JP2012022014A - 定着装置、画像形成装置、及び画像定着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】定着ベルトに対する加圧ローラの圧力が低いときの、定着ベルト及びローラの損傷を防止する。
【解決手段】弾性層を有する定着ローラと；この定着ローラに巻き掛けられた定着ベルトと；この定着ベルトを前記定着ローラとの間に張るサテライトローラと；前記定着ベルトを前記定着ローラとの間に挟持する加圧ローラと；前記定着ベルトから離れた位置で印刷媒体を剥離する剥離部と；前記定着ローラと前記加圧ローラとのニップ圧を変える圧変更機構と；前記ニップ圧が第１のニップ圧であるときに前記定着ベルトを第１の方向へ回し、前記ニップ圧が前記第１のニップ圧よりも低い第２のニップ圧であるときに前記定着ベルトを前記第１の方向とは逆の第２の方向へ回す定着装置。
【選択図】図２

Description

画像形成装置に搭載され、トナー画像を記録媒体に定着する定着装置に関する。

電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置は、表面を一様に帯電させた例えばドラム状の感光体に選択的な露光を施して潜像を形成し、この潜像をトナーによって顕在化する。そして、感光体上に顕在化されたトナー像を印刷媒体に転写し、定着装置を構成する定着ベルト、定着ローラ及び加圧ローラにより形成された定着ニップに通過させて画像を印刷媒体に定着させる。すなわち、定着温度まで加熱された定着ベルトを介して定着ローラと加圧ローラを高いニップ圧の下で回転させ、熱と圧力をかけて、画像を印刷媒体に定着させる。

定着装置では、定着以外の状態において、定着ベルト、定着ローラ、及び加圧ローラの寿命を延ばすために、定着ベルトを介して定着ローラと加圧ローラとのニップ圧を低くした状態で回転させる。このような定着装置では、定着ローラと加圧ローラとのニップ圧を低くして回転させた際に定着ベルトの撓みが生じ、定着ベルトの撓みがニップよりも印刷媒体の搬送方向の下流側に位置する剥離部材に接触することがある。

目的は、定着ベルトに対する加圧ローラの圧力が低いときの、定着ベルト及びローラの損傷を防止する定着装置、画像形成装置、及び画像定着方法を提案することにある。

上記目的を達成するために、定着装置は、弾性層を有する定着ローラと；この定着ローラに巻き掛けられた定着ベルトと；この定着ベルトを前記定着ローラとの間に張るサテライトローラと；前記定着ベルトを前記定着ローラとの間に挟持する加圧ローラと；前記定着ベルトから離れた位置で印刷媒体を剥離する剥離部と；前記定着ローラと前記加圧ローラとのニップ圧を変える圧変更機構と；前記ニップ圧が第１のニップ圧であるときに前記定着ベルトを第１の方向へ回し、前記ニップ圧が前記第１のニップ圧よりも低い第２のニップ圧であるときに前記定着ベルトを前記第１の方向とは逆の第２の方向へ回す駆動装置と；を備えることをその要旨とする。

第一の実施形態における定着装置を搭載した画像形成装置を示す概略構成図である。 第一の実施形態における定着装置の正面図である。 第一の実施形態における定着装置を上面から見た概略構成図である。 第一の実施形態におけるギア列を示す図である。 第一の実施形態におけるギア列の斜視図である。 第一の実施形態における定着ローラ及び加圧ローラを示す図である。 第一の実施形態における定着装置の制御装置を示すブロック図である。 第一の実施形態における画像形成装置の動作を示すフローチャートである。 第二の実施形態におけるギア列を示す図である。 第二の実施形態における画像形成装置の動作を示すフローチャートである。 変形例における定着ローラ及び加圧ローラを示す図である。

以下に添付図面を参照して、定着装置、画像形成装置、及び画像定着装置の制御方法の最良な実施の形態を詳細に説明する。
（第一の実施形態）

図１は、第一の実施形態の定着装置３７を搭載した画像形成装置１の内部構成例を示す概略構成図である。

画像形成装置１は、スキャナ部２、排紙部３及び画像形成部６を備える。スキャナ部２は、原稿面を光学的に走査することにより原稿上の画像をカラー画像データ（多値の画像データ）あるいはモノクロ画像データ（二値の画像データ）として読取る。排紙部３は、画像形成され画像形成装置１から排出された印刷媒体Ｐを収容する。

画像形成部６は、カラー画像データあるいはモノクロ画像データに基づく画像を印刷媒体Ｐに形成する。画像形成部６は、中間転写ベルト１０の下側に沿って並列に配置されるイエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４組の画像形成ステーション１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、及び１１Ｋを備える画像形成ユニット１１を有する。

各画像形成ステーション１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、及び１１Ｋは、同じ構成であり、従って、ブラック用の画像形成ステーション１１Ｋについてその構成及び動作を説明し、他の画像形成ステーションには、対応する符号を付す。

画像形成ステーション１１Ｋは、感光体ドラム１２Ｋを有している。感光体ドラム１２Ｋの周囲には、矢印ｍで示す回転方向に沿って、それぞれ帯電チャージャ１３Ｋ、現像装置１４Ｋ、及び感光体クリーニング装置１６Ｋが配置される。感光体ドラム１２Ｋの帯電チャージャ１３Ｋから現像装置１４Ｋに至る間のドラム表面に、レーザ露光装置１７による露光々が照射される。露光々が照射されると回転する感光体ドラム１２Ｋ上に静電潜像が形成される。

現像装置１４Ｋは、ブラック（Ｋ）の例えばトナー及びキャリアから成る二成分現像剤を有する。現像装置１４Ｋは、感光体ドラム１２Ｋ上の静電潜像にブラックのトナーを供給する。

中間転写ベルト１０は、バックアップローラ２１、従動ローラ２０及び第１〜第３のテンションローラ２２〜２４により張架される。中間転写ベルト１０は、感光体ドラム１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、及び１２Ｋに対向し接触する。中間転写ベルト１０の感光体ドラム１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ及び１２Ｋに対向する位置には、感光体ドラム１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ及び１２Ｋ上に形成される画像であるトナー像を中間転写ベルト１０に１次転写するための、１次転写ローラ１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、及び１８Ｋが設けられる。各１次転写ローラにより、各感光体ドラムに形成された各色のトナー像が、中間転写ベルト１０の移動に伴って中間転写ベルト上に順次転写され、カラー像となる。

中間転写ベルト１０の２次転写部には、２次転写ローラ２７が配置される。２次転写部では、バックアップローラ２１に２次転写バイアスが印加される。レーザ露光装置１７の下方には２次転写ローラ２７に印刷媒体Ｐを供給する給紙カセット４が設けられる。画像形成装置１の右側には手差しにより印刷媒体Ｐを給紙する手差し部３１が設けられる。

給紙カセット４から２次転写ローラ２７に到る間には、給紙カセットから印刷媒体Ｐを搬送するために、ピックアップローラ４ａ、分離ローラ２８ａ、搬送ローラ２８ｂ及びレジストローラ３６が設けられる。手差し部３１の手差しトレイ３１ａからレジストローラ３６に到る間には、手差しトレイ３１ａ上の印刷媒体Ｐを搬送するために、手差しピックアップローラ３１ｂ、手差し分離ローラ３１ｃが設けられる。

印刷媒体Ｐは中間転写ベルト１０と２次転写ローラ２７間に挟持され搬送される間、中間転写ベルト１０上のトナー像を２次転写される。２次転写終了後、中間転写ベルト１０はベルトクリーナ１０ａによりクリーニングされる。印刷媒体Ｐの走行方向に沿って、２次転写ローラ２７の下流には定着装置３７が設けられる。給紙カセット４または手差し部３１から給紙される印刷媒体Ｐは、搬送経路３４に沿って、レジストローラ３６、２次転写ローラ２７を経て、定着装置３７に搬送される。

定着装置３７の下流には、ゲート３３が設けられ、排紙ローラ４１方向あるいは、再搬送ユニット３２方向に振り分ける。排紙ローラ４１に導かれた印刷媒体Ｐは排紙部３に排紙される。再搬送ユニット３２に導かれた印刷媒体Ｐは、再度２次転写ローラ２７方向に導かれる。

図２は定着装置３７を正面から見た概略構成図であり、図３は定着装置３７を上面から見た概略構成図である。定着装置３７は、定着ローラ３８とサテライトローラ１４１とに掛け渡される無端状の定着ベルト４２と、加圧ローラ４３を有する。定着ローラ３８は、例えば２ｍｍ厚さの芯金３８ａの周囲に、弾性層としての８．５ｍｍ厚さの発砲ゴム（スポンジ）層３８ｂを被覆して形成する。定着ローラ３８の外径は例えば４８．５ｍｍである。サテライトローラ１４１の外径は例えば１７ｍｍである。サテライトローラ１４１は、例えばアルミ製の金属パイプの表面をコーティングして形成する。金属パイプの材料は、鉄、銅、ステンレス等でも良い。また、金属パイプの代わりにさらに熱伝導率の高いヒートパイプを用いても良い。サテライトローラ１４１は、定着ローラ３８の弾性層に比べて硬く変形しにくい。ばね４４がサテライトローラ１４１を定着ローラ３８から遠ざかるほうへと付勢する。

定着ベルト４２は、金属層である例えば４０μｍの厚さのニッケルの金属導電層上に、２００μｍ厚さのシリコンゴムのソリッドゴム層、３０μｍ厚さのＰＦＡ（ポリテトラフルオロエチレン）チューブの離型層を順次積層する。定着ベルト４２は、例えば円筒状にした時に、外径が６０ｍｍとなる。定着ベルト４２は、ばね４４によって、定着ローラ３８とサテライトローラ１４１の間で張られる。

定着装置３７は、定着ベルト４２の外周に、別途説明するベルト加熱部を備えており、このベルト加熱部により、定着ベルト４２は、定着温度まで加熱される。

定着ベルト４２の周囲には、上述のように加熱される定着ベルト４２のセンタ部の温度を検知する第１の温度センサ５３ａ及び、定着ベルト４２サイド部の温度を検知する第２の温度センサ５３ｂが配置される。第１の温度センサ５３ａ及び第２の温度センサ５３ｂとして例えば、非接触で赤外線を検知するサーモパイル式センサを用いる。第１の温度センサ５３ａ及び第２の温度センサ５３ｂを用いて、定着ベルト４２の幅方向の温度分布をコントロールする。定着ベルト４２の温度を検知する温度センサは２つに限定されない。温度センサを３つとし、定着ベルト４２のセンタ部と両サイド部を測定して、幅方向の温度分布を制御しても良い。

加圧ローラ４３は、例えば芯金４３ａの周囲にゴム層４３ｂを有する。加圧ローラ４３の外径は、例えば５０ｍｍである。ゴム層としては、例えばシリコンゴムあるいはフッ素ゴムを用いる。加圧ローラ４３は、周囲にローラ温度センサ４７を有する。加圧ローラ４３は定着ローラ３８及び定着ベルト４２に対して圧接される。加圧ローラ４３の圧接により、定着ベルト４２と加圧ローラ４３の間にニップ部５０が形成される。加圧ローラ４３にも、電磁誘導ヒータあるいはハロゲンランプ等の加熱装置を設けて、ＦＣＯＴ（Ｆｉｒｓｔ Ｃｏｐｙ Ｏｕｔｐｕｔ Ｔｉｍｅ）の更なる高速化を図ることも可能である。定着ローラ３８に対する加圧ローラ４３の圧力であるニップ圧は調整可能である。

加圧ローラ４３は、駆動部である駆動モータ５１により矢印ｔ方向に回転する。以下、矢印ｔ方向への回転を順回転、矢印ｔ方向とは逆の方向である矢印ｓ方向への回転を逆回転とする。定着ローラ３８、サテライトローラ１４１、及び定着ベルト４２は、加圧ローラ４３に従動して矢印ｖ方向に回転する。駆動モータ５１は、駆動速度を調整可能である。

定着装置３７は、定着ベルト４２と加圧ローラ４３とのニップ部５０を矢印ｗ方向に上流側から下流側へ通過する印刷媒体Ｐにトナー像を定着させる。熱とニップ圧により溶融したトナーによって定着ベルト４２や加圧ローラ４３に付着する印刷媒体Ｐを、定着ベルト４２から剥離する剥離部５２ａ及び、加圧ローラ４３から剥離する剥離部５２ｂを、ニップ部５０の下流側に備える。定着ベルト４２と剥離部５２ａ間の幅は、約０．３ｍｍ〜０．５ｍｍである。

定着装置３７は、定着ベルト４２の外周に、ベルト加熱部であるコイル５６を有する。図３に示すように、第１のコイル５６ａは、定着ベルト４２の幅方向の中央を含むセンタ部を発熱させる。第２のコイル５６ｂ及び第３のコイル５６ｃは、定着ベルト４２の幅方向の中央を含まない両サイド部を発熱させる。第２のコイル５６ｂ及び第３のコイル５６ｃは直列に接続され、同じ制御で駆動される。第１のコイル５６ａ、第２のコイル５６ｂ、及び第３のコイル５６ｃは、選択的に切り替えて駆動する。いずれも例えば２００Ｗ〜１５００Ｗまで出力調整可能である。

各コイル５６ａ〜５６ｃは、各磁性体コア５７ａ〜５７ｃとそこに巻きつけられた導線５８を有する。導線５８として例えば、耐熱性のポリアミドイミドで被覆した直径０．５ｍｍの銅線材を１６本束ねたリッツ線を用いる。導線５８に高周波電流を流すと、各コイル５６ａ〜５６ｃは磁束を発生する。この磁束により、定着ベルト４２の金属導電層の抵抗値によりジュール熱が発生して、定着ベルト４２は瞬時に発熱する。各コイル５６ａ〜５６ｃに流す高周波電流は、例えば周波数２０〜１００ｋＨｚの範囲である。

図４は、加圧ローラ４３の回転方向及びニップ圧を制御するギア列１００を示した図であり、図５はギア列１００の斜視図を示した図である。ギア列１００は、定着装置３７の側面に備えられる。

駆動装置としてのギア列１００は、複数のギア、モータ軸５１ａ、及び電磁クラッチギア１０１を有する。ＣＰＵ７２によって回転方向が制御されるモータ５１がモータ軸５１ａを駆動する。モータ軸５１ａは、図５に示すｐ方向及びｐ方向と逆方向に回転可能である。モータ軸５１ａは、ｐ方向へ順回転する。モータ軸５１ａは、ｐ方向と逆方向へ逆回転する。モータ軸５１ａが隣接するギアを回す。

ギア１００ａは、カム８１とシャッタ８３を回す。ギア１００ｂは、加圧ローラ４３を回す。

電磁クラッチギア１０１は、モータ軸５１ａの回転をカム８１へ伝えるか切るかを切り替えるためのクラッチである。電磁クラッチギア１０１は、上段と下段の２段ギアであり、電流を流すかどうかで動作が変わる。下段のギアは矢印ｋ方向のギアを回転するように接続し、上段のギアは矢印ｊ方向のギアの回転に伴うように接続する。電流を流すと、２段ギアの上段と下段が伴って回転し、矢印ｋ方向すなわち、ギア１００ａへ連なるギアを回転させる。電流を遮断すると、下段のギアは空転し、上段のギアは回転する。

順回転時、モータ軸５１ａは電磁クラッチギア１０１及び矢印ｊ方向のギアを順回転する。ギア１００ｂが順回転すると加圧ローラ４３が図２の矢印ｔ方向に順回転する。順回転する加圧ローラ４３によって回転される定着ベルト４２は、剥離部５２ａに対面する面が弛む。

逆回転時、モータ軸５１ａは電磁クラッチギア１０１及び矢印ｊ方向のギアを逆回転する。ギア１００ｂが逆回転すると、加圧ローラ４３が逆回転する。逆回転する加圧ローラ４３によって回転される定着ベルト４２は、剥離部５２ａに対面する面が張る。

定着ローラ３８に対する加圧ローラ４３の加圧力を調整するための機構の具体構成について説明する。図６（ａ）は、ニップ圧が高い状態を示した図であり、図６（ｂ）は、ニップ圧が低い状態を示した図である。

定着装置３７は、例えば、加圧ローラフレーム８０、カム８１、ベアリング８２、シャッタ８３、センサ８４、加圧バネ８５、定着ローラフレーム９０を圧変更機構として備える。

定着ローラフレーム９０は、定着ローラ３８を回動可能に支持する。定着ローラフレーム９０は、支点８０ａを支持する。定着ローラフレーム９０は、センサ８４を支持する。加圧ローラフレーム８０は、支点８０ａを中心に定着ローラフレーム９０に対して回動可能である。加圧ローラ軸１４３ａは加圧ローラフレーム８０に支持される。加圧ローラフレーム８０が支点８０ａを中心に回動すると、加圧ローラ軸１４３ａとともに加圧ローラ４３も定着ローラフレーム９０に対して回動する。

カム８１は楕円型で、偏芯して軸支され回転可能である。カム８１は偏芯しているため、回転中心から遠いカム面及び近いカム面が存在する。カム８１の回転中心から近いカム面がベアリング８２に接していると、ニップ圧が高い。カム８１の回転中心から遠いカム面がベアリング８２に接するようカム８１が回転すると、加圧ローラフレーム８０が定着ローラ３８から離れる方向に回動し、ニップ圧が下がる。ニップ圧が下がると、高いニップ圧によりつぶされていた発砲ゴム層３８ｂが復元するので、定着ベルト４２が剥離部５２ａに近づく。

ベアリング８２は、カム８１のカム面に常に接触してフォロワとして働き、カム８１の回転により移動する。

シャッタ８３は、図６のような扇状でカム８１と同軸にある。シャッタ８３の先端部分は、カム８１の回転中心から近いカム面方向に突出する。シャッタ８３の先端部分は、カム８１の回転中心から遠いカム面方向に突出していても良い。

センサ８４は、例えば、シャッタ８３がセンサ８４を通過できるよう、検出凹部を有し、検出凹部を挟んで、発光素子と受光素子が対向する。図６（ａ）に示すようにシャッタ８３がセンサ８４の検出凹部を遮らない時は、ニップ圧が高い。図６（ｂ）に示すように、シャッタ８３がセンサ８４の検出凹部を遮る時は、ニップ圧が低い。センサ８４の出力からＣＰＵ７２が、シャッタ８３がセンサ８４の検出凹部を遮っているか遮っていないかを識別する。加圧バネ８５は、加圧ローラフレーム８０を定着ローラフレーム９０に向けて（矢印ｕ方向に）付勢している。

ニップ圧が高い状態から低い状態にする際、電磁クラッチギア１０１に電流を流す。電磁クラッチギア１０１の下段が上段と共に回転する。ギア１００ａが１８０°回転すると、同軸で固定されたカム８１が１８０°回転する。シャッタ８３がセンサ８４の検出凹部に到来し、センサ８４を遮ると、電磁クラッチギア１０１に電流を流すのを止め、カム８１の回転中心から遠いカム面がベアリング８２に接する状態で停止する。この時、カム８１の回転に伴って、加圧ローラフレーム８０は支点８０ａを中心に定着ローラ３８から離れる方向に回動し、ニップ圧が低い状態になる。

一方、ニップ圧が低い状態から高い状態にする際は、ニップ圧が低い状態にする際と同様に、電磁クラッチギア１０１に電流を流す。ギア１００ａが１８０°回転すると、同軸で固定されたカム８１が１８０°回転する。シャッタ８３がセンサ８４の検出凹部から離れ、検出凹部を遮るものがなくなると、電磁クラッチギア１０１に電流を流すのを止め、カム８１の回転中心から近いカム面がベアリング８２に接する状態で停止する。この時、カム８１の回転に伴って、加圧ローラフレーム８０は支点８０ａを中心に定着ローラ３８に近づく方向に回動し、ニップ圧が高い状態になる。

第一の実施形態は、ニップ圧が低い状態で、加圧ローラ４３が矢印ｓ方向へ逆回転する。定着ローラ３８と加圧ローラ４３の軸間距離を定着モードと比較して伸張することにより、定着ベルト４２及び加圧ローラ４３により形成されたニップ部５０の面積が減少する状態で、定着ベルト４２及び加圧ローラ４３が定着モードにおける回転方向と逆方向へ回転する。ニップ圧が高い状態から低い状態へ遷移しはじめるのと加圧ローラ４３が逆回転し始めるのは同時であってもよい。

定着ローラ３８及び加圧ローラ４３の軸間距離とは、例えば、定着ローラ３８の回転中心と加圧ローラ４３の回転中心を結んだ距離とする。定着ローラ３８の直径はφ３０ｍｍであり、加圧ローラ４３の直径はφ３０ｍｍとした時、例えば、ニップ圧が低い状態での軸間距離は２９ｍｍであり、ニップ圧が高い状態では２７〜２８ｍｍ程度となる。

図７に、定着装置３７の制御装置６０を示す。制御装置６０は各コイル５６ａ〜５６ｃに供給する電力を制御するインバータ回路６１を有する。制御装置６０は、インバータ回路６１に商用交流電源６２からの電流を平滑化した直流電流を供給する整流回路６３を有する。整流回路６３の前段階にはトランス６４が配置され、入力検知部６４ａを介して全消費電力を検出可能である。

制御装置６０は、第１の温度センサ５３ａ及び第２の温度センサ５３ｂの検出結果に応じてインバータ回路６１を制御するＣＰＵ７２を有する。ＣＰＵ７２は、第１の温度センサ５３ａ及びローラ温度センサ４７の検出結果に応じて駆動モータ５１を制御する。入力検知部６４ａで検知した電力がＣＰＵ７２にフィードバックする。

ＣＰＵ７２は、制御部として、メモリ７２ａに格納されているプログラムを実行することにより種々の機能を実現し、定着装置３７等を含む画像形成装置１の各種処理を実行する。

メモリ７２ａは、画像形成装置１において利用される種々の情報やプログラムを格納する役割を有している。メモリ７２ａは、定着装置３７の温度や速度を設定するテーブルを保存する。

インバータ回路６１では、第１のコイル５６ａと並列に共振用の第１のコンデンサ６６ａが接続されて、第１の共振回路６７ａを形成し、第２のコイル５６ｂ及び第３のコイル５６ｃと並列に共振用の第２のコンデンサ６６ｂが接続されて第２の共振回路６７ｂを形成する。インバータ回路６１は、第１の共振回路６７ａに第１のスイッチング素子６８ａを接続し、同様に、第２の共振回路６７ｂには、第２のスイッチング素子６８ｂが接続する。

第１のスイッチング素子６８ａ、第２のスイッチング素子６８ｂの制御端子には、それぞれ第１の駆動回路７０ａ及び第２の駆動回路７０ｂが接続する。これら第１、第２の駆動回路７０ａ、７０ｂは、それぞれ第１、第２の制御回路７１ａ、７１ｂを介してＣＰＵ７２に接続する。第１の制御回路７１ａ及び第２の制御回路７１ｂは、ＣＰＵ７２に指示され、第１の駆動回路７０ａ及び第２の駆動回路７０ｂを介して第１及び第２のスイッチング素子６８ａ、６８ｂのオン時間をそれぞれ制御する。第１のスイッチング素子６８ａ及び第２のスイッチング素子６８ｂのオン時間を制御することにより、周波数を２０〜１００ｋＨｚの範囲で可変して、出力値を変更する。

次に、定着装置３７の制御プロセスについて述べる。電源をオンにして、画像形成装置１を起動した後に、定着装置３７の制御プロセスを開始する。定着装置３７の制御プロセスは、ウォーミングアップモード、レディモード、定着モード、予熱モード、スリープモード、予熱復帰モード、スリープ復帰モードを有する。

ウォーミングアップモードにおいて、電源オンによる画像形成装置１の起動から、定着装置３７が定着温度になる。定着ベルト４２の定着温度は例えば１６０℃である。加圧ローラ４３の定着温度は例えば８０℃である。ウォーミングアップモードにおけるニップ圧は高い。ウォーミングアップモードにおいて駆動モータ５１は加圧ローラ４３を２７０ｍｍ／ｓｅｃで順回転させる。

レディモードにおいて、定着ベルト４２と加圧ローラ４３とは定着温度に保持される。レディモードにおけるニップ圧は、ウォーミングアップモードにおけるニップ圧よりも低い。レディモードにおいて駆動モータ５１は加圧ローラ４３を９０ｍｍ／ｓｅｃで逆回転させる。

定着モードにおいて、定着ベルト４２と加圧ローラ４３とは定着温度に保持される。定着モードにおけるニップ圧は、定着温度において十分に定着を行える程度に高い。定着モードにおけるニップ圧は、レディモードにおけるニップ圧よりも高い。定着モードにおけるニップ圧は、ウォーミングアップモードにおけるニップ圧と等しくてもよい。定着モードにおいて駆動モータ５１は加圧ローラ４３を２７０ｍｍ／ｓｅｃで順回転させる。

予熱モードにおいては、定着ベルト４２が予熱温度に保持される。定着ベルト４２の予熱温度は、定着ベルト４２の定着温度より低い。予熱温度は例えば８０℃である。画像形成装置１はレディモードのまま一定時間（例えば３分）を経過すると予熱モードになる。予熱モードにおけるニップ圧は、ウォーミングアップモードにおけるニップ圧よりも低い。予熱モードにおいて駆動モータ５１は加圧ローラ４３を９０ｍｍ／ｓｅｃで逆回転させる。

スリープモードにおいては、定着ベルト４２は加熱されないので、定着ベルト４２は予熱温度よりも低い。画像形成装置１は予熱モードのまま一定時間（例えば２７分）を経過するとスリープモードになる。スリープモードにおけるニップ圧は、ウォーミングアップモードにおけるニップ圧よりも低い。スリープモードにおけるニップ圧は、予熱モードにおけるニップ圧と等しくてもよい。スリープモードにおいて駆動モータ５１は加圧ローラ４３を回さない。

予熱復帰モードにおいて、画像形成装置１は予熱モードからレディモードになる。予熱復帰モードにおいて、定着ベルト４２が予熱温度から定着温度になる。予熱復帰モードにおけるニップ圧は、レディモードにおけるニップ圧よりも高い。予熱復帰モードにおけるニップ圧は、定着モードにおけるニップ圧と等しくてもよい。予熱復帰モードにおいて駆動モータ５１は加圧ローラ４３を２７０ｍｍ／ｓｅｃで順回転させる。

スリープ復帰モードにおいて、画像形成装置１はスリープモードからレディモードになる。スリープ復帰モードにおいて、定着ベルト４２が予熱温度よりも低い温度から定着温度になる。スリープ復帰モードにおけるニップ圧は、レディモードにおけるニップ圧よりも高い。スリープ復帰モードにおけるニップ圧は、定着モードにおけるニップ圧と等しくてもよい。スリープ復帰モードにおいて駆動モータ５１は加圧ローラ４３を２７０ｍｍ／ｓｅｃで順回転させる。

図８は、画像形成を経て定着モードからレディモードへ遷移する画像形成装置１の動作を示すフローチャートである。

画像形成装置１は、加圧ローラ４３を順回転させる（４０２）。

画像形成装置１は、定着モードにあるかどうか確認する。画像形成装置１は、ニップ圧が高い状態であることを確認するために、シャッタ８３がセンサ８４を遮っていないことを確認する（４０４）。

シャッタ８３がセンサ８４を遮っていたら（４０４のＮｏ）、ニップ圧を高い状態にするために、加圧ローラ４３を順回転させつつ、シャッタ８３がセンサ８４を遮らなくなるまで電磁クラッチギア１０１に電流を流すことによって、カム８１とシャッタ８３を回す（４０６）。

画像形成装置１は、加圧ローラ４３を順回転しニップ圧が高い状態であることを確認したら（４０４のＹｅｓ）、定着モードにあると認識し（４０８）て、画像形成を行う。画像形成装置１は、印刷媒体Ｐを給紙カセット４または手差し部３１からを取り出す。画像形成装置１は、印刷媒体Ｐを搬送経路３４に沿ってレジストローラ３６から２次転写ローラ２７へ搬送する。画像形成装置１は、２次転写ローラ２７でトナー像を転写した印刷媒体Ｐを定着装置３７に搬送する。定着モードにある画像形成装置１は、加圧ローラ４３を矢印ｔ方向に順回転させる。定着ローラ３８は加圧ローラ４３に従動して回転する。定着ローラ３８及び加圧ローラ４３が形成するニップ部５０が、トナー像を印刷媒体Ｐに、熱と圧力をかけることにより定着する。画像形成装置１は、トナー像が定着された印刷媒体Ｐを排紙部３に排出して画像形成を終了する（４１０）。

画像形成装置１は、画像形成を終了したら加圧ローラ４３を逆回転させる（４１２）。

画像形成装置１は、ニップ圧が低い状態であることを確認するために、シャッタ８３がセンサ８４を遮っていることを確認する（４１４）。

シャッタ８３がセンサ８４を遮っていなかったら（４１４のＮｏ）、ニップ圧が低い状態にするために、加圧ローラ４３を逆回転させつつ、シャッタ８３がセンサ８４を遮るまで電磁クラッチギア１０１に電流を流すことによって、カム８１とシャッタ８３を回す（４１６）。

画像形成装置１は、加圧ローラ４３を逆回転させつつシャッタ８３がセンサ８４を遮ったら（４１４のＹｅｓ）、レディモードとなる（４１８）。

加圧ローラ４３が逆回転すると、定着ベルト４２の撓みが剥離部５２ａに対面する面で発生しにくいので、ニップ圧が下がって発砲ゴム層３８ｂが復元しても、定着ベルト４２は、剥離部５２ａに近づくにせよ軌道が安定して接触はしにくくなる。加圧ローラ４３が順回転すると、定着ベルト４２の、第１の温度センサ５３ａ及び第２の温度センサ５３ｂに対面する面が張るので、第１の温度センサ５３ａ及び第２の温度センサ５３ｂは定着ベルト４２の温度をより正確に検知することができる。例えばウォーミングアップモードや予熱復帰モードやスリープ復帰モードなどの定着ベルト４２を急速に昇温させるモードにおいては加圧ロー４３を順回転させて、正確に温度を検知して過熱を避ける。

加圧ローラ４３の回転速度を加圧ローラ４３が順回転するときよりも加圧ローラ４３が逆回転するときに遅くすることは、万が一定着ベルト４２と剥離部５２ａとが接触しても定着ベルト４２のダメージを抑えられる。

ニップ圧を変えるために加圧ローラ４３の絶対位置を移動させる代わりに、定着ローラ３８の絶対位置を移動させても良いし、両方の絶対位置を変えてもよい。

復帰モード時の定着ベルト４２と加圧ローラ４３の温度差に応じた、加圧ローラ４３の回転速度も限定されない。変動する定着ベルト４２の温度差の分岐点、定着ベルト４２の回転速度の変動回数等、定着装置３７の特性に応じて変えてもよい。
（第二の実施形態）

図９は第二の実施形態における加圧ローラ４３の回転方向及びニップ圧を制御するギア列を示す図である。ギア列１００は、複数のギア、モータ軸５１ａ、電磁クラッチギア１０１、及び副電磁クラッチギア１０２を備える。副電磁クラッチギア１０２は、モータ軸５１ａの回転を加圧ローラ４３へ伝えるか切るかを切り替えるためのクラッチである。副電磁クラッチギア１０２は、上段と下段の２段ギアであり、電流を流すかどうかで動作が変わる。上段のギアは矢印ｊ方向のギアの回転に伴うように接続されている。電流を流すと、２段ギアの上段と下段が伴って回転し、矢印ｊ方向すなわち、ギア１００ｂへ連なるギアを回転させる。電流を遮断すると、上段のギアは空転し、下段のギアは回転する。

加圧ローラ４３の順回転及び逆回転の流れを説明する。図１０は、第二の実施形態において、画像形成を経て定着モードからレディモードへ遷移する画像形成装置１の動作を示すフローチャートである。

画像形成装置１は、駆動モータ５１を止める（４５２）。

画像形成装置１は、定着モードにあるかどうか確認する。画像形成装置１は、ニップ圧が高い状態であることを確認するために、シャッタ８３がセンサ８４を遮っていないことを確認する（４５４）。シャッタ８３がセンサ８４を遮っていなかったら（４５４のＹｅｓ）、電磁クラッチギア１０１を切り、副電磁クラッチギア１０２を繋ぐ（４５６）。シャッタ８３がセンサ８４を遮っていたら（４５４のＮｏ）、ニップ圧が高い状態にするために、電磁クラッチギア１０１を繋ぎ、副電磁クラッチギア１０２を切る（４５８）。

画像形成装置１は、駆動モータ５１を順回転させる（４６０）。

画像形成装置１は、定着モードにあるかどうか確認する。電磁クラッチギア１０１が繋がり副電磁クラッチギア１０２が切れていれば、カム８１は回ってニップ圧が高い状態になり加圧ローラ４３は回らない。画像形成装置１は、ニップ圧が高い状態であることを確認するために、シャッタ８３がセンサ８４を遮っていないことを確認する（４６２）。シャッタ８３がセンサ８４を遮らなくなったら（４６２のＹｅｓ）、電磁クラッチギア１０１を切り、副電磁クラッチギア１０２を繋ぐ（４６６）。電磁クラッチギア１０１が切れ副電磁クラッチギア１０２が繋がっていれば、カム８１は回らず加圧ローラ４３は回る。

画像形成装置１は、駆動モータ５１を順回転しニップ圧が高い状態であることを確認したら、定着モードにあると認識し（４６８）て、画像形成を行う（４７０）。

画像形成装置１は、画像形成を終了したら駆動モータ５１を止める（４７２）。

画像形成装置１は、ニップ圧が低い状態であることを確認するために、シャッタ８３がセンサ８４を遮っていることを確認する（４７４）。シャッタ８３がセンサ８４を遮っていたら（４７４のＹｅｓ）、電磁クラッチギア１０１を切り、副電磁クラッチギア１０２を繋ぐ（４７６）。シャッタ８３がセンサ８４を遮っていなかったら（４７４のＮｏ）、ニップ圧が低い状態にするために、電磁クラッチギア１０１を繋ぎ、副電磁クラッチギア１０２を切る（４７８）。

画像形成装置１は、駆動モータ５１を逆回転させる（４８０）。

画像形成装置１は、ニップ圧が低い状態であることを確認するために、シャッタ８３がセンサ８４を遮っていることを確認する（４８２）。電磁クラッチギア１０１が繋がり副電磁クラッチギア１０２が切れていれば、カム８１は回ってニップ圧が低い状態になり加圧ローラ４３は回らない。シャッタ８３がセンサ８４を遮るようになったら、電磁クラッチギア１０１を切り、副電磁クラッチギア１０２を繋ぐ（４８４）。

画像形成装置１は、加圧ローラ４３を逆回転させてレディモードとなる（４８６）。

第二の実施形態は、定着ベルト４２の位置が剥離部５２ａに対して動いて接触しやすい、ニップ圧を変えるときに、加圧ローラ４３や定着ベルト４２を回さない。第二の実施形態は、副電磁クラッチギア１０２を有しており、加圧ローラ４３の回転を一度停止させてから順回転または逆回転を行うため、安定した制御を容易とする。

ニップ圧が高い状態なのか低い状態なのかは、図６の動作とは異なっても良い。すなわち、図１１（ａ）に示すようにカム回転ギア８１がセンサ８４を遮るときにニップ圧が高い状態であり、図１１（ｂ）に示すようにカム回転ギア８１がセンサ８４を遮らないときにニップ圧が低い状態であっても良い。

定着ベルト４２と加圧ローラ４３とはニップ圧が低い状態において、互いに接していてもよいし、互いに接しないよう離れていてもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…画像形成装置
６…画像形成部
１０…中間転写ベルト
１１…画像形成ユニット
３７…定着装置
３８…定着ローラ
４２…定着ベルト
４３…加圧ローラ
４７…ローラ温度センサ
５０…ニップ部
５１…駆動モータ
５２ａ、５２ｂ…剥離部
５３ａ…第１の温度センサ
５３ｂ…第２の温度センサ
５６…コイル
６０…制御装置
６１…インバータ回路
６２…商用交流電源
７２…ＣＰＵ
７２ａ…メモリ
８０…加圧ローラフレーム
８１…カム
８２…ベアリング
８３…シャッタ
８４…センサ
８５…加圧バネ
１００…ギア列
１０１…電磁クラッチギア
１０２…副電磁クラッチギア

特開２００９−９２９８７公報

Claims (10)

1. 弾性層を有する定着ローラと；
   この定着ローラに巻き掛けられた定着ベルトと；
   この定着ベルトを前記定着ローラとの間に張るサテライトローラと；
   前記定着ベルトを前記定着ローラとの間に挟持する加圧ローラと；
   前記定着ベルトから離れた位置で印刷媒体を剥離する剥離部と；
   前記定着ローラと前記加圧ローラとのニップ圧を変える圧変更機構と；
   前記ニップ圧が第１のニップ圧であるときに前記定着ベルトを第１の方向へ回し、前記ニップ圧が前記第１のニップ圧よりも低い第２のニップ圧であるときに前記定着ベルトを前記第１の方向とは逆の第２の方向へ回す駆動装置と；
   を備える定着装置。
2. 前記第１の方向へ回る前記定着ベルトで前記印刷媒体を、上流から下流へと搬送しながら前記印刷媒体にトナー像を定着させる、請求項１記載の定着装置。
3. 前記剥離部は、前記定着ローラと前記加圧ローラとが形成するニップよりも前記下流のがわで前記定着ベルトから印刷媒体を剥離する、請求項２記載の定着装置。
4. 前記サテライトローラは、前記定着ベルトを前記定着ローラに対して前記下流のがわに張る、請求項３記載の定着装置。
5. 前記定着ベルトを誘導加熱するコイルを備える、請求項４記載の定着装置。
6. 前記駆動装置は前記定着ベルトを、前記第１の方向へ第１の速度で回し、前記第２の方向へ前記第１の速度よりも遅い第２の速度で回す、請求項５記載の定着装置。
7. 前記コイルは、前記第１の方向へ回る前記定着ベルトを第１の温度に維持し、前記第２の方向へ回る前記定着ベルトを前記第１の温度よりも低い第２の温度から前記第１の温度へ昇温させる、請求項６記載の定着装置。
8. 前記圧変更機構は、
   前記定着ローラと前記加圧ローラとを引きつけるばねと；
   前記定着ローラと前記加圧ローラとを遠ざけるカムと；
   前記カムの位置を検出するセンサと；を備える、請求項７に記載の定着装置。
9. 印刷媒体にトナー画像を形成する画像形成部と；弾性層を有する定着ローラと；
   この定着ローラに巻き掛けられ、前記トナー画像を加熱する定着ベルトと；
   この定着ベルトを前記定着ローラとの間に張るサテライトローラと；
   前記定着ベルトを前記定着ローラとの間に挟持し、前記印刷媒体を前記定着ベルトへ押圧する加圧ローラと；
   前記定着ベルトから離れた位置で前記印刷媒体を剥離する剥離部と；
   前記定着ローラと前記加圧ローラとのニップ圧を変える圧変更機構と；
   前記ニップ圧が第１のニップ圧であるときに前記定着ベルトを第１の方向へ回し、前記ニップ圧が前記第１のニップ圧よりも低い第２のニップ圧であるときに前記定着ベルトを前記第１の方向とは逆の第２の方向へ回す駆動装置と；
   を備える画像形成装置。
10. 印刷媒体にトナー画像を形成し；
    サテライトローラと弾性層を有する定着ローラとに巻き掛けられ第１の方向へ回る定着ベルトで前記トナー画像を加熱ながら、加圧ローラで前記印刷媒体を前記定着ベルトへ第１のニップ圧で押圧し；
    前記定着ベルトから離れた位置で剥離部で前記印刷媒体を剥離し；
    圧変更機構で前記ニップ圧を前記第１のニップ圧よりも低い第２のニップ圧にして前記定着ベルトを前記第１の方向とは逆の第２の方向へ回す、
    画像定着方法。

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