JP2004272255A - 定着装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 文字画像の潰れ、また、加熱回転体への被定着材の巻付け、さらに、加熱回転体の導電体層の剥れ等を防止できるようにする。
【解決手段】 圧接する加熱ローラ1と加圧ローラ2との間にトナー像4aを有した用紙4を通過させることによりトナー像4aを定着させる定着手段を備え、加熱及び加圧ローラ1,2の少なくとも一方は、ゴム硬度を20〜50度とする発泡弾性層14と、この発泡弾性層14の表面側に形成された導電層15とを有して構成される。
【選択図】 図3
【解決手段】 圧接する加熱ローラ1と加圧ローラ2との間にトナー像4aを有した用紙4を通過させることによりトナー像4aを定着させる定着手段を備え、加熱及び加圧ローラ1,2の少なくとも一方は、ゴム硬度を20〜50度とする発泡弾性層14と、この発泡弾性層14の表面側に形成された導電層15とを有して構成される。
【選択図】 図3
Description
本発明は、例えば、画像形成装置に適用される定着装置に関する。
この種の定着装置には円筒形の剛体を有し、この剛体の外面側に低熱伝導層、導電体層及び離型層を順次、積層状に形成してなる加熱ローラを備え、この加熱ローラの近傍にその外周面の離型層に近接対向して誘導加熱源を設け、この誘導加熱源により導電体層を誘導加熱するものがある(例えば、特許文献1参照。)。
加熱ローラの導電体層の厚さは、磁場が導電体層内へ浸透する深さを特徴づける「表皮深さ」以下とされ、低熱伝導性材料からなる層はシリコーンゴム、又は、発泡シリコーンゴムが使用されている。加熱ローラには加圧ローラが圧接され、トナー像が転写された用紙が加熱ローラと加圧ローラとの間を通過することにより、加熱されるとともに加圧されてトナー像が用紙に定着される。
特開2002−49261号公報
しかしながら、従来においては、加熱ローラの低熱伝導層の硬度(ASCR−Cゴム硬度)が45°以上と硬いものであるため、用紙を低速で搬送して加圧時間が長くなった場合には、文字画像に潰れが発生した。
また、従来においては、加熱ローラと加圧ローラの圧接部から排出される用紙のカール方向がトナー像の積載側になり、加熱ローラヘの用紙の巻きつき、又はホットオフセットが発生してしまうという恐れがあった。
さらに、従来においては、加熱ローラの低熱伝導性材料からなる層とその外側に設けられる導電体層とを耐熱の接着剤により接着するため、耐熱接着剤が劣化すると、加熱ローラの表面に皺が発生したり、導電体層の剥れ等の不具合が発生した。
本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、文字画像の潰れ、また、加熱回転体への被定着材の巻付け、さらに、加熱回転体の導電体層の剥れ等を防止できるようにした定着装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、請求項1記載のものは、圧接する加熱回転体と加圧回転体との間に現像剤像を有した被定着材を通過させることにより前記現像剤像を定着させる定着手段を備え、前記加熱及び加圧回転体の少なくとも一方は、ゴム硬度を20〜50度とする発泡弾性層と、この発泡弾性層の表面側に形成された導体層とを有して構成される。
請求項2記載のものは、加熱回転体に加圧回転体を圧接させ、これら加熱回転体と加圧回転体との間に現像剤像を有した被定着材を通過させることにより前記現像剤像を定着させる定着手段を備え、前記加熱及び加圧回転体の少なくとも一方は、弾性係数を3.5×10‐4以下とする発泡弾性層と、この発泡弾性層の表面側に形成された導体層とを有して構成される。
請求項6記載のものは、加熱回転体に加圧回転体を圧接させ、これら加熱回転体と加圧回転体との間に現像剤像を有した被定着材を通過させることにより前記現像剤像を定着させる定着手段を備え、前記加熱及び加圧回転体の少なくとも一方は、発泡弾性層と、この発泡弾性層の表面側に形成された導体層とを有して構成されるとともに、外径寸法を軸方向の中央部と両端部とで異にする。
本発明によれば、文字画像の潰れ、また、加熱回転体への被定着材の巻付け、さらに、加熱回転体の導電体層の剥れ等を防止することができる。
以下、本発明を図面に示す実施の形態を参照して詳細に説明する。
図1及び図2は本発明の第1の実施の形態である定着装置を示す概略的構成図である。
定着装置は加熱回転体としての加熱ローラ(φ40mm)1を備え、この加熱ローラ(φ40mm)の下部側には加圧回転体としての加圧ローラ(φ40)2が圧接されている。加熱ローラ1と加圧ローラ2のどちらか一方、もしくは双方には、円筒形弾性材のエンドレス部材が用いられている。
加圧ローラ2は加圧スプリング7によって加熱ローラ1に圧接され、一定のニップ幅を持つように維持されている。
加熱ローラ1は駆動モータ(図示せず)により矢印方向に回転駆動され、この回転に伴なって加圧ローラ2は矢印方向に従動回転するようになっている。加熱ローラ1と加圧ローラ2との圧接部(ニップ部)である定着ポイントを被定着材としての用紙4が通過することで、この用紙4上の現像剤像を融着圧着して定着するようになっている。
加熱ローラ1の周囲部には、その回転方向に沿って剥離爪6、クリーニング部材5、加熱ローラ1の温度検出をするサーミスタ11、及びサーモスタット10が順次配設されている。
剥離爪6は、用紙4を加熱ローラ1から剥離させるものであるが、加熱ローラ1が剥離爪6が無くとも用紙4の剥離が可能であれば具備する必要は無く、また、用紙4が剥離出来なければ複数具備しても良い。
クリーニング部材5は、加熱ローラ1上にオフセットされたトナーや紙屑等のごみを除去するもので、サーミスタ11は加熱ローラ1の長手方向に複数設けられ、加熱ローラ1の温度を検出し温度分布を調節する。
サーモスタット10は加熱ローラ1に少なくても1つ以上配設され、加熱ローラ1の表面温度の異常を検知して、加熱を遮断するものである。
図3は加熱ローラ1の構成を詳細に示すものである。
加熱ローラ1の中心部には、金属の芯金13が設けられ、この芯金13の外側には発泡弾性層14が形成されている。発泡弾性層14は目標到達温度以上の耐熱性を有している。また、発泡弾性層14は伸縮性を有し、硬度(ASCAR−Cゴム硬度)が20〜50度で発泡され、弾性係数(ヤング率)が3.5×10‐4以下となっている。
図8は発泡弾性層14のゴム硬度と文字潰れ発生率及び定着率との関係を示すグラフ図で、図9はその関係を表にして示す図である。
図8及び図9からも分かるように、発泡弾性層14の硬度が20〜50度の範囲では、定着率が80%以上で、文字潰れ発生率が10%以下となる。ここで、定着率とは、10Kの通紙を行った場合の、高温オフセット、低温オフセットの発生割合を示す。また、文字潰れ発生率とは、10K枚の通紙を行った場合、複雑な文字(例えば、「鷹」等)で所定の基準(空白となるべき部分の一部が黒く潰れている等)を満たさない用紙の発生割合を示す。
また、発泡弾性層14の硬度が25〜45度の範囲では、定着率が95%以上で、文字潰れ発生率が0%となる。
さらに、発泡弾性層14の硬度が30〜45度の範囲では、定着率が100%で、文字潰れ発生率が0%となり、最適な範囲となる。
なお、発泡弾性層14の硬度を55度にした場合には、用紙4上の転写トナー4aが潰れ、文字潰れ発生率が31.7%と跳ね上がってしまう。
また、用紙4上の転写トナー4aがカラートナーによる複数トナーの重ね合わせの場合には、加熱ローラ1の硬度が高すぎて光沢度が劣化する不具合が発生する。
発泡弾性層14は、加圧が解除された時に元の形状に戻る弾性力も弾性係数3.5×10−4であり、定着後の用紙剥離時に、定着トナーが引きずられて画像ずれが発生することもない。
発泡弾性層14の外側には熱容量が小さい金属の導電層15が一体形成されている。この導電層15は薄肉の金属層である。導電層15は薄肉金属を溶接、または溶着により生成されたものであって、接着による生成では無いため、接着層は無い。
また、導電層15は析出、メッキ、電気鋳造等による生成も可能である。
ところで、導電層15は、定着時には、用紙4に転写トナー4aを定着する過程で必要になる温度まで高温(200℃前後)になる。発泡弾性層14と導電層15とを接着剤によって接着した場合、導電層15が高温(200℃前後)になると、接着層が劣化して導電層15が劣化する。このため、加熱ローラ1の表面層が剥がれたり、しわ等の不具合が発生し、用紙4がニップ部を通過する際、画像のにじみ、ぶれが発生する。
しかしながら、この実施の形態では、接着剤を用いることなく、導電層15を発泡弾性層14の外側に溶接等により一体形成するため、導電層15が高温状態にあっても劣化することがなく、上記したような不都合を解消できる。
加熱ローラ1の導電層15の外側には用紙4を剥離する離型層16が形成されている。この離型層16は本発明では薄膜シリコン層を使用したが、PFAチューブ、又はPFA層でも構わない。この離型層16は、定着した用紙4が該ローラから剥離出来ない場合のみ、必要とされる層であり、無くても構わない。
なお、加圧ローラ2も上記した加熱ローラ1と同様に構成するようにしても良いが、加熱ローラ2の硬度は、加熱ローラの硬度よりも高いことが必要である。本実施例においては、加圧ローラは、鉄等の硬いローラを用いている。
図4は、本発明の第2の実施の形態である定着装置を示すものである。
なお、上記した第1の実施の形態で示した部分と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。
この第2の実施の形態では、加熱ローラ1の加熱源として、誘導加熱装置ではなく、加熱ランプ17を用いている。加熱ランプ17の近傍には加熱ランプ17の熱を加熱ローラ1に向かって反射させるリフレクタ18が設けられている。
図5は、本発明の第3の実施の形態である定着装置を示すものである。
なお、上記した第1の実施の形態で示した部分と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。
この第3の実施の形態では、加熱用の回転体としてローラではなく、加熱ベルト19を用いている。
加熱ベルト19は、発泡弾性層20と、導電層21と、離型層22とによって構成され、軸23,24間に掛け渡されて回転走行されるようになっている。
図6は、本発明の第4の実施の形態である定着装置を示すものである。
この実施の形態における加熱ローラ31は上記した加熱ローラ1と同様に芯金13と、この芯金13の表面に形成された発泡弾性層14と、この発泡弾性層14の表面に形成される導電層15、この導電層15の表面に形成される離型層16とにより構成される。しかしながら、加熱ローラ31の外径寸法はその軸方向で異なる。
即ち、加熱ローラ31は中央部の外径寸法Aが最も小さく、両端部に向かうに従がって外径寸法を増大させ両端部の外径寸法Bが最も大きくなっている。
これにより、用紙が加熱ローラ31と加圧ローラ2の接触部であるニップ部から排紙される際に、用紙両端部が矢印方向に引っ張られ、用紙4の皺、カール等を防ぐ事ができる。
図7は、本発明の第5の実施の形態である定着装置を示すものである。
なお、上記した第4の実施の形態で示した部分と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。
第5の実施の形態における加熱ローラ41は中央部の外径寸法Aが最も大きくく、両端部に向かうに従がって外径寸法を減少させて両端部の外径寸法Bが最も小さくなっている。
これにより、用紙4が加熱ローラ41と加圧ローラ2の接触部であるニップ部から排紙される際に、用紙両端部が引っ張られ、用紙の皺、カール等を防ぐ事ができる。
1…加熱ローラ(加熱回転体)、2…加圧回転体、4a…転写トナー(現像剤像)、4…用紙(被定着材)、14…発泡弾性層、15…導電層(導体層)、16…離型層。
Claims (8)
- 圧接する加熱回転体と加圧回転体との間に現像剤像を有した被定着材を通過させることにより前記現像剤像を被定着材に定着させる定着手段を備え、
前記加熱及び加圧回転体の少なくとも一方は、ゴム硬度を20〜50度とする発泡弾性層と、この発泡弾性層の表面側に形成された導体層とを有して構成されることを特徴とする定着装置。 - 圧接する加熱回転体と加圧回転体との間に現像剤像を有した被定着材を通過させることにより前記現像剤像を被定着材に定着させる定着手段を備え、
前記加熱及び加圧回転体の少なくとも一方は、弾性係数を3.5×10‐4以下とする発泡弾性層と、この発泡弾性層の表面側に形成された導体層とを有して構成されることを特徴とする定着装置。 - 前記導体層の表面側に耐熱性の離型層を形成することを特徴とする請求項2記載の定着装置。
- 前記導体層は薄肉の金属で、溶接、溶着により前記発泡弾性層に一体形成されたことを特徴とする請求項1または2項記載の定着装置。
- 前記導体層は、析出、メッキ、電気鋳造により前記発泡弾性層に一体形成されたことを特徴とする請求項1または2項記載の定着装置。
- 圧接する加熱回転体と加圧回転体との間に現像剤像を有した被定着材を通過させることにより前記現像剤像を被定着材に定着させる定着手段を備え、
前記加熱及び加圧回転体の少なくとも一方は、発泡弾性層と、この発泡弾性層の表面側に形成された導体層とを有して構成されるとともに、外径寸法を軸方向の中央部と両端部とで異にすることを特徴とする定着装置。 - 前記加熱及び加圧回転体の少なくとも一方の外径寸法は、軸方向の中央部が最も小さく、両端部に向かうに従がって増大させることを特徴とする請求項6記載の定着装置。
- 前記加熱及び加圧回転体の少なくとも一方の外径寸法は、軸方向の中央部が最も大きく、両端部に向かうに従がって減少させることを特徴とする請求項6記載の定着装置。
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