(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に走行してトナー像を加熱して溶融するとともに、可撓性を有する無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトの内周面側に固設された固定部材と、
前記定着ベルトを介して前記固定部材に圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成するとともに、駆動手段によって所定方向に回転駆動される加圧回転体と、
前記定着ベルトの内周面に対向するように固設されて前記定着ベルトを加熱するとともに、加熱手段によって加熱されるパイプ状の金属部材と、
を備え、
前記加圧回転体は、通紙領域に形成された第１加圧部と、非通紙領域に形成された第２加圧部と、を具備し、
前記第１加圧部と前記第２加圧部とが前記定着ベルトを介して前記固定部材に圧接する第１の状態と、前記第１加圧部が前記定着ベルトに対して離間するとともに前記第２加圧部のみが前記定着ベルトを介して前記固定部材に圧接する第２の状態と、を切り替えるように前記加圧回転体を移動させる移動機構をさらに備え、
前記駆動手段が稼動したときに、前記第１の状態であっても前記第２の状態であっても、前記定着ベルトが所定方向に走行するように構成されたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記移動機構は、前記ニップ部に記録媒体が通紙される場合に前記第１の状態になるように制御され、前記ニップ部に記録媒体が通紙されない場合に前記第２の状態になるように制御され、
装置のウォーミングアップがおこなわれる場合と前記ニップ部に記録媒体が通紙される場合とに、前記駆動手段は前記加圧回転体を回転駆動するように制御されるとともに、前記加熱手段は前記金属部材を加熱するように制御されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記加圧回転体は、前記第１加圧部の外周面の摩擦係数に比べて前記第２加圧部の外周面の摩擦係数が大きくなるように形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記加圧回転体は、前記第１加圧部の表面硬度に比べて前記第２加圧部の表面硬度が小さくなるように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記定着ベルトの温度を検知する第１温度検知手段と、
前記加圧回転体の温度を検知する第２温度検知手段と、
を備え、
装置のウォーミングアップがおこなわれる場合、
前記駆動手段が稼動する直前に前記第２温度検知手段によって検知された温度が所定値未満であるときに、前記第１温度検知手段によって検知された温度が第１温度に達した後に前記第２の状態から前記第１の状態になるように前記移動機構が制御され、
前記駆動手段が稼動する直前に前記第２温度検知手段によって検知された温度が前記所定値以上であるときに、前記第１温度検知手段によって検知された温度が前記第１温度よりも高い第２温度に達した後に前記第２の状態から前記第１の状態になるように前記移動機構が制御されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記ニップ部における記録媒体の通紙動作が終了した後に、前記第１の状態から前記第２の状態になるように前記移動機構が制御されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
前記定着ベルトの温度を検知する第１温度検知手段を備え、
前記ニップ部における記録媒体の通紙動作が終了した後に前記定着ベルトを加熱して待機する加熱待機モードが選択されている場合に、
前記ニップ部における記録媒体の通紙動作が終了した後に、前記第１の状態から前記第２の状態になるように前記移動機構が制御されるとともに、前記駆動手段が稼動されながら前記第１温度検知手段によって検知された温度が所定値に維持されるように前記加熱手段が制御されることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の定着装置。
【請求項８】
前記金属部材は、前記ニップ部を除く位置で前記定着ベルトの内周面に対向するように固設され、
前記金属部材の内周面側に固設されて前記固定部材に当接して当該固定部材を補強する補強部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の定着装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれかに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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の画像形成装置と、そこに設置される定着装置と、に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短くて、装置を高速化した場合であっても定着不良が生じにくい定着装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００３】
詳しくは、特許文献１、２等の定着装置は、定着部材としての定着ベルト、定着ベルトの内周面の一部又は全部に対向するように固設された略円筒状の金属部材（対向部材）、金属部材を加熱するために金属部材に内設されたヒータ（加熱手段）、定着ベルトに圧接してニップ部を形成する加圧回転体としての加圧ローラ、等で構成されている。
そして、定着ベルトがヒータによって加熱された金属部材によって加熱されて、ニップ部に向けて搬送された記録媒体上のトナー像がニップ部にて熱と圧力とを受けて記録媒体上に定着されることになる。なお、このような定着装置では、駆動手段によって加圧ローラが回転駆動されることで、ニップ部の位置で加圧ローラに圧接する定着ベルトが摩擦抵抗によって従動回転することになる。
【０００４】
一方、特許文献３等には、定着ベルトに対して加圧ローラを接離する接離機構が設置された定着装置であって、定着ベルトに対して加圧ローラを離間した状態で、駆動機構によって定着ベルトを単独で駆動しながら定着ベルトを加熱する技術が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１、２等の定着装置は、定着ベルトや加圧ローラの磨耗劣化や圧縮永久歪を軽減するために、定着ベルトに対して加圧ローラを接離する接離機構を設けて、定着工程時のみに定着ベルトに対して加圧ローラを圧接させるように制御した場合に、ウォーミングアップ時（ウォームアップ時）に加圧ローラから定着ベルトが駆動力を受けずに定着ベルトが回転停止した状態になり、加熱手段によって定着ベルトが周方向全域にわたって均一に加熱されにくくなってしまったり定着ベルトの昇温時間が長くなってしまったりする不具合があった。そして、このような場合には、定着画像に定着ムラ等の定着不良が生じてしまったり、定着装置の立ち上がりが遅くなったりすることになる。
【０００６】
これに対して、特許文献３等の技術を応用して、定着ベルトを単独で回転駆動する駆動機構を設けて、ウォーミングアップ時に、定着ベルトに対して加圧ローラを離間した状態で、駆動機構によって定着ベルトを単独で駆動させながら定着ベルトを加熱する方策が考えられる。しかし、このような場合には、特許文献１、２等の定着装置に設置される定着ベルトが厚さが１ｍｍ以下の薄肉で可撓性を有する無端状ベルトであるために、定着工程時に加圧ローラが圧接した状態で駆動機構によって定着ベルトが回転駆動されたときに、定着ベルトに座屈等の変形が生じて、経時において定着ベルトが破損してしまう可能性が大きくなる。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短くて、定着画像に定着ムラ等の定着不良が生じることなく、定着ベルトや加圧回転体に磨耗劣化や圧縮永久歪や破損が生じにくい、定着装置及び画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の請求項１記載の発明にかかる定着装置は、所定方向に走行してトナー像を加熱して溶融するとともに、可撓性を有する無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの内周面側に固設された固定部材と、前記定着ベルトを介して前記固定部材に圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成するとともに、駆動手段によって所定方向に回転駆動される加圧回転体と、前記定着ベルトの内周面に対向するように固設されて前記定着ベルトを加熱するとともに、加熱手段によって加熱されるパイプ状の金属部材と、を備え、前記加圧回転体は、通紙領域に形成された第１加圧部と、非通紙領域に形成された第２加圧部と、を具備し、前記第１加圧部と前記第２加圧部とが前記定着ベルトを介して前記固定部材に圧接する第１の状態と、前記第１加圧部が前記定着ベルトに対して離間するとともに前記第２加圧部のみが前記定着ベルトを介して前記固定部材に圧接する第２の状態と、を切り替えるように前記加圧回転体を移動させる移動機構をさらに備え、前記駆動手段が稼動したときに、前記第１の状態であっても前記第２の状態であっても、前記定着ベルトが所定方向に走行するように構成されたものである。
【０００９】
また、請求項２記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記移動機構は、前記ニップ部に記録媒体が通紙される場合に前記第１の状態になるように制御され、前記ニップ部に記録媒体が通紙されない場合に前記第２の状態になるように制御され、装置のウォーミングアップがおこなわれる場合と前記ニップ部に記録媒体が通紙される場合とに、前記駆動手段は前記加圧回転体を回転駆動するように制御されるとともに、前記加熱手段は前記金属部材を加熱するように制御されるものである。
【００１０】
また、請求項３記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記加圧回転体は、前記第１加圧部の外周面の摩擦係数に比べて前記第２加圧部の外周面の摩擦係数が大きくなるように形成されたものである。
【００１１】
また、請求項４記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記加圧回転体は、前記第１加圧部の表面硬度に比べて前記第２加圧部の表面硬度が小さくなるように形成されたものである。
【００１２】
また、請求項５記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記定着ベルトの温度を検知する第１温度検知手段と、前記加圧回転体の温度を検知する第２温度検知手段と、を備え、装置のウォーミングアップがおこなわれる場合、前記駆動手段が稼動する直前に前記第２温度検知手段によって検知された温度が所定値未満であるときに、前記第１温度検知手段によって検知された温度が第１温度に達した後に前記第２の状態から前記第１の状態になるように前記移動機構が制御され、前記駆動手段が稼動する直前に前記第２温度検知手段によって検知された温度が前記所定値以上であるときに、前記第１温度検知手段によって検知された温度が前記第１温度よりも高い第２温度に達した後に前記第２の状態から前記第１の状態になるように前記移動機構が制御されるものである。
【００１３】
また、請求項６記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明において、前記ニップ部における記録媒体の通紙動作が終了した後に、前記第１の状態から前記第２の状態になるように前記移動機構が制御されるものである。
【００１４】
また、請求項７記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発明において、前記定着ベルトの温度を検知する第１温度検知手段を備え、前記ニップ部における記録媒体の通紙動作が終了した後に前記定着ベルトを加熱して待機する加熱待機モードが選択されている場合に、前記ニップ部における記録媒体の通紙動作が終了した後に、前記第１の状態から前記第２の状態になるように前記移動機構が制御されるとともに、前記駆動手段が稼動されながら前記第１温度検知手段によって検知された温度が所定値に維持されるように前記加熱手段が制御されるものである。
【００１５】
また、請求項８記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項７のいずれかに記載の発明において、前記金属部材は、前記ニップ部を除く位置で前記定着ベルトの内周面に対向するように固設され、前記金属部材の内周面側に固設されて前記固定部材に当接して当該固定部材を補強する補強部材をさらに備えたものである。
【００１６】
また、この発明の請求項９記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の定着装置を備えたものである。
【００１７】
なお、本願において、「通紙領域」とは、画像形成装置にて通紙される最大サイズの記録媒体の幅方向（通紙方向に直交する方向である。）の範囲であるものと定義し、「非通紙領域」とは「通紙領域」の範囲外の領域であるものと定義する。
【００１８】
また、本願において、固定部材や金属部材や補強部材が「固設」された状態とは、固定部材や金属部材や補強部材が回転駆動されることなく非回転で保持されている状態であるものと定義する。したがって、例えば、固定部材がスプリング等の付勢部材によってニップ部に向けて付勢されている場合であっても固定部材が非回転で保持されていれば、固定部材が「固設」された状態となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、通紙領域に第１加圧部が形成され、非通紙領域に第２加圧部が形成された加圧回転体を設けている。また、第１加圧部と第２加圧部とが定着ベルトを介して固定部材に圧接する第１の状態と、第１加圧部が定着ベルトに対して離間するとともに第２加圧部のみが定着ベルトを介して固定部材に圧接する第２の状態と、を切り替えるように加圧回転体を移動させる移動機構をさらに設けている。そして、駆動手段が稼動したときに、第１の状態であっても第２の状態であっても、定着ベルトが所定方向に走行するように構成している。これにより、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短くて、定着画像に定着ムラ等の定着不良が生じることなく、定着ベルトや加圧回転体に磨耗劣化や圧縮永久歪や破損が生じにくい、定着装置及び画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の実施の形態１における画像形成装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の画像形成装置に設置された定着装置を示す構成図である。
【図３】図２の定着装置を幅方向にみた図である。
【図４】ニップ部の近傍を示す拡大断面図である。
【図５】第２の状態にある定着装置を示す図である。
【図６】第２の状態にある定着装置を幅方向にみた図である。
【図７】ウォーミングアップ時の制御を示すフローチャートである。
【図８】加熱待機モード時の制御を示すフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態２における定着装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００２２】
実施の形態１．
図１〜図８にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１に示すように、本実施の形態１における画像形成装置１は、タンデム型カラープリンタである。画像形成装置本体１の上方にあるボトル収容部１０１には、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した４つのトナーボトル１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋが着脱自在（交換自在）に設置されている。
ボトル収容部１０１の下方には中間転写ユニット８５が配設されている。その中間転写ユニット８５の中間転写ベルト７８に対向するように、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋが並設されている。
【００２３】
各作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋには、それぞれ、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋが配設されている。また、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの周囲には、それぞれ、帯電部７５、現像部７６、クリーニング部７７、除電部（不図示である。）等が配設されている。そして、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）がおこなわれて、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に各色の画像が形成されることになる。
【００２４】
感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、不図示の駆動モータによって図１中の時計方向に回転駆動される。そして、帯電部７５の位置で、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面が一様に帯電される（帯電工程である。）。
その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、露光部３から発せられたレーザ光Ｌの照射位置に達して、この位置での露光走査によって各色に対応した静電潜像が形成される（露光工程である。）。
【００２５】
その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、現像装置７６との対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、各色のトナー像が形成される（現像工程である。）。
その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、中間転写ベルト７８及び第１転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上のトナー像が中間転写ベルト７８上に転写される（１次転写工程である。）。このとき、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
【００２６】
その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、クリーニング部７７との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に残存した未転写トナーがクリーニング部７７のクリーニングブレードによって機械的に回収される（クリーニング工程である。）。
最後に、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。
【００２７】
その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト７８上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト７８上にカラー画像が形成される。
ここで、中間転写ユニット８５は、中間転写ベルト７８、４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋ、２次転写バックアップローラ８２、クリーニングバックアップローラ８３、テンションローラ８４、中間転写クリーニング部８０、等で構成される。中間転写ベルト７８は、３つのローラ８２〜８４によって張架・支持されるとともに、１つのローラ８２の回転駆動によって図１中の矢印方向に無端移動される。
【００２８】
４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト７８を感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。そして、１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋに、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。
そして、中間転写ベルト７８は、矢印方向に走行して、各１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋの１次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト７８上に重ねて１次転写される。
【００２９】
その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト７８は、２次転写ローラ８９との対向位置に達する。この位置では、２次転写バックアップローラ８２が、２次転写ローラ８９との間に中間転写ベルト７８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト７８上に形成された４色のトナー像は、この２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐ上に転写される。このとき、中間転写ベルト７８には、記録媒体Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存する。
その後、中間転写ベルト７８は、中間転写クリーニング部８０の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト７８上の未転写トナーが回収される。
こうして、中間転写ベルト７８上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。
【００３０】
ここで、２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐは、装置本体１の下方に配設された給紙部１２から、給紙ローラ９７やレジストローラ対９８等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、給紙部１２には、転写紙等の記録媒体Ｐが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ９７が図１中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Ｐがレジストローラ対９８のローラ間に向けて給送される。
【００３１】
レジストローラ対９８に搬送された記録媒体Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ対９８のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト７８上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対９８が回転駆動されて、記録媒体Ｐが２次転写ニップに向けて搬送される。こうして、記録媒体Ｐ上に、所望のカラー画像が転写される。
【００３２】
その後、２次転写ニップの位置でカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、定着部２０の位置に搬送される。そして、この位置で、定着ベルト２１及び加圧ローラ３１による熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。
その後、記録媒体Ｐは、排紙ローラ対９９のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対９９によって装置外に排出された被転写Ｐは、出力画像として、スタック部１００上に順次スタックされる。
こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００３３】
次に、図２〜図８にて、画像形成装置本体１に設置される定着装置２０の構成・動作について詳述する。
図２〜図４に示すように、定着装置２０は、定着部材としての定着ベルト２１（ベルト部材）、固定部材２６、金属部材２２（加熱部材）、補強部材２３、加熱手段としてのヒータ２５（熱源）、加圧回転体としての加圧ローラ３１、第１温度検知手段としての第１温度センサ４０、第２温度検知手段としての第２温度センサ５５、移動機構５１〜５３、断熱部材２７、ステー部材２８、等で構成される。
【００３４】
ここで、定着ベルト２１は、薄肉で可撓性を有する無端状ベルトであって、図２中の矢印方向（反時計方向）に回転（走行）する。定着ベルト２１は、内周面２１ａ（固定部材２６との摺接面である。）側から、基材層、弾性層、離型層が順次積層されていて、その全体の厚さが１ｍｍ以下に設定されている。
定着ベルト２１の基材層は、層厚が３０〜５０μｍであって、ニッケル、ステンレス等の金属材料やポリイミド等の樹脂材料で形成されている。
定着ベルト２１の弾性層は、層厚が１００〜３００μｍであって、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム、等のゴム材料で形成されている。弾性層を設けることで、ニップ部における定着ベルト２１表面の微小な凹凸が形成されなくなり、記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに均一に熱が伝わりユズ肌画像の発生が抑止される。
定着ベルト２１の離型層は、層厚が１０〜５０μｍであって、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）、等の材料で形成されている。離型層を設けることで、トナーＴ（トナー像）に対する離型性（剥離性）が担保される。
【００３５】
また、定着ベルト２１の直径は１５〜１２０ｍｍになるように設定されている。なお、本実施の形態１では、定着ベルト２１の内径が３０ｍｍに設定されている。
定着ベルト２１の内部（内周面側）には、固定部材２６、ヒータ（加熱手段）、金属部材２２、補強部材２３、断熱部材２７、ステー部材２８、等が固設されている。また、図示は省略するが、定着ベルト２１と金属部材２２との間には、潤滑剤が塗布されている。
ここで、固定部材２６は、定着ベルト２１の内周面２１ａに摺接するように固定されている。そして、固定部材２６が定着ベルト２１を介して加圧ローラ３１に圧接することで、記録媒体Ｐが搬送されるニップ部が形成される。図３を参照して、固定部材２６は、その幅方向両端部が定着装置２０の側板４３に固定支持されている。なお、固定部材２６の構成については、後でさらに詳しく説明する。
【００３６】
図２を参照して、金属部材２２（加熱部材）は、ニップ部を除く位置で定着ベルト２１の内周面に対向するように形成され、ニップ部の位置では断熱部材２７を介して固定部材２６を保持するように形成された略円筒体である。図３を参照して、金属部材２２は、その幅方向両端部が定着装置２０の側板４３に固定支持されている。また、金属部材２２の両端には、定着ベルト２１の寄り（幅方向の移動である。）を制限するための寄止めフランジ２９が挿設されている。
そして、略パイプ状に形成された金属部材２２は、ヒータ２５の輻射熱により加熱されて定着ベルト２１を加熱する（熱を伝える。）。すなわち、金属部材２２がヒータ２５によって直接的に加熱されて、金属部材２２を介して定着ベルト２１がヒータ２５によって間接的に加熱されることになる。定着ベルト２１の加熱効率を良好に維持するためには、金属部材２２の厚さを０．１ｍｍ以下に設定することが好ましい。
金属部材２２の材料としては、ステンレス鋼、ニッケル、アルミニウム、鉄、等の金属熱伝導体（熱伝導性を有する金属である。）を用いることができるが、その中でも単位体積の熱容量比（密度×比熱である。）が比較的小さいフェライト系ステンレス鋼が好適である。本実施の形態１では、金属部材２２の材料として、フェライト系ステンレス鋼であるＳＵＳ４３０を用いている。また、金属部材２２の厚さを０．１ｍｍに設定している。
【００３７】
加熱手段としてのヒータ２５は、ハロゲンヒータ（又はカーボンヒータ）であって、その両端部が定着装置２０の側板４３に固定されている（図３を参照できる。）。そして、装置本体１の電源部により出力制御されたヒータ２５（加熱手段）の輻射熱によって、金属部材２２が加熱される。さらに、金属部材２２によって定着ベルト２１がニップ部を除く位置で全体的に加熱されて、加熱された定着ベルト２１の表面から記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに熱が加えられる。なお、ヒータ２５の出力制御は、定着ベルト２１表面に対向するサーミスタ等の第１温度センサ４０（第１温度検知手段）によるベルト表面温度の検知結果に基いておこなわれる。また、このようなヒータ２５の出力制御によって、定着ベルト２１の温度（定着温度）を所望の温度に設定することができる。
【００３８】
このように、本実施の形態１における定着装置２０は、定着ベルト２１の一部のみが局所的に加熱されるのではなく、金属部材２２によって定着ベルト２１が周方向にわたってほぼ全体的に加熱されることになるために、装置を高速化した場合であっても定着ベルト２１が充分に加熱されて定着不良の発生を抑止することができる。すなわち、比較的簡易な構成で効率よく定着ベルト２１を加熱できるために、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短縮化されるとともに、装置の小型化が達成される。
【００３９】
ここで、略パイプ状の金属部材２２は、定着ベルト２１の内周面（ニップ部を除く位置である。）にクリアランスをあけて対向するように固設されている。定着ベルト２１と金属部材２２とのクリアランス量δ（ニップ部を除く位置のギャップである。）は、０ｍｍより大きく１ｍｍ以下に設定されている（０ｍｍ＜δ≦１ｍｍである。）。これにより、金属部材２２と定着ベルト２１とが摺接する面積が大きくなって定着ベルト２１の磨耗が加速する不具合を抑止するとともに、金属部材２２と定着ベルト２１とが離れ過ぎて定着ベルト２１の加熱効率が低下する不具合を抑止することができる。さらに、金属部材２２が定着ベルト２１に近設されることで、可撓性を有する定着ベルト２１の円形姿勢がある程度維持されるため、定着ベルト２１の変形による劣化・破損を軽減することができる。
また、金属部材２２と定着ベルト２１とが摺接しても定着ベルト２１の磨耗が軽減されるように、定着ベルト２１の内周面には、双方の部材２１、２２の間にはフッ素グリスやシリコーンオイル等の潤滑剤が塗布されている。
なお、本実施の形態１では、金属部材２２の断面形状が略円形になるように形成したが、金属部材２２の断面形状が多角形になるように形成することもできる。
【００４０】
ここで、本実施の形態１では、ニップ部を形成する固定部材２６の強度を補強する補強部材２３が、定着ベルト２１の内周面側に固設されている。図３を参照して、補強部材２３は、幅方向の長さが固定部材２６と同等になるように形成されていて、その幅方向両端部が定着装置２０の側板４３に固定支持されている。そして、補強部材２３が固定部材２６及び定着ベルト２１を介して加圧ローラ３１に当接することで、ニップ部において固定部材２６が加圧ローラ３１の加圧力を受けて大きく変形する不具合を抑止している。なお、本実施の形態１において、補強部材２３は、金属部材２２の内部を概ね２つの空間に分けるように配設された板状部材である。
【００４１】
この補強部材２３は、上述した機能を満足するために、ステンレスや鉄等の機械的強度が高い金属材料で形成することが好ましい。
また、補強部材２３における、ヒータ２５に対向する面の一部又は全部に、断熱部材を設けたり、鏡面処理を施したりすることもできる。これにより、ヒータ２５から補強部材２３に向かう熱（補強部材２３を加熱する熱）が金属部材２２の加熱に用いられることになるために、定着ベルト２１（金属部材２２）の加熱効率がさらに向上することになる。
【００４２】
図２及び図３を参照して、ニップ部の位置で定着ベルト２１の外周面に当接する加圧回転体としての加圧ローラ３１は、中空構造の芯金３４上に、第１加圧部３２と第２加圧部３３とがそれぞれ形成されたものである。加圧ローラ３１において、第１加圧部３２は通紙領域Ｍに形成され、第２加圧部３３は両端の非通紙領域Ｎにそれぞれ形成されている。なお、図３に示すように、本実施の形態１では、記録媒体Ｐの通紙精度（横レジストの精度）を考慮して、第１加圧部３２が狙いの通紙領域Ｍに対して非通紙領域Ｎ側にマージンをとって広く形成されている。
【００４３】
加圧ローラ３１（加圧回転体）の第１加圧部３２は、記録媒体Ｐが搬送されるニップ部を形成する主部であって、直径が３０ｍｍの弾性材料で形成されている（芯金３４上に形成された弾性層である。）。加圧ローラ３１の第１加圧部３２（弾性層）は、発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の材料で形成されている。なお、第１加圧部３２（弾性層）上に、表層としてＰＦＡ、ＰＴＦＥ等からなる薄肉の離型層を設けることもできる。加圧ローラ３１（第１加圧部３２）は定着ベルト２１に圧接して、双方の部材間に所望のニップ部を形成する。
なお、加圧ローラ３１の両端（非通紙領域Ｎ）に設けられた第２加圧部３３については、後で詳しく説明する。
【００４４】
なお、加圧ローラ３１の弾性層を発泡性シリコーンゴム等のスポンジ状の材料で形成した場合には、ニップ部に作用する加圧力を減ずることができるために、固定部材２６に生じる撓みをさらに軽減することができる。さらに、加圧ローラ３１の断熱性が高められて、定着ベルト２１の熱が加圧ローラ３１側に移動しにくくなるために、定着ベルト２１の加熱効率が向上する。
また、本実施の形態１では、定着ベルト２１の直径が加圧ローラ３１の直径とほぼ同等になるように形成したが、定着ベルト２１の直径が加圧ローラ３１の直径よりも小さくなるように形成することもできる。その場合、ニップ部における定着ベルト２１の曲率が加圧ローラ３１の曲率よりも小さくなるために、ニップ部から送出される記録媒体Ｐが定着ベルト２１から分離され易くなる。
【００４５】
また、図３を参照して、加圧ローラ３１には不図示の駆動手段（駆動機構）の駆動ギアに噛合するギア４５が設置されていて、加圧ローラ３１は駆動手段によって図２中の矢印方向（時計方向）に回転駆動される。
また、加圧ローラ３１は、その幅方向両端部が、定着装置２０の側板４３に回動自在に支持された加圧レバー５１に対して軸受４２を介して回転自在に支持されている。そして、この加圧レバー５１を含む移動機構５１〜５３によって、所定のタイミングで加圧ローラ３１が図２の左右方向に移動されることになる（図２、図３の位置と、図５、図６の位置と、の間の移動である。）。
なお、移動機構５１〜５３の構成・動作については、後で詳しく説明する。
【００４６】
また、本実施の形態１では、加圧ローラ３１（第１加圧部３２）の表面温度を検知するための第２温度検知手段として、サーミスタ等の第２温度センサ５５が設置されている。そして、第２温度検知センサ５５の検知結果に基いて、ウォーミングアップ時の制御がおこなわれることになるが、これについても後で詳しく説明する。
なお、加圧ローラ３１の内部に、ハロゲンヒータ等の熱源を設けることもできる。
【００４７】
図４を参照して、定着ベルト２１の内周面２１ａに摺接する固定部材２６は、ベース層２６ｂ上に表面層２６ａが形成されたものである。固定部材２６は、加圧ローラ３１との対向面（摺接面）が、加圧ローラ３１の曲率にならうように凹状に形成されている。これにより、記録媒体Ｐは加圧ローラ３１の曲率にならうようにニップ部から送出されるために、定着工程後の記録媒体Ｐが定着ベルト２１に吸着して分離しないような不具合を抑止することができる。
なお、本実施の形態１では、ニップ部を形成する固定部材２６の形状を凹状に形成したが、ニップ部を形成する固定部材２６の形状を平面状に形成することもできる。すなわち、固定部材２６の摺接面（加圧ローラ３１に対向する面である。）が平面形状になるように形成することができる。これにより、ニップ部の形状が記録媒体Ｐの画像面に対して略平行になって、定着ベルト２１と記録媒体Ｐとの密着性が高まるために定着性が向上する。さらに、ニップ部の出口側における定着ベルト２１の曲率が大きくなるために、ニップ部から送出された記録媒体Ｐを定着ベルト２１から容易に分離することができる。
【００４８】
また、固定部材２６のベース層２６ｂを形成する材料としては、加圧ローラ３１による加圧力を受けても大きく撓むことがないように、ある程度剛性のある材料（例えば、高剛性の金属やセラミック等である。）で形成されている。
金属板を曲げ加工することにより形成する略パイプ状の金属部材２２は、その肉厚を薄くすることができるために、ウォームアップ時間を短縮することができる。しかし、金属部材２２自身の剛性は小さくなっているため、加圧ローラ３１の加圧力に抗しきれずに、撓んだり、変形することがある。パイプ状の金属部材２２が変形してしまうと所望のニップ幅が得られずに、定着性が低下するという問題が生じる。これに対して、本実施の形態１では、薄肉の金属部材２２とは別に高剛性の固定部材２６を設置してニップ部を形成しているために、そのような問題が生じるのを未然に防止することができる。
【００４９】
また、固定部材２６の表面層２６ａは、目の粗いシート状の低摩擦材料で形成されている。そして、この表面層２６ａには、予め潤滑剤が含浸されている。これにより、固定部材２６は、定着ベルト２１に当接する面に潤滑剤が保持された状態になる。したがって、固定部材２６と定着ベルト２１との摺接によって双方の部材２１、２６が磨耗する不具合が軽減される。
【００５０】
また、本実施の形態１では、固定部材２６とヒータ２５（加熱手段）との間に断熱部材２７を設置している。詳しくは、固定部材２６と金属部材２２との間であって、固定部材２６の摺接面を除く面を覆うように断熱部材２７が設置されている。断熱部材２７の材料としては、断熱性に優れたスポンジゴムや、空包を有するセラミック、等を用いることができる。
本実施の形態１では、定着ベルト２１と金属部材２２とがほぼ全周にわたって近接しているため、加熱待機時（プリント動作待機時）においても定着ベルト２１を周方向に温度ムラなく加熱できる。したがって、プリント要求を受けた後、速やかにプリント動作をおこなうことができる。このとき、従来のオンデマンド方式の定着装置（例えば、特許第２８８４７１４号公報参照。）では、ニップ部で加熱待機時に加圧ローラを変形させたまま熱を与えてしまうと、加圧ローラのゴムの材質によっては、熱劣化を起こして加圧ローラの寿命が短くなってしまったり、加圧ローラに圧縮永久ひずみが発生してしまったりする（ゴムの圧縮永久ひずみは、ゴムの変形に加熱が加わることにより増大する。）。そして、加圧ローラに圧縮永久ひずみが発生すると、加圧ローラの一部が凹んだ状態になり、所望のニップ幅が得られないため、定着不良が発生したり、回転時に異音が生じたりする。
これに対して、本実施の形態１では、固定部材２６と金属部材２２との間に断熱部材２７が設置されているために、加熱待機時に金属部材２２の熱が固定部材２６に達しにくくなる。したがって、加熱待機時に加圧ローラ３１が変形した状態で高温加熱される不具合が軽減されて、上述の問題が生じるのを抑止することができる。
【００５１】
さらに、固定部材２６と定着ベルト２１との摩擦抵抗を低減するために双方の部材間に塗布された潤滑剤は、ニップ部における高圧条件に加えて高温条件による使用によって劣化して、定着ベルト２１のスリップ等の不具合が生じてしまう可能性がある。
これに対して、本実施の形態１では、固定部材２６と金属部材２２との間に断熱部材２７が設置されているために、金属部材２２の熱がニップ部の潤滑剤に達しにくくなる。したがって、潤滑剤の高温による劣化が軽減されて、上述の問題が生じるのを抑止することができる。
【００５２】
また、本実施の形態１では、固定部材２６と金属部材２２との間に断熱部材２７が設置されているために、固定部材２６が断熱されて、ニップ部では積極的に定着ベルト２１は加熱されないことになる。そのため、ニップ部に送入された記録媒体Ｐの温度がニップ部から送出されるときには低くなる。すなわち、ニップ部出口では、記録媒体Ｐ上に定着されたトナー像の温度が低くなって、トナーの粘性が低下して、定着ベルト２１に対するトナー接着力が小さくなった状態で、記録媒体Ｐは定着ベルト２１から分離される。したがって、定着工程直後の記録媒体Ｐが定着ベルト２１に巻き付いてジャムになる不具合が防止されるとともに、定着ベルト２１に対するトナー固着も抑制される。
【００５３】
また、本実施の形態１では、図４を参照して、固定部材２６が挿設された金属部材２２の凹部を内周面側から保持するステー部材２８が設置されている。
略パイプ状の金属部材２２は、０．１ｍｍ厚のステンレス板に曲げ加工を施して形成したものである。したがって、ステンレス板を曲げ加工によって所望のパイプ形状に加工しようとしても、そのままでは、スプリングバックによって径が大きくなる方向に開いてしまい所望のパイプ形状を形成することができない。そして、金属部材２２がスプリングバックによって開いてしまうと、定着ベルト２１の内周面に接触してしまい定着ベルト２１を傷つけたり、定着ベルト２１との接触ムラによる定着ベルト２１の加熱ムラが生じたりしてしまう。本実施の形態１では、このような不具合が生じるのを抑止するために、金属部材２２の開口部が形成された凹部（曲げ部）をステー部材２８で固定することによって、金属部材２２のスプリングバックによる変形を抑止している。具体的には、スプリングバック力に抗するように曲げ加工が施された金属部材２２の形状を保持しながら、金属部材２２の内周面側からステー部材２８を凹部に圧入する。
【００５４】
ここで、金属部材２２の加熱効率を高くするためには、金属部材２２の肉厚は０．２ｍｍ以下に設定することが好ましい。
上述したように、金属板を曲げ加工することにより形成する略パイプ状の金属部材２２は、その肉厚を薄くすることができるために、ウォームアップ時間を短縮することができる。しかし、金属部材２２自身の剛性は小さくなっているため、加圧ローラ３１の加圧力が金属部材２２に作用すると、その加圧力に抗しきれずに、撓んだり、変形してしまう。そして、パイプ状の金属部材２２が変形してしまうと所望のニップ幅が得られずに、定着性が低下するという問題が生じてしまう。これに対して、本実施の形態１では、薄肉の金属部材２２に凹部（固定部材２６が挿設されている部分である。）をニップ部から離れるように設けて、加圧ローラ３１の加圧力が金属部材２２に直接的に作用しないように構成しているために、そのような問題が生じるのを未然に防止することができる。
【００５５】
以下、上述のように構成された定着装置２０の通常時の動作について簡単に説明する。
装置本体１の電源スイッチが投入されると、ヒータ２５に電力が供給されるとともに、不図示の駆動手段によって加圧ローラ３１の図２中の矢印方向の回転駆動が開始される。これにより、加圧ローラ３１との摩擦力によって、定着ベルト２１も図２中の矢印方向に従動（回転）する。
その後、給紙部１２から記録媒体Ｐが給送されて、２次転写ローラ８９の位置で、記録媒体Ｐ上に未定着のカラー画像が担持（転写）される。未定着画像Ｔ（トナー像）が担持された記録媒体Ｐは、不図示のガイド板に案内されながら図２の矢印Ｙ１０方向に搬送されて、圧接状態にある定着ベルト２１及び加圧ローラ３１のニップ部に送入される。
そして、金属部材２２（ヒータ２５）によって加熱された定着ベルト２１による加熱と、補強部材２３によって補強された固定部材２６と加圧ローラ３１（第１加圧部３２）との押圧力とによって、記録媒体Ｐの表面にトナー像Ｔが定着される。その後、ニップ部から送出された記録媒体Ｐは、矢印Ｙ１１方向に搬送される。
【００５６】
以下、本実施の形態１における定着装置２０において特徴的な構成・動作について、詳しく説明する。
上述したように、図２及び図３を参照して、本実施の形態１における定着装置２０の加圧ローラ３１（加圧回転体）には、芯金３４上に、通紙領域Ｍに第１加圧部３２が形成され、非通紙領域Ｎに第２加圧部３３が形成されている。この第１加圧部３２と第２加圧部３３とは、それぞれ、発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の弾性材料で形成されている。ここで、第１加圧部３２の外径（無負荷状態の外径である。）が３０ｍｍに設定されているに対して、第２加圧部３３の外径（無負荷状態の外径である。）は３０．５〜３３ｍｍ（本実施の形態１では、３２ｍｍに設定されている。）に設定されている。
【００５７】
さらに、本実施の形態１における定着装置２０には、図２及び図５を参照して、移動機構５１〜５３が設置されている。この移動機構５１〜５３（接離機構）は、第１加圧部３２と第２加圧部３３とが定着ベルト２１を介して固定部材２６に圧接する第１の状態（図２及び図３の状態である。）と、第１加圧部３２が定着ベルト２１に対して離間するとともに第２加圧部３３のみが定着ベルト２１を介して固定部材２６に圧接する第２の状態（図５及び図６の状態である。）と、を切り替えるように加圧ローラ３１を移動させるものである。
詳しくは、移動機構（接離機構）は、加圧レバー５１、カム５２、引張スプリング５３等で構成されている（幅方向両端にそれぞれ設置されている。）。加圧レバー５１は、支軸５１ａを中心に回動可能に側板４３に設置されている。加圧レバー５１の一端側には軸受４２を介して加圧ローラ３１の芯金３４の軸部が回転可能に保持され、他端側には引張スプリング５３の一端が接続されている。また、図示は省略するが、引張スプリング５３の他端側は側板４３に接続されている。また、定着装置２０の側板４３には、不図示の駆動モータに接続されたカム５２が回動可能に設置されている。そして、このカム５２が回動制御されて加圧レバー５１に対して接離することで、上述した第１の状態と第２の状態とが切り替えられることになる。
【００５８】
具体的に、カム５２が加圧レバー５１に当接しないように、その回動方向の姿勢が制御されているときには、引張スプリング５３のスプリング力によって、加圧レバー５１が加圧ローラ３１を定着ベルト２１に近づける方向に付勢する。これにより、図２及び図３に示すように、加圧ローラ３１の第１加圧部３２と第２加圧部３３とは、それぞれ、定着ベルト２１に圧接してニップ部を形成することになる。そして、この状態で不図示の駆動手段が稼動すると、駆動手段からギア４５への駆動力の伝達によって加圧ローラ３１が回転駆動されて、第１加圧部３２及び第２加圧部３３との摩擦抵抗によって定着ベルト２１も図２の反時計方向に従動回転することになる。そして、このような状態で、先に説明した定着工程（記録媒体Ｐの通紙動作）がおこなわれる。
これに対して、カム５２が加圧レバー５１に当接するように、その回動方向の姿勢が制御されているときには、引張スプリング５３のスプリング力に抗するように、加圧レバー５１が加圧ローラ３１を定着ベルト２１から遠ざける方向に回動する。これにより、図５及び図６に示すように、第１加圧部３２は定着ベルト２１から離間して、第２加圧部３３のみが定着ベルト２１に圧接してニップ部（図２、図３の状態よりも圧接力は小さい。）を形成することになる。そして、この状態でも、不図示の駆動手段が稼動すると、駆動手段からギア４５への駆動力の伝達によって加圧ローラ３１が回転駆動されて、第２加圧部３３との摩擦抵抗によって定着ベルト２１が図２の反時計方向に従動回転することになる。そして、このような状態で、ウォーミングアップ（定着工程がおこなわれる前の初期動作である。）等がおこなわれることになる。なお、図５及び図６を参照して、本実施の形態１では、第１加圧部３２が定着ベルト２１から離間した状態において、双方の部材２１、３２のギャップＢが０．５〜１ｍｍになるように設定されている。
このように、本実施の形態１における定着装置２０は、駆動手段が稼動したとき（加圧ローラ３１が回転したとき）に、第１の状態（図２及び図３の状態）であっても第２の状態（図５及び図６の状態）であっても、定着ベルト２１が所定方向に走行するように構成されている。すなわち、２つの加圧部３２、３３の外径や材料、移動機構５１〜５３の移動範囲等が最適化されて、駆動手段が稼動したときに、第１の状態であっても第２の状態であっても、定着ベルト２１が所定方向に走行するように構成されている。
【００５９】
そして、このように構成された定着装置２０において、移動機構５１〜５３は、ニップ部に記録媒体Ｐが通紙される場合（定着工程時）に第１の状態（図２及び図３の状態）になるように制御され、ニップ部に記録媒体Ｐが通紙されない場合（非定着工程時）に第２の状態（図５及び図６の状態）になるように制御される。さらに、定着装置２０のウォーミングアップがおこなわれる場合と、ニップ部に記録媒体Ｐが通紙される場合（定着工程時）と、には、駆動手段は加圧ローラ３１を回転駆動するように制御されるとともに、ヒータ２５（加熱手段）は金属部材２２を加熱するように制御される（ヒータ２５への電力供給がおこなわれる）。
【００６０】
詳しくは、第２の状態（図５及び図６の状態）で加圧ローラ３１の回転駆動やヒータ２５への電力供給が停止された状態（休止時）から、ウォーミングアップが開始されると、第２の状態（図５及び図６の状態）で加圧ローラ３１の回転駆動やヒータ２５への電力供給が開始される。
これにより、ウォーミングアップ時において、定着ベルト２１は図５の反時計方向に走行（回転）しながらヒータ２５（金属部材２２）によって加熱されることになるため、周方向に温度ムラが生じることなく定着ベルト２１が効率的に迅速に加熱されることになる。すなわち、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短くて、定着画像に定着ムラ等の定着不良が生じにくくなる。
また、ウォーミングアップ時にも、休止時と同様に、第１加圧部３２（非通紙領域Ｎに形成された第２加圧部３３とは異なり、定着画像の画質の良否を決定する。）が、定着ベルト２１から離間されているため、定着画像の画質の良否を左右するような定着ベルト２１や加圧ローラ３１の磨耗劣化や圧縮永久歪や破損を軽減することができる。
【００６１】
そして、ウォーミングアップが終了した後に、移動機構５１〜５３によって第２の状態（図５及び図６の状態）から第１の状態（図２及び図３の状態）に加圧ローラ３１を移動させて、第１の状態で加圧ローラ３１の回転駆動やヒータ２５への電力供給をおこないながら、記録媒体Ｐの通紙動作（定着工程）をおこなう。
さらに、記録媒体Ｐの通紙動作（定着工程）が終了した後には、再び第１の状態から第２の状態になるように移動機構５１〜５３を制御して、装置が休止状態になる。
なお、本実施の形態１における定着装置２０は、休止時であっても稼動時であっても加圧ローラ３１の第２加圧部３３が定着ベルト２１に常に圧接した状態になるため、第２加圧部３３と第２加圧部３３が圧接する定着ベルト２１の部分とに劣化が生じやすくなるが、第２加圧部３３は非通紙領域Ｎに設けられているために、定着画像の画質への影響が生じないことになる。
【００６２】
ここで、本実施の形態１における加圧ローラ３１は、第１加圧部３２の外周面の摩擦係数に比べて、第２加圧部３３の外周面の摩擦係数が大きくなるように形成されている。具体的には、第１加圧部３２や第２加圧部３３の弾性材料を最適化したり外周面に表面層を設けたりして、上述した摩擦係数の差異が生じるように構成している。
このように構成することにより、第２の状態（第２加圧部３３のみが定着ベルト２１に圧接している状態である。）であっても、定着ベルト２１に対する第２加圧部３３の摩擦抵抗をある程度大きく維持できるため、第２の状態における定着ベルト２１の走行不良が生じにくくなる。
【００６３】
また、本実施の形態１における加圧ローラ３１は、第１加圧部３２の表面硬度に比べて、第２加圧部３３の表面硬度が小さくなるように形成されている。具体的には、第１加圧部３２や第２加圧部３３の弾性材料を最適化したり外周面に表面層を設けたりして、上述した表面硬度の差異が生じるように構成している。
このように構成することにより、第１の状態（第１加圧部３２と第２加圧部３３とが定着ベルト２１に圧接している状態である。）でおいて、双方の加圧部３２、３３に外径差があっても双方の加圧部３２、３３によってそれぞれ形成されるニップ部において大きな圧接力の差異が生じにくくなるため、第１の状態における通紙領域Ｍの良好なニップ部が確保されるとともに、第１の状態における定着ベルト２１の走行不良が生じにくくなる。
【００６４】
ここで、本実施の形態１では、定着装置２０のウォーミングアップがおこなわれる場合、駆動手段が稼動する直前（加圧ローラ３１が回転駆動される直前）に第２温度センサ５５（第２温度検知手段）によって検知された温度が所定値（本実施の形態１では、４０℃に設定されている。）未満であるときに、第１温度センサ４０（第１温度検知手段）によって検知された温度が第１温度Ｔ１に達した後に第２の状態から第１の状態になるように移動機構５１〜５３が制御される。これに対して、駆動手段が稼動する直前（加圧ローラ３１が回転駆動される直前）に第２温度センサ５５によって検知された温度が所定値（本実施の形態１では、４０℃に設定されている。）以上であるときに、第１温度センサ４０によって検知された温度が第１温度Ｔ１よりも高い第２温度Ｔ２に達した後に第２の状態から第１の状態になるように移動機構５１〜５３が制御される。
【００６５】
具体的に、図７のフローチャートを用いて説明する。
まず、ウォーミングアップが開始されると（ステップＳ１）、第２温度センサ５５によって検知される加圧ローラ３１の温度が４０℃以下であるかが判別される（ステップＳ２）。
その結果、加圧ローラ３１の温度が４０℃以下であると判別された場合（例えば、装置の放置状態（休止状態）が長時間あった場合等である。）、定着ベルト２１の判定温度（第２の状態から第１の状態への移行をおこなうタイミングを判断するための値である。）がＴ１に設定される（ステップＳ３）。そして、ヒータ２５への電力供給と加圧ローラ３１の駆動とが開始される（ステップＳ４、Ｓ５）。そして、第１温度センサ４０によって検知される定着ベルト２１の温度が判定温度Ｔ１以上であるかが判別され（ステップＳ６）、定着ベルト２１の温度が判定温度Ｔ１以上であると判別された場合に加圧ローラ３１を第２の状態から第１の状態へ移動して通紙を開始する（ステップＳ１１、Ｓ１２）。
【００６６】
これに対して、ステップＳ２にて、加圧ローラ３１の温度が４０℃以下ではないと判別された場合（例えば、装置の放置状態（休止状態）が比較的短い時間であった場合等である。）、定着ベルト２１の判定温度がＴ２（ステップＳ３の判定温度Ｔ１よりも高い値である。）に設定される（ステップＳ７）。そして、ヒータ２５への電力供給と加圧ローラ３１の駆動とが開始される（ステップＳ８、Ｓ９）。そして、第１温度センサ４０によって検知される定着ベルト２１の温度が判定温度Ｔ２以上であるかが判別され（ステップＳ１０）、定着ベルト２１の温度が判定温度Ｔ２以上であると判別された場合に加圧ローラ３１を第２の状態から第１の状態へ移動して通紙を開始する（ステップＳ１１、Ｓ１２）。
【００６７】
その後、通紙動作（定着工程）が終了したかが判別され（ステップＳ１３）、通紙動作が終了したものと判別された場合にはヒータ２５への電力供給と加圧ローラ３１の駆動とが停止される（ステップＳ１４、Ｓ１５）。さらに、加圧ローラ３１を第１の状態から第２の状態へ移動して、本フローを終了する（ステップＳ１６、Ｓ１７）。
【００６８】
このような制御をおこなうことにより、ウォーミングアップ時において、加圧ローラ３１の温度があまり高くないときには第１加圧部３２を含む加圧ローラ３１全体が比較的早いタイミングで定着ベルト２１に接触することになり、加圧ローラ３１の温度があまり低くないときには第１加圧部３２を含む加圧ローラ３１全体が比較的遅いタイミングで定着ベルト２１に接触することになる。したがって、加圧ローラ３１の温度があまり高くないときには、定着工程がおこなわれるまでに、定着ベルト２１からの長時間の受熱によって加圧ローラ３１全体を充分に加熱することができるため、加圧ローラ３１の昇温不足による定着不良画像の発生を軽減することができる。また、加圧ローラ３１の温度があまり低くないときには、定着工程がおこなわれるまでに、定着ベルト２１からの短時間の受熱によって加圧ローラ３１全体を充分に加熱することができるため、加圧ローラ３１の昇温不足による定着不良画像の発生を軽減することができるとともに、加圧ローラ３１への放熱を抑えて定着ベルト２１の昇温時間を早めることができる。
【００６９】
また、本実施の形態１では、ニップ部における記録媒体Ｐの通紙動作が終了した後にも定着ベルト２１を加熱しながら待機する加熱待機モードが選択できるように構成されている。具体的に、図示は省略するが、画像形成装置本体１の操作部（又は、装置本体１に接続されたコンピュータ）には、通紙動作が終了した後の次の通紙動作をおこなう際の立ち上げ時間を短縮化する「加熱待機モード」を選択するためのボタン（又は、それに代わるもの）が設けられている。そして、ユーザーの操作によって加熱待機モードが選択されている場合には、ニップ部における記録媒体Ｐの通紙動作が終了した後に、第１の状態から第２の状態になるように移動機構５１〜５３が制御されるとともに、加圧ローラ３１及び定着ベルト２１を駆動するための駆動手段が稼動されながら第１温度センサ４０（第１温度検知手段）によって検知された温度が所定値（本実施の形態１では、１５０℃に設定されている。）に維持されるようにヒータ２５が制御される。
【００７０】
具体的に、図８のフローチャートを用いて説明する。
まず、通紙動作（プリント動作）が終了して装置が待機状態（第１の状態から第２の状態になるように移動機構５１〜５３が制御される。）になると（ステップＳ２０、Ｓ２１）、加熱待機モードが設定されているかが判別される（ステップＳ２２）。
その結果、加熱待機モードが設定されているものと判別された場合には、第１温度センサ４０によって定着ベルト２１の温度が１５０℃に維持されるようにヒータ２５が出力制御されるとともに、加圧ローラ３１の回転駆動がおこなわれる（ステップＳ２３、Ｓ２４）。そして、６０秒が経過した後に、加熱待機モードを終了する（ステップＳ２８）。なお、６０秒が経過する前に、ユーザーによってプリント動作が選択された場合には、本フローを直ちに終了して、プリント動作が優先される。
これに対して、ステップＳ２２にて、加熱待機モードが設定されていないものと判別された場合には、ヒータ２５への電力供給と加圧ローラ３１の回転駆動とを停止して（ステップＳ２６、Ｓ２７）、本フローを終了する（ステップＳ２８）。
【００７１】
このような制御をおこなうことにより、加熱待機モードが実行される場合であっても、定着ベルト２１は図５の反時計方向に走行しながらヒータ２５（金属部材２２）によって加熱されることになるため、周方向に温度ムラが生じることなく定着ベルト２１が効率的に迅速に加熱されることになり、その後のプリント動作において定着画像に定着ムラ等の定着不良が生じにくくなる。また、加熱待機モード時にも、休止時と同様に、第１加圧部３２が定着ベルト２１から離間されているため、定着画像の画質の良否を左右するような定着ベルト２１や加圧ローラ３１の磨耗劣化や圧縮永久歪や破損を軽減することができる。
なお、本実施の形態１において、加熱待機モードが所定時間経過後に終了するように構成したのは、ユーザーによる次のプリント作業が即座におこなわれない場合に、装置の省エネルギーを優先させた方がユーザーの利益になるとの考えによるものである。したがって、装置の省エネルギーを優先させない場合等には、加熱待機モードが所定時間経過後であっても終了しないように構成することもできる。
【００７２】
以上説明したように、本実施の形態１においては、通紙領域Ｍに第１加圧部３２が形成され、非通紙領域Ｎに第２加圧部３３が形成された加圧ローラ３１（加圧回転体）を設けている。また、第１加圧部３２と第２加圧部３３とが定着ベルト２１を介して固定部材２６に圧接する第１の状態と、第１加圧部３２が定着ベルト２１に対して離間するとともに第２加圧部３３のみが定着ベルト２１を介して固定部材２６に圧接する第２の状態と、を切り替えるように加圧ローラ３１を移動させる移動機構５１〜５３をさらに設けている。そして、駆動手段が稼動したときに、第１の状態であっても第２の状態であっても、定着ベルト２１が所定方向に走行するように構成している。これにより、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短くて、定着画像に定着ムラ等の定着不良が生じることなく、定着ベルト２１や加圧ローラ３１に磨耗劣化や圧縮永久歪や破損が生じる不具合を軽減することができる。
【００７３】
実施の形態２．
図９にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
図９は、実施の形態２における定着装置を示す構成図であって、前記実施の形態１における図２に相当する図である。本実施の形態２における定着装置は、金属部材２２が電磁誘導によって加熱される点が、前記実施の形態１のものとは相違する。
【００７４】
図９に示すように、本実施の形態２における定着装置２０も、前記実施の形態１のものと同様に、定着ベルト２１、固定部材２６、略パイプ状の金属部材２２、補強部材２３、断熱部材２７、加圧ローラ３１（加熱回転体）、第１温度センサ４０、第２温度センサ５５、移動機構５１〜５３、等で構成される。また、本実施の形態２における加圧ローラ３１も、前記実施の形態１のものと同様に、通紙領域に第１加圧部３２が形成され、非通紙領域に第２加圧部３３が形成されている。また、移動機構５１〜５３によって、第１の状態（図９の状態）と、第２の状態（定着ベルト２１に対して第１加圧部３２が離間して、第２加圧部３３のみが圧接している状態である。）と、が切り替えられるように構成されている。さらに、第１の状態であっても、第２の状態であっても、加圧ローラ３１が回転駆動されたときには、加圧ローラ３１から定着ベルト２１に駆動量が伝達されるように構成されている。
ここで、本実施の形態２における定着装置２０は、加熱手段として、ヒータ２５の代わりに、誘導加熱部５０が設置されている。そして、本実施の形態２における金属部材２２は、ヒータ２５の輻射熱によって加熱される前記実施の形態１のものとは異なり、誘導加熱部５０による電磁誘導によって加熱される。
【００７５】
誘導加熱部５０は、励磁コイル、コア、コイルガイド、等で構成される。励磁コイルは、定着ベルト２１の一部を覆うように、細線を束ねたリッツ線を幅方向（図９の紙面垂直方向である。）に延設したものである。コイルガイドは、耐熱性の高い樹脂材料等からなり、励磁コイルやコアを保持する。コアは、フェライト等の強磁性体（比透磁率が１０００〜３０００程度である。）からなる半円筒状部材であって、金属部材２２に向けて効率のよい磁束を形成するためにセンターコアやサイドコアが設けられている。コアは、幅方向に延設された励磁コイルに対向するように設置されている。
【００７６】
このように構成された定着装置２０は、次のように動作する。
加圧ローラ３１が図９中の矢印方向に回転駆動されると、定着ベルト２１も矢印方向に従動回転する。そして、定着ベルト２１は誘導加熱部５０との対向位置で加熱される。詳しくは、励磁コイルに高周波の交番電流を流すことで、金属部材２２の周囲に磁力線が双方向に交互に切り替わるように形成される。このとき、金属部材２２表面に渦電流が生じて、金属部材２２自身の電気抵抗によってジュール熱が発生する。このジュール熱によって、金属部材２２が電磁誘導加熱されて、さらに加熱された金属部材２２によって定着ベルト２１が加熱される。
なお、金属部材２２を効率的に電磁誘導加熱するためには、誘導加熱部５０を金属部材２２の周方向全域に対向するように構成することが好ましい。また、金属部材２２の材料としては、ニッケル、ステンレス、鉄、銅、コバルト、クロム、アルミニウム、金、白金、銀、スズ、パラジウム、これらのうち複数の金属からなる合金、等を用いることができる。
【００７７】
以上説明したように、本実施の形態２においても、前記各実施の形態と同様に、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短くて、定着画像に定着ムラ等の定着不良が生じることなく、定着ベルト２１や加圧ローラ３１に磨耗劣化や圧縮永久歪や破損が生じる不具合を軽減することができる。
【００７８】
なお、本実施の形態２では、金属部材２２を電磁誘導加熱により加熱したが、金属部材２２を抵抗発熱体の熱によって加熱することもできる。具体的に、金属部材２２の内周面の一部又は全部に抵抗発熱体を当接させる。抵抗発熱体は、セラミックヒータ等の面状発熱体であって、その両端部に電源部が接続されている。そして、抵抗発熱体に電流が流されると、抵抗発熱体自身の電気抵抗によって抵抗発熱体が昇温して、当接する金属部材２２を加熱する。さらに、加熱された金属部材２２によって定着ベルト２１が加熱されることになる。
このような場合にも、加圧ローラ３１や移動機構５１〜５３を本実施の形態２と同様に構成することで、本実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【００７９】
なお、前記各実施の形態では、定着ベルトとして複層構造の定着ベルト２１を用いたが、定着ベルトとしてポリイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、金属等からなる無端状の定着フィルムを用いることもできる。そして、その場合にも、前記各実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００８０】
なお、本発明が前記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【符号の説明】
【００８１】
１  画像形成装置本体（装置本体）、
２０  定着装置、
２１  定着ベルト（定着部材）、
２２  金属部材（加熱部材）、
２３  補強部材、
２５  ヒータ（加熱手段）、
２６  固定部材、
３１  加圧ローラ（加圧回転体）、
３２  第１加圧部、
３３  第２加圧部、
４０  第１温度センサ（第１温度検知手段）、
５１  加圧レバー（移動機構）、
５２  カム（移動機構）、
５３  引張スプリング（移動機構）、
５５  第２温度センサ（第２温度検知手段）、
Ｐ  記録媒体、  Ｍ  通紙領域、  Ｎ  非通紙領域。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８２】
【特許文献１】特許２００８−１５８４８２号公報
【特許文献２】特許２００９−３４１０号公報
【特許文献３】特許２００７−５７８２７号公報
【図１】
0005381745.tif 000002
【図２】
0005381745.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005381745.tif 000005
【図５】
0005381745.tif 000006
【図６】
0005381745.tif 000007
【図７】
0005381745.tif 000008
【図８】
0005381745.tif 000009
【図９】
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