JP2016114867A - Fixation device and image formation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、記録媒体にトナー像を定着させる定着装置と、この定着装置を備えた画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing device that fixes a toner image on a recording medium, and an image forming apparatus including the fixing device.
従来、複写機、プリンター、ファックス、複合機などの電子写真方式の画像形成装置は、用紙などの記録媒体にトナー像を定着させる定着装置を備えている。定着装置として、熱源によって加熱される定着ベルトと、定着ベルトと圧接して定着ニップを形成する加圧部材と、を備えたものがある。 2. Description of the Related Art Conventionally, an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a fax machine, or a multifunction machine includes a fixing device that fixes a toner image on a recording medium such as paper. Some fixing devices include a fixing belt that is heated by a heat source, and a pressure member that presses the fixing belt to form a fixing nip.
このような構成の定着装置においては、定着ベルトは押圧部材によって加圧部材に圧接されているが、定着ベルトと押圧部材との間に生じる摩擦によって定着ベルトの駆動トルクが増大したり、定着ベルトや押圧部材が摩耗したりするという問題がある。 In the fixing device having such a configuration, the fixing belt is pressed against the pressure member by the pressing member. However, the driving torque of the fixing belt increases due to friction generated between the fixing belt and the pressing member, or the fixing belt. There is a problem that the pressing member wears.
このような問題に対して、特許文献1には、押圧部材の近傍に、定着ベルトの内周面に潤滑剤を供給する多孔質の潤滑剤保持部材を備えた定着装置が開示されている。特許文献2には、潤滑剤を含んだゴム等の弾性材料で押圧部材を形成した定着装置が開示されている。さらに、特許文献3には、定着ベルトと押圧部材との間に潤滑剤含浸部材を備えた定着装置が開示されている。
In order to solve such a problem,
しかしながら特許文献1に記載された定着装置においては、潤滑剤保持部材を押圧部材の近傍に配置しているが、押圧部材の近傍では定着ベルトには張力がかかっていないので、潤滑剤保持部材と押圧部材との接触が不安定となり、定着ベルトに潤滑剤を円滑に供給できない虞がある。また、特許文献2に記載された定着装置においては、押圧部材が弾性材料で形成されているので、押圧部材の変形や摩耗が問題となる。さらに、特許文献3に記載された定着装置においては、潤滑剤含浸部材の表面に表面粗さの低い摺動シートが設けられているので、構成が複雑化する。
However, in the fixing device described in
本発明は上記事情を考慮し、定着ベルトと押圧部材との間の摩擦を低減し、耐久性に優れた定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a fixing device and an image forming apparatus that reduce friction between a fixing belt and a pressing member and have excellent durability.
上記課題を解決するため、本発明の定着装置は、回転可能に設けられる定着ベルトと、回転可能に設けられ、前記定着ベルトに圧接して該定着ベルトとの間に定着ニップを形成する加圧回転体と、前記定着ベルトを前記加圧回転体に向かって内側から押圧する押圧部材と、を備え、前記押圧部材は、剛性を有する材料で形成されており、前記加圧回転体に対向する面は、潤滑剤が含有された凹部を有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a fixing device of the present invention includes a fixing belt that is rotatably provided, and a pressure that is rotatably provided and presses against the fixing belt to form a fixing nip with the fixing belt. A rotating member; and a pressing member that presses the fixing belt toward the pressure rotating member from the inside. The pressing member is made of a material having rigidity, and faces the pressing rotating member. The surface is characterized by having a recess containing a lubricant.
このような構成を採用することにより、押圧部材が変形しにくいので、常に一定の姿勢で定着ベルトを押圧することができ、定着性能を安定化できる。また、定着ベルトは潤滑剤を介して押圧部材に対して摺動するので、押圧部材から定着ベルトにかかるトルクが低減され、定着ベルトの回転を安定化でき、定着ベルトや押圧部材の摩耗を抑制できる。 By adopting such a configuration, the pressing member is not easily deformed, so that the fixing belt can always be pressed in a constant posture, and the fixing performance can be stabilized. In addition, since the fixing belt slides against the pressing member via the lubricant, the torque applied from the pressing member to the fixing belt can be reduced, the rotation of the fixing belt can be stabilized, and the wear of the fixing belt and the pressing member can be suppressed. it can.
本発明の定着装置においては、前記押圧部材は、多孔質の耐熱性樹脂で形成されており、該押圧部材の内部の細孔は前記凹部に連通していることを特徴としても良い。 In the fixing device of the present invention, the pressing member may be formed of a porous heat-resistant resin, and pores inside the pressing member may communicate with the recess.
このような構成を採用することにより、潤滑剤が細孔にも含有されるので、潤滑剤の供給能力を高めることができる。 By adopting such a configuration, the lubricant is also contained in the pores, so that the supply capability of the lubricant can be increased.
本発明の定着装置においては、前記押圧部材の前記加圧回転体に対向する面は、先端が球面状の凸部を有することを特徴としても良い。 In the fixing device of the present invention, the surface of the pressing member that faces the pressure rotator may have a convex portion with a spherical tip.
このような構成を採用することにより、押圧部材と定着ベルトとの接触面積を少なくできるので、押圧部材と定着ベルト間の摩擦を低減して、定着ベルトの回転を安定化でき、定着ベルトや押圧部材の摩耗を抑制できる。 By adopting such a configuration, the contact area between the pressing member and the fixing belt can be reduced, so that the friction between the pressing member and the fixing belt can be reduced, and the rotation of the fixing belt can be stabilized. The wear of the member can be suppressed.
本発明の定着装置においては、前記押圧部材と前記定着ベルトとの間には、前記押圧部材よりも摩擦係数の低い材料で形成された摺動部材が介装されており、該摺動部材には多数の貫通孔が形成されていることを特徴としても良い。 In the fixing device of the present invention, a sliding member made of a material having a lower coefficient of friction than the pressing member is interposed between the pressing member and the fixing belt. May be characterized in that a large number of through holes are formed.
このような構成を採用することにより、押圧部材の材料として摩擦係数の高い材料を使用した場合等でも、定着ベルトの摺動抵抗を低減できるので、押圧部材の材料の選定範囲を広げることができる。 By adopting such a configuration, even when a material having a high friction coefficient is used as the material of the pressing member, the sliding resistance of the fixing belt can be reduced, so that the selection range of the material of the pressing member can be expanded. .
本発明の画像形成装置は、上記したいずれかの定着装置を備えていることを特徴とする。 The image forming apparatus of the present invention includes any one of the fixing devices described above.
本発明によれば、定着ベルトと押圧部材との間の摩擦を低減できると共に押圧部材の変形や摩耗を抑制できるので、押圧部材の耐久性が向上し、定着作業を安定化できる。 According to the present invention, friction between the fixing belt and the pressing member can be reduced and deformation and wear of the pressing member can be suppressed, so that the durability of the pressing member can be improved and the fixing operation can be stabilized.
以下、図面を参照しつつ本発明の画像形成装置と定着装置について説明する。 The image forming apparatus and fixing device of the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず、図1を用いて、プリンター1(画像形成装置)の全体の構成について説明する。図1はプリンター1の概略を模式的に示す図である。以下、図1における紙面手前側をプリンターの正面側(前側)とし、左右の向きはプリンターの正面から見た方向を基準として説明する。
First, the overall configuration of the printer 1 (image forming apparatus) will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram schematically showing an outline of the
プリンター1は、箱型形状のプリンター本体2を備えており、プリンター本体2の下部には、用紙(記録媒体)を収納する給紙カセット3が収容され、プリンター本体2の上面には排紙トレイ4が設けられている。プリンター本体2の上面には、排紙トレイ4の側方に上カバー5が開閉可能に取り付けられ、上カバー5の下方にはトナーコンテナ6が収納されている。
The
プリンター本体2の上部には、レーザー・スキャニング・ユニット(LSU)で構成される露光器7が排紙トレイ4の下方に配置され、露光器7の下方には、画像形成部8が設けられている。画像形成部8には、像担持体である感光体ドラム10が回転可能に設けられており、感光体ドラム10の周囲には、帯電器11と、現像器12と、転写ローラー13と、クリーニング装置14とが、感光体ドラム10の回転方向(図1の矢印X参照)に沿って配置されている。
An exposure unit 7 composed of a laser scanning unit (LSU) is disposed below the paper discharge tray 4 above the
プリンター本体2の内部には、給紙カセット3から排紙トレイ4に延びる用紙の搬送経路15が設けられている。搬送経路15の上流端には給紙部16が設けられ、搬送経路15の中流部には、感光体ドラム10と転写ローラー13によって構成される転写部17が設けられ、搬送経路15の下流部には定着装置18が設けられ、搬送経路15の下流端には排紙部19が設けられている。搬送経路15の下方には、両面印刷用の反転経路20が形成されている。
Inside the printer
次に、このような構成を備えたプリンター1の画像形成動作について説明する。まず、帯電器11によって感光体ドラム10の表面が帯電された後、露光器7からのレーザー光(図1の二点鎖線参照)により感光体ドラム10に対して画像データに対応した露光が行われ、感光体ドラム10の表面に静電潜像が形成される。次に、この静電潜像を、現像器12がトナーによりトナー像に現像する。
Next, an image forming operation of the
一方、給紙部16によって給紙カセット3から取り出された用紙は、上記した画像形成動作とタイミングを合わせて転写部17へと搬送され、転写部17において感光体ドラム10上のトナー像が用紙に転写される。トナー像を転写された用紙は、搬送経路15を下流側へと搬送されて定着装置18に進入し、この定着装置18において用紙にトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は、排紙部19から排紙トレイ4に排出される。なお、感光体ドラム10上に残留したトナーは、クリーニング装置14によって回収される。
On the other hand, the sheet taken out from the
次に、図2〜図4を参照して、第1の実施の形態に係る定着装置18について説明する。図2は定着装置を示す正面断面図、図3は定着装置を示す側面断面図、図4は押圧部材の正面断面図である。
Next, the fixing
定着装置18は、回転可能に設けられる定着ベルト31と、定着ベルト31の下方に回転可能に設けられる加圧ローラー32(加圧回転体)と、定着ベルト31を加熱するヒーター33と、定着ベルト31を内側から加圧部材32に押圧する押圧部材34と、を備える。定着ベルト31とヒーター33と押圧部材34とは、フレーム35に支持されている。
The fixing
定着ベルト31は、前後方向に長い略円筒状を成しており、可撓性を有する材料で形成されている。定着ベルト31は、例えば、基材層と、基材層に周設される弾性層と、弾性層を被覆する離型層と、を備えている。基材層は、例えばSUSなどの金属やPI(ポリイミド)などの樹脂によって形成され、弾性層は、例えば、シリコーンゴムによって形成され、離型層は、例えば、PFA(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)チューブによって形成されている。なお、各図において、定着ベルト31の各層(基材層、弾性層、離型層)は、特に区別されずに表示されている。
The fixing
定着ベルト31は、フレーム35に支持されたベルト端部保持部材41に両端部が支持されている。ベルト端部保持部材41には、断面形状が上に凸の半円円弧状の保持部42と、保持部42よりも大径のフランジ部43と、が設けられている。定着ベルト31は、ほぼ上半分の部分が保持部42の外周面に沿って摺動し、定着ベルト31の両端はフランジ部43によって前後方向への移動が規制されるようになっている。また、定着ベルト31の外側にはサーミスター44が配置されており、定着ベルト31の表面温度を検知するようになっている。
Both ends of the fixing
加圧ローラー32は、前後方向に長い略円柱状を成している。加圧ローラー32は、例えば、円柱状の芯材と、芯材に周設される弾性層と、弾性層を被覆する離型層と、によって構成されている。芯材は、例えば、鉄等の金属によって形成され、弾性層は、例えば、シリコーンゴムによって形成され、離型層は、例えば、PFAチューブによって形成されている。なお、各図において、加圧ローラー32の各層(芯材、弾性層、離型層)は、特に区別されずに表示されている。
The
加圧ローラー32は、定着ベルト31の下側に配置されて、前後方向に延びる回転軸47を中心として図2の時計回り方向に回転可能に支持されている。
The
ヒーター33は、輻射熱を放射状に放射する熱源であり、例えばハロゲンヒーターによって構成されている。ヒーター33は、定着ベルト31の中空部の上寄りの位置に、定着ベルト31の長手方向に延びるように配置されて、両端部がフレーム35に支持されている。また、ヒーター33は、サーミスター44で検知された定着ベルト31の表面温度に基づいてオンオフ制御されて、定着ベルト31の表面温度を一定に維持するようになっている。
The
押圧部材34は、図4に示されるように、前後方向に長く断面形状が横長の略直方体状の形状であり、下面は、定着ベルト31の回転方向における下流側に向けて下方に湾曲している。また、下面と両側面との間は円弧状に湾曲している。押圧部材34の上面には、左右方向の中央に、前後方向に所定の間隔を開けて複数の支柱49が立設されている。
As shown in FIG. 4, the pressing
押圧部材34は、剛性を有する多孔質の材料で形成されており、下側の面には多数の凹部51が形成されている。押圧部材34の内部に形成された細孔Pは、凹部51と連通している。剛性を有する材料としては、曲げ弾性率(103kgf/cm2)が30以上、好ましくは35以上の材料を使用することができる。このような材料としては、PI(ポリイミド)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PAI(ポリアミドイミド)、LCP(液晶ポリマー)等の耐熱性樹脂を発泡させた発泡樹脂を使用することができる。このような材料を使用することにより、押圧部材34の変形を抑制することができる。また、凹部51の表面開口率は30%〜50%が好ましく、押圧部材34の空隙率は30%〜50%が好ましい。
The pressing
凹部51及び細孔Pには潤滑剤が含有されている。潤滑剤としては、シリコーンオイルやフッ素オイル等を使用することができる。凹部51や細孔Pに含有される潤滑剤は、例えば、押圧部材34の上面に設けた支柱49から供給することができる。この場合、一部の支柱49を管状として、外部に設けた供給源から支柱49を通して凹部51や細孔Pに潤滑剤を供給する。管状の支柱49の数や供給タイミング等は、プリンター1の画像形成速度等に依存する。
The
押圧部材34は、図2や図3に示されるように、定着ベルト31の中空部内のヒーター33の下方に、加圧ローラー32に対向するように配置されて、支持部材53によって下方に押圧されるように支持されている。定着ベルト31は、押圧部材34によって下方に押圧されることで、加圧ローラー32との間に定着ニップ54を形成している。前述のように押圧部材34の下面は、定着ベルト31の回転方向における下流側に向けて下方に湾曲しているので、定着ニップ54の長さを長くでき、定着性能が安定する。支持部材53は、コの字の開口が上を向いた形状の部材であり、例えばSECC(亜鉛メッキ鋼板)等で形成されている。支持部材53の底部には、前後方向に所定の間隔を開けて位置決め孔55が形成されており、押圧部材34の支柱49が挿入されて、押圧部材34が支持部材53に位置決めされて支持されるようになっている。支持部材53は、両端がフレーム35に支持されている。
2 and 3, the pressing
上記構成を有する定着装置18において、加圧ローラー32を回転させると、押圧部材34によって加圧ローラー32に圧接されている定着ベルト31が加圧ローラー32とは逆方向に従動回転する。定着ベルト31と押圧部材34との間において、押圧部材34の表面には、凹部51や細孔Pに含有された潤滑剤が滲み出しており、定着ベルト31は潤滑剤の膜を介して押圧部材34に対して摺動する。そして、ヒーター33によって定着ベルト31が加熱されると、定着ニップ54を通過する用紙及びトナー像が加熱及び加圧されて、用紙にトナー像が定着される。
In the fixing
上記説明したように本発明の定着装置18においては、押圧部材34が変形し難いので、長期間にわたって一定の姿勢で定着ベルト31を押圧することができる。また、定着ベルト31は凹部51や細孔Pに含有された潤滑剤を介して押圧部材34に対して摺動するので、押圧部材34から定着ベルト31にかかるトルクが低減され、定着ベルト31の回転を安定化でき、定着ベルト31や押圧部材34の摩耗を抑制できる。さらに、押圧部材34内の細孔Pに含有された潤滑剤が凹部51に供給されるので、潤滑剤の供給能力を高めることができる。さらには、押圧部材34が変形しにくいので、一定量の潤滑剤を常に細孔Pや凹部51内に保持することができる。さらに、押圧部材34は、一つの部品で形成されているので、定着装置18の構成を簡易化できる。
As described above, in the fixing
なお、本実施形態では、押圧部材34は多孔質の材料で形成されているが、必ずしも多孔質である必要はなく、表面に潤滑剤を含有可能な凹部51のみが形成されていても良い。ただし、押圧部材34の材料として発泡樹脂を使用すると、凹部35と細孔Pとを同時に形成することができる。
In the present embodiment, the pressing
次に、図5を参照して、第2の実施形態に係る定着装置18の押圧部材を説明する。図5は押圧部材の側面断面図である。
Next, the pressing member of the fixing
この押圧部材34は、剛性を有する多孔質の材料で形成されていると共に、下面に複数の凸部61が形成されている。凸部61は半球状であり、凸部61の表面にも内部の細孔Pに連通する凹部51が形成されている。押圧部材34の材料として発泡樹脂を使用すると、凹部35及び細孔Pと凸部61とを同時に成型することができる。
The pressing
第2の実施形態においては、定着ベルト31と押圧部材34との間において、押圧部材34の各凸部61の頂点が定着ベルト31に接触するので、押圧部材34と定着ベルト31との接触面積が減り、定着ベルト31と押圧部材34との摩擦を減らすことができる。さらに、押圧部材34の下面の凹部51から滲み出た潤滑剤が凸部61間の空間に保持されるので、押圧部材34の下面に適宜な量の潤滑剤を保持させることができる。したがって、押圧部材34と定着ベルト31との摩擦をさらに低減することができる。
In the second embodiment, since the apex of each
次に、図6を参照して、第3の実施形態に係る定着装置18の押圧部材を説明する。図6は押圧部材の側面断面図である。
Next, a pressing member of the fixing
この押圧部材34は、剛性を有する多孔質の材料で形成されていると共に、外周面を覆う摺動部材63が備えられている。押圧部材34の上面には、支柱49の左右側に、前後方向に所定の間隔を開けて複数の突部65が形成されている。突部65の高さは支柱49の高さよりも低く、上面は平坦面となっている。
The pressing
摺動部材63は、押圧部材34よりも摩擦係数の低い材料で形成されたシート状の部材であり、例えば、PEEK、フッ素樹脂、PI製のシートを使用できる。摺動部材63には、厚さ方向に貫通する微細な貫通孔64が複数形成されている。
The sliding
摺動部材63は、押圧部材34の下面と両側面とを覆うように巻き付けられて、両端が押圧部材34の上面の突部65に係止されている。このように外周面に摺動部材63が巻き付けられた押圧部材34は、支持部材53の底部に形成された位置決め孔55に各支柱49を挿入させて、支持部材53に支持される。この際、各突部65の上面は支持部材53の下面に当接する。
The sliding
第3の実施形態においては、押圧部材34の凹部51に含有された潤滑剤が、摺動部材63の貫通孔64を通して、摺動部材63と定着ベルト31との間に供給される。このため、押圧部材34の材料として摩擦係数の高い材料を使用しても、定着ベルト31は摺動部材63と摺動するので定着ベルト31にかかるトルクを低減できる。したがって、押圧部材34の材料の選定範囲を広げることができ、例えば、表面に凹部を形成しやすい材料や多孔質状に発泡させやすい材料等を摩擦係数に関わらずに選択することができる。
In the third embodiment, the lubricant contained in the
本発明の実施形態では、プリンター1に本発明の構成を適用した場合について説明したが、他の異なる実施形態では、複写機、ファクシミリ、複合機等のプリンター1以外の画像形成装置に本発明の構成を適用しても良い。
In the embodiment of the present invention, the case where the configuration of the present invention is applied to the
さらに、上記した本発明の実施形態の説明は、本発明に係る画像形成装置における好適な実施の形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。すなわち、上記した本発明の実施の形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能であり、上記した本発明の実施の形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。 Furthermore, since the above description of the embodiment of the present invention describes a preferred embodiment of the image forming apparatus according to the present invention, there may be various technically preferable limitations. The technical scope of the present invention is not limited to these embodiments unless specifically described to limit the present invention. That is, the above-described components in the embodiment of the present invention can be appropriately replaced with existing components and the like, and various variations including combinations with other existing components are possible. The description of the embodiment of the present invention described above does not limit the contents of the invention described in the claims.
1 プリンター(画像形成装置)
18 定着装置
31 定着ベルト
32 加圧回転体(加圧ローラー)
34 押圧部材
51 凹部
61 凸部
63 摺動部材
P 細孔
1 Printer (image forming device)
18
34 Pressing
Claims (5)
回転可能に設けられ、前記定着ベルトに圧接して該定着ベルトとの間に定着ニップを形成する加圧回転体と、
前記定着ベルトを前記加圧回転体に向かって内側から押圧する押圧部材と、を備え、
前記押圧部材は、剛性を有する材料で形成されており、前記加圧回転体に対向する面は、潤滑剤が含有された凹部を有することを特徴とする定着装置。 A fixing belt provided rotatably;
A pressure rotator that is rotatably provided and presses against the fixing belt to form a fixing nip with the fixing belt;
A pressing member that presses the fixing belt from the inside toward the pressure rotator, and
The fixing device is characterized in that the pressing member is made of a material having rigidity, and a surface facing the pressurizing rotator has a concave portion containing a lubricant.
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