JP2006178315A

JP2006178315A - 加熱装置

Info

Publication number: JP2006178315A
Application number: JP2004373587A
Authority: JP
Inventors: Shinkichi Yamamoto; 真吉山本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-12-24
Filing date: 2004-12-24
Publication date: 2006-07-06

Abstract

【課題】耐久性向上のために設けたヒーター下流のグリス溜めからヒーターにグリスが進入することによって発生するグリススジを軽減する。
【解決手段】ヒーターホルダー上のヒーターの下流にフィルムに接触しないくぼみとくぼみの下流であって、且つ、ニップ部より下流にフィルムに接触する突起を備え、その突起にはスリットを設けた構成において、ヒーターとくぼみの間にフィルムに接触する突起を設ける。
【選択図】図６

Description

本発明は、被加熱材を加圧・加熱する加熱装置、及び前記加熱装置を被記録材に形成担持させた未定着像を加熱定着処理する像加熱装置として具備した電子写真装置・静電記録装置などの画像形成装置に関する画像形成装置に適用する。

従来、フィルム加熱方式あるいは電磁誘導を用いたフィルム加熱方式の定着装置において、回転体としての円筒状もしくはエンドレスフィルム状の定着フィルムの駆動方法として、定着フィルム内周面を案内するフィルムガイド（フィルム支持部材）と加圧ローラとで圧接された定着フィルムを加圧ローラの回転駆動によって従動回転させる方法（加圧ローラ駆動方式）がある。定着フィルム内面とフィルムガイドには、定着フィルムとフィルムガイドとの摩擦による回転トルクの影響を軽減するために、耐熱性グリス等の潤滑剤を介在させる等している。フィルム加熱方式の装置においては、特開平５−２７６１９号に提案されているように、定着フィルムとフィルムガイド部材との間に潤滑剤（グリス）を介在させることにより定着フィルムとフィルムガイド部材との間の摺動性を確保していた。さらに、上記のフィルム加熱方式の定着装置では、被記録材の巻き付きジャムが発生しやすい問題があった。特に、トナー載り量が比較的多いフルカラー画像定着時や、比較的コシの弱い薄紙や吸湿紙の定着時は、定着フィルムへの巻き付きジャムが発生しやすい。特開２００３-２２９２３４号に提案されているように被記録材の巻き付きジャムを防止し、定着ニップ通過後における被記録材の定着フィルムとの分離性を高めるために、フィルム支持部材の摺動部よりも下流側に、摺動部の面よりも加圧ローラ側へ突出させた突起部を設ける方法がある。しかしながら、上述のような突起部は、定着フィルム内面に付着しているグリスを削ぎ落としてしまうため、グリスの循環が悪くなる。そのグリスの循環を改善するため、突起部に伝熱材移動方向に伸びたスリットが一ヶ所以上設けられている。

また、［図１］と図１中A部拡大図［図２］に示すように、定着ニップの下流すぐに突起１７があると、スリットを通り抜けることが出来なかったグリス１６がニップ部に進入し、グリススジの原因となる。とくに、近年のLBPは高寿命を満足させるために、グリスの量をふやす傾向にあり、グリススジの原因となりやすい。

また、［図３］従来例では、ニップ部上流側に突起が無いため、グリス１６は均一化されること無くニップ部に供給されている。特に、下流側の突起にスリットを設けると、グリスはスジ状となってニップ部に供給されてしまう。
特開平５−２７６１９号公報特開２００３−２２９２３４号公報

解決しようとする課題１
前記、従来の方法のように、ニップ部下流すぐに突起がありその突起にスリットが彫られている場合においては、グリスがスリットを完全に通過することが出来ずにスリットのない部分にグリスが蓄積して、ニップ部にグリスが到達しグリスムラとなって画像に表れていた。また、近年は製品の高寿命化によってグリスの量を増やす傾向にあり、更に蓄積量が増え、グリスムラが顕著に現れるようになった。

本出願に係る発明の第一の目的は、ニップ部の下流側にくぼみを設けて、そのくぼみにグリスを一時的にため、かつ、第一の突起をくぼみとヒーターの間に設けることで、突起上流側に蓄積されたグリスがニップ部内に進入することを防ぎ、こうすることでグロスムラのない高画質な画像を得ることである。

解決しようとする課題２
加圧力を高めることによって、より高い光沢の画像が得られることは一般に知られている。しかし、加圧力を高めることは、定着フィルム内面とヒーター面との摩擦力を増大させ、駆動トルクを大きくする原因となる。そのため、定着フィルムが従動しずらくなり、最悪の場合は定着フィルムが加圧ローラの回転に対して、スリップすることになり転写材の搬送不能等の問題となる。本発明においてはグリスを均一化することで、定着フィルムの回転トルクを軽減することである。

本出願に係る発明の第２の目的は、均一にグリスを循環させ、定着フィルムの回転トルクを減少させることである。

解決しようとする課題３
グリスは高温下で、長時間循環されることで、本来の性能を失い、定着フィルムの駆動力の上昇や、ヒーター面へのグリス固着によって引き起こされる画像ムラの原因となる。

本出願に係る発明の第三の目的は、ニップ部下流のくぼみにグリス溜まりを作成することで、常に新しいグリスをニップ部内に供給し、長時間の使用に耐えうる加熱装置を提供することである。

本出願に係る発明の目的を実現する構成は、フィルム状の伝熱材と、伝熱材を支持する支持部材と、支持部材に保持された加熱部材と、伝熱材を挟んで前記支持部材と加熱部材の少なくともどちらか一方に当接する加圧部材とを有し、伝熱材は支持部材に対して摺動して回転し、伝熱材と加圧部材との当接によって形成されるニップ部において、前記支持部材のヒーターより下流側に第一の突起があり、その突起よりも回転方向下流側に伝熱材に接触しないくぼみを設け、更にその下流には第二の突起を設け、その第二の突起には伝熱材回転方向に伸びたスリットが深さ0.1ｍｍ以上1ｍｍ以下、間隔0.5ｍｍ以上、2ｍｍ以下で少なくとも画像領域内全域に設けられていること、かつ、支持部材には、少なくとも画像領域内全域にわたって伝熱部材に当接するようなヒーター面より若干高いフィルム接触部ニップ部上流側に設けられていること特徴とする加熱装置である。

以上の構成によって得られる作用は、突起によって蓄積されたグリスがヒーター表面上に進入することを防止でき、突起が画像に与える影響を最小限に押えることができる。また、定着フィルム内面に介在しているグリスの潤滑を画像領域内全域でよくすることができる、そうすることで、定着フィルムの駆動力の低減及びグリスムラによる光沢ムラを抑制することができる。

また、支持部材に設けられたくぼみにグリスを満たし、定着フィルムがくぼみの中のグリスを潤滑させることで常に新しいグリスをヒーター面上に供給させることである。

以上説明したように、本出願に係る発明によれば、フィルム状の伝熱部材と、伝熱部材を支持する支持部材と、伝熱部材を挟んで前記支持部材に当接する加圧部材とを有し、伝熱部材は支持部材に対して摺動して回転し、加熱部材と加圧部材との当接によって形成されるニップ部で転写材を挟持搬送して加圧および加熱する加熱装置において、加熱部材下流側に存在する第一の突起とくぼみによって、スリットの影響を受けにくい更に高い品質をもつ画像が得られ、また、転写材の伝熱部材からの分離性向上と、伝熱材のスリップ防止、スティックスリップの防止または更なる駆動トルクの低減の両立を図ることができ、かつ、長時間の使用においても上記効果を得ることができる。

［図４］は本実施形態例における加熱装置の横断面図、［図５］は正面図であり、［図６］はニップ部の拡大図である。

まず、装置の全体的な概略構成について述べる。この加熱装置は、大きく分けて略半円状の支持部材としてのフィルムガイド１０と、フィルムガイド１０に保持された発熱体であるセラミックヒーター１１、このフィルムガイド１０にルーズに外嵌させた伝熱材としての円筒状のポリイミドの定着フィルム１２と、フィルムガイド１０との間に定着フィルム１２を挟んでニップ部Ｎを形成させた、加圧部材としての加圧ローラ１３とからなる。

半円状のフィルムガイド１０は、定着フィルムの姿勢維持とセラミックヒーターの保持等を目的とする。またフィルムガイド１０は定着フィルム１２が摺動することから、摺動性に優れる耐熱モールド系が好ましい、また、そうした場合、加圧ローラに押えつけてもたわまないように、金属をバックアップ部材としてつけることが好ましい。また、このバックアップ部材は定着フィルムを傷つけるおそれがあるので、定着フィルム１２には触らないように構成する。本実施例では、コの字型の板金をバックアップ用ステー１４として採用している。

加圧ローラ１３は、芯金１５と、前記芯金周りに同心一体にローラ状に成型被覆させた、シリコーンゴムとで構成されており、芯金１５の両端部を装置の不図示のシャーシ側板金間に回転自由に軸受け保持させて配設してある。

定着フィルム１２を外嵌させたフィルムガイド１０は加圧ローラ１３の下側に配置され、フィルムガイド１０に配設したバックアップ用ステー１４の両端部とフランジ２１・２２との間にそれぞれ加圧バネ２３・２４を縮設することでバックアップ用ステー１４に押し下げ力を作用させている。これにより、フィルムガイド１０の上面と加圧ローラ１３の下面とが定着フィルム１４を挟んで圧接して、所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。

加圧ローラ１３は図示しない駆動手段により矢示の反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ１３の回転駆動により、定着ニップ部Ｎにおいて加圧ローラ１３と定着フィルム１２の外面との摩擦力で定着フィルム１２に回転力が作用し、定着フィルム１２の内周面が定着ニップ部Ｎにおいてセラミックヒーター１１及びヒーターホルダー１０の上面に密着して摺動しながら矢示の時計方向に加圧ローラ１３の周速度にほぼ対応した周速度をもってフィルムガイド１０の外周を回転する。

定着フィルムは加圧力を持たせた状態で摺動させるので、セラミックヒーター１１の表面はガラスおよびガラスをコートしたものなどで構成し、摺動抵抗を低減した物が好ましい。本例では、ヒーター表面はガラスを採用している。

この加熱部材であるセラミックヒーター１１は、少なくとも長手方向には画像形成領域以上であり幅方向には、少なくとも一部が定着ニップ部Ｎ内にある。本例ではフィルムガイド１０の上面に長手に沿って具備させた嵌め込み用の溝部に位置決め保持させてある。

さらに、セラミックヒーター１１と定着フィルム１２内周面との間に潤滑剤を介在させ、定着フィルム１２の摺動抵抗低減を図っている。本実施形態例においては、潤滑剤としてフッ素グリースを用いている。

定着ニップ部Ｎにおける定着フィルム１２摺動部近傍のフィルムガイド１０および摺動部材の構成については、後記する。

２１・２２はフィルムガイド１０の手前側と奥側の端部に嵌着して配設したフランジであり、定着フィルム１０の回転時に定着フィルム１０を受けて、フィルムガイド１０長手に沿う寄り移動を規制する役目及び前述した加圧力を受ける役割をする。

そして、加圧ローラ１３が回転駆動され、それに伴って定着フィルム１２が回転し、ヒーターに電力が供給され、ヒーターが発熱して定着ニップ部Ｎが所定の温度に立ち上がって温調される。この状態において、図示しない画像形成手段部から搬送された未定着トナー画像が形成された被記録材Ｐが定着ニップ部Ｎの定着フィルム１０と加圧ローラ１３との間に導入され、定着ニップ部Ｎにおいて画像面が定着フィルムの外面に密着して定着フィルム１０と一緒に挟持搬送されていく。

転写材Ｐは定着ニップ部Ｎを通過すると、定着フィルム１０の外面から分離して排出搬送されていく。被記録材Ｐ上の加熱定着トナー画像は定着ニップＮを通過後、冷却して半永久固着画像となる。

定着フィルム摺動部の構成
［図６］は、定着ニップ部Ｎにおける定着フィルム１０の摺動部近傍の横断面図である。ヒーターホルダー１０上に設けられたニップ部内にある第一の突起３０は後述するくぼみのグリスをヒーター面に進入させないために設けられている、また本実施例においては、ニップ部はこの第一の突起上に位置しているが、後述する第二の突起より上流側に存在すれば本発明の効果を得ることができる。

更に、下流側にはスリットを持つ巻き付き防止用の第二の突起３２が設けられている。この第二の突起３２は定着フィルムの曲率を変化させ、薄紙やトナー濃度の濃い定着フィルムに巻き付き易い紙をはがす役目をする。

定着フィルムに当接しないくぼみ部３１を形成させ、グリスをニップ部に進入させないように、第二突起３２を設けている。また、くぼみ部３１は定着フィルムに触れなければ、深くてもよい。

前記第二の突起３２のくぼみからの突出量ｈは、使用する紙の種類、定着フィルムの表面性などによって変化する転写材の巻きつき具合によって調整する必要があるが、本実施例ではＨ＝２.５ｍｍで構成されている。

次に第二の突起のスリットについて説明する。図８と図９は、ニップ部Ｎよりも下流側に位置する第二の突起３２を、定着フィルム１２移動方向下流側からみた下流突起のスリット図である（図６中の矢視図）。この第二の突起３２にグリスがかきとられ循環しなくなることを防止するために第二の突起３２には定着フィルム１２移動方向に伸びたスリットを設けている。スリットが設けられた位置では、定着フィルム１２内周面にグリスが削ぎ落とされずに付着しているため、グリスは定着フィルム１２の移動と共に上流側へ循環される。循環されたグリスは再びニップ部Ｎへ入り込むことができるので、グリスによる摺動抵抗低減効果を効率良く得ることができる。

スリットの形状については図１０に示すように下流側へ末広がり形状４３で構成するなどすると、グリスは更に均一に上流側へ供給されるようになるが、現在の技術では、型作成が困難なため、本実施例では、図９のように構成されている。

また、スリット４１の定着フィルム１２移動方向に対する幅Ｗは、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下が望ましい。スリット４１の幅Ｗが０．５ｍｍ未満では、スリット４１におけるグリスの移動が難しくなる。逆に０.５ｍｍ以上では初期温度が低い状態でグリスの粘性が高い状態においても、定着フィルム１２の摺動抵抗を増大させてしまうことがない。一方、幅Ｗが５ｍｍよりも広い場合では、スリット４１に沿って定着フィルム１０が屈曲しやすいため、屈曲部の跡が画像に転写されてしまう。本実施形態例において、スリット４１の幅Ｗは、０.６ｍｍとしている。

また、スリットの間隔Ｐは0.5ｍｍ以上2ｍｍ以下が望ましい。間隔が広いとグリスの循環性能が落ちる。細かすぎると、鋭利な突起となり、定着フィルム１２を傷つける原因となり好ましくない。本実施例においては１.２ｍｍとしている。

次に、スリットの深さについては0.1ｍｍ以上1ｍｍ以下が望ましい。深すぎると、定着フィルムに追従して循環するグリスが減る。また浅すぎると、粘性の高いグリスではスリット４１を通過できない。本実施例においては、スリットの深さは0.2ｍｍとしている。

スリット４１部と定着フィルム１２との摺動面のフィルムガイド側４２もしくはフィルムガイド全域にフッ素コートを行い、その摺動性をあげることで、グリスがより流れやすくなり、グリス循環性能に対するラチチュードを確保することもできる。

以上のように構成し、下流側のくぼみ３１の作用によって、第二の突起３２にスリット状に蓄積されたグリスがニップ部に進入することが無く、グロスムラが発生することが無い。また、スリットによってグリスは効率よく循環させられ、ニップ部には常にグリスが介在する状態が作られ、駆動トルクを減少させることができる。

本実施形態例の第２は、上記の第１の実施形態例において、定着フィルム１２移動方向上流側であって、ニップ部Ｎよりも上流側に位置するヒーターホルダー１０上に画像領域内全域に当接する当接部３３を設けた構成である。

［図７］は［図６］の一点鎖線部Cの拡大図であるが、図に示すようにこの突起は定着フィルムに軽く当接することが望ましい。そうすることで下流側からスリット状に流れてきたグリスを上流側に柔らかくせき止め、必要量をヒーター表面に供給することが可能になる。しかし、逆に突起高さが高すぎると再びグリスを掻きとってしまい、ニップ部Ｎに十分なグリスが行き渡らなくなる。この接触部の高さは、伝熱材の弾性率、屈曲Ｒ等によって調整する必要があるが、セラミックヒーター１１面より0.1ｍｍ以上、1ｍｍ以下で構成することがのぞましい。

以上のようにニップ部上流側を構成することで、下流側から流れてきたスリット状のグリスムラを均一にすることができる。その結果、グリスによる画像の光沢ムラをさらに低減することが可能となる。

その他の装置構成等は、第１の実施形態例の定着装置１００と同様であるので、再度の説明は省略する。

次に［図１１］と［図１２］を用いて本実施形態例の第３を説明する。上記の第１又は第２の実施形態例において、くぼみをさらに深くほり込み、且つ、フッ素系グリスでくぼみを埋め尽くすように構成する。グリスをくぼみに満たしておくことによって、［図１２］に示すように、定着フィルム１２が古いグリスをグリス溜めの上流に運び、定着フィルムに触れる下流側のグリスが押し出され、スリットを通ってヒーター面上に循環し、常に新しいグリスを供給することができる。

また、下流のグリス溜まり５１の深さＵは深いとグリスの耐久時間が延びるが、初期大量に塗布する必要があるため、コスト高となる。逆に、低いとグリスの耐久時間が縮まるが、塗布量が少なくてすむ、その製品毎の目標耐久時間によって深さを決定することが望ましい。本発明では0.5ｍｍで構成する。

また、前記くぼみ部にシリコンコートをすることで、グリスの循環性を向上させても良い。

以上のように構成することで、長期間使用しても、グリスのヒーター面への固着やオイル劣化によるトルクアップを防ぎ、高品質な画像を提供することが可能となる。

従来例従来例のA部拡大図従来例のB部拡大図本実施例の概略図加熱部材正面図ニップ部の拡大図図４中C部拡大図図４中の矢視図図４中の矢印方向斜視図下流突起のスリット図斜視図−その他の実施例第三の実施例−ニップ部の横断面図第三の実施例−グリス溜め部拡大図

符号の説明

１０ヒーターホルダー
１１セラミックヒーター
１２定着フィルム
１３加圧ローラ
１４バックアップ用ステー
１５加圧ローラ芯金
２１フランジＲ
２２フランジＬ
２３加圧バネＲ
２４加圧バネＬ
３０第一の突起
３１くぼみ
３２第二の突起
３３当接部
４１スリット
５１潤滑剤
５２グリス溜まり
Ｎニップ部
Ｐ転写材

Claims

フィルム状の伝熱材と、前記伝熱材を支持する支持部材と支持部材によって保持された加熱部材を有し、前記伝熱材を挟んで少なくとも前記支持部材と前記加熱部材のどちらか一方に当接する加圧部材とを有し、前記伝熱材は前記支持部材に対して摺動して回転し、前記伝熱材と前記加圧部材との当接によって形成されるニップ部に転写材を挟持搬送して加圧および加熱する加熱装置において、前記支持部材上に加熱部材の伝熱材回転方向下流側に略画像形成領域の長さに第一の突起を設け、前記第一の突起の下流側に伝熱材に接触しないくぼみを設け、前記くぼみの下流側で、かつ、ニップ部の外に略画像形成領域の長さの第二の突起を設け、前記第二の突起には、伝熱材移動方向にスリットを設けたことを特徴とする加熱装置。
前記スリットは深さ0.1ｍｍ以上、1ｍｍ以下であって、等間隔でピッチが0.5ｍｍ以上、2ｍｍ以下であって、幅は0.5ｍｍ以上、5ｍｍ以下で略画像形成領域の長さで設けられていることを特徴とする請求項１の加熱装置。
前記支持部材のニップ部の上流側に、略画像領域で伝熱部材に当接するような当接部を設けたことを特徴とする請求項１の加熱装置。