JP4010121B2

JP4010121B2 - 定着方法

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Publication number: JP4010121B2
Application number: JP2001156870A
Authority: JP
Inventors: 宏史夫馬; 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: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2021-05-25
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Description

【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おける定着方法の改良に関する。
【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方法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方法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と、該加熱部材に対向する加圧部材とを互いに離間状態にして両者を回転駆動し、
前記加圧部材の回転駆動を停止して前記加圧部材を慣性回転させ、
前記加圧部材が慣性回転している間に前記加熱部材と前記加圧部材とを接触させ、
接触した前記加熱部材と前記加圧部材との間に記録材を通すことにより、トナー像を定着することを特徴とする定着方法。
２．前記加熱部材を駆動手段で駆動することにより、記録材を搬送することを特徴とする前記１に記載の定着方法。
３．切換手段で前記加圧部材を変位させることにより、前記加熱部材と前記加圧部材とを接触・離間させることを特徴とする前記１又は前記２に記載の定着方法。
４．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、定着を行うことを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の定着方法。
５．加熱手段により前記加熱部材を加熱することを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載の定着方法。
６．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５に記載の定着方法。
７．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４に記載の定着方法。
８．前記加熱部材として加熱ローラを用い、前記加圧部材として加圧ローラを用いることを特徴とする前記１〜７のいずれか１項に記載の定着方法。
【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１０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ＬＥＤ（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１２ｄ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、４００〜７８０ｎｍ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１３１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１３１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１８０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７０〜２００μｍ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。３２０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３００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３４０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Ｍ１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３４２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３００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３００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３４０が加熱ベルト３００に接触するように、クラッチＣＬ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（Ｆ９）。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３４０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４０１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３４０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４０４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。５４０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５１０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１〜８のいずれかの発明により、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４又は７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。
【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

トナー像を加熱する加熱部材と、該加熱部材に対向する加圧部材とを互いに離間状態にして両者を回転駆動し、
前記加圧部材の回転駆動を停止して前記加圧部材を慣性回転させ、
前記加圧部材が慣性回転している間に前記加熱部材と前記加圧部材とを接触させ、
接触した前記加熱部材と前記加圧部材との間に記録材を通すことにより、トナー像を定着することを特徴とする定着方法。
前記加熱部材を駆動手段で駆動することにより、記録材を搬送することを特徴とする請求項１に記載の定着方法。
切換手段で前記加圧部材を変位させることにより、前記加熱部材と前記加圧部材とを接触・離間させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着方法。
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、定着を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着方法。
加熱手段により前記加熱部材を加熱することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着方法。
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５に記載の定着方法。
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４に記載の定着方法。
前記加熱部材として加熱ローラを用い、前記加圧部材として加圧ローラを用いることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の定着方法。