JP2019159251A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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- Fixing For Electrophotography (AREA)
Abstract
Description
本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus.
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では、像担持体上に画像情報に基づいてトナー像を形成し、該トナー像を紙やOHPシート等の記録媒体上に転写する。その後、記録媒体上に担持された未定着のトナー像は、定着装置によって記録媒体上に定着される。 In an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile, a toner image is formed on an image carrier based on image information, and the toner image is transferred onto a recording medium such as paper or an OHP sheet. Thereafter, the unfixed toner image carried on the recording medium is fixed on the recording medium by the fixing device.
定着装置には、対向するローラ又はベルトあるいはそれらの組み合わせにより構成された定着回転体が設けられており、記録媒体である記録紙をニップ部にて挟み込み、熱と圧力によりトナー像を記録紙上に定着する。 The fixing device is provided with a fixing rotator constituted by opposing rollers or belts, or a combination thereof. A recording sheet as a recording medium is sandwiched at a nip portion, and a toner image is placed on the recording sheet by heat and pressure. To settle.
定着装置として、薄肉の定着ベルトを備えるものが知られている。低熱容量化された薄肉の定着ベルトを備えることで、定着ベルトの加熱に必要なエネルギーを大幅に低減することができ、ウォームアップ時間(電源投入時など、常温状態から印刷可能な所定の温度(リロード温度)までに要する時間)や、ファーストプリント時間(印刷要求を受けた後、印刷準備を経て印字動作を行い排紙が完了するまでの時間)の短縮化を図ることができる。 A fixing device having a thin fixing belt is known. By providing a thin fixing belt with a low heat capacity, the energy required to heat the fixing belt can be greatly reduced, and the warm-up time (predetermined temperature that can be printed from room temperature, such as when the power is turned on ( The time required until the (reload temperature)) and the first print time (the time from when a print request is received to when the print operation is performed and the paper discharge is completed) can be shortened.
しかしながら、ウォームアップ時間やファーストプリントタイムの短縮を目的として定着ベルトを薄くした場合、ベルトが薄いことによって熱伝導が良好ではないため、熱源による加熱時に定着ベルトの場所によって温度差が大きくなってしまう。例えば、定着ベルトの幅方向端部の非通紙領域における過剰な温度上昇などが問題となる場合がある。 However, when the fixing belt is thinned for the purpose of shortening the warm-up time or the first print time, the heat conduction is not good due to the thin belt, so that the temperature difference increases depending on the location of the fixing belt when heated by a heat source. . For example, an excessive temperature rise in a non-sheet passing region at the end in the width direction of the fixing belt may cause a problem.
また、ニップ形成部材と定着ベルトの間の摺動抵抗が大きい場合には、定着ベルトが加圧ローラによって連れ回りせずにスリップを起こすことがある。このようなスリップが起こると、記録媒体が止まって熱量過多になることでホットオフセットが発生する。また、定着ベルト自身の温度分布も異常をきたし、定着品質が悪化する不具合が生じる。 Further, when the sliding resistance between the nip forming member and the fixing belt is large, the fixing belt may not be rotated by the pressure roller and may slip. When such a slip occurs, the recording medium stops and an excessive amount of heat is generated, thereby causing a hot offset. In addition, the temperature distribution of the fixing belt itself becomes abnormal, and the fixing quality deteriorates.
これらの問題に対し、ニップ形成部材と定着ベルトの摺動抵抗を低く保つとともに高い均熱性能を維持する目的で、定着ベルトの内周側に位置し、高熱伝導な金属からなる均熱部材を備え、該均熱部材の定着ベルトの内周面に対向する表面に、フッ素樹脂の分散メッキ皮膜が形成されている構成が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
ニップ部を形成するニップ形成部材又はその一部に高い熱伝導性を有する均熱部材を用いることで、熱を拡散させて過剰な温度上昇を抑制することができる。
In order to keep the sliding resistance between the nip forming member and the fixing belt low and to maintain high heat equalization performance against these problems, a heat equalizing member made of a metal having high heat conductivity is provided on the inner peripheral side of the fixing belt. In addition, a configuration is proposed in which a dispersion plating film of a fluororesin is formed on the surface of the heat equalizing member facing the inner peripheral surface of the fixing belt (see, for example, Patent Document 1).
By using a soaking member having high thermal conductivity for the nip forming member that forms the nip part or a part of the nip forming member, it is possible to diffuse heat and suppress an excessive temperature rise.
一方、ニップ形成部材や均熱部材と定着ベルトとの摩擦負荷を低減するため、定着ベルトのニップ部の内周面側には、潤滑剤を塗布することが一般的である。
しかしながら、定着ベルトの内周面に塗布された潤滑剤は、定着ニップの入口や出口でニップ形成部材に掻き取られるため、定着ベルトの内周面に付着した潤滑剤の量は経時で減少し、摩擦負荷が増大してしまうため、定着ベルトの破損や、定着ベルトを回転させる部材の破損を招くおそれがある。
On the other hand, in order to reduce the frictional load between the nip forming member or the soaking member and the fixing belt, it is common to apply a lubricant to the inner peripheral surface side of the nip portion of the fixing belt.
However, since the lubricant applied to the inner peripheral surface of the fixing belt is scraped off by the nip forming member at the entrance and exit of the fixing nip, the amount of lubricant adhering to the inner peripheral surface of the fixing belt decreases with time. Since the friction load increases, the fixing belt may be damaged or the member that rotates the fixing belt may be damaged.
これに対し、特許文献2には、平板状の加熱体を支持する支持部材の記録材侵入側の面に、凹凸形状をなす潤滑剤拡散部が形成されている像加熱装置が開示されている。
また、特許文献3には、表面の凹凸が連続性を有する溝形状であり、該連続性を有する溝形状が摺動方向に対して所定間隔を有すると共に、当接させる面における摺動方向と平行方向の端部から中心線にかけて摺動方向に向うように直線状に傾斜して設けられ、表面の摺動方向の十点平均粗さRzが、摺動方向と垂直方向の十点平均粗さ表面粗さRzよりも大きい電子写真装置用摺動部材が開示されている。
さらに、特許文献4には、樹脂フィルム管状体と押圧部材との間に介在させる部材としてシート状摺動部材を備え、該シート状摺動部材が少なくとも摺動面が耐熱性樹脂を含んで構成される非多孔質状シートからなり、表面に凹凸を有する基材上に非多孔質シートが設けられてなる定着装置が開示されている。
On the other hand, Patent Document 2 discloses an image heating apparatus in which a lubricant diffusion portion having a concavo-convex shape is formed on a surface on the recording material intrusion side of a support member that supports a flat heater. .
Further, in Patent Document 3, the surface unevenness has a groove shape having continuity, and the groove shape having the continuity has a predetermined interval with respect to the sliding direction and the sliding direction on the surface to be contacted. Provided with a linear inclination from the end in the parallel direction to the center line in the sliding direction, and the 10-point average roughness Rz in the sliding direction of the surface is 10-point average roughness in the direction perpendicular to the sliding direction. A sliding member for an electrophotographic apparatus having a thickness larger than the surface roughness Rz is disclosed.
Furthermore, Patent Document 4 includes a sheet-like sliding member as a member interposed between the resin film tubular body and the pressing member, and the sheet-like sliding member includes at least a sliding surface containing a heat-resistant resin. There is disclosed a fixing device comprising a non-porous sheet and a non-porous sheet provided on a substrate having irregularities on the surface.
このような摺動面に凹凸を有する態様の他、特許文献5には、フィルムガイド部材のような第1部材と、該第1部材と摺動する定着フィルムのような第2部材とを有し、第1部材の第2部材との摺動部に、潤滑剤を保持する独立した凹部が複数個設けられた加熱装置が開示されている。 In addition to such an uneven surface, the patent document 5 has a first member such as a film guide member and a second member such as a fixing film that slides on the first member. A heating device is disclosed in which a plurality of independent recesses for holding a lubricant are provided in a sliding portion of the first member with the second member.
摺動部に設けられる摺動部材等に凹凸を形成して潤滑剤を保持し、摺動抵抗を低減し、低いトルクで摺動を実現する技術においては、経時摩耗により凹凸の形状(例えば、Raの値)が変化してしまうという問題がある。凹凸の経時の摩耗により保持可能な潤滑剤の量が低減すると、トルクの上昇を招くこととなる。
また、凹部に保持される潤滑剤の量も、潤滑剤が回収される機構がなければ経時で減少していくため、同様に経時でトルクの上昇を招くこととなる。
In the technology for forming the unevenness on the sliding member provided in the sliding portion to hold the lubricant, reducing the sliding resistance, and realizing sliding with a low torque, the shape of the unevenness due to wear over time (for example, (Ra value) changes. If the amount of the lubricant that can be retained is reduced due to wear of the unevenness over time, the torque is increased.
Further, since the amount of the lubricant retained in the concave portion decreases with time unless there is a mechanism for recovering the lubricant, the torque similarly increases with time.
凹凸の形状の最適化とトルク上昇の抑制を両立させるためには、その設計条件が極めて狭くなり、部品の製造コストも高くなるという問題がある。
特に、生産性の高い高速機に適用される定着装置としては、長寿命かつコストが低いことが好ましいが、上述の従来の技術においてはこれらを両立させることは困難である。
In order to achieve both the optimization of the shape of the unevenness and the suppression of the torque increase, there are problems that the design conditions are extremely narrow and the manufacturing cost of the parts is increased.
In particular, as a fixing device applied to a high-speed machine with high productivity, it is preferable that the lifetime is low and the cost is low, but it is difficult to achieve both of them in the above-described conventional technology.
そこで、本発明は、定着ベルトのニップ部における経時のトルクの上昇を低コストで抑えることができ、高生産の画像形成装置に搭載されても長寿命化を実現可能な定着装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a fixing device that can suppress an increase in torque over time at the nip portion of the fixing belt at a low cost and can achieve a long life even when mounted on a high-production image forming apparatus. With the goal.
上記課題を解決するために、本発明の定着装置は、回転可能に設けられた無端状の定着ベルトと、回転可能に設けられ、前記定着ベルトを外周側から加圧する加圧部材と、金属からなる均熱部材を介して前記定着ベルトを内周側から押圧し、前記定着ベルトと前記加圧部材との間に定着ニップ部を形成するニップ形成部材と、前記定着ベルトを加熱する熱源と、を備え、前記定着ニップ部において、前記均熱部材と前記定着ベルトとの間に潤滑剤が介在し、前記均熱部材は、前記定着ベルトとの当接面に皮膜を有するとともに、複数の凹部が形成されてなり、前記凹部は、前記定着ベルトの回転方向の上流側と下流側とで傾斜方向及び傾斜角の異なる傾斜面を有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, a fixing device of the present invention includes an endless fixing belt that is rotatably provided, a pressure member that is rotatably provided and presses the fixing belt from the outer peripheral side, and a metal. A nip forming member that presses the fixing belt from the inner peripheral side through a heat equalizing member and forms a fixing nip portion between the fixing belt and the pressure member, and a heat source that heats the fixing belt, In the fixing nip portion, a lubricant is interposed between the heat equalizing member and the fixing belt, and the heat equalizing member has a film on a contact surface with the fixing belt, and has a plurality of concave portions. The concave portion has inclined surfaces having different inclination directions and inclination angles on the upstream side and the downstream side in the rotation direction of the fixing belt.
本発明によれば、定着ベルトのニップ部における経時のトルクの上昇を低コストで抑えることができ、高生産の画像形成装置に搭載されても長寿命化を実現可能な定着装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a fixing device that can suppress an increase in torque over time at a nip portion of a fixing belt at low cost and can achieve a long life even when mounted on a high-production image forming apparatus. Can do.
以下、本発明に係る定着装置及び画像形成装置について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。 Hereinafter, a fixing device and an image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below, and other embodiments, additions, modifications, deletions, and the like can be changed within a range that can be conceived by those skilled in the art, and any aspect is possible. As long as the functions and effects of the present invention are exhibited, the scope of the present invention is included.
図1は、本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置の概略構成を示す図であり、画像形成装置をカラーレーザープリンタに適用した例を示している。 FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an image forming apparatus including a fixing device according to the present invention, and shows an example in which the image forming apparatus is applied to a color laser printer.
図1において、画像形成装置1は、ボトル収容部2と、転写装置3と、4つの作像部4Y,4M,4C,4Kと、給紙部10と、定着装置20と、を備えている。 In FIG. 1, the image forming apparatus 1 includes a bottle storage unit 2, a transfer device 3, four image forming units 4 </ b> Y, 4 </ b> M, 4 </ b> C, and 4 </ b> K, a paper feeding unit 10, and a fixing device 20. .
4つの作像部4Y,4M,4C,4Kは、画像形成装置1の装置本体の中央に設けられている。各作像部4Y,4M,4C,4Kは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。
具体的に、各作像部4Y,4M,4C,4Kは、潜像担持体としてのドラム状の感光体5と、感光体5の表面を帯電させる帯電装置6と、感光体5の表面にトナーを供給する現像装置7と、感光体5の表面をクリーニングするクリーニング装置8等を備える。なお、図1では、ブラックの作像部4Kが備える感光体5、帯電装置6、現像装置7、クリーニング装置8のみに符号を付しており、その他の作像部4Y,4M,4Cにおいては符号を省略している。
The four image forming units 4Y, 4M, 4C, and 4K are provided in the center of the apparatus main body of the image forming apparatus 1. Each of the image forming units 4Y, 4M, 4C, and 4K contains developers of different colors of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) corresponding to the color separation components of the color image. The configuration is the same except that.
Specifically, each of the image forming units 4Y, 4M, 4C, and 4K has a drum-shaped photoconductor 5 as a latent image carrier, a charging device 6 that charges the surface of the photoconductor 5, and a surface of the photoconductor 5. A developing device 7 that supplies toner and a cleaning device 8 that cleans the surface of the photoreceptor 5 are provided. In FIG. 1, only the photoconductor 5, the charging device 6, the developing device 7, and the cleaning device 8 included in the black image forming unit 4 </ b> K are denoted by reference numerals. In the other image forming units 4 </ b> Y, 4 </ b> M, and 4 </ b> C, The reference numerals are omitted.
各作像部4Y,4M,4C,4Kの下方には、感光体5の表面を露光する露光装置9が配設されている。露光装置9は、光源、ポリゴンミラー、f−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体5の表面へレーザー光を照射するようになっている。 Under the image forming units 4Y, 4M, 4C, and 4K, an exposure device 9 that exposes the surface of the photoreceptor 5 is disposed. The exposure device 9 includes a light source, a polygon mirror, an f-θ lens, a reflection mirror, and the like, and irradiates the surface of each photoconductor 5 with laser light based on image data.
各作像部4Y,4M,4C,4Kの上方には、転写装置3が配設されている。転写装置3は、転写体としての中間転写ベルト30と、一次転写手段としての4つの一次転写ローラ31と、二次転写手段としての二次転写ローラ36とを備える。さらに、転写装置3は二次転写バックアップローラ32と、クリーニングバックアップローラ33と、テンションローラ34、ベルトクリーニング装置35を備えている。 A transfer device 3 is disposed above the image forming units 4Y, 4M, 4C, and 4K. The transfer device 3 includes an intermediate transfer belt 30 as a transfer body, four primary transfer rollers 31 as primary transfer means, and a secondary transfer roller 36 as secondary transfer means. Further, the transfer device 3 includes a secondary transfer backup roller 32, a cleaning backup roller 33, a tension roller 34, and a belt cleaning device 35.
中間転写ベルト30は、無端状のベルトであり、二次転写バックアップローラ32、クリーニングバックアップローラ33及びテンションローラ34によって張架されている。ここでは、二次転写バックアップローラ32が回転駆動することによって、中間転写ベルト30は図1の矢印で示す方向に周回走行(回転)するようになっている。 The intermediate transfer belt 30 is an endless belt and is stretched by a secondary transfer backup roller 32, a cleaning backup roller 33, and a tension roller 34. Here, when the secondary transfer backup roller 32 is driven to rotate, the intermediate transfer belt 30 runs (rotates) in the direction indicated by the arrow in FIG.
4つの一次転写ローラ31は、それぞれ、各感光体5との間で中間転写ベルト30を挟み込んで一次転写ニップを形成している。また、各一次転写ローラ31には、電源が接続されており、所定の直流電圧(DC)及び/又は交流電圧(AC)が各一次転写ローラ31に印加されるようになっている。 Each of the four primary transfer rollers 31 sandwiches the intermediate transfer belt 30 with each photoconductor 5 to form a primary transfer nip. Each primary transfer roller 31 is connected to a power source, and a predetermined direct current voltage (DC) and / or alternating current voltage (AC) is applied to each primary transfer roller 31.
二次転写ローラ36は、二次転写バックアップローラ32との間で中間転写ベルト30を挟み込んで二次転写ニップを形成している。また、一次転写ローラ31と同様に、二次転写ローラ36にも電源が接続されており、所定の直流電圧(DC)及び/又は交流電圧(AC)が二次転写ローラ36に印加されるようになっている。 The secondary transfer roller 36 sandwiches the intermediate transfer belt 30 with the secondary transfer backup roller 32 to form a secondary transfer nip. Similarly to the primary transfer roller 31, a power source is connected to the secondary transfer roller 36 so that a predetermined direct current voltage (DC) and / or alternating current voltage (AC) is applied to the secondary transfer roller 36. It has become.
ベルトクリーニング装置35は、中間転写ベルト30に当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードを有する。このベルトクリーニング装置35から伸びた廃トナー移送ホースは、廃トナー収容器の入り口部に接続されている。 The belt cleaning device 35 includes a cleaning brush and a cleaning blade disposed so as to contact the intermediate transfer belt 30. The waste toner transfer hose extending from the belt cleaning device 35 is connected to the entrance of the waste toner container.
プリンタ本体の上部には、ボトル収容部2が設けられており、ボトル収容部2には補給用のトナーを収容した4つのトナーボトル2Y,2M,2C,2Kが着脱可能に装着されている。各トナーボトル2Y,2M,2C,2Kと各現像装置7との間には、補給路が設けてあり、この補給路を介して各トナーボトル2Y,2M,2C,2Kから各現像装置7へトナーが補給されるようになっている。 A bottle container 2 is provided in the upper part of the printer main body, and four toner bottles 2Y, 2M, 2C, and 2K containing replenishing toner are detachably attached to the bottle container 2. A replenishment path is provided between each toner bottle 2Y, 2M, 2C, 2K and each developing device 7, and each toner bottle 2Y, 2M, 2C, 2K is connected to each developing device 7 via this replenishment path. The toner is replenished.
プリンタ本体の下部には、転写紙等の記録媒体Pを収容した給紙部10や、給紙部10から記録媒体Pを搬出する給紙ローラ11等が設けてある。ここで、記録媒体Pには、普通紙以外に、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙(コート紙やアート紙等)、トレーシングペーパ、OHPシート等が含まれる。また、手差し給紙機構が設けてあってもよい。 A lower part of the printer main body is provided with a paper feeding unit 10 that stores a recording medium P such as transfer paper, a paper feeding roller 11 that carries the recording medium P out of the paper feeding unit 10, and the like. Here, the recording medium P includes, in addition to plain paper, thick paper, postcards, envelopes, thin paper, coated paper (coated paper, art paper, etc.), tracing paper, OHP sheet, and the like. A manual paper feed mechanism may be provided.
プリンタ本体内には、記録媒体Pを給紙部10から二次転写ニップを通過させて装置外へ排出するための搬送路Rが配設されている。搬送路Rにおいて、二次転写ローラ36の位置よりも記録媒体Pの搬送方向(以下、単に「搬送方向」という。)上流側には、二次転写ニップへ記録媒体Pを搬送する搬送手段としての一対のレジストローラ12a,12bが配設されている。 In the printer main body, a conveyance path R is provided for discharging the recording medium P from the paper supply unit 10 through the secondary transfer nip to the outside of the apparatus. As conveying means for conveying the recording medium P to the secondary transfer nip, in the conveying path R, upstream of the position of the secondary transfer roller 36 in the conveying direction of the recording medium P (hereinafter simply referred to as “conveying direction”). A pair of registration rollers 12a and 12b is provided.
また、二次転写ローラ36の位置よりも搬送方向下流側には、記録媒体Pに転写された未定着トナーを記録媒体に定着するための定着装置20が配設されている。さらに、定着装置20よりも搬送路Rの搬送方向下流側には、記録媒体を装置外へ排出するための一対の排紙ローラ13a,13bが設けられている。また、プリンタ本体の上面部には、装置外に排出された記録媒体Pをストックするための排紙トレイ14が設けてある。 Further, a fixing device 20 for fixing unfixed toner transferred to the recording medium P to the recording medium is disposed downstream of the position of the secondary transfer roller 36 in the transport direction. Further, a pair of paper discharge rollers 13 a and 13 b for discharging the recording medium to the outside of the apparatus is provided downstream of the fixing device 20 in the conveyance direction of the conveyance path R. A discharge tray 14 for stocking the recording medium P discharged outside the apparatus is provided on the upper surface of the printer main body.
図2は、定着装置20の構成について説明する図である。
本発明に係る定着装置20は、図2に示すように、回転可能に設けられた無端状の定着ベルト21と、回転可能に設けられ、定着ベルト21を外周側から加圧する加圧部材(加圧ローラ)22と、金属からなる均熱部材29を介して定着ベルト21を内周側から押圧し、定着ベルト21と加圧部材22との間に定着ニップ部Nを形成するニップ形成部材24と、定着ベルト21を加熱する熱源23と、を備える。
さらに、支持部材としてのステー25、反射部材26、及び分離部材28を備える。
FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the fixing device 20.
As shown in FIG. 2, the fixing device 20 according to the present invention includes an endless fixing belt 21 that is rotatably provided, and a pressure member that is rotatably provided and pressurizes the fixing belt 21 from the outer peripheral side. The nip forming member 24 forms a fixing nip portion N between the fixing belt 21 and the pressure member 22 by pressing the fixing belt 21 from the inner peripheral side via a pressure roller) 22 and a soaking member 29 made of metal. And a heat source 23 for heating the fixing belt 21.
Furthermore, a stay 25 as a supporting member, a reflecting member 26, and a separating member 28 are provided.
定着ニップ部Nにおいて、均熱部材29と定着ベルト21との間には潤滑剤が介在する。
均熱部材29は、詳しくは後述するが、図3に示すように定着ベルト21との当接面に皮膜40を有するとともに、複数の凹部50が形成されてなり、凹部50は、定着ベルト21の回転方向の上流側と下流側とで傾斜方向及び傾斜角の異なる傾斜面を有する。(なお、図2では凹部50を省略している。)
In the fixing nip portion N, a lubricant is interposed between the heat equalizing member 29 and the fixing belt 21.
As will be described in detail later, the heat equalizing member 29 has a coating 40 on the contact surface with the fixing belt 21 and a plurality of recesses 50 formed as shown in FIG. There are inclined surfaces with different inclination directions and inclination angles on the upstream side and the downstream side in the rotation direction. (In FIG. 2, the recess 50 is omitted.)
定着ベルト21は、薄肉で可撓性を有する無端状ベルト(若しくはフィルム)であり、図2中の矢印方向に回転可能に設けられる。ここで、無端状とは、ベルトの両端部を接合し、かつ、つなぎ目が存在しない状態をいう。 The fixing belt 21 is a thin and flexible endless belt (or film), and is provided so as to be rotatable in the direction of the arrow in FIG. Here, the endless shape means a state in which both ends of the belt are joined and no joint exists.
定着ベルト21は、低熱容量化を図るために厚さが薄型でかつ小径の積層構造であり、内周面側から、基材層、離型層が順次積層されていて、全体の厚さが1mm以下に設定され、直径が20〜40mmに設定されている。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。 The fixing belt 21 has a thin and small-diameter laminated structure in order to reduce the heat capacity, and a base material layer and a release layer are sequentially laminated from the inner peripheral surface side, and the total thickness is The diameter is set to 1 mm or less, and the diameter is set to 20 to 40 mm. This is an exemplification, and the present invention is not limited to this.
定着ベルト21の基材層は、層厚が20〜50μmであり、例えばニッケル、SUS(ステンレス鋼)等の金属材料、又は、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)等の樹脂材料を用いて形成される。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。 The base material layer of the fixing belt 21 has a layer thickness of 20 to 50 μm. For example, a metal material such as nickel or SUS (stainless steel), or a resin material such as polyimide (PI) or polyamideimide (PAI) is used. It is formed. This is an exemplification, and the present invention is not limited to this.
定着ベルト21の離型層は、層厚が10〜50μmであり、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂(PFA)又は四フッ化エチレン樹脂(PTFE)等の材料で形成されている。このような離型層を設けることで、定着ベルト21は、記録媒体P上のトナー像Tに対する離型性が確保される。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。また、離型とは、接着している物体同士が剥離することを意味し、離型性とは、物体同士の剥離しやすさを意味する。 The release layer of the fixing belt 21 has a layer thickness of 10 to 50 μm and is formed of a material such as ethylene tetrafluoride / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin (PFA) or tetrafluoroethylene resin (PTFE). Yes. By providing such a release layer, the fixing belt 21 is secured with respect to the toner image T on the recording medium P. This is an exemplification, and the present invention is not limited to this. Moreover, the mold release means that the bonded objects are peeled off, and the mold release property means the ease of peeling between the objects.
定着ベルト21の基材層と離型層の間にはシリコーンゴム等で形成された弾性層があってもよい。弾性層がない場合は熱容量が小さくなり定着性が向上するが、定着ニップ部Nにて未定着画像を押し潰して定着させるときにベルト表面の微小な凹凸が画像に転写されて画像のベタ画像部に柚子肌状の光沢ムラ(柚子肌画像)が残る不具合が生じる可能性がある。ここで、柚子肌画像とは、表面に多数の微小な凹凸が形成された画像のことを意味する。これを改善するにはシリコーンゴムの弾性層を100μm以上設ける。その弾性層の変形により、微小な凹凸が吸収され、柚子肌画像が改善できる。 There may be an elastic layer formed of silicone rubber or the like between the base material layer and the release layer of the fixing belt 21. When there is no elastic layer, the heat capacity is reduced and the fixability is improved. There is a possibility that a defect in which luster unevenness (coconut skin image) remains on the part remains. Here, the cocoon skin image means an image in which a number of minute irregularities are formed on the surface. In order to improve this, an elastic layer of silicone rubber is provided to 100 μm or more. Due to the deformation of the elastic layer, minute irregularities are absorbed, and the cocoon skin image can be improved.
加圧ローラ22は、定着ニップ部Nの位置で定着ベルト21の外周面に接触して定着ベルト21を外周側から加圧するように設けられた、直径が20〜40mm程度のローラである。この加圧ローラ22は、耐熱性中実構造の芯金22a上に弾性層22bが形成され、弾性層22bの表面に薄肉の離型層22cが形成されている。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。 The pressure roller 22 is a roller having a diameter of about 20 to 40 mm provided so as to contact the outer peripheral surface of the fixing belt 21 at the position of the fixing nip portion N and press the fixing belt 21 from the outer peripheral side. In the pressure roller 22, an elastic layer 22b is formed on a core bar 22a having a heat-resistant solid structure, and a thin release layer 22c is formed on the surface of the elastic layer 22b. This is an exemplification, and the present invention is not limited to this.
加圧ローラ22は、スプリング等の加圧機構によって、定着ベルト21、均熱部材29、及びニップ形成部材24に押付けられることで、弾性層22bが押しつぶされる。これにより、定着装置20において、加圧ローラ22と定着ベルト21との間に記録媒体Pが搬送される所望の定着ニップ部Nが形成される。 The pressure roller 22 is pressed against the fixing belt 21, the heat equalizing member 29, and the nip forming member 24 by a pressure mechanism such as a spring, so that the elastic layer 22b is crushed. Thereby, in the fixing device 20, a desired fixing nip portion N in which the recording medium P is conveyed is formed between the pressure roller 22 and the fixing belt 21.
加圧ローラ22は、画像形成装置本体に設けられたモータ等の駆動機構によって、図2中の矢印方向に回転駆動され、定着ニップ部Nにおいて定着ベルト21に駆動力を伝達し、定着ベルト21を従動回転させる。 The pressure roller 22 is rotationally driven in a direction indicated by an arrow in FIG. 2 by a driving mechanism such as a motor provided in the image forming apparatus main body, and transmits a driving force to the fixing belt 21 at the fixing nip portion N. Is driven to rotate.
加圧ローラ22の弾性層22bは、発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の材料で形成され、厚さが100μm以上に設定されている。また、加圧ローラ22の離型層22cは、PFA、PTFE等の材料で形成されている。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。 The elastic layer 22b of the pressure roller 22 is formed of a material such as foamable silicone rubber, silicone rubber, or fluororubber, and has a thickness set to 100 μm or more. Further, the release layer 22c of the pressure roller 22 is formed of a material such as PFA or PTFE. This is an exemplification, and the present invention is not limited to this.
弾性層22bの厚さが100μm以上のため、定着装置20は、弾性層22bの弾性変形によって定着ベルト21の表面の微小な凹凸を吸収し、記録媒体Pにカラー画像を定着する場合に、柚子肌画像が発生することを防止することができる。 Since the elastic layer 22b has a thickness of 100 μm or more, the fixing device 20 absorbs minute irregularities on the surface of the fixing belt 21 due to elastic deformation of the elastic layer 22b and fixes the color image on the recording medium P. Generation of a skin image can be prevented.
加圧ローラ22は中空ローラであってもよく、加圧ローラ22内部にハロゲンヒータ等の熱源を有していてもよい。弾性層22bはソリッドゴムでもよいが、加圧ローラ22内部にヒータが無い場合は、スポンジゴムを用いてもよい。スポンジゴムを使用すると、断熱性が高まり定着ベルト21の熱が奪われにくくなるのでより望ましい。 The pressure roller 22 may be a hollow roller, and may have a heat source such as a halogen heater inside the pressure roller 22. The elastic layer 22b may be solid rubber, but if there is no heater inside the pressure roller 22, sponge rubber may be used. Use of sponge rubber is more preferable because heat insulation is enhanced and heat of the fixing belt 21 is not easily taken.
定着ベルト21を加熱する熱源23としては、ハロゲンヒータ、IHヒータ、抵抗発熱体、及びカーボンヒータ等を用いることができる。
以下、熱源23がハロゲンヒータである態様について説明する。
As the heat source 23 for heating the fixing belt 21, a halogen heater, an IH heater, a resistance heating element, a carbon heater, or the like can be used.
Hereinafter, an aspect in which the heat source 23 is a halogen heater will be described.
ハロゲンヒータ23は、その両端部が定着装置20の側板に固定されていて、プリンタ本体に設けられた電源部によって出力制御されることで発熱するように構成されている。
ハロゲンヒータ23は、ガラス管内に不活性ガスとしてキセノン及びクリプトンのいずれかを主成分とするガス(以下、「封入ガス」ともいう)を封入したハロゲンランプを備えている。封入ガスの成分であるキセノンまたはクリプトンは、アルゴンよりも分子量の大きいガスである。
Both ends of the halogen heater 23 are fixed to the side plate of the fixing device 20 and are configured to generate heat when output is controlled by a power supply unit provided in the printer body.
The halogen heater 23 includes a halogen lamp in which a glass tube containing a gas containing xenon or krypton as a main component (hereinafter also referred to as “enclosed gas”) as an inert gas. Xenon or krypton, which is a component of the enclosed gas, is a gas having a higher molecular weight than argon.
ハロゲンヒータ23は、定着ベルト21内において、後述する反射部材26と対向するように設けられており、輻射熱を発することで定着ニップ部N以外の場所において定着ベルト21を内周側から直接加熱するように構成されている。 The halogen heater 23 is provided in the fixing belt 21 so as to face a reflection member 26 described later, and directly heats the fixing belt 21 from the inner peripheral side at a place other than the fixing nip portion N by generating radiant heat. It is configured as follows.
これにより、定着装置20は、ハロゲンヒータ23による定着ベルト21の加熱効率が向上するため、省エネ性に優れるととともに、ファーストプリントタイムを短縮することができる。なお、ファーストプリントタイムとは、プリント開始指示を受けてから最初の1枚を記録媒体Pに印刷し、記録媒体Pを画像形成装置1の外部に排出するのに必要な時間を意味する。 As a result, the fixing device 20 improves the heating efficiency of the fixing belt 21 by the halogen heater 23, so that it is excellent in energy saving and can shorten the first print time. The first print time means a time required for printing the first sheet on the recording medium P after receiving the print start instruction and discharging the recording medium P to the outside of the image forming apparatus 1.
ニップ形成部材24は、定着ベルト21の内周側から加圧ローラ22を押圧し、定着ベルト21と加圧ローラ22との間に定着ニップ部Nを形成するように配設される。
ニップ形成部材24は非回転であり、後述する均熱部材29を介して定着ベルト21の内周面に接触し、定着ベルト21の内周面と間接的に摺動するようになっている。
The nip forming member 24 is disposed so as to press the pressure roller 22 from the inner peripheral side of the fixing belt 21 and form a fixing nip portion N between the fixing belt 21 and the pressure roller 22.
The nip forming member 24 is non-rotating and is in contact with the inner peripheral surface of the fixing belt 21 via a heat equalizing member 29 described later, and slides indirectly with the inner peripheral surface of the fixing belt 21.
なお、定着ベルト21と、ニップ形成部材24に押圧されて内周面に当接する均熱部材29との低摩耗化を図るために、潤滑剤が介在する。
潤滑剤としては、フッ素化合物またはシリコン化合物を含むものが好ましく、例えば、フッ素化合物を含むフッ素オイルやフッ素グリス、フッ素粒子を増ちょう剤とするフッ素グリス、及びシリコーングリス等が挙げられる。
Note that a lubricant is interposed in order to reduce wear of the fixing belt 21 and the heat equalizing member 29 that is pressed by the nip forming member 24 and contacts the inner peripheral surface.
As the lubricant, those containing a fluorine compound or a silicon compound are preferable, and examples thereof include fluorine oil and fluorine grease containing a fluorine compound, fluorine grease using fluorine particles as a thickener, and silicone grease.
図2の構成では定着ニップ部Nは平坦形状であるが、湾曲形状やその他の形状であってもよい。湾曲形状の定着ニップ部Nを形成する場合、記録媒体先端の排出方向をより加圧ローラ22寄りにすることで、記録媒体Pの定着ベルト21に対する分離性が向上するのでジャムの発生が抑制される。 In the configuration of FIG. 2, the fixing nip portion N has a flat shape, but may have a curved shape or other shapes. When the curved fixing nip portion N is formed, the separation direction of the recording medium P with respect to the fixing belt 21 is improved by making the discharge direction of the recording medium tip closer to the pressure roller 22, so that jamming is suppressed. The
ニップ形成部材24は、形状が複雑なため、耐熱樹脂の射出成形品であることが望ましく、その耐熱樹脂の種類としてはLCP(耐熱温度330℃程度)、PEK(耐熱温度350℃程度)等が望ましい。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。 Since the shape of the nip forming member 24 is complicated, it is desirable that the nip forming member 24 is an injection-molded product of a heat-resistant resin. desirable. This is an exemplification, and the present invention is not limited to this.
ニップ形成部材24が耐熱樹脂材料で構成されることにより、定着装置20は、トナー定着温度域において、熱によるニップ形成部材24の変形が防止され、安定した定着ニップ部Nの状態を確保することができ、出力画質の安定化を図ることができる。 Since the nip forming member 24 is made of a heat-resistant resin material, the fixing device 20 can prevent the deformation of the nip forming member 24 due to heat in the toner fixing temperature region and ensure a stable state of the fixing nip portion N. The output image quality can be stabilized.
ニップ形成部材24は、定着ベルト21の軸方向が長手方向になるように設けられ、基部24aから記録媒体Pの厚さ方向(以下、単に「厚さ方向」という。)に突出した接触部24bがステー25に接触することで、ステー25に固定支持されている。 The nip forming member 24 is provided such that the axial direction of the fixing belt 21 is the longitudinal direction, and a contact portion 24b protruding from the base portion 24a in the thickness direction of the recording medium P (hereinafter simply referred to as “thickness direction”). Is fixedly supported by the stay 25 by contacting the stay 25.
ニップ形成部材24がステー25に固定支持されることにより、定着装置20は、加圧ローラ22による圧力でニップ形成部材24に撓みが生じるのが防止され、長手方向に渡って均一なニップ幅を得ることができる。 By fixing and supporting the nip forming member 24 to the stay 25, the fixing device 20 is prevented from being bent by the pressure by the pressure roller 22, and has a uniform nip width in the longitudinal direction. Obtainable.
ニップ形成部材24は、ステー25の機械的強度を確保するためにステー25と比して小型に形成されている。 The nip forming member 24 is formed smaller than the stay 25 in order to ensure the mechanical strength of the stay 25.
さらに、ニップ形成部材24のニップ出口側には突出部を形成することも想定される。この突出部は、定着ベルト21を介して加圧ローラ22と接触しておらず、定着ニップ部Nでの定着後の記録媒体Pを定着ベルト21から浮かすことにより、記録媒体Pの分離性を高めるものである。 Furthermore, it is assumed that a protrusion is formed on the nip exit side of the nip forming member 24. This protruding portion is not in contact with the pressure roller 22 via the fixing belt 21, and the recording medium P after fixing at the fixing nip portion N is lifted from the fixing belt 21, thereby improving the separation of the recording medium P. It is something to enhance.
ステー25は、定着ニップ部Nを形成するニップ形成部材24を補強、支持するものであり、軸方向両端部で側板に保持固定され、位置決めされている。ステー25は、ニップ形成部材24、均熱部材29、及び定着ベルト21を介して加圧ローラ22を押圧することで、定着ニップ部Nにおいてニップ形成部材24が加圧ローラ22の加圧力を受けて撓みを生じ、大きく変形する不具合の発生を抑止している。 The stay 25 reinforces and supports the nip forming member 24 that forms the fixing nip portion N, and is held and fixed to the side plate at both ends in the axial direction and positioned. The stay 25 presses the pressure roller 22 via the nip forming member 24, the heat equalizing member 29, and the fixing belt 21, so that the nip forming member 24 receives the pressure of the pressure roller 22 at the fixing nip portion N. Therefore, the occurrence of defects that cause large deformations is suppressed.
ステー25は、上述した機能を満足するために、ステンレスや鉄合金等の機械的強度が高い金属材料で形成することが望ましいが、樹脂材料によって形成することも可能である。 The stay 25 is preferably formed of a metal material having high mechanical strength such as stainless steel or iron alloy in order to satisfy the above-described function, but may be formed of a resin material.
反射部材26は、ステー25に固定されることで、ステー25とハロゲンヒータ23との間に設けられている。反射部材26は、ハロゲンヒータ23から反射部材26に向けて発せられる輻射熱及び輻射光(以下、単に「輻射熱」という。)を定着ベルト21に向けて反射する、ハロゲンヒータ23を中心とする同心円状に形成された反射面26aを有する。また、反射部材26は、ハロゲンヒータ23によって直接加熱されることから、融点が高い金属材料等によって形成されている。 The reflection member 26 is fixed between the stay 25 and provided between the stay 25 and the halogen heater 23. The reflecting member 26 is a concentric circle centering on the halogen heater 23 that reflects the radiant heat and radiant light (hereinafter simply referred to as “radiant heat”) emitted from the halogen heater 23 toward the reflecting member 26 toward the fixing belt 21. The reflecting surface 26a is formed on the surface. Further, since the reflecting member 26 is directly heated by the halogen heater 23, the reflecting member 26 is formed of a metal material having a high melting point.
反射部材26の反射面26aは、反射率が90%以上に設定されている。なお、これは例示であり、本発明は、これに限定されるものではない。 The reflection surface 26a of the reflection member 26 has a reflectance set to 90% or more. In addition, this is an illustration and this invention is not limited to this.
反射部材26を設けることで、定着装置20は、定着ベルト21に照射される輻射熱を多くすることができ、定着ベルト21を効率よく加熱することできる。また、定着装置20は、ハロゲンヒータ23からの輻射熱がステー25等に伝達されるのを抑制できるため、省エネルギー化を図ることができる。ここで、反射部材26を設ける代わりに、ステー25の表面に断熱処理若しくは鏡面処理を行っても同様の効果を得ることができる。 By providing the reflection member 26, the fixing device 20 can increase the radiant heat applied to the fixing belt 21, and can efficiently heat the fixing belt 21. Further, since the fixing device 20 can suppress the radiant heat from the halogen heater 23 from being transmitted to the stay 25 and the like, energy saving can be achieved. Here, instead of providing the reflecting member 26, the same effect can be obtained by subjecting the surface of the stay 25 to heat insulation treatment or mirror treatment.
分離部材28は、定着装置20に固定されており、定着ニップ部Nにおいてカラー画像が定着した記録媒体Pと接触することにより、記録媒体Pを定着ベルト21の表面から分離させる。 The separation member 28 is fixed to the fixing device 20 and separates the recording medium P from the surface of the fixing belt 21 by coming into contact with the recording medium P on which the color image is fixed at the fixing nip N.
以下、均熱部材29について説明する。
均熱部材29は、ニップ形成部材24のニップ側の面を覆うように配置された金属からなる熱伝導部材であって、金属としては銅、アルミニウム、アルミニウム合金などの熱伝導率の高い金属材料が挙げられる。
Hereinafter, the soaking member 29 will be described.
The heat equalizing member 29 is a heat conductive member made of metal disposed so as to cover the nip side surface of the nip forming member 24, and the metal is a metal material having high heat conductivity such as copper, aluminum, aluminum alloy, or the like. Is mentioned.
定着ベルト21の基材がニッケルやSUSなどの金属であるとき、均熱部材29には、銅系材質(例えば熱伝導率381W/m・K)やアルミニウム系材質(例えば熱伝導率236W/m・K)等の熱伝導率が高い材質を用いるのが好ましい。
なお、定着ベルト基材にポリイミド(熱伝導率0.29W/m・K)などの樹脂材料を用いた場合は、均熱部材29として鉄系のSUS材質(例えば熱伝導率19W/m・K)等の金属材料も使用することが出来る。
When the base material of the fixing belt 21 is a metal such as nickel or SUS, the soaking member 29 has a copper-based material (for example, thermal conductivity 381 W / m · K) or an aluminum-based material (for example, thermal conductivity 236 W / m). -It is preferable to use a material having a high thermal conductivity such as K).
When a resin material such as polyimide (thermal conductivity 0.29 W / m · K) is used for the fixing belt base material, an iron-based SUS material (for example, thermal conductivity 19 W / m · K) is used as the soaking member 29. Metal materials such as) can also be used.
均熱部材29を設けることにより、例えば、小サイズ用紙を連続通紙した場合にその通紙領域の端部付近あるいは非通紙領域で定着部材温度が上昇したとしても、その熱を長手方向(用紙幅方向)に効率良く移動、拡散させることができ、熱が表面に蓄積され難くなる。よって、連続通紙時の、いわゆる端部温度上昇を効果的に抑制することができる。 By providing the heat equalizing member 29, for example, when small-size paper is continuously passed, even if the fixing member temperature rises in the vicinity of the end of the paper passing area or in the non-paper passing area, the heat in the longitudinal direction ( It can be efficiently moved and diffused in the paper width direction), and heat is hardly accumulated on the surface. Therefore, it is possible to effectively suppress the so-called edge temperature rise during continuous paper feeding.
均熱部材29は、定着ベルト21との当接面に皮膜40を有する。
皮膜40としては、例えば、フッ素樹脂またはシリコーン樹脂を含むものが挙げられる。
定着ベルト21と摺動する当接面には、充滑剤を保持するために凹凸が形成されていることが好ましい。
The heat equalizing member 29 has a film 40 on the contact surface with the fixing belt 21.
As the film | membrane 40, what contains a fluororesin or a silicone resin is mentioned, for example.
The contact surface that slides with the fixing belt 21 is preferably provided with irregularities to hold the lubricant.
本実施形態においては、フッ素樹脂コート(ポリイミドアミド系/PTEF+PAI)により皮膜40が形成された例について説明する。皮膜40は、その塗工条件(塗布量や温度等)によってRa=0.1〜5.0程度の表面粗さとすることが好ましいが、これに限定されない。
Raの値を所望の範囲とする塗工条件については、公知の方法を適用することができ、例えば、均熱部材29の金属材質にフッ素樹脂をスプレーで吹き付ける方法(スプレーコート)などが挙げられる。
また、特許文献1(特開2017−125922)に記載のフッ素樹脂の分散メッキ皮膜とすることができる。分散メッキ皮膜は、例えば、Ni−Pマトリックスにフッ素樹脂が分散され、かつ280〜320℃で析出硬化されたものである。
In the present embodiment, an example in which the film 40 is formed by a fluororesin coat (polyimide amide system / PTEF + PAI) will be described. The film 40 preferably has a surface roughness of Ra = 0.1 to 5.0 depending on the coating conditions (coating amount, temperature, etc.), but is not limited thereto.
A known method can be applied to the coating conditions in which the Ra value is in a desired range. For example, a method of spraying a fluororesin on the metal material of the heat equalizing member 29 (spray coating) can be used. .
Moreover, it can be set as the dispersion plating film | membrane of the fluororesin described in patent document 1 (Unexamined-Japanese-Patent No. 2017-125922). The dispersion plating film is, for example, one obtained by dispersing a fluororesin in a Ni—P matrix and precipitation hardening at 280 to 320 ° C.
潤滑剤を保持する手段が皮膜の凹凸のみである従来例においては、皮膜40の凹凸の表面粗さの値が小さい(例えば、Ra<0.1)場合、潤滑剤の保持量が少なくトルクの上昇をまねくこととなり、表面粗さの値が大きい(例えば、Ra>5.0)場合、潤滑剤の保持量は十分であっても経時摩耗の進行も早くなり、やはり経時で顕著なトルク上昇が生じることとなる。
特に、高生産の画像形成装置(高速機)のように摺擦速度が速いシステムに搭載される定着装置において、磨耗量とトルク上昇低減を両立させる範囲が極めて低くなるため、皮膜40に形成した凹凸のみで対応することは困難である。
In the conventional example in which the means for retaining the lubricant is only the unevenness of the film, when the surface roughness value of the unevenness of the film 40 is small (for example, Ra <0.1), the amount of lubricant retained is small and the torque is reduced. If the surface roughness value is large (for example, Ra> 5.0), even if the amount of lubricant retained is sufficient, the progress of wear over time will be accelerated, and the torque will increase significantly over time. Will occur.
In particular, in a fixing device mounted on a system having a high rubbing speed, such as a high-production image forming apparatus (high-speed machine), the range in which both the wear amount and the torque increase are reduced is extremely low. It is difficult to deal with unevenness alone.
これに対し、本実施形態に係る定着装置では、図3に示すように、均熱部材29の皮膜40に形成される凹凸とは異なる構造として、複数の凹部50が形成されている。
図3(A)は均熱部材29の断面図、図3(B)は均熱部材29の斜視図である。
凹部50を設けることにより、皮膜40が磨耗して潤滑剤の保持量が減少した場合でも、供給量の減少は抑制することができ、経時によるトルク上昇も抑えることができる。
これにより、適用可能な皮膜40のRaの範囲を拡大することができ、歩留まりが向上し、製造コストを低減することができる。すなわち、皮膜40の表面粗さRaが0.1未満または5.0を超える場合であっても、経時によるトルク上昇を抑えて長寿命化の効果が得られる。
In contrast, in the fixing device according to the present embodiment, as shown in FIG. 3, a plurality of concave portions 50 are formed as a structure different from the concave and convex portions formed on the film 40 of the heat equalizing member 29.
FIG. 3A is a cross-sectional view of the soaking member 29, and FIG. 3B is a perspective view of the soaking member 29.
By providing the recess 50, even when the coating 40 is worn and the amount of lubricant retained decreases, the decrease in the supply amount can be suppressed, and the increase in torque over time can also be suppressed.
Thereby, the range of Ra of the applicable film | membrane 40 can be expanded, a yield can improve and manufacturing cost can be reduced. That is, even when the surface roughness Ra of the coating 40 is less than 0.1 or more than 5.0, the effect of extending the life can be obtained by suppressing the torque increase with time.
凹部50は、定着ベルト21の回転方向の上流側と下流側とで傾斜方向及び傾斜角の異なる傾斜面を有する。
凹部50の一例を図4に示す。図4(A)は均熱部材29の定着ベルト21の回転方向の断面図であり、図4(B)は均熱部材29の上面図である。
The recess 50 has inclined surfaces having different inclination directions and inclination angles on the upstream side and the downstream side in the rotation direction of the fixing belt 21.
An example of the recess 50 is shown in FIG. 4A is a cross-sectional view of the heat equalizing member 29 in the rotation direction of the fixing belt 21, and FIG. 4B is a top view of the heat equalizing member 29.
凹部50の「傾斜面」とは、均熱部材29の定着ベルト21との当接面に対して平行または垂直ではない面をいう。
凹部50を構成する壁面のうち、定着ベルト21の回転方向に沿って連続する面が少なくとも2つの傾斜面で構成され、該2つの傾斜面の上流側と下流側とで傾斜方向と傾斜角が異なるものであればよく、その断面形状は図4に示すものに限定されない。
例えば、上流側傾斜面と下流側傾斜面との間に平面を有していてもよく、上流側傾斜面または下流側傾斜面が、傾斜方向が同じで傾斜角が異なる複数の傾斜面から構成されていてもよい。
さらに、凹部50を構成する定着ベルト21の幅方向の壁面の構成は、本発明の目的を達成することができる範囲において適宜選択することができ、対向する一対の壁面の一方または両方が、傾斜面であっても傾斜していない垂直面であってもよい。
The “inclined surface” of the recess 50 is a surface that is not parallel or perpendicular to the contact surface of the heat equalizing member 29 with the fixing belt 21.
Of the wall surfaces constituting the recess 50, a surface that is continuous along the rotation direction of the fixing belt 21 is composed of at least two inclined surfaces, and the inclination direction and the inclination angle are upstream and downstream of the two inclined surfaces. The cross-sectional shape is not limited to that shown in FIG.
For example, a flat surface may be provided between the upstream inclined surface and the downstream inclined surface, and the upstream inclined surface or the downstream inclined surface is composed of a plurality of inclined surfaces having the same inclination direction and different inclination angles. May be.
Further, the configuration of the wall surface in the width direction of the fixing belt 21 constituting the concave portion 50 can be appropriately selected within a range in which the object of the present invention can be achieved, and one or both of the pair of opposing wall surfaces are inclined. It may be a plane or a non-tilted vertical plane.
図4(A)に示すように、凹部50は定着ベルト21の回転方向(進行方向)Dの上流側と下流側とで傾斜方向及び傾斜角の異なる斜面を有する。図中下流側傾斜面の傾斜角をθ1、上流側傾斜面の傾斜角をθ2で示している。
均熱部材29の表面には皮膜40が形成されている。
皮膜40には潤滑剤(例えば、シリコングリース)が塗布され、潤滑剤は定着ベルト21との間に介在している。
凹部50の内部に保持された潤滑剤は、定着ベルト21の摺動によって定着ベルト21の内周側表面及び均熱部材29の表面に供給される。
As shown in FIG. 4A, the recess 50 has inclined surfaces having different inclination directions and inclination angles on the upstream side and the downstream side in the rotation direction (traveling direction) D of the fixing belt 21. In the figure, the inclination angle of the downstream inclined surface is indicated by θ1, and the inclination angle of the upstream inclined surface is indicated by θ2.
A film 40 is formed on the surface of the soaking member 29.
A lubricant (for example, silicon grease) is applied to the film 40, and the lubricant is interposed between the fixing belt 21.
The lubricant held in the recess 50 is supplied to the inner peripheral surface of the fixing belt 21 and the surface of the heat equalizing member 29 by sliding of the fixing belt 21.
図4に示すように、均熱部材29の凹部50の定着ベルト21の回転方向の上流側の傾斜面の傾斜角θ2が、下流側の傾斜面の傾斜角θ1よりも大きいことが好ましい。すなわち、上流側の傾斜面が、下流側の傾斜面よりも急勾配であることが好ましい。
これにより、図4(A)中矢印d1で示す流動によって潤滑剤を下流方向へ供給するとともに、矢印d2で示す流動によって潤滑剤を回収することができ、微量の潤滑剤を継続的に安定して供給することが可能となる。
As shown in FIG. 4, it is preferable that the inclination angle θ2 of the upstream inclined surface in the rotation direction of the fixing belt 21 of the recess 50 of the heat equalizing member 29 is larger than the inclination angle θ1 of the downstream inclined surface. That is, it is preferable that the upstream inclined surface is steeper than the downstream inclined surface.
Accordingly, the lubricant can be supplied in the downstream direction by the flow indicated by the arrow d1 in FIG. 4A, and the lubricant can be recovered by the flow indicated by the arrow d2, so that a trace amount of the lubricant is continuously stabilized. Can be supplied.
また、均熱部材29の凹部50の最大深さは、該均熱部材29の皮膜40の厚さ以上であることが好ましい。
図4に示す態様において、凹部50の最大深さt2は、皮膜40の厚さt3より大きい。これにより、皮膜40が経時の摩耗等で消滅した場合であっても、凹部50は残存し、潤滑剤を供給する機能は失われないため、急激なトルク上昇を抑制することができる。
Further, the maximum depth of the recess 50 of the heat equalizing member 29 is preferably equal to or greater than the thickness of the coating 40 of the heat equalizing member 29.
In the embodiment shown in FIG. 4, the maximum depth t <b> 2 of the recess 50 is larger than the thickness t <b> 3 of the coating 40. As a result, even when the film 40 disappears due to wear over time or the like, the concave portion 50 remains and the function of supplying the lubricant is not lost, so that a rapid torque increase can be suppressed.
形成された凹部50の最大深さは、レーザーを用いた表面形状測定装置等により測定することができる。 The maximum depth of the formed recess 50 can be measured by a surface shape measuring device using a laser or the like.
凹部50はプレス加工もしくは型押し加工等により形成することができる。
例えば、均熱部材29に対し、プレス加工により所望の形状及び配置となるように凹部50を形成することができる。
The recess 50 can be formed by pressing or stamping.
For example, the recess 50 can be formed on the heat equalizing member 29 so as to have a desired shape and arrangement by pressing.
図5は均熱部材29の凹部50の配置の一例を説明する上面図(定着ベルト21との当接面側)である。図5中、矢印Dは定着ベルト21の回転方向(進行方向)を、Wはニップ幅、Ncはニップ幅の中心を表している。
図5に示すように、均熱部材29のひとつの凹部50は、定着ベルト21の回転方向において他の凹部50と隣接することが好ましい。
このような凹部50の配置により、定着ベルト21の長手方向(幅方向)の全域に潤滑剤を供給することができる。
FIG. 5 is a top view for explaining an example of the arrangement of the concave portions 50 of the heat equalizing member 29 (on the contact surface side with the fixing belt 21). In FIG. 5, arrow D indicates the rotation direction (traveling direction) of the fixing belt 21, W indicates the nip width, and Nc indicates the center of the nip width.
As shown in FIG. 5, one recess 50 of the heat equalizing member 29 is preferably adjacent to another recess 50 in the rotation direction of the fixing belt 21.
With such an arrangement of the recess 50, the lubricant can be supplied to the entire area in the longitudinal direction (width direction) of the fixing belt 21.
また、均熱部材29のひとつの凹部50は、当該凹部50及び定着ベルト21の回転方向において隣接する他の凹部50の少なくともいずれかが、定着ベルト21の回転方向の両側において他の凹部50と隣接することが好ましい。
これにより、定着ベルト21の長手方向(幅方向)の全域に潤滑剤を長期にわたって安定に供給することができる。
In addition, one recess 50 of the heat equalizing member 29 has at least one of the recess 50 and another recess 50 adjacent in the rotation direction of the fixing belt 21 with another recess 50 on both sides in the rotation direction of the fixing belt 21. Adjacent is preferred.
As a result, the lubricant can be stably supplied over the long term to the entire region in the longitudinal direction (width direction) of the fixing belt 21.
なお、定着ベルト21の回転方向における線分L(例えば、L1、L2及びL3で表す線分、並びにこれらと平行な任意の線分)上に、凹部50の稜線が複数重ならない配置とようになっており、これにより圧力ムラが重なった時に生じるスジの発生が防止される。 It should be noted that a plurality of ridge lines of the concave portion 50 are not overlapped on the line segment L in the rotation direction of the fixing belt 21 (for example, line segments represented by L1, L2 and L3, and arbitrary line segments parallel thereto). This prevents the occurrence of streaks that occur when pressure unevenness overlaps.
図5に示すように、均熱部材29の凹部50は、定着ベルト21の回転方向において、下流側よりも上流側に多く形成されていることが好ましい。具体的には、ニップ部の中央部Ncを基準として、上流側に形成された凹部50の数が、下流側に形成された凹部50の数よりも多いことが好ましい。
凹部50から供給される潤滑剤は、定着ベルト21の摺動により概ね図中d3及びd4で示す方向に広がっていき、定着ニップ部Nの下流で整列塗布されるが、上述の配置とすることにより部位による潤滑剤の供給ムラを低減することができる。
As shown in FIG. 5, it is preferable that the recess 50 of the heat equalizing member 29 is formed more on the upstream side than on the downstream side in the rotation direction of the fixing belt 21. Specifically, it is preferable that the number of the recessed portions 50 formed on the upstream side is larger than the number of the recessed portions 50 formed on the downstream side with respect to the central portion Nc of the nip portion.
The lubricant supplied from the concave portion 50 spreads in the direction indicated by d3 and d4 in the figure as the fixing belt 21 slides, and is aligned and applied downstream of the fixing nip portion N. Thus, uneven supply of the lubricant depending on the part can be reduced.
以下、本実施形態の定着装置による経時のトルクの上昇の低減と長寿命化の効果について図6〜8に基づき説明する。
図6〜8は、A4Yサイズの転写紙を3P/J、10[秒]間隔での間欠印刷を行った結果を示すグラフである。縦軸はユニットトルクの値の大小(単位はNm)を示し、横軸は枚数(k枚)を示している。
また、グラフには本実施形態における限界トルクを「T」、目標寿命を「L」で示している。
Hereinafter, the effects of reducing the increase in torque with time and extending the life of the fixing device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
6 to 8 are graphs showing the results of intermittent printing of A4Y size transfer paper at 3 P / J, 10 [second] intervals. The vertical axis indicates the unit torque value (unit: Nm), and the horizontal axis indicates the number of sheets (k).
In the graph, the limit torque in this embodiment is indicated by “T”, and the target life is indicated by “L”.
皮膜40は、表面粗さRaが所望の値となるように、スプレーコートにより形成した。
凹部50は、定着ベルト21回転方向の上流側と下流側とで傾斜方向及び傾斜角の異なる傾斜面を有するように、プレス加工により形成した。
ユニットトルク値は、汎用のトルク測定器を用いて測定した。
The film 40 was formed by spray coating so that the surface roughness Ra had a desired value.
The concave portion 50 was formed by pressing so as to have inclined surfaces with different inclination directions and inclination angles on the upstream side and the downstream side in the rotation direction of the fixing belt 21.
The unit torque value was measured using a general-purpose torque measuring device.
図6は、均熱部材29に形成された皮膜40の表目粗さRaが0.05付近である場合の結果を示したもので、凹部50が形成された本実施形態の値を実線と▲で示し、凹部50が形成されていない従来例の値を破線と△で示している。 FIG. 6 shows the result when the surface roughness Ra of the coating 40 formed on the heat equalizing member 29 is around 0.05. The value of the present embodiment in which the recess 50 is formed is indicated by a solid line. The values of the conventional example indicated by ▲ and not having the recess 50 are indicated by broken lines and Δ.
図6に示すように、凹部50が形成されていない従来例では、潤滑剤が早期に枯渇して急激なトルク上昇がみられる。一方、本実施形態においては、形成された凹部50の効果により潤滑剤の枯渇が防止され、経時使用によるトルク上昇を抑制することができる。 As shown in FIG. 6, in the conventional example in which the recess 50 is not formed, the lubricant is depleted early and a rapid torque increase is observed. On the other hand, in this embodiment, exhaustion of the lubricant is prevented by the effect of the formed recess 50, and an increase in torque due to use over time can be suppressed.
図7は、均熱部材29に形成された皮膜40の表目粗さRaが2.0付近である場合の結果を示したもので、凹部50が形成された本実施形態の値を実線と●で示し、凹部50が形成されていない従来例の値を破線と○で示している。 FIG. 7 shows the result when the surface roughness Ra of the film 40 formed on the heat equalizing member 29 is around 2.0. The value of the present embodiment in which the recess 50 is formed is indicated by a solid line. The values of the conventional example where the concave portion 50 is not formed are indicated by broken lines and ◯.
図7に示すように、凹部50が形成されていない従来例では、皮膜40の表面粗さRaの値が適切であることにより目標寿命L付近までトルク上昇は抑制されているが、その後経時の摩耗で潤滑剤が枯渇すると急激なトルク上昇がみられる。一方、本実施形態においては、形成された凹部50の効果により、皮膜40が摩耗した場合であっても潤滑剤の枯渇が防止され、急激なトルク上昇を抑制することができ、長寿命化を実現することができる。 As shown in FIG. 7, in the conventional example in which the recess 50 is not formed, the torque increase is suppressed to the vicinity of the target life L due to the appropriate value of the surface roughness Ra of the coating 40, When the lubricant is depleted due to wear, a rapid torque increase is observed. On the other hand, in the present embodiment, the effect of the formed recess 50 prevents the lubricant from being depleted even when the coating 40 is worn, and can suppress a rapid torque increase, thereby extending the life. Can be realized.
図8は、均熱部材29に形成された皮膜40の表目粗さRaが8.0付近である場合の結果を示したもので、凹部50が形成された本実施形態の値を実線と■で示し、凹部50が形成されていない従来例の値を破線と□で示している。 FIG. 8 shows the result when the surface roughness Ra of the coating 40 formed on the heat equalizing member 29 is around 8.0. The value of the present embodiment in which the recess 50 is formed is indicated by a solid line. The values of the conventional example shown by (2) and not having the recess 50 are shown by broken lines and □.
Raが8.0付近の場合、表面積が大きく、皮膜40中の添加剤の突出量が多くなるため、定着ベルト21の内周面の磨耗量が多くなる。このため、上述のRaが2.0付近の場合(図7)よりも表面凹凸は多いものの、従来例においては、磨耗により生じた粉体等による潤滑剤粘度の低下や、粉体等の凹凸部への堆積に起因した経時的なトルク上昇がみられる。
一方、本実施形態においては、形成された凹部50の効果により、摩耗により生じた粉体等の影響を受けることなく潤滑剤の供給が継続され、凹部50に粉体を取り込むことができるため、トルクの急激な上昇発生を抑制することができ、長寿命化を実現することができる。
When Ra is about 8.0, the surface area is large, and the amount of the additive that protrudes from the coating 40 increases, so that the amount of wear on the inner peripheral surface of the fixing belt 21 increases. For this reason, although there are more surface irregularities than the above-mentioned Ra of about 2.0 (FIG. 7), in the conventional example, a decrease in the viscosity of the lubricant due to powder caused by wear, or irregularities such as powder The torque increases with time due to the accumulation on the part.
On the other hand, in the present embodiment, due to the effect of the formed recess 50, the supply of the lubricant can be continued without being affected by the powder or the like caused by wear, and the powder can be taken into the recess 50. A sudden increase in torque can be suppressed, and a longer life can be realized.
以上のように、本実施形態の定着装置によれば、均熱部材29の表目に形成された皮膜40の表面粗さRaの値にかかわらず、凹部50の効果により経時でのトルク上昇を抑制(トルクを安定化)することができ、低コストでありながら高速機にも適用された場合も長寿命化を実現可能である。 As described above, according to the fixing device of this embodiment, regardless of the value of the surface roughness Ra of the film 40 formed on the surface of the heat equalizing member 29, the torque increases with time due to the effect of the recess 50. It is possible to suppress (stabilize the torque) and realize a long life even when applied to a high-speed machine at a low cost.
以下、定着装置20の他の構成例を図9及び図10に示す。
図9に示す定着装置20は、熱源が3本のハロゲンヒータ23a、23b及び23cで構成されている以外は、図2の定着装置と同様である。また、図10に示す定着装置20は、熱源が2本のハロゲンヒータ23a及び23bで構成されている以外は、図2の定着装置と同様である。
ハロゲンヒータ23の数を増やすことで、生産性を落とすことなく記録媒体Pの各種紙幅に対応した定着をすることができる。
(なお、図9及び図10では均熱部材29の凹部50を省略している。)
Hereinafter, other configuration examples of the fixing device 20 are shown in FIGS.
The fixing device 20 shown in FIG. 9 is the same as the fixing device shown in FIG. 2 except that the heat source includes three halogen heaters 23a, 23b, and 23c. The fixing device 20 shown in FIG. 10 is the same as the fixing device shown in FIG. 2 except that the heat source includes two halogen heaters 23a and 23b.
By increasing the number of halogen heaters 23, fixing corresponding to various paper widths of the recording medium P can be performed without reducing productivity.
(In addition, in FIG.9 and FIG.10, the recessed part 50 of the soaking | uniform-heating member 29 is abbreviate | omitted.)
図9の定着装置では、ニップ形成部材24のニップ出口側には突出部27が形成されている。突出部27は定着ベルト21を介して加圧ローラ22と接触しておらず、記録媒体Pの分離性を高めるものである。 In the fixing device of FIG. 9, a protrusion 27 is formed on the nip exit side of the nip forming member 24. The protrusion 27 is not in contact with the pressure roller 22 via the fixing belt 21 and improves the separation of the recording medium P.
1 画像形成装置
20 定着装置
21 定着ベルト
22 加圧部材(加圧ローラ)
23 熱源(ハロゲンヒータ)
24 ニップ形成部材
29 均熱部材
40 皮膜
50 凹部
N 定着ニップ部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image forming apparatus 20 Fixing apparatus 21 Fixing belt 22 Pressure member (Pressure roller)
23 Heat source (halogen heater)
24 Nip forming member 29 Heat equalizing member 40 Film 50 Recessed portion N Fixing nip portion
Claims (10)
回転可能に設けられ、前記定着ベルトを外周側から加圧する加圧部材と、
金属からなる均熱部材を介して前記定着ベルトを内周側から押圧し、前記定着ベルトと前記加圧部材との間に定着ニップ部を形成するニップ形成部材と、
前記定着ベルトを加熱する熱源と、を備え、
前記定着ニップ部において、前記均熱部材と前記定着ベルトとの間に潤滑剤が介在し、
前記均熱部材は、前記定着ベルトとの当接面に皮膜を有するとともに、複数の凹部が形成されてなり、
前記凹部は、前記定着ベルトの回転方向の上流側と下流側とで傾斜方向及び傾斜角の異なる傾斜面を有することを特徴とする定着装置。 An endless fixing belt provided rotatably;
A pressure member that is rotatably provided and pressurizes the fixing belt from an outer peripheral side;
A nip forming member that presses the fixing belt from an inner peripheral side through a heat equalizing member made of metal and forms a fixing nip portion between the fixing belt and the pressure member;
A heat source for heating the fixing belt,
In the fixing nip portion, a lubricant is interposed between the heat equalizing member and the fixing belt,
The soaking member has a film on the contact surface with the fixing belt, and a plurality of recesses are formed.
The fixing device according to claim 1, wherein the concave portion has inclined surfaces having different inclination directions and inclination angles on an upstream side and a downstream side in a rotation direction of the fixing belt.
前記均熱部材に形成された前記皮膜は、フッ素樹脂またはシリコーン樹脂を含むことを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の定着装置。 The lubricant includes a fluorine compound or a silicon compound,
The fixing device according to claim 1, wherein the film formed on the heat equalizing member includes a fluororesin or a silicone resin.
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