JP2011123414A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 摺擦傷による画像不良を低減させて、外部加熱ベルト及び定着部材の耐久寿命を延ばすことができる定着装置を提供する。
【解決手段】 定着ローラ１０１と、加圧ローラ１０２と、ハロゲンヒータ１１３、１１４から伝熱されて定着ローラ１０１に接触してニップ部を形成しつつ定着ローラ１０１を外部から加熱可能な外部加熱ベルト１０５と、定着ローラ１０１及び外部加熱ベルト１０５の間を離間及び接触させる離接ユニット１７０ｂと、離接ユニット１７０ｂの駆動によって定着ローラ１０１から外部加熱ベルト１０５が離間したときに、外部加熱ベルト１０５の形状がニップ部の形状を保持するように加熱ユニット１７０ａを支持するベルト保持ころ５５と、離接ユニット１７０ｂの駆動を制御可能なコントローラ２００と、を備える定着装置９を構成した。
【選択図】 図３

Description

本発明は、定着部材と、定着部材とニップ部を形成して記録材を加圧する加圧部材と、定着部材に接触することでニップ部を形成しつつ定着部材を外部から加熱可能な外部加熱ベルトを有する外部加熱手段と、を備える定着装置に関する。

従来、定着ローラ及び加圧ローラを備え、定着ローラの内部に発熱体を有する定着装置が知られている。定着ローラの内部に発熱体を有する構成では、定着ローラの芯金や弾性層の熱伝導率が低いので、記録材が定着ローラ及び加圧ローラの間を通過する過程で、定着ローラの表面の熱が記録材で吸熱されて定着ローラの表面の温度は低下し易い。特に、秤量が大きい記録材（厚紙）が定着に要する熱量は、秤量が小さい記録材（薄紙）が定着に要する熱量に比べて大きいので、秤量が大きい記録材（厚紙）が定着ローラ及び加圧ローラの間を通過すると、定着ローラの表面の温度は低下し易い。このために、記録材に対するトナーの定着不良が生じ、画像品質が低下する虞がある。

前述のような定着ローラの表面の温度低下を抑制する発明として、特許文献１に記載の定着装置が開示されている。特許文献１に記載の定着装置は、定着ローラ及び加圧ローラと、定着ローラの表面に当接される無端ベルト状の加熱ベルトと、加圧ベルトが懸架されると共に内部にハロゲンランプを有する加熱ローラと、を備える定着装置である。このような構成によれば、ハロゲンランプの熱が、加熱ローラ、加熱ベルト、定着ローラへと伝熱し、定着ローラの表面の温度低下は抑制される。

また、この特許文献１に記載の定着装置は、加熱ベルトを定着ローラに接触させて加熱ベルトを加熱可能であると共に、加熱ベルトを定着ローラから離間させて加熱解除可能な加熱及び解除機構を備える。そして、定着ローラがウォームアップ時に所定温度以上になったら加熱ベルトが定着ローラへと当接し、装置本体の電源がオフに切り替えられると加熱ベルトが定着ローラから離間する。このような構成によれば、加熱ベルトに付いた巻き癖が緩和されて加熱ベルトの回転不良が抑制され、定着不良が抑制され、画像品質の低下が抑制される。

特開２００９−０６９２２０号公報

しかし、特許文献１の機構で、記録材が定着ローラ及び加圧ローラの間を通過する直前に、熱が加熱ベルトから定着ローラに伝熱するが、加熱ベルトが定着ローラから離間した離間状態から加熱ベルトが定着ローラに接触した接触状態へと移行する場合に問題がある。この問題に関して図９を参照しつつ以下に説明する。

図９は、特許文献１に記載の加熱及び解除機構３５０を備える定着装置３００の構成を示す断面図である。図９に示されるように、定着装置３００では、前述の離間状態から接触状態に移行する過程で、回転中の定着ローラ３６０に、加熱ベルト３８３の腹は接しているが、２本のローラ３８１、３８２が当接していないという状態が生じ得る。

このように、定着ローラ３６０に加熱ベルト３８３の腹が接し、定着ローラ３６０に２本のローラ３８１、３８２が当接していない状態では、加熱ベルト３８３が定着ローラ３６０に従動することはなく、加熱ベルト３８３及び定着ローラ３６０は摺擦する。この摺擦によって、加熱ベルト３８３の表面及び定着ローラ３６０の表面に摺擦傷が入ってしまう。そして、この摺擦傷によってトナーグロス（光沢）が低下し、摺擦傷にトナーや記録材の粉が入り込み、この影響が画像品質の低下となって現れてしまう。ひいては、一度、摺擦傷が入ってしまうと、摺擦傷にトナーや記録材の粉が溜まり易くなり、加速度的に定着ローラの表面に座像に出るような傷が付いてしまう。

本発明は、上記実情に鑑み、摺擦傷による画像不良を低減させて、外部加熱ベルト及び定着部材の耐久寿命を延ばすことができる定着装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の定着装置は、記録材にトナー像を定着させる定着部材と、前記定着部材とニップ部を形成して記録材を加圧する加圧部材と、発熱体を有すると共に前記発熱体から伝熱されて前記定着部材に接触することでニップ部を形成しつつ前記定着部材を外部から加熱可能な外部加熱ベルトを有する外部加熱手段と、前記定着部材及び前記外部加熱ベルトの間を離間及び接触させる離接手段と、前記離接手段の駆動によって前記定着部材から前記外部加熱ベルトが離間したときに、前記外部加熱ベルトの形状が前記ニップ部の形状を保持するように前記外部加熱手段を支持する形状保持手段と、前記離接手段の駆動を制御可能なコントローラと、を備えることを特徴とする。

以上のように、本発明によれば、形状保持手段は、離接手段の駆動によって定着部材から外部加熱ベルトが離間したときに、外部加熱ベルトの形状がニップ部の形状を保持するように外部加熱手段を支持する。したがって、離接手段が定着部材に外部加熱ベルトを接触させる場合に、外部加熱ベルトの全体が、略同時に定着部材に接触することができる。そのために、外部加熱ベルト及び定着部材が摺擦する現象が抑制される。その結果、摺擦傷による画像不良が低減されて、外部加熱ベルト及び定着部材の耐久寿命が延びる。

本発明の実施例１に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。 定着装置の構成を示す断面図である。 加熱及び解除機構の構成を示す断面図等である。 加熱及び解除機構の構成を示す断面図等である。 加熱ベルト部材が無い場合及び有る場合に関し、厚い記録材が定着ニップを通過する前後の定着ローラの表面温度の推移を示すグラフである。 定着装置における定着ニップ部の温度変化に対応する記録材のグロス（光沢度）の変化（画像表面の粗さ）を示すグラフである。 実施例２に係る定着装置が備える加熱及び解除機構の構成を示す断面図等である。 加熱及び解除機構の構成を示す断面図である。 従来の加熱及び解除機構を備える定着装置の構成を示す断面図である。

以下、図面を参照し、本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対位置等は、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるから、特に特定的な記載が無い限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図１は、本発明の実施例１に係る画像形成装置５００の構成を示す断面図である。画像形成装置５００は、転写式電子写真プロセスを用いたタンデムタイプのカラーレーザプリンタである。図１に示されるように、画像形成装置５００は画像形成装置本体（以下、単に『装置本体』という）５００Ａを有し、この装置本体５００Ａの内部には、シートに画像を形成する画像形成部Ｕ（Ｕａ、Ｕｂ、Ｕｃ、Ｕｄ）が設けられる。画像形成部Ｕ（Ｕａ、Ｕｂ、Ｕｃ、Ｕｄ）は、『像担持体』である感光体ドラム３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）、『転写装置』である１次転写帯電器２４（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ）等を含む。少なくとも感光体ドラム３については、プロセスカートリッジに含まれ、プロセスカートリッジとして装置本体５００Ａに組み込まれる構成となっていても良い。

前述のように、装置本体５００Ａの内部には第１画像形成部Ｕａ、第２画像形成部Ｕｂ、第３画像形成部Ｕｃ、第４画像形成部Ｕｄの４つの『画像形成部』が併設され、各々異なった色のトナー像が静電像、現像、転写のプロセスを経て形成される。各画像形成部Ｕａ、Ｕｂ、Ｕｃ、Ｕｄは、それぞれ専用の『像担持体』である電子写真感光体ドラム（以下、単に『感光体ドラム』という）３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを具備する。各感光体ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上には各色のトナー像が形成される。各感光体ドラム３ａ〜３ｄに隣接して『中間転写体』である中間転写ベルト１３０が設置され、感光体ドラム３ａ〜３ｄ上に形成された各色のトナー像が、中間転写ベルト１３０上に１次転写され、２次転写部で記録材Ｐ上に転写される。さらに、トナー像が転写された記録材Ｐは、定着装置１００で加熱及び加圧によりトナー像が定着されて記録画像形成物として装置外の排送トレイ６に排出される。

感光体ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの外周には、それぞれドラム帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１次転写帯電器２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ及びクリーナ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが設けられる。また、装置本体５００Ａの上部にはレーザスキャナ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが設置されている。

感光体ドラム３ａ〜３ｄは矢印の反時計方向に回転駆動され、その周面がドラム帯電器２ａ〜２ｄにより所定の極性及び電位に一様に１次帯電される。その各感光体ドラム３ａ〜３ｄの一様な帯電面に対してレーザスキャナ５ａ〜５ｄから出力される、画像信号に応じて変調されたレーザ光による走査露光がなされて、各感光体ドラム３ａ〜３ｄ上に画像信号に応じた静電像が形成される。レーザスキャナ５ａ〜５ｄには、それぞれ、光源装置、ポリゴンミラー等が設置されている。光源装置から発せられたレーザ光をポリゴンミラーを回転して走査し、その走査光の光束を反射ミラーによって偏向し、ｆθレンズにより感光体ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの母線上に集光して露光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄする。これにより、感光体ドラム３ａ〜３ｄ上に画像信号に応じた静電像が形成される。

現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄには、現像剤としてそれぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナーが、図示しない供給装置により所定量充填されている。現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、それぞれ感光体ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上の静電像を現像して、シアントナー像、マゼンタトナー像、イエロートナー像及びブラックトナー像として可視化する。

中間転写ベルト１３０は、３本のローラ１３、１４、１５間に懸回されていて、矢印の方向（時計回り方向）に感光体ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄと同じ周速度をもって回転駆動されている。第１画像形成部Ｕａの感光体ドラム３ａ上には、第１色のイエロートナー画像が担持される。この第１色のイエロートナー画像は、感光体ドラム３ａと中間転写ベルト１３０とのニップ部を通過する過程で、中間転写ベルト１３０に印加される１次転写バイアスにより形成される電界と圧力により、中間転写ベルト１３０の外周面に１次転写されていく。以下、同様に、第２、第３、第４の画像形成部Ｕｂ、Ｕｃ、Ｕｄの感光体ドラム３ｂ、３ｃ、３ｄ上には、第２色のマゼンタトナー画像、第３色のシアントナー画像、第４色のブラックトナー画像が担持される。これらの第２色のマゼンタトナー画像、第３色のシアントナー画像、第４色のブラックトナー画像は、順次に中間転写ベルト１３０上に重畳転写されていく。そして、中間転写ベルト１３０上に目的のカラー画像に対応した合成カラートナー画像が形成される。

２次転写ローラ１１は、中間転写ベルト１３０が懸回された３本のローラ１３、１４、１５のうちのローラ１４と共に中間転写ベルト１３０を挟んで圧接し、中間転写ベルト１３０との間に２次転写ニップ部を形成している。一方、記録材Ｐは給送カセット１０から１枚分離給送されて、記録材搬送手段としてのレジストローラ１２にて所定の時間待機させられた後に中間転写ベルト１３０上の画像と位置が合うように所定のタイミングで搬送開始される。そして、記録材Ｐは転写前ガイドを通過して中間転写ベルト１３０と２次転写ローラ１１との当接ニップである２次転写ニップ部に所定のタイミングで給送される。そして、２次転写バイアス電源から印加された２次転写バイアスにより、中間転写ベルト１３０上に重畳転写された合成カラートナー画像が記録材Ｐへ一括して２次転写される。

２次転写ニップ部にて合成カラートナー画像の転写を受けた記録材Ｐは、中間転写ベルト１３０から分離されて定着装置９へ順次導入され、記録材Ｐに熱と圧力を加えることでトナー像が定着される。

１次転写が終了した感光体ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、それぞれのクリーナ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄにより転写残トナーをクリーニング、除去され、引き続き次以降の静電像の形成に備えられる。中間転写ベルト１３０上に残留したトナー及びその他の異物は、中間転写ベルト１３０の表面にクリーニングウエブ（不織布）２１を当接して、拭い取るようにしている。

両面コピーモードが選択されている場合には、定着装置１００を出た第１面側画像形成済みの記録材Ｐがフラッパ（切替部材）１６により再循環搬送機構側のシートパス１７側に導入される。さらに、記録材Ｐは、スイッチバックシートパス１８の内部に入り、次いでスイッチバックシートパス１８から引き出し搬送されて再搬送シートパス１９に誘導される。記録材Ｐは、再搬送シートパス１９からレジストローラ１２、転写前ガイドを通過して中間転写ベルト１３０と２次転写ローラ１１との当接ニップである２次転写ニップ部に表裏反転状態で所定のタイミングで再導入される。これにより、記録材Ｐの第２面側に対して、中間転写ベルト１３０上のトナー画像の２次転写がなされる。２次転写ニップ部にて第２面に対するトナー画像の２次転写を受けた記録材Ｐは中間転写ベルト１３０から分離されて定着装置１００へ再導入され、トナー画像の定着処理を受けて両面コピーとして装置外の排送トレイ６に排出される。

画像形成装置５００は、装置本体５００Ａの内部の画像形成部Ｕａ〜Ｕｄその他の機器の駆動を制御するコントローラ２００を備える。このコントローラ２００は、後述するが、離接ユニット１７０ｂの駆動を制御可能である（図３参照）。

カラー画像の場合は、多色のトナーが２層〜４層の層を形成しているため、カラー画像形成の可能な電子写真画像形成装置においては、トナーについて白黒用の装置とは異なった特徴を有している。つまり、このトナーには、熱を印加した際の溶融性、混色性が良いことが要求されるため、軟化点が低く、且つ溶融粘度の低いシャープメルト性のトナーが使用される。このシャープメルトトナーを使用することにより、複写物の色再現範囲の広いカラーコピーを得ることができる。このようなシャープメルトトナーは、例えば、ポリエステル樹脂またはスチレン−アクリルエステル樹脂等のような結着樹脂、着色剤（染料、昇華性染料）、荷電制御剤等のトナー形成用材料を溶融混練、粉砕、分級することにより製造される。

図２は、定着装置１００の構成を示す断面図である。図２に示されるように、定着装置１００は、記録材Ｐにトナー像を定着させる『定着部材』である定着ローラ１０１と、定着ローラ１０１とニップ部を形成して記録材Ｐを加圧する『加圧部材』である加圧ローラ１０２と、を備える。また、定着装置１００は、加熱及び解除機構１７０を備える。加熱及び解除機構１７０は、定着ローラ１０１の上方に、『外部加熱手段』である加熱ユニット１７０ａと、『離接手段』である離接ユニット１７０ｂ（図３（ａ）参照）と、『形状保持手段』であるベルト保持ころ５５（図３（ａ）、図３（ｂ）参照）と、を備える。

定着ローラ１０１は、不図示の駆動源によって、矢印Ｒ方向に所定の速度、例えば５００ｍｍ／ｓｅｃの周速で回転駆動されるようになっている。定着ローラ１０１は、外径７４ｍｍ、厚み６ｍｍ、長さ３５０ｍｍの円筒状で金属製（本実施例では、アルミニウム製）の芯金を備える。芯金上には、耐熱性の弾性層として、シリコーンゴム（本実施例では、ＪＩＳ−Ａ硬度２０度）が３ｍｍの厚さで被覆されている。弾性層上には、トナーとの離型性向上のために、耐熱性の離型層としてフッ素系樹脂（本実施例では、ＰＦＡチューブ）が１００μｍの厚さで被覆されている。定着ローラ１０１の芯金の内部には、発熱体として、例えば定格電力１２００Ｗのハロゲンヒータ１１１が配置されて、定着ローラ１０１の表面温度が所定の温度となるように内部から加熱されている。定着ローラ１０１の表面温度は、定着ローラ１０１に接触する温度検知手段としてのサーミスタ１２１によって検出される。そして、この検出温度に基づいて、『温度制御（調整）手段』であるヒータ制御器１５０がハロゲンヒータ１１１をＯＮ／ＯＦＦすることで、所定の目標温度、例えば２００℃にて制御される。

加圧ローラ１０２は、定着ローラ１０１に不図示の加圧手段により、所定の圧力で加圧されて、定着ローラ１０１と定着ニップ部Ｎを形成しており、矢印Ｓ方向に所定の速度、例えば５００ｍｍ／ｓｅｃの周速で、定着ローラ１０１と従動回転される。加圧ローラ１０２は、外径５４ｍｍ、厚み５ｍｍ、長さ３５０ｍｍの円筒状で金属製（本実施例では、アルミニウム製）の芯金を備える。芯金上には、耐熱性の弾性層として、シリコーンゴム（本実施例では、ＪＩＳ−Ａ硬度１５度）が３ｍｍの厚さで被覆されている。弾性層上には、トナーとの離型性向上のために、耐熱性の離型層としてのフッ素系樹脂（本実施例では、ＰＦＡチューブ）が１００μｍの厚さで被覆されている。加圧ローラ１０２の芯金の内部には、発熱体として、例えば定格電力３００Ｗのハロゲンヒータ１１２が配置されて、加圧ローラ１０２の表面温度が所定の温度となるように内部から加熱されている。加圧ローラ１０２の表面温度は、加圧ローラ１０２に接触する温度検知手段としてのサーミスタ１２２によって検出され、ヒータ制御器１５０によってハロゲンヒータ１１２がＯＮ／ＯＦＦされ、所定の目標温度、例えば１３０℃にて制御される。

なお、この定着ニップ部Ｎに、記録材Ｐ上に担持した未定着のトナーＫを挿通して、記録材Ｐ上にトナーＫを定着させる。つまり、未定着のトナーＫを担持した記録材Ｐを定着ニップ部Ｎで狭持して加熱することで定着する。

次に、加熱ユニット１７０ａの構成について説明する。まず、加熱ユニット１７０ａの主要な構成の概略について説明する。加熱ユニット１７０ａは、『発熱体』であるハロゲンヒータ１１３、１１４を有する。また、加熱ユニット１７０ａは、ハロゲンヒータ１１３が内部に含まれる第１加熱ローラ１０３と、ハロゲンヒータ１１４が内部に含まれる第２加熱ローラ１０４と、を備える。さらに、加熱ユニット１７０ａは、ハロゲンヒータ１１３、１１４から伝熱されて定着ローラ１０１に接触することでニップ部を形成しつつ定着ローラ１０１を外部から加熱可能な外部加熱ベルト１０５を有する。外部加熱ベルト１０５は、第１加熱ローラ１０３及び第２加熱ローラ１０４に巻回されており、第１加熱ローラ１０３及び第２加熱ローラ１０４の熱は外部加熱ベルト１０５に供給される。

図２に示されるように、定着ローラ１０１の外周面に外部加熱ベルト１０５が配置されている。そして、外部加熱ベルト１０５を張架する第１加熱ローラ１０３及び第２加熱ローラ１０４が定着ローラ１０１に所定の圧力で押圧されることで、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１と当接ニップ部Ｎｅを形成している。また、外部加熱ベルト１０５は定着ローラ１０１に対して当接及び退避可能に構成されている。外部加熱ベルト１０５は、矢印Ｆの方向に所定の速度、例えば５００ｍｍ／ｓｅｃの周速で、定着ローラ１０１に従動しながら回転するようになっている。つまり、外部加熱ベルト１０５は、定着ローラ１０１の外面に接触しながら定着ローラ１０１を加熱する。

なお、外部加熱ベルト１０５を張架する第１加熱ローラ１０３は、定着ローラ１０１の回転方向の下流側に配置される支持ローラである。第１加熱ローラ１０３は、外径３０ｍｍ、厚み３ｍｍ、長さ３５０ｍｍの円筒状で金属製（本実施例では、アルミニウム製）の芯金を備える。芯金上には、外部加熱ベルト１０５の内面との摩耗を防止するために、耐熱性の摺動層としてのフッ素系樹脂（本実施例では、ＰＦＡチューブ）が２０μｍの厚さで被覆されている。第１加熱ローラ１０３の芯金の内部には、『発熱体』である『第１発熱体』として、例えば定格電力１０００Ｗのハロゲンヒータ１１３が配置されて、外部加熱ベルト１０５の表面温度が所定の温度となるように内部から加熱されている。外部加熱ベルト１０５の表面温度は、温度検知手段として、第１加熱ローラ１０３と外部加熱ベルト１０５の第１接触領域Ｄ１に接触するサーミスタ１２３によって検出される。そして、検出された温度に基づいて、ヒータ制御器１５０はハロゲンヒータ１１３をＯＮ／ＯＦＦし、所定の目標温度、例えば２２０℃によって制御（温度調節）する。

外部加熱ベルト１０５を張架する第２加熱ローラ１０４は、第１加熱ローラ１０３とほぼ同様の構成で、定着ローラ１０１の回転方向の上流側に配置される。第２加熱ローラ１０４も外部加熱ベルト１０５の内面に接触して、外部加熱ベルト１０５を加熱する。したがって、第２加熱ローラ１０４は第１加熱ローラ１０３によって加熱された外部加熱ベルト１０５の領域を加熱する。第２加熱ローラ１０４は、外径３０ｍｍ、厚み３ｍｍ、長さ３５０ｍｍの円筒状で金属製（本実施例では、アルミニウム製）の芯金を備える。芯金上には、外部加熱ベルト１０５の内面との摩耗を防止するために、耐熱性の摺動層としてのフッ素系樹脂（本実施例では、ＰＦＡチューブ）が２０μｍの厚さで被覆されている。第２加熱ローラ１０４の芯金の内部には、『発熱体』である『第２発熱体』として、例えば定格電力１０００Ｗのハロゲンヒータ１１４が配置されて、外部加熱ベルト１０５の表面温度が所定の温度となるように内部から加熱されている。

外部加熱ベルト１０５は、外形６０ｍｍ、厚み５０μｍ、長さ３５０ｍｍの金属製の基材を備える。基材上には、トナーとの付着を防止するために、耐熱性の摺動層としてのフッ素系樹脂（本実施例では、ＰＦＡチューブ）が２０μｍの厚さで被覆されている。外部加熱ベルト１０５の表面温度は、温度検知手段として、第２加熱ローラ１０４と外部加熱ベルト１０５の第２接触領域Ｄ２に接触するサーミスタ１２４によって検出される。そして、検出された温度に基づいて、ヒータ制御器１５０はハロゲンヒータ１１４をＯＮ／ＯＦＦし、所定の目標温度、例えば２２０℃によって制御（温度調節）する。ここで、外部加熱ベルト１０５の目標温度を定着ローラ１０１の目標温度よりも高く設定しているのは、以下の理由による。すなわち、外部加熱ベルト１０５の温度が定着ローラ１０１の温度よりも高温に保たれていた方が、定着ローラ１０１の表面温度の記録材Ｐによる降下に対してレスポンス（熱の感応精度）良く外部加熱ベルト１０５から定着ローラ１０１に熱が供給されるためである。

図３（ａ）は、加熱及び解除機構１７０の構成を示す拡大断面図であり、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１から離間した状態を示している。図３（ａ）に示されように、加熱及び解除機構１７０は、定着ローラ１０１及び外部加熱ベルト１０５の間を離間及び接触させる『離接手段』である離接ユニット１７０ｂを備える。離接ユニット１７０ｂは、定着ローラ１０１に対して加圧しながら接触するので『加圧手段』や『接触手段』として機能し、定着ローラ１０１から加圧を解除しながら離間するので『加圧解除手段』や『離間手段』として機能する。第１加熱ローラ１０３及び第２加熱ローラ１０４は、その長手方向の両端部側をそれぞれ図示しない断熱ブッシュとベアリングとを介して支持フレーム３０に回転自在に支持されている。ここで、断熱ブッシュのツバは、第１加熱ローラ１０３及び第２加熱ローラ１０４の外径より大きく形成されており、外部加熱ベルト１０５のローラ長手方向への移動規制部材を兼ねている。

離接ユニット１７０ｂは、後述していくが、支持フレーム３０、アーム３２、加熱加圧ばね３５、ばね３３、圧解除アーム３６等を備える。支持フレーム３０は、図３（ａ）中の表面側と裏面側の両端部で支持軸３１によりアーム３２に回動自在に支持されている。支持フレーム３０は、ばね３３により支持軸３１を中心に矢印ａの方向に回動するように付勢されている。第１加熱ローラ１０３及び第２加熱ローラ１０４が定着ローラ１０１から離間している図３（ａ）の状態では、支持フレーム３０に設けた突き当て部３０ａがアーム３２に突き当たるようになっている。

アーム３２は、図示しない定着装置フレームに対して支持軸３４を中心に回動自在に設けられている。そして、アーム３２の自由端側には、アーム３２を下方へと付勢する加熱加圧ばね３５が設けられている。そのため、アーム３２は、支持軸３４を中心に矢印ｂの方向に回動するように付勢されている。

アーム３２の自由端部の下方には、『離接手段』の一部である圧解除アーム３６が回動軸３６ａを中心として回動自在に設けられている。圧解除アーム３６は、定着ローラ１０１から外部加熱ベルト１０５を離間可能であると共に、定着ローラ１０１に外部加熱ベルト１０５を接触可能である。圧解除アーム３６の先端が上方を向いているときには、アーム３２の自由端部には圧解除アーム３６の先端が当接している。

次に、図３（ａ）に示されるように、加熱及び解除機構１７０は、『形状保持手段』である『ベルト支持部材』としてのベルト保持ころ５５を備える。すなわち、外部加熱ベルト１０５の下方には、『形状保持手段』であるベルト保持ころ５５が配置されている。『形状保持手段』であるベルト保持ころ５５は、離接ユニット１７０ｂの駆動によって定着ローラ１０１から外部加熱ベルト１０５が離間したときに、以下のように作用する。すなわち、ベルト保持ころ５５は、外部加熱ベルト１０５の形状が『ニップ部の形状』である当接ニップ部Ｎｅの形状を保持するように加熱ユニット１７０ａを支持する。詳しくは、ベルト保持ころ５５は、外部加熱ベルト１０５の部位のうちの定着ローラ１０１と対向する対向部位を、当接ニップ部Ｎｅの形状を維持するように外部加熱ベルト１０５の形状を保持する。ベルト保持ころ５５は、外部加熱ベルト１０５に対して定着ローラ１０１の側から当接しながら外部加熱ベルト１０５を下方から支持する部材である。ベルト保持ころ５５は、外部加熱ベルト１０５と当接するころ形状の部材である。

外部加熱ベルト１０５は、定着ローラ１０１から離間しているときに、第１加熱ローラ１０３、第２加熱ローラ１０４、支持フレーム３０に設けられたベルト保持ころ５５によって張架されている。ベルト保持ころ５５で外部加熱ベルト１０５を張架することによって外部加熱ベルト１０５の形状は当接ニップ部Ｎｅの形状を維持することが可能となっている。

なお、支持フレーム３０にはころ軸５６が取り付けられており、ころ軸５６を中心にベルト保持ころ５５が回動自在になっている。また、ベルト保持ころ５５は、外部加熱ベルト１０５のベルト長手方向の両端部を保持している。外部加熱ベルト１０５の形状が当接ニップ部Ｎｅの形状で維持されるために、定着ローラ１０１に対する外部加熱ベルト１０５の退避量が小さく設定可能となっている。

図３（ｂ）は、加熱及び解除機構１７０の構成を示す拡大斜視図であり、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１から離間した状態を示している。図３（ｂ）に示されるように、互いに平行に配置される第１加熱ローラ１０３と第２加熱ローラ１０４に外部加熱ベルト１０５が懸架され、この外部加熱ベルト１０５の外側で第１加熱ローラ１０３及び第２加熱ローラ１０４の間にベルト保持ころ５５が配置される。ベルト保持ころ５５は、外部加熱ベルト１０５のベルト幅方向の端部を保持する。外部加熱ベルト１０５の下方には定着ローラ１０１が配置されて、外部加熱ベルト１０５及び定着ローラ１０１は接触及び離間を自在に行えるようにしなければならない。そのために、ベルト保持ころ５５の位置は、そのような接触及び離間の邪魔にならないように、外部加熱ベルト１０５の幅方向の全てに亘って配置されてはいない。

前述のように、ベルト保持ころ５５が外部加熱ベルト１０５を支持することで、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１から確実に離間され、外部加熱ベルト１０５から定着ローラ１０１への直接的な伝熱は遮断される。なお、第１加熱ローラ１０３は、長手方向の両端部に寄り規制板１５３といった外部加熱ベルト１０５の回転位置を規制する部材を有する。また、第２加熱ローラ１０４は、長手方向の両端部に寄り規制板１５４といった外部加熱ベルト１０５の回転位置を規制する部材を有する。

図４（ａ）は、加熱及び解除機構１７０の構成を示す拡大断面図であり、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１に接触した状態を示している。図４（ａ）に示されるように、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１に対し当接した状態では、加熱加圧ばね３５とばね３３により外部加熱ベルト１０５は第１加熱ローラ１０３及び第２加熱ローラ１０４によって定着ローラ１０１に加圧される構成になっている。第１加熱ローラ１０３及び第２加熱ローラ１０４は、定着ローラ１０１に対して総圧力約９８Ｎ（約１０ｋｇ）で圧接されており、定着ローラ１０１の回転に対して外部加熱ベルト１０５は従動しながら回転する。そして、外部加熱ベルト１０５と定着ローラ１０１との当接ニップ部Ｎｅ（接触長さ）がとれるようになっている。なお、離接ユニット１７０ｂの駆動によって定着ローラ１０１に外部加熱ベルト１０５が接触（当接）したときに、『形状保持手段』であるベルト保持ころ５５は、支持フレーム３０の動作によって外部加熱ベルト１０５から離間している。

図４（ｂ）は、加熱及び解除機構１７０の構成を示す拡大斜視図であり、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１に接触した状態を示している。図４（ｂ）に示されるように、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１へと下ろされた状態では、外部加熱ベルト１０５の下側は定着ローラ１０１で押し上げられることから、凹むこととなる。そうなると、外部保持ころ５５は外部加熱ベルトから離間した状態となる。

以上の図３（ａ）及び図４（ａ）を参照して述べた構成は、以下のように簡単に言える。図４（ａ）に示されるように、圧解除アーム３６がアーム３２から離間している場合には、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１を加圧する。支持フレーム３０に対するベルト保持ころ５５の位置は変化しないので、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１の上に乗ることによって、ベルト保持ころ５５は外部加熱ベルト１０５から離間することになる。

また、図３（ａ）に示されるように、圧解除アーム３６がアーム３２を上方に押し上げている場合には、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１から離間する。前述のごとく支持フレーム３０に対するベルト保持ころ５５の位置は変化しないので、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１から離間することによって、ベルト保持ころ５５の上に外部加熱ベルト１０５が乗ることになる。

圧解除アーム３６は、『制御装置』であるコントローラ２００で制御される『駆動器』であるモータＭにより回動される。モータＭは、公知の技術であるバネクラッチ、モータ等を利用して構成される。モータＭの駆動力で圧解除アーム３６が回転しベルト保持ころ５５が移動することから、離接ユニット１７０ｂの圧解除アーム３６、並びに、ベルト保持ころ５５は、同一の『駆動器』である『回動手段（回動装置）』としてのモータＭの駆動力で駆動するといえる。

次に、外部加熱ベルト１０５が離間状態から加圧状態になるまでの動作を、図３（ａ）及び図４（ａ）を用いて説明する。図３（ａ）は、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１から離間している状態、即ち、スタンバイ状態（画像形成の待機時）を示している。この状態から、画像形成装置５００へ画像形成開始信号が入力される。画像形成開始信号の入力には、画像形成装置を複写機として使用する場合は液晶等の操作部よりスタートボタンが押されることによる信号の入力がある。または、画像形成装置５００がパーソナルコンピュータ等の外部機器とネットワーク接続されたプリンタとして使用される場合は、外部機器からの印刷命令による信号の入力でも良い。このような信号が入力されると、画像形成装置５００の内部の各種画像形成機器の画像形成準備動作が開始され、定着装置１００の定着準備動作も開始される。

そして、定着準備動作が開始され、定着ローラ１０１、加圧ローラ１０２、第１加熱ローラ１０３、第２加熱ローラ１０４の温度が定着を開始するに足りる温度に達すると、定着動作が開始される。なお、本実施例では、第４画像形成部Ｕｄの感光体ドラム１ｄへの画像露光開始タイミングを基に定着動作を開始するように構成されている。詳細には、第４画像形成部Ｕｄの感光体ドラム１ｄへの露光開始タイミングから所定時間経過した後、着脱機構の動作を開始させるように制御している。

また、中間転写ベルト１３０の２次転写部への記録材Ｐの搬送タイミング、即ち、レジストローラ１２の搬送開始タイミングもこの画像露光開始タイミングを基に行われるように構成されている。圧解除アーム３６を矢印ｃの方向に回動させ、アーム３２が矢印ｂの方向に回動し、支持フレーム３０、即ち外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１の方向に移動を開始する。

そして、先ず第２加熱ローラ１０４が定着ローラ１０１に当接し 更に圧解除アーム３６が矢印ｃの方向に回動すると、支持フレーム３０が支持軸３１を中心に矢印ａの逆方向に回動する。そして、第１加熱ローラ１０３も定着ローラ１０１に加圧当接した状態になり、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１に加圧当接されるようになり加圧動作が終了する。この図４（ａ）の状態において、第１加熱ローラ１０３、１０４は加熱加圧ばね３５とばね３３により定着ローラ１０１に加圧される。

コントローラ２００は、定着動作開始時に、モータＭにより圧解除アーム３６を矢印ｃの方向に回動させて図３（ａ）から図４（ａ）への動作を実行させる。また、コントローラ２００は、定着動作終了時には、モータＭにより圧解除アーム３６を矢印ｃの方向とは逆方向に回動させて、図４（ａ）から図３（ａ）への動作を実行させる。そして、初めの図３（ａ）の状態、すなわち、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１から離間している状態に戻し、つぎの定着動作開始時までその状態を保持させる。

スタンバイ時では、定着ローラ１０１の弾性層１０１ｂ及び加圧ローラ１０２の弾性層１０２ｂの変形又は歪防止のため、加圧ローラ１０２、第１加熱ローラ１０３、第２加熱ローラ１０４は、定着ローラ１０１から離間される。スタンバイ中に各ローラが離間せずに圧着したままの構成の場合、定着ニップ部Ｎ、当接ニップ部Ｎｅでの弾性層の変形又は歪がプリント中にも残存して、画像上に、横スジや光沢スジ（ムラ）等が発生して画像品質が低下してしまう。そのため、スタンバイ中に各ローラを離間する。

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、厚い記録材Ｐが定着ニップを通過する前後の定着ローラ１０１の表面温度の推移を示すグラフである。図５（ａ）は、外部加熱ベルト１０５が無い場合の定着ローラ１０１の表面温度の推移を示しており、図５（ｂ）は、外部加熱ベルト１０５が有る場合の定着ローラ１０１の表面温度の推移を示している。図５（ａ）及び図５（ｂ）において、横軸は時間（秒）であり、縦軸は定着ニップ部の温度（定着ニップ部Ｎでの定着ローラ１０１の表面温度）（℃）を示している。また、記録材Ｐの記録材搬送速度は５００ｍｍ／ｓｅｃ、記録材Ｐには２５０ｇ／ｍ^２のものが用いられ、これらの条件下で実験した。

図５（ａ）中で、時間Ａは、記録材Ｐが定着ニップ部Ｎに突入する時間である。時間Ｅは、定着ヒータの熱応答の開始時間である。図５（ａ）に示されるように、外部加熱ベルト１０５が無い場合には、記録材Ｐが定着ニップ部Ｎに突入（時間Ａ）すると、記録材Ｐに熱が奪われるため定着ローラ１０１の表面温度が降下する（時間Ａ−時間Ｅ）。そして、定着ヒータの熱応答が始まると、定着ローラ１０１の表面温度が上昇して復帰する（時間Ｅ以後）。定着ローラ１０１の温度降下は約２０℃にもなり、グロス低下はもちろんのこと、低温オフセットが発生し定着不良になってしまう。

図５（ｂ）中で、時間Ｄは、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１に当接する時間である。時間Ｂは、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１に当接したポイント（箇所）が最初に定着ニップ部Ｎに到達する時間である。時間Ａは、記録材Ｐが定着ニップ部Ｎに突入する時間である。時間Ｃは、定着ヒータの熱応答の開始時間である。図５（ｂ）に示されるように、外部加熱ベルト１０５が有る場合に、まず、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１に当接する（時間Ｄ）。外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１に当接したポイントが定着ニップ部Ｎに到達する（時間Ｂ）。記録材Ｐが定着ニップ部Ｎに到達する以前に外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１に熱の供給を開始するために、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１に当接した箇所が定着ニップ部Ｎに最初に到達した時間Ｂから定着ローラ１０１が温度上昇を開始する。そして、定着ローラ１０１の温度は、記録材Ｐが定着ニップ部Ｎに到達する時間Ａまで上昇し続ける。この場合、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１に当接して定着ローラ１０１の定着ニップ部Ｎの温度が上昇する最中（時間Ｂ−時間Ａの間）に、コントローラ２００は、記録材Ｐの先端が定着ニップ部Ｎに到達するように記録材Ｐの搬送タイミングを制御する。

記録材Ｐが定着ニップ部Ｎに到達すると記録材Ｐから熱が奪われるため、定着ローラ１０１の温度低下が始まる（時間Ａ）。その後、定着ヒータの熱応答が始まると、定着ローラ１０１の表面温度は上昇して復帰する（時間Ｃ以後）。この場合に、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１に熱を供給することで、定着ローラ１０１の温度降下は約７℃に抑えられる。その結果、複数の記録材Ｐへ画像形成を高画像生産性を維持しつつ、定着ローラ１０１の温度降下は定着ローラ１０１の温度２００℃と比較して１０℃以下になり定着ローラ１０１の表面温度の変動を抑制することが可能になる。そして、グロス変化は約１５％に抑えられ、高画質で高生産性が可能となることが判明した。

図６は、定着装置９の定着ニップ部Ｎの温度変化に対応する記録材Ｐのグロス（光沢度）の変化（画像表面の粗さ）を示すグラフである。図６に示されるように、定着不良が発生しない状態においても、外部加熱ベルト１０５が無い場合（図５（ａ）参照）では、定着ニップ部Ｎの温度は２００℃から約２０℃低下することで、グロスは４０％から約１０％まで低下する。このようにグロス変動が大きい場合には、定着された記録材Ｐは高画質にはなり得ない。

これに対して、外部加熱ベルト１０５が有る場合（図５（ｂ）参照）では、元の定着ローラ１０１の定着ニップ部Ｎが２００℃から１９３℃へと低下するので、グロスは４０％から２５％まで低下する。グロス変動はレンジで１５％となっており、定着された記録材Ｐは高画質になり得る。従って、高画質画像を形成するためにはグロス変動がレンジで２０％以下となるようにするのが好ましい。

なお、画像形成速度（定着速度）は非常に高速度である。これに対して記録材Ｐやトナーによる定着ローラ１０１の温度低下を補うために外部加熱部材として外部加熱ベルト１０５が用いられることで、複数の記録材Ｐを連続して定着ニップ部Ｎに通紙して定着を施す連続画像形成ジョブに対応できる。

また、外部加熱ベルト１０５は、定着ローラ１０１の温度低下を補うためのものであるので、定着ローラ１０１の温調温度よりも高い温度に温調温度が設定されている。このような外部加熱ベルト１０５を定着ローラ１０１に当接してから記録材Ｐが定着ニップ部Ｎを通過するまでの時間が長過ぎると、定着ローラ１０１の表面温度が上昇し過ぎてしまい、定着不良の原因となってしまう。そこで、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１に当接してからの所定時間以内に、記録材Ｐの先端が定着ニップ部Ｎに突入開始するように制御する。ここにいう所定時間以内としては、例えば、外部加熱ベルト１０５で定着ローラ１０１における定着ニップ部Ｎの外面温度が温調温度（２００℃）よりも所定の温度（具体的には１０℃）上昇するまでの時間内が挙げられる。

この上昇温度１０℃は前述のグロスむらに対処する時間であるので、この数値に限定されなくても良く、装置個々に適正な数値に設定されても良い。同様に、下降温度１０℃は前述のグロスむらに対処する時間であるので、この数値に限定されなくても良く、装置個々に適正な数値に設定されても良い。

実施例１では、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１に対して当接及び退避する動作は、記録材Ｐが搬送されるタイミング（記録材Ｐが定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２との定着ニップ部Ｎに進入するタイミング）に対応して行われた。そのために、最下流の第４画像形成部（画像形成ステ−ション）Ｕｄの画像書き出しタイミング（感光体への露光開始タイミング）をトリガーにして（基準タイミングにして）、外部加熱ベルト１０５の定着ローラ１０１に対する当接開始タイミングの制御を行った。

また、複数の記録材Ｐへの連続画像形成ジョブの最後の記録材Ｐへの定着処理が終了すると、外部加熱ベルト１０５は、定着ローラ１０１から直ちに退避するように制御される。ここで、外部加熱ベルト１０５の温度が定着ローラ１０１の温度よりも高く設定されているために、定着処理の終了後に外部加熱ベルト１０５の離間が遅くなると定着ローラ１０１の温度が上昇し過ぎてしまうという不具合が懸念される。ところが、外部加熱ベルト１０５の離間動作が開始すると、『形状保持手段』であるベルト保持ころ５５があるために直ぐに定着ローラ１０１及び外部加熱ベルト１０５は離間するために、定着ローラ１０１の温度上昇は低く抑えられる。

また、定着装置１００は、外部加熱ベルト１０５を回転駆動させる『第１回転駆動手段』である第１モータＭ１と、定着ローラ１０１を回転駆動させる『第２回転駆動手段』である第２モータＭ２と、を備える。加えて、コントローラ２００は、離接ユニット１７０ｂが定着ローラ１０１に外部加熱ベルト１０５を接触させたときに、外部加熱ベルト１０５の周速度及び定着ローラ１０１の周速度が同一になるように第１モータＭ１及び第２モータＭ２の回転駆動を制御する。このために、例えば、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１から離間している状態で、不図示のモータで第１加熱ローラ１０３及び第２加熱ローラ１０４の少なくともいずれか一方を駆動して外部加熱ベルト１０５を定着ローラ１０１の表面速度で回転させる。そうすれば、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１へ当接する時に、外部加熱ベルト１０５と定着ローラ１０１との摺擦がなくなるために、外部加熱ベルト１０５と定着ローラ１０１との摺擦傷を更に低減することができる。

図７（ａ）は、実施例２に係る定着装置が備える加熱及び解除機構２７０の構成を示す断面図である。実施例２の加熱及び解除機構２７０の構成のうち実施例１の加熱及び解除機構１７０と同一の構成及び効果に関しては、同一の符号を用いて説明を適宜省略する。実施例２においても、実施例１と同様の画像形成装置に適用することができるため、画像形成装置の説明は省略する。実施例２の加熱及び解除機構２７０が実施例１の加熱及び解除機構１７０と異なる点は、以下の点である。

すなわち、『形状保持手段』である第１支持アーム５７及び第２支持アーム５８が、第１加熱ローラ１０３及び第２加熱ローラ１０４に対して定着ローラ１０１の側から当接しながら、第１加熱ローラ１０３及び第２加熱ローラ１０４の各々を支持する。つまり、第１支持アーム５７及び第２支持アーム５８は、『ローラ支持部材』として機能する点である。このときに、第１支持アーム５７及び第２支持アーム５８は、第１加熱ローラ１０３及び第２加熱ローラ１０４の間の距離が維持されるように外部加熱ベルト１０５を介して支持している。そして、第１支持アーム５７及び第２支持アーム５８が第１加熱ローラ１０３及び第２加熱ローラ１０４を支持することによって、ニップ形状を維持するように外部加熱ベルト１０５の形状を保持する点である。

このような構成とした趣旨は以下のようなものである。外部加熱ベルト１０５の応答性をより向上させようとすると、第１加熱ローラ１０３及び第２加熱ローラ１０４の熱を瞬時に定着ローラ１０１に伝える構成が要望されてくる。そのためには外部加熱ベルト１０５の厚さを薄くする必要が生じてくる。外部加熱ベルト１０５を薄くすると、実施例１のベルト保持ころ５５では、ベルト保持ころ５５はベルト長手方向の両端部のみしか保持していないため、外部加熱ベルト１０５が座屈してしまう。そして、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１から離間時に当接ニップ部Ｎｅの形状を維持することができなくなってしまう。実施例２は上記課題を解決することを目的としている。

加熱及び解除機構２７０では、第１加熱ローラ１０３及び第２加熱ローラ１０４はその両端部側をそれぞれ図示しない断熱ブッシュとベアリングとを介して支持フレーム３０に回転自由に軸受で支持されている。ここで、断熱ブッシュのツバは第１加熱ローラ１０３及び第２加熱ローラ１０４の外径より大きくなっており、外部加熱ベルト１０５のローラ長手方向への移動規制部材を兼ねている。支持フレーム３０は手前側と奥側の両端部を支持軸３１によりアーム３２に回動自在に支持されている。また、支持フレーム３０はばね３３により支持軸３１を中心に矢印ａの方向に回動するように付勢されており、第１加熱ローラ１０３及び第２加熱ローラ１０４が定着ローラ１０１から離間している。図７（ａ）の状態では、支持フレーム３０に設けた突き当て部３０ａがアーム３２に突き当たるようになっている。アーム３２は図示しない定着装置フレームに対し、支持軸３４を中心に回動自在になっている。そしてアーム３２の自由端側には加熱加圧ばね３５が設けてあり、支持軸３４を中心に矢印ｂの方向に回動するように付勢されている。

図７（ａ）に示されるように、定着装置は、記録材Ｐにトナー像を定着させる『定着部材』である定着ローラ１０１と、定着ローラ１０１とニップ部を形成して記録材Ｐを加圧する『加圧部材』である加圧ローラ１０２と、を備える。また、定着装置は、定着ローラ１０１の上方に、『外部加熱手段』である加熱ユニット１７０ａと、『離接手段』である離接ユニット１７０ｂと、『形状保持手段』である第１支持アーム５７及び第２支持アーム５８と、を備える。

『外部加熱手段』である加熱ユニット１７０ａは、外部加熱ベルト１０５と、外部加熱ベルト１０５が懸架される『２本のローラ』である第１加熱ローラ１０３及び第２加熱ローラ１０４と、を備える。『離接手段』である離接ユニット１７０ｂは、後述していくが、支持フレーム３０、アーム３２、加熱加圧ばね３５、ばね３３、圧解除アーム３６等を備える。

『形状保持手段』である第１支持アーム５７及び第２支持アーム５８は、第１加熱ローラ１０３及び第２加熱ローラ１０４に対して定着ローラ１０１の側から当接しながら、第１加熱ローラ１０３及び第２加熱ローラ１０４の各々を支持する。このときに、第１支持アーム５７及び第２支持アーム５８は、第１加熱ローラ１０３及び第２加熱ローラ１０４の間の距離が維持されるように外部加熱ベルト１０５を介して支持している。そして、第１支持アーム５７及び第２支持アーム５８が第１加熱ローラ１０３及び第２加熱ローラ１０４を支持することによって、ニップ形状を維持するように外部加熱ベルト１０５の形状を保持するようになっている。離接ユニット１７０ｂの駆動によって定着ローラ１０１に外部加熱ベルト１０５が接触（当接）したときに、『形状保持手段』である第１支持アーム５７及び第２支持アーム５８は、外部加熱ベルト１０５から離間している。なお、外部加熱ベルト１０５には、長手方向の両端部に寄り規制板といった回転位置を規制する部材が取り付けられ、この寄り規制板に対向する位置に第１支持アーム５８及び第２支持アーム５８が配置される構成であれば良い。

第１支持アーム５７は、第１加熱ローラ１０３を支持する支持部５７ｂと、加圧バネ５９で加圧される被加圧部５７ｃと、支持部５７ｂ及び被加圧部５７ｃが軸支される軸５７ａと、を有する。第２支持アーム５８は、第１加熱ローラ１０４を支持する支持部５８ｂと、加圧バネ６０で加圧される被加圧部５８ｃと、支持部５８ｂ及び被加圧部５８ｃが軸支される軸５８ａと、を有する。

外部加熱ベルト１０５は、離間時に加熱ローラ１０３と支持フレーム３０に設けた第１支持アーム５７で外部加熱ベルト１０５を挟み込む。そして、加熱ローラ１０４と支持フレーム３０に設けた第２支持アーム５８とによって外部加熱ベルト１０５を挟み込み込むことにより張架されている。外部加熱ベルト１０５と定着ローラ１０１とが離間している時に、第１加熱ローラ１０３及び第２加熱ローラ１０４と、支持フレーム３０に設けた第１支持アーム５７及び第２支持アーム５８によって、外部加熱ベルト１０５を挟み込まれる。このことにより、離間状態で外部加熱ベルト１０５の形状は当接ニップ部Ｎｅの形状を維持することが可能となっている。なお、第１及び第２支持アーム５７、５８は、支持フレーム３０に対して軸５７ａ、５８ａを中心に回動自在になっており、加圧ばね５９、６０によって外部加熱ベルト１０５を押圧している。

第１支持アーム５７の支持部５７ｂは、第１加熱ローラ１０３に当接する板状の部材である。第１支持アーム５７は、支持部５７ｂの板面の表面に『柔軟性部材』であるパット６１ａを有する。第２支持アーム５８の支持部５８ｂは、第２加熱ローラ１０４に当接する板状の部材である。第２支持アーム５８は、支持部５８ｂの板面の表面に『柔軟性部材』であるパット６１ｂを有する。これは、第１及び第２支持アーム５７、５８によって外部加熱ベルト１０５を傷つけないようにするためである。パット６１ａ、６１ｂは、第１及び第２支持アーム５７、５８の外部加熱ベルト１０５との当接部に設けられている。パット６１ａ、６１ｂは耐熱性のあるアラミド繊維でできた不織布でできている。また、パット６１ａ、６１ｂはベルト長手方向全域を押圧している。上記構成により、腰の無いベルト、例えば樹脂（ポリイミド）でできた薄い（３０μｍ）ベルトを用いた構成においても外部加熱ベルト１０５が離間時に定着ローラ１０１とのニップ形状を維持して離間可能となる。そして外部加熱ベルト１０５の形状を当接ニップ部Ｎｅの形状を維持することが可能となったため、定着ローラ１０１に対する外部加熱ベルト１０５の退避量を小さく設定可能となっている。

図７（ｂ）は、加熱及び解除機構２７０の構成を示す斜視図である。図７（ｂ）に示されるように、第１支持アーム５７は、外部加熱ベルト１０５のベルト幅方向に沿って延びている。特に、第１支持アーム５７の支持部５７ｂは、外部加熱ベルト１０５のベルト幅方向に沿って延びている。また、第１支持アーム５７は、第１加熱ローラ１０３の斜め下方に配置され、かつ、第１加熱ローラ１０３及び定着ローラ１０１の間を回避した位置に配置される。第１支持アーム５７が外部加熱ベルト１０５のベルト幅方向の寸法の全てに亘って平行となるように配置されるのは、以下のことも理由の１つとして挙げられる。すなわち、第１支持アーム５７が第１加熱ローラ１０３の斜め下方に配置されることから、第１支持アーム５７及び定着ローラ１０１の接触及び離間の邪魔にならないためということである。

また、同様に、第２支持アーム５８は、外部加熱ベルト１０５のベルト幅方向に沿って延びている。特に、第２支持アーム５８の支持部５８ｂは、外部加熱ベルト１０５のベルト幅方向に沿って延びている。また、第２支持アーム５８は、第２加熱ローラ１０４の斜め下方に配置され、かつ、第２加熱ローラ１０４及び定着ローラ１０１の間を回避した位置に配置される。第２支持アーム５８が外部加熱ベルト１０５のベルト幅方向の寸法の全てに亘って平行となるように配置されるのは、以下のことも理由の１つとして挙げられる。すなわち、第２支持アーム５８が第２加熱ローラ１０４の斜め下方に配置されることから、第２支持アーム５８及び定着ローラ１０１の接触及び離間の邪魔にならないためということである。

図８は、加熱及び解除機構２７０の構成を示す断面図である。外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１に対し当接した図８の状態において、加熱加圧ばね３５とばね３３により外部加熱ベルト１０５は第１加熱ローラ１０３及び第２加熱ローラ１０４を介して定着ローラ１０１に加圧される構成になっている。第１加熱ローラ１０３及び第２加熱ローラ１０４は定着ローラ１０１に対して、総圧力約９８Ｎ（約１０ｋｇ）で圧接されており、定着ローラ１０１の回転に対して外部加熱ベルト１０５は従動して回転する。そして、外部加熱ベルト１０５と定着ローラ１０１との当接ニップ部Ｎｅ（接触長さ）が取れるようになっている。

ここで、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１に対し当接した図８の状態では、定着フレームに設けたストッパ６２、６３により、支持アーム５７、５８は加圧ばね５８、５９の付勢力に反して軸５７ａ、５８ａを中心にｄ、ｅ方向に回動する。支持アーム５７、５８が回動することにより支持アーム５７、５８に設けたパット６１ａ、６１ｂは外部加熱ベルト１０５から離間し、外部加熱ベルト１０５は定着ローラ１０１に対して従動回転可能となる。

以上説明したように、外部加熱ベルト１０５の応答性をより向上させようとした場合においても、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１から離間時に当接ニップ部Ｎｅの形状を維持することが可能となり実施例１と同様な効果が得られることが可能となる。

なお、離接ユニット１７０ｂの圧解除アーム３６、並びに、第１支持アーム５７及び第２支持アーム５８は、同一の『駆動器』である『回動手段（回動装置）』としてのモータＭの駆動力で駆動する。

以上、実施例１及び２の定着装置によれば、形状保持手段は、離接ユニット１７０ｂの駆動で定着ローラ１０１から外部加熱ベルト１０５が離間したときに、外部加熱ベルト１０５の形状が当接ニップ部Ｎｅの形状を保持するように加熱ユニット１７０ａを支持する。したがって、離接ユニット１７０ｂが定着ローラ１０１に外部加熱ベルト１０５を接触させる場合に、外部加熱ベルト１０５の全体が、略同時に定着ローラ１０１に接触することができる。そのために、外部加熱ベルト１０５及び定着ローラ１０１が摺擦する現象が抑制される。その結果、摺擦傷による画像不良が低減されて、外部加熱ベルト１０５及び定着ローラ１０１の耐久寿命が延びる。

また、外部加熱ベルト１０５がニップ形状を維持することから、外部加熱ベルト１０５がニップ形状を維持しない場合に比べて、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１に対して直ちに離接可能となる。したがって、定着ローラ１０１の温度が容易に調節される。その結果、正確にグロスが調節される。

さらに、特にジョブ後にラスト（最後）の記録材Ｐが定着ローラ１０１を通過すると、直ちに外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１から離間可能となる。したがって、定着ローラ１０１の過度な温度変化が抑制可能となる。そのために、ジョブ後直ちに所定の温度に定着ローラ１０１がスタンバイ可能となる。その結果、次のジョブが早く受付可能となる。

また、外部加熱ベルト１０５が、ニップ形状を維持した状態で離接する。したがって、外部加熱ベルト１０５が離接するための空間の省スペース化が実現される。また、外部加熱ベルト１０５の移動距離の短距離化が実現される。その結果、離接ユニット１７０ｂの構成の簡略化が実現される。

実施例１の定着装置では、ベルト保持ころ５５が外部加熱ベルト１０５に対して定着ローラ１０１の側から当接しながら外部加熱ベルト１０５を支持する。したがって、外部加熱ベルト１０５は定着ローラ１０１の形状に対応したニップ形状を維持する。その結果、ニップ形状を維持するための構成の簡略化が実現される。

実施例１の定着装置では、ベルト保持ころ５５は、外部加熱ベルト１０５と当接するころ形状の部材である。その結果、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１に接触する場合に、摺擦によるダメージが低減可能となり、ベルト保持ころ５５によって外部加熱ベルト１０５の劣化が抑制される。

実施例２の定着装置では、『形状保持手段』である第１支持アーム５７及び第２支持アーム５８は、第１加熱ローラ１０３及び第２加熱ローラ１０４に定着ローラ１０１の側から当接しながら、第１加熱ローラ１０３及び第２加熱ローラ１０４の各々を支持する。すなわち、第１支持アーム５７及び第２支持アーム５８は、『ローラ支持部材』として機能する。このときに、第１支持アーム５７及び第２支持アーム５８は、第１加熱ローラ１０３及び第２加熱ローラ１０４の間の距離が維持されるように外部加熱ベルト１０５を介して支持している。したがって、外部加熱ベルト１０５は定着ローラ１０１の形状に対応したニップ形状を維持する。その結果、外部加熱ベルト１０５が、腰の無いベルト例えば樹脂製の薄いベルトであった場合でも、外部加熱ベルト１０５は定着ローラ１０１とのニップ形状を維持しながら離間され、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１に接触するようなことは防止される。

実施例２の定着装置では、第１支持アーム５７及び第２支持アーム５８の各々は、第１加熱ローラ１０３及び第２加熱ローラ１０４の各々に当接する板状の部材である。その結果、外部加熱ベルト１０５が２箇所で支持されることになるから、外部加熱ベルト１０５の支持が安定する。

実施例２の定着装置では、第１支持アーム５７及び第２支持アーム５８の各々は、板面の表面にパット６１ａ、６１ｂを有する。その結果、外部加熱ベルト１０５及び定着ローラ１０１が離接される場合に、外部加熱ベルト１０５及びベルト保持ころ５５の摺擦による摺擦傷の発生が抑制される。

実施例１及び２の定着装置では、離接ユニット１７０ｂが定着ローラ１０１に外部加熱ベルト１０５を接触させたときには、『形状保持手段』が外部加熱ベルト１０５から離間している。したがって、定着ローラ１０１が定着動作をする間には、外部加熱ベルト１０５が『形状保持手段』に対して摺擦する現象が低減される。その結果、ベルト保持ころ５５による外部加熱ベルト１０５の劣化が防止される。加えて、定着動作状態及びスタンバイ状態が確実に切り替えられる。

実施例１及び２の定着装置では、離接ユニット１７０ｂが定着ローラ１０１に外部加熱ベルト１０５を接触させたときに、外部加熱ベルト１０５の周速度及び定着ローラ１０１の周速度が同一になるように第１モータＭ１及び第２モータＭ２の回転駆動が制御される。したがって、外部加熱ベルト１０５及び定着ローラ１０１の摺擦が低減される。その結果、外部加熱ベルト１０５及び定着ローラ１０１の摺擦傷の発生が抑制される。

実施例１及び２の定着装置では、離接ユニット１７０ｂの圧解除アーム３６、並びに、ベルト保持ころ５５は、同一のモータＭの駆動力で駆動する。離接ユニット１７０ｂの圧解除アーム３６、並びに、第１支持アーム５７及び第２支持アーム５８は、同一のモータＭの駆動力で駆動する。その結果、モータＭの数が低減され、構成の単純化が実現される。

なお、前述の実施例の説明では、外部加熱部材としての外部加熱ベルト１０５を定着部材対としての定着ローラ１０１に対して当接及び退避可能に構成した場合について説明したが、この構成に限定されない。他の構成として、外部加熱ベルト１０５が定着部材対としての加圧ローラ１０２に対して当接及び退避可能に構成することでも良い。

また、定着部材対として定着ローラ１０１、加圧ローラ１０２からなる２本のローラ系で構成したが、ローラの他にベルト状のものを用いて構成しても良いことはいうまでもない。

５５ ベルト保持ころ（形状保持手段）
５７ 第１支持アーム（形状保持手段）
５８ 第２支持アーム（形状保持手段）
１００ 定着装置
１０１ 定着ローラ（定着部材）
１０２ 加圧ローラ（加圧部材）
１０５ 外部加熱ベルト（外部加熱手段）
１１３ ハロゲンヒータ（発熱体）
１１４ ハロゲンヒータ（発熱体）
１７０ａ 加熱ユニット
１７０ｂ 離接ユニット
２００ コントローラ

Claims (9)

1. 記録材にトナー像を定着させる定着部材と、
   前記定着部材とニップ部を形成して記録材を加圧する加圧部材と、
   発熱体を有すると共に前記発熱体から伝熱されて前記定着部材に接触することでニップ部を形成しつつ前記定着部材を外部から加熱可能な外部加熱ベルトを有する外部加熱手段と、
   前記定着部材及び前記外部加熱ベルトの間を離間及び接触させる離接手段と、
   前記離接手段の駆動によって前記定着部材から前記外部加熱ベルトが離間したときに、前記外部加熱ベルトの形状が前記ニップ部の形状を保持するように前記外部加熱手段を支持する形状保持手段と、
   前記離接手段の駆動を制御可能なコントローラと、
   を備えることを特徴とする定着装置。
2. 前記形状保持手段は、前記外部加熱ベルトに対して前記定着部材の側から当接しながら前記外部加熱ベルトを支持するベルト支持部材であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記ベルト支持部材は、前記外部加熱ベルトと当接するころ形状の部材であることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記外部加熱手段は、前記外部加熱ベルトが懸架される２本のローラを有し、
   前記形状保持手段は、前記２本のローラに対して前記定着部材の側から当接しながら前記２本のローラの間の距離が維持されるように前記外部加熱ベルトを介して前記２本のローラの各々を支持する２つのローラ支持部材であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
5. 前記２つのローラ支持部材の各々は、前記２本のローラの各々に当接する板状の部材であることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 前記２つのローラ支持部材の各々は、板面の表面に柔軟性部材を有することを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
7. 前記形状保持手段は、前記離接手段が前記定着部材に前記外部加熱ベルトを接触させたときに、前記外部加熱ベルトから離間していることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の定着装置。
8. 前記外部加熱ベルトを回転駆動させる第１回転駆動手段と、
   前記定着部材を回転駆動させる第２回転駆動手段と、を備え、
   前記コントローラは、前記離接手段が前記定着部材に前記外部加熱ベルトを接触させたときに、前記外部加熱ベルトの周速度及び前記定着部材の周速度が同一になるように前記第１回転駆動手段及び前記第２回転駆動手段の回転駆動を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の定着装置。
9. 前記離接手段及び前記形状保持手段は同一の駆動器の駆動力で駆動することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の定着装置。

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