JP2004077683A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】加圧ローラ32の表面の一部にヒートパイプ33を接触させて配置する。定着ローラ31から加圧ローラ32の端部に直接伝えられた熱をヒートパイプ33により熱輸送して加圧ローラ32の温度を均一にし、加圧ローラ32の端部の弾性体基体37と弾性体38が膨張して変形することを防ぎ、記録紙を定着ローラ31と加圧ローラ32のニップ部で確実に加熱加圧して定着する。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子写真方式の複写機やプリンタ等で記録媒体に転写したトナー像を定着する定着装置及び画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子写真方式を使用した複写機等の画像形成装置で記録紙に転写したトナー像を定着する定着装置には熱ローラ方式の定着装置が多く用いられている。この定着装置は内部に熱源を有し、表面をトナーに対し離型性を有する材料、例えばシリコーンゴムやフッ素樹脂で形成した定着ローラと加圧ローラを圧接回転させ、両ローラの圧接部をなすニップを通過する記録紙上の未定着トナー像を加熱加圧して定着する。この熱ローラ方式の定着装置は、定着ローラの表面と記録紙上のトナー像とが加圧下で接触するため、トナー像を記録紙上に融着する際の熱効率が極めて良好であり、迅速に定着を行なうことができ、高速度電子写真複写機等において非常に有効である。
【0003】
この定着装置の熱効率をより向上させるために、加圧ローラの芯金と例えばシリコンゴム等からなる弾性体基体の間に断熱層を設けて、定着ローラの熱が加圧ローラの芯金に伝達することを低減するとともに、弾性体基体の厚さを薄くして熱容量を小さくするようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のように芯金と弾性体基体の間に断熱層を設け、弾性体基体の厚さを薄くして熱容量を小さくした加圧ローラを使用しても、小さなサイズの記録紙に連続して画像を形成して定着装置を通した場合、例え定着ローラの加熱源を記録紙サイズに合わせるように制御しても、定着ローラ端部の温度が高くなり、その部分に直接接触している加圧ローラの端部温度も高くなり、弾性体基体であるシリコンゴム等が膨張して中央部のニップが逃げてしまい定着性が悪くなるという短所があった。
【0005】
この発明はかかる短所を改善し、加圧ローラの表面温度を均一に保持して、記録紙を定着ローラと加圧ローラのニップ部で確実に加熱加圧して安定して定着することができる定着装置とそれを使用した画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明の定着装置は、加熱部を内蔵した定着ローラと加圧ローラとのニップ部で記録媒体に転写されたトナー像を加熱加圧して定着する定着装置において、前記加圧ローラを、芯金の外周面に断熱層と弾性体基体と弾性体と離型層を順に積層して構成し、定着ローラから加圧ローラに伝わった熱が芯金に逃げることを防ぐ。また、加圧ローラの表面の一部に熱伝達部材を接触させて配置し、加圧ローラの温度を均一にする。
【0007】
前記加圧ローラの芯金と断熱層の間に複数の金属パイプを設けると良い。
【0008】
また、前記熱伝達部材を最大通紙幅の範囲で加圧ローラに接触させることが望ましい。
【0009】
さらに、熱伝達部材としてヒートパイプやアルミローラを使用して、加圧ローラの温度を効率良く均一にする。
【0010】
この発明の画像形成装置は、前記定着装置を有し、良質な画像を安定して形成する。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1はこの発明のデジタル複写機の構成図である。図に示すように、デジタル複写機1は複写機本体2と原稿自動送り装置(以下、ADFという)3と自動仕分け装置4とを有する。複写機本体2は原稿読取ユニット5と書込ユニット6とエンジン部7と給紙ユニット8を有する。原稿読取ユニット5は光源と複数のミラーを有するキャリッジ9とレンズ10とCCD11及びバッファ12を有し、ADF3で送られた原稿を走査して読み取る。書込ユニット6はレーザ光源やポリゴンミラー等を有し、画像情報を含むレーザビーム13をエンジン部7に出射する。エンジン部7は、画像形成ユニット14と1次転写ユニット15と2次転写ユニット16及び定着ユニット17を有する。画像形成ユニット14は、感光体18の周囲に配置された帯電チャージャ19と書込ユニット5からのレーザビーム13の照射部とシアン(C),マゼンタ(M),イエロー(Y),ブラック(K)からなるカラー現像部20及びドラムクリーニング部21を有し、帯電チャージャ19で帯電した感光体18上にレーザビーム13で静電潜像を形成し、形成した静電潜像をカラー現像部20で可視化してトナー像を形成する。1次転写ユニット15は中間転写ベルト22と1次転写部23とテンションローラ24と2次転写ローラ25とクリーニング部26及び基準位置センサ27を有し、感光体18に形成されたトナー像を中間転写ベルト22に1次転写する。中間転写ベルト22は、このデジタル複写機1における最大転写紙サイズであるA3よりも大きく形成されており、使用する転写紙がA4サイズ以下の場合には、2面分のトナー像を保持することができる。この中間転写ベルト22は感光体18上のトナー像を1次転写するとき以外は図示しない接離機構によって感光体18表面から離れ、中間転写ベルト22に画像を1次転写するときだけ感光体18表面に圧接される。2次転写ユニット16は中間転写ベルト22に転写されたトナー像を記録紙に2次転写する。定着ユニット17は記録紙に転写されたトナー像を熱と圧力で定着する。給紙ユニット8は複数の給紙カセット28a〜28cと手差トレイ29を有し、記録紙を2次転写ユニット16に送る。
【0012】
ADF3は読み取る原稿を原稿読取ユニット5に送り、原稿読取ユニット5で読み取った原稿を回収する。自動仕分け装置4は複数段の仕分けビン30a〜30nを有し、画像が形成された記録紙を仕分けして排出する。
【0013】
このデジタル複写機1で原稿読取ユニット5で読み取った原稿の画像形成サイクルが始まると、形成する画像が1色の場合は、読み取った原稿の画像データにより感光体18にトナー像を形成し、形成されたトナー像を中間転写ベルト22に1次転写する。2次転写ユニット16は中間転写ベルト22に転写されたトナー像の先端に合わせて給紙された記録紙にトナー像を2次転写する。トナー像を転写した記録紙は定着ユニット17に送られ加熱,加圧して定着される。トナー像が定着された記録紙は自動仕分け装置4に排出される。また、中間転写ベルト22に残留しているトナーはクリーニング部26で回収する。
【0014】
形成する画像が2色以上の場合は、中間転写ベルト22に設けた基準マークを基準位置センサ27で検出したことを基準にして原稿読取ユニッ5で原稿を読み取り、読み取った画像データを画像メモリに格納し、この画像データにより感光体18に第1色目のトナー像を形成し、感光体18に形成したトナー像を中間転写ベルト22に1次転写する。引き続いて画像メモリに格納された画像データにより感光体18に第2色目のトナー像を形成し、感光体18に形成したトナー像を中間転写ベルト22に1次転写する。この感光体18に対する画像形成と中間転写ベルト22に対する1次転写を各色毎に繰り返す。すなわち、2色の画像を形成する場合には中間転写ベルト22を2回転し、フルカラーの画像を形成する場合には中間転写ベルト22を4回転して、各回転毎に感光体18に形成されたトナー像を中間転写ベルト22に1次転写して各色の画像を位置ずれなしに重ね合わせる。所定の色のトナー像を中間転写ベルト22に転写したら、中間転写ベルト22に転写されたトナー像の先端に合わせて給紙された記録紙にトナー像を2次転写し、定着ユニット17で加熱,加圧して定着する。
【0015】
また、基準サイズ例えばA4サイズで縦向きの原稿の画像のトナー像を2面分同時に中間転写ベルト22に転写する2面取りモードのときは、1面目のトナー像を中間転写ベルト22に転写してから中間転写ベルト22の周長と原稿サイズで定まる所定のタイミングをおいて2面目のトナー像を中間転写ベルト22に転写する。フルカラーの画像を形成する場合には中間転写ベルト22を4回転して、各回転毎に感光体18に形成されたトナー像を中間転写ベルト22に1次転写して各色の画像を位置ずれなしに重ね合わせる。所定の色のトナー像を中間転写ベルト22に転写したら、中間転写ベルト22に転写された各トナー像の先端に合わせて給紙された記録紙にトナー像を2次転写し、定着ユニット17で加熱,加圧して定着して、画像が形成された2枚の記録紙を連続的に排出する。このようにして画像形成効率を高めることができる。
【0016】
このデジタル複写機1の定着ユニット17は定着ローラ31と加圧ローラ32とヒートパイプ33を有する。定着ローラ31は、図2の断面図に示すように、ヒータ34を内蔵し、加圧ローラ32とのニップ部で記録紙に転写されたトナー像を加熱加圧して記録紙に定着する。この定着ローラ31はアルミニウム等の金属の芯金の表面に離型層が設けられている。加圧ローラ32は、芯金35の表面に断熱層36と弾性体基体37と弾性体38と離型層39が順に積層されている。ヒートパイプ33は、両端部に軸受が設けられ、回転可能になっており、ばね等の弾性体で加圧ローラ32の全体に接触して配置されている。このヒートパイプ33は、管内に毛細菅作用を有するウイックといわれる多孔質物質が設けられ、熱輸送媒体である水等の作動流体を封入したものであり、小さい温度差で大量の熱量を輸送可能である。
【0017】
このように加圧ローラ32にヒートパイプ33を接触しているから、例えば小さなサイズの記録紙に連続して画像を形成して定着ユニット17を通したときに定着ローラ端部の温度が高くなり、その部分に直接接触している加圧ローラ32の端部に熱が直接伝達しても、その熱がヒートパイプ33に伝達され、加圧ローラ32の温度を均一に保持し、端部の温度が高くなることを防ぐことができる。したがって加圧ローラ32の端部の弾性体基体37と弾性体38が膨張して変形することを防ぎ、記録紙を定着ローラ31と加圧ローラ32のニップ部で確実に加熱加圧して安定して定着することができ、良質な画像を安定して形成することができる。
【0018】
前記説明では定着ローラ31から加圧ローラ32の端部に伝達した熱をヒートパイプ33に伝え、ヒートパイプ33の熱輸送を利用して加圧ローラ32の温度を均一に保つ場合に対いぇ説明したが、ヒートパイプ33の代わりに熱伝導の良い中実のアルミのローラを使用しても良い。このアルミのローラに使用する材料としては、できるだけ熱伝導が良い1000番系が望ましい。
【0019】
また、ヒートパイプ33やアルミのローラを加圧ローラ32の全長に接触させて配置した場合について説明したが、図3に示すように、最もサイズが大きい記録紙に対応する最大通紙幅の範囲でヒートパイプ33等を加圧ローラ32に接触させるようにしても良い。このようにヒートパイプ33等を最大通紙幅の範囲で加圧ローラ32に接触させることにより、端部の高くなった熱を非通紙部に与えずに通紙部のみに与えることができ、熱効率を向上することができる。
【0020】
また、前記説明では加圧ローラ32を、芯金35の表面に断熱層36と弾性体基体37と弾性体38と離型層39が順に積層して形成した場合について説明したが、図4の断面図に示すように、加圧ローラ32の芯金35と断熱層36との間にステンレスやアルミ,鉄等の金属パイプ40を複数本設けても良い。このように加圧ローラ32の芯金35と断熱層36との間に複数の金属パイプ40を設けることにより、断熱層36と金属パイプ40との接触面積も少なく、また、金属パイプ40の中空部分の空気層が断熱作用をして、定着ローラ31から加圧ローラ32の表面に伝達された熱が芯金35側に伝達することをより確実に防ぐことができ、定着ユニット17の熱効率を向上させることができる。ここで金属パイプ40の内面には、図5に示すようにリブ41を設けることにより、薄い金属パイプ40を使用しても強度を高めて変形することを防ぐことができる。
【0021】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、定着装置の加圧ローラを、芯金の外周面に断熱層と弾性体基体と弾性体と離型層を順に積層して構成することにより、定着ローラから加圧ローラに伝わった熱が芯金に逃げることを防ぐことができ、熱効率を向上することができる。
【0022】
また、加圧ローラの表面の一部に熱伝達部材を接触させて配置し、加圧ローラの温度を均一にすることにより、加圧ローラの端部の弾性体基体と弾性体が膨張して変形することを防ぎ、記録媒体を定着ローラと加圧ローラのニップ部で確実に加熱加圧して安定して定着することができ、良質な画像を安定して形成することができる。
【0023】
また、加圧ローラの芯金と断熱層の間に複数の金属パイプを設けることにより、定着ローラから加圧ローラの表面に伝達された熱が芯金側に伝達することをより確実に防ぐことができ、定着装置の熱効率を向上させることができる。
【0024】
また、熱伝達部材を最大通紙幅の範囲で加圧ローラに接触させることにより、加圧ローラの端部の高くなった熱を非通紙部に与えずに通紙部のみに与えることができ、熱効率を向上することができる。
【0025】
さらに、熱伝達部材としてヒートパイプやアルミローラを使用することにより、、加圧ローラの温度を効率良く均一にすることができる。
【0026】
また、この定着装置を複写機等の画像形成装置に使用することにより、良質な画像を安定して形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のデジタル複写機の構成図である。
【図2】定着ユニットの構成を示す断面図である。
【図3】ヒートパイプの配置を示す側面図である。
【図4】加圧ローラの他の構成を示す断面図である。
【図5】金属パイプの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
1;デジタル複写機、2;複写機本体。3;ADF、3;自動仕分け装置、
5;原稿読取ユニット、6;書込ユニット、7;エンジン部、
8;給紙ユニット、14;画像形成ユニット、15;1次転写ユニット、
16;2次転写ユニット、17;定着ユニット、31;定着ローラ、
32;加圧ローラ、33;ヒートパイプ、35;芯金、36;断熱層、
37;弾性体基体、38;弾性体、39;離型層。
Claims (6)
- 加熱部を内蔵した定着ローラと加圧ローラとのニップ部で記録媒体に転写されたトナー像を加熱加圧して定着する定着装置において、
前記加圧ローラを、芯金の外周面に断熱層と弾性体基体と弾性体と離型層を順に積層して構成し、前記加圧ローラの表面の一部に熱伝達部材を接触させて配置したことを特徴とする定着装置。 - 前記加圧ローラの芯金と断熱層の間に複数の金属パイプを設けた請求項1記載の定着装置。
- 前記熱伝達部材を最大通紙幅の範囲で加圧ローラに接触させた請求項1又は2記載の定着装置。
- 前記熱伝達部材はヒートパイプである請求項1,2又は3記載の定着装置。
- 前記熱伝達部材はアルミローラである請求項1,2又は3記載の定着装置。
- 請求項1乃至5のいずれかに記載の定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。
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