JP5583544B2 - 定着装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録材に現像剤を定着させる定着装置及び画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、記録材である用紙に現像剤であるトナーを転写後に、トナーを用紙に定着する定着装置を備えている。従来の定着装置は、通常、加熱ローラに対して加圧ローラが圧接されている。

近時、画像形成装置には、画像形成（印刷）の高速化のニーズに対応するために、各部に改良が加えられている。定着装置においては、トナーを定着するのに必要な熱量を高速で搬送される用紙に与えるために、定着ニップ部のニップ長を長くする改良が行われている。例えば、特許文献１には、熱伝導性材料からなる円筒状の加熱ローラと、上記加熱ローラの外周に配置される、加熱ローラの外周より長い無端ベルトと、上記加熱ローラに対し記録媒体の搬送方向下流側に配置され、上記無端ベルトが懸架されるテンションローラと、上記無端ベルトを介して加熱ローラに圧接して、無端ベルトとの間にニップ部を形成する加圧ローラと、を備えた定着装置が開示されている。この定着装置では、剥離ローラを加圧ローラに接するように設けた例が開示されている（図２参照）。この構成では、加熱ローラと加圧ローラが当接する部分から、テンションローラと加圧ローラが当接する部分までが定着ニップ部である。そのため、記録用紙には、加熱ローラと加圧ローラとの挟持による圧力に加えて、無端ベルトからも圧力を加えられるので、定着性能が向上する。

特開２００５−１２８３３７号公報

特許文献１の図２に記載の定着装置では、加熱ローラが駆動源からの駆動力により回転駆動され、テンションローラが加熱ローラに従動する。このような構成では、すべりなどの理由でテンションローラに回転遅れが生じると、定着ニップ部で無端ベルトがたわんで浮くため、定着不良が生じることがあった。

また、テンションローラに過剰な回転遅れが生じると、用紙を挟持するテンションローラと加圧ローラの間に大きな速度差が生じて、用紙に転写されたトナーがずれる画像ずれが生じることがあった。

そこで、本発明は、定着不良や画像ずれが発生することがなく、記録材に現像剤を確実に定着することができる定着装置、及びこの定着装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

この発明の定着装置は、定着ベルトと、定着ローラと、剥離ローラと、加圧ローラと、複数のギアと、駆動手段と、を備えており、搬送路を搬送される記録材に定着ニップ部で現像剤を定着する。定着ベルトは、無端状である。定着ローラは、搬送路に沿って設置され、剥離ローラとともに定着ベルトを懸架する。剥離ローラは、定着ベルトから記録材を剥離する。加圧ローラは、定着ベルトを介して定着ローラ及び剥離ローラに圧接して、定着ベルトとの間に定着ニップ部を形成し、定着ベルトとともに記録材を搬送する。複数のギアは、定着ローラ、剥離ローラ、及び加圧ローラの各々の回転軸に連結され、定着ローラ及び剥離ローラと、加圧ローラと、の回転方向が反対方向になるように係合する。駆動手段は、複数のギアを駆動する。

この構成では、定着ローラと剥離ローラと加圧ローラを所定の周速比で回転するように、複数のギアのギア比を設定することで、剥離ローラの周速が定着ローラの周速よりも過剰に遅くなって定着ニップ部における定着ベルトの浮きが発生したり、剥離ローラの周速と定着ローラの周速が過剰に遅くなったりするといったことが発生しない。したがって、定着不良や画像ずれの発生を防止でき、現像剤を確実に記録材に定着することができる。

上記発明において、定着装置は、第１のワンウェイクラッチと、第２のワンウェイクラッチを備えている。第１のワンウェイクラッチは、剥離ローラの回転軸と剥離ローラを回転させるギアとを接離する。第２のワンウェイクラッチは、定着ローラの回転軸と定着ローラを回転させるギアとを接離する。

この構成では、定着ローラと剥離ローラの周速が一定速度を超えるときには、第１のワンウェイクラッチと第２のワンウェイクラッチが外れるため、駆動ローラである加圧ローラに定着ローラ及び剥離ローラが従動する。また、定着ローラと剥離ローラの周速が一定速度以下のときには、第１のワンウェイクラッチと第２のワンウェイクラッチが入るため、定着ローラと剥離ローラと加圧ローラが、駆動手段と複数のギアにより連動して駆動される。

定着ローラと剥離ローラが加圧ローラに従動しているときに、定着ローラや剥離ローラにすべりなどの理由で、定着ローラや剥離ローラに過剰な回転遅れが発生した場合には、ワンウェイクラッチが作動して、定着ローラと剥離ローラと加圧ローラが連動して駆動される。そのため、加圧ローラに対して定着ローラや剥離ローラの過剰な回転遅れが発生せず、定着不良や画像ずれの発生を防止できる。

また、定着ローラと剥離ローラと加圧ローラが複数のギアにより連動して駆動されているときに、定着ローラや剥離ローラのすべりが減少すると、定着ローラや剥離ローラは加圧ローラと同じ周速で回転しようとするが、このような場合には、ワンウェイクラッチが外れて、加圧ローラに定着ローラや剥離ローラが従動する。これにより、定着ローラを回転させるギアや定着ローラの負荷の軽減や摩耗を防止できる。剥離ローラについても同様である。したがって、現像剤を確実に記録材に定着することができる。

上記発明の定着装置において、複数のギアは、加圧ローラの周速Ｖｋ＞剥離ローラの周速Ｖｈ＞定着ローラの周速Ｖｔの関係を満たす周速比で、前記各ローラを回転させるギア比に設定されている。

この構成では、記録材の搬送方向下流側に設置された剥離ローラの方が定着ローラよりも周速が速いので、定着ニップ部において定着ベルトがたわむことがなく、定着ベルトが浮くのを確実に防止できる。また、加圧ローラの周速Ｖｋを、剥離ローラの周速Ｖｈや定着ローラの周速Ｖｔよりも速くなるように設定されているので、定着ローラと剥離ローラの周速の変化に応じて、ワンウェイクラッチを確実に接離させることができる。したがって、現像剤を確実に記録材に定着することができる。

上記発明において、定着装置は、加熱ローラを備えている。加熱ローラは、芯金部と、芯金部を加熱する加熱源を備え、定着ローラよりも定着ベルトの搬送方向上流側で、芯金部により定着ベルトを懸架して、定着ベルトを加熱する。

この構成では、加熱ローラは弾性層を備えておらず、定着ベルトは加熱ローラの芯金部に懸架されている。そのため、加熱ローラは熱容量が小さく、少ないエネルギーと短い時間で芯金部や定着ベルトを加熱できる。また、定着ベルトも熱容量の小さなもの採用して高速回転させることで、定着ニップ部に対する熱伝達特性をよくすることができる。したがって、起動後短い時間で定着処理を行うことができる。

この発明の画像形成装置は、上記発明の定着装置と、画像形成手段と、を備えている。画像形成手段は、定着装置へ搬送する記録材に現像剤を転写して、画像を形成する。

この構成では、画像形成手段が記録材上に形成した画像は、定着装置により安定して確実に定着されるので、定着不良や画像ずれが発生することなく、品質のよい画像を形成できる。

この発明によれば、定着不良や画像ずれが発生することがなく、現像剤を確実に記録材に定着することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成図である。 本発明の実施形態に係る定着装置の構成を示す透過図である。 定着ローラ、剥離ローラ、加圧ローラ、及び複数のギアの位置関係を示す構成図である。 定着ローラ、剥離ローラ、加圧ローラ、及び複数のギアのサイズや周速などを示した表である。

図１に示すように、画像形成装置１００は、イエロートナー像を形成する第１画像形成ユニット１、マゼンタトナー像を形成する第２画像形成ユニット２、シアントナー像を形成する第３画像形成ユニット３、及びブラックトナー像を形成する第４画像形成ユニット４を備えるタンデム方式のカラー画像形成装置である。以下、画像形成装置１００が備える４つの画像形成ユニットの総称を画像形成ユニット群５と称する。

図１において、画像形成ユニット群５の上方には、一次転写ベルト（無端ベルト）６が配置されている。一次転写ベルト６は、支持ローラ６１と一次転写ベルト駆動ローラ６２に掛け渡されてループ状に張架され、矢印Ｒにて示す方向に回転する。一次転写ベルト６には、ポリイミドまたはポリアミド等の樹脂に電子伝導性導電材を含有させ、薄膜状に形成したものを使用している。

画像形成ユニット群５は、一次転写ベルト６に沿って矢印Ｒの方向に、第１画像形成ユニット１、第２画像形成ユニット２、第３画像形成ユニット３、及び第４画像形成ユニット４の順に配置されている。

一次転写ベルト６の内周側には、画像形成ユニット群５がそれぞれ形成した単色トナー像を一次転写ベルト６上に転写する一次転写ローラ７１，７２，７３，７４が配置されている。一次転写ローラ７１，７２，７３，７４は、一次転写ベルト６を張架しており、それぞれ、一次転写ベルト６を挟んで画像形成ユニット群５に設けられた感光体ドラム１６１，１６２，１６３，１６４に対向している。画像形成ユニット群５がそれぞれ形成した単色トナー像は、一次転写ベルト６上に重ね合うように順に転写（一次転写）され、１つのカラートナー像が形成される。像担持体である一次転写ベルト６は、一次転写されたトナー像を一次転写ベルト駆動ローラ６２と二次転写ユニット５１が対向する位置（二次転写位置）へ搬送する。以下、一次転写ベルト６において、支持ローラ６１側を上流側、一次転写ベルト駆動ローラ６２側を下流側という。

一次転写ベルト６を挟んで一次転写ベルト駆動ローラ６２に対向する二次転写位置には、二次転写ユニット５１が配置されている。一次転写ベルト６上に形成されたカラートナー像は、一次転写ベルト駆動ローラ６２と二次転写ユニット５１が対向する二次転写位置において、静電力により用紙（記録材）Ｐに転写される。

一次転写ベルト６を挟んで支持ローラ６１に対向する位置には、一次転写ベルト６の表面をクリーニングする一次転写ベルトクリーニングユニット１０が設置されている。一次転写ベルトクリーニングユニット１０は、一次転写ベルト６に接触するように配置されるベルトクリーニングブラシ１１と、ベルトクリーニングブレード１２と、を有しており、用紙Ｐに転写されずに一次転写ベルト６上に残ったトナー等を除去する。

図１において画像形成ユニット群５の下方には、用紙Ｐを収容するトレー１４が配置されている。トレー１４内の用紙Ｐは、搬送路１３０に配置された複数の給紙ローラ対１３１〜１３４にて、二次転写ユニット５１が一次転写ベルト６と対向する二次転写位置まで、矢印Ｙにて示す搬送方向に用紙Ｐが搬送され、この二次転写位置において、一次転写ベルト６上のカラートナー像が用紙Ｐに二次転写される。

カラートナー像が二次転写された用紙Ｐは、定着装置１５に搬送される。そして、用紙Ｐは、定着装置１５によりカラートナー像を定着され、排紙ローラ対１３５により画像形成装置１００から排出される。

次に、本発明の実施形態に係る定着装置１５の具体的な構成について説明する。図２には、定着装置１５の全体の構成を示している。

定着装置１５は、定着ベルト２１と、定着ローラ２２と、剥離ローラ２３と、加熱ローラ２４と、加圧ローラ２５と、第１レバー２６と、第２レバー２７と、第３レバー２８と、第１付勢手段である第１バネ２９と、第２付勢手段である第２バネ３０と、第３付勢手段である第３バネ３１と、を備えている。また、定着装置１５は、第１温度センサ３２と第２温度センサ３３を備えている。さらに、定着装置１５は、用紙ガイド１５１〜１５３を備えている。また、定着装置１５は、制御部２０を備えている。

定着ベルト２１は、無端状で、定着ローラ２２と剥離ローラ２３と加熱ローラ２４に懸架されている。定着ベルト２１は、図２に示すように、角の丸い三角形状をなしている。

定着ベルト２１は、熱容量を小さくするために薄いものが使用されている。定着ベルト２１の厚みは、例えば、１５０μｍ〜５００μｍである。

定着ローラ２２は、回転軸２２１と、芯金部２２２と、弾性層２２３を備えている。回転軸２２１は、定着ローラ２２の両端から延出している。芯金部２２２は、鉄（Ｆｅ）やアルミニウム（Ａｌ）などの金属により形成された中空の円筒である。弾性層２２３は、ウレタンスポンジやシリコンゴムなどの素材により形成され、芯金部２２２の周囲に設けられている。定着ローラ２２は、定着ベルト２１を介して加圧ローラ２５とともに、用紙（記録材）Ｐを挟持する。

剥離ローラ２３は、回転軸２３１と、芯金部２３２を備えている。回転軸２３１は、剥離ローラ２３の両端から延出している。剥離ローラ２３は、トナー（現像剤）が定着された用紙Ｐを定着ベルト２１から剥離する。

加熱ローラ２４は、定着ローラ２２よりも定着ベルト２１の回転方向上流側に設置されている。加熱ローラ２４は、回転軸２４１と、加熱源２４２と、芯金部２４３を備えている。回転軸２４１は、加熱ローラ２４の両端から延出している。加熱ローラ２４は、加熱源２４２により芯金部２４３を加熱する。加熱源２４２には、電熱線またはハロゲンランプ（ヒータランプ）が使用されており、芯金部２４３を均等に加熱するために、加熱ローラ２４の中心部に設置されている。芯金部２４３は、鉄（Ｆｅ）やアルミニウム（Ａｌ）などの金属により形成された中空の円筒であり、肉厚が０．４ｍｍ〜１．２ｍｍであり、熱容量が小さい。加熱ローラ２４は、芯金部２４３で定着ベルト２１を懸架して、定着ベルト２１を加熱する。第１温度センサ３２は、加熱ローラ２４の表面温度を測定する。制御部２０は、第１温度センサ３２が測定した加熱ローラ２４の表面温度に応じて、加熱源２４２をＯＮ／ＯＦＦしたり発熱量を調整したりして、加熱源２４２の発熱量を制御する。

加圧ローラ２５は、回転軸２５１と、加熱源２５２と、芯金部２５３と、弾性層２５４を備えている。回転軸２５１は、加圧ローラ２５の両端から延出している。加圧ローラ２５は、加熱源２５２により芯金部２５３を加熱する。加熱源２５２としては、電熱線やハロゲンランプ（ヒータランプ）が使用されており、芯金部２５３や弾性層２５４を均等に加熱するために、加熱ローラ２４の中心部に設置されている。芯金部２５３は、鉄（Ｆｅ）やアルミニウム（Ａｌ）などの金属により形成された中空の円筒である。弾性層２５４は、ウレタンスポンジやシリコンゴムなどの素材により形成され、芯金部２５３の周囲に設けられている。

加圧ローラ２５は、定着ベルト２１を介して定着ローラ２２及び剥離ローラ２３に圧接しており、定着ベルト２１との間に定着ニップ部２１５を形成する。定着ニップ部２１５は、定着ベルト２１を介して定着ローラ２２と加圧ローラ２５が当接する部分から、定着ベルト２１を介して剥離ローラ２３と加圧ローラ２５が当接する部分まである。加圧ローラ２５は、定着ニップ部２１５において、用紙Ｐ上にトナーを定着させる。第２温度センサ３３は、加圧ローラ２５の表面温度を測定する。制御部２０は、第２温度センサ３３が測定した加圧ローラ２５の表面温度に応じて、加熱源２５２をＯＮ／ＯＦＦしたり発熱量を調整したりして、加熱源２５２の発熱量を制御する。定着ニップ部２１５において、トナーが転写された用紙Ｐに熱と圧力が加えられて、トナーが用紙Ｐ上に定着する。

本発明では、加熱源２５２により加圧ローラ２５の表面（弾性層２５４）を加熱している。これにより、定着装置１５の定着性能を向上させることができる。

第１レバー２６（２６Ａ，２６Ｂ）は、定着ローラ２２と剥離ローラ２３の両側部に設置されている。定着ローラ２２の回転軸２２１と、剥離ローラ２３の回転軸２３１は、所定の間隔をあけて第１レバー２６に回転自在に固定されている。第１レバー２６は、定着ローラ２２の回転軸２２１を支点２６１として回動自在である。

第１バネ２９の一端は、第１レバー２６の支点２６１と反対側の端部、すなわち剥離ローラ２３を挟んで第１の支点２６１と反対側の点２６２に固定されている。第１バネ２９の他端は、第３レバー２８の点２８３に固定されている。第１バネ２９は、第１レバー２６を所定の力で常に付勢しており、第１レバー２６は、支点２６１を中心点として加圧ローラ２５に近づく方向に回動し、剥離ローラ２３は、定着ベルト２１を介して加圧ローラ２５に圧接される。

第２レバー２７（２７Ａ，２７Ｂ）は、定着ローラ２２と加熱ローラ２４の両側部に設置されている。定着ローラ２２の回転軸２２１と、加熱ローラ２４の回転軸２４１は、所定の間隔をあけて第２レバー２７に回転自在に固定されている。第２レバー２７は、定着ローラ２２の回転軸２２１を支点２７１として回動自在である。

第２バネ３０の一端は、第２レバー２７の支点２７１と反対側の端部、すなわち加熱ローラ２４を挟んで第２の支点２７１と反対側の点２７２に固定されている。第２バネ３０の他端は、画像形成装置１００の本体の点１０１に固定されている。第２バネ３０は、第２レバー２７を所定の力で常に付勢しており、第２レバー２７は、支点２７１を中心点として剥離ローラ２３から離れる方向に回動し、加熱ローラ２４は、定着ベルト２１を張架する。

第３レバー２８（２８Ａ，２８Ｂ）は、加圧ローラ２５の両側部に設置されている。加圧ローラ２５の回転軸２５１は、第３レバー２８に回転自在に固定されている。第３レバー２８は、加圧ローラ２５から所定距離離れた点（図２においては、回転軸２５１の下方の点）を第３の支点２８１として回動自在である。

第３バネ３１の一端は、第３レバー２８の支点２８１と反対側の端部、すなわち加圧ローラ２５を挟んで第３の支点２８１と反対側の点２８２に固定されている。第３バネ３１の他端は、用紙ガイド１５２の近傍に設置された固定部４１の点４１１に固定されている。第３バネ３１は、第３レバー２８を所定の力で常に付勢しており、第３レバー２８は、支点２８１を中心点として定着ローラに近づく方向に回動し、加圧ローラ２５は、定着ベルト２１を介して定着ローラ２２に圧接される。

用紙ガイド１５１〜１５３は、用紙Ｐの搬送方向を規制する。

次に、定着装置１５は、図３に示すように、定着ローラ２２と、剥離ローラ２３と、加圧ローラ２５と、の間に複数のギア（歯車）や駆動手段であるＤＣモータ２００を備えた駆動機構１５０を備えている。ＤＣモータ２００は、制御部２０に制御されている。駆動機構１５０は、定着ローラ２２と剥離ローラ２３の周速が一定速度以下のときには、複数のギアにより、定着ローラ２２、剥離ローラ２３、及び加圧ローラ２５を連動して駆動する。また、駆動機構１５０は、定着ローラ２２と剥離ローラ２３が一定速度を超えるときには、複数のギアにより、定着ローラ２２と剥離ローラ２３を駆動せず、定着ローラ２２と剥離ローラ２３は加圧ローラ２５に従動する。

駆動機構１５０では、複数のギアが、加圧ローラ２５の周速Ｖｋ＞剥離ローラ２３の周速Ｖｈ＞定着ローラ２２の周速Ｖｔの関係を満たす周速比で、各ローラを回転させるギア比に設定されている。

以下に、駆動機構１５０の詳細な構成について説明する。図３には、駆動機構１５０の各ギアの配置例を示している。図４には、各ギアのサイズ、回転方向、周速比、単位時間あたりの回転数、ローラの径、及びローラ周速の一例を示している。

なお、図３においては、各ギアの周囲には複数の歯が設けられているが図示は省略する。なお、図４に示すように、各ギアの歯車のモジュールはｍ＝１である。

定着ローラ２２は、定着Ｒギア２２０に接続されている。剥離ローラ２３は、剥離Ｒギア２３０に接続されている。加熱ローラ２４はギアに接続されていない。加圧ローラ２５は、加圧Ｒギア２５０に接続されている。

駆動機構１５０の複数のギアは、駆動手段であるモータ２００により駆動される。モータ２００の回転軸にはピニオン２０１が接続されている。ピニオン２０１と加圧Ｒギア２５０の間には、定着入力ギア２０２、加圧支点ギア２０３、が設置されている。ピニオン２０１、定着入力ギア２０２、加圧支点ギア２０３、及び加圧Ｒギア２５０は、この順に係合している。図３において、ピニオン２０１は、モータ２００により反時計方向（図４には、ＣＣＷ（カウンタクロックワイズ）と表記している。以下同様。）に回転する。これに伴い、定着入力ギア２０２は時計方向（図４にはＣＷ（クロックワイズ）と表記している。以下同様。）に回転し、加圧支点ギア２０３は半時計方向に回転し、加圧Ｒギア２５０（加圧ローラ２５）は時計方向に駆動される。

また、加圧支点ギア２０３と定着Ｒギア２２０の間には、アイドルＣ１ギア２０４、アイドルＣ２ギア２０５、及びアイドルＣ３ギア２０６が設置されている。加圧支点ギア２０３、アイドルＣ１ギア２０４、アイドルＣ２ギア２０５、アイドルＣ３ギア２０６、及び定着Ｒギア２２０は、この順に係合している。図３において、加圧支点ギア２０３が反時計方向に回転するとき、アイドルＣ１ギア２０４は時計方向に回転し、アイドルＣ２ギア２０５は反時計方向に回転し、アイドルＣ３ギア２０６は時計方向に回転し、定着Ｒギア２２０は、反時計方向に回転する。これにより、定着ローラ２２は、反時計方向に駆動される。

また、定着Ｒギア２２０と剥離Ｒギア２３０の間には、アイドルＤ１ギア２０７、アイドルＤ２ギア２０８、及びアイドルＤ３ギア２０９が設置されている。定着Ｒギア２２０、アイドルＤ１ギア２０７、アイドルＤ２ギア２０８、アイドルＤ３ギア２０９、及び剥離Ｒギア２３０は、この順に係合している。図３において、定着Ｒギア２２０が反時計方向に回転するとき、アイドルＤ１ギア２０７は時計方向に回転し、アイドルＤ２ギア２０８は反時計方向に回転し、アイドルＤ３ギア２０９は時計方向に回転し、定着Ｒギア２２０は反時計方向に回転する。これにより、定着ローラ２２は、反時計方向に駆動される。

このように、駆動機構１５０の複数のギアは、定着ローラ２２、剥離ローラ２３、及び加圧ローラ２５の各々の回転軸に連結され、定着ローラ２２及び剥離ローラ２３と、加圧ローラ２５と、の回転方向が反対方向になるように係合する。したがって、定着ローラ２２、剥離ローラ２３、及び加圧ローラ２５が駆動機構１５０により駆動されているときにも、用紙Ｐは、図２に示したように、搬送路１３０を上流から下流に、すなわち、定着ローラ２２から剥離ローラ２３の方向に搬送される。

定着ローラ２２に接続された定着Ｒギア２２０は、回転軸２２１と歯車２２４との間を接離する第１のワンウェイクラッチであるワンウェイクラッチ２２５を備えている。また、剥離ローラ２３に接続された剥離Ｒギア２３０は、回転軸２３１と歯車２３４との間を接離する第２のワンウェイクラッチであるワンウェイクラッチ２３５を備えている。定着装置１５では、定着ローラ２２や剥離ローラ２３が、一定速度以上の周速で回転可能なときには、ワンウェイクラッチ２２５，２３５が外れて、駆動機構１５０の複数のギアによって駆動されるのではなく、定着ローラ２２や剥離ローラ２３は加圧ローラ２５に従動する。これにより、定着ベルト２１や定着ローラ２２や剥離ローラ２３の摩耗や、定着Ｒギア２２０や剥離Ｒギア２３０の負荷の増加を防止できる。

図４には、加圧ローラ２５の周速を１としたときの周速比を示している。モータ２００が１２．０２ｒｐｓで回転するときの各ギアの周速、及び各ギアの半径は、図４に記載のとおりである。

図４に示すように、各ローラの直径は、加圧ローラ２５が５０ｍｍ、定着ローラ２２が３５ｍｍ、及び剥離ローラ２３が１５ｍｍである。上記のようにモータ２００が１２．０２ｒｐｓで回転するときには、加圧ローラ２５の周速Ｖｋが３２５ｍｍ／ｓ、定着ローラ２２の周速Ｖｔが３１６．４９ｍｍ／ｓ（＝Ｖｔ０とする。）、及び剥離ローラ２３の周速Ｖｈが３２２．３８ｍｍ／ｓ（＝Ｖｈ０とする。）である。すなわち、各ローラの周速比は、Ｖｋ＞Ｖｈ＞Ｖｔの関係を満たす。定着ローラ２２と加圧ローラ２５の周速比Ｖｔ／Ｖｋ＝９７．３８％であり、剥離ローラ２３と加圧ローラ２５の周速比Ｖｔ／Ｖｋ＝９９．１９％である。

次に、定着装置１５の動作について説明する。

（１）基本状態（完全従動状態）
定着装置１５では、通常、定着ローラ２２と剥離ローラ２３が加圧ローラ２５に従動しており、定着ローラ２２と剥離ローラ２３が加圧ローラ２５と同じ速度で回転している。このとき、ワンウェイクラッチ２２５，２３５は外れており、駆動機構１５０の複数のギアによっては駆動されておらず、定着ローラ２２と剥離ローラ２３は加圧ローラ２５に完全に従動している状態である。加圧ローラ２５は、駆動機構１５０のＤＣモータ２００及び複数のギアにより駆動されている。

この状態では、定着ニップ部２１５における定着ベルト２１のたわみによる浮きや、用紙Ｐを挟持するローラ間の速度差は無いか、または有ってもわずかなため、定着不良や画像ずれは発生しない。

（２）定着ローラと剥離ローラの周速低下（駆動状態に移行）
定着装置１５では、定着ローラ２２や剥離ローラ２３にすべりが生じて、すべり量が増加してくると、定着ローラ２２と剥離ローラ２３の周速は徐々に低下する。このように、定着ローラ２２と剥離ローラ２３の回転遅れが大きくなってくると、画像ずれなどの問題が発生してしまう。そこで、定着装置１５では、剥離ローラ２３の周速ＶｈがＶｈ０（＝３２２．３８ｍｍ／ｓ）以下になると、ワンウェイクラッチ２２５が入って（作動して）、回転軸２３１と歯車２３４が接続されるので、剥離ローラ２３は駆動機構１５０のＤＣモータ２００及び複数のギアにより駆動される。同様に、定着装置１５では、定着ローラ２２の周速ＶｔがＶｔ０（＝３１６．４９ｍｍ／ｓ）以下になると、ワンウェイクラッチ２３５が入って（作動して）、回転軸２２１と歯車２２４が接続されるので、定着ローラ２２は駆動機構１５０のＤＣモータ２００及び複数のギアにより駆動される。また、加圧ローラ２５は、引き続き、駆動機構１５０のＤＣモータ２００及び複数のギアにより駆動されている。

ワンウェイクラッチ２２５，２３５が入っているときには、各ローラの周速は、前記のように、Ｖｋ＞Ｖｈ＞Ｖｔの関係となる。

この状態では、剥離ローラ２３の方が定着ローラ２２よりも周速が速いので、定着ニップ部２１５における定着ベルト２１のたわみによる浮きは発生しない。また、定着ローラ２２、剥離ローラ２３、及び加圧ローラ２５は、駆動機構１５０により駆動されるので、周速比は一定であり、画像ずれが生じるような速度差には設定されていない。したがって、画像ずれは発生しない。

（３）定着ローラと剥離ローラの周速増加（完全従動状態に移行）
定着装置１５では、定着ローラ２２や剥離ローラ２３にすべりが減少してくると、定着ローラ２２と剥離ローラ２３は、加圧ローラ２５に従動するようになり、定着ローラ２２の周速Ｖｔと剥離ローラ２３の周速Ｖｈは徐々に高速になる。

定着ローラ２２の周速ＶｔがＶｔ０（＝３１６．４９ｍｍ／ｓ）を超えると、定着Ｒギア２２０の回転軸２２１の方が歯車２２４よりも回転速度が速くなる。このとき、ワンウェイクラッチ２２５が外れて、回転軸２２１と歯車２２４が切り離されるので、定着ローラ２２は、加圧ローラ２５に完全に従動する状態になる。

同様に、剥離ローラ２３の周速ＶｈがＶｈ０（＝３２２．３８ｍｍ／ｓ）を超えると、剥離Ｒギア２３０の回転軸２３１の方が歯車２３４よりも回転速度が速くなる。このとき、ワンウェイクラッチ２３５が外れて、回転軸２３１と歯車２３４が切り離されるので、剥離ローラ２３は、加圧ローラ２５に完全に従動する状態になる。

定着ローラ２２と剥離ローラ２３の周速がさらに高速になった場合には、加圧ローラ２５と同じ速度で回転する。

このように、定着装置１５では、剥離ローラ２３にすべりが生じて定着ローラ２２よりも周速が遅くなる場合や、定着ローラ２２や剥離ローラ２３の周速が過剰に低下する場合には、駆動機構１５０により加圧ローラ２５と定着ローラ２２と剥離ローラ２３が連動して駆動される。これにより、定着ローラ２２と剥離ローラ２３の間において、定着ベルト２１のたわみによる浮きや、用紙Ｐを挟持するローラ間の過剰な速度差は、発生しない。したがって、定着不良や画像ずれの発生を防止できる。

以上のように、本発明の実施形態に係る定着装置によれば、定着不良や画像ずれが発生することがなく、安定して定着処理を行うことができる。

また、本発明の実施形態に係る画像形成装置は、上記のような構成の定着装置を備えているので、画像形成部が用紙上に形成したトナー画像が安定して確実に定着される。したがって、定着不良や画像ずれが発生することなく、品質のよい画像を形成できる。

なお、以上の説明では、定着ベルト２１が３つのローラ、すなわち、定着ローラ２２と剥離ローラ２３と加熱ローラ２４に懸架されている例を説明したが、本発明はこれに限るものではなく、他の構成でもよい。例えば、定着ベルトは、特許文献１に開示された構成のように、２つのローラに懸架されていてもよい。この場合も、上記の説明と同様に、各ローラは複数のギアと駆動手段により連動して駆動されるように構成するとよい。

１〜４…画像形成ユニット ５…画像形成ユニット群 ６…一次転写ベルト １０…一次転写ベルトクリーニングユニット １４…トレー １５…定着装置 ２１…定着ベルト ２２…定着ローラ ２３…剥離ローラ ２４…加熱ローラ ２５…加圧ローラ ２６…第１レバー ２７…第２レバー ２８…第３レバー ２９…第１バネ ３０…第２バネ ３１…第３バネ ３２…第１温度センサ ３３…第２温度センサ ４１…固定部 ５１…二次転写ユニット ６１…支持ローラ ６２…一次転写ベルト駆動ローラ ７１，７２，７３，７４…一次転写ローラ １００…画像形成装置 ２２５，２３５…ワンウェイクラッチ

Claims (4)

1. 搬送路を搬送される記録材に定着ニップ部で現像剤を定着する定着装置であって、
   無端状の定着ベルトと、
   前記搬送路に沿って設置され、前記定着ベルトを懸架する定着ローラと、
   前記定着ローラよりも前記搬送路の下流側に設置され、前記定着ベルトを懸架し、前記定着ベルトから記録材を剥離する剥離ローラと、
   前記定着ベルトを介して前記定着ローラ及び前記剥離ローラに圧接して、前記定着ベルトとの間に前記定着ニップ部を形成し、前記定着ベルトとともに前記記録材を搬送する加圧ローラと、
   前記定着ローラ、前記剥離ローラ、及び前記加圧ローラの各々の回転軸に連結され、前記定着ローラ及び前記剥離ローラと、前記加圧ローラと、の回転方向が反対方向になるように係合する複数のギアと、
   前記複数のギアを駆動する駆動手段と、
   前記剥離ローラの回転軸と前記剥離ローラを回転させるギアとを接離する第１のワンウェイクラッチと、
   前記定着ローラの回転軸と前記定着ローラを回転させるギアとを接離する第２のワンウェイクラッチと、を備えた定着装置。
2. 前記複数のギアは、
   前記加圧ローラの周速Ｖｋ＞前記剥離ローラの周速Ｖｈ＞前記定着ローラの周速Ｖｔ
   の関係を満たす周速比で、前記各ローラを回転させるギア比に設定されている請求項１に記載の定着装置。
3. 芯金部と、該芯金部を加熱する加熱源を備え、前記定着ローラよりも前記定着ベルトの回転方向上流側で前記芯金部により前記定着ベルトを懸架して、前記定着ベルトを加熱する加熱ローラを備えた請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の定着装置と、
   前記定着装置へ搬送する記録材に現像剤を転写して、画像を形成する画像形成手段と、
   を備えた画像形成装置。

Images