(57)【要約】【課題】  ローラ、ベルト、加熱手段、加圧手段を備える定着器において、加圧力を増加した際のトルクの増大、摺動によるフィルムの破損の恐れや、耐久性の低下といった問題を解決するため、フィルム加圧部分に対して多孔質体より空気を供給し流体潤滑膜を形成することにより非接触加圧を実現し、加圧力を任意にかつ容易に変えることを可能とする定着器を提供する。【解決手段】  ローラと、ベルトと、加熱手段と、加圧手段とを備える定着器において、非接触で加圧を行うことを特徴とする定着器。【選択図】        図１
2006227260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローラと、ベルトと、加熱手段と、加圧手段とを備える定着器において、非接触で加圧を行うことを特徴とする定着器。
【請求項２】
空気により加圧を行うことを特徴とする請求項１に記載の定着器。
【請求項３】
多孔質体より空気を供給し加圧を行うことを特徴とする請求項２に記載の定着器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は記録材上に転写されたトナー像を加熱加圧して定着させる加熱加圧の定着器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
記録紙に形成担持させた未定着画像を定着させる定着手段としては、熱ローラ方式の定着器が一般的に用いられている。熱ローラ方式の定着器は、発熱源としてのハロゲンヒータを内蔵させ、ハロゲンヒータの発熱で所定の温度に加熱温調される定着ローラ（熱ローラ）と、シリコーンゴム等の耐熱性を有しかつ所定の弾性を有する素材により形成された加圧ローラとを圧接させて定着ニップ部を形成させ、ローラ対を回転させ、定着ニップ部に、画像形成部で未定着トナー画像を形成担持させた記録紙を導入して挟持搬送させることで定着ローラから熱を加えると共に加圧してトナー画像を記録紙上に融着固定させるものである。
【０００３】
しかし、熱ローラ方式の定着器は、定着ローラの熱容量が大きく、発熱源としてのハロゲンヒータに通電して定着ローラを常温状態から所定の定着温度に立ち上がらせて温調状態にさせるまでにはかなりのウォーミングタイムを要しクイックスタート性に欠ける恐れがある。
【０００４】
また定着ローラを常温状態から所定の定着温度に一旦立ち上がらせた後はいつでも直ちに画像形成動作を実行できるようにするためにプリンタの不使用時にもハロゲンヒータに通電して定着ローラを余熱状態に維持する必要があること、発熱源としてのハロゲンヒータは電気エネルギーを一旦は光にエネルギー変換しているためエネルギー効率が悪いこと等から消費電力が大きいという問題がある。
【０００５】
またプリンタの不使用時にもハロゲンヒータに通電して定着ローラを余熱状態に維持することは定着ローラからの放熱で機内を不必要に昇温させることにもなる。
【０００６】
そこで近年は、クイックスタート化・省電力化の見地から、熱ローラ方式の定着器に代わって、オンデマンドタイプの定着器が主流となりつつある。
【０００７】
オンデマンドタイプの定着器としては、例えばフィルム加熱方式の装置が知られている。この装置は、加熱部材としてセラミックヒータ等の低熱容量の加熱体とポリイミド等の薄い伝熱フィルム材を用いて加熱部材の熱容量を小さくしたものである。
【０００８】
より具体的には特許文献１等に開示のように、加熱体（発熱源）としての一般にセラミックヒータと、加圧部材としての加圧ローラとの間に耐熱性フィルムを挟ませて定着ニップ部を形成させ、定着ニップ部の耐熱性フィルムと加圧ローラとの間に未定着トナー画像を形成担持させた記録紙を導入して耐熱性フィルムと一緒に定着ニップ部を挟持搬送させることでセラミックヒータの熱を耐熱性フィルムを介して記録紙に与えて加熱してトナー画像を記録紙に熱定着させるものである。
【０００９】
このようなフィルム加熱方式の定着器は、加熱体としてのセラミックヒータやフィルムに低熱容量のものを用いていて温度応答性が良いためヒータに対する通電により定着ニップ部を所要の定着温度に迅速に立ち上がらせて温調状態にすることができてクイックスタート性があり、通紙時以外はヒータに対する通電をオフすることが可能で省電力性がある。機内昇温も抑えることができる。
【００１０】
加熱体を電磁誘導発熱性部材にする、あるいはフィルムを電磁誘導発熱性部材にし、交番磁界発生手段の発生交番磁界の作用でそれらを電磁誘導発熱（渦電流損による発熱）させて定着ニップ部で記録紙を加熱しトナー画像を記録紙に熱定着させる電磁誘導加熱方式の定着器も知られており、これらもオンデマンドタイプで、クイックスタート性、省電力性を有している。
【００１１】
上述例のようなオンデマンドタイプの定着器では通常加圧ローラ側に駆動源を設けて加圧ローラを回転駆動させることで、加熱部材側の移動体としての耐熱性フィルムあるいは電磁誘導発熱性フィルムを従動移動させており、定着ニップ部に導入された記録紙は加圧ローラの回転駆動力で搬送力が与えられ定着ニップ部をフィルムとともに挟持搬送される（加圧ローラ駆動方式、例えば、特許文献２〜特許文献１５参照）。
【特許文献１】特開昭６３−３１３１８２号公報
【特許文献２】特開平４−４４０７５号公報
【特許文献３】特開平４−４４０７６号公報
【特許文献４】特開平４−４４０７７号公報
【特許文献５】特開平４−４４０７８号公報
【特許文献６】特開平４−４４０７９号公報
【特許文献７】特開平４−４４０８０号公報
【特許文献８】特開平４−４４０８１号公報
【特許文献９】特開平４−４４０８２号公報
【特許文献１０】特開平４−４４０８３号公報
【特許文献１１】特開平４−２０４９８０号公報
【特許文献１２】特開平４−２０４９８１号公報
【特許文献１３】特開平４−２０４９８２号公報
【特許文献１４】特開平４−２０４９８３号公報
【特許文献１５】特開平４−２０４９８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
オンデマンドタイプの定着器は上記のようにクイックスタート性・省電力性において有効であるが、加圧ローラ駆動方式の場合には次のような問題点がある。
【００１３】
更なる省電力化の一手法としてフィルムの加熱温度を下げ、加圧力を挙げる方法がある。オンデマンドタイプ定着器で加圧力を増加させていくとセラミックヒータとフィルムの間の摺動抵抗によりトルクが増大してしまうといった問題や、セラミックヒータとの摺動によりフィルムが磨耗してしまい、フィルムの破損の恐れや、耐久性が低下してしまうといった問題がある。
【００１４】
本出願に係る発明の目的は、加圧力を任意にかつ用意に変えることが可能なオンデマンドタイプの加熱加圧の定着器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は上記の問題点である加圧力を増加した際のトルクの増大、フィルムの破損の恐れや、耐久性の低下といった問題を解決するため、フィルム加圧部分に対して多孔質体より空気を供給し流体潤滑膜を形成することにより非接触加圧を実現し、加圧力を任意にかつ容易に変えることを可能とすることを特徴とする。
【００１６】
すなわち、本発明の技術内容は以下の構成を備えることにより前記課題を解決できた。
【００１７】
（１）ローラと、ベルトと、加熱手段と、加圧手段とを備える定着器において、非接触で加圧を行うことを特徴とする定着器。
【発明の効果】
【００１８】
上記のように構成された本発明のオンデマンドタイプの加熱加圧の定着器によれば、加圧部分における非接触加圧を実現し加圧力を任意にかつ容易に変えることができる。加圧力を挙げることにより、トルクの抑制、高耐久化、加熱温度の低減といった効果、またトナー定着部の光沢性向上といった効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は実施例１の実施形態を示すオンデマンドタイプの加熱加圧定着器の断面から見た概略図である。
【００２０】
耐熱性の定着フィルム１内面側に図示しない温度センサが埋め込まれたセラミックヒータ２、空気を供給する多孔質体３が設置されている。セラミックヒータ２は定着フィルム１に接触するように設置されている。
【００２１】
多孔質体３には図示しない空気供給ポンプから空気４を供給するチューブ５が設置されている。多孔質体３は図示しない支持体により支持されている。多孔質体３へ空気４を供給することにより流体潤滑膜６を形成することにより定着フィルム１を加圧し、ニップ８を形成している。ニップ８が形成された状態で加圧ローラ７を回転９させることにより摩擦力により定着フィルム１が回転１０する。ただし流体潤滑膜６を形成するのは空気４に限らない。
【００２２】
図２は実施例２の実施形態を示すオンデマンドタイプの加熱加圧定着器の断面から見た概略図である。
【００２３】
電磁誘導発熱性の定着フィルム１１内面側に空気を供給する多孔質体３、定着フィルム１１を加熱するための電磁誘導加熱コイル１２が設置されている。温調に利用する温度センサ１３が定着フィルム１１の内面に接するように設置されている。多孔質体３には図示しない空気供給ポンプから空気４を供給するチューブ５が設置されている。多孔質体３は図示しない支持体により支持されている。
【００２４】
多孔質体３へ空気４を供給することにより流体潤滑膜６を形成することにより定着フィルム１１を加圧し、ニップ８を形成している。ニップ８が形成された状態で加圧ローラ７を回転９させることにより摩擦力により定着フィルム１が回転１０する。ただし流体潤滑膜６を形成するのは空気４に限らない。
【００２５】
図３は実施例１、２の実施形態を示す回転軸断面でみた場合のニップ部における圧力分布を示す概念図である。
【００２６】
図４は実施例１、２の実施形態を示す多孔質体と定着フィルムの間隔と、設定されるニップ部の最大圧力の関係を示す概念図である。
【００２７】
以下、本発明について実施例を用いて具体的に説明する。
【実施例１】
【００２８】
耐熱性の定着フィルムは直径２５ｍｍ、長さ２３０ｍｍとした。定着フィルムの断面を見た場合、チッカホウ素を混入したポリイミド樹脂５０μｍ厚、シリコーンゴム２００μｍ、加圧ローラと接触する面にフッ素樹脂を１０μｍ厚とした。加圧ローラの芯金は直径１０ｍｍ、長さ２４０ｍｍとした。加圧ローラの断面を見た場合、芯金表面上に厚さ４ｍｍのシリコーンゴム層を設け、表面にフッ素樹脂を塗布し１０μｍ厚とした。
【００２９】
セラミックヒータは長さ２２０ｍｍ、幅４ｍｍ、厚み０．７ｍｍとした。定着フィルムと接するセラミックヒータ面にはガラスコートを１００μｍ厚で施してある。多孔質体はカーボン系を用いた。多孔質体は長さ２２０ｍｍ、幅９ｍｍの面が定着フィルムに対向するように設置してある。多孔質体へ１００〜５００００ｓｃｃ／ｍｉｎの範囲で供給する空気を調節可能とした。
【００３０】
定着フィルムと多孔質体の間隔を２〜２０μｍの範囲で調整可能とした。空気供給量、間隔を調整し、ニップ内の通紙方向での平均加圧力が３ｋｇｆ／ｃｍ２になるようにした。セラミックヒータは０．５ｋｇｆ／ｃｍ２で加圧し定着フィルムに接触するように支持した。またセラミックヒータに埋め込まれた温度センサを利用して温調を行う。
【００３１】
以上の条件のもと、キヤノン製重合トナーをキャストコート紙上に転写したものを用い印刷速度８０ｍｍ／ｓｅｃとして定着試験をした結果、定着フィルムの表面温度が１５８℃でトナーは紙と十分な密着性を得ることができた。また画像部と非画像部とのグロスがほぼ８０となり、見た目に光沢のムラはなかった。
【実施例２】
【００３２】
電磁誘導発熱性の定着フィルムは直径２５ｍｍ、長さ２３０ｍｍとした。定着フィルムの断面を見た場合、ニッケル５０μｍ厚、シリコーンゴム２００μｍ、加圧ローラと接触する面にフッ素樹脂を１０μｍ厚とした。加圧ローラの芯金は直径１０ｍｍ、長さ２４０ｍｍとした。加圧ローラの断面を見た場合、芯金表面上に厚さ４ｍｍのシリコーンゴム層を設け、表面にフッ素樹脂を塗布し１０μｍ厚とした。
【００３３】
多孔質体はカーボン系を用いた。多孔質体は長さ２２０ｍｍ、幅９ｍｍの面が定着フィルムに対向するように設置してある。多孔質体へ１００〜１００００ｓｃｃ／ｍｉｎの範囲で供給する空気を調節可能とした。定着フィルムと多孔質体の間隔を２〜２０μｍの範囲で調整可能とした。空気供給量、間隔を調整し、ニップ内の通紙方向での平均加圧力が３ｋｇｆ／ｃｍ２になるようにした。また温度センサを利用して温調を行う。
【００３４】
以上の条件のもと、キヤノン製重合トナーをキャストコート紙上に転写したものを用い印刷速度８０ｍｍ／ｓｅｃとして定着試験をした結果、定着フィルムの表面温度が１５７℃でトナーは紙と十分な密着性を得ることができた。また画像部と非画像部とのグロスがほぼ８０となり、見た目に光沢のムラはなかった。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例１に記載される定着器の断面を示す図
【図２】本発明の実施例２に記載される定着器の断面を示す図
【図３】本発明の実施例１、２に記載されるニップ部における圧力分布を示す図
【図４】本発明の実施例１、２に記載される多孔質体と定着フィルムの間隔と最大圧力の関係を示す図
【符号の説明】
【００３６】
１    耐熱性定着フィルム
２    セラミックヒータ
３    多孔質体
４    空気
５    チューブ
６    流体潤滑膜
７    加圧ローラ
８    ニップ
９    回転方向
１０  回転方向
１１  電磁誘導発熱性定着フィルム
１２  電磁誘導加熱コイル
１３  温度センサ
【図１】
2006227260.tif 000003
【図２】
2006227260.tif 000004
【図３】
2006227260.tif 000005
【図４】
2006227260.tif 000006