(57)【要約】【課題】  定着ベルトを回転する間に、加熱ローラにより加熱された定着ベルトの温度を剥離ローラで奪わないようにして、定着ベルトの定着温度を保持してウォームアップタイムの短縮を図り、定着効率を向上し定着画像の高画質化を図る。【解決手段】  剥離ローラの芯ローラと外周ローラとの間に中空パイプを配置して、剥離ローラを低熱容量の構造体とすることにより、剥離ローラの断熱効果を高める。これにより剥離ローラとの接触にかかわらず、定着ベルトの温度低下を小さくして、ウォーミングアップ時の高速化及び定着時の定着可能温度の保持を得る。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動され記録媒体と接触する定着ベルトと、
前記定着ベルトを加熱する加熱部材と、
前記定着ベルトにテンションを与えて前記定着ベルトを回転可能に支持する支持部材と、
前記定着ベルトに圧接する加圧部材とを具備する定着装置において、
前記支持部材は、ローラ状の芯部材と、前記芯部材と同軸であって前記定着ベルトに接触する外周部材と、前記芯部材と前記外周部材との間隙に略均等に配置されるパイプ状の複数本の中空部材により構成してなることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記中空部材は前記芯部材と前記外周部材との間隙にて密着固定してなることを特徴とする請求項1記載の定着装置。
【請求項３】
前記中空部材は前記芯部材と前記外周部材との間隙にて接着剤により接着固定してなることを特徴とする請求項1記載の定着装置。
【請求項４】
前記外周部材の材厚をＴ１、前記中空部材の材厚をＴ２としたとき、Ｔ１≧Ｔ２とすることを特徴とする請求項1乃至請求項３のいずれか記載の定着装置。
【請求項５】
前記芯部材、前記外周部材及び前記中空部材の熱伝導率を夫々９０Ｗ／ｍ・Ｋ以下とすることを特徴とする請求項1乃至請求項３のいずれか記載の定着装置。
【請求項６】
前記加熱部材が内部に加熱手段を有する加熱ローラであり、前記支持部材が前記加熱ローラより径の小さい剥離ローラであることを特徴とする請求項1乃至請求項３のいずれか記載の定着装置。
【請求項７】
前記加圧部材は前記加熱ローラ位置にて前記定着ベルトに圧接することを特徴とする請求項６記載の定着装置。
【請求項８】
前記加熱部材が加熱ローラであり、
前記支持部材が剥離ローラであり、
前記加圧部材が加圧ローラであり、
前記芯部材は芯ローラであり、
前記外周部材は外周ローラであり
前記中空部材が中空パイプであることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項９】
前記中空パイプは前記芯ローラと前記外周ローラとの間隙にて密着固定してなることを特徴とする請求項８記載の定着装置。
【請求項１０】
前記中空パイプは前記芯ローラと前記外周ローラとの間隙にて接着剤により接着固定してなることを特徴とする請求項８記載の定着装置。
【請求項１１】
前記外周ローラの材厚をＴ１、前記中空パイプの材厚をＴ２としたとき、Ｔ１≧Ｔ２とすることを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれか記載の定着装置。
【請求項１２】
前記芯ローラ、前記外周ローラ及び前記中空パイプの熱伝導率を夫々９０Ｗ／ｍ・Ｋ以下とすることを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれか記載の定着装置。
【請求項１３】
前記加熱ローラの径より前記剥離ローラの径を小さくすることを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれか記載の定着装置。
【請求項１４】
前記加圧ローラは前記加熱ローラ位置にて前記定着ベルトに圧接することを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれか記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式により画像を形成する複写機やプリンタ等において、定着ベルトを用いて記録媒体上のトナー像を定着する定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の複写機やプリンタ等画像形成装置にあっては近年ベルト方式の定着装置が開発されている。このベルト方式の定着装置は、定着時間を長く設定出来ることから、トナーが重ねられるカラー画像においても良好な定着性を得られる。このベルト方式の定着装置として、加熱ローラ及び剥離ローラ間にエンドレスベルト状の定着ベルトを掛け渡し、加熱ローラにより定着ベルトを加熱し、定着ベルトと加圧ローラとのニップ部にシート紙を挿通してトナー像の加熱加圧定着を行うものがある。定着ベルトは、高速且つ良好な定着を得るためにウォームアップタイムの短縮及び所定の定着温度の保持が要求される。このため加熱ローラと共に定着ベルトを支持する剥離ローラは、定着ベルトを冷却しないように断熱性の高いローラを用いる事が要求され、更に装置の小型軽量化及び省エネルギー化のために軽量化を図る事が要求される。
【０００３】
このため従来定着ローラの芯金の中央部の内側に、ヒートパイプを複数本設けてなるパイプを有する装置が開示されている。（例えば特許文献１参照。）
【特許文献１】特開２００４−１０９６４９号公報(第４頁、図２、３)  しかしながら上記（特許文献１）のパイプは、芯金内部に設置して芯金への熱の均一な拡散を行う構造と成っている。即ち上記パイプは、パイプの中空部と芯金との断熱構造を取るものでは無い。
【０００４】
他方従来、内部にエアーが送られる中空パイプからなり定着用ベルトからの外側に接触して、加熱定着後の用紙を急激に冷却して定着ベルトから用紙を剥離する剥離ローラが開示されている。（例えば特許文献２参照。）
【特許文献２】特開平８−２９２６６９号公報(第３、４頁、図２、３)  更に従来、断熱性を有する剥離ローラとして、耐熱性シリコンゴムや耐熱性スポンジからなるローラあるいは、セラミックローラにＰＦＡ（パーフルオロアルキルビニルエーテル）チューブをかぶせた物もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上記（特許文献２）の剥離ローラは、用紙と共に定着用ベルトも冷却してしまい、定着ベルトの温度保持を得ようとするものでは無い。また断熱性を有する剥離ローラとして、耐熱性シリコンゴムや耐熱性スポンジからなるローラあるいは、セラミックローラにＰＦＡ（パーフルオロアルキルビニルエーテル）チューブをかぶせた物を使用した場合、耐熱性シリコンゴムや耐熱性スポンジは熱伝導率が比較的高く、より高い断熱効果を得られずウォームアップタイムの短縮を得られない。更にセラミックローラはセラミックに内包されている空気層により断熱効果が生まれウォームアップタイムの短縮に寄与するものの製造精度を確保するのが難しく又破損防止対策を必要としなければならず比較的高価となってしまう。
【０００６】
そこで本発明は上記課題を解決するものであり、定着ベルトを用いる定着装置において、ウォームアップタイムの短縮を図りかつ所定の定着温度を保持して定着効率を高めて、高速にて高画質の定着画像を得る定着装置を提供することを目的とする。ことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記課題を解決するための手段として、回転駆動され記録媒体と接触する定着ベルトと、前記定着ベルトを加熱する加熱部材と、前記定着ベルトにテンションを与えて前記定着ベルトを回転可能に支持する支持部材と、前記定着ベルトに圧接する加圧部材とを具備する定着装置において、前記支持部材は、ローラ状の芯部材と、前記芯部材と同軸であって前記定着ベルトに接触する外周部材と、前記芯部材と前記外周部材との間隙に略均等に配置されるパイプ状の複数本の中空部材により構成してなるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、芯ローラと外周ローラの間に中空パイプを略均等に配置することにより、軽量且つ安価でありながら断熱性の高い支持部材を容易に得る事が可能となる。従ってこのような支持部材を定着ベルトの支持に用いることにより、定着ベルトの温度低下を防止出来、定着装置のウォーミングアップの高速化を得られ、又高画質の定着画像を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例について図１乃至図６を用いて説明する。図１は本発明の実施例の定着装置を搭載する１例のカラー画像形成装置１００を示す外観斜視図であり、図２はカラー画像形成装置１００の画像形成部１及び給紙部１０を示す概略構成図である。カラー画像形成装置１００の画像形成部１の上部には、原稿をスキャナ装置２２ａへ搬送する原稿搬送ユニット２２が設けられ、カラー画像形成装置１００の前面上部には操作パネル２３が設けられる。カラー画像形成装置１００の画像形成部１の下部には、複数段の給紙カセット２４を有する給紙部１０が配置される。カラー画像形成装置１００の画像形成部１の一側面部には両面画像形成時にシート紙Ｐを反転する反転搬送装置２６が開閉自在に設けられる。
【００１０】
給紙部１０は、給紙カセット２４からピックアップローラ７によりシート紙Ｐを取り出し、分離ローラ１６、搬送ローラ９を経て、シート紙Ｐをレジストローラ１７方向に給紙する。画像形成部１の、感光体ドラム２周囲には、感光体ドラム２の矢印ｓ方向の回転に従い順次感光体ドラム２を一様に帯電する帯電器５、帯電された感光体ドラム２に潜像を形成するための潜像形成部であるレーザ露光装置４からのレーザ光４ａの照射位置４ｂ、ブラック現像装置８Ｂ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の現像剤により現像を行う現像装置８ａ、８ｂ、８ｃを矢印ｔ方向に回転可能に支持するリボルバタイプのカラー現像装置８Ａを有している。
【００１１】
更に感光体ドラム２周囲には、駆動ローラ３ｃ、従動ローラ３ａ及びテンションローラ３ｂ、３ｄにより張架され、１次転写ローラ１２位置にて感光体ドラム２上のトナー画像を１次転写される中間転写ベルト３を有する転写ベルト装置３５及びクリーナ装置６が配置されている。中間転写ベルト３は、ベルトクリーニング装置１４を有する。又画像形成部１は、中間転写ベルト３に重ねられた複数色のトナー画像を、記録媒体であるシート紙Ｐに２次転写する２次転写ローラ１１、シート紙Ｐ上のトナー像を定着する定着ベルト式の定着装置１３、定着後シート紙Ｐを排紙部３１に排出する排紙ローラ３０、反転搬送装置２６を有している。
【００１２】
次に定着装置１３について述べる。定着装置１３は、図３乃至図６に示す様に加熱部材である加熱ローラ５１及び支持部材である断熱性の剥離ローラ５４に掛け渡され剥離ローラ５４の駆動により矢印ｖ方向に回転される定着ベルト５３を有する加熱部１３ａを有する。又定着装置１３は、加圧アーム６２及び加圧ばね６３により加熱ローラ５１に押圧され、定着ベルト５３と等速で矢印ｗ方向に回転される加圧ローラ５２を有する加圧部１３ｂを有する。これにより加熱ローラ５１に支持される定着ベルト５３及び加圧ローラ５２との間には所望のニップ５３ａが形成される。
【００１３】
加熱ローラ５１は外径５０ｍｍ、材厚０．７５ｍｍの鉄製パイプ５１ａの内部に電磁誘導コイル５１ｂを有し、誘導加熱される。剥離ローラ５４は、熱伝導率１６Ｗ／ｍＫのステンレス（ＳＵＳ３０４）を用いて構成する。剥離ローラ５４は、芯部材である外径１０ｍｍの芯ローラ５４ａ及び、外周部材である材厚Ｔ１が０．５ｍｍ、外径φ２０ｍｍの外周ローラ５４ｂの間に、中空部材である材厚Ｔ２が０．３ｍｍ、外径φ４．５ｍｍの中空パイプ５４ｃを均等に配置して成る。剥離ローラ５４は、芯ローラ５４ａと外周ローラ５４ｂとの間に中空パイプ５４ｃを配置して空間を設けることにより、低熱容量の構造体とすることが出来、高い断熱効果を有することと成る。図４に示す様に、剥離ローラ５４は常に定着ベルト５３にテンションを与える矢印Ｆ方向に付勢され、図示しない駆動モータにより駆動回転する。剥離ローラ５４は、外周ローラ５４ｂの材厚Ｔ１が中空パイプ５４ｃの材厚Ｔ２より厚く形成されることから、中空パイプ５４ｃの形状が、外周ローラ５４ｂの形状に影響を及ぼすおそれが無く、表面に凹凸の無い表面がスムースな外周ローラ５４ｂを得られることとなる。
【００１４】
剥離ローラ５４は、ステンレスの芯ローラ５４ａ、外周ローラ６０及び中空パイプ５４ｃを伸管することにより、芯ローラ５４ａ及び外周ローラ６０の間隙に中空パイプ５４ｃを密着固定される。又剥離ローラ５４の芯ローラ５４ａの両端部には溝６３が形成される。剥離ローラ５４は、芯ローラ５４ａ及び外周ローラ６０の間隙に中空パイプ５４ｃを挿入後、隙間に接着剤を注入して、芯ローラ５４ａ及び外周ローラ６０の間隙に中空パイプ５４ｃを密着固定して形成しても良い。
【００１５】
定着ベルト５３は、ニッケル（Ｎｉ）基板にシリコンゴム及びＰＦＡ（パーフルオロアルキルビニルエーテル）を積層してなる３層ベルトから成っている。定着ベルト５３には、定着ベルト５３表面にオイルを供給するオイルローラ５５が接触している。オイルローラ５５には、オイルローラ５５表面の汚れを付着させてクリーニングするクリーニングローラ５６が接触している。又剥離ローラ５４近傍には、シート紙Ｐの巻き込みを防止する剥離プレート５８が設けられる。
【００１６】
加圧ローラ５２は、外径３８ｍｍのスポンジから成る。加圧ローラ５２周囲には、シート紙Ｐの巻き込みを防止する剥離爪５７及び、加圧ローラ表面の汚れを掻きとってクリーニングするクリーニングブレードユニット５９が設けられる。
【００１７】
次に画像形成部１によるカラー画像形成プロセスについて説明する。この画像形成部１においては、ブラック（ＢＫ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順にトナー像を重ねて、カラー画像を形成する。
【００１８】
画像形成プロセスを開始すると、定着装置１３にあっては、電磁誘導コイル５１ｂにより加熱ローラ５１が加熱され、剥離ローラ５４の駆動により定着ベルト５３が矢印ｖ方向に回転されウォーミングアップが開始される。この時、剥離ローラ５４が低熱容量の構造体であることから、定着ベルト５３は、剥離ローラ５４との接触時に加熱ローラ５１にて加熱された熱を大きく奪われることが無い。従って、定着ローラ５３は、高速にてウォーミングアップを達成される。
【００１９】
ウォーミングアップを完了しレディ状態になると、感光体ドラム２の駆動と共に中間転写ベルト３が矢印ｕ方向に回転される。感光体ドラム２は矢印ｓ方向の回転に従い帯電器５により一様に帯電され、レーザ露光装置４によりブラック画像信号に応じたレーザ光４ａを照射されブラックの静電潜像を形成され、現像位置に移動されているブラック現像装置８Ｂにより現像される。
【００２０】
感光体ドラム２上のブラック（ＢＫ）のトナー画像は、１次転写ローラ１２位置にて矢印ｕ方向に回転される中間転写ベルト３上に静電的に１次転写される。１次転写後感光体ドラム２は、クリーナ装置６により残留トナーをクリーニングされる。
【００２１】
この後、ブラック（ＢＫ）のトナー画像形成プロセスと同様に、順次シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）のトナー画像形成プロセスを繰り返して、中間転写ベルト３上の同一位置に複数色のトナー画像を重ねて、中間転写ベルト３上にフルカラートナー画像を得る。この間ブラック現像装置８Ｂは感光体ドラム２から離間し、カラー現像装置８Ａにあっては、各色の静電潜像の到達に合わせて矢印ｔ方向に回転して、シアン（Ｃ）現像装置８ｃ、マゼンタ（Ｍ）現像装置８ｂ、イエロー（Ｙ）現像装置８ａを順次感光体ドラム２に対向配置する。
【００２２】
この後、中間転写ベルト３に重ね合わされたブラック（ＢＫ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）のフルカラートナー画像は２次転写ローラ１１が対向される２次転写位置にてシート紙Ｐ上に一括２次転写される。シート紙Ｐは中間転写ベルト３上のフルカラートナー画像が２次転写位置に達するのと同期して二次転写位置に搬送されている。
【００２３】
フルカラートナー画像を形成されたシート紙Ｐは矢印ｘ方向に進み定着装置１３に搬送され、定着ベルト５３及び加圧ローラ５２との間のニップ５３ａに挿通されてフルカラートナー像を加熱加圧定着される。ニップ５３ａを通過したシート紙Ｐは、腰により定着ベルト５３から剥離され、剥離プレート５８にガイドされて排紙ローラ３０から排紙部３１に排出される。但しシート紙Ｐが加圧ローラ５２に巻き込まれた場合は剥離爪５７により剥離される。
【００２４】
この間矢印ｖ方向に回転する定着ベルト５３は、電磁誘導コイル５１ｂにより加熱される加熱ローラ５１との接触により加熱される。これにより定着ベルト５３は、加圧ローラ５２とのニップ５３ａにおいて、定着可能温度に保持される。定着ベルト５３はニップ５３ａを通過後剥離ローラ５４と接触するが、剥離ローラ５４が低熱容量の構造体であることから、熱を大きく奪われることが無い。従って、定着ベルト５３は剥離ローラ５４との接触後も加熱ローラ５１による加熱状態を略保持したまま、再度加熱ローラ５１に達し、加熱ローラ５１により再加熱されることとなる。又定着ベルト５３表面に付着したトナーは、オイルローラ５５により除去され、その後オイルローラ５５はクリーニングローラ５６によりクリーニングされる。加圧ローラ５２の汚れはクリーニングブレード５９により掻き取られる。
【００２５】
上記した様に、定着装置１３にて、定着ベルト５３は、剥離ローラ５４との接触にかかわらず熱を奪われることが無い。従って高速にてウォーミングアップを達成出来、又定着可能温度を保持出来る。
【００２６】
尚、この定着装置１３を用いて定着ベルト５３のウォーミングアップ時間をテストした所、室温２５℃の環境下で、外径φ２０ｍｍの耐熱シリコンゴムローラを設けてなる剥離ローラを用いた比較例と比べて、１８０℃の定着温度になるまでのウォーミングアップ時間が、約５％改善された。又本実施例の剥離ローラ５４の重量も比較例１と比べて、約３％低減した。
【００２７】
この実施例によれば、剥離ローラ５４の芯ローラ５４ａと外周ローラ５４ｂとの間に中空パイプ５４ｃを配置することにより、剥離ローラ５４を低熱容量の構造体とすることが出来、軽量且つ安価でありながら断熱効果を高めることが出来る。従ってこのような剥離ローラ５４により定着装置１３の定着ベルト５３にテンションを与えて駆動した場合に、剥離ローラ５４との接触にかかわらず、定着ベルトの温度低下を小さく出来、ウォーミングアップの高速化を得られる。又定着時には、定着ベルト５３の表面温度を所定の定着可能温度に容易に保持でき、定着ベルト５３による高画質の定着画像を得られる。
【００２８】
又この実施例によれば、外周ローラ５４ｂの材厚Ｔ１が中空パイプ５４ｃの材厚Ｔ２より厚く形成されるので、中空パイプ５４ｃの形状が、外周ローラ５４ｂの形状に影響を及ぼすおそれが無く、表面に凹凸の無い表面がスムースな外周ローラ５４ｂを容易に得られる。
【００２９】
尚この発明は、上記実施例に限られるものではなく、この発明の範囲内で種々変更可能であり、例えば本発明の断熱性の支持部材を用いてなる定着装置を搭載する画像形成装置の構造は限定されず、転写方法は中間転写ベルトを用いなくても良いし、複数の感光体ユニットを並列に配置するタンデム方式の画像形成装置であっても良い。又支持部材は、その材質や材厚等限定されず、実施例においてステンレスに変えて鉄を用いる等任意であるが、断熱性を保持するためには、熱伝導率が９０Ｗ／ｍＫ以下の材質を用いる事が好ましい。
【００３０】
更に中空パイプの形状が外周ローラに響かない様にするために、中空パイプの材厚Ｔ２を外周ローラの材厚Ｔ１以下にする事が好ましい。又支持部材の構造も任意であり中空パイプは、パイプ状であれば楕円状等で良いし、芯ローラ及び外周ローラ間に細い中空パイプを複数段配置する等しても良い。更に芯ローラも、中実で無くパイプ材であっても良い。又支持部材の製造プロセスあるいは支持部材の用途も限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例のカラー画像形成装置の外観斜視図である。
【図２】本発明の実施例のカラー画像形成装置の画像形成部を示す概略構成図である。
【図３】本発明の実施例の定着装置を示す概略斜視図である。
【図４】本発明の実施例の定着装置を示す概略構成図である。
【図５】本発明の実施例の剥離ローラの一部を示す概略構成図である。
【図６】本発明の実施例の剥離ローラを示す断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…画像形成部
２…感光体ドラム
３…中間転写ベルト
４…レーザ露光装置
８Ａ…カラー現像装置
１０…給紙部
１３…定着装置
５１…加熱ローラ
５１ａ…鉄製パイプ
５１ｂ…電磁誘導コイル
５２…加圧ローラ
５３…定着ベルト
５４…剥離ローラ
５４ａ…芯ローラ
５４ｂ…外周ローラ
５４ｃ…中空パイプ
１００…カラー画像形成装置
【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】
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【図６】
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