(57)【要約】【課題】定常の定着動作に支障をきたすことがなく、過熱時の用紙の発火や煙の発生を防止する定着装置を提供する。【解決手段】定着ベルト２０近傍の温度が所定温度より低いと、加熱源２５で加熱されるとともに保持部材２２を介して押圧部材２６で加圧された定着ベルト２０とローラ２３とで形成されるニップ部Ｎを用紙Ｐが通過して、定着動作を行い、また定着ベルト２０近傍の温度が所定温度を超えると、押圧部材２６の押圧力を解除して、定着ベルト２０のローラ２３側への加圧が解除される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトに内接する保持手段と、前記保持手段を前記定着ベルト側に押圧する力を付与する押圧手段と、前記押圧手段の押圧力を解除する解除手段と、前記定着ベルトを加熱する加熱源と、前記定着ベルトの近傍に配置される温度検出素子と、前記保持手段に対向して配置されて前記定着ベルトとで未定着トナー像を定着するニップ部を形成するローラとを備え、前記温度検出素子が所定温度を超えると前記解除手段を作動させることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記解除手段がソレノイドであ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】
前記解除手段がカム機構であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記温度検出素子が所定温度を超えると前記加熱源への通電を遮断することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、又はファクシミリ装置等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置で用いられる定着装置に関し、特に、定着ベルトを用いた定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像形成装置の構成を図６に示す。画像形成装置１００では、コピー動作を行う場合、装置本体内において、図中の反時計回りに回転する感光体ドラム１が帯電ユニット２により一様に帯電される。そして、パーソナルコンピュータ等から画像入力部（図示せず）に入力された原稿画像データに基づいて露光ユニット３から感光体ドラム１上にレーザビームが照射され、感光体ドラム１上に静電潜像が形成される。
【０００３】
感光体ドラム１は、例えばアルミドラムに感光層が積層されたものであり、帯電ユニット２により表面を帯電させるようになっている。そして、露光ユニット３からのレーザビームを受けた表面に帯電を減衰させた静電潜像を形成する。感光層を形成する感光材料としては、アモルファスシリコン感光体や有機感光体（ＯＰＣ感光体）が用いられる。
【０００４】
現像ユニット４は、トナーを感光体ドラム１上に供給するロータリー式であり、現像装置とトナー容器が一体化されたカートリッジ式のイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色の現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ及び４ｄを備えており、現像装置４ａ〜４ｄを感光体ドラム１に対向する位置に順次回転移動させることにより、感光体ドラム１上の静電潜像に正極性トナーが付着されて各色のトナー像が形成される。
【０００５】
中間転写ベルト５は、トナー像を転写するために、中間転写ローラ６ａ、６ｂ、ベルト駆動ローラ８及び従動ローラ９に掛け渡され、感光体ドラム１に当接しながら図示しない駆動手段により図中の時計回りに回転する。中間転写ベルト５には誘電体樹脂製のシートが用いられ、その両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられる。
【０００６】
ユーザにより画像形成開始が入力されると、所定のタイミングにより感光体ドラム１上にイエローのトナー像の形成を行う。そして、負極性の転写バイアスが印加された中間転写ローラ６ａ、６ｂにより感光体ドラム１上のイエローのトナー像が中間転写ベルト５上に転写される（一次転写）。その後、感光体ドラム１の表面に残留したトナーがクリーニングローラ７ａ及びクリーニングブレード７ｂにより除去され、現像ユニット４は所定量（ここでは９０°）回転して、上記と同様に今度はマゼンタのトナー像が感光体ドラム１上に形成され、中間転写ベルト５上に転写される。
【０００７】
以下、上述と同様の方法により、感光体ドラム１からシアン及びブラックのトナー像が中間転写ベルト５上に転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。転写ローラ１３が中間転写ベルト５の下部に配置され、ベルトクリーニングブレード１４が中間転写ベルト５表面の残留トナーを除去する。
【０００８】
上記のようにトナー像が形成された中間転写ベルト５に向けて、記録媒体としての用紙Ｐが給紙機構１０から給紙ローラ１１及びレジストローラ対１２を経由して搬送され、中間転写ベルト５の表面に順次形成されたフルカラーのトナー像が負極性の転写バイアスが印加された転写ローラ１３により用紙Ｐに一度に転写される（二次転写）。そして、転写された用紙Ｐは、定着ローラ４０により加熱及び加圧されてトナー像が用紙Ｐの表面に定着され、所定の画像が形成される。定着装置１５を通過した用紙Ｐは、用紙搬送路１６及び排出ローラ対１７を介して排出トレイ１８に排出される。
【０００９】
従来、上述の画像形成装置の定着装置においては、ニップを形成する定着ローラ４０の少なくとも一方のローラ４０ａ（または４０ｂ）には、熱源を内蔵させたアルミニウムローラにシリコンゴム、フッ素樹脂等を被覆した定着ローラが用いられている。
【００１０】
そこで定着装置の定着ローラが過熱することを防止するために、温度ヒューズを定着ローラのできるだけ近くに配置して、温度ヒューズの溶断温度を通常印刷時の定着ローラ温度（以後、定着温度という）より低い温度に設定し、定着ローラと温度ヒューズとの間の距離による温度ヒューズの昇温遅れがあっても、定着ローラが定着温度よりも高い所定温度になると溶断することにより、過熱時の用紙の発火や煙の発生を防止する技術が開示されている（特許文献１）。
【００１１】
しかしながら、定着ベルトを用いた定着装置のように、ハロゲンヒータ等の加熱源で直接に加熱した定着ベルトと加圧ローラとでニップ部を形成し、そのニップ部で未定着トナー像を定着する場合、加熱源で直接に定着ベルトを加熱すると、定着ローラよりも熱容量が小さい定着ベルトでは熱が速やかに伝わり、定着ベルトが急速に高温になる。このため、上述した従来の技術では、定着ベルトが所定温度に到達してから温度ヒューズが溶断されるまでのタイムラグの期間にも定着ベルトの温度が上昇し、定着ベルトが過熱されることになる。そこでヒューズ溶断時の定着ローラ温度を定着温度にさらに近づけると定着制御中にヒューズが溶断して、定常の定着動作に支障をきたすおそれがある。
【特許文献１】特開平４−２７８９７９号公報（段落［０００７］、［０００８］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、定常の定着動作に支障をきたすことがなく、過熱時の用紙の発火や煙の発生を防止する定着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】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明は、無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトに内接する保持手段と、前記保持手段を前記定着ベルト側に押圧する力を付与する押圧手段と、前記押圧手段の押圧力を解除する解除手段と、前記定着ベルトを加熱する加熱源と、前記定着ベルトの近傍に配置される温度検出素子と、前記保持手段に対向して配置されて前記定着ベルトとで未定着トナー像を定着するニップ部を形成するローラとを備え、前記温度検出素子が所定温度を超えると前記解除手段を作動させることを特徴としている。
【００１４】
この構成によると、定着ベルト近傍の温度が所定温度より低いと、加熱源で加熱されるとともに保持手段を介して押圧手段で加圧された定着ベルトとローラとで形成されるニップ部を用紙が通過して、トナーが定着され、また定着ベルト近傍の温度が所定温度を超えると、押圧手段により付加されていた定着ベルトのローラ側への加圧が解除されて、定着ベルトの熱が用紙に伝導しにくくなる。
【００１５】
また、本発明は、上記の構成の定着装置において、前記解除手段がソレノイドであることを特徴とする。この構成によれば、温度検出素子が所定温度を超えるとソレノイドが作動して、押圧手段の押圧力を解除して定着ベルトのローラ側への加圧を解除する。
【００１６】
また、本発明は、上記の構成の定着装置において、前記解除手段がカム機構であることを特徴とする。この構成によれば、温度検出素子が所定温度を超えるとカム機構が作動して、押圧手段の押圧力を解除して定着ベルトのローラ側への加圧を解除する。
【００１７】
また、本発明は、上記の構成の定着装置において、前記温度検出素子が所定温度を超えると前記加熱源への通電を遮断することを特徴とする。この構成によれば、温度検出素子が所定温度を超えると加熱源の通電を遮断して、定着ベルトが過熱しない。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、定着ベルト近傍の温度が所定温度より低いと、加熱源で加熱されるとともに保持手段を介して押圧手段で加圧された定着ベルトとローラとで形成されるニップ部を用紙が通過して、トナーが定着され、また定着ベルト近傍の温度が所定温度を超えると、押圧手段による定着ベルトの加圧が解除されて、定着ベルトの熱が用紙に伝導しにくくなるので、用紙の発火や煙の発生を防止して安全性を高めることができる。
【００１９】
また本発明によると、ソレノイドで押圧手段の押圧力を解除しているので、確実に定着ベルトのローラ側への加圧を解除することができる。
【００２０】
また本発明によると、カム機構で押圧手段の押圧力を解除しているので、簡単な構成で定着ベルトのローラ側への加圧を解除することができる。
【００２１】
また本発明によると、定着ベルト近傍の温度が所定温度を超えると、加熱源の通電が遮断されて、定着ベルトが過熱しないので、用紙の発火や煙の発生を防止し一層安全性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は、この実施形態に限定されない。本発明の実施形態は発明の最も好ましい形態を示すものであり、また発明の用途やここで示す用語等はこれに限定されるものではない。
【００２３】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態の定着装置を示す模式断面図である。従来例の図６と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。図１に示すように、定着装置１５は、図中反時計回りに不図示の駆動源により回転させられるローラ２３と、ローラ２３に当接する無端状の定着ベルト２０と、定着ベルト２０に内接する保持部材２２と、保持部材２２に当接・離間する押圧部材２６と、定着ベルト２０を加熱する一対の加熱源２５と、用紙搬送方向Ａに対し上り勾配となるように配置され、用紙Ｐをニップ部Ｎに案内する定着進入ガイド２４を含む構成である。
【００２４】
定着ベルト２０は、定着装置１５のフランジ３２により張力が与えられ、ローラ２３の回転により図中時計回りに回動可能に保持され、最内側（保持部材２２側）に設けられた圧延処理をしたステンレス鋼のベース層と最外側（ローラ２３側）に設けられたＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等のフッ素系樹脂の離型層が積層されて成る無端状のベルトである。
【００２５】
加熱源２５は、定着ベルト２０の内側で定着装置１５に固設され、長手方向（図１の紙面方向）において定着ベルト２０より長く、熱源としては、赤外線を効率良く輻射するハロゲンランプやキセノンランプ等が用いられるが、電源のオン・オフに対して高速な応答性を有するハロゲンランプが好ましい。
【００２６】
保持部材２２は、ローラ２３に対向して配置され、長手方向において定着ベルト２０より長く、長手方向に対する断面が円弧形状であり、その円弧部２２ａが定着ベルト２０に内接して設けられ、定着ベルト２０に対して離間可能である。また保持部材２２は、ステンレス鋼からなりその表面にアルミニウムがコーティングされ、加熱源２５の熱源から放射される輻射熱を定着ベルト２０に向けて反射させる。
【００２７】
押圧部材２６は、保持部材２２を定着ベルト２０側に押圧する力を付与するために、長手方向に延びる板状であり、その端面２６ａが保持部材２２の円弧部２６ａと当接・離間可能に保持されている。また保持部材２６はステンレス鋼からなりその表面にアルミニウムがコーティングされ、加熱源２５の熱源から放射される輻射熱を定着ベルト２０に向けて反射させる。
【００２８】
ローラ２３は、ステンレス鋼からなる芯金２３ａの外側に、スポンジシリコンゴムから成る弾性部材層２３ｂからなり、保持部材２２の円弧部２２ａに対向するように設けられている。このローラ２３と定着ベルト２０は、保持部材２２が内接する定着ベルト２０の位置において、用紙Ｐを挿通させるニップ部Ｎを形成する。
【００２９】
図２は、第１実施形態の定着装置１５を用紙搬送方向下流側（図１の左側）から見た模式的な断面図である。図２に示すように、定着装置１５は、さらに温度検出素子としてのサーミスタ３０と、解除手段としての一対のソレノイド２７を備え、電源２９に対してサーミスタ３０とソレノイド２７とが直列に接続されている。
【００３０】
サーミスタ３０は、定着ベルト２０の表面に接するように設けられて定着ベルト２０の温度を検知して、所定温度以下であるとソレノイド２７を通電状態にし、所定温度を超えるとソレノイド２７の通電を遮断する。所定温度とはニップ部Ｎにおける定着温度より高くて過熱により煙が発生する前のニップ部温度であるが、サーミスタ３０が定着ベルト２０の近傍でニップ部Ｎから離れた位置に配置される場合には、サーミスタ３０とニップ部Ｎとの距離等に応じて温度を較正して、ニップ部温度より低く設定される。
【００３１】
ソレノイド２７は、通電状態であるとその可動鉄心が吸引されて、押圧部材２６の両端を引き付けて保持し、保持部材２２を介し定着ベルト２０をローラ２３側に加圧する。またソレノイド２７は、通電遮断状態であるとその可動鉄心の吸引が解除されて、押圧部材２６を引き付ける力がなくなり、定着ベルト２０のローラ２３側への加圧を解除する。
【００３２】
次に、ソレノイド２７の通電制御を図３により説明する。図３は定着制御手順を示すフローチャートである。画像形成装置１００の電源がオンされると、加熱源２５が点灯しサーミスタ３０が温度検知を開始するとともに、ステップＳ１でソレノイド２７が押圧部材２６を引き付けて保持部材２２を介し定着ベルト２０をローラ２３側に加圧する。次にコピー動作になると、感光体ドラム１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト５上に転写し、転写されたトナー像を用紙Ｐに転写して、次にステップＳ２で転写された用紙Ｐをローラ２３と定着ベルト２０のニップ部Ｎに送る。サーミスタ３０は常時温度検知しているが、ステップＳ３でも定着ベルト２０の温度を検知して、サーミスタ３０の検知温度が所定温度を超えていないとニップ部Ｎで加熱及び加圧してトナー像を用紙Ｐの表面に定着させるが、サーミスタ３０の検知温度が所定温度を超えているとステップＳ６でソレノイド２７の通電を遮断してソレノイド２７の押圧部材２６への引き付け力を解除する。押圧部材２６の引き付け力が解除されると定着ベルト２０のローラ２３側への加圧を解除して異常時としてコピー動作を停止する。
【００３３】
ステップＳ３でサーミスタ３０の検知温度が所定温度を超えてない場合、用紙Ｐを定着して、ステップＳ４で必要部数の用紙Ｐをコピーして出力したかどうかをチェックして、必要部数の出力をしていないならステップＳ２に戻り、必要部数の出力を完了しているなら待機状態となり、画像形成装置１００の電源がオフされるとステップＳ５でソレノイド２７の吸引を解除して、コピー動作を終了する。
【００３４】
第１実施形態によると、定着ベルト２０近傍の温度が所定温度より低いと、加熱源２５で加熱されるとともに保持部材２２を介して押圧部材２６で加圧された定着ベルト２０とローラ２３とで形成されるニップ部Ｎを用紙Ｐが通過して、定常温度時には定着動作をすることができ、また定着ベルト２０近傍の温度が所定温度を超えると押圧部材２６の押圧力を解除して、定着ベルト２０のローラ２３側への加圧が解除されるために、定着ベルト２０の熱が用紙Ｐに伝導しにくくなって、用紙Ｐの発火や煙の発生を防止して安全性を高めることができる。
【００３５】
また、ソレノイド２７が押圧部材２６よる定着ベルト２０のローラ２３側への加圧を解除することによって、高速で確実に定着ベルト２０の加圧を解除することができる。
【００３６】
（第２実施形態）
図４は、第２実施形態の定着装置を用紙搬送方向下流側（図１の左側）から見た模式的な断面図である。第１実施形態と異なる、サーモスタット３１、定着ベルト２０及び押圧部材２６について説明し、以降、第１実施形態と同じ部分の説明を省略する。
【００３７】
定常温度時の定着動作は第１実施形態と同じあるが、サーミスタ３０が所定温度を超えた温度を検知すると、ソレノイド２７による押圧部材２６の引き付け力が解除されて、押圧部材２６が保持部材２２から離間する方向に移動して、定着ベルト２０のローラ２３側への加圧を解除するとともに押圧部材２６に設けた突部２６ａが定着ベルト２０をサーモスタット３１に接近させるように図４のＢ方向に持ち上げる。
【００３８】
異常時の停止について図５にて説明する。なお、第１実施形態と同じであるステップＳ１〜Ｓ５の説明は省略する。サーミスタ３０が所定温度を超えた温度を検知すると、ステップＳ６でソレノイド２７の通電を遮断してソレノイド２７の押圧部材２６の引き付け力を解除する。押圧部材２６の引き付け力が解除されると定着ベルト２０のローラ２３側への加圧を解除するとともに押圧部材２６が定着ベルト２０をサーモスタット３１に接近させる。次にスッテップＳ７でサーモスタット３１が接近した定着ベルト２０の温度を検知して、そのバイメタルが作動すると加熱源２５の通電を遮断して、異常時としてコピー動作を停止する。
【００３９】
第２実施形態によると、定着ベルト２０近傍の温度が所定温度を超えると、加熱源２５の通電が遮断されることにより、定着ベルト２０が過熱しないので、用紙Ｐの発火や煙の発生を防止し一層安全性を高めることができる。
【００４０】
尚、上記第１および第２実施形態は、複写機、プリンタ、又はファクシミリ装置等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置に適用することができる。
【００４１】
また、上記第１および第２実施形態では、解除手段をソレノイド２７で構成したが、本発明はこれに限らず、偏心カム機構のカム面を押圧部材２６に押し付けて、過熱時にカム面を回転させて押圧部材２６を保持部材２２から離間させる方向に作動させ、定着ベルト２０のローラ２３側への加圧を解除する構成にしてもよい。この場合も上記同様、簡単な構成で定着ベルト２０の熱が用紙Ｐに伝導しにくくなるので、用紙Ｐの発火や煙の発生を防止して安全性を高めることができる。
【００４２】
また、上記第１および第２実施形態では、押圧部材２６と保持部材２２を別設する構成にしたが、本発明はこれに限らず、押圧部材２６と保持部材２２とを一体構成として、定着ベルト２０に当接加圧し、また離間するようにしてもよい。この場合も上記同様の効果が得られるとともに構成を簡単にすることができる。
【００４３】
また、上記第１および第２実施形態では、定着ベルト２０を保持部材２２と定着装置１５のフランジ３２により張架する構成にしたが、本発明はこれに限らず、保持部材２２と別設のローラで張架するようにしてもよい。この場合も上記同様の効果を得ることができる。
【００４４】
また、上記第１および第２実施形態では、定着ベルト２０を加熱する一対の加熱源２５を定着ベルト２０の内側に設ける構成にしたが、本発明はこれに限らず、加熱源２５を定着ベルト２０の外周に設けるようにしてもよい。
【００４５】
また、上記第２実施形態では、サーミスタ３０が検知した定着ベルト２０の温度に基づいて、サーモスタット３１を作動させ加熱源２５の通電を遮断する構成にしたが、サーミスタ３０が検知した温度に基づく信号により、加熱源２５に配設したスイッチをオフにして加熱源２５の通電を遮断するようにしてもよい。この場合も上記同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に備えられる定着装置に利用することができ、特に無端状の定着ベルトで構成されたベルト加熱方式の定着装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】は、本発明の第１実施形態の定着装置を示す模式断面図である。
【図２】は、第１実施形態の定着装置を用紙搬送方向下流側（図１の左側）から見た模式断面図である。
【図３】は、第１実施形態の定着制御手順を示すフローチャートである。
【図４】は、第２実施形態の定着装置を用紙搬送方向下流側から見た模式断面図である。
【図５】は、本発明の第２実施形態の定着制御手順を示すフローチャートである。
【図６】は、従来の画像形成装置の全体構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４８】
１５    定着装置
２０    定着ベルト
２２    保持部材（保持手段）
２３    ローラ
２４    定着進入ガイド
２５    加熱源
２６    押圧部材（保持手段）
２７    ソレノイド（解除手段）
２９    電源
３０    サーミスタ
３１    サーモスタット
１００    画像形成装置
Ｎ    ニップ部
Ｐ    用紙
【図１】
2008176002.tif 000003
【図２】
2008176002.tif 000004
【図３】
2008176002.tif 000005
【図４】
2008176002.tif 000006
【図５】
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【図６】
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