JP2005043742A - 画像定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非通紙部の熱を効率良く拡散／放熱でき、非通紙部昇温に伴う加熱むらや周辺部材への熱ダメージ等の不具合を低減することができる画像定着装置を提供すること。
【解決手段】薄板ヒータを耐熱樹脂シートで挟んで構成した面状のフレキシブルヒータに、トナーの付着した画像媒体を直接加圧接触又はフィルム等の別部材を介して加圧接触させることによってトナーを画像媒体に定着させる画像定着装置において、前記フレキシブルヒータに対して画像媒体のある側と反対側に位置し、画像媒体を加圧する力に抗してフレキシブルヒータを支持する機能を果たす板状の弾性部材と、該弾性部材の端部を支持するホルダー部材と、弾性部材のフレキシブルヒータのある側と反対側の面上に温度検知手段を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、加熱体と加圧部材との圧接ニップ部で被加熱材を加熱する画像定着装置に関するものである。

電子写真複写機等の画像形成装置における省電力タイプの画像定着装置として、フィルム加熱方式の装置が実用化されている。これは加熱体に耐熱性の弾性フィルム（定着フィルム）を、回転駆動される加圧ローラで密着させて摺動搬送すると共に、該弾性フィルムと加圧ローラとの間に、トナーを載せた用紙を導入して、加熱体の熱と加圧ローラの加圧力によってトナーを用紙に定着させる装置である。このフィルム加熱方式の画像定着装置は、加熱体である低熱容量線状加熱体として、薄膜の低熱容量のフィルムを用いることができるため、急速加熱（即ち、加熱定着装置の立上げ時間短縮化）と省電力化が可能になる。

そして、この種の画像定着装置の多くは加圧ローラに耐熱性ゴム等の弾性体を用いて、その弾性変形により加熱体との間に所定幅の圧接ニップ部を形成し、ニップ部で効率良く未定着画像の定着を行うものであった。

しかし、耐熱性ゴムを用いた加圧ローラは熱伝導性が悪く、又、熱膨張率も大きいため、次のような問題があった。

１．幅の狭い小サイズ被加熱材を連続的に通紙していくと、非通紙領域は用紙の加熱に熱が消費されないので「非通紙部昇温」現象を生じる。そして、熱伝導性の悪い耐熱性ゴムから成る加圧ローラは、非通紙部の熱の拡散を妨げ、非通紙部昇温現象を助長させる大きな原因の１つとなっている。その結果、加圧ローラや軸受等に熱ダメージを与え易くなる。

２．非通紙部昇温現象による加熱むらは、トナー画像の定着むら・光沢むらやトナーオフセット等を生じさせることになる。

３．被加熱材の搬送速度は回転駆動される加圧ローラの周速で決まるため、加熱による加圧ローラの熱膨張は、加圧ローラの周速、即ち、用紙の搬送速度を変化させる。その結果、画像形成装置は加圧ローラの昇温に伴って加圧ローラの回転速度を調節する必要がある。これは、加圧ローラに独立した駆動装置を設けることとなり、画像形成装置のコストアップ要因となる。

そこで、これらの問題を解決すべく、加圧ローラに耐熱ゴム等と比べて低熱膨張率で良熱伝導性の円筒状金属ローラを用いた画像定着装置（図４は断面図、図５はニップ部詳細図、図６は分解図である）が特許文献１に提案されている。

これは、フッ素皮膜を被せたアルミ製の円筒金属ローラから成る加圧ローラ９４と、ホルダー部材９０に支持された耐熱ゴム（シリコンゴムやフッソゴム等）から成る弾性体９１、ＳＵＳ製の薄板ヒータ９２ｂを耐熱樹脂シート９２ｃ（本例では約５００℃で融解することなく炭化するＰＩ（ポリイミド）を使用）で挟んで構成したフレキシブルヒータ９２（弾性体９１に接着支持されている）、ＰＩを基材とする弾性フィルム９３を主構成材とする。

又、加圧ローラ９４は、図示しない加圧手段によってフレキシブルヒータ９２のある方向に加圧されて、弾性フィルム９３との間に所定幅のニップ部を形成（本例では弾性体９１の変形によって形成される）するとともに、ギア９７を介して図示しないモータによって駆動され、弾性フィルム９３を摺動搬送する。

斯かる構成を備えた画像定着装置は、不図示の電源手段によって、電極９２ｂとリード線９２ａを介してフレキシブルヒータ９２に通電し、それを加熱することができる。そして、画像定着装置は、トナーＴを載せた用紙Ｐが前記ニップ部に導入されると、フレキシブルヒータ９２による加熱と加圧ローラ９４による加圧力でトナーＴを用紙Ｐに定着させることができる。尚、フレキシブルヒータ９２への通電は、温度検知手段９５で検知される温度に応じてＯＮ／ＯＦＦされ、前記ニップ部付近の温度を所定温度を保つように制御される。

更に、加熱定着装置は温度ヒューズ９６を備える。温度ヒューズ９６は、不図示のリード線によって通電され、一定以上の温度を受けるとその通電を遮断するものである。前述の電源手段は、温度ヒューズ９６の通電が遮断されると、自動的にフレキシブルヒータ９２への電源供給を遮断するよう構成されており、温度検知手段９５の作動不良等による予期しない異常昇温を防ぐことができる。

そして、以上の構成と機能を備える画像定着装置は、前述の耐熱ゴムの加圧ローラを用いたタイプと比べ以下の特徴を持つ。

１. 円筒状金属ローラから成る加圧ローラ９４は、耐熱ゴムの加圧ローラと比べて低熱膨張率、且つ、良熱伝導性である。そのため、前述の「非通紙部昇温」現象が生じても、加圧ローラ９４は非通紙部の熱を自身を通じて通紙部に分散させ、「非通紙部昇温」現象を低減させることができる。そのため、加圧ローラや軸受等への熱ダメージを低減することができる。

２．非通紙部昇温現象によるトナー画像の定着むら・光沢むらやトナーオフセット等を低減することができる。

３．加圧ローラ９４の加熱による熱膨張は、耐熱ゴムの加圧ローラと比べて小さく、用紙Ｐの搬送速度への影響を抑えることができる。そのため、加圧ローラを駆動するモータは、熱膨張を考慮した制御をする必要がなく、画像形成装置の他の部分で使われているモータ（例えば、電子写真複写機における感光ドラムの駆動モータ等）と共通化でき、コスト低減を図ることができる。

特開平７−５７８４号公報

しかしながら、従来例は以下の問題点を有していた。

１．非通紙部昇温現象による熱は、加圧ローラの熱伝導性アップによって拡散させ易くなったが、フレキシブルヒータ９２に面した弾性部材９１が熱伝導性の悪い耐熱ゴムであるために問題がある。即ち、フレキシブルヒータ９２の裏側の弾性部材９１に熱がこもり、非通紙部昇温現象を助長する。

２．温度検知手段９５は、ホルダー部材と弾性部材９１を介して温度測定しているため、ニップ部の温度変化に対する測定応答性が悪い。

３．耐熱ゴムに用いるフッソゴムやシリコンゴムは高価であるため、装置のコストアップに繋がる。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、非通紙部の熱を効率良く拡散／放熱でき、非通紙部昇温に伴う加熱むらや周辺部材への熱ダメージ等の不具合を低減することができる画像定着装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、薄板ヒータを耐熱樹脂シートで挟んで構成した面状のフレキシブルヒータに、トナーの付着した画像媒体を直接加圧接触又はフィルム等の別部材を介して加圧接触させることによってトナーを画像媒体に定着させる画像定着装置において、前記フレキシブルヒータに対して画像媒体のある側と反対側に位置し、画像媒体を加圧する力に抗してフレキシブルヒータを支持する機能を果たす板状の弾性部材と、該弾性部材の端部を支持するホルダー部材と、弾性部材のフレキシブルヒータのある側と反対側の面上に温度検知手段を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、弾性部材の変形によってニップ幅を確保できるだけでなく、板バネは耐熱ゴムと比べて安価で低熱容量、良熱伝導性であるため、非通紙部の熱を効率良く拡散／放熱でき、非通紙部昇温に伴う加熱むらや周辺部材への熱ダメージ等の不具合を低減することができる。

又、温度検知手段と温度ヒューズは、ＳＵＳ等の良熱伝導性体から成る弾性部材を介してフレキシブルヒータの熱を検知するため、測定応答性が良く、より精密な温度測定と確実な温度ヒューズの作動を実現することができる。

更に、弾性部材の一部は円弧形状に形成され、その円弧の曲率半径を加圧ローラの外周の曲率半径以上としているため、ニップ幅を広く取ることができる。

図１〜図３に基づいて本発明に係る画像定着装置（図１は断面図、図２はニップ部詳細図、図３は分解図である）について説明する。

本実施の形態に係る画像定着装置は、フッ素皮膜を被せたアルミ製の円筒金属ローラから成る加圧ローラ９４と、ホルダー部材３、ＳＵＳ製の薄板ヒータ９２ｂを耐熱樹脂シート９２ｃ（本例では、約５００℃で融解することなく炭化するＰＩ（ポリイミド）を使用）で挟んで構成したフレキシブルヒータ９２（弾性体１に接着支持されている）、フレキシブルヒータ９２を支持する弾性部材１、ＰＩを基材とする弾性フィルム９３を主構成材とする。

又、加圧ローラ９４は、図示しない加圧手段によってフレキシブルヒータ９２のある方向に加圧されて、弾性フィルム９３との間に所定幅のニップ部を形成（本例では、弾性体１の変形によって形成される）するとともに、ギア９７を介して図示しないモータによって駆動され、弾性フィルム９３を摺動搬送する。

本実施の形態に係る画像定着装置は、構成において従来例と多くの点で共通するが、弾性部材１の構成は全く異なる。即ち、弾性部材１は、ＳＵＳ製の板バネで構成され、スリット１ａ（図３参照）と円弧部１ｂを備え、ホルダー部材３の支持溝２で支持される。又、温度検知手段９５と温度ヒューズ９６は、弾性部材１に、図示しない押さえ部材によって直接接触されている。尚、本実施の形態の構成は、弾性部材１とホルダー部材３の構成、温度検知手段９５と温度ヒューズ９６の取付方法を除いた部分は従来例と全く同一である。

斯かる構成を備えた画像定着装置は、不図示の電源手段によって、電極９２ｂとリード線９２ａを介してフレキシブルヒータ９２に通電し、それを加熱することができる。そして、画像定着装置は、トナーＴを載せた用紙Ｐが前記ニップ部に導入されると、フレキシブルヒータ９２による加熱と加圧ローラ９４による加圧力でトナーＴを用紙Ｐに定着させることができる。尚、フレキシブルヒータ９２への通電は、温度検知手段９５で検知される温度に応じてＯＮ／ＯＦＦされ、前記ニップ部付近の温度を所定温度を保つように制御される。

更に、画像定着装置は温度ヒューズ９６を備えている。温度ヒューズ９６は、不図示のリード線によって通電され、一定以上の温度を受けるとその通電を遮断するものである。前述の電源手段は、温度ヒューズ９６の通電が遮断されると、自動的にフレキシブルヒータ９２への電源供給を遮断するよう構成されており、温度検知手段９５の作動不良等による予期しない異常昇温を防ぐことができる。

以上で述べた構成と動作を備える加熱定着装置は、従来例と比べて次の特徴を持つ。

１．フレキシブルヒータ９２をＳＵＳ製の板バネから成る弾性部材１で支持し、弾性部材１の両端をホルダー部材３の支持溝２で支持する。そのため、加圧ローラ９４の加圧力を受けた弾性部材１の変形と円弧部１ｂによってニップ幅を確保できる。尚、円弧部１ｂの曲率半径は加圧ローラの外周の曲率半径以上となるように形成され、ニップ幅をより広くすると同時に、ニップ中央における加圧ローラ９４と弾性フィルム９３の確実な接触を実現している。更に、弾性部材１に形成したスリット１ａは、ニップ部における加圧ローラ軸方向の圧分布を均一にする役目を果たしている。加圧ローラ表面に凹凸があっても、弾性部材１はスリット１ａで区切られた区画毎に変形するため、凹凸に追従して圧分布を均一にすることができる。

２．ＳＵＳ製の板バネから成る弾性部材１は、従来例の弾性部材に用いていた耐熱ゴムと比べて安価であるだけでなく、低熱容量、且つ、良熱伝導性であるため、非通紙部の熱を効率良く拡散／放熱することができる。そのため、本発明は非通紙部昇温に伴う不都合（加熱むらや周辺部材への熱ダメージ）を従来例と比べて更に低減することができる。

３．温度検知手段６５と温度ヒューズ９６は、良熱伝導性を持つ弾性部材１を介してフレキシブルヒータの熱を検知するため、測定応答性が良く、より精密な温度測定と確実な温度ヒューズの作動を実現することができる。

本発明は、薄板ヒータを耐熱樹脂シートで挟んで構成した面状のフレキシブルヒータに、トナーの付着した画像媒体を直接加圧接触又はフィルム等の別部材を介して加圧接触させることによってトナーを画像媒体に定着させる任意の画像定着装置に対して適用可能である。

本発明に係る画像定着装置の断面図である。 本発明に係る画像定着装置のニップ部付近の詳細図である。 本発明に係る画像定着装置の分解斜視図である。 従来の画像定着装置の断面図である。 従来の画像定着装置のニップ部における断面図である。 従来の画像定着装置の分解斜視図である。

符号の説明

１ 弾性部材
２ 支持溝
３ ホルダー部材
９２ フレキシブルヒータ
９２ａ リード線
９２ｂ 電極
９２ｃ 耐熱樹脂シート
９３ 弾性フィルム
９４ 加圧ローラ
９５ 温度検知手段
９６ 温度ヒューズ
９７ ギア

Claims (3)

1. 薄板ヒータを耐熱樹脂シートで挟んで構成した面状のフレキシブルヒータに、トナーの付着した画像媒体を直接加圧接触又はフィルム等の別部材を介して加圧接触させることによってトナーを画像媒体に定着させる画像定着装置において、
   
   前記フレキシブルヒータに対して画像媒体のある側と反対側に位置し、画像媒体を加圧する力に抗してフレキシブルヒータを支持する機能を果たす板状の弾性部材と、該弾性部材の端部を支持するホルダー部材と、弾性部材のフレキシブルヒータのある側と反対側の面上に温度検知手段を設けたことを特徴とする画像定着装置。
2. 前記フレキシブルヒータと弾性部材及びホルダー部材の周囲を囲む筒状の弾性フィルムを備え、回転駆動される加圧ローラを用いてフレキシブルヒータに弾性フィルムを加圧接触させ、且つ、それを回転させるとともに、弾性フィルムと加圧ローラの間にトナーを載せた画像媒体を導入することによってトナーを画像媒体に定着させることを特徴とする請求項１記載の画像定着装置。
3. 前記板状の弾性部材の少なくとも一部を略円弧形状に形成するとともに、該円弧部分の曲率半径を前記加圧ローラの外周の曲率半径以上に設定したことを特徴とする請求項２記載の画像定着装置。

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