JP2005005018A - 加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ベルトニップ方式の加熱装置について省エネルギー化を図る。
【解決手段】加熱用回転体51に対して、複数の支持部材55・56A・57間に張架させたエンドレスベルト52を加圧接触させてニップ部Nを形成させ、該ニップ部Nに被加熱材Pを導入して挟持搬送させることで被加熱材Pを前記加熱用回転体51の熱で加熱する加熱装置において、前記複数の支持部材の少なくとも1つ56Aが両端部から中央部に向かって外径が大きくなっている中空パイプからなる回転体であり、前記エンドレスベルト52を介して前記加熱用回転体51に当接していることを特徴とする加熱装置。
【選択図】図3
【解決手段】加熱用回転体51に対して、複数の支持部材55・56A・57間に張架させたエンドレスベルト52を加圧接触させてニップ部Nを形成させ、該ニップ部Nに被加熱材Pを導入して挟持搬送させることで被加熱材Pを前記加熱用回転体51の熱で加熱する加熱装置において、前記複数の支持部材の少なくとも1つ56Aが両端部から中央部に向かって外径が大きくなっている中空パイプからなる回転体であり、前記エンドレスベルト52を介して前記加熱用回転体51に当接していることを特徴とする加熱装置。
【選択図】図3
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、電子写真方式等を採用するレーザビームプリンタや複写機等の画像形成装置において、記録材上に形成担持させた未定着トナー像を加熱・加圧定着させるための定着装置として用いて好適な加熱装置に関する。特にベルトニップ方式の加熱装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、複写機・プリンタ等の画像形成装置に具備される定着装置としては、ローラ対方式の定着装置が広く用いられている。これは、定着ローラ(加熱ローラ)と加圧ローラとの圧接ローラ対を基本構成とするものであり、該ローラ対を回転させ、該ローラ対の相互圧接部である定着(加熱)ニップ部に未定着画像が形成された記録材を導入して挟持搬送させて、定着ローラの熱と、定着ニップ部での加圧力にて未定着画像を記録材に熱圧定着させるものである。
【0003】
このローラ対方式の定着装置を用いてカラー画像のような複数のトナー層が重畳された記録材の画像を定着させる場合には大きな熱エネルギーを必要とするため、ニップを広くとらなければならなくなり、ローラは大径化してしまう。
【0004】
ローラが大径化すると、ローラの熱容量が大きくなり、ヒーターによってローラを所定の温度にするまでの時間(ウォームアップタイム)が長くなるという問題がある。
【0005】
そこで、ローラを大径化することなしに、広いニップ幅を確保する方法としてベルトニップ方式の加熱装置がある。ベルトニップ方式の加熱装置は、加熱用回転体に対して、複数の支持部材間に張架させたエンドレスベルトを加圧接触させてニップ部を形成させ、該ニップ部に被加熱材を導入して挟持搬送させることで被加熱材を前記加熱用回転体の熱で加熱する加熱装置であり、ニップ部の幅(被加熱材搬送方向の寸法)をエンドレスベルトの腹当て幅の調整により容易に大きく設定することができることで、被加熱材の搬送速度を大きくしても十分な加熱時間を確保することが可能である。またニップ部の幅を加熱用回転体の径に依存せず確保できるため、加熱用回転体を小径、小熱容量にすることが可能となり、立ち上げ時間を短縮できる。
【0006】
例えば特許文献1には定着装置としてのベルト方式の加熱装置の具体的構成例が記載されている。
【0007】
図9はその一例を示すものである。51は加熱用回転体としての定着ローラ(定着用回転体)であり、中空の芯金と、その芯金の外周面に設けた弾性層と、更にその外周に設けた離形層の複合層ローラである。この定着ローラ51は回転自由に軸受保持されており、矢印の時計方向に回転駆動される。またこの定着ローラ51はハロゲンヒーター等の内部熱源58により加熱され、温調系により表面温度が所定の定着温度に維持されるように温調される。
【0008】
63は上記定着ローラ51とニップ部(以下、定着ニップ部と記す)Nを形成するベルトアセンブリである。このベルトアセンブリ63は、エンドレスエンドレスベルト(以下、ベルトと略記する)52と、このベルト52の張架支持部材としての第1〜第3の3本の支持ローラ55・56・57と、ベルト52の一部を定着ローラ51に腹当てに圧接させるための加圧パッド53等からなる。
第1の支持ローラ55は定着ニップ部Nよりも記録材搬送方向上流側において定着ローラ51から離間させて配設してある。
【0009】
第2の支持ローラ56はベルト52を介して定着ローラ51に対して不図示の加圧手段により定着ローラ方向に所定の押圧力で接触させてある。
【0010】
第3の支持ローラ57はベルトテンションローラとして第1と第2の支持ローラ55・56の間においてベルト張り方向に移動付勢して配設してある。
【0011】
加圧パッド53はゴムや耐熱性不織布等からなり、ベルト52の内側で、分離ローラとしての第2の支持ローラ56よりもベルト移動方向上流側に配設され、不図示の加圧手段により定着ローラ方向に押圧付勢されて定着ローラ51に対してベルト52を巻きつけるように所定の押圧力で圧接している。
【0012】
第2の支持ローラ56と加圧パッド53との間におけるベルト部分と定着ローラ51の外面部分との相互接触ニップ領域が定着ニップ部Nである。
【0013】
ベルトアセンブリ63のベルト52は定着ローラ51の回転駆動に伴い、定着ニップ部Nにおける定着ローラ51との摩擦力で従動回転する。
【0014】
定着ローラ51が回転駆動され、それに伴いベルトアセンブリ63のベルト52も従動回転し、また定着ローラ51が熱源58により加熱され、所定の定着温度に温調された状態において、定着ニップ部Nの定着ローラ51とベルト52との間に未定着トナー像tを担持した記録材Pが導入され、定着ニップ部Nを挟持搬送されていく。その挟持搬送過程において未定着トナー像tが定着ローラ51の熱で加熱されて記録材Pの面に固着像として熱定着される。
【0015】
定着ニップ部Nを出た記録材Pは第2の支持ローラ56の定着ローラ弾性層に対する圧接食い込みに基づく所謂セルフストリッピング効果により定着ニップ部出口部において定着ローラ51の表面から剥離して排出搬送される。即ち第2の支持ローラ56は金属からなる分離ローラとしてベルト52を介して定着ローラ51の弾性体層に食い込むように加圧することにより定着ローラ51の弾性体層を変形させ記録材Pを定着ローラ51の表面から分離している。
【0016】
以上のように定着ローラ51とベルト52、加圧パッド53によって定着ニップ部Nを形成すると定着ローラ51の外周に巻きつくように幅広いニップを形成することが可能となり、高速化に対して有利になる。
【0017】
また従来のローラ対による定着装置の場合はニップ幅を広くとる場合は弾性体層を厚くしなければならず、省エネに対して不利になっていたのに対し、このようなベルトを用いた定着装置(加熱装置)では、定着ローラ51の弾性体層を厚くすることなく広いニップを形成することが可能となるので弾性体層による熱伝達のロスを防ぐことが可能となり、省エネに有効である。
【特許文献1】
特開平9−34291号公報
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
近年、画像形成装置等においては省エネルギー化が強く要望されてきている。複写機等の画像形成装置においては、定着モジュールが、現像や転写などの他のモジュールに比べ最も電力を消費する。この定着モジュールで必要な電力を削減するためには、定着装置を低熱容量化することが重要である。
【0019】
この点で上記のようなエンドレスベルトを用いた定着装置の場合、従来のローラ対の定着装置に対して軽圧で定着ニップ部Nを確保することができるため、定着装置を低熱容量化するのに適している。
【0020】
しかし上記の様に定着ローラ51とエンドレスベルト52を加圧パッド53を用いて圧接させることにより、定着ニップ部Nを形成し、未定着画像の定着を行なう定着装置においては、以下のような問題点が発生していた。
【0021】
すなわち、このようなベルトニップ方式の定着装置においては定着ニップ部Nで定着された記録材Pを定着ローラ51から分離するために、第2の支持ローラ56を分離ローラとしてエンドレスベルト52を介して定着ローラ51に当接させていた。すなわち、分離ローラ56を定着ローラ51へ食い込ませて当接させることにより、定着ニップ部Nを通過した記録材Pと定着ローラ51との間でマイクロスリップが生じ、記録材Pを定着ローラ51から分離させていた。
【0022】
ここで分離ローラ56を定着ローラ51にローラ長手に沿って略均一圧分布で当接させるために、分離ローラ56が撓まないように、アルミニウムや鉄等の中実ローラが用いられていた。しかしこのように強度を持たせた中実の金属ローラは熱容量が大きくなってしまい、以下のような不具合が発生していた。
【0023】
例えば、定着ローラ51がスタンバイ温調された状態から、定着ローラ51とエンドレスベルト52が回転すると、定着ローラ51はエンドレスベルト52に熱を奪われるため温度低下してしまっていた。このとき定着ローラ51に当接している分離ローラ56の熱容量が大きいとその温度低下幅が大きく、温度低下した定着ローラ51の表面温度が回復する時間も長くなってしまっていた。
【0024】
従って従来は温度低下をあらかじめ考慮してスタンバイ温調温度を高くしたり、エンドレスベルト52を加熱する手段を用いたりしていた。これはより多くの熱エネルギーが必要となるため、省エネルギーに反していた。
【0025】
本発明はベルトニップ方式の加熱装置について上記の問題を解消して省エネルギー化を図ることを目的とする。
【0026】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の構成を特徴とする加熱装置及び画像形成装置である。
【0027】
(1)加熱用回転体に対して、複数の支持部材間に張架させたエンドレスベルトを加圧接触させてニップ部を形成させ、該ニップ部に被加熱材を導入して挟持搬送させることで被加熱材を前記加熱用回転体の熱で加熱する加熱装置において、
前記複数の支持部材の少なくとも1つが両端部から中央部に向かって外径が大きくなっている中空パイプからなる回転体であり、前記エンドレスベルトを介して前記加熱用回転体に当接していることを特徴とする加熱装置。
ルトを介して前記加熱用回転体に当接していることを特徴とする加熱装置。
【0028】
(2)前記中空パイプからなる回転体は両端部から中央部に向かって外径が円弧状に大きくなっていることを特徴とする(1)に記載の加熱装置。
【0029】
(3)前記中空パイプからなる回転体が、前記ニップ部の加熱用回転体回転方向に対して下流側において、前記エンドレスベルトを介して前記加熱用回転体に総圧98N以上の加圧力で当接していることを特徴とする(1)または(2)に記載の加熱装置。
【0030】
(4)前記中空パイプからなる回転体の表面に弾性体が0.2mm以上の厚さで被覆されていることを特徴とする(1)から(3)の何れか1つに記載の加熱装置。
【0031】
(5)被加熱材が画像を担持した記録材であることを特徴とする(1)から(4)の何れか1つに記載の加熱装置。
【0032】
(6)被加熱材が未定着トナー画像を担持した記録材であり、該未定着トナー画像が加熱により永久定着されることを特徴とする(1)から(4)の何れか1つに記載の加熱装置。
【0033】
(7)記録材上に未定着トナー画像を形成担持させる作像手段と、記録材上に形成担持させた未定着トナー画像を永久定着する定着装置を有する画像形成装置において、前記定着装置が(1)から(4)のいずれかに記載の加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。
【0034】
【発明の実施の形態】
[実施例1]
(1)画像形成装置例
図1は本発明に従うベルトニップ方式の加熱装置を画像加熱定着装置として具備させた画像形成装置の一例の概略構成模型図である。図2はこの画像形成装置の画像形成ステイション部分の拡大図である。
【0035】
本例の画像形成装置は、電子写真プロセスを用いた、タンデムタイプのフルカラー複写機であり、該複写機自体は公知に属するからその説明は簡単にとどめる。
【0036】
このフルカラー複写機は、複写機本体Aの上面側に配設したリーダ部Bでカラー原稿の画像情報をCCD等の光電変換素子で色分解読取り処理する。その各色分解読取り画像情報に対応して変調されたレーザ光La,Lb,Lc,Ldを複数の光走査手段を有するレーザ走査部Cから出力させる。図2のように、マゼンタ,シアン,イエロー,ブラックの各色の画像を形成する4つの画像形成ステイションPa,Pb,Pc,Pdの各感光ドラム1a,1b,1c,1dに上記レーザ走査部Cから出力されるレーザ光La,Lb,Lc,Ldで走査露光する工程を含む電子写真プロセスを適用して、上記各色のトナー画像を上記の各画像形成ステイションの感光ドラム上に形成させる。そしてその各画像形成ステイションの感光ドラム上に形成されたマゼンタ,シアン,イエロー,ブラックの各色のトナー画像を転写部3の転写ベルト31上に保持されて搬送される紙等の記録材(以下、転写紙とする)Pへ順次に重畳転写させる構成となっている。
【0037】
マゼンタ,シアン,イエロー,ブラックの各色の画像を形成する各画像形成ステイションPa,Pb,Pc,Pdには、それぞれ感光ドラム1a,1b,1c,1dが配置されており、各感光ドラムは矢印方向に回転自在となっている。さらに、各感光ドラム1a,1b,1c,1dの周囲には、帯電器12a,12b,12c,12d、現像装置2a,2b,2c,2d、そして、クリーナ4a,4b,4c,4dが上記感光ドラムの回転方向に沿って順次配設されており、各感光ドラムの下方には、転写部3が配設されている。該転写部3は、各画像形成ステイションに共通の記録材搬送手段たる転写ベルト31及び転写用帯電器3a,3b,3c,3dを有している。
【0038】
D1,D2は複写機本体A内に配設の第1または第2の給紙カセット、D3は複写機本体Aに組み合わせて連設した大容量給紙装置である。上記の給紙カセットD1またはD2、あるいは大容量給紙装置D3から記録材供給手段により1枚分離給紙された転写紙Pは、転写ベルト31上に支持されて各画像形成ステイションPa,Pb,Pc,Pdへ順次に搬送され、上記各感光ドラム上に形成された各色のトナー画像を順次に重畳転写される。
【0039】
この転写工程が終了すると、上記転写紙Pは転写ベルト31から分離されて定着装置5へ記録材案内手段たる搬送ベルト10により搬送され、定着装置5でトナー画像の加熱定着処理を受けて、フルカラーコピーとして機外の排紙トレイEに排出される。
【0040】
両面コピーモードのときは、定着装置5を出た片面側コピー済みの転写紙Pは反転再搬送機構F側に進路変更され、この反転再搬送機構Fで反転されて転写ベルト31に再給紙されることで、転写紙Pの他方の面側にトナー画像が転写形成され、定着装置5に再び導入されて、両面コピーが機外の排紙トレイEに排出される。
【0041】
(2)定着装置5
図3は定着装置5部分の拡大模型図である。本例の定着装置5は基本的には前述した図91の定着装置5と同様に、加熱用回転体としての定着ローラ51と、この定着ローラ51と定着ニップ部Nを形成するベルトアセンブリ63からなり、該ベルトアセンブリ63は、エンドレスベルト52と、このベルト52の張架支持部材としての第1〜第3の3本の支持ローラ55・56A・57と、ベルト52の一部を定着ローラ51に腹当てに圧接させるための加圧パッド53等からなる、ベルトニップ方式の加熱装置である。
【0042】
定着ローラ51はAl、Feなどからなる芯金上に弾性体層を有し、更にその表面にフッ素樹脂等からなる表層を有する構成になっている。本実施例においては、定着ローラ51はφ40の厚さ0.5mmの鉄芯金上にシリコーンゴム1mm、更にPFAチューブ50μmを被覆したローラを用いた。
【0043】
ベルト52はポリイミド等の樹脂またはニッケル等の金属からなる基材の表面にフッ素樹脂等からなる表面層を有したものである。またこの基材と表面層との間に弾性体層を用いても良い。本実施例においては、エンドレスベルト52はφ60のポリイミドの表面にPFAチューブ50μmを被覆したものを使用した。
【0044】
加圧パッド53はシリコーンゴム表面にガラスクロスを用いた部材を用い、ニップ幅15mmを形成し、線圧19.6N/mm(2kg/mm)の加圧を行なった。
【0045】
定着ローラ51及び第1の支持ローラ55の内部には、ハロゲンランプ等のヒーター58、59がそれぞれ配設されている。また、定着ローラ51及び第1の支持ローラ55にはそれぞれサーミスタ60、61が接触または非接触に配設されており、不図示の温度調節回路を介してヒーター58、ヒーター59への電圧を制御することにより定着ローラ51及び第1の支持ローラ55の表面の温度調節を行っている。第1の支持ローラ55はベルト52の加熱部材としても機能する。
【0046】
また、定着ローラ51にはクリーニング装置54が取り付けられ、このクリーニング装置54により定着ローラ51上にオフセットしたトナー等のクリーニングがなされている。クリーニング装置54は帯状の耐熱不織布からなるクリーニングウェブ54aと、該クリーニングウェブ54aを定着ローラ51に押圧する押圧ローラ54bと、新しいクリーニングウェブ54aを巻き出す巻出しローラ54cと、トナー等が付着しクリーニング能力の低下したクリーニングウェブ54aを徐々に巻き取っていく巻取りローラ54d等とから構成されるもので、特にサーミスタ60にオフセットトナーが付着してこのサーミスタ60に検知不良を生じさせないよう、このクリーニング装置54はサーミスタ60に対して定着ローラ51の回転方向上流側に設けられている。
【0047】
クリーニングウェブ54aの巻き取り方法としては、カウンターから所定枚数コピーしたと判断した時に、不図示のソレノイドがONしワンウェイクラッチが動作することにより、ローラ回転と逆方向に所定量巻き取っている。逆方向に巻き取ることによりクリーニングウェブ54aはローラ回転方向に巻き込まれないようになっている。またクリーニングウェブ54aにはシリコーンオイル等の離型剤を含浸させ定着ローラ51の磨耗を防止したり、トナーが定着ローラ51の表面にオフセットするのを防止したりしている。
【0048】
この状態において、転写紙Pが搬送されてくると、定着ローラ51とエンドレスベルト52は回転し、転写紙Pが定着ローラ51とエンドレスベルト52の間を通過する際に表裏両面から加圧、加熱され紙表面上の未定着トナー画像は溶融して定着され、転写紙P上にフルカラー画像が形成される。画像が定着された転写紙Pは第2の支持ローラである分離ローラ56Aまたは分離爪62によって分離され、機外へ排出される。
【0049】
本実施例は図9に示した従来例に対して第2の支持ローラである分離ローラ56Aを変更し、Al、Fe、ステンレス等からなる中空パイプのものを使用した。
【0050】
そして分離ローラ56AとしてAlからなる中空パイプローラを用い、定着ローラ1に対してベルト52を介して総圧196N(20kg)加圧して実験を行った。
【0051】
実験内容としては、室温の定着ローラ51とベルト52の状態で、定着ローラ51のみを190℃まで静止状態で加熱し、定着ローラ51が190℃になった時点で定着ローラ51、ベルト52を回転させ、そのときの定着ローラ51の温度低下幅と、190℃に回復するまでの時間を測定した。結果を表1に示す。
【0052】
【表1】
【0053】
表1に示すように、分離ローラを中実ローラ56から中空パイプローラ56Aにすることで、分離ローラ56Aの熱容量が小さくなり、回転時の温度低下幅と回復時間を大幅に改善できる。これはウォームアップタイムを早くできるということであり、その結果本体を使用しない時に定着温調を低く設定するローパワーモードの定着温調温度をより低くすることができ、使用電力を削減することができる。
【0054】
一方で分離ローラとして中空ローラ56Aを用いる場合、強度が中実ローラ56に比べ劣るため、所定の圧力をかけるとローラが撓んでしまう。通常分離ローラのようなローラを加圧する場合はローラの両端部に加圧が行なわれる為、ローラが撓んだ場合は中央部が定着ローラ51に対して離れる方向となり、ローラの中央部の圧力が低下するようになる。これを防止する為に本実施例においては中空パイプである分離ローラ56Aの外部形状を、中央部の外径が両端部の外径より大きいローラを用いた。
【0055】
本実施例の実験結果を図4に示す。図4は分離ローラの外部形状を変更した場合の分離ローラと定着ローラ51とのニップ部における圧力分布を示したもので、横軸は通紙幅で、縦軸は単位面積あたりの加圧力である。
【0056】
これによると、φ20の中実分離ローラの圧力分布に比べると、φ20の中空分離ローラを用いた場合の方が中央部の圧力が低下しているのがわかる。このような圧力分布の場合、中央部の定着性が低下や、紙の分離性が低下が起こる為好ましくない。実際にこのφ20の中空分離ローラを用いて定着性を確認すると、φ20の中実分離ローラに比べて定着性の悪化が確認された。
【0057】
図5は中空分離ローラ56Aの外部形状をローラ両端部からローラ長手中央部に向かって直線的に外径を大きくした形態にしたものである。図6は中空分離ローラ56Aの外部形状をローラ両端部からローラ長手中央部に向かって円弧状に外径を大きくした形態(円弧状にクラウンにする)にしたものである。
【0058】
上記図5のものと図6のものとの対比においては図6のものの方が推奨される。図5のものはローラ長手中央部の圧力の補填はできるが中央と端部の間では圧力低下が発生する傾向がみられ、実際にこの分離ローラを用いて通紙確認を行なった結果中央部に紙しわが発生することがあった。これに対して、図6のものは中実分離ローラと同様の良好な圧力分布を得ることが出来た。
【0059】
図6のような外部形状の分離ローラ56Aを用いることで定着性、分離性共に中実分離ローラと同様の結果が得られ、紙しわの発生は見られなかった。
【0060】
以上本実施例によると、分離ローラ56Aを中空にすることで、ローラ回転時の温度低下幅を小さくすることができ、且つ温度回復時間も大幅に短縮することが出来た。これによりローパワーモード等の温調温度を低くすることが可能となり、省エネに対して従来より大幅に向上した。
【0061】
また、中空分離ローラを用いたときのローラ撓みによる圧力分布の不均一も、分離ローラの外部形状を端部から中央部にかけて大きくすることで、特には図6の中空分離ローラ56Aの外部形状のようにローラ両端部からローラ長手中央部に向かって円弧状に外径を大きくした形態することで均一化することが出来た。
【0062】
尚、本実施例の分離ローラ56Aの外径や形状は、用いるローラの材質や強度、及び全体にかける加圧力等によって異なってくる為、必ずしも実施例の値に限るものではないことはもちろんである。
【0063】
また、本実施例は定着ローラ1に対する分離ローラ56Aの加圧力を総圧196N(20kg)で実験をおこなったが、加圧力が98N(10kg)よりも小さくなると定着ローラ1弾性体層の変形が低下し、紙分離性が低下するので好ましくない。
【0064】
[実施例2]
本実施例は図7に示すように実施例1の分離ローラ56Aの表面に弾性体層aを被覆したものを使用した。外部形状は実施例1で特に効果があった図6の外形形態の分離ローラ56Aの表面に弾性体層aを被覆した場合と、ローラの外径を実施例1と同様にそろえた場合とで行なった。
【0065】
すなわち前者は端部がφ20、中央部がφ20.6の中空パイプの表面に弾性体層aとしてシリコーンゴムを1mm厚に均一に被覆して、端部外径がφ22、中央外径がφ22.6とした。後者は芯金外径の端部をφ18、中央部をφ18.6とし、その表面にシリコーンゴムを1mmの厚さで被覆して、外径を端部φ20、中央部φ20.6にした。前者、後者いずれも端部から中央部にかけては円弧状に外径が大きくなるようにし、シリコーンゴムは硬度が10°(JAS−A)のものを使用した。
【0066】
それぞれのローラを用いた場合の温度低下幅と回復時間を表2に示す。
【0067】
【表2】
【0068】
表2において弾性体層aを被覆したもののほうが、温度低下幅が小さく、回復時間も速いという結果になった。これは、分離ローラ56Aの表面に弾性体層aがある場合の方が、熱伝導が悪くなるため、分離ローラ65Aが定着ローラ1から熱を奪わなくなった為と推察できる。
【0069】
次に図8に圧力分布を示す。図8において、弾性体層aが無い場合より、有る場合の方が、圧力分布は均一となった。これは弾性体層aがあることにより、圧力が分散される為と推察できる。
【0070】
以上のように弾性体層aを分離ローラ56Aの表面に有することにより、温度低下幅、回復時間、圧力分布、いずれも向上する結果となった。
【0071】
本実施例は弾性体層aとしてシリコーンゴムを1mm被覆した結果を述べたが、ゴム厚は必ずしもこの値に限るものではない。厚さは使用するゴム硬度によって異なってくるが、大体0.2mm以下となると効果が小さくなってくるので、0.2mm以上被覆することが望ましい。
【0072】
また,本実施例では分離ローラ56Aに弾性体層aを被覆したが、エンドレスベルト52に弾性体層を有しても同様の効果が得られる。
【0073】
[その他]
1)加熱用回転体1はローラ体に限られず、回動ベルト体にすることもできる。また加熱用回転体1は外部加熱タイプにすることもできる。
【0074】
2)エンドレスベルト52を張架させる支持部材は実施例の3個構成に限られず、2個構成、あるいは4個以上の構成にすることもできる。
【0075】
3)本発明の加熱装置は実施形態例の画像加熱定着装置に限らず、画像を担持した記録材を加熱してつや等の表面性を改質する像加熱装置、仮定着する像加熱装置、その他、被加熱材の加熱乾燥装置、加熱ラミネート装置など、広く被加熱材を加熱処理する手段・装置として使用できる。
【0076】
以上、本発明の様々な例と実施例が示され説明されたが、当業者であれば、本発明の趣旨と範囲は本明細書内の特定の説明と図に限定されるのではなく、本願特許請求の範囲に全て述べられた様々の修正と変更に及ぶことが理解されるであろう。
【0077】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ベルトニップ方式の加熱装置について従来の問題点を解消して省エネルギー化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1における画像形成装置例の概略構成模型図
【図2】その部分拡大図
【図3】定着装置部分の拡大模型図
【図4】各種分離ローラの定着ローラに対する圧力分布図
【図5】分離ローラの形態図(その1)
【図6】分離ローラの形態図(その2)
【図7】実施例2における分離ローラの形態図
【図8】実施例2における各種分離ローラの定着ローラに対する圧力分布図
【図9】従来のベルトニップ方式の定着装置の一例の概略構成模型図
【符号の説明】
51・・定着ローラ、52・・エンドレスベルト52、53・・加圧パッド、54・・クリーニング装置、55,57・・ローラ、56・・分離ローラ、58,59・・ヒーター、60,61・・サーミスタ、62・・分離爪
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、電子写真方式等を採用するレーザビームプリンタや複写機等の画像形成装置において、記録材上に形成担持させた未定着トナー像を加熱・加圧定着させるための定着装置として用いて好適な加熱装置に関する。特にベルトニップ方式の加熱装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、複写機・プリンタ等の画像形成装置に具備される定着装置としては、ローラ対方式の定着装置が広く用いられている。これは、定着ローラ(加熱ローラ)と加圧ローラとの圧接ローラ対を基本構成とするものであり、該ローラ対を回転させ、該ローラ対の相互圧接部である定着(加熱)ニップ部に未定着画像が形成された記録材を導入して挟持搬送させて、定着ローラの熱と、定着ニップ部での加圧力にて未定着画像を記録材に熱圧定着させるものである。
【0003】
このローラ対方式の定着装置を用いてカラー画像のような複数のトナー層が重畳された記録材の画像を定着させる場合には大きな熱エネルギーを必要とするため、ニップを広くとらなければならなくなり、ローラは大径化してしまう。
【0004】
ローラが大径化すると、ローラの熱容量が大きくなり、ヒーターによってローラを所定の温度にするまでの時間(ウォームアップタイム)が長くなるという問題がある。
【0005】
そこで、ローラを大径化することなしに、広いニップ幅を確保する方法としてベルトニップ方式の加熱装置がある。ベルトニップ方式の加熱装置は、加熱用回転体に対して、複数の支持部材間に張架させたエンドレスベルトを加圧接触させてニップ部を形成させ、該ニップ部に被加熱材を導入して挟持搬送させることで被加熱材を前記加熱用回転体の熱で加熱する加熱装置であり、ニップ部の幅(被加熱材搬送方向の寸法)をエンドレスベルトの腹当て幅の調整により容易に大きく設定することができることで、被加熱材の搬送速度を大きくしても十分な加熱時間を確保することが可能である。またニップ部の幅を加熱用回転体の径に依存せず確保できるため、加熱用回転体を小径、小熱容量にすることが可能となり、立ち上げ時間を短縮できる。
【0006】
例えば特許文献1には定着装置としてのベルト方式の加熱装置の具体的構成例が記載されている。
【0007】
図9はその一例を示すものである。51は加熱用回転体としての定着ローラ(定着用回転体)であり、中空の芯金と、その芯金の外周面に設けた弾性層と、更にその外周に設けた離形層の複合層ローラである。この定着ローラ51は回転自由に軸受保持されており、矢印の時計方向に回転駆動される。またこの定着ローラ51はハロゲンヒーター等の内部熱源58により加熱され、温調系により表面温度が所定の定着温度に維持されるように温調される。
【0008】
63は上記定着ローラ51とニップ部(以下、定着ニップ部と記す)Nを形成するベルトアセンブリである。このベルトアセンブリ63は、エンドレスエンドレスベルト(以下、ベルトと略記する)52と、このベルト52の張架支持部材としての第1〜第3の3本の支持ローラ55・56・57と、ベルト52の一部を定着ローラ51に腹当てに圧接させるための加圧パッド53等からなる。
第1の支持ローラ55は定着ニップ部Nよりも記録材搬送方向上流側において定着ローラ51から離間させて配設してある。
【0009】
第2の支持ローラ56はベルト52を介して定着ローラ51に対して不図示の加圧手段により定着ローラ方向に所定の押圧力で接触させてある。
【0010】
第3の支持ローラ57はベルトテンションローラとして第1と第2の支持ローラ55・56の間においてベルト張り方向に移動付勢して配設してある。
【0011】
加圧パッド53はゴムや耐熱性不織布等からなり、ベルト52の内側で、分離ローラとしての第2の支持ローラ56よりもベルト移動方向上流側に配設され、不図示の加圧手段により定着ローラ方向に押圧付勢されて定着ローラ51に対してベルト52を巻きつけるように所定の押圧力で圧接している。
【0012】
第2の支持ローラ56と加圧パッド53との間におけるベルト部分と定着ローラ51の外面部分との相互接触ニップ領域が定着ニップ部Nである。
【0013】
ベルトアセンブリ63のベルト52は定着ローラ51の回転駆動に伴い、定着ニップ部Nにおける定着ローラ51との摩擦力で従動回転する。
【0014】
定着ローラ51が回転駆動され、それに伴いベルトアセンブリ63のベルト52も従動回転し、また定着ローラ51が熱源58により加熱され、所定の定着温度に温調された状態において、定着ニップ部Nの定着ローラ51とベルト52との間に未定着トナー像tを担持した記録材Pが導入され、定着ニップ部Nを挟持搬送されていく。その挟持搬送過程において未定着トナー像tが定着ローラ51の熱で加熱されて記録材Pの面に固着像として熱定着される。
【0015】
定着ニップ部Nを出た記録材Pは第2の支持ローラ56の定着ローラ弾性層に対する圧接食い込みに基づく所謂セルフストリッピング効果により定着ニップ部出口部において定着ローラ51の表面から剥離して排出搬送される。即ち第2の支持ローラ56は金属からなる分離ローラとしてベルト52を介して定着ローラ51の弾性体層に食い込むように加圧することにより定着ローラ51の弾性体層を変形させ記録材Pを定着ローラ51の表面から分離している。
【0016】
以上のように定着ローラ51とベルト52、加圧パッド53によって定着ニップ部Nを形成すると定着ローラ51の外周に巻きつくように幅広いニップを形成することが可能となり、高速化に対して有利になる。
【0017】
また従来のローラ対による定着装置の場合はニップ幅を広くとる場合は弾性体層を厚くしなければならず、省エネに対して不利になっていたのに対し、このようなベルトを用いた定着装置(加熱装置)では、定着ローラ51の弾性体層を厚くすることなく広いニップを形成することが可能となるので弾性体層による熱伝達のロスを防ぐことが可能となり、省エネに有効である。
【特許文献1】
特開平9−34291号公報
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
近年、画像形成装置等においては省エネルギー化が強く要望されてきている。複写機等の画像形成装置においては、定着モジュールが、現像や転写などの他のモジュールに比べ最も電力を消費する。この定着モジュールで必要な電力を削減するためには、定着装置を低熱容量化することが重要である。
【0019】
この点で上記のようなエンドレスベルトを用いた定着装置の場合、従来のローラ対の定着装置に対して軽圧で定着ニップ部Nを確保することができるため、定着装置を低熱容量化するのに適している。
【0020】
しかし上記の様に定着ローラ51とエンドレスベルト52を加圧パッド53を用いて圧接させることにより、定着ニップ部Nを形成し、未定着画像の定着を行なう定着装置においては、以下のような問題点が発生していた。
【0021】
すなわち、このようなベルトニップ方式の定着装置においては定着ニップ部Nで定着された記録材Pを定着ローラ51から分離するために、第2の支持ローラ56を分離ローラとしてエンドレスベルト52を介して定着ローラ51に当接させていた。すなわち、分離ローラ56を定着ローラ51へ食い込ませて当接させることにより、定着ニップ部Nを通過した記録材Pと定着ローラ51との間でマイクロスリップが生じ、記録材Pを定着ローラ51から分離させていた。
【0022】
ここで分離ローラ56を定着ローラ51にローラ長手に沿って略均一圧分布で当接させるために、分離ローラ56が撓まないように、アルミニウムや鉄等の中実ローラが用いられていた。しかしこのように強度を持たせた中実の金属ローラは熱容量が大きくなってしまい、以下のような不具合が発生していた。
【0023】
例えば、定着ローラ51がスタンバイ温調された状態から、定着ローラ51とエンドレスベルト52が回転すると、定着ローラ51はエンドレスベルト52に熱を奪われるため温度低下してしまっていた。このとき定着ローラ51に当接している分離ローラ56の熱容量が大きいとその温度低下幅が大きく、温度低下した定着ローラ51の表面温度が回復する時間も長くなってしまっていた。
【0024】
従って従来は温度低下をあらかじめ考慮してスタンバイ温調温度を高くしたり、エンドレスベルト52を加熱する手段を用いたりしていた。これはより多くの熱エネルギーが必要となるため、省エネルギーに反していた。
【0025】
本発明はベルトニップ方式の加熱装置について上記の問題を解消して省エネルギー化を図ることを目的とする。
【0026】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の構成を特徴とする加熱装置及び画像形成装置である。
【0027】
(1)加熱用回転体に対して、複数の支持部材間に張架させたエンドレスベルトを加圧接触させてニップ部を形成させ、該ニップ部に被加熱材を導入して挟持搬送させることで被加熱材を前記加熱用回転体の熱で加熱する加熱装置において、
前記複数の支持部材の少なくとも1つが両端部から中央部に向かって外径が大きくなっている中空パイプからなる回転体であり、前記エンドレスベルトを介して前記加熱用回転体に当接していることを特徴とする加熱装置。
ルトを介して前記加熱用回転体に当接していることを特徴とする加熱装置。
【0028】
(2)前記中空パイプからなる回転体は両端部から中央部に向かって外径が円弧状に大きくなっていることを特徴とする(1)に記載の加熱装置。
【0029】
(3)前記中空パイプからなる回転体が、前記ニップ部の加熱用回転体回転方向に対して下流側において、前記エンドレスベルトを介して前記加熱用回転体に総圧98N以上の加圧力で当接していることを特徴とする(1)または(2)に記載の加熱装置。
【0030】
(4)前記中空パイプからなる回転体の表面に弾性体が0.2mm以上の厚さで被覆されていることを特徴とする(1)から(3)の何れか1つに記載の加熱装置。
【0031】
(5)被加熱材が画像を担持した記録材であることを特徴とする(1)から(4)の何れか1つに記載の加熱装置。
【0032】
(6)被加熱材が未定着トナー画像を担持した記録材であり、該未定着トナー画像が加熱により永久定着されることを特徴とする(1)から(4)の何れか1つに記載の加熱装置。
【0033】
(7)記録材上に未定着トナー画像を形成担持させる作像手段と、記録材上に形成担持させた未定着トナー画像を永久定着する定着装置を有する画像形成装置において、前記定着装置が(1)から(4)のいずれかに記載の加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。
【0034】
【発明の実施の形態】
[実施例1]
(1)画像形成装置例
図1は本発明に従うベルトニップ方式の加熱装置を画像加熱定着装置として具備させた画像形成装置の一例の概略構成模型図である。図2はこの画像形成装置の画像形成ステイション部分の拡大図である。
【0035】
本例の画像形成装置は、電子写真プロセスを用いた、タンデムタイプのフルカラー複写機であり、該複写機自体は公知に属するからその説明は簡単にとどめる。
【0036】
このフルカラー複写機は、複写機本体Aの上面側に配設したリーダ部Bでカラー原稿の画像情報をCCD等の光電変換素子で色分解読取り処理する。その各色分解読取り画像情報に対応して変調されたレーザ光La,Lb,Lc,Ldを複数の光走査手段を有するレーザ走査部Cから出力させる。図2のように、マゼンタ,シアン,イエロー,ブラックの各色の画像を形成する4つの画像形成ステイションPa,Pb,Pc,Pdの各感光ドラム1a,1b,1c,1dに上記レーザ走査部Cから出力されるレーザ光La,Lb,Lc,Ldで走査露光する工程を含む電子写真プロセスを適用して、上記各色のトナー画像を上記の各画像形成ステイションの感光ドラム上に形成させる。そしてその各画像形成ステイションの感光ドラム上に形成されたマゼンタ,シアン,イエロー,ブラックの各色のトナー画像を転写部3の転写ベルト31上に保持されて搬送される紙等の記録材(以下、転写紙とする)Pへ順次に重畳転写させる構成となっている。
【0037】
マゼンタ,シアン,イエロー,ブラックの各色の画像を形成する各画像形成ステイションPa,Pb,Pc,Pdには、それぞれ感光ドラム1a,1b,1c,1dが配置されており、各感光ドラムは矢印方向に回転自在となっている。さらに、各感光ドラム1a,1b,1c,1dの周囲には、帯電器12a,12b,12c,12d、現像装置2a,2b,2c,2d、そして、クリーナ4a,4b,4c,4dが上記感光ドラムの回転方向に沿って順次配設されており、各感光ドラムの下方には、転写部3が配設されている。該転写部3は、各画像形成ステイションに共通の記録材搬送手段たる転写ベルト31及び転写用帯電器3a,3b,3c,3dを有している。
【0038】
D1,D2は複写機本体A内に配設の第1または第2の給紙カセット、D3は複写機本体Aに組み合わせて連設した大容量給紙装置である。上記の給紙カセットD1またはD2、あるいは大容量給紙装置D3から記録材供給手段により1枚分離給紙された転写紙Pは、転写ベルト31上に支持されて各画像形成ステイションPa,Pb,Pc,Pdへ順次に搬送され、上記各感光ドラム上に形成された各色のトナー画像を順次に重畳転写される。
【0039】
この転写工程が終了すると、上記転写紙Pは転写ベルト31から分離されて定着装置5へ記録材案内手段たる搬送ベルト10により搬送され、定着装置5でトナー画像の加熱定着処理を受けて、フルカラーコピーとして機外の排紙トレイEに排出される。
【0040】
両面コピーモードのときは、定着装置5を出た片面側コピー済みの転写紙Pは反転再搬送機構F側に進路変更され、この反転再搬送機構Fで反転されて転写ベルト31に再給紙されることで、転写紙Pの他方の面側にトナー画像が転写形成され、定着装置5に再び導入されて、両面コピーが機外の排紙トレイEに排出される。
【0041】
(2)定着装置5
図3は定着装置5部分の拡大模型図である。本例の定着装置5は基本的には前述した図91の定着装置5と同様に、加熱用回転体としての定着ローラ51と、この定着ローラ51と定着ニップ部Nを形成するベルトアセンブリ63からなり、該ベルトアセンブリ63は、エンドレスベルト52と、このベルト52の張架支持部材としての第1〜第3の3本の支持ローラ55・56A・57と、ベルト52の一部を定着ローラ51に腹当てに圧接させるための加圧パッド53等からなる、ベルトニップ方式の加熱装置である。
【0042】
定着ローラ51はAl、Feなどからなる芯金上に弾性体層を有し、更にその表面にフッ素樹脂等からなる表層を有する構成になっている。本実施例においては、定着ローラ51はφ40の厚さ0.5mmの鉄芯金上にシリコーンゴム1mm、更にPFAチューブ50μmを被覆したローラを用いた。
【0043】
ベルト52はポリイミド等の樹脂またはニッケル等の金属からなる基材の表面にフッ素樹脂等からなる表面層を有したものである。またこの基材と表面層との間に弾性体層を用いても良い。本実施例においては、エンドレスベルト52はφ60のポリイミドの表面にPFAチューブ50μmを被覆したものを使用した。
【0044】
加圧パッド53はシリコーンゴム表面にガラスクロスを用いた部材を用い、ニップ幅15mmを形成し、線圧19.6N/mm(2kg/mm)の加圧を行なった。
【0045】
定着ローラ51及び第1の支持ローラ55の内部には、ハロゲンランプ等のヒーター58、59がそれぞれ配設されている。また、定着ローラ51及び第1の支持ローラ55にはそれぞれサーミスタ60、61が接触または非接触に配設されており、不図示の温度調節回路を介してヒーター58、ヒーター59への電圧を制御することにより定着ローラ51及び第1の支持ローラ55の表面の温度調節を行っている。第1の支持ローラ55はベルト52の加熱部材としても機能する。
【0046】
また、定着ローラ51にはクリーニング装置54が取り付けられ、このクリーニング装置54により定着ローラ51上にオフセットしたトナー等のクリーニングがなされている。クリーニング装置54は帯状の耐熱不織布からなるクリーニングウェブ54aと、該クリーニングウェブ54aを定着ローラ51に押圧する押圧ローラ54bと、新しいクリーニングウェブ54aを巻き出す巻出しローラ54cと、トナー等が付着しクリーニング能力の低下したクリーニングウェブ54aを徐々に巻き取っていく巻取りローラ54d等とから構成されるもので、特にサーミスタ60にオフセットトナーが付着してこのサーミスタ60に検知不良を生じさせないよう、このクリーニング装置54はサーミスタ60に対して定着ローラ51の回転方向上流側に設けられている。
【0047】
クリーニングウェブ54aの巻き取り方法としては、カウンターから所定枚数コピーしたと判断した時に、不図示のソレノイドがONしワンウェイクラッチが動作することにより、ローラ回転と逆方向に所定量巻き取っている。逆方向に巻き取ることによりクリーニングウェブ54aはローラ回転方向に巻き込まれないようになっている。またクリーニングウェブ54aにはシリコーンオイル等の離型剤を含浸させ定着ローラ51の磨耗を防止したり、トナーが定着ローラ51の表面にオフセットするのを防止したりしている。
【0048】
この状態において、転写紙Pが搬送されてくると、定着ローラ51とエンドレスベルト52は回転し、転写紙Pが定着ローラ51とエンドレスベルト52の間を通過する際に表裏両面から加圧、加熱され紙表面上の未定着トナー画像は溶融して定着され、転写紙P上にフルカラー画像が形成される。画像が定着された転写紙Pは第2の支持ローラである分離ローラ56Aまたは分離爪62によって分離され、機外へ排出される。
【0049】
本実施例は図9に示した従来例に対して第2の支持ローラである分離ローラ56Aを変更し、Al、Fe、ステンレス等からなる中空パイプのものを使用した。
【0050】
そして分離ローラ56AとしてAlからなる中空パイプローラを用い、定着ローラ1に対してベルト52を介して総圧196N(20kg)加圧して実験を行った。
【0051】
実験内容としては、室温の定着ローラ51とベルト52の状態で、定着ローラ51のみを190℃まで静止状態で加熱し、定着ローラ51が190℃になった時点で定着ローラ51、ベルト52を回転させ、そのときの定着ローラ51の温度低下幅と、190℃に回復するまでの時間を測定した。結果を表1に示す。
【0052】
【表1】
【0053】
表1に示すように、分離ローラを中実ローラ56から中空パイプローラ56Aにすることで、分離ローラ56Aの熱容量が小さくなり、回転時の温度低下幅と回復時間を大幅に改善できる。これはウォームアップタイムを早くできるということであり、その結果本体を使用しない時に定着温調を低く設定するローパワーモードの定着温調温度をより低くすることができ、使用電力を削減することができる。
【0054】
一方で分離ローラとして中空ローラ56Aを用いる場合、強度が中実ローラ56に比べ劣るため、所定の圧力をかけるとローラが撓んでしまう。通常分離ローラのようなローラを加圧する場合はローラの両端部に加圧が行なわれる為、ローラが撓んだ場合は中央部が定着ローラ51に対して離れる方向となり、ローラの中央部の圧力が低下するようになる。これを防止する為に本実施例においては中空パイプである分離ローラ56Aの外部形状を、中央部の外径が両端部の外径より大きいローラを用いた。
【0055】
本実施例の実験結果を図4に示す。図4は分離ローラの外部形状を変更した場合の分離ローラと定着ローラ51とのニップ部における圧力分布を示したもので、横軸は通紙幅で、縦軸は単位面積あたりの加圧力である。
【0056】
これによると、φ20の中実分離ローラの圧力分布に比べると、φ20の中空分離ローラを用いた場合の方が中央部の圧力が低下しているのがわかる。このような圧力分布の場合、中央部の定着性が低下や、紙の分離性が低下が起こる為好ましくない。実際にこのφ20の中空分離ローラを用いて定着性を確認すると、φ20の中実分離ローラに比べて定着性の悪化が確認された。
【0057】
図5は中空分離ローラ56Aの外部形状をローラ両端部からローラ長手中央部に向かって直線的に外径を大きくした形態にしたものである。図6は中空分離ローラ56Aの外部形状をローラ両端部からローラ長手中央部に向かって円弧状に外径を大きくした形態(円弧状にクラウンにする)にしたものである。
【0058】
上記図5のものと図6のものとの対比においては図6のものの方が推奨される。図5のものはローラ長手中央部の圧力の補填はできるが中央と端部の間では圧力低下が発生する傾向がみられ、実際にこの分離ローラを用いて通紙確認を行なった結果中央部に紙しわが発生することがあった。これに対して、図6のものは中実分離ローラと同様の良好な圧力分布を得ることが出来た。
【0059】
図6のような外部形状の分離ローラ56Aを用いることで定着性、分離性共に中実分離ローラと同様の結果が得られ、紙しわの発生は見られなかった。
【0060】
以上本実施例によると、分離ローラ56Aを中空にすることで、ローラ回転時の温度低下幅を小さくすることができ、且つ温度回復時間も大幅に短縮することが出来た。これによりローパワーモード等の温調温度を低くすることが可能となり、省エネに対して従来より大幅に向上した。
【0061】
また、中空分離ローラを用いたときのローラ撓みによる圧力分布の不均一も、分離ローラの外部形状を端部から中央部にかけて大きくすることで、特には図6の中空分離ローラ56Aの外部形状のようにローラ両端部からローラ長手中央部に向かって円弧状に外径を大きくした形態することで均一化することが出来た。
【0062】
尚、本実施例の分離ローラ56Aの外径や形状は、用いるローラの材質や強度、及び全体にかける加圧力等によって異なってくる為、必ずしも実施例の値に限るものではないことはもちろんである。
【0063】
また、本実施例は定着ローラ1に対する分離ローラ56Aの加圧力を総圧196N(20kg)で実験をおこなったが、加圧力が98N(10kg)よりも小さくなると定着ローラ1弾性体層の変形が低下し、紙分離性が低下するので好ましくない。
【0064】
[実施例2]
本実施例は図7に示すように実施例1の分離ローラ56Aの表面に弾性体層aを被覆したものを使用した。外部形状は実施例1で特に効果があった図6の外形形態の分離ローラ56Aの表面に弾性体層aを被覆した場合と、ローラの外径を実施例1と同様にそろえた場合とで行なった。
【0065】
すなわち前者は端部がφ20、中央部がφ20.6の中空パイプの表面に弾性体層aとしてシリコーンゴムを1mm厚に均一に被覆して、端部外径がφ22、中央外径がφ22.6とした。後者は芯金外径の端部をφ18、中央部をφ18.6とし、その表面にシリコーンゴムを1mmの厚さで被覆して、外径を端部φ20、中央部φ20.6にした。前者、後者いずれも端部から中央部にかけては円弧状に外径が大きくなるようにし、シリコーンゴムは硬度が10°(JAS−A)のものを使用した。
【0066】
それぞれのローラを用いた場合の温度低下幅と回復時間を表2に示す。
【0067】
【表2】
【0068】
表2において弾性体層aを被覆したもののほうが、温度低下幅が小さく、回復時間も速いという結果になった。これは、分離ローラ56Aの表面に弾性体層aがある場合の方が、熱伝導が悪くなるため、分離ローラ65Aが定着ローラ1から熱を奪わなくなった為と推察できる。
【0069】
次に図8に圧力分布を示す。図8において、弾性体層aが無い場合より、有る場合の方が、圧力分布は均一となった。これは弾性体層aがあることにより、圧力が分散される為と推察できる。
【0070】
以上のように弾性体層aを分離ローラ56Aの表面に有することにより、温度低下幅、回復時間、圧力分布、いずれも向上する結果となった。
【0071】
本実施例は弾性体層aとしてシリコーンゴムを1mm被覆した結果を述べたが、ゴム厚は必ずしもこの値に限るものではない。厚さは使用するゴム硬度によって異なってくるが、大体0.2mm以下となると効果が小さくなってくるので、0.2mm以上被覆することが望ましい。
【0072】
また,本実施例では分離ローラ56Aに弾性体層aを被覆したが、エンドレスベルト52に弾性体層を有しても同様の効果が得られる。
【0073】
[その他]
1)加熱用回転体1はローラ体に限られず、回動ベルト体にすることもできる。また加熱用回転体1は外部加熱タイプにすることもできる。
【0074】
2)エンドレスベルト52を張架させる支持部材は実施例の3個構成に限られず、2個構成、あるいは4個以上の構成にすることもできる。
【0075】
3)本発明の加熱装置は実施形態例の画像加熱定着装置に限らず、画像を担持した記録材を加熱してつや等の表面性を改質する像加熱装置、仮定着する像加熱装置、その他、被加熱材の加熱乾燥装置、加熱ラミネート装置など、広く被加熱材を加熱処理する手段・装置として使用できる。
【0076】
以上、本発明の様々な例と実施例が示され説明されたが、当業者であれば、本発明の趣旨と範囲は本明細書内の特定の説明と図に限定されるのではなく、本願特許請求の範囲に全て述べられた様々の修正と変更に及ぶことが理解されるであろう。
【0077】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ベルトニップ方式の加熱装置について従来の問題点を解消して省エネルギー化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1における画像形成装置例の概略構成模型図
【図2】その部分拡大図
【図3】定着装置部分の拡大模型図
【図4】各種分離ローラの定着ローラに対する圧力分布図
【図5】分離ローラの形態図(その1)
【図6】分離ローラの形態図(その2)
【図7】実施例2における分離ローラの形態図
【図8】実施例2における各種分離ローラの定着ローラに対する圧力分布図
【図9】従来のベルトニップ方式の定着装置の一例の概略構成模型図
【符号の説明】
51・・定着ローラ、52・・エンドレスベルト52、53・・加圧パッド、54・・クリーニング装置、55,57・・ローラ、56・・分離ローラ、58,59・・ヒーター、60,61・・サーミスタ、62・・分離爪
Claims (7)
- 加熱用回転体に対して、複数の支持部材間に張架させたエンドレスベルトを加圧接触させてニップ部を形成させ、該ニップ部に被加熱材を導入して挟持搬送させることで被加熱材を前記加熱用回転体の熱で加熱する加熱装置において、
前記複数の支持部材の少なくとも1つが両端部から中央部に向かって外径が大きくなっている中空パイプからなる回転体であり、前記エンドレスベルトを介して前記加熱用回転体に当接していることを特徴とする加熱装置。
ルトを介して前記加熱用回転体に当接していることを特徴とする加熱装置。 - 前記中空パイプからなる回転体は両端部から中央部に向かって外径が円弧状に大きくなっていることを特徴とする請求項1に記載の加熱装置。
- 前記中空パイプからなる回転体が、前記ニップ部の加熱用回転体回転方向に対して下流側において、前記エンドレスベルトを介して前記加熱用回転体に総圧98N以上の加圧力で当接していることを特徴とする請求項1または2に記載の加熱装置。
- 前記中空パイプからなる回転体の表面に弾性体が0.2mm以上の厚さで被覆されていることを特徴とする請求項1から3の何れか1つに記載の加熱装置。
- 被加熱材が画像を担持した記録材であることを特徴とする請求項1から4の何れか1つに記載の加熱装置。
- 被加熱材が未定着トナー画像を担持した記録材であり、該未定着トナー画像が加熱により永久定着されることを特徴とする請求項1から4の何れか1つに記載の加熱装置。
- 記録材上に未定着トナー画像を形成担持させる作像手段と、記録材上に形成担持させた未定着トナー画像を永久定着する定着装置を有する画像形成装置において、前記定着装置が請求項1から4のいずれかに記載の加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003164701A JP2005005018A (ja) | 2003-06-10 | 2003-06-10 | 加熱装置及び画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003164701A JP2005005018A (ja) | 2003-06-10 | 2003-06-10 | 加熱装置及び画像形成装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005005018A true JP2005005018A (ja) | 2005-01-06 |
Family
ID=34091404
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
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Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2005005018A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006220888A (ja) * | 2005-02-10 | 2006-08-24 | Fuji Xerox Co Ltd | 画像形成装置および定着器 |
JP2006267392A (ja) * | 2005-03-23 | 2006-10-05 | Fuji Xerox Co Ltd | 画像定着装置 |
JP2007310210A (ja) * | 2006-05-19 | 2007-11-29 | Ricoh Co Ltd | 定着装置および画像形成装置 |
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-
2003
- 2003-06-10 JP JP2003164701A patent/JP2005005018A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006220888A (ja) * | 2005-02-10 | 2006-08-24 | Fuji Xerox Co Ltd | 画像形成装置および定着器 |
JP2006267392A (ja) * | 2005-03-23 | 2006-10-05 | Fuji Xerox Co Ltd | 画像定着装置 |
JP2007310210A (ja) * | 2006-05-19 | 2007-11-29 | Ricoh Co Ltd | 定着装置および画像形成装置 |
JP2008051984A (ja) * | 2006-08-23 | 2008-03-06 | Ricoh Co Ltd | 定着装置及びこれを備えた画像形成装置 |
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