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技術 定着装置及び画像形成装置

出願人 株式会社リコー
発明者 後藤創瀬下卓弥荒井裕司今田高広
出願日 2016年5月16日 (4年7ヶ月経過) 出願番号 2016-097789
公開日 2017年11月24日 (3年1ヶ月経過) 公開番号 2017-207535
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 開口断面形状 オイル含有率 高温環境化 摩擦磨耗特性 潤滑剤温度 粘性トルク 高熱伝導層 熱伝導作用
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年11月24日)のものです。
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図面 (18)

課題

電源投入後や印刷要求後に定着部材を回転させることができる。

解決手段

定着ベルト21等の回転可能な無端状の定着部材と、該定着部材の外周面と接触して加圧する加圧ローラ22等の加圧回転体と、定着部材の内周面側に配置して定着部材を介して加圧回転体とでニップ部を形成するニップ形成部材124と、定着部材の内周面を加熱するハロゲンヒータ23等の発熱体と、潤滑剤を保持する摺動シート131等の潤滑剤保持部材とを有し、潤滑剤保持部材をニップ形成部材と定着部材の内周面との間に介在させ、ニップ部に記録材を通過させて画像を該記録材に定着させる定着装置20において、定着部材を停止させた状態で発熱体の熱を潤滑剤保持部材に伝える開口部130等の熱伝達手段を備える。

概要

背景

従来、発熱体を無端状の定着部材内周面側に設け、その定着部材を挟んだ状態で加圧回転体たる加圧ローラニップ形成部材加圧させてニップ部を形成し、そのニップ部に記録材を通過させて画像を該記録材に定着させる定着装置が知られている。

例えば、特許文献1には、係る定着装置であって、定着部材たる定着ベルト外周面が、補強部材に支持されたニップ形成部材たる固定部材によって加圧ローラの外周面に加圧状態に接触し、定着ベルトが加圧ローラの回転に連れ回る定着装置が開示されている。その定着装置では、フッ素系の潤滑剤を保持する潤滑剤保持部材たるシート状部材を固定部材と定着ベルトの内周面との間に介在させている。さらに、発熱体たるハロゲンヒータが定着ベルトの内周面側に設けられ、そのハロゲンヒータは、ニップ部よりも定着ベルト移動方向上流側の定着ベルトの内周面を加熱する。そして、その定着ベルトの加熱部分が定着ベルトの連れ回りによる回転に伴ってニップ部に到達することで、シート状部材が加熱され、そのシート状部材の保持する潤滑剤の粘性下げている。それにより、ニップ部においてシート状部材に対し定着ベルトの摺動性能を高められるとされている。

概要

電源投入後や印刷要求後に定着部材を回転させることができる。定着ベルト21等の回転可能な無端状の定着部材と、該定着部材の外周面と接触して加圧する加圧ローラ22等の加圧回転体と、定着部材の内周面側に配置して定着部材を介して加圧回転体とでニップ部を形成するニップ形成部材124と、定着部材の内周面を加熱するハロゲンヒータ23等の発熱体と、潤滑剤を保持する摺動シート131等の潤滑剤保持部材とを有し、潤滑剤保持部材をニップ形成部材と定着部材の内周面との間に介在させ、ニップ部に記録材を通過させて画像を該記録材に定着させる定着装置20において、定着部材を停止させた状態で発熱体の熱を潤滑剤保持部材に伝える開口部130等の熱伝達手段を備える。

目的

ウォームアップ時間を短縮すること、さらには、ファーストプリント時間を短縮することである

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

回転可能な無端状の定着部材と、該定着部材の外周面と接触して加圧する加圧回転体と、前記定着部材の内周面側に配置して前記定着部材を介して前記加圧回転体とでニップ部を形成するニップ形成部材と、前記定着部材の内周面を加熱する発熱体と、潤滑剤を保持する潤滑剤保持部材とを有し、前記潤滑剤保持部材を前記ニップ形成部材と前記定着部材の内周面との間に介在させ、前記ニップ部に記録材を通過させて画像を該記録材に定着させる定着装置において、前記定着部材を停止させた状態で前記発熱体の熱を前記潤滑剤保持部材に伝える熱伝達手段を備えることを特徴とする定着装置。

請求項2

請求項1記載の定着装置において、前記ニップ形成部材を支持する支持体を備え、前記熱伝達手段として、前記支持体に、前記発熱体が存在する空間と前記ニップ形成部材に巻き付けられたシート状の前記潤滑剤保持部材が存在する空間とを連通する開口部を設けることを特徴とする定着装置。

請求項3

請求項2記載の定着装置において、前記ニップ形成部材に、前記支持体に設けられた前記開口部に連結するよう開口部を設け、前記支持体の前記開口部と前記ニップ形成部材の前記開口部とを通して、前記発熱体によって前記潤滑剤保持部材を加熱することを特徴とする定着装置。

請求項4

請求項1乃至3のいずれか1項に記載の定着装置において、前記ニップ形成部材は、基材と、前記定着部材側に設けられ、かつ該基材よりも熱伝導率の高い高熱伝導部材とから構成されることを特徴とする定着装置。

請求項5

請求項2記載の定着装置において、前記支持体の前記開口部は、前記支持体の前記加圧回転体回転軸方向に複数列に形成されていることを特徴とする定着装置。

請求項6

請求項1乃至5のいずれか1項に記載の定着装置において、前記潤滑剤保持部材は、フッ素系繊維で形成されていることを特徴とする定着装置。

請求項7

像担持体と、像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記トナー像を前記像担持体上から記録媒体上に転写する転写手段と、前記記録媒体上に転写されたトナー像を該記録媒体に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置において、前記定着手段として、請求項1乃至6のいずれかの定着装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

技術分野

0001

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関するものである。

背景技術

0002

従来、発熱体を無端状の定着部材内周面側に設け、その定着部材を挟んだ状態で加圧回転体たる加圧ローラニップ形成部材加圧させてニップ部を形成し、そのニップ部に記録材を通過させて画像を該記録材に定着させる定着装置が知られている。

0003

例えば、特許文献1には、係る定着装置であって、定着部材たる定着ベルト外周面が、補強部材に支持されたニップ形成部材たる固定部材によって加圧ローラの外周面に加圧状態に接触し、定着ベルトが加圧ローラの回転に連れ回る定着装置が開示されている。その定着装置では、フッ素系の潤滑剤を保持する潤滑剤保持部材たるシート状部材を固定部材と定着ベルトの内周面との間に介在させている。さらに、発熱体たるハロゲンヒータが定着ベルトの内周面側に設けられ、そのハロゲンヒータは、ニップ部よりも定着ベルト移動方向上流側の定着ベルトの内周面を加熱する。そして、その定着ベルトの加熱部分が定着ベルトの連れ回りによる回転に伴ってニップ部に到達することで、シート状部材が加熱され、そのシート状部材の保持する潤滑剤の粘性下げている。それにより、ニップ部においてシート状部材に対し定着ベルトの摺動性能を高められるとされている。

発明が解決しようとする課題

0004

通常、定着装置において、電源投入時や印刷要求時、定着ベルト全体の温度は、定着可能温度よりも低い。
上記特許文献1に開示の定着装置によれば、固定部材がハロゲンヒータとシート状部材との間に存在しており、ハロゲンヒータの熱がシート状部材に伝わるのを妨げている。そのため、電源投入後や印刷要求後、ハロゲンヒータにより加熱された定着ベルトの加熱部分がニップ部に達するまでは、ニップ部におけるシート状部材が加熱されないので、そのシート状部材の保持する潤滑剤の粘性は高いままである。その結果、シート状部材と定着ベルトの内周面との静止摩擦力が、加圧ローラの外周面と定着ベルトとの静止摩擦力又は記録材を介在した状態での記録材の表面と定着ベルトの外周面との静止摩擦力よりも上回っていると、定着ベルトは回転しない虞がある。

課題を解決するための手段

0005

上述した課題を解決するために、本発明は、回転可能な無端状の定着部材と、該定着部材の外周面と接触して加圧する加圧回転体と、前記定着部材の内周面側に配置して前記定着部材を介して前記加圧回転体とでニップ部を形成するニップ形成部材と、前記定着部材の内周面を加熱する発熱体と、潤滑剤を保持する潤滑剤保持部材とを有し、前記潤滑剤保持部材を前記ニップ形成部材と前記定着部材の内周面との間に介在させ、前記ニップ部に記録材を通過させて画像を該記録材に定着させる定着装置において、前記定着部材を停止させた状態で前記発熱体の熱を前記潤滑剤保持部材に伝える熱伝達手段を備えることを特徴とするものである。

発明の効果

0006

本発明によれば、電源投入後や印刷要求後に定着部材を回転させることができるという特有の効果が得られる。

図面の簡単な説明

0007

実施形態に係る定着装置20の断面図。
実施形態に係る画像形成装置1の概略構成図。
従来の定着装置の一例を示す断面図。
従来の定着装置220の一例を示した断面図。
本実施形態の定着装置20の一例を示す断面図。
本実施形態の定着装置20の別の例を示す断面図。
ニップ形成部材124の構成を示す断面図。
図7のニップ形成部材124の分解断面図。
ニップ形成部材124の別の構成を示す断面図。
図9のニップ形成部材124の分解断面図。
(a)はニップ形成部材124の具体的な形状を示す三面図のうちの斜視図、(b)は軸方向から見た側面図、(c)はニップ側から見た平面図。
ニップ形成部材124の別の例を示す軸方向から見た側面図。
開口部130の別の例を示す断面図。
開口部130の配列例を示す平面図。
ニップ形成部材及びその周辺部材の斜視図。
ニップ形成部材124に摺動シート131を巻きつけたときの側面図。
ニップ形成部材124に開口部131aを有する摺動シート131を巻きつけたときの斜視図。

実施例

0008

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明の実施の形態を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。

0009

図2は、本実施形態に係る画像形成装置1の概略構成図である。
図2に示す画像形成装置1は、タンデム方式カラーレーザープリンタであり、その装置本体の中央部に、複数の色画像を形成する作像部(図2に示す例では4つの作像部)からなる画像ステーションが設けられている。

0010

複数の作像部は、無端ベルト状の中間転写体としての中間転写ベルト11の展張方向に沿って並置されている。そして、カラー画像色分解成分に対応するイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。

0011

図2において、画像形成装置1は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色に色分解された色にそれぞれ対応する複数の像担持体としての感光体ドラム120Y、120C、120M、120Bkが並設されている。

0012

各感光体ドラム120Y、120C、120M、120Bkに形成された各色の可視像であるトナー像は、各感光体ドラム120Y、120C、120M、120Bkに対峙しながら矢印A1方向に移動可能な中間転写ベルト11に対して一次転写工程が実行される。これにより、各色のトナー像が中間転写ベルト11に重畳転写される。その後、中間転写ベルト11に重畳転写された各色のトナー像は、記録材としての用紙Pに対して二次転写工程が実行されることにより、用紙Pに一括転写される。

0013

各感光体ドラム120Y、120C、120M、120Bkの周囲には、感光体ドラム120の回転に従い画像形成処理するための各種装置が配置されている。

0014

ここで、ブラックの画像形成を行う感光体ドラム120Bkを対象として説明する。感光体ドラム120Bkの周囲には、その感光体ドラム120Bkの回転方向に沿って画像形成処理を行う、帯電装置30Bk、現像装置40Bk、一次転写手段としての一次転写ローラ12Bk、及び、クリーニング装置50Bkが配置されている。帯電後の感光体ドラム120Bkに対して行われる静電潜像の書き込みには、感光体ドラム120Bkの表面を露光する露光手段としての光書込装置8が用いられる。

0015

光書込装置8は、光源としての半導体レーザーカップリングレンズfθレンズトロイダルレンズ折り返しミラー光偏向手段としての回転多面鏡ポリゴンミラー)などを備えている。光書込装置8は、画像データに基づいて、各感光体ドラム120Y、120C、120M、120Bkの表面へ書き込み光レーザー光)Lbを照射し、感光体ドラム120Y、120C、120M、120Bkに静電潜像を形成するように構成されている。

0016

中間転写ベルト11に対する重畳転写は、中間転写ベルト11が図2中A1方向に移動する過程において、感光体ドラム120Y、120C、120M、120Bkに形成された可視像(トナー像)が中間転写ベルト11の同じ位置に重ねて転写されるように行われる。

0017

より具体的には、中間転写ベルト11を挟んで各感光体ドラム120Y、120C、120M、120Bkに対向して配設された複数の一次転写ローラ12Y、12C、12M、12Bkそれぞれに一次転写バイアス印加される。この一次転写バイアスが印加された一次転写ローラ12Y、12C、12M、12Bkにより、各感光体ドラム120Y、120C、120M、120Bkに形成されたトナー像が、中間転写ベルト回転方向でタイミングをずらして重畳転写される。

0018

複数の一次転写ローラ12Y、12C、12M、12Bkはそれぞれ対応する感光体ドラム120Y、120C、120M、120Bkとの間で中間転写ベルト11を挟み込んで一次転写ニップを形成している。

0019

また、各一次転写ローラ12Y、12C、12M、12Bkには、電源が接続されている。そして、この電源により所定の直流電圧DC電圧)と交流電圧(AC電圧)との少なくとも一方からなる一次転写バイアスが、各一次転写ローラ12Y、12C、12M、12Bkに印加されるようになっている。

0020

各感光体ドラム120Y、120C、120M、120Bkは、図2中A1方向の上流側からこの順で並んでいる。各感光体ドラム120Y、120C、120M、120Bkは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの画像をそれぞれ形成する複数の作像部に設けられている。

0021

また、画像形成装置1は、複数の作像部のほか、転写ベルトユニット10と、二次転写ローラ5と、転写ベルトクリーニング装置13と、光書込装置8とを備えている。

0022

転写ベルトユニット10は、中間転写ベルト11及び複数の一次転写ローラ12Y、12C、12M、12Bkのほか、中間転写ベルト11が掛け回されている駆動ローラ72や従動ローラ73等の複数のベルト支持部材を備えている。駆動ローラ72が回転駆動されることことにより、中間転写ベルト11は図2中矢印A1で示す方向に回転するようになっている。

0023

駆動ローラ72は、中間転写ベルト11を介して二次転写ローラ5に対向する二次転写バックアップローラとしても機能する。従動ローラ73は、中間転写ベルト11を介して転写ベルトクリーニング装置13に対向するクリーニングバックアップローラとしても機能する。また、従動ローラ73は、中間転写ベルト11に対する張力付勢手段としての機能も備えているため、従動ローラ73には、バネなどを用いた付勢手段が設けられている。これらの転写ベルトユニット10と一次転写ローラ12Y、12C、12M、12Bkと二次転写ローラ5と転写ベルトクリーニング装置13とを有するように、転写装置71が構成されている。

0024

二次転写ローラ5は、中間転写ベルト11に対向して配設され、中間転写ベルト11に従動して連れ回りする。また、二次転写ローラ5は、二次転写バックアップローラとしても機能する駆動ローラ72との間で中間転写ベルト11を挟み込んで二次転写ニップを形成している。

0025

また、一次転写ローラ12Y、12C、12M、12Bkと同様に、二次転写ローラ5にも電源が接続されており、所定の直流電圧(DC電圧)と交流電圧(AC電圧)との少なくとも一方からなる二次転写バイアスが、二次転写ローラ5に印加される。

0026

転写ベルトクリーニング装置13は、中間転写ベルト11を介して従動ローラ73に対向するように配設され、中間転写ベルト11の表面をクリーニングする。図2に示す例では、転写ベルトクリーニング装置13は、中間転写ベルト11に当接するように配設されたクリーニングブラシクリーニングブレードとを有する。また、転写ベルトクリーニング装置13から伸び廃トナー移送ホースは、廃トナー収容器の入口部に接続されている。

0027

さらに、画像形成装置1には、記録材としての用紙Pが積載収容された用紙給送装置61と、記録材繰り出し手段としてのレジストローラ対4と、記録材先端検知手段としての用紙先端センサとが設けられている。

0028

用紙給送装置61は、画像形成装置1の本体下部に配設され、最上位の用紙Pの上面に当接する記録材給送手段としての給送ローラ3を有している。そして、給送ローラ3が図2反時計回り方向に回転駆動されることにより、最上位の用紙Pをレジストローラ対4に向けて給送するようになっている。

0029

また、画像形成装置本体内には、用紙Pを用紙給送装置61から二次転写ニップを通過させて装置外へ排出するための用紙搬送路が配設されている。この用紙搬送路の二次転写ローラ5の位置よりも用紙搬送方向上流側に、二次転写ニップへ用紙Pを繰り出すように搬送するレジストローラ対4が配設されている。

0030

レジストローラ対4は、用紙給送装置61から搬送されてきた用紙Pを、上記複数の作像部からなる画像ステーションによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、二次転写ローラ5と中間転写ベルト11との間の二次転写ニップに向けて繰り出す。なお、用紙先端センサは、用紙Pの先端がレジストローラ対4に到達したことを検知する。

0031

ここで、記録材としての用紙Pには、普通紙以外に、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙(コート紙やアート紙等)、トレーシングペーパOHPシート記録シート等が含まれる。また、用紙給送装置61のほかに、手差しで用紙Pを供給できるように手差し給紙機構を備えてもよい。

0032

また、画像形成装置1は、トナー像が転写された用紙Pにトナー像を定着させるための定着手段としての定着装置20と、記録材排出手段としての排紙ローラ7と、記録材積載手段としての排紙トレイ17とを備えている。排紙ローラ7は、定着済みの用紙Pを画像形成装置1の本体外部に排出する。排紙トレイ17は、画像形成装置1の本体上部に配設され、排紙ローラ7により画像形成装置1の本体外部に排出された用紙Pを積載収容する。

0033

また、画像形成装置1には、複数のトナー容器としてのトナーボトル9Y、9C、9M、9Bkを備えている。複数のトナーボトル9Y、9C、9M、9Bkはそれぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナー充填され、画像形成装置本体の上部であって排紙トレイ17の下側に設けられた複数のボトル収容部それぞれに着脱可能に装着されている。

0034

また、各トナーボトル9Y、9C、9M、9Bkと各現像装置40Y、40C、40M、40Bkとの間には、補給路が設けてある。そして、この補給路を介して各トナーボトル9Y、9C、9M、9Bkから対応する現像装置40Y、40C、40M、40Bkに、トナーが補給されるようになっている。

0035

転写装置71に装備されている転写ベルトクリーニング装置13は、詳細な図示を省略するが、中間転写ベルト11に当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードとを有している。

0036

このクリーニングブラシとクリーニングブレードとにより、中間転写ベルト11上の残留トナー等の異物が掻き取り除去されて、中間転写ベルト11がクリーニングされる。なお、転写ベルトクリーニング装置13は、中間転写ベルト11から除去した残留トナーを搬出廃棄するための排出手段を有している。

0037

次に、画像形成装置1の基本的動作について説明する。
画像形成装置1において作像動作が開始されると、各作像部における各感光体ドラム120Y、120C、120M、120Bkが、駆動装置によって図2時計回りに回転駆動される。そして、各感光体ドラム120Y、120C、120M、120Bkの表面が、帯電装置30Y、30C、30M、30Bkによって所定の極性に一様に帯電される。

0038

帯電された各感光体ドラム120Y、120C、120M、120Bkの表面には、光書込装置8からレーザー光がそれぞれ照射されて、各感光体ドラム120Y、120C、120M、120Bkの表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体ドラム120Y、120C、120M、120Bkに露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。

0039

このように各感光体ドラム120Y、120C、120M、120Bk上に形成された静電潜像に、各現像装置40Y、40C、40M、40Bkによってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化(可視像化)される。

0040

また、作像動作が開始されると、駆動ローラ72が図2中反時計回りに回転駆動し、中間転写ベルト11を図2中矢印A1方向に回転させる。そして、各一次転写ローラ12Y、12C、12M、12Bkに、トナーの帯電極性とは逆極性の定電圧または定電流制御された電圧が印加される。これにより、各一次転写ローラ12Y、12C、12M、12Bkと各感光体ドラム120Y、120C、120M、120Bkとの間の一次転写ニップにおいて、所定の転写電界が形成される。

0041

その後、一次転写ニップにおいて形成された転写電界により、各感光体ドラム120Y、120C、120M、120Bk上のトナー画像が中間転写ベルト11上に順次重ね合わせて転写され、中間転写ベルト11の表面にフルカラーのトナー画像が担持される。

0042

また、中間転写ベルト11に転写しきれなかった各感光体ドラム120Y、120C、120M、120Bk上のトナーは、クリーニング装置50Y、50C、50M、50Bkによって除去される。その後、除電装置によって各感光体ドラム120Y、120C、120M、120Bkの表面が除電され、表面電位初期化される。

0043

画像形成装置1の下部では、給送ローラ3が回転駆動を開始し、用紙給送装置61から用紙Pが搬送路送り出される。搬送路に送り出された用紙Pは、レジストローラ対4によってタイミングをはかられて、二次転写バックアップローラとしても機能する駆動ローラ72と二次転写ローラ5との間の二次転写ニップに送られる。このとき、二次転写ローラ5には、中間転写ベルト11上のトナー画像のトナー帯電極性とは逆極性の転写電圧が印加されており、二次転写ニップに所定の転写電界が形成されている。

0044

その後、中間転写ベルト11の回転に伴って、中間転写ベルト11上のトナー画像が二次転写ニップに達したときに、二次転写ニップにおいて形成された転写電界により、中間転写ベルト11上のトナー画像が用紙P上に一括して転写される。

0045

また、このとき用紙Pに転写しきれなかった中間転写ベルト11上の残留トナーは、転写ベルトクリーニング装置13によって除去され、除去されたトナーは廃トナー収容器へと搬送され回収される。

0046

その後、用紙Pは定着装置20へと搬送され、定着装置20によって用紙P上のトナー画像が用紙Pに定着される。そして、用紙Pは、排紙ローラ7によって装置外へ排出され、排紙トレイ17上にストックされる。

0047

ここで、周知のように、電子写真方式による画像形成装置は、次の工程を経て複写画像を出力する。つまり、潜像担持体である感光体上に形成された静電潜像がトナーにより可視像処理され、トナー像が用紙などの記録媒体に転写されたうえで定着されることにより複写画像が出力される。

0048

画像形成装置に用いられる定着方式には、熱ローラ定着方式、ベルト定着方式フィルム定着方式および電磁誘導加熱定着方式などがある。

0049

熱定着ローラ方式には、用紙の搬送路を挟んで対向しながら当接する定着ローラ及び加圧回転体たる加圧ローラが用いられる。この方式では、定着ローラ内に設けられている熱源からの熱と加圧ローラからの加圧力に相当する圧力との作用によってトナー像が用紙に融解浸透される。用紙に対してトナー像が融解浸透される現象は以下の構成を備えた定着方式においても同じである。

0050

ベルト定着方式には、定着ローラに代えて熱良導体となる定着ベルトと加圧ローラおよびベルトを捲装されるローラそしてベルトに対する加熱源が用いられる。

0051

フィルム定着方式には、定着ローラに代えて熱良導体となる定着ベルトと加圧ローラ及びベルトを捲装されるローラそしてベルトに対する加熱源が用いられる。

0052

電磁誘導加熱定着方式には、発熱効率を高める電磁誘導コイル加熱部材に設ける構成が用いられる。

0053

定着方式には、次に挙げる要求課題がある。
ウォームアップ時間を短縮すること、さらには、ファーストプリント時間を短縮することである。なお、ウォームアップ時間とは、電源投入時など、常温状態から印刷可能な所定温度リロード温度)までに要する時間のことである。また、ファーストプリント時間とは、印刷要求を受けた後、印刷準備を経て印字動作を行い排紙が完了するまでに必要な時間のことである。

0054

定着装置では、次の理由により定着不良が発生することがある。
画像形成装置は、高速処理が行える装置である。高速処理により単位時間あたりの定着枚数、つまり、定着装置を通過する通紙枚数が増加すると、高速移動する用紙Pへの供給熱量も増加させなければならない。これは、用紙Pが定着装置を通過する時間が短くなるのに合わせて定着に必要な熱量を用紙に与えるためである。

0055

しかし、連続印刷のはじめに必要な熱量の確保ができていないと温度の落ち込みが大きく、高速化された連続印刷時に必要な熱量に達しないままで通紙されると定着不良を発生する虞がある。

0056

また、画像形成装置の高速化に伴い、単位時間あたりの通紙枚数が増え、必要熱量が増大しているため、特に連続印刷のはじめに熱量が不足する、いわゆる温度落ち込みが問題となることがあり、高速化した場合の定着不良を起こす問題がある。

0057

一方、上記に挙げた定着方式とは別に、セラミックヒータを用いたサーフ定着方式と称される定着方式がある。

0058

サーフ定着方式は、ニップ部のみを局所加熱され、その他の部分では加熱されない構成が用いられる。この定着方式では、ベルト方式の定着装置に比べ、低熱容量化、小型化が可能となるため、所定温度への立ち上がりやファーストプリント時間の短縮が可能となる反面、次の問題がある。

0059

つまり、サーフ定着方式は、局所以外の部分では加熱されていないので、ニップの用紙などの入口において定着ベルトは最も冷えた状態にあり、定着不良が発生しやすくなるという問題がある。特に、高速機においては、定着ベルトの回転が速く、ニップ部以外でのベルトの放熱が多くなるため、より定着不良が発生しやすくなるという問題がある。

0060

そこで、このような問題に対処するため、定着ベルトを用いる構成において、高生産の画像形成装置に搭載されても、良好な定着性を得ることができるようにした定着装置が提案されている。

0061

その定着装置では、図3に示す構成が用いられている。
定着ベルト100、定着ベルト100の内部に配設されたパイプ状の金属熱伝導体200、金属熱伝導体200内に配設された熱源300、及び、定着ベルト100を介して金属熱伝導体200に当接してニップ部Nを形成する加圧ローラ400を備えている。

0062

加圧ローラ400の回転により定着ベルト100は連れ回りして周方向に移動し、このとき金属熱伝導体200は定着ベルト100の移動をガイドする。また、金属熱伝導体200内の熱源300により金属熱伝導体200を介して定着ベルト100が加熱されることで、定着ベルト100全体を温めることを可能にしている。これにより、加熱待機時からのファーストプリントタイムを短縮することができ、かつ高速回転時の熱量不足を解消することが可能となっている。

0063

しかし、さらなる省エネ性及びファーストプリントタイム向上のためには、熱効率をより一層向上させる必要がある。

0064

次に、図1を用いて本実施形態に係る定着装置20の構成について説明する。図1は、本実施形態に係る定着装置20の断面図である。

0065

定着装置20は、内部が中空表面無端移動体である定着部材としての定着ベルト21と、定着ベルト21に対向して回転可能に設けられた対向回転体からなる加圧ローラ22とを備えている。

0066

定着ベルト21の内側には、定着ベルト21を加熱する発熱体たるハロゲンヒータ23と、定着ベルト21を介して対向する加圧ローラ22とニップ部Nを形成するニップ形成部材124とが設けられている。さらに、ハロゲンヒータ23からの放射熱を定着ベルト21の内周面に反射させる反射部材25、定着ベルト21から用紙Pを分離する分離板26や、加圧ローラ22を定着ベルト21へ加圧する加圧手段なども備えている。

0067

また、定着ベルト21の幅方向両端部には、それぞれベルト保持部材としてのフランジが挿入されており、定着ベルト21はフランジによって回転可能に保持されている。

0068

定着ベルト21としては、薄肉で可撓性を有する無端状のベルト部材フィルムも含む)が用いられる。定着ベルト21は、ニッケルステンレス鋼(SUS)等の金属材料またはポリイミド(PI)などの樹脂材料で形成された内周側の基材を有している。また、テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)またはポリテトラフルオロエチレンPTFE)などで形成された外周側の離型層を備え、トナーが付着しないように離型性をもたせている。また、基材と離型層との間に、シリコーンゴム等のゴム材料で形成された弾性層を介在させてもよい。

0069

なお、弾性層が無い場合は、熱容量が小さくなり定着性が向上する。しかし、未定着トナーを押し潰して定着させるときに、ベルト表面の微小凹凸が画像に転写されて画像のベタ部にユズ肌状の跡が残るという不具合が生じる可能性がある。これを改善するには、厚さ100[μm]以上の弾性層を設けることが望ましい。厚さ100[μm]以上の弾性層を設けることで、弾性層の弾性変形により微小な凹凸を吸収することができるので、画像のベタ部にユズ肌状の跡が残るのを抑制することができる。

0070

加圧ローラ22は、芯金22a、弾性層22b及び離型層22cによって構成されている。なお、弾性層22bは芯金22aの表面に配置されており、発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、またはフッ素ゴム等が用いられる。また、離型層22cは弾性層22bの表面に設けられ、PFAまたはPTFE等が用いられる。

0071

加圧ローラ22は、加圧手段としてのスプリングなどによって定着ベルト21側に向けて加圧されることにより、定着ベルト21を介してニップ形成部材124に当接している。この加圧ローラ22と定着ベルト21とが圧接する箇所では、加圧ローラ22の弾性層22bが押しつぶされることで、所定の幅のニップ部Nが形成されている。

0072

加圧ローラ22は、画像形成装置本体に設けられているモータ等の駆動源によって回転駆動される。加圧ローラ22が回転駆動されると、その駆動力がニップ部Nで定着ベルト21に伝達され、定着ベルト21が従動回転(連れ回り)するようになっている。

0073

本実施形態では、加圧ローラ22を中実のローラとしているが、中空のローラであってもよい。その場合、加圧ローラ22の内部にハロゲンヒータ等の熱源を配設させてもよい。

0074

弾性層22bはソリッドゴムでもよいが、加圧ローラ22の内部に熱源が無い場合は、スポンジゴムを用いてもよい。スポンジゴムの方が、断熱性が高まり定着ベルト21の熱が奪われにくくなるのでより望ましい。また、定着ベルト21と加圧ローラ22とは、互いに圧接する場合に限らず、加圧を行わず単に接触させるだけの構成とすることも可能である。

0075

図1に示す定着装置20では、ハロゲンヒータ23からの輻射熱ヒータ光)で定着ベルト21を直接加熱する方式であって、定着ベルト21の内側に熱源としてのハロゲンヒータ23が設けられている。

0076

ハロゲンヒータ23は、画像形成装置1の本体に設けられた電力供給手段である電源により電力が供給されて出力制御され、発熱するように構成されている。

0077

この電源によるハロゲンヒータ23の出力制御は、例えば温度センサによる定着ベルト21の表面温度の検知結果に基づいて、ハロゲンヒータ23のオンオフまたは通電量を制御するように行われる。このようなハロゲンヒータ23の出力制御によって、定着ベルト21の温度を所望の温度(定着温度)に設定できるようになっている。

0078

また、定着ベルト21を加熱する熱源として、ハロゲンヒータ以外に、IH(電磁誘導加熱)ヒータ抵抗発熱体、セラミックヒータ、又はカーボンヒータ等を用いてもよい。

0079

なお、定着ベルト21の温度を検知する温度センサの代わりに、加圧ローラ22の温度を検知する温度センサを設け、その温度センサで検知した温度により、定着ベルト21の温度を予測するようにしてもよい。

0080

ニップ形成部材124の定着ベルト21と対向する面には、摺動性コーディングが施されている。ニップ形成部材124は、定着ベルト21の軸方向または加圧ローラ22の軸方向にわたって長手状に配設されている。

0081

ニップ形成部材124が加圧ローラ22の加圧力を受けることで、ニップ部Nの形状が決まる。本実施形態では、ニップ部Nの形状が平坦状であるが、凹形状やその他の形状としてもよい。ニップ部Nの形状が凹形状の場合は、用紙Pの先端の排出方向が加圧ローラ22寄りになり、分離性が向上するので、ジャムの発生が抑制される。

0082

摺動性コーティングは、定着ベルト21が回転する際の摺動摩擦を低減するために設けられている。

0083

ニップ形成部材124は、金属部材セラミックス部材など耐熱温度300[℃]以上の耐熱性部材で構成されており、樹脂部材を用いる場合よりも耐熱性を大幅に向上させている。これにより、トナー定着温度域で熱によるニップ形成部材124の変形を防止し、安定したニップ部Nの状態を確保して、出力画質の安定化を図っている。

0084

また、ニップ形成部材124を、ステンレス鋼や鉄等の機械的強度が高い金属材料で形成することで、加圧ローラ22からの押圧力などによる撓みの低減を図ることができる。

0085

また、支持体としてのステー125は、ニップ形成部材124を支持しており、ステンレス鋼などからなる。そのステー125には、ハロゲンヒータ23からニップ形成部材124へ向かう方向に貫通する開口部130が設けられている。それにより、ニップ形成部材124に巻き付けられている摺動シート131の開口部130と対向する部分は、ハロゲンヒータ23に対し露出し、その摺動シート131の露出部分はハロゲンヒータ23によって直接加熱される。この開口部130は、例えばステー125の長手方向に複数個並んで設けられている。開口部130の個数や配置は、ステー125の強度等に影響を及ぼさないように定められる。

0086

また、図1に示すようにニップ形成部材124には、摺動性の良いフッ素系の潤滑剤保持部材たる摺動シート131が巻きつけられる。そして、後述する固定部材133により摺動シート131をニップ形成部材124のニップ部と反対側の面にネジ留めし、ニップ形成部材124と定着ベルト内周面との摺動負荷を減らしている。このことにより、ニップ形成部材124と定着ベルト21の内周面との摩耗により摩擦抵抗が増えトルクが上昇し、ニップ部Nで用紙が線速通りに送られないスリップ現象が生じるのを抑制している。

0087

図4は、従来の定着装置220の一例を示した図である。なお、この従来の定着装置220のステー125に係る構成以外の基本的な構成は、図1を用いて説明した本実施形態の定着装置20と略同様であるため、その説明は省略する。

0088

図4に示す従来の定着装置220において、電源投入時や印刷要求時では、定着ベルト21の全体の温度は、所定の定着可能温度よりも低い。その後ハロゲンヒータ23が発熱して、ニップ部Nの入口よりも定着ベルト移動方向上流側の定着ベルト21の部分(図4中点線で囲まれた部分)が温められ、その加熱部分が定着ベルト21の回転に伴いニップ部Nに達することで、定着可能状態になる。ところが、電源投入後や印刷要求後、ハロゲンヒータ23により加熱された定着ベルト21の部分がニップ部Nに達する間では、ニップ部Nの摺動シート131は加熱されない。そのため、摺動シート131が保持している潤滑剤の粘性は高いままである。それにより、定着ベルト21は、連れ回りでの回転ができない虞がある。

0089

また、定着ベルト21がモータ等の駆動源を持たないため定着ベルト21の内周面の摩擦負荷が大きいと、定着ベルト21が回転せず用紙がジャムしてしまうことがある。特に、定着ベルト21内周面の摩擦負荷の原因となる潤滑剤の劣化度合いが大きく影響する。さらに、潤滑剤の粘度は基油成分蒸発酸化や異物の混入により時間が経つにつれて潤滑性能劣化する。特に高温環境化では劣化の度合いが大きくなり、例えばフッ素グリスの場合200[℃]以上の高温環境であると200[℃]以下の高温の場合と比較して基油成分の蒸発が2倍以上になる。例えば経時で潤滑剤の粘性が増加する場合、従来加圧ローラから連れ周りの駆動力をもらっても定着ベルト21が回転せずもしくはスリップ状態で回転して定着ベルト21の加熱部分の急速な温度上昇による熱変形が起き、出力画像傷痕が残る。この原因は定着ベルト21が回転しないためハロゲンヒータ23の熱がニップ部Nに伝わらず潤滑剤の粘性が高いままであるためである。

0090

図5は、本実施形態の定着装置20の一例を示す断面図である。
そこで、本実施形態では、図5に示すように、ニップ形成部材124を支持する支持体たるステー125に、ハロゲンヒータ23からニップ形成部材124へ向かう方向に貫通する開口部130を設ける。それにより、ニップ形成部材124に巻き付けられている摺動シート131の開口部130と対向する部分(図5中破線で囲んだ部分)は、ハロゲンヒータ23に対し露出し、その摺動シート131の露出部分はハロゲンヒータ23によって直接加熱される。その結果、ハロゲンヒータ23の熱を定着ベルトの回転によりニップ部に伝える構成、定着ベルト自身の熱伝導作用によって伝える構成やステー125とニップ形成部材124を介して伝える構成に対し、電源投入後や印刷要求後に摺動シート131を加熱でき、潤滑剤の粘性を下げられる。よって、電源投入後や印刷要求後に定着ベルトを回転させることができる。また、用紙のジャム発生や定着ベルトの熱変形を抑制でき、異常画像の発生を抑制することができる。

0091

なお、ハロゲンヒータによって摺動シートを直接加熱する構成として、図5に示すように開口部130をステー125に設けた例を用いて説明したがこれに限るものではない。例えば、図6に示すように、ニップ形成部材124にも、ステー125に設けられた開口部130と連通する開口部132を設け、ニップ形成部材124に巻き付けられたニップ部側の摺動シート131を直接加熱する構成であってもよい。この場合、ニップ部における加圧ローラ22によるニップ加圧及びニップ部形成に影響が少ないように開口部132の開口断面積や数を調整する。

0092

図7は、ニップ形成部材124の構成を示す図で、図8はその分解図である。なお、図7図8は、ニップ形成部材124を用紙搬送方向から見た正面断面図(断面域は、図1のニップ部Nの略中央であり、図の左右方向が長手方向(加圧ローラの軸方向)であり、また、図の上方がニップ側、下方がステー125側となっている。

0093

図7図8に示すニップ形成部材124は、基材241と、ニップ側高熱伝導部材242と、ステー側高熱伝導部材243と、内部高熱伝導部材244で構成されている。基材241は、図8に分解して示すように、中央部材241C、2つの端部部材241T、2つの接続部材241Sからなっている。基材241としては、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、液晶ポリマー(LCP)、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)などの一般的な耐熱性樹脂を好適に用いることが可能である。

0094

ニップ側高熱伝導部材242は、ニップ形成部材124のニップ側の面を覆うように配置された高熱伝導部材であり、銅(Cu)やアルミニウム(Al)等の熱伝導率の高い金属材を好適に用いることができる。実施形態では銅(Cu)を用いている。ニップ側高熱伝導部材242は、ニップ形成部材124の最もニップ側に配置された部材であり、定着部材(実施形態では定着ベルト21)からの熱を直に(より詳細には、本例においては摺動シート131を介して)受ける部材であるが、銅(Cu)やアルミニウム(Al)等の熱伝導率の高い金属材であるニップ側高熱伝導部材242を用紙幅方向に配設して備える。それにより、例えば小サイズ用紙連続通紙した場合にその通紙領域の端部付近あるいは非通紙領域定着部材温度が上昇したとしても、その熱を高熱伝導部材により長手方向(用紙幅方向)に効率良く移動され、拡散させることができ、熱が表面に蓄積され難くなる。よって、連続通紙時の、いわゆる端部温度上昇を効果的に抑制することができる。同時に、長手方向の端部付近に低熱伝導部が存在していることにより、端部への熱逃げが制限されることとなり、定着立上げ時における端部温度低下を抑制することが可能となる。以上により、上述した従来の効果に加えて、支持部材たるステーに開口部を設ける構成では、高熱伝導部材が温まり易いため、ニップ部の温度をより素早く上昇させることができる。

0095

本例のニップ側高熱伝導部材242には、長手方向の両側端部付近に貫通穴242a、242aが形成されており、基材241の端部部材241Tに設けられている凸部241aが貫通穴242aに嵌め込まれる。これにより、ニップ形成部材124のニップ側の全面(表面)が平面となるように構成されている。

0096

ステー側高熱伝導部材243は、ステー125(図1)に接触するようにニップ形成部材124のニップと反対側の面に配置された高熱伝導部材であり、ニップ側高熱伝導部材242と同じく銅(Cu)やアルミニウム(Al)等の熱伝導率の高い金属材を好適に用いることができる。

0097

内部高熱伝導部材244は、ステー側高熱伝導部材243と基材241(本例では接続部材241S)の間に配置された高熱伝導部材であり、他の高熱伝導部材と同じく銅(Cu)やアルミニウム(Al)等の熱伝導率の高い金属材を好適に用いることができる。長手方向(定着ベルト回転軸方向)における内部高熱伝導部材244の位置は、小サイズ用紙(例えばA5縦)を通紙した場合の用紙端部に対応するよう配置されており、内部高熱伝導部材244の中央側(長手方向の中央側)の端部が小サイズ用紙(例えばA5縦)通紙領域の端部と重なる(オーバーラップする)ように配置されている。このように配置された内部高熱伝導部材244により、小サイズ用紙を連続通紙した場合にその通紙領域の端部付近で温度上昇が生じた場合でも、その熱を効率良くステー側高熱伝導部材243に伝達して、長手方向(用紙幅方向)およびニップ形成部材124の厚さ方向に拡散・吸熱させる。

0098

なお、内部高熱伝導部材244を配置するために、その部分で基材241の厚さ(図の上下方向)を薄くしており、図示例では接続部材241Sと内部高熱伝導部材244を重ねた厚さが基材の中央部材241Cと等しくなるように設けている。

0099

ところで、各高熱伝導部材は、全て厚みが大きければ大きい(厚い)ほど端部温度上昇を防止する効果も大きくなるが、厚くなりすぎるとウォーミングアップが遅くなり、またエネルギー効率も低下する。そのため、本実施形態では、ステー側高熱伝導部材243の厚さを2[mm]、内部高熱伝導部材244の厚さを1.5[mm]、ニップ側高熱伝導部材242の厚さを0.6[mm]としている。また、基材241は、接続部材241Sの厚さが1[mm]であり、中央部材241Cの厚さは、接続部材241Sの厚さ+内部高熱伝導部材244の厚さである2.5[mm]としている。基材の凸部241aの厚さ(凸部だけの厚さ)は、ニップ側高熱伝導部材242の厚さと同じ0.6[mm]である。

0100

また、ニップ側高熱伝導部材242は、軸方向(長手方向=用紙幅方向=図の左右方向)の長さが344[mm]であり、端部から8.5[mm]の位置に幅(軸方向の長さ)7.0[mm]の貫通穴242aを設けている。貫通穴242aの中央側の端部、すなわち基材241の凸部241aの中央側の端部は、通紙可能な最大サイズの通紙領域の外側端部よりも外側(端部側)に位置するように設けられている。

0101

また、図7図8はニップ形成部材124の構成を説明するための模式図である。図9はニップ形成部材124の具体的な形状を示す。図10は、その分解図である。

0102

図7図8の構成では、基材241を複数の部材に分割し、また、内部高熱伝導部材244を設けた構成となっているが、基材や各高熱伝導部材は、それぞれが分割された板形状の部材を用いたり、凸部や凹部を有する一体の部材を用いたりしても良い。なお、図7図10では厚さ方向を長さ方向に対して誇張して描いており、長さ方向を含め各部材の寸法は、実部材をそのまま縮小したものとは異なって図示している。

0103

図9図10に示す構成例では、基材241が一つの部材で構成されており、凸部241aと凹部241bを有する形状となっている。また、図9における内部高熱伝導部材244を省略し、これに相当する凸部243aを有する一部材のステー側高熱伝導部材243を用いている。凸部243aは凹部241bにぴったりと嵌まり合う形状となっている。ニップ側高熱伝導部材242は図7図8のものと同じである。各部材を合体させたニップ形成部材124は、図7図8のニップ形成部材124と全く同一の外形となる。各部材の作用も同じである。

0104

上記のように構成された本実施形態の定着装置において、ニップ形成部材124は、図9に示すように、ニップ側から第1の高熱伝導層均熱層)(ニップ側均熱層=第1の均熱層)、基材層、第2の高熱伝導層(均熱層)(ステー側均熱層=第2の均熱層)の3層構造となっている。

0105

ニップ側高熱伝導層は、大部分がニップ側高熱伝導部材242から構成されており(一部に基材241の凸部241aが嵌合されている)、熱伝導率が高い(基材層よりも熱伝導率が高い)層であって、ニップ形成部材124の最表層(ニップ側)に設けられて定着ニップ(定着部材)からの熱を長手方向(軸方向)に均熱化させる部分(均熱層)である。

0106

ここで、ニップ側高熱伝導層は、その一部に基材の凸部241aが嵌合されていることにより、長手方向(軸方向)における熱伝導率は一様ではなく、長手方向(軸方向)の端部付近に低熱伝導部がある構成となっている。このような構成により、定着動作実行時において、小サイズ用紙を連続通紙した場合にその通紙領域の端部付近あるいは非通紙領域で温度が上昇するような場合であっても、その熱は均熱層により長手方向(用紙幅方向)に効率良く移動・拡散され、熱が表面に蓄積されにくくなる。したがって連続通紙時のいわゆる端部温度上昇を効果的に抑制することができる。同時に、長手方向(軸方向)の端部付近に低熱伝導部が存在していることにより、端部(通紙領域端部)への熱逃げが制限されることとなり、定着立上げ時における端部温度低下を抑制することが可能となる。

0107

図11は、ニップ形成部材124の具体的な形状を示す三面図である。図11(a)は斜視図、(b)は軸方向から見た側面図、(c)はニップ側から見た平面図である。上記したように、図示例ではニップ側高熱伝導部材242は、軸方向(長手方向=用紙幅方向)の長さが344[mm]であり、端部から8.5[mm]の位置に幅(軸方向の長さ)7.0[mm]の貫通穴242a(図8)を設けている。貫通穴242aの中央側の端部、すなわち基材241の凸部241aの中央側の端部は、通紙可能な最大サイズの通紙領域の外側端部よりも外側(端部側)に位置するように設けられている。

0108

上記説明した本実施形態では、ニップ形成部材124の最表層(ニップ側)となる高熱伝導層であるニップ側高熱伝導部材242に貫通穴242aを設けることで、高熱伝導層の長手方向(軸方向)における熱伝導率を一様でない(不均一とする)構成としていた。ただし、高熱伝導層の長手方向(軸方向)における熱伝導率を不均一とする構成はこれに限定されるものではなく、適宜な構成を採用可能である。

0109

なお、基材241とニップ側高熱伝導部材242との関係としては、図11(b)のように、ニップ部に高熱伝導部材を有する構成であってもよいが、ニップ形成部材124の変形例を示す図12のように、ステーの開口部を通してハロゲンヒータの熱を受ける部分であるニップ形成部材124のニップ部に対しては反対側に高熱伝導部材245を設けることでニップ部の温度をより素早く上昇させることができる。

0110

高熱伝導部材245は、基材241よりも熱伝導率の高い材料で構成される。例えば、高熱伝導部材245は、カーボンナノチューブ(熱伝導率:3000〜5500[W/mK])、グラファイトシート(熱伝導率:700〜1750[W/mK])、銀(熱伝導率:420[W/mK])、銅(熱伝導率:398[W/mK])、アルミニウム(熱伝導率:236[W/mK])、又はSECC電気亜鉛メッキ鋼)等で形成される。高熱伝導部材245の熱伝導率は236[W/mK]以上であることが好ましい。一方、基材241は、耐熱性に富む樹脂材料、例えばポリエーテルサルフォン(PES)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、液晶ポリマー(LCP)、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等で形成される。
なお、ニップ形成部材に高熱伝達部材を用いて構成した例を説明したが、これに限定されず、高熱伝達部材に代えてヒートパイプを用いて構成してもよい。

0111

また、ステーの開口部130は、ニップ形成部材に対して垂直に開いていなくても、図13に示すように厚み方向に対し斜めでもよい。その際は、開口部内側に反射部材を有することで、熱が開口部の内部を通過する間に反射部材によって互いに増幅することができるので、省エネ効果がある。

0112

ハロゲンヒータからの放射熱をニップ部における摺動シートに伝える熱伝達手段として、開口部を、図1のようにステーや図6のようにニップ形成部材に設ける以外に、伝熱性の良い金属部材やヒートパイプを設けてよい。それにより、放射熱を空気、熱伝達手段の順でニップ部における摺動シートに伝えることで、定着ベルトが回転しなくても素早く摺動シートの保持する潤滑剤温度が上昇し、定着ベルトのスリップや熱変形の発生しない粘性になる。また、開口部や金属による熱伝達手段は、軸方向に数箇所設けるのが潤滑剤全体を暖めるのに効果的であり、開口部の開口断面形状は丸、四角図14)などの形状でも良い。また、図14(a)に示すように、開口部は軸方向で複数列有することで、熱伝導を向上させつつ、ステーの強度を確保することができる。また、図14(b)、(c)に示すように、開口部を千鳥状配置すると、加熱ムラを抑制することができる。

0113

また、摺動シートはハロゲンヒータ近傍の高温環境下での摺動であることから、摺動シートの保持する潤滑剤は耐熱温度の高いフッ素グリスもしくはシリコーンオイルが適当である。フッ素グリスは基油となるフッ素オイル増ちょう剤を分散させてゲル状にした潤滑剤であり、粘度がオイルより高いため摺動部からの流出対策として有効であり、NOKクリューバー製バリエルタ、ノックスルーブなどがある。フッ素グリスは粘度が高いため、粘性トルクが大きくなる特徴がある。定着ベルトのスリップなどの速度変動が高精度の求められる場合などでは、フッ素グリスと同様、耐熱温度が高く粘性の低いシリコーンオイルを用いることが適当であり、信越シリコーン製KF-968-100CSなどを使用する。

0114

図15は、ニップ形成部材及びその周辺部材の斜視図である。図16は、ニップ形成部材124に摺動シート131を巻きつけたときの側面図である。
図15図16に示すように、ニップ形成部材124に摺動性の良いフッ素系の摺動シート131を巻きつける。詳細には、摺動シート131の上側穴をニップ形成部材124の下側突起に引っ掛けて図15に示す矢印のように巻きつけ、摺動シートの下側穴をニップ形成部材124の上側突起に引っ掛ける。そして、固定部材133により摺動シート131をニップ形成部材124にネジ134でネジ留めする。このように、ニップ形成部材124に摺動シート131を巻きつけることにより、ニップ形成部材124と定着ベルト内周面との摺動負荷を減らす。このことにより、経時で、ニップ形成部材124と定着ベルト内周面との摩耗により摩擦抵抗が増えトルクが上昇し、ニップ部Nで用紙が線速通りに送られないスリップ現象が生じるのを抑制することができる。

0115

なお、摺動シートにおいて、シート状繊維織り方によって表面に出てくる糸の面積が裏面と異なる。平織り経糸横糸の表面での面積割合は同じであるが、綾織朱子織りは横糸よりも経糸のほうが表面での面積が多くなる。2種類以上の繊維を編む場合、摩擦表面となる部分にはフッ素系樹脂の面積を多くして、裏面となる部分には強度の高い樹脂オイル含有率の高い樹脂の面積を多くすることで摩擦磨耗特性が良く、強度の強いシートとなる。東レ製トヨフロンは、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)とポリフェニレンスルフィド(PPS)の2つの繊維を織り込んだ樹脂シートであり、経時でのトルク上昇を抑制する効果がある。

0116

図17は、ニップ形成部材124に開口部131aを有する摺動シート131を巻きつけたときの斜視図である。
図17に示すように、ステーの開口部とニップ形成部材の開口部とに対応するように、摺動シート131にも開口部131aを設けている。それにより、ハロゲンヒータの熱をニップ部における摺動シート131に直接伝えることができる。よって、定着ベルトの回転とほぼ同時に摺動シートの保持する潤滑剤の粘性を下げられ、従来のようなスリップによる異常画像や用紙のジャムの発生を抑制することができる。

0117

また、定着ベルトのベース部材は、その材料では摺動性が良好でない場合もあり、セラミック系もしくはフッ素系のコーティングを施し表面の摩擦負荷を軽減することが適当である。フッ素系のPTFEやPFAコーティングは他材料との反応性が薄く高耐熱であることから一般的に摺動性のあるフッ素コーティングとして用いられることが多く、例えば以下の表1のダイキン工業のフッ素塗料は温度、用途に応じてPFA、PTFEのグレードがある。セラミック系のコーティングは、フッ素コーティングよりも硬度が高く摩耗しにくい特徴があり、コーティング削れによる潤滑剤の粘性増加を避けたい場合は有効である。また、フッ素系のコーティングは樹脂よりも金属への密着性が優れており、例えば樹脂の耐熱で不十分な場合や軸方向の伝熱性を上げたい場合などはSUSなどの金属にコーティングすることが最適である。また、図17のように従来樹脂で作製していたニップ形成部材周辺構成をネジ、ネジ留め部品などが不要になり、部品点数を大幅に削減できコストダウンが可能となる。

0118

0119

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
(態様A)
定着ベルト21等の回転可能な無端状の定着部材と、該定着部材の外周面と接触して加圧する加圧ローラ22等の加圧回転体と、前記定着部材の内周面側に配置して前記定着部材を介して前記加圧回転体とでニップ部を形成するニップ形成部材124と、前記定着部材の内周面を加熱するハロゲンヒータ23等の発熱体と、潤滑剤を保持する摺動シート131等の潤滑剤保持部材とを有し、前記潤滑剤保持部材を前記ニップ形成部材と前記定着部材の内周面との間に介在させ、前記ニップ部に記録材を通過させて画像を該記録材に定着させる定着装置20において、前記定着部材を停止させた状態で前記発熱体の熱をニップ部における前記潤滑剤保持部材に伝える開口部130等の熱伝達手段を備えることを特徴とするものである。
従来の構成では、ニップ形成部材が発熱体と潤滑剤保持部材との間に介在し、発熱体の熱が潤滑剤保持部材に伝わるのを阻害し、電源投入後や印刷要求後に、発熱体により加熱された定着部材の加熱部分が定着部材の回転に伴いニップ部に達しなければ、発熱体の熱を潤滑剤保持部材に伝えることができなかった。それに対し、本態様によれば、ニップ形成部材があったとしても、発熱体を駆動させた直後、定着部材を回転させずに、熱伝達手段によって、発熱体の熱をニップ部における潤滑剤保持部材に伝えられる。それにより、電源投入後や印刷要求後に、その潤滑剤保持部材の保持する潤滑剤の粘性を定着部材の回転可能となるよう低下させることが可能になる。よって、電源投入後や印刷要求後に定着部材を回転させることができる。

0120

(態様B)
(態様A)において、前記ニップ形成部材を支持するステー125等の支持体を備え、前記熱伝達手段として、前記支持体に、前記発熱体が存在する空間と前記ニップ形成部材に巻き付けられたシート状の前記潤滑剤保持部材が存在する空間とを連通する開口部130を設けることを特徴とするものである。
本態様によれば、電源投入後や印刷要求後に、発熱体の熱は、支持体の開口部を通してニップ形成部材に巻き付けられたシート状の潤滑剤保持部材に伝わる。その潤滑剤保持部材の保持する潤滑剤は、定着部材の回転可能になる粘性となる温度に上昇する。よって、電源投入後や印刷要求後に、定着部材を回転させることができる。

0121

(態様C)
(態様B)において、前記ニップ形成部材に、前記支持体に設けられた前記開口部に連結する開口部132を設け、前記支持体の前記開口部と前記ニップ形成部材の前記開口部とを通して、前記発熱体によって前記潤滑剤保持部材を加熱することを特徴とするものである。
本態様によれば、電源投入後や印刷要求後に、発熱体の熱は、支持体の開口部とニップ形成部材の開口部を通してニップ形成部材に巻き付けられたシート状の潤滑剤保持部材に伝わる。その潤滑剤保持部材の保持する潤滑剤は、定着部材の回転可能になる粘性となる温度に上昇する。よって、電源投入後や印刷要求後に、定着部材を回転させることができる。

0122

(態様D)
(態様A)乃至(態様C)において、前記ニップ形成部材は、基材241と、前記定着部材側に設けられ、かつ該基材よりも熱伝導率の高いニップ側高熱伝導部材242たる高熱伝導部材とから構成されることを特徴とするものである。
本態様によれば、ニップ形成部材が高熱伝導部材を有することで、ニップ部があたたまり易くなる。よって、ウォームアップ時間やファーストプリント時間を短くすることができる。

0123

(態様E)
(態様B)において、前記支持体の前記開口部は、前記支持体の前記加圧回転体回転軸方向に複数列に形成されていることを特徴とするものである。
本態様によれば、支持体の強度を確保しつつ、支持体の開口部が比較的に多くなるので潤滑剤保持部材を効率良く加熱することができる。

0124

(態様F)
(態様A)乃至(態様E)において、前記潤滑剤保持部材は、フッ素系繊維で形成されていることを特徴とするものである。
本態様によれば、摩擦摩耗特性に優れ、かつ潤滑剤を浸み込ますことができ潤滑剤の流出を抑制できる。

0125

(態様G)
感光体ドラム120等の像担持体と、像担持体上にトナー像を形成する現像装置40等のトナー像形成手段と、前記トナー像を前記像担持体上から記録媒体上に転写する転写装置71等の転写手段と、前記記録媒体上に転写されたトナー像を該記録媒体に定着させる定着装置20等の定着手段とを備えた画像形成装置1において、前記定着手段として、(態様A)乃至(態様F)のいずれかの定着装置を用いたことを特徴とするものである。
本態様によれば、電源投入後や印刷要求後に、潤滑剤保持部材の保持する潤滑剤を加熱でき、潤滑剤による潤滑性能を高められる。よって、潤滑剤の粘性が低下されずに生じていた定着部材の回転不良を抑制でき、良好な画像形成を行うことができる。

0126

1画像形成装置
3給送ローラ
4レジストローラ対
5二次転写ローラ
7排紙ローラ
8光書込装置
9トナーボトル
10転写ベルトユニット
11中間転写ベルト
12一次転写ローラ
13転写ベルトクリーニング装置
17排紙トレイ
20定着装置
21定着ベルト
22加圧ローラ
22a芯金
22b弾性層
22c離型層
23ハロゲンヒータ
24ニップ形成部材
25反射部材
26分離板
30帯電装置
40現像装置
50クリーニング装置
61用紙給送装置
71転写装置
72駆動ローラ
73従動ローラ
100 定着ベルト
120感光体ドラム
124 ニップ形成部材
125 ステー
130 開口部
131摺動シート
132 開口部
133固定部材
134ネジ
200金属熱伝導体
220 定着装置
241基材
242ニップ側高熱伝導部材
243 ステー側高熱伝導部材
244 内部高熱伝導部材
245 高熱伝導部材
300熱源
400 加圧ローラ

先行技術

0127

特開2013−152397号公報

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