JP6849338B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、レーザービームプリンター、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に搭載される定着装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置として次のものが知られている。筒状のフィルムと、フィルムの内面に接触してフィルムと摺動する摺動板と、フィルムに内包されフィルムを加熱するヒータと、フィルムを介して摺動板と共にニップ部を形成する加圧部材と、を備えた定着装置である。

このような定着装置において、摺動板に温度検知部材を接触させて、その温度検知部材の検知温度に基づいてヒータの制御を行うものが開示されている（特許文献１）。

特許５２６３１３１号公報

しかしながら、特許文献１の定着装置は、摺動板のフィルムと摺動する面と反対側の面に温度検知部材が接触しているため、温度検知の応答性が摺動板の蓄熱具合などの影響を受けやすい。よって、フィルムの温度変化に対してヒータの制御が遅れる場合があるという課題がある。

上記課題を解決するための好適な実施態様の一つは、筒状のフィルムと、第１の面と、前記第１の面と反対側の面である第２の面と、を有し、前記第１の面で前記フィルムの内面に接触し前記フィルムが前記第１の面に摺動するように前記フィルムの内部空間に配置されている摺動板と、前記摺動板の前記第２の面に向けて輻射光を照射して前記摺動板を加熱するヒータと、前記フィルムの内部空間に配置されており前記摺動板の曲げ剛性を向上させるための金属製のステイと、前記摺動板と共に前記フィルムを挟んでニップ部を形成するための加圧部材と、前記摺動板の温度を検知する温度検知部材と、前記温度検知部材の検知温度に応じて前記ヒータに供給する電力を制御する制御部と、を有し、前記ニップ部で画像が形成された記録材を搬送しながら加熱して前記画像を記録材に定着する定着装置において、前記温度検知部材は前記ステイに保持されており、前記温度検知部材の温度測定部が前記摺動板の前記第１の面に接触するように設けられていることを特徴とする。

フィルムの温度変化に対するヒータ制御の応答性を向上させることができる。

実施例１における定着装置の要部の概略側面図 実施例１における定着装置の要部の概略斜視図 実施例１の定着ニップＮ近傍拡大図 実施例１における装置の概略構成を示す断面図 実施例２における定着装置の要部の概略断面図 実施例２の定着ニップＮ近傍拡大図 実施例３における定着装置の要部の概略断面図

［実施例１］
本発明の実施例１に係る画像形成装置について、図４を参照して説明する。図４は、定着装置９を備えた画像形成装置としてのレーザービームプリンター１（以下、プリンタと記す）の概略構成を示す断面図である。

画像形成装置１は、最初に、図４における光学系（スキャナ）１４から画像情報に基づいたレーザー光像をドラム形状の電子写真感光体ドラム（以下、単に感光体ドラムともいう）１０１に照射する。そして、その感光層に潜像を形成し、この潜像にトナーを用いて現像してトナー像を形成する。

そして、上記のトナー像の形成と同期して、記録紙、ＯＨＰシート、布等の記録材２は、記録材カセット３からピックアップローラ４や搬送ローラ対５ａ、５ｂ等により搬送される。プロセスカートリッジ１００としてカートリッジ化された画像形成部において感光体ドラム１０１に形成したトナー像を装置本体に設けた転写部としての転写ローラ１５に電圧印加することによって記録材２に転写する。そして、トナー像が転写された記録材２はガイド板８でガイドされて定着部９へと搬送される。この定着部９によって、記録材２に熱および圧力を印加してトナー像を記録材２に定着する。トナー像が定着された記録材２は、排出ローラ対１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂを介して機外の排出トレイ１３へ排出される。

プロセスカートリッジ１００は、感光体ドラム１０１と少なくとも１つのプロセス手段を備えたものである。ここで、プロセス手段としては、例えば、電子写真感光体を帯電させる帯電手段、電子写真感光体に形成された潜像を現像する現像手段、電子写真感光体表面に残留するトナーをクリーニングするためのクリーニング手段等がある（不図示）。

次に、図１〜３を用いて本実施例に係る定着装置としての定着部９の構成について説明する。尚、以下の説明においては、記録材２の搬送方向をＸで規定する。

定着部９は、筒状のフィルム９２と、フィルム９２に内包されるヒータ９７と、フィルム９２の内面に接触しつつ摺動する摺動板９３と、摺動板９３と共にフィルム９２を挟んでニップ部Ｎを形成する加圧部材としての加圧ローラ９１と、を有する。ヒータ９７はハロゲンヒーター（以下、ヒータと記す）であり、輻射光を摺動板９３に照射して摺動板９３を加熱する。トナー像が転写された記録材２は、定着部９のニップ部Ｎで搬送されている間にフィルム９２を介して伝達される摺動板９３の熱によって加熱され、トナー像が記録材に定着される。

フィルム９２は、耐熱性と可撓性を有する筒状の部材である。本実施例のフィルム９２は、５０μｍの厚みのポリイミド樹脂の基層と、基層の外側に形成されたシリコーンゴムの弾性層と、弾性層の外側に形成された厚み３０μｍのＰＦＡ樹脂チューブの離型層と、を有する。

加圧ローラ９１は、モータ１０２から駆動力を受けて回転し、その回転によってフィルム９２を回転させる。加圧ローラ９１は、金属性の芯金と、芯金の外側に厚み約３ｍｍで形成されたシリコーンゴム層と、シリコーンゴム層の外側に厚み約４０μｍで形成されたＰＦＡ樹脂チューブと、を有する。

摺動板９３は、第１の面９３ａと、第１の面９３ａと反対側の第２の面９３ｂと、を有する板状の部材である。摺動部材９３は、第１の面９３ａでフィルム９２の内面に接触し、加圧ローラ９１に対してフィルム９２を介して押圧され、ニップ部Ｎを形成する。そして、摺動板９３は、第２の面９３ｂがヒータ９７からの輻射光を受けて加熱されて、その熱をフィルム９２を介して記録材に伝達する機能を有するため、熱伝導率が高い材質、例えば、アルミニウム板などから形成される。

ハロゲンヒータ９７からの輻射光が照射される摺動板９３の第２の面９３ｂは、輻射光を吸収しやすくするため黒色の塗装層が設けられている。

反射部材としての反射板９５は、ヒータ９７からの輻射光を摺動板９３に向けて反射する部材である。反射部材は、フィルム９２の中空部において、ヒータ９７を囲むようにヒータ９７から所定の間隔をあけて配置されている。この反射板９５によってヒータ９７からの輻射光を摺動板９３の第２の面９３ｂに集めることで、ヒータ９７からの輻射光を効率良く利用することができ、摺動板９３を介してフィルム９２を速やかに加熱することができる。反射板９５は、赤外線および遠赤外線の反射率が大きい、例えば、アルミニウム板などを断面視略Ｕ形状に湾曲させて形成されている。尚、熱反射率を高めるため、反射板９５は、鏡面仕上げを施したアルミニウム板などを用いて形成してもよい。

ステイ９４は、鋼板などの金属板を横断面がＵ字形状になるように折り曲げて形成された部材であり、摺動板９３の曲げ剛性を向上させるために設けられている。ステイ９４は、反射板９５を外側から覆うように且つＵ字形状の開口側がニップ部Ｎ側に向くように配置し、Ｕ字形状の両端部がそれぞれ摺動板９３の第２の面９３ｂの記録材の搬送方向の両端部をフィルム９２の長手方向に亘って支持するように設けられている。

次に、摺動板９３の温度検知部材であるサーミスタ９６−１と、電力遮断部材としてのサーモスタット９６−２と、の配置と制御方法について説明する。図２に示すように、フィルム９２の長手方向に２個配置されたサーミスタ９６−１は、フィルム９２の内側において、ステイ９４に保持されている。図１に示すように、サーミスタ９６−１は、反射板９５の外側で記録材の搬送方向Ｘ（フィルム９２の回転方向）の下流側に配置される。つまり、サーミスタ９６は、ヒータ９７の輻射光が照射されない位置に設けられている。サーミスタ９６−１の温度測定部９６−１ｓは摺動板９３の第１の面９３ａに接触している。サーミスタ９６−１が接触している領域は、第１の面９３ａのうち摺動板９３のフィルム９２の回転方向の下流側においてフィルム９２の内面から離れる方向に曲げられた曲げ部の面９３ａ−１である。サーミスタ９６−１は、フィルム９２と接触していない。

ヒータ９７の制御について説明する。サーミスタ９６−１の温度検知結果は、図１に示すように、プリンタ１内に設けられた制御部１００に入力される。制御部１００は、スイッチング素子１０１を制御してサーミスタ９６−１の検知温度に基づいて電源１０３からヒータ９７に供給される電力を制御する。本実施例においては、制御部１００は、サーミスタ９６−１の検知温度が目標温度になるようにスイッチング素子１０１としてのトライアックでヒータ９７のＯＮ・ＯＦＦを行っている。

サーモスタット９６−２は、バイメタルを利用した感温部材であり、サーミスタ９６−１とフィルム９２の長手方向に並列して摺動板９３−１の温度を感知するように配置されている。サーモスタット９６−２は、ヒータ９７に電力を供給する回路上に設けられており、異常温度を感知してヒータ９７への電力供給を遮断する。

次に、図３に定着ニップＮの近傍拡大図を示しサーミスタ９６−１の温度検知の応答性について説明する。定着部９の定着ニップ部Ｎに記録材２が搬送されると、フィルム９２の熱は記録材２に伝達される。その直後からフィルム９２の温度が低下し始め、フィルム９２と接触する摺動板９３の温度も低下し始める。摺動板９３の第１の面９３ａにサーミスタ９６−１を配置することでフィルム９２の温度変化に対する検知温度の応答性が向上する理由を説明する。

サーミスタ９６−１の温度測定部９６−１ｓと定着ニップＮの間の距離をＮｓとし、温度測定部９６−１ｓとヒータ９７の輻射光の照射範囲Ｈの距離をＨｓとする。記録材２の定着ニップ部Ｎにおける搬送によって生じるフィルム９２の温度低下に対する温度測定部９６−１ｓの検知温度の応答性は、温度測定部９６−１ｓと定着ニップＮとの距離Ｎｓが小さいほど向上する。また、その温度測定部９６−１ｓの検知温度の応答性は、温度測定部９６−１ｓと照射範囲Ｈの距離Ｈｓが大きいほど、摺動板９３の第２の面９３ｂの蓄熱の影響を受け難いので、向上する。

本実施例とは逆に、サーミスタ９６−１を摺動板９３の第２の面９３ｂに接触するように配置すると、温度測定部９６−１ｓと定着ニップＮとの距離Ｎｓは大きくなり、温度測定部９６−１ｓと照射範囲Ｈの距離Ｈｓが近くなるめ、検知温度の応答性が良くない。

本実施例によれば、フィルムの温度変化に対するヒータ制御の応答性が向上するという効果を奏する。

［実施例２］
本発明の第２の実施例に係る定着装置について、図５及び図６を用いて説明する。本実施例の定着装置としての定着部９の構成のうち第１の実施例と相違する部分だけを説明し、第１の実施例と共通する部分の説明は省略する。なお第１の実施例と共通の部材には同一の符号を付して説明する。

図５に示すように、サーミスタ９６−３、サーモスタット９６−４は、搬送方向における反射板９５の外側で搬送方向Ｘの下流側に配置される。サーミスタ９６−３、サーモスタット９６−４の温度測定部９６−３ｓ、９６−４ｓは摺動板９３の第１の面９３ａと接触している。その接触領域は、摺動板９３のフィルム９２の回転方向の下流側を２回曲げて形成した曲げ部のニップ面の平行である面部９３ａ−２であり、フィルム９２の内面から離間している。

図６に定着ニップＮの近傍拡大図を示しサーミスタ９６−２、サーモスタット９６−４の温度検知の応答性について説明する。サーミスタ９６−３、サーモスタット９６−４の温度測定部９６−３ｓ、９６−４ｓと定着ニップＮの間の距離をＮｓとし、温度測定部９６−３ｓ、９６−４ｓとヒータ９７の輻射光の照射範囲Ｈの距離をＨｓとする。本実施例においても、温度測定部９６−３ｓ、９６−４ｓと定着ニップＮとの距離Ｎｓは小さくなり、温度測定部９６−３ｓ、９６−４ｓと輻射光の照射範囲Ｈの距離Ｈｓは大きくなる。よって、本実施例によれば、フィルムの温度変化に対するヒータ制御の応答性が向上するという効果を奏する。

［実施例３］
本発明の第３の実施例について図７を用いて説明する。本実施例の定着部９の構成のうち第１の実施例と相違する部分だけを説明し、第１の実施例と共通する部分の説明は省略する。なお第１の実施例と共通の部材には同一の符号を付して説明する。

図７に示すようにサーミスタ９６−５、サーモスタット９６−６は、記録材の搬送方向における反射板９５の外側で記録材の搬送方向Ｘの下流側に配置される。サーミスタ９６−５の温度測定部９６−５ｓは、実施例１と同じく、摺動板９３のフィルム９２の第１の面９３ａの曲げ部の面９３ａ−１に接触している。一方、実施例１とは異なり、サーモスタット９６−６の温度測定部９６−６ｓを摺動板９３の第２の面９３ｂの曲げ部９３ｂ−１に接触するように配置している。

本実施例によれば、実施例１及び２と同様に、フィルムの温度変化に対するヒータ制御の応答性が向上するという効果を奏する。これに加えて、本実施例においては、実施例１及び２よりもヒータ９７の暴走時などに、摺動板９３の異常温度をサーモスタット９６−６によって迅速に感知することが可能になるという効果を奏する。

２ 記録材
９ 定着部
９１ 加圧ローラ
９２ フィルム
９３ 摺動板
９５ 反射板
９６ 温度検知部材
９７ ヒータ

Claims (6)

1. 筒状のフィルムと、
   第１の面と、前記第１の面と反対側の面である第２の面と、を有し、前記第１の面で前記フィルムの内面に接触し前記フィルムが前記第１の面に摺動するように前記フィルムの内部空間に配置されている摺動板と、
   前記摺動板の前記第２の面に向けて輻射光を照射して前記摺動板を加熱するヒータと、
   前記フィルムの内部空間に配置されており前記摺動板の曲げ剛性を向上させるための金属製のステイと、
   前記摺動板と共に前記フィルムを挟んでニップ部を形成するための加圧部材と、
   前記摺動板の温度を検知する温度検知部材と、
   前記温度検知部材の検知温度に応じて前記ヒータに供給する電力を制御する制御部と、
   を有し、前記ニップ部で画像が形成された記録材を搬送しながら加熱して前記画像を記録材に定着する定着装置において、
   前記温度検知部材は前記ステイに保持されており、前記温度検知部材の温度測定部が前記摺動板の前記第１の面に接触するように設けられていることを特徴とする定着装置。
2. 前記温度検知部材は、前記摺動板の前記第１の面の前記フィルムの回転方向の下流側に設けられていることを特徴とする請求項１の記載の定着装置。
3. 前記摺動板は、前記フィルムの回転方向の下流側の端部が前記フィルムの内面から離れる方向に曲げられた曲げ部を有し、
   前記温度検知部材の前記温度測定部は、前記曲げ部の前記第１の面に接触していることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記摺動板は、前記フィルムの回転方向の下流側の端部が前記フィルムの内面から離れる方向に２回曲げられた曲げ部を有し、
   前記温度検知部材の前記温度測定部は、前記曲げ部の前記第１の面に接触していることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
5. 前記装置は更に、前記ヒータへの電力供給を遮断する電力遮断部材を有し、前記電力遮断部材は前記摺動板の前記第２の面に接触していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記ヒータを囲うように設けられ、前記ヒータの輻射光を前記摺動板の前記第２の面に反射する反射部材を有し、
   前記温度検知部材は、前記反射部材によって反射した前記輻射光が照射されない位置に設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の定着装置。

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