(57)【要約】【課題】さらなる省エネルギ化が得られる画像形成装置を提供する。【解決手段】回転可能な無端状の定着ベルト２１と、定着ベルト２１の内側に配設されたニップ形成部材２４と、定着ベルト２１を介してニップ形成部材２４と当接することにより、定着ベルト２１との間にニップ部を形成する加圧ローラ２２と、定着ベルト２１の内側に配設され、定着ベルト２１を加熱するヒータ２３と、定着ベルト２１の温度を検知する温度センサ２７とを備えた定着装置２０を有する画像形成装置であり、画像形成ジョブを行った際、最後の記録媒体が前記定着装置２０を通過後、前記定着ベルト２１の回転駆動を排出ローラ対１３の回転駆動より先に停止するように制御する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な無端状の定着部材、前記定着部材の内側に配設されたニップ形成部材、前記定着部材を介して前記ニップ形成部材と当接する加圧部材及び前記定着部材を加熱する加熱源を備える定着装置と、
前記定着装置を含む画像形成装置内のいずれかの装置において異常が発生した際、前記定着部材の回転駆動を排出部の回転駆動より先に停止し、停止後に前記定着部材の回転駆動を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、前記定着部材の回転は異常発生時から予め定めた時間内のみ実施することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の画像形成装置において、前記定着部材の回転は前記定着部材が所定温度以上であった場合に、所定時間回転してから停止し、停止後、前記定着部材が所定温度以上であった場合には、再度、所定時間回転させる間欠回転であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３に記載の画像形成装置において、前記間欠回転は、画像形成装置の異常が通紙中に発生し、異常発生時に前記定着装置を通過中の記録媒体が排紙完了後に停止した場合、または、ウォームアップ中、待機中において異常が発生した場合においてのみ実施することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れかに記載の画像形成装置において、前記画像形成装置の異常が通紙中に発生し、異常発生時に前記定着装置を通過中の記録媒体が、排紙完了前に停止した場合、前記定着部材１回転以下の逆転駆動を実施することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れかに記載の画像形成装置において、前記定着部材と、前記加圧部材との間の加圧力を変更できる加圧力可変機構を備え、前記画像形成装置の異常が発生した後の、前記定着部材が回転中においては、異常発生前の加圧力を維持することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れかに記載の画像形成装置において、前記画像形成装置の異常が発生した後の、前記定着部材が回転中においては、前記画像形成装置がカバーオープンされても前記定着部材が回転を実施することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１ないし７の何れかに記載の画像形成装置において、前記画像形成装置には補助電源装置が備えられており、前記画像形成装置の異常が発生した後の、前記定着部材が回転中に電源からの電力供給が遮断された場合、前記補助電源装置からの電力供給によって、前記定着装置は回転を継続す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、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又はそれらの少なくとも２つの機能を有する複合機等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を利用した上記形式の画像形成装置は広く知られている。その画像形成プロセスは、像担持体である感光体ドラムの表面に静電潜像を形成し、感光体ドラム上の静電潜像を現像剤であるトナーによって現像して可視像化し、現像された画像を転写装置により記録媒体に転写してトナー像を担持させる。その後、記録媒体上の未定着のトナー像を定着装置によって加圧／加熱し、記録媒体上のトナー像を定着するものである。
【０００３】
定着装置は、定着部材及び加圧部材を備え、これら定着部材及び加圧部材によって挟持搬送しながら未定着画像を加熱することにより、未定着画像中に含まれる現像剤、特にトナーの溶融軟化及び記録媒体への浸透が行われ、記録媒体にトナーが定着される。
【０００４】
この種の定着装置として、定着部材を熱源によって所定の温度へ加熱する際に、所定温度までの加熱時間が十分に短ければ、スタンバイ状態における予熱工程を省くことができ、大幅に消費エネルギーを低減できる。これを達成するために、定着部材として、金属基材と弾性ゴム層で構成される薄肉のローラやベルトなど、低熱容量の部材が広く使用されている。また、熱源も、輻射熱で定着部材を加熱するハロゲンヒータのほか、セラミックヒータや、加熱効率が高いＩＨ方式などを用いることで、急速加熱を実現している。これらの構成を有する定着装置は、例えば特許文献１〜４に開示されている。
【０００５】
これらの定着装置のうち、定着ローラと加熱ローラで定着ベルトを架設する構成のものや、ＩＨ方式で加熱するものや、内蔵ハロゲンヒータの設置位置を偏らせることで定着部材を局所的に加熱するもの（部分加熱方式）では、加熱源により加熱される加熱領域と、定着ニップ部とが位置的に相違している。そのため、加熱領域で相対的に高く加熱された定着部材であっても、画像定着動作の実行時においては、定着部材の熱量が、定着ニップ部を通過する記録媒体によって奪われるため、定着部材の温度が異常に高くなることはないが、画像定着動作終了時のような定着部材の回転が停止する状態では、加熱源への電力供給を停止しても、加熱源の余熱（残熱）によって定着部材が過昇温状態となることがある（連続的な通紙が行われる場合には一層多くの熱量が定着装置内部に蓄熱される）。あるいは加熱源の余熱がさほど問題にならない場合でも、リフレクタ、ステー、高温になった内部空気の余熱によって回転停止後に定着部材の表面が昇温することもある。さらには、加熱領域と定着ニップ部とが離れていると、加熱領域にて加熱されたベルト部分が定着ニップ部に移動する時点で定着に必要な熱量を確保できるように加熱領域では高めに部分加熱されるので、そのベルト部分が奪熱されないと当該ベルト部分はダメージを受ける。特に、ウォームアップ時間の短縮や消費エネルギーの低減などのために一層薄肉化して低熱容量化された定着部材を備えた定着装置では、定着部材にこのような問題が生じ易い傾向がある。
【０００６】
このような部分加熱方式の定着装置を搭載する画像形成装置が異常発生によって急停止する際、停止状態の定着部材を加熱源の余熱により加熱されると、定着部材の加熱源と対向する箇所のみが加熱され、定着部材の周方向の温度分布が不均一となる。そのため、定着部材の加熱源との対向部分と、加熱源と対向していない部分との間に熱膨張差が生じる。その結果、加熱源対向部分は軸方向で膨張しようするが、加熱源非対向部分は維持しようとする。また、加熱源対向部分においても、定着部材の軸方向両端部付近は熱が逃げるため、軸方向中央部よりも温度が低い。このため、定着部材の加熱源対向部分の軸方向中央部が最も熱膨張する。よって、定着部材の加熱源対向部分中央部は、軸方向外側へ大きく膨張しようするが、加熱源非対向部分中央部は維持しようとするため、加熱源対向部分中央部は外側へ膨張できずに、キンクと称する内側に凹むような塑性変形が生じてしまう。そして、定着部材がキンクを発生することにより、異常画像に発展し、さらには定着部材の破壊にも繋がるという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記した不具合を解消し、異常発生で定着装置が急停止する際に定着部材の過昇温が生じる場合であっても、定着部材の破損等を発生させない画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は、回転可能な無端状の定着部材、前記定着部材の内側に配設されたニップ形成部材、前記定着部材を介して前記ニップ形成部材と当接する加圧部材及び前記定着部材を加熱する加熱源を備える定着装置と、前記定着装置を含む画像形成装置内のいずれかの装置において異常が発生した際、前記定着部材の回転駆動を排出部の回転駆動より先に停止し、停止後に前記定着部材の回転駆動を制御することを特徴とする画像形成装置を提案する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、画像形成装置内において異常が発生した際、定着装置の加熱源のオフを含む画像形成中の動作を停止し、停止後に定着部材の回転を制御するので、定着部材が部分的に加熱されることがなく、局所的な温度上昇を低減できる。よって、異常時の停止における定着部材を破損する等の問題が発生することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１における画像形成装置を示す全体図である。
【図２】図１の画像形成装置に設置された定着装置の断面を示す図である。
【図３】図２の定着装置を軸方向にみた図である。
【図４】定着ベルトの温度変化を示すグラフであって、（ａ）はヒータ消灯後、排紙ローラが停止するまで定着ベルトを回転させた場合の温度変化を示し、（ｂ）はヒータ消灯と略同じタイミングで定着ベルトを停止する場合の温度変化を示す。
【図５】定着モータ停止後に定着ベルトの温度を監視して必要に応じてベルト回転させる場合の定着ベルトの温度変化を示すグラフである。
【図６】定着装置の異常発生の種類とその処理を示す表である。
【図７】定着装置の異常発生時の処理を示すフローチャート図である。
【図８】定着装置の異常発生後の温度プロフィールを示す図である。
【図９】図５の制御を行う制御装置の一例を示すブロック図である。
【図１０】画像形成装置に設置される別の実施形態の定着装置の断面を示す図である。
【図１１】画像形成装置に設置されるさらに別の実施形態の定着装置の断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の実施の形態を説明するための各図において、同一の機能若しくは形状を有する部材や構成部品などの構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより説明を簡略化する。
【００１２】
まず、図１を参照して、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。
プリント装置１は、タンデム型カラーレーザープリンタであり、その装置本体の中央には、４つの作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋが設けられている。各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の異なる色の現像剤を収容している以外は同じ構成となっている。
【００１３】
具体的に述べると、各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体５と、感光体５の表面を帯電させる帯電装置６と、感光体５の表面にトナーを供給する現像装置７と、感光体５の表面をクリーニングするクリーニング装置８などを備えている。なお、図１では、ブラックの作像部４Ｋに関してのみ感光体５、帯電装置６、現像装置７、クリーニング装置８に各符号を付し、その他の作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃでは符号を省略している。
【００１４】
各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの下方には、感光体５の表面を露光する露光装置９が配設されている。露光装置９は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラーなどを有し、画像データに基づいて各感光体５の表面へレーザー光を照射するようになっている。
【００１５】
各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの上方には、転写装置３が配設されている。転写装置３は、転写体としての中間転写ベルト３０と、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ３１と、二次転写手段としての二次転写ローラ３６と、二次転写バックアップローラ３２と、クリーニングバックアップローラ３３と、テンションローラ３４、ベルトクリーニング装置３５とを備えている。
【００１６】
中間転写ベルト３０は、無端状のベルトであり、二次転写バックアップローラ３２、クリーニングバックアップローラ３３及びテンションローラ３４によって張架されている。ここでは、二次転写バックアップローラ３２が回転駆動することによって、中間転写ベルト３０は図１の矢印で示す方向に周回走行（回転）するようになっている。
【００１７】
４つの一次転写ローラ３１は、それぞれ、各感光体５との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで一次転写ニップを形成している。また、各一次転写ローラ３１には、図示しない電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が各一次転写ローラ３１に印加されるようになっている。
【００１８】
二次転写ローラ３６は、二次転写バックアップローラ３２との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで二次転写ニップを形成している。また、一次転写ローラ３１と同様、二次転写ローラ３６にも図示しない電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が二次転写ローラ３６に印加されるようになっている。
【００１９】
ベルトクリーニング装置３５は、中間転写ベルト３０に当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードを有する。このベルトクリーニング装置３５から延在する図示しない廃トナー移送ホースは、図示しない廃トナー収容器の入り口部に接続されている。
【００２０】
プリンタ本体の上部には、ボトル収容部２が設けられており、ボトル収容部２には補給用のトナーを収容した４つのトナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋが着脱可能に装着されている。各トナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋと各現像装置７との間には、図示しない補給路が設けられ、この補給路を介して各トナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋから各現像装置７へトナーが補給されるようになっている。
【００２１】
一方、プリンタ本体の下部には、記録媒体としての用紙Ｐを収容した給紙トレイ１０や、給紙トレイ１０から用紙Ｐを搬出する給紙ローラ１１などが設けられている。ここで、記録媒体の概念には、普通紙以外に、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙など）、トレーシングペーパ、ＯＨＰシートなどが含まれる。また、図示しないが、手差し給紙機構が設けられていてもよい。
【００２２】
プリンタ本体内には、用紙Ｐを給紙トレイ１０から二次転写ニップを通過させて装置外へ排出するための搬送路Ｒが配設されている。搬送路Ｒにおいて、二次転写ローラ３６よりも用紙搬送方向上流側には、二次転写ニップへ用紙Ｐを搬送する搬送手段としての一対のレジストローラと称されるタイミング合わせローラ１２が配設されている。
【００２３】
また、二次転写ローラ３６よりも用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐに転写された未定着画像を定着するための定着装置２０が配設されている。定着装置２０に対して用紙搬送方向の上流側と下流側に用紙通過を検知する入り口センサ４０と出口センサ４１が配設されている。
【００２４】
さらに、定着装置２０よりも搬送路Ｒの用紙搬送方向下流側には、用紙を装置外へ排出するための排出部に排紙ローラ対１３が設けられている。また、プリンタ本体の上面部には、装置外に排出された用紙をストックするための排紙トレイ１４が設けられている。
【００２５】
続いて、本実施形態に係るプリンタの基本的動作について説明する。作像動作が開始されると、各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋにおける各感光体５が図示しない駆動装置によって図１の時計回りに回転駆動され、各感光体５の表面が帯電装置６によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体５の表面には、露光装置９からレーザー光がそれぞれ照射されて、各感光体５の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体５に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように各感光体５上に形成された静電潜像に、各現像装置７によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視像化）される。
【００２６】
また、作像動作が開始されると、二次転写バックアップローラ３２が図１の反時計回りに回転駆動し、中間転写ベルト３０を図１の矢印で示す方向に周回走行させる。そして、各一次転写ローラ３１に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加される。これにより、各一次転写ローラ３１と各感光体５との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。
【００２７】
その後、各感光体５の回転に伴い、感光体５上の各色のトナー画像が一次転写ニップに達したときに、この一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、各感光体５上のトナー画像が中間転写ベルト３０上に順次重ね合わされ転写される。かくして、中間転写ベルト３０の表面にフルカラーのトナー画像が担持される。また、中間転写ベルト３０に転写されなかった各感光体５上のトナーは、クリーニング装置８によって除去される。その後、図示しない除電装置によって各感光体５の表面が除電され、表面電位が初期化される。
【００２８】
プリント装置の下部では、給紙ローラ１１が回転駆動を開始し、給紙トレイ１０から用紙Ｐが搬送路Ｒに送り出される。搬送路Ｒに送り出された用紙Ｐは、タイミング合わせローラ１２によってタイミングを計られて、二次転写ローラ３６と二次転写バックアップローラ３２との間の二次転写ニップに送られる。このとき、二次転写ローラ３６には、中間転写ベルト３０上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。
【００２９】
その後、中間転写ベルト３０の周回走行に伴って、中間転写ベルト３０上のトナー画像が二次転写ニップに達したときに、この二次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト３０上のトナー画像が用紙Ｐ上に一括して転写される。また、このとき用紙Ｐに転写されなかった中間転写ベルト３０上の残トナーは、ベルトクリーニング装置３５によって除去され、除去されたトナーは図示しない廃トナー収容器へと搬送され回収される。
【００３０】
その後、用紙Ｐは定着装置２０へと搬送され、定着装置２０によって用紙Ｐ上のトナー画像が当該用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは、排紙ローラ対１３によって装置外へ排出され、排紙トレイ１４上にストックされる。
【００３１】
以上の説明は、用紙上にフルカラー画像を形成するときのプリント動作である。本画像形成装置は４つの作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋのいずれか一つを使用して単色画像を形成したり、二つ又は三つの作像部を使用して、二色又は三色の画像を形成したりすることも当然可能である。
【００３２】
次に、定着装置２０の構成について説明する。図２に示すように、定着装置２０は、回転可能な定着部材としての定着ベルト２１と、この定着ベルト２１に対向する加圧部材としての加圧ローラ２２と、定着ベルト２１を加熱する加熱源としてのハロゲンヒータ２３とを有する。さらに、定着装置２０は、定着ベルト２１の内側に配設された支持部材としてのニップ形成部材２４及びステー２５と、ハロゲンヒータ２３から放射される光を定着ベルト２１へ反射する反射部材２６と等を有している。定着ベルト２１の温度は温度検知手段としての温度センサ２７によって検知され、加圧ローラ２２の温度は温度検知手段としてのサーミスタ２９によって検知される。さらにまた、定着装置２０には定着ベルト２１から用紙を分離する分離部材２８と、加圧ローラ２２を定着ベルト２１へ加圧する図示しない加圧手段などを備えている。
【００３３】
定着ベルト２１は、薄肉で可撓性を有する無端状のベルト部材（フィルムも含む）で構成されている。詳しく述べれば、定着ベルト２１は、ニッケル若しくはＳＵＳなど、熱膨張の大きい材料で形成された内周側の基材と、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（ＰＦＡ）若しくはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などで形成された外周側の離型層によって構成されている。また、基材と離型層の間に、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、又はフッ素ゴムなどのゴム材料で形成された弾性層を介在させてもよい。
【００３４】
加圧ローラ２２は、芯金２２ａと、芯金２２ａの表面に設けられた発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、又はフッ素ゴムなどから成る弾性層２２ｂと、弾性層２２ｂの表面に設けられたＰＦＡ又はＰＴＦＥなどから成る離型層２２ｃとによって構成されている。加圧ローラ２２は、図示しない加圧手段によって定着ベルト２１側へ加圧され定着ベルト２１を介してニップ形成部材２４に当接している。加圧ローラ２２と定着ベルト２１とが圧接する箇所では、加圧ローラ２２の弾性層２２ｂが押しつぶされることで、所定幅のニップ部Ｎが形成されている。また、加圧ローラ２２は、図１に示すように、プリンタ本体に設けられた駆動部としてのモータＭ１によって回転駆動するように構成されている。加圧ローラ２２が回転駆動すると、その駆動力がニップ部Ｎで定着ベルト２１に伝達され、定着ベルト２１が従動回転するようになっている。なお、加圧ローラ２２の駆動部は排紙ローラ対１３の駆動部と分離しており、排紙ローラ対１３の駆動は定着部の駆動と別の駆動モータＭ２によって駆動される（図１参照。）。また、定着装置２０の駆動、排紙部の駆動を分ける方法として、１つのモータの駆動をクラッチ等により分けて各々を独立して駆動するようにしても良い。
【００３５】
本実施形態では、加圧ローラ２２を中空のローラとしているが、中実のローラであってもよい。また、加圧ローラ２２の内部にハロゲンヒータなどの加熱源を配設してもよい。弾性層が無い場合、熱容量が小さくなり定着性が向上するが、未定着トナーを押しつぶして定着させるときにベルト表面の微小な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部に光沢ムラが生じる可能性がある。これを防止するために、加圧ローラ２３には厚さ１００μｍ以上の弾性層を設けることが望ましい。厚さ１００μｍ以上の弾性層を設けることで、弾性層の弾性変形により微小な凹凸を吸収することができ、光沢ムラの発生を回避することができるようになる。弾性層２２ｂはソリッドゴムでもよいが、加圧ローラ２２の内部に加熱源が無い場合は、スポンジゴムを用いてもよい。スポンジゴムの方が、断熱性が高まり定着ベルト２１の熱が奪われ難くなるのでより望ましい。また、定着部材と加圧部材は、互いに圧接する場合に限らず、加圧を行わず単に接触させるだけの構成とすることも可能である。また、定着装置２０には図示していないが、加圧ローラ２２の定着ベルト２１に圧接する加圧力を変更する加圧力可変機構を備えている。
【００３６】
本実施形態において、ハロゲンヒータ２３は２本のハロゲンヒータ２３Ａ（第１ハロゲンヒータ）、２３Ｂ（第２ハロゲンヒータ）で構成されており、各ハロゲンヒータ２３Ａ，２３Ｂはそれぞれの両端部が定着装置２０の側板（図示せず）に固定されている。各ハロゲンヒータ２３Ａ，２３Ｂは、プリンタ本体に設けられた電源部により出力制御されて発熱するように構成されており、その出力制御は、温度センサ２７による定着ベルト２１の表面温度の検知結果に基づいて行われる。このようなヒータ２３Ａ，２３Ｂの出力制御によって、定着ベルト２１の温度（定着温度）を所望の値に設定できるようになっている。なお、加熱源であるハロゲンヒータ２３は図１０に示すように、通紙可能域全体を１本のヒータであってもよい。さらに、ハロゲンヒータ２３は図１１に示すように、通紙可能域更に分けてそれぞれ加熱可能な３本のヒータ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃであってもよく、３本以上にすることができる。また、定着ベルト２１を加熱する加熱源は、ハロゲンヒータ以外の発熱体、例えばセラミックヒータやＩＨ方式のヒータであってもよい。
【００３７】
ニップ形成部材２４は、定着ベルト２１の軸方向又は加圧ローラ２２の軸方向に渡って長尺に配設され、ステー２５によって固定支持されている。これにより、加圧ローラ２２からの圧力を支え、ニップ形成部材２４に撓みが生じる事態を防止して、加圧ローラ２２の軸方向に渡って均一なニップ幅が得られるようになっている。なお、ステー２５は、ニップ形成部材２４の撓み防止機能を満足するために、ステンレスや鉄など、機械的強度が高い金属材料で形成することが望ましい。さらに、ステー２５を、加圧ローラ２２の加圧方向に延在する横長の断面を有するように形成することで、断面係数が大きくなり、ステー２５の機械的強度を向上させることが可能である。
【００３８】
またニップ形成部材２４は、耐熱温度２００℃以上の耐熱性部材で構成されている。これにより、トナー定着温度域で、熱によるニップ形成部材２４の変形を防止し、安定したニップ部Ｎの状態を確保して、出力画質の安定化を図っている。ニップ形成部材２４には、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの一般的な耐熱性樹脂を用いることが可能である。本実施形態では、ＬＣＰを用いている。
【００３９】
またニップ形成部材２４は、その表面に低摩擦シート２４０を有している。定着ベルト２１が回転する際、この低摩擦シート２４０に対し定着ベルト２１が摺動することで、定着ベルト２１に生じる駆動トルクが低減され、定着ベルト２１への摩擦力による負荷が軽減される。
【００４０】
反射部材２６は、ステー２５とハロゲンヒータ２３との間に配設されている。このように反射部材２６を配設していることにより、ハロゲンヒータ２３からステー２５側に放射された光が定着ベルト２１へ反射される。これにより、定着ベルト２１に照射される光量を多くすることができ、定着ベルト２１を効率良く加熱することが可能となる。また、ハロゲンヒータ２３からの輻射熱がステー２５などに伝達されるのを抑制することができ、省エネ化も図ることができる。
【００４１】
また本実施形態に係る定着装置２０は、さらなる省エネ性及びファーストプリントタイムなどの向上のために、種々の構成上の工夫が施されている。
具体的には、ハロゲンヒータ２３によって定着ベルト２１をニップ部Ｎ以外の箇所において直接加熱できるようにしている（直接加熱方式）。本実施形態では、ハロゲンヒータ２３と定着ベルト２１の、図２における左側部分の間に、何も介在させないようにし、その部分においてハロゲンヒータ２３からの輻射熱を定着ベルト２１に直接与えるようにしている。
【００４２】
また、定着ベルト２１の低熱容量化を図るために、定着ベルト２１を薄くかつ小径化している。具体的には、定着ベルト２１を構成する基材、弾性層、離型層のそれぞれの厚さを、２０〜１００μｍ、１００〜３００μｍ、５〜５０μｍの範囲に設定し、全体としての厚さを０．４５ｍｍ以下に設定している。また、定着ベルト２１の直径は、２０〜４０ｍｍに設定している。さらに低熱容量化を図るためには、望ましくは、定着ベルト２１全体の厚さを０．３ｍｍ以下にするのがよく、さらに望ましくは、０．２ｍｍ以下の厚さとするのがよい。また、定着ベルト２１の直径は、３０ｍｍ以下とするのが望ましい。そして、定着ベルトは基材に弾性層を焼成し、離型層をコーティングすることでもたらされる。
【００４３】
なお、本実施形態では、加圧ローラ２２の直径を２０〜４０ｍｍに設定しており、定着ベルト２１の直径と加圧ローラ２２の直径が等しくなるように構成している。ただし、この構成に限定されるものではない。例えば、定着ベルト２１の直径が加圧ローラ２２の直径よりも小さくなるように形成してもよい。その場合、ニップ部Ｎにおける定着ベルト２１の曲率が加圧ローラ２２の曲率よりも小さくなるため、ニップ部Ｎから排出される用紙Ｐが定着ベルト２１から分離され易くなる。
【００４４】
また、定着ベルト２１を小径化する結果、定着ベルト２１の内側のスペースが小さくなる。そこで、本実施形態では、ステー２５を両端側において折り曲げられた凹状に形成し、その凹状に形成した部分の内側にハロゲンヒータ２３を収容することで、小さいスペース内でもステー２５やハロゲンヒータ２３の配設を可能にしている。
【００４５】
また、小さいスペース内でもステー２５をできるだけ大きく配設するために、ニップ形成部材２４を反対にコンパクトに形成している。具体的には、ニップ形成部材２４の用紙搬送方向の幅を、ステー２５の用紙搬送方向の幅よりも小さく形成している。さらに、図２において、ニップ形成部材２４の用紙搬送方向上流側端部２４ａ及び下流側端部２４ｂにおけるそれぞれのニップ部Ｎ（又はその仮想延長線Ｅ）に対する高さをｈ１，ｈ２とする。そして、上流側端部２４ａ及び下流側端部２４ｂ以外のニップ形成部材２４の部分におけるニップ部Ｎ（又はその仮想延長線Ｅ）に対する最大高さをｈ３とすると、ｈ１≦ｈ３、ｈ２≦ｈ３となるように構成している。
【００４６】
このように構成することで、ニップ形成部材２４の上流側端部２４ａと下流側端部２４ｂは、ステー２５の用紙搬送方向上流側及び下流側の各折り曲げ部と定着ベルト２１との間に介在しないので、各折り曲げ部を定着ベルト２１の内周面に近づけて配設することができる。これにより、定着ベルト２１内の限られたスペース内でステー２５をできるだけ大きく配設できるようになり、ステー２５の強度を確保することができるようになる。その結果、加圧ローラ２２によるニップ形成部材２４の撓みを防止でき、定着性の向上を図ることができる。
【００４７】
以下、本実施形態に係る定着装置の基本動作について説明する。プリンタ本体の電源スイッチが投入されると、ハロゲンヒータ２３に電力が供給されると共に、加圧ローラ２２が図２中の時計回りに回転駆動を開始する。これにより、定着ベルト２１は、加圧ローラ２２との摩擦力によって、図２中の反時計回りに従動回転する。
【００４８】
その後、上述のプリント工程により未定着のトナー画像Ｔが担持された用紙Ｐが、ガイド板３７に案内されながら図２の矢印Ａ１方向に搬送されて、圧接状態にあるニップ部Ｎに送入される。そして、ハロゲンヒータ２３によって加熱された定着ベルト２１による熱と、定着ベルト２１と加圧ローラ２２の間の加圧力とによって、用紙Ｐの表面にトナー画像Ｔが定着される。
【００４９】
トナー画像Ｔが定着された用紙Ｐは、ニップ部Ｎから図２中の矢印Ａ２方向に搬出される。このとき、用紙Ｐの先端が分離部材２８の先端に接触することにより、用紙Ｐが定着ベルト２１から分離される。その後、分離された用紙Ｐは、上述のように、排紙ローラ対１３によって機外に排出され、排紙トレイ１４にストックされる。
【００５０】
以下、定着ベルト２１の軸方向における加熱を説明する。図３で分かるように、第１ハロゲンヒータ２３Ａと第２ハロゲンヒータ２３Ｂとでは、それぞれの発熱部の位置が異なっている。つまり、第１ハロゲンヒータ２３Ａは、その長手方向中央部から所定範囲に渡って配設された発熱部（発光部）２３Ａ１を有する。本実施形態では、発熱部２３Ａ１は、第１ハロゲンヒータ２３Ａの長手方向中央から左右対称に２００〜２２０ｍｍの範囲に設けられている。一方、第２ハロゲンヒータ２３Ｂは、その長手方向両端部にそれぞれ発熱部（発光部）２３Ｂ１を有する。本実施形態では、発熱部２３Ｂ１は、第１ハロゲンヒータ２３Ａの発熱部２３Ａ１に対応する領域より長手方向外側にベルト幅の両端部までをカバーするように設けられている。ここで、Ａ３サイズ用紙や横向きでのＡ４サイズ用紙の通紙幅は２９７ｍｍであり、第１ハロゲンヒータ２３Ａの発熱部２３Ａ１の長さと、第２ハロゲンヒータ２３Ｂの発熱部２３Ｂ１の長さとの合計長さを３００〜３３０ｍｍとすることで、上記の通紙幅よりも長くとっている。これは、発熱部２３Ｂ１の外側端部領域において発熱量が少なくなり（発光強度が弱くなり）、温度落ち込みが発生する。このため、通紙領域として発熱量（発熱強度）が所定以上の部分を使用する必要があるためである。
【００５１】
本実施形態では、定着ベルト２１の温度を検知する温度センサ２７として２つのサーモパイルを設けている。第１サーモパイル２７Ａは、第１ハロゲンヒータ２３Ａの発熱部２３Ａ１に対応して、定着ベルト２１の中央領域の温度を検知するように設置されている。また、第２サーモパイル２７Ｂは、第２ハロゲンヒータ２３Ｂの発熱部２３Ｂ１に対応して、定着ベルト２１の端部領域の温度を検知するように設置されている。
【００５２】
図２、３において、加熱部は、定着ベルト２１の内部に、第１ハロゲンヒータ（中央ヒータ）２５Ａと、第２ハロゲンヒータ（端部ヒータ）２５Ｂが配設されている。第１ハロゲンヒータは、軸方向中央部を対称にして、２００〜２２０ｍｍの幅に発光部が配設されている。第２ハロゲンヒータは、軸方向中央部を対称にして、２００〜２２０ｍｍの幅より外側で、３００〜３３０ｍｍの幅の内側まで発光部が配設される。ここで、Ａ３サイズや、Ａ４ヨコサイズの通紙幅は２９７ｍｍであるが、第１ハロゲンヒータ２３Ａと、第２ハロゲンヒータ２３Ｂを合わせた発光長を３００〜３３０ｍｍとし、通紙幅より長くしている。発光部の端部は発光強度が弱くなり、温度落ち込みが発生するため、通紙領域は発光強度が所定以上の部分を使用する必要があるためである。
【００５３】
図２、３を参照して、温度センサは、第１ハロゲンヒータ２３Ａの発光部付近の定着ベルト２１の温度を検知する第１サーモパイル（中央サーモパイル）２７Ａと、第２ハロゲンヒータ２３ｂの発光部付近の定着ベルト２１の温度を検知する第２サーモパイル（端部サーモパイル）２７Ｂと、加圧ローラ２２の温度を検知するサーミスタ（加圧サーミスタ）２９が配設されている。
【００５４】
ところで、ハロゲンヒータ２３はガラス管内にヒータとハロゲンを封入した構成であり、ヒータ消灯後もガラス管に蓄積された熱が放出される。したがって、加熱源としてハロゲンヒータを使用する場合、ヒータの消灯後もガラス管の残存熱で定着ベルト２１が一時的に加熱されることになる。また、定着ニップＮでの通紙中は用紙Ｐによって奪熱されるが、用紙後端が定着ニップＮを脱出した（通紙完了）後には用紙Ｐを介した放熱が行われないため、定着ベルトの温度が上昇する。
【００５５】
図４（ａ）は、従来の装置のように、ハロゲンヒータ２３の消灯後、排紙ローラ対１３が停止するまで定着ベルト２１を回転させた場合の定着ベルトの温度変化を示し、図４（ｂ）はハロゲンヒータ２３の消灯と略同じタイミングで定着ベルト２１の回転を停止させた場合の定着ベルトの温度変化を示している。なお、図４（ａ）（ｂ）は、一例としてハロゲンヒータの消灯と同時に通紙を完了させた場合を示す。
【００５６】
このように、排紙部の駆動停止よりも先に定着装置２０の駆動を停止するので、省エネルギを促進させることができる。特に、定着装置２０の駆動は排紙部の駆動等と比べて負荷トルクが大きく、少しでも早く駆動を停止させることは省エネルギに非常に有効な方法と言える。
【００５７】
しかしながら、図４（ｂ）に対応する構成の定着装置では、ヒータの消灯と同時に定着ベルト２１の回転が停止するため、放熱が行われずに定着ベルトの温度が急激に上昇し、ベルトの蓄熱状態によっては上限温度を越えてベルトが破損するおそれがある。一方、図４（ａ）に対応する構成の定着装置では、ヒータ消灯後も定着ベルト２１の回転により放熱が行われるため、定着ベルト２１の温度上昇は緩やかなものとなる。
【００５８】
以上のような知見から、本実施形態に係る定着装置においては、定着ベルト２１の回転停止後は、温度センサ２７であるサーモパイルの検出値に基づいて定着ベルト２１の放熱を行うように構成されている。放熱は、例えば定着ベルト２１を定着モータＭ１で回転させることで行うことができる。具体的には、図５に示すように、定着モータＭ１の停止後、一定時間、定着ベルト２１の温度監視を行い、定着ベルト２１の温度換算値Ｄが上限温度よりも小さい規定温度以上になった時点で定着モータＭ１を起動し、定着ベルト２１を回転させて放熱を行う。これにより図５中の実線で示すように定着ベルト２１の過昇温を防止することができる。なお、同図中の破線はヒータの停止と同時に定着ベルト２１を停止させ、その後も定着ベルト２１の停止状態を維持した場合の定着ベルト２１の想定温度変化を示すものである。
【００５９】
ところで、本プリンタ等の画像形成装置において、連続通紙中に異常が発生すると定着装置２０も停止される。このとき、ウォームアップ時間の短縮、消費エネルギの低減のために、低熱容量化された薄肉の定着ベルト２１を備えた定着装置２０は、キンクやベルト破損等の問題が発生することがある。
【００６０】
図６は、本画像形成装置において、定着ベルト２１の回転の停止や加熱源をオフする異常の原因等を示す図である。
図６において、異常原因には定着装置２０の異常、定着装置２０以外の装置が異常、紙詰まり（定着装置２０より搬送方向上流側で発生）、紙詰まり（定着装置２０より搬送方向下流側で発生）、トナー切れ、廃トナーボトル満杯、定着装置２０寿命に分類される。異常発生時状態は、定着装置２０異常、定着装置２０以外での異常及び定着装置２０寿命が通紙中、またはウォームアップ中、待機中に分類され、紙詰まり（定着装置２０より搬送方向上流側で発生）、紙詰まり（定着装置２０より搬送方向下流側で発生）、トナー切れ及び廃トナーボトル満杯は通紙中に限られる。
【００６１】
定着装置２０の異常としては、高温検知、または温度センサ異常があり、発煙、発火の可能性があるため、どのような場合でも即停止させなければならない。定着装置以外の異常及び定着装置２０寿命では、定着装置２０を即停止させる必要が無いため、通紙中は搬送中の用紙Ｐを排紙させてから停止し、ウォームアップ中及び待機中は即停止する。また、紙詰まりが定着装置２０より搬送方向上流側で発生した場合には、それ以上通紙することができないため、定着装置２０は即停止する。紙詰まりが定着装置２０より搬送方向下流側で発生した場合には、定着装置２０まで搬送された用紙Ｐを排紙することができる。トナー切れ及び廃トナーボトル満杯の場合も、定着装置２０を即停止させる必要が無いため、通紙中は搬送中の用紙Ｐを排紙させてから停止する。
【００６２】
搬送中の定着装置２０の異常と定着装置２０より搬送方向上流側で紙詰まりが発生したことによって定着装置２０を即停止した場合、搬送中の用紙Ｐが定着装置２０のニップ部に挟まっている可能性がある。このため、定着装置を回転させ続けると、他の装置を損傷させてしまう可能性がある。また、用紙Ｐが分離されずに定着ベルト２１や加圧ローラ２２に巻き付いた状態で停止し、その状態で更に回転させると、温度センサ２７であるサーモパイルやサーミスタ２９を損傷させる可能性がある。そのため、かかる通紙中に即停止した場合には、加圧ローラ２２を加圧力を脱圧せずに１周逆回転させる。定着ベルト２１の１回転以下の逆回転であれば、定着ベルト２１や加圧ローラ２２に巻き付いた用紙Ｐがサーモパイル２７Ａ，２７Ｂやサーミスタ２９を損傷させることはない。また、逆回転は１周のみで搬送距離が１００ｍｍ程度であるため、搬送方向上流側に配置された転写装置を損傷させることもない。このときの回転速度は、できるだけ回転時間を長くするために、線速度５０〜８０ｍｍ／ｓeｃの低速で回転させることが望ましい。
【００６３】
加圧ローラ２２を１周逆回転する以外の異常発生時には１８０°以下になるまで後に詳述するような間欠回転させる。図７はその間欠回転する制御の流れを示すフローチャートである。
【００６４】
図７において、搬送中以外の定着装置２０の異常、定着装置以外の装置の異常及び定着装置２０寿命、定着装置２０より搬送方向下流側で発生した紙詰まり、トナー切れ、廃トナーボトル満杯の異常が発生することがある（ステップ１Ｂ）。このような異常が発生すると、通紙中以外は直ちに、通紙中は搬送中の用紙Ｐを排紙させてからモータＭ１のＯＦＦして定着ベルトの回転を停止し、ヒータをＯＦＦする（ステップ２Ｂ）。そして、中央及び端部のサーモパイル２７Ａ，２７Ｂの少なくとも一方の検知温度が１８０°以上かを判断する（ステップ３Ｂ）。なお、閾温度を１８０℃にする理由は、通紙中の温度が１４０〜１６０℃であり、１８０℃以下であれば、定着ベルト２１を劣化させない温度偏差であるためである。
【００６５】
上記ステップ３Ｂにおいて、サーモパイル２７Ａ，２７Ｂの少なくとも一方の検知温度が１８０°以上であった場合には、定着ベルト２１を回転するが（ステップ４Ｂ）、ヒータはオフしたままである。そして、ステップ５Ｂで、その回転が１０秒経過したかを監視し、１０秒経過すると、定着ベルト２１の回転を停止する（ステップ６Ｂ）。１０秒経過していなければ、ステップ４Ｂに戻る。
【００６６】
次に、異常発生から６０秒経過したかを監視し（ステップ７Ｂ）、６０秒経過すれば定着ベルト２１の回転を停止し、加圧ローラ２２の加圧を脱圧し（ステップ８Ｂ）、終了する。また、ステップ７Ｂで６０秒経過していないと判断された場合はステップ２Ｂに戻る。なお、加圧ローラ２２の加圧力可変機構がカム（図示せず）を用いて加圧を行っている場合、カムを圧が一番弱い位置または無くなる位置で停止する。また、ソレノイド等で加圧をオン・オフする形式のものならば、圧をオフ状態にする。
【００６７】
また、上記ステップ３Ｂでサーモパイル２７Ａ，２７Ｂの検知温度が何れも１８０°未満であるときには、異常発生から６０秒経過したかを監視する（ステップ７Ｂ’）。そして、６０秒経過すれば、ステップ８Ｂの脱圧を経て終了し、６０秒経過していないと判断されたときにはステップ２Ｂに戻る。
【００６８】
かくして、即停止する必要が無い異常の場合、図７に示すフローに従った間欠回転を実施される。図８はこ間欠回転時の駆動モータＭ１の動作と温度プロフィールを示す図である。図８から明らかなように、通紙中、ウォームアップ中、印刷準備中に異常が発生すると、ハロゲンヒータ２３への通電を停止し、駆動モータＭ１も回転を停止する。停止後に、中央サーモパイル２７Ａの温度が１８０℃を超えた場合、または、端部サーモパイル２７Ｂの温度が１８０℃を超えた場合に、駆動モータを１０秒回転させる。このとき、ハロゲンヒータ２３への通電は行わない。１０秒経過した後、再度、中央サーモパイル２７Ａの温度が１８０℃を超えた場合、または、端部サーモパイル２７Ｂの温度が１８０℃を超えた場合に、再度、駆動モータを１０秒回転させる。この動作を繰り返し、駆動モータＭ１停止時の温度が１８０℃以下であれば、回転を終了する。また、異常発生から６０秒経過しても、回転を終了する。
【００６９】
かくして、ヒータの温度が高い場合には、異常停止後であっても定着ベルト２１を回転させることで、定着ベルト２１が部分的に加熱されることがなく、円周方向の温度偏差を低減できるので、定着ベルト２１の上記したキンクの発生を防ぐことができる。定着ベルト２１の回転中において加圧力可変機構は異常発生前の加圧力を維持したままとする。
【００７０】
なお、図９は上記制御を行う制御装置５０の一例を示すブロック図である。制御装置５０のエンジン制御部５１にはハロゲンヒータ２３と、中央サーモパイル２７Ａ及び端部サーモパイル２７Ｂの温度センサ２７と、加圧ローラを駆動する駆動モータＭ１等との間で信号のやり取りをして制御している。
【００７１】
このような定着ベルト２１の回転として間欠回転を実施すると、効果を得るのに必要な時間だけ回転させることで、定着ベルト２１の不具合を防ぐことができる。ただし、トナー切れや廃トナーボトル満杯の場合には、交換のためにカバーをオープンされる可能性があり、この場合には定着装置が回転できない。そのため、上記のような間欠回転ではなく、異常発生直後から所定時間回転を継続させ、カバーオープンされる前に、できるだけ素早く熱を拡散させてもよい。
【００７２】
また、画像形成装置は異常発生時に限らずカバーオープンされると、機械の動作を停止し、定着装置２０も停止されるが、本発明ではかかる状態でも主電源が落とされていないので、定着装置の駆動のみ上記間欠回転を実施後に停止させるようにしている。
【００７３】
なお、異常が発生して定着ベルト２１を回転させる場合、異常発生してから常に６０秒間、定着ベルト２１を回転しても、定着ベルト２１の部分的に加熱されることが防止される。このとき、上記した間欠回転と異なり、必要以上の時間を回転させる場合が生じてしまう。そして、必要以上の時間を回転させることにより、部材の耐久性を悪化させてしまうので、異常が発生した際の定着ベルト２１の回転は間欠回転が好ましい。
【００７４】
また、異常が発生した場合には、主電源をオフされる可能性があるため、異常発生後から所定時間は主電源オフを拒否することもできる。また、電源からの電力供給が遮断されることも考慮し、補助電源装置を搭載し、遮断時に電力供給し、上記定着ベルト２１の回転を実施または継続するようにすることもできる。
【００７５】
本発明は上記実施の形態において定着部材としての可撓性がある定着ベルト内部に支持部材がある構成の定着装置に適用したが、定着部材が定着ローラと加熱ローラに架けられた定着ベルトから構成される定着装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１    画像形成装置
２０    定着装置
２１    定着ベルト（定着部材）
２２    加圧ローラ（加圧部材）
２３Ａ  第１ハロゲンヒータ（中央ハロゲンヒータ）
２３Ｂ  第２ハロゲンヒータ（端部ハロゲンヒータ）
２４    ニップ形成部材
２７Ａ  第１サーモパイル（中央サーモパイル）
２７Ｂ  第２サーモパイル（端部サーモパイル）
２９    サーミスタ（加圧中央サーミスタ）
Ｐ      記録媒体（用紙）
Ｔ      トナー像
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７７】
【特許文献１】特開２００７−７９０４０号公報
【特許文献２】特開２０１０−３２６２５号公報
【特許文献３】特開２００７−３３４２０５号公報
【特許文献４】特開２００８−１２９５１７号公報
【図１】
2013178488.tif 000003
【図２】
2013178488.tif 000004
【図３】
2013178488.tif 000005
【図４】
2013178488.tif 000006
【図５】
2013178488.tif 000007
【図６】
2013178488.tif 000008
【図７】
2013178488.tif 000009
【図８】
2013178488.tif 000010
【図９】
2013178488.tif 000011
【図１０】
2013178488.tif 000012
【図１１】
2013178488.tif 000013