JP2002351249A

JP2002351249A - 定着装置及び画像形成装置

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Publication number: JP2002351249A
Application number: JP2001156870A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Fuma; 宏史夫馬; Hisayoshi Nagase; 久喜永瀬
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2001-05-25
Filing date: 2001-05-25
Publication date: 2002-12-06
Anticipated expiration: 2021-05-25
Also published as: US20020176724A1; JP4010121B2; US6782231B2

Abstract

(57)【要約】【課題】定着装置における被加熱系の熱容量を小さく
するために加圧部材を待機時に非接触とし、定着時に圧
着を行う場合に、圧着時に生ずるストレスにより、加熱
部材や加圧部材の弾性層に変形や変質が起こるという問
題を解決する。【解決手段】圧着に先立って、加圧ローラを回転駆動
後に、圧着寸前で駆動系から切り離し、慣性回転状態で
圧着を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真方式により
画像を形成する画像形成装置に関し、特に、画像形成装
置における定着装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】（１）電子写真方式により記録材に画像
を形成する画像形成装置に関する技術の分野では、省エ
ネルギーの技術が開発テーマの一つになっている。そし
て、電子写真画像形成装置の消費電力は定着装置の消費
電力により大きく左右されることから、定着装置の省エ
ネルギー化が即ち画像形成装置の省エネルギー化とな
り、定着装置のエネルギー消費量を抑制するための技術
開発が前記の開発テーマとなっている。

【０００３】定着装置において消費される電力は、画像
形成時の量よりも待機状態において消費される量が圧倒
的に大きい。従って、待機状態における定着装置のエネ
ルギー消費量を抑制することに注力されており、待機状
態において、定着装置の熱源に電力を供給しないか又は
供給しても低レベルの電力を供給した状態にしておき、
画像形成開始ボタンが操作された時又は外部からの画像
形成指令があった時に、短時間で定着可能な状態に立ち
上がる定着装置の開発に注力されている。

【０００４】このような立ち上がり時間の短い定着装置
の加熱部材として、熱容量の小さなベルトが有力であ
り、従来からベルトを加熱部材として用いた定着装置に
関して多数の特許出願がある。

【０００５】また、加圧部材を加熱部材から離した状態
で加熱部材を加熱して、加熱部材の温度を定着可能な温
度まで立ち上げることが行われている。このような加熱
部材の立ち上げによって、加熱部材の熱が加圧部材に伝
導することが防止されるので、被加熱系の熱容量が小さ
くなって、加熱部材は短時間で、定着可能な温度まで立
ち上がる。

【０００６】（２）一般に、定着装置は、加熱部材と加
圧部材を備えており、両者を所定の圧力で接触させ、両
者間に未定着のトナー像を担持する記録材を通すことに
よって、熱と圧力とによりトナー像を記録材に定着して
いる。

【０００７】従来の定着装置では、変位しない加熱部材
に対して、加圧部材が接離可能に設けられ、離れた非作
動状態から画像形成時に変位させることにより加圧部材
を加熱部材に圧着させている。そして、加圧部材を加熱
部材から離間させる際には、付勢手段の付勢に抗して加
圧部材を移動させていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】（１）加圧部材を加熱
部材に接触させる際に、加熱部材と加圧部材との間に表
面速度の差があるとストレスが発生して、これらの部材
に望ましくない影響を与えることが判明した。即ち、加
熱部材又は加圧部材の表面が変形や変質を受けることが
判明した。特に、加熱部材として低硬度のゴム層を表面
に持つものやベルトを用いた場合に顕著であり、オフセ
ットが発生したり、甚だしい場合にはベルトが破損する
こともある。

【０００９】本発明の目的は、待機状態において加圧部
材を加熱部材から離した状態にしておき、画像形成時に
両者を接触させる定着装置における前記のような問題を
解決し、長期間に亘って良好な定着性能が維持される省
エネルギー化が可能な定着装置及びかかる定着装置を有
する画像形成装置を提供することにある。

【００１０】（２）付勢手段により加圧部材を加熱部材
に圧着させる構成では、圧着時に所定の圧力をもって加
圧部材を加熱部材に接触させるために、加圧部材を加熱
部材から離す際には、圧着力にうち勝つ引き離し力を加
圧部材に加える必要があり、圧着解除のために大きな力
が必要になる。加圧部材を圧着／圧着解除する駆動手段
としては、一般にモータが用いられるが、パワーの大き
なモータが必要になり、電力消費量が大きく、また、コ
スト高になると言う問題がある。

【００１１】本発明の他の目的は、加熱部材に対して加
圧部材を圧着／圧着解除させる機構における前記のよう
な問題を解決して、低消費エネルギーで低コストの定着
装置及びかかる定着装置を有する画像形成装置を提供す
ることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記の本発明の目的は下
記の発明により達成される。

【００１３】１．トナー像を加熱する加熱部材に対向し
て加圧部材を接離可能に設け、前記加熱部材に前記加圧
部材を圧着させた状態で、トナー像を担持する記録材を
前記加熱部材と前記加圧部材との間に通すことにより定
着を行う定着装置において、前記加熱部材と前記加圧部
材とを圧着状態と離間状態とに切り換える切換手段及
び、前記離間状態で前記加熱部材及び前記加圧部材を駆
動する駆動手段を有し、前記切換手段は、前記離間状態
から前記圧着状態に切り換える際に、前記駆動手段から
前記加熱部材又は前記加圧部材のいずれか一方を切り離
し、前記駆動手段から切り離された前記加熱部材又は前
記加圧部材が慣性により動いている状態で、前記駆動手
段により駆動されている相手に接触するような切り換え
を行うことを特徴とする定着装置。

【００１４】２．前記加熱部材を駆動して記録材を搬送
する駆動手段を有することを特徴とする前記１に記載の
定着装置。

【００１５】３．前記切換手段は、前記加圧部材を変位
させて、前記圧着状態と前記離間状態とを形成すること
を特徴とする前記１に記載の定着装置。

【００１６】４．前記切換手段は、前記加圧部材を前記
駆動手段から切り離すことを特徴とする前記１〜３のい
ずれか１項に記載の定着装置。

【００１７】５．前記加熱部材は、加熱ベルトからな
り、該加熱ベルトを記録材に接触させることにより、定
着が行われることを特徴とする前記１〜４のいずれか１
項に記載の定着装置。

【００１８】６．前記加熱部材を加熱する加熱手段を有
することを特徴とする前記５に記載の定着装置。

【００１９】７．前記加熱手段は、熱源及び該熱源によ
り加熱され、前記加熱ベルトを張架し、加熱する加熱ロ
ーラを有することを特徴とする前記６に記載の定着装
置。

【００２０】８．前記加熱ベルトは基体及び該基体上に
形成された耐熱性弾性層を有することを特徴とする前記
５〜７のいずれか１項に記載の定着装置。

【００２１】９．前記加熱部材及び前記加圧部材はロー
ラからなることを特徴とする前記１〜４のいずれか１項
に記載の定着装置。

【００２２】１０．トナー像を加熱する加熱部材に対向
して加圧部材を接離可能に設け、前記加熱部材に前記加
圧部材を圧着させた状態で、トナー像を担持する記録材
を前記加熱部材と前記加圧部材との間に通すことにより
定着を行う定着装置において、前記加熱部材及び前記加
圧部材を、前記加熱部材と前記加圧部材とが離れた状態
で駆動する駆動手段を有し、該駆動手段は、トルクリミ
ッタを介して前記加熱部材又は前記加圧部材の一方を駆
動することを特徴とする定着装置。

【００２３】１１．前記トルクリミッタは、１９．６×
１０^-4＜Ｑ＜９．８×１０^-3（Ｎ・ｍ）の範囲の伝達ト
ルクＱを有することを特徴とする前記１０に記載の定着
装置。

【００２４】１２．前記加熱部材は加熱ローラからなる
ことを特徴とする前記１０又は前記１１に記載の定着装
置。

【００２５】１３．前記加熱部材は加熱ベルトからなる
ことを特徴とする前記１０又は前記１１に記載の定着装
置。

【００２６】１４．トナー像を加熱する加熱部材、該加
熱部材に対向して配置された加圧部材、該加圧部材を付
勢する付勢手段及び該付勢手段を制御することにより、
前記加圧部材を前記加熱部材に対する圧着状態から圧着
解除状態に切り換える切換手段、を有する定着装置にお
いて、前記付勢手段による付勢力は、圧着状態よりも圧
着解除状態の方が弱まることを特徴とする定着装置。

【００２７】１５．前記付勢手段は、前記圧着解除状態
において無付勢状態を形成することを特徴とする前記１
４に記載の定着装置。

【００２８】１６．前記付勢手段は、前記圧着解除状態
において付勢状態を形成することを特徴とする前記１４
に記載の定着装置。

【００２９】１７．記録材に未定着のトナー像を形成す
る像形成手段及び、前記１〜１６のいずれか１項に記載
の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態を
図面に基づいて説明する。

【００３１】図１は、本発明の実施の形態に係るカラー
プリンタの全体構成を示す図である。

【００３２】図において、１０は像形成体である感光体
ドラム（以下、単にドラムという）、１１は各色毎の帯
電手段であるスコロトロン帯電器、１２は各色毎の画像
書込手段である露光光学系、１３は各色毎の現像手段で
ある現像器、１４は転写ベルトである。

【００３３】前記ドラム１０は、例えば、光学ガラスや
透明アクリル樹脂等の透明部材によって形成される円筒
状の基体の外周に、透明の導電層、ａ−Ｓｉ層あるいは
有機感光層（ＯＰＣ）等の感光層を形成したものであ
り、導電層を接地した状態で図１の矢印で示す時計方向
に回転される。

【００３４】前記スコロトロン帯電器１１、露光光学系
１２及び現像器１３は、これらを１組として、イエロー
（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒色（Ｋ）
の単色画像を形成する単色画像形成手段が４組設けられ
ており、前記ドラム１０の回転方向に、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ
の順に配置してある。ドラム１０、前記４組の単色画像
形成手段及び転写器１５により記録材Ｐにフルカラー画
像を形成する画像形成手段が構成される。

【００３５】４組の前記単色画像形成手段の機械的構成
は基本的に同じであるので、以下、それらの詳細は１組
の構成を説明することで賄うこととする。

【００３６】前記スコロトロン帯電器１１は、それぞれ
所定の電位に保持された制御グリッドと、例えば、鋸歯
状電極からなる放電電極１１ａとを有し、前記ドラム１
０の感光層と対峙して取付けられ、トナーと同極性のコ
ロナ放電によって前記ドラム１０の表面に一様な電位を
付与する。

【００３７】前記露光光学系１２は、前述したスコロト
ロン帯電器１１に対してドラム１０の回転方向下流側に
位置するように、前記ドラム１０の内部に配置される。

【００３８】前記露光光学系１２は、ドラム軸と平行に
主走査方向に配列された像露光光の発光素子としてのＬ
ＥＤ（発光ダイオード）を複数個アレイ状に並べた線状
の露光素子１２ａと、結像素子としての光集束性光伝送
体（商品名：セルフォックレンズアレイ）と、不図示の
レンズホルダとで構成される露光用ユニットであり、保
持部材１２０に取付けてある。

【００３９】前記保持部材１２０には各色毎の露光光学
系１２の他に、同様の構成からなる転写同時露光器１２
ｄ及び一様露光器１２ｅが取付けられ、一体となって前
記ドラム１０の基体内部に収容される。

【００４０】前記露光光学系１２は、別体の画像読み取
り装置によって読み取られ、メモリに記憶された画像デ
ータに従って前記ドラム１０の感光層を裏面から像露光
し、当該ドラム１０上に静電潜像を形成する。

【００４１】前記露光素子の発光波長は、通常Ｙ、Ｍ、
Ｃのトナーに対して透過性の高い７８０〜９００ｎｍの
範囲のものが用いられるが、本実施形態においては裏面
から像露光を行う方式であるため、カラートナーに対し
て十分な透過性を持たなくてもよく、４００〜７８０ｎ
ｍの波長でもよい。

【００４２】前記現像器１３は、前記ドラム１０の周面
に対して所定の間隙を保ち、当該ドラム１０の回転方向
と近接点でみて順方向に回転する円筒状の非磁性のステ
ンレスあるいはアルミ材で形成された現像スリーブ１３
１と、現像ケーシング１３８とを有し、現像ケーシング
１３８の内部には、各々イエロー（Ｙ）、マゼンタ
（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒色（Ｋ）の一成分或いは二
成分現像剤を収容している。

【００４３】前記現像器１３は前記ドラム１０と所定の
間隙をあけて非接触に保たれており、現像スリーブ１３
１に対して直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアス
を印加することにより、非接触の反転現像を行い、ドラ
ム１０上にトナー像を形成する。

【００４４】１４ａ及び１４ｂは前記転写ベルト１４を
張架するローラであり、１４ａが図示しない駆動源から
動力を受け、前記転写ベルト１４を矢印方向に回転させ
るように構成してある。

【００４５】１５及び１６は、前記転写ベルト１４を挟
んで前記ドラム１０と対向配置させた転写器及び除電
器、１７は転写領域通過後の前記ドラム１０を除電する
ためのＡＣ除電器、１８は除電後の前記ドラム表面を清
掃するクリーニング装置で、クリーニングブレード１８
０を有する。

【００４６】２０は、前記ドラム１０上に形成されるト
ナー像が転写される記録材Ｐを収納してなるカセット、
２５は給紙ローラである。

【００４７】前記記録材Ｐの搬送路に沿って、搬送ロー
ラ対Ｒ１乃至Ｒ６、前記転写ベルト１４及び記録材Ｐの
移動速度と同じ線速度で駆動される加熱ベルト３００を
含む定着装置３０等が設けられる。

【００４８】４４は、前記ローラ１４ａと前記転写ベル
ト１４を介して対向配置せしめた用紙分離用のＡＣ除電
器を示す。

【００４９】４６は分離爪で、前記転写ベルト１４と一
体的に送られる転写後の記録材Ｐを確実に分離せしめる
機能を有し、前記ローラ１４ａ上の転写ベルト１４の表
面に対して先端を近接して位置づけてある。

【００５０】以上のような構成を有する画像形成装置に
おける、画像形成プロセスは次の通りである。

【００５１】定着装置３０が定着処理可能状態（ウォー
ミングアップ終了）となった後、図示しない画像形成開
始釦の操作又は外部からの画像形成指令によって、図示
しないドラム駆動モータがドラム１０を起動してドラム
１０が図１の矢印で示す時計方向へ回転し、同時にイエ
ロー（Ｙ）のスコロトロン帯電器１１が作動して前記ド
ラム１０に所定の電位を付与する。

【００５２】引き続き、Ｙの露光光学系１２を介して第
１の色信号すなわちＹの画像データに対応する電気信号
による画像書込が開始され、前記ドラム１０の表面に原
稿画像のＹの画像に対応する静電潜像が形成される。

【００５３】前記静電潜像はＹの現像器１３により非接
触の状態で反転現像され、前記ドラム１０上にはイエロ
ー（Ｙ）のトナー像が形成される。

【００５４】次いで、前記ドラム１０は、Ｙのトナー像
の上からマゼンタ（Ｍ）のスコロトロン帯電器１１の帯
電作用により電位を付与され、Ｍの露光光学系１２によ
って第２の色信号すなわちＭの画像データに対応する電
気信号による画像書込により、Ｍの画像に対応する静電
潜像が形成され、Ｍの現像器１３による非接触の反転現
像によって前記のイエロー（Ｙ）のトナー像の上にマゼ
ンタ（Ｍ）のトナー像が重ね合わせて形成される。

【００５５】同様のプロセスにより、シアン（Ｃ）のス
コロトロン帯電器１１、Ｃの露光光学系１２及びＣの現
像器１３によって、第３の色信号に対応するシアン
（Ｃ）のトナー像が重ね合わせて形成され、更にその上
に黒色（Ｋ）のスコロトロン帯電器１１、Ｋの露光光学
系１２及びＫの現像器１３によって第４の色信号に対応
する黒色（Ｋ）のトナー像が順次重ね合わせて形成さ
れ、感光体ドラム１０の一回転以内にその周面上にイエ
ロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒色
（Ｋ）の４色の重ね合わせカラートナー像が形成され
る。

【００５６】これらＹ、Ｍ、Ｃ及びＫの露光光学系１２
による前記ドラム１０の感光層に対する画像書込は、当
該ドラム１０の内部より、前述した透光性の基体を通し
て行われる。

【００５７】従って第２、第３及び第４の色信号に対応
する画像の書込は何れも先に形成されたトナー像の影響
を全く受けることなく行われ、第１の色信号に対応する
画像と同等の静電潜像を形成することが可能となる。

【００５８】上記の画像形成プロセスによって像形成体
であるドラム１０上に形成された重ね合わせカラートナ
ー像は、転写域において前記転写器１５の作用により、
タイミングを取って搬送される記録材Ｐ上に一括して転
写される。

【００５９】この際、良好な転写がなされるように、前
記ドラム１０の内部に設けた転写同時露光器１２ｄで一
様露光を行う事が好ましい。

【００６０】転写工程終了後の前記ドラム１０の周面上
に残ったトナーは前記ＡＣ除電器１７により除電作用を
受けた後、クリーニング装置１８によりクリーニングさ
れ、これにより、前記ドラム表面は、次の画像形成に備
えられる。また、記録材Ｐが分離した転写ベルト１４は
クリーニング装置１４０によりクリーニングされる。

【００６１】実施の形態においては、クリーニング後で
あって、次の帯電前に、例えば発光ダイオードを用いた
一様露光器１２ｅを作用させ、前記ドラム表面の先の画
像形成における履歴が解消させる。

【００６２】一方、カラートナー像が転写された記録材
Ｐは、除電器１６の作用で前記ドラム１０から分離され
た後、前記転写ベルト１４によって搬送され、ＡＣ除電
器４４による除電作用と分離爪４６とにより転写ベルト
１４から分離され、次いで、定着装置３０に導かれる。

【００６３】定着処理された記録材Ｐは搬送ローラＲ３
〜Ｒ６により搬送され排紙される。＜実施の形態１＞図２は定着装置３０の構成を示す図で
ある。

【００６４】３００は、図２（ｃ）のように厚さ３０〜
７０μｍ程度の金属からなる無端ベルト状の基体３０１
と、記録材Ｐに接触する表面層としての厚さ７０〜２０
０μｍ程度のシリコンゴム等の耐熱性の弾性層３０２と
からなる加熱部材としての加熱ベルトである。３１０は
金属からなる円筒状の基体３１１とシリコンゴム等の耐
熱性の弾性層３１２とからなる支持ローラである。３２
０は０．３〜１．５ｍｍ程度の厚さを有する薄肉の金属
円筒からなる加熱ローラである。Ｈはハロゲンランプか
らなる熱源である。３４０は金属からなる円筒状の基体
３４１と厚さ１〜５ｍｍ程度のシリコンゴム等の耐熱性
の弾性層３４２とからなる加圧部材としての加圧ローラ
である。加熱ベルト３００は支持ローラ３１０と加熱ロ
ーラ３２０とに張架され、駆動ローラとしての支持ロー
ラ３１０により駆動されて矢印のように循環移動して記
録材Ｐを搬送する。熱源Ｈで発生した熱により、加熱ロ
ーラ３２０を加熱し、加熱ローラ３２０が加熱ベルト３
００を加熱することにより、記録材Ｐ上の未定着トナー
像Ｔを定着することができる温度に加熱ベルト３００を
加熱する。

【００６５】温度センサＳＥは加熱ローラ３２０の表面
温度を検知し、制御手段ＣＰＵ（図３に示す）で熱源Ｈ
を温度センサＳＥの出力に基づいて制御することによ
り、加熱ベルト３００が所定の定着温度に維持される。
Ｇは記録材Ｐの進入を案内する案内部材である。

【００６６】画像形成装置の待機状態、即ち、定着装置
の待機状態では、図２（ａ）に示すように加圧ローラ３
４０は加熱ベルト３００及び支持ローラ３１０から離れ
ている。また、前記待機状態においては、熱源Ｈはオフ
状態にあり定着装置は電力を消費しない。或いは、待機
状態において、熱源Ｈに低レベルの電力を供給し、少な
い消費電力で加熱ローラ３２を予熱する構成にすること
も可能である。

【００６７】短時間の待機状態では、加熱ローラ３２０
の設定温度を比較的高く設定する。従って、短時間の待
機状態では熱源Ｈに比較的多く電力を供給する一方、長
い待機状態においては、加熱ローラの設定温度を比較的
低く設定し、熱源Ｈへの電力供給を少なくする。実際の
制御においては、ウォームアップ終了又は画像形成終了
時点からタイマーをスタートさせ、タイマーにより計時
された時間に従って、連続的にか又は段階的に前記設定
温度を下げると言う制御を行うことが望ましい。

【００６８】加圧ローラ３４０は軸３６１に回転可能に
支持された支持レバー３６０に設けられた支持部３６２
に回転自在に支持されており、支持レバー３６０は付勢
手段としてのコイルバネ３７０により付勢される。支持
レバー３６０の軸３６１の反対側の端部にコロ３６３が
設けられ、コロ３６３は回転カム３８０に接している。
回転カム３８０はモータＭ２により回転駆動される。

【００６９】コピー釦の操作又はネットワークを介した
外部からの画像形成指令があったときに、熱源Ｈに定着
用の電力供給が行われるとともに、支持ローラ３１０及
び加熱ローラ３２０が回転して加熱ベルト３００が循環
移動を開始するとともに、加圧ローラ３４０が上昇して
加熱ベルトに圧着し図２（ｂ）に示す状態になる。図２
（ｂ）の状態では、コイルバネ３７０により所定の圧力
で加圧ローラ３４０が加熱ベルト３００に圧着し、加熱
ベルト３００と加圧ローラ３４０との間に記録材Ｐを通
すことにより定着が行われる。

【００７０】加圧ローラ３４０は、クラッチＣＬを介し
て駆動手段としてのモータＭ１に連結される。モータＭ
１には記録材Ｐを搬送し定着を行う駆動手段としてのモ
ータ、即ち、支持ローラ３１０を駆動するモータを兼用
してもよいし、また、別に設けてもよい。

【００７１】モータＭ１はコピー釦の操作、又は外部か
らの画像形成開始指令によりオンして加圧ローラ３４０
を回転駆動する。加圧ローラ３４０の回転駆動後に、加
圧ローラ３４０が加熱ベルト３００に接触する直前でク
ラッチＣＬがオフして、モータＭ１と加圧ローラ３４０
との係合を解除する。従って、加圧ローラ３４０は、加
熱ベルト３００に接触する際に、駆動力を受けないで回
転している状態、即ち、慣性回転の状態にある。

【００７２】加圧ローラ３４０が静止状態で移動状態に
ある加熱ベルト３００に接触する構成では、接触時にス
トレスが生ずる。また、加圧ローラ３４０をモータＭ１
に連結した状態で加熱ベルト３００に接触させる構成で
も、加圧ローラ３４０と加熱ベルト３００との間に生じ
うる僅かな速度差により接触時にストレスが生ずる。

【００７３】このようなストレスによって、加熱ベルト
３００の弾性層３０２及び加圧ローラ３４０の弾性層３
４２に変形を起こしたり、これらの表面に傷が発生する
場合がある。そして、甚だしい場合には、加熱ベルト３
００が破断する場合もある。

【００７４】本実施の形態のように、加圧ローラ３４０
をその接触寸前で、駆動系から切り離して慣性による自
由回転状態とすることにより、前記のような問題は解消
される。

【００７５】なお、加圧ローラ３４０を加熱ベルト３０
０の移動速度とほぼ等しい周速で回転することが望まし
く、また、加圧ローラ３４０が、加熱ベルト３００の移
動速度に近い周速で慣性回転している間に加圧ローラ３
４０が加熱ベルト３００に接触するように、クラッチＣ
Ｌの作動タイミングを設定することが好ましい。また、
加圧ローラ３４０の慣性回転時に、慣性を小さくするこ
とが望ましく、クラッチＣＬを駆動伝達系の加圧ローラ
３４０に近い部分に設けるのが望ましい。

【００７６】図３は本実施の形態の制御系のブロック図
であり、図４は制御手段ＣＰＵが行う制御のフローチャ
ートである。

【００７７】画像形成装置のメインスイッチがオンされ
ると、定着装置３０の熱源Ｈに電力が供給されて、ウォ
ーミングアップが行われる（Ｆ１）。温度センサＳＥの
検知温度が所定値に達するとウォーミングアップを終了
して、画像形成指令を待つ待機状態に移行する（Ｆ
９）。画像形成指令があったときには（Ｆ２のあり）、
モータＭ１及びＭ２を起動して、支持ローラ３１０及び
加圧ローラ３４０を回転駆動した後に加圧ローラ３４０
を変位させ圧着させる（Ｆ３）。なお、この例では、支
持ローラ３１０と加熱ローラ３４０とを共通の駆動源で
あるモータＭ１で駆動している。圧着過程で、加圧ロー
ラ３４０が加熱ベルト３００に接触する寸前で、クラッ
チＣＬがオフして加圧ローラ３４０を駆動系から切り離
す（Ｆ４）。

【００７８】加熱ベルト３００の温度が定着温度に達し
たか否かを温度センサＳＥにより監視し、定着温度に達
していなければ、熱源Ｈをオンする（Ｆ６）。画像形成
画が終了（Ｆ７）したら、加圧ローラ３４０を図２
（ａ）の圧着を解除して（Ｆ８）、待機状態Ｆ９に移行
する。また、ウォーミングアップ終了後に画像形成指令
がない場合にも待機状態Ｆ９に移行する。待機状態Ｆ９
では、前記のように、熱源Ｈをオフするか又は低レベル
の電力を熱源Ｈに供給する。

【００７９】以上加圧ローラ３４０を移動させることに
より、圧着／圧着解除を行っているが、加熱部材として
の、加熱ベルト３００を移動させることにより、圧着／
圧着解除する構成とすることも可能である。更に、加熱
部材として加熱ベルトの代わりに加熱ローラを用いるこ
とも可能である。

【００８０】＜実施の形態２＞図５は本発明の実施の形
態２に係る定着装置における加圧ローラの断面図であ
り、図２に示す定着装置における加圧ローラ３４０の他
の例を示す。

【００８１】図５における加圧ローラ３４０は、前記と
同様に金属からなる基体３４１と弾性層３４２からな
る。基体３４１は軸３４３を有し、軸３４３により定着
装置３０の枠体に回転自在に支持される。歯車３４６は
図２におけるモータＭ１に連結されており、モータＭ１
により回転駆動される。歯車３４６と軸３４３とはＣリ
ング３４４で抜け止めされた板バネからなるスリップリ
ング３４５により連結される。即ち、歯車３４６の駆動
力はスリップリング３４５を介して軸３４３に伝達され
るが、所定以上の負荷トルクがかかった場合には、スリ
ップして歯車３４６の駆動力は加圧ローラ３４０に伝達
されない構成になっている。

【００８２】定着装置の作動開始において、加圧ローラ
３４０が加熱ベルト３００から離れた無負荷の状態で
は、加圧ローラ３４０はモータＭ１により駆動されて加
熱ベルト３００とほぼ同じ周速で回転する。そして、加
圧ローラ３４０が加熱ベルト３００に接触したときに、
トルクリミッタとしてのスリップリング３４５の作用で
加圧ローラ３４０と加熱ベルト３００とに生ずるストレ
スが吸収される。その結果、加熱ベルト３００と加圧ロ
ーラ３４０とは前記のようなストレスを伴うことなく接
触状態に入る。従って、ストレスによる前記のような変
形や破断が防止される。

【００８３】スリップリング３４５の伝達トルクＱは次
の範囲が望ましい。１９．６×１０^-4＜Ｑ＜９．８×１０^-3Ｎ・ｍ伝達トルクＱが前記の範囲を下回ると加圧ローラ３４０
が回転しない場合が生ずる。また、伝達トルクＱが前記
の範囲を超えると、加圧ローラ３４０の接触時に、スト
レスが生じて加熱ベルト３００の表面や加圧ローラ３４
０の表面に変形や変質が生ずる場合がある。

【００８４】図６は本実施の形態２におけるトルクリミ
ッタ付駆動機構の他の例を示す。モータＭ１から加圧ロ
ーラ３４０までの動力伝達系に、図６に示すような２段
歯車を設ける。軸４００に回転自在に支持された歯車４
０１は図示しない駆動系を介して図２のモータＭ１に連
結される。軸４００にはＣリング４０３が取り付けら
れ、Ｃリング４０３により板バネからなるスリップリン
グ４０４が抜け止めされる。スリップリング４０４は図
示しない駆動系により加圧ローラ３４０に連結された歯
車４０２に接触する。スリップリング４０４はトルクリ
ミッタとして作用し、無負荷の状態では加圧ローラ３４
０は歯車４０１及び４０２を介して、モータＭ１により
回転駆動される。即ち、加圧ローラ３４０が加熱ベルト
３００から離れている状態では、加圧ローラ３４０はモ
ータＭ１により回転駆動されるが、加圧ローラ３４０が
加熱ベルト３００に接触する際には、スリップリング４
０４の作用で、ストレスが吸収され加熱ベルト３００及
び加圧ローラ３４０の弾性層３０２、３４２の変形や損
傷が防止される。

【００８５】＜実施の形態３＞実施の形態３は、加圧ロ
ーラの圧着／圧着解除を行う駆動手段の駆動力を小さく
し、該駆動手段として小型で消費電力の少ないモータを
使用することを可能にした例である。

【００８６】図７は本実施の形態に係る定着装置の構成
を示す。図７に示す定着装置５０は図１における定着装
置３０として使用することができる。

【００８７】図７において、５００は加熱ローラであ
り、金属製で円筒状の基体５０１とフッ素樹脂からなる
離型性で耐熱性の表面層５０２からなり、内部にハロゲ
ンランプからなる熱源Ｈが設けられる。５１０は加圧ロ
ーラであり、金属製で円筒状の基体５１１とシリコンゴ
ム等の耐熱性の弾性層５１２からなる。５２０は分離
爪、５３０は定着後の記録材Ｐを搬送する定着排紙ロー
ラ、Ｇは記録材Ｐの進入を案内する案内部材である。

【００８８】加圧ローラ５１０は支持部材５５１に回転
自在に支持される。支持部材５５１は付勢手段としての
コイルバネ５５２によって図の上方に付勢される。５４
０は軸５４１において回転自在に支持された支持レバー
であり、２本の支持腕５４２を有する。支持部材５５１
は２本の支持腕の間で図における上下方向に移動可能に
支持されている。

【００８９】図７（ｂ）は作動状態にある定着装置５０
を示し、この状態では、加圧ローラ５１０は加熱ローラ
５００にコイルバネ５５２により所定の圧力で圧着して
おり、図７（ａ）は非作動状態にある定着装置５０１を
示し、図７（ａ）の状態は回転カム５６０がコイルバネ
５５２の付勢を弱める方向に支持レバー５４０を回転さ
せた状態である。図７（ａ）の状態では、加圧ローラ５
１０は非付勢の状態となって加熱ローラ５００から離れ
る。そして、定着装置５０の作動時に、回転カム５６０
が支持レバー５４０を回転駆動して、図７（ｂ）のよう
に加圧ローラ５１０を加熱ローラ５００に圧着させる。

【００９０】このような回転カム５６０による支持レバ
ー５４０に対する駆動作用に要する力は、定着に必要な
所定圧力を最大とするものである。従来の加圧ローラの
圧着／圧着解除機構では、定着に必要な所定圧力から更
にバネによる付勢を増す方向に支持レバーを駆動してお
り、圧着解除をするには圧着状態から更に増加する付勢
力に打ち勝つ外力が必要になるが、本実施の形態の駆動
機構では圧着状態で付勢力が最大となるので、従来のも
のよりも格段に小さな力で加圧ローラの圧着と圧着解除
を行うことが可能になる。この駆動機構によって圧着／
圧着解除用の駆動手段としてのモータＭ２に消費電力が
低く、低コストで小型のモータを用いることが可能にな
る。

【００９１】図８は、実施の形態３における定着装置の
他の例を示す。本例においては、支持レバー５４０に設
けた支持腕５４２が加圧ローラ５１０の支持部材５５１
の上昇を制限するストップ部５４２Ａを有する。ストッ
プ部５４２Ａにより加圧ローラ５１０は、定着装置の非
作動時に、確実に加熱ローラ５００から離れた状態に保
持される。

【００９２】

【発明の効果】請求項１、２、３、４、６、９、１０、
１２、１６又は１７の発明により、待機状態において離
間状態にあった加圧部材を画像形成時に圧着させる際
に、ストレスが発生して加熱部材又は加圧部材の変形や
変質を生じさせるが、圧着時に加圧部材又は加熱部材を
慣性回転の状態にしてから圧着させるので、前記のよう
なストレスが避けられ、変形や変質が防止される。

【００９３】請求項５、７、８又は１３の発明により加
熱部材の熱容量を小さくすることが出来るので加熱の立
ち上がり時間が短縮され、待機状態において熱源への電
力供給を絶つか又は供給しても低レベルの電力で十分で
あるので、画像形成装置のエネルギー消費を効果的に抑
制することが可能になる。

【００９４】請求項１１の発明により、加熱部材と加圧
部材の圧着時に、特に、効果的にストレスを防止するこ
とができる。

【００９５】請求項１４、１５又は１７の発明により、
加熱部材に加圧部材を圧着させる付勢手段の付勢を弱め
る方向の作用で両者間を離間させるので、圧着解除に必
要な力が小さく、圧着／圧着解除を行う駆動手段の消費
エネルギーを下げることが出来るとともに、該駆動手段
のコストを低減することができる。

【００９６】請求項１６の発明により、加熱部材と加圧
部材を待機時において、確実に離間させることが可能に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るカラープリンタの全
体構成図である。

【図２】本発明の実施の形態１に係る定着装置の構成を
示す図である。

【図３】本発明の実施の形態１における制御系のブロッ
ク図である。

【図４】制御手段が行う制御のフローチャートである。

【図５】本発明の実施の形態２にかかる定着装置におけ
る加圧ローラの断面図である。

【図６】本発明の実施の形態２におけるトルクリミッタ
付駆動機構の例を示す図である。

【図７】本発明の実施の形態３に係る定着装置の構成を
示す図である。

【図８】本発明の実施の形態３に係る定着装置の他の例
を示す図である。

【符号の説明】

１０ドラム３０定着装置３００加熱ベルト３１０支持ローラ３２０、５００加熱ローラ３４０、５１０加圧ローラ３４５、４０４スリップリング３６０支持レバー３７０、５５２コイルバネ３８０、５６０回転カムＭ１、Ｍ２モータＣＬクラッチＰ記録材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナー像を加熱する加熱部材に対向して
加圧部材を接離可能に設け、前記加熱部材に前記加圧部
材を圧着させた状態で、トナー像を担持する記録材を前
記加熱部材と前記加圧部材との間に通すことにより定着
を行う定着装置において、前記加熱部材と前記加圧部材とを圧着状態と離間状態と
に切り換える切換手段及び、前記離間状態で前記加熱部材及び前記加圧部材を駆動す
る駆動手段を有し、前記切換手段は、前記離間状態から前記圧着状態に切り
換える際に、前記駆動手段から前記加熱部材又は前記加
圧部材のいずれか一方を切り離し、前記駆動手段から切
り離された前記加熱部材又は前記加圧部材が慣性により
動いている状態で、前記駆動手段により駆動されている
相手に接触するような切り換えを行うことを特徴とする
定着装置。
【請求項２】前記加熱部材を駆動して記録材を搬送す
る駆動手段を有す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】前記切換手段は、前記加圧部材を変位さ
せて、前記圧着状態と前記離間状態とを形成することを
特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】前記切換手段は、前記加圧部材を前記駆
動手段から切り離すことを特徴とする請求項１〜３のい
ずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】前記加熱部材は、加熱ベルトからなり、
該加熱ベルトを記録材に接触させることにより、定着が
行われることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項
に記載の定着装置。
【請求項６】前記加熱部材を加熱する加熱手段を有す
ることを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
【請求項７】前記加熱手段は、熱源及び該熱源により
加熱され、前記加熱ベルトを張架し、加熱する加熱ロー
ラを有することを特徴とする請求項６に記載の定着装
置。
【請求項８】前記加熱ベルトは基体及び該基体上に形
成された耐熱性弾性層を有することを特徴とする請求項
５〜７のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項９】前記加熱部材及び前記加圧部材はローラ
からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項
に記載の定着装置。
【請求項１０】トナー像を加熱する加熱部材に対向し
て加圧部材を接離可能に設け、前記加熱部材に前記加圧
部材を圧着させた状態で、トナー像を担持する記録材を
前記加熱部材と前記加圧部材との間に通すことにより定
着を行う定着装置において、前記加熱部材及び前記加圧部材を、前記加熱部材と前記
加圧部材とが離れた状態で駆動する駆動手段を有し、該駆動手段は、トルクリミッタを介して前記加熱部材又
は前記加圧部材の一方を駆動することを特徴とする定着
装置。
【請求項１１】前記トルクリミッタは、１９．６×１
０^-4＜Ｑ＜９．８×１０^-3（Ｎ・ｍ）の範囲の伝達トル
クＱを有することを特徴とする請求項１０に記載の定着
装置。
【請求項１２】前記加熱部材は加熱ローラからなるこ
とを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の定着
装置。
【請求項１３】前記加熱部材は加熱ベルトからなるこ
とを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の定着
装置。
【請求項１４】トナー像を加熱する加熱部材、該加熱部材に対向して配置された加圧部材、該加圧部材を付勢する付勢手段及び該付勢手段を制御することにより、前記加圧部材を前記
加熱部材に対する圧着状態から圧着解除状態に切り換え
る切換手段、を有する定着装置において、前記付勢手段による付勢力
は、圧着状態よりも圧着解除状態の方が弱まることを特徴とする定着装置。
【請求項１５】前記付勢手段は、前記圧着解除状態に
おいて無付勢状態を形成することを特徴とする請求項１
４に記載の定着装置。
【請求項１６】前記付勢手段は、前記圧着解除状態に
おいて付勢状態を形成することを特徴とする請求項１４
に記載の定着装置。
【請求項１７】記録材に未定着のトナー像を形成する
像形成手段及び、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の定着装置を備え
たことを特徴とする画像形成装置。