JP2016031516A - Fixation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式の複写機・プリンタ等の画像形成装置に用いられる定着装置に関する。 The present invention relates to a fixing device used in an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or printer.
電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置に用いられる定着装置として、筒状のフィルムと、フィルムの内面に接触するヒータと、フィルムを介してヒータと共にニップ部を形成するバックアップローラと、を有するものが知られている。この定着装置は、熱容量の小さいフィルムを用いているため、ウォームアップ時間を短いというメリットを有する。特許文献1には、バックアップローラに駆動源からの駆動力を伝達して駆動し、フィルムをニップ部でバックアップローラから受ける摩擦力によって回転させるものが開示されている。 As a fixing device used in an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or a printer, a cylindrical film, a heater that contacts the inner surface of the film, a backup roller that forms a nip portion with the heater via the film, Are known. Since this fixing device uses a film having a small heat capacity, it has an advantage of a short warm-up time. Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228561 discloses a technique in which a driving force from a driving source is transmitted to a backup roller to be driven, and a film is rotated by a frictional force received from the backup roller at a nip portion.
しかしながら、この特許文献1に記載の定着装置は、連続プリントを継続するにつれて加圧ローラが加熱され、その外径が膨張してニップ幅が広くなり、ニップ部における記録材の搬送速度が速くなる。つまり、ニップ部における記録材の搬送速度が安定しないという課題がある。 However, in the fixing device described in Patent Document 1, the pressure roller is heated as continuous printing is continued, the outer diameter of the pressure roller expands to widen the nip width, and the recording material conveyance speed at the nip portion increases. . That is, there is a problem that the conveyance speed of the recording material in the nip portion is not stable.
上記課題を解決するための本願発明の好適な一つ目の実施形態は、加熱部材と、芯金と、前記芯金の外側に形成されたゴム層と、を有し、前記加熱部材と共にニップ部を形成するバックアップローラと、を有し、前記ニップ部でトナー像が形成された記録材を搬送しながら加熱して前記トナー像を記録材に定着する定着装置において、前記ゴム層は、無機系の増粘剤が含有されたスポンジ形成性シリコーンゴム組成物から形成され、前記バックアップローラが駆動され、前記バックアップローラの回転によって前記加熱部材が回転することを特徴とする。 A first preferred embodiment of the present invention for solving the above-mentioned problems includes a heating member, a cored bar, and a rubber layer formed on the outside of the cored bar, and a nip together with the heating member. A fixing roller for fixing the toner image to the recording material by heating while conveying the recording material on which the toner image is formed at the nip portion. It is formed from a sponge-forming silicone rubber composition containing a system thickener, the backup roller is driven, and the heating member is rotated by the rotation of the backup roller.
上記課題を解決するための本願発明の好適な2つ目の実施形態は、加熱部材と、芯金と、前記芯金の外側に形成されたゴム層と、を有し、前記加熱部材と共にニップ部を形成するバックアップローラと、を有し、前記ニップ部でトナー像が形成された記録材を搬送しながら加熱して前記トナー像を記録材に定着する定着装置において、前記ゴム層は、含水率が高くなると硬度が下がり含水率が低くなると硬度が上がる可逆的な特性を有し、前記バックアップローラが駆動され、前記バックアップローラの回転によって前記加熱部材が回転することを特徴とする。 A second preferred embodiment of the present invention for solving the above-mentioned problems includes a heating member, a cored bar, and a rubber layer formed on the outside of the cored bar, and a nip together with the heating member. A fixing roller that heats the recording material on which the toner image is formed at the nip portion and heats the recording material to fix the toner image on the recording material. It has a reversible characteristic that the hardness decreases as the rate increases and the hardness increases as the moisture content decreases, and the backup roller is driven and the heating member is rotated by the rotation of the backup roller.
本発明によれば、バックアップローラの温まり具合によらず定着装置のニップ部における記録材の搬送速度が安定するという効果がある。 According to the present invention, there is an effect that the conveyance speed of the recording material in the nip portion of the fixing device is stabilized regardless of the warming state of the backup roller.
(実施例1)
以下、図面を参照しながら本実施例に係る画像形成装置及び定着装置について詳しく説明する。
Example 1
Hereinafter, an image forming apparatus and a fixing device according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
(画像形成装置)
本実施例に係る画像形成装置50について説明する。図5は、本実施例に係る画像形成装置の断面図である。本実施例における画像形成装置50は、像担持体である感光ドラム1の周面には、回転方向(矢印R1方向)に沿って順に、帯電器2、レーザ光を感光ドラム1に照射する露光装置3、現像器5、転写ローラ10、及び感光ドラムクリーナー16が配置されている。まず、感光ドラム1は、その表面が帯電器2によってマイナス極性に帯電される。次に帯電された感光ドラム1は、露光手段3の露光Lにより、その表面上に静電潜像が形成される。本実施例のトナーはマイナス極性に帯電されており、まずトナーが入った現像器5によって、感光ドラム1上の静電潜像部にのみマイナストナーが付着し、感光ドラム1上にトナー像が形成される。記録材Pが搬送ローラ9によって、感光ドラム1と転写ローラ10とで形成される転写ニップ部に搬送されると、感光ドラム1上のトナー像は、転写ニップ部において記録材P上に転写される。トナー像が感光ドラム1から記録材Pへ転写される時に、転写ローラ10に不図示の電源からトナーの極性とは逆の極性であるプラス極性の転写バイアスが印加される。転写後の感光ドラム1は、弾性体ブレードを有する感光ドラムクリーナー16によって表面の転写残トナーが除去される。以上の帯電、露光、現像、転写、クリーニングの一連の画像形成プロセスを画像形成部80で行い、記録材Pにトナー像を形成する。トナー像を担持した記録材Pは、定着装置100に搬送され、表面のトナー像の加熱定着が行なわれる。
(Image forming device)
The
(定着装置)
図1は本実施例における定着装置100の断面図である。定着装置100は、加熱部材としての筒状の定着フィルム112及び定着フィルム112の内面に接触するヒータ113と、定着フィルム112を介してヒータ113と共にニップ部N1を形成するバックアップローラとしての加圧ローラ110と、を有する。定着装置100は、ニップ部N1で未定着トナー像Tが形成された記録材を搬送しながら加熱して未定着トナー像Tを記録材に定着する定着処理を行う。
(Fixing device)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a
加圧ローラ110は駆動源(不図示)によって駆動され、加圧ローラ110からニップ部N1で摩擦力を受けて定着フィルム112が回転する構成である。加圧ローラ110の回転方向は、図1矢印R2方向であり、定着フィルム112の回転方向は図1矢印R1方向である。ヒータ113の熱は定着フィルム112の内面から外面に伝わり、ニップ部N1で加圧ローラ110表面も加熱される。未定着トナー像Tが転写された記録材Pが、図中矢印A1方向からニップ部N1に搬送されると、定着フィルム112の熱が、未定着トナー像Tと記録材Pに伝わり、トナー像Tが記録材Pに定着される。
The
尚、以下の説明において、定着装置100のニップ部N1よりも記録材Pの搬送方向の上流側を上流と定義し、ニップ部N1よりも記録材Pの搬送方向の下流側を下流と定義する。また、ニップ部N1における記録材Pの搬送方向を短手方向、記録材の搬送方向と直交する方向を長手方向と定義する。
In the following description, the upstream side in the conveyance direction of the recording material P with respect to the nip portion N1 of the
ヒータ113は、ヒータホルダー119によって支持され、このヒータホルダー119の周囲に定着フィルム112が設けられた構成である。ヒータホルダー119は、低熱容量の材料が好ましく、本実施例では耐熱性樹脂である液晶ポリマー(LCP)を用いた。ヒータホルダー119のヒータ113を支持する側の面と反対側の面は、曲げ剛性の向上のため、金属製で横断面がU字形状のステイ120によって長手方向に亘って支持されている。ステイ120は加圧バネ114によって長手方向の両端部が図中矢印A2方向に147Nの力で押圧される。ステイ120に加えられた押圧力は、ヒータホルダー119を介してヒータ113に伝わり、ヒータ113は定着フィルム112を介して加圧ローラ110に押圧され、幅7.5mmのニップ部N1が形成される。本実施例ではステイ120の材質は、鉄である。
The
(定着フィルム)
本実施例の定着フィルム112は内径がφ18であり、厚み方向で多層構成となっている。定着フィルム112は、フィルムの強度を保つための基層112bと、表面への汚れ付着低減のための離型層112aと、を有する。基層112bの材質は、ヒータ113の熱を受けるため耐熱性が必要であり、ポリイミドなどの耐熱性樹脂や金属(SUS、Ni)などを用いると良い。樹脂は金属に比べると比重が小さいため熱容量が小さく温まりやすい利点がある。本実施例では、定着フィルム112の基層112bの材質としてポリイミド樹脂を用い、熱伝導率と強度を向上させるためカーボン系のフィラーを添加している。基層112bの厚さは薄いほどヒータ113の熱を定着フィルム112表面に伝達しやすいものの、強度が低下するため15μm〜100μm程度が好ましく、本実施例では60μmとした。
(Fixing film)
The
定着フィルム112の離型層112aの材質は、パーフルオロアルコキシ樹脂(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン樹脂(FEP)等のフッ素樹脂を用いることが好ましい。本実施例ではフッ素樹脂の中でも離型性と耐熱性に優れるPFAを用いた。離型層112aは、チューブを被覆させたもの、塗料でコートして形成したもの、のいずれでも良い。本実施例では、薄肉成型に優れるコートにより成型された離型層112aを用いた。離型層112aは薄いほどヒータ113の熱を定着フィルム112表面に伝達しやすいが、薄すぎると耐久性が悪化するため、5μm〜30μm程度が好ましく、本実施例では10μmとした。
The material of the
定着フィルム112は、長手方向に移動する片寄りが発生する場合があり、定着フィルム112の端部には片寄りを規制する定着フランジ130(規制部材)が定着フィルム112両端部に設けられている。定着フィルム端面は片寄りが発生した方の定着フランジ130に突き当たり片寄りが規制されるようになっている。
The fixing
(ヒータ)
ヒータ113は、幅6mmで厚さ1mmのアルミナの基板表面に、Ag/Pd(銀パラジウム)の発熱抵抗層をスクリーン印刷により10μm塗工し、その上に発熱抵抗体の保護層として50μmの厚さのガラスで覆ったものを用いた。ヒータ113の背面には基板の温度を検知するための温度検知素子115が配置されている。この温度検知素子115の検知温度に応じて、長手方向の端部にある不図示の電極部から発熱抵抗層に供給する電力の供給量を適切に制御し、温度検知素子115の検知温度が目標温度になるようにしている。そして、ヒータ113の熱は、定着フィルム112の内面から表面に伝わり、ニップ部N1を介して加圧ローラ110の表面を加熱する。上述のように未定着トナー像Tが転写された記録材Pが、ニップ部N1に搬送されると、定着フィルム112と加圧ローラ110の熱は、未定着トナー像Tと記録材Pに伝わり、記録材Pにトナー像Tが定着されるようになっている。
(heater)
In the
(加圧ローラ)
本実施例の加圧ローラ110は、芯金117と、芯金117の外側に形成されたゴム層110aと、ゴム層110aの外側に形成された離型層110bと、を有する。本実施例の加圧ローラ110の外径はφ18である。加圧ローラ110の表面硬度は、25℃50%の環境下で、ゴム硬度をAsker−C硬度(4.9N荷重)42〜48°とした。
(Pressure roller)
The
芯金117は、鉄製でφ12のものを使用した。離型層110bは、チューブを被覆させたものでも塗料でコートしたものでも良く、本実施例では、耐久性に優れるパーフルオロアルコキシ樹脂(PFA)チューブを使用した。離型層110bの材質は、PFAの他に、PTFE、FEP等のフッ素樹脂や、離型性の良いフッ素ゴムやシリコーンゴム等を用いても良い。
The
ゴム層110aは、厚さ3mmのシリコーンゴムスポンジで形成されている。ゴム層110aは、ポリオルガノシロキサン、乳化剤、水、増粘剤等から製造されるシリコーン組成物からなる。増粘剤は、天然又は合成の無機系の増粘剤であり、水と混合することで水の粘度を高め、シリコーン組成分中への水の分散を容易にできる。増粘剤は、シリコーン組成分中の水の分散状態を安定させるために配合される。ポリオルガノシロキサン中に水と増粘剤を分散させてエマルジョン化させる。
The
無機系の増粘剤としては、モンモリロナイト、ヘクトライト、サポナイト、ソーコナイト、バイデライト及びノントロナイト等の無機系の粘土鉱物を主成分とするベントナイト等の天然又は合成のスメクタイトクレー、及び、これらとポリアクリル酸等のアニオン性ポリマー等との親水性複合物が挙げられる。 Examples of inorganic thickeners include natural or synthetic smectite clays such as bentonite mainly composed of inorganic clay minerals such as montmorillonite, hectorite, saponite, sauconite, beidellite and nontronite, And hydrophilic composites with anionic polymers such as acrylic acid.
円柱のローラ成形用型などに芯金を円柱中心に固定し、シリコーンゴム組成物を完全に充填後、熱風循環式オーブンや熱水中に投入する等して加熱する。これにより、型内でスポンジ形成性シリコーンゴム組成物が硬化(架橋)して芯金と一体化してローラ状のシリコーンゴムスポンジが成形される。所定時間加熱後、必要に応じてローラ成形用型を冷却し、シリコーンゴムスポンジ製ローラを取り出す。 A cored bar is fixed to the center of the cylinder in a cylindrical roller molding die or the like, and after completely filling the silicone rubber composition, it is heated by being put into a hot air circulating oven or hot water. As a result, the sponge-forming silicone rubber composition is cured (cross-linked) in the mold and integrated with the cored bar to form a roller-shaped silicone rubber sponge. After heating for a predetermined time, the roller mold is cooled as necessary, and the silicone rubber sponge roller is taken out.
取り出されたシリコーンゴムスポンジ製ローラは含水状態なので、これを加熱して脱水する。一方多くの増粘剤はセル内に残留している。このようにして、微細で均一な連続気泡を有するシリコーンゴムスポンジ製ローラを得ることができる。 The removed silicone rubber sponge roller is in a water-containing state, so it is dehydrated by heating. On the other hand, many thickeners remain in the cell. Thus, a silicone rubber sponge roller having fine and uniform open cells can be obtained.
尚、脱水時の加熱温度は任意であり、常温での自然乾燥も可能であるが、効率的なスポンジの形成のためには100℃以上の温度が好ましく、120〜250℃の加熱温度がより好ましい。 In addition, although the heating temperature at the time of dehydration is arbitrary and natural drying at normal temperature is also possible, the temperature of 100 degreeC or more is preferable for the formation of efficient sponge, and the heating temperature of 120-250 degreeC is more preferable.
加圧ローラ110は、熱容量が大きく熱伝導率が大きいと、加圧ローラ110の表面の熱が内部へ吸収され易く、加圧ローラ110の表面温度が上昇しにくくなる。すなわち、加圧ローラ110のゴム層は、できるだけ低熱容量で熱伝導率が低く、断熱効果の高い材質の方が、定着装置100のウォームアップ時間を短縮できる。上記シリコーンゴムスポンジの熱伝導率は0.8〜0.16W/m・Kであり、ソリッドゴムよりも熱伝導率が低い。また、熱容量に関係する比重はソリッドゴムが約1.05〜1.30であるのに対して、シリコーンゴムスポンジが約0.5〜0.85であり、低熱容量でもある。従って、このシリコーンゴムスポンジは、定着装置100のウォームアップ時間の短縮に貢献する。
When the
(連続気泡性)
本実施例の、シリコーンゴムスポンジの硬度変化は、加圧ローラ内に雰囲気の空気を取り込むことで生じるため、連続気泡率(気泡セルが連続している率)が高い程効果が高い。連続気泡率は、好ましくは70%以上、更に好ましくは90%以上である。ここで連続気泡率は、スポンジを水中に沈め、減圧することで、連続気泡中の空気を水に置換して調べることができる。スポンジ中の全気泡セルに対して連続気泡の占める割合、すなわち連続気泡率は水の密度を1.0g/cm3として以下の式:
[数1]
連続気泡率(%)={(吸水した水の質量)/(気泡部分体積)}×100
で求めることができる。なお、上記式中「気泡部分体積」は以下の式:
[数2]
気泡部分体積(cm3)={(スポンジ質量)/(スポンジ密度)}−{(スポンジ質量)/(ゴム密度)}
で求めることができる。なお、上記式中「ゴム密度」は、(C)成分、(D)成分及び(E)成分を含まない他は同様にして調製したシリコーンゴム組成物を架橋・硬化させて得られるシリコーンゴム成形品の密度を測定することで得られる値であり、スポンジ気泡壁の密度を表す。本実施例は連続気泡率95%以上の加圧ローラを用いた。
(Open cell)
The change in the hardness of the silicone rubber sponge in this embodiment is caused by taking atmospheric air into the pressure roller, so that the higher the open cell rate (the rate at which the bubble cells are continuous), the higher the effect. The open cell ratio is preferably 70% or more, more preferably 90% or more. Here, the open cell ratio can be examined by substituting the sponge in water and reducing the pressure to replace the air in the open cell with water. The ratio of the open cells to the total cell in the sponge, that is, the open cell rate is the following formula with the density of water being 1.0 g / cm 3:
[Equation 1]
Open cell ratio (%) = {(mass of absorbed water) / (bubble partial volume)} × 100
Can be obtained. In the above formula, “bubble partial volume” is the following formula:
[Equation 2]
Bubble partial volume (cm3) = {(sponge mass) / (sponge density)}-{(sponge mass) / (rubber density)}
Can be obtained. The “rubber density” in the above formula is a silicone rubber molding obtained by crosslinking and curing a silicone rubber composition prepared in the same manner except that it does not contain the components (C), (D) and (E). It is a value obtained by measuring the density of the product, and represents the density of the sponge bubble wall. In this example, a pressure roller having an open cell ratio of 95% or more was used.
(ゴム硬度変化のメカニズム)
前述した通り、本実施例の加圧ローラ110のゴム層110aのシリコーンゴムスポンジ形成時に増粘剤として無機系の粘土鉱物を用いている。スポンジ形成性シリコーンゴム組成物に含まれた無機系の粘土鉱物はローラ形成の架橋時や脱水時にもシリコーンゴムスポンジ内に留まっている。無機系の粘土鉱物は親水性が高く、雰囲気内の水分を容易に吸湿する。無機系の粘土鉱物は含水率によって硬度を変化させ、乾燥すれば硬く、吸湿すれば柔らかくなる。この無機系の粘土鉱物の硬度が形成後のゴム硬度に影響を与える。つまり、本実施例のゴム層110aは、乾燥して含水率が低くなると硬度が高くなり、吸湿して含水率が高くなると硬度が低くなるという可逆的な特性を有する。特に、加圧ローラ100が定着処理過程でヒータ113からの熱を受けた場合、加圧ローラ110の無機系の粘土鉱物の水分が蒸発して固くなり、加圧ローラ110のゴム硬度は上昇しやすい。逆に、加圧ローラが室温(例えば温度25℃湿度50%)で放置された場合、無機系の粘土鉱物が吸湿しゴム硬度は低下する。硬度変化量は、増粘剤の含有量やセルの大きさ、気泡セルの大きさや数で調整可能であり、本実施例の加圧ローラ110は、相対湿度0%付近と室温想定の相対湿度50%では約3°の硬度差を有するよう調整した。ここで言う相対湿度とは、ある気温における飽和水蒸気量を100とし、実際の水蒸気量の測定値を比率(パーセント)で表したものである。
(Mechanism of rubber hardness change)
As described above, an inorganic clay mineral is used as a thickener when forming the silicone rubber sponge of the
次に、本実施例の定着装置100の効果について説明する。まず、最初に、加圧ローラ110のゴム層110aの硬度と、ニップ部N1における記録材の搬送速度と、の関係について説明する。加圧ローラ110のゴム層110aの硬度が低い程、ニップ部N1の幅が広がり記録材の搬送速度が上がる。また、加圧ローラ110の外径が膨張して大きくなる程、ニップ部N1の幅が広がり搬送速度が上がる。逆に、加圧ローラ硬度が高いとニップ部N1の幅が狭くなり記録材の搬送速度は下がる。また、加圧ローラ110の外径が収縮して小さくなる程、ニップ部N1の幅が狭まくなり記録材の搬送速度が低下する。このように、加圧ローラ110の外径及び硬度は、ニップ部N1の幅に影響し、ニップ部N1の幅は記録材の搬送速度に影響する。
Next, the effect of the fixing
図6に、本実施例の定着装置100と、比較例1の定着装置と、で相対湿度を振ってゴム硬度の変化を比較した結果を示す。比較例1の定着装置は、無機系の粘土鉱物を使用せず樹脂マイクロバルーンで発泡させたシリコーンゴムスポンジ層を有する加圧ローラを搭載した装置である。また、本実施例の定着装置100は、無機系の粘度鉱物を使用して形成した加圧ローラ110を搭載した装置である。図6によれば、比較例1の加圧ローラは、湿度が変化してもゴム硬度がほとんど変化しないのに対して、本実施例の加圧ローラ110の硬度は、相対湿度が上昇するにつれてゴム硬度が低下している。つまり、比較例1の加圧ローラは、定着処理中に加熱されると膨張して外径は大きく成るものの、ゴム硬度が変わらないからニップ部の幅が広くなり、記録材の搬送速度が上がる。つまり、比較例1はニップ部における記録材の搬送速度が変動しやすい。これに対して、本実施例の加圧ローラ110は、定着処理中に加圧ローラ110が膨張して外径は大きくなるものの、ゴム硬度が上がるので、加圧ローラ110の端部におけるニップ部の幅は比較例1よりも広がりにくい。よって、本実施例のニップ部における記録材の搬送速度は、比較例1よりも変動し難く安定する。
FIG. 6 shows the result of comparing the change in rubber hardness by changing the relative humidity between the fixing
次に、画像形成装置としての課題について説明する。図2に示すように、定着装置100のニップ部N2と、ニップ部N2よりも記録材の搬送方向の上流側にある転写部80の転写ニップ部N3と、の双方に記録材が挟持され、各々のニップ部で記録材が搬送されている場合について考える。比較例1の定着装置のようにニップ部N2における記録材の搬送速度が変動しやすい場合、次のような課題が生じる。転写ニップ部N3の搬送速度よりも定着装置100のニップ部N2の搬送速度が速くなると、転写ニップ部N3において記録材に転写される未定着トナー像が伸びて画像不良となる。反対に、定着装置100のニップ部N2における記録材の搬送速度が転写ニップ部N3における搬送速度よりも遅くなると、記録材が転写ニップ部N3に押し込まれ、転写ニップ部N3で記録材に転写されるトナー像が縮んで画像不良となる。これに対して、本実施例1の定着装置100は、定着装置100のニップ部N2の搬送速度は変動し難く転写ニップ部N3における搬送速度との差が大きくなりにくいため、比較例1よりも画像不良が生じにくいという効果がある。
Next, problems as an image forming apparatus will be described. As shown in FIG. 2, the recording material is sandwiched between both the nip portion N2 of the fixing
(効果確認)
本実施例の効果を確認するために、本実施例の加圧ローラ110を搭載した定着装置100と、比較例1の加圧ローラを搭載した定着装置と、で小サイズ記録材を連続プリントした時のニップ部の搬送速度の変動について比較する実験を行った結果を表1に示す。
(Effect confirmation)
In order to confirm the effect of this embodiment, small-size recording materials were continuously printed by the fixing
実験方法として、印字精度の副走査倍率からニップ部における搬送速度の変化を評価した。副走査倍率とは、一つの格子が10mm×10mmのサイズである格子画像をプリントし、プリントされた記録材の格子の記録材の搬送方向(副走査方向)の長さが10mmに対してどれだけ変動しているかを倍率で定量化する方法を採用した。一つの格子の記録材の搬送方向の長さが10mmより長ければ、定着装置のニップ部における搬送速度が転写部のニップ部における搬送速度より速いことを意味する。反対に、一つの格子の記録材の搬送方向の長さが10mmよりも短ければ、定着装置のニップ部における搬送速度が転写部のニップ部における搬送速度より遅いことを意味している。 As an experimental method, the change in the conveyance speed at the nip portion was evaluated from the sub-scanning magnification of the printing accuracy. The sub-scanning magnification is a grid image in which one grid has a size of 10 mm × 10 mm, and the length of the printed recording material grid in the recording material conveyance direction (sub-scanning direction) is 10 mm. The method of quantifying by the magnification whether it only fluctuates. If the length of the recording material in one grating in the conveyance direction is longer than 10 mm, it means that the conveyance speed at the nip portion of the fixing device is faster than the conveyance speed at the nip portion of the transfer portion. On the other hand, if the length of the recording material of one grating in the conveyance direction is shorter than 10 mm, it means that the conveyance speed at the nip portion of the fixing device is slower than the conveyance speed at the nip portion of the transfer portion.
23℃、50%の環境下で坪量80g/m2、A4サイズ(幅210mm縦297mm)サイズ紙を用い、定着装置は30分以上上記環境に放置した状態からスタートし、上記の格子画像を200枚プリントした。尚、本実施例の定着装置で使用可能な最大幅の記録材は、レターサイズ(幅216mm縦279mm)である。プリント物の1枚の中で一つの格子の記録材の搬送方向の長さを平均し、プリント開始から終了にかけて1つの格子の長さがどれくらい変化しているかを測定した。また、加圧ローラのプリント枚数相当の温度におけるニップ部の幅を測定した。ニップ部の幅の測定方法は、定着済みのベタ黒画像を再度、画像を形成せずに定着装置のニップ部で搬送し、その搬送の途中で搬送を停止する。ニップ部内の定着済みトナーが再度溶けることでニップ部に相当するベタ黒画像の領域の光沢度がニップ部以外のベタ黒画像の領域よりも高くなる。その光沢度が増した部分をニップ部の幅として測定する。
Using a paper having a basis weight of 80 g / m 2 and an A4 size (
表1によれば、比較例1は、連続プリント枚数1〜200枚の間で副走査倍率が7%程度大きくなっているので、連続プリント初期から後半にかけて定着装置のニップ部における搬送速度が上がっていることを示している。比較例1の画像形成装置において、高いプリント精度を確保するためには、加圧ローラの回転速度を可変にするなどの対策が必要になると考えられる。一方、本実施例においては、連続プリント初期から後半にかけて副走査倍率はほぼ同じであり、定着装置のニップ部における搬送速度の変動は少ないことがわかる。 According to Table 1, in Comparative Example 1, the sub-scanning magnification is increased by about 7% between 1 to 200 continuous prints, so that the conveyance speed at the nip portion of the fixing device increases from the initial stage to the latter half of the continuous print. It shows that. In the image forming apparatus of Comparative Example 1, it is considered that measures such as making the rotation speed of the pressure roller variable are necessary to ensure high printing accuracy. On the other hand, in this embodiment, the sub-scan magnification is substantially the same from the initial stage to the latter half of the continuous printing, and it can be seen that there is little variation in the conveyance speed at the nip portion of the fixing device.
ニップ部の幅についても、比較例1では、連続プリント枚数1〜200枚の間で1.3mm広くなっており、加定着装置のニップ部の搬送速度が上がっていることを示している。一方、本実施例では、プリント初期とプリント後半におけるニップ部の幅はほぼ同じであり、定着装置のニップ部の搬送速度が変動しにくいことがわかる。 Also in the comparative example 1, the width of the nip portion is 1.3 mm wider between 1 to 200 continuous prints, indicating that the conveyance speed of the nip portion of the fixing / fixing device is increased. On the other hand, in this embodiment, the width of the nip portion in the initial printing and the second half of the printing is almost the same, and it can be seen that the conveyance speed of the nip portion of the fixing device is not easily changed.
以上述べたことから、本実施例によると、加圧ローラ110の温まり具合によらずニップ部における記録材の搬送速度が変動し難く安定しやすいという効果がある。
As described above, according to the present embodiment, there is an effect that the conveyance speed of the recording material in the nip portion hardly fluctuates and is stable regardless of the warming condition of the
尚、本実施例の定着装置は、定着フィルム112の回転を止めてプリント指示を待つスタンバイモード(待機モード)を実行する時に、ヒータ113に電力を供給しない。スタンバイモード時に、ヒータ113に電力を供給して加圧ローラ110を温めると、ゴム層110aの水分が蒸発してプリント開始前から硬度が高い状態になる。そして、連続プリントによって加圧ローラ110が温まっても既に水分が蒸発しているので硬度は上がりにくく、本願発明の効果が小さくなるからである。
The fixing device of this embodiment does not supply power to the
(実施例2)
実施例2に係る画像形成装置50及び定着装置200ついて説明する。本実施例の画像形成装置50の構成は、定着装置200を除いて実施例1と同じであるので、説明を省略する。図3に示す本実施例の定着装置200は、定着ローラ210と、加熱部材としての加熱フィルム112及び定着フィルム112の内面に接触するヒータ113と、バックアップ部材としての加圧フィルム240及びニップ部形成部材250と、を有する。ヒータ113は、加熱フィルム112を介して定着ローラ200と共に加熱圧接部N5を形成する。また、ニップ部形成部材250は、加圧フィルム240を介して定着ローラ200と共にニップ部N6を形成する。ニップ部でトナー像が形成された記録材を搬送しながら加熱しトナー像を記録材に定着する。温度検知部材としてのサーミスタ115は、ヒータ113の加熱フィルム112と接触する側の面と反対側の面に設けられ、ヒータ113の温度を検知する。サーミスタ115の検知温度に基づいて制御部(不図示)はヒータ113を制御する。
(Example 2)
The
(定着ローラ)
定着ローラ210は、芯金217と、芯金217の外側に形成された第1のゴム層210aと、第1のゴム層210aの外側に形成された第2のゴム層210bと、第2のゴム層210bの外側に形成された離型層210cと、を有する。本実施例の芯金217は、鉄製で外径がφ18のものを用いている。第1のゴム層210aは、実施例1と同様の製造方法で製造された厚さ3mmの無機系の増粘材として無機系の粘土鉱物を含有するシリコーンゴムスポンジである。第2のゴム層210bは、肉厚が200μmのアルミナゴム等を主成分としたゴム層であり、第1のゴム層210aよりも熱伝導率が高い。離型層210cは、肉厚10μmのPTFE、PFA又はFEP等などを主成分とする層である。
(Fixing roller)
The fixing
(加熱部材)
実施例1と同様のため、詳しい構成の説明を省略する。
(Heating member)
Since it is the same as that of Example 1, detailed description of the configuration is omitted.
(バックアップ部材)
加圧フィルム240は、ポリイミド等で形成された外径18mm厚み60μmの基層と、基層の外側にPFA等で形成された厚み10μmの離型層と、を有する。ニップ部形成部材250の材料は、機械的強度と高熱伝導性を有するステンレスや鉄、アルミ等の金属材料が好ましい。本実施例のニップ部形成部材はステンレスで形成された、幅7.5mm、厚み1mmの板状部材である。バックアップ部材260は、更に、ニップ部形成部材250を支持するホルダー251と、ホルダー251を支持する支持体252と、を有する。ホルダー251は、液晶ポリマーで形成された部材である。ホルダー251のニップ部形成部材250を支持する面と反対側の面は、長手方向に亘って金属で形成された支持体252に支持されている。加圧機構(不図示)によって、ニップ部形成部材250が加圧フィルム240を介して定着ローラ210に押圧され、所定幅のニップ部N6が形成される。
(Backup material)
The
また、加圧機構(不図示)によって、ヒータ221が加熱フィルム112を介して定着ローラ210に押圧されニップ部N5を形成している。バックアップ部材260は、定着ローラ210に対して加熱部材と反対側に配置されている。
Further, the heater 221 is pressed against the fixing
尚、本実施例のバックアップ部材は、加熱フィルム240を用いるものであったが、ゴム層を有するローラでも良い。本実施例の定着装置の駆動方式は、定着ローラ210が駆動源(不図示)によって駆動され、加熱フィルム112と加圧フィルム240は定着ローラ210の回転に従動して回転する。
The backup member of this embodiment uses the
(効果確認)
本実施例の効果を確認するために、本実施例の定着装置と、比較例2の定着装置と、で実施例1と同じ実験を行った結果を表2に示す。比較例2の定着装置は、無機系の粘土鉱物を使用せず樹脂マイクロバルーンにより発泡させたシリコーンゴムスポンジのゴム層を有する定着ローラを搭載した装置である。実験方法及び条件は、実施例1と同じなので説明を省略する。
(Effect confirmation)
In order to confirm the effect of this embodiment, Table 2 shows the result of the same experiment as that of Embodiment 1 using the fixing device of this embodiment and the fixing device of Comparative Example 2. The fixing device of Comparative Example 2 is a device equipped with a fixing roller having a rubber layer of silicone rubber sponge foamed by a resin microballoon without using an inorganic clay mineral. Since the experimental method and conditions are the same as in Example 1, the description is omitted.
表2によれば、比較例2は連続プリント枚数1〜200枚の間で副走査倍率が8%程度増えているので、プリント初期から後半にかけてニップ部における記録材の搬送速度が上がっていることを示している。一方、本実施例はプリント初期と後半の副走査倍率はほぼ同じであり、ニップ部における記録材の搬送速度はプリント初期からプリント後半にかけてほとんど変動していないことを示している。ニップ部の幅についても、比較例2は、連続プリント枚数1〜200枚の間で1.8mm広がっており、ニップ部における記録材の搬送速度が大きくなっていることを示している。一方、本実施例は、プリント初期と後半のニップ部の幅はほぼ同じであり、ニップ部における記録材の搬送力はプリント初期から後半にかけてほとんど変動していないことを示している。 According to Table 2, in Comparative Example 2, the sub-scanning magnification increased by about 8% between 1 to 200 continuous prints, so that the recording material conveyance speed in the nip portion increased from the initial printing to the second half. Is shown. On the other hand, this embodiment shows that the sub-scanning magnification in the initial stage and the latter half is almost the same, and the conveyance speed of the recording material in the nip portion hardly varies from the initial stage of printing to the latter half of printing. As for the width of the nip portion, Comparative Example 2 spreads 1.8 mm between 1 to 200 continuous prints, indicating that the recording material conveyance speed in the nip portion is increased. On the other hand, this embodiment shows that the width of the nip portion in the initial stage and the latter half is almost the same, and the conveying force of the recording material in the nip portion hardly fluctuates from the initial stage to the second half of printing.
以上述べたことから、本実施例によると、定着ローラ210の温まり具合によらずニップ部における記録材の搬送速度が安定するという効果がある。
As described above, according to the present exemplary embodiment, there is an effect that the conveyance speed of the recording material at the nip portion is stabilized regardless of the warming condition of the fixing
尚、実施例1、2の加熱部材は、フィルムを用いたものであったが、この構成に限定されない。例えば、加熱部材としては、図4(a)や、図4(b)に示すように定着フィルム410にハロゲンヒータ401を内包するものでも良い。図4(a)の定着装置は、フィルム410を介して加圧ローラ110と共にニップ部を形成するためのニップ部形成部材420を有する。また、図4(b)の定着装置は、フィルム410を介して定着ローラ210と共に加熱圧接部を形成するためのニップ部形成部材420を有する。
In addition, although the heating member of Example 1, 2 used the film, it is not limited to this structure. For example, as the heating member, a
尚、本実施例の定着装置についても、実施例1と同じ理由で、定着ローラ210の回転を止めてプリント指示を待つスタンバイ(待機)モードを実行する時に、ヒータ113に電力を供給しない。
Note that the fixing device of this embodiment also does not supply power to the
100 定着装置
110 加圧ローラ
110a ゴム層
112 定着フィルム
113 ヒータ
115 温度検知素子
117 芯金
DESCRIPTION OF
Claims (8)
芯金と、前記芯金の外側に形成されたゴム層と、を有し、前記加熱部材と共にニップ部を形成するバックアップローラと、
を有し、前記ニップ部でトナー像が形成された記録材を搬送しながら加熱して前記トナー像を記録材に定着する定着装置において、
前記ゴム層は、無機系の増粘剤が含有されたスポンジ形成性シリコーンゴム組成物から形成され、
前記バックアップローラが駆動され、前記バックアップローラの回転によって前記加熱部材が回転することを特徴とする定着装置。 A heating member;
A backup roller having a cored bar and a rubber layer formed outside the cored bar, and forming a nip portion together with the heating member;
A fixing device for fixing the toner image on the recording material by heating while conveying the recording material on which the toner image is formed at the nip portion,
The rubber layer is formed from a sponge-forming silicone rubber composition containing an inorganic thickener,
The fixing device, wherein the backup roller is driven, and the heating member is rotated by the rotation of the backup roller.
芯金と、前記芯金の外側に形成されたゴム層と、を有し、前記加熱部材と共にニップ部を形成するバックアップローラと、
を有し、前記ニップ部でトナー像が形成された記録材を搬送しながら加熱して前記トナー像を記録材に定着する定着装置において、
前記ゴム層は、含水率が高くなると硬度が下がり含水率が低くなると硬度が上がる可逆的な特性を有し、
前記バックアップローラが駆動され、前記バックアップローラの回転によって前記加熱部材が回転することを特徴とする定着装置。 A heating member;
A backup roller having a cored bar and a rubber layer formed outside the cored bar, and forming a nip portion together with the heating member;
A fixing device for fixing the toner image on the recording material by heating while conveying the recording material on which the toner image is formed at the nip portion,
The rubber layer has a reversible characteristic that the hardness decreases as the moisture content increases and the hardness increases as the moisture content decreases,
The fixing device, wherein the backup roller is driven, and the heating member is rotated by the rotation of the backup roller.
定着処理を開始する指示を待つ待機モードの時に、前記制御部は前記加熱部材への電力の供給を停止することを特徴とする請求項1又は2に記載の定着装置。 A control unit for controlling power supplied to the heating member;
3. The fixing device according to claim 1, wherein the control unit stops supplying power to the heating member in a standby mode waiting for an instruction to start a fixing process.
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