JP2017009939A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度リップルが軽減され、よりグロスむらのない高画質な成果物を出力すること。
【解決手段】シート上のトナー像をニップ部にて加熱するエンドレスベルトと、このベルトをニップ部にてその裏面から加熱する基板と、このヒータの加熱面とは反対側に設けられヒータの温度を検出するサーミスタと、サーミスタと抵抗発熱体の間を絶縁する絶縁層と、サーミスタの出力に応じてヒータが設定温度となるようにヒータへの通電を制御する制御手段を有す定着装置において、サーミスタは抵抗発熱体の上部の位置に配置され、抵抗発熱体の温度を絶縁層を介して検知することができ、絶縁層の厚さをd、熱伝導率をλとしたときに熱抵抗d/λ＜0.1となることを特徴としたこと。
【選択図】図１

Description

本発明は、記録材上に形成された画像を加熱する定着装置及びこれを備える画像形成装置に関する。

従来、記録材上に形成された未定着画像を加熱する定着装置として、クイックスタート性、省エネ性に優れたフィルム加熱方式の定着装置が提案されている。

フィルム定着方式を採用した定着装置は、可撓性を有するエンドレス状の薄肉回転体と、薄肉回転体の内周面に直接接触して薄肉回転体と摺動するヒーター（加熱部材）と、薄肉回転体に圧接して回転駆動する加圧ローラ（加圧部材）とを有している。そして加圧ローラと薄肉回転体とによって形成されるニップ部において記録材を挟持搬送することで、加熱ニップ部において記録材上の未定着画像をヒーターによって加熱することが可能である。

特許文献１に記載の発明では、加圧部材がセラミックヒーターを保持したヒーターホルダを加圧する構成で、定着フィルムを介してセラミックヒーターと加圧ローラによりニップを形成する構成を取っている。この構成では、セラミックヒーターの裏面に温度制御手段が備えられ、定着フィルム温度を一定に保つように制御が行われる。

特開２０１１-３３６５４号公報

特許文献１ではヒーターの裏面に接している温度制御手段により定着フィルム温度を一定に保つような制御をしている。しかしながら、ヒーターの発熱体からヒーター裏面には基板であるセラミックスが存在し熱抵抗となるため、温度制御手段の応答に時間がかかり、定着フィルム表面温度を精密に一定にすることはできず、温度リップルが生じるという課題がある。

本発明に係る定着装置は、シート上のトナー像をニップ部にて加熱するエンドレスベルトと、このベルトをニップ部にてその裏面から加熱する基板が透明なヒータと、このヒータの加熱面とは反対側に設けられヒータの温度を検出する非接触型温度センサと、この非接触温度センサの出力に応じてヒータが設定温度となるようにヒータへの通電を制御する制御手段を有す定着装置において、非接触温度計は抵抗発熱体上部の位置に配置され、抵抗発熱体の温度を検知することができるようにたことを特徴とする。

本発明に係る定着装置によれば、を実施すると、温度リップルが軽減され、よりグロスむらのない高画質な成果物を出力できる。

本発明の定着器の概略 本発明におけるヒーターとその制御の概略図 従来例を実施した場合の温度推移 本発明を実施した場合の温度推移 従来例と本発明を実施した場合の効果の比較 本発明における、絶縁層の効果を発揮できる臨界点を示した図

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
［実施例１］
図１は本実施の形態に係る定着装置１０の長手方向の断面における概略構成を示すものである。本実施の形態における定着装置１０は、エンドレス形状の定着フィルム１３（薄肉回転体）、加熱部材としてのヒーター１１、ヒーター１１を保持し定着フィルム１３の回転をガイドする保持部材としてのヒーターホルダ１２を備えている。

さらに、定着フィルム１３と圧接した状態となり、不図示の駆動手段によって回転駆動される加圧ローラ（加圧部材）２０、加圧ローラ２０と定着フィルム１３によって形成される加熱ニップ部に記録材をガイドする入り口ガイド１９を備えている。なお、加圧ローラ２０は、定着フィルム１３を挟んでヒーター１１とは反対側から定着フィルム１３に対して圧接している。以下、これら各部材ごとに説明を行う。

定着フィルムは内径φ１８、基材がポリイミドで７０μｍ、弾性層としてシリコーンゴム層が２００μｍ、表層は離型性の良いＰＦＡチューブが２０μｍの薄肉フィルムである。

ヒーター１１は、基板上に銀パラジウムをスクリーン印刷したセラミックヒーターである。基板１５は１ｍｍの厚みであり、幅は８ｍｍである。発熱体１６の上には、耐圧ガラス１８が６０μｍあり絶縁性を有している。抵抗値は１０Ωとし、１００Ｖの電圧が印加された際、定格で１０００Ｗの電力が投入される。セラミックヒーターの端部には電極が形成されており、電源から前記電極に電圧が印加されると、定格１０００Ｗが入力される。

ヒーターホルダ１２は、ヒーター１１を保持する部材であり、耐熱性の高い液晶ポリマーで作られている。本実施例では、連続耐熱温度３００℃の液晶ポリマーを使用した。
ヒーター１１は温度検出手段１４、温度制御手段２１に接続され、温度検知手段１４の検知結果に基づいてヒーター１１への通電を制御する。ヒーター１１および温度制御手段、温度検出手段の関係概略を図２図２に示す。温度検出手段１４はヒーター１１裏側に設置され、発熱体１６のちょうど真裏の位置に存在する。

Ｔステイ１７は、ヒーターホルダをバックアップする部材である。ＳＵＭ２４Ｌ、肉厚２.０ｍｍの棒であり、上部は定着フィルム内周に沿った形状になっている。

加圧ローラ２０は、SＵＭ２４−Ｌからなる外径１０ｍｍの芯金２０ａの外周に、肉厚約３．５ｍｍの導電シリコーンゴム層を形成し、離型層として厚み５０μｍのＰＦＡチューブを被覆したものである。加圧ローラ２０は、不図示の回転駆動伝達系から回転駆動力が伝達される。

本発明の特徴は、温度検出手段が絶縁層１５を介して、発熱体の温度を読む構成になっていることである。この出力された温度を元に目標温度２８０℃に対して温度制御装置がＰＩ制御を行う。本実施例では、温度検出手段として、サーミスタを用いた。絶縁層は熱伝導性が良く、かつ絶縁性のある窒化ホウ素を用いた。λは40Ｗ／ｍ・Ｋ、厚みｄは０．１ｍｍである。

図３、図４に従来例と本発明を実施した場合のそれぞれで、連続通紙実験を行った場合の温度推移を見たものである。条件は、Ａ４横送りで３５ｐｐｍの生産性、プロセススピードは２００ｍｍ／ｓｅｃ。立上７秒、１０枚通紙を行った。最大電力は１０００Ｗである。

図３に示した従来例では、ヒーター裏にサーミスタを当接させた構成である。また、図４に示した本発明を実施した場合は、温度検知手段が絶縁層を介して発熱体温調を行った場合である。図３に比べ、図４の定着フィルム温度および紙先端〜紙後端の温度リップルが改善されているのが分かる。

図５に、連続通紙１０枚目のニップ突入時〜ニップ出口までの紙温度を示した。従来例のヒーター裏サーミスタ温調より、本発明を実施した場合の方が紙温度のリップルが小さいことが見て取れる。従って、本発明を実施すると、従来よりも、より温度リップルが小さく、光沢むらの小さい良好な画質の成果物を出力することが可能である。

本発明を実施した場合のサーミスタの応答性は、絶縁層の厚さdと熱伝導率λの関係によって決まる。熱抵抗d/λが小さいほど応答性が良く、大きいほど応答性が良くない。
そこで、λとdを振った場合の紙温度の振れ幅をで求め、従来例に対して本発明が優位になる臨界点を探した。

表１の○は従来例に対して優位、△はほぼ同等、×は従来例の方が優位であることを示している。この図から、熱抵抗d/λ＜0.１であれば本発明が従来例に対して優位であることが示される。

図６はλ0.5、d=0.05の場合の紙温度先後端の温度分布を示したものである。従来例とほぼ同等の温度リップルを持っている。表１のその他△印も同様に従来例とほぼ同様の温度リップルを持っており、熱抵抗d/λ＜0.1を本発明が従来例に対して優位になる臨界点とした。

厚さdは、絶縁体の電気抵抗により決まり、絶縁性を有す厚さdmin以上が必要である。温調制御の精密性の為にはなるべく薄い方が良い。従って、dは所定の絶縁耐圧試験をクリアする最も薄い厚さにすることが好ましい。

以上、実施例で述べたとおり、熱抵抗d/λ＜0.1となる絶縁体を介して温度検知を行い、温度制御を行う構成を行うことにより、従来より精密に温調制御を行うことができる。これにより、より光沢むらの小さい良好な成果物を出力することができる。

１０ 定着装置、１１ ヒーター、１２ ヒーターホルダ、１３ 定着フィルム、
１４ 温度検出手段、１５ アルミナ基板、１６ 発熱体、１７ Ｔステイ、
１８ ガラス、１９ 入口ガイド、２０ 加圧ローラ、２１ 温度制御手段

Claims (1)

1. シート上のトナー像をニップ部にて加熱するエンドレスベルトと、このベルトをニップ部にてその裏面から加熱する基板と、このヒータの加熱面とは反対側に設けられヒータの温度を検出するサーミスタと、サーミスタと抵抗発熱体の間を絶縁する絶縁層と、サーミスタの出力に応じてヒータが設定温度となるようにヒータへの通電を制御する制御手段を有す定着装置において、サーミスタは抵抗発熱体の上部の位置に配置され、抵抗発熱体の温度を絶縁層を介して検知することができ、絶縁層の厚さをd、熱伝導率をλとしたときに熱抵抗d/λ＜0.1となることを特徴としたことを特徴とする定着装置。