JP2004233507A

JP2004233507A - 定着装置

Info

Publication number: JP2004233507A
Application number: JP2003020250A
Authority: JP
Inventors: Taisuke Matsuura; 泰輔松浦
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-01-29
Filing date: 2003-01-29
Publication date: 2004-08-19

Abstract

【課題】静止状のベルト定着装置において、小サイズ紙通紙時の端部昇温を抑える。
【解決手段】静止状のベルト定着装置において、熱伝導性部材４を、定着ローラ１とベルト３のニップ部に長手方向に沿って、接触させる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転写材上に担持された未定着のトナー像を加熱により定着させる定着装置を有する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真複写機やプリンタなどの各種画像形成装置において用いられる定着装置は、中空ローラからなる定着ローラと、この定着ローラに圧接された加圧手段としての加圧ローラとを有しており、これら両ローラの圧接領域であるニップ部に、未定着トナー像が形成された転写材が通される際に、上記定着ローラの内部に配置されたハロゲンヒータ等からなる加熱源によって、転写材上の未定着トナー像が加熱され定着されるようになっている。
【０００３】
ところが、近年、画像形成装置は、抵コスト化、そして、ウォーミングアップ時間の短縮と省エネルギー化が求められている。しかし、上記一般的な熱ローラ定着装置は加圧ローラを用いているため、高価で、かつ大きな設置スペースを必要とする。また、ウォーミングアップ短縮のため定着ローラ芯金の薄肉化を行なったとき、加圧ローラによる定着ローラのたわみ等の変形が問題で大きなニップを取ることができないという問題があった。
【０００４】
さらに、加圧ローラを使用すると定着ローラの熱が、より熱容量の大きい加圧ローラへ放散し、画像形成可能になるまでのウォーミングアップ時間が長くなり、それにかかる消費電力も多くなるという問題もあった。
【０００５】
このような問題を軽減するものとして、定着ローラに押圧部材としての静止状態の無端状または端部を固定したベルトを面接触させ、定着ローラとベルトの間に未定着トナーを担持した転写材を通紙するようにして定着させる定着装置が開示されている（下記、特許文献１，特許文献２及び特許文献３参照。）。
【０００６】
これら定着ローラと静止ベルトで構成される定着装置は、上記した問題をすべて軽減することができ、極めて有利である。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭６０−１０４９７７号公報
【特許文献２】
特開昭６２−１３５８６５号公報
【特許文献３】
特開昭６２−１６６３７９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この方式においては、定着ローラとのニップ部位の移動がないため、加圧ローラを用いた定着方式に比べて、連続して小さなサイズの転写材を用いて、加熱定着動作を行なった場合、転写材を介していない端部の非通紙部の加熱体の温度が、転写材を介している部分より高くなる、いわゆる非通紙部昇温がひどくなり、高温オフセットなどの定着不良を生じやすい。特に薄肉化定着ローラにおいては、この傾向が顕著である。
【０００９】
本発明の目的は、上記静止状態のベルトを用いた定着装置において、非通紙部昇温を緩和し、良好な定着画像を得ることのできる定着装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下（１）〜（４）の構成を備える。
【００１１】
（１）定着ローラに押圧部材としての静止状態の無端状または端部を固定したベルトを面接触させ、定着ローラとベルトの間に未定着トナーを担持した転写材を通紙して定着を行なう定着装置において、前記静止状態のベルトの裏側から、前記定着ローラとのニップ部に沿って熱伝導率が高い熱伝導性部材を備えている事を特徴とする定着装置。
【００１２】
（２）上記定着装置は、画像形成の際に通紙する転写材の幅に応じて、前記高熱伝導性部材を接離可能に制御する制御機構を備えている事を特徴とする上記（１）に記載の定着装置。
【００１３】
（３）上記定着装置の高熱伝導性部材は、前記静止状態のベルトの裏側から、前記定着ローラとのニップ部に沿って、前記定着ローラの長手方向両端部側に規定の転写材幅より外側に相当する位置にのみ当接されていることを特徴とする上記（２）に記載の定着装置。
【００１４】
（４）上記定着装置の高熱伝導性部材は、金属のロール状または板状のもので、前記ベルトとの接触面には、熱伝導性の高いゴム材を備えていることを特徴とする上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の定着装置。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を、実施例に基づいて図面を参照しながら説明する。
【００１６】
【実施例１】
以下に、本発明における定着装置について説明する。図１は、本発明における定着装置である。内部にヒータ２を内蔵する定着ローラ１とこの定着ローラ１に圧接して幅広いニップを形成する静止ベルト３が設けられている。
【００１７】
前記定着ローラは、アルミ、鉄等のパイプ材よりなる薄肉定着ローラ１（芯金厚み０．４ｍｍ表面層に１５〜３０μｍ程度の半導電性１０^５〜１０^１２Ω・ｃｍのフッ素樹脂をコートしている）とこれに圧接される押圧部材としてのベルト３とを有し、定着ローラ１は表面にテフロン（Ｒ）（商品名）等の耐熱離型性材料からなる離型層が形成されている。定着ローラ１の内部には熱源としてのハロゲンヒータ２が設けられ、表面には定着ローラ１への転写材の巻き付きを防止する分離爪７当接されている。この分離爪７は耐熱性の樹脂カバーに固定され、定着ローラ１に当接されている。上記ベルト３は、耐熱性を有し、かつ低摩擦係数のものが要求される。本定着装置には、テフロン（Ｒ）（商品名）シート、またはポリイミドシートの上にテフロン（Ｒ）コートしたシート、さらにはポリイミドシート等の耐熱性シートの上にテフロン（Ｒ）シートを貼り付けた接着した複合シート。ガラス繊維等の耐熱繊維で作られた布にテフロン（Ｒ）コートしたシート、耐熱繊維をシリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムで固め、さらに、その上にテフロン（Ｒ）コート、あるいは、テフロン（Ｒ）シートを接着したもの、あるいは、多穴質フッ素樹脂であるポアフロンやゴアテックス（商品名）等を用いることが可能である。特に多穴質フッ素樹脂であるポアフロンやゴアテックス（商品名）を用いる通気性があるためニップ部内での水蒸気発生による画像乱れやしわの発生を防止する効果があり望ましい。そして、ベルト３の一端は、ガイド板に固定されている。他端は、回転可能なベルト支持棒８により方向が変わり、板金に接着され、この板金を引っ張りバネ６が引っ張ってベルト３を一定の張力で引っ張っている。
【００１８】
上記ベルト３の裏側からは、ベルト３と定着ローラ１による長手方向のニップ部に沿って、高い熱伝導性をもつ熱伝導性部材４がバネ加圧による支持体により当接されている。ここでは、熱伝導性部材４として、厚さ１０ｍｍのニップ形状に沿ったアルミを用い、さらにベルト３との密着性を確保するために、アルミ表面のベルト３裏側と接触する部分には、シリコーンゴムにフィラーとして金属を分散させたものを弾性層として接着した。このとき、熱伝導性部材４としては、熱伝導率が２００（Ｗ／ｍ・ｋ）以上の材料を用いる事が好ましく、弾性層にも本実施例では、熱伝導率が１．６（Ｗ／ｍ／ｋ）のシリコーンゴムに、金属のフィラーを分散し、更に熱伝導率を高めたゴム層を使用した。
【００１９】
本定着装置により、トナー像ののったＡ４縦サイズの転写紙材を２８ｐｐｍ、プロセススピード１３５ｍｍ／ｓｅｃのスピードで連続１００枚通紙定着を行ない、端部の温度の測定を行なった。上記熱伝導性部材４がない場合、定着ローラ１中央の通紙域は、定着動作中は１８０℃に制御されており、非通紙域は転写材による吸熱がないために、通常は通紙域に比べて昇温してしまい、１００枚通紙後には２３０℃まで定着ローラ１表面温度が上昇した。熱伝導性部材を装着した装置において、１００枚通紙後においても、定着ローラ１端部は、１９８℃の温度上昇にとどめる事ができた。さらにその後に、Ａ４横サイズの通紙を行なったが、端部昇温による高温オフセット等の定着不良画像は見られなかった。
【００２０】
本構成により、非通紙域の過昇温部の熱を定着ローラ長手方向に均一化することができ、小サイズ紙の連続通紙による端部昇温、通紙域の温度をならすことで、安定した定着画像を得ることができた。また、この構成を静止状態のベルトを用いて定着する定着装置において行なうことで、ベルト上の熱の移動が少ないために、通常の回転体の加圧部材の定着装置で行なうより、更なる効果を得ることができる。
【００２１】
【実施例２】
本実施例における概略図を図２に示した。本実施例では、上記実施例１の系において、熱伝導性部材４を小サイズ紙、ここでは、Ａ４縦の転写材よりも小さい幅の場合に、制御駆動により、接離可能とした。制御駆動の概略図を図３に示した。熱伝導性部材４に接続された板金９を、カム１０が回転制御されることにより、ベルト３と熱伝導性部材４の接離を行なった。ここでは、カム１０は、Ａ４縦サイズ以上の検知がある場合には、軸を介したクラッチが作動することにより回転制御され板金９を押す。板金９に接続された熱伝導性部材４は、加圧バネ圧に逆らい離れた状態に保たれる。Ａ４縦サイズ以上の幅の転写材の通紙時に、ベルト３裏側から熱伝導性部材４の接触があると、定着に必要な熱を得るための時間や、熱量が通常よりも多くかかってしまう場合があるが、本構成により、小サイズ紙以外の定着時には、熱伝導性部材４の熱移動がなく、小サイズ紙の定着時には、熱導電性部材４による熱移動があり、実施例１よりも転写材のサイズにあった定着制御が行なえた。また、この構成を静止状態のベルトを用いて定着する定着装置において行なうことで、ベルト上の熱の移動が少ないために、通常の回転体の加圧部材の定着装置で行なうより、更なる効果を得ることができる。
【００２２】
【実施例３】
本実施例では、上記実施例１の構成の熱伝導性部材４を、定着ローラ１とベルト３の長手方向のニップに沿った、Ａ４縦サイズ幅の通紙域外の両端部にのみ当接させた。さらに上記実施例２のＡ４縦サイズ幅の転写材の通紙時のみ、上記制御機能を作動させた。本実施例の概略図を図４に示す。これにより、小サイズ紙通紙時には両端部の熱伝導性部材４の放熱により、端部昇温を発生させる事がなく、良好な定着を行なえた。本実施例では更に、熱伝導性部材４の一端を定着器本体の板金に接触させる事により、熱を本体にも移動させ、更なる効果を得られた。また、この構成を静止状態のベルトを用いて定着する定着装置において行なうことで、ベルト上の熱の移動が少ないために、通常の回転体の加圧部材の定着装置で行なうより、更なる効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の定着装置の概略図
【図２】本発明の実施例１における概略図
【図３】本発明の実施例２、３における概略図
【図４】本発明の実施例３における概略図
【符号の説明】
１定着ローラ
２ヒータ（ハロゲンヒータ）
３ベルト
４熱伝導性部材
６引っ張りバネ
７分離爪
８ベルト支持棒
９板金
１０カム

Claims

定着ローラに押圧部材としての静止状態の無端状または端部を固定したベルトを面接触させ、定着ローラとベルトの間に未定着トナーを担持した転写材を通紙して定着を行なう定着装置において、前記静止状態のベルトの裏側から、前記定着ローラとのニップ部に沿って熱伝導率が高い熱伝導性部材を備えている事を特徴とする定着装置。
上記定着装置は、画像形成の際に通紙する転写材の幅に応じて、前記高熱伝導性部材を接離可能に制御する制御機構を備えている事を特徴とする請求項１に記載の定着装置。
上記定着装置の高熱伝導性部材は、前記静止状態のベルトの裏側から、前記定着ローラとのニップ部に沿って、前記定着ローラの長手方向両端部側に規定の転写材幅より外側に相当する位置にのみ当接されていることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
上記定着装置の高熱伝導性部材は、金属のロール状または板状のもので、前記ベルトとの接触面には、熱伝導性の高いゴム材を備えていることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の定着装置。