JP5378169B2 - 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
JP5378169B2
JP5378169B2 JP2009266172A JP2009266172A JP5378169B2 JP 5378169 B2 JP5378169 B2 JP 5378169B2 JP 2009266172 A JP2009266172 A JP 2009266172A JP 2009266172 A JP2009266172 A JP 2009266172A JP 5378169 B2 JP5378169 B2 JP 5378169B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
fixing
heating element
fixing belt
support
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2009266172A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2011112687A (ja
Inventor
拓 木村
Original Assignee
株式会社沖データ
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 株式会社沖データ filed Critical 株式会社沖データ
Priority to JP2009266172A priority Critical patent/JP5378169B2/ja
Priority to US12/948,074 priority patent/US8417170B2/en
Publication of JP2011112687A publication Critical patent/JP2011112687A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5378169B2 publication Critical patent/JP5378169B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/20Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
    • G03G15/2003Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat
    • G03G15/2014Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat
    • G03G15/2064Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat combined with pressure
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G2215/00Apparatus for electrophotographic processes
    • G03G2215/20Details of the fixing device or porcess
    • G03G2215/2003Structural features of the fixing device
    • G03G2215/2016Heating belt
    • G03G2215/2025Heating belt the fixing nip having a rotating belt support member opposing a pressure member
    • G03G2215/2029Heating belt the fixing nip having a rotating belt support member opposing a pressure member the belt further entrained around one or more stationary belt support members, the latter not being a cooling device

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fixing For Electrophotography (AREA)

Description

本発明は、プリンタや複写機等の画像形成装置及び定着装置に関する。
プリンタ等に備えられている定着装置においては、印刷媒体上に帯電微粒子であるトナー等の現像剤を転写し加熱定着させる際の高速化や省力化を図るため、発熱体によって加熱させた無端状の定着ベルトを、対峙する2つの加圧ローラの間に掛合し回転走行させることによって、印刷媒体を加圧ローラ間に通すと同時に定着ベルトに接触させて加熱加圧し、現像剤を印刷媒体に定着させる技術が知られている。
このような定着装置に関する技術としては、例えば、下記特許文献1に開示されている。
この定着装置は、現像剤を印刷媒体に定着させるために、定着ベルトを介して前記印刷媒体を加圧する第1の加圧ローラと、前記第1の加圧ローラに対向して前記定着ベルトの外周面に接触させることによりニップ領域(加圧ローラ同士を圧接させた接合面)を形成し、搬送された前記印刷媒体を加圧する第2の加圧ローラと、前記ニップ領域のベルト走行方向上流側で前記定着ベルトに接触して前記定着ベルトを加熱する面状発熱体とを有している。
特開2007―322888号公報
従来の定着装置の面状発熱体は、発熱体本体の端部に電源と接続され電圧の供給を受ける電極が形成され、発熱体本体の全体が同じ抵抗値で構成されて支持体に取り付けられており、電源から一定の電圧が供給されることによって発熱体本体が一様に発熱する。
しかし、面状発熱体の全体が一様に発熱しても、その熱は発熱体本体の中央部に比べて端部側の方が周囲に発散する度合いが大きいため、定着ベルトを加熱する際にベルト中央部の温度よりベルト端部側の温度が低下する。特に、面状発熱体の熱は支持体を通って逃げる傾向が大きく、その結果、印刷媒体の温度分布に差が生じて、印刷媒体の現像剤の定着が均一になりにくくなる。所謂、印刷面上の現像剤に定着斑が生じるといった問題があった。
(発明の目的)
そこで本発明は、上記の如き問題に鑑みなされたもので、印刷媒体の両端側に発生するコールドオフセットを少なくして印刷面への現像剤の定着性をより均一にすることが可能となる定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。ここでのコールドオフセットとは、印刷媒体に現像剤を加熱加圧して定着する際、加熱温度が不十分であると現像剤が十分溶けず、定着ベルトの接着力により現像剤の一部が定着ベルトに吸着する現象のことである。
本発明は、現像剤を印刷媒体上に定着させるための無端状の定着ベルトを摺接させて支持する支持部と、支持部に設けられて定着ベルトの内側面に接触して定着ベルトを加熱する発熱体と、発熱体と支持部との間に配される熱調整部とを有している定着装置であって、熱調整部は定着ベルトの幅方向に沿って熱伝導率が均一な熱伝導部と、該熱伝導部と支持部との間で、かつ熱伝導部の幅方向における中央部分に設けられる熱伝導補助部とを含み、熱伝導補助部の熱伝導率は熱伝導部の熱伝導率よりも高い、ことを特徴とする。
上記のように構成することにより、熱調整部が発熱体の熱分布を均一化して熱を定着ベルトに伝達できるため、印刷媒体の両端側に発生するコールドオフセットが少なくなり、印刷面への現像剤の定着性を均一にして現像剤の定着斑を無くすことが出来る。
本発明の実施例1の熱伝導部が設けられる支持体の分解斜視図である。 (a)は本発明の画像形成装置全体を示す概略図であり、(b)は本発明の画像形成装置の一部を示す概略図である。 本発明の定着装置を示す説明図である。 (a)は本発明の定着装置の定着ローラを示す断面図であり、(b)は同じく定着ローラの変形例を示す断面図である。 本発明の定着装置の加圧ローラを示す断面図である。 (a)は本発明の定着装置の面状発熱体を示す斜視図であり、(b)は同じく定着装置の面状発熱体の変形例を示す斜視図である。 本発明の定着装置の抵抗発熱体を示す平面図である。 同実施例1の熱伝導部の発熱領域を表す斜視図である。 (a)は本発明の定着装置の定着ベルトの一部を拡大した側面図であり、(b)は同じく定着ベルトの変形例を示す側面図である。 本発明の実施例2の熱伝導部が設けられる支持体の分解斜視図である。 図10におけるC−C’線断面図である。 本発明の実施例3の熱伝導部が設けられる支持体の分解斜視図である。
以下、本発明の定着装置及び画像形成装置の実施例について、プリンタに適用して図面に基づき説明する。
図2(a)は本発明のプリンタの内部構造を示す概略図である。
このプリンタPは、図2(a)に示すように、装置内部に、ブラック(K),シアン(C),マゼンダ(M),イエロー(Y)からなるカラー用の各画像形成ユニット9と、これらの画像形成ユニット9に夫々対応する転写ローラ16a及び各画像形成ユニット9の下部に印刷媒体8の搬送を行うための無端状のベルトを有する搬送部16と、定着ローラ1と加圧ローラ5を対峙させて印刷媒体8を加熱及び加圧して印刷媒体8上に現像剤(トナー)7(図3参照)の定着を行う定着部11とを備えている。
画像形成ユニット9は、図2(b)に示すように、感光体ドラム12の表面を一様に帯電するための帯電ローラ13と、帯電された感光体ドラム12の表面にLEDにて光を照射して静電潜像を形成する露光部14と、現像ローラやトナータンク及びトナー供給用スポンジローラ等を有する現像部15と、転写後のトナー7を除去するクリーニングブレード10とから構成されている。
定着部11は、図3に示すように、定着ローラ1と、この定着ローラ1に対峙して設けられる加圧ローラ5と、定着ローラ1と支持体3に張架される定着ベルト2とを有している。この定着部11は、搬送部16から送られてきた、トナー7がまだ未定着の印刷媒体8を、回転する定着ベルト2と加圧ローラ5との間に挟持して加熱加圧することによりトナー7を印刷媒体8上に定着させる。
定着ローラ1は、図4(a)に示すように、回転軸1aに嵌合されるドラム状の芯金17と、この芯金17の外周に同じくドラム状に設けられる弾性層18とからなる。芯金17は、一定の剛性を保持するアルミニウム、鉄またはステンレス等の金属製パイプから形成されている。弾性層18は、通常シリコン系、またはフッ素系などの耐熱性の高いゴム材からなる。この弾性層18の上に定着ベルト2との離型性を良くするために、図4(b)に示すような離型層19を設ける場合もある。
この定着ローラ1は、図3に示すように、支持体3との間に張架される定着ベルト2を介在して加圧ローラ5との間にニップ領域Nができる程度に圧接して矢印A方向に回転するように設けられている。
加圧ローラ5は、図5に示すように、定着ローラ1と同様に、回転軸5aに嵌合されるドラム状の芯金27と、この芯金27の外周に同じくドラム状に設けられる弾性層28とからなる。芯金27は、一定の剛性を保持するアルミニウム、鉄またはステンレス等の金属製パイプから形成されている。弾性層28は、通常シリコン系、またはフッ素系などの耐熱性の高いゴム材からなる。この加圧ローラ5は、定着ローラ1を圧接して矢印B方向に回転駆動するように設けられている。
支持体3は、定着ローラ1に張架する定着ベルト2を支持するためのもので、図3に示すように、定着ローラ1に沿って湾曲したアルミニウムまたは銅などの熱伝導性及び加工性の高い金属板或いはこれ等を主成分とする合金、若しくは耐熱性、剛性の高い鉄、鉄系の合金類、ステンレス等のプレートによって形成されている。また、この支持体3の両側部(定着ベルト2が張架される方向に対して直角方向)は定着部11の図示しないハウジングに取り付けられ固定されている。
そして、この支持体3の上部湾曲面には、面状発熱体4とこの面状発熱体4の下部に熱調整部としての熱伝導部6とを有している。この支持体3と面状発熱体4とは熱伝導部6を挟んで密着している。そして、支持体3は、面状発熱体4及び熱伝導部6と一体化して、定着ベルト2の支持手段として、定着ローラ1の回転駆動に伴い定着ベルト2が一定の圧力でその上面を摺動できるように構成されている。
面状発熱体4は、図6(a)の斜視図に示すように、SUS430(フェライト系ステンレス)などの基板21上に薄いガラス膜からなる電気絶縁層22が形成され、その上にニッケル・クロム合金或いは銀・パラジウム合金の粉末をスクーリン印刷によってペースト状に抵抗発熱体23が形成され、更に、その端部に銀等化学的に安定で電気抵抗の低い金属やタングステンなどの高融点金属によって形成された電極24が設けられている。
図7は、この面状発熱体4の抵抗発熱体23を上から見た平面図である。この電極24に図示しない電源から所定の電圧が供給されることにより、抵抗発熱体23は発熱(ここでは800W)する。また、この抵抗発熱体23の上面には、ガラス或いはPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(パーフルオロアルコキシアルカン)、FEP(パーフルオロエチレン・プロペンコポリマー)等の代表的なフッ素系樹脂による保護層25で保護したものが用いられる。
熱伝導部6は、図1の分解斜視図で示すように、例えば、シリコン系、フッ素系などの耐熱性の高いグリス、シリコン樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、フッ素樹脂など、耐熱性の高い樹脂製のシート、或いはそれらのグリスにカーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラファイトなどの充填材に銅、アルミニウムまたは銀などの金属紛やアルミナなどの金属酸化物の粉末を混錬して熱伝導率を向上させたものが用いられる。
また、シート状に成型されたグラファイト、錫または錫を主成分とした合金製の低融点金属シートなども用いられる。この熱伝導部6は、図3に示すように、支持体3と面状発熱体4との微小な隙間を無くすように充填されている。
シート状の熱伝導部6の場合は、その中央部の熱伝達率を高めるため、厚さは0.05mm以上が好ましい。また、この熱伝導部6は、熱抵抗を低くするためには厚さ0.5mm以下とする。
そして、熱伝導部6は、図8に示すように、例えば、R1、R2、R3の領域に分かれており、夫々の幅W1、W2、W3については面状発熱体4の温度分布に従って適宜決定される。この場合、領域R1、R2、R3の各熱伝導率λ1、λ2、λ3は、面状発熱体4における発熱領域両端部の熱が熱伝導部6を通って支持体3に流れることを制限するために、充填材の添加率を調整することによりλ1<λ2、λ3<λ2に設定している。その添加率の調整には、充填材を一定にして上記の銅やアルミニウム等の金属紛の配合を変えることにより熱伝導率を変えている。例えば、金属紛の配合を多くすると熱伝導率は高く、また、金属紛の配合を少なくすることにより、熱伝導率を低く抑えることができる。一方、金属紛の配合を一定にして充填材の量を変えることにより熱伝導率を変えることができる。充填材の量を少なくすると熱伝導率は高く、また充填材の量を多くすると熱伝導率は低く抑えることができ、温度調整をしている。
定着ベルト2は、図9(a)のベルト側部の一部を拡大して表した側面図に示すように、薄いニッケル、ステンレスまたはポリイミド等からなる基体20aの上にシリコンゴムやフッ素樹脂等からなる弾性層20bを有している。基体20aは、強度と可撓性を両立させるために、厚さを30〜150μm位に設定されている。また、弾性層20bは低硬度と高熱伝導性を両立するために厚さを50〜300μm程度に設定するのが好ましい。そして、この定着ベルト2は、その横幅が定着ローラ1の幅と略同じ寸法からなる無端状の輪の内径が45mmに形成され、定着ローラ1と支持体3との間に一定の圧力を持たせて掛合されている。
更に、この定着ベルト2には、弾性層20bの上に離型層20cを設けることにより印刷媒体8との離型性をより高めることができる。また、図9(b)に示すように、定着ベルト2は、弾性層20bを設けずに基体20a上に離型層20cを設けた場合でもよく、定着ローラ1及び支持体3に対して離型層20cが外側になるように張架されている。離型層20cは、定着ローラ1の離型層20cと同様に、例えばPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(パーフルオロアルコキシアルカン)、FEP(パーフルオロエチレン・プロペンコポリマー)等の代表的なフッ素系樹脂といった耐熱性が高く、また、成型後の表面自由エネルギーが低い樹脂によって厚さ10〜50μmに形成されている。
トナー7は、結着樹脂としてポリスチレン、スチレン/プロピレン共重合体、スチレン/ビニルナフタレン共重合体、スチレン/アクリル酸メチル共重合体、ポリエステル系重合体、ポリウレタン系重合体、エポキシ系重合体、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂等を用い、これらを単独或いは混合し、その他染料、離型剤等からなる。
また、このトナー7には、定着時のオフセットを防止する目的でワックスを含有させる場合もあるが、このワックスとしては、ポリエチレンワックス、プロピレンワックス、カルナウバワックスの他各種エステル系のものが用いられる。
次に、この実施例1の動作について説明する。
図3に示すように、トナー7が転写された印刷媒体8が搬送部16によって定着部11に送られてくると、定着部11の定着ベルト2は、搬送部16の動作に連動されて、支持体3及び面状発熱体4を摺動しながら定着ローラ1及び加圧ローラ5にて矢印A方向に回転駆動する。同時に面状発熱体4に800Wの電力が供給されることで面状発熱体4との接触部が加熱される。
加熱温度は、図示しない温度検知手段によって定着ベルト2の表面温度を検知し、この検出温度を基に、図示しない制御部によって面状発熱体4への供給電力は制御され、印刷媒体8が送られて来た時に定着ベルト2の表面を所定の適正温度(T=170℃)に維持するように設定されている。
加圧ローラ5は、定着ベルト2を挟んで定着ローラ1を押圧し、ニップ部Nを形成する。トナー7が転写された印刷媒体8は、定着ベルト2と加圧ローラ5とのニップ部Nを通して搬送されると、印刷媒体8上のトナー7が定着ベルト2及び加圧ローラ5によって、加熱及び加圧され、これにより印刷媒体8にトナー7が定着する。
この時、面状発熱体4で発熱した熱は、熱伝導部6の熱伝導領域に従って支持体3に流れる。この熱伝導部6は、図8に示すように、発熱領域R1、R2、R3に相当する熱伝導率(λ1<λ2、λ3<λ2)の関係から、発熱領域の両端部の熱は中央部に比べて支持体3に流れにくくなり、面状発熱体4の両端部の温度低下を抑制し、定着ベルト2への熱の供給を均一にすることができる。その結果、印刷媒体8へのトナー7の定着斑が無くなる。
表1は、以下の評価条件で印刷媒体8の全面にトナー7を転写し、定着させた場合に、面状発熱体の左下端部、中央下部、右下端部でのコールドオフセット発生状況を○×で示している。この評価結果から、熱伝導部6がある場合は、ない場合に比べて印刷媒体8の両端部にコールドオフセットが発生する温度が10℃低下しており、印刷媒体8へのトナー7の定着性をより均一にすることができる。
<評価条件>
定着ベルト:内径45mm、ポリイミド90μm、シリコンゴム200μm、PFA30
μm
定着ローラ:外径30φ、弾性層シリコンスポンジ8mm、ASKER C硬度35度
加圧ローラ:外径30φ、離型層30μmPFA、弾性層シリコンスポンジ8mm、ASKER C硬度35度
加圧力:12kg・f
面状発熱体:ステンレスヒータ幅12mm 800W 押圧荷重1.0kg・f
支持体:アルミニウム、厚さ1.5mm 接触長さ30mm(面状発熱体含む)
熱伝導部:PTFE 厚さ0.1mm、充填材カーボンブラック
W1 30mm充填材充填率50%
W2 170mm充填材充填率30%
W3 30mm充填材充填率50%
トナー:イエロー、マゼンダ、シアン、ブラック
印刷媒体:64g/m2m A4サイズ横送り
転写トナー量:1.5±0.1g/枚
ニップ幅:9mm
周速度:100mm/s
Figure 0005378169
コールドオフセットなし○
コールドオフセットあり×
左下端部、中央下部、右下端部
次に、本発明に係る定着装置及び画像形成装置の実施例2を図面に基づき説明する。
実施例2でも、実施例1と同様にプリンタに適用して説明し、構成上実施例1と同じ部分については同符号を付している。
定着部11は、図1に示すように、定着ローラ1と、この定着ローラ1に対峙して設けられる加圧ローラ5と、定着ローラ1と支持体3に張架される定着ベルト2を有している。この定着部1は、搬送部16から送られてきたトナー7が未定着の印刷媒体8を回転する定着ベルト2と加圧ローラ5との間に挟持して加熱加圧することによりトナー7を印刷媒体8上に定着させる。
定着ローラ1は、図4(a)に示すように、回転軸1aに嵌合されるドラム状の芯金17とこの芯金17の外周に同じくドラム状に設けられる弾性層18からなる。芯金17は、一定の剛性を保持するアルミニウム、鉄またはステンレス等の金属製パイプから形成されている。弾性層18は、通常シリコン系、またはフッ素系などの耐熱性の高いゴム材からなる。この弾性層18の上に定着ベルト2との離型性を良くするために、図4(b)に示すような離型層19を設ける場合もある。
この定着ローラ1は、支持体3との間に張架される定着ベルト2を介在して加圧ローラ5との間にニップ領域ができる程度に圧接して矢印方向に回転するように設けられている。
加圧ローラ5は、定着ローラ1と同様に、図5に示すように、回転軸5aに嵌合されるドラム状の芯金27とこの芯金の外周に同じくドラム状に設けられる弾性層28からなる。芯金27は、一定の剛性を保持するアルミニウム、鉄またはステンレス等の金属製パイプから形成されている。弾性層28は、通常シリコン系、またはフッ素系などの耐熱性の高いゴム材からなる。
支持体3は、定着ローラ1に張架する定着ベルト2を支持するためのもので、図3に示すように、定着ローラ1に沿って湾曲したアルミニウムまたは銅などの熱伝導性及び加工性の高い金属板或いはこれ等を主成分とする合金、若しくは耐熱性、剛性の高い鉄、鉄系の合金類、ステンレス等のプレートによって形成されている。また、この支持体3の両側部(定着ベルト2が張架される方向に対して直角方向)は定着部11の図示しないハウジングに取り付けられ固定されている。
そして、この支持体3の上部湾曲面には、面状発熱体4とこの面状発熱体4の下部に熱調整部としての熱伝導部36と更にその下部に熱伝導補助部26を有している。この支持体3と面状発熱体4とは熱伝導部36及び熱伝導補助部26を挟んで密着している。そして、支持体3は、面状発熱体4、熱伝導部6及び熱伝導補助部26と一体化して、定着ベルト2の支持手段として、定着ローラ1の回転駆動に伴い定着ベルト2が一定の圧力でその上面を摺動できるように構成されている。
面状発熱体4は、図6(a)の斜視図で示すように、SUS430(フェライト系ステンレス)などの基板上に電気絶縁層として薄いガラス膜が形成され、その上にニッケル・クロム合金或いは銀・パラジウム合金の粉末をスクーリン印刷によってペースト状に抵抗発熱体が形成され、更に、その端部に銀等化学的に安定で電気抵抗の低い金属やタングステンなどの高融点金属によって電極24が形成されている。
この電極24に図示しない電源から所定の電圧が供給されることにより、面状発熱体4は発熱(ここでは800W)する。また、この面状発熱体4の上面には、ガラス或いはPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(パーフルオロアルコキシアルカン)、FEP(パーフルオロエチレン・プロペンコポリマー)等の代表的なフッ素系樹脂による保護層25で保護したものが用いられる。
熱伝導部36は、図10の分解斜視図で示すように、例えば、シリコン系、フッ素系などの耐熱性の高いグリス、シリコン樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、フッ素樹脂など、耐熱性の高い樹脂製のシート、或いはそれらのグリスにカーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラファイトなどの充填材に銅、アルミニウムまたは銀などの金属紛やアルミナなどの金属酸化物の粉末を混錬して熱伝導率を向上させたものが用いられる。また、シート状に成型されたグラファイト、錫または錫を主成分とした合金製の低融点金属シートなども用いられる。この熱伝導部36は、図3に示すように、支持体3と面状発熱体4との微小な隙間を無くすように充填されている。
シート状の熱伝導部36の場合は、熱伝達率を高めるため厚さは0.05mm以上が好ましい。また、この熱伝導部36は、熱抵抗を低くするために厚さ0.5mm以下とする。
ここでの熱伝導部36は、実施例1の場合と異なり、熱伝導率は均一である。
熱伝導補助部26は、熱伝導部36と同様にシリコン系、フッ素系などの耐熱性の高いグリス、シリコン樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、フッ素樹脂など、耐熱性の高い樹脂製のシート、或いはそれらのグリスにカーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラファイトなどの充填材に銅、アルミニウムまたは銀などの金属紛やアルミナなどの金属酸化物の粉末を混錬して熱伝導率を向上したものが用いられる。
また、熱伝導補助部26にはシート状に成型されたグラファイト、錫または錫を主成分とした合金製の低融点金属シートなども用いられる他、アルミニウム、銅、銀などの金属箔でもよく、厚さ0.05mm以上が好ましい。
この熱伝導補助部26は熱伝導部36よりも薄く、熱伝導率は熱伝導部36よりも高い。この熱伝導補助部26の幅W2と支持体3から差し引いたW1、W3は、面状発熱体4の温度分布に従って適宜決定する。
図11に、熱伝導補助部26の無いR1と熱伝導補助部26の有るR2の境界部分を断面図で表している。この場合、R2においては熱伝導部36の厚さは熱伝導補助部26があることでR1よりも薄くなっている。これによって、面状発熱体4において、熱伝導補助部26は、熱伝導率が熱伝導部36よりも高いことから発熱領域両端部の熱が熱伝導部36を通って支持体3に流れることを制限している。
定着ベルト2は、図9(a)のベルト側部の一部を拡大して表した側面図に示すように、薄いニッケル、ステンレスまたはポリイミド等からなる基体20aの上にシリコンゴムやフッ素樹脂等からなる弾性層20bを有している。基体20aは、強度と可撓性を両立させるために、厚さを30〜150μm位に設定されている。また、弾性層20bは低硬度と高熱伝導性を両立するために厚さを50〜300μmに設定するのが好ましい。そして、この定着ベルト2は、その横幅が定着ローラ1の幅と略同じ寸法からなる無端状に形成され、定着ローラ1と支持体3との間に一定の圧力を持たせて掛合されている。
更に、この定着ベルト2には、弾性層20bの上に離型層20cを設けることにより印刷媒体8との離型性をより高めることができる。また、図9(b)に示すように、定着ベルト2は、弾性層20bを設けずに基体20a上に離型層20cを設けた場合でもよく、定着ローラ1及び支持体3に対して離型層20cが外側になるように張架されている。離型層20cは、定着ローラ1の離型層20cと同様に、例えばPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(パーフルオロアルコキシアルカン)、FEP(パーフルオロエチレン・プロペンコポリマー)等の代表的なフッ素系樹脂といった耐熱性が高く、また、成型後の表面自由エネルギーが低い樹脂によって厚さ10〜50μmに形成されている。
トナー7は、結着樹脂としてポリスチレン、スチレン/プロピレン共重合体、スチレン/ビニルナフタレン共重合体、スチレン/アクリル酸メチル共重合体、ポリエステル系重合体、ポリウレタン系重合体、エポキシ系重合体、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂等を用い、これらを単独或いは混合し、その他染料、離型剤等からなる。また、このトナー7には、定着時のオフセットを防止する目的でワックスを含有させる場合もあるが、このワックスとしては、ポリエチレンワックス、プロピレンワックス、カルナウバワックスの他各種エステル系のものが用いられる。
次に、この実施例2の動作について説明する。
実施例1と同様に図1に示すように、トナー7が転写された印刷媒体8が定着部11に送られてくると、定着部11の定着ベルト2は、支持体3及び面状発熱体4を摺動しながら定着ローラ1及び加圧ローラ5にて矢印A方向に回転駆動され、面状発熱体4に800Wの電力が供給されることで面状発熱体4との接触部が加熱される。
加熱温度は、図示しない温度検知手段によって定着ベルト2の表面温度を検知し、この検出温度を基に、図示しない制御部によって面状発熱体4への供給電力は制御され、定着ベルト2の表面を所定の適正温度(T=170℃)に維持する。
加圧ローラ5は、定着ベルト2を挟んで定着ローラ1を押圧しニップ部Nを形成する。トナー7が転写された印刷媒体8は、定着ベルト2と加圧ローラ5とのニップ部Nを通して搬送されると、印刷媒体8上のトナー7は定着ベルト2及び加圧ローラ5によって、加熱及び加圧され印刷媒体8に定着する。
この場合、面状発熱体4の発熱領域で生じた熱は熱伝導部36を通って支持体3に流れるが、このとき、R2では、熱伝導補助部26を経由することにより中央部の熱は両端部R1及びR3に比べて支持体3により流れることになる。逆に、発熱領域の両端部の熱は中央部に比べて流れにくくなり温度低下を抑制することができ、定着ベルト2に伝達される面状発熱体4からの熱は全体として平均化することになる。その結果、印刷媒体8へのトナー7の定着性をより均一にして定着斑をなくすことができる。
表2は、以下の評価条件で印刷媒体8の全面にトナー7を転写し、定着させた場合に、面状発熱体の左下端部、中央下部、右下端部でのコールドオフセット発生状況を○×で示している。
<評価条件>
定着ベルト:内径45mm、ポリイミド90μm、シリコンゴム200μm、PFA30
μm
定着ローラ:外径30φ、弾性層シリコンスポンジ8mm、ASKER C硬度35度
加圧ローラ:外径30φ、離型層30μmPFA、弾性層シリコンスポンジ8mm、ASKER C硬度35度
加圧力:12kg・f
面状発熱体:ステンレスヒータ幅12mm 800W 押圧荷重1.0kg・f
支持体:アルミニウム、厚さ1.5mm 接触長さ30mm(面状発熱体含む)
熱伝導部:PTFE 厚さ0.1mm、充填材 カーボンブラック 充填材充填率30%
熱伝導補助部:アルミニウム箔 厚さ0.05mm
W1 30mm
W2 170mm
W3 30mm
トナー:イエロー、マゼンダ、シアン、ブラック
印刷媒体:64g/m A4サイズ横送り
転写トナー量:1.5±0.1g/枚
ニップ幅:9mm
周速度:100mm/s
Figure 0005378169
コールドオフセットなし○
コールドオフセットあり×
左下端部、中央下部、右下端部
次に、本発明に係る定着装置及び画像形成装置の実施例3を図面に基づき説明する。
実施例3でも、実施例1と同様にプリンタに適用させて説明し、構成上実施例1と同じ部分については同符号を付している。
定着部11は、図1に示すように、定着ローラ1と、この定着ローラ1に対峙して設けられる加圧ローラ5と、定着ローラ1と支持体3に張架される定着ベルト2を有している。この定着部11は、搬送部16から送られてきたトナー7が未定着の印刷媒体8を回転する定着ベルト2と加圧ローラ5との間に挟持して加熱加圧することによりトナー7を印刷媒体8上に定着させる。
定着ローラ1は、図3(a)に示すように、回転軸1aに嵌合されるドラム状の芯金17とこの芯金17の外周に同じくドラム状に設けられる弾性層18からなる。芯金17は、一定の剛性を保持するアルミニウム、鉄またはステンレス等の金属製パイプから形成されている。弾性層18は、通常シリコン系、またはフッ素系などの耐熱性の高いゴム材からなる。この弾性層18の上に定着ベルト2との離型性を良くするために、図3(b)に示すような離型層19を設ける場合もある。
この定着ローラ1は、支持体3との間に張架される定着ベルト2を介在して加圧ローラ5との間にニップ領域ができる程度に圧接して矢印A方向に回転するように設けられている。
加圧ローラ5は、定着ローラ1と同様に、図4に示すように、回転軸5aに嵌合されるドラム状の芯金27とこの芯金27の外周に同じくドラム状に設けられる弾性層28からなる。芯金27は、一定の剛性を保持するアルミニウム、鉄またはステンレス等の金属製パイプから形成されている。弾性層28は、通常シリコン系、またはフッ素系などの耐熱性の高いゴム材からなる。
支持体3は、定着ローラ1に張架する定着ベルト2を支持するためのもので、図1に示すように、定着ローラ1に沿って湾曲したアルミニウムまたは銅などの熱伝導性及び加工性の高い金属板或いはこれ等を主成分とする合金、若しくは耐熱性、剛性の高い鉄、鉄系の合金類、ステンレス等のプレートによって形成されている。また、この支持体3の両側部(定着ベルト2が張架される方向に対して直角方向)は定着部11の図示しないハウジングに取り付けられ固定されている。
そして、この支持体3の上部湾曲面には、面状発熱体4とこの面状発熱体4の下部に熱調整部としての熱伝導部46とを有している。この支持体3と面状発熱体4とは熱伝導部46を挟んで密着している。そして、支持体3は、面状発熱体4及び熱伝導部46と一体化して、定着ベルト2の支持手段として、定着ローラ1の回転駆動に伴い定着ベルト2が一定の圧力でその上面を摺動できるように構成されている。
面状発熱体4は、図6(a)に示すように、SUS430(フェライト系ステンレス)などの基板21上に電気絶縁層22として薄くガラス膜が形成され、その上にニッケル・クロム合金或いは銀・パラジウム合金の粉末をスクーリン印刷によってペースト状に抵抗発熱体23が形成され、更に、その端部に銀等化学的に安定で電気抵抗の低い金属やタングステンなどの高融点金属によって電極24が形成されている。この電極24に図示しない電源から所定の電圧が供給されることにより、面状発熱体4は発熱(ここでは800W)する。また、この面状発熱体4の上面には、ガラス或いはPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(パーフルオロアルコキシアルカン)、FEP(パーフルオロエチレン・プロペンコポリマー)等の代表的なフッ素系樹脂による保護層25で保護したものが用いられる。
熱伝導部46は、図12の分解斜視図で示されるように、例えば、シリコン系、フッ素系などの耐熱性の高いグリス、シリコン樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、フッ素樹脂など、耐熱性の高い樹脂製のシート、或いはそれらのグリスにカーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラファイトなどの充填材に銅、アルミニウムまたは銀などの金属紛やアルミナなどの金属酸化物の粉末を混錬して熱伝導率を向上したものが用いられる。また、シート状に成型されたグラファイト、錫または錫を主成分とした合金製の低融点金属シートなども用いられる。
この熱伝導部46は、支持体3と面状発熱体4との微小な隙間を無くすように充填されている。シート状の面状発熱体4の場合は、中央部の熱伝達率を高めるため、厚さは0.05mm以上が好ましい。また、この熱伝導部46は、熱抵抗を低くするために厚さ0.5mm以下とする。
そして、熱伝導部46は、図12に示すように、例えば、R2の領域に位置する個所に備えられており、その幅については面状発熱体4の温度分布の幅W1、W2、W3に従って適宜決定される。これにより、面状発熱体4における発熱領域の熱は、両端部よりも中央部の方が熱伝導部46を通って支持体3に流れ易くなることになり、定着ベルト2に伝達される面状発熱体4からの熱は全体として平均化することになる。その結果、印刷媒体8へのトナー7の定着性をより均一にして定着斑をなくすことができる。
定着ベルト2は、図9(a)の拡大断面図で示すように、薄いニッケル、ステンレスまたはポリイミド等からなる基体20aの上にシリコンゴムやフッ素樹脂等からなる弾性層20bを有している。基体20aは、強度と可撓性を両立させるために、厚さを30〜150μm位に設定されている。また、弾性層20bは低硬度と高熱伝導性を両立するために厚さを50〜300μmに設定するのが好ましい。そして、この定着ベルト2は、その横幅が定着ローラ1の幅と略同じ寸法からなる無端状に形成され、定着ローラ1と支持体3との間に一定の圧力を持たせて掛合されている。
更に、この定着ベルト2には、弾性層20bの上に離型層20cを設けることにより印刷媒体8との離型性をより高めることができる。また、図4(b)に示すように、定着ベルト2は、弾性層20bを設けずに基体20a上に離型層20cを設けた場合でもよく、定着ローラ1及び支持体3に対して離型層20cが外側になるように張架されている。離型層20cは、定着ローラ1の離型層20cと同様に、例えばPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(パーフルオロアルコキシアルカン)、FEP(パーフルオロエチレン・プロペンコポリマー)等の代表的なフッ素系樹脂といった耐熱性が高く、また、成型後の表面自由エネルギーが低い樹脂によって厚さ10〜50μmに形成されている。
トナー7は、結着樹脂としてポリスチレン、スチレン/プロピレン共重合体、スチレン/ビニルナフタレン共重合体、スチレン/アクリル酸メチル共重合体、ポリエステル系重合体、ポリウレタン系重合体、エポキシ系重合体、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂等を用い、これらを単独或いは混合し、その他染料、離型剤等からなる。また、このトナーには、定着時のオフセットを防止する目的でワックスを含有させる場合もあるが、このワックスとしては、ポリエチレンワックス、プロピレンワックス、カルナウバワックスの他各種エステル系のものが用いられる。
次に、この実施例3の動作について説明する。
実施例1と同様に、図3に示すように、トナー7が転写された印刷媒体8が定着部11に送られてくると、定着部11の定着ベルト2は、支持体3及び面状発熱体4を摺動しながら定着ローラ1及び加圧ローラ5にて矢印A方向に回転駆動され、面状発熱体4に800Wの電力が供給されることで面状発熱体4との接触部が加熱される。加熱温度は、図示しない温度検知手段によって定着ベルト2の表面温度を検知し、この検出温度を基に、図示しない制御部によって面状発熱体4への供給電力は制御され、定着ベルト2の表面を所定の適正温度(T=170℃)に維持する。
加圧ローラ5は、定着ベルト2を挟んで定着ローラ1を押圧し、ニップ部Nを形成する。トナー7が転写された印刷媒体8は、定着ベルト2と加圧ローラ5とのニップ部Nを通して搬送されると、印刷媒体8上のトナー7は定着ベルト2及び加圧ローラ5によって、加熱及び加圧され印刷媒体8に定着する。この場合、面状発熱体4の発熱領域で生じた熱は支持体3に流れるが、このとき、R2では、熱伝導部46を経由することにより中央部の熱は両端部R1及びR3に比べて支持体3により流れることになる。逆に、発熱領域の両端部R1及びR3の熱は相対的に中央部に比べて流れにくくなり温度低下を抑制することができ、定着ベルトに伝達される面状発熱体4からの熱は全体として平均化することになる。その結果、印刷媒体8へのトナー7の定着性をより均一にして定着斑をなくすことができる。
本発明の上記各実施例においては、熱伝導部6と面状発熱体4との関係を両端側(長手方向)について説明したが、本発明はこれに限らず、面状発熱体4の発熱領域の中央部に対しその周囲との関係から、熱伝導部6と面状発熱体4との関係は前後方向についても同様の作用効果が得られる。
また、本発明においては定着ベルト2の内面に接触する面状発熱体4の面は保護層25側について説明したが、これに限らず、図6(b)に示すように、基板20の片側の面を凸状に湾曲させて形成し、この面に定着ベルト2の内面を接触させる構成にしても良い。
本発明の定着装置及び画像形成装置について各実施例ではプリンタに適用したが、これに限らず複写機又はMFPに適用してもよい。
1 定着ローラ
2 定着ベルト
3 支持体
4 面状発熱体
5 加圧ローラ
6 熱伝導部
7 トナー
8 印刷媒体
11 定着部

Claims (5)

  1. 現像剤を印刷媒体上に定着させるための無端状の定着ベルトを摺接させて支持する支持部と、
    前記支持部に設けられて前記定着ベルトの内側面に接触して定着ベルトを加熱する発熱体と、
    前記発熱体と前記支持部との間に配される熱調整部とを有している定着装置であって、
    前記熱調整部は前記定着ベルトの幅方向に沿って熱伝導率が均一な熱伝導部と、該熱伝導部と前記支持部との間で、かつ前記熱伝導部の前記幅方向における中央部分に設けられる熱伝導補助部とを含み、
    前記熱伝導補助部の熱伝導率は前記熱伝導部の熱伝導率よりも高い、ことを特徴とする定着装置。
  2. 前記熱伝導部は前記幅方向における中央部分の厚さが該幅方向における端部部分の厚さより小さいことを特徴とする請求項1記載の定着装置。
  3. 記熱伝導部は前記幅方向における中央部分の前記熱伝導補助部と対向する位置に凹所を有し、該凹所に該熱伝導補助部が配されることを特徴とする請求項1記載の定着装置。
  4. 前記熱伝導補助部は前記熱伝導部よりも薄く形成されていることを特徴とする請求項1記載の定着装置。
  5. 請求項1乃至4のいずれかに記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
JP2009266172A 2009-11-24 2009-11-24 定着装置及び画像形成装置 Expired - Fee Related JP5378169B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009266172A JP5378169B2 (ja) 2009-11-24 2009-11-24 定着装置及び画像形成装置
US12/948,074 US8417170B2 (en) 2009-11-24 2010-11-17 Fixing device and image forming apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009266172A JP5378169B2 (ja) 2009-11-24 2009-11-24 定着装置及び画像形成装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011112687A JP2011112687A (ja) 2011-06-09
JP5378169B2 true JP5378169B2 (ja) 2013-12-25

Family

ID=44062178

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009266172A Expired - Fee Related JP5378169B2 (ja) 2009-11-24 2009-11-24 定着装置及び画像形成装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8417170B2 (ja)
JP (1) JP5378169B2 (ja)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8280286B2 (en) * 2009-06-24 2012-10-02 Xerox Corporation Apparatuses useful in printing and methods of fixing marking material on media
JP5730595B2 (ja) * 2011-01-28 2015-06-10 株式会社沖データ 定着装置およびそれを備えた画像形成装置
JP5896142B2 (ja) * 2012-03-23 2016-03-30 東芝ライテック株式会社 セラミックヒータおよび定着装置
JP5812963B2 (ja) * 2012-10-01 2015-11-17 株式会社沖データ 定着装置及び画像形成装置
JP6478545B2 (ja) 2013-11-18 2019-03-06 キヤノン株式会社 像加熱装置及びこの像加熱装置を搭載する画像形成装置
JP6242181B2 (ja) * 2013-11-20 2017-12-06 キヤノン株式会社 定着装置
JP6253508B2 (ja) * 2014-05-21 2017-12-27 キヤノン株式会社 像加熱装置及び、この像加熱装置を搭載する画像形成装置
JP6347404B2 (ja) * 2014-06-04 2018-06-27 株式会社リコー 定着装置、画像形成装置
JP6415294B2 (ja) * 2014-12-10 2018-10-31 キヤノン株式会社 定着装置
JP2020016825A (ja) * 2018-07-27 2020-01-30 キヤノン株式会社 定着装置
JP7293734B2 (ja) * 2019-03-06 2023-06-20 株式会社リコー 定着装置及び画像形成装置
JP2022082946A (ja) 2020-11-24 2022-06-03 東芝テック株式会社 画像形成装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05182750A (ja) * 1991-12-28 1993-07-23 Rohm Co Ltd 加熱ヒータ
JP3124364B2 (ja) * 1992-04-09 2001-01-15 キヤノン株式会社 定着装置
JP3478697B2 (ja) * 1997-02-18 2003-12-15 キヤノン株式会社 加熱定着装置
JP2003107946A (ja) * 2001-10-01 2003-04-11 Takao Kawamura 定着用ヒート・プレート、定着用半円形発熱部材、及び、ベルト式定着装置
JP2004006299A (ja) * 2002-04-22 2004-01-08 Canon Inc 基板に発熱抵抗体を有するヒータ及びこのヒータを用いた像加熱装置
JP2007322888A (ja) * 2006-06-02 2007-12-13 Oki Data Corp 定着装置及び画像形成装置
US8003568B2 (en) * 2006-09-15 2011-08-23 Ricoh Company, Ltd. Thermosensitive recording material
KR101111903B1 (ko) * 2007-02-20 2012-02-14 삼성전자주식회사 정착유니트 및 이를 채용한 화상형성장치
JP2009128887A (ja) * 2007-11-28 2009-06-11 Oki Data Corp 定着装置及び画像形成装置
JP4768775B2 (ja) * 2008-04-16 2011-09-07 株式会社沖データ 定着装置及び画像形成装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011112687A (ja) 2011-06-09
US20110123238A1 (en) 2011-05-26
US8417170B2 (en) 2013-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5378169B2 (ja) 定着装置及び画像形成装置
US7664449B2 (en) Fixing apparatus and image forming apparatus
JP6639180B2 (ja) 画像加熱装置
JP6439432B2 (ja) 定着装置及び画像形成装置
US8165485B2 (en) Fixing apparatus having heating element and image forming apparatus having the fixing element
JP6415226B2 (ja) 画像加熱装置
JP5334910B2 (ja) 定着装置及び画像形成装置
JP4768775B2 (ja) 定着装置及び画像形成装置
JP6727783B2 (ja) 画像加熱装置及び画像形成装置
JP2016161849A (ja) 定着装置及び画像形成装置
JP6459541B2 (ja) 定着装置及び画像形成装置
JP2016115512A (ja) ヒータモジュール、定着装置及び画像形成装置
JP2018105900A (ja) 定着装置
JP2012083656A (ja) 定着装置および画像形成装置
JP6573414B2 (ja) 画像加熱装置
JP4595596B2 (ja) 定着装置及びこれを用いた画像形成装置
JP2019219674A (ja) 画像加熱装置
JP2015007697A (ja) 定着装置および画像形成装置
JP2011145455A (ja) 像加熱装置
JP2021056442A (ja) 加熱装置及び画像形成装置
JP6740044B2 (ja) 導電性弾性部材及び画像加熱装置
JP7435015B2 (ja) 均熱化構造、当該均熱化構造を有する加熱装置、定着装置および画像形成装置
JP6394352B2 (ja) 定着装置と画像形成装置
JP7176375B2 (ja) 加熱部材、定着装置及び画像形成装置
JP2005183122A (ja) 加熱装置およびこれを備えた画像形成装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120628

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130527

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130604

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130731

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: 20130903

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130925

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5378169

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees