(57)【要約】【課題】現像剤像の用紙への定着不良を防止すると共に印刷レディ状態から最初に印刷を行うまでの時間を短くできる定着装置を提供する。【解決手段】用紙Ｐに担持された現像剤像を加熱するための加熱ローラ２と、用紙を剥離すると共に定着ベルトから伝わる熱を断熱する断熱手段を備えた剥離部材３と、加熱ローラ２と剥離部材３とに掛け渡された無端状の定着ベルト４と、定着ベルト４を介して加熱ローラへ圧接し、ニップ幅を形成する加圧ローラ６とを有し、加熱ローラ２、定着ベルト４及び加圧ローラ６により用紙に担持された現像剤像を用紙へ定着させる。【選択図】  図１
2005031310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙に担持された現像剤像を加熱するための加熱ローラと、用紙を剥離するための剥離部材と、前記加熱ローラと前記剥離部材とに掛け渡された無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトを介して前記加熱ローラへ圧接し、ニップ幅を形成する加圧ローラとを有し、前記加熱ローラ、前記定着ベルト及び前記加圧ローラにより用紙に担持された現像剤像を前記用紙へ定着させる定着装置において、
前記剥離部材は、前記定着ベルトから伝わる熱を断熱する断熱手段を備えていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記剥離部材を、用紙に担持された現像剤像を前記用紙へ定着させる位置より用紙の搬送方向の下流側に配置したことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、用紙に担持された現像剤像を定着させる定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタル複合機やプリンタなどの画像形成装置には用紙に担持された現像剤像、例えばトナー像を定着させる定着装置が設けられている。この定着装置は例えば加熱ローラ、定着ローラ及び定着ベルトなどからなり、加熱ローラと定着ローラとに無端状の定着ベルトが掛け渡された構成のものが知られている。この定着装置の定着ベルトは、定着ベルトの外周面に接触するクリーニングローラなどの当接部材が設けられていると、定着ベルトが回転するときに定着ベルトから当接部材に熱を奪われてしまう。そのため、すくなくとも１つの当接部材の定着ベルトに接する部分が耐熱性フェルトと耐熱性樹脂の少なくとも一方によって構成することにより、当接部材に奪われる熱の量を効果的に防止する定着装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２００２−１２３１１１公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一方、ヒータを内蔵した加熱ローラと、この加熱ローラとアルミニウムのローラなどの剥離部材に掛け渡された定着ベルトと、定着ベルトを介して加熱ローラに圧接し、ニップ幅を形成する加圧ローラなどから構成される定着装置も知られている。この定着装置は、プリント動作に連動して定着ベルトの回転を開始し、未定着トナーを担持した用紙がニップ幅を通過するときに熱と圧力により未定着トナーを用紙に定着させるようになっている。この定着装置は印刷レディ状態が続くと、加熱ローラに接しない定着ベルトの部分や剥離部材は放熱により冷めてしまう。この状態でプリント動作が指示され定着ベルトの回転が開始した場合に、加熱されていた定着ベルトの部分の熱が剥離部材に奪われてしまうことになる。このため定着ベルトの温度の立ち上がりが遅くなってしまい、トナーを定着させるための設定温度に到達する前に未定着トナー像が担持された用紙がニップを通過しトナー像の定着不良が発生する。この定着不良は定着ベルトの温度が設定温度に立ち上がるまで定着装置への通紙を禁止する構成を設けることにより防止することは可能である。しかしながら、このような構成を設けると印刷レディ状態から最初に印刷を行うまでの時間が長くなってしまう。また、この構成の定着装置の場合、剥離部材は定着ベルトの内周面に接触しているため、上述した定着ベルトの外周面に当接する当接部材の定着装置との接触面に耐熱性フェルトと耐熱性樹脂の少なくとも一方を用いる構成は適用することができず、剥離部材に奪われる熱の量を効果的に防止することはできない。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、定着ベルトの内周面に接触して設けられた剥離部材に断熱手段を設けることにより、現像剤像の用紙への定着不良を防止すると共に印刷レディ状態から最初に印刷を行うまでの時間を短くできる定着装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、用紙に担持された現像剤像を加熱するための加熱ローラと、用紙を剥離すると共に定着ベルトから伝わる熱を断熱する断熱手段を備えた剥離部材と、加熱ローラと剥離部材とに掛け渡された無端状の定着ベルトと、定着ベルトを介して加熱ローラへ圧接し、ニップ幅を形成する加圧ローラとを有し、加熱ローラ、定着ベルト及び加圧ローラにより用紙に担持された現像剤像を用紙へ定着させるものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は定着装置１の概略的な構成を示す断面図であり、図２は定着装置１の概略的な制御構成を示す図である。図１に示すように、定着装置１には、加熱ローラ２、剥離部材３、定着ベルト４、サーミスタ５及び加圧ローラ６が設けられている。
【０００８】
加熱ローラ２は、内部にＩＨコイル２ｂが配置されており、このＩＨコイル２ｂに通電することにより加熱ローラ２の表面層２ａを加熱する。また、図示しないが加熱ローラ２の軸方向の両端部はそれぞれ軸受けによって支持されており、図中矢印で示す反時計回りの方向に回転するようになっている。
【０００９】
剥離部材３は、加熱ローラ２から略水平方向の所定位置に配置されており、材質がＳｉ（ケイ素）スポンジからなる円筒形状のローラで構成されている。このＳｉスポンジは多孔質な性質を有するため空気を内包し定着ベルト４の内周面と接触する表面は短時間で上昇するが、内部に対しては断熱する効果を有している（断熱手段）。また、図示しないが剥離部材３の両端部はそれぞれ軸受けによって支持されている。
【００１０】
定着ベルト４は加熱ローラ２と剥離部材３とに無端状にかつ所定の張力が与えられるように掛け渡されている。また、定着ベルト４は、その内周面と加熱ローラ２の表面層２ａが接触することにより加熱される。
【００１１】
サーミスタ５は、定着ベルト４の表面温度を検出する。この検出される温度は、用紙Ｐに担持された現像剤像、例えばトナー像をその用紙Ｐへ定着させるための設定温度以上に定着ベルト４が加熱されているか否かを検出するために用いられる。
【００１２】
加圧ローラ６は、定着ベルト４を介して加熱ローラ２に圧接しニップ幅を形成するように加熱ローラ２の鉛直下方の所定位置に配置されている。また、図示しないが加圧ローラ６の軸方向の両端部はそれぞれ軸受けによって支持されており、図中矢印で示す時計回りの方向に回転するようになっている。
【００１３】
図２に示すように、定着装置１を制御する制御部１１はサーミスタ５で検出された温度に基づいて例えば印刷レディ状態に設定された温度範囲に定着ベルト４の表面の温度を保つようにＩＨコイル２ｂへの通電を制御する。また、制御部１１は駆動制御部１２を制御して、加熱ローラ２及び加圧ローラ６の回転駆動を制御する。
【００１４】
続いて、このように構成された定着装置１にトナー像が担持された用紙Ｐが搬送されたときに、印刷レディ状態にある定着装置がトナー像をその用紙Ｐに定着させる動作について説明する。このトナー像が担持された用紙Ｐは例えばディジタル複合機やプリンタなどの画像形成装置では、プリント動作開始の指示を受付けると、給紙カセットから搬送された用紙Ｐに電子写真プロセスにより所定の画像のトナー像が用紙Ｐに担持され、定着装置まで搬送される。
【００１５】
先ず、所定の印刷動作が終了、すなわち、用紙Ｐにトナー像が定着され定着装置１が設けられた画像形成装置の外部へ用紙Ｐが排出された後、定着装置１は印刷レディ状態となる。このとき、加熱ローラ２の表面層２ａ、定着ベルト４及び剥離部材３も設定温度に加熱されている状態となっている。
【００１６】
印刷レディ状態において定着装置１は、サーミスタ５で検出する温度が設定された温度範囲となるようにＩＨコイル２ｂの通電を制御する。このとき、定着ベルト４の回転は停止しているため加熱ローラ２の表面層２ａと接触している定着ベルト４のベルト部分は設定された温度範囲となるように加熱されている。一方、加熱ローラ２の表面層２ａと接触していない定着ベルト４のベルト部分及び剥離部材３は加熱されず放熱してしまうため印刷レディ状態が続くほど冷めていく。
【００１７】
このように定着ベルト４のベルトの一部や剥離部材３が冷めた状態において、制御部１１は印刷動作を開始する命令を受付けると、制御部１１は加熱ローラ２の回転を開始する。この加熱ローラ２の回転と同期して加圧ローラ６及び定着ベルト４の回転も開始するため、冷めていた定着ベルト４のベルト部分が加熱ローラ２の表面層２ａに移動する。また、加熱ローラ２により加熱され設定温度を保っていた定着ベルト４のベルト部分が剥離部材３に接触して剥離部材３に熱が奪われてしまう。このような状態になるためサーミスタ５が検出する温度が一旦急減に下がってしまう。
【００１８】
しかしながら、剥離部材３は、材質がＳｉスポンジで構成されているので定着ベルト４の加熱されていたベルト部分から奪った熱により表面が短時間で加熱され、内部に対しては定着ベルト４から伝わる熱は断熱され、Ｓｉスポンジのローラからなる剥離部材３の表面は少ない熱の量で設定温度に加熱されるため、定着ベルト４から奪う熱の量が少なくなる。したがって、一旦設定温度から落ち込んだサーミスタ５で検出される定着ベルト４の温度を短時間で加熱ローラ２の表面層２ａの加熱により定着を行うための設定温度以上に戻すことができる。
【００１９】
このようにしてサーミスタ５で検出する温度が設定温度以上となると、用紙Ｐが定着ベルト４と加圧ローラ６との間に送り込まれる。定着装置１は、用紙Ｐが加圧ローラにより形成されたニップ幅を通過するときにトナーを熱と圧力により用紙Ｐに定着させる。トナー像が定着された用紙Ｐは下流側に配置された剥離部材３近傍で、定着ベルト４から自然剥離され、さらに後段に配置された剥離ガイド７によりガイドされ、用紙Ｐを図示しない外部へ排出するための搬送部に送り出される。
【００２０】
図３は剥離部材３の材質として従来例のようにアルミニウムを使用した場合とＳｉスポンジを使用し場合とで、上述した印刷動作を行うときにサーミスタ５で検出する温度をグラフで示した図である。
【００２１】
図３に示すように、剥離部材としてアルミニウムのローラを用いた場合のサーミスタ５の温度変化をグラフａで示し、Ｓｉスポンジを用いた場合のサーミスタ５の温度変化をグラフｂで示している。また、時刻Ｔ１は、定着装置１が印刷レディ状態で印刷動作の指示を受付けた時刻を示し、時刻Ｔ２は剥離部材３としてＳｉスポンジを用いた場合に印刷可能となる設定温度に達した時刻を示し、時刻Ｔ３は剥離部材３にアルミニウムを用いた場合に印刷可能となる設定温度に達した時刻を示している。したがって、図中白抜きの矢印で示すように、定着装置１は時刻Ｔ１まで印刷レディ状態となり加熱ローラ２等の回転動作を行わず、時刻Ｔ１経過後は加熱ローラ２等の回転動作を開始する。
【００２２】
グラフａとグラフｂとを比較すると、グラフｂの方がグラフａよりも短時間で設定温度に達している。すなわち、Ｓｉスポンジのローラを剥離部材３として用いた場合の方がアルミニウムのローラを用いた場合より短時間で設定温度に達することができるため、定着装置１は未定着のトナーが担持された用紙Ｐがサーミスタ５で検出される温度が設定温度に達する前に定着装置１に送り込まれることを回避しトナー像の用紙への定着不良を防止すると共に印刷レディ状態から最初に印刷を行うまでの時間、すなわちファーストコピータイムを短くできる。
【００２３】
上述した実施の形態では、剥離部材３としてＳｉスポンジを使用しているが、図４から図７に示す材質及び形状のものを使用する構成としても良い。
【００２４】
図４は剥離部材３を、セラミックファイバーを成形したローラ３ａとしたものである。このように硬度が高く耐熱性に優れるセラミックファイバーを材質とするため、定着ベルト４から熱を奪う熱の量を少なくして断熱効果を得ると共に剥離部材３の外周面が印刷動作により定着ベルト４の内周面と接触することにより生じる経年変化に対しても有効なものとすることができる。
【００２５】
図５は剥離部材３をローラの表層に例えば耐熱性の繊維を植毛したローラ３ｂとしたものであり、図６は剥離部材３を耐熱性樹脂の表面に突起形状を有するローラ３ｃとしたものである。このように耐熱性の繊維又は樹脂を用いると共に繊維、突起形状を設けて定着ベルト４の内周面との接触面を少なくする構成としても良い。なお、図６で示すように耐熱性樹脂の表面が突起形状でなくとも、溝形状とする構成でも良い。図７は剥離部材３をローラではなく、固定部材３ｄとしたものである。この固定部材３ｄは、断熱性の材質で構成されると共に断面が半円形状（半円形状は加熱ローラと反対側）であり、この半円形状の表面には突起形状を有し、定着ベルト４の内周面との接触面を少なくしている。なお、固定部材３ｄの半円形状の表面は突起形状でなくても溝形状でも良い。また、半円形状に限られるものではなく、定着ベルト４の内周面と固定部材３ｄの表面との接触面が小さく摺動性がある形状をした構成であれば良い。図５から図７を用いて説明したように定着ベルト４と剥離部材３との接触面を小さくすることによりさらに剥離部材３の断熱効果を高めることができる。
【００２６】
このように剥離部材３を図４から図７を参照して説明した構成としても、加熱ローラ２の表面層２ａから奪われる熱の量も少なくすることができ、一旦設定温度から落ち込んだサーミスタ５で検出される定着ベルト４の温度を短時間で設定温度以上に戻すことができるため、定着装置１は未定着のトナーが担持された用紙Ｐがサーミスタ５で検出される温度が設定温度に達する前に定着装置１に送り込まれることを回避しトナー像の用紙Ｐへの定着不良を防止すると共に印刷レディ状態から最初に印刷を行うまでの時間を短くできる。
【００２７】
なお、この発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、現像剤像の用紙への定着不良を防止すると共に印刷レディ状態から最初に印刷を行うまでの時間を短くできる定着装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における定着装置を概略的に示す断面図。
【図２】同実施の形態における定着装置の概略的な制御構成を示す図。
【図３】同実施の形態における検出した温度を示すグラフを示す図。
【図４】同実施の形態における他の剥離部材の断面を示す図。
【図５】同実施の形態における他の剥離部材の断面を示す図。
【図６】同実施の形態における他の剥離部材の断面を示す図。
【図７】同実施の形態における他の剥離部材の断面を示す図。
【符号の説明】
１…定着装置、２…加熱ローラ、２ａ…加熱ローラの表面層、２ｂ…ＩＨコイル、３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ…剥離部材、４…定着ベルト、５…サーミスタ、６…加圧ローラ
【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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【図７】
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