(57)【要約】【課題】熱効率が高く、ウォーミングアップ時の昇温時間の短い、また均一な定着性の得られるベルト式定着装置を装着した画像形成装置の提供。【解決手段】転写材上の未定着トナー画像を加圧加熱して固定する定着ベルトを有するベルト式定着装置を備えた画像形成装置であって、前記定着ベルトをその幅方向で一様に接触して加熱する加熱部材が、その両端に近い部分を実質的に低熱伝導性材料の部材で構成するか又は、低熱伝導率の接続部材を介し接合して構成することを特徴とする画像形成装置。【選択図】　　　　図３
2004085989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写材上の未定着トナー画像を加圧加熱して固定する定着ベルトを有するベルト式定着装置を備えた画像形成装置であって、前記定着ベルトをその幅方向で一様に接触して加熱する加熱部材が、その両端に近い部分を実質的に低熱伝導性材料の部材で構成するか又は、低熱伝導率の接続部材を介し接合して構成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記低熱伝導性材料の部材で接合される部分が、転写材の非通紙領域にあることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
転写材上の未定着トナー画像を加圧加熱して固定する定着ベルトを有するベルト式定着装置を備えた画像形成装置であって、前記定着ベルトをその幅方向で一様に接触して加熱する加熱部材が、少なくとも３つの分割された領域からなり、前記３つの領域が直列に接合され、前記分割された領域の接合面の少なくとも一方が、凹凸を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記分割された領域の接合面が、実質的に前記転写材の非通紙領域にあることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱効率を向上させてウォーミングアップ時間を短縮させたベルト式定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像形成装置に装着されるベルト式定着装置は特開平１０−３０７４９６号公報に記載があるように、加熱源としてヒータ等を内部に有する加熱部材としての加熱ローラとそれに並行に配置された支持ローラの間にエンドレスに定着ベルトが掛けられている。そして加圧ローラが前記定着ベルト及び転写材を介して前記支持ローラを押圧するように配されている。そして感光体上で形成されて現像されたトナー画像が転写された転写材が定着されて回収されるようにしてある。
【０００３】
このような定着ベルトは金属や耐熱性樹脂の単層もしくはこれらを必要な機能に応じて複層にして構成されている。
【０００４】
そして、定着ベルトは加熱ローラによってかなり高温に加熱されていてしかも一様な加熱を持続でき、かつ加熱が開始されて短時間に定常状態に達することが必要である。
【０００５】
しかし、加熱ローラには前述のように転写材通紙領域に配置された加熱源があり、加熱ローラの端部は支持部材に支持されて回転され、加熱ローラの表面の熱は端部から支持部材等を通して放熱されるため、端部の熱伝導率が大きかったり、加熱ローラの端部の開口スペースが大きかったりすると熱損失が増大する。このような状態ではエネルギ効率が下がり好ましくない。そして定常の稼働は定着ベルトが一様な加熱状態になってから行わなければならないのでこの状態ではウォーミングアップ時間が長くなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような従来技術の問題点を解決して、加熱部材としての加熱ローラの端部から有効な熱が外部に逃げて、加熱部材としての加熱ローラの熱効率が下がったり、そのためウォーミングアップ時間が長くなったりして画像形成装置の稼働率を低下させてしまうのを防止した効率の高い安定した、ベルト式定着装置を装着した画像形成装置を提供することを課題目的にする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的は次の技術手段（１）〜（４）項の何れかによって達成される。
【０００８】
（１）　転写材上の未定着トナー画像を加圧加熱して固定する定着ベルトを有するベルト式定着装置を備えた画像形成装置であって、前記定着ベルトをその幅方向で一様に接触して加熱する加熱部材が、その両端に近い部分を実質的に低熱伝導性材料の部材で構成するか又は、低熱伝導率の接続部材を介し接合して構成することを特徴とする画像形成装置。
【０００９】
（２）　前記低熱伝導性材料の部材で接合される部分が、転写材の非通紙領域にあることを特徴とする（１）項に記載の画像形成装置。
【００１０】
（３）　転写材上の未定着トナー画像を加圧加熱して固定する定着ベルトを有するベルト式定着装置を備えた画像形成装置であって、前記定着ベルトをその幅方向で一様に接触して加熱する加熱部材が、少なくとも３つの分割された領域からなり、前記３つの領域が直列に接合され、前記分割された領域の接合面の少なくとも一方が、凹凸を有することを特徴とする画像形成装置。
【００１１】
（４）　前記分割された領域の接合面が、実質的に前記転写材の非通紙領域にあることを特徴とする（３）項に記載の画像形成装置。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、以下の、本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。
【００１３】
図１は、本発明の画像形成装置の実施の形態としてのカラー画像形成装置を示す断面構成図である。
【００１４】
このカラー画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋと、無端ベルト状中間転写体ユニット７と、給紙搬送手段２１及び定着手段としてのベルト式定着装置２４とから成る。画像形成装置の本体Ａの上部には、原稿画像読み取り装置ＳＣが配置されている。
【００１５】
イエロー色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、第１の像担持体としてのドラム状の感光体１Ｙ、該感光体１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像手段４Ｙ、一次転写手段としての一次転写ローラ５Ｙ、クリーニング手段６Ｙを有する。マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、第１の像担持体としてのドラム状の感光体１Ｍ、該感光体１Ｍの周囲に配置された帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像手段４Ｍ、一次転写手段としての一次転写ローラ５Ｍ、クリーニング手段６Ｍを有する。シアン色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、第１の像担持体としてのドラム状の感光体１Ｃ、該感光体１Ｃの周囲に配置された帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像手段４Ｃ、一次転写手段としての一次転写ローラ５Ｃ、クリーニング手段６Ｃを有する。黒色画像を形成する画像形成部１０Ｋは、第１の像担持体としてのドラム状の感光体１Ｋ、該感光体１Ｋの周囲に配置された帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像手段４Ｋ、一次転写手段としての一次転写ローラ５Ｋ、クリーニング手段６Ｋを有する。
【００１６】
無端ベルト状中間転写体ユニット７は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持された半導電性エンドレスベルト状の第２の像担持体としての無端ベルト状中間転写体７０を有する。
【００１７】
画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋより形成された各色の画像は、一次転写ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋにより、回動する無端ベルト状中間転写体７０上に逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット２０内に収容された記録媒体として用紙等の転写材Ｐは、給紙手段２１により給紙され、複数の中間ローラ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ、レジストローラ２３を経て、二次転写手段５Ａに搬送され、転写材Ｐ上にカラー画像が一括転写される。カラー画像が転写された転写材Ｐは、ベルト式定着装置２４により定着処理され、排紙ローラ２５に挟持されて機外の排紙トレイ２６上に載置される。
【００１８】
一方、二次転写手段としての二次転写ローラ５Ａにより転写材Ｐにカラー画像を転写した後、転写材Ｐを曲率分離した無端ベルト状中間転写体７０は、クリーニング手段６Ａにより残留トナーが除去される。
【００１９】
画像形成処理中、一次転写ローラ５Ｋは常時、感光体１Ｋに圧接している。他の一次転写ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃはカラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃに圧接する。
【００２０】
二次転写ローラ５Ａは、ここを転写材Ｐが通過して二次転写が行われる時にのみ、無端ベルト状中間転写体７０に圧接する。
【００２１】
また、装置本体Ａから筐体８を支持レール８２Ｌ，８２Ｒを介して引き出し可能にしてある。
【００２２】
筐体８は、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋと、無端ベルト状中間転写体ユニット７とから成る。
【００２３】
画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、垂直方向に縦列配置されている。感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの図示左側方には無端ベルト状中間転写体ユニット７が配置されている。無端ベルト状中間転写体ユニット７は、ローラ７１，７２，７３，７４を巻回して回動可能な無端ベルト状中間転写体７０、一次転写ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ及びクリーニング手段６Ａとから成る。
【００２４】
筐体８の引き出し操作により、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋと、無端ベルト状中間転写体ユニット７とは、一体となって、本体Ａから引き出される。
【００２５】
筐体８の図示左側の支持レール８２Ｌは、無端ベルト状中間転写体７０の左方で、定着手段としてのベルト式定着装置２４の上方空間部に配置されている。筐体８の図示右側の支持レール８２Ｒは、最下部の現像手段４Ｋの下方付近に配置されている。支持レール８２Ｒは、現像手段４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋを筐体８に着脱する動作に支障を来さない位置に配置されている。
【００２６】
本発明の画像形成装置は、これに搭載されるベルト式定着装置２４に大きな特色を有するものであり、そのベルト式定着装置２４について図２の構成図を用いて順次説明する。
【００２７】
これは、ハロゲンランプ等の加熱源による加熱手段２４２を有する加熱部材としての加熱ローラ２４０と、該加熱ローラ２４０に平行で離間して配設される支持ローラ２５０と、前記加熱ローラ２４０及び前記支持ローラ２５０にエンドレスに掛け渡された定着ベルト２６０と、該定着ベルト２６０を介して前記支持ローラ２５０に対してこれを押圧手段で押圧してニップ部を形成する加圧ローラ２７０とを有するベルト式定着装置２４を基本構成とするものである。尚、加熱ローラ２４０の表面に近接して温度センサが設けられている。そして押圧手段はバネ２７１で前記加圧ローラ２７０を軸支する軸受部２７２を押圧するようにしてある。
【００２８】
即ち、感光体上に帯電、露光、現像によりトナー像を形成し、転写ベルト上で各色のトナー像を重ね合わせ、一括して転写材Ｐ上に転写したものを上記ベルト式定着装置２４で加圧及び加熱により固定する。トナー像を転写材Ｐに転写させた後の感光体は、クリーニング装置で転写時に感光体に残されたトナーを清掃した後、再び上記の帯電、露光、現像のサイクルに入り、次の像形成が行われる。
【００２９】
そして前記定着ベルト２６０は金属基体もしくは耐熱樹脂基体とシリコンゴムをベルト状に層成形してエンドレスのベルトにしたものである。また、離型性を向上させるために更にＰＦＡ，ＰＴＦＥなどからなる離型層を設けても良い。
【００３０】
加熱ローラ２４０はそのローラ本体２４１としてのアルミニウムパイプの表層に、ＰＦＡなどの低摩擦材料をベルトへの熱伝導性を低下させないよう２０〜７０μｍの薄膜に形成してあるが、端部には図３の加熱ローラの部分側断面図に示すように厚さ１〜５ｍｍの耐熱樹脂やセラミックなどからなる環状部材２４５を嵌めてある。この環状部材２４５は耐熱樹脂などの低熱伝導率の材料を用いたり、多孔質化することにより低熱伝導化された材料を用いている。そして環状部材２４５には定着ベルト２６０の幅方向を規制するフランジ状の位置規制部材２４４が同心に一体に取り付けられている。
【００３１】
そして、環状部材２４５はその端部に設けられた段付部２４５Ａの嵌合面２４５Ｂがローラ本体２４１の両端部に設けられた段付部２４１Ａの嵌合面２４１Ｂにそれぞれ嵌合して段付部２４５Ａ，２４１Ａ同士が同心に結合されている。そして環状部材２４５の他の端部は外周を小さくした形状にしてあり、その外周面が支持部材２４９としての軸受に回転可能に保持されている。
【００３２】
そして該環状部材２４５の材質を低熱伝導率の材料にすることによりローラ本体２４１から熱伝導による熱流出経路中に低熱伝導領域が存在することになるので熱が支持部材２４９等を通じて外部に流出するのが抑制される。
【００３３】
また、ベアリングなどの支持部材２４９との嵌合性向上のため、その嵌合支持部の精度が必要な場合には、金属等が多く使われる支持部材２４９とローラ本体２４１の間を、耐熱性樹脂やセラミック等の低熱伝導性材料の環状部材２４５によって、接合する構造にすることが望ましい。
【００３４】
環状部材２４５と加熱ローラ２４０のローラ本体２４１を同一の材料で構成したときでも図４の部分側断面図に示すように、両者を接続する接続部材２４６を低熱伝導率の材料で構成すれば、効果が得られる。このとき接続部材２４６には段付部２４６Ａが２つ作られ、それぞれローラ本体２４１の段付部２４１Ａ及び環状部材２４５の段付部２４５Ａと同心に嵌合接続して結合され加熱ローラ２４０が形成される。この場合、環状部材２４５の熱伝導率は高いままであるが低熱伝導率材料の接続部材２４６によって熱の伝導が妨げられるので支持部材２４９からの熱の流出はかなり避けられることになる。
【００３５】
また、この環状部材２４５は図５の部分側断面図に示すような形の環状部材２４７にすることもでき、図５に示すように、その段付部２４７Ａの嵌合面２４７Ｂを凹凸面にして実効接触面積を小さくすることによってローラ本体２４１からの熱伝導性を更に下げるようにすることができる。
【００３６】
凹凸を設ける手段としては、多数の溝を設けたり、島状の突起を多数設けたり、ブラスト処理などによって粗面化したりする方法がある。また、凹凸を設けるのは、上述のような環状部材２４７側の接合面２４７Ｂでも、加熱ローラ２４０のローラ本体２４１側の接合面２４１Ｂでもよい。その頂上部が加熱ローラ２４０のローラ本体２４１の内周面の延長面と一致するように島状の突起２４７Ｃを環状部材２４７側の接合面に設けた例を図５の部分側断面図及びそのＡ−Ａ面で切った部分正面断面図である図６に示す。
【００３７】
画像形成装置に通電が開始されると、加熱ローラ２４０に内蔵されたヒータ等の加熱源による加熱手段２４２の発熱が開始され、その輻射によりローラ本体２４１が加熱される。このとき端部が環状部材２４５，２４７の何れか又は接続部材２４６の実質的に低熱伝導性の部材によってかなり断熱されているため、加熱手段２４２の熱は僅かな損失でローラ本体２４１を加熱できるため、短時間での昇温が可能になり、加熱ローラ２４０の端部温度が低くなる温度不均一も改善される。
【００３８】
それは、前記環状部材２４５，２４７の何れか又は接続部材２４６の実質的に低熱伝導性の部材の部分は転写材Ｐの非通紙領域になっているためである。そのため転写材Ｐは定着に要する必要十分な加熱を効率良く受けて均一な定着がなされる。
【００３９】
定着ベルト２６０は、支持ローラ２５０もしくは加圧ローラ２７０によって駆動されており、給紙ガイド等により定着領域に搬送されてきたトナー画像を保持した転写材Ｐとしての紙と定着ベルト２６０を支持ローラ２５０と加圧ローラ２７０で挟んで加圧する。定着ベルト２６０の持つ熱による加熱と加圧ローラ２７０による加圧によって、トナーは転写材Ｐとしての紙に定着される。トナー層にはゴム、もしくはごく薄い離型性層を介してゴムが当接されるため、ゴムが変形して転写材Ｐとしての紙やトナー層の凹凸に追従して、均一に接触し、光沢むらなどのない均一な定着が行われ、トナー画像は適度な光沢を持ち、また定着後、転写材Ｐとしての紙は安定して定着ベルト２６０から分離される。
【００４０】
以上は加熱手段２４２としてハロゲンヒータを用いた場合について説明したが、加熱手段２４２としては電磁誘導加熱や抵抗発熱体など他の熱源を利用した加熱ローラ２４０でも同様の効果が得られる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明により加熱手段による発熱量は有効に活用されると共に、ウォーミングアップ時の昇温時間が短く、また均一な定着性の得られるベルト式定着装置を装着した画像形成装置が提供できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例のカラー画像形成装置を示す断面構成図である。
【図２】本発明の画像形成装置に装着されるベルト式定着装置の断面構成図である。
【図３】本発明の画像形成装置に装着されるベルト式定着装置の加熱ローラの部分側断面図である。
【図４】本発明の画像形成装置に装着されるベルト式定着装置の加熱ローラの部分側断面図である。
【図５】本発明の画像形成装置に装着されるベルト式定着装置の加熱ローラの部分側断面図である。
【図６】図５の加熱ローラの部分正面断面図である。
【符号の説明】
１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ　感光体
４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ　現像手段
５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ　一次転写手段としての一次転写ローラ
５Ａ　二次転写手段としての二次転写ローラ
６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ　クリーニング手段
２４　ベルト式定着装置
２４０　加熱ローラ
２４１　ローラ本体
２４１Ａ，２４５Ａ，２４７Ａ　段付部
２４１Ｂ，２４５Ｂ，２４７Ｂ　嵌合面（接合面）
２４２　加熱手段
２４４　位置規制部材
２４５，２４７　環状部材
２４６　接続部材
２４７Ｃ　突起
２４９　支持部材
２５０　支持ローラ
２６０　定着ベルト
２７０　加圧ローラ
２７１　バネ
２７２　軸受部
Ｐ　転写材
【図１】
2004085989.tif 000003
【図２】
2004085989.tif 000004
【図３】
2004085989.tif 000005
【図４】
2004085989.tif 000006
【図５】
2004085989.tif 000007
【図６】
2004085989.tif 000008