JP7277214B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
定着処理の終了後は回転動作を停止し、定着ベルトがガラス転移温度近傍まで冷却されたタイミングで回転動作を再開し、ガラス転移温度未満に冷却されたら回転動作を停止する。
本実施形態の画像形成装置100は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、もしくはこれらの機能を複数備えた複合機などであり、図1は、4個の画像形成部を有する4色フルカラーの電子写真方式の画像形成装置である。
次に、本実施形態の定着装置16について、図3ないし図6を用いて説明する。
定着ベルト14は、図4に示すように、基層14aと、基層上に設けられた弾性層14bと、弾性層上に設けられた離型層14cとから構成される。基層14aは、ポリイミド、ポリアミドイミド、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)等の耐熱性樹脂、或いは耐熱性、高熱伝導性を有するSUS(ステンレス鋼)、Al、Ni、Cu、Zn等の純金属、或いは合金により形成される。樹脂製の基層の場合は熱伝導性を向上させるために、BN、アルミナ、Al等の高熱伝導性粉末を混入してあっても良い。また、長寿命の定着装置を構成するために充分な強度を持ち、耐久性に優れた定着ベルト14として、総厚20μm以上の厚みが必要である。本実施形態では、基層14aは、例えば厚さ50μmの耐熱性樹脂であるポリイミド樹脂製としている。
加圧ローラ15は、図3に示すように、SUS、SUM(硫黄及び硫黄複合快削鋼鋼材)、Al等の金属製芯金37の外側に、弾性ソリッドゴム層、弾性スポンジゴム層、あるいは弾性気泡ゴム層等の弾性層38からなる弾性ローラである。ここで、弾性ソリッドゴム層は、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムで形成したものである。また、弾性スポンジゴム層は、より断熱効果を持たせるためにシリコーンゴムを発泡して形成したものである。また、弾性気泡ゴム層は、シリコーンゴム層内に中空のフィラー(マイクロバルーン等)を分散させ、硬化物内に気体部分を持たせて断熱効果を高めたものである。この上にパーフルオロアルコキシ樹脂(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE)等の離型性層を形成してあってもよい。本実施形態では、加圧ローラ15の外径は、25mmとした。
加熱ヒータ39は、図6に示すように、絶縁性セラミック基板39bの表面に長手方向に沿って通電発熱抵抗層39aが形成されている。また、通電発熱抵抗層39aは、保護層39cにより保護されている。絶縁性セラミック基板39bは、低熱容量のアルミナや窒化アルミ等の絶縁性セラミックをプレート状に設けたものである。絶縁性セラミック基板39bとしては、記録材の搬送方向の幅が、例えば10mmのものを使用している。通電発熱抵抗層39aは、Ag/Pd(銀パラジウム)、RuO2(酸化ルテニウム)、Ta2N(窒化タンタル)等の抵抗体を、絶縁性セラミック基板39bの表面にスクリーン印刷等により形成している。通電発熱抵抗層39aは、例えば厚さ約10μmに形成されている。ここで、長手方向とは、記録材が搬送される記録材搬送方向に直交する方向であり、加圧ローラ15の軸方向であり、定着ニップ部Nの長手方向である。保護層39cは、加熱ヒータ39の定着ベルト14と接する面に、熱効率を損なわない範囲で通電発熱抵抗層39aを保護するように設けられている。保護層39cは、厚さが十分薄く、表面性を良好にする程度が望ましく、ガラスやフッ素樹脂コート等が施されている。
加圧ローラ15は芯金37の端部に接続された定着駆動モータ19により、図3の矢印の方向に回転する駆動力を得る。定着駆動モータ19は、図2に示した制御回路部101からの指令に従って制御される。この加圧ローラ15の回転駆動に伴って、定着ベルト14は加圧ローラ15との摩擦力により従動回転(移動)する。このとき、定着ベルト14は、加熱ヒータ39に対して摺動する。定着ベルト14と加熱ヒータ39との間には、フッ素系やシリコーン系の耐熱性グリース等の潤滑材を介在させることにより、摩擦抵抗を低く抑え、滑らかに定着ベルト14が回転可能(移動可能)となる。加熱ヒータ39の温度制御はセラミック基板の背面に設けたサーミスタ等温度検知素子の信号に応じて制御される。即ち、制御回路部101が、温度検知信号素子の信号に基づいて通電発熱抵抗層39aに印加する電圧のデューティー比や波数等を決定し適切に制御することで、ニップ部N内の温度を所望の定着設定温度に保つ。なお、本実施形態では、加圧ローラ15の周速を150mm/sとした。
次に、本実施形態のジョブ終了時の定着装置16の制御について、図8及び図9を用いて説明する。なお、ジョブとは、ユーザなどの指令に基づく所定の画像形成処理であり、例えば、10枚の画像を形成すると言う指令があった場合に、この10枚の画像形成を定着処理を含めて行う処理である。
以上、上記の制御フローを経て制御することで、ジョブ終了後、定着ベルト14が、ガラス転移温度Tg以上の温度状態から、以下の温度の状態へ冷却された場合でも、図7の実線αで示すような定着ベルト14の軌跡と同等の状態にすることができ、ベルトのバタつきを防止することができ、分離ガイド42との接触を回避することが可能となる。
定着装置16の温まり具合は、ジョブ実行時の定着温調制御温度と、ジョブ実行時間(通紙枚数)によって決まる。定着装置が暖気状態であればあるほど、ジョブ終了後の定着ベルト14の必要冷却時間は長くなる。
次に、本実施形態のジョブ終了時の定着装置16の制御について図12を用いて説明する。
[変形例]
上述の各実施形態では、定着ベルト14内のニップ部Nに相当する位置に加熱ヒータ39を配置した構成について説明したが、フィルムなどのエンドレスベルトを使用する構成であれば、他の構成であっても良い。また、回転体として加圧ローラを用いているが、回転体もエンドレスベルトにより構成しても良い。
14c 離型層、15 加圧ローラ(回転体)、16 定着装置、
19 定着駆動モータ(駆動手段)、39 加熱ヒータ(加熱部材)、
41 温度センサ(ベルト温度検知手段)、42 分離ガイド(分離部材)、
101 制御回路部(制御手段)、N ニップ部、S 記録材
Claims (10)
- 回転し、表層にPFAを含むエンドレスベルトと、
前記エンドレスベルトとニップ部を形成しつつ回転する回転体と、
前記エンドレスベルトを加熱する加熱部材と、
前記エンドレスベルトと前記回転体との少なくとも一方を回転駆動し、前記ニップ部で記録材を挟持搬送する駆動手段と、
前記エンドレスベルトの外周面に対向配置され、前記ニップ部を通過した記録材を前記エンドレスベルトから分離する分離部材と、を備えた定着装置において、
前記駆動手段と前記加熱部材を制御する制御部と、
前記制御部は、定着処理の終了に伴って前記エンドレスベルトの回転を停止し、且つ前記加熱部材による前記エンドレスベルトの加熱を停止するように制御し、
前記制御部は前記エンドレスベルトの温度が前記エンドレスベルトの前記PFAのガラス転移温度を高温側から低温側へ越えるタイミングは回転駆動させるように前記駆動手段を制御する
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記エンドレスベルトの表面温度を検知するベルト温度検知手段を有していることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記エンドレスベルトの裏面温度を検知する温度検知手段を有していることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記加熱部材の温度を検知する温度検知手段を有してい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画像形成装置。
- 前記回転体の表面温度を検知する温度検知手段を有していることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の画像形成装置。
- 前記エンドレスベルトのガラス転移温度を高温側から低温側へ越えるタイミングでの回転動作は、少なくともエンドレスベルトの温度が90℃から125℃の間のいずれかでは回転動作していることを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか一項に記載の画像形成装置。
- 前記エンドレスベルトのガラス転移温度を高温側から低温側へ越えるタイミングで回転動作を開始するタイミングは、定着処理終了からの所定時間で決定することを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか一項に記載の画像形成装置。
- 前記所定時間は、記録材の積算通紙枚数によって決定されることを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。
- 前記所定時間は、前記エンドレスベルトの温度によって決定されることを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の画像形成装置。
- 前記エンドレスベルトは、樹脂製の基層と、前記基層上に設けられた弾性層と、前記弾性層上に設けられた前記表層と、から構成されることを特徴とする請求項1乃至請求項9の何れか一項に記載の定着装置。
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