JP4359464B2 - Fixing device - Google Patents
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Description
本発明は電子写真複写機、ファクシミリ、プリンタなどの電子写真プロセスを利用した機器に使用される定着ローラ及び定着装置に関する。 The present invention relates to a fixing roller and a fixing device used in an apparatus using an electrophotographic process such as an electrophotographic copying machine, a facsimile machine, and a printer.
電子写真複写機、ファクシミリ、プリンタなどの電子写真プロセスを利用した画像形成装置に使用される定着ローラとして、昇温時間を短く熱効率を高くするためのものとして、電磁誘導加熱方式の定着ローラが知られている。 An electromagnetic induction heating type fixing roller is known as a fixing roller used in an image forming apparatus using an electrophotographic process such as an electrophotographic copying machine, a facsimile machine, and a printer, for shortening a heating time and increasing a thermal efficiency. It has been.
従来、この電磁誘導加熱方式の定着ローラとして、特開2000−214702号公報、特開2000−214713号公報、特開2000−214714号公報に示されるものが知られている。これらの定着ローラでは、電磁誘導発熱層の厚みが0.1mmと薄い無端状のベルトが用いられている。
しかしながら、記録材の分離性を上げるために定着ロ−ラ側を変形させてニップを形成しようとすると、いくら電磁誘導発熱性層の厚みが0.1mmと薄い無端状のベルトでも一体形状なので剛性が出てしまい、思うようにニップ幅が出なかった。即ち、図8に示すように、ニップ幅Nが狭いので、定着不良を起こすという問題が生じていた。 However, if an attempt is made to form a nip by deforming the fixing roller side in order to improve the separability of the recording material, the endless belt having a thin electromagnetic induction heat generating layer thickness of 0.1 mm is integrated into a single piece, so that it is rigid. The nip width did not come out as expected. That is, as shown in FIG. 8, since the nip width N is narrow, there has been a problem that fixing failure occurs.
そこで、本発明は、ニップ幅が充分に取れ定着不良を防止できる定着ローラ及び定着装置を提供することをその目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fixing roller and a fixing device that have a sufficient nip width and can prevent fixing failure.
本発明に係る定着装置は、内側から外側に順に、支持層、スポンジ層、電磁誘導発熱性層、弾性層、離型層の少なくとも5層から構成された定着ローラと、該定着ローラに圧接されている加圧ローラとを有し、定着ロ−ラ外部から磁束発生手段の発生磁束によって定着ローラに設けた電磁誘導発熱性層を発熱させ、定着ローラと加圧ローラとの圧接ニップ部で未定着像を担持した記録材を挟持搬送して未定着像を記録材に溶融定着させる電磁誘導加熱方式の定着装置において、
前記電磁誘導発熱性層の厚さ方向の一部は、少なくとも円周方向に対し3つ以上に分割され、
前記電磁誘導発熱性層は中央部の肉厚が両端部の肉厚に比べ厚く、かつ、
前記スポンジ層は、前記電磁誘導発熱性層の中央部に対応する部分の硬度が前記電磁誘導発熱性層の端部に対応する部分の硬度より低くなるように硬度差を有することを特徴とする。
The fixing device according to the present invention is, in order from the inside to the outside, a fixing roller composed of at least five layers of a support layer, a sponge layer, an electromagnetic induction heat generating layer, an elastic layer, and a release layer, and is pressed against the fixing roller. The electromagnetic induction heat generating layer provided on the fixing roller is heated by the magnetic flux generated by the magnetic flux generating means from the outside of the fixing roller, and is undecided at the pressure nip portion between the fixing roller and the pressure roller. In an electromagnetic induction heating type fixing device that sandwiches and conveys a recording material carrying an image and melts and fixes an unfixed image on the recording material,
A part of the electromagnetic induction exothermic layer in the thickness direction is divided into at least three in the circumferential direction ,
The electromagnetic induction exothermic layer is thicker at the center than at both ends, and
The sponge layer has a hardness difference such that a hardness of a portion corresponding to a central portion of the electromagnetic induction heat generating layer is lower than a hardness of a portion corresponding to an end portion of the electromagnetic induction heat generating layer. .
また、本発明に係る請求項2の定着装置は、請求項1に記載の定着装置において、前記スポンジ層は、前記電磁誘導発熱性層の肉厚変化に合わせて、中央部の肉厚の方が端部の肉厚より厚いことを特徴とする。 The fixing device according to a second aspect of the present invention is the fixing device according to the first aspect, wherein the sponge layer has a thickness at a central portion in accordance with a change in thickness of the electromagnetic induction heat-generating layer. Is thicker than the wall thickness at the end.
本発明の定着装置によれば、電磁誘導発熱性層が円周方向に対し3つ以上に分割されているので、従来の様な一体のものよりも定着ローラの剛性が弱くなり、加圧ローラから従来と同じ加圧力をかけてもニップ幅が大きく取れ、定着不良を起こすといった問題を防げる。 According to the fixing device of the present invention , since the electromagnetic induction heat generating layer is divided into three or more in the circumferential direction, the rigidity of the fixing roller is weaker than that of the conventional one, and the pressure roller Therefore, even if the same pressure is applied as before, the nip width can be increased to prevent the problem of fixing failure.
さらに本発明の定着装置によれば、電磁誘導発熱性層は中央部の肉厚が両端部の肉厚に比べ厚くしてあるので、従来に比べ立ち上がり時の温度上昇は端部より中央部のほうが遅くなり、その分だけ端部温度が上昇出来るので温度分布が良くなり端部の定着不良が防げる。 Furthermore , according to the fixing device of the present invention, the thickness of the central portion of the electromagnetic induction heat-generating layer is thicker than the thickness of both end portions. Since the edge temperature can be increased by that amount, the temperature distribution is improved and fixing failure at the edge can be prevented.
さらに本発明の定着装置によれば、スポンジ層が電磁誘導発熱性層の肉厚の変化に合わせて硬度を変えてあるので、肉厚差によるニップ幅の変化を防止出来、最終的には品質特性である定着不良を防止出来る。 Furthermore , according to the fixing device of the present invention, since the sponge layer has the hardness changed in accordance with the change in the thickness of the electromagnetic induction heat generating layer, the change in the nip width due to the difference in thickness can be prevented. Fixing failure, which is a characteristic, can be prevented.
請求項2の定着装置によれば、スポンジ層が電磁誘導発熱性層の肉厚の変化に合わせて肉厚を変えてあるので、発泡径を変えることにより硬度を変える場合に比べ加工時間が短くなりコストも安く出来る。 According to the fixing device of claim 2, since the thickness of the sponge layer is changed in accordance with the change of the thickness of the electromagnetic induction heat-generating layer, the processing time is shorter than the case where the hardness is changed by changing the foam diameter. The cost can be reduced.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は本発明に係る一実施形態としての第1実施形態の定着ロ−ラの横断面図である。
図1に示すように、この定着ロ−ラ1は、内側(中心側)から外側に順に、支持層11、スポンジ層12、電磁誘導発熱性層13、弾性層14、離型層15の少なくとも5層を順に有している。この定着ローラ1の直径は、本実施形態では、20〜40mmのものを用いた。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a fixing roller of a first embodiment as an embodiment according to the present invention.
As shown in FIG. 1, the
離型層15は、PFA(パ−フルオロアルキシ)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)又はPFAとPTFEの混合体から構成されている。離型層15の厚さは10〜30μmに形成されており、離型層15と弾性層14との接着のために間にはプライマが塗ってある。
The
次に弾性層14の材料としては一般的にシリコ−ンゴムが用いられるがその他ではフッ素ゴム等の耐熱性ゴムでも構わない。また、弾性層14の厚さは0.1〜0.5mmに形成されており、ゴム中に熱伝導率を上げるために酸化材やシリカ等の材料を分散して混入しておくと更に良い。
Next, silicone rubber is generally used as the material of the
電磁誘導発熱性層13は、本実施例では、従来技術と同様に厚さが0.1mmの無端状のニッケル電鋳ベルト層を用いているが、他の材料としては例えば磁性ステンレスのような磁性材料を用いることができ、その厚さは0.03〜1.0mmが望ましい。
In this embodiment, the electromagnetic induction
さらに、スポンジ層12は、シリコ−ンゴムのスポンジ層から構成され、その厚さは1〜10mmに設定され、その硬度はアスカ−硬度計で40度以下が望ましい。スポンジ層12の内側の支持層11はアルミ、鉄、銅等の金属材料から構成され、その肉厚は0.5〜3mmが望ましい。
Further, the
なお、電磁誘導発熱性層13を発熱させる磁束を発生させる磁束発生手段への給電は機械本体でも機械本体に設置したキャパシタ等でも構わない。
The power supply to the magnetic flux generating means for generating the magnetic flux that generates heat from the electromagnetic induction
図2(A)は図1の定着ローラに備える電磁誘導発熱性層の展開図、図2(B)は同側面図、図3は図1の定着ローラを用いた場合のニップ幅を示す図である。 2A is a development view of the electromagnetic induction heat generating layer provided in the fixing roller of FIG. 1, FIG. 2B is a side view thereof, and FIG. 3 is a diagram showing a nip width when the fixing roller of FIG. 1 is used. It is.
本発明の特徴は、図2(A)に示すように、電磁誘導発熱性層13が円周方向に3つ以上に分割されている点にあり、この分割は、電磁誘導発熱性層13の厚さ方向の一部、例えば、図2(B)に示すように、電磁誘導発熱性層13の厚さの一部、例えば1/2の深さまで、切れ込み線13cを外周側から入れる。この切れ込み線13cの深さは、本実施形態では、1/2としたが、外周から1/4、1/3、2/3、3/4等でも良く、電磁誘導発熱性層13の材料、必要な可撓性等に応じて適宜設定される。
The feature of the present invention is that, as shown in FIG. 2 (A), the electromagnetic induction heat-generating
切れ込み線13cの代わりに、図2(A)の切れ込み線13cに対応するライン上に沿って点線状にエンボス加工を行うようにしてもよい。なお、切れ込み線13c等の分割線は等間隔であることが好ましい。
Instead of the
前記電磁誘導発熱性層13の3つ以上の分割は、本実施例では、10箇所分割(幅で約30mmづつ)されている。このように、電磁誘導発熱性層13を3つ以上に分割して剛性を弱くしたので、図3に示すように充分なニップ幅Nが出るようになる。なお、分割数は、電磁誘導発熱性層13の材料、厚さ、径等を考慮して必要な低剛性が得られるように、適宜設定することができる。
In this embodiment, three or more divisions of the electromagnetic induction heat generating
図4は本発明に係る一実施形態としての第2実施形態の定着ロ−ラの横断面図、図5は図4に示す定着ローラの軸方向の温度分布を示す図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view of a fixing roller according to a second embodiment as an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram showing an axial temperature distribution of the fixing roller shown in FIG.
図4に示すように、この実施形態の定着ローラに備える電磁誘導発熱性層13は、その軸方向の中央部13aの肉厚が厚く、その軸方向の両端部13bの肉厚が中央部13aの肉厚より薄い様になっている。
As shown in FIG. 4, the electromagnetic induction heat generating
本実施形態ではA4縦通紙幅の216mmは肉厚が0.2mmでそれ以外は0.1mmにしているので肉厚差による熱容量差が出て中央部の立ち上がりが遅くなる分、端部温度を上げることが出来る。したがって、中央部が定着保証温度になったとき、端部も定着補償温度にすることができるので、端部も定着不良となることがない。具体的には、図5に示すように、従来の定着ローラによる温度分布120と本実施形態の定着ローラによる温度分布20とを比較すると、本実施形態の定着ローラによれば、中央部と端部との温度差が大幅に減少し温度分布が改善される。なおここで中央部と端部との肉厚差、幅は、中央部と端部との必要な温度差に応じて適宜設定すればよいので、特にここでは規定しない。
In this embodiment, the A4 longitudinal paper width of 216 mm has a thickness of 0.2 mm and the other thickness is 0.1 mm. Therefore, the edge temperature is set to the extent that the heat capacity difference due to the thickness difference occurs and the rise of the central portion is delayed. Can be raised. Therefore, when the center portion reaches the fixing guarantee temperature, the end portion can also be set to the fixing compensation temperature, so that the end portion does not become defective in fixing. Specifically, as shown in FIG. 5, when the
図6は本発明に係る一実施形態としての第3実施形態の定着ロ−ラの横断面図である。 FIG. 6 is a cross-sectional view of a fixing roller of a third embodiment as an embodiment according to the present invention.
図6に示すように、この第3実施形態の定着ローラは、図4に示した定着ローラと比べて、スポンジ層12のみ異なり、他の構成は図4に示した定着ローラと同様である。即ち、スポンジ層12の発泡径を中央部と端部とで変えて、スポンジ層をスポンジ層端部12bとスポンジ層端部12bより発泡径が大きいスポンジ層中央部12aとから構成し、端部の硬度に比べ中央部の硬度を低くしている。
As shown in FIG. 6, the fixing roller of the third embodiment is different from the fixing roller shown in FIG. 4 only in the
通常、シリコーンゴムを発泡させるには、加硫する前のシリコーンゴムに発泡剤を入れて、約200℃の温度で数時間加硫することによって発泡が行われる。スポンジ層12の発泡径を変えるには、中央部には端部より発泡剤を多く入れて(端部には中央部より発泡剤を少なく入れて)加硫することにより、中央部の発泡径を大きくすることができる。また、他の方法としては、中央部と端部とで発泡剤の量を同じにして(発泡剤の密度を同じにして)、端部の加硫時間を中央部の加硫時間より短くするようにしてもよい。
Usually, in order to foam silicone rubber, foaming is performed by adding a foaming agent to silicone rubber before vulcanization and vulcanizing at a temperature of about 200 ° C. for several hours. In order to change the foam diameter of the
このように構成したので中央部のスポンジ層12の硬度が下がった分、従来圧力でも必要なニップ幅が出るようになり電磁誘導発熱性層13の中央部の肉厚が厚くなっても端部同様に必要なニップ幅が中央部にも確保出来る。
Since the hardness of the
この加工方法はまず中央部に発泡径が大きくなる用に配合したゴム材を流し込んで発泡させ、次に従来並の発泡するゴム材を流し込んで発泡をさせる2段階の加工を行う。 In this processing method, first, a rubber material blended for increasing the foam diameter is poured into the center portion to cause foaming, and then a conventional foaming rubber material is poured into the center portion for foaming.
図7は本発明に係る一実施形態としての第4実施形態の定着ロ−ラの横断面図である。 FIG. 7 is a cross-sectional view of a fixing roller according to a fourth embodiment as an embodiment of the present invention.
図7に示すように、この第4実施形態の定着ローラは、図4に示した定着ローラと比べて、スポンジ層12及び支持層11のみ異なり、他の構成は図4に示した定着ローラと同様である。即ち、スポンジ層12の肉厚を端部12bに比べ中央部12aを厚くすることにより見かけの硬度が低く出来る。これは図7に示すように、支持層11の肉厚をその端部11bより中央部11aを薄くするように変えることにより達成することが出来、スポンジ層12の中央部12aの肉厚が厚くなることにより見かけの硬度が下がり必要なニップ幅が確保出来る。
As shown in FIG. 7, the fixing roller of the fourth embodiment is different from the fixing roller shown in FIG. 4 only in the
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。 The present invention is not limited to the above embodiment. That is, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1 定着ロ−ラ
11 支持層
12 スポンジ層
12a スポンジ層中央部
12b スポンジ層端部
13 電磁誘導発熱性層
13a 中央部
13b 端部
13c 切れ込み線
14 弾性層
15 離型層
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記電磁誘導発熱性層の厚さ方向の一部は、少なくとも円周方向に対し3つ以上に分割され、
前記電磁誘導発熱性層は中央部の肉厚が両端部の肉厚に比べ厚く、かつ、
前記スポンジ層は、前記電磁誘導発熱性層の中央部に対応する部分の硬度が前記電磁誘導発熱性層の端部に対応する部分の硬度より低くなるように硬度差を有する
ことを特徴とする定着装置。 In order from the inside to the outside, there are a fixing roller composed of at least five layers of a support layer, a sponge layer, an electromagnetic induction heat generating layer, an elastic layer, and a release layer, and a pressure roller that is in pressure contact with the fixing roller. Then, the electromagnetic induction heat generating layer provided on the fixing roller is heated by the magnetic flux generated by the magnetic flux generating means from the outside of the fixing roller, and a recording material carrying an unfixed image at the pressure nip portion between the fixing roller and the pressure roller is formed. In an electromagnetic induction heating type fixing device that sandwiches and conveys and fixes an unfixed image on a recording material,
A part of the electromagnetic induction exothermic layer in the thickness direction is divided into at least three in the circumferential direction ,
The electromagnetic induction exothermic layer is thicker at the center than at both ends, and
The sponge layer has a hardness difference so that a hardness of a portion corresponding to a central portion of the electromagnetic induction heat generating layer is lower than a hardness of a portion corresponding to an end portion of the electromagnetic induction heat generating layer. A fixing device characterized by the above.
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