JP2006208785A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 グロスむら防止と立ち上げ時間短縮。
【解決手段】 ニップ幅変更手段を備え、立ち上げ時は第１のニップ幅で回転させ、定着動作時は第２のニップ幅で回転させる設定とし、第１のニップ幅は第２のニップ幅よりも狭い。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真方式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使用される定着装置に関する。

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、熱ローラ方式の定着装置が広く用いられている。熱ローラ方式の定着装置は、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、前記ローラ対を回転させ、前記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被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被記録材に熱圧定着させるものである。

近年、省エネルギーの観点から通常の印字待機時には温度制御を行わず、常にヒータランプをオフにしておき、印字動作が開始される毎に定着ローラを加熱し、立ち上げを行う、いわゆる省エネモードが一般的になってきている。ところが、定着ローラの温度が定着に必要な温度に達するためには通常１分以上の時間が掛かり、結果的に必要な印字がすぐに行えないという不便が起こってしまう。そこで、ローラの小型化、薄肉化やベルトにすることにより熱容量を小さくすることで、消費電力を増加させずに立ち上げ時間を短くすることが一般的になってきている。

又、別の従来例としては、例えば特許文献１と特許文献２をあげることが出来る。
特開平０４−３６２９８４号公報 特開２００４−０２１０９９号公報

電源ＯＦＦ状態や省エネモードからの定着装置の立ち上げは、まず、記録開始信号が制御部に入力されると、ヒータに電力が投入され、ヒータが加熱することにより定着ローラの表面温度が上昇する。温度検知センサで表面温度を検出し、所定の温度に達したところで立ち上げを終了し、印字動作を開始する。しかしながら、加圧側に熱源を持たず、定着ローラが定着温度に達するまで静止している場合には、定着ローラの加圧ローラと接触している部分の温度が局所的に低くなるとともに、加圧ローラの温度が局所的に高くなる。このような状態から、ローラを回転させ定着動作を開始すると、ローラ周方向の温度むらの影響を受け、画像にグロスむらが生じてしまう。また、立ち上げ中に定着ローラを回転させると、定着ローラの熱が加圧ローラに奪われてしまうため、立ち上げ時間が長くなるという問題が生じる。

そこで、本発明は、グロスむらを生じさせることなく立ち上げ時間を短縮した定着装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に係わる発明は、互いに圧接回転する定着体及び加圧体と、前記定着体を加熱する加熱手段とを備え、未定着トナー像を担持した記録材を前記定着体及び前記加圧体によって形成されるニップ領域で挟持搬送しながら加熱及び加圧することによりトナー像を定着する定着装置において、前記定着体もしくは加圧体のいずれか一方を回転駆動する駆動手段とニップ幅を変更可能なニップ変更手段とを備え、立ち上げ時は第１のニップ幅で回転し、定着動作時は第２のニップ幅で回転させる設定とし、第１のニップ幅は、第２のニップ幅よりも狭いことを特徴とする。

また、請求項２に係わる発明は、請求項１に係わる発明において、前記定着体および加圧体のいずれか一方は、無端ベルト状の部材を備えた構成であることを特徴とする。

また、請求項３に係わる定着装置は、請求項１に係わる発明において、前記定着体および加圧体のいずれか一方は、複数のローラに張架された無端ベルト状の部材を備えた構成であることを特徴とする。

また、請求項４に係わる定着装置は、請求項１に係わる発明において、前記定着体および加圧体は、ローラであることを特徴とする。

また、請求項５に係わる定着装置は、請求項１から４に係わる発明において、前記ニップ変更手段は、前記定着体と前記加圧体との加圧力を変更する手段であることを特徴とする。

また、請求項６に係わる定着装置は、請求項１から３に係わる発明において、前記ニップ変更手段は、無端ベルト状部材の巻きつけ角度を変更する手段であることを特徴とする。

［作用］
本発明においては、立ち上げ時は定着動作時よりもニップ幅を狭くすることより、加圧体に奪われる熱量を抑制し、また、立ち上げ中に定着体と加圧体を回転することにより、周方向温度分布の均一化が行われるため、グロスむらを生じさせることなく立ち上げ時間を短縮することができる。

以上説明したように本発明によれば、定着体および加圧体の温度むらと加圧体に奪われる熱量を抑制することが可能となり、グロスむらを生じさせることなく立ち上げ時間を短縮することができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本実施例の定着装置の概略構成図である。

上部がハロゲンヒータを内包した定着ローラ１で、下部が２本のローラによって張架された無端状のベルト５とベルトを所定の圧力で押圧するためのパッド８で構成されている。

定着ローラ１は中空の肉厚０．５ｍｍの鉄製の芯金３上に１ｍｍ厚のシリコーンゴム層２、この外側に３０μｍ厚のＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアリキルビニルエーテル共重合体）チューブ層を有し、直径４０ｍｍに形成されている。一方、ベルト５は７０μｍ厚のポリイミドの基層の上に、３０μｍ厚のＰＦＡチューブ層を有し、直径４０ｍｍに形成されている。ベルトを張架する２本のローラのうち、記録材搬送方向の下流側に配設された加圧ローラ７は、直径２０ｍｍのステンレス製ローラで、ベルトを介して定着ローラに３０ｋｇｆで加圧されている。また、搬送方向の上流側に配設された支持ローラ６は、直径１５ｍｍのステンレス製ローラで、ニップ変更手段９により、移動可能になっている。

パッド８は幅７ｍｍ、厚み５ｍｍのシリコーンゴムとそれを固定する支持体によって形成されている。また、ベルト５の内側と摺擦するパッド８の表面には摩擦力を低減するため、ガラス樹脂からなるシートを設けている。このパッド８は定着ローラ１に２０ｋｇｆで加圧されている。また、ニップ変更手段９としては、パッドの加圧力を変化させるとともに、上流側に配設された支持ローラの両端部を移動可能な軸受により支持し、軸受にカムを当接させるか、軸受に張力付与部材を介してカムを当接させ、カムを回転させることにより、支持ローラを上下方向に移動させている。このように、加圧ベルトの定着ローラへの巻きつけ角度を変えることで、ニップを変更することができる。

上述の定着装置では、未定着トナー像を表面に担持した記録材が定着ローラと加圧ベルトとの間の定着ニップに挟持搬送され、このとき加熱および加圧されてトナーの定着が行なわれることになる。

以上のような定着装置では、立ち上げ時においては、ヒータへの通電により定着ローラが加熱されるともに、図２に示すようにニップ変更手段９により、支持ローラ６がニップ５ｍｍとなる第１の位置に移動する。移動が終了したのと同時に、不図示の駆動手段により定着ローラの回転を開始し、それに伴いベルトも回転する。この動作によって定着ローラと加圧ベルトの温度がそれぞれ回転方向に沿って均一化される。定着ローラの温度が１９０℃に達したところで定着動作を開始することが可能となる。次に、定着可能なコピーモードに移行すると、ニップ変更手段９により、支持ローラはニップ１０ｍｍとなる第２の位置に移動するとともに、パッドが加圧され、定着動作を開始する。こうすることで、定着ローラおよび加圧ベルトの周方向温度むらと加圧側に奪われる熱量を抑制することが可能となり、グロスむらを生じさせることなく立ち上げ時間を短縮することができる。

そこで本実施例の構成において、実際に立ち上げ時間を測定したところ、立ち上げ時間は３０秒であった。一方、比較例として、立ち上げ時にニップを変更せず、定着動作時と同じ１０ｍｍのニップ幅で立ち上げを行った場合の時間を測定したところ、４０秒を要した。これは、ニップを広くしたため、ローラ回転時に加圧側への熱の移動量が増加したためである。また、ニップ変更手段９により、立ち上げ時にニップを５ｍｍに変更するが、定着ローラの回転を行わず、静止した状態での立ち上げ時間を測定した。その結果、立ち上げ時間は２５秒であったが、定着後の画像にグロスむらが発生した。これは、ローラが静止していたため、回転による温度のならし効果がなく、定着ローラと加圧ベルトの接触面で生じた周方向の温度差が解消されなかったためである。

このように、本実施例では、立ち上げ時のニップ幅を定着動作時のニップ幅よりも狭くすることで、加圧ベルト側への熱の移動を抑制し、また定着ローラを回転させることで定着ローラおよび加圧ベルトの温度むらを解消できるため、立ち上げ時間の短縮とグロスむらが生じることを防止することができる。

本実施例においては、加圧側にベルトを用いた構成であるが、この構成に限ったものでなく、図３に示すように定着側にベルトを用いた構成においても有効である。

図４は定着装置の他の実施態様を示すものである。

上部がハロゲンヒータを内包した定着ローラ１で、下部が定着ローラ１に回転自在に圧接された加圧ローラ３１で構成されている。

定着ローラ１は中空の肉厚０．５ｍｍの鉄製の芯金３上に１．５ｍｍ厚のシリコーンゴム層２、この外側に３０μｍ厚のＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアリキルビニルエーテル共重合体）チューブ層を有し、直径４０ｍｍに形成されている。

一方、加圧ローラ３１は、中空の肉厚０．５ｍｍの鉄製の芯金３３上に２ｍｍ厚のシリコーンゴム層３２、この外側に３０μｍ厚のＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアリキルビニルエーテル共重合体）チューブ層を有し、直径４０ｍｍに形成されている。また、ニップ変更手段３５としては、一般的なものを使用することができる。一例を示すと、加圧ローラの軸芯の長手方向両端部を回転自在に支持する軸受と、先端部に固定された軸受を定着ローラに向けて付勢する圧縮ばね等の付勢部材と、付勢部材の基端側を定着ローラ側に押圧する押圧部材とによって構成することができる。そして、この押圧部材を適宜に移動させて、定着ローラに対する加圧ローラの加圧力を変化させることで、ニップを変更することができる。

上述の定着装置では、未定着トナー像を表面に担持した記録材が定着ローラと加圧ローラとの間の定着ニップに挟持搬送され、このとき加熱および加圧されてトナーの定着が行なわれることになる。

以上のような定着装置では、立ち上げ時においては、ヒータへの通電により定着ローラが加熱されるともに、ニップ変更手段３５により、ニップ４ｍｍとなる第１の加圧位置に移動する。移動が終了したのと同時に、不図示の駆動手段により定着ローラの回転を開始し、それに伴い加圧ローラも回転する。この動作によって定着ローラと加圧ローラの温度がそれぞれ回転方向に沿って均一化される。定着ローラの温度が１９０℃に達したところで定着動作を開始することが可能となる。次に、定着可能なコピーモードに移行すると、ニップ変更手段３５により、加圧ローラはニップ８ｍｍとなる第２の位置に移動し、定着動作を開始する。

そこで本実施例の構成において、実際に立ち上げ時間を測定したところ、立ち上げ時間は５５秒であった。一方、比較例として、立ち上げ時にニップを変更せず、定着動作時と同じ８ｍｍのニップ幅で立ち上げを行った場合の時間を測定したところ、６５秒を要した。また、立ち上げ時にニップ変更手段によりニップを４ｍｍに変更するが、定着ローラの回転を行わず、静止した状態での立ち上げ時間を測定した。その結果、立ち上げ時間は４５秒であったが、定着後の画像にグロスむらが発生した。

このように、本実施例では、立ち上げ時のニップ幅を定着動作時のニップ幅よりも狭くすることで、加圧ローラ側への熱の移動を抑制し、また定着ローラを回転させることで定着ローラおよび加圧ローラの温度むらを解消できるため、立ち上げ時間の短縮とグロスむらが生じることを防止することができる。

本発明の定着装置の一実施例を示す概略構成図。 本発明の定着装置の立ち上げ時におけるニップ変更状態を示す概略構成図。 本発明の定着装置の一実施例を示す概略構成図。 本発明の他の一実施例を示す概略構成図。

符号の説明

１ 定着ローラ
２ シリコーンゴム層
３ 芯金
４ ハロゲンヒータ
５ ベルト
６ 支持ローラ
７ 加圧ローラ
８ 加圧パッド
９ ニップ変更手段
１０ 記録材
１１ トナー画像
１２ 接触手段
１３ 支持ローラ
３１ 加圧ローラ
３２ シリコーンゴム層
３３ 芯金
３５ ニップ変更手段

Claims (6)

1. 互いに圧接回転する定着体及び加圧体と、前記定着体を加熱する加熱手段とを備え、未定着トナー像を担持した記録材を前記定着体及び前記加圧体によって形成されるニップ領域で挟持搬送しながら加熱及び加圧することによりトナー像を定着する定着装置において、
   前記定着体もしくは加圧体のいずれか一方を回転駆動する駆動手段とニップ幅を変更可能なニップ変更手段とを備え、立ち上げ時は第１のニップ幅で回転し、定着動作時は第２のニップ幅で回転させる設定とし、第１のニップ幅は、第２のニップ幅よりも狭いことを特徴とする定着装置。
2. 前記定着体および加圧体のいずれか一方は、無端ベルト状の部材を備えた構成であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記定着体および加圧体のいずれか一方は、複数のローラに張架された無端ベルト状の部材を備えた構成であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
4. 前記定着体および加圧体は、ローラであることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
5. 前記ニップ変更手段は、前記定着体と前記加圧体との加圧力を変更する手段であることを特徴とする請求項１〜４に記載の定着装置。
6. 前記ニップ変更手段は、無端ベルト状部材の巻きつけ角度を変更する手段であることを特徴とする請求項１〜３に記載の定着装置。

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