JP6051815B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。

従来、定着装置として、複数の支持ロールに掛け回されて加熱され循環移動する無端の定着ベルトと、１つの支持ロールとの間に定着ベルトを挟んで、この定着ベルトの外面に押し当てられる定着ロールとを備えた定着装置が知られている。この定着装置では、定着ベルトは、複数の支持ロールによって張力が付与された状態で支持されて循環移動する。未定着のトナー像を保持した用紙は定着ベルトと定着ロールの間に挟まれ、その際、定着ベルトと定着ロールから加熱と加圧を受ける。そして、その加熱と加圧によって、トナー像が用紙上に定着される。

ここで、定着ロールとの間に定着ベルトを挟む支持ロールの位置を、定着を行わないときに定着ロールから離す機構を備えた定着装置が提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。この定着装置では、支持ロールと定着ロールとの間に定着ベルトが長時間挟まれたままとなること等に起因した定着ベルトの圧痕の程度が、上記の機構により軽減される。

特開２００１−２４９５６９号公報 特開２００４−２８７１３１号公報

本発明は、ニップ状態の変化を抑えつつ、定着ベルトの張力を緩和することができる定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１の定着装置は、
無端の定着ベルトを備えたベルト組立体と、
上記定着ベルト外面に押し当てられて回転することで定着ベルトを循環移動させ、未定着のトナー像を保持した媒体を定着ベルトとの間に挟んで、定着ベルトと共同してトナー像を媒体上に定着する加圧部材とを備え、
上記ベルト組立体が、さらに、
支持部材と、
上記定着ベルト内面の、定着ベルトを挟んで上記加圧部材と対面する領域に宛がわれて定着ベルトの循環移動により定着ベルト内面が摺動する、上記支持部材に固定された固定部材と、
上記固定部材と共同して、上記定着ベルトを、定着ベルトに張力を付与した状態に支持する、上記支持部材に対し回転自在な１つ以上の支持ロールと、
この定着装置の不使用時に、上記１つ以上の支持ロールのうちのいずれか１つ以上の支持ロールを操作することにより上記定着ベルトの張力を緩和する張力緩和機構とを備え、
前記加圧部材が、当該定着装置の不使用時には前記定着ベルトから離間するものであり、
前記固定部材が、前記加圧部材よりも硬いものであることを特徴とする。

請求項２の画像形成装置は、
静電潜像を形成しトナーで現像してトナー像を形成しトナー像を媒体に引き渡す像形成部と、
上記媒体に引き渡された未定着のトナー像を媒体上に定着させる定着部とを備え、
上記定着部が、
無端の定着ベルトを備えたベルト組立体と、
上記定着ベルト外面に押し当てられて回転することで定着ベルトを循環移動させ、未定着のトナー像を保持した媒体を定着ベルトとの間に挟んで、定着ベルトと共同してトナー像を媒体上に定着する加圧部材とを備え、 上記ベルト組立体が、さらに、
支持部材と、
上記定着ベルト内面の、定着ベルトを挟んで上記加圧部材と対面する領域に宛がわれて定着ベルトの循環移動により定着ベルト内面が摺動する、上記支持部材に固定された固定部材と、
上記固定部材と共同して、上記定着ベルトを、定着ベルトに張力を付与した状態に支持する、上記支持部材に対し回転自在な１つ以上の支持ロールと、
上記１つ以上の支持ロールのうちのいずれか１つ以上の支持ロールを操作することにより上記定着ベルトの張力を緩和する張力緩和機構とを備え、さらに、
この画像形成装置が、上記定着部の不使用時に、上記張力緩和機構に、上記定着ベルトに付与している張力を緩和させる張力緩和制御部を備え、
前記加圧部材が、当該定着装置の不使用時には前記定着ベルトから離間するものであり、
前記固定部材が、前記加圧部材よりも硬いものであることを特徴する。

請求項１の定着装置および請求項２の画像形成装置によれば、例えば固定部材の位置を変更する場合等と比べて、ニップ状態の変化を抑えつつ、定着ベルトの張力を緩和することができる。

本発明の画像形成装置の実施形態を示す構成図である。 定着部の内部構造を示す模式図である。 固定パッドの、ニップ領域Ｎに対応した外周面の形状を示す拡大図である。 張力緩和機構を含む、第２支持ロールのロール支持部を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明の画像形成装置の実施形態を示す構成図である。

図１に示す画像形成装置１は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、高彩度シアン（ＨＣ）、高彩度マゼンタ（ＨＭ）、イエロー（Ｙ）、およびブラック（Ｋ）の各色の画像ユニット１０Ｃ，１０Ｍ，１０ＨＣ，１０ＨＭ，１０Ｙ，１０Ｋを有している。そして、この画像形成装置１は、これら６台の画像ユニット１０Ｃ，１０Ｍ，１０ＨＣ，１０ＨＭ，１０Ｙ，１０Ｋを並列的に配置してなるタンデム型のカラープリンタとなっている。

この画像形成装置１では、単色の画像のプリントが実行されるほか、６色のトナー像からなるフルカラーの画像のプリントも実行される。また、画像形成装置１では、用紙の片面のみへの画像のプリントが実行されるほか、用紙の両面への画像のプリントも実行される。

トナーカートリッジ１８Ｃ，１８Ｍ，１８ＨＣ，１８ＨＭ，１８Ｙ，１８Ｋには、上記の６色それぞれの色のトナーが収容されている。トナーは、例えば平均粒径が２μｍ以上７μｍ以下であり、円相当径が０．９５以上１．０以下である。また、トナーカートリッジ１８Ｃ，１８Ｍ，１８ＨＣ，１８ＨＭ，１８Ｙ，１８Ｋには、トナーの外添剤として潤滑剤も含まれている。

６台の画像ユニット１０Ｃ，１０Ｍ，１０ＨＣ，１０ＨＭ，１０Ｙ，１０Ｋは、ほぼ同様の構成を有しているため、これらを代表してシアンに対応する画像ユニット１０Ｃを取り上げて説明する。画像ユニット１０Ｃは、感光体１１、帯電器１２、露光器１３、現像器１４、および一次転写器１５を備えている。また、画像ユニット１０Ｃには、感光体１１を清掃する感光体クリーナ１６が設けられている。

感光体１１は円筒状の基体表面に感光体層が設けられたドラムであり、表面に形成される像を保持して円筒の軸周りである矢印Ａ方向に回転する。帯電器１２、露光器１３、現像器１４、一次転写器１５、および感光体クリーナ１６は、感光体１１の周囲に矢印Ａ方向の順に配置されている。

帯電器１２は、感光体１１の表面を帯電させる。帯電器１２は、感光体１１の表面に接触する帯電ロールである。帯電器１２には、現像器１４におけるトナーと同極性の電圧が印加されており、接触する感光体１１の表面を帯電させる。

露光器１３は、感光体１１に露光光を照射することで、感光体１１の表面を露光する。露光器１３は、画像形成装置１外部から供給される画像信号に応じたレーザ光を発光し、レーザ光で感光体１１の表面を走査する。

現像器１４は、現像剤を用いて感光体１１の表面を現像する。現像器１４にはトナーカートリッジからトナーが供給される。現像器１４は、磁性キャリアとトナーが混合された現像剤を撹拌することでトナーおよび磁性キャリアを帯電し、帯電したトナーで感光体１１表面を現像する。

一次転写器１５は、中間転写ベルト２０を挟んで感光体１１に対向したロールである。一次転写器１５は、感光体１１に対する電圧が印加されることで、感光体１１上のトナー像を中間転写ベルト２０に転写する。

感光体クリーナ１６は、感光体１１の表面のうち、一次転写器１５で転写が行われた部分に残ったトナー（残留トナー）を除去することによって、感光体１１の表面を清掃する。

また、画像形成装置１には、中間転写ベルト２０、２台の用紙収納部３０、二次転写器４０、定着部５０、用紙搬送部６０、用紙冷却部７０、カール矯正部８０、用紙積載部９０、制御部１００、およびユーザインタフェース部１１０も備えられている。

中間転写ベルト２０は、ベルト支持ロール２１に架け渡された無端のベルトである。中間転写ベルト２０は、画像ユニット１０Ｃ，１０Ｍ，１０ＨＣ，１０ＨＭ，１０Ｙ，１０Ｋ、および二次転写器４０を経由する矢印Ｂの方向に循環移動する。中間転写ベルト２０には、画像ユニット１０Ｃ，１０Ｍ，１０ＨＣ，１０ＨＭ，１０Ｙ，１０Ｋから各色のトナー像が転写される。中間転写ベルト２０は、これら各色のトナー像を保持しながら移動する。また、循環移動について、二次転写器４０の下流側でシアンの画像ユニット１０Ｃの上流側には、ベルトクリーナ２２が配置されている。二次転写器４０による転写後に中間転写ベルト２０上に残った残留トナー等が、このベルトクリーナ２２によって除去される。

２台の用紙収納部３０は、互いに寸法等が異なる用紙を収容する。各用紙収納部３０には、その用紙収納部３０に寸法等が対応した用紙が積み重ねられた状態で収容される。

二次転写器４０は、ベルト支持ロール２１のうちの一つとの間に中間転写ベルト２０および用紙を挟んで回転するロールである。二次転写器４０は、トナーの帯電極性とは逆極性の電圧が印加されることで、中間転写ベルト２０上のトナー像を用紙に転写する。

画像ユニット１０Ｃ，１０Ｍ，１０ＨＣ，１０ＨＭ，１０Ｙ，１０Ｋ、中間転写ベルト２０、および二次転写器４０を合わせたものが、本発明にいう像形成部の一例に相当する。

定着部５０は、トナー像を用紙上に定着させる装置である。定着部５０が、本発明にいう定着装置の一実施形態に相当する。また、この定着部５０は、本発明にいう画像形成装置が有する定着部の一例にも相当している。この定着部５０については、後で詳細に説明する。

用紙搬送部６０は、用紙収容部３０に収容された用紙を取り出して二次転写器４０へと搬送する主搬送路Ｒ１と、両面プリント時に、片面への画像のプリントが終了した用紙を裏返して主搬送路Ｒ１に合流させる両面用搬送路Ｒ２とを有している。

主搬送路Ｒ１には、用紙収容部３０に収容された用紙を取り出す取出ロール６１、取り出された用紙を捌く捌きロール６２、この主搬送路Ｒ１上を矢印Ｃの方向に用紙を搬送する複数の搬送ロール６３が配置されている。主搬送路Ｒ１には、さらに、用紙を二次転写器４０に搬送するレジストレーションロール６４、および、用紙を定着部５０に搬送する搬送ベルト６５も配置されている。

両面用搬送路Ｒ２には、カール矯正部８０からの用紙を用紙積載部９０と、この両面用搬送路Ｒ２上とのいずれかに振り分ける振分部６６、この両面搬送路Ｒ２上を矢印Ｄの方向に用紙を搬送する複数の搬送ロール６３が配置されている。両面用搬送路Ｒ２には、さらに、用紙を裏返すために一時的に収容する一時収容部６７、一時収容部６７から用紙を送り出す送出ロール６８が配置されている。

これら主搬送路Ｒ１および両面用搬送路Ｒ２における用紙の動きについては、後で、画像形成装置１の基本動作と併せて説明する。

用紙冷却部７０は、定着部５０での定着の際に加熱された用紙を冷却するものである。

カール矯正部８０は、定着部５０での加熱および用紙冷却部７０での冷却によって生じる用紙の曲がりを矯正するものである。

用紙積載部９０は、プリントが終了して排出される用紙が積載されるものである。

次に、画像形成装置１の基本動作を説明する。

図１に示す画像形成装置１の基本動作を説明すると、シアンの画像ユニット１０Ｃでは、感光体１１が矢印Ａ方向に回転し、感光体１１の表面が帯電器１２によって帯電する。露光器１３は、外部から供給される画像信号のうちのシアンに対応する画像信号に基づく露光光を感光体１１の表面に照射することで、感光体１１の表面に静電潜像を形成する。現像器１４は、トナーカートリッジ１８Ｃからシアンのトナーの供給を受け、感光体１１の静電潜像をトナーで現像することで、トナー像を形成する。感光体１１は、表面に形成されたシアンのトナー像を保持して回転する。感光体１１の表面に形成されたトナー像は、一次転写器１５によって中間転写ベルト２０に転写される。転写後、感光体１１に残留した残留トナーは、感光体クリーナ１６によって除去される。

中間転写ベルト２０は、矢印Ｂ方向に循環移動している。シアン以外の色に対応する画像ユニット１０Ｍ，１０ＨＣ，１０ＨＭ，１０Ｙ，１０Ｋは、シアンの画像ユニット１０Ｃと同様、それぞれの色に対応するトナー像を形成する。そして、中間転写ベルト２０に、シアンのトナー像に重ねられて、それぞれの色のトナー像が転写されていく。

用紙収容部３０からは、用紙が取出ロール６１によって取り出される。用紙は、搬送ロール６３およびレジストレーションロール６４によって、主用紙搬送路Ｒ１を二次転写器４０に向かって矢印Ｃ方向に搬送される。レジストレーションロール６４は、用紙を、中間転写ベルト２０上にトナー像が転写されるタイミングに基づいて二次転写器４０に送り込む。二次転写器４０は、中間転写ベルト２０のトナー像を用紙に転写する。転写後、中間転写ベルト２０に残留した残留トナーは、ベルトクリーナ２２によって除去される
トナー像が転写された用紙は搬送ベルト６５によって定着部５０に搬送される。定着部５０は、用紙を加熱および加圧し、これにより、トナー像を用紙上に定着する。定着後の用紙は用紙冷却部７０で冷却され、さらにカール矯正部８０で曲がりが矯正される。

本実施形態の画像形成装置１では、ユーザインタフェース部１１０において、用紙の片面のみへの画像のプリントを行うか、用紙の両面への画像のプリントを行うかが指定される。

片面のみへの画像のプリントが指定された場合、制御部１００からの指示により、振分部６６が、カール矯正部８０からの用紙を用紙積載部９０へと向かわせる。

一方、両面への画像のプリントが指定された場合、振分部６６は用紙を両面用搬送路Ｒ２へと向かわせる。この両面用搬送路Ｒ２では、用紙は、まず複数の搬送ロール６３によって矢印Ｄの方向に一時収容部６７まで搬送される。その後、用紙は、一時収容部６７から送出ロール６８によって送り出され、さらに、搬送ロール６３によって矢印Ｄの方向に搬送されて主搬送路Ｒ１に合流する。合流後、主搬送路Ｒ１を矢印Ｃの方向に搬送され、先にトナー像の転写を受けた面とは反対側の面を中間転写ベルト２０に向けた状態で、レジストレーションロール６４によって二次転写器４０に送り出される。そして、この反対側の面にトナー像が転写され、定着部５０で定着され、用紙冷却部７０で冷却され、さらにカール矯正部８０で曲がりが矯正される。そして、今度は、振分部６６によって用紙積載部９０へと振り分けられる。

以上に説明したように、片面のみ、あるいは両面に画像が形成されて用紙積載部９０へと排出された用紙は、この用紙積載部９０上に積載される。

次に、定着部５０について説明する。

図２は、定着部の内部構造を示す模式図である。

この定着部５０は、筐体５１、無端の定着ベルト５２１を備えたベルトモジュール５２、定着ロール５３、ニップ入口案内部５４、およびニップ出口案内部５５を備えている。また、ベルトモジュール５２は、定着ベルト５２１に加えて、固定パッド５２２、第１支持ロール５２３、第２支持ロール５２４、およびベルト温度検出センサ５２５を備えている。

固定パッド５２２は筐体５１に固定されており、第１支持ロール５２３および第２支持ロール５２４は、各ロールの長手方向に延びる回転軸の回りに回転自在に、筐体５１に支持されている。そして、固定パッド５２２、第１支持ロール５２３、および第２支持ロール５２４に定着ベルト５２１が掛け回されている。

定着ベルト５２１は、定着ベルト５２１における内面側から外面側にかけて、ベース層、弾性体層、および離型層とが積層されたものである。ベース層は、ポリイミド樹脂で形成されている。弾性体層は、シリコーンゴムで形成されている。また、離型層は、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）で形成されている。尚、定着ベルトの構造や材質は、上述した本実施形態における構造や材質に限るものではなく他の構造や材質であっても良い。

固定パッド５２２は、ここでは特定しないが、外周面が、例えばアルミニウムやＳＵＳ（Ｓｐｅｃｉａｌ Ｕｓｅ Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ）で形成されたものである。また、本実施形態では、固定パッド５２２には、１本のハロゲンヒータ５２２ａが内蔵されている。固定パッド５２２は、定着時には、このハロゲンヒータ５２２ａによって約１５０℃に加熱される。尚、固定パッド内のハロゲンヒータの本数や、ハロゲンヒータによる加熱温度については、上記の本数（１本）および温度（１５０℃）に限るものではなく、他の本数や温度であっても良い。

第１支持ロール５２３は、ここでは特定しないが、例えばアルミニウムやＳＵＳで形成されたロールである。また、本実施形態では、第１支持ロール５２３には、４本のハロゲンヒータ５２３ａが内蔵されている。第１支持ロール５２３は、定着時には、このハロゲンヒータ５２３ａによって約１９０℃に加熱される。尚、第１支持ロール内のハロゲンヒータの本数や、ハロゲンヒータによる加熱温度については、上記の本数（４本）および温度（１９０℃）に限るものではなく、他の本数や温度であっても良い。

第２支持ロール５２４は、例えばアルミニウムやＳＵＳで形成されたロールである。また、本実施形態では、第２支持ロール５２４には、３本のハロゲンヒータ５２４ａが内蔵されている。第２支持ロール５２４は、定着時には、このハロゲンヒータ５２４ａによって約１９０℃に加熱される。尚、第２支持ロール内のハロゲンヒータの本数や、ハロゲンヒータによる加熱温度についても、上記の本数（３本）および温度（１９０℃）に限るものではなく、他の本数や温度であっても良い。

また、本実施形態では、第２支持ロール５２４は、用紙にトナー像を定着する際に定着ベルト５２１に約１５０ｋｇｆの張力を付与すべく矢印Ｅが示す方向にバネ付勢されている。このバネ付勢については後で詳細に説明する。尚、第２支持ロールによって定着ベルト５２１に付与される張力については、約１５０ｋｇｆに限るものではなく、他の大きさの張力であっても良い。

また、第２支持ロール５２４は、循環移動中の定着ベルト５２１を矢印Ｆが示す方向に捩じることで、定着ベルト５２１の幅方向の位置を制御する機構を介して筐体５１に支持されている。この定着ベルト５２１の幅方向の位置を制御する機構については公知であり、ここでは説明を割愛する。

筐体５１には、定着ロール５３が、定着ロール５３の長手方向に延びる回転軸の回りに回転自在に支持されている。定着ロール５３は、ここでは特定しないが、例えばアルミニウムやＳＵＳで形成されたロールを基体として、この基体側から順に、弾性層と離型層が積層されたものである。弾性層はシリコーンゴムで形成され、離型層はＰＦＡで形成されている。尚、定着ロールの構造や材質は、上述した本実施形態における構造や材質に限るものではなく他の構造や材質であっても良い。

定着ロール５３は、定着の際には定着ベルト５２１を挟んで固定パッド５２２に押し付けられ、定着時以外には固定パッド５２２から離される。この定着ロール５３の固定パッド５２２に対する接離は不図示の機構によって行われるが、この機構についても公知であるので、ここでは説明を割愛する。また、定着の際には定着ロール５３は不図示のモータによって回転駆動される。そして、定着ベルト５２１を挟んで固定パッド５２２に押し付けられた状態での定着ロール５３の回転駆動により、定着ベルト５２１が定着ロール５３の回転に従動して循環移動する。また、この循環移動中は、固定パッド５２２の、定着ロール５３側の面を、定着ベルト５２１の内面が摺動する。

ベルト温度検出センサ５２５は、定着ベルト５２１の温度を検出するセンサである。このベルト温度検出センサ５２５での検出結果は、図１に示す制御部１００に送られる。

定着ベルト５２１が本発明にいう定着ベルトの一例に相当し、ベルトモジュール５２が本発明にいうベルト組立体の一例に相当し、定着ロール５３が本発明にいう加圧部材の一例に相当する。また、筐体５１が本発明にいう支持部材の一例に相当し、固定パッド５２２が本発明にいう固定部材の一例に相当し、第１支持ロール５２３および第２支持ロール５２４が本発明にいう１つ以上の支持ロールの一例に相当する。

本実施形態では、固定パッド５２２、第１支持ロール５２３、および第２支持ロール５２４それぞれに上述したようにハロゲンヒータが内蔵されており、定着時には、これらのハロゲンヒータに通電される。これにより、定着時の定着ベルト５２１は、これらのハロゲンヒータによって加熱される。また、上述したように、定着時には、定着ロール５３が回転駆動されるとともに定着ベルト５２１を挟んで固定パッド５２２に押し付けられる。

ここで、ハロゲンヒータによる固定パッド５２２、第１支持ロール５２３、および第２支持ロール５２４の加熱、定着ロール５３の固定パッド５２２への押付け、および定着ロール５３の回転駆動は、図１に示す制御部１００の制御の下に行われる。

制御部１００には、この画像形成装置１の外部から、形成対象の画像を表す画像信号が供給される。制御部１００は、画像信号が供給されると、定着部５０における固定パッド５２２、第１支持ロール５２３、および第２支持ロール５２４それぞれのハロゲンヒータに通電し、定着ロール５３の固定パッド５２２への押付けおよび回転駆動を実行する。また、このときには、制御部１００は、画像ユニット１０Ｃ，１０Ｍ，１０ＨＣ，１０ＨＭ，１０Ｙ，１０Ｋや用紙搬送部６０等を動作を開始させる。

一方、供給された画像信号について画像形成が終了し、新たな画像信号の供給が無い場合には、制御部１００は、上記の各部の動作を停止するとともに、定着ロール５３の回転駆動の停止および固定パッド５２２からの離隔を実行する。また、制御部１００は、固定パッド５２２、第１支持ロール５２３、および第２支持ロール５２４それぞれのハロゲンヒータへの通電を停止する。

この制御部１００の制御下で実行される定着時には、上記の押付けによって定着ベルト５２１と固定パッド５２２とが互いに圧接される領域（ニップ領域Ｎ）に、未定着のトナー像を保持した用紙が、ニップ入口案内部５４によって矢印Ｃの方向に送り込まれる。用紙は、定着ロール５３と定着ベルト５２１とに挟みつけられて加圧されるとともに、定着ベルト５２１からの熱によって加熱されつつ、ニップ領域Ｎから送り出される。そして、ニップ領域Ｎを通過中に受ける加圧と加熱とによって、トナー像が用紙上に定着される。その後、用紙は、ニップ出口案内部５５によって、定着装置５０外の用紙冷却部７０（図１参照）へと案内される。

ここで、本実施形態では、固定パッド５２２の、ニップ領域Ｎに対応した外周面が次のような形状を有している。

図３は、固定パッドの、ニップ領域Ｎに対応した外周面の形状を示す拡大図である。

固定パッド５２２の外周面の、ニップ領域Ｎに対応した、定着ロール５３が押し付けられる被押圧部分５２２ｂは、本実施形態では、曲率３５ｍｍの凹面形状をなしている。そして、矢印Ｃが示す用紙の搬送方向について、この被押圧部分５２２ｂの上流側のニップ入口部分５２２ｃと、下流側のニップ出口部分５２２ｄが、曲率４ｍｍの凸面形状をなしている。尚、被押圧部分５２２ｂやニップ出口部分５２２ｄの曲率は、上記値の曲率に限るものではなく、他の値の曲率であっても良い。

ニップ領域Ｎの入り口では、固定パッド５２２のニップ入口部分５２２ｃに倣って上方に曲率４ｍｍで曲がっている定着ベルト５２１に案内されて、用紙がこの定着ベルト５２１と定着ロール５３との間に滑り込む。

ニップ領域Ｎでは、固定パッド５２２の被押圧部分５２２ｂの曲率３５ｍｍの形状に応じた範囲にわたって用紙が定着ベルト５２１と定着ロール５３に挟みつけられて加熱および加圧される。ここで、本実施形態では、上述したように、固定パッド５２２の外周面が、アルミニウムやＳＵＳ等といった相対的に硬い材料で形成され、この固定パッド５２２に押し付けられる定着ロール５３にはシリコーンゴム等の弾性層が設けられている。このため、ニップ領域Ｎでは専ら定着ロール５３の外周面が、固定パッド５２２の外周面に倣って変形する。そして、変形の無い固定パッド５２２に巻き付いている定着ベルト５２１は、循環移動に当たって移動速度を一定に維持してニップ領域Ｎを通過する。これにより、ニップ領域Ｎにおける定着ベルト５２１のシワや歪みが抑制され、良質の定着画像が安定的に提供される。

ニップ領域Ｎの出口では、固定パッド５２２のニップ出口部分５２２ｄに倣って上方に曲率４ｍｍで曲げられる定着ベルト５２１と用紙上のトナー像との間にマイクロスリップが生じて、定着ベルト５２１とトナー像との付着力が弱められる。その結果、ニップ領域Ｎの出口では、用紙は、用紙自身が有している紙のコシによって定着ベルト５２１から剥離する。

ここで、上述したように定着ベルト５２１には、図２に示す第２支持ロール５２４によって約１５０ｋｇｆの張力が付与されている。定着時には、定着ベルト５２１は加熱されて柔軟性が増しているために、この張力の下、固定パッド５２２の上記の外周面の形状に倣って曲げられて循環移動する。

一方、非定着時で定着ベルト５２１の加熱が停止されている場合、この定着ベルト５２１が、仮に、上記の張力が付与されたまま冷えていくとすると、定着ベルト５２１に次のような圧痕が生じてしまう恐れがある。

上記のように、ニップ領域Ｎの入り口および出口では、張力が付与された定着ベルト５２１は、固定パッド５２２のニップ出口部分５２２ｄおよびニップ出口部分５２２ｄに倣って曲率４ｍｍで曲げられる。定着ベルト５２１の循環経路の中では、このニップ領域Ｎの入り口および出口での曲率が最も小さい。そして、この曲率は、冷えて柔軟性が低下した定着ベルト５２１が、自身の復元力で元の延びた状態に戻れる曲率よりも小さい。

このため、張力が付与されたまま定着ベルト５２１が冷えると、このように曲げられて張力が掛かったままで柔軟性が低下して、定着ベルト５２１には、その曲げられた形状の痕、即ち圧痕が生じる恐れがある。

ここで、本実施形態では、図１に示す制御部１００の指示で、定着ベルト５２１の張力を緩和する張力緩和機構が設けられている。制御部１００は、非定着時で加熱が停止している定着ベルト５２１について、図２に示すベルト温度検出センサ５２５での検出温度が１００℃を下回ると、張力緩和機構に定着ベルト５２１の張力を緩和させる。

このベルト温度検出センサ５２５での検出温度が１００℃を下回ったときが、本発明にいう「電源投入期間中の当該定着装置の不使用時」の一例に相当する。

尚、この本発明にいう「電源投入期間中の当該定着装置の不使用時」はこれに限るものではない。本発明にいう「電源投入期間中の当該定着装置の不使用時」は、例えば、制御部１００が、供給された画像信号について画像形成が終了し、新たな画像信号の供給が無いと判断したときであっても良い。あるいは、本発明にいう「電源投入期間中の当該定着装置の不使用時」は、定着装置において、用紙の定着後、予め定められた時間を経過しても次の用紙が供給されないとき等であっても良い。

本実施形態では、この張力緩和機構は、第２支持ロール５２４のロール支持部の中に組み込まれている。

図４は、張力緩和機構を含む、第２支持ロールのロール支持部を示す模式図である。

第２支持ロール５２４のロール支持部５２６は、軸受け５２６ａ、支持ブロック５２６ｂ、第１ガイド部材５２６ｃ、圧縮バネ５２６ｄ、第２ガイド部材５２６ｅ、およびカム５２６ｆを備えている。

軸受け５２６ａは、第２支持ロール５２４の回転軸５２４ｂを回転自在に支持している。この軸受け５２６ａは、支持ブロック５２６ｂに固定されている。

第１ガイド部材５２６ｃは、第２支持ロール５２４が定着ベルト５２１に張力を付与する方向（矢印Ｅ１）あるいは張力を緩和する方向（矢印Ｅ２）に延びるガイド溝５２６ｃ＿１を有している。そして、このガイド溝５２６ｃ＿１に、支持ブロック５２６ｂが、矢印Ｅ１が示す方向および矢印Ｅ２が示す方向の双方に移動自在に嵌めこまれている。さらに、このガイド溝５２６ｃ＿１の底と支持ブロック５２６ｂとの間に圧縮バネ５２６ｄが配置されている。

第２ガイド部材５２６ｅは、第１ガイド部材５２６ｃを側面から挟んで、この第１ガイド部材５２６ｃを、矢印Ｅ１と同方向の矢印Ｆ１が示す方向、および矢印Ｅ２と同方向の矢印Ｆ２が示す方向に移動自在に支持している。

カム５２６ｆは、矢印Ｇ１が示す方向の回転により第１ガイド部材５２６ｃの外底面を定着ベルト５２１に向かって押上げる位置に配置されている。

このロール支持部５２６では、カム５２６ｆが、矢印Ｇ１が示す方向に回転すると、第１ガイド部材５２６ｃが矢印Ｆ１方向に移動する。

すると、支持ブロック５２６ｂが圧縮バネ５２６ｄを介して押し上げられ、その支持ブロック５２６ｂによって支持されている第２支持ロール５２４が矢印Ｅ１が示す方向に移動して定着ベルト５２１に張力を付与する。

本実施形態では、圧縮バネ５２６ｄによる付勢力が、カム５２６ｆが第１ガイド部材５２６ｃの外底面を定着ベルト５２１に向かって押上げたときに第２支持ロール５２４が定着ベルト５２１に約１５０ｋｇｆの張力を付与する付勢力となっている。

一方、カム５２６ｆが、矢印Ｇ１とは反対の矢印Ｇ２が示す方向に回転すると、第１ガイド部材５２６ｃが矢印Ｆ２方向に移動する。すると、この第１ガイド部材５２６ｃごと支持ブロック５２６ｂ、延いては、第２支持ロール５２４が矢印Ｅ２が示す方向に移動する。これにより、定着ベルト５２１への張力が緩和される。

このロール支持部５２６が、本発明にいう張力緩和機構の一例に相当する。

本実施形態では、ロール支持部５２６におけるカム５２６ｆの矢印Ｇ１が示す方向あるいは矢印Ｇ２が示す方向への回転が、図１に示す制御部１００の制御の下に次のように行われる。この制御部１００が、本発明にいう張力緩和制御部の一例に相当する。

画像形成装置１の外部から供給された画像信号について画像形成が終了し、新たな画像信号の供給が無い場合、上述したように、制御部１００は、定着ロール５３の回転駆動の停止および固定パッド５２２からの離隔を実行する。さらに、制御部１００は、固定パッド５２２、第１支持ロール５２３、および第２支持ロール５２４それぞれのハロゲンヒータへの通電を停止する。そして、制御部１００は、通電停止後、定着ベルト５２１について、図２に示す温度センサ５２５での検出温度が１００℃を下回ると、カム５２６ｆを矢印Ｇ２が示す方向に回転させる。これにより、ロール支持部５２６で上記の動作が行われて定着ベルト５２１の張力が緩和される。このため、非定着時には、定着ベルト５２１は、ニップ領域Ｎの入り口および出口で緩んだ状態で冷え、ニップ領域Ｎの入り口および出口での上述した圧痕の程度が抑えられることとなる。

ここで、定着ベルト５２１の張力を緩和する方法として、本実施形態とは異なり、固定パッド５２２を定着ベルト５２１から離れる方向に動かして、定着ベルト５２１の張力を緩和するという方法が考えられる。しかしながら、固定パッド５２２を動かす場合、可動部分の製造上のガタ等に起因して、定着ベルト５２１の移動方向についての固定パッド５２２の位置がズレる恐れがある。このような固定パッド５２２の位置のズレはニップ状態の不安定化を招く。

本実施形態では、定着ベルト５２１の張力の緩和が、固定パッド５２２は動かさずに、第２支持ロール５２４を動かすことで行われる。このため、本実施形態では、上記のように固定パッド５２２を動かして定着ベルト５２１の張力を緩和する場合と比べて、ニップ状態の変化を抑えつつ定着ベルト５２１の張力が緩和されることとなる。

また、本実施形態では、ユーザから電源遮断が指示されたとき、定着ベルト５２１の張力が既に緩和されていた場合は、定着ベルト５２１の張力を緩和したままで制御部１００により電源遮断処理が行われる。一方、電源遮断が指示されたとき、定着ベルト５２１の張力が緩和されていなかった場合には、制御部１００は、ロール支持部５２６に定着ベルト５２１の張力を緩和させた後に電源遮断処理を行う。

尚、本実施形態では、本発明にいう張力緩和機構および張力緩和制御部の一例として、電源遮断時と定着ベルトの温度が１００℃を下回ったときとの双方について定着ベルトの張力を緩和するロール支持部５２６および制御部１００を例示している。しかしながら、本発明にいう張力緩和機構および張力緩和制御部は、これらに限るものではない。本発明の張力緩和機構および張力緩和制御部は、例えば電源遮断時にのみ定着ベルトの張力を緩和するものであっても良い。

また、本実施形態では、本発明の画像形成装置の一例としてタンデム型のカラープリンタが例示されている。しかしながら、本発明の画像形成装置は、複数の現像器が回転軸の回りに配置されたいわゆるロータリー型のカラープリンタであっても良く、あるいはモノクロのプリンタであっても良い。また、本発明の画像形成装置は、プリンタに限るものではなく、複写機やファクシミリ等であっても良い。

１ 画像形成装置
１０Ｃ，１０Ｍ，１０ＨＣ，１０ＨＭ，１０Ｙ，１０Ｋ 画像ユニット
１１ 感光体
１２ 帯電器
１３ 露光器
１４ 現像器
１５ 一次転写器
１６ 感光体クリーナ
１８Ｃ，１８Ｍ，１８ＨＣ，１８ＨＭ，１８Ｙ，１８Ｋ トナーカートリッジ
２０ 中間転写ベルト
２１ ベルト支持ロール
２２ ベルトクリーナ
３０ 用紙収納部
４０ 二次転写器
５０ 定着部
５１ 筐体
５２ ベルトモジュール
５２１ 定着ベルト
５２２ 固定パッド
５２２ａ，５２３ａ，５２４ａ ハロゲンヒータ
５２２ｂ 被押圧部分
５２２ｃ ニップ入口部分
５２２ｄ ニップ出口部分
５２３ 第１支持ロール
５２４ 第２支持ロール
５２４ｂ 回転軸
５２５ ベルト温度検出センサ
５２６ ロール支持部
５２６ａ 軸受け
５２６ｂ 支持ブロック
５２６ｃ 第１ガイド部材
５２６ｃ＿１ ガイド溝
５２６ｄ 圧縮バネ
５２６ｅ 第２ガイド部材
５２６ｆ カム
５３ 定着ロール
５４ ニップ入口案内部
５５ ニップ出口案内部
６０ 用紙搬送部
６１ 取出ロール
６２ 捌きロール
６３ 搬送ロール
６４ レジストレーションロール
６５ 搬送ベルト
６６ 振分部
６７ 一時収容部
６８ 送出ロール
７０ 用紙冷却部
８０ カール矯正部
９０ 用紙積載部
１００ 制御部
１１０ ユーザインタフェース部

Claims (2)

1. 無端の定着ベルトを備えたベルト組立体と、
   前記定着ベルト外面に押し当てられて回転することで該定着ベルトを循環移動させ、未定着のトナー像を保持した媒体を該定着ベルトとの間に挟んで、該定着ベルトと共同して該トナー像を該媒体上に定着する加圧部材と、
   前記定着ベルトの温度を検出する温度検出器とを備え、
   前記ベルト組立体が、さらに、
   支持部材と、
   前記定着ベルト内面の、該定着ベルトを挟んで前記加圧部材と対面する領域に宛がわれて該定着ベルトの循環移動により該定着ベルト内面が摺動する、前記支持部材に固定された固定部材と、
   前記固定部材と共同して、前記定着ベルトを、該定着ベルトに張力を付与した状態に支持する、前記支持部材に対し回転自在な１つ以上の支持ロールと、
   前記温度検出器による検出温度が予め決められた閾値温度を下回った場合に、前記１つ以上の支持ロールのうちのいずれか１つ以上の支持ロールを操作することにより前記定着ベルトの張力を緩和する張力緩和機構とを備え、
   前記加圧部材が、当該定着装置の不使用時には前記定着ベルトから離間するものであり、
   前記固定部材が、前記加圧部材よりも硬いものである
   ことを特徴とする定着装置。
2. 請求項１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。

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