(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に円弧状の曲面が形成された回転可能なローラ状又は無端ベルト状の定着部材と、この定着部材に圧接する加圧部材と、を有し、前記定着部材と前記加圧部材が圧接する定着ニップにおいて用紙に所定圧および所定温度を供給して、用紙上のトナー像を溶融して定着させる定着装置において、
前記定着部材に熱を供給する外部加熱部材が前記定着部材に対して接離可能に前記定着部材の外周面に沿って対向配置され、
この外部加熱部材は、前記定着部材と当接する内周面が前記曲面と全面接触する同形状の円弧状の曲面となっており、前記定着部材の回転停止時には、この曲面で前記定着部材と全面接触して熱を供給し、前記定着部材の回転動作時には、前記定着部材から離間した状態で外部から熱を供給することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記定着部材の回転停止又は回転動作を検知する検知手段が設けられ、
前記外部加熱部材は、前記検知手段の検知に基づき、前記定着部材の回転停止の所定時間経過後に当接し、前記定着部材の回転動作開始の所定時間前に離間するよう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】
前記外部加熱部材は、装置全体の電源が遮断された時に、前記定着部材と当接する位置に移動することを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記外部加熱部材は、該外部加熱部材への非通電中は、前記定着部材から離間した位置へ移動することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記外部加熱材は、シート状部材に発熱体を埋設した構成としたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記外部加熱部材は、総厚１ｍｍ以下のシート状に形成したことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
前記外部加熱部材は、変形可能であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の定着装置。
【請求項８】
前記外部加熱部材は、断熱材を有し、この断熱材は、真空中で芯材を被覆加工して形成した真空断熱材であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の定着装置。
【請求項９】
前記請求項１ないし８のいずれかに記載の定着装置を有してい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】
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、またはそれらの複合機などとしての画像形成装置が採用したシート・ＯＨＰフィルム等の記録媒体に画像を記録する電子写真式に用いられる、記録媒体に画像を定着するための定着装置および該定着装置を搭載した画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の定着装置は、立ち上がり時間の短縮化を図ったり、ゼロ・エネルギー待機モード（Zero Energy Standby Mode-ZESM）対応や、省エネルギー化を図ったりするため、スタンバイ時には、熱源（ヒータ）への通電をカットする一方、画像形成時には、その画像形成の開始に合わせて通電して、トナーを定着させる温度に定着ローラなどの定着部材を昇温させている。このため、定着ローラなどの定着部材を、１ｍｍ以下に薄肉化して、温度応答性を向上させ、定着可能となるまでの昇温時間を短縮し、ユーザの使いやすさと省エネルギーを兼ねた仕様としている。
【０００３】
このような構成の場合、定着部材としての定着ローラは、その熱容量が小さいため、転写紙や定着ローラの接触部材への熱移動、ローラ周囲の風の流れなどの影響を受けやすくなる。このため、定着ローラの温度は、その部分によって大きく変化しやすく、温度分布が不均一になりやすい。そこで、定着ローラに温度制御手段をいくつか設置して、温度分布を均一にする方法もあるが、定着ローラの全領域を、各用紙サイズ、各モードに合わせて、満遍なく制御するために必要な個数のヒータ配光や温度検知手段を配置するのは、スペース、コストなどの面から実質的に不可能である。
【０００４】
立ち上がり時間を短縮させる方法としては、補助加熱手段を設ける方法があり、この方法を用いた装置構成としては、外部から直接定着ローラに常時、接触させるタイプの補助加熱手段を設けた定着装置が知られている（たとえば、特許文献１参照。）。また、このタイプの補助加熱手段として、第１の熱源に加えて、電力の供給を受けることによって発熱する第２の熱源を有して定着部材を外部から加熱する外部加熱部材を設け、この外部加熱部材を、定着部材に接して従動回転する回転体である無端ベルトとした定着装置が知られている（たとえば、特許文献２参照。）。さらに、定着ロールの表面と所定の領域で接触して、該定着ロールを外部から加熱する外部加熱ベルトを有し、外部加熱ベルトは、定着ロールに対して接離自在に構成された定着装置が知られている（たとえば、特許文献３参照。）。
【０００５】
また、補助加熱手段ではないが、上記のようにローラ外部から加熱する加熱手段として、常時、定着ローラ表面に接触することにより、該定着ローラ表面を加熱する加熱部材を備えた定着装置が知られており（たとえば、特許文献４参照。）、この定着装置では、定着ローラと加熱部材との接触する部分が、定着ローラ側が凸形状で加熱部材側が該凸形状に倣った凹形状にしている。また、定着ベルトを用いた構成の定着装置において、定着ベルトの閉ループの外に置かれて、例えばハロゲンヒータのような輻射熱放射手段からなるベルト加熱手段と、定着ローラの外側に置かれて、上記と同様な輻射熱放射手段からなるローラ加熱手段とを設けた定着装置が知られている（たとえば、特許文献５参照。）。
さらに、内部に熱源を有した所定の中間転写体上の画像をその表面側から加熱する外部加熱手段としての温度上昇手段を設けた定着装置が知られており（たとえば、特許文献６参照。）、この温度上昇手段は、それ自身が熱源を有してなく、中間転写体に対向配置された所定形状の熱反射部材とされて、中間転写体からの放射熱を反射させる構成としている。
【０００６】
また、立ち上がり時間をさらに短縮させるため、定着ローラの芯金の厚みを薄くして熱容量をさらに小さくした定着装置が提案されているが、この定着装置では、立ち上がり直後の通紙による定着ローラの温度の落ち込みが大きくなるので、定着不良に対する余裕度が低下するという問題が発生している。
【０００７】
そこで、この温度落ち込み防止用として、断熱部材を定着ローラ外周を覆うように配置した構成の定着装置が提案されている（たとえば、特許文献７参照。）。すなわち、この定着装置は、定着ローラ周面の圧接される部分付近を除いた範囲に、該定着ローラからの放熱を遮断する断熱部材を近接して配置した構成とされている。したがって、この定着装置によれば、定着ローラの放熱を大幅に低減できる優れた断熱効果が得られるので、エネルギーの有効利用が可能になるとしている。また、定着ローラに誘導磁束を作用させて定着ローラに直接、熱を発生させる誘導加熱型の定着装置において、定着ローラの内面に接触物を有せず、誘導磁束を発生するコイルと定着ローラとの間に断熱材を設けた構成の定着装置が提案されている（たとえば、特許文献８参照。）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１７５１１９号公報（第１〜２頁、図１）
【特許文献２】特開２００２−３１１７５１号公報（第６頁、図３）
【特許文献３】特開２００４−２３９９５６号公報（第１０〜１１頁、図７）
【特許文献４】特開２００４−５４２２５号公報（第１〜２頁、図１）
【特許文献５】特開２００４−２５８３８２（第９頁、図３）
【特許文献６】特開２００４−１４５２６０公報（第２３〜２４頁、図２９，３０）
【特許文献７】特開２０００−８９５９６号公報（第１〜２頁、図１）
【特許文献８】特開２００３−７６１７２号公報（第３〜４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記した従来構成の定着装置では、それぞれ以下の問題が生じていた。
すなわち、補助加熱部材を定着ローラに接触させたタイプの定着装置では、定着ローラ表層が磨耗するなどの、劣化の原因となり、定着ローラ自体の耐久性が低下することが懸念される。
また、断熱材を用いて定着ローラを覆った構成の定着装置では、温度の落ち込みを防止して省エネルギー化には有効であるが、立ち上がり時間の短縮化には、つながらないという問題があった。
【００１０】
そこでこの発明は、前記のような従来のものが有する問題点を解決し、省スペースでありながら、高速な立ち上がりにも対応できる定着装置および画像形成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】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、外周面に円弧状の曲面が形成された回転可能なローラ状又は無端ベルト状の定着部材と、この定着部材に圧接する加圧部材と、を有し、前記定着部材と前記加圧部材が圧接する定着ニップにおいて用紙に所定圧および所定温度を供給して、用紙上のトナー像を溶融して定着させる定着装置において、前記定着部材に熱を供給する外部加熱部材が前記定着部材に対して接離可能に前記定着部材の外周面に沿って対向配置され、この外部加熱部材は、前記定着部材と当接する内周面が前記曲面と全面接触する同形状の円弧状の曲面となっており、前記定着部材の回転停止時には、この曲面で前記定着部材と全面接触して熱を供給し、前記定着部材の回転動作時には、前記定着部材から離間した状態で外部から熱を供給することを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の定着装置において、前記定着部材の回転停止又は回転動作を検知する検知手段が設けられ、前記外部加熱部材は、前記検知手段の検知に基づき、前記定着部材の回転停止の所定時間経過後に当接し、前記定着部材の回転動作開始の所定時間前に離間するよう制御されること特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の定着装置において、前記外部加熱部材は、装置全体の電源が遮断された時に、前記定着部材と当接する位置に移動することを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の定着装置において、前記外部加熱部材は、該外部加熱部材への非通電中は、前記定着部材から離間した位置へ移動することを特徴とする。
【００２４】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の定着装置において、前記外部加熱材は、シート状部材に発熱体を埋設した構成としたことを特徴とする。
【００２５】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の定着装置において、前記外部加熱部材は、総厚１ｍｍ以下のシート状に形成したことを特徴とする。
【００２６】
請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の定着装置において、前記外部加熱部材は、変形可能であることを特徴とする。
【００２７】
請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載の定着装置において、前記外部加熱部材は、断熱材を有し、この断熱材は、真空中で芯材を被覆加工して形成した真空断熱材であることを特徴とする。
【００３１】
請求項９に記載の発明は、画像形成装置が、前記請求項１ないし８のいずれかに記載の定着装置を有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
この発明は、前記のような構成であるから、省スペースでありながら、高速な立ち上がりにも対応できる。すなわち、外部加熱部材からの熱供給を効果的に行なえるので、外部加熱部材を小型化でき、このため外部加熱部材の省スペース消費化を図りながら、立ち上がり時間の短縮および立ち上がり直後の温度落ち込みを防止できる。
また、外部加熱部材は、前記定着部材の停止時には該定着部材に当接し、該定着部材の動作時には該定着部材から離間しているので、定着部材の回転停止時には、外部加熱部材を当接させて効率よく外部加熱部材から定着部材への熱伝達する一方、定着部材の回転動作時には、定着部材の外周表面への傷を防止すべく外部加熱部材を離間した位置に退避させることができ、外部加熱部材からの熱供給を効果的に行い、立ち上がり時間の短縮および立ち上がり直後の温度落ち込みを防止できる一方、外部加熱部材によって定着部材の表面をキズつけることを皆無とできる。
また、前記定着部材は、外周面に円弧状の曲面が形成され、前記外部加熱部材は、前記定着部材と当接する内周面が前記曲面と全面接触する同形状の円弧状の曲面となっており、前記定着部材の回転停止時には、この曲面で前記定着部材と全面接触して熱を供給し、前記定着部材の回転動作時には、前記定着部材から離間した状態で外部から熱を供給するので、外部加熱部材を当接させた時に両部材の接触面積を増やすことができ、これによって効率よく、また、部分的な温度斑を生じさせること無く、熱伝達を行わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
この発明の第１の実施形態を図面により説明する。図１は、この第１の実施形態の定着装置を搭載した画像形成装置の全体構成を示す概略正面図であり、図２（ａ）は、この画像形成装置内の所定箇所に設置された定着装置付近を示す拡大図であり、図２（ｂ）は、定着ユニットの主要な内部部材を主体に示す断面図である。
【００３４】
すなわち、図１に示すように、この画像形成装置は、原稿の原稿面から画像を読み取って所定用紙に複写画像を形成するモノクロ複写機であり、この複写機１は、原稿画像に基づいて所定に画像形成処理する画像形成装置本体２と、この画像形成装置本体２を載置して該装置本体２にシート・ＯＨＰフィルムなどの記録媒体である用紙Ｓを１枚ずつ供給する給紙装置３と、画像形成装置本体２上に取り付けられ原稿画像を読み取ってこの原稿画像情報を該画像形成装置本体２に送出する原稿読取り装置４とを有し、画像形成装置本体２の上部には排紙トレイ９が設置され、給紙装置３から排紙トレイ９に至るまで用紙Ｓを移動させる経路として搬送路Ｒ１を、いくつかの搬送コロ対などによって形成した用紙搬送手段が設けられ、この搬送路Ｒ１の大部分は、略垂直方向に延在されている。
【００３５】
この画像形成装置本体２内は、その搬送路Ｒ１の途中に、感光体ユニット１０と定着装置１１とが順次配置されて設置されており、この搬送路Ｒ１上を搬送されてくる用紙Ｓに対して、感光体ユニット１０が、その生成したトナー像を転写し、そして、定着装置１１が、その転写されたトナー像を用紙Ｓに定着して、トナー像が定着された用紙Ｓを、搬送路Ｒ１の末端に位置した排紙トレイ９に排出するようにしている。
【００３６】
感光体ユニット１０は、像担持体である単一のドラム状感光体１０Ａを有し、この感光体１０Ａは、所定径の円筒形状に形成され、水平軸を中心にして回転可能に支持されている。この感光体１０Ａは、感光体ユニット１０か画像形成装置本体２かのいずれかに設けたモータなどの駆動源から回転駆動力が伝達されて、所定の回転方向に安定した一定速度で回転駆動されるようになっている。また、感光体ユニット１０の周囲かつ左回り方向に進む順序で、現像装置１２と転写装置１３と感光体クリーニング装置１８と除電装置と帯電装置１４とが配置され、感光体１０Ａの反時計回りの回転方向におけるその１回転の範囲内に、これらの各装置１１〜１４それぞれによって、その上流から下流に渡って順次、現像位置、転写位置、クリーニング位置、除電位置、帯電位置が設定され、さらに、帯電位置と現像位置との間には、潜像形成位置が設定され、この潜像形成位置に所定のレーザ光を照射して、画像情報に応じた不可視の潜像を書き込むための露光装置４７が、感光体ユニット１０からやや離れた斜め下方に配置されている。そして、感光体１０Ａが所定に反時計方向に回転駆動されるとともに、この感光体１０Ａの回転に同期して各装置１２〜１４、および露光装置４７が、それぞれ所定に連係した協働動作して、一連の画像形成処理を実行するようにしている。
【００３７】
すなわち、現像装置１２は、その表面からトナー粒子を放射状に立設させたトナーブラシを生成する現像ローラなどの適宜の構成を有し、感光体１０Ａ表面上の所定箇所に生成され該感光体１０Ａの回転に伴い周上を移動して現像位置を通過する潜像に対して、トナーブラシ先端のトナー粒子を付着させ、該不可視の潜像をモノクロトナー像で可視像化するようにしている。
転写装置１３は、略上下方向に所定に離間させて対向配置された２つの支持ローラ１５，１６とこれらの支持ローラ１５，１６に張架された転写ベルト１７とで構成され、感光体１０Ａ外周表面上のトナー像を用紙Ｓに転写し、この未定着なトナー像が転写された用紙Ｓを上方に搬送するようにしている。すなわち、下方の支持ローラ１５は、その転写ベルト１７を巻回した部分が、感光体１０Ａの略右斜め下方箇所に圧接されて、感光体１０Ａ表面と転写ベルト１７とが接した箇所に、転写位置が設定されている。また、上方の支持ローラ１５は、定着装置１１の導入口の手前に配置されている。
【００３８】
感光体クリーニング装置１８は、感光体１０Ａ上のクリーニング位置に、その先端のブレードエッジが所定圧を確保して当接するように構成された図示しないブレード材か、同クリーニング位置に接して感光体１０Ａの回転に従動回転する回転ブラシかのいずれか、または両方の構成を有し、転写後の感光体１０Ａ表面に残留したトナーや異物などを除去するようにしている。
除電装置は、所定強度の発光が可能なランプを主体に構成されており、このランプから除電位置に、除電用の光を照射して、該除電位置を通過する感光体１０Ａ表面上の帯電状態を解除し、転写後の感光体１０Ａの表面電位を初期状態に復帰させるようにしている。
【００３９】
なお、同図中の２０は、所定量の新品トナーを収容したトナーボトルなどのトナー収納容器であり、このトナー収納容器２０から現像装置１２まで、図示しないトナー搬送経路が形成されており、現像装置１２が該現像装置１２内のトナーを現像用に消費して不足した場合には、トナー収納容器２０から新品トナーを現像装置１２に補充するようにしている。
【００４０】
画像形成装置本体２の下には、読み取る原稿のサイズに応じて自動的に、またはユーザの手動設定によって用紙サイズを択一的に選択可能にした給紙装置３が設けられている。すなわち、この給紙装置３は、複数の給紙カセット６１，６１を多段に配置して収納し、各給紙カセット６１，６１には、それぞれ各種サイズおよび用紙搬送方向に対して縦横の向きにした用紙Ｓが、複数枚積層して収納されている。なお、６２は、給紙カセット６１に積層された用紙Ｓのうち、常時、最上部に位置した用紙Ｓに接して、該用紙Ｓだけをピックアップできるように構成された給紙ローラであり、６３，６４は、給紙ローラ６２が２枚以上ピックアップした場合に１枚に分離して送給するように構成された分離ローラ対である。
【００４１】
原稿読取り装置４は、その読取り装置本体４Ａの上面における所定範囲がコンタクトガラス５７で形成され、同読取り装置本体４Ａ内に、コンタクトガラス５７面上の所定範囲を走査対象にして光学的に画像を読み取って取得する読取り手段が収納され、この読取り手段は、少なくとも、第１走行体５３、第２走行体５４、結像レンズ５５、読取りセンサ５６から構成されている。また、コンタクトガラス５７をカバーした閉止位置と開放した開放位置に開閉可能に構成された原稿押さえ板５８が、読取り装置本体４Ａの上面に設置されている、すなわち、この原稿押さえ板５８は、コンタクトガラス５７よりも大きな縦横寸法が確保され、その一端が図示しないヒンジで読取り装置本体４Ａの上面に枢支されている。
【００４２】
このように構成された複写機１では、原稿をコピーするとき、原稿読取り装置４の原稿押さえ板５８を、その閉止位置から開放位置に、ユーザが手動で開いて、原稿読取り装置４のコンタクトガラス５７上に原稿をセットし、次に原稿押さえ板５８を閉じる方向に手動操作し、この原稿押さえ板５８によって、コンタクトガラス５７上にセットした原稿を上方から押える。すなわち、これによって、原稿面を正確に読取り可能なように、コンタクトガラス５７に原稿を密着させて平面状に広げ、かつ同ガラス５７上に原稿を固定する。
【００４３】
そして、複写機１にあらかじめ備えられた図示しない操作画面部に設置されたスタートスイッチをユーザがオン操作すると、直ちに原稿読取り装置４の読取り動作が開始され、図示しない駆動機構によって第１走行体５３および第２走行体５４が走行される。そして、第１走行体５３の光源から光が原稿に向けて照射され、この原稿面からの反射光が第２走行体５４に向かい、この反射光が第２走行体５４のミラーで反射されて結像レンズ５５を介して光学的な読取りセンサ５６に入力され、この結果、読取りセンサ５６によって、原稿面の画像などが読み取られる。
【００４４】
また、上記したようにスタートスイッチがオン操作されると、感光体ユニット１０の感光体１０Ａが回転を開始して、その感光体１０Ａ上に、読み取った原稿画像に基づき、トナー像を形成する動作を開始する。すなわち、感光体１０Ａの回転に伴って該感光体１０Ａ外周表面の所定箇所が、順次、帯電装置１４，露光装置４７，現像装置１２，転写装置１３，感光体クリーニング装置１８，除電装置がそれぞれ設定した各位置を通過して、順次、所定の帯電状態に帯電され、潜像が生成され、トナー像に可視像化され、用紙Ｓに転写されてから、残留トナーが除去され、帯電状態が解除されて１サイクルが完了し、形成する画像サイズに応じて、回転方向における外周表面の所定長さの範囲にトナー像を生成するように、そのサイクルが所定に持続される。
【００４５】
他方、上記したスタートスイッチの押下により、給紙装置３内の自動または手動選択された用紙Ｓを収納した給紙段の給紙ローラ６２が回転駆動され、この段の給紙カセット６１から用紙Ｓが繰り出され、この用紙Ｓが分離ローラ６４により１枚に分離されて給紙路Ｒ１に搬送される。この用紙Ｓは、搬送コロなどによって画像形成装置本体２内の搬送路Ｒ１上を略上方に向けて搬送され、レジストローラ２１に突き当たって一旦停止する。他方、手差し給紙の場合には、手差しトレイ６７上にセットされた用紙Ｓが、まず手差しトレイ用の給紙ローラ６２の回転により繰り出され、次に同手差しトレイ用の分離ローラ６３，６４によって１枚に分離されて手差し給紙路Ｒ２に搬送され、この手差し給紙路Ｒ２から給紙路Ｒ１に搬送され、最後にレジストローラ２１に突き当たって一旦停止する。
【００４６】
そして、レジストローラ２１は、回転駆動された感光体１０Ａ上のトナー像の相対移動に合わせた正確なタイミングで回転を開始し、一旦停止した用紙Ｓを転写位置に送り込む。この結果として、この用紙Ｓ上に転写装置１３によりトナー像が転写される。
【００４７】
未定着なモノクロトナー画像が転写された用紙Ｓは、搬送路Ｒ１の一部を形成した転写装置１３の転写ベルト１７によって定着装置１１へ搬送され、この定着装置１１が所定に熱と加圧力と加えることにより画像が用紙上に定着される。このようにして画像が定着された用紙は、切換爪３４により排紙トレイ９に至る搬送路Ｒ１にガイドされ、排出ローラ３５〜３８により排紙トレイ９上に排出されて、排紙トレイ９上にスタックされる。
【００４８】
また、ユーザの設定入力によって、両面コピーモードが選択されているときには、片面に画像を定着した用紙Ｓを切換爪３４により用紙反転装置４２側に搬送し、この用紙反転装置４２内に、所定の配置した複数のローラ６６対や図示しないガイド部材によって、あらかじめ所定に形成した反転搬送路Ｒ３上を往復移動させて、用紙面の上下向きを反転させてから、感光体ユニット１０よりも手前に位置した箇所から搬送路Ｒ１に復帰させ、この搬送路Ｒ１上を搬送されて再び転写位置へ導かれ、今度は用紙Ｓの裏面に画像を転写し定着した後に、排出ローラ３５〜３８によって排紙トレイ９上に最終的に排出される。
【００４９】
次に、定着装置１１の構成を説明する。定着装置１１は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、該定着装置１１の外形状を形成した定着装置筐体７０内に、水平軸を中心にして回転可能に支持され所定に回転駆動される定着部材としての加熱ローラ３１と、この加熱ローラ３１に略水平方向に対向配置されて所定圧を確保して接するようにして回転可能に支持された加圧ローラ３２とを主体に構成され、これらの加熱ローラ３１および加圧ローラ３２が接したニップ部を、所定圧および所定温度を確保した定着位置に設定するようにしている。すなわち、定着位置としてのニップ部を、通過する用紙Ｓに、所定圧および所定温度を供給して、該用紙上のトナー像を溶融して定着させるようにしている。
【００５０】
加熱ローラ３１は、少なくともその外形状が所定径の円筒形状に形成され、略水平姿勢で回転可能に支持され、図示しないモータなどの駆動源からの回転駆動力が伝達され、同図中の反時計方向に一定速度で回転駆動されるように構成されている。すなわち、加熱ローラ３１は、その図示しないローラ軸が、図示しない軸受けに回転可能に支持され、定着装置筐体７０内における、その回転中心位置は不動に固定されている。
【００５１】
加圧ローラ３２は、加熱ローラ３１の径よりも所定に小さい径の円筒形状に形成され、加熱ローラ３１に対して略水平方向に対向配置され、加熱ローラ３１と同様に、略水平姿勢で回転可能に、かつ少なくとも、該加熱ローラ３１に近づく方向に変位可能に支持されるとともに、該方向に押圧され付勢されている。
【００５２】
より詳細には、加圧ローラ３２は、少なくとも、所定の範囲内で加熱ローラ３１に近づく方向に変位可能なように図示しない軸受けによって軸支され、かつ、押圧レバー２６によって、該方向に押圧されている。
【００５３】
すなわち、この押圧レバー２６は、略上下方向に所定長さ延在された所定形状に形成され、その下端が、定着装置筐体７０に固定された支持軸２７に、揺動可能に支持されるとともに、その上端が、引っ張りバネ２５の一端に接続されており、この引っ張りバネ２５は、その他端が、定着装置筐体７０に固定され、その自然長よりも長くなるように展設された状態で設けられている。したがって、押圧レバー２６は、引っ張りバネ２５の張力によって、支持軸２７を中心にして、図中の左回り方向に付勢され、その中間が加圧ローラ３２の所定箇所に接して、加圧ローラ３２を加熱ローラ３１に近づく方向に押圧し付勢する。このため、加圧ローラ３２は、所定圧を確保して、常時、加熱ローラ３１に接することになる。
【００５４】
また、定着装置筐体７０には、定着位置に対応したその下面の箇所に、搬送路Ｒ１上を搬送される用紙Ｓを通過可能なスリット状に開口された導入口７１が形成される一方、定着位置に対応したその下面の箇所に、同用紙Ｓを通過可能なスリット状に開口された排出口７２が形成され、搬送路Ｒ１の一部として、導入口７１から定着位置を経由して排出口７２に至る経路が、定着装置筐体７０に形成されている。
【００５５】
なお、図２（ａ）中の７４は、加圧ローラ３２に接して従動回転するクリーニングローラなどの清掃部材を有して適宜構成されたクリーニング装置であり、定着後の加圧ローラ３２外周面をクリーニングするようにしている。すなわち、このクリーニング装置は、その清掃部材によって、定着後の外周面に残留したトナーや付着した紙粉などの異物を除去するように構成されている。
また、同図中の７５は、加熱ローラ３１の外周面の所定箇所に、所定圧を確保して接するように配置された分離爪であり、定着処理した用紙Ｓが、加熱ローラ３１に巻きつくことを防止するようにしている。すなわち、この分離爪７５は、その中間が定着装置筐体７０に軸支された略Ｌ字状の所定形状に形成され、その爪先端が、加熱ローラ３１の外周面における回転方向において定着位置よりも下流側で排出口７２に対応した位置よりも上流側の箇所に接するように配置されており、かつ、その基端が、展設された引っ張りバネ７６の一端に接続されており、このバネ張力によって、その中間軸を中心にして図中の右回り方向に付勢されている。
【００５６】
さらに、７７，７７は、搬送路Ｒ１の適宜箇所に近接して設置された用紙ジャムを検出するための用紙ジャムセンサであり、この用紙ジャムセンサは、非接触に対象物の検出が可能な光学的なセンサなどが用いられ、それぞれセンサは、それぞれの所定箇所を検出範囲に設定して設置されており、用紙Ｓの搬送動作中には、搬送路Ｒ１上における該箇所での用紙Ｓの存否を検出して、該箇所に用紙Ｓが停止して用紙ジャムが生じたことを判別できるようにしている。
また、加熱ローラ３１の近傍箇所には、該加熱ローラ３１の表面温度を検出する接触式または非接触式の図示しない温度センサが配置され、この温度センサは、少なくとも画像形成装置の電源投入中には、常時、加熱ローラ温度を検出しており、この検出した加熱ローラ温度に基づき、加熱ローラの温度制御を可能にしている。
【００５７】
そして、この第１の実施形態の定着装置１１は、図２（ａ）、特に図２（ｂ）に示すように、加熱ローラ３１の外周面状に沿って一定の隙間を空けて外部加熱部材１０１が、凹形状に配置され、この外部加熱部材１０１は、加熱ローラ３１に対して任意に接離可能に構成されている。
【００５８】
すなわち、外部加熱部材１０１は、基本的に、加熱ローラ３１の外周面に沿うように所定形状に変形されて、取り付けられている。
より詳細には、外部加熱部材１０１は、所定形状に変形させて取り付けられたうえで、可動筐体１３０と加熱ローラ３１との間に配置しただけではなく、その形状を維持したまま、可動筐体１３０と加熱ローラ３１との間の所定範囲内で、加熱ローラ３１に当接した当接位置および分離した分離位置のいずれかを選択可能に移動できるように構成されている。
【００５９】
すなわち、可動筐体１３０には、樹脂部材１４０が取り付けられており、この樹脂部材１４０に直接、外部加熱部材１０１および断熱材１２０が取り付けられている。
より詳細には、可動筐体１３０は、定着装置１１の外形状を所定に形成したケーシングとしての定着装置筐体７０内に収納可能で所定の剛性強度を確保したフレーム部材とされ、この可動筐体１３０には、合成樹脂材料から所定形状に形成した樹脂部材１４０が固着されている。すなわち、この樹脂部材１４０は、たとえば板状に形成され、その加熱ローラ３１に対面した側の周縁形状が、加熱ローラ３１の外周面に応じた外方に対して凹部となる略円弧状の形状に形成され、この周縁端面を外部加熱部材１０１の取り付け周面としている。なお、加熱ローラ３１の軸長手方向に所定の間隔を設けて、このように形成された樹脂部材１４０が複数、配列されている。そして、この樹脂部材１４０の取り付け周面に、断熱材１２０を介して外部加熱部材１０１が取り付けられ、これらの断熱材１２０および外部加熱部材１０１はその厚さ方向に取り付け周面に沿った形状に変形され、加熱ローラ３１の外面形状に応じた、外方に対して凹部となる略円弧状の形状となる。換言すれば、外部加熱部材１０１が、成形部材としての樹脂部材１４０に取り付けられており、この取り付け過程で、少なくとも、外部加熱部材１０１は、加熱ローラ３１の全体外形状のうち外部加熱部材１０１に対面した外形状としての凸形状の表面に、沿った凹形状に変形されることになる。
【００６０】
また、外部加熱部材１０１は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、シート状部材である耐熱樹脂シート１０２の中に発熱体１０３を埋め込んだ構成としており、この耐熱樹脂シート１０２は、ポリイミド・フィルムなどを材料に用いて、加熱定着温度に耐えられる充分な耐熱性が確保され、少なくとも、取り付けられる前のその単体の状態では、略長方形状で厚さ０．５〜１ｍｍ程度のシート状に形成されている。また、この発熱体１０３の電極部分には端子を圧着させて設けている。すなわち、発熱体１０３における電極部分に該当する箇所には、外部端子が圧着によって結合され、この発熱体１０３に電気的に接続された外部端子が、所定長さを確保して外部加熱部材１０１から延在されている。そして、これらの外部端子が、定着装置本体側または画像形成装置本体側の図示しない電源に配線接続されて、発熱体１０３に適宜、発熱用の電力を供給し給電している。
【００６１】
この発熱体のタイプとしては、樹脂シート面の全域に配置した面状発熱体と、樹脂シート内に線状に発熱体を配線した線状面状発熱体とがある。
発熱体１０３は、その抵抗値が、定着に必要な温度に応じた、あらかじめ所定値に設定されており、この設定された値によって規定された一定の温度にその発熱温度が到達すると、それ以上の温度上昇をすることはない電熱体とされている。したがって、この発熱体１０３の温度を管理するための、サーモスタット、温度ヒューズ、および温度コントローラを不要にしている。このため、発熱体１０３の温度制御に必要な各種の電気的な構成部品を削減できる。この結果、構成が簡素化され、部品点数の削減による低コスト化や、メンテナンス性、信頼性の向上が図れる。
【００６２】
図３（ａ），（ｂ）には、それぞれ線状面状発熱体の配線の例を示す。図３（ａ）では発熱体全体を同時に発熱させるようにした構成例で、図３（ｂ）は中央部と端部との２つの発熱部分に分割した構成例である。すなわち、図３（ｂ）の構成例では、その中央部だけを発熱させるか、その中央部および該中央部の両脇に位置した残余の端部をすべて発熱させるかの、いずれかを選択可能に構成されている。
【００６３】
より詳細には、前者の構成例は、発熱体１０３として、１本の抵抗発熱線を用いて、樹脂シート１０２の幅方向における一方の片側半分を、その長手方向に蛇行しながら所定長さ前進して、折り返し、他方の片側半分を、長手方向における逆方向に蛇行しながら同長さ前進した配線パターンとされ、この樹脂シート１０２上の両端部には、それぞれ外部端子が圧着されて電気的に接続され、これらの外部端子を介して給電されている。
【００６４】
後者の構成例は、発熱体１０３として、互いに独立して個別に通電可能な２本の抵抗発熱線１０３ａ，１０３ｂを用いており、この一方の抵抗発熱線１０３ａは、樹脂シート１０２の長手方向における所定長さの中央部において、該樹脂シート１０２の幅方向のほぼ大部分を蛇行しながら前進し、該中央部以外は同幅方向の片側を前進した配線パターンとされるとともに、他方の抵抗発熱線１０３ｂは、中央部以外の該樹脂シート１０２の幅方向のほぼ大部分を蛇行しながら前進し、中央部においては同幅方向の片側を前進した配線パターンとされ、この樹脂シート１０２上におけるそれぞれの抵抗発熱線１０３ａ，１０３ｂの両端部には、それぞれ外部端子が圧着されて電気的に接続され、これらの外部端子を介してそれぞれ個別に給電されている。したがって、両抵抗発熱線１０３ａ，１０３ｂは、樹脂シート１０２上で重なったり交差したりすることなく、かつ、一方の抵抗発熱線１０３ａが外部加熱部材１０１の中央部の領域を担当して、他方の抵抗発熱線１０３ｂが該中央部の両脇の部分領域を担当して、それぞれ発熱可能に配置されている。
【００６５】
このように配置した後者の構成例によれば、発熱部分を分割することにより、通紙サイズに合わせて発熱部分を切り替えることが可能となる。すなわち、小サイズの用紙Ｓを加熱定着する場合には、この小サイズ用紙に応じて、外部加熱部材１０１としての発熱部分を小さくし、その中央部を担当した一方の抵抗発熱線１０３ａに通電すれば済むので、省電力化が図れる。他方、大きなサイズの用紙Ｓを加熱定着する場合には、発熱部分を大きくし、両方の抵抗発熱線１０３ａ，１０３ｂに通電して、その中央部および両脇部分を同時に発熱させる。
【００６６】
なお、この後者の構成例では、２分割構成としたが、通紙サイズに合わせて発熱部分の分割数を増やしてもよい。すなわち、定着対象の用紙Ｓのサイズや、通紙方向の用紙Ｓの向きによって規定される通紙サイズ数に応じて、外部加熱部材１０１上の発熱領域を、より多段階に分割してもよい。したがって、この発熱領域を多段階に分割した構成では、通紙サイズにより適合させた発熱領域を確保でき、より省電力化が図れる。すなわち、通紙サイズによって規定された用紙領域の大きさに対して、発熱領域の大きさを一致させるように、より細かく適合させることが可能となる。このため、加熱定着に供されない部分を担当した各抵抗発熱線への通電を省いて、消費電力を削減し、より省電力化が図れる。
【００６７】
また、同図２（ａ）、（ｂ）に示されるように、外部加熱部材１０１には、加熱ローラ３１と反対側に断熱材１２０が配置されており、この断熱材１２０は、外部加熱部材１０１の反対側表面を覆うように接触している。
【００６８】
すなわち、外部加熱部材１０１における、加熱ローラ３１と反対側の外周面は、その全域が、断熱材１２０で覆われており、外部に露出されていない。したがって、外部加熱部材１０１からの発熱は、効率的に加熱ローラ３１に向うことになる。より具体的には、外部加熱部材１０１からの発熱は、その加熱ローラ３１から離れる方向に向う伝熱が、断熱材１２０によって遮断される、つまり外部加熱部材１０１のその背面側で放熱現象が生起しにくくしているので、結果的に、その発熱量の大部分が、加熱ローラ３１に近づく方向に向うことになり、このため効率的に加熱ローラ３１の加熱に供されることになる。
【００６９】
より詳細には、この断熱材１２０は、その内部に芯材を有し、この芯材を真空中でラミネートフィルムによって封止加工した真空断熱材の構成とされている。すなわち、外部加熱部材１０１における加熱ローラ３１に対面しない背面側つまり外周面側は、少なくとも、その全域が断熱材１２０で覆われており、この断熱材１２０は、その内部に芯材１２１を有し、この芯材１２１をラミネートフィルムなどの被覆部材１２２（以降、単にラミネートフィルムと称する）を用いて真空中で被覆加工した真空断熱材の構成としている。
【００７０】
図４に示すように、芯材１２１は、発泡ウレタン等の多孔質構造体やシリカ等を含む粉末材料などが用いられ、真空度１〜２００Ｐａの環境条件下で、密閉されている。すなわち、芯材１２１は、その周囲からの大気圧に耐えられる程度の強度が確保された材料を用いて、中実構造ではなく、その内部に多数の小室を有して該材質自体が柔軟な変形が可能な発泡ウレタン等の多孔質構造体か、所定粒径の粉末粒子間に多数の空隙を有した多孔質性状の構造とされて、外部加熱部材１０１の外形寸法と同様な略長板状に形成されており、いずれにしても、その厚み方向に柔軟に変形可能に構成されている。ラミネートフィルム１２２は、上記の真空度と大気圧との圧力差に耐久可能で、外気の透過を阻止できるガスバリアー特性を有した薄膜状に形成されている。そして、断熱材１２０は、芯材１２１を、真空条件下でラミネートフィルム１２２によって被覆して密閉した構成としており、その内部空間のうちの芯材１２１以外の体積部分が真空状態に保持され、つまり内部空間の全域で均一な真空状態が確保されている。
【００７１】
したがって、このように構成された断熱材１２０によれば、その断熱作用が、材料自体の断熱特性よりも、真空断熱作用を主体にしているので、充分な断熱性を確保したうえで、断熱材１２０の薄肉化および軽量化が可能となる。このため、この薄肉化した断熱材１２０を、定着装置内の限られた空間内に必要最小限のスペースを消費して配置することができる。この結果、定着装置１１の大型化を招くことなくその外形状を維持でき、この定着装置１１を搭載する画像形成装置内において省スペース化を達成することができる。
【００７２】
他方、発熱源としての外部加熱部材１０１上における、加熱ローラ３１に対面しない外周面に直接、真空構造の断熱材を設けているので、該外周面から可動筐体１３０の内壁に至る最短径路上を進む熱の遮断が可能となる。すなわち、加熱ローラ３１側に対面した内周面からの放熱は、加熱ローラ３１に伝達され、謂わば該加熱ローラ３１自体に遮られることになる。このため、この断熱材１２０による断熱は、より効果的となる。
【００７３】
特に、可撓性を有した発泡ウレタン等や、流動性を有した粉末材料を用いて形成した芯材１２１を、薄膜状のラミネートフィルム１２２で被覆した構成としているので、断熱材１２０は、高い柔軟性が確保される。したがって、その内部に真空状態を維持しながら、外部加熱部材１０１の外周面形状に合わせて、断熱材１２０を変形できる。したがって、断熱材１２０と外部加熱部材１０１との間に空気層を介在させることなく、両部材１０１，１２０を均一な面状に密着させることができる。このため、高い断熱効果を得ることができる。すなわち、外部加熱部材１０１の背面に対して、断熱材１２０による断熱効果が、その接触面の全域で一様に均一化されることになる。したがって、単なる断熱効果だけではなく、外部加熱部材１０１から加熱ローラ３１へのより面状に均一な高い放熱効果を得ることが期待できる。
【００７４】
次に、外部加熱部材１０１を所定に接離位置に移動させる可動構成を説明する。すなわち、図５（ａ）に示すように、外部加熱部材１０１は、つまりこの外部加熱部材１０１を保持した可動筐体１３０は、加熱ローラ３１側へ近づく方向に、スプリング１３１等の付勢手段によって付勢されており、この付勢手段による付勢力に抗して、外部加熱部材１０１を離れる方向に移動させるための移動手段を設けた構成としている。すなわち、この移動手段は、例えば偏芯コロ１３２を設け、この偏芯コロ１３２を図示しないモータ等によって回転させて、これによって、外部加熱部材１０１を離れる方に移動させる構成としている。
【００７５】
より詳細には、外部加熱部材１０１を保持した可動筐体１３０は、たとえば図示しないガイド部材によって、同図中の左右方向にスライド移動可能に支持または保持されている。そして、この可動筐体１３０における加熱ローラ３１に対面しない側としての、図中の左側に示される背面側には、圧縮されたスプリング１３１がそのスプリング１３１の自由端が可動筐体１３０に接した状態で、設置されている。したがって、このスプリング１３１の弾性復帰力によって、可動筐体１３０の背面が押圧され、可動筐体１３０および外部加熱部材１０１が、加熱ローラ３１に近づくように付勢されている。
【００７６】
これに対して、この可動筐体１３０の前面側には、この前面にその外周面が接した偏芯コロ１３２が設置され、この偏芯コロ１３２は、任意角度位置に回転可能に構成されている。すなわち、この偏芯コロ１３２は、その外形状が所定板厚を確保した略楕円形状に形成され、その偏芯した箇所が軸に固着されており、この軸は図示しないモータ等によって正逆方向かつ任意の角度回動できるように構成されている。したがって、偏芯コロ１３２は、所定に回動されて、任意の角度位置に停止する。このため、この停止した角度位置に応じて、謂わば枠状部材に対する偏芯コロ１３２の突出量が増減され、つまり偏芯コロ１３２の最大径と最小径との差に基づく長さの範囲内で、水平方向における偏芯コロ１３２の外周面が可動筐体１３０の前面に接する位置が左右に移動する。この結果、可動筐体１３０および外部加熱部材１０１が、加熱ローラ３１と任意に接離可能となる。
【００７７】
なお、外部加熱部材１０１の移動手段は、上記の偏芯コロ１３２を回転させて、外部加熱部材１０１側への偏芯コロ１３２の突出量を調節することにより外部加熱部材１０１つまり外部加熱部材１０１を保持した可動筐体１３０を移動させるためのモータなどの回転方向の駆動力を出力するアクチュエータであってよく、可動筐体１３０に直接的に接して押圧または引っ張って移動させるソレノイドなどの突出または縮退方向の駆動力を出力する駆動源であってもよい。
【００７８】
このように、偏芯コロ１３２の回転角度位置を所定に設定することにより、加熱ローラ３１との距離を自在に変えることができる。すなわち、固定位置で回転駆動される加熱ローラ３１に対して、外部加熱部材１０１を所定範囲、移動可能にしたので、両部材３１，１０１間の距離を自在に変更できる。つまり、両部材３１，１０１が接触したゼロ距離を含めて、距離を自在に変更できる。
【００７９】
次に、このように構成された第１の実施形態の定着装置１１の動作を説明する。
すなわち、通常の画像形成時には、加熱ローラ３１は用紙Ｓに定着用の熱を与えながら回転動作するので、外部加熱部材１０１は、該加熱ローラ３１に傷をつけない位置まで退避し、図５（ａ）に示される、この退避した状態で、つまり非接触な状態で、輻射熱によって加熱ローラ３１へ熱伝達し、加熱ローラ３１が用紙Ｓに与えた熱を、加熱ローラ３１に補充するようにしている。換言すれば、用紙Ｓが給紙され搬送された画像形成中の場合に、外部加熱部材１０１は、このように輻射熱を主体にした熱伝達によって、少なくとも、加熱ローラ３１が用紙Ｓに接して定着用に与えた分の熱を、加熱ローラ３１に補充するようにしている。
【００８０】
他方、画像形成動作が終了した後には、加熱ローラ３１は停止し、次の動作に備え所謂予熱モードへ入る。この予熱モードでは、一定の温度を維持させる必要があるため、前記加熱ローラ３１停止後に外部加熱部材１０１を、図５（ｂ）に示すように、加熱ローラ３１に当接させて、直接的に熱伝達させるようにしている。すなわち、外部加熱部材１０１を当接する方向に移動させて、両部材３１，１０１を直接的に接触させ、高い熱伝達効率が得られるようにしている。
【００８１】
以上説明したように、この第１の実施形態の定着装置によれば、外部加熱部材から定着部材としての加熱ローラへの熱供給を非接触かつ効果的に行えるので、立ち上がり時間の短縮および立ち上がり直後の温度落ち込みを防止できるとともに、加熱ローラの表面をキズつけずに済む。すなわち、立ち上がりの前である加熱ローラの停止時には、外部加熱部材を加熱ローラに当接させているので、両部材の直接接触による高い熱伝達効率が得られて、立ち上がり時間を短縮できる。そして、立ち上がり直後の定着時つまり用紙が搬送され通紙される場合には、加熱ローラに対して所定間隙距離を確保して該加熱ローラの周方向に所定長さの面状に広がるように設けた外部加熱部材から、非接触に熱供給しているので、通紙によって定着用に消費される熱を効率的に補充でき、このような立ち上がり直後の通紙による加熱ローラの温度の落ち込みを防止できる。また、加熱ローラに対して外部加熱部材から非接触に熱供給しているので、両部材が接したことに起因した定着ローラ表層が磨耗するなどの劣化現象を皆無にでき、定着ローラ自体の耐久性を低下させずに済む。他方、このように外部加熱部材は、効果的に熱供給できるので、外部加熱部材を小型化でき、このため外部加熱部材の省スペース消費化が図れる。
【００８２】
また、定着装置は、可動筐体を有し、少なくとも、外部加熱部材は、可動筐体に取り付けられているので、定着装置の組み立てが容易になり、また定着装置の使用中のメンテナンスが容易にできる。すなわち、外部加熱部材を可動筐体に取り付けた上で、定着装置本体内に収納すればよいので、容易に組み立てられる。そして、特に外部加熱部材は、変形可能な構成とされ、かつ可動筐体は、成形部材としての樹脂部材を有し、この樹脂部材を介して外部加熱部材が可動筐体に取り付けられているので、あらかじめ所定形状に外部加熱部材を成形することなく、この取り付けの際に、外部加熱部材が、樹脂部材によって変形されて取り付けられことになる。このため、外部加熱部材を変形処理するための専用工程を不要にできる。他方、外部加熱部材に故障などの不具合が生じた場合には、外部加熱部材が取り付けられた可動筐体を定着装置から外して、新品の外部加熱部材が取り付けられた可動筐体に交換すれば済む。したがって、このように修理交換が容易にでき、定着装置の熱源についてのメンテナンス性を向上できる。
【００８３】
次にこの発明の第２の実施形態を説明する。なお、上記の第１実施形態と同一の構成部材には、同一の符号を付して、説明を省略または簡略化することにする。すなわち、特に記載しないが、この第２の実施形態で説明しない構成、つまり定着装置の構成やその制御などは、上記の第１実施形態と同一とされている。
【００８４】
上記の第１の実施形態で説明したように、外部加熱部材１０１は、加熱ローラ３１に対して接離可能に構成されており、これに対して、この第２の実施形態の定着装置１１では、当接時の熱伝達効率を、より高めるようにしている。
【００８５】
すなわち、加熱ローラ３１がその回転動作を停止した状態下での外部加熱部材１０１が加熱ローラ３１に接触した状態では、外部加熱部材１０１と加熱ローラ３１との間に生じる当接部分の熱伝達は効率的かつ急速であるが、両部材３１，１０１の間に空気層が微小にでもあると、この微小な部分での熱伝達効率は極めて低下し、加熱効率が低下するだけでなく、加熱ローラ３１への接触した部分とそれ以外の部分での温度差が拡大して温度斑が生じるという不具合が発生する場合がある。このため、少なくとも、加熱ローラ３１表面部分の劣化が促進されるおそれがある。
【００８６】
そこで、この第２の実施形態では、図６（ａ）に示すように、外部加熱部材１０１の加熱ローラ３１接触側の凹形状と加熱ローラ３１の凸形状（ローラ形状の場合には円弧形状）を同一とする〔同図６（ａ）中の２つのＲ形状〕ことによって、当接した時に全面接触させる構成となっている。すなわち、前記凸形状としての加熱ローラ３１の外周半径の長さＲ３１と、前記の外部加熱部材１０１の凹形状を規定した半径の長さＲ１０１とは、同一の長さに設定され、加熱ローラ３１に外部加熱部材１０１が当接した時には、外部加熱部材１０１の全域がその全面的に加熱ローラ３１の表面に接するようにしている。換言すれば、加熱ローラ３１に対向した外部加熱部材１０１の内周面形状は、加熱ローラ３１の外周面形状とほぼ同一に形成され、加熱対象である加熱ローラ３１の外周面形状に応じて、この外周面に接する接触面としての外部加熱部材１０１の内周面形状は、あらかじめ両部材３１，１０１間に隙間を生じさせずに適合するようにしている。
【００８７】
したがって、図６（ｂ）に示すように、当接した時、つまり両部材３１，１０１が接触した状態では、両部材３１，１０１間に部分的にでも微小な空気層を生成させずに、両部材３１，１０１をその接触面の全域に渡って均一に密着させることができる。このため、空気層に起因した熱伝達効率の低下を防止でき、加熱効率の向上が図れる。他方、加熱ローラ３１の不均一な加熱を解消して、温度斑の生成を回避できるので、加熱ローラ３１の耐久性を向上できる。
【００８８】
以上説明したように、この第２の実施形態の定着装置によれば、上記の第１の実施形態の作用効果が得られるのみならず、定着部材としての加熱ローラの回転動作が停止して外部加熱部材を当接させたときに、両部材間に空気層を介在させることなく面として密着させて、両部材間の接触面積を最大限に確保しているので、いずれの部材にも部分的な温度斑を生じさせることなく、直接接触による外部加熱部材から加熱ローラへの熱伝達を、高効率にできる。
【００８９】
次にこの発明の第３の実施形態を説明する。なお、上記の第２実施形態と同一の構成部材には、同一の符号を付して、説明を省略または簡略化することにする。すなわち、特に記載しないが、この第３の実施形態で説明しない構成、つまり定着装置の構成やその制御などは、上記の第２実施形態と同一とされている。
【００９０】
すなわち、この第３の実施形態の定着装置では、上記の第１の実施形態の構成および制御動作に加え、前記加熱ローラ３１の動作状態、停止状態を検出する手段を設け、この状態検出に基づき、加熱ローラ３１が離間している状態から当接する状態となる時には、加熱ローラ３１の停止後に外部加熱部材１０１を当接させ、逆に当接している状態から離間した状態になる時には、加熱ローラ３１の動作前に外部加熱部材１０１を離間させるようにしている。
【００９１】
すなわち、たとえば加熱ローラ３１の回転駆動源として図示しないモータを有した構成において、図７のタイミングチャートに示すように、このモータの回転動作および停止動作を規定したモータ動作指令信号に連係して、外部加熱部材１０１を接離する外部加熱部材用モータの動作を制御している。
【００９２】
より詳細には、同図中に示すように、加熱ローラ３１の回転駆動を制御するためのモータ動作指令信号は、その信号電圧が、ロウ状態かハイ状態かのうちの一方の状態となることによって、加熱ローラ３１用の駆動源となるモータを所定に回転動作または停止させることを指示しており、ロウ状態が、モータに回転動作を開始し回転動作を継続することを示した動作（ＯＮ）信号とされるとともに、ハイ状態が、モータに回転動作を停止し停止を維持することを示した停止（ＯＦＦ）信号とされている。
【００９３】
また外部加熱部材１０１を所定に接離動作させるための接離動作指令信号は、モータ動作指令信号と同様に、ハイ／ロウ状態の信号電圧で、所定の接離動作としてモータにその回転方向、同回転方向の回転量、および回転した後に停止することを指示しており、ロウ状態が、モータに正転方向に所定量だけ、回転動作することを示した当接（ＯＮ）信号とされるとともに、ハイ状態が、モータに逆転方向に所定量だけ、回転動作することを示した離間（ＯＦＦ）信号とされている。
【００９４】
そして、接離動作指令信号におけるハイからロウへのエッジ信号として示された離間動作を開始するタイミングは、ロウからハイへのエッジ信号として示されたモータの回転動作を開始するタイミングよりも、所定時間分だけ、速いタイミングとなるように制御されている一方、接離動作指令信号におけるロウからハイへのエッジ信号として示された当接動作を開始するタイミングは、ハイからロウへのエッジ信号として示されたモータの回転動作を停止するタイミングよりも、所定時間分だけ、遅いタイミングとなるように制御されている。
【００９５】
なお、上記の離間動作に関するタイミング制御は、たとえば、上記のモータ回転開始タイミングを基準にして、あらかじめモータ回転開始タイミングを先行して取得し、このモータ回転開始タイミングよりも所定時間、速めに、上記の離間動作を開始させるエッジ信号を発信するか、上記の離間動作の開始タイミングを基準にして、この開始タイミングよりも、所定時間、遅らせて、上記のモータ回転動作を開始させるエッジ信号を発信するか、のいずれかの制御手法を用いている。また、上記の当接動作に関するタイミング制御は、たとえば、モータ停止タイミングを基準にして、この停止タイミングよりも、所定時間、遅らせて、上記の当接動作を開始させるエッジ信号を発信するようにしている。
【００９６】
さらに、たとえば前者の所定時間は、外部加熱部材１０１のその離間位置から当接位置までの移動を完了するのに要する時間以上に設定されている。また、たとえば後者の所定時間は、加熱ローラ３１がその回転運動を停止して完全に静止するのに要する時間以上に設定されている。
【００９７】
したがって、外部加熱部材１０１が接離動作するタイミングを、定着部材である加熱ローラ３１の回転動作停止後に当接動作させる当接タイミングに設定するとともに、加熱ローラ３１の回転動作前に離間する離脱タイミングに設定しているので、加熱ローラ３１表面への外部加熱部材１０１とのタイミングズレによる擦れ傷を確実に防止できる。すなわち、加熱ローラ３１がその回転を完全に停止した状態で、外部加熱部材１０１を接離動作させるようにしているので、両部材３１，１０１が同時に移動して接離方向以外にその表面同士が互いに相対的な斜め方向に移動している状態とさせずに済む。したがって、加熱ローラ３１表面に擦過傷を生成させずに済み、加熱ローラ３１表面を平坦に保つことができる。このため、用紙Ｓに接する定着部材としてのその表面状態を良好に維持でき、良好な定着性を確保できる。この結果、この定着装置１１によって定着処理した用紙Ｓの画像品質を向上できる。他方、このように加熱ローラ表面の損傷を防止できるので、加熱ローラの耐久性も向上できる。
【００９８】
なお、上記のように加熱ローラおよび外部加熱部材を連係させた動作タイミングを規定した指令制御を実施するための装置構成は、定着装置に新たに制御回路を設けた構成か、画像形成装置があらかじめ備えた制御部を用いた構成かの、いずれでもよく、適宜、その装置構成は、この制御に必要な各種センサ、スイッチに配線接続されこれらからの検出信号や設定信号を取得し、また適宜、その制御対象に指令可能に配線接続されているものとする。
【００９９】
以上説明したように、この第３の実施形態の定着装置によれば、上記の第２の実施形態の作用効果が得られるのみならず、外部加熱部材の接離動作によって、加熱ローラ表面が損傷することを、防止できる。すなわち、外部加熱部材の接離動作と、加熱ローラの回転動作とを、重複しない時間帯に割当てて分離しているので、同一時点で両方の動作が生じることを皆無とできる。しかも、２つの時間帯の間には、一方の動作が完了しきる分だけの、つまり実際上の機械的な動作誤差を許容するための、時間差を設けているので、両動作の分離は、確実となる。このため、両部材表面の同時的な相対的移動に起因した擦過傷が生成されることを、未然かつ確実に防止できる。この結果、少なくとも、加熱ローラの表面状態を良好に確保でき、高い定着性能を維持できる。
【０１００】
次にこの発明の第４の実施形態を説明する。なお、上記の第３実施形態と同一の構成部材には、同一の符号を付して、説明を省略または簡略化することにする。すなわち、特に記載しないが、この第４の実施形態で説明しない構成、つまり定着装置の構成やその制御などは、上記の第３実施形態と同一とされている。
【０１０１】
すなわち、この第４の実施形態の定着装置において、外部加熱部材１０１は、画像形成装置全体への電源を遮断した場合には、加熱ローラ３１へ当接させておくようにした。すなわち、加熱ローラ３１に当接する側へ付勢された外部加熱部材１０１は、画像形成装置全体への電源を遮断した場合に、該外部加熱部材１０１用のモータなどの駆動源によって供給された力を解除して、つまり前記の付勢力に抗して外部加熱部材１０１を加熱ローラ３１から離すための力を解除して、外部加熱部材１０１を加熱ローラ３１に当接するようにしている。
【０１０２】
より具体的には、装置全体への電源を遮断して、再度、装置全体への電源が供給された場合、たとえばウォームアップのような状態にある場合では、装置全体つまり各部への電源が供給された後に、外部加熱部材１０１が動作する、つまり該外部加熱部材１０１の動作駆動源への指令信号処理、及び動作実行時間を少なからず要するので、これらの時間の分だけ余計に時間が掛かり、ウォームアップ時間が長期化し、ウォームアップを完了するのが遅くなってしまう。
【０１０３】
そこで、加熱ローラ３１への当接状態を初期状態とすることで、装置への電源投入から最短時間で加熱ローラ３１を加熱する構成でき、ウォームアップに要する時間を短縮するようにしている。すなわち、任意に接離する手段として、加熱ローラ３１へ当接する側へ外部加熱部材１０１を付勢する手段と、この付勢力に抗して加熱ローラ３１から外部加熱部材１０１を離すつまり離間させるための駆動力を供給するモータなどの動作駆動源とを設けた構成の定着装置において、装置全体への電源を遮断した場合に、動作駆動源の作動を解除して、外部加熱部材１０１が加熱ローラ３１に接した当接状態にし、再度装置全体への電源が供給された時点、つまりウォームアップの開始時点で、あらかじめ当接状態を確保しているので、外部加熱部材１０１を接触動作させるための指令信号処理時間、及び動作実行時間を省くことができ、少なくとも、これらの時間分だけはウォームアップ時間を確実に短縮できる。換言すれば、画像形成装置全体への電源を遮断した場合には、必ず動作駆動源が駆動力を供給した動作を解除して、少なくとも、動作駆動源による付勢力に抗した駆動力を外部加熱部材１０１が加熱ローラ３１に接する程度に減殺して、付勢手段としてのスプリング１３１の付勢力（弾性復帰力）によって、外部加熱部材１０１つまりこの外部加熱部材１０１を保持した可動筐体１３０を、加熱ローラ３１側に移動させて、外部加熱部材１０１が加熱ローラ３１に接した当接状態にしている。
【０１０４】
以上説明したように、この第４の実施形態の定着装置によれば、上記の第３の実施形態の作用効果が得られるのみならず、この定着装置を搭載した画像形成装置の電源を一旦、遮断して、再度、該画像形成装置全体の電源を投入した際には、外部加熱部材に即座に通電を開始して発熱させ、直接的な熱伝達によって定着部材を迅速に加熱することが可能となり、常温から定着可能温度まで定着部材を昇温させるために必要なファースト・ウォームアップ時間の短縮が可能となる。
【０１０５】
すなわち、画像形成装置の電源を遮断し、少なくとも定着部材の温度が常温まで低下した後に、再度、画像形成装置の電源を投入した際には、この定着装置によれば、定着部材を迅速に加熱できるので、初回ウォームアップ時間つまり定着装置の初回立ち上がり時間の短縮が図れる。特に、夜間を経過して早朝に電源を再投入するなどの、少なくとも、定着部材が昼間などの常温よりも低温となっている際にも、迅速に加熱されることになる。この結果、これらの際にも、定着装置のウォームアップに起因した画像形成装置全体の待機時間を充分に削減できるので、画像形成装置の利便性を大幅に向上できる。
【０１０６】
次にこの発明の第５の実施形態を説明する。なお、上記の第４実施形態と同一の構成部材には、同一の符号を付して、説明を省略または簡略化することにする。すなわち、特に記載しないが、この第５の実施形態で説明しない構成、つまり定着装置の構成やその制御などは、上記の第４実施形態と同一とされている。
【０１０７】
上述したように、上記の第１実施形態では、外部加熱部材１０１は、加熱ローラ３１の停止時にだけ当接させて効率良く熱伝達するようにしている。
他方、非通紙時の所謂予熱状態では、加熱ローラ３１及び装置全体の熱容量が飽和状態に近づくにつれて、予熱温度を維持するだけの場合、外部加熱部材１０１への通電割合も低下していく。
【０１０８】
そこで、この第５実施形態の定着装置では、この予熱状態下で、外部加熱部材１０１へ非通電時には、外部加熱部材１０１自体に熱を奪われてしまうため、外部加熱部材１０１への通電時のみ加熱ローラ３１へ当接させる構成としている。すなわち、外部加熱部材１０１に加熱ローラ３１を当接させて確保した良好な熱伝達効率は、予熱状態下における外部加熱部材１０１の非通電時に、この外部加熱部材１０１によって加熱ローラ３１に対する謂わば放熱効果を高めてしまうことになるので、該非通電時には当接を解除して非接触状態となるように、外部加熱部材１０１の接離動作を制御している。
【０１０９】
すなわち、換言すれば、たとえば画像形成装置の動作状態が待機状態となった場合、つまり、少なくとも定着装置が予熱状態下となった場合においては、その外部加熱部材１０１へ非通電時には、上記した外部加熱部材１０１を離間させた位置に占位させることを基本にして、通電時にだけ、加熱ローラ３１へ当接させるように、当接指令信号が発信される。そして、この通電中には、該当接指令信号の発信が維持され、外部加熱部材１０１が加熱ローラ３１に当接して直接接触による熱伝達し、通電が終了すると、この当接指令信号の発信がただちに解除され、加熱ローラ３１から外部加熱部材１０１が離間した位置に移動する。
【０１１０】
したがって、このように制御した定着装置によれば、予熱状態下で、外部加熱部材への非通電時には、定着部材である加熱ローラ３１から外部加熱部材１０１を離間させ、通電時にだけ当接させる構成としているので、非通電つまり外部加熱部材１０１が加熱動作しない非加熱時には、外部加熱部材１０１への熱伝達を少なくすることができる、つまり熱容量をもった外部加熱部材１０１へ加熱ローラ３１が蓄えた熱量の流出を極力抑えることが可能となる。
【０１１１】
換言すれば、外部加熱部材１０１の非通電時には、つまり通電された外部加熱部材１０１によって定着部材である加熱ローラ３１が所定の予熱温度に一旦昇温された状態から開始された状態下としての外部加熱部材１０１の非発熱時には、この外部加熱部材１０１が、加熱ローラ３１に対して放熱部材となることを回避できる。したがって、熱利用効率の向上が図れ、結果的に外部加熱部材１０１が発熱するために消費する電力の低減が可能になる。他方、外部加熱部材１０１の耐久性の向上が可能になる。すなわち、外部加熱部材１０１の温度が所定に低下するまでの時間の長期化が図れ、つまり外部加熱部材１０１の温度が変動する時間周期の長期化が図れ、外部加熱部材１０１に通電して発熱させる頻度を減少できる。
【０１１２】
以上説明したように、この第５の実施形態の定着装置によれば、上記の第４の実施形態の作用効果が得られるのみならず、外部加熱部材への非通電時には、外部加熱部材を離間させているので、この非通電によって外部加熱部材が非発熱状態となっているときには、定着部材としての加熱ローラから外部加熱部材への熱伝達を少なくすることができる、つまり熱容量をもった外部加熱部材へ定着部材が蓄えた熱量が流出することを極力抑えることが可能となる。
【０１１３】
次にこの発明の第６の実施形態を説明する。図８は、この第６の実施形態の定着装置を搭載した画像形成装置の全体概略図であり、図９は、第６の実施形態の定着装置の概略図である。なお、上記の第１実施形態と同一の構成部材には、同一の符号を付して、説明を省略または簡略化することにする。すなわち、特に記載しないが、この第６の実施形態で説明しない構成、つまり定着装置の構成やその制御などは、上記の第１実施形態と同一とされている。また、第６の実施形態の定着装置を搭載した図８に示された画像形成装置としての複写機１の構成、および画像形成に関連した基本的な動作は、上記の第１実施形態の前提として説明したので、省略する。
【０１１４】
この第６の実施形態の定着装置１１は、図９に示すように、第１のローラ２０１と第２のローラ２０２に巻き掛けられた定着ベルト２０３と、第２ローラ２０２に定着ベルト２０３を介して接触加圧される加圧部材である加圧ローラ２０４とを有し、第１のローラ２０１の外周面状に沿って一定の隙間を空けて外部加熱部材１０１が、凹形状に配置されており、定着ベルト２０３とは非接触にした構成とされている。また、外部加熱部材１０１には、上記第１の実施形態の外部加熱部材１０１と同様にして、該外部加熱部材１０１の背面に接して断熱材１２０が設けられている。
【０１１５】
より詳細には、定着装置１１内には、第２のローラ２０２が図示しない軸受けによって、水平軸を中心に回転可能に軸支されて配置され、この第２のローラ２０２に対して同図中の略左水平方向に所定に離間し、かつ軸同士を平行にして第１のローラ２０１が、同様に軸支され、この第１のローラ２０１は、第２のローラ２０２よりも小径の中空ローラ状に形成されている。これらの第１のローラ２０１と第２のローラ２０２とには、定着部材として無端の定着ベルト２０３が懸架されている。なお、少なくとも、第２のローラ２０２は、図示しないモータなどの駆動源からの回転駆動力が伝達され、同図中の反時計方向に一定速度で回転駆動されるように構成され、定着ベルト２０３を該方向に一定速度でベルト送り駆動するとともに、この定着ベルト２０３のベルト走行に伴い第１のローラ２０１が従動回転されている。
【０１１６】
そして、第２のローラ２０２の左側に、かつこの第２のローラ２０２に巻き掛けられた定着ベルト２０３の部分に接するようにして加圧ローラ２０４が、同様に軸支されており、そのローラ軸は、加圧ローラ２０４のローラ軸に近づく方向に所定距離、変位可能に構成されるとともに、該近づく方向に、上記した図２（ａ）中に示された押圧レバー２６を主体に構成された押圧付勢手段と同様なこの図９では図示されない押圧付勢手段によって押圧され付勢されている。したがって、加圧ローラ２０４の外周面は、第２のローラ２０２に巻き掛けられた部分の定着ベルト２０３表面に当接して、両者２０３，２０４が接した箇所に所定圧を確保したニップ部を形成し、このニップ部が定着位置となる。
【０１１７】
この定着ベルト２０３は、画像形成装置が用いる最大用紙サイズに応じたベルト幅寸法が確保されているとともに、そのベルトとしての可撓性や引っ張り強度に加えて、加熱加圧定着用に必要な所定の耐熱性、熱伝導性、その厚さ方向の圧縮強度などを確保した構成とされている。すなわち、たとえば定着ベルト２０３は、耐熱性樹脂からなる基体を有し、この基材の厚さは、熱伝導と強度とのバランスから３０〜１００μｍに設定され、その表面は、用紙Ｓおよび該用紙上のトナーに加圧接触されるので、離型性、耐熱性に優れた表面層が必要なことから、フッ素系樹脂などの表面離型層で被覆した構成となっており、またこの表面離型層の下には、画像の均一性を得るために、シリコーンゴムやフッ素ゴムなどの耐熱ゴムからなる弾性層が設けられている。したがって、定着ベルト２０３は、外部から熱を受け取って、そのベルト走行に伴い、受け取った熱を定着位置に安定して運び届ける。
【０１１８】
そして、外部加熱部材１０１は、第１のローラ２０１の外周面に沿った形状となるように、変形させて取り付けられている。また、外部加熱部材１０１における第１のローラ２０１に対面しない背面側の表面は、その全表面領域が、該表面に接した断熱材１２０によって覆われている。すなわち、定着装置の外形状を形成した同図には図示されない定着装置筐体７０の一部を構成したユニット筐体部材２３０には、樹脂部材１４０が取り付けられており、この樹脂部材１４０に直接、外部加熱部材１０１および断熱材１２０が取り付けられている。したがって、外部加熱部材１０１は、定着装置筐体７０と第１のローラ２０１との間に位置して配置されている。
【０１１９】
なお、外部加熱部材１０１自体のその単体の詳細構成、および断熱材１２０自体のその単体の詳細構成は、上記した第１の実施形態の構成と同一であり、またその適用および選択可能な構成も同一であるので、これらの説明を省略する。また、樹脂部材１４０自体のその単体の詳細構成は、上記した第１の実施形態の構成と同一であるので、その説明を省略する。
【０１２０】
以上説明したように、この第６の実施形態の定着装置によれば、第１のローラの表面に沿って配置された外部加熱部材を有し、この外部加熱部材は、その対向した第１のローラ表面に沿って凹形状に加熱させる形状を持つとともに定着ベルトに対して非接触としているため、均一の距離を保ちながら定着ベルトに外部加熱部材を接近させた配置とすることによって、外部加熱部材から定着ベルトへの熱供給を効果的に行い、立ち上がり時間の短縮および立ち上がり直後の温度落ち込みを防止することができ、かつ定着ベルトの表面をキズつけることがないという効果が得られる。
【０１２１】
また、定着装置は、ユニット筐体を有し、外部加熱部材は、ユニット筐体とその加熱対象である定着部材としての定着ベルトとの間に配置されることで、定着装置の省スペース化を図ることができる。さらに、外部加熱部材は、ユニット筐体に取り付けられていることで、メンテナンスが容易でかつ定着装置の省スペース化を図ることができる。
【０１２２】
次にこの発明の第７の実施形態を説明する。なお、上記の第６実施形態と同一の構成部材には、同一の符号を付して、説明を省略または簡略化することにする。すなわち、特に記載しないが、この第７の実施形態で説明しない構成、つまり定着装置の構成やその制御などは、上記の第６実施形態と同一とされている。
【０１２３】
この第７の実施形態の定着装置１１は、図１０に示すように、第１のローラ２０１と第２のローラ２０２に巻き掛けられた定着ベルト２０３と、第２ローラ２０２に定着ベルト２０３を介して接触加圧される加圧部材である加圧ローラ２０４とを有し、外部加熱部材１０１Ａは、第２のローラ２０２の外周面状に沿って一定の隙間を空けて定着ベルト２０３と非接触で配置した構成とされている。また、外部加熱部材１０１Ａには、上記第１の実施形態の外部加熱部材１０１と同様にして、該外部加熱部材１０１Ａの背面に接して断熱材１２０が設けられている。
【０１２４】
そして、外部加熱部材１０１Ａは、第２のローラ２０２の外周面に沿った形状となるように、変形させて取り付けられている。また、外部加熱部材１０１Ａにおける第２のローラ２０２に対面しない背面側の表面は、その全表面領域が、該表面に接した断熱材１２０によって覆われている。すなわち、定着装置の外形状を形成した同図には図示されない定着装置筐体７０の一部を構成した図示しないユニット筐体部材には、図示しない樹脂部材が取り付けられており、この樹脂部材に直接、外部加熱部材１０１Ａおよび断熱材１２０が取り付けられている。したがって、外部加熱部材１０１Ａは、定着装置筐体７０と第２のローラ２０２との間に位置して配置されている。
【０１２５】
なお、外部加熱部材１０１Ａ自体のその単体の詳細構成、および断熱材１２０自体のその単体の詳細構成は、上記した第１の実施形態の構成と同一であり、またその適用および選択可能な構成も同一であるので、これらの説明を省略する。また、樹脂部材１４０自体のその単体の詳細構成は、上記した第１の実施形態の構成と同一であるので、その説明を省略する。
【０１２６】
以上説明したように、この第７の実施形態の定着装置によれば、第２のローラの表面に沿って配置された外部加熱部材を有し、この外部加熱部材は、その対向したローラ表面に沿って凹形状に加熱させる形状を持つとともに定着ベルトに対して非接触としているため、均一の距離を保ちながら定着ベルトに接近させることによって、外部加熱部材から各ローラへの熱供給を効果的に行い、立ち上がり時間の短縮および立ち上がり直後の温度落ち込みを防止することができ、かつ定着ベルトの表面をキズつけることがないという効果が得られる。
【０１２７】
また、定着装置は、ユニット筐体を有し、外部加熱部材は、ユニット筐体とその加熱対象である定着部材としての定着ベルトとの間に配置されることで、定着装置の省スペース化を図ることができる。さらに、外部加熱部材は、ユニット筐体に取り付けられていることで、メンテナンスが容易でかつ定着装置の省スペース化を図ることができる。
【０１２８】
次にこの発明の第８の実施形態を説明する。なお、上記の第６実施形態と同一の構成部材には、同一の符号を付して、説明を省略または簡略化することにする。すなわち、特に記載しないが、この第８の実施形態で説明しない構成、つまり定着装置の構成やその制御などは、上記の第６実施形態と同一とされている。
【０１２９】
この第８の実施形態の定着装置１１は、図１１に示すように、第１のローラ２０１と第２のローラ２０２に巻き掛けられた定着ベルト２０３と、第２ローラ２０２に定着ベルト２０３を介して接触加圧される加圧部材である加圧ローラ２０４とを有し、第１のローラ２０１の外周面状に沿って一定の隙間を空けて外部加熱部材１０１が、凹形状に配置され、この外部加熱部材１０１を定着ベルト２０３とは非接触にしているとともに、第２のローラ２０２の外周面状に沿って一定の隙間を空けて第２の外部加熱部材１０１Ａが配置され、この第２の外部加熱部材１０１Ａを該定着ベルト２０３とは非接触にした構成とされている。また、外部加熱部材１０１，１０１Ａにはそれぞれ、上記第１の実施形態の外部加熱部材１０１と同様にして、それぞれの外部加熱部材１０１，１０１Ａの背面に接してそれぞれの断熱材１２０，１２０が設けられている。
【０１３０】
すなわち、この第８の実施形態の定着装置１１では、上記の第６実施形態の外部加熱部材１０１および該外部加熱部材１０１に付随した各部材と、上記の第７実施形態の外部加熱部材１０１Ａおよび該外部加熱部材１０１Ａに付随した各部材と、を併設した構成としている。
【０１３１】
なお、外部加熱部材１０１自体、外部加熱部材１０１Ａ自体のその単体の詳細構成、および断熱材１２０自体のその単体の詳細構成は、上記した第１の実施形態の構成と同一であり、またその適用および選択可能な構成も同一であるので、これらの説明を省略する。また、外部加熱部材１０１、外部加熱部材１０１Ａが取り付けられて所定形状に成形するための樹脂部材１４０自体のその単体の詳細構成は、上記した第１の実施形態の構成と同一であるので、その説明を省略する。
【０１３２】
以上説明したように、この第８の実施形態の定着装置によれば、第１のローラおよび第２のローラのそれぞれの表面に沿って配置された２つの外部加熱部材を有し、これらの外部加熱部材は、その対向したローラ表面に沿って凹形状に加熱させる形状を持つとともに定着ベルトに対して非接触としているため、均一の距離を保ちながら定着ベルトに接近させることによって、外部加熱部材から各ローラへの熱供給を効果的に行い、立ち上がり時間の短縮および立ち上がり直後の温度落ち込みを防止することができ、かつ定着ベルトの表面をキズつけることがないという効果が得られる。
【０１３３】
他方、２つの外部加熱部材を用いて加熱対象である定着部材としての１つの定着ベルトを加熱するように構成されているので、１つの外部加熱部材を用いた構成に比べて、それぞれの外部加熱部材が担当する加熱量や加熱強度が削減でき、これらの外部加熱部材に個別的な負担を軽減できる。このため、各外部加熱部材の耐久性の向上が図れる。他方、安定的に高精度な加熱が可能となり、これによって定着温度を良好に制御できる。この結果、定着装置としての定着性能を向上できる。
【０１３４】
また、定着装置は、ユニット筐体を有し、２つの外部加熱部材は、ユニット筐体とそれぞれの加熱対象の部材である定着部材との間に配置されることで、定着装置の省スペース化を図ることができる。さらに、外部加熱部材は、ユニット筐体に取り付けられていることで、メンテナンスが容易でかつ定着装置の省スペース化を図ることができる。
【０１３５】
次にこの発明の第９の実施形態を説明する。なお、上記の第６実施形態と同一の構成部材には、同一の符号を付して、説明を省略または簡略化することにする。すなわち、特に記載しないが、この第９の実施形態で説明しない構成、つまり定着装置の構成やその制御などは、上記の第６実施形態と同一とされている。
【０１３６】
この第９の実施形態の定着装置１１は、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、第１のローラ２０１と第２のローラ２０２に巻き掛けられた定着部材である定着ベルト２０３と、第２ローラ２０２に定着ベルト２０３を介して接触加圧される加圧部材である加圧ローラ２０４とを有し、定着ベルト２０３の表面に沿って一定の隙間を空けて外部加熱部材３０１が配置されており、この外部加熱部材３０１は、定着ベルト２０３とは非接触とされている。また外部加熱部材３０１は、定着ベルト２０３と反対側の両端部には、カム体であるカム軸３０２がそれぞれ接触しており、これらのカム軸３０２の軸方向断面は一様ではなく所定形状に形成されている。すなわち、そのカム軸３０２はその軸長手方向の各部位における各断面が同一ではなく、つまり単なる一様な丸棒状部材ではなく、所定形状に形成されている。また外部加熱部材３０１の両端部を、テンションベルト３０３が所定にテンションを張るように引っ張っている。
【０１３７】
換言すれば、定着ベルト２０３においてその巻き掛けられた第１のローラ２０１および第２のローラ２０２間に形成される下側の直線部分の表面に対向し、その初期状態では、少なくとも、該直線部分の所定範囲の全域に渡って、その対向面となる上面が、一様に一定の間隙距離となるようにカム軸３０２で支持した外部加熱部材３０１を配置した構成とされており、また、この外部加熱部材３０１は、柔軟に変形可能に構成されるとともに、定着対象の用紙サイズに応じて、所定形状に形成されたカム軸３０２の回転角度位置を所定の回転角度位置に変更することによって、この外部加熱部材３０１を全面的に、定着ベルト２０３の直線状表面に接近させたり、外部加熱部材３０１の幅方向における略中央部分をカム軸３０２間のその長さ方向に渡る領域だけを同表面に接近させてこの略中央部分の領域以外の領域を離れたままにしたりして、これらの全面的に接近させた状態か、部分的に接近させた状態かのいずれかを選択可能にしている。なお、図１２（ａ）中の２０４ａは、加圧ローラ芯金であり、２０５は、温度センサであり、この温度センサ２０５はそのセンサ端子を、第１のローラ２０１に巻回された定着ベルト２０３の部位表面に接するように配置され、該定着ベルト２０３表面の温度を検出するようにしている。
【０１３８】
外部加熱部材３０１は、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、基本的に、ポリイミドフィルム等で厚さ０．５〜１ｍｍ程度のシート状に耐熱樹脂シート１０２を形成し、この耐熱樹脂シート１０２の中に発熱体１０３を埋め込んだ構成としており、またその電極部分に外部端子を圧着させて接続した構成としている。タイプとしては、図１３（ａ）に示すように、樹脂シート面形状全体に配置した面状発熱体と、図１３（ｂ）に示すように、樹脂シート１０２内に線状に発熱体を配線した線状面状発熱体とがある。発熱体１０３の抵抗値設定によって設定された一定の温度に到達すると、それ以上の温度上昇をすることはない。このため、サーモスタットや温度ヒューズおよび、温度コントローラが不要である。なお、図１３（ａ）に示す外部加熱部材３０１の詳細構成は、第１の実施形態中に図３（ａ）で示した構成と基本的に同一である。
【０１３９】
このように構成された外部加熱部材３０１は、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、テンションベルト３０３により、カム軸３０２に押え付けられるようにテンションが付与されている。したがって、外部加熱部材３０１は、変形可能であるため、その形状はカム軸３０２にならう形で決定される。そして、カム軸３０２は、軸方向に一様でない断面を持ち、カム軸３０２が回転することにより外部加熱部材３０１を定着ベルト２０３に全面的に近接させたり、または主走査方向中央部だけ近接させたりすることが任意に可能であるように構成されている。
【０１４０】
換言すれば、外部加熱部材３０１は、その両端の周縁部が、それぞれのテンションベルト３０３によって、同図１２（ａ），（ｂ）中の略斜め下方、かつ外方に広がる方向に引っ張られて、常時、張力が付与されている。したがって、外部加熱部材３０１は、その両端を支持したカム軸３０２の軸長手方向の外形状に応じて、変形されることになる。なお、これらのカム軸３０２は、図示しない軸受けによって、その定着装置１１内の所定位置に軸支されるとともに、モータなどの適宜の駆動源からの回転駆動力が伝達されて、所定方向に所定角度分だけで回転駆動可能に構成されており、任意の角度位置に停止できるようにしている。なお、それぞれのテンションベルト３０３は、各テンションベルト３０３の両端部が、定着装置１１側に固定され、該テンションベルト３０３自体が弾性的に伸縮可能で伸展させて設けた構成であるか、その両端部が、スプリングなどの弾性的に伸縮可能な弾性部材を伸展させて設けこの弾性部材を介して定着装置１１側に固定された構成であるか、のいずれかの構成が適宜選択されているものとする。
【０１４１】
すなわち、これらの２つのカム軸３０２は、充分な強度を確保して同一形状に形成され、図１４（ａ）〜（ｃ）に示すように、用紙Ｓの通紙方向に対して直交した副走査方向であるその軸長手方向において、そのこの軸長手方向の全域に渡ってその径方向に一様に所定長さ突出した稜線を形成した第１の稜線部分３０２ａと、この第１の稜線部分３０２ａとは略９０度の角度位置で径方向に突出するように形成された第２の稜線部分３０２ｂとを有し、この第２の稜線部分３０２ｂは、その軸長手方向における副走査方向の中央部に該当する範囲の部分だけが、第１の稜線部分３０２ａと同一の突出長さで突出されている。
【０１４２】
したがって、この定着装置１１では、上記したユーザの手動設定や自動設定によって、少なくとも用紙サイズが選択されて確定されると、この用紙サイズに応じた回転角度位置となるように２つのカム軸３０２が所定の回転方向に所定角度、回転駆動され、これらのカム軸３０２は、それぞれの第１の稜線部分３０２ａか、第２の稜線部分３０２ｂかのいずれかが、上記の直線状の定着ベルト２０３下面に対向して最も突出された状態となる。このため、該用紙サイズに応じた外部加熱部材３０１の全領域か部分領域かが、定着ベルト２０３下面に近接されるので、用紙サイズに拘わりなく、軸方向の温度分布のばらつきを抑制することができる。すなわち、特に、小サイズ通紙時などには、その副走査方向としての軸方向、つまり通紙方向に対して交差方向となる小サイズ用紙の幅方向の範囲において温度分布が一様ではなく、ばらつきが生起することがあるのに対して、この定着装置１１では、前記の範囲に応じた外部加熱部材３０１の中央部分領域を近接させているので、前記の温度分布のばらつきを、抑制することができる。
【０１４３】
このような用紙サイズに応じた各部の動作を制御するための判断機能を備えた実体的な装置構成は、上記の第１の実施形態と同様に、定着装置に新たに制御回路を設けた構成か、画像形成装置があらかじめ備えた制御部を用いた構成かの、いずれでもよく、適宜、その装置構成は、この制御に必要な各種センサ、スイッチに配線接続されこれらからの検出信号や設定信号を取得し、また適宜、その制御対象に指令可能に配線接続されているものとする。
【０１４４】
また、特にこの定着装置１１では、定着位置に向う直前の定着ベルト２０３の部位を、外部加熱部材３０１が非接触に加熱した構成としているので、定着用に高い熱効率が得られる。すなわち、加圧ローラ２０４が第２のローラ２０２に巻き掛けられた定着ベルト２０３部分の表面に接して形成されるニップ部としての定着位置に対して、該定着ベルト２０３のベルト送り方向における上流側かつ近傍に位置した定着ベルト２０３の部位を、外部加熱部材３０１が非接触に加熱しているので、該加熱された位置から定着位置までの距離が短縮され、第２のローラ２０２以外の定着ベルト２０３自体から外部への放熱量については、最小限に抑制できる。このため、定着用に高い熱効率が得られるので、外部加熱部材３０１自体の小型化や低電力消費化が図れる。
【０１４５】
以上説明したように、この第９の実施形態の定着装置によれば、定着部材の表面に沿って配置される外部加熱部材を有し、定着ベルトの表面に沿って加熱させる形状をもつとともに定着ベルトに対して非接触としているため、定着ベルトの表面をキズつけることなく、また定着ベルトに接近させることで外部加熱部材からの熱供給を効果的に行い、立ち上がり時間の短縮および立ち上がり直後の温度落ち込みを防止することができる。
【０１４６】
また、定着ベルトに対して外部加熱部材の全部およびその一部の距離を、通紙サイズにより任意に変化させるように構成しているので、小サイズ通紙時などに起こる軸方向の温度分布のばらつき、つまり通紙方向に対して交差方向となる用紙の幅方向にける温度分布のばらつきを、抑制することができる。このため、該用紙の幅方向における均一な加熱が可能となり、定着処理性能を向上できる。
【０１４７】
なお、上記の第９の実施形態の外部加熱部材に、断熱材を設けた構成としてもよく、この構成の場合には、上記の第１の実施形態で説明した断熱材による作用効果が得られる。すなわち、たとえば、第９の実施形態におけるその用紙サイズに応じた外部加熱部材の変形を妨げないように薄くなどに形成した上記第１の実施形態の構成の断熱材を、第９の実施形態の外部加熱部材における定着ベルトに対面しない背面側かつカム軸に接しない領域を覆うように設置した構成としてもよい。
【０１４８】
また、上記の第６ないし第８の実施形態においては、それぞれの外部加熱部材は固定配置された構成としたが、これに限られることなく、第１の実施形態と同様に加熱対象の部材に対して接離するように移動できる構成としたうえで、第１の実施形態、第３の実施形態、第４の実施形態、第５の実施形態のいずれかの制御を選択し、またはこれらのうちから複数の制御を適宜選択して採用した構成としてもよい。また、このように、上記の第６ないし第８の実施形態の構成において、それぞれの外部加熱部材が加熱対象の部材に接するように構成した場合には、第２の実施形態と同様に、少なくとも、外部加熱部材が加熱対象の部材に接する面を、対応する加熱対象の部材の表面形状に適合するように形成して、当接した場合に両部材が全面的に密着するようにしてもよい。
【０１４９】
他方、上記の第９の実施形態においても、カム軸形状を所定に形成して、外部加熱部材が加熱対象の定着ベルトに非接触に接近するだけではなく、全面的に当接可能に構成したうえで、第６ないし第８の実施形態と同様に、前記した各実施形態の制御のうちから、いずれかの制御を選択し、またはこれらのうちから複数の制御を適宜選択して採用した構成としてもよい。
【０１５０】
さらに、上記の各実施形態では、加熱対象の外方に、加熱源となる外部加熱部材だけを設けた構成としたが、これに限らず、加熱対象の内方に、外部加熱部材と協働して補助的に加熱する内部加熱部材を設けた構成としてもよい。すなわち、たとえば定着部材として加熱ローラを用いた構成では、この加熱ローラをその内周面から外周面への高熱伝導性を確保した薄肉厚状や所定材質で形成したうえで、その内部に該加熱ローラの内面に接することなく電熱ヒータやハロゲンランプなどの適宜構成の電気的な内蔵ヒータを設けた構成としてよい。また、たとえば定着部材として定着ベルトを用いた構成では、少なくとも、この定着ベルトを張架した１対のローラのうちのいずれか一方のローラを、上記の加熱ローラと同様に形成したうえで、該加熱ローラと同様にその内部に電熱ヒータやハロゲンランプなどの適宜構成の電気的な内蔵ヒータを設けた構成としてよい。また、上記の各実施形態では、少なくとも、水平方向に定着部材及び加圧部材を対向配置した構成としたが、これに限られることなく、上下方向に定着部材及び加圧部材を対向配置した構成としても当然よい。すなわち、少なくとも、定着部材よりも下側に加圧部材を対向配置して、これらの間に形成したニップ部を、左右の略水平方向に用紙を通過させて未定着像を用紙に定着させる構成としてもよい。
【０１５１】
また、この定着装置を搭載した画像形成装置としては、トナー像が所定に形成される像担持体から、直接、用紙に転写した構成の画像形成装置を説明したが、これに限られることなく、像担持体と用紙との間に、中間転写ベルトなどのように、なんらかの中間転写体を介在させ、この中間転写体を経由して、像担持体から間接的に、用紙に転写した構成の画像形成装置に適用してもよい。また、用紙は、未定着なトナー像をその表面上に載せて搬送されることが可能で、かつ該トナー像が上記の定着装置による定着処理で定着可能なシート状物であれば、紙、布、プラスチックシート、ＯＨＰ用シートなどのように、適宜の構成物でよい。
【０１５４】
請求項２の発明によれば、前記定着部材の回転停止又は回転動作を検知する検知手段が設けられ、外部加熱部材は、前記検知手段の検知に基づき、前記定着部材の回転停止の所定時間経過後に当接し、前記定着部材の回転動作開始の所定時間前に離間するよう制御されるので、加熱部材表面への外部加熱部材とのタイミングズレによる擦れ傷を確実に防止することができる。
【０１５５】
請求項３の発明によれば、前記外部加熱部材は、装置全体の電源が遮断された時に、前記定着部材と当接する位置に移動するので、つまり装置全体の電源を遮断したときに、外部加熱部材を加熱部材へ当接位置へ移動するようにホームポジションを規制して設定しているので、再度装置全体の電源を入れた際には、外部加熱手段に即座に通電を開始して発熱させて直接的に熱伝導させることが可能であり、これによってウォームアップ時間の短縮が可能となる。
【０１５６】
請求項４の発明によれば、前記外部加熱部材は、該外部加熱部材への非通電中は、前記定着部材から離間した位置へ移動するので、つまり外部加熱部材への非通電時には、加熱部材の動作に係わらず離間する構成とすることで、非加熱時に外部加熱部材への熱伝達を少なくすることができる、つまり熱容量をもった外部加熱部材へ加熱部材が蓄えた熱量の流出を極力抑えることが可能となる。
【０１６４】
請求項５の発明によれば、前記外部加熱材は、シート状部材に発熱体を埋設した構成としたので、定着装置の省スペース化を図ることができる。
【０１６５】
請求項６の発明によれば、前記外部加熱部材は、総厚１ｍｍ以下のシート状に形成したので、定着装置の省スペース化を、より図ることができる。
【０１６６】
請求項７の発明によれば、前記外部加熱部材は、変形可能であるので、定着部材の表面形状に沿って配置することができ、熱供給を効果的に行うとともに定着装置の限られた空間に配置させることで、定着装置の省スペース化を図ることができる。すなわち、外部加熱部材が対向した面としての定着部材の一部の外周面形状に対応して、この外周面形状に適合するように外部加熱部材を、適宜、任意の形状に変形させることができる。したがって、このように変形させた外部加熱部材を、該一部の外周面に沿って配置しているので、必要最小限のスペースを消費して、定着装置内に外部加熱部材を設置できる。
【０１６７】
請求項８の発明によれば、前記外部加熱部材は、断熱材を有し、この断熱材は、真空中で芯材を被覆加工して形成した真空断熱材としたので、薄肉化が可能で、この薄肉化した断熱材を定着装置内の限られた空間に配置することができ、定着装置の省スペース化を図ることができる。
【０１７１】
請求項９の発明によれば、画像形成装置は、前記の請求項１ないし８のいずれかに記載の定着装置を有しているので、前記の請求項１ないし８のいずれかの効果が得られ、少なくとも、その定着処理能力の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【０１７２】
【図１】この発明の第１の実施形態の定着装置を備えた画像形成装置を示し、画像形成装置の全体構成を示す概略正面図である。
【図２（ａ）】この第１の実施形態の定着装置を示し、画像形成装置内の定着装置付近の概略を示す一部拡大図である。
【図２（ｂ）】この第１の実施形態の定着装置を示し、この定着装置が有した主要な構成部材を主体に示す概略断面図である。
【図３】この第１の実施形態の定着装置を示し、（ａ）は、この定着装置が有した主要な構成部材として外部加熱部材単体の一例を示す概略斜視図、（ｂ）は、同外部加熱部材単体の他の例を示す概略斜視図である。
【図４】この第１の実施形態の定着装置を示し、外部加熱部材に設けた断熱材単体を示す概略斜視図である。
【図５】この第１の実施形態の定着装置における外部加熱部材を所定に移動させる構成を主体に示し、（ａ）は、外部加熱部材を離間させた状態を示す概略図、（ｂ）は、同外部加熱部材を当接させた状態を示す概略図である。
【図６】この発明の第２の実施形態の定着装置を示し、密接可能に形成した外部加熱部材を所定に移動させる構成において、（ａ）は、外部加熱部材を離間させた状態を示す概略図、（ｂ）は、同外部加熱部材を密接させた状態を示す概略図である。
【図７】この発明の第３の実施形態の定着装置を示し、加熱ローラの動作と外部加熱部材の接離動作との関係、より詳細には、加熱ローラの駆動タイミングと、外部加熱部材の駆動タイミングと、の関係を示したタイミングチャートである。
【図８】この発明の第６の実施形態の定着装置を備えた画像形成装置を示し、画像形成装置の全体構成を示す概略正面図である。
【図９】この第６の実施形態の定着装置が有した主要な構成部材を主体に示す概略図である。
【図１０】この発明の第７の実施形態の定着装置を示し、この定着装置が有した主要な構成部材を主体に示す概略図である。
【図１１】この発明の第８の実施形態の定着装置を示し、この定着装置が有した主要な構成部材を主体に示す概略図である。
【図１２（ａ）】この発明の第９の実施形態の定着装置を示し、この定着装置が有した主要な構成部材を主体に示す概略正面図である。
【図１２（ｂ）】この第９の実施形態の定着装置を示し、外部加熱部材および関連部材を主体に示した概略平面図である。
【図１３】この第９の実施形態の定着装置を示し、（ａ）は、この定着装置が有した主要な構成部材として外部加熱部材単体の一例を示す概略斜視図、（ｂ）は、同外部加熱部材単体の他の例を示す概略斜視図である。
【図１４】この第９の実施形態の定着装置を示し、（ａ）は、この定着装置が有した主要な構成部材としてカム軸単体を示す概略斜視図、（ｂ）は、カム軸を該カム軸の軸長手方向における端部付近で切断した端面断面図、（ｃ）は、同カム軸の軸長手方向におけるその中央部で切断した端面断面図である。
【符号の説明】
【０１７３】
１  複写機（画像形成装置）              ２  画像形成装置本体
３  給紙装置                            ４  原稿読取り装置
９  排紙トレイ                          １０  感光体ユニット
１０Ａ  感光体（像担持体）              １１  定着装置
１２  現像装置                          １３  転写装置
１４  帯電装置                          １５，１６  支持ローラ（転写装置）
１７  転写ベルト（転写装置）            ２１  レジストローラ
３１  加熱ローラ（定着部材）            ３２  加圧ローラ（加圧部材）
４７  露光装置                          ７０  定着装置筐体
１０１，１０１Ａ，３０１  外部加熱部材            １０２  耐熱樹脂シート
１０３  発熱体                          １２０  断熱材
１２１  芯材                            １２２  ラミネートフィルム（被覆部材）
１３０  可動筐体                        １３１  スプリング
１３２  偏芯コロ                        １４０  樹脂部材
２０１  第１のローラ                    ２０２  第２のローラ
２０３  定着ベルト（定着部材）          ２０４  加圧ローラ（加圧部材）
２３０  ユニット筐体部材（ユニット筐体）
３０２  カム軸（カム体）
３０２ａ  第１の稜線部分（外部加熱部材全面を近接用）
３０２ｂ  第２の稜線部分（外部加熱部材の中央部分を近接用）
３０３  テンションベルト                Ｓ  用紙（記録媒体）
Ｒ１  搬送路                            Ｒ２  手差し給紙用の搬送路
Ｒ３  用紙反転用の搬送路
【図１】
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【図２（ａ）】
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【図２（ｂ）】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0004728059.tif 000008
【図７】
0004728059.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
0004728059.tif 000012
【図１１】
0004728059.tif 000013
【図１２（ａ）】
0004728059.tif 000014
【図１２（ｂ）】
0004728059.tif 000015
【図１３】
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【図１４】
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