JP2008292750A - 定着スリーブ及び定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 普通サイズ紙と封筒の交互通紙による黒スジ画像、トナーリング防止。
【解決手段】 逆クラウン形状を有する定着フィルム又は定着ローラで、最小径部を特定サイズ紙（封筒等）の通紙域外とする。更に、定着フィルム又は定着ローラの最小径部から端部までの距離が長い側の外径を短い側の外径より大とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、電子写真方式、静電記録方式を用いた画像形成装置に適用される加熱定着装置に関するものである。

従来、例えば電子写真方式の複写機、プリンタ等の多くは像加熱装置である加熱定着装置（定着器）として熱効率、安全性が良好な接触加熱型の熱ローラ定着方式の装置や、省エネルギータイプのフィルム加熱方式の装置を採用している。

熱ローラ定着方式の加熱定着装置は、加熱用回転体としての加熱ローラ（定着ローラ）と、これに圧接させた加熱用回転体としての弾性ローラを基本構成とし、この一対のローラを回転させて該両ローラ対の圧接ニップ部である定着ニップ部に未定着画像（以下、トナー画像と記す）を形成担持させた被加熱材としての被記録材（転写材シート・静電記録紙・エレクトロファックス紙・印字用紙等）を導入して定着ニップ部を侠持搬送通過させることで、加熱ローラからの熱と定着ニップ部の加圧力にてトナー画像を被記録材面に永久画像として熱圧定着させるものである。

また、フィルム加熱方式の加熱定着装置は例えば特開昭６３−３１３１８２号公報・特開平２−１５７８７８号公報・特開平４−４４０７５号公報・特開平４−２０４９８０号公報等に提案されており、固定配置したセラミックヒータ等の加熱体に加熱用回転体である耐熱性フィルム（定着フィルム）を加圧用回転体（弾性加圧ローラ）で密着させて摺動搬送させ、該フィルムを挟んで加熱体と加圧用回転体とで形成される圧接ニップ部である定着ニップ部にトナー画像を像担持した被記録材を導入してフィルムと一緒に搬送させて、フィルムを介して付与される加熱体からの熱と定着ニップ部の加圧力によってトナー画像を被記録材上に永久画像として定着させる装置である。

フィルム加熱方式の加熱定着装置は、加熱体としてセラミックヒータ等の低熱容量線状加熱体を、フィルムとして薄膜の低熱容量のものを用いることができるため、省電力化・ウエイトタイム短縮化（クイックスタート性）が可能である。またフィルム加熱方式の加熱定着装置はフィルム駆動方法として用い加圧ローラとの摩擦力でフィルムを駆動する方法が知られているが、近年では部品点数が少なく低コストな構成である加圧ローラ駆動方式が多く用いられている。
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４−２０４９８０号公報

上記従来例で示すような加熱定着装置において、例えばＡ４やＬＴＲサイズ紙等の大サイズ紙と封筒等の小サイズ紙の交互通紙を続けると、大サイズ紙の封筒端部相当位置で黒スジ等の画像不良が発生するという問題がある。これは、封筒通紙時に封筒端部でフィルム表面が荒らされ、その状態でトナー画像に接触すると僅かにトナーを剥ぎ取り、これを繰り返すことにより、フィルム上に蓄積していき、黒スジ画像が発生する。

このように封筒の通紙によってフィルム表面が荒らされるのは、封筒が紙を折り曲げ、重ね合わせて製造されているために、重ね合せた上下の紙の送り速度の違いが、封筒端部で皺や折り目のずれ（最初の折り目と異なる部分で再度折り目ができること）となって解消される際に定着フィルムと強く摺擦するためである。特に、フラップ側ではフラップが固定されていない為、定着ニップ部で生じる封筒の上下の紙の速度差が図６のようにフラップ部の再折り曲げとなり、本現象がより顕著となる。

上記課題を解決するために、本発明では、加熱体に圧接して回転駆動される加圧回転体を有し、該加熱体と加圧回転体との間に形成される圧接部で未定着画像を有する記録材を侠持搬送させて加熱及び加圧により未定着画像を記録材に加熱定着させる加熱定着装置において、上記加熱体が逆クラウン形状を有し、且つ、最小径部が特定サイズ紙の通紙域外にあることにより、封筒等の特定サイズ紙が定着器で僅かに斜行することによって、定着フィルムとの摺擦部が分散され、黒スジ画像の発生を防止することができる。

更に、上記逆クラウン形状を有する加熱体で、最小径部からフィルム端面の距離が遠い方の外径を距離が近い方の外径より大とすることにより、高速機や薄紙、高温・高湿環境下等の紙しわに厳しい条件下でも紙しわの発生を防止しつつ、封筒等の端部での黒スジ画像の発生を防止することができる。

以上説明したように、定着ローラ又は定着フィルムの逆ＣＲ形状の最小径部を封筒通紙域外に設けることによりＡ４、ＬＴＲ等の普通紙サイズ紙と封筒を交互に通紙された場合に発生する黒スジ画像等の画像不良を防止する事ができる。

（第１の実施例）
以下に、本発明に係る実施例を示す。

まず図１は、本発明に係る画像形成装置（プロセススピード１５１ｍｍ／ｓ、スループット２４ｐｐｍ（Ａ４））の構成図である。

図１において、１は感光ドラムであり、ＯＰＣ、アモルファスＳｅ、アモルファスＳｉ等の感光材料がアルミニウムやニッケルなどのシリンダ状の基盤上に形成されている。感光ドラム１は矢印の方向に回転駆動され、まず、その表面は帯電装置としての帯電ローラ２によって一様帯電される。次に、画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザビーム３による走査露光が施され、静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置４で現像、可視化される。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法、ＦＥＥＤ現像法などが用いられ、イメージ露光と反転現像とを組み合わせて用いられることが多い。

可視化されたトナー像は、転写装置としての転写ローラ５により、所定のタイミングで搬送された転写材Ｐ上に感光ドラム１上より転写される。このとき転写材Ｐは感光ドラム１と転写ローラ５に一定の加圧力で挟持搬送される。このトナー像が転写された転写材Ｐは定着装置６へと搬送され、永久画像として定着される。一方、感光ドラム１上に残存する転写残りの残留トナーは、クリーニング装置７により感光ドラム１表面より除去される。

図２に本発明に係る加熱定着装置６の構成を示す。図２において、定着部材１０は以下の部材から構成される。１３は熱容量の小さな定着フィルムであり、クイックスタートを可能にするために１００μｍ以下の厚みで耐熱性、熱可塑性を有するポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等のフィルムである。また、長寿命の加熱定着装置を構成するために十分な強度を持ち、耐久性に優れたフィルムとして、２０μｍ以上の厚みが必要である。よって定着フィルム１３の厚みとしては２０μｍ以上１００μｍ以下が最適である。さらにオフセット防止や記録材の分離性を確保するために表層にはＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型性の良好な耐熱樹脂を混合ないし単独で被覆したものである。

また、１１は定着フィルム１３の内部に具備された加熱用ヒータであり、高熱伝導であるＡｌ_２Ｏ_３又はＡｌＮ基板からなる。本実施例では、背面加熱型の加熱ヒータを使用した。これにより記録材上のトナー像を溶融、定着させるニップ部の加熱を行う。発熱体１１ａと普通サイズ紙用と小サイズ紙用の２本設けた。

１２は加熱用ヒータ１１を保持し、ニップと反対方向への放熱を防ぐための断熱ステイホルダーであり、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等により形成されており、定着フィルム１３が余裕をもってルーズに外嵌されていて、矢印の方向に回転自在に配置されている。また、定着フィルム１３は内部の加熱用ヒータ１１および断熱ステイホルダー１２に摺擦しながら回転するため、加熱用ヒータ１１および断熱ステイホルダー１２と定着フィルム１３の間の摩擦抵抗を小さく抑える必要がある。このため加熱用ヒータ１１および断熱ステイホルダー１２の表面に耐熱性グリース等の潤滑剤を少量介在させてある。これにより定着フィルム１３はスムーズに回転することが可能となる。

加圧ローラ２０は芯金２１の外側にシリコンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムあるいはシリコンゴムを発泡して形成された弾性層２２からなり、この上にＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型性層を形成してある。加圧ローラ２０は上記の定着部材１０の方向に不図示の加圧手段により、長手方向両端部から加熱定着に必要なニップ部を形成するべく１２ｋｇｆの力で加圧されており、長手方向端部から芯金２１を介して不図示の回転駆動により、矢印の方向に回転駆動される。これにより上記定着フィルム１３はステイホルダー１２の外側を図の矢印方向に従動回転する。あるいは定着フィルム１３の内部に不図示の駆動ローラを設け、駆動ローラを回転駆動することにより、定着フィルム１３を回転させる。

次に、本実施例の定着フィルム外径形状について説明する。

一般的に定着フィルムや定着ローラの外形形状としては、紙しわの発生を防ぐ為に図のように逆クラウン形状が採用されている。定着フィルム又は定着ローラを逆クラウン形状にすることにより、図３のように中央付近より端部の紙送り速度が速くなるために、紙中央から端部へ向けて引張る方向の力が働き、紙しわを防ぐことができる。

しかし、前述の通り、従来の定着フィルム形状では、Ａ４、ＬＴＲ系と封筒の交互通紙により黒スジ画像が発生するという問題があった。

そこで、本実施例では図４のように上記逆クラウン形状の最小径部を封筒通紙域外に設ける構成とした。これにより、逆クラウン定着フィルムの最小径部が封筒通紙域内に有った場合には図３のように封筒の幅方向内の搬送力は左右でほぼ対称であった為、定着器で斜行は起こらず、フィルム表面の同一部分で封筒端部と摺擦し、黒スジ画像が発生するのに対して、封筒通紙域外にある場合は図４のように封筒の幅方向で搬送力は一定方向（定着フィルム外形が大きくなる側）に大きくなり、一定方向に僅かに斜行するようになるために、封筒端部とフィルム摺擦部が分散され、黒スジ画像の発生を防ぐことができる。また、封筒等の小サイズ紙は紙幅が狭く、厚みも厚い為、通紙域内で定着フィルムが逆クラウン形状でなくても紙しわは発生しない。

上記に加えて、定着フィルムの最小径部を封筒のフラップ側に設けると、封筒のフラップが開く方向（図４とは逆方向）に斜行し、効果が低下する為に、封筒のフラップと逆側に設定する方が好ましい。

また、逆クラウン定着フィルムの最小径部を封筒等の通紙域外に設ける為に通紙基準を端部に設ける等の方法も考えられるが、この方法では、小サイズ通紙時の非通紙領域が広くなり、端部昇温が悪化する為、著しくスループットを低下させる等の対応が必要となってしまい、現実的ではない。

上記の定着フィルムで実際に封筒と普通サイズ紙（ＬＴＲ）を交互に印字した場合に黒スジ画像が発生するまでの通紙枚数の比較を行った結果を表１に示す。尚、本実施例では、一般的な使用モードに最も近いと思われる。普通サイズ紙（ＬＴＲ）４枚と封筒（ｃｏｍ１０）１枚を１セットとし、１セット／４分の間欠プリントモードで比較を行った。

表１から分かるように、定着フィルムの逆クラウン形状の最小径部を封筒通紙域外にすることによって、トナーリングを改善することができることがわかる。尚、本実施例では定着フィルム最小径部をｃｏｍ１０（幅：１０４．７ｍｍ）、ＤＬ（幅：１１０ｍｍ）の通紙域外に設定することで、ｃｏｍ１０、ＤＬ封筒に対応したが、最小径部位置を変えることによってその他のサイズの封筒に対応することも可能である。又、本実施例ではフィルム加熱方式について説明したが、熱ローラ方式に於いても同様の効果が得られた。

以上のように、定着フィルムの逆クラウン形状の最小径部を封筒通紙域外に設けることにより、定着器で封筒が僅かに斜行する為に、封筒端部での定着フィルムのダメージを軽減でき、不良画像の発生を防ぐことができる。

（第２の実施例）
本実施例では、図５のように定着フィルムの最小径部から定着フィルム端部までの距離が遠い側の外径を近い側の外径より大きくする構成とした。尚、その他の条件は前記実施例と同様であり再度の説明は省略する。

前記実施例１のように定着フィルム両端の外径がほぼ等しい構成は、２４ｐｐｍ程度の中・低速機の一般的な紙に対しては、十分紙しわを防止する効果が、２４ｐｐｍ程度以上の高速機や薄紙、高温・高湿環境下等厳しい条件では、紙しわを十分に防ぐことができない場合があった。

これは、従来の逆クラウン定着フィルムと同様に定着フィルム両端の外径がほぼ等しいまま、最小径部を紙の中心からずらした為に、最小径部から定着フィルム端部までの距離が遠い側の、紙を外側へ引張る力が相対的に弱くなり、十分に紙しわを防止できなくなった為である。

そこで、本実施例では図５のように定着フィルムの外径変化率がほぼ同程度となるように、つまり、最小径部から定着フィルム端部までの距離が遠い側の定着フィルム外径が近い側よりも大きくなる構成とし、紙が最小径部に対して左右に引張られる力が均衡するようにした。

表２に前記実施例１の定着フィルムと本実施例の定着フィルムの紙しわレベルを比較した結果を示す。

表２から分かるように左右均等な外径形状の場合は、一般的なＮ／Ｎ環境下では紙しわの発生は防止できるが、Ｈ／Ｈ環境等の紙しわに厳しい環境下では紙しわが発生してしまう。これに対して、本実施例の定着フィルム外径形状では、Ｎ／Ｎ環境はもちろん、Ｈ／Ｈ環境の放置紙でも紙しわの発生を防止することができる。尚、本実施例の定着フィルムを用いても封筒等の端部位置で発生する黒スジ等の画像不良を防止できることは確認されている。

以上のように、定着フィルムの最小径部から定着フィルム端部までの距離が遠い側の外径を近い側の外径より大きくすることにより、薄紙、高温・高湿環境下等の紙しわに厳しい条件下でも紙しわの発生を防ぐと同時に封筒等の端部位置で発生する黒スジ画像の発生を防止できる。

本発明に係わる画像形成装置の構成図 実施例１の加熱定着装置図 従来の定着フィルムを表す図 実施例１の定着フィルムを表す図 実施例２の定着フィルムを表す図 解決しようとする課題を説明する図 （ａ）定着器通過前の封筒 （ｂ）定着器通過後の封筒

符号の説明

１１ 加熱部材（ヒータ）
１１ａ セラミック基板
１１ｂ 通電発熱抵抗層
１１ｃ 薄肉ガラス保護層
１２ ステイホルダー
１３ 薄肉フィルム（定着フィルム）
１４ 温度検知素子
１５ サーモプロテクタ
２０ 加圧ローラ
２１ 加圧ローラ芯金
２２ 加圧ローラ弾性層
２３ 加圧ローラ離型層
２４ 加圧ローラ金型
２５ 端部キャップ
３０ 定着ローラ

Claims (2)

1. 加熱体に圧接して回転駆動される加圧回転体を有し、該加熱体と加圧回転体との間に形成される圧接部で未定着画像を有する記録材を侠持搬送させて加熱及び加圧により未定着画像を記録材に加熱定着させる加熱定着装置において、
   上記加熱体が逆クラウン形状を有し、且つ、最小径部が特定サイズ紙の通紙域外にあることを特徴とする加熱定着装置。
2. 上記逆クラウン形状を有する加熱体で、最小径部からフィルム端部までの距離が長い方の外径を短い側より大とすることを特徴とする請求項１に記載の加熱定着装置。

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