JP2007025453A - Separating member and fixing device and image forming apparatus provided with the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、複写機、ファクシミリ装置、複合機等に設けられる定着装置用の分離部材、該分離部材を具えた定着装置及び画像形成装置に関し、詳しくは1対の定着部材間のニップ部に用紙又はシートなど記録媒体を通過させ、その通過時にトナー像のトナーに熱と圧力を加えて該トナー像を記録媒体に定着する装置において、定着後の記録媒体を定着部材から容易に分離することができる分離部材等に係るものである。この分離部材を具えた定着装置の利用分野としては、PPC、LBP、ファクシミリなどの電子写真方式を採用した画像形成装置をあげることができる。
BACKGROUND OF THE
電子写真法を適用して多色再現を可能にする複写機やファクシミリ、プリンタさらには印刷機或いはこれらの少なくとも2つの機能を備えた複合機などとして構成されるカラー画像形成装置においては、加熱される定着部材と、該定着部材に圧接する加圧部材とを有し、定着すべきトナー像を担持した記録媒体を、そのトナー像が前記定着部材に接する向きにして、前記定着部材と加圧部材との圧接により形成されたニップ部を通過させて、熱と圧力の作用により前記トナー像を記録媒体に定着させる定着装置を採用した画像形成装置が一般的である。この形式の定着装置においては、記録媒体に担持されたトナーが定着部材と加圧部材により形成されたニップ部を通過するとき、そのニップ部内で溶融するので、トナーが粘着材として作用し、ニップ部を出た記録媒体が定着部材の表面から分離せずにその表面に巻きついてしまうおそれがある。特に、フルカラー画像を形成する画像形成装置においては、記録媒体上に異なった色の複数のトナー像が重ね合わされて形成され、かかる重ね合わせトナー像が定着装置により定着されるので、ニップ部内で多量のトナーが溶融することになり、これによってトナーの粘着力が高まり、記録媒体が定着部材に一層巻きつきやすくなる。また、ニップ部の形状によって、ニップ部を通過した後の記録媒体の排出方向が変化し、定着部材である定着ローラと加圧ローラのどちらか一方に巻きつく可能性が高まる。 In a color image forming apparatus configured as a copying machine, a facsimile, a printer, a printing machine, or a multifunction machine having at least two of these functions capable of reproducing multiple colors by applying electrophotography, it is heated. A fixing member and a pressure member that is in pressure contact with the fixing member, and a recording medium carrying a toner image to be fixed is pressed against the fixing member in a direction in which the toner image is in contact with the fixing member. An image forming apparatus that employs a fixing device that passes through a nip formed by pressure contact with a member and fixes the toner image onto a recording medium by the action of heat and pressure is generally used. In the fixing device of this type, when the toner carried on the recording medium passes through the nip portion formed by the fixing member and the pressure member, the toner melts in the nip portion. There is a possibility that the recording medium that has come out of the portion is wound around the surface of the fixing member without being separated from the surface. In particular, in an image forming apparatus that forms a full-color image, a plurality of toner images of different colors are superimposed on each other on a recording medium, and such a superimposed toner image is fixed by a fixing device. This melts the toner, which increases the adhesive strength of the toner and makes the recording medium more easily wound around the fixing member. Further, the discharge direction of the recording medium after passing through the nip portion changes depending on the shape of the nip portion, and the possibility of winding around one of the fixing roller and the pressure roller as a fixing member increases.
そこで、従来より、複数の分離爪より構成される分離手段を記録媒体が巻きつくおそれのある定着部材側の記録媒体通過領域の表面に当接させ、ニップ部を出た記録媒体を分離爪によって定着部材表面から分離し、記録媒体が定着部材の表面に巻きつくことを防止する構成をした定着装置が採用されてきた(例えば、特許文献1,2,3参照)。しかしながら、分離爪は、その先端が定着部材の記録媒体通過領域表面に接触しているので、分離爪によって定着部材の表面を損傷してしまうおそれがある。定着部材の表面に傷が生じると、ニップ部を通過するトナー像にその傷に対応したトナー像の乱れが生じ、定着後のトナー像の画質が劣化する。
Therefore, conventionally, a separating means composed of a plurality of separating claws is brought into contact with the surface of the recording medium passing area on the fixing member side where the recording medium may be wound, and the recording medium that has come out of the nip portion is separated by the separating claws. A fixing device that is separated from the surface of the fixing member and prevents the recording medium from being wound around the surface of the fixing member has been employed (see, for example,
このような欠点を除去するため、分離爪の機能を定着部材表面から離間させて分離板として配置させた定着装置が提案されている(例えば、特許文献4,5参照)。しかしながら、定着部材表面に対して非接触状態で配置された分離板においては、ニップ部を出た記録媒体が、定着部材の表面に付着したまま、定着部材と分離板との間に入り込み、その記録媒体が定着部材に巻きついてしまうおそれがあり、記録媒体の分離機能が低下し、記録媒体が定着部材に巻きつく可能性が高まる。また、特許文献5に用いられているような、厚さ0.2mm程度の金属製の分離板を用いた場合、この金属製の分離板は、肉厚が極めて薄いため、エッジを丸くするなどの処理をすることが困難であり、記録媒体が金属製分離板の先端のエッジに接触すると、OHPシートやコート紙などのように、表面の平滑性および光沢度が高い記録媒体や、定着されたフルカラー画像に、引掻き傷のような損傷を与えることがあるという問題点があった。さらに、分離板を用いた定着装置においては、定着部材と分離板とのギャップ確保のため体積の大きな金属製の分離板を用いているため、冬場における朝一の立ち上げ時などの低温高湿環境下において、定着装置内の水分を含んだ空気や記録媒体が金属製の分離板に近接すると、空気や記録媒体中の水分が分離板の表面に徐々に堆積して水滴(結露)となり、この分離板の表面に堆積した水滴が記録媒体に逆流して、記録媒体上に定着されたプリント画像を乱してしまうことがあるという問題点が存在する。また、分離板の表面に堆積した水滴が記録媒体に逆流すると、記録媒体の含水量が高くなって抵抗値が低下するため、両面プリントなどの場合に、裏面側にトナー像を二次転写する際、二次転写不良が発生し、画質が低下するおそれがあるという問題点も存在する。
In order to eliminate such defects, there has been proposed a fixing device in which the function of the separation claw is separated from the surface of the fixing member and disposed as a separation plate (see, for example,
そこでこの発明は、前記従来のものの問題点を解決し、定着部材の表面を損傷させたり、表面の平滑性および光沢度が高い記録媒体や定着画像に損傷を与えるおそれがなく、しかも、結露が生じることによって、記録媒体上の画像を乱したり、二次転写不良などが発生することがなくて安価な分離部材、該分離部材を具えた定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention solves the problems of the conventional one, and there is no possibility of damaging the surface of the fixing member, damaging a recording medium or a fixed image having high surface smoothness and glossiness, and dew condensation. An object of the present invention is to provide an inexpensive separation member, a fixing device including the separation member, and an image forming apparatus that do not disturb an image on a recording medium or cause a secondary transfer failure. To do.
前記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、定着部材と、該定着部材に圧接する加圧部材とで構成されたニップ部より排出される記録媒体を、前記定着部材から分離させる分離部材であって、ワイヤ状に形成されて、前記定着部材の回転軸方向に対して平行に近接配置され、直径が前記ニップ部より排出される記録媒体の最大浮き上がり量より小さく、かつ定着部材との間に形成されるギャップがニップ部より排出される記録媒体の最小浮き上がり量より小さくなるように配置されていることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
請求項2に記載の発明は、請求項1において、前記定着部材の回転軸方向に対して平行に配置されるワイヤ状ワイヤ本体と、このワイヤ本体の前記定着部材の通紙範囲外の表面と対応する部分に、該定着部材の通紙範囲外の表面に当接して設けられたギャップ保持部材とを有し、前記ワイヤ本体がギャップ保持部材と軸心を異ならせて設けられていることを特徴とする。請求項3に記載の発明は、請求項1又は2において、線熱膨張係数が8.0×10-6/K以下であることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the wire-shaped wire main body arranged in parallel to the rotation axis direction of the fixing member, and the surface of the wire main body outside the sheet passing range of the fixing member; A gap holding member provided in contact with a surface outside the sheet passing range of the fixing member at a corresponding portion, and the wire main body is provided with a shaft center different from that of the gap holding member. Features. The invention according to
請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の分離部材を具え、該分離部材が前記定着部材の回転方向と同じ方向に回転可能になっていることを特徴とする定着装置である。請求項5に記載の発明は、請求項4において、分離部材をクリーニングするためのクリーニング部材を有することを特徴とする。請求項6に記載の発明は、請求項5において、クリーニング部材は、分離部材のワイヤ本体に装着され、ワイヤ本体の軸方向に摺動可能になっていることを特徴とする。請求項7に記載の発明は、請求項5において、クリーニング部材は、ギャップ保持部材の回転によりワイヤ本体が定着部材との間のギャップを大きく形成する位置になったとき、該ワイヤ本体と接触する位置に装着されていることを特徴とする。請求項8に記載の発明は、請求項4ないし7のいずれかにおいて、分離部材を除電するための除電部材を有することを特徴とする。請求項9に記載の発明は、請求項4ないし8のいずれかにおいて、分離部材は、一層又は複数層で構成されており、最外層は離型性を有するフッ素樹脂又は離型性を有するフッ素ゴムにより被覆されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, the separation member according to any one of the first to third aspects is provided, and the separation member is rotatable in the same direction as the rotation direction of the fixing member. It is a fixing device. According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect, the cleaning member for cleaning the separation member is provided. A sixth aspect of the present invention is characterized in that, in the fifth aspect, the cleaning member is mounted on the wire body of the separating member and is slidable in the axial direction of the wire body. According to a seventh aspect of the present invention, in the fifth aspect, the cleaning member comes into contact with the wire main body when the gap between the wire main body and the fixing member is increased by rotation of the gap holding member. It is mounted at a position. According to an eighth aspect of the present invention, in any one of the fourth to seventh aspects, a static elimination member for neutralizing the separation member is provided. A ninth aspect of the present invention is the method according to any one of the fourth to eighth aspects, wherein the separation member is composed of one layer or a plurality of layers, and the outermost layer is a fluororesin having a releasability or a fluorine having a releasability. It is characterized by being covered with rubber.
請求項10に記載の発明は、請求項4ないし9のいずれかに記載の定着装置を装備したことを特徴とする画像形成装置である。 According to a tenth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising the fixing device according to any one of the fourth to ninth aspects.
この発明は、前記のようであって、分離部材がワイヤ状に形成されて、前記定着部材の回転軸方向に対して平行に近接配置され、直径が前記ニップ部より排出される記録媒体の最大浮き上がり量より小さく、かつ定着部材との間に形成されるギャップがニップ部より排出される記録媒体の最小浮き上がり量より小さくなるように配置されているので、従来のものに比し体積が低下する。したがって、分離部材の熱容量が低減することにより、定着装置内の加熱源による熱放射あるいは熱伝達による分離部材の昇温時間が短縮するため、定着部材の表面を損傷させたり、表面の平滑性および光沢度が高い記録媒体や定着画像に損傷を与えるおそれがなく、定着部材の高耐久化に寄与する。しかも、分離部材表面に結露が生じることを抑制し、記録媒体上の画像を乱したり、二次転写不良などが発生することがなくて定着不良などの品質低下を防止することに寄与する。さらに、分離部材がワイヤ状(線材)になることにより定着装置内における設置スペースの制限を受けにくく、かつ定着装置の低コスト化に寄与する。また、分離部材と定着部材との間のギャップ確保を容易にし、分離部材の分離機能の信頼性を高めることに寄与する。 The present invention is as described above, wherein the separation member is formed in a wire shape, and is arranged in close proximity to and parallel to the rotation axis direction of the fixing member, and the maximum diameter of the recording medium discharged from the nip portion. Since the gap formed between the fixing member and the fixing member is smaller than the minimum lifting amount of the recording medium discharged from the nip portion, the volume is reduced as compared with the conventional one. . Therefore, since the heat capacity of the separation member is reduced and the temperature rise time of the separation member due to heat radiation or heat transfer by the heating source in the fixing device is shortened, the surface of the fixing member is damaged, the surface smoothness and There is no possibility of damaging a recording medium or a fixed image having a high glossiness, which contributes to a high durability of the fixing member. In addition, it is possible to suppress the occurrence of condensation on the surface of the separating member, thereby preventing the image on the recording medium from being disturbed or causing a secondary transfer failure or the like, thereby contributing to preventing a deterioration in quality such as a fixing failure. Further, since the separating member is in the form of a wire (wire), the installation space in the fixing device is not easily limited, and the cost of the fixing device is reduced. In addition, the gap between the separation member and the fixing member can be easily ensured, which contributes to increase the reliability of the separation function of the separation member.
前記に加えて、従来の分離爪や分離部材との比においては、分離爪は接触分離のため定着ベルトなどの定着部材への物理的損傷を回避できないが、分離部材はワイヤ状になっていて、定着部材に対して近接配置され非接触分離のため定着部材への物理的損傷がない。分離板は非接触分離ではあるが、体積が大きいために熱容量が大きい、そのため装置の立ち上がり時に装置内の雰囲気中や記録媒体中の水分を結露させてしまうが、分離部材は体積が小さいため熱容量が小さく、そのため結露が生じない。分離爪や分離板は装置内の飛散トナーや記録媒体上のトナーにより汚染されるためクリーニングすることが望ましいが、分離箇所が固定されているため、クリーニング機構を設置することが困難である。分離部材は回転可能なことによりクリーニング機構を付加することが容易である。また、分離爪や分離板と比較して分離性能が向上するとともに、省スペース性に優れるため、装置内へのレイアウトが容易であり、装置の自由度も高い。 In addition to the above, in the ratio with the conventional separation claw or separation member, the separation claw cannot avoid physical damage to the fixing member such as the fixing belt because of contact separation, but the separation member is in the form of a wire. The fixing member is disposed in proximity to each other, and there is no physical damage to the fixing member due to non-contact separation. Although the separation plate is non-contact separation, its volume is large and its heat capacity is large.Therefore, when the apparatus starts up, moisture in the atmosphere in the apparatus and the recording medium is condensed, but the separation member has a small volume and heat capacity. Is small and therefore no condensation occurs. The separation claw and the separation plate are preferably cleaned because they are contaminated by the scattered toner in the apparatus and the toner on the recording medium, but it is difficult to install a cleaning mechanism because the separation point is fixed. Since the separation member is rotatable, it is easy to add a cleaning mechanism. Further, the separation performance is improved as compared with the separation claw and the separation plate, and the space saving is excellent, so that the layout in the apparatus is easy and the degree of freedom of the apparatus is high.
この発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1はベルト定着装置の側面図、図2は図1のA部拡大図である。1はベルト定着装置で、無端状の定着ベルト2と、この定着ベルトを回転可能に支持する1対のベルト搬送ローラとしての定着ローラ3及び加熱ローラ4と、定着ローラ3の下部において定着ベルト2とニップ部5を形成し、該ベルトに未定着記録媒体を押し付ける加圧ローラ6とを具えている。ニップ部5は、1対の定着部材により構成されていればよく、例えば定着ローラ3と加圧ローラ6により形成してもよい。
1 is a side view of the belt fixing device, and FIG. 2 is an enlarged view of a portion A in FIG.
加熱ローラ4はその内部に熱源としてのヒータ7を有している。加圧ローラ6は、芯金とその表面に弾性層あるいは離型層の少なくともどちらか一方を有し、内部に熱源としてのヒータ8を有している。定着ベルト2は定着ローラ3により矢示方向に駆動回転されている。定着ベルト2はポリイミドを主成分とするベルト基体とPTFE(ポリテトラフルオロエチレン樹脂)とPFA(パーフロロアルキルビニルエーテル樹脂)の混合コート等の薄膜離型材料からなる表面層を有している。定着ベルト2はベルト基体と離型層との間にシリコーンゴムによる弾性層を挟んだ多層構造であってもよく、また離型層材料はPTFEあるいはPFAのどちらか一方だけでもよい。
The
前記のように定着ベルト2と加圧ローラ6とで形成されるニップ部5の記録媒体Pの搬送方向下流側にはニップ部5より排出される記録媒体Pを定着ベルト2から分離させる1本のワイヤ状分離部材11が定着ベルト2の表面の移動方向と同方向に回転可能に配置されている。この分離部材の回転のために、モータあるいはバネなどの回転機構を設けてもよい。
As described above, the recording medium P discharged from the
分離部材11は、図4,5に示すように定着ローラ3の回転軸方向に対して平行に配置されるワイヤ本体12を有し、該ワイヤ本体の定着ベルト2の通紙範囲外の表面と対応する両端部には該ベルトの通紙範囲外の表面に当接するギャップ保持部材13が、ワイヤ本体12の表面と定着ベルト2の表面との間にギャップ14を保持してワイヤ本体12と偏心して設けられている。ギャップ14は定着装置1内の雰囲気温度が200℃程度変化したとしても大きく変化しないことが望ましい。そのため、ワイヤ本体12及びギャップ保持部材13は線熱膨張係数の低い材料を使用する必要がある。線熱膨張係数の低い材料としては、たとえば、Fe-36Niからなるインバー合金やFe29Ni-17Coからなるコバール合金などがあげられる。ワイヤ本体12は一層又は複数層で構成され、最外層は離型性を有するフッ素樹脂又は離型性を有するフッ素ゴムにより被覆されている。
4 and 5, the separating
分離部材11は、直径がニップ部5より排出する記録媒体Pの最大浮き上がり量より小さく、かつ該分離部材と定着ベルト2との間に形成されるギャップ14がニップ部5より排出する記録媒体Pの最小浮き上がり量より小さくなるように非接触状態で近接配置されている。
The
ギャップ14は記録媒体Pが分離部材11のワイヤ本体12に到達した際の浮き上がり量と、記録媒体Pの先端部の余白長さに密接に関連し、両者の関係は余白部の大小により浮き上がり量が変化することを考慮して設定されている。すなわち、余白部でない部分はトナーの粘着力が作用するため、余白部が短いほど先端部の浮き上がり量は低下する。最大浮き上がり量と最小浮き上がり量の設定のために、余白長さの異なる記録媒体(紙媒体)を定着装置1に通し、定着後にニップ部5から排出される位置を例えば高速度カメラを用いて撮影した後、画像処理ソフトを用いて紙媒体の先端部が定着ベルト2から浮き上がる量を求めている。いずれにしても最大最小の意味は余白部長さを振った範囲内においてである。この記録媒体Pの余白長さと先端浮き上がり高さとの関係を表したのが図3である。
The
図3は3種類の記録媒体Pの先端余白部とニップ部5からの排出直後の浮き上がり高さh(図2参照)との関係を調べたものであり、この例では、◆で示す第二原図、■で示す株式会社リコーのリコータイプ6200、▲で示す葉書を用いた。図3からわかるように、厚紙は定着ベルト2表面より比較的分離しており、薄紙は定着ベルト2に密着しやすい。この相違は、紙のこしによるものであり、このように排出される記録媒体Pの先端は僅かに浮き上がっている。このため、分離部材11のワイヤ本体12は紙の最大浮き上がり量以下の直径に設定し、該ワイヤ本体と定着ベルト2との間に形成されるギャップ14を紙の最小浮き上がり量より小さくなるように配置することにより、定着ベルト2の表面より記録媒体Pを分離させることが可能となる。
FIG. 3 shows the relationship between the leading edge margins of the three types of recording media P and the lifting height h (see FIG. 2) immediately after discharge from the
前記のような定着装置1においては、未定着トナー画像を担持した記録媒体Pはニップ部5を通過してトナーを記録媒体に定着させた後、ニップ部5より下流側に配置された分離部材11により分離され、紙搬送ガイド16,17により排出口へと搬送される。
In the
分離部材11が前記のようにワイヤ本体12を有することにより、従来の分離板と同材料を使用した場合においても、従来の分離板と比較して大幅な熱容量の低減が得られ、ワイヤ本体12の熱応答性が高くなる。そのため、定着部材からの伝熱によるワイヤ本体12の昇温が容易となり、装置内の雰囲気中や記録媒体P内に存在する水蒸気がワイヤ本体12に接触しても、水滴となって結露することがなくなるといった利点を有する。
Since the separating
図4において、23はクリーニング部材であり、中心孔と該孔から外側に向けて開口した溝からなり、ワイヤ本体12にその中心孔が溝を経て嵌合し、矢印で示すようにワイヤ本体12の軸線方向に移動可能になっている。このクリーニング部材23の移動に際しては、分離部材11は前記分離のための回転方向とは逆向きに回転して、ギャップ14を大きく形成できることが望ましい。図5はこの場合のギャップを示し、(A)の分離時のギャップ14に対して、(B)のクリーニング時のギャップ14aは大きくなっている。したがって、この場合は、分離部材11のワイヤ本体12がギャップ保持部材13の回転により定着ベルト2からギャップ14aを形成するように離間した際に、クリーニング部材23がワイヤ本体12に沿って移動することにより、クリーニングが行われることになる。
In FIG. 4,
図6,7はクリーニング部材の変形例を示し、この変形例のクリーニング部材28は分離部材11のワイヤ本体12のほぼ全長にわたって接触可能に設けられている。この場合も、分離部材11は前記分離のための回転方向とは逆向きに回転可能であることが望ましい。したがって、この場合も、分離部材11のワイヤ本体12がギャップ保持部材13の回転により定着ベルト2からギャップ14aを形成するように離間した際に、ワイヤ本体12が描く軌道面上にクリーニング部材28が物理的接触することにより、クリーニングが行われることになる。
6 and 7 show a modified example of the cleaning member, and the cleaning
図8は、クリーニング部材23と同形式のクリーニング部材38に分離部材11のワイヤ本体12を除電する機能を付加したもので、クリーニング部材38のワイヤ本体12へ嵌合する中心孔の内面に除電ブラシ40を取り付けた例を示している。このような除電機能も兼ねるクリーニング部材38を使用する場合には、ワイヤ本体12は、バネあるいはクランク機構やカム機構などを用いて、該ワイヤ本体と定着ベルト2の間に形成されるギャップ14aを可変可能な機構を持たせることが望ましい。これにより、クリーニング部材38は、定着ベルト2に損傷を与えることなく、ワイヤ本体12の最外表面全域に渡ってクリーニングすることが可能となり、定着ベルト2の高耐久化、定着画質の向上、および該クリーニング部材38のクリーニング性能、および除電性能の信頼性を向上させることができる。
FIG. 8 shows a cleaning
以上、ニップ部5を通過後の記録媒体Pを定着ベルト2から分離する分離部材11を、定着ベルトの記録媒体通過領域に対して非接触状態で配置し、かつワイヤ状にすることによって分離部材の熱容量を低減した分離部材、およびそれを使用した定着装置の装置構成を示した。これにより、定着ベルトや定着ローラ等の定着部材の物理的損傷および分離部材の結露による画像品質の劣化不具合を同時に解決できるとともに、分離部材の小型化による設計上の自由度を向上させることもできる。結果として、定着部材の高耐久化、分離性能の向上、および定着画質の向上を特徴とする高耐久性・高信頼性のある定着装置を提供し、顧客満足の向上に寄与する。
As described above, the
図9は、分離部材41を下搬送ガイト17の基端近くにも配設した別の実施の形態を示すものである。それ以外の構成は前記実施の形態と同様である。このように分離部材11,41を1対の搬送ガイド16,17の基端近く、すなわち両定着部材2,6近くに配設すると、ニップ部5を通過後に浮き上がった記録媒体Pが分離部材11で分離され、下向きに搬送されてきた場合にも、分離部材41で分離され、下搬送ガイド17によって両ガイド内の紙搬送路に誘導される。
FIG. 9 shows another embodiment in which the separating
以下、さらに前記実施の形態に基づいて詳細な実験例、比較例、評価例について説明する。 Hereinafter, further detailed experimental examples, comparative examples, and evaluation examples will be described based on the embodiment.
<実験例1>
分離部材11のワイヤ本体12の直径を2.5mmとし、前記ギャップ14を紙の最小浮き上がり量より0.3mm大きくなるように設定した。また、分離部材11の材質に、線熱膨張係数が10.0×10-6[/K]の鋳鉄を用いた。尚、定着装置1の構成において、加圧ローラ6は、芯金とその表面にシリコーンゴムからなる弾性層とPFAよりなる離型層を有する構造とした。定着ベルト2は、ポリイミド(PI)を主成分とするベルト基体と最外層にPFAからなる薄膜離型層を有しており、PI基体と離型層の間にシリコーンゴムよりなる弾性層を有する3層構造とした。
<Experimental example 1>
The diameter of the
<実験例2>
実験例1の分離部材11において、ワイヤ本体12と定着ベルト2との間に形成されるギャップ14を記録媒体Pの最小浮き上がり量より小さくなるように配置した。
<Experimental example 2>
In the
<実験例3>
実験例1,2の分離部材11において、ワイヤ本体12とギャップ保持部材13の材質として、Fe-36Niからなるインバー合金を用いた。インバー合金は、線熱膨張係数の低い材料として知られており、本実験例で使用したインバー合金の200℃以下における線熱膨張係数は2.0×10-6[/K]であった。
<Experimental example 3>
In the
ワイヤ本体12とギャップ保持部材13の材質として、定着装置構成は同等であるが、ワイヤ本体12として他の材料を用いた場合における、各ワイヤ本体を用いた定着装置構成におけるギャップ14の温度依存性を調べた結果を表1に示す。なお、各材質の線熱膨張係数は、以下のとおり。ステンレス、15.0×10-6[/K];Alloy903、8.0×10-6[/K];インバー合金、2.0×10-6[/K]。
The fixing device configuration is the same as the material of the
<実験例4>
実験例1〜3の分離部材11において、ワイヤ本体12の端部にモータを設置して、定着ベルト2の表面の移動方向と同方向に回転可能とした。モータ制御により、ワイヤ本体12の径方向最外部の線速の大きさと、これに対向する定着ベルト2の表面線速の大きさがほぼ等しくなるように、ワイヤ本体12の回転速度を設定した。これにより、ワイヤ本体12の最外部と、これに接触する記録媒体Pとの速さに差がなくなり、あるいはその差が極めて小さくなるので、ワイヤ本体12が記録媒体上のトナー像に対して引掻き力を与えることがなくなり、トナー像にすじ跡が生じることを防止することができる。また、ワイヤ本体12が定着ベルト2の表面の移動方向と同方向に回転することにより、ワイヤ本体12に記録媒体Pが接触した際に、記録媒体Pに対して記録媒体を定着ベルト2から分離させる方向に回転トルクを与えることができる。そのため、ワイヤ本体12の分離性能をより一層向上させることができる。
<Experimental example 4>
In the
<比較例1>
前記した実験例1の定着装置1の装置構成と同等であるが、分離部材として接触式分離手段である分離爪を用いた。
<Comparative Example 1>
Although it is the same as the apparatus configuration of the fixing
<比較例2>
前記した実験例1,2の定着装置1の装置構成と同等であるが、分離部材として他の非接触式分離手段である分離板を用いた。
<Comparative example 2>
Although it is the same as the apparatus configuration of the fixing
<評価例1>
前記した実験例1〜4と比較例1,2において、未定着トナーを定着後の記録媒体Pの紙分離性能、定着ベルト耐久性、および分離部材表面上の結露による定着画像の乱れを評価した結果を表2に示す。なお、各ランク記号の説明と判断基準は表3に示したとおり。なお、結露に起因する定着画像の乱れの評価には、結露が生じやすい10℃、70%の低温高湿環境の雰囲気下にそれぞれの構成を有した定着装置を放置して、装置を立ち上げた場合の初期定着画像に、結露に起因した画像の乱れが生じているかどうかを調べた。
<Evaluation Example 1>
In Experimental Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 described above, the paper separation performance of the recording medium P after fixing the unfixed toner, the fixing belt durability, and the disturbance of the fixed image due to condensation on the surface of the separation member were evaluated. The results are shown in Table 2. The explanation of each rank symbol and the judgment criteria are as shown in Table 3. To evaluate the disturbance of the fixed image caused by condensation, leave the fixing device with each configuration in a low-temperature, high-humidity environment of 10 ° C and 70% where condensation is likely to occur, and start up the device. In this case, it was examined whether the initial fixed image was disturbed by condensation.
以上の結果より、分離部材としては、実験例4が最も良い評価結果となった。
実験例1は、紙分離性能もあり、結露に起因する定着画像の乱れもなく、また定着ベルト2への損傷もあまり生じない評価結果となった。これは、実験例1では、紙分離機能を大きく損なうことなく分離部材の熱容量を低減したことにより、装置立ち上げによる定着部材の昇温に対して、分離板方式よりも熱応答性に優れたことによる。すなわち、たとえワイヤ本体12上に結露が生じていたとしても、装置立ち上げにより定着部材が昇温するやいなや分離部材も昇温し、水滴を再び水蒸気に変化させたことによる。
その一方で、実験例1は、比較例1と比較して紙分離性能はやや劣った。一方、比較例2に対しては定着ベルト2の耐久性と紙分離性能にやや劣った。しかしながら、定着ベルト2を損傷させずに紙分離性能を果たし、かつ結露に起因する定着画像の乱れを誘発しない分離部材として、他の比較例1,2よりも優れている。
From the above results, Experimental Example 4 was the best evaluation result as the separating member.
In Experimental Example 1, there was paper separation performance, there was no disturbance in the fixed image due to condensation, and the evaluation result showed that there was little damage to the fixing
On the other hand, Experimental Example 1 was slightly inferior in paper separation performance as compared with Comparative Example 1. On the other hand, compared with Comparative Example 2, the durability and paper separation performance of the fixing
実験例2は、実験例1と比較して、紙分離性能が向上した。これは、実験例2では、定着ベルト2に巻きついた記録媒体Pを、ワイヤ本体12がより確実に補足することができるようになったためである。
In Experimental Example 2, the paper separation performance was improved as compared with Experimental Example 1. This is because, in Experimental Example 2, the
実験例3は、実験例2と比較して、定着ベルト2の耐久性が向上した。これは、実験例3では、ワイヤ本体12の材質を線熱膨張係数の低い材料にしたことによって、定着装置1内で温度変化が生じても、前記ギャップ14を保持することが可能となったためである。
In Experimental Example 3, the durability of the fixing
実験例4は、実験例3と比較して、紙分離機能がより一層向上した。これは、分離部材11のワイヤ本体12が定着ベルト2の表面の移動方向と同方向に回転することにより、ワイヤ本体12に記録媒体Pが接触した際に、記録媒体に対して記録媒体を定着ベルトから分離させる方向に回転トルクを与えることができるようになったためである。
In Experimental Example 4, compared with Experimental Example 3, the paper separation function was further improved. This is because when the
以上のことから、定着部材の高耐久化、分離性能の向上、および定着画質の向上を同時に満足する分離部材として、ワイヤ本体12が優れており、実験例4は最も良いことがわかった。しかしながら、これらの実験例で用いた分離部材から構成される定着装置を用いた場合、定着装置内の飛散トナーの静電付着や、記録媒体分離時の接触によるトナーの付着などの様々な要因によるワイヤ本体12へのトナー付着を起因とした定着画質の劣化を誘発し、定着装置1としての性能に不具合が生じた。
そこで、以下の実験例を評価した。
From the above, it has been found that the
Therefore, the following experimental examples were evaluated.
<実験例5>
実験例4で用いた分離部材11から構成される定着装置1において、図4に示したように、ワイヤ本体12の長軸方向に定期的に駆動して、該ワイヤ本体をクリーニングするためのクリーニング部材23を備えた。本実験例のように、分離部材11のワイヤ本体12にクリーニング部材23を備える場合には、ワイヤ本体12と定着ベルト2で形成されるギャップ14を可変可能な機構にした方が、定着ベルト2を損傷させずに効率のよいクリーニングができる。本実験例では、ワイヤ本体12とギャップ保持部材13を、図5に示したように、ギャップ保持部材13の円形断面内で偏芯させることによって、ギャップ14を可変させる機構を採用した。これにより、ギャップ保持部材13が初期状態から定着ベルト2の表面移動方向と同方向に180度回転することによって、初期ギャップ14はギャップ14aへと変化する。ギャップ保持部材13が180度回転した際の、ワイヤ本体12の変位位置にクリーニング部材23を設置しておくことにより、定着ベルト2を損傷させることなくクリーニング機能を果たすことができる。
<Experimental example 5>
In the
なお、クリーニング部材23は、図6,7に示したようなワイヤ本体12の全長に渡る長さを有したクリーニング部材28を用いてもよい。この場合には、クリーニング部材28は、ワイヤ本体12と定着ベルト2との間のギャップがギャップ14からギャップ14aへと変化する際の、該ワイヤ本体の変位軌跡上にあてがうように配置される。
The cleaning
<実験例6>
実験例4で用いた分離部材11から構成される定着装置1において、クリーニング部材23の内腔面上に、図8で示した除電ブラシ40を取り付けることによって、クリーニング機能と除電機能を同時に果たすことが可能になった。これにより、定着装置1内の飛散トナーなどが、ワイヤ本体12に静電的に付着することを防止するため、定着画質の劣化を防止し、定着画質の信頼性向上に寄与する。
<Experimental example 6>
In the
<実験例7>
実験例4で用いた分離部材11から構成される定着装置1において、ワイヤ本体12の最外層をPFAにより被膜した。これにより、ワイヤ本体12の表層の離型性がより一層向上し、種々の原因による、該ワイヤ本体へのトナー付着を防止するため、定着画質の劣化を防止し、定着画質の信頼性向上に寄与する。
<Experimental example 7>
In the
<実験例8>
実験例5と6を備えた。
<Experimental Example 8>
Experimental examples 5 and 6 were provided.
<実験例9>
実施例5と7を備えた。
<Experimental Example 9>
Examples 5 and 7 were provided.
<実験例10>
実験例6と7を備えた。
<Experimental example 10>
Experimental examples 6 and 7 were provided.
<実験例11>
実験例5と6と7を備えた。
<Experimental example 11>
Experimental examples 5, 6 and 7 were provided.
<評価例2>
実験例4〜11において、定着画像のトナー汚れ評価を実施した。判断基準としては、100k連続通紙した後の定着画像にトナー汚れが認められるかどうかを表5のようにランク分けして判断した。
<Evaluation Example 2>
In Experimental Examples 4 to 11, a toner smear evaluation of a fixed image was performed. As a criterion for judgment, whether or not toner stains are observed in a fixed image after 100 k continuous paper feeding is determined by ranking as shown in Table 5.
以上の結果より、実験例8〜11が最も良い評価結果となった。実験例5は、ワイヤ本体12の表面に物理的接触によるトナー付着のない状態を定期的に保つことができる。実験例6は、ワイヤ本体12の帯電による定着装置1内の飛散トナーのワイヤ本体表面上への付着を防止することができる。また、実験例7は、未定着トナーのワイヤ本体表面上への固着を防止することができる。実験例5,6および7は、いずれも100k通紙後の定着画像にややトナー汚れによる画像の乱れが認められたが、定着画像品質としては許容範囲内に収まった。これらの実験例5〜7を組み合わせた実験例8〜11においては、いずれも100k通紙後の定着画像にトナー汚れによる画像の乱れは認められなかった。このことは、実験例5〜7の組み合わせにより、定着装置1内の飛散トナーの静電付着や、記録媒体分離時の接触によるトナーの付着などの様々な要因によるワイヤ本体表面上へのトナー付着を防止できたことを示す。特に、実験例11は、200k通紙後においても定着画像にトナー汚れによる画像の乱れは認められなかった。
From the above results, Experimental Examples 8 to 11 were the best evaluation results. In Experimental Example 5, the surface of the wire
以上の結果より、実験例5〜7、あるいはこれらの実験例を併用することによって、定着画像のトナー汚れを完全に防止することができる。これは、付着トナーの再溶融などによる定着画質の劣化を誘発せず、定着画質の信頼性向上に寄与する。したがって、分離部材11を用いた定着装置1を用いることにより、定着部材の高耐久化、分離性能の向上、および定着画質の向上を特徴とする高耐久性・高信頼性のある定着装置を提供し、「顧客満足の向上」に寄与する。
From the above results, it is possible to completely prevent toner stains on the fixed image by using Experimental Examples 5 to 7 or these Experimental Examples in combination. This does not induce deterioration of the fixed image quality due to remelting of the adhered toner, and contributes to improving the reliability of the fixed image quality. Therefore, by using the
次に、特許請求の範囲の請求項2以下に記載した発明の特有な効果について説明する。請求項2に記載の発明によれば、ギヤップ保持部材の回転によりワイヤ本体を定着部材から遠ざけることが可能となるので、例えばワイヤ本体のクリーニングのときなどに定着部材との緩衝を避けて便利なものとなる。請求項3に記載の発明によれば、分離部材の線熱膨張係数が低いことにより定着装置内における温度変化に起因する分離部材と定着部材との間のギャップ変化を低減することができるため、定着部材の高耐久化、定着画質の向上、および分離部材の分離機能の信頼性を高めることに寄与する。
Next, a characteristic effect of the invention described in
請求項4に記載の発明によれば、定着部材から記録媒体を分離させる方向に記録媒体に対してトルクが作用し、分離部材の分離機能の信頼性を高めることより、定着装置の信頼性を高めることに寄与する。請求項5に記載の発明によれば、分離部材を定期的にクリーニングして、分離部材表面に物理的接触によるトナー付着のない状態を定期的に保つことができる。そのため、分離部材から記録媒体上へのトナー付着を防止できるため、定着画像を乱すことがなく、定着画像の品質向上に寄与する。 According to the fourth aspect of the present invention, the torque acts on the recording medium in the direction in which the recording medium is separated from the fixing member, and the reliability of the separating function of the separating member is increased, thereby improving the reliability of the fixing device. Contributes to increase. According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to periodically clean the separation member so that the surface of the separation member is free from toner adhesion due to physical contact. For this reason, it is possible to prevent the toner from adhering to the recording medium from the separating member, so that the fixed image is not disturbed, and the quality of the fixed image is improved.
請求項6に記載の発明によれば、クリーニング部材をワイヤ本体の軸方向に摺動させることによりワイヤ本体をクリーニングすることができる。請求項7に記載の発明によれば、クリーニング部材を分離部材側に配置する必要なく、ワイヤ本体をクリーニングすることができる。 According to the sixth aspect of the invention, the wire body can be cleaned by sliding the cleaning member in the axial direction of the wire body. According to the seventh aspect of the present invention, the wire body can be cleaned without the need to dispose the cleaning member on the separating member side.
請求項8に記載の発明によれば、分離部材を定期的に除電して、分離部材の帯電による定着装置内の飛散トナーの分離部材表面への付着を防止することができる。そのため、分離部材から記録媒体上へのトナー付着を防止できるため、定着画像を乱すことがなく、定着画像の品質向上に寄与する。請求項9に記載の発明によれば、分離部材の最外層の離型性が良好なことにより未定着トナーの分離部材への固着を抑制するため、定着画像を乱すことがなく、定着画像品質の向上に寄与する。請求項10に記載の発明によれば、請求項4ないし9のいずれかに記載の定着装置を装備した画像形成装置を提供することができる。 According to the eighth aspect of the present invention, the separation member can be periodically neutralized to prevent the scattered toner in the fixing device from adhering to the surface of the separation member due to charging of the separation member. For this reason, it is possible to prevent the toner from adhering to the recording medium from the separating member, so that the fixed image is not disturbed, and the quality of the fixed image is improved. According to the ninth aspect of the present invention, since the releasability of the outermost layer of the separation member is good, the fixation of unfixed toner to the separation member is suppressed, so that the fixed image is not disturbed and the fixed image quality is improved. It contributes to the improvement. According to the tenth aspect of the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus equipped with the fixing device according to any one of the fourth to ninth aspects.
1 ベルト定着装置
2 定着ベルト
3 定着ローラ
4 加熱ローラ
5 ニップ部
6 加圧ローラ
7,8 ヒータ(熱源)
11,41 ワイヤ状分離部材
12 ワイヤ本体
13 ギャップ保持部材
14,14a ギャップ
16,17 紙搬送ガイド
23,28,38 クリーニング部材
40 除電ブラシ
P 記録媒体
DESCRIPTION OF
11, 41 Wire-like separation member
12 Wire body
13 Gap retaining member
14, 14a gap
16, 17 Paper transport guide
23, 28, 38 Cleaning member
40 Static elimination brush P Recording medium
Claims (10)
ワイヤ状に形成されて、前記定着部材の回転軸方向に対して平行に近接配置され、直径が前記ニップ部より排出される記録媒体の最大浮き上がり量より小さく、かつ定着部材との間に形成されるギャップがニップ部より排出される記録媒体の最小浮き上がり量より小さくなるように配置されていることを特徴とする分離部材。 A separation member for separating a recording medium discharged from a nip portion formed of a fixing member and a pressure member pressed against the fixing member from the fixing member;
It is formed in the shape of a wire and is arranged close to and parallel to the rotation axis direction of the fixing member. The diameter is smaller than the maximum lifting amount of the recording medium discharged from the nip portion and is formed between the fixing member and the fixing member. The separation member is disposed so that the gap is smaller than the minimum lifting amount of the recording medium discharged from the nip portion.
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JP2011034084A (en) * | 2009-07-30 | 2011-02-17 | Xerox Corp | Apparatus useful in printing and fixing device |
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