JP2010282237A - Electrophotographic system fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電子写真システムとして構成された複写機やプリンタ等に用いられる定着装置と、この定着装置を用いた電子写真方式の画像形成装置とに関する。 The present invention relates to a fixing device used in a copying machine or a printer configured as an electrophotographic system, and an electrophotographic image forming apparatus using the fixing device.
一般に、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置では、例えばドラム状に形成された感光体を一様に帯電し、この感光体を画像情報に基づいて制御された光で露光して感光体上に静電潜像を形成する。そして、この静電潜像をトナーによって可視像(トナー像)とし、さらに、このトナー像を記録紙(記録媒体)に転写し、これを定着装置によって定着して画像形成している。 In general, in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer using an electrophotographic system, for example, a photoconductor formed in a drum shape is uniformly charged, and the photoconductor is exposed with light controlled based on image information. Thus, an electrostatic latent image is formed on the photoreceptor. The electrostatic latent image is converted into a visible image (toner image) with toner, and the toner image is further transferred onto a recording paper (recording medium) and fixed by a fixing device to form an image.
また、電子写真方式の画像形成装置には、フルカラーの画像を形成するカラー画像形成装置がある。このカラー画像形成装置は、大別すると、中間転写体を用いたタイプと、中間転写体を用いないタイプとがある。この中間転写体を用いた画像形成装置は、感光体上に形成されたトナー像を、一旦、中間転写体上に一次転写するので、記録媒体の材質に関係なく一次転写を実施でき、フルカラー画像の高画質化に有利である。 An electrophotographic image forming apparatus includes a color image forming apparatus that forms a full-color image. This color image forming apparatus is roughly classified into a type using an intermediate transfer member and a type not using an intermediate transfer member. The image forming apparatus using the intermediate transfer member temporarily transfers the toner image formed on the photosensitive member to the intermediate transfer member once, so that the primary transfer can be performed regardless of the material of the recording medium. This is advantageous for improving image quality.
また、中間転写体を用いたカラー画像形成装置には、いわゆる「4サイクル方式」のものと、いわゆる「タンデム方式」のものがある。この4サイクル方式のカラー画像形成装置は、単一の感光体上に順次形成されるイエロー、マゼンタ、シアン及び黒等の各色のトナー像を、中間転写体上に互いに重ね合わせた状態で一次転写した後、この中間転写体上に多重に転写されたイエロー、マゼンタ、シアン、黒等のトナー像を、二次転写ロールによって記録媒体上に二次転写することにより、カラー画像を形成する。 In addition, color image forming apparatuses using an intermediate transfer member include a so-called “4-cycle method” and a so-called “tandem method”. This four-cycle color image forming apparatus performs primary transfer in a state where toner images of respective colors such as yellow, magenta, cyan, and black, which are sequentially formed on a single photosensitive member, are superimposed on an intermediate transfer member. After that, the toner images of yellow, magenta, cyan, black, etc. transferred in multiple onto the intermediate transfer member are secondarily transferred onto a recording medium by a secondary transfer roll, thereby forming a color image.
一方、「タンデム方式」のカラー画像形成装置は、複数(例えば、4つ)の感光体上に形成されるイエロー、マゼンタ、シアン、黒等の互いに色が異なる各色のトナー像を、中間転写体上に互いに重ね合わせた状態で一次転写した後、当該中間転写体上に多重に転写されたイエロー、マゼンタ、シアン、黒等のトナー像を、二次転写ロールによって記録媒体上に二次転写することにより、カラー画像を形成するように構成されている。 On the other hand, a “tandem type” color image forming apparatus uses toner images of different colors, such as yellow, magenta, cyan, and black, formed on a plurality of (for example, four) photosensitive members, as intermediate transfer members. After primary transfer in a state of being overlaid on each other, toner images of yellow, magenta, cyan, black, etc. transferred in multiple onto the intermediate transfer member are secondarily transferred onto a recording medium by a secondary transfer roll. Thus, a color image is formed.
前述のような種々の方式の画像形成装置に用いられる定着装置は、例えば、定着ロールと加圧ロールとの間に、未定着トナー像を担持した記録紙を通過させ、未定着トナー像に対して加熱と加圧とを行うことによって記録紙にトナー像を定着している。 The fixing device used in the various types of image forming apparatuses as described above, for example, allows a recording paper carrying an unfixed toner image to pass between a fixing roll and a pressure roll, and for the unfixed toner image. Then, the toner image is fixed on the recording paper by heating and pressing.
このような電子写真システム用の定着装置では、定着速度を高速化し、定着むらや紙しわの発生を防止して画像品質を向上し、定着装置を小型化し、室温にある定着装置を定着処理可能状態に立ち上げるまでのウォームアップタイムの短縮を図ることが望まれている。 In such a fixing device for an electrophotographic system, the fixing speed can be increased, image quality can be improved by preventing the occurrence of fixing unevenness and paper wrinkles, the fixing device can be downsized, and the fixing device at room temperature can be fixed. It is desired to shorten the warm-up time until the state is brought up.
そこで、この要望に答えるべく、いわゆるフリーベルトニップフューザ(Free Belt Nip Fuser)と呼ばれる定着装置の実用化が図られている。このフリーベルトニップフューザは、固定された圧力パッドの表面上を摺動自在に配置された定着ベルトに対して、ベルトニップ幅が拡大されると共にシートの出口側が局部的に弾性変形された定着面が形成されるようにヒートロールを圧接させるよう構成する。 Therefore, in order to answer this demand, a so-called free belt nip fuser (Free Belt Nip Fuser) has been put into practical use. This free belt nip fuser has a fixing surface in which the belt nip width is expanded and the exit side of the sheet is locally elastically deformed with respect to a fixing belt slidably disposed on the surface of a fixed pressure pad. The heat roll is configured to be press-contacted so as to be formed.
このように構成したフリーベルトニップフューザは、回転駆動されたヒートロールと定着ベルトとの間にトナー像が転写されたシートをニップして定着ベルトと連れ回り動作させながら、定着面を通過させる際に加熱圧着作用によりトナー像を定着し、さらに、定着ベルトからシートを剥離して搬出する。 The free belt nip fuser configured in this manner is used when a sheet on which a toner image has been transferred is nipped between a rotationally driven heat roll and a fixing belt, and is moved along with the fixing belt while passing through the fixing surface. Then, the toner image is fixed by heat and pressure bonding, and the sheet is peeled off from the fixing belt and carried out.
このフリーベルトニップフューザは、ベルトニップ幅を拡大して定着処理を高速化し、定着装置の小型化を図ることができ、しかもヒートロールから定着ベルト及び圧力パッド側に奪われる熱量を少なくしてベルトニップ部分での温度低下量を低減し、熱をトナーの溶融に利用する効率を高めてトナーの定着性の向上とウォームアップタイムの短縮を図ることができるものである。 This free belt nip fuser can widen the belt nip width, speed up the fixing process, reduce the size of the fixing device, and reduce the amount of heat taken from the heat roll to the fixing belt and pressure pad side. The amount of temperature drop at the nip portion can be reduced, the efficiency of using heat for melting the toner can be increased, and the toner fixability can be improved and the warm-up time can be shortened.
また、このようなフリーベルトニップフューザでは、固定された圧力パッド表面と定着ベルトの内周面との間に、摩擦係数が小さく耐摩耗性のある低摩擦層を設けて摺動抵抗を小さくしたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Further, in such a free belt nip fuser, a sliding friction is reduced by providing a low friction layer with a small friction coefficient and wear resistance between the surface of the fixed pressure pad and the inner peripheral surface of the fixing belt. The thing is proposed (for example, refer patent document 1).
さらに、フリーベルトニップフューザでは、ヒートロールと定着ベルトとの間を通過する記録媒体の搬送性を良好に保つために、定着ベルトの内周面に潤滑剤を塗布して低摩擦層と定着ベルトとの摺動部に潤滑剤を補充(供給)し、圧力パッドと定着ベルトとの間の摺擦抵抗(摩擦抵抗)の低減を図ることが望ましい。 Furthermore, in the free belt nip fuser, a lubricant is applied to the inner peripheral surface of the fixing belt to maintain good transportability of the recording medium passing between the heat roll and the fixing belt. It is desirable to replenish (supply) the lubricant to the sliding portion with the pressure to reduce the rubbing resistance (friction resistance) between the pressure pad and the fixing belt.
しかし、圧力パッドと定着ベルトとの間は加圧されているために、定着ベルトの内周面に比較的多くの潤滑剤が塗布されると、その潤滑剤の一部が定着ベルトと低摩擦層との間の摺動部に入り込むことができず、この入り込めない潤滑剤が摺動部の入口領域に徐々に滞留する。そして、定着ベルトが回動を重ねるのに伴って、この滞留した潤滑剤が摺動部入口領域において両端側に拡がって外部に漏洩し記録媒体に付着してしまう等の問題を生じると共に、この潤滑剤漏れに起因して次第に定着ベルトの内周面に塗布される潤滑剤量が減少する。そのために、低摩擦層と定着ベルトとの滑り性が徐々に低下する傾向が生じる。さらには、潤滑剤量の減少により低摩擦層と定着ベルトとの摺擦面で摩耗が進み、低摩擦層と定着ベルトとの滑り性がさらに低下することもある。 However, since pressure is applied between the pressure pad and the fixing belt, when a relatively large amount of lubricant is applied to the inner peripheral surface of the fixing belt, a part of the lubricant is reduced in friction with the fixing belt. The lubricant that cannot enter the sliding portion between the layers gradually accumulates in the entrance region of the sliding portion. As the fixing belt repeatedly rotates, the accumulated lubricant spreads to both ends in the sliding portion entrance region, leaks to the outside, and adheres to the recording medium. Due to the leakage of the lubricant, the amount of lubricant applied to the inner peripheral surface of the fixing belt gradually decreases. Therefore, there is a tendency that the slipping property between the low friction layer and the fixing belt gradually decreases. Further, the wear of the low friction layer and the fixing belt advances due to the decrease in the amount of the lubricant, and the slipping property between the low friction layer and the fixing belt may further decrease.
このような状況の下で、定着装置で定着処理をすると、圧力パッドと定着ベルトとの間の摺擦抵抗が増加し、定着ベルトと記録媒体との間でスリップしてヒートロールと定着ベルトとの間を通過する記録媒体の搬送性が良好でなくなり、記録媒体にしわやジャミングを生じさせる可能性が高くなるという不都合があった。 Under such circumstances, when the fixing process is performed with the fixing device, the frictional resistance between the pressure pad and the fixing belt increases, and slipping between the fixing belt and the recording medium causes the heat roll and the fixing belt to There is a problem that the transportability of the recording medium passing between the two is not good, and the possibility of causing wrinkling and jamming in the recording medium is increased.
本発明は、上述の問題に鑑み、定着装置における記録媒体の搬送性能を長期に渡り安定して良好に維持して定着装置の使用寿命を延命可能とした電子写真システム用の定着装置と画像形成装置とを新たに提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-described problems, the present invention provides a fixing device for an electrophotographic system and an image formation that can stably and satisfactorily maintain the recording medium conveyance performance in the fixing device over a long period of time and extend the service life of the fixing device. An object is to newly provide a device.
請求項1に記載の電子写真システム用の定着装置は、記録媒体に担持されたトナー像を定着する定着装置であって、表面が弾性変形するとともに、回転駆動される回動部材と、前記回動部材に接触されるエンドレスベルト状に形成された定着ベルトと、前記定着ベルトの内側にあって、前記定着ベルトを介して前記回動部材を押圧することにより、前記回動部材へ所定の圧力を加えるソフトパッド部材と、長手方向に沿って直線上の複数位置にそれぞれ突片状に突設された係止片を有し、前記定着ベルトの内側にあって、前記ソフトパッド部材を支持するパッド部材本体と、複数の前記係止片がそれぞれ挿入されて係着される複数の係着穴を有し、前記ソフトパッド部材を覆うように前記パッド部材本体に巻き付けられることで、前記定着ベルトとの間に臨ませるよう配置される低摩擦シート部材と、前記定着ベルトの内周面に摺接して潤滑剤を補充する潤滑剤塗布部材と、前記係止片を遊挿させる逃げ溝が形成され、弾性シート部材を介して前記パッド部材本体を支持するとともに、前記パッド部材本体とは反対側で前記潤滑剤塗布部材を支持するホルダ部材と、を備え、前記低摩擦シート部材が、横糸と縦糸による織物で構成されていることを特徴とする。
The fixing device for an electrophotographic system according to
請求項1に記載の発明によれば、定着時に低摩擦シート部材に発生する圧力を長期に渡り均一にできる。また、均一に圧力が確保された状態で、横糸と縦糸によりできる織物の隙間の凹凸により、ソフトパッド部材と定着ベルトとの間に潤滑剤を確実に入り込ませることができる。したがって、より少ない量の潤滑剤でも定着ベルトの内周面が低摩擦シート部材上をスムーズに摺動動作することになり、摩滅を減じて、定着装置における記録媒体の搬送性能を長期に渡り安定して良好に維持でき、しかも定着装置の使用寿命を延命できる。 According to the first aspect of the present invention, the pressure generated in the low friction sheet member during fixing can be made uniform over a long period of time. Further, in a state where pressure is uniformly secured, the lubricant can be surely entered between the soft pad member and the fixing belt by the unevenness of the gap between the fabrics formed by the weft and the warp. Therefore, even with a smaller amount of lubricant, the inner peripheral surface of the fixing belt can smoothly slide on the low friction sheet member, reducing wear and stabilizing the recording medium conveyance performance in the fixing device over a long period of time. It can be maintained well and the service life of the fixing device can be extended.
請求項2に記載の画像形成装置は、請求項1に記載の定着装置を備えたことを特徴とする。 An image forming apparatus according to a second aspect includes the fixing device according to the first aspect.
本発明の電子写真システム用の定着装置と画像形成装置とによれば、定着装置における記録媒体の搬送性能を長期に渡り安定して良好に維持でき、しかも定着装置の使用寿命を延命できるという効果がある。 According to the fixing device and the image forming apparatus for the electrophotographic system of the present invention, the recording medium conveyance performance in the fixing device can be stably and satisfactorily maintained for a long period of time, and the service life of the fixing device can be extended. There is.
本発明の電子写真システム用の定着装置と画像形成装置に係わる実施の形態を、図1乃至図7により説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments relating to a fixing device and an image forming apparatus for an electrophotographic system of the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施の形態に係わる電子写真システム用の定着装置を備えた画像形成装置としての4サイクル方式のフルカラープリンタは、図1の概略断面構成図に示すように、フルカラープリンタ本体10の内部における図に向かって中央よりもやや右上部に、像担持体としての感光体ドラム12を回転可能に配設する。この感光体ドラム12は、例えば、表面にOPC等よりなる感光体層が被覆された直径が約47mmの導電性円筒体で構成し、図示しない駆動手段により、矢印A方向に沿って約150mm/secのプロセススピードで回転駆動する。 A four-cycle full-color printer as an image forming apparatus provided with a fixing device for an electrophotographic system according to the present embodiment is shown in a diagram inside the full-color printer main body 10 as shown in the schematic cross-sectional configuration diagram of FIG. A photosensitive drum 12 serving as an image carrier is rotatably arranged at an upper right part slightly toward the center. The photosensitive drum 12 is composed of, for example, a conductive cylinder having a diameter of about 47 mm and having a surface coated with a photosensitive layer made of OPC or the like, and is about 150 mm / second along the direction of arrow A by a driving means (not shown). Driven at a process speed of sec.
この感光体ドラム12の表面は、帯電手段としての帯電ロール14が転接されて所定の電位に帯電される。この後、感光体ドラム12直下の離れた位置に配置された露光手段としてのROS16(Raster Output Scanner)によって、レーザービーム(LB)による画像露光が施され、画像情報に応じた静電潜像が形成される。 The surface of the photosensitive drum 12 is charged to a predetermined potential by rolling contact with a charging roll 14 as a charging unit. After that, image exposure with a laser beam (LB) is performed by a ROS 16 (Raster Output Scanner) as exposure means arranged at a position directly below the photosensitive drum 12, and an electrostatic latent image corresponding to the image information is generated. It is formed.
感光体ドラム12の表面上に形成された静電潜像は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色の現像器15Y、15M、15C、15Kを周方向に沿って配置した回転式の現像装置15によって現像され、所定の色のトナー像となる。このとき、感光体ドラム12の表面では、形成する画像の色に応じて、帯電・露光・現像の各工程が、所定回数だけ繰り返される。
The electrostatic latent image formed on the surface of the photoconductive drum 12 passes through the developing
この回転式の現像装置15は、所定のタイミングで回転駆動され、現像する色に対応した現像器15Y、15M、15C、15Kが、感光体ドラム12と対向する現像位置に移動する。例えば、フルカラーの画像を形成する場合には、感光体ドラム12の表面上で、帯電・露光・現像の各工程が、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色に対応して4回繰り返される。そして、この感光体ドラム12の表面には、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色に対応したトナー像が順次形成される。
The
このようにトナー像が形成されるにあたって感光体ドラム12が回転する回数は、画像のサイズに応じて異なるが、例えば、A4サイズであれば1色の画像を形成するために、感光体ドラム12が3回転する。つまり、感光体ドラム12の表面には、感光体ドラム12が3回転するごとに、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色に対応したトナー像が順次形成される。なお、感光体ドラム12上に順次形成されるトナー像は、一次転写位置を通過する際に、中間転写ベルト18上に互いに重ね合わされた状態で一次転写される。
The number of rotations of the photosensitive drum 12 when a toner image is formed in this manner varies depending on the size of the image. For example, in the case of an A4 size, the photosensitive drum 12 is used to form a single color image. Rotates 3 times. In other words, each time the photosensitive drum 12 rotates three times, toner images corresponding to yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) colors are sequentially formed on the surface of the photosensitive drum 12. It is formed. The toner images sequentially formed on the photosensitive drum 12 are primarily transferred in a state of being superimposed on the
この感光体ドラム12上に順次形成されるイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色のトナー像は、感光体ドラム12の外周にベルト状の像担持体(中間転写体)としての中間転写ベルト18が巻き付けられた一次転写位置において、中間転写ベルト18上に互いに重ね合わされた状態で、一次転写ロール20によって一次転写される。この中間転写ベルト18上に多重に転写されたイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)のトナー像は、二次転写ロール22によって、所定のタイミングで給紙される記録媒体としての記録用紙24上に一括して二次転写される。
The yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) toner images sequentially formed on the photosensitive drum 12 are belt-shaped image carriers on the outer periphery of the photosensitive drum 12. At the primary transfer position where the
この二次転写ロール22は、図示しない駆動源からギアを介して回転駆動される。また、記録用紙24は、フルカラープリンタ本体10の下部に配置された給紙部26から、ピックアップロール28によって送り出されるとともに、フィードロール30及びリタードロール32によって1枚ずつ捌かれた状態で給紙され、レジストロール34によって中間転写ベルト18上に転写されたトナー像と同期した状態で、中間転写ベルト18の二次転写位置へと搬送される。この二次転写ロール22は、所定のタイミングで中間転写ベルト18の表面に接離するように構成する。
The
この中間転写ベルト18は、複数のロールによって張架されており、感光体ドラム12の回転に同期した所定のプロセススピード(約150mm/sec)で周回動作するように構成する。すなわち、中間転写ベルト18は、感光体ドラム12における回動方向の上流側にて中間転写ベルト18のラップ位置を特定するラップインロール36と、感光体ドラム12上に形成されたトナー像を中間転写ベルト18上に転写する一次転写ロール20と、ラップ位置の下流側にて中間転写ベルト18のラップ位置を特定するラップトロール38と、二次転写ロール22に中間転写ベルト18を介して当接するバックアップロール40と、中間転写ベルト18のクリーニング装置42に対向する第1のクリーニングバックアップロール44と、第2のクリーニングバックアップロール46によって、所定の張力で張架されている。
The
さらに、このフルカラープリンタ本体10では、装置の小型化を達成しつつ、中間転写ベルト18や大きなスペースを占める回転式の現像装置15などのメンテナンス性を向上させるために、中間転写ベルト18は、感光体ドラム12や帯電ロール14及び二次転写ロール22を含めて、一体的に画像形成ユニット48を構成しており、フルカラープリンタ本体10の上部カバー部分を開くことによって、画像形成ユニット48の全体をフルカラープリンタ本体10の外部へ取り出せるように、画像形成ユニット48を着脱可能に構成する。
Further, in the full-color printer main body 10, in order to improve the maintainability of the
また、中間転写ベルト18用のクリーニング装置42は、必要なタイミングで離間位置から中間転写ベルト18の表面に摺擦するように移動操作可能に装着されたスクレーパ及びクリーニングブラシ(図示せず)を備える。これらのスクレーパやクリーニングブラシによって除去された残留トナーや紙粉は、クリーニング装置42の内部に回収されるようになっている。
Further, the
なお、このフルカラープリンタでは、トナー像の転写工程が終了した後の感光体ドラム12の表面を、この感光体ドラム12が1回転する毎に、感光体ドラム12の斜め下方に配置されたクリーニング装置35のクリーニングブレードによって、残留トナーなどが除去され、次の画像形成工程に備えるようになっている。
In this full-color printer, the surface of the photosensitive drum 12 after the toner image transfer process is completed is disposed at a position obliquely below the photosensitive drum 12 every time the photosensitive drum 12 rotates once. Residual toner and the like are removed by a
上述のようにして中間転写ベルト18からトナー像が転写された記録用紙24は、定着装置50へと搬送されて加熱下で加圧されることによりトナー像が記録用紙24上に定着される。
The
(定着装置)
図1乃至図4に示すように、定着装置50は、いわゆるフリーベルトニップフューザ(Free Belt Nip Fuser)方式として構成するもので、回転駆動される回動部材としてのヒートロール52と、このヒートロール52が定着ベルト54を介して圧接される加圧部材である圧力パッド56とにより主要部が構成されている。
(Fixing device)
As shown in FIGS. 1 to 4, the fixing
図示しないが、ヒートロール52は、所定長さの円筒状に形成された金属製のコア(円筒状芯金)の周囲に耐熱性弾性体層及び離型層を積層して構成する。ヒートロール52のコアは、鉄、アルミニウム、SUS等の熱伝導率の高い金属製(ここでは、薄肉高張力鋼管を用いる)の円筒体で構成する。なお、コアの外形および肉厚は、この定着装置50における圧力パッド56の押圧力が小さいため、小径化、薄肉化を図ることができる。
Although not shown, the
さらに、ヒートロール52における耐熱性弾性体層は、耐熱性の高い弾性体であればどのような材料を用いることも可能である。特に、ゴム硬度が25〜40度(JIS A)程度のゴム、エラストマ等の弾性体を用いるのが好ましく、具体的には、シリコーンゴム、フッ素ゴム等を利用することができる。
Further, any material can be used for the heat-resistant elastic layer in the
ヒートロール52における離型層は、耐熱性の樹脂であれば、どのような樹脂を用いてもよく、例えばシリコーン樹脂、フッ素樹脂等を用いることができるが、離型層のトナーに対する離型性や耐摩耗性の観点から、フッ素樹脂が適している。フッ素樹脂としては、PFA、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、FEP(四フッ化エチレン六フッ化プロピレン共重合体)等が使用できる。離型層の厚みとしては、好ましくは10〜50μm、より好ましくは10〜30μmである。離型層の厚みが10μm未満であると、ヒートロール52の歪みに基づき記録用紙24にしわが生じ易くなり、一方、30μmを超えると、離型層が硬くなり、画像に光沢むら等の欠陥が生じる可能性が増え、共に好ましくないからである。
The release layer in the
このヒートロール52の内部には、発熱源としてのハロゲンランプが配設されている。なお、ヒートロール52の表面には、温度センサを接触させ、この温度センサによる温度計測値に基づいて画像形成装置の制御部がハロゲンランプの点灯を制御し、ヒートロール52の表面温度が所定の設定温度(例えば、170℃)を維持するように調整する。
Inside the
このヒートロール52に圧接しながら同期して周回動作する定着ベルト(エンドレスベルト状に形成されたもの)54は、無限軌道状(所定長さの円筒状)に形成する。
A fixing belt (formed in an endless belt shape) 54 that rotates in synchronization with the
この定着ベルト54は、エンドレスベルト状(無端ベルト)に構成され、ベース層と、このベース層のヒートロール52側の面または両面に被覆された離型層とから構成されている。ベース層は、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド等のポリマーやSUS、ニッケル、銅等の金属により形成され、その厚みは、30〜200μm、好ましくは50〜125μm、より好ましくは75〜100μm程度である。ベース層の表面に被覆される離型層としては、フッ素樹脂、例えばPFA、PTFE、FEPで形成され、その厚みは5〜100μm、好ましくは10〜30μm程度である。
The fixing
また、定着ベルト54の内周面は、圧力パッド56上の低摩擦シート部材66との摺擦抵抗を低減するため、いわゆる鏡面仕上げとなる表面粗さRa(算術平均粗さ)を0.5μm以下にする。また、定着ベルト54の外周面は、ヒートロール52からの駆動力を受け易いように、表面粗さRaを1.2〜2.0μmに設定している。すなわち、この定着ベルト54は、内周面の摩擦係数が外周面の摩擦係数より小さくなるように構成する。
Further, the inner peripheral surface of the fixing
これにより、この定着装置50では、後述するように、ヒートロール52が回転駆動されてニップ部分にニップされた記録用紙24を搬送すると同時に記録用紙24を介してヒートロール52の回転動作に連動しながら定着ベルト54をスリップさせることなく周回動作させる。この動作の際に定着装置50では、定着ベルト54の外周面が記録用紙24又はヒートロール52に対してスリップしないように転接し、かつ定着ベルト54の内周面が圧力パッド56を覆う低摩擦シート部材66の上を滑らかに摺動することになる。
Thereby, in the fixing
さらに、定着ベルト54は、その内周面の硬度を、低摩擦シート部材66の表面の硬度よりも大きく構成する。このように構成することによって、定着ベルト54内周面の硬度が、低摩擦シート部材66表面の硬度以上であるから、後述するように、定着ベルト54内周面が低摩擦シート部材66上を摺動した際に、低摩擦シート部材66が摩滅する量よりも定着ベルト54が摩滅する量の方がより少なくできる。このように構成することによって、定着ベルト54の摩滅を遅らせ、定着ベルト54の使用寿命を延命することができる。
Further, the fixing
この定着ベルト54(エンドレスベルト状に形成されたもの)は、その内周面に摺接する圧力パッド56上の低摩擦シート部材66と、定着ベルト54の両端内周面部に摺動自在に摺接する各エッジガイド58とに案内されて、回転自在(周回動作自在)に支受されている。そして、定着ベルト54は、圧力パッド56に対応したニップ部分をヒートロール52に所定の圧力で転接させるように装着する。
The fixing belt 54 (formed in an endless belt shape) is slidably slidably contacted with the low
圧力パッド56は、定着ベルト54の内側にあって、定着ベルト54を介してヒートロール52を所定の圧力分布で押圧するようにし、ヒートロール52との間でニップ部分を構成する。ここで、ニップ部分とは、定着ベルト54とヒートロール52とが弾性変形しながら転接する領域であって、定着ベルト54とヒートロール52の回転方向(記録用紙24の搬送方向)に所定の長さを持ち、かつ定着ベルト54とヒートロール52の長手方向に亘る、略平面視矩形状の領域をいうものとする。
The
圧力パッド56は、加圧部材となるソフトパッド部材60と、同じく加圧部材となるハードパッド部材62とで構成する。このソフトパッド部材60は、ニップ部分の搬送方向入口側に配置し、記録媒体である記録用紙24の搬送方向に対して広いニップ部分を確保し、記録用紙24が所定の温度となるように加熱し所要の圧力を加えられるように構成する。例えばソフトパッド部材60は、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の弾性材料又は板バネ等で構成することができる。
The
このフルカラープリンタでは、図3に示すように、ソフトパッド部材60を、角柱状に形成された弾性材料60Aの底面に、金属製の長板材で形成した補助部材60Bを固着して構成する。なお、弾性材料60Aの上面は、略ヒートロール52の外周面に倣う凹形状に形成する。
In this full-color printer, as shown in FIG. 3, the
圧力パッド56のハードパッド部材62は、ニップ部分の搬送方向出口側に配置し、ヒートロール52に強く圧接してコアの周囲に設けた耐熱性弾性体層及び離型層を弾性変形させることにより、ヒートロール52の表面から記録用紙24を剥離させるように構成する。
The
このハードパッド部材62は、例えば、PPS(ポリフェエレンサルファイド)、ポリイミド、ポリエステル、ポリアミド等の耐熱性を有する樹脂、または鉄、アルミニウム、SUS等の金属を材料しとして形成することができる。ハードパッド部材62の形状は、ニップ部分における外面形状が一定の曲率半径を有する凸曲面形状(いわゆる蒲鉾型)に形成する。
The
図3に示すように、このハードパッド部材62は、その長手方向に沿って搬送方向上流側に隣接するソフトパッド部材60の設置部62Aを一体的に形成する。すなわち、ハードパッド部材62は、矩形長尺状のパッド部材本体63の一部に形成し、これに隣接した位置に矩形溝状のソフトパッド部材60の設置部62Aを形成する。
As shown in FIG. 3, the
そして、設置部62Aには、設置部62Aを底側にしてソフトパッド部材60を嵌め込んで一体的に組み付ける。これにより、ソフトパッド部材60とハードパッド部材62とがそれぞれの長手方向で隣接した、一つの圧力パッド56を構成する。
Then, the
また、パッド部材本体63の底面における記録用紙24の搬送方向上流側端部には、その長手方向に対して所定間隔を開けた各複数位置に、摺擦部材である低摩擦シート部材66を係着するための小矩形突片状の係止片64をそれぞれ突設する。
In addition, a low
図2、図3及び図5に示すように、この低摩擦シート部材66は、ニップ部分に対応して圧力パッド56におけるソフトパッド部材60とハードパッド部材62との表面を十分に覆うように配置する。この低摩擦シート部材66は、圧力パッド56が低摩擦シート部材66を介して定着ベルト54の内周面と強い圧力が負荷された状態で摺接する際の摺擦抵抗(摩擦抵抗)を低減するために設けられるもので、摩擦係数が小さく、耐摩耗性・耐熱性に優れた材質(例えば、多孔質のフッ素樹脂の織物で形成したシート)で、図5に示すような矩形形状に形成する。
As shown in FIGS. 2, 3 and 5, the low
また、定着ベルト54内周面に塗布された潤滑剤が、定着ベルト54との摺動部に入り込めるように、低摩擦シート部材66の定着ベルト54側の表面には、微小な凹凸が形成されている。例えば、この凹凸の粗さは、Ra(算術平均粗さ)が5〜30μmで形成されている。これは、凹凸の粗さがRa=5μmより小さければ、定着ベルト54との摺動部に充分な潤滑剤を入り込ませにくいため適当ではなく、その一方で、Ra=30μmより大きければ、凹凸の跡がOHPやコート紙を定着した際に光沢むらとして目立つために好ましくないことに基づくものである。
Further, minute unevenness is formed on the surface of the low
以上より、この定着装置50では、定着ベルト54の内周面の表面粗さRaより、定着ベルト54の外周面の表面粗さRaが大きく、これと共に、定着ベルト54の外周面の表面粗さRaより、低摩擦シート部材66の表面粗さRaが大きくなるように構成している。
As described above, in this fixing
つまり、このように構成することによって、定着ベルト54の外周面側の摩擦抵抗が、内周面側の摩擦抵抗を上回ることになるので、定着ベルト54を回転駆動するヒートロール52によって記録用紙24が搬送される動作に同期して周回動作させることができ、記録用紙24に対する定着処理が安定して実行可能となる。そして、定着ベルト54の内周面に適量の潤滑剤が塗布された状態を維持し、定着ベルト54がスリップすることなく適切に周回動作するようにできる。
That is, with this configuration, the frictional resistance on the outer peripheral surface side of the fixing
また、低摩擦シート部材66は、潤滑剤が滲み込んで裏面から漏れ出ないように、潤滑剤に対する浸潤性のない(難通過性)ように構成している。さらに、この低摩擦シート部材66には、フッ素樹脂からなる多孔質樹脂繊維布をベース層としてヒートロール52側の面にPET樹脂シートをラッピングさせたもの、シンタード成形したPTFE樹脂シート、テフロン(登録商標)を含浸させたガラス繊維シート等を用いることができる。
Further, the low
この低摩擦シート部材66には、長手方向の一方の端部近くで各係止片64に対応した各位置に、それぞれ係着穴68を穿設する。この低摩擦シート部材66の長手方向一端部は、直線状に連なり、かつその一部に切り欠きや凹部を設けないように構成する。さらに、この低摩擦シート部材66を織物で構成する場合には、織物を織っている一方の糸(横糸又は縦糸)を配置する方向が、低摩擦シート部材66の長手方向と一致し、この糸に直交する方向の荷重を糸の長手方向の全体で受けられるようにすることが望ましい。
The low
低摩擦シート部材66に穿設する係着穴68は、両端が半円形の直円形若しくは楕円又は角や切り欠きを持たない形状である滑らかな曲線に囲まれた貫通穴に形成し、応力集中により破断しないようにする。また、この低摩擦シート部材66では、各係着穴68から、低摩擦シート部材における長手方向の一方の端部までの距離を所要量長くして、この低摩擦シート部材66が係着穴68部分から長手方向の一方の端部にかけて破断しないような補強構造とする。なお、低摩擦シート部材66は、各係着穴68部分から低摩擦シート部材における長手方向の一方の端部にかけての部分に、肉厚を厚くしたり、2枚重ねにする等の補強構造を設けても良い。
The
この低摩擦シート部材66は、その各係着穴68に、パッド部材本体63の各々対応する係止片64を挿通してソフトパッド部材60からハードパッド部材62へかけて巻き付けるように装着する。なお、このようにパッド部材本体63に装着された低摩擦シート部材66は、後述するようにパッド部材本体63を取付部74内に取り付けたとき、低摩擦シート部材66の係着穴68を設けた長手方向一方の端部近くの部分が逃げ溝74Aの縦壁とパッド部材本体63の縦壁との間に所要の圧力がかかるように挟まれる係着構造で係着し、低摩擦シート部材66の各係着穴68部分だけに荷重が集中しないように構成しても良い。
The low
このようにソフトパッド部材60と低摩擦シート部材66とが組み付けられたパッド部材本体63は、ホルダ部材70に取り付けられる。
The pad member
このホルダ部材70は、図2乃至図4に示すように、アルミニュウム等の金属製で、略断面矩形の一つの角部を小円弧状に突出させた変形筒型に形成する。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
このホルダ部材70は、その小円弧状に突出させたガイド角部72を記録用紙24の搬送方向上流側に向けて設置されるもので、このガイド角部72の外周面が定着ベルト54の内周面に摺接してその周回動作をガイドする。
The
また、このホルダ部材70は、ガイド角部72に隣接した側面部に、パッド部材本体63等の取付部74を形成する。この取付部74は、矩形の浅溝状に形成され、そのガイド角部72に沿って隣接するように係止片64を遊挿するための逃げ溝74Aが形成されている。
In addition, the
この取付部74の載置平面(取付部74の底面における逃げ溝74Aを除いた平面)上には、弾性シート部材76を配置する。この弾性シート部材76は、例えば耐熱性ゴム材料等の耐熱性を有する弾性材料で形成する。この弾性シート部材76は、オイルを吸収して膨張することがなく、100℃程度の熱に耐え得る耐熱性に優れた弾性材料で、ゴム硬度が30度(JIS A)程度の硬度を有する弾性材料によって、長板状(帯状)に構成する。
An
この弾性シート部材76は、取付部74の載置平面と同形で、一定の厚さに形成し、取付部74の載置平面上に配置する。
The
また、弾性シート部材76は、ハードパッド部材62が局所的に圧力を受ける部分に対応して配置しても良い。この場合には、弾性シート部材76をハードパッド部材62が局所的に圧力を受ける部分に対応した形状の、単数又は複数の部材に構成し、各々の部材を取付部74の載置平面におけるハードパッド部材62が局所的に圧力を受ける部分に配置する。
Further, the
さらに、この弾性シート部材76は、取付部74の載置平面上におけるハードパッド部材62の直下となる底面部分にのみ配置しても良い。または、弾性シート部材76を、取付部74の載置平面上におけるハードパッド部材62及びソフトパッド部材60の直下の底面部分にのみ配置しても良い。なお、弾性シート部材76は、取付部74の全面に渡って配置しても良い。
Further, the
図2乃至図4に示すように、ホルダ部材70には、取付部74と対向する側部の外側面79に長手方向に亘って、潤滑剤塗布部材78を配設する。潤滑剤塗布部材78は、帯状の耐熱性フェルトで構成され、例えば、親和性に優れた粘度300csのアミノ変性シリコーンオイル等の潤滑剤が3g程度含浸されている。そして、潤滑剤塗布部材78は、定着ベルト54の内周面に対して摺接するように配置され、耐熱性フェルトからの浸透圧により、潤滑剤を常時適量ずつ定着ベルト54内周面に補充するよう構成されている。なお、潤滑剤塗布部材78は、耐熱性フェルトからの潤滑剤の補充が過多にならないように、耐熱性フェルトのエッジ部のみを定着ベルト54内周面に接触させるようにすることが望ましい。これにより、定着ベルト54と低摩擦シート部材66との摺動部に潤滑剤を供給し、低摩擦シート部材66を介した定着ベルト54と圧力パッド56との摺擦抵抗をさらに低減して、定着ベルト54の円滑な動作を図っている。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
また、この定着装置50では、潤滑剤塗布部材78から潤滑剤を常時適量ずつ定着ベルト54内周面に供給して円滑な動作を行わせられるようにするため、適切な粘度の潤滑剤(潤滑オイル等でも良い)を選んで用いる。これは、潤滑剤の粘度が低すぎると潤滑剤の漏れを生じやすくなり、潤滑剤の粘度が高すぎると摩擦が大きくなり定着ベルト54の摺動性が低下するためである。
Further, in the fixing
このように圧力パッド56上を摺動する定着ベルト54は、その両端内周面部をそれぞれ各エッジガイド58によって回転自在(周回動作自在)に支受される。このエッジガイド58は、断面が略C形状のベルト走行ガイド部材59の外側に設けられている。また、ベルト走行ガイド部材59は、摺擦抵抗を極力小さくし、熱の損失も小さくするため、静止摩擦係数が小さく熱伝導率の低い材質で形成されている。さらに、ベルト走行ガイド部材59には、エッジガイド58の外側に、定着ベルト54の内径よりも大きく張り出すように突設されたフランジ部61が形成されている。
In this way, the fixing
各ベルト走行ガイド部材59は、それぞれねじ部品67をホルダ部材70の筒穴内に設けたねじ穴65に嵌合することによってホルダ部材70の両端部に各々締結する。
Each belt traveling
また、この定着装置50では、ホルダ部材70の両端部にそれぞれ取り付けたベルト走行ガイド部材59の相対向するフランジ部61の内側面同士の間隔が定着ベルト54の幅と略一致するように設定され、定着ベルト54の幅方向への移動(ベルトウォーク)を規制している。
Further, in the fixing
次に、本実施の形態に係る電子写真システム用の定着装置を備えた画像形成装置であるフルカラープリンタの基本的な作像プロセスについて説明する。 Next, a basic image forming process of a full color printer which is an image forming apparatus provided with a fixing device for an electrophotographic system according to the present embodiment will be described.
図1に示すようなフルカラープリンタでは、図示しない画像読取装置(IIT)や図示しないパーソナルコンピュータ(PC)等から出力される画像データは、図示しない画像処理装置(IPS)により所定の画像処理が施された後、現像装置15、(15Y,15M,15C,15K)によって作像作業が実行される。この画像処理装置(IPS)では、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度/色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像データを、Y、M、C、Kの4色の色材階調データに変換し、レーザ露光器であるROS16に出力する。
In a full-color printer as shown in FIG. 1, image data output from an image reading device (IIT) not shown or a personal computer (PC) not shown is subjected to predetermined image processing by an image processing device (IPS) not shown. After that, the image forming operation is executed by the developing device 15 (15Y, 15M, 15C, 15K). In this image processing apparatus (IPS), the input reflectance data is subjected to various image editing operations such as shading correction, position shift correction, brightness / color space conversion, gamma correction, frame deletion, color editing, and moving editing. Predetermined image processing is performed. The image data that has been subjected to image processing is converted into color material gradation data of four colors Y, M, C, and K, and is output to the
ROS16では、入力された色材階調データに応じて、例えば半導体レーザから出射されたレーザビームLBを現像装置15の感光体ドラム12に照射する。現像装置15では、帯電ロール14によって表面が帯電された後、このROS16によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される。
The
感光体ドラム12の表面上に形成された静電潜像は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色の現像器15Y、15M、15C、15Kを周方向に沿って配置した回転式の現像装置15によって現像され、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色に対応したトナー像が順次形成される。このようにして感光体ドラム12上に順次形成されるトナー像は、一次転写位置を通過する際に、中間転写ベルト18上に互いに重ね合わされた状態で一次転写される。
The electrostatic latent image formed on the surface of the photoconductive drum 12 passes through the developing
そして、中間転写ベルト18上に多重に転写されたイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)のトナー像は、二次転写ロール22によって、記録媒体としての記録用紙24上に一括して二次転写される。
Then, the yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) toner images transferred in multiple onto the
このようにして中間転写ベルト18からトナー像が転写された記録用紙24は、定着装置50へと搬入される。
The
定着装置50では、ヒートロール52が図示しない駆動モータにより矢印B方向に回転し、この回転により定着ベルト54も従動回転されており、トナー像が静電転写された記録用紙24が、ヒートロール52と圧力パッド56との間位置にあるニップ部分に搬入される。そして、記録用紙24がニップ部分を通過する際に、記録用紙24上のトナー像はニップ部分に作用する圧力と、ヒートロール52から供給される熱とによって定着される。
In the fixing
この定着装置50では、略ヒートロール52の外周面に倣う凹形状のソフトパッド部材60によりニップ部分を広く構成することができるため、安定した定着性能を確保することができる。これに加えて、この定着装置50では、ヒートロール52の外周面に食い込むように突出させたハードパッド部材62により、ニップ部分の出口領域(剥離ニップ部)においてヒートロール52表面層の歪みが局所的に大きくなるので、定着処理後の記録用紙24が剥離ニップ部を通過する際に局所的に大きく形成された歪みを通過することになって、ヒートロール52に巻き付くことが無く確実に剥離される。すなわち、ヒートロール52の歪みをハードパッド部材62によって局所的に大きくし、小さい歪み量で高い剥離性能を得ることが可能となる。そのため、ヒートロール52の離型層として、薄膜の耐熱性樹脂を用いた場合においても、記録用紙24における紙しわの発生を抑制できる。また、耐熱性弾性体層と離型層との間の剥がれ等も発生し難く、剥離性能の維持と併せて長期に亘る部品性能の信頼性を向上させることができる。
In this fixing
さらには、ヒートロール52の歪み量を小さく形成できるので、ヒートロール52は、その耐熱性弾性体層を薄肉化することができる。そのため、ヒートロール52の熱容量を小さく構成できるので、ウォームアップタイムを短くするとともに、消費電力の低減を図ることもできる。また、熱伝導率の低い耐熱性弾性体層を薄肉化できるため、ヒートロール52の内面と外面との間の熱抵抗が小さくなって熱応答性の向上を図れるため、画像形成装置の高速化にも適している。
Furthermore, since the distortion amount of the
また、本実施の形態に係わる定着装置50では、ホルダ部材70の取付部74に対して弾性シート部材76を介してパッド部材本体63を装着している。よって、この定着装置50では、ハードパッド部材62に局部的に強い荷重が負荷された場合に、パッド部材本体63におけるハードパッド部材62の部分が強い荷重が負荷された部位で局所的に弾性変形(弾性シート部材76を押し潰すように局所的に撓むよう変形)して荷重が集中しないように分散させる。
In the fixing
すなわち、この定着装置50によって局部的に厚みが厚い記録媒体(例えば封筒等)を定着処理する場合には、記録媒体の局部的に厚みが厚い部分がヒートロール52とハードパッド部材62との間位置のニップ部分を通過する際に、ハードパッド部材62上に記録媒体の局部的に厚みが厚い部分が乗った所に大きな荷重が加わる。すると、ハードパッド部材62が、大きな荷重が加わった部分で弾性シート部材76を弾性変形させながらヒートロール52から離れる方向へ凹むように局所的に撓むよう弾性変形して逃げる。このため、ハードパッド部材62は、その長手方向の荷重が加わっている部分の全長に渡って平均的に荷重が負荷されるようになって、ハードパッド部材62における長手方向の荷重の分布が許容範囲内に収まり、適切な定着処理(例えば、記録用紙24に皺がよったり、ヒートロール52の表面に塑性変形に起因する皺がよること等が無く、定着処理すること)が可能となる。なお、定着装置50において、ホルダ部材70の取付部74と、ハードパッド部材62との間に弾性シート部材76を引かない場合には、ハードパッド部材62が弾性変形する余地が無いので、ヒートロール52側に局所的な荷重が加わり、記録用紙24に皺がよったり、ヒートロール52の表面に塑性変形に起因する皺がよることが起こり易くなる。
That is, when the fixing
この定着装置50では、上述したように、トナー像が静電転写された記録用紙24がニップ部分を通過することにより、トナー像が記録用紙24に定着されるが、記録用紙24がニップ部分を通過する際の搬送力は、駆動側のヒートロール52から受ける。すなわち、記録用紙24は、ヒートロール52の回転に伴い、ヒートロール52から摩擦力を受けることによって搬送されている。したがって、記録用紙24がニップ部分を通過する際に記録用紙24は、ヒートロール52からの搬送力を受けるとともに、定着ベルト54側から搬送方向とは逆方向の力(逆搬送力)を受けることとなる。
In the fixing
ところで、定着ベルト54は、ニップ部分においてハードパッド部材62に押圧されることになるため、圧力パッド56から回動方向と逆の方向の力を摺擦抵抗として受ける。そこで、前述したように、定着ベルト54とハードパッド部材62との間には低摩擦シート部材66を介在させるとともに、潤滑剤塗布部材78から定着ベルト54の内周面に潤滑剤を塗布して、定着ベルト54とハードパッド部材62との摺擦抵抗を極力低減するように構成している。
By the way, the fixing
したがって、通常状態では、定着ベルト54がハードパッド部材62から受ける摺擦抵抗は極めて小さく、円滑に回動可能であることから、定着ベルト54は記録用紙24と等速で回動することが可能である。この場合には、記録用紙24が受ける逆搬送力は、定着ベルト54を介したハードパッド部材62からの摺擦抵抗であるから、無視できる程度に小さいレベルである。そのため、記録用紙24は、ヒートロール52と等速に安定して搬送される。
Therefore, in the normal state, the rubbing resistance received by the fixing
ここで、潤滑剤塗布部材78は、定着ベルト54の内周面に接触するように配置され、定着ベルト54の内周面に対してアミノ変性シリコーンオイル等の潤滑剤を常時補充している。なお、潤滑剤は、これに限定されるものではなく、一般に用いられている潤滑油等で、所要の粘度(例えば、粘度100csから粘度350cs)を持つものを適宜利用できる。
Here, the
一方、定着ベルト54が周回して潤滑剤塗布部材78の配置位置に戻ってきた際には、定着ベルト54内周面に塗布されている潤滑剤を回収する機能も有している。このように、潤滑剤塗布部材78は、定着ベルト54内周面に対し、潤滑剤の回収と供給とを同時に行うことで、常に一定量の潤滑剤を塗布するとともに、潤滑剤塗布部材78に保持される潤滑剤量をも一定に維持している。
On the other hand, when the fixing
かかる潤滑剤塗布部材78によって潤滑剤が塗布された定着ベルト54は、回動してニップ部分に搬送されるが、ニップ部分におけるハードパッド部材62と定着ベルト54との間の押圧力の下においても、低摩擦シート部材66の定着ベルト54側の表面に微小な凹凸が形成されているため、定着ベルト54に塗布された潤滑剤の大部分は、低摩擦シート部材66の凹部に入り込むようにして、低摩擦シート部材66と定着ベルト54との摺動部に補充される。このようにして、定着ベルト54の内周面に塗付される潤滑剤の循環利用を維持することができ、長期に亘り定着ベルト54をスムーズに回動させることができる。その結果、定着装置50の寿命に至る長い期間に亘り、紙しわや用紙ジャムの発生を抑えることが可能となる。
The fixing
上述したように、定着装置50でトナー像が定着されて画像形成が完成された記録用紙24は、図1に示すように、定着装置50から搬出されて、フルカラープリンタ本体10の上部に設けられた排出トレイ80上に排出されて集積される。
As described above, the
次に、上述したフルカラープリンタ本体10に設ける定着装置50に用いて好適な潤滑剤の粘度の許容範囲を決定すると共に、定着ベルト54の内周面の表面粗さの許容範囲を決定するために行った実験について、図6及び図7によって説明する。
Next, in order to determine the allowable range of the viscosity of the lubricant suitable for the fixing
この実験では、上述のように構成した定着装置50において、潤滑剤粘度(オイル粘度)だけを変化させることにより、潤滑剤の漏れ(オイル漏れ)の評価と、定着ベルト54のベルト摺動性の評価とを行い、図6に示す結果が得られた。
In this experiment, in the fixing
なお、本明細書で「イニシャル(Initial)」というときは、定着装置50を製造してから未使用の定着装置50(初期性能を有する定着装置50)を対象とした実験を意味し、「ライフ(Life)」というときは、定着装置50を製造後、設計上の使用寿命が尽きた定着装置50(ここでは、記録紙100000枚の処理を終えて設計上の使用寿命が尽きた定着装置50)を対象とした実験を意味するものとする。
In this specification, the term “Initial” means an experiment targeting an unused fixing device 50 (fixing
図6に示す結果から分かるように、この定着装置50では、潤滑剤粘度が50csの潤滑剤を使用すると流動性が高すぎて潤滑剤の漏れを生じた。また、潤滑剤粘度が500csの潤滑剤を使用すると、「ライフ」において、ベルト摺動性が悪化して、紙に皺が発生し又は用紙搬送遅れ(用紙ジャム)が発生した。さらに、潤滑剤粘度が1000csの潤滑剤を使用すると、「イニシャル」においても、ベルト摺動性が悪化して、紙に皺が発生し又は用紙搬送遅れ(用紙ジャム)が発生した。
As can be seen from the results shown in FIG. 6, in this fixing
よって、この定着装置50では、潤滑剤粘度が50csから1000csの潤滑剤を使用することができると判断される。さらに、より高い性能が求められる場合には、潤滑剤粘度が50csから500csの潤滑剤を使用することが望ましい。
Therefore, it is determined that the fixing
次に、定着ベルト54の内周面の表面粗さの許容範囲を決定するために行った実験について見ると、上述のように構成した定着装置50では、潤滑剤粘度(オイル粘度)を50csから500csの間に設定し、ベルト内周面の表面粗さだけを変化させることにより、潤滑剤の漏れ(オイル漏れ)の評価を行い、図7に示す結果が得られた。
Next, looking at an experiment conducted to determine the allowable range of the surface roughness of the inner peripheral surface of the fixing
この図7に示す結果から分かるように、この定着装置50では、ベルト内周面の表面粗さRa(算術平均粗さ)を0.1μmと0.5μmに設定したとき、「ライフ」及び「イニシャル」において、潤滑剤の漏れ(オイル漏れ)を生じることはなかった。しかし、この定着装置50では、ベルト内周面の表面粗さRa(算術平均粗さ)を1μmに設定したとき、「ライフ」において、潤滑剤の漏れ(オイル漏れ)を生じた。さらに、この定着装置50では、ベルト内周面の表面粗さRa(算術平均粗さ)を5μmに設定したとき、「ライフ」及び「イニシャル」において、潤滑剤の漏れ(オイル漏れ)を生じた。
As can be seen from the results shown in FIG. 7, in the fixing
よって、この定着装置50では、ベルト内周面の表面粗さRa(算術平均粗さ)が1μm以下(ここで、ベルト内周面の表面粗さRaの下限値は表面仕上げ処理の加工限界である。)となるように構成して使用できると判断される。
Therefore, in the fixing
さらに、より高い性能が求められる場合には、ベルト内周面の表面粗さRa(算術平均粗さ)が0.5μm以下(ここで、ベルト内周面の表面粗さRaの下限値は表面仕上げ処理の加工限界である。)となるように構成することが望ましい。 Further, when higher performance is required, the surface roughness Ra (arithmetic mean roughness) of the belt inner peripheral surface is 0.5 μm or less (here, the lower limit value of the surface roughness Ra of the belt inner peripheral surface is the surface It is desirable to configure so that it is the processing limit of the finishing process.
以上より、この定着装置50では、潤滑剤粘度が50csから1000csの潤滑剤を使用し、かつベルト内周面の表面粗さRa(算術平均粗さ)を1μm以下で、表面仕上げ処理の加工限界(加工限度)までのベルト内周面の表面粗さRaの下限値までの範囲となるように構成し、さらに望ましくは、この定着装置50で、潤滑剤粘度が50csから500csの潤滑剤を使用し、かつベルト内周面の表面粗さRa(算術平均粗さ)を0.5μm以下で、表面仕上げ処理の加工限界までのベルト内周面の表面粗さRaの下限値までの範囲となるように構成すれば、潤滑剤の漏れ(オイル漏れ)を生ぜず、かつベルト摺動性が悪化して紙に皺が発生し又は用紙搬送遅れ(用紙ジャム)が発生じないようにできるという結果が確認できた。
As described above, in this fixing
この定着装置50では、潤滑剤の粘度を50csから1000cs、さらに望ましくは50csから500csとすることによって、定着ベルト54の内周面に潤滑剤を平均的に極めて薄く塗布できるようにし、しかも定着ベルト54の全内周面上に塗布されない部分ができないように満遍なく塗布できようにする。
In the fixing
この定着装置50では、ベルト内周面の表面粗さRa(算術平均粗さ)を、1μm以下から加工限界まで、さらに望ましくは、0.5μm以下から加工限界までとすることによって、極めて少量の潤滑剤がベルト内周面上で広い範囲に、平均的に薄く引き延ばせるようにできる。しかも、ベルト内周面の表面粗さを小さくする、いわゆる鏡面加工を施した場合には、定着ベルト54内周面と、低摩擦シート部材66との間の摩擦抵抗を低減できるので、より少ない量の潤滑剤によって、定着ベルト54内周面が低摩擦シート部材66上をスムーズに摺動動作できる。
In this fixing
よって、この定着装置50では、潤滑剤の粘度を50csから1000cs、さらに望ましくは50csから500csとすることによって、定着ベルト54の内周面に潤滑剤を平均的に極めて薄く満遍なく塗布できるようにすることと、ベルト内周面の表面粗さRa(算術平均粗さ)を、1μm以下から加工限界まで、さらに望ましくは、0.5μm以下から加工限界までとすることによって、極めて少量の潤滑剤がベルト内周面上で広い範囲に、平均的に薄く引き延ばせるようにすることとが相乗的に作用し、さらに、ベルト内周面がいわゆる鏡面のように平滑な状態(つるつるの状態)となって低摩擦シート部材66との摩擦抵抗が小さくなっていることとも相俟って、必要最小限の微量な潤滑剤によって定着ベルト54の内周面と低摩擦シート部材66との間を適切な潤滑状態に維持し、ベルト摺動性を良好に保って紙に皺が発生し又は用紙搬送遅れ(用紙ジャム)が発生じないようにできる。
Therefore, in this fixing
しかも、定着ベルト54の内周面に平均的に極微量塗布され、所要の粘度をもった潤滑剤は、そのまま圧力パッド56とヒートロール52との間で圧接されるニップ部分に搾り出されることなく送り込まれるので、このニップ部分の搬送方向手前の部分に潤滑剤が溜まって定着ベルト54の両端部側から流れ出す潤滑剤の漏れを起こさないようにできる。
In addition, an average amount of lubricant that is applied to the inner peripheral surface of the fixing
つまり、定着ベルト54の内周面に対して潤滑剤を極めて薄く均等に余す所無く塗布すれば、ニップ部分の手前に潤滑剤が絞り出されて潤滑剤漏れが生じることを防止できる。また、潤滑剤の粘度が適切に設定されることによって、潤滑剤の粘度が低すぎるために潤滑剤が流出することを防止でき、さらに、潤滑剤の粘度が高すぎるために極少量の潤滑剤が、定着ベルト54の内周面に対して極めて薄く均等に余す所無く塗布できなくなることを防止でき、潤滑剤を定着ベルト54の内周面に対して最良の状態に塗布できる。
In other words, if the lubricant is applied to the inner peripheral surface of the fixing
特に、潤滑剤として親和性に優れたアミノ変性シリコーンオイルを用いた場合には、このアミノ変性シリコーンオイルが2分子程度の厚さの膜を形成して、良好な潤滑性能を発揮できることから、潤滑剤の粘度を前述した適正値に設定し、定着ベルト54の内周面の表面粗さを前述した適正値に設定することによって奏する作用を相乗的に拡大し、飛躍的に大きな効果が期待できる。
In particular, when an amino-modified silicone oil with excellent affinity is used as a lubricant, this amino-modified silicone oil forms a film with a thickness of about 2 molecules and can exhibit good lubricating performance. By setting the viscosity of the agent to the above-described appropriate value and setting the surface roughness of the inner peripheral surface of the fixing
なお、本発明に係わる定着装置において、潤滑剤の粘度を適切に設定し、定着ベルト54の内周面の表面粗さを適切に設定することによって、潤滑剤の漏れ(オイル漏れ)を防止し、かつベルト摺動性を良好に保つ手段は、前述した図1乃至図7に示す定着装置に利用するばかりでなく、図示しないが、加熱手段として発熱源が圧接された定着ベルトを用い、加圧手段として加圧ロールを用いて構成した電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置にも利用できる。
In the fixing device according to the present invention, lubricant leakage (oil leakage) is prevented by appropriately setting the viscosity of the lubricant and appropriately setting the surface roughness of the inner peripheral surface of the fixing
この場合には、例えば、定着ベルトが記録用紙のトナー像担持面側に配置され、定着ベルトの内側に発熱源を有する加圧部材であるセラミックヒータが配設され、このセラミックヒータからニップ部分に熱を供給するように定着装置を構成する。このセラミックヒータは、定着領域の全幅に亘って配置されニップ部分を形成する。さらに、定着ベルトの内周面とセラミックヒータとの間には、摺擦抵抗を小さくするため、低摩擦シート部材を配設する。 In this case, for example, the fixing belt is disposed on the toner image carrying surface side of the recording paper, and a ceramic heater which is a pressure member having a heat generation source is disposed inside the fixing belt, and the ceramic heater is disposed at the nip portion. The fixing device is configured to supply heat. The ceramic heater is disposed over the entire width of the fixing region to form a nip portion. Further, a low friction sheet member is disposed between the inner peripheral surface of the fixing belt and the ceramic heater in order to reduce the frictional resistance.
また、この場合には、定着ベルトの内周面に摺接して潤滑剤の供給と回収とを同時に行う潤滑剤塗布部材を設け、この潤滑剤塗布部材から所要の粘度に設定された潤滑剤を補充する。また、この潤滑剤塗布部材が摺接する定着ベルトの内周面を鏡面加工して所要の表面粗さ状態に仕上げて構成する。このように構成することにより、前述した図1乃至図7に示すものと同様の作用、効果を奏するようにできる。 Further, in this case, a lubricant application member is provided which is in sliding contact with the inner peripheral surface of the fixing belt and simultaneously supplies and recovers the lubricant, and the lubricant set to a required viscosity is supplied from the lubricant application member. refill. Further, the inner peripheral surface of the fixing belt with which the lubricant application member is slidably contacted is mirror-finished to finish the surface with a required surface roughness. By configuring in this way, the same operations and effects as those shown in FIGS. 1 to 7 described above can be achieved.
また、本発明に係わる定着装置において、潤滑剤の粘度を適切に設定し、定着ベルト54の内周面の表面粗さを適切に設定することによって、潤滑剤の漏れ(オイル漏れ)を防止し、かつベルト摺動性を良好に保つ手段は、種々の構成の定着装置に利用できることは勿論である。さらに、本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、その他種々の構成を取り得ることは勿論である。
Further, in the fixing device according to the present invention, by appropriately setting the viscosity of the lubricant and appropriately setting the surface roughness of the inner peripheral surface of the fixing
10 フルカラープリンタ本体
50 定着装置
52 ヒートロール
54 定着ベルト
56 圧力パッド
60 ソフトパッド部材
62 ハードパッド部材
66 低摩擦シート部材
70 ホルダ部材
78 潤滑剤塗布部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Full color printer
Claims (2)
表面が弾性変形するとともに、回転駆動される回動部材と、
前記回動部材に接触されるエンドレスベルト状に形成された定着ベルトと、
前記定着ベルトの内側にあって、前記定着ベルトを介して前記回動部材を押圧することにより、前記回動部材へ所定の圧力を加えるソフトパッド部材と、
長手方向に沿って直線上の複数位置にそれぞれ突片状に突設された係止片を有し、前記定着ベルトの内側にあって、前記ソフトパッド部材を支持するパッド部材本体と、
複数の前記係止片がそれぞれ挿入されて係着される複数の係着穴を有し、前記ソフトパッド部材を覆うように前記パッド部材本体に巻き付けられることで、前記定着ベルトとの間に臨ませるよう配置される低摩擦シート部材と、
前記定着ベルトの内周面に摺接して潤滑剤を補充する潤滑剤塗布部材と、
前記係止片を遊挿させる逃げ溝が形成され、弾性シート部材を介して前記パッド部材本体を支持するとともに、前記パッド部材本体とは反対側で前記潤滑剤塗布部材を支持するホルダ部材と、
を備え、
前記低摩擦シート部材が、横糸と縦糸による織物で構成されていることを特徴とする電子写真システム用の定着装置。 A fixing device for fixing a toner image carried on a recording medium,
A rotating member that is elastically deformed and rotationally driven;
A fixing belt formed in an endless belt shape that comes into contact with the rotating member;
A soft pad member that is inside the fixing belt and applies a predetermined pressure to the rotating member by pressing the rotating member via the fixing belt;
A pad member main body that has a locking piece projecting in a projecting shape at a plurality of positions on a straight line along the longitudinal direction, and that is inside the fixing belt and supports the soft pad member;
The plurality of locking pieces have a plurality of engaging holes to be inserted and engaged with each other, and are wound around the pad member body so as to cover the soft pad member, so that they face the fixing belt. A low friction sheet member arranged so as to be bent;
A lubricant application member for replenishing the lubricant by sliding contact with the inner peripheral surface of the fixing belt;
An escape groove for loosely inserting the locking piece is formed, supporting the pad member main body via an elastic sheet member, and a holder member supporting the lubricant application member on the opposite side of the pad member main body,
With
The fixing device for an electrophotographic system, wherein the low friction sheet member is composed of a woven fabric of weft and warp.
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