JP2017107121A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
画像形成装置では、電子写真記録・静電記録・磁気記録等の画像形成プロセスにより、画像転写方式もしくは直接方式により未定着トナー画像が記録材シート・印刷紙・感光紙・静電記録紙などの記録材に形成される。未定着トナー画像を定着させるための定着装置としては、熱ローラ方式、フィルム加熱方式、電磁誘導加熱方式等の接触加熱方式の定着装置が広く採用されている。
また、画像形成装置の高速化に伴い、単位時間あたりの通紙枚数が増え、必要熱量が増大しているため、特に連続印刷のはじめに熱量が不足する(所謂、温度落ち込み)が問題となっている。
特に、高速機においては(ベルトの回転が速く、ニップ部以外でのベルトの放熱が多くなるため)、より定着不良が発生しやすくなるという問題がある。
一方、ステー部材にSUS系金属シートを巻き付ける方法も提案されている(例えば、特許文献7参照)が、部品点数の増加はコストアップにつながるという問題がある。
本発明の定着装置は、回転可能な無端状の定着スリーブと、前記定着スリーブを加熱する熱源と、前記定着スリーブの内側に配設されたニップ形成部材と、前記定着スリーブを介して前記ニップ形成部材と当接することにより定着スリーブとの間にニップ部を形成する加圧ローラとを備え、未定着画像を担持した記録媒体を搬送し、前記記録媒体に未定着画像を定着する。前記ニップ形成部材は、前記ニップ部の形状を決めるベース部材を有し、前記定着スリーブは、ニップ部で前記ベース部材と潤滑剤層を介して接触し、前記加圧ローラの回転に伴って該加圧ローラとの間の摩擦力により回動する。
図2に示すように、定着装置内に加圧ローラ3と定着スリーブ(定着ベルト)1を有し、定着スリーブ1は熱源2により内周側から直接加熱される。熱源2は、本実施形態ではハロゲンヒータであるが、これに限定されず、例えばIH、抵抗発熱体、カーボンヒータ等であってもよい。
図2ではニップ部の形状が平坦状であるが、凹形状やその他の形状であっても良い。ニップの形状は、凹形状である方が記録紙先端の排出方向が加圧ローラ寄りになり、分離性が向上し、ジャムの発生が抑制される。
この支持部材7は、両端部で保持部材(フランジ)8に保持固定され位置決めされている。
反射部材9を備える代わりに、支持部材7表面に断熱もしくは鏡面処理を行っても同様の効果を得ることか可能となる。
また、加圧ローラ3はスプリングなどにより定着スリーブ1側に押し付けられており、弾性ゴム層4が押し潰されて変形することにより、所定のニップ幅を有している。加圧ローラ3は中空のローラであっても良く、加圧ローラ3にハロゲンヒータなどの加熱源を有していても良い。
弾性ゴム層4はソリッドゴムでも良いが、加圧ローラ3内部にヒータが無い場合は、スポンジゴムを用いても良い。スポンジゴムの方が、断熱性が高まり定着スリーブの熱が奪われにくくなるので、より望ましい。
図2の例では、場合は加圧ローラ3が図示しない駆動源により回転し、ニップ部Nでベルトに駆動力が伝達されることにより定着スリーブ1が回転する。定着スリーブ1はニップ部Nで挟み込まれて回転し、ニップ部以外では両端部で保持部材8(フランジ)にガイドされ、走行する。
図4は支持部材7とニップ形成部材6を示したもので、定着スリーブ1が摺動シートを介してニップ形成部材6と間接的に摺動する態様では、Wで示すように摺動シートが巻き付けられ、摺動シートは板金Fによりネジ止めされる。
図5(A)は、摺動シートの基材繊維(PPS)の露出が1mm以上みられる状態を示したもので、このような場合、ほつれの伝染が大きくなるため組み付けができなくなる。
これに対し、本実施形態の定着装置は摺動シートを設けない構成であるため、部品点数を大幅に削減することができ、コストダウンが可能となると同時に、省スペースを実現することができ、装置全体を小型化することができる。
本実施形態の定着装置は、定着スリーブ1は、ニップ部Nでベース部材6aと潤滑剤層を介して接触し、加圧ローラ3の回転に伴って該加圧ローラ3との間の摩擦力により回動する。
一方、耐熱温度として400℃以上が要求される場合は、ベース部材6aの材料として金属を採用してもよい。
潤滑剤は流体であるため、図6(A)及び(B)に示すように、定着スリーブ1の内側、ベース部材6aの端部から矢印31で示す漏れが発生する。
これに対し、本実施形態の定着装置では、ベース部材6aが、定着スリーブ1と対向する面に複数の溝状構造からなる潤滑剤保持部を有する。溝状構造を設けることにより、潤滑剤が外部に流出するのを防止し、内部に留まらせることができる。
図7(A)はニップ部Nの断面の模式図であり、ベース部材6aの溝状構造21には潤滑剤層30を構成する潤滑剤が保持された状態を示している。
図7(B)には、定着スリーブ1におけるベース部材6aの当接位置を模式的に示している。潤滑剤保持のためには、溝状構造を多数設けること及び潤滑剤との濡れ性を向上させることが効果的である。
図7(C)は、定着スリーブ1と当接するベース部材6aの潤滑剤保持部22の部分拡大図を示したもので、円形の溝状構造21が多数配列した潤滑剤保持部22a、四角形(菱形)の溝状構造21が多数配列した潤滑剤保持部22b、波形の溝状構造21が多数配列した潤滑剤保持部22cの例をそれぞれ示している。
これに対し、溝状構造21を図8(C)に示すような逆V字形状とすることにより、中央部の潤滑剤の枯渇を防止することができる。図8(C)中、矢印D1は定着スリーブ1からかかるせん断方向を示し、矢印D2は潤滑剤の流れ方向を示している。回転負荷により潤滑剤が溝状構造21に沿って中央に集められる構成であり、図8(C)の態様において溝状構造21は潤滑剤保持と流路形成の機能を併せ持つ。
加工上の制約から0.1mm未満とすることは困難であり、凹部に潤滑剤を保持できる幅や加工時の圧抜けを考慮すると上限は2mmとなる。
なお、形成された溝状構造21の凹部全体の容積が、潤滑剤層30を構成する潤滑剤量以上であることが好ましい。
また、フッ素系コーティング剤は、樹脂よりも金属への密着性が優れている。例えば、樹脂の耐熱で不十分な場合や軸方向の伝熱性を上げたい場合などは、SUS等の金属製のベース部材6aにフッ素系コーティング剤を塗布することが好ましい。
フッ素グリスは、基油となるフッ素オイルに増ちょう剤を分散させてゲル状にした潤滑剤であり、粘度がオイルより高いため摺動部からの流出対策として好適である。
フッ素グリスとしては、例えば、NOKクリューバー製「バリエルタ」、「ノックスルーブ」などが挙げられる。
シリコーンオイルとしては、例えば、信越シリコーン製「KF-968-100CS」などが挙げられる。
本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の構成について図3に基づき説明する。
図3に示した画像形成装置は、複数の色画像を形成する作像部がベルトの展張方向に沿って並置されたタンデム方式を用いるカラープリンタあるが、本発明はこの方式に限ることはなく、またプリンタだけではなく複写機やファクシミリ装置などを対象とすることも可能である。
従動ローラ73は、転写ベルト11に対する張力付勢手段としての機能も備えており、このため、従動ローラ73には、バネなどを用いた付勢手段が設けられている。このような転写ベルトユニット91と、1次転写ローラ12Y、12C、12M、12Bkと、2次転写ローラ85と、クリーニング装置13とで転写装置71が構成されている。
クリーニング装置13はまた転写ベルト11から除去した残留トナーを搬出し廃棄するための図示しない排出手段を有している。
2 熱源
3 加圧ローラ
4 弾性体
5 芯金
6 ニップ形成部材
6a 部材
7 支持部材
8 保持部材
9 反射部材
10 定着装置
21 溝状構造
22 潤滑剤保持部
30 潤滑剤層
100 画像形成装置
N ニップ部
Claims (5)
- 回転可能な無端状の定着スリーブと、前記定着スリーブを加熱する熱源と、前記定着スリーブの内側に配設されたニップ形成部材と、前記定着スリーブを介して前記ニップ形成部材と当接することにより前記定着スリーブとの間にニップ部を形成する加圧ローラとを備え、未定着画像を担持した記録媒体を搬送し、前記記録媒体に未定着画像を定着する定着装置において、
前記ニップ形成部材は、前記ニップ部の形状を決めるベース部材を有し、
前記定着スリーブは、ニップ部で前記ベース部材と潤滑剤層を介して接触し、前記加圧ローラの回転に伴って該加圧ローラとの間の摩擦力により回動することを特徴とする定着装置。 - 前記ベース部材は、前記定着スリーブと対向する面に、複数の溝状構造からなる潤滑剤保持部を有することを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
- 前記ベース部材は、セラミックス系コーティング剤およびフッ素系コーティング剤のいずれかが塗布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。
- 前記潤滑剤層は、フッ素グリスおよびシリコーンオイルのいずれかを含有することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の定着装置。
- 請求項1から4のいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
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