(57)【要約】【課題】    記録媒体上又は中間転写ベルト上の未定着トナー像を電磁誘導加熱装置によって加熱溶融し、記録媒体上にトナー像を転写及び定着する定着装置及び画像形成装置において、定着ベルト又は中間転写ベルトに残留変形が生じるのを防止して、ベルト表面の損傷を防止し、ベルトの耐久性を向上させるとともに良好な定着画像を得る。【解決手段】    この定着装置及び画像形成装置では、電磁誘導加熱装置により加熱が停止された後に、温度検出装置により検出される温度が所定の温度に低下するまでベルト２１，５５の走行を間欠駆動したり低速で連続駆動する。これにより、ベルトの残留変形が防止でき、ベルトの耐久性を向上させ、安定したトナー像の定着をはかることができる。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に移動可能に支持された無端状のベルトと、
無端状の周面を有し、該周面が前記ベルトの外周面に押圧される加圧部材と
前記ベルトの内周面に当接され、前記加圧部材との間に該ベルトを挟み込む対向部材と、
該ベルトを加熱する加熱装置と、
を有し、
前記ベルト又は前記加圧部材の無端状の周面が周回駆動されるのにともなって前記加圧部材と前記ベルトとの間に記録シートを挟み込み、前記記録シート上に担持されたトナーを加熱し、圧着する定着装置であって、
前記ベルト、又は該ベルトが加熱装置によって加熱されるのにともなって高温となる部材の温度を検出する温度検出手段を有し、
前記ベルトは、前記加熱装置による加熱が停止された後、前記温度検出手段によって検出される温度が所定温度に低下するまで、間欠駆動されるものであることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記ベルトの間欠駆動される１回の駆動距離は、前記加圧部材と圧接される部分の長さより大きく設定されてい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】
前記ベルトが間欠駆動される時間の間隔は、前記温度検出手段で検出される温度が高いときには短く、検出される温度が低くなるのにともなって長く設定されてい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】
周方向に移動可能に支持された無端状のベルトと、
該ベルトを加熱する加熱装置と、
無端状の周面を有し、該周面が前記ベルトの外周面に押圧される加圧部材とを有し、
前記ベルト又は前記加圧部材の無端状の周面が周回駆動されるのにともなって前記加圧部材と前記ベルトとの間に記録シートを挟み込み、前記記録シート上に担持されたトナーを加熱し、圧着する定着装置であって、
前記ベルト又は該ベルトが加熱装置によって加熱されるのにともなって高温となる部材の温度を検出する温度検出手段を有し、
前記ベルトは、前記加熱装置による加熱が停止された後、前記温度検出手段によって検出される温度が所定温度に低下するまで、前記トナーの定着時より低速で駆動されるものであることを特徴とする定着装置。
【請求項５】
前記ベルトが、前記加熱装置の停止後に駆動される速度は、前記温度検出手段で検出される温度が高いときには速く、検出される温度が低くなるのにともなって遅く設定されていることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記加圧部材は、ロール状の部材であり、
前記温度検出手段は、前記加圧部材の温度を検出するものであることを特徴とする請求項１又は請求項４に記載の定着装置。
【請求項７】
静電電位の差による潜像にトナーを選択的に転移してトナー像を形成する画像形成部と、
形成されたトナー像が一旦転写される無端状の中間転写ベルトと、
前記中間転写ベルト上に担持されたトナー像を加熱溶融する加熱装置と、
前記中間転写ベルト上のトナー像を記録シートに圧着し、転写と定着とを同時に行う二次転写手段とを有する画像形成装置であって、
前記中間転写ベルト又は該中間転写ベルトを張架する部材の温度を検出する温度検出手段を有し、
前記中間転写ベルトは、前記加熱装置による加熱が停止された後、前記温度検出手段によって検出される温度が所定温度に低下するまで、間欠駆動又はトナー像形成時より低速で駆動されるものである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、静電電位の差による潜像に粉体トナーを付着させることによって形成された可視像を記録シートに定着する定着装置又は画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、粉状のトナーを用いる画像形成装置においてトナー像を定着する工程は、トナー像を記録媒体上に静電的に転写した後、加熱部材と加圧部材との間に記録媒体を挟み込み、トナー像を加熱溶融して記録媒体に圧着する方法が広く採用されている。また、トナー像を中間転写体に一時転写した後、中間転写体上でトナー像を加熱し、このトナー像を記録媒体に圧着して、二次転写と定着とを同時に行う画像形成装置も知られている。
【０００３】
上記加熱部材又は中間転写体を加熱する手段として、特開平１０−２５４２６３号公報（特許文献１）、特開平１０−３０１４１５号公報（特許文献２）、特開平１１-３５２８０４号公報（特許文献３）等には、加熱部材又は中間転写体に導電性層を設け、電磁誘導加熱によって導電性層を発熱させるものが記載されている。
【０００４】
電磁誘導加熱は、変動磁界を発生する励磁コイルを導電性層に近接配置し、導電性層に発生する渦電流で発熱するものである。この電磁誘導加熱によれば、加熱部材又は中間転写体を直接加熱することができるとともに、高温となる範囲が極めて限られた範囲となり、加熱部材を短い時間で所定の温度まで加熱することができる。このため、加熱源としてハロゲンランプ等の発熱体を用いる場合に比べ、装置のウォーミングアップ時間を短縮することができ、消費電力を低減することができる。
【０００５】
一方、加熱部材（定着部材）は加熱ロールの他、無端状の定着ベルトが一般に用いられており、該無端状ベルトには複数の支持ロールによって張架されたタイプと、内部に押圧部材を有し無張架の状態で周回駆動されるタイプとがある。定着ベルトは薄肉の耐熱性樹脂等を基層とし、加熱ロールに比べ熱容量が小さいため、加熱ロールより短時間でウォーミングアップを行なうことができる。さらに、無張架タイプの定着ベルトは、他の部材との接触する面積を小さくすることができ、他の部材への熱移動が低減される。このため、一層効率の良いウォーミングアップを行なうことができる。
【０００６】
上記のように加熱部材として無端状ベルトを用い、これを電磁誘導加熱する装置では、無端状ベルトが複数のロールによって張架されるときには、特許文献３に記載されているように張架されたベルトの内面又は外面と対向するように高周波コイル（励磁コイル）が配置される。一方、無端状ベルトが無張架の状態で周回駆動されるものでは、特許文献２に記載されているように無端状ベルトの内側にベルトの幅方向に軸線を有する高周波コイルが配置されているものと、特開２００３−８４５９１号公報（特許文献４）、特開２００３−９１１８５号公報（特許文献５）に記載されているように、無端状ベルトの外周面と近接対向するように高周波コイルが配置されるものとがある。外周面と対向するように配置された高周波コイルは、ベルトを貫通する方向に変動磁界を発生する。また、無端状ベルトの内側に高周波コイルが配置されたものでは、無端状ベルトの周方向に渦電流を生じる。
【０００７】
上記、無端状ベルトはポリイミド等の耐熱性樹脂のフィルムを無端状に形成したものを基体とし、これにニッケル、銅、クロム、アルミニウム、鉄、コバルト等の金属層（導電性層）を積層したものを用いることができ、上記変動磁界によって金属層に渦電流が生じ発熱する。
【０００８】
なお、無端状ベルトは、耐熱性の基体及び金属層の他にトナーとの密着性を向上させるためにシリコーンゴム等の弾性層を設けることもでき、さらに溶融したトナーとの剥離性を向上させるために表面離型層を設けることもできる。
【特許文献１】特開平１０−２５４２６３号公報
【特許文献２】特開平１０−３０１４１５号公報
【特許文献３】特開平１１−３５２８０４号公報
【特許文献４】特開２００３−８４５９１号公報
【特許文献５】特開２００３−９１１８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記のような無端状ベルトを電磁誘導加熱する装置では、次のような問題点がある。
【００１０】
上記のようなポリイミドの基材に積層された導電性層やシリコーンゴムを有するベルトでは、加熱され高温になったベルトが加圧部材と加熱部材との間に挟み込まれた状態で加熱が停止され、そのままの状態で冷却されると挟み込まれたベルトの部分に圧接部の形が残留する。また、ロール等に巻き回された部分でもロールの周面の形状が残留することがある。このようにベルトの残留変形が生じるとベルトが外側に膨らみ、再駆動したときに、外部に配置している前記電磁誘導発熱装置等にベルトが接触し、ベルト表面に損傷が生じる。これにより、定着画像に影響を及ぼすとともに、定着ベルトの耐久性が著しく低下することになる。
【００１１】
また、定着ベルトの加熱が停止された後、温度検出手段により検出される温度が所定の温度となるまで定着ベルトの走行を継続して残留変形の発生を抑制する方法も考えられるが、一定温度に低下するまでベルトの周回駆動が継続されると、ベルトの回転数が著しく増大し、ベルトの耐久性を低下させることになる。
【００１２】
本願発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、記録媒体上に担持された未定着トナー像を加熱溶融し記録媒体に定着させる定着装置又は中間転写体として用いられるベルト上のトナー像を加熱溶融し、記録媒体上に転写及び定着する画像形成装置において、ベルトに残留変形が生じるのを防止して、ベルト表面の損傷を防止するとともに、ベルトの耐久性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、  周方向に移動可能に支持された無端状のベルトと、  無端状の周面を有し、該周面が前記ベルトの外周面に押圧される加圧部材と  前記ベルトの内周面に当接され、前記加圧部材との間に該ベルトを挟み込む対向部材と、  該ベルトを加熱する加熱装置と、を有し、  前記ベルト又は前記加圧部材の無端状の周面が周回駆動されるのにともなって前記加圧部材と前記ベルトとの間に記録シートを挟み込み、前記記録シート上に担持されたトナーを加熱し、圧着する定着装置であって、  前記ベルト、又は該ベルトが加熱装置によって加熱されるのにともなって高温となる部材の温度を検出する温度検出手段を有し、  前記ベルトは、前記加熱装置による加熱が停止された後、前記温度検出手段によって検出される温度が所定温度に低下するまで、間欠駆動されるものであることを特徴とする定着装置を提供する。
【００１４】
この定着装置では、電磁誘導加熱装置により加熱されるベルトが高温となり、記録媒体に圧接されたときに、該記録媒体上に担持されたトナーを溶融し、記録媒体に定着する。また、ベルト又はベルトに当接している部材の温度を検出することによりトナーを溶融定着するための最適な温度が維持されるように加熱装置を制御することができる。
【００１５】
そして、加熱が停止された後、温度検出手段によって検出される温度が所定温度に低下するまで、ベルトが間欠駆動されるので、ベルトの同じ位置が周回経路の同じ位置に永く停止することがなく、加圧部材との圧接部等の大きな変形が生じる部分にもベルトの同じ位置が永く留まることがない。そして、このように間欠的に移動しながら温度が低下してゆくので、ベルトの特定の位置に圧接部の形状に倣った変形が残留するようなことが防止される。
【００１６】
上記所定の温度は、ベルトに変形が生じたまま、その温度から常温まで温度が降下しても、ベルトに残留変形が生じない、もしくは残留変形が問題とならない程度となる温度としてあらかじめ実験等によって定めることができる。
【００１７】
なお、請求項１に係る定着装置のベルトは、複数の部材で張架されるものであってもよいし、無張架の状態で加圧部材と対向部材との間に挟持されるものであってもよい。
【００１８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の定着装置において、  前記ベルトの間欠駆動される１回の駆動距離は、前記加圧部材と圧接される部分の長さより大きく設定されているものとする。
【００１９】
この定着装置では、ベルトを間欠駆動させるときの１回の駆動距離を加圧部材と圧接される部分の長さより大きく設定しているので、ベルト圧接部で押圧された部分が１回の移動後には圧接部から脱出し、ベルトの同じ位置に永く変形が生じることはなく、変形の残留が生じない。これにより、ベルトの再駆動時に加熱装置等に接触してベルト表面の損傷を生じることがなくなり、ベルトの耐久性を向上させることができる。
【００２０】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の定着装置において、  前記ベルトが間欠駆動される時間の間隔は、前記温度検出手段で検出される温度が高いときには短く、検出される温度が低くなるのにともなって長く設定されているものとする。
【００２１】
ベルトの加熱が停止された後、温度検出手段により検出された温度が高いときには、圧接部に挟持されたベルトの変形が生じやすくなっているが、ベルトの間欠駆動の時間間隔を短くすることにより圧接部でベルトが挟持される時間が短縮され、残留変形を防止できる。また、検出される温度が低くなるにつれてベルトの残留変形が軽減されるので、間欠駆動の時間間隔を長く設定してもベルトの変形が残留するのを防止できる。さらに、間欠駆動の間隔が長くなればベルトの周回駆動回数が低減され、ベルトの耐久性が向上するとともに、電力の消費も低減される。
【００２２】
請求項４に係る発明は、  周方向に移動可能に支持された無端状のベルトと、
該ベルトを加熱する加熱装置と、  無端状の周面を有し、該周面が前記ベルトの外周面に押圧される加圧部材とを有し、  前記ベルト又は前記加圧部材の無端状の周面が周回駆動されるのにともなって前記加圧部材と前記ベルトとの間に記録シートを挟み込み、前記記録シート上に担持されたトナーを加熱し、圧着する定着装置であって、  前記ベルト又は該ベルトが加熱装置によって加熱されるのにともなって高温となる部材の温度を検出する温度検出手段を有し、  前記ベルトは、前記加熱装置による加熱が停止された後、前記温度検出手段によって検出される温度が所定温度に低下するまで、前記トナーの定着時より低速で駆動されるものであることを特徴とする定着装置を提供する。
【００２３】
この定着装置では、ベルト又はベルトに当接された部材の温度を検出する温度検出手段を有しており、加熱が停止された後もベルト又はベルトに当接された部材の温度を測定することにより、ベルトの残留変形が生じにくい温度までベルトの温度が低下したことを検知することができる。
【００２４】
このことにより、ベルトが所定温度に低下するまでトナー定着動作時の速度より低速でベルトを駆動するように制御でき、ベルトが圧接部に挟まれたまま温度が低下して残留変形が生じるのを防止することができる。また、ベルトが低速駆動することにより、ベルトからの放熱を促すとともに、回転駆動に伴う摩耗等も低減することができ耐久性を向上させることができる。
【００２５】
請求項５に係る発明は、  前記ベルトが、前記加熱装置の停止後に駆動される速度は、前記温度検出手段で検出される温度が高いときには速く、検出される温度が低くなるのにともなって遅く設定されているものとする。
【００２６】
この定着装置では、加熱装置の停止後にベルトが駆動される速度を前記温度検出手段で検出される温度が高いときには速く、検出される温度が低くなるにしたがって遅く周回駆動するように設定することにより、ベルトの温度低下に応じて適切にベルトの残留変形が防止される。また、温度が低くなるにともなって周回駆動が遅くなるのでベルトの周回駆動回数が減少し、ベルトの摩耗が防止されて耐久性が向上する。
【００２７】
請求項６に係る発明は、請求項１又は請求項４に記載の定着装置において、  前記加圧部材は、ロール状の部材であり、  前記温度検出手段は、前記加圧部材の温度を検出するものとする。
【００２８】
この定着装置では、加圧部材がロール状であるためベルトが加熱手段により加熱され高温になった場合、その熱がロール状の加圧部材の周面にほぼ均一に伝導し、加圧部材の温度に変化が生じる。そのため、加熱の停止後にもロール状の加圧部材に蓄熱され、加圧部材の温度がベルトの温度より高くなるような場合も生じるが、このような場合にも、ベルトの変形を適切に防止するようにベルトを間欠駆動したりあるいは低速駆動にするよう制御できる。
【００２９】
請求項７に係る発明は、  静電電位の差による潜像にトナーを選択的に転移してトナー像を形成する画像形成部と、  形成されたトナー像が一旦転写される無端状の中間転写ベルトと、  前記中間転写ベルト上に担持されたトナー像を加熱溶融する加熱装置と、
前記中間転写ベルト上のトナー像を記録シートに圧着し、転写と定着とを同時に行う二次転写手段とを有する画像形成装置であって、  前記中間転写ベルト又は該中間転写ベルトを張架する部材の温度を検出する温度検出手段を有し、  前記中間転写ベルトは、前記加熱装置による加熱が停止された後、前記温度検出手段によって検出される温度が所定温度に低下するまで、間欠駆動又はトナー像形成時より低速で駆動されるものであることを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００３０】
この画像形成装置では、中間転写ベルト上のトナー像を溶融し、記録シートへの二次転写を行うために、中間転写ベルトが加熱される。そして、二次転写が終了し、加熱が停止された後には、間欠駆動又は低速で駆動されるので、ロール等の部材によって大きな曲率で曲げ回されている部分が間欠的に移動又はゆっくりと移動しながら徐々に温度が低下する。このため、ロール等の周面に倣った変形が中間転写ベルトに残留するのが防止される。
【００３１】
また、中間転写ベルトは間欠駆動又は低速で駆動されるのでこの中間転写ベルトの周回数が装置の耐用期間内で著しく増加することはなく、中間転写ベルトの耐久性が不足するような事態も回避できる。
【発明の効果】
【００３２】
以上説明したように、本願発明に係る定着装置および画像形成装置では、加熱装置による加熱が停止された後に、温度検出手段により検出される温度が所定の温度に低下するまで定着のためのベルト又は中間転写ベルトの走行を間欠駆動したり低速駆動で継続駆動するので、ベルトの残留変形を防止し、それによる二次障害を防止できる。その結果、ベルトの耐久性が向上し、安定したトナーの定着をはかることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本願に係る発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００３４】
図１は、本願に係る発明の一実施形態である定着装置又はベルトが用いられる画像形成装置の概略構成図であり、図２は、この画像形成装置で用いられている定着装置の概略構成図である。
【００３５】
図１に示す画像形成装置は、一様帯電後に像光を照射することにより表面に静電電位の差による潜像が形成される円筒状の感光体ドラム１を備えており、この感光体ドラム１の周囲に、感光体ドラム１の表面を一様に帯電させる帯電装置２と、感光体ドラム１に像光を照射して表面に潜像を形成する露光装置３と、感光体ドラム上の潜像にトナーを選択的に転移させてトナー像を形成する現像ユニット４と、感光体ドラム１と対向し、周面が周回可能に支持される無端ベルト状の中間転写体５と、トナー像の転写後に感光体ドラム１に残留するトナーを除去するクリーニング装置６と、感光体ドラム１の表面を除電する除電露光装置７とを備えている。
【００３６】
また、上記中間転写体５の内側には、感光体ドラム上に形成されたトナー像を中間転写体５に一次転写する転写帯電器８と、２つの支持ロール９ａ、９ｂと、二次転写を行うための転写対向ロール１０とが配置されており、これらによって中間転写体５が周回可能に張架されている。該転写対向ロール１０と中間転写体５を介して対向する位置には、中間転写体上のトナー像を記録紙に転写する転写ロール１１が配設されており、該転写対向ロール１０と転写ロール１１との圧接部に、用紙トレイ（図示しない）から記録紙Ｐが送り込まれるようになっている。また、圧接部の下流側には、記録紙上のトナー像を加熱溶融して記録紙に圧着する定着装置１２と、中間転写体５に沿った位置に、中間転写体上に残留するトナーを除去するクリーニング装置１３とが設けられている。
【００３７】
次に、上記定着装置１２が有する構成の詳細を図２に基づいて説明する。
【００３８】
この定着装置１２は、無端状の定着ベルト２１と、該定着ベルト２１の周面と対向する位置に支持された電磁誘導加熱装置２２と、定着ベルト２１に圧接される加圧ロール２３と、定着ベルト２１の内側に支持され、加圧ロール２３との間に定着ベルト２１を挟み込む加圧対向部材２４と、加圧ロール２３と加圧対向部材２４との圧接部の下流側近傍に支持された剥離部材２５とを有している。また、加圧ロール２３と加圧対向部材２４との圧接部の上流側に定着ベルト２１の内周面の温度を測定する温度検出装置２６が設けられている。
【００３９】
上記定着ベルト２１は、図３に示すように、ポリイミド、ポリイミドアミド等に代表される耐熱性の高いシート状部材を基体層２１ａとし、その上に導電性層２１ｂ、さらにその上に弾性層２１ｃ、表面離型層２１ｄを積層したものである。
【００４０】
導電性層２１ｂは、例えば鉄、磁性ステンレス、ニッケルなどの磁性金属、またはこれら主体の合金や、非磁性ステンレス、アルミニウム、銅などの非磁性金属、またはこれら主体の合金を、厚さ５μｍ〜５０μｍで形成したものが用いられ、電磁誘導で十分な発熱が得られるような固有抵抗値となるように材質が選択される。弾性層２１ｃは、記録紙上のトナー像に定着ベルト２１の表面を密着させるものであり、耐熱性を有し、熱伝導率の高いシリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコンゴム等が用いられ、厚さは１０μｍ〜５００μｍ、硬度は６００（ＪＩＳ−ＫＡ型試験機）以下とするのが望ましい。表面離型層２１ｄは、厚さが１μｍ〜１００μｍの、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、フルオロシリコンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシビニルエーテル共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）等の離型性及び耐熱性の高いものを用いることができる。
【００４１】
上記加圧ロール２３は、金属製の円筒状芯金２３ａを芯材とし、該芯金２３ａの表面にスポンジやゴムなどの弾性層２３ｂを備えている。この加圧ロール２３は、駆動モータ（図示しない）によって回転駆動され、これにともなって定着ベルト２１が従動回転する。
【００４２】
上記電磁誘導加熱装置２２は、定着ベルト２１の外周面に倣って、この外周面とのギャップが１〜３ｍｍとなるよう配置されており、定着ベルト２１の導電性層を発熱させるものである。この電磁誘導加熱装置２２は、台座２２ａに支持されたフェライト等からなる磁性体コア２２ｂと、この磁性体コア２２ｂの周囲に巻き回された励磁コイル２２ｃと、この励磁コイル２２ｃに交流電流を供給する励磁回路２２ｄとで主要部が構成されている。
【００４３】
上記加圧対向部材２４は、加圧ロール２３の周面に沿った形に湾曲した当接面を備える弾性部材２４ａと、この弾性部材２４ａを支持し、両端部で固定支持された支持部材２４ｂと、この支持部材２４ｂに支持され、定着ベルト２１の幅方向における両端部で内周面に当接され、定着ベルト２１の位置を規制するベルト走行ガイド（図示しない）によって主要部が構成されている。また、上記加圧対向部材２４の、電磁誘導加熱装置２２と対向する部分には、定着ベルト２１の導電性層２１ａを通過した磁束を集める磁性体２４ｄが設けられている。磁性体２４ｄは、鉄、コバルト、ニッケル、フェライト等が用いられる。
【００４４】
上記弾性部材２４ａは、加圧ロール２３に圧接されており、加圧ロール２３の周面に倣って凹型であるため、定着ベルト２１を介して加圧ロール２３との間に十分な圧接幅を得ることができる。また、弾性部材２４ａの表面には低摩擦層２４ｅが設けられており、定着ベルト２１の内周面との間の摩擦を低減するものとなっている。
【００４５】
上記剥離部材２５は、一端が固定支持された支持部２５ａと、これに支持されている剥離シート２５ｂとからなり、剥離シート２５ｂの先端が定着ベルト２１に近接又は接触するように配置されている。これにより、圧接部を通過した記録紙Ｐと定着ベルト２１との間に剥離シート２５ｂが入り込み、記録紙Ｐを定着ベルト２１から剥離する。
【００４６】
上記温度検出装置２６は、定着ベルト２１に接触して該定着ベルト２１の温度を検出する温度センサ３１と、温度センサ３１を支持し、該温度センサ３１を定着ベルト２１の内周面に圧接する弾性支持部材３２と、弾性支持部材３２の一部が湾曲した状態となるように該弾性支持部材３２を拘束する拘束部材３３とで構成されている。そして、温度センサ３１の検出値によって、励磁回路２２ｄから励磁コイル２２ｃへの電力供給量が制御され、定着ベルト２１の表面温度が所望の温度を維持するようになっている。
【００４７】
上記温度センサ３１は、被測定体に接触した状態で温度を測定するものであり、ゼーベック効果を利用した熱電対や、抵抗の温度係数が大きい素子を用いたサーミスタ等が用いられる。これらの接触式の温度センサは安価であるため、装置のコストを低減できる。
【００４８】
上記弾性支持部材３２は、定着ベルト２１の曲率より大きい曲率で弾性的に湾曲した状態となるように支持された弾性支持部３２ａと、該弾性支持部３２ａと連続し、折り曲げられた屈曲部３２ｂと、該屈曲部３２ｂの先端を折り曲げた係止部３２ｃとを有している。上記弾性支持部３２ａの一端は拘束部材３３に固定され、弾性支持部３２ａの先端側に取り付けられた温度センサ３１が湾曲した弾性支持部３２ａの弾性反発力で定着ベルト２１の内周面に押圧されている。
【００４９】
上記屈曲部３２ｂの拘束により、弾性支持部３２ａには湾曲するような変形が生じ、湾曲面の外側に取り付けられた温度センサ３１が定着ベルト２１に圧接されるときの接触圧を小さくすることができる。そして、屈曲部３２ｂが軸線方向に移動可能となっていることにより、温度センサ３１は弾性支持部３２ａの弾性反発力で進退可能となり、定着ベルト２１の変位に対して追従するものとなっている。
【００５０】
また、上記温度検出装置２６が有する温度センサ３１は、定着ベルトの温度を検出するように定着ベルト２１に接触しているが、この温度検出装置２６に代えて又はこの温度検出装置に加えて、加圧ロール２３の表面温度を検出する温度検出装置２７を設けてもよい。
【００５１】
次に、上記画像形成装置及び定着装置１２の動作について説明する。
【００５２】
まず、感光体ドラム１の表面が帯電装置２でほぼ一様に帯電され、次いで露光装置３から像光が照射されて感光体ドラム１の表面に静電電位の差による潜像が形成される。そして、感光体ドラム１の回転により現像ユニット４の１つの現像器４ａと対向する位置に移動し、現像器４ａから１色目のトナーが転移され、トナー像が形成される。このトナー像は感光体ドラム１の周回移動により中間転写体５との対向位置に搬送され、中間転写体上に静電的に一次転写される。
【００５３】
一方、一次転写後に感光体ドラム１上に残留するトナーはクリーニング装置６により除去され、感光体ドラム１の表面は除電露光装置７により電位的に初期化され、再び帯電装置２との対向位置に移動する。
【００５４】
以後、現像ユニット４の３つの現像器４ｂ、４ｃ、４ｄが順次感光体ドラム１と対向する位置に移動し、同様に２色目、３色目、４色目のトナー像が順次形成され、中間転写体５上に重ねて転写される。
【００５５】
中間転写体上に重ね合わされたトナー像Ｔは、中間転写体５の周回移動により、転写ロール１１と転写対向ロール１０との対向位置に搬送され、用紙トレイから送り込まれた記録紙Ｐに当接される。転写ロール１１と中間転写体５との間には転写用バイアス電圧が印加されており、トナー像Ｔは記録紙上に二次転写される。
【００５６】
未定着のトナー像Ｔを担持した記録紙Ｐは定着装置１２へ搬送され、定着装置１２の有する定着ベルト２１と加圧ロール２３との間に送り込まれる。
【００５７】
定着装置１２では、加圧ロール２３が駆動を開始し、定着ベルト２１が従動して周回を開始するのとほぼ同時、あるいは開始直後に、電磁誘導加熱装置２２が有する励磁回路２２ｄから励磁コイル２２ｃに交流電流が供給される。励磁コイル２２ｃに交流電流が供給されると、励磁コイル２２ｃの周囲に矢印Ｈで示される磁束が生成消滅を繰り返す。そして、この磁束Ｈが定着ベルト２１が有する導電性層２１ｂを横切るとき、その磁界の変化を妨げる磁界を生じるように、導電性層２１ｂには渦電流が発生し、該導電性層２１ｂの表皮抵抗及び導電性層２１ｂを流れる電流の大きさに比例して発熱する。一方、導電性層２１ｂを貫通した磁束は、加圧対向部材２４が有する磁性体２４ｄに向かって閉じた経路を形成する。
【００５８】
上記定着装置に送り込まれた記録紙Ｐは、電磁誘導加熱装置２２によって所定の温度に加熱された定着ベルト２１と、加圧ロール２３とによって加熱押圧され、トナー像Ｔは記録紙Ｐに溶融圧着される。そして、記録紙Ｐは、加圧ロール２３と弾性部材２４ａとの圧接部から送り出されたとき、その剛性によって送り出された方向に直進しようとし、曲げ回される定着ベルト２１から剥離され易い状態となり、さらに、剥離部材２５によって定着ベルト２１から剥離される。
【００５９】
上記のような定着動作時において、励磁回路２２ｄの出力は温度検出装置３２の検出値に基づいて制御される。つまり、定着ベルト２１又は定着ベルトに当接する部材が所定温度以上に加熱されたことが温度検出装置３２により検出されると、励磁コイル２２ｃに印加される電圧値、供給される電流値又は周波数が変更され、導電性層２１ｂでの発熱量が低減するように調整される。また、検出値が所定の下限値まで低下したときには、導電性層２１ｂの発熱量が増大するように調整される。
【００６０】
また、上記のような定着動作が終了した後においては、加熱が停止されるが、定着ベルトの温度が、残留変形が生じない温度に低下するまで定着ベルト２１は間欠駆動するように制御される。この制御は、図７に示すように、所定の時間間隔で定着ベルト２１の温度が検出され、この温度が予め設定されている温度以上であれば、間欠駆動が継続して行われ、検出値が設定温度以下となったときに、定着ベルト２１の駆動を完全に停止する。上記設定温度は、実験等によって予め定められるものであり、定着ベルトに変形を生じたまま当該温度から常温まで温度低下があっても定着ベルトに残留変形が生じない温度である。
【００６１】
一方、上記間欠駆動を開始する時間の間隔は検出された温度が高いほど短く、温度が低くなるにしたがって長く設定され、間欠駆動間の停止中に残留変形が生じないようになっている。また、この間欠駆動の１回の駆動距離は、加圧ロールと圧接される部分の長さよりも大きくなるよう設定されており、停止中に圧接部分で変形が生じていた部分が圧接部分から完全に脱出する距離を１回の駆動で移動するものとなっている。
【００６２】
図８は、他の制御方法の例を示すフロー図であり、定着ベルトの温度を検知する温度検出装置２６と、加圧ロール２３の温度を検知する温度検出装置２７との双方を用いて加熱停止後の定着ベルトの駆動を制御するものである。この方法では、定着ベルトの温度を所定の時間間隔で検出し、検出値が予め設定された値より大きいときには間欠駆動を継続して行う。そして、検出値が設定された値より小さいときには加圧ロール２３の温度を検出し、この検出値が予め設定された値より大きいときには間欠駆動をさらに継続して行う。そして、双方の温度センサの検出値が設定された値より小さいときに定着ベルトの駆動を完全に停止する。
【００６３】
なお、上記の実施形態では、加熱の停止後に定着ベルトを間欠駆動しているが、定着動作時より駆動速度を低減して連続駆動するものであってもよい。そして、温度センサで検出された温度が、残留変形を生じない温度として設定された値以下となったときに定着ベルトの駆動を停止する。
【００６４】
次に、上記間欠駆動を行うことによる効果を確認するための実験について説明する。
【００６５】
実験は、定着動作時における定着部ベルトの温度を１８０℃とし、加熱を停止した後、定着ベルトの温度が常温（２５℃）になるまで間欠駆動を行う。そして、その後定着ベルトを駆動した時の定着ベルトの周面と直角方向への振れを測定する。この振れは、定着動作時の定常状態における周面の位置を基準とし、駆動時における上記基準位置から外側への変位量を振れ量とする。
【００６６】
上記間欠駆動は５秒毎に行うものとし、１回の駆動で定着ベルトの中心角の３０°に相当する距離を移動する。
【００６７】
一方、上記実験の結果と比較するための実験として、定着ベルトを１８０℃で駆動している状態から、加熱を停止するとともに直ちに周回駆動を停止した場合、加熱を停止した後、定着ベルトが９０℃となるまで同じ速度で周回駆動し、その後停止した場合、４５℃となるまで周回駆動した場合のそれぞれについて常温まで温度が低下した後、再び周回駆動して振れを測定した。これらの実験の結果を表１に示す。
【００６８】
【表１】
2005084637.tif 000003
本実験において、定着ベルトの温度が１８０℃から２５℃（室温）になるまでの時間は加熱を停止してから１８０秒であり、その１８０秒間にベルトの間欠駆動を５秒ごとに行った場合、常温となった後の駆動時における定着ベルトの外へ向けての変形（振れ）は0.18mmであった。定着ベルトの外周面と加熱装置のギャップを1mmから３mmに設定している上記実施例の定着装置では、定着ベルトの振れによって電磁誘導加熱装置と接触することはない。
【００６９】
一方、１８０秒間に５秒ごとの間欠駆動をすると、定着ベルトの回転数は約３回となり２８２mmの移動距離となる（定着ベルトの周長を９５．２５mm、プロセススピードを１４０mm/sとした場合）。
【００７０】
上記実験における振れは、比較例における、加熱停止後常温となるまで同じ速度で周回駆動した場合（表１：右欄最下行）とほぼ同じであり、ほとんど残留変形は生じていない。しかし、比較例では、１８０秒間加熱時と同じ速度で駆動を行っており、定着ベルトの回転数は２６７回となり、移動距離は２５，２００mmと極めて大きくなる。
【００７１】
また、加熱の停止後直ちに定着ベルトの駆動を停止した場合（表１：右欄第１行）、定着ベルトの回転数が増加することはないが、常温となった後の駆動で大きな振れが生じている。さらに定着ベルトの温度が９０℃に低下するまで駆動した後に停止した場合、４５℃に低下するまで駆動した後に停止した場合においても、大きな振れが生じるとともに、定着ベルトの回転数も大きく増加する。
【００７２】
このことから、定着ベルトを間欠駆動させることによって、定着ベルトに残量変形が生じるのを防止することができ、再駆動時の振れの発生を抑制することができる。また、定着ベルトの回転数及び移動距離は、定着動作時と同じ速度での駆動を継続して残留変形を防止する場合と比較して大幅に低減でき、定着ベルトの耐久性を顕著に向上させることができる。
【００７３】
次に、図２に示す定着装置で用いることができる定着ベルトの他の例について説明する。
【００７４】
この定着ベルト４１は、図４に示すように、ポリイミド層４１ａの外側に金属層４１ｂを形成し、さらにその外側に第２のポリイミド層４１ｃを形成して金属層４１ｂをポリイミド層４１ａ，４１ｃで挟み込むようにしたものである。そして、その外側に弾性層４１ｄ及び表面離型層４１ｅを形成している。このような定着ベルト４１は、次のような工程によって形成することができる。
【００７５】
厚さ６０ｕｍのポリイミドフィルムを外形が３０ｍｍのチューブ状に形成したもの（日東電工製）を第１のポリイミド層４１ａとし、その外側表面に無電解ニッケルメッキを行う。この工程は、無電解ニッケルメッキ液中に上記ポリイミドフィルムを浸漬し、外周面上に約１μｍ程度の厚さのニッケルメッキ層を形成する。次に電磁誘導によって発熱する金属層４１ｂとして銅を電解メッキで１０μｍの厚さで積層する。 次いでポリイミドワニスを用い、常法により、厚さ４０μｍのポリイミド層４１ｃを上記金属層４１ｂの上に形成し、ポリイミド層４１ａ，４１ｂによって電磁誘導発熱層を挟み込む構造とする。次に、第２のポリイミド層４１ｃの外側表層上に１ｕｍ程度のシランカップリング剤系プライマー（図示しない）を塗布し、乾燥した後、弾性層４１ｄとしてシリコーンゴムを成型して被覆する。被覆したゴム層を研削して、厚さを２００μｍから５００ｕｍに調整した後、その上にシリコーン系プライマー（図示しない）を１μｍ程度の厚さで塗布し、ベルトの外周面全体をトナー離型性を有するＰＦＡチューブ等を用いて被覆し、厚さ３０ｕｍの表面離型層４１ｅを形成する。
【００７６】
このような定着ベルトでは、電磁誘導によって発熱する金属層４１ｂがポリイミド層４１ａ，４１ｃに挟まれているので、繰り返し屈曲されても生じる曲げひずみが小さく、金属層の劣化を防止することができる。
【００７７】
図５は、本願発明の一実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。
【００７８】
この画像形成装置は、静電電位の差による潜像が形成される円筒状の感光体ドラム５１と、この感光体ドラム５１の周囲に、帯電装置５２と、露光装置５３と、現像ユニット５４と、無端状の中間転写ベルト５５と、クリーニング装置５６と、除電露光装置５７とを備えている。また、中間転写ベルト５５の内側には、感光体ドラム上に形成されたトナー像を中間転写ベルト５５に一次転写させる転写帯電器５８と、２つの支持ロール５９ａ、５９ｂと、二次転写を行うための転写ロール６０とが配置されており、これらによって中間転写ベルト５５が周回可能に張架されている。さらに、転写ロール６０と中間転写ベルト５５を介して対向する位置には、加圧ロール６１が配設されている。また、中間転写ベルト５５の内周面に沿って、中間転写ベルト５５及び中間転写ベルト５５上のトナー像を加熱する電磁誘導加熱装置６２と、該中間転写ベルト５５の温度を測定する温度検出装置６３と、中間転写ベルト５５上の残留トナーを除去するクリーニング装置６４とが設けられている。
【００７９】
なお、感光体ドラム５１、帯電装置５２、露光装置５３、現像ユニット５４、クリーニング装置５６、除電露光装置５７、転写帯電器５８は、図１に示す画像形成装置と同様のものを用いることができる。
【００８０】
上記中間転写ベルト５５は、図６に示すように、耐熱性の高いシート状部材からなる基体層５５ａと、その上に積層された導電性層５５ｂと、最も上層となる表面離型層５５ｃとの３層で構成されており、導電性層５５ｂは、電磁誘導で十分な発熱が得られるような固有抵抗値となる材質が選択される。また、表面離型層５５ｃは、離型性の高いシート又はコート層であることが好ましく、光透過性の材料特に透明の材料がよく、例えばＰＦＡ等が用いられる。
【００８１】
上記温度検出装置６３は、図２に示す定着装置が有する温度検出装置２６と同様のものを用いることができ、温度センサは弾性支持部の弾性反発力によって中間転写体５５の内周面に圧接され、温度を検出するものとなっている。そして、弾性支持部の弾性反発力が抑制されるため、温度センサが中間転写ベルト５５に強く圧接されて中間転写ベルト５５が過度に変形したり、傷付くことがないようにしている。
【００８２】
この画像形成装置では、感光体ドラム５１から中間転写ベルト５５上に転写され、複数色が重ね合わされたトナー像Ｔは、中間転写ベルト５５の周回移動により、電磁誘導加熱装置６２と対向する加熱領域を通過する。トナー像Ｔは、中間転写ベルト上で加熱されて溶融し、転写ロール６０と加圧ロール６１との圧接部に搬送される。この搬送にタイミングを合わせて、記録紙Ｐが用紙トレイ（図示しない）から中間転写ベルト５５と加圧ロール６１との間に送り込まれ、トナー像Ｔが記録紙Ｐに圧着され、転写と定着とが同時に行なわれる。
【００８３】
このとき、温度検出装置６３の検出値によって電磁誘導加熱装置６２に供給する電力が制御され、中間転写ベルト５５の表面温度が所望の温度を維持するようになっている。また、異常温度が検出されると直ちに電力の供給が遮断される。
【００８４】
この画像形成装置においても、中間転写ベルト５５の周回駆動は、図２に記載の定着装置における定着ベルト２１の周回駆動と同様に制御される。
【００８５】
つまり、定着動作が終了したとき、中間転写ベルトの加熱も停止される。このとき、中間転写ベルト５５は即座に周回駆動を停止するのではなく、温度検出装置６３で検出される中間転写ベルト５５の表面温度がベルトに残留変形を生じない温度として予め設定された温度になるまで間欠駆動するように制御される。そして、間欠駆動の時間間隔、１回の駆動距離等は図２に示す定着ベルトと同様に中間転写ベルト５５に残留変形が生じないよう定められる。なお、加熱の停止後、間欠駆動に代えて低速で周回駆動するように制御するものであってもよく、検出温度が予め設定された値以上となったときに、ベルトの周回駆動を完全に停止される。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本願発明の一実施形態である定着装置を用いた画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す画像形成装置で用いられる定着装置を示す概略構成図である。
【図３】図２に示す定着装置で用いることができる定着ベルトの拡大断面図である。
【図４】図２に示す定着装置で用いることができる定着ベルトの他の例を示す拡大断面図である
【図５】本願発明の一実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。
【図６】図５に示す画像形成装置で用いることができる中間転写ベルトの拡大断面図である。
【図７】定着ベルトの加熱が停止された後おける定着ベルトの駆動の制御を示すフローチャートである。
【図８】定着ベルトの加熱が停止された後おける定着ベルトの駆動の制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８７】
１、５１        感光体ドラム
２、５２        帯電装置
３、５３        露光装置
４、５４        現像ユニット
５              中間転写体
６、５６        クリーニング装置
７、５７        除電露光装置
８、５８        転写帯電器
９、５９        支持ロール
１０              転写対向ロール
１１、６０        転写ロール
１２              定着装置
１３、６４        クリーニング装置
２１、            定着ベルト
２１ａ              基体層
２１ｂ              導電性層
２１ｃ              弾性層
２１ｄ              表面離型層
２２、６２        電磁誘導加熱装置
２３              加圧ロール（加圧部材）
２４              加圧対向部材
２５              剥離部材
２６、２７，６３  温度検出装置
２８              制御装置
３１              温度センサ
３２              弾性支持部材
３３              拘束部材
４１              定着ベルト
４１ａ          第１のポリイミド層
４１ｂ          金属層
４１ｃ          第２のポリイミド層
４１ｄ          弾性層
４１ｅ          表面離型層
５５              中間転写ベルト
５５ａ          基体層
５５ｂ          導電性層
５５ｃ          表面離型層
６１              加圧ロール
【図１】
2005084637.tif 000004
【図２】
2005084637.tif 000005
【図３】
2005084637.tif 000006
【図４】
2005084637.tif 000007
【図５】
2005084637.tif 000008
【図６】
2005084637.tif 000009
【図７】
2005084637.tif 000010
【図８】
2005084637.tif 000011