JP6801325B2 - Rotating member for fixing, fixing device and image forming device - Google Patents
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Description
本発明は、定着用回転部材、定着装置及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a rotating member for fixing, a fixing device, and an image forming device.
特許文献1の定着装置は、定着が行われるニップ部を形成するローラとして、長手方向の中央部の外径が両端部の外径よりも小さい逆クラウン形状のローラを用いている。 The fixing device of Patent Document 1 uses a roller having an inverted crown shape in which the outer diameter of the central portion in the longitudinal direction is smaller than the outer diameter of both end portions as the roller for forming the nip portion to be fixed.
軸方向の両端部の外径が中央部の外径よりも大きい定着用回転部材がある。この定着用回転部材が加圧されてニップ部が形成される定着装置では、記録媒体の搬送方向におけるニップ幅が、軸方向の中央部よりも両端部で広くなる。言い換えると、軸方向の両端部において定着用回転部材と記録媒体との接触面積が増加することにより、定着用回転部材への記録媒体の巻き付きが生じ易くなるため、定着用回転部材からの記録媒体の剥離性が低下する可能性がある。 There is a rotating member for fixing in which the outer diameters of both ends in the axial direction are larger than the outer diameter of the central portion. In the fixing device in which the rotating member for fixing is pressurized to form the nip portion, the nip width in the transport direction of the recording medium is wider at both ends than the central portion in the axial direction. In other words, since the contact area between the fixing rotating member and the recording medium increases at both ends in the axial direction, the recording medium is likely to be wrapped around the fixing rotating member, so that the recording medium from the fixing rotating member The peelability of the product may decrease.
本発明は、軸方向の両端部の外径が中央部の外径よりも大きい定着用回転部材において、外周面に凹凸部を形成していない構成に比べて、記録媒体の剥離性を高めることを目的とする。 According to the present invention, in a rotating member for fixing in which the outer diameters of both ends in the axial direction are larger than the outer diameter of the central portion, the peelability of the recording medium is improved as compared with a configuration in which uneven portions are not formed on the outer peripheral surface. With the goal.
本発明の請求項1に係る定着用回転部材は、軸方向の両端部の外径が中央部の外径よりも大きい形状とされるとともに、外周面に凹凸部を有し、該凹凸部の凹部と凸部との径方向に沿った高さの差が、前記中央部側から前記両端部側に向けて徐々に大きくなっている。 Fixing rotation member according to claim 1 of the present invention has an outer diameter of both ends of the axial Rutotomoni is a shape larger than the outer diameter of the central portion, an uneven portion on the outer peripheral surface, the uneven portions The difference in height along the radial direction between the concave portion and the convex portion gradually increases from the central portion side to the both end portions side .
本発明の請求項2に係る定着用回転部材は、請求項1に記載の定着用回転部材であって、前記両端部における前記凹部と前記凸部との高さの差の最大値が2μm以上10μm以下である。 The fixing rotating member according to claim 2 of the present invention is the fixing rotating member according to claim 1, and the maximum value of the height difference between the concave portion and the convex portion at both ends thereof is 2 μm or more. It is 10 μm or less.
本発明の請求項3に係る定着装置は、請求項1又は請求項2に記載の定着用回転部材と、前記定着用回転部材と対向して配置され、前記定着用回転部材と共に記録媒体を挟む対向部材と、前記定着用回転部材及び前記対向部材の少なくとも一方を加熱する加熱源と、を有し、現像剤を溶融するとともに加圧して記録媒体に定着する。 The fixing device according to claim 3 of the present invention is arranged so as to face the fixing rotating member according to claim 1 or 2 and the fixing rotating member, and sandwiches a recording medium together with the fixing rotating member. It has a facing member, a rotating member for fixing, and a heating source for heating at least one of the facing members, and melts and pressurizes the developer to fix it on a recording medium.
本発明の請求項4に係る画像形成装置は、現像剤像を記録媒体に形成する現像剤像形成手段と、前記現像剤像形成手段で形成された現像剤像を前記記録媒体に定着する請求項3に記載の定着装置と、を有する。 The image forming apparatus according to claim 4 of the present invention is a claim for fixing a developer image forming means for forming a developer image on a recording medium and a developer image formed by the developer image forming means on the recording medium. It has the fixing device according to item 3 .
請求項1の発明は、軸方向の両端部の外径が中央部の外径よりも大きい定着用回転部材において、外周面に凹凸部を形成していない構成に比べて、記録媒体の剥離性を高めることができる。 The invention of claim 1 is a removability of a recording medium in a rotating member for fixing in which the outer diameters of both ends in the axial direction are larger than the outer diameter of the central portion, as compared with a configuration in which uneven portions are not formed on the outer peripheral surface. Can be enhanced.
さらに、請求項1の発明は、軸方向の中央部と両端部との間に段差がある構成に比べて、幅の異なる複数種類の記録媒体において剥離性を高めることができる。 Further, the invention of claim 1 can improve the peelability in a plurality of types of recording media having different widths, as compared with a configuration in which there is a step between the central portion and both end portions in the axial direction.
請求項2の発明は、両端部における凹部と凸部との高さの差の最大値が2μmよりも低く又は10μmよりも高い構成に比べて、定着後の画質の低下を抑制することができる。 According to the second aspect of the present invention, deterioration of image quality after fixing can be suppressed as compared with a configuration in which the maximum value of the height difference between the concave portion and the convex portion at both ends is lower than 2 μm or higher than 10 μm. ..
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載の定着用回転部材を有さない構成に比べて、定着用回転部材での記録媒体の剥離不良を抑制することができる。 The invention of claim 3 can suppress peeling failure of the recording medium in the fixing rotating member as compared with the configuration without the fixing rotating member according to claim 1 or 2 .
請求項4の発明は、請求項3に記載の定着装置を有さない構成に比べて、定着後の画像不良を抑制することができる。 The invention of claim 4 can suppress image defects after fixing as compared with the configuration without the fixing device according to claim 3 .
本実施形態に係る定着用回転部材、定着装置及び画像形成装置の一例について説明する。 An example of the fixing rotating member, the fixing device, and the image forming device according to the present embodiment will be described.
〔全体構成〕
図1には、本実施形態の画像形成装置10が示されている。なお、以下の説明では、図1に矢印Yで示す方向を装置高さ方向、矢印Xで示す方向を装置幅方向とする。また、装置高さ方向及び装置幅方向のそれぞれに直交する方向(Zで示す)を装置奥行き方向とする。そして、画像形成装置10を正面視して、装置高さ方向、装置幅方向、装置奥行き方向をY方向、X方向、Z方向と記載する。さらに、X方向、Y方向、Z方向のそれぞれ一方側と他方側を区別する必要がある場合は、画像形成装置10を正面視して、上側をY側、下側を−Y側、右側をX側、左側を−X側、奥側をZ側、前側を−Z側と記載する。
〔overall structure〕
FIG. 1 shows the image forming apparatus 10 of the present embodiment. In the following description, the direction indicated by the arrow Y in FIG. 1 is the device height direction, and the direction indicated by the arrow X is the device width direction. Further, the direction (indicated by Z) orthogonal to each of the device height direction and the device width direction is defined as the device depth direction. Then, when the image forming apparatus 10 is viewed from the front, the device height direction, the device width direction, and the device depth direction are described as Y direction, X direction, and Z direction. Further, when it is necessary to distinguish one side and the other side of each of the X direction, the Y direction, and the Z direction, the image forming apparatus 10 is viewed from the front, the upper side is the Y side, the lower side is the −Y side, and the right side is the right side. The X side, the left side is described as -X side, the back side is described as Z side, and the front side is described as -Z side.
画像形成装置10は、箱状の筐体11を有する。また、画像形成装置10は、一例として、搬送部12と、現像剤像形成手段の一例としての画像形成部14と、制御部16と、定着装置20とを有する。搬送部12は、ロール対13を含んで構成され、搬送経路Aに沿って用紙Pを搬送する。制御部16は、画像形成装置10の各部の動作を制御する。 The image forming apparatus 10 has a box-shaped housing 11. Further, the image forming apparatus 10 includes, as an example, a conveying unit 12, an image forming unit 14 as an example of the developer image forming means, a control unit 16, and a fixing device 20. The transport unit 12 is configured to include the roll pair 13, and transports the paper P along the transport path A. The control unit 16 controls the operation of each unit of the image forming apparatus 10.
画像形成部14は、一例として、4つの画像形成ユニット15を有している。また、画像形成部14は、公知の電子写真方式である帯電、露光、現像、転写の各工程を行うことで、搬送部12により搬送される用紙P上にトナーTを用いてトナー像Gを形成する。用紙Pは、記録媒体の一例である。トナーTは、現像剤の一例である。トナー像Gは現像剤像の一例である。定着装置20は、画像形成部14で形成されたトナー像Gを加熱及び加圧して用紙Pに定着する。なお、定着装置20の詳細については後述する。 The image forming unit 14 has four image forming units 15 as an example. Further, the image forming unit 14 performs each step of charging, exposure, developing, and transferring, which is a known electrophotographic method, to form a toner image G on the paper P conveyed by the conveying unit 12 by using the toner T. Form. Paper P is an example of a recording medium. Toner T is an example of a developer. The toner image G is an example of a developer image. The fixing device 20 heats and pressurizes the toner image G formed by the image forming unit 14 and fixes it on the paper P. The details of the fixing device 20 will be described later.
〔要部構成〕
次に、定着装置20について説明する。
[Main part composition]
Next, the fixing device 20 will be described.
図3に示す定着装置20は、定着用回転部材の一例としての定着ロール22と、対向部材の一例としての加圧ロール32と、加熱源の一例としての加熱部42とを有する。定着ロール22、加圧ロール32及び加熱部42は、定着装置20の装置本体となる直方体状の図示しない筐体内に収容されている。 The fixing device 20 shown in FIG. 3 has a fixing roll 22 as an example of a rotating member for fixing, a pressure roll 32 as an example of an opposing member, and a heating unit 42 as an example of a heating source. The fixing roll 22, the pressure roll 32, and the heating unit 42 are housed in a rectangular parallelepiped housing (not shown) which is the main body of the fixing device 20.
<定着ロール>
定着ロール22は、一例として、円筒状の芯金24と、芯金24の外周面に形成された弾性層26と、弾性層26の外周面に形成された離型層28とを有する構成とされている。また、定着ロール22は、用紙Pの搬送経路Aに対して、トナー像G側(X側)にZ方向を軸方向として、該軸周りに回転可能に配置されている。つまり、定着ロール22は、用紙Pの搬送方向と直交するZ方向を軸方向として回転するようになっている。なお、定着ロール22は、芯金24のZ側端部が図示しないモータにより回転駆動される。
<Fixing roll>
As an example, the fixing roll 22 has a structure including a cylindrical core metal 24, an elastic layer 26 formed on the outer peripheral surface of the core metal 24, and a mold release layer 28 formed on the outer peripheral surface of the elastic layer 26. Has been done. Further, the fixing roll 22 is rotatably arranged around the toner image G side (X side) with the Z direction as the axial direction with respect to the transport path A of the paper P. That is, the fixing roll 22 rotates with the Z direction orthogonal to the conveying direction of the paper P as the axial direction. The fixing roll 22 is rotationally driven by a motor (not shown) at the Z-side end of the core metal 24.
図2(A)は、定着ロール22に加圧ロール32が押し付けられていない非加圧状態を表している。定着ロール22は、Y方向に見て、Z方向の両端部22Aの外径d2が、中央部22Bの外径d1よりも大きい形状とされている。また、定着ロール22は、中央部22BからZ方向に沿って両端部22Aに向けて、徐々に外径が大きくなっているいわゆる逆クラウン状に形成されている。また、図2(A)では、外径d1と外径d2との差を誇張して表している。ここで、定着ロール22の一部である−Z側の端部の外周面を表す領域を一点鎖線Kで囲んで示している。以後、この領域を領域Kと称する。Z側の端部については、−Z側と対称配置でかつ同様の構成であるため、説明を省略する。 FIG. 2A shows a non-pressurized state in which the pressurizing roll 32 is not pressed against the fixing roll 22. The fixing roll 22 has a shape in which the outer diameter d2 of both end portions 22A in the Z direction is larger than the outer diameter d1 of the central portion 22B when viewed in the Y direction. Further, the fixing roll 22 is formed in a so-called inverted crown shape in which the outer diameter gradually increases from the central portion 22B toward both end portions 22A along the Z direction. Further, in FIG. 2A, the difference between the outer diameter d1 and the outer diameter d2 is exaggerated. Here, the region representing the outer peripheral surface of the end portion on the −Z side, which is a part of the fixing roll 22, is surrounded by the alternate long and short dash line K. Hereinafter, this region will be referred to as region K. Since the end portion on the Z side has a symmetrical arrangement and the same configuration as the −Z side, the description thereof will be omitted.
(芯金)
芯金24は、一例として、Z方向を軸方向として延びているアルミニウム製の円筒体で構成されている。また、芯金24は、Z方向のZ側端部から−Z側端部まで、外径d0がほぼ同じ大きさとされている。外径d0<外径d1である。さらに、芯金24のZ方向の両端部でかつ弾性層26が形成されていない部位は、弾性層26が形成されている部位よりも外径が小さい。
(Core metal)
As an example, the core metal 24 is made of an aluminum cylinder extending in the Z direction as an axial direction. Further, the core metal 24 has substantially the same outer diameter d0 from the Z-side end to the −Z-side end in the Z direction. Outer diameter d0 <outer diameter d1. Further, the outer diameters of the portions of the core metal 24 in the Z direction in which the elastic layer 26 is not formed are smaller than the portions where the elastic layer 26 is formed.
(弾性層)
弾性層26は、一例として、シリコーンゴム製であり、芯金24の外周面を覆っている。また、弾性層26は、Z方向に見たときの断面が円環状に形成されている。さらに、弾性層26は、中央部22Bから両端部22Aに向けて、徐々に厚みが大きくなっている逆クラウン形状とされている。芯金24に徐々に厚みが大きくなっている形状の弾性層26を形成するには、芯金24を回転させた状態で、図示しないノズルを軸方向に移動させながら塗布液の吐出量〔g/s〕を変更すればよい。
(Elastic layer)
As an example, the elastic layer 26 is made of silicone rubber and covers the outer peripheral surface of the core metal 24. Further, the elastic layer 26 has an annular cross section when viewed in the Z direction. Further, the elastic layer 26 has an inverted crown shape in which the thickness gradually increases from the central portion 22B toward both end portions 22A. In order to form the elastic layer 26 having a shape in which the thickness gradually increases on the core metal 24, the amount of the coating liquid discharged [g] while the core metal 24 is rotated and the nozzle (not shown) is moved in the axial direction. / S] may be changed.
図4には、弾性層26(図3参照)を形成するときの塗布液の吐出量変更の一例として、軸方向位置と塗布液の吐出量との関係がグラフG1で示されている。塗布液は、一例として、液状シリコーンゴムを含んで構成されている。軸方向の位置A(一端)では吐出量LB、位置B(中央)では、吐出量LA(<LB)、位置C(他端)では吐出量LBに設定されている。また、位置Aから位置Bまでは、位置Bに近づくにつれて徐々に(階段状に)吐出量が減少する設定とされており、位置Bから位置Cまでは、位置Cに近づくにつれて徐々に(階段状に)吐出量が増加する設定とされている。このように、軸方向位置に合わせて塗布液の吐出量を変更することで、芯金24(図3参照)の外周面に軸方向で厚みの異なる弾性層26が形成されている。 FIG. 4 is a graph G1 showing the relationship between the axial position and the discharge amount of the coating liquid as an example of changing the discharge amount of the coating liquid when the elastic layer 26 (see FIG. 3) is formed. The coating liquid contains, for example, a liquid silicone rubber. The discharge amount LB is set at the position A (one end) in the axial direction, the discharge amount LA (<LB) is set at the position B (center), and the discharge amount LB is set at the position C (the other end). Further, from position A to position B, the discharge amount is set to gradually decrease (stepwise) as it approaches position B, and from position B to position C, it gradually decreases (stairs) as it approaches position C. It is set to increase the discharge amount. In this way, by changing the discharge amount of the coating liquid according to the axial position, elastic layers 26 having different thicknesses in the axial direction are formed on the outer peripheral surface of the core metal 24 (see FIG. 3).
(離型層)
離型層28は、一例として、PFA(パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)により形成されている。離型層28の厚みは、Z方向の各部においてほぼ同じ厚み(一例として35〔μm〕)に揃えられている。
(Release layer)
The release layer 28 is formed of PFA (perfluoroalkyl vinyl ether copolymer) as an example. The thickness of the release layer 28 is substantially the same (35 [μm] as an example) in each portion in the Z direction.
図2(B)には、図2(A)の定着ロール22の領域Kの一部を拡大した縦断面が示されている。弾性層26は、芯金24を回転させた状態で塗布液の吐出量を軸方向で変えながら塗布することで形成されているため、芯金24の外周面に対して全体がスパイラル状に巻き付いた状態となっている。具体的には、弾性層26は、Z方向の中央側から−Z側に向けて徐々に厚み(高さ)が大きくなっている複数の凸状部で構成されている。ここでは、一例として、3つの凸状部に符号を付与して示しており、Z方向の中央側から−Z側に向けて順に、凸状部26A、凸状部26B、凸状部26Cが形成されている。このように、弾性層26に軸方向に並ぶ複数の凸状部が形成されることによって、定着ロール22の外周面には、凹凸部27が形成されている。 FIG. 2B shows an enlarged vertical cross section of a part of the region K of the fixing roll 22 of FIG. 2A. Since the elastic layer 26 is formed by applying the coating liquid while rotating the core metal 24 while changing the discharge amount of the coating liquid in the axial direction, the entire elastic layer 26 is spirally wound around the outer peripheral surface of the core metal 24. It is in a state of being. Specifically, the elastic layer 26 is composed of a plurality of convex portions whose thickness (height) gradually increases from the central side in the Z direction toward the −Z side. Here, as an example, three convex portions are designated with reference numerals, and the convex portion 26A, the convex portion 26B, and the convex portion 26C are sequentially shown from the central side in the Z direction toward the −Z side. It is formed. As described above, the elastic layer 26 is formed with a plurality of convex portions arranged in the axial direction, so that the uneven portions 27 are formed on the outer peripheral surface of the fixing roll 22.
凹凸部27は、定着ロール22の外周面において、芯金24の径方向に窪んだ複数の凹部31と、芯金24の径方向に突出した複数の凸部29とが、Z方向に交互に配置された構成とされている。図2(B)では、複数の凹部31の一部を構成する凹部31A、凹部31B、凹部31Cと、複数の凸部29の一部を構成する凸部29A、凸部29B、凸部29Cとが示されている。これらは、Z方向の中央側から−Z側に向けて、凹部31A、凸部29A、凹部31B、凸部29B、凹部31C、凸部29Cの順に並んでいる。 In the uneven portion 27, on the outer peripheral surface of the fixing roll 22, a plurality of concave portions 31 recessed in the radial direction of the core metal 24 and a plurality of convex portions 29 protruding in the radial direction of the core metal 24 alternate in the Z direction. It is said to be arranged. In FIG. 2B, the concave portions 31A, the concave portions 31B, and the concave portions 31C forming a part of the plurality of concave portions 31, and the convex portions 29A, the convex portions 29B, and the convex portions 29C forming a part of the plurality of convex portions 29. It is shown. These are arranged in the order of the concave portion 31A, the convex portion 29A, the concave portion 31B, the convex portion 29B, the concave portion 31C, and the convex portion 29C from the central side in the Z direction toward the −Z side.
定着ロール22の径方向における凹部31Aの最も低い位置をB1、凹部31Bの最も低い位置をB2、凹部31Cの最も低い位置をB3とする。また、定着ロール22の径方向における凸部29Aの最も高い位置をP1、凸部29Bの最も高い位置をP2、凸部29Cの最も高い位置をP3とする。なお、弾性層26は逆クラウン形状とされているため、各位置の高さは、B1<B2<B3、P1<P2<P3となっている。さらに、位置B1と位置P1との径方向の高さの差h1、位置B2と位置P2との径方向の高さの差h2、位置B3と位置P3との径方向の高さの差h3とする。ここで、定着ロール22では、h1<h2<h3となっている。 The lowest position of the recess 31A in the radial direction of the fixing roll 22 is B1, the lowest position of the recess 31B is B2, and the lowest position of the recess 31C is B3. Further, the highest position of the convex portion 29A in the radial direction of the fixing roll 22 is P1, the highest position of the convex portion 29B is P2, and the highest position of the convex portion 29C is P3. Since the elastic layer 26 has an inverted crown shape, the heights of the respective positions are B1 <B2 <B3 and P1 <P2 <P3. Further, the radial height difference h1 between the position B1 and the position P1, the radial height difference h2 between the position B2 and the position P2, and the radial height difference h3 between the position B3 and the position P3. To do. Here, in the fixing roll 22, h1 <h2 <h3.
つまり、定着ロール22において、凹凸部27の凹部31と凸部29との径方向の高さの差は、Z方向の両端部22A側が中央部22B(図2(A)参照)側に比べて大きくなっている。また、凹部31と凸部29との高さの差hが、中央部22B側から両端部22A側に向けて徐々に大きくなっている。さらに、本実施形態では、一例として、定着ロール22の両端部22Aにおける凹部31と凸部29との高さの差hの最大値が、2〔μm〕以上10〔μm〕以下とされている。 That is, in the fixing roll 22, the difference in height between the concave portion 31 and the convex portion 29 of the concave-convex portion 27 in the radial direction is that the both end portions 22A side in the Z direction are compared with the central portion 22B (see FIG. 2A) side. It's getting bigger. Further, the height difference h between the concave portion 31 and the convex portion 29 gradually increases from the central portion 22B side to the both end portions 22A side. Further, in the present embodiment, as an example, the maximum value of the height difference h between the concave portion 31 and the convex portion 29 at both end portions 22A of the fixing roll 22 is 2 [μm] or more and 10 [μm] or less. ..
なお、高さの差hが中央部22B側よりも両端部22A側で大きいことは、用紙Pと定着ロール22の外周面とが接触したときに、用紙Pと定着ロール22との間に形成される空間の大きさが、中央部22Bよりも両端部22Aで大きくなっていることを意味する。 The fact that the height difference h is larger on both end portions 22A than on the central portion 22B side is formed between the paper P and the fixing roll 22 when the paper P and the outer peripheral surface of the fixing roll 22 come into contact with each other. It means that the size of the space to be created is larger at both end portions 22A than at the central portion 22B.
<加圧ロール>
図3に示す加圧ロール32は、一例として、アルミニウムからなる円筒状の芯金34と、芯金34の外周面に形成されたシリコーンゴム製の弾性層36と、弾性層36の外周面に形成されたフッ素樹脂製の離型層38とを有する構成とされている。また、加圧ロール32は、用紙Pの搬送経路Aに対して、トナー像G側とは反対側(−X側)にZ方向を軸方向として、該軸周りに回転可能に配置されている。
<Pressurized roll>
As an example, the pressure roll 32 shown in FIG. 3 has a cylindrical core metal 34 made of aluminum, an elastic layer 36 made of silicone rubber formed on the outer peripheral surface of the core metal 34, and an outer peripheral surface of the elastic layer 36. It is configured to have a mold release layer 38 made of fluororesin formed. Further, the pressure roll 32 is rotatably arranged around the transfer path A of the paper P on the side (−X side) opposite to the toner image G side with the Z direction as the axial direction. ..
さらに、加圧ロール32は、搬送経路Aを挟んで定着ロール22とX方向に対向して配置されており、図示しないバネを含むリトラクト機構部により定着ロール22に向けて押し付けられることにより、ニップ部Nを形成するようになっている。つまり、加圧ロール32は、図示しないリトラクト機構部によって駆動されることにより、定着ロール22を加圧する加圧状態と、定着ロール22を加圧しない退避状態とに切り替えられるようになっている。そして、加圧ロール32は、加圧状態において、定着ロール22と共に用紙Pを挟んで加圧する。なお、加圧ロール32は、定着ロール22の回転に同期して周回移動(従動回転)するようになっている。 Further, the pressure roll 32 is arranged so as to face the fixing roll 22 in the X direction with the transport path A interposed therebetween, and is pressed toward the fixing roll 22 by a retract mechanism portion including a spring (not shown) to nip. Part N is formed. That is, the pressure roll 32 can be switched between a pressure state in which the fixing roll 22 is pressed and a retracted state in which the fixing roll 22 is not pressed by being driven by a retract mechanism unit (not shown). Then, the pressurizing roll 32 presses the paper P together with the fixing roll 22 in the pressurized state. The pressurizing roll 32 is configured to rotate (driven rotation) in synchronization with the rotation of the fixing roll 22.
図2(A)に示すように、加圧ロール32は、一例として、Z方向両端部の外径dBが中央部の外径dAとほぼ等しい形状(フラット形状)とされており、外周面には既述の凹凸部27(図2(B)参照)は形成されていない。 As shown in FIG. 2 (A), as an example, the pressure roll 32 has a shape (flat shape) in which the outer diameter dB at both ends in the Z direction is substantially equal to the outer diameter dA at the center portion, and is formed on the outer peripheral surface. The above-mentioned uneven portion 27 (see FIG. 2B) is not formed.
<加熱部>
図3に示す加熱部42は、一例として、ハロゲンヒータ44と、ハロゲンヒータ46と、画像形成装置10(図1参照)の図示しない電源とを有している。
<Heating part>
As an example, the heating unit 42 shown in FIG. 3 has a halogen heater 44, a halogen heater 46, and a power source (not shown) of the image forming apparatus 10 (see FIG. 1).
ハロゲンヒータ44は、芯金24の内側にZ方向を軸方向として芯金24とは非接触状態で設けられている。また、ハロゲンヒータ44は、図示しない電源からの通電により発熱し、芯金24を加熱することで、定着ロール22全体を加熱するようになっている。ハロゲンヒータ44への通電の有無は、定着ロール22の外周面の温度を検知する図示しない温度センサの検知結果に基づいて行われる。 The halogen heater 44 is provided inside the core metal 24 in a non-contact state with the core metal 24 with the Z direction as the axial direction. Further, the halogen heater 44 generates heat when energized from a power source (not shown), and heats the core metal 24 to heat the entire fixing roll 22. Whether or not the halogen heater 44 is energized is determined based on the detection result of a temperature sensor (not shown) that detects the temperature of the outer peripheral surface of the fixing roll 22.
ハロゲンヒータ46は、芯金34の内側にZ方向を軸方向として芯金34とは非接触状態で設けられている。また、ハロゲンヒータ46は、図示しない電源からの通電により発熱し、芯金34を加熱することで、加圧ロール32全体を加熱するようになっている。ハロゲンヒータ46への通電の有無は、加圧ロール32の外周面の温度を検知する図示しない温度センサの検知結果に基づいて行われる。 The halogen heater 46 is provided inside the core metal 34 in a non-contact state with the core metal 34 with the Z direction as the axial direction. Further, the halogen heater 46 generates heat when energized from a power source (not shown), and heats the core metal 34 to heat the entire pressure roll 32. Whether or not the halogen heater 46 is energized is determined based on the detection result of a temperature sensor (not shown) that detects the temperature of the outer peripheral surface of the pressurizing roll 32.
<定着ロールの製造方法>
次に、定着ロール22の製造方法の一例について説明する。なお、図2(A)、(B)、図3及び図4を参照する。
<Manufacturing method of fixing roll>
Next, an example of a method for manufacturing the fixing roll 22 will be described. In addition, FIG. 2 (A), (B), FIG. 3 and FIG. 4 are referred to.
表面に接着処理が施された外径φ=25.015〔mm〕のアルミニウム製(A−5052)の芯金24を図示しないモータを含む回転台に設置した。回転台では、芯金24の軸方向がほぼ水平方向に保たれており、芯金24が周方向に回転可能となっている。そして、芯金24を460〔rpm〕で回転させた状態で、図示しないノズルをZ方向に移動させると共に図4に示すように塗布液の吐出量〔g/s〕を変化させることで、弾性層26用の塗布液を芯金24の外周面にスパイラル状に塗布した。 An aluminum (A-5052) core metal 24 having an outer diameter of φ = 25.015 [mm] whose surface was adhesively treated was installed on a turntable including a motor (not shown). In the turntable, the axial direction of the core metal 24 is kept substantially horizontal, and the core metal 24 can rotate in the circumferential direction. Then, in a state where the core metal 24 is rotated at 460 [rpm], a nozzle (not shown) is moved in the Z direction and the discharge amount [g / s] of the coating liquid is changed as shown in FIG. The coating liquid for the layer 26 was spirally applied to the outer peripheral surface of the core metal 24.
弾性層26用の塗布液は、一例として、液状シリコーンゴム塗布液で構成されている。液状シリコーンゴム塗布液は、溶媒である酢酸ブチル中にシリコーンゴム(信越化学製:X−34−2086A/B)を85〔質量%〕含んでいる。ノズルの移動速度は、一例として、23.4〔mm/s〕で設定されている。なお、芯金24に塗布された塗布液の外周面は、図示しない厚さ0.1〔mm〕の平板状のSUS(ステンレス鋼)板でならした。 The coating liquid for the elastic layer 26 is composed of a liquid silicone rubber coating liquid as an example. The liquid silicone rubber coating liquid contains 85 [mass%] of silicone rubber (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd .: X-34-2086A / B) in butyl acetate as a solvent. The moving speed of the nozzle is set at 23.4 [mm / s] as an example. The outer peripheral surface of the coating liquid applied to the core metal 24 was smoothed with a flat plate-shaped SUS (stainless steel) plate having a thickness of 0.1 [mm] (not shown).
続いて、図示しない乾燥炉内において、塗布液の外周面がならされた芯金24を50〔rpm〕で回転させた状態で、110〔℃〕20分の乾燥工程を行った。そして、乾燥終了後に図示しない加熱炉内で210〔℃〕1時間の加硫工程を行った。 Subsequently, in a drying furnace (not shown), a drying step of 110 [° C.] for 20 minutes was performed in a state where the core metal 24 having the outer peripheral surface of the coating liquid smoothed was rotated at 50 [rpm]. Then, after the drying was completed, a vulcanization step of 210 [° C.] for 1 hour was performed in a heating furnace (not shown).
続いて、弾性層26が形成された管状体の最大外径よりも2〔%〕小さい外径のPFAチューブ(厚み35〔μm〕)を準備し、内径がこの管状体の外径よりも0.8〔%〕大きい外型の内周にこのPFAチューブを配置した。そして、このPFAチューブの内側に、既述の管状体を挿入した状態でこのPFAチューブを外型から外すことにより、弾性層26の外周側にPFAを被覆した。さらに、PFAを被覆した管状体を室温(25〔℃〕)で24時間放置した後で、200〔℃〕30分の加熱を行うことで、厚み35〔μm〕の離型層28を形成した。以上の工程により、定着ロール22が得られた。 Subsequently, a PFA tube (thickness 35 [μm]) having an outer diameter 2 [%] smaller than the maximum outer diameter of the tubular body on which the elastic layer 26 is formed is prepared, and the inner diameter is 0 than the outer diameter of the tubular body. 8.8 [%] This PFA tube was placed on the inner circumference of a large outer mold. Then, by removing the PFA tube from the outer mold with the above-mentioned tubular body inserted inside the PFA tube, the outer peripheral side of the elastic layer 26 was coated with PFA. Further, the tubular body coated with PFA was left at room temperature (25 [° C.]) for 24 hours and then heated at 200 [° C.] for 30 minutes to form a release layer 28 having a thickness of 35 [μm]. .. By the above steps, the fixing roll 22 was obtained.
〔作用〕
次に、本実施形態の作用について説明する。
[Action]
Next, the operation of this embodiment will be described.
図3に示す定着装置20では、定着ロール22及び加圧ロール32が加熱部42により加熱されながら回転することで、ニップ部Nに進入した用紙P上のトナー像Gを加熱して溶融させると共に加圧して、トナー像Gを用紙Pに定着させる。ニップ部Nでは、定着ロール22の外周面と用紙Pとが接触している。 In the fixing device 20 shown in FIG. 3, the fixing roll 22 and the pressure roll 32 rotate while being heated by the heating unit 42 to heat and melt the toner image G on the paper P that has entered the nip portion N. Pressurize to fix the toner image G on the paper P. At the nip portion N, the outer peripheral surface of the fixing roll 22 and the paper P are in contact with each other.
図2(A)に示すように、定着ロール22の両端部22Aの外径d2は、中央部22Bの外径d1よりも大きい。このため、図5(A)に示すように、ニップ部Nでは、中央部22B側で用紙Pに作用する圧力NP2に比べて、両端部22A側で用紙Pに作用する圧力NP1の方が高くなる。これにより、用紙PのZ方向の両端部が、Z側と−Z側とに引っ張られる状態となるので、用紙PのZ方向の両端部に作用する圧力が中央部に作用する圧力と同じ構成に比べて、用紙Pの弛みが抑制され、シワの発生が抑制される。 As shown in FIG. 2A, the outer diameter d2 of both end portions 22A of the fixing roll 22 is larger than the outer diameter d1 of the central portion 22B. Therefore, as shown in FIG. 5A, in the nip portion N, the pressure NP1 acting on the paper P on both end portions 22A side is higher than the pressure NP2 acting on the paper P on the central portion 22B side. Become. As a result, both ends of the paper P in the Z direction are pulled toward the Z side and the −Z side, so that the pressure acting on both ends of the paper P in the Z direction is the same as the pressure acting on the central portion. The slack of the paper P is suppressed, and the occurrence of wrinkles is suppressed.
定着ロール22では、外周面に凹凸部27が形成されていることにより、用紙Pと凹凸部27との間に複数の隙間Sが形成される。さらに、凹凸部27における凹部31と凸部29との径方向の高さの差h(図2(B)参照)は、Z方向の両端部22A側が中央部22B側に比べて大きくなっている。つまり、用紙Pに作用する圧力が高い両端部22A側の方が、中央部22B側に比べて、隙間Sの容積が大きくなっている。 In the fixing roll 22, since the uneven portion 27 is formed on the outer peripheral surface, a plurality of gaps S are formed between the paper P and the uneven portion 27. Further, the difference h in the radial height between the concave portion 31 and the convex portion 29 in the concave-convex portion 27 (see FIG. 2B) is larger on both end portions 22A side in the Z direction than on the central portion 22B side. .. That is, the volume of the gap S is larger on both ends 22A side where the pressure acting on the paper P is higher than on the central portion 22B side.
ここで、図5(A)、(B)に示すように、用紙Pがニップ部Nから排出されるときに、用紙PのZ方向の両端部に作用する圧力が高くなっていても、定着ロール22の外周面と用紙Pとの隙間Sが、凹凸部27を形成していない構成に比べて大きい。このため、ニップ部Nの用紙Pの排出側において、定着ロール22の外周面と用紙Pとの間の空気の量が多くなる。つまり、定着ロール22では、外周面に凹凸部27が無い構成に比べて、定着ロール22と用紙Pとの接触面積が減るので、ニップ部Nから排出される用紙Pの定着ロール22からの剥離性が高められる。 Here, as shown in FIGS. 5A and 5B, when the paper P is ejected from the nip portion N, even if the pressure acting on both ends of the paper P in the Z direction is high, the paper P is fixed. The gap S between the outer peripheral surface of the roll 22 and the paper P is larger than that in the configuration in which the uneven portion 27 is not formed. Therefore, the amount of air between the outer peripheral surface of the fixing roll 22 and the paper P increases on the discharge side of the paper P of the nip portion N. That is, in the fixing roll 22, the contact area between the fixing roll 22 and the paper P is reduced as compared with the configuration in which the outer peripheral surface has no uneven portion 27, so that the paper P discharged from the nip portion N is peeled off from the fixing roll 22. The sex is enhanced.
また、定着ロール22では、凹部31と凸部29との高さの差h(図2(B)参照)が、中央部22B側から両端部22A側に向けて徐々に大きくなっている。このため、Z方向の幅が異なる複数種類の用紙Pにトナー像G(図1参照)の定着が行われるときに、いずれの用紙PのZ方向の両端部においても、隙間Sによる剥離作用が同程度に得られる。つまり、中央部22Bと両端部22Aとの間の外周面に段差が形成されている構成に比べて、幅の異なる複数種類の用紙Pにおいて剥離性が高まる。 Further, in the fixing roll 22, the height difference h between the concave portion 31 and the convex portion 29 (see FIG. 2B) gradually increases from the central portion 22B side to the both end portions 22A side. Therefore, when the toner image G (see FIG. 1) is fixed on a plurality of types of paper P having different widths in the Z direction, the peeling action due to the gap S is performed at both ends of the paper P in the Z direction. Obtained to the same extent. That is, the peelability is improved in a plurality of types of paper P having different widths, as compared with the configuration in which a step is formed on the outer peripheral surface between the central portion 22B and both end portions 22A.
さらに、定着ロール22では、両端部22Aにおける凹部31と凸部29との高さの差hの最大値が2〔μm〕以上10〔μm〕以下となっている。このため、高さの差hの最大値が2〔μm〕よりも低く又は10〔μm〕よりも高い構成に比べて、用紙Pの定着ロール22からの剥離性が高められると共に、定着後のトナー像G(図1参照)の画質の低下(一例として画像ムラ)が抑制される。なお、高さの差hが異なる定着ロール22を用いた各種評価結果については、後述する。 Further, in the fixing roll 22, the maximum value of the height difference h between the concave portion 31 and the convex portion 29 at both end portions 22A is 2 [μm] or more and 10 [μm] or less. Therefore, as compared with the configuration in which the maximum value of the height difference h is lower than 2 [μm] or higher than 10 [μm], the peelability of the paper P from the fixing roll 22 is enhanced, and the peelability after fixing is improved. Deterioration of image quality (image unevenness as an example) of the toner image G (see FIG. 1) is suppressed. The results of various evaluations using the fixing rolls 22 having different height differences h will be described later.
定着装置20では、定着ロール22を有していない構成に比べて、定着ロール22への用紙Pの巻き付き(用紙Pの剥離不良)が抑制される。 In the fixing device 20, the wrapping of the paper P around the fixing roll 22 (poor peeling of the paper P) is suppressed as compared with the configuration without the fixing roll 22.
画像形成装置10では、定着装置20において用紙Pの剥離不良に伴うトナー像Gの過剰な加熱が抑制されるので、定着装置20を有さない構成に比べて、用紙Pへの定着後のトナー像Gの画像不良(一例として画像ムラ)が抑制される。 In the image forming apparatus 10, excessive heating of the toner image G due to poor peeling of the paper P is suppressed in the fixing device 20, so that the toner after fixing to the paper P is compared with a configuration without the fixing device 20. Image defects (image unevenness as an example) of image G are suppressed.
〔各種評価〕
次に、本実施形態の定着ロール22と比較例の定着ロールとを用いた各種評価について説明する。
[Various evaluations]
Next, various evaluations using the fixing roll 22 of the present embodiment and the fixing roll of the comparative example will be described.
本実施形態について、弾性層26を形成する際に吐出量〔g/s〕を増減することで、凹部31と凸部29との最大高低差が1〔μm〕、2〔μm〕、6〔μm〕、10〔μm〕、11〔μm〕の定着ロール22を準備した。なお、最大高低差については、表面粗さ計(東京精密社製 サーフコム2000DX3)を用いて計測した。 In the present embodiment, by increasing or decreasing the discharge amount [g / s] when forming the elastic layer 26, the maximum height difference between the concave portion 31 and the convex portion 29 is 1 [μm], 2 [μm], 6 [. Fixing rolls 22 of μm, 10 [μm], and 11 [μm] were prepared. The maximum height difference was measured using a surface roughness meter (Surfcom 2000DX3 manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.).
一方、比較例として、テーパ形状を施した鉄材金型内に、表面に接着処理が施された外径φ=25.015〔mmm〕のアルミニウム製(A−5052)芯金を設置した。そして、アルミニウム製芯金とPFAチューブとの間隙に、粘度が200〔Pa・s〕の付加反応型の液状シリコーンゴムを4〔MPa〕の圧力で金型前方下部より注入した。その後、120〔℃〕にて1時間の加硫工程を行ない、凹凸部27(図2(B)参照)が無い比較例の定着ロールを準備した。 On the other hand, as a comparative example, an aluminum (A-5052) core metal having an outer diameter of φ = 25.015 [mmmm] having an adhesive treatment on the surface was installed in a tapered iron mold. Then, an addition reaction type liquid silicone rubber having a viscosity of 200 [Pa · s] was injected into the gap between the aluminum core metal and the PFA tube at a pressure of 4 [MPa] from the lower front part of the mold. Then, a vulcanization step was carried out at 120 [° C.] for 1 hour to prepare a fixing roll of a comparative example having no uneven portion 27 (see FIG. 2B).
ここで、本実施形態の5種類(実施例1、2、3、4、5)の定着ロール22と、比較例の定着ロールとについて、用紙剥離評価、紙シワ評価、画質評価を行った。 Here, paper peeling evaluation, paper wrinkle evaluation, and image quality evaluation were performed on the fixing rolls 22 of the five types (Examples 1, 2, 3, 4, 5) of the present embodiment and the fixing rolls of the comparative example.
用紙剥離評価では、画像形成装置として富士ゼロックス株式会社DocuprintCP400を用いた。該画像形成装置の定着装置に本実施形態の定着ロール22又は比較例の定着ロールを搭載した状態で、富士ゼロックスオフィスサプライ社製のP紙(A4サイズ)に黒色トナーを用いたベタ画像を形成して定着を行った。そして、P紙が定着ロール22への巻き付き無く排紙されたものをランクAとし、P紙の定着ロール22への巻き付きが僅かに生じたものの排紙ができたものをランクBとし、P紙が定着ロールに巻き付いて排紙されなかったものをランクCとして判定した。なお、ベタ画像は、P紙の搬送方向の先端からの余白が0、1、2、3、4、5〔mm〕の6パターンで形成されている。また、評価結果は、この6パターンのうち最も低い評価のものを採用している。 In the paper peeling evaluation, Fuji Xerox Co., Ltd. Docuplint CP400 was used as an image forming apparatus. A solid image using black toner is formed on P paper (A4 size) manufactured by Fuji Xerox Office Supply Co., Ltd. with the fixing roll 22 of the present embodiment or the fixing roll of the comparative example mounted on the fixing device of the image forming device. And fixed. Then, the paper in which the P paper is discharged without being wrapped around the fixing roll 22 is designated as rank A, and the paper in which the paper is slightly wrapped around the fixing roll 22 but is discharged is designated as rank B. Was wrapped around the fixing roll and was not discharged, and was judged as rank C. In the solid image, the margins from the tip of the P paper in the transport direction are formed in 6 patterns of 0, 1, 2, 3, 4, 5 [mm]. Moreover, as the evaluation result, the one with the lowest evaluation among these 6 patterns is adopted.
紙シワ評価は、用紙剥離評価において排出したP紙を目視確認して、シワの発生度合でランク分けした。目視レベルでシワが見られないものをAランク、シワが見られるものをBランクと判定した。 In the paper wrinkle evaluation, the P paper discharged in the paper peeling evaluation was visually confirmed and ranked according to the degree of wrinkle occurrence. Those without wrinkles at the visual level were judged as A rank, and those with wrinkles were judged as B rank.
画質評価は、用紙剥離評価において排出されたP紙のベタ画像を目視で確認して、画像ムラの発生度合でランク分けした。目視レベルで画像ムラが見られないものをAランク、かすかに画像ムラが見られるものをBランク、明確に画像ムラが見られるものをCランク、顕著に画像ムラが見られるものをDランクと判定した。ここで、評価結果をまとめて表1に示す。
表1に示すように、用紙剥離評価及び画像ムラ評価について、本実施形態の定着ロール22の方が比較例の定着ロールよりも評価が高いことが確認された。また、本実施形態の定着ロール22においては、凹部31と凸部29との最大高低差が2〔μm〕以上の場合に用紙剥離の評価結果が良好となることが確認された。さらに、本実施形態の定着ロール22においては、最大高低差が10〔μm〕以下の場合に、画像ムラの評価結果が良好となることが確認された。なお、紙シワ評価については、本実施形態と比較例とで差が見られなかった。これは、紙シワについては、定着ロールの逆クラウン形状の効果が大きいためと考えられる。 As shown in Table 1, it was confirmed that the fixing roll 22 of the present embodiment was evaluated higher than the fixing roll of the comparative example in terms of paper peeling evaluation and image unevenness evaluation. Further, in the fixing roll 22 of the present embodiment, it was confirmed that the evaluation result of paper peeling is good when the maximum height difference between the concave portion 31 and the convex portion 29 is 2 [μm] or more. Further, in the fixing roll 22 of the present embodiment, it was confirmed that the evaluation result of image unevenness is good when the maximum height difference is 10 [μm] or less. Regarding the evaluation of paper wrinkles, no difference was observed between this embodiment and the comparative example. It is considered that this is because the effect of the inverted crown shape of the fixing roll is large for the paper wrinkles.
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されない。 The present invention is not limited to the above embodiment.
定着用回転体は、ロールに限らず、無端状のベルトであってもよい。また、凹凸部が形成された定着用回転体は、定着ロール22のように定着側の回転体に限らず、加圧側の回転体であってもよい。例えば、加圧ロール32が逆クラウン形状で、加圧ロール32に凹凸部27が形成されていてもよい。 The fixing rotating body is not limited to the roll, and may be an endless belt. Further, the fixing rotating body having the uneven portion formed is not limited to the fixing side rotating body such as the fixing roll 22, but may be a pressing side rotating body. For example, the pressure roll 32 may have an inverted crown shape, and the pressure roll 32 may have an uneven portion 27.
対向部材は、加圧ロール32のように回転するものに限らず、パッドのように回転しないものであってもよい。加圧ロール32は、軸方向で外径がほぼ同じフラット形状に限らず、中央部の外径が両端部の外径よりも大きいクラウン形状や、両端部の外径が中央部の外径よりも大きい逆クラウン形状であってもよい。また、定着用回転体が加圧側の部材の場合は、対向部材が定着側の部材となる。 The facing member is not limited to a rotating member such as the pressure roll 32, and may be a non-rotating member such as a pad. The pressure roll 32 is not limited to a flat shape having substantially the same outer diameter in the axial direction, but also has a crown shape in which the outer diameter of the central portion is larger than the outer diameter of both ends, and the outer diameter of both ends is larger than the outer diameter of the central portion. May also have a large inverted crown shape. Further, when the fixing rotating body is a member on the pressurizing side, the opposing member is a member on the fixing side.
使用可能な用紙PのZ方向の幅の種類が少ない場合は、凹部31と凸部29との高さの差hが中央部22Bから両端部22Aの間で大きく変わる段差形状となっていてもよい。 When there are few types of widths of the usable paper P in the Z direction, even if the height difference h between the concave portion 31 and the convex portion 29 has a stepped shape that greatly changes between the central portion 22B and both end portions 22A. Good.
両端部22Aにおける凹部31と凸部29との高さの差hの最大値が、2〔μm〕よりも小さく又は10〔μm〕よりも大きくてもよい。 The maximum value of the height difference h between the concave portion 31 and the convex portion 29 at both end portions 22A may be smaller than 2 [μm] or larger than 10 [μm].
加熱部42は、定着ロール22のみを加熱するもの又は加圧ロール32のみを加熱するものであってもよい。 The heating unit 42 may be one that heats only the fixing roll 22 or one that heats only the pressure roll 32.
10 画像形成装置
14 画像形成部(現像剤像形成手段の一例)
20 定着装置
22 定着ロール(定着用回転部材の一例)
22A 両端部
22B 中央部
27 凹凸部
29 凹部
31 凸部
32 加圧ロール(対向部材の一例)
42 加熱部(加熱源の一例)
10 Image forming apparatus 14 Image forming unit (an example of developing agent image forming means)
20 Fixing device 22 Fixing roll (an example of rotating member for fixing)
22A Both ends 22B Central part 27 Concavo-convex part 29 Concave part 31 Convex part 32 Pressurized roll (example of facing member)
42 Heating part (example of heating source)
Claims (4)
前記定着用回転部材と対向して配置され、前記定着用回転部材と共に記録媒体を挟む対向部材と、
前記定着用回転部材及び前記対向部材の少なくとも一方を加熱する加熱源と、
を有し、
現像剤を溶融するとともに加圧して記録媒体に定着する定着装置。 The fixing rotating member according to claim 1 or 2,
An opposing member that is arranged to face the fixing rotating member and sandwiches the recording medium together with the fixing rotating member.
A heating source that heats at least one of the fixing rotating member and the opposing member,
Have,
A fixing device that melts the developer and pressurizes it to fix it on the recording medium .
前記現像剤像形成手段で形成された現像剤像を前記記録媒体に定着する請求項3に記載の定着装置と、
を有する画像形成装置。 A developer image forming means for forming a developer image on a recording medium,
The fixing device according to claim 3, wherein the developer image formed by the developer image forming means is fixed to the recording medium.
An image forming apparatus having .
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