JP2007212896A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】外部加熱ベルト13を張架する加熱ローラ14aと14bとの軸間距離を固定し、外部加熱ベルト13の周長を、外部加熱ベルト13の定着ローラ11に対する圧接が解除されている状態では外部加熱ベルト13にテンションが付与されず、定着ローラ11への圧接に伴って外部加熱ベルト13にテンションが付与されるように設定する。
【選択図】図1
Description
L1=π×Dh+2×Lp
と表される。ただし、Dhは加熱ローラ14a,14bの外径であり、Lpは加熱ローラ14aと14bとの軸間距離である。
L1≦Lb ・・・(1)
の条件を満たすようにすることで、外部加熱ベルト13が定着ローラ11に圧接されていない状態では、外部加熱ベルト13にはテンション(張力)が付与されず(ただし、外部加熱ベルト13自身の自重に起因するテンションは無視できるものとする)、定着ローラ11に圧接されると自動的にテンションが付与される構成とすることができる。
L2=π×Dh+Lp+(Dh+Df)×θ/2
と表される。ただし、θ=2×arcsin(Lp/(Dh+Df))であり、Dfは定着ローラ11の外径である。
Lb≦L2 ・・・(2)
の関係を満たすことが好ましい。
Lb≦L2×1.0246 ・・・(2)’
の範囲であれば、外部加熱ベルト13が定着ローラ11に適切に従動しなくなったり、定着ローラ11を十分に加熱できなくなったりすることを防止できる。
L1≦Lb≦L2×1.0246 ・・・(3)
の関係を満たすことが好ましい。
L2−L1≧γ×(t−20)×Lb ・・・(4)
あるいは、
L1≦(1+γ×(t−20))×Lb≦L2×1.0246 ・・・(4)’
の関係を満たすようにすればよい。ここで、γは外部加熱ベルト13の線膨張係数であり、tは外部加熱ベルト13の使用温度(℃)である。
(i)Lb’≪L2の場合
図5(a)に示すように、加熱ニップ領域(加熱ニップ部19)の両端部において、外部加熱ベルト13と定着ローラ11とが接触しない状態になる。つまり、外部加熱ベルト13を定着ローラ11に圧接させるための所定の押圧力(本実施形態では40N)では、加熱ニップ領域(所定の加熱ニップ幅(本実施形態では20mm))の全域において外部加熱ベルト13と定着ローラ11とを接触させられない状態になる。このため、外部加熱ベルト13の定着ローラ11に対する加熱性能が低下する。また、外部加熱ベルト13に加わるテンションが大きくなりすぎて、加熱ローラ14a,14bの回転負荷が増大し、外部加熱ベルト13が定着ローラ11に対して従動回転せずにスリップしてしまう。
(ii)Lb’≫L2の場合
図5(b)に示すように、外部加熱ベルト13のたるみにより、加熱ニップ領域における外部加熱ベルト13と定着ローラ11との密着性が不安定となる。このため、外部加熱ベルト13の定着ローラ11に対する加熱性能が低下する。また、外部加熱ベルト13にテンションが全く付与されず、外部加熱ベルト13と加熱ローラ14a,14bとの間の摩擦力が低下するので、加熱ローラ14a,14bが外部加熱ベルト13に対して従動回転せずにスリップしてしまう。
(iii)Lb’≒L2の場合
図5(c)に示すように、外部加熱ベルト13は加熱ニップ領域全域にわたって定着ローラ11と接触するため、外部加熱ベルト13の定着ローラ11に対する加熱性能を適切に維持できる。また、外部加熱ベルト13に付与されるテンションも適正であるため、外部加熱ベルト13の定着ローラ11に対する従動回転、および加熱ローラ14a,14bの外部加熱ベルト13に対する従動回転を適切に行わせることができる。
厚さ90μmのポリイミド(宇部興産製、商品名:ユーピレックスS)の基材表面に、離型層としてPFTEとPFAとがブレンドされたフッ素樹脂を厚さ20μmでコーティングした周長の異なる複数の外部加熱ベルト13を試作し、各外部加熱ベルト13を、図1に示したように軸間距離を固定した2本の加熱ローラ14a,14bで懸架して定着ローラ11に荷重40Nで圧接させた。
−0.0005≦(Lb’−L2)/L2≦0.0246、すなわち、
−0.0005≦((1+γ×(t-t0))×Lb0−L2)/L2≦0.0246
であれば、外部加熱ベルト13のテンションを好適にできることがわかる。すなわち、外部加熱ベルト13のテンションが強すぎることによる外部加熱ベルト13のスリップや加熱性能の低下および外部加熱ベルト13のテンションが弱すぎることによる加熱ローラ14a,14bのスリップや加熱性能の低下を確実に防止できることがわかる。
次に、本実施形態にかかる定着装置1(本実施例)と、加熱ローラ14aと14bとの間の軸間距離を可変にした構成(比較例1)、および加熱ローラ14aおよび14bとは別に、外部加熱ベルト13にテンションを付与するためのテンションローラを設けた構成(比較例2)との、ベルト蛇行防止性能および加熱性能の比較実験の結果について説明する。
なお、説明の便宜上、比較例1および比較例2の構成に用いられる部材のうち、本実施例に備えられる各部材と同様の機能を有する部材については同じ符号を付してその説明を省略する。
11 定着ローラ(定着部材)
12 加圧ローラ
13 外部加熱ベルト(無端ベルト)
14a,14b 加熱ローラ(懸架ローラ)
15a,15b,15c,15d ヒータランプ(加熱手段)
16a,16b,16c サーミスタ
19 加熱ニップ部
21 サイドフレーム
22a,22b 軸受
23 アーム
24,25 支点
26 コイルバネ
27a,27b 寄り規制部材
30 外部加熱ベルトユニット
Claims (8)
- 定着部材と、無端ベルトと、上記無端ベルトを懸架する複数の懸架ローラと、上記無端ベルトを加熱する加熱手段とを備え、上記無端ベルトを上記定着部材に圧接させることで上記定着部材を加熱する定着装置において、
上記各懸架ローラは互いに平行かつ軸間距離を固定された状態で備えられ、
上記無端ベルトは、上記定着部材に圧接することでこの定着部材に従動回転するようになっており、
上記無端ベルトの内径周長が、上記定着部材に圧接されていない状態ではこの無端ベルトに張力が作用せず、上記定着部材に圧接されることによってこの無端ベルトに張力が作用する長さであることを特徴とする定着装置。 - 上記無端ベルトの内径周長が、上記定着部材を加熱するための接触面積で上記無端ベルトと定着部材とを圧接させたときに、上記定着部材に従動回転するための張力が上記無端ベルトに作用する長さに設定されていることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
- 上記複数の懸架ローラのうちの少なくとも2つが上記無端ベルトを介して上記定着部材に当接することで上記無端ベルトが上記定着部材に圧接するようになっており、
上記無端ベルトの内径周長が、この無端ベルトを上記定着部材に圧接させたときに、上記少なくとも2つの懸架ローラと上記定着部材との当接部のうち上記無端ベルトの回転方向に対して最上流側および最下流側の当接部によって挟まれる上記定着部材上の領域の全域においてこの無端ベルトが上記定着部材に接触する長さに設定されていることを特徴とする請求項1または2に記載の定着装置。 - 上記無端ベルトの内径周長をLb、
上記無端ベルトが上記定着部材に圧接されていないときに、この無端ベルトにたるみを生じさせないための理論内径周長をL1、
上記定着部材を適切に加熱するための接触面積で上記無端ベルトと定着部材とを圧接させたときに、この無端ベルトにたるみを生じさせないための理論内径周長をL2とすると、
L1≦Lb≦L2×1.0246の関係を満たすことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の定着装置。 - 上記無端ベルトの常温t0における内径周長をLb0、上記無端ベルトの線膨張係数をγ、上記無端ベルトの使用温度をtとすると、
L2−L1≧γ×(t−t0)×Lb0の関係を満たすことを特徴とする請求項4に記載の定着装置。 - 上記無端ベルトの常温t0における内径周長をLb0、上記無端ベルトの線膨張係数をγ、上記無端ベルトの使用温度をtとすると、
L1≦(1+γ×(t−t0))×Lb0≦L2×1.0246の関係を満たすことを特徴とする請求項4または5に記載の定着装置。 - −0.0005≦((1+γ×(t-t0))×Lb0−L2)/L2≦0.0246の関係を満たすことを特徴とする請求項5または6に記載の定着装置。
- 記録材上にトナー像を形成する画像形成手段と、請求項1〜7のいずれか1項に記載の定着装置とを備えた画像形成装置。
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