(57)【要約】【課題】高速で連続して印刷でき、定着を実行する記録媒体挟持部における熱及び圧力のエネルギーを低減でき、かつ用紙の曲率分離性に優れたベルト式定着装置を提供する。【解決手段】加熱ローラ５６により加熱され、その熱を転写挟持部Ａに伝達する熱伝導ベルト５７は、表面にベルト用電圧の印加によってプラスとマイナスの電荷が誘起される電極パターンを形成される。未定着トナー像を担持して搬入される用紙６０はベルト用電圧の印加により熱伝導ベルト５７に静電的に吸着され、予熱されながら転写挟持部Ａまで搬送され、定着ローラ５８及び加圧ローラ５４との協働により未定着トナー像を高速で定着され、先端が転写挟持部Ａから搬出される時だけベルト用電圧の印加を停止され、先端が静電的吸着から開放され、曲率剥離が有効に働いて、巻き付きジャムを発生することなく搬出される。【選択図】図８
2011064951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
未定着トナー像を担持して搬送手段により搬送される記録媒体の搬送を引き継いで該記録媒体を挟持し熱及び圧力を加えながら前記未定着トナー像を前記記録媒体に定着する一対の定着手段を備えた画像形成装置のベルト式定着装置において、
前記一対の定着手段は、一対のうち少なくとも前記未定着トナー像に接しない側の一方の定着手段に、加熱ローラと、加圧ローラと、該両ローラに掛け渡されて回転する熱伝導ベルトと、該熱伝導ベルトに係合する静電吸着手段と、を備え、
該静電吸着手段は、前記熱伝導ベルトの表面に絶縁部材を介し所定の形状に形成された導電パターンと、該導電パターンに電圧を印加する電圧印加手段とを備え、該電圧印加手段により前記導電パターンに所定の電圧を印加して前記導電パターンに電荷を誘起させ、
前記熱伝導ベルトは、前記加熱ローラにより加熱され、前記導電パターンに誘起された電荷により前記記録媒体をベルト面に静電的に吸着して予熱を加えながら搬送し、前記加圧ローラにより他方の定着手段に押圧されて把持部を形成し、該把持部により予熱を加えた前記記録媒体を挟持して搬送しながら前記加圧ローラ及び前記他方の定着手段と協働して前記未定着トナー像を前記記録媒体に定着させ、
前記画像形成装置の制御部は、前記未定着トナー像を定着させた前記記録媒体の先端部が前記把持部を通過するときだけ前記導電パターンに対する電圧の印加を停止するよう前記電圧印加手段を制御する、
ことを特徴とするベルト式定着装置。
【請求項２】
前記他方の定着手段は、ヒータを内蔵した定着ローラである、ことを特徴とする請求項１記載のベルト式定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置のベルト式定着装置において画像未定着の記録媒体を挟持して定着を実行する記録媒体挟持部の熱及び圧力のエネルギーを低減でき且つ用紙の曲率分離性に優れたベルト式定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プリンタやコピー機等の画像形成装置に対する基本的な要望として、高速化と省エネルギー化の二つがある。一般に、装置の高速化には多大な電力の増強を必要とする。したがって、高速化と省エネルギー化は相反する又は矛盾する内容を含んでいるといえるものである。
【０００３】
ところで、画像形成装置のエネルギー消費の約６〜７割は定着器における消費であるから、画像形成装置における高速化と省エネルギー化には定着装置の機能が大きく関わってくる。そこで、定着装置について定着方式毎に分けて考察することにする。
【０００４】
先ず、ローラ定着方式について考察する。ローラ定着方式は、ローラ自身の熱容量が大きいため、所定温度までの到達時間が長く待機中に保温のためのヒータを点灯する等の制御が必要であり、消費電力が多大であって、省エネルギー化の主旨を実現するには不向きである。
【０００５】
また、ローラ定着方式では、記録媒体を挟持する把持部の幅（搬送方向に沿った長さ）が数ミリと小さいため、高速で連続印刷する場合は、記録媒体に熱を奪われて良好な定着性を持続できない虞がある。
【０００６】
したがって、高速化のためにはローラの熱容量を更に大きくする必要があり、ローラの径を大径化しなければならない。そうすると装置全体が大型化するだけでなく消費電力が更に大きくなって、高速化は実現しても省エネルギー化の主旨に反し、さらには近年の装置の小型化の要望にそぐわなくなる。
【０００７】
なお、加圧ローラ側にヒータを追加すれば定着性は良くなるが、加圧ローラは記録媒体の裏面側に配置されるローラであり、未定着画像を直接加熱することはできない。つまり記録媒体を介して未定着画像を加熱することになるから加熱の効率は良くない。したがって、定着性に有効な熱量を得るためにはヒータの発熱量を大きくする必要がある。つまり消費電力が大きくなる。この場合も省エネルギー化の主旨に反する。
【０００８】
このように、ローラ定着方式は、高速化を図ろうとすると、ローラ内蔵のヒータの発熱量を大きくし且つ記録媒体の把持部幅を大きくするために定着ローラの径及び加圧ローラの径の拡大が必要となるので、高速化と省エネルギー化を両立させることができない。
【０００９】
次に、フィルム定着方式（サーフ定着方式ともいう）について考察する。フィルム定着方式は、固定された発熱体上を定着面に離型性のあるポリイミド等の薄膜ベルトを走らせ、この薄膜ベルトにより記録媒体上の画像を定着させるものである。
【００１０】
薄膜ベルトは熱容量が小さいので、定着動作の立ち上がりが早く、最初の印刷開始時間は短くなるという利点を有する。しかし、熱容量が小さいので高速化には適さない。したがって、現在では、フィルム定着方式は低速機に特化されている。
【００１１】
最後に、ベルト定着方式について考察する。ベルト定着方式のベルトは、ベルト基材とシリコンゴムの二層構成であるため、ある程度の熱容量もあり、且つベルト状であるため、熱応答性が良好である。このため中速から高速領域までこの方式を採用している装置が多くなっている。熱源としては、誘導加熱方式あるいはハロゲンヒータを用いる方式などがある。
【００１２】
しかしながら、ベルト定着方式は、ローラ定着方式とフィルム定着装置の中間的な方式であるため、更なる高速化及び省エネルギー化を追求する上では限界が有るとされる。近年では低温定着トナー等との組み合わせで、高速化と省エネルギー化を実現しようとする試みも散見される。
【００１３】
また、高速化の一端として動作の立ち上がりを早めるために予熱時間（ウォーミングアップタイム）の短縮を、ヒートローラ自体を改変することなく且つ生産性の低下を来たすことなく両立できるベルト式の定着装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平０７−３１９３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、特許文献１に見られる技術は、ヒートローラ自体を改変することなく、とあるが、予熱時において、定着ニップＮに近い側のヒートローラ２２の表面と定着ベルト２３との当接部Ａに、ヒータ２１の距離ｄを近づけるために、ヒータ２１とヒートローラ２２の表面の距離を変えるための移動手段が設けられている。
【００１６】
定着装置の内部又は近傍に、このような移動手段を配設するのは、装置全体が大形化するだけでなく、移動手段の制御も面倒である。また、この特許文献１では、動作の立ち上がりの予熱時間を短縮するだけで、連続印刷の高速化については考慮されていない。
【００１７】
本発明の課題は、上記従来の実状に鑑み、高速で連続して印刷でき、かつ定着を実行する記録媒体挟持部における熱及び圧力のエネルギーを低減できるベルト式定着装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題を解決するために、本発明のベルト式定着装置は、未定着トナー像を担持して搬送手段により搬送される記録媒体の搬送を引き継いで該記録媒体を挟持し熱及び圧力を加えながら上記未定着トナー像を上記記録媒体に定着する一対の定着手段を備えた画像形成装置のベルト式定着装置において、上記一対の定着手段は、一対のうち少なくとも上記未定着トナー像に接しない側の一方の定着手段に、加熱ローラと、加圧ローラと、該両ローラに掛け渡されて回転する熱伝導ベルトと、該熱伝導ベルトに係合する静電吸着手段と、を備え、該静電吸着手段は、上記熱伝導ベルトの表面に絶縁部材を介し所定の形状に形成された導電パターンと、該導電パターンに電圧を印加する電圧印加手段とを備え、該電圧印加手段により上記導電パターンに所定の電圧を印加して上記導電パターンに電荷を誘起させ、上記熱伝導ベルトは、上記加熱ローラにより加熱され、上記導電パターンに誘起された電荷により上記記録媒体をベルト面に静電的に吸着して予熱を加えながら搬送し、上記加圧ローラにより他方の定着手段に押圧されて把持部を形成し、該把持部により予熱を加えた上記記録媒体を挟持して搬送しながら上記加圧ローラ及び上記他方の定着手段と協働して上記未定着トナー像を上記記録媒体に定着させ、上記画像形成装置の制御部は、上記未定着トナー像を定着させた上記記録媒体の先端部が上記把持部を通過するときだけ上記導電パターンに対する電圧の印加を停止するよう上記電圧印加手段を制御する、ことを特徴とするベルト式定着装置。
【００１９】
このベルト式定着装置において、上記他方の定着手段は、例えば、ヒータを内蔵した定着ローラであるように構成される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、画像形成装置のベルト式定着装置において、高速で連続して印刷でき、定着を実行する記録媒体把持部における熱及び圧力のエネルギーを大きく低減でき、かつ用紙の曲率分離性に優れたベルト式定着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例１に係るベルト式定着装置を備えたフルカラーの画像形成装置（プリンタ）の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係るベルト式定着装置を備えたプリンタの制御装置を含む回路ブロック図である。
【図３】本発明の実施例１に係るベルト式定着装置をより詳細に示す図である。
【図４】本発明の実施例１に係るベルト式定着装置の静電吸着機能を有するベルトの構成を示す図である。
【図５】(a),(b),(c) は本発明の実施例１に係るベルト式定着装置の記録媒体の搬送と画像定着の基本動作を示す動作状態図である。
【図６】図５(b) の破線丸で示す部分の拡大断面図である。
【図７】(a),(b),(c) は実施例１に係るベルト式定着装置における用紙の搬出時において用紙の種類によっては予想される不具合を説明する図である。
【図８】(a),(b),(c) は実施例１に係るベルト式定着装置における用紙の搬出時において用紙の種類によっては予想される不具合を解消するベルト電圧の供給方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は、本発明の実施例１に係るベルト式定着装置を備えたフルカラー画像形成装置（以下、単にプリンタという）の内部構成を説明する断面図である。図１に示すプリンタ１は、電子写真式で二次転写方式のタンデム型のカラー画像形成装置であり、画像形成部２、中間転写ベルトユニット３、給紙部４、及び両面印刷用搬送ユニット５で構成されている。
【００２４】
上記画像形成部２は、同図の右から左へ４個の画像形成ユニット６（６Ｍ、６Ｃ、６Ｙ、６Ｋ）を多段式に並設した構成からなる。
【００２５】
上記４個の画像形成ユニット６のうち上流側（図の右側）の３個の画像形成ユニット６Ｍ、６Ｃ及び６Ｙは、それぞれ減法混色の三原色であるマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の色トナーによるモノカラー画像を形成し、画像形成ユニット６Ｋは、主として文字や画像の暗黒部分等に用いられるブラック（Ｋ）トナーによるモノクロ画像を形成する。
【００２６】
上記の各画像形成ユニット６は、トナー容器（トナーカートリッジ）に収納されたトナーの色を除き全て同じ構成である。したがって、以下ブラック（Ｋ）用の画像形成ユニット６Ｋを例にしてその構成を説明する。
【００２７】
画像形成ユニット６は、最下部に感光体ドラム７を備えている。この感光体ドラム７は、その周面が例えば有機光導電性材料で構成されている。この感光体ドラム７の周面近傍を取り巻いて、クリーナ８、帯電ローラ９、光書込ヘッド１１、及び現像器１２の現像ローラ１３が配置されている。
【００２８】
現像器１２は、上部のトナー容器に同図にはＭ、Ｃ、Ｙ、Ｋで示すようにマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のいずれかのトナーを収容し、中間部には下部へのトナー補給機構を備えている。
【００２９】
また、現像器１２の下部には側面開口部に上述した現像ローラ１３を備え、内部にはトナー撹拌部材、現像ローラ１３にトナーを供給するトナー供給ローラ、現像ローラ１３上のトナー層を一定の層厚に規制するドクターブレード等を備えている。
【００３０】
中間転写ベルトユニット３は、本体装置のほぼ中央で図の左右のほぼ端から端まで扁平なループ状になって延在する無端状の転写ベルト１４と、この転写ベルト１４を掛け渡されて転写ベルト１４を図の反時計回り方向に循環移動させるベルト駆動ローラ１５と従動ローラ１６を備えている。
【００３１】
上記の転写ベルト１４は、トナー像を直接ベルト面に転写（一次転写）されて、そのトナー像を更に記録媒体（以下、用紙ともいう）に転写（二次転写）すべく用紙への転写位置まで搬送するので、ここではユニット全体を中間転写ベルトユニットといっている。
【００３２】
この中間転写ベルトユニット３は、上記扁平なループ状の転写ベルト１４のループ内にベルト位置制御機構１７を備えている。ベルト位置制御機構１７は、転写ベルト１４を介して感光体ドラム７の下部周面に押圧する導電性発泡スポンジから成る一次転写ローラ１８を備えている。
【００３３】
ベルト位置制御機構１７は、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びイエロー（Ｙ）の３個の画像形成ユニット６Ｍ、６Ｃ及び６Ｙに対応する３個の一次転写ローラ１８を鉤型の支持軸を中心に同一周期で回転移動させる。
【００３４】
そして、ベルト位置制御機構１７は、ブラック（Ｋ）の画像形成ユニット６Ｋに対応する１個の一次転写ローラ１８を上記３個の一次転写ローラ１８の周期と異なる回転移動周期で回転移動させて転写ベルト１４を感光体ドラム７から離接させる。
【００３５】
すなわち、ベルト位置制御機構１７は、中間転写ベルトユニット３の転写ベルト１４の位置を、フルカラーモード（４個全部の一次転写ローラ１８が転写ベルト１４に当接）、モノクロモード（画像形成ユニット６Ｋに対応する一次転写ローラ１８のみが転写ベルト１４に当接）、及び全非転写モード（４個全部の一次転写ローラ１８が転写ベルト１４から離れる）に切換える。
【００３６】
上記の中間転写ベルトユニット３には、上面部のベルト移動方向最上流側の画像形成ユニット６Ｍの更に上流側に、ベルトクリーニング部３４が配置され、ベルト下面部には、ほぼ全面に沿い付けるように平らで薄型の廃トナー回収容器１９が着脱自在に配置されている。
【００３７】
給紙部４は、上下２段に配置された２個の給紙カセット２１を備え、２個の給紙カセット２１の給紙口（図の右方）近傍には、それぞれ用紙取出ローラ２２、給送ローラ２３、捌きローラ２４、待機搬送ローラ対２５が配置されている。
【００３８】
待機搬送ローラ対２５の用紙搬送方向（図の鉛直上方向）には、転写ベルト１４を介して従動ローラ１６に圧接する二次転写ローラ２６が配設されて、用紙への二次転写部を形成している。
【００３９】
この二次転写部の下流（図では上方）側にはベルト式定着装置２７が配置されて、ベルト式定着装置２７の更に下流側には、定着後の用紙をベルト式定着装置２７から搬出する搬出ローラ対２８、及びその搬出される用紙を装置上面に形成されている排紙トレー２９に排紙する排紙ローラ対３１が配設されている。
【００４０】
両面印刷用搬送ユニット５は、上記搬出ローラ対２８と排紙ローラ対３１との中間部の搬送路から図の右横方向に分岐した開始返送路３２ａ、それから下方に曲がる中間返送路３２ｂ、更に上記とは反対の左横方向に曲がって最終的に返送用紙を反転させる終端返送路３２ｃ、及びこれらの返送路の途中に配置された４組の返送ローラ対３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄを備えている。
【００４１】
上記終端返送路３２ｃの出口は、給紙部４の下方の給紙カセット２１に対応する待機搬送ローラ対２５への搬送路に連絡している。また、本例において中間転写ベルトユニット３の上面部には、前述したベルトクリーニング部３４が配置されている。
【００４２】
ベルトクリーニング部３４は、転写ベルト１４の上面に当接して廃トナーを擦り取って除去して、図示を省略したベルトクリーナユニットの一時貯留部に溜め込み、その溜め込まれた廃トナーを搬送スクリューにより落下筒内を上部まで搬送し、落下筒を介して廃トナー回収容器１９に送り込んでいる。
【００４３】
図１に示すように、このプリンタ１は、用紙に直接トナー像を転写する方式ではなく、待機搬送ローラ対２５により二次転写部まで鉛直方向に搬送される用紙に中間転写ベルト１４を介してトナー像を転写する方式となっている。
【００４４】
したがって、用紙の搬送路に発生する用紙ジャム等の不具合を回復するメンテナンス処理時には、図１の右側を開放するのみで対処できるようになっている。
【００４５】
そして、用紙ジャム等の不具合はキット類の配設部では発生しないので、図１の左側に集中するキット類などの消耗品の着脱の操作は、長手方向に入れ替え操作するだけの小さなスペースで良いように構成されている。
【００４６】
これにより、キット間の寸法は、可及的に縮小されており、装置本体全体の小型化が図られている。また、光書込みヘッド自体も小型化され、感光体ドラムに、より近接している構成となっている。
【００４７】
図２は、上記のプリンタ１の制御装置を含む回路ブロック図である。図２に示すように回路ブロックは、ＣＰＵ（central processing unit)３５を中心にして、このＣＰＵ３５に、それぞれデータバスを介してインターフェイスコントローラ（Ｉ／Ｆ＿ＣＯＮＴ）３６及びプリンタコントローラ（ＰＲ＿ＣＯＮＴ）３７が接続されている。このＰＲ＿ＣＯＮＴ３７にはプリンタ印字部３８が接続されている。
【００４８】
また、ＣＰＵ３５には、ＲＯＭ（read only memory）３９、ＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable ROM）４１、本体操作部の操作パネル４２、及び各部に配置されたセンサからの出力が入力されるセンサ部４３が接続されている。ＲＯＭ３９には、システムプログラムが記憶され、ＣＰＵ３５は、このシステムプログラムに従って各部を制御して処理を行う。
【００４９】
すなわち、各部において、先ず、Ｉ／Ｆ＿ＣＯＮＴ３６は、例えばパーソナルコンピュータ等のホスト機器から供給される印字データをビットマップデータに変換し、フレームメモリ４４に展開する。フレームメモリ４４は、ブラック（Ｋ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）ごとに記憶エリアが設定されており、各色のデータが対応するエリアに展開される。
【００５０】
フレームメモリ４４に展開されたデータはＰＲ＿ＣＯＮＴ３７に出力され、ＰＲ＿ＣＯＮＴ３７からプリンタ印字部３８に出力される。
【００５１】
プリンタ印字部３８は、エンジン部であり、ＰＲ＿ＣＯＮＴ３７からの制御の下で、図１に示した感光体ドラム７、一次転写ローラ１８等を含む回転駆動系、帯電ローラ９、光書込ヘッド１１等の被駆動部を有する画像形成部の印加電圧などのプロセス負荷への駆動出力を制御する。
【００５２】
更にプリンタ印字部３８は、中間転写ベルトユニット３の上下移動や転写ベルト１４の回転駆動、ベルト式定着装置２７のベルト駆動などを行うベルト駆動部４５、用紙取出ローラ２２〜排紙ローラ対３１等の回転駆動される各部からなる搬送機構を駆動する搬送機構駆動部４６への駆動出力を制御する。
【００５３】
更にプリンタ印字部３８は、ベルト式定着装置３７の発熱駆動及びベルトの静電電荷発生機構の駆動を行う印加電圧出力部４７の出力を制御する。
【００５４】
そして、ＰＲ＿ＣＯＮＴ３７から出力されたブラック（Ｋ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の各色のデータは、プリンタ印字部３８からそれぞれ対応する図１に示した光書込ヘッド２１に供給される。
【００５５】
図３は、上記構成のプリンタ１におけるベルト式定着装置２７の、より詳細な構成を示す断面図である。なお、図３には、図１と同一の構成部分には図１と同一の番号を付与して示している。
【００５６】
図３に示すように、ベルト式定着装置２７は、下部に用紙搬入口５１、上部に用紙搬出口５２を形成された断熱性の筐体５３で外側を囲まれた内部に、加圧ローラ５４、熱源５５を内蔵した加熱ローラ５６、これら加圧ローラ５４と加熱ローラ５６とに掛け渡された熱伝導ベルト５７、熱伝導ベルト５７を介して加圧ローラ５４に圧接して定着挟持部Ａを形成する定着ローラ５８を備えている。
【００５７】
定着ローラ５８には、熱源５９が内蔵されている。また、加圧ローラ５４はアルミ素管の表面にシリコンゴムを２〜４ｍｍの厚さに形成し、更にその上をＰＦＡ（フッ素樹脂）チューブで被覆して、表面の円滑性と定着ローラ５８との挟持性の向上を図っている。
【００５８】
また、定着挟持部Ａの出口側となる用紙搬出口５２の両側には、用紙分離板６１（６１ａ、６１ｂ）が配置されている。また、定着挟持部Ａの入口側となる用紙搬入口５１の両側には、用紙案内板６２（６２ａ、６２ｂ）が配置されている。
【００５９】
用紙６０は、従動ローラ１６が転写ベルト１４を介して二次転写ローラ２６に圧接する二次転写部Ｂで未定着トナー像を二次転写される。その後、用紙６０は、二次転写部Ｂとベルト式定着装置２７の用紙搬入口５１との間に配置された案内板６３に案内されて、矢印Ｃで示すように、ベルト式定着装置２７に搬入される。
【００６０】
このように、ベルト式定着装置２７の中に搬入される用紙６０の未定着トナー像の定着を、定着挟持部Ａの熱を高温化させずに、かつ高速に連続して行うには、未定着トナー像を担持する用紙６０そのものを定着前に予熱することが必要と考えられる。
【００６１】
しかし、用紙６０を予熱するための熱源を、上記の構成とは別に配置したのでは、装置の大形化を招くだけでなく、予熱する熱源のための電力が新たに必要となるので省エネルギー化に寄与する構成とはならない。
【００６２】
そこで、加熱ローラ５６と定着挟持部Ａとの間には距離が在るので、この間で熱伝導ベルト５７に用紙６０を密着させて定着挟持部Ａまで搬送すれば、用紙６０を定着前に予熱することができる。
【００６３】
用紙６０のような紙葉類を、ベルト等の搬送体に密着させるのには、搬送体を帯電させて、その電荷によって紙葉類を吸着することは従来行われていたことであった。しかしながら、ベルト式定着装置２７の内部には、図３では図示を省略しているが、クリーナ、巻き付き防止装置など、他の部材が配置されており、帯電器を設けるような余剰な空間は存在しない。
【００６４】
そこで、本実施例においては、帯電器を用いずに、熱伝導ベルト５７の配置構成も変更することなく、用紙６０を熱伝導ベルト５７に吸着させることにした。
【００６５】
また、従来は、加熱ローラ５６には熱源５５としてハロゲンランプを二本内蔵し、定着ローラ５８には熱源を設けなかったが、本例では、加熱ローラ５６の二本のハロゲンランプを分割して、加熱ローラ５６と定着ローラ５８にそれぞれ一本のハロゲンランプを配置している。総ワット数的には従来構成と略同等である。
【００６６】
図４は、上記のベルト式定着装置２７の吸着機能を有する熱伝導ベルト５７の構成を示す図である。熱伝導ベルト５７は薄肉のポリイミドフィルムから成り、図４に示すように、片面には、絶縁部材６４を介して銅箔から成る導電パターン６５（６５ａ、６５ｂ）と電極６６（６６ａ、６６ｂ）が配置されている。
【００６７】
導電パターン６５は、プラス極性となる導電パターン６５ａとマイナス極性となる導電パターン６５ｂとが平行して交互に配置されている。これらの導電パターン６５（６５ａ、６５ｂ）には、熱伝導ベルト５７の両側部にベルト側部に沿って配設された電極６６（６６ａ、６６ｂ）から電圧が印加される。
【００６８】
すなわち電極６６ａには導電パターン６５ａの一端が接続されプラスの電圧が印加される。導電パターン６５ａの他端は自由端となっている。また、電極６６ｂには導電パターン６５ｂの一端が接続され、マイナスの電圧が印加される。導電パターン６５ｂの他端は自由端となっている。
【００６９】
プラス極性となる導電パターン６５ａとマイナス極性となる導電パターン６５ｂ間は絶縁部材６４によって絶縁領域となっており、これにより電圧の流出が防止されている。
【００７０】
電極６６ａには電圧印加手段としての電源６７のプラス側出力線が、特には図示しないハーネスを介し、更に例えば摺接ブラシ、摺接板バネ、又は滑接ローラ等の導電伝達部材６８ａを介して接続され、電極箔６６ｂには、電源６７のマイナス側出力線が、同じくハーネスを介し、更に摺接ブラシ、摺接板バネ、又は滑接ローラ等の導電伝達部材６８ｂを介して接続されている。
【００７１】
また、電源６７のプラス側出力線及びマイナス側出力線には、それぞれ常時閉型スイッチ６９ａ及び６９ｂが配置されている。常時閉型スイッチ６９ａ及び６９ｂは絶縁性連動駆動部材７１により連結され、連動して開閉する。
【００７２】
これにより、電源６７から、出力線、常時閉型スイッチ、導電伝達部材、及び電極箔６６を介して、導電パターン６５ａ及び６５ｂに印加される電圧により、導電パターン６５ａにはプラス極性の電荷が誘起され、導電パターン６５ｂにはマイナス極性の電荷が誘起される。
【００７３】
図５(a),(b),(c) は、実施例１に係る上記構成のベルト式定着装置２７における用紙６０の搬送と画像定着の基本動作を示す動作状態図である。
図６は、図５(b) の破線丸印ｇで囲んだ部分の拡大断面図である。
【００７４】
図３に示したように二次転写部Ｂで未定着トナー像を二次転写された後、図５(a) の矢印Ｃで示すようにベルト式定着装置２７に進入した用紙６０は、加熱ローラ５６の部分で矢印ｆで示すように、転写ベルト５７のベルト面に静電的に吸着される。
【００７５】
その後、用紙６０は、図５(b) に示すように、熱伝導ベルト５７に密着状態で、定着挟持部Ａまで搬送される。熱伝導ベルト５７は、図６に拡大して示すように、電圧印加により、プラス領域とマイナス領域が交互に形成され、加熱ローラ５６の回転に沿って矢印ｈ方向に移動する。
【００７６】
用紙６０には、ベルトの極性と反対の電荷が誘起され、熱伝導ベルト５７と用紙６０は互いの異極の極性部分で引き合い、これにより用紙６０は熱伝導ベルト５７に静電的に吸着される。この静電的吸着技術は古くから静電アクチュエータとして提案されており、半導体ウエハ等の移動装置として現実化されており、周知の技術である。
【００７７】
加熱ローラ５６は熱源としてハロゲンヒータ５５を内蔵しており、薄肉の熱伝導ベルト５７は所定の設定温度まで急速に加熱されるよう制御される。用紙６０は熱伝導ベルト５７に密着状態であるため、熱伝導により、高い効率で加熱される。
【００７８】
このように高い効率で加熱された用紙６０は、未定着トナー像が完全に定着されるまでには至らないが、図５(c) に示す加熱ローラ５６から定着挟持部Ａまでの距離ｄの間で十分に予熱を与えられた状態で定着挟持部Ａに搬送される。
【００７９】
したがって最終的に未定着トナー像が定着される定着挟持部Ａでは、従来必要であった熱エネルギー及び圧力を大幅に低減させることができる。また、この状態で高速な連続印刷にも十分対応することができる。
【００８０】
更に用紙６０は、熱伝導ベルト５７に密着状態で定着挟持部Ａに進入するため、未定着トナー画像が他の部分に接触して画像を乱すことも無く、また、安定した姿勢で定着挟持部Ａに進入するため、皺等の変形を生じることも無い。
【００８１】
定着が完了した用紙６０は、加圧ローラ５４と定着ローラ５８の外径曲率によって熱伝導ベルト５７及び定着ローラ５８から分離される。但し、分離爪等の分離補助部材を用いる場合もある。
【００８２】
ところで、用紙６０が通常の厚さであるときは、用紙６０には平面性を維持しようとするある程度の剛性があるので、図５(c) に示したように用紙６０の先端６０ａが定着挟持部Ａから搬出されるときには、加圧ローラ５４の曲率によって熱伝導ベルト５７から分離される。
【００８３】
しかし、プリンタ１に用いられる用紙は通常の厚さのものと限られるわけではなく、剛性の低い薄手の用紙を用いる必要がある場合もある。そのような薄手の用紙の場合には、つまり用紙の種類によっては、ベルト式定着装置２７の用紙搬送、特に搬出時において、加圧ローラ５４の曲率による用紙剥離作用が働かないという不具合が予想される。
【００８４】
図７(a),(b),(c) は、上述した構成のベルト式定着装置２７における用紙６０の搬出時において予想される不具合を示す図である。図７(a),(b) までは図５(a),(b) の場合と同様である。
【００８５】
ここで剛性の低い薄手の用紙６０を用いた場合は、用紙６０の剛性よりも静電吸着力のほうが強く発揮され、図７(c) に示すように、用紙６０の先端６０ａが熱伝導ベルト５７に静電吸着されたまま加圧ローラ５４の曲率に沿って巻き込まれ、用紙ジャムの不具合を発生させる。
【００８６】
通常このような場合、分離爪をベルト表面に軽く接触させる又は非接触であるが極めて近接した位置に配置するなどして用紙を分離させるようにする。ところが用紙に厚みが無いことと用紙の先端部そのものがベルトに静電吸着されていることから、分離爪のような強制分離方式でも十分な分離作用が得られない場合が多い。
【００８７】
図８(a),(b),(c) は、本例のベルト式定着装置２７における用紙６０の搬出時において用紙６０の種類によっては予想される不具合を解消するベルト印加電圧の供給方法を示す図である。
【００８８】
尚、図８(a),(b),(c) は、ベルト式定着装置２７の構成を機能的に簡略に示しており、左側に図３、図５及び図７に示したと同様の断面図を示し、右側に図４に示したと同様の熱伝導ベルト５７と電源６７のベルト印加電圧の供給機構を示している。
【００８９】
図８(a),(b),(c) に示すように、本例のベルト式定着装置２７には、その定着ニップ部の上流側、具体的にはベルト式定着装置２７に用紙が進入する直前位置に、用紙の進入を検出する用紙センサ７２が設置される。
【００９０】
この用紙センサ７２は、印加電圧出力部４７により出力制御される電源６７から熱伝導ベルト５７へ印加される電圧の印加タイミングを制御するために配置されている。この電圧の印加タイミングは、絶縁性連動駆動部材７１により常時閉型スイッチ６９ａ及び６９ｂが連動して開閉されることによって制御される。
【００９１】
図８(a) に示すように、ベルト式定着装置２７に搬入されてくる用紙６０の先端６０ａが用紙センサ７２によって検出されると、電源６７から熱伝導ベルト５７に対する電圧の印加が開始される。用紙６０は更に進入し、導電パターン６５に発生した電荷により反対極性の電荷を誘起されて（図６参照）熱伝導ベルト５７に吸着される。
【００９２】
用紙センサ７２が用紙６０の先端６０ａを検出すると、その用紙６０の先端６０ａが、図８(b) に示すように定着挟持部Ａに到達するまでの時間が演算される。そして、用紙６０の先端６０ａが定着挟持部Ａに到達する直前に、熱伝導ベルト５７への電圧の印加が一旦停止される。
【００９３】
そして、図８(c) に示すように、用紙６０の先端６０ａが定着挟持部Ａを通過すると、熱伝導ベルト５７に再度電圧が印加される。このように用紙６０の先端６０ａが定着挟持部Ａを通過中は電圧の印加が停止されているので、用紙６０の熱伝導ベルト５７への静電吸着状態は一時的に解除され、用紙６０の剛性による先端６０ａの平面性維持の作用が復活している。
【００９４】
したがって、用紙６０の加圧ローラ５４からの分離タイミングでは、用紙６０の先端６０ａは加圧ローラ５４の曲率により、加圧ローラ５４から容易に分離されて、常に安定した状態での分離が可能となる。
【００９５】
もちろん、この状態において、前述したように分離爪を補助的に用いるようにすれば、用紙６０の先端６０ａはすでに加圧ローラ５４の表面から浮いているので、分離の確実性を更に大きくすることができる。
【００９６】
またこのとき、熱伝導ベルト５７への用紙６０の静電吸着作用が一時的に解除されるため、用紙６０の熱伝導ベルト５７からの浮きによる用紙６０への熱供給が低減することが予想されるが、印加電圧を停止する期間が極めて短いので、悪影響が生じる懸念が全くない。
【００９７】
このように、本発明の実施例によれば、用紙を静電的に吸着して搬送するベルト式定着装置において、用紙の先端が定着挟持部に到達後、定着挟持部を通過するまで、熱伝導ベルトへの電圧の印加を一時的に停止させ、用紙先端部の加圧ローラからの曲率性分離が完了した後に、熱伝導ベルトへの電圧印加を再開するので、用紙の薄い厚いに係わり無く、定着挟持部における用紙の分離が容易となり、ベルト式定着装置における安定した用紙搬送性を確保することができるようになるという効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明は、高速に連続印刷でき、定着を実行する記録媒体把持部における熱及び圧力のエネルギーを大きく低減でき且つ用紙の曲率分離性に優れたベルト式定着装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００９９】
１  画像形成装置（プリンタ）
２  画像形成部
３  中間転写ベルトユニット
４  給紙部
５  両面印刷用搬送ユニット
６（６Ｍ、６Ｃ、６Ｙ、６Ｋ）  画像形成ユニット
７（７ｍ、７ｃ、７ｙ、７ｋ）  感光体ドラム
８  クリーナ
９  帯電ローラ
１１  光書込ヘッド
１２  現像器
１３  現像ローラ
１４  転写ベルト
１５  駆動ローラ
１６  従動ローラ
１７  ベルト位置制御機構
１８  一次転写ローラ
１９  供給ローラ
２０  廃トナー回収容器
２１  給紙カセット
２２  用紙取出ローラ
２３  給送ローラ
２４  捌きローラ
２５  待機搬送ローラ対
２６  二次転写ローラ
２７  ベルト式定着装置
２８  搬出ローラ対
２９  排紙トレー
３１  排紙ローラ対
３２ａ  開始返送路
３２ｂ  中間返送路
３２ｃ  終端返送路
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ  返送ローラ対
３４  ベルトクリーニング部
３５  ＣＰＵ（central processing unit)
３６  インターフェイスコントローラ（Ｉ／Ｆ＿ＣＯＮＴ）
３７  プリンタコントローラ（ＰＲ＿ＣＯＮＴ）
３８  プリンタ印字部
３９  ＲＯＭ（read only memory）
４１  ＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable ROM）
４２  操作パネル
４３  センサ部
４４  フレームメモリ
４５  ベルト駆動部
４６  搬送機構駆動部
４７  印加電圧出力部
５１  用紙搬入口
５２  用紙搬出口
５３  断熱性の筐体
５４  加圧ローラ
５５  熱源（ハロゲンヒータ）
５６  加熱ローラ
５７  熱伝導ベルト
５８  定着ローラ
５９  熱源
６０  用紙（記録媒体）
６０ａ  用紙先端
６１（６１ａ、６１ｂ）  用紙分離板
６２（６２ａ、６２ｂ）  用紙案内板
６３  案内板
Ａ  定着挟持部
Ｂ  二次転写部
Ｃ  搬入経路
６４  絶縁部材
６５（６５ａ、６５ｂ）  導電パターン
６６（６６ａ、６６ｂ）  電極
６７  電源
６８（６８ａ、６８ｂ）  導電伝達部材
６９ａ、６９ｂ  常時閉型スイッチ
７１  絶縁性連動駆動部材
７２  用紙センサ
【図２】
2011064951.tif 000003
【図１】
2011064951.tif 000004
【図３】
2011064951.tif 000005
【図４】
2011064951.tif 000006
【図５】
2011064951.tif 000007
【図６】
2011064951.tif 000008
【図７】
2011064951.tif 000009
【図８】
2011064951.tif 000010