(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を加熱し、記録材に定着する定着部材と、
該定着部材に記録材を圧接させる定着ニップを形成する加圧部材と、
前記定着部材を加熱する加熱ベルト、ヒータ、該ヒータを内蔵し前記加熱ベルトを支持し加熱する加熱ローラ、及び前記ヒータを内蔵せず前記加熱ベルトを支持する支持ローラを有する外部加熱部と、を備えた定着装置であって、
前記加熱ベルトを前記定着部材に接触、離間させる接触離間機構を有し、
前記接触離間機構が前記加熱ベルトを前記定着部材から離間させたときに、前記加熱ローラと前記定着部材との間隔が前記支持ローラと前記定着部材との間隔よりも狭いことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記接触離間機構が前記加熱ベルトを前記定着部材に接触させたときに、前記加熱ローラに巻き付いている前記加熱ベルトの一部が前記定着部材に接触することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記接触離間機構は、前記加熱ローラと前記支持ローラとを支持し、端部に設けられた軸の周りに回転可能なレバーを有し、前記加熱ローラは前記支持ローラよりも前記軸に近い位置において前記レバーにより支持されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記支持ローラの直径は、前記加熱ローラの直径よりも小さいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
記録材上にトナー像を形成する画像形成部と、請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、トナー像を定着する定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、トナー像を加熱して定着する定着装置が用いられている。
【０００３】
画像形成装置の高速化に対応して高速処理が可能な定着装置が要望されている。また、カラー画像形成装置の普及に伴って、カラートナー像の定着に適した定着装置が要望されている。
【０００４】
高速化やカラー化に対応できる定着技術には、トナー像を加熱する定着部材を効率良く加熱し、定着処理工程の中で起こる定着部材の温度低下に迅速に対応して定着部材に熱を補給する技術が求められている。
【０００５】
このような定着技術として、定着部材の表面を加熱する外部加熱部が注目されている。
【０００６】
カラートナー像の定着においては、画像を形成するトナーの量が多いことから、トナー像を包むようにトナー像に接触し、加熱する定着部材が用いられ、このような定着部材としては、例えば、ソフトローラと称されているものがある。ソフトローラは金属等の基体上に弾性層を形成したローラである。従来のソフトローラはヒータを内蔵しており、内蔵ヒータにより内部から加熱される。
【０００７】
定着ローラの表面温度は、温度センサで検知された温度が高温側の閾値を超えたときにヒータをオフし、低温側の閾値を下回ったときにヒータをオンする制御により、所定の定着温度に維持される。
【０００８】
このような温度制御において、ソフトローラの場合、弾性層を有しない所謂ハードローラに比較して温度変化に対する応答速度が低く、定着ローラの表面温度の制御が困難になる。
【０００９】
この問題を解決する手段として外部加熱部が用いられる。外部加熱部は定着部材の表面を外部から加熱するので、応答速度が速く、定着部材にソフトローラを用いた場合でも、定着部材の表面温度を適正値に維持することが可能となる。
【００１０】
外部加熱部を用いた定着装置としては、特許文献１〜３に記載されたものがある。
【００１１】
特許文献１では、定着部材を外部加熱部で加熱する定着装置が提案されている。
【００１２】
特許文献２では、定着部材と、加圧部材と、外部加熱部とを有し、外部加熱部をベルト部材とベルト部材を加熱する加熱部材とで構成し、定着部材と加熱部材とが離間した状態で、定着部材とベルト部材とを接触させる定着装置が提案されている。特許文献２では、定着部材と加熱部材が離間した状態で、ベルト部材と定着部材を接触させ、定着部材の駆動でベルト部材を移動させることにより、ベルト部材が部分的に加熱されるオーバシュートを防止している。
【００１３】
特許文献３では、定着部材と加圧部材と、外部加熱部とを有し、外部加熱部をクリーニング手段でクリーニングすることにより、外部加熱部と定着部材とを清浄に保った定着装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００４−１９８６５９号公報
【特許文献２】特開２００７−２４８７２４号公報
【特許文献３】特開２００９−３００６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
定着処理においては、定着装置内に記録材を通紙することにより、定着部材の熱が記録材に吸収されるが、外部加熱部から熱を補給することにより、定着部材が所定の定着温度に維持される。このような温度制御のためには、外部加熱部の温度は定着部材の温度よりも高く設定される。
【００１６】
一方休止状態では、記録材の通紙がないので、外部加熱部と定着部材とが接触していると、外部加熱部の温度と定着部材の温度との間の温度差を維持する不可能になる。したがって、休止状態では、定着部材と外部加熱部とを離間させる必要がある。
【００１７】
特許文献１、２では、休止状態において、外部加熱部の構成部品であるベルト部材が定着部材に接触している。前述のように、定着部材と外部加熱部とが接触していると、定着部材の温度と外部加熱部の温度との間に温度差をつけるという制御が困難である。
【００１８】
特許文献３では、休止状態において、外部加熱部が定着部材から離れているが、外部加熱部からの熱の放散量が多い。外部加熱部からの熱の放散量が多いことは次の理由から問題となる。
【００１９】
外部加熱部は、定着部材よりも高い温度に加熱されることから分かるように、外部加熱部は定着装置内で最も高温の部分である。最高温度部からの熱の放散量が多いことにより定着装置の加熱効率の低下が顕著になる。
【００２０】
本発明は、外部加熱部を備えた定着装置における前述した問題を解決し、低コスト、且つ、構造が簡単であり、さらに、加熱効率が高く、省エネルギー化された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。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
前記目的は下記の発明により達成される。
【００２２】
１．トナー像を加熱し、記録材に定着する定着部材と、
該定着部材に記録材を圧接させる定着ニップを形成する加圧部材と、
前記定着部材を加熱する加熱ベルト、ヒータ、該ヒータを内蔵し前記加熱ベルトを支持し加熱する加熱ローラ、及び前記ヒータを内蔵せず前記加熱ベルトを支持する支持ローラを有する外部加熱部と、を備えた定着装置であって、
前記加熱ベルトを前記定着部材に接触、離間させる接触離間機構を有し、
前記接触離間機構が前記加熱ベルトを前記定着部材から離間させたときに、前記加熱ローラと前記定着部材との間隔が前記支持ローラと前記定着部材との間隔よりも狭いことを特徴とする定着装置。
【００２３】
２．前記接触離間機構が前記加熱ベルトを前記定着部材に接触させたときに、前記加熱ローラに巻き付いている前記加熱ベルトの一部が前記定着部材に接触することを特徴とする前記１に記載の定着装置。
【００２４】
３．前記接触離間機構は、前記加熱ローラと前記支持ローラとを支持し、端部に設けられた軸の周りに回転可能なレバーを有し、前記加熱ローラは前記支持ローラよりも前記軸に近い位置において前記レバーにより支持されていることを特徴とする前記１又は前記２に記載の定着装置。
【００２５】
４．前記支持ローラの直径は、前記加熱ローラの直径よりも小さいことを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
【００２６】
５．記録材上にトナー像を形成する画像形成部と、前記１〜４のいずれか１項に記載の定着装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る定着装置においては、定着部材を加熱する外部加熱部を加熱ベルトと、該加熱ベルトを支持する複数のローラと、複数の前記ローラの一つである加熱ローラ内に配置されたヒータと有し、前記ベルト部材が前記定着部材から離れた状態において、前記加熱ローラと定着部材との間隔が他の前記ローラと定着部材との間隔よりも狭い。
【００２８】
これにより、低コストであるとともに、構造が簡単であり、さらに、熱の放散量が少なく、加熱効率が向上した定着装置及びかかる定着装置を備えた画像形成装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る定着装置を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る定着装置を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る定着装置を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る定着装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に、本発明を本発明の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限定されない。
＜画像形成装置＞
図１は本発明の実施の形態に係る画像形成装置であるカラー画像形成装置の全体構成を示す図である。
【００３１】
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、複数組の画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ及び、中間転写体ユニット７を有する画像形成部Ａと、定着装置９とを有する。カラー画像形成装置は、さらに、その上部に自動原稿搬送装置ＤＦと、原稿画像読み取り装置ＳＣとを有する。
【００３２】
イエロー色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｙは、ドラム状の感光体１Ｙと、感光体１Ｙの周囲に配置された帯電装置２Ｙ、露光装置３Ｙ、現像装置４Ｙ、一次転写装置としての一次転写ローラ５Ｙ、及びクリーニング装置６Ｙとを有する。マゼンタ色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｍは、ドラム状の感光体１Ｍと、感光体１Ｍの周囲に配置された帯電装置２Ｍ、露光装置３Ｍ、現像装置４Ｍ、一次転写装置としての一次転写ローラ５Ｍ、及びクリーニング装置６Ｍとを有する。シアン色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｃは、ドラム状の感光体１Ｃと、感光体１Ｃの周囲に配置された帯電装置２Ｃ、露光装置３Ｃ、現像装置４Ｃ、一次転写装置としての一次転写ローラ５Ｃ、及びクリーニング装置６Ｃとを有する。黒色画像を形成する画像形成ユニット１０Ｋは、ドラム状の感光体１Ｋと、感光体１Ｋの周囲に配置された帯電装置２Ｋ、露光装置３Ｋ、現像装置４Ｋ、一次転写装置としての一次転写ローラ５Ｋ、及びクリーニング装置６Ｋとを有する。
【００３３】
中間転写体ユニット７は、複数のローラ７１〜７４により巻回され、回動可能に支持された半導電性無端ベルト状の像担持体としての中間転写体７０を有する。
【００３４】
画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋにより形成された各色のトナー像は、一次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋにより、中間転写体７０上に逐次転写されて、合成されたカラートナー像が形成される。給紙カセット２０内に収容された記録材Ｐは、給紙搬送装置２１により給紙され、複数の中間ローラ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄと、レジストローラ２３とを有する搬送部を経て、二次転写位置に供給される。二次転写位置においては、中間転写体７０を支持するバックアップローラとしてのローラ７４に印加された転写電圧によって、カラートナー像が記録材Ｐに一括転写される。カラートナー像が転写された記録材Ｐは、定着ローラ９１と加圧ローラ９２と外部加熱部９３とを有する定着装置９により定着処理され、排紙ローラ２６に挟持されて機外の排紙トレイ２７上に載置される。
【００３５】
記録材Ｐにカラートナー像を転写した後、記録材Ｐを曲率分離した中間転写体７０は、クリーニング装置６Ａによりクリーニングされる。
【００３６】
２８は裏面用給紙部であり、両面画像形成において第１面に画像が形成され、定着装置９を通過した記録材Ｐは裏面用給紙部２８に搬送され、裏面用給紙部２８からレジストローラ２３に搬送される。
【００３７】
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。
【００３８】
また、画像形成装置から筐体８を支持レール８２Ｌ、８２Ｒを介して引き出し可能にしてある。筐体８は、画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、中間転写体ユニット７とを有し、筐体８の引き出し操作により、画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、中間転写体ユニット７とは、一体となって、画像形成装置から引き出される。
＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１に係る定着装置９は図２に示されるように、定着部材としての定着ローラ９１と、加圧部材としての加圧ローラ９２と、外部加熱部９３とを有する。
【００３９】
定着ローラ９１は金属からなる基体９１Ａ上にシリコンゴム等の弾性層９１Ｂが、更にその上にＰＦＡ（パーフルオロアルキルビニルエーテル）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂からなる離型性の表面層９１Ｃがそれぞれ形成されたローラからなる。加圧ローラ９２は金属パイプからなる基体９２Ａ上にシリコンゴムからなる弾性層９２Ｂが、弾性層９２Ｂの上にＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂からなる離型性の表面層９２Ｃがそれぞれ形成されたローラからなる。
【００４０】
外部加熱部９３は、加熱ベルト９３Ａと、加熱ベルト９３Ａを支持し加熱する加熱ローラ９３Ｂと、加熱ベルト９３Ａを支持する支持ローラ９３Ｃと、ヒータＨ３とを有する。
【００４１】
加熱ベルト９３ＡはＰＩ（ポリイミド）、金属等の基体上にＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の離型性の表面層が形成された無端ベルトからなる。加熱ローラ９３Ｂと支持ローラ９３Ｃとは金属ローラからなる。特に、加熱ローラ９３Ｂは熱伝導性の高い材料からなる。
【００４２】
定着ローラ９１内にはヒータＨ１が設けられ、加圧ローラ９２内には、ヒータＨ２が設けられ、加熱ローラ９３Ｂ内にはヒータＨ３が設けられる。ヒータＨ１、Ｈ２、Ｈ３はハロゲンヒータからなる。
【００４３】
ヒータＨ１はメインヒータであり、定着ローラ９１の表面を定着温度にまで加熱する。ヒータＨ２は加圧ローラ９２の温度が低下を避けるように加熱する。ヒータＨ３は定着処理において、記録材Ｐに奪われた熱を補給するように加熱する。ヒータＨ３は加熱ローラ９３Ｂを介して加熱ベルト９３Ａを加熱し、加熱ベルト９３Ａは定着ローラ９１の表面を加熱する。
【００４４】
ＳＥ１は定着ローラ９１の表面温度を検知する温度センサ、ＳＥ２は加圧ローラ９２の表面温度を検知する温度センサ、ＳＥ３は加熱ベルト９３Ａの温度を検知する温度センサである。
【００４５】
温度センサＳＥ１、ＳＥ２、ＳＥ３の検知温度を用いて、定着装置９の作動状態及び休止状態を通して、定着ローラ９１の表面温度は１６５〜１８０℃に維持され、加圧ローラ９２の表面温度は９０〜１２０℃程度に維持され、加熱ベルト９３Ａの温度は１９０〜２１０℃程度に維持される。
【００４６】
外部加熱部９３はレバー９４により支持されている。即ち、加熱ローラ９３Ｂと支持ローラ９３Ｃとはレバー９４に回転自在に支持されている。レバー９４は軸９４Ａで定着装置９の枠体（図示せず）に回転自在に支持されており、その自由端部においてバネ９６により下方に付勢されている。レバー９４の自由端部は、また、カム９５に圧接している。カム９５は軸９５Ａを中心に回転する偏心カムであり、モータ（図示せず）の駆動で回転する。
【００４７】
加圧ローラ９２はレバー９７に回転自在に支持されている。レバー９７は軸９７Ａを中心として回転可能であり、レバー９７の左端部はバネ９９により支持されている。レバー９７の左端部は、また、カム９８に圧接している。カム９８は軸９８Ａを中心に回転する偏心カムであり、モータ（図示せず）の駆動で回転する。
【００４８】
図２は作動状態にある定着装置９を示しており、定着ローラ９１と加圧ローラ９２とは圧接し、また、加熱ベルト９３Ａは定着ローラ９１に接触している。図２の状態で定着ローラ９１が駆動源ＤＲ１の駆動により矢印のように回転する。
【００４９】
加圧ローラ９２が定着ローラ９１により駆動されて矢印のように回転し、加熱ベルト９３Ａが定着ローラ９１により駆動されて矢印のように周回する。
【００５０】
記録材Ｐは定着ローラ９１と加圧ローラ９２間の定着ニップを通過し、記録材Ｐ上のトナー像Ｔは定着ローラ９１により加熱されて記録材Ｐに定着される。
【００５１】
図２の状態で、カム９５、９８が回転して、レバー９４の右端部が上がり、レバー９７の左端部が下がることにより、定着ローラ９１から加熱ベルト９３Ａが離間し、加圧ローラ９２が定着ローラ９１から離間して図３の状態となる。
【００５２】
図３の状態では、定着ローラ９１と加圧ローラ９２とは回転を停止する。加熱ベルト９３Ａは駆動源ＤＲ２の駆動で矢印のように周回する。なお、図３の状態における加熱ベルト９３Ａの移動方向は図の矢印を反対方向でもよい。また、駆動源ＤＲ１と駆動源ＤＲ２とには別のモータを用いてもよいし、共通のモータを用いて駆動系を切り替えてもよい。さらに、休止時に、定着ローラ９１が回転してもよい。
【００５３】
前記のように、加熱ベルト９３Ａの温度は定着ローラ９１の表面温度よりも高い。
【００５４】
加熱ベルト９３Ａが周回し、定着ローラ９１が回転する図２の作動状態では、高温の加熱ベルト９３Ａにより定着ローラ９１の表面が全体に亘り加熱されて、定着ローラ９１の表面温度が所定の定着温度に維持される。定着処理において、記録材により熱が奪われても、加熱ベルト９３Ａからの熱補給により、定着温度が維持される。
【００５５】
休止状態においては、加熱ベルト９３Ａは駆動源ＤＲ２により作動するので、加熱ベルト９３Ａは加熱ローラ９３Ｂによりベルト全長に亘り均一に加熱される。
【００５６】
前述したように、加熱ベルト９３Ａは定着装置９の作動状態において定着ローラ９１に接触し、休止状態において定着ローラ９１から離間する。図３の休止状態は、画像形成装置の待機時、ジャム処理時等における定着装置９の状態である。
【００５７】
外部加熱部９３により定着ローラ９１を均一に加熱し、加熱ベルト９３Ａから定着ローラ９１への熱の移動を安定させるには、定着ローラ９１と加熱ベルト９３Ａとの接触面積が所定値以上である必要がある。即ち、加熱ベルト９３Ａは、定着ローラ９１に所定の角度以上巻き付くことが必要である。一方、休止状態においては、定着ローラ９１から加熱ベルト９３Ａを確実に離間させる必要がある。定着ローラ９１と加熱ベルト９３Ａとの間の接触、離間を確実に行い、しかも、定着装置９内の限定されたスペ−スで、確実な接触、離間を行うには、加熱ベルト９３Ａを２本のローラである加熱ローラ９３Ｂと支持ローラ９３Ｃとに張架し、これらローラを移動させる接触離間機構が好ましい。レバー９４と、カム９５と、バネ９６とはこのような接触離間機構を構成する。
【００５８】
定着ローラ９１と加熱ベルト９３Ａとが離間した図３に示す休止状態において、定着ローラ９１と加熱ローラ９３Ｂとの間の間隔は、定着ローラ９１と支持ローラ９３Ｃとの間の間隔よりも狭い。なお、定着ローラ９１と加熱ローラ９３Ｂとの間の間隔とは、定着ローラ９１の表面と加熱ローラ９３Ｂの表面間の最短距離であり、定着ローラ９１と支持ローラ９３Ｃとの間の間隔とは、定着ローラ９１の表面と支持ローラ９３Ｃの表面間の最短距離である。即ち、２本のローラ間の間隔とは、両ローラ表面の最近接部間の距離である。
【００５９】
図示の例では、加熱ローラ９３Ｂは軸９４Ａに近い位置でレバー９４に取り付けられ、支持ローラ９３Ｃは軸９４Ａから遠い自由端側でレバー９４に取り付けられる。したがってレバー９４の回転時に、支持ローラ９３Ｃは加熱ローラ９３Ｂよりも大きく移動する。
【００６０】
図示の接触離間機構により、加熱ベルト９３Ａが定着ローラ９１から離間した図３の状態において、加熱ローラ９３Ｂと定着ローラ９１との間の間隔が支持ローラ９３Ｃと定着ローラ９１との間の間隔よりも狭いという条件が満たされる。この条件を満たすことにより、加熱ローラ９３Ｂが定着ローラ９１により制限された狭いスペース内に位置づけられることになる。したがって、加熱ローラ９３Ｂからの熱の放散量が少なくなって加熱ベルト９３Ａの加熱効率が向上する。ひいては、定着装置９の加熱効率が向上する。
＜実施の形態２＞
図４は本発明の実施の形態２に係る定着装置９を示す図であり、図４（ａ）は作動状態を示し、図４（ｂ）は休止状態を示す。
【００６１】
本実施の形態では、図４（ａ）の作動状態において、加熱ベルト９３Ａの加熱ローラ９３Ｂに張架されている部分の一部が定着ローラ９１に接触している。これ以外の構成は図２、３に示された実施の形態１と同一である。
【００６２】
なお、休止状態においては、図２、３の例と同様に、加熱ベルト９３Ａが定着ローラ９１から離間している。本実施の形態では、加熱ローラ９３Ｂと、加熱ベルト９３Ａと、定着ローラ９１とがそれぞれ接触して定着ローラ９１が加熱されるので、定着ローラ９１が外部加熱部９３により確実、且つ、均一に加熱される。
＜実施の形態３＞
図５は本発明の実施の形態３に係る定着装置９を示す図であり、図５（ａ）は作動状態を示し、図５（ｂ）は休止状態を示す。
【００６３】
本実施の形態においては、加熱ベルト９３Ａを加熱するヒータＨ３を内蔵しない支持ローラ９３Ｃの直径が、ヒータＨ３を内蔵する加熱ローラ９３Ｂの直径よりも小さい。支持ローラ９３Ｃの移動量は図５（ａ）と図５（ｂ）とに示すように、加熱ローラ９３Ｂの移動量よりも大きい。大きく移動する支持ローラ９３Ｃを小径ローラで構成することにより、外部加熱部９３及び定着ローラ９１との加熱ベルト９３Ａとを接触離間させる接触離間機構により占められるスペ−スを狭くすることが可能となり、定着装置９を小型にすることが可能となる。
【符号の説明】
【００６４】
９  定着装置
９１  定着ローラ
９２  加圧ローラ
９３  外部加熱部
９３Ａ  加熱ベルト
９３Ｂ  加熱ローラ
９３Ｃ  支持ローラ
９４  レバー
９５、９８  カム
９６、９９  バネ
【図１】
0005454269.tif 000002
【図２】
0005454269.tif 000003
【図３】
0005454269.tif 000004
【図４】
0005454269.tif 000005
【図５】
0005454269.tif 000006