JP5412810B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体に転写された未定着画像を定着する定着装置と、その定着装置を備えた複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、またはそれらの複合機などの電子写真方式の画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、またはそれらの複合機などの電子写真方式の画像形成装置では、帯電、光書込み、現像、転写、クリーニング、除電等の電子写真プロセスによる画像形成を行うようになっており、前記帯電、光書込み、現像の工程を経て像担持体上に画像を形成し、その画像を、記録用紙やＯＨＰフィルムなどのシート状の記録媒体に直接または中間転写体を介して転写して、記録媒体上に未定着画像を形成した後、記録媒体に担持されている未定着画像を加熱・加圧等の定着手段により定着して画像出力を得るようになっている。

定着手段の構成としては、従来、加熱源を内蔵した定着ローラと、これに対向当接して記録媒体の挟持搬送部であるニップ部を形成可能な加圧ローラとを組み合わせた熱ローラ定着方式を用いた構成の定着装置が良く知られている。
一方、熱ローラ定着方式の定着装置では、定着ローラに熱源が内蔵されている場合、定着ローラの肉厚および熱伝導性が原因する熱容量の度合いが定着温度に達するまでのウォーミングアップ時間に影響することが知られている。

そこで従来から、電磁誘導加熱により定着ローラまたは加圧ローラの表層部を発熱させる構成のものや、熱源を定着ローラまたは加圧ローラの外部に配置してウォーミングアップ時間の短縮を図る構成の定着装置が提案されている。
例えば特許文献１（特開２００４−２４５９０２号公報）には、加熱対象を短時間で昇温できる加熱装置を提供することを目的として、互いに圧接する第１加熱部材（定着ローラ）と第２加熱部材（加圧ローラ）とが備えられ、上記定着ローラと加圧ローラとが圧接する圧接領域を、未定着のトナー画像が形成された記録材が通過することにより、上記記録材が加熱される加熱装置において、上記定着ローラを加熱するための内部熱源と、上記トナー画像が形成された記録材の面とは反対側の面に接する加圧ローラの表面近傍を加熱するために加圧ローラの外部に設けられた誘導加熱手段とを備えていることを特徴とする加熱装置が開示されている。
この加熱装置では、加圧ローラの加熱手段に誘導加熱手段を用いているため、加圧ローラを直接発熱させることができるので、外部の高温体（例えば外部加熱ローラ）に加圧ローラを接触させることで熱を与える方式（例えば外部ローラ加熱方式）と比較して、格段に加熱効率（熱供給効率）に優れ、同時に加熱できる範囲も広い。したがって、より短時間で加圧ローラを昇温させることが可能となる。

特許文献２（特開２００６−２６７８７５号公報）には、シンプルな機器構成で、ウォーミングアップ時間の短縮化と定着回転体の過昇温の抑制とを両立させた定着装置を提供することを目的として、記録媒体上の画像を記録媒体に定着させる定着装置において、第１加熱源により加熱される定着回転体（定着ローラ）と、前記定着ローラと接触し、記録媒体を搬送するニップ部を形成する加圧回転体（加圧ローラ）と、第２加熱源により加熱され、前記加圧ローラと接触する補助回転体（外部加熱ローラ）とを備え、前記外部加熱ローラは、ウォーミングアップ時には第２加熱源の通電がオンされ、通紙時には第２加熱源の通電がオフされることを特徴とする定着装置が開示されている。
この定着装置では、加圧ローラと接触する外部加熱ローラの加熱源がオン・オフ制御されることにより、外部加熱ローラは、加圧ローラに対する加熱源としての機能と、定着ローラに対する熱ならし部材としての機能とを兼ねている。また、外部加熱ローラは、加圧回ローラと接したままの状態であり、接離機構を必要としない。従って、シンプルな機器構成で、ウォーミングアップ時間の短縮化と定着ローラの過昇温の抑制とを両立させることができる。

特開２００４−２４５９０２号公報 特開２００６−２６７８７５号公報

従来の定着装置では、加圧ローラにソリッドゴムを用いているため加圧ローラの加熱に内部からの加熱が可能であった。しかし、加圧ローラにソリッドゴムを使用すると定着ローラからの熱を奪いやすいため立ち上がり時間がある程度までしか早くできなかったり、通紙時の定着ローラの温度の落込みが大きかった。この問題を解決するために加圧ローラを熱伝導率の悪い発泡シリコーンゴムにするとそれ自体が断熱層のため内部からの加熱の効率が悪かった。

また、特許文献１に記載の加熱装置のように、加圧ローラを電磁誘導加熱方式で加熱する場合は、立ち上がり時間を早くすることができるが、特許文献１の構成では、定着ローラの内部熱源としてハロゲンランプ等のヒータランプを用いているため、定着ローラの立ち上がり時間は早くできず、また、消費電力の低減が図りにくい。

次に特許文献２に記載のような外部加熱ローラを用いた定着装置では以下のような課題がある。
外部加熱ローラから加圧ローラへの熱供給としては、加熱ニップ部での熱伝導が支配的であるが、加熱ニップ幅としては、せいぜい数ｍｍ程度が限界であることから、必ずしも効率的な熱供給システムとはなっておらず、加熱性能面（加熱速度）に限界がある。また、加圧ローラの表面全周を均一に加熱しにくい。
さらに、従来の外部加熱ローラを有しない熱ローラ定着装置に比べ、加圧ローラの表面温度が高く、加圧ローラ表面からの放熱量が大きくなると同時に、外部加熱ローラ表面からの放熱も加わるために、外部加熱ローラの構成条件（ローラ径、ローラ肉厚、荷重、制御温度等）によっては、熱ローラ定着方式に比べて定着装置からの放熱量が多くなり、消費電力が大きくなってしまう。
また、外部加熱ローラ、加圧ローラともに経時的に表面状態が変化するため、外部加熱ローラを加圧ローラに対し安定的に従動回転させるのが困難であり、外部加熱ローラのスリップ等が生じやすい。一方、外部加熱ローラを安定的に回転させるため、ギア等により強制的に駆動しようとした場合には異常音等が発生しやすく、また加圧ローラを傷つける恐れもある。
さらにまた、外部加熱ローラがトナー、紙粉等により汚染され、紙の裏汚れ等の原因となるという問題があり、一方、これを防止するため、外部加熱ローラ上流側にクリーニングローラ等のクリーニング手段を設けると、構成が複雑化すると同時に、これが熱負荷、放熱源となり、熱効率が低下するという問題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、立ち上がり時間を短縮させ、かつ省スペースでキズを付けずに効果的に加圧ローラを加熱することができる構成の定着装置と、その定着装置を備えた画像形成装置を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明では以下のような解決手段を採っている。
本発明の第１の手段は、磁束によって発熱する発熱層を有する第１の回転体（定着ローラ）と、前記第１の回転体の外側に配置され、磁束を発生させる磁束発生部と、前記第１の回転体に圧接回転される第２の回転体（加圧ローラ）と、前記第２の回転体の表面に沿って該第２の回転体の外側に配置されるシート状で凹形状の外部加熱部材と、を有し、前記外部加熱部材は前記第２の回転体に沿って凹形状に加熱する定着装置において、前記外部加熱部材の表面温度を検出する表面温度検出手段を有し、前記外部加熱部材の表面温度検出手段による検出温度が、あらかじめ設定された目標温度以下の場合は、前記磁束発生部と前記外部加熱部材により同時に加熱するように制御することを特徴とする。

本発明の第２の手段は、第１の手段の定着装置において、前記外部加熱部材は前記第２の回転体に沿って凹形状に加熱するとともに、前記第２の回転体に対して接離可能であることを特徴とする。
本発明の第３の手段は、第２の手段の定着装置において、前記外部加熱部材の前記第２の回転体への接離は、該第２の回転体の移動により行うことを特徴とする。
本発明の第４の手段は、第２または第３の手段の定着装置において、前記外部加熱部材は通紙時に前記第２の回転体から離間し、待機状態時に前記第２の回転体に接触することを特徴とする。
本発明の第５の手段は、第２〜第４のいずれか一つの手段の定着装置において、前記外部加熱部材は前記第２の回転体と接触している時にのみ通電され第２の回転体を加熱することを特徴とする。
本発明の第６の手段は、第２〜第５のいずれか一つの手段の定着装置において、前記外部加熱部材は前記第２の回転体が非回転状態時にのみ通電され第２の回転体を加熱することを特徴とする。

本発明の第７の手段は、第１の手段の定着装置において、定着動作を除く期間において前記外部加熱部材により前記第２の回転体を加熱するとともに、前記第２の回転体を所定時間だけ移動するように走行駆動させる制御手段を有することを特徴とする。
本発明の第８の手段は、第７の手段の定着装置において、定着動作を除く期間において前記第２の回転体を定期的に所定時間だけ移動するように走行駆動させる制御手段を有することを特徴とする。
本発明の第９の手段は、第７または第８の手段の定着装置において、定着動作終了後、所定時間経過したら、前記第２の回転体を定期的に所定時間だけ移動するように走行駆動させる制御手段を有することを特徴とする。
本発明の第１０の手段は、第７〜第９のいずれか一つの手段の定着装置において、前記制御手段は、前記第２の回転体の１回の走行駆動において、前記外部加熱部材の加熱部分が、再び加熱部へ来ることがないように、その走行駆動時間を制御することを特徴とする。
本発明の第１１の手段は、第７〜第１０のいずれか一つの手段の定着装置において、前記外部加熱部材は前記第２の回転体と非接触で加熱することを特徴とする。

本発明の第１２の手段は、第１１の手段の定着装置において、前記外部加熱部材による加熱は待機中にのみ行われることを特徴とする定着装置。
本発明の第１３の手段は、第１１または第１２の手段の定着装置において、前記第２の回転体の表面温度を検出する表面温度検出手段を有し、前記外部加熱部材の表面温度が目標温度以上の場合は、前記外部加熱部材のみで前記第２の回転体を加熱することを特徴とする。
本発明の第１４の手段は、第１１〜第１３のいずれか一つ手段の定着装置において、前記第２の回転体の表面温度を検出する表面温度検出手段を有し、前記第２の回転体の表面温度検出手段による検出温度に基づいて前記外部加熱部材の加熱を制御することを特徴とする。
本発明の第１５の手段は、第１〜第１４のいずれか一つ手段の定着装置において、前記第２の回転体は耐熱弾性層を有していることを特徴とする定着装置。

本発明の第１６の手段は、第１〜第１５のいずれか一つ手段の定着装置において、ユニット筐体を有し、前記外部加熱部材は前記筐体と前記第２の回転体の間に配置され固定されていることを特徴とする。
本発明の第１７の手段は、像担持体上に画像を形成する画像形成手段と、前記像担持体上の画像を直接または中間転写体を介して記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体上に転写された画像を定着する定着手段とを備えた画像形成装置において、前記定着手段として、請求項１〜１６のいずれか一つに記載の定着装置を備えたことを特徴とする。

第１〜第５の手段の定着装置では、第１の回転体（定着ローラ）を電磁誘導で加熱し、第２の回転体（加圧ローラ）をシート状で凹形状の外部加熱部材で加熱しており、第２の回転体（加圧ローラ）の脱圧動作に連動して第２の回転体（加圧ローラ）を外部加熱部材に接離しているため、外部加熱部材の接離の機構を特別に設けずに外部加熱部材を第２の回転体（加圧ローラ）に接離でき、接触している間のみ加熱することで、表面から加熱できるため効率的に第２の回転体（加圧ローラ）を加熱することができる。
また、第６の手段の定着装置では、第２の回転体（加圧ローラ）が停止状態時にのみ加熱しているため、第２の回転体（加圧ローラ）の表面を傷つけることなく加熱できる。

第１、第７〜第１０の手段の定着装置では、第１の回転体（定着ローラ）を電磁誘導で加熱し、第２の回転体（加圧ローラ）をシート状で凹形状の外部加熱部材で加熱しており、定着動作終了後、所定時間経過後に所定時間、第２の回転体（加圧ローラ）を走行駆動している。この走行駆動時間は現在加熱している部分以外が加熱部分に来るように制御しているため、第２の回転体（加圧ローラ）を停止加熱であるが円周上でほぼ均等に加熱することができる。
また、第１１の手段の定着装置では、第２の回転体（加圧ローラ）を非接触で加熱しているため、第２の回転体（加圧ローラ）の表面を傷つけることなく加熱できる。

第１〜第１４の手段の定着装置では、第１の回転体（定着ローラ）を電磁誘導で加熱し、第２の回転体（加圧ローラ）をシート状で凹形状の外部加熱部材で加熱しており、待機中には、外部加熱部材の表面温度を検出し、外部加熱部材の表面温度があらかじめ設定された目標温度よりも低い場合は、電磁誘導による第１の回転体の加熱と外部加熱部材による第２の回転体の加熱を同時に行うため、待機中に第２の回転体の温度を早く目標温度に到達でき、待機からの復帰時間の短縮ができる。

第１５の手段の定着装置では、第１〜第１４の手段の効果に加え、第２の回転体（加圧ローラ）に発泡シリコーンゴム等の断熱層を設けることで、第１の回転体（定着ローラ）の熱を第２の回転体（加圧ローラ）に奪われにくく、立ち上がり時間の短縮、通紙時の第１の回転体（定着ローラ）の温度落込みの防止ができる。また、外部加熱部材で第２の回転体（加圧ローラ）の表面を加熱するため、待機中に第２の回転体（加圧ローラ）を一定の温度に保つことが出来、待機からの復帰時間の短縮ができる。
また、第１６の手段の定着装置では、第１〜第１５の手段の効果に加え、ユニット筐体を有し、外部加熱部材は前記筐体と第２の回転体（加圧ローラ）の間に固定配置されることで、外部加熱部材の接離機構が不要で定着装置の省スペース化を図ることができる。

以下、本発明の構成、動作及び作用を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す画像形成装置の概略構成図である。この画像形成装置は、４つの作像部を備えた所謂タンデム型のカラー画像形成装置の例であり、イエロー（以下、「Ｙ」と記す）、シアン（以下、「Ｃ」と記す）、マゼンタ（以下、「Ｍ」と記す）、ブラック（以下、「Ｋ」と記す）の４色のトナーを用いて単色、多色またはフルカラー画像を形成するものである。

まず、画像形成装置の基本的な構成について説明する。この画像形成装置は、画像形成ユニット３０内に各色の作像部を構成する像担持体として４つの感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋを備えている。なお、ここではドラム状の感光体（感光体ドラム）を例に挙げているが、ベルト状の感光体を採用することもできる。各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋは、中間転写体としての中間転写ベルト１０に沿って並設されており、それぞれ中間転写ベルト１０に接触しながら、図中の矢印の方向に回転駆動する。各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋは、比較的薄い円筒状の導電性基体上に、光導電性の感光層を形成し、更にその感光層の上に保護層を形成したものである。また、感光層と保護層との間に中間層を設けても良い。

各色の作像部を構成する４つの感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの周囲の構成はすべて同じであり、各符号の数字の後に色分け用の符号Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋを付けてある。
より具体的に述べると、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの周りには、転写残トナーを感光体から除去するクリーニング装置７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋ、帯電手段としての帯電装置３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋ、現像手段としての現像装置２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋの順に配置されている。ここで、各作像部の感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋと、現像装置２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋ、帯電装置３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋ、クリーニング装置７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋは、カートリッジ内に一体に収納されており、プロセスカートリッジを構成している。そして、このプロセスカートリッジは、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成され、容易に交換が可能となっている。すなわち、図１に示す画像形成装置は、中間転写ベルト１０に沿って４つのプロセスカートリッジを着脱可能に並設した構成である。

また、各作像部（プロセスカートリッジ）の帯電装置３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋと現像装置２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋとの間には、潜像形成手段としての露光装置４から発せられるレーザ光が感光体１まで通過できるようにスペースが確保されている。

帯電装置３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋは、例えば回動可能なローラ状の帯電部材を感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋに近接させて配置し、帯電部材に交流に直流を重畳させた電圧を印加し、感光体と帯電部材間で放電をさせて感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋを帯電する。また、帯電部材を接触させた接触帯電ローラを用いて感光体を帯電させても良いし、あるいは非接触の帯電チャージャ等も用いることができる。。

このようにして帯電した各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの表面には、露光装置４によってレーザ光が露光されて、各色に対応した静電潜像が形成される。この露光装置４は、各色に対応した画像情報に基づき、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋに対して各色に対応した静電潜像を書き込む。なお、本実施形態の露光装置４は、複数の半導体レーザ光源と、カップリング光学系（コリメートレンズ、アパーチャ、シリンドリカルレンズ等）と、光偏向器（ポリゴンミラー、ピラミダルミラー、振動ミラー等）と、走査結像用光学系（走査結像用レンズ、像面湾曲や収差等の補正用レンズ、折り返しミラー等）などからなるレーザ走査方式の露光装置であるが、ＬＥＤアレイと結像手段からなる露光装置などの他の方式の露光装置を採用することもできる。

各現像装置２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋは、例えば２軸搬送タイプの現像装置であり、現像剤を担持する現像剤担持体２０１と、現像剤を攪拌搬送するスクリュ状に形成された攪拌部材（２つの攪拌スクリュ）２０２，２０３を有している。２つの攪拌スクリュ２０２，２０３は仕切り板によって端部以外が隔てられている。また、ケーシングの開口から現像剤担持体２０１が部分的に露出している。また、ここでは、トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤を用いている。

各現像装置２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋは、トナーボトル３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋから、図示しない補給手段により対応する色のトナーの補給を受けてこれを内部に収容している。このトナーボトル３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋは、それぞれが単体で交換できるように、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されている。このような構成とすることで、トナーエンド時にはトナーボトル３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋだけを交換すればよい。したがって、トナーエンド時にまだ寿命になっていない他の構成部材はそのまま利用でき、ユーザーの出費を抑えることができる。

トナーボトル３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋから各現像装置２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋ内に補給された各色のトナーは、攪拌スクリュー２０３によって現像剤と撹拌されながら供給側の攪拌スクリュー２０２へと搬送され、そこで現像剤担持体２０１上に担持されることになる。この現像剤担持体２０１は、内部に固定された磁界発生手段としての複数の磁極が着磁されたマグネットローラ（あるいは複数の固定磁石）と、その周りを同軸回転する非磁性材料で構成される中空体（現像スリーブ）とから構成されている。供給側の攪拌スクリュー２０２の現像剤は、マグネットローラが発生させる磁力により現像剤担持体２０１の現像スリーブ上に汲み上げられ、ケーシングの開口近傍に設けた現像剤規制部材によって薄層化された後、現像剤担持体２０１の現像スリーブ上に穂立ちした状態となって感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋと対向する現像領域まで搬送される。

ここで、現像剤担持体２０１は、感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋと対向する領域（現像領域）において感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの表面よりも速い線速で同方向に表面移動する。そして、現像剤担持体２０１上に穂立ちしたキャリアは、感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの表面を摺擦しながら、キャリア表面に付着したトナーを感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの表面に供給する。このとき、現像剤担持体２０１には、図示しない電源から所定の現像バイアスが印加され、これにより現像領域には現像電界が形成される。そして、感光体上の静電潜像と現像剤担持体２０１との間では、現像剤担持体２０１上のトナーに静電潜像側に向かう静電力が働くことになる。これにより、現像剤担持体２０１上のトナーは、感光体上の静電潜像に静電的に付着することになる。この付着によって感光体上の静電潜像は、それぞれ対応する色のトナー像に現像（顕像化）される。

転写装置６における中間転写ベルト１０は、３つの支持ローラ１１、１２、１３に張架されており、図中矢印の方向に無端移動する構成となっている。この中間転写ベルト１０上には、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ上のトナー像が静電転写方式により互いに重なり合うように転写される。静電転写方式には、転写チャージャを用いた構成もあるが、ここでは転写チリの発生が少ない転写ローラを用いた構成を採用している。具体的には、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋと接触する中間転写ベルト１０の部分の裏面に、それぞれ転写装置６としての一次転写ローラ１４Ｙ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｋを配置している。ここでは、各一次転写ローラ１４Ｙ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｋにより押圧された中間転写ベルト１０の部分と各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋとによって、一次転写ニップ部が形成される。そして、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ上のトナー像を中間転写ベルト１０上に転写する際には、各一次転写ローラ１４に正極性のバイアスが印加される。これにより、各一次転写ニップ部には転写電界が形成され、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ上のトナー像は、中間転写ベルト１０上に静電的に付着し、転写される。

転写装置６で転写されずに感光体上に残留した転写残トナーは、クリーニング装置７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋ７にて回収され、図示しない排トナー回収ボトルへと送られる（あるいは図示しないトナー搬送手段で各現像装置に戻される）。ここでクリーニング装置７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋでは、ファーブラシ、ローラ、ブレード等のクリーニング部材が感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ上に当接されており、感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋから転写残トナーを除去する。

中間転写ベルト１０の周りには、その表面に残留したトナーを除去するためのベルトクリーニング装置１５が設けられている。このベルトクリーニング装置１５は、中間転写ベルト１０の表面に付着した不要なトナーをファーブラシ及びクリーニングブレードで回収する構成となっている。なお、回収した不要トナーは、ベルトクリーニング装置１５内から図示しない搬送手段により図示しない廃トナータンクまで搬送される。

また、支持ローラ１３に張架された中間転写ベルト１０の部分には、二次転写ローラ１６が接触して配置されている。この中間転写ベルト１０と二次転写ローラ１６との間には二次転写ニップ部が形成され、この部分に、所定のタイミングで記録媒体としての記録紙Ｓが送り込まれるようになっている。この記録紙Ｓは、露光装置４の図中下側にある給紙カセット２０内に収容されており、給紙ローラ２１、レジストローラ対２２等によって、二次転写ニップ部まで搬送される。そして、中間転写ベルト１０上に重ね合わされたトナー画像は、二次転写ニップ部において、記録紙上に一括して転写される。この二次転写時には、二次転写ローラ１６に正極性のバイアスが印加され、これにより形成される転写電界によって中間転写ベルト１０上のトナー画像が記録紙上に転写される。

二次転写ニップ部の記録紙搬送方向下流側には、定着手段としての定着装置２３が配置されている。この定着装置２３は、磁束によって発熱する発熱層を有する第１の回転体（定着ローラ）２３１と、定着ローラ２３１の外側に配置され、磁束を発生させる磁束発生部２３３と、定着ローラ２３１に圧接回転される第２の回転体（加圧ローラ）２３２を備えている。なお、定着装置２３の構成、動作については後述の実施例で詳細に説明する。

上記の二次転写ニップ部を通過した記録紙Ｓは、定着装置２３のローラ間に挟み込まれ、熱と圧力を受けることになる。これにより、記録紙上に載っていた未定着トナー画像が溶融し、トナー画像が記録紙Ｓに定着される。そして、定着後の記録紙Ｓは、排紙ローラ２４によって、装置上面の排紙トレイ上に排出される。

以上、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、図１では４つの作像部（プロセスカートリッジ）を備えたタンデム構成のカラー画像形成装置を示したが、作像部が１つだけのモノクロ画像形成装置でも良い。また、図１では中間転写ベルトを用いた中間転写方式の画像形成装置としたが、中間転写ベルトに代えて記録紙を担持搬送する転写搬送ベルトを用いれば、直接転写方式の画像形成装置とすることができる。さらに図１では、カラープリンタ部の構成のみを示しているが、このプリンタ部の上部に原稿画像読取部（スキャナ部）を設置すればデジタル複写機の構成となり、さらに画像処理機能や通信機能を付加すればファクシミリやデジタル複合機として使用できる。

次に、上記のような構成の画像形成装置に用いられる定着装置の具体的な実施例について詳細に説明する。

［実施例１］
まず本発明の第１の実施例を説明する。図２に本実施例の定着装置の具体的な構成例を示す。
本実施例の定着装置２３では、磁束によって発熱する発熱層を有する第１の回転体（定着ローラ）２３１と、第１の回転体（定着ローラ）２３１の外側に配置され、磁束を発生させる磁束発生部２３３と、第１の回転体（定着ローラ）２３１に圧接回転される第２の回転体（加圧ローラ）２３２を有している。そして第２の回転体（加圧ローラ）２３２の表面に沿って該第２の回転体（加圧ローラ）２３２の外側に配置されるシート状で凹形状の外部加熱部材２３４を有し、この外部加熱部材２３４は第２の回転体（加圧ローラ）２３２に沿って凹形状に加熱するように構成されている（ここで凹形状とは、円弧状や半円筒状等を含む形状である）。

そして本実施例では、第１の回転体（定着ローラ）２３１を、円弧状の磁気ヨークと該磁気ヨークに巻回されたＩＨコイルからなる磁束発生部２３３からの磁束により電磁誘導で加熱し、第２の回転体（加圧ローラ）２３２を外部加熱部材２３４に対して接離可能としている。具体的には、第２の回転体（加圧ローラ）２３２の移動により、外部加熱部材２３４へ第２の回転体（加圧ローラ）２３２を接離している。
外部加熱部材２３４と第２の回転体（加圧ローラ）２３２は通紙時は非接触で待機状態時に接触している。そして外部加熱部材２３４は、第２の回転体（加圧ローラ）２３２と接触しているときのみ通電され、第２の回転体（加圧ローラ）２３２を加熱するようになっている。
また、外部加熱部材２３４は第２の回転体（加圧ローラ）２３２が停止中にのみ加熱している。
さらに第２の回転体（加圧ローラ）２３２は耐熱断熱層２３２ｂを有している。
また、定着装置２３はユニット筐体２３０を有し、外部加熱部材２３４は前記筐体２３０と第２の回転体（加圧ローラ）２３２の間に固定配置している。

次に本実施例の定着装置の構成をより具体的に説明する。第１の回転体（定着ローラ）２３１は、表層（表面層）２３１ａと、その表層（表面層）２３１ａ付近に設けた発熱層２３１ｂと、発熱層２３１ｂの内側に設けた断熱層２３１ｃを有したローラである。そして第１の回転体（定着ローラ）２３１の外側に配置された磁束発生部２３３により発生した磁束により第１の回転体（定着ローラ）２３１の発熱層２３１ｂが発熱し、第２の回転体（加圧ローラ）２３２との圧接によるニップ部をシート状の記録媒体（例えば記録紙）Ｓが通過することで、未定着トナーＴを記録媒体Ｓに定着させている。また、第２の回転体（加圧ローラ）２３２は芯金２３２ａと表層２３２ｃの間に耐熱弾性層（例えば発泡シリコーンゴム）２３２ｂを有している。

第２の回転体（加圧ローラ）２３２には第１の回転体（定着ローラ）２３１に対して図示しない脱圧機構（接離機構）を設けている。この脱圧機構としては、第２の回転体（加圧ローラ）２３２の軸受部を図の左右方向に移動可能に設け、通常はバネやスプリング等の押圧部材により第２の回転体（加圧ローラ）２３２を第１の回転体（定着ローラ）２３１に対して加圧した状態にしておき、脱圧時にはカム等により第２の回転体（加圧ローラ）２３２を外部加熱部材２３４側へ移動させて脱圧している。この脱圧機構により第２の回転体（加圧ローラ）２３２は図の左右方向に移動可能となっており、加圧⇔脱圧可能となっている。

図２の状態は第２の回転体（加圧ローラ）２３２が第１の回転体（定着ローラ）２３１に対して加圧状態である。この状態では第２の回転体（加圧ローラ）２３２は外部加熱部材２３４に対しては非接触状態である。また、図３の状態では第２の回転体（加圧ローラ）２３２は第１の回転体（定着ローラ）２３１に対して脱圧状態である。この状態では第２の回転体（加圧ローラ）２３２は外部加熱部材２３４に接触している。
そして画像形成装置の通紙時（印刷時）には、図２に示すように第２の回転体（加圧ローラ）２３２は第１の回転体（定着ローラ）２３１に対して加圧状態であり、この時は第１の回転体（定着ローラ）２３１のみ加熱しており、外部加熱部材２３４は非加熱状態である。

通紙終了後等で画像形成装置が待機状態時は、図３に示すように第２の回転体（加圧ローラ）２３２は第１の回転体（定着ローラ）２３１に対して脱圧状態である。これは両回転体の非回転時に加圧状態のままでは回転体が圧縮変形してしまうのを防止するためである。この脱圧状態時に第２の回転体（加圧ローラ）２３２は外部加熱部材２３４と接触している。この待機中の第２の回転体（加圧ローラ）２３２が外部加熱部材２３４に接触している間のみ外部加熱部材２３は通電され加熱状態となる。また、この待機中は両ローラは非回転状態であり、非回転状態時のみ外部加熱部材２３４で第２の回転体（加圧ローラ）２３２を加熱している。

本実施例では第１の回転体（定着ローラ）２３１の加熱に、外部に設置した磁束発生部（磁気ヨ−クとＩＨコイル）２３３による電磁誘導加熱を用いている。そして第２の回転体（加圧ローラ）２３２に発泡シリコーン等の熱伝導率の低い断熱層２３２ｂを設けているため、第１の回転体（定着ローラ）２３１の回転加熱時（立ち上がり時、通紙時）に第２の回転体（加圧ローラ）２３２に奪われる熱が通常のソリッドゴムを用いた時に比べて少ないため、立ち上がり時間の短縮および通紙時の第１の回転体（定着ローラ）２３１の温度の落込みを防止できる。

従来機の加圧ローラは薄肉のソリッドゴムを用い内部にハロゲンヒータを設置して内部より加熱することがあったが、本実施例のように第２の回転体（加圧ローラ）２３２に発泡シリコーンゴムの耐熱弾性層２３２ｂを用いた場合は、それ自体が断熱層で熱を伝えにくいため内部からの加熱では効率が悪かった。しかし、本実施例では第２の回転体（加圧ローラ）２３２の加熱にシート状で凹形状の外部加熱部材２３４を用いており、第２の回転体（加圧ローラ）２３２に接触させて第２の回転体（加圧ローラ）２３２の表面を加熱できるため、効率よく加熱することができる。

ここで、外部加熱部材２３４の構成例を図４（Ａ），（Ｂ）に示す。図４（Ａ），（Ｂ）において外部加熱部材２３４はポリイミドフィルム等で厚さ０．５〜１ｍｍ程度の耐熱樹脂シート２３４ａの中に発熱体２３４ｂを埋め込んでおり、配線の電極部分に端子を圧着させている。タイプとしては、樹脂シート面の全体に発熱体を配置した面状発熱体、または樹脂シート面の全体と樹脂シート内に線状に発熱体の配線を配置した線状面状発熱体とがある。
この外部加熱部材２３４では、発熱体２３４ｂの抵抗値設定によって設定された一定の温度に到達すると、それ以上の温度上昇をすることはない。そのため、サーモスタットや温度ヒューズおよび、温度コントローラが不要である。
なお、図４（Ａ），（Ｂ）は線状面状発熱体の配線の実施例を示しており、図４（Ａ）は発熱体全体を同時に発熱させる実施例であり、図４（Ｂ）は中央部と端部とで発熱部分を分割した実施例である。図４（Ｂ）のように、発熱部分を分割することにより、通紙サイズに合わせて発熱部分を切り替えることが可能である。図４（Ｂ）の例では２分割であるが、通紙サイズに合わせて発熱部分の分割数を増やしたものでも良い。

上記の外部加熱部材２３４は、定着ユニットの筐体２３０と第２の回転体（加圧ローラ）２３２との間に配置されており、ユニット筐体２３０に設けた断熱材を兼ねた樹脂部材２３５に固定されている。

以上に示した本実施例の定着装置２３では、第１の回転体（定着ローラ）２３１を電磁誘導で加熱し、第２の回転体（加圧ローラ）２３２をシート状で凹形状の外部加熱部材２３４で加熱しており、第２の回転体（加圧ローラ）２３２の脱圧動作に連動して第２の回転体（加圧ローラ）２３２を外部加熱部材２３４に接離しているため、外部加熱部材２３４の接離の機構を特別に設けずに外部加熱部材２３４を第２の回転体（加圧ローラ）２３２に接離でき、接触している間のみ加熱することで、表面から加熱できるため効率的に第２の回転体（加圧ローラ）２３２を加熱することができる。また、加熱面積が広いため、従来の外部加熱ローラを用いた構成に比べて加熱効率がよい。
また、本実施例の定着装置２３では、第２の回転体（加圧ローラ）２３２が停止状態時にのみ加熱しているため、第２の回転体（加圧ローラ）２３２の表面を傷つけることなく加熱できる。
さらに本実施例の定着装置２３では、第２の回転体（加圧ローラ）２３２に発泡シリコーンゴム等の断熱層２３２ｂを設けることで、第１の回転体（定着ローラ）２３１の熱を第２の回転体（加圧ローラ）２３２に奪われにくく、立ち上がり時間の短縮、通紙時の第１の回転体（定着ローラ）２３１の温度落込みの防止ができる。また、外部加熱部材２３４を接触させて表面を加熱するため待機中に第２の回転体（加圧ローラ）２３２を一定の温度に保つことが出来、待機からの復帰時間の短縮ができる。
また、本実施例の定着装置２３では、ユニット筐体２３０を有し、外部加熱部材２３４は筐体２３０と第２の回転体（加圧ローラ）２３２の間に固定配置されることで、外部加熱部材２３４の接離機構が不要で定着装置の省スペース化を図ることができる。また、外部加熱部材２３４の筐体２３０への固定に断熱性の樹脂部材２３５を用いることにより、外部への放熱を防止できる。

［実施例２］
次に本発明の第２の実施例を説明する。本実施例の定着装置の基本的な構成は図２と同様であるが、第２の回転体（加圧ローラ）２３２の脱圧機構（接離機構）は設けなくてもよい構成となっている。また、実施例１と同様に脱圧機構（接離機構）を設けて、本実施例の後述する加熱動作と、実施例１の加熱動作とを選択的に実行するようにすることもできる。

本実施例の定着装置２３では、実施例１と同様に、磁束によって発熱する発熱層を有する第１の回転体（定着ローラ）２３１と、第１の回転体（定着ローラ）２３１の外側に配置され、磁束を発生させる磁束発生部２３３と、第１の回転体（定着ローラ）２３１に圧接回転される第２の回転体（加圧ローラ）２３２を有している。そして第２の回転体（加圧ローラ）２３２の表面に沿って該第２の回転体（加圧ローラ）２３２の外側に配置されるシート状で凹形状の外部加熱部材２３４を有し、この外部加熱部材２３４は第２の回転体（加圧ローラ）２３２に沿って凹形状に加熱するように構成されている（ここで凹形状とは、円弧状や半円筒状等を含む形状である）。

そして本実施例では、第１の回転体（定着ローラ）２３１を、円弧状の磁気ヨークと該磁気ヨークに巻回されたＩＨコイルからなる磁束発生部２３３からの磁束により電磁誘導で加熱し、第２の回転体（加圧ローラ）２３２を定着動作以外の期間で外部加熱部材２３４により加熱し、加熱中に所定時間、第２の回転体（加圧ローラ）２３２を走行駆動して加熱位置を変えている。
また、第２の回転体（加圧ローラ）２３２の走行駆動により加熱位置を変える動作を定期的に行っている。
さらには、第２の回転体（加圧ローラ）２３２の走行駆動により加熱位置を変える動作を定着動作終了後、所定時間経過後に定期的に行っている。
また、第２の回転体（加圧ローラ）２３２の走行駆動による加熱位置の変更により同じ位置を加熱しないようにしている。
さらに第２の回転体（加圧ローラ）２３２は耐熱断熱層２３２ｂを有している。
また、定着装置２３はユニット筐体２３０を有し、外部加熱部材２３４は前記筐体２３０と第２の回転体（加圧ローラ）２３２の間に固定配置している。

次に本実施例の定着装置の構成をより具体的に説明する。第１の回転体（定着ローラ）２３１は、表層（表面層）２３１ａと、その表層（表面層）２３１ａ付近に設けた発熱層２３１ｂと、発熱層２３１ｂの内側に設けた断熱層２３１ｃを有したローラである。そして第１の回転体（定着ローラ）２３１の外側に配置された磁束発生部（磁気ヨークとＩＨコイル）２３３により発生した磁束により第１の回転体（定着ローラ）２３１の発熱層２３１ｂが発熱し第２の回転体（加圧ローラ）２３２との圧接によるニップ部をシート状の記録媒体（例えば記録紙）Ｓが通過することで、未定着トナーＴを記録媒体Ｓに定着させている。また、第２の回転体（加圧ローラ）２３２は芯金２３２ａと表層２３２ｃの間に耐熱弾性層（例えば発泡シリコーンゴム）２３２ｂを有している。
また、本実施例では第２の回転体（加圧ローラ）２３２の外周面上に沿って一定の隙間を空けてシート状の外部加熱部材２３４が凹形状に配置されており、第２の回転体（加圧ローラ）２３２を加熱している。

本実施例では第１の回転体（定着ローラ）２３１の加熱に、外部に設置した磁束発生部２３３による電磁誘導加熱を用いている。そして第２の回転体（加圧ローラ）２３２に発泡シリコーン等の熱伝導率の低い断熱層２３２ｂを設けているため、第１の回転体（定着ローラ）２３１の回転加熱時（立ち上がり時、通紙時）に第２の回転体（加圧ローラ）２３２に奪われる熱が通常のソリッドゴムを用いた時に比べて少ないため、立ち上がり時間の短縮および通紙時の第１の回転体（定着ローラ）２３１の温度の落込みを防止できる。

従来機の加圧ローラは薄肉のソリッドゴムを用い内部にハロゲンヒータを設置して内部より加熱することがあったが、本実施例のように第２の回転体（加圧ローラ）２３２に発泡シリコーンゴムの耐熱弾性層２３２ｂを用いた場合は、それ自体が断熱層で熱を伝えにくいため内部からの加熱では効率が悪かった。しかし、本実施例では第２の回転体（加圧ローラ）２３２の加熱にシート状で凹形状の外部加熱部材２３４を用いており、第２の回転体（加圧ローラ）２３２に接触させて第２の回転体（加圧ローラ）２３２の表面を加熱できるため、効率よく加熱することができる。

ここで、外部加熱部材２３４は実施例１と同様の構成であり、図４（Ａ），（Ｂ）に示したように、外部加熱部材２３４はポリイミドフィルム等で厚さ０．５〜１ｍｍ程度の耐熱樹脂シート２３４ａの中に発熱体２３４ｂを埋め込んでおり、配線の電極部分に端子を圧着させている。タイプとしては、樹脂シート面の全体に発熱体を配置した面状発熱体、または樹脂シート面の全体と樹脂シート内に線状に発熱体の配線を配置した線状面状発熱体とがある。
この外部加熱部材２３４では、発熱体２３４ｂの抵抗値設定によって設定された一定の温度に到達すると、それ以上の温度上昇をすることはない。そのため、サーモスタットや温度ヒューズおよび、温度コントローラが不要である。
なお、図４（Ａ），（Ｂ）は線状面状発熱体の配線の実施例を示しており、図４（Ａ）は発熱体全体を同時に発熱させる実施例であり、図４（Ｂ）は中央部と端部とで発熱部分を分割した実施例である。図４（Ｂ）のように、発熱部分を分割することにより、通紙サイズに合わせて発熱部分を切り替えることが可能である。本実施例では２分割であるが、通紙サイズに合わせて発熱部分の分割数を増やしたものでも良い。

上記の外部加熱部材２３４は、定着ユニットの筐体２３０と第２の回転体（加圧ローラ）２３２との間に配置されており、ユニット筐体２３０に設けた断熱材を兼ねた樹脂部材２３５に固定されている。

次に本実施例の定着装置の制御動作について図５のフローチャートを参照して説明する。この制御動作は前述の画像形成装置の制御手段により実行される。
なお、画像形成装置では、制御手段として、定着装置２３を含む前述の装置各部の動作を制御する制御装置（マイクロプロセッサユニット等からなる中央演算処理装置（ＣＰＵ）、各種メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発ＲＡＭ等）、入出力装置（Ｉ／Ｏポート、各種インターフェース等）、各種制御回路、クロック、タイマー、カウンタ、等で構成される）を備えているが、この制御装置の図示は省略する。

本実施例では、印刷動作信号が出力され印刷の指令がくると、定着装置２３の第１の回転体（定着ローラ）２３１を磁束発生部で加熱して印刷動作（定着動作制御）を行う。この印刷動作（定着動作制御）中は第１の回転体（定着ローラ）２３１のみの加熱で第２の回転体（加圧ローラ）２３２を加熱する外部加熱部材２３４は動作していない。印刷動作（定着動作制御）が終了すると、待機制御の状態に入り次の印刷動作信号が来るまでは停止した状態で、外部加熱部材２３４をＯＮにし、第２の回転体（加圧ローラ）２３２を外部加熱部材２３４で加熱している。これは、次の印刷動作を行う時に、第１の回転体（定着ローラ）２３１を定着可能な温度に到達するまでの時間を短縮するために加熱しておくものである。

しかしながら、第２の回転体（加圧ローラ）２３２を外部より非接触で加熱した状態では、図２に示すように外部加熱部材２３４は第２の回転体（加圧ローラ）２３２の半円周分くらいしか覆われていないため、覆われている部分しか加熱できず、全周を加熱するには時間がかかってしまう。
そこで本実施例では、この待機制御状態の第２の回転体（加圧ローラ）２３２を加熱している間に、第２の回転体（加圧ローラ）２３２をある所定時間間隔で所定時間回転している。ここで所定時間間隔とは印刷動作終了からある一定時間Ｔが経過後であり、例えば加熱している部分が目標温度に到達するまでの時間Ｔ後に所定時間回転する。回転する所定時間としては、例えば加熱されていない位置が加熱部分に来るように（図５の例では第２の回転体が１８０°）回転する時間であり、このように回転することにより、またこの動作を繰り返し行うことにより、効率よく第２の回転体（加圧ローラ）２３２の表面全周を加熱することができる。

以上に示した本実施例の定着装置２３では、第１の回転体（定着ローラ）２３１を電磁誘導で加熱し、第２の回転体（加圧ローラ）２３２をシート状で凹形状の外部加熱部材２３４で加熱しており、定着動作終了後、所定時間経過後に所定時間、第２の回転体（加圧ローラ）２３２を走行駆動している。この走行駆動時間は現在加熱している部分以外が加熱部分に来るように制御しているため、第２の回転体（加圧ローラ）２３２を停止加熱であるが円周上でほぼ均等に加熱することができる。
さらに本実施例の定着装置２３では、第２の回転体（加圧ローラ）２３２に発泡シリコーンゴム等の断熱層２３２ｂを設けることで、第１の回転体（定着ローラ）２３１の熱を第２の回転体（加圧ローラ）２３２に奪われにくく立ち上がり時間の短縮、通紙時の第１の回転体（定着ローラ）２３１の温度落込みの防止ができる。また、外部加熱部材２３４で第２の回転体（加圧ローラ）の表面を加熱するため、待機中に第２の回転体（加圧ローラ）を一定の温度に保つことが出来、待機からの復帰時間の短縮ができる。また、第２の回転体（加圧ローラ）２３２を非接触で加熱しているため、第２の回転体（加圧ローラ）２３２の表面を傷つけることなく加熱できる。
さらに本実施例の定着装置２３では、ユニット筐体を有し、外部加熱部材２３４は筐体２３０と第２の回転体（加圧ローラ）２３２の間に固定配置されることで、外部加熱部材２３４の接離機構が不要で定着装置の省スペース化を図ることができる。また、外部加熱部材２３４の筐体２３０への固定に断熱性の樹脂部材２３５を用いることにより、外部への放熱を防止できる。

なお、以上に説明した実施例１と実施例２の構成・動作は併用することもできる。すなわち、上記の待機制御状態時には、第２の回転体（加圧ローラ）２３２の停止後、脱圧機構で第２の回転体（加圧ローラ）２３２を脱圧し、外部加熱部材２３４に接触させて加熱し、所定時間経過したら脱圧機構で第２の回転体（加圧ローラ）２３２を外部加熱部材２３４から離間して、所定時間、第２の回転体（加圧ローラ）２３２を走行（回転）駆動し、第２の回転体（加圧ローラ）２３２の停止後、再度脱圧機構で第２の回転体（加圧ローラ）２３２を外部加熱部材２３４に接触して加熱する、という動作を繰り返し行う。これにより第２の回転体（加圧ローラ）２３２の加熱をより効率的に行うことができる。また、この動作の場合にも、第２の回転体（加圧ローラ）２３２の回転時には、外部加熱部材２３４は非接触であるため、第２の回転体（加圧ローラ）２３２の表面を傷つけることがない。

［実施例３］
次に本発明の第３の実施例を説明する。図６に本実施例の定着装置の具体的な構成例を示す。
本実施例の定着装置の基本的な構成は図２と同様であるが、第２の回転体（加圧ローラ）２３２の脱圧機構（接離機構）は設けない構成となっている。
本実施例の定着装置２３では、実施例１と同様に、磁束によって発熱する発熱層を有する第１の回転体（定着ローラ）２３１と、第１の回転体（定着ローラ）２３１の外側に配置され、磁束を発生させる磁束発生部２３３と、第１の回転体（定着ローラ）２３１に圧接回転される第２の回転体（加圧ローラ）２３２を有している。そして第２の回転体（加圧ローラ）２３２の表面に沿って該第２の回転体（加圧ローラ）２３２の外側に配置されるシート状で凹形状の外部加熱部材２３４を有し、この外部加熱部材２３４は第２の回転体（加圧ローラ）２３２に沿って凹形状に加熱するように構成されている（ここで凹形状とは、円弧状や半円筒状等を含む形状である）。

そして本実施例では、第１の回転体（定着ローラ）２３１を、円弧状の磁気ヨークと該磁気ヨークに巻回されたＩＨコイルからなる磁束発生部２３３からの磁束により電磁誘導で加熱し、待機中に外部加熱部材２３４により第２の回転体（加圧ローラ）２３２を非接触で加熱している。また、外部加熱部材２３４及び第２の回転体２３２はそれぞれ表面温度を検出する表面温度検出手段２３６、２３７を備え持っている。

本実施例では、画像形成装置の待機中に、表面温度検出手段２３６で検出された外部加熱部材２３４の表面温度が、設定された目標温度以下の場合は、電磁誘導による第１の回転体２３１の加熱と外部加熱部材２３４による第２の回転体（加圧ローラ）２３２の加熱を同時に行っている。また、外部加熱部材２３４の表面温度が目標温度以上の場合は外部加熱部材２３４による第２の回転体（加圧ローラ）２３２の加熱のみを行っている。
外部加熱部材２３４による第２の回転体（加圧ローラ）２３２の加熱は第２の回転体の表面温度検出手段２３７の検出温度に基づいて加熱を制御している。
さらに第２の回転体（加圧ローラ）２３２は耐熱断熱層２３２ｂを有している。
また、定着装置２３はユニット筐体２３０を有し、外部加熱部材２３４は前記筐体２３０と第２の回転体（加圧ローラ）２３２の間に固定配置している。

次に本実施例の定着装置の構成をより具体的に説明する。第１の回転体（定着ローラ）２３１は、表層（表面層）２３１ａと、その表層（表面層）２３１ａ付近に設けた発熱層２３１ｂと、発熱層２３１ｂの内側に設けた断熱層２３１ｃを有したローラである。そして第１の回転体（定着ローラ）２３１の外側に配置された磁束発生部（磁気ヨークとＩＨコイル）２３３により発生した磁束により第１の回転体（定着ローラ）２３１の発熱層２３１ｂが発熱し第２の回転体（加圧ローラ）２３２との圧接によるニップ部をシート状の記録媒体（例えば記録紙）Ｓが通過することで、未定着トナーＴを記録媒体Ｓに定着させている。また、第２の回転体（加圧ローラ）２３２は芯金２３２ａと表層２３２ｃの間に耐熱弾性層（例えば発泡シリコーンゴム）２３２ｂを有している。

本実施例では第２の回転体（加圧ローラ）２３２の外周面上に沿って一定の隙間を空けてシート状の外部加熱部材２３４が凹形状に配置されており、第２の回転体（加圧ローラ）２３２を加熱している。
そして本実施例では、第２の回転体（加圧ローラ）２３２には表面温度を検出する表面温度検出手段２３７が設置されており、また、外部加熱部材２３４にも表面温度を検出する表面温度検出手段２３６が設置されている。なお、図６では、表面温度検出手段２３６，２３７は、外部加熱部材２３４や第２の回転体２３２に接触しているように図示しているが、非接触の表面温度検出手段でもよい。

次に本実施例の定着装置の加熱動作について、図７のタイムチャートを参照して説明する。この加熱動作は前述の画像形成装置の制御手段により制御される。
図７のタイムチャートに示すように、画像形成装置の状態がウォームアップ中は、第１の回転体（定着ローラ）２３１と第２の回転体（加圧ローラ）２３２は回転しながら磁束発生部２３３により第１の回転体（定着ローラ）２３１のみが加熱されている。第１の回転体（定着ローラ）２３１と第２の回転体（加圧ローラ）２３２は接触して回転しているため、第２の回転体（加圧ローラ）２３２も第１の回転体（定着ローラ）２３１から熱を受けるため、第２の回転体（加圧ローラ）２３２の表面温度も上昇していく（図８（ａ），（ｂ）参照）。
第１の回転体（定着ローラ）２３１の表面温度が目標温度に達するとウォームアップが終了し、画像形成装置の状態は待機状態となり印刷可能状態となる。

ここで、図８は本発明に係る定着装置の各部材の温度推移の例を示す図であり、（ａ）は本実施例の加熱動作による温度推移を示すグラフ、（ｂ）は通常の加熱動作による温度推移を示すグラフである。
通常はウォームアップが終了すると第１の回転体（定着ローラ）２３１への加熱も終了して外部加熱部材２３４による加熱がスタートするが、外部加熱部材２３４が冷えた状態から加熱が始まるため、外部加熱部材２３４の表面温度自体が上がるのに時間を要する。従って外部加熱部材２３４の表面温度がある程度上がらないと第２の回転体（加圧ローラ）２３２の表面が加熱されるより第２の回転体（加圧ローラ）２３２の表面から放熱する熱のほうが多く、第２の回転体（加圧ローラ）２３２の表面温度は、ウォームアップ直後に一度下がり、外部加熱部材２３４の温度が上がってきてから、上昇をし始める（図８（ｂ）参照）。
このため、待機中に印刷要求が来た場合に、磁束発生部２３３により第１の回転体（定着ローラ）２３１を再加熱するのに時間が掛かり、待ち時間が発生していた。

そこで本実施例では、画像形成装置がウォームアップ終了後も外部加熱部材２３４の表面温度検出手段２３６で外部加熱部材２３４の表面温度があらかじめ設定された目標温度（例えば本実施例では図８（ａ）に示すように１５０℃）に達するまでは磁束発生部２３３により第１の回転体（定着ローラ）２３１を加熱し続けて、磁束発生部２３３での第１の回転体（定着ローラ）２３１の加熱と外部加熱部材２３４による第２の回転体（加圧ローラ）２３２の加熱を同時に行っている。
これにより、図８（ａ）の本実施例の加熱動作による温度推移のグラフに示すように、ウォームアップ直後に第２の回転体（加圧ローラ）２３２の表面温度が一度落ち込むことを防止でき、待機状態からの復帰時間を短縮できる。

さらに本実施例では、外部加熱部材２３４の表面温度が目標温度（本実施例では１５０℃）到達後は、磁束発生部２３３による第１の回転体（定着ローラ）２３１の加熱と第１の回転体（定着ローラ）２３１、第２の回転体（加圧ローラ）２３２の回転を停止する。これにより、無駄な電力を使用することを防止できる。

また、本実施例では、第２の回転体の表面温度検出手段２３７により検出した第２の回転体（加圧ローラ）２３２の表面温度により外部加熱部材２３４の加熱を制御している。
具体的には、本実施例では第２の回転体（加圧ローラ）２３２の表面温度が１２０℃に維持されるように外部加熱部材２３４による加熱を制御している。このように待機中に第２の回転体（加圧ローラ）の温度をある目標温度に維持することで待機状態からの復帰時間を短縮できる。

ここで、外部加熱部材２３４は実施例１と同様の構成であり、図４（Ａ），（Ｂ）に示したように、外部加熱部材２３４はポリイミドフィルム等で厚さ０．５〜１ｍｍ程度の耐熱樹脂シート２３４ａの中に発熱体２３４ｂを埋め込んでおり、配線の電極部分に端子を圧着させている。タイプとしては、樹脂シート面の全体に発熱体を配置した面状発熱体、または樹脂シート面の全体と樹脂シート内に線状に発熱体の配線を配置した線状面状発熱体とがある。
この外部加熱部材２３４では、発熱体２３４ｂの抵抗値設定によって設定された一定の温度に到達すると、それ以上の温度上昇をすることはない。そのため、サーモスタットや温度ヒューズおよび、温度コントローラが不要である。
なお、図４（Ａ），（Ｂ）は線状面状発熱体の配線の実施例を示しており、図４（Ａ）は発熱体全体を同時に発熱させる実施例であり、図４（Ｂ）は中央部と端部とで発熱部分を分割した実施例である。図４（Ｂ）のように、発熱部分を分割することにより、通紙サイズに合わせて発熱部分を切り替えることが可能である。本実施例では２分割であるが、通紙サイズに合わせて発熱部分の分割数を増やしたものでも良い。

上記の外部加熱部材２３４は、定着ユニットの筐体２３０と第２の回転体（加圧ローラ）２３２との間に配置されており、ユニット筐体２３０に設けた断熱材を兼ねた樹脂部材２３５に固定されている。

以上に示した本実施例の定着装置２３では、第１の回転体（定着ローラ）２３１を電磁誘導で加熱し、第２の回転体（加圧ローラ）２３２をシート状で凹形状の外部加熱部材２３４で加熱しており、待機中に外部加熱部材２３４の表面温度がある目標温度以上になるまでは第１の回転体（定着ローラ）２３１の加熱と第２の回転体（加圧ローラ）２３２の加熱を同時に行い、目標温度に到達後に第２の回転体（加圧ローラ）２３２の加熱のみにし、第２の回転体（加圧ローラ）２３２をある目標温度に維持するため、待機からの復帰時間の短縮ができる。

さらに本実施例の定着装置２３においても、第２の回転体（加圧ローラ）２３２に発泡シリコーンゴム等の断熱層２３２ｂを設けることで、第１の回転体（定着ローラ）２３１の熱を第２の回転体（加圧ローラ）２３２に奪われにくく立ち上がり時間の短縮、通紙時の第１の回転体（定着ローラ）２３１の温度落込みの防止ができる。また、外部加熱部材２３４で第２の回転体（加圧ローラ）の表面を加熱するため、待機中に第２の回転体（加圧ローラ）を一定の温度に保つことが出来、待機からの復帰時間の短縮ができる。また、第２の回転体（加圧ローラ）２３２を非接触で加熱しているため、第２の回転体（加圧ローラ）２３２の表面を傷つけることなく加熱できる。
さらに本実施例の定着装置２３では、ユニット筐体を有し、外部加熱部材２３４は筐体２３０と第２の回転体（加圧ローラ）２３２の間に固定配置されることで、外部加熱部材２３４の接離機構が不要で定着装置の省スペース化を図ることができる。また、外部加熱部材２３４の筐体２３０への固定に断熱性の樹脂部材２３５を用いることにより、外部への放熱を防止できる。

なお、以上に説明した実施例３の構成は、前述の実施例１や実施例２の構成と併用することが可能であり、実施例１や実施例２で説明した定着装置の外部加熱部材２３４と第２の回転体２３２に表面温度検出手段２３６、２３７を設ければ、実施例３の動作を併用することができ、定着温度制御をより効率的に行うことが可能となる。

本発明の一実施形態を示す画像形成装置の概略構成図である。 本発明の一実施例を示す定着装置の概略断面図である。 図２に示す定着装置の脱圧時の状態を示す概略断面図である。 外部加熱部材の構成例を示す図である。 第２の実施例の定着装置の制御動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の別の実施例を示す定着装置の概略断面図である。 第３の実施例の定着装置の加熱動作の一例を示すタイムチャートである。 本発明に係る定着装置の各部材の温度推移の例を示す図であり、（ａ）は第３の実施例の加熱動作による温度推移を示すグラフ、（ｂ）は通常の加熱動作による温度推移を示すグラフである。

符号の説明

１（１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ）：感光体（像担持体）
２（２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋ）：現像装置
３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋ：帯電装置
４：露光装置（潜像形成手段）
６：転写装置
７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋ：感光体クリーニング装置
１０：中間転写ベルト（中間転写体）
１１、１２、１３：支持ローラ
１４Ｙ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｋ：一次転写ローラ
１５：ベルトクリーニング装置
１６：二次転写ローラ
２０：給紙カセット
２１：給紙ローラ
２２：レジストローラ対
２３：定着装置
２４：排紙ローラ
３０：画像形成ユニット
３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋ：トナーボトル
２０１：現像剤担持体
２０２，２０３：攪拌部材（攪拌スクリュ）
２３０：ユニット筐体
２３１：第１の回転体（定着ローラ）
２３１ａ：表層（表面層）
２３１ｂ：発熱層
２３１ｃ：断熱層
２３２：第２の回転体（加圧ローラ）
２３２ａ：芯金
２３２ｂ：耐熱弾性層（例えば発泡シリコーンゴム）
２３２ｃ：表層
２３３：磁束発生部
２３４：外部加熱部材
２３５：樹脂部材
２３６：外部加熱部材の表面温度検出手段
２３７：第２の回転体の表面温度検出手段
Ｓ：記録媒体

Claims (17)

1. 磁束によって発熱する発熱層を有する第１の回転体と、前記第１の回転体の外側に配置され、磁束を発生させる磁束発生部と、前記第１の回転体に圧接回転される第２の回転体と、前記第２の回転体の表面に沿って該第２の回転体の外側に配置されるシート状で凹形状の外部加熱部材と、を有し、前記外部加熱部材は前記第２の回転体に沿って凹形状に加熱する定着装置において、
   前記外部加熱部材の表面温度を検出する表面温度検出手段を有し、前記外部加熱部材の表面温度検出手段による検出温度が、あらかじめ設定された目標温度以下の場合は、前記磁束発生部と前記外部加熱部材により同時に加熱するように制御することを特徴とする定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置において、
   前記外部加熱部材は前記第２の回転体に沿って凹形状に加熱するとともに、前記第２の回転体に対して接離可能であることを特徴とする定着装置。
3. 請求項２に記載の定着装置において、
   前記外部加熱部材の前記第２の回転体への接離は、該第２の回転体の移動により行うことを特徴とする定着装置。
4. 請求項２または３に記載の定着装置において、
   前記外部加熱部材は通紙時に前記第２の回転体から離間し、待機状態時に前記第２の回転体に接触することを特徴とする定着装置。
5. 請求項２〜４のいずれか一つに記載の定着装置において、
   前記外部加熱部材は前記第２の回転体と接触している時にのみ通電され第２の回転体を加熱することを特徴とする定着装置。
6. 請求項２〜５のいずれか一つに記載の定着装置において、
   前記外部加熱部材は前記第２の回転体が非回転状態時にのみ通電され第２の回転体を加熱することを特徴とする定着装置。
7. 請求項１に記載の定着装置において、
   定着動作を除く期間において前記外部加熱部材により前記第２の回転体を加熱するとともに、前記第２の回転体を所定時間だけ移動するように走行駆動させる制御手段を有することを特徴とする定着装置。
8. 請求項７に記載の定着装置において、
   定着動作を除く期間において前記第２の回転体を定期的に所定時間だけ移動するように走行駆動させる制御手段を有することを特徴とする定着装置。
9. 請求項７または８に記載の定着装置において、
   定着動作終了後、所定時間経過したら、前記第２の回転体を定期的に所定時間だけ移動するように走行駆動させる制御手段を有することを特徴とする定着装置。
10. 請求項７〜９のいずれか一つに記載の定着装置において、
    前記制御手段は、前記第２の回転体の１回の走行駆動において、前記外部加熱部材の加熱部分が、再び加熱部へ来ることがないように、その走行駆動時間を制御することを特徴とする定着装置。
11. 請求項７〜１０のいずれか一つに記載の定着装置において、
    前記外部加熱部材は前記第２の回転体と非接触で加熱することを特徴とする定着装置。
12. 請求項１１に記載の定着装置において、
    前記外部加熱部材による加熱は待機中にのみ行われることを特徴とする定着装置。
13. 請求項１１または１２に記載の定着装置において、
    前記第２の回転体の表面温度を検出する表面温度検出手段を有し、前記外部加熱部材の表面温度が目標温度以上の場合は、前記外部加熱部材のみで前記第２の回転体を加熱することを特徴とする定着装置。
14. 請求項１１〜１３のいずれか一つに記載の定着装置において、
    前記第２の回転体の表面温度を検出する表面温度検出手段を有し、前記第２の回転体の表面温度検出手段による検出温度に基づいて前記外部加熱部材の加熱を制御することを特徴とする定着装置。
15. 請求項１〜１４のいずれか一つに記載の定着装置において、
    前記第２の回転体は耐熱弾性層を有していることを特徴とする定着装置。
16. 請求項１〜１５のいずれか一つに記載の定着装置において、
    ユニット筐体を有し、前記外部加熱部材は前記筐体と前記第２の回転体の間に配置され固定されていることを特徴とする定着装置。
17. 像担持体上に画像を形成する画像形成手段と、前記像担持体上の画像を直接または中間転写体を介して記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体上に転写された画像を定着する定着手段とを備えた画像形成装置において、
    前記定着手段として、請求項１〜１６のいずれか一つに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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