JP2004279547A

JP2004279547A - 定着装置

Info

Publication number: JP2004279547A
Application number: JP2003068157A
Authority: JP
Inventors: Shozo Miyazaki; 正三宮崎; Yasuhiro Ono; 泰寛大野; Shiyoukou Ken; 鐘浩権; Oichi Sano; 央一佐野; Masaru Yano; 賢谷野; Kazuo Mori; 一雄毛利
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 2003-03-13
Filing date: 2003-03-13
Publication date: 2004-10-07

Abstract

【課題】短時間で所定の定着可能温度に昇温させることができる、発熱ベルトと加圧ローラから構成される熱効率の高い定着装置を提供する。
【解決手段】定着装置１０は、内部に抵抗発熱体１４を備えた環状の発熱ベルト１１と、発熱ベルト１１の外側に接触して圧接する加圧ローラ１２、及び発熱ベルト１１の内部に配置されたパッド部材１３から構成される。発熱ベルト１１の円筒軸方向の端部には、発熱ベルトの内面に円周方向に添って抵抗発熱体１４の電極部１４ａが形成され、パッド部材１３の端部には抵抗発熱体１４の電極部１４ａに接触する給電ブラシ２０が設けられる。電極部１４ａと給電ブラシ２０との接触状態を維持するために加圧ローラ１２が兼用され、特別な押圧部材を使用しないから発熱ベルトに負荷が加わらず、ベルト走行を不安定にせず、発熱ベルトの熱が押圧部材に奪われることもない。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【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の画像形成装置に使用される定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置では、感光体を均一に帯電させ、その上に画像を露光して画像潜像を形成する。そして形成された画像潜像をトナーで現像して画像のトナー像を形成し、これを記録媒体に転写し、、或いは中間転写ベルトに転写した上でさらに記録媒体に転写し、記録媒体に転写されたトナー像を定着装置により加熱定着処理して画像形成が行われる。
【０００３】
この種の定着装置には、熱効率が高く、且つ短時間で定着処理に適した温度に加熱することができる定着ベルトを使用したものが提案されている。この定着装置は、発熱体を備えたループ状の発熱ベルトと、発熱体に電力を供給する給電ブラシ等の給電部材と、発熱ベルトに圧接する加圧ローラを主要な構成部材として構成されており、トナー像が転写された記録紙を加圧ローラにより発熱ベルトに押圧し、発熱ベルトの熱と加圧ローラの押圧力によりトナーを溶融して記録紙に定着させている。
【０００４】
この構成の定着装置では、発熱ベルトの発熱体に確実に給電する構成に難点があり、定着不良が発生する不都合が知られている。この対策として、発熱体と給電部材とを密着させるための押圧部材を配置した構成が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平０９−０１６０１３号公報。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した押圧部材を使用して発熱ベルトを給電部材に押し付ける構成では、定着ベルトに新たな負荷が加わり、定着ベルトの走行を不安定にするほか、押圧部材の熱容量によっては発熱ベルトの熱が押圧部材に奪われるという不都合があった。この発明は、上記課題を解決することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を解決するものであって、請求項１の発明は、発熱体と該発熱体へ給電する電極部とを備えた環状の発熱ベルトと、前記電極部に接触する給電部材と、前記発熱ベルトの外面に圧接する加圧ローラとを備えた定着装置において、前記加圧ローラは、前記給電部材と電極部とが接触状態を維持するよう押圧する押圧部材を兼ねることを特徴とする定着装置である。
【０００８】
そして、前記給電部材は、前記発熱ベルトの内部に配置されて発熱ベルトを内側から支持し、前記加圧ローラと発熱ベルトとの間に定着ニップ部を形成するパッド部材を兼ねる部材である。
【０００９】
また、前記給電部材は、前記発熱ベルトの蛇行を防止する規制部材を兼ねるように構成してもよい。
【００１０】
また、前記給電部材は、前記発熱ベルトの走行を安定させるガイド部材を兼ねるように構成してもよい。
【００１１】
さらに、前記発熱体は、前記発熱ベルトの内面に配置された抵抗発熱体であり、該発熱体へ給電する電極部が発熱ベルトの円筒軸方向の端部に円周方向に添って形成されている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を説明する。図１は、この発明の第１の実施の形態の定着装置１０の構成を説明する図で、定着装置の一方の端部付近を拡大した斜視図である。
【００１３】
図１において、定着装置１０は、内部に抵抗発熱体１４を備えた環状の発熱ベルト１１と、発熱ベルト１１の外側に接触して圧接する加圧ローラ１２、及び発熱ベルト１１の内部に配置されたパッド部材１３から構成されている。発熱ベルト１１の円筒軸方向の両端部には、発熱ベルトの内面に円周方向に添って抵抗発熱体１４の電極部１４ａが形成されている。図１では発熱ベルト１４の一方の端部しか示されていないが、電極部１４ａは発熱ベルト１４の両端部に設けられている。
【００１４】
また、パッド部材１３の両端部には抵抗発熱体１４の電極部１４ａに接触する給電部材である給電ブラシ２０が設けられている。図１ではパッド部材１３の一方の端部しか示されていないが、給電ブラシ２０はパッド部材１３の両端部に設けられている。
【００１５】
上記の構成において、図示しない電源から、給電ブラシ２０及び電極部１４ａを経て抵抗発熱体１４に給電して発熱させ、発熱ベルト１１を加熱する。発熱ベルト１１の表面温度は、発熱ベルト１１に接触或いは非接触状態で配置された温度センサ１５により検出され、図示しない温度制御装置により抵抗発熱体１４に給電する電流を制御し、定着処理に適した温度が維持されるよう制御される。
【００１６】
発熱ベルト１１の表面温度が定着処理に適した温度に昇温した後、発熱ベルト１１と加圧ローラ１２とが接触して形成されるニップ部Ｎにトナー像が表面に形成された記録紙Ｐを通過させることで、トナー像の定着処理が行われる。
【００１７】
発熱ベルト１１は、張力が加わらない状態、即ち、テンションフリーの状態で自由に回転できるように支持されており、発熱ベルト１１の外側に接触して圧接する加圧ローラ１２の回転により発熱ベルト１１も回転する。圧接力はこの定着装置を装備する画像形成装置などのシステム速度により異なるが、１００〜５００ニュートン（Ｎ）の範囲である。
【００１８】
図２は、発熱ベルト１１の構成を説明する断面図である。発熱ベルト１１は、３０〜１２０μｍ程度の厚みの基板樹脂層、例えばポリイミド樹脂層１１ａと１１ｂとの間に、２０〜１００μｍ程度の厚みの抵抗発熱体層１４を挟み、基板樹脂層１１ｂの外表面を１０〜５０μｍ程度の厚みの離型層１１ｃで被覆した多層の積層構造からなるもので、内径が２５〜６５ｍｍ程度に形成された継ぎ目のない環状のベルトである。
【００１９】
発熱ベルト１１の離型層１１ｃと反対側の基板樹脂層１１ａの両端部には、抵抗発熱体層１４の電極部１４ａ、１４ａが形成されている。抵抗発熱体層１４は、例えば、導電性フィラーとしてカーボンブラックを添加した導電性シリコーンゴムで構成される。また、離型層１１ｃはフッ素樹脂で構成される。
【００２０】
図３は、パッド部材１３の構成を説明する断面図である。パッド部材１３は、２〜１０ｍｍ程度の厚みの基板樹脂フレーム１３ａの上に、０．５〜５ｍｍ程度の、例えばシリコーンゴムの弾性体層１３ｂを設け、さらにその表面を０．１ｍｍ程度の低摩擦係数層１３ｃ、例えばフッ素配合ガラスクロスなどで被覆した積層構造からなるものである。但し、低摩擦係数層１３ｃはパッド部材１３と一体に構成する必要はなく、別体の摺動シート部材として構成し、パッド部材１３の表面に配置してもよい。
【００２１】
パッド部材１３の基板樹脂フレーム１３ａの端部には、発熱ベルト１１の抵抗発熱体層１４の電極部１４ａ、１４ａに接触する給電ブラシ２０、２０が配置されている。
【００２２】
図４は、加圧ローラ１２の構成を説明する断面図である。加圧ローラ１２は、厚みが０．３〜３ｍｍ程度の金属、例えばアルミニウムからなる円筒状の芯金１２ａの表面に、厚みが０．２〜３ｍｍ程度の弾性体層１２ｂ、例えばシリコーンゴムの弾性体層を設け、さらにその表面を厚みが１０〜５０μｍ程度の離型層１２ｃ、例えばフッ素樹脂で被覆した積層構造からなるもので、外径が２０〜６０ｍｍ程度に形成されたローラである。
【００２３】
なお、加圧ローラ１２の軸方向の端部はパッド部材１３の端部の給電ブラシ２０、２０に対応する位置にあり、発熱ベルト１１の電極部１４ａ、１４ａと給電ブラシ２０、２０とは、加圧ローラ１２の押圧力により確実に接触するように構成されている。
【００２４】
以上の構成において、パッド部材１３の熱容量と加圧ローラ１２の熱容量との比率は、略１対１であるが、一般的に記録紙の定着処理すべき表面（即ちトナー像が形成されている面）とは反対側の裏面の温度はやや低くても許容されるので、前記した熱容量の比率は、１対１．５程度までは許容される。
【００２５】
図５は、この発明の第２の実施の形態の定着装置３０の構成を説明する図で、定着装置の一方の端部付近を拡大した斜視図である。第１の実施の形態のものとの相違点は、第２の実施の形態では、発熱ベルト１１の端部に発熱ベルト１１の蛇行を防止する規制部材３１を設けた点である。図５ではパッド部材１３は図示されていないが、パッド部材１３は発熱ベルト１１の内部に配置されている。その他は第１の実施の形態のものと変わらないので、詳細な説明は省略する。
【００２６】
この構成では、規制部材３１に給電ブラシ２０、２０が設けられており、パッド部材１３に給電手段を設ける必要がない。
【００２７】
図６は、この発明の第３の実施の形態の定着装置４０の構成を説明する図で、定着装置の一方の端部付近を拡大した斜視図である。第１の実施の形態のものとの相違点は、第１の実施の形態の発熱ベルト１１の内面に、発熱ベルト１１の高速走行時に発生する不安定走行状態（バタつき）を抑えるガイド部材４１を、発熱ベルト１１と加圧ローラ１２とのニップ部付近に配置した点である。
【００２８】
図６では、パッド部材１３は図示されていないが、パッド部材１３は発熱ベルト１１の内部に配置されている。その他は第１の実施の形態のものと変わらないので、詳細な説明は省略する。
【００２９】
この構成では、ガイド部材４１に給電ブラシ２０、２０が設けられており、パッド部材１３に給電手段を設ける必要がない。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したとおり、この発明の定着装置は、発熱体と該発熱体へ給電する電極部とを備えた環状の発熱ベルトと、前記電極部に接触する給電部材と、前記発熱ベルトの外面に圧接する加圧ローラとを備えた定着装置において、前記加圧ローラは、前記給電部材と電極部とが接触状態を維持するよう押圧する押圧部材を兼ねるものである。
【００３１】
この構成により、発熱体へ給電する電極部と、電極部に接触する給電部材との接触状態を維持するための特別な押圧部材を使用しないから、発熱ベルトに新たな負荷が加わらず、発熱ベルトの走行を不安定にすることがなく、発熱ベルトの熱が押圧部材に奪われることもなくなり、短時間で所定の定着可能温度に昇温させることができる熱効率の高い定着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の定着装置の構成を説明する図。
【図２】発熱ベルトの構成を説明する断面図。
【図３】パッド部材の構成を説明する断面図。
【図４】加圧ローラの構成を説明する断面図。
【図５】第２の実施の形態の定着装置の構成を説明する図。
【図６】第３の実施の形態の定着装置の構成を説明する図。
【符号の説明】
１０定着装置
１１発熱ベルト
１１ａ基板樹脂層
１１ｂ基板樹脂層
１１ｃ離型層
１２加圧ローラ
１２ａ芯金
１２ｂ弾性体層
１２ｃ離型層
１３パッド部材
１３ａ基板樹脂フレーム
１３ｂ弾性体層
１３ｃ低摩擦係数層
１４抵抗発熱体
１４ａ電極部
１５温度センサ
２０給電ブラシ
３０定着装置
３１規制部材
４０定着装置
４１ガイド部材

Claims

発熱体と該発熱体へ給電する電極部とを備えた環状の発熱ベルトと、前記電極部に接触する給電部材と、前記発熱ベルトの外面に圧接する加圧ローラとを備えた定着装置において、
前記加圧ローラは、前記給電部材と電極部とが接触状態を維持するよう押圧する押圧部材を兼ねることを特徴とする定着装置。
前記給電部材は、前記発熱ベルトの内部に配置されて発熱ベルトを内側から支持し、前記加圧ローラと発熱ベルトとの間に定着ニップ部を形成するパッド部材を兼ねることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
前記給電部材は、前記発熱ベルトの蛇行を防止する規制部材を兼ねることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
前記給電部材は、前記発熱ベルトの走行を安定させるガイド部材を兼ねることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
前記発熱体は、前記発熱ベルトの内面に配置された抵抗発熱体であり、該発熱体へ給電する電極部が発熱ベルトの円筒軸方向の端部に円周方向に添って形成されていることを特徴とする請求項１記載の定着装置。