JP2007199286A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 立上時間短縮、非通紙部昇温防止。
【解決手段】 定着ベルトを用いた定着装置で、定着ベルトの内部に定着ローラと支持部材を有する。支持部材は移動可能なリブまたはコロを有し、定着ベルトの温度に応じてこのリブまたはコロの突出量を可変にすることで、定着ベルトと支持部材との接触状態をかえて、非通紙部昇温を防止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、記録材上にトナー画像を定着する定着装置、及びこれを備えた画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式を採用した画像形成装置において、未定着トナー画像を加熱溶融定着する定着装置として、種々の方式のものが提案されている。

このような定着装置の一つに、誘導加熱させた定着ベルトを用いたものが、例えば特許文献１に開示されている。

この定着装置は、２本のローラにより定着ベルトを支持しており、定着ベルトの外部に誘導加熱コイルを配置した構成である。ウォーミングアップタイムの短縮を目的としている。

また、特許文献２に開示されている定着装置は、誘導加熱源である誘導加熱コイルを、記録材の通路を介し定着ベルトに対向して配置している。記録材の加熱時間を長くすることを目的としている。

さらに、特許文献３に開示されている定着装置は、誘導加熱コイルを定着ベルトの外部に配置してあり、定着ベルトと発熱ローラを同時に加熱している。ベルトの温度分布を均一にしながらウォーミングアップタイムを短くすることを目的としている。
特開平１−１４４０８４号公報 特開平１０−７４００４号公報 特開２００３−２１５９５６号公報

しかしながら、上述の従来技術によると、次のような問題点がある。

特許文献１、２、３に開示されている定着装置はいずれもウォームアップを短縮するために定着部材に熱容量が小さいベルトが用いられている。定着ベルトは熱容量が小さい故に熱応答性が高く、短い時間で温度上昇させることが可能である。しかしこのことは一方で以下のような課題を生じることにつながる。画像形成動作が開始され記録材が定着装置に搬送されてくると、記録材の通紙領域においては記録材に熱が奪われるために定着ベルトの温度が低下する。この温度低下を回復させる為に定着ベルトを加熱すると、記録材が通紙されない領域においては定着ベルトの温度が低下していないにもかかわらず加熱が行われるため定着ベルトの温度が必要以上に上昇してしまう非通紙部昇温という問題が発生する。ここで定着ベルトは低熱容量のため温度の上昇率が極めて大きいため、従来の熱容量の大きい熱ロールを用いた定着装置に比べるとこの非通紙部昇温が大きくなりやすくなってしまう。この非通紙部昇温が大きくなると、記録材の搬送や安全面で様々な問題が生じてしまう。また小サイズの記録材を通紙した後、大サイズ紙を通紙すると、大サイズの通紙領域内では定着ベルトの温度に大きな差が生じている為、定着後画像が不均一になってしまうという画像面での問題も発生する。

そこで、本発明は、低熱容量の定着ベルトを用いることによりウォーミングアップタイムを短縮し、かつ非通紙部昇温を防止し上記課題を解消した定着装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することにある。

本出願に係る第１の発明によれば、上記目的は、少なくとも定着用エンドレスベルトと該定着用エンドレスベルトに圧接し記録剤を狭持搬送する加圧手段によって、熱と圧力を加えることによって記録材上の未定着トナー画像を記録材に定着する定着装置において、該定着用エンドレスベルトを内部から支持する支持体を有し、該支持体は該定着用エンドレスベルト当接面にリブを有し、該リブの高さが可変であることにより達成される。

本出願に係る第２の発明によれば、上記目的は第１の発明において、上記リブの高さが上記定着用エンドレスベルトの温度に応じて制御されることにより達成される。

本出願に係る第３の発明によれば上記目的は第１乃至第２の発明において、上記定着用エンドレスベルトの通紙域の温度を検出する第１温度検出手段と、上記エンドレスベルトの非通紙域の温度を検出する第２温度検出手段とを有し、該第１温度検出手段の出力値及び該第２温度検出手段の出力値に応じて非通紙域で該定着エンドレスベルトに接触する上記リブの高さが制御されることにより達成される。

本出願に係る第４の発明によれば上記目的は、第１乃至第３の発明において上記定着エンドレスベルトの温度が基準温度より高くなった場合に、上記リブの高さが基準値より低くなることにより達成される。

本出願に係る第５の発明によれば上記目的は、少なくとも定着用エンドレスベルトと該定着用エンドレスベルトに圧接し記録剤を狭持搬送する加圧手段によって、熱と圧力を加えることによって記録材上の未定着トナー画像を記録材に定着する定着装置において、該定着用エンドレスベルトを内部から支持する支持体を有し、該支持体は該定着用エンドレスベルト当接面に回転可能なコロを有し、該コロの高さが可変であることにより達成される。

本出願に係る第６の発明によれば上記目的は第５の発明において上記コロの高さが上記定着用エンドレスベルトの温度に応じて制御されることにより達成される。

本出願に係る第７の発明によれば上記目的は第５乃至第６の発明において上記定着用エンドレスベルトの通紙域の温度を検出する第１温度検出手段と、上記エンドレスベルトの非通紙域の温度を検出する第２温度検出手段とを有し、該第１温度検出手段及び該第２温度検出手段の出力値に応じて、非通紙域で該定着エンドレスベルトに接触する上記コロの高さが制御されることにより達成される。

本出願に係る第８の発明によれば上記目的は、第５乃至第７の発明において上記定着エンドレスベルトの温度が基準温度より高くなった場合に、上記コロの高さが基準値より低くなることにより達成される。

本出願に係る第９の発明によれば上記目的は、少なくとも定着用エンドレスベルトと該定着用エンドレスベルトに圧接し記録剤を狭持搬送する加圧手段によって、熱と圧力を加えることによって記録材上の未定着トナー画像を記録材に定着する定着装置において、該定着用エンドレスベルトを内部から支持する支持体と、該定着用エンドレスベルトの通紙域の温度を検出する第１温度検出手段と、上記エンドレスベルトの非通紙域の温度を検出する第２温度検出手段とを有し、該支持体は通紙域と非通紙域とにおいて熱伝導率の異なる複数の部材からなり、該第１温度検出手段及び該第２温度検出手段の検出値に応じて、該複数の支持体と該定着用エンドレスベルトとの接触状態が変動することにより達成される。

本出願に係る第１０の発明によれば上記目的は、少なくとも定着用エンドレスベルトと該定着用エンドレスベルトに圧接し記録剤を狭持搬送する加圧手段によって、熱と圧力を加えることによって記録材上の未定着トナー画像を記録材に定着する定着装置において、該定着用エンドレスベルトを内部から支持する支持体を有し、該支持体は通紙域と非通紙域とにおいて熱伝導率の異なる複数の部材からなり、記録材のサイズまたは種類に応じて、該複数の支持体と該定着用エンドレスベルトとの接触状態が変動することにより達成される。

本出願に係る第１１の発明によれば上記目的は、第９乃至第１０の発明において非通紙域で上記定着用エンドレスベルトとに接触する上記支持体の熱伝導率が、通紙域で上記定着用エンドレスベルトに接触する上記支持体の熱伝導率よりも大きいことにより達成される。

本出願に係る第１２の発明によれば上記目的は、第９乃至第１１の発明において上記複数の支持体は、上記定着用エンドレスベルトとの接触面にリブもしくは回転可能なコロをそれぞれ有することにより達成される。

本出願に係る第１３の発明によれば上記目的は、第９乃至第１２の発明において上記リブもしくは上記コロと、上記定着用エンドレスベルトとの接触面積が、通紙域と非通紙域とで異なることにより達成される。

本出願に係る第１４の発明によれば上記目的は、第1乃至第１３の発明において上記定着用エンドレスベルトが電磁誘導加熱で加熱されることにより達成される。

本出願の第１の発明の効果として少なくとも定着用エンドレスベルトと該定着用エンドレスベルトに圧接し記録剤を狭持搬送する加圧手段によって、熱と圧力を加えることによって記録材上の未定着トナー画像を記録材に定着する定着装置において、該定着用エンドレスベルトを内部から支持する支持体を有し、該支持体は該定着用エンドレスベルト当接面にリブを有し、該リブの高さが可変であることにより、ウォームアップを短縮できるとともに非通紙部昇温も防止することができる。

本出願の第２の発明の効果として、上記第１の発明において、上記リブの高さが上記定着用エンドレスベルトの温度に応じて制御されることにより、ウォームアップを短縮できるとともに非通紙部昇温も防止することができる。

本出願の第３の発明の効果として、上記第１乃至第２の発明において、上記定着用エンドレスベルトの通紙域の温度を検出する第１温度検出手段と、上記エンドレスベルトの非通紙域の温度を検出する第２温度検出手段とを有し、該第１温度検出手段及び該第２温度検出手段の出力値に応じて、非通紙域で該定着エンドレスベルトに接触する上記リブの高さが制御されることにより、ウォームアップを短縮できるとともに非通紙部昇温も防止することができる。

本出願の第４の発明の効果として、上記第１乃至第３の発明において、上記定着エンドレスベルトの温度が基準温度より高くなった場合に、上記リブの高さが基準値より低くなることにより、ウォームアップを短縮できるとともに非通紙部昇温も防止することができる。

本出願の第５の発明の効果として、少なくとも定着用エンドレスベルトと該定着用エンドレスベルトに圧接し記録剤を狭持搬送する加圧手段によって、熱と圧力を加えることによって記録材上の未定着トナー画像を記録材に定着する定着装置において、該定着用エンドレスベルトを内部から支持する支持体を有し、該支持体は該定着用エンドレスベルト当接面に回転可能なコロを有し、該コロの高さが可変であることにより、ウォームアップを短縮できるとともに非通紙部昇温も防止することができる。また定着用エンドレスベルトのスリップも防止できる。

本出願の第６の発明の効果として、上記第５の発明において、上記コロの高さが上記定着用エンドレスベルトの温度に応じて制御されることにより、ウォームアップを短縮できるとともに非通紙部昇温も防止することができる。また定着用エンドレスベルトのスリップも防止できる。

本出願の第７の発明の効果として、上記第５乃至第６の発明において、上記定着用エンドレスベルトの通紙域の温度を検出する第１温度検出手段と、上記エンドレスベルトの非通紙域の温度を検出する第２温度検出手段とを有し、該第１温度検出手段及び第２温度検出手段の出力値に応じて、非通紙域で該定着エンドレスベルトに接触する上記コロの高さが制御されることにより、ウォームアップを短縮できるとともに非通紙部昇温も防止することができる。また定着用エンドレスベルトのスリップも防止できる。

本出願の第８の発明の効果として、上記第５乃至第７の発明において上記定着エンドレスベルトの温度が基準温度より高くなった場合に、上記コロの高さが基準値より低くなることにより、ウォームアップを短縮できるとともに非通紙部昇温も防止することができる。また定着用エンドレスベルトのスリップも防止できる。

本出願の第９の発明の効果として、少なくとも定着用エンドレスベルトと該定着用エンドレスベルトに圧接し記録剤を狭持搬送する加圧手段によって、熱と圧力を加えることによって記録材上の未定着トナー画像を記録材に定着する定着装置において、該定着用エンドレスベルトを内部から支持する支持体と、該定着用エンドレスベルトの通紙域の温度を検出する第１温度検出手段と、上記エンドレスベルトの非通紙域の温度を検出する第２温度検出手段とを有し、該支持体は通紙域と非通紙域とにおいて熱伝導率の異なる複数の部材からなり、該第１温度検出手段及び該第２温度検出手段の検出値に応じて、該複数の支持体と該定着用エンドレスベルトとの接触状態が変動することにより、ウォームアップを短縮できるとともに非通紙部昇温も防止することができる。

本出願の第１０の発明の効果として、少なくとも定着用エンドレスベルトと該定着用エンドレスベルトに圧接し記録剤を狭持搬送する加圧手段によって、熱と圧力を加えることによって記録材上の未定着トナー画像を記録材に定着する定着装置において、該定着用エンドレスベルトを内部から支持する支持体を有し、該支持体は通紙域と非通紙域とにおいて熱伝導率の異なる複数の部材からなり、記録材のサイズまたは種類に応じて、該複数の支持体と該定着用エンドレスベルトとの接触状態が変動することにより、ウォームアップを短縮できるとともに非通紙部昇温も防止することができる。

本出願の第１１の発明の効果として、上記第９乃至第１０の発明において非通紙域で上記定着用エンドレスベルトとに接触する上記支持体の熱伝導率が、通紙域で上記定着用エンドレスベルトに接触する上記支持体の熱伝導率よりも大きいことにより、ウォームアップを短縮できるとともに非通紙部昇温も防止することができる。

本出願の第１２の発明の効果として、上記第９乃至第１１の発明において上記複数の支持体は、上記定着用エンドレスベルトとの接触面にリブもしくは回転可能なコロをそれぞれ有することにより、ウォームアップを短縮できるとともに非通紙部昇温も防止することができる。

本出願の第１３の発明の効果として、上記第９乃至第１２の発明において上記リブもしくは上記コロと、上記定着用エンドレスベルトとの接触面積が、通紙域と非通紙域とで異なることにより、ウォームアップを短縮できるとともに非通紙部昇温も防止することができる。

本出願の第１４の発明の効果として、上記第１乃至第１３の発明において上記定着用エンドレスベルトが電磁誘導加熱で加熱されることにより、ウォームアップを短縮できるとともに非通紙部昇温も防止することができる。

以下に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、これら実施例は、本発明における最良の実施の形態の一例ではあるものの、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。

以下に本発明に係る定着装置を図面に則して詳しく説明する。画像形成装置の全体構成、機能についての詳しい説明は省略し、本発明の特徴部分である定着装置についてのみ説明する。

図１は本発明における定着装置の断面図、図２は本発明における支持部材の断面図、図３は本発明における支持部材の斜視図、図４は本発明におけるプレートの断面図である。

図１は本発明における定着装置の断面図である。

定着ベルト１は内径が３４ｍｍで電気鋳造法によって製造したニッケルを基層とし、基層の厚みは５０μｍである。基層の外周には弾性層として耐熱性シリコーンゴム層が１００〜１０００μｍの範囲で選択可能であり、定着ベルトの熱容量を小さくしてウォーミングアップタイムを短縮し、かつカラー画像を定着するときに好適な定着画像を得ることを考慮して本実施例では３００μｍの厚みで設けられている。このシリコーンゴムは、ＪＩＳ−Ａ ２０°の硬度を持ち、熱伝導率は０．８W/mKである。更に弾性層の外周には、表面離型層としてフッ素樹脂層（例えばPFAやPTFE）が３０μｍの厚みで設けられる。基層の内面には、定着ベルト内包物との摺動摩擦を低下させるために、フッ素樹脂やポリイミドなどの樹脂層を１０〜５０μｍ設けても良い。本実施例では、ポリイミドを２０μｍ設けた。また、定着ベルト内面が接する内包物が導電性の場合は、定着ベルト基層金属層に有効に誘導電流を流すために、定着ベルト内面には電気絶縁層が有ることが望ましい。なお、定着ベルト１はニッケルのほかに鉄合金や銅、銀など適宜選択可能である。また、樹脂基層にそれら金属を積層させるなどの構成でも良い。金属層の厚みは、後で説明する誘導加熱コイルに流す高周波電流の周波数と金属層の透磁率・導電率に応じて調整して良く、５〜２００μｍ程度の間で設定する。

定着ベルト１は、ベルト支持部材２と定着ローラ３によって支持されている。

ベルト支持部材２は樹脂製であり本実施例ではPPS製である。ベルト支持部材２の断面図を図２に、斜視図を図３に示す。ベルト支持部材２は定着ベルト１に対して５ｋｇｆの張力を与えており、定着ベルト１の内面と接する部分にはリブ２１が設けてある。ここでリブ２１は図３に示すように、ベルト支持体２に空けられた溝穴に挿入されており、このリブ２１は支持体２の表面からの突出量が可変になるように溝穴内で移動可能となっており、更には支持体２の内部でプレート９によって加圧され突出量が規定されている。このようなリブ２１を設けることにより、ベルト支持部材２が定着ベルト１の内面と接触する面積を減らして、摩擦抵抗を減らすことができる。また、定着ベルト１の内面と接触する面積を減らして、加熱した定着ベルト１からの熱の伝導を減少させて効率よく定着ベルト１のみを高温に保つためでもある。さらに、定着ベルト１の内面との摩擦抵抗を減らすために図１に示したベルト支持部材カバー２２を設けると良い。このベルト支持部材カバー２２は、ベルト支持部材２の定着ベルト１の回転方向上流部分に固定されたガラス繊維製のクロスをフッ素樹脂でコーティングしたものや、凹凸を設けて接触面積を減らすよう工夫したポリイミドのシートなどを用いるとよい。本実施例では前者を採用している。

ここで図４に示すようにプレート９は樹脂または金属からなり、記録材のサイズにあわせた複数のプレートからなっており、付図示の稼動手段によってそれぞれのプレートがスライド可能となっている。このプレート９が図２において右方向にスライドすると、プレートの右端がリブ２１に接触して右方向にリブを押し出す。このときプレート９の右側の形状は記録材のサイズに合わせて突出量が異なっている為、このプレート９によって押し出されるリブの突出量も記録材のサイズに応じて変更することができる。その結果選択するプレート形状によってリブの突出量が長手方向で異なることになる。リブの突出量が異なるということは、ベルト支持部材２と定着ベルト1との接触状態が異なるということに繋がる。前述したようにリブの突出量が小さく、定着ベルト1とベルト支持部材２との接触面積が大きい箇所は定着ベルト1の熱量がベルト支持部材２に移行していくため、接触した定着ベルト部の温度は低くなる。一方リブの突出量が大きく、定着ベルト1とベルト支持部材２との接触面積が小さい箇所は、定着ベルト1の熱量はベルト支持部材２に移行しにくいので定着ベルト1の温度は小さくなりにくい。このようにリブの突出量を可変にすることで定着ベルト1の温度を部分的に変更することが可能となる。

定着ローラ３は、外径が２０ｍｍで、長手方向中央部の径が１６ｍｍで両端部の径が１４ｍｍである鉄合金製の芯金に、熱伝導率を小さくして定着ベルト１からの熱伝導を少なくするためにシリコーンゴムスポンジ層が設けてある。長手方向中央部での定着ローラ３の硬度はASK-C硬度計で約６０度である。芯金にテーパー形状をつけているのは、加圧した時に定着ローラ３が撓んでも加圧ローラ４との圧接部の幅が長手方向にわたって均一にするためである。また、定着ベルト１の回転は、定着ローラ３を図示しないモーターによって駆動し、定着ローラ３のシリコーンゴムスポンジ表面と定着ベルト１の内面ポリイミド層との摩擦によって定着ベルト１は回転する。ベルト支持部材カバー２２によってベルト支持部材２と定着ベルト１との摺動摩擦が小さくなるので、定着ベルト１のスリップ無く安定して定着ベルト１を回転させることが出来る。

加圧ローラ４は、外径が２０ｍｍで長手方向中央部の径が１６ｍｍで両端部の径が１４ｍｍである鉄合金製の芯金に、シリコーンゴム層が設けてある。表面は、離型層としてフッ素樹脂層（例えばPFAやPTFE）が３０μｍの厚みで設けられる。加圧ローラ４の長手方向中央部における硬度は、ＡＳＫＥＲ−Ｃ ７０°である。芯金にテーパー形状をつけているのは、定着ローラ３と同様の理由で、加圧した時に加圧ローラ４が撓んでも定着ローラ３との圧接部の幅が長手方向にわたって均一にするためである。加圧ローラ４の弾性層がシリコーンゴムスポンジではなくシリコーンゴムを用いたのは、定着ローラ３より加圧ローラ４の硬度を固くして、定着ベルト１と加圧ローラ４との圧接部において、定着ベルト１を大きく変形させて、トナー画像が形成された記録材の定着ベルト１からの剥離を容易にするためである。加圧ローラ４は定着ベルト１に対して、２０ｋｇｆで加圧され、定着ベルト１と加圧ローラ４との圧接部の回転方向の幅は、約１０ｍｍである。

定着ベルト１の加熱源としての誘導加熱コイル５は、誘導加熱コイル５はによって発生した磁界が定着ベルト１の金属層以外に漏れないように磁性体コア６で覆われており、更に電気絶縁性の樹脂によって、誘導加熱コイル５と磁性体コア６は一体でモールドされている。定着ベルト１と誘導加熱コイル５は０．５ｍｍのモールドにより電気絶縁の状態を保ち、定着ベルト１と誘導加熱コイル５との間隔は１．５ｍｍ（モールド表面と定着ベルト表面の距離は１．０ｍｍ）で一定であり、定着ベルト１は均一に加熱される。誘導加熱コイル５は、記録材Ｐの通紙幅方向（記録材Ｐの搬送方向に直交する方向）に沿っての長さが、画像形成に供される最大通紙幅の記録材Ｐのその通紙幅よりも長くなるように形成されている。上述の誘導加熱コイル５には、２０〜５０ｋHzの高周波電流が流されて、定着ベルト１の金属層が誘導発熱し、定着ベルト１の目標温度である１７０℃で一定になるように、温度センサ７の検出値に基づいて高周波電流の周波数を変化させて誘導加熱コイル５に入力する電力を制御して温度調節される。定着ローラ３のシリコーンゴムスポンジ層は最も薄いところでも２ｍｍあり、誘導加熱コイル５によって芯金が発熱することはほとんどないので、本実施例では効率よく定着ベルト1のみを加熱することが出来る。温度センサ７は、ベルト支持体２の通紙域に取り付けられており、定着ベルト１の内面の誘導加熱コイル５による発熱量が最も高い位置に接触しており、その部分の温度を検出している。定着ベルト１に金属層が発熱するので、本実施例のように温度センサ７を配置すれば、極めて正確に、かつ応答速度早く定着ベルト１の温度を検出可能である。なお、定着ベルト１の発熱量が最も高い位置は、図１で２つに分割して図示してある励磁コイル５の回転方向それぞれの部分の中央部である（温度センサ７が図示してある位置、もう一方は定着ローラ３によってその位置を占められている）。また温度センサ７とベルト回転方向に対して同等の位置で、非通紙域に温度センサ８が温度センサ７と同様に定着ベルト１に接触して、ベルトの非通紙域の温度を検出している。

誘導加熱コイル５が、高温になる定着ベルト１の外部に配置されることで、励磁コイル５の温度が高温になりにくいので、安価な耐熱グレードのコイル材を使用できるといったメリットがある。また、誘導加熱コイル５が高温にならないので、電気抵抗も上昇せず高周波電流を流してもジュール発熱による損失を軽減するメリットもある。

定着ベルト１は、少なくとも画像形成実行時には、駆動手段（不図示）によって定着ローラ３が回転駆動されることで、図１の矢印Xの向きに所定の周速度、すなわち画像転写部側（転写ドラム５ａ側）から搬送されてくる、未定着トナー画像を担持した記録材Ｐの搬送速度とほぼ同一の周速度でシワなく回転駆動される。本実施例の場合、定着ベルト１の表面回転速度が、１６０ｍｍ／ｓｅｃで回転し、フルカラーの画像を１分間にA4サイズ４０枚定着することが可能である。

また、定着ベルト１が所定の定着温度に立ち上がって温調された状態において、圧接部における定着ベルト１と加圧ローラ４との間に、未定着トナー画像Ｔを有する記録材Ｐがそのトナー画像担持面側を定着ベルト１側に向けて導入されて圧接部において定着ベルト１の外周面に密着し、定着ベルト１と一緒に圧接部を挟持搬送されていくことにより、主に定着ベルト１の熱が付与され、また圧接部の加圧力を受けて未定着トナー画像Ｔが記録材Ｐの表面に熱圧定着される。圧接部を通った記録材Ｐは定着ベルト１の外周面から定着ベルト１の表面が圧接部の出口部分の変形によって自己分離されて定着装置外へ搬送される。

ここで本実施例の特徴であるプレート９とリブ２１の動作について詳細に説明する。

まず通常のスタンバイ状態においては、図４に示したＡのプレートがリブ２１に接触した状態となる。このプレートＡは長手方向に均一であるため、リブ２１の突出量は支持部材２の長手方向で均一となる。すなわち定着ベルト１のから支持部材２への伝熱量は長手方向で均一となり、定着ベルト１の長手方向での温度ムラは小さくなる。次に画像形成が行われて連続して定着装置に通紙が行われた場合を説明する。まず画像形成初期はスタンバイ状態でリブ２１に接触しているプレートＡが、そのままリブ２１に接触してリブの突出量は長手方向で均一のままとなっている。この状態で記録材が順次搬送されてくると、通紙域の温度が低下してくる。これを温度センサ7が検知すると定着ベルト1の加熱手段がＯＮとなり定着ベルト1の加熱が行われる。ここで非通紙域においては定着ベルト1は温度低下していないにも関わらず加熱されるため定着ベルト１の温度が上昇していく。このとき非通紙域の定着ベルト1の温度は温度センサ８で検出されている。ここで温度センサ８の検出値が基準値を超えると、プレートＡから他の形状のプレートに切替動作が行われる。すなわち図４おいて突出幅が通紙サイズに近いプレートＢ〜Ｄが選択され、このプレートが図２において右方向に移動しリブ２１に接触する。その状態で今までリブ２１に接触していたプレートＡが図２において左側に移動してリブ２１から離間する。するとリブ２１に接触するのは、通紙サイズに近い幅の突出域を持つプレートであるので、リブ２１の突出量も通紙域と非通紙域で異なることになる。つまり通紙域においてはリブ２１の突出量はプレートＡが接触していた場合と変わらず、非通紙域のリブ２１の突出量がプレートＡが接触していた場合と比べ小さくなる。この結果非通紙域に置いては定着ベルト１と支持部材２との接触面積が大きくなる為、定着ベルト１から支持部材２への熱の移動量が大きくなり、定着ベルト１の非通紙域の温度上昇を押さえることができる。このとき支持部材２の中にヒートパイプ等を配置しておくと非通紙域で支持部材２に伝達された熱を他の箇所ですばやく拡散でき、より効果的となる。

更には温度センサを定着ベルト１の長手方向に多数配置しておけば、更に細かく温度検出ができるので、温度上昇の具合にしたがって接触するプレートを順次切りかえていくことでより効果的に温度上昇を防止することが可能となる。

また、通紙域において定着ベルト1から記録材への伝熱量が加熱手段による定着ベルト1への供給熱量より小さい場合は通紙域の定着ベルト1の温度は除々に回復していくが、ここで定着ベルト1の温度が通紙域の方が非通紙域より多くなった場合は再びプレートＡが接触するように切り替えればよい。

この非通紙部昇温の抑制の度合いは用いる部材の材質や厚さ、通紙の状況によってかわるため、一概には言えないが少なくともリブの高さが一定の場合より温度上昇は抑制する事ができる。一例として本実施例では上述した図１乃至図４に示した構成で、且つ支持体２内にヒートパイプを用いた場合の結果を図５、図６に示す。

定着スピードは１６０ｍｍ/ｓｅｃで、Ａ４サイズの紙を縦方向送りで３０枚/１分の間隔で１００枚通紙をおこなった。通紙中は定着装置へ８００Ｗの電力供給を行った。また温度制御は通紙域の温度センサ７を１８０℃でＯＮ/ＯＦＦし、また温度センサ７と非通紙域の温度を検出する温度センサ８との温度差が２０℃以上を検出した場合、Ａ４縦送り幅でリブが当接するプレート９がリブ２１に当接するように制御した。又リブ２１の突出量は最大で３ｍｍとした。

図５はプレートＡ固定のままの結果、図６は本実施例の結果である。グラフの横軸は定着ベルト１の長手方向の温度分布を表している。本実施例においてはリブの高さが一定のものは非通紙域の温度が２２０℃まで上昇しているのに対して、リブの高さを変更したものについては１９５℃に抑制することができた。これはヒートパイプの効果も合わせた結果である。

以上のように記録材のサイズに応じてリブ２１の突出量を変更することで非通紙部昇温を抑制することが可能となる。

また、非通紙部昇温対策のため定着ベルト１の表面に放熱ローラ等を当接させることも考えられるが、本発明のように定着ベルト１の表面には当接物を用いることなく、内面の部材の当接状態を可変とすることで、定着ベルト１の表面にダメージを与えることは無く、又放熱ローラ等を定着ベルト１の表面に当接させるような手段に比べると、放熱ローラ汚れによる画像不良といった問題を発生させることはないため、非常に有効な手段となる。

本実施例は図７に示すように、実施例1で用いたリブ２１の変わりに先端に回転可能なコロ２３を用いたものである。図７は本実施例の支持部材の断面図である。コロ部材１０は先端に樹脂または金属からなる回転可能なコロ１０１とコロ支持部材１０２からなる。本実施例はこのコロ部材１０を実施例１と同様に支持部材２の溝穴部に挿入したもので、動作は実施例１と同様に行えば同様の効果を得ることができる。

更に本実施例においては実施例１に比べ、定着ベルト１に接触する部分が固定のリブから回転可能なコロに変わった為、定着ベルト１への摩擦力を低減することができるので、ベルトの摺動性が向上し、スリップ等の問題が発生しにくくなるため、より性能が向上する。

本実施例を図８を用いて説明する。図８は第３の実施例の支持部材の斜視図である。

本実施例は定着ベルト1に接触するコロを支持する支持部材を複数に分割したものである。

図８において支持部材１１は樹脂等の熱伝導率の低い材料からなり、通常定着ベルト1はこの支持部材１１に接触して支持されている。支持部材１２は可動式で通常は定着ベルト1には接触しないようになっており、ある条件下で位置が移動し、定着ベルト１の主に非通紙域近辺で定着ベルト１に接触するようになっている。支持部材１２は金属などの熱伝導率が支持部材１１より大きい材質となっている。またそれぞれの支持部材の定着ベルト1との接触面には回転可能なコロ１３が配備されている。熱伝導率が支持部１２の方が大きいということにより接触した場合定着ベルト1からの熱の移動量は支持部材１２の方が大きいということになる。支持部材１２が接触した箇所においては定着ベルト1から多くの熱量が支持部材１２に移動し、支持部材１２は熱伝導率が大きいため、移動した熱量は順次支持部材内面に拡散していきやすい。したがって支持部材１２と定着ベルト1との接触面に滞留する熱量は支持部材１１が接触する箇所に比べると少なくなる為、定着ベルト1から指示部材に移動する熱量は支持部材の熱伝導率が大きい方が大きくなる。

このような支持部材１１、１２を用いた場合の画像形成動作を説明する。

図８において通常は支持部材１１が定着ベルト１に接し、支持部材１２は定着ベルト１と接しない状態となっている。このような状態で本体電源が投入されると実施例1と同様に加熱動作がおこなわれ、画像形成可能状態となる。次に、定着ベルト1の幅に近い大サイズ紙の画像形成の場合は、支持部材１１がそのまま定着ベルト1に接触し画像形性が行われる。一方、定着ベルト1に幅に対して幅の狭い小サイズ紙の画像形成の場合は定着ベルトの非通紙域が大きくなるため、非通紙部昇温が発生する。これを防止する為、予め支持部材１１に加え支持部材１２を定着ベルト1に接触するように移動を行う。

その結果定着ベルト1の通紙領域においては支持部材１１が接触し、非通紙領域については支持部材１１及び支持部材１２が接触する。このことにより非通紙領域においては通紙領域に比べ定着ベルト1からの熱移動量が大きくなる。すなわち支持部材１１の接触する通紙域と、支持部材１２が接触する非通紙域においては非通域のほうが定着ベルト1から多く熱量を奪っていくことになる。従って支持部材１２が接触した場合の方が接触しない場合に比べて、小サイズの画像形成時の非通紙部の昇温を小さくすることができる。

ここで支持部材１２に配置されているコロ１２１の接触幅を支持部材１１に配置されているコロ１１１の幅より大きくしたり、コロ１２１の材質をころ１１１の材質より熱伝導率の大きな材質にすることでより効果を大きくすることができる。また支持部材１２の内部にヒートパイプ等の熱拡散手段を設けることにより、支持部材１２に移動した熱量を他の箇所へ寸時に拡散することができ、より効果的となる。

実施例１の定着装置の断面図 実施例１の支持部材の断面図 実施例１の支持部材の斜視図 実施例１の支持部材加圧プレートの上視図 実施例１の比較例 実施例１の結果 実施例２の支持部材の断面図 実施例３の支持部材の斜視図

符号の説明

１ 定着用エンドレスベルト
２ 支持部材
２１ リブ
２２ 支持部材カバー
３ 定着ローラ
４ 加圧ローラ
５ 励磁コイル
６ 磁性体コア
７ 通紙域温度センサ
８ 非通紙域温度センサ
９ 加圧用プレート
１０ コロ部材
１０１ コロ
１０２ コロ支持部材
１１ 支持部材
１１１ コロ
１２ 支持部材
１２１ コロ

Claims (15)

1. 少なくとも定着用エンドレスベルトと該定着用エンドレスベルトに圧接し記録剤を狭持搬送する加圧手段によって、熱と圧力を加えることによって記録材上の未定着トナー画像を記録材に定着する定着装置において、該定着用エンドレスベルトを内部から支持する支持体を有し、該支持体は該定着用エンドレスベルト当接面にリブを有し、該リブの高さが可変であることを特徴とする定着装置。
2. 上記リブの高さが上記定着用エンドレスベルトの温度に応じて制御されることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
3. 上記定着用エンドレスベルトの通紙域の温度を検出する第１温度検出手段と、上記エンドレスベルトの非通紙域の温度を検出する第２温度検出手段とを有し、該第１温度検出手段及び該第２温度検出手段の出力値に応じて、非通紙域で該定着エンドレスベルトに接触する上記リブの高さが制御されることを特徴とする請求項１乃至２に記載の定着装置。
4. 上記定着エンドレスベルトの温度が基準温度より高くなった場合に、上記リブの高さが基準値より低くなることを特徴とする請求項１乃至３に記載の定着装置。
5. 少なくとも定着用エンドレスベルトと該定着用エンドレスベルトに圧接し記録剤を狭持搬送する加圧手段によって、熱と圧力を加えることによって記録材上の未定着トナー画像を記録材に定着する定着装置において、該定着用エンドレスベルトを内部から支持する支持体を有し、該支持体は該定着用エンドレスベルト当接面に回転可能なコロを有し、該コロの高さが可変であることを特徴とする定着装置。
6. 上記コロの高さが上記定着用エンドレスベルトの温度に応じて制御されることを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
7. 上記定着用エンドレスベルトの通紙域の温度を検出する第１温度検出手段と、上記エンドレスベルトの非通紙域の温度を検出する第２温度検出手段とを有し、該第１温度検出手段及び該第２温度検出手段の出力値に応じて非通紙域で該定着エンドレスベルトに接触する上記コロの高さが制御されることを特徴とする請求項５乃至６に記載の定着装置。
8. 上記定着エンドレスベルトの温度が基準温度より高くなった場合に、上記コロの高さが基準値より低くなることを特徴とする請求項５乃至７に記載の定着装置。
9. 少なくとも定着用エンドレスベルトと該定着用エンドレスベルトに圧接し記録剤を狭持搬送する加圧手段によって、熱と圧力を加えることによって記録材上の未定着トナー画像を記録材に定着する定着装置において、該定着用エンドレスベルトを内部から支持する支持体と、該定着用エンドレスベルトの通紙域の温度を検出する第１温度検出手段と、上記エンドレスベルトの非通紙域の温度を検出する第２温度検出手段とを有し、該支持体は通紙域と非通紙域とにおいて熱伝導率の異なる複数の部材からなり、該第１温度検出手段及び該第２温度検出手段の検出値に応じて、該複数の支持体と該定着用エンドレスベルトとの接触状態が変動することを特徴とする定着装置。
10. 少なくとも定着用エンドレスベルトと該定着用エンドレスベルトに圧接し記録剤を狭持搬送する加圧手段によって、熱と圧力を加えることによって記録材上の未定着トナー画像を記録材に定着する定着装置において、該定着用エンドレスベルトを内部から支持する支持体を有し、該支持体は通紙域と非通紙域とにおいて熱伝導率の異なる複数の部材からなり、記録材のサイズまたは種類に応じて、該複数の支持体と該定着用エンドレスベルトとの接触状態が変動することを特徴とする定着装置。
11. 非通紙域で上記定着用エンドレスベルトとに接触する上記支持体の熱伝導率が、通紙域で上記定着用エンドレスベルトに接触する上記支持体の熱伝導率よりも大きいことを特徴とする請求項９乃至１０に記載の定着装置。
12. 上記複数の支持体は、上記定着用エンドレスベルトとの接触面にリブもしくは回転可能なコロをそれぞれ有することを特徴とする請求項９乃至１１に記載の定着装置。
13. 上記リブもしくは上記コロと、上記定着用エンドレスベルトとの接触面積が、通紙域と非通紙域とで異なることを特徴とする請求項１２に記載の定着装置。
14. 上記定着用エンドレスベルトが電磁誘導加熱で加熱されることを特徴とする請求項１乃至１３に記載の定着装置。
15. 請求項１乃至１４に記載の定着装置を用いた画像形成置。

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