JP6590550B2 - 定着装置 - Google Patents
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Description
GUc<GDc
WGUc<WGDc
を共に満足し、かつ、記録材非搬送領域における前記隙間に関し、上流側をGUe、下流側をGDe、前記GUeが形成される前記長手方向の長さをWGUe、前記GDeが形成される前記長手方向の長さをWGDeとするとき、
GUe>GDe
WGUe>WGDe
を共に満足するように、前記保持部材が構成されることを特徴とする。
(画像形成装置)
本実施形態に係るフィルム加熱方式の定着装置を搭載した画像形成装置の一例を、図3に示す概略図を用いて説明する。本画像形成装置50は、記録材搬送ベルト9上に担持した記録材P上に、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの4色のトナー像を順次転写することで、一つの画像を形成する方式である。
次いで、本実施形態の定着装置100について以下に説明する。本実施形態の定着装置100は、上述のように立ち上げ時間の短縮や低消費電力化を目的としたフィルム加熱方式である。図1は本実施形態における定着装置100の断面図であり、基本構成は背景技術で述べた図7の定着装置と同じであり、同じ部材については、同一の符号で示し説明を省略する。
加熱ヒータ113を保持したヒータホルダー130は、強度を持たせるために鉄製のステー120で加熱ヒータ113とは反対側から支えられ、この周囲に可撓性を有する円筒状の定着フィルム112が設けられる構成となっている。本実施形態の定着フィルム112は変形させない円筒状の状態で外径がφ20mmであり、厚み方向には多層構成となっている。定着フィルム112の層構成としては、フィルムの強度を保つための基層126と、表面への汚れ付着低減のための離型層127から成る。
本実施形態の加圧ローラ110は外径φ20mmであり、φ12mmの鉄製の芯金117にシリコーンゴムを発泡した厚さ4mmの弾性層116(発泡ゴム)が形成されている。加圧ローラ110は、熱容量が大きく、熱伝導率が大きいと、加圧ローラ110表面の熱が内部へ吸収され易く、加圧ローラ110の表面温度が上昇しにくくなる。
加熱ヒータ113は、記録材搬送方向の幅Wh=6mm、長手方向の幅270mmの直方体形状で厚さ1mmのアルミナの基板表面に、Ag/Pd(銀パラジウム)の通電発熱抵抗層をスクリーン印刷により10μm塗工する。そして、その上に発熱体保護層としてガラスを50μmの厚さで覆ったものを用いた。
次いで、本発明の特徴であるヒータホルダー130について説明する。図1に示すように、定着フィルム112の内周面が摺動する摺動部材としての加熱ヒータ113はヒータホルダー130に設けた溝穴(溝部)130gに嵌め込まれ保持されている。ヒータホルダー130は、加熱ヒータ113の熱を奪い難いように低熱容量の材料が好ましく、本実施形態では耐熱性樹脂である液晶ポリマー(LCP)を用いた。
次に、本実施形態のヒータホルダー130の形状について説明する。図1の矢印A3方向から見た加熱ヒータ113をヒータホルダー130の溝穴に嵌め込んだところの模式図を、図2に示す。
WGUc<WGDc
一方、記録材非搬送領域における前記隙間に関し、ヒータホルダー130の加熱ヒータ113との隙間に関し、以下のように設定される。即ち、上流側をGUe、下流側をGDe、GUeが形成される長手方向の長さをWGUe、GDeが形成される長手方向の長さをWGDeとするとき、以下の式を共に満足する。
WGUe>WGDe
以下、これらの式の妥当性に関し、理由を付して説明する。本実施形態のヒータホルダー130は、記録材搬送領域においては加熱ヒータ113の上流側の隙間を小さくした形状であるため、異物やステープルによる定着フィルムの破損が発生し難い。
ここで、本実施形態の定着装置の構成を用い、本実施形態のヒータホルダー130と従来のヒータホルダー119で比較検討をした。具体的には、定着フィルム基層膜厚を40μm、50μm、60μm、70μmと膜厚を変えて、定着性の比較と定着フィルムの穴あきによる画像不良の発生有無の比較を行った。
第1の実施形態においては、加熱ヒータ113のヒータホルダー130への下流の突き当て部は、面(下流突き当て面GDe)であったが、面に限ったものでは無い。例えば、図5のヒータホルダー150に示すように、加熱ヒータ113のヒータホルダー130への下流の突き当て部は凸部PDeのように点で加熱ヒータ113を突き当てても良い。
上述した実施形態では、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形が可能である。仕様に依って求められる記録材の搬送速度と定着性に合わせて、加熱ヒータもしくは摺動板やヒータホルダーの剛性、フィルムの膜厚、加圧力等の設定の最適化や、必要な構成部材の追加等が可能である。
上述した実施形態では、摺動部材は発熱部材(ヒータ)であり、無端ベルトがヒータにより加熱されるものとしたが、本発明はこれに限られない。無端ベルトが発熱層を備える発熱ベルトであり、摺動部材が長手方向における発熱ベルトの温度むらを均熱化する均熱化部材であっても良い。
上述した実施形態では、液晶ポリマーのヒータホルダー130の溝穴にアルミナ材質の加熱ヒータ113を嵌め込む構成について述べたが、本発明はこれに限られない。加熱ヒータや摺動部材の幅とヒータホルダーの隙間量の設定は、各材料の熱膨張量を考慮し、加熱ヒータが異常昇温した場合でも加熱ヒータが応力を受けて割れないように設定すれば良い。また、求められる印字速度と定着性に合わせて、また加熱ヒータ上流の隙間の設定量と定着フィルムの基層の強度、剛性に合わせて、ヒータホルダー上流凸部の高さや加圧力の設定を最適化すると良い。
また、上述した実施形態では、ヒータホルダー130に柔らかい材質を用いることでヒータホルダー130が加熱ヒータ113よりも撓みやすい状態とした構成について示してきたが、本発明は必ずしもそれに限られない。ヒータホルダー130は定着フィルム112から摩擦力Fを受けて下流方向に撓み変形するが、ヒータホルダー130と定着フィルム112の摩擦力Fを高めることによっても、ヒータホルダー130を撓み易くすることができる。
また、上述した実施形態では、加熱ヒータ113は基板にアルミナ基板を用い、ヒータホルダー130よりも十分剛性を高くして、定着フィルム112の摩擦力Fによって加熱ヒータ113は撓みにくい構成について示してきたが、本発明はそれに限られない。
また、上述した実施形態では、回転体である定着フィルムは、基層126と離型層127の2層構成のものを用いたが、本発明はこれに限られない。基層126と離型層127の間に弾性層を設けた構成にしても良く、耐熱性のシリコーンゴムなどを弾性層として用いることで定着フィルムが記録材の凹凸と密着し易くなるため画質が良好になる。弾性層の厚みは、厚いほど記録材の凹凸と密着し易くなり画質が良好になるが、厚すぎると加熱ヒータの熱が記録材に伝達し難くなり定着性が劣化するため30μm〜300μm程度が好ましい。
上述した実施形態では、無端ベルトが第1の回転体に設けられたが、無端ベルトが第1の回転体に対向する第2の回転体に設けられても良い。また、無端ベルトが第1の回転体、第2の回転体の双方に設けられても良い。
Claims (11)
- 回転可能な無端ベルトと、
前記無端ベルトの内周面に接触するニップ部形成部材と、
前記ニップ部形成部材を嵌め込むための溝部を備え、記録材搬送方向において前記ニップ部形成部材との間に上流側および下流側の隙間を形成して前記ニップ部形成部材を嵌め込んだ状態で前記無端ベルトの内周面と接触するように前記ニップ部形成部材を保持する保持部材と、
前記無端ベルトを介して前記ニップ部形成部材と共に記録材を挟持搬送するニップ部を形成する対向部材と、
を有し、記録材に形成された画像を前記ニップ部で記録材に定着する定着装置であって、
記録材搬送領域における前記隙間に関し、
上流側をGUc、下流側をGDc、前記GUcが形成される前記記録材搬送方向に交差する長手方向の長さをWGUc、前記GDcが形成される前記長手方向の長さをWGDcとするとき、
GUc<GDc
WGUc<WGDc
を共に満足し、かつ、
記録材非搬送領域における前記隙間に関し、
上流側をGUe、下流側をGDe、前記GUeが形成される前記長手方向の長さをWGUe、前記GDeが形成される前記長手方向の長さをWGDeとするとき、
GUe>GDe
WGUe>WGDe
を共に満足するように、前記保持部材が構成されることを特徴とする定着装置。 - 前記ニップ部形成部材は、前記長手方向に長い直方体形状であることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
- 前記ニップ部形成部材は発熱部材であり、前記無端ベルトは前記発熱部材により加熱され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。
- 前記無端ベルトは発熱層を備える発熱ベルトであり、前記ニップ部形成部材は前記長手方向における前記発熱ベルトの温度むらを均熱化する均熱化部材であ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。
- 前記発熱部材は、基材がセラミックから成るセラミックヒータであることを特徴とする請求項3に記載の定着装置。
- 前記溝部の最も狭い部分の間隔は、前記発熱部材が前記記録材を加熱するときよりも高温である状態における前記発熱部材の熱膨張時の前記記録材搬送方向の幅と前記保持部材の熱膨張量との和よりも広いことを特徴とする請求項3または5に記載の定着装置。
- 前記GDeはゼロであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の定着装置。
- 前記保持部材は、液晶ポリマーで形成されることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の定着装置。
- 前記無端ベルトは、耐熱性樹脂で形成されることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の定着装置。
- 前記対向部材は、加圧ローラであることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の定着装置。
- 前記ニップ部を形成する圧接の力は100N以上であることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の定着装置。
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