(57)【要約】【課題】  定着ローラ長手方向表面での温度差による紙シワや光沢ムラ等の発生のない定着装置を有する画像形成装置を提供すること。【解決手段】  定着ローラと、当該定着ローラに対して圧接して配置される加圧ローラと、前記定着ローラを加熱する加熱源と、前記定着ローラの清掃用のクリーニングウェブを前記定着ローラに押付ける押圧ローラとを有し、前記定着ローラと前記加圧ローラとで形成されるニップ部に転写材を通過させ定着処理を行う定着装置を有する画像形成装置において、前記押圧ローラがヒートパイプ部材で構成されていることを特徴とする画像形成装置。【選択図】        図２
2006084791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラと、当該定着ローラに対して圧接して配置される加圧ローラと、前記定着ローラを加熱する加熱源と、前記定着ローラの清掃用のクリーニングウェブを前記定着ローラに押付ける押圧ローラとを有し、前記定着ローラと前記加圧ローラとで形成されるニップ部に転写材を通過させ定着処理を行う定着装置を有する画像形成装置において、前記押圧ローラがヒートパイプ部材で構成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
定着ローラと、当該定着ローラに対して圧接して配置される加圧ローラと、前記定着ローラを加熱する加熱源と、前記定着ローラに圧接配置された清掃ローラと、当該清掃ローラの表面を清掃する清掃用クリーニングウェブとを有し、前記定着ローラと前記加圧ローラとで形成されるニップ部に転写材を通過させ定着処理を行う定着装置を有する画像形成装置において、前記清掃ローラがヒートパイプ部材で構成されていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の電子写真方式に用いる加熱方式の定着装置を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネ、ウォーミングアップ短縮を達成するために、定着ローラの薄肉化による低熱容量化が行われている。しかしながら、定着ローラを薄肉化すると、定着ローラの断面積が減少するため、定着ローラ長手方向の熱移動速度が小さくなる。この薄肉化した状態で、小幅サイズ紙を連続通紙すると、非通紙部で温度上昇が発生しやすくなり、その直後に大幅サイズ紙を通紙した場合に紙シワや光沢ムラ等が発生し易くなるという問題点があった。
【０００３】
上記問題点を解決するためにヒートパイプを利用して定着ローラの温度分布の均一化を図り温度変動を低減する提案もなされている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−３４８１７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、小幅サイズ紙を連続通紙して、その直後に大幅サイズ紙を通紙した場合、定着ローラ長手方向表面での温度差による紙シワや光沢ムラ等の発生のない定着装置を有する画像形成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】
【０００５】
上記目的は、下記の構成によって達成することができる。
【０００６】
（１）定着ローラと、当該定着ローラに対して圧接して配置される加圧ローラと、前記定着ローラを加熱する加熱源と、前記定着ローラの清掃用のクリーニングウェブを前記定着ローラに押付ける押圧ローラとを有し、前記定着ローラと前記加圧ローラとで形成されるニップ部に転写材を通過させ定着処理を行う定着装置を有する画像形成装置において、前記押圧ローラがヒートパイプ部材で構成されていることを特徴とする画像形成装置（第１の発明）。
【０００７】
（２）定着ローラと、当該定着ローラに対して圧接して配置される加圧ローラと、前記定着ローラを加熱する加熱源と、前記定着ローラに圧接配置された清掃ローラと、当該清掃ローラの表面を清掃する清掃用クリーニングウェブとを有し、前記定着ローラと前記加圧ローラとで形成されるニップ部に転写材を通過させ定着処理を行う定着装置を有する画像形成装置において、前記清掃ローラがヒートパイプ部材で構成されていることを特徴とする画像形成装置（第２の発明）。
【発明の効果】
【０００８】
小幅サイズ紙を連続通紙している間に、定着ローラの非通紙部で上昇した熱をヒートパイプでローラ長手方向に熱移動速度を増大し、定着ローラ表面での温度差が解消でき、紙シワや光沢ムラ等の発生を回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
はじめに、本発明に係わる定着装置及びそれを装着する画像形成装置について説明する。
【００１０】
本発明の実施の形態における説明では、本明細書に用いる用語により本発明の技術範囲が限定されることはない。
【００１１】
図１は画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。
【００１２】
図１において、１０は感光体、１１は帯電手段であるスコロトロン帯電器、１２は画像書き込み手段である書き込み装置、１３は現像手段である現像装置、１４は感光体１０の表面を清掃するためのクリーニング装置、１５はクリーニングブレード、１６は現像スリーブ、２０は中間転写ベルトを示す。画像形成手段１は感光体１０、スコロトロン帯電器１１、現像装置１３、およびクリーニング装置１４等からなっており、各色毎の画像形成手段１の機械的な構成は同じであるので、図１ではＹ（イエロー）系列のみの構成について参照符号を付けており、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）およびＫ（黒）の構成要素については参照符号を省略した。
【００１３】
各色毎の画像形成手段１の配置は中間転写ベルト２０の走行方向に対して、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順になっており、各感光体１０は中間転写ベルト２０の張設面に接触し、接触点で中間転写ベルト２０の走行方向と同方向、かつ、同線速度で回転する。
【００１４】
中間転写ベルト２０は駆動ローラ２１、アースローラ２２、テンションローラ２３、除電ローラ２７、従動ローラ２４に張架され、これらのローラと中間転写ベルト２０、転写器２５、クリーニング装置２８等でベルトユニット３を構成する。
【００１５】
中間転写ベルト２０の走行は不図示の駆動モータによる駆動ローラ２１の回転によって行われる。
【００１６】
感光体１０は、例えばアルミ材によって形成される円筒状の金属基体の外周に導電層、ａ−Ｓｉ層あるいは有機感光体（ＯＰＣ）等の感光層を形成したものであり、導電層を接地した状態で図１の矢印で示す反時計方向に回転する。
【００１７】
読み取り装置８０からの画像データに対応する電気信号は画像形成レーザで光信号に変換され、書き込み装置１２によって感光体１０上に投光される。
【００１８】
現像装置１３は、感光体１０の周面に対し所定の間隔を保ち、感光体１０の回転方向と最接近位置において逆方向に回転する円筒状の非磁性ステンレスあるいはアルミ材で形成された現像スリーブ１６を有している。
【００１９】
中間転写ベルト２０は、体積抵抗率１０6〜１０12Ω・ｃｍの無端ベルトであり、例えば変性ポリイミド、熱硬化ポリイミド、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロイ等のエンジニアリングプラスチックに導電材料を分散した、厚さ０．０４〜０．１０ｍｍの半導電性シームレスベルトである。
【００２０】
２５は転写器で、トナーと反対極性の直流が印加され、感光体１０上に形成されたトナー画像を中間転写ベルト２０上に転写させる機能を有する。転写器２５としてはコロナ放電器の他に転写ローラを用いることもできる。
【００２１】
２６はアースローラ２２から当接および当接解除可能な転写ローラで、中間転写ベルト２０上に形成されたトナー画像を転写材Ｐに再転写する。
【００２２】
２８はクリーニング装置で、中間転写ベルト２０を挟んで従動ローラ２４に対向して設けられている。トナー画像を転写材Ｐに転写後、中間転写ベルト２０は、トナーと同極性または逆極性の直流電圧を重畳した交流電圧が印加された除電ローラ２７で残留トナーの電荷が弱められ、クリーニングブレード２９によって周面上に残ったトナーが清掃される。
【００２３】
４は定着装置であるが、詳細は後述する。
【００２４】
７０は紙送り出しローラ、７１はタイミングローラ、７２は紙カセット、７３は搬送ローラである。８１は排紙ローラで、定着された転写材を排紙皿８２へ排紙する。Ｂ１は、各駆動部、画像形成プロセス、定着温度等の制御手段であるコントロール部である。
【００２５】
次に、本発明に関する定着装置について説明する。
【００２６】
図２は、第１の発明に係る図１における定着装置を拡大した図である。
【００２７】
図３は、図２のＸＸ矢視断面を示す図である。
【００２８】
図２、図３において、４１は定着ローラである加熱ローラで、アルミから形成された円筒状の芯金４１３の外周に離型層４１１が被覆された構成で作られ、歯車４５を介して、不図示の駆動部からの動力を得て回転する。当該加熱ローラ４１の空洞部には支持接片４６１を介して配設され、定着ローラ４１は加熱源であるハロゲンヒータ４６によって所定の温度まで加熱され、その温度は、前記加熱ローラ４１の表面近傍に設置された非接触温度センサ４１４により検出され、コントロール部Ｂ１に伝達され、当該コントロール部Ｂ１はハロゲンヒータ４６をＯＮ、ＯＦＦすることによって、加熱ローラ４１の表面温度が規定の温度となるように制御している。
【００２９】
加圧ローラ４２は、鉄製の円筒状の芯金４２０の表面にシリコーンゴム質の耐熱弾性層４２２を形成し、さらに外側にフッ素樹脂の被膜層４２１を被着している。
【００３０】
加熱ローラ４１と加圧ローラ４２とは、加圧機構５によって、常時加圧状態にあり、その圧接力は偏芯カム５４によって調整される。
【００３１】
前記加圧機構５は、加圧ローラ４２を軸受５１を介して両端部４２ｅで支持するローラ支持板５０Ａ（５０Ｂ）、当該ローラ支持板５０を、回動軸５２を支点として、矢印Ｗ方向に押し上げる圧着バネ５３、前記ローラ支持板５０Ａ（５０Ｂ）に係合し、ニップＮでの圧力を設定する偏芯カム５４、当該偏芯カム５４を同位相に係止する回動軸５５等からなっている。なお、前記ローラ支持板５０Ａと５０Ｂとは不図示のステイを介して同位相に一体化されて構成されており、前記回動軸５２、５５は不図示の軸受を介して定着装置枠体４Ａ、４Ｂにて支持されている。
【００３２】
前記偏芯カム５４はコントロール部Ｂ１からの指令にしたがって、不図示の駆動部からの動力を得て、所定の基準位置から所定の角度だけ回転することにより、加圧ローラ４２の加熱ローラ４１への圧接力（ニップ幅）を加減することができる。
【００３３】
６は、前記定着ローラ４１を清掃するクリーニング部で、ポリアミド系の不織布で作られたクリーニングウェブ６０、巻き取りローラ６０Ａ、元巻きローラ６０Ｂ、押圧ローラ６１等から構成されている。
【００３４】
巻き取りローラ６０Ａは、不図示の駆動部から動力を得て、間欠的に所定の速度で回転し、前記クリーニングウェブ６０を矢印ｆ方向にプリント数に応じた長さだけ（例えば、１ｍｍ／１プリント）走行させる。
【００３５】
前記押圧ローラ６１は、ヒートパイプ部材で構成され、その両端部６１ｅは不図示のクリーニング部６の枠体に軸受を介して支持されており、回転軸の両端部６１ｅを不図示のバネで押し付け、前記クリーニングウェブ６０を介して加熱ローラ４１に圧接している。なお、当該押圧ローラ６１のヒートパイプによる効果については後述する。
【００３６】
したがって、定着処理後の加熱ローラ４１に残留するトナーは、前記クリーニングウェブ６０によって拭い去ることができる。
【００３７】
次にヒートパイプの効果について説明する。
【００３８】
図４は、ヒートパイプの構造と効果を説明するための図である。
【００３９】
図４（ａ）は、長手方向の断面を示し、図４（ｂ）は外壁面を示す。
【００４０】
ヒートパイプである押圧ローラ６１は、伝熱促進手段のひとつで、密閉された管内６１１を作動流体が相変化しながら循環し熱を輸送する機能を有している。すなわち、加熱された温度の高い部分から低い部分へ素早く熱移動させることが可能であり、加熱ローラ４１のベルト幅方向（ローラ長手方向）Ｄで加熱ローラ４１に温度差が発生しても、当該ヒートパイプによって熱移動速度が増大し、温度差が解消される。
【００４１】
図４（ａ）における蒸発部では作動流体が蒸発して外部（加熱ローラ４１）から吸熱し、凝縮部では蒸気が凝縮して放熱する。凝縮した液は、管内６１１の壁に設けられた深さ１ｍｍ未満の溝６１２の中を毛細管力によって駆動され、蒸発部に戻る。
【００４２】
前述したが、定着ローラを薄肉化した状態で、小幅サイズ紙を連続通紙すると、非通紙部で温度上昇が発生しやすくなり、その直後に大幅サイズ紙を通紙した場合に紙シワや光沢ムラ等が発生し易くなるという問題点があった。
【００４３】
第１の発明によると、加熱ローラ４１に押圧ローラ６１がクリーニングウェブ６０を介して密着しているので、サイズＡの小幅の転写材を連続してプリントしても、加熱ローラ４１の非通紙部である領域Ｃにおいては、転写材による加熱ローラ４１からの熱吸収がなくても、押圧ローラ６１が加熱ローラ４１の領域Ｃの熱を通紙部へ急速に輸送するので、温度差が解消され、サイズＡの直後にサイズＢの大幅の転写材を通紙しても、紙シワ、光沢ムラ等の画質不良を回避することができる。
【００４４】
なお、加熱ローラ４１の温度は温度センサ４４２で検知され、コントロール部Ｂ１に伝達され、コントロール部Ｂ１は、加熱ローラ４１のハロゲンヒータ４６の不図示の電源をＯＮ、ＯＦＦすることによって、ベルト４０の温度が規定の温度になるように制御する。
【００４５】
次に第２の発明について説明する。
【００４６】
図５は、第２の発明に係る定着装置を拡大した図である。
【００４７】
図６は、図５のＸＸ矢視断面を示す図である。
【００４８】
図５、図６において、図２および図３と同一機能を有する部分は同一参照符号を付してある。
【００４９】
４１は、定着ローラである加熱ローラで、アルミから形成された円筒状の芯金４１３に弾性体である耐熱弾性層４１２がライニングされ、当該耐熱弾性層４１２の外周に離型層４１１が被覆された構成で作られ、歯車４５を介して、不図示の駆動部からの動力を得て回転する。当該加熱ローラ４１の空洞部には支持接片４６１を介して配設された、加熱源であるハロゲンヒータ４６によって所定の温度まで加熱され、その温度は、前記加熱ローラ４１の表面近傍に設置された非接触温度センサ４１４により検出され、コントロール部Ｂ１に伝達され、当該コントロール部Ｂ１はハロゲンヒータ４６をＯＮ、ＯＦＦすることによって、加熱ローラ４１の表面温度が規定の温度となるように制御している。
【００５０】
加圧ローラ４２は、鉄製の円筒状の芯金４２０の表面にシリコーンゴム質の耐熱弾性層４２２を形成し、さらに外側にフッ素樹脂の被膜層４２１を被着している。
【００５１】
加熱ローラ４１と加圧ローラ４２とは、加圧機構５によって、常時加圧状態に
あり、その圧接力は偏芯カム５４によって調整される。
【００５２】
加圧機構５については、先に図２、図３で説明した内容と同じ故省略する。
【００５３】
６は、前記定着ローラを清掃するクリーニング部で、ポリアミド系の不織布で作られたクリーニングウェブ６０、巻き取りローラ６０Ａ、元巻きローラ６０Ｂ、清掃ローラ６１Ａ、ウェブテンションローラ６２等から構成されている。
【００５４】
巻き取りローラ６０Ａは、不図示の駆動部から動力を得て、間欠的に所定の速度で回転し、前記クリーニングウェブ６０を矢印ｆ方向にプリント数に応じた長さだけ（例えば、１ｍｍ／１プリント）走行させる。
【００５５】
清掃ローラである清掃ローラ６１Ａは、ヒートパイプ部材で構成され、その両端部は不図示のクリーニング部６の枠体に軸受を介して支持されており、回転軸の両端部６１ｅを不図示のバネで押し付け、加熱ローラ４１を直接押圧している。なお、当該清掃ローラ６１Ａのヒートパイプによる効果については前述した内容と全く同じ有、ここでは省略する。
【００５６】
定着処理後の加熱ローラ４１に残留するトナーは、押圧された清掃ローラ６１Ａの表面に付着し、さらにウェブテンションローラ６２が清掃ローラ６１Ａに摺接し残留トナーを拭い去ることができる。
【００５７】
第２の発明によると、加熱ローラ４１に清掃ローラ６１Ａが直接密着しているので、サイズＡの小幅の転写材を連続してプリントしても、加熱ローラ４１の非通紙部である領域Ｃにおいては、転写材による加熱ローラ４１からの熱吸収がなくても、清掃ローラ６１Ａが加熱ローラ４１の領域Ｃの熱を通紙部へ急速に輸送するので、温度差が解消され、サイズＡの直後にサイズＢの大幅の転写材を通紙しても、紙シワ、光沢ムラ等の画質不良を回避することができる。
【００５８】
なお、前記押圧ローラ６１、清掃ローラ６１Ａはヒートパイプ部材そのもので構成されているが、金属パイプ製の押圧ローラ、清掃ローラにヒートパイプを内挿した構成でも上記効果を上げることができる。
【００５９】
次に、上記画像形成装置の画像形成プロセス（画像形成工程）について図１を基に説明する。
【００６０】
画像記録のスタートにより不図示の感光体ドラムの駆動モータの始動によりイエロー（Ｙ）の画像形成手段１の感光体１０が矢印で示す方向に回転され、同時に帯電ローラ１１の帯電作用により感光体１０に電位の付与が開始される。
【００６１】
感光体１０は電位を付与されたあと、露光光学系１２によって第１の色信号すなわちＹの画像データに対応する電気信号による画像書込が開始され、感光体１０の表面に原稿画像のＹの画像に対応する静電潜像が形成される。
【００６２】
前記の潜像は現像装置１３により非接触の状態で反転現像され、感光体１０の回転に応じイエロー（Ｙ）のトナー像が形成される。
【００６３】
上記画像形成プロセスによって画像形成体である感光体１０上に形成されたＹのトナー像が、転写器２５によって、中間転写ベルト２０上に転写される。
【００６４】
次いで中間転写ベルト２０は、Ｙのトナー像と同期が取られ、マゼンタ（Ｍ）の画像形成手段１により、スコロトロン帯電器１１の帯電作用により電位が付与され、書き込み装置１２によってＭの色信号すなわち読み取り装置８０からのＭの画像データに対応する電気信号による画像書込が行われ、現像装置１３による非接触の反転現像によって感光体１０上に形成されたＭのトナー像が、Ｍの転写器２５によって、前記のＹのトナー像の上から重ね合わせて形成される。
【００６５】
同様のプロセスにより、Ｙ、Ｍの重ね合わせトナー像と同期が取られ、シアン（Ｃ）の画像形成手段１により、感光体１０上に形成された、Ｃの色信号によるＣの画像データに対応するＣのトナー像が、Ｃの転写器２５によって、前記のＹ、Ｍ、のトナー像上から重ね合わせて形成され、更にＹ、Ｍ、Ｃの重ね合わせトナー像と同期が取られ、黒色（Ｋ）の画像形成手段１により、感光体１０上に形成された、Ｋの色信号によるＫの画像データに対応するＫのトナー像が、Ｋの転写器によって、前記のＹ、Ｍ、Ｃ、のトナー像の上からＫのトナー像が重ね合わせて形成され、中間転写ベルト２０上それぞれにＹ、Ｍ、Ｃ、およびＫの重ね合わせカラートナー画像が形成される。
【００６６】
また、一次転写後の各色の感光体１０上の面に残ったトナーは、クリーニングユニット１４により残留トナーが除去され、不図示の帯電前の一様露光器により先の画像形成における感光体１０、履歴が解消されて、次の画像形成サイクルにはいる。
【００６７】
前記重ね合わせトナー画像を担持している中間転写ベルト２０は矢印Ｆの方向に送られ、転写材Ｐが、転写材収納手段である給紙カセット５４より、送り出しローラ７０によって送り出され、搬送ローラ７３を経てタイミングローラ７１へ搬送され、中間転写ベルト２０上のトナー画像と同期がとられて、タイミングローラ７１の駆動によって、転写ローラ２６の転写領域Ｓに給送される。
【００６８】
中間転写ベルト２０に重畳した転写材Ｐは、転写領域Ｓでアースローラ２２と転写ローラ２６に挟持転写され、定着装置４で加熱ローラ４１、加圧ローラ４２のニップ部Ｔで挟持、加圧して定着され、排紙ローラ８１で、排紙皿８２へ排紙される。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。
【図２】第１の発明に係る図１における定着装置を拡大した図である。
【図３】図２のＸＸ矢視断面を示す図である。
【図４】ヒートパイプの構造と効果を説明するための図である。
【図５】第２の発明に係る定着装置を拡大した図である。
【図６】図５のＸＸ矢視断面を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１  画像形成手段
４１  加熱ローラ
４２  加圧ローラ
４４  外部加熱ローラ
４６  ハロゲンヒータ
５  加圧機構
５０（Ａ）、５０（Ｂ）  ローラ支持板
５３  圧着バネ
５４  偏芯カム
６  クリーニング部
６０  クリーニングウェブ
６１  押圧ローラ
６１Ａ  清掃ローラ
Ｂ１  コントロール部
【図１】
2006084791.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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