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JP2006309073A - Fixing apparatus and image forming apparatus - Google Patents

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JP2006309073A
JP2006309073A JP2005134355A JP2005134355A JP2006309073A JP 2006309073 A JP2006309073 A JP 2006309073A JP 2005134355 A JP2005134355 A JP 2005134355A JP 2005134355 A JP2005134355 A JP 2005134355A JP 2006309073 A JP2006309073 A JP 2006309073A
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JP
Japan
Prior art keywords
roller
fixing device
fixing
heat generating
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005134355A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Isshiki
鉄也 一色
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Publication of JP2006309073A publication Critical patent/JP2006309073A/en
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Abstract

【課題】熱効率が高い状態を安定して維持することができる定着装置および画像形成装置を提供すること。
【解決手段】定着装置19は、定着ローラ21と、定着ローラ21に圧接される加圧ローラとを備え、定着ローラ21と加圧ローラとの間に、未定着像を担持した記録媒体を通過させることにより、該記録媒体に未定着像を定着させるものである。定着ローラ21は、少なくとも外周部が絶縁性を有するローラ本体210と、ローラ本体210の外周側に設けられた弾性層214と、ローラ本体210と弾性層214との間に設けられ、通電により発熱する発熱層213とを備えている。
【選択図】図6
To provide a fixing device and an image forming apparatus capable of stably maintaining a state of high thermal efficiency.
A fixing device 19 includes a fixing roller 21 and a pressure roller pressed against the fixing roller 21, and a recording medium carrying an unfixed image passes between the fixing roller 21 and the pressure roller. By doing so, the unfixed image is fixed on the recording medium. The fixing roller 21 is provided between a roller main body 210 having at least an outer peripheral insulating property, an elastic layer 214 provided on the outer peripheral side of the roller main body 210, and between the roller main body 210 and the elastic layer 214, and generates heat when energized. Heating layer 213.
[Selection] Figure 6

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.

プリンタ、コピー、ファクシミリ等ようなの画像形成装置には、トナーにより形成されたトナー像を未定着状態で担持する記録用紙(記録媒体)を加熱および加圧することにより、前記トナー像を記録用紙に定着させる定着装置が備えられているものがある。
従来、このような定着装置としては、加熱手段を内蔵した定着ローラと加圧ローラとからなる一対のローラのニップ部に、トナー像が転写された用紙を通過させて、定着ローラ(加熱手段)による加熱と2つのローラによる加圧とにより、トナー像を用紙に融着させる定着装置が広く用いられている。
In an image forming apparatus such as a printer, a copy, or a facsimile, a recording paper (recording medium) carrying a toner image formed with toner in an unfixed state is heated and pressed to fix the toner image on the recording paper. Some are equipped with a fixing device.
Conventionally, as such a fixing device, a sheet on which a toner image has been transferred is passed through a nip portion of a pair of rollers including a fixing roller having a heating unit and a pressure roller, and a fixing roller (heating unit). 2. Description of the Related Art Fixing devices that fuse a toner image to a sheet by heating with a pressure and pressing with two rollers are widely used.

加熱手段としては、ハロゲンヒータで加熱するよう構成されたものがある(例えば、特許文献1(図5)参照)。また、他の構成の加熱手段としては、励磁コイルから発生する高周波磁界によりトナー像に渦電流を発生させて、当該トナー像自体に熱を発生させるよう構成されたものがある(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、特許文献1の図5に記載の加熱手段は、定着ローラの回転軸とほぼ同位置に設置されているとともに、空気を媒体としてローラ本体を加熱するため、熱のロスが生じる、すなわち、熱効率が低いという問題があった。また、この加熱手段では、クイックヒートを行なうことができないという問題や、加熱に有効な赤外線よりも加熱に寄与しない可視光を多く照射するため、消費電力が高いという問題もあった。
また、特許文献2に記載の加熱手段は、クイックヒートは可能となり、さらに消費電力も抑えることができるが、励磁コイル自体も加熱されることとなり、トナー像の温度が不安定になる、すなわち、熱効率が不安定となるという問題があった。
As a heating means, there is one configured to be heated by a halogen heater (see, for example, Patent Document 1 (FIG. 5)). As another heating means, there is one configured to generate an eddy current in a toner image by a high-frequency magnetic field generated from an exciting coil and generate heat in the toner image itself (for example, Patent Documents). 2).
However, since the heating means described in FIG. 5 of Patent Document 1 is installed at substantially the same position as the rotation shaft of the fixing roller and heats the roller body using air as a medium, heat loss occurs. There was a problem of low thermal efficiency. In addition, this heating means has a problem that quick heating cannot be performed and a problem that power consumption is high because more visible light that does not contribute to heating is irradiated than infrared rays effective for heating.
In addition, the heating means described in Patent Document 2 enables quick heat and further reduces power consumption, but the exciting coil itself is also heated, and the temperature of the toner image becomes unstable. There was a problem that the thermal efficiency became unstable.

特開2002−351239号公報JP 2002-351239 A 特開2003−5577号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-5577

本発明の目的は、熱効率が高い状態を安定して維持することができる定着装置および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 and an image forming apparatus that can stably maintain a state of high thermal efficiency.

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の定着装置は、定着ローラと、該定着ローラに圧接される加圧ローラとを備え、前記定着ローラと前記加圧ローラとの間に、未定着像を担持した記録媒体を通過させることにより、該記録媒体に前記未定着像を定着させる定着装置であって、
前記定着ローラは、
少なくとも外周部が絶縁性を有するローラ本体と、
前記ローラ本体の外周側に設けられた弾性層と、
前記ローラ本体と前記弾性層との間に設けられ、通電により発熱する発熱層とを備えることを特徴とする。
これにより、熱効率が高い状態を安定して維持することが可能な定着装置を提供することができる。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The fixing device of the present invention includes a fixing roller and a pressure roller pressed against the fixing roller, and allows a recording medium carrying an unfixed image to pass between the fixing roller and the pressure roller. A fixing device for fixing the unfixed image on the recording medium,
The fixing roller is
A roller body having at least an outer periphery having an insulating property;
An elastic layer provided on the outer peripheral side of the roller body;
A heating layer is provided between the roller body and the elastic layer and generates heat when energized.
Accordingly, it is possible to provide a fixing device that can stably maintain a state of high thermal efficiency.

本発明の定着装置では、前記発熱層の回転軸方向の両端部には、それぞれ、該発熱層に通電する電極部が設けられていることが好ましい。
これにより、定着ローラが回転しているか否かによらず、発熱層に確実に通電を行なうことができる。
本発明の定着装置では、前記電極部は、ブラシ電極を備えることが好ましい。
これにより、定着ローラが回転しているか否かによらず、発熱層に確実に通電を行なうことができる。
In the fixing device of the present invention, it is preferable that both ends of the heat generating layer in the rotation axis direction are provided with electrode portions for energizing the heat generating layer, respectively.
Thereby, it is possible to reliably energize the heat generating layer regardless of whether or not the fixing roller is rotating.
In the fixing device according to the aspect of the invention, it is preferable that the electrode unit includes a brush electrode.
Thereby, it is possible to reliably energize the heat generating layer regardless of whether or not the fixing roller is rotating.

本発明の定着装置では、前記発熱層は、自己温度調節機能を有することが好ましい。
これにより、例えばサーモスタット等の温度制御装置等を介することなく温度調節を行なうことができる。
本発明の定着装置では、前記発熱層は、インジウムティンオキサイドを主材料として構成されていることが好ましい。
これにより、例えばサーモスタット等の温度制御装置等を介することなく温度調節を行なうことができる。
In the fixing device of the present invention, it is preferable that the heat generating layer has a self-temperature adjusting function.
Thus, for example, temperature adjustment can be performed without using a temperature control device such as a thermostat.
In the fixing device of the present invention, it is preferable that the heat generating layer is composed mainly of indium tin oxide.
Thus, for example, temperature adjustment can be performed without using a temperature control device such as a thermostat.

本発明の定着装置では、前記発熱層の厚さは、0.01〜3.0μmであることが好ましい。
厚さが前記下限値よりも薄い(小さい)場合、均一な膜形成が難しく、膜欠陥を生じるおそれがある。また、厚さが前記上限値よりも厚い(大きい)場合、熱サイクルによりクラックが生じるおそれがある。
In the fixing device according to the aspect of the invention, it is preferable that the thickness of the heat generating layer is 0.01 to 3.0 μm.
When the thickness is thinner (smaller) than the lower limit value, it is difficult to form a uniform film, which may cause film defects. Further, when the thickness is thicker (larger) than the upper limit value, there is a possibility that cracking may occur due to thermal cycling.

本発明の定着装置では、前記弾性層の外表面は、樹脂材料で構成された樹脂層で覆われていることが好ましい。
これにより、未定着像が定着ローラ(樹脂層)に付着するのを防止することができる。
本発明の定着装置では、前記樹脂材料は、フッ素系のものであることが好ましい。
これにより、未定着像が定着ローラ(樹脂層)に付着するのを防止することができる。
本発明の画像形成装置は、本発明の定着装置を備えたことを特徴とする。
これにより、熱効率が高い状態を安定して維持することが可能な画像形成装置を提供することができる。
In the fixing device of the present invention, the outer surface of the elastic layer is preferably covered with a resin layer made of a resin material.
Thereby, it is possible to prevent an unfixed image from adhering to the fixing roller (resin layer).
In the fixing device of the present invention, the resin material is preferably a fluorine-based one.
Thereby, it is possible to prevent an unfixed image from adhering to the fixing roller (resin layer).
The image forming apparatus of the present invention includes the fixing device of the present invention.
Accordingly, it is possible to provide an image forming apparatus that can stably maintain a state of high thermal efficiency.

以下、本発明の定着装置および画像形成装置の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
[画像形成装置]
まず、本発明の画像形成装置の構成について説明する。
図1は、本発明の定着装置を備えた本発明の画像形成装置の全体構成図である。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a fixing device and an image forming apparatus according to the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[Image forming apparatus]
First, the configuration of the image forming apparatus of the present invention will be described.
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an image forming apparatus of the present invention provided with a fixing device of the present invention.

画像形成装置1の装置本体2内には、感光体ドラムで構成される像担持体3が配設されている。この像担持体3は、図示しない駆動手段によって図示矢印方向に回転駆動される。像担持体3の周囲には、その回転方向に沿って、像担持体3を一様に帯電するための帯電装置4と、像担持体3上に静電潜像を形成するための露光装置5と、静電潜像を現像するためのロータリー現像装置6と、像担持体3上に形成された単色のトナー像を一次転写するための中間転写装置7とが配設されている。   In the apparatus main body 2 of the image forming apparatus 1, an image carrier 3 composed of a photosensitive drum is disposed. The image carrier 3 is rotationally driven in the direction of the arrow shown by a driving unit (not shown). Around the image carrier 3, a charging device 4 for uniformly charging the image carrier 3 along its rotation direction, and an exposure device for forming an electrostatic latent image on the image carrier 3 5, a rotary developing device 6 for developing an electrostatic latent image, and an intermediate transfer device 7 for primary transfer of a monochromatic toner image formed on the image carrier 3.

ロータリー現像装置6は、イエロー用現像装置6Y、マゼンタ用現像装置6M、シアン用現像装置6Cおよびブラック用現像装置6Kが支持フレーム8に装着され、支持フレーム8は図示しない駆動モータにより回転駆動される構成になっている。これらの複数の現像装置6Y、6C、6M、6Kは、像担持体3の1回転毎に選択的に一つの現像装置の現像ローラ6aが像担持体3に対向するように回転移動するようにされている。なお、各現像装置6Y、6C、6M、6Kには各色のトナーが収納されたトナー収納部が形成されている。   In the rotary developing device 6, a yellow developing device 6Y, a magenta developing device 6M, a cyan developing device 6C, and a black developing device 6K are mounted on a support frame 8, and the support frame 8 is rotationally driven by a drive motor (not shown). It is configured. The plurality of developing devices 6Y, 6C, 6M, and 6K are selectively rotated so that the developing roller 6a of one developing device faces the image carrier 3 every rotation of the image carrier 3. Has been. Each of the developing devices 6Y, 6C, 6M, and 6K has a toner storage portion that stores toner of each color.

中間転写装置7は、駆動ローラ9および従動ローラ10と、両ローラにより図示矢印方向に駆動される中間転写ベルト11と、中間転写ベルト11の裏面で像担持体3に対向して配設された一次転写ローラ12と、中間転写ベルト11上の残留トナーを除去する転写ベルトクリーナ13と、駆動ローラ9に対向して配設され、中間転写ベルト11に形成された4色フルカラー像を記録媒体(紙等)上に転写するための二次転写ローラ14とを有している。
装置本体2の底部には給紙カセット15が配設され、給紙カセット15内の記録媒体は、ピックアップローラ16、記録媒体搬送路17、二次転写ローラ14、定着装置19を経て排紙トレイ20に搬送されるように構成されている。
The intermediate transfer device 7 is disposed so as to face the image carrier 3 on the back surface of the intermediate transfer belt 11, the driving roller 9 and the driven roller 10, the intermediate transfer belt 11 driven in the direction of the arrow by the two rollers. A primary transfer roller 12, a transfer belt cleaner 13 for removing residual toner on the intermediate transfer belt 11, and a drive roller 9 are arranged to face the four-color full-color image formed on the intermediate transfer belt 11 as a recording medium ( And a secondary transfer roller 14 for transferring onto paper or the like.
A paper feeding cassette 15 is disposed at the bottom of the apparatus main body 2, and a recording medium in the paper feeding cassette 15 passes through a pickup roller 16, a recording medium conveyance path 17, a secondary transfer roller 14, and a fixing device 19. It is comprised so that it may be conveyed to 20.

次に、上記のような構成の画像形成装置の作用について説明する。
図示しないコンピュータからの画像形成信号が入力されると、像担持体3、現像装置6の現像ローラ6aおよび中間転写ベルト11が回転駆動し、先ず、像担持体3の外周面が帯電装置4によって一様に帯電され、一様に帯電された像担持体3の外周面に、露光装置5によって第1色目(例えばイエロー)の画像情報に応じた選択的な露光がなされ、イエローの静電潜像が形成される。
Next, the operation of the image forming apparatus configured as described above will be described.
When an image forming signal is input from a computer (not shown), the image carrier 3, the developing roller 6 a of the developing device 6 and the intermediate transfer belt 11 are rotationally driven. First, the outer peripheral surface of the image carrier 3 is charged by the charging device 4. The exposure device 5 selectively exposes the outer peripheral surface of the uniformly charged image carrier 3 according to the image information of the first color (for example, yellow) so that the electrostatic latent image of yellow An image is formed.

像担持体3上に形成された潜像位置には、イエロー用現像装置6Yが回動してその現像ローラ6aが当接し、これによってイエローの静電潜像のトナー像が像担持体3上に形成され、次に、像担持体3上に形成されたトナー像は一次転写ローラ12により中間転写ベルト11上に転写される。このとき、二次転写ローラ14は中間転写ベルト11から離間されている。   At the position of the latent image formed on the image carrier 3, the yellow developing device 6 </ b> Y rotates and the developing roller 6 a comes into contact therewith, whereby the yellow electrostatic latent image toner image is formed on the image carrier 3. Next, the toner image formed on the image carrier 3 is transferred onto the intermediate transfer belt 11 by the primary transfer roller 12. At this time, the secondary transfer roller 14 is separated from the intermediate transfer belt 11.

上記の処理が画像形成信号の第2色目、第3色目、第4色目に対応して、像担持体3と中間転写ベルト11の1回転による潜像形成、現像、転写が繰り返され、画像形成信号の内容に応じた4色のトナー像が中間転写ベルト11上において重ねられて転写される。そして、このフルカラー画像が二次転写ローラ14に達するタイミングで、記録媒体が搬送路17から二次転写ローラ14に供給され、このとき、二次転写ローラ14が中間転写ベルト11に押圧されるとともに二次転写電圧が印加され、中間転写ベルト11上のフルカラートナー像(未定着像)が記録媒体上に転写される。そして、当該トナー像を担持した記録媒体を、定着ローラ21と加圧ローラ22との間、すなわち、定着装置19を通過させることにより、トナー像が加熱加圧され記録媒体に定着される。中間転写ベルト11上に残留しているトナーは転写ベルトクリーナ13によって除去される。   In accordance with the second color, the third color, and the fourth color of the image formation signal, the above processing is repeated to form a latent image, develop, and transfer by one rotation of the image carrier 3 and the intermediate transfer belt 11, thereby forming an image. Four color toner images corresponding to the contents of the signals are superimposed and transferred on the intermediate transfer belt 11. Then, at the timing when this full-color image reaches the secondary transfer roller 14, the recording medium is supplied from the conveyance path 17 to the secondary transfer roller 14, and at this time, the secondary transfer roller 14 is pressed against the intermediate transfer belt 11. A secondary transfer voltage is applied, and the full color toner image (unfixed image) on the intermediate transfer belt 11 is transferred onto the recording medium. Then, the recording medium carrying the toner image is passed between the fixing roller 21 and the pressure roller 22, that is, through the fixing device 19, so that the toner image is heated and pressed and fixed on the recording medium. The toner remaining on the intermediate transfer belt 11 is removed by the transfer belt cleaner 13.

なお、両面印刷の場合には、定着装置19を出た記録媒体は、その後端が先端となるようにスイッチバックされ、両面印刷用搬送路23を経て、二次転写ローラ14に供給され、中間転写ベルト11上のフルカラートナー像が記録媒体上に転写され、再び定着装置19により加熱加圧され定着される。
定着装置19は、熱源を有する定着ローラ21とこれに圧接される加圧ローラ22とを有し、定着ローラ21と加圧ローラ22の軸を結ぶ線は水平線からθの角度を有するように配置されている。なお、0°≦θ≦30°である。
In the case of double-sided printing, the recording medium exiting the fixing device 19 is switched back so that the trailing edge is the leading edge, and is supplied to the secondary transfer roller 14 via the double-sided printing conveyance path 23, and the intermediate medium. The full color toner image on the transfer belt 11 is transferred onto the recording medium, and is again heated and pressed by the fixing device 19 to be fixed.
The fixing device 19 includes a fixing roller 21 having a heat source and a pressure roller 22 pressed against the fixing roller 21, and a line connecting the axes of the fixing roller 21 and the pressure roller 22 has an angle θ from a horizontal line. Has been. Note that 0 ° ≦ θ ≦ 30 °.

[定着装置]
以下、本発明の定着装置について、詳細に説明する。
図2〜図4は、図1の定着装置19の詳細を示し、図2は、本発明の定着装置の一部破断面を示す斜視図であり、図3は、図2の定着装置の平面図であり、図4は、図2に示す加圧ローラおよび定着ローラの取付状態を示す側面図であり、図5は、図2に示す加圧ローラの断面図であり、図6は、図2に示す定着ローラの断面図である。
[Fixing device]
Hereinafter, the fixing device of the present invention will be described in detail.
2 to 4 show details of the fixing device 19 of FIG. 1, FIG. 2 is a perspective view showing a partially broken section of the fixing device of the present invention, and FIG. 3 is a plan view of the fixing device of FIG. 4 is a side view showing a mounting state of the pressure roller and the fixing roller shown in FIG. 2, FIG. 5 is a sectional view of the pressure roller shown in FIG. 2, and FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of the fixing roller shown in FIG.

図2および図3において、ハウジング24内には定着ローラ21が回動自在に装着され、定着ローラ21の一端には駆動ギヤ28が連結されている。そして、定着ローラ21に対向して加圧ローラ22が回動自在に装着されている。加圧ローラ22の軸方向長さは定着ローラ21のそれよりも短く、その空いたスペースに軸受25が設けられ、加圧ローラ22の両端は軸受25により支持されている。軸受25には加圧レバー26が回動可能に設けられ、加圧レバー26の一端とハウジング24間には加圧スプリング27が配設され、これにより加圧ローラ22と定着ローラ21が加圧されるように構成されている。   2 and 3, the fixing roller 21 is rotatably mounted in the housing 24, and a driving gear 28 is connected to one end of the fixing roller 21. A pressure roller 22 is rotatably mounted facing the fixing roller 21. The axial length of the pressure roller 22 is shorter than that of the fixing roller 21, and a bearing 25 is provided in the empty space, and both ends of the pressure roller 22 are supported by the bearing 25. A pressure lever 26 is rotatably provided on the bearing 25, and a pressure spring 27 is disposed between one end of the pressure lever 26 and the housing 24, whereby the pressure roller 22 and the fixing roller 21 are pressurized. It is configured to be.

ハウジング24の両側面には、支持軸29、30が設けられており、この支持軸29、30にそれぞれ、定着ローラ21側の剥離部材31と、加圧ローラ22側の剥離部材32とが回動自在に装着されている。これにより、定着ローラ21と加圧ローラ22との軸方向でニップ部N(図4参照)の記録媒体搬送方向下流側に剥離部材31、32が配設されることになる。   Support shafts 29 and 30 are provided on both side surfaces of the housing 24, and a peeling member 31 on the fixing roller 21 side and a peeling member 32 on the pressure roller 22 side rotate on the support shafts 29 and 30, respectively. Mounted freely. As a result, the peeling members 31 and 32 are disposed downstream of the nip portion N (see FIG. 4) in the recording medium conveyance direction in the axial direction between the fixing roller 21 and the pressure roller 22.

図5に示すように、加圧ローラ22は、金属製の筒体221と、筒体221に固定された回転軸222と、回転軸222を軸支持する軸受25と、筒体221の外周に設けられたシリコンゴム等で構成された弾性層223と、弾性層223の表面に被覆された表層224とを有している。
表層224は、例えば、フッ素ゴム、フッ素樹脂(例えばパーテトラフロロエチレン(PTFE)、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))等から構成される。このよう材料で構成された表層224を設けることにより、トナーが加圧ローラ22(表層224)に付着するのを防止することができる。
なお、回転軸222は、図示のように、中空体で構成されているのに限定されず、中実体で構成されていてもよい。
As shown in FIG. 5, the pressure roller 22 includes a metal cylinder 221, a rotation shaft 222 fixed to the cylinder 221, a bearing 25 that supports the rotation shaft 222, and an outer periphery of the cylinder 221. It has an elastic layer 223 made of silicon rubber or the like and a surface layer 224 covered on the surface of the elastic layer 223.
The surface layer 224 is made of, for example, fluorine rubber, fluorine resin (for example, pertetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA)), or the like. By providing the surface layer 224 made of such a material, it is possible to prevent toner from adhering to the pressure roller 22 (surface layer 224).
In addition, the rotating shaft 222 is not limited to being configured by a hollow body as illustrated, and may be configured by a solid body.

図6に示すように、定着ローラ21は、ローラ本体210と、ローラ本体210(絶縁層212)の外周面(表面)に設けられた発熱層(面状ヒータ)213と、発熱層213の外周面に設けられた弾性層214と、弾性層214の外周面を被覆する表層215と、ローラ本体210(筒体211)に固定された回転軸216とを有し、これらが一体で回転する。   As shown in FIG. 6, the fixing roller 21 includes a roller main body 210, a heat generating layer (planar heater) 213 provided on the outer peripheral surface (surface) of the roller main body 210 (insulating layer 212), and an outer periphery of the heat generating layer 213. It has an elastic layer 214 provided on the surface, a surface layer 215 covering the outer peripheral surface of the elastic layer 214, and a rotating shaft 216 fixed to the roller body 210 (cylinder 211), and these rotate integrally.

ローラ本体210は、金属製の筒体211と、筒体211の外周面の全周に渡って(沿って)設けられた絶縁層212とで構成されている。
絶縁層212は、例えば、ポリイミド等の耐熱性樹脂、SiO等から構成することができる。また、絶縁層212の厚さは、特に限定されないが、例えば、1.0〜100μmであることが好ましく、30〜50μmであることがより好ましい。
The roller main body 210 includes a metal cylinder 211 and an insulating layer 212 provided along (along) the entire outer periphery of the cylinder 211.
The insulating layer 212 can be made of, for example, a heat resistant resin such as polyimide, SiO 2 or the like. The thickness of the insulating layer 212 is not particularly limited, but is preferably 1.0 to 100 μm, and more preferably 30 to 50 μm, for example.

発熱層213は、絶縁層212の表面の全周に渡って形成されている。この発熱層213は、通電により発熱することができる。
発熱層213を構成する主材料としては、特に限定されないが、例えば、インジウムティンオキサイド(ITO)、カーボン系材料、チタン酸バリウム系セラミック(BaTiO)、Fe−Cr−Al合金、Ni−Cr合金等が挙げられる。
The heat generating layer 213 is formed over the entire circumference of the surface of the insulating layer 212. The heat generating layer 213 can generate heat when energized.
The main material constituting the heat generating layer 213 is not particularly limited. For example, indium tin oxide (ITO), carbon-based material, barium titanate-based ceramic (BaTiO 3 ), Fe—Cr—Al alloy, Ni—Cr alloy Etc.

上述したような材料の中でも、ITO、カーボン系材料、BaTiO等、自己温度調節機能(PTC)を有する材料が好ましい。自己温度調節機能を有する材料を用いることにより、例えばサーモスタット等の温度制御装置等を介することなく温度調節が可能である。また、温度制御装置を省略することができ、よって、定着装置19の小型化、省電力化を図ることが可能になる。 Among the materials described above, materials having a self-temperature adjusting function (PTC) such as ITO, carbon-based material, BaTiO 3 and the like are preferable. By using a material having a self-temperature adjusting function, the temperature can be adjusted without using a temperature control device such as a thermostat. Further, the temperature control device can be omitted, so that the fixing device 19 can be reduced in size and power can be saved.

また、自己温度調節機能を有する材料は、電圧を印加すると、ジュール熱により、当該材料自体の温度が上昇するが、一旦所定温度に到達すると電気抵抗が急激に高くなり、すなわち、電流が抑えられ、前記所定温度を維持することができる。このように、自己温度調節機能を有する材料は、所定温度以上に発熱することが防止され、安全性にも優れている。   In addition, when a voltage is applied to a material having a self-temperature adjusting function, the temperature of the material itself rises due to Joule heat, but once the temperature reaches a predetermined temperature, the electrical resistance increases rapidly, that is, the current is suppressed. The predetermined temperature can be maintained. Thus, the material having the self-temperature adjusting function is prevented from generating heat above a predetermined temperature, and is excellent in safety.

発熱層213の厚さtは、特に限定されないが、例えば、0.01〜3.0μmであるのが好ましく、0.05〜1.0μmであるのがより好ましい。厚さtが前記下限値よりも薄い(小さい)場合、均一な膜形成が難しく、膜欠陥を生じるおそれがある。また、厚さtが前記上限値よりも厚い(大きい)場合、熱サイクルによりクラックが生じる恐れがある。また、発熱層213の形成方法としては、特に限定されず、例えば、スプレー熱分解法、スパッタリング、ディッピング法等を用いることができる。   The thickness t of the heat generation layer 213 is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 3.0 μm, and more preferably 0.05 to 1.0 μm, for example. When the thickness t is thinner (smaller) than the lower limit value, it is difficult to form a uniform film, which may cause film defects. Further, when the thickness t is thicker (larger) than the upper limit value, there is a risk that cracks may occur due to thermal cycling. Moreover, it does not specifically limit as a formation method of the heat generating layer 213, For example, a spray pyrolysis method, sputtering, dipping method etc. can be used.

また、発熱層213の回転軸方向の両端部には、それぞれ、該発熱層213に通電する電極部としてのブラシ電極217が設けられている(図3参照)。これにより、定着ローラ21が回転しているか否かによらず、発熱層213に確実に通電を行なうことができる。
図6に示すように、弾性層214は、発熱層213の表面の全周に渡って形成されている。
In addition, brush electrodes 217 as electrode portions for energizing the heat generating layer 213 are provided at both ends in the rotation axis direction of the heat generating layer 213 (see FIG. 3). Accordingly, the heat generation layer 213 can be reliably energized regardless of whether the fixing roller 21 is rotating.
As shown in FIG. 6, the elastic layer 214 is formed over the entire circumference of the surface of the heat generating layer 213.

弾性層214の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、ヒドリンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムのような各種ゴム材料(特に加硫処理したもの)や、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマーが挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を混合して用いることができる。   The constituent material of the elastic layer 214 is not particularly limited. For example, natural rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, nitrile rubber, chloroprene rubber, butyl rubber, acrylic rubber, ethylene-propylene rubber, hydrin rubber, urethane rubber , Various rubber materials such as silicone rubber and fluoro rubber (especially those vulcanized), styrene, polyolefin, polyvinyl chloride, polyurethane, polyester, polyamide, polybutadiene, trans polyisoprene, Various thermoplastic elastomers such as fluororubber-based and chlorinated polyethylene are listed, and one or more of these can be used in combination.

また、弾性層214の厚さは、加圧ローラ22の弾性層223の厚さより小さいのが好ましい。これにより、図4に示すように、加圧ローラ22側が凹状をなすようなニップ部Nを確実に形成することができる。
また、弾性層214の厚さとしては、特に限定されないが、例えば、例えば、0.1〜3mmであるのが好ましく、0.5〜1.5mmであるのがより好ましい。
The thickness of the elastic layer 214 is preferably smaller than the thickness of the elastic layer 223 of the pressure roller 22. As a result, as shown in FIG. 4, a nip portion N having a concave shape on the pressure roller 22 side can be reliably formed.
Further, the thickness of the elastic layer 214 is not particularly limited, but is preferably, for example, 0.1 to 3 mm, and more preferably 0.5 to 1.5 mm.

弾性層214の表面(外表面)は、その全周に沿って形成された表層(樹脂層)215で覆われている。
この表層215は、樹脂材料で構成されており、その材料としては、特に限定されないが、例えば、フッ素系のもの(例えばパーテトラフロロエチレン(PTFE)、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。これにより、トナーが定着ローラ21(表層215)に付着するのを防止することができる。
The surface (outer surface) of the elastic layer 214 is covered with a surface layer (resin layer) 215 formed along the entire circumference.
The surface layer 215 is made of a resin material, and the material is not particularly limited. For example, fluorine-based materials (for example, pertetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer) (PFA)) and the like. Thereby, it is possible to prevent the toner from adhering to the fixing roller 21 (surface layer 215).

なお、表層215の厚さとしては、特に限定されず、例えば、1〜100μmであるのが好ましく、30〜80μmであるのがより好ましい。
以上のように、定着装置19では、発熱層213が定着ローラ21の最外表面の近傍に位置しているため、熱効率を低下させずに発熱層213からの熱を記録媒体に確実に伝えることができる、すなわち、熱効率が高い状態を安定して維持することができる。
In addition, it does not specifically limit as thickness of the surface layer 215, For example, it is preferable that it is 1-100 micrometers, and it is more preferable that it is 30-80 micrometers.
As described above, in the fixing device 19, since the heat generating layer 213 is positioned in the vicinity of the outermost surface of the fixing roller 21, the heat from the heat generating layer 213 is reliably transmitted to the recording medium without reducing the thermal efficiency. That is, it is possible to stably maintain a state of high thermal efficiency.

また、定着装置19では、発熱層213が定着ローラ21の最外表面の近傍に位置しているため、当該表面を迅速に加熱することができる、すなわち、クイックヒートが可能となる。定着装置19では、1枚の紙(記録媒体)に印刷をする場合、通常、印刷開始から印刷終了までの時間を15秒とすることができる。
また、発熱層213の全体としての形状が筒状をなしていることにより、定着ローラ21の最外表面における温度ムラが生じるのを防止する、すなわち、温度分布を均一にすることができる。これにより、記録媒体に未定着像を安定して定着させることができる、すなわち、印字品質を向上させることができる。
Further, in the fixing device 19, since the heat generating layer 213 is located in the vicinity of the outermost surface of the fixing roller 21, the surface can be heated quickly, that is, quick heating is possible. In the fixing device 19, when printing on a single sheet of paper (recording medium), the time from the start of printing to the end of printing can usually be 15 seconds.
In addition, since the overall shape of the heat generating layer 213 is cylindrical, it is possible to prevent temperature unevenness on the outermost surface of the fixing roller 21, that is, to make the temperature distribution uniform. Thereby, an unfixed image can be stably fixed on the recording medium, that is, the print quality can be improved.

また、定着装置19では、従来のように熱源(加熱手段)としてハロゲンヒータを用いた場合よりも消費電力を抑えることができる。定着装置19では、通常、消費電力を200〜300W程度とすることができる。
また、例えばはがきのような小型の用紙が定着装置19を通過した場合であっても、発熱層213が自己温度制御機能を有する材料で構成されているため、定着ローラ21の中心軸方向の端部が過剰に熱せられるのが防止される。これにより、定着ローラ21の温度調整によるスタンバイ時間を省略することができ、よって、連続通紙(連続印刷)を行なうことができる。
Further, in the fixing device 19, power consumption can be suppressed as compared with a conventional case where a halogen heater is used as a heat source (heating means). In the fixing device 19, the power consumption can usually be about 200 to 300 W.
Even when a small sheet such as a postcard passes through the fixing device 19, the end of the fixing roller 21 in the central axis direction is formed because the heat generation layer 213 is made of a material having a self-temperature control function. The part is prevented from being heated excessively. As a result, the standby time by adjusting the temperature of the fixing roller 21 can be omitted, so that continuous paper feeding (continuous printing) can be performed.

なお、ローラ本体210は、金属製の筒体211と絶縁層212とで構成されたものであるのに限定されず、例えば、全体として絶縁性材料で構成されたものであってもよい。
また、回転軸216は、図示のように、中空体で構成されているのに限定されず、中実体で構成されていてもよい。
また、発熱層213の電極部は、ブラシ電極217で構成されているのに限定されず、例えば、ベアリング電極またはローラ電極で構成されていてもよい。例えばベアリング電極は、ブラシ電極217よりも耐久性が高い傾向がある。
以上、本発明の定着装置および画像形成装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、定着装置および画像形成装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
The roller main body 210 is not limited to the one formed of the metal cylinder 211 and the insulating layer 212, and may be formed of an insulating material as a whole, for example.
Moreover, as shown in the drawing, the rotating shaft 216 is not limited to being configured by a hollow body, but may be configured by a solid body.
Further, the electrode portion of the heat generating layer 213 is not limited to being configured by the brush electrode 217, and may be configured by, for example, a bearing electrode or a roller electrode. For example, the bearing electrode tends to be more durable than the brush electrode 217.
As described above, the fixing device and the image forming apparatus of the present invention have been described with respect to the illustrated embodiment. However, the present invention is not limited to this, and each unit constituting the fixing device and the image forming apparatus has the same function. It can be replaced with any configuration that can be exhibited. Moreover, arbitrary components may be added.

本発明の定着装置を備えた本発明の画像形成装置の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of an image forming apparatus of the present invention including a fixing device of the present invention. 本発明の定着装置の一部破断面を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a partially broken section of the fixing device of the present invention. 図2の定着装置の平面図である。FIG. 3 is a plan view of the fixing device in FIG. 2. 図2に示す加圧ローラおよび定着ローラの取付状態を示す側面図である。It is a side view which shows the attachment state of the pressure roller and fixing roller shown in FIG. 図2に示す加圧ローラの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the pressure roller shown in FIG. 2. 図2に示す定着ローラの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the fixing roller shown in FIG. 2.

符号の説明Explanation of symbols

1……画像形成装置 2……装置本体 3……像担持体 4……帯電装置 5……露光装置 6……ロータリー現像装置 6Y……イエロー用現像装置 6M……マゼンタ用現像装置 6C……シアン用現像装置 6K……ブラック用現像装置 6a……現像ローラ 7……中間転写装置 8……支持フレーム 9……駆動ローラ 10……従動ローラ 11……中間転写ベルト 12……一次転写ローラ 13……転写ベルトクリーナ 14……二次転写ローラ 15……給紙カセット 16……ピックアップローラ 17……記録媒体搬送路 19……定着装置 20……排紙トレイ 21……定着ローラ 210……ローラ本体 211……筒体 212……絶縁層 213……発熱層(面状ヒータ) 214……弾性層 215……表層 216……回転軸 217……ブラシ電極 22……加圧ローラ 221……筒体 222……回転軸 223……弾性層 224……表層 23……両面印刷用搬送路 24……ハウジング 25……軸受 26……加圧レバー 27……加圧スプリング 28……駆動ギヤ 29、30……支持軸 31、32……剥離部材 N……ニップ部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image forming apparatus 2 ... Main body 3 ... Image carrier 4 ... Charging device 5 ... Exposure device 6 ... Rotary developing device 6Y ... Yellow developing device 6M ... Magenta developing device 6C ... Cyan developing device 6K: Black developing device 6a: Developing roller 7 ... Intermediate transfer device 8 ... Support frame 9 ... Driving roller 10 ... Driven roller 11 ... Intermediate transfer belt 12 ... Primary transfer roller 13 Transfer belt cleaner 14 Secondary transfer roller 15 Feed cassette 16 Pickup roller 17 Recording medium transport path 19 Fixing device 20 Discharge tray 21 Fixing roller 210 Roller Main body 211 …… Cylinder 212 …… Insulating layer 213 …… Heat generation layer (planar heater) 214 …… Elastic layer 215 …… Surface layer 216 …… Rotating shaft 217 …… Brush electricity 22 …… Pressure roller 221 …… Cylinder 222 …… Rotating shaft 223 …… Elastic layer 224 …… Surface layer 23 …… Conveying path for double-sided printing 24 …… Housing 25 …… Bearing 26 …… Pressure lever 27 …… Pressurizing spring 28 ... Drive gear 29, 30 ... Support shaft 31, 32 ... Peeling member N ... Nip part

Claims (9)

定着ローラと、該定着ローラに圧接される加圧ローラとを備え、前記定着ローラと前記加圧ローラとの間に、未定着像を担持した記録媒体を通過させることにより、該記録媒体に前記未定着像を定着させる定着装置であって、
前記定着ローラは、
少なくとも外周部が絶縁性を有するローラ本体と、
前記ローラ本体の外周側に設けられた弾性層と、
前記ローラ本体と前記弾性層との間に設けられ、通電により発熱する発熱層とを備えることを特徴とする定着装置。
A fixing roller; and a pressure roller pressed against the fixing roller, and passing a recording medium carrying an unfixed image between the fixing roller and the pressure roller, thereby allowing the recording medium to pass through the recording medium. A fixing device for fixing an unfixed image,
The fixing roller is
A roller body having at least an outer periphery having an insulating property;
An elastic layer provided on the outer peripheral side of the roller body;
A fixing device comprising: a heat generating layer provided between the roller body and the elastic layer and generating heat when energized.
前記発熱層の回転軸方向の両端部には、それぞれ、該発熱層に通電する電極部が設けられている請求項1に記載の定着装置。   2. The fixing device according to claim 1, wherein electrode portions for energizing the heat generating layer are provided at both ends of the heat generating layer in the rotation axis direction. 前記電極部は、ブラシ電極を備える請求項2に記載の定着装置。   The fixing device according to claim 2, wherein the electrode unit includes a brush electrode. 前記発熱層は、自己温度調節機能を有する請求項1ないし3のいずれかに記載の定着装置。   The fixing device according to claim 1, wherein the heat generating layer has a self-temperature adjusting function. 前記発熱層は、インジウムティンオキサイドを主材料として構成されている請求項1ないし4のいずれかに記載の定着装置。   The fixing device according to claim 1, wherein the heat generating layer is made of indium tin oxide as a main material. 前記発熱層の厚さは、0.01〜3.0μmである請求項1ないし5のいずれかに記載の定着装置。   The fixing device according to claim 1, wherein the heat generating layer has a thickness of 0.01 to 3.0 μm. 前記弾性層の外表面は、樹脂材料で構成された樹脂層で覆われている請求項1ないし6のいずれかに記載の定着装置。   The fixing device according to claim 1, wherein an outer surface of the elastic layer is covered with a resin layer made of a resin material. 前記樹脂材料は、フッ素系のものである請求項7に記載の定着装置。   The fixing device according to claim 7, wherein the resin material is a fluorine-based material. 請求項1ないし8のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。   An image forming apparatus comprising the fixing device according to claim 1.
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