JP2008129060A - Image heating and fixing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタ等の画像形成装置に搭載する加熱定着装置として用いれば好適な像加熱定着装置に関する。 The present invention relates to an image heat fixing apparatus suitable for use as a heat fixing apparatus mounted on an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or an electrophotographic printer.
電子写真方式の複写機やプリンタに搭載する像加熱定着装置として、セラミックス製の基板上に通電発熱体を有するヒータ、このヒータに接触しつつ移動する定着フィルム、定着フィルムを介してヒータとニップ部を形成する加圧ローラ、を有するものがある。特許文献1、2にはこのタイプの定着装置が記載されている。未定着トナー像を担持する記録材は定着装置のニップ部で挟持搬送されつつ加熱され、これにより記録材上の画像は記録材に加熱定着される。この定着装置は、ヒータへの通電を開始し定着可能温度まで昇温するのに要する時間が短いというメリットを有する。したがって、この定着装置を搭載するプリンタは、プリント指令の入力後、1枚目の画像を出力するまでの時間(FPOT:firstprintout time)を短くできる。またこのタイプの定着装置は、プリント指令を待つ待機中の消費電力が少ないというメリットもある。
As an image heating and fixing device mounted on an electrophotographic copying machine or printer, a heater having an energized heating element on a ceramic substrate, a fixing film that moves while contacting the heater, a heater and a nip portion via the fixing film There are some which have a pressure roller for forming the.
上記の定着装置においては、記録材上に担持された未定着トナー像はそのすべてが適度に加熱溶融されて、記録材に定着されるのが理想的である。ところが、記録材上の未定着トナー像を加熱定着する際にトナーの一部が定着されずに定着フィルム側に付着し、定着フィルムの次の周回時に記録材側へ転移する場合がある。トナーの一部が定着されずに定着フィルム側に付着する現象をオフセットという。オフセットが発生した場合、記録材に形成される画像の品質に影響が及ぶことは周知である。 In the fixing device described above, it is ideal that all of the unfixed toner images carried on the recording material are appropriately heated and melted and fixed on the recording material. However, when the unfixed toner image on the recording material is heat-fixed, a part of the toner is not fixed but adheres to the fixing film side, and may be transferred to the recording material side at the next round of the fixing film. A phenomenon in which a part of the toner is not fixed and adheres to the fixing film side is called offset. It is well known that when an offset occurs, the quality of an image formed on a recording material is affected.
オフセットが発生する原因としては、様々な要因が考えられるが、加圧ローラの外周面(表面)からトナーに及ぼす静電気力が大きな要因の1つとなっている。つまり、未定着トナー像を担持した記録材の担持面(表面)と反対側の非担持面(裏面)と接触する加圧ローラ表面が、記録材を連続搬送することにより、マイナス側の高電位まで帯電することがある。その場合、その加圧ローラ表面とマイナスに帯電したトナーとが静電気的に反発するためにオフセットが発生する。一般的に、記録材に対し離型性を確保するため加圧ローラ表面はフッ素樹脂等の絶縁材料で構成されている。そのため、加圧ローラ表面は記録材や定着フィルム等との摩擦帯電によってマイナス数kV程度まで帯電することがあり、オフセットが発生し易くなる。 Various factors can be considered as the cause of the offset, and the electrostatic force exerted on the toner from the outer peripheral surface (surface) of the pressure roller is one of the major factors. That is, the surface of the pressure roller in contact with the non-carrying surface (back surface) opposite to the carrying surface (front surface) of the recording material carrying the unfixed toner image continuously conveys the recording material, thereby causing a high potential on the negative side. May be charged up to In that case, offset occurs because the surface of the pressure roller and the negatively charged toner repel electrostatically. Generally, the surface of the pressure roller is made of an insulating material such as a fluororesin in order to ensure releasability with respect to the recording material. For this reason, the pressure roller surface may be charged to about minus several kV due to frictional charging with a recording material, a fixing film, etc., and offset is likely to occur.
このような加圧ローラ表面の帯電を防止するために、加圧ローラ表面のフッ素樹脂にカーボン等の導電材を分散させて導電化することも試みられている。しかしながら、加圧ローラの表面性が悪化することにより離型性が低下し、加圧ローラ表面へのトナー付着や、記録材へのトナー吐出し等を引き起こすという問題があり、採用されない場合が多い。 In order to prevent such charging of the pressure roller surface, attempts have been made to disperse a conductive material such as carbon in a fluororesin on the surface of the pressure roller. However, since the surface property of the pressure roller is deteriorated, the releasability is lowered, and there is a problem that the toner adheres to the surface of the pressure roller, the toner is discharged to the recording material, and the like, and is not adopted in many cases. .
そこで、SUSやアモルファス金属等からなる除電ブラシや鋸歯状の導電板からなる除電針(除電部材)を加圧ローラ表面に非接触に対向させ、加圧ローラ表面を除電することにより、オフセットを防止する方法が提案されている(特許文献3、4)。その中でも、除電針は除電ブラシよりもコストが安く、加圧ローラ表面の帯電に起因するオフセットを防止するのに有効である。
本発明は上記従来技術をさらに発展させたものである。そこで本発明の目的は、加圧用回転体表面の帯電に起因する未定着トナーのオフセットを防止できるようにした像加熱定着装置を提供することにある。 The present invention is a further development of the above prior art. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an image heating and fixing device capable of preventing the offset of unfixed toner due to charging of the surface of the pressing rotary member.
本発明に係る像加熱装置の代表的な構成は、加熱用回転体と、前記加熱用回転体と接触してニップ部を形成する加圧用回転体と、を有し、前記ニップ部で未定着トナー像を担持した記録材を挟持搬送しつつ記録材上に未定着トナー像を加熱定着する像加熱定着装置において、
前記加圧用回転体の除電を行う除電部材であって、前記記録材搬送方向と直交する前記加圧用回転体の長手方向で前記加圧用回転体表面に沿って配される除電部材と、
前記加圧用回転体表面、若しくは前記加圧用回転体の回転中心軸と接触し前記除電部材と前記加圧用回転体表面との間に除電可能な間隙を保持する回転可能な回転部材と、
を有することを特徴とする像加熱定着装置である。
A typical configuration of an image heating apparatus according to the present invention includes a heating rotator and a pressurizing rotator that forms a nip portion in contact with the heating rotator, and is not fixed at the nip portion. In an image heating and fixing apparatus that heats and fixes an unfixed toner image on a recording material while sandwiching and conveying the recording material carrying the toner image,
A static elimination member that neutralizes the pressurizing rotator, the static elimination member disposed along a surface of the pressurizing rotator in a longitudinal direction of the pressurizing rotator perpendicular to the recording material conveyance direction;
A rotatable rotating member that is in contact with the surface of the pressurizing rotator or a rotation center axis of the pressurizing rotator and holds a gap that can be neutralized between the charge eliminating member and the surface of the pressurizing rotator;
An image heating fixing device characterized by comprising:
本発明によれば、回転部材により除電部材と加圧用回転体表面との間に除電可能な間隙を保持できるので、除電部材による加圧用回転体表面の除電性能が安定する。これによって加圧用回転体表面の帯電に起因する未定着トナーのオフセットを防止できる。 According to the present invention, since the gap that can be neutralized can be maintained between the static eliminator and the surface of the pressurizing rotator by the rotating member, the neutralization performance of the surface of the pressurizing rotator by the static eliminator is stabilized. As a result, offset of unfixed toner due to charging of the surface of the pressurizing rotating body can be prevented.
以下、本発明を図面に基づいて詳しく説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(1)画像形成装置例
図1は本発明に係る像加熱定着装置を画像加熱定着装置(定着器)として搭載できる画像形成装置の一例の全体構成図である。この画像形成装置は電子写真方式のレーザービームプリンタである。
(1) Example of Image Forming Apparatus FIG. 1 is an overall configuration diagram of an example of an image forming apparatus in which the image heat fixing apparatus according to the present invention can be mounted as an image heat fixing apparatus (fixing device). This image forming apparatus is an electrophotographic laser beam printer.
ドラム型の電子写真感光体(以下、感光ドラムと記す)1は、例えばアルミニウムやニッケルなどのシリンダ状の導電性ドラム基盤上に、OPC、アモルファスSe、アモルファスSi等の感光材料を形成したものである。 A drum-type electrophotographic photosensitive member (hereinafter referred to as a photosensitive drum) 1 is obtained by forming a photosensitive material such as OPC, amorphous Se, or amorphous Si on a cylindrical conductive drum base such as aluminum or nickel. is there.
感光ドラム1は矢印のR1方向に回転される。そしてその感光ドラム1の外周面(表面)が帯電手段としての帯電ローラ2によって一様に帯電される。次に、その感光ドラム1表面の帯電面に対し露光手段としてのレーザー走査装置3により画像情報に応じてON/OFF制御されたレーザビームEによる走査露光が施され、感光ドラム1表面の帯電面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置4により現像トナーによって現像され可視化される。現像方法としては、ジャンピング現像法、2成分現像法、FEED現像法などが用いられ、イメージ露光と反転現像とを組み合わせて用いられることが多い。
The
一方、給送カセット5内に積載して収納された記録材(以下、転写材と記す)Pはピックアップローラ6により1枚ずつ繰り出されてレジストローラ対7に搬送される。次いでその転写材Pはローラ対7によって感光ドラム1と転写手段としての転写ローラ8間の転写ニップ部Tに送られ、その転写ニップ部Tで感光ドラム1と転写ローラ8により挟持搬送される。その搬送過程で転写ローラ8により感光ドラム1表面の可視化されたトナー像が転写材P上に転写される。
On the other hand, recording materials (hereinafter referred to as transfer materials) P loaded and stored in the feeding cassette 5 are fed one by one by the pickup roller 6 and conveyed to the registration roller pair 7. Next, the transfer material P is sent to the transfer nip T between the
トナー像の転写を受けて未定着トナー像を担持した転写材Pは定着装置9へと搬送される。その定着装置9を転写材Pが通過することによって未定着トナー像は転写材Pに永久画像として加熱定着される。定着装置9を出た転写材Pは排出ローラ対10,11によって装置上部に設けられた排出トレイ12に排出される。
The transfer material P that has received the transfer of the toner image and carries the unfixed toner image is conveyed to the
転写材Pへのトナー像の転写後に感光ドラム1表面に残存している転写残トナーはクリーニング手段としてのクリーニング装置13により除去される。
The transfer residual toner remaining on the surface of the
以上の動作を繰り返すことで、次々と画像形成(プリント)を行うことができる。 By repeating the above operation, image formation (printing) can be performed one after another.
本実施例の画像形成装置は、600dpi、22枚/分(LTR縦送り:プロセススピード約126mm/sec)のプリント速度でプリントを行うことができる。 The image forming apparatus according to the present exemplary embodiment can perform printing at a printing speed of 600 dpi, 22 sheets / minute (LTR longitudinal feed: process speed of about 126 mm / sec).
(2)定着装置
以下の説明において、定着装置及びその構成部材について、長手方向とは転写材の面において転写材搬送方向と直交する方向をいう。幅方向(短手方向)とは転写材の面において転写材搬送方向をいう。幅とは転写材搬送方向における寸法をいう。
(2) Fixing Device In the following description, with respect to the fixing device and its constituent members, the longitudinal direction refers to the direction orthogonal to the transfer material conveyance direction on the surface of the transfer material. The width direction (short direction) refers to the transfer material conveyance direction on the surface of the transfer material. The width refers to a dimension in the transfer material conveyance direction.
図2は定着装置9の縦断面模型図である。図3は定着装置9の正面模型図である。
FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view of the
定着装置9は、加熱用回転体として可撓性及び耐熱性を有する円筒状の薄肉フィルム(以下、フィルムと記す)21を有し、このフィルム21と接触して定着ニップ部Nを形成する加圧用回転体として弾性加圧ローラ22を有する。また定着装置9は、加熱体としてフィルム21を加熱するセラミックヒータ23を有し、そのヒータ23を保持する加熱体保持部材としてヒータホルダ24を有し、フィルム21の長手方向の移動を規制する規制部材として定着フランジ25a,25bを有する。フィルム21、加圧ローラ22、ヒータ23、及びホルダ24は何れも長手方向に細長い部材である。
The
図4は定着フィルム21の層構成を表す断面図である。図5定着フィルム21へのバイアス印加方法を表す図である。図6はヒータの構成と温度制御系を表す図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the layer structure of the
フィルム21は、スリーブ状の低熱容量の耐熱性樹脂フィルム層を基層21aとし、その基層21aの上に中間層21bとして導電性プライマー層を有し、その中間層21bの上に離型性層21cをコーティングした複合層フィルムである(図4)。基層21aとしては、ポリイミド、ポリアミドイミド、PEEK、PES、PPS、PFA、PTFE、FEP等の低熱容量の耐熱性樹脂フィルム層が用いられる。中間層21bとしては、導電性プライマー層132が用いられる。離型性層21cとしては、PFA、PTFE、FEP等にカーボン等の導電性部材を混入させた離型性層が用いられる。
The
このフィルム21は、クイックスタートを可能とするために100μm以下の厚みが好ましい。また、耐久寿命の長い定着装置21を構成するために十分な強度を持ち、耐久性に優れたフィルム21として、20μm以上の厚みが必要である。よってフィルム21の厚みとしては20μm以上100μm以下が最適である。
The
また、フィルム21にはオフセット等に起因して発生する画像不良を防止するために、定着バイアスが印加される。フィルム21への定着バイアスの印加方法としては、図5に示すように、フィルム21の外周面(表面)の長手端部にプライマー層21bを露出させ、そのプライマー層21bに導電ブラシ等の給電部材41を接触させる。そしてその給電部材41に高圧直流電源42(図2)から抵抗43を介して定着バイアスを印加する。
Further, a fixing bias is applied to the
本実施例では上記フィルム21を加熱用回転体として用いているが、加熱用回転体として金属スリーブを用いても良い。金属スリーブとしては、基層としてステンレス等の薄いスリーブ状の金属製素管を用い、その金属製素管の外周面(表面)に上記プライマー層を介して上記離型性層をコーティングしたものを用いることができる。この場合、加熱用回転体の接地や、加熱用回転体への定着バイアスの印加のため、金属製素管表面の長手端部を一部露出させる。
In the present embodiment, the
ヒータ23は、Al2O3又はAlN等の電気絶縁性・良熱伝導性・耐熱性を有する材料により作られた細長い基板23aを有する。そしてその基板23aの一方の面に長手方向に沿って銀パラジウム等からなる通電発熱抵抗層23b1,23b2をつなぎ電極23cを介して並列に設け、それらの抵抗層23b1,23b2を覆うように該抵抗層23b1,23b2を保護する保護層23dが設けてある。保護層23dは薄肉のガラス層により形成してある。そして並列に設けられた抵抗層23b1,23b2は、それぞれ、基板23aにおいてつなぎ電極23cと反対側の端部に設けられた通電電極23e,23fと電気的に接続されている。このヒータ23は抵抗層の発熱領域が定着ニップ部Nに導入される記録材Pの最大幅よりも大きくなるように形成してある。
The
ホルダ24は耐熱樹脂によって縦断面樋型に形成してあり、フィルム21内に配置されている。ホルダ24の材料として、液晶ポリマー、フェノール樹脂、PPS、PEEK等が用いられる。このホルダ24において幅方向の下面中央に設けられた溝部内にヒータ23の基板23aが保護層23dを下向きにした状態に保持されている。このホルダ24はフィルム21が余裕をもってルーズに外嵌されている。ヒータ23を保持したホルダ24にはフィルム21が円周長さに余裕をもってルーズに外嵌されている。後述のようにフィルム21はその内周面(裏面)がヒータ23の保護層23d外面及びホルダー24外面に摺擦しながら回転するため、保護層23d外面及びホルダー24外面とフィルム21裏面との摩擦抵抗を小さく抑える必要がある。そこで、保護層23d外面及びホルダー24外面に耐熱性グリース等の潤滑剤を少量介在させて摩擦抵抗を小さく抑えるようにしている。これによりフィルム21はスムーズに回転することが可能となる。
The
加圧ローラ22は、回転中心軸となる金属製の芯金22aの外側に絶縁性のシリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムあるいは耐熱ゴムを発泡して形成された弾性層22bを有し、その弾性層22bの上にPFA、PTFE、FEP等の離型性層22cを有する。この加圧ローラ22は芯金22aの両端部が軸受31a,31bを介して装置フレームの第1の側板対32a,32bに回転自在に保持されている。そしてその加圧ローラ22の上側において、ヒータ23を保持したホルダ24の両端部が装置フレームの第2の側板対33a,33bに保持されている。第1の側板対32a,32bは図示しない加圧バネ(加圧手段)によって第2の側板対33a,33bに所定の加圧力で加圧されている。これにより加圧ローラ22表面がフィルム21を挟んでヒータ23に押し付けられ、フィルム21裏面がヒータ23の保護層23d表面に当接することによって、フィルム21表面と加圧ローラ22表面間に所定幅のニップ部Nが形成される。また、ホルダ24端部に嵌合させた状態で第2の側板対33a,33bに取り付けられたフランジ25a,25bは、フィルム21の長手端部と対向する規制面25a1,25b1を有する。そしてその規制面25a1,25b1に回転中のフィルム21端部が接触することによってフィルム21の長手方向の移動を規制している。
The
(3)定着装置の加熱定着動作
図2及び図3において、定着装置9は、回転駆動部(回転駆動手段)Mが加圧ローラ22の芯金22a端部に設けた駆動ギアGに駆動力を伝達することによって、加圧ローラ22は矢印方向に所定の周速度で回転される。加圧ローラ22の回転により、ニップ部Nにおける加圧ローラ22表面とフィルム21表面との摩擦力でフィルム21に回転力が作用する。この回転力によりフィルム21はその裏面がニップ部Nにおいてヒータ23の保護層23d表面に密着して摺動しながらホルダー24の周りを矢印方向に加圧ローラ22の回転周速度と等しい周速度で従動回転する。
(3) Heat Fixing Operation of Fixing Device In FIGS. 2 and 3, the fixing
ヒータ23は温度制御部(温度制御手段)44から抵抗層23bに通電がなされることで抵抗層23bが発熱して迅速に昇温する。すなわち温度制御部44より導電電極23e、抵抗層23b1、つなぎ電極23c、抵抗層23b2、導電電極23fの経路で通電され、抵抗層23b1,23b2が発熱する。ヒータ23の温度が基板23aの他方の面に設けられた温度検知手段25としてのサーミスタにより検知される。その検知温度は温度制御部44へフィードバックされる。温度制御部44はサーミスタ25の検知温度が一定の定着温度(目標温度)に維持されるようにヒータ23への通電を制御する。これによってヒータ23は定着温度に加熱・温調される。
When the
ヒータ23が定着温度に立ち上がり、加圧ローラ22及びフィルム21の回転周速度が安定した状態で、未定着トナー像tを担持した転写材Pがニップ部Nに導入される。ここでKは転写材搬送方向である。そしてその転写材Pがニップ部Nで挟持搬送される過程でトナー像tにヒータ23の熱とニップ部Nのニップ圧が加えられることによってトナー像tは転写材Pに加熱定着される。
The transfer material P carrying the unfixed toner image t is introduced into the nip portion N while the
ニップ部Nを出た転写材Pはフィルム22表面から分離して排出ガイド51により排出ローラ10(図1)に案内される。排出ガイド51は装置フレームの第1の側板対32a,32bに取り付けてある。
The transfer material P exiting the nip portion N is separated from the surface of the
(4)除電部材の間隙保持構造
上記の定着装置9において、加圧ローラ22表面の除電を行う除電部材として除電針を設ける場合、除電針と加圧ローラ22表面との間の距離(以下、間隙と記す)により除電性能が大きく異なる。そのため、除電針の取り付け位置のバラツキにより除電能力が不足し、オフセットが発生し易い。
(4) Static electricity holding member gap holding structure In the
例えば、転写材搬送方向Kにおいて定着装置9の転写材導入側に設けられる図示しない導入ガイド、或いは排出ガイド51等に除電針を取り付ける場合を考える。その場合、導入ガイドや排出ガイド51の取り付け位置公差や加圧ローラ22の外径公差・熱膨張を考慮して、除電針先端が加圧ローラ22表面に接触しない位置に除電針を配置する必要がある。ところが、導入ガイド、排出ガイド51、除電針、加圧ローラ22などの各部品公差のバラツキ等によっては、除電針と加圧ローラ22表面との間の間隙が大きくなってしまい、加圧ローラ22表面が十分に除電されず、オフセットが発生することがある。
For example, let us consider a case where a static elimination needle is attached to an introduction guide (not shown) provided on the transfer material introduction side of the fixing
そこで、本実施例では、図2及び図7に示すように、加圧ローラ22表面と接触して回転する回転部材としての突き当てコロ52を用いて除電針51と加圧ローラ22表面との間に除電可能な間隙d1を保持する構成とした。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 2 and FIG. 7, the surface of the
図7の(a)は除電針ホルダー62に設けた除電針51と加圧ローラ22表面との関係を表す説明図、(b)は(a)に示すA部の拡大図である。
(A) of FIG. 7 is explanatory drawing showing the relationship between the
除電針51として厚さ0.1mmの細長いSUS板金を用いている。除電針51は、排出ガイド61に設けられた除電部材用保持部材としての除電針ホルダー62の下面に加圧ローラ22の長手方向で加圧ローラ22表面に沿って配され、その先端が加圧ローラ22表面と非接触に対向している(図7(a))。加圧ローラ22表面と対向する除電針51先端の形状は鋸歯状である。本実施例では除電針51先端の形状を鋸歯状とした。除電針51先端の鋸歯形状の寸法は隣合う山と山の間隔が2mm、山の高さが3mmである。
As the
除電針51は、加圧ローラ22において表面電位が最も高くなる位置、すなわち転写材搬送方向Kにおいて定着ニップ部N下流側の位置に設けられる。その位置に除電針51を設けることにより加圧ローラ22表面の除電を効率よく行うことができ好ましい。本実施例では除電針51を接地することによって除電効率をより高めている。これに限らずダイオードを介して除電針51を接地したり、除電針51にバイアスを印加したりして除電効率をより高めることも可能である。
The
コロ52は、加圧ローラ22の長手方向において除電針ホルダー62の両端部に回転可能に保持されている。除電針ホルダー62の両端部に設けられた2つのコロ52は外周面(表面)が加圧ローラ22表面と接触し除電針51先端と加圧ローラ22表面との間に除電可能な間隙d1を形成する(図7(a))。ここで2つのコロ52間の距離Lはニップ部Nに導入される転写材Pの最大幅Wよりも大きい。つまり2つのコロ52は転写材Pの搬送に支障を来たさない位置に配置してある。間隙d1は小さい方が加圧ローラ22表面の除電効果は高まる。本実施例では加圧ローラ22表面の波打ちや、コロ52の外径公差等を考慮し、除電針51先端が加圧ローラ22表面に接触しないように間隙d1を0.7mmとした。
The
コロ52は除電針ホルダー62に設けられた軸62aを中心に回転自在であり、除電針51先端よりも加圧ローラ22表面に突出するように除電針ホルダー62に配置される。除電針ホルダー62は排出ガイド61に回動可能に保持されている。そしてその除電針ホルダー62を排出ガイド61に対し付勢部材としてのバネ63により加圧ローラ22側に付勢し、コロ52表面を所定の付勢力で加圧ローラ22表面に接触させている。バネ63によりコロ52表面を加圧ローラ22表面に接触させているため、加圧ローラ22外径のばらつき、或いは加圧ローラ22の熱膨張などによって加圧ローラ22外径の寸法が変化しても、その変化分をバネ63で吸収できる。そのため除電針51先端と加圧ローラ22表面との間の間隙d1を一定に保つことができる。
The
コロ52の材料としては、ジャム等により加圧ローラ22表面に付着した未定着トナーが転移・付着し難いPFA樹脂又はPTFE樹脂を採用した。この他に、LCPやPPS等の耐熱樹脂にPFA又はPTFEをコーティングする等によっても同様の効果が得られる。
As the material of the
除電針51とオフセットの関係について具体的な実験を行った。その実験例について説明する。図8は実験に用いた定着装置を表す図であり、除電針51を排出ガイド61に直接配置した定着装置を表す図である。
A specific experiment was conducted on the relationship between the
加圧ローラ22表面を除電しない場合(除電針なし)、除電針51を排出ガイド61に直接配置した場合(図8)、除電針51をコロ52を介して加圧ローラ22表面に対向させた場合(図2)のそれぞれについてオフセットレベルを比較した結果を表1に示す。
When the surface of the
図8に示されるように排出ガイド61に除電針51を直接設ける構成では、加圧ローラ22の外径公差、熱膨張及び除電針51の取り付け公差等を考慮して、除電針51先端が加圧ローラ22表面に接触しないように間隙d1を2.0mmとしている。
As shown in FIG. 8, in the configuration in which the
オフセットレベルの確認は、加圧ローラ22表面が帯電しやすい低温・低湿環境で高抵抗化した紙(Xx4024放置紙)を100枚ニップ部Nに導入した後に行った。また、画像パターンとしては除電ムラが確認しやすいように600dpi孤立1ドットからなるハーフトーン画像で行った。
The confirmation of the offset level was performed after introducing 100 sheets of paper (Xx4024 standing paper) with high resistance in a low-temperature and low-humidity environment where the
表1からわかるように、除電針51なしの場合には、加圧ローラ22の表面電位は−3.0kV以上に帯電し、NGレベルのオフセットが発生する。
As can be seen from Table 1, when the
図8のように除電針51を排出ガイド61に配置した場合には、加圧ローラ22の表面電位が−2.0〜−2.5kV程度まで低下し、オフセットは改善されるものの、完全には無くならなかった。
When the
これに対して、本実施例の構成(図2)の場合には、加圧ローラ22の表面電位が−1.0〜−1.5kV程度まで低下し、オフセットも発生しなくなった。
On the other hand, in the case of the configuration of this embodiment (FIG. 2), the surface potential of the
本実施例では、定着装置9においてコロ52表面を加圧ローラ22表面に接触させたが、これに限られない。図9は本実施例の定着装置9の変形例の縦断面模型図である。
In this embodiment, the surface of the
加圧ローラ22において、弾性層22bが比較的薄く、熱膨張が小さい場合等には、図9に示すように加圧ローラ22の長手両端部の芯金22a表面にコロ52表面を接触させてもよい。このような構成を採用しても同様の作用効果を得ることができる。
In the
本実施例によれば、除電針51を加圧ローラ22表面にコロ52を介して非接触に対向させることによって、除電針51先端を加圧ローラ22表面に接触させることなく極力近づけることができる。つまり、コロ52表面を加圧ローラ22表面と接触させることにより除電針51と加圧ローラ22表面との間に除電可能な間隙d1を保持できるので、除電針51による加圧ローラ22表面の除電性能が安定する。これによって加圧ローラ22表面の帯電に起因する未定着トナーのオフセットを防止できる。
According to the present embodiment, the
また、コロ52の材料としてPFA樹脂、又はPTFE樹脂を用いるので、未定着トナーが転移・付着し難いという作用効果がある。
In addition, since PFA resin or PTFE resin is used as the material of the
本発明に係る像加熱定着装置の他の例を説明する。 Another example of the image heating and fixing apparatus according to the present invention will be described.
本実施例では、実施例1の定着装置と共通する部材、部分には同じ符号を付して、その部材、部分の再度の説明を省略する。実施例3についても同様とする。
In this embodiment, members and portions that are common to those of the fixing device of
本実施例に示す定着装置9は、除電針51を加圧ローラ22の長手方向で複数に分割するように構成したものである。図10は本実施例の定着装置を表す図であって、加圧ローラ22と複数に分割した除電針51との関係を表す説明図である。
The fixing
本実施例の定着装置9を搭載する画像形成装置の仕様はプロセススピードが201mm/s、プリント速度が35枚/分(LTR縦送り)である。
The specifications of the image forming apparatus equipped with the fixing
フィルム21を用いた定着装置9を搭載する画像形成装置では、転写材Pとして封筒等の紙幅の狭い紙(以下、小サイズ紙と記す)を、該小サイズ紙よりも大サイズの紙(以下、大サイズ紙と記す)と同じプリント間隔で連続プリントする場合がある。その場合、ヒータ23の小サイズ紙が通過する領域(以下、通紙域と記す)よりも小サイズ紙が通過しない領域(以下、非通紙域と記す)が過度に昇温することが知られている。非通紙域の過度の昇温によって該非通紙域と対応する加圧ローラ22表面の非通紙部も昇温し、その非通紙部で熱膨張により加圧ローラ22の外径が大きくなる。
In the image forming apparatus equipped with the fixing
加圧ローラ22表面の非通紙部で加圧ローラ22の外径が大きくなると、ヒータ23の小サイズ紙の通紙域と対応する加圧ローラ22表面の通紙部と上記加圧ローラ22表面の非通紙部とで、除電針51先端と加圧ローラ22表面との間の間隙が異なってしまう。図11に加圧ローラ22表面の非通紙部において外径が大きくなった様子を誇張して表している。すなわち、同図に示すように、加圧ローラ22表面の通紙部における除電針51先端と加圧ローラ22表面との間の間隙d2が、加圧ローラ22表面の非通紙部における除電針51先端と加圧ローラ22表面との間の間隙d1よりも大きくなる(d1<d2)。その場合には、加圧ローラ22表面の通紙部を十分に除電出来ず該通紙部にオフセットが発生する可能性がある。また加圧ローラ22として、長手両端部の外径が該長手両端部間の中央部の外径よりも大きい逆クラウン形状の加圧ローラ22を用いた場合も同様に加圧ローラ22表面の通紙部にオフセットが発生する可能性がある。
When the outer diameter of the
そこで、本実施例では、図10に示すように、加圧ローラ22の長手方向において除電針51を加圧ローラ22表面の通紙部と非通紙部に対応させて3つに分割している。そしてその除電針51をそれぞれ除電針ホルダー62に配置し加圧ローラ22表面の通紙部と非通紙部にコロ52を介して非接触に対向させている。すなわち、加圧ローラ22表面の通紙部と対応する除電針51を非通紙部と対応する他の2つの除電針51よりも加圧ローラ22表面に近づけることで、間隙d2を間隙d1と等しい間隙d21とすることができる。これによって、加圧ローラ22表面の通紙部と非通紙部において、除電針51と加圧ローラ22表面との間に除電可能な間隙d1(=d21)を保持できる。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 10, in the longitudinal direction of the
従って、加圧ローラ22表面の非通紙部で加圧ローラ22の外径が大きくなった場合でも、通紙部と非通紙部共に除電針51と加圧ローラ22表面との間に除電可能な間隙d1を保持することができ、通紙部と非通紙部を十分に除電できる。よって、本実施例においても、加圧ローラ22表面の帯電に起因する未定着トナーのオフセットを防止できる。
Accordingly, even when the outer diameter of the
本実施例においても除電針51とオフセットの関係について具体的な実験を行った。その実験例について説明する。
Also in the present embodiment, a specific experiment was performed on the relationship between the
除電針51を分割しない場合(除電針分割なし)、3つに分割した除電針51をそれぞれ加圧ローラ22表面の通紙部と非通紙部にコロ52を介して対向させた場合のそれぞれついてオフセットレベルを比較した結果を表2に示す。
When the
オフセットの確認は、実施例1と同様に低温・低湿環境で高抵抗化した紙(封筒放置紙)を50枚ニップ部Nに導入した後に普通サイズ紙(Xx4024(LTR)放置紙)をニップ部Nに導入して行った。 The offset is confirmed by introducing 50 sheets of paper (envelope leaving paper) with high resistance in a low-temperature and low-humidity environment into the nip portion N after the normal size paper (Xx4024 (LTR) leaving paper) is placed in the nip portion as in the first embodiment. N was introduced.
表2からわかるように、除電針分割なしの場合には、加圧ローラ22表面の通紙部の電位が−2.5〜−3.0kVとなり、オフセットが発生した。しかし、非通紙部では電位が−1.0〜−1.5kV程度まで低下し、オフセットは発生しなくなった。
As can be seen from Table 2, in the case where there was no neutralization needle division, the potential of the sheet passing portion on the surface of the
これに対して、本実施例の構成の場合(図10)には、加圧ローラ22表面の通紙部及び非通紙部の電位が−1.0〜−1.5kV程度まで低下し、オフセットも発生しなくなった。
On the other hand, in the case of the configuration of this embodiment (FIG. 10), the potential of the paper passing portion and the non-paper passing portion on the surface of the
表2に示す結果から、除電針分割なしの場合には、小サイズ紙のニップ部Nへの導入により小サイズ通紙域と対応する加圧ローラ22表面の通紙部が十分に除電されず、オフセットが発生することがわかる。
From the results shown in Table 2, when the neutralization needle is not divided, the paper passing portion on the surface of the
これに対して、本実施例の構成の場合には、小サイズ紙の通紙域と対応する加圧ローラ22表面の通紙部、小サイズ紙の非通紙域と対応する加圧ローラ22表面の非通紙部共に十分に除電されており、オフセットが発生しないことがわかる。
In contrast, in the case of the configuration of the present embodiment, the
本実施例では除電針51を長手方向で3分割した例を説明した。この除電針51の分割数は画像形成速度等の画像形成条件や、対応する紙サイズ、加圧ローラ22外径形状等に依存するため、除電針51を2分割、或いは4分割以上に分割しても同様な作用効果を得ることができる。
In the present embodiment, the example in which the
本実施例によれば、加圧ローラ22の長手方向で加圧ローラ22表面に沿って配される除電針51を複数に分割し、その除電針51をそれぞれ加圧ローラ22表面にコロ52を介して非接触に対向させている。これによって、加圧ローラ22の長手方向で外径差が生ずる場合でも加圧ローラ22表面と除電針51と加圧ローラ22表面との間に除電可能な間隙d1を保持できる。従って、本実施例においても実施例1の定着装置9と同様な作用効果を得ることができる。
According to the present embodiment, the
本発明に係る像加熱定着装置の他の例を説明する。 Another example of the image heating and fixing apparatus according to the present invention will be described.
本実施例に示す定着装置9は、加圧ローラ22表面と接触するコロ52表面をクリーニングするクリーニング部材53を有するものである。図12は本実施例の定着装置を表す図であって、(a)は除電針51と加圧ローラ22とコロ52とクリーニング部材53の関係を長手方向側から見た図、(b)は(a)をクリーニング部材53側から見た図である。
The fixing
本実施例の定着装置9を搭載する画像形成装置の仕様はプロセススピードが266mm/s、プリント速度が45枚/分(LTR縦送り)である。本実施例では定着装置9の耐久寿命として転写材Pの通紙枚数(ニップ部Nへの転写材Pの導入枚数)を40万枚と想定している。
The specifications of the image forming apparatus equipped with the fixing
実施例1では前述のように、コロ52の材料としてPFA樹脂又はPTFE樹脂を使用してトナー等の汚れがコロ52表面に付着しない構成を採用している。
ところが、本実施例の定着装置9のように比較的耐久寿命が長い場合にはコロ17表面の離型性が低下し、トナー等がコロ17表面に付着し汚れが発生する場合がある。図13にコロ17表面にトナー等が付着してトナー汚れが発生した様子を誇張して表している。図13において(a)は除電針51と加圧ローラ22とコロ52とトナー汚れの関係を長手方向側から見た図、(b)は(a)を除電針51側から見た図である。同図に示すように、コロ17表面にトナー汚れが発生した場合、除電針51先端と加圧ローラ22表面とが間隙d1以上に離れ、加圧ローラ22表面を十分に除電出来ない為にオフセットが発生しまう可能性がある。
As described above, the first embodiment employs a configuration in which dirt such as toner does not adhere to the surface of the
However, when the endurance life is relatively long as in the
そこで、本実施例では、図12に示すように、コロ52表面にクリーニング部材53として厚さ0.5mmのポリイミドシートを接触させる構成とした。クリーニング部材53はコロ52表面よりも幅広の長方形状に形成され、コロ52と反対側の端部を除電針51若しくは除電針ホルダー62に結合し、コロ52側の自由端部をコロ52表面に接触させている。このクリーニング部材53によってコロ52表面のトナー汚れを除去できるので、コロ52へのトナー等の汚れの付着を防止でき、定着装置9の耐久寿命を通してオフセットのない良好な画像を得ることができる。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 12, a polyimide sheet having a thickness of 0.5 mm is brought into contact with the surface of the
表3に、コロ52にクリーニング部材53が有る場合と、コロ52にクリーニング部材53がない場合のオフセットレベルの通紙枚数による変化を示す。
Table 3 shows changes in the offset level depending on the number of sheets that pass when the
オフセットの確認は、実施例1と同様に低温・低湿環境で高抵抗化した紙(封筒放置紙)を50枚ニップ部Nに導入した後に普通サイズ紙(Xx4024(LTR)放置紙)をニップ部Nに導入して行った。 The offset is confirmed by introducing 50 sheets of paper (envelope leaving paper) with high resistance in a low-temperature and low-humidity environment into the nip portion N after the normal size paper (Xx4024 (LTR) leaving paper) is placed in the nip portion as in the first embodiment. N was introduced.
表3より、コロ52にクリーニング部材53がない場合には30万枚通紙時点から加圧ローラ22表面の除電が十分に行えなくなり、オフセットが発生し始めることが分かる。
From Table 3, it can be seen that when the
これに対して、本実施例の構成では、定着装置9の耐久寿命の40万枚通紙しても加圧ローラ22表面の除電不良は発生せず、オフセットも発生しなかった。
On the other hand, in the configuration of the present embodiment, even when 400,000 sheets of the durable life of the fixing
本実施例ではコロ52のクリーニング部材53としてポリイミドシートを用いたが、これ以外にPET等のシートを使用する構成や、フェルト等を当接する構成でも同様の効果が得られた。
In this embodiment, a polyimide sheet is used as the cleaning
本実施例によれば、加圧ローラ22の長手方向で加圧ローラ22表面に沿って配される除電針51と加圧ローラ22表面との間に除電可能な間隙d1を保持するコロ52表面をクリーニング部材53によってクリーニングできる。これにより、コロ52表面のトナー汚れを防止でき、除電針51と加圧ローラ22表面との間の除電可能な間隙d1が維持される。これによって、定着装置9の耐久寿命を通して加圧ローラ22表面の除電不足に起因するオフセットの発生を防止することができる。
According to the present embodiment, the surface of the
9:定着装置、21:定着フィルム、22:弾性加圧ローラ、51:除電針、52:突き当てコロ、53:クリーニング部材、N:ニップ部、P:転写材 9: fixing device, 21: fixing film, 22: elastic pressure roller, 51: static elimination needle, 52: abutting roller, 53: cleaning member, N: nip portion, P: transfer material
Claims (5)
前記加圧用回転体の除電を行う除電部材であって、前記記録材搬送方向と直交する前記加圧用回転体の長手方向で前記加圧用回転体表面に沿って配される除電部材と、
前記加圧用回転体表面、若しくは前記加圧用回転体の回転中心軸と接触し前記除電部材と前記加圧用回転体表面との間に除電可能な間隙を保持する回転可能な回転部材と、
を有することを特徴とする像加熱定着装置。 A recording material having a heating rotator and a pressurizing rotator that is in contact with the heating rotator to form a nip portion, and sandwiching and transporting a recording material carrying an unfixed toner image at the nip portion In an image heating and fixing apparatus that heats and fixes an unfixed toner image on the top,
A static elimination member that neutralizes the pressurizing rotator, the static elimination member disposed along a surface of the pressurizing rotator in a longitudinal direction of the pressurizing rotator perpendicular to the recording material conveyance direction;
A rotatable rotating member that is in contact with the surface of the pressurizing rotator or a rotation center axis of the pressurizing rotator and holds a gap that can be neutralized between the charge eliminating member and the surface of the pressurizing rotator;
An image heating fixing device comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006310327A JP2008129060A (en) | 2006-11-16 | 2006-11-16 | Image heating and fixing device |
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JP2011191450A (en) * | 2010-03-12 | 2011-09-29 | Ricoh Co Ltd | Recording material separating device of fixing device, fixing device, and image forming apparatus |
EP4187324A1 (en) * | 2021-11-30 | 2023-05-31 | Ricoh Company, Ltd. | Heating device, fixing device, and image forming apparatus |
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