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技術 定着装置、画像形成装置、定着装置の制御方法、および定着装置の制御プログラム

出願人 コニカミノルタ株式会社
発明者 井上圭介
出願日 2007年10月29日 (13年7ヶ月経過) 出願番号 2007-280768
公開日 2009年5月21日 (12年0ヶ月経過) 公開番号 2009-109667
状態 特許登録済
技術分野 電子写真における定着
主要キーワード 良熱伝導材 フッ素系樹脂製 発熱粒子 湿度検出器 IP領域 耐摩耗材 フラット形状 断熱構造体
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (9)

課題

用いられるロールの状態を良好にすることができる定着装置を提供する。

解決手段

定着装置は、加熱ロール1521と、加圧ロール1522と、高周波インバータ励磁回路)4と、分離爪8と、励磁コイル31とを備える。加熱ロール1521は、ロール部とベルト部を含む。ベルト部は、加熱により変形す弾性部材を含む。予め定められたタイミングで、弾性部材にその変形温度以上となる熱が与えられる。これにより、分離爪8による加熱ロールのスジが改善される。すなわち、加熱ロールを、定期的に高温度温調することによって、加熱ロールに熱膨張を起こさせる。これにより、ベルトへの圧力が強まり、分離爪跡などのスジが改善される。

概要

背景

電子写真式画像形成装置MFP(Multi Function Peripheral)、ファクシミリ装置複写機プリンタなど)には、用紙(メディア)上のトナーを熱と圧力で用紙に定着させる定着装置定着器)が設けられている。

定着器は一般的に、加熱ロール定着ロール)と加圧ロールとによって構成され、両ロール間の圧力と熱とによって、トナーは用紙に定着する。加熱ロールは、芯金弾性のあるゴムとで形成されており、それによってNIP(ニップ)が形成され、十分な定着性能を確保できるようにされている。

図7は、定着装置の一部構成の断面図である。

加熱ロール1521とは、用紙(P)のトナー(T)面側のロールであって、その温度が定着性に大きく影響する。用紙トナー面と反対側のロールは、加圧ロール1522と呼ばれる。

この両ロールの硬さ関係は、図に示すように一般的に加熱ロール1521の方が、加圧ロール1522よりも柔らかく作られている。理由は、用紙の巻きつきを防ぐためであり、用紙はトナー面側のロールに巻きつきやすいために、加圧ロール1522を硬くすることで、加圧側に搬送されやすいようなNIP形状を構成するためである。

概要

用いられるロールの状態を良好にすることができる定着装置を提供する。定着装置は、加熱ロール1521と、加圧ロール1522と、高周波インバータ励磁回路)4と、分離爪8と、励磁コイル31とを備える。加熱ロール1521は、ロール部とベルト部を含む。ベルト部は、加熱により変形す弾性部材を含む。予め定められたタイミングで、弾性部材にその変形温度以上となる熱が与えられる。これにより、分離爪8による加熱ロールのスジが改善される。すなわち、加熱ロールを、定期的に高温度温調することによって、加熱ロールに熱膨張を起こさせる。これにより、ベルトへの圧力が強まり、分離爪跡などのスジが改善される。

目的

この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、用いられるロールの状態を良好にすることができる定着装置、画像形成装置、定着装置の制御方法、および定着装置の制御プログラムを提供することを目的としている。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
2件

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請求項1

メディア上に形成されたトナー像定着する定着装置であって、ニップ部を形成する、少なくとも2つのロールと、所定のタイミングになると、前記少なくとも2つのロールのうちの少なくとも1つのロールに、そのロールの変形温度以上となる熱を与える加熱装置とを備えた、定着装置。

請求項2

前記少なくとも2つのロールは、加熱ロールと、前記加熱ロールよりも硬度が高い加圧ロールとを有し、前記少なくとも1つのロールは、加熱ロールである、請求項1に記載の定着装置。

請求項3

前記加熱ロールは、前記メディアに接するベルト部を含み、前記ベルト部は、加熱により変形す弾性部材を含み、前記加熱装置は、予め定められたタイミングで前記弾性部材に対して、その変形温度以上となる熱を与える、請求項1または2に記載の定着装置。

請求項4

前記変形温度は、前記少なくとも1つのロールの画像形成時の温調温度の最も高い温度よりも高い温度である、請求項1から3のいずれかに記載の定着装置。

請求項5

前記所定のタイミングは、定着回数によって定められる、請求項1から4のいずれかに記載の定着装置。

請求項6

前記所定のタイミングは、所定の坪量以上の厚紙を通した後である、請求項1から4のいずれかに記載の定着装置。

請求項7

前記所定のタイミングは、電源オン時の立ち上げ時である、請求項1から4のいずれかに記載の定着装置。

請求項8

前記所定のタイミングは、一定時間間隔ごとのタイミングである、請求項1から4のいずれかに記載の定着装置。

請求項9

前記所定のタイミングは、温度や湿度の検出結果に基づいて定められる、請求項1から4のいずれかに記載の定着装置。

請求項10

前記所定のタイミングは、温度が所定温度よりも低く、かつ湿度が所定湿度よりも低いと判断されたときである、請求項1から4のいずれかに記載の定着装置。

請求項11

請求項1から10のいずれかに記載の定着装置を備えた、画像形成装置

請求項12

メディア上に形成されたトナー像を定着する定着装置の制御方法であって、前記定着装置は、ニップ部を形成する、少なくとも2つのロールを備え、所定のタイミングになると、前記少なくとも2つのロールのうちの少なくとも1つのロールに、そのロールの変形温度以上となる熱を与える加熱ステップを備えた、定着装置の制御方法。

請求項13

メディア上に形成されたトナー像を定着する定着装置の制御プログラムであって、前記定着装置は、ニップ部を形成する、少なくとも2つのロールを備え、所定のタイミングになると、前記少なくとも2つのロールのうちの少なくとも1つのロールに、そのロールの変形温度以上となる熱を与える加熱ステップをコンピュータに実行させる、定着装置の制御プログラム。

技術分野

0001

この発明は、定着装置画像形成装置、定着装置の制御方法、および定着装置の制御プログラムに関し、特に、ニップ部を形成する複数のロールを備えた定着装置、画像形成装置、定着装置の制御方法、および定着装置の制御プログラムに関する。

背景技術

0002

電子写真式の画像形成装置(MFP(Multi Function Peripheral)、ファクシミリ装置複写機プリンタなど)には、用紙(メディア)上のトナーを熱と圧力で用紙に定着させる定着装置(定着器)が設けられている。

0003

定着器は一般的に、加熱ロール定着ロール)と加圧ロールとによって構成され、両ロール間の圧力と熱とによって、トナーは用紙に定着する。加熱ロールは、芯金弾性のあるゴムとで形成されており、それによってNIP(ニップ)が形成され、十分な定着性能を確保できるようにされている。

0004

図7は、定着装置の一部構成の断面図である。

0005

加熱ロール1521とは、用紙(P)のトナー(T)面側のロールであって、その温度が定着性に大きく影響する。用紙トナー面と反対側のロールは、加圧ロール1522と呼ばれる。

0006

この両ロールの硬さ関係は、図に示すように一般的に加熱ロール1521の方が、加圧ロール1522よりも柔らかく作られている。理由は、用紙の巻きつきを防ぐためであり、用紙はトナー面側のロールに巻きつきやすいために、加圧ロール1522を硬くすることで、加圧側に搬送されやすいようなNIP形状を構成するためである。

発明が解決しようとする課題

0007

上述のとおり、加圧ロールの方が硬度が硬いために、両ロールに圧力をかけた場合、加熱ロールは、硬い加圧ロールに押されて変形してしまう。

0008

図8は、NIP部におけるロールの撓みを示す図である。

0009

変形した加熱ロール1521は、図のようにNIP入り口と出口で撓み1521a,1521bを形成する。また、加熱ロール1521のNIP出口側には、用紙巻きつき防止用分離爪8が配置されている(用紙は“B”方向に搬送されるものとする)。

0010

上述した、硬度の硬い加圧ロールに押されることによる、加熱ロールの変形について以下に説明する。

0011

加熱ロールは、ベルト部とロール部とに分かれている。円柱状のロール部に円筒状のベルト部をはめて、両端をフランジで固定することで加熱ロールとされる。

0012

トナーを定着させるためには、ある程度の幅のNIPを形成する必要がある。このため、弾性を持つロール部には、Siスポンジ層が設けられる。スポンジ層の下側には、ロールの強度を確保するために、芯金層が形成されている。芯金層の材料としては、一般的にFeかAlが用いられる。

0013

電子写真装置(画像形成装置)の電源ON直後は、一と呼ばれる。朝一ではロール部のスポンジ層は、電源ON後にヒーターがONとなってから徐々に温まっていく。温まるにつれて外径膨張し、硬度は硬くなる。ヒーターON後、加熱ロール表面が所定の温度(180℃程度)に達するウォームアップ完了までの時間は、30秒〜1分程度である。

0014

しかし、ロール部のSiスポンジ層、およびベルト部のSiゴム層は、ヒーターONから2時間くらいかけて徐々に外径膨張と硬度硬化とが進んでいき、安定状態になる。

0015

朝一では、ロール部のSiスポンジ部が膨張してないために、安定状態と比較して外径はまだ小さい。

0016

従って、ロール部とベルト部とには、まだ隙間が存在している。ベルト部はNIP部のたわみ変形によって、NIP入り口出口両側に、せり出すように変形する(図8)。分離爪は、安定状態において、加熱ロールとの隙間が0.3〜0.5mm程度に設定されている。朝一にせり出したベルト部は、分離爪に接触してしまう。この接触によって、ベルトにスジがはいってしまい、それが画像スジとなって現れてしまう。

0017

LL低温度・低湿度)環境では、朝一のロール部外径がHH(高温度高湿度)環境よりも小さいために、ベルト部とロール部との間の隙間が大きく、ベルトのせり出しも大きい。このために、強いスジが発生してしまう。

0018

この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、用いられるロールの状態を良好にすることができる定着装置、画像形成装置、定着装置の制御方法、および定着装置の制御プログラムを提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0019

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、メディア上に形成されたトナー像を定着する定着装置は、ニップ部を形成する、少なくとも2つのロールと、所定のタイミングになると、少なくとも2つのロールのうちの少なくとも1つのロールに、そのロールの変形温度以上となる熱を与える加熱装置とを備える。

0020

好ましくは少なくとも2つのロールは、加熱ロールと、加熱ロールよりも硬度が高い加圧ロールとを有し、少なくとも1つのロールは、加熱ロールである。

0021

好ましくは加熱ロールは、メディアに接するベルト部を含み、ベルト部は、加熱により変形する弾性部材を含み、加熱装置は、予め定められたタイミングで弾性部材に対して、その変形温度以上となる熱を与える。

0022

好ましくは変形温度は、少なくとも1つのロールの画像形成時の温調温度の最も高い温度よりも高い温度である。

0023

好ましくは所定のタイミングは、定着回数によって定められる。

0024

好ましくは所定のタイミングは、所定の坪量以上の厚紙を通した後である。

0025

好ましくは所定のタイミングは、電源オン時の立ち上げ時である。

0026

好ましくは所定のタイミングは、一定時間間隔ごとのタイミングである。

0027

好ましくは所定のタイミングは、温度や湿度の検出結果に基づいて定められる。

0028

好ましくは所定のタイミングは、温度が所定温度よりも低く、かつ湿度が所定湿度よりも低いと判断されたときである。

0029

この発明の他の局面に従うと、画像形成装置は、上述のいずれかに記載の定着装置を備える。

0030

この発明のさらに他の局面に従うと、メディア上に形成されたトナー像を定着する定着装置の制御方法において、定着装置は、ニップ部を形成する、少なくとも2つのロールを備え、方法は、所定のタイミングになると、少なくとも2つのロールのうちの少なくとも1つのロールに、そのロールの変形温度以上となる熱を与える加熱ステップを備える。

0031

この発明のさらに他の局面に従うと、メディア上に形成されたトナー像を定着する定着装置の制御プログラムにおいて、定着装置は、ニップ部を形成する、少なくとも2つのロールを備え、方法は、所定のタイミングになると、少なくとも2つのロールのうちの少なくとも1つのロールに、そのロールの変形温度以上となる熱を与える加熱ステップをコンピュータに実行させる。

発明の効果

0032

これらの発明に従うと、用いられるロールの状態を良好にすることができる定着装置、画像形成装置、定着装置の制御方法、および定着装置の制御プログラムを提供することが可能となる。

発明を実施するための最良の形態

0033

以下、本発明の実施の形態における電子写真方式の画像形成装置について説明する。

0034

画像形成装置は、電子写真方式により記録材に画像を形成する。画像形成装置は、加熱定着装置を備える。

0035

定着装置は、定期的に加熱ロールを定着時の温調温度よりも高い温度で空回転させることで、従来の技術の問題点であった画像スジの発生を改善する。定着装置内の加熱ロールは、弾性体であるゴム部にチューブベルトをかぶせて形成されている。

0036

ゴム部は、熱によって膨張するが、チューブベルトは熱膨張しない。常温では、チューブベルトとゴムとの間には微小の空隙が形成されている。定着温度(180℃程度)まで加熱することによって、ゴムは膨張してチューブベルトとの空隙がなくなる。これにより、ある圧力(テンション)で、チューブベルトが周方向に突っ張る状態になる。

0037

加熱ロールの温度を上げる(例えば180℃→230℃)ことによって、ゴムの熱膨張が大きくなって、さらに高いテンションになる。ここで、ベルト部の変形について説明する。

0038

ベルト部は、フッ素樹脂離型層と、弾性層のゴム層と、電磁誘導加熱層であるNi層とからなる。ヤング率はゴム層では小さく、樹脂層およびNi層では大きい。このため、分離爪によって変形するのはゴム層であり、樹脂層やNi層は変形しない。

0039

一方でゴムは、温度を高くすることによってヤング率が低くなる。このため、ゴム層の変形した状態で、熱と圧力を加えると、樹脂層は、変形した(凹んだ)状態から、ピンと張った元の状態に戻る。

0040

元に戻るまでの時間は高温度で温調し、元の状態に戻ってから普通温度まで下げれば、温度ダウンによりヤング率は高くなるので、今度は容易には変形しない。

0041

本実施の形態における定着装置は、この現象を利用して、チューブ上についた用紙エッジや分離爪による凹みをなくすこととしている。すなわち、加熱ロールを定期的に高温温調することによって、ゴムがチューブを押すテンションを高くする。チューブを、熱と圧力により突っ張らせることによって、チューブの凹みを無くすことができる。

0042

一定時間高温にして冷えた後、テンションは下がるが、凹みがなくなりフラット形状になったチューブは、そのままフラット形状を保ったままとなる。

0043

このように、数時間に一回、5分程度高温温調することで、チューブ凹みによる、画像スジ(加熱ロールスジ)などが改善される。

0044

このような動作を行なうために、加熱ロールのベルトは、加熱により変形する弾性部材を含む。予め定められたタイミングで、弾性部材の変形温度以上となる熱が与えられる。

0045

図1は、本発明の実施の形態の1つにおける画像形成装置の構成を示す図である。

0046

先ず、画像形成装置1501の概略構成を説明する。画像形成装置1501は、その内部のほぼ中央部にベルト部材として中間転写ベルト1502を備えている。中間転写ベルト1502は、ローラ1504、1505の外周部に支持されて矢印A方向に回転駆動される。中間転写ベルト駆動ローラ1505は、図示しない駆動モータに連結され、この中間転写ベルト駆動ローラ1505の回転に伴い、ローラ1504が従動回転するようになっている。

0047

中間転写ベルト1502の下部水平部の下には、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、およびブラック(K)の各色にそれぞれ対応する4つの作像ユニット1506Y、1506M、1506C、1506Kが、中間転写ベルト1502に沿って並んで配置されている。

0048

各作像ユニット1506Y、1506M、1506C、1506Kは、感光体ドラム1507Y、1507M、1507C、1507Kをそれぞれ有している。各感光体ドラム1507Y、1507M、1507C、1507Kの周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電器1508と、プリントヘッド部1509と、現像器1510と、中間転写ベルト1502を挟んで各感光体ドラム1507Y、1507M、1507C、1507Kと対向する1次転写ローラ1511Y、1511M、1511C、1511Kと、クリーナ1512とがそれぞれ配置されている。

0049

中間転写ベルト1502の中間転写ベルト駆動ローラ1505で支持された部分には、2次転写ローラ1503が圧接されており、2次転写ローラ1503と中間転写ベルト1502とのニップ(NIP)部が、2次転写領域1530になっている。

0050

2次転写領域1530後方搬送路1541下流位置には、加熱ロール1521、加圧ロール1522、および磁束発生部1523から構成される定着装置1520が配置されている。加熱ロール1521と加圧ロール1522との圧接部が定着NIP領域1531となっている。

0051

画像形成装置1501の下部には、給紙カセット1517が着脱可能に配置されている。給紙カセット1517内に積載収容された用紙Pは、給紙ローラ1518の回転によって最上部のものから1枚ずつ搬送路1540に送り出されることになる。

0052

中間転写ベルト1502の最下流側の作像ユニット1506Kと、2次転写領域1530との間には、レジストセンサを兼用するAIDC(画像濃度センサ1519が設置されている。このレジストセンサ1519は、中間転写ベルト1502上に形成された各色のパターンの間隔を測定し、その間隔を予め定められた基準値と比較することにより、各色の画像の書き出し開始タイミングを調整するためのものである。

0053

次に、以上の構成からなる画像形成装置1501の概略動作について説明する。

0054

部装置(例えばパソコン)から画像形成装置1501の画像信号処理部(図示せず)に画像信号が入力されると、画像信号処理部ではこの画像信号をイエロー、シアン、マゼンタ、およびブラックに色変換したデジタル画像信号を作成し、入力されたデジタル信号に基づいて、各作像ユニット1506Y、1506M、1506C、1506Kのプリントヘッド部1509を発光させて露光を行う。これにより、各感光体ドラム1507Y、1507M、1507C、1507Kの表面には、各色用静電潜像がそれぞれ形成される。

0055

各感光体ドラム1507Y、1507M、1507C、1507K上に形成された静電潜像は、各現像器1510によりそれぞれ現像されて各色のトナー画像となる。そして、各色のトナー画像は、各1次転写ローラ1511Y、1511M、1511C、1511Kの作用により、矢印A方向に移動する中間転写ベルト1502上に順次重ね合わせて1次転写される。

0056

このようにして中間転写ベルト1502上に形成された重ね合わせトナー画像は、中間転写ベルト1502の移動に従って2次転写領域1530に達する。この2次転写領域1530において、重ね合わされた各色トナー画像は、2次転写ローラ1503の作用により、用紙Pに一括して2次転写される。

0057

次に、用紙Pに2次転写されたトナー画像は、定着NIP領域1531に達する。この定着NIP領域1531において、トナー画像は、磁束発生部1523により誘導発熱する加熱ロール1521及び加圧ロール1522の作用により用紙Pに定着される。

0058

トナー画像が定着された用紙Pは、排紙ローラ1514を介して排紙トレイ1513に排出される。

0059

なお、図1における各エレメントの配置や方式などは、装置に応じて適時変更してかまわない。

0060

また、画像形成装置は、モノクロカラーの複写機、プリンタ、FAXやこれらの複合機などどれであってもよい。

0061

図2は、図1の定着装置の断面構成を示す図である。

0062

ここでは、カラーレーザープリンタ用の電磁誘導加熱方式を採用した定着器を例に挙げて説明する。

0063

図を参照して、定着装置は、加熱ロール1521と、加圧ロール1522と、磁束発生部1523と、高周波インバータ励磁回路)4と、制御回路5と、温度センサ6と、消磁コイル回路7と、分離爪8と、励磁コイル31と、消磁コイル34と、コア32と、コイルボビン33とを備える。図において、用紙Pの上面にトナーが付着しており、用紙Pが図面の左から右へ搬送されている状態を示している。

0064

また、制御回路5には、環境の温度や湿度を測定するための環境センサ10と、スジの解消のためのユーザからの入力を受付けるスイッチ11とが接続されている。

0065

加熱ロール1521は、習動するベルトを有する。加圧ロール1522は、加熱ロールよりも硬度が高い。

0066

加熱ロール1521と加圧ロール1522は、上下に並行に配列してそれぞれ両端側を不図示の軸受部材に回転自在に支持されている。バネなどを用いた不図示の加圧機構によって、加圧ロール1522を加熱ロール1521の回転軸方向に付勢する。加熱ロール1521の下面部に、所定の加圧力で加圧ロール1522を圧接させて、圧接ニップ部(定着ニップ部)を形成させる。

0067

加圧ロール1522は、不図示の駆動機構により矢印の時計方向に所定の周速度で回転駆動される。加熱ロール1521は、圧接ニップ部での加圧ロール1522との圧接摩擦力によって、加圧ロール2の回転に従動して回転する。

0068

尚、加熱ロール1521を回転駆動させて加圧ロール1522を従動回転させてもよい。また、駆動と従動の関係は、逆であっても構わない。

0069

図3は、加熱ロール1521の概略概念を示す図である。

0070

加熱ロールは、ベルト部とロール部とに分かれている。製造工程上の都合で、円柱状のロール部に円筒状のベルト部をはめて、両端をフランジで固定することで、加熱ロールは製造される。

0071

加熱ロール1521は、層構成を有し、内側から外側に順に、支持層としての芯金11、断熱層(Siスポンジ層)12、電磁誘導発熱層13、弾性層(Siゴム層)14、および離型層(フッ素樹脂層)15の5層構成を有する。ロール硬度は、例えばアスカーC硬度で30〜90度のものが用いられる。

0072

トナーを定着させるためには、ある程度の幅のNIPを形成する必要がある。このため、弾性を持つスポンジ層が必要である。図3の加熱ロールでは、Siスポンジによりスポンジ層12を構成している。

0073

また、スポンジ層12の下側には、ロールの強度を確保するために、芯金層11が形成されている。芯金層11の材料としては、一般的にFeかAlが用いられる。

0074

ベルト部は、最下層がNiの電磁誘導発熱層13で構成される。これは、IH加熱定着方式の発熱層として機能する。中間層には弾性のあるSiゴム層14があり、これは、ロール部の弾性層と同じで、ある程度のNIP幅を形成するための層である。最上層は、離型層としてのフッ素樹脂層15で構成される。これは、用紙・トナーとの離型性を確保するための層である。

0075

支持層としての芯金11は、厚さ4mmのアルミ製である。材質は強度が確保できればよく、例えば鉄や、PPS(ポリフェニレンサルファイド)のような耐熱性モールドパイプを使用することが可能である。但し、芯金が発熱するのを防ぐ為に、電磁誘導加熱の影響が少ない非磁性材料を用いることが望ましい。

0076

断熱層12は、電磁誘導発熱層13を断熱保持する為のものであり、耐熱性・弾性を有するゴム材樹脂材スポンジ体断熱構造体)が用いられる。断熱層12に耐熱性・弾性を有するゴム材や樹脂材のスポンジ体(断熱構造体)を用いることにより、電磁誘導発熱層13が断熱保持される。また、電磁誘導発熱層13のたわみを許容して圧接ニップ幅を増やし、ロール硬度を小さくして排紙性・記録材分離性能を向上させる役目が果たされる。

0077

断熱層12は、ゴム材及びスポンジ体の2層構成としてもよい。

0078

例えば、断熱層12にシリコンスポンジ材を用いる場合は、その厚さは2〜10mm(望ましくは3〜7mm)、その硬度は、アスカーゴム硬度計で20〜60度(望ましくは30〜50度)に設定される。

0079

本実施の形態における電磁誘導発熱層13は、厚さ10〜100μm(望ましくは20〜50μm)の無端状のニッケル電ベルト層である。電磁誘導発熱層13の他の材料として、例えば磁性ステンレスのような磁性材料磁性金属)といった、比較的透磁率μが高く、適当な抵抗率ρを持つ物を用いてもよい。さらに非磁性材料でも、金属などの導電性のある材料であれば材料を薄膜にする事などにより使用可能である。

0080

尚、電磁誘導発熱性層13は、樹脂発熱粒子を分散させたものを用いても良い。電磁誘導発熱層13に樹脂ベースのものを用いる事によって、分離性を良くすることが可能となる。

0081

次に、弾性層14について説明する。弾性層14は、記録材と加熱ロール表面との密着性を高める役目をするものである。弾性層14は、耐熱性・弾性を有する発泡部材であるゴム材や樹脂材の層であり、定着温度での使用に耐えられるシリコンゴムフッ素ゴム等の耐熱性エラストマーを用いることができる。

0082

弾性層14に熱伝導性の向上、補強等を目的として各種充填剤混入してもかまわない。熱伝導性粒子としては、ダイヤモンド、銀、銅、アルミニウム大理石ガラス等あるが、実用的にはシリカアルミナ酸化マグネシウム窒化ホウ素酸化ベリリウムなどが用いられる。

0083

弾性層14の厚みは、例えば厚さ10〜800μmが好ましく、100〜300μmがより好ましい。弾性層の厚さが10μm未満であると、目的である厚み方向の弾力性を得ることが難しくなる。一方、800μmを超える厚さになると、発熱層で発生した熱が定着フィルム外周面に達し難くなり、熱効率が悪化する傾向がある。

0084

弾性層14は、JIS硬度で1〜80度(望ましくは5〜30度)のシリコンゴムからなることが好ましい。このJIS硬度の範囲であれば、弾性層の強度の低下、密着性の不良を防止しつつ、トナーの定着性の不良を防止できる。

0085

このシリコンゴムとしては具体的には、1成分系、2成分系又は3成分系以上のシリコンゴム、LTV型RTV型又はHTV型のシリコンゴム、縮合型又は付加型のシリコンゴム等を使用できる。本実施の形態においては、弾性層14は、JIS硬度10度、厚さ200μmのシリコンゴムの層である。

0086

最外層の離型層15は、加熱ロール表面の離型性を高めるためのものである。離型層15は、定着温度での使用に耐えられる上に、トナー離型性を有するものである。離型層15としては、例えばシリコンゴム、フッ素ゴムや、PFAPTFE、FEP、PFEP等のフッ素樹脂が好ましく用いられる。離型層の厚さは、5〜100μmが好ましく、10〜50μmがより好ましい。また、層間接着力を向上させるために、プライマー等による接着処理を行ってもよい。なお、離型層15の中に必要に応じて、導電材耐摩耗材良熱伝導材フィラーとして添加することもできる。

0087

なお、加熱ロールは、その内側から外側に順に、支持層(芯金)、断熱層、電磁誘導発熱性層、および離型層の少なくとも4層から構成することができ、さらにカラー画像に対応するために、弾性層14を設けることが望ましい。

0088

磁束発生部1523は、加熱ロール1521の外側に配置され、発生磁束を加熱ロール1521の外面側から電磁誘導発熱層13に作用させる。

0089

発熱に寄与し、渦電流を発生させる電磁誘導発熱層13の熱容量が小さくて、且つ、電磁誘導発熱層13がスポンジ層12により断熱保持されるため、加熱ロール表層側にある弾性層14あるいは離型層15が迅速に加熱される。加熱ロール表面は、定着に必要な温度に迅速に到達するとともに、紙、OHPシート等の用紙Pに熱が奪われても、熱の供給を追いつかせることができる。

0090

図4は、加圧ロール1522の概略構成を示す図である。

0091

加圧ロール1522は、厚さ3mmのアルミ製芯金21の外周に、厚さ3〜10mmのシリコンスポンジゴムの弾性層22と、さらに加熱ロール1521と同様に、表面の離型性を高めるための離型層25とを設けて作られている。

0092

離型層25として、例えばPTFEやPFA等の厚さ10〜50μmのフッ素系樹脂製離型層が設けられ、ローラが形成される。

0093

芯金21の材質は、強度が確保できれば、例えば鉄、PPS(ポリフェニレンサルファイド)のような耐熱性のモールドのパイプを使用することが可能であるが、芯金が発熱するのを防ぐ為に電磁誘導加熱の影響が少ない非磁性材料を用いるのが望ましい。

0094

加圧ロール1522は、加熱ロール1521に対して300〜500Nの荷重加圧されている。その場合のニップ幅は、約5〜15mmになる。都合によっては荷重を変化させてニップ幅を変えてもよい。

0095

断熱層22の厚さは、3〜10mmの範囲で使用条件に合わせて適宜変更可能である。また、断熱層22はシリコンゴム及びシリコンスポンジの2層構成としてもよい。

0096

なお、ロールなどの材質や構成は本実施の形態に限定されない。装置に応じて適時変更してもよい。

0097

加熱ロール1521と加圧ロール1522との圧接ニップ部に導入された記録材Pは、圧接ニップ部を挟持搬送され、加熱ロール1521で加熱される。これにより、未定着トナー像が用紙Pに溶融定着される。

0098

圧接ニップ部を通った用紙Pは、加熱ロール1521から分離して排出、および搬送されていく。分離爪8は、加熱ロール1521の表面に当接させて配置される。分離爪8は、用紙Pが圧接ニップ部通過後に加熱ロール1521面に張り付いてしまった場合に、加熱ロール1521面から強制的に用紙Pを分離させてジャムを防止する。

0099

図5は、加熱ロール1521についた分離爪8によるスジ(傷)が消えるまでの時間を示す図である。

0100

本願発明者は、加熱ロールに実際のスジと同じようなスジを実験的につけた後に、加熱ロールを異なる温度に加熱し、空回転させた。何度の温度における空回転で、何分後にスジが消えるかを実験した。

0101

図5に示されるように、加熱ロール温度を、220℃〜230℃で高温温調すると、5分〜10分の短時間で、ベルトについたスジは消滅する。これに対して、190℃〜210℃では、50分以上の時間がかかる。210℃までの温度と、220℃、230℃とで時間に大きな差が存在するのは、そのポイント分子配列の変形の仕方が大きく変わるからであると推測される。

0102

図6は、定着装置の制御方法を示すフローチャートである。

0103

テップS101において、加熱ロールのスジを消滅させるための所定のタイミングとなったかが判定される。YESであれば、ステップS103において、加熱ロールを所定温度以上になるように制御する。すなわち、加熱ロールのベルトは加熱により変形する弾性部材を含んでいるので、予め定められたタイミングで弾性部材の変形温度以上となる熱を弾性部材に与えるものである。

0104

ベルトの加熱による変形温度は、加熱ロールの画像形成時の温調温度の最も高い温度よりも高い温度である。すなわち、たとえば定着時における加熱ロールの温度が180℃である場合に、図6のステップS103では、加熱ロールを220℃〜230℃程度の温度になるまで加熱する。

0105

なお、所定のタイミングとは、以下のいずれかのタイミングである。

0106

(1)定着回数に基づいて定められるタイミング。すなわち、所定回数の定着が行なわれた後に、ベルトに付いたスジを解消するために加熱ローラを所定温度まで加熱するものである。

0107

(2)坪量がたとえば200g以上(所定の重さ以上)の厚紙を通した後。厚紙を定着装置に通すと、普通紙を通した時よりもロールの変形(たわみ)が大きくなる。これにより、ロール表面が分離爪に当たる可能性が高まるので、それによるスジを解消させるものである。

0108

(3)電源ONによる立ち上げ時。画像形成装置が使用される前に、加熱ローラのスジを解消するものである。

0109

(4) 一定時間間隔でのタイミング。所定時間が経過するごとに、加熱ローラのスジを解消するものである。

0110

(5) 温度および湿度検出器(環境センサ)による、温度、湿度の検出結果に基づいて定められるタイミング。たとえばHH環境では、加熱ローラにスジが付きにくくなるため、加熱ローラのスジ解消は不要とし、LL環境にあるときにのみ加熱ローラのスジを解消するなどである。

0111

(6) 温度および湿度検出器により、温度が所定温度より低く、かつ湿度が所定より低いと判断したとき。これは、上記(5)と同様である。

0112

(7) ユーザ(オペレータ)がスイッチ11(図2)を押したタイミング。すなわちユーザは、メディアにプリントされた画像にスジが目立つようになると、スイッチ11を押下する。これにより、加熱ローラが所定温度まで加熱され、ベルトに付いたスジが解消される。

0113

[実施の形態における効果]

0114

以上のように本実施の形態によると、ベルトは加熱により変形する弾性部材を含み、予め定められたタイミングで、弾性部材にその変形温度以上となる熱が与えられる。これにより、分離爪などによる加熱ロールのスジが改善される。

0115

すなわち、加熱ロールを、定期的に高温度で温調することによって、加熱ロールに熱膨張を起こさせる。これにより、ベルトへの圧力が強まり、分離爪跡などによるスジが改善される。

0116

[その他]

0117

また、画像形成装置としては、モノクロ/カラーの複写機、プリンタ、ファクシミリ装置やこれらの複合機(MFP)などいずれであってもよい。

0118

また、上述の実施の形態における処理は、ソフトウエアによって行なっても、ハードウエア回路を用いて行なってもよい。

0119

また、上述の実施の形態における処理を実行するプログラムを提供することもできるし、そのプログラムをCD−ROMフレキシブルディスクハードディスク、ROM、RAM、メモリカードなどの記録媒体に記録してユーザに提供することにしてもよい。また、プログラムはインターネットなどの通信回線を介して、装置にダウンロードするようにしてもよい。

0120

なお、上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

図面の簡単な説明

0121

本発明の実施の形態の1つにおける画像形成装置の構成を示す図である。
図1の定着装置の断面構成を示す図である。
加熱ロール1521の概略概念を示す図である。
加圧ロール1522の概略構成を示す図である。
加熱ロール1521についた分離爪8によるスジ(傷)が消えるまでの時間を示す図である。
定着装置の制御方法を示すフローチャートである。
定着装置の一部構成の断面図である。
NIP部におけるロールの撓みを示す図である。

符号の説明

0122

8分離爪
10環境センサ
11 スイッチ
1501画像形成装置
1502中間転写ベルト
1503 2次転写ローラ
1504中間転写ベルトテンションローラ
1505中間転写ベルト駆動ローラ
1506Y,M,C,K作像ユニット
1507Y,M,C,K 107感光体ドラム
1508帯電器
1509プリントヘッド部
1510現像器
1511Y,M,C,K 1次転写ローラ
1512クリーナ
1513排紙トレイ
1514排紙ローラ
1517給紙カセット
1518給紙ローラ
1519AIDC(画像濃度)センサ
1520定着器
1521加熱ロール
1522加圧ロール
1523 磁束発生部
1530 2次転写領域
1531定着NIP領域
1540、1541、1542搬送路
P 用紙

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