(57)【要約】【課題】定着部材の熱を効率よく逃がし易くして温度上昇を抑え、トナーのホットオフセット等や、定着部材の破壊、シワや光沢ムラ等の発生を防止しつつ、立ち上がり時間の短い定着装置を提供する。【解決手段】加熱手段５により加熱される定着部材２と、定着部材２と圧接する加圧部材１４とで形成されるニップ部Ｎに、トナー画像が転写されている記録材Ｐを通過させることで定着を行う定着装置において、定着部材２は、最高温度部分よりも内部に低温部分を含み、最高温度部分から低温部分への熱抵抗を定着部材の長手方向で異なるようにした。熱抵抗は回転中心方向への熱抵抗であり、長手方向の中央部２ｃと端部２ａ、２ｂとで異なり、中央部２ｃよりも端部２ａ、２ｂの熱抵抗を小さくした。【選択図】      図４
2005017762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段により加熱される定着部材と、前記定着部材と圧接する加圧部材とを備え、トナー画像が転写されている記録材を、前記定着部材と加圧部材とにより形成されるニップ部を通過させることで定着を行う定着装置において、
前記定着部材は、最高温度部分よりも内部に低温部分を含み、最高温度部分から低温部分への熱抵抗が、定着部材の長手方向で異なることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１記載の定着装置において、
前記定着部材は、その回転中心方向への熱抵抗が、前記長手方向の中央部と端部とで異なり、前記中央部よりも端部の熱抵抗が小さいことを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の定着装置において、
前記定着部材は、金属性の芯金上に形成した断熱層を有することを特徴とする定着装置。
【請求項４】
加熱手段により加熱される定着部材と、前記定着部材と圧接する加圧部材とを備え、トナー画像が転写されている記録材を、前記定着部材と加圧部材とにより形成されるニップ部を通過させることで定着を行う定着装置において、
前記定着部材は、最高温度部分よりも内部に断熱層及び低温部分を含み、前記断熱層の表面側と内面側との間の温度差が、定着部材の長手方向で異なることを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れかに記載の定着装置において、
前記定着部材は、最高温度部分よりも内部に空洞を含み、この空洞内に熱を定着部材外部へ逃がす熱移動部を有することを特徴とする定着装置。
【請求項６】
加熱手段により加熱される定着部材と、前記定着部材と圧接する加圧部材とを備え、トナー画像が転写されている記録材を、前記定着部材と加圧部材とにより形成されるニップ部を通過させることで定着を行う定着装置において、
前記定着部材は、最高温度部分よりも内部に空洞を含み、この空洞内における放熱量が前記定着部材の長手方向で異なることを特徴とする定着装置。
【請求項７】
請求項６記載の定着装置において、
前記定着部材は、金属性の芯金と、前記芯金の厚みが所定の厚みよりも薄い部分の前記空洞内部の表面に設けた断熱部材とを有することを特徴とする定着装置。
【請求項８】
請求項６または７記載の定着装置において、
前記空洞内の表面積は前記長手方向において中央部よりも端部の方が大きいことを特徴とする定着装置。
【請求項９】
請求項６、７または８記載の定着装置において、
前記空洞内に熱を定着部材外部へ逃がす熱移動部を有することを特徴とする定着装置。
【請求項１０】
請求項５または９記載の定着装置において、
前記熱移動部は、前記空洞と前記定着部材の外部とを連通する開口であることを特徴とする定着装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の定着装置において、
前記空洞内の熱を前記開口から外部へ強制的に移動させるファンを有することを特徴とする定着装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の定着装置において、
用紙サイズを検出する用紙サイズ検出手段によって検出した用紙サイズと、用紙の通紙枚数を計数する通紙枚数計数手段によって計数した通紙枚数とに基づいて、前記ファンの駆動状態を変更制御する制御部を有することを特徴とする定着装置。
【請求項１３】
請求項１１記載の定着装置において、
前記空洞内部の端部の温度を検知する第１の温度検知手段と、前記空洞内部の中央部の温度を検知する第２の温度検知手段とを有し、前記第１及び第２の温度検知手段で検出された温度情報の差に基づいて前記ファンの駆動状態を変更制御する制御部をすることを特徴とする定着装置。
【請求項１４】
像担持体と、この像担持体に形成されるトナー像を記録材に転写する転写手段と、記録材に転写されたトナー画を前記記録材に定着する定着装置とを備えた画像形成装置において、
前記定着装置として、請求項１ないし１３の何れかに記載の定着装置を用いた事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、加熱手段で加熱される定着部材を有する定着装置、及びこの定着装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリやこれらの複合機等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンタ、ファクシミリ或いはこれらの少なくとも１つの機能を備えた複合機等として構成される電子写真方式の画像形成装置には、定着装置が装着されている。定着装置は、加熱手段により加熱される定着部材と、定着部材と圧接する加圧部材とを備え、トナー画像が転写されている記録材を、定着部材と加圧部材とにより形成されるニップ部を通過させることでトナー画像を記録材上に定着する方式が一般的に採用されている。定着部材は金属製の芯金上に弾性層及び離型層を積層されていて、熱容量が比較的大きいため、室温から設定温度まで加熱するのに掛かる立ち上がり時間は長くなる。
【０００３】
定着部材に対する加熱方式としては、定着部材の内部にハロゲンヒータ等の加熱手段を設けて内部から加熱する場合や、定着部材の外部に加熱手段を設けて外部から加熱する場合がある。内部から定着部材を加熱する定着装置としては特許文献１があり、外部から定着部材を加熱する定着装置としては、特許文献２が挙げられる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１８４２９１号公報
【特許文献２】
特開２００２−４０８５５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
定着部材は、一般に記録材の幅よりも長手方向へ長さ形成されているので、定着部材の長さよりも小さいサイズの記録材を連続的に通紙定着を行うと、非通紙部分の温度が上がり、破壊されることがある。また、小さいサイズの用紙を連続的に通紙した直後に大きいサイズの用紙を定着させようとした際には、非通紙部分が通紙部分よりも高温になっているため、定着部材に温度ムラが発生し、シワや光沢ムラ、さらにはホットオフセット等の不具合が発生することがあった。また、特許文献１のように定着部材の内部から加熱する場合には、外部から定着部材を材加熱する場合よりも室温から設定温度まで加熱するのに掛かる立ち上がり時間は長くなる。
本発明は、定着部材の熱を効率よく逃がし易くして温度上昇を抑え、トナーのホットオフセット等や、定着部材の破壊、シワや光沢ムラ等の発生を防止しつつ、立ち上がり時間の短い定着装置、及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を設定するため、請求項１の発明は、加熱手段により加熱される定着部材と、定着部材と圧接する加圧部材とを備え、トナー画像が転写されている記録材を、定着部材と加圧部材とにより形成されるニップ部を通過させることで定着を行う定着装置において、定着部材は、最高温度部分よりも内部に低温部分を含み、最高温度部分から低温部分への熱抵抗が、定着部材の長手方向で異なることを特徴としている。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１記載の定着装置において、定着部材は、その回転中心方向への熱抵抗が、長手方向の中央部と端部とで異なり、中央部よりも端部の熱抵抗が小さいことを特徴としている。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１または２記載の定着装置において、定着部材は、金属性の芯金上に形成した断熱層を有することを特徴としている。
【０００９】
請求項４の発明は、加熱手段により加熱される定着部材と、定着部材と圧接する加圧部材とを備え、トナー画像が転写されている記録材を、定着部材と加圧部材とにより形成されるニップ部を通過させることで定着を行う定着装置において、定着部材は、最高温度部分よりも内部に断熱層及び低温部分を含み、断熱層の表面側と内面側との間の温度差が、定着部材の長手方向で異なることを特徴としている。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１ないし４の何れかに記載の定着装置において、定着部材は、最高温度部分よりも内部に空洞を含み、この空洞内に熱を定着部材外部へ逃がす熱移動部を有することを特徴としている。
【００１１】
請求項６の発明は、加熱手段により加熱される定着部材と、定着部材と圧接する圧部材とを備え、トナー画像が転写されている記録材を、定着部材と加圧部材とにより形成されるニップ部を通過させることで定着を行う定着装置において、定着部材は、最高温度部分よりも内部に空洞を含み、この空洞内における放熱量が定着部材の長手方向で異なることを特徴としている。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項６記載の定着装置において、定着部材は、金属性の芯金と、芯金の厚みが所定の厚みよりも薄い部分の空洞内部の表面に設けた断熱部材とを有することを特徴としている。
【００１３】
請求項８の発明は、請求項６または７記載の定着装置において、空洞内の表面積が、長手方向において中央部よりも端部の方で大きいことを特徴としている。
【００１４】
請求項９の発明は、請求項６、７または８記載の定着装置において、空洞内に熱を定着部材外部へ逃がす熱移動部を有することを特徴としている。請求項１０の発明は、請求項５または９記載の定着装置において、熱移動部が、空洞と定着部材の外部とを連通する開口であることを特徴としている。請求項１１の発明は、請求項１０記載の定着装置において、空洞内の熱を開口から外部へ強制的に移動させるファンを有することを特徴としている。
【００１５】
請求項１２の発明は、請求項１１記載の定着装置において、用紙サイズを検出する用紙サイズ検出手段によって検出した用紙サイズと、用紙の通紙枚数を計数する通紙枚数計数手段によって計数した通紙枚数とに基づいて、ファンの駆動状態を変更制御する制御部を有することを特徴としている。
【００１６】
請求項１３の発明は、請求項１１記載の定着装置において、空洞内部の端部の温度を検知する第１の温度検知手段と、空洞内部の中央部の温度を検知する第２の温度検知手段とを有し、第１及び第２の温度検知手段で検出された温度情報の差に基づいてファンの駆動状態を変更制御する制御部を有することを特徴としている。
【００１７】
請求項１４の発明は、像担持体と、この像担持体に形成されるトナー像を記録材に転写する転写手段と、記録材に転写されたトナー画を記録材に定着する定着装置とを備えた画像形成装置において、定着装置として、請求項１ないし１３の何れかに記載の定着装置を用いたことを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
発明の背景
定着装置において、定着部材の温度の立ち上がり時間を短縮することは省エネのために重要である。芯金や弾性層を薄肉化することで装置を低熱容量にでき、立ち上がり時間を短縮することは可能である。これにより立ち上がり時間はかなり短縮できるが、加熱手段が内部にある場合には、定着部材の内面から表面まで熱伝導で熱が伝わるのに時間のロスがある。特に十分な厚さの弾性層が必要なカラー画像に対応する定着装置においては、この時間のロスは大きい。このため立ち上がり時間の遅れや、通紙時の定着部材の温度低下からの復帰に時間が掛かり、連続通紙時に定着部材の温度が下がるので定着性が悪くなるなどの問題がある。
【００１９】
この対策として特許文献２の記載のように、定着部材の表面側に加熱手段を配置し、定着部材表面を直接加熱する外部加熱方式が提案されている。外部加熱方式では、加熱が必要な表層のみを加熱しているので、立ち上がり時間は非常に速く、また通紙時の温度低下からの復帰のレスポンスも良い。しかし実際の表層の熱は、加熱が不要な部材内部や加圧部材等に逃げて行くため、表層のみの加熱の理論値よりは立ち上がり時間は遅くなる。
【００２０】
このため表層の下には断熱層が設けられ、この断熱性を向上させることで立ち上がり時間を短縮することを図っている。断熱性の良い部材としては、熱伝導率の低い空気などの気体を内部に含んだ部材が一般的で、例えば、特開２０００−２０６８１５号公報では、発泡シリコーンゴムが良く使用されている。発泡シリコーンは空気を含むため熱伝導率が低く、断熱性は良いが、ニップ部内では圧縮されて空気含有率が小さくなり、熱伝導率が大きくなってしまう。また、圧縮変形するので高面圧が掛けられないことや、変形の繰り返しにより経時で劣化する等の問題がある。更に圧縮により回転半径が変化するので記録材等を一定速度で搬送する駆動側部材としては不向きであるという欠点がある。剛性が高く、変形の小さい断熱材としては、特開２００２−４０８５５号公報に記載の多孔質セラミックスや、特開２０００−２７５９９６号公報に記載の多孔質樹脂や中空粒子をバインダーに混合したものが挙げられる。
【００２１】
このような背景を踏まえ、本発明にかかる定着装置や画像形成装置の構成や作用を説明すると、請求項１では、定着部材が最高温度部分よりも内部に低温部分を含み、最高温度部分から低温部分への熱抵抗が定着部材の長手方向で異なるようにしている。定着部材には、その長手方向において熱の伝わり易い部位と伝わりにくい部位とが形成されることになり、熱の伝わり易い部位では、温度上昇を抑えられることになる。このため、定着部材における温度ムラの発生が抑制され、温度ムラに起因するシワや光沢ムラ、さらにはホットオフセット等の不具合を防止できる。ここでいう熱抵抗を異ならせるとは、例えば定着部材を構成する断熱層を薄くすることである。ここでいう加熱の形態としては、定着部材を外側から加熱するものと、例えば芯金と断熱層の間に加熱部を設けた誘電加熱も含まれる。この場合、通紙基準位置は定められてはいない。
【００２２】
請求項２では、定着部材は、その回転中心方向への熱抵抗が、長手方向の中央部と端部とで異なり、中央部よりも端部の熱抵抗が小さくされている。これにより、非通紙部となる端部側での熱が逃げやすくなり、端部の昇温を防できる。この場合、加熱が定着基部の外側であれば、最高温度部分は定着部材の外側となり、温度の立ち上げ時間が短く、記録材への熱供給効率が高くなる。この場合、通紙基準位置は定着部材の中央となる。請求項３では、定着部材が、金属性の芯金上に形成した断熱層を有することを特定している。
【００２３】
請求項４では、定着部材が、最高温度部分よりも内部に断熱層及び低温部分を含み、断熱層の表面側と内面側との間の温度差が定着部材の長手方向で異なるように設けている。これは、断熱層の断熱率が異なるようにしたもので、非通紙部分となる定着部材の端部の断熱率を低くすることで、熱が逃げやすくなり、温度上昇を抑えられる。このため、定着部材における温度ムラの発生が抑制され、温度ムラに起因するシワや光沢ムラ、さらにはホットオフセット等の不具合を防止できる。
【００２４】
請求項５では、定着部材は、最高温度部分よりも内部に空洞を含み、この空洞内に熱を定着部材外部へ逃がす熱移動部を設けている。これは、定着部材を加熱すると、時間の経過とともに、その内部の温度は上昇する。特に芯金が金属の場合、非通紙部の温度が上昇すると、その熱が芯金に伝熱することで芯金自体の温度が上昇する。
したがって、熱移動部を設けることで、定着部材の空洞内の熱を定着部材外部へ逃がすことができ、定着部材の内部が冷却され、内部温度の上昇を抑えられる。このため、定着部材における内部温度のムラの発生が抑制され、温度ムラに起因するシワや光沢ムラ、さらにはホットオフセット等の不具合を防止できる。
【００２５】
請求項６は、定着部材は、最高温度部分よりも内部に空洞を含み、この空洞内における放熱量が定着部材の長手方向で異なるようにしている。この場合、放熱量の高い部位の温度は逃げやすくなるので、非通紙部に相当する部位の内部における放熱量を大きくすることで、定着部材における内部温度のムラの発生が抑制され、温度ムラに起因するシワや光沢ムラ、さらにはホットオフセット等の不具合を防止できる。
【００２６】
請求項７は、定着部材の金属性の芯金を有する場合に、芯金の厚みが所定の厚みよりも薄い部分の空洞内部の表面に断熱部材を設けている。断熱部材を設けると、熱が空洞内部に伝わりにくくなるので、通紙部に相当する部位の芯金を薄くした場合、その内部に断熱部材を設けることで、通紙部に相当する部位の熱は逃げにくくなり、温度の立ち上がりを素早く行える。また、非通紙部に相当する部位の熱は断熱部材がないので、逃げ易くなり、温度上昇を抑えられる。
【００２７】
請求項８では、空洞内の表面積を長手方向において中央部よりも端部の方を大きくしている。すなわち、定着部材の空洞内部の長手方向の位置において、中央部よりも端部の冷却効率を上げている。このため、中央部よりも端部の温度の冷却効率が上がり、端部温度上昇を防止できる。
【００２８】
請求項９は、空洞内に熱を定着部材外部へ逃がす熱移動部を設けている。したがって、定着部材の空洞内の熱を定着部材外部へ逃がすことができ、定着部材の内部が冷却され、内部温度の上昇を抑えられる。このため、定着部材における内部温度のムラの発生が抑制され、温度ムラに起因するシワや光沢ムラ、さらにはホットオフセット等の不具合を防止できる。熱移動部としては、空洞と定着部材の外部とを連通する開口や、空洞と定着部材の外部とを連通するヒートパイプが挙げられる。
【００２９】
開口を設けた定着部材の場合、さらに、空洞内の熱を開口から外部へ強制的に移動させるファンを設けると、定着部材の内部の冷却効率が高まり、内部温度の上昇を抑えられ、定着部材における内部温度のムラの発生を抑制することができ、温度ムラによる不具合を防止することができる。
【００３０】
請求項１２は、用紙サイズを検出する用紙サイズ検出手段によって検出した用紙サイズと、用紙の通紙枚数を計数する通紙枚数計数手段によって計数した通紙枚数とに基づいて、ファンの駆動状態を変更制御する制御部を設けている。これは、転写材のサイズが大きい場合や、サイズが小さく枚数が少ない場合には端部昇温がほとんど起こらないため、ファンを駆動する必要性が薄くなるためである。したがって用紙サイズや通紙枚数から定着部材の端部温度が上昇度合いを推定し、必要のない場合には、ファンを停止状態とし、必要のある場合にはファンを駆動させることにより、消費電力を低減しながら、無駄のない冷却が可能となる。
【００３１】
請求項１３は、空洞内部の端部の温度を検知する第１の温度検知手段と、空洞内部の中央部の温度を検知する第２の温度検知手段とを設け、これら温度検知手段で検出された温度情報の差に基づいてファンの駆動状態を変更するようにしている。そもそも定着部材の長手方向において、温度差（温度ムラ）が発生することが問題となっている。また、温度差があっても許容範囲はあるので、定着部材内部の中央と端部の温度差が所定範囲の場合にはファンを停止状態とし、所定の温度以上の時にはファンを駆動させることにより、消費電力を低減しながら、無駄のない冷却が可能となる。
【００３２】
請求項１４は、画像形成装置に上述の定着装置を用いている。このような定着装置を用いることで、トナーのホットオフセット等や定着部材の破壊、シワや光沢ムラ等の発生を防止しつつ、立ち上がり時間が短かく、省電力な画像形成装置を達成することができる。
【００３３】
【実施例】
図１３に示す画像形成装置は、電子写真方式のフルカラーのプリンタの一形態である。このプリンタは、箱状の装置本体５００内に、像担持体となる複数の感光体ドラム５０４Ｙ，５０４Ｍ，５０４Ｃ，５０４ＢＫを備えた感光体ユニット５０２Ｙ，５０２Ｍ，５０２Ｃ，５０２ＢＫと、感光体ドラム５０４Ｙ，５０４Ｍ，５０４Ｃ，５０４ＢＫと対向配置され、転写材としての用紙Ｐを搬送する転写搬送体としての転写搬送ベルト５０３を有する転写ユニット５６０と、転写搬送ベルト５０３によって搬送される用紙Ｐに感光体ドラム５０４Ｙ，５０４Ｍ，５０４Ｃ，５０４ＢＫ上のトナー像を転写する転写手段としての転写ローラ５０１Ｙ，５０１Ｍ，５０１Ｃ，５０１ＢＫが設けられている。
【００３４】
転写搬送ベルト５０３は、その１つに回転駆動力が伝達される複数のローラに架け渡されて矢印Ａで示す方向に回転駆動可能に設けられている。転写搬送ベルト３は、各感光体ドラムの表面に圧接するように配設されている。各感光体ドラムとの対向側には、現像装置５０５Ｙ，５０５Ｍ，５０５Ｃ，５０５ＢＫがそれぞれ配置されている。各現像装置は、複数色、例えばイエロー（以下Ｙという）、マゼンタ（以下Ｍという）、シアン（以下Ｃという）、ブラック（以下Ｋという）の各トナーとキャリアとを有する２成分現像剤を、それぞれ感光体ドラム５０４Ｙ，５０４Ｍ，５０４Ｃ，５０４ＢＫ上に形成される静電潜像に供給して各静電潜像を現像するものである。
【００３５】
感光体ユニット５０２Ｙ，５０２Ｍ，５０２Ｃ，５０２Ｋの上方には露光手段としての書き込み装置５０６が配置され、感光体ユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋの下方には両面ユニット５０７が配置されている。両面ユニット７の下方には、サイズの異なる転写材Ｐが収納可能な給紙カセット５１３，５１４が配設されている。装置本体５００の左方には反転ユニット５０８が配置され、装置本体１の右側には手差しトレイ５１５が矢印Ｂ方向に開閉可能に設けられている。転写搬送ベルト５０３と反転ユニット５０８との間には定着装置５０９が配置されている。定着装置９の転写材搬送方向下流側には反転搬送路５１０が分岐して形成され、シート状の転写材Ｐを反転搬送路１０に配置された排紙ローラ５１１によって装置上部に設けられた排紙トレイ５１２に案内している。
【００３６】
各感光体ユニットは、各感光体ドラム上にＹ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ各色に対応するのトナー像を形成するためのユニットである。各感光体ユニットには、各感光体ドラムの表面を均一に帯電する図示しない帯電装置、感光体ドラムの表面をブラシローラおよびクリーニングブレードでクリーニングするクリーニング装置とが設けられている。各感光体ユニットおよび各帯電装置は、装置本体１に配置される場所を除いては同一構成となっている。
【００３７】
書き込み装置５０６は、図示しないレーザ光源としてのレーザダイオードからのＹ画像データで変調されたＹ用レーザ光、Ｍ画像データにより変調されたＭ用レーザ光、Ｃ画像データにより変調されたＣ用レーザ光、ＢＫ画像データにより変調されたＢＫ用レーザ光とを、図示しないレンズ、ミラーを介して各感光体ドラムに照射して、ドラム表面に静電潜像を形成する。
【００３８】
両面ユニット５０７は、用紙Ｐの両面に画像を形成する両面画像形成モード時に、片面に画像が形成されてから反転ユニット５０８の反転搬送路５４４に搬送されてスイッチバック搬送されることで表裏が反転される用紙Ｐを受け入れ、これを各感光体ドラムと転写搬送ベルト５０３との間に形成される転写部へと再搬送する。
【００３９】
反転ユニット５０８は、複数の搬送ローラと、複数の搬送ガイド板とからなり、両面画像形成モード時に片面画像形成後の転写材を、その表裏を反転させて両面ユニット５０７へ送り出す機能や、画像形成後の転写材をそのままの向きで機外へ排出する機能、画像形成後の転写材を、その表裏を反転させて機外へ排出する機能を備えている。給紙カセット５１３，５１４が配置されている給紙部には、給紙カセット１３，１４上の用紙Ｐを１枚ずつに分離して給紙する分離給紙部５４５，５４６が設けられている。
【００４０】
本形態では、図示しない操作部により画像形成が指示されると、各感光体ドラムが図示しない駆動源により回転駆動されて時計回り方向に回転する。そして各帯電装置は、図示しない電源から帯電バイアスが印加されて各感光体ドラムをそれぞれ一様に帯電させる。一様に帯電された各感光体ドラムは、書き込み装置５０６にて、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色の画像データで変調されたレーザ光により露光されて、各表面に静電潜像が形成される。これら感光体ドラム上の静電潜像は、ドラムの回転と、各現像装置が有する図示しない現像スリーブが図示しない駆動源で回転駆動されることにより現像されてＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色のトナー像となる。
【００４１】
給紙カセット５１３，５１４のうち、選択された方の給紙カセットからは、１枚の用紙Ｐが分離されて、感光体ユニット５０２Ｙよりも給紙部側に配設されたレジストローラ５５１へ給紙される。本形態では、装置本体５００の右方側部に手差しトレイ５１５が配置され、この手差しトレイ５１５からも用紙がレジストローラ５５１へ給紙可能とされている。レジストローラ５５１は、各用紙を各感光体ドラムのトナー像とその先端が一致するタイミングで転写搬送ベルト５０３上へ送り出す。送り出された用紙Ｐは、転写搬送ベルト５０３を巻き掛けている紙吸着ローラ５２によって帯電される転写搬送ベルト３に静電的に吸着されて各転写部へと搬送される。
【００４２】
搬送された用紙Ｐには、各転写部を順に通過する際に、図示しない電源から転写バイアスが供給された転写ローラ５０１Ｙ，５０１Ｍ，５０１Ｃ，５０１ＢＫを受けることで、各感光体ドラム上のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色のトナー像が順次に重ね合わせて転写され、４色重ね合わせのフルカラートナー像が形成される。フルカラートナー像が形成された用紙Ｐは、定着装置５０９によりフルカラートナー像が定着され、その後は指定されたモードに応じた排紙路を通って排紙トレイ５１２に反転排出される場合や、定着装置５０９から直進して反転ユニット５０８内を通ってストレートに排紙される。
【００４３】
画像形成装置において、両面画像形成モードが選択されているときには、記録媒体Ｐは、片面にトナー像が形成されて定着装置５０９でトナー像が定着された後に、反転ユニット５０８内の反転搬送路５４４内に送り込まれ、ここでスイッチバックされてから両面ユニット５０７に搬送され、そこから再給送されて表面画像形成時と同様に裏面に画像が形成されて排出される。
【００４４】
以上の作像動作は、４色重ね合わせのフルカラーモードが図示しない操作部で選択されたときの動作であるが、３色重ね合わせのフルカラーモードが操作部で選択されたときにはＫトナー像の形成が省略されてＹ，Ｍ，Ｃ３色のトナー像の重ね合わせによるフルカラー画像が用紙Ｐ上に形成される。また、白黒画像形成モードが操作部で選択されたときには、Ｋトナー像の形成のみが行われて白黒画像が用紙Ｐ上に形成される。
（実施例１）
図１は、本発明を適用したの定着装置５０９の概略構成図である。ここに示す定着装置５０９は、定着部材としてのローラ形状である定着部材２と、この定着部材２にバネ１５によって加圧したローラ形状の加圧部材１４とを有し、これらの部材が互いに圧接することによりニップ部Ｎを形成している。加圧部材１４は図示しない駆動モータにより駆動されて回転し、その駆動力を定着部材２に伝えて従動回転させている。定着部材２の外部には、加熱手段としてハロゲンヒータ５と反射板６とが設置されている。反射板６は、ヒータの熱を定着部材２に向かって反射するものである。定着部材２の表面２ａは、ハロゲンヒータ５からの輻射熱や反射板６で反射される輻射熱によって設定温度になるように制御されている。定着動作としては、未定着トナーが付着した用紙Ｐが定着部材２および加圧部材１４の中央部を基準として狭持搬送されながら加熱加圧されて定着される。
【００４５】
定着部材２は外形３０ｍｍで用紙幅方向に延びるローラ形状で、図４に示すように、金属製で筒状の芯金４と、芯金４の周囲に中空糸を何層も巻きつけて形成された断熱層３とから構成されている。つまり、定着部材２は、その内部に空洞４ａを備えている。中空糸としてはポリエステル、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリベンゾビスオキサゾール、ポリフェニレンサルファイド、ガラス、セラミックス、金属などの中空構造が挙げられる。断熱効果を高くするという点では材料を限定するものではないが、本例では、耐熱性、材料自体の熱伝導率、強度を考慮してポリイミド中空糸を採用している。ポリイミド中空糸は、外計２３０μｍ、内計１５０μｍであり、この中空糸を密に巻き付けることで高い断熱性と剛性を備える。定着部材２の表層近傍には、図２（ａ）に示すように弾性層１２として０．１ｍｍ厚のシリコーンゴム層があり、表層には離型層１３として１５μｍ厚のＰＦＡチューブが被服してある。
【００４６】
加圧部材１４は外経３０ｍｍで、用紙幅方向に延びるローラ形状で、図２（ｂ）に示すように中空糸を金属製の芯金４上に約２ｍｍの層になるよう巻き付けて構成されている。中空糸層１６の上には弾性層として１ｍｍのシリコーンゴム層１７が形成され、表層は離型層１８として１５μｍのＰＦＡチューブが被覆してある。このような構成で、定着部材２と加圧部材１４を面圧２ｋｇ／ｃｍ２になるように圧接した場合において、中空糸層はほとんど変形せず、均一なニップ部Ｎを形成できる。
【００４７】
これら定着部材２及び加圧部材１４の矢印Ｃで示す長手方向（用紙幅方向）への長さは、通常使用する用紙Ｐの幅よりも長く形成されている。定着部材２の両端は、開口されていて、空洞４ａ内に熱を定着部材外部へ逃がす熱移動部１２，１３を構成している。
【００４８】
次に動作を説明すると、図３のような従来の定着部材を用いた場合、例えば通常サイズの用紙Ｐが通紙可能な定着装置において、通常サイズよりも小さい用紙Ｐを連続的に通紙した場合には、通紙領域では用紙およびトナーに熱を奪われた後、再加熱されるので温度はほぼ一定になる。しかし、非通紙領域は用紙Ｐによって熱を奪われず、加熱されっぱなしになるため、高温になり、断熱層や弾性層の劣化や、小サイズの用紙の連続通紙後に通常サイズの用紙を通紙した際には非通紙部が高温になっているためトナーのホットオフセットや用紙のシワ等が発生してしまう。
【００４９】
本発明にかかる定着部材２は、図４に示したように、小サイズの用紙を通紙した際の非通紙部となる定着部材２の端部２ａ、２ｂ側に位置する弾性層３の厚みを通紙部である中央部２ｃよりも小さくし、定着部材２の表層から芯金４への熱抵抗を端部２ａ、２ｂと中央部２ｃとで異ならせている。すなわち断熱層３の表面側３ａと内面側３ｂとの間の温度差が、定着部材２の長手方向で異なっている。断熱層３には高剛性の中空糸を用いているため、断熱層３の剛性が高く、断熱層３の厚みを変えても加圧による変形量はほとんど変わらず、ニップ部Ｎの用紙搬送方向への幅のバラツキは小さい。定着部材２の表層は、図１に示すハロゲンヒータ５の輻射熱により加熱され、断熱層３により表層に熱が保持される。この状態で、通紙を行うと表層の熱が通紙された用紙Ｐ及びトナーＴに移動して定着される。このように表層の熱は用紙Ｐおよびトナーに奪われ、ハロゲンヒータ５の輻射により再加熱され、これを繰り返すことで連続的に定着できる。
【００５０】
このように短時間の加熱定着のスパンであれば表層の熱はすぐに用紙ＰおよびトナーＴに奪われてほとんど定着部材２の内部には伝導しない。しかし、小サイズ紙の連続定着動作のように比較的長時間で通紙部と非通紙部がある場合では、定着部材２の非通紙部表層と芯金４の部分の温度勾配（温度差）が大きくなり、非通紙部表層の熱が芯金４に伝導されるようになる。特に、非通紙領域の断熱層３は中央部よりも薄いため、表層の熱は中央部よりも速く芯金４に伝導し、非通紙領域の表層の温度上昇を抑えることができる。さらに、芯金４の厚みが中央部２ｃよりも端部２ａ、２ｂ側の方が厚いので、熱容量が大きく、温度が飽和しにくい。このため、非通紙領域の表層の温度上昇を長時間抑え、通紙部と非通紙部の温度差を小さく保つことでトナーＴのホットオフセットや、定着部材２の破壊、またシワや光沢ムラ等の発生を防止できる。また、空洞４ａ内に熱は定着部材外部へ熱移動部１２，１３から逃げるので定着部材２の内部温度の上昇を低減することができる。ここでは、例えば、通常サイズがＡ３サイズ紙、小サイズ紙がＡ４サイズというような定型サイズを想定して説明しているが、これら用紙サイズを限定するものではなく、図５のように定型用紙サイズの種類に対応するように段階的に断熱層３の厚さを変化させた場合や図６のように連続的に断熱層３の厚さを変化させた構成でも良い。本例において定着部材２の最高温度部分とは、広義には表層全体となり、狭義には非通紙部に位置する端部表層となる。低温部分とは、広義には空洞４ａの表面全体であり、狭義には中央部２ｃに位置する空洞４ａの表面となる。
（実施例２）
図７に示す定着部材２は、実施例１と略同様の構成であり、定着部材２の熱移動部１２，１３である端部の開口近傍にファン８を設け、定着部材２の内部の芯金４を冷却するようにしたものである。本例ではファン８により定着部材２の空洞４ａ内に空気を送風している。このため、芯金４の温度が飽和しにくくなり、より非通紙領域の表層の温度上昇を長時間抑え、通紙部と非通紙部の温度差を小さく保つことができ、トナーのホットオフセットや、定着部材の破壊、またシワや光沢ムラ等の発生を防止できる。本例ではファン８により定着部材２の空洞４ａ内に空気を送風しているが、ファン８で空洞４ａ内の空気を吸引して熱を逃がすようにしても良い。
（実施例３）
図８に示す定着部材２は、実施例２と略同様の構成であり、芯金４の表面積を中央部よりも端部の方を大きくするようにした。芯金４の表面を機械的に荒らして凹凸を設けるか、また、フィン形状にすることで表面積が増え、請求項２の場合よりも効率的に冷却できる。また、図９に示すように断熱層３の厚みに対応して、例えば中央部２ｃから端部２ａ、２ｂに渡って表面積を段階的もしくは連続的に表面積を変えるようにしても良い。このように構成することで、非通紙領域の表層の温度上昇を長時間抑え、通紙部と非通紙部の温度差を小さく保つことでトナーのホットオフセットや、定着部材の破壊、またシワや光沢ムラ等の発生を防止できる。
（実施例４）
図１０に示す定着部材２は、実施例２と略同様の構成であり、芯金４の中央部４ｂのみに発泡シリコーン製の断熱シート９を設けたものである。このように断熱シート９を配設すると、中央部２ｃの温度の低下を防ぎつつ端部２ａ、２ｂのみを冷却できるため、非通紙部の温度上昇部分のみを冷却することができる。
（実施例５）
本例は、用紙サイズを検出する用紙サイズ検出手段としての用紙サイズセンサ１９によって検出した用紙サイズと、用紙Ｐの通紙枚数を計数する通紙枚数計数手段としての通紙枚数計測器２０によって計数した通紙枚数とに基づいて、ファン８の駆動状態を制御部としてのコントローラ１０で変更制御するものである。
【００５１】
コントローラ１０は、周知のコンピュータで構成されていて、通紙が始まると、用紙サイズセンサ１９からの用紙サイズ情報を取り込み、用紙サイズが通常のサイズか小サイズかを判断するとともに、通紙枚数計測器２０で計数した通紙枚数情報を取り込む。そして、用紙サイズが通常サイズの場合は通紙枚数に関わらずファン８を駆動しない。また、用紙Ｐが小サイズであると判断した、且つ通紙枚数が所定枚数以上となると、ファン８を駆動して定着部材２の芯金４を冷却する。このように用紙サイズや通紙枚数によってファン８の駆動を切換制御することで、省電力化を図れると共に、無駄な冷却動作を行わずに済む。
（実施例６）
本例は、図１２に示すように、空洞４ａ内部の端部４ｃの温度を検知する第１の温度検知手段となる温度センサ１１ａと、空洞４ａ内部の中央部４ｂの温度を検知する第２の温度検知手段となる温度センサ１１ｂとを設けるとともに、これら温度センサ１１ａ、１１ｂで検出された温度情報の差に基づいてファン８の駆動状態を制御部となるコントローラ１４で変更制御するものである。
【００５２】
コントローラ１４は、周知のコンピュータで構成されていて、温度センサ１１ａ、１１ｂからの温度情報の差が所定温度差以上になった場合に、定着部材２の路端部温度上昇が発生している見做し、ファン８を駆動する。このように空洞４ａ内の端部４ｃと中央部４ｂの温度差が所定温度差以上となる場合だけ、ファン８を駆動するので、省電力化を図れると共に無駄な冷却動作を行わずに済む。
【００５３】
各実施例に通紙部とは、用紙Ｐが当する定着部材２幅を指し、非通紙部とは用紙Ｐの幅よりも外側に位置する端部２ａ、２ｂを指す。上記各実施例において、定着部材２はローラ形状の構成で説明したが、図１４、図１５に示すように定着部材２とテンションローラ１７に定着ベルト１６を張架した形態の定着装置についても適応できる。定着ベルト１６を用いる場合には、ハロゲンヒータ５でベルトを加熱すればよい。なお、図１５に示す定着部材２は、断面扇形状でって、固定状態とされていて、定着ベルト１６が摺接するようになっている。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、定着部材には、その長手方向において熱の伝わり易い部位と伝わりにくい部位とが形成されることになり、熱の伝わり易い部位では温度上昇を抑えられることになるので、定着部材における温度ムラの発生が抑制され、温度ムラに起因するシワや光沢ムラ、さらにはホットオフセット等の不具合を防止できる。
【００５５】
本発明によれば、断熱層の断熱率が異なるようにしたもので、非通紙部分となる定着部材の端部の断熱率を低くすることで、熱が逃げやすくなって温度上昇が抑えられため、定着部材における温度ムラの発生が抑制され、温度ムラに起因するシワや光沢ムラ、さらにはホットオフセット等の不具合を防止できる。
本発明によれば、定着部材の空洞内における放熱量が定着部材の長手方向で異ならせることで、放熱量の高い部位の温度は逃げやすくなるので、非通紙部に相当する部位の内部における放熱量を大きくすることで、定着部材における内部温度のムラの発生が抑制され、温度ムラに起因するシワや光沢ムラ、さらにはホットオフセット等の不具合を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された定着装置の概略構成図である。
【図２】（ａ）は定着部材の部分拡大断面図、（ｂ）は加圧部材の部分拡大断面図である。
【図３】従来の定着部材の構成を示す概略断面図である。
【図４】本発明の実施例１に示す定着装置における定着部材の概略断面図である。
【図５】本発明の実施例１に示す定着装置における別の定着部材の概略断面図である。
【図６】本発明の実施例１に示す定着装置における別の定着部材の概略断面図である。
【図７】本発明の実施例２に示す定着装置における定着部材の概略断面図である。
【図８】本発明の実施例３に示す定着装置における定着部材の概略断面図である。
【図９】本発明の実施例３に示す定着装置における別の定着部材の概略断面図である。
【図１０】本発明の実施例４に示す定着装置における定着部材の概略断面図である。
【図１１】本発明の実施例５に示す定着装置における定着部材とその制御系を示す概略構成図である。
【図１２】本発明の実施例６に示す定着装置における定着部材とその制御系を示す概略構成図である。
【図１３】本発明の定着装置を搭載する画像記録装置の概略構成図である。
【図１４】本発明を適用したベルト状の定着部材を用いた定着装置の概略構成図である。
【図１５】本発明を適用したベルト状の定着部材を用いた別な定着装置の概略構成図である。
【符号の説明】
２    定着部材
２ａ、２ｂ    長手方向の端部
２ｃ    長手方向の中央部
３    断熱層
３ａ    断熱層の表面側
３ｂ    断熱層の内面側
４    芯金
４ａ    空洞
４ｂ    空洞の中央部
４ｃ    空洞の端部
５    加熱手段
８    ファン
９    断熱部材
１０、１４    制御部
１１ａ    第１の温度検知手段
１１ｂ    第２の温度検知手段
１２，１３    熱移動部
１４    加圧部材
１９    用紙サイズ検出手段
２０    通紙枚数計数手段
５０４Ｙ，５０４Ｍ，５０４Ｃ，５０４ＢＫ    像担持体
５０９    定着装置
５６０    転写手段
Ｔ    トナー画像
Ｐ    記録材
Ｎ    ニップ部
Ｃ    定着部材の長手方向
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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