JP2011059172A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 定着ユニットの温度が上昇しても定着ニップを一定に保つように、加圧ローラの膨張分を加味して、加熱部と加圧部の間隔を広くする。
【解決手段】 加熱部と加圧部の両端に軸間を規制する部材を置き、ユニットの温度上昇に応じて部材の膨張分を利用して間隔を広げる。
【選択図】 図１

Description

本発明は複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置における定着装置に関するものである。

これまで利用されてきた電子写真を使った画像形成装置の構成断面図を図３に示す。

11は光半導体を表面に塗布した感光ドラムであり、12は感光ドラムに均一に帯電するための帯電ローラである。13は内に半導体レーザーを備えたレーザースキャナであり、14は13から発光されドラムに照射されるレーザー光である。15はトナーを有し、ドラム上の潜像を可視化する現像器である。16はドラム上のトナーを転写紙に転写するための転写ローラであり、18は感光ドラム上に残ったトナーをクリーニングするためのクリーナである。転写紙19は転写されたトナーを乗せ不図示の搬送ローラにより定着部まで搬送される。

さて20は内部にハロゲンヒータを備え回転する加熱ローラであり、21.は加熱ローラと定着ニップを形成するべく、不図示のバネにより加圧されている加圧ローラである。転写紙19は未定着のトナーを乗せ定着部まで搬送された後、加熱ローラと加圧ローラとのニップ部にて、加熱ローラからトナーの溶融熱と加圧ローラからの押圧を受け、紙上のトナーは固着される。この両ローラを含む定着装置はトナーを紙上に良好に定着させる為に、温度、面圧等をコントロールしながら、適正なニップを形成しなければならない。併せて両ローラは転写紙を精度良く搬送できるような構造でなければならない。

特開平9-165122号公報 特開平6-324596号公報

しかし、加圧ローラに発泡タイプのスポンジや５０度以下のゴム材などを使用した定着器は、連続で通紙した場合に定着ユニットが昇温していき、加圧ローラの外径が太くなるという現象が生じていた。すると両ローラは加圧されている為に、両ローラでつくるニップの幅が増加していくといった事が生じていた。これにより転写紙は搬送スピードが徐々に増していき、連続１００枚後にはスタート時の１〜２％も増加してしまい、連続後の画像が伸びてしまうといった問題が生じていた。また、ニップが増加してしまう為に、転写紙がカールするとか、定着画像不良になる等の問題も発生していた。

上述の課題を解決する本発明は、ヒーターを保持する加熱部とこの加熱部とニップを形成する加圧ローラと、加熱部と加圧ローラ間を加圧する手段とを有する定着装置において、
定着装置の温度変化に応じて定着ニップ部が変化する事を防止する加熱部と加圧部との間隔を規制する部材を有することを特徴とする定着装置である。

本発明は定着ユニットが連続使用で温度が上昇した際、加圧ローラの外径が膨張して両ローラで作るニップが増加することで、定着画像が伸びるといった問題に対して、両ローラの軸受け間に軸間規制部材を設けて、これが膨張する事で両ローラの距離を保ち、定着ニップを一定に保つようにして、画像の伸びを防止するという効果が得られた。つまり、これは加圧ローラの温度による膨張と収縮に合わせて、軸間規制部材も膨張と収縮を行い、温度によらず自動的に、定着ニップを一定に保つような定着装置を提供する事が可能になった。

本発明の実施の形態１の定着装置の断面図。 本発明の実施の形態１の定着装置の側面図。 従来例の電子写真装置の断面図。 他の実施例の断面図。 印字例の説明図。 印字の伸びを示す説明図。

以下に本発明の実施の形態を説明する。

［実施例］
図１において、1は本発明によるところの定着ユニットである。2は内部にハロゲンヒーター（不図示）を保持する加熱ローラであり、表面温度が１８０±５℃になるよう設定されており、3は加熱ローラを両端で受ける軸受けであり、不図示の側板に固定されている。

4は本発明による金属製の軸間規制部材であり、線膨張係数α＝１５〜３０［10^-6／K］である金属材料である。本実施例では１２×２０ｍｍの黄銅（Ｚｎ３：Ｃｕ７）を使用したが、その他アルミ材等でも同じ効果が得られる。この部材は不図示の側板に対して鉛直方向に自由に可動できる構成になっている。

6は加圧ローラであり、7の硬度５０°以下のシリコンスポンジゴムを内蔵し、表面には8 ＰＦＡチューブをかぶせてある。今回の実施例においては、表面硬度が４５〜４６度で、外径Φ２０ｍｍのローラを使用した。5は加圧ローラを両端で受ける軸受けであり、不図示の側板に対して、4の部材と同様に鉛直方向に自由に可動でき、かつ9 加圧バネにより加熱ローラ側に加圧されるように設定されている。

さて、この定着ユニットで４の軸間規制部材なしの状態で、不図示の画像形成部において図５のようにＡ４紙の先端と後端に２６０ｍｍの間隔をおいて横線印字を行ない、その画像を連続して定着を行なったところ、１００枚後にこの間隔が２６１．５ｍｍになっている事が観測された。つまり、図６（黒丸点線）に見られるように、１００枚目後に後端の横線が１．５ｍｍ伸びてしまう現象がおきた。定着ニップを計測したところ、スタート時には５．０ｍｍであったのに、５．５ｍｍにまで広がっていた。この時の加圧ローラの外径は中央で０．１８ｍｍ、端部で０．１５ｍｍ膨張していた。この事により、加圧ローラが紙をくわえてからは紙を引張るスピードがだんだん速くなり、後端の画像が伸びるという現象が起こったと考えられる。

次に４の金属の軸間規制部材を両軸受け間にはさみ同様の実験を行なった。すると、図５の画像は１００枚後でも、図６（白丸実線）のごとく、＋０．３〜０．４ｍｍ程度の伸びに押えられた。この時の定着ニップは、５．２ｍｍであった。また軸間規制部材周辺の温度は、連続後で１００から１２０℃前後になっており、4の軸間規制部材は垂直方向に０．０４ｍｍ程膨張していた。

つまり定着ユニットが連続通紙で温度が上昇した時に、軸間規制部材が膨張することにより加圧ローラの軸受けをバネの加圧力に反発して押し下げ、そして両ローラの軸間を広げることで、加圧ローラが膨張したことで定着ニップが増加した分を打ち消す様に作用していることが発見できた。この軸間規制部材としてアルミ材を使用した場合も同様の効果が得られた。アルミの時の膨張分は０．０５ｍｍで黄銅よりも若干よかった。

さて、図４はこれとは別の例の説明図であるが、31は上記同様の加熱ローラであり32は同じく加圧ローラである。33は上部軸間規制部材であり、形状は軸方向の厚み10ｍｍ、円周方向の幅３ｍｍのリング状黄銅であり、34は軸方向厚み10ｍｍで、円周方向の幅７ｍｍの黄銅を使用し、スポンジローラ同様芯金に通しローラ端部に近接させた。33と34は37芯金と38芯金と垂直方向の同じ平面で、互いに接触してローラと共に回転できるように構成してある。35は加熱ローラの軸受けで不図示の側板に固定されている。36は加圧ローラの軸受けで、やはり垂直方向に駆動可能に側板に取り付けられている。この構成で実施例１と同様の実験を行なったが、やはり同様の効果が得られ、画像の伸びは連続１００枚後でも＋０．３〜０．４ｍｍに押えられた。また、両ローラの軸間も０．０４ｍｍ程度の膨張にコントロールできた。この方法だと部材は余分に必要だが、例１と同様の効果が得られる事が確認できた。

2 加熱ローラ
3 加熱ローラ軸受け
4 軸間規制部材
5 加圧ローラ軸受け
6 加圧ローラ
7 シリコンスポンジゴム
8 ＰＦＡチューブ
9 加圧バネ

Claims (3)

1. ヒーターを保持する加熱部とこの加熱部とニップを形成する加圧ローラと、加熱部と加圧ローラ間を加圧する手段とを有する定着装置において、
   定着装置の温度変化に応じて定着ニップ部が変化する事を防止する、加熱部と加圧部との間隔を規制する部材を有することを特徴とする定着装置。
2. この規制部材は線膨張係数α＝15〜30［10^-6／K］の金属部材であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. この加圧ローラの表面硬度は５０°以下であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。

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