(57)【要約】【課題】加熱された反射板の熱をより効率的にニップ内へ誘導し、連続通紙時の消費電力の増大を抑制できる定着装を提供すること。【解決手段】熱源と、熱源から加熱可能に配置された定着フィルムと、熱源を反射する反射部材と、反射部材を支持する熱伝導部材と、定着フィルムの外側から加圧する加圧ローラと、定着フィルムと加圧ローラの間に定着ニップを形成するための少なくとも１つ以上の剛性部材と、定着フィルム内面と摺動する摺動部材と、前記摺動部材および熱伝導部材と前記剛性部材の間に配置された断熱層と、を有する定着装置において、前記熱伝導部材はニップ上流側または下流側の片側のみ摺動部材と接続されることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源と、
熱源から加熱可能に配置された定着フィルムと、
熱源を反射する反射部材と、
反射部材を支持する熱伝導部材と、
定着フィルムの外側から加圧する加圧ローラと、
定着フィルムと加圧ローラの間に定着ニップを形成するための少なくとも１つ以上の剛性部材と、
定着フィルム内面と摺動する摺動部材と、
前記摺動部材および熱伝導部材と前記剛性部材の間に配置された断熱層と、
を有する定着装置において、
前記熱伝導部材はニップ上流側または下流側の片側のみ摺動部材と接続されることを特徴とする定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合機、複写機、プリンタ、ファックス等の記録材上に画像形成可能な電子写真方式の加熱定着装置、および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の各種画像形成装置に用いられる定着装置として、金属基材と弾性ゴム層などから成る薄肉の定着フィルムを備えるものが知られている。
【０００３】
このように、低熱容量化された薄肉の定着フィルムを備えることで、定着フィルムの加熱に必要なエネルギーを大幅に低減することができ、ウォームアップ時間（電源供給時など、常温状態から印刷可能な所定の温度（リロード温度）までに要する時間）や、ファーストプリント時間（印刷要求を受けた後、印刷準備を経て印字動作を行い排紙が完了するまでの時間）の短縮化を図れる。一方でこのような低熱容量化のために連続通紙中には紙への熱移動によって定着フィルム温度が低下し易い。
【０００４】
そのため、先行文献１には、ニップ摺動部材と反射部材を熱伝導部材で接続することで反射しきれない輻射熱をニップ中に伝達することでニップ中での定着フィルム温度低下を抑制する構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第０８９０９１１８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１で提案されている定着装置では、熱伝導部材が紙搬送方向の上下流両方から剛性部材を囲むように設置されてニップ部の摺動部材へ接続されているため、ニップ部へ熱伝達されるまでに剛性部材へ熱が伝わるためフィルム温度低下の抑制効果が小さいという課題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、加熱された反射板の熱をより効率的にニップ内へ誘導し、連続通紙時の消費電力の増大を抑制できる定着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明に係る定着装置は、
熱源と、
熱源から加熱可能に配置された定着フィルムと、
熱源を反射する反射部材と、
反射部材を支持する熱伝導部材と、
定着フィルムの外側から加圧する加圧ローラと、
定着フィルムと加圧ローラの間に定着ニップを形成するための少なくとも１つ以上の剛性部材と、
定着フィルム内面と摺動する摺動部材と、
前記摺動部材および熱伝導部材と前記剛性部材の間に配置された断熱層と、
を有する定着装置において、
前記熱伝導部材はニップ上流側または下流側の片側のみ摺動部材と接続されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る定着装置によれば、反射板が反射しきれない熱を効率的にニップ内に誘導し、定着フィルム温度の保持に利用することで通紙時の定着フィルム温度の低下を抑制することができ、これにより、連続通紙時の電力消費を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明における画像形成装置の概略図である。
【図２】本発明実施例の定着フィルム駆動時の定着装置の概略図である。
【図３】本発明実施例の定着フィルムの概略図である。
【図４】従来例の定着フィルム内のニップ形成部の概略図である。
【図５】比較例１の概略図である。
【図６】通紙時の定着フィルムの温度低下を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例（実施例）を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００１２】
本発明に係る加熱定着装置の第一の実施例について、図を用いて説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態の画像形成装置の一例であるカラー電子写真プリンタの断面図であり、シートの搬送方向に沿った断面図である。本実施形態では、カラー電子写真プリンタを単に「プリンタ」という。
【００１４】
シートは、トナー像が形成されるものである。シートの具体例として、普通紙、普通紙の代用品である樹脂製シート、厚紙、オーバーヘッドプロジェクター用などがある。
【００１５】
図１に示すプリンタは、Ｙ（イエロ）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック）の各色の画像形成部１０を備えている。感光ドラム１１は、帯電器１２によってあらかじめ帯電される。その後、感光ドラム１１は、レーザスキャナ１３によって、潜像を形成されている。潜像は、現像器１４によってトナー像になる。感光ドラム１１のトナー像は、一次転写ブレード１６によって、像担持体である例えば中間転写ベルト１７に順次転写される。転写後、感光ドラム１１に残ったトナーは、クリーナ１５によって除去される。この結果、感光ドラム１１の表面は、清浄になり、次の画像形成に備える。
【００１６】
一方、シートＰは、給紙カセット１８、又はマルチ給紙トレイ１９から、１枚ずつ送り出されてレジストローラ対２０に送り込まれる。レジストローラ対２０は、シートＰを一旦受け止めて、シートが斜行している場合、真っ直ぐに直す。そして、レジストローラ対２０は、中間転写ベルト１７上のトナー像と同期を取って、シートを中間転写ベルト１７と二次転写ローラ２１との間に送り込む。中間転写ベルト上のカラーのトナー像は、転写体である例えば二次転写ローラ２１によってシートＰに転写される。その後、シートのトナー像は、シートが定着装置２００によって、加熱加圧されることでシートに定着される。
【００１７】
［定着装置概要］
次に、本実施例で用いた定着器について説明する。図２は、定着装置２００の概略構成図で示されるようなフィルム加熱方式の加熱装置を用いている。
【００１８】
図２に示すように、定着装置２００は、フィルム方式の画像加熱装置であり、加圧ローラ２０５、定着フィルム２０２、ニップ形成部２１０を有している。
【００１９】
定着フィルム２０２は図３の模式図に示すように３層構造となっている。基材２０２（ａ）は内径３５ｍｍ、厚さ３０μｍの筒状となっており、材料としてＳＵＳを用いている。基材の外側にはシリコーンゴムから成る弾性層２０２（ｂ）が２００μｍ、更にその外側には離型層２０２（ｃ）としてＰＦＡ層２０μｍがコーティングされている。
【００２０】
ヒーター２０１はハロゲンヒータである。抵抗値を１０Ωとし、１００Ｖの電圧が印加された際、定格で１０００Ｗの電力が投入される。そして、装置本体の電源部により出力制御されたヒーター２０１の輻射熱が直接、または反射部材２０３に反射することで定着フィルム２０２の内周面を加熱する。定着フィルム２０２が加圧ローラ２０５の駆動力で従動回転されることで定着フィルム２０２が周方向に均一に加熱される。
【００２１】
加圧ローラ２０５は、定着フィルム２０２を介して摺動部材２０４に対して圧接することで、定着ニップを形成する。
【００２２】
加圧ローラ２０５は、２５ｍｍ径の芯金の周りに、肉厚２．５ｍｍのシリコーンゴム層を形成し、離型層として厚み５０μｍのＰＦＡチューブが被覆されたものである。芯金の材料はＳＵＭ２４Ｌである。
【００２３】
温度検知手段２０９は定着フィルム２０２の表面温度を非接触で検知するものであり、サーモパイルを用いている。温度検知手段２０９は画像形成条件を制御するＣＰＵに接続され、ＣＰＵが温度検知手段２０９の検知結果に基づいてヒーター２０１への通電を制御する。
【００２４】
ニップ形成部２１０は摺動部材２０４、剛性部材２０７、断熱部材２０６、熱伝導部材２０５から構成される。
【００２５】
摺動部材２０４は厚さ５００μｍのＳＵＳ板からできており、定着フィルム２０２との摺動面にグリスが塗布され、定着フィルム２０２の内面と摺動部材２０４との摩擦係数が所定の値を超えないように設計されている。
【００２６】
剛性部材２０７は厚さ１ｍｍのコの字板金２枚組み合わせた構成となっている。コの字板金は接触面において溶接加工がされており、２枚のコの字板金は一体化されている。剛性部材の底面は断熱部材と搬送方向全域にわたって接触しており、接触幅は１０ｍｍである。
【００２７】
断熱部材２０６は摺動部材２０４の熱がなるべく剛性部材２０７に伝わらないようにするための部材である。厚さ１ｍｍ液晶ポリマーで構成されていて、熱伝導率が０．３Ｗ／ｍ・Ｋ、連続使用時の耐熱温度が３００℃の液晶ポリマーを使用している。本実施例では断熱部材２０６は搬送方向の上流側、下流側と加圧ローラー２０５との対向面側を剛性部材２０７を囲うようにコの字形状をしており、摺動部材２０４および熱伝導部材２０５との間に配置される。コの字形の紙搬送上流側と下流側の壁の高さは剛性部材２０７よりも高く、空隙２０８が１ｍｍ空くように熱伝導部材２０５を支持する役割も果たすように設置される。
【００２８】
反射部材２０３はヒーター２０１とニップ形部２１０との間に設けられ、ヒーター２０１からの輻射光を受ける部分に対して設けられている。ヒーター２０１の輻射光を反射し、定着フィルム２０２の内面に輻射熱を与える。本実施例では、反射部材２０３として、熱伝導部材２０５のヒーター２０１に対向する面の表面に銀コーティングを施した。
【００２９】
熱伝導部材２０５は厚さ１ｍｍの熱伝導率２０４Ｗ／（ｍ・Ｋ）のアルミニウム板を曲げ成形した部材である。
【００３０】
熱伝導部材２０５は剛性部材２０３および断熱部材２０６の外側を図２に示すようにＬ字形に囲うように設置され、紙搬送方向に対して上流側で反射部材２０３と摺動部材２０４を接続する。このとき、下流側からは接続しない。反射部材２０３の反射率は８０〜９０％であり、残りの１０〜２０％は反射部材を加熱する。熱伝導部材２０５は加熱された反射部材２０３の熱を摺動部材２０４へ上流側からのみ伝達する熱伝導パスを形成する。
【００３１】
以下は上記構成の実施例の効果確認のための比較例である。
【００３２】
［従来例］
図４に従来例の定着フィルム内のニップ形成部を示す。熱伝導部材４０１が紙搬送方向の上流側、下流側共に摺動部材２０４と接続され、反射部材２０３からの熱伝導パスが上下流両側から繋がっている以外は本実施例と構成は同じである。
【００３３】
［比較例］
図５に示すように熱伝導部材５０１が摺動部材２０４と下流側のみ接続した場合である。下流側のみ熱伝導パスを持つ構造以外は本実施例と同様である。
【００３４】
［効果の確認］
上記の従来例、比較例、本実施例を次の条件で比較実験を行った。
【００３５】
プロセススピード２６４ｍｍ／ｓ、フィルム最上部表面温度が１７０℃で温調し、フィルム温度が１７０℃到達後、１０５ｇ紙のＡ４紙を１０枚通紙した。
【００３６】
図６は横軸を時間、縦軸を通紙時の従来例の定着フィルム温度をプロットしたものである。
【００３７】
このグラフにおいては時間１５秒から通紙開始し、１７秒で最も温度が下がり、その後定着フィルム温度は温調制御によって温度を回復していく様子が分かる。この定着フィルムの温度低下が大きいほど温調制御による定着フィルム温度の回復には電力を必要とするため温度低下は小さい方が望ましい。最も温度が下がった点と温調温度の差（表中の“低下温度差”）で各構成例を評価した。
【００３８】
同様の温度計測を比較例、本実施例に対して行い、結果をまとめたものが次の表である。
【００３９】
【表１】
2019028195.tif 000003
【００４０】
本実施例（上流熱伝導パス）と比較例（下流熱伝導パス）では低下温度差に差が無く、対して上流下流の両方に熱伝導パスがある従来例では低下温度差が大きく、反射部材の熱をニップ内へ誘導する性能が本実施例、比較例よりも効果が小さいことが分かる。従来例と本実施例、比較例との差の原因を次のように推察している。従来例では本実施例や比較例に比べて内側の断熱部材との接触面積が大きく、断熱部材も熱伝導がゼロではないため内部の剛性部材への伝熱量が増えてしまった結果、ニップ内への反射部材の熱の誘導効果が小さくなったと考えられる。
【００４１】
以上のことから本実施例または比較例のように上流もしくは下流の片側だけに熱伝導パスを持つ構成を採用することで反射部材が反射しきれない熱を従来の構成よりも効率よくニップ内へ誘導し連続通紙時の電力消費を抑制する定着装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１０  画像形成部、１１  感光ドラム、１２  帯電器、１３  レーザスキャナ、
１４  現像器、１５  クリーナ、１６  一次転写ブレード、１７  中間転写ベルト、
１８  給紙カセット、１９  マルチ給紙トレイ、２０  レジストローラ対、
２１  二次転写ローラ、２００  定着装置、２０１  ヒーター、２０２  定着フィルム、
２０２（ａ）  定着フィルム基材、２０２（ｂ）  定着フィルム弾性層、
２０２（ｃ）  定着フィルム離型層、２０３  反射部材、２０４  摺動部材、
２０５  加圧ローラ、２０６  熱伝導部材、２０７  剛性部材、２０８  空隙部、
２０９  温度検知手段、Ｐ  シート、４０１  従来例の熱伝導部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2019028195.tif 000008
【図６】
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