JP2008052030A

JP2008052030A - 定着装置

Info

Publication number: JP2008052030A
Application number: JP2006227849A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Komata; 小俣　　晴彦
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-08-24
Filing date: 2006-08-24
Publication date: 2008-03-06

Abstract

【課題】定着ベルトの搖動エラーが発生した場合にトナーまたは記録材の樹脂が定着器に付着することを防止した定着装置を提供することにある。
【解決手段】加熱源を有する定着部材に、加圧部材を圧接させ、前記定着部材と加圧部材との圧接部に未定着トナー像を担持した転写材を通過させることにより、熱及び圧力によってトナー像を定着する定着装置であって、前記定着部材、または、加圧部材は無端ベルトからなり、前記無端ベルトの端面位置の異常を検知する異常検知手段と、前記圧接部に記録材があることを検知する記録材検知手段をもち、前記圧接部に記録材がある時に前記無端ベルトの位置異常を検知した場合、前記圧接部を記録材が通過するまで回転してから無端ベルトの回転を停止することである。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ等の画像形成装置に用いられる定着装置に関するものである。

従来、電子写真方式を利用した複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、潜像形成された感光体上にトナー像を形成し、このトナー像を転写用紙上に転写するか、若しくは中間転写体上に多重転写し、その後、一括して転写用紙上に転写することで、転写用紙上にトナー像を形成し、その後熱圧定着処理を施すことで画像形成するように構成されている。

このような画像形成装置の定着装置としては、特許文献１に記載されているベルトを用いた方式が提案されている（以後、このような定着装置をベルトニップ定着装置と呼ぶ）。

以下、特許文献１で提案されている従来例について図９を用いて説明する。

図９において、１０１は加熱源を有する定着部材としての加熱定着ロールを示すものであり、この加熱定着ロール１は、図示しない駆動源によって矢印方向に沿って所定の周速で回転駆動されるようになっている。

上記加熱定着ロール１は、金属製コア１０２を備えており、表面には、弾性体層１０３としてフッ素ゴムやシリコンゴム等が被覆されているとともに、この弾性体層１０３の表面には、更にトップコート層１０４がコーティングされている。

又、上記金属製コア１０２の内部には、加熱源としてハロゲンランプ１０５が配置されており、加熱定着ロール１０１は、このハロゲンランプ１０５によって表面温度が所定の温度となるよう内部から加熱されるようになっている。上記加熱定着ロール１０１の表面温度は、当該加熱定着ロール１の中央部表面に接触する温度センサ６によって検出され、加熱定着ロール１０１の表面温度が例えば１５０℃となるように、図示しない温度コントローラーによって制御されるように構成されている。

更に、上記加熱定着ロール１０１の表面には、例えば、離型剤としてジメチルシリコンオイル粘度１０００ｃｓ（商品名「ＫＦ−９６」：信越化学株式会社製）が、離型剤供給装置８により均一に供給されている。

又、上記加熱定着ロール１０１の下方には、無端ベルト状の加圧部材として加圧ベルト１１０を備えたベルトモジュール１０９が、所定のニップ幅に亘って圧接するように配置されている。このベルトモジュール９は、加圧ベルト１１０と、この加圧ベルト１１０を張架する３本のロール１１１，１１２，１１３とから主に構成されている。上記加圧ベルト１１０は、例えば、厚さ７５μｍ、幅３００ｍｍ、周長１８８ｍｍのポリイミドフィルム等によって形成され、３本のロール１１１，１１２，１１３により、約８ｋｇの張力にて張架されている。上記３本のロール１１１，１１２，１１３の直径は、例えば、それぞれ２３ｍｍ、１８ｍｍ、１８ｍｍに設定されている。

又、上記３本のロール１１１，１１２，１１３は、例えば、ステンレス等によって円筒状又は円柱状に形成されるが、ロール１１３の回転軸を傾斜させることにより、加圧ベルト１１０の片寄りを防止する所謂ステアリングロールとしてロール１１３を使用する場合には、当該ロール１１３は、ステンレス等の金属から成る円筒状又は円柱状部材の表面に弾性体層を被覆して形成しても良い。

更に、上記ロール１１１とロール１１２との間には、エンドレスベルト１０を加熱定着ロール１０１の表面に所定の圧力で押圧するための圧接部材１１４が配置されている。又、ベルトニップの出口は、圧力ロール１１１がベルト１１０を介して約２０ｋｇｆの荷重で加熱定着ロール１０１に圧接されている。このため、加熱定着ロール１０１の弾性体層１０３は変形し、その表面には歪みεが発生し、転写用紙１１６がそれ自身の剛性により剥離可能となっている。尚、図中、１１５はステンレス製ロール１１１の内部に配設される加圧ベルト１１０を加熱するためのハロゲンランプを示すものである。又、１１７は転写用紙１１６上に転写された未定着トナー像を示すものである。

更に、上記加熱定着ロール１０１の表面には、当該加熱定着ロール１０１の表面を清掃するためのクリーニング装置１２０が配置されている。このクリーニング装置１２０は、供給ロール１２０ａより清掃用のウエブ１２０ｂを供給するとともに、当該清掃用ウエブ１２０ｂを図示しないモータによって回転駆動される巻取ロール１２０ｃにより巻き取る間に、清掃用ウエブ１２０ｂを圧接ロール１２０ｄによって加熱定着ロール１０１の表面に圧接することにより、加熱定着ロール１の表面に付着したオフセットトナー等を除去するように構成されている。

次に加圧ベルトの寄り制御に関して説明する。

一般に無端ベルトを回転駆動する場合には、無端ベルトが回転軸方向に移動してしまうことを防止する構成となっている。特許文献２。無端ベルトが移動できる限界となる部分に、無端ベルト端部が突き当たるように、「突き当て部材」を設置して寄り規制する場合もあるが、無端ベルトが移動する際の力によって突き当て部で座屈してしまったり、突き当て部材に無端ベルトが乗り上げたりしてしまう場合があるため、無端ベルトの位置を検知して、その検知結果を無端ベルトの移動方向を変える手段にフィードバックするアクティブ制御が多く用いられる。

加圧ベルト１１０の寄り制御は、図２に示すように、ステアリングローラ１１３を矢印の方向に動かして、加圧ベルト１１０が寄り切って破断したり、座屈したりしないように制御を行っている。

ベルト端部センサ４０、４１によって、加圧ベルトが端部に来たことを検知して、ステアリングローラ１３のローラ位置を動かして、加圧ベルトの移動方向を逆方向に変える。

このような制御を行っていても、何らかの理由により加圧ベルト１１０が制御範囲を超えて移動してしまう場合があるため、加圧ベルト１１０の移動の限界を検知するベルト異常センサ４２，４３によって、ベルトの端部が検知された場合には直ちに動作を停止して、搖動エラー表示を出すようになっている。

また、画像形成装置が様々な分野で使用されるのに伴い、画質に対する要求も益々高度なものとなっている。特にフルカラー画像の画像品位を上げる要素として、光沢度の均一性の向上が求められている。光沢度を決定付ける要因の一つとしては、出力画像の平滑性が挙げられる。このようなニーズに対して、特許文献３や４には、トナー受容層として熱可塑性樹脂からなる透明樹脂層を設けた記録材に、熱可塑性樹脂からなるカラートナーを転写し、加熱、溶融することによりカラー画像を形成する画像形成方法が開示されている。

それらの画像形成方法においては、望ましい定着装置として、定着ベルトを備えた冷却分離系の定着装置（以下、ベルト定着器と記す）が提案されている。特許文献５や６に記載のベルト定着器は、未定着トナー像を担持した記録材を耐熱フィルムからなる定着ベルトで押圧加熱し、その記録材を定着ベルトに密着させたままの状態で冷却してトナー像を固化させ、トナー像が定着した記録材を定着ベルトから剥離するという構成を取っている。その結果、トナー像は記録材の透明樹脂層に埋め込んだ状態で定着させた記録材表面上の透明樹脂層とトナー像とは、共にベルト表面形状にならって凝固し、記録材全面が平滑な面となるので、光沢性に優れたカラー画像を得る事ができる。

このようなベルト定着器においても、定着ベルトの寄り制御については、ベルト端部検知センサを用いて定着ベルトの寄り方向の変更や、寄り切り防止のエラー表示を出すようにしているものが一般的である。

また、このような画像形成装置に用いられる、樹脂層をもった記録材については、特許文献７では、ガラス転移温度が８５℃以下である熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂層を厚さが１０μｍ程度塗工した電子写真用記録材が提案されている。
特開２００５−２５８１４４号公報特開平２−２６６３８１号公報特開昭６４−３５４５２号公報特開平０５−２１６３２２号公報特開平０４−２１６５８０号公報特開平０４−３６２６７９号公報特開２００３−０８４４７７号公報

しかしながら、以上説明したような定着装置の加圧ベルトの制御方法は、以下のような問題を抱えている。

すなわち、定着部に記録材が通過している状態で停止すると、記録材上のトナーが加熱されすぎてしまい定着ローラにトナーが大量に付着してしまう。

このような場合の復帰動作では、定着ローラのクリーニング部で大量にトナーをクリーニングしなければならず、１回のクリーニングでクリーニングしきれなかったり、また、サーミスタ１０６や、オイル塗布ローラ１０８ｄなどがトナーで汚れてしまったりといった問題が発生する。特に、上記した受容層をもつ記録材を用いた場合には、記録材上のトナー像だけでなく、記録材上の樹脂まで、定着ローラに付着してしまうために、大量の樹脂が定着ローラに付着してしまうことになる。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、定着ベルトの搖動エラーが発生した場合にトナーまたは記録材の樹脂が定着器に付着することを防止した定着装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、
加熱源を有する定着部材に、加圧部材を圧接させ、前記定着部材と加圧部材との圧接部に未定着トナー像を担持した転写材を通過させることにより、熱及び圧力によってトナー像を定着する定着装置であって、
前記定着部材、または、加圧部材は無端ベルトからなり、前記無端ベルトの端面位置の異常を検知する異常検知手段と、前記圧接部に記録材があることを検知する記録材検知手段をもち、前記圧接部に記録材がある時に前記無端ベルトの位置異常を検知した場合、前記圧接部を記録材が通過するまで回転してから無端ベルトの回転を停止することを特徴とする。

また、前記、無端ベルトの回転を停止した後で、エラー表示を出すこと特徴とする。

また、前記記録材が記録材表面に熱可塑性樹脂からなる受容層をもつことを特徴とする。

また、前記異常検出手段を複数備え、記録材が圧接部を通過している場合と通過していない場合とで、異常を検知して停止するタイミングが異なることを特徴とする。

また、前記無端ベルトは無端ベルト上に、加熱部と冷却部とを備え、トナー像を担持した記録材を無端ベルトで押圧加熱し、その記録材を無端ベルトに密着させたままの状態で無端ベルトとともに冷却してトナー像を固化させ、トナー像が定着した記録材を無端ベルトから剥離する定着装置であることを特徴とする。

さらに、前記無端ベルトのクリーニング装置が無いことを特徴とする。

以上のように構成することによって、無端ベルトの異常を検知し、故障を防止するとともに、定着部材にトナーが大量に付着することを防止することができる。

本発明によれば、定着ベルトの搖動エラーが発生した場合にトナーまたは記録材の樹脂が定着器に付着することを防止した定着装置を提供することができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
図３は本発明に係わる定着装置を用いた画像形成装置の一実施の形態を示す構成図である。

図３に示す画像形成装置は、４色フルカラーのレーザプリンタであり、記録材Ｐを表面に担持して搬送する記録材担持体としての転写ベルト１５０と、その回転方向（矢印Ｒ１５０方向）に沿って上流側から順に配置された４個の画像形成部、すなわち第１（イエロー）の画像形成部Ｐａと、第２（マゼンタ）の画像形成部Ｐｂと、第３（シアン）の画像形成部Ｐｃと、第４（ブラック）の画像形成部Ｐｄとを備えている。

第１〜第４の画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、それぞれ専用の感光ドラムを有しており、これら感光ドラムに各色のトナー像が形成される。

感光ドラムの周囲には、それぞれ露光ランプ、一次帯電器、現像器、転写帯電器、及びクリーナが設けられ、画像形成装置本体の上部にはさらに光源装置（不図示）及びポリゴンミラーが配設されている。

光源装置から発せられたレーザ光を、ポリゴンミラーを回転させて走査し、その走査光の光束を反射ミラーによって偏向し、ｆθレンズにより感光ドラムの母線上に集光して露光することにより、感光ドラム上に画像信号に応じた静電潜像が形成される。

現像器には、現像剤としてそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーが、供給装置により所定量充填されている。現像器は、それぞれの感光ドラム上の静電潜像を現像して、イエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像及びブラックトナー像として現像（可視化）する。

記録材Ｐは記録材カセット１０に収容され、そこから給紙ローラ、複数の搬送ローラ、及びレジストローラ１２を経て転写ベルト１５０上に供給され、転写ベルト１５０による搬送で画像形成部に順次送られる。

上述の転写ベルト１５０が駆動ローラ１３によって回転駆動されて、所定の位置にあることが確認されると、記録材Ｐは、レジストローラ１２から転写ベルト１５０に送り出され、第１の画像形成部Ｐａの転写部へ向けて搬送される。これと同時に画像書き出し信号がオンとなり、それを基準としてあるタイミングで第１の画像形成部Ｐａの感光ドラムに対し画像形成を行う。そして感光ドラムの下側の転写部で転写帯電器が電界又は電荷を付与することにより、感光ドラム上に形成された第１色目のトナー像が記録材Ｐ上に転写される。この転写により記録材Ｐは転写ベルト１５０上に静電吸着力でしっかりと保持され、第２の画像形成部Ｐｂ以降に搬送される。

４色のトナー像を転写された記録材Ｐは、転写ベルト１５０の搬送方向下流部で分離帯電器３２により除電されて静電吸着力が減衰させることによって、転写ベルト１５０の末端から離脱する。特に、低湿環境では記録材Ｐが乾燥して電気抵抗が高くなるため、転写ベルト１５０との静電吸着力が大きくなり、分離帯電器２５の効果は大きくなる。通常、分離帯電器２５は、トナー像未定着の状態で記録材Ｐに帯電するため、非接触帯電器が用いられる。

転写ベルト１５０から剥離された記録材Ｐは、定着装置９へ搬送される。

４色のトナー像を転写された記録材Ｐは、定着によりトナー像の混色及び記録材Ｐへの固定が行われ、フルカラー画像が形成され、排紙トレイ６３上に排出される。

本実施例の定着装置についてさらに詳しく図１を用いて説明する。

図１において、１０１は加熱源を有する定着部材としての加熱定着ロールを示すものであり、この加熱定着ロール１は、不図示の駆動源によって矢印方向に沿って所定の周速で回転駆動されるようになっている。上記加熱定着ロール１は、金属製の芯金１０２を備えており、この芯金１０２としては、例えば、アルミニウムや鉄等から成るものが用いられる。上記芯金１０２の表面には、弾性体層１０３としてシリコンゴムが被覆されているとともに、この弾性体層１０３の表面には、更にフッ素樹脂の離型層１０４がコーティングされている。

又、上記芯金１０２の内部には、加熱源としてハロゲンランプ１０５が配置されており、加熱定着ロール１０１は、このハロゲンランプ１０５によって表面温度が所定の温度となるよう内部から加熱されるようになっている。上記加熱定着ロール１０１の表面温度は、当該加熱定着ロール１０１の中央部表面に接触する温度センサ１０６によって検出され、加熱定着ロール１０１の表面温度が例えば１５０℃となるように、不図示の温度制御装置によって制御されるように構成されている。

又、上記加熱定着ロール１０１の下方には、無端ベルト状の加圧部材として加圧ベルト１１０を備えたベルトモジュール１０９が、所定のニップ幅に亘って圧接するように配置されている。このベルトモジュール１０９は、加圧ベルト１１０と、この加圧ベルト１０を張架する３本のロール１１１，１１２，１１３とから主に構成されている。

上記加圧ベルト１１０は、例えば、厚さ１００μｍ、幅３４０ｍｍ、周長１８８ｍｍのポリイミドフィルム等によって形成され、３本のロール１１１，１１２，１１３により、約１２ｋｇの張力にて張架されている。３本のロール１１１，１１２，１１３は、それぞれ内部にハロゲンヒータ等の加熱源１１５を持ち、加圧ベルト１１０を暖める加熱ロール１１１と、定着ロール１に加圧ベルト１１０を介して加圧する加圧ロール１１２と、加圧ベルトの長手方向の移動を制御するステアリングローラ１１３である。上記３本のロール１１１，１１２，１１３の直径は、例えば、それぞれ１８ｍｍに設定されている。

又、上記３本のロール１１１，１１２，１１３は、例えば、ステンレス等によって円筒状又は円柱状に形成されており、ステアリングロール１１３の回転軸を傾斜させることにより、加圧ベルト１１０の片寄りを防止することができる。更に、上記ロール１１１とロール１１２との間には、エンドレスベルト１１０を加熱定着ロール１０１の表面に所定の圧力で押圧するための圧接部材１１４が配置されている。又、ベルトニップの出口は、加圧ロール１０２がベルト１１０を介して約２０ｋｇｆの荷重で加熱定着ロール１に圧接されている。このため、加熱定着ロール１０１の弾性体層１０３は変形し、その表面には歪みεが発生し、転写用紙１１６がそれ自身の剛性により剥離可能となっている。

上記圧接部材１１４は、ベースプレート１１４ａの表面に弾性層１１４ｂを積層するとともに、この弾性体層１１４ｂの表面を低摩擦層１１４ｃによって被覆して構成されており、ベースプレート１１４ａ側に配置された圧縮コイルスプリング１８によって加熱定着ロール１に向けて押圧されている。上記ベースプレート１１４ａとしては、例えば、幅（ベルトの走行方向）２０ｍｍ、長さ（紙面の垂直方向）３４０ｍｍ、厚さ５ｍｍのステンレス鋼製のものが用いられる。又、弾性層１１４ｂとしては、ゴム硬度１５°のシリコーンスゴムから成る厚さ５ｍｍのものが用いられる。尚、ここでゴム硬度は、高分子科学社製のアスカーＣタイプのスポンジ用ゴム硬度計により、荷重１ｋｇｆを負荷して計測した結果である。

ここで、定着部材の設定温度と無端ベルト状の定着部材の設定温度を異なる値に設定し、前記定着部材と無端ベルト状の定着部材とを接触及び離間させる接離手段を設けるとともに、前記無端ベルト状の定着部材を独自に回転駆動させる駆動手段を設けるように構成されている。

図４は加圧ベルトの搖動制御の詳細を示す図である。加圧ベルトユニット１１９を上から見た図である。

ステアリングローラ１１３は図示しないモータによって、図の左側の部分が３ｍｍ移動するようになっていて、ベルト端部位置センサ４０がＯＮになると、ステアリングローラ１１３の右側は上に移動し、加圧ベルト１１０は右側へ移動する。そして、ベルト端部位置センサ４１がＯＮになると、今度はステアリングローラ１１３の右側は下に移動し、加圧ベルト１１０は左側へ移動する。

通常このような制御を行っているが、なんらかの異常によって、加圧ベルト１１０が制御できなくなる場合があるため、ベルト端部異常センサ４２、４３が設置されており、加圧ベルト１１０が寄り切ることを防止している。

さて、本発明では、ベルト端部異常センサ４２、４３がベルトを検知しても、圧接部の記録材を排出するまで回転し続けても、加圧ベルト１１０がその他の板金などの部分に触れて破断したり、座屈したりしないようにする構成とした。

より具体的には加圧ベルト１１０の寄り速度はセンサ４０が検知してから、センサ４１が検知するまで加圧ベルト１１０が約２０周回転する。したがって、ベルト１周で約０．５ｍｍ移動している。

次に、圧接部での記録材の検知について説明する。圧接部に記録材があるか無いかについては、定着器の前後に設けられた、入口センサ１４０と出口センサ１４１によって検知する。入口センサ１４０と出口センサ１４１との距離は１００ｍｍである。本定着装置の最大通紙長さは４５７ｍｍである。

したがって入口、出口センサ間距離を足して５５７ｍｍがベルト端部異常センサ４２、４３がベルトを検知した後で回転させる最大長さとなる。加圧ベルト１１０が５５７ｍｍ回転するときの移動距離は、５５７÷１８８＝２．９６回転するので、正常なステアリング動作であれば、約１．５ｍｍ移動することになる。

しかしながら、異常検知センサ４２，４３が検知する状態は、正常な移動速度であるとは限らないので、マージンを約３倍と考えて、実際に加圧ベルト１１０が端部板金に擦れる部分から５ｍｍ内側に異常検知センサ４２，４３を設置した。

以上のような構成において、ベルト端部異常センサ４２、４３がベルトを検知した場合でも、入口センサ１４０と出口センサ１４１によって記録材が圧接部にあることを検知している間は加圧ベルト１１０の回転を継続して、圧接部に記録材が無くなってから加圧ベルト１１０の回転を停止して、表示部にエラー表示を出すようにした。

このような構成とすることで、圧接部に記録材があるときは、加圧ベルト１１０の回転を停止せずに排紙する構成となったので、記録材上のトナーによって、定着ローラが汚れることが無くなり、定着ローラのクリーニング動作が容易になった。

本実施例では、加圧ベルトの搖動制御に関して、本発明を用いたがこのような系に限定される訳ではなく、定着ベルトのステアリング制御に関しても好適であることは言うまでもない。

また、記録材が圧接部にあることの検知は上記の検出手段に限らず、レジストローラなどの給紙タイミングと搬送パスの長さ、プロセススピードから算出してもよい。

以上述べたように、定着ベルトの搖動エラーが発生した場合に大量のトナーが定着器に付着することを防止した定着装置を提供することができた。

＜実施の形態２＞
図５は本発明の実施の形態２における定着装置の加圧ベルトの搖動制御を示したものである。

実施例１の画像形成装置、および、定着装置の動作とほぼ同様であるが、異常検知センサ４２，４３の外側３ｍｍの位置に異常検知センサ４４，４５が追加されている。

検知センサ４２，４３が加圧ベルト１１０を検知していて、圧接部に紙があるときは、実施例１と同様に、記録材が排紙された後に停止する。紙が無いときには、検知センサ４２，４３から加圧ベルト１１０が離れるまで給紙を受け付けないようにしている。検知センサ４４，４５が加圧ベルト１１０を検知した場合には紙が在っても無くても緊急停止する。紙の通紙前には、検知センサ４２，４３が検知していなかったのに、通紙後に連続してセンサを切るということは、ベルトの寄り速度が非常に速くなっている異常が発生していると考えられるからである。

＜実施の形態３＞
実施例３は、図６に示すように実施例１の画像形成装置で画像形成したあとで、さらにベルト定着器Ｆによる表面処理を行う構成となっている。

図７に定着装置Ｆの拡大模型図を示す。本実施例における定着装置Ｆはベルト定着器である。このベルト定着器Ｆは、第一定着ローラ（以下、定着ローラと記す）５１と、この定着ローラ５１から所定間隔を保ち配設された分離ローラとしての回転ローラ（以下、分離ローラと記す）５３と、この分離ローラ５３の上側に配設されたテンションローラとしての回転ローラ（以下、テンションローラと記す）５４と、を有する。この３本のローラ５１・５３・５４間にエンドレス（無端状）の定着ベルト５７を懸回張設してある。この定着ベルト５７を挟み定着ローラ５１に対峙して圧接される加圧ローラとしての第二定着ローラ（以下、加圧ローラと記す）５２を有する。そして、定着ローラ５１と分離ローラ５３との間の定着ベルト部分において、分離ローラ５３寄りの位置で定着ベルト外面に当接させて配設された補助ローラ５５を有する。また、定着ベルト５７の内側で、定着ローラ５１と分離ローラ５３との間に配設され、定着ローラ５１と分離ローラ５３との間の定着ベルト部分を空冷する冷却ファン５６を有する。上記の定着ローラ５１、加圧ローラ５２、分離ローラ５３、テンションローラ５４、補助ローラ５５は互いに実質的に並行に配列されている。

定着ローラ５１は同心円状に３層構造を採用しており、コア部分、弾性層、離型層を有している。コア部分は直径４４ｍｍ、厚さ５ｍｍのアルミニウム製中空パイプにより構成される。弾性層はＪＩＳ−Ａ硬度５０度、厚さ３００μｍのシリコンゴムにより構成される。離型層は厚さ５０μｍのＰＦＡにより構成される。コア部分の中空パイプ内部には、熱源（ローラ加熱ヒータ）としてのハロゲンランプ５８が配設されている。

加圧ローラ５２も同様の構成を採用している。弾性層は厚さ３ｍｍのシリコンゴムを用いる。これは弾性層により定着ニップを稼ぐためである。５９は加圧ローラ５２のコア部分の中空パイプ内部に配設した熱源（ローラ加熱ヒータ）としてのハロゲンランプである。

定着ローラ５１と加圧ローラ５２は定着ベルト５７を挟ませて所定の押圧力で圧接させて記録材搬送方向において所定幅の加熱・加圧部としての定着ニップ部Ｎを形成させている。加圧ローラ５２の加圧力は、総圧で４９０Ｎ（５０ｋｇｆ）とした。このときの定着ニップ部Ｎの幅は５ｍｍであった。

ここで、定着ローラ５１の表面硬度は、定着ベルト５７に合わせて選ぶ必要がある。定着ローラ５１の表面硬度が軟らかいと定着ベルト５７が撓んでしまい、トナーを記録材の受容層の中に十分に押し込めずトナー段差が残ったままになってしまう。定着ベルト５７の硬度が柔らかい場合は、定着ローラ５１の硬度は十分硬くするために、弾性層を薄くしたり、無くしてＰＦＡの表層のみとしたり、さらには、アルミニウムのコアのみで用いたりしてもよい。

定着ベルト５７は本実施例では後述するようにシロキサン変性ポリイミドの単層のベルトを用いた。ベルト表面（記録材Ｐに接する面）は鏡面状にしてある。

定着ローラ５１は不図示の駆動機構により矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動される。この定着ローラ５１の回転駆動により定着ベルト５７が矢印の時計方向に回動状態になる。分離ローラ５３・テンションローラ５４・加圧ローラ５２・補助ローラ５５は定着ベルト５７の回転に伴い従動回転する。テンションローラ５４は定着ベルト５７に所定の張力を与えている。

定着ローラ５１と加圧ローラ５２のそれぞれ内部に配設されるハロゲンランプ５８・５９に電力が供給され、ハロゲンランプ５８・５９の発熱により定着ローラ５１と加圧ローラ５２が内部加熱されて表面温度が上昇する。定着ローラ５１と加圧ローラ５２の表面温度はそれぞれ不図示のサーミスタによって検知され、それらのサーミスタの検知温度が不図示の制御回路にフィードバックされる。制御回路は各サーミスタから入力する検知温度が定着ローラ５１と加圧ローラ５２とにそれぞれ設定した所定の温度に維持されるようにハロゲンランプ５８・５９に供給する電力を制御する。すなわち、定着ローラ５１と加圧ローラ５２を所定の温度に温調管理して定着ニップ部Ｎの温度を所定の定着温度に温度管理する。

転写ベルト機構Ｅ側からベルト定着器Ｆ側に送られた、表面に未定着トナー画像を有する記録材Ｐは定着ニップ部Ｎの定着ベルト５７と加圧ローラ５２との間に導入されて定着ニップ部Ｎを挟持搬送される。記録材Ｐの未定着トナー画像面が定着ベルト５７の表面に対面する。記録材Ｐは定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく過程で加熱・加圧されて各色トナー像の混色及び記録材Ｐへの固定（定着）が行われる。同時に、記録材Ｐは定着ベルト５７の表面に密着する。その後、記録材Ｐは定着ベルト５７に密着した状態で定着ベルト５７の回転と共に、定着ニップ部Ｎと分離ローラ５３との間である冷却領域（冷却部）Ｒを搬送される。この冷却領域Ｒにおいて、記録材Ｐは冷却ファン５６及びそれを囲むエアダクト５６ａ内を流れるエアフローの作用により強制的に効率よく冷却される。冷却ファン５６によって紙面に直交するエアフローが生じている。

このように定着ベルト５７の表面に密着状態の記録材Ｐは、冷却領域Ｒで十分に冷却され、分離ローラ５３の位置へ至り、分離ローラ５３により定着ベルト５７の曲率が変化する領域で定着ベルト５７の表面から自らの剛性（こし）により剥離（曲率分離）される。

補助ローラ５５は、定着ローラ５１から分離ローラ５３にいたる定着ベルト冷却領域Ｒの途中において記録材Ｐが定着ベルト５７の表面から剥がれて、画像が乱れたり、搬送できなくなったりすることを防止する。

冷却手段５６は、ファンに限らず、接触型の冷却方式でも可能なのは言うまでもない。ペルチェ素子、ヒートパイプ、水の循環型冷却装置を用いても良い。

光沢画像形成物を出力するために記録材Ｐとして表面に樹脂からなるトナー受容層（受像層、光沢化層）を持つ記録材を用いている場合には、該記録材が定着ニップ部Ｎを挟持搬送される過程において定着ニップ部Ｎの熱により、受容層の温度が上昇して軟らかくなり、さらに定着ニップ部Ｎの圧力が加わることによりトナーがその高温の受容層中に埋没される。同時に、記録材は定着ベルト５７の表面に密着される。その後、記録材Ｐは定着ベルト５７に密着した状態で定着ベルト５７の回転と共に冷却領域Ｒを搬送されて強制的に効率よく十分に冷却される。そして、分離ローラ５３により定着ベルト５７の曲率が変化する領域で定着ベルト５７の表面から曲率分離する。

図８の（ａ）は記録材Ｐの受容層ｂ上に未定着トナー像ｔが載っている定着前状態の記録材の模式図である。（ｂ）はトナー像が受容層中に埋没された定着後状態の記録材の模式図である。トナー像を受容層ｂに埋め込んだ状態で定着させた記録材表面上の受容層ｂと定着トナー像ｔａとは、共に鏡面状のベルト表面形状にならって凝固し、記録材表面全面が平滑な面となるので、光沢性に優れた画像を得る事ができる。

本発明に用いた記録材Ｐについてさらに詳しく説明すると、このコート紙は最表層のトナー受容層が定着温度付近で溶けることが最大の特徴である。これによりトナー像を記録材に定着する際にトナー像がトナー受容層内に埋め込まれるために上述したトナーによる段差が減少する。

このような具体例を紹介すると、上記した顔料塗工層をもつコート紙に透明樹脂層を設けることによって製造される。

これにより下層に顔料層があり高白色で平滑な面が形成されているため、最表層の樹脂層に顔料を混ぜる必要がなく白色度を上げるといった機能も不要となるため、表面の熱可塑性の透明樹脂層は、光沢度を上げることと、トナー像を埋め込むといった機能を優先した設計が可能となる。さらに新規にコート紙を製造しなくても済むといったメリットもある。

このような記録材としては、王子製紙（株）製PODスーパーグロスコート紙などが上市されている。

具体的に製造方法の一例を紹介すると、基材上に上記した顔料塗工層を形成したコート紙をベース紙として、ベース紙の片面、または、両面に、熱可塑性樹脂を、グラビアコーター等を用いて塗工することで所望のコート紙を作ることができる。

透明樹脂層を構成する樹脂としては、ポリエステル樹脂、スチレン−アクリル酸エステル樹脂、スチレン−メタクリル酸エステル樹脂等を用いることができるが、特にポリエステル樹脂を用いることが好ましい。ポリエステル樹脂を構成する多価アルコール成分と多価カルボン酸成分としては、下記のものが例示される。

多価アルコール成分としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ビスフェノールＡにオレフィンオキサイドを付加したモノマー等を用いることができる。

多価カルボン酸成分としては、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、ドデシルコハク酸、ｎ−オクチルコハク酸、ｎ−ドデシルコハク酸、１，２，４−ベンゼントリカルボン酸、１，２，４−シクロヘキサントリカルボン酸、１，２，４−ナフタレントリカルボン酸、１，２，５−ヘキサントリカルボン酸、１，３−ジカルボキシ−２−メチル−２−メチレンカルボキシプロパン、テトラ（メチレンカルボキシ）メタン、１，２，７，８−オクタンテトラカルボン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸およびこれらの酸の低級アルキルエステル等を用いることができる。

透明樹脂層を構成するポリエステル樹脂は、上記多価アルコール成分の１種以上と多価カルボン酸成分の１種以上との重合により合成される。またトナーの樹脂成分としては、カラートナーではポリエステル樹脂が用いられ、モノクロトナーでは、スチレン−アクリル樹脂が主に用いられていることから、透明樹脂層を形成する熱可塑性樹脂としては、トナーとの相溶性の高いものを選ぶことが好ましい。

したがって、ポリエステル樹脂、スチレン−アクリル酸エステル樹脂、スチレン−メタクリル酸エステル樹脂等の中から目的に応じて１種或いは２種以上の混合物が使用される。

さらに透明樹脂層には、その透明性を阻害しない範囲内で、顔料、離型剤、導電剤等を含有させることができる。その場合、樹脂層全重量に対し、主成分の樹脂量は８０重量％以上であることが好ましい。さらに透明樹脂層は、温度２０℃、相対湿度８５％において、その表面電気抵抗が８．０×１０⁸ Ω以上になるようにその組成を調整されたものが好ましい。

なお、このような製法に限定されることはなく、表面が定着温度付近で溶ける溶融特性をもつ熱可塑性樹脂層が設けられたコート紙であれば、必ずしも多層構成にする必要はなく、顔料などの様々な添加物を加えてもよいことは言うまでもない。

このような定着ベルトの搖動制御の方法としては、実施例１のステアリング方法とほぼ同様である。

具体的には、ステアリングローラ５４の軸の方向をずらすことによって行う。

端面検知センサ４０，４１異常検知センサ４２，４３も同様に配置されている。このような冷却分離を用いたベルト定着器では、ウェブクリーニングや、ブレードクリーニングを用いるとベルト表面がキズ付いてしまうため、クリーニング装置は設置されていない。冷却分離では、トナーが十分に加熱、冷却されるために、少量だけ、定着ベルトに付着することがないため、定着ベルトの表層材料を離型性の高い材料にすれば、通常動作では、クリーニング装置が無くても画像不良などはおきない。しかしながら、ジャムや、エラーなどによって、記録材が定着ニップに挟まったまま、停止してしまうと、記録材上のトナー像だけでなく、記録材上の樹脂層までが溶融し、定着ベルトに付着してしまう。このように大量の樹脂がベルトに付着してしまうと、簡単なクリーニングではクリーニングしきれなかったりすることがおきてしまう。

したがって、本実施例でも、ベルト端部異常センサ４２、４３がベルトを検知した場合でも、入口センサ１４０と出口センサ１４１によって記録材が圧接部にあることを検知している間は加圧ベルト１１０の回転を継続して、圧接部に記録材が無くなってから加圧ベルト１１０の回転を停止して、表示部にエラー表示を出すようにした。

このような構成とすることで、圧接部に記録材があるときは、加圧ベルト１１０の回転を停止せずに排紙する構成となったので、記録材上のトナーや、樹脂によって、定着ベルトが汚れることが無くなり、定着ベルトのクリーニング動作が容易になった。

本発明に係る定着装置の構成断面図である。本発明に係る定着装置のベルトユニットの構成図である。本発明に係る定着装置の構成断面図である。本発明に係る定着装置のベルトユニットの構成図である。本発明に係る定着装置のベルトユニットの構成図である。本発明に係る定着装置の構成断面図である。本発明に係る定着装置の構成断面図である。受容層にトナーが埋め込まれる状態の模式図である。従来の定着装置の構成断面図である。

符号の説明

１０１定着ロール
１０５ハロゲンランプ
１０９ベルトユニット
１１０加圧ベルト
１１１加熱ロール
１１２加圧ロール
１１３ステアリングロール
１１４圧力付与部材
１１４ｄ加圧部温度センサ
１２１離間手段
１３０加圧ロール温度センサ
１３１加圧ロール温度センサ

Claims

加熱源を有する定着部材に、加圧部材を圧接させ、前記定着部材と加圧部材との圧接部に未定着トナー像を担持した転写材を通過させることにより、熱及び圧力によってトナー像を定着する定着装置であって、
前記定着部材、または、加圧部材は無端ベルトからなり、前記無端ベルトの端面位置の異常を検知する異常検知手段と、前記圧接部に記録材があることを検知する記録材検知手段をもち、前記圧接部に記録材がある時に前記無端ベルトの位置異常を検知した場合、前記圧接部を記録材が通過するまで回転してから無端ベルトの回転を停止することを特徴とする定着装置。
前記、無端ベルトの回転を停止した後で、エラー表示を出すこと特徴とする請求項１に記載の定着装置。
前記記録材が記録材表面に熱可塑性樹脂からなる受容層をもつことを特徴とする請求項１〜２に記載の定着装置。
前記異常検出手段を複数備え、記録材が圧接部を通過している場合と通過していない場合とで、異常を検知して停止するタイミングが異なることを特徴とする請求項１〜３に記載の定着装置。
前記無端ベルトは無端ベルト上に、加熱部と冷却部とを備え、トナー像を担持した記録材を無端ベルトで押圧加熱し、その記録材を無端ベルトに密着させたままの状態で無端ベルトとともに冷却してトナー像を固化させ、トナー像が定着した記録材を無端ベルトから剥離する定着装置であることを特徴とする請求項１〜４に記載の定着装置。
前記無端ベルトのクリーニング装置が無いことを特徴とする請求項１〜５に記載の定着装置。