(57)【要約】【課題】定着部材の温度立ち上がりを迅速に行えるようにすると共に、発火の危険などを招くことなく定着部材での表面温度を所定温度に維持することができる構成を備えた定着装置を提供する。【解決手段】回転部材１Ａと対向部材１Ｂとにより形成されるニップ部に未定着画像を担持した記録媒体を通過させて未定着画像を定着させる定着装置において、回転部材１Ａの表面に接触することにより回転部材１Ａの表面を加熱する部材２を備え、上記回転部材１Ａと加熱部材２との接触部は、回転部材１Ａ側が凸形状で加熱部材２側が回転部材１Ａに接触することにより凸形状に倣った凹形状に変形可能な構成とされてい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】
回転部材と対向部材とにより形成される記録材挟持搬送領域に相当するニップ部に、未定着画像を担持した記録媒体を通過させることにより、記録媒体上に未定着画像を定着させる定着装置において、
上記回転部材の表面に接触することにより、該回転部材の表面を加熱する加熱部材を備えると共に、
上記回転部材と上記加熱部材との接触する部分は、上記回転部材側が凸形状で上記加熱部材側が該凸形状に倣った凹形状であることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１記載の定着装置において、
上記回転部材に接触する上記加熱部材の部分は、上記回転部材に接触することにより凹形状に変形可能であることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の定着装置において、
上記加熱部材は、上記回転部材と逆方向に移動可能であることを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちの一つに記載の定着装置において、
上記加熱部材は、上記回転部材に接触しながら連動する構成を備え、該回転部材に接触する部分が凹形状であることを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちの一つに記載の定着装置において、
上記回転部材に設けられて該回転部材の回転数を検知する検知部と、
上記検知部の検知結果に基づき、上記加熱部材の加熱量を制御する加熱制御部とが備えられていることを特徴とする定着装置。
【請求項６】
回転部材と対向部材とにより形成されるニップ部に、未定着画像を担持した記録媒体を通過させることにより、記録媒体上に未定着画像を定着させる定着装置において、
上記回転部材に接触することにより、上記回転部材の表面を加熱する加熱部材と、
上記回転部材の回転数を検知する検知部と、
上記検知部の検知結果に基づき、上記回転数の大きさに応じて上記加熱部材による単位時間あたりの平均加熱量を増加または減少させる加熱制御部とを備えていることを特徴とする定着装置。
【請求項７】
画像記録シートを挟持搬送可能な定着部材および加圧部材を備え、上記定着部材により未定着画像を定着可能な定着装置において、
上記定着部材の外部で該定着部材に接触しながら定着部材の移動に対応して移動可能に設けられて該定着部材の表面温度を定着温度に設定可能な外部加熱部材を備え、
上記外部加熱部材は、定着部材の移動に同期して加熱状態が設定されることを特徴とする定着装置。
【請求項８】
請求項７記載の定着装置において、
上記外部加熱部材は、上記定着部材の表面に接触しながら移動可能な無端状ベルトで構成され、該無端状ベルトを加熱する熱源を備え、該熱源は、定着部材の移動に同期して加熱のオン・オフおよび定着部材の移動状態に対応した加熱状態が設定されることを特徴とする定着装置。
【請求項９】
請求項７または８記載の定着装置において、
上記定着部材と加圧部材とが対峙しているシート挟持搬送領域（ニップ部）の長さをＬ１とし、上記定着部材の移動方向に沿った上記外部加熱部材の接触長さをＬ２としたとき、
Ｌ１≦Ｌ２
の関係が設定されていることを特徴とする定着装置。
【請求項１０】
請求項７乃至９のうちの一つに記載の定着装置において、
上記外部加熱部材として用いられる無端状ベルトは、上記定着部材および加圧部材による上記シートの挟持搬送開始位置近傍を含む加熱領域が設定されていることを特徴とする定着装置。
【請求項１１】
請求項７乃至１０のうちの一つに記載の定着装置において、
上記外部加熱部材として用いられる無端状ベルトは、上記定着部材の表面に沿って配置されている押圧部材により該表面に接触しながら移動可能であることを特徴とする定着装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の定着装置において、
上記押圧部材は、上記無端状ベルトを上記定着部材の表面に沿った状態で押圧する面状押圧部材若しくは、上記定着部材の表面に沿った移動方向両端に配置されて該無端状ベルトが掛け回されるローラのいずれかが用いられることを特徴とする定着装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の定着装置において、
上記押圧部材として用いられる面状押圧部材は、上記無端状ベルトに当接して加熱が可能な面状発熱体からなる発熱源で構成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項１４】
請求項１２記載の定着装置において、
上記押圧部材として用いられる無端状ベルトが掛け回されるローラは、上記定着部材の表面に沿って移動する無端状ベルトの移動方向下流側のローラでの駆動トルクが上流側のローラでの駆動トルクよりも大きく設定されていることを特徴とする定着装置。
【請求項１５】
請求項７乃至９のうちの一つに記載の定着装置において、
上記無端状ベルトは、上記定着部材に対して接離可能に設けられ、定着部材の稼働時には該定着部材に接触する習性が付与されていることを特徴とする定着装置。
【請求項１６】
請求項７乃至１２のうちの一つに記載の定着装置において、
上記定着部材は、表層下部に断熱層を備えていることを特徴とする定着装置。
【請求項１７】
請求項７乃至１２のうちの一つに記載の定着装置において、
上記加圧部材と上記定着部材の少なくともいずれかは接離方向に移動可能に設けられ、接触時の圧力が調整可能であることを特徴とする定着装置。
【請求項１８】
請求項７乃至１５のうちの一つに記載の定着装置において、
上記外部加熱部材として用いられる無端状ベルトの放熱を低減するために、ベルト外側に断熱板を設置したことを特徴とする定着装置。
【請求項１９】
請求項７乃至１５のうちの一つに記載の定着装置において、
上記外部加熱部材として無端状ベルトを用いる場合に、該無端状ベルトの内部空間に設けられている熱源には、該無端状ベルトが掛け回されているローラへの伝熱を遮断する熱遮蔽部材が設けられていることを特徴とする定着装置。
【請求項２０】
請求項１乃至１６のうちの一つに記載の定着装置において、
上記定着部材における上記シートの挟持搬送領域前後両方に対応する位置には該定着部材の表面温度を検知可能な温度検知手段が配置され、該温度検知手段による検知結果に応じて上記外部加熱部材での加熱状態が設定されることを特徴とする定着装置。
【請求項２１】
請求項１，１６，１７のいずれかに記載された定着装置において、
上記定着部材若しくは加圧部材はベルトで構成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２２】
請求項１３記載の定着装置において、
上記定着部材には、加熱領域入り口側近傍に定着部材表面に貼り付いて巻き上がったシートを剥離するシート剥離手段が設けられていることを特徴とする定着装置。
【請求項２３】
請求項２２記載の定着装置において、
狭持搬送領域出口と加熱領域間に巻き付きシート検知手段を備え、巻き付きを検知した時は定着部材の回転を停止するとともに、上記定着部材表面に貼り付いて捲き上がるシートの移動を阻止可能な柔軟性部材が上記定着部材表面に接触させることを特徴とする定着装置。
【請求項２４】
請求項１０または２３記載の定着装置において、
上記外部加熱部材として用いられる無端状ベルトは、狭持搬送領域出口と加熱領域間に巻き付きシート検知手段を備え、巻き付き検知時は加熱の停止若しくは加熱部材を定着部材表面から離間することを特徴とする定着装置。
【請求項２５】
請求項２２記載の定着装置において、
上記シート剥離手段は、上記定着部材に近接若しくは当接して設けられている温度検知手段を用いることを特徴とする定着装置。
【請求項２６】
請求項１乃至２５のうちの一つに記載の定着装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、定着装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、加熱構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機やファクシミリ装置あるいはプリンタや印刷機などの画像形成装置には、記録用紙などの記録媒体（以下、記録用紙を対象として説明する）上に転写されて担持されている未定着画像を加熱定着して複写物や印刷出力を得るようになっている。
【０００３】
定着装置の構成の一つには、加熱ローラおよび加圧ローラを互いに対向当接させて記録媒体を挟持搬送しながら定着する熱ローラ定着方式が知られている。
【０００４】
熱ローラ定着方式で実行される加熱方式には、加熱ローラの内部に熱源を備えた構成（例えば特許文献２）、加熱ローラの外部に熱源を備えて加熱ローラ表面を加熱する構成（例えば、特許文献１，３）がある。
【０００５】
熱源により加熱されるか熱ローラの温度の立ち上がりを早めて迅速な定着準備を行うための構成としては、記録媒体の挟持領域前後の表面温度を監視して所定の温度差以上になると熱源への給電を行う構成（例えば、特許文献４）、加熱部材の表面が光吸収可能な処理を行われている構成（例えば、特許文献５）、あるいは加熱部材の表面温度が基準温度以下に達した時点で熱源への給電を行う構成（例えば、特許文献６）がある。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−１２９３１３号公報（段落「００５５」、「００５６」欄、図２）
【特許文献２】
特許第３１５３７３２号（段落「００１５」欄、図１）
【特許文献３】
特開平１０−１３３５０５号公報（段落「０１１０」欄、図１）
【特許文献４】
特開平１１−８４９３３号公報（段落「００２２」欄、図１）
【特許文献５】
特開２００２−７２７３１号公報（段落「００４９」、図２）
【特許文献６】
特開平１０−１０９１９号公報（段落「００３３」欄、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の定着装置の構成においては、加熱部材の表面温度、特に記録媒体の挟持搬送領域での温度低下を確実に防止できない場合があり、この結果、温度の立ち上がりに要する時間が長くなる虞がある。
【０００８】
本発明の目的は、上記従来の定着装置における問題に鑑み、温度低下を防止して定着温度への立ち上がりに要する時間の短縮および定着温度の維持が可能な定着装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、回転部材と対向部材とにより形成される記録材挟持搬送領域に相当するニップ部に、未定着画像を担持した記録媒体を通過させることにより、記録媒体上に未定着画像を定着させる定着装置において、上記回転部材の表面に接触することにより、該回転部材の表面を加熱する加熱部材を備えると共に、上記回転部材と上記加熱部材との接触する部分は、上記回転部材側が凸形状で上記加熱部材側が該凸形状に倣った凹形状であることを特徴としている。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明に加えて、上記回転部材に接触する上記加熱部材の部分は、上記回転部材に接触することにより凹形状に変形可能であることを特徴としている。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明に加えて、上記加熱部材は、上記回転部材と逆方向に移動可能であることを特徴としている。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のうちの一つに記載の発明に加えて、上記加熱部材は、上記回転部材に接触しながら連動する構成を備え、該回転部材に接触する部分が凹形状であることを特徴としている。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のうちの一つに記載の発明に加えて、上記回転部材に設けられて該回転部材の回転数を検知する検知部と、上記検知部の検知結果に基づき、上記加熱部材の加熱量を制御する加熱制御部とが備えられていることを特徴としている。
【００１４】
請求項６記載の発明は、回転部材と対向部材とにより形成されるニップ部に、未定着画像を担持した記録媒体を通過させることにより、記録媒体上に未定着画像を定着させる発明に加えて、上記回転部材に接触することにより、上記回転部材の表面を加熱する加熱部材と、上記回転部材の回転数を検知する検知部と、上記検知部の検知結果に基づき、上記回転数の大きさに応じて上記加熱部材による単位時間あたりの平均加熱量を増加または減少させる加熱制御部とを備えていることを特徴としている。
【００１５】
請求項７記載の発明は、画像記録シートを挟持搬送可能な定着部材および加圧部材を備え、上記定着部材により未定着画像を定着可能な発明に加えて、上記定着部材の外部で該定着部材に接触しながら定着部材の移動に対応して移動可能に設けられて該定着部材の表面温度を定着温度に設定可能な外部加熱部材を備え、上記外部加熱部材は、定着部材の移動に同期して加熱状態が設定されることを特徴としている。
【００１６】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明に加えて、上記外部加熱部材は、上記定着部材の表面に接触しながら移動可能な無端状ベルトで構成され、該無端状ベルトを加熱する熱源を備え、該熱源は、定着部材の移動に同期して加熱のオン・オフおよび定着部材の移動状態に対応した加熱状態が設定されることを特徴としている。
【００１７】
請求項９記載の発明は、請求項７または８記載の発明に加えて、上記定着部材と加圧部材とが対峙しているシート挟持搬送領域（ニップ部）の長さをＬ１とし、上記定着部材の移動方向に沿った上記外部加熱部材の接触長さをＬ２としたとき、
Ｌ１≦Ｌ２
の関係が設定されていることを特徴としている。
【００１８】
請求項１０記載の発明は、請求項７乃至９のうちの一つに記載の発明に加えて、上記外部加熱部材として用いられる無端状ベルトは、上記定着部材および加圧部材による上記シートの挟持搬送開始位置近傍を含む加熱領域が設定されていることを特徴としている。
【００１９】
請求項１１記載の発明は、請求項７乃至１０のうちの一つに記載の発明に加えて、上記外部加熱部材として用いられる無端状ベルトは、上記定着部材の表面に沿って配置されている押圧部材により該表面に接触しながら移動可能であることを特徴としている。
【００２０】
請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の発明に加えて、上記押圧部材は、上記無端状ベルトを上記定着部材の表面に沿った状態で押圧する面状押圧部材若しくは、上記定着部材の表面に沿った移動方向両端に配置されて該無端状ベルトが掛け回されるローラのいずれかが用いられることを特徴としている。
【００２１】
請求項１３記載の発明は、請求項１２記載の発明に加えて、上記押圧部材として用いられる面状押圧部材は、上記無端状ベルトに当接して加熱が可能な面状発熱体からなる発熱源で構成されていることを特徴としている。
【００２２】
請求項１４記載の発明は、請求項１２記載の発明に加えて、上記押圧部材として用いられる無端状ベルトが掛け回されるローラは、上記定着部材の表面に沿って移動する無端状ベルトの移動方向下流側のローラでの駆動トルクが上流側のローラでの駆動トルクよりも大きく設定されていることを特徴としている。
【００２３】
請求項１５記載の発明は、請求項７乃至９のうちの一つに記載の発明に加えて、上記無端状ベルトは、上記定着部材に対して接離可能に設けられ、定着部材の稼働時には該定着部材に接触する習性が付与されていることを特徴としている。
【００２４】
請求項１６記載の発明は、請求項７乃至１２のうちの一つに記載の発明に加えて、上記定着部材は、表層下部に断熱層を備えていることを特徴としている。
【００２５】
請求項１７記載の発明は、請求項７乃至１２のうちの一つに記載の発明に加えて、上記加圧部材と上記定着部材の少なくともいずれかは接離方向に移動可能に設けられ、接触時の圧力が調整可能であることを特徴としている。
【００２６】
請求項１８記載の発明は、請求項７乃至１５のうちの一つに記載の発明に加えて、上記外部加熱部材として用いられる無端状ベルトの放熱を低減するために、ベルト外側に断熱板を設置したことを特徴としている。
【００２７】
請求項１９記載の発明は、請求項７乃至１５のうちの一つに記載の発明に加えて、上記外部加熱部材として無端状ベルトを用いる場合に、該無端状ベルトの内部空間に設けられている熱源には、該無端状ベルトが掛け回されているローラへの伝熱を遮断する熱遮蔽部材が設けられていることを特徴としている。
【００２８】
請求項２０記載の発明は、請求項１乃至１６のうちの一つに記載の発明に加えて、上記定着部材における上記シートの挟持搬送領域前後両方に対応する位置には該定着部材の表面温度を検知可能な温度検知手段が配置され、該温度検知手段による検知結果に応じて上記外部加熱部材での加熱状態が設定されることを特徴としている。
【００２９】
請求項２１記載の発明は、請求項１，１６，１７のいずれかに記載された発明に加えて、上記定着部材若しくは加圧部材はベルトで構成されていることを特徴としている。
【００３０】
請求項２２記載の発明は、請求項１３記載の発明に加えて、上記定着部材には、加熱領域入り口側近傍に定着部材表面に貼り付いて巻き上がったシートを剥離するシート剥離手段が設けられていることを特徴としている。
【００３１】
請求項２３記載の発明は、請求項２２記載の発明に加えて、狭持搬送領域出口と加熱領域間に巻き付きシート検知手段を備え、巻き付きを検知した時は定着部材の回転を停止するとともに、上記定着部材表面に貼り付いて捲き上がるシートの移動を阻止可能な柔軟性部材が上記定着部材表面に接触させることを特徴としている。
【００３２】
請求項２４記載の発明は、請求項１０または２３記載の発明に加えて、上記外部加熱部材として用いられる無端状ベルトは、狭持搬送領域出口と加熱領域間に巻き付きシート検知手段を備え、巻き付き検知時は加熱の停止若しくは加熱部材を定着部材表面から離間することを特徴としている。
【００３３】
請求項２５記載の発明は、請求項２２記載の発明に加えて、上記シート剥離手段は、上記定着部材に近接若しくは当接して設けられている温度検知手段を用いることを特徴としている。
【００３４】
請求項２６記載の発明は、請求項１乃至２５のうちの一つに記載の定着装置を画像形成装置に用いることを特徴としている。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、図面実施例により本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による定着装置を適用した画像形成装置のひとつを示す図であり、同図に示す画像形成装置はフルカラー画像を形成可能な複写機あるいはプリンタが用いられる。
【００３６】
画像形成装置には、この他に、受信した画像信号に基づき上述した複写機およびプリンタと同様な画像形成処理が可能なファクシミリ装置がある。なお、画像形成装置には、上述したカラー形成画像を対象とするだけではなく、単一色の画像を対象とする装置ももちろん含まれる。
【００３７】
図１に示す画像形成装置２０は、画像信号に応じて各色毎の画像を形成する作像装置２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＢＫと、作像装置２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＢＫに対向して配置された転写装置２２と、各作像装置２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＢＫと転写装置２２とが対向する転写領域に各種シート状媒体を供給するシート状媒体供給装置としての給紙カセット２３、２４と、給紙カセット２３、２４から搬送されてきたシート状媒体を作像装置２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＢＫによる作像のタイミングに合わせて供給するレジストローラ３０と、転写領域において転写後のシート状媒体の定着を行う定着装置１とを有している。
【００３８】
画像形成装置２０は、一般にコピー等に用いられる普通紙（以下、普通紙）と、ＯＨＰシートあるいはカード、はがきといった９０Ｋ紙以上、坪量約１００ｇ／ｍ２相当以上の厚紙や、封筒等の用紙よりも熱容量が大きい、いわゆる特殊シート（以下、特殊シート）等の何れをも記録媒体をなすシート状媒体（以下、便宜上、シートという）として用いることが可能である。
【００３９】
各作像装置２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＢＫはそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色の現像を行うものであり、用いるトナーの色は異なるが、その構成はほぼ同様であるから、代表して作像装置２１Ｙに関して構成を説明すると、作像装置２１Ｙは、静電潜像担持体としての感光体ドラム２５Ｙ、感光体ドラム２５Ｙの回転方向Ａにおいて順に配置されている図示しない帯電装置、現像装置、クリーニング装置等を有し、帯電装置と現像装置の間で図示しない周知のポリゴンミラーを備えた走査手段による露光光２９Ｙを受ける周知の構成を備えている。
静電潜像担持体はドラム状ではなく、ベルト状でも良い。ただし、作像装置２１ＢＫにおける露光光２９ＢＫは２ビームとすることができ、作像装置２１ＢＫは他の作像装置２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃに比して速い作像を行うことが可能となっている。
【００４０】
給紙カセット２３には、Ａ４サイズのシートが、給紙カセット２４にはＡ３サイズのシートがそれぞれ図の左右方向が長手方向になるように載置されている。転写装置２２は、画像形成装置２０が図の左右方向において小型になるよう、斜め方向に配設され、矢印Ｂで示すシート搬送方向が斜め方向になっている。これにより画像形成装置２０は、図の左右方向における本体２６の幅が、Ａ３サイズのシートにおける長手方向の長さよりわずかに長い大きさとなっている。すなわち画像形成装置２０は内部にシートを収容するために必要最小限の大きさとされることで大幅に小型化されている。本体２６の上部は、定着装置１を通過し、トナー像が定着されたシートを積載するための排紙トレイ２７となっている。
【００４１】
図１において、符号４１、４２はそれぞれ給紙カセット２３、２４からシートを送り出すピックアップローラを、符号４３はシートの送りを受け継いで搬送する搬送ローラを、符号４４は給紙カセット２３、２４から搬送されてきたシートをレジストローラ３０に向けて搬送するローラ構造を、符号４５は排紙トレイ２７に向け符号４６で示した開口から本体２６外部へシートを排出する排出ローラを示している。
【００４２】
ここで、本実施形態による定着装置の実現に至る背景は次の通りである。
定着ローラは、その表面温度が定着温度に維持される必要がある。このため、定着ローラは熱源によって加熱される部材であり、加熱構造には、一例として、図１９に示すように、定着ローラＡの内部に熱源Ｈを設けた内部加熱方式が知られている。なお、図１９中、符号Ｂは加圧ローラを、符号Ｓは未定着トナー像Ｔを担持しているシートをそれぞれ示しており、符号Ｄは定着ローラＡの表面温度を監視する温度検知センサである。温度検知センサＤにより定着ローラＡの表面温度が監視されて熱源Ｈへの通電制御が行われる。しかし、内部加熱方式では、定着ローラＡを構成する芯金がローラの剛性部材としての厚さを有する必要があることが原因して熱容量が大きくなりやすく、結果として、熱が奪われやすくなることにより表面に至る伝熱効率が低いという不具合がある。
【００４３】
内部加熱構造における不具合を解消するために、定着ローラの外部に加熱部を設け、定着ローラの表面のみを対象として加熱する外部加熱構造がある。
【００４４】
図２０および図２１は外部加熱構造の例を示す図であり、図２０に示す構成は、定着ローラＡの内部に熱源Ｈを有する一方、内部に熱源Ｅ１を有する加熱ローラＥを当接させて定着ローラＡの表面に伝熱する構成である。
図２１に示す構成は、定着ローラＡの近傍に熱源Ｆを配置して熱源Ｆからの輻射熱により定着ローラＡの表面を加熱する構成である。なお、図２１中、符号Ｆ１は反射笠を示している。
【００４５】
定着ローラに当接する加熱ローラを用いた場合には、両ローラ同士の接触位置でのローラ周面の曲率により接触面積が小さくなることにより熱伝達効率が低くなる虞がある。このような不具合を解消するために、定着ローラ側に押圧変形可能な弾性体を用いた断熱層を設ける場合があるが、断熱層が発泡部材で構成されていると、押圧変形により断熱機能を有する発泡部が潰れてしまい、断熱部としての機能が損なわれてしまう虞があり、これにより、断熱機能を失うことで定着ローラでの表面温度の低下が著しくなる問題がある。
【００４６】
輻射熱を利用した場合には、熱源と定着ローラとの間の存在する空気層によって熱伝達効率が低下し、定着ローラ表面での迅速な温度立ち上がりを望めなくなる虞がある。
【００４７】
また、定着ローラに対して不動状態で接触した状態の外部加熱部材を設けた構成においては、定着ローラに対する局所的な加熱が行われることから、停止している定着ローラに対する局所的な加熱が行われると定着ローラの加熱位置での過熱による発火の危険がある。このため、定着ローラ内部にも熱源を設けて外部加熱源との使い分けにより定着ローラ表面の一部が過熱状態となるのを防ぐ工夫が必要となり、その分、構成および制御が複雑となる。
【００４８】
本実施形態による定着装置は、定着ローラ表面での弾性変形などを生じないようにして断熱効果が低下しない構成を用いることで上述した不具合を解消している。
以下、本実施形態による定着装置について説明する。
図２は、定着装置１の構成を示す図であり、同図において定着装置１は、シートに担持されている未定着トナー像に対向当接可能な定着部材として用いられる回転部材の一つである定着ローラ１Ａと、定着ローラ１Ａに対向当接することによりシートの挟持搬送領域に相当するニップ部を形成可能な加圧部材に相当する加圧ローラ１Ｂと、定着ローラ１Ａを加熱する外部加熱部材２とを備えている。
【００４９】
定着ローラ１Ａおよび加圧ローラ１Ｂは、熱ローラ加熱方式に用いられる部材であるが、その両者とも内部に熱源を備えていない。定着ローラ１Ａは、外部加熱部材２によって外部から加熱される構成とされている。以下、各部材について詳細を説明する。
定着ローラ１Ａは、鉄（Ｆｅ）製の芯金と、その外側に位置する発泡シリコーンあるいは液状シリコーン、発泡セラミックなどからなる断熱層と、その表面に位置するＰＦＡチューブなどを用いた離型層とで構成されている。断熱層と離型層との間には、３０〜１００μｍのニッケル（Ｎｉ）やステンレス（ＳＵＳ）の金属箔からなる熱伝導成層を設けることも可能である。
【００５０】
加圧ローラ１Ｂは、鉄（Ｆｅ）製の芯金と、その外側に位置する発泡シリコーンあるいは液状シリコーンなどの弾性体からなる弾性層と、その表面に位置するＰＦＡチューブなどを用いた離型層とで構成されている。
【００５１】
定着ローラ１Ａに対して外部から加熱する外部加熱部材２は、複数のローラ２Ａ１〜２Ａ３に掛け回された無端状ベルト２Ｂが用いられ、無端状ベルト２Ｂは、ローラ間に掛け渡されている展張部の一部が定着ローラ１Ａの周面に接触しながら定着ローラ１Ａの周方向に移動することができる。従って、定着ローラ１Ａと外部加熱部材２との関係は、定着ローラ１Ａが回転部材に相当し、この周面が凸形状であるので、この周面に接触する外部加熱部材２側の無端状ベルト２Ｂは、その接触面が上記凸形状に倣った凹形状となる関係にある。この場合の凹形状を得るための構成としては、ベルトに代えて弾性層を有するローラを用いることも可能である。換言すれば、回転部材である定着ローラ１Ａ側を凹形状に窪ますのでなく、これに対向する外部加熱部材２側の無端状ベルト２Ｂを凹形状に窪ませていることになる。この結果、定着ローラ１Ａ側に発泡部を有する弾性層が存在している場合でも、発泡部が潰れることがなく、断熱機能を損なうことがない。
【００５２】
本実施形態においては、ローラ２Ａ１、２Ａ２は、特に駆動源を持たず定着部材の回転によりこれとは逆方向に従動回転させるだけで良いが、未図示の駆動源によりローラ２Ａ１、２Ａ２のいずれかを駆動させて無端状ベルトを定着部材とは独立に回転させても良い。
なお、無端状ベルト２Ｂは、ローラ２Ａ１，２Ａ２が定着ローラ１Ａに従動回転する関係とは別に、定着ローラ１Ａが回転した場合でもこれに連れ回ることなく摺動する関係を設定しても良い。
【００５３】
展張部の一部は、定着ローラ１Ａの周面に沿った展張方向両側に位置するローラ２Ａ１，２Ａ２により定着ローラ１Ａの周面に押圧されることにより定着ローラ１Ａの周面に均一接触しながら移動することができるようになっている。この結果、無端状ベルト２Ｂが掛け回されているローラのうちで、定着ローラ１Ａの周方向に沿って並置されて無端状ベルト２Ｂを定着ローラ１Ａの周面に沿って展張させる機能を有しているローラ２Ａ１，２Ａ２は無端状ベルト２Ｂを定着ローラ１Ａの周面に押圧する部材に相当している。なお、この他の形態としては、ローラ２Ａ１，２Ａ２との間で無端状ベルト２Ｂを上方に引っ張ることで定着ローラ１Ａに接触しない状態で定着ローラ１Ａの周面形状に倣って凹形状に形成することも可能である。
【００５４】
本実施形態での無端状ベルト２Ｂは、３０〜１００μｍのニッケル（Ｎｉ）やステンレス（ＳＵＳ）金属泊を用いた基材の内側に、光の反射を防いで吸収効率を高めるための黒色塗装が施されており、さらに、定着ローラ１Ａと接触する面には２０〜５０μｍ程度の厚さを有するシリコーンゴムあるいはフッ素系樹脂を用いた表面層が設けられて定着ローラ１Ａへの損傷を防止している。
【００５５】
上記構成によれば、回転部材とこれの表面を加熱する加熱部材とが接触する部分において回転部材側が凸形状で加熱部材側が回転部材に接触することで凹形状に変形する構成であるので、回転部材に発泡部を有する弾性層を備えた場合には、その発泡部を潰すことがなく発泡部による断熱機能を損なうことがない。これにより、両部材の接触部で構成されるニップ部での温度低下を防止して定着効率の悪化を防止できるという作用が得られる。加えて、シートの挟持搬送開始位置も加熱領域に含まれることにより、この部分に導入されたシートは即座に温度上昇して定着温度に達することができる。
【００５６】
無端状ベルト２Ｂにより囲まれた内部空間には、ハロゲンヒータなどの熱放射可能な熱源３が配置されている。熱源３は、定着ローラ１Ａの移動、この場合には回転に同期して加熱制御されるようになっている。この場合にいう同期の意味は、ローラの回転とほぼ連動して熱源への給電が行われるということである。
【００５７】
ローラ（ベルト）が停止状態で５秒以上の連続して給電加熱が行われれば、ベルトは３００℃以上の高温となり、基材あるいは表面層が変形あるいは変質し、停止状態で１０秒以上の連続加熱により発火に至ることが実験により確かめられている。停止状態での連続加熱が２秒以内であれば安全上は問題ないもののベルトに温度ムラが生じて定着ムラの原因となる。このような理由から、ローラの回転とほぼ連動して熱源への給電を行うことが重要となる。本実施形態では、給電加熱のタイミングについてその条件を設定しているが、給電停止冷却時にローラ（ベルト）が回転していてはいけないというわけではなく、いずれにしても、上記理由に挙げた問題が生じないようにすることが前提である。なお、温度ムラの解消などの目的で画像形成終了後など、加熱部材への給電停止状態でローラ（ベルト）が回転している時間は任意に設定可能である。
【００５８】
熱源３に対する給電タイミング、つまり同期点灯に関しては、図３および図４に示す手順が用いられる。なお、図３，４において、ベルトの移動を周回と見なして周回数を回転数と表現する。従って、熱源３に対する加熱量の制御は、回転部材である定着ローラ１Ａの回転数を検知し、その検知結果に基づいて行うことでも可能である。
【００５９】
図３において、プリンタ命令により、ローラの回転が開始される（Ｓ１）。ベルトの回転数Ｒを検知し、その回転数Ｒが所定の回転数Ｒ１以上であることが確認されれば（Ｓ２）、ヒータをＯＮする（Ｓ３）。さらにベルト温度Ｔが所定の温度Ｔ１以上であれば（Ｓ４）、給紙可能ＦｌａｇをＯＮとし（Ｓ５）、定着を行う（Ｓ７）。
ベルト温度ＴがＴ１よりも低ければＳ２に戻り、ベルト回転数を検知した上でステップＳ３、Ｓ４へと流れる。ステップＳ２において、ローラを回転を開始しているにも関わらずベルト回転数がＲ１よりも遅ければ、スリップや紙のジャムなど何らかの異常が発生している可能性があるため異常終了してヒータＯＦＦし、給紙可能ＦｌａｇをＯＦＦにする（Ｓ６）。
【００６０】
図４に示す手順では、ヒータをＯＮした後（Ｓ１１）、ローラが回転を開始されているが（Ｓ１２）、この場合には、ベルト温度Ｔの検知（Ｓ１４）の前にベルト回転数が検知され（Ｓ１３）、この点が図３に示す手順と異なり、ベルト回転数Ｒが所定回転数Ｒ１以上でなければ異常終了とする点は図３に示した手順と同様である。
【００６１】
熱源３における給電制御には、定着ローラ１Ａの回転に同期して行う他に、定着ローラ１Ａと無端状ベルト２Ｂとの速度比を条件とする場合もある。つまり、定着ローラ１Ａと無端状ベルト２Ｂとの間の速度比による発熱量は、定着ローラ１Ａに対する無端状ベルト２Ｂの新規な面の対向頻度を考慮したものであり、新規な面の対向頻度により定着ローラ１Ａの受熱量が変化することに起因している。例えば、定着ローラ１Ａよりも無端状ベルト２Ｂの速度が速い場合（回転数が大きい場合）には無端状ベルト２Ｂの新規な面、換言すれば、定着ローラ１Ａに熱を奪われた後、再度、熱源３により加熱されて温度上昇している面が定着ローラ１Ａに対向接触する機会が増え、これにより、定着ローラ１Ａに対する熱供与量が増加する。逆の速度関係では無端状ベルト２Ｂから奪われる熱の方が多くなる。このため、速度関係と速度差、つまり速度比（回転数の大きさ）に基づいて、定着ローラ１Ａで必要とされる定着熱量が得られるように熱源３に対する給電量を調整して発熱量を調整することも可能である。
【００６２】
無端状ベルト２Ｂの温度制御に関しては、ＯＮ／ＯＦＦ制御を用いるだけであると、ベルト表面での温度リップルが大きくなることが原因して定着ムラが発生しやすいので、単位時間あたりでの平均加熱量を熱源に対するオン・オフタイミングに関するデューティー制御、位相制御あるいはインバータ制御を用いたきめ細かな段階的な温度制御を行い、定着ローラ１Ａおよび無端状ベルト２Ｂの表面温度を均一化することが望ましい。また、回転部材としての定着ローラ１Ａおよび外部加熱部材２側に位置する無端状ベルト２Ｂの両方の回転数を検知対象としてこれらの検知結果に応じた加熱量制御を行うようにしても良い。このような加熱量制御は、上述した外部加熱部材２が無端状ベルト２Ｂではなく、定着ローラ１に対して凸形状を対向当接させる構成を用いる場合にも可能である。
【００６３】
図２において、定着ローラ１Ａの表面には、温度監視が可能な温度検知センサ４が接触して設けられており、定着ローラ１Ａの表面温度に応じた熱源３の給電制御が、図示しない制御部を介して実行されるようになっている。また、無端状ベルト２Ｂには、温度過昇防止機能を有するサーモスタットなどの安全装置５が設けられており、無端状ベルト２Ｂが焼損する温度に達するような場合には熱源３への給電を遮断するようになっている。
【００６４】
上記構成を用いて回転部材である定着ローラ１Ａの回転数を検知する温度検知センサ４によって得られた検知結果に応じて加熱量の制御を行い、回転数の大きさに応じて熱源３による単位時間あたりの平均加熱量を増加または減少させるので、定着ローラ１Ａの回転数により変化する温度をきめ細かく補正して表面温度を均一化することができる。この結果、温度低下による定着不良を防止する機能が発揮される。加えて、定着部材である定着ローラ１Ａに接触しながら定着ローラ１Ａの移動に対応して移動可能な外部加熱部材である無端状ベルト２Ｂに設けられている熱源が定着ローラ１Ａの移動に同期して加熱状態を設定されることにより、定着ローラ１Ａの移動停止などの異常事態において過熱状態を招くことがない。特に、同期して設定される加熱状態が、熱源の、オン・オフは勿論、定着ローラ１Ａとの間の速度比に対応させて設定できるので、定着ローラ１Ａの移動状態に応じて外部加熱部材である無端状ベルト２Ｂからの熱供与を最適化して定着ローラ１Ａでの定着温度の立ち上げおよび定着温度の維持を定着に必要な条件に適合させることが可能となる。
【００６５】
図２において、定着ローラ１Ａに対する無端状ベルト２Ｂの接触長さは次の条件とされている。
図２において、定着ローラ１Ａと加圧ローラ１Ｂとが対峙してシートＳを矢印Ｆで示す方向に挟持搬送可能な領域、いわゆる定着ニップ幅をＬ１とし、定着ローラ１Ａの移動方向、つまり回転方向における無端状ベルト２Ｂの接触長さをＬ２とした場合、Ｌ１≦Ｌ２の関係が設定されている。
上記関係は、定着ニップ幅で奪われた熱量を補充するに必要な定着ローラ１Ａと無端状ベルト２Ｂとの接触時間の確保を意図している。つまり、シートの挟持搬送領域の長さ（Ｌ１）では、定着ローラ１Ａでの温度がシートに熱を奪われることにより低下するだけで温度の上昇は期待できない。従って、温度低下する期間よりも長い期間で新たに熱を供給することにより温度の上昇が可能となり、定着温度へと矯正することができる。このような熱供与に必要な時間をベルトではなくローラによって得ようとした場合には、無端状ベルト２Ｂの接触長さに相当する長さを周長とすると、その曲率半径が極めて大きくなり、これに伴い熱容量も増加して温度の立ち上がりが遅くなる虞があるが、本実施形態では、無端状ベルト２Ｂと定着ローラ１Ａとの接触長さという簡単な条件で定着ローラ１Ａでの温度低下を補正することができる。
しかも、無端状ベルト２Ｂは、定着ローラ１Ａに対してローラ２Ａ１，２Ａ２により掛け回されることにより定着ローラ１Ａの周面に接触した状態で、定着ローラ１Ａの周面形状である凸形状に倣って凹形状に展張されるだけであるので、定着ローラ１Ａの周面に対する局部的な押圧変形を生起させることがない。これにより、定着ローラ１Ａの周面が局部的に押圧変形した場合に生じやすい現象である、定着ローラ１Ａに設けられている断熱層に有する気泡部を潰すことがなく、気泡の潰れによる断熱性の悪化を生じさせることなく定着ローラ１Ａの温度の立ち上がりの向上および定着温度での安定した維持が可能となっている。
本実施形態において、無端状ベルト２Ｂが３個のローラ２Ａ１〜２Ａ３に掛け回されているのは、上記接触長さ（Ｌ２）を得るために必要な長さをベルト長としているために、その長さのベルトを迂回させるためである。
【００６６】
以上のような構成を備えた本実施形態においては、外部加熱部材２における無端状ベルト２Ｂが熱源３によって温度上昇した状態で定着ローラ１Ａに接触しながら移動することにより定着ローラ１Ａが加熱されて温度上昇する。
無端状ベルト２Ｂは、定着ローラ１Ａの外周面に接触しながら移動することにより熱伝達ができるので、定着ローラ１Ａの外表面のみを加熱対象とすることにより定着ローラ１Ａの表面温度の立ち上がりを迅速に行わせることができる。しかも、定着ローラ１Ａに接触することにより熱を奪われた無端状ベルト２Ｂは、定着ローラ１Ａに対する接触長さを設定することにより、低下した温度を上昇させて定着温度に回復させることが可能であるので、定着温度の回復遅れによる定着不良を未然に防止することができる。
【００６７】
次に、図２に示した実施形態における構成に関する変形例について説明する。
図５は、図２に示した構成において、外部加熱部材２に用いられる無端状ベルト２Ｂが掛け回されているローラ２Ａ１〜２Ａ３は、無端状ベルト２Ｂとの接触面となる外周面に断熱性部材を用いた被覆層（便宜上、符号Ｒで示す）が設けられている。
断熱性被覆層Ｒは、無端状ベルト２Ｂからローラへの熱伝達を阻止する機能を有している。これにより、無端状ベルト２Ｂがローラにより奪われる熱量を少なくすることができるので、定着ローラ１Ａに対する無端状ベルト２Ｂからの熱伝達量の低下を抑制して定着ローラ１Ａが定着温度に達するまでの立ち上がり時間を短縮することができる。
【００６８】
図５において、熱源３と各ローラ２Ａ１〜Ａ３との対向面間には、熱遮蔽部材６が配置されており、熱源３からの輻射熱が各ローラに受熱されるのを防止して無端状ベルト２Ｂのみに対して熱源３からの輻射熱が有効に行き渡るようになっている。さらに、無端状ベルト２Ｂの外周囲には、定着ローラ１Ａとの対向位置を除いて０．５〜１ｍｍ程度の間隔を持たせて遮熱板７が配置されており、無端状ベルト２Ｂから大気中への熱の放散を防いでいる。つまり、遮熱板７により形成される無端状ベルト２Ｂの外周囲空間は、無端状ベルト２Ｂからの熱の放散により温暖化されることにより無端状ベルト２Ｂと大気との間の温度勾配を少なくして無端状ベルト２Ｂの温度低下を抑制している。このような構成によれば、熱源３から無端状ベルト２Ｂに対する熱の伝達を良好に行わせることができ、換言すれば、熱効率がよいので、熱源３での消費電力の増加を防止することができる。
【００６９】
次に第２の実施形態について説明する。
図６は、第２の実施形態を説明するための図２相当の図であり、同図に示した実施形態では、無端状ベルト２Ｂと定着ローラ１Ａとが接触する加熱領域が定着ローラ１Ａと加圧ローラ１Ｂとで構成されるシートの挟持搬送開始領域での搬送開始位置近傍を含むことを特徴としている。
図６において、無端状ベルト２Ｂが掛け回されているローラの一つ２Ａ１は、図２に示した場合と違って、定着ローラ１Ａと加圧ローラ１Ｂとが対峙する挟持搬送開始位置（図６中、符号Ｐ１で示す）近傍に配置されている。
ローラ２Ａ１とともに定着ローラ１Ａの周面に無端状ベルト２Ｂを接触させた状態で展張する今一つのローラ２Ａ２は、図２に示した場合と同様な位置、あるいは、図６（Ｂ）に示すように、定着ローラ１Ａの周面に接触している無端状ベルト２Ｂの展張面の長さを図２に示した場合と同じとして、定着ローラ１Ａの周方向における展張面の接触位置の位相を図２に示す位置から挟持搬送開始位置側にずらされた位置に位置決めされる。
定着ローラ１Ａに対するローラ２Ａ２の位置による無端状ベルト２Ｂの接触長さは、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すいずれの場合においても、図２において説明した関係（Ｌ１≦Ｌ２）を成立させてある。
【００７０】
本実施形態においては、シートの挟持搬送開始位置近傍が外部加熱部材２による加熱領域に含まれているので、図２に示した構成と違って、挟持搬送開始位置に至るまでの放熱路を最小限の長さにしたと同じになる。これにより、定着ローラ１Ａの温度低下を抑制することができる。特に、シートの搬送速度が速くなると、熱の出口となる定着ニップ部の長さ（Ｌ１）に対して熱の入り口となる無端状ベルト２Ｂの接触長さ（Ｌ２）を長くすることが、熱の授受時間を確保するうえで必要となるので、図６（Ａ）に示したような無端状ベルト２Ｂの掛け回し方とする場合もある。
【００７１】
本実施形態によれば、定着部材である定着ローラ１Ａと外部加熱部材である無端状ベルト２Ｂとの接触長さ（Ｌ２）が定着ローラ１Ａと加圧部材である加圧ローラ１Ｂとにより構成されるシートの挟持搬送領域長さ（Ｌ１）と等しく若しくは（Ｌ１）よりも大きくされているので、シートにより奪われる熱量を供与できる時間を確保することができ、温度低下を確実に回復させることが可能となる。特にローラを用いた場合と違って、上記接触長さを得るための大型化を生じることがなく、しかも、定着ローラ１Ａへの無為な押圧が避けられることにより定着ローラ１Ａに設けられている発泡部の潰れを防止して断熱作用を維持させることができるので、表面温度が低下するのを防止して温度の立ち上げに要する時間を短縮することができる。加えて、シートの挟持搬送開始位置近傍まで加熱領域に含めて放熱部分を少なくしているので、挟持搬送開始位置に導入されたシートの温度は急上昇して定着温度に到達することができる。
【００７２】
次に第３の実施形態について説明する。
図７は、第３の実施形態を説明するための図２相当の図であり、同図に示す実施形態では、無端状ベルト２Ｂを定着ローラ１Ａの表面に接触させながら移動させるための押圧部材として、図２に示したローラ２Ａ１，２Ａ２に代えて、面状押圧部材８が用いられることを特徴としている。
図７において、定着ローラ１Ａに接触しながらそのローラ１Ａの周方向に沿って展張されている無端状ベルト２Ｂの内部空間には、無端状ベルト２Ｂを挟んで定着ローラ１Ａと対向する面状押圧部材８が配置されている。
面状押圧部材８は、本実施形態の場合、抵抗発熱体を用いた面状発熱体が用いられている。面状押圧部材８を構成する面状発熱体は、セラミックヒータあるいは金属箔からなる抵抗体をポリイミドなどの耐熱性絶縁層により挟み込んだ構成が用いられる。このような構成においては、図２に示した構成と違って、熱源３はなく、無端状ベルト２に直接接触する熱源が設けられていることになる。
【００７３】
本実施形態においては、熱源として無端状ベルト２Ｂを押圧する部材を兼用するとともに輻射ではなく直接熱伝達が可能な接触構造の面状発熱源であるので、熱源としてあるいは押圧部材として特別な部材を設けることが必要なく、しかも、輻射熱を利用する場合と違って熱源の設置スペースも小さくすることができるので、装置コストの上昇を抑えて定着ローラに要求される定着温度に達するまでの時間を短縮させて温度の立ち上がりをよくし、定着温度に達した場合にはその温度変化が少ない状態を維持することができる。
【００７４】
次に第４の実施形態について説明する。
図８は、第４の実施形態を説明するための図５相当の図であり、同図に示す実施形態は、無端状ベルト２Ｂの押圧部材として、無端状ベルト２Ｂが定着ローラ１Ａの周面に沿って掛け回されているローラ２Ａ１，２Ａ２を用いる場合に各ローラでの駆動トルクを異ならせたことを特徴としている。
図８において、無端状ベルト２Ｂが掛け回されているローラ２Ａ１，２Ａ２のうちで、無端状ベルト２Ｂの移動方向下流側に位置するローラ２Ａ２の駆動トルクが上流側のローラ２Ａ２の駆動トルクよりも大きくなるように設定されている。特に、下流側に位置するローラ２Ａ２は、その周面が上流側のそれよりも高摩擦係数を有する周面に構成されている。
【００７５】
ここで言うローラ２Ａ１，２Ａ２の駆動トルクとは、ローラが従動回転する場合に負荷となるようなスベリ軸受を用いることによる回転負荷も含めた意味である。
【００７６】
ローラ２Ａ１，２Ａ２を駆動させるときは、ローラ２Ａ２が、ローラ２Ａ１の駆動源（図示されず）と共通化されている場合、駆動力伝達機構内での減速比により駆動トルクを異ならせることができ、また独立した駆動源を用いる場合には、その駆動源での出力を異ならせることで駆動トルクを異ならせる。
【００７７】
本実施形態においては、無端状ベルト２Ｂの移動方向における下流側に位置するローラの駆動トルクを上流側のそれよりも大きく設定することにより、無端状ベルト２Ｂに張力が付与されることになる。これにより、各ローラ２Ａ１，２Ａ２を無端状ベルト２Ｂの展張面よりも定着ローラ１Ａの回転中心側に位置させることにより、無端状ベルト２Ｂが定着ローラ１Ａの周面に向けて押圧されたことになる。この結果、特別な押圧構造を用いないでも無端状ベルト２Ｂの支持構造を利用して無端状ベルト２Ｂを定着ローラ１Ａに押圧させて接触を開示津に行わせることができ、これにより、無端状ベルト２Ｂから定着ローラ１Ａへの熱伝導性を高めることが可能となる。
【００７８】
次に、図８に示した実施形態での一部の構成における変形例について説明する。
図８に示したローラ２Ａ１，２Ａ２のうちで、シートＳの挟持搬送開始位置側に位置するローラ２Ａ１は、アルミニウムなどの熱良導体からなる材料が用いられ、表面には、他方のローラ２Ａ２と違って、断熱性部材を用いた被覆層Ｒが設けられていない。これにより、ローラ２Ａ１は、軸方向での温度分布を常時均一化できるようになっている。つまり、定着対象となるシートのサイズは、定着ローラ１Ａの軸方向において常に同じではなく、例えば、軸方向で極めて少ない（短い）範囲を通過する場合もある。このような場合には、定着ローラ１Ａの軸方向での温度分布が変化してしまい、定着ローラ１Ａに接触している無端状ベルト２Ｂにおいても熱の需給バランスが異なってしまう。そこで、ローラ２Ａ１が熱良導体であることにより、軸方向での温度勾配を均一化することができる。特に、ローラ２Ａ１はアルミニウムの無垢材料で構成されているので、軸方向での温度勾配の解消を迅速に行って常時軸方向での温度分布を均一化することになる。
【００７９】
図８に示した実施形態において、無端状ベルト２Ｂは定着ローラ１Ａに対して接離可能に設けることが可能な部材である。つまり、無端状ベルト２Ｂは、図示しない接離機構により定着ローラ１Ａに対して接離するようになっており、定着ローラ１Ａの稼働時にのみ接触するようになっている。接離機構としては、無端状ベルト２Ｂが掛け回されているローラ２Ａ１〜２Ａ３の軸支部材を定着ローラ１Ａに対して接離できる構成としたりあるいは、定着ローラ１Ａの周面に沿って展張されている無端状ベルト２Ｂの展張部をローラ２Ａ１，２Ａ２を作用点位置に有する揺動アームに支持される構成などがある。これにより、無端状ベルト２Ｂのウォームアップ時に定着ローラ１Ａに熱伝導することがないので、無端状ベルト２Ｂのウォームアップに要する時間が短縮できる。
【００８０】
次に、第５の実施形態について説明する。
図９は、第５の実施形態を説明するための図２相当の図であり、同図に示す実施形態は、定着ローラ１Ａに対向当接している加圧ローラ１Ｂを定着ローラ１Ａに対して接離可能に設け、加圧ローラ１Ｂは定着ローラ１Ａでの温度立ち上げ時に定着ローラ１Ａから離間するように設定されていることを特徴としている。　図９において、加圧ローラ１Ｂの支軸１Ｂ１には、支点軸８Ａを基端に有する揺動可能な接離駆動レバー８の揺動端が当接しており、接離駆動レバー８は、揺動端側にて加圧ローラ１Ｂを定着ローラ１Ａに向けて揺動付勢する弾性体９を備えている。接離駆動レバー８の揺動端には、揺動付勢により圧接する接離カム１０が配置されている。
【００８１】
接離カム１０は、図示しない駆動モータの回転位相により、接離駆動レバー８を揺動させて加圧ローラ１Ｂと定着ローラ１Ａとの接離状態を切り換える部材であり、かつローラ１Ｂを定着ローラ１Ａから離間させるタイミングとして、定着ローラ１Ａの温度立ち上げ時、つまり、定着ローラ１Ａの表面温度が所定の定着温度に達するまでの間、離間させることができるタイミングが設定されている。このようなタイミングの設定時期としては、定着装置１の始動時が相当している。
【００８２】
本実施形態においては、単に定着ローラ１Ａに対して加圧ローラ１Ｂを接離させるだけでなく、その接触圧力を接離カム１０の回転位相により調整することも可能となっている。このような接触圧力の調整は、シートの挟持圧力を変化させることができ、未定着トナー像と定着ローラ１Ａとの良好な接触状態を設定して未定着トナーの定着に必要な熱を効率よく与えることを意図している。
【００８３】
本実施形態においては、定着ローラ１Ａの表面温度が定着に必要な温度に達していない状態から定着温度に上昇させる際に加圧ローラ１Ｂが定着ローラ１Ａから離れるので、定着ローラ１Ａに対して外部加熱部材２から供給された熱が他の部材である加圧ローラ１Ｂに奪われることがない。これにより、定着ローラ１Ａの温度の立ち上がりを迅速に行わせることができる。
【００８４】
次に、第６の実施形態について説明する。
図１０は、第６の実施形態を説明するための図２相当の図であり、同図に示した実施形態は、定着ローラ１Ａの温度管理を特徴としている、つまり、定着ローラ１Ａには、シートの挟持搬送領域、いわゆる定着ニップ部の前後両方にそれぞれ温度検知部材である温度検知センサ４，４’が設けられている。
定着ニップ部前方に位置する温度検知センサ４では、定着ニップ部に至る定着ローラ１Ａの表面温度が監視され、定着ニップ部後方に位置する温度検知センサ４’では、シートに熱を奪われて低下した定着ローラ１Ａの表面温度が検知される。
【００８５】
本実施形態では、定着ニップの両方にそれぞれ温度検知センサ４，４’を設けることにより、定着ニップ部でシートに奪われた熱量を判別するようになっている。つまり、各位置間での検知温度差に基づき、奪われた熱量を割り出し、補充熱量に見合う発熱量を熱源３において設定するようになっている。
補充熱量に見合う発熱量、換言すれば、熱量が得られる給電量は、図示しない制御部において予め温度差と発熱量（給電量）との関係づけが行われており、温度差に基づいて給電量が選択されて熱源３での通電制御が行われる。このような実施形態においては、定着ローラ１Ａでの温度変化をなくして常に安定した定着温度を維持することができる。
【００８６】
次に、外部加熱部材２に用いられる無端状ベルト２Ａに関する変形例について説明する。
図１１に示す無端状ベルト（便宜上、２Ｂ’で示す）は、自身の撓み剛性によりループ形状を保持する材料により構成されている。このような無端状ベルト２Ｂ’は、図２に示した場合と違って、掛け回されるローラのうちで、定着ローラ１Ａの周面に沿って周方向に並置されたローラ２Ａ１，２Ａ２のみが用いられている。このローラ２Ａ１，２Ａ２は、無端状ベルト２Ｂ’を定着ローラ１Ａの周面に沿って接触させるだけの機能をもつものである。なお、この構成においては、無端状ベルト２Ｂ’のうちで上方に展開した部分が垂れ落ちた場合に熱源３に接触するのを防ぐようにすることが発火などの危険を回避する上で好ましい。
【００８７】
図１１においては、熱源３の上方に配置された受け部１Ｃが設けられ、二点鎖線で示すように、仮に垂れ落ちた場合の無端状ベルト２Ｂ’を受け止めながら移動させることができるように案内して熱源３との接触を防止している。
【００８８】
図１２は、無端状ベルトに対する熱源の変形例を示す図であり、同図に示す無端状ベルト（便宜上、符号２Ｂ’で示す）は、面状発熱源（便宜上、符号８’で示す）８の外表面を周回できるように設けられている。
無端状ベルト２Ｂ’は、定着ローラ１Ａの周面に沿って周方向に並置されているローラ２Ａ１，２Ａ２に掛け回されており、これらローラ２Ａ１，２Ａ２が、図９に示した構成と同様に、展張部よりも定着ローラ１Ａの回転中心側に位置することにより無端状ベルト２Ｂの展張部が定着ローラ１Ａの周面に押し付けられるようになっている。
【００８９】
図１２に示す構成では、面状発熱体８の表裏両面に無端状ベルト２Ｂ’の内側両面を同時に加熱することができるので、温度の立ち上がりを速くして定着温度への立ち上げを向上させることができる。
【００９０】
次に定着装置の構成部材に関する変形例について説明する。
図１３乃至図１６は、定着部材および加圧部材の構成をそれぞれ示す図であり、これら各図に示されている定着部材あるいは加圧部材は、ベルトで構成されていることを特徴としている。
【００９１】
図１３に示す構成においては、定着部材がベルト（以下、定着ベルト１Ａ’とする）により構成されている。
定着ベルト１Ａ’は、一対のローラ１１，１１’に掛け回され、ローラ１１，１１’を境にして一方の展張面が加圧ローラ１Ｂに当接し、他方の展張面が外部加熱部材２の無端状ベルト２Ｂに当接している。
【００９２】
外部加熱部材２に用いられる無端状ベルト２Ｂは、定着ベルト１Ａ’が掛け回されている一対のローラ１１，１１’の軸間距離よりも長い軸間距離を持たせてローラ２Ａ１，２Ａ２が配置されており、これにより、ローラ２Ａ１，２Ａ２がローラ１１，１１’の周面上で加圧ローラ１Ｂ側に落ち込んだ状態で配置されている。この結果、無端状ベルト２Ｂは、ローラ２Ａ１，２Ａ２の配置位置により定着ベルト１Ａ’に対して密着した状態で接触することができ、この状態で定着ベルト１Ａ’と共に移動することができる。
【００９３】
図１４には、図１３に示した定着ベルト１Ａ’に対して、図１２に示した面状発熱体８’を熱源として用いた構成が示されている。
【００９４】
図１５には、図１３に示した定着ベルト１Ａ’に対して、図１１に示した外部加熱部材２に用いられる無端状ベルト２Ｂ’を用い、その内部には、無端状ベルト２Ｂ’を挟んで定着ベルト１Ａ’と対向する位置に面状発熱体８’を配置した構成が示されている。
図１６には、定着部材ではなく、加圧部材をベルト（以下、加圧ベルト１Ｂ’という）により構成した場合が示されている。
【００９５】
図１３乃至図１６に示された構成においては、定着ベルト１Ａ’若しくは加圧ベルト１Ｂ’は、ポリイミドなどの基材上に厚さ１ｍｍ程度の液状シリコーンゴム、発泡シリコーンゴムからなる断熱層が設けられて構成されている。
【００９６】
上記の各構成では、内部加熱ではなく、定着ベルト１Ａ’に接触する外部加熱部材２の無端状ベルト２Ｂあるいは２Ｂ’により外部から加熱することができるので、定着ベルト１Ａ’の外表面のみの温度を設定すればよい。これにより、内部加熱の場合のような熱容量の大きい部材を対象とすることがないので、定着に必要な温度の立ち上げ時間を短縮することができる。しかも、ベルト自体には断熱層が設けられているので、放熱あるいは熱伝導による熱損失がなく、定着温度への立ち上がりの迅速化に加えて定着温度に維持しておくことができる。
【００９７】
次に、他の実施形態について説明する。
図１７は、第７の実施形態を説明するための図であり、同図に示す実施形態は、定着部材におけるシートの挟持搬送領域出口側近傍にシート剥離手段が設けられていることを特徴としている。
シートの剥離は、定着部材において未定着トナーのホットオフセットなどが原因してシートが定着部材表面に貼り付いたまま定着部材の移動と共に排出位置を外れてしまう現象を回避するために行われる操作であり、図１７５に示す実施形態では、定着ローラ１Ａと加圧ローラ１Ｂとで形成されるシート挟持搬送領域の出口側近傍で定着ローラ１Ａの周面に近接する柔軟性部材からなるシート剥離手段１２が配置されている。
シート剥離手段１２は、定着ローラ１Ａに当接した際にその表面を損傷させない程度の柔軟性を有する薄片からなり、定着ローラ１Ａの周面に貼り付いて移動するシートの先端を起こして移動方向を変化させる機能を有している。
【００９８】
本実施形態においては、仮に定着ローラ１Ａに巻き付いたままのシートがシート剥離手段１２に対向するとシートの先端がシート剥離手段１２によって定着ローラ１Ａの表面から起こされて移動方向を変化されることにより定着ローラ１Ａから剥がされることになる。これにより、定着ローラ１Ａに貼り付いたままのシートが外部加熱部材２に到達した場合の発火などの危険を回避することができる。
【００９９】
シート剥離手段１２としては、図１７に示した特別な構成を用いる代わりに、定着ローラ１Ａの周面に当接して表面温度を検知する温度検知センサ４’（図８参照）を用いることも可能である。
【０１００】
さらに、シート剥離手段を設けることに加えて、定着ローラ１Ａにおけるシートの挟持搬送領域出口と無端状ベルト２Ｂに対峙する加熱領域との間にシートが巻き付いているのを検知可能な巻き付きシート検知手段を設け、巻き付きシートが検知された場合には、定着ローラ１Ａの回転を停止すると共に、その停止までに回転した際の巻き付きシートをシート剥離手段により取り除くようにすることも可能である。この場合の巻き付きシート検知手段としては、反射率などの光学要素を用いたものが用いられる。さらに、定着ローラ１Ａに巻き付いたシートの剥離に失敗したような場合に無端状ベルト２Ｂによる加熱領域に入り込むことを想定して、巻き付きシート検知手段によりシートの巻き付きが検知されると、無端状ベルト２Ｂを定着ローラ１Ａから離間されるようにすることも可能である。なお、上記説明では、帯電−露光−現像−転写−定着からなる電子写真プロセスで説明しているが、図１８で示すようなトナーＴを中間転写体（便宜上、符号Ｈで示す）から紙ではなく定着部材（便宜上、符号Ｐで示す）に転写する電子写真の変形例でも、無端状ベルト２Ｂを外部加熱部材とする本発明が適用できることは明らかである。
【０１０１】
【発明の効果】
以上のような本発明によれば、定着部材の温度低下を防止するとともに定着温度への立ち上がりの迅速化および定着温度を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による定着装置を用いた画像形成装置の模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による定着装置を示す図である。
【図３】図２に示した実施形態における熱源に対する給電制御手順を説明するフローチャートである。
【図４】図３に示した給電制御手順の別の例を示すフローチャートである。
【図５】図２に示した定着装置の構成における一部変形例を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態を説明するための図２相当の定着装置を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施形態を説明するための定着装置を示す図である。
【図８】本発明の第４の実施形態を説明するための定着装置を示す図である。
【図９】本発明の第５の実施形態を説明するための定着装置を示す図である。
【図１０】本発明の第６の実施形態を説明するための定着装置を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に用いられる外部加熱部材の構成部材の一つである無端状ベルトの変形例を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態に用いられる熱源の変形例を説明するための図である。
【図１３】本発明の実施形態に用いられる定着部材およびこの定着部材に対する外部加熱部材の構成に関する変形例を説明するための図である。
【図１４】本発明の実施形態に用いられる定着部材およびこの定着部材に対する外部加熱部材の他の変形例を説明するための図である。
【図１５】図１３，１４に示した定着部材およびこの定着部材に対する外部加熱部材のさらに別の変形例を説明するための図である。
【図１６】図１３乃至１５に示した定着部材および外部加熱部材のさらに別の変形例を説明するための図である。
【図１７】本発明の第７の実施形態を説明するための定着装置を示す図である。
【図１８】本発明が適用される画像形成装置の他の形式を説明するための模式図である。
【図１９】定着装置の従来例を示す図である。
【図２０】定着装置の従来例の他の一つを示す図である。
【図２１】定着装置の従来例のさらに別の一つを示す図である。
【符号の説明】
１　定着装置
１Ａ、１Ａ’　定着部材である定着ローラ
１Ｂ　加圧部材である加圧ローラ
２　外部加熱部材
２Ａ１〜２Ａ３　無端状ベルトが掛け回されるローラ
２Ｂ、２Ｂ’　無端状ベルト
３　熱源
４，４’　温度検知部材
６　熱遮蔽部材
８　接離駆動レバー
１０　接離カム
Ｔ　未定着トナー
Ｓ　シート
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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