(57)【要約】【課題】定着部材として薄厚の定着ベルト１２１を用いてファーストプリント時間の短縮化を図りながら、定着ニップ内における加圧力のばらつきに起因する定着性のばらつきや記録シートの皺の発生を抑える。【解決手段】加圧ローラ１２２の内部に配設された内部材と、挟み込み体１２４とのうち、内部材として磁石からなる磁石１２９を用いるとともに、挟み込み体１２４として磁性材料からなるものを用い、磁石１２９の磁力によって挟み込み体１２４と磁石１２９との間に働く磁気吸引力により、磁石１２９と挟み込み体１２４との間の押圧力を生じさせて定着ニップを形成した。【選択図】図２
2015129897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空構造を具備し且つ画像の定着処理のために無端移動せしめられる定着部材と、前記定着部材を加熱する加熱手段と、前記定着部材の表面に当接して定着ニップを形成する当接体と、前記定着部材の中空内における前記定着ニップの裏側で前記当接体との間に前記定着部材を挟み込む挟み込み体とを有し、前記定着ニップに進入した記録シートを加熱及び加圧して記録シートに画像を定着させる定着装置において、
前記当接体の内部に配設された内部材と、前記挟み込み体とのうち、何れか一方として磁力発生体からなるものを用いるとともに、他方として磁性材料からなるものを用い、
前記一方の磁力によって前記一方と前記他方との間に働く磁気吸引力により、前記一方と前記他方との間の押圧力を生じさせて前記定着ニップを形成したことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１の定着装置において、
前記一方たる前記内部材として磁力発生体からなるものを用いるとともに、前記他方たる挟み込み体として磁性材料からなるものを用いたことを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項２の定着装置において、
磁性材料からなる前記挟み込み体を複数設け、それら挟み込み体によって無端状のベルト部材を前記定着部材の内面との接触によって前記定着部材に追従させて無端移動させる姿勢で張架し、前記内部材たる磁力発生体の磁力によって前記ベルト部材を介して複数の前記挟み込み体を前記定着部材の内面に押し付けるとともに、前記ベルト部材を前記定着部材の内面に直接押し付けたことを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項３の定着装置において、
複数の前記挟み込み体をそれぞれ回転可能に構成したことを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項３又は４の定着装置において、
前記ベルト部材として、磁性材料を含有するものを用いたことを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項３乃至５の何れかの定着装置において、
前記定着部材の中空内に配設した前記加熱手段により、前記定着部材と前記ベルト部材とを同時に加熱するようにしたことを特徴とする定着装置。
【請求項７】
請求項３乃至６の何れかの定着装置において、
前記ベルト部材として、ベルト基体の表面上に弾性層を積層したものを用いたことを特徴とする定着装置。
【請求項８】
請求項３乃至７の何れかの定着装置において、
前記挟み込み体を２つ設け、前記磁力発生体の磁力により、２つの前記挟み込み体を前記当接体に向けて引き寄せるとともに、前記定着部材の内周面における周方向に沿って互いに逆方向に引き寄せるようにしたことを特徴とする定着装置。
【請求項９】
記録シートに画像を形成する画像形成手段と、記録シートに画像を定着させる定着手段とを備える画像形成装置において、
前記定着手段として、請求項１乃至８の何れかの定着装置を用い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】
本発明は、画像の定着処理のために無端移動せしめながら加熱される定着部材と、これに当接して定着ニップを形成する当接体とを具備する定着装置に関するものである。また、かかる定着装置を用いる画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の画像形成装置として、特許文献１に記載のものが知られている。図１６は、特許文献１に記載の画像形成装置に搭載された定着装置を示す概略構成図である。この定着装置９００は、定着部材としての無端状の定着ベルト９０１、これのループ内に配設されたパイプ状の金属熱伝導体９０２、これの内側に配設されたヒーター９０３、挟み込み体としての当接補助部材９０４なども有している。更には、当接体としての加圧ローラ９０５も有している。加圧ローラ９０５は図示しないスプリングによって定着ベルト９０１に向けて押圧されて定着ニップを形成している。定着ベルト９０１に対して加圧ローラ９０５を良好に当接させるために、定着ベルト９０１のループ内側に配設された当接補助部材９０４が加圧ローラ９０５との間に定着ベルト９０１を挟み込んでいる。定着ベルト９０１は、回転駆動する加圧ローラ９０５に追従して無端移動し、金属熱伝導体９０２が定着ベルト９０１の無端移動をガイドする。また、定着ベルト９０１は、ヒーター９０３によって金属熱伝導体９０２を介して加熱される。周知の電子写真プロセスによってトナー像が形成された記録シートは、定着ニップに通される際に加熱及び加圧されることで表面にトナー像が定着せしめられる。
【０００３】
一方、特許文献２には、定着部材として定着ローラを用いる画像形成装置が記載されている。図１７は、特許文献２に記載の画像形成装置に搭載された定着装置９５０を示す概略構成図である。同図において、円筒状の定着ローラ９５１は磁性材料からなり、中空内にハロゲンヒーター９５２を収容している。また、加圧ローラ９５３は、中空内に磁石９５４を収容している。加圧ローラ９５３の内部の磁石９５４が磁性材料からなる定着ローラ９５１を磁力によって引き寄せながら、加圧ローラ９５３に当接させて定着ニップを形成せしめる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の画像形成装置においては、特許文献２に記載の画像形成装置のように定着部材として定着ローラを用いる構成に比べて、ウォームアップ時間を短縮してファーストプリント時間をより短くすることができる。ファーストプリント時間は、ユーザーによる画像形成命令を受けてから、画像形成の準備動作を経て画像形成動作を行い、画像形成された最初の記録シートが画像形成装置から排出されるまでに要する時間である。トナー像を記録シートに熱定着させる定着装置を用いる画像形成装置では、ファーストプリント時間を短縮するためには、その定着装置のウォームアップ時間を短縮する必要がある。ウォームアップ時間は、電源投入時や待機状態からの復帰時などに、ヒーターなどの加熱手段に電力を供給して定着ベルトや定着ローラなどの定着部材を所望の温度まで昇温させるのに要する時間である。特許文献２に記載の画像形成装置のように定着部材として厚みの大きな定着ローラ９５１を用いる構成では、定着ローラ９５１の熱容量が比較的大きいことから、ウォームアップ時間に比較的長時間を要してしまう。これに対し、特許文献１に記載の画像形成装置のように定着部材として定着ベルト９０１を用いる構成では、薄厚で熱容量の比較的小さな定着ベルト９０１が短時間の加熱で所望の温度まで昇温する。このため、定着部材として厚みの大きな定着ローラ９５１を用いる構成に比べてウォームアップ時間を短縮することができるのである。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の画像形成装置では、定着ニップ内においてローラ軸線方向の両端部の加圧力が中央部に比べて大きくなることから、定着性のばらつきや記録シートの皺を発生させ易いという不具合がある。具体的には、図１６において、回転可能な加圧ローラ９０５の軸線方向の両端部をそれぞれスプリングで付勢することによって定着ベルト９０１に当接させるのが一般的である。かかる構成では、定着ニップにおけるスプリングに近い領域である両端部の加圧力が中央部に比べて大きくなってしまう。このような加圧力のばらつきにより、定着性のばらつきや記録シートの皺を発生させ易いのである。
【０００６】
これに対し、特許文献２に記載の画像形成装置のように、磁性材料からなる定着ローラ９５１を加圧ローラ９５３の磁石９５４の磁力によって引き寄せるものでは、磁石９５４を定着ローラ９５１のローラ軸線方向の全域に渡って対向させている。そして、その磁石９５４によって定着ローラ９５１をローラ軸線方向の全域に渡ってほぼ等しい力で引き寄せることで、定着ニップにおける加圧力をローラ軸線方向において均一にすることが可能である。これにより、加圧力のばらつきによる定着性のばらつきや記録シートの皺の発生を抑えることができる。
【０００７】
しかしながら、特許文献２に記載の画像形成装置において、定着に必要な加圧力を発揮するためには、定着ローラ９５１を磁石９５４に向けて良好に引き寄せる磁力を得るために、定着ローラの厚みを比較的大きくする必要がある。
【０００８】
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、次のような定着装置や画像形成装置を提供することである。即ち、定着部材として薄厚のものを用いてファーストプリント時間の短縮化を図りながら、定着ニップ内における加圧力のばらつきに起因する定着性のばらつきや記録シートの皺の発生を抑えることができる定着装置等である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、中空構造を具備し且つ画像の定着処理のために無端移動せしめられる定着部材と、前記定着部材を加熱する加熱手段と、前記定着部材の表面に当接して定着ニップを形成する当接体と、前記定着部材の中空内における前記定着ニップの裏側で前記当接体との間に前記定着部材を挟み込む挟み込み体とを有し、前記定着ニップに進入した記録シートを加熱及び加圧して記録シートに画像を定着させる定着装置において、前記当接体の内部に配設された内部材と、前記挟み込み体とのうち、何れか一方として磁力発生体からなるものを用いるとともに、他方として磁性材料からなるものを用い、前記一方の磁力によって前記一方と前記他方との間に働く磁気吸引力により、前記一方と前記他方との間の押圧力を生じさせて前記定着ニップを形成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、定着部材として薄厚のものを用いてファーストプリント時間の短縮化を図りながら、定着ニップ内における加圧力のばらつきに起因する定着性のばらつきや記録シートの皺の発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係る画像形成装置の全体の一構成例を示す概略構成図。
【図２】画像形成装置の定着装置１００の一構成例を示す概略構成図。
【図３】実験装置の一部を示す縦断面図。
【図４】実験装置の一部を示す横断面図。
【図５】実験１によって得られた挟み込み体の厚みと、材質と、吸引力［ｋｇｆ／ｃｍ２］との関係を示すグラフ。
【図６】実験２で得られた吸引力と、挟み込み体〜磁石間の距離と、挟み込み体の厚みとの関係を示すグラフ。
【図７】定着部材の熱容量相対値と、定着部材の直径と、定着装置の構成との関係を示すグラフ。
【図８】実施例に係る画像形成装置の定着装置一構成例を示す概略構成図。
【図９】同定着装置の変形構成例を示す概略構成図。
【図１０】具体例に係る画像形成装置における定着ベルト及び挟み込み体の第１構成例を示す拡大構成図。
【図１１】同画像形成装置における定着ベルト及び挟み込み体の第２構成例を示す拡大構成図。
【図１２】吸引力と、定着ニップ幅方向位置と、ベルト部材の材質との関係を示すグラフ。
【図１３】第２詳細例に係る画像形成装置の定着装置の一構成例を示す概略構成図。
【図１４】第３詳細例に係る画像形成装置におけるベルト部材及び挟み込み体を示す構成図。
【図１５】第４詳細例に係る画像形成装置におけるベルト部材及び挟み込み体を示す構成図。
【図１６】特許文献１に記載の画像形成装置に搭載された定着装置を示す概略構成図。
【図１７】特許文献２に記載の画像形成装置に搭載された定着装置９５０を示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る画像形成装置の一実施形態について説明する。なお、本実施形態を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り、同一符号を付すことにより一度説明した後では、その説明を省略する。
【００１３】
まず、実施形態に係る画像形成装置の基本的な構成について説明する。
図１は、実施形態に係る画像形成装置の全体の一構成例を示す概略構成図である。
図１に示される画像形成装置は、タンデム方式のカラーレーザープリンタであり、その装置本体の中央部に、複数の色画像を形成する作像部（図示の例では４つの作像部）からなる画像ステーションが設けられている。複数の作像部は、無端ベルト状の中間転写体としての中間転写ベルト（以下「転写ベルト」という。）１１の展張方向に沿って並置されている。そして、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）という互いに異なる色の現像剤を用いる点の他は同様の構成となっている。
【００１４】
画像形成装置内においては、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックにそれぞれ対応する複数の潜像担持体としてのドラム状の感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋが並設されている。感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋの表面上に形成されたＹ，Ｃ，Ｍ，Ｂｋトナー像は、感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋに対峙しながら図中矢印Ａ１方向に無端移動する転写ベルト１１に重ね合わせて一次転写される。その後、転写ベルト１１に重畳転写されたＹ，Ｃ，Ｍ，Ｂｋトナー像は、記録シートＰに対する二次転写工程によって記録シートＰに一括転写される。
【００１５】
感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋの周囲には、感光体の回転に伴って画像形成処理を実行するための各種装置が配置されている。ブラックの画像形成を行う感光体２０Ｂｋを例にして説明すると、その周囲には、次のような各種装置が配設されている。即ち、帯電装置３０Ｂｋ、現像装置４０Ｂｋ、一次転写手段としての一次転写ローラ１２Ｂｋ、およびクリーニング装置５０Ｂｋなどである。帯電後の感光体２０Ｂｋに対して行われる静電潜像の書き込みには、感光体２０Ｂｋの表面を露光する露光手段としての光書込装置８が用いられる。
【００１６】
光書込装置８は、光源としての半導体レーザー、カップリングレンズ、ｆθレンズ、トロイダルレンズ、折り返しミラー、光偏向手段としての回転多面鏡（ポリゴンミラー）などを備えている。光書込装置８は、画像データに基づいて、各感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋの表面へ書き込み光（レーザー光）Ｌｂを照射し、感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋに静電潜像を形成するように構成されている。
【００１７】
転写ベルト１１に対する重畳転写は、転写ベルト１１が図中Ａ１方向に移動する過程において、感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋに形成されたＹ，Ｃ，Ｍ，Ｂｋトナー像が転写ベルト１１の同じ位置に重ねて転写されるように実行される。具体的には、転写ベルト１１を挟んで感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋに対向して配設された複数の一次転写ローラ１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｂｋそれぞれに一次転写バイアスが印加される。この状態の一次転写ローラ１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｂｋにより、各感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋに形成されたＹ，Ｃ，Ｍ，Ｂｋトナー像が、転写ベルト１１のＡ１方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして重畳転写される。
【００１８】
複数の一次転写ローラ１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｂｋはそれぞれ対応する感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋとの間で転写ベルト１１を挟み込んで一次転写ニップを形成している。また、一次転写ローラ１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｂｋには、図示しない電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）からなる一次転写バイアスが一次転写ローラ１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｂｋに印加されるようになっている。
【００１９】
感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋは、図中Ａ１方向の上流側からこの順で並んでいる。感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの画像をそれぞれ形成する前記複数の作像部に設けられている。
【００２０】
画像形成装置は、感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋの上方に配設された転写ベルトユニット（転写装置）１０、二次転写手段としての二次転写ローラ５、転写ベルトクリーニング装置１３、複数の作像部の下方に配設された光書込装置８なども備えている。
【００２１】
転写ベルトユニット１０は、転写ベルト１１及び複数の一次転写ローラ１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｂｋのほか、転写ベルト１１が掛け回されている駆動ローラ７２や従動ローラ７３等の複数のベルト支持部材を備えている。駆動ローラ７２が回転駆動されることにより、転写ベルト１１は図中矢印Ａ１で示す方向に周回走行（回転）するようになっている。駆動ローラ７２は、転写ベルト１１を介して二次転写ローラ５に対向する二次転写バックアップローラとしても機能する。従動ローラ７３は、転写ベルト１１を介してクリーニング装置１３に対向するクリーニングバックアップローラとしても機能する。また、従動ローラ７３は、転写ベルト１１に対する張力付勢手段としての機能も備えているため、従動ローラ７３には、バネなどを用いた付勢手段が設けられている。これらの転写ベルトユニット１０と一次転写ローラ１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｂｋと二次転写ローラ５と転写ベルトクリーニング装置１３とを有するように、転写装置７１が構成されている。
【００２２】
二次転写ローラ５は、転写ベルト１１に対向して配設され、転写ベルト１１に従動して連れ回りする。また、二次転写ローラ５は、二次転写バックアップローラとしても機能する駆動ローラ７２との間で転写ベルト１１を挟み込んで二次転写ニップを形成している。また、一次転写ローラ１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｂｋと同様に、二次転写ローラ５にも図示しない電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）からなる二次転写バイアスが二次転写ローラ５に印加されるようになっている。
【００２３】
転写ベルトクリーニング装置１３は、転写ベルト１１を介して従動ローラ７３に対向するように配設され、転写ベルト１１の表面をクリーニングする。図示の例では、ベルトクリーニング装置３５は、転写ベルト１１に当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードとを有する。また、ベルトクリーニング装置３５から伸びた図示しない廃トナー移送ホースは、図示しない廃トナー収容器の入り口部に接続されている。
【００２４】
画像形成装置には、記録シートＰを収容するシート収容手段としての給紙カセット（記録シート給送装置）６１と、レジストローラ対４と、図示しない記録シート先端センサーとが設けられている。給紙カセット６１は、画像形成装置の本体下部に配設され、最上位の記録シートＰの上面に当接する給送ローラ３を有し、給送ローラ３が反時計回り方向に回転駆動されることにより、最上位の記録シートＰをレジストローラ対４に向けて給送する。
【００２５】
プリンタ本体内には、記録シートＰを給紙カセット６１から二次転写ニップを経て装置外へ排出するための記録シート搬送路Ｒが配設されている。この記録シート搬送路Ｒの二次転写ローラ５の位置よりも記録シート搬送方向上流側に、二次転写ニップへ記録シートＰを繰り出すように搬送するレジストローラ対４が配設されている。レジストローラ対４は、給紙カセット６１から搬送されてきた記録シートＰを、複数の作像部からなる画像ステーションによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、二次転写ローラ５と転写ベルト１１との間の二次転写ニップに向けて繰り出す。記録シート先端センサーは、記録シートＰの先端がレジストローラ対４に到達したことを検知する。
【００２６】
記録シートとしては、普通紙、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ、ＯＨＰシートなどを用いることが可能である。給紙カセットなどの給紙カセット６１のほかに、手差しで記録シートを供給できるように手差し給紙機構を設けてもよい。
【００２７】
画像形成装置は、トナー像が転写された記録シートＰにトナー像を定着させるための定着装置１００と、排紙ローラ７と、排紙トレイ１７と、複数のトナー容器としてのトナーボトル９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｂｋとを備えている。排紙ローラ７は、定着済みの記録シートＰを画像形成装置の本体外部に排出する。排紙トレイ１７は、画像形成装置の本体上部に配設され、排紙ローラ７により画像形成装置の本体外部に排出された記録シートＰを積載する。
【００２８】
複数のトナーボトル９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｂｋはそれぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーを収容し、プリンタ本体の上部であって排紙トレイ１７の下側に設けられた複数のボトル収容部それぞれに着脱可能に装着されている。トナーボトル９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｂｋと現像装置４０Ｙ，４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｂｋとの間には、図示しない補給路が設けられている。この補給路を介してトナーボトル９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｂｋから現像装置４０Ｙ，４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｂｋへトナーが補給される。
【００２９】
転写装置７１に装備されているクリーニング装置１３は、同図では詳細な図示が省略されているが、転写ベルト１１に対向、当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードなどを有している。このクリーニングブラシとクリーニングブレードとにより、転写ベルト１１上の残留トナー等の異物が掻き取り除去されて転写ベルト１１がクリーニングされる。クリーニング装置１３は、転写ベルト１１から除去した残留トナーを搬出し廃棄するための図示しない排出手段を有している。
【００３０】
画像形成装置において作像動作が開始されると、感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋが図示しない駆動装置によって図中時計回り方向に回転駆動される。そして、感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋの表面が帯電装置３０Ｙ，３０Ｃ，３０Ｍ，３０Ｂｋによって所定の極性に一様に帯電される。帯電された感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋの表面には、光書込装置８からレーザー光がそれぞれ照射されて、感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋの表面に静電潜像が形成される。このとき、感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋに露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋ上に形成された静電潜像に、現像装置４０Ｙ，４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｂｋによってトナーが供給されることにより、静電潜像がトナー像として顕像化（可視像化）される。
【００３１】
作像動作が開始されると、駆動ローラ７２が図１の反時計回り方向に回転駆動し、転写ベルト１１を図中矢印Ａ１の方向に無端移動させる。そして、一次転写ローラ１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｂｋに、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧制御又は定電流制御された一次転写バイアスが印加される。これにより、一次転写ローラ１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｂｋと感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋとの間の一次転写ニップにおいて所定の一次転写電界が形成される。
【００３２】
その後、感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋの回転に伴い、感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋ上のＹ，Ｃ，Ｍ，Ｂｋトナー像がＹ，Ｃ，Ｍ，Ｂｋ用の一次転写ニップに達する。そして、Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂｋ用の一次転写ニップに形成された一次転写電界によって、感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋ上のＹ，Ｃ，Ｍ，Ｂｋトナー像が転写ベルト１１上に順次重ね合わせて一次転写される。これにより、転写ベルト１１の表面に４色重ね合わせのトナー像が担持される。転写ベルト１１に転写しきれなかった感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋ上の転写残トナーは、クリーニング装置５０Ｙ，５０Ｃ，５０Ｍ，５０Ｂｋによって除去される。その後、図示しない除電装置によって感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋの表面が除電され、表面電位が初期化される。
【００３３】
画像形成装置の下部では、給送ローラ３が回転駆動を開始し、給紙カセット６１から記録シートＰが搬送路に送り出される。搬送路に送り出された記録シートＰは、レジストローラ対４によってタイミングをはかられて、二次転写ローラ５と駆動ローラ７２との間の二次転写ニップに送られる。このとき、二次転写ローラ５には、転写ベルト１１上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに所定の二次転写電界が形成されている。
【００３４】
その後、転写ベルト１１の無端移動に伴って、転写ベルト１１上のトナー画像が二次転写ニップに達したときに、二次転写ニップに形成された転写電界によって、転写ベルト１１上の４色重ね合わせトナー像が記録シートＰ上に一括して転写される。また、このとき記録シートＰに転写しきれなかった転写ベルト１１上の転写残トナーは、転写ベルトクリーニング装置１３によって除去され、除去されたトナーは図示しない廃トナー収容器へと搬送され回収される。
【００３５】
その後、記録シートＰは定着装置１００へと搬送され、定着装置１００によって記録シートＰ上のトナー画像が記録シートＰに定着される。そして、記録シートＰは、排紙ローラ７によって装置外へ排出され、排紙トレイ１７上にストックされる。
【００３６】
なお、以上の説明は、記録シートＰ上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つの作像部の何れか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つの作像部を使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。
【００３７】
図２は、実施形態に係る画像形成装置の定着装置１００の一構成例を示す概略構成図である。同図において、定着装置１００は、無端移動可能に設けられた定着部材としての定着ベルト１２１と、これに当接して定着ニップを形成しながら回転する当接体としての加圧ローラ１２２とを有している。また、定着ベルト１２１を加熱する加熱手段としてのハロゲンヒーター１２３も有している。更に、変形可能な薄厚の定着ベルト１２１の内部に配設された２つの挟み込み体１２４、反射部材１２６、温度センサー１２７、分離部剤１２８、磁力発生体としての磁石１２９、ヨーク１３０なども有している。
【００３８】
定着ベルト１２１のループの内側に配設された加熱手段としてのハロゲンヒーター１２３は、自らが発した輻射熱によって定着ベルト１２１を内側から加熱する。温度センサー１２７は、定着ベルト１２１のおもて面に対して所定の間隙を介して対向する位置で、定着ベルト１２１の表面温度を検知して、その結果を図示しない制御部に送る。定着ベルト１２１における周方向における全域のうち、温度センサー１２７による温度の被検領域に対してハロゲンヒーター１２３の輻射熱を集中させるために、反射部材１２６は、輻射熱を前記被検領域に向けて反射させる。
【００３９】
定着ベルト１２１は、肉薄で可撓性を有する無端状のベルト部材（フィルムも含む。）によって構成されており、少なくとも、内周側のベルト基体層と、外周側の離型促進層とを具備している。ベルト基体層は、ニッケルもしくはＳＵＳ等の金属材料又はポリイミド（ＰＩ）などの樹脂材料で形成された層である。また、離型促進層は、ベルト外面からのトナーの離型性を良好にするためのものであり、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（ＰＦＡ）又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの材料からなる。ベルト基体層と離型促進層との間に、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、又はフッ素ゴム等のゴム材料で形成された弾性層を介在させてもよい。シリコーンゴム層などの弾性層がある場合は、未定着画像を押し潰して定着させるときにベルト表面の微小な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部に、柚などの柑橘類の皮表面で見られるような光沢ムラが残り難い。このような光沢ムラの発生を効果的に防止するには、例えばシリコーンゴム層を所定の厚さ以上（例えば１００［μｍ］以上）設けるのが好ましい。このシリコーンゴム層が変形することにより、ベルト表面の微小な凹凸が吸収され、ユズ肌画像が改善する。
【００４０】
加圧ローラ１２２は、芯金１２２ａと、芯金１２２ａの外周面側に設けられた発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、又はフッ素ゴム等から成る弾性層１２２ｂと、弾性層１２２ｂの表面に設けられたＰＦＡ又はＰＴＦＥ等から成る離型層１２２ｃとを有する。そして、定着ベルト１２１のおもて面（ループ外面）に当接して定着ニップを形成している。なお、図２に示される例では、定着ニップの横断面形状が平坦状になっているが、凹形状やその他の形状であってもよい。定着ニップの横断面形状が凹形状である場合は、記録シートＰの先端の排出方向が加圧ローラ１２２寄りになり、分離性が向上するので、ジャムの発生が抑制される。
【００４１】
加圧ローラ１２２は、画像形成装置の本体に設けられた図示しないモータ等の駆動源からギヤ等を介して駆動力が伝達されて図中時計回り方向に回転駆動するように構成されている。加圧ローラ１２２が回転駆動すると、その駆動力が定着ニップで定着ベルト１２１に伝達され、定着ベルト１２１が従動によって無端移動する。
【００４２】
図示の例では、加圧ローラ１２２が中空のローラからなるが、中実のローラからなるものであってもよい。中空のローラを用いた場合、加圧ローラ１２２の内部にハロゲンヒーター等の加熱源を配設してもよい。また、弾性層１２２ｂが無い場合は、熱容量が小さくなり定着性が向上するが、未定着トナーを押しつぶして定着させるときにベルト表面の微小な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部に光沢ムラが生じる可能性がある。これを防止するには、厚さ１００［μｍ］以上の弾性層１２２ｂを設けることが望ましい。厚さ１００［μｍ］以上の弾性層１２２ｂを設けることで、弾性層１２２ｂの弾性変形により微小な凹凸を吸収することができるので、光沢ムラの発生を回避することができるようになる。
【００４３】
加圧ローラ１２２の弾性層１２２ｂはソリッドゴムでもよいが、加圧ローラ１２２の内部に加熱源が無い場合は、スポンジゴムなどの断熱性の高いゴムを用いてもよい。スポンジゴムなどの断熱性が高いゴムを用いることで定着ベルト１２１の熱が奪われにくくなるので、より望ましい。
【００４４】
ハロゲンヒーター１２３は、両端部が定着装置１００の筺体側板に固定されており、画像形成装置の本体に設けられた電源部から出力される電力を受けて発熱する。この電源部からの電力の出力は、例えば温度センサー１２７による定着ベルト１２１の表面温度の検知結果に基づいてオン／オフ又は通電量が制御される。このような出力制御によって、定着ベルト１２１の温度（定着温度）が目標の定着温度に維持される。定着ベルト１２１を加熱するための加熱手段としては、ハロゲンヒーター以外に、ＩＨ（電磁誘導加熱）、抵抗発熱体、又はカーボンヒーター等を用いてもよい。
【００４５】
反射部材１２６の材料としては、アルミニウムやステンレス等が挙げられる。反射部材１２６により、ハロゲンヒーター１２３から温度センサー１２７とは反対側に放射された輻射熱が定着ベルト１２１へ反射される。これにより、ハロゲンヒーター１２３から発せられる輻射熱を定着ベルト１２１における温度被検領域に集中させることができる。
【００４６】
実施形態に係る画像形成装置では、定着ベルト１２１を構成する基材、弾性層、離型層のそれぞれの厚さを、２０〜５０［μｍ］、１００〜３００［μｍ］、１０〜５０［μｍ］の範囲に設定し、全体としての厚さを１［ｍｍ］以下に設定している。また、定着ベルト１２１の直径を、２０〜４０［ｍｍ］に設定している。さらに低熱容量化を図るためには、望ましくは、定着ベルト１２１全体の厚さを０．２［ｍｍ］以下にするのがよく、さらに望ましくは、０．１６［ｍｍ］以下の厚さとするのがよい。また、定着ベルト１２１の直径は、３０［ｍｍ］以下とするのが望ましい。
【００４７】
また、実施形態に係る画像形成装置では、加圧ローラ１２２の直径を２０〜４０［ｍｍ］に設定しており、定着ベルト１２１の直径と加圧ローラ１２２の直径を同等となるように構成している。ただし、この構成に限定されるものではない。例えば、定着ベルト１２１の直径が加圧ローラ１２２の直径よりも小さくなるように形成してもよい。その場合、ニップ部Ｎにおける定着ベルト１２１の曲率が加圧ローラ１２２の曲率よりも小さくなるため、ニップ部Ｎから排出される記録シート（記録材）Ｐが定着ベルト１２１から分離され易くなる。
【００４８】
画像形成装置の本体の主電源スイッチが投入（主電源ＯＮ）されると、ウォームアップ動作が開始される。具体的には、ハロゲンヒーター１２３に電力が供給されるとともに、加圧ローラ１２２が図中時計回り方向に回転駆動を開始する。これにより、定着ベルト１２１は、加圧ローラ１２２との摩擦力によって、図中の反時計回り方向に従動によって無端移動する。定着ベルト１２１の表面温度は温度センサー１２７によって検知され、表面温度が所定の目標温度に達するまで、ウォームアップ動作が行われる。主電源ＯＮ時のウォームアップ動作においては、定着ベルト１２１を定着温度よりも高い目標温度（１５８℃〜１７０℃）まで定着ベルト１２１を加熱する。
【００４９】
定着ベルト１２１が所定の温度に達したら、ハロゲンヒーター１２３への通電がＯＦＦされて、定着ベルト１２１の表面温度が目標の定着温度まで下降する。上述した二次転写ニップで未定着のトナー像Ｔが転写された記録シートＰは、不図示のガイド板によって案内されながら、図中矢印Ａ１方向に搬送されてくる。そして、定着装置１００内に進入して定着ニップ内に挟み込まれる。このとき、温度センサー１２７の検知結果に基づいて、定着ベルト１２１が定着温度に維持されるようハロゲンヒーター１２３に供給される電力が制御される。一例を挙げると、定着ベルト１２１の温度が定着温度＋α℃であることが温度センサー１２７によって検知されたら、ハロゲンヒーター１２３への電力供給が停止される。この一方で、定着ベルト１２１の温度が定着温度−α℃であることが温度センサー１２７によって検知されたら、ハロゲンヒーター１２３への電力供給がＯＮされる。そして、ハロゲンヒーター１２３によって加熱された定着ベルト１２１による熱と、定着ベルト１２１と加圧ローラ１２２との間の加圧力とによって、記録シートＰの表面にトナー像Ｔが定着される。
【００５０】
トナー像Ｔが定着された記録シートＰは、定着ニップを通過して図中の矢印Ａ２方向に搬出される。このとき、記録シートＰの先端が分離部材１２８の先端に接触することにより、記録シートＰが定着ベルト１２１から強制的に分離される。その後、分離された記録シートＰは、上述のように、排紙ローラによって機外に排出され、排紙トレイにストックされる。
【００５１】
画像形成動作が終了したら、画像形成装置は待機モード又はスリープモードに移行する。待機モードは、定着ベルト１２１を定着温度よりも低い所定の温度（本実施形態では、９０℃）に維持して待機するモードである。また、スリープモードは、ハロゲンヒーター１２３への電力供給や加圧ローラ１２２の回転駆動を停止するモード（省エネモード）である。画像形成動作終了後、待機モードに遷移させるか、スリープモードに遷移させるかについては、図示しない操作部に対するデータ入力操作によって設定することができる。待機モードに設定すれば、次の画像形成動作におけるウォームアップ動作のとき、定着ベルト１２１を目標定着温度まですばやく昇温させることができ、ウォームアップ時間を短縮することができる。一方、スリープモードにおいては、待機時の電力消費が抑えられ、省エネルギー化を図ることができる。また、待機モードからの立ち上げのときは、定着ベルト１２１が目標定着温度に達したらウォームアップ動作を終了し、スリープモードからの立ち上げのときは、定着ベルト１２１が目標定着温度よりも高い所定の温度に達したらウォームアップ動作を終了する。
【００５２】
次に、実施形態に係る画像形成装置の特徴的な構成について説明する。
定着ベルト１２１の内部には、２本の円筒状の挟み込み体１２４が互いに上下方向に並ぶように配設されている。それら挟み込み体１２４は磁性材料からなる。それぞれの挟み込み体１２４の長さは、加圧ローラ１２２のローラ部の長さよりも少し大きくなっており、定着ベルト１２１のベルト幅方向の全域に接触できる長さである。そして、２本の挟み込み体１２４は、加圧ローラ１２２の軸線方向と平行な方向に延在する姿勢で、それぞれ専用の図示しない支持手段により、定着ベルト１２２を介して加圧ローラ１２２に当接する位置と、離間する位置との間を移動可能に支持されている。
【００５３】
加圧ローラ１２２の内部には、磁力発生体としての磁石１２９が加圧ローラ１２２に連れ回らないように固定配置されている。この磁石１２９は、定着ベルト１２１から加圧ローラ２２への熱伝導方向と直交する方向に少なくとも１組の異極が配置された構成になっており、磁束を制御するためのヨーク１３０に内包されている。このヨーク１３０は、定着ニップとの対向位置に開口を有しており、磁石１２９はこの開口と空気層１３１とを介して、加圧ローラ１２２の内周面に対向している。磁石１２９やヨーク１３０は、その長手方向を加圧ローラ１２２の軸線方向に延在させる姿勢で固定されており、それらの長さは加圧ローラ１２２のローラ部の長さとほぼ同じである。
【００５４】
定着ベルト１２１のループ内に配設されている２本の挟み込み体１２４は、それぞれ加圧ローラ１２２内の磁石１２９の発する磁力によって加圧ローラ１２２に向けて引き寄せられる。この引き寄せの力により、２本の挟み込み体１２４がそれぞれ定着ベルト１２１の内面に突き当たりながら、定着ベルト１２１を加圧ローラ１２２に向けて押し付ける。２本の挟み込み体１２４の長さや、磁石１２９の長さが加圧ローラ１２２のローラ部とほぼ同じであることから、２本の挟み込み体１２４はローラ軸線方向において均等な加圧力で定着ベルト１２１を加熱ローラ１２２に押し付ける。これにより、定着ニップ内のローラ軸線方向における加圧力のばらつきが抑えられる。
【００５５】
なお、加圧ローラ１２２の表面は湾曲していることから、定着ベルト１２１の周方向における全域のうち、２本の挟み込み体１２４の間に展張される領域は、その湾曲形状にならって湾曲しようとしながら、加圧ローラ１２２をローラ中心に向けて押し返す。定着ニップのベルト移動方向における全域のうち、中央部は挟み込み体１２４が定着ベルト１２１に当接していないが、前述の押し返しの力により、ある程度の加圧力が発揮される。但し、２本の挟み込み体１２４が定着ベルト１２１に直接当接しているベルト移動方向の両端部の加圧力よりは、中央部の加圧力が低くなる。このような加圧力の差があっても、記録シートＰは、定着ニップにおいて、必ず加圧力の高い前記両端部を通過することになることから、定着性のばらつきや記録シートＰの皺が発生することはない。定着性のばらつきや記録シートＰの皺の発生は、定着ニップにおけるローラ軸線方向の加圧力のばらつきに起因して生ずるものであるが、実施形態においては、磁石１２９の磁力によって挟み込み体１２４を吸引する力がローラ軸線方向において均等に作用する。これにより、ローラ軸線方向の加圧力のばらつきを抑えることで、定着性のばらつきや記録シートＰの皺の発生を抑えることができる。
【００５６】
なお、回転不能な挟み込み体１２４によって加圧ローラ１２２に押し付けられる定着ベルト１２１は、挟み込み体１２４の表面と摺擦しながら無端移動する。このときの摺擦抵抗を低減する狙いで、定着ベルト１２１の内周面に潤滑剤（例えばシリコーンオイル、シリコーングリス、フッ素グリス）を塗布しておいたり、潤滑剤の塗布機構を設けたりしてもよい。
【００５７】
昇温時における定着ベルト１２１の定着温度への立ち上がり性は、定着ニップ内で定着ベルト１２１の熱が加圧ローラ１２２に移動することによって損なわれる。このため、加圧ローラ１２２の熱容量が大きくなるほど、ウォーミングアップ時間が長くなる。加圧ローラ１２２に磁石１２９やヨーク１３０を配設すると、加圧ローラ１２２の熱容量を大きくしてしまうおそれがある。しかし、実施形態に係る画像形成装置では、図示のように磁石１２９やヨーク１３０を加圧ローラ１２２内でローラ本体に対して非接触で配設しているため、ローラ本体から磁石１２９やヨーク１３０への熱伝導は殆ど無い。このため、磁石１２９やヨーク１３０を設けたことによる加圧ローラ１２２の熱容量の増加量を抑えることができている。
【００５８】
次に、本発明者らが行った実験について説明する。
本発明者らは、図３や図４に示される実験装置を用意した。この実験装置は、ヨーク３０１に内包される磁石３０２の磁力により、磁性材料からなる挟み込み体３０３を磁石３０２に向けて吸引する際における吸引力を図示しない測定装置によって測定するものである。磁石３０２としては、表面磁束が３００［ｍＴ］である強力なサマリウムコバルト合金磁石からなるものが用いられている。
【００５９】
［実験１］
挟み込み体３０３と磁石３０２との距離を１．６［ｍｍ］に設定した。挟み込み体３０３として、材質や厚みの異なる複数のものを用意し、それぞれを吸引した際の吸引力を測定した。図５は、この実験１によって得られた挟み込み体３０３の厚みと、材質と、吸引力［ｋｇｆ／ｃｍ２］との関係を示すグラフである。図示のように、同じ厚みの挟み込み体３０３であっても、材質が異なると吸引力が異なる。但し、同じ材質の挟み込み体３０３であれば、厚みが大きくなるほど吸引力が大きくなることがわかる。なお、ステンレス（ＳＵＳ４３０）やニッケル（Ｎｉ）からなる挟み込み体３０３の吸引力は、図示の３種類の材質からそれぞれなる挟み込み体３０３の吸引力の半分以下である。
【００６０】
［実験２］
挟み込み体３０３として、鉄からなる厚み０．１［ｍｍ］のもの、鉄からなる厚み０．５［ｍｍ］のもの、及び鉄からなる厚み１．０［ｍｍ］のものを用意した。それぞれの挟み込み体３０３について、磁石３０２との距離を変化させながら、それぞれの距離における吸引力を測定した。
【００６１】
図６は、この実験２で得られた吸引力と、挟み込み体〜磁石間の距離と、挟み込み体３０３の厚みとの関係を示すグラフである。図示のように、同じ厚みの挟み込み体３０３であれば、距離が大きくなるほど吸引力が低下する。吸引力はほぼ距離に反比例している。
【００６２】
これらの実験から、次のようなことがわかる。即ち、吸引力は挟み込み体３０３の材質によって大きく異なる。同じ厚みの挟み込み体３０３であれば、飽和磁束密度の高い材料からなるものほど、吸引力が大きくなる。また、同じ材質の挟み込み体３０３であれば、その厚みが大きくなるほど吸引力が大きくなり、吸引力は磁石〜挟み込み体間の距離にほぼ反比例する。定着ニップで定着に必要な最小限の加圧力が発揮されないと記録シートの吸着水分が蒸発して記録シートに皺が発生してしまう。この皺の発生を抑えるためには、［０．３ｋｇｆ／ｃｍ２］程度以上の加圧力が必要であることが経験的に解っている。その加圧力を得るためには、実験から明らかになったように、鉄からなる挟み込み体３０３であれば０．４［ｍｍ］程度の厚みが必要であり、磁石〜挟み込み体間の距離を１．６ｍｍ以下にする必要がある。これは、特許文献２に記載の画像形成装置において、定着ローラの材質として鉄を選択した場合、定着ローラの肉厚を０．４［ｍｍ］以上にしなければならないことを意味している。かかる構成における定着ローラの熱容量Ｑは、「Ｑ＝ρＣｐ（０．４×π×定着ローラの直径Ｄ）×定着ローラの長さＬ」という式によって求められる。熱容量Ｑはかなり大きな値になることから、ウォームアップ時間を短縮することが困難である。なお、ρは密度である。また、Ｃｐは比熱である。
【００６３】
なお、特許文献２に記載の画像形成装置において、定着ローラの代わりに、磁性材料からなる定着ベルトを用い、定着ベルトを磁力によって吸引するようにした場合、可撓性を発揮し得る０．２ｍｍ以下のベルト厚みでは、必要な吸引力を発揮することができない。また、特殊な材料を用いて必要な吸引力を発揮させるようにした場合には、特殊な材料の使用によって相当のコスト高になってしまう。
【００６４】
一方、実施形態に係る画像形成装置において、吸引力を大きくするために厚みの増加が求められるのは、定着ベルト１２１ではなく挟み込み体１２４である。挟み込み体１２４の容積は、定着ローラの容積に比べれば遙かに小さいので、挟み込み体１２４を設けることによる熱容量の増加は僅かである。定着ベルト１２１については、十分な可撓性を発揮させるとともに、熱容量の低減化を良好に図り得る薄厚のものにすることが可能である。定着ベルト１２１に十分な可能性を発揮させることで、加圧ローラ１２２に対する密着性を高めて、軸線方向における加圧力（ニップ圧）の均一化をより良好に図ることができる。挟み込み体１２４については、剛性の高いものでもよいので、その材質にパーマロイＰＢなど水素焼鈍などによって透磁率を高めた比較的高価な材料を用いることで、挟み込み体１２４の小型化を図って、熱容量の増大を抑えることができる。実施形態に係る画像形成装置において、挟み込み体１２４の材質としては、電磁軟鉄が最も適している。電磁軟鉄は、最大磁束密度と保持力と積が高い材料だからである。
【００６５】
図７は、定着部材の熱容量相対値と、定着部材の直径と、定着装置の構成との関係を示すグラフである。同図において、従来例は、特許文献２に記載の画像形成装置のように、挟み込み体からなる定着ローラを加圧ローラ内の磁石によって吸引する例である。実施形態のように定着部材として定着ベルト１２１を用いる構成における定着部材の直径は、定着ベルト１２１を真円状の姿勢にした場合のその円の直径である。従来例における熱容量相対値は、定着ローラ及びその内部部材の熱容量の値である。また、実施形態における熱容量相対値は、定着ベルト１２１及びその内部部材の熱容量の値である。図示のように、実施形態では、従来例に比べて熱容量を非常に小さくすることができる。
【００６６】
定着ベルト１２１を加熱するための加熱手段としては、ハロゲンヒーター１２３などの輻射方式のものの他に、誘導加熱方式、面状抵抗発熱方式、外面輻射加熱方式、外面接触加熱方式などのものを採用することも可能である。但し、挟み込み体１２４や磁石１２９の近傍に誘導加熱方式のものを配置すると磁場が複雑となり、加圧力に影響を及ぼすため注意が必要である。
【００６７】
なお、実施形態に係る画像形成装置において、挟み込み体１２４を支持する支持部材の軸線方向における両端部をバネによって加圧ローラ１２２に向けて付勢することで、加圧力を補助する構成を採用してもよい。この場合、挟み込み体１２４については、軸線方向における中央部だけに設け、両端部のバネで付勢する際に中央部の加圧力が弱くなる分だけ、挟み込み体１２４に加圧力を発揮させるようにする。
【００６８】
また、挟み込み体１２４として磁性材料からなるものを用いる代わりに、次のようにしてもよい。即ち、挟み込み体１２４として磁石などの磁力発生体からなるもの用い且つ加圧ローラ１２２として磁性材料からなるものを用いる。そして、磁力発生体からなる挟み込み体１２４の磁力によって挟み込み体１２４に向けて引き寄せられる磁性材料からなる加圧ローｒ１２２を定着ベルト１２１に押し付けて定着ニップを形成する。
【００６９】
［実施例］
次に、実施形態に係る画像形成装置に、より特徴的な構成を付加した実施例の画像形成装置について説明する。なお、以下に特筆しない限り、実施例に係る画像形成装置の構成は、実施形態と同様である。
【００７０】
図８は、実施例に係る画像形成装置の定着装置１００の一構成例を示す概略構成図である。同図において、２本の挟み込み体１２４は、無端状のベルト部材１２５のループ内に配設されている。そして、ベルト部材１２５を定着ベルト１２１の内周面との接触によって定着ベルト１２１に追従させて無端移動させる姿勢で張架しながら、磁石１２９の磁力によってベルト部材１２５を介して定着ベルト１２１の内周面に押し付けられている。ベルト部材１２５は２本の挟み込み体１２４と摺擦しながら、定着ベルト１２１に追従して無端移動する。このときの摺擦抵抗を低減する狙いで、ベルト部材１２５の内周面に潤滑剤（例えばシリコーンオイル、シリコーングリス、フッ素グリス）を塗布しておいたり、潤滑剤の塗布機構を設けたりしてもよい。
【００７１】
一般に、磁性材料からなる挟み込み体１２４は、ベルト部材よりも熱伝導率が高い。実施形態に係る画像形成装置では、熱伝導率の高い挟み込み体１２４を定着ベルト１２１に直接接触させていることで、定着ベルト１２１から挟み込み体１２４への熱伝導を発生させて定着ベルト１２１の温度立ち上がり性を阻害してしまう。これに対し、実施例に係る画像形成装置では、熱伝導率の高い挟み込み体１２４を定着ベルト１２１に直接接触させず、熱伝導率の低いベルト部材１２５を介して接触させていることから、定着ベルト１２１から挟み込み体１２４への熱伝導量を低下させる。これにより、挟み込み体１２４による定着ベルト１２１の温度立ち上がり性の悪化を抑えることができる。
【００７２】
なお、ベルト部材１２５を張架する都合上、挟み込み体１２４についてはベルト部材１２５のループ内に複数配設する必要があるが、その数は２個に限定されるものではない。例えば、図９に示されるように、ベルト部材１２５のループ内に挟み込み体１２４を３個配設してもよいし、４個以上配設してもよい。
【００７３】
［具体例］
次に、実施例に係る画像形成装置に、更なる特徴的な構成を付加した具体例の画像形成装置について説明する。なお、以下に特筆しない限り、具体例に係る画像形成装置の構成は、実施例に係る画像形成装置と同様である。
【００７４】
具体例に係る画像形成装置では、２本の挟み込み体１２４として、それぞれ回転可能に構成したものを用いている。
【００７５】
図１０は、具体例に係る画像形成装置における定着ベルト１２１及び挟み込み体１２４の第１構成例を示す拡大構成図である。この第１構成例では、挟み込み体１２４に、磁性部１２４ａと軸部１２５ｂとを設けている。磁性部１２４ａは、挟み込み体からなる筒状の構造を有している。この磁性部１２４の中空内に、棒状の軸部１２５ｂがクリアランスのない状態で挿入されている。軸部１２５ｂの長手方向の両端部はそれぞれ筒状の磁性部１２４ａの端部から突出している。そして、突出している箇所が図示しない軸受けによってそれぞれ回転自在に支持されており、軸受け上で軸部１２５ｂと磁性部１２４ａとが一体となって回転する。磁性部１２４ａは、磁性材料からなるものであっても、非磁性材料からなるものであってもよい。なお、軸受けは、図示しない保持手段によって移動可能に保持されており、挟み込み体１２４は磁力に引かれて軸受けとともに移動する。
【００７６】
図１１は、具体例に係る画像形成装置における定着ベルト１２１及び挟み込み体１２４の第２構成例を示す拡大構成図である。この第２構成例においても、挟み込み体１２４に、磁性部１２４ａと軸部１２５ｂとを設けている。磁性部１２４ａは、挟み込み体からなる筒状の構造を有している。この磁性部１２４の中空内に、棒状の軸部１２５ｂが所定のクリアランスを存在させる状態で挿入されている。軸部１２５ｂの長手方向の両端部はそれぞれ筒状の磁性部１２４ａの端部から突出している。そして、突出している箇所が図示しない軸受けにそれぞれ回転不能にされており、回転不能な軸部１２５ｂ上で磁性部１２４ａが回転する。磁性部１２４ａは、磁性材料からなるものであっても、非磁性材料からなるものであってもよい。ポリアセタール樹脂など摩擦抵抗の小さな材料を用いることが望ましい。軸受けは、図示しない保持手段によって移動可能に保持されており、挟み込み体１２４は磁力に引かれて軸受けとともに移動する。
【００７７】
第１構成例、第２構成例の何れにおいても、挟み込み体１２４が回転することで、挟み込み体１２４とベルト部材１２５との摺擦が回避されることから、駆動トルクを低減したり、摺擦による挟み込み体１２４やベルト部材１２５の摩耗を回避したりすることができる。
【００７８】
次に、具体例に係る画像形成装置に、更なる特徴的な構成を付加した詳細例の画像形成装置について説明する。なお、以下に特筆しない限り、各詳細例に係る画像形成装置の構成は、具体例と同様である。
［第１詳細例］
第１詳細例に係る画像形成装置は、ベルト部材１２５として、磁性材料を含有する磁性ベルトからなるものを用いている。かかる構成では、挟み込み体１２４だけでなく、ベルト部材１２５も磁石１２９の磁力によって加圧ローラ１２２に向けて引き寄せることで、定着ニップの圧力をより高めることができる。
【００７９】
図１２は、吸引力と、定着ニップ幅方向位置と、ベルト部材１２５の材質との関係を示すグラフである。定着ニップ幅方向は、定着ニップにおける定着ベルト１２１移動方向である。ベルト部材１２５として、磁性材料を含有する磁性ベルトからなるもの、非磁性材料だけからなる非磁性ベルトからなるもの、の何れを用いても、定着ニップにおいては図示のように幅方向の両端側の吸引力が中心よりも大きくなる。これは、定着ニップ幅方向において、両端側の加圧力が中央に比べて大きくなることを意味している。両端側の吸引力が中心よりも大きくなるのは、両端側で挟み込み体１２４が定着ベルト１２１を加圧ローラ１２２に向けて押し付けるのに対し、中央には挟み込み体１２４が存在しないからである。
【００８０】
このように、定着ニップにおいて幅方向の加圧力の差が生じても、既に述べたように、ローラ軸線方向の加圧力の差が生ずる場合とは異なり、定着性のばらつきや記録シートＰの皺の発生は起こらない。但し、トナー像が定着ニップを通過する過程で、幅方向の中央に位置しているときには弱い加圧力でしか加圧されないことから、定着効率が悪くなる。但し、ベルト部材１２５として、磁性ベルトからなるものを用いる場合には、図示のように、非磁性ベルトからなるものを用いる場合に比べて、中央部の加圧力をより高くすることから、定着効率をより高くすることができる。
【００８１】
磁性ベルトとしては、ステンレス（３０１ステンレス鋼、３０２ステンレス鋼、６３０ステンレス鋼等）などからなる金属製平ベルトを例示することができる。その厚みは、０．０２ｍｍから０．０５ｍｍ程度が好ましい。
【００８２】
［第２詳細例］
図１３は、第２詳細例に係る画像形成装置の定着装置１００の一構成例を示す概略構成図である。第２詳細例に係る画像形成装置では、定着ベルト１２１のループ内側に反射部材を設けていない。そして、定着ベルト１２１のループ内側に配設したハロゲンヒーター１２３により、定着ベルト１２１とベルト部材１２５とを同時に輻射熱によって加熱する。ベルト部材１２５としては、熱吸収率の高い金属製ベルトからなるものを用いることが望ましい。また、その表面には輻射熱を効率良く受けるための黒色塗料等からなるコーティング層を設けることが望ましい。
【００８３】
ハロゲンヒーター１２３によって加熱されたベルト部材１２５は、無端移動に伴って、定着ベルト１２１の内周面における定着ニップ裏側領域に接触することで、定着ニップを加熱する。これにより、記録シートＰが定着ニップに進入して定着ベルト１２１の熱を奪うときにおける定着ベルト１２１のニップ内領域の温度低下を抑えることで、トナー像の定着効率をより高めることができる。
【００８４】
［第３詳細例］
図１４は、第３詳細例に係る画像形成装置におけるベルト部材１２５及び挟み込み体１２４を示す構成図である。第３詳細例に係る画像形成装置においては、ベルト部材１２５として、ベルト基体１２５ａの表面上に弾性層１２５ｂを積層したものを用いている。ベルト部材１２５の弾性層１２５ｂは、定着ニップの裏側で定着ベルト１２１の内周面に強く押し当てられることで、自在に変形して定着ベルト１２１に良好に密着する。これにより、ベルト部材１２５の定着ベルト１２１に対する追従性を良好にして、ベルト部材１２５の定着ベルト１２１の内周面上でのスリップを抑制することで、スリップに起因する定着効率の低下や駆動トルク増大を抑えることができる。
【００８５】
弾性層１２５ｂの材料としては、シリコーンゴムやフッ素ゴムなどの耐熱性ゴムを例示することができる。ハロゲンヒーター１２３からの輻射熱を良好に吸収させる狙いで、ゴム材料に黒色の炭素を含有させてもよい。弾性層１２５ｂの厚みは０．１〜０．５ｍｍ程度が好ましい。弾性層１２５ｂのゴム硬度については、密着性を高めるために低硬度（ＪＩＳ  Ａ  ２０度以下）にすることが好ましい。
【００８６】
［第４詳細例］
図１５は、第４詳細例に係る画像形成装置におけるベルト部材１２５及び挟み込み体１２４を示す構成図である。第４詳細例に係る画像形成装置においては、ヨーク１３０として、定着ニップ幅方向の両端部をそれぞれベルト部材１２５との対向領域よりも外側に突出させたものを用いている。かかる構成では、磁石１２９の磁力が、前記対向領域よりも外側に突出した領域にまで及ぶようになる。
【００８７】
挟み込み体１２４の軸部材を受けている軸受けについては、加圧ローラ１２２に対して近づいたり遠ざかったりする方向に加えて、定着ニップ幅方向にも移動させるように、軸受けを遊動可能に支持している。このような支持では、磁石１２９の磁力により、２つの挟み込み体１２４を加圧ローラ１２２に向けて引き寄せるとともに、図中矢印Ａ３、Ａ４で示されるように、定着ベルト周方向に沿って互いに逆方向に引き寄せることになる。その逆方向への引き寄せにより、ベルト部材１２５に所望のテンションを付与することができることから、テンションを付与するために挟み込み体１２４を付勢するバネなどの付勢手段を設ける必要がなくなる。これにより、低コスト化を図ることができる。
【００８８】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
［態様Ａ］
態様Ａは、中空構造を具備し且つ画像の定着処理のために無端移動せしめられる定着部材（例えば定着ベルト１２１）と、自らの発熱によって前記定着部材を加熱する加熱手段（例えばハロゲンヒーター１２３）と、前記定着部材の表面に当接して定着ニップを形成する当接体（例えば加圧ローラ１２２）と、前記定着部材の中空内における前記定着ニップの裏側で前記当接体との間に前記定着部材を挟み込む挟み込み体（例えば挟み込み体１２４）とを有し、前記定着ニップに進入した記録シート（例えば記録シートＰ）を加熱及び加圧して記録シートに画像を定着させる定着装置（例えば定着装置１００）において、前記当接体の内部に配設された内部材（例えば磁石１２９）と、前記挟み込み体とのうち、何れか一方として磁力発生体からなるものを用いるとともに、他方として磁性材料からなるものを用い、前記一方の磁力によって前記一方と前記他方との間に働く磁気吸引力により、前記一方と前記他方との間の押圧力を生じさせて前記定着ニップを形成したことを特徴とするものである。
【００８９】
かかる構成においては、定着部材の中空内に配設した挟み込み体と、当接体との間に定着部材を挟み込んで定着ニップを形成することで、定着部材として変形可能な薄厚のものを用いることが可能になる。これにより、定着ローラなどの熱容量の比較的大きいものを用いる構成に比べて、ファーストプリント時間の短縮化を図ることができる。また、当接体の内部に配設された磁力発生体からなる内部材の発する磁力により、定着部材の中空内に配設された磁性材料からなる挟み込み体を当接体に向けて引き寄せるながら、挟み込み体によって定着部材を当接体に押し付ける。あるいは、定着部材の中空内に配設された磁力発生体からなる挟み込み体の発する磁力により、磁性材料からなる内部材を挟み込み体に向けて引き寄せながら定着部材に押し付ける。それらの押し付けの際に、磁力の作用により、定着部材を定着ニップの長さ方向（定着ニップ内にて定着部材の表面移動方向に直交する方向）の全域に渡ってほぼ均等な力で当接体に押し付けることで、定着ニップにおける同方向の加圧力のばらつきを抑える。これにより、定着ニップ内における加圧力のばらつきに起因する定着性のばらつきや記録シートの皺の発生を抑えることができる。
【００９０】
［態様Ｂ］
態様Ｂは、態様Ａにおいて、前記一方たる前記内部材として磁力発生体からなるものを用いるとともに、前記他方たる挟み込み体として磁性材料からなるものを用いたことを特徴とするものである。
【００９１】
［態様Ｃ］
態様Ｃは、態様Ｂにおいて、磁性材料からなる前記挟み込み体を複数設け、それら挟み込み体によって無端状のベルト部材を前記定着部材の内面との接触によって前記定着部材に追従させて無端移動させる姿勢で張架し、前記内部材たる磁力発生体の磁力によって前記ベルト部材を介して複数の前記挟み込み体を前記定着部材の内面に押し付けるとともに、前記ベルト部材を前記定着部材の内面に直接押し付けたことを特徴とするものである。かかる構成では、実施例に係る画像形成装置のように、磁性体による定着歩合の温度立ち上がり性の悪化を抑えることができる。
【００９２】
［態様Ｄ］
態様Ｄは、態様Ｃにおいて、複数の前記挟み込み体をそれぞれ回転可能に構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、具体例に係る画像形成装置のように、磁性体とベルト部材との摺擦による駆動トルクの増大化を回避したり、摺擦による磁性体やベルト部材の摩耗を回避したりすることができる。
【００９３】
［態様Ｅ］
態様Ｅは、態様Ｃ又はＤにおいて、前記ベルト部材として、磁性材料を含有するものを用いたことを特徴とするものである。かかる構成では、第１詳細例に係る画像形成装置のように、定着ニップの幅方向の中央部における加圧力をより高くして定着効率をより高めることができる。
【００９４】
［態様Ｆ］
態様Ｆは、態様Ｃ〜Ｅの何れかにおいて、前記定着部材の中空内に配設した前記加熱手段により、前記定着部材と前記ベルト部材とを同時に加熱するようにしたことを特徴とするものである。かかる構成では、第２詳細例に係る画像形成装置のように、記録シートが定着ニップに進入して定着部材の熱を奪うときにおける定着部材のニップ内領域の温度低下を抑えることで、画像の定着効率をより高めることができる。
【００９５】
［態様Ｇ］
態様Ｇは、態様Ｃ〜Ｆの何れかにおいて、前記ベルト部材として、ベルト基体の表面上に弾性層を積層したものを用いたことを特徴とするものである。かかる構成では、第３詳細例に係る画像形成装置のように、ベルト部材の定着部材の内周面上でのスリップを抑制することで、スリップに起因する定着効率の低下や駆動トルク増大を抑えることができる。
【００９６】
［態様Ｈ］
態様Ｈは、態様Ｃ〜Ｇの何れかにおいて、前記挟み込み体を２つ設け、前記磁力発生手段の磁力により、２つの前記挟み込み体を前記当接体に向けて引き寄せるとともに、前記定着部材の内周面における周方向に沿って互いに逆方向に引き寄せるようにしたことを特徴とするものである。かかる構成では、第４詳細例に係る画像形成装置のように、ベルト部材にテンションを付与するために磁性体を付勢するバネなどの専用の付勢手段を不要にして低コスト化を図ることができる。
【符号の説明】
【００９７】
８：光書込装置（画像形成手段の一部）
１０：転写ベルトユニット（画像形成手段の一部）
２０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂｋ：感光体（画像形成手段の一部）
３０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂｋ：帯電装置（画像形成手段の一部）
４０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂｋ：現像装置（画像形成手段の一部）
１００：定着装置
１２１：定着ベルト（定着部材）
１２２：加圧ローラ（当接体）
１２３：ハロゲンヒーター（加熱手段）
１２４：挟み込み体
１２９：磁石（内部材、磁力発生手段）
Ｐ：記録シート
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９８】
【特許文献１】特開２０１２−１０８１８９号公報
【特許文献２】特開平５−１６５３６７号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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