JP2013182190A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】可撓性を有する無端状の定着ベルト21と、定着ベルト21を加熱するヒータ25と、定着ベルト21と圧接する加圧ローラ31と、定着ベルト21に内包され定着ベルト21を加圧ローラ31に押圧してニップ部を形成するニップ形成部材26と、を備え、ニップ形成部材26が定着ベルトの走行方向と直交する分割線により少なくとも2つに分離された複数の部材から成りニップ部下流側の部材が他の部材と比較して加圧ローラ31との接触面における面圧、温度の少なくとも一方を低減する物性を有している。
【選択図】図2
Description
この画像形成装置は、像担持体である感光ドラム表面上に静電潜像を形成し、その潜像を現像剤であるトナー等によって現像し、転写装置において記録媒体に転写し、定着装置で記録媒体に定着することにより画像を形成している。
定着装置は、対向配置した定着部材と加圧部材の間(ニップ部)に記録媒体を挟み込み、記録媒体および記録媒体上に転写されたトナー像に熱および圧力を加えて、記録媒体上にトナー像を定着するもので、すでに種々の形式の定着装置が提案されている。
また、定着ローラを省略した定着装置もすでに提案されている(例えば、特許文献2参照)。
この構成によれば、定着ベルトを均一かつ効率的に加熱することが可能となり、ウォームアップ時間およびファーストプリント時間を短縮することができる。
また、特許文献2に開示された定着装置にあっても、金属パイプも相当の熱容量を有するためにウォームアップ時間が長くなるだけでなく、定着ベルトの駆動力が増大するという課題が残る。
また、定着ベルトの両側端を保持する保持部材を設けて定着ベルトの走行軌跡を規制することにより金属パイプを省略した定着装置もすでに提案されているが、定着ベルトの駆動力が増大するという課題を解決できるものではない。
画像形成装置1は、本体内部の上方にボトル収容部101を有しており、このボトル収容部101には、4つのトナーボトル102Y、102M、102C、102Kが着脱自在に設置されている。
これらのトナーボトル102Y、102M、102C、102Kには、対応する各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)のトナーが収容されている。
中間転写ユニット85は、中間転写ベルト78、4つの1次転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79K、2次転写バックアップローラ82、クリーニングバックアップローラ83、テンションローラ84および中間転写クリーニング部80を有している。また、中間転写ユニット85は、中間転写ベルト78に対向し各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した作像部4Y、4M、4C、4Kを有している。
また、各感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの周囲には、それぞれ、帯電部75、現像部76、クリーニング部77および図示しない除電部が配設されている。
露光装置から出射された一点鎖線で示す光ビームにより感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの外周面をスポット照射することにより、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの外周面に原稿読取部が読み取った画像情報あるいは端末からネットワークを介して取得した画像情報に応じた静電潜像が書き込まれる。
感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kとは非接触でトナーを供給する非接触方式のものが採用されている。
また、1次転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79Kには、トナーの極性とは逆の極性となる転写バイアスが印加されるようになっている。
このとき、感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上には、未転写トナーが僅かに残留する。
この位置では、2次転写バックアップローラ82が、2次転写ローラ89との間に中間転写ベルト78を挟み込んで2次転写ニップ部(以下「ニップ部」と記す)を形成している。
その後、中間転写クリーニング部80において中間転写ベルト78上の未転写トナーが回収される。これにより、転写プロセスは終了する。
給紙部12には、転写紙等の記録媒体Pが複数枚重ねて収納されており、給紙ローラ97が図1中の反時計方向に回転駆動されると一番上の記録媒体Pがレジストローラ対98のローラ間に向けて給送される。
そして、中間転写ベルト78上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対98が回転駆動されて、記録媒体Pがニップ部に向けて搬送される。こうして、記録媒体P上に、所望のカラー画像が転写される。
排紙ローラ対99によって装置外に排出された記録媒体Pは、出力画像として、スタック部100上に順次スタックされる。これにより、画像形成プロセスは完了する。
本体制御部はCPU、ROM、RAM、I/Oインターフェース等を含むマイクロコンピュータにより構成されており、予めROMに記憶されたプログラムをCPUによって実行するようになっている。
本体制御部は、各種センサから入力される検出信号に基づいて、上述した感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの駆動モータや、加圧ローラ31を回転駆動するための駆動機構などの各モータ類を制御するとともに、ヒータ25に対する通電制御を実行するようになっている。
図2は定着装置の側面図である。
弾性層は、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム等のゴム製であり、厚さは100〜300マイクロメートルである。
離型層は、ニップ部において定着ベルト21の表面に微小な凹凸が形成されることを防止し、記録媒体P上のトナーに熱を均一に伝達することによりユズ肌画像の発生を抑制するためのものである。
離型層は、トナー像に対する離型性を確保するためのものである。
定着ベルト21は、ニップ形成部材26により加圧ローラ31に押圧されて、2次転写ニップ部を形成する。
なお、定着ベルト21の内周にはヒータ25からの輻射熱を吸収し易く、かつ、摺動性に優れたコーティングを施すことが望ましい。
ヒータ25は、本体制御部によって制御された電力により発熱し、定着ベルト21およびトナー像を加熱する。
なお、ヒータ25で定着ベルト21を直接加熱することにより、加熱対象部材の熱容量を低減し、ウォームアップ時間の短縮および省エネルギ化を図っている。
加圧ローラ31の弾性層は、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム等のゴム製である。なお、弾性層の表面をPFA、PTFE等の離型層で覆ってもよい。
また、加圧ローラ31の両端部は、定着装置20の側板により回転自在に支持される。なお、芯金が中空である場合には、内部にハロゲンヒータ等の熱源を設置してもよい。
ニップ形成部材26の押圧面は、加圧ローラ31と同曲率あるいは定着ベルト31の厚さ分だけ大きい曲率の凹溝形状であることが望ましく、定着ベルト31は加圧ローラ31に従動するようになっている。
なお、ニップ形成部材26は凹溝形状であり肉厚部材となるため、耐熱性ポリアミドイミド、液晶ポリマなどの樹脂成型品とすることが望ましい。
材質としてはステンレス、鋼鉄、セラミック等の機械的強度が大きいものが望ましく、形状としては断面2次モーメントの大きい直棒形状あるいはU字形状とすることが望ましい。
保持部材23は、加圧ローラ31の圧力によってニップ形成部材26が大きく変形することを抑制する。
図3は第1の実施形態におけるニップ形成部材の側面図(a)およびニップ部内面圧分布図(b)である。
ニップ形成部材26は、側面図(a)に示すように定着ベルトの走行方向に直交する分割線により2分割された第1の部材261と第2の部材262から構成されている。なお、分割数は2に限定されることはない。
そして、ニップ部上流側に配置される第1の部材261の硬度を、ニップ部下流側に配置される第2の部材262の硬度よりも大きくする。
ニップ形成部材26は耐熱性に優れたLCP(液晶ポリマ)製とすることが望ましく、本実施形態においては、第2の部材262のRスケールで表したロックウエル硬度を第1の部材261のRスケールで表したロックウエル硬度の0.58倍とした。
すなわち、ニップ形成部材を2分割し、ニップ下流側の硬度を小さくすることにより、内面圧は減少する。
したがって、定着ベルト21の記録媒体Pに対する押圧も減少し、ニップ出口における定着ベルト21と記録媒体Pの分離性が向上することとなる。
図4は第2の実施形態におけるニップ形成部材の側面図(c)およびニップ部内温度分布図(d)である。
ニップ形成部材26は、側面図(c)に示すように定着ベルトの幅方向の分割線により2分割された第3の部材263と第4の部材264から構成されている。なお、分割数は2に限定されることはない。
そして、ニップ部下流側に配置される第4の部材264の熱伝導率を、ニップ部上流側に配置される第3の部材263の熱伝導率よりも大きくする。
ニップ形成部材26は耐熱性に優れたLCP(液晶ポリマ)製とすることが望ましい。
すなわち、ニップ形成部材を2分割し、ニップ下流側の部材の熱伝導率を大きくすることにより、ニップ部下流側の温度は低下する。
したがって、ニップ部下流側で定着ベルト21および記録媒体Pの温度も低下し、ニップ出口における定着ベルト21と記録媒体Pの分離性が向上することとなる。
第3の実施形態においては、ニップ形成部材を分割した場合の各部材間のギャップの影響を検討する。
図5は、第1の実施形態における第1の部材261と第2の部材262の間に0.3ミリメートルのギャップを設けた場合の断面図(e)およびニップ部内面圧分布図(f)である。
この脈動は、定着ベルト21に微妙な撓み、応力集中を引き起こし、ジター画像の原因となるだけでなく、定着ベルト21の寿命を縮めることとなる。
したがって、第1の部材261と第2の部材262は定着ベルト21の内周において密着している必要がある。
第4の実施形態においては、ニップ形成部材を分割した場合の境界面の方向の影響を検討する。
図6は、第1の実施形態における第1の部材261と第2の部材262の間の境界面を加圧部材31の加圧方向に対して傾斜させた場合の断面図(g)およびニップ部内面圧分布図(h)である。
なお、ニップ部内面圧分布図(h)において、破線は第1の実施形態(図3)のように第1の部材261と第2の部材262の間の境界面を加圧ローラ31の加圧方向と平行にした場合のニップ部内面圧分布を示している。
よって、ニップ形成部材26は、境界面が加圧ローラ31の加圧方向と平行になるように分離することが望ましいことが判る。
図7は第5の実施形態のニップ形成部材の側面図(i)ならびにニップ部内温度分布図(その1)(j)およびニップ部内温度分布図(その2)(k)である。
すなわち、本実施形態においては、筐体24の第2の部材262の収納部分に放熱部材27を設置し、第2の部材262の温度を低下させるようにしている。
なお、破線は、ニップ形成部材として従来の一体型部材を使用した場合の温度分布である。
連続して複写すれば全体的な温度上昇は不可避ではあるが、放熱部材27を設置することによりニップ部下流の温度を効果的に低下することが可能となる。
3 露光部
4Y、4M、4C、4K 作像部
5Y、5M、5C、5K 感光体ドラム
12 給紙部
20 定着装置
21 定着ベルト
23 保持部材
24 筐体
25 ヒータ
26 ニップ形成部材
27 放熱部材
31 加圧ローラ
75 帯電部
76 現像部
77 クリーニング部
78 中間転写ベルト
79Y、79M、79C、79K、 1次転写バイアスローラ
80 中間転写クリーニング部
82 2次転写バックアップローラ
83 クリーニングバックアップローラ
84 テンションローラ
85 中間転写ユニット
89 2次転写ローラ
97 給紙ローラ
98 レジストローラ対
99 排紙ローラ対
100 スタック部
101 ボトル収容部
102Y、102M、102C、102K トナーボトル
261 第1の部材
262 第2の部材
263 第3の部材
264 第4の部材
Claims (7)
- 可撓性を有する無端状の定着部材と、
前記定着部材を加熱する熱源と、
前記定着部材と圧接する加圧部材と、
前記定着部材に内包され、前記定着部材を前記加圧部材に押圧してニップ部を形成するニップ形成部材と、を備え、
前記ニップ形成部材が前記定着部材の走行方向と直交する分割線により少なくとも2つに分離された複数の部材から成り、ニップ部下流側の部材が他の部材と比較して前記加圧部材との接触面における面圧、温度の少なくとも一方を低減する物性を有する定着装置。 - 前記ニップ形成部材が前記定着部材の走行方向と直交する分割線により少なくとも2つに分離された複数の部材を具備し、前記ニップ部下流側の部材が他の部材よりも小さい硬度を有するものである請求項1に記載の定着装置。
- 前記ニップ形成部材が前記定着部材の走行方向と直交する分割線により少なくとも2つに分離された複数の部材を具備し、前記ニップ部下流側の部材が他の部材よりも大きい熱伝導度を有するものである請求項1または請求項2に記載の定着装置。
- 前記ニップ形成部材が前記定着部材の走行方向と直交する分割線により少なくとも2つに分離された複数の部材を具備し、前記ニップ部下流側の部材が放熱部材を備える請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の定着装置。
- 前記複数の部材が、少なくとも前記定着部材の前記加圧部材との接触面において互いに密接するものである請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の定着装置。
- 前記複数の部材の境界面が、前記加圧部材による加圧方向と平行である請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の定着装置。
- 前記画像形成部において画像の形成された記録媒体に対して定着処理を行う定着部を備えた画像形成装置であって、
前記定着部として請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の定着装置を搭載する画像形成装置。
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