JP5916448B2 - Fixing apparatus, image forming apparatus, and fixing roller - Google Patents
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Description
本発明は、電子写真、静電記録、磁気写真方式等により画像形成を行う画像形成装置に適用できる外部加熱方式の定着装置及びそれを備えた画像形成装置並びに定着ローラに関する。 The present invention relates to an external heating type fixing device that can be applied to an image forming apparatus that forms an image by electrophotography, electrostatic recording, a magnetic photographic method, and the like, an image forming apparatus including the fixing device, and a fixing roller.
外部加熱方式の定着装置は、通常、回転される定着ローラと、定着ローラを外側から加熱する外部加熱手段と、定着ローラに押圧された状態で定着ローラの回転と共に回転する加圧ローラとを備え、加圧ローラと定着ローラとの間に形成される定着ニップ部に記録シートを搬送しつつ未定着画像(具体的には未定着のトナー)を記録シートに定着させる。 An external heating type fixing device generally includes a rotating fixing roller, an external heating unit that heats the fixing roller from the outside, and a pressure roller that rotates with the rotation of the fixing roller while being pressed by the fixing roller. The unfixed image (specifically, unfixed toner) is fixed to the recording sheet while the recording sheet is conveyed to a fixing nip portion formed between the pressure roller and the fixing roller.
かかる定着装置においては、未定着画像の記録シートへの定着性を向上させるという観点から、定着ニップ部の面積を稼ぐために、定着ローラにおいて、基体(具体的にはステンレス鋼等の円筒状の芯金)上に、弾力性のある多孔質材料(具体的には発泡樹脂材料)の弾力層(例えば発泡ゴム層)を設け、表面層に離型層を設ける構成が知られている。 In such a fixing device, from the viewpoint of improving the fixability of an unfixed image to a recording sheet, in order to increase the area of the fixing nip portion, in the fixing roller, a base (specifically, a cylindrical shape such as stainless steel) is used. There is known a configuration in which an elastic layer (for example, a foamed rubber layer) of an elastic porous material (specifically, a foamed resin material) is provided on a core metal, and a release layer is provided on the surface layer.
このような定着装置では、定着ニップ部の面積を増やすことができ、これにより、未定着画像の記録シートへの定着性を向上させることができる一方で、定着ニップ部において多孔質部材の気泡部分とそれ以外の部分とで定着特性(記録シートへ熱を加える量或いは/さらに定着圧)が均一でないため、多孔質部材の気泡部分と気泡部分以外の部分とで定着特性(記録シートへ熱を加える量や定着圧)が異なることに伴う画像不良(いわゆる梨地のような光沢ムラ)が発生することがある。 In such a fixing device, the area of the fixing nip portion can be increased, thereby improving the fixing property of the unfixed image to the recording sheet, while the air bubble portion of the porous member in the fixing nip portion. And other portions are not uniform in fixing characteristics (amount of heat applied to the recording sheet or / and fixing pressure), so the fixing characteristics (heat is applied to the recording sheet) between the bubble portion of the porous member and the portions other than the bubble portions. An image defect (so-called glossy unevenness like a satin) may occur due to a difference in the amount to be added and the fixing pressure.
また、従来の定着装置では、定着ローラにおいて、基体上に、弾性を有する弾性層(例えばシリコーンゴム層)を設ける構成が提案されている(例えば特許文献1参照)。 Further, in a conventional fixing device, a configuration in which an elastic layer (for example, a silicone rubber layer) having elasticity is provided on a base in a fixing roller has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、基体上に弾性層を設ける従来の定着装置では、定着ニップ部における定着特性を均一にでき、これにより、画像不良(いわゆる梨地のような光沢ムラ)の発生を抑制することができるものの、弾性層(例えばシリコーンゴム層)は、通常、弾力層(例えば発泡ゴム層)に比べ熱容量が大きいため、熱が奪われ易く(特に内側の基体を介して奪われ易く)、外部加熱手段による定着ローラへの加熱効率が低下し易い。 However, in the conventional fixing device in which the elastic layer is provided on the substrate, the fixing characteristics in the fixing nip portion can be made uniform, thereby suppressing the occurrence of image defects (so-called glossy unevenness like a satin), An elastic layer (for example, a silicone rubber layer) usually has a larger heat capacity than an elastic layer (for example, a foamed rubber layer), so that heat is easily taken away (especially easily taken through an inner substrate), and fixing by an external heating means is performed. Heating efficiency to the roller tends to decrease.
そこで、本発明は、定着ニップ部における記録シートへの定着特性を均一にでき、これにより、画像不良(いわゆる梨地のような光沢ムラ)の発生を抑制することができる上、外部加熱手段による定着ローラへの加熱効率を向上させることができる定着装置及びそれを備えた画像形成装置並びに定着ローラを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention can make the fixing characteristics to the recording sheet uniform in the fixing nip portion, thereby suppressing the occurrence of image defects (so-called glossy unevenness like a satin) and fixing by an external heating means. It is an object of the present invention to provide a fixing device capable of improving the heating efficiency of the roller, an image forming apparatus including the fixing device, and a fixing roller.
本発明は、前記課題を解決するために、次の定着装置、画像形成装置及び定着ローラを提供する。 In order to solve the above problems, the present invention provides the following fixing device, image forming apparatus, and fixing roller.
(1)定着装置
回転される定着ローラと、前記定着ローラを外側から加熱する外部加熱手段と、前記定着ローラに押圧された状態で前記定着ローラの回転と共に回転する加圧ローラとを備え、前記加圧ローラと前記定着ローラとの間に形成される定着ニップ部に記録シートを搬送しつつ未定着画像を前記記録シートに定着させる定着装置であって、前記定着ローラは、基体と、離型性を有する離型層と、弾性を有する弾性層と、弾力性及び断熱性を有する弾力断熱層とを備え、前記基体上に、前記離型層、前記弾性層及び前記弾力断熱層が表面から内側に向かってこの順に設けられており、前記弾性層と前記弾力断熱層との間に基材が設けられており、前記基材は、ポリイミドからなり、前記弾性層は、シリコーンゴムからなり、前記弾力断熱層上には、前記ポリイミドからなる前記基材に前記シリコーンゴムからなる前記弾性層を形成した筒状の部材が設けられていることを特徴とする定着装置。
(1) Fixing device, comprising: a rotating fixing roller; an external heating unit that heats the fixing roller from the outside; and a pressure roller that rotates together with the rotation of the fixing roller while being pressed by the fixing roller, A fixing device for fixing an unfixed image to the recording sheet while conveying the recording sheet to a fixing nip portion formed between a pressure roller and the fixing roller, wherein the fixing roller includes a base and a mold release A release layer having elasticity, an elastic layer having elasticity, and an elastic heat insulation layer having elasticity and heat insulation properties, and the release layer, the elastic layer, and the elastic heat insulation layer are formed on the surface from the surface. It is provided in this order toward the inside, a base material is provided between the elastic layer and the elastic heat insulating layer, the base material is made of polyimide, and the elastic layer is made of silicone rubber, Elasticity break A fixing device, wherein a cylindrical member in which the elastic layer made of the silicone rubber is formed on the base material made of the polyimide is provided on the thermal layer .
(2)画像形成装置
前記本発明に係る定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
(2) Image forming apparatus An image forming apparatus comprising the fixing device according to the present invention.
(3)定着ローラ
回転される定着ローラと、前記定着ローラを外側から加熱する外部加熱手段と、前記定着ローラに押圧された状態で前記定着ローラの回転と共に回転する加圧ローラとを備え、前記加圧ローラと前記定着ローラとの間に形成される定着ニップ部に記録シートを搬送しつつ未定着画像を前記記録シートに定着させる定着装置に備えられる定着ローラであって、基体と、離型性を有する離型層と、弾性を有する弾性層と、弾力性及び断熱性を有する弾力断熱層とを備え、前記基体上に、前記離型層、前記弾性層及び前記弾力断熱層が表面から内側に向かってこの順に設けられており、前記弾性層と前記弾力断熱層との間に基材が設けられており、前記基材は、ポリイミドからなり、前記弾性層は、シリコーンゴムからなり、前記弾力断熱層上には、前記ポリイミドからなる前記基材に前記シリコーンゴムからなる前記弾性層を形成した筒状の部材が設けられていることを特徴とする定着ローラ。
(3) Fixing roller, comprising: a rotating fixing roller; an external heating means for heating the fixing roller from the outside; and a pressure roller rotating with the rotation of the fixing roller while being pressed by the fixing roller, A fixing roller provided in a fixing device for fixing an unfixed image on a recording sheet while conveying the recording sheet to a fixing nip formed between a pressure roller and the fixing roller, the substrate, and a mold release A release layer having elasticity, an elastic layer having elasticity, and an elastic heat insulation layer having elasticity and heat insulation properties, and the release layer, the elastic layer, and the elastic heat insulation layer are formed on the surface from the surface. It is provided in this order toward the inside, a base material is provided between the elastic layer and the elastic heat insulating layer, the base material is made of polyimide, and the elastic layer is made of silicone rubber, Above A fixing roller having a cylindrical member in which the elastic layer made of the silicone rubber is formed on the base made of the polyimide on the elastic heat insulating layer .
本発明によれば、前記定着ローラは、前記基体上に、離型性を有する前記離型層、弾性を有する前記弾性層、並びに、弾力性及び断熱性を有する前記弾力断熱層が表面から内側に向かってこの順に設けられているので、前記離型層の内側に設けられた前記弾性層の弾性及び前記弾性層の内側に設けられた前記弾力断熱層の弾力性により、前記定着ニップ部の面積を増やすことができ、これにより、前記未定着画像の前記記録シートへの定着性を向上させることができる。しかも、前記弾力断熱層の外側に前記弾性層が設けられることにより、前記定着ニップ部における前記記録シートへの定着特性(記録シートへ熱を加える量或いは/さらに定着圧)を均一にでき、これにより、画像不良(いわゆる梨地のような光沢ムラ)の発生を抑制することができる。そして、たとえ前記弾性層の熱容量が大きくなったとしても、前記弾性層の内側に設けられた前記弾力断熱層の断熱性により、熱を奪われ難くすることができる。さらに、前記弾力断熱層に前記基材を介して前記弾性層を形成するので、所望の弾性を有する前記弾性層を容易に得ることができる。
さらに、前記弾力断熱層上に、定着ベルトとして広く利用されている筒状の部材(具体的にはポリイミドからなる基材にシリコーンゴムを形成した筒状の部材、いわゆるポリイミドベルト)を設けて(具体的には接着して)前記基材及び前記弾性層として利用することで、前記定着ローラを安価でかつ容易に製造することができる。
According to the present invention, the fixing roller has the release layer having releasability, the elastic layer having elasticity, and the elastic heat insulation layer having elasticity and heat insulation on the base. Because of the elasticity of the elastic layer provided inside the release layer and the elasticity of the elastic heat insulating layer provided inside the elastic layer, the fixing nip portion The area can be increased, whereby the fixability of the unfixed image to the recording sheet can be improved. In addition, by providing the elastic layer outside the elastic heat insulating layer, the fixing characteristics (the amount of heat applied to the recording sheet or / and the fixing pressure) to the recording sheet in the fixing nip portion can be made uniform. Thus, it is possible to suppress the occurrence of image defects (so-called glossy unevenness like a satin). And even if the heat capacity of the elastic layer becomes large, heat can be made difficult to be taken away by the heat insulating property of the elastic heat insulating layer provided inside the elastic layer. Furthermore, since the elastic layer is formed on the elastic heat insulating layer via the base material, the elastic layer having desired elasticity can be easily obtained.
Furthermore, a cylindrical member widely used as a fixing belt (specifically, a cylindrical member in which silicone rubber is formed on a base material made of polyimide, a so-called polyimide belt) is provided on the elastic heat insulating layer ( Specifically, the fixing roller can be manufactured inexpensively and easily by using it as the substrate and the elastic layer.
本発明において、前記外部加熱手段は、前記定着ローラに接触して配設された加熱ローラと、前記加熱ローラを加熱する熱源とを備え、前記加熱ローラが加熱ニップ部を形成するように前記定着ローラに押圧される構成とされている態様を例示できる。 In the present invention, the external heating means includes a heating roller disposed in contact with the fixing roller and a heat source for heating the heating roller, and the fixing is performed so that the heating roller forms a heating nip portion. The aspect made into the structure pressed by a roller can be illustrated.
この特定事項では、簡単な構成でありながら、前記熱源により加熱される前記加熱ローラからの熱を前記定着ローラに伝達させ易くすることができる。 In this specific matter, the heat from the heating roller heated by the heat source can be easily transmitted to the fixing roller with a simple configuration.
本発明において、前記定着ローラは、表面の硬度が前記基体の表面の硬度よりも小さくなっており、前記加熱ローラは、表面の硬度が前記基体の表面の硬度と同等である態様を例示できる。 In the present invention, it is possible to exemplify an embodiment in which the fixing roller has a surface hardness smaller than the surface hardness of the substrate, and the heating roller has a surface hardness equivalent to the surface hardness of the substrate.
この特定事項では、前記定着ローラは、表面の硬度が前記基体の表面の硬度よりも小さくなっており、前記加熱ローラは、表面の硬度が前記基体の表面の硬度と同等であるので、前記加熱ローラと前記定着ローラとの前記加熱ニップ部を確実に形成することができる。 In this specific matter, the fixing roller has a surface hardness smaller than the surface hardness of the substrate, and the heating roller has a surface hardness equivalent to the surface hardness of the substrate. The heating nip portion between the roller and the fixing roller can be reliably formed.
本発明において、前記外部加熱手段は、互いに離間して配設された複数の加熱ローラと、前記複数の加熱ローラの少なくとも一つを加熱する熱源と、前記複数の加熱ローラに巻き掛けられる加熱ベルトとを備え、前記複数の加熱ローラの隣り合う二つが前記加熱ベルトを介して加熱ニップ部を形成するように前記定着ローラに押圧される構成とされている態様を例示できる。 In the present invention, the external heating means includes a plurality of heating rollers spaced apart from each other, a heat source for heating at least one of the plurality of heating rollers, and a heating belt wound around the plurality of heating rollers. And a configuration in which two adjacent two of the plurality of heating rollers are pressed against the fixing roller so as to form a heating nip portion via the heating belt.
この特定事項では、前記熱源により加熱される前記加熱ローラからの熱を、前記加熱ベルトを介して前記定着ローラに効率的に伝達させることができる。 In this specific matter, the heat from the heating roller heated by the heat source can be efficiently transmitted to the fixing roller via the heating belt.
本発明において、前記弾力断熱層は、表面の硬度が前記基体の表面の硬度よりも小さくなっており、前記弾性層は、表面の硬度が前記基体の表面の硬度以下、かつ、前記弾力断熱層の表面の硬度よりも大きくなっている態様を例示できる。 In the present invention, the elastic heat insulating layer has a surface hardness smaller than that of the surface of the substrate, and the elastic layer has a surface hardness equal to or lower than the surface hardness of the substrate, and the elastic heat insulating layer. The aspect which is larger than the hardness of the surface of can be illustrated.
この特定事項では、前記弾力断熱層は、表面の硬度が前記基体の表面の硬度よりも小さくなっており、前記弾性層は、表面の硬度が前記基体の表面の硬度以下、かつ、前記弾力断熱層の表面の硬度よりも大きくなっているので、前記定着ニップ部を確実に形成することができる。 In this specific matter, the elastic heat insulating layer has a surface hardness smaller than the surface hardness of the substrate, and the elastic layer has a surface hardness equal to or lower than the surface hardness of the substrate, and the elastic heat insulating layer. Since the hardness of the surface of the layer is larger, the fixing nip portion can be reliably formed.
本発明において、前記加圧ローラは、基体と、離型性を有する離型層と、弾力性及び断熱性を有する弾力断熱層とを備え、前記基体上に、前記離型層及び前記弾力断熱層が表面から内側に向かってこの順に設けられている態様を例示できる。 In the present invention, the pressure roller includes a base, a release layer having releasability, and an elastic heat insulating layer having elasticity and heat insulation, and the release layer and the elastic heat insulation are provided on the base. A mode in which the layers are provided in this order from the surface toward the inside can be exemplified.
この特定事項では、前記加圧ローラは、前記基体上に、離型性を有する前記離型層、並びに、弾力性及び断熱性を有する前記弾力断熱層が表面から内側に向かってこの順に設けられているので、前記離型層の内側に設けられた前記弾力断熱層の弾力性により、前記定着ニップ部の面積をさらに増やすことができ、これにより、前記未定着画像の前記記録シートへの定着性をさらに向上させることができる。しかも、前記離型層の内側に設けられた前記弾力断熱層の断熱性により、前記加圧ローラに加えられた熱を奪われ難くすることができる。 In this specific matter, the pressure roller is provided with the release layer having releasability and the elastic heat insulation layer having elasticity and heat insulation on the base in this order from the surface to the inside. Therefore, the area of the fixing nip portion can be further increased by the elasticity of the elastic heat insulating layer provided inside the release layer, thereby fixing the unfixed image to the recording sheet. The property can be further improved. In addition, the heat applied to the pressure roller can be made difficult to be taken away by the heat insulating property of the elastic heat insulating layer provided inside the release layer.
本発明において、前記加圧ローラは、表面の硬度が前記定着ローラの表面の硬度と同等以上である態様を例示できる。 In the present invention, the pressure roller may have an aspect in which the surface hardness is equal to or greater than the surface hardness of the fixing roller.
この特定事項では、前記加圧ローラは、表面の硬度が前記定着ローラの表面の硬度と同等以上であるので、前記定着ニップ部を確実に形成することができる。 In this specific matter, since the surface hardness of the pressure roller is equal to or higher than the surface hardness of the fixing roller, the fixing nip portion can be reliably formed.
以上説明したように、本発明によると、前記定着ニップ部における前記記録シートへの定着特性を均一にでき、これにより、画像不良(いわゆる梨地のような光沢ムラ)の発生を抑制することができる上、前記外部加熱手段による前記定着ローラへの加熱効率を向上させることが可能となる。 As described above, according to the present invention, the fixing characteristics to the recording sheet in the fixing nip portion can be made uniform, thereby suppressing the occurrence of image defects (so-called glossy unevenness like a satin). In addition, the heating efficiency of the fixing roller by the external heating means can be improved.
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す実施の形態は、本発明を具体化した例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. The following embodiment is an example embodying the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention.
図1は、本発明の実施形態に係る画像形成装置1の概略構成を示す正面図である。
FIG. 1 is a front view showing a schematic configuration of an
図1に示す画像形成装置1は、原稿読取り装置(図示せず)により読取られた原稿の画像又は外部から受信した画像データによって示される画像をカラーもしくは単色で用紙等の記録シートPに記録形成する画像形成部10を備えている。
An
画像形成部10は、露光装置11、現像装置12〜12、像担持体として作用する感光体ドラム13〜13、クリーナ装置14〜14、帯電器15〜15、転写部として作用する中間転写ローラ24〜24を含む中間転写ベルト装置16、定着装置40、給紙部として作用する給紙トレイ18、及び、排紙部として作用する排紙トレイ19、シート搬送装置20を備えている。
The
画像形成部10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、又は、単色(例えばブラック)を用いたモノクロ画像に応じたものである。従って、現像装置12〜12、感光体ドラム13〜13、クリーナ装置14〜14、帯電器15〜15、中間転写ローラ24〜24は各色に応じた4種類の画像を形成するようにそれぞれ4個ずつ設けられている。
The image data handled in the
感光体ドラム13〜13は、画像形成装置1の本体1aの上下方向におけるほぼ中央に配置されている。帯電器15〜15は、感光体ドラム13〜13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る。露光装置11は、ここでは、レーザダイオード及び反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニットであり、帯電された感光体ドラム13〜13表面を画像データに応じて露光して、その表面に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置12〜12は、感光体ドラム13〜13上に形成された静電潜像を(K,C,M,Y)のトナーにより現像する。クリーナ装置14〜14は、現像及び画像転写後に感光体ドラム13〜13表面に残留したトナーを除去及び回収する。
The photoconductor drums 13 to 13 are disposed at substantially the center in the vertical direction of the
感光体ドラム13〜13の上方に配置されている中間転写ベルト装置16は、中間転写ローラ24〜24に加えて、中間転写ベルト21、中間転写ベルト駆動ローラ22、従動ローラ23、中間転写ベルトクリーニング装置25及びテンションローラ26を備えている。
The intermediate
中間転写ベルト駆動ローラ22、従動ローラ23、中間転写ローラ24〜24、テンションローラ26は、中間転写ベルト21を張架して支持し、中間転写ベルト21を所定のシート搬送方向(図中矢印C方向)に周回移動させる。中間転写ローラ24〜24は、中間転写ベルト21内側に回転可能に支持され、中間転写ベルト21を介して感光体ドラム13〜13に圧接されている。中間転写ベルト21は、各感光体ドラム13〜13に接触するように設けられており、各感光体ドラム13〜13表面のトナー像を中間転写ベルト21に順次重ねて転写することによって、カラーのトナー像(各色のトナー像)を形成する。感光体ドラム13〜13から中間転写ベルト21へのトナー像の転写は、中間転写ベルト21内側(裏面)に圧接されている中間転写ローラ24〜24によって行われる。中間転写ローラ24〜24には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス(例えば、トナーの帯電極性(−)とは逆極性(+)の高電圧)が印加される。
The intermediate transfer
画像形成部10は、転写部として作用する転写ローラ27aを含む2次転写装置27をさらに備えている。転写ローラ27aは、中間転写ベルト21の外側に接触している。上述の様に各感光体ドラム13〜13表面のトナー像は、中間転写ベルト21で積層され、画像データによって示されるカラーのトナー像となる。このように積層された各色のトナー像は、中間転写ベルト21と共に搬送され、2次転写装置27によって記録シートP上に転写される。中間転写ベルト21と2次転写装置27の転写ローラ27aとは、相互に圧接されて転写ニップ領域(転写ニップ部)を形成する。また、2次転写装置27の転写ローラ27aには、中間転写ベルト21上の各色のトナー像を記録シートPに転写させるための電圧(例えば、トナーの帯電極性(−)とは逆極性(+)の高電圧)が印加される。
The
中間転写ベルトクリーニング装置25は、中間転写ベルト21上の残留トナーを除去及び回収する。中間転写ベルトクリーニング装置25には、 例えばクリーニング部材として中間転写ベルト21に接触するクリーニングブレードが備えられており、このクリーニングブレードで残留トナーを除去及び回収することができる。
The intermediate transfer
給紙トレイ18は、記録シートPを格納しておくためのトレイであり、画像形成装置1の本体1aにおける画像形成部10の下側に設けられている。また、画像形成部10の上側に設けられている排紙トレイ19は、印刷済みの記録シートPをフェイスダウンで載置するためのトレイである。
The
また、画像形成装置1の本体1aには、給紙トレイ18の記録シートPを2次転写装置27や定着装置40を経由させて排紙トレイ19に送るためのシート搬送装置20が設けられている。シート搬送装置20は、Sの字形状のシート搬送経路Sを有し、シート搬送経路Sに沿って、ピックアップローラ31、一対の分離ローラ31a,31b、レジストローラ32、レジスト前ローラ33、定着装置40及び排紙ローラ34が配置されている。
Further, the
ピックアップローラ31は、給紙トレイ18のシート搬送方向における下流側端部に設けられ、給紙トレイ18から記録シートPを1枚ずつシート搬送経路Sに供給する呼び込みローラである。一方の分離ローラ31aは、他方の分離ローラ31bとの間に記録シートPを通過させて1枚ずつ分離しつつシート搬送経路Sへと搬送する。レジストローラ32は、停止状態において、搬送されて来た記録シートPの先端を突き当てて、記録シートPの先端を揃え、中間転写ベルト21と2次転写装置27との間の転写ニップ領域で中間転写ベルト21上のトナー像が記録シートPに転写されるように、中間転写ベルト21上に形成されたトナー像と同期をとって、記録シートPをタイミングよく搬送する。レジスト前ローラ33は、記録シートPの搬送を促進補助するための小型のローラである。
The
定着装置40では、未定着のトナー像が形成された記録シートPを受け取り、記録シートPを定着ローラ41と加圧ローラ42との間に挟み込んで搬送し、未定着のトナー像を記録シートPに定着する。各色のトナー像の定着後の記録シートPは、排紙ローラ34によって排紙トレイ19上に排出される。なお、図1では、後述する第1実施形態の定着装置40を示している。定着装置40については後ほど詳しく説明する。
The fixing
以上説明した画像形成装置1では、給紙トレイ18から給紙された記録シートPをシート搬送経路Sに沿って搬送している途中で、記録シートPに対して感光体ドラム13〜13で形成されて中間転写ベルト21に搬送されたトナー像を2次転写装置27によって転写させ、さらに定着装置40によって定着させることで印刷処理を行う。
In the
詳しくは、感光体ドラム13〜13は、一方向に回転駆動され、除電装置(図示せず)により除電された表面がクリーナ装置14〜14によりクリーニングされた後、帯電器15〜15により均一に帯電される。露光装置11は、画像データに基づいて変調したレーザ光によって感光体ドラム13〜13の表面を主走査方向に繰り返し走査して、感光体ドラム13〜13の表面に静電潜像を形成する。現像装置12〜12は、トナーを感光体ドラム13〜13の表面に供給して静電潜像を現像(顕像化)し、感光体ドラム13〜13の表面にトナー像を形成する。中間転写ベルト装置16は、感光体ドラム13〜13上に形成されたトナー像を中間転写ベルト21に転写する。2次転写装置27は、中間転写ベルト21上に形成されたトナー像を中間転写ベルト21と転写ローラ27aとの間を通過する記録シートPに転写する。定着装置40は、トナー像が形成された記録シートPを加熱及び加圧して記録シートP上のトナー像を記録シートPに定着させる。こうして、画像形成装置1は、一連の印刷動作を完了する。
Specifically, the
尚、4つの画像形成ステーションのうち少なくとも一つを用いて、モノクロ画像を形成し、モノクロ画像を中間転写ベルト装置16の中間転写ベルト21に転写することも可能である。このモノクロ画像も、カラー画像と同様に、中間転写ベルト21から記録シートPに転写され、記録シートP上に定着される。
It is also possible to form a monochrome image using at least one of the four image forming stations and transfer the monochrome image to the
(定着装置について)
本実施の形態では、定着装置40は、外部加熱方式の定着装置とされており、回転駆動される定着ローラ41と、定着ローラ41を外側から加熱する外部加熱装置50(外部加熱手段の一例)と、定着ローラ41に押圧された状態で定着ローラ41の回転と共に回転する加圧ローラ42とを備えている。
(About fixing device)
In the present embodiment, the fixing
定着装置40は、加圧ローラ42と定着ローラ41との間に形成される定着ニップ領域(定着ニップ部)Nに記録シートPを搬送しつつ未定着のトナー像を記録シートPに定着させる構成とされている。
The fixing
(第1実施形態)
図2は、第1実施形態に係る外部加熱方式の定着装置40(40a)における外部加熱装置50(50a)、定着ローラ41及び加圧ローラ42部分を正面から視た概略断面図である。なお、定着装置40(40a)の背面図は正面図とは左右が反転するだけで実質的に同じ図であるために、図2では正面側のみを示し、背面側は図示を省略している。
(First embodiment)
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the external heating device 50 (50a), the fixing
第1実施形態の定着装置40(40a)は、図2に示すように、定着ローラ41に対して加圧ローラ42が圧接された状態で、定着ローラ41と加圧ローラ42との間に記録シートPを挟み込む定着ニップ領域Nを形成しており、定着ローラ41を回転方向E1に回転駆動し、加圧ローラ42を回転方向E2に従動回転させつつ、記録シートPを定着ニップ領域Nに通して加熱及び加圧し、記録シートP上のトナー像(未定着のトナーT)を溶融、混合、圧接し、記録シートPに対して熱定着させるようになっている。
As shown in FIG. 2, the fixing device 40 (40 a) according to the first embodiment performs recording between the fixing
定着装置40(40a)は、加圧ローラ42を定着ローラ41に向けて押圧する押圧手段として作用する押圧装置70をさらに備えている。
The fixing device 40 (40 a) further includes a
押圧装置70は、加圧フレーム71と付勢部材(ここではコイルバネ72)とを備えている。
The
加圧フレーム71は、加圧ローラ42を軸支し、定着ローラ41に対して加圧ローラ42を圧接方向及び圧接を解除する方向へ揺動自在とされている。詳しくは、加圧フレーム71は、加圧ローラ42の回転軸を図示しない軸受けを介して軸線回り回転自在に支持し、かつ、定着装置40(40a)本体に対して、加圧ローラ42の軸方向(軸線方向)に沿った枢支軸71a(より具体的には定着装置40(40a)の図示しない本体フレームに支持された枢支軸71a)回りに揺動自在に支持されている。そして、定着ローラ41は、定着装置40(40a)の図示しない本体フレームに軸線回り回転自在に軸支されており、画像形成装置1の本体1a側の駆動機構からの回転駆動力が図示を省略したギアを介して伝達されて回転するようになっている。
The
加圧フレーム71は、コイルバネ72によって、加圧ローラ42を定着ローラ41へ圧接する方向に付勢されている。具体的には、加圧フレーム71の枢支軸71aを中心とした径方向外方に位置する係止部73と本体フレームFの係止部74とにコイルバネ72の両端のフック72a,72aがそれぞれ引っ掛けられ、コイルバネ72により加圧フレーム71の係止部73が本体フレームFの係止部74に向けて引き付けられ、これにより、加圧フレーム71が枢支軸71aを中心に定着ローラ41側に付勢されて、加圧ローラ42が定着ローラ41に圧接されている。
The
[外部加熱装置について]
次に、第1実施形態の定着装置40(40a)における外部加熱装置50(50a)について説明する。
[External heating device]
Next, the external heating device 50 (50a) in the fixing device 40 (40a) of the first embodiment will be described.
定着装置40(40a)は、定着ローラ41を加熱ローラ51により外部から加熱する外部加熱装置50(50a)をさらに備えている。
The fixing device 40 (40a) further includes an external heating device 50 (50a) for heating the fixing
外部加熱装置50(50a)は、加熱ローラ51と、加熱ローラ51の内側に設けられた熱源(ここではハロゲンヒータランプ)51hとを備えており、定着ローラ41に対して加熱ローラ51が圧接された状態で、定着ローラ41と加熱ローラ51との間に加熱ニップ領域(加熱ニップ部)H(例えば回転方向の長さ15mm)を形成している。
The external heating device 50 (50 a) includes a heating roller 51 and a heat source (here, a halogen heater lamp) 51 h provided inside the heating roller 51, and the heating roller 51 is pressed against the fixing
外部加熱装置50(50a)は、熱源51hにて加熱される加熱ローラ51を定着ローラ41の外周表面の一部に当接させた状態で押圧することで定着ローラ41を加熱するようになっている。なお、外部加熱装置50(50a)は、図示を省略したが、加熱ローラ51を定着ローラ41に向けて押圧する押圧手段として作用する押圧装置をさらに備えている。この押圧装置は、加圧ローラ42を定着ローラ41に向けて押圧するものと同様の従来公知の構成とすることができ、ここでは説明を省略する。
The external heating device 50 (50a) heats the fixing
詳しくは、加熱ローラ51は、回転駆動される定着ローラ41の外周表面に当接することにより、定着ローラ41に従動して回転方向E2に回転するようになっている。
Specifically, the heating roller 51 is brought into contact with the outer peripheral surface of the rotation-driven fixing
また、加熱ローラ51の内側には、給電されることにより発熱する熱源51hが設けられている。加熱ローラ51は、熱源51hにより加熱されて、所定の温度(例えば200℃)に温度制御される。そして、加熱ローラ51は、定着ローラ41の外周表面に接触する接触箇所を通じて定着ローラ41の外周表面を加熱する。
Further, a
加熱ローラ51は、基体(具体的には芯金512)の外表面に、離型性を有する離型層511が設けられている。すなわち、加熱ローラ51は、芯金512上に離型層511を形成したローラとされている。
The heating roller 51 is provided with a
芯金512は、アルミニウムや鉄系材料等からなる中空円筒状の金属製芯材(素管)からなっている。離型層511としては、例えば、PFA(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)やPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のフッ素系樹脂を用いることができる。離型層511は、ここでは、PFAからなっている。
The
また、定着装置40(40a)は、サーミスタ等の温度検知手段として作用する第1温度センサ43及び第2温度センサ44をさらに備えている。
The fixing device 40 (40a) further includes a
第1温度センサ43は、加熱ローラ51の表面51fの温度を検知する。第1温度センサ43は、接触式の温度センサであってもよいし、非接触式の温度センサであってもよい。ここでは、第1温度センサ43は、加熱ローラ51の表面51fにおいて加熱ローラ51と接触状態で図示を定着装置40(40a)の本体に図示を省略した支持部材を介して設けられている。
The
第2温度センサ44は、定着ローラ41の表面41fの温度を検知する。第2温度センサ44は、接触式の温度センサであってもよいし、非接触式の温度センサであってもよい。ここでは、第2温度センサ44は、定着ローラ41の表面41fにおいて定着ローラ41と接触状態で図示を定着装置40(40a)の本体に図示を省略した支持部材を介して設けられている。
The
熱源51hは、温度制御手段として作用する制御部(図示省略)の指示の下、第1温度センサ43及び第2温度センサ44により検知された温度(例えば平均値)に基づいて予め定めた所定の基準温度となるように通電制御(温度制御)される。具体的には制御部(図示省略)から熱源51hに通電されることにより、熱源51hが発光し赤外線が放射される。これにより、加熱ローラ51の内周面が加熱され、加熱ローラ51が加熱される。
The
定着装置40(40a)は、加圧ローラ42の内側に設けられた熱源(ここではハロゲンヒータランプ)42hをさらに備えていてもよい。
The fixing device 40 (40a) may further include a heat source (here, a halogen heater lamp) 42h provided inside the
また、定着装置40(40a)は、サーミスタ等の温度検知手段として作用する第3温度センサ45をさらに備えていてもよい。
The fixing device 40 (40a) may further include a
第3温度センサ45は、加圧ローラ42の表面42fの温度を検知する。第3温度センサ45は、接触式の温度センサであってもよいし、非接触式の温度センサであってもよい。定着装置40(40a)が第3温度センサ45を備える場合、例えば、第3温度センサ45は、加圧ローラ42の表面42fにおいて加圧ローラ42と接触状態で図示を定着装置40(40a)の本体に図示を省略した支持部材を介して設けられる。この場合、熱源51h及び熱源42hは、図示を省略した制御部の指示の下、第1温度センサ43、第2温度センサ44及び第3温度センサ45により検知された温度(例えば平均値)に基づいて予め定めた所定の基準温度となるように通電制御(温度制御)される。第1実施形態の図2及び後述する第2実施形態の図3では、定着装置40(40a)が熱源42h及び第3温度センサ45を備えている例を示している。
The
なお、図2、後述する図3及び図4に示す離型層411、弾性層412、弾力断熱層413及び芯金414といった定着ローラ41の詳細構造、及び、離型層421、弾性層422及び芯金423といった加圧ローラ42の詳細構造については、第2実施形態の説明後にまとめて説明する。
2 and the detailed structure of the fixing
(第2実施形態)
図3は、第2実施形態に係る外部加熱方式の定着装置40(40b)における外部加熱装置50(50b)、定着ローラ41及び加圧ローラ42部分を正面から視た概略断面図である。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a schematic sectional view of the external heating device 50 (50b), the fixing
図4は、外部加熱装置50(50b)が定着ローラ41を外部より押圧している状態を示す図である。図4(a)は、外部加熱装置50(50b)及び定着ローラ41を正面から視た概略断面図を示している。図4(b)は、外部加熱装置50(50b)及び定着ローラ41を平面側から視た概略断面図を示している。
FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which the external heating device 50 (50b) presses the fixing
なお、図3において、外部加熱装置50(50b)における図4に示す押圧装置55は図示を省略している。また、図4(a)において、第3温度センサ45は図示を省略している。また、定着装置40(40b)の背面図は正面図とは左右が反転するだけで実質的に同じ図であるために、図3及び図4では正面側のみを示し、背面側は図示を省略している。
In FIG. 3, the
第2実施形態の定着装置40(40b)は、第1実施形態の定着装置40(40a)において、外部加熱装置50(50a)に代えて外部加熱装置50(50b)を設けた以外は実質的に同じ構成とされている。よって、第2実施形態において第1実施形態と同じ構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。 The fixing device 40 (40b) of the second embodiment is substantially the same as the fixing device 40 (40a) of the first embodiment except that an external heating device 50 (50b) is provided instead of the external heating device 50 (50a). The same configuration. Therefore, in the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[外部加熱装置について]
第2実施形態の定着装置40(40b)は、定着ローラ41を加熱ベルト54により外部から加熱する外部加熱装置50(50b)をさらに備えている。
[External heating device]
The fixing device 40 (40b) of the second embodiment further includes an external heating device 50 (50b) that heats the fixing
外部加熱装置50(50b)は、互いに離間して定着ローラ41の周囲に並設された複数(ここでは二つ)の加熱ローラ52,53と、複数の加熱ローラ52,53の少なくとも1つ(ここでは双方)の内側に設けられた熱源(ここではハロゲンヒータランプ)52h,53hと、加熱ローラ52,53に張架された加熱ベルト54と、加熱ローラ52,53を定着ローラ41に向けて押圧する押圧手段として作用する押圧装置55(図4(a)参照)とを備えており、定着ローラ41に対して加熱ベルト54が圧接された状態で、定着ローラ41と加熱ベルト54との間に加熱ニップ領域(加熱ニップ部)Hを形成している。
The external heating device 50 (50b) includes a plurality of (here, two)
外部加熱装置50(50b)は、熱源52h,53hにて加熱ローラ52,53を介して加熱される加熱ベルト54を定着ローラ41の外周表面の一部に当接させ、かつ、押圧装置55によって押圧することで定着ローラ41を加熱するようになっている。
The external heating device 50 (50b) makes the
詳しくは、加熱ベルト54は、無端状のものであり、裏面(内周面)側が加熱ローラ52,53の外周表面に張架されている。加熱ローラ52,53は、加熱ベルト54を間にして、定着ローラ41に押圧装置55によって予め定めた所定の押圧力で圧接される。
Specifically, the
また、加熱ベルト54は、回転駆動される定着ローラ41の外周表面に当接することにより、定着ローラ41に従動して周回移動するようになっている。これにより、加熱ローラ52,53は、回転方向E2に回転する。
Further, the
具体的には、加熱ベルト54は、所定の温度(例えば200℃)に加熱された状態で定着ローラ41の表面41fに当接して、定着ローラ41の表面41fを加熱するものである。
Specifically, the
加熱ローラ52,53は、押圧装置55(図4参照)によって、加熱ベルト54を介して定着ローラ41の外周表面に押圧されるようになっている。
The
押圧装置55は、加熱ローラ52,53を軸線回り回転自在に支持するサイドフレーム551と、サイドフレーム551を定着ローラ41の軸線方向に沿った枢支軸552回り揺動自在に支持し、かつ、定着装置40(40b)の本体(具体的には本体フレームF)に対して定着ローラ41の軸線方向に沿った枢支軸553回り回動自在に支持されたアーム554と、アーム554を定着ローラ41に向けて付勢する付勢部材(ここではコイルバネ)555とを備えている。
The
詳しくは、サイドフレーム551は、加熱ローラ52,53の両端部に設けられた寄り規制部材52b,53b(図4(b)参照)をそれぞれ軸受け556a,556b(図4(b)参照)を介して回転自在に支持している。なお、寄り規制部材52b,53bは、加熱ベルト54の周回りに回転に伴う加熱ベルト54の軸線方向への移動(蛇行や片寄りの発生)を規制する部材である。寄り規制部材52b,53bは、加熱ローラ52,53の径よりも大きい径とされており、加熱ローラ52,53と同軸上に設けられている。また、軸受け556a,556bは、サイドフレーム551において、加熱ローラ52,53の互いの平行度が確保されるように、所定の軸間距離Dとなるように配設されている。
More specifically, the
具体的には、加熱ベルト54を懸架している加熱ローラ52,53は、それぞれ、サイドフレーム551に取り付けられた軸受け556a,556bによって、回転自在に支持されている。なお、軸受け556a,556bはサイドフレーム551に対し、所定の軸間距離Dで固定されているため、加熱ローラ52,53間の平行度が確保される。本第2実施形態においては、加熱ローラ52,53の平行度公差としては100μm以下となっている。
Specifically, the
また、サイドフレーム551は、アーム554に設けられた枢支軸552回りに揺動自在に支持されている。また、アーム554は、定着装置40(40b)の本体フレームFに設けられた枢支軸553回り回動自在に支持されている。コイルバネ555は、アーム554が定着ローラ41側に付勢するように、一端がアーム554に接続され、かつ、他端が定着装置40(40b)の本体(具体的には本体フレームF)に接続されている。
The
具体的には、サイドフレーム551は、アーム554に対し、枢支軸552を中心に回転自在に軸支されており、アーム554は、枢支軸553を中心に回転可能なように構成されている。
Specifically, the
そして、枢支軸552を間にして枢支軸553とは反対側のアーム端部にはコイルバネ555が取り付けられており、コイルバネ555によってアーム端部に荷重が付与されることによって、アーム554に取り付けられたサイドフレーム551が定着ローラ41の方向に付勢され、その結果、サイドフレーム551に軸支された加熱ローラ52,53が、等しい荷重で定着ローラ41に圧接するように構成されている。
A
また、加熱ローラ52,53の内側には、給電されることにより発熱する熱源52h,53hが設けられている。加熱ベルト54は、熱源52h,53hから加熱ローラ52,53を通じて加熱されて、所定の温度に温度制御される。そして、加熱ベルト54は、定着ローラ41の外周表面に接触する接触箇所を通じて定着ローラ41の外周表面を加熱する。
Further,
加熱ベルト54は、回転方向E1において定着ローラ41の定着ニップ領域Nよりも上流側に設けられ、所定の押圧力(ここでは40N)をもって定着ローラ41に圧接されるようになっている。そして、定着ローラ41との間に加熱ニップ領域H(例えば回転方向の長さ20mm)が形成されている。
The
加熱ベルト54は、中空円筒状の基体の表面に、離型層として、耐熱性及び離型性に優れた合成樹脂材料(例えばPFAやPTFE等のフッ素系樹脂)が形成された2層構成となっている。また、加熱ベルト54の寄り力を低減するために、ベルト基材の内面に、フッ素系樹脂等のコーティングを施してもよい。
The
加熱ローラ52,53は、アルミニウムや鉄系材料等からなる中空円筒状の金属製芯材からなっている。また、加熱ベルト54の寄り力を低減するために、金属製芯材の表面に、フッ素系樹脂等のコーティングを施してもよい。
The
次に、定着ローラ41及び加圧ローラ42の内部構成について図5から図8を参照しながら以下に説明する。
Next, the internal configuration of the fixing
(第1実施例の定着ローラ)
図5は、第1実施形態及び第2実施形態に適用できる第1実施例の定着ローラ41(41a)における各層の構造を模式的に示す断面図である。
(Fixing roller of the first embodiment)
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the structure of each layer in the fixing roller 41 (41a) of the first example applicable to the first embodiment and the second embodiment.
第1実施形態及び第2実施形態の定着装置40(40a,40b)において、第1実施例の定着ローラ41(41a)は、基体(具体的には芯金414)と、離型性を有する離型層411と、弾性を有する弾性層412と、弾力性及び断熱性を有する弾力断熱層413とを備えている。定着ローラ41は、芯金414上に、離型層411、弾性層412及び弾力断熱層413が表面41fから内側に向かってこの順に設けられている。
In the fixing device 40 (40a, 40b) of the first embodiment and the second embodiment, the fixing roller 41 (41a) of the first example has releasability from the base (specifically, the cored bar 414). A
詳しくは、定着ローラ41(41a)は、芯金414の外表面に弾力断熱層413が設けられ、弾力断熱層413上に表面の性状が均一な弾性層412が設けられ、さらに、弾性層412上に離型層411が設けられている。すなわち、定着ローラ41(41a)は、芯金414上に弾力断熱層413、弾性層412及び離型層411をこの順に形成した4層構造のローラとされている。
Specifically, the fixing roller 41 (41 a) is provided with an elastic
芯金414は、円柱状(中実)の金属製芯材からなっている。芯金414としては、例えば、快削鋼材(SUM材)、ステンレス鋼材(SUS材)、アルミニウム、鉄、銅等の金属或いはそれらの合金等の材料を用いることができる。芯金414は、ここでは、快削鋼材(SUM材)からなっている。
The cored
弾力断熱層413としては、例えば、多孔質の樹脂材料、発泡樹脂材料を用いることができる。発泡樹脂材料としては、代表的には、ウレタンゴム(発泡ウレタン)、シリコーンゴム(発泡シリコーン)等の発泡ゴムを例示できる。弾力断熱層413は、ここでは、発泡ウレタンからなっている。
As the elastic
弾性層412としては、ゴム部材、代表的には、シリコーンゴムを例示できる。弾性層412は、ここでは、シリコーンゴムからなっている。
As the
離型層411としては、例えば、PFA(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)やPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のフッ素系樹脂を用いることができる。離型層411は、ここでは、PFAからなっている。 なお、第1実施例の定着ローラ41(41a)の構成では、弾力断熱層413が断熱性を有しているので、定着ローラ41(41a)の内側に熱源を設けないことが好ましい。
As the
(第2実施例の定着ローラ)
図6は、第1実施形態及び第2実施形態に適用できる第2実施例の定着ローラ41(41b)における各層の構造を模式的に示す断面図である。
(Fixing roller of the second embodiment)
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the structure of each layer in the fixing roller 41 (41b) of the second example applicable to the first embodiment and the second embodiment.
ところで、図5に示す第1実施例の定着ローラ41(41a)のように、弾性層412を直接、弾力断熱層413に形成する場合、製造上の都合から、弾性層412が薄くなり易く、所望の弾性を有する弾性層412を得ることが困難である。
By the way, when the
このため、図6に示すように、図5に示す定着ローラ41(41a)において、弾性層412と弾力断熱層413との間にポリイミド(PI)等の樹脂材料からなる基材415を設ける第2実施例の定着ローラ41(41b)の構成とすることが好ましい。こうすることで、例えば、発泡樹脂材料(具体的には発泡ゴム)が外周面に設けられた(具体的には接着された)芯金414の発泡樹脂材料(弾力断熱層413)上に、定着ベルトとして広く利用されている筒状の部材(具体的にはポリイミドからなる基材にシリコーンゴムを形成した筒状の部材、いわゆるポリイミドベルト)を設けて(具体的には接着して)基材415及び弾性層412として利用することで、定着ローラ41(41b)を安価でかつ容易に製造することができる。なお、第2実施例の定着ローラ41(41b)の構成では、第1実施例の定着ローラ41(41a)と同様、弾力断熱層413が断熱性を有しているので、定着ローラ41(41b)の内側に熱源を設けないことが好ましい。
Therefore, as shown in FIG. 6, in the fixing roller 41 (41a) shown in FIG. 5, a
(第1実施例の加圧ローラ)
図7は、第1実施形態及び第2実施形態に適用できる第1実施例の加圧ローラ42(42a)における各層の構造を模式的に示す断面図である。
(Pressure roller of the first embodiment)
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the structure of each layer in the pressure roller 42 (42a) of the first example applicable to the first embodiment and the second embodiment.
第1実施形態及び第2実施形態の定着装置40(40a,40b)において、第1実施例の加圧ローラ42(42a)は、基体(具体的には芯金423)と、離型性を有する離型層421と、弾性を有する弾性層422とを備えている。加圧ローラ42(42a)は、芯金423上に、離型層421及び弾性層422が表面42fから内側に向かってこの順に設けられている。
In the fixing device 40 (40a, 40b) of the first embodiment and the second embodiment, the pressure roller 42 (42a) of the first example is releasable from the base (specifically, the cored bar 423). A
詳しくは、加圧ローラ42(42a)は、芯金423の外表面に弾性層422が設けられ、弾性層422上に離型層421が設けられている。すなわち、加圧ローラ42(42a)は、芯金423上に弾性層422及び離型層421をこの順に形成した3層構造のローラとされている。
Specifically, the pressure roller 42 (42 a) is provided with an
芯金423は、中空円筒状の金属製芯材からなっている。芯金423としては、定着ローラ41と同様の材料、例えば、快削鋼材(SUM材)、ステンレス鋼材(SUS材)、アルミニウム、鉄、銅等の金属或いはそれらの合金等の材料を用いることができる。芯金423は、ここでは、快削鋼材(SUM材)からなっている。
The
弾性層422としては、定着ローラ41と同様の材料(具体的にはゴム部材)とすることができ、代表的には、シリコーンゴムを例示できる。弾性層422は、ここでは、シリコーンゴムからなっている。
The
離型層421としては、定着ローラ41と同様の材料、すなわち、ゴム部材、例えば、PFA(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)やPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のフッ素系樹脂を用いることができる。離型層411は、ここでは、PFAからなっている。なお、第1実施例の加圧ローラ42(42a)の構成では、加圧ローラ42(42a)の内側に熱源42hを設けてもよいし、設けなくてもよい。
The
(第2実施例の加圧ローラ)
図8は、第1実施形態及び第2実施形態に適用できる第2実施例の加圧ローラ42(42b)における各層の構造を模式的に示す断面図である。
(Pressure roller of the second embodiment)
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing the structure of each layer in the pressure roller 42 (42b) of the second example applicable to the first embodiment and the second embodiment.
ところで、図7に示す第1実施例の加圧ローラ42(42a)のように、熱容量が比較的大きい弾性層422を設けると、熱が奪われ易く(特に内側の芯金423を介して奪われ易く)、外部加熱装置50(50a,50b)による定着ローラ41への加熱効率が低下し易い。
By the way, if an
このため、図8に示すように、図5に示す加圧ローラ42(42a)において、弾性層422に代えて弾力性及び断熱性を有する弾力断熱層424を設ける第2実施例の加圧ローラ42(42b)の構成とすることが好ましい。こうすることで、熱が奪われ難く(特に内側の芯金423を介して奪われ難く)、外部加熱装置50(50a,50b)による定着ローラ41への加熱効率の低下を効果的に防止できる。なお、第2実施例の加圧ローラ42(42b)の構成では、弾力断熱層424が断熱性を有しているので、加圧ローラ42(42b)の内側に熱源42hを設けないことが好ましい。
Therefore, as shown in FIG. 8, in the pressure roller 42 (42a) shown in FIG. 5, instead of the
(各層の物性値について)
図9は、第1実施形態及び第2実施形態における定着ローラ41(41a,41b)の離型層411、弾性層412、弾力断熱層413及び基材415、加圧ローラ42(42a,42b)の離型層421、弾性層422及び弾力断熱層424と、第1実施形態における加熱ローラ51の離型層511との各層等の物性値を一つにまとめた図表である。
(About physical properties of each layer)
9 shows the
第1実施形態及び第2実施形態において、第1実施例及び第2実施例の定着ローラ41(41a,41b)の離型層411(例えばPFA)の厚みとしては、20μm〜70μmを例示できる。離型層411の厚みは、熱容量を小さくする観点からは小さい程よいが、小さ過ぎると離型性の維持が困難となる。
In the first embodiment and the second embodiment, the thickness of the release layer 411 (for example, PFA) of the fixing roller 41 (41a, 41b) in the first and second examples may be 20 μm to 70 μm. The thickness of the
第1実施形態及び第2実施形態において、第1実施例及び第2実施例の定着ローラ41(41a,41b)の弾性層412(例えばシリコーンゴム)の厚みとしては、10μm〜1mm、好ましくは20μm〜200μmを例示できる。弾性層412の厚みは、熱容量を小さくする観点からは小さい程よいが、小さ過ぎると定着特性の均一性の維持が困難となる。弾性層412の硬度(アスカーC硬度)としては、70度〜90度を例示できる。弾性層412の硬度は、所望の定着圧を得ることができる値に設定することができる。
In the first embodiment and the second embodiment, the thickness of the elastic layer 412 (for example, silicone rubber) of the fixing roller 41 (41a, 41b) of the first and second examples is 10 μm to 1 mm, preferably 20 μm. ˜200 μm can be exemplified. The thickness of the
第1実施形態及び第2実施形態において、第1実施例及び第2実施例の定着ローラ41(41a,41b)の弾力断熱層413(例えば発泡ゴム)の厚みとしては、4m〜15mmを例示できる。弾力断熱層413の厚みは、弾力性及び断熱性の維持の観点から、所望のニップ領域(第1実施形態では定着ニップ領域N及び加熱ニップ領域H、第2実施形態では定着ニップ領域N)が得られる程度に、できるだけ大きくすることが好ましい。弾力断熱層413の硬度(アスカーC硬度)としては、30度〜50度を例示できる。弾力断熱層413の硬度は、所望の定着圧を得ることができる値に設定することができる。
In the first embodiment and the second embodiment, the thickness of the elastic heat insulating layer 413 (for example, foamed rubber) of the fixing roller 41 (41a, 41b) in the first and second examples can be 4 to 15 mm. . The thickness of the elastic
第1実施形態及び第2実施形態において、第2実施例の定着ローラ41(41b)の基材415(例えばPI)の厚みとしては、10μm〜15μmを例示できる。基材415の厚みは、熱容量を小さくする観点からは小さい程よいが、小さ過ぎると基材としての役割を維持することが困難となる。
In 1st Embodiment and 2nd Embodiment, 10 micrometers-15 micrometers can be illustrated as thickness of the base material 415 (for example, PI) of the fixing roller 41 (41b) of 2nd Example. The thickness of the
第1実施形態及び第2実施形態において、第1実施例及び第2実施例の加圧ローラ42(42a,42b)の離型層421(例えばPFA)の厚みとしては、20μm〜70μmを例示できる。離型層421の厚みは、熱容量を小さくする観点からは小さい程よいが、小さ過ぎると離型性の維持が困難となる。
In 1st Embodiment and 2nd Embodiment, 20 micrometers-70 micrometers can be illustrated as thickness of the release layer 421 (for example, PFA) of the pressure roller 42 (42a, 42b) of 1st Example and 2nd Example. . The thickness of the
第1実施形態及び第2実施形態において、第1実施例の加圧ローラ42(42a)の弾性層422(例えばシリコーンゴム)の厚みとしては、2mm〜3mmを例示できる。弾性層422の厚みは、熱容量を小さくする観点から、所望の定着ニップ領域Nが得られる程度に、できるだけ小さくすることが好ましい。弾性層422の硬度(アスカーC硬度)としては、70度〜90度を例示できる。弾性層422の硬度は、定着ローラ41(41a,41b)の硬度に応じて適宜設定することができる。
In 1st Embodiment and 2nd Embodiment, 2 mm-3 mm can be illustrated as thickness of the elastic layer 422 (for example, silicone rubber) of the pressure roller 42 (42a) of 1st Example. From the viewpoint of reducing the heat capacity, the thickness of the
第1実施形態及び第2実施形態において、第2実施例の加圧ローラ42(42b)の弾力断熱層424(例えば発泡ゴム)の厚みとしては、5mm〜6mmを例示できる。弾力断熱層424の厚みは、弾力性及び断熱性の維持の観点から、所望の定着ニップ領域Nが得られる程度に、できるだけ大きくすることが好ましい。弾力断熱層424の硬度(アスカーC硬度)としては、30度〜50度を例示できる。弾力断熱層424の硬度は、定着ローラ41(41a,41b)の硬度に応じて適宜設定することができる。
In 1st Embodiment and 2nd Embodiment, 5 mm-6 mm can be illustrated as thickness of the elastic heat insulation layer 424 (for example, foamed rubber) of the pressure roller 42 (42b) of 2nd Example. The thickness of the elastic
第1実施形態において、加熱ローラ51の離型層511(例えばPFA)の厚みとしては、5μm〜50μmを例示できる。離型層421の厚みは、熱容量を小さくする観点からは小さい程よいが、小さ過ぎると離型性の維持が困難となる。
In 1st Embodiment, 5 micrometers-50 micrometers can be illustrated as thickness of the mold release layer 511 (for example, PFA) of the heating roller 51. FIG. The thickness of the
また、第1実施形態及び第2実施形態において、第1実施例及び第2実施例の定着ローラ41(41a,41b)の芯金414、加圧ローラ42(42a,42b)の芯金423、及び、第1実施形態において、加熱ローラ51の芯金512の硬度(アスカーC硬度)としては、90度以上を例示できる。第1実施形態及び第2実施形態において、第1実施例及び第2実施例の定着ローラ41(41a,41b)、加圧ローラ42(42a,42b)の直径としては、30mm〜40mmを例示できる。また、第1実施形態において、加熱ローラ51の直径としては、20mmを例示できる。
In the first embodiment and the second embodiment, the
そして、第1実施形態及び第2実施形態において、第1実施例及び第2実施例の定着ローラ41(41a,41b)の表面41fの硬度が芯金414の表面の硬度よりも小さくなっている。
In the first embodiment and the second embodiment, the hardness of the
また、第1実施形態において、加熱ローラ51の表面51fの硬度と第1実施例及び第2実施例の定着ローラ41(41a,41b)における芯金414の表面の硬度とは、同等(同じか又は略同じ)となっている。例えば、芯金512に離型層511を形成した加熱ローラ51では、加熱ローラ51の表面の硬度を、定着ローラ41(41a,41b)における芯金414の表面の硬度と同等(同じか又は略同じ)となるように離型層511を形成することができる。
Further, in the first embodiment, the hardness of the
また、第1実施形態及び第2実施形態において、第1実施例及び第2実施例の定着ローラ41(41a,41b)における弾力断熱層413の表面の硬度は、芯金414の表面の硬度よりも小さくなっている。定着ローラ41(41a,41b)における弾性層412の表面の硬度は、芯金414の表面の硬度以下、かつ、弾力断熱層413の表面の硬度よりも大きくなっている。
In the first embodiment and the second embodiment, the surface hardness of the elastic
また、第1実施形態及び第2実施形態において、第1実施例及び第2実施例の加圧ローラ42(42a,42b)の表面42fの硬度は、第1実施例及び第2実施例の定着ローラ41(41a,41b)の表面41fの硬度と同等(同じか又は略同じ)以上となっている。例えば、加圧ローラ42(42a,42b)の表面42fの硬度は、定着ローラ41(41a,41b)の表面41fの硬度が10度〜20度、10度〜30度、10度〜40度、10度〜50度、10度〜60度、10度〜70度及び10度〜80度の場合には、それぞれ、20度〜90度、30度〜90度、40度〜90度、50度〜90度、60度〜90度、70度〜90度及び80度〜90度となる。
In the first embodiment and the second embodiment, the hardness of the
なお、アスカーC(ASKER C)は、日本ゴム協会標準規格(SRIS0101)に規定された硬度を示す値である。 In addition, Asker C (ASKER C) is a value indicating the hardness defined in the Japan Rubber Association Standard (SRIS0101).
(本実施の形態について)
本実施の形態の第1実施形態及び第2実施形態によれば、第1実施例及び第2実施例の定着ローラ41(41a,41b)は、芯金414上に、離型層411、弾性層412及び弾力断熱層413が表面41fから内側に向かってこの順に設けられていることで、離型層411の内側に設けられた弾性層412の弾性及び弾性層412の内側に設けられた弾力断熱層413の弾力性(クッション性、柔軟性)により、定着ニップ領域Nの面積を増やすことができ、これにより、未定着のトナーTの記録シートPへの定着性を向上させることができる。しかも、弾力断熱層413の外側に表面の性状が均一な弾性層412が設けられることより、定着ニップ領域Nにおける記録シートPへの定着特性(記録シートへ熱を加える量や定着圧)を均一にでき、これにより、画像不良(いわゆる梨地のような光沢ムラ)の発生を抑制することができる。そして、たとえ弾性層412の熱容量が大きくなったとしても(特に弾性層412の厚みが厚くなって熱容量が大きくなったとしても)、弾性層412の内側に設けられた弾力断熱層413の断熱性により、熱を奪われ難く(特に内側の芯金414を介して奪われ難く)することができる。さらに、表面41fに設けられた離型層411の離型性により、定着ローラ41(41a,41b)の表面41fへの未定着のトナーTの付着を抑制することができる。
(About this embodiment)
According to the first embodiment and the second embodiment of the present embodiment, the fixing roller 41 (41a, 41b) of the first and second examples includes the
このように、定着装置40(40a,40b)では、低コストのハロゲンヒータランプを用いても低熱容量で定着ローラ41(41a,41b)を加熱することができ、それだけウォームアップ時間の短縮化を実現することが可能となる。 Thus, in the fixing device 40 (40a, 40b), the fixing roller 41 (41a, 41b) can be heated with a low heat capacity even if a low-cost halogen heater lamp is used, and the warm-up time can be shortened accordingly. It can be realized.
また、本実施の形態の第1実施形態では、定着ローラ41(41a,41b)に接触して加熱ローラ51を配設させることで、離型層411の内側に設けられた弾性層412の弾性及び弾性層412の内側に設けられた弾力断熱層413の弾力性(クッション性、柔軟性)により、加熱ローラ51と定着ローラ41(41a,41b)との加熱ニップ領域Hの面積を増やすことができ、これにより、熱源51hにより加熱される加熱ローラ51からの熱を定着ローラ41(41a,41b)に伝達させ易くすることができる。すなわち、第1実施形態では、加熱ローラ51及び熱源51hを用いるといった簡単な構成でありながら、熱源51hにより加熱される加熱ローラ51からの熱を定着ローラ41(41a,41b)に伝達させ易くすることができる。しかも、定着ローラ41(41a,41b)の表面41fの硬度が芯金414の表面の硬度よりも小さくなっており、加熱ローラ51の表面51fの硬度が定着ローラ41(41a,41b)における芯金414の表面の硬度と同等となっていることで、加熱ローラ51と定着ローラ41との加熱ニップ領域Hを確実に形成することができる。
In the first embodiment of the present embodiment, the heating roller 51 is disposed in contact with the fixing roller 41 (41a, 41b), whereby the elasticity of the
また、本実施の形態の第2実施形態では、熱源52h、53hにより加熱される加熱ローラ52,53からの熱を、加熱ベルト54の加熱ニップ領域Hを介して定着ローラ41(41a,41b)に効率的に伝達させることができる。
In the second embodiment of the present embodiment, heat from the
また、本実施の形態の第1実施形態及び第2実施形態では、第2実施例の定着ローラ41(41b)において、弾力断熱層413に基材415を介して弾性層412を形成することで、所望の弾性を有する弾性層412を容易に得ることができる。
In the first embodiment and the second embodiment of the present embodiment, the
また、本実施の形態の第1実施形態及び第2実施形態では、定着ローラ41(41a,41b)において、弾力断熱層413の表面の硬度が芯金414の表面の硬度よりも小さくなっており、弾性層412の表面の硬度が芯金414の表面の硬度以下、かつ、弾力断熱層413の表面の硬度よりも大きくなっていることで、定着ニップ領域Nを確実に形成することができる。
In the first and second embodiments of the present embodiment, the surface hardness of the elastic
また、本実施の形態の第1実施形態及び第2実施形態では、第2実施例の加圧ローラ42(42b)は、芯金423上に、離型層421及び弾力断熱層424が表面42fから内側に向かってこの順に設けられていることで、離型層421の内側に設けられた弾力断熱層424の弾力性(クッション性、柔軟性)により、定着ニップ領域Nの面積をさらに増やすことができ、これにより、未定着のトナーTの記録シートPへの定着性をさらに向上させることができる。しかも、離型層421の内側に設けられた弾力断熱層424の断熱性により、加圧ローラ42(42b)に加えられた熱を奪われ難く(特に内側の芯金423を介して奪われ難く)することができる。さらに、表面42fに設けられた離型層421の離型性により、加圧ローラ42(42b)の表面42fへの未定着のトナーTの付着を抑制することができる。
Further, in the first embodiment and the second embodiment of the present embodiment, the pressure roller 42 (42b) of the second example has the
また、本実施の形態の第1実施形態及び第2実施形態では、第1実施例及び第2実施例の加圧ローラ42(42a,42b)の表面42fの硬度が定着ローラ41(41a,41b)の表面41fの硬度と同等(同じか又は略同じ)以上となっていることで、定着ニップ領域Nを確実に形成することができる。
In the first and second embodiments of the present embodiment, the hardness of the
40(40a) 定着装置
40(40b) 定着装置
41(41a) 定着ローラ
41(41b) 定着ローラ
41f 表面
42(42a) 加圧ローラ
42(42b) 加圧ローラ
42f 表面
50(50a) 外部加熱装置(外部加熱手段の一例)
50(50b) 外部加熱装置(外部加熱手段の他の例)
51 加熱ローラ
51h 熱源
52,53 加熱ローラ
52h,53h 熱源
54 加熱ベルト
411 離型層
412 弾性層
413 弾力断熱層
414 芯金(基体の一例)
415 基材
421 離型層
422 弾性層
423 芯金(基体の一例)
424 弾力断熱層
H 加熱ニップ領域(加熱ニップ部)
N 定着ニップ領域(定着ニップ部)
P 記録シート
T トナー
40 (40a) Fixing device 40 (40b) Fixing device 41 (41a) Fixing roller 41 (41b) Fixing
50 (50b) External heating device (other examples of external heating means)
51
415
424 Elastic heat insulation layer H Heating nip area (heating nip part)
N Fixing nip area (fixing nip part)
P Recording sheet T Toner
Claims (9)
前記定着ローラは、基体と、離型性を有する離型層と、弾性を有する弾性層と、弾力性及び断熱性を有する弾力断熱層とを備え、前記基体上に、前記離型層、前記弾性層及び前記弾力断熱層が表面から内側に向かってこの順に設けられており、
前記弾性層と前記弾力断熱層との間に基材が設けられており、
前記基材は、ポリイミドからなり、
前記弾性層は、シリコーンゴムからなり、
前記弾力断熱層上には、前記ポリイミドからなる前記基材に前記シリコーンゴムからなる前記弾性層を形成した筒状の部材が設けられていることを特徴とする定着装置。 A fixing roller that is rotated; an external heating unit that heats the fixing roller from the outside; and a pressure roller that rotates with the rotation of the fixing roller while being pressed by the fixing roller. A fixing device for fixing an unfixed image to the recording sheet while conveying the recording sheet to a fixing nip formed between the fixing roller and the fixing roller;
The fixing roller includes a base, a release layer having releasability, an elastic layer having elasticity, and an elastic heat insulating layer having elasticity and heat insulation, and the release layer, The elastic layer and the elastic heat insulating layer are provided in this order from the surface to the inside ,
A base material is provided between the elastic layer and the elastic heat insulating layer,
The substrate is made of polyimide,
The elastic layer is made of silicone rubber,
On the elastic heat insulating layer, there is provided a fixing member provided with a cylindrical member in which the elastic layer made of the silicone rubber is formed on the base material made of the polyimide .
前記外部加熱手段は、前記定着ローラに接触して配設された加熱ローラと、前記加熱ローラを加熱する熱源とを備え、前記加熱ローラが加熱ニップ部を形成するように前記定着ローラに押圧される構成とされていることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1,
The external heating means includes a heating roller disposed in contact with the fixing roller, and a heat source for heating the heating roller, and the heating roller is pressed against the fixing roller so as to form a heating nip portion. A fixing device characterized by being configured as described above.
前記定着ローラは、表面の硬度が前記基体の表面の硬度よりも小さくなっており、
前記加熱ローラは、表面の硬度が前記基体の表面の硬度と同等であることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 2,
The fixing roller has a surface hardness smaller than the surface hardness of the substrate,
The fixing device according to claim 1, wherein a surface hardness of the heating roller is equal to a surface hardness of the substrate.
前記外部加熱手段は、互いに離間して配設された複数の加熱ローラと、前記複数の加熱ローラの少なくとも一つを加熱する熱源と、前記複数の加熱ローラに巻き掛けられる加熱ベルトとを備え、前記複数の加熱ローラの隣り合う二つが前記加熱ベルトを介して加熱ニップ部を形成するように前記定着ローラに押圧される構成とされていることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1,
The external heating means includes a plurality of heating rollers disposed away from each other, a heat source for heating at least one of the plurality of heating rollers, and a heating belt wound around the plurality of heating rollers, A fixing device, wherein two adjacent ones of the plurality of heating rollers are pressed against the fixing roller so as to form a heating nip portion via the heating belt.
前記弾力断熱層は、表面の硬度が前記基体の表面の硬度よりも小さくなっており、
前記弾性層は、表面の硬度が前記基体の表面の硬度以下、かつ、前記弾力断熱層の表面の硬度よりも大きくなっていることを特徴とする定着装置。 A fixing device according to any one of claims 1 to 4 , wherein
The elastic heat insulating layer has a surface hardness smaller than the surface hardness of the substrate,
The fixing device according to claim 1, wherein the elastic layer has a surface hardness equal to or less than a surface hardness of the substrate and a surface hardness of the elastic heat insulating layer.
前記加圧ローラは、基体と、離型性を有する離型層と、弾力性及び断熱性を有する弾力断熱層とを備え、前記基体上に、前記離型層及び前記弾力断熱層が表面から内側に向かってこの順に設けられていることを特徴とする定着装置。 A fixing device according to any one of claims 1 to 5 , wherein
The pressure roller includes a base, a release layer having releasability, and an elastic heat insulation layer having elasticity and heat insulation, and the release layer and the elastic heat insulation layer are formed on the surface from the surface. A fixing device provided in this order toward the inside.
前記加圧ローラは、表面の硬度が前記定着ローラの表面の硬度と同等以上であることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 6 , wherein
The pressure roller has a surface hardness equal to or higher than a surface hardness of the fixing roller.
基体と、離型性を有する離型層と、弾性を有する弾性層と、弾力性及び断熱性を有する弾力断熱層とを備え、前記基体上に、前記離型層、前記弾性層及び前記弾力断熱層が表面から内側に向かってこの順に設けられており、
前記弾性層と前記弾力断熱層との間に基材が設けられており、
前記基材は、ポリイミドからなり、
前記弾性層は、シリコーンゴムからなり、
前記弾力断熱層上には、前記ポリイミドからなる前記基材に前記シリコーンゴムからなる前記弾性層を形成した筒状の部材が設けられていることを特徴とする定着ローラ。 A fixing roller that is rotated; an external heating unit that heats the fixing roller from the outside; and a pressure roller that rotates with the rotation of the fixing roller while being pressed by the fixing roller. A fixing roller provided in a fixing device for fixing an unfixed image on the recording sheet while conveying the recording sheet to a fixing nip portion formed between the fixing roller and the fixing roller;
A substrate, a release layer having releasability, an elastic layer having elasticity, and a resilient heat insulating layer having elasticity and heat insulation, and the release layer, the elastic layer, and the elasticity are provided on the substrate. Insulating layer is provided in this order from the surface to the inside ,
A base material is provided between the elastic layer and the elastic heat insulating layer,
The substrate is made of polyimide,
The elastic layer is made of silicone rubber,
A fixing roller having a cylindrical member on which the elastic layer made of the silicone rubber is formed on the base made of the polyimide is provided on the elastic heat insulating layer .
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