JP6202928B2 - 定着装置 - Google Patents
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Description
0.5≦G≦0.0059×V+0.72
の関係を満足することを特徴とする。
(1)画像形成装置の全体構成
定着装置の説明をする前に、まず、画像形成装置の全体構成について説明する。図3は画像形成装置1の概略断面図である。この画像形成装置1は、電子写真プロセスを用いた、4色フルカラーのレーザービームプリンタ(カラー画像形成装置)である。即ち、画像形成装置は、パーソナルコンピュータやイメージリーダ等の外部ホスト装置Bから制御回路部(制御手段:CPU)Aに入力される電気的画像信号に基づいて、シート(記録材)Pに画像形成を行う。シートPは、用紙、OHPシート・コート紙、ラベル紙等である。
以下、用紙と記す。
フルカラー画像を形成するための動作は次のとおりである。制御回路部Aはプリント開始信号に基づいて画像形成装置の画像形成動作を開始させる。即ち、画像形成タイミングに合わせて第1から第4の各画像形成ステーション5Y、5M、5C、5Kのドラム6が矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動される。ベルト10cも矢印Rの反時計方向(ドラムの回転に順方向)にドラム6の速度に対応した速度で回転駆動される。レーザースキャナユニット8も駆動される。
一方、カセット2内の用紙Pが所定の制御タイミングで給送ローラ2aとリタードローラ2bによって1枚分給送されてレジストローラ対4へ搬送される。手差し給送モードである場合は、手差しトレイ3上の用紙Pが給送ローラ3aで繰り出され、搬送ローラ対3bでレジストローラ対4へ搬送される。
次に定着装置について説明する。図1の(a)は定着装置103の概略断面図、(b)は定着装置103の分解斜視図である。本例における定着装置103は、定着処理時に、用紙を挟持搬送しながら加熱・加圧するためのニップ部をその間で形成する一対の回転体(第1及び第2の回転体)を有する構成となっている。具体的には、加熱源としてセラミックヒータ等の面状(細板状)ヒータ101a(図2、図4の(a))を用いたベルト(フィルム)加熱方式の定着装置である。このタイプの加熱装置は例えば特開平4−44075号公報等で知られている。
この筐体100には、図1の(a)に示すように、用紙(シート)が導入される部位に導入口(シート導入口)400が形成されており、用紙が排出される部位に排出口(シート排出口)500が形成されている。また、導入口400が排出口500よりも重力方向下方に位置するように、定着ベルト105と加圧ローラ102が配置されており、本例の装置は、所謂、縦パスと呼ばれる、用紙を重力方向下方から上方に向けて搬送する構成とされている。
図2は加熱ユニット101の分解斜視図である。なお、加圧ローラ102も描かれている。加熱ユニット101は、ヒータホルダ104、面状のヒータ101a、加圧ステー104a、回転する加熱回転体(エンドレスベルト)である定着ベルト105、定着ベルトの幅方向一端側と他端側に位置するフランジ106L・106Rなどによる組立体である。
図4の(a)は図1の(a)におけるニップ部101b部分の拡大図である。図4の(b)は本例における定着ベルト105の層構成を示す図である。定着ベルト105は、内側から外側に順に、エンドレス(円筒状)の基層105aと、プライマ層105bと、弾性層105cと、離型層105dと、を積層した複合層部材である。定着ベルト105は、全体的に可撓性を有する薄肉の低熱容量の部材である。
図4の(c)は加圧ローラ102の層構成を示す図である。加圧ローラ102は、金属(アルミや鉄)の芯金102aと、シリコンゴム等で形成された弾性層102b、弾性層102bを被覆する離型層102cを有する弾性ローラである。離型層102cはPFA等のフッ素系樹脂で、チューブを被覆させたものである。
定着装置103の定着シーケンス(定着処理)の動作は次のとおりである。制御回路部A(図3)は、所定の制御タイミングで加圧ローラ102を図1の(a)において回転方向R102に所定の速度で回転駆動させる。加圧ローラ102の回転駆動は加圧ローラ102と一体の駆動ギアG(図2)に駆動源(不図示)の駆動力が伝達されることでなされる。
次に、トナーSに内包(含有)される離型剤、本例ではワックスについて説明する。定着処理時にトナーSが定着ベルト105に転移してしまうオフセットと呼ばれる現象を生じる恐れがあり、このようなオフセット現象は画像不良など問題を引き起こす要因となってしまう。
本発明者等の研究によれば、定着処理時に気化(揮発)し、その後、凝縮したワックス(離型剤)成分(ダストとも呼ぶ)の多くが、定着装置の用紙の導入口400(ニップ入口101c)近傍に存在することが分かった。また、定着装置の用紙の導入口400(ニップ入口101c)近傍において、凝縮後のワックス成分(ダスト)が、互いの衝突により、大粒径化する現象が促進されることが分かった。以下、詳述する。
離型剤(ワックス)に起因するダストの性質として、互いに合体して大型化する性質と、気体中にある固形物に付着する性質が知られている。図6の(a)と(b)は、それらの性質を説明する図である。
次に、導入口400(ニップ入口101c)の近傍で発生したダストが、機内に拡散してゆく経路を、図9に示す熱気流シミュレーションによる検証結果に基づいて説明する。
・定着ベルト105と加圧ローラ102との周辺に発生する自然対流による上昇気流(CD1、CD2)
・定着ベルト105と加圧ローラ102の表面移動に伴い発生するベルト表面の気流(RD1)
・加圧ローラ102の表面移動に伴い発生するローラ表面の気流(RD2)
が考慮されている。
このような検証結果に基づいて、画像形成装置1の内部におけるダストの拡散抑制策を検討すると、ダストを含んだ空気を定着ベルト105と加圧ローラ102の近傍、つまり、導入口400(ニップ入口101c)近傍に留まらせるのが良いことが分かる。なぜなら、上述したように、この領域はダストの発生箇所に近いため濃度が高く、また、定着ベルト105の表面熱によって雰囲気温度が高いので、ダストの合体促進に適しているからである。
(5−1−1)加熱ユニット側の拡散抑制機構の構成について
図1の(a)に示すように、加熱ユニット101側の拡散抑制機構は、筐体100の導入口(シート導入口)400の近傍に、抑制部として機能する拡散抑制部材120を備えている。
次に、拡散抑制部材120の設置範囲について、図11に示す定着装置の概略断面図に基づいて説明する。拡散抑制部材120は、前述したように、ダストが発生する領域の近傍、つまり、筐体100の導入口400(ニップ入口101c)の近傍に設けるのが好ましい。なぜなら、ダストが発生する領域に近いほどダスト濃度が高く、前述の合体効果が高まるためである。
(5−2−1)加圧ローラ側の拡散抑制機構の構成について
図1の(a)に示すように、加圧ローラ102側の拡散抑制機構は、筐体100の導入口(シート導入口)400の近傍に、抑制部として機能する拡散抑制部材130を備えている。
次に、拡散抑制部材130の設置範囲について、図11に示す定着装置の概略断面図に基づいて説明する。拡散抑制部材130は、前述したように、ダストが発生する領域の近傍、つまり、筐体100の導入口400(ニップ入口101c)の近傍に設けるのが好ましい。なぜなら、ダストが発生する領域に近いほどダスト濃度が高く、前述の合体効果が高まるためである。
次に、本参考例2について図15〜図20を用いて説明する。なお、画像形成装置の画像形成部の構成は参考例1と同様であるので説明を省略する。また、参考例1において説明した機構についても、同じ符号を付すことにより詳細な説明を省略する。
次に本参考例3について、図17に基づいて説明する。なお、画像形成装置の画像形成部の構成は参考例1と同様であるので説明を省略する。また、参考例1、2において説明した機構についても、同じ符号を付すことにより詳細な説明を省略する。
次に実施例1について、図21に基づいて説明する。なお、画像形成装置の画像形成部の構成は参考例1と同様であるので説明を省略する。また、参考例1、2、3において説明した機構についても、同じ符号を付すことにより詳細な説明を省略する。
dR(mm)≦0.0059×V+0.72
ここで、下限値を0.5mmとした理由は、先述したように、定着ベルト105や加圧ローラ102と接触を防ぐためである。また、定着ベルト105(加圧ローラ102)の周速Vが115mm/s以上200mm/s以下の範囲にあるとき特に有効である。
0.5≦G1≦0.0059×V+0.72
0.5≦G2≦0.0059×V+0.72
の関係を満足する。115≦V≦200の関係を満足する。
Claims (13)
- 離型剤を含有するトナーを用いてシートに形成されたトナー像をその間のニップ部にて定着する第1及び第2の回転体と、
シート導入口とシート排出口を有し、前記第1及び第2の回転体を収容する筐体と、
前記シート導入口から前記シート排出口に至る前記筐体の内部空間において前記第1の回転体の表面近傍に設けられ、離型剤に起因する所定の粒径の粒子が前記シート排出口の側へ拡散するのを抑制する抑制部と、
を有し、前記抑制部と前記第1の回転体とのギャップをG(mm)、前記第1の回転体の周速をV(mm/s)としたとき、
0.5≦G≦0.0059×V+0.72
の関係を満足することを特徴とする定着装置。 - 115≦V≦200の関係を満足することを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
- 前記抑制部は、前記シート導入口の近傍に配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の定着装置。
- 前記抑制部は装置に使用可能な最大幅のシートの画像形成可能な領域が通過する領域よりも幅方向両外側へ延在していることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の定着装置。
- 前記離型剤はワックスであり、前記所定の粒径は5.6nm以上560nm以下であることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の定着装置。
- 前記第1の回転体はシートの未定着トナー像が形成される面と接触し得るように配置されていることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の定着装置。
- 前記第1の回転体はシートの未定着トナー像が形成される面とは反対側の面と接触し得るように配置されていることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の定着装置。
- 前記シート導入口が前記シート排出口よりも重力方向下方に位置するように前記第1の回転体及び前記第2の回転体は配置されていることを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載の定着装置。
- 離型剤を含有するトナーを用いてシートに形成されたトナー像をその間のニップ部にて定着する第1及び第2の回転体と、
シート導入口とシート排出口を有し、前記第1及び第2の回転体を収容する筐体と、
前記シート導入口から前記シート排出口に至る前記筐体の内部空間において前記第1の回転体の表面近傍に設けられ、離型剤に起因する所定の粒径の粒子が前記シート排出口の側へ拡散するのを抑制する第1の抑制部と、
前記シート導入口から前記シート排出口に至る前記筐体の内部空間において前記第2の回転体の表面近傍に設けられ、前記所定の粒径の粒子が前記シート排出口の側へ拡散するのを抑制する第2の抑制部と、
を有し、前記第1の抑制部と前記第1の回転体とのギャップをG1(mm)、前記第2の抑制部と前記第2の回転体とのギャップをG2(mm)、前記第1の回転体の周速をV(mm/s)としたとき、
0.5≦G1≦0.0059×V+0.72
0.5≦G2≦0.0059×V+0.72
の関係を満足することを特徴とする定着装置。 - 115≦V≦200の関係を満足することを特徴とする請求項9に記載の定着装置。
- 前記第1の抑制部及び前記第2の抑制部は、装置に使用可能な最大幅のシートの画像形成可能な領域が通過する領域よりも幅方向両外側へ延在していることを特徴とする請求項9または10に記載の定着装置。
- 前記離型剤はワックスであり、前記所定の粒径は5.6nm以上560nm以下であることを特徴とする請求項9乃至11の何れか1項に記載の定着装置。
- 前記シート導入口が前記シート排出口よりも重力方向下方に位置するように前記第1の回転体及び前記第2の回転体は配置されていることを特徴とする請求項9乃至12の何れか1項に記載の定着装置。
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