(57)【要約】【課題】定着ベルトからの余熱によるオフセット現像の発生を防止し、印刷品質の良好な定着装置を提供する。【解決手段】無端状の定着ベルト６を加熱ローラ３と支持ローラ４と定着ローラ５とで支持し、加熱ローラ３と定着ローラ５との間で定着ベルト６に圧接する加圧ローラ７を有する。定着ローラ５を加圧ローラ７の間にアーム部材１２を設け、アーム部材１２を加圧ローラ７の外周に沿って移動させる。記録媒体の種類に応じてアーム部材１２を加圧ローラ７の外周に沿って移動させ、ニップ幅を変える。【選択図】　　　図１
2004093759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源により加熱される加熱部材と、
ベルト支持部材と、
加熱部材とベルト支持部材に掛け渡された定着ベルトと、
加熱部材とベルト支持部材との間で定着ベルトに圧接する加圧ローラと、
ベルト支持部材を加圧ローラの外周に沿って移動させる移動手段と、
記録媒体の種類に応じて前記移動手段によりベルト支持部材を加圧ローラの外周に沿って移動させて定着ベルトと加圧ローラとの間に記録媒体を通過させる制御を行う制御手段とを設けたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記ベルト支持部材は弾性体層を有し、前記加圧ローラは弾性体層を有し、ベルト支持部材の弾性体層は加圧ローラの弾性体層より厚さが大きく、硬度が小さい請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記ベルト支持部材は弾性体層を有し、前記加圧ローラは弾性体層を有し、ベルト支持部材の弾性体層は加圧ローラの弾性体層より厚さが小さく、硬度が大きい請求項１記載の定着装置。
【請求項４】
熱源により加熱される加熱部材と、
加熱部材と並列に設けられた支持部材と、
加熱部材と支持部材に掛け渡された定着ベルトと、
加熱部材と支持部材の間で定着ベルトに圧接する加圧ローラと、
定着ベルトが加圧ローラに巻きつく方向に支持部材を付勢する付勢手段と、
付勢手段の付勢力に抗して定着ベルトを加圧ローラから引き離す方向に引っ張る駆動手段と、
支持部材を加圧ローラの外周に沿って移動可能に保持する保持手段とを設けたことを特徴とする定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真プロセスを使用する画像形成装置における定着装置に関し、とくに定着ベルトを使用して定着を行う定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般に電子写真プロセスを使用する画像形成装置においては、フルカラー化、高速化、記録媒体の多様化に対応するために様々な試みが成されている。とくに定着装置においては、定着ベルトを使用し、記録媒体の種類によりニップ幅を変えるようにしたものが例えば特開平５−１６５３５７号公報に提案されている。この公報には、複数ローラにより回転自在に支持された無端状の定着ベルトを加圧ローラに接触させ、この間にトナー像が転写された転写紙を通過させることにより定着を行い、転写紙の種類に応じて、定着ベルトと加圧ローラのなす接触幅（ニップ幅）を変化させるというものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記公報に記載の従来の定着装置においては、例えば普通紙に転写されたトナー像を定着させる場合は、定着ベルトと加圧ローラのなすニップ幅を小さくするが、この場合、定着ベルトを支持している支持ローラを加圧ローラから引き離してニップ幅を小さくする。その結果、ニップ部を通過した媒体はその後も定着ベルトに近接して搬送されることになり、このとき定着ベルトから余熱を受け、トナーが過剰に溶融して、オフセット現像が発生しやすいという問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、熱源により加熱される加熱部材と、ベルト支持部材と、加熱部材とベルト支持部材に掛け渡された定着ベルトと、加熱部材とベルト支持部材との間で定着ベルトに圧接する加圧ローラと、ベルト支持部材を加圧ローラの外周に沿って移動させる移動手段と、記録媒体の種類に応じて前記移動手段によりベルト支持部材を加圧ローラの外周に沿って移動させて定着ベルトと加圧ローラとの間に記録媒体を通過させる制御を行う制御手段とを設けたことを特徴とする。
【０００５】
また本発明は、熱源により加熱される加熱部材と、加熱部材と並列に設けられた支持部材と、加熱部材と支持部材に掛け渡された定着ベルトと、加熱部材と支持部材の間で定着ベルトに圧接する加圧ローラと、定着ベルトが加圧ローラに巻きつく方向に支持部材を付勢する付勢手段と、付勢手段の付勢力に抗して定着ベルトを加圧ローラから引き離す方向に引っ張る駆動手段と、支持部材を加圧ローラの外周に沿って移動可能に保持する保持手段とを設けたことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面にしたがって説明する。なお各図面に共通する要素には同一の符号を付す。図１は本発明の第１の実施の形態の定着装置を示す。図１において、定着装置１は、主に、加熱ヒータ２を内蔵した加熱ローラ３と、加熱ローラ３と並列に配置された支持ローラ４および定着ローラ５と、これらのローラ３、４、５に掛け渡された無端状の定着ベルト６と、加熱ローラ３と定着ローラ５の間で定着ベルト６に圧接する加圧ローラ７とから構成される。
【０００７】
定着ベルト６は、ステンレス、ニッケル等の金属ベルトやポリイミド（ＰＩ）等の耐熱性樹脂にシリコン（Ｓｉ）層を設け、表面をパーフロロアルコキシ（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂等から成る離型層が積層されている。加熱ローラ３は、良熱伝導性、熱伝達性の金属からなる円筒部材で構成され、内径は加熱ヒータ２を内蔵できるように２０ｍｍ以上とする。表面をシリコンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性を設け、定着ベルト６との間で摩擦を生じさせる。
【０００８】
また支持ローラ４は、定着ベルト６の熱を奪わないような断熱性の高い材質で形成している。また加圧ローラ７は耐熱性、断熱性の高い材質のローラを使用している。
【０００９】
加熱ローラ３はスプリング８により定着ベルト６を介して加圧ローラ７に所定の圧力で圧接されている。支持ローラ４はスプリング９により上方に付勢され、これにより定着ベルト６に張力を与えている。定着ローラ５の中心軸１０と加圧ローラ７の中心軸１１との間には、アーム部材１２が掛け渡されている。アーム部材１２は、定着ローラ５の中心軸１０と加圧ローラ７の中心軸１１との間の距離を一定に保ち、両方の中心軸１０、１１が回転自在になるようにこれらの軸１０、１１とは遊嵌している。定着ローラ５は加圧ローラ７に対して圧接しており、その圧接力はアーム部材１２の軸間距離により決定される。アーム部材１２の定着ローラ５側にはスプリング１３が取付けられ、スプリング１３はアーム部材１２を加圧ローラ７の外周に沿って半時計回り方向に回転する方向に付勢している。上記の各スプリング８、９、１３は定着ベルト６と加圧ローラ７の間で所定のニップ力が得られるようにそれぞれの引っ張り力あるいは圧縮力が設定される。
【００１０】
アーム部材１２の左側側部には偏心カム１４が当接している。偏心カム１４は軸１５に固定されており、軸１５を後述の駆動モータにより回転することにより回転する。偏心カム１４の回転によりアーム部材１２は中心軸１１を中心に回転する。
【００１１】
また加圧ローラ７の右側には入口ガイド板１６が設けられており、入口ガイド板１６はトナー像が転写された媒体を転写ベルト６と加圧ローラ７の間のニップ部に案内する。加圧ローラ７の左側には出口ガイド板１７が設けられており、出口ガイド板１７はニップ部から導出される媒体を画像形成装置の出口方向へ案内する。また加熱ローラ３の近傍には温度検出素子１８が設けられ、この温度検出素子１８は加熱ローラ３の温度を適正にするために加熱ローラ３の温度を検出する。
【００１２】
図２は第１の実施の形態の定着装置のブロック図である。図２において、制御部２０は、定着装置１の動作全体を制御する。制御部２０には、媒体厚検出手段２１、カム駆動用モータ２２、定着ローラ位置検出センサ２３、温度検出素子１８および加熱ヒータ２がそれぞれ接続されている。媒体厚検出手段２１は、画像形成装置にセットされた記録媒体の厚さを検出するもので、媒体厚を検出することにより定着装置１のニップ幅を決定する。
【００１３】
カム駆動用モータ２２は、上述したように、偏心カム１４の軸１５を回転させる駆動力となるもので、モータ２２の回転により偏心カム１４が回転する。定着ローラ位置検出センサ２３は、定着ローラ５の位置を検出するもので、このセンサ２３の出力に基づいて制御部２０はカム駆動用モータ２２を駆動制御する。
【００１４】
次に第１の実施の形態の動作を説明する。画像形成装置の電源スイッチが投入されると、加熱ローラ３内の加熱ヒータ２により定着ローラ６の表面（外側）の温度がトナーを記録媒体に加熱定着可能な温度になるまで加熱される。このとき温度検出素子１８により加熱ローラ３の温度が検出され、制御部２０は、この温度検出素子１８の出力に基づいて、定着ベルト６の表面温度が定着可能で一定となるように加熱ヒータ２を制御する。
【００１５】
また画像形成装置に記録媒体がセットされると、セットされた記録媒体の種類（厚さ）を媒体厚検出手段２１が検出する。ここで、例えば普通紙が検出された場合には普通紙モードが選択される。このとき制御部２０は、定着ローラ位置検出センサ２３の出力に基づいて、カム駆動用モータ２２を制御し、偏心カム１４を回転させ、アーム部材１２を加圧ローラ７の外周に沿って移動させる。これにより定着ローラ５は、図３に示すように、例えば時計回り方向に移動する。
【００１６】
定着ローラ５が移動した後の停止位置は、定着ベルト６と加圧ローラ７によるニップ幅が普通紙に適した幅となる位置である。このとき、加熱ローラ３と定着ローラ５との間の定着ベルト６のニップ部６ａと、加圧ローラ７との間のニップ圧は、ニップ部６ａの両端部が加熱ローラ３と定着ローラ５により加圧ローラ７に圧接されているので、ニップ部６ａ全体で均一となる。定着ベルト６には支持ローラ４およびスプリング９により常に適正な張力が設定される。
【００１７】
この状態で画像形成装置において電子写真プロセスにより記録媒体１９上にトナー画像１９ａが転写された後、図示しない搬送手段により記録媒体１９が定着装置１に送られてくる。記録媒体１９は定着ベルト６と加圧ローラ７とで形成されるニップ部に入り込み、熱と圧力によりトナー画像１９ａが記録媒体１９上に定着される。ニップ部を通過した記録媒体１９は出口ガイド板１７に案内されて排出される。
【００１８】
定着ローラ５の弾性層の硬度が加圧ローラ７の弾性層より小さい場合には、図４に示すように、定着ローラ５の弾性層５ａが凹むように変形する。そしてこの変形形状は、定着ローラ５と加圧ローラ７の軸間距離が変わらないため、常に一定となる。定着ローラ５の弾性層５ａが凹むことにより、ニップ部の出口において記録媒体１９の向きが定着ローラ５から離れる方向になり、記録媒体１９が定着ベルト６から離れ易くなる。
【００１９】
図５は定着ローラ５の弾性層の硬度と加圧ローラ７の弾性層の硬度の関係が図４の場合と異なる場合を示す。図５において、定着ローラ５の外周に形成された弾性層５ａは、加圧ローラ７の外周に形成された弾性層７ａより硬度が大きく、また弾性層５ａの厚さは弾性層７ａの厚さより小さく形成されている。そして、定着ローラ５は加圧ローラ７の弾性層７ａにひずみを生じさせる圧力が発生する位置に図１に示すアーム部材１２により位置付けられている。
【００２０】
以上のように配置したことにより、定着ローラ５は加圧ローラ７の弾性層７ａにひずみを生じさせる。この結果、記録媒体１９は加圧ローラ７の表面から離れ易くなる。
【００２１】
両面印刷を行なう場合、１回目の定着の際は、記録媒体１９のトナー転写面が定着ローラ５側になり、２回目の定着の際は、記録媒体１９の１回目にトナーが定着された面が加圧ローラ７側になる。したがってこの場合、記録媒体１９が加圧ローラ７に巻き付かないようにする必要があるが、図５に示す構成を採用することにより、記録媒体１９を加圧ローラ７から離れ易くすることができる。
【００２２】
以上のように第１の実施の形態によれば、定着ベルトと加圧ローラとで形成するニップ部のニップ圧を一定に保ちつつ、記録媒体の種類に応じた最適なニップ幅を選択でき、さらにニップ部から抜け出た記録媒体が定着ベルト６から余熱を与えられることはないので、オフセットによる画像品質の低下を防止できる。また定着ローラ５と加圧ローラ７のそれぞれの弾性層の硬度および厚さを調製することにより、記録媒体の剥離性を良好にすることが可能である。
【００２３】
次に第２の実施の形態を説明する。図６は第２の実施の形態の定着装置を示す概略構成図である。図６において、定着ベルト６は、加熱ローラ３、支持ローラ４および定着ローラ５の間に掛け渡されている。加熱ローラ３と定着ローラ５との間で定着ベルト６の表面は加圧ローラ７に圧接している。定着ローラ５の中心軸１０と加圧ローラ７の中心軸１１との間にはアーム部材１２が設けられ、アーム部材１２はスプリング１３により定着ベルト６を引っ張る方向に付勢されている。以上の構成は第１の実施の形態と同様である。なお第１の実施の形態で示した偏心カムは第２の実施の形態には存在しない。
【００２４】
支持ローラ４はアクチュエータ３０により図の上下方向に移動可能に支持されている。アクチュエータ３０が支持ローラ４を上方に移動させると、過熱ローラ３は位置が固定されているので、定着ベルト６に引っ張られて定着ローラ５が加圧ローラ７の外周に沿って上方に移動する。これによりニップ幅を小さくすることができる。逆にアクチュエータ３０が支持ローラ４を下方に移動させると、定着ローラ５はスプリング１３に引っ張られて加圧ローラ７の外周に沿って下方に移動する。これによりニップ幅を大きくすることができる。
【００２５】
アクチュエータ３０は記録媒体の厚さに応じて動作する。即ち、記録媒体が薄い場合は支持ローラ４を上方へ引っ張り、ニップ幅を小さくし、記録媒体が厚い場合は支持ローラ４を下方へ移動させ、ニップ幅を大きくする。このように構成した第２の実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、定着ベルトと加圧ローラとで形成するニップ部のニップ圧を一定に保ちつつ、記録媒体の種類に応じた最適なニップ幅を選択できるので、コールドオフセット、ホットオフセットによる画像品質の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の定着装置を示す概略構成図である。
【図２】第１の実施の形態の定着装置のブロック図である。
【図３】第１の実施の形態の定着装置の動作を示す概略構成図である。
【図４】定着ローラの変形状態を示す拡大図である。
【図５】加圧ローラの変形状態を示す拡大図である。
【図６】第２の実施の形態の定着装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１　定着装置
３　加熱ローラ
４　支持ローラ
５　定着ローラ
６　定着ベルト
７　加圧ローラ
１２　アーム部材
１４　偏心カム
３０　アクチュエータ
【図１】
2004093759.tif 000003
【図２】
2004093759.tif 000004
【図３】
2004093759.tif 000005
【図４】
2004093759.tif 000006
【図５】
2004093759.tif 000007
【図６】
2004093759.tif 000008