JP2004198969A

JP2004198969A - Fixing belt and fixing device using same

Info

Publication number: JP2004198969A
Application number: JP2002370453A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Ohara; 秀明大原; Yasutaka Naito; 康隆内藤; Yasuhiro Uehara; 康博上原
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2004-07-15

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fixing belt which can substantially eliminate the heat of a paper non-passage part due to electromagnetic induction heating and improve the heat generation efficiency and a fixing device using the same. <P>SOLUTION: The fixing belt which has a conductive layer generating heat by electromagnetic induction has the conductive layer laminated on a base layer made of heat-resisting resin and the width of the conductive layer is equal to or larger than the maximum width of a recording medium which is processed for fixation by the fixing belt and narrower than the width of the base layer. Thus, obtained is the fixing belt including the conductive layer generating heat by electromagnetic induction as to the fixing device used to heat, press, and fix an unfixed toner image and the fixing belt used therefor in a copying machine or printer employing an electrophotography system, or an image forming apparatus such as facsimile equipment. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子写真方式を採用した複写機やプリンター、あるいはファクシミリ等の画像形成装置において、未定着トナー像を加熱・加圧定着するのに用いられる定着装置及びこれに用いられる定着用ベルトに係わり、特に電磁誘導により発熱する導電層を含む定着用ベルト及びこれを用いた定着装置に関するものである。
【０００２】
【特許文献１】特開平８−１６００５号公報
【特許文献２】特開平９−２６７１６号公報
【特許文献３】特開平９−２６７１９号公報
【特許文献４】特開平９−３０５０４３号公報
【特許文献５】特開２００１−１４７６０６号公報
【特許文献６】特開２００２−２３１４３４号公報
【０００３】
【従来の技術】
従来、上記電子写真方式を採用した複写機やプリンター、あるいはファクシミリ等の画像形成装置において、未定着トナー像を加熱・加圧定着するのに用いられる定着装置としては、少なくとも金属製のコアを有する加熱ロールの内部に、ハロゲンランプ等の加熱源を設けて、加熱ロールを内部から加熱するとともに、前記加熱ロールに加圧ロールを圧接させた状態で配設し、これら加熱ロールと加圧ロールとのニップ部間を、未定着トナー像が転写された記録媒体を通過させることにより、記録媒体上に未定着トナー像を熱及び圧力で定着させ、定着画像を得るように構成したものが、主に用いられている。
【０００４】
ところが、近年の定着装置においては、省エネルギーの観点や、画像形成装置の使用時にユーザーを待たせない等の観点から、加熱部材を瞬時に所定の温度に加熱することができ、待ち時間（ウオームアップタイム）を略ゼロとした装置が求められており、従来の加熱ロールや加圧ロールを用いたロールタイプの定着装置に代わって、熱容量の小さい定着ベルトを用いたベルトタイプの定着装置が増加してきている。
【０００５】
上記ベルトタイプの定着装置としては、電磁誘導加熱により発熱する導電層を含む定着ベルトを用いたものが、種々提案されている。これらの提案に係るベルトタイプの定着装置に関する技術のうち、定着ベルトのニップ長手方向における温度分布を均一化する技術としては、例えば、特開平８−１６００５号公報、特開平９−２６７１６号公報、特開平９−２６７１９号公報、特開平９−３０５０４３号公報、特開２００１−１４７６０６号公報、特開２００２−２３１４３４号公報等に開示されているものがある。
【０００６】
上記特開平８−１６００５号公報に係る加熱装置は、磁場発生手段により導電部材に磁場を作用させて該導電部材に発生する渦電流による該導電部材の発熱により被加熱部材を加熱する電磁誘導加熱方式の加熱装置であり、前記磁場発生手段の励磁コイルが巻かれる複数の芯材の材質が１種類以上であるように構成したものである。
【０００７】
また、上記特開平９−２６７１６号公報に係る像加熱装置は、電気抵抗材からなる円筒フィルムの表面に離型層を被覆した回転加熱部材と、これに内包される励磁コイルと、上記回転加熱部材とニップを形成する回転加圧部材とを有する像加熱装置において、上記励磁コイルはニップを周回するように巻いてあって、この励磁コイルの電源供給線は円筒フィルムの両端から引き出されるように構成したものである。
【０００８】
さらに、上記特開平９−２６７１９号公報に係る像加熱装置は、発熱層を有する回転体と、この回転体とニップを形成する加圧部材と、前記発熱層に磁場を入れることで渦電流を発生させるための交番磁場を発生させる励磁コイルと、を有し、回転体と加圧部材間に画像担持体を挟持搬送させることで画像担持体に熱エネルギーを付与する像加熱装置において、回転体の回転方向と直交する方向で励磁コイルと発熱層との間の距離が変化するように構成したものである。
【０００９】
又、上記特開平９−３０５０４３号公報に係る加熱装置は、導電体及び該導電体に磁界を作用させて発熱させる励磁コイルを具備する第１部材と、該第１部材に直接又は介在部材を挟んで相互圧接して圧接ニップ部を形成する第２部材とを有し、該圧接ニップ部内を搬送せられる被加熱部材に該導電体からの熱を付与する電磁加熱方式の加熱装置であって、上記圧接ニップ部の被加熱部材の搬送方向と直交する方向をニップ長手方向としたとき、該ニップ長手方向において上記励磁コイルの端部が上記誘電体の端部よりも外側に配設されるように構成したものである。
【００１０】
更に、上記特開２００１−１４７６０６号公報に係る加熱装置は、磁場発生手段の磁場の作用で電磁誘導発熱する回転体の発熱で被加熱材を加熱する加熱装置であり、作動液を注入した金属容器とこれに外嵌する金属パイプから成るヒートパイプを有しており、前記ヒートパイプは前記回転体に加圧されて回転するように構成したものである。
【００１１】
また、上記特開２００２−２３１４３４号公報に加熱装置は、磁束発生手段と、少なくとも該磁束発生手段の発生磁束の作用により電磁誘導発熱する誘導発熱部材を有するフィルムからなる誘導発熱体と、該誘導発熱体に当接し、被加熱材を挟持して搬送を補助する回転加圧部材とを有する加熱装置において、磁束発生手段と誘導発熱体とで形成される発熱領域における間隔を維持する間隙維持部材を有するように構成したものである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上記特開平８−１６００５号公報、特開平９−２６７１６号公報、特開平９−２６７１９号公報、特開平９−３０５０４３号公報、特開２００１−１４７６０６号公報、特開２００２−２３１４３４号公報等に開示された技術の場合には、磁場発生手段の励磁コイルが巻かれる複数の芯材の材質を異ならせたり、励磁コイルの電源供給線を、円筒フィルムの両端から引き出されるように構成したり、回転体の回転方向と直交する方向で励磁コイルと発熱層との間の距離が変化するように構成したり、ニップ長手方向において励磁コイルの端部が誘電体の端部よりも外側に配設されるように構成したり、ヒートパイプを当接させることで温度分布を均一にしたり、磁束発生手段と誘導発熱体とで形成される発熱領域における間隔を維持する間隙維持部材を有するように構成したものである。
【００１３】
そのため、上記特開平８−１６００５号公報、特開平９−２６７１６号公報、特開平９−２６７１９号公報、特開平９−３０５０４３号公報、特開２００１−１４７６０６号公報、特開２００２−２３１４３４号公報等に開示された技術の場合には、図７に示すように、通紙領域の温度を略均一にすることが可能であるが、非通紙部では温度が低下しているものの、発熱されている。そのため、上記提案に係る定着装置の場合には、電磁誘導加熱による非通紙部での発熱を、実質的に略ゼロにすることができず、非通紙部での熱は定着に寄与せず、無駄になってしまい、発熱効率が悪いという問題点を有していた。したがって、上記従来の定着装置の場合には、同じ電力を供給しても、ウオームアップ時間が長くなったり、ウオームアップ時間が同じであれば、非通紙部ので発熱が無駄になる分だけ、多くの電力を供給しなければならないという問題点を有していた。
【００１４】
さらに説明すると、誘導加熱により発熱する導電層を有する従来の定着ベルトとしては、基層と発熱層を兼ねて、鉄・コバルト・ニッケル等の磁性金属が主に使用されているが、磁性金属の場合には、薄膜化すると誘導加熱が起こりにくくなり、フレキシビリテイを必要とする定着ベルトには不向きであるのに加え、基層そのものが発熱層を構成しているため、必然的に発熱層が用紙幅よりも長くなってしまう。そのため、上記定着ベルトを磁場発生手段としてのコイルにより発熱させ、用紙幅で均一な温度分布を得るためには、図７に示すように、用紙幅より外側の領域も発熱させる必要があり、その部分の熱は無駄になっていた。
【００１５】
そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、電磁誘導加熱による非通紙部での発熱を、実質的に略ゼロにすることができ、発熱効率を向上させることが可能な定着ベルト及びこれを用いた定着装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１に記載の発明は、電磁誘導により発熱する導電層を有する定着ベルトにおいて、前記定着ベルトは、耐熱性樹脂からなる基層の上に、導電層を積層して構成され、前記導電層の幅は、当該定着ベルトで定着処理される記録媒体の最大幅と同じか、又はそれ以上で基層の幅よりも短い幅に設定されていることを特徴とする定着ベルトである。
【００１７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載の定着ベルトにおいて、前記基層の厚さは、４０〜１００μｍに、前記導電層の厚さは、５〜１５μｍに設定されていることを特徴とする定着ベルトである。
【００１８】
さらに、請求項３に記載の発明は、導電層を有する薄肉の定着ベルトを、磁界発生手段が発生する磁界によって誘導加熱し、前記加熱ベルトと相対して設けられる加圧部材とのニップ部で、記録媒体上の未定着トナー像を定着する定着装置において、前記定着ベルトは、耐熱性樹脂からなる基層の上に、導電層を積層して構成され、前記導電層の幅は、前記記録媒体の最大幅と同じか、又はそれ以上で基層の幅よりも短い幅に設定されていることを特徴とする定着装置である。
【００１９】
上記ベルトの導電層を形成する材料としては、例えば、銅やアルミニウムなどの種々の材料を用いることができるが、その中でも銅は、導電率が高いため、薄層化することによって、単位面積あたりの抵抗値を所定の値に設定することができ、発熱効率を向上させることができる。
【００２０】
すなわち、上記導電層を有する薄肉の加熱ベルトは、磁界の強度及び周波数を一定とすれば、単位面積あたりの抵抗値によって発熱量が決まり、鉄やニッケルなどの比較的導電率が低い材料を用いた場合には、導電層の厚さをある程度（約５０〜７０μｍ）程度に厚く設定しないと、所定の抵抗値が得られない。このように、鉄やニッケルなどからなる導電層の厚さをある程度厚くすると、必然的に加熱ベルト自体の剛性が高くなり、当該加熱ベルトは、柔軟性（フレキシビリティ）を失うことになる。上記加熱ベルトは、剛性が高くなり、柔軟性（フレキシビリティ）を失うと、前記加熱ベルトの内部に、弾性層を有する押圧部材を設け、当該押圧部材を加熱ベルトを介して加圧部材に押圧することにより、定着のためのニップ部を形成する際に、加熱ベルトが加圧部材の表面形状に沿って変形し難くなる。その結果、加熱ベルトと加圧部材との間に形成されるニップ部の内部において、圧力が局所的に高くなったり、圧力分布が意に反して不均一となるため、ニップ部における用紙等の記録媒体の搬送不良や、ニップ部の出口における剥離不良などが発生する虞れがある。
【００２１】
更に説明すると、上記加熱ベルトの剛性については、例えば、当該加熱ベルトの基材として用いられるポリイミドの物性値（ヤング率Ｅ）は、各メーカ・各種類により異なるが、２〜６Ｇｐａ程度である。ちなみに、ニッケルのヤング率Ｅは、２０５Ｇｐａである。これに対して、銅の物性値（ヤング率Ｅ）は１２３Ｇｐａであるが、ポリイミド層の厚さが例えば７５μｍに対して、銅からなる導電性層の厚みは、５μｍ程度であるため、剛性（ＥＩ：Ｉは厚さの３乗で効く）に対しては、たかだか１〜２％の寄与であり、加熱ベルトの剛性は、基材であるポリイミド層などによって決まる。
【００２２】
また、上記加圧部材としては、例えば、加圧ロールが用いられるが、この加圧ロールは、金属製コアの外周に弾性体層を有しないものであっても、弾性体層を有するものであっても何れでも良い。
【００２３】
さらに、上記押圧部材としては、例えば、加熱ベルトの内部に固定して配置されるパッド部材が用いられ、このパッド部材は、シリコンゴム等からなる弾性層と、当該弾性層を支持する金属等からなる支持部材などから構成されたものが用いられる。また、上記押圧部材としては、加熱ベルトの内部に回転自在に配置され、加圧部材に圧接するロール状の押圧部材を用いても良い。このロール状の押圧部材は、例えば、加圧ロールが金属製コアの外周に弾性体層を有しないものである場合には、金属製コアの表面に弾性体層を有するものを用いるのが望ましく、加圧ロールが金属製コアの外周に弾性体層を有するものである場合には、金属製コアの表面に弾性体層を有するものであっても、弾性体層を有しないものであっても何れでも良い。
【００２４】
さらに、上記押圧部材として、例えば、シリコンゴム等からなる弾性層と、当該弾性層を支持する金属等からなる支持部材などから構成されたパッド部材を用いた場合には、弾性層と支持部材の厚みを一定に設定して、ニップ部内の圧力分布を対称に設定したり、ニップ部の入口側の弾性層の厚みを薄く設定するとともに、相対的にニップ部の出口側の弾性層の厚みを厚く設定することにより、ニップ部内の圧力分布を、前記加熱ベルトの移動方向に沿って当該ニップ部の出口側の圧力が大きくなるように非対称に設定することもできる。
【００２５】
【作用】
請求項１乃至５に記載の発明については、電磁誘導により発熱する導電層を有する定着ベルトにおいて、前記定着ベルトは、耐熱性樹脂からなる基層の上に、導電層を積層して構成され、前記導電層の幅は、当該定着ベルトで定着処理される記録媒体の最大幅と同じか、又はそれ以上で基層の幅よりも短い幅に設定されていることで、定着ベルトにおいて記録媒体の幅より外側の定着に寄与しない部分は発熱させないようにする。そうすることで、発熱した熱のすべてを定着に使用できることになり、熱のロスが無くなる。
【００２６】
また、請求項２に記載の発明については、基層の厚さを、４０〜１００μｍに、前記導電層の厚さを、５〜１５μｍに設定することで、基層としての剛性、導電層としての発熱効率を確保しつつ、定着ベルト全体のフレキシビリテイを維持することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００２８】
実施の形態１
図１は、この発明の実施の形態１に係る定着ベルトを備えた定着装置を示す模式的な断面図である。
【００２９】
図１において、１は加熱定着部材としての定着ベルトを示すものであり、この定着ベルト１は、導電層を有する無端状のベルトから構成されている。上記定着ベルト１は、図２に示すように、その内側から、基層としての耐熱性樹脂層２と、電磁誘導により発熱する発熱層としての導電層３と、最も上層となるトナー離型層４とからなり、矢印方向に回動する。この実施の形態では、定着ベルト１として、耐熱性樹脂層２と、導電層３と、トナー離型層４の３層からなる直径φ３０ｍｍのシームレスベルトが使用されている。
【００３０】
上記定着ベルト１の基層２の材料としては、耐熱性樹脂であるポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルケトン、ポリサルフォン、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリアミド等の樹脂が使用される。この実施の形態では、基層２としてポリイミドからなるものを用いている。また、上記基層２の厚さは、当該基層２としての剛性とベルト全体としてのフレキシビリテイを両立させるために、４０〜１００μｍであることが望ましく、例えば、８０μｍに設定される。
【００３１】
また、上記の樹脂からなる基層２の上に積層される導電層３としては、薄層化された非磁性金属が用いられている。非磁性金属は、薄層化しても誘導発熱するため、導電層３としては、銅、アルミニウム等の非磁性金属をできるだけ薄くしたものが好適である。この実施の形態では、導電層３として、導電率の高い銅を、上述のポリイミドからなる基層２上に蒸着により形成したものが用いられている。また、この導電層３の厚さは、発熱層としての発熱効率とベルト全体のフレキシビリテイを両立させるために、５〜１５μｍであることが望ましい。
【００３２】
ところで、上記導電層３の幅は、図３に示すように、使用される用紙の最大幅Ｗと同じか、当該使用される最大幅以上で基層２より短い幅に設定されている。この実施の形態では、導電層３の幅が、使用される記録媒体としての用紙の最大幅Ｗ（例えば、２９７ｍｍ）と同じ幅よりも僅かに長い３００ｍｍに設定されている。このように導電層３の幅を設定するには、基層２であるポリイミド上で導電層３を設けない部分にマスキングを施した状態で、銅を蒸着することによって、所望の幅の導電層３を得ることができる。
【００３３】
さらに、上記表面離型層４は、記録媒体Ｐ上に転写された未定着トナー像Ｔ１と、直接接する層であるため、離型性の良い材料を使用する必要がある。この表面離型層４を構成する材料としては、例えば、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重合体（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、シリコン共重合体、またはこれらの複合層等が挙げられる。上記表面離型層４は、これらの材料のうちから適宜選択されたものを、１〜５０μｍの厚さでベルトの最上層に設けたものである。この表面離型層４の厚さは、薄すぎると、耐磨耗性の面で耐久性が悪く、定着ベルト１の寿命が短くなってしまい、逆に、厚すぎると、ベルトの熱容量が大きくなってしまう、つまりウオームアップが長くなってしまうため、望ましくない。
【００３４】
この実施の形態では、耐磨耗性と、ベルトの熱容量のバランスを考慮して、加熱ベルト１の表面離型層４として、厚さ３０μｍのテトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル重合体（ＰＦＡ）が使用されている。
【００３５】
上記定着ベルト１の構成は、これに限定されるものではなく、例えば、カラー定着用のベルトとしては、導電層３と表面離型層４との間に、弾性体からなる弾性層を設けることで、ベタの画像部と非画像部との段差が大きくカラートナーを定着する際に、ベルト表面が追従し、光沢ムラのないカラー定着像を得ることができる。また、各層の間にプライマー層を介在させても良い。
【００３６】
また、この実施の形態では、図４に示すように、定着ベルト１がベルトガイド５によって周方向に周回自在に保持されている。このベルトガイド５は、ベルトの長手方向両端部にて定着ベルト１を保持するエッジガイド６と、それ以外の位置の定着ベルト１より小径で加圧に対して永久変形を起こさない剛性を有するパッド支持部材７とで構成されている。このエッジガイド６とパッド支持部材７とからなるベルトガイド５は、それ自身の誘導加熱を避けるため、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などの耐熱性樹脂によって形成されている。
【００３７】
上記エッジガイド６は、無端状のベルトからなる定着ベルト１の両端部を、当該エッジガイド６に突き当てることによって、定着ベルト１の蛇行を規制するように構成されている。このエッジガイド６は、図４に示すように、定着ベルト１の内径よりも若干小さな外径を有する円筒状部８と、当該円筒状部８の端部に設けられたフランジ部９と、当該フランジ部９の外側に突設された円筒状あるいは円柱状の保持部１０とから構成されている。上記エッジガイド６は、両フランジ部９の内壁面間の距離が、定着ベルト１の軸方向に沿った長さよりも若干長くなるように、当該定着ベルト１の両端部に固定した状態で配設されている。そのため、上記基層２としては、定着ベルト１の回転中に、ニップ部以外の部分では、それ自身がつぶれることなく略円柱状の形状を保ち、当該定着ベルト１の端部がエッジガイド６に突き当たった場合でも、この定着ベルト１に座屈等が生じない程度の剛性を有する必要があり、例えば、厚さ８０μｍのポリイミド製のシートが使用されている。
【００３８】
さらに、上記の如く構成される定着ベルト１の内部には、図１に示すように、例えば、シリコーンゴム等の弾性層１１を有する押圧部材としてのパッド部材１２が設けられている。このパッド部材１２の形状は、表面が円弧状になっており、相対する定着ベルトとは反対の曲率を有している。さらに、ニップの出口側に相当する側の弾性層の厚さが、入口側よりも厚くなるように構成するのが望ましい。また、上記パッド部材１２は、図１に示すパッド支持部材７に保持された状態で、当該定着ベルト１を介して、後述の加圧ロールに押圧されて、定着ニップを形成する。
【００３９】
このように、上記パッド部材１２は、定着装置のパッド支持部材７に固定した状態で配置されているが、弾性層１１が所定の押圧力で後述する加圧ロールの表面に圧接するように、図示しないスプリング等の付勢手段によって、加圧ロールの表面に向けて押圧してもよい。
【００４０】
そして、上記定着装置は、パッド部材１２と加熱ベルト１を介して対向する部分に、加圧部材１３が設けられている。この加圧部材１３は、当該加圧部材１３とパッド部材１２とで定着ベルト１を挟持した状態に保持してニップ部１４を形成し、当該ニップ部１４を未定着トナー像Ｔ１が転写された記録媒体Ｐを通過させることにより、熱及び圧力で未定着トナー像Ｔ１を記録媒体Ｐ上に定着して、定着トナー像Ｔ２を形成するようになっている。
【００４１】
上記加圧部材としての加圧ロール１３は、芯金の外周にシリコーンゴムやフッ素ゴムといった耐熱性に優れた弾性層を被覆したものが一般的に用いられている。また、上記弾性層の上にフッ素樹脂やシリコーン樹脂等の離型性に優れた樹脂をコーテイングしても良い。この実施の形態では、直径φ２０ｍｍの中実の鉄製シャフト１５の表面に、弾性層１６として、厚さ４ｍｍのシリコンスポンジ層が形成され、さらにその外側に、最上層として、表面離型層が厚さ５０μｍのテトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル重合体（ＰＦＡ）を被覆した、外径φ２８ｍｍの加圧ロールが使用されている。このように、弾性層１６として、ソリッドゴムではなく、スポンジとすることで、比較的低荷重で定着性を満足させることができる。この加圧ロール１５は、２０ｋｇｆの荷重で定着ベルト１を介して押圧部材１２に圧接されている。
【００４２】
上記の加圧ロール１３に付与される荷重から、定着ベルト１に要求される剛性が求まる。一般的には、荷重が大きい程、ベルト長手方向の寄り力が大きくなるので、低荷重であることが望ましい。この実施の形態のように、荷重が２０ｋｇｆであり、定着ベルト１の径がφ３０ｍｍである場合、寄り力によって定着ベルト１が座屈しない曲げ剛性ＥＩの下限値は、およそ３．２×１０^-3ｋｇｆ・ｍｍ²であることが実験から分かっている。ただし、ここでの曲げ剛性とは、板を想定したものであり、ベルトとしてのものではない。また、Ｅは弾性率、Ｉは断面２次モーメントであり、断面２次モーメントは、単位幅当たりの値を採用している。この実施の形態では、基層２としてポリイミドを用いているので、ポリイミドの弾性率として代表的な値である６００ｋｇｆ・ｍｍ²を使用すると、寄り力によってポリイミドのみからなる定着ベルト１が座屈しないためのポリイミドの厚さの下限値は、４０μｍと導出されている。
【００４３】
また、カラー定着では、一般的に用紙を剥離するために記録媒体Ｐの曲率分離を用いているが、この剥離方式を実現するためには、定着ベルト１がフレキシビリテイを有している必要がある。ポリイミドを基層２として用いる場合、上記のフレキシビリテイを有する厚さの上限値は、１００μｍである。このことから、樹脂からなる基層２の厚さは、上述したように、４０〜１００μｍであることが望ましい。
【００４４】
上記基層２の上に設けられる非磁性金属からなる導電層３は、定着ベルト１全体としてのフレキシビリテイを確保するためにできるだけ薄い方が良いが、あまり薄いと抵抗が高くなり過ぎ、渦電流が流れ難くなり、誘導発熱が起こらなくなる。一方、導電層３が厚すぎると、定着ベルト１としてのフレキシビリテイが無くなり、自由に定着ベルト１と変形させることができなくなると共に、今度は抵抗が低くなり過ぎ、渦電流は流れるもののジュール発熱が起こらなくなる。そのため、定着ベルト１としてのフレキシビリテイと発熱効率を両立させるための導電層３の厚さは、５〜１５μｍであることが実験により分かっている。このことから、非磁性金属からなる導電層３の厚さは、５〜１５μｍであることが望ましい。
【００４５】
ところで、この実施の形態では、導電層を有する薄肉の加熱ベルトを、磁界発生手段が発生する磁界によって誘導加熱するように構成されている。
【００４６】
上記磁界発生手段２０は、定着ベルト１の回転方向と直交する方向を長手方向とする横長に形成された部材であり、上方から見ると、中央部には空間が空いている楕円形状をしており、また断面方向で見ると、ベルトの外形形状に沿ったアールを有する形状となっており（図１参照）、被加熱部材である定着ベルト１と０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度のギャップを保持して、定着ベルト１に相対して設置されている。この実施の形態では、定着ベルトの外側に配置される構成となっているが、ベルトの内側に設けても良い。
【００４７】
上記磁界発生手段２０としては、例えば、励磁コイル２１と、当該励磁コイル２１を保持するコイル支持部材２２とで形成されている。
【００４８】
上記励磁コイル２１としては、例えば本実施例では、相互に絶縁された直径φ０．５ｍｍの銅線材を１６本束ねたリッツ線を、上記形状となるように巻いたものが用いられる。本実施例では、当該コイルを接着剤にて固めており、それ自身で形状を維持できるようになっており、図示しないホルダーに部分的に保持された状態で、当該ベルトに対して所定のギャップが得られるように設置されている。もちろん、磁束を強めるために、コイルの中央部分にフェライトなどの強磁性体を設けても良いし、耐熱性を有する樹脂等をボビンとして、それにコイルを巻き付けた状態で使用しても良い。
【００４９】
この励磁コイル２１には、図示しない励磁回路によって、所定の周波数の交流電流を印加することにより、当該励磁コイル２１の周囲には変動磁界Ｈが発生し、この変動磁界Ｈが、定着ベルト１の導電層３を横切るときに、電磁誘導作用によって、その磁界Ｈの変化を妨げる磁界を生じるように、定着ベルト１の導電層３に渦電流Ｂが生じる。上記励磁コイル２１に印加する交流電流の周波数は、例えば、１０〜５０ｋＨｚに設定されるが、この実施の形態では、交流電流の周波数が３０ｋＨｚに設定されている。すると、この渦電流Ｂが定着ベルト１の導電層３を流れることにより、当該導電層３の抵抗に比例した電力（Ｗ＝Ｉ²Ｒ）でジュール熱が発生し、加熱部材である定着ベルト１を加熱するものである。
【００５０】
上記コイル支持部材２２としては、耐熱性のある非磁性材料を用いるのが望ましく、例えば、耐熱ガラスや、ポリカーボネート等の耐熱性樹脂が用いられる。
【００５１】
上記定着装置では、加熱定着後、記録媒体５が定着ベルト１から剥離される必要があるが、カラー定着像のようにトナーの量が多いと、ニップ部１４で溶融したトナーと定着ベルト１との付着力が大きいので、記録媒体Ｐと定着ベルト１を分離する手段、または方法が必要となる。記録媒体Ｐと定着ベルト１を確実に分離する手段としては、例えば、接触式分離爪がある。この手段は、分離爪を定着ベルト１に接触させて記録媒体Ｐと強制的に分離させるものであり、記録媒体Ｐを確実に定着ベルト１から分離させることができるという利点がある一方、定着ベルト１に傷を付けてしまう、または記録媒体Ｐを分離させるときに定着像と分離爪が接触し、定着像に傷（フィンガーマーク）が付いてしまうといった問題点がある。よって、この分離爪は、高品質な定着像が要求されるカラー定着には不向きである。
【００５２】
また、記録媒体Ｐと定着ベルト１を分離させるもう一つの方法としては、記録媒体Ｐの曲率分離を用いる方法がある。これは、定着ベルト１と記録媒体Ｐの分離位置において定着ベルト１を大きく湾曲させる、すなわち、曲率を大きくすることにより、記録媒体Ｐ自体の剛性を利用して記録媒体Ｐを定着ベルト１から分離させる方法であり、この方法を用いることで接触式の分離手段が不要となるので、高品位な定着像を得ることができる。
【００５３】
以上の構成において、この実施の形態に係る定着ベルトを用いた定着装置では、次のようにして、電磁誘導加熱による非通紙部での発熱を、実質的に略ゼロにすることができ、発熱効率を向上させることが可能となっている。
【００５４】
すなわち、この実施の形態に係る定着装置では、図１に示すように、加圧ロール１３が所定のプロセススピードで、図示しない駆動源により矢印方向に沿って回転駆動される。また、定着ベルト１は、上記加圧ロール１３に圧接しており、当該加圧ロール１３の移動速度と等しい速度で循環移動するようになっている。
【００５５】
そして、上記定着装置では、図１に示すように、図示しない転写装置により、未定着トナーＴ１が転写された記録媒体Ｐを、定着ベルト１と加圧ロール１３との間に形成されたニップ部１４を通過させ、当該ニップ部１４内を記録媒体Ｐが通過する間に、定着ベルト１と加圧ロール１３とによって加熱及び加圧されることにより、トナー像Ｔ２が記録媒体Ｐ上に定着されるようになっている。
【００５６】
その際、上記定着装置では、定着ベルト１の温度が、励磁コイル２１に流す高周波電流の周波数などにより、定着動作時は、ニップ部１４の入口において、１８０℃〜２００℃程度に制御される。
【００５７】
ところで、この実施の形態に係る定着ベルト１は、図１に示すように、基層２の上に積層される発熱層としての導電層３が、磁界発生手段２０によって発生される磁界による電磁誘導作用によって発熱されるが、当該導電層３の幅は、図３に示すように、使用される用紙の最大幅Ｗと同じか、当該使用される最大幅以上で基層２より短い幅に設定されている。そのため、上記定着ベルト１は、図５に示すように、例えば、使用される最大サイズの記録媒体Ｐと同じ幅の領域しか発熱しないので、磁界発生手段２０に通電される電力を、そのまま記録媒体Ｐの加熱に使用することができ、電磁誘導加熱による非通紙部での発熱を、実質的に略ゼロにすることができ、発熱効率を向上させることが可能となっている。なお、図６は、励磁コイル２１と定着ベルト１の導電層３との位置関係を示すものである。
【００５８】
これに対して、従来の定着ベルトでは、基層と発熱層を兼ねて、鉄・コバルト・ニッケル等の磁性金属が使用されているため、定着ベルトが全幅にわたって発熱してしまい、必然的に発熱層が用紙幅よりも長くなってしまう。そのため、上記定着ベルトを磁場発生手段としてのコイルにより発熱させ、用紙幅で均一な温度分布を得るためには、図７に示すように、用紙幅より外側の領域も発熱させる必要があり、その部分の熱は無駄になっていた。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明してきたように、この発明によれば、電磁誘導加熱による非通紙部での発熱を、実質的に略ゼロにすることができ、発熱効率を向上させることが可能な定着ベルト及びこれを用いた定着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の実施の形態１に係る定着ベルトを用いた定着装置を示す構成図である。
【図２】図２はこの発明の実施の形態１に係る定着装置で使用する定着ベルトを示す断面構成図である。
【図３】図３は定着ベルトを示す構成図である。
【図４】図４はベルトガイドを示す構成図である。
【図５】図５はこの発明の実施の形態１に係る定着ベルトの発熱状態を示す説明図である。
【図６】図６はこの発明の実施の形態１に係る定着ベルトと励磁コイルとの関係を示す説明図である。
【図７】図７は従来の定着装置の発熱状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１：定着ベルト、２：基材層、３：導電層、４：表面離型層、５：エッジガイド、１２：パッド部材、１３：加圧ロール、２０：磁界発生手段、Ｐ：記録媒体。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing device used to heat and pressurize and fix an unfixed toner image and a fixing belt used in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer or a facsimile adopting an electrophotographic method. In particular, the present invention relates to a fixing belt including a conductive layer that generates heat by electromagnetic induction and a fixing device using the same.
[0002]
[Patent Document 1] JP-A-8-16005
[Patent Document 2] JP-A-9-26716
[Patent Document 3] JP-A-9-26719
[Patent Document 4] JP-A-9-305043
[Patent Document 5] JP-A-2001-147606
[Patent Document 6] JP-A-2002-231434
[0003]
[Prior art]
Conventionally, in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer or a facsimile employing the above-described electrophotographic method, a fixing device used to heat and pressurize and fix an unfixed toner image has at least a metal core. Inside the heating roll, a heating source such as a halogen lamp is provided, and the heating roll is heated from the inside, and the heating roll is disposed in a state where a pressure roll is pressed against the heating roll. The configuration is such that the unfixed toner image is fixed on the recording medium by heat and pressure by passing the recording medium onto which the unfixed toner image has been transferred between the nip portions, thereby obtaining a fixed image. It is used for
[0004]
However, in recent fixing devices, the heating member can be instantaneously heated to a predetermined temperature from the viewpoint of energy saving and keeping the user from waiting when using the image forming apparatus. There has been a demand for a device with almost zero time), and a belt-type fixing device using a fixing belt having a small heat capacity is increasing in place of a conventional fixing device using a heating roll or a pressure roll. ing.
[0005]
As the belt-type fixing device, various devices using a fixing belt including a conductive layer that generates heat by electromagnetic induction heating have been proposed. Among the technologies related to the belt-type fixing device according to these proposals, as a technology for making the temperature distribution in the nip longitudinal direction of the fixing belt uniform, for example, JP-A-8-16005, JP-A-9-26716, JP-A-9-26719, JP-A-9-305043, JP-A-2001-147606, JP-A-2002-231434, and the like.
[0006]
The heating apparatus according to the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-16005 discloses an electromagnetic induction heating device in which a magnetic field is applied to a conductive member by magnetic field generating means to heat a member to be heated by heat generated by the conductive member due to eddy current generated in the conductive member. A heating device of the type, wherein the material of the plurality of core materials around which the exciting coil of the magnetic field generating means is wound is at least one kind.
[0007]
Further, the image heating apparatus according to the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-27616 discloses a rotary heating member in which a release layer is coated on the surface of a cylindrical film made of an electric resistance material, an exciting coil included therein, and the rotary heating member. In an image heating apparatus having a member and a rotary pressing member forming a nip, the exciting coil is wound around the nip, and a power supply line of the exciting coil is drawn out from both ends of the cylindrical film. It is composed.
[0008]
Further, the image heating apparatus according to the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-26719 discloses a rotating body having a heating layer, a pressing member forming a nip with the rotating body, and an eddy current generated by applying a magnetic field to the heating layer. An excitation coil for generating an alternating magnetic field for generating, and an image heating apparatus for applying thermal energy to the image carrier by nipping and transporting the image carrier between the rotor and the pressing member; The distance between the exciting coil and the heat generating layer changes in a direction orthogonal to the rotation direction of.
[0009]
Further, the heating device according to the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-305043 includes a first member including a conductor and an exciting coil for generating heat by applying a magnetic field to the conductor, and a direct or interposed member provided on the first member. A second member forming a press-contact nip portion by sandwiching and press-contacting each other to form a press-contact nip portion, and a heating device of an electromagnetic heating system for applying heat from the conductor to a member to be heated conveyed in the press-contact nip portion. When a direction perpendicular to the conveying direction of the member to be heated of the press-contact nip portion is defined as a nip longitudinal direction, an end of the exciting coil is disposed outside the end of the dielectric in the nip longitudinal direction. It is configured as follows.
[0010]
Further, the heating device according to the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-147606 is a heating device that heats a material to be heated by heat generated by a rotating body that generates electromagnetic induction by the action of a magnetic field of a magnetic field generating means. The heat pipe includes a container and a heat pipe formed of a metal pipe fitted to the container, and the heat pipe is configured to be rotated by being pressed by the rotating body.
[0011]
The heating device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-231434 includes a magnetic flux generating means, an induction heating element including at least a film having an induction heating member that generates electromagnetic induction by the action of magnetic flux generated by the magnetic flux generation means, In a heating device having a rotary pressurizing member that abuts on a heating element and assists conveyance by sandwiching a material to be heated, a gap maintaining member that maintains an interval in a heating area formed by a magnetic flux generating unit and an induction heating element It is constituted so that it may have.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional technique has the following problems. That is, JP-A-8-16005, JP-A-9-26716, JP-A-9-26719, JP-A-9-305043, JP-A-2001-147606, and JP-A-2002-231434. In the case of the technology disclosed in, for example, the material of the plurality of cores around which the exciting coil of the magnetic field generating means is wound is made different, or the power supply line of the exciting coil is configured to be drawn out from both ends of the cylindrical film. Or the distance between the exciting coil and the heating layer changes in a direction perpendicular to the rotation direction of the rotating body, or the end of the exciting coil is located outside the end of the dielectric in the longitudinal direction of the nip. Or a heat pipe is abutted to make the temperature distribution uniform, or to maintain the space in the heat generating area formed by the magnetic flux generating means and the induction heating element. Those constructed as a gap keeping member.
[0013]
Therefore, JP-A-8-16005, JP-A-9-26716, JP-A-9-26719, JP-A-9-305043, JP-A-2001-147606, JP-A-2002-231434 7, it is possible to make the temperature of the paper passing area substantially uniform as shown in FIG. 7, but the temperature is lowered in the non-paper passing area, but the heat is generated. ing. Therefore, in the case of the fixing device according to the above proposal, the heat generation in the non-sheet passing portion due to the electromagnetic induction heating cannot be substantially reduced to zero, and the heat in the non-sheet passing portion does not contribute to the fixing. However, there is a problem that it is wasted and the heat generation efficiency is poor. Therefore, in the case of the above-described conventional fixing device, even if the same power is supplied, the warm-up time is long, and if the warm-up time is the same, the amount of heat generated by the non-paper passing portion is wasted, There was a problem that much electric power had to be supplied.
[0014]
More specifically, as a conventional fixing belt having a conductive layer that generates heat by induction heating, a magnetic metal such as iron, cobalt, and nickel is mainly used as a base layer and a heat generating layer. In addition, when thinned, induction heating is less likely to occur and is not suitable for fixing belts that require flexibility.In addition, the base layer itself constitutes a heat generating layer, so that the heat generating layer It will be longer than the width. Therefore, in order to cause the fixing belt to generate heat by the coil as the magnetic field generating means and to obtain a uniform temperature distribution in the sheet width, it is necessary to generate heat also in an area outside the sheet width as shown in FIG. Part of the heat was wasted.
[0015]
Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to substantially eliminate heat generation in a non-sheet passing portion due to electromagnetic induction heating. An object of the present invention is to provide a fixing belt capable of improving heat generation efficiency and a fixing device using the same.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
That is, the invention according to claim 1 is a fixing belt having a conductive layer that generates heat by electromagnetic induction, wherein the fixing belt is configured by laminating a conductive layer on a base layer made of a heat-resistant resin, The fixing belt is characterized in that the width of the layer is set to be equal to or larger than the maximum width of the recording medium to be fixed by the fixing belt and shorter than the width of the base layer.
[0017]
According to a second aspect of the present invention, in the fixing belt according to the first aspect, a thickness of the base layer is set to 40 to 100 μm, and a thickness of the conductive layer is set to 5 to 15 μm. It is a fixing belt characterized by the following.
[0018]
Further, according to the invention, a thin fixing belt having a conductive layer is induction-heated by a magnetic field generated by a magnetic field generating means, and a nip portion with a pressing member provided opposite to the heating belt. In a fixing device for fixing an unfixed toner image on a recording medium, the fixing belt is configured by stacking a conductive layer on a base layer made of a heat-resistant resin, and the width of the conductive layer is A width equal to or greater than the maximum width of the base layer and shorter than the width of the base layer.
[0019]
As a material for forming the conductive layer of the belt, for example, various materials such as copper and aluminum can be used. Among them, copper has a high conductivity, and therefore, by reducing the thickness, a unit area per unit area can be reduced. Can be set to a predetermined value, and the heat generation efficiency can be improved.
[0020]
That is, if the strength and frequency of the magnetic field are fixed, the heating value of the thin heating belt having the conductive layer is determined by the resistance value per unit area, and a material having a relatively low conductivity such as iron or nickel is used. In this case, a predetermined resistance value cannot be obtained unless the thickness of the conductive layer is set to a certain thickness (about 50 to 70 μm). As described above, if the thickness of the conductive layer made of iron, nickel, or the like is increased to some extent, the rigidity of the heating belt itself is inevitably increased, and the heating belt loses flexibility. When the heating belt increases in rigidity and loses flexibility (flexibility), a pressing member having an elastic layer is provided inside the heating belt, and the pressing member is pressed against the pressing member via the heating belt. This makes it difficult for the heating belt to deform along the surface shape of the pressing member when forming the nip portion for fixing. As a result, in the nip portion formed between the heating belt and the pressing member, the pressure locally increases, or the pressure distribution becomes undesirably non-uniform. There is a possibility that a conveyance failure of the recording medium or a separation failure at the exit of the nip portion may occur.
[0021]
More specifically, as for the rigidity of the heating belt, for example, the physical property value (Young's modulus E) of polyimide used as a base material of the heating belt is about 2 to 6 Gpa, though it differs depending on each manufacturer and each type. Incidentally, the Young's modulus E of nickel is 205 Gpa. On the other hand, the physical property value (Young's modulus E) of copper is 123 Gpa, but the thickness of the polyimide layer is, for example, 75 μm, and the thickness of the conductive layer made of copper is about 5 μm. EI: I is effective at the cube of the thickness), and the contribution of at most 1 to 2%, and the rigidity of the heating belt is determined by the polyimide layer as the base material.
[0022]
Further, as the pressing member, for example, a pressing roll is used. Even if the pressing roll does not have the elastic layer on the outer periphery of the metal core, the pressing roll has the elastic layer. There may be any.
[0023]
Further, as the pressing member, for example, a pad member fixedly disposed inside the heating belt is used, and the pad member is formed of an elastic layer made of silicon rubber or the like and a metal supporting the elastic layer. A member composed of a supporting member or the like is used. Further, as the pressing member, a roll-shaped pressing member that is rotatably disposed inside the heating belt and that is pressed against the pressing member may be used. As the roll-shaped pressing member, for example, when the pressing roll does not have an elastic layer on the outer periphery of the metal core, it is preferable to use an elastic layer on the surface of the metal core. In the case where the pressure roll has an elastic layer on the outer periphery of the metal core, even if it has the elastic layer on the surface of the metal core, it does not have the elastic layer. May be any.
[0024]
Furthermore, as the pressing member, for example, when an elastic layer made of silicon rubber or the like, and a pad member composed of a support member made of metal or the like that supports the elastic layer, the elastic layer and the support member are used. By setting the thickness constant, the pressure distribution inside the nip is set symmetrically, or the thickness of the elastic layer on the inlet side of the nip is set to be thin, and the thickness of the elastic layer on the outlet side of the nip is relatively reduced. By setting the thickness to be large, the pressure distribution in the nip portion can be set asymmetrically so that the pressure on the outlet side of the nip portion increases along the moving direction of the heating belt.
[0025]
[Action]
The invention according to claim 1, wherein in the fixing belt having a conductive layer that generates heat by electromagnetic induction, the fixing belt is configured by stacking a conductive layer on a base layer made of a heat-resistant resin, The width of the conductive layer is set to be equal to or greater than the maximum width of the recording medium to be fixed by the fixing belt and smaller than the width of the base layer. A portion that does not contribute to the fixing on the outside is prevented from generating heat. By doing so, all of the heat generated can be used for fixing, and heat loss is eliminated.
[0026]
According to the second aspect of the present invention, by setting the thickness of the base layer to 40 to 100 μm and the thickness of the conductive layer to 5 to 15 μm, the rigidity as the base layer and the heat generation as the conductive layer are obtained. The flexibility of the entire fixing belt can be maintained while the efficiency is secured.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiment.
[0028]
Embodiment 1
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a fixing device provided with a fixing belt according to Embodiment 1 of the present invention.
[0029]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a fixing belt as a heat fixing member, and the fixing belt 1 is constituted by an endless belt having a conductive layer. As shown in FIG. 2, the fixing belt 1 has a heat-resistant resin layer 2 serving as a base layer, a conductive layer 3 serving as a heating layer that generates heat by electromagnetic induction, and a toner release layer 4 serving as an uppermost layer. And rotates in the direction of the arrow. In this embodiment, as the fixing belt 1, a seamless belt having a diameter of 30 mm and including three layers of a heat-resistant resin layer 2, a conductive layer 3, and a toner release layer 4 is used.
[0030]
As a material of the base layer 2 of the fixing belt 1, a resin such as polyester, polyethylene terephthalate, polyethersulfone, polyetherketone, polysulfone, polyimide, polyimideamide, or polyamide which is a heat-resistant resin is used. In this embodiment, the base layer 2 is made of polyimide. The thickness of the base layer 2 is desirably 40 to 100 μm, for example, 80 μm in order to achieve both the rigidity of the base layer 2 and the flexibility of the entire belt.
[0031]
Further, as the conductive layer 3 laminated on the base layer 2 made of the above resin, a thin non-magnetic metal is used. Since the non-magnetic metal generates induced heat even when it is made thin, the conductive layer 3 is preferably made of a non-magnetic metal such as copper or aluminum which is as thin as possible. In this embodiment, the conductive layer 3 is formed by forming copper having high conductivity on the base layer 2 made of the above-described polyimide by vapor deposition. The thickness of the conductive layer 3 is preferably 5 to 15 μm in order to achieve both heat generation efficiency as a heat generation layer and flexibility of the entire belt.
[0032]
By the way, as shown in FIG. 3, the width of the conductive layer 3 is set to be the same as the maximum width W of the paper to be used, or to be equal to or larger than the maximum width to be used and shorter than the base layer 2. In this embodiment, the width of the conductive layer 3 is set to 300 mm, which is slightly longer than the maximum width W (for example, 297 mm) of the recording medium used. In order to set the width of the conductive layer 3 in this manner, copper is deposited on the polyimide, which is the base layer 2, in a state where a portion where the conductive layer 3 is not provided is masked, and the conductive layer 3 having a desired width is formed. Can be obtained.
[0033]
Further, since the surface release layer 4 is a layer that is in direct contact with the unfixed toner image T1 transferred onto the recording medium P, it is necessary to use a material having good release properties. Examples of the material constituting the surface release layer 4 include a tetrafluoroethylene perfluoroalkyl vinyl ether polymer (PFA), polytetrafluoroethylene (PTFE), a silicon copolymer, and a composite layer thereof. . The surface release layer 4 is formed by appropriately selecting one of these materials and providing the uppermost layer of the belt with a thickness of 1 to 50 μm. If the thickness of the surface release layer 4 is too small, the durability is poor in terms of abrasion resistance, and the life of the fixing belt 1 is shortened. Conversely, if the thickness is too large, the heat capacity of the belt is large. This is undesirable because the warm-up will be longer.
[0034]
In this embodiment, a 30 μm-thick tetrafluoroethylene perfluoroalkyl vinyl ether polymer (PFA) is used as the surface release layer 4 of the heating belt 1 in consideration of the balance between abrasion resistance and the heat capacity of the belt. It is used.
[0035]
The configuration of the fixing belt 1 is not limited to this. For example, as a belt for color fixing, an elastic layer made of an elastic body is provided between the conductive layer 3 and the surface release layer 4. Thus, when the color toner is fixed with a large step between the solid image portion and the non-image portion, the belt surface follows and a color fixed image without gloss unevenness can be obtained. Further, a primer layer may be interposed between the respective layers.
[0036]
Further, in this embodiment, as shown in FIG. 4, the fixing belt 1 is held by a belt guide 5 so as to be freely rotatable in a circumferential direction. The belt guide 5 includes an edge guide 6 that holds the fixing belt 1 at both ends in the longitudinal direction of the belt, and a pad that has a smaller diameter than the fixing belt 1 at other positions and has rigidity that does not cause permanent deformation due to pressure. And a support member 7. The belt guide 5 composed of the edge guide 6 and the pad support member 7 is formed of a heat-resistant resin such as polyphenylene sulfide (PPS) in order to avoid its own induction heating.
[0037]
The edge guide 6 is configured to restrict meandering of the fixing belt 1 by abutting both end portions of the fixing belt 1 formed of an endless belt against the edge guide 6. As shown in FIG. 4, the edge guide 6 includes a cylindrical portion 8 having an outer diameter slightly smaller than the inner diameter of the fixing belt 1, a flange portion 9 provided at an end of the cylindrical portion 8, It comprises a cylindrical or columnar holding portion 10 protruding outside the flange portion 9. The edge guide 6 is fixed to both ends of the fixing belt 1 such that the distance between the inner wall surfaces of the flange portions 9 is slightly longer than the length along the axial direction of the fixing belt 1. Have been. Therefore, as for the base layer 2, during the rotation of the fixing belt 1, in a portion other than the nip portion, the base layer 2 itself maintains a substantially columnar shape without being crushed, and the end of the fixing belt 1 abuts against the edge guide 6. Even when the fixing belt 1 is used, it is necessary that the fixing belt 1 has such a rigidity that buckling or the like does not occur. For example, a polyimide sheet having a thickness of 80 μm is used.
[0038]
Further, as shown in FIG. 1, a pad member 12 as a pressing member having an elastic layer 11 of, for example, silicone rubber is provided inside the fixing belt 1 configured as described above. The surface of the pad member 12 has an arc shape, and has a curvature opposite to that of the fixing belt opposed thereto. Further, it is desirable that the elastic layer on the side corresponding to the outlet side of the nip be thicker than the inlet side. Further, the pad member 12 is pressed by a pressure roll described later via the fixing belt 1 while being held by the pad support member 7 shown in FIG. 1 to form a fixing nip.
[0039]
As described above, the pad member 12 is disposed in a state of being fixed to the pad support member 7 of the fixing device, but the elastic layer 11 is pressed against a surface of a pressure roll described later with a predetermined pressing force. It may be pressed against the surface of the pressure roll by a biasing means such as a spring (not shown).
[0040]
In the fixing device, a pressing member 13 is provided at a portion facing the pad member 12 via the heating belt 1. The pressing member 13 holds the fixing belt 1 between the pressing member 13 and the pad member 12 to form a nip portion 14, and the unfixed toner image T <b> 1 is transferred to the nip portion 14. By passing through the recording medium P, the unfixed toner image T1 is fixed on the recording medium P by heat and pressure, and a fixed toner image T2 is formed.
[0041]
As the pressure roll 13 serving as the pressure member, a core whose outer periphery is coated with an elastic layer having excellent heat resistance such as silicone rubber or fluoro rubber is generally used. Further, a resin having excellent releasability such as a fluororesin or a silicone resin may be coated on the elastic layer. In this embodiment, a silicon sponge layer having a thickness of 4 mm is formed as an elastic layer 16 on the surface of a solid iron shaft 15 having a diameter of φ20 mm, and a surface release layer as a top layer is further formed outside the silicon sponge layer. A pressure roll having an outer diameter of 28 mm and coated with a 50 μm-tetrafluoroethylene perfluoroalkyl vinyl ether polymer (PFA) is used. As described above, when the elastic layer 16 is made of sponge instead of solid rubber, the fixing property can be satisfied with a relatively low load. The pressure roll 15 is pressed against the pressing member 12 via the fixing belt 1 with a load of 20 kgf.
[0042]
The rigidity required for the fixing belt 1 is determined from the load applied to the pressure roll 13. In general, as the load increases, the biasing force in the belt longitudinal direction increases, so that a low load is desirable. As in this embodiment, when the load is 20 kgf and the diameter of the fixing belt 1 is φ30 mm, the lower limit value of the bending rigidity EI at which the fixing belt 1 does not buckle due to the biasing force is about 3.2 × 10 ^-3 kgf ・ mm ^Two Is known from experiments. However, the bending stiffness here assumes a plate, not a belt. E is the elastic modulus, I is the second moment of area, and the second moment of area adopts a value per unit width. In this embodiment, since the base layer 2 is made of polyimide, the typical elastic modulus of the polyimide is 600 kgf · mm. ^Two Is used, the lower limit of the thickness of the polyimide is set to 40 μm so that the fixing belt 1 made of only the polyimide does not buckle due to the biasing force.
[0043]
Further, in the color fixing, the curvature separation of the recording medium P is generally used in order to peel the paper, but in order to realize this peeling method, the fixing belt 1 needs to have flexibility. There is. When polyimide is used as the base layer 2, the upper limit of the thickness having the above flexibility is 100 μm. For this reason, it is desirable that the thickness of the base layer 2 made of resin be 40 to 100 μm as described above.
[0044]
The conductive layer 3 made of a non-magnetic metal provided on the base layer 2 is preferably as thin as possible to secure the flexibility of the fixing belt 1 as a whole. Flow is difficult to flow, and induced heat generation does not occur. On the other hand, if the conductive layer 3 is too thick, the flexibility of the fixing belt 1 is lost, so that the fixing belt 1 cannot be freely deformed, and the resistance becomes too low. No longer occurs. Therefore, the thickness of the conductive layer 3 for satisfying both flexibility as the fixing belt 1 and heat generation efficiency has been found to be 5 to 15 μm by experiments. For this reason, it is desirable that the thickness of the conductive layer 3 made of a nonmagnetic metal is 5 to 15 μm.
[0045]
By the way, in this embodiment, a thin heating belt having a conductive layer is induction-heated by a magnetic field generated by a magnetic field generating means.
[0046]
The magnetic field generating means 20 is a horizontally long member whose longitudinal direction is a direction perpendicular to the rotation direction of the fixing belt 1. When viewed from above, the magnetic field generating means 20 has an elliptical shape with a space in the center. Also, when viewed in the cross-sectional direction, it has a shape having a radius that conforms to the outer shape of the belt (see FIG. 1), and maintains a gap of about 0.5 mm to 3 mm with the fixing belt 1 which is a member to be heated. The fixing belt 1 is installed opposite to the fixing belt 1. In this embodiment, the fixing belt is provided outside the belt, but it may be provided inside the belt.
[0047]
The magnetic field generating means 20 includes, for example, an exciting coil 21 and a coil supporting member 22 that holds the exciting coil 21.
[0048]
As the excitation coil 21, for example, in the present embodiment, a coil formed by winding 16 litz wires insulated from each other and having 16 copper wires each having a diameter of 0.5 mm and having the above shape is used. In the present embodiment, the coil is fixed with an adhesive, and can maintain its shape by itself. In a state where the coil is partially held by a holder (not shown), a predetermined gap It is installed so that can be obtained. Of course, a ferromagnetic material such as ferrite may be provided at the center of the coil in order to increase the magnetic flux, or a heat-resistant resin or the like may be used as a bobbin with the coil wound therearound.
[0049]
By applying an alternating current of a predetermined frequency to the exciting coil 21 by an exciting circuit (not shown), a fluctuating magnetic field H is generated around the exciting coil 21. When crossing the conductive layer 3, an eddy current B is generated in the conductive layer 3 of the fixing belt 1 by an electromagnetic induction action so as to generate a magnetic field that hinders a change in the magnetic field H. The frequency of the alternating current applied to the exciting coil 21 is set to, for example, 10 to 50 kHz. In this embodiment, the frequency of the alternating current is set to 30 kHz. Then, the eddy current B flows through the conductive layer 3 of the fixing belt 1 so that the electric power (W = I ^Two In R), Joule heat is generated to heat the fixing belt 1 as a heating member.
[0050]
It is desirable to use a heat-resistant non-magnetic material for the coil support member 22, for example, heat-resistant glass or heat-resistant resin such as polycarbonate.
[0051]
In the above fixing device, the recording medium 5 needs to be peeled off from the fixing belt 1 after the heat fixing. However, if the amount of toner is large like a color fixed image, the toner melted in the nip portion 14 and the fixing belt 1 Therefore, a unit or method for separating the recording medium P from the fixing belt 1 is required. As means for reliably separating the recording medium P and the fixing belt 1, for example, there is a contact-type separation claw. This means forcibly separates the recording medium P from the fixing belt 1 by bringing the separation claw into contact with the fixing belt 1 and forcibly separating the recording medium P from the fixing belt 1. There is a problem that the fixed image 1 is damaged or the fixed image comes into contact with the separation claw when the recording medium P is separated, and the fixed image is damaged (finger mark). Therefore, this separation claw is not suitable for color fixing requiring a high-quality fixed image.
[0052]
Further, as another method for separating the recording medium P from the fixing belt 1, there is a method using curvature separation of the recording medium P. This is because the fixing belt 1 is largely curved at the separation position between the fixing belt 1 and the recording medium P, that is, by increasing the curvature, the recording medium P is separated from the fixing belt 1 by utilizing the rigidity of the recording medium P itself. The use of this method eliminates the need for a contact-type separation unit, so that a high-quality fixed image can be obtained.
[0053]
In the above configuration, in the fixing device using the fixing belt according to this embodiment, the heat generation in the non-sheet passing portion due to the electromagnetic induction heating can be substantially reduced to zero as follows. Heat generation efficiency can be improved.
[0054]
That is, in the fixing device according to this embodiment, as shown in FIG. 1, the pressure roll 13 is rotationally driven at a predetermined process speed by a driving source (not shown) in the direction of the arrow. The fixing belt 1 is in pressure contact with the pressure roll 13 and circulates at a speed equal to the moving speed of the pressure roll 13.
[0055]
In the fixing device, as shown in FIG. 1, the recording medium P on which the unfixed toner T1 is transferred is transferred to a nip portion formed between the fixing belt 1 and the pressure roll 13 by a transfer device (not shown). 14, and while the recording medium P passes through the nip portion 14, the toner image T2 is fixed on the recording medium P by being heated and pressed by the fixing belt 1 and the pressure roll 13. It has become so.
[0056]
At that time, in the fixing device, the temperature of the fixing belt 1 is controlled to about 180 ° C. to 200 ° C. at the entrance of the nip portion 14 during the fixing operation by the frequency of the high-frequency current flowing through the exciting coil 21 and the like.
[0057]
By the way, as shown in FIG. 1, in the fixing belt 1 according to this embodiment, the conductive layer 3 serving as a heat generating layer laminated on the base layer 2 has an electromagnetic induction effect due to a magnetic field generated by the magnetic field generating means 20. However, as shown in FIG. 3, the width of the conductive layer 3 is set to be the same as the maximum width W of the paper to be used or to be equal to or larger than the maximum width to be used and shorter than the base layer 2. I have. Therefore, as shown in FIG. 5, for example, the fixing belt 1 generates heat only in an area having the same width as the recording medium P having the maximum size to be used. It can be used for heating P, and the heat generation in the non-sheet passing portion due to the electromagnetic induction heating can be made substantially zero, and the heat generation efficiency can be improved. FIG. 6 shows a positional relationship between the exciting coil 21 and the conductive layer 3 of the fixing belt 1.
[0058]
On the other hand, in the conventional fixing belt, a magnetic metal such as iron, cobalt, or nickel is used for both the base layer and the heat generating layer. Is longer than the paper width. Therefore, in order to cause the fixing belt to generate heat by the coil as the magnetic field generating means and to obtain a uniform temperature distribution in the sheet width, it is necessary to generate heat also in an area outside the sheet width as shown in FIG. Part of the heat was wasted.
[0059]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, heat generation in a non-sheet passing portion due to electromagnetic induction heating can be substantially reduced to zero, and a fixing belt capable of improving heat generation efficiency and a fixing belt having the same. Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a fixing device using a fixing belt according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional configuration diagram illustrating a fixing belt used in the fixing device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a fixing belt.
FIG. 4 is a configuration diagram showing a belt guide.
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a heat generation state of the fixing belt according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a relationship between a fixing belt and an exciting coil according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a heat generation state of a conventional fixing device.
[Explanation of symbols]
1: fixing belt, 2: base material layer, 3: conductive layer, 4: surface release layer, 5: edge guide, 12: pad member, 13: pressure roll, 20: magnetic field generating means, P: recording medium.

Claims

In a fixing belt having a conductive layer that generates heat by electromagnetic induction,
The fixing belt is formed by stacking a conductive layer on a base layer made of a heat-resistant resin, and the width of the conductive layer is equal to or greater than the maximum width of a recording medium to be fixed by the fixing belt. The width of the fixing belt is shorter than the width of the base layer.

The fixing belt according to claim 1,
The fixing belt according to claim 1, wherein a thickness of the base layer is set to 40 to 100 m, and a thickness of the conductive layer is set to 5 to 15 m.

A thin fixing belt having a conductive layer is induction-heated by a magnetic field generated by a magnetic field generating unit, and an unfixed toner image on a recording medium is fixed at a nip portion between the heating belt and a pressing member provided opposite to the heating belt. Fixing device,
The fixing belt is formed by laminating a conductive layer on a base layer made of a heat-resistant resin, and the width of the conductive layer is equal to or larger than the maximum width of the recording medium and is larger than the width of the base layer. A fixing device having a short width.