(57)【要約】【課題】通紙幅に関係なく軸方向で均一な温度分布を容易に得ることができ且つ剛性を確保すると同時に薄肉化に伴う立上り時間の短縮化を実現することができ、また加工性並びに汎用性を向上させることができ、しかも構成部品の増加および構成の複雑化を招くことのない定着装置を提供する。【解決手段】ニップ部３８で記録媒体１１に担持された未定着トナーを記録媒体１１上に定着させる定着装置２０である。第一加熱ローラ２３は、通紙領域Ｌにおける中央部またはその両端部のいずれか一方に対応する位置に第一熱源２９を内蔵し、定着ベルト２５には、中央部またはその両端部の他方に対応する位置に第二熱源３０を内蔵する第二加熱ローラ２４が当接され、定着ベルト２５は、第一加熱ローラ２３および定着ローラ２１に加えてニップ部３８の下流側に設けられた小径ローラ２６を巡るように架け渡されている。【選択図】図２
2009042615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一加熱ローラと定着ローラとを巡るように無端状の定着ベルトが架け渡され、該定着ベルトを介在させて前記定着ローラに加圧ローラが圧接されて当該圧接個所でニップ部が形成され、前記定着ベルトの循環に伴って前記ニップ部に搬送された記録媒体に担持された未定着トナーを前記記録媒体上に定着させる定着装置であって、
前記第一加熱ローラは、その軸線方向に沿って設定された通紙領域における中央部またはその両端部のいずれか一方に対応する位置に第一熱源を内蔵し、
前記定着ベルトには、前記通紙領域における前記中央部またはその前記両端部の他方に対応する位置に第二熱源を内蔵する第二加熱ローラが当接され、
前記定着ベルトの循環方向で見た前記ニップ部の下流側には、小径ローラが設けられ、
前記定着ベルトは、前記第一加熱ローラおよび前記定着ローラに加えて前記小径ローラを巡るように架け渡されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記小径ローラは、前記定着ローラよりも小さな外径寸法とされてい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】
前記小径ローラは、前記定着ベルトに張力を付与するために移動可能とされたテンションローラであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記第二加熱ローラは、前記定着ベルトを介在させて前記第一加熱ローラに当接されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記第一加熱ローラおよび前記第二加熱ローラは、それぞれ筒状のローラ芯金を有し、
前記第一加熱ローラの前記第一ローラ芯金は、前記通紙領域における前記中央部が前記両端部の肉厚より薄い肉厚とされた薄肉部とされ、
前記第一加熱ローラでは、前記第一ローラ芯金の前記薄肉部に対応して前記第一熱源が前記第一ローラ芯金内に設けられ、
前記第二加熱ローラの前記第二ローラ芯金は、前記通紙領域における前記両端部が前記中央部の肉厚より薄い肉厚とされた薄肉部とされ、
前記第二加熱ローラでは、前記第二ローラ芯金の前記両薄肉部に対応して前記第二熱源が前記第二ローラ芯金内に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記第一ローラ芯金および前記第二ローラ芯金は、それぞれマンガン系アルミニウム合金から成ることを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
【請求項７】
前記小径ローラには、外表面に断熱層が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項８】
加熱ローラと定着ローラとを巡るように無端状の定着ベルトが架け渡され、該定着ベルトを介在させて前記定着ローラに加圧ローラが圧接されて当該圧接個所でニップ部が形成され、前記定着ベルトの循環に伴って前記ニップ部に搬送された記録媒体に担持された未定着トナーを前記記録媒体上に定着させる定着装置であって、
前記記録媒体の元の状態に戻ろうとする復帰力を利用して前記ニップ部においてトナーが定着された前記記録媒体を前記定着ベルトから剥離するために、前記定着ベルトは、その循環方向で見た前記ニップ部の下流側に設けられた前記定着ローラよりも小さな外径寸法の小径ローラを巡るように、前記加熱ローラおよび前記定着ローラに加えて前記小径ローラに架け渡されていることを特徴とする定着装置。
【請求項９】
第一加熱ローラと定着ローラとを巡るように無端状の定着ベルトが架け渡され、該定着ベルトを介在させて前記定着ローラに加圧ローラが圧接されて当該圧接個所でニップ部が形成され、前記定着ベルトの循環に伴って前記ニップ部に搬送された記録媒体に担持された未定着トナーを前記記録媒体上に定着させる定着装置であって、
前記第一加熱ローラは、その軸線方向に沿って設定された通紙領域における中央部またはその両端部のいずれか一方に対応する位置に第一熱源を内蔵し、
前記定着ベルトには、前記通紙領域における前記中央部またはその前記両端部の他方に対応する位置に第二熱源を内蔵する第二加熱ローラが前記定着ベルトを介在させて当接されていることを特徴とする定着装置。
【請求項１０】
前記第一加熱ローラおよび前記第二加熱ローラは、それぞれ筒状のローラ芯金を有し、
前記第一加熱ローラの前記第一ローラ芯金は、前記通紙領域における前記中央部が前記両端部の肉厚より薄い肉厚とされた薄肉部とされ、
前記第一加熱ローラでは、前記第一ローラ芯金の前記薄肉部に対応して前記第一熱源が前記第一ローラ芯金内に設けられ、
前記第二加熱ローラの前記第二ローラ芯金は、前記通紙領域における前記両端部が前記中央部の肉厚より薄い肉厚とされた薄肉部とされ、
前記第二加熱ローラでは、前記第二ローラ芯金の前記両薄肉部に対応して前記第二熱源が前記第二ローラ芯金内に設けられていることを特徴とする請求項９に記載の定着装置。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の定着装置を備えることを特徴とする電子写真装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリおよび電子写真プリンタ等の電子写真記録装置において、記録媒体面上に形成された加熱溶融性の未定着トナーからなる画像を加熱して定着するために用いられる加熱定着方式の定着装置、およびこの定着装置を備える電子写真装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電子写真記録装置の画像形成装置では、紙やフィルム等の記録媒体上に形成した未定着トナー画像を定着させる方法として、熱によりトナーを溶着して記録媒体上に定着させる加熱定着方式が用いられている。この加熱定着方式として様々な方式が知られているが、その中でも、熱効率が高くしかも安全である等の理由から、ベルト定着方式が最も広く使われている。このベルト定着方式を用いる定着装置６０を図６に示す。
【０００３】
この定着装置６０は、図６に示すように、定着ローラ６１と、加圧ローラ６２と、加熱ローラ６３と、定着ベルト６４と、テンションローラ６５と、分離機構（分離爪）６６とを有する。この定着装置６０では、定着ローラ６１および加熱ローラ６３を巡るように無端状の定着ベルト６４が装着され、この定着ベルト６４に張力を与えるためにテンションローラ６５が設けられている。定着ベルト６４には、表面６４ａ（後述する記録媒体Ｓに当接しトナーｓが付着する面）にフッ素樹脂等からなる離型層が形成されている。この定着ベルト６４を加熱するために、加熱ローラ６３には熱源６７が設けられている。
【０００４】
この熱源６７は、後述する記録媒体Ｓに付着されたトナーｓを定着に必要な温度まで加熱すべく加熱ローラ６３を加熱する。この熱源６７としては、加熱ローラ６３の軸線に沿って設けられるハロゲンランプやセラミックスヒータ等が用いられる。この加熱されたトナーｓを記録媒体Ｓに定着させるために、定着ローラ６１には、定着ベルト６４を介在させて加圧ローラ６２が押圧される。
【０００５】
この加圧ローラ６２は、図示を略す付勢手段により定着ローラ６１へ向けた付勢力が付与されることにより、この定着ローラ６１との間にニップ部６８を形成する。このニップ部６８には、一側面に未定着なトナーｓが所望の形状で付着されることにより未定着トナー画像（ｓ）が形成された記録媒体Ｓが挿入される。このニップ部６８では、加熱ローラ６３を介して加熱された定着ベルト６４と加圧ローラ６２とが回転することにより記録媒体Ｓが搬送され、それに伴って記録媒体Ｓ上の未定着トナー画像（ｓ）が加熱されつつ加圧されて、所望の画像としてトナーが記録媒体Ｓ上に定着される。この記録媒体Ｓは、そこに定着されたトナーの付着力により定着ベルト６４に張り付くことがあるので、この定着ベルト６４の循環方向で見た下流側に当該定着ベルト６４から記録媒体Ｓを剥離させるための分離機構（分離爪）６６が設けられている。
【０００６】
この定着装置６０では、定着ベルト６４の表面６４ａに、加熱ローラ６３に対応した位置で温度センサ６９が当接されており、この温度センサ６９の検出結果に基づいて、ニップ部６８の温度が適切にトナーｓを定着させることができる温度に維持されるように、熱源６７への電力供給量が制御されている。
【０００７】
この定着装置６０の加熱ローラ６３には、熱源６７による加熱効率を確保しつつ定着ベルト６４を適切に張架すること等を勘案して良好な熱伝導性および剛性を有するアルミニウム合金を芯金としたものが用いられる。この芯金は、図７（ａ）に示すように、アルミニウム合金材から押出し成形された円筒状の長尺円筒管を引抜き成形して（引抜き加工を施して）長尺円筒管を形成し、この長尺円筒管を所定の長さに切断することにより一様な外形および内径の金属円筒管（ローラ芯金）７０として形成される。この金属円筒管（ローラ芯金）７０は、例えば、ダイヤモンドバイトを使用した外径切削加工により、外周面が切削あるいは研削等が施されて表面が均一化されるとともに、所定の肉厚まで薄肉化される。さらに、この金属円筒管（ローラ芯金）７０の外周面には、図７（ｂ）に示すように、定着ベルト６４との空スベリを抑制するために、フッ素樹脂等からなる塗料を塗装した後に焼成させて樹脂層７０ａを成膜する仕上げ処理が施されている。また、この樹脂層７０ａでの被覆に代えて、金属円筒管（ローラ芯金）の外周面には、アルマイト処理、サンドブラスト処理（粗面化）等の仕上げ処理が施される場合もある。このように形成された加熱ローラ６３には、必要に応じて、循環する定着ベルト６４にヨリが生じることや、定着ベルト６４が蛇行することを抑制するための寄り止め部材（図示せず）が設けられる。
【０００８】
ところで、近年における省エネルギー化や低コスト化の要望から、加熱ローラ６３には、熱伝導性を向上させるために更なる薄肉化が要求されている。すなわち、ローラ芯金の薄肉化によって定着可能な温度に達するまでの時間(定着ローラの立上り時間あるいはウォームアップ時間とも称される。)を短縮して、複写機等の省電化を進めることが望まれている。
【０００９】
しかしながら、ローラ芯金を薄肉化すると、ローラ芯金の剛性が低下し、これにより定着ベルト６４に空スベリ、ヨリ又は蛇行等の搬送不具合が生じる。また、ローラ芯金を薄肉化すると、加熱ローラ６３自体の熱容量が小さくなるため、加熱ローラ６３に熱を蓄え難くなる。このため、例えばＡ３サイズの用紙に対応可能な機器でＡ４サイズの用紙を縦に連続して通紙したときのように、ローラ芯金の軸線方向に沿って設定された通紙領域の前記軸線方向の幅よりも狭い幅の紙を連続して通紙すると、定着ベルト６４では、通紙部分である中央部の熱が奪われてその中央部の温度が低下する。このため、定着ベルト６４の中央部の温度をトナーｓが定着可能な温度まで上昇させるべく加熱ローラ６３を熱源６７で加熱すると、通紙により熱を奪われていない通紙外部分である両端部の温度が通紙部分（中央部）の温度よりも上昇して温度差が生じ、ひいてはその両端部が過熱状態となってしまう。
【００１０】
そこで、図６に示すように、加熱ローラ６３のローラ芯金内に、加熱ローラ６３の中央部を加熱するためのハロゲンヒータ（６７ａ）と、加熱ローラ６３の両端部を加熱するためのハロゲンヒータ（６７ｂ）とを配置し、各ハロゲンヒータの温度をそれぞれ独立に制御する方式が提案されている（例えば、特許文献１乃至１７参照。）。
【００１１】
この方式によれば、通紙領域の幅よりも狭い幅の紙を連続して通紙することにより温度が低下した定着ベルト６４の中央部の温度をトナー定着温度まで上昇させる場合、加熱ローラ６３の両端部の温度を上昇させることなくその中央部の温度を上昇させることができる。これにより、定着ベルト６４の両端部の温度が中央部の温度よりも上昇することを抑制することができる。
【００１２】
しかしながら、加熱ローラの中央部を加熱するためのハロゲンヒータ（熱源）と、加熱ローラの両端部を加熱するためのハロゲンヒータ（熱源）と、の２つの熱源をローラ芯金内に配置する方式では、ローラ芯金内に一つのハロゲンヒータ（熱源）を配置する場合に比べてローラ芯金の内径が大きくなるため、加熱ローラ自体の熱容量が増大し、加熱ローラの温度が所定の温度まで上昇するのに長い時間を要する。このため、加熱ローラの熱が定着ベルトを介して定着ローラに伝わるまでの時間が長くなり、定着ローラの温度がトナー定着温度まで上昇するまでの時間すなわち立上り時間を短縮することが困難になる。
【００１３】
また、上記した方式とは別に、図示しないが、定着装置の入口に予熱室を設け、記録媒体へのトナーの定着前に記録媒体を予め加熱する方式が提案されている（例えば、特許文献１８参照）。
【００１４】
この方式によれば、記録媒体が定着装置に搬送される前に予熱室内を通過することによって加熱されることから、記録媒体の通紙時に該記録媒体が定着ベルトの中央部から奪う熱量が減るため、定着ベルトの中央部の温度低下を抑制することができる。これにより、通紙によって温度が低下した定着ベルトの中央部の温度をトナー定着温度まで上昇させるための熱源による加熱量が減るため、定着ベルトの両端部の温度上昇を抑制することができる。
【００１５】
しかしながら、この方式では、予熱室の温度を制御することができず当該温度が雰囲気に左右されてしまうとともに、定着装置の大型化を招いてしまう。また、立上り時間の短縮を実現することもできない。
【００１６】
更に、上記した各方式以外に、図示しないが、定着ベルトの両端部の温度上昇を抑制するために、定着ローラに伝熱部材を当接させることにより定着ローラを通過する定着ベルトの両端部の熱を吸収したり、定着ローラに電極部材を設けることにより定着ローラを通過する定着ベルトの両端部の熱を放出したりする方式が提案されている（例えば、特許文献１９乃至２１参照）。
【００１７】
しかしながら、これらの方式では、立上り時間の短縮を実現することができず、ローラ芯金の剛性の強化を図ることもできない。
【００１８】
このように、定着ベルトの端部温度上昇の抑制と定着ローラの立上り時間の短縮とは相反する関係にあり、両者を満足する技術が望まれている。
【００１９】
その他にも、長尺な加熱ローラの内部で軸線方向に延在された熱源が、その長尺方向で見て不均一な輻射エネルギーを放出するものであっても、加熱ローラの表面温度を中央から両端部に至る全域で均一化するために、加熱ローラの内壁面を、輻射エネルギーの粗密に応じて吸収率の異なる部材を配置すること、輻射エネルギーの粗密に応じて異なる肉厚とすること等が考えられている（例えば、特許文献２２参照）。しかしながら、この方式でも、立上り時間の短縮を実現することができない。
【００２０】
このことから、通紙幅に関係なく軸方向で均一な温度分布を容易に得ることができ且つ剛性を確保すると同時に薄肉化に伴う立上り時間の短縮化を実現することができ、しかも加工性並びに汎用性を向上させることができる発明を提案している（特許文献２３参照）。
【特許文献１】特許第３１５１８５１号
【特許文献２】特開平４−３３７７８１号
【特許文献３】特開平４−３３７７８２号
【特許文献４】特開平４−３３７７８３号
【特許文献５】特開平４−３３７７８４号
【特許文献６】特開平４−３３７７８５号
【特許文献７】特許第３４１８４８９号
【特許文献８】特開２００１−２０１９７８号
【特許文献９】特開２００１−３１８５５７号
【特許文献１０】特開平１１−２０２６７３号
【特許文献１１】特許３４４６８２８号
【特許文献１２】特開２００６−２１５１４３号
【特許文献１３】特開平１１−２４４６９号
【特許文献１４】特開２００５−２５８１０８号
【特許文献１５】特開２００５−２５８１０９号
【特許文献１６】特開２００５−２５８１１０号
【特許文献１７】特開２００５−２５８１１１号
【特許文献１８】特開平９−３４２８３号
【特許文献１９】特開平９−１２７８１１号
【特許文献２０】特開平１０−１２３８７３号
【特許文献２１】特開平１０−１１５９９３号
【特許文献２２】特開２００６−３３７５２１号
【特許文献２３】特開２００６−１１０６１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、特許文献２３の発明では、ニップ部においてトナーが定着された記録媒体が、当該トナーの付着力により定着ローラを取り巻くように定着ベルトに張り付いてしまう虞があることから、定着ベルトの循環方向で見たニップ部の下流側に分離爪（図６の分離機構６６参照）を設けることが望ましいが、構成部品の増加を招くとともに構成の複雑化を招き、定着装置が大型化してしまう。
【００２２】
また、特許文献２３の発明に比較して、更なる省エネルギー化や低コスト化を実現することが望ましい。
【００２３】
本発明は、上記の問題に鑑みて為されたもので、通紙幅に関係なく軸方向で均一な温度分布を容易に得ることができ且つ剛性を確保すると同時に薄肉化に伴う立上り時間の短縮化を実現することができ、また加工性並びに汎用性を向上させることができ、しかも構成部品の増加および構成の複雑化を招くことのない定着装置、およびこの定着装置を備える電子写真装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、第一加熱ローラと定着ローラとを巡るように無端状の定着ベルトが架け渡され、該定着ベルトを介在させて前記定着ローラに加圧ローラが圧接されて当該圧接個所でニップ部が形成され、前記定着ベルトの循環に伴って前記ニップ部に搬送された記録媒体に担持された未定着トナーを前記記録媒体上に定着させる定着装置であって、前記第一加熱ローラは、その軸線方向に沿って設定された通紙領域における中央部またはその両端部のいずれか一方に対応する位置に第一熱源を内蔵し、前記定着ベルトには、前記通紙領域における前記中央部またはその前記両端部の他方に対応する位置に第二熱源を内蔵する第二加熱ローラが当接され、前記定着ベルトの循環方向で見た前記ニップ部の下流側には、小径ローラが設けられ、前記定着ベルトは、前記第一加熱ローラおよび前記定着ローラに加えて前記小径ローラを巡るように架け渡されていることを特徴とする。
【００２５】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の定着装置であって、前記小径ローラは、前記定着ローラよりも小さな外径寸法とされていることを特徴とする。
【００２６】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の定着装置であって、前記小径ローラは、前記定着ベルトに張力を付与するために移動可能とされたテンションローラであることを特徴とする。
【００２７】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の定着装置であって、前記第二加熱ローラは、前記定着ベルトを介在させて前記第一加熱ローラに当接されていることを特徴とする。
【００２８】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の定着装置であって、前記第一加熱ローラおよび前記第二加熱ローラは、それぞれ筒状のローラ芯金を有し、前記第一加熱ローラの前記第一ローラ芯金は、前記通紙領域における前記中央部が前記両端部の肉厚より薄い肉厚とされた薄肉部とされ、前記第一加熱ローラでは、前記第一ローラ芯金の前記薄肉部に対応して前記第一熱源が前記第一ローラ芯金内に設けられ、前記第二加熱ローラの前記第二ローラ芯金は、前記通紙領域における前記両端部が前記中央部の肉厚より薄い肉厚とされた薄肉部とされ、前記第二加熱ローラでは、前記第二ローラ芯金の前記両薄肉部に対応して前記第二熱源が前記第二ローラ芯金内に設けられていることを特徴とする。
【００２９】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載の定着装置であって、前記第一ローラ芯金および前記第二ローラ芯金は、それぞれマンガン系アルミニウム合金から成ることを特徴とする。
【００３０】
請求項７に係る発明は、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の定着装置であって、前記小径ローラには、外表面に断熱層が設けられていることを特徴とする。
【００３１】
請求項８に係る発明は、加熱ローラと定着ローラとを巡るように無端状の定着ベルトが架け渡され、該定着ベルトを介在させて前記定着ローラに加圧ローラが圧接されて当該圧接個所でニップ部が形成され、前記定着ベルトの循環に伴って前記ニップ部に搬送された記録媒体に担持された未定着トナーを前記記録媒体上に定着させる定着装置であって、前記記録媒体の元の状態に戻ろうとする復帰力を利用して前記ニップ部においてトナーが定着された前記記録媒体を前記定着ベルトから剥離するために、前記定着ベルトは、その循環方向で見た前記ニップ部の下流側に設けられた前記定着ローラよりも小さな外径寸法の小径ローラを巡るように、前記加熱ローラおよび前記定着ローラに加えて前記小径ローラに架け渡されていることを特徴とする。
【００３２】
請求項９に係る発明は、第一加熱ローラと定着ローラとを巡るように無端状の定着ベルトが架け渡され、該定着ベルトを介在させて前記定着ローラに加圧ローラが圧接されて当該圧接個所でニップ部が形成され、前記定着ベルトの循環に伴って前記ニップ部に搬送された記録媒体に担持された未定着トナーを前記記録媒体上に定着させる定着装置であって、前記第一加熱ローラは、その軸線方向に沿って設定された通紙領域における中央部またはその両端部のいずれか一方に対応する位置に第一熱源を内蔵し、前記定着ベルトには、前記通紙領域における前記中央部またはその前記両端部の他方に対応する位置に第二熱源を内蔵する第二加熱ローラが前記定着ベルトを介在させて当接されていることを特徴とする。
【００３３】
請求項１０に係る発明は、請求項９に記載の定着装置であって、前記第一加熱ローラおよび前記第二加熱ローラは、それぞれ筒状のローラ芯金を有し、前記第一加熱ローラの前記第一ローラ芯金は、前記通紙領域における前記中央部が前記両端部の肉厚より薄い肉厚とされた薄肉部とされ、前記第一加熱ローラでは、前記第一ローラ芯金の前記薄肉部に対応して前記第一熱源が前記第一ローラ芯金内に設けられ、前記第二加熱ローラの前記第二ローラ芯金は、前記通紙領域における前記両端部が前記中央部の肉厚より薄い肉厚とされた薄肉部とされ、前記第二加熱ローラでは、前記第二ローラ芯金の前記両薄肉部に対応して前記第二熱源が前記第二ローラ芯金内に設けられていることを特徴とする。
【００３４】
請求項１１に係る発明は、請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の定着装置を備えることを特徴とする電子写真装置。
【００３５】
本発明に係る定着装置では、定着ベルトの循環方向で見たニップ部の下流側に小径ローラが設けられていることから、ニップ部においてトナーが定着された記録媒体が当該トナーの付着力により定着ベルトに張り付いたとしても、記録媒体が小径ローラを取り巻こうとする際に当該記録媒体には平坦な元の状態に戻ろうとする復帰力が作用することから、定着ベルトが小径ローラに沿って屈曲する箇所で当該定着ベルトから記録媒体が剥離するので、小径ローラを取り巻くように定着ベルトに張り付くことを防止することができる。このため、分離爪等の分離機構を設ける必要がなくなり、構成部品の増加を防止できるとともに構成の複雑化を防止でき、定着装置を小型化することができる。
【００３６】
また、第一加熱ローラと第二加熱ローラとが個別に配置されており、この両加熱ローラにより通紙領域における中央部と両端部とを個別に加熱することができるので、従来の単一の加熱ローラに２種類の熱源が設けられたものに比較して、各加熱ローラの内径を小さくすることができ、各加熱ローラの熱容量を低減することができる。このため、各加熱ローラの温度が所定の温度まで上昇するのにかかる時間が従来よりも短縮され、各熱源で加熱された各加熱ローラから定着ベルトを介して定着ローラに熱が伝わるまでの時間が短縮される。よって、定着ローラの立上り時間を確実に短縮することができ、消費電力を低減させることができる。
【００３７】
さらに、通紙領域の幅よりも狭い幅の紙を連続して通紙することにより温度が低下した定着ベルトの中央部の温度をトナー定着温度まで上昇させる必要が生じた場合、定着ベルトの両端部の温度を上昇させることなく第一加熱ローラまたは第二加熱ローラによって定着ベルトの中央部の温度を上昇させることができる。
【００３８】
上記した構成に加えて、前記小径ローラは、前記定着ローラよりも小さな外径寸法とされていることとすると、小径ローラが定着ローラよりも小さな外径寸法とされていることから、従来の定着装置において記録媒体が当該トナーの付着力により定着ローラに巻き付くように定着ベルトに貼り付くような場合であっても、小径ローラが定着ローラよりも小さな曲率半径であることから記録媒体にはより大きな復帰力が作用することとなるので、当該記録媒体を定着ベルトから剥離させることができる。
【００３９】
上記した構成に加えて、前記小径ローラは、前記定着ベルトに張力を付与するために移動可能とされたテンションローラであることとすると、小径ローラがテンションローラとしての機能も有することから、定着装置をより小型化することができる。
【００４０】
上記した構成に加えて、前記第二加熱ローラは、前記定着ベルトを介在させて前記第一加熱ローラに当接されていることとすると、第一加熱ローラと第二加熱ローラとが定着ベルトを挟むように配置されていることから、それぞれの熱源の熱をより効率良く定着ベルトに伝達することができる。
【００４１】
また、第二加熱ローラが、第一加熱ローラ、定着ローラおよび小径ローラを巡る定着ベルトの外方に配置されていることから、当該定着ベルトのベルト長を短くすることができるとともに定着装置をより小型化することができる。
【００４２】
上記した構成に加えて、前記第一加熱ローラおよび前記第二加熱ローラは、それぞれ筒状のローラ芯金を有し、前記第一加熱ローラの前記第一ローラ芯金は、前記通紙領域における前記中央部が前記両端部の肉厚より薄い肉厚とされた薄肉部とされ、前記第一加熱ローラでは、前記第一ローラ芯金の前記薄肉部に対応して前記第一熱源が前記第一ローラ芯金内に設けられ、前記第二加熱ローラの前記第二ローラ芯金は、前記通紙領域における前記両端部が前記中央部の肉厚より薄い肉厚とされた薄肉部とされ、前記第二加熱ローラでは、前記第二ローラ芯金の前記両薄肉部に対応して前記第二熱源が前記第二ローラ芯金内に設けられていることとすると、第一加熱ローラでは、第一ローラ芯金の通紙領域の中央部の薄肉部に対応して第一熱源が設けられ、かつ第二加熱ローラでは、第二ローラ芯金の通紙領域の中央部の薄肉部に対応して第二熱源が設けられていることから、各熱源からの各ローラ芯金の吸熱効率を高めることができる。このため、各ローラ芯金の温度が所定の温度まで上昇するのにかかる時間をより短縮することができ、各熱源で加熱された各ローラ芯金から定着ローラを介して定着ローラに熱が伝わるまでの時間が短縮することができる。
【００４３】
また、第一加熱ローラのローラ芯金の薄肉部以外の部分すなわちローラ芯金の通紙領域内での両端部や、第二加熱ローラのローラ芯金の薄肉部以外の部分すなわちローラ芯金の通紙領域内での中央部をそれぞれ肉厚に形成することができる。これにより、各ローラ芯金の薄肉化による各加熱ローラの剛性の低下を確実に抑制することができる。
【００４４】
上記した構成に加えて、前記第一ローラ芯金および前記第二ローラ芯金は、それぞれマンガン系アルミニウム合金から成ることとすると、第一ローラ芯金および第二ローラ芯金を、熱伝導率が他のアルミニウム合金より高くすることができ、かつクリープ性を高くすることができる。これにより、第一ローラ芯金および第二ローラ芯金の加工を容易なものとすることができる。
【００４５】
上記した構成に加えて、前記小径ローラには、外表面に断熱層が設けられていることとすると、小径ローラには断熱層が設けられていることから、定着ベルトの熱が小径ローラに伝導する、すなわち定着ベルトの熱が奪われることを防止することができる。
【００４６】
加熱ローラと定着ローラとを巡るように無端状の定着ベルトが架け渡され、該定着ベルトを介在させて前記定着ローラに加圧ローラが圧接されて当該圧接個所でニップ部が形成され、前記定着ベルトの循環に伴って前記ニップ部に搬送された記録媒体に担持された未定着トナーを前記記録媒体上に定着させる定着装置であって、前記記録媒体の元の状態に戻ろうとする復帰力を利用して前記ニップ部においてトナーが定着された前記記録媒体を前記定着ベルトから剥離するために、前記定着ベルトは、その循環方向で見た前記ニップ部の下流側に設けられた前記定着ローラよりも小さな外径寸法の小径ローラを巡るように、前記加熱ローラおよび前記定着ローラに加えて前記小径ローラに架け渡されていることとすると、定着ベルトの循環方向で見たニップ部の下流側に設けられた小径ローラにより、ニップ部においてトナーが定着された記録媒体が当該トナーの付着力により定着ベルトに張り付いたとしても、定着ベルトが小径ローラに沿って屈曲する箇所で記録媒体に作用する復帰力により当該記録媒体が定着ベルトから剥離するので、定着ベルトに張り付くことを防止することができる。このため、分離爪等の分離機構を設ける必要がなくなり、構成部品の増加を防止できるとともに構成の複雑化を防止でき、定着装置を小型化することができる。
【００４７】
第一加熱ローラと定着ローラとを巡るように無端状の定着ベルトが架け渡され、該定着ベルトを介在させて前記定着ローラに加圧ローラが圧接されて当該圧接個所でニップ部が形成され、前記定着ベルトの循環に伴って前記ニップ部に搬送された記録媒体に担持された未定着トナーを前記記録媒体上に定着させる定着装置であって、前記第一加熱ローラは、その軸線方向に沿って設定された通紙領域における中央部またはその両端部のいずれか一方に対応する位置に第一熱源を内蔵し、前記定着ベルトには、前記通紙領域における前記中央部またはその前記両端部の他方に対応する位置に第二熱源を内蔵する第二加熱ローラが前記定着ベルトを介在させて当接されていることとすると、第一加熱ローラと第二加熱ローラとが定着ベルトを挟むように配置されていることから、それぞれの熱源の熱をより効率良く定着ベルトに伝達することができる。
【００４８】
また、第二加熱ローラが、第一加熱ローラ、定着ローラおよび小径ローラを巡る定着ベルトの外方に配置されていることから、当該定着ベルトのベルト長を短くすることができるとともに定着装置をより小型化することができる。
【００４９】
上記した構成に加えて、前記第一加熱ローラおよび前記第二加熱ローラは、それぞれ筒状のローラ芯金を有し、前記第一加熱ローラの前記第一ローラ芯金は、前記通紙領域における前記中央部が前記両端部の肉厚より薄い肉厚とされた薄肉部とされ、前記第一加熱ローラでは、前記第一ローラ芯金の前記薄肉部に対応して前記第一熱源が前記第一ローラ芯金内に設けられ、前記第二加熱ローラの前記第二ローラ芯金は、前記通紙領域における前記両端部が前記中央部の肉厚より薄い肉厚とされた薄肉部とされ、前記第二加熱ローラでは、前記第二ローラ芯金の前記両薄肉部に対応して前記第二熱源が前記第二ローラ芯金内に設けられていることとすると、第一加熱ローラでは、第一ローラ芯金の通紙領域の中央部の薄肉部に対応して第一熱源が設けられ、かつ第二加熱ローラでは、第二ローラ芯金の通紙領域の中央部の薄肉部に対応して第二熱源が設けられていることから、各熱源からの各ローラ芯金の吸熱効率を高めることができる。このため、各ローラ芯金の温度が所定の温度まで上昇するのにかかる時間をより短縮することができ、各熱源で加熱された各ローラ芯金から定着ローラを介して定着ローラに熱が伝わるまでの時間が短縮することができる。
【００５０】
また、第一加熱ローラのローラ芯金の薄肉部以外の部分すなわちローラ芯金の通紙領域内での両端部や、第二加熱ローラのローラ芯金の薄肉部以外の部分すなわちローラ芯金の通紙領域内での中央部をそれぞれ肉厚に形成することができる。これにより、各ローラ芯金の薄肉化による各加熱ローラの剛性の低下を確実に抑制することができる。
【００５１】
上記した構成の定着装置を備える電子写真装置では、消費電力を低減させつつ小型化された電子写真装置とすることができる。
【発明の効果】
【００５２】
本発明によれば、通紙幅に関係なく軸方向で均一な温度分布を容易に得ることができ且つ剛性を確保すると同時に薄肉化に伴う立上り時間の短縮化を実現することができ、また加工性並びに汎用性を向上させることができ、しかも構成部品の増加および構成の複雑化を招くことのない定着装置および電子写真装置をそれぞれ提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
以下に、本発明に係る定着装置、それを備える電子写真装置およびそれらに用いられる加熱ローラの製造方法の実施例を図面を参照しつつ説明する。
【００５４】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明に係る実施の形態１の定着装置２０を備える電子写真装置としての画像形成装置１０を模式的に示している。実施の形態１の画像形成装置１０は、図１に示すように、駆動ローラ１２ａおよび従動ローラ１２ｂを巡る無端の搬送ベルト１２によって規定される搬送路に沿って、その搬送方向へ向けて４つの作像ユニット１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｙおよび１３Ｂｋ（以下、色を区別しないときは各作像ユニット１３ともいう。）が順次配列された所謂タンデム型フルカラー画像形成装置である。この作像ユニット１３は、トナー画像を形成する作像ユニットであり、作像ユニット１３Ｍはマジェンタの、作像ユニット１３Ｃはシアンの、作像ユニット１３Ｙはイエローの、作像ユニット１３Ｂｋはブラックの、それぞれ色トナー画像を形成する。各作像ユニット１３は、上述した搬送路に整列して配置されており、給紙機構１４から搬送ベルト１２上を搬送される記録媒体としての記録紙１１上に各トナー画像を形成して、フルカラー画像を形成する。
【００５５】
各作像ユニット１３は、相互に同様な基本構成とされ、それぞれが、像担持体としての感光ドラム１Ｍ、１Ｃ、１Ｙおよび１Ｂｋと、帯電手段としての帯電ローラ２Ｍ、２Ｃ、２Ｙおよび２Ｂｋと、ビーム走査系からなる潜像形成手段としての走査結像装置３Ｍ、３Ｃ、３Ｙおよび３Ｂｋと、現像手段としての現像装置４Ｍ、４Ｃ、４Ｙおよび４Ｂｋと、転写手段としての転写ローラ５Ｍ、５Ｃ、５Ｙおよび５Ｂｋと、クリーニング手段としてのクリーニング装置６Ｍ、６Ｃ、６Ｙおよび６Ｂｋとを有する。帯電ローラ２Ｍ、２Ｃ、２Ｙおよび２Ｂｋは、各感光ドラム（像担持体）の回りにその回転方向に沿って順次配置されている。
【００５６】
各作像ユニット１３では、感光ドラム１Ｍ、１Ｃ、１Ｙおよび１Ｂｋの表面（周面）が、図示を略す除電手段により除電がなされた後、帯電ローラ２Ｍ、２Ｃ、２Ｙおよび２Ｂｋからの正または負のいずれか一方の電荷によって均一に帯電される。この感光ドラム１Ｍ、１Ｃ、１Ｙおよび１Ｂｋ上には、各走査結像装置３Ｍ、３Ｃ、３Ｙおよび３Ｂｋの光走査によって静電潜像が形成される。各感光ドラム１Ｍ、１Ｃ、１Ｙおよび１Ｂｋ上の静電潜像は、各現像装置４Ｍ、４Ｃ、４Ｙおよび４Ｂｋから供給されるそれぞれの色トナーの付着によって顕像化される。顕像化された各色トナーによる画像は、当該画像が形成された各感光ドラム１Ｍ、１Ｃ、１Ｙおよび１Ｂｋと、これに対応する転写ローラ５Ｍ、５Ｃ、５Ｙおよび５Ｂｋとの間を搬送ベルト１２と共に通過する記録紙１１上に、順次多重的に転写される。
【００５７】
転写後、感光ドラム１Ｍ、１Ｃ、１Ｙおよび１Ｂｋ上に残存する色トナーは、クリーニング装置６Ｍ、６Ｃ、６Ｙおよび６Ｂｋにより除去される。その後、新たな画像形成サイクルの反復のために、各作像ユニット１３では、次の画像形成に備えるすなわち再び上記動作へと移行可能とされる。
【００５８】
他方、上述した搬送路に沿って各作像ユニット１３を経ることにより、多重的なカラー画像が転写された記録紙１１、すなわち未定着トナー画像ｓ（図２参照）が形成された記録紙１１は、そのカラー画像の定着のために定着装置２０へと送られる。
【００５９】
図２は、この本発明に係る定着装置２０の構成を模式的に示す説明図である。定着装置２０は、加熱定着方式であり、定着ローラ２１と、加圧ローラ２２と、第一加熱ローラ２３と、第二加熱ローラ２４と、定着ベルト２５と、小径ローラ２６とを備える。この定着装置２０では、定着ローラ２１と第一加熱ローラ２３と小径ローラ２６とを巡るように無端状の定着ベルト２５が装着されている。
【００６０】
この定着ベルト２５は、図２を正面視して時計まわり方向へ循環される。定着ベルト２５の表面２５ａには、図示は略すがフッ素樹脂等からなる離型層が形成されている。この定着ベルト２５を加熱するために、第一加熱ローラ２３および第二加熱ローラ２４が設けられている。
【００６１】
この第一加熱ローラ２３は、筒状の第一ローラ芯金２７に樹脂層２７ａが設けられて構成され、第二加熱ローラ２４は、筒状の第二ローラ芯金２８に樹脂層２８ａが設けられて構成されている。この第一加熱ローラ２３および第二加熱ローラ２４は、両端に支持部（図３の符号２７ｂ、２８ｂ参照）が設けられ、当該両支持部が定着装置２０の支持枠体に設けられた軸受（図３の符号２７ｃ、２８ｃ参照）を介して回転可能に支持されている。これにより、第一加熱ローラ２３および第二加熱ローラ２４は、それぞれ定着ベルト２５の循環に応じて回転する。この第一ローラ芯金２７および第二ローラ芯金２８は、実施の形態１では、それぞれマンガン系アルミニウム合金から形成されており、概略形状は、両端の各支持部の外径φ１０ｍｍであり、それ以外の箇所が外径φ２０ｍｍ、長さ３５０ｍｍ、肉厚が０．６ｍｍとされている。
【００６２】
この第一加熱ローラ２３および第二加熱ローラ２４（第一ローラ芯金２７および第二ローラ芯金２８）には、それぞれの軸線に沿って通紙領域Ｌ（図３参照）が設定されている。実施の形態１では、この通紙領域Ｌは横幅方向のＡ３サイズの記録紙（図５に二点差線で示す記録紙１１３参照）と同等以上とされている（Ａ３サイズの記録紙を縦方向に通紙可能な幅寸法とされている。）。第一加熱ローラ２３の第一ローラ芯金２７には、通紙領域Ｌの中央部に対応して（軸線方向で見て等しい位置に）第一熱源２９が内蔵され、第二加熱ローラ２４の第二ローラ芯金２８には、通紙領域Ｌの中央部に隣接する両端部に対応して第二熱源３０が内蔵されている。この第一熱源２９および第二熱源３０は、それぞれハロゲンヒータが用いられている。また、定着装置２０では、第一加熱ローラ２３および第二加熱ローラ２４の近傍位置の定着ベルト２５に接するように、その各外表面温度を検出する温度センサ３１がそれぞれ配置されている（図２では、一つのみが図示されているが、第一加熱ローラ２３および第二加熱ローラ２４のそれぞれに対応して定着ベルト２５の幅方向に２つ並列されている）。
【００６３】
この定着ベルト２５が巻き掛けられた定着ローラ２１は、鉄系芯金３２に弾性層３３が設けられて構成されている。実施の形態１では、鉄系芯金３２は、胴部外径φ３０ｍｍ、肉厚１ｍｍおよび胴部長さ３４６ｍｍとされている。また、弾性層３３は、一般にシリコーンゴムからなる樹脂材料で形成され、実施の形態１では、ゴム肉厚が１ｍｍとされている。この定着ローラ２１の内方には、補助用熱源(ハロゲンヒータ)３４が設けられている。また、定着ローラ２１には、その外表面温度を検出する温度センサ３５が配置されており、この温度センサ３５からの検出信号によって、外表面温度を適正に維持すべく補助用熱源３４への電力供給が制御されている。この定着ローラ２１の近接位置で並列するように加圧ローラ２２が設けられている。
【００６４】
加圧ローラ２２は、鉄系芯金３６に弾性層３７が設けられて構成されている。実施の形態１では、鉄系芯金３６は、胴部外径φ２４ｍｍ、肉厚２ｍｍおよび胴部長さ３５４ｍｍとされている。また、弾性層３７は、一般に発泡性のシリコーンゴムでありかつ定着ローラ２１の弾性層３３より熱伝導率の低い断熱材料の樹脂材料で形成され、実施の形態１では、ゴム肉厚が６ｍｍとされている。この加圧ローラ２２は、図示を略す付勢手段からの付勢力により定着ベルト２５を介して定着ローラ２１へ向けて押圧されている（一点鎖線で示す円参照）。これにより、加圧ローラ２２と定着ローラ２１との当接個所にニップ部３８が形成される。このニップ部３８から見て、定着ベルト２５の循環方向での下流側に小径ローラ２６が設けられている。
【００６５】
小径ローラ２６は、ステンレス系材料の芯金２６ａに断熱層２６ｂが設けられて構成されている。実施の形態１では、小径ローラ２６は、芯金２６ａは、胴部外径φ８ｍｍ、胴部長さ３５０ｍｍとされており、断熱層２６ｂは、肉厚１ｍｍの不織布を接着されて構成されている。また、小径ローラ２６は、付勢機構３９により移動可能とされており、自らを含めて定着ローラ２１と第一加熱ローラ２３とを巡る定着ベルト２５に所望のテンション力を付与可能とされている。実施の形態１では、小径ローラ２６は、付勢機構３９により、定着ベルト２５のベルト張力が１０Ｎとなるように、定着ベルト２５を付勢している。この付勢機構３９は、実施の形態１では、定着装置２０の支持枠体に設けられており、軸部３９ａを支点として定着ベルト２５を付勢する構成とされている。この定着ベルト２５は、適切なベルト張力とされつつ循環され、その循環方向で見て、小径ローラ２６を取り巻くように屈曲されて定着ローラ２１の上端部へ向かい、当該上端部で定着ローラ２１を取り巻くように屈曲されて第一加熱ローラ２３へ向かい、この第一加熱ローラ２３を取り巻くように屈曲されてニップ部３８（定着ローラ２１の下端部）へ向かい、このニップ部３８を経て小径ローラ２６に向かうこととなる。なお、図示は略すが、定着ベルト２５の表面２５ａにオフセット付着したトナー（ｓ）を除去するクリーニングローラを適宜設けてもよい。
【００６６】
このように、実施の形態１の定着装置２０はベルト定着方式を用いるものである。この定着装置２０では、第一加熱ローラ２３および第二加熱ローラ２４により加熱された定着ベルト２５とともに、未定着トナー画像ｓ（一側面に未定着なトナーｓが所望の形状で付着されて形成されたもの。）が形成された記録紙１１（未定着トナーを担持した記録媒体）がニップ部３８に搬送され、それに伴って記録紙１１上の未定着トナー画像ｓが加熱されつつ加圧されて、所望のカラー画像として記録紙１１上に定着される。
【００６７】
このニップ部３８において未定着トナー画像ｓが所望のカラー画像として定着された記録紙１１は、定着ベルト２５の循環に伴って定着装置２０（画像形成装置１０）の外部へと搬出されることなる。このとき、定着装置２０では、ニップ部３８を経た定着ベルト２５は、小径ローラ２６を取り巻くように屈曲されていることから、トナー（ｓ）の付着力により記録紙１１が張り付くことが防止されている。これは、以下のことによる。
【００６８】
記録紙１１は、給紙機構１４により搬送される前は平坦状とされており（図１参照）、この元の平坦な状態へと復帰しようとする力（所謂記録紙１１のコシであり、以下では復帰力ともいう。）を有している。このため、定着装置２０では、小径ローラ２６を取り巻くように屈曲されている定着ベルト２５に記録紙１１を張り付けようとするトナー（ｓ）の付着力に記録紙１１自体の復帰力が打ち勝って、記録紙１１が定着ベルト２５から剥離される。このことから、実施の形態１の定着装置２０では、定着ローラ２１が、胴部外径φ３０ｍｍの鉄系芯金３２にゴム肉厚が１ｍｍの弾性層３３が設けられて構成され、小径ローラ２６が、胴部外径φ８ｍｍの芯金９ａに肉厚１ｍｍの不織布を接着されて構成されていたが、未定着トナーを定着させるべくニップ部３８に搬送される記録媒体（上記した例では記録紙１１）の材質、その曲率（すなわち小径ローラ２６の外径寸法）に応じて変化する当該記録媒体の復帰力、トナーの付着力等を考慮して、小径ローラ２６の外径寸法を設定すればよく、上記した実施の形態１に限定されるものではない。
【００６９】
また、実施の形態１の定着装置２０では、定着ベルト２５がニップ部３８から小径ローラ２６を取り巻くように屈曲されて定着ローラ２１の上端部へと向かうことから、小径ローラ２６に沿って屈曲する箇所で定着ベルト２５に張り付いている記録紙１１の上流側には重力が作用する。この記録紙１１の上流側に作用する重力は、記録紙１１を定着ベルト２５から剥離させるように作用する復帰力を補助することとなる。このため、定着装置２０では、より確実に定着ベルト２５から記録紙１１を剥離させることができる。
【００７０】
これに対し、図６に示す従来の定着装置６０では、ニップ部６８を経た定着ベルト６４が定着ローラ６１を取り巻くように屈曲されていることから、当該定着ローラ６１の外周面の曲率に沿う定着ベルト６４に張り付くことにより湾曲された記録媒体Ｓに作用する復帰力では、トナーの付着力に打ち勝つことができず、記録媒体Ｓが定着ベルト６４から剥離しない。ここで、定着ローラ（実施の形態１の定着ローラ２１も含む。）は、未定着トナーの記録媒体への良好な定着性を得るために記録媒体の搬送方向で見たニップ部の長さ寸法を確保する観点からある程度以上の外径寸法とすることが求められるので、トナーの付着力に抗して記録媒体が定着ベルトから剥離するような復帰力となるための曲率にすることが困難である。このため、従来の定着装置６０では、トナーの付着力により記録媒体Ｓが定着ベルト６４に張り付いてしまった場合のために、ニップ部６８の下流側に分離機構（図６の例では分離爪）６６を設ける必要がある。
【００７１】
このように、本発明に係る定着装置２０では、従来の定着装置６０のように分離機構（分離爪）６６を設けることなく、記録紙１１を定着ベルト２５から剥離させることができ、この定着ベルト２５への記録紙１１の張り付き（巻き付き）に起因するジャムの発生を確実に防止することができる。
【００７２】
また、定着装置２０では、従来の定着装置６０のように分離爪６６を設ける必要がないことから、構成を簡素化することができるとともに小型化することができる。
【００７３】
さらに、定着装置２０では、定着ベルト２５が定着ローラ２１と第一加熱ローラ２３と小径ローラ２６とを架け渡されていることから、定着ベルト２５の周長（ベルト長）を短くすることができるので全体の熱容量を小さくすることができ、立ち上がり時間を短縮することができる。
【００７４】
定着装置２０では、定着ベルト２５が架け渡された加圧ローラ２２には弾性層３７が設けられ、かつ小径ローラ２６には断熱層２６ｂが設けられていることから、第一熱源２９、第二熱源３０および補助用熱源３４からの定着のため熱をより効率よく利用することができる。
【００７５】
定着装置２０では、小径ローラ２６からの所定の圧力が定着ベルト２５に付与されている（テンションローラとして機能している）ことから、当該定着ベルト２５にその駆動によるヨレ、寄り又は浮きのような搬送ムラが生じることを確実に防止することができる。
【００７６】
定着装置２０では、小径ローラ２６がテンションローラとしても機能していることから、テンションローラと分離機構とを個別に設ける必要がなく、構成を簡素化することができるとともに小型化することができる。
【００７７】
定着装置２０では、第一熱源２９を有する第一加熱ローラ２３と、第二熱源３０を有する第二加熱ローラ２４とが個別に配置されていることから、従来のように一組の熱源をローラ芯金内に一緒に挿入する場合に比べて第一加熱ローラ２３（第一ローラ芯金２７）および第二加熱ローラ２４（第二ローラ芯金２８）の内径を小さくすることができるため、これらの低熱容量化を図ることができる。このため、第一ローラ芯金２７および第二ローラ芯金２８を所定の温度まで上昇させるのに要する時間を従来よりも短縮することができ、各第一熱源２９で加熱された第一ローラ芯金２７および第二熱源３０で加熱された第二ローラ芯金２８から定着ベルト２５を介して定着ローラ２１に熱が伝わるまでの時間を短縮することができる。よって、定着ローラ２１の立上り時間を確実に短縮することができ、消費電力を低減させることができる。
【００７８】
定着装置２０では、第一加熱ローラ２３が通紙領域Ｌの中央部に第一熱源２９を内蔵し、第二加熱ローラ２４が通紙領域Ｌの両端部に第二熱源３０を内蔵する構成とされていることから、通紙領域Ｌの幅よりも狭い幅の紙を連続して通紙することにより低下した定着ベルト２５の中央部の温度をトナー定着温度まで上昇させる必要が生じた場合、定着ベルト２５の幅方向の両端部の温度を上昇させることなく第一加熱ローラ２３によって定着ベルト２５の幅方向の中央部の温度を上昇させることができる。従って、第一加熱ローラ２３と第二加熱ローラ２４とにより、定着ベルト２５の必要な部位を適宜加熱することができるため、定着ベルト２５の幅方向の温度分布を均一に保つことができる。
【００７９】
定着装置２０では、補助用熱源３４を定着ローラ２１に設けるとともに、加圧ローラ２２に低硬度な弾性層３７を設けたので、トナーの記録媒体（上記した例では記録紙１１）への定着のために設けられた第一熱源２９、第二熱源および補助用熱源３４からの熱エネルギーを効率良く利用することができる。
【００８０】
定着装置２０では、第一加熱ローラ２３と第二加熱ローラ２４とが定着ベルト２５を挟むように配置されていることから、それぞれの熱源２９、３０の熱をより効率良く定着ベルトに伝達することができる。
【００８１】
定着装置２０では、第二加熱ローラ２４が、第一加熱ローラ２３、定着ローラ２１および小径ローラ２６を巡る定着ベルト２５の外方に配置されている、すなわち第二加熱ローラ２４が定着ベルト２５の循環経路の外方に位置されていることから、当該定着ベルト２５のベルト長を短くすることができるとともに定着装置２０をより小型化することができる。
【００８２】
定着装置２０では、小径ローラ２６には断熱層２６ｂが設けられていることから、定着ベルト２５の熱が小径ローラ２６に伝導する、すなわち定着ベルト２５の熱が奪われることを防止することができる。
【００８３】
なお、定着装置２０では、定着ローラ２１に補助用熱源３４が設けられていたが、第一加熱ローラ２３および第二加熱ローラ２４による加熱でニップ部３８における未定着トナーの記録媒体への良好な定着性を得ることができれば、この補助用熱源３４をなくすことができる。
（実施の形態２）
次に、実施の形態２の定着装置について説明する。この実施の形態２の定着装置は、実施の形態１の定着装置２０において、第一加熱ローラ２３および第二加熱ローラ２４が異なる構成とされた例である。この定着装置は、その基本的な構成は実施の形態１の定着装置２０と同様であるので、同一機能部分には実施の形態１と同一の符号を付し、その図示(一部援用開示)および詳細な説明は省略する。なお、図３は、実施の形態２の定着装置に用いられる第一加熱ローラ２３´の第一ローラ芯金２７´および第二加熱ローラ２４´の第二ローラ芯金２８´の構成を模式的に示す断面図であり、（ａ）は第一ローラ芯金２７´を示し、（ｂ）は第二ローラ芯金２８´を示すとともにそれに対する第一ローラ芯金２７´の位置関係を二点鎖線で示している。また、図４は、加熱ローラの製造方法を説明するために第二加熱ローラ２４´を例とする説明図であり、（ａ）は、加工前の第二ローラ芯金２８´を示し、（ｂ）は、絞り工程が行われている様子を示し、（ｃ）は、絞り工程が施された第二ローラ芯金２８´を示し、（ｄ）は、研削工程が行われている様子を示し、（ｅ）は、研削工程が施された第二ローラ芯金２８´を示している。
【００８４】
第一加熱ローラ２３´は、図３（ａ）に示すように、両端の支持部２７ｂが定着装置の支持枠体に設けられた軸受２７ｃを介して図示しない支持枠体に回転可能に支持された第一ローラ芯金２７´に、図示を略す樹脂層（図２の符号２７ａ参照）が設けられて構成されている。この第一ローラ芯金２７´は、その軸線に沿って設定された通紙領域Ｌにおいて、中央部（２３ａ）がその両側（両端部（２３ｂ））の肉厚よりも薄い肉厚の薄肉部２３ａとされている。
【００８５】
また、第二加熱ローラ２４´は、図３（ｂ）に示すように、両端の支持部２８ｂが定着装置の支持枠体に設けられた軸受２８ｃを介して図示しない支持枠体に回転可能に支持された第二ローラ芯金２８´に、図示を略す樹脂層（図２の符号２８ａ参照）が設けられて構成されている。この第二ローラ芯金２８´は、その軸線に沿って設定された通紙領域Ｌにおいて、両端部（２４ａ）がその内側（中央部（２４ｂ））の肉厚よりも薄い肉厚の薄肉部２４ａとされている。
【００８６】
この第一ローラ芯金２７´および第二ローラ芯金２８´では、その各通紙領域Ｌの軸線に中央位置で直交する断面に関して対称な構成とされ、薄肉部２３ａおよび両薄肉部２４ａが通紙領域Ｌ内で左右均等に振り分けられて形成されている。また、実施の形態２では、第一ローラ芯金２７´の薄肉部２３ａは、第二ローラ芯金２８´の厚肉部２４ｂ（通紙領域Ｌから両薄肉部２４ａを除いた領域）よりも軸線方向で見て大きな長さ寸法とされている。
【００８７】
具体的には、第一ローラ芯金２７´および第二ローラ芯金２８´は、それぞれマンガン系アルミニウム合金からなり、両支持部２７ｂ、２８ｂが外径φ１０とされ、これら両支持部２７ｂ、２８ｂを除く概略形状は、外径φ１８ｍｍ、長さ３５０ｍｍ、薄肉部２３ａ、２４ａの肉厚ｔ１が０．３ｍｍ、厚肉部２３ｂ、２４ｂの肉厚ｔ２が０．６ｍｍとされている。また、各ローラ芯金２７´、２８´の軸線方向で見て、第一加熱ローラ２３´および第二加熱ローラ２４´のそれぞれの通紙領域Ｌが３２０ｍｍ程度（一般的な領域）に設定されている場合、薄肉部２３ａ、２４ａの幅は２００ｍｍ内に設定されている。
【００８８】
この第一ローラ芯金２７´には、薄肉部２３ａに対応して第一熱源２９が設けられ、この第一熱源２９からの輻射により薄肉部２３ａが加熱される。また、第二ローラ芯金２８´には、両薄肉部２４ａに対応して第二熱源３０が設けられ、この第二熱源３０からの輻射により両薄肉部２４ａが加熱される。
【００８９】
次に、このような第一ローラ芯金２７´、第二ローラ芯金２８´の形成方法について、図４の（ａ）ないし（ｅ）を用いて説明する。図４の例では、第二ローラ芯金２８´の形成方法を示しているが、第一ローラ芯金２７´であっても絞り工程における加工箇所が変更されること以外は同様である。
【００９０】
先ず、図４（ａ）に示すように、マンガン系アルミニウム合金から、軸線方向に一様な内径および外径であり、両端に支持部２８ｂを有する金属円筒体４０を形成する。この金属円筒体４０の肉厚Ｔは、第二ローラ芯金２８´の肉厚ｔ１（厚肉部２４ｂ）と、その金属円筒体４０の内周面４０ａに後述する周回凸部４０ｃを形成するための押込み量Ｈ（図４（ｂ）参照）とを考慮し、少なくとも肉厚ｔ１と押込み量Ｈとを加算した厚さ以上とされる。本実施の形態では、金属円筒体４０は、肉厚Ｔが１．２ｍｍとされている。
【００９１】
次に、図４(ｂ)に示すように、金属円筒体４０を図示を略すＮＣ旋盤に固定した状態で、このＮＣ旋盤の刃物台に固定された絞り工具４１（ローラ工具）を回転させながら、この絞り工具４１を金属円筒体４０の外周面において通紙領域Ｌの中央部（厚肉部２４ｂに相当する領域）に押接させる。この際、金属円筒体４０では、絞り工具４１が押接された領域の周壁が内方へと変位し（押し込まれ）、外周面が凹陥されるとともに内周面が内方へ向けて突出される。これにより、金属円筒体４０の外周面側には周回凹部４０ｂが形成され、かつこの周回凹部４０ｂに対応して金属円筒体４０の内周面側には周回凸部４０ｃが形成される（図４（ｃ）参照）。この所望の領域に絞り加工を施すことが、金属円筒体４０への絞り工程となる。
【００９２】
実施の形態２では、この絞り工程において、絞り工具４１として、ローラ状の工具をシャンクに設けた軸受によって回転機構を有するものを用い、この絞り工具４１の主軸回転数を１０００ｒｐｍとし、押接時の押込み速度をφ０．１ｍｍ／ｒｅｖとした。実施の形態２では、押接による押込み量Ｈを０．４ｍｍとすることで、内周面４０ａからの周回凸部４０ｃの突出量（径方向で見た周回凸部４０ｃの高さ寸法ｈ）を０．３ｍｍとすることができ、前述したように第二ローラ芯金２８´の設定値である厚肉部２４ｂ（肉厚ｔ１が０．６ｍｍ）と薄肉部２４ａ（肉厚ｔ２が０．３ｍｍ）との肉厚差である０．３ｍｍの差を得ることができた。
【００９３】
この絞り工程の後、図４(ｄ)に示すように、切削バイト(ダイヤモンドバイト)４２で金属円筒体４０の外表面を研削するように切削バイト４２を金属円筒体４０の軸線方向に沿って移動させて、凹陥すなわち周回凹部４０ｂを除去し、金属円筒体４０の外表面を均一な円柱状（外形のことであり内部に中空部はある。）とする。実施の形態２では、金属円筒体４０の外周面において薄皮を剥ぐように切削バイト４２を金属円筒体４０の軸線方向に沿って移動させて金属円筒体４０の外周面を研削することを、数回に渡って繰り返すことにより周回凹部４０ｂを除去しつつ所望の外径寸法で凹凸のない外表面としている（図４（ｅ）参照）。この周回凹部４０ｂを除去しつつ外表面の均一な円柱状となるまで研削加工を施すことが、金属円筒体４０への研削工程となる。
【００９４】
この研削工程により、図４(ｅ)に示すように、軸線方向へ一様な外径を有し、内周面の通紙領域Ｌにおける中央部（２４ｂ）が所定の肉厚ｔ２の厚肉部２４ｂとされ、かつその両端部（２４ａ）が所定の肉厚ｔ１の薄肉部２４ａとされた第二ローラ芯金２８´を形成することができる。
【００９５】
このように、金属円筒体４０から第二ローラ芯金２８´（第一ローラ芯金２７´であっても同様）を形成するにあたり、ローラ工具として汎用的な加工機であるＮＣ旋盤を用いて加工することができるので、専用機を導入する必要が無く、また、繰り返し精度に優れたすなわち複数のローラ芯金を加工した場合であっても安定した精度で所望のローラ芯金（円柱状の外形形状でありつつ壁部の肉厚が所望の位置で異なるもの）を容易に製造することができる。
【００９６】
また、実施の形態２の定着装置では、ローラ芯金（実施の形態２では第一ローラ芯金２７´および第二ローラ芯金２８´）がマンガン系アルミニウム合金から形成されており、
このマンガン系アルミニウム合金は、他のアルミニウム合金よりも耐クリープ特性が高いことから、上述した方法を用いて所望のローラ芯金を形成する際の塑性加工（スピニング加工）に好適である。
【００９７】
さらに、実施の形態２の定着装置では、第一加熱ローラ２３´の第一ローラ芯金２７´の通紙領域Ｌの中央部（２３ａ）と、第二加熱ローラ２４´の第二ローラ芯金２８´の通紙領域Ｌの両端部（２４ａ）とがそれぞれ薄肉部２３ａ、２４ａとされ、この第一ローラ芯金２７´には薄肉部２３ａに対応して第一熱源２９´が設けられ、かつ第二ローラ芯金２８´には薄肉部２４ａに対応して第二熱源３０´が設けられていることから、各第一熱源２９´および第二熱源３０´からの熱エネルギーの第一ローラ芯金２７´および第二ローラ芯金２８´での吸熱効率を高めることができる。
【００９８】
実施の形態２の定着装置では、第一加熱ローラ２３´の第一ローラ芯金２７´の薄肉部２３ａ以外の部分すなわち第一ローラ芯金２７´の厚肉部２３ｂや、第二加熱ローラ２４´の第二ローラ芯金２８´の薄肉部２４ａ以外の部分すなわち第二ローラ芯金２８の厚肉部２４ｂを肉厚に形成することができるため、第一ローラ芯金２７´および第二ローラ芯金２８´を薄肉化することによる第一加熱ローラ２３´および第二加熱ローラ２４´の剛性の低下を確実に抑制することができる。
【００９９】
実施の形態２の定着装置では、第一ローラ芯金２７´および第二ローラ芯金２８´がその軸線の中央位置に直交する中央縦断面に関して対称的に形成されていることから、記録紙１１の通紙によって奪われる熱を補充するために定着ベルト２５を加熱する際に定着ベルト２５の幅方向の温度分布の偏りを生じさせることなく必要な部位を適宜加熱することができるため、定着ベルト２５の温度分布を確実に均一に保つことができる。
（実施の形態３）
次に、実施の形態３の定着装置について説明する。この実施の形態３の定着装置は、実施の形態２の定着装置において、第一加熱ローラ２３´の第一ローラ芯金２７´および第二加熱ローラ２４´の第二ローラ芯金２８´の材料が異なる例である。実施の形態３の定着装置は、その構成は実施の形態２の定着装置と同様であるので、同一機能部分には実施の形態２と同一の符号を付し、その図示および詳細な説明は省略する。
【０１００】
実施の形態３の定着装置の第一加熱ローラの第一ローラ芯金、および第二加熱ローラの第二ローラ芯金が、マンガン系アルミニウム合金材料として、住友軽金属株式会社製の商品名“ＣＭ１０”材が用いられている。このマンガン系アルミニウム合金は、高温域での耐クリープ特性に富んだ材料であり、第一ローラ芯金および第二ローラ芯金の強度を向上することができる。
【実施例】
【０１０１】
上記した実施の形態１ないし実施の形態３に記載の定着装置を、本発明の実施例を用いて温度特性を評価した結果を表１に示す。本実施例では、線速が１６２ｍｍ／ｓであり、定着温度が１５０℃である中速機クラスの定着条件での立上り時間と、Ａ４サイズの記録紙１１４（図５参照）を縦方向に１００枚通紙したときの定着ベルト２５の端部温度と、Ａ５サイズの記録紙１１５（図５参照）を縦方向に１００枚通紙したときの定着ベルト２５の端部温度とを評価した。この評価では、各定着装置の第一加熱ローラおよび第二加熱ローラの熱源としてのハロゲンヒータの総電力は１２００Ｗとし、中央側（第一熱源）と端部側（第二熱源）とで均等に電力を配分している。なお、図５は、本実施例の評価方法を説明するための説明図である。また、表１は、実施の形態１ないし実施の形態３に記載の定着装置と比較例としての定着装置とを、本実施例を用いて温度特性を評価した結果である。
【０１０２】
この評価に際し、定着ベルト２５の循環方向で見てニップ部３８の上流側で定着ベルト２５の温度を測定するために温度センサ４３を設ける（図２および図６参照参照）。この温度センサ４３を、図５に示すように、定着ベルト２５の幅方向に沿って中央位置１、中央位置２、中央位置３および端部位置４、端部位置５の計５箇所の部位に適宜移動させて、定着ベルト２５の各部位の温度を測定した。本実施例では、温度センサ４３として接触式温度センサ（Ｅ型熱電対）を用いた。
【０１０３】
表１に示す端部温度は、Ａ５サイズの記録紙１１５を通紙したときは、中央位置２、中央位置３、端部位置４又は端部位置５における測定温度の最大値とし、Ａ４サイズの記録紙１１４を通紙したときは、端部位置４又は端部位置５における測定温度の最大値としている。この端部温度は、定着温度のホットオフセット領域の２００℃以下であることが望ましく、かつ制御値である定着温度（１５０℃）との差分が小さいほど良い。
【０１０４】
また、表１に示す温度差は、Ａ５サイズの記録紙１１５を通紙したときは、中央位置１の温度と端部温度（中央位置２、中央位置３、端部位置４又は端部位置５の最大値）との差であり、Ａ４サイズの記録紙１１４を通紙したときは、中央位置１、中央位置２または中央位置３の測定温度の最小値と、端部温度（端部位置４又は端部位置５の最大値）との差である。
【０１０５】
この評価では、比較例１および比較例２の定着装置としては、単一の加熱ローラに２つの熱源が内蔵された従来の構成のもの（図６参照）を採用しており、この加熱ローラが外径φ３０ｍｍであり肉厚が０．６ｍｍとされている。また、比較例１では、本発明に係る定着装置の実施の形態１および実施の形態２での第一加熱ローラおよび第二加熱ローラと同じ材料（Ａ６０６３）から形成された加熱ローラが用いられ、比較例２では、本発明に係る定着装置の実施の形態３での第一加熱ローラおよび第二加熱ローラと同じ材料（ＣＭ１０（Ｒ））から形成された加熱ローラが用いられている。
【０１０６】
【表１】
2009042615.tif 000003
【０１０７】
この評価結果（表１）から判るように、本発明に係る定着装置では、いずれの実施の形態であっても、単一の加熱ローラの２つの熱源が内蔵された従来の定着装置に比較して、設定された通紙領域Ｌに比較して小さなサイズの記録媒体が連続通紙された場合の定着ベルト２５に生じる温度差を小さくすることができ、かつ定着ベルト２５の端部温度を抑制することができ、しかも立上り時間を短くすることができる。詳細には、従来の定着装置（比較例１および比較例２）では、Ａ５サイズの記録紙１１５（図５参照）を通紙した場合、いずれも端部温度が２００℃を超えており、Ａ４サイズの記録紙１１４（図５参照）を通紙した場合、いずれも端部温度が２００℃近傍まで上昇してしまったことに対し、各実施の形態のものでは、いずれも端部温度の上昇を抑制することができた。また、従来の定着装置では、いずれも立上り時間に９０秒以上要したことに対し、各実施の形態のものでは、従来の定着装置に比較していずれも立上り時間を半分以下とすることができた。
【０１０８】
したがって、本発明にかかる定着装置では、通紙幅に関係なく軸方向で均一な温度分布を容易に得ることができ且つ剛性を確保すると同時に薄肉化に伴う立上り時間の短縮化を実現することができ、また加工性並びに汎用性を向上させることができ、しかも構成部品の増加および構成の複雑化を招くことを防止することができる。
【０１０９】
以上、本発明を実施例に基づき詳述してきたが、この具体的な構成に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明の技術的範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明に係る画像形成装置を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る定着装置を示す模式図である。
【図３】実施の形態２の第一加熱ローラおよび第二加熱ローラの構成を模式的に示す断面図であり、（ａ）は第一ローラ芯金を示し、（ｂ）は第二ローラ芯金を示すとともにそれに対する第一ローラ芯金の位置関係を二点鎖線で示している。
【図４】加熱ローラの製造方法を説明するために第二加熱ローラを例とする説明図であり、（ａ）は、加工前の第二ローラ芯金を示し、（ｂ）は、絞り工程が行われている様子を示し、（ｃ）は、絞り工程が施された第二ローラ芯金を示し、（ｄ）は、研削工程が行われている様子を示し、（ｅ）は、研削工程が施された第二ローラ芯金を示している。
【図５】本実施例の評価方法を説明するための説明図である。
【図６】従来の定着装置を示す模式図である。
【図７】従来の定着装置の加熱ローラを説明するための説明図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１０  画像形成装置
１１  （記録媒体としての）記録紙
２０  定着装置
２１  定着ローラ
２２  加圧ローラ
２３  第一加熱ローラ
２３ａ  薄肉部
２５  定着ベルト
２４  第二加熱ローラ
２４ａ  薄肉部
２６  小径ローラ
２６ｂ  断熱層
２７  第一ローラ芯金
２８  第二ローラ芯金
２９  第一熱源
３０  第二熱源
３８  ニップ部
４０ｂ  周回凹部
４０ｃ  周回凸部
Ｌ  通紙領域
【図１】
2009042615.tif 000004
【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】
2009042615.tif 000009
【図７】
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