(57)【要約】【課題】印字開始時駆動直後の定着ベルトの温度低下を抑制し、短いファーストプリント時間でも１枚目の用紙の定着性を良好にする。【解決手段】定着装置は、内部に熱源としてのハロゲンヒータ２を有する加熱ローラ１と、定着ローラ３と、加熱ローラ１と定着ローラ３間に掛け回された無端状の定着ベルト５と、図示しない加圧手段により定着ベルト５を介して定着ローラ３に圧接された加圧ローラ４と、加圧ローラ４に対して当接、離間が可能であり、当接する際は図示しない加圧手段により加圧ローラ４に圧接される内部に熱源としてのハロゲンヒータ８を有する加圧ローラ用加熱ローラ７と、加熱ローラ１の温度を検知する温度検知手段としてのサーミスタ６と加圧ローラ用加熱ローラ７の表面温度を検知する温度検知手段としてのサーミスタ９を有している。【選択図】図１
2007171396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のローラ間に掛け渡されて回転する無端状の定着ベルトと、前記ローラの１つである定着ローラに掛けられた部位で前記定着ベルト表面に圧接して定着ニップ部を形成する加圧ローラと、前記定着ニップ部以外の領域で前記定着ベルトを加熱する加熱手段とを備え、前記定着ニップ部で未定着のトナー像を担持した転写材を挟持搬送し、前記加熱手段で加熱された前記定着ベルトによって前記未定着のトナー像を転写材上に定着する定着装置において、
前記加圧ローラ表面に当接、離間が可能な前記加圧ローラを加熱する加圧ローラ用加熱体を設けたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記定着ベルト、前記定着ローラ及び前記加圧ローラは、断熱層として作用する弾性層を有し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】
前記加圧ローラは断熱層として作用する樹脂もしくはガラスマイクロバルーンより形成された空隙部を分散含有しているか、もしくは発泡形状の弾性層を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記定着ベルト及び前記加圧ローラの各表層は、フッ素樹脂からなるトナー離型層であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記加圧ローラ用加熱体は、内部に発熱ヒータを有する回転自在な外部加熱ローラであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記加圧ローラ用加熱体の表層は、フッ素樹脂からなるトナー離型層であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
前記加圧ローラ用加熱体は、ウォームアップ時に少なくとも前記定着ベルトが定着可能温度に到達するまでは前記加圧ローラから離間させることを特徴とする請求項１〜６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、定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から画像形成装置に用いられているベルト定着方式の定着装置は、複数のローラ間に掛け渡されて回転する無端状の定着ベルトと、前記ローラの１つである定着ローラに掛けられた部位で前記定着ベルト表面に圧接して定着ニップ部を形成する加圧ローラと、定着ニップ部以外の領域で前記定着ベルトを加熱する加熱手段とを備え、定着ニップ部で未定着のトナー像を担持した転写材を挟持搬送し、加熱手段で加熱された定着ベルトによって未定着のトナー像を転写材上に定着するものである。
【０００３】
このようなベルト定着方式の定着装置では、高速定着時においても定着ベルト表面の温度低下を防止して良好な定着を行うことができるようにすることが課題である。そこで、特許文献１には、加圧ローラ表面に当接するようにして配置したハロゲンヒータを内蔵した加圧ローラ用加熱体（外部加熱ローラ）で加圧ローラ表面を加熱することにより、定着ベルトと加圧ローラのそれぞれの温度低下に対してレスポンスを良く対応し、高速定着時においても素早く熱応答して、定着ベルトと加圧ローラのそれぞれの温度低下を抑えて、良好な定着を行うことが提案されている。
【特許文献１】特開２００４−２９３６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、高速定着を行う必要が無く、特にウォームアップ時間を短縮する必要がある場合は、一度に使用可能な電力を定着ベルトを加熱する加熱手段と加圧ローラ用加熱体に振り分けて同時に点灯させるよりも、一度に使用可能な電力を全て定着ベルトを加熱する加熱手段に使用した方が効率が良い。これは転写材が定着ニップ部を通過する際、未定着のトナー像が載っている表面の温度の方が転写材の裏面の温度よりも定着性に与える影響が大きいことによる。
【０００５】
このとき、ウォームアップ時には定着ベルトを加熱する加熱手段の方にしか通電できないことから加圧ローラ用加熱体を通電しない状態で加圧ローラに当接させてウォームアップを行うと、加圧ローラから加圧ローラ用加熱体に熱伝達が生じ、加圧ローラの温度が低下し、その分、定着ベルトの昇温速度が遅くなってしまう。
【０００６】
そのため、加圧ローラ用加熱体を加圧ローラに当接、離間させる機構を設け、ウォームアップ時には加圧ローラ用加熱体を加圧ローラから離間させることによって効率的に定着ベルトを加熱、昇温することでウォームアップ時間を短縮することが可能になる。
【０００７】
さらにウォームアップ時間を短縮する方法として、加圧ローラの弾性層に樹脂もしくはガラスマイクロバルーンより形成された空隙部を分散含有させたり、もしくは発泡形状にすることで断熱性を向上させることが挙げられる。
【０００８】
しかしながら、通常は加圧ローラ内部に加熱手段を設け、待機中に加圧ローラの温度を所定の温度以上に保つことで印字開始時駆動直後の定着ベルトの温度低下を抑制し、短いファーストプリント時間でも１枚目の用紙の定着性を良好にしているのだが、加圧ローラの弾性層に樹脂もしくはガラスマイクロバルーンより形成された空隙部を分散含有させたり、もしくは発泡形状にすることで断熱性を向上させると、加圧ローラ表面温度に対し加熱手段付近（加圧ローラ内側）の温度が異常に高くなるという問題がある。このため、加圧ローラ内部に加熱手段を設けることを断念することとなる。
【０００９】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、加圧ローラ内部に加熱手段を設けることなく、印字開始時駆動直後の定着ベルトの温度低下を抑制し、加圧ローラ内部に加熱手段を設けるのと同様に短いファーストプリント時間でも１枚目の用紙の定着性を良好にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、複数のローラ間に掛け渡されて回転する無端状の定着ベルトと、前記ローラの１つである定着ローラに掛けられた部位で前記定着ベルト表面に圧接して定着ニップ部を形成する加圧ローラと、前記定着ニップ部以外の領域で前記定着ベルトを加熱する加熱手段とを備え、前記定着ニップ部で未定着のトナー像を担持した転写材を挟持搬送し、前記加熱手段で加熱された前記定着ベルトによって前記未定着のトナー像を転写材上に定着する定着装置において、前記加圧ローラ表面に当接、離間が可能な前記加圧ローラを加熱する加圧ローラ用加熱体を設けたことを特徴とする。
【００１１】
この構成によると、例えば、前記加圧ローラ用加熱体は、ウォームアップ時に少なくとも前記定着ベルトが定着可能温度に到達するまでは前記加圧ローラから離間させることで、余分な熱を加圧ローラ用加熱体に奪われること無く効率的に定着ベルトを加熱、昇温することができ、ウォームアップ時間を短縮することが可能になる。また、ウォームアップ終了後（定着ベルトが定着可能温度に到達後）は加圧ローラ用加熱体を加圧ローラに当接させ、加圧ローラ用加熱体を所定の温度以上に保つことで加圧ローラの温度を上げ、印字開始時駆動直後の定着ベルトの温度低下を抑制し、加圧ローラ内部に加熱手段を設けるのと同様に短いファーストプリント時間でも１枚目の用紙の定着性を良好にすることが可能になる。
【００１２】
この場合、前記定着ベルト、前記定着ローラ及び前記加圧ローラは、断熱層として作用する弾性層を有していることが望ましい。また、前記加圧ローラは、断熱層として作用する樹脂もしくはガラスマイクロバルーンより形成された空隙部を分散含有しているか、もしくは発泡形状の弾性層を有していることが望ましい。また、前記定着ベルト及び前記加圧ローラの各表層は、フッ素樹脂からなるトナー離型層とするのが望ましい。また、前記加圧ローラ用加熱体は、内部に発熱ヒータを有する回転自在な外部加熱ローラを好適に使用できる。また、前記加圧ローラ用加熱体の表層は、フッ素樹脂からなるトナー離型層とするのが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、ウォームアップ時は加圧ローラ用加熱体を離間させることで、余分な熱を加圧ローラ用加熱体に奪われること無く効率的に定着ベルトを加熱、昇温することができ、ウォームアップ時間を短縮することが可能になる一方、ウォームアップ終了後（定着ベルトが定着可能温度に到達後）は加圧ローラ用加熱体を加圧ローラに当接させ、加圧ローラ用加熱体を所定の温度以上に保つことで加圧ローラの温度を上げ、印字開始時駆動直後の定着ベルトの温度低下を抑制し、加圧ローラ内部に加熱手段を設けるのと同様に短いファーストプリント時間でも１枚目の用紙の定着性を良好にすることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る定着装置を示す模型的断面図である。本実施形態の定着装置は、内部に熱源としてのハロゲンヒータ２を有する加熱ローラ１と、定着ローラ３と、加熱ローラ１と定着ローラ３間に掛け回された無端状の定着ベルト５と、図示しない加圧手段により定着ベルト５を介して定着ローラ３に圧接された加圧ローラ４と、加圧ローラ４に対して当接、離間が可能であり、当接する際は図示しない加圧手段により加圧ローラ４に圧接される内部に熱源としてのハロゲンヒータ８を有する加圧ローラ用加熱ローラ７と、加熱ローラ１の温度を検知する温度検知手段としてのサーミスタ６と加圧ローラ用加熱ローラ７の表面温度を検知する温度検知手段としてのサーミスタ９を有している。
【００１６】
加熱ローラ１は長手方向の温度ムラを防止するため、熱伝導率の良好なＡｌやＦｅ等の金属材料で構成されている。また図示しない制御手段はサーミスタ６の検知情報に基づいてハロゲンヒータ２をＯＮ・ＯＦＦ制御している。
【００１７】
加熱ローラ１に巻き付いている定着ベルト５は、加熱ローラ１によって加熱される。定着ベルト５はＮｉや耐熱性のポリイミド樹脂等のベース層上にＳｉゴム等の弾性層を設け、さらにその上に離型層であるフッ素樹脂をコートしたり、予めチューブ状に成型されたものを被覆する等して構成される。また定着ベルト５は定着ローラ３の両端部、もしくは加熱ローラ１の両端部に設けた図示しない寄り止め部材によってベルト寄りを規制されている。
【００１８】
定着ローラ３はＡｌやメッキを施したＦｅ等の無垢もしくはパイプ状の芯金上にソリッドのＳｉゴムか、樹脂もしくはガラスマイクロバルーンより形成された空隙部を分散含有しているＳｉゴムか、もしくは発泡形状のＳｉゴム層を有している。
【００１９】
加圧ローラ４はＡｌやメッキを施したＦｅ等の無垢もしくはパイプ状の芯金上にソリッドのＳｉゴムか、樹脂もしくはガラスマイクロバルーンより形成された空隙部を分散含有しているＳｉゴムか、もしくは発泡形状のＳｉゴム層を有し、さらにその上離型層としてフッ素樹脂をコートしたり、予めチューブ状に成型されたものを被覆する等して構成される。
【００２０】
加圧ローラ４は図示しない本体側の駆動ギアに連結されており、回転駆動される。定着ベルト５は加圧ローラ４と定着ローラ３に挟まれたニップ部によって回転させられ、これにより定着ローラ３を連れ回りで回転させる。
【００２１】
加圧ローラ用加熱ローラ７は長手方向の温度ムラを防止するため、熱伝導率の良好なＡｌやＦｅ等の金属材料の上に離型層としてフッ素樹脂をコートしたり、予めチューブ状に成型されたものを被覆する等して構成される。
【００２２】
加圧ローラ用加熱ローラ７は、例えば図２に示すように、上下動が可能に配された可動式のブッシュ１４に回転自在に取り付けられることにより、加圧ローラ４の表面に当接、離間が可能となっている（図１参照）。
【００２３】
また、図示しない制御手段はサーミスタ９の検知情報に基づいてハロゲンヒータ８をＯＮ・ＯＦＦ制御している。
【００２４】
まず、ウォームアップ時はステッピングモータ１３を駆動させ、駆動ギア１２を回転させることによって駆動ギア１２に通っているシャフト１０に固定された偏心カム１１が加圧ローラ用加熱ローラ７の両端部にはめ込んだブッシュ１４を押し下げる位置まで回転する。この状態でステッピングモータ１３の駆動を停止すれば加圧ローラ用加熱ローラ７は加圧ローラ４から離間される（図３（ａ）参照）。
【００２５】
この状態で図示しない本体側の駆動ギアで加圧ローラ４を駆動させ、同時にハロゲンヒータ２を点灯する。またこの時ハロゲンヒータ８は一切点灯させない。ここでハロゲンヒータ２の容量は定着装置が装着される本体において使用できる最大の容量を用いるのが望ましい。また、ハロゲンヒータ８はハロゲンヒータ２と同じかもしくはそれよりも小さい容量とするのが望ましい。
【００２６】
これにより、定着ベルト５の昇温時に余分な熱を加圧ローラ用加熱ローラ７に奪われることなく、効率的に定着ベルトを加熱、昇温することができ、ウォームアップ時間を短縮することが可能になる。
【００２７】
ウォームアップ終了後（サーミスタ６が設定温度に到達したことを検知した後）、加圧ローラ用加熱ローラ７は加圧ローラ４から離間させたまま、サーミスタ６により設定温度を維持し、サーミスタ９が設定温度に到達したことを検知するまでハロゲンヒータ２が点灯しないタイミングでハロゲンヒータ８を点灯させる。サーミスタ９が設定温度に到達したことを検知した後、加圧ローラ４の駆動を停止させるのと同時に、再びステッピングモータ１３を駆動させ、駆動ギア１２を回転させることによって駆動ギア１２に通っているシャフト１０に固定された偏心カム１１を加圧ローラ用加熱ローラ７の両端部にはめ込んだブッシュ１４の押し下げを解除する位置まで回転させる。この状態でステッピングモータ１３の駆動を停止すれば加圧ローラ用加熱ローラ７は圧縮バネ１５により加圧ローラ４に圧接された状態で加圧ローラ４と連れ回りすることとなる（図３（ｂ）参照）。
【００２８】
ここで、加圧ローラ用加熱ローラ７が加圧ローラ４に圧接された後もサーミスタ９により加圧ローラ用加熱ローラ７表面を所定の温度にて制御する。
【００２９】
これにより、加圧ローラ用加熱ローラ７を所定の温度以上に保つことで加圧ローラ４の温度を上げ、印字開始時駆動直後の定着ベルト５の温度低下を抑制し、加圧ローラ４内部に加熱手段を設けるのと同様に短いファーストプリント時間でも１枚目の用紙の定着性を良好にすることが可能になる。
【００３０】
連続印字中においては、加圧ローラ用加熱ローラ７を加圧ローラ４に圧接しておけば特に小サイズ通紙時において、通紙域と非通紙域に生じる加圧ローラ４表面の温度差をならす、ならし部材の役目をもたすことができ、さらに用紙の種類などによって、例えばＯＨＰなど透過率を上げるために加圧ローラ４の温度もある程度必要な場合はハロゲンヒータ８を点灯させ、サーミスタ９を所定の温度に制御しても良い。
【００３１】
一方、その必要が無い場合は加圧ローラ用加熱ローラ７を加圧ローラ４から離間させておいた方が加圧ローラ用加熱ローラ７からの放熱を抑えることができるため、印字中の消費電力を下げることができる。
【００３２】
なお、本実施例では縦搬送（用紙が垂直方向に搬送される）となっているが、横搬送（用紙が水平方向に搬送される）でも同様の効果を得ることができる。
また上記のように本発明の実施形態を示したが、この他、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は画像形成装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】は、本発明の実施形態に係る定着装置を示す模型的断面図である。
【図２】は、加圧ローラ用加熱ローラの可動機構を示す模型的正面図である。
【図３】は、加圧ローラ用加熱ローラが加圧ローラから離接した（ａ）又は加圧ローラ用加熱ローラが加圧ローラに圧接した（ｂ）状態の模型的側断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    加熱ローラ（加熱手段）
２    ハロゲンヒータ（加熱手段）
３    定着ローラ
４    加圧ローラ
５    定着ベルト
６    サーミスタ
７    加圧ローラ用加熱ローラ（加圧ローラ用加熱体）
８    ハロゲンヒータ
９    サーミスタ
１０  シャフト
１１  偏心カム
１２  駆動ギア
１３  ステッピングモータ
１４  ブッシュ
１５  圧縮バネ
【図１】
2007171396.tif 000003
【図２】
2007171396.tif 000004
【図３】
2007171396.tif 000005