JPH11231701A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブリスタやトナーブリスタの発生を防止しつ
つ、部品破損等の発生も防止することのできるベルトニ
ップ方式の定着装置を提供する。 【解決手段】 加熱定着部材１と、加熱定着部材１と圧
接される定着位置Ａと離間される待機位置Ｂとの間で移
動可能に配設される無端ベルト状のベルト定着部材３
と、前記ベルト定着部材３を移動させるベルト移動手段
４と、定着位置以外においてベルト定着部材３を回転駆
動するベルト駆動手段５とを備える定着装置において、
定着位置Ａ及び待機位置Ｂからのベルト定着部材３の移
動が検知される移動検知手段６と、前記移動検知手段６
により、定着位置Ａからのベルト定着部材３の移動が検
知された条件下でベルト駆動手段５の動作を開始させ、
待機位置Ｂからのベルト定着部材３の移動が検知された
条件下でベルト駆動手段５の動作を停止させるベルト制
御手段７とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ
ー、ファクシミリなどの画像形成装置において未定着ト
ナー画像を加熱・加圧定着させるための定着装置に係
り、特に、ベルト状の定着部材が用いられる所謂ベルト
ニップ方式の定着装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の定着装置としては、加熱
ロール等の加熱定着部材に対してロール状やベルト状の
加圧部材を圧接配置し、加熱定着部材と加圧部材との間
に形成された圧接部（ニップ部）に未定着トナー画像を
担持した用紙を通過させ、用紙上の未定着トナー画像を
加熱・加圧することにより用紙上に定着させるものが知
られている。

【０００３】また、近年、この種の定着装置が用いられ
る画像形成装置、特にフルカラー画像形成装置において
は、トナー画像の発色性や画像品質を向上させるという
観点から、記録用紙として用紙の表面または表裏両面に
合成ゴムや合成樹脂等からなるコート層を数μｍ〜数十
μｍの厚さにコーティングした所謂コート紙が用いられ
るようになってきている。

【０００４】前記コート紙上に形成された未定着トナー
画像を上記の定着装置において定着させる場合、コート
紙に必要以上の熱量が加えられると、コート紙上のコー
ト層が部分的に押し上げられる、所謂ブリスタと呼ばれ
る現象（以下、単にブリスタという）が発生することが
ある。この現象は、コート紙の内部においてコート紙中
に含まれる水分が定着装置の加熱定着部材によって加熱
されて気化、膨張し水蒸気となったときに、この水蒸気
の外部への放散がコート紙表面のコート層により阻害さ
れ、結果としてコート層の薄い部分やコート層が欠如し
ている部分から集中的に外部に放出されてしまうために
生ずるものである。よって、このようなブリスタが発生
すると、コート紙表面の平滑性が失われ、コート紙上の
画像に画質障害を生じることとなる。

【０００５】また、前記ブリスタと呼ばれる現象以外に
も、例えばフルカラー画像のように密度の高い未定着ト
ナー画像が形成されたコート紙を上記定着装置によって
定着させる場合、コート紙上のトナー層に気泡が発生す
る、所謂トナーブリスタと呼ばれる現象（以下、単にト
ナーブリスタという）を生じることもある。この現象
は、トナーに含まれる水分やコート紙中に含まれる水分
が定着装置の加熱定着部材によって加熱されて気化、膨
張し水蒸気となったときに、これらの水蒸気の用紙裏面
側への放散がコート紙表面ののコート層によって阻害さ
れ、結果としてコート紙上のトナー層が存在する部位か
ら集中的に外部に放出されてしまうために生ずるもので
ある。従って、このようなトナーブリスタが発生した場
合にも、ブリスタと同様に、コート紙上の画像に画質障
害を生じることとなる。

【０００６】上記のブリスタやトナーブリスタを防止し
うる技術的手段としては、以下に示す二つの方法が既に
知られている。第一の方法は、定着動作を高温且つ短時
間で行う方法であり、これは、記録用紙の表面だけ加熱
して記録用紙内部まで熱が伝わらないうちに定着動作を
完了させることにより、記録用紙内部の水分の蒸発を抑
え、ブリスタやトナーブリスタの発生を防止するもので
ある。また、第二の方法は、記録用紙の裏面側に加える
熱量を少なくする方法であり、上記第一の方法と同様に
記録用紙内部の水分の蒸発を抑え、ブリスタやトナーブ
リスタの発生を防止するものである。

【０００７】しかしながら、上記第一の方法を採用する
場合には、定着装置を高温に維持する必要があり、その
分だけ定着装置の消費電力が増大してしまう。特に、高
速の定着装置への適用時には更に消費電力の増大をきた
すこととなり、消費電力に制限のある高速の定着装置へ
の適用が難しいという問題があった。

【０００８】また、第二の方法の場合には、前記第一の
方法と比較して加熱時間は相対的に長い時間が必要とさ
れるものの、用紙裏面側の温度を低く抑えることで消費
電力を抑えることができ、従って高速の定着装置への適
用も可能となる。

【０００９】上述のような加熱時間を長くすることがで
き且つ定着速度を高速化できる定着装置として、例えば
特開平５−１５０６７９号公報に示すように、複数のロ
ールに張架された無端ベルト状の定着ベルトを加熱ロー
ルに圧接させる所謂ベルトニップ方式の定着装置が知ら
れている。ところが、この種のベルトニップ方式の定着
装置にあっては、次のような問題が生じる。

【００１０】すなわち、上記ベルトニップ方式の定着装
置を用いて、コート紙の定着を行う場合について考えて
みると、待機中は定着装置が停止することから、待機時
の定着ベルトの表面温度は、加熱ロールと圧接する部分
のみが加熱ロールと略同等の温度まで加熱されて高くな
る一方、他の部分は低温のままとなる。従って、この状
態から定着動作を開始した場合には、定着ベルトの周長
方向にそって部分的に高温の部分が生ずることとなり、
その結果、定着ベルトの高温部分に記録用紙がニップさ
れるような場合には、ブリスタ及びトナーブリスタが発
生するおそれがある。

【００１１】このようなベルト定着温度の表面温度の不
均一さは、定着動作を開始する前に定着ベルトを空回転
させることにより解消されるが、これでは、定着ベルト
の表面温度が、定着時に略加熱ロールの表面温度と同一
の温度まで上昇してしまうために、ブリスタ及びトナー
ブリスタの発生を防止することができなくなってしま
う。

【００１２】そこで、本願出願人は、上記第二の方法を
実現可能な定着装置として、特願平１０−１８６５号に
おいて、加熱ロールの表面に、複数のロールによって張
架された加熱源を有する定着ベルトを圧接させ、前記加
熱ロールと定着ベルト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
って定着処理を行う定着装置において、前記加熱ロール
の設定温度と定着ベルトの設定温度を異なる値に設定
し、前記加熱ロールと定着ベルトとを接触及び離間させ
る接離手段を設けるとともに、前記ベルト定着部材を独
自に回転駆動させる駆動手段を設けたものについて提案
を行っている。

【００１３】そして、上記の定着装置において、スタン
バイ中は接離手段により加熱ロールと定着ベルトとを離
間させ、駆動手段によって定着ベルトを空回転させ、定
着端ベルトを加熱ロールよりも低い温度に加熱して定着
ベルトの表面温度を加熱ロールよりも低い一定の温度に
加熱するとともに、定着時には接離手段によってこれら
加熱ロールと定着ベルトとを圧接させるようにすれば、
定着時に定着ニップ域において用紙の表裏から加わる温
度に差を生じることとなるため、記録用紙内部の水分の
蒸発を抑え、ブリスタ及びトナーブリスタを防止するこ
とが可能となる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の技術
的手段においては、定着ベルトの移動開始・終了のタイ
ミングと駆動手段による定着ベルトの駆動開始・停止の
タイミングとの関係が重要となる。例えば、加熱ロール
と定着ベルトとが離間される前に駆動手段による定着ベ
ルトの駆動が開始されるような場合には、加熱ロールと
定着ベルトとが圧接されたまま別個に駆動されることと
なり、特に、両者間に速度差があるような場合には、加
熱ロール及び定着ベルトの各駆動源に不要の負荷がかか
ってしまい駆動源の構成部品の破損等を生じやすくなる
という技術的課題が見られる。また、加熱ロールと定着
ベルトとが離間された状態から圧接された状態へと移行
する際、加熱ロールと定着ベルトとが圧接された後も駆
動手段による定着ベルトの駆動が停止されない場合に
は、やはり加熱ロールと定着ベルトとが圧接されたまま
別個に駆動されることとなり、上記と同様のトラブルを
生ずるおそれがある。

【００１５】更に、加熱ロールから定着ベルトを離間さ
せた際に、定着ベルトが駆動手段とギヤ機構等を介して
連結されるタイプにあっては、駆動手段の動作開始タイ
ミングを正確に制御しないと、ギヤ機構等の噛み合い不
良等が生ずるという懸念もある。

【００１６】本発明は、このような技術的課題を解決す
るためになされたものであって、定着ベルトの移動開始
・終了のタイミングと駆動手段による定着ベルトの駆動
開始・停止のタイミングとの関係を最適化することによ
り、ブリスタやトナーブリスタの発生を防止しつつ、部
品破損等の発生も防止することのできるベルトニップ方
式の定着装置を提供するものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、図
１に示すように、加熱源を有し回転可能に配設される加
熱定着部材１と、前記加熱定着部材１と異なる温度に加
熱する加熱源を有し複数のロール群２に回転可能に張架
配設され、且つ、加熱定着部材１と圧接されて記録材上
の未定着画像を加熱・加圧定着する定着位置Ａと離間さ
れて待機する待機位置Ｂとの間で移動可能に配設される
無端ベルト状のベルト定着部材３と、前記ベルト定着部
材３を移動させるベルト移動手段４と、定着位置以外に
おいてベルト定着部材３を回転駆動するベルト駆動手段
５とを備える定着装置において、定着位置Ａ及び待機位
置Ｂからのベルト定着部材３の移動が検知される移動検
知手段６と、前記移動検知手段６により、定着位置Ａか
らのベルト定着部材３の移動が検知された条件下でベル
ト駆動手段５の動作を開始させ、待機位置Ｂからのベル
ト定着部材３の移動が検知された条件下でベルト駆動手
段５の動作を停止させるベルト制御手段７とを備えるこ
とを特徴とする。

【００１８】このような技術的手段において、加熱定着
部材１としては、内部または外部に加熱源を有するロー
ル状の部材や無端ベルト状の部材等適宜選定して差し支
えない。

【００１９】また、ベルト定着部材３の移動範囲の一端
である定着位置Ａは、加熱定着部材１とベルト定着部材
３との圧接によって定着に必要な適正ニップ圧力が形成
される位置より適宜選定して差し支えなく、一方、他端
の待機位置Ｂは、少なくとも加熱定着部材１とベルト定
着部材３とが離間される位置より適宜選定して差し支え
ない。

【００２０】更に、ベルト定着部材３を定着位置Ａ及び
待機位置Ｂで移動停止させる制御を確実に行うという観
点からすれば、前記ベルト制御手段７は、移動検知手段
６により定着位置Ａ及び待機位置Ｂへのベルト定着部材
３の到達が検知された条件下で、ベルト定着部材３の移
動を停止させるようベルト移動手段を制御することが好
ましい。

【００２１】次に、上述した技術的手段の作用について
説明する。図１において、ベルト移動手段４によりベル
ト定着部材３が定着位置Ａから待機位置Ｂへの移動を開
始すると、移動検知手段６はベルト定着部材３が定着位
置Ａから移動したことを検知してベルト制御手段７に信
号を送出し、この検知結果に基づいて、ベルト制御手段
７はベルト駆動手段５の動作を開始させる。

【００２２】一方、ベルト移動手段４によりベルト定着
部材３が待機位置Ｂから定着位置Ａへの移動を開始する
と、移動検知手段６はベルト定着部材３が待機位置Ｂか
ら移動したことを検知してベルト制御手段７に信号を送
出しこの検知結果に基づいて、ベルト制御手段７はベル
ト駆動手段５の動作を停止させる。従って、加熱定着部
材１とベルト定着部材３とが圧接される定着位置Ａで
は、ベルト定着部材３の駆動は行われないこととなり、
部品破損等の発生は防止される。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に示す実施の形態
に基づいてこの発明を詳細に説明する。図２は、本発明
が適用された定着装置の実施の一形態を示す。同図にお
いて、符号１１は、加熱源を有して図示しない駆動源に
より矢印方向に所定の速度で回転駆動される加熱定着ロ
ールを示している。本実施の形態において、加熱定着ロ
ール１１は、例えばハロゲンランプからなる加熱源を覆
うコア外径６１ｍｍ、厚み１．５ｍｍのアルミニウム円
筒と、その表面に被覆される厚さ２ｍｍ、硬度３３゜の
シリコンゴム層と、その上にコーティングされる厚さ２
μｍのバイトンゴム（デュポン社の登録商標）層とから
構成されたものであって、図示しない温度制御装置によ
り、その表面温度が例えば１５０℃となるように制御さ
れている。

【００２４】また、この加熱定着ロール１１の下方側に
は、加熱定着ロール１１とニップ域を形成する定着ベル
ト２４を備えたベルトユニット２０が配置されている。
ここで、ベルトユニット２０は、図２及び図３に示すよ
うに、支持ロール２１、２２及び２３に張架され回転可
能に配設された定着ベルト２４とから主として構成さ
れ、これら各支持ロール２１、２２、２３には、それぞ
れの回転軸の中心にシャフト２１ａ、２２ａ、２３ａが
設けられるようになっている。また、各支持ロール２
１、２２、２３の軸方向端部両側には夫々支持板２７が
配設されており、この支持板２７に設けられた孔にシャ
フト２１ａ、２２ａ、２３ａは回転自在にはめ込まれ、
支持されるようになっている。

【００２５】ここで、支持ロール２１、２２、２３は、
ステンレスにより構成され、また、定着ベルト２４は、
厚さ７５μｍ、幅３４０ｍｍ、外径６８ｍｍのポリイミ
ドフィルムに厚さ１００μｍのシリコンゴム及びバイト
ンゴム（デュポン社の登録商標）がコーティングされた
ものが用いられている。

【００２６】また、支持ロール２３内部には、例えばハ
ロゲンランプからなる加熱源が内蔵され、定着ベルト２
４を加熱定着ロール１１とは異なった温度に加熱する加
熱ロールを兼用するようになっている。そして、その加
熱温度は、加熱定着ロール１１よりも３０℃低い温度に
加熱するように設定され、トナー像Ｔを担持する用紙Ｐ
の裏面側へ加えられる熱量が抑えられるようになってい
る。

【００２７】更に、加熱定着ロール１１と定着ベルト２
４との圧接部の定着ベルト２４の内面側には、シリコン
ゴムによって構成された圧力パッド２６が、その両端が
支持板２７に形成された切り欠き部にはめ込まれるよう
にして配設されている。

【００２８】また、このベルトユニット２０には、これ
を支持し且つ移動させるラッチユニット３０が取り付け
られている。本実施の形態において、ラッチユニット３
０は、ベルトユニット２０の両端側からベルトユニット
２０を支持するリフト部材３１と、このリフト部材３１
を回転軸３２を介して揺動させる正逆方向に回転可能な
ステッピングモーター３３とから構成される。

【００２９】ここで、リフト部材３１によるベルトユニ
ット２０の支持は、リフト部材３１の揺動自由端の上部
側に設けられた貫通孔３１ａにシャフト２１ａが貫通、
固定され、且つ、リフト部材３１の上縁部略中央に設け
られた形状略半円状の凹部３１ｂにベルトユニット２０
の圧力パッド２６の下側に支持板２７の両端面を貫通す
るように配設された支持シャフト２８の両端部が搭載さ
れることにより行われている。また、回転軸３２は、図
３に示すように、フレーム５１の両端側面を貫通して回
転自在に設けられ、ステッピングモーター３３は、フレ
ーム５１の外側に設けられるようになっている。

【００３０】更に、支持ロール２１の下方側には、待機
時に定着ベルト２４を空回転させるベルト駆動機構４０
が設けられている。本実施の形態において、ベルト駆動
機構４０は、駆動源となる駆動モーター４１と、駆動モ
ーター４１の駆動力が回転軸４２を介して伝達されるギ
ヤ４３と、待機時にこのギヤ４３と係合して支持ロール
２１を回転駆動するギヤ２５とから構成されている。

【００３１】ここで、回転軸４２は、図３に示すよう
に、フレーム５１の一旦側面を貫通して回転自在に設け
られるものであり、フレーム５１の外側に設けられる駆
動モーター４１の駆動力をギヤ４３に伝達するようにな
っている。また、ギヤ２５は、リフト部材３１の外側で
シャフト２１ａに取り付けられるようになっており、ラ
ッチユニット３０によりベルトユニット２０が下方側に
移動したときにギヤ４３と係合するようになっている。

【００３２】更に、本実施の形態では、図４に示すよう
に、ベルトユニット２０の移動を制御するベルト制御系
１００が設けられている。本実施の形態において、ベル
ト制御系１００は、用紙Ｐの定着装置への進入が検知さ
れる用紙検知センサ１０１と、この用紙検知センサ１０
１の用紙検知信号に基づいてステッピングモーター３３
及び駆動モーター４１の動作を制御する制御装置１０２
とから構成されている。ここで、制御装置１０２は、加
熱定着ロール１１の動作も制御するようになっている。

【００３３】更に、ベルト制御系１００には、ベルトユ
ニット２０の位置が検知される位置検知センサ１０３が
設けられている。本実施の形態において、位置検知セン
サ１０３は、ベルトユニット２０の定着ベルト２４が加
熱定着ロール１１に適正ニップ圧力で圧接される定着位
置と、定着ベルト２４と加熱定着ロール１１とが離間さ
れ且つベルトユニット２０の支持ロール２１に設けられ
たギヤ２５とベルト駆動機構４０のギヤ４３とが完全に
係合する待機位置とを検知するものである。そして、こ
の位置検知センサ１０３の検知結果に基づいて、制御装
置１０２は、ベルトユニット２０の位置制御手段も兼用
するようになっている。本実施の形態において、用紙検
知センサ１０１及び位置検知センサ１０３としては、例
えば光センサ等が用いられる。

【００３４】次に、本実施の形態における定着プロセス
を図５に示すタイミングチャート及び図６に示すフロー
チャートに基づいて説明する。まず、定着処理を行う
前、制御装置１０２は、加熱定着ロール１１の回転を停
止させ、また、ベルトユニット２０を待機位置に待機さ
せ、駆動モーター４１を回転させている。従って、待機
位置ではベルトユニット２０のギヤ２５とベルト駆動機
構４０のギヤ４３とが係合されることにより、定着ベル
ト２４が回転駆動されている。この状態で、加熱定着ロ
ール１１は１５０℃に、また、定着ベルトは１２０℃に
夫々加熱されている。

【００３５】そして、時間ｔ１において、用紙検知セン
サ１０１によるトナー像Ｔを担持した用紙Ｐの進入が検
知されると、制御装置１０２は、加熱定着ロール１１の
回転を開始させ、また、ステッピングモーター３３を動
作させてベルトユニット２０を待機位置から定着位置へ
と移動を開始させる。このとき、駆動モーター４１は、
ベルトユニット２０に移動に伴ってギヤ２５とギヤ４３
との係合が解除される時間ｔ２まで回転して定着ベルト
２４を回転駆動し、これらの係合が解除された時点で回
転を停止する。

【００３６】その後、時間ｔ３でベルトユニット２０が
定着位置へ到達し、これが位置検知センサ１０３によっ
て検知されると、制御装置１０２は、ステッピングモー
ター３３の動作を停止させベルトユニット２０を定着位
置で停止・保持させる。そして、時間ｔ４からｔ５の間
で用紙Ｐ上のトナー像Ｔの定着が行われる。このとき、
加熱定着ロール１１よりも定着ベルト２４側の方が低温
であるため、ブリスタやトナーブリスタ等の発生は防止
される。

【００３７】時間ｔ５にて用紙Ｐが定着ニップ域を通過
すると、制御装置１０２は、ステッピングモーター３３
を逆方向に動作させ、ベルトユニット２０を定着位置か
ら待機位置へと移動を開始させると同時に、駆動モータ
ー４１の回転を開始させギヤ４３を空回転させる。そし
て、時間ｔ６にてギヤ２５とギヤ４３とが係合され、再
び定着ベルト２４はベルト駆動機構４０により回転駆動
されることとなる。

【００３８】また、時間ｔ７でベルトユニット２０が待
機位置へと到達し、これが位置検知センサ１０３によっ
て検知されると、制御装置１０２は、ステッピングモー
ター３３の動作を停止させてベルトユニット２０を待機
位置で停止・保持させる。

【００３９】このように、ベルトユニット２０が定着位
置から待機位置へと移動する際に、ベルト駆動機構４０
のギヤ４３を予め空回転させるようにしているため、ギ
ヤ２５がギヤ４３に当接する場合にも、これらの間で噛
み合わせ不良などを生じることなく、係合が行われる。

【００４０】尚、本実施の形態においては、駆動モータ
ー４１の駆動開始をベルトユニット２０の移動開始時間
ｔ５と同時としていたが、これに限られるものではな
く、前記時間ｔ５からベルトユニットのギヤ２５とベル
ト駆動機構４０のギヤ４３とが当接する時間ｔ６までの
タイミングより適宜選定して差し支えない。

【００４１】また、本実施の形態では、ベルト駆動機構
４０とベルトユニット２０との間の駆動力の伝達をギヤ
によって行っていたが、これに限られるものではなく、
ロールを定着ベルト２４表面に圧接して行ってもよい。
このような態様にあっては、この駆動力の伝達に設けら
れるロールを、定着ベルト２４に離型剤を供給するオイ
ル供給ロールと兼用すれば、部品点数も削減される。

【００４２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ベルト
定着部材の移動開始・終了のタイミングと駆動手段によ
るベルト定着部材の駆動開始・停止のタイミングとの関
係を最適化することができるようにしたので、ブリスタ
やトナーブリスタの発生を防止しつつ、部品破損等の発
生も防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る定着装置の概要を示す説明図で
ある。

【図２】 本発明が適用されたベルト定着装置の実施の
一形態を示す説明図である。

【図３】 実施の形態に係る定着装置を上面から見た説
明図である。

【図４】 実施の形態に係る定着装置の制御系を示す説
明図である。

【図５】 実施の形態に係る定着装置の動作を示すタイ
ミングチャートである。

【図６】 実施の形態に係る定着装置の動作を示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１…加熱定着部材，２…ロール群，３…ベルト定着部
材，４…ベルト移動手段，５…ベルト駆動手段，６…移
動検知手段，７…ベルト制御手段，Ａ…定着位置，Ｂ…
待機位置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱源を有し回転可能に配設される加熱
   定着部材と、 前記加熱定着部材と異なる温度に加熱する加熱源を有し
   複数のロール群に回転可能に張架配設され、且つ、加熱
   定着部材と圧接されて記録材上の未定着画像を加熱・加
   圧定着する定着位置と離間されて待機する待機位置との
   間で移動可能に配設される無端ベルト状のベルト定着部
   材と、 前記ベルト定着部材を移動させるベルト移動手段と、 定着位置以外においてベルト定着部材を回転駆動するベ
   ルト駆動手段とを備える定着装置において、 定着位置及び待機位置からのベルト定着部材の移動が検
   知される移動検知手段と、 前記移動検知手段により、定着位置からのベルト定着部
   材の移動が検知された条件下でベルト駆動手段の動作を
   開始させ、待機位置からのベルト定着部材の移動が検知
   された条件下でベルト駆動手段の動作を停止させるベル
   ト制御手段とを備えることを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の定着装置において、 前記ベルト制御手段は、移動検知手段により定着位置及
   び待機位置へのベルト定着部材の到達が検知された条件
   下で、ベルト定着部材の移動を停止させるようベルト移
   動制御手段を制御することを特徴とする定着装置。