JP2012073344A - 画像加熱装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】定着パッドとして、凹凸付与加工により表面に凹凸構造が付与された基材と、前記基材の前記凹凸構造の少なくとも凹部に充填される離型層と、を有する。
【選択図】図1
Description
(画像形成装置)
図11は、本発明に係る画像加熱装置の実施形態である画像加熱定着装置(定着器)を搭載する画像形成装置の一例の全体構成図である。この画像形成装置は電子写真方式を用いたレーザービームプリンタである。
(プロセスカートリッジ)
図11でカバー9の開閉により、プロセスカートリッジ4のプリンタ本体1aからの離脱、プリンタ本体1aへの挿入が行われる。
ここで、プロセスカートリッジとは、プロセス手段としての、帯電手段、現像手段、クリーニング手段の少なくとも一つと電子写真感光体ドラムとを一体的にカートリッジ化して、装置本体に取り外し可能に装着されるものである。
従って、プロセスカートリッジとは、プロセス手段としての現像手段と、前記電子写真感光体ドラムとを一体的にカートリッジ化して、電子写真画像形成装置の本体に取り外し可能に装着されるものも含まれる。
また、プロセスカートリッジとは、プロセス手段としての、帯電手段、現像手段またはクリーニング手段と、前記電子写真感光体ドラムとを一体的にカートリッジ化して、前記本体に取り外し可能に装着されるものも含まれる。
尚、電子写真感光体ドラムと現像手段とを一体的に有するプロセスカートリッジを所謂一体型と称する。また、電子写真感光体ドラムと現像手段以外のプロセス手段とを一体的に有するプロセスカートリッジを所謂分離型と称する。即ち、現像手段はプロセスカートリッジとは別の現像ユニットに設けて、この現像ユニットと対になって画像を形成するプロセスカートリッジを所謂分離型と称する。尚、前記プロセス手段は、前記電子写真感光体ドラムに作用するものである。
ここで前記プロセスカートリッジは、使用者自身によって本体に対する着脱を行うことができる。そのため、装置本体のメンテナンスを容易に行うことができる。
プロセスカートリッジ4を有する画像形成部と、以下に示すような下流側に設けられる画像加熱装置としての定着装置7との間には、必要に応じて断熱部材が設けられる。これは特に両者が接近する場合などに有効であるが、プロセスカートリッジ内に収納されている現像剤(トナー)に、定着装置における熱源から発生する熱が伝わらないようにすることができるからである。
画像加熱装置としての本実施形態に係る定着装置7について、図1乃至図3を用いて説明する。30は加熱回転体としての定着ローラである。21は定着ローラ30をその外部から加熱する加熱手段(加熱源)としてのヒータである。23は保持部材としてのヒータホルダーである。24は、加熱回転体である定着ローラ30に対向配置される固定されたヒータ側加圧部材(バックアップ部材)である。定着ローラ30とヒータ側加圧部材24は加熱ニップNhを形成する。
定着ローラ30は、芯金31の周囲に熱伝導率の低い断熱弾性層32を有し、その断熱弾性層32の周囲に少なくとも1層の熱伝導層33を有する。芯金31の材料としてはアルミ、鉄、SUS(ステンレス)、SUM(快削鋼)材等が用いられる。芯金31はその周囲に設けられた断熱弾性層32によって定着ローラ30表面から断熱される為、低熱伝導性、低熱容量であってもその効果は少ない。従って芯金31の形態は中実であっても中空の筒状であっても良い。
ヒータ21は、図2に示すように長手方向に細長いヒータ基板21aを有する。基板21aとして、アルミナや窒化アルミ等の絶縁性のセラミックス基板や、ポリイミド、PPS、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂基板が用いられる。基板21aの一面には、長手方向に沿って、例えばAg/Pd(銀パラジウム)、RuO2、Ta2N等の通電発熱抵抗層21bがスクリーン印刷等により線状もしくは細帯状に塗工して形成されている。抵抗層21bの厚さは10μm程度、幅は1〜5mm程度である。また、抵抗層21bの保護、及び絶縁の確保を目的として、例えばガラス、ポリイミド樹脂などからなる絶縁保護層21cを、抵抗層21bを覆うように基板21aの一面に設ける。その保護層21cの厚さは10μmから100μm程度とする。
定着パッドである固定加圧部材40は、図5(a)に示すように固定された加圧部材であり、長手方向に細長い基材41(表面に凹凸構造43を付与)と、その基材41の表面に形成された離型層42とから形成される。この加圧部材40は、定着ローラ30の径方向においてヒータ21と対向するように配置される。そして基材41の長手方向両端部が装置フレームに保持されると共に加圧手段としての加圧バネ44によって定着ローラ30側に加圧される。その加圧バネ44(図3)の加圧力により、加圧部材40は定着ローラ30表面と接し定着ローラ30の弾性層が変形して、加圧部材40と定着ローラ30表面とで所定幅の定着ニップNt部が形成される。
離型層42は、図5(a)に示すように凹凸構造43を内包する厚さDで、前記基材41の上方に設けられる。離型層42の材料は、記録材Pの搬送を妨げない低摩擦性と、記録材Pから定着ローラ30表面へ転移したトナーT等が付着しない離型性、および表面に凹凸構造43を付与した基材に対する十分な接着性とを有していることが好ましい。そこで、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、PTFE(4フッ化エチレン樹脂)、FEP、PFAやPAI(ポリアミドイミド)、PI(ポリイミド)樹脂等、およびそれらの混合物を使用している。本実施形態ではPEEKにPFAを添加した樹脂層を離型層として用いた。
基材41の材料は、記録材Pおよび定着ローラ30との摺擦に対する耐磨耗性に優れているものであり、鉄、ステンレス、SUM、ジンコート鋼板等の金属が好ましい。
凹凸付与加工により基材41の表面には凹凸構造43が付与される。即ち基材41と離型層42の境界となる基材表面部に、凹凸構造43が人工的に設けられる。凹凸構造43はブラスト処理、化学処理、ベルダー加工、グラインダー加工等によって形成するが、凹凸構造付与手段に制限はない。また、凹凸構造43においては、対象とする記録材等の研磨性に応じて、浸炭処理、窒化処理、焼き入れ処理などの表面強化処理を施しても良い。本実施形態ではジンコート鋼材を用い、表面酸化膜を高温還元した後にブラスト処理による表面に対する凹凸構造付与を行った。
前述したように、図3に示す加圧バネ25は定着ステー24の長手方向の両端部を加圧することによって、ホルダー23は定着ローラ30側に加圧される。
図1で、定着ローラ30は、芯金31端部に設けられた駆動ギア35(図3)が回転駆動系(図示せず)により駆動されることにより矢印方向に回転される。その状態で図2に示す制御手段としての温度制御部100が、通電駆動手段としてのトライアック素子101をONとする。そして、AC電源102よりヒータ21の基板21a長手方向端部に設けられた電極部(図示せず)を通じて抵抗層21bへの通電を開始する。抵抗層21bは通電されることで発熱し、その抵抗層21bの発熱に応じてヒータ21が昇温する。ヒータ21は、ヒータ21自体が低熱容量である為、温度立ち上がりが速い。
画像加熱装置において、加圧部材40を固定摺動加圧方式とする場合、搬送性とトナー付着等による汚れ及び耐久性が問題となる。要求される機能としては、安定した搬送性の為に定着ニップ(Nt)部の上流部および下流部におけるトナー付着など汚れ発生を抑制する高い離型性の維持である。
本実施形態の定着装置7を備えたプリンタ1を用いて記録材Pの通紙耐久評価を行い、記録材Pの搬送性、加圧部材40の磨耗による削れおよび汚れ付着の有無の確認を行った。実験に使用した画像形成装置のプロセススピードは116mm/secであり、1分間に19枚のプリントを実施するレーザービームプリンタを用いた。まず、実験に用いた本実施形態の定着装置7の基本構成を以下に説明する。
本実施形態の定着装置7では、加熱手段として、ヒータ21を定着ローラ30表面と摺動させながら接触させる構成を例として説明を行ったが、加熱手段はこれに限定されるものではない。
本実施形態の定着装置7では、定着回転体として、外部加熱方式の定着ローラ30を例として説明を行ったが、定着回転体はこれに限定されるものではない。定着回転体が加圧部材40と定着ニップNt部を形成して記録材P上のトナー画像Tを加熱定着するものであればよい。定着回転体としては、中空芯金の内側にハロゲンヒータ等の加熱手段を配置した所謂熱ローラを使用してもよい。
加圧部材40の基層41表面における凹凸構造43付与においてRa2μm、Rz10μmの場合を例にあげたが、これに限るものではない。表面粗さの粗さ度合いが低い場合は基材と離型層の接着力が不足しニップNt部において基材のみ残存露出する場合があり、逆に粗さの度合いが高すぎる場合は局所的に基材の凸部が不均一に析出することで搬送性に影響がでる場合がある。
1μm≦Ra≦15μm、3μm≦Rz≦60μm程度の範囲が望ましい。
図7に本発明第2の実施形態における、加圧部材40の概略図を示す。図7(a)は加圧部材40の基材41の凹凸構造43加工施行後における概略外観図であり、図7(b)は加圧部材40の長手方向断面構造の概要図である。図7(a)に示すように、本実施形態において、離型層42は凹凸構造43を内包する厚さで前記基材41の上方に設けられる。
第1、第2の実施形態では、基材41に凹凸構造43を設けることにより、離型層の削れが抑制され、低摩擦力を維持できることを説明した。しかし、図9(a)に示すように、離型層の厚みDが相当大きい場合には、初期状態と通紙耐久後の状態とでニップ形状の変化が大きくなってしまう。これにより、カールやジャムという問題が発生する場合があった。
以上、基材表面に凹凸構造を備え、その上に離型層を備える定着パッドにおいて、離型層として樹脂層が好ましいことを説明した。しかし、本発明はこれに限られない。
例えば、通紙の繰り返しによる磨耗を抑制するために、離型層として摩擦抵抗が低く表面硬度は高いDLCやTiN、CrN等のセラミックコーティング膜、金属物質を加圧部材の表面に配置することも考えられる。
Claims (4)
- 加熱回転体と、
前記加熱回転体に対向配置される固定加圧部材と、
を有し、前記加熱回転体と前記固定加圧部材とで形成されるニップ部に画像を担持した記録材を通紙させて前記記録材を加熱する画像加熱装置において、
前記固定加圧部材は、
凹凸付与加工により表面に凹凸構造が付与された基材と、
前記基材の前記凹凸構造の少なくとも凹部に充填される離型層と、
を有することを特徴とする画像加熱装置。 - 前記離型層は前記凹凸構造を内包する厚さで前記基材の上方に設けられることを特徴とする請求項1に記載の画像加熱装置。
- 前記離型層は樹脂層であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の画像加熱装置。
- 前記基材は金属で形成されることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の画像加熱装置。
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