JP2009042303A - Pressure roller and image heating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真式プリンタ、複写機、及び、静電記録装置等の画像形成装置に用いられる像加熱装置及び加圧ローラに関するものである。 The present invention relates to an image heating apparatus and a pressure roller used in an image forming apparatus such as an electrophotographic printer, a copying machine, and an electrostatic recording apparatus.
従来のレーザビームプリンタ等の電子写真方式を使用した画像形成装置について説明する。 An image forming apparatus using an electrophotographic system such as a conventional laser beam printer will be described.
図8は、画像形成装置の電子写真エンジン部分の概略構成図である。 FIG. 8 is a schematic configuration diagram of an electrophotographic engine portion of the image forming apparatus.
電子写真エンジン部分は、感光ドラム(感光体)201の周囲に、一次帯電器202、露光手段203、現像装置204、転写ローラ(転写装置)205、クリーニング装置207を配設してなる。ここで、一次帯電器202は、感光ドラム201の回転方向に沿って感光ドラム1を帯電するものである。露光手段203は、感光ドラム201を露光して静電潜像を形成するものである。現像装置204は、静電潜像にトナー(現像剤)を付着させてトナー像を形成するものである。転写ローラ(転写装置)205は、感光ドラム201上のトナー像を記録材Pに転写するものである。クリーニング装置207は、残留トナーを除去するものである。
The electrophotographic engine portion includes a
トナー像の転写先となる記録材Pは、不図示の給送カセットから給送され、感光ドラム201に給送される。感光ドラム201に給送された記録材Pは、転写ローラ(転写装置)205によってトナー像が転写され、その後、加熱定着装置206に搬送され、ここでトナー像が定着された記録材Pは装置外に排出される。
The recording material P as a transfer destination of the toner image is fed from a feeding cassette (not shown) and fed to the
加熱定着装置206としては、熱ローラ方式やフィルム加熱方式の装置が広く用いられている。特にスタンバイ時に加熱定着装置に電力を供給せず、消費電力を極力低く抑えた方法、詳しくはヒータ部と加圧ローラの間にフィルムを介して記録材P上のトナー像を定着するフィルム加熱方式による加熱定着方法が提案されている(特許文献1,2)。
As the
このような方式を適用した加熱定着装置の要部の概略構成図を図9に示す。 FIG. 9 shows a schematic configuration diagram of a main part of a heat fixing apparatus to which such a method is applied.
図9に示す装置は、加熱部材(加熱体、以下ヒータと記す)211と、加圧回転体(以下、加圧ローラと記す)220を有する。ここで、ヒータ211は、ステイホルダ(支持体)212に固定支持されている。加圧ローラ220は、ヒータ211に対して、耐熱性の薄肉フィルム(以下、定着フィルムと記す)213を挟んで所定のニップ幅のニップ部(定着ニップ部)Nが形成されるように圧接して設けられている。
The apparatus shown in FIG. 9 includes a heating member (heating body, hereinafter referred to as a heater) 211 and a pressure rotating body (hereinafter referred to as a pressure roller) 220. Here, the
ヒータ211は通電により所定の温度に加熱・温調される。定着フィルム213は、不図示の駆動手段又は加圧ローラ220の回転力により、定着ニップ部Nにおいてヒータ211面に密着・摺動しつつ、図9に示す矢印aの方向に搬送移動される部材である。定着フィルム213は、円筒状、エンドレスベルト状、又はロール巻きの有端ウェブ状に設けられている。
The
ヒータ211が所定の温度に加熱・温調され、定着フィルム213が矢印の方向に搬送移動された状態において、定着ニップ部Nの定着フィルム213と加圧ローラ220との間に被加熱材としての未定着トナー像tが形成担持された記録材Pが導入される。すると、記録材Pは定着フィルム213の面に密着して定着フィルム213と一緒に定着ニップ
部Nで挟持搬送される。
In the state where the
この定着ニップ部Nにおいて、記録材P・トナー像tがヒータ211により定着フィルム213を介して加熱されて記録材P上のトナー像tが加熱定着される。定着ニップ部Nを通った記録材部分は定着フィルム213の面から剥離して搬送される。
In the fixing nip portion N, the recording material P / toner image t is heated by the
加熱部材としてのヒータ211には一般にセラミックヒータが使用される。これは、セラミック基板2111の面(定着フィルム213と対面する側の面)に基板長手方向に沿って通電発熱抵抗層2112をスクリーン印刷等で形成具備させ、さらに通電発熱抵抗層形成面を薄肉ガラス保護層2113で覆ってなるものである。ここで、基板長手方向は、加圧ローラ220の軸方向であり、図9の図面(断面)に対して垂直な方向である。また、セラミック基板2111は、アルミナ等の電気絶縁性・良熱伝導性・低熱容量の基板である。また、通電発熱抵抗層2112は、銀パラジューム(Ag/Pb)・Ta2N等で構成されている。
A ceramic heater is generally used as the
このヒータ211は、通電発熱抵抗層2112に通電がなされることにより通電発熱抵抗層2112が発熱してヒータ全体が急速昇温する。このヒータ211の昇温が、ヒータ背面に配置された温度検知手段214により検知され、不図示の通電制御部へフィードバックされる。通電制御部は、温度検知手段214で検知されるヒータ温度が所定のほぼ一定温度(定着温度)に維持されるように、通電発熱抵抗層2112に対する通電を制御する。すなわちヒータ211は所定の定着温度に加熱・温調される。
In the
定着フィルム213は、定着ニップ部Nにおいてヒータ211の熱を効率よく被加熱材としての記録材Pに与えるため、厚みは20〜70μmとかなり薄くしている。この定着フィルム213はフィルム基層、プライマー層、離型性層の3層構成で構成されており、フィルム基層側がヒータ側であり、離型性層側が加圧ローラ側である。フィルム基層はヒータ211のガラス保護層2113より絶縁性の高いポリイミド、ポリアミドイミド、PEEK等であり、耐熱性、高弾性を有している。また、フィルム基層により定着フィルム213全体の引裂強度等の機械的強度を保っている。プライマー層は厚み2〜6μm程度の薄い層で形成されている。離型性層は定着フィルム213に対するトナーオフセット防止層であり、離型性の良好なPFA、PTFE、FEP等のフッ素樹脂を厚み10μm程度に被覆して形成してある。
The
加圧ローラ220は、芯金221の上に耐熱ゴム又は耐熱ゴムを発泡して弾性層222を形成し、その上に接着層223を介して離型性の良好なフッ素樹脂をチューブ被覆又はコーティング塗工した離型層224として形成して構成されている。ここで、芯金221はAl、Fe等から構成されている。また、弾性層222を形成する耐熱ゴムは、絶縁性のシリコーンゴムやフッ素ゴム等により構成されている。離型層224を形成するフッ素樹脂は、PFA、PTFE、FEP等により構成されている。
The
また、ステイホルダ212は、例えば耐熱性プラスチック製部材より形成され、ヒータ211を保持するとともに定着フィルム213の搬送ガイドも兼ねている。
The
このような薄い定着フィルム213を用いたフィルム加熱方式の加熱装置においては、弾性層222を有している加圧ローラ220は、ヒータ211に圧接することで、ヒータ211の高い剛性のためにヒータ211の扁平下面にならって扁平になる。このことで、所定幅の定着ニップ部Nが形成される。このように構成されることで、定着ニップ部Nのみの加熱によりクイックスタート可能な加熱定着を実現している。
In the film heating type heating apparatus using such a
以上説明したような加熱定着装置では、記録材P上の未定着トナー像tを加熱定着する
際にトナーの一部が定着されずに定着フィルム213側に付着し、定着フィルム213の次の周回時に記録材P側へ転移するオフセット現象が起こることが知られている。
In the heat fixing apparatus as described above, when the unfixed toner image t on the recording material P is heat-fixed, a part of the toner is not fixed but adheres to the
オフセット現象が発生する要因としては様々なものがあり、その要因の1つとして、定着フィルム213及び加圧ローラ220表面の過剰帯電、いわゆるチャージアップが挙げられる。
There are various factors that cause the offset phenomenon, and one of the factors is excessive charging of the surfaces of the
例えば、乾燥した記録材Pが定着ニップ部から剥離して搬送された時には、記録材Pの後端がニップ部から排出される際に定着フィルム213の表面には、記録材の後端に相当する部分が線状にチャージアップしてしまう。この電位が維持されたまま後続の記録材Pのトナー画像tを定着した場合には、チャージアップした位置に相当する後続の記録材Pの画像を剥ぎ取ってしまうオフセットが発生する場合がある。
For example, when the dried recording material P is peeled from the fixing nip portion and conveyed, the rear surface of the recording material P is discharged from the nip portion, and the surface of the
また、記録材Pを加熱定着装置206に通過させると加圧ローラ220表面のフッ素樹脂が記録材P及び定着フィルム213との摺擦により徐々にマイナスに帯電していく。これにより、記録材P上のマイナスに帯電したトナーは記録材Pから離れる方向の力を加圧ローラ220から受け、オフセットが発生する。
Further, when the recording material P is passed through the
このような定着フィルム213及び加圧ローラ220表面の帯電に起因するオフセットを防止するために、次のような方法が提案されている。それは、加圧ローラ220の弾性層222及び離型層224を導電化し、芯金221を接地する方法(特許文献3)や、加圧ローラ220表層の離型層224を導電化し、ローラ表面に導電ブラシ等を当接させ、接地する方法(特許文献4)である。
しかしながら、上記従来例で示したオフセット防止方法では以下のようなことが懸念されていた。 However, the offset prevention method shown in the above conventional example has been concerned about the following.
まず、特許文献3で開示されている方法では、加圧ローラ220の弾性層222を導電化するために、カーボン等の導電剤を分散させるため、耐久性が著しく低下してしまうことが懸念される。つまり、弾性層222を構成するシリコーンゴム等にカーボン等の導電剤を分散させるとゴム強度が低下してしまう。したがって、画像形成装置で記録材Pを大量に通紙すると加圧ローラ220の硬度が大きく低下したり、弾性層222に不具合が生じてしまう場合もある。この傾向は、硬度が低いゴムを使用した場合により顕著となる。したがって、装置の小型化を図るために外径が小さい加圧ローラ220を用い、所望の定着ニップNを得る為に硬度が低い加圧ローラ220を採用している場合、より深刻な問題となることが懸念される。
First, in the method disclosed in
また、加圧ローラ220の弾性層222を構成するシリコーンゴム等にカーボン等の導電剤を分散させると、ゴム硬度が上昇する為、ローラの低硬度化が困難となり、所望のローラ硬度が得られなくなる等の問題が懸念される。更に、ローラ成型自体が困難になってしまうなど加圧ローラ製造上の問題が発生することも懸念される。
Also, if a conductive agent such as carbon is dispersed in silicone rubber or the like that constitutes the
また、特許文献4で開示されているように、加圧ローラ弾性層222は絶縁のままで表層を導電化する方法では以下のようなことが懸念される。
Further, as disclosed in
加圧ローラ220表層を接地するための導電ブラシ等の電気接点は、紙粉やトナーで汚れて接触不良を起こすのを防ぐため、加圧ローラ220の長手方向端部の非通紙部に設ける必要がある。したがって、導電ブラシ等の電気接点近傍と遠方で均一に除電を行うためには加圧ローラ220表層の抵抗値はある程度低い抵抗値(105Ω/□以下)にする必要がある。
An electrical contact such as a conductive brush for grounding the surface of the
一方、加圧ローラ220表層の抵抗が低いと転写電荷がリークすることから、記録材Pのトナー保持力が弱くなるため、別のオフセットが発生しやすくなる。この転写電荷のリークを防ぎ、かつ、加圧ローラ220表層のチャージアップを防ぐためには加圧ローラ220表層抵抗が106〜109Ω程度が望ましい。このように、記録材Pの転写電荷の維持と加圧ローラ220の長手方向全域のチャージアップ防止を両立できないという課題がある。
On the other hand, if the resistance of the
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、耐久性に優れ、加圧ローラの長手方向全域にわたってチャージアップに起因するオフセットを防止し、良好な画像を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and has an object of obtaining excellent images with excellent durability, preventing offset caused by charge-up over the entire longitudinal direction of the pressure roller.
上記目的を達成するために本発明にあっては、
加熱手段に圧接するように設けられ、現像剤像が形成された記録材を前記加熱手段との間に形成されるニップ部で挟持搬送する加圧ローラにおいて、
最外層に設けられた第1の導電層と、
前記第1の導電層の下層に設けられた第2の導電層と、
前記第2の導電層の下層に設けられた絶縁性の弾性層と、
を備え、
前記第1の導電層の抵抗値が106〜109Ω/□であり、前記第2の導電層の抵抗値が105Ω/□以下であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
A pressure roller provided so as to be in pressure contact with the heating means and sandwiching and conveying the recording material on which the developer image is formed at a nip portion formed between the heating means;
A first conductive layer provided in the outermost layer;
A second conductive layer provided below the first conductive layer;
An insulating elastic layer provided under the second conductive layer;
With
The resistance value of the first conductive layer is 10 6 to 10 9 Ω / □, and the resistance value of the second conductive layer is 10 5 Ω / □ or less.
本発明によれば、耐久性に優れ、加圧ローラの長手方向全域にわたってチャージアップに起因するオフセットを防止し、良好な画像を得ることが可能となる。 According to the present invention, it is excellent in durability, and it is possible to prevent an offset due to charge-up over the entire longitudinal direction of the pressure roller and obtain a good image.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。 The best mode for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of the components described in this embodiment should be appropriately changed according to the configuration of the apparatus to which the invention is applied and various conditions. It is not intended to limit the scope to the following embodiments.
(1)画像形成装置
図1は、本発明の実施例1に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
(1) Image Forming Apparatus FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an image forming apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
図1において、1は像担持体としての感光ドラムであり、OPC、アモルファスSe、アモルファスSi等の感光材料がアルミニウムやニッケルなどのシリンダ状の基盤上に形成されている。 In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a photosensitive drum as an image carrier, and a photosensitive material such as OPC, amorphous Se, or amorphous Si is formed on a cylindrical substrate such as aluminum or nickel.
感光ドラム1は図1に示す矢印Rの方向に回転駆動され、まず、その表面は帯電装置としての帯電ローラ2によって一様帯電される。次に、画像情報に応じてON/OFF制御されたレーザビームEによる走査露光が施され、静電潜像が形成される。この静電潜像は
、現像装置4で現像、可視化される。現像方法としては、ジャンピング現像法、2成分現像法、FEED現像法などが用いられ、イメージ露光と反転現像とを組み合わせて用いられることが多い。
The photosensitive drum 1 is rotationally driven in the direction of arrow R shown in FIG. 1, and first, the surface thereof is uniformly charged by a charging
可視化されたトナー像(現像剤像)は、転写装置としての転写ローラ5により、所定のタイミングで搬送された記録材P上に感光ドラム1上から転写される。このとき、記録材Pは感光ドラム1と転写ローラ5に一定の加圧力で挟持搬送される。このトナー像が転写された記録材Pは、像加熱装置としての加熱定着装置6へと搬送され、永久画像として定着される。一方、感光ドラム1上に残存する転写残りの残留トナーは、クリーニング装置7により感光ドラム1表面より除去される。
The visualized toner image (developer image) is transferred from the photosensitive drum 1 onto the recording material P conveyed at a predetermined timing by a
以上の動作を繰り返すことで、次々と画像形成を行うことができる。尚、本実施例の画像形成装置は、600dpi、22枚/分(LTR縦送り:プロセススピード約150mm/sec)のプリント速度でプリントを行うことができる。 By repeating the above operation, image formation can be performed one after another. The image forming apparatus according to the present exemplary embodiment can perform printing at a printing speed of 600 dpi, 22 sheets / minute (LTR vertical feed: process speed of about 150 mm / sec).
(2)加熱定着装置
図2は、本実施例の加熱定着装置6の概略構成を示す図であり、(a)は断面図、(b)は正面図である。図3は、本実施例の加熱定着装置6の要部を示す概略図であり、(a)は定着フィルム13の層構成を示す断面図であり、(b)は定着フィルム13の接地方法を示す図である。
(2) Heat Fixing Device FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the
図2に示すように、加熱定着装置6は、加熱手段としての定着部材10と、加圧ローラ(加圧回転体、加圧部材)20とを有している。そして、定着部材10は、可撓性スリーブとしての定着フィルム13と、断熱ステイホルダ12と、ヒータ(加熱体、発熱体)としての加熱ヒータ11とを有している。
As shown in FIG. 2, the
定着フィルム13は熱容量の小さなフィルムであり、図3(a)のようにSUS等の薄い金属製素管131の表面に直接又はプライマー層を介してPFA、PTFE、FEP等の離型層133をコーティング又はチューブ被覆した複合層フィルムである。ここで、金属製素管131は、その一部が定着フィルム13表面に露出する露出部を有し離型層133の下層に設けられた第3の導電層を構成している。また、離型層133は、加圧ローラ20に接触する最外層に設けられたフッ素樹脂層を構成している。また、SUSはステンレス鋼であり、PFAはテトラフルオロエチレン パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体であり、PTFEは、ポリテトラフルオロエチレンであり、FEPは、テトラフルオロエチレン ヘキサフルオロプロピレン共重合体である。
The fixing
金属製素管131の表面に直接離型層133を形成する場合は、表面にブラスト処理等の表面処理を施してあっても良い。定着フィルム13は、クイックスタートを可能とするために100μm以下の厚みが好ましく、また、長寿命の加熱定着装置6を構成するために十分な強度を持ち、耐久性に優れたフィルムとして、20μm以上の厚みが必要である。
When the
よって、定着フィルム13の厚みとしては、20μm以上100μm以下が最適である。尚、本実施例では、外径18mm、厚さ27μmのSUS製素管に厚さ15μmのPFAチューブを熱溶着により被覆した定着フィルム13を用いている。また、定着フィルム13は、加熱ヒータ11に対して摺擦可能に設けられている。
Therefore, the thickness of the fixing
また、定着フィルム13は、オフセット等の画像不良を防止するために、整流素子(セルフバイアス素子)としてのダイオード101を介して接地されている。本実施例では、接地方法として、次のような方法を適用している。それは、図2(b)、図3(b)に示
すように、定着フィルム13端部の表面に金属製素管131を露出させ、加圧ローラ20の端部に設けられた導電ゴム輪等の導通手段31と接触させている。そして、導通手段31をダイオード101及び安全抵抗102を介して接地させている。ここで、定着フィルム13は、ダイオード101を介することなく接地されるものであってもよい。
The fixing
図4は、図3に示す構成に対して他の形態を示す概略図であり、(a)は定着フィルム13の層構成を示す断面図であり、(b)は定着フィルム13及び加圧ローラ20の接地方法を示す図である。
4 is a schematic view showing another form of the structure shown in FIG. 3, (a) is a sectional view showing the layer structure of the fixing
定着フィルム13の構成としては、上記構成に限らず、図4(a)に示すような構成であってもよい。図4(a)では、ポリイミド、ポリアミドイミド、PEEK、PES、PPS、PFA、PTFE、FEP等の低熱容量の耐熱性樹脂フィルム層131aの上に導電性プライマー層132を介して離型層133を形成した構成に示している。この場合、定着フィルム13の接地のため、図4(b)に示すように、導電性プライマー層132が定着フィルム13表面に一部露出している。ここで、耐熱性樹脂フィルム層131aは、第3の導電層を構成している。また、PEEKはポリエーテルエーテルケトンであり、PESはポリエーテルスルホンであり、PPSはポリフェニレンスルフィドである。
The configuration of the fixing
加熱ヒータ11は、定着フィルム13の内部に具備されたヒータであり、高熱伝導であるAl2O3又はAlN基板111上に銀パラジウム等からなる通電発熱抵抗層112を形成し、更にその上から薄肉ガラス保護層113で覆ってなるものである。この加熱ヒータ11の通電発熱抵抗層112が形成されている面又は背面を定着フィルム13に接触させることにより記録材P上のトナー像を溶融、定着させるニップ部の加熱を行う。
The
断熱ステイホルダ12は加熱ヒータ11を保持し、ニップ部と反対方向への放熱を防ぐためのホルダであり、液晶ポリマー、フェノール樹脂、PPS、PEEK等により形成されている。そして、断熱ステイホルダ12には定着フィルム13が余裕をもってルーズに外嵌されていて、定着フィルム13は図2(a)に示す矢印の方向に回転自在に配置されている。
The heat insulating
また、定着フィルム13は内部の加熱ヒータ11および断熱ステイホルダ12に摺擦しながら回転するため、加熱ヒータ11および断熱ステイホルダ12と、定着フィルム13との間の摩擦抵抗を小さく抑える必要がある。このため、加熱ヒータ11および断熱ステイホルダ12の表面に耐熱性グリース等の潤滑剤を少量介在させてある。これにより、定着フィルム13はスムーズに回転することが可能となる。
Further, since the fixing
(3)加圧部材
図5は、本実施例の加圧ローラ20の概略構成を示す断面図である。以下の説明において、長手方向とは、加圧ローラ20の軸方向をいうものとする。
(3) Pressure member FIG. 5 is a sectional view showing a schematic configuration of the
加圧ローラ20は、芯金21の上に耐熱ゴム又は耐熱ゴムを発泡して弾性層22を形成し、その上に接着層23としてプライマー処理されて接着性をもつRTVシリコーンゴムを塗布し、更に離型層24を形成して構成されている。ここで、芯金21は、Al、Fe等から構成されている。また、弾性層22を形成する耐熱ゴムは、絶縁性のシリコーンゴムやフッ素ゴム等により構成されている。また、離型層24は、加圧ローラ20において最外層に設けられた第1の導電層を構成しており、PFA、PTFE、FEP等のフッ素樹脂にカーボン等の導電剤を分散させたチューブを被覆又はコーティング塗工して構成される。
The
離型層24は、定着フィルム13や記録材Pとの摺擦によるチャージアップを防止する
ために、抵抗値が、109Ω/□以下であることが好ましい。また一方で、転写電荷のリークにより、記録材のトナー保持力が低下することによるオフセットを防止するために、離型層24は、106Ω/□以上の抵抗値であることが好ましい。
The
接着層23は、弾性層22に離型層24を接着するための層であって、離型層24の下層に設けられた第2の導電層を構成している。接着層23は、図3(b),図4(b)のように定着フィルム13の金属製素管131の露出部と接触しており、離型層24の電荷を長手方向に輸送し、加圧ローラ20の電位を均一化するための電荷移動層である。このため、接着層23の抵抗値はある程度低いことが必要であり、105Ω/□以下であることが好ましい。したがって、接着層23にもカーボン等の導電剤を分散させることにより、105Ω/□以下に調整している。
The
このように、加圧ローラ20の接着層23を金属製素管131を介して接地することによって、加圧ローラ20表層に導電ブラシ等の電気接点部材を当接させることなく、加圧ローラ20表層を接地できるため、低コストでオフセットを防止することができる。
In this way, by grounding the
本実施例では、第2の導電層として、弾性層22に離型層24を接着するための接着層23を設けることで、低コスト化を実現することができる。また、接着層23が、シリコーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴムの発泡体、又はフッ素ゴムの発泡体を含むように構成することにより、加圧ローラ20、加熱定着装置6、画像形成装置の長寿命化を実現することができる。
In this embodiment, the cost can be reduced by providing the
本実施例では、離型層24を導電性フッ素樹脂として厚さ30μmの導電PFAチューブとし、接着層23の厚さは10μmとした。また、ローラ外径は18mm、ローラ硬度は40°(Asker−C 600g加重)の加圧ローラを使用している。離型層24を導電性フッ素樹脂とすることで、加圧ローラ20、加熱定着装置6、画像形成装置の長寿命化を実現することができる。
In this embodiment, the
加圧ローラ20は、定着部材10の方向に不図示の加圧手段により、長手方向両端部から加熱定着に必要なニップ部を形成するべく十分に加圧(圧接)されている。そして、加圧ローラ20は、長手方向端部から芯金21を介して不図示の回転駆動により、図2(a)に示す矢印方向に回転駆動される。これにより、定着フィルム13は、断熱ステイホルダ12の外側を図2(a)に示す矢印方向に従動回転する。なお、定着フィルム13の内部に不図示の駆動ローラを設け、駆動ローラを回転駆動することにより、定着フィルム13を回転させ、加圧ローラ20を従動回転させてもよい。
The
このようにして、トナー像が形成(担持)された記録材Pは、定着部材10(定着フィルム13)と加圧ローラ20との間に形成されたニップ部で挟持搬送されることにより加熱される。これにより、記録材P上のトナー像は永久画像として記録材Pに定着される。
In this way, the recording material P on which the toner image is formed (carryed) is heated by being nipped and conveyed by the nip portion formed between the fixing member 10 (fixing film 13) and the
次に、具体的な実験例について説明する。 Next, a specific experimental example will be described.
表1は、比較実験を行った加圧ローラの構成を示している。 Table 1 shows the configuration of the pressure roller for which a comparative experiment was performed.
ここで、比較例1は、弾性層22、接着層23、離型層24ともに絶縁の構成であり、比較例2〜4は、離型層24のみ導電の構成である。また、比較例5は弾性層22、接着層23、離型層24共に導電の構成である。
Here, in Comparative Example 1, the
表2は、比較例1〜5と本実施例について、オフセット及び耐久性の比較実験を行った結果を示している。 Table 2 shows the results of comparative experiments on offset and durability for Comparative Examples 1 to 5 and this example.
尚、オフセットのレベル確認は、次のようにして行った。すなわち、定着フィルム13及び加圧ローラ20表面が帯電しやすい低温・低湿環境で高抵抗化した紙(Xx(Xerox社製)4200放置紙)を100枚通紙した後に、オフセットが発生しやすい600dpi孤立1ドットからなるハーフトーン画像を通紙することで行った。また、加圧ローラ耐久性の評価は、装置本体寿命(5万枚)の1.5倍の7万5千枚の通紙耐久を行った後、加圧ローラの不具合等がないかを確認して行った。
The offset level was confirmed as follows. That is, after passing 100 sheets of paper (Xx (made by Xerox Co., Ltd.) 4200) having high resistance in a low temperature and low humidity environment where the surfaces of the fixing
表2から、比較例1は加圧ローラ20が絶縁であり、定着フィルム13及び加圧ローラ20がチャージアップするためにオフセットのレベルが悪いことがわかる。また、比較例2では、離型層24の抵抗が105Ω/□と低いために、転写電荷リークによるオフセットが発生することがわかった。また、比較例4では、離型層24の抵抗が1010Ω/□以上と高い為に定着フィルム13及び加圧ローラ20のチャージアップを十分に抑えることができずにオフセットが発生することがわかった。
From Table 2, it can be seen that in Comparative Example 1, the
これらに対して、加圧ローラ20の抵抗が、106〜109Ω/□の比較例3では、次のようなことがわかった。すなわち、離型層24が定着フィルム13基層と接触している近傍では定着フィルム13及び加圧ローラ20のチャージアップによるオフセットは改善されるものの、接触部から離れている中央部付近ではチャージアップによるオフセットが
発生する。
On the other hand, in Comparative Example 3 where the resistance of the
更に、離型層24と弾性層22を導電化した比較例5では、静電オフセットは問題ないものの、5万枚通紙によって加圧ローラに不具合が生じた。
Furthermore, in Comparative Example 5 in which the
これらの比較例に対して、本実施例の構成では、長手方向全域にわたって定着フィルム13及び加圧ローラ20のチャージアップが抑えられるためにオフセットの発生はなかった。また、弾性層22にカーボン等の導電剤を分散させていないため、7万5千枚の通紙によっても加圧ローラ20の不具合等の問題は発生しなかった。
In contrast to these comparative examples, in the configuration of this example, since the charge-up of the fixing
尚、本実施例では、比較例1〜5の離型層はPFAチューブを用いているが、フッ素樹脂をコーティングした場合でも同様の結果が得られることが確認されている。 In this example, PFA tubes are used for the release layers of Comparative Examples 1 to 5, but it has been confirmed that similar results can be obtained even when a fluororesin is coated.
図6は、定着フィルム13の接地方法について、他の形態を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing another form of the grounding method of the fixing
本実施例では、導電性の接着層23を直接、金属製素管131露出部と接触させた例について説明したが、これに限るものではない。すなわち、図6に示すように、接着層23と金属製素管131露出部との間に離型層24を介してもよい。この場合、若干定着フィルム13及び加圧ローラ20のチャージアップを防ぐ効果は落ちるものの本実施例のプロセススピードでは十分なオフセット防止効果が得られることがわかった。
In the present embodiment, the example in which the conductive
以上のように、本実施例においては、加圧ローラ20の弾性層22を絶縁とし、離型層24の抵抗を106〜109Ω/□、弾性層22と離型層24とを接着する接着層23を105Ω/□以下としている。これにより、加圧ローラ20の耐久性の低下を招くことなく、長手方向全域にわたって定着フィルム13及び加圧ローラ20表面のチャージアップに起因するオフセットの発生を防止することができ、良好な画像を得ることが可能となる。すなわち、本実施例の加熱定着装置6、画像形成装置においては、加圧ローラ20の耐久性を低下させることなく、上記オフセットを、簡易で低コストの構成で防止することができ、良好な画像を得ることが可能となる。
As described above, in this embodiment, the
図7は、本発明の実施例2の加圧ローラの概略構成を示す断面図である。 FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the pressure roller according to the second embodiment of the present invention.
本実施例では、第2の導電層として、上述した実施例1の導電性の接着層23のかわりに、図7に示すようにシリコーンゴム等の耐熱性ゴムにカーボン等の導電剤を分散させた電荷移動層23aを形成する構成としている。この電荷移動層23aの厚みは1mm、抵抗値は105Ω/□とした。尚、本実施例の画像形成装置のプロセススピードは180mm/s、30枚/分(LTR縦送り)、本体寿命15万枚とした。本実施例においては、実施例1に対して異なる構成部分について述べることとし、実施例1と同様の構成部分については、その説明を省略する。
In this example, instead of the conductive
実施例1の構成では、画像形成装置の寿命が7万枚程度であれば、装置寿命にわたって十分なオフセット防止効果が得られるが、装置寿命が10万枚を超えると接着層23が磨耗し、オフセット防止効果が低下することがわかっている。また、実施例1で示したように、加圧ローラ20の接着層23を、離型層24を介した金属製素管131露出部と接触させた場合、定着フィルム13及び加圧ローラ20のチャージアップ防止効果が若干薄れるため、高速機への対応が難しいことがわかっている。
In the configuration of Example 1, if the life of the image forming apparatus is about 70,000 sheets, a sufficient offset prevention effect can be obtained over the apparatus life. However, if the apparatus life exceeds 100,000 sheets, the
そこで、本実施例のように、電荷移動層23aを導電のシリコーンゴム層で形成することによって、金属製素管131露出部との接触部の耐久性を確保する方法が有効である。
Therefore, as in this embodiment, a method of ensuring the durability of the contact portion with the exposed portion of the
この構成では、電荷移動層23aとしてシリコーンゴム等の耐熱性ゴムにカーボン等の導電剤を分散させるが、厚みを薄くしているために、耐久性を確保できる高硬度のゴムを使用してもローラ硬度が上昇するなどの影響を与えない。したがって、加圧ローラ20の製造コストはやや上昇するが、高速・長寿命の画像形成装置には有効な構成であるといえる。
In this configuration, a conductive agent such as carbon is dispersed in a heat-resistant rubber such as silicone rubber as the
表3は、本実施例の構成と実施例1の構成において、耐久によるオフセットレベルの推移を比較した結果を示している。尚、オフセットの確認は、実施例1と同様に低温・低湿環境及び高抵抗紙(Xx4200放置紙)を用いて行った。 Table 3 shows the result of comparing the transition of the offset level due to durability in the configuration of the present embodiment and the configuration of the first embodiment. The offset was confirmed using a low-temperature, low-humidity environment and high-resistance paper (Xx4200 untreated paper) as in Example 1.
表3より、実施例1の構成では、7万5千枚まではオフセット画像の発生はないが、10万枚通紙付近から接着層23が磨耗し、金属製素管131露出部と接着層23との接触が不安定となり、オフセットが発生し始めることがわかる。
From Table 3, in the configuration of Example 1, no offset image was generated up to 75,000 sheets, but the
これに対して、本実施例の構成では、15万枚通紙しても金属製素管131露出部と電荷移動層23aの接触が保たれ、オフセットの発生は見られなかった。
On the other hand, in the configuration of this example, even when 150,000 sheets were passed, the contact between the exposed portion of the
尚、本実施例では、電荷移動層23aとして、導電シリコーンゴムを用いたが、その他にフッ素ゴム等の耐熱ゴム又はそれらの発泡体にカーボン等の導電剤を分散させることによって形成した場合でも同様の効果が得られた。また、電荷移動層23aの厚みとしては、0.2〜1.5mmの範囲であれば、加圧ローラ20の硬度上昇や耐久性の低下等の影響なく、同様の効果が得られることが確認された。
In the present embodiment, conductive silicone rubber is used as the
以上のように、本実施例においては、加圧ローラ20の弾性層22を絶縁とし、離型層24の抵抗を106〜109Ω/□とし、その下層の電荷移動層23aをシリコーンゴム、フッ素ゴム又はその発泡体で形成している。これにより、加圧ローラ20の耐久性の低下を招くことなく、装置の寿命を通じて長手方向全域にわたって定着フィルム13及び加圧ローラ20表面のチャージアップに起因するオフセットの発生を防止することができる。
As described above, in this embodiment, the
本発明の実施例3では、加圧ローラ20の弾性層22上に抵抗値の異なる2種類のPFAチューブを被覆する構成(第1の導電層及び第2の導電層が導電性フッ素樹脂を含む構成)としている。このことで、加圧ローラ20、加熱定着装置6、画像形成装置の長寿命化を実現する。
In Example 3 of the present invention, a configuration in which two types of PFA tubes having different resistance values are coated on the
具体的には、弾性層22上に厚さ10μm、抵抗値105Ω/□以下の導電PFAチュ
ーブを電荷移動層23aとして被覆し、更にその上に厚さ30μm、抵抗値106〜109Ω/□の導電PFAチューブを離型層24として被覆する。尚、本実施例の画像形成装置のプロセススピードは200mm/s、35枚/分(LTR縦送り)、本体寿命200万枚とした。本実施例においては、実施例1,2に対して異なる構成部分について述べることとし、上記実施例と同様の構成部分については、その説明を省略する。
Specifically, a conductive PFA tube having a thickness of 10 μm and a resistance value of 10 5 Ω / □ or less is coated on the
本実施例のように電荷移動層23aをPFAチューブ等のフッ素樹脂で形成することによって、実施例2よりも更に長期にわたって定着フィルム13及び加圧ローラ20表面のチャージアップが防ぎ、オフセットを防止することができる。これは、加圧ローラ20の製造工程が複雑となり製造コストは実施例2より上昇するものの、紙粉やトナー等が付着し難くなり、定着フィルム13基層と電荷移動層23aとの電気的接触が保たれるためである。
By forming the
表4は、本実施例の構成と実施例2の構成において、耐久によるオフセットレベルの推移を示している。尚、オフセットの確認は、上述した実施例と同様に低温・低湿環境及び高抵抗紙(Xx4200放置紙)を用いて行った。 Table 4 shows the transition of the offset level due to durability in the configuration of the present embodiment and the configuration of the second embodiment. The offset was confirmed using a low-temperature, low-humidity environment and high-resistance paper (Xx4200 untreated paper) as in the above-described example.
表4より、実施例2のように電荷移動層23aを導電性シリコーンゴム層とした場合には、次のようなことがわかる。それは、15万枚まではオフセット画像の発生はないが、20万枚通紙付近から導電シリコーンゴム部に紙粉等の汚れが付着し始め、金属製素管131露出部との接触が不安定となりオフセットが発生し始めることである。
From Table 4, when the
これに対して、本実施例の構成では、25万枚通紙しても、紙粉等の汚れの付着は見られず、金属製素管131露出部との接触が保たれオフセットの発生は見られなかった。尚、本実施例では、抵抗値の異なる導電PFAチューブを被覆した例について説明したが、抵抗値の異なるフッ素樹脂をコーティングした場合でも同様の結果が得られる。
On the other hand, in the configuration of the present embodiment, even when 250,000 sheets are passed, no adhesion of dirt such as paper dust is observed, and the contact with the exposed portion of the
以上のように、本実施例においては、加圧ローラ20の弾性層22を絶縁とし、加圧ローラ20表層に106〜109Ω/□の導電フッ素チューブ、その下層に抵抗値が105Ω/□以下の導電性フッ素チューブを被覆している。これにより、加圧ローラ20の耐久性の低下を招くことなく、また、加圧ローラ20端部の電気接点を長期にわたって確保でき、長手方向全域にわたって定着フィルム13及び加圧ローラ20表面のチャージアップに起因するオフセットの発生を防止できる。
As described above, in this embodiment, the
10 定着部材
11 加熱ヒータ
13 定着フィルム
20 加圧ローラ
21 芯金
22 弾性層
23 接着層
23a 電荷移動層
24 離型層
DESCRIPTION OF
Claims (7)
最外層に設けられた第1の導電層と、
前記第1の導電層の下層に設けられた第2の導電層と、
前記第2の導電層の下層に設けられた絶縁性の弾性層と、
を備え、
前記第1の導電層の抵抗値が106〜109Ω/□であり、前記第2の導電層の抵抗値が105Ω/□以下であることを特徴とする加圧ローラ。 A pressure roller provided so as to be in pressure contact with the heating means and sandwiching and conveying the recording material on which the developer image is formed at a nip portion formed between the heating means;
A first conductive layer provided in the outermost layer;
A second conductive layer provided below the first conductive layer;
An insulating elastic layer provided under the second conductive layer;
With
The pressure roller, wherein the resistance value of the first conductive layer is 10 6 to 10 9 Ω / □, and the resistance value of the second conductive layer is 10 5 Ω / □ or less.
前記加熱手段に圧接するように設けられた請求項1乃至4のいずれか1項に記載の加圧ローラと、
を備え、
前記加熱手段と前記加圧ローラとの間に形成されたニップ部で、現像剤像が形成された記録材を挟持搬送することにより前記記録材を加熱することを特徴とする像加熱装置。 Heating means;
The pressure roller according to any one of claims 1 to 4, provided so as to be in pressure contact with the heating means;
With
An image heating apparatus that heats the recording material by nipping and conveying the recording material on which a developer image is formed at a nip portion formed between the heating unit and the pressure roller.
前記可撓性スリーブは、前記加圧ローラに接触する最外層に設けられたフッ素樹脂層と、一部が前記可撓性スリーブの表面に露出する露出部を有し前記フッ素樹脂層の下層に設けられた第3の導電層とを有し、前記ヒータに対して摺擦可能に設けられ、
前記第3の導電層は接地され、かつ、前記加圧ローラ及び前記加熱手段は、前記加圧ローラの前記第1の導電層又は前記第2の導電層と、前記第3の導電層の前記露出部とが接触するように設けられることを特徴とする請求項5に記載の像加熱装置。 The heating means includes a flexible sleeve that contacts the pressure roller, and a heater that is pressed by the pressure roller via the flexible sleeve,
The flexible sleeve has a fluororesin layer provided on the outermost layer that contacts the pressure roller, and an exposed portion that is partially exposed on the surface of the flexible sleeve. A third conductive layer provided, provided to be slidable against the heater,
The third conductive layer is grounded, and the pressure roller and the heating means are the first conductive layer or the second conductive layer of the pressure roller, and the third conductive layer. The image heating apparatus according to claim 5, wherein the image heating apparatus is provided so as to be in contact with the exposed portion.
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2007
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