(57)【要約】【課題】  ローラの回転時における異音や回転ムラ等の発生を防止できる定着装置を提供する。【解決手段】  加熱ローラ２８と定着ローラ２４とにエンドレスに定着ベルト３２を掛け渡し、定着ローラ２４に加圧ローラ２６を圧接させて、定着ローラ２４と加圧ローラ２６の転接部に記録媒体を通過させる方式をとる定着装置において、これら定着ローラ２４と加圧ローラ２６の外径を同一径にしない。すなわち、加圧ローラ２６の外径を定着ローラ２４の外径より小さくするか、あるいは、加圧ローラ２６の外径を定着ローラ２４の外径より大きくして、両ローラの外径寸法比をニップ領域が互いに重なり合わない寸法に設定する。【選択図】        図７
2005148311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラに所定圧力で加圧ローラを転接し、前記定着ローラと前記定着ローラから離間して配設された加熱ローラとに掛け渡した定着ベルトを加熱して、前記定着ローラと加圧ローラの転接部を通過する記録媒体上にトナー画像を定着させる定着装置であって、
前記定着ローラの外径寸法と前記加圧ローラの外径寸法が異なることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記外径寸法として、待機静止時に重なっていた前記定着ローラの転接部と前記加圧ローラの転接部が、前記定着ローラと加圧ローラが転接しながら１回転したときに重ならない寸法を選択することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記定着ローラと加圧ローラが転接しながら１回転したときに、前記加圧ローラの前記転接部の円周方向への移動距離が前記定着ローラの前記転接部の円周方向への移動距離よりも長くなるように、前記加圧ローラの外径寸法を前記定着ローラの外径寸法よりも小さく設定したことを特徴とする請求項２記載の定着装置。
【請求項４】
前記加圧ローラの前記移動距離は、前記定着ローラの前記移動距離よりも少なくとも前記転接部の円周方向の長さ分長いことを特徴とする請求項３記載の定着装置。
【請求項５】
前記定着ローラと加圧ローラが転接しながら１回転したときに、前記加圧ローラの前記転接部の円周方向への移動距離が前記定着ローラの前記転接部の円周方向への移動距離よりも短くなるように、前記加圧ローラの外径寸法を前記定着ローラの外径寸法よりも大きく設定したことを特徴とする請求項２記載の定着装置。
【請求項６】
前記加圧ローラの前記移動距離は、前記定着ローラの前記移動距離よりも少なくとも前記転接部の円周方向の長さ分短いことを特徴とする請求項５記載の定着装置。
【請求項７】
前記加熱ローラの端部にスリットを配し、前記スリットに、前記定着ベルトの寄り止め部材に設けた凸部を係合した構造を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等において、シート上の未定着トナーを溶融圧着してシートに定着させるために使用する定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真装置用の定着装置として、例えば、特許文献１に記載されているベルト式定着装置は、２ローラ式の加熱・定着ローラから熱源を外部に取り出した構成を有する。すなわち、熱源を内蔵した加熱ローラと、この加熱ローラからの熱を、定着ベルトを介して定着ローラと加圧ローラとの転接部（ニップ部）に伝達することで、その転接部を通過する記録媒体（未定着シート）上のトナーを加圧および加熱するようになっている。
【０００３】
また、かかるベルト式定着装置では、定着ベルトを未定着シートの搬送経路を規定するガイド板に近接して配設することで、定着ベルトからの輻射熱により、ガイド板上を搬送されている未定着シートを予熱でき、これによりニップ部の温度を低く設定できる。さらには、熱容量の小さい定着ベルトを用いることで、ニップ部通過時に定着ベルトの温度を急速に冷却させ、ニップ部の出口で定着ベルトより分離するトナーの凝集力を高めることで、定着ベルトとトナーとの離型性を高めることができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３１８００１号（特許登録第２８１３２９７号）公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したベルト式定着装置では、定着動作が停止している待機状態においても、定着ローラと加圧ローラ間の圧力解除がされず、定着ローラは加圧ローラにより加圧され続けられる、という制御機構が採られている。その結果、定着ベルトおよび定着ローラに過度なストレスがかかるという問題がある。
【０００６】
また、従来の定着装置は、定着ローラと加圧ローラとを同一径、あるいは同一に近い径で構成しているため、定着ローラと加圧ローラ各々のニップ領域が、待機後の１回転目、およびそれ以降の回転においても、再び同じ位置で重なり合うことになる。その結果、定着ローラと加圧ローラのニップ領域が重なるたびに、例えば、定着ローラの表面に残った凹みにより異音や回転ムラ等が生じるという問題がある。
【０００７】
すなわち、上記従来のベルト式定着装置は、転接部のニップ幅を広く取るために、定着ローラの弾性層を、厚肉で弾性変形量が大きい材料で構成し、加圧ローラについては、比較的薄肉で弾性変形量が小さい表層を備える構造を有するため、待機中における圧力の非解除により、それらの層が大きなダメージを受けることになる。
【０００８】
特に、１００℃以上の高温環境下においては、弾性層に低硬度品（例えば、スポンジ）を使用すると、そのスポンジにクリープ（永久歪）が発生して、定着ローラの表面に凹みが残ってしまう間題がある。そして、定着ローラの表面に残った凹みにより、待機後の回転開始時（回転初期）において、異音や回転ムラ等が生じ、さらに、凹みの回復が遅くてローラの表面にその凹みが残っている限り、異音、回転のムラ等が連続的に発生することになる。この傾向は、スポンジが低硬度になればなる程、強くなる。
【０００９】
そこで、かかる問題に鑑み、待機中において定着ローラと加圧ローラ間の圧力を解除する構成をとることも考えられるが、そのための解除機構が複雑になるだけでなく、定着装置全体のコストアップ等を招来するという問題がある。また、定着ローラの表面に残る凹みへの対処として、定着ローラの弾性層材料の硬度（例えば、ゴム硬度）を上げる方法があるが、硬度を上げた場合、弾性層の熱容量が大きくなって、待機状態からの立ち上がり時間（ウォーミングアップ時間）の短縮化に対して不利になるばかりでなく、ニップ幅を広く取ろうとするとローラ間に高荷重が必要となる。
【００１０】
一方、従来の定着装置における加熱ローラは、そのローラの端部において芯金の肉厚の段差を設けて、その段差を利用して寄り止め部材のスラスト方向への移動防止等を図っている。しかし、ウォーミングアップ時間の短縮化のためには加熱ローラ芯金の肉厚を薄くする必要があり、その場合、肉厚の段差を利用した寄り止め部材の固定方法は、構造的に困難となり、また、機械的な強度上の問題も生じる。
【００１１】
本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、待機放置後において定着ローラ等の回転時の異音や回転ムラ等の発生を防止できる定着装置を提供することである。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、ウォーミングアップ時間の短縮化を図ることのできる構造を有する加熱ローラからなる定着装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
かかる目的を達成し、上述した課題を解決する一手段として、例えば、以下の構成を備える。すなわち、定着ローラに所定圧力で加圧ローラを転接し、前記定着ローラと上記定着ローラから離間して配設された加熱ローラとに掛け渡した定着ベルトを加熱して、上記定着ローラと加圧ローラの転接部を通過する記録媒体上にトナー画像を定着させる定着装置であって、上記定着ローラの外径寸法と上記加圧ローラの外径寸法が異なることを特徴とする。
【００１４】
例えば、上記外径寸法として、待機静止時に重なっていた上記定着ローラの転接部と上記加圧ローラの転接部が、上記定着ローラと加圧ローラが転接しながら１回転したときに重ならない寸法を選択することを特徴とする。
【００１５】
例えば、上記定着ローラと加圧ローラが転接しながら１回転したときに、上記加圧ローラの上記転接部の円周方向への移動距離が上記定着ローラの上記転接部の円周方向への移動距離よりも長くなるように、上記加圧ローラの外径寸法を上記定着ローラの外径寸法よりも小さく設定したことを特徴とする。
【００１６】
また、例えば、上記加圧ローラの上記移動距離は、上記定着ローラの上記移動距離よりも少なくとも上記転接部の円周方向の長さ分長いことを特徴とする。
【００１７】
例えば、上記定着ローラと加圧ローラが転接しながら１回転したときに、上記加圧ローラの上記転接部の円周方向への移動距離が上記定着ローラの上記転接部の円周方向への移動距離よりも短くなるように、上記加圧ローラの外径寸法を上記定着ローラの外径寸法よりも大きく設定したことを特徴とする。
【００１８】
また、例えば、上記加圧ローラの上記移動距離は、上記定着ローラの上記移動距離よりも少なくとも上記転接部の円周方向の長さ分短いことを特徴とする。
【００１９】
さらには、本発明に係る定着装置は、上記加熱ローラの端部にスリットを配し、上記スリットに、上記定着ベルトの寄り止め部材に設けた凸部を係合した構造を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、待機静止後のローラの回転動作時において異音や回転ムラ等が発生するのを防止できる。
【００２１】
また、本発明によれば、ウォーミングアップ時間の短縮化を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る一実施の形態例について詳細に説明する。図１は、本実施の形態例に係る定着装置の内部構造を示す側面図である。図中右方が、定着装置１０の正面側であり、図中左方が裏面側である。また、この定着装置では、上面に未定着のトナーが担持された未定着シート（記録媒体）が、図中の右方から左方に向けて搬送される。
【００２３】
定着装置１０は、図示しない電子式画像形成装置（例えば、電子プリンタ）のフレームに固定されるハウジング（筐体）１２を備えており、このハウジング１２は、装置フレームに直接固定される底板１４と、この底板１４の左右両側縁から各々起立した側板１６とを備えて構成されている。また、両側板１６の上部には、後述する加熱ローラ２８が回転自在に軸支される摺動ブラケット１８が、図中の上下方向に沿って摺動自在に取り付けられている。一方、両側板１６の下部には、後述する加圧ローラ２６が回転自在に軸支される揺動ブラケット２０が、支軸２２回りに揺動自在に支持されている。
【００２４】
定着装置１０は、ローラ構成として、定着ローラ２４、加圧ローラ２６、および加熱ローラ２８を備える。定着ローラ２４は、側板１６に固定軸線回りに回転自在に軸支され、加圧ローラ２６は、定着ローラ２４の略下方において、定着ローラ２４に転接する状態で、かつ、定着ローラ２４の固定軸線と平行に設定された固定軸線回りに、揺動ブラケット２０に回転白在に支持されている。また、加熱ローラ２８は、定着ローラ２４の略上方に位置し、摺動ブラケット１８に回動自在に支持されている。
【００２５】
加熱ローラ２８の内部には、例えば、ハロゲンランプ等の第１の加熱源３０が配設され、加熱ローラ２８と定着ローラ２４とに渡って、定着ベルト（熱伝達ベルト）３２がエンドレスに巻回されている。また、加圧ローラ２６の内部には、例えば、ハロゲンランプ等の第２の加熱源３３が配設されている。
【００２６】
なお、詳細は後述するが、ここでは、定着ローラ２４と加圧ローラ２６の弾性層を、厚肉で弾性変形量の大きい材料で構成し、定着ローラ２４は弾性ローラとして構成され、加圧ローラ２６は、弾性ローラよりも硬いローラ上硬度を有するローラとして構成されている。また、定着ローラ２４と加圧ローラ２６は、後述するように、それぞれ異なる外径を有する。
【００２７】
揺動ブラケット２０は、第１のコイルスプリング３４によって、加圧ローラ２６が定着ローラ２４に圧接する方向に、支軸２２回りに回動付勢されている。その結果、定着ローラ２４と加圧ローラ２６との互いの転接部（ニップ部）において、互いに所定の圧接力で転接し、定着ローラ２４と加圧ローラ２６の外周面が転接部で凹んだ状態になる。これにより、ニップ幅が十分に確保される。
【００２８】
また、定着装置１０はさらに、左右各端部において、前後１対づつの第２のコイルスプリング３６を備えている。すなわち、第２のコイルスプリング３６は、摺動ブラケット１８の各端部と対応する側板１６との間に介設され、加熱ローラ２８を定着ローラ２４から離間する方向に付勢して、定着ベルト３２に所定のテンションを付与している。
【００２９】
上述したハウジング１２には、未定着シートを転接部に向けて導くための取り込みガイド板３８が取り付けられており、また、転接部を通過して定着動作が終了した定着済みシートを排紙口に向けて搬送するための排紙ガイド板４０が取り付けられている。さらに、ハウジング１２には、定着ローラ２４の外周面の定着ベルト３２が巻回されていない部分であって、転接部よりも定着ローラ２４の回転方向に関して直上流側に位置する部分の表面温度を検出するために第１のサーミスタ４２が、また、加圧ローラ２６の外周面の非通紙部分の表面温度を検出するために第２のサーミスタ４３が取り付けられている。
【００３０】
なお、これら第１および第２のサーミスタ４２，４３は、ここでは、各々接触式の構造が採用されている。第１のサーミスタ４２の温度検出位置は、定着ローラ２４の外周面であって、定着ベルト３２が巻回されていない部分に限定されることなく、定着ローラ２４の外周面に巻回されている定着ベルト３２の外周面であって、転接部よりも定着ローラ２４の回転方向に関して直上流側に位置する部分の表面温度を検出できる位置に取り付けてもよい。この場合、第１のサーミスタ４２は、非接触式であることが好ましい。
【００３１】
図示しない搬送機構を介して定着装置１０に向けて搬送されてきた未定着シートの先端は、まず、取り込みガイド板３８の上面に触れ、これに案内された状態で、斜め上向きに搬送されるように設定されている。取り込みガイド板３８により案内された未定着シートは、その先端が加圧ローラ２６の外周面に先ず接触した後、加圧ローラ２６の外周面に沿って移動して、定着ローラ２４と加圧ローラ２６の転接部（ニップ部）に導かれる。
【００３２】
すなわち、上述した構成をとる定着装置１０において、取り込みガイド板３８上に搬送されてきた未定着シートは、未定着トナーが付着していない下面が取り込みガイド板３８に接触、支持されるとともに、定着ベルト３２が巻かれた定着ローラ２４と加圧ローラ２６との転接部に向けて案内され、両ローラ２４，２６の間を圧接された状態で挿通される。これにより、未定着トナーが熱圧着されてシート上に定着される。
【００３３】
次に、上述した定着装置の各構成要素について説明する。図２は、図１に示す定着装置１０の各ローラ端部における支持状態を表す断面図である。図１および図２に示すように、定着ローラ２４は、芯金部２４Ａと、その芯金部２４Ａの外周に同軸に配設され、定着ベルト３２が巻回されるローラ本体２４Ｂを備えており、ローラ全体が側板１６にベアリング４４を介して、回転自在に軸支されている。
【００３４】
本実施の形態例では、定着ローラ２４のローラ外径を２５．０ｍｍに設定している。すなわち、芯金部２４Ａは、直径１５ｍｍの鉄製シャフトで形成され、ローラ本体２４Ｂは、芯金蔀２４Ａの外周に厚さ５ｍｍで取り付けられたシリコーンゴム耐熱弾性体（具体的には、ローラ上にてアスカ（ＡＳＫＥＲ）Ｃ硬度で２３度）より形成されている。
【００３５】
なお、図２に示すように、芯金部２４Ａの一端に位置する軸部には、第１の従動ギヤ４６が、これと同軸にワンウェイクラッチ４８を介して取り付けられており、この第１の従動ギヤ４６には、加圧ローラ２６の芯金部２６Ａの一端部に同軸に取り付けられた第２の従動ギヤ５０が噛合している。
【００３６】
一方、第２の従動ギヤ５０には、詳細は省略するが駆動機構の一部を構成する駆動ギヤが噛合している。このようにして、この駆動ギヤを介して駆動機構からの駆動力が、第２の従動ギヤ５０に対して、図中反時計方向の回転力として伝達され、引き続き、第１の従動ギヤ４６に図中時計方向の回転力として伝達される。その結果、この回転力がワンウェイクラッチ４８を介して定着ローラ２４に伝達される構成となっている。
【００３７】
上述したように、加圧ローラ２６は、側板１６にベアリング５４を介して回転自在に軸支される芯金部２６Ａと、この芯金部２６Ａの外周に同軸に配設されたローラ本体２６Ｂとを備え、ここでは、ローラ外径を後述する寸法に設定している。なお、芯金部２６Ａは、例えば、肉厚２ｍｍの鉄製パイプで形成され、ローラ本体２６Ｂは、芯金部２６Ａの外周に厚さ１．５ｍｍで取り付けられたシリコーンゴム耐熱弾性体（具体的には、上述した定着ローラ２４よりも硬めのローラ上にてＡＳＫＥＲ  Ｃ硬度で７４〜７５度のもの）で形成されている。
【００３８】
芯金部２６Ａの一端に配設された軸部については、上述したように、第２の従動ギヤ５０が同軸に固定されており、この第２の従動ギヤ５０には、上述した第１の従動ギヤ４６が噛合している。そして、図示しない駆動ギヤを介して、これからの駆動力が第２の従動ギヤ５０に直接伝達されて、加圧ローラ２６が定着ローラ２４とは反対の反時計方向に回転駆動されるように構成されている。
【００３９】
図１に示すように、加圧ローラ２６は、定着ローラ２４の直下方に位置しているのではなく、定着ローラ２４の直下方位置よりも、未定着シートが搬送される方向に沿って、下流側に偏倚した位置に配設されている。すなわち、加熱ローラ２８と定着ローラ２４の両中心点を通る線分を基線とした場合に、この基線と、定着ローラ２４と加圧ローラ２６の両中心点を通る線分とのなす角度が、所定の鋭角となるような位置に加圧ローラ２６が配設されている。なお、定着ローラ２４と加圧ローラ２６の両中心点を通る線分は、未定着シートの搬送方向と略直交するように設定されている。
【００４０】
ワンウェイクラッチ４８は、定着ローラ２４の第１の従動ギヤ４６に対する、図中時計方向の相対的な回転を許容するが、図中反時計方向の相対的な回転を係止するように、換言すれば、両者が一体的に回転するように構成されている。すなわち、定着ローラ２４が定着ベルト３２と摩擦係合し、また、定着ベルト３２が加圧ローラ２６と摩擦係合して、加圧ローラ２６によって、定着ローラ２４および定着ベルト３２が従動（連れ回り）することになる。
【００４１】
上述した第１の加熱源３０を内蔵する加熱ローラ２８は、本実施の形態例においては、その直径が例えば、２０．１ｍｍで、肉厚０．１〜０．７ｍｍの鉄パイプ製芯金の外周面に、厚さ２０μｍのＰＴＦＥの被覆層をコーティングしたもので構成されている。すなわち、加熱ローラ２８は、後述するようにウォーミングアップ時間の短縮化の目的で、薄肉芯金を有するように構成されている。
【００４２】
図３は、本実施の形態例における加熱ローラ２８の支持部の構造等を示す部分的な断面図である。なお、図３では、構造を分かりやすくするため、加熱ローラ２８の左右の支持部分を９０°回転させて示している。図２および図３に示すように、加熱ローラ２８の両端は、ベアリング５６を介して回転自在に軸支されており、ベアリング５６の内側には、耐熱樹脂であるポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）製の寄り止め部材５８が挿入されている。
【００４３】
加熱ローラ２８の両端部分には、図３に示すように係合用スリット１０１が配されており、この係合用スリット１０１に、寄り止め部材５８に設けた凸部１０３を係合させて、寄り止め部材５８を加熱ローラ２８に固定している。これにより、従来の定着装置のように、ローラの端部において芯金の肉厚の段差を設け、その段差を利用して寄り止め部材のスラスト方向への移動防止等を図る必要はなく、加熱ローラ２８に薄肉（例えば、０．１〜０．７ｍｍ）の鉄パイプ製芯金を使用できる。
【００４４】
よって、係合用スリット１０１を設けたことで、加熱ローラ２８に薄肉の鉄パイプ製芯金を使用しても、寄り止め部材５８を加熱ローラ２８に確実に固定でき、定着ベルト３２の蛇行や片寄りを防止できるだけでなく、加熱ローラ２８のスラスト方向の移動を規制できる。また、ローラ芯金が薄肉であることから、加熱時のウォーミングアップ時間の短縮化を図ることができる。
【００４５】
発熱手段として、加熱ローラ２８に内蔵されている第１の加熱源３０は、最大出力（発熱量）が８００Ｗのハロゲンランプにより構成されている。また、加圧ローラ２６に内蔵された第２の加熱源３３は、最大出力（発熱量）が４００Ｗのハロゲンランプで構成されている。本実施の形態例において、定着装置１０の加熱源に許容された最大出力は、８００Ｗに設定されている。すなわち、第１の加熱源３０は、定着装置１０に許容される最大出力そのものを出力することができるように設定されている。
【００４６】
なお、加圧ローラ２６に第２の加熱源３３を内蔵しているので、後述する定着可能温度までは、第２の加熱源３３と加熱ローラ２８に内蔵された第１の加熱源３０とを同時に発熱動作（点灯動作）させ、定着可能温度以上に上昇した場合には、加圧ローラ２６に内蔵した第２の加熱源３３の動作を停止させるようにしてもよい。また、定着可能温度以上に上昇した場合、加熱ローラ２８に内蔵された第１の加熱源３０がオフ状態の場合にのみ、加圧ローラ２６に内蔵した第２の加熱源３３を発熱動作させるように構成してもよい。
【００４７】
上述した定着可能温度までは、加熱ローラ２８の第１の加熱源３０は、ここで使用できる電力の最大出力とするが、定着可能温度よりも上昇した場合には、第１の加熱源３０は、ここで使用できる電力の最大出力以下に設定されていてもよい。
【００４８】
定着ベルト３２は、未定着シート上の未定着トナーを定着温度まで、過剰な熱量を与えることなく定着できるようにする。そのため、定着ベルト３２の１平方センチメートル当たりの熱容量が、０．００２ｃａ１／℃〜０．０２５ｃａ１／℃の範囲内のものが好ましい。本実施の形態例における定着ベルト３２は、図４に示すように、内径が４０ｍｍ、厚さが９０μｍのポリイミド樹脂製の無端状のベルト基体３２ａと、このベルト基体３２ａの外周面（表層）に厚さ３０μｍで被覆されたＰＦＡの耐熱離型層３２ｂで構成されている。
【００４９】
本発明において、ベルト基体３２ａとしてポリイミド樹脂を用いることに限定されることなく、ニッケル電鋳製の金属ベルトを用いてもよいことは言うまでもない。また、ニッケル電鋳製の金属ベルトをベルト基体３２ａとして用いる場合には、ベルト基体３２ａの厚さを、例えば、３０μｍとし、そのベルト基体３２ａの表面に厚さ３００μｍで耐熱シリコーン樹脂を被覆し、さらに、この耐熱シリコーン樹脂層の外周に、ポリイミド樹脂の場合と同様に厚さ３０μｍで被覆されたＰＦＡの耐熱離型層３２ｂを被覆する構成を採用する。
【００５０】
次に、定着ベルト３２ヘテンションを付与するための機構について説明する。上述した第２のコイルスプリング３６は、加熱ローラ２８を定着ローラ２４から離間する方向に付勢して、定着ベルト３２に所定のテンションを付与している。すなわち、第２のコイルバネ３６の付勢力により、加熱ローラ２８は、摺動ブラケット１８を介して定着ローラ２４から離間する方向に偏倚される。これにより、加熱ローラ２８と定着ローラ２４とにエンドレスに掛け渡された定着ベルト３２は、所定のテンションに緊張された状態で張られることになる。
【００５１】
このように、第２のコイルバネ３６の作用により、定着ベルト３２は、加圧ローラ２６と摩擦係合して連れ回り、かつ、定着ベルト３２の連れ回りに応じて、定着ローラ２４が定着ベルト３２に対してスリップや緩みのない、安定した状態で従動される。
【００５２】
次に、本実施の形態例に係る定着装置における制御システムについて説明する。図５は、定着装置１０に係る制御システム全体の構成を示すブロック図である。同図に示すように、定着装置１０は、上述した駆動機構５２の駆動制御を行う他、加熱ローラ２８に内蔵された第１の加熱源３０、および加圧ローラ２６に内蔵された第２の加熱源３３の発熱制御等を行うための制御部６０を備えている。
【００５３】
制御部６０には、上述した発熱制御のため、第１のサーミスタ４２と第２のサーミスタ４３、および第１のヒータドライバ６２と第２のヒータドライバ６３が接続されている。そこで、待機時制御において、第２のサーミスタ４３からの検出結果のみに基づき、第２のヒータドライバ６３を介して、第２の加熱源３３を発熱制御する。また、通紙時制御においては、第１のサーミスタ４２からの検出結果のみに基づき、第１のヒータドライバ６２を介して、第１の加熱源３０を発熱制御する。
【００５４】
すなわち、制御部６０は、これら第１および第２のヒータドライバ６２，６３を介して、第１の加熱源３０および第２の加熱源３３としての各々のハロゲンランプを制御する。また、制御部６０には、外部（例えば、電子プリンタ）より通紙指令（プリント動作開始信号）を受ける入力端子７１と、定着装置全体への電源の供給をオン／オフするための電源スイッチ６４と、特に発熱制御に係わる部分への電源供給をオン／オフするためのメインスイッチ６６とが接続されている。
【００５５】
次に、本実施の形態例に係る定着装置の制御部における制御手順について詳細に説明する。図６は、定着装置１０の制御部６０における制御（発熱制御）手順を示すフローチャートである。なお、定着装置１０は、装置全体の制御を司るためのマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、プログラムや閾値や設定値をあらかじめ記憶した読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、定着装置１０が装着される電子プリンタ等の電子式画像形成装置の制御部との間で情報を送受信するためのインターフェース回路、各種のＩ／Ｏポート等を備えるが、ここでは、それらの図示および説明を省略する。
【００５６】
本実施の形態例では、以下に詳述するように、電源スイッチの投入に伴い、ウォーミングアップ状態を規定して、所定のウォーミングアップ時制御手順を実行し、電子プリンタからプリント信号が出力されない状態では、待機状態を規定して所定の待機時制御手順を実行する。また、電子プリンタからプリント信号が入力された場合には、このプリント信号が終了しない限り通紙状態を規定し、所定の定着時制御手順を実行するように構成されている。
【００５７】
図６に示すように、定着装置１０の制御部６０は、最初に、電源スイッチ６４がオン状態にあって、メインスイッチ６６がオンされたかどうかを判断する（ステップＳ１０）。メインスイッチ６６がオンされていれば、続くステップＳ１２で、所定の初期化動作を実行し、ステップＳ１４でウォーミングアップ時制御を実行する。
【００５８】
ステップＳ１６では、電子プリンタより定着装置１０へプリント信号（通紙指令）が送られてきたか否かが判定される。プリント信号がなければ、ステップＳ２０において、待機状態制御が実行される。すなわち、ステップＳ２０における待機状態制御は、電子プリンタから定着装置１０へプリント信号が送信されるまで実行される。
【００５９】
一方、制御部６０は、電子プリンタからのプリント信号を受信すると、ステップＳ２２において、上述した駆動機構５２における各駆動部を起動し、所定の駆動制御手順に従って駆動制御するとともに、第１の加熱源３０および第２の加熱源３３を発熱制御するための通紙状態制御を実行する。そして、ステップＳ２４で、プリント終了信号の有無を判断する。
【００６０】
ステップＳ２４で、プリント終了信号がないと判断されれば、制御部６０は、処理をステップＳ２２に戻して、再び駆動制御および通紙状態制御を実行し、電子プリンタからプリント終了信号が送信されるまで、これらの通紙状態制御等を実行する。しかし、制御部６０は、ステップＳ２４でプリント終了信号を検出すると、ステップＳ２６で、駆動機構５２における各駆動部を停止させた後、ステップＳ２０に戻って、待機状態制御を実行する。
【００６１】
なお、上述したステップＳ２０における待機状態制御は、例えば、第１のサーミスタ４２で、定着ローラ２４の所定位置の表面温度を検出し、この検出温度Ｔｂが第１の設定温度Ｔ１以下であれば、定着ベルト３２の温度が目標となる第１の設定温度Ｔ１に至っていないとして、第１のヒータドライバ６２を介して、加熱ローラ２８に内蔵された第１の加熱源３０のみに通電し、これを発熱させる。
【００６２】
一方、検出温度Ｔｂが第１の設定温度Ｔ１よりも高いと判断された場合には、定着ベルトの温度が既に目標となる第１の設定温度Ｔ１を越えたとして、加熱ローラ２８に内蔵された第１の加熱源３０への通電を停止させる。
【００６３】
次に、本実施の形態例に係る定着装置の定着ローラと加圧ローラについて詳細に説明する。図７は、実施の形態例に係る定着装置の定着ローラ２４と加圧ローラ２６の外径寸法、相互の転接状態等を示している。なお、図７において、簡単のため、加熱ローラ、および、加熱ローラと定着ローラとに渡ってエンドレスに巻回される定着ベルトの図示を省略する。また、以下の説明において、定着ベルトの厚さは無視して議論を展開する。
【００６４】
図７の（ａ）は、定着ローラ２４と加圧ローラ２６が回転していない、つまり、待機静止時における転接状態を示している。上述したように、これらのローラ各々の外周には、所定厚の耐熱弾性体（図７において、陰影を付した部分）が取り付けられており、両ローラの互いの転接部（ニップ部）が所定の圧接力で転接している。そのため、定着ローラ２４のニップ領域１１１と加圧ローラ２６のニップ領域１１３において、定着ローラ２４と加圧ローラ２６の外周面が、その転接部でニップ幅が７ｍｍとなる状態で凹んでいる。この場合、上述したように定着ローラ２４のローラ外径を２５．０ｍｍに設定してあるため、ニップ部が占める角度θは、ローラの半径をｒ、ニップ幅をｌとすると、ｃｏｓθ＝（ｒ2＋ｒ2−ｌ2）／２ｒ2より、θ＝３２．５°となる。
【００６５】
定着ローラ２４と加圧ローラ２６が同一径、あるいは略同一に近い径を有している場合、定着ローラ２４のニップ領域１１１と加圧ローラ２６のニップ領域１１３は、待機後の１回転目において再び重なり合うため、例えば、定着ローラ２４の表面に残った凹みにより異音や回転ムラ等が生じる。また、かかる凹みの回復が遅く、ローラ表面に凹みが残っている限り、待機後の回転開始時（回転初期）のみならず、それ以降の回転時においても、異音、回転のムラ等が連続的に発生する。
【００６６】
そこで、本実施の形態例に係る定着装置では、図７の（ｂ），（ｃ）に示すように、定着ローラ２４と加圧ローラ２６について、待機後の１回転目において、それらのニップ領域が互いに重なり合わないような外径寸法比を選択する。例えば、図７の（ｂ）に示すように、待機後の１回転目において、加圧ローラ２６のニップ領域１１３と定着ローラ２４のニップ領域１１１とが重ならず、加圧ローラ２６のニップ領域１１３を定着ローラ２４のニップ領域１１１よりも、回転方向において先行させる。そのためには、加圧ローラ２６の直径をＤ１とした場合、
π×Ｄ１≦（π×２５−７）［ｍｍ］                        …（１）
を満たせばよい。
【００６７】
よって、上記の式（１）より、加圧ローラ２６の直径Ｄ１は、２２．８ｍｍ以下であれば、待機後の１回転目において、加圧ローラ２６のニップ領域１１３は、定着ローラ２４のニップ領域１１１より少なくともニップ幅分、先に進むことになる。また、１回転目以降においても、このニップ幅分のずれが徐々に拡大するため、ニップ領域が互いに重なり合うことはない。よって、その間は、定着ローラ２４と加圧ローラ２６のいずれか一方の凹みだけが転接部に到来する。
【００６８】
一方、図７の（ｃ）は、待機後の１回転目において、加圧ローラ２６のニップ領域１１３と定着ローラ２４のニップ領域１１１とが重ならず、加圧ローラ２６のニップ領域１１３が、定着ローラ２４のニップ領域１１１よりも、少なくともニップ幅分、後に到来する例を示している。この場合、加圧ローラ２６の直径Ｄ２を定着ローラ２４の直径（２５ｍｍｍ）よりも大きくして、待機後の１回転目において、加圧ローラ２６のニップ領域１１３が、回転方向において定着ローラ２４のニップ領域１１１よりも後になるようにすればよい。
【００６９】
すなわち、図７の（ｃ）に示す例では、
π×Ｄ２≧（π×２５＋７）［ｍｍ］                        …（２）
を満たせばよい。この式（２）より、加圧ローラ２６の直径Ｄ２が２７．２ｍｍ以上であれば、待機後の１回転目において、加圧ローラ２６のニップ領域１１３は、定着ローラ２４のニップ領域１１１よりも後にくることになる。また、１回転目以降においても、相互のニップ領域のずれが徐々に拡大することは、上述した図７の（ｂ）に示す例と同様である。
【００７０】
図７の（ｂ），（ｃ）いずれの場合も、定着ローラ２４と加圧ローラ２６が回転を重ねるうちに、ニップ領域のずれが元に戻り、最終的には再度、ニップ領域が互いに重なることになる。しかし、ずれが元に戻ってニップ領域が再度、重なるまでには、ローラ周辺に形成されていた凹みも回復するため、ニップ領域の再度の重なりに起因する異音や回転ムラ等は発生しない。
【００７１】
このような外径寸法比とすることで、定着ローラ２４と加圧ローラ２６のいずれか一方の凹みだけが転接部に到来し、その転接部に両ローラのニップ領域が同じタイミングで到来して凹みが相互に重なることがない。そのため、一方の凹みによる異音等が回転初期に生じるだけであり、凹みどうしの重なり合いによる場合に比べて、異音や回転ムラ等が大幅に軽減される。
【００７２】
以上説明したように、本実施の形態例によれば、加熱ローラと定着ローラとにエンドレスに定着ベルトを掛け渡し、その定着ローラに加圧ローラを圧接させて、定着ローラと加圧ローラの転接部に記録媒体を通過させる方式をとる定着装置において、それら定着ローラと加圧ローラの外径を同一径にしないことで、すなわち、加圧ローラの外径を定着ローラの外径より小さくするか、あるいは、加圧ローラの外径を定着ローラの外径より大きくして、両ローラの外径寸法比をニップ領域が互いに重なり合わない寸法に設定する。
【００７３】
このようにすることで、定着ローラと加圧ローラの転接部の位置が、待機静止後の１回転目を含めて回転のたびにずれ、待機静止時にローラ表面に凹みが形成されて、それが残留しても、ローラの転接部においてニップ領域が重なることがないため互いの凹みも重なることがなく、それらの凹みが重なることに起因する異音や回転むらが発生しない。特に、凹みが形成されて間もない、定着ローラと加圧ローラの待機静止後の回転初期において、異音や回転むらの発生を顕著に防止できる。
【００７４】
よって、定着ローラと加圧ローラに厚肉、低硬度の材料を使用したり、複雑でコストのかかる圧力解除機構を設けなくても、待機静止時に生じるローラ表面の凹みによる異音の発生、回転ムラ等を軽減することができる。
【００７５】
また、加熱ローラに寄り止め部材の固定用スリットを設けることで、薄肉の鉄パイプ製芯金を使用した場合でも、その寄り止め部材を確実にローラに固定でき、定着ベルトの蛇行や片寄りを防止できるだけでなく、加熱ローラそのもののスラスト方向の移動を規制できる。
【００７６】
本発明は、上述した実施の形態例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。例えば、上述した図７に示す例では、定着ローラ２４と加圧ローラ２６各々の外周面に取り付けた耐熱弾性体が、同じ肉厚を有するものとして図示したが、図８において陰影を付して示すように、定着ローラ２４の耐熱弾性体（シリコーンゴム耐熱弾性体）の肉厚が、加圧ローラ２６の耐熱弾性体（シリコーンゴム耐熱弾性体）の肉厚よりも厚くなるように設定してもよい。
【００７７】
このように定着、加圧ローラ外周の耐熱弾性体の肉厚を設定することで、ニップ部を下向き（上向きに凸）の形状とすることが可能となる。その結果、かかるニップ部を通過する記録媒体は、下向きニップ形状に応じた変形を受けることになるため、下向きの変形力を受けた状態で排出され、定着装置における記録媒体のジャム障害を防止できる。
【００７８】
なお、この変形例の場合においても、加圧ローラ２６の外径を定着ローラ２４の外径より小さくするか（図８（ｂ）の場合）、あるいは、加圧ローラ２６の外径を定着ローラ２４の外径より大きくして（図８（ｃ）の場合）、両ローラの外径寸法比をニップ領域が互いに重なり合わない寸法に設定することは、上記の実施の形態例と同じである。
【００７９】
また、上述した実施の形態例では、定着装置１０の加圧ローラ２６に加熱源としてハロゲンランプ（図１等における第２の加熱源３３）を内蔵した例を示したが、加圧ローラ２６に加熱源を内蔵しない構成とし、制御部６０が、加熱ローラ２８に内蔵した第１の加熱源３０のみによる発熱制御を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施の形態例に係る定着装置の内部構造を示す側面図である。
【図２】図１に示す定着装置の各ローラ端部における支持状態を表す断面図である。
【図３】加熱ローラの支持部の構造等を示す部分的な断面図である。
【図４】定着ベルトの構造を示す図である。
【図５】定着装置に係る制御システム全体の構成を示すブロック図である。
【図６】定着装置の制御部における制御手順を示すフローチャートである。
【図７】定着装置の定着ローラと加圧ローラの外径寸法、相互の転接状態等を示す図である。
【図８】変形例に係る定着ローラと加圧ローラの外径寸法、相互の転接状態等を示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０    定着装置
１２    ハウジング（筐体）
１４    底板
１６    側板
１８，２０    摺動ブラケット
２２    支軸
２４    定着ローラ
２６    加圧ローラ
２８    加熱ローラ
３０    第１の加熱源
３３    第２の加熱源
３２    定着ベルト
３４    第１のコイルスプリング
３６    第２のコイルスプリング
３８    取り込みガイド板
４２    第１のサーミスタ
４３    第２のサーミスタ
４６    第１の従動ギヤ
４８    ワンウェイクラッチ
５０    第２の従動ギヤ
５４    ベアリング
５８    寄り止め部材
６０    制御部
６２    第１のヒータドライバ
６３    第２のヒータドライバ
６４    電源スイッチ
６６    メインスイッチ
７１    入力端子
１０１    係合用スリット
１０３    凸部
１１１，１１３    ニップ領域
【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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