JP2005062654A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像形成装置等に用いられる定着装置及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus used in an image forming apparatus or the like.
複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置においては、感光体上のトナー像を転写紙に転写した後に、この転写紙を定着装置によって加熱しながら加圧することにより、トナー像を定着している。定着装置は、内部にヒータ等の熱源を備えた定着ローラと、この定着ローラの周面に圧接される加圧ローラとを備える。近時では、定着装置の立ち上がり時間の短縮化のため及び省電力化のために、加圧ローラの芯金を薄肉パイプ状とすることが行われている。加圧ローラの芯金を薄肉とすると、加圧ローラの熱容量が小さくなる。これにより加圧ローラが、定着装置の立ち上げ時に定着ローラから奪う熱量を少なく抑えることができ、定着装置の立ち上がり時間が短縮される。反面、加圧ローラの機械的強度が低下するために、加圧ローラが軸方向に撓み、加圧ローラの両端部(加圧部)と中央部とで転写紙の搬送力に違いが生じ転写紙に皺が発生したり、定着不良が生じたりするという問題が発生する。 In an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile machine, after a toner image on a photoconductor is transferred to a transfer paper, the toner image is fixed by heating and pressing the transfer paper with a fixing device. Yes. The fixing device includes a fixing roller having a heat source such as a heater therein, and a pressure roller pressed against the peripheral surface of the fixing roller. Recently, in order to shorten the rise time of the fixing device and to save power, the core bar of the pressure roller has been formed into a thin pipe shape. If the core of the pressure roller is thin, the heat capacity of the pressure roller is reduced. As a result, the amount of heat that the pressure roller takes from the fixing roller when the fixing device is started up can be reduced, and the rise time of the fixing device is shortened. On the other hand, since the mechanical strength of the pressure roller is reduced, the pressure roller bends in the axial direction, and there is a difference in the transfer force of the transfer paper between the both ends (pressure part) and the center part of the pressure roller. There arises a problem that paper is wrinkled or a fixing failure occurs.
この問題に対して、加圧ローラの内部に環状押圧部材を入れることで加圧ローラの周面を内部から補強するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 In order to solve this problem, there has been known one that reinforces the peripheral surface of the pressure roller from the inside by inserting an annular pressing member inside the pressure roller (see, for example, Patent Document 1).
しかし、特許文献1に記載の発明では、加圧ローラとは別部材の環状押圧部材を用いているために、部品点数の増大と組み付け工数の増大によるコストアップ及び生産性の低下が生じるばかりでなく、加圧ローラの熱容量が環状押圧部材の分だけ増大してしまい、定着装置の立ち上がり時間が長くなるという問題点が生じる。
However, in the invention described in
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、装置の立ち上がり時間を犠牲にせずに、格別の補強部材を使用することなく、芯金の撓みを抑制することが可能な定着装置及びこの定着装置を備えた画像形成装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such problems, and a fixing device capable of suppressing the deflection of the core metal without sacrificing the rise time of the device and without using a special reinforcing member. It is an object of the present invention to provide an image forming apparatus including the fixing device.
前述した課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、定着ローラと加圧ローラとを備えた定着装置において、前記加圧ローラは、円筒状芯金を有し、該芯金の内周面に突起又は凹部を複数個設けたことを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, the invention according to
請求項2に記載の発明は、請求項1記載の定着装置において、前記突起又は凹部は、前記芯金の軸方向に沿って形成されていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the fixing device according to the first aspect, the protrusion or the recess is formed along an axial direction of the cored bar.
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の定着装置において、前記突起又は凹部は、前記芯金の周方向に所定の間隔をおいて形成された凸条又は凹溝であることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the fixing device according to the second aspect, the protrusions or recesses are ridges or grooves formed at predetermined intervals in the circumferential direction of the cored bar. Features.
請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の定着装置において、前記突起又は凹部は、前記芯金の軸方向及び周方向に沿って形成されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the fixing device according to the first aspect, the protrusions or recesses are formed along an axial direction and a circumferential direction of the cored bar.
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の突起又は凹部は、前記芯金の周方向及び軸方向に所定の間隔をおいて形成された凸条又は凹溝であることを特徴とする定着装置である。
The invention according to
請求項6に記載の発明は、請求項2に記載の定着装置において、前記突起は、その内部が中空である凸条であり、前記凸条は、芯金の内周面の周方向に所定の間隔をおいて形成されていることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the fixing device according to the second aspect, the protrusion is a protrusion having a hollow inside, and the protrusion is predetermined in the circumferential direction of the inner peripheral surface of the cored bar. It is characterized by being formed with an interval of.
請求項7に記載の発明は、請求項1〜6の何れか1項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置である。 A seventh aspect of the invention is an image forming apparatus comprising the fixing device according to any one of the first to sixth aspects.
請求項1〜6に記載の発明によれば、定着装置の立ち上がり時間を犠牲にせずに、格別の補強部材を使用することなく、芯金の撓みを抑制することができる。請求項7に記載の発明によれば、前記のような定着装置を備えた画像形成装置を提供することができる。 According to the first to sixth aspects of the present invention, it is possible to suppress the bending of the core metal without sacrificing the rise time of the fixing device and without using a special reinforcing member. According to the seventh aspect of the present invention, an image forming apparatus including the fixing device as described above can be provided.
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本実施例に係る定着装置を備えた画像形成装置の装置構成を示す全体概略側面図であり、図2は、図1における定着装置の要部拡大側面図である。 FIG. 1 is an overall schematic side view showing an apparatus configuration of an image forming apparatus provided with a fixing device according to the present embodiment, and FIG. 2 is an enlarged side view of a main part of the fixing device in FIG.
尚、同図に示す画像形成装置は、複写機であるが、これに限ることなくプリンタやファクシミリ装置や印刷機とすることも可能である。 The image forming apparatus shown in the figure is a copying machine, but is not limited thereto, and can be a printer, a facsimile machine, or a printing machine.
1は複写機で、この複写機1は、像担持体としてのベルト状感光体2、感光体2を帯電する帯電チャージャ3、感光体2上に光学的な画像情報を書き込んで静電潜像を形成するレーザ光学系4、静電潜像にトナーを供給して現像する現像装置5、感光体2上のトナー像を転写紙に転写する転写チャージャ6、転写後に感光体2上に残留したトナーを除去するクリーニング装置7、転写紙を収容した給紙カセット8、給紙カセット8から給紙された転写紙を所定のタイミングで転写位置に給送するレジストローラ対9、トナー像を保持した転写紙を定着する定着装置10、定着済みの転写紙を排紙する排紙コロ11及び排紙された転写紙を積載する排紙トレイ11aを備える。
定着装置10は、転写紙上のトナー像に少なくとも熱と圧力とを加えることにより転写紙上に定着させる手段である。定着装置10は、図2に示すように、内部にハロゲンヒータ等の熱源19を備えて回転駆動される定着ローラ12と、定着ローラ12の周面に圧接され従動する加圧ローラ13と、先端を定着ローラ12の周面に近接させて転写紙を剥離する分離爪15と、レバー16aを介して加圧ローラ13を定着ローラ12に圧接させる加圧スプリング16と、定着入口ガイド板17と、定着ローラ12に回転駆動力を伝達する図示しないギア等からなる駆動機構と、定着ローラ12用の軸受、サーミスタ等から構成される。Pは転写紙である。
The
定着ローラ12は、中空円筒状に形成されている。本実施例では、基材が鉄(STKM12)であり、全長が365mm、外径が30mmφ、通紙部の肉厚は0.25mmとされている。
The
定着ローラ12の全長は、最大で410mm程度であり、複写機1において使用する転写紙の最大寸法に合わせた全長とすることが可能である。また、外径は、16〜40mmφの範囲内で複写機1の構造等を勘案した寸法とすることが可能である。また、基材は、鉄(STKM11,STKM12)の他、アルミニウム合金(A5052又は3000系合金)を使用することが可能である。さらに、定着ローラ12の肉厚は、ローラの外径により転写紙を挟持搬送する際の撓み量が異なり、同じ肉厚であってもローラ外径が大きいと撓み量も大きくなるために、肉厚/外径=7/1000〜20/1000の範囲とすることが好ましく、本実施例の場合には肉厚/外径=8/1000と設定されている。定着ローラ12の肉厚が、7/1000よりも小さい場合、転写紙Pを挟持搬送する際の撓み量が大きくなり、転写紙Pの皺が発生し易いために好ましくなく、定着ローラ12の肉厚が、20/1000よりも大きい場合、電源を投入してから定着ローラ12が定着温度に至るまでの時間が長くなるために好ましくない。尚、定着ローラ12の基材として外径を30mmφのアルミニウム合金(A5052)を用いた場合、定着ローラ12の通紙部の肉厚を0.4mmとすることで、肉厚/外径を11/1000とすることができる。
The total length of the
図3は、加圧ローラの斜視図であり、図4は同上の拡大縦断側面図である。加圧ローラ13は中空円筒状の芯金21の外周に耐熱性ゴム層23を一体的に形成したものである。芯金21の両端開口には、回転軸25aを有する金属製蓋体25が嵌合されており、加圧ローラ13は、この回転軸25aの両端がレバー16aで支承されている。耐熱性ゴム層23としては、熱容量を小さくするために内部に多数の気泡を含んだスポンジタイプが採用され、耐熱性ゴム層23の上層は、フッ素樹脂などの耐熱性樹脂のコーティング層により被覆されている。
FIG. 3 is a perspective view of the pressure roller, and FIG. 4 is an enlarged vertical side view of the same. The
図4を参照すると、加圧ローラ13の芯金21の内周面には補強用の突起が複数個設けられている。この突起は芯金21の軸方向に沿って、芯金21の一端開口から他端開口に至るまで形成された凸条27であり、この凸条27は芯金21の内周面の周方向に所定の間隔(45°間隔)で、それぞれ中心方向を向いて合計8本形成されている。
Referring to FIG. 4, a plurality of reinforcing protrusions are provided on the inner peripheral surface of the
本実施例では、加圧ローラ13は、芯金21の基材が鉄(STKM12)であり、全長が365mm、芯金21の外径が18mmφ、芯金21の肉厚は1.2mmである。また耐熱性ゴム層23は、その長さが316mm、厚さが6mm、耐熱性ゴム層23を覆うコーティング層の厚さは50μmである。
In this embodiment, the
芯金21の材質は、定着ローラ12と同様に、鉄(STKM11,STKM12)又はアルミニウム合金(A5052又は3000系合金)を用いることが可能である。また、芯金21の肉厚は1〜1.6mmの範囲内で加圧ローラ13の外径や材質等を考慮して決定することが可能である。芯金21の肉厚が1mmよりも小さい場合、転写紙Pを挟持搬送する際の加圧ローラ13の撓み量が大きくなり、転写紙Pの皺が発生し易いために好ましくなく、芯金21の肉厚が1.6mmよりも大きい場合、加圧ローラ13の熱容量が大きくなるために好ましくない。芯金21の外径は、16〜20mmφの範囲内で材料等のコストを勘案して決定することが可能であり、コスト的には、規格品である19.1mmφ又は17.3mmφが最も好適である。また、耐熱性ゴム層23は内部に気泡を含まないソリッドタイプを用いることもできるが、加圧ローラ13の熱容量が大きくなってしまうために、スポンジタイプの方がより好適である。耐熱性ゴム層23の厚さは、定着ローラ12の外径を考慮して5〜7mmの範囲とすることが好ましい。また、コーティング層の厚さは、耐久性を考慮して30〜80μmの範囲とすることが好ましい。
As the material of the
また、芯金21の内周面に軸方向に沿って設けられる凸条27は、その周方向の幅t1を0.5〜1.2mmと、その突出高さh1を1〜5mmとすることが好ましい。周方向の幅t1が、0.5mm未満であると、芯金21の機械的強度が不足して、転写紙を挟持搬送する際の撓み量が大きくなるために好ましくなく、周方向の幅t1が1.2mmよりも大きいと、凸条27の加工が難しくなるために好ましくない。同様に、突出高さh1が1mm未満であると、芯金21の撓み量が大きくなるために好ましくなく、突出高さh1が5mmよりも大きいと、凸条27の加工が難しくなるために好ましくない。また、凸条27は、転写紙を挟持搬送する際の加圧ローラ13の撓みを抑制することができる本数及び配置であれば良く、3本以上の凸条27を芯金21の内周面の周方向に等間隔で配置することが好ましい。
Further, the
続いて本実施例の動作を説明する。給紙カセット8から搬送された転写紙Pは、レジストローラ対9によりタイミングを取られてベルト状感光体2からなる潜像担持体へ搬送される。ベルト状感光体2は時計方向に回転駆動され、その際、帯電チャージャ3により表面を帯電され、レーザ光学系4からのレーザ光を照射されて感光体2上に静電潜像が形成される。この潜像は、現像装置5を通るときにトナーにより可視像化され、転写チャージャ6により感光体2に搬送された転写紙Pに転写され、感光体2に密着した転写紙Pは曲率により分離される。その後、転写紙Pは、定着装置10に搬送され、定着ローラ12と加圧ローラ13との圧接した定着部を挟持搬送されることで加熱、加圧されてトナー画像が転写紙上に定着され、排紙トレイ11aに排出される。この際、加圧ローラ13には凸条27が設けられているので、加圧ローラ13は撓むことなく転写紙を挟持搬送することが可能となる。一方、感光体2は除電ランプにより不要な電荷を除去された後、クリーニング装置7によって残留トナーを除去され、回収される。
Next, the operation of this embodiment will be described. The transfer paper P transported from the paper feed cassette 8 is transported to a latent image carrier made up of the belt-shaped
このように本実施例では、加圧ローラ13の中空円筒状の芯金21の内周面に軸方向に沿い且つ内周面の周方向に所定の間隔をおいて凸条27が形成されているので、加圧ローラ13の機械的強度を高めることが可能となり、転写紙を挟持搬送する際の加圧ローラ13の撓みを従来よりも小さくすることが可能となる。より具体的には、凸条27を設けない加圧ローラの転写紙搬送時の撓み量は0.3〜0.5mmであるが、本実施例の加圧ローラ13を用いることで、撓み量を0.2mm以下とすることが可能となる。
As described above, in this embodiment, the
また、加圧ローラ13の内周面に設けられた凸条27が、加圧ローラ13の熱容量を増加させる効果は僅かであるとともに、耐熱性ゴム層23としてスポンジタイプを採用しているので、複写機1の立ち上げ時の加熱ローラ12の温度の落ち込みを小さくすることができる。より具体的には、耐熱性ゴム層としてソリッドタイプを用い、加圧ローラ13の芯金としてムク棒を使用したときには、装置立ち上げ時の加熱ローラ12の温度低下は30〜50℃であったが、本実施例の加圧ローラ13を用いた場合には、加熱ローラ12の温度低下は5〜20℃に抑えられる。これにより、本実施例の加圧ローラ13を用いると短時間で複写機の立ち上げを完了することができる。
Further, the
続いて、図5を参照して、実施例2について説明する。図5(A)は、加圧ローラの芯金の拡大縦断側面図、図5(B)はその一部拡大図、図5(C)は、さらに変形例に係る加圧ローラの芯金の(B)と対応する一部拡大図である。 Next, Example 2 will be described with reference to FIG. 5A is an enlarged vertical side view of the core of the pressure roller, FIG. 5B is a partially enlarged view thereof, and FIG. 5C is a further view of the core of the pressure roller according to the modification. It is a partially enlarged view corresponding to (B).
図5(A),図5(B)を参照すると、この実施例2においては、加圧ローラ13の内周面に、その内部が中空である凸条27aが設けられている点が実施例1と異なっている。凸条27aの周方向の幅t2は3〜8mmと、その突出高さh2を2〜6mmと、凸条27aにおける肉厚wは0.3〜1.2mmとすることが好ましい。凸条27aを上述のような寸法とすることにより、転写紙Pを挟持搬送する際の加圧ローラ13の撓みを抑制するだけの芯金21の機械的強度を確保することが可能となるとともに、芯金21の加工性を損なうことがない。この実施例2は、実施例1と同様の効果を奏するとともに、凸条27aが中空とされているために、実施例1に比べて加圧ローラ13を機械的に補強する効果が大きくなる。尚、凸条27aの中空部の断面形状は、図5に示したような半円形に限らず、例えば図5(C)に示したように凸条27bの中空部が円形であっても同様の効果を奏する。
Referring to FIGS. 5A and 5B, in the second embodiment, the inner circumferential surface of the
図6は、実施例3に係る加圧ローラの芯金の縦断正面図である。実施例3は、凸条27,27a,27bが周方向に4本設けられている点及び芯金21の内周面に、周方向に沿って補強用の突起が複数個設けられている点が実施例1,2と異なっている。この突起は、芯金21の周方向に沿って、所定の間隔で形成された凸条29であり、この凸条29は、芯金21の内周面の軸方向に所定の間隔で形成されている。
FIG. 6 is a longitudinal front view of the core of the pressure roller according to the third embodiment. In Example 3, four
実施例3は、実施例1,2と同様の効果を奏するとともに、芯金21の周方向に沿って設けた凸条29の存在により、芯金21の機械的強度が増加し、芯金21のつぶれに対する抵抗力を高めることが可能となる。
The third embodiment has the same effects as the first and second embodiments, and the mechanical strength of the
尚、実施例1〜3においては、芯金21の内周面に軸方向に沿って凸条27,27a,27bを設けることを説明したが、ここで、ある凸条27,27a,27bと隣接する凸条27,27a,27bとの間の溝に着目した場合、凸条27,27a,27bの間に、芯金21の軸方向に沿った凹部が設けられたとも言うことができる。典型的な場合を例示すると、非常に多数の凸条27が芯金21の内周面に設けられ、ある凸条27と隣接する凸条27との間隔が狭くなった場合、凸条27,27…の間に、芯金21の軸方向に沿い、且つ芯金21の内周面の周方向に所定の間隔をおいて形成された凹溝が設けられたと言うことができる。
In the first to third embodiments, it has been described that the
1 複写機
12 定着ローラ
13 加圧ローラ
21 芯金
23 耐熱性ゴム層
25 金属製蓋体
27,27a,27b,29 凸条
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記加圧ローラは、円筒状芯金を有し、該芯金の内周面に突起又は凹部を複数個設けたことを特徴とする定着装置。 In a fixing device including a fixing roller and a pressure roller,
The pressure roller has a cylindrical cored bar, and a plurality of protrusions or recesses are provided on the inner peripheral surface of the cored bar.
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JP2003294990A JP2005062654A (en) | 2003-08-19 | 2003-08-19 | Fixing device and image forming apparatus |
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Cited By (1)
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2003
- 2003-08-19 JP JP2003294990A patent/JP2005062654A/en not_active Withdrawn
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