(57)【要約】【課題】巻付きジャムを防止するとともに、加圧ローラの立ち上がり時間を短くすることができる。【解決手段】画像面側に定着ベルト２０４を有するベルト定着装置２５において、定着ニップを形成するローラ対２０１，２０２は表面離型層の内側に少なくとも１．５ｍｍ以上の断熱層２０２ａがあり、転写紙裏面側と接触する加圧ローラ２０２には、外周部に前記加圧ローラ表面を加熱する外部加熱ローラ２０９が設けられ、定着ローラ２０１と加圧ローラ２０２とで形成される定着ニップ内の曲率半径を、加圧ローラ２０２側を中心として６０ｍｍ以上１１５ｍｍ以下に設定する。【選択図】        図２
2004212417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像面側に定着ベルトを有するベルト定着装置において、
定着ニップを形成するローラ対は表面離型層の内側に少なくとも１．５ｍｍ以上の断熱層があり、
転写紙裏面側と接触する加圧ローラには、外周部に前記加圧ローラ表面を加熱する外部加熱手段が設けられていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
定着ローラと加圧ローラとで形成する定着ニップ内の曲率半径が６０ｍｍ以上１１５ｍｍ以下であり、かつ前記曲率半径の中心が加圧ローラ側にあることを特徴とする請求項１の定着装置。
【請求項３】
加圧ローラの前記断熱層がスポンジ状部材により形成されていることを特徴とする請求項１または２の画像形成装置。
【請求項４】
記録媒体に可視画像を形成する画像形成手段と、
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の定着装置と、
を備え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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、Ｆａｘなどの画像形成装置における定着装置に係り、特に、特にベルトを使用した定着装置及びこの定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ベルト定着装置は、従来のローラ定着装置に比べ装置の小型化ができ、かつ立ち上がり時間が早いなどの利点がある。これはローラ定着装置に比べ広い定着ニップ幅を取ることができるからである。また、この種の技術として、特許文献１に開示された発明が公知である。この発明は、抵抗発熱体を備えた加熱体と、この加熱体と摺接する定着フィルムと、この定着フィルムとニップを形成する加圧回転体とを有し、前記ニップで顕画像を支持した支持体を挟持搬送して定着する定着装置において、前記加圧回転体外部に当該回転体を加熱する外部加熱手段を設けたものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−６９１７６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようにベルト定着装置は、従来のローラ定着装置に比べ装置の小型化ができ、かつ立ち上がり時間が早いが、同一ローラ径でニップ幅を広くしようとすると巻付き量が増える。そのため定着熱量は確保できるが、加圧ローラからの分離性が悪化し、ジャムを防止することが難しい。
【０００５】
これを防ぐためには定着ニップの形状を平行に近くすれば良いが、そのためには加圧ローラのゴム厚さを厚くする必要がある。また、従来のように加圧ローラ芯金内部にヒータを内蔵したタイプでは加圧ローラの立ち上がり時間が長くなってしまう。
【０００６】
本発明はこのような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、巻付きジャムを防止するとともに、加圧ローラの立ち上がり時間を短くすることができる定着装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、第１の手段は、画像面側に定着ベルトを有するベルト定着装置において、定着ニップを形成するローラ対は表面離型層の内側に少なくとも１．５ｍｍ以上の断熱層があり、転写紙裏面側と接触する加圧ローラには、外周部に前記加圧ローラ表面を加熱する外部加熱手段が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
第２の手段は、第１の手段において、定着ローラと加圧ローラとで形成する定着ニップ内の曲率半径が６０ｍｍ以上１１５ｍｍ以下であり、かつ前記曲率半径の中心が加圧ローラ側にあることを特徴とする。
【０００９】
第３の手段は、第１または第２の手段において、加圧ローラの前記断熱層がスポンジ状部材により形成されていることを特徴とする。
【００１０】
第４の手段は、記録媒体に可視画像を形成する画像形成手段と、第１ないし第３の手段に係る定着装置とから画像形成装置を構成したことを特徴とする。
【００１１】
第１の手段によれば、定着ニップ形状が適切に設定され、これにより、巻付きジャムを防止するとともに、加圧ローラの立ち上がり時間を短くすることができる。
【００１２】
第２の手段よれば、定着ニップ形状を適切な範囲に規定され、これにより、巻付きジャムを確実に防止することができる。
【００１３】
第３の手段によれば、加圧ローラの断熱層にスポンジ状部材を使用するので、より断熱効果が高くなり、立ち上がり時間を早くすることができる。
【００１４】
第４の手段によれば、第１ないし第３の手段に係る定着装置の効果を奏する画像形成装置を提供することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
図１において、参照番号１００は複写装置本体、２００はそれを載せる給紙テーブル、３００は複写装置本体１００上に取り付けるスキャナ、４００はさらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）である。
【００１７】
複写装置本体１００には、中央に、無端ベルト状の中間転写体１０が設けられている。この中間転写体１０は、例えば伸びの少ないフッ素系樹脂や伸びの大きなゴム材料に帆布など伸びにくい材料で構成されたベース層と、このベース層上に設けられた弾性層と、この弾性層の表面にコーティングされた平滑性のよいコート層から構成されている。弾性層は、例えばフッ素系ゴムやアクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴムなどで作られており、コート層は、例えばフッ素系樹脂で作られている。
【００１８】
上述のように構成された中間転写体１０は、図１に示すように、第１、第２、第３の支持ローラ１４，１５，１６に掛け回されており、図１において時計回りに回転する。この実施の形態においては、３つ支持ローラのなかで第２の支持ローラ１５の左に、画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置１７が設けられている。
【００１９】
また、第１の支持ローラ１４と第２の支持ローラ１５間に張り渡された中間転写体１０上に、その搬送方向に沿って、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の単色画像を形成するための４つの感光体４０Ｙ，４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｋ及び画像形成手段１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋを横に並べて配置してタンデム画像形成部２０を構成している。そのタンデム画像形成部２０の上には、図１に示すように、さらに露光装置２１が設けられている。なお、参照番号の後に付けたアルファベットは色彩を表すもので、イエロー用はＹ、シアン用にＣ、マゼンタ用はＭ、ブラック用はＫをつけて区別している。符号６２は中間転写体１０上に各色の画像を１次転写する転写装置である。
【００２０】
一方、中間転写体１０を挟んでタンデム画像形成部２０と反対の側には、２次転写装置２２が備えられている。２次転写装置２２は、図示例では、２つのローラ２３間に、無端ベルトである２次転写ベルト２４を掛け渡すことにより構成されており、中間転写体１０を介して第３の支持ローラ１６に押し当てるように配置され、中間転写体１０上の画像を転写紙に転写する。
【００２１】
２次転写装置２２の横には、転写紙上の転写画像を定着する定着装置２５が設けられている。定着装置２５は、無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てるようにして構成されている。上述した２次転写装置２２には、画像転写後の転写紙をこの定着装置２５へと搬送する転写紙搬送機能も備えている。もちろん、２次転写装置２２として、転写ローラや非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、この転写紙搬送機能を併せて備えることは難しくなる。
【００２２】
このような２次転写装置２２および定着装置２５の下に、タンデム画像形成部２０と平行に、転写紙の両面に画像を記録すべく転写紙を反転する転写紙反転装置２８が設けられている。
【００２３】
さて、このカラー複写機を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットするか、原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットして、原稿自動搬送装置４００を閉じてそれで押さえる。そして、スタートスイッチ(図示しない）を押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動して後、他方コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００を駆動し、第１走行体３３および第２走行体３４を走行する。そして、第１走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取りセンサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。
【００２４】
また、上記のスタートスイッチを押すと、図示しない駆動モータで駆動ローラである第１の支持ローラ１４を回転駆動し、残り２つの従動ローラである第２および第３の支持ローラ１５，１６を従動回転し、中間転写体１０を回転搬送する。同時に、個々の画像形成手段１８でその感光体４０を回転して各感光体４０上にそれぞれ、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写体１０の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写体１０上に合成カラー画像を形成する。
【００２５】
一方、上記のスタートスイッチを押すと、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つを選択回転し、ペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４の１つから転写紙を繰り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して複写機本体１００内の給紙路４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。給紙はこの外に、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上の転写紙を繰り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止めるようにしてもよい。
【００２６】
そして、中間転写体１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写体１０と２次転写装置２２との間に転写紙を送り込み、２次転写装置２２で転写して転写紙上にカラー画像を記録する。
【００２７】
画像転写後の転写紙は、２次転写装置２２によって定着装置２５へと送り込み、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写画像を定着した後、切換爪５５で切り換えて排出ローラ５６で排出し、排紙トレイ５７上にスタックする。こんとき、切換爪５５で切り換えて転写紙反転装置２８に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出するようにもできる。
【００２８】
一方、画像転写後の中間転写体１０は、中間転写体クリーニング装置１７で、画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成部２０による再度の画像形成に備える。なお、レジストローラ４９は一般的には接地されて使用されることが多いが、転写紙の紙粉除去のためにバイアスを印加することも可能である。
【００２９】
図２は定着装置２５の概略構成図である。同図において、定着装置２５は、定着ローラ２０１と加圧ローラ２０２からなり、定着ローラ２０１には加熱ローラ２０３との間に定着ベルト２０４（図１における定着ベルト２６に対応）が張設されている。定着ベルト２０４はまた、補助ローラ２０５によって所定の張力が付与されている。加熱ローラ２０３は加熱ヒータ２０６によって加熱され、加熱ローラ２０３の外周部にはサーミスタ２０７が設けられ、このサーミスタ２０７によって検出した温度に基づいて加熱ヒータ２０６の発熱状態が制御される。また、定着ベルト２０４の通紙側とは逆の側にオイル塗布ローラ２０８が設けられ、転写紙と定着ベルト２０４との剥離性を確保している。
【００３０】
一方、加圧ローラ２０２の外周には、外部加熱ローラ２０９が接触して加圧ローラ２０２表面を加熱している。
【００３１】
大略、このように構成された定着装置では、加圧ローラ２０２はφ４０ｍｍ、厚さｔ＝１．５ｍｍのシリコンゴムの断熱層２０２ａが外周部に沿って一体に設けられたゴムローラからなっている。定着ローラ２０１はφ３０ｍｍ、厚さｔ＝６ｍｍのシリコンスポンジ層２０１ａが外周部に沿って一体に設けられたスポンジローラからなる。加圧ローラ２０２と定着ローラ２０１のニップ部におけるの食込み量は１．５ｍｍである。加熱ローラ２０３はφ３０ｍｍ、厚さｔ＝０．７ｍｍのアルミパイプからなり、補助ローラ２０５はφ８ｍｍのステンレス（ＳＵＳ）ローラからなり、加熱ローラ２０３の内部に設けられた加熱ヒータ２０６の出力は７５０Ｗである。
【００３２】
定着ベルト２０４はφ６０ｍｍ、厚さｔ＝９０μｍのポリイミドベルト表面に厚さｔ＝１５０μｍのシリコンゴムがコーティングされている。加圧ローラ２０２表面を加熱する外部加熱ローラ２０９は、φ１８ｍｍ、厚さｔ＝０．５ｍｍのアルミパイプからなり、内部には３５０Ｗのハロゲンヒータを内蔵している。温度制御は図示しないサーミスタが外部加熱ローラ表面に当接し、このサーミスタによって検出した温度に基づいて行われる。
【００３３】
なお、前記例では、加圧ローラ２０２の外周部のシリコンゴム厚ｔを、ｔ＝１．５ｍｍとしているが、１．５ｍｍ＜ｔ＜４．５ｍｍとすることもできる。
【００３４】
また、前記加圧ローラ２０２をφ４０ｍｍ、厚さｔ＝５ｍｍのシリコンスポンジローラとし、その表面をＰＦＡチューブで覆って形成することもできる。
【００３５】
このように構成すると、加圧ローラ２０２に弾性を有する断熱層２０２ａを設けることにより、加圧ローラ２０２からの転写紙の分離性を向上させ、かつ、加圧ローラ２０２表面を加熱する外部加熱ローラ２０９を設けて加熱することにより、立ち上がり時間を短くすることができた。このように構成した本実施形態における立ち上がり時間は４５秒である。ちなみに、従来の加圧ローラ内部にヒータを内蔵した場合（同じ３５０Ｗ）、立ち上がり時間は１００秒であった。
【００３６】
また、前述のように加圧ローラの外周部の断熱層２０２ａを厚さｔ＝５ｍｍのシリコンスポンジによって形成すると、発明では４５秒であった体上がり時間がスポンジローラにすると２５秒に短縮できた。すなわち、厚さｔ＝１．５ｍｍのシリコンゴムに代えてｔ＝５ｍｍのシリコンスポンジとすると、スポンジゴムはシリコンゴムよりも断熱性が良好であるため、加圧ローラの立ち上がり時間が短くなると考えられる。
【００３７】
図３は定着ローラスポンジ厚、加圧ローラゴム厚、定着ニップ曲率及び巻き付きジャム発生の関係を示す図である。この図では、定着ローラスポンジ厚は６ｍｍ、加圧ローラゴム厚は０．５ｍｍから０．５ｍｍ刻みで５．０ｍｍまで取ったときの定着ニップ曲率と巻き付きジャムがどの位置で発生したかということを示している。
【００３８】
評価は７０ｇ／ｍ２紙、Ａ３、フルカラー画像、画像面積５０％とし、巻付きジャム（Ｊａｍ）の発生しやすい２８℃、８０％の環境で１２時間調湿した条件で通紙確認を行った。定着ニップ曲率は全て加圧ローラ２０２に巻付く側の形状である。図３中の「×加圧」は加圧ローラ２０２に対する巻付きジャム。「×定着」は定着ベルト２０４側への巻付きジャムの発生を示している。この図３から、定着ニップ曲率が６０〜１１５ｍｍの範囲に設定することにより巻付きジャムが防止できることが分かる。
【００３９】
なお、この実施形態では、多色の画像形成装置を例示しているが、単色の画像形成装置にも適用できることは言うまでもない。ただし、この形式の定着装置は、トナー層が最大４層形成されるカラー画像形成装置により好適である。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、巻付きジャムを防止するとともに、加圧ローラの立ち上がり時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る定着装置の概略構成を示す図である。
【図３】定着ローラスポンジ厚、加圧ローラゴム厚、定着ニップ曲率及び巻き付きジャム発生の関係を示す図である。
【符号の説明】
２５  定着装置
２０１  定着ローラ
２０２  加圧ローラ
２０２ａ  断熱層
２０３  加熱ローラ
２０４  定着ベルト
２０５  補助ローラ
２０６  加熱ヒータ
２０７  サーミスタ
２０９  外部加熱ローラ
【図１】
2004212417.tif 000003
【図２】
2004212417.tif 000004
【図３】
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