JP2008275753A

JP2008275753A - 加熱定着装置

Info

Publication number: JP2008275753A
Application number: JP2007117013A
Authority: JP
Inventors: Masashi Komata; 将史小俣; Kenji Ninomiya; 賢治二宮; Takahiro Uchiyama; 高広内山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-04-26
Filing date: 2007-04-26
Publication date: 2008-11-13

Abstract

【課題】オンデマンド定着器におけるフィルムスリップの防止、及びフィルムスリップに伴う画像不良の防止。
【解決手段】フィルムガイドの中央部リブを端部リブよりも大きくする。
【選択図】図１

Description

本発明は、加熱体に圧接させて移動駆動させた耐熱性の定着フィルムの加熱体側とは反対面側に、顕画像を支持する転写媒体を導入し、密着させて該フィルムと一緒に加熱体位置を通過させることで加熱体の熱をそのフィルムを介して転写媒体に与える方式（フィルム加熱方式）の定着装置に関するものである。

この装置は、電子写真複写機、プリンタ、ファックス等の画像形成装置における画像加熱定着装置、すなわち、電子写真、静電記、磁気記録等の適宜の画像形成プロセス手段により加熱溶融性の樹脂等からなるトナーを用いて転写媒体（転写材シート、エレクトロファックスシート、静電記録シート、印刷紙等）に形成したトナー画像を永久固着像として加熱定着処理する画像加熱定着装置として活用できる。

従来、被加熱体上に形成された顕画像を該被加熱体に定着する定着装置としての加熱装置は熱ローラー方式が一般的であった。しかしながら、大きな熱容量を要し、電源投入から画像出力までの装置立上りに時間を要した。

そこで、最近では省電力化、および電源投入から画像出力までの時間短縮を実現するために、例えば特開昭６３−３１３１８２号公報、特開平２−１５７８７８号公報に記載されているようなフィルム加熱定着方式、つまり薄膜フィルム（以下、フィルムと称す）を介して被加熱体を加熱する加熱体と、この被加熱体を前記フィルムを介して前記加熱体に加圧する加圧体とを有する加熱装置を定者装置として適用することが提案されている。

図２は最大通紙幅がＡ３サイズであるフィルム加熱定着方式による従来の加熱装置を示す概略構成図である。また図３はフィルム加熱定着方式の長手片側部を省略し、定着器のフィルム内部及び断面を示した定着器の斜視図である。１は板金ステーであり、加熱体６を露呈させて支持した横断面Ｕ字状のプラステー７と該プラステー７を対向する加圧ローラ４側へ加圧する加圧部５と、該本体部７の長手端部に冠着され、フィルムが長手方向にスライドすることを防止する端部キャップ３とから構成されている。２はプラステー７に外嵌させてある横断面円形の耐熱性フィルム（以下、フィルムと略称する）である。８は定着上ユニット９と加圧ローラを軸受け部（不図示）で受けて規制する定着側板である。

図４は上記加熱体６の途中を省略し、一部切り欠いて示した平面図である。この加熱体６は、フィルム２もしくは被加熱体としての紙等の記録材Ｐの搬送方向ａに対して直角方向を長手とする細長の耐熱性・絶縁性・良熱伝導性の基板１３１や、この基板１３１の表面側の短手方向中央部に基板長手に沿って形成具備させた抵抗発熱体１３２、この抵抗発熱体１３２を形成した加熱体表面を保護させた耐熱性オーバーコート層１３４、抵抗発熱体１３２の長手両端部の給電用電極１３３・１３３とともに、基板裏面側に具備させた加熱体温度を検知するサーミスタ等の検温素子１０７等からなる全体に低熱容量の線状加熱体を基板構成体とする。この加熱体６は抵抗発熱体１３２を図２において、剛性・耐熱性を有するステー１の下面側に下向きに露呈させて固定配設してある。

この加熱体６の基板１３１は、例えば、アルミナや窒化アルミニウム等の厚み１ｍｍ・幅１０ｍｍ・長さ３３０ｍｍのものである。また、抵抗発熱体１３２は例えば、Ａｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）、ＲｕＯ₂、Ｔａ₂Ｎ等の電気抵抗材料をスクリーン印刷等により、厚み約１０μｍ、幅１〜３ｍｍの線状もしくは細帯状に塗工して形成したものである。

給電用電極１３３・１３３は例えばＡｇ等のスクリーン印刷パターン、オーバーコート層１３４は例えば約１０μｍ厚の耐熱体ガラス層である。

上記加圧ローラ４は、加熱体６との間にフィルム２を挟んで圧接ニップ部（定着ニップ部）Ｎを形成し、且つフィルム２を回転駆動させるフィルム外面接触駆動手段として作用する。このフィルム駆動ローラ兼加圧ローラ４は芯金４ａとシリコンゴム等よりなる弾性体層４ｂと最外層の離形層４ｃよりなり、定着側板８にある不図示の軸受け手段・付勢手段により所定の押圧力をもってフィルム２を挟ませて加熱体６の表面に圧接させて配設してある。この加圧ローラ４はモータ（不図示）による回転駆動により、この加圧ローラ４とフィルム２の外面との摩擦力で該フィルムに搬送力を付与する。

次に動作を説明する。

上記加熱体６は、抵抗発熱体１３２の長手両端部の給電用電極１３３・１３３に対する給電により該抵抗発熱体が長手全長にわたって発熱することで昇温し、その昇温が検温素子１０７で検知される。その検温素子１０７の出力をＡ／Ｄ変換しＣＰＵ１０８に取り込み、その情報をもとにトライアック１０９により抵抗発熱体１３２に通電するＡＣ電源１００のＡＣ電圧を位相、周波数制御等により、加熱体通電電力を制御することで、加熱体６の温度制御を行う。

即ち、検温素子１０７の検知温度が所定の設定温度より低いと加熱体６が昇温するように、また、高い場合は加熱体６が降温するように通電を制御することで加熱体６は定着時、一定の温度に調整される。而して、加熱体６の温度が所定に立ち上がり、かつ加圧ローラ１０４の回転によるフィルム２の回転周速度が定常化した状態において、画像定着すべき記録材Ｐが加熱体６と加圧ローラ４とで形成される圧接ニップ部Ｎの間に、不図示の画像形成装置の転写部から搬送されて導入され、フィルム２と一緒に圧接ニップ部Ｎを挟持搬送されることにより、加熱体６の熱がフィルム２を介して記録材Ｐに付与され、記録材Ｐ上の未定着顕画像（トナー画像）Ｔが記録材Ｐ面に加熱定着される。そして、圧接ニップ部Ｎを通った記録録材Ｐはフィルム２の面から分離されて搬送される。この場合、記録材Ｐは中央基準で通紙される。

このような所謂、テンションレスのフィルム加熱方式の画像加熱定着装置は、例えば（特願平２−１５３６０２〜１５３６１０号、特願平２−３３９８９７〜３３９９００号）などで開示されている。これらの出願ではテンションレス定着フィルムを加圧ローラにより駆動し、定着フィルム内面に圧接するよう固定支持されたヒータ（発熱体）と定着フィルムを介して転写紙をヒータに密着させる加圧ローラとを有し、該定着フィルムを介してヒータの熱を転写紙へ付与することで転写紙面の未定着画像を転写紙面上に加熱定着させる方式及び構成の装置が提案されている。

また出願人は、テンションレスのフィルム加熱方式の画像加熱定着装置のフィルムを常に円滑に作動させる目的で、特開平６−３９８２にあるような提案を行っている。すなわちフィルムの支持部材（図３のプラステー１に相当）にリブ１０の形状にすることでフィルムを円滑に作動させることを提案している。
特開昭６３−３１３１８２号公報特開平２−１５７８７８号公報特開平４−４４０７５号公報特開平４−４４０７６号公報特開平４−４４０７７号公報特開平４−４４０７８号公報特開平４−４４０７９号公報特開平４−４４０８０号公報特開平４−４４０８１号公報特開平４−４４０８２号公報特開平４−４４０８３号公報特開平４−２０４９８１号公報特開平４−２０４９８２号公報特開平４−２０４９８３号公報特開平４−２０４９８４号公報特開平６−３９８２号公報

しかしながら、近年プリンターの印刷速度向上に対する市場からの要求に伴い、プリンターのプロセススピードが早くなったこと、加えてプリンター市場の拡大に伴い、プリンターが対応する紙種（とくに薄くて平滑な紙）が増えたことにより、フィルムが常に円滑に作動するためのさらなる工夫が求められつつある。

本発明は、このような状況を鑑みなされたものであり、その目的とするところは、テンションレスのフィルム加熱画像定着装置における定着フィルムが常に円滑な回転を行うこと、および定着ニップ部における紙搬送を安定して行い、画像に乱れを生じないようにすることにある。

本発明の加熱定着装置は、上記課題を解決するために以下の構成を特徴とするものである。

（１）：固定された発熱体と、該発熱体に内面を圧接しつつ回転走行するエンドレス形状の耐熱性薄膜の定着フィルムと、該定着フィルムを挟んで前記発熱体とニップ部を形成してそのニップ部においてその定着フィルム外面との間に搬送された顕画像を支持する転写媒体の画像支持面を前記定着フィルムと一体で搬送する加圧ローラと、前記発熱体を内部に支持して前記定着フィルムの内面を長手方向全域にわたって支持するフィルム支持部材とを有する加熱装置において、前記加熱装置の前記フィルム支持部材の定着フィルム支持部には、前記定着フィルムとフィルム支持部材の摺動面を減少させるリブが設けられており、該フィルム支持部材の長手中央部と端部とでは中央部のリブの方が大きいことを特徴とする加熱定着装置。

（２）：周長の少なくとも一部がテンションフリーである無端状をなす定着フィルムと、前記定着フィルムの片面側に固定支持された加熱体と、他方面側で前記定着フィルムを前記加熱体に圧接密着する加圧部材とから構成される加熱定着装置において、前記加圧部材をその表面から駆動することで前記定着フィルムの走行移動を行うことを特徴とする（１）に記載の加熱定着装置。

以上説明したように本発明によれば、フィルム中央部のフィルムよじれを軽減でき、フィルムの円滑な回転を常に維持することがでる。またこれによりフィルムがスリップすることによる画像乱れ、及びフィルム中央部にストレスが集中することによるフィルム破損を防止でき、画像乱れのおきない耐久性のある加熱定着装置を提供できる。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。

図１ａ、１ｂは本発明のプラステー１１の説明図である。図１ａは本発明のプラステ−１１の長手図、１ｂは断面図である。本発明の装置は、従来例である図２及び図３の装置と比べてプラステ−部７の形状のみ異なっており、その他の構成は同じであるので、同一の要素に同符番を付すなどして再度の説明を省略した。

本発明のプラステー１１の特徴は、中央のリブをその他のリブに比べて大きくしたことにある。従来のリブは図６にあるように中央部、端部ともに大きさが等しい。

本発明の発明者は、フィルムが駆動中に長手方向に不均一な変形を行うことに着目した。通例フィルム加熱方式の定着装置では、紙しわ対策としてステ−上流部に対してフランジがより上流側に出るような構成、もしくはステ−両端部を中央よりも上流側に出す構成などのようにフィルム中央はフィルム両端に比べて下流側に下がった構成を用いることが多い。また一般に定着上ユニット９は両端のキャップ３で定着器の側板８に搬送方向の位置が規制されるため、定着上ユニット９の中央部には下流側へのたわみが生じる。これらのいずれかもしくは両方の要因により、図５に示すようにフィルム２はプロセススピードが速いほど長手中央部が搬送方向、及び鉛直下方向にへこみ、その一方で中央下流部が逆に膨らむような変形をする。またこの変形量ｄはプロセススピードに比例して大きい。この変形量が大きいほどフィルムは中央部でくの字に折れた形状になり中央部と両端の回転中心のずれが大きくなるため、その円滑な回転が阻害される。そのため変形が大きい場合には回転中に中央部にくぼみが発生し、フィルムからパリパリといった異音（以下、フィルムパリパリ音と称す）が発生するようになる。またフィルムが回転しにくいいため、平滑な紙などを通した場合には紙を介した加圧ローラからの駆動力の伝播が不足し、紙とフィルムがスリップすることで紙表面のトナー画像に乱れ（以下、スリップ画像）が発生する。

上記のような変形は、フィルム２の剛性をあげることで改善させることも可能であるが、フィルムの剛性をあげることは、より高価な材料を使うことやフィルムの厚みを増加することにつながり、コストアップや厚みをあげることで熱伝導性が損なわれ定着性の低下を招くなどといった弊害がある。

しかしながら図１の本発明のようにプラステーの中央部上流側のリブを大きくし、フィルム中央部の上流側をフィルム内面から支え変形を抑制することで、中央部と両端部の回転中心のずれが抑制できるため、フィルムの円滑な回転が可能となる。

実際に従来例と本実施例とでフィルムパリパリ音と薄紙のスリップ画像の発生を比較した結果を表１に示す。なお本実施例としては中央上流リブの高さアップ量Ｈを、中央部の出っ張り量Ｌをそれぞれふって試験した。またプリンター本体のプロセススピードとしては160ｍｍ／ｓｅｃの（30ｐｐｍ相当）のものを用いた。またフィルムパリパリ音の評価は駆動時の発生有無を、スリップ画像の評価方法としてはとしてはＮＰＩ上質紙５７ｇ／ｍ^２Ａ４サイズ紙を高温多湿環境（35℃／85％環境）に３日間放置したものを用いて、べた黒を５０連続でプリントした場合の発生率を比較した。

上記結果のように、本実施例のうち（Ｈ＝0.5、Ｌ＝0.5）にしたものを用いることでフィルムパリパリ音やスリップ画像がまったく発生しなかった。また高さだけをあげたもの（表中の(2)）、高さだけをあげたもの（表中の(3)）でも従来例と比べて、一定の効果があった。

本発明のプラステーを示した図フィルム加熱方式の加熱定着装置の図フィルムを省略してフィルム加熱方式の加熱定着装置の内部、断面を示した斜視図フィルム加熱方式の加熱定着装置の加熱体を示した図定着上ユニットの駆動時の変形を示した図従来品のプラステーを示した図

Claims

固定された発熱体と、該発熱体に内面を圧接しつつ回転走行するエンドレス形状の耐熱性薄膜の定着フィルムと、該定着フィルムを挟んで前記発熱体とニップ部を形成してそのニップ部においてその定着フィルム外面との間に搬送された顕画像を支持する転写媒体の画像支持面を前記定着フィルムと一体で搬送する加圧ローラと、前記発熱体を内部に支持して前記定着フィルムの内面を長手方向全域にわたって支持するフィルム支持部材とを有する加熱装置において、前記加熱装置の前記フィルム支持部材の定着フィルム支持部には、前記定着フィルムとフィルム支持部材の摺動面を減少させるリブが設けられており、該フィルム支持部材の長手中央部と端部とでは中央部のリブの方が大きいことを特徴とする加熱定着装置。
周長の少なくとも一部がテンションフリーである無端状をなす定着フィルムと、前記定着フィルムの片面側に固定支持された加熱体と、他方面側で前記定着フィルムを前記加熱体に圧接密着する加圧部材とから構成される加熱定着装置において、前記加圧部材をその表面から駆動することで前記定着フィルムの走行移動を行うことを特徴とする請求項１に記載の加熱定着装置。