JP2005258156A - Pressure roller, fixing device, and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加圧ローラ、特に、記録材上のトナー像を定着させるための加熱定着ローラに圧接した状態で配置される加圧ローラ、該加圧ローラを備えた定着装置、及び、該定着装置を備えた画像形成装置に関する。 The present invention relates to a pressure roller, in particular, a pressure roller disposed in pressure contact with a heat fixing roller for fixing a toner image on a recording material, a fixing device including the pressure roller, and the fixing The present invention relates to an image forming apparatus including the apparatus.
従来から、複写機やプリンタあるいはファクシミリなどの電子写真方式による画像形成装置にあっては、加熱された定着ローラと加圧ローラとを互いに圧接させ、両ローラ間に用紙を通過させることで用紙上に転写されたトナー像を定着していた。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile, a heated fixing roller and a pressure roller are brought into pressure contact with each other, and a sheet is passed between the two rollers so The toner image transferred to the toner image was fixed.
図8に、従来用いられていた加圧ローラ50を示す。この加圧ローラ50は、シャフト51上にほぼ均一に発泡された多孔質弾性体層52を設け、該多孔質弾性体層52の表面に樹脂層53を設けたものである。
FIG. 8 shows a
この種の加圧ローラ50にあっては、図9に示すように、多孔質弾性体層52の両端部分の外径Aを中央部分の外径Bよりも大きく設定していた(図9はAとBの差を誇張して示している)。通紙中の用紙に対して外側に引っ張る力を作用させて、用紙のしわを防止するためである。
In this type of
しかしながら、加圧ローラ50は定着ローラから加熱作用を受け、蓄熱の大きい中央部分がどうしても高温になって中央部分の外径が両端部分の外径よりも大きくなり、通紙中の用紙をいわば中央部分に押し込める力が作用し、結果的に用紙にしわが発生していた。
However, the
その対策は従来種々提案されている。特許文献1には、加圧ローラを構成する多孔質弾性体層の気泡の分布を、両端部分において中央部分よりも小さくすることが開示されている。特許文献2には、加圧ローラを構成する多孔質弾性体層の発泡セル径を、両端部分において中央部分よりも小さくすることが開示されている。さらに、特許文献3には、加熱時におけるローラの外径が中央部分と両端部分とでほぼ一定となるように、ゴム層の発泡率を中央部分よりも両端部分において高くすることが開示されている。
そこで、本発明の目的は、定着ローラによって加熱された際に、両端部分の外径が中央部分の外径よりも大きく膨張することにより、通過する用紙に対してしわを生じさせることのない加圧ローラ、定着装置及び画像形成装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to add the wrinkles of the passing paper without causing wrinkles when the outer diameter of both end portions expands larger than the outer diameter of the central portion when heated by the fixing roller. To provide a pressure roller, a fixing device, and an image forming apparatus.
以上の目的を達成するため、本発明は、記録材上のトナー像を定着させるために加熱手段により加熱される定着ローラに圧接した状態で配置される加圧ローラであって、シャフトと、該シャフトに設けた多孔質弾性体層と、該多孔質弾性体層上に設けた樹脂層とを備え、前記多孔質弾性体層は、前記シャフトの軸方向において両端部分の空隙率が中央部分の空隙率よりも大きく、前記定着ローラによって加熱された際に両端部分の外径が中央部分の外径よりも大きく膨張することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a pressure roller disposed in pressure contact with a fixing roller heated by a heating means for fixing a toner image on a recording material, the shaft, A porous elastic layer provided on the shaft, and a resin layer provided on the porous elastic layer, wherein the porous elastic layer has a void ratio at the center portion in the axial direction of the shaft. It is larger than the void ratio, and when heated by the fixing roller, the outer diameter of both end portions expands larger than the outer diameter of the central portion.
空隙率とは、単位体積中に占める空隙の割合であり、空隙数及び/又は空隙の直径によって表すことができ、発泡率と同義でもある。多孔質弾性体層は、両端部分と中央部分とで同じ材質であってもよく、異なる材質であってもよい。また、空隙率の異なる複数の多孔質弾性体層がローラの中央部を線対称として連結されていてもよく、例えば、押出し成形された空隙率の異なる複数の多孔質弾性体層を所定長さのシャフトに取り付けることによって加圧ローラとすることができる。 The porosity is the ratio of the voids in the unit volume, can be represented by the number of voids and / or the diameter of the voids, and is synonymous with the foaming rate. The porous elastic layer may be made of the same material at both end portions and the central portion, or may be made of different materials. In addition, a plurality of porous elastic layers having different porosity may be connected so that the central portion of the roller is line symmetric.For example, a plurality of porous elastic layers having different porosity may be formed to have a predetermined length. A pressure roller can be obtained by attaching to the shaft.
本発明に係る加圧ローラによれば、シャフトの軸方向において両端部分の空隙率が中央部分の空隙率よりも大きく、定着ローラによって加熱された際に両端部分の外径が中央部分の外径よりも大きく膨張するため、通紙中の用紙に対して外側に引っ張る力が効果的に作用し、用紙にしわが生じることはない。 According to the pressure roller of the present invention, the porosity of both end portions in the axial direction of the shaft is larger than the porosity of the central portion, and when heated by the fixing roller, the outer diameter of both end portions is the outer diameter of the central portion. Therefore, the pulling force effectively acts on the paper being passed through, and the paper is not wrinkled.
本発明に係る定着装置は前記加圧ローラを備えたものであり、また、本発明に係る画像形成装置は前記定着装置を備えたものであり、いずれも通紙中の用紙にしわが生じる不具合を未然に防止することができる。 The fixing device according to the present invention includes the pressure roller, and the image forming apparatus according to the present invention includes the fixing device, both of which have a problem of causing wrinkles on the paper being passed. It can be prevented in advance.
以下、本発明に係る加圧ローラ、定着装置及び画像形成装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。 Embodiments of a pressure roller, a fixing device, and an image forming apparatus according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1に第1実施例としての加圧ローラ1を示し、図2に第2実施例としての加圧ローラ2を示し、図3に第3実施例としての加圧ローラ3を示す。
FIG. 1 shows a
図1に示す加圧ローラ1は、金属製のシャフト11と、該シャフト11の外周面に設けた多孔質弾性体層12と、該弾性体層12の外周面に設けた薄膜状の樹脂層14とで構成されている。
A
多孔質弾性体層12はシャフト11の軸方向に三つのセグメント12a,12b,12cに分割されている。セグメント12a,12cは軸方向の両端部分に配置され、セグメント12bは軸方向の中央部分に配置されている。各セグメント12a,12b,12cにおいて室温時での外径は等しく、空隙の直径は同一である。
The porous
多孔質弾性体層12において、単位体積中に占める空隙13の数がセグメント12a,12cにおいてセグメント12bよりも多く形成されている。即ち、空隙率(発泡率)が両端部分において中央部分よりも大きく設定されている。また、空隙率に関しては、軸方向中心ラインCを中心として左右に対称である。
In the porous
加圧ローラ1は、例えば、シリコンゴム材を主成分として発泡剤や加硫剤などを添加し、押出し成形したセグメント12a,12b,12cを所定の長さにカットし、シャフト11に接着/連接して多孔質弾性体層12とし、該弾性体層12上に樹脂層14を被覆することにより、製作することができる。空隙率、即ち、空隙13の直径や数は発泡剤の添加量、成形時の加熱温度などによって調整可能である。
The
シリコンゴムを主成分とする多孔質弾性体層12において、単位体積中に占める空隙13の数の比率に関して、セグメント12a,12cに対してセグメント12bは1:0.4〜1:0.8程度が適切である。
In the porous
樹脂層14は、例えば、厚さ100μm以下の耐熱性を有するポリテトラフルオロエチレンが好適であり、多孔質弾性体層12の外周面に接着剤を介して被せ、加熱収縮させることにより固定される。
The
以上の構成からなる加圧ローラ1は、図6に示すように、加熱手段22によって内部から加熱される定着ローラ21に圧接した状態で配置されて定着装置20を構成する。定着ローラ21には用紙分離爪23が付設されている。図7にこの定着装置20を備えた電子写真複写機30の内部構成の概略を示す。
As shown in FIG. 6, the
図7において、用紙は給紙部31から通紙経路Dに沿って上方に給紙/搬送され、周知の電子写真法によって感光体ドラム32上に形成されたトナー像を転写される。その後、用紙は定着装置20において定着ローラ21及び加圧ローラ1のニップ部を通過することにより、トナー像の加熱定着を施され、排紙ローラ対33から用紙トレイ34上に排出される。
In FIG. 7, a sheet is fed / conveyed upward along a sheet passing path D from a
ちなみに、用紙の通過位置と加圧ローラ1との位置関係は、図5に示すように、用紙Pはその搬送方向中心ラインC’が加圧ローラ1の軸方向中心ラインCと一致するように通紙される。
Incidentally, the positional relationship between the paper passage position and the
トナー像の加熱定着時において、加圧ローラ1は定着ローラ21から加熱されることになり、両端部分のセグメント12a,12cの単位体積中の空隙数が中央部分のセグメント12bの空隙数よりも多いため、セグメント12a,12cはその外径がセグメント12bの外径よりも大きく膨張する。これにて、通紙中の用紙に対して外側に引っ張る力が作用し、用紙にしわが生じることが防止される。
When the toner image is heated and fixed, the
加圧ローラ1に関して、セグメント12a,12c及びセグメント12bの加熱時における外径の変化の一例を図4(A)に示す。セグメント12a,12c及びセグメント12bは、30℃において同一外径を示しているが、温度の上昇に伴ってセグメント12a,12cの外径変化が大きくなる。この実験で使用された多孔質弾性体層12の単位体積中に占める空隙13の数の比率は、セグメント12a,12c:セグメント12b=1:0.7であった。
FIG. 4A shows an example of changes in the outer diameter of the
図2に示す加圧ローラ2は、基本的には前記加圧ローラ1と同様の構成を有し、同様の態様で定着装置20に組み込まれる。従って、図2において図1と同じ部材、部分には共通の符号を付し、その説明は省略する。
The
この加圧ローラ2において、両端部分のセグメント12a,12cはその空隙13の直径が中央部分のセグメント12bの空隙13の直径より大きくなるように調整されている。シリコンゴムを主成分とする多孔質弾性体層12において、空隙13の直径の比率に関して、セグメント12a,12cに対してセグメント12bは1:0.6〜1:0.9程度が適切である。
In the
トナー像の加熱定着時において、加圧ローラ2は定着ローラ21から加熱されることになり、両端部分のセグメント12a,12cの空隙13の直径が中央部分のセグメント12bの空隙13の直径よりも大きいため、セグメント12a,12cはその外径がセグメント12bの外径よりも大きく膨張する。これにて、通紙中の用紙に対して外側に引っ張る力が作用し、用紙にしわが生じることが防止される。
When the toner image is heated and fixed, the
加圧ローラ2に関して、セグメント12a,12c及びセグメント12bの加熱時における外径の変化の一例を図4(B)に示す。セグメント12a,12c及びセグメント12bは、30℃において同一外径を示しているが、温度の上昇に伴ってセグメント12a,12cの外径変化が大きくなる。この実験で使用された多孔質弾性体層12の空隙13の直径の比率は、セグメント12a,12c:セグメント12b=1:0.85であった。
FIG. 4B shows an example of changes in the outer diameter of the
図3に示す加圧ローラ3は、多孔質弾性体層12をセグメント12a〜12gにて構成したもので、他の構成は前記加圧ローラ1,2と同様であり、同様の態様で定着装置20に組み込まれる。従って、図3において図1及び図2と同じ部材、部分には共通の符号を付し、その説明は省略する。
The
この加圧ローラ3において、中央部分に位置するセグメント12dはその空隙13の直径が両端部分に位置するセグメント12a,12gの空隙13の直径よりも小さく、かつ、空隙13の数も比較的少ない。セグメント12c,12eはその空隙13の直径がセグメント12dの空隙13の直径と同じであるが、空隙13の数がセグメント12dよりも多くなるように調整されている。セグメント12b,12fはその空隙13の直径がセグメント12c,12d,12eの空隙13の直径と同じであるが、空隙13の数がセグメント12c,12eよりも多くなるように調整されている。両端部分に位置するセグメント12a,12gはその空隙13の直径が他のセグメント12b〜12fの空隙13の直径より大きくなるように調整されている。
In the
換言すれば、加圧ローラ3の多孔質弾性体層12は、シャフト11の軸方向において中心ラインCを中心として空隙率が両端側に向かって漸次増加し、かつ、増加傾向は中心ラインCを中心に対称である。
In other words, the porosity of the porous
トナー像の加熱定着時において、加圧ローラ3は定着ローラ21から加熱され、その外径は中央部分のセグメント12dよりも中間部分のセグメント12c,12e及びセグメント12b,12f、さらに、両端部分のセグメント12a,12gのほうが大きく膨張する。これにて、通紙中の用紙に対して外側に引っ張る力が作用し、用紙にしわが生じることが防止される。
When the toner image is heated and fixed, the
なお、本発明に係る加圧ローラ、定着装置及び画像形成装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できることは勿論である。 The pressure roller, the fixing device, and the image forming apparatus according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified within the scope of the gist.
1,2,3…加圧ローラ
11…シャフト
12…多孔質弾性体層
12a〜12g…セグメント
13…空隙
14…樹脂層
20…定着装置
21…定着ローラ
22…加熱手段
30…電子写真複写機
DESCRIPTION OF
Claims (8)
シャフトと、該シャフトに設けた多孔質弾性体層と、該多孔質弾性体層上に設けた樹脂層とを備え、
前記多孔質弾性体層は、前記シャフトの軸方向において両端部分の空隙率が中央部分の空隙率よりも大きく、前記定着ローラによって加熱された際に両端部分の外径が中央部分の外径よりも大きく膨張すること、
を特徴とする加圧ローラ。 A pressure roller arranged in pressure contact with a fixing roller heated by a heating means for fixing a toner image on a recording material,
A shaft, a porous elastic layer provided on the shaft, and a resin layer provided on the porous elastic layer;
The porous elastic layer has a void ratio at both end portions in the axial direction of the shaft that is larger than a void ratio at the center portion, and when heated by the fixing roller, the outer diameter of both end portions is larger than the outer diameter of the center portion. Also expand greatly,
A pressure roller characterized by.
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