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JP2010002656A - Fixing belt used for fixing device, fixing device, and image forming apparatus - Google Patents

Fixing belt used for fixing device, fixing device, and image forming apparatus Download PDF

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JP2010002656A
JP2010002656A JP2008161256A JP2008161256A JP2010002656A JP 2010002656 A JP2010002656 A JP 2010002656A JP 2008161256 A JP2008161256 A JP 2008161256A JP 2008161256 A JP2008161256 A JP 2008161256A JP 2010002656 A JP2010002656 A JP 2010002656A
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Japan
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layer
fixing
heat generation
fixing belt
heat
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JP2008161256A
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Japanese (ja)
Inventor
Noboru Yonekawa
のぼる 米川
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Konica Minolta Business Technologies Inc
Original Assignee
Konica Minolta Business Technologies Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fixing belt which is used for an induction heat generation system fixing device and is enhanced in durability. <P>SOLUTION: The fixing belt 56 has conductive layers (such as a heat generation conductive layer 514) and generates heat by electromagnetic induction. The Vickers hardness of the conductive layers are adjusted to ≤Hv200 and ≥Hv130. The conductive layers are Permalloy and their thickness is ≥30 μm and ≤130 μm. The fixing belt 56 is a seamless belt manufactured through one or multiple times of plastic workings. The Vickers hardness of the conductive layers is adjusted by performing annealing processing after at least the last plastic working. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、誘導発熱方式により加熱される金属層を有するベルト、当該ベルトを用いる定着装置、及び当該定着装置を備える画像形成装置に関し、特に、当該ベルトの耐久性を向上させるための技術に関する。   The present invention relates to a belt having a metal layer heated by an induction heating method, a fixing device using the belt, and an image forming apparatus including the fixing device, and more particularly to a technique for improving durability of the belt.

近年、電子写真方式や静電記録方式の画像形成装置が備える定着装置において、比較的熱変換効率が高くコンパクトな誘導発熱方式の熱源を用いるものが登場し、省エネ、スペース効率、及びウォームアップ時間の短縮等の観点から注目されている。
特に、励磁コイルに交流電流を流すことによって発生する磁束を、フェライトコア等のコア材を用いて導電発熱層へ導くような構成にすることにより、発熱部の熱容量をかなり小さく設計することができるので、ウォームアップ時間を大幅に短縮することができる。
In recent years, among the fixing devices provided in electrophotographic and electrostatic recording image forming apparatuses, those using a heat source with a relatively high heat conversion efficiency and a compact induction heat generation method have emerged, and energy saving, space efficiency, and warm-up time have appeared. It is attracting attention from the viewpoint of shortening of
In particular, the heat capacity of the heat generating part can be designed to be considerably small by adopting a configuration in which the magnetic flux generated by flowing an alternating current through the exciting coil is guided to the conductive heat generating layer using a core material such as a ferrite core. Therefore, the warm-up time can be greatly shortened.

しかしながら、発熱部の熱容量が小さくなると熱が移動しにくくなるので、幅の狭い小サイズの記録シートを連続使用すると定着部材の幅方向外側の、記録シートが通過しない箇所(以下「非通紙部」と記す)の温度が異常に上昇し、周辺部材の熱破壊や劣化を招いたり、また、続いて幅の広い記録シートが通過すると、幅方向外側だけに高温オフセットが発生したり、光沢ムラが生じるという問題がある。   However, since the heat does not easily move when the heat capacity of the heat generating portion becomes small, a portion where the recording sheet does not pass (hereinafter referred to as “non-sheet passing portion”) outside the fixing member in the width direction when a small-sized recording sheet having a small width is continuously used. )) Abnormally rises, causing thermal destruction and deterioration of peripheral members, and if a wide recording sheet subsequently passes, high temperature offset occurs only on the outer side in the width direction, gloss unevenness, etc. There is a problem that occurs.

そこで、上記定着装置において、非通紙部の温度上昇を抑制する方法として、用紙幅に応じて導電部材を動かして非通紙部への磁束のみを遮蔽する技術や、消磁コイルにより非通紙部への磁束のみを打ち消す技術が知られている。
また上記定着装置において、定着温度よりも幾分高めのキュリー点を有する整磁合金を発熱部に用いることで、非通紙部の温度がある程度上昇したときに、自動的に非通紙部の位置の発熱部のみが整磁を失い、発熱量が低下する自己温度制御機能を備えることにより、非通紙部の過昇温を抑制する技術がある。
Therefore, in the fixing device, as a method of suppressing the temperature rise of the non-sheet passing portion, a technique for shielding only the magnetic flux to the non-sheet passing portion by moving the conductive member according to the sheet width, or a non-sheet passing by a demagnetizing coil. A technique for canceling only the magnetic flux to the part is known.
In the above fixing device, a magnetic shunt alloy having a Curie point slightly higher than the fixing temperature is used for the heat generating portion, so that when the temperature of the non-sheet passing portion rises to some extent, the non-sheet passing portion automatically There is a technique for suppressing an excessive temperature rise in the non-sheet passing portion by providing a self-temperature control function in which only the heat generating portion at the position loses magnetic rectification and the amount of heat generation is reduced.

一方、定着部材として定着ベルトを用いる方式は、定着ベルトの熱容量をかなり小さく設計することができるので、ウォームアップ時間を大幅に短縮することができる。
このような定着ベルトを、自己温度制御機能を備えさせつつ、誘導発熱方式により加熱するには、ローラや規制板等の、定着ベルトに接触する別部材に整磁合金を用い、これを発熱させて、別部材の熱を熱伝導させて間接的に加熱する方法や、定着ベルト内に整磁合金層を設けて、直接的に加熱する方法等が考えられる。
On the other hand, the method using a fixing belt as a fixing member can be designed to have a considerably small heat capacity of the fixing belt, so that the warm-up time can be greatly shortened.
In order to heat such a fixing belt by an induction heating method while providing a self-temperature control function, a magnetic shunt alloy is used for another member that comes into contact with the fixing belt, such as a roller or a regulation plate, to generate heat. Thus, a method of indirectly heating the heat of another member by heat conduction, a method of directly heating by providing a magnetic shunt alloy layer in the fixing belt, and the like can be considered.

例えば、特許文献1には、キュリー温度を100〜300℃とした磁性体層(整磁合金)と、誘導発熱層(銅)による円筒状またはベルト状の回転体とを用いた定着装置が開示され、また、誘導発熱層の上に弾性層(Siゴム)と離型層(PFA)、回転体の外側に励磁部、及び回転体の内側に回転体より電気抵抗率の低い非磁性材料が配置されており、キュリー温度以上に昇温した部分では、その回転体が非磁性体となり、誘導電流が電気抵抗率の低い非磁性材料を流れるので、その部分の発熱量は小さくなると記載されている。
特開2007-279672号公報
For example, Patent Document 1 discloses a fixing device using a magnetic layer (magnetic shunt alloy) having a Curie temperature of 100 to 300 ° C. and a cylindrical or belt-shaped rotating body made of an induction heating layer (copper). In addition, an elastic layer (Si rubber) and a release layer (PFA) are formed on the induction heating layer, an excitation part is provided outside the rotating body, and a nonmagnetic material having a lower electrical resistivity than the rotating body is provided inside the rotating body. In the part where the temperature is raised above the Curie temperature, the rotating body becomes a non-magnetic body, and the induced current flows through the non-magnetic material having a low electrical resistivity, so that the amount of heat generated in that part is reduced. Yes.
JP 2007-279672 A

しかしながら、定着ベルト内に整磁合金層等の電磁誘導により発熱する導電層を設ける場合には、従来と比較して、層構造が複雑化するので、曲げ等の変形に伴う内部応力による疲労が蓄積しやすく、ついには局所的な破壊に至るため、寿命が短くなるという問題がある。
本発明は、誘導発熱方式の定着装置に用いられる、耐久性を向上させた、導電層を有する定着ベルト、当該定着ベルトを備える定着装置、及び当該定着装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。
However, when a conductive layer that generates heat by electromagnetic induction, such as a magnetic shunt alloy layer, is provided in the fixing belt, the layer structure becomes more complex than in the past, and fatigue due to internal stress due to deformation such as bending occurs. Since it is easy to accumulate and eventually leads to local destruction, there is a problem that the life is shortened.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a fixing belt having a conductive layer, a fixing layer having a conductive layer, a fixing device having the fixing belt, and an image forming apparatus having the fixing device, which are used in an induction heating type fixing device. Objective.

上記目的を達成するために、本発明に係る定着ベルトは、導電層を備え、電磁誘導により発熱する定着ベルトであって、前記導電層は、ビッカース硬度が、Hv200以下、Hv130以上に調整されていることを特徴とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る定着装置は、上記定着ベルトを備える定着装置である。
In order to achieve the above object, a fixing belt according to the present invention is provided with a conductive layer and generates heat by electromagnetic induction, and the conductive layer is adjusted to have a Vickers hardness of Hv200 or less and Hv130 or more. It is characterized by being.
In order to achieve the above object, a fixing device according to the present invention is a fixing device including the fixing belt.

上記目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、上記定着装置を備える画像形成装置である。   In order to achieve the above object, an image forming apparatus according to the present invention is an image forming apparatus including the fixing device.

課題を解決するための手段に記載した構成により、導電層の硬度が調整され、その結果、耐久性を向上させた定着ベルトを提供することができる。
ここで、定着ベルト、定着装置、及び画像形成装置において、前記導電層は、パーマロイであることを特徴とすることもできる。
これにより、自己温度制御機能を備える定着装置に用いられるパーマロイを使用した定着ベルトにおいて、破損しやすいという問題を解決することができる。
With the configuration described in the means for solving the problem, the hardness of the conductive layer is adjusted, and as a result, a fixing belt having improved durability can be provided.
Here, in the fixing belt, the fixing device, and the image forming apparatus, the conductive layer may be permalloy.
As a result, it is possible to solve the problem that the fixing belt using the permalloy used in the fixing device having the self-temperature control function is easily damaged.

ここで、定着ベルト、定着装置、及び画像形成装置において、前記導電層は、層厚が、30μm以上、130μm以下であることを特徴とすることもできる。
これにより、さらに層厚が調整され、その結果、さらに耐久性を向上させた定着ベルトを提供することができる。
ここで、定着ベルト、定着装置、及び画像形成装置において、前記定着ベルトは、1回、又は複数回の塑性加工を経て製造されたシームレスベルトであり、少なくとも最後の塑性加工の後に焼鈍処理を施すことにより、前記導電層のビッカース硬度が調整されていることを特徴とすることもできる。
Here, in the fixing belt, the fixing device, and the image forming apparatus, the conductive layer may have a layer thickness of 30 μm or more and 130 μm or less.
Thereby, the layer thickness is further adjusted, and as a result, it is possible to provide a fixing belt having further improved durability.
Here, in the fixing belt, the fixing device, and the image forming apparatus, the fixing belt is a seamless belt manufactured through one or a plurality of plastic workings, and is subjected to an annealing process at least after the last plastic working. Thus, the Vickers hardness of the conductive layer can be adjusted.

これにより、従来は硬度が下がり耐久性が落ちると考えられていた塑性加工の後の焼鈍処理を、あえて施すことによって、導電層のビッカース高度を調整し、その結果、予想に反して、長期に亘り安定した定着性能を発揮し、かつ耐久性を向上させた定着ベルトを提供することができる。   As a result, the Vickers altitude of the conductive layer was adjusted by darely performing annealing after plastic processing, which was previously thought to reduce hardness and decrease durability. A fixing belt that exhibits stable fixing performance and improved durability can be provided.

[実施の形態1]
<概要>
実施の形態1は、誘導発熱方式の熱源を用いて、未定着画像を記録シートに溶融定着する定着装置を備える画像形成装置であって、定着ベルトを、1回、又は複数回の塑性加工を経て製造し、少なくとも最後の塑性加工の後に焼鈍処理を施すことにより、ビッカース硬度Hvが200以下、130以上になるように調整することにより、定着ベルトの長寿命化を図るものである。
[Embodiment 1]
<Overview>
Embodiment 1 is an image forming apparatus including a fixing device that melts and fixes an unfixed image on a recording sheet using an induction heat source heat source, and the fixing belt is subjected to plastic processing once or a plurality of times. Thus, the fixing belt is extended in life by adjusting the Vickers hardness Hv to 200 or less and 130 or more by performing annealing treatment after at least the last plastic working.

<構成>
1.画像形成装置の全体構成
図1は、実施の形態1における画像形成装置の全体構成を示す図である。
図1に示すように、本実施の形態における画像形成装置1は、タンデム型カラーデジタルプリンタであり、画像プロセス部3、給送部4、定着装置5、制御部6を備え、ネットワーク(例えば社内LAN)に接続されて、社内の端末装置から印刷の実行指示を受付けると、その指示に従って、記録シート上にカラー画像を形成して出力する。
<Configuration>
1. Overall Configuration of Image Forming Apparatus FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of an image forming apparatus according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1, an image forming apparatus 1 according to the present embodiment is a tandem color digital printer, and includes an image processing unit 3, a feeding unit 4, a fixing device 5, and a control unit 6, and a network (for example, in-house) When a print execution instruction is received from an in-house terminal device, a color image is formed on a recording sheet and output in accordance with the instruction.

画像プロセス部3は、主に画像の形成を担う部分であり、矢印Aに示す方向に循環する中間転写ベルト11に添って、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのそれぞれのトナー像を形成する画像形成ユニット3Y、3M、3C、3Kが順に配列され、各画像形成ユニットの下方には、レーザダイオード等の発光素子を備える光学部10が配置されている。なお画像プロセス部3において、参照番号の後に“Y”が付いている構成要素を主体とする画像形成ユニットがイエローのトナーによる画像を生成し、以下同様に参照番号の後に“M”が付いている構成要素を主体とする画像形成ユニットがマゼンタのトナーによる画像を生成し、参照番号の後に“C”が付いている構成要素を主体とする画像形成ユニットがシアンのトナーによる画像を生成し、参照番号の後に“K”が付いている構成要素を主体とする画像形成ユニットがブラックのトナーによる画像を生成する。   The image processing unit 3 is a part mainly responsible for image formation, and forms image images for forming yellow, magenta, cyan, and black toner images along the intermediate transfer belt 11 circulating in the direction indicated by the arrow A. Units 3Y, 3M, 3C, and 3K are sequentially arranged, and an optical unit 10 including a light emitting element such as a laser diode is disposed below each image forming unit. In the image processing section 3, an image forming unit mainly composed of components having “Y” after the reference number generates an image of yellow toner, and similarly, “M” is added after the reference number. An image forming unit mainly composed of the constituent elements is a magenta toner image, and an image forming unit mainly composed of the constituent elements having “C” after the reference number is a cyan toner image. An image forming unit mainly composed of components having “K” after the reference number generates an image using black toner.

画像形成ユニット3Yは、感光体ドラム31Yと、その周辺に配設された帯電器32Y、現像器33Y、1次転写ローラ34Y、及びクリーナ35Yを備えている。
イエローのトナーによる画像を生成するにあたり、帯電器32Yが感光体ドラム31Yを一様に帯電させ、制御部6の制御により、光学部10が一様に帯電した感光体ドラム31Yへレーザ光Lを出射して静電潜像を形成し、形成された静電潜像に現像器33Yがイエローのトナーによる現像を行い、現像されたトナー像が中間転写ベルト11に1次転写され、1次転写後、感光体ドラム31Yに残留するトナーがクリーナ35Yによって除去される。
The image forming unit 3Y includes a photosensitive drum 31Y, and a charger 32Y, a developing device 33Y, a primary transfer roller 34Y, and a cleaner 35Y disposed around the photosensitive drum 31Y.
In generating an image using yellow toner, the charger 32Y uniformly charges the photosensitive drum 31Y, and the control unit 6 controls the laser beam L to the photosensitive drum 31Y uniformly charged by the optical unit 10. The electrostatic latent image is emitted to form an electrostatic latent image, and the developing device 33Y develops the formed electrostatic latent image with yellow toner, and the developed toner image is primarily transferred to the intermediate transfer belt 11 and primary transferred. Thereafter, the toner remaining on the photosensitive drum 31Y is removed by the cleaner 35Y.

画像形成ユニット3M、3C、3Kについても、画像形成ユニット3Yと同様の構成を備え(図中の符号を省略している)、同様に各色のトナーによる画像を生成する。
中間転写ベルト11に1次転写されるトナー像は、画像形成ユニットのそれぞれを通過する毎にそれぞれの色が重ねられ、最終的にフルカラーのトナー画像が生成される。
一方、給送部4は、主に記録シートの搬送を担う部分であり、記録シートSを納める給紙カセット41と、納められている記録シートSを搬送路43へ1枚ずつ繰り出す繰り出しローラ42と、繰り出された記録シートSを送り出すタイミングを図るタイミングローラ対44と、2次転写ローラ45とを備え、記録シートSが2次転写位置46まで搬送され、中間転写ベルト11に生成されたフルカラーのトナー画像が、2次転写位置46において記録シートSに2次転写される。
The image forming units 3M, 3C, and 3K also have the same configuration as that of the image forming unit 3Y (the reference numerals are omitted in the drawing), and similarly generate images with toner of each color.
Each time the toner image primarily transferred to the intermediate transfer belt 11 passes through each of the image forming units, the respective colors are superimposed, and finally a full-color toner image is generated.
On the other hand, the feeding unit 4 is a part mainly responsible for transporting the recording sheet, and a paper feeding cassette 41 for storing the recording sheet S and a feeding roller 42 for feeding the stored recording sheet S one by one to the transporting path 43. And a timing roller pair 44 for timing to send out the fed recording sheet S and a secondary transfer roller 45, and the recording sheet S is conveyed to the secondary transfer position 46 and is generated on the intermediate transfer belt 11. The toner image is secondarily transferred to the recording sheet S at the secondary transfer position 46.

定着装置5は、トナー画像が2次転写された記録シートSを加熱及び加圧して、トナー画像を記録シートSに定着させる。定着装置5については以下に詳細に記す。
定着後の記録シートSは排紙ローラ71等の駆動により排紙トレイ72へ排紙される。
制御部6は、画像形成装置1の全体の動作や温調等を一括して制御するコントローラであり、形成すべき画像のデータに基づいて、各画像形成ユニット別に光学部10の発光素子用の駆動信号を生成し、1次転写において各色のトナー像を正確に重ねたり、2次転写において記録シートSにトナー画像が正確に転写されるようにタイミングを調整する。
2.定着装置の詳細
図2は、定着装置5の構成を模式的に示す図である。
The fixing device 5 heats and pressurizes the recording sheet S on which the toner image is secondarily transferred, and fixes the toner image on the recording sheet S. The fixing device 5 will be described in detail below.
The recording sheet S after fixing is discharged to a discharge tray 72 by driving a discharge roller 71 and the like.
The control unit 6 is a controller that collectively controls the overall operation, temperature control, and the like of the image forming apparatus 1, and for each light-emitting element of the optical unit 10 for each image forming unit based on image data to be formed. A drive signal is generated, and the timing is adjusted so that the toner images of the respective colors are accurately superimposed in the primary transfer, or the toner images are accurately transferred to the recording sheet S in the secondary transfer.
2. Details of Fixing Device FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of the fixing device 5.

図2に示すように、定着装置5は、加熱ローラ51、加圧ローラ52、磁束発生部53を備える。なお、図2は、図1の定着装置1における定着装置5を、右が下となるように右回りに90度回転させて拡大したものである。
加熱ローラ51と加圧ローラ52とは互いに平行に配置され、いずれも回転可能に支持されており、また、加圧ローラ52は、加熱ローラ51へ向けて軸と垂直の方向に付勢され、加熱ローラ51と加圧ローラ52との間にニップが形成される。また、ニップの出口(図中右側)の近傍には、定着後の記録シートを加熱ローラ51から分離するための分離爪54が備えられている。
3.加熱ローラの詳細
図3は、加熱ローラ51の中心から表面までの層構造の概略を示す図である。
As shown in FIG. 2, the fixing device 5 includes a heating roller 51, a pressure roller 52, and a magnetic flux generator 53. FIG. 2 is an enlarged view of the fixing device 5 in the fixing device 1 of FIG. 1 rotated 90 degrees clockwise so that the right side is downward.
The heating roller 51 and the pressure roller 52 are arranged in parallel to each other, and both are rotatably supported. The pressure roller 52 is urged toward the heating roller 51 in a direction perpendicular to the axis, A nip is formed between the heating roller 51 and the pressure roller 52. A separation claw 54 for separating the recording sheet after fixing from the heating roller 51 is provided in the vicinity of the exit of the nip (right side in the figure).
3. Details of Heating Roller FIG. 3 is a diagram showing an outline of the layer structure from the center to the surface of the heating roller 51.

図3に示すように、加熱ローラ51は、中心から順に、芯金511、断熱層512、補助発熱制御層513、発熱制御層514、主発熱体層515、酸化防止層516、弾性層517、及び離型層518の8層構成になっている。ここで芯金511と断熱層512とは接着されて、ローラ状の定着ローラ55を形成している。また、発熱制御層514、主発熱体層515、酸化防止層516、弾性層517、及び離型層518は互いに接着されて、無端ベルト状の定着ベルト56を形成している。また、補助発熱制御層513は単独で、板状の摺接部材57を形成している。なお、定着ベルト56の内部に、定着ローラ55及び摺接部材57が挿入され、これらは互いに接着されていない。また、摺接部材57と定着ベルト56とは接触しており、摺接部材57と定着ローラ55とは接触していない。   As shown in FIG. 3, the heating roller 51 includes, in order from the center, a metal core 511, a heat insulating layer 512, an auxiliary heat generation control layer 513, a heat generation control layer 514, a main heat generating body layer 515, an antioxidant layer 516, an elastic layer 517, And a release layer 518 having an eight-layer structure. Here, the metal core 511 and the heat insulating layer 512 are bonded to form a roller-shaped fixing roller 55. Further, the heat generation control layer 514, the main heat generating layer 515, the antioxidant layer 516, the elastic layer 517, and the release layer 518 are bonded to each other to form an endless belt-like fixing belt 56. Further, the auxiliary heat generation control layer 513 alone forms a plate-like sliding contact member 57. The fixing roller 55 and the sliding contact member 57 are inserted into the fixing belt 56 and are not bonded to each other. Further, the sliding contact member 57 and the fixing belt 56 are in contact with each other, and the sliding contact member 57 and the fixing roller 55 are not in contact with each other.

図2に示すように、定着ローラ55は定着ベルト56を挟んで、加圧ローラ52に圧接され、かつ定着ローラ55の外径が、定着ベルト56の内径よりかなり小径に形成されているので、定着ベルト56の内部上方において定着ベルト56との間に空間SPがある。この空間SP内に、摺接部材57が固定されて配置されている。また摺接部材57は、図2に示すように、定着ベルト56の回転方向に沿った断面の形状が円弧形で、奥行き方向に加熱ローラ51とほぼ同等の長さを有しており、定着ベルト56は、定着ローラ55と摺接部材57とに架け渡されている。   As shown in FIG. 2, the fixing roller 55 is pressed against the pressure roller 52 with the fixing belt 56 interposed therebetween, and the outer diameter of the fixing roller 55 is formed to be considerably smaller than the inner diameter of the fixing belt 56. There is a space SP between the fixing belt 56 and the upper portion of the fixing belt 56. The sliding contact member 57 is fixed and arranged in the space SP. Further, as shown in FIG. 2, the sliding contact member 57 has a circular cross section along the rotation direction of the fixing belt 56, and has a length substantially equal to that of the heating roller 51 in the depth direction. The fixing belt 56 is stretched between the fixing roller 55 and the sliding contact member 57.

本実施の形態では、摺接部材57の定着ベルト56に接触する側の面は、定着ベルト56の内周側に沿って湾曲した曲面となっている。従って、摺接部材57の補助発熱制御層513と、定着ベルト56の内周側に位置する発熱制御層514とが常時接触している状態となる。
以上のような構造により、定着装置5は、定着ベルト56と定着ローラ55との接触面積が小さいので、定着ベルト56から定着ローラ55へ逃げる熱量が小さく熱効率がよい。また、補助発熱制御層513を定着ベルト56内に設けていないので、その分定着ベルト56の熱容量を小さくできる。従って、ウォームアップ時間を短縮することができる。
(a)芯金
芯金511は、加熱ローラ51の全体を支持する支持体であり、十分な耐熱性と強度とを有する必要がある。
In the present embodiment, the surface of the sliding contact member 57 that contacts the fixing belt 56 is a curved surface that is curved along the inner peripheral side of the fixing belt 56. Therefore, the auxiliary heat generation control layer 513 of the sliding contact member 57 and the heat generation control layer 514 located on the inner peripheral side of the fixing belt 56 are always in contact.
With the above-described structure, the fixing device 5 has a small contact area between the fixing belt 56 and the fixing roller 55, so that the amount of heat that escapes from the fixing belt 56 to the fixing roller 55 is small and the thermal efficiency is good. Further, since the auxiliary heat generation control layer 513 is not provided in the fixing belt 56, the heat capacity of the fixing belt 56 can be reduced accordingly. Therefore, the warm-up time can be shortened.
(A) Core Bar The core bar 511 is a support body that supports the entire heating roller 51 and needs to have sufficient heat resistance and strength.

芯金511の具体例としては、壁厚4mm程度、外径15〜25mmφの銅製パイブとするか、あるいは、ステンレス(SUS)やアルミ等の材質のものを用いることもできる。
(b)断熱層
断熱層512は、定着ベルト56において発生した熱を芯金511へ逃がさないようにし、かつ定着ベルト56のたわみを許容してニップ幅を大きく保ち、良好な印字品質を得るための層である。従って、断熱層512の材質は、熱伝導率が低く、かつ耐熱性および弾性を有するゴム材や樹脂材のスポンジ体(断熱構造体)が好ましく、また、ソリッド体とスポンジ体との2層構造のものを使用してもよい。
As a specific example of the cored bar 511, a copper pipe having a wall thickness of about 4 mm and an outer diameter of 15 to 25 mmφ, or a material such as stainless steel (SUS) or aluminum can be used.
(B) Heat Insulating Layer The heat insulating layer 512 prevents heat generated in the fixing belt 56 from escaping to the cored bar 511 and allows the fixing belt 56 to bend to keep the nip width large and obtain good print quality. Layer. Therefore, the material of the heat insulating layer 512 is preferably a sponge body (heat insulating structure) made of a rubber material or a resin material having low thermal conductivity and heat resistance and elasticity, and a two-layer structure of a solid body and a sponge body. May be used.

断熱層512の具体例としては、シリコンスボンジ材を用いる場合は、厚さ1〜10mmの範囲が望ましく、実用的には2〜7mmの範囲がより望ましい。また、断熱層512の硬度は、アスカーC硬度で20〜60度の範囲が望ましく、実用的には30〜50度の範囲がより望ましい。また、加熱ローラ51全体としてのローラ硬度は、アスカーC硬度で30〜90度程度が望ましい。   As a specific example of the heat-insulating layer 512, when a silicon sponge material is used, the thickness is preferably in the range of 1 to 10 mm, and more preferably in the range of 2 to 7 mm. The hardness of the heat insulating layer 512 is preferably 20 to 60 degrees in terms of Asker C hardness, and more preferably 30 to 50 degrees in practical use. The roller hardness of the heating roller 51 as a whole is preferably about 30 to 90 degrees in terms of Asker C hardness.

なお、本明細書ではカラーデジタルプリンタを例に本願の特徴を説明しているが、例えば1色の画像形成部のみを有する単色プリンタにも本発明を適用することもでき、このような場合には、断熱層512は無くても良好な印字品質を得ることができる。
(c)補助発熱制御層
補助発熱制御層513は、高温時に発熱制御層514が磁性を失ったときに逆磁界を発生させて元の磁束を打ち消す層である。従って、高温において発熱制御層514よりも低抵抗である電気抵抗率の低い非磁性材料を用いることが好ましい。従って、補助発熱制御層513の比透磁率は0.99〜2.0の範囲が望ましく、実用的には0.99〜1.1の範囲がより望ましい。また、補助発熱制御層513の体積抵抗率は、1.0〜10.0×10-8Ωmの範囲が望ましく、実用的には1.0〜2.0×10-8Ωmの範囲がより望ましい。
In this specification, the features of the present application are described using a color digital printer as an example. However, the present invention can also be applied to, for example, a single-color printer having only one color image forming unit. Can obtain good print quality even without the heat insulating layer 512.
(C) Auxiliary heat generation control layer The auxiliary heat generation control layer 513 is a layer that cancels the original magnetic flux by generating a reverse magnetic field when the heat generation control layer 514 loses magnetism at a high temperature. Therefore, it is preferable to use a nonmagnetic material having a low electrical resistivity that is lower than that of the heat generation control layer 514 at a high temperature. Therefore, the relative magnetic permeability of the auxiliary heat generation control layer 513 is preferably in the range of 0.99 to 2.0, and more practically in the range of 0.99 to 1.1. Further, the volume resistivity of the auxiliary heat generation control layer 513 is preferably in the range of 1.0 to 10.0 × 10 −8 Ωm, and more practically in the range of 1.0 to 2.0 × 10 −8 Ωm.

補助発熱制御層513の具体例としては、膜厚0.2〜1.0mm程度の銅製とするか、あるいは、上記の比透磁率及び体積抵抗率の範囲内であれば、SUSやアルミ等の材質のものを用いることもできる。
ここで、本明細書における 「高温」とは、過昇温状態である温度範囲を示し、より具体的には発熱制御層514のキュリー温度を超える温度を意味する。
(d)発熱制御層
発熱制御層514は、常温において補助発熱制御層513よりも適度に体積抵抗率の大きい磁性体の層であって、かつ定着温度と同程度のキュリー温度を有する材質を用いる。例えば発熱制御層514の比透磁率は、50〜2000の範囲が望ましく、実用的には100〜1000の範囲がより望ましい。また、キュリー温度より低温の温度範囲における発熱制御層514の体積抵抗率は、2〜200×10-8Ωmの範囲が望ましく、実用的には5〜100×10-8Ωmの範囲がより望ましい。また、発熱制御層514の厚みは、20〜200μmの範囲が望ましく、実用的には40〜100μmの範囲がより望ましい。さらには、目標とする定着温度が約180℃(170〜190℃)の場合には、キュリー温度を150〜220℃の範囲とするのが望ましく、理想的には180〜200℃の範囲とするのがより望ましい。
As a specific example of the auxiliary heat generation control layer 513, it is made of copper having a film thickness of about 0.2 to 1.0 mm, or is made of a material such as SUS or aluminum as long as it is within the above ranges of relative permeability and volume resistivity. Can also be used.
Here, “high temperature” in the present specification indicates a temperature range in an overheated state, and more specifically means a temperature exceeding the Curie temperature of the heat generation control layer 514.
(D) Heat generation control layer The heat generation control layer 514 is a magnetic layer having a volume resistivity that is moderately larger than that of the auxiliary heat generation control layer 513 at room temperature, and uses a material having a Curie temperature comparable to the fixing temperature. . For example, the relative permeability of the heat generation control layer 514 is desirably in the range of 50 to 2000, and more practically in the range of 100 to 1000. Further, the volume resistivity of the heat generation control layer 514 in the temperature range lower than the Curie temperature is preferably in the range of 2 to 200 × 10 −8 Ωm, and more preferably in the range of 5 to 100 × 10 −8 Ωm. . The thickness of the heat generation control layer 514 is preferably in the range of 20 to 200 μm, and more practically in the range of 40 to 100 μm. Furthermore, when the target fixing temperature is about 180 ° C. (170 to 190 ° C.), the Curie temperature is preferably in the range of 150 to 220 ° C., ideally in the range of 180 to 200 ° C. Is more desirable.

本実施の形態では、発熱制御層514に、キュリー温度が190℃のパーマロイを使用している。パーマロイは、ニッケルの比率が高いほどキュリー温度の高いものを得ることができるので、パーマロイの成分比によって発熱制御層514のキュリー温度を調整する。また、クロム、バルト、モリブデン等を含む合金とし、これらの比率を調整することによってもキュリー温度の調整が可能である。
(e)主発熱体層
主発熱体層515は、磁束発生部53が発生する磁束を受けて誘導電流が誘起されて発熱する層である。本案施の形態では、主発熱体層515に非磁性材を用いることとし、特に良好な導電性を有する銅、銀等を薄膜にして用いることにより、比透磁率は低くても、磁性材料を使用した場合よりも高い発熱効率を得ている。また、主発熱体層515の比透磁率は、1.0〜2.0の範囲が望ましい。また、良好な発熱性を得るために、主発熱体層515の厚みは、5〜40μmの範囲が望ましい。また、主発熱体層515の体積抵抗率は、高温において、発熱制御層514の体積抵抗率より小さいものとする。また高温における主発熱体層515の体積抵抗率は、芯金511とほぼ同程度であることが望ましく、具体的には、1.0〜10.0×10-8Ωmの範囲が望ましく、1.0〜2.0×10-8Ωmの範囲がより望ましい。
In this embodiment, permalloy having a Curie temperature of 190 ° C. is used for the heat generation control layer 514. Since permalloy having a higher Curie temperature can be obtained as the nickel ratio is higher, the Curie temperature of the heat generation control layer 514 is adjusted by the component ratio of permalloy. Further, the Curie temperature can be adjusted by using an alloy containing chromium, baltic, molybdenum and the like and adjusting the ratio of these.
(E) Main Heating Element Layer The main heating element layer 515 is a layer that receives the magnetic flux generated by the magnetic flux generator 53 and induces an induced current to generate heat. In the present embodiment, a non-magnetic material is used for the main heating element layer 515, and a magnetic material is used even if the relative permeability is low by using a thin film of copper, silver or the like having particularly good conductivity. The heat generation efficiency is higher than when it is used. Further, the relative magnetic permeability of the main heating element layer 515 is desirably in the range of 1.0 to 2.0. In order to obtain good exothermic properties, the thickness of the main heating element layer 515 is desirably in the range of 5 to 40 μm. The volume resistivity of the main heating element layer 515 is smaller than the volume resistivity of the heat generation control layer 514 at a high temperature. Further, the volume resistivity of the main heating element layer 515 at high temperature is preferably substantially the same as that of the cored bar 511, specifically, it is preferably in the range of 1.0 to 10.0 × 10 −8 Ωm, and 1.0 to 2.0 × 10. -8 range of Ωm is more desirable.

主発熱体層515の具体例としては、銅を用いる場合は、厚さ10μm程度が望ましく、ニッケル等の磁性材を用いる場合は、厚さを40〜100μm程度に厚くしても良好な発熱が得られ、また、樹脂材に銅、銀等の導電材の粒子を分散させたものや、あるいは、樹脂材にこれらの導電材をコーティングしたものでもよい。ここで、主発熱体層515に樹脂材をベースにしたものを用いた場合には、定着ベルト56の柔軟性が高くなる傾向があり、記録シートの分離性を向上させることができる。
(f)酸化防止層
酸化防止層516は、それぞれ、主発熱体層515の酸化を防止するための層である。各酸化防止層が各酸化防止層と外気(空気)との接触を断ち、主発熱体層515の腐食を抑制することができ、また弾性層517との接着が長期間に渡って良好に維持される。特に主発熱体層515が銅である場合には、銅における酸化皮膜の成長が激しく、酸化皮膜自体の強度が非常に弱いため、酸化防止層516が無いと酸化皮膜層内で剥離が発生しやすいので、より効果的である。
As a specific example of the main heating element layer 515, when copper is used, a thickness of about 10 μm is desirable. When a magnetic material such as nickel is used, even if the thickness is increased to about 40-100 μm, good heat generation is achieved. It may be obtained by dispersing particles of conductive material such as copper or silver in a resin material, or by coating these conductive materials on a resin material. Here, when the main heating element layer 515 based on a resin material is used, the flexibility of the fixing belt 56 tends to increase, and the separation of the recording sheet can be improved.
(F) Antioxidation layer Antioxidation layer 516 is a layer for preventing oxidation of main heating element layer 515, respectively. Each anti-oxidation layer cuts off the contact between each anti-oxidation layer and the outside air (air), can suppress corrosion of the main heating element layer 515, and maintains good adhesion with the elastic layer 517 over a long period of time. Is done. In particular, when the main heating element layer 515 is copper, the growth of the oxide film on copper is intense, and the strength of the oxide film itself is very weak. Therefore, if the antioxidant layer 516 is not present, peeling occurs in the oxide film layer. Because it is easy, it is more effective.

また、酸化防止層516の材料は、少なくとも銅よりも耐腐食性が高く、かつ気性が皆無である金属材料が望ましく、さらに、発熱性能への影響を少なくするために、なるべく非磁性かつ低抵抗の材料で薄く形成すると良い。例えば、ニッケル、クロム、銀は、薄肉形成が比較的容易で発熱性能への影響が小さく、かつ弾性層との接着性も良好なため、特に適している。また、酸化防止層516の厚みは、厚さが0.5μm未満ではピンホールによってシール性が悪化し、厚さが40μmを超えていると発熱性能に影響し過昇温の防止効果に悪影響を与えるので、0.5〜40μmの範囲が望ましい。   The material of the anti-oxidation layer 516 is preferably a metal material that is at least more resistant to corrosion than copper and has no temper. Further, in order to reduce the influence on heat generation performance, it is preferably non-magnetic and low resistance. It is good to form thin with the material of. For example, nickel, chromium, and silver are particularly suitable because they are relatively easy to form, have little effect on heat generation performance, and have good adhesion to the elastic layer. Further, when the thickness of the antioxidant layer 516 is less than 0.5 μm, the sealing performance deteriorates due to pinholes, and when the thickness exceeds 40 μm, the heat generation performance is affected and the effect of preventing overheating is adversely affected. Therefore, the range of 0.5 to 40 μm is desirable.

なお、この酸化防止層516の材料としてポリイミド樹脂を用いても良い。ポリイミド樹脂は絶縁体であるため発熱性能への影響は皆無である。しかしながらポリイミド樹脂は金属材料に比べ若干の通気性を有するため、厚さが3μm未満であるとシール性が不十分となり酸化皮膜が成長し、また、厚みが70μmを超えていると主発熱体層515において発生した熱を加熱ローラ51の外周面まで到達させることが難しくなり熱効率が悪くなるので、その厚みは3〜70μmの範囲が望ましい。
(g)弾性層
弾性層517は、トナー像に均一かつ柔軟に熱を伝え、トナー像が押しつぶされたり不均一な溶融となることによる画像ノイズの発生を防止するための層である。従って、弾性層517の材質は、耐熱性と弾性とを有するゴム材や樹脂材が好ましい。
Note that a polyimide resin may be used as the material of the antioxidant layer 516. Since the polyimide resin is an insulator, it has no influence on the heat generation performance. However, since the polyimide resin has a slight air permeability compared to the metal material, if the thickness is less than 3 μm, the sealing performance becomes insufficient and an oxide film grows. If the thickness exceeds 70 μm, the main heating element layer Since it is difficult to cause the heat generated in 515 to reach the outer peripheral surface of the heating roller 51 and the thermal efficiency is deteriorated, the thickness is preferably in the range of 3 to 70 μm.
(G) Elastic Layer The elastic layer 517 is a layer for transmitting heat uniformly and flexibly to the toner image and preventing image noise from being generated due to the toner image being crushed or non-uniformly melted. Therefore, the material of the elastic layer 517 is preferably a rubber material or a resin material having heat resistance and elasticity.

弾性層517の具体例としては、例えば、定着温度での使用に耐えられるシリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱性エラストマーが適している。なお、上記の材料に熱伝導性や補強等を目的とした各種の充填材を混入してもよい。例えば、熱伝導性の向上のために充填される粒子としては、ダイヤモンド、銀、銅、アルミニウム、大理石、ガラス等が挙げられ、実用的には、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、酸化ベリリウム等が好ましい。   As a specific example of the elastic layer 517, for example, a heat-resistant elastomer such as silicone rubber or fluororubber that can withstand use at a fixing temperature is suitable. In addition, you may mix the various fillers for the purpose of thermal conductivity, reinforcement, etc. in said material. For example, the particles filled for improving thermal conductivity include diamond, silver, copper, aluminum, marble, glass, etc., and practically silica, alumina, magnesium oxide, boron nitride, beryllium oxide. Etc. are preferred.

また、弾性層517の厚みは、厚さが10μm未満では厚さ方向に十分な弾力性を得ることが難しく、また、厚さが800μmを超えていると、主発熱体層515において発生した熱を加熱ローラ51の外周面まで到達させることが難しくなり熱効率が悪くなるので、その厚みは10〜800μmの範囲が望ましく、100〜300μmの範囲がより望ましい。
また、弾性層517の硬度は、JIS硬度で1〜80度の範囲が望ましく、5〜30度の範囲がより望ましい。この範囲の硬度であれば、弾性層517の強度の低下や密着性の低下を防止しつつ、安定した定着性を確保できる。
If the thickness of the elastic layer 517 is less than 10 μm, it is difficult to obtain sufficient elasticity in the thickness direction. If the thickness exceeds 800 μm, the heat generated in the main heating element layer 515 is difficult. Is difficult to reach the outer peripheral surface of the heating roller 51, and the thermal efficiency is deteriorated. Therefore, the thickness is preferably in the range of 10 to 800 μm, and more preferably in the range of 100 to 300 μm.
The hardness of the elastic layer 517 is preferably in the range of 1 to 80 degrees as JIS hardness, and more preferably in the range of 5 to 30 degrees. If the hardness is within this range, it is possible to ensure stable fixing properties while preventing the strength of the elastic layer 517 from decreasing and the adhesiveness from decreasing.

硬度がこの範囲となるシリコーンゴムとしては、例えぽ、1成分系、2成分系、あるいは3成分系以上のシリコーンゴムや、LTV(Low Temperature Vulcanizable:低温加硫)型、RTV (Room Temperature Vulcanizable:常温加硫型)、HTV(High Temperature Vulcanizable:高温加硫)型、縮合型、及び付加型のシリコーンゴムが使用できる。本実施の形態では、JIS硬度10度で厚さ200μmのシリコーンゴムを使用している。
(h)離型層
離型層518は、加熱ローラ51の最外層であり、記録シートとの離型性を高めるための層である。従って、離型層518の材質は、定着温度での使用に耐えられるとともにトナーに対する離型性に優れた、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム、PFA(四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体)、PTFE(四フッ化エチレン)、FEP(四フッ化エチレン・六フッ化エチレン共重合体)、PFEP (四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体)等のフッ素樹脂、及びこれらを混合したものが好ましい。
Examples of silicone rubbers whose hardness falls within this range include silicone rubbers of one, two, three or more components, LTV (Low Temperature Vulcanizable) type, RTV (Room Temperature Vulcanizable: Room temperature vulcanization type), HTV (High Temperature Vulcanizable) type, condensation type and addition type silicone rubber can be used. In the present embodiment, silicone rubber having a JIS hardness of 10 degrees and a thickness of 200 μm is used.
(H) Release Layer The release layer 518 is the outermost layer of the heating roller 51 and is a layer for improving the release property from the recording sheet. Therefore, the material of the release layer 518 can withstand use at the fixing temperature and has excellent release properties with respect to the toner, for example, silicone rubber, fluororubber, PFA (tetrafluoroethylene / perfluoroalkoxyethylene copolymer). ), PTFE (tetrafluoroethylene), FEP (tetrafluoroethylene / hexafluoroethylene copolymer), PFEP (tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer), and the like, and a mixture thereof Is preferred.

また、離型層518の厚みは、5〜100μmの範囲が望ましく、10〜50μmの範囲がより望ましい。
なお、離型層518と弾性層517との接着力を向上させるために、プライマー等による接着処理を行ってもよい。また、離型層519の中に、必要に応じて、導電材、耐摩耗材、良熱伝導材等をフィラーとして添加してもよい。
(i)摺接部材の製造方法の例
後に補助発熱制御層513となる銅板をそれぞれ圧延し、これにプレス加工を施して成形し、摺接部材57が完成する。
(j)定着ベルトの製造方法の例
まず、後に発熱制御層514となるパーマロイ板と、後に主発熱体層515となる銅板と、後に酸化防止層516となるニッケル板とをそれぞれ圧延し、これらを順番通りに重ねてクラッド化し、これに絞り加工、スピニング加工、DI加工(ドローイング・アイアニング加工)などの塑性加工を施して、無端状のベルトに成形する。続いて、当該ベルトを、1〜2時間程度800℃のオーブンで焼鈍して、塑性加工によりHv250程度に増加したパーマロイのビッカース硬度をHv130程度まで戻す。続いて、焼鈍したベルトの外周面に、弾性層517となるシリコーンゴムのシートと、離型層518となるフッ素ゴムのシートとを接着剤により接合し、定着ベルト56が完成する。ここで接着剤による接着の際には、例えば、東レ・ダウコーニング社製の「プライマーC」を用いると効果的である。
Further, the thickness of the release layer 518 is desirably in the range of 5 to 100 μm, and more desirably in the range of 10 to 50 μm.
In order to improve the adhesive force between the release layer 518 and the elastic layer 517, an adhesion treatment with a primer or the like may be performed. Moreover, you may add a electrically conductive material, an abrasion-resistant material, a good heat conductive material etc. as a filler in the mold release layer 519 as needed.
(I) Example of Manufacturing Method of Sliding Member The copper plates that will later become the auxiliary heat generation control layer 513 are each rolled and subjected to pressing to form the sliding member 57.
(J) Example of Manufacturing Method of Fixing Belt First, a permalloy plate that later becomes the heat generation control layer 514, a copper plate that later becomes the main heating element layer 515, and a nickel plate that later becomes the antioxidant layer 516 are each rolled. Are layered in order and clad, and then subjected to plastic processing such as drawing, spinning, and DI (drawing / ironing) to form an endless belt. Subsequently, the belt is annealed in an oven at 800 ° C. for about 1 to 2 hours, and the Vickers hardness of Permalloy increased to about Hv250 by plastic working is returned to about Hv130. Subsequently, a silicone rubber sheet serving as the elastic layer 517 and a fluororubber sheet serving as the release layer 518 are bonded to the outer peripheral surface of the annealed belt with an adhesive, whereby the fixing belt 56 is completed. Here, when bonding with an adhesive, for example, “Primer C” manufactured by Toray Dow Corning is effective.

また、上記無端状のベルトにおいて、主発熱体層515、及び酸化防止層516は大変薄い層なので、後に発熱制御層514となるパーマロイ板のみを圧延し、これに絞り加工、スピニング加工、DI加工(ドローイング・アイアニング加工)などの塑性加工を施して、無端状のベルトに成形した後、これを焼鈍し、さらに、主発熱体層515となる銅と、酸化防止層516となるニッケルとを、メッキ加工や塗布皮膜によって形成してもよい。
4.加圧ローラの詳細
図2に示すように、加圧ローラ52は、中心から順に、芯金521、断熱層522、及び離型層523の3層構成になっている。
(a)芯金
芯金521は、加圧ローラ52の全体を支持する支持体であり、十分な耐熱性と強度とを有する必要がある。
In the endless belt, since the main heating element layer 515 and the antioxidant layer 516 are very thin layers, only the permalloy plate that will later become the heat generation control layer 514 is rolled, and this is subjected to drawing, spinning, and DI processing. After performing plastic working such as (drawing and ironing) and forming it into an endless belt, this is annealed, and further, copper that becomes the main heating element layer 515 and nickel that becomes the antioxidant layer 516, It may be formed by plating or a coating film.
4). Details of Pressure Roller As shown in FIG. 2, the pressure roller 52 has a three-layer configuration including a cored bar 521, a heat insulating layer 522, and a release layer 523 in order from the center.
(A) Core Bar The core bar 521 is a support body that supports the entire pressure roller 52 and needs to have sufficient heat resistance and strength.

芯金521の具体例としては、壁厚3mm程度、外径15〜25mmφのアルミ製パイプとするか、あるいは、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)のような耐熱性に優れた材質によるモールドのパイプを用いてもよい。なお、鉄パイプを使用することも不可能ではないが、電磁誘導による影響を受けにくい非磁性のものがより好ましい。
(b)断熱層
断熱層522は、芯金521の外周に設けられ、ニップの熱を芯金521へ逃がさないようにするための層である。従って、断熱層522の材質は、熱伝導率が低く、かつ耐熱性を有する必要がある。
As a concrete example of the cored bar 521, an aluminum pipe having a wall thickness of about 3 mm and an outer diameter of 15 to 25 mmφ, or a molded pipe made of a material having excellent heat resistance such as polyphenylene sulfide resin (PPS) is used. May be. It is not impossible to use an iron pipe, but a non-magnetic material that is not easily affected by electromagnetic induction is more preferable.
(B) Heat insulation layer The heat insulation layer 522 is a layer provided on the outer periphery of the cored bar 521 so as not to let the heat of the nip escape to the cored bar 521. Therefore, the material of the heat insulating layer 522 needs to have low thermal conductivity and heat resistance.

断熱層522の具体例としては、厚さ3〜10mmの範囲のシリコーンスポンジゴムの層であり、また、シリコーンゴムとシリコーンスポンジとの2層構造のものを使用してもよい。
(c)離型層
離型層523は、加圧ローラ52の最外層であり、加熱ローラ51の離型層518と同様に、記録シートとの離型性を高めるための層である。従って、離型層523の材質は、離型層518と同様である。
A specific example of the heat insulating layer 522 is a silicone sponge rubber layer having a thickness in the range of 3 to 10 mm, and a two-layer structure of silicone rubber and silicone sponge may be used.
(C) Release Layer The release layer 523 is the outermost layer of the pressure roller 52 and is a layer for improving the release property from the recording sheet, like the release layer 518 of the heating roller 51. Therefore, the material of the release layer 523 is the same as that of the release layer 518.

また、離型層523の厚みは、10〜50μmの範囲が望ましい。
5.磁束発生部の詳細
磁束発生部53は、加熱ローラ51の外周に対面するとともに、加熱ローラ51の回転軸方向に沿って、加熱ローラ51と平行に配置され、定着ベルト56及び定着ローラ55へ向けて磁束を発生させる。
The thickness of the release layer 523 is preferably in the range of 10 to 50 μm.
5). Details of Magnetic Flux Generation Unit The magnetic flux generation unit 53 faces the outer periphery of the heating roller 51 and is disposed in parallel with the heating roller 51 along the rotation axis direction of the heating roller 51, toward the fixing belt 56 and the fixing roller 55. To generate magnetic flux.

図2に示すように、磁束発生部53は、励磁コイル531、高周波インバータ532、磁性体コア533、コイルボビン534、サーミスタ535、及び制御部536を備える。
(a)励磁コイル
励磁コイル531は、加熱ローラ51の長手方向に沿って巻かれたコイルであり、その横断面(図2参照)は、加熱ローラ51の外周に倣ってやや湾曲した形状となっている。また励磁コイル531には、高周波インバータ532が接続され、高周波電力が供給される。
As shown in FIG. 2, the magnetic flux generator 53 includes an exciting coil 531, a high frequency inverter 532, a magnetic core 533, a coil bobbin 534, a thermistor 535, and a controller 536.
(A) Excitation coil The excitation coil 531 is a coil wound along the longitudinal direction of the heating roller 51, and its cross section (see FIG. 2) has a slightly curved shape following the outer periphery of the heating roller 51. ing. The excitation coil 531 is connected to a high frequency inverter 532 and supplied with high frequency power.

本実施の形態では、励磁コイル531の巻き線として、細い素線を数十〜数百本束ねてリッツ線としたものを使用している。また励磁コイル531は通電時に自己発熱するので、高温でも絶縁性を保てるように、巻き線に耐熱性の樹脂が被覆されたものを使用している。さらに、例えばファン等によって、励磁コイル631を空冷するとよい。なお、本実施の形態の励磁コイル531は、その長手方向に一繋がりのものであり、複数個に分断されてはいない。
(b)高周波インバータ
高周波インバータ532は、励磁コイル531に、20〜40kHz、100〜2000Wの高周波電力を供給する。
In the present embodiment, the winding of the exciting coil 531 is a litz wire formed by bundling dozens to hundreds of thin strands. Further, since the exciting coil 531 self-heats when energized, the winding is coated with a heat-resistant resin so as to maintain insulation even at high temperatures. Further, the exciting coil 631 may be air-cooled by, for example, a fan. In addition, the exciting coil 531 of this Embodiment is connected in the longitudinal direction, and is not divided into a plurality.
(B) High frequency inverter The high frequency inverter 532 supplies high frequency power of 20 to 40 kHz and 100 to 2000 W to the exciting coil 531.

本実施の形態では、高周波インバータ532の出力周波数を20〜40kHzとしたので、発熱効率が高く、十分高い定着温度を得ることができる。ここで、出力周波数を20kHz未満にとすると、発熱効率が大きく低下し、また反対に、出力周波数を40kHzより大きくすると、連続通紙時に電力供給が不足し、必要な定着温度を得ることができず、定着不良が発生するおそれがあるので好ましくない。
(c)磁性体コア
磁性体コア533は、磁気回路の効率を上げ、かつ磁気を遮蔽するためのものであり、メインコア533a、端部コア533b、裾コア533cを含む。メインコア533aは、横断面が図2に示すようなアーチ形状である。本実施の形態では、長さが約10mmのコア片を、加熱ローラ51の軸方向に13個配置している。なお、メインコア533aとして、中央部に加熱ローラ51側へ突出した部分がある断面が略「E」字の形状のものを使用することもでき、この形状のものを使用すれば、さらに発熱劾率を高めることができる。また、端部コア533bは、横断面が四角形状で長さが5〜10mmのコア片を、加熱ローラ51の両端部に配置したものである。また、裾コア533cは、横断面が四角形状のものを、加熱ローラ51の長手方向寸法に略対応した範囲に速続的に配置したものである。
In this embodiment, since the output frequency of the high-frequency inverter 532 is set to 20 to 40 kHz, the heat generation efficiency is high and a sufficiently high fixing temperature can be obtained. Here, if the output frequency is less than 20 kHz, the heat generation efficiency is greatly reduced. Conversely, if the output frequency is greater than 40 kHz, the power supply is insufficient during continuous paper feeding and the necessary fixing temperature can be obtained. This is not preferable because a fixing failure may occur.
(C) Magnetic body core The magnetic body core 533 increases the efficiency of the magnetic circuit and shields the magnetism, and includes a main core 533a, an end core 533b, and a bottom core 533c. The main core 533a has an arch shape as shown in FIG. In the present embodiment, 13 core pieces having a length of about 10 mm are arranged in the axial direction of the heating roller 51. In addition, as the main core 533a, a cross section having a portion protruding toward the heating roller 51 at the center can be used. The cross section having a substantially “E” shape can be used. The rate can be increased. In addition, the end core 533 b is obtained by arranging core pieces having a square cross section and a length of 5 to 10 mm at both ends of the heating roller 51. Further, the hem core 533c has a rectangular cross section and is rapidly arranged in a range substantially corresponding to the longitudinal dimension of the heating roller 51.

また、磁性体コア533は高透磁率であり、かつ渦電流の損失が低い材質で形成されている。本実施の形態の磁性体コア533のキュリー温度は、140〜220℃の範囲が望ましく、160〜200℃の範囲がより望ましい。本実施の形態では高周波を用いるためコア内における渦電流の損失が大きくなりがちであり、さらに、パーマロイのような高透磁率の合金によるコアでは渦電流の損失が大きくなりがちであるので、薄板を積層した構造とすることが望ましい。   The magnetic core 533 is formed of a material having high magnetic permeability and low eddy current loss. The Curie temperature of the magnetic core 533 of this embodiment is desirably in the range of 140 to 220 ° C, and more desirably in the range of 160 to 200 ° C. In this embodiment, high frequency is used, so that the loss of eddy current in the core tends to be large, and furthermore, the core made of a high permeability alloy such as permalloy tends to have large loss of eddy current. It is desirable to have a laminated structure.

なお、励磁コイル531と磁性体コア533とによる磁気回路部分の磁気遮蔽が、他の手段によって十分になされる場合には、コアなしにしてもよい。さらに、磁性体コア533として、樹脂材に磁性粉を分散させたものを用いることもでき、透磁率はやや低いが、形状を自由に設定できるという利点がある。
(d)コイルボビン
コイルボビン534は、電線を巻いて励磁コイル531を形作るための空芯である。
(e)サーミスタ
サーミスタ535は、加熱ローラ51の表面に当接して配置され、加熱ローラ51の定着前の表面温度を検出する。
In addition, when the magnetic shielding of the magnetic circuit portion by the exciting coil 531 and the magnetic core 533 is sufficiently performed by other means, the core may be omitted. Further, as the magnetic core 533, a resin material in which magnetic powder is dispersed can be used. The magnetic permeability is slightly low, but there is an advantage that the shape can be freely set.
(D) Coil bobbin The coil bobbin 534 is an air core for forming an exciting coil 531 by winding an electric wire.
(E) Thermistor The thermistor 535 is disposed in contact with the surface of the heating roller 51 and detects the surface temperature of the heating roller 51 before fixing.

加熱ローラ51の配置位置は、ローラ軸方向については、どのサイズの記録シートを通紙した場合であっても記録シートが通過する箇所であり、例えば、加熱ローラ51に対して左寄せで通紙されるのであれば、加熱ローラ51の左端部の近くに配置される。また、加熱ローラ51の回転方向については、定着ニップの入口よりやや上流側に配置される。
なお、加熱ローラ51の定着前の表面温度の検出は、サーミスタに限らず、他の非接触式の温度センサによって行ってもよい。
(f)制御部
制御部536は、加熱ローラ51の定着前の表面温度が適切な定着温度の範囲内となるように、定着処理時はサーミスタ535による検出結果に基づいて、高周波インバータ532を制御する。
The arrangement position of the heating roller 51 is a portion through which the recording sheet passes regardless of the size of the recording sheet in the roller axis direction. For example, the heating roller 51 is left-justified with respect to the heating roller 51. If it is, it is arranged near the left end of the heating roller 51. Further, the rotation direction of the heating roller 51 is arranged slightly upstream from the entrance of the fixing nip.
The surface temperature of the heating roller 51 before fixing is not limited to the thermistor, and may be detected by other non-contact temperature sensors.
(F) Control Unit The control unit 536 controls the high-frequency inverter 532 based on the detection result of the thermistor 535 during the fixing process so that the surface temperature before fixing of the heating roller 51 falls within the appropriate fixing temperature range. To do.

ここで適切な定着温度は、トナーの種類等に応じてあらかじめ設定されており、例えば、100〜200℃程度である。
<動作>
定着処理時には、図2中の矢印で示すように、加圧ローラ52が図中時計回りに回転駆動される。これにより、加熱ローラ51は、加圧ローラ52との摩擦力によって、図中反時計回りに従動回転される。なお、この駆動と従動との関係は逆であってもよい。
Here, an appropriate fixing temperature is set in advance according to the type of toner and the like, and is about 100 to 200 ° C., for example.
<Operation>
During the fixing process, as shown by the arrow in FIG. 2, the pressure roller 52 is driven to rotate clockwise in the drawing. Thereby, the heating roller 51 is driven and rotated counterclockwise in the figure by the frictional force with the pressure roller 52. Note that the relationship between the driving and the driven may be reversed.

また、制御部536による制御に基づいて、高周波インバータ532が、励磁コイル531に高周波電力を供給する。これにより励磁コイル531が磁束を発生し、これが磁性体コア533の内部を通って、磁性体コア533の突起部間から外部に出て加熱ローラ51に至る。
このとき、発熱制御層514がキュリー温度よりも低温であれば、発熱制御層514は透磁率が高い状態なので、シールド効果により、磁束は加熱ローラ51の内周側へほとんど漏れない。従って、発熱制御層514のキュリー温度よりも低温であれば、励磁コイル531が発生する磁束のほとんどは、主発熱体層515と発熱制御層514との厚さの中を加熱ローラ51の周方向に通って、磁束発生部53へ戻るので、これらの層では磁束密度が非常に高い。例えば、ウォームアップ時はこのような状態であるので、主発熱体層515と発熱制御層514とがともに発熱する。さらに本実施の形態では、発熱に寄与する層(主発熱体層515と発熱制御層514)の熱容量が小さく、かつ断熱層522によって定着ベルト56が断熱されていることから、より短時間で昇温させることができる。
The high frequency inverter 532 supplies high frequency power to the excitation coil 531 based on control by the control unit 536. As a result, the exciting coil 531 generates a magnetic flux, which passes through the inside of the magnetic core 533, exits between the protrusions of the magnetic core 533, and reaches the heating roller 51.
At this time, if the heat generation control layer 514 is lower than the Curie temperature, the heat generation control layer 514 has a high magnetic permeability, so that the magnetic flux hardly leaks to the inner peripheral side of the heating roller 51 due to the shielding effect. Therefore, if the temperature is lower than the Curie temperature of the heat generation control layer 514, most of the magnetic flux generated by the exciting coil 531 passes through the thickness of the main heating element layer 515 and the heat generation control layer 514 in the circumferential direction of the heating roller 51. Then, the magnetic flux density is very high in these layers. For example, since this state is during warm-up, both the main heating element layer 515 and the heat generation control layer 514 generate heat. Furthermore, in this embodiment, since the heat capacity of the layers contributing to heat generation (the main heating element layer 515 and the heat generation control layer 514) is small and the fixing belt 56 is thermally insulated by the heat insulation layer 522, the temperature rises in a shorter time. Can be warmed.

さらに本実施の形態では、主発熱体層515が非磁性材であるが、非常に薄い層であるため、主発熱体層515による発熱量が大きい。このことは、次のように説明できる。一般に、高周波の交番電界を印加した場合に、導電層に誘導される渦電流は、いわゆる表皮効果のために表面層に集中し、内部にはあまり流れない。
表皮効果の程度は、以下の式1で表される。
Further, in the present embodiment, the main heating element layer 515 is a non-magnetic material, but since it is a very thin layer, the amount of heat generated by the main heating element layer 515 is large. This can be explained as follows. In general, when a high-frequency alternating electric field is applied, eddy currents induced in the conductive layer concentrate on the surface layer due to the so-called skin effect, and do not flow very much inside.
The degree of the skin effect is expressed by the following formula 1.

δ = √ (ρ/(π・f・μ)) … (式1)
ただし、δは浸透深さ(電流密度が表面の1/eになる深さ)、fは交番電圧の周波数、μは透磁率、ρは体積抵抗率である。ここで、浸透深さδ当たりの抵抗は、以下の式2に示す表皮抵抗Rで表され、このRを用いて導電層の発熱量Pは以下の式3で表される。
R = ρ/δ …(式2)
P = R・I … (式3)
ただし、Iは、渦電流である。
δ = √ (ρ / (π · f · μ)) (Equation 1)
Where δ is the penetration depth (depth at which the current density becomes 1 / e of the surface), f is the frequency of the alternating voltage, μ is the magnetic permeability, and ρ is the volume resistivity. Here, the resistance per penetration depth δ is expressed by the skin resistance R shown in the following formula 2. Using this R, the heat generation amount P of the conductive layer is expressed by the following formula 3.
R = ρ / δ (Formula 2)
P = R · I 2 (Formula 3)
However, I is an eddy current.

磁性材の発熱層では、この表皮効果により、層自体の厚さにかかわらず渦電流の流れる範囲が限定されるので、電流密度が大きく発熱量も大きい。非磁性材の揚合は、表皮効果が小さく渦電流が層全体に流れる。本形態の主発熱体層515は、非磁性材の非常に薄い層であるので、渦電流が層全体に流れたとしても電流密度が大きく、十分な発熱量を得ることができる。また、低抵抗の主発熱体層515により、芯金511側への磁束の漏れがより防止されている。   In the heat generation layer of the magnetic material, the range in which the eddy current flows is limited by the skin effect regardless of the thickness of the layer itself, so that the current density is large and the heat generation amount is large. The lifting of the non-magnetic material has a small skin effect and eddy current flows through the entire layer. Since the main heating element layer 515 of this embodiment is a very thin layer of a non-magnetic material, even if an eddy current flows through the entire layer, the current density is large and a sufficient calorific value can be obtained. In addition, the leakage of magnetic flux toward the cored bar 511 is further prevented by the low resistance main heating element layer 515.

このように発生した熱は、主発熱体層515に接着されている、酸化防止層516、弾性層517を介して、加熱ローラ51の表面へ伝達される。また、加熱ローラ51の表面温度が適切な定着温度となるように、制御部536によって高周波インバータ532が制御される。トナー像を担持する記録シートSは、トナー像の載っている面を加熱ローラ51の側に向けた状態で、加熱ローラ51と加圧ローラ52との間のニップに挿入され、図2における左方向から右方向へと、記録シートSがニップを通過する間に、トナーが溶融されて定着される。   The heat thus generated is transmitted to the surface of the heating roller 51 through the antioxidant layer 516 and the elastic layer 517 bonded to the main heating element layer 515. Further, the high frequency inverter 532 is controlled by the control unit 536 so that the surface temperature of the heating roller 51 becomes an appropriate fixing temperature. The recording sheet S carrying the toner image is inserted into the nip between the heating roller 51 and the pressure roller 52 with the surface on which the toner image is placed facing the heating roller 51, and the left side in FIG. From the direction to the right, while the recording sheet S passes through the nip, the toner is melted and fixed.

ニップを通過した記録シートSは、加熱ローラ51から分離されて後段へと搬送される。ここで記録シートSがニップを通過した後も、加熱ローラ51に張り付いたままであれぽ、分離爪54によって加熱ローラ51から強制的に分離されるので、記録シートSのジャムが防止されている。なお、分離爪54の先端部は、加熱ローラ51の表面に接触していてもしていなくてもよい。   The recording sheet S that has passed through the nip is separated from the heating roller 51 and conveyed to the subsequent stage. Here, even after the recording sheet S passes through the nip, the recording sheet S is forcibly separated from the heating roller 51 by the separation claw 54 even if it remains attached to the heating roller 51, so that jamming of the recording sheet S is prevented. . Note that the tip of the separation claw 54 may or may not be in contact with the surface of the heating roller 51.

定着処理により、記録シートS及びトナーによって加熱ローラ51の表面から熱が奪われるため、ローラの軸方向について、記録シートSが通紙された範囲では加熱ローラ51の表面温度が下がり、記録シートSが通紙されない範囲では加熱ローラ51の表面温度はほとんど下がらない。一方、サーミスタ535は、記録シートSが通紙される箇所で温度を検出する。従って、制御部536は、サーミスタ535の検出結果を受けて、記録シートSが通紙される箇所の温度が定着温度となるように高周波インバータ532を制御する。   Since the heat is removed from the surface of the heating roller 51 by the recording sheet S and the toner by the fixing process, the surface temperature of the heating roller 51 decreases in the range in which the recording sheet S passes in the axial direction of the roller. In the range where no paper is passed, the surface temperature of the heating roller 51 hardly decreases. On the other hand, the thermistor 535 detects the temperature at the location where the recording sheet S is passed. Therefore, the control unit 536 receives the detection result of the thermistor 535 and controls the high-frequency inverter 532 so that the temperature of the portion through which the recording sheet S is passed becomes the fixing temperature.

比較的シート幅が小さい記録シートSを連続して定着処理すると、記録シートSが通紙されない範囲では温度が特に上昇し、この範囲の発熱制御層514の温度がキュリー温度を超える。すると、この範囲の発熱制御層514の透磁率が大きく低下し、シールド効果が弱くなるので、磁束の大部分が主発熱体層515、及び発熱制御層514を貫通してさらに内周側へ漏れる。よって、この範囲の主発熱体層515、及び発熱制御層514による発熱量も大きく低下する。   When the recording sheet S having a relatively small sheet width is continuously fixed, the temperature particularly increases in a range where the recording sheet S is not passed, and the temperature of the heat generation control layer 514 in this range exceeds the Curie temperature. Then, the magnetic permeability of the heat generation control layer 514 in this range is greatly reduced and the shielding effect is weakened, so that most of the magnetic flux passes through the main heating element layer 515 and the heat generation control layer 514 and further leaks to the inner peripheral side. . Therefore, the amount of heat generated by the main heating element layer 515 and the heat generation control layer 514 in this range is also greatly reduced.

さらに本実施の形態では、発熱制御層514の温度がキュリー温度を超えた範囲において、主発熱体層515、及び発熱制御層514を貫通してさらに内周側へ漏れた磁束は、補助発熱制御層513に到達する。ここで補助発熱制御層513は、例えば銅製であり低抵抗であるので、容易に渦電流が流れるため、補助発熱制御層513に到達した磁束による渦電流は大部分が補助発熱制御層513内で発生するがほとんど発熱はしない。また、補助発熱制御層513に発生した渦電流によって逆起電力が生じ、これにより発生する磁束が元の磁束を打ち消す方向に働く。そのため、主発熱体層515と発熱制御層514とに作用する磁束の密度がさらに低下し、これらの発熱量がさらに低下する。よって、発熱制御層514の温度がキュリー温度を超えた範囲においては、加熱ローラ51の半径方向のいずれの箇所においてもほとんど発熱しない状態となる。   Further, in the present embodiment, in the range where the temperature of the heat generation control layer 514 exceeds the Curie temperature, the magnetic flux that has penetrated through the main heat generation layer 515 and the heat generation control layer 514 and further leaked to the inner peripheral side is the auxiliary heat generation control. Layer 513 is reached. Here, since the auxiliary heat generation control layer 513 is made of, for example, copper and has a low resistance, an eddy current easily flows. Therefore, most of the eddy current due to the magnetic flux reaching the auxiliary heat generation control layer 513 is within the auxiliary heat generation control layer 513. It occurs but hardly generates heat. Further, a counter electromotive force is generated by the eddy current generated in the auxiliary heat generation control layer 513, and the magnetic flux generated thereby acts in a direction to cancel the original magnetic flux. Therefore, the density of magnetic flux acting on the main heating element layer 515 and the heat generation control layer 514 is further reduced, and the amount of heat generation is further reduced. Therefore, in a range where the temperature of the heat generation control layer 514 exceeds the Curie temperature, almost no heat is generated at any location in the radial direction of the heating roller 51.

従って、過昇温となった箇所では、発熱制御層514の透磁率の変化ともに、発熱量が大きく低下する。一方、通紙範囲では発熱量が低下しない。なぜなら、通紙範囲においては、発熱制御層514の透磁率が低下せず、磁束密度の分布が変化しないからである。また、補助発熱制御層513の機能により、発熱制御層514の透磁率が変化した際に、発熱量をさらに低下させることができる。さらに、本実施の形態では補助発熱制御層513の厚さが他の層に比較して大きいので、補助発熱制御層513の発熱量を有効に抑制でき、定着装置の全体として熱効率のよいものとなっている。   Therefore, at a location where the temperature has risen excessively, the amount of heat generation is greatly reduced as the magnetic permeability of the heat generation control layer 514 changes. On the other hand, the heat generation amount does not decrease in the sheet passing range. This is because in the sheet passing range, the magnetic permeability of the heat generation control layer 514 does not decrease and the distribution of magnetic flux density does not change. Further, the function of the auxiliary heat generation control layer 513 can further reduce the amount of heat generated when the magnetic permeability of the heat generation control layer 514 changes. Further, in this embodiment, since the thickness of the auxiliary heat generation control layer 513 is larger than that of the other layers, the heat generation amount of the auxiliary heat generation control layer 513 can be effectively suppressed, and the fixing device as a whole has high thermal efficiency. It has become.

また本形態では、主発熱体層515と発熱制御層514とが積層されているので、表面温度の変化が発熱制御層514に素早く伝わる。従って、加熱ローラ51の一部において、その表面温度が定着に適した温度を超えて高くなるとすぐに、その部分の発熱量が大きく低下するので、過昇温状態が続くことがない。但し、このような効果が得られるように、発熱制御層514のキュリー温度が選択されている。また、補助発熱制御層を定着ベルト内に積層してもよく、またこの場合には摺接部材57をなくしてもよいが、本実施の形態では、補助発熱制御層513を固定配置しているので、補助発熱制御層を定着ベルト内に積層した場合と比較して、定着ベルトの熱容量が小さい。従って、ウォームアップ時間をより短縮することができる。   In this embodiment, since the main heating element layer 515 and the heat generation control layer 514 are laminated, a change in surface temperature is quickly transmitted to the heat generation control layer 514. Accordingly, as soon as the surface temperature of a part of the heating roller 51 becomes higher than the temperature suitable for fixing, the amount of heat generated in that part is greatly reduced, so that the excessive temperature rise state does not continue. However, the Curie temperature of the heat generation control layer 514 is selected so as to obtain such an effect. In addition, the auxiliary heat generation control layer may be laminated in the fixing belt. In this case, the sliding contact member 57 may be omitted, but in this embodiment, the auxiliary heat generation control layer 513 is fixedly disposed. Therefore, the heat capacity of the fixing belt is small as compared with the case where the auxiliary heat generation control layer is laminated in the fixing belt. Accordingly, the warm-up time can be further shortened.

さらに本実施の形態では、非磁性体の主発熱体層515を有している。特に、この主発熱体層515をごく薄いものとしたので、総発熱量が大きい。従って、投入電力の制御可能な範囲が広いものとなっている。また、主発熱体層515の熱容量が小さいので、ウォームアップ時間が短い。
<検証>
(a)第1の実験
まず、塑性加工により硬化した定着ベルトの導電層が焼鈍処理によって硬度が低下する特性について調べた。
Further, in the present embodiment, a non-magnetic main heating element layer 515 is provided. Particularly, since the main heating element layer 515 is very thin, the total heat generation amount is large. Therefore, the controllable range of input power is wide. In addition, since the heat capacity of the main heating element layer 515 is small, the warm-up time is short.
<Verification>
(A) First Experiment First, the characteristic that the conductive layer of the fixing belt cured by plastic working is reduced in hardness by annealing treatment was examined.

ここで導電層とは、酸化防止層、主発熱体層、発熱制御層、及び発熱制御層のうちの少なくとも1つの層、又はこれらのうちの2つ以上の層がクラッド化されたものである。
なお本実験では、定着ベルトの導電層としてパーマロイ単体を用い、焼鈍温度は800℃とした。
図4は、塑性加工により加工硬化したパーマロイを焼鈍処理した際の、焼鈍時間と硬度との関係を示す図である。
Here, the conductive layer is a layer in which at least one of the antioxidant layer, the main heating element layer, the heat generation control layer, and the heat generation control layer, or two or more of these layers are clad. .
In this experiment, permalloy alone was used as the conductive layer of the fixing belt, and the annealing temperature was 800 ° C.
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the annealing time and the hardness when the permalloy work-hardened by plastic working is annealed.

パーマロイの塑性加工前硬度は、ビッカース硬度でHv130であり、塑性加工によりビッカース硬度がHv250まで増加した。
図4に示すように、塑性加工後のビッカース硬度がHv250のパーマロイは、焼鈍時間の経過とともに硬度が低下し、焼鈍開始からおよそ1時間を経過した辺りで、ほぼ塑性加工前のビッカース硬度Hv130に戻る。
Permalloy's hardness before plastic working was Hv130 in Vickers hardness, and Vickers hardness increased to Hv250 by plastic working.
As shown in FIG. 4, the permalloy having a Vickers hardness of Hv250 after plastic working decreases in hardness with the lapse of annealing time, and is approximately equal to the Vickers hardness Hv130 before plastic working around 1 hour after the start of annealing. Return.

なお、ここでビッカース硬度計はマイクロビッカース硬度計を用いた。
(b)第2の実験
次に、定着ベルトの導電層の硬度、及び厚さと、各品質との関係を調べた。
図5は、導電層の硬度、及び厚さが異なる定着ベルト毎の、各品質の可否を示す図である。
Here, as the Vickers hardness tester, a micro Vickers hardness tester was used.
(B) Second Experiment Next, the relationship between the hardness and thickness of the conductive layer of the fixing belt and each quality was examined.
FIG. 5 is a diagram showing the quality of each fixing belt with different hardness and thickness of the conductive layer.

なお本実験は、定着ベルトの導電層としてパーマロイを含み、また、パーマロイの厚さは10μmから150μmまで20μm刻みで8種類、このそれぞれの厚みについて、塑性加工後に焼鈍処理をしないHv250、塑性加工後に多少の焼鈍処理Aを施したHv200、塑性加工後に十分に焼鈍処理Bを施したHv130の3種類ずつ、合計24種類のサンプルを評価した。
ここで評価した品質項目はニップ幅、画像ノイズ、耐久性であり、ニップ幅は500N以下で10mm以上のニップが確保できるか否かを評価し、画像ノイズは定着ベルトのばたつきによる傷でプリントに画像ノイズが発生するか否かを評価し、耐久性は30万枚のプリントで定着ベルトに破損がないかを評価した。
This experiment includes permalloy as the conductive layer of the fixing belt, and the thickness of the permalloy is 8 types in increments of 20 μm from 10 μm to 150 μm. For each of these thicknesses, Hv250 which is not annealed after plastic processing, after plastic processing A total of 24 types of samples were evaluated, each including three types of Hv200 that had undergone some annealing treatment A and Hv130 that had undergone sufficient annealing treatment B after plastic working.
The quality items evaluated here are nip width, image noise, and durability. Evaluate whether nip width is 500 N or less and a nip of 10 mm or more can be secured. Whether or not image noise was generated was evaluated, and durability was evaluated for whether the fixing belt was damaged after printing 300,000 sheets.

図5に示すように、Hv250の定着ベルトでは、全ての厚さにおいて、いずれかの品質上の問題が生じ使用不可であり、Hv200の定着ベルトでは、30μmから130μmまでの厚さにおいて、いずれの品質上の問題も生じず使用可能であり、Hv130定着ベルトでは、50μmから130μmまでの厚さにおいて、いずれの品質上の問題も生じず使用可能であった。
<まとめ>
以上に説明したように、実施の形態1によれば、少なくとも最後の塑性加工の後に焼鈍処理を施して、導電層のビッカース硬度を、Hv200以下、Hv130以上に調整することができ、長期に亘り安定した定着性能を発揮し、かつ耐久性を向上させた定着ベルトを提供することができる。
As shown in FIG. 5, the Hv250 fixing belt cannot be used due to any quality problem at all thicknesses, and the Hv200 fixing belt has any thickness from 30 μm to 130 μm. The Hv130 fixing belt can be used without causing any quality problems at a thickness of 50 μm to 130 μm.
<Summary>
As described above, according to the first embodiment, the Vickers hardness of the conductive layer can be adjusted to Hv200 or less and Hv130 or more by performing an annealing process after at least the last plastic working, and for a long time. A fixing belt exhibiting stable fixing performance and improved durability can be provided.

また、従来は、塑性加工の後に焼鈍処理を施すと硬度が下がり耐久性が落ちると考えられていた。しかしながら、これをあえて施すことによって、導電層のビッカース高度を調整し、予想に反して、長期に亘り安定した定着性能を発揮し、かつ耐久性を向上させた定着ベルトを提供することができる。
さらに、加熱ローラ51に、主発熱体層515と発熱制御層514と補助発熱制御層513とを有することにより、定着ベルト56において、表面温度が発熱制御層514のキュリー温度を超えた箇所の透磁率が大きく低下するので磁束密度が大きく低下し、その箇所だけ発熱量が減少する。よって、小サイズの記録シートを連続通紙した場合であっても、部分的な過昇温が発生せず、安定した定着性能を発揮することができる。
Conventionally, it has been considered that when annealing is performed after plastic working, the hardness decreases and the durability decreases. However, by deliberately applying this, it is possible to provide a fixing belt that adjusts the Vickers altitude of the conductive layer, exhibits a stable fixing performance over a long period of time, and has improved durability.
Further, by providing the heating roller 51 with the main heating element layer 515, the heat generation control layer 514, and the auxiliary heat generation control layer 513, in the fixing belt 56, the portion where the surface temperature exceeds the Curie temperature of the heat generation control layer 514 is transmitted. Since the magnetic susceptibility is greatly reduced, the magnetic flux density is greatly reduced, and the amount of heat generation is reduced only at that point. Therefore, even when a small size recording sheet is continuously fed, a partial excessive temperature rise does not occur and stable fixing performance can be exhibited.

なお、実施の形態1では、定着ベルトの導電層としてパーマロイを例にして、塑性加工後に焼鈍処理を施して定着ベルトの各品質を向上させる技術を説明したが、当該導電層はパーマロイに限らず、他の金属の層であっても、当該技術は同様に適応できる。
また、実施の形態1における定着装置の形状や方式等は一例であって、定着ベルトに、誘導発熱方式により加熱される金属層を備えるものであれば、他の形状や方式等の定着装置であっても、当該技術は同様に適応できる。
In the first embodiment, permalloy is used as an example of the conductive layer of the fixing belt, and a technique for improving the quality of the fixing belt by performing an annealing process after plastic working has been described. However, the conductive layer is not limited to permalloy. The technique can be applied to other metal layers as well.
In addition, the shape, method, and the like of the fixing device in the first embodiment are merely examples, and other shapes, methods, and the like can be used as long as the fixing belt includes a metal layer that is heated by an induction heat generation method. Even so, the technology is equally applicable.

本発明は、定着装置を備える画像形成装置の技術分野に広く適用することができる。
本発明によって、誘導発熱方式の定着装置に用いられる耐久性を向上させた定着ベルトを製造することができるので、その産業的利用価値は極めて高い。
The present invention can be widely applied to the technical field of an image forming apparatus including a fixing device.
According to the present invention, it is possible to manufacture a fixing belt with improved durability used in an induction heating type fixing device, and thus its industrial utility value is extremely high.

実施の形態1における画像形成装置の全体構成を示す図である。1 is a diagram illustrating an overall configuration of an image forming apparatus according to Embodiment 1. FIG. 定着装置5の構成を模式的に示す図である。2 is a diagram schematically illustrating a configuration of a fixing device 5. FIG. 加熱ローラ51の中心から表面までの層構造の概略を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an outline of a layer structure from the center to the surface of a heating roller 51. 塑性加工により加工硬化したパーマロイを焼鈍処理した際の、焼鈍時間と硬度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between annealing time and hardness at the time of annealing the permalloy work-hardened by plastic working. 導電層の硬度、及び厚さが異なる定着ベルト毎の、各品質の可否を示す図である。It is a figure which shows the propriety of each quality for every fixing belt from which the hardness and thickness of an electroconductive layer differ.

符号の説明Explanation of symbols

1 画像形成装置
3 画像プロセス部
4 給送部
5 定着部
6 制御部
10 光学部
11 中間転写ベルト
3Y、3M、3C、3K 画像形成ユニット
31Y、31M、31C、31K 感光体ドラム
32Y、32M、32C、32K 帯電器
33Y、33M、33C、33K 現像器
34Y、34M、34C、34K 1次転写ローラ
35Y、35M、35C、35K クリーナ
41 給紙カセット
42 繰り出しローラ
43 搬送路
44 タイミングローラ対
45 2次転写ローラ
46 2次転写位置
51 加熱ローラ
52 加圧ローラ
53 磁束発生部
54 分離爪
55 定着ローラ
56 定着ベルト
57 摺接部材
71 排紙ローラ
72 排紙トレイ
511 芯金
512 断熱層
513 補助発熱制御層
514 発熱制御層
515 主発熱体層
516 酸化防止層
517 弾性層
518 離型層
519 離型層
521 芯金
522 断熱層
523 離型層
531 励磁コイル
532 高周波インバータ
533 磁性体コア
533a メインコア
533b 端部コア
533c 裾コア
534 コイルボビン
535 サーミスタ
536 制御部
631 励磁コイル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image forming apparatus 3 Image process part 4 Feeding part 5 Fixing part 6 Control part 10 Optical part 11 Intermediate transfer belt 3Y, 3M, 3C, 3K Image forming unit 31Y, 31M, 31C, 31K Photosensitive drum 32Y, 32M, 32C , 32K Charger 33Y, 33M, 33C, 33K Developer 34Y, 34M, 34C, 34K Primary transfer roller 35Y, 35M, 35C, 35K Cleaner 41 Paper feed cassette 42 Feeding roller 43 Conveyance path 44 Timing roller pair 45 Secondary transfer Roller 46 Secondary transfer position 51 Heating roller 52 Pressure roller 53 Magnetic flux generation part 54 Separation claw 55 Fixing roller 56 Fixing belt 57 Sliding member 71 Paper discharge roller 72 Paper discharge tray 511 Core metal 512 Heat insulation layer 513 Auxiliary heat generation control layer 514 Heat generation control layer 515 Main heating element layer 516 Antioxidation Stop layer 517 Elastic layer 518 Release layer 519 Release layer 521 Core metal 522 Heat insulation layer 523 Release layer 531 Excitation coil 532 High frequency inverter 533 Magnetic core 533a Main core 533b End core 533c Bottom core 534 Coil bobbin 535 Thermistor control unit 535 Thermistor control unit 631 Excitation coil

Claims (6)

導電層を備え、電磁誘導により発熱する定着ベルトであって、
前記導電層は、
ビッカース硬度が、Hv200以下、Hv130以上に調整されていること
を特徴とする定着ベルト。
A fixing belt having a conductive layer and generating heat by electromagnetic induction,
The conductive layer is
A fixing belt having a Vickers hardness adjusted to Hv200 or lower and Hv130 or higher.
前記導電層は、パーマロイであること
を特徴とする請求項1に記載の定着ベルト。
The fixing belt according to claim 1, wherein the conductive layer is permalloy.
前記導電層は、
層厚が、30μm以上、130μm以下であること
を特徴とする請求項2に記載の定着ベルト。
The conductive layer is
The fixing belt according to claim 2, wherein the layer thickness is 30 μm or more and 130 μm or less.
前記定着ベルトは、
1回、又は複数回の塑性加工を経て製造されたシームレスベルトであり、
少なくとも最後の塑性加工の後に焼鈍処理を施すことにより、前記導電層のビッカース硬度が調整されていること
を特徴とする請求項1に記載の定着ベルト。
The fixing belt is
It is a seamless belt manufactured through one or more plastic workings,
The fixing belt according to claim 1, wherein the Vickers hardness of the conductive layer is adjusted by performing an annealing process at least after the last plastic working.
請求項1〜4のうちの何れか1項に記載の定着ベルトを備える定着装置。   A fixing device comprising the fixing belt according to claim 1. 請求項5に記載の定着装置を備える画像形成装置。   An image forming apparatus comprising the fixing device according to claim 5.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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