(57)【要約】【課題】  圧着及び下着解除を可能とした加熱手段及び加圧手段がベルト構成もしくは外部加熱手段を備えた定着装置について、圧着解除状態からプリント開始される際も定着不良が生じないようにする。【解決手段】  加熱手段及び加圧手段はそれぞれ駆動手段と駆動源を有していて、加熱手段と加圧手段との圧着解除時にもそれぞれ駆動を可能とする構成とする。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成手段によって像形成体上に形成したトナー像を直接または中間転写体を介して転写材上に転写し、転写材上のトナー像を圧着状態にある加熱手段と加圧手段とにより加熱・加圧して定着を行う画像形成装置において、
前記加熱手段、前記加圧手段は、ベルト構成もしくは外部加熱手段の何れかを備えた定着装置で、前記加熱手段と前記加圧手段とは圧着、圧着解除を可能とすると共に、前記加熱手段及び前記加圧手段は駆動手段を有していて、圧着解除時にもそれぞれの駆動を可能とすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記加熱手段、前記加圧手段の駆動手段は、それぞれ独立した駆動源を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記加熱手段、前記加圧手段の駆動手段は、同一の駆動源を有し、一方の駆動手段には１方向クラッチを有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置に係わり、特にトナー像を保持した転写材を圧着した加熱手段と加圧手段とで加熱・加圧して定着を行う定着装置を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式による画像形成装置では、帯電、像露光、現像手段によって像形成体（感光体）上にトナー像を形成し、形成したトナー像を転写手段によって転写材（記録紙）上に転写し、トナー像を保持した転写材を押圧状態にあってニップ部を形成する加熱手段と加圧手段との間を通過させ加熱・加圧して定着することが行われる。
【０００３】
トナー像の転写材への定着は、ニップ部を通過するニップ時間内に行われることから、重なったトナー層が形成されるカラー画像形成装置や、転写材が高速に移動する高速機では、ニップ幅を広くとることが必要となり、定着ベルトを用いたり、押圧によって変形する弾性層を有する押圧ローラを用いることが行われる。
【０００４】
定着ベルトによる場合は、支持加熱ローラと支持加圧ローラとの間に定着ベルトを張架することによって行われ、弾性層を設けた弾性加熱ローラでは、回転する弾性ローラ周面に外部加熱ローラを当接することによって行われる。
【０００５】
定着ベルトは支持加熱ローラと当接箇所で加熱されるので、定着ベルトは回転を維持することによって定着ベルトは全周に亘って一様の加熱状態となる。また、弾性加熱ローラにあっても、外部加熱ローラとの当接箇所から加熱されるので、弾性加熱ローラは回転を維持することによって弾性加熱ローラ全周に亘って一様の加熱状態となる。
【０００６】
特許文献１には、加熱側の加熱ベルトと硬質の受けローラとの間でニップ部を形成し、受けローラ側が駆動する定着装置が記載されている。この定着装置では圧着解除を可能とする構成となっているが、圧着解除時には加熱側の加熱ベルトは駆動することができないので、定着ベルトは全周に亘って均一な温度に保つことができず、プリント開始時には定着不良が発生するか、もしくは即座にはプリント開始状態にならないという問題がある。
【特許文献１】特開２００１−１５９８５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、圧着及び圧着解除を可能とした加熱手段及び加圧手段が、ベルト構成もしくは外部加熱手段を備えた定着装置について、圧着解除状態からプリント開始される際も、定着不良が発生することなく、即座にプリント開始を可能とした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】
【０００８】
前記の課題を解決し、かつ目的を達成するために、本発明は以下のように構成されている。
（請求項１）
画像形成手段によって像形成体上に形成したトナー像を直接または中間転写体を介して転写材上に転写し、転写材上のトナー像を圧着状態にある加熱手段と加圧手段とにより加熱・加圧して定着を行う画像形成装置において、
前記加熱手段、前記加圧手段は、ベルト構成もしくは外部加熱手段の何れかを備えた定着装置で、前記加熱手段と前記加圧手段とは圧着、圧着解除を可能とすると共に、前記加熱手段及び前記加圧手段は駆動手段を有していて、圧着解除時にもそれぞれの駆動を可能とすることを特徴とする画像形成装置。
（請求項２）
前記加熱手段、前記加圧手段の駆動手段は、それぞれ独立した駆動源を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
（請求項３）
前記加熱手段、前記加圧手段の駆動手段は、同一の駆動源を有し、一方の駆動手段には１方向クラッチを有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の発明によるときは、圧着解除状態にあるスタンバイ時においても、加熱手段側、加圧手段側がともに駆動が可能となり、従来は圧着回転することを必須としていたのに対して、圧着解除状態にあってベルト周面もしくはローラ周面の表面温度を均一に保たれるようになり、プリント開始時から良好な定着が可能となる。また、プリント開始すると即座にプリント可能状態とすることができる。
【００１０】
請求項２記載の発明によるときは、加熱手段、加圧手段がそれぞれ単独に駆動することが可能となり、それぞれの狙いとする設定温度にすることが容易となって、より良好な定着性が得られることとなる。
【００１１】
請求項３記載の発明によるときは、１つの駆動源で加熱手段、加圧手段の両方を駆動することでコストを抑えることができる。また１方向クラッチを使用しているので、圧着時にはどちらか周速度の速い方にもう一方は従動回転し、トルクの増大や速度変動を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（１）  本発明の実施の形態を説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、以下の、本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。
【００１３】
本発明にかかわるベルト定着装置を備える画像形成装置について、図１にて以下に述べる。
【００１４】
図１において、画像形成装置ＧＳは、画像形成装置本体ＧＨと画像読取装置ＹＳとから構成される。
【００１５】
画像形成装置本体ＧＨは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、ベルト状の中間転写体６と給紙搬送手段及び後述する定着装置１７とからなる。
【００１６】
画像形成装置本体ＧＨの上部には、自動原稿送り装置２０１と原稿画像走査露光装置２０２から成る画像読取装置ＹＳが設置されている。自動原稿送り装置２０１の原稿台上に載置された原稿ｄは搬送手段により搬送され、原稿画像走査露光装置２０２の光学系により原稿の片面又は両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサＣＣＤに読み込まれる。この際、原稿台上から搬送される原稿Ｄは、光沢レベル選択手段として用いられる光沢度レベル検出センサＰＫａにより、原稿画像の光沢度、および原稿画像のモノクロ、カラーの判別や両面画像の判別が行われる。
【００１７】
ラインイメージセンサＣＣＤにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行い、一旦メモリに記憶された後、画像書き込み部（露光手段）３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに信号を送る。
【００１８】
イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、像担持体としての感光体ドラム１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像装置４Ｙ及びクリーニング手段８Ｙを有する。マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、像担持体としての感光体ドラム１Ｍ、帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像装置４Ｍ及びクリーニング手段８Ｍを有する。シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、像担持体としての感光体ドラム１Ｃ、帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像装置４Ｃ及びクリーニング手段８Ｃを有する。黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｋは、像担持体としての感光体ドラム１Ｋ、帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像装置４Ｋ及びクリーニング手段８Ｋを有する。帯電手段２Ｙと露光手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと露光手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと露光装置３Ｃ及び帯電手段２Ｋと露光装置３Ｋとは、潜像形成手段を構成する。
【００１９】
４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の、小粒径のトナーとキャリアからなる２成分現像剤を内包する現像装置である。
【００２０】
中間転写体６は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。
【００２１】
画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ及び１０Ｋより形成された各色の画像は、回動する中間転写体６上に転写手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ及び７Ｋにより逐次転写されて（１次転写）、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット２０内に収容された転写材としての記録紙Ｐは、給紙手段２１により給紙され、給紙ローラ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、レジストローラ２３等を経て、転写手段７Ａに搬送され、記録紙Ｐ上にカラー画像が転写される（２次転写）。カラー画像が転写された記録紙Ｐは、定着装置９に形成される加圧ニップ部Ｎ（図２参照、図１には不図示）において記録紙Ｐが挟持され、熱と圧力とを加えることにより記録紙Ｐ上のカラートナー像（或いはトナー像）が定着されて記録紙Ｐ上に固定され、排紙経路側の排紙ローラ２４に挟持されて機外の排紙トレイ２５上に載置される。
【００２２】
両面画像形成時には、一方の面（表面）にカラー画像（カラートナー像）が形成され、定着装置９から排出された記録紙Ｐは、分岐手段２６によりシート排紙路から分岐され、それぞれ給紙搬送手段を構成する、下方の循環通紙路２７Ａを経て、再給紙機構（ＡＤＵ機構）である反転搬送路２７Ｂにより表裏を反転され、再給紙搬送部２７Ｃを通過して、給紙ローラ２２Ｄにおいて合流する。反転搬送（循環反転搬送）された記録紙Ｐは、タイミングローラ２３を経て、再度２次転写ローラ７Ａに搬送され、記録紙Ｐの他方の面（裏面）上にカラー画像（カラートナー像）が一括転写される。カラー画像が転写された記録紙Ｐは、定着装置９により定着処理され、排紙経路側の排紙ローラ２４に挟持されて機外の排紙トレイ２５上に載置される。
【００２３】
一方、転写手段７Ａにより記録紙Ｐにカラー画像を転写した後、記録紙Ｐを曲率分離した中間転写体６は、クリーニング手段８Ａにより残留トナーが除去される。
【００２４】
（２）  本発明の画像形成装置に用いられるベルト定着装置について、図２を用いて以下に説明する。
【００２５】
定着装置９は、金属基体もしくは耐熱樹脂基体とシリコンゴムをベルト状に成型した定着ベルト９１と、これを支持搬送し、転写材と定着ベルト９１を間に挟んで加圧加熱定着する支持加圧ローラ９２、及びこれと対向する外部加圧ローラ９３、定着ベルト９１を支持搬送するヒータ９４ａを内蔵した支持加熱ローラ９４より成る。また、外部加圧ローラ９３の表面温度を定着に適した温度に維持するため、外部加圧ローラ９３の外周に当接する外部加熱ローラ９５を設けることもなされる。上記構成のベルト定着装置９では、支持加圧ローラ９２と外部加圧ローラ９３により加圧ニップ部Ｎが形成される。
【００２６】
支持加圧ローラ９２は、肉厚２〜５ｍｍの円筒状の金属パイプ若しくは金属軸を用いた回転軸９２１と、該回転軸９２１の外周面に１０ｍｍ厚のＳｉスポンジの弾性層９２２を固着した外径４５ｍｍのソフトローラである。回転軸９２１にＳｉスポンジの弾性層９２２を固着したソフトローラのアスカーＣ表示による硬さは本実施例ではアスカーＣ３０°である。なお、アスカーＣ表示はＪＩＳＫ７３１２，ＪＩＳＳ６０５０に準拠し、軟質ゴムやスポンジ等の硬さ測定に用いられる表示である。
【００２７】
外部加圧ローラ９３は、肉厚２〜５ｍｍの円筒状の金属パイプを用いた回転軸９３１と、該回転軸９３１の外周面に３ｍｍ厚のＳｉゴムの弾性層９３２を固着し、更にその外側に離型層としてＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）チューブ９３３で被覆した外径５０ｍｍのソフトローラである。回転軸９３１にＳｉゴムの弾性層９３２を固着したソフトローラのアスカーＣ表示による硬さは本実施例においてはアスカーＣ６５°である。
【００２８】
外部加圧ローラ９３の弾性層９３２に対して支持加圧ローラ９２の弾性層９２２の方が軟らかい材料を使用し、しかも弾性層の厚みが厚いので、加圧ニップ部Ｎにおいては支持加圧ローラ９２が主に変形して圧接状態を保っている。実施例では、９００Ｎの荷重をかけて、１６ｍｍのニップ部を形成している。
【００２９】
支持加圧ローラ９２に掛け回された定着ベルト９１は、７０μｍ厚のポリイミド基体の外側に２００μｍのＳｉゴム層と３０μｍのＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）チューブ層を有するφ８０ｍｍの無端ベルトである。定着ベルト９１は、同じく掛け回された支持加熱ローラ９４が内蔵するヒータ９４ａによって加熱ローラを介して伝熱加熱される。
【００３０】
支持加熱ローラ９４は肉厚２ｍｍのアルミ芯金の外周にフッ素樹脂層を設けた外径５０ｍｍのローラで、ローラ端部には寄り止め用の鍔が設けらていて、定着ベルトが軸方向へ滑らないよう位置規制を行っている。
【００３１】
（３）  本実施形態の定着装置９では、加熱手段と加圧手段との間で圧着・圧着解除を可能としていて、本実施例においては外部加圧ローラ９３を移動させて、定着ベルト９１を介して圧着状態にある支持加圧ローラ９２に対して接離動作を行うようにしている。
【００３２】
また、加熱手段及び加圧手段は、それぞれ駆動手段として、加熱手段または加圧手段に接続し駆動する歯車を有していて、それぞれに独立した駆動源、或いは同一の駆動源としてモータを有していて、駆動手段と接続し、加熱手段と加圧手段との接離に関係なく駆動を可能としている。
【００３３】
図３及び図４は、駆動源として２つのモータＭ１，Ｍ２を設けた例を示していて、図３は加熱手段と加圧手段とが圧着してニップ部Ｎを形成している状態を示し、図４は離間した状態を示している。
【００３４】
加熱手段側の支持加圧ローラ９２には駆動手段として歯車Ｇ１０が同軸に取り付けられ、歯車Ｇ１０は歯車Ｇ１１と噛合関係にある。歯車Ｇ１１の軸芯Ｇ１１ａに直接、または更に歯車を介して駆動源であるモータＭ１が設けられていて、モータＭ１の回転により支持加圧ローラ９２が単独で回転する構成となっている。
【００３５】
加圧手段である外部加圧ローラ９３には駆動手段として歯車Ｇ２０が同軸に取り付けられ、歯車Ｇ２０は歯車Ｇ２１と噛合関係にある。歯車Ｇ２１の軸芯Ｇ２１ａに直接、または更に歯車を介して駆動源であるモータＭ２が設けられていて、モータＭ２の回転により外部加圧ローラ９３は接離に関係なく単独で回転する構成となっている。
【００３６】
外部加圧ローラ９３の定着ベルト９１を介して支持加圧ローラ９２に対しての圧着及び圧着解除は、次に説明する機構によって行われる。
【００３７】
外部加圧ローラ９３の両側の軸９３ａは、歯車Ｇ２１の軸芯Ｇ２１ａを揺動中心として揺動を可能とする支持レバー９６によって支持されていて、支持レバー９６は圧着方向に引張ばね９７が作用している。９８は切換カムで、切換カム９８のカム位置制御を行うことによって、外部加圧ローラ９３は圧着又は離間した状態となる。この際、歯車Ｇ２１と歯車Ｇ２０とは姿勢の如何に係わらず噛合関係にあって、モータＭ２による駆動回転は伝達され、外部加熱ローラ９５は外部加圧ローラ９３との位置関係は保持されて、熱伝達が行われる当接の状態が維持される。
【００３８】
また、外部加圧ローラ９３の圧着時のニップ圧は、引張ばね９７の張力により決定するので、予め引張ばね９７の張力を調整することがなされる。
【００３９】
図５及び図６は、駆動源として同一のモータＭ０を設けた例を示していて、図５は加熱手段と加圧手段とが圧着してニップ部Ｎを形成している状態を示し、図６は離間した状態を示している。既に図３及び図４で説明したところと同一機能をもった部材については、同一符号をもって表示し説明を省略する。
【００４０】
本実施例では、支持加圧ローラ９２に取り付けられた歯車Ｇ１０と、外部加圧ローラ９３に取り付けられた歯車Ｇ２０とは、歯車Ｇ１１，歯車Ｇ２１とを介して接続している。歯車Ｇ１１の軸芯Ｇ１１ａに直接、または更に歯車を介してモータＭ０が設けられていて、モータＭ０の回転に伴って支持加圧ローラ９２と外部加圧ローラ９３とが同時に回転する。
【００４１】
但し、同時に回転する支持加圧ローラ９２の周速度と、外部加圧ローラ９３の周速度とを比較して遅い方、本実施例では支持加圧ローラ９２のローラ軸と歯車Ｇ１０との間には１方向クラッチ９９が設けられていて、圧着回転時には、周速の速い外部加圧ローラ９３に支持加圧ローラ９２は従動回転し、トルクの増大や、速度変動を抑える構成となっている。
【００４２】
その他の構成については、図３、図４で説明したところと同じである。
【００４３】
（４）  図２において、定着ベルト９１を挟んで支持加熱ローラ９４に僅かの間隙をもって対向した位置には温度センサＳ１，外部加圧ローラ９３に僅かの間隙をもって対向した位置には温度センサＳ２，外部加熱ローラ９５に僅かの間隙をもって対向した位置には温度センサＳ３が設けられている。温度センサＳ３は、主として外部加熱ローラ９５が過度の温度上昇となるのを監視する目的で設けられたセンサであって、定着動作は温度センサＳ１，Ｓ２の検知した温度に基づいて行われ、定着は温度センサＳ１の検知温度がＴ１、温度センサＳ２の検知温度がＴ２の定着温度条件下において行われる。
【００４４】
本発明においては、トナー像を保持した転写紙が通過して定着を行うとき以外は、常に外部加圧ローラ９３は離間した姿勢を保っている。ウォーミングアップ時には、温度センサＳ１の検知温度がＴ１−ΔＴ１，温度センサＳ２の検知温度がＴ２−ΔＴ２に到達するまでの間は、支持加圧ローラ９２も、外部加圧ローラ９３も停止した姿勢で加熱が行われ、その温度に到達すると離間した条件下で支持加圧ローラ９２，外部加圧ローラ９３は回転を開始し、温度センサＳ１の検知温度がＴ１，温度センサＳ２の検知温度がＴ２に到達するまで継続され、検知温度がＴ１，Ｔ２に到達するのを待ってプリントＯＫの表示がなされる。
【００４５】
なお、ウォーミングアップ初期に回転を行わない状態で加熱を行うのは、回転時には熱の周囲への放散が静止時よりも大きいところから、所定温度まで温度上昇する時間を短縮し、省エネとなる効果が得られる。
【００４６】
スタンバイ時には、温度センサＳ１の検知温度をＴ１，温度センサＳ２の検知温度をＴ２に保った状態で、支持加圧ローラ９２，外部加圧ローラ９３は停止と回転との動作を交互に適当な時間間隔、例えば３０ｓｅｃ停止、３０ｓｅｃ回転といった動作を交互に行っている。
【００４７】
このような動作がなされていることによって、何時定着が行われても定着ベルト９１や外部加圧ローラ９３の周囲温度は均一保たれて、即座に良好な定着が行われることとなる。
【００４８】
スタート釦がＯＮされたときには、支持加圧ローラ９２、外部加圧ローラ９３は回転した状態で、外部加圧ローラ９３は圧着してニップ部Ｎを形成する状態となり、プリント動作中継続する。なお、定着初期においては、温度センサＳ１，Ｓ２の設定温度を一時的に高く設定する等の対応も併せて行うこともある。
【００４９】
本発明によるときは、定着時以外には、外部加圧ローラ９３は圧着状態となることはないので、長時間停止して同一箇所が圧着状態となって、外部加圧ローラ９３をはじめ定着ベルト９１，支持加圧ローラ９２等の特性が低下したり、損傷したりする現象を回避している。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】画像形成装置の構成を示す断面図。
【図２】ベルト定着装置の構成を示す断面図。
【図３】駆動系を示すベルト定着装置の圧着状態を示す断面図。
【図４】図３に示した定着装置の開放状態を示す断面図。
【図５】他の駆動系を示すベルト定着装置の圧着状態を示す断面図。
【図６】図５に示した定着装置の開放状態を示す断面図。
【符号の説明】
【００５１】
９  ベルト定着装置
９１  定着ベルト
９２  支持加圧ローラ
９３  外部加圧ローラ
９４  支持加熱ローラ
９５  外部加熱ローラ
９６  支持レバー
９７  引張ばね
９８  切換カム
９９  １方向クラッチ
Ｇ１０，Ｇ１１，Ｇ２０，Ｇ２１  歯車
Ｍ０，Ｍ１，Ｍ２  モータ
【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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