JP2008146010A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短く、装置を高速化した場合であっても定着不良等の不具合が生じない、定着装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナー像Ｔを加熱して溶融するとともに可撓性を有する無端状の定着部材２１と、定着部材２１の内周面側に固設されて定着部材２１を介して加圧部材３１に当接してニップ部を形成する当接部材２２と、ニップ部を除く位置で定着部材２１の内周面に対向するように固設されて定着部材２１を加熱する対向部材２３と、を備える。そして、当接部材２２と対向部材２３とは別設される。
【選択図】図２

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の画像形成装置とそこに設置される定着装置とに関するものである。

従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、複数のローラ部材に張架された定着ベルトを定着部材として用いる技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
このような定着ベルトを用いた装置は、定着部材としての定着ベルト（無端状ベルト）、定着ベルトを張架・支持する複数のローラ部材、複数のローラ部材のうち１つのローラ部材に内設されたヒータ、加圧ローラ（加圧部材）、等で構成されている。ヒータは、ローラ部材を介して定着ベルトを加熱する。そして、定着ベルトと加圧ローラとの間に形成されたニップ部に向けて搬送された記録媒体上のトナー像は、ニップ部にて熱と圧力とを受けて記録媒体上に定着される。

一方、特許文献２等には、ウォームアップ時間が短いオンデマンド方式の定着装置が開示されている。
オンデマンド方式の定着装置は、定着部材としての定着フィルム（エンドレスフィルム）、加圧ローラ（加圧部材）、セラミックヒータ等のヒータ、等で構成されている。ヒータは、定着フィルムの内部に設置され、定着フィルムを介して加圧ローラに当接してニップ部を形成するとともに、定着フィルムを加熱する。そして、ニップ部に向けて搬送された記録媒体上のトナー像は、ニップ部にて熱と圧力とを受けて記録媒体上に定着される。

特開平１１−２９８２号公報 特開２００２−６６５６号公報

上述した特許文献１等の定着装置は、定着ローラを用いた装置に比べて装置の高速化に適しているものの、ウォームアップ時間（プリント可能な温度に達するまでに要する時間である。）やファーストプリント時間（プリント要求を受けた後にプリント準備を経てプリント動作をおこない排紙が完了するまでの時間である。）の短縮化に限界があった。

これに対して、特許文献２等の定着装置は、低熱容量化によりウォームアップ時間やファーストプリント時間の短縮化が可能になるとともに、装置の小型化も可能になる。しかし、このような定着装置は、定着フィルムのニップ部のみが局所的に加熱されて、定着フィルムのその他の部分は充分に加熱されていなかった。そのため、定着フィルムの回転によりニップ部の入口側で定着フィルムが最も冷えた状態になってしまい、定着不良が発生しやすくなるという問題があった。このような問題は、装置を高速化した場合に、定着フィルムの回転が速くなってニップ部以外の位置での定着フィルムの放熱が多くなってしまうため、特に無視できない問題になっていた。

このような問題を解決するために、定着ベルト、定着フィルム等の無端状の定着部材の内周面に対向するようにパイプ状の金属熱伝導体を設置して、金属熱伝導体を直接的又は間接的に加熱して定着部材の全体を充分かつ均一に加熱する方策が考えられる。
しかし、その場合、パイプ状の金属熱伝導体が、ニップ部において加圧部材から受ける加圧力により撓んでしまう可能性がある。特に、パイプ状の金属熱伝導体は、定着部材の加熱効率を向上させるために薄肉化される必要があるために、その問題が生じる可能性は大きい。

そして、金属熱伝導体が撓むと、その位置で定着部材の内周面が強くこすれることになる。したがって、定着部材の内周面が偏磨耗して定着部材の耐久寿命が短くなったり、定着部材を駆動するときの駆動トルクが増加して定着部材がスリップしてしまいニップ部で記録媒体がジャムしてしまったりする。
また、金属熱伝導体の撓みが生じると、幅方向中央部における加圧部材への接触面積が減少してその位置のニップ幅が幅方向両端部のニップ幅よりも小さくなってしまうことになる。このような状態では、中央部と両端部とで記録媒体に与える熱量が異なってしまい、出力画像における中央部ではコールドオフセットが発生しやすく両端部ではホットオフセットが発生しやすくなってしまう。さらに、出力画像の中央部と両端部とで光沢度の差が大きくなり、光沢度偏差の大きい異常画像が出力されてしまう。また、上述したニップ幅の偏差が極端に大きい場合には、出力画像に与える影響だけではなく、記録媒体にシワが発生する可能性もある。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短く、装置を高速化した場合であっても定着不良等の不具合が生じない、定着装置及び画像形成装置を提供することにある。

この発明の請求項１記載の発明にかかる定着装置は、トナー像を加熱して溶融するとともに、可撓性を有する無端状の定着部材と、前記定着部材の内周面側に固設されて当該定着部材を介して加圧部材に当接してニップ部を形成する当接部材と、前記ニップ部を除く位置で前記定着部材の内周面に対向するように固設されて当該定着部材を加熱する対向部材と、を備え、前記当接部材と前記対向部材とは別設されたものである。

また、請求項２記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記当接部材は、前記対向部材を形成する材料よりも剛性の高い材料で形成されたものである。

また、請求項３記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記当接部材は、その厚さが前記対向部材の厚さよりも厚くなるように形成されたものである。

また、請求項４記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記当接部材と前記対向部材とを離間して設置したものである。

また、請求項５記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項４に記載の発明において、前記当接部材と前記対向部材との間に断熱部材を設置したものである。

また、請求項６記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明において、前記当接部材と前記定着部材との間に断熱部材を設置したものである。

また、請求項７記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発明において、前記対向部材は、熱源の輻射熱によって加熱されるものである。

また、請求項８記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発明において、前記対向部材は、電磁誘導によって加熱されるものである。

また、請求項９記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発明において、前記対向部材は、抵抗発熱体の熱によって加熱されるものである。

また、請求項１０記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発明において、前記対向部材を、抵抗発熱体としたものである。

また、請求項１１記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項９又は請求項１０に記載の発明において、前記抵抗発熱体を、前記定着部材における幅方向の発熱分布を可変するように設置された複数の抵抗発熱体としたものである。

また、請求項１２記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項９〜請求項１１のいずれかに記載の発明において、前記抵抗発熱体は、所定のキューリー点を有するものである。

また、請求項１３記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項１２のいずれかに記載の発明において、前記定着部材を、定着ベルト又は定着フィルムとしたものである。

また、請求項１４記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項１３のいずれかに記載の発明において、前記対向部材を、金属熱伝導体としたものである。

また、この発明の請求項１５記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項１４のいずれかに記載の定着装置を備えたものである。

本発明は、定着部材を介して加圧部材に当接してニップ部を形成する当接部材と、ニップ部を除く位置で定着部材の内周面に対向して定着部材を加熱する対向部材と、を別設している。これにより、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短く、装置を高速化した場合であっても定着不良等の不具合が生じない、定着装置及び画像形成装置を提供することができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１〜図４にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、１は画像形成装置としての複写機の装置本体、２は原稿Ｄの画像情報を光学的に読み込む原稿読込部、３は原稿読込部２で読み込んだ画像情報に基いた露光光Ｌを感光体ドラム５上に照射する露光部、４は感光体ドラム５上にトナー像（画像）を形成する作像部、７は感光体ドラム５上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐに転写する転写部、１０はセットされた原稿Ｄを原稿読込部２に搬送する原稿搬送部、１２〜１４は転写紙等の記録媒体Ｐが収納された給紙部、２０は記録媒体Ｐ上の未定着画像を定着する定着装置、２１は定着装置２０に設置された定着部材としての定着ベルト、３１は定着装置２０に設置された加圧部材としての加圧ローラ、を示す。

図１を参照して、画像形成装置における、通常の画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部１０の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部２上を通過する。このとき、原稿読込部２では、上方を通過する原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。
そして、原稿読込部２で読み取られた光学的な画像情報は、電気信号に変換された後に、露光部３（書込部）に送信される。そして、露光部３からは、その電気信号の画像情報に基づいたレーザ光等の露光光Ｌが、作像部４の感光体ドラム５上に向けて発せられる。

一方、作像部４において、感光体ドラム５は図中の時計方向に回転しており、所定の作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程）を経て、感光体ドラム５上に画像情報に対応した画像（トナー像）が形成される。
その後、感光体ドラム５上に形成された画像は、転写部７で、レジストローラにより搬送された記録媒体Ｐ上に転写される。

一方、転写部７に搬送される記録媒体Ｐは、次のように動作する。
まず、画像形成装置本体１の複数の給紙部１２、１３、１４のうち、１つの給紙部が自動又は手動で選択される（例えば、最上段の給紙部１２が選択されたものとする。）。
そして、給紙部１２に収納された記録媒体Ｐの最上方の１枚が、搬送経路Ｋの位置に向けて搬送される。

その後、記録媒体Ｐは、搬送経路Ｋを通過してレジストローラの位置に達する。そして、レジストローラの位置に達した記録媒体Ｐは、感光体ドラム５上に形成された画像と位置合わせをするためにタイミングを合わせて、転写部７に向けて搬送される。

そして、転写工程後の記録媒体Ｐは、転写部７の位置を通過した後に、搬送経路を経て定着装置２０に達する。定着装置２０に達した記録媒体Ｐは、定着ベルト２１と加圧ローラ３１との間に送入されて、定着ベルト２１から受ける熱と双方の部材２１、３１から受ける圧力とによって画像が定着される。画像が定着された記録媒体Ｐは、定着ベルト２１と加圧ローラ３１との間（ニップ部である。）から送出された後に、画像形成装置本体１から排出される。
こうして、一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、図２〜図４にて、画像形成装置本体１に設置される定着装置２０の構成・動作について詳述する。
図２は、定着装置２０を示す構成図である。図３は、定着装置２０を幅方向にみた図である。
図２に示すように、定着装置２０は、定着部材としての定着ベルト２１、当接部材２２、対向部材２３、熱源としてのヒータ２５、加圧部材としての加圧ローラ３１、温度センサ４０、ガイド板３５、３７、等で構成される。

ここで、定着部材としての定着ベルト２１は、薄肉で可撓性を有する無端状ベルトであって、図２中の矢印方向（時計方向）に回転する。定着ベルト２１は、基材上に弾性層、離型層が順次積層されていて、その全体の厚さが１ｍｍ以下に設定されている。
定着ベルト２１の基材は、層厚が３０〜５０μｍであって、ニッケル、ステンレス等の金属材料やポリイミド等の樹脂材料で形成されている。
定着ベルト２１の弾性層は、層厚が１００〜３００μｍであって、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム、等のゴム材料で形成されている。弾性層を設けることで、ニップ部における定着ベルト２１表面の微小な凹凸が形成されなくなり、記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに均一に熱が伝わりユズ肌画像の発生が抑止される。
定着ベルト２１の離型層は、層厚が１０〜５０μｍであって、ＰＦＡ（４フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）、等の材料で形成されている。離型層を設けることで、トナーＴ（トナー像）に対する離型性（剥離性）が担保される。

また、定着ベルト２１の直径は１５〜１２０ｍｍになるように設定されている。なお、本実施の形態１では、定着ベルト２１の直径が３０ｍｍに設定されている。
定着ベルト２１の内部（内周面側）には、ヒータ２５（熱源）、当接部材２２、対向部材２３、等が固設されている。定着ベルト２１は、当接部材２２に押圧されて、加圧ローラ３１との間にニップ部を形成する。

当接部材２２は、定着ベルト２１の内周面側に固設されていて、定着ベルト２１を介して加圧ローラ３１に当接してニップ部を形成する。図３を参照して、当接部材２２は、その幅方向両端部が定着装置２０の側板４３に保持部材４１を介して固定支持されている。
図２を参照して、当接部材２２は、加圧ローラ３１との対向面が、加圧ローラ３１の曲率にならうように形成されている。これにより、記録媒体Ｐは加圧ローラ３１の曲率にならうようにニップ部から送出されるために、定着工程後の記録媒体Ｐが定着ベルト２１に吸着して分離しない不具合を抑止することができる。
なお、当接部材２２を形成する材料としては、加圧ローラ３１による加圧力を受けても大きく撓むことがないように、ある程度剛性のあるものであることが好ましい。さらに、当接部材２２と定着ベルト２１とが摺接しても定着ベルト２１の磨耗が軽減されるように、当接部材２２の摺接面を摩擦係数の低い材料で形成することが好ましい。

熱源としてのヒータ２５は、ハロゲンヒータやカーボンヒータであって、その両端部が保持部材４１を介して定着装置２０の側板４３に固定されている（図３を参照できる。）。そして、装置本体１の電源部により出力制御されたヒータ２５の輻射熱によって、対向部材２３が加熱される。さらに、対向部材２３によって定着ベルト２１がニップ部を除く位置で全体的に加熱されて、加熱された定着ベルト２１の表面から記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに熱が加えられる。なお、ヒータ２５の出力制御は、定着ベルト２１表面に対向するサーミスタ等の温度センサ４０によるベルト表面温度の検知結果に基いておこなわれる。また、このようなヒータ２５の出力制御によって、定着ベルト２１の温度（定着温度）を所望の温度に設定することができる。

図２を参照して、対向部材２３は、ニップ部を除く位置で定着ベルト２１の内周面に対向するように固設されていて、ヒータ２５の輻射熱により加熱されて定着ベルト２１を加熱する（熱を伝える。）。対向部材２３の材料としては、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属熱伝導体（熱伝導性を有する金属である。）を用いることができる。図３を参照して、対向部材２３は、その幅方向両端部が定着装置２０の側板４３に保持部材４１を介して固定支持されている。
なお、定着ベルトと対向部材とのギャップ（δ）は、０ｍｍより大きく１ｍｍ以下とすることが好ましい（０ｍｍ＜δ≦１ｍｍである。）。これにより、対向部材２３と定着ベルト２１とが摺接して定着ベルト２１が磨耗する不具合を抑止するとともに、対向部材２３と定着ベルト２１とが離れ過ぎて定着ベルト２１の加熱効率が低下する不具合を抑止することができる。さらに、対向部材２３が定着ベルト２１に近設されることで、可撓性を有する定着ベルト２１の円形姿勢がある程度維持されるため、定着ベルト２１の変形による劣化・破損を軽減することができる。
このように、本実施の形態１における定着装置２０は、比較的簡易な構成で効率よく定着ベルト２１を加熱できるために、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短縮化されるとともに、装置の小型化が達成される。

ここで、本実施の形態１では、ニップ部を形成する当接部材２２と、定着ベルト２３を加熱する対向部材２３と、が別設されている。すなわち、当接部材２２と対向部材２３とが別体として形成されている。
これにより、定着ベルト２１の一部のみが局所的に加熱されることなく、対向部材２３によって定着ベルト２１が周方向にわたってほぼ全体的に加熱されることになるために、装置を高速化した場合であっても定着ベルト２１が充分に加熱されて定着不良の発生を抑止することができる。

さらに、定着ベルト２１の加熱効率を向上させるために対向部材２３を薄肉化した場合であっても、対向部材２３は加圧ローラ３１から加圧力を受ける当接部材２２とは別に設けられているために、対向部材２３が撓んで定着ベルト２１の内周面が強くこすれる不具合や、対向部材２３が撓んで定着ベルト２１の駆動トルクが増加する不具合等が抑止される。すなわち、図４を参照して、当接部材２２は加圧ローラ３１から加圧力を受けて撓むものの（図４中の矢印に示すように幅方向両端部にかかる加圧力によって幅方向中央部が大きく撓む。）、対向部材２３に撓みは生じない。

なお、本実施の形態１では、図２を参照して、当接部材２２と対向部材２３とを離間して設置している。すなわち、当接部材２２と対向部材２３とを接触させることなく、双方の部材２２、２３間に充分なギャップを設けている。
これにより、双方の部材２２、２３間の空気層が断熱部材として機能して、対向部材２３の熱が当接部材２２に伝わって定着ベルト２１の加熱効率が低下する不具合を抑止することできる。すなわち、当接部材２２に伝わる分の熱が定着ベルト２１に伝わるために、対向部材２３によって定着ベルト２１のほぼ全域（ニップ部を除く領域である。）が効率よく加熱される。
このように、本実施の形態１では、対向部材２３が定着ベルト２１を積極的に加熱して、当接部材２２が定着ベルト２１を積極的に加熱しないように構成している。したがって、定着ベルト２１は、ニップ部に達するまでに対向部材２３によって充分に加熱されて、定着可能な温度に達する。一方、ニップ部では積極的な熱供給がないので、定着ベルト２１の熱量は記録媒体Ｐ上の未定着画像に与えられて（トナーを溶融・定着させるエネルギーに使用されて）、定着ベルト２１の温度が下がることになる。このとき、定着ベルト２１と画像面との界面の温度が定着温度よりも低い温度になった状態で、記録媒体Ｐはニップ部から送出される。したがって、トナーの粘着力が低下した状態で、記録媒体Ｐは定着ベルト２１から良好に分離されることになる。すなわち、当接部材２２が定着ベルト２１を積極的に加熱しないように構成することで、ニップ部から送出される記録媒体Ｐの分離性が向上する。

図２を参照して、加圧部材としての加圧ローラ３１は、直径が３０ｍｍであって、中空構造の芯金３２上に弾性層３３を形成したものである。加圧ローラ３１の弾性層３３は、フッ素ゴム、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム等の材料で形成されている。なお、弾性層３３の表層にＰＦＡ、ＰＴＦＥ等からなる薄肉の離型層を設けることもできる。加圧ローラ３１は定着ベルト２１に圧接して、双方の部材間に所望のニップ部を形成する。また、図３を参照して、加圧ローラ３１には不図示の駆動機構の駆動ギアに噛合するギア４５が設置されていて、加圧ローラ３１は図２中の矢印方向（反時計方向）に回転駆動される。また、加圧ローラ３１は、その幅方向両端部が定着装置２０の側板４３に軸受４２を介して回転自在に支持されている。なお、加圧ローラ３１の内部に、ハロゲンヒータ等の熱源を設けることもできる。
なお、本実施の形態１では、定着ベルト２１の直径が加圧ローラ３１の直径と同等になるように形成したが、定着ベルト２１の直径が加圧ローラ３１の直径よりも小さくなるように形成することもできる。その場合、ニップ部における定着ベルト２１の曲率が加圧ローラ３１の曲率よりも小さくなるために、ニップ部から送出される記録媒体Ｐが定着ベルト２１から分離され易くなる。

また、定着ベルト２１と加圧ローラ３１との当接部（ニップ部である。）の入口側には、ニップ部に向けて搬送される記録媒体Ｐを案内するガイド板３５（入口ガイド板）が配設されている。また、ニップ部の出口側には、ニップ部から送出される記録媒体Ｐを案内するガイド板３７（出口ガイド板）が配設されている。双方のガイド板３５、３７は、いずれも、定着装置２０の側板４３に固設されている。

最後に、上述のように構成された定着装置２０の動作について簡単に説明する。
装置本体１の電源スイッチが投入されると、ヒータ２５に電力が供給されるとともに、加圧ローラ３１の図２中の矢印方向の回転駆動が開始される。これにより、加圧ローラ３１との摩擦力によって、定着ベルト２１も図２中の矢印方向に従動（回転）する。
その後、給紙部１２〜１４から記録媒体Ｐが給送されて、作像部４にて記録媒体Ｐ上に未定着画像が担持される。未定着画像Ｔ（トナー像）が担持された記録媒体Ｐは、ガイド板３５に案内されながら図２の矢印Ｙ１０方向に搬送されて、圧接状態にある定着ベルト２１及び加圧ローラ３１のニップ部に送入される。
そして、対向部材２３（ヒータ２５）によって加熱された定着ベルト２１による加熱と、当接部材２２（定着ベルト２１）及び加圧ローラ３１の押圧力とによって、記録媒体Ｐの表面にトナー像Ｔが定着される。その後、ニップ部から送出された記録媒体Ｐは、矢印Ｙ１１方向に搬送される。

以上説明したように、本実施の形態１においては、定着ベルト２１（定着部材）を介して加圧ローラ３１（加圧部材）に当接してニップ部を形成する当接部材２２と、ニップ部を除く位置で定着部材の内周面に対向して定着ベルト２１を加熱する対向部材２３と、を別設している。これにより、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短く、装置を高速化した場合であっても定着不良等の不具合の発生を抑止することができる。

なお、本実施の形態１では、加圧部材として加圧ローラ３１を用いた定着装置に対して本発明を適用したが、加圧部材として加圧ベルトや加圧パッドを用いた定着装置に対しても本発明を適用することができる。そして、その場合にも、本実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態１では、定着部材として複層構造の定着ベルト２１を用いたが、定着部材としてポリイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、金属等からなる無端状の定着フィルムを用いることもできる。そして、その場合にも、本実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態１において、当接部材２２における対向面（ヒータとの対向面である。）に、鏡面加工を施したり、断熱部材を設置したりすることができる。その場合には、ヒータ２５から当接部材２２に向かう熱（当接部材２２を加熱する熱）が対向部材２３の加熱に用いられることになるために、定着ベルト２１（対向部材２３）の加熱効率がさらに向上することになる。

実施の形態２．
図５にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
図５は、実施の形態２における定着装置を示す構成図であって、前記実施の形態１における図２に相当する図である。本実施の形態２における定着装置は、当接部材２２の形状を略直方体としている点と、当接部材２２と定着部材２１との間に断熱部材２７を設置している点と、が前記実施の形態１のものとは相違する。

図５に示すように、本実施の形態２における定着装置２０も、前記実施の形態１のものと同様に、定着ベルト２１（定着部材）、当接部材２２、対向部材２３、ヒータ２５（熱源）、加圧ローラ３１（加圧部材）、等で構成されている。
ここで、本実施の形態２における当接部材２２は、前記実施の形態１のものとは異なり、略直方体に形成されている。すなわち、当接部材２２の対向面（加圧ローラ３１に対向する面である。）が平面形状になるように形成している。これにより、ニップ部の形状が記録媒体Ｐの画像面に対して略平行になって、定着ベルト２１と記録媒体Ｐとの密着性が高まるために定着性が向上する。さらに、ニップ部の出口側における定着ベルト２１の曲率が大きくなるために、ニップ部から送出された記録媒体Ｐを定着ベルト２１から容易に分離することができる。

また、本実施の形態２における当接部材２２は、その厚さ（加圧ローラ３１やヒータ２５に対向する方向の厚さである。）が、対向部材２３の厚さ（ヒータ２５に対向する方向の厚さである。）よりも厚くなるように形成されている。これにより、ニップ部を形成するために強度（肉厚化）が要求される当接部材２２と、定着ベルト２１の加熱効率向上のために低熱容量化（薄肉化）が要求される対向部材２３と、のつくり分けが可能になる。
なお、上述した効果と同様の効果を得るために、当接部材２２を形成する材料を、対向部材２３を形成する材料よりも剛性の高いものにすることもできる。すなわち、ニップ部を形成するために強度が要求される当接部材２２は剛性の高い材料で形成して、定着ベルト２１の加熱効率向上のために低熱容量化が要求される対向部材２３は熱伝導性の良い材料で形成する。例えば、対向部材２３をアルミニウムで形成して、当接部材２２をステンレスや鉄で形成する。その場合には、当接部材２２と対向部材２３とが同じ厚さで形成されていても、上述した効果と同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態２では、図５に示すように、当接部材２２と定着ベルト２１との間に断熱部材２７を設置している。断熱部材２７の材料としては、発泡シリコーンや耐熱フェルト等を用いることができる。
これにより、ニップ部において定着ベルト２１の熱が当接部材２２に伝わって定着ベルト２１の温度が低下して定着不良が生じる不具合を抑止することできる。

以上説明したように、本実施の形態２においても、前記実施の形態１と同様に、定着ベルト２１（定着部材）を介して加圧ローラ３１（加圧部材）に当接してニップ部を形成する当接部材２２と、ニップ部を除く位置で定着部材の内周面に対向して定着ベルト２１を加熱する対向部材２３と、を別設している。これにより、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短く、装置を高速化した場合であっても定着不良等の不具合の発生を抑止することができる。

実施の形態３．
図６にて、この発明の実施の形態３について詳細に説明する。
図６は、実施の形態３における定着装置を示す構成図であって、前記実施の形態２における図５に相当する図である。本実施の形態３における定着装置は、対向部材２３が電磁誘導によって加熱される点と、当接部材２２と対向部材２３との間に断熱部材２８を設置している点と、が前記実施の形態２のものとは相違する。

図６に示すように、本実施の形態３における定着装置２０も、前記実施の形態２のものと同様に、定着ベルト２１（定着部材）、当接部材２２、対向部材２３、加圧ローラ３１（加圧部材）、等で構成されている。
ここで、本実施の形態３における定着装置２０は、誘導加熱部５０が設置されている。そして、本実施の形態３における対向部材２３は、熱源２５の輻射熱によって加熱される前記実施の形態２のものとは異なり、誘導加熱部５０による電磁誘導によって加熱される。

誘導加熱部５０は、励磁コイル、コア、コイルガイド、等で構成される。励磁コイルは、定着ベルト２１の一部を覆うように、細線を束ねたリッツ線を幅方向（図６の紙面垂直方向である。）に延設したものである。コイルガイドは、耐熱性の高い樹脂材料等からなり、励磁コイルやコアを保持する。コアは、フェライト等の強磁性体（比透磁率が１０００〜３０００程度である。）からなる半円筒状部材であって、対向部材２３に向けて効率のよい磁束を形成するためにセンターコアやサイドコアが設けられている。コアは、幅方向に延設された励磁コイルに対向するように設置されている。

このように構成された定着装置２０は、次のように動作する。
定着ベルト２１が図２中の矢印方向に回転駆動されると、定着ベルト２１は誘導加熱部５０との対向位置で加熱される。詳しくは、励磁コイルに高周波の交番電流を流すことで、対向部材２３の周囲に磁力線が双方向に交互に切り替わるように形成される。このとき、対向部材２３表面に渦電流が生じて、対向部材２３自身の電気抵抗によってジュール熱が発生する。このジュール熱によって、対向部材２３が電磁誘導加熱されて、さらに加熱された対向部材２３によって定着ベルト２２が加熱される。
なお、対向部材２３を効率的に電磁誘導加熱するためには、誘導加熱部５０を対向部材２３の周方向全域に対向するように構成することが好ましい。また、対向部材２３の材料としては、ニッケル、ステンレス、鉄、銅、コバルト、クロム、アルミニウム、金、白金、銀、スズ、パラジウム、これらのうち複数の金属からなる合金、等を用いることができる。

また、本実施の形態３では、図６に示すように、当接部材２２と対向部材２３との間に断熱部材２８が設置されている。断熱部材２８の材料としては、発泡シリコーンや耐熱フェルト等を用いることができる。
これにより、対向部材２３の熱が当接部材２２に伝わって定着ベルト２１の加熱効率が低下する不具合を抑止することできる。すなわち、当接部材２２に伝わる分の熱が定着ベルト２１に集中的に伝わるために、対向部材２３によって定着ベルト２１のほぼ全域（ニップ部を除く領域である。）が効率よく加熱される。

以上説明したように、本実施の形態３においても、前記各実施の形態と同様に、定着ベルト２１（定着部材）を介して加圧ローラ３１（加圧部材）に当接してニップ部を形成する当接部材２２と、ニップ部を除く位置で定着部材の内周面に対向して定着ベルト２１を加熱する対向部材２３と、を別設している。これにより、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短く、装置を高速化した場合であっても定着不良等の不具合の発生を抑止することができる。

実施の形態４．
図７にて、この発明の実施の形態４について詳細に説明する。
図７は、実施の形態４における定着装置を示す構成図であって、前記実施の形態２における図５に相当する図である。本実施の形態４における定着装置は、対向部材２３が抵抗発熱体６０の熱によって加熱される点が、前記実施の形態２のものとは相違する。

図７に示すように、本実施の形態４における定着装置２０も、前記実施の形態２のものと同様に、定着ベルト２１（定着部材）、当接部材２２、対向部材２３、加圧ローラ３１（加圧部材）、温度センサ４０、等で構成されている。
ここで、本実施の形態４における定着装置２０は、定着ベルト２１の内周面側に抵抗発熱体６０が設置されている。そして、本実施の形態４における対向部材２３は、熱源２５の輻射熱によって加熱される前記実施の形態２のものとは異なり、抵抗発熱体６０による熱によって加熱される。

ここで、抵抗発熱体６０は、セラミックヒータ等の面状発熱体であって、その両端部に電源部（不図示である。）が接続されている。そして、抵抗発熱体６０に電流が流されると、抵抗発熱体６０自身の電気抵抗によって抵抗発熱体６０が昇温して、当接する対向部材２３を加熱する。さらに、加熱された対向部材２３によって定着ベルト２１が加熱されることになる。
このように、対向部材２３を加熱する加熱源として抵抗発熱体６０を用いることで、比較的安価で効率的に定着ベルト２１を加熱することができる。
なお、本実施の形態４において、抵抗発熱体６０は、ニップ部の出口近傍ではなくて、ニップ部の入口近傍に設置されている。これにより、定着ベルト２１表面がニップ部に達する直前に、効率的に定着ベルト２１を加熱することができる。

ここで、抵抗発熱体６０は、定着ベルトにおける幅方向（図７の紙面垂直方向である。）の発熱分布が可変できるように設置された複数の抵抗発熱体とすることが好ましい。具体的には、幅方向中央部と幅方向両端部とに、それぞれ、抵抗発熱体６０を設置する。
そして、通常時には、すべての抵抗発熱体６０を稼動して、定着ベルト２１（対向部材２３）の幅方向全域を加熱する。これに対して、幅方向のサイズが小さな記録媒体Ｐ（小サイズ紙）が通紙されるときには、幅方向中央部に設置された抵抗発熱体６０のみを稼動して、定着ベルト２１（対向部材２３）の幅方向中央部のみを加熱する。これにより、小サイズ紙が連続的に通紙された場合であっても、定着ベルト２１（対向部材２３）の幅方向両端部が過昇温する不具合を抑止することができる。

また、抵抗発熱体６０は、所定のキューリー点（抵抗発熱体の抵抗値が急激に変化して、それ以上昇温しなくなる温度である。）を有することが好ましい。そして、抵抗発熱体６０の温度がキューリー点に達していないとき（通常時である。）には、抵抗発熱体６０に電流が流されると抵抗発熱体６０が昇温して、定着ベルト２１（対向部材２３）が所定の温度に昇温される。これに対して、抵抗発熱体６０の温度がキューリー点に達したときには、抵抗発熱体６０の抵抗値が急激に大きくなって抵抗発熱体６０に電流が流れなくなり、抵抗発熱体６０の発熱停止にともない定着ベルト２１（対向部材２３）の過昇温が抑止される。これにより、小サイズ紙が連続的に通紙された場合等であっても、定着ベルト２１（対向部材２３）の局所的な過昇温が簡単に抑止される。なお、抵抗発熱体６０のキューリー点は、出力画像上にオフセットが生じない最大温度（例えば、１８０℃である。）に設定することが好ましい。

以上説明したように、本実施の形態４においても、前記各実施の形態と同様に、定着ベルト２１（定着部材）を介して加圧ローラ３１（加圧部材）に当接してニップ部を形成する当接部材２２と、ニップ部を除く位置で定着部材の内周面に対向して定着ベルト２１を加熱する対向部材２３と、を別設している。これにより、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短く、装置を高速化した場合であっても定着不良等の不具合の発生を抑止することができる。

実施の形態５．
図８にて、この発明の実施の形態５について詳細に説明する。
図８は、実施の形態５における定着装置を示す構成図であって、前記実施の形態４における図７に相当する図である。本実施の形態４における定着装置は、対向部材２３の周方向全域が抵抗発熱体６０に当接している点が、対向部材２３の一部が抵抗発熱体６０に当接している前記実施の形態４のものとは相違する。

図８に示すように、本実施の形態５における定着装置２０も、前記実施の形態４のものと同様に、定着ベルト２１（定着部材）、当接部材２２、対向部材２３、加圧ローラ３１（加圧部材）、抵抗発熱体６０、等で構成されている。
ここで、本実施の形態５における抵抗発熱体６０は、対向部材２３の内周面全域に当接するように設置されている。これにより、対向部材２３が周方向全域にわたって均一に加熱されて、定着ベルト２１の加熱効率を高めることができる。

なお、本実施の形態１では、抵抗発熱体６０が対向部材２３を加熱する加熱源として用いられたが、対向部材２３自体を抵抗発熱体とすることもできる。すなわち、対向部材２３自身を加熱源とすることができる。そして、その場合にも、本実施の形態５と同様の効果を得ることができる。

以上説明したように、本実施の形態５においても、前記各実施の形態と同様に、定着ベルト２１（定着部材）を介して加圧ローラ３１（加圧部材）に当接してニップ部を形成する当接部材２２と、ニップ部を除く位置で定着部材の内周面に対向して定着ベルト２１を加熱する対向部材２３と、を別設している。これにより、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短く、装置を高速化した場合であっても定着不良等の不具合の発生を抑止することができる。

実施の形態６．
図９にて、この発明の実施の形態６について詳細に説明する。
図９は、実施の形態６における画像形成装置を示す全体構成図である。本実施の形態６における定着装置は、カラー画像形成装置に設置されている点が、モノクロ画像形成装置に設置されている前記実施の形態１のものとは相違する。

図９に示すように、本実施の形態６における画像形成装置１は、タンデム型カラープリンタである。画像形成装置本体１の上方にあるボトル収容部１０１には、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した４つのトナーボトル１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋが着脱自在（交換自在）に設置されている。
ボトル収容部１０１の下方には中間転写ユニット８５が配設されている。その中間転写ユニット８５の中間転写ベルト７８に対向するように、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋが並設されている。

各作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋには、それぞれ、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋが配設されている。また、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの周囲には、それぞれ、帯電部７５、現像部７６、クリーニング部７７、除電部（不図示である。）等が配設されている。そして、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）がおこなわれて、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に各色の画像が形成されることになる。

感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、不図示の駆動モータによって図９中の時計方向に回転駆動される。そして、帯電部７５の位置で、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面が一様に帯電される（帯電工程である。）。
その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、露光部３から発せられたレーザ光Ｌの照射位置に達して、この位置での露光走査によって各色に対応した静電潜像が形成される（露光工程である。）。

その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、現像装置７６との対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、各色のトナー像が形成される（現像工程である。）。
その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、中間転写ベルト７８及び第１転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上のトナー像が中間転写ベルト７８上に転写される（１次転写工程である。）。このとき、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上には、僅かながら未転写トナーが残存する。

その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、クリーニング部７７との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に残存した未転写トナーがクリーニング部７７のクリーニングブレードによって機械的に回収される（クリーニング工程である。）。
最後に、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。

その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト７８上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト７８上にカラー画像が形成される。
ここで、中間転写ユニット８５は、中間転写ベルト７８、４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋ、２次転写バックアップローラ８２、クリーニングバックアップローラ８３、テンションローラ８４、中間転写クリーニング部８０、等で構成される。中間転写ベルト７８は、３つのローラ８２〜８４によって張架・支持されるとともに、１つのローラ８２の回転駆動によって図９中の矢印方向に無端移動される。

４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト７８を感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。そして、１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋに、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。
そして、中間転写ベルト７８は、矢印方向に走行して、各１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋの１次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト７８上に重ねて１次転写される。

その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト７８は、２次転写ローラ８９との対向位置に達する。この位置では、２次転写バックアップローラ８２が、２次転写ローラ８９との間に中間転写ベルト７８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト７８上に形成された４色のトナー像は、この２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐ上に転写される。このとき、中間転写ベルト７８には、記録媒体Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存する。
その後、中間転写ベルト７８は、中間転写クリーニング部８０の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト７８上の未転写トナーが回収される。
こうして、中間転写ベルト７８上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。

ここで、２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐは、装置本体１の下方に配設された給紙部１２から、給紙ローラ９７やレジストローラ対９８等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、給紙部１２には、転写紙等の記録媒体Ｐが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ９７が図９中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Ｐがレジストローラ対９８のローラ間に向けて給送される。

レジストローラ対９８に搬送された記録媒体Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ対９８のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト７８上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対９８が回転駆動されて、記録媒体Ｐが２次転写ニップに向けて搬送される。こうして、記録媒体Ｐ上に、所望のカラー画像が転写される。

その後、２次転写ニップの位置でカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、定着部２０の位置に搬送される。そして、この位置で、定着ベルト２１及び加圧ローラ３１による熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。
ここで、本実施の形態６における定着装置２０は、前記実施の形態１のものと同様に構成され動作する。すなわち、本実施の形態６における定着装置２０も、前記実施の形態１のものと同様に、定着ベルト２１を介して加圧ローラ３１に当接してニップ部を形成する当接部材２２と、ニップ部を除く位置で定着部材の内周面に対向して定着ベルト２１を加熱する対向部材２３と、が別設されている。
その後、記録媒体Ｐは、排紙ローラ対９９のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対９９によって装置外に排出された被転写Ｐは、出力画像として、スタック部１００上に順次スタックされる。
こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。

以上説明したように、本実施の形態６においても、前記各実施の形態と同様に、定着ベルト２１（定着部材）を介して加圧ローラ３１（加圧部材）に当接してニップ部を形成する当接部材２２と、ニップ部を除く位置で定着部材の内周面に対向して定着ベルト２１を加熱する対向部材２３と、を別設している。これにより、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短く、装置を高速化した場合であっても定着不良等の不具合の発生を抑止することができる。

なお、本発明が前記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

この発明の実施の形態１における画像形成装置を示す全体構成図である。 図１の画像形成装置に設置された定着装置を示す構成図である。 図２の定着装置を幅方向にみた図である。 当接部材が撓んだ状態を示す図である。 この発明の実施の形態２における定着装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態３における定着装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態４における定着装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態５における定着装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態６における画像形成装置を示す全体構成図である。

符号の説明

１ 画像形成装置本体（装置本体）、
２０ 定着装置、
２１ 定着ベルト（定着部材）、
２２ 当接部材、
２３ 対向部材、
２５ ヒータ（熱源）、
２７、２８ 断熱部材、
３１ 加圧ローラ（加圧部材）、
４０ 温度センサ、
５０ 誘導加熱部、
６０ 抵抗発熱体、 Ｐ 記録媒体。

Claims (15)

1. トナー像を加熱して溶融するとともに、可撓性を有する無端状の定着部材と、
   前記定着部材の内周面側に固設されて当該定着部材を介して加圧部材に当接してニップ部を形成する当接部材と、
   前記ニップ部を除く位置で前記定着部材の内周面に対向するように固設されて当該定着部材を加熱する対向部材と、を備え、
   前記当接部材と前記対向部材とは別設されたことを特徴とする定着装置。
2. 前記当接部材は、前記対向部材を形成する材料よりも剛性の高い材料で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記当接部材は、その厚さが前記対向部材の厚さよりも厚くなるように形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
4. 前記当接部材と前記対向部材とを離間して設置したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の定着装置。
5. 前記当接部材と前記対向部材との間に断熱部材を設置したことを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 前記当接部材と前記定着部材との間に断熱部材を設置したことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の定着装置。
7. 前記対向部材は、熱源の輻射熱によって加熱されることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の定着装置。
8. 前記対向部材は、電磁誘導によって加熱されることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の定着装置。
9. 前記対向部材は、抵抗発熱体の熱によって加熱されることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の定着装置。
10. 前記対向部材は、抵抗発熱体であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の定着装置。
11. 前記抵抗発熱体は、前記定着部材における幅方向の発熱分布を可変するように設置された複数の抵抗発熱体であることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の定着装置。
12. 前記抵抗発熱体は、所定のキューリー点を有することを特徴とする請求項９〜請求項１１のいずれかに記載の定着装置。
13. 前記定着部材は、定着ベルト又は定着フィルムであることを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれかに記載の定着装置。
14. 前記対向部材は、金属熱伝導体であることを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれかに記載の定着装置。
15. 請求項１〜請求項１４のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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