JP4658712B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関するものである。

従来、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置、複合機等の画像形成装置、例えば、電子写真式のプリンタにおいては、用紙に転写されたトナー像を定着させるために熱ローラ式の定着装置が配設されるようになっていて、該定着装置は、定着部材としての定着ローラ及び加圧ローラを備え、前記用紙が、定着ローラと加圧ローラとの間に形成されるニップ部を通過する間に、前記トナー像が用紙に定着させられる。

これに対して、エンドレスのベルト（以下「定着ベルト」という。）を使用して定着を行うようにしたベルト式の定着装置においては、加熱ローラと定着部材としての定着ローラとの間に定着ベルトが張設され、該定着ベルトを挟んで前記定着ローラに加圧ローラを押圧されるようになっている。

前記ベルト式の定着装置は、熱ローラ式の定着装置と比べて省電力化することができ、待機状態から定着可能な状態にするのに必要な時間、すなわち、温度の立上り時間を短くすることができる。そして、定着時において用紙にトナー像を定着させるために必要となる熱量を与えるために、加熱ローラ及び加圧ローラ内にヒータが配設される（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−１９６６０４号公報

しかしながら、前記従来の定着装置においては、定着ローラと加圧ローラとの間にニップを形成するために、定着ローラは、一般に、熱容量の大きいシリコーンゴム等の材料によって形成される。したがって、連続通紙が行われると、定着ローラの熱が用紙に急激に逃げてしまう。

そこで、加熱制御によって定着ローラを加熱すると、熱容量が大きく、かつ、応答性が低い定着ローラの表面の温度はすぐに高くならず、しかも、一定時間が経過した後、定着ローラの表面の温度は急激に高くなり、定着不良が発生してしまう。

本発明は、前記従来の定着装置の問題点を解決して、定着部材の温度が急激に高くなるのを防止することができ、定着不良が発生するのを防止することができる定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

そのために、本発明の定着装置においては、定着部材と、該定着部材に押圧される加圧部材と、前記定着部材を主加熱する第１の加熱部材と、前記定着部材を補助加熱する第２の加熱部材と、前記加圧部材を加熱する第３の加熱部材と、前記定着部材の温度を検出する第１の温度検出部と、前記加圧部材の温度を検出する第２の温度検出部と、前記定着部材の温度に基づいて前記第１の加熱部材の通電を制御し、前記加圧部材の温度に基づいて前記第２、第３の加熱部材の通電を制御する通電制御処理手段とを有する。

そして、前記第１の加熱部材の定格出力をＰ₁ とし、第２の加熱部材の定格出力をＰ₂ とし、第３の加熱部材の定格出力をＰ₃ としたとき、前記定格出力Ｐ₁ 〜Ｐ₃ は、
Ｐ₁ ＞Ｐ₂ ≧Ｐ₃
にされる。

また、前記第２、第３の加熱部材は電圧印加装置に対して直列に接続される。

本発明によれば、定着装置においては、定着部材と、該定着部材に押圧される加圧部材と、前記定着部材を主加熱する第１の加熱部材と、前記定着部材を補助加熱する第２の加熱部材と、前記加圧部材を加熱する第３の加熱部材と、前記定着部材の温度を検出する第１の温度検出部と、前記加圧部材の温度を検出する第２の温度検出部と、前記定着部材の温度に基づいて前記第１の加熱部材の通電を制御し、前記加圧部材の温度に基づいて前記第２、第３の加熱部材の通電を制御する通電制御処理手段とを有する。

そして、前記第１の加熱部材の定格出力をＰ₁ とし、第２の加熱部材の定格出力をＰ₂ とし、第３の加熱部材の定格出力をＰ₃ としたとき、前記定格出力Ｐ₁ 〜Ｐ₃ は、
Ｐ₁ ＞Ｐ₂ ≧Ｐ₃
にされる。

また、前記第２、第３の加熱部材は電圧印加装置に対して直列に接続される。

この場合、定着部材に第１の加熱部材が配設されるので、定着部材の温度が急激に低くなるのを防止することができ、定着不良が発生するのを防止することができる。

また、第２、第３の加熱部材は、電圧印加装置に対して直列に接続されるので、第２、第３の加熱部材の線径を小さくすることなく、定格出力Ｐ₂ 、Ｐ₃ を小さくすることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、画像形成装置としてのカラーのプリンタにおいて、画像を形成して印刷を行う場合について説明する。

図２は本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの概略図である。

図に示されるように、プリンタ６０は、画像データに応じてシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色ごとに現像剤像としてのトナー像を形成する作像装置６１Ｃ、６１Ｍ、６１Ｙ、６１Ｂｋ、該各作像装置６１Ｃ、６１Ｍ、６１Ｙ、６１Ｂｋと対向させて配設され、各作像装置６１Ｃ、６１Ｍ、６１Ｙ、６１Ｂｋとの間に各色の転写領域を形成し、各色のトナー像を記録媒体としての用紙に転写するベルト式の転写装置６２、前記各転写領域に用紙を給紙するための第１の媒体供給部としての手差しトレイ６３、用紙の種類ごとに配設され、前記各転写領域に用紙を給紙するための第２の媒体供給部としての給紙カセット６４、前記手差しトレイ６３又は給紙カセット６４から給紙された用紙を、作像装置６１Ｃ、６１Ｍ、６１Ｙ、６１Ｂｋにおける画像の形成のタイミングに合わせて前記各転写領域に供給するレジストローラ７０、並びに前記各転写領域において転写された後のトナー像を定着させる定着装置１０を有する。

該定着装置１０は、加熱部としての、かつ、第１の回転体としての加熱ローラ１３、定着部としての、かつ、第２の回転体としての定着ローラ１４、前記加熱ローラ１３と定着ローラ１４との間に張設されたベルト部材としての定着ベルト１１、該定着ベルト１１を挟んで、定着ローラ１４に押圧される加圧部材としての、かつ、第３の回転体としての加圧ローラ１５、用紙を定着ベルト１１と加圧ローラ１５との間の定着領域としてのニップ部に向けて案内するガイド７１等を備える。前記加熱ローラ１３、定着ローラ１４及び定着ベルト１１によって定着部材が構成される。

なお、前記用紙には、一般にコピー等に使用される普通紙のほかに、ＯＨＰシート、カード、葉書、秤量約１００〔ｇ／ｍ² 〕相当以上の厚紙、封筒等を使用することができるだけでなく、熱容量の大きいいわゆる特殊シートを使用することもできる。

前記各作像装置６１Ｃ、６１Ｍ、６１Ｙ、６１Ｂｋは、いずれも同じ構造を有し、矢印Ａ方向に回転自在に配設された像担持体としての感光体ドラム６５、該感光体ドラム６５の回転方向に沿って順に配設された帯電装置としての帯電ローラ６７、現像器６６、クリーニング装置６８等から成り、前記帯電装置６７と現像器６６との間で、図示されない露光装置からの露光光６９を受けるようになっている。

前記転写装置６２は、第１、第２のローラ７２、７３、該第１、第２のローラ７２、７３間に張設され、矢印Ｂ方向に走行させられるエンドレスの転写媒体としての転写ベルト７４、該転写ベルト７４の内側において、各感光体ドラム６５と対向させて回転自在に配設された転写部材としての転写ローラ７５を備える。なお、前記像担持体として感光体ドラム６５が使用されるようになっているが、ベルト状の感光体を使用することができる。

次に、前記構成のプリンタ６０の動作について説明する。

まず、プリンタ６０の図示されない電源が投入され、オペレータが印刷を開始する操作を行うと、各感光体ドラム６５は矢印Ａ方向に回転させられ、該各感光体ドラム６５は、回転に伴って帯電ローラ６７によって帯電させられる。続いて、前記各感光体ドラム６５は、露光光６９を受け、表面に画像データに応じた静電潜像を形成する。そして、現像器６６によって感光体ドラム６５に現像剤としてのトナーが付着させられ、静電潜像が現像されてトナー像が形成される。

そして、前記転写ベルト７４が矢印Ｂ方向に走行させられるのに伴って、用紙にシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナー像が順に転写され、カラーのトナー像が形成される。続いて、前記用紙は、ガイド７１に受け渡され、該ガイド７１によって前記ニップ部に供給され、用紙上のカラーのトナー像は、加熱され、加圧されて用紙に定着させられる。また、転写後に感光体ドラム６５上に残留しているトナーは、クリーニング装置６８によって掻き取られて除去される。

なお、本実施の形態において、感光体ドラム６５上のトナー像を直接用紙に転写するようになっているが、一旦転写ベルト７４に転写した後に、用紙に転写することもできる。

次に、前記定着装置１０の構成について説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態における定着装置の側面図、図３は本発明の第１の実施の形態における定着装置の斜視図である。

図１に示されるように、定着装置１０は、加熱ローラ１３、定着ローラ１４、定着ベルト１１、加圧ローラ１５、ガイド７１等を備え、前記加熱ローラ１３内に第１の加熱部材としての、かつ、主加熱体としてのヒータ１６が、定着ローラ１４内に第２の加熱部材としての、かつ、定着部加熱体としてのヒータ１７が、加圧ローラ１５内に第３の加熱部材としての、かつ、加圧部材加熱体としてのヒータ１８が配設される。

前記ヒータ１６は加熱ローラ１３及び定着ベルト１１を加熱し、ヒータ１７は定着ローラ１４を、ヒータ１８は加圧ローラ１５をそれぞれ加熱する。この場合、ヒータ１６は、定着ベルト１１及び定着ローラ１４の温度の低下を防止するために配設され、定着ローラ１４を主として加熱、すなわち、主加熱し、ヒータ１７は、定着ローラ１４を補助的に加熱、すなわち、補助加熱する。

また、前記定着装置１０は、定着ベルト１１を介して加熱ローラ１３と接触又は近接させて配設され、前記定着ベルト１１の温度（厳密には加熱ローラ１３の温度）を表す第１の温度を検出する第１の温度検出部としてのサーミスタ１９、前記加圧ローラ１５と接触又は近接させて配設され、加圧ローラ１５の温度を表す第２の温度を検出する第２の温度検出部としてのサーミスタ２０を備える。そして、サーミスタ１９、２０によって検出された前記第１、第２の温度は制御部５３に送られる。

前記定着ベルト１１に適当な所定の張力を与えるために、加熱ローラ１３は、付勢部材としての図示されないばねによって定着ローラ１４から離れる方向に付勢される。該定着ローラ１４は、基体としての、薄肉の円筒状の芯金１４ａ、及び該芯金１４ａを被覆する耐熱性を有し、多孔質から成るシリコーンゴム製の弾性層１４ｂを備え、芯金１４ａの中心軸上にヒータ１７が配設される。

前記定着ローラ１４は、図示されないギヤを一体に備え、該ギヤがプリンタ６０の装置本体側に配設された図示されないユニット駆動ギヤと噛合させられる。そして、該ユニット駆動ギヤが回転させられることによって、定着ローラ１４が矢印ａ方向に回転させられ、定着ベルト１１が矢印ｂ方向に走行させられ、加熱ローラ１３が従動して矢印ｃ方向に回転させられる。

前記加圧ローラ１５は、定着ベルト１１の走行に伴って従動して矢印ｄ方向に回転させられ、付勢部材としての図示されないばねによって定着ローラ１４の方向に付勢され、定着ベルト１１を挟んで定着ローラ１４に押圧され、これにより、定着ローラ１４と加圧ローラ１５との間にニップ部Ｎが形成される。定着ベルト１１の走行方向におけるニップ部Ｎより上流側には前記ガイド７１が配設され、該ガイド７１は装置本体側から矢印ｅ方向に搬送される用紙Ｐをニップ部Ｎに案内する。

前記定着ベルト１１は、加熱ローラ１３によって片側ごとに、１〔ｋｇｆ〕以上、３〔ｋｇｆ〕以下の範囲の付勢力で張力を設定することが好ましい。本実施の形態においては、片側ごとに３〔ｋｇｆ〕の付勢力で張力を設定した。前記定着ベルト１１は、ニッケル製の厚さが１００〔μｍ〕の基体上に、厚さが２００〔μｍ〕のシリコーンゴム製の弾性層を形成し、さらに、離型層として厚さが３０〔μｍ〕のフッ素チューブを被覆することによって形成され、熱容量が小さく熱応答性が高くされる。なお、前記基体はポリイミド製でもよく、厚さは３０〔μｍ〕以上、１５０〔μｍ〕以下程度であればよい。また、弾性層は、シリコーンゴムを用いる場合は厚さを５０〔μｍ〕以上、３００〔μｍ〕以下程度の範囲であればよい。さらに、離型層の厚さは１０〔μｍ〕以上、１００〔μｍ〕以下程度であればよく、また、フッ素チューブの被覆に代えて、フッ素コーティングを施すことができる。

前記定着ベルト１１は、ホットオフセットを生じない程度に瞬時に加熱される必要があるが、他方では、ニップ部においてトナー像のトナーを十分に溶融させて定着させるのに必要な熱容量を有する必要がある。なお、前述された定着ベルト１１の材質及び厚さはこの条件を満たすものである。

前記加熱ローラ１３及び加圧ローラ１５は、前記定着ローラ１４と同様の薄肉の円筒状の芯金を備える。そして、前記加熱ローラ１３の芯金の外径は、２０〔ｍｍ〕以上、３０〔ｍｍ〕以下であり、芯金の厚さは、０．３〔ｍｍ〕以上、２．０〔ｍｍ〕以下であり、定着ローラ１４の芯金１４ａの外径は、２０〔ｍｍ〕以上、５０〔ｍｍ〕以下であり、芯金１４ａの厚さは、０．３〔ｍｍ〕以上、２．０〔ｍｍ〕以下であり、加圧ローラ１５の芯金１５ａの外径は、２０〔ｍｍ〕以上、５０〔ｍｍ〕以下であり、芯金１５ａの厚さは、０．３〔ｍｍ〕以上、２．０〔ｍｍ〕以下である。

本実施の形態において、加熱ローラ１３の芯金は、アルミニウム製であり、外径が３０〔ｍｍ〕に、厚さが１．５〔ｍｍ〕にされる。前記芯金の材質は、比熱が小さく、熱伝導率が大きいものが好ましい。アルミニウムのほかに、鉄、銅、ステンレス等の金属を使用することができる。前記ヒータ１７は、加熱ローラ１３を加熱するとともに、該加熱ローラ１３を介して定着ベルト１１を加熱し、ニップ部Ｎの温度を１５０〔℃〕にする。

また、前記定着ローラ１４の芯金１４ａは、鉄製であり、外径が２５〔ｍｍ〕に、厚さが１．５〔ｍｍ〕にされる。芯金１４ａの材質は、比熱が小さく、熱伝導率が大きいものが好ましく、鉄のほかに、銅、ステンレス等の金属を使用することができる。前記定着ローラ１４の弾性層１４ｂは、アスカーＣ硬度で、ゴム硬度が３０〔°〕にされるが、１０〔°〕以上、５０〔°〕以下の範囲で設定することができる。さらに、弾性層１４ｂの厚さは１〔ｍｍ〕以上、１０〔ｍｍ〕以下の範囲で設定することができ、本実施の形態においては、５〔ｍｍ〕にされる。したがって、定着ローラ１４の外径は３５〔ｍｍ〕になる。前記弾性層１４ｂは、硬度が比較的に小さく、かつ、厚いので、加圧ローラ１４の圧接力が小さくても十分なニップ幅を得ることができ、比較的低温で、かつ、低圧の条件下でも良好な定着性を得ることができる。

したがって、加熱ローラ１３の熱容量は定着ローラ１４の熱容量より大きくされる。

前記加圧ローラ１５は、前記芯金１５ａ、該芯金１５ａの表面に形成された弾性層１５ｂ、及び該弾性層１５ｂの表面に形成された図示されない離型層を備え、芯金１５ａは、鉄製であり、外径が３０〔ｍｍ〕にされ、厚さが１．０〔ｍｍ〕にされ、弾性層１５ｂは、シリコーンゴム製であり、厚さが２〔ｍｍ〕にされ、離型層として、厚さが３０〔μｍ〕のフッ素チューブが被覆され、熱容量が小さく熱応答性が高くされる。したがって、加圧ローラ１５の外径は約３４〔ｍｍ〕になる。前記芯金１５ａの材質は比熱が小さく、熱伝導率が大きいものが好ましく、この他にも鉄、銅、ステンレス等の金属を使用することができる。前記離型層の厚さは１０〔μｍ〕以上、１００〔μｍ〕以下程度であればよく、また、フッ素チューブの被覆に代えて、フッ素コーティングを施すことができる。なお、弾性層１５ｂは必ずしも必要ではないが、弾性層１５ｂの有無に関係なく、離型層を設けることが好ましい。

ところで、前記ヒータ１６は、第１の印加制御部としてのトライアック５２を介して、前記ヒータ１７、１８は、第２の印加制御部としてのトライアック５４を介して、それぞれ電圧印加装置としての電源５１に接続され、該電源５１は、１００〔Ｖ〕の電圧をヒータ１６〜１８に印加し、発熱させる。

この場合、前記各ヒータ１６〜１８の定格出力をＰ₁ 〜Ｐ₃ としたとき、定着装置１０において、定着性を高くしようとすると、定格出力Ｐ₁ に対して定格出力Ｐ₂ 、Ｐ₃ を小さくする必要があり、省電力設計を優先すると、定格出力Ｐ₃ を定格出力Ｐ₂ より更に小さくするのが好ましい。また、定着ベルト１１の走行速度を高くすると、用紙Ｐは断熱材として作用するので、加圧ローラ１５の熱を用紙Ｐの裏側から表側に供給するのは困難になり、定着ローラ１４の熱を用紙Ｐの表側に供給するようにしている。したがって、定格出力Ｐ₂ は定格出力Ｐ₃ 以上にされ、前記各定格出力Ｐ₁ 〜Ｐ₃ は、
Ｐ₁ ＞Ｐ₂ ≧Ｐ₃
にされる。

ところで、一般に、ヒータの出力を小さくしようとすると、ヒータの抵抗を大きくする必要があり、ヒータの線径が小さくなる。その場合、ヒータが、通電に伴って変形したり、自重で垂れ下がったりして、ガラス管に接触し、断線することがある。また、ヒータのオンデューティを小さくして出力を小さくすることも考えられるが、その場合、コイルの温度が低くなり、ヒータの寿命を短くしてしまう。また、電源５１の電圧を可変にし、低い電圧をヒータに印加することができるが、定着装置１０及び制御部５３が複雑化してしまう。

そこで、本実施の形態においては、ヒータ１７、１８を電源５１に対して直列に接続するとともに、定着装置１０の定格電圧が１００〔Ｖ〕であるときに、ヒータ１６の定格出力Ｐ₁ を６００〔Ｗ〕とし、ヒータ１７の定格電圧を６２．５〔Ｖ〕に、定格出力Ｐ₂ を２５０〔Ｗ〕とし、ヒータ１８を定格電圧を３７．５〔Ｖ〕に、定格出力Ｐ₃ を１５０〔Ｗ〕とし、ヒータ１７、１８の定格電圧を低くすることによって、ヒータ１７、１８の線径が小さくなるのを防止し、ヒータ１７、１８を直列に接続することによって、定格出力Ｐ₂ 、Ｐ₃ を小さくすることができる。

なお、ヒータ１６はメインヒータとして機能し、ヒータ１７、１８は電源５１に対して直列に接続されてサブヒータとして機能し、
２５０＋１５０＝４００〔Ｗ〕
の定格出力を備える。また、定格出力Ｐ₁ 〜Ｐ₃ の合計は、定着装置１０の立上り時間及び許容電力から１０００〔Ｗ〕とされる。

このように、本実施の形態においては、定格出力Ｐ₂ 、Ｐ₃ を小さくすることができるので、定着性を高くすることができる。

また、前記制御部５３の図示されない通電制御処理手段は、通電制御処理を行い、第１の温度と、設定温度である１７５〔℃〕とを比較し、第１の温度が１７５〔℃〕を超える場合、電源５１によるヒータ１６の通電を制御し、トライアック５２への信号をオフにして、ヒータ１６への電圧の印加を停止させる。また、前記通電制御処理手段は、第２の温度と設定温度である１５０〔℃〕と比較し、第２の温度が１５０〔℃〕を超える場合、電源５１によるヒータ１７、１８の通電を制御し、トライアック５４への信号をオフにして、ヒータ１７、１８への電圧の印加を停止させる。

このように、定着ローラ１４及び加圧ローラ１５のうち熱応答性の高い加圧ローラ１５にサーミスタ２０が配設され、該サーミスタ２０によって検出された第２の温度に基づいて電源５１によるヒータ１７、１８への通電が同時に制御されるので、温度制御における応答性を高くすることができる。

なお、図３において、１３Ｔは加熱ローラ１３と対向させて配設され、加熱ローラ１３の温度を検出するサーモスタット、１４Ｔは定着ローラ１４と対向させて配設され、定着ローラ１４の温度を検出するサーモスタット、１５Ｔは加圧ローラ１５と対向させて配設され、加圧ローラ１５の温度を検出するサーモスタットであり、それぞれ温度検出部を構成する。

次に、前記構成の定着装置１０の動作について説明する。

まず、プリンタ６０（図２）の電源が投入され、ヒータ１６〜１８への通電が開始されてから、第１の温度が１７５〔℃〕に到達すると定着ベルト１１の立上げが終了し、第２の温度が１５０〔℃〕に到達すると定着ローラ１４及び加圧ローラ１５の立上げが終了する。このとき、定着ベルト１１の温度が均一になるように、第１の温度が、所定の温度になると、定着ベルト１１の走行が開始され、１７５〔℃〕に到達すると、定着ベルト１１の走行が停止させられる。

その後、印刷の開始に伴って定着ベルト１１の走行が開始されるが、定着ローラ１４にヒータ１７が配設されるので、加熱ローラ１３及び定着ベルト１１の熱が定着ローラ１４に移動して加熱ローラ１３及び定着ベルト１１の温度が急激に低くなる（アンダーシュート）ことはない。

また、定着ローラ１４にヒータ１７が配設され、定格出力Ｐ₂ が定格出力Ｐ₃ 以上にされるので、立上り後の定着ローラ１４の温度を加圧ローラ１５の温度より高く設定することができる。したがって、加熱ローラ１３及び定着ローラ１４から熱が供給される定着ベルト１１の温度が低くなるのを防止し、かつ、安定させることができるので、通紙開始時において加熱ローラ１３の温度が急激に低くなるのを抑制することができる。そして、定着不良が発生するのを防止することができる。

なお、定着ローラ１４にヒータ１７を配設した場合、定着ローラ１４は、熱容量が大きく、かつ、応答性が低いので、連続通紙直後の温度が急激に高くなる（オーバシュート）を考慮しなければならない。本実施の形態においては、定着ローラ１４の熱容量が加熱ローラ１３の熱容量より大きい分だけ、定格出力Ｐ₂ を定格出力Ｐ₁ より小さくすることによって、連続通紙直後の定着ローラ１４の温度のオーバシュートを小さくすることができる。

また、加圧ローラ１５の温度が定着ローラ１４の温度より低く設定されるので、連続通紙直後に加圧ローラ１５を回転させ、定着ローラ１４から加圧ローラ１５に熱を移動させることによって、定着ローラ１４の温度のオーバシュートを小さくすることができる。

図４は本発明の第１の実施の形態における定着装置の各ローラの温度変化を示す図、図５は従来の定着装置の各ローラの温度変化を示す図である。なお、図において、横軸に時間を、縦軸に温度を採ってある。

図４に示されるように、本実施の形態においては、立上り後の加熱ローラ１３の温度が急激に低くなるのを抑制し、さらに、連続通紙直後の定着ローラ１４の温度が急激に高くなるのを抑制することができる。なお、ΔＴ１は従来の定着装置における立上り後の加熱ローラ１３の温度のアンダーシュートを、ΔＴ２は連続通紙直後の定着ローラの温度のオーバシュートを、ΔＴ２′は本発明の定着装置１０における連続通紙直後の定着ローラ１４の温度のオーバシュートを表す。

このように、本実施の形態においては、温度制御を行うために複雑な構成をとることなく、定着ベルト１１の温度が定着ローラ１４に接触することによって低くなるのを防止することができるとともに、連続通紙直後の定着ローラ１４の温度が急激に高くなるのを抑制することができ、定着不良が発生するのを防止することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

図６は本発明の第２の実施の形態における定着装置の側面図である。

この場合、定着装置１０に、トナー像の定着後の記録媒体としての用紙Ｐのベルト部材としての定着ベルト１１からの分離性を向上させるために、該定着ベルト１１に当接させてシリコーンオイルを主成分とする離型剤２７を供給する離型剤塗布ローラ２２が配設される。該離型剤塗布ローラ２２は、基体として、薄肉の円筒状の芯金２２ａ、及び該芯金２２ａを被覆する耐熱性を有する多孔質から成るシリコーンゴム製の弾性層２２ｂを備え、前記芯金２２ａの中心軸上に第４の加熱部材としてのヒータ２３が配設される。さらに、前記離型剤塗布ローラ２２は、定着ベルト１１を介して定着部としての、かつ、第２の回転体としての定着ローラ１４と当接する位置に配設され、定着ベルト１１の走行に伴って連れ回りする。なお、前記離型剤塗布ローラ２２は定着ローラ１４の温度を補償する温度補償部材を構成し、ヒータ２３は温度補償部材加熱体を構成する。

また、前記離型剤塗布ローラ２２は、前記ユニット駆動ギヤによって回転させられる図示されない供給ギヤ、該供給ギヤと一体に回転させられる離型剤供給部材としての供給ローラ２４、該供給ローラ２４に離型剤２７を供給する離型剤供給源としてのフェルト２５、前記供給ローラ２４上の離型剤２７の層の厚さをならす厚さ規制部材としての離型剤規制ブレード２６、前記供給ローラ２４を離型剤塗布ローラ２２に当接させる方向に付勢する付勢部材としての図示されないばね、離型剤塗布ローラ２２を定着ベルト１１に所定の押圧力で押圧するための付勢部材としての図示されないばね等を備える。

前記第１の加熱部材としての、かつ、主加熱体としてのヒータ１６、第２の加熱部材としての、かつ、定着部加熱体としてのヒータ１７、第３の加熱部材としての、かつ、加圧部材加熱体としてのヒータ１８及び前記ヒータ２３は電圧印加装置としての電源５１に接続され、該電源５１によって電圧が印加されて発熱する。また、前記各ヒータ１６〜１８、２３の定格出力をＰ₁ 〜Ｐ₄ としたとき、定着装置１０の定格電圧が１００〔Ｖ〕であるときに、定格出力Ｐ₁ を６００〔Ｗ〕とし、定格出力Ｐ₂ を２００〔Ｗ〕とし、定格出力Ｐ₃ を１５０〔Ｗ〕とし、定格出力Ｐ₄ を５０〔Ｗ〕とし、
Ｐ₁ ＞Ｐ₂ ≧Ｐ₃ ＞Ｐ₄
にする。

そのために、ヒータ１７、１８、２３は電源５１に対して直列に接続され（図６においては、便宜上、一点鎖線で並列に接続されるように表されている。）、また、定格出力Ｐ₁ 〜Ｐ₄ の合計は、定着装置１０の立上り時間及び許容電力から１０００〔Ｗ〕とされる。

そして、前記加熱部としての、かつ、第１の回転体としての加熱ローラ１３と接触又は近接させて第１の温度検出部としてのサーミスタ１９が、前記加圧部材としての、かつ、第３の回転体としての加圧ローラ１５と接触又は近接させて第２の温度検出部としてのサーミスタ２０が配設され、サーミスタ１９によって検出され、定着ベルト１１の温度を表す第１の温度、及びサーミスタ２０によって検出され、加圧ローラ１５の温度を表す第２の温度が制御部５３に送られる。なお、前記加熱ローラ１３、定着ローラ１４及び定着ベルト１１によって定着部材が構成される。

前記制御部５３の前記通電制御処理手段は、第１の温度と、設定温度である１７５〔℃〕とを比較し、第１の温度が１７５〔℃〕を超える場合、第１の印加制御部としてのトライアック５２（図３）への信号をオフにして、電源５１によるヒータ１６への電圧の印加を停止させる。また、前記通電制御処理手段は、第２の温度と設定温度である１５０〔℃〕と比較し、第２の温度が１５０〔℃〕を超える場合、第２の印加制御部としてのトライアック５４への信号をオフにして、電源５１によるヒータ１７、１８、２３への電圧の印加を停止させる。

このように、定着ローラ１４、加圧ローラ１５及び離型剤塗布ローラ２２のうち熱応答性の高い加圧ローラ１５にサーミスタ２０が配設され、該サーミスタ２０によって検出された第２の温度に基づいて電源５１によるヒータ１７、１８、２３への通電が同時に制御されるので、温度制御における応答性を高くすることができる。

ここで、離型剤塗布ローラ２２の熱容量は、定着ローラ１４、加圧ローラ１５と比べて小さくされるので、定格出力Ｐ₄ は定格出力Ｐ₂ 、Ｐ₃ より小さくなる。この場合、定格出力Ｐ₂ 、Ｐ₄ の合計を、第１の実施の形態における定格出力Ｐ₂ と等しくしているので、定着ベルト１１の熱容量を記第１の実施の形態と等しくすることができる。

また、ヒータ１７、１８、２３が電源５１に対して直列に接続されるので、定格出力Ｐ₂ 〜Ｐ₄ を小さくすることができる。

次に、前記構成の定着装置１０の動作について説明する。

まず、プリンタ６０（図２）の電源が投入され、ヒータ１６〜１８、２３への通電が開始されてから、第１の温度が１７５〔℃〕に到達すると、定着ベルト１１の立上げが終了し、第２の温度が１５０〔℃〕に到達すると、定着ローラ１４、加圧ローラ１５及び離型剤塗布ローラ２２の立上げが終了する。このとき、定着ベルト１１の温度が均一になるように、第１の温度が、所定の温度になると、定着ベルト１１の走行が開始され、１７５〔℃〕に到達すると、定着ベルト１１の走行が停止させられる。

その後、印刷の開始に伴って定着ベルト１１の走行が開始されるが、定着ローラ１４及び離型剤塗布ローラ２２にヒータ１７、２３が配設されるので、加熱ローラ１３及び定着ベルト１１の熱が定着ローラ１４及び離型剤塗布ローラ２２に移動して加熱ローラ１３及び定着ベルト１１の温度が急激に低くなることはない。

この場合、離型剤塗布ローラ２２は、定着ベルト１１の走行方向においてサーミスタ１９より上流側に配設されるので、離型剤塗布ローラ２２を加熱ローラ１３と当接させて配設する場合と比べて、離型剤塗布ローラ２２に発生する温度むらによって、温度制御及び印刷に与える影響を小さくすることができる。

そして、定着ベルト１１の走行に伴って離型剤塗布ローラ２２は従動して回転させられ、一方、供給ギヤの回転に伴って供給ローラ２４が回転させられると、離型剤２７はフェルト２５によって供給ローラ２４に供給された後、離型剤規制ブレード２６によって適当な厚さにされ、離型剤塗布ローラ２２に、均一に、かつ、適量に供給され、前記離型剤塗布ローラ２２から定着ベルト１１に供給される。

このように、本実施の形態においては、離型剤塗布ローラ２２を配設することによって、用紙Ｐの分離性を向上させることができるだけでなく、温度制御を行うために複雑な構成をとることなく、定着ベルト１１の温度が、離型剤塗布ローラ２２及び定着ローラ１４によって低くなるのを防止することができ、定着不良が発生するのを防止することができる。

次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

図７は本発明の第３の実施の形態における定着装置の側面図である。

図に示されるように、定着領域としてのニップ部Ｎに記録媒体としての用紙Ｐが位置する時間を長くし、ベルト部材としての定着ベルト１１の走行速度を高くするために、押圧部材３０が、定着ベルト１１の走行方向における定着部としての、かつ、第２の回転体としての定着ローラ１４より上流側に、定着ベルト１１に内接させて配設される。

前記押圧部材３０は、押出によって成形されたアルミニウム製の基体としての中空構造部材３０ａ、及び定着ベルト１１の内周面と接触する面に被覆され、定着ベルト１１との摺動摩擦力を小さくするためのフッ素又はシリコーン基材から成る摺動コーティング層３０ｂから成る。前記押圧部材３０内には第５の加熱部材としてのヒータ３１が配設される。なお、前記摺動コーティング層３０ｂに代えてにフッ素コーティングされたガラスクロス等を使用することができる。また、前記押圧部材３０は定着ローラ１４の温度を補償する温度補償部材を構成し、ヒータ３１は温度補償部材加熱体を構成する。

また、前記押圧部材３０は、付勢部材としてのばね３２によって定着ベルト１１を介して加圧部材としての、かつ、第３の回転体としての加圧ローラ１５に所定の押圧力で押圧される。良好な定着を行うために、ニップ部Ｎにおいて前記押圧部材３０が定着ベルト１１を介して加圧ローラ１５を押圧力０．５〔ｋｇｆ／ｃｍ² 〕以上、１．５〔ｋｇｆ／ｃｍ² 〕以下で押圧するように設定される。

なお、前記押圧部材３０と定着ローラ１４とを接触させると、定着ローラ１４を回転させるための駆動部としてのモータに加わる負荷が大きくなるので、好ましくない。また、押圧部材３０と定着ローラ１４との間の空間が大きいと、加圧ローラ１５における押圧されない部分が大きくなり、定着ベルト１１の走行速度と加圧ローラ１５の周速度との速度差に起因して画像ずれ等の異常が発生する。このようなことから、押圧部材３０は、定着ローラ１４と接触せず、かつ、定着ローラ１４との間の空間が最小になる位置に置かれる。

前記第１の加熱部材としての、かつ、主加熱体としてのヒータ１６、第２の加熱部材としての、かつ、定着部加熱体としてのヒータ１７、第３の加熱部材としての、かつ、加圧部材加熱体としてのヒータ１８及び前記ヒータ３１は電圧印加装置としての電源５１に接続され、該電源５１によって電圧が印加されて発熱する。また、前記各ヒータ１６〜１８、３１の定格出力をＰ₁ 〜Ｐ₄ としたとき、定着装置１０の定格電圧が１００〔Ｖ〕であるときに、定格出力Ｐ₁ を６００〔Ｗ〕とし、定格出力Ｐ₂ を２００〔Ｗ〕とし、定格出力Ｐ₃ を１５０〔Ｗ〕とし、定格出力Ｐ₄ を５０〔Ｗ〕とし、
Ｐ₁ ＞Ｐ₂ ≧Ｐ₃ ＞Ｐ₄
にする。

なお、ヒータ１７、１８、３１は電源５１に対して直列に接続され（図７においては、便宜上、一点鎖線で並列に接続されるように表されている。）、また、定格出力Ｐ₁ 〜Ｐ₄ の合計は、定着装置１０の立上り時間及び許容電力から１０００〔Ｗ〕とされる。

そして、前記加熱部としての、かつ、第１の回転体としての加熱ローラ１３と接触又は近接させて第１の温度検出部としてのサーミスタ１９が、前記加圧ローラ１５と接触又は近接させて第２の温度検出部としてのサーミスタ２０が配設され、サーミスタ１９によって検出され、定着ベルト１１の温度を表す第１の温度、及びサーミスタ２０によって検出され、加圧ローラ１５の温度を表す第２の温度が制御部５３に送られる。なお、前記加熱ローハ１３、定着ローラ１4 及び定着ベルト１１によって定着部材が構成される。

前記通電制御処理手段は、第１の温度と、設定温度である１７５〔℃〕とを比較し、第１の温度が１７５〔℃〕を超える場合、第１の印加制御部としてのトライアック５２（図３）への信号をオフにして、電源５１によるヒータ１６への電圧の印加を停止させる。また、前記通電制御処理手段は、第２の温度と設定温度である１５０〔℃〕と比較し、第２の温度が１５０〔℃〕を超える場合、第２の印加制御部としてのトライアック５４への信号をオフにして、電源５１によるヒータ１７、１８、３１への電圧の印加を停止させる。

このように、定着ローラ１４及び加圧ローラ１５のうち熱応答性の高い加圧ローラ１５にサーミスタ２０が配設され、該サーミスタ２０によって検出された第２の温度に基づいて電源５１によるヒータ１７、１８、３１への通電が同時に制御されるので、温度制御における応答性を高くすることができる。

ここで、押圧部材３０の熱容量は、定着ローラ１４及び加圧ローラ１５と比べて小さくされるので、定格出力Ｐ₄ が定格出力Ｐ₂ 、Ｐ₃ より小さくなる。この場合、定格出力Ｐ₂ 、Ｐ₄ の合計を、第１の実施の形態における定格出力Ｐ₂ と等しくしているので、定着ベルト１１の熱容量を記第１の実施の形態と等しくすることができる。

また、ヒータ１７、１８、３１が電源５１に対して直列に接続されるので、定格出力Ｐ₂ 〜Ｐ₄ を小さくすることができる。

次に、前記構成の定着装置１０の動作について説明する。

まず、プリンタ６０（図２）の電源が投入され、ヒータ１６〜１８、３１への通電が開始されてから、第１の温度が１７５〔℃〕に到達すると定着ベルト１１の立上げが終了し、第２の温度が１５０〔℃〕に到達すると加圧ローラ１５の立上げが終了する。このとき、定着ベルト１１の温度が均一になるように、第１の温度が、所定の温度になると、定着ベルト１１の走行が開始され、１７５〔℃〕に到達すると、定着ベルト１１の走行が停止させられる。

その後、印刷の開始に伴って定着ベルト１１の走行が開始されるが、定着ローラ１４及び押圧部材３０にヒータ１７、３１が配設されるので、加熱ローラ１３及び定着ベルト１１の熱が定着ローラ１４及び押圧部材３０に移動して加熱ローラ１３及び定着ベルト１１の温度が急激に低くなることはない。

このように、本実施の形態においては、定着ベルト１１内に押圧部材３０が配設されるので、定着に必要な熱量を定着ベルト１１に十分に与えることができ、印刷に必要な時間を短くすることができる。また、温度制御を行うために複雑な構成をとることなく、定着ベルト１１の温度が、定着ローラ１４及び押圧部材３０によって低くなるのを防止することができ、定着不良が発生するのを防止することができる。

次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、第１、第２の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

図８は本発明の第４の実施の形態における定着装置の側面図である。

この場合、ベルト部材としての定着ベルト１１の寄りを防止するために、定着ベルト１１の走行方向における定着部としての、かつ、第２の回転体としての定着ローラ１４より下流側で、かつ、加熱部としての、かつ、第１の回転体としての加熱ローラ１３より上流側の部分において、定着ベルト１１にテンションローラ３５が弾性的に当接させて配設される。該テンションローラ３５は、定着ベルト１１に対して片側ごとに３〔ｋｇｆ〕の張力が与えられている。この張力は、テンションローラ３５の配設される位置を変化させることによって、１〔ｋｇｆ〕以上、３〔ｋｇｆ〕以下の範囲で変更することができ、その結果、定着ベルト１１を安定させて走行させることができる。なお、前記加熱ローラ１３、定着ローラ１ 4及び定着ベルト１１によって定着部材が構成される。

前記テンションローラ３５は、アルミニウム製の薄肉の円筒状の芯金から成り、該芯金の外径は１５〔ｍｍ〕以上、３０〔ｍｍ〕以下であり、厚さは０．３〔ｍｍ〕以上、１．５〔ｍｍ〕以下である。なお、本実施の形態において、外径は２０〔ｍｍ〕であり、厚さは１〔ｍｍ〕である。前記芯金の中心軸上に第６の加熱部材としてのヒータ３６が配設される。また、定着ベルト１１を介して定着ローラ１４と当接する位置に、離型剤塗布ローラ２２が配設され、該離型剤塗布ローラ２２に離型剤供給部材としての供給ローラ２４（図６）、離型剤供給源としてのフェルト２５、厚さ規制部材としての離型剤規制ブレード２６、離型剤２７等が配設される。また、前記離型剤塗布ローラ２２及びテンションローラ３５は、定着ローラ１４の温度を補償する温度補償部材を構成し、第４の加熱部材としてのヒータ２３及び前記ヒータ３６は温度補償部材加熱体を構成する。そして、離型剤塗布ローラ２２は第１の補償部材を、テンションローラ３５は第２の補償部材を構成し、ヒータ２３は第１の補償部材加熱体を、ヒータ３６は第２の補償部材加熱体を構成する。

前記第１の加熱部材としての、かつ、主加熱体としてのヒータ１６、第２の加熱部材としての、かつ、定着部加熱体としてのヒータ１７、第３の加熱部材としての、かつ、加圧部材加熱体としてのヒータ１８及び前記ヒータ２３、３６は電圧印加装置としての電源５１に接続され、該電源５１によって電圧が印加されて発熱する。また、前記各ヒータ１６〜１８、２３、３６の定格出力をＰ₁ 〜Ｐ₃ 、Ｐ₅ 、Ｐ₆ としたとき、定着装置１０の定格電圧が１００〔Ｖ〕であるときに、定格出力Ｐ₁ を６００〔Ｗ〕とし、定格出力Ｐ₂ を１７０〔Ｗ〕とし、定格出力Ｐ₃ を１５０〔Ｗ〕とし、定格出力Ｐ₅ を５０〔Ｗ〕とし、定格出力Ｐ₆ を３０〔Ｗ〕とし、
Ｐ₁ ＞Ｐ₂ ≧Ｐ₃ ＞Ｐ₅ ＞Ｐ₆
にする。

なお、ヒータ１７、１８、２３、３６は電源５１に対して直列に接続され（図においては、便宜上、一点鎖線で並列に接続されるように表されている。）、また、定格出力Ｐ₁ 〜Ｐ₃ 、Ｐ₅ 、Ｐ₆ の合計は、定着装置１０の立上り時間及び許容電力から１０００〔Ｗ〕とされる。

そして、前記加熱ローラ１３と接触又は近接させて第１の温度検出部としてのサーミスタ１９が、前記加圧部材としての、かつ、第３の回転体としての加圧ローラ１５と接触又は近接させて第２の温度検出部としてのサーミスタ２０が配設され、サーミスタ１９によって検出され、定着ベルト１１の温度を表す第１の温度、及びサーミスタ２０によって検出され、加圧ローラ１５の温度を表す第２の温度が制御部５３に送られる。

そして、前記通電制御処理手段は、第１の温度と、設定温度である１７５〔℃〕とを比較し、第１の温度が１７５〔℃〕を超える場合、第１の印加制御部としてのトライアック５２（図３）への信号をオフにして、電源５１によるヒータ１６への電圧の印加を停止させる。また、前記通電制御処理手段は、第２の温度と設定温度である１５０〔℃〕と比較し、第２の温度が１５０〔℃〕を超える場合、第２の印加制御部としてのトライアック５４への信号をオフにして、電源５１によるヒータ１７、１８、２３、３６への電圧の印加を停止させる。

このように、定着ローラ１４、加圧ローラ１５、離型剤塗布ローラ２２及びテンションローラ３５のうち熱応答性の高い加圧ローラ１５にサーミスタ２０が配設され、該サーミスタ２０によって検出された第２の温度に基づいて電源５１によるヒータ１７、１８、２３、３６への通電が同時に制御されるので、温度制御における応答性を高くすることができる。

ここで、テンションローラ３５の熱容量は、定着ローラ１４、加圧ローラ１５及び離型剤塗布ローラ２２と比べて小さくされるので、定格出力Ｐ₆ が定格出力Ｐ₂ 、Ｐ₃ 、Ｐ₅ より小さくなる。この場合、定格出力Ｐ₂ 、Ｐ₅ 、Ｐ₆ の合計を、第１の実施の形態における定格出力Ｐ₂ と等しくしているので、定着ベルト１１の熱容量を前記第１の実施の形態と等しくすることができる。

また、ヒータ１７、１８、２３、３６が電源５１に対して直列に接続されるので、定格出力Ｐ₂ 、Ｐ₃ 、Ｐ₅ 、Ｐ₆ を小さくすることができる。

次に、前記構成の定着装置１０の動作について説明する。

まず、プリンタ６０（図２）の電源が投入され、ヒータ１６〜１８、２３、３６への通電が開始されてから、第１の温度が１７５〔℃〕に到達すると定着ベルト１１の立上げが終了し、第２の温度が１５０〔℃〕に到達すると加圧ローラ１５の立上げが終了する。このとき、定着ベルト１１の温度が均一になるように、第１の温度が、所定の温度になると、定着ベルト１１の走行が開始され、１７５〔℃〕に到達すると、定着ベルト１１の走行が停止させられる。

その後、印刷の開始に伴って定着ベルト１１の走行が開始されるが、定着ローラ１４、離型剤塗布ローラ２２及びテンションローラ３５にヒータ１７、２３、３６が配設されるので、加熱ローラ１３及び定着ベルト１１の熱が定着ローラ１４、離型剤塗布ローラ２２及びテンションローラ３５に移動して加熱ローラ１３及び定着ベルト１１の温度が急激に低くなることはない。

このように、本実施の形態においては、テンションローラ３５が配設されるので、定着ベルト１１の寄りを防止することができるだけでなく、温度制御を行うために複雑な構成をとることなく、定着ベルト１１の温度が、定着ローラ１４、離型剤塗布ローラ２２及びテンションローラ３５によって低くなるのを防止することができ、定着不良が発生するのを防止することができる。

次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

図９は本発明の第５の実施の形態における定着装置の側面図である。

図に示されるように、定着装置１０は、定着部としての、かつ、第１の回転体としての定着ローラ１４、ベルト部材としての加圧ベルト４１、該加圧ベルト４１を介して定着ローラ１４と対向させて配設される加圧部材としての、かつ、第２の回転体としての加圧ローラ１５、押圧部材４２、前記定着ローラ１４内に配設された第１の加熱部材としての、かつ、主加熱体としてのヒータ１６ａ、及び第２の加熱部材としての、かつ、定着部加熱体としてのヒータ１７、前記加圧ローラ１５内に配設された第３の加熱部材としての、かつ、加圧部材加熱体としてのヒータ１８、ガイド７１等を備える。

前記加圧ベルト４１を定着ローラ１４と加圧ローラ１５との間の所定の位置で走行させるための図示されないガイド部材が配設され、該ガイド部材に沿って加圧ベルト４１が走行させられる。

前記定着ローラ１４は、図示されないギヤを一体に備え、前記ユニット駆動ギヤと噛合させられる。そして、該ユニット駆動ギヤが回転させられることによって、定着ローラ１４が矢印ａ方向に回転させられ、加圧ベルト４１が矢印ｇ方向に走行させられる。前記加圧ローラ１５は、加圧ベルト４１の走行に伴って従動して矢印ｈ方向に回転させられ、付勢部材としての図示されないばねによって定着ローラ１４の方向に付勢され、加圧ベルト４１を挟んで定着ローラ１４に押圧される。前記押圧部材４２も、同様に、付勢部材としての図示されないばねによって定着ローラ１４の方向に付勢され、加圧ベルト４１を挟んで定着ローラ１４に押圧される。これにより、定着ローラ１４と加圧ローラ１５及び押圧部材４２との間に定着領域としてのニップ部Ｎが形成される。

前記加圧ベルト４１は、ポリイミド製の厚さ９０〔μｍ〕の基体上に、離型層として厚さが２０〔μｍ〕のフッ素コーティングが施されたものであり、熱容量が小さく熱応答性が高い。なお、前記基体をステンレス製とすることができ、その場合、厚さは３０〔μｍ〕以上、１５０〔μｍ〕以下程度に、離型層の厚さは１０〔μｍ〕以上、１００〔μｍ〕以下程度にされる。また、離型層としてフッ素チューブを被覆することができる。

前記定着ローラ１４及び加圧ローラ１５は、それぞれ基体としての薄肉の円筒状の芯金１４ａ、１５ａを備える。前記定着ローラ１４の芯金１４ａの外径は２０〔ｍｍ〕以上、５０〔ｍｍ〕以下に、厚さは０．３〔ｍｍ〕以上、２．０〔ｍｍ〕以下にされ、加圧ローラ１５の芯金１５ａの外径は２０〔ｍｍ〕以上、５０〔ｍｍ〕以下に、厚さは０．３〔ｍｍ〕以上、２．０〔ｍｍ〕以下にされる。

本実施の形態において、前記定着ローラ１４の芯金１４ａは、鉄製であり、外径が２５．６〔ｍｍ〕にされ、厚さが１．０〔ｍｍ〕にされる。前記芯金１４ａの材質は比熱が小さく、熱伝導率が大きいものが好ましく、鉄のほかにアルミニウム、銅、ステンレス等の金属を使用することができる。前記定着ローラ１４の弾性層１４ｂは、アスカーＣ硬度でゴム硬度５〔°〕にされるが、これはゴム硬度５〔°〕以上、３０〔°〕以下の範囲で設定することができる。さらに、弾性層１４ｂの厚さは０．５〔ｍｍ〕以上、２〔ｍｍ〕以下の範囲で設定することができ、本実施の形態においては、１．２〔ｍｍ〕にされる。したがって、定着ローラ１４の外径は約２８〔ｍｍ〕になる。

前記加圧ローラ１５は、前記芯金１５ａ、及び該芯金１５ａの表面に形成された弾性層１５ｂ（図１）、及び該弾性層１５ｂの表面に形成され、加圧ベルト４１の寄り力を小さくするための図示されない摺動層を備える。本実施の形態において、前記芯金１５ａは、鉄製であり、外径が２０〔ｍｍ〕にされ、厚さが１．５〔ｍｍ〕にされ、弾性層１５ｂは、シリコーンゴム製であり、厚さが０．５〔ｍｍ〕にされ、摺動層として厚さ２０〔μｍ〕のフッ素コーティングが施される。前記芯金１５ａの材質は比熱が小さく、熱伝導率が大きいものが好ましく、鉄のほかに、銅、ステンレス等の金属を使用することができる。なお、弾性層１５ｂは必ずしも必要ではないが、弾性層１５ｂの有無によらず、摺動層を設けることが好ましい。

前記押圧部材４２は、押出によって成形されたアルミニウム製の基体としての構造部材４２ａ、及び加圧ベルト４１の内周面と接触する面に被覆され、加圧ベルト４１との摺動摩擦力を小さくするためのフッ素又はシリコーン基材から成る摺動コーティング層４２ｂから成る。なお、前記摺動コーティング層４２ｂに代えてフッ素コーティングされたガラスクロス等を使用することができる。

前記押圧部材４２の定着ローラ１４に対する押圧力を０．５〔ｋｇｆ／ｃｍ² 〕以上、１．５〔ｋｇｆ／ｃｍ² 〕以下とし、前記加圧ローラ１５の定着ローラ１４に対する押圧力を２．０〔ｋｇｆ／ｃｍ² 〕以上、３．０〔ｋｇｆ／ｃｍ² 〕以下とするのが好ましい。

本実施の形態においては、定着ローラ１４と押圧部材４２及び加圧ローラ１５との間にニップ部Ｎが形成されるので、加圧ローラ１５の弾性層の厚さが小さくても十分なニップ幅を得ることができ、比較的低温で、かつ、低圧の環境条件下でも良好な定着性を得ることができる。

したがって、定着ローラ１４の熱容量は加圧ローラ１５の熱容量より大きくされる。

前記ヒータ１６ａは第１の電圧印加装置としての電源５１に、ヒータ１７、１８は第２の電圧印加装置としての電源５５に接続され、電源５１、５５によって電圧が印加されて発熱する。また、前記各ヒータ１６ａ、１７、１８の定格出力をＰ₁ 〜Ｐ₃ としたとき、定着装置１０の定格電圧が１００〔Ｖ〕であるときに、定格出力Ｐ₁ を６００〔Ｗ〕とし、定格出力Ｐ₂ を３５０〔Ｗ〕とし、定格出力Ｐ₃ を５０〔Ｗ〕とし、
Ｐ₁ ＞Ｐ₂ ≧Ｐ₃
にする。なお、ヒータ１６ａはメインヒータとして機能し、ヒータ１７、１８は電源５５に対して直列に接続され（図においては、便宜上、一点鎖線で並列に接続されるように表されている。）てサブヒータとして機能し、
２５０＋１５０＝３５０〔Ｗ〕
の定格出力を備える。

また、定格出力Ｐ₁ 〜Ｐ₃ の合計は、定着装置１０の立上り時間及び許容電力から１０００〔Ｗ〕とされる。

そして、前記定着ローラ１４と接触又は近接させて第１の温度検出部としてのサーミスタ１９が、前記加圧ローラ１５と接触又は近接させて第２の温度検出部としてのサーミスタ２０が配設され、サーミスタ１９によって検出され、定着ローラ１４の温度を表す第１の温度が制御部５３に、サーミスタ２０によって検出され、加圧ローラ１５の温度を表す第２の温度が制御部５６に送られる。

前記制御部５３の通電制御処理手段は、第１の温度と、設定温度である１７５〔℃〕とを比較し、第１の温度が１７５〔℃〕を超える場合、第１の印加制御部としてのトライアック５２（図３）への信号をオフにして、電源５１によるヒータ１６ａへの電圧の印加を停止させる。また、前記制御部５６の図示されない通電制御処理手段は、通電制御処理を行い、第２の温度と設定温度である１５０〔℃〕と比較し、第２の温度が１５０〔℃〕を超える場合、第２の印加制御部としてのトライアック５４への信号をオフにして、電源５５によるヒータ１７、１８への電圧の印加を停止させる。

この場合、前記加圧ローラ１５に対応させてサーミスタ２０が配設され、該サーミスタ２０によって検出された第２の温度に基づいて、電源５５によってヒータ１７、１８への通電を同時に制御するようになっているので、温度制御において応答性を高くすることができる。

本実施の形態においては、ヒータ１６ａに電源５１による電圧が、ヒータ１７、１８に電源５５による電圧が独立させて印加されるので、ヒータ１６ａに幅狭の用紙Ｐに対応する配熱分布を持たせ、ヒータ１７に幅広の用紙Ｐに対応する配熱分布を持たせることによって、幅狭の用紙Ｐの定着時にはヒータ１７への通電を制御することによって、非通紙領域の端部の温度が上昇するのを防止することができる。

また、本実施の形態においては、ヒータ１６ａに電源５１による電圧が、ヒータ１７、１８に電源５５による電圧が独立させて印加されるようになっいるが、一つの電源による電圧をヒータ１６ａ、１７、１８に印加することができる。また、本実施の形態においては、二つの制御部５３、５６が配設されるようになっているが、一つの制御部を配設することができる。

次に、前記構成の定着装置１０の動作について説明する。

まず、プリンタ６０（図２）の電源が投入され、ヒータ１６ａ、１７、１８への通電が開始されてから、第１の温度が１７５〔℃〕に到達すると定着ローラ１４の立上げが終了し、第２の温度が１５０〔℃〕に到達すると加圧ローラ１５の立上げが終了する。

その後、印刷の開始に伴って加圧ベルト４１の走行が開始されるが、加圧ローラ１５にヒータ１８が配設されるので、定着ローラ１４の熱が加圧ローラ１５及び加圧ベルト４１に移動して定着ローラ１４の温度が急激に低くなることはない。

このように、本実施の形態においては、温度制御を行うために複雑な構成をとることなく、定着ローラ１４の温度が、加圧ベルト４１内の加圧ローラ１５によって低くなるのを防止することができ、定着不良が発生するのを防止することができる。

次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。なお、第１、第５の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

図１０は本発明の第６の実施の形態における定着装置の側面図である。

図に示されるように、高速で定着を行うことができるように定着部としての、かつ、第１の回転体としての定着ローラ１４の表面に当接させて外部加熱ローラ４５が配設される。該外部加熱ローラ４５は、薄肉の円筒状の芯金から成り、芯金の外径は１５〔ｍｍ〕以上、３０〔ｍｍ〕以下であり、厚さは０．３〔ｍｍ〕以上、１．５〔ｍｍ〕以下である。本実施の形態において、外部加熱ローラ４５はアルミニウム製であり、外径が２０〔ｍｍ〕であり、厚さが０．５〔ｍｍ〕である。前記芯金の中心軸上には、第７の加熱部材としてのヒータ４６が配設される。また、前記外部加熱ローラ４５は定着ローラ１４の温度を補償する温度補償部材を構成し、ヒータ４６は温度補償部材加熱体を構成する。

前記第１の加熱部材としての、かつ、主加熱体としてのヒータ１６ａは第１の電圧印加装置としての電源５１に、第２の加熱部材としての、かつ、定着部加熱体としてのヒータ１７、第３の加熱部材としての、かつ、加圧部材加熱体としてのヒータ１８及び前記ヒータ４６は第２の電圧印加装置としての電源５５に接続され、前記電源５１、５５によって電圧が印加されて発熱する。また、前記各ヒータ１６ａ、１７、１８、４６の定格出力をＰ₁ 〜Ｐ₄ としたとき、定着装置１０の定格電圧が１００〔Ｖ〕であるときに、定格出力Ｐ₁ を６００〔Ｗ〕とし、定格出力Ｐ₂ を１８０〔Ｗ〕とし、定格出力Ｐ₃ を１２０〔Ｗ〕とし、定格出力Ｐ₄ を１００〔Ｗ〕とし、
Ｐ₁ ＞Ｐ₂ ≧Ｐ₃ ＞Ｐ₄
にする。なお、ヒータ１６ａはメインヒータとして機能し、ヒータ１７、１８、４６は電源５５に対して直列に接続され（図においては、便宜上、一点鎖線で並列に接続されるように表されている。）てサブヒータとして機能し、
１８０＋１２０＋１００＝４００〔Ｗ〕
の定格出力を備える。

また、定格出力Ｐ₁ 〜Ｐ₄ の合計は、定着装置１０の立上り時間及び許容電力から１０００〔Ｗ〕とされる。

そして、前記定着ローラ１４と接触又は近接させて第１の温度検出部としてのサーミスタ１９が、前記加圧部材としての、かつ、第３の回転体としての加圧ローラ１５と接触又は近接させて第２の温度検出部としてのサーミスタ２０が配設され、サーミスタ１９によって検出され、定着ローラ１４の温度を表す第１の温度が制御部５３に、サーミスタ２０によって検出され、加圧ローラ１５の温度を表す第２の温度が制御部５６に送られる。

前記制御部５３の通電制御処理手段は、第１の温度と、設定温度である１７５〔℃〕とを比較し、第１の温度が１７５〔℃〕を超える場合、第１の印加制御部としてのトライアック５２（図３）への信号をオフにして、電源５１によるヒータ１６ａへの電圧の印加を停止させる。また、前記制御部５６の通電制御処理手段は、第２の温度と設定温度である１５０〔℃〕と比較し、第２の温度が１５０〔℃〕を超える場合、第２の印加制御部としてのトライアック５４への信号をオフにして、電源５５によるヒータ１７、１８、４６への電圧の印加を停止させる。

この場合、前記加圧ローラ１５に対応させてサーミスタ２０が配設され、該サーミスタ２０によって検出された第２の温度に基づいて、電源５５によってヒータ１７、１８、４６への通電を同時に制御するようになっているので、温度制御において応答性を高くすることができる。

本実施の形態においては、ヒータ１６ａに電源５１による電圧が、ヒータ１７、１８、４６に電源５５による電圧が独立させて印加されるので、ヒータ１６ａに幅狭の用紙Ｐに対応する配熱分布を持たせ、ヒータ１７に幅広の用紙Ｐに対応する配熱分布を持たせることによって、幅狭の用紙Ｐの定着時にはヒータ１７への通電を制御することによって、非通紙領域の端部の温度が上昇するのを防止することができる。

次に、前記構成の定着装置１０の動作について説明する。

まず、プリンタ６０（図２）の電源が投入され、ヒータ１６ａ、１７、１８、４６への通電が開始されてから、第１の温度が１７５〔℃〕に到達すると定着ローラ１４の立上げが終了し、第２の温度が１５０〔℃〕に到達すると加圧ローラ１５の立上げが終了する。

その後、印刷の開始に伴って加圧ベルト４１の走行が開始されるが、加圧ローラ１５にヒータ１８が配設されるので、定着ローラ１４の熱が加圧ローラ１５及び加圧ベルト４１に移動して定着ローラ１４の温度が急激に低くなることはない。

さらに、定格出力Ｐ₄ が定着ローラ１４及び加圧ローラ１５の熱容量に合わせて、定格出力Ｐ₁ 、Ｐ₂ より小さくされるので、連続して定着を行う際に、定着ローラ１４の温度が過度に上昇するのを防止することができる。

このように、本実施の形態においては、外部加熱ローラ４５によって定着ローラ１４の表面が加熱され、定着ローラ１４内からの熱が供給される前に外部加熱ローラ４５から熱が供給されるので、高速で定着を行う際に、通紙初期において定着ローラ１４の温度が低くなるのを防止することができる。また、温度制御を行うために複雑な構成をとることなく、定着ローラ１４の温度が、加圧ベルト４１内の加圧ローラ１５によって低くなるのを防止することができ、定着不良が発生するのを防止することができる。

前記各実施の形態においては、電源５１、５５を各ヒータ１６、１６ａ、１７、１８、２３、３１、３６に共通して配設するようになっているが、各ヒータ１６、１６ａ、１７、１８、２３、３１、３６ごとに電源を配設することができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の第１の実施の形態における定着装置の側面図である。 本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの概略図である。 本発明の第１の実施の形態における定着装置の斜視図である。 本発明の第１の実施の形態における定着装置の各ローラの温度変化を示す図である。 従来の定着装置の各ローラの温度変化を示す図である。 本発明の第２の実施の形態における定着装置の側面図である。 本発明の第３の実施の形態における定着装置の側面図である。 本発明の第４の実施の形態における定着装置の側面図である。 本発明の第５の実施の形態における定着装置の側面図である。 本発明の第６の実施の形態における定着装置の側面図である。

符号の説明

１０ 定着装置
１４ 定着ローラ１４
１５ 加圧ローラ
１６、１６ａ、１７、１８ ヒータ
４１ 加圧ベルト
５１、５５ 電源

Claims (5)

1. （ａ）定着部材と、
   （ｂ）該定着部材に押圧される加圧部材と、
   （ｃ）前記定着部材を主加熱する第１の加熱部材と、
   （ｄ）前記定着部材を補助加熱する第２の加熱部材と、
   （ｅ）前記加圧部材を加熱する第３の加熱部材と、
   （ｆ）前記定着部材の温度を検出する第１の温度検出部と、
   （ｇ）前記加圧部材の温度を検出する第２の温度検出部と、
   （ｈ）前記定着部材の温度に基づいて前記第１の加熱部材の通電を制御し、前記加圧部材の温度に基づいて前記第２、第３の加熱部材の通電を制御する通電制御処理手段とを有するとともに、
   （ｉ）前記第１の加熱部材の定格出力をＰ₁ とし、第２の加熱部材の定格出力をＰ₂ とし、第３の加熱部材の定格出力をＰ₃ としたとき、前記定格出力Ｐ₁ 〜Ｐ₃ は、
   Ｐ₁ ＞Ｐ₂ ≧Ｐ₃
   にされ、
   （ｊ）前記第２、第３の加熱部材は電圧印加装置に対して直列に接続されることを特徴とする定着装置。
2. 前記第１、第２の加熱部材は定着部材内に、前記第３の加熱部材は加圧部材内に配設される請求項１に記載の定着装置。
3. 前記加圧部材は、加圧ベルトの内周面に当接させて配設された加圧ローラである請求項２に記載の定着装置。
4. （ａ）前記第３の加熱部材は加圧ローラ内に配設され、
   （ｂ）前記第１の温度検出部は定着部材の表面温度を、前記第２の温度検出部は加圧ローラの表面温度を検出する請求項３に記載の定着装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置を備えた画像形成装置。

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