JP2009237120A - 像加熱装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】幅広いニップ部を確保して、高速化、省エネ化を実現し、より良好な画像を得る。
【解決手段】加熱ヒータ1のうち定着ニップNを形成する定着ニップ形成面1aの形状が、断面湾曲形状に形成されており、加圧手段は、加圧ベルト5と、定着フィルム4及び加圧ベルト5を介して加熱ヒータ1との間で定着ニップNを形成する加圧パッド6であって、定着ニップNを形成する定着ニップ形成面6aが、加熱ヒータ1の定着ニップ形成面1aの断面湾曲形状に倣った形状をなす加圧パッド6と、加圧パッド6を移動可能に保持するパッドホルダ8と、を有し、定着ニップNが形成される場合、加圧パッド6の定着ニップ形成面6aが加熱ヒータ1の定着ニップ形成面1aに合うように、加圧パッド6がパッドホルダ8に対して移動することで、定着ニップNが形成される。
【選択図】図5
【解決手段】加熱ヒータ1のうち定着ニップNを形成する定着ニップ形成面1aの形状が、断面湾曲形状に形成されており、加圧手段は、加圧ベルト5と、定着フィルム4及び加圧ベルト5を介して加熱ヒータ1との間で定着ニップNを形成する加圧パッド6であって、定着ニップNを形成する定着ニップ形成面6aが、加熱ヒータ1の定着ニップ形成面1aの断面湾曲形状に倣った形状をなす加圧パッド6と、加圧パッド6を移動可能に保持するパッドホルダ8と、を有し、定着ニップNが形成される場合、加圧パッド6の定着ニップ形成面6aが加熱ヒータ1の定着ニップ形成面1aに合うように、加圧パッド6がパッドホルダ8に対して移動することで、定着ニップNが形成される。
【選択図】図5
Description
本発明は、シート等の記録材上に画像を形成する機能を備えた電子写真方式の画像形成装置に適用される像加熱装置に関するものである。
従来、電子写真方式、静電記録方式を採用する画像形成装置の定着装置においては、所謂熱ローラ方式の加熱定着装置が広く用いられている。この加熱定着装置は、未定着トナー像を担持した記録材を、互いに圧接して回転する定着ローラと加圧ローラとで形成されるニップ部を通過させることにより記録材上に永久画像として定着させる装置である。図9にその熱ローラ方式による加熱定着装置の概略構成を示す。
定着ローラ201は、アルミニウムや鉄製の中空芯金の内側に、ハロゲンランプ等の加熱源202を設け、最表層にはトナーのオフセットを防止するためのフッ素樹脂等の離型性層を備えたものである。
また、加圧ローラ203は、アルミニウムや鉄製の中実芯金の外部にシリコーンゴム等で形成した弾性層あるいはシリコーンゴムを発泡して成るスポンジ弾性層を形成し、更にその外層には定着ローラと同様のフッ素樹脂等の離型性層が形成されている。定着ローラ201と加圧ローラ203とは所定の加圧力により圧接して定着ニップNを形成し、記録材P上の未定着のトナーTを定着ニップで加熱・加圧し定着させるものである。
しかしながら近年、環境対応の1つとして消費電力の低減が、また市場のニーズから高画質及び高速での画像出力が望まれている。
このような状況に於いて、上述した熱ローラ方式においては、定着及び加圧ローラの熱容量が大きいため、急速加熱するためには、ファーストプリント時間を短縮し、常時スタンバイ状態で定着ローラを予熱することが望まれていた。しかし、このような場合には、無駄なエネルギー消費につながることが懸念されていた。
そこで、このような消費電力の低減と高速・高画質の要求に応えるために、前記熱ローラ方式の加熱定着装置に対して種々の改善が試みられている。
図10にはスタンバイ時に加熱定着装置に電力を供給せず、消費電力を極力抑えた方法、詳しくはヒータ部と加圧ローラの間に熱容量の小さい薄肉フィルムを介して記録材上のトナー像を定着するフィルム加熱方式による加熱定着方法を例示する。
図10において、211はAl2O3やAlN等のセラミック板上に発熱抵抗層が形成された加熱ヒータ、212は加熱ヒータ211を保持するホルダ(支持体)である。また、213は加熱ヒータ211に密着したポリイミド等の耐熱樹脂を基層とするフィルム(以下、定着フィルムと記す)、214は定着フィルム213を挟んで加熱ヒータ211に圧接する加圧ローラである。
定着フィルム213は矢印方向に回転する加圧ローラ214により、定着ニップNにおいてヒータ面に密着・摺動しつつ従動される。加熱ヒータ211の温度は、加熱ヒータ背面に設置された温度検知手段215により検知し、不図示の通電制御部へフィードバックされ、加熱ヒータ温度が一定温度(定着温度)になるように加熱・温調される。
このようなフィルム加熱方式の定着装置を用いたプリンタ、複写機等の各種画像形成装置は、加熱効率の高さや立上りの速さにより、待機中の予備加熱の不要化や、立上り時の昇温時間(ウェイトタイム)の短縮化等、従来の熱ローラ方式に比べて多くの利点を有す。
また、図11には加圧部材がロール状の部材ではなく、ポリイミド等の耐熱樹脂によるエンドレスベルト221(以下、加圧ベルトと呼ぶ)を圧力部材222によって定着ローラ201に押圧させるように構成された加圧ベルト方式による加熱定着装置を例示する(例えば、特許文献1を参照。)。加圧ベルト221は矢印方向に回転する定着ローラ201により、定着ニップNにおいて定着ローラ外周面に密着しつつ従動回転する。圧力部材222は、例えばシリコーンゴム等の弾性体と耐熱樹脂等を組合せて構成され、例えばアルミニウム等の支持部材223上に固定される。また、加圧ベルト221が滑らかに回転するよう、ガイド224及びシリコーンオイル等の潤滑材を含浸させたパッド225が加圧ベルト221内面に配置されている。
図11の構成では、加圧ベルト221と圧力部材222を用いることによって、従来の加圧ローラに比べ、装置の低熱容量化を図ることができる。更には、圧力部材222に設けられた曲面形状により加圧ベルト221を定着ローラ201の外周面に所定角度巻きつけて定着ニップNを形成するため、上述の熱ローラ方式に比べて低い荷重で幅広い定着ニップを得ることができる。
従って、トナー定着に必要な定着温度を低下させることができるとともに、定着ローラ201を薄肉化し低熱容量化することが可能である。これら低温度化、低熱容量化により、図11による加熱定着装置は従来の熱ローラ方式に比べ、ウェイトタイムの短縮化や省電力化を実現している。
しかしながら、上述したフィルム加熱方式あるいは加圧ベルト方式の加熱定着装置でも、ウェイトタイムの短縮、消費電力の低減、更には高速、高画質、カラー定着といった全てにおいて優れた性能を両立させることは非常に困難である。
例えば、フィルム加熱方式に於いては、ウェイトタイムの短縮と消費電力の低減に関しては、非常に優れているが、ポリイミド等から成る定着フィルムの硬さに起因して、紙表面の凹凸や紙表面上のトナー層の凹凸に追従して接触することが困難である。従って、高速化するにつれて紙もしくはトナー層に対し一様に熱を伝達できず、結果、トナーの溶融状態の差によって画像表面が視覚的にガサガサした感じとなる。同様に、カラー定着の場合には、積層された各色の未定着トナー層を十分に溶融しないと、トナー混色不足による色再現性不良や光沢ムラ、あるいはOHT(オーバーヘッドトランスペアレンシー)の透過性不良等の問題が発生する可能性があった。
このような課題に対し、フィルム加熱方式(図10)を更に改良した方式として、次のような構成も考案され、実用化されている(特許文献2,3参照)。それは、定着フィルム213の基層上に0.2〜0.5mm程度のシリコーンゴム等で弾性層を設けると共に、弾性層によって加熱ヒータ211からの熱伝導性が損なわれることが無い様、定着フィルム213の基層を薄膜金属(例えばSUS)を用いた構成である。
しかしながら、基層を金属にし、更に基層上に弾性層を設けた定着フィルムは一般に剛性が高く、図10に示すような矩形平板状の加熱ヒータ211に倣って当接させることが難しい。
従って、定着フィルムの剛性を増すにつれ、定着フィルム内面と加熱ヒータの接触面積
は減少するとともに、接触の不均一性が増す。高速化した場合に、前者は定着フィルムへの熱供給不足、また後者は定着フィルムの温度ムラ要因となり、いずれもトナー定着性を悪化させてしまうことが懸念される。
は減少するとともに、接触の不均一性が増す。高速化した場合に、前者は定着フィルムへの熱供給不足、また後者は定着フィルムの温度ムラ要因となり、いずれもトナー定着性を悪化させてしまうことが懸念される。
一方、加圧ベルト方式(図11)に於いても、上述したカラー定着に際し、定着ローラ201の芯金上に弾性層を設けることが必要である。
しかしながら、加圧ベルト方式に於いては、ハロゲンランプ202等の加熱源による輻射加熱によって定着ローラ201を加熱する構成のため、定着ローラ201上に弾性層を設けた場合、更なる高速化に対応するにはウェイトタイムの短縮化が大きな課題となる。即ち、いずれの方式に於いても装置の高速化に対応しつつ、ウェイトタイムの短縮とカラー定着は相容れない課題となっていた。
そこで、上記の課題を解決するための新たな方式として、次に示すようなフィルム加熱方式が提案されている。それは、図12に示すように、定着フィルム内面に曲面を有する加熱ヒータ231を用いたフィルム加熱方式(特許文献4〜5参照)である。また、図13に示すように、加熱部242が設けられた加熱ヒータ241であって可撓性を有する加熱ヒータ241を用いたフィルム加熱方式(特許文献6参照)である。
図12,13に示す構成では、定着フィルム内面と加熱ヒータの密着性が高まり、上述したフィルム加熱装置に比べて高速化、カラー定着に対しても対応することができる
特開平11−133776号公報
特開平11−15303号公報
特開2004−029233号公報
特開2002−031972号公報
特開2002−270345号公報
特開2000−105515号公報
しかしながら、図12,13に示す加熱定着装置では以下のような課題が生じることが懸念される。
すなわち、図12,13に示すような装置においては、加圧ローラ側に凸となる曲面形状で定着ニップを形成した場合、従来、平面形状で形成されていた定着ニップに対し幅狭になり、高速化した際のトナー溶融時間が得られなくなることが懸念される。したがって、このような場合に、高速化を図るには、定着温度を上げることが必要となる。
本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、幅広いニップ部を確保して、高速化、省エネ化を実現し、より良好な画像を得ることを目的とする。
上記目的を達成するために本発明にあっては、
ヒータと、
前記ヒータに摺動する第1可撓性スリーブと、
前記第1可撓性スリーブを介して、前記ヒータとの間でニップ部を形成する加圧手段と、
を備え、現像剤像が形成された記録材を前記ニップ部で挟持搬送することにより、前記記録材上の現像剤像を加熱する像加熱装置において、
前記ヒータのうち前記ニップ部を形成する第1ニップ部形成面の形状が、前記ニップ部
により挟持搬送される記録材の幅方向に対して直交する断面において湾曲形状に形成されており、
前記加圧手段は、
前記ニップ部で前記第1可撓性スリーブに当接することにより前記第1可撓性スリーブとともに記録材を挟持搬送する第2可撓性スリーブと、
前記第1可撓性スリーブ及び前記第2可撓性スリーブを介して前記ヒータとの間で前記ニップ部を形成する加圧部材であって、前記加圧部材のうち前記ニップ部を形成する第2ニップ部形成面が、前記ヒータの前記第1ニップ部形成面の前記湾曲形状に倣った形状をなす加圧部材と、
前記加圧部材を移動可能に保持する第1保持部材と、
を有し、
前記ニップ部が形成される場合、前記第2ニップ部形成面が前記第1ニップ部形成面に合うように、前記加圧部材が前記第1保持部材に対して移動することで、前記ニップ部が形成される
ことを特徴とする。
ヒータと、
前記ヒータに摺動する第1可撓性スリーブと、
前記第1可撓性スリーブを介して、前記ヒータとの間でニップ部を形成する加圧手段と、
を備え、現像剤像が形成された記録材を前記ニップ部で挟持搬送することにより、前記記録材上の現像剤像を加熱する像加熱装置において、
前記ヒータのうち前記ニップ部を形成する第1ニップ部形成面の形状が、前記ニップ部
により挟持搬送される記録材の幅方向に対して直交する断面において湾曲形状に形成されており、
前記加圧手段は、
前記ニップ部で前記第1可撓性スリーブに当接することにより前記第1可撓性スリーブとともに記録材を挟持搬送する第2可撓性スリーブと、
前記第1可撓性スリーブ及び前記第2可撓性スリーブを介して前記ヒータとの間で前記ニップ部を形成する加圧部材であって、前記加圧部材のうち前記ニップ部を形成する第2ニップ部形成面が、前記ヒータの前記第1ニップ部形成面の前記湾曲形状に倣った形状をなす加圧部材と、
前記加圧部材を移動可能に保持する第1保持部材と、
を有し、
前記ニップ部が形成される場合、前記第2ニップ部形成面が前記第1ニップ部形成面に合うように、前記加圧部材が前記第1保持部材に対して移動することで、前記ニップ部が形成される
ことを特徴とする。
本発明によれば、幅広いニップ部を確保して、高速化、省エネ化を実現し、より良好な画像を得ることが可能となる。
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
以下に、本発明の実施例1に係る画像形成装置について説明する。
図8は、本実施例に係る画像形成装置の概略構成を説明するための図である。
図8において、101は画像形成装置としてのプリンタ本体である。また、102はプリンタ本体101に設けられ、電子写真方式により画像形成を行う画像形成部である。この画像形成部102はトナー像(現像剤像)を形成する感光体ドラム103、感光体ドラム103に形成されたトナー像を記録材Pに転写する転写ローラ104などを備えている。
このような構成の画像形成部102において、画像形成動作が開始されると、まずレーザスキャナにより画像信号に応じた光106が感光体ドラム103に照射される。すると、このような光106が照射されることで、感光体ドラム103上に潜像が形成される。
次に、感光体ドラム103上に形成された潜像が、トナーカートリッジ105に収納された現像剤としてのトナーで現像されることにより、感光体ドラム103上にトナー画像(可視像)が形成される。また、このようなトナー画像形成動作に並行して記録材収納カセットから記録材Pが給送される。すると、この記録材Pは、搬送ローラ及びレジストローラによって感光体ドラム103に形成されたトナー画像と同期をとって感光体ドラム103と転写ローラ104とにより構成される転写部に搬送される。
そして、この転写部において、転写ローラ104にバイアスが印加されることによってトナー画像が記録材Pへ転写される。
このようなトナー画像が転写された記録材Pは、この後、像加熱手段としての定着装置100へ搬送され、この定着装置100において加熱されることによりトナー画像が記録材Pに定着される。
図1は、本発明の実施例1に係る像加熱装置としての定着装置100を示す概略断面図である。図2は、本実施例の定着装置100を示す概略断面図である。図3は、本実施例の定着装置100において、第1可撓性スリーブとしての定着フィルム長手方向端部の構成部材を示す概略斜視図である。
1は可撓性を有するヒータ(以下、加熱ヒータ)、2は加熱ヒータ1に当接するヒータホルダ、3は加熱ヒータ1及びヒータホルダ2を保持しつつ、図1に示すF方向に不図示の加圧機構により付勢される加圧ステーである。ここで、ヒータホルダ2及び加圧ステー3は、第2保持部材を構成している。
4は第1可撓性スリーブとしての定着フィルム、5は第2可撓性スリーブとしての加圧ベルト、6は加圧ベルト内面にあって加熱ヒータ1と対向しつつニップ部(以下、定着ニップ)Nを形成する加圧部材としての加圧パッドである。
図4は、本実施例に用いる加熱ヒータ1の展開図である。
41は、例えば約0.1mm厚のSUS(ステンレス鋼)等の金属をエッチングあるいはプレス加工等により薄膜形成した発熱抵抗体である。
電極部42は、加熱ヒータ1の長手方向端部に回転対称位置に形成されるとともに、電極部42近傍で発熱抵抗体41のパターン幅を広くすることで電極部位置における発熱を抑制している。ここで、長手方向は、定着ニップNで挟持搬送される記録材Pの搬送方向(記録材搬送方向)に略直交する方向である。また、この長手方向は、定着ニップNで挟持搬送される記録材Pの幅方向である。
発熱抵抗体41の表裏は電極部42を除き、例えばポリイミド等の耐熱樹脂シートを接着あるいはコーティングして絶縁層43を構成している。本実施例においては、絶縁層43の厚みを、例えば約0.1mmで形成することで加熱ヒータ1の総厚を薄くし熱容量を低減するとともに、軽微な力により容易に変形する可撓性ヒータとしている。
ヒータホルダ2は、例えばLCP、PPS等の耐熱性樹脂で形成され、加熱ヒータ1の定着ニップ逆側を断熱し熱効率を高める機能を有する。
また、ヒータホルダ2は、定着ニップNにおいて、長手方向に対して直交する断面をとったときに、加熱ヒータ1が所定の曲率を有した円弧形状をなすように加熱ヒータ1を変形させる曲面を有する。可撓性を有する加熱ヒータ1は、ヒータホルダ2の曲面に倣うことにより、加熱ヒータ1のうち、定着ニップNを形成する第1ニップ部形成面としての定着ニップ形成面1aが、円弧形状をなすこととなる。ここで、LCPは液晶ポリマー(liquid crystal polymer)であり、PPSはポリフェニレンスルフィドである。
加圧ステー3は、例えば押出成形されたアルミニウム等の金属製で、ヒータホルダ2を位置決め固定するとともに締結部材13により加熱ヒータ1を固定する。その際、発熱抵抗体41はヒータホルダ2の曲面内に納められるよう不図示の位置合わせが成される。
また、図2,3に示す加熱ヒータ1の電極部42においては、不図示の電源に至る電線Lを締結部材13により共締めし、加熱ヒータ1の電気接点を形成している。
一方、加圧ステー3の長手方向端部は略円形に加工され、軸受14を介して定着フィルム4の長手方向端縁を規制するフランジ12に係合するとともに、溝部31を有してフレーム15に対して嵌り合い、記録材搬送方向において位置決めが成されている(図3)。
定着フィルム4は、例えば20μm〜50μm厚のNi、SUS等の金属を基層とし、その上にシリコーンゴム等の弾性層とPFA等の離型層を各々300μm、30μmの厚みで積層したエンドレス状(無端状)のフィルムである。そして、定着フィルム4は、その内径に緩く嵌り合うフランジ12の一部形状により周方向に張力が作用しない状態で回転自在に支持される。ここで、PFAはテトラフルオロエチレン パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体である。
また、定着ニップNに於ける定着フィルム4は、上述のように変形した加熱ヒータ1の定着ニップ形成面1aに倣い円弧形状を成すとともに、その内面が加熱ヒータ1により加熱される。
定着フィルム4の内面温度は、図1に示す温度検出素子11により温度制御される。具体的には、画像形成装置本体の定着装置制御回路が、温度検出素子11の検出温度と予め設定された温度を比較する。そして、定着装置制御回路は、検出温度が低い場合には加熱ヒータ1に通電し発熱させ、検出温度が高い場合には加熱ヒータ1への通電を遮断し、定着フィルム4の内面温度を所定のトナー定着温度とする制御を行う。
加圧ベルト5は、例えば50μm〜100μm厚のポリイミド等の耐熱性樹脂やNi、SUS等の金属を基層とし、その上にPTFEやPFA等の離型層を30μmの厚みで積層したエンドレスベルトである。加圧ベルト5は、駆動ローラ7、及び、図1に示すFt方向(本実施例ではF方向に直交する方向)に付勢される張架ローラ10に懸回され、不図示の駆動源に繋がる駆動ローラ7との摩擦力により図1中の矢印方向に回転する。ここで、PTFEはポリテトラフルオロエチレンである。
加圧パッド6は、Fe、SUS等の金属平板をベースにシリコーンゴム等の弾性層と、加圧ベルト5の内面との摺擦抵抗を軽減するためのPFA等の離型層から成る。そして、加圧パッド6における加圧ベルト5との当接面には、上述した定着フィルム4に対応し、加圧ベルト5の厚みを加味した円弧状曲面が形成されている。詳細には、加圧パッド6は、定着ニップNにおいて、加熱ヒータ1の円弧形状(ヒータホルダ2の円弧形状)と同一の中心を有する円弧形状をなすように設けられている。
また、加圧パッド6は、第1保持部材としてのパッドホルダ8上で加圧方向(図1に示すF方向)にのみ支持されており、パッドホルダ8に設けられた溝(誘導部)に配置されることで、パッドホルダ8上を図1において左右方向に移動可能となっている。
パッドホルダ8は、LCP、PPS等の耐熱樹脂で形成され加圧パッド6を断熱するためのものである。さらに、パッドホルダ8は、上述した加圧パッド6が遊挿される溝であって、図1において左右方向に加圧パッド6を移動可能とする溝を備えている。また、ホルダステー9と一体となり、ホルダステー9の位置決め部91によりフレーム15に対する位置が決まるよう構成されている。ここで、加圧ベルト5,加圧パッド6,駆動ローラ7,パッドホルダ8,ホルダステー9及び張架ローラ10は、加圧手段を構成している。
以上のような構成において、加圧ステー3が図1のF方向に付勢されると、定着フィル
ム4及び加圧ベルト5の外周面が圧接されることにより、圧力が均一に作用する定着ニップNが形成される。例えば、加圧ステー3がF方向に約30Kgf(294N)の加圧力で付勢されると、定着フィルム4及び加圧ベルト5の外周面が圧接され、例えば約1.0Kgf/cm2(9.8×104Pa)の圧力が均一に作用する定着ニップNが形成される。
ム4及び加圧ベルト5の外周面が圧接されることにより、圧力が均一に作用する定着ニップNが形成される。例えば、加圧ステー3がF方向に約30Kgf(294N)の加圧力で付勢されると、定着フィルム4及び加圧ベルト5の外周面が圧接され、例えば約1.0Kgf/cm2(9.8×104Pa)の圧力が均一に作用する定着ニップNが形成される。
ここで、定着ニップNを形成する加圧力は、加圧ステー3が付勢されることで作用させることに限るものではない。すなわち、定着ニップNを形成する加圧力は、定着フィルム4および加圧ベルトのいずれの方向から作用させてもよい。
そして、上述した駆動ローラ7により加圧ベルト5が駆動されると、定着フィルム4は定着ニップNにおける加圧ベルト5の外周面との摩擦力により、加熱ヒータ1に密着して移動(摺動)しながら加圧ベルト5に従動回転する。この状態に於いて、定着フィルム4側に未定着画像(トナーT)を持った記録材Pが不図示の画像形成装置転写部より図中A方向(記録材搬送方向)から定着ニップNに送られる。記録材Pは、定着フィルム4及び加圧ベルト5と一体となって定着ニップNを通過して加熱・加圧され、画像定着がなされる。
図5は、本実施例における定着ニップNを詳細に示す断面図であり、同図(a)は定着ニップNが形成される前の状態を示す図であり、同図(b)は定着ニップNが形成された状態を示す図である。
加圧パッド6は、上述したように、パッドホルダ8上で加圧方向(図1,5に示すF方向)にのみ支持されており、パッドホルダ8に設けられた溝に配置されることで、パッドホルダ8上を図5(a)に示すB方向に移動可能となっている。ここで、図5(a)に示すB方向は、F方向に対して直交する方向であって、定着ニップNにより挟持搬送される記録材の搬送方向のうちの一方向である。また、本実施例では、B方向は、図5に示す断面形状において、定着フィルム4(加熱ヒータ1、ヒータホルダ2、加圧ベルト5、加圧パッド6)のうち定着ニップNを構成する円弧の真中における接線方向である。
図5に於いて、加圧パッド6の第2ニップ部形成面としての定着ニップ形成面6aは、半径Rkの円弧形状(円弧状曲面)で形成されている。一方、定着フィルム4において定着ニップNを形成する領域のうち加圧パッド6側(加圧部材側)の面である外周面4aは、ヒータホルダ2及び加熱ヒータ1の定着ニップ形成面1aに倣って、半径Rhの円弧形状を成している。
加圧ベルト5の厚みをTkとすると、Rh、Rkには、
Rk=Rh+Tk
の関係が成り立っている。
Rk=Rh+Tk
の関係が成り立っている。
上述のように、加圧パッド6はパッドホルダ8に対して図5(a)に示すB方向に移動可能に設けられており、定着ニップ形成前ではB方向における加圧パッド6の位置が定まらない。
しかしながら、定着ニップNを形成する過程において、加圧パッド6の円弧中心をヒータホルダ2の円弧中心に一致させる力、具体的には図5(a)に示すC方向の調芯力が働く。このため、図5(b)に示す定着ニップ形成後において、両者の円弧中心は一致し、定着フィルム4と加圧ベルト5との間に密着性を高めた定着ニップNを形成することが可能となる。
ここで、定着フィルム4が円筒状の回転体で構成され、半径Rhが定着フィルム4の外径の大きさの1/2であると、より好ましい。定着フィルム4のうち定着ニップNを形成する外周面4aの半径Rhを、定着フィルム4が定着装置100に組付けられていない状態(定着フィルム単体)の定着フィルム4の外径の半分とすることで、定着フィルム4にかかる余計な負荷を抑制することができる。これにより、定着フィルム4をより良好な状態として定着ニップNを形成することができる。
以上説明したように、本実施例においては、加熱ヒータ1及び定着フィルム4をヒータホルダ2の形状に倣わせて構成している。その結果、定着フィルム外周面を円弧形状にするとともに、この円弧形状に加圧ベルト5を介して圧接する加圧パッド6の圧接面を、加圧ベルト厚みを加味してオフセットした円弧形状となるよう形成している。また同時に、加圧パッド6を加圧方向に支持するパッドホルダ8に対して、加圧パッド6を移動可能とすることを特徴とするものである。
このように、加圧パッド6の定着ニップ形成面を、定着ニップ形成時の定着フィルム外周面と中心を同じくする円弧形状で形成し、且つ加圧パッド6を移動可能としている。このことで、ヒータホルダ2及び加熱ヒータ1の形状に倣って円弧形状に形成された定着フィルム外周面に合わせて加圧パッド6が移動することにより定着ニップNが形成される。このため、定着ニップ形成時に加圧パッド6を定着フィルム外周面に密着するように調芯させることができる。
これにより、部品の製品寸法のバラツキや組立精度に依らず、加熱ヒータ1の加熱部(発熱抵抗体)を、より確実に定着ニップ域内に収めることができる。
また、フレーム15に対し記録材搬送方向で位置決めされるヒータホルダ2及び加熱ヒータ1と、パッドホルダ8及びホルダステー9の相対位置精度を緩和することができるため、組立及び部品製造コストを安価にすることができる。
更には、ヒータホルダ2及び加圧パッド6における記録材搬送方向の長さ(B方向又は記録材搬送経路の長さ)を適宜設定することにより、定着ニップNを自在に形成することができる。このため、定着ニップNの長さ(円弧の長さ、記録材が搬送される長さ)を長く設定することにより、より容易に高速化に対応することが可能となる。さらに、定着フィルム4に対する加圧ベルト5の巻き付量は定着ニップ長さに比例して増加するため、図1に示すような円弧形状の定着ニップNを形成することで、高速化した際に懸念される定着フィルム4のスリップ等の課題もまた解決することができる。
また、本実施例では、可撓性を有する加熱ヒータ1を用いているため、加熱源としての熱容量は小さく、従来の加熱ヒータを用いた場合に比べ、より急速に定着フィルム及び定着ニップNを加熱することができる。
なお、本実施例では、加圧パッド6がパッドホルダ8上を移動する方向をB方向(図1においては左右方向)として、F方向(加圧方向)に対して直交する方向としているが、これに限るものではない。加圧パッド6は、定着ニップN形成時に加圧方向(図1,5に示すF方向)に加圧力(付勢力)が作用した場合に、図5(a)に示すC方向の調芯力が働くようにパッドホルダ8に保持されるものであればよい。加圧パッド6がパッドホルダ8上を移動する方向は、加圧方向(図1,5に示すF方向)に対して直交する方向の成分を有する方向、すなわちF方向以外の方向であればよい。また、本実施例では、加圧パッド6は、図5(a)に示す断面においてB方向に移動可能としているが、長手方向で移動量が異なるものであってもよい。すなわち、加圧パッド6がパッドホルダ8上を揺動することによって、定着ニップNが形成されるものであってもよい。
本実施例においては、発熱抵抗体に金属を用いた加熱ヒータ1を例示したが、例えば抵抗塗料等をスクリーン印刷等で形成した加熱ヒータであっても同様の効果があり、適宜設計変更できる。同様に、定着装置断面に於ける定着フィルムを円弧形状として例示しているが、定着ニップNにおける定着フィルム外周面は、湾曲形状であればよく、適宜設計変更は可能である。更に、本実施例では、パッドホルダ8とホルダステー9を別体として例示したが、これらを一体として構成しても同様の効果を得ることができる。
ここで、従来では、シート状ヒータの課題として、例えば加圧ローラのゴム硬度、加圧力等の部品および組立精度により定着ニップNの長さが変動し、シート状ヒータの一部が定着ニップNの外側に位置してしまうことが懸念されていた。そして、シート状ヒータの一部が定着ニップNの外側に位置した場合には、本来、定着ニップNを加熱することで熱平衡状態にあったヒータが、自己過昇温の状態となることが懸念される。
これに対して本実施例では、上述のように、定着ニップ形成時に加圧パッド6を定着フィルム外周面に密着するよう調芯させている。これにより、部品の製品寸法のバラツキや組立精度に依らず、加熱ヒータ1の発熱抵抗体を、より確実に定着ニップ域内に収めることができる。
従って、本実施例では、加熱ヒータ1の発熱抵抗体が定着ニップ域から外れることにより生じることが懸念される加熱ヒータ1の自己過昇温を防止することができる。
このように、シート状の加熱ヒータ1と定着フィルム内面の密着を高めつつ、加圧パッド幅によって自在な定着ニップ幅を確保することが可能となり、結果、省エネと高速化に対応しつつ良好なカラー定着画像が得られる装置を、より安全性を高めて提供できる。
また、本実施例においては、可撓性を有するヒータを像加熱装置に適用した場合について説明したが、これに限るものではない。
すなわち、本発明に係る像加熱装置にあっては、ヒータとして、背景技術の項で説明した図12に示すような曲面を有する加熱ヒータ231を適用することもできる。
しかしながら、図12に示す加熱ヒータ231は、Al2O3あるいはAlN等のセラミックスやFeやSUS等の金属を基材とし、例えばAgPd等の発熱抵抗体やガラス等の絶縁層を曲面上に均一な厚みで薄膜形成することが必要である。一般的にはスクリーン印刷等の手法が用いられるが、この場合、従来の矩形平板状ヒータの製造に比べ製造コストが上がってしまうことが懸念される。また、曲面の裏面を平面とし、その平面上に上記薄膜形成を行うことも考えられるが、従来の矩形平板状の加熱ヒータに対し断面積が増し、熱容量が大きくなってしまうことが懸念される。従って、立ち上り時間については従来の加熱ヒータを用いた場合に比べ長くなってしまうことが懸念される。
したがって、像加熱装置に適用する場合には、図12に示すような加熱ヒータ231を用いるより、上述したような本実施例の、可撓性を有する加熱ヒータ1を用いた方が、より好ましい。
図6は、本発明の実施例2に係る像加熱装置としての定着装置の定着ニップNを詳細に示す断面図である。尚、実施例1と同様な構成要素については実施例1と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
実施例1においては、図5(a)に示すように、ヒータホルダ2が、定着フィルム4の外周側に向かって凸になる円弧形状(加圧方向Fに対し凸となる円弧形状、定着フィルム4の形状に沿う(倣う)ような円弧形状)としていた。これに対して、本実施例においては、図6に示すように、定着フィルム4の内周側に向かって凸(加圧方向Fの逆方向に対し凸)になる円弧形状を有するヒータホルダ62を適用している。
これにより本実施例においては、図6に示すように、定着フィルム4は定着ニップNにおいて、ヒータホルダ62及び加熱ヒータ1の定着ニップ形成面1aに倣って定着フィルム4の内周側に向かって凸になる円弧形状に変形している。
図6に示すように、定着フィルム4のうち定着ニップNを形成する外周面4aの円弧形状(半径Rh)は、図中の破線で示す変形前の定着フィルムと略同等の長さで形成されている。これにより、定着フィルム内面と加熱ヒータ1とにおける定着ニップ形成時の長さ違いによる不均一な接触が生じないように構成されている。また、実施例1同様、定着フィルム4が円筒状の回転体で構成され、図6に示す破線の半径(半径Rhに相当)が定着フィルム4の外径の大きさの1/2であると、より好ましい。これにより、実施例1同様、定着フィルム4にかかる余計な負荷を抑制することができ、定着フィルム4をより良好な状態として定着ニップNを形成することができる。
また、加圧パッド61は、実施例1同様に加圧ベルト5内面に当接し、加圧パッド61の第2ニップ部形成面としての定着ニップ形成面61aが、半径Rkの円弧形状(円弧状曲面)で形成されることで、定着ニップNを形成している。
本実施例においては、加圧パッド61の定着ニップ形成面61aの半径Rk、定着フィルム4の外周面4aの半径Rh、加圧ベルト5の厚みTkの間には、
Rk=Rh−Tk
なる関係が成り立っている。
Rk=Rh−Tk
なる関係が成り立っている。
本実施例においては、実施例1と同様の効果がある他、さらに以下に示す特有な効果がある。
定着フィルム側に凸となる円弧形状の定着ニップNを形成することにより、定着ニップ通過後の記録材は、前記凸形状に沿う形で加圧ベルト側に向かうよう排出される。
即ち、記録材の画像担持面と定着フィルムとがより分離しやすくなり、溶融トナーの粘着力による定着フィルムへの巻き付JAM等が軽減され、記録材搬送を安定化することが可能となる。
図7は、本発明の実施例3に係る像加熱装置としての定着装置を示す概略断面図である。尚、実施例1と同様な構成要素については実施例1と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
本実施例においては、パッドホルダの形態(形状)を、上述した実施例1におけるパッドホルダ8に対して、図7に符号81で示すような形態としている。
すなわち、パッドホルダ81は、加圧ベルト5の内面を案内するガイド形状を有するとともに、ホルダステー9に加圧方向Fのみ支持されている。
このような構成に於いて、パッドホルダ81は図中Ft方向に移動し、加圧ベルト5に
所定の張力を与える張架ガイドとしての機能を有する。なお、実施例1,2同様、加圧パッド6はパッドホルダ81の位置に依らず定着フィルム外周面に調芯して定着ニップを形成する。
所定の張力を与える張架ガイドとしての機能を有する。なお、実施例1,2同様、加圧パッド6はパッドホルダ81の位置に依らず定着フィルム外周面に調芯して定着ニップを形成する。
本実施例においては、実施例1と同様の効果がある他、さらに以下に示す特有な効果がある。
張架ローラの代替としてパッドホルダ81を用いることにより、部品点数の削減が可能となる。また、耐熱性樹脂によりパッドホルダ81を形成することで、加圧ベルト5の放熱を抑制するとともに、定着装置全体の熱容量を低減し、装置の省エネルギー化を図ることが可能となる。
以上、本発明は上述した実施例に限定されるものではないことは言うまでもない。本発明は、本発明の主旨の範囲において、適宜変形、組み合わせが可能である。
1 加熱ヒータ
1a定着ニップ形成面
4 定着フィルム
5 加圧ベルト
6 加圧パッド
6a 定着ニップ形成面
8 パッドホルダ
N 定着ニップ
1a定着ニップ形成面
4 定着フィルム
5 加圧ベルト
6 加圧パッド
6a 定着ニップ形成面
8 パッドホルダ
N 定着ニップ
Claims (5)
- ヒータと、
前記ヒータに摺動する第1可撓性スリーブと、
前記第1可撓性スリーブを介して、前記ヒータとの間でニップ部を形成する加圧手段と、
を備え、現像剤像が形成された記録材を前記ニップ部で挟持搬送することにより、前記記録材上の現像剤像を加熱する像加熱装置において、
前記ヒータのうち前記ニップ部を形成する第1ニップ部形成面の形状が、前記ニップ部により挟持搬送される記録材の幅方向に対して直交する断面において湾曲形状に形成されており、
前記加圧手段は、
前記ニップ部で前記第1可撓性スリーブに当接することにより前記第1可撓性スリーブとともに記録材を挟持搬送する第2可撓性スリーブと、
前記第1可撓性スリーブ及び前記第2可撓性スリーブを介して前記ヒータとの間で前記ニップ部を形成する加圧部材であって、前記加圧部材のうち前記ニップ部を形成する第2ニップ部形成面が、前記ヒータの前記第1ニップ部形成面の前記湾曲形状に倣った形状をなす加圧部材と、
前記加圧部材を移動可能に保持する第1保持部材と、
を有し、
前記ニップ部が形成される場合、前記第2ニップ部形成面が前記第1ニップ部形成面に合うように、前記加圧部材が前記第1保持部材に対して移動することで、前記ニップ部が形成される
ことを特徴とする像加熱装置。 - 前記ヒータは、可撓性を有しており、
可撓性を有する前記ヒータのうち前記第1ニップ部形成面が、前記断面において前記湾曲形状に形成されるように、前記ヒータを保持する第2保持部材を備えることを特徴とする請求項1に記載の像加熱装置。 - 前記第1ニップ部形成面及び前記第2ニップ部形成面の前記湾曲形状はそれぞれ、前記断面において同一の中心を有する円弧形状に設けられており、
前記第1可撓性スリーブにおける前記ニップ部を形成する領域のうち前記加圧部材側の面の半径をRhとし、
前記第2可撓性スリーブの厚みをTkとし、
前記加圧部材の前記第2ニップ部形成面の半径をRkとした場合、
Rk=Rh+Tk
又は、
Rk=Rh−Tk
の関係が成り立つことを特徴とする請求項1又は2に記載の像加熱装置。 - 前記第1可撓性スリーブは、円筒状の回転体であり、
前記半径Rhは、前記第1可撓性スリーブの外径の大きさの1/2であることを特徴とする請求項3に記載の像加熱装置。 - 前記第1保持部材は、前記第2可撓性スリーブを張架する機能を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の像加熱装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008081427A JP2009237120A (ja) | 2008-03-26 | 2008-03-26 | 像加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Family
ID=41251158
Family Applications (1)
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JP2008081427A Withdrawn JP2009237120A (ja) | 2008-03-26 | 2008-03-26 | 像加熱装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2009237120A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102654746A (zh) * | 2011-03-02 | 2012-09-05 | 株式会社理光 | 定影装置及包括其的图像形成设备 |
US9244408B2 (en) | 2013-05-24 | 2016-01-26 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Fixing device and image forming apparatus |
-
2008
- 2008-03-26 JP JP2008081427A patent/JP2009237120A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US20120224896A1 (en) * | 2011-03-02 | 2012-09-06 | Ricoh Company, Ltd. | Fixing Device And Image Forming Apparatus Incorporating Same |
US8929788B2 (en) * | 2011-03-02 | 2015-01-06 | Ricoh Company, Ltd. | Fixing device having a fixing pad and a pressing pad and image forming apparatus incorporating the same |
US9244408B2 (en) | 2013-05-24 | 2016-01-26 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Fixing device and image forming apparatus |
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