JP2005114959A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】弾性層を有する定着ベルト２３と、この定着ベルトに接触して加熱できる発熱体２２と、定着ベルトを介して発熱体と対向する加圧部材４０と、を有し、定着ベルトと加圧部材の圧接で形成されるニップで画像Ｔを担持した記録材Ｐを挟持搬送させて加熱する定着装置において、定着ベルトの弾性層の変形と、それに伴う画像の光沢スジの発生を防止し、かつ温度の立ち上がり（ウォームアップタイム）の遅れを少なくする。
【解決手段】発熱体２２と加圧部材４０の間の加圧条件を切り替える手段６１〜６５を有し、定着装置や、画像形成装置の状態に応じて、加圧条件を切り替えること。
【選択図】図２

Description

本発明は、弾性部材を含む第一と第二の定着部材の圧接で形成されるニップで画像を担持した記録材を挟持搬送させて加熱する定着装置第一と第二の定着部材で形成されるニップで画像を担持した記録材を挟持搬送させて加熱する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。

さらに詳しくは、電子写真、静電記録、磁気記録等の適宜の画像形成プロセス手段により、加熱溶融性の樹脂等よりなるトナーを用いて、記録材（紙、印刷紙、転写材シート、ＯＨＴシート、光沢紙、光沢フィルム等）の面に直接方式もしくは転写方式（転写方式）で形成担持させた目的の画像情報に対応した未定着トナー画像を、該画像を担持している記録材面上に永久固着画像として加熱定着処理する方式のトナー画像定着装置、および該定着装置を搭載したレーザービームプリンター、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。

特には、カラー画像形成装置において使用するに好適な、低コストで、立ち上がり時間（いわゆるウォームアップタイム）の短い、オンデマンド定着装置に関するものである。

従来から、プリンターや複写機等の画像形成装置に使用される定着装置として、熱ローラ定着装置が知られている。熱ローラ定着装置では、内部にハロゲンランプ等の熱源を備え、加熱され且つお互いに押圧されて回転する２本の加熱ローラ（定着ローラ、加圧ローラ）の当接ニップ部（定着ニップ部）に、未定着現像剤像を載せた転写材を通過させ、そこで現像剤像を溶融し転写剤上に定着させる。

一方、近年、装置の省エネ化や、装置のウェイトタイム短縮に対する要求が高まりから、加熱ローラに相当する発熱部の熱容量を低下させ、また、発熱部をより定着ニップ部に近づけて熱伝導を良くすることで、加熱に要する待ち時間（ウォームアップタイム）を大幅に短縮した所謂オンデマンドタイプの定着装置も用いられている。オンデマンドタイプの定着装置の代表例としてはフィルム加熱方式の定着装置（加熱装置）がある。

フィルム加熱方式の定着装置は本出願人の先の提案に係る例えば特許文献１〜４等に開示されている。すなわち、発熱体（加熱体）としての一般にセラミックヒータと、加圧部材としての弾性加圧ローラとの間に被加熱体（可撓性部材）としての耐熱性フィルム（定着フィルム）を挟ませてニップ部（定着ニップ部、接触部）を形成させ、該ニップ部の定着フィルムと加圧ローラとの間に被加熱材としての画像定着すべき未定着トナー画像を形成担持させた記録材を導入して定着フィルムといっしょに挟持搬送させることで、ニップ部において加熱・加圧して未定着トナー画像を記録材面に熱圧定着させるものである。

このフィルム加熱方式の定着装置は、セラミックヒータ及びフィルムとして低熱容量の部材を用いてオンデマンドタイプの装置を構成することができ、画像形成装置の画像形成実行時のみ熱源としてのセラミックヒータに通電して所定の定着温度に発熱させた状態にすればよく、画像形成装置の電源オンから画像形成実行可能状態までの待ち時間が短く（クイックスタート性）、スタンバイ時の消費電力も大幅に小さい（省電力）等の利点がある。

被加熱体としてのフィルムは、回転体としての円筒状もしくはエンドレスベルト状のフィルムにし、その駆動方法としては、フィルム内周面を案内するフィルムガイドと加圧ローラとで圧接されたフィルムを加圧ローラの回転駆動によって従動回転させる方式（加圧ローラ駆動方式）や、逆に駆動ローラとテンションローラによって張架されたエンドレスベルト状のフィルムの駆動によって加圧ローラを従動回転させるもの等がある。また、可撓性部材としてのフィルムは、ロール巻きにした長尺の有端部材にし、これを加熱体を経由させて繰り出し走行移動させる装置構成にすることもできる。

しかし、弾性層を持たない定着フィルムを使用したフィルム加熱方式の定着装置では、定着時において、記録材表面の凹凸や、トナー層の厚みの違いによる段差に定着フィルム表面が十分追随できない。そのため、フィルム表面がトナー面に良く接する凸部では、圧力と熱が良く加わる為トナー層が良く溶け画像に光沢が出る一方、凹部では逆に接触が弱く光沢が出ない為、装置の出力画像は光沢ムラの目立つものとなってしまう。

特にカラー画像においては、複数色のトナー層を重ねて使用する為、トナー層の凹凸が白黒画像に比べて大きく、ムラがより目立ちやすい。また、記録材がＯＨＴの場合、光沢ムラは画像を投影した際の透過性のムラとして現れ、画像品質を低下させることがあった。

そこで、特許文献５に開示されているような、ゴム部材等による弾性層を有する定着ベルト（定着スリーブ）を薄膜フィルムの代わりに使用することで、低コストであり、かつ光沢ムラの発生を防止した、定着ベルト加熱方式と呼ばれるカラー用のオンデマンド定着装置が提案されている。
特開昭６１７１３１８２号公報 特開平２−１５７８７８号公報 特開平４−４４０７５号公報 特開平４−２０４９８０号公報 特開平１１−１５３０３号公報

ところが、このような定着ベルト加熱方式を採用したカラー用オンデマンド定着装置を採用した場合、長期間の停止後にシリコーンゴム等からなる定着ベルトの弾性層が変形することが有り、その結果その後の使用時に定着ベルトの回転が不安定になることや、変形部の加圧状態が変わり出力画像に帯状の光沢斑（スジ）が現れることがあった。

定着ベルトの弾性層の変形は次のようなメカニズムで発生していると考えられている。

まず、プリント終了直後は定着ベルトや、加圧ローラが余熱による高温状態を保ったまま駆動が停止されるのであるが、特にニップ部においては、最も高温の余熱源であるヒータの余熱も加わり、より高温の状態となる上、加圧力が加わり続ける。すると定着ベルトの弾性層は、定着ベルト本来の形状とは異なる、ニップ内における形状（平面形状）や、弾性層が加圧により押しつぶされ、肉厚の減少した形状を強固に記憶してしまい、前述の変形が発生してしまう。その後、停止時間と共にニップ部の温度は低下し、やがて室温に達するのであるが、一度形状記憶してしまった変形は容易には消えず残ってしまうのである。

特に近年は、装置の動作速度（スループット）が高速化しており、それに伴い定着装置を通過する紙の速度（定着速度）も高速化している。つまり定着能力をより向上させる必要がある為、使用温度や加圧力をより高く設定したり、ニップ巾を広く（変形量を大きく）設定したり、またスリーブの弾性層（ゴム層）の熱伝導率を高くする等の対策が取られているが、これらはどれも定着ベルトの弾性層の変形がより悪化しやすい条件となっている。

それに対し、装置の非画像形成時に加圧力を自動的に解除することで変形を防止することができるが、この場合次のような問題が生じる。

つまり、加圧力解除状態では、定着ベルト内面とヒータの接触や、加圧ローラと定着ベルトの圧接が十分でなく、ヒータから定着ベルトへの熱伝達や、定着ベルトの安定した駆動が行えない状態である。

仮にこの状態でヒータの加熱や駆動を開始した場合、ヒータのみが過度に昇温し、ヒータやそれを保持するボルダ部材にダメージを与えたり、走行が乱れて定着ベルトを破壊してしまう可能性がある。

以上のことから、加圧解除状態からの画像形成において、まず加圧動作を行い、それが終了するのを待った後に定着装置を駆動して、加熱を開始することが必須であるが、この場合加圧動作の時間分の時間ロスが生じ、ウォームアップタイムが長くなってしまう。

そこで、本発明では、定着ベルトの弾性層の変形と、それに伴う画像の光沢スジの発生を防止し、かつ温度の立ち上がり（ウォームアップタイム）の遅れが少ないカラー用オンデマンド定着器を提供することを目的とする。

本発明は下記の構成を特徴とする定着装置及び画像形成装置である。

（１）弾性部材を含む第一の定着部材と第二の定着部材の圧接で形成されるニップで画像を担持した記録材を挟持搬送させて加熱する定着装置において、前記第一と第二の定着部材の間の加圧条件を切り替える手段を有し、定着装置や、画像形成装置の状態に応じて、前記加圧条件を切り替えることを特徴とする定着装置。

（２）少なくとも、弾性層を有するベルト状の被加熱体と、この被加熱体に接触して加熱できる発熱体と、前記被加熱体を介して前記発熱体と対向する加圧部材と、を有し、前記被加熱体と前記加圧部材の圧接で形成されるニップで画像を担持した記録材を挟持搬送させて加熱する定着装置において、前記発熱体と前記加圧部材の間の加圧条件を切り替える手段を有し、定着装置や、画像形成装置の状態に応じて、前記加圧条件を切り替えることを特徴とする定着装置。

（３）前記加圧条件は、加圧状態と、加圧解除状態との間で切り替えることを特徴とする（１）または（２）に記載の定着装置。

（４）前記状態とは、前記第一の定着部材または第二の定着部材の温度状態、前記発熱体や、前記ベルト状の被加熱体の温度状態であることを特徴とする（１）から（３）のいずれかに記載の定着装置。

（５）前記状態とは、定着装置を搭載した画像形成装置の画像形成終了後からの経過時間であることを特徴とする（１）から（３）のいずれかに記載の定着装置。

（６）弾性部材を含む第一の定着部材と第二の定着部材の圧接で形成されるニップで画像を担持した記録材を挟持搬送させて加熱する定着装置において、非画像形成時における前記第一と第二の定着部材の間の加圧条件を、少なくとも、加圧状態と、第一と第二の定着部材の接触を保ったまま加圧力を弱めた加圧力低減状態とに切り替え可能であることを特徴とする定着装置。

（７）少なくとも、弾性層を有するベルト状の被加熱体と、この被加熱体に接触して加熱できる発熱体と、該被加熱体を介して発熱体と対向する加圧部材を有し、前記被加熱体と前記加圧部材の圧接で形成されるニップで画像を担持した記録材を挟持搬送させて加熱する定着装置において、非画像形成時における前記発熱体と前記加圧部材の間の加圧条件を、少なくとも、加圧状態と、前記発熱体と前記被加熱体の接触を保ったまま加圧力を弱めた加圧力低減状態とに切り替え可能であることを特徴とする定着装置。

（８）前記加圧条件は、少なくとも、加圧状態と、加圧力低減状態との間で切り替え可能であることを特徴とする（６）または（７）に記載の定着装置。

（９）前記加圧条件を、少なくとも、加圧状態と、加圧力低減状態と、加圧解除状態の３段階に切り替え可能であることを特徴とする（６）または（７）に記載の定着装置。

（１０）前記非画像形成時における加圧力低減状態で、発熱体に通電し加熱することを特徴とする（６）から（９）のいずれかに記載の定着装置。

（１１）前記非画像形成時における加圧力低減状態で、定着装置の駆動を行うことを特徴とする（１０）に記載の定着装置。

（１２）弾性部材を含む第一の定着部材と第二の定着部材の圧接で形成されるニップで画像を担持した記録材を挟持搬送させて加熱する定着装置において、前記第一と第二の定着部材の間の加圧条件を切り替える手段を有し、前記加圧条件を、加圧状態から加圧解除状態または第一と第二の定着部材の接触を保ったまま加圧力を弱めた加圧力低減状態に移行する時間に対し、加圧解除状態または加圧力低減状態から加圧状態に移行する時間の方が短いことを特徴とする定着装置。

（１３）少なくとも、弾性層を有するベルト状の被加熱体と、この被加熱体に接触して加熱できる発熱体と、前記被加熱体を介して前記発熱体と対向する加圧部材と、を有し、前記被加熱体と前記加圧部材の圧接で形成されるニップで画像を担持した記録材を挟持搬送させて加熱する定着装置において、前記発熱体と前記加圧部材の間の加圧条件を切り替える手段を有し、前記加圧条件を、加圧状態から加圧解除状態または前記発熱体と前記被加熱体の接触を保ったまま加圧力を弱めた加圧力低減状態に移行する時間に対し、加圧解除状態または加圧力低減状態から加圧状態に移行する時間の方が短いことを特徴とする定着装置。

（１４）前記加圧条件の切り替えは、カムの回転動作にて行ない、カムの形状を回転軸に対して非対称な形状とすることを特徴とする（１２）または（１３）に記載の定着装置。

（１５）前記第二の定着部材または前記加圧部材は弾性層を有する加圧ローラであることを特徴とする（１）から（１４）のいずれかに記載の定着装置。

（１６）前記ベルト状の被加熱体の弾性層の厚さが５０〜１０００μｍであることを特徴とする（２）〜（５）、（７）〜（１１）、（１３）〜（１５）のいずれかに記載の定着装置。

（１７）前記ベルト状の被加熱体の１ｃｍ^２あたりの熱容量が、４．１９×１０^−２Ｊ／ｃｍ^２・Ｋ以上４．１９Ｊ／ｃｍ^２・Ｋ以下であることを特徴とする（２）〜（５）、（７）〜（１１）、（１３）〜（１６）のいずれかに記載の定着装置。

（１８）前記ベルト状の被加熱体の弾性層の熱伝導率が、４．１９×１０^−３Ｊ／ｓｅｃ・ｃｍ・Ｋ以上であることを特徴とする（２）〜（５）、（７）〜（１１）、（１３）〜（１７）のいずれかに記載の定着装置。

（１９）前記（１）〜（１８）のいずれかに記載の定着装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、弾性部材を含む第一と第二の定着部材の圧接で形成されるニップで画像を担持した記録材を挟持搬送させて加熱する定着装置、あるいは、少なくとも、弾性層を有するベルト状の被加熱体（定着ベルト）と、この被加熱体に接触して加熱できる発熱体と、前記被加熱体を介して前記発熱体と対向する加圧部材と、を有し、前記被加熱体と前記加圧部材の圧接で形成されるニップで画像を担持した記録材を挟持搬送させて加熱する定着装置（ベルト加熱方式の定着装置）において、加圧解除機構を備える一方、非画像形成時における定着装置の加圧条件を定着部材または被加熱体の温度に応じ可変とすることや、非画像形成時における加圧解除状態を、第一と第二の定着部材または発熱体と被加熱体の接触が保たれたまま加圧力を弱めた状態（加圧力低減状態）とすること、または、加圧状態から加圧解除（低減）状態に切り替えるのに要する時間に対し、加圧解除（低減）状態から加圧状態に切り替える時間を短くすることにより、非画像形成時に高加圧状態で停止し続けた場合発生する定着部材の弾性部材または被加熱体の弾性層の変形を防止でき、かつウォームアップタイムが長くなる弊害も防止又は低減することができた。

本実施例では、ベルト加熱方式の定着装置を採用した画像形成装置において、定着ベルトの温度に応じて非画像形成時の定着装置における加圧条件（加圧状態又は加圧解除状態）を可変としたことを最大の特徴としている。

ここではまず、画像形成装置例について、更に加圧・加圧解除機構を備えたベルト加熱方式の定着装置について説明を行ない、次に本実施例の特徴部についての説明を行なう。

（１）画像形成装置例
ここでは高速性という点で特に優れているタンデム方式を採用したカラー画像形成装置の例を示すことにする。図１は本実施例におけるカラー画像形成装置の概略図である。該カラー画像形成装置自体は公知に属するのでその説明は簡単にとどめる。

Ｍ・Ｃ・Ｙ・Ｋは第１〜第４の４つのトナー像形成ユニットであり、図面上右から左へ順に独立させて配置してある。何れも電子写真プロセス機構であり、像担持体としての感光ドラム１と、その周囲に配設した帯電器２・現像装置４・クリーニング装置６と、感光ドラム１に対する光像露光手段としてのレーザー露光光学系３を有し、それぞれ回転する感光ドラム１の面にフルカラー画像情報の色分解成分像に対応するマゼンタ・シアン・イエロー・ブラックの各色のトナー像を形成する。

より具体的には、所定のシーケンス制御が実行されて、各色トナー像形成ユニットＭ・Ｃ・Ｙ・Ｋにおいて、矢印方向に回転駆動される感光ドラム１の周面が帯電器２で−６００Ｖの帯電電位に一様に帯電され、その帯電面に対するレーザー露光光学系３による走査光で各色トナー像に対応する静電潜像が形成される。走査露光によりできた潜像部の電位（露光部電位）はおよそ−２００Ｖである。一方、現像装置４の現像ローラ上には負の極性に帯電されたトナーが一定量供給されており、また現像ローラには現像バイアスが印加されている。現像バイアスとしてはＤＣバイアスを用いる場合と、ＤＣバイアスにＡＣバイアスを重ねあわせたバイアスを用いる場合があるが、どちらの場合もバイアスのＤＣ成分を、帯電電位と露光部電位の間の適切な値に設定することで、感光ドラム上の潜像に選択的にトナーを付着させる現像を行うことができる。

６はエンドレスベルト状の転写材（記録媒体）搬送ベルトであり、上記第１〜第４の４つのトナー像形成ユニットＭ・Ｃ・Ｙ・Ｋの下側に、第４のトナー像形成ユニットＫ側に配設した駆動ローラ７と、第１のトナー像形成ユニットＭ側に配設した従動ローラ８との間に張架して、全ユニット範囲にわたらせて配設してある。転写材搬送ベルト６は駆動ローラ７の回転駆動により矢印の方向に感光ドラム１の回転とほぼ同じ速度で回動される。

５は転写ローラであり、第１〜第４のトナー像形成ユニットＭ・Ｃ・Ｙ・Ｋの各感光ドラム１の下面との間に上記の転写材搬送ベルト６の上行側ベルト部分を挟ませて感光ドラム下面に所定の押圧力で圧接させてある。９は上記の各転写ローラに対する転写バイアス印加電源である。

１０は従動ローラ８の上側に転写材搬送ベルト７を挟ませて圧接させた帯電ローラ、１１はこの帯電ローラ３に対するバイアス印加電源である。１２はこの帯電ローラ１０よりも転写材搬送方向上流側に配設した転写材搬送レジストローラ対である。

１３は定着装置であり、転写材搬送ベルト６の駆動ローラ７よりも転写材搬送方向下流側に配設してある。

給紙信号に基づいて不図示の給紙機構から記録媒体としての紙・ＯＨＰ等の転写材Ｐが１枚分離給送され、レジストローラ対１２で斜行取りと再給紙タイミング取りがなされて転写材搬送ベルト６の従動ローラ８側において帯電ローラ１０と転写材搬送ベルト６とのニップ部に導入される。そしてその転写材Ｐは帯電ローラ１０に対する印加バイアスにて転写材搬送ベルト６の上行側ベルト部分の上面に静電密着して保持され、転写材搬送ベルト６の回動と一緒に感光ドラム１の回転とほぼ同じ速度で、第１〜第４のトナー像形成ユニットＭ・Ｃ・Ｙ・Ｋの各転写部を順次に搬送されていくことで、各転写部において転写ローラ５に電源９から印加されるプラス極性の転写バイアスにより各トナー像形成ユニットＭ・Ｃ・Ｙ・Ｋの感光ドラム１上に形成されるマゼンタ・シアン・イエロー・ブラックの各色のトナー像が順次に重畳転写されて転写材Ｐ上に未定着のフルカラートナー像が合成形成される。

転写材Ｐは転写材搬送ベルト６の駆動ローラ７側まで搬送されて転写材搬送ベルト６の上面から分離され、定着装置１３に導入される。定着装置１３は転写材Ｐ上の未定着フルカラートナー像を加熱して溶融固着像にし、その転写材Ｐがフルカラー画像形成物として排紙される。

（２）定着装置１３
本実施例の定着装置１３は、被加熱体として無端状（ベルト状）に成型した定着ベルトを用いた、ベルト加熱方式・加圧ローラ駆動方式の定着装置である。つまり、特開平４−４４０７５〜４４０８３号公報等に開示の、フィルム加熱方式・加圧ローラ駆動方式の定着装置においてフィルムを弾性層を有する定着ベルトに変更したものに近い。

図２は加圧状態にある定着装置１３の横断面模型図、図３は途中部分省略の正面模型図、図４は途中部分省略の縦断正面模型図、図５は加圧機構部分の途中部分省略の正面模型図、図６は加圧解除状態にある定着装置１３の横断面模型図である。

１）装置１３の全体的な概略構成
２０は第一の定着部材としての加熱ユニット、４０は第二の定着部材（加圧部材）としての加圧ローラであり、この両者２０・４０の圧接により定着ニップ部Ｎを形成させている。

加熱ユニット２０は、横断面半円弧状樋型のガイド部材２１、このガイド部材２１の下面に部材長手に沿って配設した発熱体としてのセラミックヒータ２２、ガイド部材２１にルーズに外嵌させた、被加熱体としての円筒状の定着ベルト２３、ガイド部材２１の奥側と手前側に嵌着した定着ベルト寄り移動規制手段としての環状フランジ部材２４ａ・２４ｂ、等の組み立て体である。

ガイド部材２１は、耐熱性の樹脂（液晶ポリマー等）と金属骨格（不図示）より成る部材であり、セラミックヒータ２２を保持するのと同時に、定着ベルト２３の走行をガイドする役割をも担う。

セラミックヒータ２２は長さ２７０ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ０．８ｍｍに成型されたアルミナ、窒化アルミ等よりなる基盤上に通電発熱抵抗層パターンを形成したものである。図７はその具体例である。これについては次の２）項で説明する。

図８は定着ベルト２３の層構成模型図である。本実施例における定着ベルト２３は、厚さ５０μｍ、直径２４ｍｍの円筒状に成型されたＳＵＳよりなる基体層２３ａの上に、弾性層２３ｂとして２５０μｍのシリコーンゴム層を設け、更に外側に表面層２３ｃとして厚み３０μｍのＰＦＡ樹脂チューブを被覆したものである。定着ベルト２３の基体層２３ａとしてはニッケル等の他の金属材料や、ポリイミド等の耐熱樹脂材料を用いることができる。

弾性層２３ｂの厚みを２５０μｍとしたのは以下の理由による。つまり、弾性層２３ｂを厚くすることで、定着トナー画像の光沢ムラの防止効果が高まる一方、ヒータ２２からベルト表面への熱伝達が低下し、更に定着ベルト自体の熱容量が増えるため、定着ベルト２３の温度立ち上がり時間が遅くなってしまう。本発明者らの検討によれば、光沢ムラと温度立ち上がり両者のバランスが良いのは弾性層２３ｂの厚さが５０〜１０００ｍｍ好ましくは１００〜５００μｍ付近であり、このとき定着ベルト２３の熱容量（１ｃｍ^２あたり）は、およそ４．１９×１０^−２Ｊ／ｃｍ^２・Ｋから４．１９Ｊ／ｃｍ^２・Ｋであった。本実施例では弾性層２３ｂの厚さを２５０μｍとした。また、弾性層２３ｂの熱伝導率を上げることも、定着ベルト２３の温度立ち上がり時間の短縮化や、定着能力の向上に対し有効である。そこで本実施例では、弾性層２３ｂのシリコーンゴムとして熱伝導率が約４．１９×１０^−３Ｊ／ｓｅｃ・ｃｍ・Ｋ（１．０×１０^−３ｃａｌ／ｓｅｃ・ｃｍ・Ｋ）以上と、シリコーンゴムとしては熱伝導率が高い部類に属する材質を用いた。

加圧ローラ４０は、外径１３ｍｍの鉄製芯金４１の上に、厚さ３．５ｍｍのシリコーンゴム弾性層４２を設け、更にその上に離型層として厚さ５０μｍのＰＦＡ、ＦＥＰよりなるコート層４３を設けたものを用いた（よって加圧ローラ４０の外径は約２０ｍｍ）。加圧ローラ４０の製品硬度は６０度（ＡＳＫＥＲ−Ｃ 荷重９．８Ｎ（１Ｋｇｆ））とした。

この加圧ローラ４０は、その芯金４１の両端部を定着装置筐体の奥側と手前側のフレーム部（側板）５１ａと５１ｂ間に軸受５２ａ・５２ｂを介して回転自在に支持させて配設してある。Ｇは芯金４１の奥側の端部に固着させたドライブギヤである。

この加圧ローラ４０の上側に加熱ユニット２０を配設してある。すなわち、加熱ユニット２０はヒータ２２側を下向きにして、ガイド部材２１の奥側と手前側とにそれぞれ外方に延長突出させて一連に具備させた腕板部分２１ａと２１ｂを定着装置筐体の奥側と手前側のフレーム部５１ａと５１ｂに設けた上下方向のスリット孔５３ａと５３ｂに係合させて加圧ローラ４０の上側に加圧ローラに並行に配設してある。

そして後述する奥側と手前側の加圧機構６０ａ・６０ｂからガイド部材２１の奥側と手前側の腕板部分２１ａと２１ｂに作用する押し下げ力によりガイド部材２１の下面のヒータ２２と加圧ローラ４０とが定着ベルト２３の弾性と加圧ローラ４０のシリコーンゴム弾性層４２の弾性に抗して定着ベルト２３を挟んで圧接して所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。

本実施例においては加圧機構６０ａ・６０ｂにより加熱ユニット２０を加圧ローラ４０に対して総圧１９６Ｎ（２０Ｋｇｆ）の加圧力で加圧しており、この加圧力を受けて加圧ローラ４０のシリコーンゴム弾性層４２が弾性変形することによりできた定着ニップ部Ｎの幅はおよそ６．５ｍｍである。ガイド部材２１は加圧機構６０ａ・６０ｂより受けた加圧力を長手方向に対し均一になるようヒータ２２へ伝達する役割も果たし、その結果ヒータ２２は定着ベルト２３を加圧ローラ４０へ圧接させる。

加圧ローラ４０は駆動手段Ｍ（図２）の回転駆動力が芯金４１の奥側端部に固着させたドライブギヤＧに伝達されることで、図２において反時計方向に所定の速度で回転駆動される。この加圧ローラ４０の回転駆動による、該加圧ローラ４０と定着ベルト２３の外面との定着ニップ部Ｎにおける圧接摩擦力で定着ベルト２３に回転力が作用する。定着ニップ部Ｎに転写材Ｐが導入された場合も、定着ニップ部Ｎにおける加圧ローラ４０と転写材Ｐとの圧接摩擦力、転写材Ｐと定着ベルト２３との圧接摩擦力で定着ベルト２３に回転力が作用する。その結果、定着ベルト２３が、その内面が定着ニップ部Ｎにおいてヒータ２２の下面に密着して摺動しながら、またガイド部材２１に摺動しながら、ガイド部材２１の外回りを矢印の時計方向に従動回転する（加圧ローラ駆動方式）。定着ベルト２３は、加圧ローラ４０の回転速度にほぼ対応した速度をもった回転状態となる。定着ニップ部Ｎにおけるヒータ２２の下面と定着ベルト２３の内面との相互摺動摩擦力を低減化させるために定着ニップ部Ｎのヒータ下面と定着ベルト内面との間に耐熱性グリスなどの潤滑剤を介在させることができる。

定着ベルト２３の回転に伴う該定着ベルトのガイド部材２１の長手方向に沿う寄り移動はガイド部材２１の奥側と手前側に嵌着した環状フランジ部材２４ａ・２４ｂにより規制される。

制御回路（制御手段）１００（図９）は、プリント開始信号Ｓの入力に基づいて、駆動手段Ｍの回転駆動力をドライブギアＧに伝達することで加圧ローラ４０の回転駆動を開始させる。また後述するヒータ給電回路（図７）のトライアック１０２を制御してヒータ２２へ電力供給してヒータ２２のヒートアップを開始させる。定着ベルト２３は定着ニップ部Ｎにおいてこのヒータ２２の下面に内面が密着して摺動回転していることでヒータ２２の熱が定着ベルトに伝達し、定着ベルト２３が加熱される。

制御量である定着ベルト温度やヒータ温度を目標値に制御する為、定着ベルト内面には第１の温度検知素子であるメインサーミスタＴＨ１（図２）をばね部材２５で弾性的に接触させて配置し、またセラミックヒータ２２の定着ベルト２３との非当接面には第２の温度検知素子であるサブサーミスタＴＨ２を接触させて設けてあり、制御回路１００は、メインサーミスタＴＨ１とサブサーミスタＴＨ２から入力する温度検知結果に応じセラミックヒータ２２の発熱量（投入電力）を制御する。

加圧ローラ４０と定着ベルトの回転が定常化し、定着ベルト２３の温度が所定の定着温度に立ち上って温調された状態において、転写プロセスまでを終え、未定着トナー像Ｔをその上に載せた転写材Ｐが定着ニップ部Ｎへ導かれ、定着ニップ部Ｎにおいて転写材Ｐのトナー像担持面側が定着ベルト２３の外面に密着して定着ベルト２３と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。この挟持搬送過程において、定着ニップ部Ｎで加えられる圧力と定着ベルト２３やヒータ２２から伝えられる熱によりトナーが溶融され転写材Ｐ上に定着される。定着ニップ部Ｎを通過した転写材Ｐは定着ベルト２３から曲率分離されて排出搬送されていく。

坪量６０〜１００ｇ／ｍ^２の普通紙等の上に画像形成を行う通常の画像形成時は、加圧ローラが１６０ｍｍ／ｓの周速で駆動されると共に、定着ベルト２３の温度が２００℃となるようヒータ２２への通電が調整される。室温状態から定着温度まで立ち上げるのに要する時間（ウォームアップタイム）は１０秒であった。

本実施例の定着装置１３は上記構成を採用した結果、低熱容量、高熱伝達であり、定着ニップ部温度の立ち上がりが早く、ウェイトタイムが短いのに加え、定着ベルト２２に設けられた弾性層２２ｂの効果で光沢ムラの発生を防止できる。

２）ヒータ２２
図７は本実施例におけるヒータ２２の構成説明図であり、（ａ）はヒータ背面側の途中部分省略の平面模型図、（ｂ）はヒータ表面側の途中部分省略・一部切り欠きの平面模型図と通電制御系統のブロック図、（ｃ）はヒータの拡大横断面模型図である。

このヒータ２２は、基本的には、高熱伝導性であるＡｌ_２Ｏ_３又はＡｌＮ基板２２ａ上に銀パラジウム等からなる通電発熱抵抗層２２ｂを形成し、更にその上から薄肉ガラス保護層２２ｃで覆ってなる、全体に低熱容量の表面加熱型のセラミックヒータである。

より具体的には
ｉ：定着ニップ部Ｎにおける通紙方向に交差（直交）する方向を長手とする、例えば長さ２７０ｍｍ×幅１０ｍｍ×厚さ０．８ｍｍの、Ａｌ_２Ｏ_３又はＡｌＮのヒータ基板２２ａ、
ii：このヒータ基板２２ａの表面側にヒータ基板長手に沿って、例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）等の電気抵抗材料を厚み約１０μｍ、幅１〜３ｍｍにスクリーン印刷等によりパターン塗工し焼成して形成具備させた、並行２条の通電発熱抵抗層２２ｂ、
iii：上記の並行２条の通電発熱抵抗層２２ｂの一端部側のヒータ基板面にそれぞれ通電発熱抵抗層２２ｂに電気的に導通させて形成具備させた第１と第２の通電用電極パターン２２ｄ・２２ｅ、
iv：上記の並行２条の通電発熱抵抗層２２ｂの他端部側を電気的に直列に導通させてヒータ基板面に形成具備させた導電性パターン２２ｆ、
ｖ：上記の導電性パターン２２ｆ側において、ヒータ基板面に形成具備させた第１と第２の温度制御部出力用電極パターン２２ｇ・２２ｈ、
vi：ヒータ基板２２ａの表面側において、通電発熱抵抗層２２ｂと導電性パターン２２ｆとを覆わせて設けた、厚さ１０μｍ程度の薄肉ガラス保護層２２ｃ、
vii：ヒータ基板２２ａの背面（裏面）側において、ヒータ基板長手中央部に当接させて具備させたヒータ温度を監視する第２の温度検知手段としてのサブサーミスタＴＨ２、
viii：上記のサブサーミスタＴＨ２と電気的に導通させてヒータ基板２２ａの背面に形成具備させた、第１と第２の導電性パターン２２ｉ・２２ｊ、
ix：上記の第１と第２の導電性パターン２２ｉ・２２ｊの各端部をそれぞれヒータ基板表面側の前記第１と第２の温度制御部出力用電極パターン２２ｇ・２２ｈに電気的に導通させた導電性スルーホール２２ｋ・２２ｌ
等からなる。

そして、このヒータ２２をヒータ表面側（通電発熱抵抗層２２ｂ・ガラス保護層２２ｃを形成具備させたヒータ基板面側）を定着ベルト密着摺動面にして、ガイド部材２１の下面中央部にガイド部材長手に沿って形成具備させたヒータ嵌め込み溝内にヒータ表面側を外側に露呈させて嵌め入れて固定保持させてある。

１０４は給電用コネクタであり、ガイド部材２１に固定保持させたヒータ２２の第１と第２の通電用電極パターン２２ｄ・２２ｅ側に嵌着され、該通電用電極パターン２２ｄ・２２ｅにそれぞれ給電用コネクタ１０４側の電気接点が接触状態になり、ＡＣ電源１０１・トライアック１０２・給電回路緊急遮断用リレー１０３を含む給電回路と、ヒータ２２の通電発熱抵抗層２２ｂとが電気的に接続化される。

１０５は温度制御用コネクタであり、ガイド部材２１に固定保持させたヒータ２２の第１と第２の温度制御部出力用電極パターン２２ｇ・２２ｈ側に嵌着され、該温度制御部出力用電極パターン２２ｇ・２２ｈにそれぞれ温度制御用コネクタ１０５側の電気接点が接触状態になり、制御回路１００と、ヒータ２２のサーミスタ２４とが電気的に接続化される。

メインサーミスタＴＨ１（図２）は定着ベルト内面に接触させてあり、定着ベルト２３の温度情報を制御回路１００にフィードバックする。サブサーミスタＴＨ２はヒータ２２の温度情報を制御回路１００にフィードバックする。制御回路１００は、画像形成時において定着ベルト温度やヒータ温度を目標値に制御する為、メインサーミスタＴＨ１とサブサーミスタＴＨ２から入力する温度検知結果に応じトライアック１０２を制御してセラミックヒータ２２の発熱量（投入電力）を制御する。また制御回路１００はメインまたはサブのサーミスタＴＨ１・ＴＨ２が異常温度を検知したときは給電回路緊急遮断用リレー１０３を作動させて給電回路を開路する。

３）加圧機構６０ａ・６０ｂと加圧制御
次に本実施例の定着装置１３における特徴部である、加圧機構６０ａ・６０ｂと、「加圧状態」と「加圧解除状態」との切り替え動作についての説明を行う。

奥側と手前側の加圧機構６０ａ・６０ｂはそれぞれ同じ構造であり、定着装置筐体のフレーム部に一体の固定部材５４に設けた固定支点６１を中心に上下方向に回動自由に配設した加圧板６２、この加圧板６２の固定支点６１側とは反対側の自由端部６２ａの上面と、その上側において定着装置筐体のフレーム部に一体の固定のバネ受座５５との間に縮設した加圧コイルバネ６３、加圧板６２の自由端部６２ａの下側に配設した加圧力解除用の偏心回転カム６４、などから成る。

奥側と手前側の加圧機構６０ａ・６０ｂの各偏心回転カム６４は、図５のように、定着装置筐体の奥側と手前側のフレーム部（側板）５１ａと５１ｂ間に軸受５６ａ・５６ｂを介して回転自在に支持させたカム軸６５に同じ位相角度で固着して配設してある。またそのカム軸６５の奥側の端部は定着装置筐体のフレーム部に一体の固定部材５６に支持させた駆動制御機構６６に接続してある。

上記の奥側と手前側の加圧機構６０ａ・６０ｂの各加圧板６２はそれぞれ加熱ユニット２０のガイド部材２１の奥側と手前側の腕板部分２１ａと２１ｂの上側に位置し、該ガイド部材２１の長手方向略中央部の下面部分が腕板部分２１ａと２１ｂの上面に設けた山形受圧部２１ａ´と２１ｂ´に対応している。

駆動制御機構６６はカム軸６５の半回転間欠駆動機構であり、例えば、半回転クラッチ機構、電磁ソレノイド機構、パルスモータ機構等で構成される。制御回路１００はこの駆動制御機構６６を制御してカム軸６５を半回転間欠駆動して加圧機構６０ａ・６０ｂを「加圧状態」又は「加圧解除状態」に切り替え制御する。

本実施例において加圧機構６０ａ・６０ｂの「加圧状態」は、駆動制御機構６６によりカム軸６５が半回転間欠駆動されて、図２〜図５のように、奥側と手前側の偏心回転カム６４がそれぞれその大径部が下向となって奥側と手前側の各加圧板６２の自由端部下面から非接触に逃げている回転角姿勢に切換え保持されている状態時である。

この状態時においては、奥側と手前側の各加圧板６２は加圧バネ６３の押圧力で固定支点６１を中心に下方へ回動されてその長手方向略中央部の下面部分がそれぞれ加熱ユニット２０のガイド部材２１の奥側と手前側の腕板部分２１ａと２１ｂの山形受圧部２１ａ´と２１ｂ´に突き当った状態にあり、加圧板６２はてこの役割を果たし、加圧バネ部６３（力点）で受けた力を作用点である山形受圧部２１ａ´と２１ｂ´に伝える。これにより、ガイド部材２１の奥側と手前側の腕板部分２１ａと２１ｂに作用する押し下げ力によりガイド部材２１の下面のヒータ２２と加圧ローラ４０とが定着ベルト２３の弾性と加圧ローラ４０のシリコーンゴム弾性層４２の弾性に抗して定着ベルト２３を挟んで圧接して所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。

また、「加圧解除状態」は、上記の「加圧状態」から駆動制御機構６６によりカム軸６５が１８０°回転駆動されて、図６のように、奥側と手前側の偏心回転カム６４がそれぞれその大径部が上向となって奥側と手前側の各加圧板６２の自由端部下面に当接して各加圧板６２を加圧バネ６３の押圧力に抗して固定支点６１を中心に上方に持ち上げている回転角姿勢に切換え保持されている状態時である。

この状態時においては、奥側と手前側の各加圧板６２はそれぞれ加熱ユニット２０のガイド部材２１の奥側と手前側の腕板部分２１ａと２１ｂの山形受圧部２１ａ´と２１ｂ´から非接触に逃がされて加熱ユニット２０のガイド部材２１には加圧バネ部６３による押し下げ力は作用しない。すなわち加熱ユニット２０と加圧ローラ４０が加圧解除状態に保持される。本実施例ではこの加圧解除状態においては定着ニップ部Ｎで、定着ベルト２３の基体層２３ａの弾性復元性により定着ベルト２３の内面が平面形状のヒータ下面から図６のように離間状態になる。

制御回路１００により駆動制御機構６６が制御されてカム軸６５が１８０°交互切り替え回転されることで上記の「加圧状態」と「加圧解除状態」の切り替えがなされる。

尚、本実施例では偏心回転カム６４が１８０°回転するのに要する時間は２秒であった。

次に本実施例における特徴部である「加圧状態」と「加圧解除状態」の切り替え制御についての説明を行う。

本実施例では、待機時等の非画像形成時における定着装置１３の加圧条件（加圧状態又は加圧解除状態）を定着ベルト２３の温度に応じて可変とした。更に具体的に述べれば、制御回路１００は、装置の待機状態においてメインサーミスタＴＨ１の検知した定着ベルト２３の検知温度がセットの発生しやすいＴ１以上の高温の場合には駆動制御機構６６を制御して定着装置１３を「加圧解除状態」に切り替え保持する一方、その後のメインサーミスタＴＨ１の検知温度がセットの発生しにくいＴ２以下の温度へ低下した場合は駆動制御機構６６を制御して定着装置１３を再び「加圧状態」へと戻す。そうすることで、以後のプリント時に、「加圧解除状態」から「加圧状態」になるまでの加圧動作分（本実施例では２秒）の時間ロスが生じず、ウォームアップタイムの延長が起こらないようにした。

上記の制御動作フローを示したのが図１０である。尚、本実施例ではＴ１を１００℃、Ｔ２を８０℃と設定した。Ｔ１とＴ２の間にある程度の差を設けたのは、加圧解除してすぐに再び加圧するという無駄な動作が発生する可能性を防ぐ為である。

尚、画像形成装置の電源ＯＦＦ時や、画像形成装置がスリープモードに設定された場合等、長期の停止状態が予想される場合には、制御回路１００は定着装置１３を「加圧解除状態」とし、少しでも定着ベルトの変形を防止するようにした。

本実施例では、「加圧解除状態」中にプリント命令が入る場合にはやはり加圧動作によるの時間ロスが生じるが、一方でそのときの定着ベルト温度はＴ２以上の高温状態のはずである。つまりこのような状況下では温度立ち上がりに要する時間は短く、時間ロス分を相殺することが可能であり、結果的にウォームアップ時間への影響が殆ど生じない。

実際に本実施例では定着ベルト温度がＴ２温度である８０℃の場合、定着時の温度である２００℃まで立ち上げるのに要する時間が７秒であり、それに加圧動作時間である２秒を加えても、基準と成る室温状態からのウォームアップタイムである１０秒以内とすることができた。

以上述べたように、本実施例によれば、ベルト加熱方式の定着装置において、非画像形成時における定着装置の加圧条件（加圧状態又は加圧解除状態）を定着ベルトの温度に応じ可変とすることで、高温時は「加圧解除状態」として定着ベルトの変形防止を図る一方、温度立ち上がりの時間に余裕が無い低温時には再び「加圧状態」として定着装置の立ち上がりの遅れが発生しないようにすることで、定着ベルト２３の弾性層２３ｂの変形と、それに伴う画像の光沢斑の発生を防止し、かつ温度の立ち上がり（ウォームアップタイム）も早い高速化対応カラー用オンデマンド定着装置を提供することができた。

本実施例では、メインサーミスタＴＨ１により定着ベルト２３の温度を検知しそれに応じて加圧条件切り替えの行なったが、同様に、サブサーミスタＴＨ２によるヒータ温度によりを検知した結果に基づき切り替えを行なうことができる。本方式によって、メインサーミスタＴＨ１を使用する場合と同様の効果を得ることができる。

本方式はヒータ２２の余熱状態を直接検知する事ができることと、「加圧状態」において実際に定着ベルト２３の弾性層２３ｂの変形が発生する場所である定着ニップ部Ｎの温度状態をより正確に把握にできると言うメリットがある。一方で、「加圧解除状態」では定着ベルト２３がヒータ２２から離れてしまう場合が有り、定着ベルト２３の温度が把握しにくいと言うデメリットがある。

より正確さを増す為に、メインサーミスタＴＨ１とサブサーミスタＴＨ２の双方の検知結果に基づき加圧条件の切り替えタイミングを決定しても良い。

本実施例における画像形成装置、ベルト加熱方式の定着装置の概略構成は実施例１と同様であるが、定着ベルトの温度に加え、画像形成終了後からの経過時間によって非画像形成時の加圧条件（加圧状態又は加圧解除状態）を可変としたことを特徴としている。以下に具体例について説明を行う。

実施例１における図１０の制御動作フローと同様、本実施例における加圧条件の切り替え制御をフローを用い示したのが図１１である。本実施例においても定着ベルト２３の温度に応じて定着装置１３を「加圧解除状態」又は「加圧状態」に切り替え制御するのであるが、新たに画像形成終了後からの一定時間Ｗ１（本実施例では４０秒）が経過するまでの間は加圧解除を行わず、その後に初めて定着ベルト２３の温度に応じた図１０と同様の制御を行う。

実施例１では、定着装置が高温状態となっているプリント直後は、すぐに「加圧解除状態」となる確率が高い。その分、定着ベルト２３の変形防止効果は高いのであるが、特に短時間にプリント命令が集中する状況下では、「加圧解除状態」としてもすぐに「加圧状態」に戻し、プリント動作を始める等、不必要な加圧条件の切り替えが頻繁に発生することが考えられる。そこで本実施例では上述のようにプリント終了後からの一定の猶予時間Ｗ１を設け、その間は「加圧解除状態」を入れないことにより、不必要な加圧解除動作が頻繁に繰り返されるのを防止し加圧解除機構の超寿命化や、加圧・加圧解除の切り替えに伴う騒音の低減を測ることができる。本発明者らの検討によれば、高温状態でも４０秒程度の短時間であれば、加圧解除せずとも定着ベルトの変形が殆ど発生しなかった。

更に、本実施例では、画像形成終了後から一定の長時間Ｗ２（２０分）が経過した場合は、逆に「加圧解除状態」となるようにした。このように長時間の間プリント命令が入らない場合は、引き続き長時間プリント動作が入らない確率が高い。極端な例としては夜間、週末など装置周辺に使用者がいない場合が挙げられる。

たとえ低温であっても、長時間にわたり「加圧状態」で停止する場合に、やはり定着ベルトの変形が発生することがある。上記のようにすることで、このような状況下での変形も防止することが可能である。

以上述べたように、本実施例によれば、ベルト加熱方式の定着装置において、非画像形成時における定着装置の加圧条件を、定着ベルトの温度と画像形成終了後からの経過時間に応じて可変とすることで、実施例１と同様の効果に加え、無駄な加圧条件切り替え動作が低減でき装置の長寿命化が図れるのに加え、装置の待機時間が長期にわたる場合において定着ベルトの変形を防止することができる。

尚、実施例１と同様、サブサーミスタＴＨ２によるヒータ２２の検知温度に基づき上述の制御を行うこともできる。

本実施例における画像形成装置、及びベルト加熱方式の定着装置の概略構成は、実施例１と同様であるが、非画像形成時における「加圧解除状態」を、定着ニップ部Ｎにおいてヒータ２２と定着ベルト２３の内面の接触が保たれたまま加圧力を弱めた状態（加圧力低減状態）としたことを最大の特徴としている。

具体的には、「加圧状態」における加熱ユニット２０と加圧ローラ４０の間の加圧力はこれまで同様１９６Ｎ（２０Ｋｇｆ）であるのに対し、非画像形成時における「加圧力低減状態」においては、加圧力を６８．６Ｎ（７Ｋｇｆ）まで下げ、定着ベルト２３の弾性層２３ｂに加わる負荷を軽減するようにした。

尚、加圧力の低減を行うタイミングは、非画形成時の任意のタイミングで構わないが、本実施例ではプリント動作の終了から３０秒後とした。

このように加圧力の切り替えることが可能な加圧機構の例を図１２に示した。（ａ）は「加圧状態」時、（ｂ）は「加圧力減圧状態」時を示している。

実施例１の奥側と手前側の加圧機構６１ａ・６１ｂとの対比において、加圧バネ６３を加圧板６２とガイド部材２１の奥側と手前側の腕板部分２１ａ、２１ｂとの間に縮設して配設した点、奥側と手前側の偏心回転カム６４をそれぞれその側の加圧板６２の自由端部６２ａの上面側に配設した点で異なる。すなわち、本機構では図中の偏心回転カム６４の１８０°回転により、加圧バネ６３のつぶれ量が変わりし、「加圧状態」と「加圧力低減状態」に切り替えられるようになっている。

本実施例において「加圧状態」は、駆動制御機構６６によりカム軸６５が半回転駆動されて、奥側と手前側の偏心回転カム６４がそれぞれ（ａ）のようにその大径部が下向となって奥側と手前側の各加圧板６２が加圧バネ６３の弾性に抗して固定支点６１を中心に押し下げられた回転角姿勢に切換え保持されている状態時である。

この状態において加圧バネ６３は強く圧縮されてその反力でガイド部材２１の奥側と手前側の腕板部分２１ａと２１ｂに作用する押し下げ力によりガイド部材２１の下面のヒータ２２と加圧ローラ４０とが定着ベルト２３の弾性と加圧ローラ４０のシリコーンゴム弾性層４２の弾性に抗して定着ベルト２３を挟んで圧接（１９６Ｎ）して所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。

また、「加圧力減圧状態」は、上記の「加圧状態」から駆動制御機構６６によりカム軸６５が１８０°回転駆動されて、奥側と手前側の偏心回転カム６４がそれぞれ（ｂ）のようにその小径部が下向となって奥側と手前側の各加圧板６２が加圧バネ６３の弾性により固定支点６１を中心に押し上げられた回転角姿勢に切換え保持されている状態時である。

この状態において加圧バネ６３の圧縮が（ａ）の状態時よりも低減されてヒータ２２と定着ベルト２３の内面の接触が保たれたまま加圧力を弱めた「加圧力低減状態」（６８．６Ｎ）となる。

本発明者らの検討によれば加圧力が６８．６Ｎの場合、定着ベルト２３の内面とヒータ２２の接触を保つことができ、かつ、定着ベルト２３の弾性層２３ｂの変形を許容レベル内とすることができる。

更に、本実施例における「加圧力低減状態」では、定着ベルト２３の内面とヒータ２２が接触を保った状態であり、定着ベルト２３と加圧ローラ４０も安定して圧接した状態である。そのため、「加圧力低減状態」にプリント命令が入った場合、加圧動作の終了を待たず、同時に定着装置の駆動とヒータの加熱を開始することができ、ウォームアップタイムの遅れが生じない。

一方、本実施例では次のような利点もある。つまり、静止状態からベルト加熱方式定着装置の駆動を開始する場合、定着ベルト２３とヒータ２２面間の静止摩擦により、瞬間的に大きな駆動力（起動トルク）が必要となる。摩擦力は圧力に比例する為、本実施例のように、「加圧力低減状態」から駆動を開始することで、必要な駆動力が小さくすみ、より低コストの駆動源を採用することが可能である。

以上述べたように、本実施例では非画像形成時における加圧解除状態を、ヒータと定着ベルト内面の接触が保たれたまま加圧力を弱めた状態（加圧力低減状態）としたことで、定着ベルトの変形を防止でき、またウォームアップタイムの遅れも発生しないのに加え、定着装置の起動トルクが低減できる為、より低コストの駆動源を採用できるというメリットがある。

本実施例は、画像形成装置の待機状態からのファーストプリントを特に短くする為、定着ベルトの変形を極力防止しながらも、ウォームアップタイムの短縮を優先したい場合に有効な例である。

本実施例では実施例３と同様に、非画像形成時において、ヒータ２２と定着ベルト２３の内面の接触が保たれたまま加圧力を弱めた「加圧力低減状態」とする一方、ヒータ２２や定着ベルト２３の温度が一定温度以下にならぬよう、ヒータ２２の加熱を行う（待機温調を行う）こととした。

より具体的に説明を行うと、待機状態における「加圧力低減状態」では、実施例３と同様、画像形成時における加圧力である１９６Ｎより低い加圧力を６８．６Ｎまで低下させるとともに、ヒータ２２の温度が、画像定着時の温度より低い一定温度Ｔ３となるようヒータに通電し温度制御を行う、この温度制御はサブサーミスタＴＨ２が検知したヒータ２２の温度を元に行った。

このようにすることで、加圧力の低減により待機中における定着ベルトの変形が発生ししにくくなり、またヒータの温度を維持することで、加熱ユニット全体を暖めておき待機状態からプリントを開始する場合のウォームアップタイムを常に短くすることができる。本実施例では停止状態でヒータ加熱を行なうため、直接加熱されるのは定着ベルトの定着ニップ部対応部分のみであるが、熱伝導により定着ベルト全体が加熱される。

ヒータ２２の制御温度Ｔ３の値は高すぎると定着ベルトの変形に不利であり、一方低すぎるとウォームアップタイムに不利であるため、両者のバランスの良い値に設定される。

本実施例ではＴ３＝１００℃としたところ、熱伝導により、定着ベルト全体は約７０℃を維持した。定着ベルトの変形は殆ど発生せず、ウォームアップ時間は７秒と、他の実施例と比べても最も短い時間とすることができた。

以上述べたように、本実施例では装置の待機状態において「加圧力低減状態」とし、ヒータを画像形成の温度より低い一定温度に加熱することで、定着ベルトの変形を防止しつつ、温度立ち上げの短縮化を図ることができた。

本実施例では、待機状態において定着装置の駆動は停止したままヒータの加熱を行なったが、定着ベルトの変形を更に防止し、また定着ベルトの加熱をより均一に行なう為、待機状態において、定着装置を駆動することも可能である。定着装置の寿命に影響が出ないよう、駆動は低速で行なうか、一定時間後とに少しずつ動かすように行なうのが好ましい。

本実施例は、加圧解除機構を有するベルト加熱方式の定着装置を採用した構成において、加圧状態から加圧解除（低減）状態に切り替えるのに要する時間に対し、加圧解除（低減）状態から加圧状態に切り替える時間を短くし、加圧解除状態からのウォームアップ時間を短縮化することを特徴とする。

そのため、本実施例における定着装置はたとえば実施例１における図２に示すような、加圧解除（低減）機構を有するベルト加熱方式の定着装置であるが、偏心回転カム６４Ａの形状を図１３のｂ）に示すような非対称な形状に変更した。

実施例１で採用した偏心回転カム６４を示したのがａ）である。カム軸６５を含む面に対しほぼ面対称の形状をしており、「加圧状態」における偏心回転カム６４の回転角度を０°とした場合、矢印方向に１８０°回転させた時に「加圧解除状態」となり、更に１８０°回転させ、回転角を３６０°とすると再び元の「加圧状態」となる。つまり「加圧解除状態」から「加圧状態」への切り替えを行なうのにカムを１８０°回転させる必要が有り、これに２秒の時間を要した。

一方、本実施例における非対称の形状を持つｂ）の偏心回転カム６４Ａでは、同様に「加圧状態」の回転角を０°とした場合、は回転角２７０°で「加圧解除状態」、３６０°で「加圧状態」に戻る為、「加圧解除状態」から「加圧状態」への切り替え時の回転角は半分の９０°で済み、これに要する時間も半分の１秒に短縮化された。

本実施例では、逆に「加圧状態」から「加圧解除状態」への切り替えに要する時間が長くなるが、この動作は、プリント命令のない待機中に行なわれるため、問題とならない。

以上述べたように本実施例では、加圧解除を行ない定着ベルトの変形を防止する一方、加圧解除用のカムの形状を非対称とすることで、「加圧状態」から「加圧解除（低減）状態」に切り替えるのに要する時間に対し、「加圧解除（低減）状態」から「加圧状態」に切り替える時間を短くすることができる。そのため、「加圧解除状態」からプリント動作を開始する場合、よりヒータの加熱開始タイミングを早くできる為、ウォームアップタイムをより短くすることができる。

［その他］
１）発熱体としてのセラミックスヒータは図７に例示の構成のものに限られるものではないことは勿論である。通電発熱抵抗層２２ｂをヒータ基板２２ａの定着ベルト摺動面とは反対側の面に設けた所謂背面加熱型のセラミックスヒータであってもよい。また、発熱体としてのセラミックスヒータに限られず、ＰＴＣ(Positive Temperature Coefficient)ヒータ、ニクロム線等を用いた発熱体や、電磁誘導発熱性部材等でもよい。

２）発熱体２２は必ずしも定着ニップ部Ｎに位置させなくてもよい。第一又は／及び第二の定着部材や、被加熱体としての定着ベルト２３の加熱はそれらの内側あるいは外側から任意の加熱手段で加熱することができる。

３）実施例ではベルト加熱方式の定着装置において被加熱体としての定着ベルトを円筒状部材にして、これを加圧ローラ駆動による従動回転としているが、エンドレスベルトの内部に駆動ローラとテンションローラを設け駆動ローラを回転駆動することにより定着ベルトを回転させるなど、任意の回転手段にすることが出来る。また被加熱体としての定着ベルトはロール巻きにした長尺の有端ウエブ状部材にしてこれを発熱体を経由させて繰り出し走行移動させる装置成にすることもできる。

４）加圧部材はローラ体に限られず，回動ベルト体にすることもできる。

５）また本発明は、定着装置は実施例のベルト加熱方式の定着装置に限られるものではなく、弾性部材を含む第一の定着部材と第二の定着部材の圧接で形成されるニップで画像を担持した記録材を挟持搬送させて加熱する定着装置に広く適用できる。

６）本発明の定着装置には、未定着画像を記録材に仮に定着せしめる仮定着装置、定着画像を担持した記録材を再加熱してつや等の画像表面性を改質する表面改質装置等の像加熱装置も包含される。

以上、本発明の様々な例と実施例が示され説明されたが、当業者であれば、本発明の趣旨と範囲は本明細書内の特定の説明と図に限定されるのではなく、本願特許請求の範囲に全て述べられた様々の修正と変更に及ぶことが理解されるであろう。

実施例における画像形成装置の概略構成を示すものである。 加圧状態にある定着装置の横断面模型図である。 定着装置の途中部分省略の正面模型図である。 定着装置の途中部分省略の縦断正面模型図である。 加圧機構部分の途中部分省略の正面模型図である。 加圧解除状態にある定着装置の横断面模型図である。 ヒータの構成説明図である。 定着ベルトの層構成模型図である。 制御系のブロック図である。 実施例１における定着装置の加圧条件の制御フローを示すものである。 実施例２における定着装置の加圧条件の制御フローを示すものである。 実施例３における、加圧力低減状態に切り替え可能な定着装置の１例を示したものである。 実施例５における、加圧条件切り替え用のカム形状の説明図である。

符号の説明

２０・・加熱ユニット（第一の定着部材）、４０・・加圧部材（第二の定着部材）、２２・・発熱体（セラミックヒータ）、２３・・定着ベルト（被加熱体）、６０ａ・６０ｂ・・加圧機構

Claims (19)

1. 弾性部材を含む第一の定着部材と第二の定着部材の圧接で形成されるニップで画像を担持した記録材を挟持搬送させて加熱する定着装置において、
   前記第一と第二の定着部材の間の加圧条件を切り替える手段を有し、定着装置や、画像形成装置の状態に応じて、前記加圧条件を切り替えることを特徴とする定着装置。
2. 少なくとも、弾性層を有するベルト状の被加熱体と、この被加熱体に接触して加熱できる発熱体と、前記被加熱体を介して前記発熱体と対向する加圧部材と、を有し、前記被加熱体と前記加圧部材の圧接で形成されるニップで画像を担持した記録材を挟持搬送させて加熱する定着装置において、
   前記発熱体と前記加圧部材の間の加圧条件を切り替える手段を有し、定着装置や、画像形成装置の状態に応じて、前記加圧条件を切り替えることを特徴とする定着装置。
3. 前記加圧条件は、加圧状態と、加圧解除状態との間で切り替えることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
4. 前記状態とは、前記第一の定着部材または第二の定着部材の温度状態、前記発熱体や、前記ベルト状の被加熱体の温度状態であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の定着装置。
5. 前記状態とは、定着装置を搭載した画像形成装置の画像形成終了後からの経過時間であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の定着装置。
6. 弾性部材を含む第一の定着部材と第二の定着部材の圧接で形成されるニップで画像を担持した記録材を挟持搬送させて加熱する定着装置において、
   非画像形成時における前記第一と第二の定着部材の間の加圧条件を、少なくとも、加圧状態と、第一と第二の定着部材の接触を保ったまま加圧力を弱めた加圧力低減状態とに切り替え可能であることを特徴とする定着装置。
7. 少なくとも、弾性層を有するベルト状の被加熱体と、この被加熱体に接触して加熱できる発熱体と、該被加熱体を介して発熱体と対向する加圧部材を有し、前記被加熱体と前記加圧部材の圧接で形成されるニップで画像を担持した記録材を挟持搬送させて加熱する定着装置において、
   非画像形成時における前記発熱体と前記加圧部材の間の加圧条件を、少なくとも、加圧状態と、前記発熱体と前記被加熱体の接触を保ったまま加圧力を弱めた加圧力低減状態とに切り替え可能であることを特徴とする定着装置。
8. 前記加圧条件は、少なくとも、加圧状態と、加圧力低減状態との間で切り替え可能であることを特徴とする請求項６または７に記載の定着装置。
9. 前記加圧条件を、少なくとも、加圧状態と、加圧力低減状態と、加圧解除状態の３段階に切り替え可能であることを特徴とする請求項６または７に記載の定着装置。
10. 前記非画像形成時における加圧力低減状態で、発熱体に通電し加熱することを特徴とする請求項６から９のいずれかに記載の定着装置。
11. 前記非画像形成時における加圧力低減状態で、定着装置の駆動を行うことを特徴とする請求項１０に記載の定着装置。
12. 弾性部材を含む第一の定着部材と第二の定着部材の圧接で形成されるニップで画像を担持した記録材を挟持搬送させて加熱する定着装置において、
    前記第一と第二の定着部材の間の加圧条件を切り替える手段を有し、前記加圧条件を、加圧状態から加圧解除状態または第一と第二の定着部材の接触を保ったまま加圧力を弱めた加圧力低減状態に移行する時間に対し、加圧解除状態または加圧力低減状態から加圧状態に移行する時間の方が短いことを特徴とする定着装置。
13. 少なくとも、弾性層を有するベルト状の被加熱体と、この被加熱体に接触して加熱できる発熱体と、前記被加熱体を介して前記発熱体と対向する加圧部材と、を有し、前記被加熱体と前記加圧部材の圧接で形成されるニップで画像を担持した記録材を挟持搬送させて加熱する定着装置において、
    前記発熱体と前記加圧部材の間の加圧条件を切り替える手段を有し、前記加圧条件を、加圧状態から加圧解除状態または前記発熱体と前記被加熱体の接触を保ったまま加圧力を弱めた加圧力低減状態に移行する時間に対し、加圧解除状態または加圧力低減状態から加圧状態に移行する時間の方が短いことを特徴とする定着装置。
14. 前記加圧条件の切り替えは、カムの回転動作にて行ない、カムの形状を回転軸に対して非対称な形状とすることを特徴とする請求項１２または１３に記載の定着装置。
15. 前記第二の定着部材または前記加圧部材は弾性層を有する加圧ローラであることを特徴とする請求項１から１４のいずれかに記載の定着装置。
16. 前記ベルト状の被加熱体の弾性層の厚さが５０〜１０００μｍであることを特徴とする請求項２〜５、７〜１１、１３〜１５のいずれかに記載の定着装置。
17. 前記ベルト状の被加熱体の１ｃｍ^２あたりの熱容量が、４．１９×１０^−２Ｊ／ｃｍ^２・Ｋ以上４．１９Ｊ／ｃｍ^２・Ｋ以下であることを特徴とする請求項２〜５、７〜１１、１３〜１６のいずれかに記載の定着装置。
18. 前記ベルト状の被加熱体の弾性層の熱伝導率が、４．１９×１０^−３Ｊ／ｓｅｃ・ｃｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項２〜５、７〜１１、１３〜１７のいずれかに記載の定着装置。
19. 請求項１〜１８のいずれかに記載の定着装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。