JP4634832B2 - Fixing device - Google Patents
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Description
本発明は、静電複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に装着されて、用紙上の未定着トナーを用紙に溶融定着させる定着装置に関する。 The present invention relates to a fixing device that is mounted on an image forming apparatus such as an electrostatic copying machine, a printer, or a facsimile machine and melts and fixes unfixed toner on a sheet to the sheet.
定着ローラを内部からではなく、外部から加熱するよう構成された定着装置はすでに知られている。この種の定着装置の一つの典型例は、定着ローラと、定着ローラに圧接された圧ローラと、定着ローラに圧接されかつ加熱手段を内蔵した複数のヒートローラとを備えている(特許文献1参照)。定着ローラは、鉄製の中空管からなる駆動軸と、駆動軸の周囲を覆うよう配設された、熱伝導率の比較的低いシリコンゴムから構成されている。またヒートローラの各々は、表面をフッ素樹脂でコーティングしたアルミニウム製の中空管から構成されている。 A fixing device configured to heat the fixing roller not from the inside but from the outside is already known. One typical example of this type of fixing device includes a fixing roller, a pressure roller that is pressed against the fixing roller, and a plurality of heat rollers that are in pressure contact with the fixing roller and incorporate a heating unit (Patent Document 1). reference). The fixing roller is composed of a drive shaft made of an iron hollow tube, and silicon rubber having a relatively low thermal conductivity and disposed so as to cover the periphery of the drive shaft. Each of the heat rollers is composed of an aluminum hollow tube whose surface is coated with a fluororesin.
上記定着装置は、熱伝導率の比較的低いシリコンゴムからなる定着ローラの表面を直接加熱するので、定着ローラの昇温時間を短縮でき、したがってウォームアップ時間を短縮できる。しかしながら、複数のヒートローラによる定着ローラへの熱の供給は、ヒートローラの各々と定着ローラとの間のわずかなニップ幅に限定されるので、熱の供給量が制限される。その結果、定着ローラの昇温時間を更に短縮したい場合には、該ニップ幅を広げる必要があるが、該ニップ幅を広げた場合には、定着ローラに対する局部的な負荷が増加するので、定着ローラの駆動トルクが増加し、駆動系を強化する必要が生ずる。また、定着ローラのシリコンゴムの損傷を早めて耐久性を損なうおそれがある。 Since the fixing device directly heats the surface of the fixing roller made of silicon rubber having a relatively low thermal conductivity, the temperature rise time of the fixing roller can be shortened, and therefore the warm-up time can be shortened. However, the supply of heat to the fixing roller by the plurality of heat rollers is limited to a small nip width between each of the heat rollers and the fixing roller, so that the amount of heat supply is limited. As a result, when it is desired to further shorten the heating time of the fixing roller, it is necessary to widen the nip width. However, when the nip width is widened, a local load on the fixing roller increases, so that fixing is performed. The driving torque of the roller increases, and it becomes necessary to strengthen the driving system. In addition, there is a possibility that the silicon rubber of the fixing roller is damaged early and the durability is impaired.
上記問題を解決することができる定着装置は、本出願人である京セラミタ株式会社によって既に出願されている。この定着装置の一例は、定着ローラと、定着ローラに対し下方から圧接された圧ローラと、相互に間隔を置いて配置された2個のベルト支持ローラと、ベルト支持ローラの各々間に巻き掛けられた無端ベルトとを備えている。無端ベルトの外周面の一部領域は定着ローラの外周面の一部領域に圧接されている。1個のベルト支持ローラは、加熱手段が内蔵されたヒートローラから構成されている。定着ローラは、金属製の駆動軸と、駆動軸の周囲を被覆する、熱伝導率の比較的低い弾性部材であるシリコンゴムから構成される。この定着装置においては、定着ローラの外周面の一部領域に沿って、柔軟性のある無端ベルトが圧接されてニップ領域を形成するので、定着ローラを加熱するためのニップ幅を従来よりも大幅に増加することができる。その結果、定着ローラに対する局部的な負荷を増加することなく、しかも定着ローラの耐久性を損なうことなく、定着ローラの昇温時間を短縮して定着装置のウォームアップ時間を短縮することを可能にする。 A fixing device capable of solving the above problems has already been filed by Kyocera Mita Co., Ltd., the present applicant. One example of this fixing device is a winding roller, a pressure roller pressed against the fixing roller from below, two belt support rollers arranged at a distance from each other, and a belt support roller. And an endless belt. A part of the outer peripheral surface of the endless belt is in pressure contact with a part of the outer peripheral surface of the fixing roller. One belt support roller is composed of a heat roller with a built-in heating means. The fixing roller is made of a metal drive shaft and silicon rubber, which is an elastic member having a relatively low thermal conductivity and covering the periphery of the drive shaft. In this fixing device, a flexible endless belt is pressed against a part of the outer peripheral surface of the fixing roller to form a nip region, so that the nip width for heating the fixing roller is significantly larger than the conventional one. Can be increased. As a result, it is possible to shorten the warm-up time of the fixing device by increasing the heating time of the fixing roller without increasing the local load on the fixing roller and without impairing the durability of the fixing roller. To do.
しかしながら、前記定着装置には、更に、次のような解決すべき技術的課題が存在することが判明した。すなわち、この定着装置においては、定着ローラの駆動軸を電動モータにより回転駆動させ、駆動軸に伝達された回転駆動力をシリコンゴムに伝達することによって定着ローラを回転駆動するよう構成されている。定着ローラには、従動させられる圧ローラとの摩擦力及び圧接される無端ベルトとの摩擦力が作用するので、定着ローラの駆動軸とシリコンゴムとの境界部に大きなねじり負荷が発生する。その結果、長期間の使用により、前記境界部が破損したり、シリコンゴムが駆動軸から剥離したりするおそれがある。特に、最近では、定着ローラを構成する弾性部材としてシリコン発泡ゴムが多く用いられているが、シリコン水発泡ゴムやマイクロバルーンシリコンゴムなども使用されている。これは、製造時の安全性や定着ローラ表面の滑らかさ(発泡目が細かく画像に現れにくい)などの理由による。しかしながら、シリコン水発泡ゴム、マイクロバルーンシリコンゴムなどは、シリコン発泡ゴムよりも強度が弱いため、上記境界部における問題はより大きいといえる。このような問題は、先に述べた定着装置においても共通して存在する。
本発明の目的は、定着ローラの表面温度の昇温性能を所要のとおり確保しながら、十分な耐久性を確保することを可能にする、新規な定着装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a novel fixing device that makes it possible to ensure sufficient durability while ensuring the temperature rise performance of the surface temperature of the fixing roller as required.
本発明によれば、
定着ローラと、定着ローラに圧接された圧ローラと、定着ローラを外部から加熱する外部加熱手段とを備えている定着装置において、定着ローラは、駆動源に駆動連結されることにより駆動源によって回転駆動させられる金属製の駆動軸と、駆動軸の外周面を覆うよう配設された第1の弾性部材と、第1の弾性部材の外周面を覆うよう配設された第2の弾性部材とを備え、第1の弾性部材は、駆動軸の外周面と第2の弾性部材との境界部に介在されて第2の弾性部材よりも薄く形成されており、第1の弾性部材と第2の弾性部材とは相互に異なる材料から構成される、ことを特徴とする定着装置、が提供される。
第1の弾性部材の引張強さは、第2の弾性部材の引張強さよりも強い、ことが好ましい。
第2の弾性部材の熱伝導率は、第1の弾性部材の熱伝導率よりも低い、ことが好ましい。
第2の弾性部材の熱容量は、第1の弾性部材の熱容量よりも小さい、ことが好ましい。
第1の弾性部材は、LTVシリコンゴムからなる、ことが好ましい。
第2の弾性部材は、シリコン発泡ゴムからなる、ことが好ましい。
第2の弾性部材は、シリコン水発泡ゴムからなる、ことが好ましい。
第2の弾性部材は、マイクロバルーンシリコンゴムからなる、ことが好ましい。
外部加熱手段は、相互に間隔を置いて配置された複数のベルト支持ローラの各々間に巻き掛けられた無端ベルトであって、外周面の一部領域が定着ローラの外周面の一部領域に圧接されている無端ベルトと、少なくとも1個のベルト支持ローラを加熱する加熱手段と、加熱手段により加熱されるベルト支持ローラとからなる、ことが好ましい。
外部加熱手段は、定着ローラの外周面に圧接され、かつそれぞれ加熱手段が内蔵された少なくとも1個のヒートローラからなる、ことが好ましい。
According to the present invention,
In a fixing device including a fixing roller, a pressure roller pressed against the fixing roller, and an external heating unit that heats the fixing roller from the outside, the fixing roller is driven and connected to a driving source to be rotated by the driving source. A metal drive shaft to be driven, a first elastic member disposed to cover the outer peripheral surface of the drive shaft, and a second elastic member disposed to cover the outer peripheral surface of the first elastic member; The first elastic member is interposed between the boundary between the outer peripheral surface of the drive shaft and the second elastic member, and is formed thinner than the second elastic member. The first elastic member and the second elastic member A fixing device is provided which is made of a material different from the elastic member.
The tensile strength of the first elastic member is preferably stronger than the tensile strength of the second elastic member.
The thermal conductivity of the second elastic member is preferably lower than the thermal conductivity of the first elastic member.
The heat capacity of the second elastic member is preferably smaller than the heat capacity of the first elastic member.
The first elastic member is preferably made of LTV silicon rubber.
The second elastic member is preferably made of silicon foam rubber.
The second elastic member is preferably made of silicon water foam rubber.
The second elastic member is preferably made of microballoon silicon rubber .
The external heating means, a endless belt wound around between each of a plurality of belt supporting rollers arranged at a mutual spacing, some part of the region of the outer peripheral surface of the outer peripheral surface of the fixing roller area Preferably, the belt includes an endless belt that is pressed against the belt, a heating unit that heats at least one belt support roller, and a belt support roller that is heated by the heating unit.
The external heating means is preferably composed of at least one heat roller that is in pressure contact with the outer peripheral surface of the fixing roller and each has a built-in heating means.
以下、本発明に従って構成された定着装置の好適な実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of a fixing device configured according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1を参照して、本発明に従って構成された定着装置の一実施形態は、定着ローラ2と、定着ローラ2に対し下方から圧接された圧ローラ4と、相互に間隔を置いて配置された複数の、実施形態においては2個のベルト支持ローラ6及び8と、ベルト支持ローラ6及び8の各々間に巻き掛けられた無端ベルト10とを備えている。無端ベルト10の外周面の一部領域は定着ローラ2の外周面の一部領域に圧接され、ニップ領域10Nを形成している。少なくとも1個のベルト支持ローラは、内側又は外側に配設された加熱手段により加熱されるよう構成される。実施形態において、1個のベルト支持ローラ6は、加熱手段6Hが内蔵されたヒートローラから構成されている。すなわち、ベルト支持ローラ6は、内側に配設された加熱手段6Hにより加熱されるよう構成されている。ベルト支持ローラ6を加熱する加熱手段6Hと、ヒートローラであるベルト支持ローラ6と、ベルト支持ローラ6及び8の各々間に巻き掛けられた無端ベルト10とは、定着ローラ2を外部から加熱する外部加熱手段を構成する。用紙Pは、図1において右から左へほぼ水平に搬送される。
Referring to FIG. 1, one embodiment of a fixing device configured in accordance with the present invention is arranged with a
定着装置は、相互に間隔をおいては配設された一対の側壁を含む図示しないハウジングを備えており、定着ローラ2、圧ローラ4及びヒートローラであるベルト支持ローラ6は、側壁の各々間に回転自在にかつ相互に平行に支持されている。ベルト支持ローラ6は、定着ローラ2の回転方向(図1において時計方向)上流側(図1において左側)において定着ローラ2の外周面の外側に間隔をおいて配置されている。ベルト支持ローラ8は、定着ローラ2の回転方向下流側(図1において右側)において定着ローラ2の外周面に無端ベルト10を介して圧接されている。定着ローラ2の外周面の一部領域に圧接される無端ベルト10の外周面の該一部領域は、2個のベルト支持ローラ6及び8間に配置される。
The fixing device includes a housing (not shown) including a pair of side walls that are spaced apart from each other. The
定着ローラ2を軸方向に見て(図1において紙面を表から裏に見て)、定着ローラ2の軸心を通る仮想水平線をx軸、定着ローラ2の軸心を通ってx軸に直交する仮想鉛直線をy軸としたとき、ヒートローラであるベルト支持ローラ6は、定着ローラ2の外周面に対し、第2象限において定着ローラ2の外側に配置されている。他方、ベルト支持ローラ8は、ベルト支持ローラ6に対し定着ローラ2の回転方向下流側であり、かつ用紙Pの搬送方向上流側において、定着ローラ2の外周面に無端ベルト10を介して圧接されている(定着ローラ2の外周面に対し、第1象限における周方向の中央より第2象限側に寄った位置に配置されている)。加熱手段6Hは、ヒートローラであるベルト支持ローラ6の中心領域において、上記側壁の各々間に静止状態で支持されている。
When the
定着ローラ2は、駆動源である電動モータMに図示しないギヤなどの動力伝達機構を介して駆動結合されている。ベルト支持ローラ8は、無端ベルト10を介して定着ローラ2に従動回転させられるよう構成されている。ヒートローラであるベルト支持ローラ6は、無端ベルト10を介して定着ローラ2に従動回転させられるよう構成されている。
The
定着作動時、定着ローラ2が電動モータMにより図1において時計方向に回転駆動されると、圧ローラ4は反時計方向に従動させられる。同時に無端ベルト10及びベルト支持ローラ8が定着ローラ2によって図1において反時計方向に回転駆動させられる。その結果、ヒートローラであるベルト支持ローラ6が無端ベルト10を介して同じ反時計方向に従動回転させられる。加熱手段6Hを構成するハロゲンヒータが通電され、発熱が開始されると、加熱手段6Hによる熱は、ヒートローラであるベルト支持ローラ6から無端ベルト10へ、無端ベルト10から定着ローラ2に伝達され、定着ローラ2が加熱される。定着ローラ2に伝達された熱は圧ローラ4にも伝達される。片面(上面)にトナーが転写された用紙Pが図1において右から左に向かってほぼ水平に搬送され、定着ローラ2及び圧ローラ4のニップ部を通過すると、用紙Pの片面に転写された未定着トナーは、定着ローラ2によって用紙Pの片面に溶融定着される。
When the fixing
定着ローラ2は、駆動軸(心金)20と、駆動軸20の外周面を覆うよう配設された第1の弾性部材22と、第1の弾性部材22の外周面を覆うよう配設された第2の弾性部材24とを備えている。第1の弾性部材22と第2の弾性部材24とは相互に異なる材料から構成されている。電動モータMの回転駆動力は、図示しないギヤなどの動力伝達機構を介して定着ローラ2の駆動軸20に伝達され、駆動軸20に伝達された駆動力は、第1の弾性部材22を介して第2の弾性部材24に伝達される。定着ローラ2には、従動させられる圧ローラ4との摩擦力及び圧接される無端ベルト10との摩擦力が作用するので、定着ローラ2の駆動軸20と第1の弾性部材22との境界部及び第1の弾性部材22と第2の弾性部材24との境界部に大きなねじり負荷が発生する。しかしながら、本発明による定着装置においては、駆動軸20と第2の弾性部材24との間には第1の弾性部材22が介在されているので、駆動軸20と第1の弾性部材22との境界部及び第1の弾性部材22と第2の弾性部材24との境界部にそれぞれ作用する上記ねじり負荷は、第1の弾性部材22の弾性作用により吸収されて軽減される。その結果、定着装置の長期間の使用にもかかわらず、前記境界部が破損したり、第1の弾性部材22が駆動軸20から剥離したりする不具合は解消される。したがって、定着ローラ2の耐久性は十分確実に確保される。そして、第1の弾性部材22を、その引張強さが第2の弾性部材24の引張強さよりも強い材料で構成した場合には、上記作用効果は更に促進される。
The fixing
第2の弾性部材24を、その熱伝導率が第1の弾性部材22の熱伝導率よりも低い材料で構成した場合には、定着ローラ2の表面温度の昇温時間を短縮することができ、定着ローラ2の表面温度の昇温性能を所要のとおりに確保することを可能にする。
When the second
第2の弾性部材24を、その熱容量が第1の弾性部材22の熱容量よりも小さい材料で構成した場合には、定着ローラ2の表面温度の昇温時間を短縮することができ、定着ローラ2の表面温度の昇温性能を所要のとおりに確保することを可能にする。
When the second
定着ローラ2の駆動軸20は、実軸または中空管からなり、金属、例えばSUSあるいは鉄から構成される。第1の弾性部材22は、耐熱性を有する合成ゴム、例えば、LTV(Low Temperature Valcanizable)シリコンゴムから構成される。第1の弾性部材22としてはまた、塗布した後において弾性を有する接着剤を比較的厚く塗布することにより構成することができる。このような接着剤としては、例えば、カップリング剤、例えばシランカップリング剤が好適である。シランカップリング剤としては、これらに限定されるものではないが、例えば、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、アミノシラン、ビニルトリアセトキシシランなどを挙げることができる。カップリング剤としては、更に、チタンカップリング剤も使用することができる。
The
第2の弾性部材24としては、シリコン発泡ゴム、シリコン水発泡ゴム、マイクロバルーンシリコンゴムなどが好適である。第2の弾性部材24の外周面は、PFAチューブにより被覆されている。第2の弾性部材24の外周面をPFAチューブにより被覆する構成に代えて、トナーの離型剤であるフッ素樹脂をコートする構成としてもよい。
As the second
先に述べた理由から、第1の弾性部材22の引張強さは、第2の弾性部材24の引張強さよりも強い、ことが好ましい。上記実施形態において、第2の弾性部材24を構成するシリコン発泡ゴムの引張強さが0・5MPa、シリコン水発泡ゴムの引張強さが0・4MPa、マイクロバルーンシリコンゴムの引張強さが0・3MPaであるのに対し、第1の弾性部材22を構成するLTVシリコンゴムの引張強さは0・7〜2・0MPaである(引張強さの試験は、JISK6251に規定された試験方法による)。
For the reasons described above, it is preferable that the tensile strength of the first
先に述べた理由から、第2の弾性部材24の熱伝導率は、第1の弾性部材22の熱伝導率よりも低い、ことが好ましい。上記実施形態において、第1の弾性部材22を構成するLTVシリコンゴムの熱伝導率が0.3W/m・Kであるのに対し、第2の弾性部材24を構成するシリコン発泡ゴム及びシリコン水発泡ゴムの熱伝導率は0.1W/m・K、マイクロバルーンシリコンゴムの熱伝導率は0.15W/m・Kである。
For the reason described above, the thermal conductivity of the second
先に述べた理由から、第2の弾性部材24の熱容量は、第1の弾性部材22の熱容量よりも小さい、ことが好ましい。上記実施形態において、第1の弾性部材22を構成するLTVシリコンゴムの熱容量が1.8J/cm3/Kであるのに対し、第2の弾性部材24を構成するシリコン発泡ゴム及びシリコン水発泡ゴムの熱容量は0.75J/cm3/K、マイクロバルーンシリコンゴムの熱容量は0.85J/cm3/Kである。
For the reasons described above, the heat capacity of the second
ベルト支持ローラ6及び8は、SUSあるいはアルミニウムなどの金属製の中空管から構成されすることができる。無端ベルト10は、ポリイミド樹脂、NiあるいはSUSから形成することができる。加熱手段6Hはハロゲンヒータから構成されるが、他の加熱手段、例えば、電磁誘導加熱用の励磁コイル(IHコイル)から構成してもよい。加熱手段をIHコイルから構成した場合には、IHコイルを、ベルト支持ローラ6の外周面の一部領域を外側から隙間を置いて覆うよう配置する実施形態もある。
The
図2には、本発明による定着装置の他の実施形態が図示されている。図2に示す定着装置が、図1に示す定着装置と相違するところは、定着ローラ2を外部から加熱する外部加熱手段が、定着ローラ2に圧接されかつそれぞれ加熱手段30Hを内蔵した少なくとも1個の、実施形態においては2個のヒートローラ30から構成されていることであって、その他の構成は実質的に同じであるので、同一部分は同一符号で示し、説明は省略する。ヒートローラ30の各々は、アルミニウム製の中空管から構成され、表面は、PFAチューブで被覆されているが、PFA樹脂でコーティングしてもよい。
FIG. 2 shows another embodiment of the fixing device according to the present invention. The fixing device shown in FIG. 2 is different from the fixing device shown in FIG. 1 in that at least one external heating unit that heats the fixing
定着作動時、定着ローラ2が電動モータMにより図2において時計方向に回転駆動されると、圧ローラ4は反時計方向に従動させられる。同時にヒートローラ30の各々も図2において反時計方向に回転駆動させられる。加熱手段30Hを構成するハロゲンヒータが通電され、発熱が開始されると、加熱手段30Hによる熱は、ヒートローラ30の各々から定着ローラ2に伝達され、定着ローラ2が加熱される。定着ローラ2に伝達された熱は圧ローラ4にも伝達される。片面(上面)にトナーが転写された用紙Pが図2において右から左に向かってほぼ水平に搬送され、定着ローラ2及び圧ローラ4のニップ部を通過すると、用紙Pの片面に転写された未定着トナーは、定着ローラ2によって用紙Pの片面に溶融定着される。定着ローラ2の構成は、先に説明した、図1に示す定着ローラ2と実質的に同じ特徴ある構成を有しているので、図2に示す定着装置は、先に述べたのと実質的に同じ作用効果を得ることができる。
When the fixing
本発明者等は、本発明による上記定着装置の作用効果を確認するために、図1に示す定着装置と実質的に同じ基本構成を有する定着装置を使用して比較実験を行った。比較例1〜3と実施例1〜3に共通する基本構成は次のとおりである。
定着ローラ:直径15.0mmの鉄製駆動軸(心金)を厚さ5.0mmの弾性部材で被覆し、弾性部材の表面をPFAチューブで被覆することにより構成。外径は25.0mm、弾性部材の硬度は、アスカーC硬度40°である。
圧ローラ:直径15.0mmの鉄製心金を厚さ5.0mmの発泡シリコンゴムで被覆し、発泡シリコンゴムの表面をPFAチューブで被覆することにより構成。外径は25.0mmである。
ヒートローラ(ベルト支持ローラ):外径が25.0mm、厚さが0.5mmのアルミニウム製の中空管から構成。
加熱手段:1000Wのハロゲンヒータから構成。
他のベルト支持ローラ:外径が20.0mm、厚さが0.5mmのアルミニウム製の中空管から構成。
無端ベルト:厚さ90μmのポリイミド樹脂から構成。無端ベルトの外周面はPFAチューブで被覆されている。
比較例1〜3と実施例1〜3における定着ローラの構成は、相互に次のような相違を有している。
比較例1:定着ローラの駆動軸を被覆する弾性部材としてシリコン発泡ゴムを使用。
比較例2:定着ローラの駆動軸を被覆する弾性部材としてシリコン水発泡ゴムを使用。
比較例3:定着ローラの駆動軸を被覆する弾性部材としてマイクロバルーンシリコンゴムを使用。
実施例1:定着ローラの駆動軸の外周面を、第1の弾性部材である厚さ1.0mmのLTVシリコンゴムで被覆し、LTVシリコンゴムの外周面を、第2の弾性部材である厚さ4.0mmのシリコン発泡ゴムで被覆した。LTVシリコンゴムの引張強さは0・7〜2・0MPa、シリコン発泡ゴムの引張強さは0・5MPaである。
実施例2:定着ローラの駆動軸の外周面を、第1の弾性部材である厚さ1.0mmのLTVシリコンゴムで被覆し、LTVシリコンゴムの外周面を、第2の弾性部材である厚さ4.0mmのシリコン水発泡ゴムで被覆した。LTVシリコンゴムの引張強さは0・7〜2・0MPa、シリコン水発泡ゴムの引張強さは0・4MPaである。
実施例3:定着ローラの駆動軸の外周面を、第1の弾性部材である厚さ1.0mmのLTVシリコンゴムで被覆し、LTVシリコンゴムの外周面を、第2の弾性部材である厚さ4.0mmのマイクロバルーンシリコンゴムで被覆した。LTVシリコンゴムの引張強さは0・7〜2・0MPa、マイクロバルーンシリコンゴムの引張強さは0・3MPaである。
定着ローラを回転駆動させ、それぞれ、定着ローラと圧ローラとの間に通紙を行ない、定着を行った実験の結果は次のとおりである。
比較例1:通紙枚数230K枚で、スポンジ破泡が発生し、用紙の搬送性が悪化した(用紙にしわが発生)。駆動軸に対する剥離は認められなかった。
比較例2:通紙枚数170K枚で、駆動軸に対する剥離が発生した。
比較例3:通紙枚数110K枚で、駆動軸に対する剥離が発生した。
実施例1〜3:通紙枚数300K枚で、何らの問題も認められなかった。
上記実験において、外部加熱手段の一部に無端ベルトを使用していることに起因して、定着ローラに対する負荷が小さく、後述する、図2に示す定着装置における実験結果(実施例4〜6)に比べて、耐久性が更に優れていることが確認された。
また、上記実験において、第1の弾性部材としてLTVシリコンゴムを使用したが、上記効果が得られた厚さの範囲は、0.1mm〜3.0mmであった。厚さが0.1mm未満では耐久性に問題があり、他方、3.0mmを越えると、第2の弾性部材から第1の弾性部材への熱の伝達が過剰となり、昇温性能が低下することが認められた。上記範囲の中でも、より好適な範囲は、0.5mm〜2.0mmであった。
In order to confirm the effect of the fixing device according to the present invention, the present inventors conducted a comparative experiment using a fixing device having substantially the same basic configuration as the fixing device shown in FIG. The basic configuration common to Comparative Examples 1 to 3 and Examples 1 to 3 is as follows.
Fixing roller: An iron drive shaft (mandrel) having a diameter of 15.0 mm is covered with an elastic member having a thickness of 5.0 mm, and the surface of the elastic member is covered with a PFA tube. The outer diameter is 25.0 mm, and the hardness of the elastic member is Asker C hardness 40 °.
Pressure roller: Constructed by coating an iron mandrel having a diameter of 15.0 mm with foamed silicon rubber having a thickness of 5.0 mm, and coating the surface of the foamed silicon rubber with a PFA tube. The outer diameter is 25.0 mm.
Heat roller (belt support roller): composed of an aluminum hollow tube having an outer diameter of 25.0 mm and a thickness of 0.5 mm.
Heating means: composed of a 1000 W halogen heater.
Other belt support rollers: composed of an aluminum hollow tube having an outer diameter of 20.0 mm and a thickness of 0.5 mm.
Endless belt: composed of polyimide resin having a thickness of 90 μm. The outer peripheral surface of the endless belt is covered with a PFA tube.
The configurations of the fixing rollers in Comparative Examples 1 to 3 and Examples 1 to 3 have the following differences.
Comparative Example 1: Silicon foam rubber is used as an elastic member for covering the drive shaft of the fixing roller.
Comparative Example 2: Silicon water foam rubber is used as an elastic member that covers the drive shaft of the fixing roller.
Comparative Example 3: Microballoon silicon rubber is used as an elastic member that covers the drive shaft of the fixing roller.
Example 1: The outer peripheral surface of the driving shaft of the fixing roller is covered with LTV silicon rubber having a thickness of 1.0 mm which is a first elastic member, and the outer peripheral surface of LTV silicon rubber is a thickness which is a second elastic member. A silicon foam rubber having a thickness of 4.0 mm was coated. LTV silicon rubber has a tensile strength of 0.7 to 2.0 MPa, and silicon foam rubber has a tensile strength of 0.5 MPa.
Example 2: The outer peripheral surface of the driving shaft of the fixing roller is covered with LTV silicon rubber having a thickness of 1.0 mm, which is a first elastic member, and the outer peripheral surface of LTV silicon rubber is thick, which is a second elastic member. It was coated with 4.0 mm silicone water foam rubber. The tensile strength of the LTV silicon rubber is 0.7 to 2.0 MPa, and the tensile strength of the silicon water foam rubber is 0.4 MPa.
Example 3: The outer peripheral surface of the driving shaft of the fixing roller is covered with LTV silicon rubber having a thickness of 1.0 mm which is a first elastic member, and the outer peripheral surface of LTV silicon rubber is a thickness which is a second elastic member. It was coated with a 4.0 mm microballoon silicone rubber. LTV silicon rubber has a tensile strength of 0.7 to 2.0 MPa, and microballoon silicon rubber has a tensile strength of 0.3 MPa.
The results of an experiment in which the fixing roller is driven to rotate and the paper is passed between the fixing roller and the pressure roller to perform fixing are as follows.
Comparative Example 1: Sponge foaming occurred when the number of sheets to be passed was 230K, and the paper transportability deteriorated (wrinkles were generated on the paper). No peeling from the drive shaft was observed.
Comparative Example 2: Separation with respect to the drive shaft occurred when the number of sheets passed was 170K.
Comparative Example 3: Peeling from the drive shaft occurred when the number of sheets passed was 110K.
Examples 1-3: No problem was observed with the number of sheets passed through 300K.
In the above experiment, due to the use of an endless belt as a part of the external heating means, the load on the fixing roller is small, and the experimental results in the fixing device shown in FIG. 2 described later (Examples 4 to 6) It was confirmed that the durability was further superior to
Moreover, in the said experiment, although the LTV silicon rubber was used as a 1st elastic member, the range of the thickness from which the said effect was acquired was 0.1 mm-3.0 mm. If the thickness is less than 0.1 mm, there is a problem in durability. On the other hand, if the thickness exceeds 3.0 mm, the heat transfer from the second elastic member to the first elastic member becomes excessive, and the temperature rise performance decreases. It was recognized that Among the above ranges, a more preferable range was 0.5 mm to 2.0 mm.
本発明者等は、本願発明による上記定着装置の作用効果を確認するために、図2に示す定着装置と実質的に同じ基本構成を有する定着装置を使用して比較実験を行った。比較例4〜6と実施例4〜6に共通する基本構成は次のとおりである。
定着ローラ:直径12.0mmの鉄製駆動軸(心金)を厚さ6.5mmの弾性部材で被覆し、弾性部材の表面をPFAチューブで被覆することにより構成。外径は25.0mm、弾性部材の硬度は、アスカーC硬度40°。
圧ローラ:直径12.0mmの鉄製心金を厚さ6.5mmの発泡シリコンゴムで被覆し、発泡シリコンゴムの表面をPFAチューブで被覆することにより構成。外径は25.0mmである。
ヒートローラ:それぞれ、外径が25.0mm、厚さが0.5mmのアルミニウム製中空管の表面をPFAチューブで被覆することにより構成。
加熱手段:それぞれ、500Wのハロゲンヒータから構成。
比較例4〜6と実施例4〜6における定着ローラの構成は、相互に次のような相違を有している。
比較例4:定着ローラの駆動軸を被覆する弾性部材としてシリコン発泡ゴムを使用。
比較例5:定着ローラの駆動軸を被覆する弾性部材としてシリコン水発泡ゴムを使用。
比較例6:定着ローラの駆動軸を被覆する弾性部材としてマイクロバルーンシリコンゴムを使用。
実施例4:定着ローラの駆動軸の外周面を、第1の弾性部材である厚さ1.0mmのLTVシリコンゴムで被覆し、LTVシリコンゴムの外周面を、第2の弾性部材である厚さ5.5mmのシリコン発泡ゴムで被覆した。LTVシリコンゴムの引張強さは0・7〜2・0MPa、シリコン発泡ゴムの引張強さは0・5MPaである。
実施例5:定着ローラの駆動軸の外周面を、第1の弾性部材である厚さ1.0mmのLTVシリコンゴムで被覆し、LTVシリコンゴムの外周面を、第2の弾性部材である厚さ5.5mmのシリコン水発泡ゴムで被覆した。LTVシリコンゴムの引張強さは0・7〜2・0MPa、シリコン水発泡ゴムの引張強さは0・4MPaである。
実施例6:定着ローラの駆動軸の外周面を、第1の弾性部材である厚さ1.0mmのLTVシリコンゴムで被覆し、LTVシリコンゴムの外周面を、第2の弾性部材である厚さ5.5mmのマイクロバルーンシリコンゴムで被覆した。LTVシリコンゴムの引張強さは0・7〜2・0MPa、マイクロバルーンシリコンゴムの引張強さは0・3MPaである。
定着ローラを回転駆動させ、それぞれ、定着ローラと圧ローラとの間に通紙を行ない、定着を行った実験の結果は次のとおりである。
比較例4:通紙枚数20K枚で、スポンジ破泡が発生し、用紙の搬送性が悪化した(用紙にしわが発生)。駆動軸に対する剥離は認められなかった。
比較例5:通紙枚数17K枚で、駆動軸に対する剥離が発生した。
比較例6:通紙枚数8K枚で、駆動軸に対する剥離が発生した。
実施例4〜6:通紙枚数200K枚で、何らの問題も認められなかった。
In order to confirm the operation and effect of the fixing device according to the present invention, the inventors conducted a comparative experiment using a fixing device having substantially the same basic configuration as the fixing device shown in FIG. The basic configuration common to Comparative Examples 4 to 6 and Examples 4 to 6 is as follows.
Fixing roller: The iron driving shaft (mandrel) having a diameter of 12.0 mm is covered with an elastic member having a thickness of 6.5 mm, and the surface of the elastic member is covered with a PFA tube. The outer diameter is 25.0 mm, and the hardness of the elastic member is Asker C hardness 40 °.
Pressure roller: Constructed by coating an iron mandrel having a diameter of 12.0 mm with a foamed silicon rubber of 6.5 mm in thickness and coating the surface of the foamed silicon rubber with a PFA tube. The outer diameter is 25.0 mm.
Heat roller: Constructed by covering the surface of an aluminum hollow tube having an outer diameter of 25.0 mm and a thickness of 0.5 mm with a PFA tube.
Heating means: each composed of a 500 W halogen heater.
The configurations of the fixing rollers in Comparative Examples 4 to 6 and Examples 4 to 6 have the following differences from each other.
Comparative Example 4: Silicone foam rubber is used as an elastic member that covers the drive shaft of the fixing roller.
Comparative Example 5: Silicone water foam rubber is used as an elastic member that covers the drive shaft of the fixing roller.
Comparative Example 6: Microballoon silicon rubber is used as an elastic member that covers the drive shaft of the fixing roller.
Example 4: The outer peripheral surface of the driving shaft of the fixing roller is covered with LTV silicon rubber having a thickness of 1.0 mm as a first elastic member, and the outer peripheral surface of the LTV silicon rubber is thick as a second elastic member. It was covered with a silicon foam rubber having a thickness of 5.5 mm. LTV silicon rubber has a tensile strength of 0.7 to 2.0 MPa, and silicon foam rubber has a tensile strength of 0.5 MPa.
Example 5: The outer peripheral surface of the driving shaft of the fixing roller is covered with LTV silicon rubber having a thickness of 1.0 mm as a first elastic member, and the outer peripheral surface of the LTV silicon rubber is thick as a second elastic member. It was covered with a 5.5 mm silicon water foam rubber. The tensile strength of LTV silicon rubber is 0.7 to 2.0 MPa, and the tensile strength of silicon water foam rubber is 0.4 MPa.
Example 6: The outer peripheral surface of the driving shaft of the fixing roller is covered with LTV silicon rubber having a thickness of 1.0 mm which is a first elastic member, and the outer peripheral surface of LTV silicon rubber is a thickness which is a second elastic member. It was covered with a 5.5 mm microballoon silicone rubber. LTV silicon rubber has a tensile strength of 0.7 to 2.0 MPa, and microballoon silicon rubber has a tensile strength of 0.3 MPa.
The results of an experiment in which the fixing roller is driven to rotate and the paper is passed between the fixing roller and the pressure roller to perform fixing are as follows.
Comparative Example 4: Sponge foaming occurred when the number of sheets to be passed was 20K, and the paper transportability deteriorated (wrinkles were generated on the paper). No peeling from the drive shaft was observed.
Comparative Example 5: Separation from the drive shaft occurred when the number of sheets passed was 17K.
Comparative Example 6: When the number of sheets passed was 8K, peeling from the drive shaft occurred.
Examples 4 to 6: No problem was observed when the number of sheets passed was 200K.
2:定着ローラ
4:圧ローラ
6:ベルト支持ローラ(ヒートローラ)
8:ベルト支持ローラ
6H:加熱手段(ハロゲンヒータ)
10:無端ベルト
30:ヒートローラ
30H:加熱手段
M:電動モータ
P:用紙
2: Fixing roller 4: Pressure roller 6: Belt support roller (heat roller)
8:
10: Endless belt 30:
Claims (10)
定着ローラは、駆動源に駆動連結されることにより駆動源によって回転駆動させられる金属製の駆動軸と、駆動軸の外周面を覆うよう配設された第1の弾性部材と、第1の弾性部材の外周面を覆うよう配設された第2の弾性部材とを備え、
第1の弾性部材は、駆動軸の外周面と第2の弾性部材との境界部に介在されて第2の弾性部材よりも薄く形成されており、
第1の弾性部材と第2の弾性部材とは相互に異なる材料から構成される、
ことを特徴とする定着装置。 In a fixing device comprising a fixing roller, a pressure roller pressed against the fixing roller, and an external heating means for heating the fixing roller from the outside,
The fixing roller is driven and connected to a drive source so as to be rotated by the drive source, a first elastic member disposed so as to cover the outer peripheral surface of the drive shaft, and a first elastic member A second elastic member arranged to cover the outer peripheral surface of the member,
The first elastic member is interposed between the outer peripheral surface of the drive shaft and the second elastic member and is formed thinner than the second elastic member,
The first elastic member and the second elastic member are made of different materials.
A fixing device.
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