JP2012068546A - 定着用内空回転体 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、画像形成装置の定着装置に係る定着用内空回転体の温度センサの応答精度を向上させ定着用内空回転体の温度のバラツキをなくし、定着用内空回転体の温度を安定させることを課題とし、画像形成装置の定着装置に係る定着用内空回転体の温度が安定して制御でき、印刷体にトナーを良好に定着できる定着用内空回転体を提供することを目的とする。
【解決手段】内部加熱装置に対する温度制御手段の温度検知器が内部に設けられ、トナーを記録媒体に加熱加圧することで定着を行うためにプリンタに装着されるための定着用内空回転体であって、
前記定着用内空回転体の最内面に、前記温度制御の使用温度条件の範囲内で前記最内面から滴下せず且つ前記最内面よりも熱線反射しない粘性材料塗布液で被覆された被覆薄面を備えていることを特徴とする定着用内空回転体。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、画像形成装置の加熱定着装置に適用されるベルトやロール等の定着用内空回転体に関し、特に、定着用内空回転体の温度を制御するための温度検知センサ及び加熱機構が回転体内部に設置されることで使用される定着用内空回転体に関する。

一般に、電子写真画像形成装置に於いては、感光体上に形成されたトナー像を記録紙上に転写してから、熱定着装置によって定着する。定着装置には、加熱ロールに温度センサをロールの表面又は内部に設けて、この温度センサで加熱ロールの温度を検知し、定着温度を制御することが行われている。

ところが、定着装置の耐久が進むとこの温度センサ部や定着ローラー表面にトナーや紙粉が付着する。このため、定着ローラーの検知温度が不正確となってしまい、カールの増大や高温オフセットの発生、または、各種エラーの発生といった問題が生じていた。

そのため、従来から、温度センサ部やロール表面を定期的に保守点検員によって清掃する方法がとられていた。

さらに、定着ローラーの温度のバラツキが生じるとトナーの定着が十分でなく印刷ムラが生じるといった問題が発生する。そのため、定着ローラーの温度制御や温度センサの感温性に関する提案がなされている。

例えば特許文献1には、定着ローラーの内面側と外面側に誘電過熱コイルをお互いに相対する位置に配置し、過熱ローラーに対して誘電電流を集中することでローラーの発熱効率を向上させローラーの温度制御を行うことが提案されている。

また、特許文献2には、定着ローラーとこの定着ローラーに圧接する加圧ローラーの両ローラーに過熱手段と温度検出用のサーミスターを設けて両ローラーの温度を制御してニップ部の温度の安定化を行うことが提案されている。

さらに、特許文献３の段落（００４４）に、「図２においてＯは離型剤塗布手段たるオイル塗布装置、Ｃはクリーニング装置、Ｃ１は加圧ローラーに付着したオイル及び汚れを除去するためのクリーニングブレードである。オイル塗布装置Ｏはオイルパン４０内のジメチルシリコーンオイル４１（例えば、信越化学製ＫＦ９６
３００ｃｓ）を、オイル汲み上げローラー４２及びオイル塗布ローラー４３を経由してオイル塗布量調節ブレード４４でオイル塗布量を規制して定着ローラー２９上に塗布させる。」と記載されているように、定着ローラーの表面にオイルを塗布して定着ローラーの表面やセンサ部にトナーが堆積しないようにすることが開示されている。

特開２００５−１７３３３３号公報 特開２００４−１５１４７４号公報 特許第３０２１２７７号公報

しかし、上記特許文献1及び２に開示されている定着ローラーの温度制御は装置の構成が複雑になるだけでなく、製造コストも増大する。さらに装置の構成自体も大型になるという問題があった。さらに、温度センサ部や定着ローラー表面にトナーや紙粉が付着し、カールの増大や高温オフセットの発生、または、各種エラーの発生といった問題は依然として解決されていない。

定着ローラーの外表面に離型剤としてのオイルを塗布することによって、定着ローラーの表面上へのトナーの体積がある程度防止することはできるが体着ローラーの温度をバラツキがなく制御できるというものではない。したがって、定着ローラーの外表面にオイルを塗布することだけでは、定着ローラーの温度のバラツキが生じることで、トナーの定着が不十分となり、印刷ムラが生じるといった問題は依然として解決されていない。

上記の問題点について、本発明者が鋭意検討した結果、所期温度が所定温度より高めにオーバーシュウトして、設定温度より高めに温調されることが判明した。また、連続枚数を定着すると、急激に表面温度が低下していることも判明した。そこで、材料を変化させたり、各構成部品の厚みを変化させたりしたが、大きな効果を得ることが出来なかった。

そこで、定着装置の加熱源の構成や温度調整機構について検討重ねた結果、本発明の完成に至ったものであり、上述したように、定着ローラーの温度制御のバラツキが起因するトナーの定着不良や印刷ムラが生じるといった問題、特に画像が定着ローラ表面に付着してしまうという問題、さらに、定着ローラーの温度センサの感温性について、本発明者が鋭意研究した結果、定着ローラーの内部にヒーターと温度センサを備える温度センサの応答精度は、定着ローラー内の熱線反射が起因して温度センサの応答精度を阻害し、またその結果定着ローラーの温度制御にバラツキが起こるという知見を見出した。

本発明は上記の見出した知見により、画像形成装置の定着装置に係る定着用内空回転体の温度センサの応答精度を向上させ定着用内空回転体の温度のバラツキをなくし、定着用内空回転体の温度を安定させることを課題とし、画像形成装置の定着装置に係る定着用内空回転体の温度が安定して制御でき、印刷体にトナーを良好に定着できる定着用内空回転体を提供することを目的とする。

この目的は、特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。特に本発明は、定着ローラーの内部にヒーターと温度センサを備える温度センサの応答精度は、定着ローラー内の熱線反射が起因して温度センサの応答精度を阻害し、その結果定着ローラーの温度制御にバラツキが起こるという知見を見出したことによりなされた発明である。

即ち、本発明の第１の発明は、内部加熱装置に対する温度制御手段の温度検知器が内部に設けられ、トナーを記録媒体に加熱加圧することで定着を行うためにプリンタに装着されるための定着用内空回転体であって、
前記定着用内空回転体の最内面に、前記温度制御の使用温度条件の範囲内で前記最内面から滴下せず且つ前記最内面よりも熱線反射しない粘性材料塗布液で被覆された被覆薄面を備えていることを特徴とする定着用内空回転体である。

本発明の第２の発明は、前記粘性材料塗布液面は前記使用温度で３Ｐａ・ｓ以上の粘度を呈する粘性材料で、前記被覆薄面は前記内部加熱手段からの加熱を許容する第１の発明に記載の定着用内空回転体である。

本発明の第１の発明である定着用内空回転体は、内部加熱装置に対する温度制御手段の温度検知器が内部に設けられ、トナーを記録媒体に加熱加圧することで定着を行うためにプリンタに装着されるための定着用内空回転体であって、
前記定着用内空回転体の最内面に、前記温度制御の使用温度条件の範囲内で前記最内面から滴下せず且つ前記最内面よりも熱線反射しない粘性材料塗布液で被覆された被覆薄面を備える構成としている。

即ち、定着用内空回転体の内面に熱線反射しない粘性材料を塗布して定着用内空回転体の内面を被覆しているため、定着用内空回転体の内面が定着用内空回転体内部に設けられた加熱体からの熱線を反射することを大幅に減じることができ、定着用内空回転体内の温度を正確に検知し制御することができる。したがって、印刷体にトナーを安定して良好に定着することができるという効果を奏する。またこれに付随して、画像形成装置の定着装置に係る定着用内空回転体の温度を安定して制御できるので、印刷体にトナーを良好に定着できる定着用内空回転体を提供することができるという効果を奏する。

本発明の実施態様例を示す模式図である。 本発明の実施態様の応用例を示す模式図である。 本発明の実施態様例を示す模式図である。 本発明の実施態様例を示す模式図である。

（本発明の実施の態様例）
以下、本発明の定着用内空回転体について図１〜図３を参照して説明するが、本発明はこの事例に限られるものではない。本発明の定着用内空回転体は１、内部加熱装置２に対する温度制御手段の温度検知器３が内部に設けられ、トナーを記録媒体に加熱加圧することで定着を行うためにプリンタに装着されるための定着用内空回転体１であって、前記定着用内空回転体１の最内面に、前記温度制御の使用温度条件の範囲内で前記最内面から滴下せず且つ前記最内面よりも熱線反射しない粘性材料塗布液で被覆された被覆薄面を備える構成としている。

さらに詳しくは、本発明の実施態様における定着用内空回転体１は、図２に図示するように、ＳＵＳ管体７の外表面にシリコンゴム８層を形成し、さらに前記シリコンゴム層８の外表面にＰＦＡ樹脂（テトラフロロエチレンとパーフロロアルキルビニルエーテルの共重合体樹脂）層がプライマーを介して形成された構成となっている。図３は本発明の定着用内空回転体１の外観図を示したものであるので説明は割愛する。

プライマーとしては、特に限定されることなく、一般市販品のものを使用して形成することができる。例えば、アルケニル基を含むオルガノアルコキシシランやオルガノアルコキシポリシロキサン樹脂と、有機チタン酸エステル類等の金属系縮合反応用触媒を配合したプライマー組成物とし、前記シリコンゴム層表面に数ミクロン〜数十ミクロンの厚みで塗布して形成することができる。

そして、本発明の実施態様例では、前記定着用内空回転体１の外形は、３０．７５ミリ±５０ミクロンの範囲に形成されたものである。このようにして形成した前記定着用内空回転体１は、図１Aに示すように、画像形成装置の定着装置として加圧ローラー４と圧接した構成とし、トナー５が塗布された印刷体６が前記定着用内空回転体１と前記加圧ローラー４との間に形成されるニップ部を通過することによって、印刷体６にトナー５が定着されて所望の印刷物が得られることになるが、本発明の特徴である前記定着用内空回転体１の内面全域に前記定着用内空回転体１の内面から滴下せず且つ内面よりも熱線反射しない粘性材料塗布液で被覆して、前記定着用内空回転体１の内面に被覆薄面を形成した構成とすることが肝要である。なお、ニップ部とは前記前記定着用内空回転体１と前記加圧ローラー４とが所定の加圧力で圧接している領域（圧接部）を示し、印刷体とは所定の面積領域をもって圧接される。

本発明の前記熱線反射しない粘性材料としては、一般市販品のものが使用される。例えば、グリース、高粘性シリコンオイル、高粘性潤滑油などが使用できるが、その粘度は、使用温度で３Ｐａ・ｓ以上の粘度を呈する粘性材料であることが好ましい。また、前記定着用内空回転体１の内面に塗布する塗布料は、本発明の実施の態様例においては０．５グラムから３．５グラムの範囲で行うことができる。

また、本発明の実施態様例では、前記定着用内空回転体１を構成する最内管をＳＵＳ管体７として構成したが、これに限定されることなく伝熱特性が良好な材料であればアルミニウム、ブレス、カッパー等の材料で管体を構成することも可能である。

さらに、本発明の実施態様の応用例について、図１Ｂを例示して以下に説明する。図１Bは、テンションレスフィルム加熱方式定着装置の概要模式図である。図１Bにおいて４１は、樹脂製の横長ステーであり、フィルム４３の内面ガイド部材と、ヒーター４２の支持体とを兼ねている。

４３はエンドレスの耐熱性フィルムであり、ヒーター４２を含むステー４１に外嵌させてある。４４はヒーター４２との間でフィルム４３を挟んで定着ニップ部を形成し、フィルムを駆動する回転体としての加圧ローラー（圧接ローラ、バックアップローラ）である。

転写材Ｐ上のトナーを定着させるために、ヒーター４２を発熱させて転写材Ｐをニップ部Ｎを通過させていくと、発生する熱により加圧ローラー４４が熱膨張を起こし、外径が大きくなる。この装置は、加圧ローラー４４で駆動されている。このようにして定着が行われる。

本発明の前記定着用内空回転体１は、上記したテンションレスフィルム加熱方式定着装置に使用されているエンドレスの耐熱性フィルム（図１Bの４３）の交換用ローラーとして使用すると、さらに定着性の効果が向上する。

次に上述の構成とした本発明の前記定着用内空回転体１を用いて構成した画像形成装置の定着装置を用いて、印刷試験を実施した。その結果を以下に説明する。

（実施例１）
本発明の定着用内空回転体１の内面全域に、熱線反射しない粘性材料として市販品のグリースを塗布し、前記定着用内空回転体１の内面全域に被覆薄面を形成した定着用内空回転体１を市販の画像形成装置に組み込んで印刷試験を行った。印刷体としては普通紙を用い印刷条件は普通モードで連続１０枚の印刷を行った。その結果、いずれの印刷物もトナーの定着が良好でかすれもなくまた印刷物のトナーが殆ど剥がれ落ちることはなかった。この評価結果を本発明では評価点１０点とする。

次に、印刷体として、ラベル紙を用いて印刷条件をラベルモードで上記と同様の印刷試験を行った。その結果、評価点は８点であったがいずれの印刷物もトナーの定着が良好でかすれもなくまた印刷物のトナーが剥がれ落ちることはなかった。

（比較試験）
次に、本発明で得られた定着用内空回転体１の内面に何も塗布していない定着用内空回転体１を用いて、上記実施例と同様にして印刷試験を行った。印刷体としては普通紙を用い印刷条件は普通モードで連続１０枚の印刷を行った。その結果、得られた印刷物のトナーが一部剥がれて落ちる結果となった。この結果を評価点３とした。

また、上記比較試験と同様にして、印刷体として、ラベル紙を用いて印刷条件をラベルモードで上記と同様の印刷試験を行った。その結果、ラベル紙に印刷されたトナーが普通紙を用いた試験に比べて多くのトナーが剥がれて落ちる結果となった。この結果を評価点２とした。

本発明の試験における評価点の１０点は、全く問題なく良好な印刷ができる状態を示し、評価点１は、安定した定着ができなく画像が定着用内空回転体１に付着して印刷ができない状態を示し、上記実施例及び比較例の評価点はこの評価点１０から１の範囲で目視により複数の評価者によって行った。

（実施例２）
さらに、上述した比較例で評価点が１〜３に使用した後の定着用内空回転体１（内面塗布なし）について、本発明の構成となるようにグルースを定着用内空回転体１の内面全域に塗布したものについて、上記実施例と同様の試験を行った。その結果、比較試験では、評価点が１〜３のものが夫々５〜７に格段と向上した結果が得られた。

上述のように本発明の定着用内空回転体１は、定着用内空回転体１の内面に熱線反射しない粘性材料、例えばグリース等を塗布して定着用内空回転体１の内面を被覆しているため、定着用内空回転体１の内面が定着用内空回転体１内部に設けられた過熱体からの熱線を反射することがない。そのため定着用内空回転体１内の温度を正確に検知し制御することができる。したがって、印刷体にトナーを安定して良好に定着することが認められた。

上述のように本発明は、定着用内空回転体１の内部に内部加熱装置２と温度検知器３を備える温度検知器３の応答精度は、定着用内空回転体１内の熱反射が起因して温度検知器３の応答精度を阻害し、またその結果定着用内空回転体１の温度制御にバラツキが起こるという知見によってなされた発明であって、上述の構成とすることにより、画像形成装置の定着装置に係る定着用内空回転体１の温度センサの応答精度を向上させ定着用内空回転体１の温度のバラツキをなくし、定着用内空回転体１の温度を安定させるという課題を解決し、画像形成装置の定着装置に係る定着用内空回転体１の温度が安定して制御でき、印刷体にトナーを良好に定着できる定着用内空回転体１を提供するという目的を達成することができる優れた発明である。

本発明の定着用内空回転体は、画像形成装置の定着装置として、トナーなどのインクを消費する印刷装置に使用されるものであれば、定着装置の種類に関係なく種々の画像形成装置に適用することができる。

１ 定着用内空回転体
２ 内部加熱装置
３ 温度検知器
４ 加圧ローラー
５ トナー
６ 印刷体
７ ＳＵＳ管体
８ シリコンゴム
９ ＰＦＡ樹脂

Claims (2)

1. 内部加熱装置に対する温度制御手段の温度検知器が内部に設けられ、トナーを記録媒体に加熱加圧することで定着を行うためにプリンタに装着されるための定着用内空回転体であって、
   前記定着用内空回転体の最内面に、前記温度制御の使用温度条件の範囲内で前記最内面から滴下せず且つ前記最内面よりも熱線反射しない粘性材料塗布液で被覆された被覆薄面を備えていることを特徴とする定着用内空回転体。
2. 前記粘性材料塗布液面は前記使用温度で３Ｐａ・ｓ以上の粘度を呈する粘性材料で、前記被覆薄面は前記内部加熱手段からの加熱を許容する請求項１に記載の定着用内空回転体。
   
   

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