JP4330983B2 - 定着装置及び電子写真方式の画像形成装置 - Google Patents
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Description
その特許文献1に記載されている定着装置は、定着ローラと、その定着ローラに対して特定の距離を置いて設けた搬送ローラとの間に無端ベルトを張装し、その無端ベルトを介してもう一つの定着ローラ(加圧ローラとして機能)を上記定着ローラに圧接させ、その定着ローラ内にはヒータを設けて、それにより無端ベルトを定着温度まで加熱するようにしている。
この発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、定着装置を設けるスペースが小さくて済むと共に、部品点数を少なくして安価なコストにできるようにすることを目的とする。
上記第2のローラを上記ベルトに対して接離させ、上記加熱部が上記ベルトを加熱し始める立上がり時には上記第2のローラを上記ベルトから離間させる接離機構と、その接離機構が上記第2のローラを上記ベルトから離間させた場合に該ベルトに接触して張力を与えるベルト接離部材とを備えたものである。
さらに、上記ベルト接離部材を上記ベルトに接触させて該ベルトに所定の張力を与えるように移動させるベルト接離部材移動機構を備えるのが望ましい。
上記ベルト接離部材が、上記第2のローラの外径よりも小径のローラ又はワイヤからなるとよい。
上記立上がり時の終了後には上記第2のローラを上記ベルトに接触させて、上記ベルト接離部材を上記ベルトから離間させるとよい。
これらの定着装置において、ヒートパイプの軸方向端部の少なくとも一方に冷却フィンを設けるとよい。
その定着装置において、支持ローラは表面に摩擦抵抗を減少させる処理をして、加熱ローラの表面との関係が
加熱ローラ>支持ローラの摩擦抵抗の関係になるようにすると、効果的である。
また、加熱部がベルトを加熱し始める立上がり時には第2のローラをベルトから離間させるので、ベルトの熱が第2のローラから逃げて、ベルトが所定の温度に立ち上がるのが遅くなるようなことはない。しかも、このときベルト接離部材がベルトに接触して張力を与えるので、上記立上がり時にベルトの空回りを防止でき、ベルトの温度ムラに起因する定着ムラが出るような恐れもない。
図1はこの発明による定着装置の基礎となる例を示す概略構成図、図2は同じくその定着装置を構成している支持ローラを一部断面にして示す側面図である。
図1に示す定着装置は、第1のローラであり加熱部となるハロゲンランプ3,3を内蔵した加熱ローラ1と、その加熱ローラ1の近傍に配置された第2のローラである支持ローラ2とに、ベルトである定着ベルト4を周回駆動可能に張架している。
支持ローラ2は、加熱ローラ1との間の距離Lが、一番近いところで0.5〜20mm程度になるようにしてある。このようにすることにより、定着ベルト4の長さ(周長)をできるだけ短くしている。
このヒートパイプ6は、小さい温度差で大量の熱量の輸送が可能であって、全体にわたって温度差が小さく、蒸発部と凝縮部を離して配置するこができる利点を有している。そして、この例では、パイプ容器7の材料として銅を使用しており、作動流体Wには水等を使用している。
また、支持ローラ2は、ヒートパイプ6を一体とせずに、それを別体で設けるようにしてもよい。
なお、この2個のハロゲンランプ3,3は、定着ベルト4を加熱する加熱部として機能するものであるが、そのハロゲンランプ3の数は2個に限るものではなく、その数は適宜増減可能である。
この加熱ローラ1は、長手方向(軸線方向)の一端側に図示しない駆動ギヤが固定されていて、そこに駆動力が伝達されることにより回転する。また、この加熱ローラ1は、その内面に補強用のリブを設けて、強度アップを図るようにしてもよい。
その加圧ローラ5は、内側から外側に向けて支持層10、弾性層11、離型層12を有している。
その分散混入させる中空球状充填材としては、ガラスバルーン、シリカバルーン、カーボンバルーン、フェノール樹脂バルーン、塩化ビニリデン樹脂バルーン、塩化ビニリデンと(メタ)アクリロニトリルとの共重合体からなる樹脂バルーン、アルミナバルーン、ジルコニアバルーン、シラスバルーンなどである。
また、加熱ローラ1も、外径はΦ30〜50mm程度のパイプ状が好ましく、その肉厚は0.3〜2mm程度とするのがよい。そして、そのパイプ状の材料としては、例えばアルミを使用するが、その他の材料として鉄、銅等の金属であってもよい。そして、そのパイプ材の内面には、光を吸収しやすいようにするため、耐熱性の黒色塗料を塗布するとよい。
その支持層13としては、例えば耐熱性の樹脂であるPI(ポリイミド)を使用する。また、弾性層14としては、一般的にシリコーンゴムを使用するが、その他ではフッ素ゴム(バイトンゴム)等の耐熱性ゴムを使用するようにしてもよい。そして、その弾性層14の厚さは、0.1〜0.6mmとするのが好ましく、そのゴム中には熱伝導率を上げるために酸化材やシリカ等の材料を分散して混入させるとよい。
さらに、離型層15は、PFA(パーフルオロアルキシ)やPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、あるいはそのPFAとPTFEの混合体を使用するのが適し、その厚さは10〜50μmとするのがよい。そして、その離型層15は弾性層14との間に塗布したプライマにより弾性層14に接着してある。
さらに、この定着装置は、例えばサーモスタットや温度ヒューズ等の安全装置17を、加熱ローラ1に対して非接触で、その加熱ローラ1の近傍に設けている。
それにより、専用の冷却ファンを設けなくて済む分だけ定着装置を小型にすることができると共に、コスト面で安価にすることができる。
この支持ローラ2′はヒートパイプ6のパイプ容器7の表面に摩擦抵抗を減少させる処理として、例えばテフロン(登録商標)である摩擦抵抗減少部材18をコーティングした点のみが、図2で説明した支持ローラ2と異なる。そして、その摩擦抵抗減少部材18をコーティングした部分と加熱ローラ(図1の加熱ローラ1を参照)の表面との摩擦抵抗の関係が、
加熱ローラ>支持ローラの関係になるようにしている。
ところで、従来の加熱ローラ(定着ローラ)と支持ローラとの間に定着ベルトを張装した定着装置では、支持ローラの表面の摩擦抵抗が加熱ローラの摩擦抵抗よりも高い場合には、その支持ローラがブレーキとなって定着ベルトのスピードが変わってしまい、それにより記録媒体に定着された画像に乱れが生じてしまう恐れがあった。
なお、加熱ローラの表面を、例えばサンドブラスト加工等を行うことにより摩擦抵抗を高めるようにすれば、より好ましい結果が得られる。
この定着装置は、図1乃至図3で説明した定着装置に対し、支持ローラ2を定着ベルト4に対して接離させる接離機構である支持ローラ接離機構20を設け、その支持ローラ接離機構20により、加熱ローラ1が定着ベルト4を加熱し始める立上がり時には支持ローラ2を定着ベルト4から離間させ、立上がり終了後には支持ローラ2を定着ベルト4に接触させるようにした点が異なる。
したがって、ソレノイド21のオフ時には支持ローラ2の支持軸2aが引っ張りバネ22の付勢力により矢示A方向に付勢されて、支持ローラ2の外周面が図5に実線で示したように定着ベルト4の内面に接する。
また、ソレノイド21をオンにすると、可動軸21aが引っ張りバネ22の付勢力に抗して矢示Aと反対方向に移動するため、支持ローラ2が図5に仮想線で示したように定着ベルト4の内面から離間する。
また、その制御部は、ハロゲンランプ3,3を加熱する信号を送ることによりハロゲンランプ3,3を加熱させる。そして、定着ベルト4の外周面温度がトナー画像の定着に必要な所定の温度まで上昇したことをサーミスタ16が検知すると、制御部は定着駆動に関する信号を出力して定着駆動をオンにし、再度上記所定の温度をサーミスタ16が検知することにより立上り終了の信号を入力すると、ソレノイド21をオフにする。
この定着装置によれば、上述した立上がり時に支持ローラ2を定着ベルト4から離間させるので、その支持ローラ2から定着ベルト4の熱が逃げないようにすることができるため、定着ベルト4がトナー画像の定着に必要な所定の温度に上昇するまでの立上がりが遅くなるのを防止することができる。
しかしながら、このように、定着装置の立上り時に支持ローラ2を定着ベルト4から離間させるようにすれば、上記の問題を解決することができる。
なお、ソレノイド21の替わりにスティッピングモータ等のモータを使用して支持ローラ接離機構20を構成するようにしてもよい。
この実施例の定着装置は、図5で説明した定着装置に対し、加熱ローラ1と支持ローラ2との間にその支持ローラ2の外径よりも小径のワイヤ(ローラであってもよい)からなるベルト接離部材31を設け、支持ローラ2が定着ベルト4から離間したときにベルト接離部材31を定着ベルト4の内面に接触させてその定着ベルト4に所定の張力を与えるベルト接離部材移動機構30を設けた点が異なる。
そして、電源がオフの状態では、ベルト接離部材31は引っ張りバネ32の付勢力により図6に示した位置にあって、定着ベルト4に所定のテンションをかける位置から離れた位置にある。
それにより、支持ローラ2が引っ張りバネ22の付勢力により図6に示した元の位置に戻ると共に、ベルト接離部材31も引っ張りバネ32の付勢力により図6に示した元の位置に戻る。なお、このとき定着ベルト4の駆動スピードは通紙時のスピードより遅い方が望ましい。
なお、ソレノイド33の替わりにスティッピングモータ等のモータを使用してベルト接離部材移動機構30を構成するようにしてもよい。
また、支持ローラ2に代えて、図4で説明した支持ローラ2′を使用しても同様の作用効果を奏する。
Claims (8)
- 第1のローラと第2のローラとに張架されたベルトと、該ベルトを加熱する加熱部と、前記第1のローラに対向して配置されて該第1のローラとの間に前記ベルトを挾む対向部材とを備え、前記ベルトと前記対向部材とが接するニップ部に送り込まれる記録媒体上の画像を該記録媒体に定着させる定着装置において、
前記第2のローラはヒートパイプで形成されるかヒートパイプを設けており、
前記第2のローラを前記ベルトに対して接離させ、前記加熱部が前記ベルトを加熱し始める立上がり時には前記第2のローラを前記ベルトから離間させる接離機構と、
該接離機構が前記第2のローラを前記ベルトから離間させた場合に該ベルトに接触して張力を与えるベルト接離部材と、
を備えたことを特徴とする定着装置。 - 前記ベルト接離部材を前記ベルトに接触させて該ベルトに所定の張力を与えるように移動させるベルト接離部材移動機構を備えたことを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
- 前記ベルト接離部材が、前記第2のローラの外径よりも小径のローラ又はワイヤからなることを特徴とする請求項1又は2に記載の定着装置。
- 前記立上がり時の終了後には前記第2のローラを前記ベルトに接触させて、前記ベルト接離部材を前記ベルトから離間させることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の定着装置。
- 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の定着装置において、前記ヒートパイプの軸方向端部の少なくとも一方に冷却フィンを設けていることを特徴とする定着装置。
- 前記第1のローラは加熱源を内蔵した加熱ローラであり、前記第2のローラは前記加熱ローラの近傍に配置された支持ローラであり、前記ベルトは前記加熱ローラと前記支持ローラとに張架されて周回駆動される定着ベルトであり、前記対向部材は加圧ローラであり、前記定着ベルトと前記加圧ローラは共に少なくとも支持層の外側に弾性層を有していることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の定着装置。
- 請求項6記載の定着装置において、前記支持ローラは表面に摩擦抵抗を減少させる処理をして、前記加熱ローラの表面との関係が
加熱ローラ>支持ローラの摩擦抵抗の関係になるようにしていることを特徴とする定着装置。 - 請求項1乃至7のいずれか一項に記載した定着装置を備えた電子写真方式の画像形成装置。
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