JP5213664B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
1)弾性層が高温に保持されることで弾性層中に添加されている熱伝導性フィラーが活性化する。
2)熱伝導性フィラーが活性化すると、弾性層を形成する熱伝導フィラー周辺のポリマー主鎖が切断される。
3)しかし、切断された鎖の末端は活性化しているため、付与された熱量と空気中の水分の影響により、ポリマー間の架橋がさらに進み、弾性層としての硬度が上昇する。
図1は画像形成装置の一例を示す概略要部構成図である。本実施例の画像形成装置は転写式電子写真プロセスを利用するレーザプリンタである。
図2は加熱定着装置6の一例を示す断面図である。なお、図2は記録材Pの搬送方向に沿った断面図である。
ヒータ11は、例えば、アルミナ(酸化アルミ)、AlN(窒化アルミ)等の高絶縁性の細長いセラミックス基板や、ポリイミド、PPS、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂基板を有する。そしてこの基板の表面に、例えばAg/Pd(銀パラジウム)、RuO2、Ta2N等の発熱ペースト層を印刷した発熱体と、この発熱体の保護と絶縁性を確保するためのガラスコート層等を順次形成したものである。本実施例では、基板として熱伝導性の良好なAlNを用いているため、発熱ペースト層とガラスコート層を基板に対して、定着ニップ部Nと反対側に形成している。
フィルムガイド12は、ヒータ11を支持する役目、加圧部材の役目、定着ニップ部Nと反対方向への放熱を防ぐための断熱部材の役目等をしている。このフィルムガイド12は、剛性・耐熱性・断熱性の部材であり、液晶ポリマー、フェノール樹脂、PPS、PEEK等により形成されている。本実施例では液晶ポリマーを使用している。
定着フィルム13は、図2及び図3、図4に示すように、小熱容量で可撓性を有するエンドレスベルトからなる基層131と、この基層131を覆うように基層131の外周に設けられた弾性を有する弾性層132と、を有する、少なくとも2つの層から構成される。
ここで、本実施例の定着フィルム13は、弾性層132として良熱伝導性のシリコーンゴムを使用している。このため、上述したように、連続プリント等による加熱定着の繰り返しにより、弾性層132の硬度が上昇、すなわち定着フィルム13の表面硬度が上昇する傾向がある。
加圧ローラ20は、図2に示すように、ステンレス、SUM、Al等の金属製の芯金201と、芯金201の外側にシリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムあるいはシリコーンゴムを発泡して形成された弾性層202と、からなる。さらに、離型性と耐磨耗性を向上させるため、弾性層202を覆うようにPFA、PTFE、FEP等の離型層203を形成してあってもよい。本実施例では、芯金201としてAI、弾性層202としてシリコーンゴム、離型層203としてPFA、とからなる加圧ローラ20を使用している。
本実施例における環境センサ9は、画像形成装置の周辺環境における湿度の検知手段である。そのため、環境センサ9は画像形成装置内における昇温の影響を受けないように、熱源である加熱定着装置6から遠い位置で、かつ周辺環境と雰囲気が近い、例えば吸気ファン付近に設けることが好ましい。本実施例では、環境センサとして、湿度検出ユニット「RHU−222(神栄テクノロジー株式会社)」を使用している。
本実施例の定着装置6では、画像形成装置として、最大通紙幅はA4/LTRサイズで、プリント速度が55ppm(LTRサイズ)であるプリンタを使用する。但し、A5サイズ等の小サイズ記録材をプリントする場合は、記録材を搬送するプロセス速度を大サイズ記録材の半分とし、プリント速度は20ppm(A5サイズ)をデフォルト設定(最高速度は25ppm)としている。また、小サイズ記録材として坪量68gのA5サイズ紙を、大サイズ記録材として坪量75gのLTRサイズ紙を使用する。
まず、A5サイズ紙プリント時のスループットを20ppmに固定した状態で定着装置6の温調温度を190℃、180℃、170℃と振り、A5サイズ紙プリント後のLTRサイズ紙の紙シワの発生状況を確認した。結果を表1に示す。ここで紙シワ等の搬送不良が発生した場合を×、紙シワ等の搬送不良が発生しなかった場合を○と記す。なお、定着性はA5サイズ紙におけるハーフトーン画像の定着性を示し、表中の定着性の結果を表す記号として、○は画像の抜け無しでOK(良好)、×は画像の抜け有りでNG(良好でない)、を示す。
次に、A5サイズ紙プリント時における定着装置6の温調温度を190℃に固定した状態でスループットを20ppm、15ppm、10ppmと振り、A5サイズ紙プリント後のLTRサイズ紙の紙シワの発生状況を確認した。なお、スループットの振り方は、定着装置6に搬送される紙の搬送間隔を切り替えて行なっている。すなわち、スループットを遅くするということは記録材の搬送間隔を広くするように制御することであり、スループットを速くするということは記録材の搬送間隔を狭くするように制御することである。なお、記録材の搬送間隔の制御は、例えば画像形成装置が備える制御部が行なう。結果を表2に示す。
そのため、A5サイズ紙プリント時における温調温度ダウンとスループットダウンを組合せて、A5サイズ紙プリント後のLTRサイズ紙の紙シワの発生状況を確認した。すなわち、定着装置6の温調温度を190℃、180℃、170℃と振り、それぞれの温調温度に対してさらにスループットを20ppm、15ppm、10ppmと振り、A5サイズ紙プリント後のLTRサイズ紙の紙シワの発生状況を確認した。なお、23℃/80%RHの環境下においては、それぞれの温調温度に対してさらに5ppmのスループットでA5サイズ紙プリントした後にLTRサイズ紙の紙シワの発生状況を確認した。結果を表3に示す。
上述した本実施例の定着装置6と、比較例1、比較例2、従来例のそれぞれの定着装置について、小サイズ紙の大量プリントによる定着フィルム長手方向の表面硬度差の比較を実施した。ここで、比較例1の定着装置は、小サイズ紙プリント時の温調温度は固定で、周辺環境の湿度検知結果に基づきスループットのみで紙シワの発生を防止した定着装置とする。また、比較例2の定着装置は、高湿度環境下でも紙シワの発生を防止できる条件で小サイズ紙プリント時の温調温度とスループットとを固定した定着装置とする。さらに、従来例の定着装置は、小サイズ紙プリントの条件が紙シワに対し未対応であるデフォルト設定の定着装置とする。具体的には、周辺環境は温度を23℃に固定した状態で、湿度を10%RH、50%RH、80%RHと振り、A5サイズ紙を5千枚連続プリント後、LTRサイズ紙を50枚プリントして紙シワ等の搬送不良を確認することで代用した。なお、紙シワの発生がない場合、定着フィルム長手方向の硬度差は4°以下と推測される。
1)加熱体であるヒータ11はセラミックヒータに限られるものではなく、例えば鉄板等の電磁誘導発熱部材等にすることもできる。
13 定着フィルム(加熱回転体)
20 加圧ローラ(加圧部材)
30 温度制御部
Ta 未定着トナー像
N 定着ニップ部
P 記録材(被加熱材)
Claims (3)
- 記録材にトナー像を形成する画像形成手段と、
弾性層が形成された加熱回転体と、前記加熱回転体と共にニップ部を形成する加圧部材と、を備え、前記ニップ部でトナー像を担持した記録材を搬送しながら加熱してトナー像を記録材に定着する定着手段と、
装置の置かれた周辺環境の温度及び湿度を検出する環境検出手段と、
前記加熱回転体の温度が目標温度になるように制御する制御手段と、を有する画像形成装置において、
前記制御手段は、前記環境検出手段で検出した湿度が所定の湿度より高い場合は低い場合よりも前記加熱回転体の前記目標温度を低くし、且つ、単位時間当たりに前記ニップ部に搬送する記録材の枚数を少なくすることを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御手段は、記録材搬送方向に直交する方向の記録材の長さが所定の長さより短い場合は長い場合よりも前記加熱回転体の前記目標温度を低くし、且つ、単位時間当たりに前記ニップ部に搬送する記録材の枚数を少なくすることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記制御手段は、前記環境検出手段で検出した温度が所定の温度より高い場合は低い場合よりも前記加熱回転体の前記目標温度を低くし、且つ、単位時間当たりに前記ニップ部に搬送する記録材の枚数を多くすることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
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