(57)【要約】【課題】  回転駆動される無端状の定着ベルトを加熱体により加熱させ、この定着ベルトと加圧体との間でのトナー画像を記録媒体に加熱定着させる定着装置において、定着ベルトが所定温度以上に加熱されて過熱状態になるのを適切に防止する。【解決手段】  回転駆動される無端状の定着ベルト33と、この定着ベルトを加熱させる加熱体31,31aと、定着ベルトに圧接させてトナー画像tを記録媒体Sに加熱定着させる加圧体34と、定着ベルトの温度を検知部において検知して定着ベルトが所定温度以上に加熱された場合に加熱体による加熱を遮断する過熱防止手段40とが設けられた定着装置30において、過熱防止手段における検知部を定着ベルトと接触しない位置に設けると共に、この検知部と定着ベルトとの間隔が定着ベルトの回転によって変化するようにした。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動される無端状の定着ベルトと、この定着ベルトを加熱させる加熱体と、上記の定着ベルトに圧接させてトナー画像を記録媒体に加熱定着させる加圧体と、定着ベルトの温度を検知部において検知して定着ベルトが所定温度以上に加熱された場合に上記の加熱体による加熱を遮断する過熱防止手段とが設けられた定着装置において、上記の過熱防止手段における検知部が定着ベルトと接触しない位置に設けられると共に、この検知部と定着ベルトとの間隔が定着ベルトの回転によって変化することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の定着装置において、前記の検知部と定着ベルトとの間隔が、定着ベルトの停止時よりも回転駆動時に大きくなるようにしたことを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の定着装置において、前記の検知部と定着ベルトとの間隔を制御する間隔制御手段が設けられていることを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の定着装置において、前記の過熱防止手段がサーモスタットで構成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の定着装置において、前記の加熱体の温度を検知する温度センサと、この温度センサの測定結果に基づいて加熱体の温度を制御する制御装置が設けられていることを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の定着装置において、前記の加熱体が、定着ベルトの内周側に配置される加熱ローラとこの加熱ローラを加熱させるヒータとで構成され、前記の過熱防止手段によってヒータによる加熱を遮断させることを特徴とする定着装置。
【請求項７】
トナー画像を記録媒体に定着させる定着装置を備えた画像形成装置において、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載した定着装置を用い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、複写機やプリンタ等の画像形成装置において、トナー画像を記録媒体に定着させる定着装置及びこのような定着装置を用いた画像形成装置に係り、特に、回転駆動される無端状の定着ベルトを加熱体により加熱させて、この定着ベルトと加圧体との間でのトナー画像を記録媒体に加熱定着させる場合に、定着ベルトが所定温度以上に加熱されて加熱状態になるのを適切に防止できるようにした点に特徴を有するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、記録媒体に転写されたトナー画像を定着装置により記録媒体に定着させることが行われている。
【０００３】
そして、このような定着装置としては、装置をコンパクト化させて、高速でトナー画像を記録媒体に定着できるようにするため、従来から、回転駆動される無端状の定着ベルトを加熱体により加熱させ、このように加熱された定着ベルトと加圧体との間で、トナー画像を記録媒体に加熱定着させるようにしたベルト式の定着装置が提案されている。
【０００４】
ここで、このような定着装置としては、例えば、図１に示すように、内部にヒータ１ａが設けられた加熱ローラ１と定着用ローラ２との間に無端状の定着ベルト３を架け渡す一方、上記の定着ベルト３を介して定着用ローラ２と対向する位置に、外周に弾性体層４ａが設けられた加圧ローラ４を圧接させ、この加圧ローラ４を回転させて上記の定着ベルト３を従動回転させると共に、上記のヒータ１ａが設けられた加熱ローラ１により定着ベルト３を加熱させ、このように加熱された定着ベルト３と加圧ローラ４との間にトナー画像ｔが転写された記録媒体Ｓを導き、このトナー画像ｔを記録媒体Ｓに加熱定着させるようにしたものが使用されている。
【０００５】
そして、このような定着装置においては、加熱ローラ１によって加熱される定着ベルト３を適切な温度に調整するため、一般に温度センサ５により加熱ローラ１や定着ベルト３の温度を測定し、測定された温度に基づいて、制御装置６により加熱ローラ１に設けられた上記のヒータ１ａをオン・オフさせて、定着ベルト３を適切な温度に制御するようにしている。
【０００６】
また、上記のように温度センサにより加熱ローラや定着ベルトの温度を測定するにあたり、温度センサと加熱ローラとの間隔が変化して、温度測定に誤差が生じないようにするため、加熱ローラとの相対位置が変化しないようにして温度センサを設けるようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
また、上記の加熱ローラ以外の定着用ローラや加圧ローラにもヒータを設けると共に、温度センサを複数設け、各温度センサによって測定された温度に基づいて、適当なヒータをオフにさせて、定着ベルトの温度を制御するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
しかし、上記のように温度センサにより加熱ローラ等の温度を測定してヒータをオン・オフさせて、定着ベルトの温度を制御するようにした場合においても、温度センサの故障や定着ベルトの急激な温度上昇等によって、上記の定着ベルトが過熱状態になり、定着ベルトに用いた樹脂の一部が溶融して、定着ベルトが加熱ローラ等に溶着して駆動されなくなるという問題が生じ、さらにこれを放置すると安全性の点においても問題が生じた。
【０００９】
このため、従来においても、サーモスタット等の過熱防止手段を設けて、定着ベルトが所定温度以上に加熱された場合に、ヒータへの通電を遮断して、定着ベルトが過熱状態になるのを防止することが行われている。
【００１０】
また、近年においては、上記の定着ベルトを効率よく加熱させるために、上記の加熱ローラに薄肉の金属を用いて、その熱容量を小さくすることが行われている。
【００１１】
そして、このように熱容量の小さい加熱ローラを用いた場合、この加熱ローラにより定着ベルトが急激に加熱されて昇温するため、上記のようにサーモスタット等の過熱防止手段によって定着ベルトが過熱状態になるのを適切に防止するにあたり、サーモスタット等の過熱防止手段を定着ベルトに接触するように設けたり、熱応答性の高い過熱防止手段を用いたりすることが行われている。
【００１２】
しかし、過熱防止手段を定着ベルトに接触して設けると、過熱防止手段との接触により定着ベルトが傷ついて、記録媒体にトナー画像を適切に定着させることができなくなるという問題があり、また上記のように過熱防止手段の熱応答性を高めた場合、定着ベルトの温度変化に対して敏速に対応しすぎてしまい、例えば、連続通紙直後におけるオーバーシュート時等においても、過熱防止手段が作動してヒータへの通電が遮断され、定着動作に支障をきたすという問題があった。
【００１３】
さらに、熱応答性の高い過熱防止手段は一般的に高価であり、コストが高くつくという問題もあった。
【特許文献１】特開２０００−８１８０４号公報
【特許文献２】特開２００４−１９１４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、回転駆動される無端状の定着ベルトを加熱体により加熱させ、この定着ベルトと加圧体との間でのトナー画像を記録媒体に加熱定着させる定着装置を用いた場合における上記のような様々な問題を解決することを課題とするものである。
【００１５】
すなわち、本発明においては、上記のような定着装置を用いてトナー画像を記録媒体に加熱定着させる場合に、定着ベルトが所定温度以上に加熱されて過熱状態になるのを適切に制御できるようにすることを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の定着装置においては、上記のような課題を解決するため、回転駆動される無端状の定着ベルトと、この定着ベルトを加熱させる加熱体と、上記の定着ベルトに圧接させてトナー画像を記録媒体に加熱定着させる加圧体と、定着ベルトの温度を検知部において検知して定着ベルトが所定温度以上に加熱された場合に上記の加熱体による加熱を遮断する過熱防止手段とが設けられた定着装置において、上記の過熱防止手段における検知部を定着ベルトと接触しない位置に設けると共に、この検知部と定着ベルトとの間隔が定着ベルトの回転によって変化するようにしたのである。
【００１７】
そして、上記のように検知部と定着ベルトとの間隔を定着ベルトの回転によって変化させるにあたっては、各種の間隔制御手段を用いることができ、また上記のように検知部と定着ベルトとの間隔を変化させる場合、定着ベルトの停止時よりも回転駆動時に、検知部と定着ベルトとの間隔が大きくなるようにすることが好ましい。
【００１８】
そして、上記の過熱防止手段としては、例えば、サーモスタットを用いることができる。
【００１９】
また、上記の定着装置においては、上記の過熱防止手段とは別に、加熱体の温度を適切に調整するため、加熱体の温度を検知する温度センサと、この温度センサの測定結果に基づいて加熱体の温度を制御する制御装置とを設けることが好ましい。
【００２０】
また、上記の加熱体として、例えば、定着ベルトの内周側に配置される加熱ローラと、この加熱ローラを加熱させるヒータとで構成されたものを用いることができ、定着ベルトが所定温度以上に加熱された場合には前記の過熱防止手段によってヒータによる加熱を遮断させるようにする。
【００２１】
また、本発明における画像形成装置においては、トナー画像を記録媒体に定着させる定着装置として、上記のような定着装置を用いるようにした。
【発明の効果】
【００２２】
本発明における定着装置においては、定着ベルトの温度を検知部において検知して、定着ベルトが所定温度以上に加熱された場合に加熱体による加熱を遮断する過熱防止手段を設けるにあたり、上記の検知部を定着ベルトと接触しない位置に設けるようにしたため、定着ベルトが上記の検知部に接触して傷つくのが防止される。
【００２３】
また、上記のように検知部と定着ベルトとの間隔を定着ベルトの回転によって変化させるようにし、定着ベルトの停止時よりも回転駆動時に、検知部と定着ベルトとの間隔が大きくなるようにすると、定着ベルトが停止されて、加熱体からの熱によって定着ベルトが急激に加熱される状態では、検知部と定着ベルトとの間隔が狭くなって、過熱防止手段の熱応答性が高まり、定着ベルトが過熱状態になるのが適切に防止されるようになる。一方、定着ベルトが回転駆動されて、加熱体により加熱された定着ベルトの熱が記録媒体や加圧体等に奪われて、定着ベルトの昇温速度が遅い状態では、検知部と定着ベルトとの間隔が大きくなって、過熱防止手段の熱応答性が低くなり、連続通紙直後におけるオーバーシュート時等において過熱防止手段が過剰に作動して、定着動作に支障をきたすのも防止される。
【００２４】
この結果、上記のような定着装置を用いた画像形成装置においては、トナー画像を記録媒体に加熱定着させる場合に、定着ベルトが所定温度以上に加熱されて過熱状態になるのが適切に防止され、トナー画像を記録媒体に適切に加熱定着させて、安定した画像形成が行えるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、本発明の実施形態に係る画像形成装置及び定着装置を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係る画像形成装置及び定着装置は、下記の実施形態に示したものに限定されず、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。
【００２６】
先ず、本発明の実施形態に係る画像形成装置について説明する。
【００２７】
この画像形成装置においては、図２に示すように、装置本体Ｘ内に４つのイメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄが装着されている。
【００２８】
ここで、上記の各イメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄには、感光体１１と、この感光体１１の表面を帯電させる帯電装置１２と、帯電された感光体１１の表面に画像情報に応じた露光を行って感光体１１の表面に静電潜像を形成する露光装置１３と、感光体１１の表面に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー画像を形成する現像装置１４と、感光体１１の表面に形成されたトナー画像を中間転写ベルト２１に転写させた後に残留するトナーを感光体１１の表面から除去するクリーニング装置１５とが設けられている。
【００２９】
そして、この画像形成装置において、フルカラーの画像形成を行うにあたっては、上記の各イメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄにおける現像装置１４に、黒色，黄色，マゼンダ色，シアン色の色彩の異なったトナーを収容させ、各イメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄにおいて、各感光体１１の表面にそれぞれの色彩のトナー画像を形成する。
【００３０】
次いで、このように各イメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄにおける感光体１１の表面に形成された各色彩のトナー画像を中間転写ベルト２１に順々に転写させて、この中間転写ベルト２１の上にフルカラーのトナー画像を形成する。
【００３１】
一方、給紙ローラ２２により記録媒体Ｓを給紙し、タイミングローラ２３によってこの記録媒体Ｓを適当なタイミングで上記の中間転写ベルト２１と転写ローラ２４との間に導き、中間転写ベルト２１上に形成された上記のフルカラーのトナー画像をこの記録媒体Ｓに転写させ、この記録媒体Ｓに転写されずに中間転写ベルト２１上に残ったトナーを第２クリーニング装置２５によって中間転写ベルト２１から除去させる。
【００３２】
そして、上記のようにフルカラーのトナー画像が転写された記録媒体Ｓを定着装置３０に導き、この定着装置３０により上記のフルカラーのトナー画像をこの記録媒体Ｓに定着させた後、この記録媒体Ｓを排紙ローラ２７により排紙させるようにしている。
【００３３】
次に、上記のような画像形成装置に用いる定着装置３０の具体的な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００３４】
この実施形態の定着装置３０においては、図３（Ａ），（Ｂ）及び図４に示すように、内部にハロゲンランプ等のヒータ３１ａが設けられた加熱ローラ３１と定着用パッド３２との間に無端状の定着ベルト３３を架け渡す一方、この定着ベルト３３を介して上記の定着用パッド３２と対向する位置に、外周に弾性体層３４ａが設けられた加圧ローラ３４を設けている。
【００３５】
そして、上記の加熱ローラ３１の軸３１ｂを軸受け部材３５に設けられた長穴３５ａに回転可能に保持させると共に、この加熱ローラ３１と定着装置３０の枠体３０ａの底部との間に第１バネ部材３６を設け、この第１バネ部材３６により加熱ローラ３１を上方に付勢させるようにし、また上記の枠体３０ａの上部に、過熱防止手段であるサーモスタット４０を、上記の定着ベルト３３と接触しないように所要間隔を介して設けている。
【００３６】
また、この定着装置３０においては、上記の加熱ローラ３１から第２バネ部材３７により付勢された押圧部材３８によって定着ベルト３に張力を作用させると共に、枠体３０ａの側面に固定された上記の定着用パッド３２に対して上記の加圧ローラ３４を圧縮バネ３９によりに圧接させ、この加圧ローラ３４の回転に伴って上記の定着ベルト３が従動回転されるようにしている。
【００３７】
さらに、この定着装置３０においては、上記の加熱ローラ３１に近接又は接触するようにして、加熱ローラ３１の温度を計測するサーミスタ等の温度センサ４１を設け、この温度センサ４１によって測定された加熱ローラ３１の温度に基づき、制御装置４２により加熱ローラ３１に設けられた上記のヒータ３１ａをオン・オフさせて、定着ベルト３３の温度を調整するようにしている。
【００３８】
そして、上記の定着装置３０において、上記の加圧ローラ３４の回転を停止させて、上記の定着ベルト３を回転させない状態では、図３（Ａ）及び図４に示すように、上記の第１バネ部材３６により加熱ローラ３１を上方に付勢されて、この加熱ローラ３１の軸３１ｂが、軸受け部材３５に設けられた上記の長穴３５ａの上端に当接されて維持され、この加熱ローラ３１に架け渡された上記の定着ベルト３３とサーモスタット４０との間隔が狭くなる。
【００３９】
ここで、このように定着ベルト３３とサーモスタット４０との間隔が狭い状態では、サーモスタット４０の熱応答性が高まり、上記の加熱ローラ３１によって定着ベルト３３が所定温度以上に加熱された場合には、このサーモスタット４０が作動して上記のヒータ３１ａが遮断されるようになり、定着ベルト３３が加熱されて急激に温度が上昇した場合にも、定着ベルト３３が過熱状態になるのが適切に防止されるようになる。
【００４０】
一方、図３（Ｂ）に示すように、上記の定着用パッド３２によって加圧ローラ３４に圧接された定着ベルト３３と加圧ローラ３４との間にトナー画像ｔが転写された記録媒体Ｓを導いて、トナー画像ｔを記録媒体Ｓに加熱定着させるにあたり、上記の加圧ローラ３４を回転させて、定着ベルト３３を従動回転させると、加熱ローラ３１により加熱された定着ベルト３３の熱が記録媒体Ｓや加圧ローラ３４等に奪われて、定着ベルト３３の昇温速度が遅くなると共に、定着ベルト３３が上記の加圧ローラ３４に引っ張られ、このように引っ張られた定着ベルト３３の作用によって、上記の加熱ローラ３１が第１バネ部材３６に抗して徐々に下方に移動し、定着ベルト３３とサーモスタット４０との間隔が広くなる。
【００４１】
そして、このように定着ベルト３３とサーモスタット４０との間隔が広くなった状態では、サーモスタット４０の熱応答性が低くなるが、上記のように定着ベルト３３の昇温速度が遅いため、定着ベルト３３が過熱状態になるのを十分に防止することができると共に、連続通紙直後におけるオーバーシュート時等において、サーモスタット４０が過剰に作動するのが防止されて、定着動作に支障をきたすということもなくなる。
【００４２】
また、上記の状態から加圧ローラ３４の回転を停止させると、上記の定着ベルト３が回転されないようになり、上記の定着ベルト３３の作用がなくなって、加熱ローラ３１が上記の第１バネ部材３６により上方に押し上げられ、上記のように加熱ローラ３１の軸３１ｂが軸受け部材３５に設けられた長穴３５ａの上端に当接され、定着ベルト３３とサーモスタット４０との間隔が狭い状態に戻り、サーモスタット４０の熱応答性が高まるようになる。
【００４３】
なお、この実施形態における定着装置３０においては、上記のように加圧ローラ３４の回転に伴って加熱ローラ３１が自動的に上下方向に移動して、定着ベルト３３とサーモスタット４０との間隔が変更されるようにしたが、定着ベルト３３とサーモスタット４０との間隔を変更させる方法は、このような方法に限定されず、加圧ローラ３４の回転に伴う定着ベルト３３の回転に対応させて、定着ベルト３３とサーモスタット４０との間隔を強制的に変更させる間隔制御手段を設けることも可能である。
【００４４】
例えば、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、上記の加熱ローラ３１の底部と接触するようにして楕円形状になった回転カム３９を設けるようにすることができる。
【００４５】
そして、このような定着装置３０においては、上記の加圧ローラ３４の回転を停止させて、定着ベルト３を回転させない状態では、図５（Ａ）に示すように、上記の回転カム３９の長軸部分が加熱ローラ３１と接触するようにして、加熱ローラ３１を上方に移動させ、この加熱ローラ３１に架け渡された上記の定着ベルト３３とサーモスタット４０との間隔を狭くして、サーモスタット４０の熱応答性を高めるようにする。一方、トナー画像ｔを記録媒体Ｓに加熱定着させるにあたり、上記の加圧ローラ３４を回転させて、定着ベルト３３を従動回転させる場合には、図５（Ｂ）に示すように、上記の回転カム３９の短軸部分が加熱ローラ３１と接触するようにして、加熱ローラ３１を下方に移動させ、加熱ローラ３１に架け渡された定着ベルト３３とサーモスタット４０との間隔を広くして、サーモスタット４０の熱応答性を低下させるようにする。
【００４６】
なお、このように回転カム３９を回転させて、定着ベルト３３とサーモスタット４０との間隔を調整するにあたっては、定着ベルト３３の回転が開始する前に、定着ベルト３３とサーモスタット４０との間隔を広くすると、サーモスタット４０の熱応答性が低下して、定着ベルト３３が加熱されて急激に温度が上昇した場合に、定着ベルト３３が過熱状態になるのを適切に防止することができなくなるおそれがあるため、定着ベルト３３の回転開始と同時或いは定着ベルト３３の回転開始後に、上記の回転カム３９の短軸部分が加熱ローラ３１と接触するように回転カム３９を回転させて、定着ベルト３３とサーモスタット４０との間隔を広くさせることが好ましい。
【００４７】
一方、定着ベルト３３の回転が停止する前に、定着ベルト３３とサーモスタット４０との間隔を狭くすると、サーモスタット４０の熱応答性が高くなって、連続通紙直後におけるオーバーシュート時にもサーモスタット４０が作動して、定着動作に支障をきたすおそれがあるため、定着ベルト３３の回転停止と同時或いは定着ベルト３３の回転停止後に、上記の回転カム３９の長軸部分が加熱ローラ３１と接触するように回転カム３９を回転させて、定着ベルト３３とサーモスタット４０との間隔を狭くすることが好ましい。
【００４８】
また、この実施形態における定着装置３０においては、定着ベルト３３が所定温度以上に加熱された場合に、加熱ローラ３１に設けられたヒータ３１ａを遮断させる過熱防止手段としてサーモスタット４０を用いるようにしたが、過熱防止手段はサーモスタット４０に限定されず、図示していないが、定着ベルトの温度を検知する検知部と、この検知部において検知された定着ベルトの温度が所定温度以上になった場合に、加熱ローラに設けられたヒータを遮断させる遮断制御部とを別々に設けたものを用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】従来の定着装置によってトナー画像を記録媒体に定着させる状態を示した概略説明図である。
【図２】本発明の定着装置を用いる画像形成装置の一実施形態を示した概略説明図である。
【図３】本発明の実施形態に係る定着装置において、定着ベルトの回転が停止して、定着ベルトとサーモスタットとの間隔が狭くなった状態、及び定着ベルトが回転して、定着ベルトとサーモスタットとの間隔が広くなった状態を示した概略説明図である。
【図４】同実施形態に係る定着装置において、第１バネ部材により加熱ローラを上方に付勢させて、この加熱ローラの軸を軸受け部材に設けられた長穴の上端に当接させた状態を示した概略説明図である。
【図５】加熱ローラの底部と接触するようにして楕円形状になった回転カムを設けた変更例の定着装置において、定着ベルトの回転が停止して、定着ベルトとサーモスタットとの間隔が狭くなった状態、及び定着ベルトが回転して、定着ベルトとサーモスタットとの間隔が広くなった状態を示した概略説明図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０Ａ〜１０Ｄ  イメージングカートリッジ
１１  感光体
１２  帯電装置
１３  露光装置
１４  現像装置
１５  クリーニング装置
２１  中間転写ベルト
２２  給紙ローラ
２３  タイミングローラ
２４  転写ローラ
２５  第２クリーニング装置
２７  排紙ローラ
３０  定着装置
３０ａ  枠体
３１  加熱ローラ
３１ａ  ヒータ
３１ｂ  軸
３２  定着用パッド
３３  定着ベルト
３４  加圧ローラ（加圧体）
３４ａ  弾性体層
３５  軸受け部材
３５ａ  長穴
３６  第１バネ部材
３７  第２バネ部材
３８  押圧部材
３９  回転カム
４０  サーモスタット（過熱防止手段）
４１  温度センサ
４２  制御装置
Ｓ  記録媒体
ｔ  トナー画像
Ｘ  画像形成装置の装置本体
【図１】
2008216507.tif 000003
【図２】
2008216507.tif 000004
【図３】
2008216507.tif 000005
【図４】
2008216507.tif 000006
【図５】
2008216507.tif 000007