JP2013186424A - Fixing device and image forming apparatus including the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a fixing device used in an electrophotographic image forming apparatus and an image forming apparatus having the same.
複写機、プリンター等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置として、熱ローラ定着方式の定着装置が多用されている。熱ローラ定着方式の定着装置は、互いに圧接されたローラ対(定着ローラ及び加圧ローラ)を備え、このローラ対の両方或いは何れか一方の内部に配置されたハロゲンヒーター等からなる加熱手段によりローラ対を所定の温度(定着温度)に加熱した後、未定着トナー画像が形成された記録紙をローラ対の圧接部(定着ニップ部)に給紙し、圧接部を通過させることで熱と圧力によりトナー画像の定着を行うようになっている。 As a fixing device used in an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine or a printer, a heat roller fixing type fixing device is frequently used. The fixing device of the heat roller fixing system includes a roller pair (fixing roller and pressure roller) that are in pressure contact with each other, and the roller is heated by a heating unit including a halogen heater or the like disposed in both or one of the roller pairs. After the pair is heated to a predetermined temperature (fixing temperature), the recording paper on which the unfixed toner image is formed is fed to the pressure contact part (fixing nip part) of the roller pair, and the heat and pressure are passed through the pressure contact part. Thus, the toner image is fixed.
ところで、カラー画像形成装置に備えられる定着装置においては、定着ローラ表層にシリコーンゴム等からなる弾性層を設けた弾性ローラを用いることが一般的である。定着ローラを弾性ローラとすることで、定着ローラ表面が、未定着トナー画像の凹凸に対応して弾性変形し、トナー画像面を覆い包むように接触するため、モノクロに比べてトナー量の多いカラーの未定着トナー画像に対して良好に加熱定着を行うことが可能となる。 By the way, in a fixing device provided in a color image forming apparatus, it is common to use an elastic roller provided with an elastic layer made of silicone rubber or the like on the surface of the fixing roller. By using an elastic roller as the fixing roller, the surface of the fixing roller is elastically deformed according to the unevenness of the unfixed toner image and comes into contact so as to cover the toner image surface. It is possible to perform heat fixing on an unfixed toner image satisfactorily.
また、定着ニップ部での弾性層の歪み解放効果により、モノクロに比べてオフセットしやすいカラートナーに対して離型性を向上することができる。さらに、定着ニップ部のニップ形状が上(定着ローラ側)に凸(所謂、逆ニップ形状)となることから、用紙の剥離性能を向上させることができ、剥離爪等の剥離手段を用いずとも用紙の剥離が可能となり(セルフストリッピング)、剥離手段に起因する画像欠陥を解消することができる。 Further, due to the effect of releasing the distortion of the elastic layer at the fixing nip, it is possible to improve the releasability for color toners that are more likely to be offset than in monochrome. Further, since the nip shape of the fixing nip portion is convex upward (on the fixing roller side) (so-called reverse nip shape), it is possible to improve the paper peeling performance without using a peeling means such as a peeling claw. Paper can be peeled off (self-stripping), and image defects caused by the peeling means can be eliminated.
ところで、このようなカラー定着装置において、高速化に対応するには定着ニップ部のニップ幅を広くする必要がある。ニップ幅を広くする手段として、定着ローラの弾性層を厚くする方法と定着ローラ径を大きくする方法の2つがある。 By the way, in such a color fixing device, it is necessary to widen the nip width of the fixing nip portion in order to cope with a high speed. There are two methods for increasing the nip width: a method of increasing the elastic layer of the fixing roller and a method of increasing the diameter of the fixing roller.
しかしながら、弾性層の熱伝導性は非常に低いので、従来のように定着ローラ内部に加熱手段がある場合、厚い弾性層を有する定着ローラでは、プロセス速度を高速化した場合に定着ローラ温度が追随しなくなるといった問題がある。一方、定着ローラ径を大きくした場合には、ウォームアップ時間が長くなったり、消費電力が増大したりするといった問題がある。 However, since the thermal conductivity of the elastic layer is very low, when there is a heating means inside the fixing roller as in the conventional case, the fixing roller temperature follows the fixing roller having a thick elastic layer when the process speed is increased. There is a problem that it will not. On the other hand, when the diameter of the fixing roller is increased, there are problems such as a longer warm-up time and increased power consumption.
このような問題を解決するために、近年、カラー定着装置においては、特許文献1に開示されているようなベルトを用いて、定着ローラと加熱ローラとの間に定着ベルトを掛け渡し、定着ベルトを介して定着ローラと加圧ローラを圧接させた構成のベルト定着方式が使用されるようになってきた。 In order to solve such a problem, in recent years, in a color fixing device, a belt as disclosed in Patent Document 1 is used, and a fixing belt is stretched between a fixing roller and a heating roller. A belt fixing system in which a fixing roller and a pressure roller are brought into pressure contact with each other via a belt has been used.
このベルト定着装置では、熱容量が小さい定着ベルトを加熱するためウォームアップ時間が短く、また定着ローラにハロゲンランプ等の熱源を内蔵する必要がないので、スポンジゴム等からなる低硬度の弾性層を厚く設けることができ、広いニップ幅を確保することができる。 In this belt fixing device, since the fixing belt having a small heat capacity is heated, the warm-up time is short, and it is not necessary to incorporate a heat source such as a halogen lamp in the fixing roller, so that a low hardness elastic layer made of sponge rubber or the like is thickened. It is possible to provide a wide nip width.
しかしながら、このような従来の金属ベルトを用いた定着装置においては、以下のような問題点を有している。
すなわち、特許文献1の構成では、弾性層は必ずしも必要ではなく50μmから100μmをもっとも好ましい範囲としている。この構成では、多種多様な記録紙に対して物理的に追随することが困難であり、例えば、エンボス紙などの紙の表面の凹凸が大きいものにおいては、上記弾性層と同厚の凹凸を有するものも存在し、これらの記録紙に対して良好な定着性を得ることは非常に難しい。
However, the conventional fixing device using the metal belt has the following problems.
That is, in the configuration of Patent Document 1, the elastic layer is not necessarily required, and the most preferable range is 50 μm to 100 μm. In this configuration, it is difficult to physically follow a wide variety of recording papers. For example, in the case where the surface unevenness of the paper such as embossed paper is large, it has the same unevenness as the elastic layer. There are some products, and it is very difficult to obtain good fixability to these recording papers.
そこで、本発明においては、上記課題を解決するため、熱効率に優れ、消費電力が小さく、かつ、多種多様な記録紙に対して定着性が良好な定着装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a fixing device that has excellent thermal efficiency, low power consumption, and good fixability for a wide variety of recording papers.
上記問題点を解決するために、本発明にかかる定着装置は、加熱部材と定着部材との間に定着ベルトが張架され、前記定着ベルトを介して定着部材に加圧部材が圧接され、前記定着ベルトと前記加圧部材とが接触して形成される定着ニップ部に転写材を通過させて転写材上の未定着トナー像を定着する定着装置であって、前記定着ベルトは、基層と、ベルト弾性層とを備え、前記ベルト弾性層の厚みが250μm以上であることを特徴とする。 In order to solve the above problems, in the fixing device according to the present invention, a fixing belt is stretched between a heating member and a fixing member, and a pressure member is pressed against the fixing member via the fixing belt. A fixing device that fixes a non-fixed toner image on a transfer material by passing the transfer material through a fixing nip formed by contact between the fixing belt and the pressure member, the fixing belt comprising: a base layer; A belt elastic layer, wherein the belt elastic layer has a thickness of 250 μm or more.
上記構成によれば、ベルト弾性層を厚くすることで、転写材として、普通紙だけではなく、エンボス紙などの特殊紙に対しても良好な定着性を得ることが可能となる。ベルト弾性層が250μmを下回る場合、エンボス紙などの凹凸に追随しきれず、エンボス紙の凹部に存在するトナーが充分に溶融しない状況が起こり、結果として定着不良や光沢差として現れるおそれが生じる。 According to the above configuration, by making the belt elastic layer thick, it is possible to obtain good fixability not only on plain paper but also on special paper such as embossed paper as a transfer material. When the belt elastic layer is less than 250 μm, the unevenness of the embossed paper or the like cannot be followed, and the toner existing in the concave portion of the embossed paper may not be sufficiently melted.
定着ベルトの基層は、金属材料から構成するのが好ましい。これにより、機械的強度を高めると同時に高熱伝導率化を図ることが可能で、定着ベルトをムラなく均一に加熱できるため、より良好な定着性を確保することができる(たとえば、ポリイミドの熱伝導率:0.37W/mKに対して、ニッケル鋼の熱伝導率:59〜90W/mK)。また、ベルト弾性層の厚みを厚くすることにより定着ベルトの断熱性が増す。それに伴い、ベルト内面側からの熱を金属材料に蓄熱する効果を発現し定着ベルト軸方向の熱分布の均一性を高めることができる。なお、定着ベルトのベルト弾性層の厚みが厚くなりすぎると伝熱性が低下するため、定着ベルトのベルト弾性層の厚みは300μm以下とするのが好ましい。 The base layer of the fixing belt is preferably made of a metal material. As a result, it is possible to increase the mechanical strength and at the same time to increase the thermal conductivity and to uniformly heat the fixing belt uniformly, so that it is possible to ensure better fixing properties (for example, the thermal conductivity of polyimide). Rate: 0.37 W / mK, while thermal conductivity of nickel steel: 59-90 W / mK). Further, the heat insulating property of the fixing belt is increased by increasing the thickness of the belt elastic layer. Accordingly, the effect of accumulating heat from the inner surface of the belt in the metal material can be exhibited, and the uniformity of the heat distribution in the fixing belt axial direction can be improved. Note that if the thickness of the belt elastic layer of the fixing belt becomes too thick, the heat transfer property is lowered. Therefore, the thickness of the belt elastic layer of the fixing belt is preferably 300 μm or less.
定着ベルトは、前記ベルト弾性層の表面に表層を積層した多層構造とし、表層は、ベルト弾性層の表面にフッ素樹脂チューブを被覆して形成された構成とすることによって、定着ベルトの強度、弾性及び離型性を確保することができる。これにより、定着ベルトの耐久性及び耐擦り傷性が良好になり、定着装置として長寿命化が可能となる。表層を構成するフッ素樹脂チューブの厚みは20μm〜40μmであることが好ましい。表層の厚みをこの範囲とすることで、定着ベルトの離型性、耐久性及び耐擦り傷性を確保しつつ、表層がエンボス紙の凹凸に追随して良好な定着性を発揮することができる。 The fixing belt has a multi-layer structure in which a surface layer is laminated on the surface of the belt elastic layer, and the surface layer is formed by covering the surface of the belt elastic layer with a fluororesin tube. And releasability can be ensured. As a result, the durability and scratch resistance of the fixing belt are improved, and the life of the fixing device can be extended. The thickness of the fluororesin tube constituting the surface layer is preferably 20 μm to 40 μm. By setting the thickness of the surface layer within this range, the surface layer can follow the unevenness of the embossed paper while exhibiting good fixability while securing the releasability, durability and scratch resistance of the fixing belt.
定着部材は、剛性体と、前記剛性体の表面に形成される弾性層とを備え、前記定着ベルトを介して前記加圧部材を前記定着部材に圧接する際の、定着部材に対する加圧部材の押し込み量が、定着部材の弾性層の厚みの20%〜30%になるようにするのが好ましい。ここで、定着部材に対する加圧部材の押し込み量とは、加圧部材が定着ベルトを介して定着部材に接した状態から、加圧部材を定着部材側に付勢することで加圧部材が定着部材側に押し込まれて移動した距離を意味する。定着部材の弾性層の厚みとしては、7.5mm〜15mmであることが好ましい。 The fixing member includes a rigid body and an elastic layer formed on a surface of the rigid body, and the pressure member is pressed against the fixing member when the pressure member is pressed against the fixing member via the fixing belt. It is preferable that the pressing amount is 20% to 30% of the thickness of the elastic layer of the fixing member. Here, the pressing amount of the pressure member to the fixing member means that the pressure member is fixed by urging the pressure member toward the fixing member from the state where the pressure member is in contact with the fixing member via the fixing belt. It means the distance moved by being pushed into the member side. The thickness of the elastic layer of the fixing member is preferably 7.5 mm to 15 mm.
前記加圧部材の押し込み量を定着部材の弾性層の厚みの20%以上とすることで、定着ニップ部出口側の定着ベルトの挙動として曲率が大きくなり、用紙剥離性を向上することができる。また、高温側の定着可能範囲が広くなり、良好な定着性を得ることが可能となる。一方、押し込み量が30%を超える場合には、過圧状態となり経時的に弾性層の劣化を引き起こし、それに伴って弾性層の硬度低下を招き、耐久性を損なう恐れがある。 By setting the pressing amount of the pressure member to be 20% or more of the thickness of the elastic layer of the fixing member, the curvature of the fixing belt on the outlet side of the fixing nip is increased and the sheet peelability can be improved. In addition, the fixable range on the high temperature side is widened, and good fixability can be obtained. On the other hand, when the indentation amount exceeds 30%, an overpressure state occurs and the elastic layer is deteriorated over time, and accordingly, the hardness of the elastic layer is lowered and the durability may be impaired.
上記定着装置を搭載した画像形成装置は、ローラ対に比べて熱容量の小さい定着ベルトを用いることにより、消費電力の少ない定着装置並びに画像形成装置を提供することができる。 An image forming apparatus equipped with the above fixing device can provide a fixing device and an image forming apparatus with low power consumption by using a fixing belt having a smaller heat capacity than a pair of rollers.
以上のように、本発明によれば、定着ベルトを基層及びベルト弾性層を備えた多層構造とし、ベルト弾性層の厚みを250μm以上としたため、熱効率に優れ、消費電力が小さく、かつ、多種多様な記録紙に対して定着不良を引き起こさない定着装置を得ることができる。 As described above, according to the present invention, since the fixing belt has a multilayer structure including a base layer and a belt elastic layer, and the thickness of the belt elastic layer is 250 μm or more, it has excellent thermal efficiency, low power consumption, and a wide variety. It is possible to obtain a fixing device that does not cause fixing failure with respect to a recording sheet.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。図1は、本発明の画像形成装置を示す概略構成図である。画像形成装置100は、外部から伝達された画像データに応じて、所定の用紙(シート材)に対して多色または単色の画像を形成する。画像形成装置100は、4つの画像形成ユニットpa、pb、pc、pd、中間転写ベルト11、転写ローラ14、定着装置15、給紙トレイ16及び手差し給紙ユニット17を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an image forming apparatus of the present invention. The
本画像形成装置100において扱われる画像データは、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色を用いたカラー画像に応じたものである。したがって、各画像形成ユニットにおいて、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)のいずれかの色成分についての画像形成処理が実行される。本実施形態では、画像形成ユニットpaの感光体101aにブラック、画像形成ユニットpbの感光体101bにシアン、画像形成ユニットpcの感光体101cにマゼンタ、画像形成ユニットpdの感光体101dにイエローの色成分に係る静電潜像および現像剤像が形成される。
The image data handled in the
4つの画像形成ユニットpa、pb、pc、pdのうち、画像形成ユニットpaについて説明する、画像形成ユニットpaは、現像器102a、感光体101a、帯電器103a、クリーナユニット104aを備えている。感光体101aは、画像形成装置100の上部に配設されている。帯電器103aは、感光体101aの表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段であり、ここではローラ型の帯電器103aが用いられる。ただし、帯電器103aとして、ブラシ型の帯電器や、チャージャー型の帯電器を用いても良い。
Of the four image forming units pa, pb, pc, and pd, the image forming unit pa will be described. The image forming unit pa includes a developing
現像器102aは、感光体101a上に形成された静電潜像をブラック(K)のトナーにより顕像化する。クリーナユニット104aは、現像・画像転写後における感光体101a上の表面に残留したトナーを除去・回収する。他の画像形成ユニットpb、pc、pdも画像形成ユニットpaと同様の構成を備えており、ここでは説明を省略する。各画像形成ユニットpb、pc、pdの現像ユニット102b、102c、102dには、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色のトナーがそれぞれ収容されている。
The developing
光学系ユニットEは、図示しないレーザービーム光源、ポリゴンミラー等の偏向器4、偏向したビームを4組の感光体101a、101b、101c、101dへ導く折り返しミラー8等を備えている。偏向されたビームは折り返しミラー8等を介して感光体101a、101b、101c、101d表面を走査する。このように、光学系ユニットEは、入力された画像データに応じて帯電された感光体101a〜101dを露光することにより、その表面に、画像データに応じた静電潜像を形成する機能を有する。ここでは、光学系ユニットEとしてレーザスキャニングユニット(LSU)が用いられているが、発光素子をアレイ状に並べた例えばELやLED書込みヘッドを用いても良い。 The optical system unit E includes a laser beam source (not shown), a deflector 4 such as a polygon mirror, a folding mirror 8 that guides the deflected beams to four sets of photoconductors 101a, 101b, 101c, and 101d. The deflected beam scans the surfaces of the photoconductors 101a, 101b, 101c, and 101d through the folding mirror 8 and the like. As described above, the optical system unit E has a function of forming an electrostatic latent image corresponding to the image data on the surface thereof by exposing the photosensitive members 101a to 101d charged according to the input image data. Have. Here, a laser scanning unit (LSU) is used as the optical system unit E. However, for example, an EL or LED writing head in which light emitting elements are arranged in an array may be used.
感光体101a、101b、101c、101dの上方に配置された中間転写ベルト11は、テンションローラ11a及び11bの間に張力をかけた状態で架けられている。中間転写ローラ13a、13b、13c、13dは中間転写ベルト11を介してそれぞれ感光体101a、101b、101c、101dに圧接されている。転写ローラ14は中間転写ベルト11を介してテンションローラ11aに圧接されている。中間転写ベルト11に残留したトナーは廃トナーボックス12によって回収される。
The intermediate transfer belt 11 disposed above the
中間転写ベルト11は、厚さ100μm〜150μm程度のフィルムを用いて無端状に形成されており、それぞれの感光体101a〜101dに接触するように設けられる。また、中間転写ベルト11には、感光体101a〜101dに形成された各色のトナー像が順次的に重ねて転写される。中間転写ベルト11は、その表面に多色トナー像を担持する機能を有している。 The intermediate transfer belt 11 is formed in an endless shape using a film having a thickness of about 100 μm to 150 μm, and is provided so as to be in contact with each of the photoreceptors 101 a to 101 d. Further, the toner images of the respective colors formed on the photoconductors 101a to 101d are sequentially transferred to the intermediate transfer belt 11 in a superimposed manner. The intermediate transfer belt 11 has a function of supporting a multicolor toner image on the surface thereof.
感光体101a〜101dから中間転写ベルト11へのトナー像の転写は、中間転写ベルト11の裏側に接触している中間転写ローラ13a〜13dによって行われる。中間転写ローラ13a〜13dには、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアスが印加される。本実施形態では、トナーの帯電極性が負極性であるため、正極性の高電圧が転写バイアスとして用いられる。
Transfer of the toner image from the photoconductors 101 a to 101 d to the intermediate transfer belt 11 is performed by
中間転写ローラ13a〜13dは、直径8〜10mmの金属(例えばステンレス)軸をベースとし、その表面は、導電性の弾性材(例えばEPDM,発泡ウレタン等)により覆われているローラである。この導電性の弾性材は、中間転写ベルト11に対して均一に高電圧を印加するために用いている。また、本実施の形態では、転写電極としてローラ形状を使用しているが、それ以外にブラシなどを用いても良い。
The
中間転写ベルト11を介してテンションローラ11aに当接するように転写ローラ14が配設される。各感光体101a〜101d上で各色相に応じて形成されたトナー像(現像剤像)は中間転写ベルト11で積層される。続いて、積層されたトナー像は中間転写ベルト11の回転によって、用紙と中間転写ベルト11の接触位置に導かれ、転写ローラ14に印加される転写バイアスによって用紙上に転写される。
A
中間転写ベルト11と転写ローラ14とは、所定の量のニップが形成されるように圧接する。転写ローラ11は、上記ニップを定常的に得るために、転写ローラ14もしくは中テンションローラ11aの何れか一方を硬質材料(金属等)とし、他方には、弾性ローラ等の軟質材料(弾性ゴムローラ、または発泡性樹脂ローラ等々)が用いられる。
The intermediate transfer belt 11 and the
画像形成装置100の下部に配設される給紙トレイ16は、画像形成に使用する用紙を蓄積しておくためのトレイであり、本画像形成装置100の画像形成部および光学系ユニットEの下側に設けられている。また、本画像形成装置100には、給紙トレイ16の用紙を転写ローラ14や定着装置15を経由させて排紙トレイ18に送るための用紙搬送路Sが形成されている。さらに、この用紙搬送路Sに沿って、ピックアップローラ16a、レジストローラ19、転写ローラ14、定着装置15、用紙を搬送する搬送ローラr等が配設されている。
The
搬送ローラrは、用紙の搬送を促進・補助するための小型のローラであり、用紙搬送路Sに沿って複数設けられている。ピックアップローラ16aは、給紙トレイ16の端部に備えられ、給紙トレイ16から用紙を1枚ずつ用紙搬送路Sに供給する呼び込みローラである。また、レジストローラ19は、用紙搬送路Sを搬送されている用紙を一旦保持し、感光体101a〜101d上のトナー像の先端と用紙の先端を合わせるタイミングで用紙を転写ローラ14とテンションローラ11aとの間に搬送する。
The transport rollers r are small rollers for promoting and assisting the transport of paper, and a plurality of transport rollers r are provided along the paper transport path S. The
次に、用紙搬送経路について詳細に説明する。画像形成装置100には予め用紙を収納する給紙カセット16が配置されるとともに、ユーザが少数枚の印字を行う時に使用する手差しトレイ17が配置されている。給紙カセット160および手差しトレイ17の近傍には、ピックアップローラ17a,16aが配置される。ピックアップローラ17a,16aは、用紙を1枚ずつ用紙搬送路Sに送り出す。
Next, the paper conveyance path will be described in detail. The
給紙カセット10から搬送される用紙は搬送路中の搬送ローラrによってレジストローラ14まで搬送される。用紙は、用紙の先端と中間転写ベルト11上の画像情報の先端を整合するタイミングで、転写ローラ14とテンションローラ11aとの間に搬送され、中間転写ベルト11に担持されているトナー像が用紙に転写される。続いて、用紙は定着装置15を通過することにより、用紙上の未定着トナーが熱で溶融・固着される。その後、用紙は、搬送ローラrを経て排紙ローラ18aから排紙トレイ18上に排出される。
The sheet conveyed from the sheet feeding cassette 10 is conveyed to the
他方、手差し給紙トレイ17に積載される用紙は、ピックアップローラ17aにより給紙され、複数の搬送ローラrを経てレジストローラ19に到達し、それ以降は給紙カセット16から給紙される用紙と同様の経過を経て排紙トレイ18に排出される。このとき、印字要求内容が両面印字要求の時は、上記のように片面印字が終了し定着装置15を通過した用紙の後端が排紙ローラ18aで挟持され、排紙ローラ18aが逆回転することによって搬送ローラrに導かれた後、レジストローラ19を経て裏面印字が行われた後に排紙トレイ18に排出される。
On the other hand, the paper stacked on the manual
上記画像形成装置100には、本発明に係る定着装置15が搭載される。図2に示すように、定着装置15は、無端状の定着ベルト15aと、定着ベルト15aを懸架する定着部材15b及び加熱部材15cと、定着ベルト15aを介して定着部材15bに圧接される加圧部材15dとを備えている。
The
本実施形態の定着装置15の具体的な構成として、直径75mmの定着ベルト15aのほか、定着部材15bとして直径50mmの定着ローラが、加熱部材15cとして直径35mmの加熱ローラが、加圧部材15dとして直径50mmの加圧ローラがそれぞれ用いられている。なお、加熱部材15cとしては、加熱ローラに限らず、たとえば、断面円弧状に形成し、定着ベルト15aを円弧状面で円滑に摺動させることも可能である。
As a specific configuration of the fixing
定着ローラ15bは、略円筒状の形状とされ、剛性体としてSUSなどからなる中空あるいは中実の金属製芯金15b1と、芯金15b1の外周上に形成された発泡性ゴム材などからなる弾性層15b2の2層構造とされる。弾性層15b2には、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどの耐熱性を有するゴム材料が適している。本実施形態では、直径20mmの中実の芯金15b1に、弾性層15b2として15mm厚のシリコーンスポンジゴム層が形成される。
The fixing
加圧ローラ15dは、略円筒状の形状とされ、内側から順に、中空の金属製芯金15d1、シリコーンゴムなどの弾性層15d2、フッ素樹脂などの離型層(図示せず)を備えている。弾性層15d2には、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどの耐熱性を有するゴム材料が適している。離型層には、PFT(テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体)又はPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)などのフッ素樹脂が適している。本実施形態では、直径48mmからなる中空の芯金15d1の表面上に、弾性層15d2として1mm厚のシリコーンゴム層を形成し、さらにその上に離型層として30μm厚のPFAチューブを被覆している。加圧ロール15dの内部には、ヒータランプ21が配置されている。
The
加熱ローラ15cは、アルミニウムなどの金属からなる略円筒状の芯金を備え、その内周面には赤外線吸収層(図示せず)が形成され、さらに外周面にはPFA等の離型層(図示せず)が形成される。赤外線吸収層は、芯金の内面にカーボンブラック含有塗料を塗装した黒色塗装層として形成され、これにより加熱効率を向上させることが可能となる。本実施形態では、0.7mm厚の中空の芯金の表面に、PFAからなる離型層が形成されている。加熱ロール15cの内部には、ヒータランプ21が配置されている。
The
図3に示すように、定着ベルト15aは、ステンレスやニッケルなどの金属材料からなる(可撓性の)中空円筒状の基層15a1の外表面に、耐熱性及び弾性に優れたエラストマー材料(例えば、シリコーンゴム)からなるベルト弾性層15a2が形成され、さらにその外表面に耐熱性及び離型性に優れたフッ素樹脂からなる表層15a3(離型層)が形成された3層構造となっている。フッ素樹脂としては、たとえば、PFAやPTFEを挙げることができる。
As shown in FIG. 3, the fixing
定着ベルトの表層15a3は、フッ素樹脂からなるチューブにより形成される。ベルト弾性層15a2の表面をフッ素樹脂チューブで被覆して表層を形成することで、安定した離型性を確保でき、また耐久性、耐擦り傷性が良好であり、長寿命化が可能となる。本実施形態においては、基層15a1として50μmの筒状ニッケル基材の上に、ベルト弾性層15a2として厚み250μmのシリコーンゴム層を形成し、さらにその上を厚み30μmのPFAチューブで被覆して表層15a3とした。 The surface layer 15a3 of the fixing belt is formed of a tube made of a fluororesin. By covering the surface of the belt elastic layer 15a2 with a fluororesin tube to form a surface layer, stable release properties can be secured, durability and scratch resistance are good, and a long life can be achieved. In this embodiment, a silicone rubber layer having a thickness of 250 μm is formed as a belt elastic layer 15a2 on a cylindrical nickel base material having a thickness of 50 μm as a base layer 15a1, and further coated with a PFA tube having a thickness of 30 μm to form a surface layer 15a3. It was.
上述のごとく、本発明においては、定着ベルトのベルト弾性層15a2の厚みを250μm以上とすることを特徴としており、これにより、転写材として凹凸のあるエンボス紙を用いた場合でも良好な定着性を得ることが可能となる。具体的に、図3〜図5の模式図を用いて説明すると、先ず、定着ベルト15aと加圧ローラ15dとの間で熱圧着される前では、図3に示すように、転写材である用紙Pの表面には未定着トナーT1の像が形成される。なお、図3では、模式的に紙表面の一面に未定着トナーT1の層が形成された場合を表わしている。
As described above, the present invention is characterized in that the thickness of the belt elastic layer 15a2 of the fixing belt is 250 μm or more, and this makes it possible to obtain good fixability even when embossed paper with unevenness is used as a transfer material. Can be obtained. Specifically, using the schematic diagrams of FIGS. 3 to 5, first, before thermocompression bonding between the fixing
定着ベルトのベルト弾性層15a2の厚みが250μm未満の場合には、図4に示すように、定着ベルト15は用紙P表面の凹凸に追随できず、その結果、用紙P表面の凹部に付着したトナーは溶融して定着トナーT2となるが、用紙P表面の凹部の奥に付着した未定着トナーT1は定着ベルト15が接触しないため、そのまま残ってしまうおそれが生じる。
When the thickness of the belt elastic layer 15a2 of the fixing belt is less than 250 μm, the fixing
一方、本発明では、定着ベルトのベルト弾性層15a2の厚みが250μm以上とされていることから、図5に示すように、定着ベルト15は用紙P表面の凹凸に十分追随可能となり、用紙Pの表面に付着したトナーはすべて溶融して定着トナーT2となる。特に、ベルト弾性層15a2の表面にフッ素樹脂からなる表層15a3を形成した場合であっても、ベルト弾性層15a2が十分な厚みを有していることで、良好な定着性を確保することが可能となる。
On the other hand, in the present invention, since the thickness of the belt elastic layer 15a2 of the fixing belt is 250 μm or more, the fixing
図2に示すように、定着ベルト15aは、定着ローラ15bと加熱ローラ15cとの間に所定のテンションをかけた状態で張架される。加熱ローラ15c及び加圧ローラ15dは、前述のごとく、それぞれヒータランプ21を内装している。定着ベルト15aは、図示しない温度検出器からの信号に基づいて、制御部によって所定の定着温度となるようにヒータランプ21への出力が制御される。加圧ローラ15dは、定着ベルト15aを挟んで定着ローラ15bに対向配置される。
As shown in FIG. 2, the fixing
定着ベルト15aと加圧ローラ15dとの間において、定着ローラ15bと加圧ローラ15dとが定着ベルト15aを介して互いに当接する部分が定着ニップ部Nとされる。定着ニップ部Nにおいて、用紙はX方向に入紙し、定着ローラ15bと加圧ローラ15dとで用紙を熱圧着することにより、用紙に転写された多色トナー像を溶融・混合・圧接し、用紙に対して熱定着させる。
A portion where the fixing
加圧ローラ15dには1mm厚のシリコーンゴムからなる弾性層15d2が形成され、定着ローラ15bには弾性層15d2よりも厚くて柔らかい15mm厚のシリコーンゴムスポンジゴムからなる弾性層15b2が形成される。従って、図2及び図6に示すように、加圧ローラ15dは、定着ローラ15b側に付勢する力によって、定着ローラ15b側に押し込まれることになる。
An elastic layer 15d2 made of silicone rubber having a thickness of 1 mm is formed on the
なお、定着ニップ部Nは、加圧ローラ15dを定着ローラ15b側に付勢する力が大きくなるほど、加圧ローラ15dと定着ローラ15bとの当接幅(ニップ幅W)が大きくなり定着性が向上する。また、図2及び図6では、定着ベルト15aは模式的に描かれているが、実際には、定着ニップ部Nの周方向両端の近傍(図中、丸で囲まれた部分)では、図面上で下向きに湾曲(加圧ローラ側に凸状に湾曲)する湾曲面が形成される。
In the fixing nip portion N, as the force for urging the
この湾曲面は、加圧ローラ15dが定着ベルト15aを介して定着ローラ15bに接した状態から、加圧ローラ15dを定着ローラ15b側に付勢することで加圧ローラ15dが定着ローラ15b側に押し込まれて移動した距離、すなわち、定着ローラ15bに対する加圧ローラ15dの押し込み量D(以下、「定着ローラ押し込み量D」という)が大きくなるほど、曲率も大きくなり、用紙剥離性が向上する。一方、定着ローラ押し込み量Dが30%を超える場合には、定着ローラの弾性層15b2の劣化が生じるおそれがある。そこで、本発明では、定着ローラ押し込み量Dが20%〜30%になるようにすることで、定着ローラ15bの耐久性を維持しつつ、用紙剥離性が向上するとともに、良好な定着性を得ることが可能となる。
This curved surface is formed by pressing the
なお、定着ローラの弾性層15b2は単層であってもよいし、複数の層が積層された多層構造であってもよい。多層構造の場合、定着ローラ押し込み量は、全ての層の総厚に対して20%〜30%になるようにすればよい。多色トナー像の定着後の用紙は、搬送ローラrによって用紙搬送路Sの反転排紙経路に搬送され、フェイスダウンの状態で排紙トレイ18上に排出される。
The elastic layer 15b2 of the fixing roller may be a single layer or a multilayer structure in which a plurality of layers are stacked. In the case of a multilayer structure, the pressing amount of the fixing roller may be 20% to 30% with respect to the total thickness of all layers. The sheet on which the multicolor toner image has been fixed is conveyed to the reverse sheet discharge path of the sheet conveyance path S by the conveyance roller r, and is discharged onto the
以下、実施例を挙げて本発明について更に詳細に説明する。本実施例においては、上記実施形態で記載した定着装置及び画像形成装置を用いて、実際に普通紙及びエンボス紙に画像を形成したときの定着性を評価した。さらに、定着ローラ押し込み量を変化させたときの定着可能温度範囲及び定着ローラの経時変化についても評価を行った。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. In this example, the fixability when an image was actually formed on plain paper and embossed paper was evaluated using the fixing device and the image forming apparatus described in the above embodiment. Further, the fixing possible temperature range when the fixing roller push-in amount was changed and the temporal change of the fixing roller were also evaluated.
具体的には、上記実施形態で用いた定着ベルトのほかに、定着ベルトのベルト弾性層の厚みを200μmと300μmに変更した2種類のベルトを作製し、これら3種類の定着ベルトをそれぞれ用いたときの画像の定着性について評価を行った。画像形成に用いた紙は、坪量64g/m2の普通紙と、坪量130g/m2のエンボス紙の2種類とした。結果を表1に記す。 Specifically, in addition to the fixing belt used in the above-described embodiment, two types of belts were prepared in which the thickness of the belt elastic layer of the fixing belt was changed to 200 μm and 300 μm, and each of these three types of fixing belts was used. The image fixability at the time was evaluated. Paper used for image formation, a plain paper having a basis weight of 64 g / m 2, and the two kinds of embossed paper having a basis weight of 130 g / m 2. The results are shown in Table 1.
定着可能温度範囲及び定着ローラの経時変化の評価については、定着ベルトとしてベルト弾性層の厚みが250μmのものを使用し、加圧ローラを定着ローラ側に付勢する付勢力を変化させることによって定着ローラ押し込み量を18〜35%の間で変化させた。そして、各押し込み量の値における定着可能温度範囲を求めた。定着可能温度範囲を求めるには、先ず、オフセットおよび紙の巻き付きが発生しない定着温度の上限値(定着上限温度)と下限値(定着下限温度)を求める。そして、これらの温度の温度差から定着可能温度範囲を求めることができる。 Regarding the evaluation of the fixing temperature range and the change over time of the fixing roller, a fixing belt having a belt elastic layer thickness of 250 μm is used, and fixing is performed by changing the urging force that urges the pressure roller toward the fixing roller. The roller pressing amount was changed between 18 and 35%. Then, the fixable temperature range at each push-in value was obtained. In order to obtain the fixable temperature range, first, an upper limit value (fixing upper limit temperature) and a lower limit value (fixing lower limit temperature) of the fixing temperature at which no offset or paper wrapping occurs are obtained. The fixable temperature range can be obtained from the temperature difference between these temperatures.
定着ローラの経時変化については、評価試験開始前の定着ローラの弾性層15d2のASKER−C硬度(SRIS 0101に準拠して測定)H1を測定しておき、定着ローラ押し込み量を18〜35%の間の所定値に固定した後、画像形成装置への通紙枚数が300000枚の時点で再度定着ローラの弾性層15d2のASKER−C硬度H2を測定する。そして、(H1−H2)×100/H1で表わされる硬度変化率(%)が20%以内の場合は○、20%よりも大きい場合は×とした。定着可能温度範囲及び定着ローラの経時変化の評価結果を表2に記す。 Regarding the change over time of the fixing roller, the ASKER-C hardness (measured in accordance with SRIS 0101) H1 of the elastic layer 15d2 of the fixing roller before the start of the evaluation test is measured, and the pressing amount of the fixing roller is 18 to 35%. After fixing to a predetermined value, the ASKER-C hardness H2 of the elastic layer 15d2 of the fixing roller is measured again when the number of sheets passing through the image forming apparatus is 300,000. And when the hardness change rate (%) represented by (H1-H2) * 100 / H1 was within 20%, it was set as (circle), and when larger than 20%, it was set as x. Table 2 shows the evaluation results of the fixing temperature range and the change with time of the fixing roller.
表1より、定着ベルトのベルト弾性層の厚みを250μm以上にすることで、エンボス紙のような凹凸を有する紙でも良好な定着性を得ることができることが分かる。さらに、表2により、定着ローラ押し込み量を20%〜30%とすることで、定着ローラの耐久性を維持しつつ、用紙剥離性が向上するとともに、定着可能温度範囲を広く維持することが可能となる。定着可能温度範囲が広いことで、紙種、環境、またはトナー量が変化しても定着不良が生じにくくなる、すなわち、良好な定着性を維持することが可能となる。 From Table 1, it can be seen that when the thickness of the belt elastic layer of the fixing belt is 250 μm or more, good fixability can be obtained even with paper having unevenness such as embossed paper. Furthermore, according to Table 2, by setting the pressing amount of the fixing roller to 20% to 30%, it is possible to maintain the durability of the fixing roller, improve the paper peelability, and maintain a wide fixing temperature range. It becomes. A wide fixing temperature range makes it difficult for fixing defects to occur even when the paper type, environment, or toner amount changes, that is, good fixing properties can be maintained.
100 画像形成装置
11 中間転写ベルト
14 転写ローラ
15 定着装置
15a 定着ベルト
15b 定着ローラ(定着部材)
15c 加熱ローラ(加熱部材)
15d 加圧ローラ(加圧部材)
DESCRIPTION OF
15c Heating roller (heating member)
15d Pressure roller (Pressure member)
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Citations (5)
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---|---|---|---|---|
JPH11219051A (en) * | 1998-02-04 | 1999-08-10 | Minolta Co Ltd | Fixing belt and its manufacture |
JP2005091984A (en) * | 2003-09-19 | 2005-04-07 | Ricoh Co Ltd | Image forming method |
JP2010204623A (en) * | 2009-02-03 | 2010-09-16 | Sharp Corp | Fixing device and image forming apparatus |
JP2011002590A (en) * | 2009-06-17 | 2011-01-06 | Sharp Corp | Fixing device and image forming apparatus including the same |
JP2012123166A (en) * | 2010-12-08 | 2012-06-28 | Canon Inc | Image heating device |
-
2012
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11219051A (en) * | 1998-02-04 | 1999-08-10 | Minolta Co Ltd | Fixing belt and its manufacture |
JP2005091984A (en) * | 2003-09-19 | 2005-04-07 | Ricoh Co Ltd | Image forming method |
JP2010204623A (en) * | 2009-02-03 | 2010-09-16 | Sharp Corp | Fixing device and image forming apparatus |
JP2011002590A (en) * | 2009-06-17 | 2011-01-06 | Sharp Corp | Fixing device and image forming apparatus including the same |
JP2012123166A (en) * | 2010-12-08 | 2012-06-28 | Canon Inc | Image heating device |
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