JP2011053598A - 像加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ウォーミングアップタイムを短くし、かつ耐久性の良い像加熱装置を提供することを目的とする。
【解決手段】
本発明に係る像加熱装置の代表的な構成は、記録材上のトナー像を加熱ニップ部で加熱する加熱ベルトと、前記加熱ニップ部に接触して、前記加熱部ニップ部を形成する加圧部材と、前記加熱ベルトの内側に設けられ、前記加圧部材との間で前記加熱ベルトを挟持するガイド部材とを有する像加熱装置において、前記ガイド部材と前記加圧部材によって前記加熱ベルトが矜持される領域よりも、前記加熱ベルトの回転方向上流の領域で前記加熱ベルトと前記加圧部材が接触するように、前記加熱ベルトをその外側から前記内側回転体へ向けて押圧する押圧部材を有することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、記録材上のトナー像を加熱する像加熱装置、及びこれを備えた画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式を採用した画像形成装置において、定着ベルトと加圧ローラが互いに接触する加熱ニップ部でトナー像を加熱する定着装置（像加熱装置）が用いられている（特許文献１参照）。特許文献１の定着装置では、加熱ニップ部が加熱ベルトの回転方向に長くなるように、定着ベルトの内側に設けられた押圧部材によって定着ベルトの軌跡が規制される。

特開２００６−２５９３３０号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている定着装置では、押圧部材が定着ベルトの内側に設けられるため、定着ベルトを昇温させるウォームアップ中に押圧部材も暖まり、その分だけウォームアップ時間が長くなってしまう。

そこで本発明は、定着装置のウォーミングアップタイムを短くすることを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明に係る像加熱装置の代表的な構成は、記録材上のトナー像を加熱ニップ部で加熱する加熱ベルトと、前記加熱ニップ部に接触して、前記加熱部ニップ部を形成する加圧部材と、前記加熱ベルトの内側に設けられ、前記加圧部材との間で前記加熱ベルトを挟持するガイド部材とを有する像加熱装置において、前記ガイド部材と前記加圧部材によって前記加熱ベルトが矜持される領域よりも、前記加熱ベルトの回転方向上流の領域で前記加熱ベルトと前記加圧部材が接触するように、前記加熱ベルトをその外側から前記内側回転体へ向けて押圧する押圧部材を有することを特徴とする。

本発明によれば、ウォーミングアップタイムを短くし、耐久性を向上させることができる。

第一実施形態にかかる画像形成装置の構成図である。 第一実施形態にかかる加圧部材が当接位置にある時の像加熱装置の断面図と制御系のブロック図である。 像加熱装置の平面図である。 ベルト部材の層構成模型図である。 ベルト部材と加圧部材のニップ形状を示す図である。 第一実施形態にかかる加圧部材が離間位置にある時の像加熱装置の断面図である。 第一実施形態に係る押圧部材の接触離間を示すフローチャートである。 第一実施形態に係る押圧部材の接触離間を示すフローチャートである。 第二実施形態にかかる加圧部材が当接位置にある時の像加熱装置の断面図と制御系のブロック図である。 第二実施形態にかかる加圧部材が離間位置にある時の像加熱装置の断面図である。 励磁ユニット（誘導加熱コイル）との対向部（展開図）における定着ベルト１の発熱量分布図である。 第一実施形態のニップ部の圧力分布図である。 第二実施形態のニップ部の圧力分布図である。

[第一実施形態]
本発明に係る像加熱装置の第一実施形態について、図を用いて説明する。

（１）画像形成装置
図１は本実施形態にかかる画像形成装置の構成図である。図１に示すように、画像形成装置Ｂは、電子写真方式を用いたカラー画像形成装置である。画像形成装置Ｂは、４つの画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋ、光学系２５を有している。

画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋは、それぞれイエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの色トナー像を形成する。各画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋは、それぞれ、感光体ドラム２１、帯電装置２２、現像装置２３、クリーニング装置２４を有している。

各画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋにおいて、帯電装置２２により一様に帯電された感光体ドラム２１に対して光学系（レーザー走査露光光学系）２５より、画像データに基づいた走査露光がなされる。これにより、感光体ドラム表面に走査露光画像パターンに対応した静電潜像が形成される。それらの静電潜像が現像装置２３により各色のトナー像として現像される。

各感光体ドラム２１上に形成された色トナー像は、一次転写ローラ（一次転写手段）３０により、中間転写ベルト（中間転写体）２６上へ順に重畳されて一次転写される。これにより、中間転写ベルト２６上に未定着のフルカラートナー像が合成形成される。一次転写後、感光体ドラム２１上に転写残として残留したトナーはクリーニング装置２４により除去される。中間転写ベルト２６は、エンドレスの中間転写ベルトであり、駆動ローラ２７、二次転写ローラ対向ローラ２８、テンションローラ２９の３本のローラに巻きかけて張架され、駆動ローラ２７によって駆動される。

一方、記録材カセット３１内の記録材Ｐは、給送ローラ３２により一枚分離給送され、レジストローラ３３により所定のタイミングで、転写ニップ部（中間転写ベルト２６と二次転写ローラ３４との圧接部）に搬送される。転写ニップ部において、中間転写ベルト２６は、二次転写ローラ対向ローラ２８に巻きかけられている。

中間転写ベルト２６上に形成された一次転写合成トナー像は、二次転写ローラ３４により、記録材Ｐ上に一括転写（二次転写）される。二次転写後に中間転写ベルト２６上に残留した二次転写残トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置３５により除去される。

記録材Ｐ上に二次転写されたトナー像は、像加熱装置である定着装置Ａにより記録材Ｐ上に溶融混色定着され、フルカラープリントとして排出パス３６を通って排出トレイ３７に送り出される。

（２）定着装置Ａ
以下の説明において、定着装置に関し、正面とは、装置を記録材入口側からみた面をいう。背面とは、その反対側の面（記録材出口側）をいう。左右とは、装置を正面から見て左または右をいう。

図２は定着装置Ａの要部の拡大横断側面図と制御系のブロック図である。図３は定着装置Ａの平面図である。

定着装置Ａは、定着ベルト（加熱ベルト）１、定着ローラ（ガイド部材）２、押圧ローラ（押圧部材）３、加圧ローラ（加圧部材）４、励磁ユニット７、温度センサＴＨ１を有している。

定着ベルト１は、金属層を有し、可撓性を有する回転可能なフィルム状のエンドレスベルト部材（回転部材）である。定着ベルト１は、一端を定着ニップ（加熱ニップ部）Ｎに設け、他端を定着ローラ２と押圧ローラ３のニップ部Ｎ２に設け、Ｕ字形状に湾曲している。定着ローラ２は、定着ベルト１の内側に配設されている。

押圧ローラ３は、定着ローラ２と加圧ローラ４によって定着ベルト１が矜持される領域（バックアップのあるニップ部）Ｎａよりも、定着ベルト１の回転方向上流の領域（バックアップのないニップ部）Ｎｂで定着ベルト１と加圧ローラ４が接触するように、定着ベルト１をその外側から定着ローラ２に向かって押圧する。押圧ローラ３は、定着ベルト１が記録材Ｐと接触しない領域に接触し、定着ベルト１が記録材Ｐと接触する領域には非接触である。

加圧ローラ４は、シフト機構（接離機構）１０２により鉛直方向上方に押上げられ、定着ローラ２とともに定着ベルト１を矜持している。シフト機構１０２は、加圧ローラ４を定着ベルト１に対して接離する。加圧ローラ４は、定着ベルト１を定着ローラ２の下面へ、所定の押圧力で圧接させて短手方向（記録材搬送方向；矢印Ｘ方向）において所定幅の圧接部（定着ニップ）Ｎを形成している。シフト機構１０２は、モータに連結されたカム機構等からなる。

加圧ローラ４及び定着ローラ２は回転可能であって、加圧ローラ４と定着ローラ２のそれぞれの回転中心を結ぶ線と、押圧ローラ３が定着ベルト１と接触する点と定着ローラ２の回転中心を結ぶ線となす角度を０°以上90°以下で適宜設定可能である。

励磁ユニット７は、定着ベルト１を誘導加熱する加熱源（誘導加熱手段）であり、定着ニップＮよりも記録材搬送方向上流側の位置に配置されている。励磁ユニット７は、励磁コイル（誘導加熱コイル）５と磁性体コア６を電気絶縁性の樹脂によって一体にモールドした横長・薄板状の部材である。励磁コイル５は、電線として例えばリッツ線を用い、これを横長・扁平のシート状渦巻きコイルに巻回してなる。磁性体コア６は、励磁コイル５によって発生した磁界が定着ベルト１の金属層（導電層）以外に実質漏れないように励磁コイル５を覆っている。

励磁ユニット７は、定着ベルト１の外周面の鉛直方向上面側において、定着ベルト１に所定のギャップ（隙間）を存して対面させて配設してある。

装置に搬送使用される最大搬送幅の記録材Ｐ（以下、大サイズ記録材と記す）の搬送幅をＡとする。記録材Ｐの搬送幅とは、記録材面において記録材搬送方向（矢印Ｘ方向）に直交する記録材幅方向の記録材寸法である。このとき、定着ベルト１の長さ（記録材搬送と直交する幅方向（矢印Ｚ方向）の長さ）は最大搬送幅Ａよりも大きく設定されている。また、励磁ユニット７の励磁コイル５の長さ（幅方向の長さ）も搬送幅Ａよりも大きく設定されている。記録材Ｐの搬送は、中央基準線Ｌを中心としていわゆる中央基準搬送でなされる。

定着ベルト１の回転状態において、励磁コイル５には電源装置（励磁回路）１０１から２０〜５０ｋＨｚの高周波電流が印加され、磁界が発生する。そして、励磁コイル５によって発生した磁界により、定着ベルト１の金属層（導電層）に誘導電流が生じ、誘導発熱する。

温度センサＴＨ１は、サーミスタ等の温度検出素子であり、コイル５と対向した定着ベルト１の内面側の位置であって、定着ベルト１の幅方向中央部の位置に当接させて配設してある。

温度センサＴＨ１は、搬送域になる定着ベルト部分（記録材Ｐを載せた部分）の温度を検知し、検知温度情報を制御回路部１００にフィードバックする。制御回路部１００は、温度センサＴＨ１から入力する検知温度が所定の目標温度（定着温度）に維持されるように、電源装置１０１から励磁コイル５に入力する電力を制御している。すなわち、定着ベルト１の検出温度が所定温度に昇温した場合、励磁コイル５への通電が遮断される。本実施形態では、定着ベルト１の目標温度である１８０℃で一定になるように、温度センサＴＨ１の検出値に基づいて高周波電流の周波数を変化させて励磁コイル５に入力する電力を制御して温度調節を行っている。

温度センサＴＨ１は、支持部材８に弾性支持部材を介して取り付けられており、定着ベルト１の内面の励磁コイル５による発熱量が最も高い領域に接触配置され、その部分の温度を検出している。温度センサＴＨ１は、定着ベルト１の当接面が波打つなどの位置変動が生じたとしても、弾性支持部材により定着ベルト１に追従することができ、良好な接触状態を維持できる。

定着ベルト１は、少なくとも画像形成実行時には、記録材Ｐの搬送速度とほぼ同一の周速度でシワなく回転駆動される。定着ベルト１は、定着ローラ２によって回転駆動され、定着ローラ２は、制御回路部１００で制御されるモータ（駆動手段）Ｍ１によって回転駆動される。本実施形態では、定着ベルト１の表面回転速度が、２１０ｍｍ／ｓｅｃであり、フルカラーの画像を１分間にＡ４サイズで５０枚定着することが可能である。

また、電源装置１０１から励磁コイル５に電力供給がなされて、定着ベルト１が所定の定着温度に立ち上がって温調された状態で、記録材Ｐがそのトナー像担持面側を定着ベルト１側に向けて、ガイド１１により定着ニップＮに案内されて導入される。定着ニップＮに導入された記録材Ｐは、定着ベルト１の外周面に密着し、定着ベルト１と一緒に定着ニップＮを挟持搬送されていく。これにより、主に定着ベルト１の熱が付与され、定着ニップＮの加圧力を受けて未定着トナー像Ｔが記録材Ｐの表面に熱圧定着される。定着ニップＮを通った記録材Ｐは、定着ベルト１の表面が定着ニップＮの出口部分の変形することにより、定着ベルト１の外周面から分離され、定着装置外へ搬送される。

１）定着ベルト１
図４は定着ベルト１の層構成模型図である。図４に示すように、定着ベルト１は内径が３０ｍｍで電気鋳造法によって製造したニッケルを基層（金属層）１ａを有している。基層１ａの厚みは５０μｍである。

基層１ａの外周には弾性層１ｂとして耐熱性シリコーンゴム層が設けられている。弾性層１ｂの厚さは１００〜１０００μｍの範囲内で設定するのが好ましい。本実施形態では、定着ベルト１の熱容量を小さくしてウォーミングアップタイムを短縮し、かつカラー画像を定着するときに好適な定着画像を得ることを考慮して、弾性層１ｂの厚みは３００μｍとされている。このシリコーンゴムは、ＪＩＳ−Ａ２０度の硬度を持ち、熱伝導率は０．８Ｗ／ｍＫである。

更に弾性層１ｂの外周には、表面離型層１ｃとしてフッ素樹脂層（例えばＰＦＡやＰＴＦＥ）が３０μｍの厚みで設けられている。

基層１ａの内面側には、定着ベルト内面と温度センサＴＨ１との摺動摩擦を低下させるために、フッ素樹脂やポリイミドなどの樹脂層（滑性層）１ｄを１０〜５０μｍ設けても良い。本実施形態では、樹脂層１ｄとしてポリイミドを２０μｍ設けた。

なお、定着ベルト１の基層１ａにはニッケルのほかに鉄合金や銅、銀などを適宜選択可能である。また、樹脂基層にそれら金属を積層させるなどの構成でも良い。基層１ａの厚みは、後で説明する励磁コイルに流す高周波電流の周波数と金属層の透磁率・導電率に応じて調整して良く、５〜２００μｍ程度の間で設定すると良い。

２）定着ローラ２
ベルトを回転駆動する定着ローラ２は、外径が２０ｍｍで、鉄合金製の芯金２ａに、弾性層２ｂとしてシリコーンゴム層が設けてある。芯金２ａは、長手方向中央部の径が１６ｍｍで両端部の径が１４ｍｍである。弾性層２ｂは、熱伝導率を小さくして定着ベルト１からの熱伝導を少なくする。長手方向中央部での定着ローラ２の硬度はＡＳＫ−Ｃ硬度計（１ｋｇｆ荷重）で約６０度である。芯金２ａをテーパー形状としているのは、加圧した時に定着ローラ２が撓んでも定着ローラ２と加圧ローラ４で挟まれるニップ内の圧力が高い領域の幅が長手方向にわたって均一にするためである。

また、定着ベルト１は、前述したように、モータＭ１によって駆動し、定着ローラ２のシリコーンゴム表面と定着ベルト１の内面ポリイミド層との摩擦によって定着ベルト１は回転する。従って、定着ベルト１をスリップなく回転駆動するためには、定着ベルト１の内面と定着ローラ２の摩擦は大きい方が良い。

３）ベルト押圧ローラ３
ベルト押圧ローラ３は、軸部３ａと押圧部３ｂからなる。軸部３ａは外径８ｍｍのステンレス製である。ベルト押圧ローラ３は定着ベルト１の画像部では非接触となっている。押圧部３ｂは定着ベルト１の非画像部を押圧する外径１０ｍｍのＰＦＡのローラであり、定着ベルト１を介して定着ローラ２に対して５ｋｇｆの荷重で加圧している。ＰＦＡを選択したのはトナーや紙粉等のゴミが付着しにくいようにするためである。

また、押圧ローラ３は、定着ベルト１の回転方向において、定着ニップＮより下流側かつ、励磁ユニット７より上流側に配置すると良い。これにより、定着ニップＮで定着ベルト１の温度が下がった時に、押圧ローラ３が定着ベルト１に接触すれば押圧ローラ３が定着ベルトから奪う熱量が小さく済み、効率が良い。逆に励磁コイル５で定着ベルト１を加熱した直後に押圧ローラ３が定着ベルト１に接触すると、奪う熱量が多くなるので効率が悪くなる。

押圧ローラ３が定着ベルト１と接触しているニップ部Ｎ２の長手方向の幅は、本実施形態の場合５０ｍｍである。定着ベルト１の基材厚み等を変更する場合は、押圧ローラ３の長手方向の幅を変更してニップ形状を調整すると良い。場合によっては長手方向全域に渡っても良い。

４）加圧ローラ４
加圧ローラ４は、外径が２０ｍｍで長手方向中央部の径が１６ｍｍで両端部の径が１４ｍｍである鉄合金製の芯金４ａに、弾性層４ｂとしてシリコーンゴム層が設けてある。表面は、離型層４ｃとしてフッ素樹脂層（例えばＰＦＡやＰＴＦＥ）が３０μｍの厚みで設けられる。加圧ローラ４の長手方向中央部における硬度は、ＡＳＫ−Ｃ７０℃である。芯金４ａにテーパー形状をつけているのは、定着ローラ２で説明したのと同様の理由である。加圧ローラ４の方が定着ローラ２よりも高硬度なのは、定着ベルト１と加圧ローラ４との圧接部Ｎにおいて、定着ベルト１を大きく変形させて、トナー像が形成された記録材の定着ベルト１からの剥離を容易にするためである。

加圧ローラ４は、定着ベルト１に対して、シフト機構１０２で１９６Ｎ（２０ｋｇｆ）で加圧される。押圧ローラ３の加圧方向（矢印B方向）はやや下向きに定着ローラ２に向かって加圧しているので、定着ベルト１は定着ローラ２と加圧ローラ４で挟まれるバックアップのあるニップ部Ｎａのほかに、その上流側にもニップ部Ｎｂを形成することができ、定着ニップＮの搬送方向（ベルト回転方向、矢印A方向）の長さが長くなる。定着ベルト１の基層がニッケルでありこの剛性を利用し、上流側のバックアップのないニップ部Ｎｂでも圧力が得られ、画像ズレ等の発生を防止できる。このワイドニップ化により、カラー定着の高速化を達成できた。

図１２は定着ニップＮの圧力分布を示す図である。図１２に示すように、定着ニップＮの回転方向の長さは、長手方向両端部で約１０ｍｍである。中央部では約８．５ｍｍである。端部の方が広いのは、図３に示すように、押圧ローラ３が記録材幅方向の端部の非画像域（記録材上のトナー像が通過しない領域）を押圧しているからである。図５に示しすように、定着ニップＮにおいて記録材Ｐの両端部から先に定着ニップＮに導入されるため、記録材Ｐの両端部が十分にニップされて搬送され、シワが発生しにくくなるという利点がある。

５）励磁ユニット７
定着ベルト１と励磁コイル５は０．５ｍｍのモールドにより電気絶縁の状態を保ち、定着ベルト１と励磁コイル５との間隔は１．５ｍｍ（モールド表面と定着ベルト表面の距離は１．０ｍｍ）で一定であり、定着ベルト１は均一に加熱される。

励磁コイル５は幅方向に沿っての長さが、最大搬送幅Ａよりも長くなるように形成されている。

定着ローラ２の弾性層２ｂは最も薄いところでも２ｍｍあり、励磁コイル５によって芯金が発熱することはほとんどないので、効率よく定着ベルト１のみを加熱することが出来る。

図１１に励磁ユニット７（励磁コイル５）との対向部（展開図）における定着ベルト１の発熱量分布を示した。

２箇所に発熱量の多い部分Ｈ・Ｈが存在する。すなわち、定着ベルト１の発熱量が最も高い位置は、図２で２つに分割して図示してあるそれぞれの励磁コイル５の定着ベルト回転方向中央部である。

温度センサＴＨ１は、定着ベルト１の内面の励磁コイル５による発熱量が最も高い位置（図１１のＨの部分）に接触配置されている。これにより、定着ベルト１が最も発熱する領域の温度を検出することができ、何らかの原因により定着ベルト１の温度が異常温度に昇温したことを、極めて正確に、かつ早い応答速度で検出可能である。従って、定着ベルト１の温度異常であることを可及的に素早く判定することが可能となり、励磁コイル５への電力供給を素早く遮断させることができる（画像形成ジョブ中であれば、ジョブの中断も連動して行われる）。その結果、定着装置（定着ベルト）が破損に至ってしまうのを防止することができる。その際、画像形成装置、特に定着装置が異常状態である旨を、画像形成装置に設けられた液晶表示部からなる操作部に表示させて操作者に対し修復を促すため制御回路部１００が信号を出力する。

なお、画像形成装置がパーソナルコンピュータなどのホストコンピュータと通信ケーブルにてＬＡＮ接続されてプリンタとして機能を果たしている構成の場合には、画像形成装置（定着装置）が異常状態である旨をパーソナルコンピュータに対し報知するため制御回路部１００がパーソナルコンピュータに向けて信号を出力する。

励磁コイル５を含む励磁ユニット７が、高温になる定着ベルト１の内部ではなく外部に配置されているので、励磁コイル５の温度が高温になりにくく、安価な耐熱グレードのコイル材を使用できるといったメリットがある。また、励磁コイル５が高温にならないので、電気抵抗も上昇せず高周波電流を流してもジュール発熱による損失を軽減するメリットもある。もちろん励磁コイル５を外部に配置したことで定着ベルト１の小径化（低熱容量化）にも寄与している。

（加圧ローラ４を定着ベルト１から離間）
ここで、加圧ローラ４を定着ベルト１から離間した状態の定着装置Ａについて説明する。

加圧ローラ４は、シフト機構１０２によって、定着ベルト１に圧接している当接位置と、定着ベルト１から離間した離間位置に移動できる。制御回路部１００はこのシフト機構１０２を制御して、定着動作時以外は加圧ローラ４をシフト機構１０２に抗して定着ベルト１から離間させた離間状態に保持する。これにより、定着ベルト１の熱が加圧ローラ４に伝導しないので、定着装置Ａのウォーミングアップタイムは、定着ベルト１と加圧ローラ４が離間している離間状態だと、例えば励磁コイル５に１２００Ｗ入力すると約１５秒で目標温度である１８０℃に到達できる。

ここで、加圧ローラ４と定着ベルト１の当接、離間のフローについて説明する。図７に示すように、ウォーミングアップを開始すると（Ｓ１）、加圧ローラ４が定着ベルト１から離間していることを確認し（Ｓ２）、定着ローラ２を回転（２０ｍｍ／Ｓ）する（Ｓ３）。そして、励磁ユニット７に通電し（Ｓ４）、定着ベルト１を目標温度になるまで加熱する（Ｓ５）。目標温度になった際に、ウォーミングアップを終了し（Ｓ６）、待機状態となる（Ｓ７）。

図８に示すように、定着動作を開始すると（Ｓ１１）、加圧ローラ４を定着ベルト１に当接させ（Ｓ１２）、定着ローラ２の回転を増速（３００ｍｍ／Ｓ）させる（Ｓ１３）。そして、定着ベルト１が目標温度になっているか否かを確認し（Ｓ１４）、目標温度になった際に定着ローラ２の回転を減速（２０ｍｍ／Ｓ）させる（Ｓ１５）。そして、加圧ローラ４を定着ベルト１から離間し（Ｓ１６）、待機状態となる（Ｓ１７）。

また、回転する定着ベルト１は、比較的厚い金属で構成されているので、回転状態にあっても幅方向への寄りを規制するための手段としては、定着ベルト１の端部を単純に受け止めるだけのフランジ部材２ｃを設ければ十分である。これにより、定着装置Ａの構成を簡略化できる。

図６は加圧ローラ４と定着ベルト１が離間した状態の定着装置Ａの断面図である。なお、加圧ローラ４が定着ベルト１と離間するのは、定着装置Ａがウォーミングアップ、待機、電源オフしている時である。

図６に示すように、定着ベルト１は加圧ローラ４からの加圧がなくなるので、本来の円形形状に戻る。励磁ユニット７は定着ベルト１との近接状態を保つために移動する。また温度センサＴＨ１と支持部材８は、励磁コイル５による発熱量が最も多い部分に配置されるように移動する。励磁ユニット７は、加圧ローラ４の加圧時に最も定着ベルト１に接近し、発熱効率が最大になる。加圧ローラ離間時は、発熱効率が低下するが定着ベルト１を保温するだけなので問題ない。

ウォーミングアップ中や待機中は、定着ベルト１は、押圧ローラ３によって定着ローラ２で挟まれているので、定着ローラ２と同じ周速度（２０ｍｍ／ｓｅｃ）でゆっくり回転する。このときも励磁ユニット７には通電されるので目標温度の１８０℃で周方向ムラなく均一に加熱されることができる。ここで、待機中とは、電源がオンされた状態で次の定着動作のために待機している状態（ウォーミングアップ状態を除く）をいう。

（効果）
熱容量の小さい定着ベルト１を定着ローラ２で駆動し、押圧ローラ３で定着ベルトを定着ローラ２に向かって押圧することで広いニップ幅を得ることが可能になった。

押圧ローラ３を定着ベルト１の外部に配置することで定着装置Ａの実質加熱する部分の熱容量を下げることに寄与している。このことは定着装置Ａのウォーミングアップタイムを短縮し、高速フルカラー定着を可能にしている。内部に押圧ローラ３を配置するとウォーミングアップタイムが約１．５秒延びてしまう。また、従来例のように広いニップ幅を得るために固定部材等で定着ベルト１を摺擦する必要もなく、定着装置待機中は定着ベルト１にストレスのない形状で空回転できるので、定着ベルト１が劣化することなく長寿命化が可能になった。

本実施形態では加熱源として誘導加熱方式を採用した場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、定着ローラ２の内部にハロゲンヒーター等を内蔵して加熱源としても差し支えなく適宜選択可能である。

以上説明したように、本実施形態においては加圧ローラ４が定着ベルト１と当接している時は、定着ベルト１と加圧ローラ４との定着ニップＮが定着ローラ２と加圧ローラ４との加圧によって生じる部分Ｎａの定着ベルト１の回転方向（ベルト部材回転方向）の上流部分Ｎｂにも生じるように加圧ローラ４が定着ベルト１を加圧する構成によって、ウォーミングアップタイムを短くし、定着装置の長寿命化を達成することができる。

[第二実施形態]
次に本発明に係る像加熱装置の第二実施形態について図を用いて説明する。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。 図９は本実施形態の定着装置Ａの構成図である。図９に示すように、本実施形態の定着装置Ａは、加圧ローラ４に変えて、加圧ベルト（ベルト加圧部材）４１、加圧ローラ（加圧回転体）４２、押圧ローラ（加圧押圧部材）４３、温度センサＴＨ２を設けたものである。

加圧ローラ４をベルト体の加圧ベルト４１に変えたことにより、定着ベルト１と加圧ベルト４１によって形成される定着ニップＮの幅を広くすることができる。これにより、上記第一実施形態で説明した利点を損なわずに、高速で定着することが可能になる。

なお本実施形態では、定着ベルト１の表面回転速度が、３００ｍｍ／ｓｅｃで回転し、フルカラーの画像を１分間にＡ４サイズで７０枚定着することが可能である。

加圧ベルト４１は、定着ベルト１と同一の回転可能なフィルム状のものを用いた。これにより、定着器断面におけるニップ形状が水平に形成され、定着ベルト１と加圧ベルト４１の表層離型層であるＰＦＡチューブにシワが入りにくくなる。また、定着ニップＮの定着ベルト１の回転方向（回転部材回転方向）の上流部で、定着ベルト１と加圧ベルト４１によってバックアップ部材無しでニップを形成している領域Ｎｃにおいて、二つのベルト１、４１の基層のニッケルの剛性により画像のズレやスリップなどの不良画像の発生を防止できるニップ圧力を確保できる。図１３は定着ニップＮ内の圧力分布を示す図である。

加圧ローラ４２は上記実施形態の加圧ローラ４の芯金を中空にしたものであり、その中心部に４００Ｗのハロゲンヒーター１０を配置してある。支持部材８１に取り付けられた温度センサＴＨ２は、加圧ローラ４２の温度を検知している。その検知信号に基づいて加圧ローラ４２の温度が目標温度である１２０℃になるように、電源装置部からの通電を制御して温度制御する。加圧ローラ４２は定着ベルト１に対して、シフト機構１０２で１９６Ｎ（２０ｋｇｆ）で加圧される。押圧ローラ４３の加圧方向はやや上向きに加圧ローラ４２に向かって加圧しているので、上流側にもニップ部を形成することができる。

また、定着ベルト１と加圧ベルト４１との定着ニップＮの回転方向の幅は、長手方向両端部で約１７ｍｍ、中央部で約１５ｍｍである。端部の方が広いのは押圧ローラ３、４３が端部の非画像域を押圧しているからである。これは図５に示したように、定着ニップＮにおいて記録材Ｐの両端部から先に定着ニップＮに導入されるため、記録材Ｐの両端部が十分にニップされて搬送され、シワが発生しにくくなるという利点がある。

図１０は加圧ローラ４２が離間した状態の定着装置Ａの断面図である。なお、加圧ローラ４２が定着ベルト１と離間するのは、定着装置がウォーミングアップ、待機、電源オフしている時である。

加圧ローラ４２は、シフト機構１０２によって、加圧ベルト４１を定着ベルト１に圧接している当接位置（図９に示す位置）と、加圧ベルト４１を定着ベルト１から離間した離間位置（図１０に示す位置）に移動可能である。制御回路部１００は、シフト機構１０２を制御して、定着動作時以外は加圧ローラ４２を定着ベルト１から離間させた状態に保持する。離間状態のとき、定着ローラ２と同じ速度で加圧ローラ４２も駆動可能である。

上記構成により、離間状態のとき、定着ベルト１の熱が加圧ベルト４１に伝導しないので、定着装置Ａのウォーミングアップタイムは、上記第一実施形態と同様に励磁コイル５に１２００Ｗ入力すると約１５秒で目標温度である１８０℃に到達できる。

図１０に示すように、定着ベルト１、加圧ベルト４１は、加圧が解除されると、本来の円形形状に戻る。

ウォーミングアップ中や待機中は、定着ベルト１と同様に、加圧ベルト４１は押圧ローラ４３によって加圧ローラ４２と挟まれているので、加圧ローラ４２と同じ周速度（２０ｍｍ／ｓｅｃ）でゆっくり回転する。このときも励磁ユニット７とハロゲンヒーター１０には通電されるので目標温度の１８０℃、１２０℃で周方向ムラなく均一に加熱されることができる。

上記構成により、熱容量の小さい定着ベルト１と加圧ベルト４１によって広いニップ幅を得ることができる。このことは、定着装置Ａのウォーミングアップタイムを短縮し、高速フルカラー定着を可能にしている。また、従来例のように広いニップ幅を得るために固定部材等で定着ベルトを摺擦する必要もなく、定着装置待機中は定着ベルト、加圧ベルトにストレスのない形状で空回転できるので、定着ベルト１、加圧ベルト４１が劣化することなく長寿命化が可能になった。

なお、本発明の像加熱装置は、画像加熱定着装置としてばかりではなく、その他、画像を担持した記録材を加熱してつや等の表面性を改質する加熱装置、仮り定着する加熱装置等としても使用できる。

Ａ …定着装置（像加熱装置）
Ｂ …画像形成装置
Ｙ〜Ｋ …画像形成部
Ｌ …中央基準線
Ｍ１ …モータ
Ｎ …定着ニップ（圧接部）
Ｎ２ …ニップ部
Ｐ …記録材
Ｔ …未定着トナー像
ＴＨ１、ＴＨ２ …温度センサ
１ …定着ベルト（ベルト部材、回転部材）
１ａ …基層
１ｂ …弾性層
１ｃ …表面離型層
１ｄ …樹脂層
２ …定着ローラ（回転体）
２ａ …芯金
２ｂ …弾性層
２ｃ …フランジ部材
３、４３ …押圧ローラ（押圧部材、加圧押圧部材）
３ａ …軸部
３ｂ …押圧部
４、４２ …加圧ローラ（加圧部材、加圧回転体）
５ …励磁コイル
６ …磁性体コア
７ …励磁ユニット
８、８１ …支持部材
１０ …ハロゲンヒーター
２１ …感光体ドラム
２２ …帯電装置
２３ …現像装置
２４ …クリーニング装置
２５ …光学系
２６ …中間転写ベルト
２７ …駆動ローラ
２８ …二次転写ローラ対向ローラ
２９ …テンションローラ
３０ …一次転写ローラ
３１ …記録材カセット
３２ …給送ローラ
３３ …レジストローラ
３４ …二次転写ローラ
３５ …中間転写ベルトクリーニング装置
３６ …排出パス
３７ …排出トレイ
４１ …加圧ベルト（ベルト加圧部材）
１００ …制御回路部
１０１ …電源装置
１０２ …シフト機構

Claims (4)

1. 記録材上のトナー像を加熱ニップ部で加熱する加熱ベルトと、
   前記加熱ニップ部に接触して、前記加熱ニップ部を形成する加圧部材と、
   前記加熱ベルトの内側に設けられ、前記加圧部材との間で前記加熱ベルトを挟持するガイド部材とを有する像加熱装置において、
   前記ガイド部材と前記加圧部材によって前記加熱ベルトが矜持される領域よりも、前記加熱ベルトの回転方向上流の領域で前記加熱ベルトと前記加圧部材が接触するように、前記加熱ベルトをその外側から内側の前記ガイド部材へ向けて押圧する押圧部材を有することを特徴とする像加熱装置。
   
2. 前記加圧部材及び前記ガイド部材は回転可能であって、
   前記加圧部材と前記ガイド部材のそれぞれの回転中心を結ぶ線と、前記押圧部材が前記加熱ベルトと接触する点と前記ガイド部材の回転中心を結ぶ線となす角度を０°以上90°以下であることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
   
3. 前記加圧部材を前記加熱ベルトに対して接離する接離機構を有し、
   前記加熱ベルトのトナー像の加熱の前に、前記加熱ベルトを昇温させるウォーミングアップタイムでは、前記接離機構によって前記加圧部材は前記加熱ベルトから離間されることを特徴とする請求項１または２に記載の像加熱装置。
   
4. 前記押圧部材は、前記加熱ベルトが前記記録材と接触しない領域に接触し、前記加熱ベルトが記録材と接触する領域には非接触であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の像加熱装置。