JP5780741B2 - 定着装置 - Google Patents
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Description
(1)画像形成装置例
図3は本発明に係る像加熱装置を定着装置(定着器)として搭載する画像形成装置の一例の構成模式図である。この画像形成装置は、電子写真技術を利用して記録紙やOHPシートなどの記録材に画像を形成するレーザービームプリンタ(以下、プリンタと記す)である。本参考例1に示すプリンタは、ホストコンピュータなどの外部装置(不図示)から出力されるプリント指令に応じて制御部(不図示)が所定の画像形成制御シーケンスを実行し、この画像形成制御シーケンスに従って所定の画像形成動作を行う。制御部はCPUとROMやRAMなどのメモリとからなり、メモリには画像形成制御シーケンス及び画像形成に必要な各種プログラムなどが記憶されている。
以下の説明において、定着装置及び定着装置を構成する部材に関し、長手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向である。また長手方向とは後述する定着ベルトの軸線に沿う方向でもある。短手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と平行な方向である。長さとは長手方向の寸法である。幅とは短手方向の寸法である。
図1の(b)を参照して、定着装置の加熱定着動作を説明する。制御部は、プリント指令に応じてモータMを回転駆動する。モータMの出力軸の回転は所定のギア列(不図示)を介して加圧ローラ12の芯金12aに伝達される。これにより加圧ローラ12は所定の周速度(プロセススピード)で矢印方向へ回転する。加圧ローラ12の回転は定着ニップ部Nにおいて加圧ローラ12表面と定着ベルト11表面との摩擦力によって定着ベルト11に伝達される。これにより定着ベルト11は、定着ベルト11の発熱層11aの内周面(内面)がベルトガイド13の外周面と接触しながら加圧ローラ12の回転に追従して回転する。また制御部は、プリント指令に応じてAC電源15より電極部材16R,16Lを介して定着ベルト11の発熱層11aに通電を開始する。これによって発熱層11aが発熱し定着ベルト11は急速に昇温する。定着ベルト11の温度は発熱層11a内面に接触又は近接されているサーミスタなどの温度検知部材17により検知される。この温度検知部材17は装置フレーム又はベルトガイドに所定のブラケットを介して支持されている。そして制御部は、温度検知部材17からの出力信号(温度検知信号)を取り込み、この出力信号に基づいて定着ベルト11が所定の定着温度(目標温度)を維持するように電力を制御する。モータMを回転駆動し、かつ、発熱層11aに通電を行っている状態において、未定着のトナー画像Tを担持した記録材Pがトナー画像担持面を上向きにして定着ニップ部Nに導入される。この記録材Pは定着ニップ部Nにおいて定着ベルト11表面と加圧ローラ12表面とにより挟持されその状態に搬送(挟持搬送)される。この搬送過程において記録材P上のトナー画像Tは定着ベルト11により加熱されて溶融し定着ニップ部Nで加圧されることにより記録材P上に加熱定着される。そしてトナー画像Tが加熱定着された記録材Pは定着ニップ部Nから記録材排出機構に向けて搬送される。
本参考例1の定着装置と比較例の定着装置について立ち上がり時間の比較を行った。本参考例1の定着装置と比較例の定着装置のそれぞれの定着ベルトの構成について以下に説明する。説明の便宜上、本参考例1の定着ベルトを参考例定着ベルト(1)と記し、比較例の定着ベルトを比較例定着ベルト(1)と記す。比較例定着ベルト(1)において、参考例定着ベルト(1)と共通する部分には同じ符号を付している。図2の(c)に比較例定着ベルト(1)の層構成の断面図を示す。
図2の(b)に示すように、参考例定着ベルト(1)は、発熱層11aと離型層11bとを有する2層構造である。発熱層11aとして厚みが60μmのポリイミドを用いた。そして発熱層11a中に分散する導電性フィラーとしてカーボンナノファイバー(長さ150μm)を用いた。カーボンナノファイバーはその長軸がベルト周方向に配向している。ポリイミドからなる樹脂材料11a1に対する導電性フィラー(カーボンナノファイバー)の配合量は40重量%である。この発熱層11aにおいて長手方向のシート抵抗R1と周方向のシート抵抗R2の比は、1.6:1であった。離型層11bとして厚みが10μmのPFAを発熱層11aの外周面上にコーティングしている。参考例定着ベルト(1)の内径はφ24mm、長さは230mmである。参考例定着ベルト(1)において発熱層11aの長手方向両端部の給電領域11aR,11aLは離型層11bをコーティングせずに発熱層11aを露出させている。参考例定着ベルト(1)の発熱層11aの長手方向の両端間における抵抗値は15Ωであった。
比較例定着ベルト(1)は、参考例定着ベルト(1)と同様、発熱層11aと、発熱層11aの外周面上に設けられた離型層11bと、を有する2層構造である。発熱層として厚みが60μmのポリイミドを用いた。そしてこの発熱層に導電性フィラーとしてカーボンナノファイバーを35重量%配合した。このときカーボンナノファイバーは長手方向及び周方向どちらにも配向せずに均一に分散した。つまり、発熱層11aは、発熱層11aのシート抵抗には異方性がなく長手方向及び周方向でシート抵抗が略均一になるように作られている。離型層11bとして厚みが10μmのPFAを発熱層11aの外周面上にコーティングしている。比較例定着ベルト(1)の内径はφ24mm、長さは230mmである。比較例定着ベルト(1)において発熱層11aの長手方向両端部の給電領域11aR,11aLは、離型層11bをコーティングせずに発熱層11aを露出させている。比較例定着ベルト(1)の発熱層11aの長手方向両端間における抵抗値は15Ωであった。
上記の参考例定着ベルト(1)を用いた定着装置と比較例定着ベルト(1)を用いた定着装置において、参考例定着ベルト(1)と比較例定着ベルト(1)の立ち上がり時間を計測した。即ち、参考例定着ベルト(1)と比較例定着ベルト(1)について、通電を開始してから未定着のトナー画像を定着できる温度まで昇温する時間(立ち上がり時間)を計測した。参考例定着ベルト(1)を用いた定着装置と比較例定着ベルト(1)を用いた定着装置の加圧ローラ12は同じものを用いている。この加圧ローラ12の外径はφ25mmである。そしてAlの芯金12aの外周面上にシリコーンゴムによって弾性層12bを形成し、この弾性層12bの外周面をPFA樹脂で覆うことによって離型層12cを形成した。参考例定着ベルト(1)と比較例定着ベルト(1)には、それぞれ600Wの一定の電力を投入した。参考例定着ベルト(1)と比較例定着ベルト(1)において、通電を開始してから参考例定着ベルト(1)及び比較例定着ベルト(1)の表面温度が160℃に到達するまでの時間を表1に示す。
本実施例1では、参考例1の定着装置よりもより高速にトナー画像Tの加熱定着を行うことのできる定着装置について説明する。参考例1の定着装置と同じ部材・部分については、同じ符号を付して再度の説明を省略する。図4に本実施例1の定着装置に用いる定着ベルトの層構成の断面図を示す。
(1)フルカラーの画像形成装置例
本参考例2では、フルカラーの画像形成装置に搭載する定着装置について説明する。参考例1の定着装置と同じ部材・部分については、同じ符号を付して再度の説明を省略する。図5は本参考例2の定着装置を搭載するフルカラーの画像形成装置の構成模式図である。
って除去され、次の画像形成に供される。
本参考例2の定着装置65の構成は、定着ベルト11を下記の3層構成とした点を除いて、参考例1の定着装置7の構成と同じである。図6において、(a)は本参考例2の定着装置に用いる定着ベルトの層構成を表す断面図である。本参考例2の定着装置65は、フルカラーのトナー画像を記録材Pに加熱定着するため、光沢ムラ、OHT透過性、ハーフトーン画像の一様性といった画質の観点で、定着ベルト11に弾性層を設けることが好ましい。つまり、定着ベルト11の発熱層11aの外周面上に弾性層11d(図6(a)参照)を設け、この弾性層11dの外周面上に離型層11bを設けている。弾性層11dはシリコーンゴムからなる。そして弾性層11dの厚みは50〜500μmが好ましい。
本参考例2の定着装置65と比較例の定着装置について立ち上がり時間の比較を行った。本参考例2の定着装置と比較例の定着装置のそれぞれの定着ベルトの構成について以下に説明する。説明の便宜上、本参考例2の定着ベルト11を参考例定着ベルト(3)と記し、比較例の定着ベルトを比較例定着ベルト(3)と記す。比較例定着ベルト(3)において、参考例定着ベルト(3)と共通する部分には同じ符号を付している。図6の(b)に比較例定着ベルト(3)の層構成の断面図を示す。
図6の(a)に示すように、参考例定着ベルト(3)は、発熱層11aと、発熱層11aの外周面上に設けられた弾性層11dと、弾性層11dの外周面上に設けられた離型層11bと、を有する3層構造である。発熱層11aとして厚みが60μmのポリイミドを用いた。そして発熱層11a中に分散する導電性フィラーとしてカーボンナノファイバー(長さ150μm)を用いた。ポリイミドに対する導電性フィラー(カーボンナノファイバー)の配合量は40重量%である。この発熱層11aにおいて長手方向のシート抵抗R1と周方向のシート抵抗R2の比は、1.6:1であった。弾性層11dの材料はシリコーンゴムであり、弾性層11dの厚みは300μmである。離型層11bとして厚みが10μmのPFAを弾性層11dの外周面上にコーティングしている。参考例定着ベルト(3)の内径はφ24mm、長さは230mmである。参考例定着ベルト(3)において発熱層11aの長手方向両端部の給電領域11aR,11aLは弾性層11dと離型層11bを形成せずに発熱層11aを露出させている。参考例定着ベルト(3)の発熱層11aの長手方向両端間における抵抗値は15Ωであった。
比較例定着ベルト(1)は、参考例定着ベルト(3)と同様、発熱層11aと、発熱層11aの外周面上に設けられた弾性層11dと、弾性層11dの外周面上に設けられた離型層11bと、を有する3層構造である。発熱層11aとして厚みが60μmのポリイミドを用いた。そして発熱層に分散する導電性フィラーとしてカーボンナノファイバー(長さ150μm)を35重量%配合した。このときカーボンナノファイバーは長手方向及び周方向いずれにも配向させることなく均一に分散した。つまり、発熱層11aは、発熱層11aのシート抵抗には異方性がなく長手方向及び周方向でシート抵抗が略均一になるように作られている。弾性層11dはシリコーンゴムからなる。そして弾性層11dの厚みは300μmである。離型層11bとして厚みが10μmのPFAを弾性層11dの外周面上にコーティングしている。比較例定着ベルト(3)の内径はφ24mm、長さは230mmである。比較例定着ベルト(3)において発熱層11aの長手方向両端部の給電領域11aR,11aLは、弾性層11dと離型層11bをコーティングせずに発熱層11aを露出させている。比較例定着ベルト(3)の発熱層11aの長手方向の両端間における抵抗値は15Ωであった。
上記の参考例定着ベルト(3)を用いた定着装置と比較例定着ベルト(3)を用いた定着装置において、参考例定着ベルト(3)と比較例定着ベルト(3)の立ち上がり時間を計測した。即ち、参考例定着ベルト(3)と比較例定着ベルト(3)について、通電を開始してから未定着のトナー画像を定着できる温度まで昇温する時間(立ち上がり時間)を計測した。参考例定着ベルト(3)を用いた定着装置と比較例定着ベルト(3)を用いた定着装置の加圧ローラ12は同じものを用いている。この加圧ローラ12の外径はφ25mmである。そしてAlの芯金12aの外周面上にシリコーンゴムによって弾性層12bを形成し、この弾性層12bの外周面をPFA樹脂で覆うことによって離型層12cを形成した。参考例定着ベルト(3)と比較例定着ベルト(3)には、それぞれ600Wの一定の電力を投入した。参考例定着ベルト(3)と比較例定着ベルト(3)において、通電を開始してから参考例定着ベルト(3)及び比較例定着ベルト(3)の表面温度が160℃に到達するまでの時間を表2に示す。
本参考例3では、参考例2の定着装置65よりもより高速にフルカラーのトナー画像の加熱定着を行うことのできる定着装置について説明する。参考例2の定着装置65と同じ部材・部分については、同じ符号を付して再度の説明を省略する。図7に本参考例3の定着装置に用いる定着ベルトの層構成の断面図を示す。
Claims (4)
- 電力を供給することで発熱する導電層を有する筒状のベルトと、
前記ベルトの内面に接触するニップ部形成部材と、
前記ベルトを介して前記ニップ部形成部材と共にニップ部を形成するバックアップ部材と、
を備え、前記ニップ部でトナー像が形成された記録材を搬送しながら加熱し、前記トナー像を記録材に定着する定着装置において、
前記導電層は、前記ベルトの周方向に配向された導電性フィラーを有する樹脂層であり、前記ベルトは、前記導電層よりも前記ベルトの内面側に絶縁層を有することを特徴とする定着装置。 - 前記ベルトは、前記ベルトの母線方向の一端に前記ベルトの周方向に亘って形成された第1の導電部と、前記ベルトの母線方向の他端に前記ベルトの周方向に亘って形成された第2の導電部と、を有し、前記装置は、前記第1の導電部に接触する第1の給電部材と、前記第2の導電部に接触する第2の給電部材と、を有することを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
- 前記第1の導電部と、前記第2の導電部と、の間の前記導電層の抵抗値は、5Ω〜100Ωであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の定着装置。
- 前記導電層の前記導電性フィラーの配合量は30〜60重量%であることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の定着装置。
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