JP6790150B2 - Fixing device - Google Patents
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Description
本発明は、複写機、プリンタ、ファックス、及びこれらの機能を複数備えた複合機等の画像形成装置に搭載される定着装置に関するものである。 The present invention is a copying machine, a printer, facsimile, and those concerning the fixing equipment to be mounted in an image forming apparatus such as a complex machine having a plurality of these functions.
電子写真方式の画像形成装置に用いる定着装置(像加熱装置)として、フィルム(ベルト)加熱方式の装置が知られている。具体的には、高耐熱性の筒状のフィルムと、フィルムの内面と接触するセラミックヒータ(以下、ヒータと記す)と、フィルムを介してヒータと共にニップ部を形成する加圧ローラを有する。そして、ニップ部でトナー像を担持し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。この装置で用いるヒータ及びフィルムは低熱容量なので、省電力化及びウェイトタイム短縮化(クイックスタート)が可能になるという長所がある。 As a fixing device (image heating device) used in an electrophotographic image forming device, a film (belt) heating type device is known. Specifically, it has a highly heat-resistant tubular film, a ceramic heater (hereinafter referred to as a heater) that contacts the inner surface of the film, and a pressure roller that forms a nip portion together with the heater via the film. Then, the recording material carrying the toner image is heated by the nip portion and fixed to the recording material. Since the heater and film used in this device have a low heat capacity, they have the advantages of saving power and shortening the wait time (quick start).
この装置においては、フィルム回転時においてフィルムに長手方向(スラスト方向)への寄りが発生する場合があり、この寄りを精度良くコントロールすることは難しい。そこで、フィルムの長手方向端部を受け止め、寄りを抑える規制部材(以降、フランジと称する)をフィルム端部に設置することが提案されている。このフランジは、フィルムの内周面および端面と接触する。内周面と接触することでフィルムの記録材搬送方向の傾きを抑え、端面と接触することでフィルムの長手方向の移動を規制する。 In this device, the film may be displaced in the longitudinal direction (thrust direction) when the film is rotated, and it is difficult to accurately control this displacement. Therefore, it has been proposed to install a regulating member (hereinafter referred to as a flange) at the end of the film, which receives the end in the longitudinal direction of the film and suppresses the deviation. This flange comes into contact with the inner and end faces of the film. The contact with the inner peripheral surface suppresses the inclination of the film in the recording material transport direction, and the contact with the end surface regulates the movement of the film in the longitudinal direction.
しかし、フィルムをフランジで規制する場合、フィルムの寄り力が大きくなると、フィルムの端部に折れ、あるいは亀裂を生じる現象(以降、フィルム端部破損と称する)が発生することがある。その結果として、定着画像の劣化、フィルムの走行不良、耐久寿命の短縮の可能性があった。その対策として、フィルムの膜厚の増加や、材料に添加物を混ぜる等により強度を上げることなどが講じられている。 However, when the film is regulated by a flange, if the leaning force of the film becomes large, a phenomenon of breaking or cracking at the edge of the film (hereinafter referred to as film edge breakage) may occur. As a result, there is a possibility that the fixed image is deteriorated, the film runs poorly, and the durable life is shortened. As countermeasures, measures are taken such as increasing the film thickness and increasing the strength by mixing additives with the material.
また、フランジにおけるフィルムの内周面と接触する領域(以降、ガイド面と称する)と、フィルムの端面との接触領域(以降、規制面と称する)の関係を適切に管理する必要がある。フィルムの内周面と接触していない領域でフィルム端面がフランジの規制面と接触すると、フィルムが端部で折れ込む現象(以降、端部折れと称する)が発生する。端部折れが発生したフィルムでは、走行軌跡が不安定になり画像不良や記録材の搬送不良を引き起こす可能性がある。また、フィルムの端部破損に至る場合もある。 Further, it is necessary to appropriately manage the relationship between the region of the flange in contact with the inner peripheral surface of the film (hereinafter referred to as the guide surface) and the contact region with the end surface of the film (hereinafter referred to as the regulation surface). When the end surface of the film comes into contact with the regulation surface of the flange in a region not in contact with the inner peripheral surface of the film, a phenomenon in which the film folds at the end (hereinafter referred to as end fold) occurs. In a film with broken edges, the traveling locus becomes unstable, which may cause image defects and poor transport of recording materials. In addition, the edge of the film may be damaged.
フィルム端部折れの課題に対して、フランジ形状を工夫する対策が提案されている(特許文献1)。この提案されている構成の特徴は以下である。フランジをニップ中心に対して記録材搬送方向に関して上流側と下流側に2分割したとき、上流側において、フランジはフィルムに対し内周面および端面と接触している。そして、フィルム内周面とガイド面が接触する領域が、フィルム端面と規制面が接触する領域より大きくなっている。一方、下流側においては、フランジはフィルムに対し内周面、端面とは接触していない。 A measure to devise a flange shape has been proposed to solve the problem of film edge breakage (Patent Document 1). The features of this proposed configuration are: When the flange is divided into two parts, an upstream side and a downstream side in the recording material transport direction with respect to the center of the nip, the flange is in contact with the inner peripheral surface and the end surface of the film on the upstream side. The region where the inner peripheral surface of the film and the guide surface are in contact is larger than the region where the end surface of the film and the regulation surface are in contact with each other. On the downstream side, on the other hand, the flange is not in contact with the inner peripheral surface and the end surface of the film.
上記構成とすることでフィルムの内周面とフランジのガイド面が接触していない領域で、フィルム端面がフランジの規制面に接触することを防ぎ、端部折れを防止することができる。 With the above configuration, it is possible to prevent the end surface of the film from contacting the regulation surface of the flange and prevent the end portion from being broken in the region where the inner peripheral surface of the film and the guide surface of the flange are not in contact with each other.
しかしながら、前記従来の技術では、近年の装置の高速化、小型化の流れに伴い、フィルムの寄り力が大きくなるという課題があった。すなわち、上流側だけでフィルム内周面とフランジのガイド面、およびフィルム端面とフランジの規制面が接触するような構成の場合、フィルムが受ける寄り力が大きくなってしまう。その理由を以下に示す。 However, the above-mentioned conventional technique has a problem that the leaning force of the film increases with the recent trend of increasing speed and miniaturization of the apparatus. That is, in the case where the inner peripheral surface of the film and the guide surface of the flange and the end surface of the film and the regulation surface of the flange are in contact with each other only on the upstream side, the approaching force received by the film becomes large. The reason is shown below.
前記従来の構成では、フランジの下流側において、フィルム内周面とフランジのガイド面の間に隙間が生じる。このような隙間があると、フィルムの記録材搬送方向における傾きが発生する。フィルムが加圧ローラに対して傾くと、フィルムと加圧ローラのそれぞれの回転方向のベクトルに差が生じ、その差に応じてフィルム端部に寄り力が発生する。回転方向のベクトル差が増大し寄り力が大きくなると、フィルムの走行軌跡が乱れたり、フィルム端部で破損したりするといったおそれがあった。 In the conventional configuration, a gap is formed between the inner peripheral surface of the film and the guide surface of the flange on the downstream side of the flange. If there is such a gap, the film is tilted in the recording material transport direction. When the film is tilted with respect to the pressure roller, a difference is generated in the vectors of the rotation directions of the film and the pressure roller, and a biasing force is generated at the end of the film according to the difference. If the vector difference in the rotation direction increases and the leaning force increases, the traveling locus of the film may be disturbed or the film may be damaged at the edge.
この課題に対する解決手段として、フランジのガイド面を大きくする、もしくは、フィルム径を小さくするなどの手段により、下流側においてもフィルム内周面とフランジのガイド面を接触させる方法が採用されている。このように、下流側においてもフィルム内周面とフランジのガイド面を接触させることで、フィルムの加圧ローラに対する搬送方向の傾きを抑え、寄り力を低減することができる。 As a means for solving this problem, a method is adopted in which the inner peripheral surface of the film and the guide surface of the flange are brought into contact with each other even on the downstream side by means such as increasing the guide surface of the flange or reducing the diameter of the film. In this way, by bringing the inner peripheral surface of the film into contact with the guide surface of the flange even on the downstream side, it is possible to suppress the inclination of the film in the transport direction with respect to the pressure roller and reduce the leaning force.
また、フィルム端面とフランジの規制面の接触に対しても、上流側のみで接触している場合、所定の寄り力に対し、フィルムが受ける単位面積当たりの寄り力が大きくなるという課題があった。この課題を解決するためには、下流側においてもフィルム端面とフランジの規制面を接触させ、接触面積を増すことで単位面積当たりのフィルム寄り力を低減する手段が採用されている。 Further, with respect to the contact between the end face of the film and the regulation surface of the flange, there is a problem that the leaning force per unit area received by the film becomes larger than the predetermined leaning force when the contact is made only on the upstream side. .. In order to solve this problem, a means is adopted in which the end face of the film and the regulation surface of the flange are brought into contact with each other even on the downstream side to increase the contact area to reduce the film leaning force per unit area.
上記のように、下流側においてもフィルム内周面とフランジのガイド面、およびフィルム端面とフランジの規制面が接触する装置においても、フィルムの端部折れを防止する必要がある。 As described above, it is necessary to prevent the edge of the film from being broken even in the device where the inner peripheral surface of the film and the guide surface of the flange and the end surface of the film and the regulation surface of the flange are in contact with each other on the downstream side.
そこで、本発明の目的は、上記のような構成の装置においても、フィルム端部折れが発生することなくフィルム寄り力を低減させ、フィルムの耐久性能を満足させるような定着装置を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a fixing device that reduces the film leaning force without causing breakage at the end of the film and satisfies the durability performance of the film even in the device having the above configuration. is there.
上記目的を達成するための本発明に係る像加熱装置の代表的な構成は、筒状のフィルムと、前記フィルムの外面に接触し、前記フィルムとの間に記録材を挟持搬送するニップ部を形成するローラと、前記フィルムの長手方向における端面と対向する位置に配置されており、前記フィルムの前記長手方向の端部の内面と対向し前記フィルムの回転を案内する案内面と、前記フィルムの前記長手方向の端面と対向する対向面と、を有し、前記フィルムが前記長手方向へ移動したときに前記フィルムの前記端面が前記対向面と接触することで前記フィルムの前記長手方向への移動を規制する規制部材と、を有し、画像が形成された記録材を前記ニップ部で挟持搬送しつつ画像を記録材に定着する定着装置において、前記定着装置を前記長手方向に見たとき、前記対向面は、前記ニップ部における記録材の搬送方向において前記ニップ部の中央を通るラインよりも下流側に位置する第1領域と、前記搬送方向において前記第1領域よりも上流側に位置する第2領域と、を有し、前記長手方向において、前記第1領域は前記第2領域よりも前記フィルムの前記端面から退避しており、前記定着装置を前記長手方向に見たとき、前記対向面の前記第2領域と、前記フィルムが回転するときに前記フィルムの前記内面と接触する前記案内面の接触領域は、いずれも、前記ニップ部の前記中央を通るラインよりも上流側から下流側に亘って設けられており、且つ前記ニップ部の前記中央を通るラインよりも上流側の部分が下流側の部分よりも前記フィルムの回転方向における長さが長く、前記定着装置を前記長手方向に見たとき、前記第2領域の前記回転方向における上流端は、前記接触領域の上流端よりも前記回転方向の下流の位置又は前記接触領域の上流端と前記回転方向において同じ位置に位置することを特徴とする。 A typical configuration of the image heating device according to the present invention for achieving the above object is a nip portion that comes into contact with a tubular film and an outer surface of the film and sandwiches and conveys a recording material between the film. The roller to be formed, a guide surface which is arranged at a position facing the end surface of the film in the longitudinal direction, faces the inner surface of the end portion of the film in the longitudinal direction, and guides the rotation of the film, and the film. It has a facing surface facing the end face in the longitudinal direction, and when the film moves in the longitudinal direction, the end face of the film comes into contact with the facing surface to move the film in the longitudinal direction. When the fixing device is viewed in the longitudinal direction in a fixing device having a regulating member for fixing the image and fixing the image to the recording material while sandwiching and transporting the recording material on which the image is formed by the nip portion. The facing surfaces are located in a first region located on the downstream side of the line passing through the center of the nip portion in the transport direction of the recording material in the nip portion and on the upstream side of the first region in the transport direction. It has a second region, and in the longitudinal direction, the first region is retracted from the end face of the film with respect to the second region, and when the fixing device is viewed in the longitudinal direction, the opposite region is present. The second region of the surface and the contact region of the guide surface that contacts the inner surface of the film when the film rotates are both upstream to downstream of the line passing through the center of the nip portion. The portion of the nip portion on the upstream side of the line passing through the center of the nip portion is longer than the portion on the downstream side in the rotation direction of the film, and the fixing device is moved in the longitudinal direction. When viewed, the upstream end of the second region in the rotational direction is located at a position downstream of the upstream end of the contact region in the rotational direction or at the same position as the upstream end of the contact region in the rotational direction. It is characterized by.
本発明によれば、可撓性を有する中空の第1の回転体(フィルム)の端部折れが発生することなく第1の回転体の寄り力を低減させ、第1の回転体の耐久性能を満足させるような定着装置を提供することができる。 According to the present invention, the leaning force of the first rotating body is reduced without causing end bending of the flexible hollow first rotating body (film), and the durability performance of the first rotating body is achieved. It is possible to provide a fixing device that satisfies the above.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施の形態に基づいて例示的に詳しく説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail exemplarily based on the embodiment with reference to the drawings.
《実施例1》
[画像形成装置]
図4は本発明に係る像加熱装置を定着装置Cとして搭載している画像形成装置Aの一例の概略構成を示す模式図である。この画像形成装置Aは電子写真プロセスを用いたモノクロプリンタであり、ホストコンピュータ等の外部装置(不図示)から制御部Dに画像情報が入力する。制御部Dは所定の画像形成制御シーケンスを実行する。
<< Example 1 >>
[Image forming device]
FIG. 4 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an example of an image forming apparatus A equipped with an image heating apparatus according to the present invention as a fixing apparatus C. The image forming apparatus A is a monochrome printer using an electrophotographic process, and image information is input to the control unit D from an external device (not shown) such as a host computer. The control unit D executes a predetermined image formation control sequence.
記録材(以下、用紙または紙と記す)Pにトナー像を形成する画像形成部Bは、矢印の時計方向に回転駆動されるドラム型の電子写真感光体(以下、ドラムと記す)1を有する。このドラム1の周囲にはドラム回転方向に沿って順に、帯電ローラ2、レーザースキャナ3、現像装置4、転写ローラ5、クリーニング装置6が配設されている。以上の画像形成部Bの画像形成動作(電子写真プロセス)は周知であるので詳細な説明は割愛する。
The image forming unit B that forms a toner image on the recording material (hereinafter referred to as paper or paper) P has a drum-type electrophotographic photosensitive member (hereinafter referred to as a drum) 1 that is rotationally driven in the clockwise direction of the arrow. .. A charging roller 2, a laser scanner 3, a developing device 4, a
カセット7に収納されている用紙Pは送り出しローラ8の回転によって1枚ずつ繰り出される。そして、用紙Pはトップセンサ9を有する搬送路10によりドラム1と転写ローラ5とで形成される転写ニップ部11へ所定の制御タイミングにて導入されてドラム1側のトナー像の転写を受ける。転写ニップ部11を通った用紙Pは搬送路12に沿って定着装置(定着部)Cへ送られ、トナー像の熱圧定着処理を受ける。定着装置Cを出た用紙Pは搬送路13を通り、排出ローラ14により画像形成物(成果物)として排出トレイ15に排出される。
The paper P stored in the
[定着装置]
定着装置Cに関して、正面とは用紙Pの入口側、背面とは同出口側である。左右とは装置Cを正面から見て左(一端側)または右(他端側)である。上下とは重力方向において上または下である。上流側と下流側は用紙搬送方向(記録材搬送方向)において上流側と下流側である。また、加圧ローラの軸線方向或いはこれに平行な方向を長手方向とし、これに直交する方向を短手方向とする。
[Fixing device]
Regarding the fixing device C, the front side is the inlet side of the paper P, and the back side is the same outlet side. Left and right are left (one end side) or right (other end side) when the device C is viewed from the front. Up and down is up or down in the direction of gravity. The upstream side and the downstream side are the upstream side and the downstream side in the paper transport direction (recording material transport direction). Further, the axial direction of the pressurizing roller or the direction parallel to the axial direction is defined as the longitudinal direction, and the direction orthogonal to this is defined as the lateral direction.
この定着装置Cは、立ち上げ時間の短縮や低消費電力化を可能としたフィルム(ベルト)加熱方式の像加熱装置(OMF:オンデマンド定着器)である。図5は装置Cの正面模式図、図6は装置Cの縦断正面模式図、図7は図5の装置Cの正面模式図において、フィルムユニットのフィルムを切り欠いてユニット内部が透けて見えるようにした図、図8は装置Cの横断右側面模式図である。この定着装置Cは、大別して、フィルムユニット(ベルトユニット)50と、加圧部材としての弾性加圧ローラ26と、これらを収容している装置枠体(筐体)60を有する。
The fixing device C is a film (belt) heating type image heating device (OMF: on-demand fixing device) that can shorten the start-up time and reduce the power consumption. 5 is a schematic front view of the device C, FIG. 6 is a schematic front view of the vertical section of the device C, and FIG. 7 is a schematic front view of the device C of FIG. 5. The film of the film unit is cut out so that the inside of the unit can be seen through. FIG. 8 is a schematic view of the cross-sectional right side surface of the device C. The fixing device C is roughly classified into a film unit (belt unit) 50, an
(1)フィルムユニット50
フィルムユニット50は、内部アセンブリ(内蔵物:内部部材)に対してルーズに外嵌されている、可撓性を有する中空(無端状、エンドレスベルト状、筒状)の第1の回転体である定着フィルム(定着ベルト:以下、フィルムと記す)25を有する。フィルム25の内部には、加熱体としてのヒータ20、ヒータ20を保持すると共にフィルムの回転をガイドするガイド部材(保持部材)29、ガイド部材を保持する例えば鉄製の加圧剛性ステイ30が内部アセンブリとして配設されている。図9の(a)はフィルムユニット50の分解斜視模式図である。
(1)
The
ヒータ20、ガイド部材29、ステイ30は何れも長さがフィルム25の幅(長さ)よりも長い部材であり、一端側(左側)と他端側(右側)がそれぞれフィルム25の両端部から外方に突出している。そして、ステイ30の一端側と他端側の外方突出部30aに対してそれぞれ一端側と他端側のフランジ(フィルム保持部材)40(L・R)が嵌着されている。即ち、フィルム25の長手方向両端部にフランジ40(L・R)が配置されている。
The
1)フィルム25
可撓性を有するフィルム25は自由状態においては自身の弾発性により直径24mmの円筒形状を呈する。フィルム25は横断面ほぼ半円弧状のガイド部材29に対してルーズに外嵌されている。図9の(b)は本実施例におけるフィルム25の層構造を示す断面模式図であり、内側から外側に順に、基層25a、弾性層25b、表層25cの3層の複合層からなる。
1)
In the free state, the
基層25aの材料として、多くの定着装置でポリイミド、ポリアミドイミド、PEEK、PES等の低熱容量の耐熱性樹脂材料を用いているが、熱伝導性と耐久性を高めるためにSUS、Ni等の薄肉金属を用いることもできる。基層25aは熱容量を小さくしてクイックスタート性を満足させると同時に、機械的強度も満足させる必要があるため、厚みは15μm以上50μm以下とすることが望ましい。本実施例の基層25aは厚み70μmの円筒形のポリイミド基層とした。
As the material of the
弾性層25bはシリコーンゴムを材料としている。この弾性層25bを設けることで、トナー画像Tを包み込み、均一に熱を与えることができるようになるため、光沢度が高くてムラのない良質な画像を得ることが可能になる。また、弾性層25bはシリコーンゴム単体では熱伝導性が低いため、アルミナ、金属ケイ素、炭化ケイ素、酸化亜鉛等の熱伝導性フィラーを添加するなどの手段で、1.2W/mk以上を確保すると良い。
The
本実施例においては、弾性層25bにゴム材であるジメチルポリシロキサンに、熱伝導性フィラーである金属ケイ素を添加し、その熱伝導率を1.2W/mkとしている。また弾性層25bの厚さは210μmとしている。
In this embodiment, metallic silicon, which is a heat conductive filler, is added to dimethylpolysiloxane, which is a rubber material, to the
表層25cは離型層として、高い耐摩耗性およびトナーに対する高い離型性が要求される。材料としては先述のPFA、PTFE、FEP等のフッ素樹脂が用いられる。樹脂のディスパージョンを焼成して得られるコーティング層、もしくはチューブ層で形成される。また、フッ素樹脂にカーボンなどの導電材を付与する場合もある。本実施例の表層25cは、フッ素樹脂としてPFAを用い、厚さは15μmでコーティング層とした。
As the release layer, the
2)ヒータ20
ヒータ20には、一般的にセラミックヒータが使用される。図9の(c)は本実施例におけるセラミックスヒータ20の横断面模式図である。このヒータ20は、窒化アルミニウム、アルミナ等からなる耐熱性のヒータ基板(セラミック基板)20aを有している。そしてヒータ基板20aの表面に、通電により発熱する発熱抵抗層(抵抗発熱体)としての抵抗体パターン20bを、例えば印刷によってヒータ基板20aの長手方向に沿って形成している。そして、その抵抗体パターン20bの表面を保護層としてのガラス層20cで被覆している。
2)
A ceramic heater is generally used for the
また、ヒータ基板20aの裏面(ニップ部Nと反対側の面)には、ヒータ20の温度を検知する温度検知部材としてのサーミスタ24が配設されている。
Further, on the back surface of the
3)ガイド部材29
ガイド部材29は耐熱樹脂によって形成された部材であり、ヒータ20を支持するとともに、フィルム25の回転ガイドを兼ねている。ガイド部材29の下面には長手に沿って溝部が形成されており、ヒータ20はその溝部に表面側を外側にして嵌め込まれて支持されている。ガイド部材29の材料として、液晶ポリマー、フェノール樹脂、PPS、PEEK等の耐熱性樹脂が用いられている。
3)
The
4)フランジ40
フィルム25の長手方向両端部に配置されるフランジ40(L・R)はそれぞれ左右対称形状の耐熱樹脂製のモールド成形品である。以下の記載において、「フランジ40L」は左側(一端側)のフランジ、「フランジ40R」は右側(他端側)のフランジ、「フランジ40」或いは「フランジ40(L・R)」は左右両方のフランジであるものとする。
4)
The flanges 40 (L and R) arranged at both ends of the
図10の(a)、(b)、(c)は、フランジ40を、それぞれ、内面側、側面側、天面側から見た図である。(d)は縦断面図である。これらの図に示すように、フランジ40は、規制面(規制部、鍔座:第1の面、対向面)40a、ガイド面(ガイド部:第2の面、案内面)40b、加圧受け部40c、嵌着部40d、嵌着縦溝部40e、を有する。
10 (a), (b), and (c) are views of the
規制面40aはフィルム25の長手端部の端面25dに対向しており、フィルム25が長手方向に動いた場合に移動(寄り)を規制する役割を果たし、フィルム25が長手方向の所定の位置にとどまるようにしている。即ち、フィルム25に寄りが発生した場合、フィルム端面25dはフランジ40の規制面40aに突き当たり、寄りが規制されるようになっている。
The
ガイド面40bはフィルム25の長手方向端部領域において回転するフィルム25の内面をガイドする。即ち、ガイド面40bはフィルム25の長手端部の内周面を内側から支持することにより、フィルム25に所望の回転軌跡を描かせる役割を果たしている。ガイド面40bとフィルム端部内面との接触領域を図7中の斜線部(網掛け部)SlおよびSrで示す。
The
回転するフィルム25の端部内面とフランジ40のガイド面40bが接触摺動すると、トナーの定着に必要な熱が、フランジ40によって奪われる。そのため、フランジ40のガイド面40bは装置Cに使用可能な最大幅サイズの用紙の搬送領域Wmaxよりも外側領域に設けられている。
When the inner surface of the end of the
嵌着部40dはステイ30の外方突出部30aに対して嵌着される部分である。加圧受け部40cは、ステイ30の外方突出部30aと直接触れており、縮設されている加圧バネ48(L・R)によってステイ140を押し下げる役割を果たしている。フランジ40は耐熱性に優れ、比較的熱伝導率が良くなく、滑り制にも優れる材料として、PPS、液晶ポリマー、PET、PA、等のガラス繊維含有の樹脂が用いられており、本実施例ではPPSを用いている。
The
(2)加圧ローラ26
第2の回転体としての加圧ローラ26は、フィルム25を挟んでヒータ20との間にニップ部Nを形成し、かつ、フィルム25を回転駆動するための駆動回転体である。加圧ローラ26は、芯軸部26aの外周に弾性層26bを有し、弾性層26bの外周に表層26cを有する、外径は約30mmの弾性ローラである。
(2)
The
芯軸部26aには、アルミニウム、鉄などの金属材料が中実もしくは中空で用いられる。本実施例では、中実のアルミニウムを芯金材料として用いている。弾性層26bは、断熱性のシリコーンゴムから成り、カーボン等の電気伝導材を添加することで導電性としている。表層26cは、PFA、PTFE、FEP等のフッ素樹脂からなる厚さ10〜80umの離型性チューブである。本実施例では層26cは、厚さ30μmのPFAチューブとしている。
For the
ここで、PFAは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、PTFEはポリテトラフルオロエチレン(4フッ化)、FEPはテトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(4,6フッ化)の略称である。 Here, PFA is an abbreviation for tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, PTFE is an abbreviation for polytetrafluoroethylene (tetrafluoroethylene), and FEP is an abbreviation for tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (4,6 fluoride). Is.
加圧ローラ26は芯軸部26aの一端側と他端側をそれぞれ装置枠体60の一端側と他端側の側板61L・61R間に軸受部材62を介して軸受させて回転可能に配設されている。また、芯軸部26aの他端側には同心一体に駆動ギア47が配設されている。このギア47に制御部(エンジンコントローラ)D(図11)で制御されるモータMの駆動力が駆動伝達部(不図示)を介して伝達されることで、加圧ローラ26が駆動回転体として図8において矢印R26の方向に所定の周速度で回転駆動される。
The
フィルムユニット50はヒータ20の側を下向きにして加圧ローラ26の上側において加圧ローラ26に実質平行に配列して装置枠体60の側板61L・61R間に配設されている。フィルムユニット50のフランジ40L・40Rはそれぞれ嵌着縦溝部40eが側板61L・61Rに設けられた縦ガイドスリット63・63の縦縁部に係合している。
The
これによりフランジ40L・40Rは、それぞれ、側板61L・61Rに対して上下方向にスライド移動可能に保持されている。即ち、フィルムユニット50は全体に側板61L・61R間において縦ガイドスリット63・63に沿って加圧ローラ26に対して近づく方向と遠のく方向とに移動可能な自由度を有する。
As a result, the
(3)加圧機構
フランジ40L・40Rの加圧受け部40cにはそれぞれ加圧バネ48L・484Rが当接している。加圧バネ48Lは装置枠体60の天板66の一端側のバネ受け部67Lとフランジ40Lの加圧受け部40cとの間に縮設されている。加圧バネ48Rは装置枠体60の天板66の他端側のバネ受け部67Rとフランジ40Rの加圧受け部40cとの間に縮設されている。
(3) Pressurizing mechanism Pressurizing springs 48L and 484R are in contact with the
上記の加圧バネ48L・48Rの縮設反力によりフィルムユニット50のステイ30の一端側と他端側の外方突出部30a・30aにフランジ40L・40Rを介してそれぞれ所定の同等の押圧力が作用している。
Due to the contraction reaction force of the pressure springs 48L and 48R, the
これにより、ヒータ20を有するガイド部材29と加圧ローラ26とが加圧ローラ26の弾性層26bの弾性に抗してフィルム25を挟んで所定の加圧力をもって圧接する。本実施例の定着装置Cにおいては、ヒータ20、或いはヒータ20とガイド部材29の一部がフィルム25の内面に接触する当接する摺動部材(バックアップ部材、ニップ形成部材)として機能している。そのため、図8のように、フィルム25と加圧ローラ26との間に用紙搬送方向A1に関して所定幅のニップ部Nが形成される。
As a result, the
(4)定着動作
前記のように、加圧ローラ26のギア47に制御部Dで制御されるモータMの駆動力が駆動伝達部を介して伝達されることで、加圧ローラ26が駆動回転体として図8において矢印R26の方向に所定の周速度で回転駆動される。この加圧ローラ26の回転によりニップ部Nにおける加圧ローラ26との摩擦力でフィルム25に回転力が作用する。これにより、フィルム25はその内面がニップ部Nにおいてヒータ20の表面およびガイド部材29の外面の一部に密着して摺動しながら矢印R25の方向に加圧ローラ26の回転周速度にほぼ対応し周速度で従動回転する。
(4) Fixing operation As described above, the driving force of the motor M controlled by the control unit D is transmitted to the
一方、ヒータ20は制御部Dで制御される給電部(トライアック)51から不図示の給電経路を介して電力供給を受けて急峻に発熱する。このヒータ20の温度がヒータ裏面に当接させて配置されているサーミスタ24で検知され、検知温度情報が制御部Dに入力する。制御部Dは入力する検知温度情報に応じて給電部51からヒータ20に流す電流を適切に制御することで、ヒータ20の温度を所定の温度に立ち上げてその温度が維持されるように温調する。
On the other hand, the
サーミスタ24は、ヒータ20の長手方向中央部の温度を検知するための素子である。サーミスタ24によって検知される温度は制御部Dに入力される。サーミスタ24は、NTC(NegativeTemperatureCoerricient)サーミスタであり、温度上昇に伴い抵抗値が小さくなる。ヒータ20の温度は制御部Dで監視され、制御部内部で設定されている目標温度と比較することによって、ヒータ20に供給する電力が調整されている。これにより、ヒータが目標温度を維持するようにヒータへ供給する電力が制御されている。
The
このように、加圧ローラ26が回転駆動され、これに伴いフィルム25が従動して回転し、ヒータ20が所定の温度に立ち上げられて温調された状態において、画像形成部B側から未定着のトナー像Tを担持した用紙Pがニップ部Nに導入される。用紙Pはトナー像Tの担持面がフィルム25に対面するようにニップ部Nに導入されて挟持搬送されていく。これにより、用紙上の未定着のトナー像Tは加熱加圧されて固着画像として定着される。ニップ部Nを通過した用紙Pはフィルム25の表面から曲率分離して定着装置Cから排出搬送されていく。
In this way, in a state where the pressurizing
(フィルム内周の接触領域と寄り力)
先述のように、加圧ローラ26は駆動ギア47から回転駆動を受け、図8の矢印R26方向に回転駆動する。フィルム25はニップ部Nで加圧ローラ26より回転駆動を受け、矢印R25方向に従動回転する。フィルム25は回転時に長手方向の左右いずれかに寄りが発生する場合がある。その寄りを規制するために、フランジ40(L・R)をフィルム25の両端部側に配設けている。フィルム25に寄りが発生した場合、フィルム端面25dはフランジ40の規制面40aに突き当たり、寄りが規制されるようになっている。
(Contact area and approach force on the inner circumference of the film)
As described above, the pressurizing
また、フランジ40は、フィルム25の端部内面と接触するガイド面40bを備え、フィルム25の長手方向端部領域において、フィルム25の端部内面をガイドする。即ち、フィルム25は両端部付近において内面をフランジ40のガイド面40bによってガイドされている。そして、ガイド面40bとフィルム端部内面との接触領域Sl、Sr(図7)が小さくなると、寄り力が大きくなるという問題が発生する。
Further, the
その理由を、図12を用いて以下に示す。図12は定着装置Cにおけるフィルムユニット50と加圧ローラ26の部分の天面側の模式図であり、フィルム25は破線で示している。また、ステイ30は省略してある。加圧ローラ26とフィルム25が通常回転している場合、加圧ローラ26はフィルム25を長手方向で均一な力を与える。
The reason is shown below with reference to FIG. FIG. 12 is a schematic view of the top surface side of the portion of the
図12の(a)はフィルム26が長手方向で均一な力を受けて回転している場合の模式図である。ニップ部Nにおける加圧ローラ26の搬送力を長手方向の左右で分け、駆動ギア47側(右側)の搬送力をHr、反対側(左側)の搬送力をHlと示す。
FIG. 12A is a schematic view of the case where the
搬送力Hrと同Hlが同等の力であり、このためフィルム25に寄り力は発生しておらず、フィルム端面25dとフランジ40の規制面40aは左右の両端側ともに接触していない。また、左右の両端側において、フィルム25の下流側の内面とガイド面40bとの左側における隙間をdl、右側における隙間をdrで示す。このとき、隙間dlと同drは同等の間隔になっている。
Since the transport force Hr and the same Hl are the same force, no leaning force is generated on the
一方、左右の搬送力Hlと同Hrが不均一の場合、フィルム25は左右どちらかの方向に寄り力が発生する。左右の搬送力Hlと同Hrが不均一になる理由としては、加圧ローラ26の外径に左右差がある場合、加圧バネ48L・48Rの加圧力に左右差がある場合、フィルム25と加圧ローラ26のアライメントが左右でずれている場合などが挙げられる。
On the other hand, when the left and right transport forces Hl and the same Hr are non-uniform, the
図12の(b)は、搬送力Hrが同Hlよりも大きい場合の模式図である。フィルム25の内面は、駆動ギア47側(右側)ではフランジ40Rのガイド面40aの上流側でガイドされており、長手方向逆側(左側)のフランジ40Lにおいてはガイド面40aの下流側でガイドされている。その結果、フィルム25は搬送力が大きい駆動ギア47側は下流側に傾き、逆側は上流側に傾いている。
FIG. 12B is a schematic view when the transport force Hr is larger than the same Hl. The inner surface of the
フィルム25が用紙搬送方向A1方向に対し、角度θyだけ傾くと、フィルム25には駆動ギア47側に分力Fyが働く。ここで、角度θyが大きけいほど、分力Fyは大きくなる。その結果、フィルム25は搬送力が大きい駆動ギア47側に寄り、フランジ40Rの規制面40aで寄りを規制される。
When the
ここで、フィルム25の端部が受ける寄り力は上記分力Fyに比例する。すなわち、フィルム25の傾きθyが大きいほど、寄り力が大きくなる。上述のように、フィルム25の傾きはフランジ40のガイド面40bによりもたらされるため、フランジ40のガイド面40bとフィルム内面との隙間drが大きいほど、傾きθyが大きくなる。したがって、隙間dr(dl)を小さくすることで寄り力を低減することができる。
Here, the leaning force received by the end portion of the
隙間dr(dl)を小さくするためには、フィルム25の内周とフランジ40のガイド面40bの差を小さくする必要がある。図13は駆動ギア47側(右側)のフランジ40Rとヒータホルダ29およびヒータ21により形成されるユニットの断面の模式図である。なお、図13〜図16、図1〜図3は、説明の便宜上、フランジ40等の形状をデフォルメして描いており、図8や図10等におけるフランジ40等との対比においては各部の形状や寸法比率などは整合していない。
In order to reduce the gap dr (dl), it is necessary to reduce the difference between the inner circumference of the
ニップ部Nにおける用紙搬送方向A1に関して図の右側が上流側(フランジ40をニップ中心に対して用紙搬送方向A1に関して上流側と下流側に2分割したときの上流側)になる。フィルム25の内周面はフランジ40Rのガイド面40bとヒータホルダ29およびヒータ20によりガイドされ、ガイド領域は(a)中の網掛け部Gである。また、このガイド領域Gにフィルム25を張架した状態を(b)に示す。(b)の太線で示したFがフィルム25の内周が走行する領域(フィルム走行軌道)である。
The right side of the drawing with respect to the paper transport direction A1 in the nip portion N is the upstream side (the upstream side when the
下流側でフィルム25がガイド面40bにガイドされない領域が発生し、ガイド面40bの下流側に最も突き出した点と、フィルム走行軌道Fとの間隔(隙間間隔)をdrとする。この間隔drは、フィルム内周長すなわちフィルム走行軌道Fの全長と、ガイド領域Gの全長の差が小さいほど、小さくなる。
A region where the
ここで、ガイド領域Gの全長をLg、フィルム25の内周長をLfとし、LgをLfで割ったものをRgfとする(以降、Rgfを内周使用率と称する)。
Here, the total length of the guide region G is Lg, the inner peripheral length of the
Rgf=Lg/Lf
内周使用率Rgfを大きくすることで、上記間隔drを小さくすることができ、その結果、フィルム25の寄り力を低減することができる。
Rgf = Lg / Lf
By increasing the inner circumference usage rate Rgf, the interval dr can be reduced, and as a result, the leaning force of the
一方で、内周使用率Rgfが大きくなりすぎると、フィルム内周とガイド面40bの間の摺動抵抗が大きくなることでトルクが増大し、さらにはフィルム25の内部アセンブリに対する外嵌挿入自体が困難になる場合がある。
On the other hand, if the inner circumference usage rate Rgf becomes too large, the sliding resistance between the inner circumference of the film and the
したがって、内周使用率Rgfを適切な範囲に設定する必要がある。その結果、内周使用率Rgfは95〜99.8%の範囲に設定することが望ましく、98〜99%の範囲がさらに望ましい。本実施例1では98.5%となるように内周使用率Rgfを設定した。その結果、フィルム25とフランジ40Rのガイド面40bとの接触領域は、(b)の矢印Jrで示す領域(フィルム25の回転時に、ガイド面40bとフィルム25の端部の内周面とが摺接する接触領域:以下、第2の接触領域と称す)となる。フランジ40Lの場合も上記フランジ40Rの場合と同様である。
Therefore, it is necessary to set the inner circumference usage rate Rgf in an appropriate range. As a result, the inner circumference usage rate Rgf is preferably set in the range of 95 to 99.8%, and more preferably in the range of 98 to 99%. In Example 1, the inner circumference usage rate Rgf was set so as to be 98.5%. As a result, the contact region between the
(フランジの規制面とフィルム折れ)
続いてフランジ40Rの規制面40aとフィルム折れについて説明する。図14は参考例のフランジ40を用いた際の、フィルム25の端面25dがフランジ40Rの規制面40aで突き当たった時の拡大図、およびガイド面40bの断面図を示す。フィルム25の回転時に、フィルム25の内面とフランジ40Rのガイド面40bは図13の(b)で説明した第2の接触領域Jrで接触している。
(Regulatory surface of flange and film breakage)
Next, the
フィルム25は端部内面がガイド面40bに接触していない状態、すなわち第2の接触領域Jrより下流側のFとGに隙間drがある領域において、フィルム端部が内側に折れる(屈曲する)現象が発生する可能性がある。
The
例えば、図中矢印方向に寄り力が発生してフィルム端面25dが規制面40aに突き当たると、フィルム端部が内側に折れる現象が発生する可能性がある。(a)は下流領域にて、フィルム端部が寄り力によって、内側に折れ込んだ状態の模式図である。フィルム折れが発生すると、フィルム25の走行が乱れ用紙の搬送不良や画像不良を引き起こしたり、フィルム25の屈曲部に応力が集中しフィルム25の端部破損に至ったりする可能性がある。
For example, if a biasing force is generated in the direction of the arrow in the drawing and the
一方、フィルム25は、(b)に示すように、フィルム端部内面がガイド面40bでガイドされている第2の接触領域Jrでは、図中矢印方向に寄り力が発生しフィルム端面25dが規制面40aに突き当たっても折れ込む現象は発生しない。フィルム内面がガイド面40bでガイドされているためである。フランジ40Lの場合も上記フランジ40Rの場合と同様である。
On the other hand, in the
上記フィルム折れの問題を解決するためには、フランジ40Rの規制面40aに逃げのテーパ形状部を設ける方法が効果的である。図15は、フランジ40Rの規制面40aの下流側にテーパ形状部40fを設けた場合の、フィルム端部付近の拡大模式図である。この構成とすることで、テーパ形状部40fを設けた領域では、フィルム端面25dと規制面40aが接触しないため、内側に折れる現象を防止することができる。フランジ40Lの場合も上記フランジ40Rの場合と同様である。
In order to solve the problem of film breakage, it is effective to provide a relief tapered shape portion on the
しかし、一方で、テーパ形状部40fを広く取りすぎると、フィルム端面25dと規制面40aの接触領域が小さくなり、フィルム25の受ける単位面積当たりの寄り力が大きくなる。その結果、フィルム端部が寄り力に耐え切れず座屈するなどの問題が発生してしまう。
However, on the other hand, if the tapered
(実施例1のフランジ形状)
上述したように、フィルム25の破れを防止し、定着装置Cの耐久性を満足させるためには、以下の2点を満足する必要がある。
(Flange shape of Example 1)
As described above, in order to prevent the
一点目は「フィルムの端部折れを防止すること」、二点目は「フィルムの単位面積当たりが受ける寄り力を低減すること」である。これらを満足するためにフランジ40が要求される形状に関する条件は、一点目は「ガイド面でフィルム内周がガイドしていない領域はフィルム端面が規制面に接触しないようにする」、二点目は「フィルムの端面と規制面の接触領域を広く取る」ことである。
The first point is "to prevent the edge of the film from breaking", and the second point is "to reduce the leaning force received per unit area of the film". The conditions regarding the shape in which the
実施例1のフランジ40は、これらの条件を満たし、フィルム25の耐久性を満足することができる。図1の中央部分の図は実施例1のフランジ40Rの断面概略図である。図の右側に示す模式図はフランジ40Rを用紙搬送方向A1の上流側(フランジ40Rをニップ中心に対して用紙搬送方向A1に関して上流側と下流側に2分割したときの上流側)から眺めたもの、左側は下流側(同じく下流側)から眺めたものである。
The
図中矢印および網掛け部で示す領域Jrはフィルム25の内周面とガイド面25bが接触している前述した第2の接触領域である。実施例1のフランジ40Rは、内周使用率Rgfを98.5%としており、その結果、図1に示すように、上流側のみならず下流側にも第2の接触領域Jrがある構成となっている。このような構成とすることで上記一点目の要件を満足することができる。すなわち、第2の接触領域Jrを広く取ることで下流側の隙間drを小さくすることができ、その結果、フィルム25が受ける寄り力を400gf以下に抑えることができる。
The region Jr indicated by the arrow and the shaded portion in the figure is the above-mentioned second contact region in which the inner peripheral surface of the
また、実施例1のフランジ40Rの規制面40aは、上流側と下流側とにそれぞれフィルム25の端部から離れる方向に傾きを持たせる形状部(以降、テーパ形状部と称する)
Tj(第3領域)とTk(第1領域)を有している。上流側と下流側のテーパ形状部TjとTkの開始位置は、上流側は40cj、下流側は40ckで示している。
Further, the
It has Tj (third region) and Tk (first region) . The start positions of the tapered shape portions Tj and Tk on the upstream side and the downstream side are indicated by 40 cz on the upstream side and 40 ck on the downstream side.
このテーパ形状部TjとTkの開始位置40cj、40ckにおいては、フィルム端面25dと規制面40aが局所的に強く当たることを防止するため、連続的に傾きを変える形状(R形状)を持たせることが望ましい。即ち、テーパ形状部Tj、Tkのフィルム端面25dから離れる形状が、非連続で傾きが変わることが無いような形状であることが望ましい。実施例1のフランジ40Rでは、テーパ開始位置40cjと40ckには上下流ともに緩やかなR形状を施している。
At the start positions 40cj and 40ck of the tapered shape portions Tj and Tk, a shape (R shape) that continuously changes the inclination is provided in order to prevent the
テーパ形状部TjとTkの逃げ角度(傾斜角度)は、図中に上流側θTj、下流側θTkで示している。上流側のテーパ形状部Tjの逃げ角度θTjと下流側のテーパ形状部Tkの逃げ角度θTkは異なる。実施例1では、下流側のテーパ形状部Tkの角度θTkが上流側のテーパ形状部Tjの角度θTjよりも小さい。換言すれば、θTjがθTkよりも大きくなるように設定されている。こうすることで、逃げテーパ部付近においてフィルム25の局所当たりを防ぐことができる。
The clearance angles (inclination angles) of the tapered shape portions Tj and Tk are indicated by θTj on the upstream side and θTk on the downstream side in the figure. The clearance angle θTj of the tapered shape portion Tj on the upstream side and the clearance angle θTk of the tapered shape portion Tk on the downstream side are different. In the first embodiment, the angle θTk of the tapered shape portion Tk on the downstream side is smaller than the angle θTj of the tapered shape portion Tj on the upstream side. In other words, θTj is set to be larger than θTk. By doing so, it is possible to prevent local contact of the
テーパ形状部Tj、Tkの開始位置40cj、40ckは、上流側と下流側で非対称であり、下流側のほうがより頂点部に近い位置に配置されている。即ち、フランジ40Rはニップ部Nを中にして用紙搬送方向A1において上流側と下流側とにテーパ形状部Tj、Tkを有し、上流側のテーパ形状部Tjは下流側のテーパ形状部Tkよりもニップ部Nに近い。
The starting positions 40cj and 40ck of the tapered shape portions Tj and Tk are asymmetrical on the upstream side and the downstream side, and the downstream side is arranged at a position closer to the apex portion. That is, the
これら上流側と下流側のテーパ形状部Tj、Tkの開始位置40cj(フィルム25の回転方向において第2領域の下流端)、40ck(フィルム25の回転方向において第2領域の上流端)で挟まれる領域Zr(第2領域)でフィルム端面25dと規制面40aが接触する。即ち、領域Zrは、フィルム25の回転時に、規制面40aとフィルム25の端面25dとが摺接する接触領域(以下、第1の接触領域と称す)である。そして、この第1の接触領域Zrは前述の第2の接触領域Jrと実質同じ位置になっている。
It is sandwiched between the upstream and downstream tapered shape portions Tj and Tk starting positions 40 cn (downstream end of the second region in the rotation direction of the film 25 ) and 40 ck (upstream end of the second region in the rotation direction of the film 25). The
即ち、フランジ40Rは、フィルム25の回転時に、第1の接触領域Zrと、第2の接触領域Jrがフィルム25の周方向において実質同じ位置となるように、規制面40aがフィルム端面25dから離れる(退避する)形状部Tj、Tkを有する。そして、第1の接触領域Zr及び第2の接触領域Jrは共にニップ部Nにおける用紙Pの搬送方向A1において上流側から下流側に亘って設けられている。
That is, the
このように第1の接触領域Zrと第2の接触領域Jrが実質同じ位置になるようにすることで、上記一点目と二点目の要件を満足することができる。すなわち、内周ガイド部でのみフィルム端面と規制面40aが接触するため折れを防止でき、また、第2の接触領域Jrを広く取ることで単位面積当たりのフィルムが受ける力を低減することができる。また、規制面やガイド面が用紙搬送方向(記録材搬送方向)の上流側から下流側に亘って設けられているのでフィルムの姿勢が安定する。
By setting the first contact region Zr and the second contact region Jr at substantially the same position in this way, the requirements of the first and second points can be satisfied. That is, since the film end surface and the
フランジ40Lの場合も上記フランジ40Rの場合と同様である。このように、実施例1のフランジ40(L・R)を用いることで、より高い耐久性能を要求される高速機においても、フィルム25の耐久性を、寿命を通して満足することができるようになる。
The case of the
(実施例1の定着装置と比較例の定着装置の比較結果)
実施例1の定着装置の作用効果を説明するために、比較例1および同2の定着装置との比較実験を行った結果を示す。実施例1の定着装置には前述した図1に示すフランジ40を用いる。一方、比較例1、2の定着装置では、それぞれ、図16の(a)、(b)に示すフランジ40を用いる。その他の比較例1、2の構成は、実施例1と同一であるので説明を省略する。図16の(a)、(b)はそれぞれフランジ40Rであるが、フランジ40Fも同様である。
(Comparison result of the fixing device of Example 1 and the fixing device of Comparative Example)
In order to explain the action and effect of the fixing device of Example 1, the results of comparative experiments with the fixing devices of Comparative Examples 1 and 2 are shown. The
図16の(a)は、比較例1で用いるフランジ40Rの断面模式図である。この比較例1のフランジ40Rと実施例1のフランジ40R(図1)の異なる点は、規制面40aに設けている下流側のテーパ形状部Tkの開始位置40ckがより下流側にシフトしている点である。
FIG. 16A is a schematic cross-sectional view of the
比較例1のフランジ40Rは、上下流のテーパ形状部Tj、Tkの開始位置40cjと40ckがガイド部40bの頂点部を中心に上下流で対称となる位置に設けられている。このとき、フィルム25の端面25dと規制面40aとが摺接する第1の接触領域は図中のZrで示す領域となり、フィルム25の内周とガイド面40bとが摺接する第2の接触領域Jrよりも広い領域となる。その結果、フィルム25の内周と接触していない領域(第2の接触領域Jrの領域外)でフィルム端面25dが第1の接触領域Zrにおける規制面40aに押し当てられることになり、フィルム折れが発生する。
The
図16の(b)は、比較例2で用いるフランジ40の断面模式図である。この比較例2のフランジ40と実施例1の異なる点は、規制面40aに設けている下流側のテーパ形状部Tkの開始位置40ckがより上流側にシフトしている点である。
FIG. 16B is a schematic cross-sectional view of the
比較例2のフランジ40Rは、下流側のテーパ形状部Tkのテーパ開始位置40ckがフランジ40Rのガイド部40bの頂点からニップ線と平行になるように形成されている。このとき、フィルム25の端面25dとフランジ40の規制面40aとが摺接する第1の接触領域(第2領域)は図の矢印Zrで示す領域(フィルム25の回転方向における領域Zrの上流端(40ck)が、フィルム25の回転方向における第2の接触領域Jrの上流端よりも回転方向の下流の位置となる領域Zr)となり、フィルム25の内周とガイド面40bとが摺接する第2の接触領域Jrよりも狭い領域となる。その結果、フィルム25にかかる単位面積当たりの寄り力が大きくなり、フィルム25の座屈が発生しやすくなる。
The
次にその他の定着装置の構成を示す。その他の定着装置の構成は実施例1と比較例1、2で同一である。フィルム25と加圧ローラ26の加圧力は186.2N(19kgf)であり、そのニップ幅は9mmである。画像形成装置の印刷速度は60枚/分(A4サイズ:横送り)で、定着装置Cの寿命は200k枚である。試験を行った環境は気温23℃、湿度50%であり、評価紙はCS−680(A4サイズ68g/cm2)を用いた。
Next, the configurations of other fixing devices are shown. The configurations of the other fixing devices are the same in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2. The pressing force of the
この条件で、実施例1、比較例1および2の各定着装置を用いた画像形成装置において、片面連続通紙モードで200k枚の通紙耐久を行い、耐久に伴う問題の評価を行った。 Under these conditions, in the image forming apparatus using the fixing devices of Example 1, Comparative Examples 1 and 2, 200 k sheets of paper were passed through in the single-sided continuous paper passing mode, and the problems associated with the durability were evaluated.
表1は実施例1と比較例1および2の定着装置を用いた画像形成装置における、定着装置の耐久性を示す結果の表である。表1における耐久性のレベルを示す記号について説明する。表中の○はフィルム25の耐久性が問題なく良好であることを示している。表中の×は、フィルム25の耐久性にかかわる問題が発生し、それに起因する画像不良が発生しており実用上問題があることを示している。
Table 1 is a table of the results showing the durability of the fixing device in the image forming apparatus using the fixing devices of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2. The symbols indicating the level of durability in Table 1 will be described. ◯ in the table indicates that the durability of the
表1によれば、比較例1の定着装置においては、100k枚のプリントを行った時点で、フィルム25の端部約2mm幅でリング状に千切れ、フィルム25の長手長さが短縮していた。そしてその結果、フィルム25の走行性能が不安定になり、紙搬送が乱れ、画像不良が発生した。
According to Table 1, in the fixing device of Comparative Example 1, when 100 k sheets were printed, the end portion of the
2mm幅でリング状に千切れる現象が発生した理由は、フィルム端部の折れである。フィルム25は下流側でフィルムが折れ、ニップ内および上流側で折れが解消するため、この折れと解消の繰り返しにより疲労破壊したものである。
The reason why the phenomenon of ring-shaped tearing with a width of 2 mm occurred is that the edge of the film is broken. Since the
また、比較例2の定着装置においては、比較例1の定着装置で問題が発生した100k枚のプリントを行った時点での評価は良好(〇)であり、150k枚のプリントを行った時点で、フィルム25の端部にて、長手方向に複数の亀裂が入り、ラッパ状に広がっていた。そしてその結果、フィルム25の走行が不安定になり、紙搬送が乱れ画像不良が発生した。ラッパ状に広がった理由は、フィルム端部に単位面積あたりに受ける寄り力が大きいことである。耐久による基層の摩耗の進行や熱による劣化により、フィルムの強度が低下し、耐久後半にて座屈が発生したものである。
Further, in the fixing device of Comparative Example 2 , the evaluation at the time when the problem occurred in the fixing device of Comparative Example 1 when 100 k sheets were printed was good (◯), and when 150 k sheets were printed , the evaluation was good. At the end of the
一方、実施例1の定着装置においては、200kの寿命を通じて耐久性に関する問題は発生しなかった。その理由は、フィルム端部内周とガイド面40bとが摺接する第2の接触領域Jrとフィルム端面25dと規制面40aとが摺接する第1の接触領域Zrを実質同じ位置とすることで、フィルムの端部折れを防止できる。これと共に、フィルム端部の単位面積当たりの寄り力を下げることができたためである。
On the other hand, in the fixing device of Example 1, no problem related to durability occurred throughout the life of 200 k. The reason is that the second contact region Jr where the inner circumference of the film edge and the
以上のように、実施例1の定着装置を用いれば、比較例1、2には無い作用効果を得られることが分かる。即ち、下流側においてもフィルム内周面とフランジのガイド面、およびフィルム端面とフランジの規制面が接触する定着装置においても、フィルム端部折れが発生することなくフィルム寄り力を低減させ、フィルムの耐久性能を満足させることができるようになる。 As described above, it can be seen that by using the fixing device of Example 1, an action and effect not found in Comparative Examples 1 and 2 can be obtained. That is, even on the downstream side, even in the fixing device in which the inner peripheral surface of the film and the guide surface of the flange and the end surface of the film and the regulation surface of the flange are in contact with each other, the film approaching force is reduced without causing the film end to break, and the film It becomes possible to satisfy the durability performance.
実施例1では、第2の接触領域Jrと第1の接触領域Zrを実質同じ位置としたが、バラつきを考慮するとすべてにおいて同一の位置とすることは難しい。この場合、公差が最大に振れた場合においても、第1の接触領域Zrが第2の接触領域Jrより広くならないように、第1の接触領域Zrを第2の接触領域Jrに比べてやや小さめとし、フィルムの端部折れを防止するよう設定するのが望ましい。 In the first embodiment, the second contact region Jr and the first contact region Zr are set to substantially the same position, but it is difficult to set them to the same position in all cases in consideration of variation. In this case, the first contact region Zr is slightly smaller than the second contact region Jr so that the first contact region Zr does not become wider than the second contact region Jr even when the tolerance swings to the maximum. It is desirable to set it so as to prevent the edge of the film from breaking.
《実施例2》
実施例2の構成について説明する。実施例2と実施例1の違いは、フランジ40のみであり、その他の構成は実施例1と同一であるため説明を省略する。実施例2のフランジ40を示した断面模式図を図2に示す。実施例2のフランジ40は、規制面40aにひさし部40gを有していることが特徴である。
<< Example 2 >>
The configuration of the second embodiment will be described. The difference between the second embodiment and the first embodiment is only the
このひさし部40gは、例えばジャム処理などでフィルム25が大きく変形させられた場合に、フィルム25の表面側から変形を規制する役割を果たしている。このため、フィルム25を大きく変形させられることがないよう、フィルム走行軌道Fに対して遠くなりすぎないよう設定する必要がある。
The
一方、通常プリント時にフィルム25がひさし部40gに接触してしまうと、表層の削れやトルクアップなどの問題が発生する可能性がある。つまり、このひさし部40gはフィルム25の走行軌道Fから遠すぎても近すぎても問題が発生する可能性がある。
On the other hand, if the
したがって、実施例2のフランジ40では、ひさし部40gとガイド面40bの距離を上流側での距離djと下流側での距離dkで差をつけている。具体的には、規制面40aにおける上流側のテーパ形状開始位置40cjから下流側のテーパ形状開始位置40ckの間は一定の間隔djである。これに対し、下流側のテーパ形状開始位置40ckより下流側においては上記の間隔djよりも大きな間隔dkとしている。
Therefore, in the
即ち、フランジ40はフィルム25の端部の外周を覆うひさし形状部40gを有する。また、下流側のテーパ形状部Tkと上流側のテーパ形状部Tjとの間におけるひさし部形状部40gと第2の接触領域Jrとの距離をdjとする。下流側のテーパ形状部Tkよりも下流側の領域におけるひさし形状部40gと第2の接触領域Jrとの距離をdkとする。距離djは距離をdkよりも小さい。
That is, the
このような構成とすることで、フィルム走行軌道Fがガイド領域Gから離れる下流側領域においても、フィルム走行軌道Fとひさし形状40gが所定の距離内に収まるようになる。その結果、プリント時においてもジャム処理時においても問題が発生することなく、良好な定着画像を供給することができる。 With such a configuration, the film traveling track F and the eaves shape 40 g can be contained within a predetermined distance even in the downstream region where the film traveling track F is separated from the guide region G. As a result, a good fixed image can be supplied without causing a problem during both printing and jam processing.
《実施例3》
良好な画像を得るために、フィルム25の導電性の基層25a(図9の(b))にトナーの帯電極性(ここではマイナス)とは逆極性(ここではプラス)のバイアス(電位)を印加する手段が有効である。フィルム25にバイアスを印加することで、未定着トナーTを用紙Pに押さえつける方向に電界の力が働く。この電界の力によって、トナーTが用紙Pの後方に飛び散る現象を抑えることができる。
<< Example 3 >>
In order to obtain a good image, a bias (potential) having a polarity (here positive) opposite to the charging polarity (here negative) of the toner is applied to the
そこで、本実施例3においては実施例1の定着装置において、フィルム25の端部においてフィルム周方向に導電性の基層25aを露出させている。そして、この基層露出部に制御部D(図11)で制御されバイアス印加部53から導電ブラシなどの給電手段(給電機構)52を介して所定のバイアスを印加する。
Therefore, in the third embodiment, in the fixing device of the first embodiment, the
図3は本実施例にいてフランジ40Rおよび給電機構52を示した断面模式図である。本実施例3では、フィルム25の表面側からブラシタイプの給電機構52によりマイナスバイアスの給電を行っている。この時、フィルム端部内面とガイド部40bが接触していない領域で給電すると、ブラシ給電機構52とフィルム25の接点が回転運動により不安定になりノイズが発生し、その結果、適正なバイアスをフィルムに印加することができなくなってしまう。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the
したがって、実施例3においては、フィルム端部内面とガイド面40bが接触している第2の接触領域Jrに給電機構52を設置する構成とした。すなわち、上流側のテーパ形状部Tkjのテーパ開始位置40cjと下流側のテーパ形状部Tkのテーパ開始位置40ckで挟まれる領域内に、給電機構52を設置する構成とした。こうすることで、フィルム25が回転運動した場合でも安定に給電することができ、画像不良の発生を防止することができる。
Therefore, in the third embodiment, the
なお、実施例2で説明した、ひさし部40gを有するフランジ40おいても上記給電機構52を設けることが可能である。この場合、給電機構52を設置する領域はひさし部40gを設けないようにすることが必要である。即ち、第2の接触領域Jrにおいてフィルム25の表面に電位を印加する給電機構52を有し、給電機構52が位置する領域にはひさし形状部40gを設けない。
The
《その他の事項》
(1)ニップ部Nを形成するためのフィルムユニット50と加圧ローラ26の加圧構成は、加圧ローラ26をフィルムユニット50に対して加圧する装置構成にすることもできる。フィルムユニット50と加圧ローラ26の両者を互いに加圧する構装置成にすることもできる。即ち、加圧機構はフィルムユニット50と加圧ローラ26の少なくとも一方を他方に向けて加圧する構成であればよい。
<< Other matters >>
(1) The pressurizing configuration of the
(2)フィルム25の内側の摺動部材(バックアップ部材)はヒータ20以外の部材であってもよい。
(2) The sliding member (backup member) inside the
(3)フィルム25の加熱手段は実施例のヒータ20に限られない。ハロゲンヒータ、電磁誘導コイルなど他の加熱手段を用いた、内部加熱構成、外部加熱構成、接触加熱構成、非接触加熱構成など適宜の加熱構成を採ることができる。
(3) The heating means of the
(4)実施例では、フランジ40をフィルム25の一端側と他端側との両端側に配設したけれども、フィルム25の寄り移動が専らに一端側または他端側に生じる装置構成にして、その寄り移動側にだけフランジ40を配設する装置構成にすることもできる。
(4) In the embodiment, the
(5)フィルム25を駆動回転体とし、加圧ローラ26をフィルム25の回転に従動回転させる装置構成にすることもできる。
(5) The
(6)実施例では、像加熱装置として、記録材上に形成された未定着のトナー像を加熱して定着する定着装置を例にして説明したがこれに限られない。記録材に定着若しくは仮定着されたトナー像を再加熱して画像のグロス(光沢度)を増大させる装置(光沢度向上装置)にも本発明を適用することが可能である。 (6) In the embodiment, as the image heating device, a fixing device for heating and fixing an unfixed toner image formed on the recording material has been described as an example, but the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to an apparatus (glossiness improving apparatus) for increasing the gloss (glossiness) of an image by reheating a toner image fixed or hypothesized on a recording material.
(7)画像形成装置は実施例のようなモノカラーの画像を形成するものに限られない。カラー画像を形成する画像形成装置でもよい。また、画像形成装置は、必要な機器、装備、筺体構造を加えて、複写機、FAX、及び、これらの機能を複数備えた複合機等、種々の用途で実施できる。 (7) The image forming apparatus is not limited to the one that forms a monochromatic image as in the embodiment. An image forming apparatus for forming a color image may be used. Further, the image forming apparatus can be implemented in various applications such as a copying machine, a fax machine, and a multifunction device having a plurality of these functions by adding necessary equipment, equipment, and a housing structure.
C・・像加熱装置(定着装置)、P・・記録材、T・・トナー像、N・・ニップ部、25・・第1の回転体(フィルム)、25d・・端面、26・・第2の回転体(加圧ローラ)、40・・規制部材(フランジ)、40a・・規制面、40b・・ガイド面、Zr・・第1の接触領域、Jr・・第2の接触領域、Tj・・上流側の形状部、Tk・・下流側の形状部 C ... image heating device (fixing device), P ... recording material, T ... toner image, N ... nip part, 25 ... first rotating body (film), 25d ... end face, 26 ... 2 rotating body (pressurizing roller), 40 ... regulation member (flange), 40a ... regulation surface, 40b ... guide surface, Zr ... first contact area, Jr ... second contact area, Tj・ ・ Upstream side shape part, Tk ・ ・ Downstream side shape part
Claims (8)
前記フィルムの外面に接触し、前記フィルムとの間に記録材を挟持搬送するニップ部を形成するローラと、 A roller that comes into contact with the outer surface of the film and forms a nip portion that sandwiches and conveys the recording material between the film and the roller.
前記フィルムの長手方向における端面と対向する位置に配置されており、前記フィルムの前記長手方向の端部の内面と対向し前記フィルムの回転を案内する案内面と、前記フィルムの前記長手方向の端面と対向する対向面と、を有し、前記フィルムが前記長手方向へ移動したときに前記フィルムの前記端面が前記対向面と接触することで前記フィルムの前記長手方向への移動を規制する規制部材と、 A guide surface that is arranged at a position facing the end surface of the film in the longitudinal direction, faces the inner surface of the end portion of the film in the longitudinal direction, and guides the rotation of the film, and an end surface of the film in the longitudinal direction. A regulating member having a facing surface facing the film, and restricting the movement of the film in the longitudinal direction by contacting the end surface of the film with the facing surface when the film moves in the longitudinal direction. When,
を有し、画像が形成された記録材を前記ニップ部で挟持搬送しつつ画像を記録材に定着する定着装置において、In a fixing device that fixes the image to the recording material while sandwiching and transporting the recording material on which the image is formed by the nip portion.
前記定着装置を前記長手方向に見たとき、前記対向面は、前記ニップ部における記録材の搬送方向において前記ニップ部の中央を通るラインよりも下流側に位置する第1領域と、前記搬送方向において前記第1領域よりも上流側に位置する第2領域と、を有し、 When the fixing device is viewed in the longitudinal direction, the facing surfaces are a first region located downstream of a line passing through the center of the nip portion in the transport direction of the recording material in the nip portion, and the transport direction. Has a second region located upstream of the first region in the above.
前記長手方向において、前記第1領域は前記第2領域よりも前記フィルムの前記端面から退避しており、 In the longitudinal direction, the first region is recessed from the end face of the film more than the second region.
前記定着装置を前記長手方向に見たとき、前記対向面の前記第2領域と、前記フィルムが回転するときに前記フィルムの前記内面と接触する前記案内面の接触領域は、いずれも、前記ニップ部の前記中央を通るラインよりも上流側から下流側に亘って設けられており、且つ前記ニップ部の前記中央を通るラインよりも上流側の部分が下流側の部分よりも前記フィルムの回転方向における長さが長く、 When the fixing device is viewed in the longitudinal direction, the second region of the facing surface and the contact region of the guide surface that contacts the inner surface of the film when the film rotates are both the nip. The portion of the nip portion that is provided from the upstream side to the downstream side of the line passing through the center of the portion and is upstream of the line passing through the center of the nip portion is the rotation direction of the film rather than the portion on the downstream side. Is long in
前記定着装置を前記長手方向に見たとき、前記第2領域の前記回転方向における上流端は、前記接触領域の上流端よりも前記回転方向の下流の位置又は前記接触領域の上流端と前記回転方向において同じ位置に位置する、 When the fixing device is viewed in the longitudinal direction, the upstream end of the second region in the rotation direction is a position downstream of the upstream end of the contact region in the rotation direction or the upstream end of the contact region and the rotation. Located in the same position in the direction,
ことを特徴とする定着装置。A fixing device characterized in that.
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