が表面に形成された用紙Ｐは、搬送手段により搬送され、定着装置６０から排出される。ニップ部Ｎにおいて定着処理を終え、外周面の表面温度が低下した無端ベルト６２は、励磁コイル９０１方向へと回転し、次の定着処理に備えて再度加熱される。ニップ部Ｎの下流側には、無端ベルト６２から剥離された用紙Ｐを無端ベルト６２から分離し、画像形成装置の排出部へ向かう排紙通路に誘導するための剥離補助部材７０が配置されている。 In the fixing device 60 shown in FIG. 4, the endless belt 62 rotates as the pressure roll 92 rotates in the direction of arrow D, and is exposed to the magnetic field generated by the exciting coil 901. At this time, an eddy current is generated in the metal layer in the endless belt 62, and the outer peripheral surface of the endless belt 62 is heated to a temperature at which it can be fixed. The heated endless belt 62 moves to the nip portion N with the pressure roll 92. The sheet P on which the unfixed toner image is provided is carried into the fixing device 60 via the fixing inlet guide 56 by the conveying means. When the paper P passes through the nip N between the endless belt 62 and the pressure roll 92, the unfixed toner image is heated by the endless belt 62 and fixed on the surface of the paper P. Thereafter, the paper P on which the image is formed is transported by the transport unit and discharged from the fixing device 60. The endless belt 62 that has finished the fixing process at the nip portion N and whose surface temperature on the outer peripheral surface has decreased rotates in the direction of the exciting coil 901 and is heated again in preparation for the next fixing process. On the downstream side of the nip portion N, a separation assisting member 70 for separating the paper P peeled from the endless belt 62 from the endless belt 62 and guiding it to a paper discharge path toward the discharge portion of the image forming apparatus is disposed. Yes.
図４に示す定着装置６０は、ヒートパイプ８０が保持部材の一部を構成して、圧力パッド６４の長手方向の異なる領域間で熱が移動するように配置されていることにより、最大通紙幅よりも小さい幅の用紙の連続通紙後においても、圧力パッド６４からの熱の放出を抑制しながら、圧力パッド６４の長手方向の温度差を低減することが可能となる。 In the fixing device 60 shown in FIG. 4, the heat pipe 80 forms a part of the holding member and is arranged so that heat is transferred between different regions in the longitudinal direction of the pressure pad 64. Even after the paper having a smaller width is continuously fed, the temperature difference in the longitudinal direction of the pressure pad 64 can be reduced while suppressing the release of heat from the pressure pad 64.
本実施形態に係る定着装置の構成は、回転部材と無端ベルトと加圧部材と複数のヒートパイプとを備え、複数のヒートパイプが加圧部材の長手方向の異なる領域間で熱が移動するように配置されているものであれば、上記の構成に限定されない。 The configuration of the fixing device according to the present embodiment includes a rotating member, an endless belt, a pressure member, and a plurality of heat pipes, and the plurality of heat pipes move heat between different regions in the longitudinal direction of the pressure member. If it is arrange | positioned, it will not be limited to said structure.
以下、実施例に基づき、本実施の形態をさらに具体的に説明する。なお、本実施の形態は実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present embodiment will be described more specifically based on examples. Note that this embodiment is not limited to the examples.
各実施例および比較例において、図２に示す定着装置を用いて評価を行った。定着装置の各構成部品の仕様は以下のとおりである。 In each example and comparative example, evaluation was performed using the fixing device shown in FIG. The specifications of each component of the fixing device are as follows.
定着ロールは、外径２６ｍｍ、肉厚１．８ｍｍ、長さ３６０ｍｍである円筒状鉄製のコアの外周面に、厚さ６００μｍのシリコーンＨＴＶゴム（ゴム硬度３３度：ＪＩＳ−Ａ）の耐熱性弾性体層が設けられ、この耐熱性弾性体層の表面に、厚さ３０μｍの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（ＰＦＡ）のチューブが離型層として被覆され、鏡面状態に近い表面に仕上げられているものを用いた。定着ロールのコアの内部には、加熱源としてハロゲンランプ（８００ｗ）が配置されている。定着ロールの表面温度は、加熱された定着ロールの表面に接した状態で配置された感温素子である温度センサーおよび温度コントローラーにより制御した。 The fixing roll has a heat resistant elasticity of silicone HTV rubber (rubber hardness 33 degrees: JIS-A) having a thickness of 600 μm on the outer peripheral surface of a cylindrical iron core having an outer diameter of 26 mm, a wall thickness of 1.8 mm, and a length of 360 mm. A body layer is provided, and a tube of tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA) having a thickness of 30 μm is coated as a release layer on the surface of the heat-resistant elastic layer, and the surface is close to a mirror surface state. The finished one was used. Inside the core of the fixing roll, a halogen lamp (800w) is disposed as a heating source. The surface temperature of the fixing roll was controlled by a temperature sensor and a temperature controller, which are temperature sensitive elements arranged in contact with the surface of the heated fixing roll.
無端ベルトは、周長９４ｍｍ、厚さ８０μｍ、幅３４４ｍｍの熱硬化性ポリイミド樹脂を基材層とし、この基材層の外周面に、カーボンブラックを１０ｗｔ％配合した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（ＰＦＡ）を厚さが３０μｍになるようにコーティングして離型層が形成されたものを用いた。 The endless belt is a tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether in which a thermosetting polyimide resin having a peripheral length of 94 mm, a thickness of 80 μm, and a width of 344 mm is used as a base layer, and carbon black is blended at 10 wt% on the outer peripheral surface of the base layer. A release layer was formed by coating a copolymer (PFA) to a thickness of 30 μm.
無端ベルトを内側から加圧する圧力パッドとしては、シリコーンゴムを用いて幅６ｍｍ、厚さ５ｍｍ、長さ３４０ｍｍに形成されたプレニップ部材と、充填材としてガラス繊維（ＧＦ）が４０％配合されているポリフェニルスルフィド（ＰＰＳ）樹脂（東レ株式会社製「トレリナ」として入手可能）を用いて幅３ｍｍ、厚さ１０ｍｍ、長さ３４０ｍｍに形成された剥離ニップ部材とを備えるものを使用した。後述するように、実施例１においては、更に２つのヒートパイプを備える圧力パッドを使用した。 As a pressure pad for pressurizing the endless belt from the inside, 40% glass fiber (GF) is blended as a pre-nip member made of silicone rubber and having a width of 6 mm, a thickness of 5 mm, and a length of 340 mm. What provided the peeling nip member formed in width 3mm, thickness 10mm, and length 340mm using the polyphenyl sulfide (PPS) resin (available as "Torelina" by Toray Industries, Inc.) was used. As will be described later, in Example 1, a pressure pad provided with two more heat pipes was used.
加圧部材と無端ベルトの間には摺動シートが設けられ、摺動シートの表面には、予め潤滑剤として粘度３００ｃＳｔのアミノ変性シリコーンオイル（ＫＦ８００９Ａ：信越化学工業株式会社製）を０．５ｃｃ塗布した。摺動シートの大きさは、幅３４０ｍｍ、長さ７０ｍｍとし、圧力パッドは圧縮コイルスプリングにより無端ベルトを介して定着ロールを３０ｋｇの荷重で押圧した。 A sliding sheet is provided between the pressure member and the endless belt, and 0.5 cc of amino-modified silicone oil (KF8009A: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) having a viscosity of 300 cSt is previously applied as a lubricant on the surface of the sliding sheet. Applied. The sliding sheet had a width of 340 mm and a length of 70 mm, and the pressure pad pressed the fixing roll with a load of 30 kg through an endless belt by a compression coil spring.
定着ロールへの無端ベルトの巻き付け角度は約２７°であり、ニップ部の幅は約７ｍｍであった。モーターから定着ロールに伝達された駆動力により、定着ロールおよび無端ベルトは速度２５０ｍｍ／秒で回転した。 The winding angle of the endless belt around the fixing roll was about 27 °, and the width of the nip portion was about 7 mm. The driving force transmitted from the motor to the fixing roll rotated the fixing roll and the endless belt at a speed of 250 mm / sec.
＜実施例１＞
図２に示すように、プレニップ部材と、剥離ニップ部材と、プレニップ部材および剥離ニップ部材に接する２つのヒートパイプとを備える圧力パッドを用いた。２つのヒートパイプのそれぞれは、図４（ａ）に示すように、圧力パッドの中央部と端部の一方または他方との間で熱が移動するように対称的に配置した。ヒートパイプはいずれも、幅７ｍｍ、高さ１０ｍｍ、パイプ厚み１ｍｍの外側形状を有する銅製の角パイプであり、その内壁には金属メッシュが配置され、作動流体は純水であった。このヒートパイプを備える定着装置を画像形成装置（富士ゼロックス株式会社製：カラー複合機 ＤＣＩＶＣ４４０５）に搭載した。
<Example 1>
As shown in FIG. 2, a pressure pad including a pre-nip member, a peeling nip member, and two heat pipes in contact with the pre-nip member and the peeling nip member was used. As shown in FIG. 4A, each of the two heat pipes was arranged symmetrically so that heat was transferred between the central portion of the pressure pad and one or the other of the end portions. Each of the heat pipes was a copper square pipe having an outer shape with a width of 7 mm, a height of 10 mm, and a pipe thickness of 1 mm, a metal mesh was disposed on the inner wall, and the working fluid was pure water. The fixing device including the heat pipe was mounted on an image forming apparatus (manufactured by Fuji Xerox Co., Ltd .: color multifunction device DCIVC4405).
定着ロールの温度を１７５℃に制御し、坪量９０ｇｓｍのＡ４用紙を、Ａ４用紙の長辺が用紙搬送方向となるように、３５枚／分の速度で２００枚連続での印字定着を行った。印字定着に用いた印字パターンは５０％のハーフトーン画像であった。このＡ４用紙を２００枚連続で印字定着した後の定着ロールにおける非通紙領域と通紙領域との温度差は最大で１５Ｋであった。また、定着ロールにおける長手方向における温度分布は、図６において実線で示す相対的な温度分布を有するものであった。 The temperature of the fixing roll was controlled at 175 ° C., and A4 paper having a basis weight of 90 gsm was fixed on 200 sheets continuously at a speed of 35 sheets / minute so that the long side of the A4 paper was in the paper transport direction. . The print pattern used for print fixing was a 50% halftone image. The maximum temperature difference between the non-sheet passing area and the sheet passing area in the fixing roll after 200 sheets of A4 paper were continuously printed and fixed was 15K. Further, the temperature distribution in the longitudinal direction of the fixing roll had a relative temperature distribution indicated by a solid line in FIG.
上記の通りＡ４用紙を２００枚連続で印字定着した後、引き続き坪量１４０ｇｓｍのＡ３用紙を、Ａ３用紙の長辺が用紙搬送方向となるように、２０枚／分の速度で３０枚連続で印字定着した。 As described above, after printing and fixing 200 sheets of A4 paper continuously, 30 sheets of A3 paper with a basis weight of 140 gsm are continuously printed at a speed of 20 sheets / minute so that the long side of the A3 paper is in the paper transport direction. Established.
上記のようにして印字定着されたＡ３用紙について、Ａ４用紙の縦送り方向（ＳＥＦ）通紙幅より内側の領域に対する、Ａ４用紙のＳＥＦ通紙幅より外側の領域のグロス差（端部グロス上昇）は、６０度グロスメータ（グロスメータ（日本電色工業株式会社製、ＶＧ ２０００）で６以下であり、Ａ３用紙に印字された画像はいずれも実用上問題ない画像であった。Ａ３用紙の３０枚連続での印字定着において、紙しわや定着不良は発生しなかった。印字定着されたＡ４用紙およびＡ３用紙はいずれもカール量が１５ｍｍ以下であった。目視の結果、印字定着されたＡ３用紙はいずれも、Ａ４用紙のＳＥＦ通紙幅より外側の領域であってもホットオフセットが見られなかった。 For the A3 paper that has been printed and fixed as described above, the gross difference (edge gloss increase) of the area outside the SEF paper passing width of the A4 paper with respect to the area inside the vertical feeding direction (SEF) paper passing width of the A4 paper is , 60 degrees gloss meter (gross meter (Nippon Denshoku Industries Co., Ltd., VG 2000), 6 or less, and all images printed on A3 paper were practically no problems. 30 sheets of A3 paper In continuous printing and fixing, no paper wrinkles or fixing defects occurred, and both the A4 and A3 sheets that were fixed by printing had a curl amount of 15 mm or less. In any case, no hot offset was observed even in the area outside the SEF passage width of A4 paper.
上記のようにＡ４用紙２００枚の連続印字定着およびＡ３用紙３０枚の連続印字定着を繰り返して、Ａ４用紙およびＡ３用紙の合計で１０万枚の印字定着を行ったが、ロールやベルトの各層間の剥がれや、ロールの軸受け部や周辺部材の損傷もなく、ベルト摺動トルクの増大による紙しわや画像ズレも発生しなかった。 As described above, continuous printing and fixing of 200 sheets of A4 paper and continuous printing and fixing of 30 sheets of A3 paper were repeated, and a total of 100,000 sheets of A4 paper and A3 paper were printed and fixed. There was no peeling, no damage to the bearings and peripheral members of the roll, and no paper wrinkles or image misalignment due to an increase in belt sliding torque.
＜比較例１＞
圧力パッドがヒートパイプを備えていないこと以外は実施例１と同じ構成を有する定着装置を画像形成装置に搭載して、実施例１と同様の評価を行った。
<Comparative Example 1>
A fixing device having the same configuration as in Example 1 was mounted on the image forming apparatus except that the pressure pad was not provided with a heat pipe, and the same evaluation as in Example 1 was performed.
実施例１と同様にＡ４用紙を２００枚連続で印字定着した後の定着ロールにおける非通紙領域と通紙領域との温度差は、最大で３５Ｋであった。また、定着ロールにおける長手方向における温度分布は、図６において破線で示す相対的な温度分布を有するものであった。 As in Example 1, the maximum temperature difference between the non-sheet passing area and the sheet passing area in the fixing roll after 200 sheets of A4 paper were continuously printed and fixed was 35K. Further, the temperature distribution in the longitudinal direction of the fixing roll had a relative temperature distribution indicated by a broken line in FIG.
実施例１と同様に、Ａ４用紙を２００枚連続で印字定着した後、Ａ３用紙を３０枚連続で印字定着したところ、Ａ３用紙における、Ａ４用紙のＳＥＦ通紙幅の内側領域に対する、Ａ４用紙のＳＥＦ通紙幅の外側領域のグロス差（端部グロス上昇）は、６０度グロスメータで１２以上となり、Ａ３用紙の端部の印字画像にグロスムラが発生していた。また、Ａ３用紙の３０枚連続での印字定着において、紙しわや定着不良は１０枚発生していた。印字定着されたＡ３用紙のカール量は最大で３０ｍｍであった。さらに、目視の結果、印字定着されたＡ３用紙３０枚のうち、Ａ４用紙からＡ３用紙に換えた直後の５枚において、Ａ４用紙のＳＥＦ通紙幅より外側の領域にホットオフセットが発生した。 In the same manner as in Example 1, after 200 sheets of A4 paper were printed and fixed continuously, 30 sheets of A3 paper were printed and fixed, and the SEF of A4 paper with respect to the inner area of the A4 paper in the SEF sheet passing width was fixed. The gloss difference (edge gloss increase) in the outer region of the sheet passing width was 12 or more with a 60-degree gloss meter, and gloss unevenness occurred in the printed image on the edge of the A3 paper. In addition, 10 sheets of paper wrinkles or poor fixing occurred in the printing and fixing of 30 sheets of A3 sheets continuously. The curl amount of the A3 paper that was fixed by printing was 30 mm at the maximum. Further, as a result of visual inspection, a hot offset occurred in an area outside the SEF sheet passing width of the A4 paper in 5 sheets immediately after the A4 paper was changed to the A3 paper among the 30 A3 papers on which the printing was fixed.
実施例１と同様に、Ａ４用紙２００枚の連続印字定着およびＡ３用紙３０枚の連続印字定着を繰り返して印字定着を行ったところ、両端部におけるニップ圧力の増大により、Ａ４用紙およびＡ３用紙の合計で４万枚を通紙したところで定着ロールの金属コアと弾性層の間での剥がれが発生し、各ロールの軸受け部が損傷したことを目視により確認した。また、５万枚通紙したところで、潤滑剤の熱劣化により、ベルト摺動トルクの増大が起き、それによる紙しわや画像ズレが発生したことを目視により確認した。 As in Example 1, when continuous printing and fixing of 200 sheets of A4 paper and continuous printing and fixing of 30 sheets of A3 paper were repeated, the total of A4 paper and A3 paper was obtained by increasing the nip pressure at both ends. When 40,000 sheets were passed through, peeling between the metal core of the fixing roll and the elastic layer occurred, and it was visually confirmed that the bearing portion of each roll was damaged. Further, when 50,000 sheets were passed, it was visually confirmed that an increase in belt sliding torque occurred due to thermal deterioration of the lubricant, resulting in paper wrinkles and image displacement.
上記のように、加圧部材の長手方向の異なる領域間で熱が移動するように配置されている２つのヒートパイプを備えた実施例１に係る定着装置を用いることにより、ヒートパイプを備えていない比較例１に係る定着装置と比較して、圧力パッドの長手方向の温度差が低減され、その結果、ニップ部の長手方向における圧力差が低減された。 As described above, the heat pipe is provided by using the fixing device according to Example 1 including the two heat pipes arranged so that the heat moves between different regions in the longitudinal direction of the pressure member. Compared with the fixing device according to Comparative Example 1 that does not, the temperature difference in the longitudinal direction of the pressure pad was reduced, and as a result, the pressure difference in the longitudinal direction of the nip portion was reduced.
１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ 画像形成ユニット、１０ 一次転写部、１１ 感光体ドラム、１２ 帯電装置、１３ 露光装置、１４ 現像装置、１５ 中間転写ベルト、１６ 一次転写ロール、１７ ドラムクリーナ、２０ 二次転写部、２２ 二次転写ロール、２５ バックアップロール、２６ 給電ロール、３１ 駆動ロール、３２ 支持ロール、３３ テンションロール、３４ クリーニングバックアップロール、３５ 中間転写ベルトクリーナ、４０ 制御部、４２ 基準センサ（ホームポジションセンサ）、４３ 画像濃度センサ、５０ 給紙手段、５１ ピックアップロール、５２ 搬送ロール、５３ 用紙搬送路、５５ 搬送ベルト、５６ 定着入口ガイド、６０ 定着装置、６１，１１０ 定着ロール、６１１，９２１，１１１，１２１ コア（円筒状芯金）、６１２，９２２，１１２，１２２ 耐熱性弾性体層、６１３，９２３，１１３，１２３ 離型層、６２ 無端ベルト、６３ ベルトガイド部材、６４ 加圧部材（圧力パッド）、６４ａ プレニップ部材、６４ｂ 剥離ニップ部材、６５ 保持部材（ホルダ）、６６，１１４ 加熱源（ハロゲンヒータ）、６７ 潤滑剤塗布部材、６８ 摺動部材（摺動シート）、６９ 温度センサ、７０ 剥離補助部材、７１ 剥離バッフル、７２ バッフルホルダ、８０ ヒートパイプ、９０ 磁場発生ユニット、９０１ 誘導発熱コイル、９０２ コイル支持部材、９０３ 励磁回路、９２，１２０ 加圧ロール。
1Y, 1M, 1C, 1K Image forming unit, 10 Primary transfer portion, 11 Photosensitive drum, 12 Charging device, 13 Exposure device, 14 Developing device, 15 Intermediate transfer belt, 16 Primary transfer roll, 17 Drum cleaner, 20 Secondary Transfer section, 22 Secondary transfer roll, 25 Backup roll, 26 Feed roll, 31 Drive roll, 32 Support roll, 33 Tension roll, 34 Cleaning backup roll, 35 Intermediate transfer belt cleaner, 40 Control section, 42 Reference sensor (home position) Sensor), 43 image density sensor, 50 paper feeding means, 51 pickup roll, 52 transport roll, 53 paper transport path, 55 transport belt, 56 fixing inlet guide, 60 fixing device, 61,110 fixing roll, 611, 921, 111 121 core (cylindrical core), 612 22, 112, 122 heat resistant elastic layer, 613, 923, 113, 123 release layer, 62 endless belt, 63 belt guide member, 64 pressure member (pressure pad), 64a pre-nip member, 64b peeling nip member, 65 Holding member (holder), 66, 114 Heat source (halogen heater), 67 Lubricant application member, 68 Sliding member (sliding sheet), 69 Temperature sensor, 70 Peeling auxiliary member, 71 Peeling baffle, 72 Baffle holder, 80 Heat pipe, 90 magnetic field generation unit, 901 induction heating coil, 902 coil support member, 903 excitation circuit, 92, 120 pressure roll.
Claims (5)
前記回転部材に接触しながら移動可能な無端ベルトと、
前記無端ベルトの内側に配置され、前記無端ベルトを介して前記回転部材を加圧して前記回転部材と前記無端ベルトとの間に記録媒体が通過するニップ部を形成する加圧部材と、
前記加圧部材の長手方向の異なる領域間で熱が移動するように配置されている複数のヒートパイプと、
を備えることを特徴とする、記録媒体に保持されたトナー像を定着する定着装置。 A rotatable rotating member;
An endless belt movable while contacting the rotating member;
A pressure member that is disposed inside the endless belt and pressurizes the rotating member via the endless belt to form a nip portion through which a recording medium passes between the rotating member and the endless belt;
A plurality of heat pipes arranged to move heat between different regions in the longitudinal direction of the pressure member;
A fixing device for fixing a toner image held on a recording medium.
前記静電潜像をトナーにより現像する現像手段と、
得られたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
転写された記録媒体上のトナー像を定着する定着手段と、を備え、
前記定着手段が請求項１〜４のいずれか一項に記載の定着装置であることを特徴とする、画像形成装置。
An electrostatic latent image forming means for forming an electrostatic latent image on the electrostatic latent image holding member;
Developing means for developing the electrostatic latent image with toner;
Transfer means for transferring the obtained toner image to a recording medium;
Fixing means for fixing the toner image on the transferred recording medium,
An image forming apparatus, wherein the fixing unit is the fixing device according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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2016
- 2016-02-18 JP JP2016028654A patent/JP2017146481A/en active Pending
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