JP5041968B2 - Fixing apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、シート分離方法に特長のある定着装置及び該定着装置を備える複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真式の画像形成装置に関するものである。また、シート分離性を付与する機構にも応用可能である。 The present invention relates to a fixing device characterized by a sheet separating method and an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile machine including the fixing device. It can also be applied to a mechanism that imparts sheet separation.
従来、例えば電子写真方式を採用した装置、例えば複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置においては、通常、回転する感光体ドラムを有し、この感光体ドラムの感光層を一様に帯電させた後でレーザ走査ユニットからのレーザビームによって露光して静電潜像を形成する。ついで、静電潜像をトナーによって現像した後、記録材としての転写紙（シート）上に転写し、さらに、その転写紙を熱定着装置に通過させ、熱定着させる機構が設けられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, for example, an image forming apparatus such as an electrophotographic system such as a copying machine, a printer, or a facsimile has a rotating photosensitive drum, and the photosensitive layer of the photosensitive drum is uniformly charged. After that, an electrostatic latent image is formed by exposure with a laser beam from a laser scanning unit. Next, after the electrostatic latent image is developed with toner, it is transferred onto a transfer sheet (sheet) as a recording material, and further, a mechanism for allowing the transfer sheet to pass through a heat fixing device and heat fixing is provided.
図１に複写装置の感光体とその作像系及び定着装置の構成を概念的に示す。
この電子写真方式の画像形成装置における画像作成プロセスは、回転する感光体ドラム１０１の感光層を帯電ローラ１０２によって一様に帯電させた後、図示しないレーザ走査ユニットからのレーザビーム１０３によって露光し、それによって感光体ドラム１０１上の静電潜像をトナーによって現像してトナー像とし、そのトナー像を記録シート１０７上に転写し、さらにその記録シート１０７を定着装置に通してトナー像を加熱、加圧して記録シートＰに定着させるように構成してある。なお図中、符号１０４は現像ローラ、符号１０５はパワーパック（電源）、符号１０６は転写ローラ、符号１０８はクリーニング装置、符号１０９は表面電位計である。
FIG. 1 conceptually shows the structure of the photoconductor of the copying apparatus, its image forming system, and the fixing device.
In this electrophotographic image forming apparatus, an image forming process is such that the photosensitive layer of the rotating photosensitive drum 101 is uniformly charged by the charging roller 102 and then exposed by a laser beam 103 from a laser scanning unit (not shown). As a result, the electrostatic latent image on the photosensitive drum 101 is developed with toner to form a toner image, the toner image is transferred onto the recording sheet 107, and the recording sheet 107 is passed through a fixing device to heat the toner image. It is configured to be fixed to the recording sheet P by applying pressure. In the figure, reference numeral 104 denotes a developing roller, reference numeral 105 denotes a power pack (power source), reference numeral 106 denotes a transfer roller, reference numeral 108 denotes a cleaning device, and reference numeral 109 denotes a surface potential meter.
このような定着装置においては、例えばアルミニウム等の中空円筒体からなる芯金の外周面にトナーの粘着を防止するためのフッ素樹脂層等からなる粘着防止層を設けた加熱定着ローラ１１０を使用している。また、このような加熱定着ローラ１１０は、芯金の中空部に回転中心線に沿ってハロゲンランプ等のヒータを配置し、その輻射熱によって加熱定着ローラ１１０を内側から加熱するようになっている。また、加熱定着ローラ１１０と平行に、これに圧接する加圧ローラ１１１を設け、加圧ローラ１１１と加熱定着ローラ１１０との間に記録シート１０７を通過させることにより、記録シート１０７上に付着しているトナーを加熱定着ローラ１１０の熱により軟化させつつ、加圧ローラ１１１と加熱定着ローラ１１０との間に挟むことによって加圧することにより、記録シート１０７上にトナー像を定着させている。なお、図１（ｂ）に示すようにベルト方式の定着装置も用いられている。図中、符号１１３は定着ベルト、符号１１４は定着ローラ、符号１１５は加圧ローラ、符号１１６はテンションローラである。以降文中では定着ローラ、定着ベルトを総称して定着部材と表記することがある。 In such a fixing device, for example, a heat fixing roller 110 provided with an adhesion preventing layer made of a fluororesin layer for preventing toner adhesion on the outer peripheral surface of a cored bar made of a hollow cylindrical body such as aluminum is used. ing. In addition, such a heat fixing roller 110 is configured such that a heater such as a halogen lamp is disposed along the rotation center line in the hollow portion of the core metal, and the heat fixing roller 110 is heated from the inside by its radiant heat. In addition, a pressure roller 111 that is in pressure contact with the heat fixing roller 110 is provided in parallel, and the recording sheet 107 is passed between the pressure roller 111 and the heat fixing roller 110 to adhere to the recording sheet 107. The toner image is fixed on the recording sheet 107 by softening the toner being heated by the heat of the heat fixing roller 110 and pressing the toner between the pressure roller 111 and the heat fixing roller 110. A belt-type fixing device is also used as shown in FIG. In the figure, reference numeral 113 denotes a fixing belt, reference numeral 114 denotes a fixing roller, reference numeral 115 denotes a pressure roller, and reference numeral 116 denotes a tension roller. Hereinafter, in the text, the fixing roller and the fixing belt may be collectively referred to as a fixing member.
ここで、フルカラーの複写機やレーザプリンタでは、Ｍ、Ｃ、Ｙ、Ｋの４色のカラートナーが用いられるが、カラー画像の定着時には、これらのカラートナーを溶融状態で混合する必要があり、トナーを低融点化して溶融しやすくするとともに、加熱定着ローラ１１０の表面で、複数種のカラートナーを包み込むようにして溶融状態で、均一に混合させることが必要になる。 Here, in full-color copying machines and laser printers, four color toners of M, C, Y, and K are used. When fixing a color image, it is necessary to mix these color toners in a molten state. It is necessary to lower the melting point of the toner to facilitate melting and to uniformly mix the toner in a molten state so as to wrap a plurality of types of color toners on the surface of the heat fixing roller 110.
一般に、この定着方式では、用紙に融着したトナー像が定着部材に接触するので、離型性のよい材料（たとえばフッ素系樹脂）を表面に形成される。しかし、このような定着部材を使用しても、溶融したトナーは軟かく、かつ粘性が高いため、定着部材表面に付着しやすく用紙の巻き付きが発生する恐れがある。 In general, in this fixing method, since a toner image fused to a sheet comes into contact with a fixing member, a material having good releasability (for example, a fluorine-based resin) is formed on the surface. However, even when such a fixing member is used, the melted toner is soft and has a high viscosity, so that it easily adheres to the surface of the fixing member and may cause the paper to be wound.
そこで、通常、ニップ部のシート出側で分離爪と呼ばれる部材を定着部材に当接させ、定着部材への用紙の巻き付きを防止する方法が採用されている。図２（ａ）にその構成例を示す。
このような分離爪９７を定着部材９３に当接する場合、分離爪９７の当接部が定着部材９３に傷を付け、定着工程で傷が転写され異常画像となることがある。そのため分離爪９７に摺動性の良いフッ素系樹脂の表層を設けたり、当接部付近の角を丸めたりするなどして、定着部材への攻撃性を抑える工夫が施されている。しかし、印刷動作の際に発生する紙粉が分離爪と定着部材の間に挟まると、紙粉が爪によって定着部材へ押しつけられ、傷発生の原因となった。また、近年、カラー化に伴い、数色のトナーを積層した転写紙を定着させる方法として、ポリイミドや金属製のベルト上にシリコンゴムなどからなる弾性層を形成し、更にトナーの粘着を防止するためのフッ素樹脂層などからなる粘着防止層を設けた定着部材が使用されているが、これらの部材では、さらに分離爪が弾性層に喰い込み、損傷を起こしやすくなることが知られている。
Therefore, a method is generally employed in which a member called a separation claw is brought into contact with the fixing member on the sheet exit side of the nip portion to prevent the paper from being wrapped around the fixing member. FIG. 2A shows a configuration example thereof.
When such a separation claw 97 is brought into contact with the fixing member 93, the contact portion of the separation claw 97 may damage the fixing member 93, and the flaw may be transferred during the fixing process, resulting in an abnormal image. For this reason, the separation claw 97 is provided with a slidable fluororesin surface layer, or by rounding the corners in the vicinity of the abutting portion, etc., to devise measures to suppress the aggression to the fixing member. However, when paper dust generated during the printing operation is sandwiched between the separation claw and the fixing member, the paper dust is pressed against the fixing member by the nail, which causes a scratch. Also, in recent years, as a method of fixing color, a transfer paper on which toners of several colors are laminated is formed by forming an elastic layer made of silicon rubber or the like on a polyimide or metal belt to further prevent adhesion of the toner. Fixing members provided with an anti-adhesion layer made of a fluororesin layer or the like are used. However, in these members, it is known that the separation claws further bite into the elastic layer and are likely to be damaged.
また、このような問題点に対して、定着部材に非接触状態で転写材の分離を促進する部材（分離板）が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。図２（ｂ）にその構成例を示す。このような分離板９８を用いることで、定着部材９３を傷つけることなく、シート（転写材）９５と定着部材９３の分離を促進することが可能となったが、本方式では高線速の定着装置に対応ができない。つまり、分離板方式はニップ部通過直後の初期分離の機能が紙の腰強さに依存しているため、線速が早くなることで初期分離が遅れがちになる。また、粘着トナーの多いコピーパターンの場合、初期分離が遅れ、分離板９８に画像部が接触してしまい、スジなどの画像不良が発生した。さらに線速があがると分離板に紙詰まり（ジャム）をおこしてしまうことがあった。そのため、本方式は低・中線速の複写機に選択的に用いられている。 Further, a member (separating plate) that promotes separation of the transfer material in a non-contact state with the fixing member has been proposed (for example, see Patent Document 1). An example of the configuration is shown in FIG. By using such a separation plate 98, separation of the sheet (transfer material) 95 and the fixing member 93 can be promoted without damaging the fixing member 93. However, in this method, fixing at a high linear velocity is possible. Cannot handle the device. That is, in the separation plate method, the initial separation function immediately after passing through the nip portion depends on the stiffness of the paper, so that the initial separation tends to be delayed by increasing the linear velocity. Further, in the case of a copy pattern with a lot of adhesive toner, the initial separation is delayed, the image portion comes into contact with the separation plate 98, and image defects such as streaks occur. Further, when the linear velocity is increased, a paper jam (jam) may occur on the separation plate. For this reason, this method is selectively used in low / medium line speed copying machines.
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、定着部材の少なくとも一部分を変形させることにより、転写紙（シート）の分離を促進し、画像不良や紙つまり不良の発生を低減させ、結果として長時間安定した定着を実現できる定着装置及び該定着装置を用いた画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems in the prior art. By deforming at least a part of the fixing member, separation of transfer paper (sheet) is promoted, and image defects and occurrence of paper, that is, defects are caused. It is an object of the present invention to provide a fixing device that can reduce and consequently achieve stable fixing for a long time, and an image forming apparatus using the fixing device.
前記課題を解決するために提供する本発明は、以下の通りである。
〔１〕 円筒形状または無端ベルト状であって円筒円周方向またはベルト周回方向に回転駆動され表面が加熱手段により加熱される定着部材（図３における定着部材１）と、該定着部材に対して回転自在に圧接しニップ部（ニップ部Ｎ）を形成する加圧ローラ（加圧ローラ４）と、を備え、前記ニップ部に、未定着トナーを載せたシート（シートＰ）を通過させて該シート上にトナーを定着させる定着装置（定着装置１００）において、前記定着部材は、基材（図４における基材１１）と、弾性体層（弾性体層１２ａ）中に圧電材料からなる圧電部材（圧電部材１２ｂ）が分散配置されてなる変位層（変位層１２）と、離型層（離型層１４）との積層構造を有し、前記定着部材の前記ニップ部よりシート排出側の変位層に電圧を印加することにより前記圧電部材の体積を変化させて、該定着部材の表面形状を変化させることを特徴とする定着装置。
〔２〕 前記変位層に高周波電圧を印加することを特徴とする前記〔１〕に記載の定着装置。
〔３〕 前記ニップ部へのシート通過時に、前記変位層に電圧が印加されることを特徴とする前記〔１〕に記載の定着装置。
〔４〕 前記圧電部材の電圧印加による最大変位方向が定着部材の表面に対して垂直方向となることを特徴とする前記〔１〕に記載の定着装置。
〔５〕 前記基材を導電性のものとし、前記変位層と前記離型層との間に導電性プライマー層（図４における導電プライマー層１３）を設けることにより、該変位層の表裏間に電圧を印加することを特徴とする前記〔１〕に記載の定着装置。
〔６〕 前記〔１〕〜〔５〕のいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
The present invention provided to solve the above problems is as follows.
[1] A fixing member (fixing member 1 in FIG. 3) having a cylindrical shape or an endless belt shape, which is rotationally driven in a cylindrical circumferential direction or a belt circumferential direction, and whose surface is heated by a heating unit, and the fixing member And a pressure roller (pressure roller 4) that forms a nip portion (nip portion N) by being pressed in a freely rotating manner, and a sheet (sheet P) on which unfixed toner is placed is passed through the nip portion. In a fixing device (fixing device 100) for fixing toner on a sheet, the fixing member is a piezoelectric member made of a piezoelectric material in a base material (base material 11 in FIG. 4) and an elastic body layer (elastic body layer 12a). A displacement layer (displacement layer 12) in which the (piezoelectric members 12b) are dispersedly arranged and a release layer (release layer 14) are laminated, and the sheet discharge side displacement from the nip portion of the fixing member Applying voltage to the layer A fixing device characterized in that the surface shape of the fixing member is changed by changing the volume of the piezoelectric member.
[2] The fixing device according to [1], wherein a high frequency voltage is applied to the displacement layer.
[3] The fixing device according to [1], wherein a voltage is applied to the displacement layer when the sheet passes through the nip portion.
[4] The fixing device according to [1], wherein a maximum displacement direction by voltage application of the piezoelectric member is a direction perpendicular to a surface of the fixing member.
[5] By making the base material conductive and providing a conductive primer layer (conductive primer layer 13 in FIG. 4) between the displacement layer and the release layer , between the front and back of the displacement layer The fixing device according to [1], wherein a voltage is applied.
[6] An image forming apparatus comprising the fixing device according to any one of [1] to [5].
本発明の効果として、請求項１〜３の発明によれば、高線速で搬送されるシート（転写紙）に対しても長時間にわたり安定したシート分離を実現し、紙つまり（ジャム）や表層磨耗による画像不良を防止できる。また、変位層が弾性体層中に圧電部材を分散配置した１つの層としているので、ニップ部では定着部材のトナーに接する表面を連続した膜として形成することができることから、結果としてトナー固着を減らし、光沢ムラの少ない良好な画像を提供することができる。
請求項４の発明によれば、シート（転写紙）に対して定着部材表面における水平方向の変位が小さくなり、結果として形成される画像の乱れを防止することができる。
請求項５の発明によれば、ニップ部以降の適切な位置で定着部材の表面形状を変化させることができるので、効果的にシート分離することができる。
請求項６の発明によれば、本発明の定着装置を用いるので、当該画像形成装置の耐用時間の増加に寄与し、結果として安定した定着動作を持った画像形成装置が提供可能となる。とくに、高線速機に有効である。
As an effect of the present invention, according to the first to third aspects of the present invention, stable sheet separation is realized over a long period of time even on a sheet (transfer paper) conveyed at a high linear speed. Image defects due to surface wear can be prevented. In addition, since the displacement layer is a single layer in which the piezoelectric members are dispersedly arranged in the elastic layer, the surface of the fixing member in contact with the toner can be formed as a continuous film at the nip portion. Therefore, it is possible to provide a good image with less gloss unevenness.
According to the invention of claim 4, the horizontal displacement on the surface of the fixing member with respect to the sheet (transfer paper) is reduced, and as a result, the disturbance of the formed image can be prevented.
According to the invention of claim 5, since the surface shape of the fixing member can be changed at an appropriate position after the nip portion, the sheet can be effectively separated.
According to the invention of claim 6, since the fixing device of the present invention is used, it contributes to an increase in the service life of the image forming apparatus, and as a result, an image forming apparatus having a stable fixing operation can be provided. It is especially effective for high-speed machines.
以下に、本発明に係る定着装置の構成について説明する。
図３は、本発明に係る定着装置の構成を示す概略図である。
図３に示すように、本発明に係る定着装置１００は、駆動ローラ２、加熱ローラ３及び電極ローラ５に一定のテンションで架け渡され、表面が所定の温度になるように加熱ローラ３により加熱される定着部材（定着ベルト）１と、該定着部材（定着ベルト）１に対して回転自在に圧接しニップ部Ｎを形成する加圧ローラ４と、を備える。
The configuration of the fixing device according to the present invention will be described below.
FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the fixing device according to the present invention.
As shown in FIG. 3, the fixing device 100 according to the present invention is stretched over the driving roller 2, the heating roller 3, and the electrode roller 5 with a certain tension, and heated by the heating roller 3 so that the surface has a predetermined temperature. A fixing member (fixing belt) 1 and a pressure roller 4 that presses the fixing member (fixing belt) 1 in a rotatable manner and forms a nip portion N.
ここで、定着部材１は、無端ベルトであり、定着装置１００の駆動の際には、駆動ローラ２によりベルト周回方向であって定着部材１がシートＰを排出する方向（図中時計回り方向）に回転駆動されるものである。定着部材１の断面構造としては、図４に示すように、基材１１上に、変位層１２、導電プライマー層１３、離型層１４がその順番に積層された構造となっている。 Here, the fixing member 1 is an endless belt. When the fixing device 100 is driven, the driving roller 2 rotates the belt around the belt and the fixing member 1 discharges the sheet P (clockwise direction in the drawing). Are driven to rotate. As shown in FIG. 4, the fixing member 1 has a cross-sectional structure in which a displacement layer 12, a conductive primer layer 13, and a release layer 14 are laminated in that order on a base material 11.
基材１１は、耐熱材料からなり、例えばポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニルスルファド（ＰＰＳ）、フッ素樹脂等の樹脂材料を用いることができる。このとき、樹脂材料に導電性粒子を分散して導電性を確保したものを用いる。あるいは定着部材１自身が電磁誘導加熱により発熱するようにするために樹脂材料に磁性導電性粒子を分散するものについては、該磁性導電性粒子により導電性を確保するようにすればよい。その場合、樹脂材料に対して磁性導電性粒子を２０〜９０重量％の範囲内で添加する。具体的には、ワニス状態の樹脂材料中に、ロールミル、サンドミル、遠心脱泡装置等の分散装置を用いて磁性導電性粒子を分散する。これを溶剤により適当な粘度に調整して、金型により所望の層厚に成形するものである。また、基材１１は金属でも形成可能であり、具体的には、ニッケル、鉄、クロムの合金であって、それ自体が発熱しても良い。基材１１の層厚は、熱容量及び強度の点から、３０〜５００μｍに形成されている。金属材料の場合はベルトの撓みを考慮して、１００μｍ以下の膜厚であることが望ましい。また金属材料の場合は、各材料の添加量と加工条件とを調整することで所望のキューリー点を得ることができ、キューリー点が定着ベルトの定着温度近傍となる磁性導電性材料にて発熱層を形成することで、発熱層は電磁誘導によって過昇温されることなく加熱できる。 The base material 11 is made of a heat-resistant material. For example, a resin material such as polyimide, polyamideimide, polyetheretherketone (PEEK), polyethersulfone (PES), polyphenylsulfad (PPS), or a fluororesin can be used. . At this time, a resin material in which conductive particles are dispersed to ensure conductivity is used. Alternatively, with respect to a material in which magnetic conductive particles are dispersed in a resin material so that the fixing member 1 itself generates heat by electromagnetic induction heating, it is only necessary to ensure conductivity by the magnetic conductive particles. In that case, magnetic conductive particles are added within a range of 20 to 90% by weight with respect to the resin material. Specifically, the magnetic conductive particles are dispersed in a resin material in a varnish state using a dispersing device such as a roll mill, a sand mill, or a centrifugal defoaming device. This is adjusted to an appropriate viscosity with a solvent and molded into a desired layer thickness with a mold. Moreover, the base material 11 can also be formed with a metal, and specifically, it is an alloy of nickel, iron, and chromium, and may itself generate heat. The layer thickness of the base material 11 is 30-500 micrometers from the point of heat capacity and intensity | strength. In the case of a metal material, it is desirable that the film thickness is 100 μm or less in consideration of the bending of the belt. In the case of a metal material, the desired Curie point can be obtained by adjusting the amount of each material added and the processing conditions, and the heat generating layer is made of a magnetic conductive material in which the Curie point is close to the fixing temperature of the fixing belt. By forming, the heat generating layer can be heated without being overheated by electromagnetic induction.
変位層１２は、弾性体層１２ａ中に圧電材料からなる圧電部材１２ｂが分散配置されてなる層である。このうち、弾性体層１２ａは、耐熱性のある弾性体、好ましくは耐熱性ゴムが連続する層として形成されたものである。用いる材料としては、具体的にはシリコンゴム、フロロシリコンゴムがよく、特に耐熱性の点からシリコンゴムが好ましい。また、この耐熱性ゴムをソリッドでも発泡させてもいずれの状態としても使用してもよい。 The displacement layer 12 is a layer in which piezoelectric members 12b made of a piezoelectric material are dispersedly arranged in the elastic body layer 12a. Among these, the elastic body layer 12a is formed as a continuous layer of a heat-resistant elastic body, preferably a heat-resistant rubber. Specifically, silicon rubber or fluorosilicone rubber is preferable as the material to be used, and silicon rubber is particularly preferable from the viewpoint of heat resistance. Further, the heat-resistant rubber may be used in any state, whether solid or foamed.
また、圧電部材１２ｂには公知の圧電材料を用いることができ、例えば分極処理されたチタン酸ジルコン酸鉛〔Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3〕（ＰＺＴ），チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3），チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3）などが挙げられる。圧電部材１２ｂの形状は定着部材１としての要求硬度を満たす形状であればどのような形状でもよいが、その長さが、形成される定着部材１の厚み以下で、弾性体層１２ａの厚みと同じ程度の柱状、棒状または針状であることが好ましい。このとき、その長さ方向が弾性体層１２ａの厚み方向となるように配向させて分散配置するとよい（図４（ｂ））。これにより、長さ方向の一方の端部が基材１１に接触し、他方の端部が導電プライマー層１３に接触するようになり、後述するように基材１１、導電プライマー層１３それぞれを経由して変位層１２の表裏両面に高周波電圧が印加されたときに、圧電部材１２ｂの長さ方向の両端に該高周波電圧が印加されることになる。その結果、圧電部材１２ｂの主に長さ方向に体積変化が生じることとなり、定着部材１の表面に対して垂直方向に最大変位が得られるようになる。すなわち、圧電部材１２ｂの形状を柱状（棒状、針状）とすることで、電圧印加によって主に長さ方向に体積変化が生じてその長さが変位することから、シート分離に必要な定着部材１の表面の変位は確保されるとともに、シート分離時に画像を乱す平行方向（水平方向）の変位は抑制され、良好な画像が得られる。なお、圧電部材１２ｂの断面形状はどのような形でもかまわないが、望ましくは円形である。 Also, a known piezoelectric material can be used for the piezoelectric member 12b. For example, polarized lead zirconate titanate [Pb (Zr, Ti) O 3 ] (PZT), barium titanate (BaTiO 3 ), titanium Lead acid (PbTiO 3 ) and the like can be mentioned. The shape of the piezoelectric member 12b may be any shape as long as it satisfies the required hardness as the fixing member 1, but the length is equal to or less than the thickness of the fixing member 1 to be formed, and the thickness of the elastic layer 12a. It is preferable that they have the same columnar shape, rod shape or needle shape. At this time, it is preferable that the length direction is aligned with the thickness direction of the elastic body layer 12a so as to be distributed (FIG. 4B). As a result, one end in the length direction comes into contact with the base material 11 and the other end comes into contact with the conductive primer layer 13, and passes through the base material 11 and the conductive primer layer 13 as described later. When a high frequency voltage is applied to both the front and back surfaces of the displacement layer 12, the high frequency voltage is applied to both ends of the piezoelectric member 12b in the length direction. As a result, a volume change occurs mainly in the length direction of the piezoelectric member 12b, and a maximum displacement is obtained in a direction perpendicular to the surface of the fixing member 1. That is, by making the shape of the piezoelectric member 12b columnar (bar-like, needle-like), a volume change occurs mainly in the length direction due to voltage application, and the length is displaced, so the fixing member necessary for sheet separation While the displacement of the surface of 1 is ensured, the displacement in the parallel direction (horizontal direction) that disturbs the image during sheet separation is suppressed, and a good image is obtained. The cross-sectional shape of the piezoelectric member 12b may be any shape, but is preferably circular.
圧電部材１２ｂの配向方法としては、例えば、基材１１上において未加硫の弾性体中に柱状の圧電部材１２ｂを目的の分離性が得られる範囲で、定着部材１の表面に対して垂直となるように植えつけ、その後加硫を行う方法がある。なお、基材１１上に導電性のプライマー層を形成しておき、その上に変位層１２を形成するとよい。 As an orientation method of the piezoelectric member 12b, for example, the columnar piezoelectric member 12b in the unvulcanized elastic body on the substrate 11 is perpendicular to the surface of the fixing member 1 within a range in which a desired separation can be obtained. There is a method of planting and then vulcanizing. In addition, it is good to form the conductive primer layer on the base material 11, and to form the displacement layer 12 on it.
変位層１２の上には導電性の離型層１４に対応した導電プライマー層１３を形成する。
ついで、導電プライマー層１３上に離型層１４を形成する。
A conductive primer layer 13 corresponding to the conductive release layer 14 is formed on the displacement layer 12.
Next, a release layer 14 is formed on the conductive primer layer 13.
離型層１４は、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）等のフッ素樹脂、これらの樹脂の混合物、又は、これらの樹脂を耐熱性樹脂に分散させたものが適用できる。特に強度、平滑性を両立する点からＰＦＡが好ましい。また、層中に適宜所定材料を充填することができ、例えば低比熱・低熱伝導率の物質として中空フィラーや、導電性物質を用いる。これらは単独でも、両方一緒に添加して使用することも可能である。また、離型層１４の層厚は、５〜５０μｍであり、好ましくは、１０〜３０μｍである。これにより、定着部材１のトナー離型性が担保されるとともに、定着部材１の柔軟性が確保される。離型層１４の被膜形成方法としては、チューブ状にしたものをかぶせても、湿式スプレー塗装や粉体塗装後に焼き付けて形成しても良い。なお、定着部材１の幅方向の端部には離型層１４が形成されず導電プライマー層１３が露出した状態となっている。 The release layer 14 is made of fluorine such as tetrafluoroethylene resin (PTFE), tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin (PFA), and tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (FEP). A resin, a mixture of these resins, or a resin in which these resins are dispersed in a heat resistant resin can be applied. In particular, PFA is preferable from the viewpoint of achieving both strength and smoothness. Moreover, a predetermined material can be appropriately filled in the layer. For example, a hollow filler or a conductive substance is used as a substance having low specific heat and low thermal conductivity. These can be used alone or both can be used together. Moreover, the layer thickness of the release layer 14 is 5-50 micrometers, Preferably, it is 10-30 micrometers. Thereby, the toner releasability of the fixing member 1 is ensured and the flexibility of the fixing member 1 is ensured. As a method for forming a film of the release layer 14, it may be covered with a tube or may be baked after wet spray coating or powder coating. Note that the release layer 14 is not formed at the end of the fixing member 1 in the width direction, and the conductive primer layer 13 is exposed.
また、本発明では、定着部材１として、図３に示す定着ベルト（無端ベルト）の形態を示したが、これに限定されるものではなく、中空円筒形状のローラ（定着ローラ）としてもよい。すなわち、導電性を有する円筒形状の基材１１の円周上に変位層１２、導電プライマー層１３、離型層１４が積層された構造とし、駆動機構により円周方向に回転駆動されるものとする。 In the present invention, the fixing belt (endless belt) shown in FIG. 3 is shown as the fixing member 1. However, the fixing member 1 is not limited to this and may be a hollow cylindrical roller (fixing roller). That is, a structure in which a displacement layer 12, a conductive primer layer 13, and a release layer 14 are laminated on the circumference of a cylindrical substrate 11 having conductivity, and is driven to rotate in the circumferential direction by a drive mechanism. To do.
加圧ローラ４は、通常はその表面がシリコンゴム等の弾性部材で構成された円筒形状のローラである。また、加圧ローラ４の定着部材１への押し当ては、図示していない加圧手段により一定の圧力で定着部材１の方向へ押されることにより行われる。また、加圧ローラ４も、シートＰが通される場合には不図示の駆動機構により図中反時計回り方向に回転する。 The pressure roller 4 is a cylindrical roller whose surface is usually made of an elastic member such as silicon rubber. The pressing roller 4 is pressed against the fixing member 1 by being pressed in the direction of the fixing member 1 with a constant pressure by a pressing means (not shown). Further, when the sheet P is passed, the pressure roller 4 is also rotated in the counterclockwise direction in the drawing by a drive mechanism (not shown).
また、定着装置１００は、前記ニップ部Ｎのシート排出側では、定着部材（定着ベルト）１の表面に当接する導電ブラシ６と、該導電ブラシ６及び電極ローラ５が電気的に接続される印加電源７と、印加電圧を制御するコントローラと、を備え、共振回路を構成している。 Further, in the fixing device 100, on the sheet discharge side of the nip portion N, the conductive brush 6 that contacts the surface of the fixing member (fixing belt) 1, and the conductive brush 6 and the electrode roller 5 are electrically connected. A power source 7 and a controller for controlling the applied voltage are provided to constitute a resonance circuit.
電極ローラ５は、定着部材１のニップ部Ｎよりシート排出側のシートＰを定着部材１から分離すべき位置であって該定着部材１の内周側に配置されており、定着部材（定着ベルト）１の裏面に接触して、導電性の基材１１を経由して変位層１２の圧電部材１２ｂに印加電源７からの高周波電圧を印加する電極となっている。この電極ローラ５は、高周波電圧を圧電部材１２ｂに印加できればその形状にとくに制約はないが、耐久性の観点から望ましくは金属ローラである。 The electrode roller 5 is disposed on the inner peripheral side of the fixing member 1 at a position where the sheet P on the sheet discharge side from the nip portion N of the fixing member 1 is to be separated from the fixing member 1. 1) An electrode that contacts the back surface of 1 and applies a high-frequency voltage from the applied power source 7 to the piezoelectric member 12b of the displacement layer 12 via the conductive base material 11. The shape of the electrode roller 5 is not particularly limited as long as a high frequency voltage can be applied to the piezoelectric member 12b, but is preferably a metal roller from the viewpoint of durability.
導電ブラシ６は、定着部材１の外周側であって、ニップ部Ｎよりシート排出側の電極ローラ５が配置される位置とほぼ同じ位置かその位置よりさらに下流側の位置に配置され、先端が導電性の細線が集まってなるブラシが定着部材（定着ベルト）１の幅方向の端部に露出している導電プライマー層１３と接触している。これにより、導電プライマー層１３を経由して変位層１２の圧電部材１２ｂに印加電源７からの高周波電圧を印加するようになっている。 The conductive brush 6 is disposed on the outer peripheral side of the fixing member 1, at a position that is substantially the same as the position where the electrode roller 5 on the sheet discharge side from the nip portion N is disposed, or at a position further downstream from the position. A brush formed by collecting conductive thin wires is in contact with the conductive primer layer 13 exposed at the end in the width direction of the fixing member (fixing belt) 1. As a result, a high-frequency voltage from the applied power source 7 is applied to the piezoelectric member 12 b of the displacement layer 12 via the conductive primer layer 13.
印加電源７は、変位層１２に電圧を印加するための電源である。
コントローラ８は、印加する電圧の周波数を圧電部材１２ｂに用いられている圧電材料固有の共振条件にマッチングするように印加電源７を制御する。また、シートＰの先端を検知しておき、ニップ部Ｎへのシート通過時、あるいは該先端がニップ部Ｎより排紙出側の分離部に到達するときのみ電圧を印加するように制御してもよい。
The applied power source 7 is a power source for applying a voltage to the displacement layer 12.
The controller 8 controls the applied power supply 7 so that the frequency of the voltage to be applied matches the resonance condition specific to the piezoelectric material used for the piezoelectric member 12b. Further, the leading edge of the sheet P is detected, and control is performed so that the voltage is applied only when the sheet passes through the nip portion N or when the leading edge reaches the separation portion on the paper discharge side from the nip portion N. Also good.
以上の構成により、変位層１２は定着部材１のニップ部Ｎよりシート排出側のシート（転写紙）分離部領域のみに高周波電圧が印加されることになる。このとき、変位層１２の圧電部材１２ｂそれぞれが逆圧電効果でその長さ方向に体積変化して微小な変位をおこすが、その周囲の弾性体層１２ａは変位しないため、変位層１２全体としては表面形状が変化する。具体的には、圧電部材１２ｂが長さ方向に伸びる変位をした場合には圧電部材１２ｂが凸部となり、弾性体層１２ａ部分が凹部となって表面凹凸の高低差が生じて表面が粗くなる。あるいは、圧電部材１２ｂが長さ方向に縮む変位をした場合には圧電部材１２ｂ凹部となり、弾性体層１２ａ部分が凸部となって表面凹凸の高低差が生じて表面が粗くなる。また、電圧が０になると圧電部材１２ｂの体積は元に戻り、変位層１２全体としては平滑な層に戻ることになる。したがって、高周波で電圧が印加されることから表面形状が微細に振動するように変化することとなり、それに応じて定着部材１の表面凹凸が変位する。 With the above configuration, the displacement layer 12 is applied with a high-frequency voltage only to the sheet (transfer paper) separation region on the sheet discharge side from the nip portion N of the fixing member 1. At this time, each piezoelectric member 12b of the displacement layer 12 changes its volume in the length direction due to the inverse piezoelectric effect and causes a minute displacement. However, since the surrounding elastic body layer 12a is not displaced, The surface shape changes. Specifically, when the piezoelectric member 12b is displaced so as to extend in the length direction, the piezoelectric member 12b becomes a convex portion, and the elastic body layer 12a portion becomes a concave portion, resulting in a difference in level of surface irregularities, resulting in a rough surface. . Alternatively, when the piezoelectric member 12b is displaced to shrink in the length direction, the piezoelectric member 12b becomes a concave portion, and the elastic body layer 12a portion becomes a convex portion, resulting in a difference in level of the surface unevenness and the surface becomes rough. Further, when the voltage becomes zero, the volume of the piezoelectric member 12b returns to the original, and the displacement layer 12 as a whole returns to a smooth layer. Therefore, since the voltage is applied at a high frequency, the surface shape changes so as to vibrate finely, and the surface unevenness of the fixing member 1 is displaced accordingly.
図３の定着装置１００全体における動作を考えると、定着部材１、加圧ローラ４が回転駆動された状態で、定着部材１の表面は所定の温度まで加熱されており、ニップ部Ｎに未定着トナーが形成されたシートＰが通され（図中、右側から左側方向への通紙）、ニップ部Ｎにおける加圧及び加熱により未定着トナーをシートＰ上に熱融着させて定着を行なう。ついで、トナー定着されたシートＰはニップ部Ｎから排出されるが、シートＰが定着ベルト２に巻き付いたまま出てくる傾向にある。このとき、前述のように定着部材１の変位層１２の表裏面に印加電源７より電極ローラ５、導電ブラシ６を経由して高周波電圧を印加して、変位層１２の表面形状を微細に振動するように変化させることにより定着部材１の表面形状を変化させ、定着部材１に貼り付いてでてきたシートＰ（とくにその先端）に対して局部的な剥離を促して、該シートＰを定着部材１から分離させることができる。このように、分離板や分離爪を用いないで良好なシートの分離を実現することが可能となる。 Considering the operation of the entire fixing device 100 of FIG. 3, the surface of the fixing member 1 is heated to a predetermined temperature with the fixing member 1 and the pressure roller 4 being rotationally driven, and is not fixed to the nip portion N. The sheet P on which the toner is formed is passed (paper passing from the right side to the left side in the drawing), and unfixed toner is thermally fused onto the sheet P by pressurization and heating in the nip portion N to perform fixing. Next, the toner-fixed sheet P is discharged from the nip portion N, but the sheet P tends to come out while being wound around the fixing belt 2. At this time, as described above, a high frequency voltage is applied to the front and back surfaces of the displacement layer 12 of the fixing member 1 from the applied power source 7 via the electrode roller 5 and the conductive brush 6 to finely vibrate the surface shape of the displacement layer 12. By changing the surface shape of the fixing member 1, the surface P of the fixing member 1 is changed, and the sheet P (particularly the front end) adhered to the fixing member 1 is promoted to be locally peeled to fix the sheet P. It can be separated from the member 1. In this way, it is possible to achieve good sheet separation without using a separation plate or a separation claw.
次に、本発明に係る画像形成装置について説明する。
図５に、本発明に係る画像形成装置であるタンデム型のカラー複写機の構成を示す。
カラー複写機２００は、装置本体中央部に位置する画像形成部２００Ａと、該画像形成部２００Ａの下方に位置する給紙部２００Ｂと、画像形成部２００Ａの上方に位置する図示しない画像読取部を有する高速機であり、画像形成部２００Ａに本発明の定着装置１００を組み込んでいる。
Next, the image forming apparatus according to the present invention will be described.
FIG. 5 shows a configuration of a tandem type color copying machine which is an image forming apparatus according to the present invention.
The color copying machine 200 includes an image forming unit 200A positioned at the center of the apparatus main body, a paper feeding unit 200B positioned below the image forming unit 200A, and an image reading unit (not shown) positioned above the image forming unit 200A. The fixing device 100 of the present invention is incorporated in the image forming unit 200A.
画像形成部２００Ａには、水平方向に延びる転写面を有する転写ベルト２０２が配置されており、該転写ベルト２０２の上面には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。すなわち、補色関係にある色のトナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）による像を担持可能な像担持体としての感光体２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ、２０３Ｋが転写ベルト２０２の転写面に沿って並置されている。 The image forming unit 200A is provided with a transfer belt 202 having a transfer surface extending in the horizontal direction, and a configuration for forming an image of a color complementary to the color separation color on the upper surface of the transfer belt 202. Is provided. That is, photoconductors 203Y, 203M, 203C, and 203K as image carriers that can carry images of toners of complementary colors (yellow, magenta, cyan, and black) are juxtaposed along the transfer surface of the transfer belt 202. ing.
各感光体２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ、２０３Ｋはそれぞれ同じ方向（反時計回り方向）に回転可能なドラムで構成されており、その周りには、回転過程において画像形成処理を実行する帯電装置、光書き込み装置、１次転写装置、現像装置及びクリーニング装置が配置されている。また、各現像装置には、それぞれのカラートナーが収容されている。 Each of the photoconductors 203Y, 203M, 203C, and 203K is configured by a drum that can rotate in the same direction (counterclockwise direction). Around the drum, a charging device that performs image formation processing in the rotation process, and optical writing An apparatus, a primary transfer device, a developing device, and a cleaning device are arranged. In addition, each color toner is accommodated in each developing device.
転写ベルト２０２は、駆動ローラと従動ローラに掛け回されて感光体２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ、２０３Ｋとの対峙位置において同方向に移動可能な構成を有している。また、従動ローラの１つであるローラ２１０に対向する位置に転写ローラ２１１が設けられている。また、転写ローラ２１１から定着装置１００までのシートＰの搬送経路は横パスとなっている。 The transfer belt 202 is configured to be able to move in the same direction at the position facing the photoconductors 203Y, 203M, 203C, and 203K by being wound around a driving roller and a driven roller. A transfer roller 211 is provided at a position facing a roller 210 that is one of the driven rollers. Further, the conveyance path of the sheet P from the transfer roller 211 to the fixing device 100 is a horizontal path.
給紙部２００Ｂは、記録媒体としてのシートＰを積載収容する給紙トレイ２１５と、該給紙トレイ２１５内のシートＰを最上のものから順に１枚ずつ分離して、転写ローラ２１１の位置まで搬送する搬送機構を有している。 The paper feed unit 200B separates the paper feed tray 215 for stacking and storing sheets P as recording media and the sheets P in the paper feed tray 215 one by one from the top to the position of the transfer roller 211. It has a transport mechanism for transporting.
本発明の画像形成装置２００における画像形成に当たっては、感光体２０３Ｙの表面が帯電装置により一様に帯電され、画像読取部からの画像情報に基づいて感光体２０３Ｙ上に静電潜像が形成される。該静電潜像はイエローのトナーを収容した現像装置によりトナー像として可視像化され、該トナー像は所定のバイアスが印加される１次転写装置により転写ベルト２０２上に１次転写される。他の感光体２０３Ｍ、２０３Ｃ、２０３Ｂでもトナーの色が異なるだけで同様の画像形成がなされ、それぞれの色のトナー像が定着ベルト２０２上に静電気力で順に転写されて重ね合わせられる。 In image formation in the image forming apparatus 200 of the present invention, the surface of the photoreceptor 203Y is uniformly charged by the charging device, and an electrostatic latent image is formed on the photoreceptor 203Y based on image information from the image reading unit. The The electrostatic latent image is visualized as a toner image by a developing device containing yellow toner, and the toner image is primarily transferred onto the transfer belt 202 by a primary transfer device to which a predetermined bias is applied. . The other photoconductors 203M, 203C, and 203B also form similar images only with different toner colors, and the toner images of the respective colors are sequentially transferred and superposed on the fixing belt 202 by electrostatic force.
つぎに、感光体２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ、２０３Ｋから定着ベルト２０２上に１次転写されたトナー像Ｔは、ローラ２１０、転写ローラ２１１により搬送されてきたシートＰに転写される。トナー像Ｔが転写されたシートＰは、さらに定着装置１００まで搬送され、定着ベルト１と加圧ローラ４とのニップ部Ｎにて定着が行なわれる。ニップ部Ｎでは定着ベルト１の表面は平坦で滑らかな状態であるため、光沢ムラの少ない良好な画像となる。 Next, the toner image T primarily transferred from the photoreceptors 203Y, 203M, 203C, and 203K onto the fixing belt 202 is transferred to the sheet P conveyed by the roller 210 and the transfer roller 211. The sheet P on which the toner image T has been transferred is further conveyed to the fixing device 100 and is fixed at the nip portion N between the fixing belt 1 and the pressure roller 4. Since the surface of the fixing belt 1 is flat and smooth at the nip portion N, a good image with less gloss unevenness is obtained.
ついで、シートＰは定着ベルト１に貼りついたまま出てくることがあるが、このときニップ部Ｎ以降の定着ベルト１では電極ローラ５と導電ブラシ６との間に高周波電圧が印加されており、定着ベルト１の表面凹凸が変位している状態となっているため、シートＰは定着ベルト１から剥離して排出経路に沿って送り出される。 Next, the sheet P may come out while being stuck to the fixing belt 1. At this time, a high frequency voltage is applied between the electrode roller 5 and the conductive brush 6 in the fixing belt 1 after the nip portion N. Since the surface irregularities of the fixing belt 1 are displaced, the sheet P is peeled off from the fixing belt 1 and sent out along the discharge path.
以上のように、本発明に係る定着装置１００を有する画像形成装置により、より高度な定着分離機能が得られ、さまざまな紙種(薄紙から厚紙まで)・画像(画像先端余白をより少なくすることが可能)への対応が可能となる。 As described above, by the image forming apparatus having the fixing device 100 according to the present invention, a more advanced fixing separation function can be obtained, and various paper types (from thin paper to thick paper) and images (reducing the image leading edge margin). Is possible).
以下、本発明の実施例を説明する。
（実施例１）
定着部材１としては、図４に示す無端ベルト状の定着部材１を製作した。すなわち、無端ベルト状の長さ３２０ｍｍ、厚み５０μｍの導電性の基材１１（ベース樹脂；ポリイミド）上に、シリコーン用導電性プライマー層を下地として塗布乾燥後、その上に圧電部材１２ｂとなる平均粒径約０．１ｍｍの破砕粉のＰＺＴ（共振周波数２０ＭＨｚ）を４０ｗｔ％含むシリコーン（東レ：ＤＹ３９−２０８３）を厚さ２００μｍに塗装し、２００℃で加硫することにより変位層１２を形成した。ついで、カーボンが添加された導電性フッ素樹脂用プライマー（株式会社：三井デュポンフロロケミカル社製）を導電プライマー層１３として塗布し、離型層１４としてＰＦＡを２０μｍ塗装した。なお、ＰＦＡは粉体化フッ素樹脂：ＭＰ１０２（株式会社：三井デュポンフロロケミカル社製）を用い、粉体塗装をおこない、３４０℃にて３０ｍｉｎ焼成後、炉から取り出し、放冷を行なった。また、定着部材１の幅方向の端部でアースがとれるように導電プライマー層１３が露出するようにＰＦＡ塗装を行なった。
以上の様にして製作した定着部材１を、図３に示す構成の定着装置１００に装着し、該定着装置１００を図５に示す構成の定着ユニット改造実験機に用いて、線速４００ｍｍ／ｓでシートを搬送し、トナーベタ画像を形成する、シート１０００００（１００ｋ）枚の連続通紙試験を行った。このとき、定着装置１００における共振回路の印加電圧は２０Ｖとし、シート（転写紙）先端を検知し、先端がニップ部Ｎよりシート排出側の分離部にかかったときのみ印加する制御をおこなった。
Examples of the present invention will be described below.
Example 1
As the fixing member 1, an endless belt-shaped fixing member 1 shown in FIG. 4 was manufactured. That is, after applying and drying an endless belt-like conductive base material 11 (base resin: polyimide) having a length of 320 mm and a thickness of 50 μm with a silicone conductive primer layer as a base, an average serving as a piezoelectric member 12b thereon. Displacement layer 12 was formed by coating silicone (Toray: DY39-2083) containing 40 wt% of PZT (resonant frequency 20 MHz) of crushed powder having a particle size of about 0.1 mm to a thickness of 200 μm and vulcanizing at 200 ° C. . Next, a primer for conductive fluororesin having carbon added thereto (Co., Ltd .: Mitsui DuPont Fluorochemical Co., Ltd.) was applied as the conductive primer layer 13, and 20 μm of PFA was applied as the release layer 14. In addition, PFA used powdered fluororesin: MP102 (Corporation: Mitsui DuPont Fluorochemical Co., Ltd.), applied powder, fired at 340 ° C. for 30 minutes, taken out from the furnace, and allowed to cool. Further, PFA coating was performed so that the conductive primer layer 13 was exposed so that the ground could be taken at the end in the width direction of the fixing member 1.
The fixing member 1 manufactured as described above is mounted on the fixing device 100 having the configuration shown in FIG. 3, and the fixing device 100 is used in a fixing unit remodeling experiment machine having the configuration shown in FIG. The sheet was transported to form a toner solid image, and a continuous sheet passing test of 100000 (100k) sheets was performed. At this time, the applied voltage of the resonance circuit in the fixing device 100 was set to 20 V, the leading edge of the sheet (transfer paper) was detected, and control was performed only when the leading edge hits the separation part on the sheet discharge side from the nip part N.
なお、ここでは、紙詰まり（ジャム）発生有無と形成された画像の状態について評価を行なった。それぞれの判定基準は次のとおりである。
（１）紙詰まり（ジャム）
・紙詰まり発生なし；良好（記号○）
・紙詰まり発生あり；不良（記号×）
（２）形成画像
画像の優劣について３段階評価（ランク１，２，３、数字が大きいほど優れる）し、ランク２以上を合格とした。
Here, the presence / absence of a paper jam (jam) and the state of the formed image were evaluated. Each criterion is as follows.
(1) Paper jam (jam)
・ No paper jam occurred; Good (symbol ○)
-Paper jam occurred; defective (symbol x)
(2) Formed image Three-level evaluation (ranks 1, 2, and 3; the higher the number, the better) the image superiority or inferiority.
（実施例２）
実施例１において、未加硫の弾性体（シリコーン（東レ：ＤＹ３９−２０８３））中に柱状（長さ０．０７×縦０．０２×横０．０２ｍｍ、アスペクト比３．７）に加工成形されたＰＺＴを５ｍｍ間隔で埋め込み、その長さ方向が定着部材１の表面に対して垂直方向となるように配向させ、その後加硫を実施して変位層１２を形成し、それ以外は実施例1と同様の条件で定着部材１を製作して、通紙試験の評価をおこなった。
(Example 2)
In Example 1, it is processed into a columnar shape (length 0.07 × length 0.02 × width 0.02 mm, aspect ratio 3.7) in an unvulcanized elastic body (silicone (Toray: DY39-2083)). The PZT thus formed is embedded at intervals of 5 mm, oriented so that the length direction thereof is perpendicular to the surface of the fixing member 1, and then vulcanized to form the displacement layer 12, otherwise. The fixing member 1 was manufactured under the same conditions as 1 and the paper passing test was evaluated.
（比較例１）
定着部材１に代えて、従来の定着部材（基材上に剥離層を形成したもの）を用いるとともに、分離機能として分離板９８を用いた図２（ｂ）に示す定着装置とし、それ以外は実施例１と同様条件で通紙試験の評価をおこなった。
なお、分離板９８は、鉄、ステンレス、アルミニウム等の金属からなる一体板金製で、定着装置に設けられた軸を支点に、スプリングを用いてギャップ保持部材を定着部材９３に押しつけるようにした。また、ギャップ保持部材との位置によって定着部材９３表面と分離板９８の先端部のギャップが０．２ｍｍに規制されるようにした。
(Comparative Example 1)
Instead of the fixing member 1, a conventional fixing member (with a release layer formed on a base material) is used, and the fixing device shown in FIG. The paper passing test was evaluated under the same conditions as in Example 1.
The separation plate 98 is made of an integrated sheet metal made of metal such as iron, stainless steel, and aluminum, and the gap holding member is pressed against the fixing member 93 by using a spring with a shaft provided in the fixing device as a fulcrum. In addition, the gap between the surface of the fixing member 93 and the tip of the separation plate 98 is regulated to 0.2 mm depending on the position of the gap holding member.
（比較例２）
定着部材１に代えて、従来の定着部材（基材上に剥離層を形成したもの）を用いるとともに、分離機能として分離爪９７を用いた図２（ａ）に示す定着装置とし、それ以外は実施例１と同様条件で通紙試験の評価をおこなった。
なお、分離爪９７の基材は、耐熱材料であるＰＥＥＫ材を成形したものを用い、先端にはフッ素樹脂を塗布したものを用いた。また、分離爪９７は、定着部材９３の幅方向に５つ均等に配置され、バネを用いてそれぞれの分離爪９７が一定圧５０ｇｆ／ｃｍにて定着部材９３に当接するようにした。
(Comparative Example 2)
Instead of the fixing member 1, a conventional fixing member (with a release layer formed on a base material) is used, and the fixing device shown in FIG. The paper passing test was evaluated under the same conditions as in Example 1.
In addition, the base material of the separation claw 97 was formed by molding a PEEK material that is a heat-resistant material, and a tip coated with a fluororesin was used. Further, five separation claws 97 are equally arranged in the width direction of the fixing member 93, and each separation claw 97 is brought into contact with the fixing member 93 at a constant pressure of 50 gf / cm using a spring.
以上の評価した結果を表１に示す。
比較例１では、高線速のため紙詰まりのジャムが発生した。また、シートの画像形成面が分離板の分離面に接触することにより画像不良が発生している。比較例２では、本テストではジャムは発生しなかったが、分離爪の定着部材との当接部の摩耗が進行し、定着部材９３の表面が傷つくことにより、均一な画像定着を阻害することとなり、画像不良が発生した。
それに対して、実施例１では、高線速でもシート（転写紙）の初期分離が十分確保されジャムが発生しなかった。また、分離板のようなシートの画像面に直接接触する部材がないため、画像表面接触の傷による画像不良が発生しなかった。さらに、分離部材が定着部材に直接接触しないため、定着部材１の磨耗による傷も発生せず、結果として画像不良も発生しなかった。また、実施例２では、実施例１で見られた効果に加えて、分離時の画像の乱れが低減され、さらに良好な画像が得られた。
なお、本実施例においては金属ローラを電極ローラ５として電圧印加したが、同様の効果をもつ金属板などでも実施可能である。
The results of the above evaluation are shown in Table 1.
In Comparative Example 1, a paper jam occurred due to the high linear velocity. In addition, an image defect occurs when the image forming surface of the sheet contacts the separation surface of the separation plate. In Comparative Example 2, no jam occurred in this test, but the wear of the contact portion of the separation claw with the fixing member progresses and the surface of the fixing member 93 is damaged, thereby preventing uniform image fixing. As a result, an image defect occurred.
On the other hand, in Example 1, the initial separation of the sheet (transfer paper) was sufficiently ensured even at a high linear velocity, and no jam occurred. Further, since there is no member that directly contacts the image surface of the sheet, such as a separation plate, image defects due to image surface contact scratches did not occur. Further, since the separation member does not directly contact the fixing member, no damage due to wear of the fixing member 1 occurs, and as a result, no image defect occurs. In Example 2, in addition to the effects seen in Example 1, image disturbance during separation was reduced, and a better image was obtained.
In this embodiment, a voltage is applied using the metal roller as the electrode roller 5, but a metal plate having the same effect can also be used.
以上より、本発明の定着装置では図４に示す定着部材１を搭載することで、線速によらずシート分離を確保し、紙詰まりや表層磨耗による画像不良を防止できる。また、結果として耐久性を向上させた定着装置とすることができる。また、この定着装置を有することで、高耐久、高信頼を有する電子写真方式の複写機、ファクシミリ、レーザービームプリンターが利用可能であり、「環境負荷低減」や「顧客満足の向上」に寄与する。 As described above, by mounting the fixing member 1 shown in FIG. 4 in the fixing device of the present invention, sheet separation can be ensured regardless of the linear velocity, and image defects due to paper jams or surface wear can be prevented. As a result, a fixing device having improved durability can be obtained. In addition, by having this fixing device, electrophotographic copying machines, facsimiles, and laser beam printers with high durability and high reliability can be used, contributing to "reducing environmental impact" and "improving customer satisfaction". .
なお、これまで本発明を図面に示した実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。 Although the present invention has been described with the embodiments shown in the drawings, the present invention is not limited to the embodiments shown in the drawings, and other embodiments, additions, modifications, deletions, etc. Can be changed within the range that can be conceived, and any embodiment is included in the scope of the present invention as long as the effects and advantages of the present invention are exhibited.
１ 定着部材（定着ベルト）
２ 駆動ローラ
３ 加熱ローラ
４ 加圧ローラ
５ 電極ローラ
６ 導電ブラシ
７ 印加電源
８ コントローラ
１１ 基材
１２ 変位層
１２ａ 弾性体層
１２ｂ 圧電部材
１３ 導電プライマー層
１４ 離型層
９１ 定着ローラ
９２ ハロゲンヒータ
９３ 定着部材（定着ベルト）
９４ 定着ローラ
９５ 転写紙
９６ 加圧ローラ
９７ 分離爪
９８ 分離板
１００ 定着装置
１０１ 感光体ドラム
１０２ 帯電ローラ
１０３ 露光
１０４ 現像ローラ
１０５ パワーパック
１０６ 転写ローラ
１０８ クリーニング装置
１０９ 表面電位計
１０７ 記録紙
１１０ 加熱定着ローラ
１１１ 加圧ローラ
１１２ ベルト方式定着機
１１３ 定着ベルト
１１４ 定着ローラ
１１５ 加圧ローラ
１１６ 加熱ローラ
２００ 画像形成装置
２００Ａ 画像形成部
２００Ｂ 給紙部
２０２ 転写ベルト
２０３Ｙ，２０３Ｍ，２０３Ｃ，２０３Ｂ 感光体
２１０ ローラ
２１１ 転写ローラ
２１５ 給紙トレイ
Ｎ ニップ部
Ｐ シート（転写紙）
1 Fixing member (fixing belt)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 Drive roller 3 Heating roller 4 Pressure roller 5 Electrode roller 6 Conductive brush 7 Applied power supply 8 Controller 11 Base material 12 Displacement layer 12a Elastic body layer 12b Piezoelectric member 13 Conductive primer layer 14 Release layer 91 Fixing roller 92 Halogen heater 93 Fixing Material (fixing belt)
94 Fixing roller 95 Transfer paper 96 Pressure roller 97 Separation claw 98 Separator plate 100 Fixing device 101 Photosensitive drum 102 Charging roller 103 Exposure 104 Developing roller 105 Power pack 106 Transfer roller 108 Cleaning device 109 Surface potential meter 107 Recording paper 110 Heat fixing Roller 111 Pressure roller 112 Belt type fixing machine 113 Fixing belt 114 Fixing roller 115 Pressure roller 116 Heating roller 200 Image forming apparatus 200A Image forming unit 200B Paper feeding unit 202 Transfer belt 203Y, 203M, 203C, 203B Photoconductor 210 Roller 211 Transfer roller 215 Paper feed tray N Nip part P Sheet (transfer paper)
Claims (6)
前記定着部材は、基材と、弾性体層中に圧電材料からなる圧電部材が分散配置されてなる変位層と、離型層との積層構造を有し、
前記定着部材の前記ニップ部よりシート排出側の変位層に電圧を印加することにより前記圧電部材の体積を変化させて、該定着部材の表面形状を変化させることを特徴とする定着装置。 A fixing member having a cylindrical shape or an endless belt, which is rotationally driven in a cylindrical circumferential direction or a belt circumferential direction and whose surface is heated by a heating unit, and a press member that is rotatably pressed against the fixing member to form a nip portion. A fixing device that passes a sheet on which unfixed toner is placed in the nip portion and fixes the toner on the sheet.
The fixing member has a laminated structure of a base material, a displacement layer in which piezoelectric members made of a piezoelectric material are dispersed in an elastic layer, and a release layer.
A fixing device, wherein a voltage is applied to a displacement layer on the sheet discharge side from the nip portion of the fixing member to change the volume of the piezoelectric member, thereby changing the surface shape of the fixing member.
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