JP2010217517A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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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.
プリンタや複写機等のトナーを用いる電子写真方式の画像形成装置では、紙などの記録媒体の表面にトナー像を形成した後、加熱および加圧することによりトナー像が定着される。このようなトナー画像の定着を行う装置としては、例えば、金属の芯金の外周面にトナー離型層を設け、芯金の内部に加熱用のハロゲンヒータを有する定着ロールがある。 In an electrophotographic image forming apparatus using toner such as a printer or a copying machine, a toner image is formed on the surface of a recording medium such as paper, and then the toner image is fixed by heating and pressing. As an apparatus for fixing such a toner image, for example, there is a fixing roll having a toner release layer provided on the outer peripheral surface of a metal core and a halogen heater for heating inside the core.
一方、熱源として、通電により磁界を発生するコイルと、磁界の電磁誘導により渦電流が生じて発熱する発熱体とを用いた電磁誘導発熱方式の定着装置が提案されている。
電磁誘導発熱方式の定着装置では、例えば、磁界を発生するコイルと、コイルから発生した磁界の作用により発熱する導電層を有する回転可能な無端状のベルト（定着ベルト）と、ベルトの内側を支持する部材と、ベルトとともに記録媒体を搬送する加圧ロールを備えた定着装置が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
On the other hand, as a heat source, an electromagnetic induction heating type fixing device using a coil that generates a magnetic field by energization and a heating element that generates heat by generating eddy current by electromagnetic induction of the magnetic field has been proposed.
In an electromagnetic induction heating type fixing device, for example, a rotatable endless belt (fixing belt) having a coil that generates a magnetic field, a conductive layer that generates heat by the action of the magnetic field generated from the coil, and the inside of the belt are supported. There has been proposed a fixing device including a member to be pressed and a pressure roll for conveying a recording medium together with a belt (for example, see Patent Documents 1 and 2).
また、ベルトとベルト支持部材との間にフッ素樹脂などからなる滑り部材を設けたもの（特許文献３参照）、ベルトの内側で加圧ロールに対向するように配置された圧力パッドに、表面に凹凸が形成された摺動部材を設けたもの（特許文献４参照）が提案されている。また、ベルトの内面に潤滑剤を保持するための凹部を設けたもの（特許文献５参照）が提案されている。 Also, a sliding member made of fluorine resin or the like is provided between the belt and the belt supporting member (see Patent Document 3), a pressure pad disposed on the inner surface of the belt so as to face the pressure roll, The thing which provided the sliding member in which the unevenness | corrugation was formed (refer patent document 4) is proposed. Further, a belt in which a recess for holding a lubricant is provided on the inner surface of the belt (see Patent Document 5) has been proposed.
本発明は、加熱補助部材とベルトとの接触部分の磨耗が抑制される定着装置を提供することを主な目的とする。 The main object of the present invention is to provide a fixing device in which wear of a contact portion between a heating auxiliary member and a belt is suppressed.
上記目的を達成するため、以下の定着装置及び画像形成装置が提供される。
請求項１に係る発明は、回転する無端状のベルト部材と、前記ベルト部材の内側又は外側に配置された発熱源と、前記ベルト部材に対して熱伝導を行う加熱補助部材と、少なくとも表面に多孔質構造を有し、前記ベルト部材と接触するように前記加熱補助部材に固定され、前記ベルト部材との間に潤滑剤を保持する摺動部材と、前記ベルト部材に対して圧力を加える加圧部材と、を有し、未定着の画像が形成された記録媒体を前記ベルト部材と前記加圧部材との間に通過させることにより、前記画像を前記記録媒体に定着させる定着装置である。
請求項２に係る発明は、前記摺動部材が、ポリイミド樹脂により形成されている請求項１に記載の定着装置である。
請求項３に係る発明は、前記加熱補助部材が、電磁誘導加熱体又は抵抗発熱体を含む請求項１又は請求項２に記載の定着装置である。
請求項４に係る発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の定着装置を備える画像形成装置である。
In order to achieve the above object, the following fixing device and image forming apparatus are provided.
The invention according to claim 1 includes a rotating endless belt member, a heat source disposed inside or outside the belt member, a heating auxiliary member that conducts heat to the belt member, and at least a surface thereof. A sliding member having a porous structure, fixed to the heating auxiliary member so as to be in contact with the belt member, and holding a lubricant between the belt member and a pressure member that applies pressure to the belt member; And a pressure member, and a fixing device that fixes the image onto the recording medium by passing a recording medium on which an unfixed image is formed between the belt member and the pressure member.
The invention according to claim 2 is the fixing device according to claim 1, wherein the sliding member is formed of a polyimide resin.
The invention according to claim 3 is the fixing device according to claim 1 or 2, wherein the heating auxiliary member includes an electromagnetic induction heating body or a resistance heating element.
A fourth aspect of the present invention is an image forming apparatus including the fixing device according to any one of the first to third aspects.
請求項１に係る発明によれば、本構成の摺動部材を有さない場合に比べ、加熱補助部材とベルトとの接触部分の磨耗が抑制される定着装置が提供される。
請求項２に係る発明によれば、摺動部材がポリイミド樹脂以外により形成されている場合に比べて、加熱補助部材とベルトとの接触部分の磨耗がより長期にわたって抑制される定着装置が提供される。
請求項４に係る発明によれば、加熱補助部材が電磁誘導加熱体又は抵抗発熱体を含まない場合に比べ、より高速化が実現される定着装置が提供される。
請求項５に係る発明によれば、本構成の定着装置を有さない場合に比べ、記録媒体の安定した搬送が実現される画像形成装置が提供される。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a fixing device in which the wear of the contact portion between the heating auxiliary member and the belt is suppressed as compared with the case where the sliding member having this configuration is not provided.
According to the second aspect of the present invention, there is provided a fixing device in which the wear of the contact portion between the heating auxiliary member and the belt is suppressed for a longer period of time compared to the case where the sliding member is formed of other than polyimide resin. The
According to the fourth aspect of the present invention, there is provided a fixing device that can achieve higher speed than the case where the heating auxiliary member does not include an electromagnetic induction heating body or a resistance heating element.
According to the fifth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus capable of realizing a stable conveyance of a recording medium as compared with a case where the fixing device of this configuration is not provided.
本発明者は、ベルト部材（適宜、「定着ベルト」又は「ベルト」という。）を加熱する発熱体と加熱補助部材を備えた定着装置について鋭意検討を行ったところ、以下のような知見を得た。
例えば、発熱層を持つ定着ベルトの内側に、加熱補助部材として熱を蓄える機能を持った部材（適宜、「蓄熱部材」という。）を接触させた状態でベルトを駆動（回転）させると、ベルトと蓄熱部材との接触部分に摺動抵抗が発生し、ベルトと蓄熱部材の磨耗の発生、及びベルト駆動トルクの増大により、耐久性の低下につながる。このようなベルトと蓄熱部材との摺動により、図４に示すように金属製の蓄熱部材であってもその表面が摩耗してしまう。
The inventor has conducted extensive studies on a fixing device including a heating element and a heating auxiliary member for heating a belt member (referred to as “fixing belt” or “belt” as appropriate), and obtained the following knowledge. It was.
For example, when the belt is driven (rotated) with a member having a function of storing heat as an auxiliary heating member (appropriately referred to as “heat storage member”) inside the fixing belt having the heat generation layer, the belt A sliding resistance is generated at the contact portion between the heat storage member and the heat storage member. The wear of the belt and the heat storage member is generated, and the belt driving torque is increased, leading to a decrease in durability. Due to such sliding between the belt and the heat storage member, the surface of the metal heat storage member is worn as shown in FIG.
摺動抵抗の増大を防ぐために、例えばベルトと蓄熱部材との間に液状の潤滑剤（オイル）を付与する方法が考えられるが、潤滑剤を押し出す力が働いて、摺動面に潤滑剤を保持しておくことが難しい。また、発熱体を有するベルトと蓄熱部材を備えた定着装置では、発熱源と蓄熱部材からの熱によって潤滑剤の劣化が生じ易く、潤滑剤の粘度が上昇し易い。これらの要因により、ベルトの円滑な駆動と蓄熱部材の機能が十分発揮されず、定着装置の高速化を阻害し、更に、記録紙の円滑な搬送が困難となり、紙しわや画像ずれが発生し易いといった問題が生じる。 In order to prevent an increase in sliding resistance, for example, a method of applying a liquid lubricant (oil) between the belt and the heat storage member is conceivable. However, a force pushing out the lubricant works, and the lubricant is applied to the sliding surface. It is difficult to keep. Further, in a fixing device including a belt having a heating element and a heat storage member, the lubricant is easily deteriorated by heat from the heat generation source and the heat storage member, and the viscosity of the lubricant is likely to increase. Due to these factors, the smooth drive of the belt and the function of the heat storage member are not fully demonstrated, hindering the speeding up of the fixing device, and the smooth conveyance of the recording paper becomes difficult, resulting in paper wrinkles and image misalignment. The problem that it is easy arises.
また、例えば、従来の圧力パッドとベルトの間に使用される、表面の摩擦抵抗が小さい樹脂シートのような摺動部材を、ベルトと蓄熱部材との間にそのまま流用した場合、蓄熱部材とベルト内面は積極的に接触しているわけではないため、ベルト駆動中、摺動部材に「しわ」が発生し、「しわ」により生じた隙間により熱伝達性能が低下し、蓄熱部材の機能が損なわれてしまう。また、摺動部材の厚みが大きすぎる（すなわち、熱容量が大きすぎる）と、熱伝達性能が低下し、蓄熱部材からベルトへの熱移動が円滑に行なわれず、定着装置の高速化を阻害する。また、熱移動のムラが発生した場合は、均一な温度分布が得られずに、画像欠陥の原因となる。 Further, for example, when a sliding member such as a resin sheet having a small surface frictional resistance used between a conventional pressure pad and a belt is used as it is between the belt and the heat storage member, the heat storage member and the belt Since the inner surface is not actively in contact with the belt, `` wrinkles '' are generated on the sliding member while the belt is driven, and the heat transfer performance deteriorates due to the gap generated by the `` wrinkles '', and the function of the heat storage member is impaired. It will be. On the other hand, if the thickness of the sliding member is too large (that is, the heat capacity is too large), the heat transfer performance is deteriorated, the heat transfer from the heat storage member to the belt is not smoothly performed, and the speeding up of the fixing device is hindered. In addition, when unevenness of heat transfer occurs, a uniform temperature distribution cannot be obtained, causing image defects.
このような問題を解決すべく研究を重ねた結果、本発明者は、少なくとも表面に多孔質構造を有する摺動部材を蓄熱部材の表面に固定した定着装置とすることで、ベルトと蓄熱部材との間で潤滑油が長期間にわたって効果的に保持されるとともに、蓄熱部材からベルトへの熱移動も円滑に行われ、画像欠陥の発生が効果的に抑制されることを見出し、本発明の完成に至った。 As a result of repeated research to solve such problems, the present inventor has developed a fixing device in which at least a sliding member having a porous structure on the surface is fixed to the surface of the heat storage member, thereby the belt, the heat storage member, It is found that the lubricating oil is effectively retained for a long period of time, the heat transfer from the heat storage member to the belt is performed smoothly, and the occurrence of image defects is effectively suppressed, and the present invention is completed. It came to.
図１に示す形態の定着装置１００は、回転する無端状のベルト部材（定着ベルト）１０２と、ベルト部材１０２の外側に配置された発熱源（励磁コイル）１１０と、ベルト部材１０２に対して熱伝導を行う加熱補助部材（蓄熱部材）１１８と、多孔質構造を有し、ベルト部材１０２と接触するように加熱補助部材１１８に固定され、ベルト部材１０２との間に潤滑剤を保持する摺動部材１２４と、ベルト部材１０２に対して圧力を加える加圧部材（加圧ロール）１０４と、を有している。 1 has a rotating endless belt member (fixing belt) 102, a heat source (excitation coil) 110 disposed outside the belt member 102, and heat to the belt member 102. Heating auxiliary member (heat storage member) 118 that conducts, and a slide that has a porous structure, is fixed to the heating auxiliary member 118 so as to be in contact with the belt member 102, and holds the lubricant between the belt member 102 A member 124 and a pressure member (pressure roll) 104 that applies pressure to the belt member 102 are included.
＜ベルト部材＞
本実施形態に係るベルト部材１０２は、無端状のベルト（シームレスベルト）であり、例えば、ポリイミドに代表される耐熱性樹脂ベルト（基層）に、電磁誘導可能な金属層（発熱層）、耐熱弾性層、及び離型層が積層して形成されている。例えば、フローコートにより形成されたポリイミドベルトの外周面に金属発熱層をめっきによって形成し、更にフローコートによってシリコンゴムで被覆し、焼成・二次加硫した上で、離型層（ＰＦＡチューブ）を被覆・焼成することで耐熱定着ベルトが形成される。
上記各層のほかに保護層などの他の機能層を設けてもよい。
<Belt member>
The belt member 102 according to the present embodiment is an endless belt (seamless belt), for example, a heat-resistant resin belt (base layer) represented by polyimide, a metal layer (heat generation layer) capable of electromagnetic induction, and heat-resistant elasticity. A layer and a release layer are laminated. For example, a metal heating layer is formed by plating on the outer peripheral surface of a polyimide belt formed by flow coating, and further coated with silicon rubber by flow coating, fired and secondary vulcanized, and then a release layer (PFA tube) A heat-resistant fixing belt is formed by coating and baking.
In addition to the above layers, other functional layers such as a protective layer may be provided.
基層は、定着ベルト１０２の強度を保持するためのベース（土台）となるもので、耐熱性を有する樹脂フイルム、例えば、５０μｍ以上２００μｍ以下の厚みを有するポリイミドで形成される。基層には、ポリイミドのような樹脂の他に、鉄、ニッケル、シリコン、ホウ素、ニオブ、銅、ジルコニウム、コバルト等の金属、又はこれらの合金で構成される金属軟磁性材料を含んでもよい。 The base layer serves as a base (base) for maintaining the strength of the fixing belt 102, and is formed of a heat-resistant resin film, for example, a polyimide having a thickness of 50 μm or more and 200 μm or less. In addition to a resin such as polyimide, the base layer may include a metal soft magnetic material composed of a metal such as iron, nickel, silicon, boron, niobium, copper, zirconium, cobalt, or an alloy thereof.
発熱層は、磁界を打ち消す磁界を生成するように渦電流が流れる電磁誘導作用により発熱する金属材料で構成される。また、発熱層は、磁界の磁束を貫通させるように薄い厚み（例えば１０μｍ程度）で構成される。発熱層として用いられる金属材料としては、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、亜鉛、錫、鉛、ビスマス、ベリリウム、アンチモン、又はこれらの合金の金属材料が挙げられる。 The heat generating layer is made of a metal material that generates heat by an electromagnetic induction effect in which an eddy current flows so as to generate a magnetic field that cancels the magnetic field. Further, the heat generating layer is formed with a thin thickness (for example, about 10 μm) so as to penetrate the magnetic flux of the magnetic field. Examples of the metal material used for the heat generating layer include gold, silver, copper, aluminum, zinc, tin, lead, bismuth, beryllium, antimony, or alloys thereof.
保護層は、機械的強度が発熱層より高く、繰り返し歪みに強い材料であり、錆びや腐食に強い材料により形成される。例えば、厚さ３０μｍ程度の非磁性ステンレスが用いられる。 The protective layer has a higher mechanical strength than the heat generating layer, is a material that is resistant to repeated strain, and is formed of a material that is resistant to rust and corrosion. For example, nonmagnetic stainless steel having a thickness of about 30 μm is used.
弾性層は、弾性と耐熱性の観点から、シリコン系ゴム、又はフッ素系ゴムが用いられ、例えば、厚さ２００μｍ程度のシリコンゴムにより形成される。 The elastic layer is made of silicon rubber or fluorine rubber from the viewpoint of elasticity and heat resistance, and is made of, for example, silicon rubber having a thickness of about 200 μm.
離型層は、記録用紙Ｐ上で溶融されたトナーＴとの接着力を弱めて、記録用紙Ｐを定着ベルト１０２から剥離し易くする。離型層としては、例えば厚さ３０μｍのフッ素樹脂、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂などが用いられる。 The release layer weakens the adhesive force with the toner T melted on the recording paper P and makes it easier to peel the recording paper P from the fixing belt 102. As the release layer, for example, a fluorine resin, a silicon resin, a polyimide resin, or the like having a thickness of 30 μm is used.
定着ベルト１０２の内側には、非磁性体であるアルミニウムからなる支柱１１４が定着ベルト１０２に対して非接触の状態で配置されている。支柱１１４は、底面側（加圧ロール１０４側）に長手方向に沿って凹部１１４Ａが形成されている。 Inside the fixing belt 102, a support column 114 made of aluminum which is a nonmagnetic material is disposed in a non-contact state with respect to the fixing belt 102. The support column 114 has a recess 114A formed in the longitudinal direction on the bottom surface side (the pressure roll 104 side).
支柱１１４の凹部１１４Ａには、定着ベルト１０２を所定の圧力で外側に向けて押圧するための樹脂製の押圧パッド１１６が固定されている。押圧パッド１１６は、弾性を有する部材で構成され、一端面が定着ベルト１０２の内周面と接触して定着ベルト１０２を加圧ロール１０４側に加圧している。 A resin-made pressing pad 116 for pressing the fixing belt 102 outward at a predetermined pressure is fixed to the recess 114A of the support column 114. The pressing pad 116 is made of an elastic member, and has one end surface in contact with the inner peripheral surface of the fixing belt 102 to press the fixing belt 102 toward the pressure roll 104.
＜発熱源＞
定着ベルト１０２に対して加圧ロール１０４の反対側において、ベルト外周面と対向する位置には、絶縁性の材料で構成されたボビン（コイル支持部材）１０８が配置されている。ボビン１０８は、定着ベルト１０２の外周面に倣った略円弧状に形成されている。ボビン１０８と定着ベルト１０２との間隔は、例えば１ｍｍ以上３ｍｍ以下とする。
<Heat source>
A bobbin (coil support member) 108 made of an insulating material is disposed on the opposite side of the pressure roll 104 with respect to the fixing belt 102 at a position facing the belt outer peripheral surface. The bobbin 108 is formed in a substantially arc shape that follows the outer peripheral surface of the fixing belt 102. The distance between the bobbin 108 and the fixing belt 102 is, for example, 1 mm or more and 3 mm or less.
ボビン１０８には、通電によって磁界を発生させる励磁コイル１１０が軸方向（図１の紙面に対して垂直方向）に巻き回されている。励磁コイル１１０は不図示の電源に接続せれており、励磁コイル１１０に交流電流が流された際に、励磁コイル１１０周辺に定着ベルト１０２の外周面と直交する磁界が発生する。磁界は、不図示の励起回路により、定着ベルト１０２に含まれる発熱層中に渦電流が発生するように変動するものである。 An excitation coil 110 that generates a magnetic field by energization is wound around the bobbin 108 in the axial direction (perpendicular to the plane of FIG. 1). The exciting coil 110 is connected to a power source (not shown), and when an alternating current is passed through the exciting coil 110, a magnetic field perpendicular to the outer peripheral surface of the fixing belt 102 is generated around the exciting coil 110. The magnetic field fluctuates so that an eddy current is generated in the heat generating layer included in the fixing belt 102 by an excitation circuit (not shown).
定着ベルト１０２と反対側で励磁コイル１１０と対向する位置には、ボビン１０８の円弧状に倣って略円弧状に形成されたフェライト等の磁性体からなる磁路形成部材１１２が配置されている。磁路形成部材１１２は、定着ベルト１０２の幅方向に沿って複数配置されており、定着ベルト１０２の幅方向に架設された非磁性体からなる保持部材（不図示）によって保持されている。磁路形成部材１１２は、保持部材の長手方向中央部では等間隔に配置され、長手方向両端部では、間隔を詰めて、あるいは、接触して配置されている。このように磁路形成部材１１２を配置することで、定着ベルト１０２の幅方向の磁界の分布が調整される。
なお、発熱源は、上記のような電磁誘導加熱体に限定されず、抵抗発熱体であってもよい。
A magnetic path forming member 112 made of a magnetic material such as ferrite formed in a substantially arc shape following the arc shape of the bobbin 108 is disposed at a position opposite to the fixing belt 102 and facing the exciting coil 110. A plurality of magnetic path forming members 112 are arranged along the width direction of the fixing belt 102, and are held by a holding member (not shown) made of a non-magnetic material provided in the width direction of the fixing belt 102. The magnetic path forming members 112 are arranged at equal intervals in the central portion in the longitudinal direction of the holding member, and are arranged at close intervals or in contact at both ends in the longitudinal direction. By arranging the magnetic path forming member 112 in this way, the distribution of the magnetic field in the width direction of the fixing belt 102 is adjusted.
The heat generation source is not limited to the electromagnetic induction heating body as described above, but may be a resistance heating body.
＜加熱補助部材＞
一例として、定着ベルト１０２の内側で支柱１１４の上方には、ベルト部材１０２を間に挟んで励磁コイル１１０と対向するように加熱補助部材（蓄熱部材）１１８が配置されている。
<Heating auxiliary member>
As an example, a heating auxiliary member (heat storage member) 118 is disposed on the inner side of the fixing belt 102 and above the support 114 so as to face the excitation coil 110 with the belt member 102 interposed therebetween.
加熱補助部材１１８は、定着ベルト１０２の幅方向を長手方向とする略半円筒状の部材であり、励磁コイル１１０との間で定着ベルト１０２を挟むようにして配置され、摺動部材１２４を介してベルト部材１０２に対して熱伝導を行う。加熱補助部材１１８は、例えば金属で構成され、通紙によるベルトの温度低下を補うための蓄熱機能を持ち、更に、電磁誘導加熱が可能な材料とする。
加熱補助部材１１８は、例えばキューリー温度以上になると誘導電流が流れなくなる感温磁性金属（Ｆｅ−Ｎｉ合金）で構成される。この磁性金属材料は、例えばその比透磁率が１００以上、望ましくは５００以上の強磁性体である。加熱補助部材１１８は、磁路形成部材１１２との間で、磁界による閉磁路を形成し、磁界の電磁誘導作用により発熱するとともに、熱が加熱補助部材１１８の内部に蓄熱される。
The heating auxiliary member 118 is a substantially semi-cylindrical member whose longitudinal direction is the width direction of the fixing belt 102, and is disposed so as to sandwich the fixing belt 102 between the exciting coil 110 and the belt via the sliding member 124. Thermal conduction is performed with respect to the member 102. The heating auxiliary member 118 is made of, for example, metal, has a heat storage function for compensating for a belt temperature drop due to paper passing, and is made of a material capable of electromagnetic induction heating.
The heating auxiliary member 118 is made of, for example, a temperature-sensitive magnetic metal (Fe—Ni alloy) in which the induced current does not flow when the temperature is equal to or higher than the Curie temperature. This magnetic metal material is, for example, a ferromagnetic material having a relative permeability of 100 or more, preferably 500 or more. The heating auxiliary member 118 forms a closed magnetic path by a magnetic field with the magnetic path forming member 112, generates heat by electromagnetic induction of the magnetic field, and heat is stored in the heating auxiliary member 118.
加熱補助部材１１８の内周側には、円弧状の支持部材１２６が設けられ、周方向両端部には、略Ｌ字状の支持部が形成された２個の支持部材１２２の一端が長手方向に沿ってそれぞれ取付けられている。ここで、各支持部材１２２の他端が、ネジ１２８によって支柱１１４の両側面（図１の左右側面）に締結されることにより、支柱１１４によって加熱補助部材１１８が支持されている。 An arc-shaped support member 126 is provided on the inner peripheral side of the heating auxiliary member 118, and one end of two support members 122 in which substantially L-shaped support portions are formed at both ends in the longitudinal direction. Each is installed along. Here, the other end of each support member 122 is fastened to both side surfaces (left and right side surfaces in FIG. 1) of the support column 114 by screws 128, so that the heating auxiliary member 118 is supported by the support column 114.
このような加熱補助部材１１８が励磁コイル１１０と対向する位置に設けられていることで、記録用紙Ｐの通過により定着ベルト１０２の熱が消費されても、定着ベルト１０２の温度低下は小さく抑えられる。
なお、加熱補助部材１１８は、上記のような電磁誘導加熱体に限定されず、例えば、抵抗発熱体も好ましい。このような発熱体又は加熱体を用いることで、定着ベルト１０２の温度低下がより小さく抑えられる。また、加熱補助部材１１８は、必ずしも発熱機能を有する必要はなく、定着ベルトの温度低下を抑制する機能を有するものであればよく、例えば、発熱機能は無くても蓄熱機能を有するものでもよい。
By providing such a heating auxiliary member 118 at a position facing the exciting coil 110, even if the heat of the fixing belt 102 is consumed by the passage of the recording paper P, the temperature drop of the fixing belt 102 can be suppressed to a small level. .
The heating auxiliary member 118 is not limited to the electromagnetic induction heating body as described above, and for example, a resistance heating body is also preferable. By using such a heating element or heating element, the temperature drop of the fixing belt 102 can be further suppressed. Further, the heating auxiliary member 118 does not necessarily have a heat generation function, and may have any function that suppresses a decrease in the temperature of the fixing belt. For example, the heat auxiliary member 118 may have a heat storage function even if it does not have a heat generation function.
＜摺動部材＞
加熱補助部材１１８の外周面には、図１及び図３に示すように、潤滑油を効率的に保持するための多孔質構造を有するフイルム状（シート状）の摺動部材１２４が設けられている。摺動部材１２４は、少なくともベルト１０２に接する表面近傍が多孔質構造を有していればよく、摺動部材１２４の表層のみ、あるいは、摺動部材全体が多孔質構造であってもよい。この多孔質構造とは、多数の微細な連続孔が摺動部材１２４表面から内部にかけて存在している状態を示し、貫通している必要はない。
<Sliding member>
As shown in FIGS. 1 and 3, a film-like (sheet-like) sliding member 124 having a porous structure for efficiently retaining the lubricating oil is provided on the outer peripheral surface of the heating auxiliary member 118. Yes. The sliding member 124 only needs to have a porous structure at least near the surface in contact with the belt 102, and only the surface layer of the sliding member 124 or the entire sliding member may have a porous structure. This porous structure indicates a state in which a large number of fine continuous holes exist from the surface to the inside of the sliding member 124, and does not need to penetrate.
摺動部材１２４はベルト１０２と加熱補助部材１１８との間に位置し、その摺動面がベルトの内面と接触することで加熱補助部材１１８からの熱伝達機能を有するとともに、多孔質構造により、液体潤滑剤（オイル）を長期にわたって安定して保持し、摺動抵抗の増加を防ぐ機能も有する。 The sliding member 124 is located between the belt 102 and the heating auxiliary member 118, and has a heat transfer function from the heating auxiliary member 118 by the sliding surface being in contact with the inner surface of the belt. It also has a function of stably holding liquid lubricant (oil) for a long period of time and preventing an increase in sliding resistance.
多孔質構造の細孔の大きさ（口径）としては、機械的強度を有しつつ、十分な潤滑油保持性を得る観点から、０．０１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは０．０５μｍ以上３０μｍ以下であり、さらに好ましくは０．１μｍ以上２０μｍ以下である。なお、細孔の大きさは、走査型電子顕微鏡による表面観察像を画像解析により計算した平均値により求められる値である。 The size (caliber) of the pores of the porous structure is preferably 0.01 μm or more and 100 μm or less, more preferably 0 from the viewpoint of obtaining sufficient lubricating oil retention while having mechanical strength. 0.05 μm or more and 30 μm or less, and more preferably 0.1 μm or more and 20 μm or less. The size of the pore is a value obtained from an average value obtained by image analysis of a surface observation image obtained by a scanning electron microscope.
摺動部材１２４を構成する材料としては、円滑性、耐熱性、及び耐磨耗性を有するほか、使用する潤滑剤に対して難吸収性の材料が好適である。摺動部材１２４を構成する具体的な材料としては、例えば、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルケトン、ポリサルフォン、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリアミド、ポリベンズイミダゾール、ポリベンズオキサゾール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリテトラフルオロエチレン等が挙げられる。これらの中でも、耐熱性、耐磨耗性、潤滑油難吸収性などの観点から、ポリイミドが特に好ましい。ポリイミドは、熱硬化性のものが望ましく、熱硬化性ポリイミドは、分子主鎖中にイミド基が有機基と直結し、これが繰り返し単位となって、高分子化しているものである。有機基は、例えば、脂肪族基、芳香族基等を意味するが、芳香族基、例えば、フェニル基、ナフチル基、ジフェニル基（２つのフェニル基がメチレン基やカルボニル基を介して結合されたものを含む）である方が、高い使用温度で機械的特性が良好なものとなる。ポリイミド前駆体の一つであるポリアミド酸は、有機酸二無水物と有機ジアミンとの当量を、常温の有機極性溶媒中で縮重合反応させることによって生成される。 As a material constituting the sliding member 124, a material that has smoothness, heat resistance, and wear resistance, and is hardly absorbable with respect to the lubricant to be used is suitable. Specific materials constituting the sliding member 124 include, for example, polyester, polyethylene terephthalate, polyether sulfone, polyether ketone, polysulfone, polyimide, polyimide amide, polyamide, polybenzimidazole, polybenzoxazole, polyether ether. Examples include ketones and polytetrafluoroethylene. Among these, polyimide is particularly preferable from the viewpoints of heat resistance, abrasion resistance, poor lubricating oil absorbability, and the like. The polyimide is preferably thermosetting, and the thermosetting polyimide is a polymer in which an imide group is directly connected to an organic group in a molecular main chain, and this is a repeating unit. The organic group means, for example, an aliphatic group, an aromatic group, etc., but an aromatic group such as a phenyl group, a naphthyl group, or a diphenyl group (two phenyl groups are bonded via a methylene group or a carbonyl group). The better the mechanical properties at higher operating temperatures. Polyamic acid, which is one of the polyimide precursors, is produced by subjecting an equivalent of an organic acid dianhydride and an organic diamine to a polycondensation reaction in an organic polar solvent at room temperature.
摺動部材１２４の厚さは、特に限定されないが、２００μｍ以上６００μｍ以下であることが好ましい。
定着装置が駆動中のベルトは、常に同じ周速度で回転しているわけではなく、例えば用紙搬送中の周速度は、「通紙部＜非通紙部」となる。摺動部材１２４の厚みが２００μｍ以上であれば、ベルト内面と接触している摺動部材１２４に速度差による「しわ」が発生することが抑制され、「しわ」により生じ得る隙間による伝熱の低下や、加熱補助部材による蓄熱機能等の低下が抑制される。また、「しわ」による接触均一性の低下や、突出した接触によるベルト及び加熱補助部材の磨耗も抑制される。
The thickness of the sliding member 124 is not particularly limited, but is preferably 200 μm or more and 600 μm or less.
The belt being driven by the fixing device does not always rotate at the same peripheral speed. For example, the peripheral speed during sheet conveyance is “sheet passing portion <non-sheet passing portion”. If the thickness of the sliding member 124 is 200 μm or more, the occurrence of “wrinkles” due to the speed difference in the sliding member 124 that is in contact with the inner surface of the belt is suppressed, and heat transfer due to gaps that may be caused by “wrinkles” The decrease and the decrease in the heat storage function by the heating auxiliary member are suppressed. In addition, a decrease in contact uniformity due to “wrinkles” and wear of the belt and the heating auxiliary member due to protruding contact are suppressed.
一方、摺動部材１２４の厚みが６００μｍ以下であれば、熱容量が大きくなり過ぎず、蓄熱部材と定着ベルトとの間の熱移動が円滑に行なわれ、通紙によるベルト表面の温度低下を補うための加熱補助部材が、その機能を十分発揮する。これにより、定着装置の高速化が達成され、また、熱移動のムラが発生し難くなり、均一な温度分布が得られ、画像欠陥の発生が抑制される。 On the other hand, if the thickness of the sliding member 124 is 600 μm or less, the heat capacity does not become too large, and the heat transfer between the heat storage member and the fixing belt is performed smoothly, so as to compensate for the temperature drop on the belt surface due to paper passing. The heating auxiliary member sufficiently exhibits its function. As a result, speeding up of the fixing device is achieved, heat transfer unevenness is less likely to occur, a uniform temperature distribution is obtained, and occurrence of image defects is suppressed.
なお、摺動部材１２４は、単層から構成されてもよし、複数層から構成されていてもよく、各層は同じ材料で構成されていてもよいし、異なる材料で構成されていてもよい。 The sliding member 124 may be composed of a single layer or a plurality of layers, and each layer may be composed of the same material or different materials.
摺動部材１２４を蓄熱部材１１８の表面に設ける方法としては、図３に示すように摺動部材１２４が蓄熱部材１１８の外周面全体に設けられれば特に限定されず、例えば、接着剤を介して蓄熱部材１１８に貼り付けてよいし、ネジ止めなどの機械的方法によって固定してもよい。
このように、少なくとも表面に多孔質構造を有する摺動部材１２４がベルト部材１０２と接触するように蓄熱部材１１８に固定されていることで、蓄熱部材１１８がベルト１０２に直接接触する場合に比べ、摺動部材１２４とベルト部材１０２との間に潤滑剤が保持され易くなる。これにより、摺動抵抗が大幅に低下し、蓄熱部材１１８の表面がベルト１０２との接触によって削られることが防止されるとともにベルト１０２の摩耗も抑制される。そのため、駆動トルクの増加も抑制され、大出力の駆動装置（モーター）が不要となり、装置の小型化も実現される。一方、蓄熱部材１１８による発熱機能や蓄熱機能はほとんど影響を受けず、長期にわたって用紙の搬送性が良好に維持され、高速化が実現される。
The method of providing the sliding member 124 on the surface of the heat storage member 118 is not particularly limited as long as the sliding member 124 is provided on the entire outer peripheral surface of the heat storage member 118 as shown in FIG. You may affix on the thermal storage member 118, and you may fix by mechanical methods, such as screwing.
Thus, at least the sliding member 124 having a porous structure on the surface is fixed to the heat storage member 118 so as to be in contact with the belt member 102, compared with the case where the heat storage member 118 is in direct contact with the belt 102. The lubricant is easily held between the sliding member 124 and the belt member 102. As a result, the sliding resistance is greatly reduced, the surface of the heat storage member 118 is prevented from being scraped by contact with the belt 102, and wear of the belt 102 is also suppressed. Therefore, an increase in driving torque is also suppressed, a high-output driving device (motor) is not required, and the device can be downsized. On the other hand, the heat generation function and the heat storage function by the heat storage member 118 are hardly affected, and the paper transportability is well maintained over a long period of time, thereby realizing high speed.
摺動部材１２４を作製する方法は特に限定されず、例えば、ポリイミド樹脂溶液中に発泡剤（アゾジカルボンアミド、テトラソニル系等）を添加し、加熱硬化処理（熱イミド化処理）することで、多孔質構造を有するとともに、耐熱性及び耐久性を有する摺動部材が作製される。以下、摺動部材１２４を作製する２つの方法について具体的に説明する。 The method for producing the sliding member 124 is not particularly limited. For example, a porous agent can be obtained by adding a foaming agent (azodicarbonamide, tetrasonyl, etc.) to the polyimide resin solution and heat curing (thermal imidization). A sliding member having a quality structure and heat resistance and durability is produced. Hereinafter, two methods for producing the sliding member 124 will be specifically described.
（１）摺動部材の第１の製造方法
ポリイミド前駆体溶液を支持体上に塗布してポリイミド前駆体塗膜を形成する工程（以下、「ＰＩ前駆体塗膜形成工程」という）、ポリイミド前駆体塗膜表面に貫通孔を多数有する溶剤置換速度調節材を被覆し、ポリイミド前駆体塗膜を凝固溶媒に接触させて、表面に多孔質構造を有するポリイミド前駆体塗膜を形成する工程（以下、「ＰＩ前駆体析出工程」という）、及び、表面に多孔質構造を有するポリイミド前駆体塗膜を、熱イミド化処理して、表面に多孔質構造を有するポリイミド樹脂層を形成する工程（以下、「ＰＩ樹脂層形成工程」という）によってシート状の摺動部材が作製される。
以下、各工程について具体的に説明する。
(1) 1st manufacturing method of a sliding member The process (henceforth a "PI precursor coating film formation process") which forms a polyimide precursor coating film by apply | coating a polyimide precursor solution on a support body, and a polyimide precursor A step of coating a surface of the body coating film with a solvent substitution rate adjusting material having a large number of through-holes, contacting the polyimide precursor coating film with a coagulation solvent, and forming a polyimide precursor coating film having a porous structure on the surface , “PI precursor deposition step”), and a step of forming a polyimide resin layer having a porous structure on the surface by subjecting the polyimide precursor coating film having a porous structure on the surface to thermal imidization treatment (hereinafter referred to as “PI precursor deposition step”). , Referred to as “PI resin layer forming step”), a sheet-like sliding member is produced.
Hereinafter, each step will be specifically described.
−ＰＩ前駆体塗膜形成工程−
ＰＩ前駆体塗膜形成工程では、通常、支持体の表面に、ポリイミド前駆体溶液を塗布することでポリイミド前駆体塗膜を形成するが、当該溶液に使用するポリイミド前駆体としては、ジアミノ化合物とテトラカルボン酸二無水物とから得られるポリアミド酸等が挙げられる。また、ポリイミド前駆体を溶解する溶剤としては、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、アセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等の非プロトン系極性溶剤が挙げられる。
また、ポリイミド前駆体溶液には、目的に応じて、滑剤、可塑剤、導電性粒子、酸化防止剤その他の添加物が添加されてもよい。
-PI precursor coating film formation process-
In the PI precursor coating film forming step, a polyimide precursor coating film is usually formed by applying a polyimide precursor solution on the surface of the support. As the polyimide precursor used in the solution, a diamino compound and Examples thereof include polyamic acid obtained from tetracarboxylic dianhydride. Examples of the solvent for dissolving the polyimide precursor include aprotic polar solvents such as N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, acetamide, and N, N-dimethylformamide.
Moreover, according to the objective, a lubricant, a plasticizer, electroconductive particle, antioxidant, and other additives may be added to the polyimide precursor solution.
支持体としては、摺動部材の形状によって異なるが、円筒状とする場合は、円筒或いは円柱状の支持体が、平らなフイルム状とする場合は、板状の支持体がそれぞれ用いられる。支持体の構成材料としては、アルミニウム等の金属などが一般的に用いられる。 As the support, depending on the shape of the sliding member, a cylindrical or columnar support is used in the case of a cylindrical shape, and a plate-like support is used in the case of a flat film. As a constituent material of the support, a metal such as aluminum is generally used.
ポリイミド前駆体含有液は、例えば、芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミン成分とを有機極性溶媒中で反応させポリイミド前駆体を合成することによって調製される。
芳香族テトラカルボン酸の代表例としては、例えば、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、２，３，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、あるいはこれらのテトラカルボン酸エステル、または上記各テトラカルボン酸類の混合物等が挙げられる。
一方、芳香族ジアミン成分としては、例えば、パラフェニレンジアミン、メタフェニレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノフェニルメタン、ベンジジン、３，３’−ジメトキシベンチジン、４，４’−ジアミノジフェニルプロパン、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン等が挙げられる。
The polyimide precursor-containing liquid is prepared by, for example, reacting an aromatic tetracarboxylic dianhydride and an aromatic diamine component in an organic polar solvent to synthesize a polyimide precursor.
Representative examples of the aromatic tetracarboxylic acid include, for example, pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetra Carboxylic dianhydride, 2,3,4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic Examples thereof include acid dianhydrides, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydrides, tetracarboxylic acid esters thereof, and mixtures of the above tetracarboxylic acids.
On the other hand, examples of the aromatic diamine component include paraphenylene diamine, metaphenylene diamine, 4,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminophenylmethane, benzidine, 3,3′-dimethoxybenzidine, and 4,4. Examples include '-diaminodiphenylpropane and 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane.
ポリイミド前駆体溶液の支持体への塗布量は、所望とする膜厚によるが、例えば２００ｇ／ｍ２以上１８００ｇ／ｍ２以下とする。２００ｇ／ｃｍ２未満であると膜厚不足となることがあり、１８００ｇ／ｍ２を超えると膜厚過多となることがある。 The amount of the polyimide precursor solution applied to the support depends on the desired film thickness, but is, for example, 200 g / m 2 or more and 1800 g / m 2 or less. If it is less than 200 g / cm 2 , the film thickness may be insufficient. If it exceeds 1800 g / m 2 , the film thickness may be excessive.
ポリイミド前駆体溶液を塗布する方法は特に制限されず、例えば特開昭５７−７４１３１号公報に記載の遠心成形塗布法、特開昭６２−１９４３７号公報に記載の内面塗布法、特開平６−２３７７０号公報に記載の外面塗布法、特開平３−１８０３０９号公報に記載の浸漬塗布法、特開平９−８５７５６号公報に記載のらせん塗布法等が挙げられる。支持体として柱状或いは筒体を用いる場合は、特開２００２−０９１０２７号公報等に記載の浸漬塗布法を適用することが好ましい。 The method for applying the polyimide precursor solution is not particularly limited. For example, the centrifugal molding application method described in JP-A-57-74131, the inner surface application method described in JP-A-62-19437, Examples thereof include an outer surface coating method described in JP-A-23770, a dip coating method described in JP-A-3-180309, and a spiral coating method described in JP-A-9-85756. When a columnar or cylindrical body is used as the support, it is preferable to apply the dip coating method described in JP-A-2002-091027.
浸漬塗布法は生産性が高いことが特徴であるが、通常の方法では塗布膜厚が、塗布液の粘度と引き上げ速度に支配される。また、ポリイミド前駆体溶液は濃度が低い割には粘度が非常に高い問題があるので、塗布後の被膜の濡れ膜厚が厚くなりすぎ、所望の膜厚に塗布することが難しい。そこで、例えば、円筒状の部材を形成する場合、塗布液に所定の円孔を設けたフロートを浮かべ、支持体をその円孔を通して引き上げる特開２００２−０９１０２７号公報に記載の浸漬塗布法を適用することが特に好ましい。この浸漬塗布法におけるフロートの円孔の大きさ（直径）は所望の膜厚により適宜調整することがよい。塗布される濡れ膜厚は、円孔と支持体の間隙によって規制され、乾燥膜厚は濡れ膜厚と塗布液の濃度との積になる。但し、上記間隙は所望の濡れ膜厚の１〜３倍であるのがよい。１〜３倍とするのは、塗布液の粘度および／または表面張力、並びに、硬化時の収縮等により、乾燥膜厚が濡れ膜厚に比例するとは限らないからである。 The dip coating method is characterized by high productivity, but in the usual method, the coating film thickness is governed by the viscosity of the coating solution and the lifting speed. In addition, since the polyimide precursor solution has a very high viscosity for a low concentration, the wet film thickness of the coated film becomes too thick, and it is difficult to apply the film to a desired film thickness. Therefore, for example, when forming a cylindrical member, the dip coating method described in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-091027 is applied in which a float having a predetermined circular hole is floated on the coating liquid and the support is pulled up through the circular hole. It is particularly preferable to do this. The size (diameter) of the circular hole of the float in this dip coating method is suitably adjusted depending on the desired film thickness. The wet film thickness to be applied is regulated by the gap between the circular hole and the support, and the dry film thickness is the product of the wet film thickness and the concentration of the coating solution. However, the gap is preferably 1 to 3 times the desired wet film thickness. The reason why the film thickness is 1 to 3 times is that the dry film thickness is not necessarily proportional to the wet film thickness due to the viscosity and / or surface tension of the coating solution and the shrinkage during curing.
−ＰＩ前駆体析出工程−
ＰＩ前駆体析出工程では、ポリイミド前駆体塗膜を凝固溶媒に接触させる際、ポリイミド前駆体塗膜表面に貫通孔を多数有する溶剤置換速度調節材を被覆しておく。この凝固溶剤は、ポリイミド前駆体には不溶で、ポリイミド前駆体溶液の溶剤（非プロトン系極性溶剤）には相溶する溶剤である。このため、ポリイミド前駆体塗膜を、凝固溶媒に接触させると、ポリイミド前駆体塗膜から溶剤（プロトン系極性溶剤）が凝固溶媒に染み出て、代わりに凝固溶媒が浸透する。ポリイミド前駆体は凝固溶媒には不溶なのでポリイミド前駆体は析出する。この凝固溶剤に接触させる際に、ポリイミド前駆体塗膜表面に、溶剤置換速度調節材を被覆することで、当該調節材の貫通孔からのみ、凝固溶剤がポリイミド前駆体塗膜と接触する。そして、この接触した部分にのみ、溶剤（プロトン系極性溶剤）が凝固溶媒に染み出て、代わりに凝固溶媒が浸透し、ポリイミド前駆体塗膜では、上記調節材の貫通孔の部分にのみ細孔が形成される。このため、表面に多孔質構造を有するポリイミド前駆体塗膜が形成される。表面に多孔質構造を有するポリイミド前駆体塗膜を形成後、溶剤置換速度調節材は剥離する。
-PI precursor precipitation process-
In the PI precursor deposition step, when the polyimide precursor coating film is brought into contact with the coagulation solvent, the surface of the polyimide precursor coating film is coated with a solvent substitution rate adjusting material having many through holes. This coagulation solvent is a solvent that is insoluble in the polyimide precursor and is compatible with the solvent of the polyimide precursor solution (aprotic polar solvent). For this reason, when the polyimide precursor coating film is brought into contact with a coagulation solvent, the solvent (proton polar solvent) exudes from the polyimide precursor coating film into the coagulation solvent, and the coagulation solvent penetrates instead. Since the polyimide precursor is insoluble in the coagulation solvent, the polyimide precursor is precipitated. When contacting the coagulation solvent, the surface of the polyimide precursor coating film is coated with a solvent replacement rate adjusting material, so that the coagulation solvent comes into contact with the polyimide precursor coating film only from the through hole of the adjusting material. Then, only in the contacted portion, the solvent (protonic polar solvent) oozes out into the coagulating solvent, and instead penetrates into the coagulating solvent, and in the polyimide precursor coating film, only the through hole portion of the adjusting material is fine. A hole is formed. For this reason, the polyimide precursor coating film which has a porous structure on the surface is formed. After the polyimide precursor coating film having a porous structure is formed on the surface, the solvent substitution rate adjusting material is peeled off.
溶剤置換速度調節材は、ポリイミド前駆体塗膜表面に被覆する構造であれば、どのようなものでもよいが、一般的には、シート状のものが用いられる。また、その材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、セルロース、ポリフッ化エチレン系繊維（例えば、テフロン（登録商標））等からなる不織布、或いは多孔質膜が挙げられる。また、溶剤置換速度調節材は、多数の貫通孔が設けられてなるが、これは、所望とする多孔質構造によって、その数や大きさは異なる。貫通孔の大きさ（口径）は、所望とするポリイミド樹脂層における多孔質構造の細孔の大きさよりも、大きめに設定することが好適である。 The solvent substitution rate adjusting material may be any material as long as it has a structure that covers the surface of the polyimide precursor coating, but generally a sheet-like material is used. Moreover, as the material, for example, a polyolefin such as polyethylene or polypropylene, a nonwoven fabric made of cellulose, a polyfluorinated ethylene fiber (for example, Teflon (registered trademark)), or a porous film can be used. In addition, the solvent replacement rate adjusting material is provided with a large number of through holes, and the number and size thereof vary depending on the desired porous structure. The size (diameter) of the through hole is preferably set to be larger than the size of the pore of the porous structure in the desired polyimide resin layer.
凝固溶剤としては、例えば、水、アルコール類（例えばメタノール、エタノール等）、炭化水素類（例えばヘキサン、ヘプタン、等）、ケトン類（例えばアセトン、ブタノン等）、エステル類（例えば酢酸エチル等）が挙げられ、水が最も扱いが簡便で好ましい。 Examples of the coagulation solvent include water, alcohols (eg, methanol, ethanol, etc.), hydrocarbons (eg, hexane, heptane, etc.), ketones (eg, acetone, butanone, etc.), esters (eg, ethyl acetate, etc.). Water is the most convenient and preferable.
ポリイミド前駆体塗膜を凝固溶剤と接触させる方法としては、ポリイミド前駆体塗膜を内面に形成した支持体を、凝固溶剤で満たした槽に浸漬する方法等が好適である。この方法では、ポリイミド前駆体塗膜が凝固溶剤に略均一に接触される。この浸漬方法では、より効率よくポリイミド前駆体を析出させ、多孔質構造を形成する観点から、凝固溶剤を攪拌して、溶剤置換速度調節材における貫通孔内部に流通させやすくすることが好ましい。 As a method of bringing the polyimide precursor coating film into contact with the coagulation solvent, a method of immersing a support having the polyimide precursor coating film formed on the inner surface in a tank filled with the coagulation solvent is suitable. In this method, the polyimide precursor coating film is substantially uniformly contacted with the coagulation solvent. In this dipping method, it is preferable to stir the coagulation solvent from the viewpoint of depositing the polyimide precursor more efficiently and forming a porous structure so that it can easily flow through the through-holes in the solvent substitution rate adjusting material.
ポリイミド前駆体塗膜を凝固溶剤と接触させる他の方法として、例えば、ポリイミド前駆体塗膜に凝固溶剤を流下させたり、吹き付けてもよい。 As another method for bringing the polyimide precursor coating film into contact with the coagulation solvent, for example, the coagulation solvent may be caused to flow down or sprayed onto the polyimide precursor coating film.
ＰＩ前駆体析出工程においては、ポリイミド前駆体塗膜を凝固溶剤に接触させる時間により、ポリイミド前駆体塗膜からの非プロトン系極性溶剤の溶出量が変化する。即ち、この時間により、多孔質構造の細孔の大きさや深さ（長さ）などが適宜制御される。
また、ポリイミド前駆体塗膜から凝固溶剤への非プロトン系極性溶剤の溶出量は、通常、凝固溶剤の温度が高いほど速くなるので、温度によっても、上記多孔質構造の細孔の大きさや深さなどが適宜制御される。
さらに、凝固溶剤にあらかじめ非プロトン系極性溶剤を混合しておくことにより、ポリイミド前駆体塗膜からの非プロトン系極性溶剤の溶出量が調整されるので、これによっても、上記多孔質構造の細孔の大きさや深さなどを適宜制御してもよい。
In the PI precursor deposition step, the elution amount of the aprotic polar solvent from the polyimide precursor coating varies depending on the time for which the polyimide precursor coating is brought into contact with the coagulation solvent. In other words, the size and depth (length) of the pores of the porous structure are appropriately controlled by this time.
In addition, since the elution amount of the aprotic polar solvent from the polyimide precursor coating film into the coagulation solvent usually increases as the temperature of the coagulation solvent increases, the size and depth of the pores of the porous structure also depend on the temperature. The thickness and the like are appropriately controlled.
Furthermore, since the elution amount of the aprotic polar solvent from the polyimide precursor coating film is adjusted by mixing the aprotic polar solvent with the coagulation solvent in advance, this also reduces the fineness of the porous structure. The size and depth of the holes may be appropriately controlled.
−ＰＩ樹脂層形成工程−
ＰＩ樹脂層形成工程においては、まず、非プロトン系極性溶剤を除去する目的で、乾燥を行うことが好ましい。乾燥条件は、２０〜１２０℃の温度で、１０〜６０分以下で行うのが好ましい。筒状体の内部に温風を送ることも効果的である。乾燥温度は、段階的に又は一定速度で上昇させてもよい。
-PI resin layer formation process-
In the PI resin layer forming step, first, it is preferable to perform drying for the purpose of removing the aprotic polar solvent. Drying conditions are preferably 20 to 120 ° C. and 10 to 60 minutes or less. It is also effective to send warm air to the inside of the cylindrical body. The drying temperature may be increased stepwise or at a constant rate.
乾燥を支持体の長手方向を縦にして行うと、塗膜の一部分に筋やむらが生じることもある。そのような場合には、支持体の長手方向を縦にして、さらに回転させることが有効である。回転速度は、１０〜１００ｒｐｍ程度が好ましいが、回転装置によってはこれより速くても遅くてもかまわない。 When drying is performed with the longitudinal direction of the support being vertical, streaks and unevenness may occur in a part of the coating film. In such a case, it is effective to further rotate the support in the longitudinal direction. The rotation speed is preferably about 10 to 100 rpm, but depending on the rotating device, it may be faster or slower.
ＰＩ樹脂層形成工程において、乾燥の後、好ましくは、３５０℃前後（好ましくは３００〜４５０℃）の温度で，２０〜６０分間、ポリイミド前駆体塗膜を加熱することで、熱イミド化処理し、ポリイミド樹脂層が形成される。熱イミド化処理の際、溶剤が残留しているとポリイミド樹脂層に膨れが生じることがあるため、熱イミド化処理前には、完全に残留溶剤を除去することが好ましく、具体的には、熱イミド化処理前に２００〜２５０℃の温度で１０〜３０分間加熱乾燥することが好ましく、続けて、温度を段階的、または一定速度で上昇させて、熱イミド化処理することが好ましい。 In the PI resin layer forming step, after drying, preferably, the polyimide precursor coating film is heated at a temperature of about 350 ° C. (preferably 300 to 450 ° C.) for 20 to 60 minutes to perform a thermal imidization treatment. A polyimide resin layer is formed. During the thermal imidization treatment, if the solvent remains, swelling may occur in the polyimide resin layer. Therefore, it is preferable to completely remove the residual solvent before the thermal imidization treatment, specifically, Prior to the thermal imidization treatment, it is preferable to heat and dry at a temperature of 200 to 250 ° C. for 10 to 30 minutes, and then it is preferable to perform the thermal imidization treatment by increasing the temperature stepwise or at a constant rate.
このような方法により、表面に多孔質構造を有するポリイミド樹脂層からなるシート状の摺動部材が作製される。 By such a method, a sheet-like sliding member made of a polyimide resin layer having a porous structure on the surface is produced.
（２）摺動部材の第２の製造方法
また、表面に多孔質構造を有する樹脂層（シート状の摺動部材）の他の製造方法としては、例えば、樹脂材料塗布液を用いてバルク状の樹脂層を形成する工程（以下、「バルク状の樹脂層形成工程」という）、及び、前記バルク状の樹脂層表面に、発泡剤を含む樹脂材料塗布液を用いて多孔質の樹脂層（以下、「多孔質の樹脂層形成工程」という）を形成する工程を行う方法も好適である。
(2) Second manufacturing method of sliding member As another manufacturing method of a resin layer (sheet-like sliding member) having a porous structure on the surface, for example, bulk using a resin material coating liquid A porous resin layer (hereinafter referred to as “bulk resin layer forming step”) and a resin material coating liquid containing a foaming agent on the surface of the bulk resin layer ( Hereinafter, a method of performing a step of forming a “porous resin layer forming step”) is also suitable.
−バルク状の樹脂層形成工程−
バルク状の樹脂層形成工程では、上記（１）の方法における、ＰＩ析出工程で溶剤置換速度調節材を用いない以外は、同様の工程で、バルク状の樹脂層（ポリイミド樹脂層）を形成する。ここで、「バルク状」とは、多孔質構造を有する樹脂層と区別するための文言であり、多孔質構造を有さない樹脂層を意味する。なお、場合によっては、ＰＩ析出工程は行わなくてよい。
-Bulk resin layer formation process-
In the bulk-like resin layer forming step, a bulk-like resin layer (polyimide resin layer) is formed in the same step except that the solvent substitution rate adjusting material is not used in the PI precipitation step in the method (1). . Here, the term “bulk” is a term for distinguishing from a resin layer having a porous structure, and means a resin layer having no porous structure. In some cases, the PI deposition step may not be performed.
―多孔質の樹脂層形成工程―
多孔質の樹脂層形成工程では、上記（１）の方法におけるポリイミド前駆体溶液中に、発泡剤を添加し、さらに、ポリイミド析出工程で溶剤置換速度調節材を用いない以外は同様の工程でバルク状の樹脂層（ポリイミド樹脂層）を形成する。多孔質の樹脂層は、樹脂材料（ポリイミド前駆体）と共に発泡剤を用い、加熱硬化処理（熱イミド化処理）することで、容易に形成する。なお、場合によっては、ＰＩ析出工程は行わなくてよい。
-Porous resin layer formation process-
In the porous resin layer forming step, bulking is performed in the same manner except that a foaming agent is added to the polyimide precursor solution in the method (1) and a solvent substitution rate adjusting material is not used in the polyimide precipitation step. A shaped resin layer (polyimide resin layer) is formed. The porous resin layer is easily formed by using a foaming agent together with a resin material (polyimide precursor) and heat-curing (thermal imidization). In some cases, the PI deposition step may not be performed.
発泡剤としては、「セルマイクＣ１９１（三協化成（株）製）」（主成分アゾジカルボンアミド）や、「セルマイク４１７（三協化成（株）製）」（無機系）、その他、テトラソニル系発泡剤等が挙げられる。 Examples of foaming agents include “Celmic C191 (manufactured by Sankyo Kasei Co., Ltd.)” (main component azodicarbonamide), “Celmic 417 (manufactured by Sankyo Kasei Co., Ltd.)” (inorganic), and other tetrasonyl foams. Agents and the like.
また、（２）の方法のように、樹脂層を複数層で構成する場合、下層の樹脂層を乾燥或いは半硬化させて、上層の樹脂層における加熱硬化（熱イミド化処理）と共に、下層の樹脂層を完全に加熱硬化（熱イミド化処理）させることも好適である。このような方法を取ることで、各層間が溶融接着し優れた接着強度が得られるため好適である。 When the resin layer is composed of a plurality of layers as in the method (2), the lower resin layer is dried or semi-cured, and the lower resin layer is heated and cured (thermal imidization treatment), and the lower resin layer It is also preferable to completely heat cure (thermal imidization treatment) the resin layer. By adopting such a method, the respective layers are melt-bonded and excellent adhesive strength is obtained, which is preferable.
なお、上記（１）、（２）の方法のように、通常は、樹脂層は、支持体表面に形成する際、樹脂材料溶液（ポリイミド前駆体溶液）を塗布するが、例えば、フイルム状にする場合は、支持体としては板状の支持体が用いられる。円筒状にする場合は、例えば、円柱状又は円筒状、楕円柱状又は楕円筒状の支持体が用いられる。支持体の材質は、アルミニウムや銅、ステンレス等の金属が好ましい。その際、表面をクロムやニッケルでメッキしたり、フッ素樹脂やシリコーン樹脂で表面を被覆したり、あるいは表面にポリイミド樹脂が接着しないよう、表面に離型剤を塗布することも有効である。 As in the methods (1) and (2) above, the resin layer is usually coated with a resin material solution (polyimide precursor solution) when it is formed on the support surface. In this case, a plate-like support is used as the support. In the case of a cylindrical shape, for example, a columnar or cylindrical, elliptical columnar or elliptical cylindrical support is used. The material of the support is preferably a metal such as aluminum, copper or stainless steel. At that time, it is also effective to plate the surface with chromium or nickel, coat the surface with fluorine resin or silicone resin, or apply a release agent to the surface so that the polyimide resin does not adhere to the surface.
なお、摺動部材１２４の表面には凹凸が形成されていてもよい。例えば、摺動部材１２４を構成するシート材料の表面に、特殊なエンボス加工や、サンディング加工を施すことによって凹凸を形成する。
摺動部材１２４の表面に凹凸を形成することにより、摺動部材１２４とベルトの内面との接触点が減ることにより、摺動部材１２４とベルト１０２の内面との摺動抵抗が低減される。
Note that unevenness may be formed on the surface of the sliding member 124. For example, irregularities are formed on the surface of the sheet material constituting the sliding member 124 by performing special embossing or sanding.
By forming irregularities on the surface of the sliding member 124, the number of contact points between the sliding member 124 and the inner surface of the belt is reduced, so that the sliding resistance between the sliding member 124 and the inner surface of the belt 102 is reduced.
＜潤滑油＞
潤滑剤としては、耐熱性があり、動粘度２４０ｍｍ２／ｓ以上３３０ｍｍ２／ｓ以下（ＪＩＳ−Ｚ８８０３）のオイルで構成される潤滑剤が好ましい。市販品としては、例えば信越化学工業社製「Ｘ−２２−９４４６オイル」が挙げられる。
動粘度が３３０ｍｍ２／ｓ以下の潤滑剤を使用することにより、潤滑剤のせん断力が抑制され、摩擦力が低減する。また、潤滑剤の膜厚が抑制され、流動性が確保されて潤滑剤の固着（いわゆる焦げ付き）の発生が効果的に抑制される。一方、動粘度が２４０ｍｍ２／ｓ以上の潤滑剤を使用することにより、潤滑剤のせん断力に対する耐久性が得られ、潤滑剤が留まり易く、摩擦抵抗が効果的に低減する。また、低粘度潤滑剤において生じやすい泡の発生を効果的に抑制し、熱伝導の低下が抑制される。
<Lubricating oil>
As the lubricant, a lubricant having heat resistance and composed of oil having a kinematic viscosity of 240 mm 2 / s to 330 mm 2 / s (JIS-Z8803) is preferable. As a commercial item, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. "X-22-9446 oil" is mentioned, for example.
By using a lubricant having a kinematic viscosity of 330 mm 2 / s or less, the shearing force of the lubricant is suppressed, and the frictional force is reduced. Further, the film thickness of the lubricant is suppressed, the fluidity is ensured, and the occurrence of sticking (so-called burning) of the lubricant is effectively suppressed. On the other hand, by using a lubricant having a kinematic viscosity of 240 mm 2 / s or more, durability against the shearing force of the lubricant is obtained, the lubricant is easily retained, and the frictional resistance is effectively reduced. Moreover, generation | occurrence | production of the foam which is easy to produce in a low-viscosity lubricant is suppressed effectively, and the fall of heat conduction is controlled.
＜加圧部材＞
定着ベルト１０２の外側で用紙を搬送する部分には、定着ベルト１０２に圧力を加える加圧部材（加圧ロール）１０４が配置されている。加圧ロール１０４は、定着ベルト１０２を押圧パッド１１６に向けて加圧するとともに、モータ及びギアからなる駆動機構（不図示）により矢印Ｅ方向に回転する。
<Pressurizing member>
A pressure member (pressure roll) 104 that applies pressure to the fixing belt 102 is disposed at a portion where the sheet is conveyed outside the fixing belt 102. The pressure roll 104 presses the fixing belt 102 toward the pressing pad 116 and rotates in the direction of arrow E by a drive mechanism (not shown) including a motor and a gear.
加圧ロール１０４は、例えば、アルミニウム等の金属からなる芯金１０５の周囲に、シリコンゴム及びＰＦＡを被覆して構成される。加圧ロール１０４が定着ベルト１０２を押圧パッド１１６側に加圧しており、定着ベルト１０２と加圧ロール１０４の接触部（ニップ部）において、定着ベルト１０２は内側に凹んだ状態となる。 The pressure roll 104 is configured, for example, by covering a cored bar 105 made of a metal such as aluminum with silicon rubber and PFA. The pressure roll 104 presses the fixing belt 102 toward the pressing pad 116, and the fixing belt 102 is indented at the contact portion (nip portion) between the fixing belt 102 and the pressure roll 104.
ニップ部の形状は、トナーＴが載った記録用紙Ｐが通過するときに、定着ベルト１０２から剥離させる方向に湾曲した形状となっている。このため、矢印ＩＮ方向から搬送されてきた記録用紙Ｐは、それ自体の腰の強さでニップ部の形状に倣って矢印ＯＵＴ方向に排出される。 The shape of the nip portion is curved in a direction to be peeled from the fixing belt 102 when the recording paper P on which the toner T is loaded passes. Therefore, the recording paper P conveyed from the direction of the arrow IN is discharged in the direction of the arrow OUT following the shape of the nip portion with its own waist strength.
＜画像形成装置＞
図２は、図１に示す定着装置を備えた画像形成装置（プリンタ）の構成の一例を概略的に示している。このプリンタ１０は、本体を構成する筐体１２内に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及び ブラック（Ｋ）の各トナーに対応した光ビームを出射する光走査装置１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋが固定されている。また、光走査装置１４Ｋに隣接する位置に、プリンタ１０の各部の動作を制御する制御部７０が設けられている。
<Image forming apparatus>
FIG. 2 schematically shows an example of the configuration of an image forming apparatus (printer) including the fixing device shown in FIG. The printer 10 includes an optical scanning device 14Y that emits light beams corresponding to toners of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) in a housing 12 constituting the main body. , 14M, 14C, 14K are fixed. A control unit 70 that controls the operation of each unit of the printer 10 is provided at a position adjacent to the optical scanning device 14K.
光走査装置１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋは、光源から出射された光ビームを図示しない回転多面鏡（ポリゴンミラー）で走査するとともに、反射ミラー等の複数の光学部品で反射して、各トナーに対応した光ビーム１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋを出射する。 The optical scanning devices 14Y, 14M, 14C, and 14K scan a light beam emitted from a light source with a rotating polygon mirror (polygon mirror) (not shown) and reflect the light beam with a plurality of optical components such as a reflection mirror to each toner. Corresponding light beams 16Y, 16M, 16C, and 16K are emitted.
光ビーム１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋは、それぞれ対応する各感光体１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋに導かれる。各感光体１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋは、図示しないモータ及びギアからなる駆動手段によって、矢印Ａ方向に回転する。 The light beams 16Y, 16M, 16C, and 16K are guided to the corresponding photoreceptors 18Y, 18M, 18C, and 18K, respectively. Each of the photoconductors 18Y, 18M, 18C, and 18K is rotated in the arrow A direction by a driving unit including a motor and a gear (not shown).
感光体１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋの回転方向上流側には、感光体１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋの表面を帯電する帯電器２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋが設けられている。また、感光体１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋの回転方向下流側には、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各トナーをそれぞれ感光体１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋ上に現像する現像器２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋが設けられている。 Chargers 20Y, 20M, 20C, and 20K that charge the surfaces of the photoreceptors 18Y, 18M, 18C, and 18K are provided on the upstream side in the rotation direction of the photoreceptors 18Y, 18M, 18C, and 18K. Further, on the downstream side in the rotation direction of the photoconductors 18Y, 18M, 18C, and 18K, developing units 22Y, 22M, and 22D that develop the Y, M, C, and K toners on the photoconductors 18Y, 18M, 18C, and 18K, respectively. 22C and 22K are provided.
感光体１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋの回転方向で、現像器２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋの下流側には、現像されたトナー像が一次転写される中間転写ベルト２８が配置されている。中間転写ベルト２８は、ポリイミドあるいはポリアミド等の樹脂にカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させたフイルム状の無端ベルトで構成されている。 An intermediate transfer belt 28 to which the developed toner images are primarily transferred is disposed downstream of the developing units 22Y, 22M, 22C, and 22K in the rotational direction of the photoreceptors 18Y, 18M, 18C, and 18K. The intermediate transfer belt 28 is constituted by a film-like endless belt in which an appropriate amount of an antistatic agent such as carbon black is contained in a resin such as polyimide or polyamide.
感光体１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋと中間転写ベルト２８が対向する位置で中間転写ベルト２８の内側には、感光体１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋ上に形成された各色トナー像を中間転写ベルト２８に転写する一次転写ロール２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋが配置されている。この一次転写ロール２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋによって、感光体１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋから中間転写ベルト２８に一次転写を行う一次転写部２５が構成されている。 At the position where the photoconductors 18Y, 18M, 18C, 18K and the intermediate transfer belt 28 face each other, the respective color toner images formed on the photoconductors 18Y, 18M, 18C, 18K are placed on the inner side of the intermediate transfer belt 28. Primary transfer rolls 24Y, 24M, 24C, and 24K for transferring to are arranged. The primary transfer rolls 24Y, 24M, 24C, and 24K constitute a primary transfer unit 25 that performs primary transfer from the photoreceptors 18Y, 18M, 18C, and 18K to the intermediate transfer belt 28.
一次転写ロール２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋは、図示しないシャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層とを有している。シャフトは、鉄、ＳＵＳ等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層は、カーボンブラック等の導電剤を配合したＮＢＲとＳＢＲとＥＰＤＭとのブレンドゴムで形成された円筒ロールである。 The primary transfer rolls 24Y, 24M, 24C, and 24K have a shaft (not shown) and a sponge layer as an elastic layer fixed around the shaft. The shaft is a cylindrical bar made of metal such as iron or SUS. The sponge layer is a cylindrical roll formed of a blend rubber of NBR, SBR, and EPDM containing a conductive agent such as carbon black.
また、一次転写ロール２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋは、中間転写ベルト２８を挟んで各感光体１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋに圧力を加えて接している。一次転写ロール２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋには、図示しない電圧印加手段によって各トナーの帯電極性（マイナス極性とする。以下同様。）と逆極性の電圧（一次転写バイアス）が印加される。 Further, the primary transfer rolls 24Y, 24M, 24C, and 24K are in contact with each of the photoconductors 18Y, 18M, 18C, and 18K with the intermediate transfer belt 28 interposed therebetween. To the primary transfer rolls 24Y, 24M, 24C, and 24K, a voltage (primary transfer bias) having a polarity opposite to the charging polarity (negative polarity; the same applies hereinafter) of each toner is applied by a voltage applying unit (not shown).
これにより、各々の感光体１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋ上のトナー像が中間転写ベルト２８に順次、静電吸引され、中間転写ベルト２８上において重畳されたトナー像が形成される。感光体１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋの回転方向下流側には、感光体１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋ上の残留トナーを除去するクリーナ２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｋが設けられている。 As a result, the toner images on the photoconductors 18Y, 18M, 18C, and 18K are sequentially electrostatically attracted to the intermediate transfer belt 28, and a superimposed toner image is formed on the intermediate transfer belt 28. Cleaners 26Y, 26M, 26C, and 26K for removing residual toner on the photoconductors 18Y, 18M, 18C, and 18K are provided on the downstream side in the rotation direction of the photoconductors 18Y, 18M, 18C, and 18K.
中間転写ベルト２８の内側には、定速性に優れたモータ（図示せず）により駆動されて中間転写ベルト２８を移動させる駆動ロール３０と、各感光体１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋの配置方向に沿って略直線状に延び、中間転写ベルト２８を支持する支持ロール３２が設けられている。これにより、中間転写ベルト２８は、矢印Ｂ方向に所定の速度で循環駆動される。 Inside the intermediate transfer belt 28, a driving roll 30 that is driven by a motor (not shown) having excellent constant speed and moves the intermediate transfer belt 28, and arrangement directions of the photosensitive members 18Y, 18M, 18C, and 18K. A support roll 32 that extends in a substantially straight line and supports the intermediate transfer belt 28 is provided. Accordingly, the intermediate transfer belt 28 is driven to circulate at a predetermined speed in the arrow B direction.
中間転写ベルト２８の内側には、中間転写ベルト２８に対して一定の張力を与えると共に中間転写ベルト２８の蛇行を防止するテンションロール３４が設けられている。中間転写ベルト２８の移動方向下流側には、中間転写ベルト２８上のトナー像を記録用紙Ｐ上に転写する二次転写部４２が設けられている。 Inside the intermediate transfer belt 28 is provided a tension roll 34 that applies a constant tension to the intermediate transfer belt 28 and prevents the intermediate transfer belt 28 from meandering. A secondary transfer unit 42 that transfers the toner image on the intermediate transfer belt 28 onto the recording paper P is provided on the downstream side in the moving direction of the intermediate transfer belt 28.
二次転写部４２は、中間転写ベルト２８のトナー像担持面側に配置される二次転写ロール３８と、バックアップロール３６とによって構成されている。 The secondary transfer unit 42 includes a secondary transfer roll 38 disposed on the toner image carrying surface side of the intermediate transfer belt 28 and a backup roll 36.
二次転写ロール３８は、図示しないシャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層とで構成されている。シャフトは、鉄、ＳＵＳ等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層は、カーボンブラック等の導電剤を配合したＮＢＲとＳＢＲとＥＰＤＭとのブレンドゴムで形成された円筒ロールである。 The secondary transfer roll 38 includes a shaft (not shown) and a sponge layer as an elastic layer fixed around the shaft. The shaft is a cylindrical bar made of metal such as iron or SUS. The sponge layer is a cylindrical roll formed of a blend rubber of NBR, SBR, and EPDM containing a conductive agent such as carbon black.
また、二次転写ロール３８は、中間転写ベルト２８を挟んでバックアップロール３６に圧接するように配置されている。二次転写ロール３８は、接地されるとともにバックアップロール３６との間に二次転写バイアスが印加されており、二次転写部４２に搬送される記録用紙Ｐ上にトナー像を二次転写する。 The secondary transfer roll 38 is disposed so as to be in pressure contact with the backup roll 36 with the intermediate transfer belt 28 interposed therebetween. The secondary transfer roll 38 is grounded and a secondary transfer bias is applied between the secondary transfer roll 38 and the backup roll 36, and the toner image is secondarily transferred onto the recording paper P conveyed to the secondary transfer unit 42.
バックアップロール３６は、表面がカーボンを分散したＥＰＤＭとＮＢＲとのブレンドゴムのチューブ、内部がＥＰＤＭゴムで構成されている。硬度は例えば７０°（アスカーＣ）に設定される。また、バックアップロール３６は、中間転写ベルト２８の裏面側に配置されて二次転写ロール３８の対向電極を形成しており、バックアップロール３６と接触配置された金属製の給電ロール４０を介して二次転写バイアスが安定的に印加される。 The backup roll 36 is composed of a EPDM and NBR blend rubber tube with carbon dispersed on the surface, and an EPDM rubber inside. The hardness is set to 70 ° (Asker C), for example. The backup roll 36 is disposed on the back surface side of the intermediate transfer belt 28 to form a counter electrode of the secondary transfer roll 38, and the backup roll 36 is connected to the backup roll 36 through a metal power supply roll 40 disposed in contact with the backup roll 36. The next transfer bias is stably applied.
中間転写ベルト２８の移動方向における二次転写部４２の下流側には、二次転写後の中間転写ベルト２８上の残留トナーや紙粉を除去する中間転写ベルトクリーナ４６が、中間転写ベルト２８に対して接離自在に設けられている。中間転写ベルトクリーナ４６における中間転写ベルト２８の内側には、クリーニングバックアップロール４４が設けられている。 An intermediate transfer belt cleaner 46 that removes residual toner and paper dust on the intermediate transfer belt 28 after the secondary transfer is provided downstream of the secondary transfer portion 42 in the moving direction of the intermediate transfer belt 28. It is provided so that it can contact and separate. A cleaning backup roll 44 is provided inside the intermediate transfer belt 28 in the intermediate transfer belt cleaner 46.
イエロートナーに対応する一次転写ロール２４Ｙの上流側で中間転写ベルト２８の内側には、各トナーに対応した画像形成のタイミングを合わせるための基準となる信号を発生するホームポジションセンサ４８が設けられている。ホームポジションセンサ４８は、中間転写ベルト２８の裏側に設けられた所定のマークを検知して基準信号を発生する。この基準信号に基づいて、制御部７０がプリンタ１０の各部を動作させ、画像形成を開始する。また、ブラックトナーに対応する一次転写ロール２４Ｋの下流側には、画質調整を行うための画像濃度センサ４３が設けられている。 A home position sensor 48 is provided on the upstream side of the primary transfer roll 24Y corresponding to the yellow toner and inside the intermediate transfer belt 28 for generating a signal serving as a reference for adjusting the timing of image formation corresponding to each toner. Yes. The home position sensor 48 detects a predetermined mark provided on the back side of the intermediate transfer belt 28 and generates a reference signal. Based on this reference signal, the control unit 70 operates each unit of the printer 10 and starts image formation. An image density sensor 43 for adjusting image quality is provided on the downstream side of the primary transfer roll 24K corresponding to black toner.
プリンタ１０の下方側には、記録用紙Ｐを収納する用紙トレイ５０が設けられている。用紙トレイ５０の一方端には、記録用紙Ｐを所定のタイミングで取り出して搬送するピックアップロール５２が設けられている。ピックアップロール５２の上方には、図示しないモータ及びギアからなる駆動手段で回転駆動され、ピックアップロール５２によって送出された記録用紙Ｐを前述の二次転写部４２に搬送する複数の搬送ロール５４，５６が設けられている。記録用紙Ｐの搬送方向における搬送ロール５６の下流側には、記録用紙Ｐを二次転写部４２へ送り込む搬送シュート５８が設けられている。 A paper tray 50 for storing the recording paper P is provided below the printer 10. A pickup roll 52 is provided at one end of the paper tray 50 to take out and transport the recording paper P at a predetermined timing. Above the pick-up roll 52, a plurality of transport rolls 54, 56 which are rotationally driven by a driving means including a motor and gear (not shown) and transport the recording paper P sent out by the pick-up roll 52 to the secondary transfer section 42 described above. Is provided. On the downstream side of the conveyance roll 56 in the conveyance direction of the recording paper P, a conveyance chute 58 for feeding the recording paper P to the secondary transfer unit 42 is provided.
二次転写部４２における記録用紙Ｐの送出方向には、トナー像の二次転写が終了した記録用紙Ｐを定着装置１００へ搬送する搬送ベルト６０が設けられている。搬送ベルト６０は、ロール５７，５９によって張力がかかった状態で架け渡され、図示しないモータ及びギアからなる駆動手段で移動する。 A conveying belt 60 that conveys the recording paper P, on which the secondary transfer of the toner image has been completed, to the fixing device 100 is provided in the sending direction of the recording paper P in the secondary transfer unit 42. The conveyor belt 60 is stretched in a state where tension is applied by the rolls 57 and 59, and is moved by a driving means including a motor and a gear (not shown).
定着装置１００の入口側には、記録用紙Ｐを定着装置１００に案内するガイド６２が設けられている。また、定着装置１００の出口側には、プリンタ１０の筐体１２に固定された用紙集積トレイ６４が設けられている。 A guide 62 for guiding the recording paper P to the fixing device 100 is provided on the inlet side of the fixing device 100. A paper stacking tray 64 fixed to the casing 12 of the printer 10 is provided on the exit side of the fixing device 100.
次いで、プリンタ１０による画像形成について説明する。
まず、図示しない画像読取装置やパーソナルコンピュータ等から出力される画像データが、図示しない画像処理装置によって所定の画像処理を施される。画像処理装置では、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色の色材階調データに変換され、光走査装置１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋに出力される。
Next, image formation by the printer 10 will be described.
First, image data output from an image reading device (not shown) or a personal computer is subjected to predetermined image processing by an image processing device (not shown). The image processing apparatus performs predetermined image processing such as shading correction, position shift correction, brightness / color space conversion, gamma correction, frame deletion, color editing, moving editing, and other various image editing on the input reflectance data. Is given. The image data that has undergone image processing is converted into color material gradation data of four colors Y, M, C, and K, and is output to the optical scanning devices 14Y, 14M, 14C, and 14K.
光走査装置１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋは、入力された色材階調データに応じて、光ビーム１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋを各々の感光体１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋに照射する。感光体１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋは、予め帯電器２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋによって表面が帯電されており、光ビーム１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋによって表面が露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、現像器２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋによって、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナー像として現像される。 The optical scanning devices 14Y, 14M, 14C, and 14K irradiate the photoconductors 18Y, 18M, 18C, and 18K with the light beams 16Y, 16M, 16C, and 16K according to the input color material gradation data. The surfaces of the photoreceptors 18Y, 18M, 18C, and 18K are charged in advance by the chargers 20Y, 20M, 20C, and 20K, and the surfaces are exposed by the light beams 16Y, 16M, 16C, and 16K, and an electrostatic latent image is formed. Is done. The formed electrostatic latent images are developed as toner images of respective colors Y, M, C, and K by developing units 22Y, 22M, 22C, and 22K.
続いて、感光体１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋ上に形成されたトナー像は、一次転写部２５において中間転写ベルト２８上に転写される。この転写は、一次転写ロール２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋにより中間転写ベルト２８に対しトナーの帯電極性（マイナス極性）と逆極性の電圧（一次転写バイアス）が付加され、トナー像を中間転写ベルト２８の表面に順次重ね合わせることで行われる。トナー像が転写された中間転写ベルト２８は、二次転写部４２に搬送される。 Subsequently, the toner images formed on the photoconductors 18Y, 18M, 18C, and 18K are transferred onto the intermediate transfer belt 28 in the primary transfer unit 25. In this transfer, the primary transfer rolls 24Y, 24M, 24C, and 24K apply a voltage (primary transfer bias) opposite to the toner charging polarity (minus polarity) to the intermediate transfer belt 28, and the toner image is transferred to the intermediate transfer belt 28. This is done by sequentially superimposing on the surface. The intermediate transfer belt 28 onto which the toner image has been transferred is conveyed to the secondary transfer unit 42.
一方、トナー像が二次転写部４２に搬送されるタイミングに合わせてピックアップロール５２が回転し、用紙トレイ５０から所定サイズの記録用紙Ｐが送出される。ピックアップロール５２により送出された記録用紙Ｐは、搬送ロール５４、５６により搬送され、搬送シュート５８を経て二次転写部４２に到達する。この二次転写部４２に到達する前に記録用紙Ｐは一旦停止され、トナー像が担持された中間転写ベルト２８の移動タイミングに合わせてレジストロール（図示せず）が回転することで、記録用紙Ｐの位置とトナー像の位置との位置合わせが行われる。 On the other hand, the pickup roll 52 rotates in accordance with the timing at which the toner image is conveyed to the secondary transfer unit 42, and a recording paper P having a predetermined size is sent from the paper tray 50. The recording paper P sent out by the pickup roll 52 is transported by the transport rolls 54 and 56, and reaches the secondary transfer unit 42 through the transport chute 58. Before reaching the secondary transfer portion 42, the recording paper P is temporarily stopped, and a registration roll (not shown) rotates in accordance with the movement timing of the intermediate transfer belt 28 on which the toner image is carried. The position of P and the position of the toner image are aligned.
二次転写部４２では、中間転写ベルト２８を介して、二次転写ロール３８がバックアップロール３６に押圧される。このとき、タイミングを合わせて搬送された記録用紙Ｐは、中間転写ベルト２８と二次転写ロール３８との間に挟み込まれる。また、このとき、給電ロール４０からトナーの帯電極性（マイナス極性）と同極性の電圧（二次転写バイアス）が印加され、二次転写ロール３８とバックアップロール３６との間に転写電界が形成される。そして、中間転写ベルト２８上に担持された未定着トナー像は、二次転写ロール３８とバックアップロール３６とによって押圧され、記録用紙Ｐ上に一括して静電転写される。 In the secondary transfer unit 42, the secondary transfer roll 38 is pressed against the backup roll 36 via the intermediate transfer belt 28. At this time, the recording paper P conveyed at the same timing is sandwiched between the intermediate transfer belt 28 and the secondary transfer roll 38. At this time, a voltage (secondary transfer bias) having the same polarity as the toner charging polarity (negative polarity) is applied from the power supply roll 40, and a transfer electric field is formed between the secondary transfer roll 38 and the backup roll 36. The The unfixed toner image carried on the intermediate transfer belt 28 is pressed by the secondary transfer roll 38 and the backup roll 36 and is electrostatically transferred onto the recording paper P at once.
続いて、トナー像が静電転写された記録用紙Ｐは、二次転写ロール３８によって中間転写ベルト２８から剥離された状態でそのまま搬送され、搬送ベルト６０へと搬送される。搬送ベルト６０では、定着装置１００における最適な搬送速度に合わせて、記録用紙Ｐを定着装置１００まで搬送する。 Subsequently, the recording paper P on which the toner image has been electrostatically transferred is conveyed as it is while being peeled off from the intermediate transfer belt 28 by the secondary transfer roll 38, and is conveyed to the conveyance belt 60. The conveyance belt 60 conveys the recording paper P to the fixing device 100 in accordance with the optimum conveyance speed in the fixing device 100.
定着装置１００は、記録用紙Ｐの進入又は排出を行うための開口が形成された筐体１０６を備えている。定着装置１００では、制御部７０によって図示しない駆動モータが駆動され、加圧ロール１０４が矢印Ｅ方向へ回転して、定着ベルト１０２が矢印Ｄ方向へ従動回転する。このとき、制御回路からの電気信号に基づいて通電回路が駆動され、励磁コイル１１０に交流電流が供給される。 The fixing device 100 includes a casing 106 in which an opening for entering or discharging the recording paper P is formed. In the fixing device 100, a driving motor (not shown) is driven by the control unit 70, the pressure roll 104 rotates in the arrow E direction, and the fixing belt 102 is driven to rotate in the arrow D direction. At this time, the energization circuit is driven based on the electrical signal from the control circuit, and an alternating current is supplied to the exciting coil 110.
励磁コイル１１０に交流電流が供給されると、励磁コイル１１０の周囲に磁気回路としての磁界が生成消滅を繰り返す。そして、磁界が定着ベルト１０２の発熱層を横切ると、磁界の変化を妨げる磁界が生じるように発熱層に渦電流が発生する。発熱層は、発熱層の表皮抵抗、及び発熱層を流れる渦電流の大きさに比例して発熱し、これによって定着ベルト１０２が加熱される。 When an alternating current is supplied to the exciting coil 110, a magnetic field as a magnetic circuit is repeatedly generated and extinguished around the exciting coil 110. When the magnetic field crosses the heat generating layer of the fixing belt 102, an eddy current is generated in the heat generating layer so that a magnetic field that hinders the change of the magnetic field is generated. The heat generating layer generates heat in proportion to the skin resistance of the heat generating layer and the magnitude of the eddy current flowing through the heat generating layer, whereby the fixing belt 102 is heated.
また、同様にして、磁界の電磁誘導作用により、蓄熱部材１１８が発熱し、定着ベルト１０２が加熱される。定着ベルト１０２の発熱層と蓄熱部材１１８を同一の励磁コイル１１０で加熱させるので、発熱層と蓄熱部材１１８が別の熱源で加熱される場合に比べて、消費電力は低くなる。
このように定着装置１００に搬送された記録用紙Ｐ上の未定着のトナー画像は、定着装置１００によって記録用紙Ｐに定着される。定着後の記録用紙Ｐは、矢印Ｃ方向に排出され、用紙集積トレイ６４に排出される。
Similarly, the heat storage member 118 generates heat by the electromagnetic induction effect of the magnetic field, and the fixing belt 102 is heated. Since the heat generating layer of the fixing belt 102 and the heat storage member 118 are heated by the same exciting coil 110, the power consumption is lower than when the heat generating layer and the heat storage member 118 are heated by different heat sources.
Thus, the unfixed toner image on the recording paper P conveyed to the fixing device 100 is fixed on the recording paper P by the fixing device 100. After fixing, the recording paper P is discharged in the direction of arrow C and discharged to the paper stacking tray 64.
記録用紙Ｐへの転写が終了した後、中間転写ベルト２８上に残った残留トナーは、中間転写ベルト２８の回転移動に伴って中間転写ベルトクリーナ４６まで搬送され、中間転写ベルト２８上から除去される。このようにしてプリンタ１０の画像形成が行われる。 After the transfer onto the recording paper P is completed, the residual toner remaining on the intermediate transfer belt 28 is conveyed to the intermediate transfer belt cleaner 46 as the intermediate transfer belt 28 rotates and is removed from the intermediate transfer belt 28. The In this way, image formation by the printer 10 is performed.
以上、実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、加熱補助部材の位置は、定着ベルト１０２に対して熱伝導を行えれば限定されず、例えばハロゲンヒータ等の発熱源を定着ベルト１０２の内側に設け、加熱補助部材１１８をベルト１０２の内側に配置するように構成してもよいし、加熱補助部材１１８をベルト１０２の外側に配置するように構成してもよい。加熱補助部材１１８をベルト１０２の外側に配置するように構成した場合は、加熱補助部材とベルト１０２の外周面との間に多孔質構造の摺動部材が介在するように加熱補助部材に固定すればよい。
また、画像形成装置１０の感光体や現像器の配置、数等は限定されず、例えば、感光体及び現像器をそれぞれ１つ備えた画像形成装置でもよい。
また、固体の現像剤を用いる乾式の電子写真方式だけでなく、液体現像剤を用いるものであってもよい。
Although the embodiment has been described above, the present invention is not limited to this.
For example, the position of the heating auxiliary member is not limited as long as it can conduct heat to the fixing belt 102. For example, a heat source such as a halogen heater is provided inside the fixing belt 102, and the heating auxiliary member 118 is arranged inside the belt 102. The heating auxiliary member 118 may be arranged outside the belt 102. When the heating auxiliary member 118 is arranged outside the belt 102, the heating auxiliary member 118 is fixed to the heating auxiliary member so that a porous sliding member is interposed between the heating auxiliary member and the outer peripheral surface of the belt 102. That's fine.
Further, the arrangement, the number, and the like of the photoconductor and the developing device of the image forming apparatus 10 are not limited. For example, the image forming apparatus may include one photoconductor and one developing device.
Further, not only a dry electrophotographic system using a solid developer but also a liquid developer may be used.
１０ プリンタ（画像形成装置）
１４ 光走査装置（露光部）
１８ 感光体（像保持体）
２２ 現像器（現像部）
４２ 二次転写部（転写部）
６０ 搬送ベルト（搬送部）
１００ 定着装置
１０２ ベルト部材（定着ベルト）
１０４ 加圧ロール（加圧部材）
１１０ 励磁コイル（発熱源）
１１２ 磁路形成部材
１１８ 蓄熱部材（加熱補助部材）
１２４ 摺動部材
１２８ ネジ
Ｐ 記録用紙（記録媒体）
Ｔ トナー（現像剤）
10 Printer (image forming device)
14 Optical scanning device (exposure unit)
18 Photoconductor (image carrier)
22 Developer (Developer)
42 Secondary transfer section (transfer section)
60 Conveyor belt (conveyor)
100 fixing device 102 belt member (fixing belt)
104 Pressure roll (Pressure member)
110 Excitation coil (heat source)
112 Magnetic path forming member 118 Heat storage member (heating auxiliary member)
124 Sliding member 128 Screw P Recording paper (recording medium)
T Toner (Developer)
Claims (4)
前記ベルト部材の内側又は外側に配置された発熱源と、
前記ベルト部材に対して熱伝導を行う加熱補助部材と、
少なくとも表面に多孔質構造を有し、前記ベルト部材と接触するように前記加熱補助部材に固定され、前記ベルト部材との間に潤滑剤を保持する摺動部材と、
前記ベルト部材に対して圧力を加える加圧部材と、を有し、
未定着の画像が形成された記録媒体を前記ベルト部材と前記加圧部材との間に通過させることにより、前記画像を前記記録媒体に定着させる定着装置。 A rotating endless belt member;
A heat source disposed inside or outside the belt member;
A heating auxiliary member that conducts heat to the belt member;
A sliding member having a porous structure at least on the surface, fixed to the heating auxiliary member so as to be in contact with the belt member, and holding a lubricant between the belt member;
A pressure member that applies pressure to the belt member,
A fixing device for fixing the image to the recording medium by passing a recording medium on which an unfixed image is formed between the belt member and the pressure member.
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