(57)【要約】【課題】定着上二次転写定着装置において、紙詰まり時の紙の急速な温度上昇を低減させ発火に至るのを未然に防止する。【解決手段】画像形成装置（１）の二次転写方式の定着装置（１２）において、転写定着部材（１３）を外側から加熱する輻射加熱源（１５）を、転写定着部材と加圧部材（１４）とのニップ部Ｎの上流側に順に並ぶように複数設置し、加熱源を分散させて熱源一つあたりの出力を抑える。これらの輻射熱源それぞれに個々に対応する反射板（２２）を設ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像が転写される転写定着部材と、該転写定着部材を加圧してニップを形成する加圧部材とを備える転写定着装置において、
前記ニップの上流側に前記転写定着部材の外側から前記転写定着部材又は前記トナー像を加熱する複数の輻射熱源と、
前記複数の輻射熱源のそれぞれに対応する、複数の反射板とを備えることを特徴とする転写定着装置。
【請求項２】
前記複数の輻射熱源と反射板は、ニップ入口に近いものほど、輻射熱源と反射板の対による転写定着部材に対しての単位面積当たりの加熱能力を小さく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の転写定着装置。
【請求項３】
前記複数の輻射熱源への供給電力を個別に制御する加熱制御手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の転写定着装置。
【請求項４】
前記複数の輻射熱源は、記録媒体搬送方向と直交方向の配向分布が少なくとも二種類の異なる配光分布を有するものを含み構成されることを特徴とする請求項１記載の転写定着装置。
【請求項５】
前記異なる配光分布を有する輻射熱源が互いに補完的、補足的な配光分布を有することを特徴とする請求項４記載の転写定着装置。
【請求項６】
前記反射板のうち少なくとも一つの反射板の外側には断熱層を設けることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の転写定着装置。
【請求項７】
前記転写定着部材が無端状のベルトであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の転写定着装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の転写定着装置を備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真式の複写機、プリンタ、ファクシミリなどに用いられる定着装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やファクシミリあるいはプリンタさらには印刷機などの画像形成装置においては、例えば記録用紙などのシート上に転写されて担持されている未定着画像を加熱定着することにより複写物や記録物を得ることができる。定着に際しては、未定着画像を担持しているシートを挟持搬送しながら未定着画像を加熱することにより未定着画像中に含まれる現像剤、特にトナーの溶融軟化及びシートへの浸透を行わせることによりシートにトナーを定着することが行われる。
【０００３】
この種の画像形成装置には、像担持体から転写定着部材を介さずに転写部材直接の転写定着同時方式の他、中間転写体に加圧部材を圧接してニップを形成し、トナーをニップ手前で加熱し、加熱されたトナーをニップで記録媒体に定着する二次転写定着方式のものがある（例えば特許文献１、特許文献２参照。）。この方式では、中間転写体から記録媒体への２次転写は静電気力ではなく定着の熱によって行われる。また、トナーの加熱時間を長く設定することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−６３１２１号公報
【特許文献２】特開２００４−１４５２６０号公報
【０００５】
二次転写定着装置においては、転写定着部材上でのトナー加熱が構成上、必要であるが、そのための加熱源としてトナーを直接加熱する輻射熱源の利用は効率が高く有効である。なぜなら、転写定着部材上に担持されたトナーを外側より加熱すると言うことは、紙などの記録媒体に転写、定着する際のトナー界面を直接加熱していることにほかならないからである。
【０００６】
ところで、このような輻射直接加熱を利用した定着装置において、記録媒体の紙詰まりが発生したときに、輻射熱源の制御も何らかの原因による故障で制御不能となると、万が一紙が輻射加熱源にさらされる位置に詰まっている場合、急速に異常過熱し、発火にいたる危険性がある。
【０００７】
紙詰まりが発生したときに、紙が輻射加熱源にさらされる位置に詰まっていなくても、高温に加熱された反射板に接触する位置に詰まってしまった場合にも、同様に紙が高温に異常過熱され自然発火にいたる危険性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明は定着上二次転写定着方式の転写定着装置やこれを用いた画像形成装置において、紙詰まりが発生し輻射加熱源にさらされる位置に紙が詰まった場合でも、異常過熱が起こらず発火にいたる危険性を簡単な構成によって低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、トナー像が転写される転写定着部材と、該転写定着部材を加圧してニップを形成する加圧部材とを備える転写定着装置において、前記ニップの上流側に前記転写定着部材の外側から前記転写定着部材又は前記トナー像を加熱する複数の輻射熱源と、前記複数の輻射熱源のそれぞれに対応する、複数の反射板とを備えることを特徴とする。
【００１０】
これによって、輻射加熱源を複数配置にし、熱源を分散させて加熱源一つあたりの出力を抑え、紙詰まり時の紙の急速な温度上昇を低減させ発火に至るのを未然に防止することができる。
【００１１】
また本発明は、前記複数の輻射熱源と反射板が、ニップ入口に近いものほど、輻射熱源と反射板の対による転写定着部材に対しての単位面積当たりの加熱能力を小さく設定されていることを特徴とする。輻射加熱源を複数配置にし、熱源を分散させ、特にニップ部に近い加熱源の出力を抑えることにより、紙詰まり時の紙の急速な温度上昇を防ぐことができる。前記複数の輻射熱源への供給電力を個別に制御する加熱制御手段を備えるようにすると好ましい。
【００１２】
また、前記複数の輻射熱源は、記録媒体搬送方向と直交方向の配向分布が少なくとも二種類の異なる配光分布を有するものを含み構成されるようにしても良い。例えば異なる配光分布を有する輻射熱源が互いに補完的、補足的な配光分布を有するようにする。このようにすることで、転写定着部材の両端部の異常な温度上昇をより確実に防ぐことができる。
【００１３】
前記反射板のうち少なくとも一つの反射板の外側には断熱層を設けるようにすると好ましい。少なくとも紙詰まり時に紙が接触する可能性がある反射板の外側に断熱層を設けることによって、紙が接触した場合の異常加熱および自然発火を防ぐことができる。
【００１４】
また、前記転写定着部材を無端状のベルトで構成することもできる。転写定着部材をベルトにすることで、ローラ構成よりも容易に複数熱源の配置などができるようになり、レイアウトの自由度を広げることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、画像の定着装置において、輻射加熱源を複数配置にし加熱源一つあたりの出力を抑え、熱源を分散させることにより、紙詰まり時の紙の急速な温度上昇を低減させて発火に至るのを未然に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面に従って説明する。ここでは、フルカラー複写機を例に挙げて説明する。なお、以下はこの発明の最良の形態の例であって、いわゆる当業者が特許請求の範囲内で、変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、以下の説明は特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１７】
（第１の実施形態）
先ず、図1及び図２に基づいて本発明第１の実施形態における画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機の要部構成及びその動作の概要を説明する。図１は、本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す図、図２は定着装置部を示す要部拡大図である。カラー複写機1は、図１に示すように装置本体中央部に位置し定着装置１２を含んだ画像形成部１００、該画像形成部の下方に配設された給紙部２００、画像形成部の上方に位置する原稿読み取り部３００、原稿搬送部４００、用紙搬送部５００を有している。カラー複写機1は、この他に排紙トレイ、両面反転ユニット（図示せず）等を備える。なお、符号１６ａ〜１６ｄは給紙トレイ（給紙カセット）である。
【００１８】
画像形成部１００には、水平方向に延びる転写面を有する中間転写体としての中間転写ベルト２が配置されており、中間転写ベルト２の上面には、色分解色と補色関係にあるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の４色のトナー像をそれぞれ形成するためのユニットが設けられている。すなわち、補色関係にある色のトナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）による像を担持可能な像担持体としての感光体３（３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂ）が記録媒体搬送方向順に並ぶように中間転写ベルト２の転写面に沿って並置されている。
【００１９】
各感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂはそれぞれ同じ方向（図では反時計回り方向）に回転可能なドラムで構成されており、その周りには、回転過程に同期して画像形成処理を実行するために、帯電装置４、光書き込み手段としての書き込み装置５、現像装置６、1次転写装置７、及びクリーニング装置８が配置されている。各符号に付記しているアルファベットは、感光体３の場合と同様、トナーの色別に対応して付してある。各現像装置６には、それぞれの色のカラートナーが収容されている。
【００２０】
中間転写体としての中間転写ベルト２は、駆動ローラ９と従動ローラ１０とに掛け回されて感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂとの対峙位置に配設され、図では時計回り方向に移動可能な構成を有している。従動ローラ１０と対向する位置には、中間転写ベルト２の表面をクリーニングするクリーニング装置１１が配設されている。
【００２１】
感光体３（３Ｙ〜３Ｂ）上には静電潜像が形成される。例えば感光体３Ｙを例にとると、その表面が帯電装置４により一様に帯電され、書きこみ装置５で画像情報（画像読取部で読み取ったデータ、又は図示しないＰＣ等外部より送られた画像信号）に基づいてレーザー光等の光信号を変換し、感光体３Ｙ上に照射することにより静電潜像が形成される。該静電潜像はイエローのトナーを収容した現像装置６Ｙによりトナー像として可視像化され、該トナー像は所定のバイアスが印加される1次転写装置７Ｙにより中間転写ベルト２上に１次転写される。他の感光体３Ｍ、３Ｃ、３Ｂにおいてもトナーの色（現像装置）が異なるだけで同様の画像形成がなされ、それぞれの色のトナー像が中間転写ベルト２上に順次転写されて重ね合わせられる。なお、転写後感光体３上に残留したトナーはクリーニング装置８により除去され、また、転写後図示しない除電ランプにより感光体３の電位が初期化され、次の作像工程に備えられる。
【００２２】
給紙部２００は、記録媒体としての用紙Ｐを積載収容する給紙トレイ１６と、該給紙トレイ１６内の用紙Ｐを最上のものから順に１枚ずつ分離して給紙する給紙コロ１７と、給紙された用紙Ｐを搬送する搬送ローラ対１８と、用紙Ｐが一旦停止され、斜めずれを修正された後、転写定着ローラ１３および加圧ローラ１４上の画像の先端と搬送方向の所定位置とが一致するタイミングでニップ部Ｎに向けて送り出されるレジストローラ対１９を有している。駆動ローラ９の近傍には、定着装置１２が設けられている。
【００２３】
定着装置１２はトナー像が転写される転写定着部材としての転写定着ローラ１３および該転写定着部材を加圧してニップを形成する加圧部材としての加圧ローラ１４を含み構成されている。転写定着ローラ１３および加圧ローラ１４はアルミニウム等の金属製パイプ状芯金５３と、その表面に積層された0.05〜0.5mm程度の弾性層（ゴム層等）と10〜30μｍのフッ素系樹脂系材料であるＰＦＡやＰＴＦＥ等の離型層で構成される。また、転写定着ローラ１３近傍のニップ部Ｎの上流側にはローラ表層上のトナー像を加熱する加熱手段としてハロゲンヒータ１５と反射板２２が複数設けられている。ハロゲンヒータ１５は定着ローラ１３に対向する面を開放した断面Ｕの字形状の反射部材としての反射板２２内に配置されている。
【００２４】
各ハロゲンヒータ１５と反射板２２の単位面積あたりの加熱能力は、ニップ部Ｎ側に近いものほど、低くなるように設計されている。すなわち、各ハロゲンヒータ１５は同一定格のものを使用しているが、各ハロゲンヒータ１５への供給電力を個別に制御する加熱制御手段を介して加熱電力をニップ部Ｎ側に近いものほど低くなるように設定してある。これは、紙がニップ入口付近で詰まってしまった場合、輻射加熱源と反射板がニップ入口近くに設置されているものほど、紙との対面・接触の確率が高くなるので、そのようなものほど単位面積当たりの出力を弱くしてあることが安全上望ましいためである。なお、加熱制御手段を用いずに定格の異なる各ハロゲンヒータ１５を順に配置するようにしても良い。
【００２５】
輻射熱源の長手方向の配光分布が均一である場合、小サイズ紙を連続通紙すると、転写定着部材長手方向に対して中央部しか熱が取られないため、それに対して両端部が加熱により異常に昇温してしまう慮がある。転写定着部材が異常加熱してしまうと、中間転写体との接触部から熱が中間転写体へと移動し続け、中間転写体が加熱されてしまう。中間転写体が加熱されると、機内全体が昇温しやすい傾向になったり、感光体との接触部にも熱が伝わるなどして、トナー固着などの不具合を生じる。
【００２６】
従って本実施形態では、さらに各ハロゲンヒータ１５の記録媒体搬送方向と直交方向の配光分布は互いに異なっており、ひとつは中央部のみに配置された加熱領域（照射領域）が大きいもの、ひとつは両端部のみに配置された加熱領域が大きいものとなっている。このように互いに補完的、補足的な異なる配光分布を有する輻射熱源を複数配置することで個々の輻射熱源の発熱量を抑えながらも転写定着部材に対しての均一で十分な加熱を実現している。
【００２７】
また、転写定着ローラ１３の表面温度を測定するために非画像領域（画像非形成領域）に設けられた不図示のサーミスタと加熱制御手段としてそれぞれの表面温度に基づいてハロゲンヒータ１５のオンオフをコントロールする温度コントローラが設けてあり、温度をコントロールできるようになっている。
【００２８】
また、転写定着ローラ13および加圧ローラ14の離型層をカーボン等の導電物質を分散させた導電性のフッ素系樹脂系材料で構成し芯金と接続することで、該離型層間に転写バイアスを印加することが可能となり、転写バイアスを低電圧にでき、かつ、転写時の飛び散りを抑制できる。
【００２９】
本実施形態における定着装置１２では、図１に示すように、中間転写ベルト２と転写定着(加圧)ローラ１３（１４）との間には、転写定着(加圧)ローラ１３（１４）から中間転写ベルト２への熱放射（熱移動）を抑制する熱移動抑止部材（熱遮蔽部材）としての断熱プレート２０が設けられている。断熱プレート２０は、中間転写ベルト２から転写定着(加圧)ローラ１３（１４）への２次転写を阻害しない状態で中間転写ベルト２への熱放射を極力抑えるように、開口部を有する形状に形成されており、図示しない定着装置筐体部、画像形成装置本体のいずれの側で支持してもよい。
【００３０】
断熱プレート２０としては、放射率の低い金属光沢を有する板状のものが好ましく、特に２枚の金属シートを微小空隙又は断熱材を挟んで配置すると優れた効果が得られる。また、ノートパソコンのＣＰＵ冷却用等に用いられるマイクロヒートパイプ構造を内包する薄板を用いても良く、熱移動抑止部材を低温に保ち熱移動を適切に抑制することができる。
【００３１】
また、本実施形態では、中間転写ベルト２の転写定着(加圧)ローラ１３（１４）に対する転写部（転写定着(加圧)ローラ１３（１４）との対向部）と、最も上流側に位置する感光体３Ｂに対する転写部との間に中間転写ベルト２の熱を奪う冷却部材としての冷却ローラ２１０が設けられている。冷却ローラ２１０は熱伝導率の高い材料で形成されており、中間転写ベルト２に接触して回転する。本実施形態では断熱プレート２０と冷却ローラ２１０の双方を設ける構成としたが、いずれか一方を設ける構成としてもよい。本実施形態によれば、中間転写体の温度を低減でき、中間転写体側の熱劣化を抑制できる。また、転写定着部材の設計上の自由度を大きくすることができる。
【００３２】
次に、上記実施の形態での定着装置１２における動作について図２の要部拡大図を参照して説明する。中間転写ベルト２上に形成されたトナー像Ｔは、マイナスに帯電しており、駆動ローラ９側が、-0.5ｋＶ〜2.0ｋＶ、転写定着ローラ１３の芯金が0Ｖになるようにバイアスが印加されることで、転写定着ローラ１３に順次転写される。この際、転写定着ローラ１３上のトナー像Ｔ１はハロゲンヒータ１５により所定の温度まで加熱されている。
【００３３】
その後、トナー像Ｔ１がニップ部Ｎに差し掛かる（到達する）タイミングに同期してレジストローラ１９より記録媒体Ｐが送り出され、ニップ部Ｎにおいて加圧力とトナーそのものが保持していた熱によって、トナー像Ｔ１は記録媒体Ｐへ転写同時定着される。
【００３４】
この様に、トナー像Ｔのみを予め加熱する過程が十分に得られるので、トナーＴと記録媒体Ｐを同時に加熱する従来方式に比べて加熱温度を低くできる。実験の結果、転写定着ローラ１３および加圧ローラ１４の温度は110〜120°Ｃの低温でも十分な画質が得られることが確認された。
【００３５】
ちなみに、従来のカラー画像形成装置では十分な光沢を得るために用紙による温度低下を考慮して白黒画像形成装置に比べて1．5倍ほどの熱量を与えていた。このため、用紙が必要以上に加熱されるとともに、トナーと用紙の密着性も必要以上に高められていた。
【００３６】
本実施形態では、記録媒体Ｐを考慮せずに十分な光沢を得るための温度を独立に設定できるので、転写定着ローラ１３の温度（定着設定温度）を低くできる。また、トナーＴと用紙の密着性も必要以上に高められることがないだけではなく、用紙Ｐはニップ部Ｎのみで加熱されるので過度に加熱されることがないので、省エネ化に寄与する。
【００３７】
さらには、輻射加熱源としての各ハロゲンヒータ１５の一つあたりの出力を抑えつつ、複数に分散させることで、紙詰まり時において、万が一、ハロゲンヒータ１５が制御不能状態に陥っても、紙の急速な温度上昇を回避することができる。
【００３８】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２実施の形態について説明する。転写定着部材がローラの場合、転写定着ローラに対して輻射加熱源を複数配置するには、そのためのスペースを確保するために転写定着ローラを大径にしなければならない等の画像形成装置のレイアウト上の制約が生じる。この点を改善するために、この実施の形態は第１実施形態とほぼ同様な構成で、図３の要部拡大図に示したように加圧ローラ１４と対峙して無端状の転写定着ベルト５５と転写定着ベルト５５を介してニップNを形成する転写ローラ５６を設け、さらに転写定着ベルト５５を張架し、該転写定着ベルト５５を加熱するための加熱ローラ５７が設けられる。転写ローラ５６はアルミニウム等の金属製ローラもしくは金属製ローラ表面にカーボン等の導電体を分散させたゴム層を有し、不図示のバイアス印加手段に接続される。
【００３９】
転写定着ベルト５５は３層構造をしており、内側から基材となるポリイミドフィルムが70μｍ、弾性層のシリコンゴムが200μｍさらに表面に、PFAが20μｍコーティングされる。離型層を導電性のPFAにすることで、転写の飛び散りを抑制できる。また、弾性層を設けることで、ニップ部Ｎで定着する際に加熱面がトナーＴや用紙Ｐの凹凸に追従しやすくなり、画像の光沢ムラを防止し、高画質化できる。
【００４０】
加熱ローラ５７はアルミニウム素材で筒状に構成され、転写定着ベルト５５に従動して回転する。また、転写定着ベルト５５の近傍にはトナー像Ｔ１を加熱するためのハロゲンヒータ１５と反射板２２が設けられている。さらに、反射板２２のうち、もっともニップ部Ｎ側に近いもの、すなわち紙詰まり時に紙が接触する可能性の高い反射板２２の外側には断熱層２３が設けられている。
【００４１】
転写定着ローラ１３及び転写定着ベルト５５の表面温度を測定するための非画像領域に設けられた不図示のサーミスタとそれぞれの表面温度に基づいてハロゲンヒータ１５のオンオフをコントロールするための温度コントローラ（不図示）が設けてあり、それぞれのハロゲンヒータ１５を独立に温度をコントロールできるようになっている。
【００４２】
この実施形態も動作としては、第１実施形態の場合とほぼ同様であり、転写定着ベルト５５にトナー像Ｔ１を転写し、ニップ部Ｎに記録媒体Ｐを通紙することで、記録媒体Ｐにトナー像Ｔ１が定着される。
【００４３】
このように第２実施形態では、転写定着部材を転写定着ベルト５５で構成することで、転写定着ローラ１３を用いた第１の実施形態の構成よりも容易に複数熱源の配置が可能となっている。
【００４４】
以上、実施の形態を挙げて説明したように、本発明では、輻射加熱源を複数配置にし加熱源一つあたりの出力を抑え、熱源を分散させることにより、紙詰まり時の紙の急速な温度上昇を低減させて発火に至るのを未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態である画像形成装置要部を示す要部拡大図である。
【図３】本発明の第２の実施形態である画像形成装置要部を示す要部拡大図である。
【符号の説明】
【００４６】
１…カラー複写機
２…中間転写ベルト
３…感光体
４…帯電装置
５…書きこみ装置
６…現像装置
７…１次転写装置（中間転写体）
８…クリーニング装置
９…駆動ローラ
１０…従動ローラ
１１…クリーニング装置
１２…定着装置
１３…転写定着ローラ（転写定着部材）
１４…加圧ローラ（加圧部材）
１５…ハロゲンヒータ（輻射加熱源）
１６…給紙トレイ
１７…給紙コロ
１８…搬送ローラ対
１９…レジストローラ
２０…断熱プレート
２１…加圧バネ
２２…反射板
２３…断熱層
５３…芯金
５５…転写定着ベルト（転写定着部材）
５６…転写ローラ
５７…加熱ローラ
１００…画像形成部
２００…給紙部
２１０…冷却ローラ
Ｎ…ニップ部
Ｔ、Ｔ１…トナー像
Ｐ…用紙
【図１】
2006023533.tif 000003
【図２】
2006023533.tif 000004
【図３】
2006023533.tif 000005