(57)【要約】【課題】部材へのトナーの固着を防ぎ、頻繁なメンテナンスが不要な定着装置を提供すること。【解決手段】回転可能に設けられ、未定着画像に接触して加熱するベルト状の定着部材３８と、該定着部材３８の定着ニップ部ＳＮを形成するニップ形成部材６０と、前記定着ニップ部ＳＮで前記定着部材３８を前記ニップ形成部材６０と挟持しながら加圧する加圧部材３０と、前記定着部材３８を加熱する第一の加熱手段３１と、該第一の加熱手段３１に前記定着部材３８を圧接する押圧部材４０と、を備え、前記未定着画像を担持したシート状の記録材Ｐを前記定着ニップ部ＳＮで挟持搬送して定着を行う定着装置であって、前記第一の加熱手段３１とは別に設けられ、前記押圧部材４０を加熱する第二の加熱手段１００と、前記第一の加熱手段３１および前記第二の加熱手段１００の加熱を制御する加熱制御手段３７と、をさらに備えることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に設けられ、未定着画像に接触して加熱するベルト状の定着部材と、
該定着部材の定着ニップ部を形成するニップ形成部材と、
前記定着ニップ部で前記定着部材を前記ニップ形成部材と挟持しながら加圧する加圧部材と、
前記定着部材を加熱する第一の加熱手段と、
該第一の加熱手段に前記定着部材を圧接する押圧部材と、を備え、
前記未定着画像を担持したシート状の記録材を前記定着ニップ部で挟持搬送して定着を行う定着装置であって、
前記第一の加熱手段とは別に設けられ、前記押圧部材を加熱する第二の加熱手段と、
前記第一の加熱手段および前記第二の加熱手段の加熱を制御する加熱制御手段と、をさらに備えることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記加熱制御手段は、前記定着部材よりも前記押圧部材の方が高温になるように前記第一の加熱手段および前記第二の加熱手段を制御す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】
前記押圧部材は、芯金と、該芯金上に設けられた弾性層と、該弾性層上に設けられた導電体層と、該導電体層上に設けられ離型性を有する離型層と、を有することを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記導電体層は、薄膜金属層であることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記第一の加熱手段への電力供給と、前記第二の加熱手段への電力供給とは、共通電源からされてなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記加熱制御手段は、前記第一の加熱手段の消費電力が規定電力値に満たない場合に、前記第二の加熱手段を発熱させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
記録材に未定着画像を形成する画像形成部と、前記未定着画像を前記記録材に定着させる定着部と、を備える画像形成装置であって、
前記定着部は、請求項１乃至６のいずれかに記載の定着装置である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、定着装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置は広く普及し、これらには熱方式の定着装置が用いられている。
一般的な複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では、像担持体上に画像情報に基づいてトナー像を形成し、該トナー像を紙やＯＨＰシート等の記録材上に転写し、トナー像を担持した記録材を定着装置に通して熱と圧力によりトナー像を記録材上に固定する。
【０００３】
ここで、定着装置には熱ローラ方式、フィルム方式および外部加熱ローラ方式等の定着方式がある。
熱ローラ方式の定着装置は、ハロゲンヒータや誘導加熱のコイルなどの加熱源により加熱される定着ローラと、加圧ローラと、でニップ部を形成し、トナー像を担持した記録材をこのニップ部に通すことで、熱と圧力によりトナーを溶融させて定着させる。定着ローラ方式は安全性や高速機への対応性等の観点から好ましく、広く用いられている。しかしながら、定着ローラの芯金が金属製であり熱容量が大きいため、所定の定着温度に達するまでに数分の時間がかかる。このため、熱ローラ方式では非使用時でも定着ローラをある程度の温度に維持する待機時余熱により、消費エネルギーが多いという問題があった。
【０００４】
かかる問題に対して省エネルギーを実現する定着装置として、フィルム（スリーブ）方式や、断熱ローラを外部から加熱する外部加熱ローラ方式が提案されている。さらに、省エネルギー定着を達成すべく画像情報を基に画像領域のみを選択的に加熱する技術が提案されている。
【０００５】
上述のとおり省エネルギーの定着装置の構成としてはフィルム方式があり、具体的には例えば特許文献１（特開平６−９５５４０号公報）に記載されているような構成である。
特許文献１に記載されているフィルム方式の定着装置は、薄肉円筒状の耐熱性フィルムに接触する板状加熱体と、加圧ローラとで、フィルムが記録材に密着するように挟み込み、フィルムを介して板状加熱体の熱エネルギーを記録材に与える構成である。このような構成の場合、フィルムが約１００μｍ程度と薄いため、実質的に立ち上げ時間は熱容量の小さい板状加熱体の温度を上昇させるだけで済むため、立ち上がり時間を短縮でき、予熱電力を削減できる。
さらに、記録材上に形成された画像に合わせて加熱体の制御温度、加熱域を変化させ、非画像領域（画像形成領域における画像が存在しない部分）のへのエネルギー供給を削減することで、省エネルギーを可能とする構成が開示されている。例えば特許文献２（特開２００５−１８１９４６号公報）では、サーマルヘッドの発熱体の素子ごとの温度を測定して適正な熱を供給することで、周囲温度の影響も考慮し必要な熱であり、且つ紙面上の画像形成領域のみの加熱を目的とした熱を加える構成が開示されている。
【０００６】
また上述のとおり、省エネルギーの定着装置の構成としてはフィルム方式の他にも外部加熱ローラ方式があり、具体的には例えば特許文献３（特開２００１−３４３８６０号公報）に記載されているような構成である。
特許文献３に記載されている外部加熱ローラ方式の定着装置は、外部（外周であるローラ表面側）から加熱することで定着ローラ表層近傍に蓄熱した熱でトナー溶融を行い、定着ローラ全体を加熱する内部加熱方式に比べて立ち上がり時間が短く、エネルギーロスが少ないという利点がある。
さらに特許文献３では上記特許文献１及び２と同様に、画像形成領域だけを選択的に加熱すると共に、非画像領域においては定着設定温度よりも低い第二の設定温度に加熱することで次の画像形成の際に必要とされる定着温度との温度差を小さくし、立ち上がり性がよい構成が開示されている。
【０００７】
この特許文献３で開示されている定着装置の構成に関して、更なる省エネルギー化を追求したものが図１３に示す構成の定着装置である。図１３は従来の定着装置の構成を示す概略断面図である。
図１３に示す構成の定着装置は、定着ベルト３８と、この定着ベルト３８との間で定着ニップ部ＳＮを形成する加圧部材としての加圧ローラ３０と、定着ベルト３８の内周であるベルト裏面（定着ニップ部ＳＮと反対）側から加熱するための抵抗発熱体３１を有している。
特許文献３に記載の定着装置では定着ローラを用いているが、図１３に示す構成の定着装置では薄肉の定着ベルト３８を用いているため、立ち上がり時間を短縮でき、予熱電力を削減できる。
【０００８】
さらに図１３に示す構成の定着装置における用紙Ｐの幅方向の構成について説明する。
図１４は、図１３に示す従来の定着装置における用紙Ｐの幅方向（図１３の紙面垂直方向、即ち、定着ニップ部ＳＮの面に平行方向かつ搬送方向に対して垂直方向）の構成を示す外観図である。
抵抗発熱体３１を有する加熱部材支持部５６は、図１４に示すように用紙Ｐの幅方向において７つに分割配置され、複数の加熱領域に対応している。複数の抵抗発熱体３１は独立して制御可能であり、各々が画像形成パターンに応じて定着ベルト３８を加熱可能となっている。例えば、図１４中のｅが画像形成領域の画像部の加熱領域に対応し、ｆが画像形成領域の非画像部の加熱領域に対応している場合、ｅに配置された４つの加熱部材は定着温度まで加熱され、ｆに配置された３つの加熱部材は次の画像形成に備え所定の低温に加熱維持される。
図１３および図１４に示すような構成の定着装置によれば、立ち上がり性がよく、省エネルギーとすることができる。
【０００９】
しかしながら、定着ニップ部ＳＮ領域外において定着ベルト３８を押圧ローラ４０により抵抗発熱体３１に圧接して加熱する図１３に示すような定着装置では、新たな問題が生じることを本発明者等は知見した。
すなわち、図１３に示すような定着装置では、用紙Ｐに定着することができなかったトナー、及び用紙Ｐから受け取る紙粉が、定着ベルト３８、加圧ローラ３０、押圧ローラ４０に付着することがあると判明した。
定着ベルト３８及び加圧ローラ３０に付着した紙粉・トナーは、次の周以降で定着ニップ部ＳＮを通過する用紙Ｐに受け渡されクリーニングされることになる。ところが、押圧ローラ４０は定着ベルト３８以外に接触する部材が存在せず、紙粉・トナーが蓄積され、これらが塊となって固着を形成していた。この押圧ローラ４０に生じる固着は、この押圧ローラ４０が定着ベルト３８を抵抗発熱体３１に均一に圧接することを阻害し、定着ベルト３８と抵抗発熱体３１の間に空隙を作ってしまう。その結果、この空隙部で抵抗発熱体３１が異常昇温し、耐熱温度を超えることで抵抗発熱体３１に劣化が生じるといった不具合があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、部材へのトナーの固着を防ぎ、頻繁なメンテナンスが不要な定着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための本発明に係る定着装置は、回転可能に設けられ、未定着画像に接触して加熱するベルト状の定着部材と、該定着部材の定着ニップ部を形成するニップ形成部材と、前記定着ニップ部で前記定着部材を前記ニップ形成部材と挟持しながら加圧する加圧部材と、前記定着部材を加熱する第一の加熱手段と、該第一の加熱手段に前記定着部材を圧接する押圧部材と、を備え、前記未定着画像を担持したシート状の記録材を前記定着ニップ部で挟持搬送して定着を行う定着装置であって、前記第一の加熱手段とは別に設けられ、前記押圧部材を加熱する第二の加熱手段と、前記第一の加熱手段および前記第二の加熱手段の加熱を制御する加熱制御手段と、をさらに備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、部材へのトナーの固着を防ぎ、頻繁なメンテナンスが不要な定着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施の形態における構成を示す概略断面図である。
【図２】本発明に係る定着装置の一実施の形態における構成を示す概略断面図である。
【図３】本発明に係る定着装置の一実施の形態における第２の加熱部材の変形例（１）の構成を示す概略断面図である。
【図４】本発明に係る定着装置の一実施の形態における第２の加熱部材の変形例（２）の構成を示す概略断面図である。
【図５】本発明に係る定着装置の一実施の形態における第２の加熱部材の変形例（３）の構成を示す概略断面図である。
【図６】トナーの動的弾性率（貯蔵弾性率Ｇ’（Ｐａ））と温度との関係を示したグラフである。
【図７】トナーとその上下に配置されたローラ部材との界面において、上下の界面の温度を変えたときの引き剥がしの際の変形量をシミュレートした結果を示す図である。
【図８】押圧ローラにおけるトナー流出率と温度との関係を示すグラフである。
【図９】用紙Ｐ上に、その搬送方向の先端側から順に、画像領域ａ、非画像領域ｂ、画像領域ａ’が存在する画像形成パターンを例示した説明図である。
【図１０】用紙Ｐ上に、その搬送方向と垂直方向（幅方向）に、画像領域ｃ、非画像領域ｄが存在する画像形成パターンを例示した説明図である。
【図１１】本発明における押圧ローラ４０の変形例の構成を示す円周方向断面図である。
【図１２】本発明における押圧ローラ４０の変形例の構成を示す軸方向断面図である。
【図１３】従来の定着装置の構成を示す概略断面図である。
【図１４】図１３に示す従来の定着装置における用紙Ｐの幅方向の構成を示す外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る定着装置は、回転可能に設けられ、未定着画像に接触して加熱するベルト状の定着部材３８と、該定着部材３８の定着ニップ部ＳＮを形成するニップ形成部材６０と、前記定着ニップ部ＳＮで前記定着部材３８を前記ニップ形成部材６０と挟持しながら加圧する加圧部材３０と、前記定着部材３８を加熱する第一の加熱手段３１と、該第一の加熱手段３１に前記定着部材３８を圧接する押圧部材４０と、を備え、前記未定着画像を担持したシート状の記録材Ｐを前記定着ニップ部ＳＮで挟持搬送して定着を行う定着装置であって、前記第一の加熱手段３１とは別に設けられ、前記押圧部材４０を加熱する第二の加熱手段１００と、前記第一の加熱手段３１および前記第二の加熱手段１００の加熱を制御する加熱制御手段３７と、をさらに備えることを特徴とする。
次に、本発明に係る定着装置および画像形成装置についてさらに詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるから技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は以下の説明において本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００１５】
（画像形成装置）
図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施の形態における構成を示す概略断面図である。
図１に示すように、本実施形態に係る画像形成装置の一例としてのプリンタは、給紙手段４と、レジストローラ対６と、像担持体としての感光体ドラム８と、転写手段１０と、定着装置１２等を有している。
給紙手段４は、記録材としての用紙Ｐが積載状態で収容される給紙トレイ１４と、給紙トレイ１４に収容された用紙Ｐを最上のものから順に１枚ずつ分離して送り出す給紙コロ１６等を有している。給紙コロ１６によって送り出された用紙Ｐはレジストローラ対６で一旦停止され、姿勢ずれを矯正される。そして姿勢ずれが矯正された後の用紙Ｐは、感光体ドラム８の回転に同期するタイミングで、すなわち、感光体ドラム８上に形成されたトナー像の先端と用紙Ｐの搬送方向先端部の所定位置とが一致するタイミングでレジストローラ対６により転写部位Ｎへ送られる。
【００１６】
感光体ドラム８の周りには、矢印で示す感光体ドラム８の回転方向順に、帯電手段としての帯電ローラ１８と、図示しない露光手段の一部を構成するミラー２０と、現像手段２２と、転写手段１０と、クリーニング手段２４等が配置されている。また、現像手段２２は現像ローラ２２ａを備え、クリーニング手段２４はクリーニングブレード２４ａを備える。そして、帯電ローラ１８と現像手段２２の間において、不図示の光源からミラー２０を介して感光体ドラム８上の露光部２６に露光光Ｌｂが照射され、光走査されるようになっている。
【００１７】
プリンタにおける画像形成動作は周知慣用されているものと同様に行われる。
すなわち、感光体ドラム８が矢印方向に回転を始めると、感光体ドラム８の表面が帯電ローラ１８により均一に帯電され、画像情報に基づいて露光光Ｌｂが露光部２６に照射、走査されて作成すべき画像に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は感光体ドラム８の回転により現像手段２２へ移動し、ここでトナーが供給されて可視像化され、トナー像が形成される。感光体ドラム８上に形成されたトナー像は、所定のタイミングで転写部位Ｎに進入してきた用紙Ｐ上に転写手段１０による転写バイアス印加により転写される。
【００１８】
トナー像を担持した用紙Ｐは定着装置１２へ向けて搬送され、定着装置１２で定着された後、図示しない排紙トレイへ排出・スタックされる。転写部位Ｎで転写されずに感光体ドラム８上に残った残留トナーは、感光体ドラム８の回転に伴ってクリーニング手段２４に至り、このクリーニング手段２４を通過する間にクリーニングブレード２４ａにより掻き落とされて清掃される。
その後、感光体ドラム８上の残留電位が図示しない除電手段により除去され、次の作像工程に備えられる。
【００１９】
（定着装置の第１の実施の形態）
次に、本発明に係る定着装置の一実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図２は、本発明に係る定着装置の一実施の形態における構成の概略断面図である。
【００２０】
＜定着ベルト３８（定着スリーブ）＞
本実施の形態では、ベルト支持部材６１に支持され図２中において時計回り（矢印方向）に回転可能に設けられたベルト状の定着ベルト３８が定着部材として用いられ、この定着ベルト３８がトナーよりなる未定着画像に接触してトナーを加熱する。
シート状の記録材である用紙Ｐに担持された未定着画像（トナー像）は、定着ニップ部ＳＮで挟持搬送されながら加熱加圧によって用紙Ｐに定着される。
本実施の形態の定着ベルト３８は、外径が３０ｍｍで厚みが３０μｍ〜７０μｍのＳＵＳ製の基体３８ａと、この基体３８ａの表面に被覆された弾性層３８ｂとを有している。弾性層３８ｂは、シリコーンゴムで形成されており厚みは５０μｍ〜１２０μｍである。
定着ベルト３８の表面には、耐久性を高めて離型性を確保するために、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）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素系樹脂による厚みが５〜５０μｍの離型性を有する離型層３８ｃが形成されていることが好ましい。
また、定着ベルト３８の基体３８ａはポリイミド、またはニッケル、もしくは高熱伝導金属の積層構造体としてもよい。
定着ベルト３８の内部には、ベルト支持部材６１があり、定着ニップ部ＳＮの箇所にはニップ形成部材６０が設置され、図示しない外部部材（側板）と接続されて上記部材を支持している。
【００２１】
＜定着ニップ部ＳＮ＞
この定着ニップ部ＳＮでは、定着ベルト３８の内周側（用紙Ｐと非接触の面側）に定着ニップ部ＳＮを形成するニップ形成部材６０が設けられ、定着ベルト３８の外周側（用紙Ｐと接触する面側）の定着ニップ部ＳＮに対応した位置に加圧ローラ３０が設けられている。
即ち定着ニップ部ＳＮでは、定着ベルト３８およびこの定着ニップ部ＳＮに進入してきた用紙Ｐを加圧ローラ３０とニップ形成部材６０とで挟持しながら加圧する構成となっている。そして、トナーよりなる未定着画像を担持した用紙Ｐに圧力を与えつつ、定着ベルト３８による加熱で熱を与え、加熱加圧定着を行う。
【００２２】
＜加圧ローラ３０＞
本実施の形態の加圧ローラ３０は、外径が３０ｍｍで厚みが２ｍｍの鉄製の芯金３０ａと、この芯金３０ａの表面に被覆された弾性層３０ｂを有している。
弾性層３０ｂはシリコーンゴムで形成されており厚みは５ｍｍである。弾性層３０ｂの表面には、離型性を高めるために厚みが４０μｍ程度のフッ素樹脂層を形成することが望ましい。
なお、加圧ローラ３０は図示しない付勢手段により定着ベルト３８に圧接され、本実施の形態における加圧ローラ３０の加圧の方向は図２中の上方向であり、この加圧ローラ３０による圧力をニップ形成部材６０が受けられる構成となっている。
【００２３】
＜押圧ローラ４０＞
さらに本発明では、定着ベルト３８を加熱する第一の加熱手段として抵抗発熱体３１が定着ベルト３８の内周側かつ定着ニップ部ＳＮとは別の場所に接して設けられている。また、定着ベルト３８における抵抗発熱体３１との対向位置と当該定着ベルト３８を挟んで反対の位置には、抵抗発熱体３１に定着ベルト３８を圧接する押圧部材である押圧ローラ４０が設けられている。
【００２４】
押圧ローラ４０は、外径がφ１５ｍｍないし３０ｍｍで、外径がφ８ｍｍの鉄製の芯金４０ａと、この芯金４０ａの表面に被覆された弾性層４０ｂを有している。
弾性層４０ｂはシリコーンゴムで形成されており厚みは３.５ｍｍないし１１ｍｍである。
弾性層４０ｂの表面には、離型性を高めるために厚みが２０μｍないし４０μｍ程度の離型層であるフッ素樹脂層４０ｃを形成することが望ましい。
【００２５】
押圧ローラ４０は図示しない付勢手段により定着ベルト３８に圧接されていて、本実施の形態における押圧ローラ４０の加圧の方向は図２中の左方向である。図示の如く押圧ローラ４０は時計回り（矢印方向）に回転可能に設けられている。
【００２６】
＜抵抗発熱体３１（第１の加熱部材）＞
本実施の形態では第１の加熱部材として抵抗発熱体３１を用いたが、本発明はこれに何ら限定されるものではなく、周知慣用されている加熱部材を用いることができる。
抵抗発熱体３１は、基材がセラミックスでできた抵抗発熱体である。この抵抗発熱体３１は第１の電源３９ａの電力を用いて発熱する。
また、押圧ローラ４０と定着ベルト３８を介して対向して設けられた抵抗発熱体３１は、図１３に示すようなステー状部材に取り付けられた加熱部材支持部５６を有し、定着ベルト３８の内周に接触できる位置に配置されていてもよい。
【００２７】
なお、図２では押圧ローラ４０及び抵抗発熱体３１は、定着ベルト３８の回転方向において、定着ニップ部ＳＮから押圧ローラ４０及び抵抗発熱体３１までの距離の方が、押圧ローラ４０及び抵抗発熱体３１から定着ニップ部ＳＮまでの距離よりも短くなっている。しかしながら、本発明はこれに何ら限定されるものではなく、例えば押圧ローラ４０及び抵抗発熱体３１を、定着ベルト３８の回転方向において定着ニップ部ＳＮの直前（定着ベルト３８の回転方向上流側）に設けてもよい。
【００２８】
＜面状非接触ヒータ１００（第２の加熱部材）＞
そして、本発明における押圧ローラ４０は、第一の加熱手段である抵抗発熱体３１とは別に設けられた第二の加熱手段を備え、本実施の形態における第二の加熱手段は面状非接触ヒータ１００である。
図２に示す構成例は、押圧ローラ４０の外周面に抵抗発熱体の面状非接触ヒータ１００を配置したものである。面状非接触ヒータ１００は非接触の温度センサ１０１によって温度が検知され、第２の加熱制御手段３７ｂにより制御されて第２の電源３９ｂより電力が供給され、所定の温度に制御される。
第２の加熱部材である面状非接触ヒータ１００の加熱するタイミングは機器の待機中の押圧ローラ４０停止中でもよいが、通紙中又は空回転等の回転中であれば押圧ローラ４０表面全面が加熱されるのでより好ましい。また、押圧ローラ４０表面にトナーが堆積するまでの経過時間、経過枚数を予め記憶手段で記憶し定期的に加熱する方法でもよい。
【００２９】
≪第２の加熱部材の変形例（１）〜（３）≫
なお、上述した例では第２の加熱部材として面状非接触ヒータ１００を用いたが、本発明はこれに何ら限定されるものではなく、周知慣用されている加熱部材を用いることができる。以下に具体例を例示する。
図３は本発明に係る定着装置の一実施の形態における第２の加熱部材の変形例（１）の構成を示す概略断面図である。図３に示すようなハロゲンヒータ１０２及び反射板１０３を用いた構成でもあってもよい。
図４は本発明に係る定着装置の一実施の形態における第２の加熱部材の変形例（２）の構成を示す概略断面図である。図４のように押圧ローラ４０の一部に金属発熱層１０５を設けＩＨ誘導加熱装置１０４によって加熱する構成であってもよい。
図５は本発明に係る定着装置の一実施の形態における第２の加熱部材の変形例（３）の構成を示す概略断面図である。図５に示すように押圧ローラ４０の内部にハロゲンヒータ１０２等の加熱源を備えた構成であってもよい。
【００３０】
＜加熱制御手段３７（第１の加熱制御手段３７ａ、第２の加熱制御手段３７ｂ）＞
さらに本発明に係る定着装置は、第一の加熱手段である抵抗発熱体３１および第二の加熱手段である面状非接触ヒータ１００を制御する加熱制御手段３７を備える。なお、図２に示す第１の実施の形態では、抵抗発熱体３１を制御する第１の加熱制御手段３７ａと、面状非接触ヒータ１００を制御する第２の加熱制御手段３７ｂとが設けられているが、本発明は１の加熱制御手段が双方を制御する構成であってもよい。
加熱制御手段３７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェース等を包含するマイクロコンピュータを意味する。
【００３１】
第１の加熱制御手段３７ａは、抵抗発熱体３１の温度を検知する温度センサ３６ａからの温度情報および定着ベルト３８の温度を検知する温度センサ３６ｂからの温度情報に基づき、第１の電源３９ａからの電力を調整することで抵抗発熱体３１の加熱温度を制御している。
第２の加熱制御手段３７ｂは、面状非接触ヒータ１００の温度を検知する非接触の温度センサ１０１からの温度情報に基づき、第２の電源３９ｂからの電力を調整することで面状非接触ヒータ１００の加熱温度を制御している。
第１の加熱制御手段３７ａは、抵抗発熱体３１の定着ベルト３８の長手方向（回転軸方向）における分割領域の各々において、独立に電力の供給制御が可能である。この詳細については後述する。
【００３２】
なお、図示の例では第１の電源３９ａと第２の電源３９ｂとの２つの電源を備えているが、第一の加熱手段である抵抗発熱体３１への電力供給と、第二の加熱手段である面状非接触ヒータ１００への電力供給とが、共通電源からされてなることが好ましい。
このとき、共通電極からの電力供給の際には、抵抗発熱体３１への電力供給及び面状非接触ヒータ１００への電力供給のいずれか一方または双方に切り替え可能な切り替え手段を備えることで、適切な電力供給が可能となると共に電源の数（部品点数）が削減され低コストとなるため好ましい。
【００３３】
さらに、加熱制御手段３７は、抵抗発熱体３１の消費電力が規定電力値に満たない場合に、面状非接触ヒータ１００への電力供給を行うように制御することが好ましい。
抵抗発熱体３１への電力供給と同時に面状非接触ヒータ１００への電力供給を行う構成であり、抵抗発熱体３１と面状非接触ヒータ１００との合算電力はその機器規定の上限値以下で制御する必要がある。このとき、抵抗発熱体３１の消費電力が上限値を超えないような場合、例えば薄紙や小サイズの用紙Ｐを通紙するような抵抗発熱体３１の消費電力が少ない場合に面状非接触ヒータ１００へ電力を供給し、通常の画像形成の際にクリーニングを同時に行うことが好ましい。こうすることで、通紙中にも押圧ローラ４０へのトナーの固着を防止するように温度コントロールすることができ、別途クリーニングモード等を設けなくてもクリーニング動作を行えるため、ユーザの待機時間を省略することができるため好ましい。
【００３４】
＜本発明に係る定着装置のクリーニング性向上のメカニズム＞
以上説明したように本発明に係る定着装置は、第１の加熱手段（抵抗発熱体３１）とは別に、第２の加熱手段（面状非接触ヒータ１００）を備えるものであり、押圧ローラ４０の表面に付着した目視できないほどの微小なトナーや紙粉のクリーニング性に優れるものである。そして、クリーニング性に優れることで微小なトナーや紙粉の蓄積により生じる固着を抑制し、ひいては固着による加熱の不均一から生じる第１の加熱手段の破損等の問題をも解決することにより、頻繁なメンテナンスを要しないものとなる。
このクリーニング性が従来よりも優れる点について、本発明者等は次に説明するようなメカニズムを知見し本発明を完成するに至った。
【００３５】
前述したように、図１３に示す従来の定着装置の構成の場合、用紙Ｐが未定着トナーを表面上に担持した状態でニップ部ＳＮを通過する際、用紙Ｐのミクロな表面凹凸の影響で、用紙Ｐに熱定着されない極微量で目では確認できないほどのトナーが定着ベルト３８上に付着することがある。また、このときに同時に紙粉なども付着することがある。
【００３６】
この付着物は、定着ベルト３８が回転することにより、一部は押圧ローラ４０表面に受け渡され、また一部は加圧ローラ３０表面へと受け渡される。定着ベルト３８上、および加圧ローラ３０上の付着物は、用紙Ｐ（もしくは用紙Ｐ’；用紙Ｐ以降に搬送されてくるもの）が定着ニップ部ＳＮを通過する際に、再び用紙Ｐ（Ｐ’）上に受け渡され、クリーニングされることになる。しかしながら、押圧ローラ４０は定着ベルト３８以外の部材と接触していないため、表面上に付着物を蓄積し、目で確認できるほどの塊状の固着物として残留し続ける。この固着物は、抵抗発熱体３１と押圧ローラ４０で形成される押圧ニップ部の均一性を阻害することになり、定着ベルト３８と抵抗発熱体３１の間に空隙を作ってしまう。その結果、空隙部で抵抗発熱体３１が異常昇温し、耐熱温度を超えることで抵抗発熱体３１に劣化が生じるといった不具合を生じさせる要因となっていた。
【００３７】
次いで、押圧ローラ４０の表面にトナーが付いた状態で加熱する作用について説明する。
図６はトナーの動的弾性率（貯蔵弾性率Ｇ’（Ｐａ））と温度の関係を示したグラフである。
貯蔵弾性率はトナーに外力とひずみにより生じたエネルギーのうちトナーの内部に保存する成分で、記号Ａで示した１４０℃と１５０℃の間で急傾斜を示している。この温度範囲でトナーは粉体（固体）からゲルの状態に変化しており、記号Ｂで示した１７０℃と１８０℃間の高温側ではなだらかな傾斜になっている。
急傾斜を示す温度範囲をガラス転移領域、なだらかな傾斜の温度範囲をゴム状領域といい、弾性率が高いほど、同じ外力に対してひずみが小さく、物体が粘着剤である場合、それを貼り付けた被着体から引き剥がす際に、弾性率が高いほど粘着剤が伸張するためには大きな外力を要する。よって温度が高い程、押圧ローラ４０上に固着したトナーを引き剥がし易くなる。
【００３８】
次に同質の離型性部材（同素材の同一のローラ部材）間のトナーの引き剥がし力について図７を用いて説明する。
図７はトナーとその上下に配置されたローラ部材との界面において、上下の界面の温度を変えたとき（図中、上側界面が高温である）の引き剥がしの際の変形量をシミュレートした結果を示す図である。図７中において白線となっている箇所は中立点である。
【００３９】
図６に示すように、高温域では粘性が低く変形量が大きく、低温域では粘性が高いために変形量が少なく、トナー内部では低温側のトナー結着力が強く低温側に引き寄せられるような内部応力が生じる。なお、図７中において上部に配置された高温のローラは反時計回りに回転し、下部に配置された低温のローラは時計周りに回転し、いずれも同素材で同一のローラ部材からなる。
図１３で示す構成のように抵抗発熱体３１によって加熱された定着ベルト３８より伝熱される押圧ローラ４０表面温度は、定着ベルト３８の温度以上には通常なり得ないので、必ず低温側となり、粘性が高く結着力が強い。このため、押圧ローラ４０へトナーが堆積し前述のような不具合が発生する。
【００４０】
次にこのような状態で温度別のトナー移動量について図８を用いて説明する。
図８は押圧ローラ４０の温度と、押圧ローラ４０に一度堆積したトナーが流出する割合（１００×流出量／初期堆積量［％］）を示したグラフである。温度が上がるにつれて流出量も増大し、クリーニング性が上昇していることがわかる。なお、図８中の破線で示すデータについては後述する。
【００４１】
このように温度を上昇させ、クリーニング性を上昇することで本発明の効果が得られる。本発明では特に「押圧ローラ４０の温度＞定着ベルト３８の温度」とすることでクリーニング性能をより向上させることができため、好ましい。なお、押圧ローラ４０の温度は定着ベルト３８の温度よりも高いことが好ましく、２０℃以上高いことがより好ましい。
【００４２】
また、本実施の形態に示す構成例における押圧ローラ４０の温度と、定着ベルト３８の温度との双方を変化させた場合の押圧ローラトナー流出率について下記表１に示す。
【００４３】
【表１】
2015176029.tif 000003
【００４４】
表１は押圧ローラ４０の温度と定着ベルト３８の温度（括弧書きで示される温度は定着ベルト３８の温度である。）とを表に示す条件に従い変化させたときのトナー流出率（％）を示すものである。
表１に示すように、押圧ローラ４０の温度が定着ベルト３８よりも高い場合に、よりトナーの流出（押圧ローラ４０から定着ベルト３８へのトナーの移行）が起こりやすくなっており、好ましいと言える。
また、押圧ローラ４０の温度及び／または定着ベルト３８の温度を上げることによってもトナーの流出が起こりやすくなっていることがわかるが、温度を上げることは省エネルギーに問題が生じる場合がある。そこで、本発明では省エネルギーの観点からも「押圧ローラ４０の温度＞定着ベルト３８の温度」とすることが好ましく、「押圧ローラ４０の温度≧定着ベルト３８の温度＋２０℃」とすることがより好ましい。
【００４５】
なお、本実施の形態においては、本来の押圧ローラ４０と定着ベルト３８とにおける離型性等の表面の性質の差異や、形状等の機械的な差異に由来し、押圧ローラ４０から定着ベルト３８へのトナーの流出が起きやすくなっている。このため、例えば押圧ローラ４０の温度が１４０℃、定着ベルト３８の温度が１６０℃の状態（「押圧ローラ４０の温度＜定着ベルト３８の温度」）であっても、押圧ローラ４０から定着ベルト３８へのトナーの流出が２％の割合で発生する。
【００４６】
＜加熱制御手段による第１の加熱手段の加熱割合制御＞
加熱制御手段３７は、用紙Ｐに画像を形成するための画像情報に基づいて、抵抗発熱体３１の加熱割合を変化させる制御動作を行うことが好ましい。
この制御動作の一例を以下に示すが、本発明はこの制御動作に限定されるものではない。
【００４７】
図９は、用紙Ｐ上に、その搬送方向の先端側から順に、画像領域ａ、非画像領域ｂ、画像領域ａ’が存在する画像形成パターンを例示した説明図である。なお、図９中の矢印方向が搬送方向である。
【００４８】
画像領域ａと画像領域ａ’では未定着画像であるトナーを用紙Ｐに定着する必要があるが、非画像領域ｂでは定着対象のトナーが存在しないので定着する必要はない。
図示しない画像処理装置から画像形成パターンの画像情報が加熱制御手段３７へ入力されると、加熱制御手段３７は、非画像領域ｂに対応する定着ベルト２８の部位の温度が、画像領域ａ，ａ'に対応する定着ベルト２８の部位の温度よりも低くなるように、抵抗発熱体３１への通電量を制御する。
ここで、画像領域又は非画像領域に対応するとは、定着ベルト２８が密着する位置という意味であり、以下、適宜密着とも表現する。
【００４９】
すなわち、加熱制御手段３７が電源３９から抵抗発熱体３１への通電量を制御し、画像領域ａに対応する部位では抵抗発熱体３１の全域に定着温度が得られる電力を供給し、非画像領域ｂに対応する部位では供給電力を低減する。また同様に、用紙Ｐの後端に位置する画像領域ａ’に対応する部位では、加熱制御手段３７が電源３９から抵抗発熱体３１への通電量を制御し、再び定着温度が得られる電力を供給する。
この際、実際の供給電力は、図９中の斜線部のように画像領域が定着ニップ部ＳＮに入るよりも前の部分を予備的に加熱するように投入される。
この予備加熱領域は主に加熱部材の周方向の発熱長さ（図９中においては矢印方向、すなわち定着ベルト２８の周方向において用紙Ｐの画像領域ａ，ａ’と密着する長さ（範囲））や、抵抗発熱体３１自身にも昇温時間が必要となることから必要となる領域である。予備加熱領域は省エネの観点からはできるだけ小さいことが望ましい。
【００５０】
図１０は、用紙Ｐ上に、搬送方向と垂直であり定着ベルト２８の長手方向（回転軸方向）に対応した方向に画像領域ｃと非画像領域ｄとが存在する画像形成パターンを示したものである。
図１０に示す画像形成パターンの場合も図９に示す場合と同様に、加熱制御手段３７は、非画像領域ｄに対応する定着ベルト２８の部位の温度が、画像領域ｃに対応する定着ベルト２８の部位の温度よりも低くなるように電源３９から抵抗発熱体３１への通電量を制御する。
すなわち、画像領域ｃに対応する部位では抵抗発熱体３１に定着温度が得られる電力を供給し、非画像領域ｄに対応する部位では供給電力を低減する。
図１０に示す画像形成パターンの場合も図９に示す場合と同様に、斜線部の予備加熱領域が必要となる。
【００５１】
（定着装置の第２の実施の形態）
＜押圧ローラ４０の変形例＞
次に、押圧ローラ４０の変形例（定着装置の第２の実施の形態）について図１１および図１２を参照しながら説明する。
図１１は本発明に係る定着装置における押圧ローラ４０の変形例の構成を示す円周方向断面図であり、図１２は本発明に係る定着装置における押圧ローラ４０の変形例の構成を示す軸方向断面図である。
この図１１に示す押圧ローラ４０の変形例では前述した構成に加え、離型層であるフッ素樹脂層４０ｃと弾性層４０ｂとの間に導電体層である導電層４０ｄを備え、この導電層４０ｄに導通された除電ブラシ１０６等でアースした構成である。
【００５２】
押圧ローラ４０の表面層であるフッ素樹脂層４０ｃは、帯電系列では最もマイナス帯電し易い部材で、逆極性の紙粉やトナーを吸着し易い。一方、フッ素樹脂内に導電性材料を含有した導電性フッ素樹脂はその含有物の離型性が劣るために、これを表面層として用いるとトナー等が付着しやすいという欠点がある。図１１及び図１２の構成においては、表面層を構成する薄膜のフッ素樹脂層４０ｃの下層に、導電層４０ｄを設けてアースすることによりマイナス帯電を抑制し、静電的に付着する紙粉、トナーの堆積を防止する効果がある。またこのとき、紙粉を１０％程度混入したトナーの押圧ローラ４０からのトナー流出率を図８の破線で示す。紙粉が混入することにより粘性が上がりトナーが移動し難く（クリーニングされ難く）なる。
このため、導電層４０ｄを設けることにより紙粉、トナー混合体の吸着を防止することにより押圧ローラ４０上へのトナー付着を永続的に防止することができるため好ましい。
【００５３】
導電層４０ｄは、薄膜金属、例えばステンレス、ニッケル等の熱伝導率の良い材料で構成することが好ましい。伝導率の良い材料で構成することで、除電が容易になるだけでなく、押圧ローラ４０全面が急速に加熱でき、省エネルギーが達成できるため好ましい。
【００５４】
以上の実施形態で示したような構成にすることにより、押圧ローラ４０に固着した塊を効果的に除去（クリーニング）することができるようになり、第１の加熱部材の劣化が発生するといった不具合がなくメンテナンスをすることなく長期使用が可能で、省エネルギーな定着装置を提供できる。
また本発明は、湿式プロセス（湿式電子写真、インクジェットなど）の画像形成装置における用紙乾燥・加熱装置にも用いることができる。
【符号の説明】
【００５５】
Ｌｂ    露光光
Ｐ    用紙（記録材）
４    給紙手段
６    レジストローラ対
８    感光体ドラム
１０    転写手段
１２    定着装置
１４    給紙トレイ
１６    給紙コロ
１８    帯電ローラ
２０    ミラー
２２    現像手段
１０    転写手段
２４    クリーニング手段
２４ａ  クリーニングブレード
２６    露光部
３０    加圧部材
３１    抵抗発熱体（第１の加熱部材）
３６ａ  温度センサ
３６ｂ  温度センサ
３７    加熱制御手段
３７ａ  第１の加熱制御手段
３７ｂ  第２の加熱制御手段
３８    定着部材
３８ａ  基体
３８ｂ  弾性層
３８ｃ  離型層
３９    電源
３９ａ  第１の電源
３９ｂ  第２の電源
３０    加圧ローラ（加圧部材）
３０ａ  芯金
３０ｂ  弾性層
４０    押圧ローラ（押圧部材）
４０ａ  芯金
４０ｂ  弾性層
４０ｃ  フッ素樹脂層
４０ｄ  導電層
５６    加熱部材支持部
６０    ニップ形成部材
６１    ベルト支持部材
１００    面状非接触ヒータ（第２の加熱部材）
１０１    温度センサ
１０２    ハロゲンヒータ
１０３    反射板
１０４    ＩＨ誘導加熱装置
１０５    金属発熱層
ＳＮ    定着ニップ部
Ｎ    転写部位
ａ    画像領域
ｂ    非画像領域
ａ’  画像領域
ｃ    画像領域
ｄ    非画像領域
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５６】
【特許文献１】特開平６−９５５４０号公報
【特許文献２】特開２００５−１８１９４６号公報
【特許文献３】特開２００１−３４３８６０号公報
【図１】
2015176029.tif 000004
【図２】
2015176029.tif 000005
【図３】
2015176029.tif 000006
【図４】
2015176029.tif 000007
【図５】
2015176029.tif 000008
【図６】
2015176029.tif 000009
【図８】
2015176029.tif 000010
【図９】
2015176029.tif 000011
【図１０】
2015176029.tif 000012
【図１１】
2015176029.tif 000013
【図１２】
2015176029.tif 000014
【図１３】
2015176029.tif 000015
【図７】
2015176029.tif 000016
【図１４】
2015176029.tif 000017