JP2011133839A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】定着スリーブ21と、加圧ローラ31と、定着スリーブ21の内周側に配置され、定着スリーブ21を介して加圧ローラ31と当接してニップ部を形成する当接部材26と、定着スリーブ21の内周側に定着スリーブ21と当接または近接して配置され、定着スリーブ21を加熱する面状発熱体22と、定着スリーブ21の内周側に定着スリーブ21との間に面状発熱体22を挟むように配置され、面状発熱体22を支持する発熱体支持部材23と、を備え、面状発熱体22は、絶縁性を有する基層上に、耐熱性樹脂中に導電性粒子が分散されてなる抵抗発熱層と、該抵抗発熱層に電力を供給する電極層と、が形成され、可撓性を示す発熱シートを有する。
【選択図】図1
Description
例えば、特許文献2では、発熱体としてのセラミックヒータと、加圧部材としての加圧ローラとの間に耐熱性フィルム(定着フィルム)を挟ませて定着ニップ部を形成させ、前記定着ニップ部のフィルムと加圧ローラとの間に画像定着すべき未定着トナー画像を形成担持させた被記録材を導入して、フィルムと一緒に挟持搬送させることで、ニップ部においてセラミックヒータの熱がフィルムを介して被記録材に与えられ、また、定着ニップ部の加圧力にて未定着トナー画像を被記録材面に熱圧定着させるフィルム加熱方式の定着装置が開示されている。このフィルム加熱方式の定着装置は、セラミックヒータ及びフィルムとして低熱容量の部材を用いてオンデマンドタイプの装置を構成することができるとともに、画像形成装置の画像形成実行時のみ熱源としてのセラミックヒータに通電して所定の定着温度に発熱させた状態にすればよく、画像形成装置の電源オンから画像形成実行可能状態までの待ち時間が短く(クイックスタート性)、スタンバイ時の消費電力も大幅に小さい(省電力)等の利点がある。
また、フィルム加熱方式の定着装置では、ベルトをニップ部で局所的に加熱しているため回転するベルトがニップ入り口に戻ってくる際に、ベルト温度は最も冷えた状態になり、(特に高速回転を行うと)定着不良が出やすいという問題があった(課題2)。
〔1〕 回転する無端状ベルトの定着部材(定着スリーブ21)と、前記定着部材の外周面と当接する加圧部材(加圧ローラ31)と、前記定着部材の内周側に配置され、該定着部材を介して前記加圧部材と当接してニップ部を形成する当接部材(当接部材26)と、前記定着部材の内周側に該定着部材と当接または近接して配置され、前記定着部材を直接または間接的に加熱する面状発熱体(面状発熱体22)と、前記定着部材の内周側に該定着部材との間に前記面状発熱体を挟むように配置され、該面状発熱体を所定位置で支持する発熱体支持部材(発熱体支持部材23)と、を備え、前記面状発熱体は、絶縁性を有する基層(基層22a)上に、耐熱性樹脂中に導電性粒子が分散されてなる抵抗発熱層(抵抗発熱層22b)と、該抵抗発熱層に電力を供給する電極層(電極層22c)と、が形成され、前記定着部材の軸方向、周方向に対応して所定の幅及び長さをもち可撓性を示す発熱シート(発熱シート22s)を有することを特徴とする定着装置(定着装置20、図1,図2,図15)。
〔2〕 前記発熱シートは、前記基層の主面上で任意に区画された複数の領域それぞれに、前記抵抗発熱層が独立して発熱可能に形成されてなることを特徴とする前記〔1〕に記載の定着装置(図10〜図12)。
〔3〕 前記面状発熱体は、複数の前記発熱シートが積層されてなり、該複数の発熱シートはそれぞれの前記基層の主面上の任意の領域に、前記抵抗発熱層が独立して発熱可能に形成されてなることを特徴とする前記〔1〕に記載の定着装置(図13)。
〔4〕 前記面状発熱体は、前記発熱シートにおける前記定着部材の周方向に対応する一方の端部に、前記電極層に接続される複数の電極端子の全てを有することを特徴とする前記〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の定着装置(図4)。
〔5〕 前記抵抗発熱層は、塗布により形成されてなることを特徴とする前記〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の定着装置。
〔6〕 前記定着部材の内周側であって少なくとも前記ニップ部下流側で、該定着部材の回転状態を支持する回転支持部材(回転支持部材27A,27B,27C)を備えることを特徴とする前記〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載の定着装置(図14,図15)。
〔7〕 前記〔1〕〜〔6〕のいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置(画像形成装置1、図18)。
本発明の画像形成装置によれば、本発明の定着装置を備えているので、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短く、記録媒体のサイズが変わっても消費エネルギーを抑えつつ適切な画像形成が可能であり、装置を高速化した場合であっても定着不良等の不具合が生じるのを抑止することができる。
図1は、本発明に係る定着装置の第1の実施の形態における構成を示す断面図である。
図1に示すように、定着装置20は、回転する無端状ベルトからなる定着部材(定着スリーブ21(定着回転体ともいう))と、前記定着部材の外周面と当接する加圧部材(加圧ローラ31(加圧回転体ともいう))と、前記定着部材の内周側に配置され、該定着部材を介して前記加圧部材と当接してニップ部を形成する当接部材(当接部材26)と、前記定着部材の内周側に該定着部材と当接または近接して配置され、前記定着部材を直接または間接的に加熱する面状発熱体(面状発熱体22)と、前記定着部材の内周側に該定着部材との間に前記面状発熱体を挟むように配置され、該面状発熱体を所定位置で支持する発熱体支持部材(発熱体支持部材23)と、を備える。なお、図1では、面状発熱体22が定着スリーブ21の内周面と当接し、直接加熱する構成を示している。
(S11) まず、発熱体支持部材23の外周面に沿って面状発熱体22の発熱シート22sを接着剤により貼り付ける(図4)。この際、接着剤は発熱体支持部材23への熱の流出を防ぐために熱伝導率の低いものを用いることが望ましい。
最後に、この内部機構部を定着スリーブ21の内周側に挿入して、図1のように配置して定着装置20における定着スリーブ21側の組み立てを完了する。
まず、画像形成装置が出力信号を受けると(例えばユーザの操作パネルの操作あるいはパソコンからの通信などにより画像形成装置に印刷要求があると)、定着装置20において、加圧ローラ31が定着スリーブ21を介して当接部材26に押圧され、ニップ部を形成する。
ついで、不図示の駆動装置によって、加圧ローラ31が図1の時計回り方向に回転駆動されると、定着スリーブ21も連れ回りして時計方向に回転する。このとき、面状発熱体22は発熱体支持部材23で支持された状態で、定着スリーブ21の内周面と当接し摺動する状態となる。
そして、それと同期して外部電源または内部の蓄電装置から給電線25を通じて面状発熱体22に電力が供給され、発熱シート22sが発熱し、定着スリーブ21は該発熱シート22sと接触していることから効率的に熱が伝達され、急速に加熱される。なお、駆動装置の動作と面状発熱体22による加熱は同時刻に同時に開始する必要はなく、適宜時間差を設けて開始しても良い。
このとき、ニップ部上流側であって、定着スリーブ21の外側又は発熱シート22sの内周側の発熱体支持部材23内から接触又は非接触に配置された温度検知手段(不図示)で検知される温度により、ニップ部が所定の温度となるように、面状発熱体22による加熱制御が行われており、定着に必要な温度まで昇温された後、保持され、記録媒体Pの通紙が開始される。
すなわち、発熱シート22sは、基層22aの主面上全面あるいはある1つの領域に抵抗発熱層22bが形成されたものでもよいが、基層22aの主面上で任意に区画された複数の領域それぞれに、抵抗発熱層22bが独立して発熱可能に形成されてなることが好ましい。図10〜図12に、その構成例を示す。
図11に示す面状発熱体22の基本的構成は、図10(a)に示すものと同じであるが、抵抗発熱層22b1と抵抗発熱層22b2のお互いの一部が発熱シート22sの幅方向(軸方向)で重なり合ってオーバーラップ領域を形成している点で相違する。これにより、電極端子22e1及び22e2に通電した場合の抵抗発熱層22b1と抵抗発熱層22b2の境界での温度低下を防ぐことができる。
図12に示す面状発熱体22の基本的構成は、図11に示すものと同じであるが、抵抗発熱層22b1と抵抗発熱層22b2のオーバーラップ領域において、抵抗発熱層22b1,22b2それぞれと電極層22cとの境界線を長さ方向(周方向)に対してお互いに異なる方向に傾斜させて、抵抗発熱層22b1,22b2の重なり合う量を調整している点で相違する。
図13において、面状発熱体22は、図中上から順に、第1の発熱シート22s、絶縁層22dからなる絶縁シート、第2の発熱シート22sが積層されてなるものである。
図14(a)は、回転支持部材27Aとして金属体、例えばステンレスの薄膜パイプの内周に面状発熱体22を設け、回転支持部材27Aの外周側で定着スリーブ21を支持する構成例である。この構成により、定着スリーブ21の回転走行安定性が確保できるだけでなく、定着スリーブ21を剛性の高い金属製の回転支持部材27Aで支持できるので組立上のハンドリングが容易である。また、面状発熱体22が定着スリーブ21と直接接触摺動することはないので、面状発熱体22表面の保護層(摺動層)や絶縁層が摺動摩耗して、抵抗発熱層22bや電極層22cなどの導電体の露出による電気的リークの懸念がなくなる。なお、回転支持部材27Aとして金属体を備えているので熱容量が大きくなり、ウォームアップ時の昇温速度が図1の構成のものよりも遅くなる欠点がある。
すなわち定着装置20は、基本的構成が図1に示すものと同じであるが、定着スリーブ21の内周側に設けられるパイプ形状の回転支持部材27Aと、回転支持部材27Aの内周側であってニップ部下流側に配置されるようにコア支持部材28のH型外面に断熱支持部材29と、を備える点で相違する。
図18は、本発明に係る画像形成装置の構成を示す全体構成図である。
図18に示すように、画像形成装置1は、タンデム型カラープリンタである。画像形成装置本体1の上方にあるボトル収容部101には、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した4つのトナーボトル102Y、102M、102C、102Kが着脱自在(交換自在)に設置されている。
ボトル収容部101の下方には中間転写ユニット85が配設されている。その中間転写ユニット85の中間転写ベルト78に対向するように、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した作像部4Y、4M、4C、4Kが並設されている。
その後、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、露光部3から発せられたレーザ光Lの照射位置に達して、この位置での露光走査によって各色に対応した静電潜像が形成される(露光工程である。)。
その後、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、中間転写ベルト78及び第1転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79Kとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上のトナー像が中間転写ベルト78上に転写される(1次転写工程である。)。このとき、感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
最後に、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上の残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。
ここで、中間転写ユニット85は、中間転写ベルト78、4つの1次転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79K、2次転写バックアップローラ82、クリーニングバックアップローラ83、テンションローラ84、中間転写クリーニング部80、等で構成される。中間転写ベルト78は、3つのローラ82〜84によって張架・支持されるとともに、1つのローラ82の回転駆動によって図18中の矢印方向に無端移動される。
そして、中間転写ベルト78は、矢印方向に走行して、各1次転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79Kの1次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上の各色のトナー像が、中間転写ベルト78上に重ねて1次転写される。
その後、中間転写ベルト78は、中間転写クリーニング部80の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト78上の未転写トナーが回収される。
こうして、中間転写ベルト78上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。
詳しくは、給紙部12には、転写紙等の記録媒体Pが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ97が図18中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Pがレジストローラ対98のローラ間に向けて給送される。
その後、記録媒体Pは、排紙ローラ対99のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対99によって装置外に排出された被転写Pは、出力画像として、スタック部100上に順次スタックされる。
こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。
3 露光部
4Y、4M、4C、4K 作像部
5Y、5M、5C、5K 感光体ドラム
12 給紙部
20 定着装置
21 定着スリーブ
22 面状発熱体
22a 基層
22b,22b1,22b2 抵抗発熱層
22c 電極層
22d 絶縁層
22e,22e1,22e2 電極端子
22f 固定端子
22s 発熱シート
22t 両面テープ(接着部材)
23 発熱体支持部材
24 端子台ステイ
25 給電線
26 当接部材
27A,27B,27C 回転体支持部材
27a 開口部
27D 樹脂部材
28 コア保持部材
29 断熱支持部材
31 加圧ローラ
75 帯電部
76 現像部
77 クリーニング部
78 中間転写ベルト
79Y、79M、79C、79K 第1転写バイアスローラ
80 中間転写クリーニング部
82 2次転写バックアップローラ
83 クリーニングバックアップローラ
84 テンションローラ
85 中間転写ユニット
97 給紙ローラ
98 レジストローラ対
99 排紙ローラ対
100 スタック部
101 ボトル収容部
102Y、102M、102C、102K トナーボトル
L レーザ光
P 記録媒体
T トナー
Claims (7)
- 回転する無端状ベルトの定着部材と、
前記定着部材の外周面と当接する加圧部材と、
前記定着部材の内周側に配置され、該定着部材を介して前記加圧部材と当接してニップ部を形成する当接部材と、
前記定着部材の内周側に該定着部材と当接または近接して配置され、前記定着部材を直接または間接的に加熱する面状発熱体と、
前記定着部材の内周側に該定着部材との間に前記面状発熱体を挟むように配置され、該面状発熱体を所定位置で支持する発熱体支持部材と、
を備え、
前記面状発熱体は、絶縁性を有する基層上に、耐熱性樹脂中に導電性粒子が分散されてなる抵抗発熱層と、該抵抗発熱層に電力を供給する電極層と、が形成され、前記定着部材の軸方向、周方向に対応して所定の幅及び長さをもち可撓性を示す発熱シートを有することを特徴とする定着装置。 - 前記発熱シートは、前記基層の主面上で任意に区画された複数の領域それぞれに、前記抵抗発熱層が独立して発熱可能に形成されてなることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
- 前記面状発熱体は、複数の前記発熱シートが積層されてなり、該複数の発熱シートはそれぞれの前記基層の主面上の任意の領域に、前記抵抗発熱層が独立して発熱可能に形成されてなることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
- 前記面状発熱体は、前記発熱シートにおける前記定着部材の周方向に対応する一方の端部に、前記電極層に接続される複数の電極端子の全てを有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の定着装置。
- 前記抵抗発熱層は、塗布により形成されてなることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の定着装置。
- 前記定着部材の内周側であって少なくとも前記ニップ部下流側で、該定着部材の回転状態を支持する回転支持部材を備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の定着装置。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
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