JP2012042772A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

定着装置及び画像形成装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2012042772A
JP2012042772A JP2010184588A JP2010184588A JP2012042772A JP 2012042772 A JP2012042772 A JP 2012042772A JP 2010184588 A JP2010184588 A JP 2010184588A JP 2010184588 A JP2010184588 A JP 2010184588A JP 2012042772 A JP2012042772 A JP 2012042772A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
belt
roller
fixing
fixing device
region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2010184588A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5577524B2 (ja
Inventor
Toru Hayase
徹 早瀬
Naoki Yamamoto
直樹 山本
Noboru Yonekawa
のぼる 米川
Mamoru Fukaya
守 深谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Business Technologies Inc
Original Assignee
Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Business Technologies Inc filed Critical Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority to JP2010184588A priority Critical patent/JP5577524B2/ja
Publication of JP2012042772A publication Critical patent/JP2012042772A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5577524B2 publication Critical patent/JP5577524B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Fixing For Electrophotography (AREA)

Abstract

【課題】すきまばめ構成の定着装置の定着後の画像不良を防止することが可能な定着装置を提供する。
【解決手段】周回駆動され、抵抗発熱体層を有する無端状のベルト51と、その周回経路内側に遊嵌された定着ローラ52と、ベルト外周面に接する加圧ローラ53と、を有し、定着ローラ52を、ベルト51を介して加圧ローラ53で押圧してベルト51と加圧ローラ52間に定着ニップ領域を形成し、ベルト51により定着ニップ領域を加熱して熱定着する定着装置であって、ベルト外周面に当接し、ベルト51を押圧して定着ローラ52に密着させる給電ブラシ501を備え、給電ブラシ501は、当接領域における周方向の中心位置が、定着ニップ領域の出口よりも周方向の下流側であって、定着ローラ52の回転中心を中心にして、定着ローラ52と加圧ローラ53の回転中心とを結んだ直線から、定着ローラ52の回転方向に沿った角度が90°以下の範囲内に入るように、ベルト外周面に当接している。
【選択図】図4

Description

本発明は、プリンタ、複写機等の画像形成装置が備える定着装置に関し、特に抵抗発熱体を発熱源とする発熱ベルトを用いた、すきまばめ構成の定着装置における定着後の画像不良を防止する技術に関する。
近年、プリンタ、複写機等の画像形成装置の定着装置用の発熱部材として、熱容量が小さく、短時間で昇温可能で、エネルギー消費が少ない定着ベルト等の薄厚の発熱部材が使用されるようになってきている。定着ベルトの発熱源としては、例えば、通電によりジュール発熱する抵抗発熱体が使用されている。抵抗発熱体は、耐熱性樹脂等の絶縁性材料中に金属等の導電性材料を分散させて構成され、抵抗発熱体に給電することにより、定着ベルトを発熱させることができる。
このような抵抗発熱体を発熱源とした定着ベルトを発熱部材として使用した定着装置においては、定着ベルトの熱容量を小さくすることができるので、短時間で昇温させることがで、昇温のためのエネルギー消費を少なくすることができる。
特許文献1には、抵抗発熱体を発熱源とし、周回駆動される無端状の定着ベルトの内側に、当該定着ベルトの内径よりも外径が小さい押圧ローラ(弾性体ローラ)を遊嵌し、当該押圧ローラを、定着ベルトの外側から当該定着ベルトを介して加圧ローラで押圧して定着ニップを形成する、いわゆる「すきまばめ構成」の定着装置が開示されている。
上記のようなすきまばめ構成をとることにより、定着ベルトが周回駆動中において、定着ベルトと押圧ローラとが接触する領域の面積を小さくすることができるので、定着ベルトから発熱される熱が押圧ローラ側に逃げる割合を少なくすることができ、その分、定着ベルトによる発熱効率を高めることができる。その結果、定着装置のウォームアップ時間を短縮化することができる。
特開2009−109997号公報
しかしながら、すきまばめ構成の定着装置においては、定着ベルトが加圧ローラと当接する領域である定着ニップ領域内の、定着ニップ出口近傍に、図3の符号N2で示すように、押圧ローラ52による押圧を受けない部分(以下、「擬似ニップ領域」という。)が生じる。このため、定着ニップ領域内に搬送された記録シートが、擬似ニップ領域を通過するときに、ニップ圧が低下し、記録シートが低圧状態で加熱されることによって記録シート上の半溶融状態のトナーが糸を引いて画像ががさついてしまい、定着後の画像に光沢ムラ等の画像不良が生じ、定着後の画質が劣化してしまうという問題が生じる。
又、記録シートが擬似ニップ領域を通過している間も、定着装置で発生した熱は記録シートに伝熱する。擬似ニップ領域での伝熱は前述したように定着に寄与しないため、その分、無駄にエネルギーが消費されてしまうことになる。
本発明は、上述のような問題に鑑みて為されたものであって、すきまばめ構成の定着装置における、定着後の画像不良の発生を有効に防止し、記録シートが擬似ニップ領域を通過している間の無駄なエネルギー消費を低減することが可能な定着装置及び当該定着装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る定着装置は、周回駆動され、通電によりジュール発熱する抵抗発熱体層を有する無端状のベルトと、その周回経路内側に遊嵌された第1ローラと、前記ベルトの外周面に接する第2ローラと、を有し、第1ローラを、前記ベルトを介して第2ローラで押圧して当該ベルト表面と第2ローラとの間に定着ニップ領域を形成し、前記ベルトを加熱して記録シートを前記定着ニップ領域に通紙し、トナー像を融着する定着装置であって、前記ベルトの外周面に当接し、前記ベルトをその周回経路内側の方向に押圧して第1ローラに密着させる押圧部材を備え、前記押圧部材は、前記外周面に当接する領域におけるベルト周方向の中心位置が、前記定着ニップ領域の出口よりもベルト周方向の下流側であって、第1ローラの回転中心を中心にして、第1と第2ローラの回転中心を結んだ直線から、第1ローラの回転方向に沿った角度が90°以下の範囲内に入るように、前記外周面に当接して前記ベルトをその周回経路内側の方向に押圧することを特徴とする。又、本発明の一形態に係る画像形成装置は、前記定着装置を備える構成とすることができる。
上記構成を備えることにより、押圧部材が定着ニップ領域の出口よりもベルト周方向の下流側であって、第1ローラの回転中心を中心にして、第1と第2ローラの回転中心を結んだ直線から、第1ローラの回転方向に沿った角度が90°以下の範囲内に入るように、ベルトの外周面に当接して、当該ベルトを周回経路内側の方向に押圧してベルトと第1ローラとを密着させることができるので、定着ニップ領域に第1ローラの押圧を受けない擬似ニップ領域が生じるのを有効に防止することができる。その結果、擬似ニップ領域に起因して、熱定着後の記録シート上の定着画像に光沢ムラ等の画像不良が生じるのを有効に防止することができる。又、記録シートが擬似ニップ領域を通過している間の無駄なエネルギー消費を低減することができる。
ここで、前記押圧部材は、前記ベルトの幅方向の非通紙領域において前記外周面に当接して前記ベルトをその周回経路内側の方向に押圧することとすることとしてもよい。
これにより、押圧部材が非通紙領域においてベルトの外周面と当接されるので、ベルト外周面の通紙領域に相当する部分における押圧部材とベルトとの接触を避けることができ、定着画像の画質に影響を与えるベルト外周面の通紙領域の磨耗を防止しつつ、画像不良を引き起こす擬似ニップ領域の発生を有効に防止することができる。
ここで、前記ベルトの幅方向の両端部の外周面には、前記抵抗発熱体層に給電するための給電電極が配置され、前記押圧部材は、両端部の各給電電極に当接して前記ベルトをその周回経路内側の方向に押圧するとともに、前記各給電電極に給電する給電部材からなることとすることとしてもよい。
これにより、給電部材を押圧部材と兼用させることができるので、定着装置の製造に要する部品数を少なくすることができ、製造コストを削減することができる。
プリンタ1の構成を示す図である。 定着装置5の構成を示す斜視図である。 給電ブラシ501を発熱ベルト51の周回経路の最上部に相当する領域に配置した場合における、定着ニップの形成状態を示す。 給電ブラシ501を発熱ベルト51の周回経路の最下部近傍に相当する領域に配置した場合における、定着ニップの形成状態を示す。 発熱ベルト51の詳細な構造を示す断面図である。 評価対象の各定着装置における、画質、ウォームアップ時消費電力量及び印刷処理時消費電力量の評価結果を示すテーブルである。 押圧部材の配置位置の変形例を示す図である。 押圧部材の配置位置の別の変形例を示す図である。
(実施の形態)
以下、本発明に係る一形態の画像形成装置の実施の形態を、タンデム型カラーデジタルプリンタ(以下、単に「プリンタ」という。)に適用した場合を例にして説明する。
[1]プリンタの構成
先ず、本実施の形態に係るプリンタ1の構成について説明する。図1は、本実施の形態に係るプリンタ1の構成を示す図である。同図に示すように、このプリンタ1は、画像プロセス部3、給紙部4、定着装置5、制御部60を備えている。プリンタ1は、ネットワーク(例えばLAN)に接続され、外部の端末装置(不図示)や図示しない操作パネルから印刷指示を受け付けると、その指示に基づいてイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各色のトナー像を形成し、これらを多重転写してフルカラーの画像を形成することにより、記録シートへの印刷処理を実行する。
以下、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各再現色をY、M、C、Kと表し、各再現色に関連する構成要素の番号にこのY、M、C、Kを添字として付加する。画像プロセス部3は、作像部3Y、3M、3C、3K、露光部10、中間転写ベルト11、二次転写ローラ45などを有している。
作像部3Y、3M、3C、3Kの構成は、いずれも同様の構成であるため、以下、主として作像部3Yの構成について説明する。作像部3Yは、感光体ドラム31Yと、その周囲に配設された帯電器32Y、現像器33Y、一次転写ローラ34Y、および感光体ドラム31Yを清掃するためのクリーナ35Yなどを有しており、感光体ドラム31Y上にY色のトナー像を作像する。現像器33Yは、感光体ドラム31Yに対向し、感光体ドラム31Yに帯電トナーを搬送する。
中間転写ベルト11は、無端状のベルトであり、駆動ローラ12と従動ローラ13に張架されて矢印C方向に周回駆動される。露光部10は、レーザダイオードなどの発光素子を備え、制御部60からの駆動信号によりY〜K色の画像形成のためのレーザ光Lを発し、作像部3Y、3M、3C、3Kの各感光体ドラムを露光走査する。この露光走査により、帯電器32Yにより帯電された感光体ドラム31Y上に静電潜像が形成される。作像部3M、3C、3Kの各感光体ドラム上にも同様にして静電潜像が形成される。
各感光体ドラム上に形成された静電潜像は、作像部3Y、3M、3C、3Kの
各現像器により現像されて各感光体ドラム上に対応する色のトナー像が形成され
る。形成されたトナー像は、作像部3Y、3M、3C、3Kの各一次転写ローラ(図1では、作像部10Yに対応する一次転写ローラのみ符号34Yを付し、他の一次転写ローラについては、符号を省略している。)により、中間転写ベルト11上の同じ位置に重ね合わされるように、中間転写ベルト11上にタイミングをずらして順次一次転写された後、二次転写ローラ45による静電力の作用により中間転写ベルト11上のトナー像が一括して記録シート上に二次転写される。トナー像が二次転写された記録シートは、さらに定着装置5に搬送され、記録シート上のトナー像(未定着画像)が、定着装置5において加熱及び加圧されて記録シートに熱定着された後、排出ローラ71により排紙トレイ72に排出される。
給紙部4は、記録シート(図1の符号Sで表す)を収容する給紙カセット41と、給紙カセット41内の記録シートを搬送路43上に1枚ずつ繰り出す繰り出しローラ42と、繰り出された記録シートを二次転写位置46に送り出すタイミングをとるためのタイミングローラ44などを備えている。給紙カセットは、1つに限定されず、複数であってもよい。
記録シートとしては、大きさや厚さの異なる用紙(普通紙、厚紙)やOHPシートなどのフィルムシートを利用できる。給紙カセットが複数ある場合には、異なる大きさ又は厚さ又は材質の記録シートを複数の給紙カセットに収納することとしてもよい。
繰り出しローラ42、タイミングローラ44等の各ローラは、搬送モータ(不図示)を動力源とし、歯車ギヤやベルトなどの動力伝達機構(不図示)を介して回転駆動される。この搬送モータとしては、例えば、高精度の回転速度の制御が可能なステッピングモータが使用される。
記録シートは、中間転写ベルト11上のトナー像の移動タイミングに合わせて
給紙部4から二次転写位置46に搬送され、二次転写ローラ45により中間転写
ベルト11上のトナー像が一括して記録シート上に二次転写される。
[2]定着装置の構成
図2は、定着装置5の構成を示す斜視図である。同図に示すように、定着装置5は、発熱ベルト51と、定着ローラ52と、加圧ローラ53と、を有する。発熱ベルト51は、周回駆動される、無端状のベルトであり、その両端部に電極511、512が設けられ、両電極上には給電ブラシ501、502がそれぞれ当接され、電源部500から給電ブラシ501、502を介して両電極に給電が行われる。
これにより、両電極間に電流が流れて、発熱ベルト51がジュール発熱する。又、給電ブラシ501及び502には、給電ブラシを発熱ベルト51の周回経路内側の方向に押圧する付勢部材5011、5021がそれぞれ設けられている。付勢部材としては、例えば、圧縮ばねを用いることができる。付勢部材5011、5021の押圧力により、電極と給電ブラシとの接触状態が良好に維持され、電気的接続状態が良好に維持される。さらに、両給電ブラシは、発熱ベルト51を押圧する押圧部材として機能し、発熱ベルト51を定着ローラ52に密着させ、定着ニップ領域内の下流側に定着ローラ52の押圧を受けない部分(擬似ニップ領域)が生じにくくなるようにしている。ここでは、給電ブラシによる発熱ベルト51の押圧力を1.5Nとした。
図3及び図4は、給電ブラシの発熱ベルト51上における配置位置と定着ニップの形成状態との関係を表した模式図である。図3は、給電ブラシ501A(ここでは、図4に示すように、本実施の形態に係る配置位置に配置された給電ブラシ501と区別するため、別の符号501Aを付与している。)を、従来技術(特開2009−109997号公報、図1参照)と同様に発熱ベルト51の周回経路の最上部に相当する領域(周回経路の下部に在る、符号N1及びN2で示す定着ニップ領域から最も離れた領域)に配置した場合における、定着ニップの形成状態を示す。図3の符号5011Aは、給電ブラシ501Aを発熱ベルト51の周回経路内側の方向に押圧する付勢部材を示す。なお、図3には図示していないが、給電ブラシ501Aと対の給電ブラシ502A(ここでは、本実施の形態に係る配置位置に配置された給電ブラシ502と区別するため、別の符号502Aを付与している。)も給電ブラシ501Aと同様の領域に配置されているものとする。
図4は、給電ブラシ501を本実施の形態に示すように、発熱ベルト51の周回経路の最下部近傍に相当する領域(符号N1で示す定着ニップ領域の出口(図4の符号Pで示す位置)よりベルト周方向の下流側の近傍の領域(以下、「下流近傍領域」という。))に配置した場合における、定着ニップの形成状態を示す。なお、図4には図示していないが、給電ブラシ502も給電ブラシ501と同様の領域に配置されているものとする。
給電ブラシ501Aの配置位置が図3の配置位置にある場合には、定着ニップ領域から離れているため、当該配置位置で発熱ベルト51を押圧しても定着ニップ領域内の擬似ニップ領域(符号N2で示す領域)において、発熱ベルト51を定着ローラ52に密着させることはできず、擬似ニップ領域を狭めることはできない。給電ブラシ502Aについても同様である。
一方、給電ブラシ501の配置位置が図4に示すように、下流近傍領域である場合には、擬似ニップ領域が生じやすい領域(以下、「擬似ニップ発生予定領域」という。)に近い領域において、発熱ベルト51を押圧して定着ローラ52に密着させることができるので、擬似ニップ発生予定領域において、発熱ベルト51を定着ローラ52に密着させることが可能となり、定着ニップ領域内に図3の符号N2で示すような擬似ニップ領域が生じるのを有効に防止することができる。その結果、定着ニップ領域内に擬似ニップ領域が発生することによって、定着後の画像に光沢ムラ等の画像不良が生じるのを有効に防止することができる。さらに、記録シートが擬似ニップ領域を通過している間の無駄なエネルギー消費を低減することができる。
ここで、「下流近傍領域」とは、給電ブラシ501が発熱ベルト51と当接する当接領域におけるベルト周方向の中心位置(図4の符号Qで示す位置)が、定着ニップ領域の出口Pよりもベルト周方向の下流側であって、定着ローラ52の回転中心と加圧ローラ53の回転中心とを結んだ直線からの、定着ローラ52の回転中心を中心とする、定着ローラ52の回転方向に沿った回転角度θ(図4参照)が、90°以下の範囲内(図4の符号401で示す範囲内)にある領域のことをいう。
90°を超える範囲の領域において、発熱ベルト51を押圧すると、定着ニップ領域の出口Pから、そのベルト周方向下流側の給電ブラシ501の配置位置までの間において、発熱ベルト51を定着ローラ52に密着させることができず、擬似ニップ領域を低減することができなくなるので、給電ブラシ501の発熱ベルト51との当接領域における中心位置Qは、θが、90°を超えない位置とすることが必要となる。給電ブラシ502についても同様である。
図5は、発熱ベルト51の詳細な構造を示す断面図である。同図に示すように、両端部を除く領域においては、発熱ベルト51は、補強層513、抵抗発熱体層514、弾性層515、離型層516が、この順に積層されて構成され、両端部においては、補強層513、抵抗発熱体層514、電極(電極511又は512)がこの順に積層されて構成される。
電極511、512は、導電性の材料から構成される。電極511、512の材料としては、例えば、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、真鍮、リン青銅等の金属を用いることができる。補強層513は、発熱ベルト51の強度を補強するための層であり、例えば、ポリイミド樹脂を用いることができる。
抵抗発熱体層514は、電極511、512と電気的に接続され、電極511、512を通じて給電されることにより、ジュール熱を発生する層である。抵抗発熱体層514は、耐熱性樹脂等の絶縁性材料中に導電性材料を分散させて構成される。抵抗発熱体層514の体積抵抗率は、導電性材料の量を調整することにより、所定の体積抵抗率に調整される。
耐熱性樹脂としては、ポリイミド樹脂、ポリエチレンスルフィド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアラミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリイミドアミド樹脂、ポリエステル-イミド樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリ-p-キシリレノン樹脂、ポリベンズイミダゾール樹脂などを用いることができる。発熱層513に用いる耐熱性樹脂として、耐熱性、絶縁性及び機械的強度等に優れた特性を示すポリイミド樹脂を用いるのが望ましい。
導電性材料としては、銀(Ag)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)、ニッケル(Ni)等の金属、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノコイル等を用いることができ、2種類以上の導電性材料(例えば、カーボンナノ材料と金属)を用いることとしてもよい。この場合、金属は、特に針状やフレーク状の銀(Ag)やニッケル(Ni)が好ましく、粒径は0.01〜10μmが良い。これにより、カーボンナノ材料と線状に絡み合うことで均一な電気抵抗を有する抵抗発熱体層514を成型することができる。金属が粒状や粉末状や塊状の場合、抵抗発熱体層514中に混在するカーボンナノ材料と絡み合わず、カーボンナノ材料と点接触することになるため、均一な電気抵抗を有する抵抗発熱体層514が得られにくくなる。
抵抗発熱体層514の厚さは、任意であるが、5〜100μm程度が望ましい。抵抗発熱体層514の体積抵抗率は、1.0×10−6〜1.0×10−2Ω・m程度の範囲に設定することができるが、当該体積抵抗率は、1.0×10−5〜5.0×10−3Ω・mの範囲内であることが望ましい。
弾性層515は、記録シート上のトナー像に均一かつ柔軟に熱を伝えるための層である。弾性層515を設けることにより、トナー像が押しつぶされたり、トナー像が不均一に溶融されたりするのを防止し、画像ノイズの発生を防止することができる。弾性層515の材料としては、耐熱性と弾性とを有するゴム材や樹脂材を用いる。例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性エラストマーを材料として用いることができる。
弾性層515の厚さは、10〜800μm、さらに望ましくは100〜300μmの範囲内のものとする。弾性層515の厚さが10μm未満では厚さ方向の十分な弾力性を得ることが難しい。また,この厚さが800μmを超えていると、抵抗発熱体層514で発生した熱を発熱ベルト51の外周面まで到達させることが難しく、伝熱効率が悪いので好ましくない。
離型層516は,発熱ベルト51の最外層をなし、発熱ベルト51と記録シートとの離型性を高めるための層である。離型層516の材料としては、定着温度での使用に耐えられるとともにトナーに対する離型性に優れたものを使用することができる。例えば、PFA(四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体)、PTFE(四フッ化エチレン)、FEP(四フッ化エチレン・六フッ化エチレン共重合体)、PFEP(四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体)等のフッ素樹脂を使用することができる。離型層516の厚さは5〜100μm、望ましくは10〜50μmの範囲内のものとするのがよい。
図2の説明に戻って、定着ローラ52と加圧ローラ53は、芯金522、532の軸方向両端部521、531が図示しないフレームの軸受部に回転自在に軸支される。加圧ローラ53は、駆動モータ(不図示)からの駆動力が伝達されることにより矢印B方向に回転駆動される。この加圧ローラ53の回転に伴って発熱ベルト51と定着ローラ52が矢印A方向に従動回転する。
定着ローラ52は、長尺で円筒状の芯金522の周囲を断熱層523で被覆されてなり、発熱ベルト51の周回経路の内側に配されている。芯金522は、定着ローラ52を支持する部材であり、耐熱性と強度を有する材料から構成される。芯金522の材料としては、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス等を用いることができる。
断熱層523は、発熱ベルト51が発熱した熱を芯金522に逃がさないようにするための層である。断熱層523の材料としては、熱伝導率が低く、耐熱性及び弾性を有するゴム材や樹脂材のスポンジ体(断熱構造体)を用いるのが望ましい。発熱ベルト51のたわみを許容し、ニップ幅を広くすることができるからである。断熱層523を、ソリッド体とスポンジ体との2層構造にしてもよい。シリコンスポンジ材を断熱層523として用いる場合には、その厚さを1〜10mmとするのが望ましい。さらに望ましくは、2〜7mmとするのがよい。
加圧ローラ53は、円筒状の芯金532の周囲に、弾性層533を介して離型層534が積層されてなり、発熱ベルト51の周回経路外側に配置され、発熱ベルト51の外側から発熱ベルト51を介して定着ローラ52を押圧して、発熱ベルト51の外周面との間に周方向に所定幅を有する定着ニップ領域が形成される。
図2の「通紙領域」は、定着ニップ領域の内、記録シートが通紙される範囲に対応する発熱ベルト51上のベルト幅方向の領域を示し、「非通紙領域」は、定着ニップ領域の内、記録シートが通紙されない範囲に対応する発熱ベルト51上のベルト幅方向の領域を示す。
芯金532は、加圧ローラ53を支持する部材であり、耐熱性と強度を有する材料から構成される。芯金532の材料としては、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス等を用いることができる。弾性層533は、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の弾性体で、厚さ1〜20mmの範囲内の耐熱性の高い材料で構成される。離型層534は、離型層516と同様に、加圧ローラ53と記録シートとの離型性を高めるための層であり、離型層516と同様の材料及び厚さで構成することができる。
(実施例)
本実施の形態に係る定着装置5を含む複数の定着装置について、熱定着後の画質、ウォームアップ時の消費電力、及び印刷処理時の消費電力の各評価を行った。
(1)評価対象とした定着装置
(イ)本実施の形態に係る定着装置5、(ロ)図3に示す、すきまばめ構成の定着装置(給電ブラシを発熱ベルトの周回経路最上部に相当する位置に配置し、下流近傍領域が押圧されていない構成の定着装置(以下、「比較例1」という。)、(ハ)定着ローラ52を、本実施の形態のように発熱ベルト51内側に遊嵌した構成とする代わりに、発熱ベルト51内側に密嵌した構成(いわゆる「しまりばめ」構成)とした定着装置(以下、「比較例2」という。)について、それぞれ上記の評価を行った。
評価対象の各定着装置における給電ブラシの配置位置は、給電ブラシが発熱ベルト51と当接する当接領域におけるベルト周方向の中心位置が、定着ニップ領域の出口よりもベルト周方向の下流側であって、(イ)の定着装置5については、θ=20°、90°、120°の各位置となる配置位置、(ロ)の比較例1及び(ハ)の比較例2については、共にθ=180°の位置となる配置位置とした。
(2)画質の評価
トナー付着量10g/mに対応する画像形成条件下で、記録シート上にベタ画像を形成し、(1)の評価対象の各定着装置を用いて、記録シート上に形成した未定着画像を熱定着させた場合における、熱定着後の画像の光沢度を測定し、各定着装置における画質の評価を行った。光沢度は、光沢計(村上色彩技術研究所社製GMX−202型)を用いて測定し、測定値に応じてA〜Eの5つのランクにランク分けした。
具体的には、測定値が35以上をAランク、30〜35をBランク、25〜30をCランク、20〜25をDランク、20未満をEランクとし、Cランク以上を光沢度が「良好」と判定し、D、Eランクを光沢度が「不良」と判定した。
定着装置5の光沢度は、θ=20°では、Bランク、θ=90°では、Cランク、θ=120°では、Eランクであった。そして、比較例1の光沢度は、Eランク、比較例2の光沢度は、Aランクであった。しまりばめ構成の比較例2の光沢度のランクがAランクと最も高く、すきまばめ構成の定着装置(比較例2以外の定着装置)では、給電ブラシの中心位置の配置位置のθが90°以下で光沢度が「良好」であり、θが90°を超えると光沢度が「不良」となった。
(3)ウォームアップ時の消費電力の評価
(1)の評価対象の各定着装置について、電源オン後、定着装置の定着ニップ上流領域における温度が、定着温度(ここでは、180℃)に達するまでに消費された消費電力量を測定し、各定着装置における、ウォームアップ時の消費電力の評価を行った。消費電力量は、電力計(HIOKI社製3332)を用いて測定し、測定値に応じてA〜Eの5つのランクにランク分けした。
具体的には、測定値が1.75wh未満をAランク、1.75〜2.00whをBランク、2.00〜2.25whをCランク、2.25〜2.50whをDランク、2.50wh以上をEランクとし、Cランク以上を消費電力量が「良好」と判定し、D、Eランクを消費電力量が「不良」と判定した。
定着装置5の消費電力量は、θ=20°では、Aランク、θ=90°では、Cランク、θ=120°では、Dランクであった。そして、比較例1の消費電力量は、Cランク、比較例2の消費電力量は、Eランクであった。しまりばめ構成の比較例2の消費電力量が最も多く、定着装置5の給電ブラシの配置位置がθ=20°の消費電力量が最も少なかった。定着装置5の内、θ=20°と90°の消費電力量は、「良好」であったが、θ=120°の消費電力量は、「不良」であった。
(4)印刷処理時の消費電力
(1)の評価対象の各定着装置について、ウォームアップ終了後、10分間記録シート(ここではA4用紙(坪量:64g/m)を連続通紙させた場合(1分間に36枚の通紙速度で通紙させた場合)における、1分間当たりの平均消費電力量を電力計(HIOKI社製3332)を用いて測定し、測定値に応じてA〜Eの5つのランクにランク分けした。
具体的には、測定値が12wh未満をAランク、12〜13whをBランク、13〜14whをCランク、14〜15whをDランク、15wh以上をEランクとし、Cランク以上を消費電力量が「良好」と判定し、D、Eランクを消費電力量が「不良」と判定した。
定着装置5の消費電力量は、θ=20°では、Bランク、θ=90°では、Cランク、θ=120°では、Eランクであった。そして、比較例1の消費電力量は、Eランク、比較例2の消費電力量は、Aランクであった。しまりばめ構成の比較例2の消費電力量が最も少なく、定着装置5の給電ブラシの配置位置がθ=120°の消費電力量と比較例1の消費電力量が最も多かった。定着装置5の内、θ=20°と90°の消費電力量は、「良好」であったが、θ=120°の消費電力量は、「不良」であった。
(5)評価結果まとめ
図6は、評価対象の各定着装置について行われた(2)〜(4)の評価結果を示すテーブルである。同図に示すように、定着装置5の内、配置位置が20°と90°の定着装置については、(2)〜(4)の何れの評価結果も「良好」であった。
以上の結果より、本実施の形態のすきまばめ構成の定着装置5において、給電ブラシの配置位置(発熱ベルト51と当接する当接領域における中心位置)が、定着ニップ領域の出口よりもベルト周方向の下流側であって、θが90°を超えない範囲内になるように給電ブラシを発熱ベルト51上に配置して発熱ベルト51を周回経路内側に押圧する構成とすることにより、ウォームアップ時及び印刷処理時の消費電力量の増加を抑制しつつ、画質(光沢度)の低下量を低減することが可能であることがわかる。
(変形例)
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。
(1)本実施の形態においては、発熱ベルト51を押圧し、擬似ニップ領域を狭めるための押圧部材として給電ブラシを用いたが、押圧部材は、給電ブラシに限定されず、他の部材、例えば、給電ローラであってもよい。
(2)さらに、本実施の形態では、給電ブラシを押圧部材として利用し、給電部材と押圧部材とを兼用させることとしたが、給電部材と押圧部材とを兼用しないで、給電部材とは別に押圧部材を定着ニップ領域の下流近傍領域に配置することとしてもよい。例えば、給電ブラシを図4に示すように、定着ニップ領域の下流近傍領域ではなく、図3に示すように従来と同様に、定着ニップ領域から離れた位置に設け、押圧部材を、給電ブラシとは別に定着ニップ領域の下流近傍領域に配置することとしてもよい。
この場合、押圧部材の発熱ベルト幅方向の配置位置は、電極を設けた領域に限定されず、電極領域以外の非通紙領域或いは、通紙領域に設けることとしてもよい。例えば、図7に示す定着装置5Aのように、符号5031A、5041Aで示す付勢部材をそれぞれ備える押圧部材503A、504Aを、発熱ベルト51の幅方向両端の非通紙領域に配置することとしてもよい。同図において、本実施の形態に係る定着装置5と同一の構成要素については、同一の番号を付与している。同図の符号501A、502Aは、給電ブラシを示し、給電ブラシを押圧する付勢部材は、図示していない。
又、図8に示す定着装置5Bのように、符号5031B、5032B、5033Bで示す付勢部材をそれぞれ備える押圧部材503Bを、発熱ベルト51の幅方向中央部の通紙領域に配置することとしてもよいし、通紙領域全体に押圧部材を配置することとしてもよい。
但し、通紙領域に押圧部材を設けると、長期間の使用により、発熱ベルト51の表面が磨耗し、磨耗の影響で熱定着後の画質が劣化するおそれがあるので、押圧部材の配置領域は、非通紙領域であることが望ましい。さらに、押圧部材の配置位置を非通紙領域とすることで、記録シートと押圧部材とが干渉し、ジャムが発生するのを有効に防止することができる。
本発明は、プリンタ、複写機等の画像形成装置が備える定着装置に関し、特に抵抗発熱体を発熱源とする発熱ベルトを用いた、すきまばめ構成の定着装置における定着後の画像不良を防止する技術として利用できる。
1 プリンタ
3 画像プロセス部
3Y〜3K 作像部
4 給紙部
5 定着装置
10 露光部
11 中間転写ベルト
12 駆動ローラ
13 従動ローラ
31Y 感光体ドラム
32Y 帯電器
33Y 現像器
34Y 一次転写ローラ
35Y クリーナ
41 給紙カセット
42 繰り出しローラ
43 搬送路
44 タイミングローラ
45 二次転写ローラ
46 二次転写位置
51 発熱ベルト
52 定着ローラ
53 加圧ローラ
60 制御部
71 排出ローラ
72 排紙トレイ
500 電源部
501、502 給電ブラシ
511、512 電極
513 補強層
514 抵抗発熱体層
515、533 弾性層
516、534 離型層
521、531 芯金端部
522、532 芯金
523 断熱層
5011、5021 付勢部材

Claims (4)

  1. 周回駆動され、通電によりジュール発熱する抵抗発熱体層を有する無端状のベルトと、その周回経路内側に遊嵌された第1ローラと、前記ベルトの外周面に接する第2ローラと、を有し、第1ローラを、前記ベルトを介して第2ローラで押圧して当該ベルト表面と第2ローラとの間に定着ニップ領域を形成し、前記ベルトを加熱して記録シートを前記定着ニップ領域に通紙し、トナー像を融着する定着装置であって、
    前記ベルトの外周面に当接し、前記ベルトをその周回経路内側の方向に押圧して第1ローラに密着させる押圧部材を備え、
    前記押圧部材は、前記外周面に当接する領域におけるベルト周方向の中心位置が、前記定着ニップ領域の出口よりもベルト周方向の下流側であって、第1ローラの回転中心を中心にして、第1と第2ローラの回転中心を結んだ直線から、第1ローラの回転方向に沿った角度が90°以下の範囲内に入るように、前記外周面に当接して前記ベルトをその周回経路内側の方向に押圧する
    ことを特徴とする定着装置。
  2. 前記押圧部材は、前記ベルトの幅方向の非通紙領域において前記外周面に当接して前記ベルトをその周回経路内側の方向に押圧する
    ことを特徴とする請求項1記載の定着装置。
  3. 前記ベルトの幅方向の両端部の外周面には、前記抵抗発熱体層に給電するための給電電極が配置され、
    前記押圧部材は、両端部の各給電電極に当接して前記ベルトをその周回経路内側の方向に押圧するとともに、前記各給電電極に給電する給電部材からなる
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の定着装置。
  4. 請求項1〜3の何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。
JP2010184588A 2010-08-20 2010-08-20 定着装置及び画像形成装置 Expired - Fee Related JP5577524B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010184588A JP5577524B2 (ja) 2010-08-20 2010-08-20 定着装置及び画像形成装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010184588A JP5577524B2 (ja) 2010-08-20 2010-08-20 定着装置及び画像形成装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012042772A true JP2012042772A (ja) 2012-03-01
JP5577524B2 JP5577524B2 (ja) 2014-08-27

Family

ID=45899143

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010184588A Expired - Fee Related JP5577524B2 (ja) 2010-08-20 2010-08-20 定着装置及び画像形成装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5577524B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9091979B2 (en) 2013-05-07 2015-07-28 Konica Minolta, Inc. Fixing device and image forming apparatus having a fixing belt whose rotation center is shifted toward a recording-paper conveyance direction
JP2015230319A (ja) * 2014-06-03 2015-12-21 株式会社リコー 定着装置および画像形成装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06118829A (ja) * 1992-10-02 1994-04-28 Fuji Xerox Co Ltd 局所発熱デバイス及びこれを搭載した装置
JPH0749625A (ja) * 1991-03-25 1995-02-21 Hiraoka H I Kenkyusho:Kk 熱定着装置
JPH09218605A (ja) * 1996-02-15 1997-08-19 Ricoh Co Ltd 定着装置
JP2006153948A (ja) * 2004-11-25 2006-06-15 Canon Inc 像加熱装置
JP2007178462A (ja) * 2005-12-26 2007-07-12 Kyocera Mita Corp 定着装置及び画像形成装置
JP2008281880A (ja) * 2007-05-11 2008-11-20 Ricoh Co Ltd 転写定着装置、及び画像形成装置
JP2009109997A (ja) * 2007-10-12 2009-05-21 Ist Corp 画像定着装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0749625A (ja) * 1991-03-25 1995-02-21 Hiraoka H I Kenkyusho:Kk 熱定着装置
JPH06118829A (ja) * 1992-10-02 1994-04-28 Fuji Xerox Co Ltd 局所発熱デバイス及びこれを搭載した装置
JPH09218605A (ja) * 1996-02-15 1997-08-19 Ricoh Co Ltd 定着装置
JP2006153948A (ja) * 2004-11-25 2006-06-15 Canon Inc 像加熱装置
JP2007178462A (ja) * 2005-12-26 2007-07-12 Kyocera Mita Corp 定着装置及び画像形成装置
JP2008281880A (ja) * 2007-05-11 2008-11-20 Ricoh Co Ltd 転写定着装置、及び画像形成装置
JP2009109997A (ja) * 2007-10-12 2009-05-21 Ist Corp 画像定着装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9091979B2 (en) 2013-05-07 2015-07-28 Konica Minolta, Inc. Fixing device and image forming apparatus having a fixing belt whose rotation center is shifted toward a recording-paper conveyance direction
JP2015230319A (ja) * 2014-06-03 2015-12-21 株式会社リコー 定着装置および画像形成装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP5577524B2 (ja) 2014-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4998597B2 (ja) 定着装置および画像形成装置
JP5407951B2 (ja) 定着装置および画像形成装置
JP5716703B2 (ja) 定着装置及び画像形成装置
JP5131314B2 (ja) 定着装置および画像形成装置
JP5104905B2 (ja) 定着装置および画像形成装置
JP2011253140A (ja) 定着装置及び画像形成装置
US8639171B2 (en) Fixing device and image forming apparatus with a mechanism to extend a life of a fixing belt
JP2011253055A (ja) 定着装置及び画像形成装置
JP5568782B2 (ja) 定着装置、画像形成装置及び損傷検出方法
JP2011253141A (ja) 定着装置及び画像形成装置
JP5577524B2 (ja) 定着装置及び画像形成装置
US20110222894A1 (en) Fixing device and image forming apparatus
JP2012118318A (ja) 定着装置および画像形成装置
JP2012189749A (ja) 定着装置および画像形成装置
JP5564699B2 (ja) 定着装置、定着加熱体及び画像形成装置
JP5572841B2 (ja) 定着装置及び画像形成装置
JP5786462B2 (ja) 定着装置及び画像形成装置
JP5327201B2 (ja) 定着装置および画像形成装置
JP2013083870A (ja) 定着装置及び画像形成装置
JP5246253B2 (ja) 定着装置および画像形成装置
JP2012003054A (ja) 定着装置及び画像形成装置
JP5834477B2 (ja) 定着装置及び画像形成装置
JP2013054163A (ja) 定着装置および画像形成装置
JP5794140B2 (ja) 定着装置および画像形成装置
JP2012108412A (ja) 画像形成装置及び定着装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130207

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20130417

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20131016

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20131022

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140603

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20140613

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140616

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5577524

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees