JP6185869B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置、および、定着装置を備えた画像形成装置に関する。

プリンタ、複写機、ファクシミリ装置および複合機等の電子写真方式の画像形成装置は、現像剤を媒体に定着させるための定着装置を備えている。従来より、無端状ベルトを用いた定着装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−１３７４２４号公報（段落００１６〜００２４および図３参照）

このような無端状ベルトを用いた定着装置では、より安定した定着性能を得ることが求められている。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、より安定した定着性能を有する定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明に係る定着装置は、無端状の第１のベルトと、第１のベルトの内周面側に配置された駆動ローラと、第１のベルトの内周面側に配置され、駆動ローラの媒体搬送方向における上流側に駆動ローラと隣り合って配置された補助部材と、第１のベルトの内周面側に配置され、第１のベルトを加熱する第１の加熱部材と、第１の加熱部材と駆動ローラとの間に配置され、第１の加熱部材からの熱を反射する第１の反射部材と、無端状の第２のベルトと、第２のベルトの内周面側に配置され、駆動ローラと共に第１のベルトおよび第２のベルトを挟んで第１のニップ部を形成する加圧ローラと、第２のベルトの内周面側に配置され、補助部材と共に第１のベルトおよび第２のベルトを挟んで第２のニップ部を形成する補助加圧部材と、第２のベルトの内周面側に配置され、第２のベルトを加熱する第２の加熱部材と、第２の加熱部材と加圧ローラとの間に配置され、第２の加熱部材からの熱を反射する第２の反射部材とを備える、第１の加熱部材は、第１のベルトを加熱すると共に、補助部材を加熱する。補助部材の媒体搬送方向における下流側の端部は、第１の反射部材の媒体搬送方向における上流側の端部と第２の反射部材の媒体搬送方向における上流側の端部とを結ぶ仮想直線よりも第１のニップ側に位置する。

本発明によれば、安定した定着性の確保が可能になる。

本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の構成を示す図である。 第１の実施の形態における定着装置の構成を示す断面図である。 第１の実施の形態における定着装置の構成要素の配置を説明するための模式図である。 第１の実施の形態における定着装置の要部を示す斜視図である。 第１の実施の形態における定着装置の定着ベルトおよび加圧ベルトを装着していない状態を示す斜視図である。 第１の実施の形態における定着装置の一部を示す斜視図である。 第１の実施の形態における定着装置の一部を拡大して示す斜視図である。 第１の実施の形態における定着装置の加圧ローラ、補助加圧ローラおよび従動加圧ローラの支持構造を示す斜視図である。 第１の実施の形態における駆動ローラおよび加圧ローラの構成を示す斜視図（Ａ）および断面図（Ｂ）である。 第１の実施の形態における定着ベルトおよび加圧ベルトの構成を示す斜視図（Ａ）および断面図（Ｂ）である。 第１の実施の形態における従動ローラ、補助ローラ、従動加圧ローラおよび補助加圧ローラの構成を示す図（Ａ）および断面図（Ｂ）である。 第１の実施の形態における反射板の構成を示す図（Ａ）および断面図（Ｂ）である。 第１の実施の形態における画像形成装置の制御系を示すブロック図である。 第１の実施の形態における定着装置の作用を示す図である。 中空の従動ローラからベルトへの熱移動を説明するための模式図である。 中実の従動ローラからベルトへの熱移動を説明するための模式図である。 第１の実施の形態の第１の変形例における定着装置の基本構成と作用を示す模式図である。 第１の実施の形態の第２の変形例における定着装置の基本構成と作用を示す模式図である。 第１の実施の形態の第３の変形例における定着装置の基本構成と作用を示す模式図である。

第１の実施の形態
＜画像形成装置の構成＞
まず、本発明の第１の実施の形態における定着装置５００を備えた画像形成装置１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画像形成装置の構成を示す図である。

図１に示す画像形成装置１は、電子写真法を用いてカラー画像を形成するプリンタであり、給紙トレイ（媒体収容部）１００、媒体繰出し部２００、媒体搬送部３００、画像形成部４００および定着装置（定着部）５００を備えている。

給紙トレイ１００は、印刷用紙等の媒体１０１を収容するものであり、画像形成装置１の本体下部に着脱可能に装着されている。給紙トレイ１００の内部には、媒体１０１を載置する媒体載置板１０２が、媒体１０１の幅方向に延在する支軸１０２ａを中心として回動可能に設けられている。

媒体載置板１０２の下側には、回動軸１０３ａにより回動可能に支持されたリフトアップレバー１０３が設けられている。回動軸１０３ａは、画像形成装置１の本体内に設けられたモータ１０４と連結可能に構成されている。回動軸１０３ａは、給紙トレイ１００が画像形成装置１の本体に装着されることによりモータ１０４と連結され、モータ１０４の駆動力によりリフトアップレバー１０３が回動し、リフトアップレバー１０３の先端部で媒体載置板１０２を持ち上げ、これにより媒体載置板１０２が支軸１０２ａを中心として回動（昇降）するようになっている。

給紙トレイ１００には、媒体載置板１０２上の媒体１０１が所定の高さまで上昇したことを検知する上昇検知部１０５が設けられている。上昇検知部１０５により媒体１０１が検知された時点でモータ１０４の回転を停止することで、媒体載置板１０２の上昇が停止する。給紙トレイ１００には、また、媒体１０１の積載位置を規制するするガイド部材（図示せず）が設けられている。ガイド部材は、媒体１０１の繰出し方向の後端部（図中左端部）と、幅方向の側端部とをガイドする。

給紙トレイ１００に隣接して、給紙トレイ１００に収容された媒体１０１を一枚ずつ繰出す媒体繰出し部２００が設けられている。媒体繰出し部２００は、媒体載置板１０２上に積載された媒体１０１の上面に圧接するように設けられたピックアップローラ２０２と、このピックアップローラ２０２の繰り出し側（図中右側）に設けられたフィードローラ２０３およびリタードローラ２０４からなるローラ対とを有している。ピックアップローラ２０２、フィードローラ２０３およびリタードローラ２０４により、媒体載置板１０２上に積載された媒体１０１が１枚ずつ繰出される。

媒体繰出し部２００は、また、媒体載置板１０２上の媒体１０１の有無を検知する媒体有無検知部２０５と、媒体１０１の残量を検知する媒体残量検知部２０６とを有している。

媒体繰出し部２００の繰出し側（図中右上側）には、繰出された媒体１０１を、画像形成部４００まで搬送する媒体搬送部３００が設けられている。媒体搬送部３００は、媒体１０１の搬送路に沿って、搬送ローラ対３０２と、搬送ローラ対３０４とを備えている。

また、媒体１０１の搬送路に沿って搬送ローラ対３０２の上流側には、搬送ローラ対３０２の駆動タイミングを決定するための媒体センサ３０１が設けられている。搬送ローラ対３０２は、媒体センサ３０１による通過検知から所定時間だけ遅れて回転を開始する。このように回転開始のタイミングを遅らせることで、媒体１０１を搬送ローラ対３０２の圧接部に押し込み、媒体１０１の斜行を矯正する。

さらに、搬送ローラ対３０４の上流側には、搬送ローラ対３０４の駆動タイミングを決定するための媒体センサ３０３が設けられている。搬送ローラ対３０４は、媒体センサ３０３による通過検知により直ちに回転を開始し、媒体１０１を停止させずに送り出す。搬送ローラ対３０４の下流側には、後述する露光ヘッド４３３の露光タイミングを決定するため書き込みセンサ３０５が設けられている。

画像形成部４００は、媒体１０１の搬送路に沿って、ここでは右から左に直列に配列された４つの現像剤像形成部（プロセスユニット）としてのトナー像形成部４３０Ｋ，４３０Ｙ，４３０Ｍ，４３０Ｃと、トナー像形成部４３０Ｋ，４３０Ｙ，４３０Ｍ，４３０Ｃにより形成されたトナー像（現像剤像）を媒体１０１の表面に転写する転写部４６０とを有している。

トナー像形成部４３０Ｋ，４３０Ｙ，４３０Ｍ，４３０Ｃは、それぞれブラック、イエロー、マゼンタおよびシアンのトナー（現像剤）によりトナー像を形成する。トナー像形成部４３０Ｋ，４３０Ｙ，４３０Ｍ，４３０Ｃは、使用するトナーを除いて共通の構成を有しているため、「トナー像形成部４３０」と総称して説明する。

トナー像形成部４３０は、トナー像を担持する像担持体としての感光体ドラム４３１を有している。感光体ドラム（ＯＰＣドラム）４３１は、導電性の基体の表面に感光層（電荷発生層および電荷輸送層）を設けたドラム状の部材であり、図中時計回りに回転する。

感光体ドラム４３１の周囲には、感光体ドラム４３１の表面を一様に帯電させる帯電部材としての帯電ローラ４３２と、一様に帯電した感光体ドラム４３１の表面に光を照射して静電潜像を形成する例えばＬＥＤ（発光ダイオード）アレイを有する露光装置としての露光ヘッド４３３と、静電潜像をトナーにより現像する現像剤担持体としての現像ローラ４３４と、感光体ドラム４３１の表面に残存したトナーを掻き取るクリーニング部材４３６とが配置されている。

また、各トナー像形成部４３０には、現像ローラ４３４にトナーを供給する供給部材としての供給ローラ４３５と、この供給ローラ４３５にトナーを供給する現像剤供給部としてのトナー供給部４３７（例えばトナーカートリッジ）が備えられている。

転写部４６０は、媒体１０１を静電気力により吸着保持して搬送する無端状の転写ベルト４６１と、転写ベルト４６１を駆動するためのベルト駆動ローラ４６２と、このベルト駆動ローラ４６２と対をなし、転写ベルト４６１に張力を付与するテンションローラ４６３とを備えている。

転写部４６０は、さらに、トナー像形成部４３０Ｋ，４３０Ｙ，４３０Ｍ，４３０Ｃの各感光体ドラム４３１に対向配置された４つの転写ローラ４６４を備えている。各転写ローラ４６４には、感光体ドラム４３１に形成されたトナー像をクーロン力により媒体１０１に転写するための転写電圧が印加される。

転写部４６０は、さらに、転写ベルト４６１に付着したトナーを掻き取るクリーニング部材としてのクリーニングブレード４６５と、クリーニングブレード４６５により掻き落とされたトナーを収容する廃現像剤収容器としてのトナーボックス４６６とを備えている。

トナー像形成部４３０Ｋ，４３０Ｙ，４３０Ｍ，４３０Ｃと転写部４６０とは、互いに同期して制御され、各感光体ドラム４３１の表面に形成されたトナー像を、転写ベルト４６１に静電吸着された媒体１０１の表面に転写する。

媒体１０１の搬送路に沿って、画像形成部４００（トナー像形成部４３０および転写部４６０）の下流側には、定着装置５００が設けられている。定着装置５００は、媒体１０１上のトナー像に熱と圧力を加えて、トナー像を融解し、媒体１０１に定着させるものである。定着装置５００の構成については、後述する。

媒体１０１の搬送路に沿って定着装置５００の下流側には、定着が完了した媒体１０１を排出するための排出ローラ群５０４と、排出された媒体１０１を載置するためのスタッカ部５０５とが設けられている。

＜定着装置の構成＞
次に、この実施の形態１における定着装置５００の構成について説明する。図２は、第１の実施の形態における定着装置５００の構成を示す断面図である。図３は、定着装置５００の構成要素の配置を説明するための模式図である。図４は、定着装置５００の要部を示す斜視図である。図５は、定着装置５００のベルト５１０，５２０を装着していない状態を示す斜視図である。図６は、定着装置５００の一部を示す斜視図である。図７は、定着装置５００の一部を拡大して示す斜視図である。

図２に示すように、定着装置５００は、２つの無端状ベルト、すなわち、ベルト（第１のベルト）としての定着ベルト５１０と、ニップ形成部（第２のベルト）としての加圧ベルト５２０とを備えている。定着ベルト５１０と加圧ベルト５２０との間に、未定着のトナー像を媒体１０１に定着させるためのニップ部Ｎが形成される。

定着ベルト５１０の内側（内周面側）の領域には、第１の部材（第１のローラ）としての駆動ローラ５１１と、第２の部材（第２のローラ）としての従動ローラ５１３とが配置されている。また、駆動ローラ５１１と従動ローラ５１３との間には、第５のローラ（第５の部材）としての補助ローラ５１４が配置されている。これらのローラは、媒体１０１の搬送方向（以下、媒体搬送方向Ｆ）に沿って、従動ローラ５１３、補助ローラ５１４および駆動ローラ５１１の順に配列されている。

加圧ベルト５２０の内側（内周面側）の領域には、第３の部材（第３のローラ）としての加圧ローラ５２１と、第４の部材（第４のローラ）としての従動加圧ローラ５２３とが配置されている。また、加圧ローラ５２１と従動加圧ローラ５２３との間には、第６の部材（第６のローラ）としての補助加圧ローラ５２４が配置されている。これらのローラは、媒体搬送方向Ｆに沿って、従動加圧ローラ５２３、補助加圧ローラ５２４および加圧ローラ５２１の順に配列されている。

定着ベルト５１０の内側の領域に配置された駆動ローラ５１１、従動ローラ５１３および補助ローラ５１４は、それぞれ、加圧ベルト５２０の内側の領域に配置された加圧ローラ５２１、従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４に対向している。

定着ベルト５１０の内側の領域には、加熱部材（第１の加熱部材）としてのヒータ５１２が設けられている。同様に、加圧ベルト５２０の内側には、第２の加熱部材としてのヒータ５２２が設けられている。

図３に示すように、定着ベルト５１０は、ニップ部Ｎから媒体搬送方向Ｆに直交する方向（図中上下方向）に所定の距離Ｍ１だけ離れた位置（最大外径位置Ｐ１と称する）において、媒体搬送方向Ｆにおける外径が最大になる。駆動ローラ５１１、従動ローラ５１３および補助ローラ５１４は、ニップ部Ｎから各ローラの中心軸（回転中心）までの距離Ｃ１，Ｃ３が、上記の距離Ｍ１よりも短くなるように配置されている。定着ベルト５１０は、駆動ローラ５１１、従動ローラ５１３および補助ローラ５１４に張架されるのではなく、張力が発生しない状態（フリー状態）に保たれている。

ヒータ５１２は、定着ベルト５１０の最大外径位置Ｐ１（ニップ部Ｎから距離Ｍ１の位置）を基準として、ニップ部Ｎとは反対の側に配置されている。また、ヒータ５１２は、定着ベルト５１０の内周面に対してより広範囲に熱を照射できるよう、媒体搬送方向Ｆにおいて従動ローラ５１３と補助ローラ５１４との間に配設されている。

ヒータ５１２と駆動ローラ５１１との間には、反射板５１５が配置されている。反射板５１５は、駆動ローラ５１１をヒータ５１２の熱照射から防護すると共に、ヒータ５１２から駆動ローラ５１１の方向に照射された熱を定着ベルト５１０の内周面に向けて反射することにより、定着ベルト５１０に熱を供給する機能を有する。

ヒータ５１２と従動ローラ５１３および補助ローラ５１４との間には、反射板は存在しない。そのため、ヒータ５１２から照射された熱は、従動ローラ５１３および補助ローラ５１４に直接照射される。また、定着装置５００には、定着ベルト５１０の表面温度を検出する温度センサ５１８（図２）が備えられている。温度センサ５１８は、例えば、接触型または非接触型のサーミスタであり、定着ベルト５１０に対向するように配置されている。

また、加圧ベルト５２０は、ニップ部Ｎから媒体搬送方向Ｆに直交する方向（図中上下方向）に所定の距離Ｍ２だけ離れた位置（最大外径位置Ｐ２と称する）において、媒体搬送方向Ｆにおける外径が最大になる。加圧ローラ５２１、従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４は、ニップ部Ｎから各ローラ中心までの距離Ｃ２，Ｃ４が、上記の距離Ｍ２よりも短くなるように配置されている。加圧ベルト５２０は、定着ベルト５１０と同様、張力が発生しないフリー状態に保たれている。

ヒータ５２２は、加圧ベルト５２０の最大外径位置Ｐ２（ニップ部Ｎから距離Ｍ２の位置）を基準として、ニップ部Ｎとは反対の側に配置されている。また、ヒータ５２２は、加圧ベルト５２０の内周面に対してより広範囲に熱を照射できるよう、媒体搬送方向Ｆにおいて従動加圧ローラ５２３と補助加圧ローラ５２４との間に配設されている。

ヒータ５２２と加圧ローラ５２１との間には、反射板５２５が配置されている。反射板５２５は、加圧ローラ５２１をヒータ５２２の熱照射から防護すると共に、ヒータ５２２から加圧ローラ５２１の方向に照射された熱を加圧ベルト５２０の内周面に向けて反射することにより、加圧ベルト５２０に熱を供給する機能を有する。

ヒータ５２２と従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４との間には、反射板は存在しない。そのため、ヒータ５２２から照射された熱は、従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４に直接照射される。また、定着装置５００には、加圧ベルト５２０の表面温度を検出する温度センサ５２８が備えられている。温度センサ５２８は、例えば、接触型または非接触型のサーミスタであり、加圧ベルト５２０に対向するように配置されている。

次に、定着装置５００の各ローラおよびヒータの支持構造について説明する。図４に示すように、定着装置５００は、定着ベルト５１０および加圧ベルト５２０の幅方向両側に、支持部材としての一対のブラケット５３０を有している。図４および図６に示すように、駆動ローラ５１１のシャフトの両端は、各ブラケット５３０に、軸受５１６を介して回転可能に取り付けられている。従動ローラ５１３および補助ローラ５１４の各シャフトの両端は、各ブラケット５３０に軸受５１７を介して回転可能に取り付けられている。なお、従動ローラ５１３および補助ローラ５１４は、ここでは一体形状の軸受５１７で支持しているが、それぞれ別々の軸受で支持してもよい。

図５〜図７に示すように、ヒータ５１２は、その長手方向の両端部において、各ブラケット５３０に設けられたヒータ支持部５３５により支持されている。ヒータ５１２は、ここではハロゲンランプとするが、ハロゲンランプに限らず、誘導加熱体等を用いても良い。

図８は、加圧ローラ５２１、従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４の支持構造を示す斜視図である。加圧ローラ５２１は、そのシャフトの両端（図８では一端のみ示す）において、可動支持部材としての一対の加圧ローラレバー５３１に、軸受５２６を介して回転可能に取り付けられている。加圧ローラレバー５３１は、各ブラケット５３０（図５）に、揺動軸５３１ａ（図８に一点鎖線で示す）を中心として揺動可能に取り付けられている。

加圧ローラレバー５３１は、付勢部材としてのスプリング５３２によって、加圧ローラ５２１が駆動ローラ５１１に接近する方向に揺動するように付勢されている。これにより、加圧ローラ５２１は、定着ベルト５１０および加圧ベルト５２０を介して、駆動ローラ５１１に押し当てられる。

図７に示すように、従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４は、それぞれのシャフトの両端（図７には各一端のみ示す）において、共通の軸受５２７に回転可能に取り付けられている。この軸受５２７は、上述した従動ローラ５１３および補助ローラ５１４に対して接近／離間する方向に摺動可能に、ブラケット５３０に支持されている。

従動加圧ローラ５２３は、付勢部材としてのスプリング５３４によって従動ローラ５１３に向けて付勢されている。補助加圧ローラ５２４は、付勢部材としてのスプリング５３３によって補助ローラ５１４に向けて付勢されている。つまり、従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４は、それぞれ別々のスプリング５３３，５３４によって付勢され、従動ローラ５１３および補助ローラ５１４にそれぞれ加圧（押圧）されている。なお、従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４は、ここでは一体形状の軸受５２７で支持しているが、それぞれ独立した軸受で支持しても良い。

ヒータ５２２（図５）は、その長手方向の両端部において、加圧ローラレバー５３１に設けられたヒータ支持部５３６（図８）により支持されている。ヒータ５２２は、ここではハロゲンランプとするが、ハロゲンランプに限らず、誘導加熱体等を用いても良い。

上記のスプリング５３２，５３３，５３４の付勢力により、図３に示すように、駆動ローラ５１１と加圧ローラ５２１との間にニップ部Ｎ１が形成され、補助ローラ５１４と補助加圧ローラ５２４との間にニップ部Ｎ２が形成され、従動ローラ５１３と従動加圧ローラ５２３との間にニップ部Ｎ３が形成される。

これらのニップ部Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３は、側面視（図２）で、媒体搬送方向Ｆに対して略平行な同一直線上に位置している。各ニップ部Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３の間の部分（中間部）では、定着ベルト５１０および加圧ベルト５２０の剛性と可撓性によってニップ部が形成される。

すなわち、本実施の形態では、パッド方式（例えば特許文献１参照）のようにニップ部で湾曲した媒体搬送路を形成するのではなく、各ローラ対を同一水平ライン上に配置して、ストレートの媒体搬送部を形成している。

＜各ローラおよび各ベルトの構成＞
次に、各ローラおよび各ベルトの詳細について説明する。
図９（Ａ）は、第１の実施の形態における駆動ローラ５１１および加圧ローラ５２１の構成を示す斜視図である。図９（Ｂ）は、駆動ローラ５１１および加圧ローラ５２１の断面構造を示す図である。図９（Ｂ）は、図９（Ａ）に破線Ｂで囲んだ部分の断面図に相当する。

駆動ローラ５１１は、中空形状のローラである。駆動ローラ５１１は、図９（Ｂ）に示すように、芯金５１１ａの表面に弾性層５１１ｂを被覆することによって形成される。芯金５１１ａは、ここではＳＴＫＭ（機械構造用炭素鋼鋼管）で形成する。但し、ＳＴＫＭに限らず、例えば、アルミニウム、無垢の快削鋼（ＳＵＭ）およびステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属で形成してもよい。

弾性層５１１ｂは、耐熱性を有する樹脂、例えばシリコーンゴムで形成される。ここでは、ゴム硬度がアスカーＣ硬度５０〜８５°のソリッドタイプ（発泡性でないもの）のシリコーンゴムを用いる。なお、弾性層５１１ｂは、駆動ローラ５１１による定着ベルト５１０の搬送力を高めるために設けられている。

加圧ローラ５２１は、駆動ローラ５１１と同様の構成を有している。すなわち、加圧ローラ５２１は、芯金５２１ａと弾性層５２１ｂとを有している。芯金５２１ａは、ここではＳＴＫＭで形成するが、アルミニウム、ＳＵＭおよびステンレス鋼等の金属で形成してもよい。弾性層５２１ｂは、例えばシリコーンゴム等の耐熱性を有する樹脂で形成され、ここではゴム硬度がアスカーＣ硬度５０〜８５°のソリッドタイプのシリコーンゴムを用いる。

このように、相対する駆動ローラ５１１と加圧ローラ５２１とが同様の構成を有し、従って同じ熱膨張量を示すため、定着ベルト５１０および加圧ベルト５２０にストレスを与えずに、ストレートのニップ部Ｎ１（図３）を形成することができる。

図１０（Ａ）は、第１の実施の形態における定着ベルト５１０および加圧ベルト５２０の構成を示す斜視図である。図１０（Ｂ）は、定着ベルト５１０および加圧ベルト５２０の断面構造を示す図である。図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）に破線Ｂで囲んだ部分の断面図に対応する。

定着ベルト５１０は、最内周側の基材５１０ａと、基材５１０ａの表面に形成された弾性層５１０ｂと、弾性層５１０ｂの表面に形成された離型層５１０ｃとを有する。基材５１０ａは、ＳＵＳ等の弾性を有する金属からなる無端状のベルト部材である。基材５１０ａの厚さは、約４０〜７０μｍの範囲が好ましい。また、基材５１０ａは、適度な剛性と可撓性を有することが好ましい。

弾性層５１０ｂは、例えばシリコーンゴムで形成されている。離型層５１０ｃは、例えば、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素系樹脂により、チューブの被覆またはコーティング等によって形成されている。なお、弾性層５１０ｂを設けずに、基材５１０ａの表面に離型層５１０ｃを直接設けた構成も可能である。定着ベルト５１０の内周面５１０ｄには黒色のコーティングが施され、ヒータ５１２から照射された熱を吸収しやすくなっている。定着ベルト５１０の内周面５１０ｄは、コーティング部５１０ｄとも称する。

加圧ベルト５２０は、定着ベルト５１０と同様の構成を有している。すなわち、加圧ベルト５２０は、基材５２０ａと、弾性層５２０ｂと、離型層５２０ｃと、コーティング部（内周面）５２０ｄとを有する。基材５２０ａ、弾性層５２０ｂ、離型層５２０ｃおよびコーティング部５２０ｄは、それぞれ、定着ベルト５１０の基材５１０ａ、弾性層５１０ｂ、離型層５１０ｃおよびコーティング部５１０ｄと同様に構成されている。

図１１（Ａ）は、従動ローラ５１３、補助ローラ５１４、従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４の構成を示す図である。図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）に示した各ローラの断面構造を示す図であり、図１１（Ａ）に破線Ｂで囲んだ部分の断面図に相当する。ここでは、従動ローラ５１３、補助ローラ５１４、従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４は、いずれも同じ構成を有している。

従動ローラ５１３、補助ローラ５１４、従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４は、中実または中空形状のローラである。本実施の形態では、いずれも中実のローラとする。従動ローラ５１３、補助ローラ５１４、従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４の外径は、駆動ローラ５１１および加圧ローラ５２１の外径（例えば１２ｍｍ）よりも小さい。

従動ローラ５１３は、例えばＳＵＭやＳＵＳなどで形成される金属ローラ（金属シャフト）である。ＳＵＭで形成した場合には、表面に無電解ニッケルメッキを施す。

従動ローラ５１３を構成する金属シャフトの表面には、黒色塗装またはコーティングからなる表層（熱吸収層）５１３ａを形成することが好ましい。黒色塗装としては、例えばオキツモ株式会社製の黒色耐熱性塗料や、黒色テフロン（登録商標）コーティングを用いることができる。表層５１３ａの厚さは、例えば１０μｍ以下（一例としては、１０μｍ）である。また、金属シャフトをＳＵＳで形成した場合には、その金属シャフトの表面を黒化処理（酸化被膜を生成する処理）することにより、表層５１３ａを形成することができる。なお、表層５１３ａは、黒色に限らず、ヒータ５１２から照射された熱を吸収することができれば、例えばグレーでもよい。

補助ローラ５１４、従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４は、従動ローラ５１３と同様、ＳＵＭやＳＵＳなどで形成される金属ローラ（金属シャフト）である。また、金属ローラの表面に、黒色塗装またはコーティングからなる表層（熱吸収層）５１４ａ，５２３ａ，５２４ａを形成することが好ましい。表層５１４ｂ，５２３ｂ，５２４ｂは、従動ローラ５１３の表層５１３ｂと同様に形成される。

相対する従動ローラ５１３と従動加圧ローラ５２３とが同様の構成を有し、補助ローラ５１４と補助加圧ローラ５２４とが同様の構成を有しているため、定着ベルト５１０および加圧ベルト５２０にストレスを与えずに、ストレートのニップ部Ｎ２，Ｎ３（図３）を形成することができる。

なお、ここでは、駆動ローラ５１１と従動ローラ５１３との間に補助ローラ５１４を設け、加圧ローラ５２１と従動加圧ローラ５２３との間に補助加圧ローラ５２４を設けているが、補助ローラ５１４および補助加圧ローラ５２４を設けない構成も可能である。これについては、図１８および図１９を参照して後述する。

図１２（Ａ）は、反射板５１５，５２５の構成を示す斜視図である。図１２（Ｂ）は、反射板５１５，５２５の断面構造を示す図である。図１２（Ａ）に示すように、反射板５１５は、駆動ローラ５１１の軸方向と平行な方向に長い長尺形状を有している。また、反射板５１５の長手方向両端には、反射板５１５をブラケット５３０に取り付けるための取付部５１５ｔが形成されている。

また、反射板５１５は、媒体搬送方向Ｆと平行な水平部５１５Ａと、水平部５１５Ａの媒体搬送方向Ｆの上流側の端部から斜め下方に（すなわちニップ部Ｎに向けて）傾斜する傾斜部５１５Ｂとを有している。ただし、反射板５１５の形状は、このような形状に限定されるものではなく、ヒータ５１２から駆動ローラ５１１に向けて照射された熱を遮り、定着ベルト５１０の内周面に向けて反射する形状であればよい。

図１２（Ｂ）に示すように、反射板５１５は、基材５１５ａと、基材５１５ａの表面に形成された反射層５１５ｂとを有している。基材５１５ａは、例えばアルミニウム製の板である。また、反射層５１５ｂは、基材５１５ａの表面に、例えば高反射アルミニウム膜を蒸着することにより形成される。また、反射率を向上させるために、反射層５１５ｂを、銀の蒸着によって形成することもできる。反射層５１５ｂは、反射面５１５ｂとも称する。

ここで、反射板５１５は、ヒータ５１２（ハロゲンランプ）の熱照射を反射させるものであるため、基材５１５ａの融点はできるだけ高いことが好ましい。そのため、基材５１５ａは、例えば、高融点のステンレス鋼に光輝熱処理（焼鈍）を施して鏡面に近い光沢のある表面を備えたＳＵＳ３０４ＢＡ材により形成しても良い。あるいは、ステンレス鋼の表面に、♯７００または♯８００程度の鏡面研磨を施したものを用いても良い。この場合には、反射層を設ける必要がないため、蒸着は不要であり、光輝熱処理または研磨を施されたステンレス鋼等の表面が反射面となる。

反射板５２５は、ニップ部Ｎ（図２，３）に対して、反射板５１５と対称な形状を有している。すなわち、反射板５２５は、加圧ローラ５２１の軸方向と平行な方向に長く、長手方向両端に取付部５２５ｔを有している。また、反射板５２５は、媒体搬送方向Ｆと平行な水平部５２５Ａと、水平部５２５Ａの媒体搬送方向Ｆの上流側の端部から斜め上方に（すなわちニップ部Ｎに向けて）傾斜する傾斜部５２５Ｂとを有している。但し、このような形状に限定されるものではなく、ヒータ５２２から加圧ローラ５２１に向けて照射された熱を遮り、加圧ベルト５２０の内周面に向けて反射する形状であればよい。

また、図１２（Ｂ）に示すように、反射板５２５は、基材５２５ａと反射層５２５ｂとを有している。基材５２５ａおよび反射層５２５ｂは、上記の反射板５１５の基材５１５ａおよび反射層５１５ｂと同様に構成されている。基材５２５ａをＳＵＳ３０４ＢＡ等で形成した場合には、反射層を設けなくてもよい。

反射板５１５は、図３に示したように、ヒータ５１２の中心から駆動ローラ５１１の外径に引いた２本の接線をまたぐように延在している。また、反射板５１５は、ヒータ５１２から従動ローラ５１３および補助ローラ５１４に向かう熱を遮らないように構成されている。すなわち、反射板５１５と定着ベルト５１０の内周面との間には、熱照射を通過させる部分（開口部５１５Ｃ）が形成される。

同様に、反射板５２５は、ヒータ５２２の中心から加圧ローラ５２１の外周に引いた２本の接線をまたぐように延在している。また、反射板５２５は、ヒータ５２２から従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４に向かう熱を遮らないように構成されている。すなわち、反射板５２５と加圧ベルト５２０の内周面との間には、熱照射を通過させる部分（開口部５２５Ｃ）が形成される。

従動ローラ５１３および補助ローラ５１４の熱伝導率は、定着ベルト５１０の熱伝導率よりも高く設定されている。このように設定することで、従動ローラ５１３および補助ローラ５１４に蓄熱された熱が、効率良く定着ベルト５１０に供給（伝達）されるためである。

特に、従動ローラ５１３および補助ローラ５１４の熱伝導率を、定着ベルト５１０の熱伝導率の３倍以上とすることにより、従動ローラ５１３および補助ローラ５１４に蓄熱された熱を、より効率良く定着ベルト５１０に供給することができる。ここでは、従動ローラ５１３および補助ローラ５１４をアルミニウム（熱伝導率：約２３６Ｗ／（ｍ・Ｋ））で形成し、定着ベルト５１０をステンレス（熱伝導率：約２１Ｗ／（ｍ・Ｋ））で形成する。

同様に、従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４の熱伝導率は、加圧ベルト５２０の熱伝導率よりも高く設定されている。このように設定することで、従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４に蓄熱された熱が、効率良く加圧ベルト５２０に供給されるためである。

特に、従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４の熱伝導率を、加圧ベルト５２０の熱伝導率の３倍以上とすることにより、従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４に蓄熱された熱を、より効率良く加圧ベルト５２０に供給することができる。ここでは、従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４をアルミニウム（熱伝導率：約２３６Ｗ／（ｍ・Ｋ））で形成し、加圧ベルト５２０をステンレス（熱伝導率：約２１Ｗ／（ｍ・Ｋ））で形成する。

この実施の形態では、定着ベルト５１０および加圧ベルト５２０の厚さを４０〜７０μｍとし、幅を１６８ｍｍとしている。また、駆動ローラ５１１および加圧ローラ５２１の外径を１２ｍｍとし、長さ（軸方向の寸法）を１６６ｍｍとしている。また、従動ローラ５１３、従動加圧ローラ５２３、補助ローラ５１４および補助加圧ローラ５２４の外径を８ｍｍとし、長さを１６６ｍｍとしている。また、図３に示したニップ部Ｎから定着ベルト５１０の最大外径位置Ｐ１までの距離Ｍ１と、ニップ部Ｎから加圧ベルト５２０の最大外径位置Ｐ２までの距離Ｍ２を、いずれも１２．６８ ｍｍとしている。

なお、定着ベルト５１０および加圧ベルト５２０の蛇行（スキュー）を抑制するためには、駆動ローラ５１１、従動ローラ５１３および補助ローラ５１４の長さが定着ベルト５１０の幅よりも小さく、加圧ローラ５２１、従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４の長さが加圧ベルト５２０の幅よりも小さいことが好ましい。

＜画像形成装置の制御系＞
次に、画像形成装置１の制御系について説明する。図１３は、画像形成装置１の制御系を示すブロック図である。画像形成装置１の制御部は、制御部１１０と、Ｉ／Ｆ（インタフェース）制御部１１１と、受信メモリ１１２と、画像データ編集メモリ１１３と、操作部１１４と、センサ群１１５と、帯電ローラ用電源１１６と、現像ローラ用電源１１７と、供給ローラ用電源１１８と、転写ローラ用電源１１９と、ヘッド制御部１２０と、ヒータ制御部１２１，１２２と、定着駆動制御部１２８と、搬送制御部１３０と、駆動制御部１３１と、ベルト駆動制御部１３４とを備える。

制御部１１０は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、入出力ポート、タイマ等を有して構成されている。制御部１１０は、上位装置からＩ／Ｆ制御部１１１を介して印刷データおよび制御コマンドを受信し、画像形成装置１の印刷動作を行う。

受信メモリ１１２は、上位装置からＩ／Ｆ制御部１１１を介して入力された印刷データを一時的に記憶する。画像データ編集メモリ１１３は、受信メモリ１１２に記憶した印刷データを受け取ると共に、その印刷データを編集処理することによって形成された画像データ、すなわちイメージデータを記録する。操作部１１４は、画像形成装置１の状態を表示するための表示部（例えばＬＥＤ）および操作者が指示を入力するための操作部（例えばスイッチ）を備える。センサ群１１５は、画像形成装置１の動作状態を監視するための各種センサ、例えば媒体位置センサ、温湿度センサ、および濃度センサ等を含む。

帯電ローラ用電源１１６は、帯電ローラ４３２に、感光体ドラム４３１の表面を一様に帯電させるための帯電電圧を印加する。現像ローラ用電源１１７は、現像ローラ４３４に、感光体ドラム４３１の表面の静電潜像を現像するための現像電圧を印加する。供給ローラ用電源１１８は、供給ローラ４３５に、トナーを現像ローラ４３４に供給するための供給電圧を印加する。転写ローラ用電源１１９は、転写ローラ４６４に、感光体ドラム４３１のトナー像を媒体１０１に転写するための転写電圧を印加する。ヘッド制御部１２０は、画像データ編集メモリ１１３に記録されたイメージデータを露光ヘッド４３３に送り、露光ヘッド４３３を発光制御する。

ヒータ制御部（定着制御部）１２１は、温度調節回路を有し、定着装置５００の温度センサ５１８の出力信号に基づき、ヒータ用電源１２３からヒータ５１２に電流を供給する。ヒータ制御部（定着制御部）１２２は、温度調節回路を有し、温度センサ５２８の出力信号に基づき、ヒータ用電源１２４からヒータ５２２に電流を供給する。

定着駆動制御部１２８は、定着装置５００の駆動ローラ５１１（図２）を回転させるため、定着モータ１２９を回転させる。搬送制御部１３０は、搬送モータ１３２の回転を制御し、図１に示したピックアップローラ２０２、フィードローラ２０３、搬送ローラ対３０２，３０４を回転させる。ベルト駆動制御部１３４は、ベルトモータ１３５の回転を制御して、ベルト駆動ローラ４６２を回転させる。なお、排出ローラ群５０４は、定着モータ１２９からの回転伝達によって回転する。

駆動制御部１３１は、各トナー像形成部４３０の感光体ドラム４３１、現像ローラ４３４、供給ローラ４３５等を回転させるための駆動モータ１３３を回転させる。

＜画像形成装置の動作＞
次に、画像形成装置１の基本動作について、図１および図１３を参照して説明する。画像形成装置１の制御部１１０は、上位装置からＩ／Ｆ制御部１１１を介して印刷コマンドと印刷データを受信すると、画像形成（印刷）動作を開始する。制御部１１０は、受信メモリ１１２に印刷データを一時的に記録し、記録した印刷データを編集処理してイメージデータを生成し、画像データ編集メモリ１１３に記録する。

制御部１１０は、また、搬送制御部１３０により搬送モータ１３２を駆動させる。これにより、ピックアップローラ２０２およびフィードローラ２０３が回転し、給紙トレイ１００に収納された媒体１０１を一枚ずつ搬送路に送り出す。さらに搬送ローラ対３０２，３０４が、媒体１０１を、搬送路に沿って画像形成部４００まで搬送する。

画像形成部４００では、ベルト駆動ローラ４６２により回転する転写ベルト４６１が、媒体１０１を吸着保持して搬送する。媒体１０１は、トナー像形成部４３０Ｋ，４３０Ｙ，４３０Ｍ，４３０Ｃの順に通過する。

制御部１１０は、各トナー像形成部４３０Ｋ，４３０Ｙ，４３０Ｍ，４３０Ｃにおいて、各色のトナー像の形成を行う。すなわち、制御部１１０は、各トナー像形成部４３０の帯電ローラ４３２、現像ローラ４３４および供給ローラ４３５に対し、帯電ローラ用電源１１６、現像ローラ用電源１１７および供給ローラ用電源１１８から、帯電電圧、現像電圧および供給電圧をそれぞれ印加する。

制御部１１０は、また、駆動制御部１３１により駆動モータ１３３を回転させ、感光体ドラム４３１を回転させる。感光体ドラム４３１の回転に伴って、帯電ローラ４３２、現像ローラ４３４および供給ローラ４３５も回転する。帯電ローラ４３２は、その帯電電圧により、感光体ドラム４３１の表面を一様に帯電させる。

制御部１１０は、さらに、画像データ編集メモリ１１３に記録されているイメージデータに基づき、ヘッド制御部１２０を発光制御する。ヘッド制御部１２０は、露光ヘッド４３３により、感光体ドラム４３１の表面に光を照射し、静電潜像を形成する。

感光体ドラム４３１の表面に形成された静電潜像は、現像ローラ４３４に付着したトナーによって現像され、感光体ドラム４３１の表面にトナー像が形成される。感光体ドラム４３１が回転し、トナー像が転写ベルト４６１の表面に接近すると、制御部１１０は、転写ローラ用電源１１９から転写ローラ４６４に転写電圧を印加する。これにより、感光体ドラム４３１の表面に形成されたトナー像が、転写ベルト４６１上の媒体１０１に転写される。媒体１０１に転写されなかったトナーは、クリーニング部材４３６によって掻き取られる。

このように、各トナー像形成部４３０Ｋ，４３０Ｙ，４３０Ｍ，４３０Ｃで形成された各色のトナー像が媒体１０１に順次転写され、互いに重ね合される。各色のトナー像が転写された媒体１０１は、転写ベルト４６１によってさらに搬送され、媒体案内部材５０６に案内されて、定着装置５００に到達する。

定着装置５００では、後述するように定着ベルト５１０および加圧ベルト５２０が既に回転し、ヒータ制御部１２１，１２２によって定着装置５００のヒータ５１２，５２２が加熱され、所定の定着温度に達している。定着装置５００に搬送された媒体１０１は、定着ベルト５１０と加圧ベルト５２０との間のニップ部で加圧および加熱され、トナー像が媒体１０１に定着される。

トナー像が定着した媒体１０１は、排出ローラ群５０４により、画像形成装置１の外部に排出され、スタッカ部５０５上に積載される。これにより、媒体１０１へのカラー画像の形成が完了する。

＜定着装置の動作＞
次に、本実施の形態の定着装置５００の動作について、図２，図３および図１３を参照して説明する。定着装置５００では、画像形成装置１における画像形成動作の開始に伴い、駆動ローラ５１１の回転が開始される。具体的には、定着駆動制御部１２８が定着モータ１２９を回転させ、定着モータ１２９の回転が、駆動ローラ５１１の軸部の一端に設けられたギア５１１ｇ（図７）を介して駆動ローラ５１１に伝達される。これにより、駆動ローラ５１１は、媒体１０１を搬送する方向（図２における時計回り）に回転する。定着ベルト５１０は、駆動ローラ５１１との間に発生する摩擦力により、図２に矢印Ｒ１で示す方向に回転する。

定着ベルト５１０が回転すると、従動ローラ５１３および補助ローラ５１４は、定着ベルト５１０の回転に追従して、媒体１０１を搬送する方向（図２における時計回り）に回転する。また、駆動ローラ５１１と加圧ローラ５２１との間に形成されるニップ部において、定着ベルト５１０の回転が加圧ベルト５２０に伝達される。これにより、加圧ベルト５２０は、定着ベルト５１０と同速度で、媒体１０１を搬送する方向（図２に矢印Ｒ２で示す方向）に回転する。

加圧ベルト５２０の回転は、従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４に伝達され、従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４は、媒体１０１を搬送する方向（図２における反時計回り）に回転する。

定着ベルト５１０および加圧ベルト５２０は、上述したニップ部Ｎ以外の領域では弛んだ状態（ピンと張っていない状態）にある。定着ベルト５１０および加圧ベルト５２０は、基材５１０ａ，５２０ａ（図１０（Ｂ））の剛性により、ニップ部Ｎ以外の領域が弛んでいる状態を維持しながら回転することができる。

ヒータ制御部１２１は、ヒータ用電源１２３からヒータ５１２に電流を供給し、ヒータ５１２を発熱させる。ヒータ５１２から照射された熱は、定着ベルト５１０の内周面に入射して定着ベルト５１０を加熱する。ヒータ５１２から照射された熱は、また、従動ローラ５１３および補助ローラ５１４に入射して、これら従動ローラ５１３および補助ローラ５１４を介して熱伝達により定着ベルト５１０を加熱する。

定着ベルト５１０の表面温度は、温度センサ５１８によって検出され、ヒータ制御部１２１に入力される。ヒータ制御部１２１は、温度センサ５１８の検出温度に基づいてヒータ５１２への電流供給を制御し、定着ベルト５１０の表面温度を所定の定着温度に保つ。

同様に、ヒータ制御部１２２は、ヒータ用電源１２４からヒータ５２２に電流を供給し、ヒータ５２２を発熱させる。ヒータ５２２から照射された熱は、加圧ベルト５２０の内周面に入射して加圧ベルト５２０を加熱する。ヒータ５２２から照射された熱は、また、従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４に入射して、これら従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４を介して熱伝達により加圧ベルト５２０を加熱する。

加圧ベルト５２０の表面温度は、温度センサ５２８によって検出され、ヒータ制御部１２２に入力される。ヒータ制御部１２２は、温度センサ５２８の検出温度に基づいてヒータ５２２への電流供給を制御し、加圧ベルト５２０の表面温度を定着温度に保つ。なお、ここで説明した温度制御に限らず、定着側（ヒータ５１２側）のみで温度制御を行うことも可能である。

なお、ヒータ５１２，５２２の発熱温度は、ハロゲンランプの場合、例えば６００〜８００℃である。定着ベルト５１０および加圧ベルト５２０は、ヒータ５１２，５２２からの熱の直接照射、反射板５１５，５２５で反射された熱の照射、並びに従動ローラ５１３、補助ローラ５１４、従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４からの熱伝達により、約２００℃に加熱される。

このように定着ベルト５１０および加圧ベルト５２０が加熱され、表面温度が定着温度に維持された状態で、媒体１０１が定着装置５００に導入される。媒体１０１は、図３に示したように、従動ローラ５１３と従動加圧ローラ５２３とに挟まれたニップ部Ｎ３、補助ローラ５１４と補助加圧ローラ５２４とに挟まれたニップ部Ｎ２、および、駆動ローラ５１１と加圧ローラ５２１とに挟まれたニップ部Ｎ１を順に通過する。媒体１０１が各ニップ部Ｎ３，Ｎ２，Ｎ１を通過することにより、トナーが十分に加圧・加熱されて媒体１０１の表面に定着する。

次に、ヒータ５１２，５２２による定着ベルト５１０および加圧ベルト５２０の加熱について説明する。

図１４は、ヒータ５１２，５２２による定着ベルト５１０および加圧ベルト５２０の加熱を説明するための図である。図１４では、ヒータ５１２，５２２から照射（放射）される熱を、矢印で模式的に示している。ヒータ５１２から照射された熱は放射状に進む。そのうち、ヒータ５１２から駆動ローラ５１１に向かう熱は、反射板５１５によって反射されて定着ベルト５１０の内周面に照射される。

図１４にクロスハッチングで示した領域Ｓ１は、ヒータ５１２から照射された熱が反射板５１５によって遮蔽される領域である。定着ベルト５１０の内側の領域において、領域Ｓ１以外の部分には、ヒータ５１２からの熱が照射される。すなわち、定着ベルト５１０の内周面、従動ローラ５１３および補助ローラ５１４は、ヒータ５１２からの熱照射を受ける。

従動ローラ５１３および補助ローラ５１４は、ヒータ５１２からの熱照射によって加熱されながら回転する。そして、ニップ部において、従動ローラ５１３および補助ローラ５１４から定着ベルト５１０に熱が伝達される。すなわち、定着ベルト５１０は、ヒータ５１２の熱照射によって加熱されるだけでなく、従動ローラ５１３および補助ローラ５１４から伝達される熱によっても加熱される。

同様に、ヒータ５２２から照射された熱は放射状に進み、ヒータ５２２から加圧ローラ５２１に向かう熱は、反射板５２５によって反射されて加圧ベルト５２０の内周面に照射される。図１４にクロスハッチングで示した領域Ｓ２は、ヒータ５２２から照射された熱が反射板５２５によって遮蔽される領域である。加圧ベルト５２０の内側の領域において、領域Ｓ２以外の部分には、ヒータ５２２からの熱が照射される。すなわち、加圧ベルト５２０の内周面、従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４は、ヒータ５２２の熱照射を受ける。

従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４は、ヒータ５２２の熱照射によって加熱されながら回転する。そして、ニップ部において、従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４から加圧ベルト５２０に熱が伝達される。すなわち、加圧ベルト５２０は、ヒータ５２２の熱照射によって加熱されるだけでなく、従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４から伝達される熱によっても加熱される。

ニップ部では、定着ベルト５１０および加圧ベルト５２０から媒体１０１に、トナー像の定着に必要な熱が移動する。一方、定着ベルト５１０および加圧ベルト５２０は、厚さが４０〜７０μｍと薄く、熱容量が小さいため、熱が媒体１０１に奪われることにより、定着ベルト５１０および加圧ベルト５２０に残る熱が不足する可能性がある。定着ベルト５１０および加圧ベルト５２０の熱が不足すると、定着不良の原因となる。

これに対し、本実施の形態では、ニップ部において、従動ローラ５１３および補助ローラ５１４から定着ベルト５１０に熱が供給されるため、定着ベルト５１０から媒体１０１に奪われた熱を、従動ローラ５１３および補助ローラ５１４から定着ベルト５１０に供給される熱によって補うことができる。同様に、従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４から加圧ベルト５２０に熱が供給されるため、加圧ベルト５２０から媒体１０１に奪われた熱を、従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４から加圧ベルト５２０に供給される熱によって補うことができる。そのため、定着ベルト５１０および加圧ベルト５２０の温度低下（およびそれに伴う定着不良）を防止し、安定した定着を行うことが可能となる。

また、一般に、熱容量の大きいローラがベルトに接触している構成では、ベルトの熱がローラに奪われるため、ベルトの昇温に時間を要する傾向がある。しかしながら、本実施の形態では、従動ローラ５１３および補助ローラ５１４から定着ベルト５１０に熱が供給され、また、従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４から加圧ベルト５２０に熱が供給されるため、定着ベルト５１０および加圧ベルト５２０の昇温に要する時間を短縮することができる。

ここで、従動ローラ５１３および補助ローラ５１４から定着ベルト５１０への熱伝達、並びに、従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４から加圧ベルト５２０への熱伝達について、さらに説明する。

上記のように、従動ローラ５１３および補助ローラ５１４の熱容量は、いずれも定着ベルト５１０の熱容量よりも大きく、従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４の熱容量は、いずれも加圧ベルト５２０の熱容量よりも大きい。

図１５は、従動ローラ５１３から定着ベルト５１０への熱伝達を説明するための模式図であり、従動ローラ５１３の軸方向に直交する断面図である。説明の便宜上、ここでは、従動ローラ５１３は中空形状（後述する図１７参照）とし、外径をｒ１とし、肉厚をｔ１とする。

従動ローラ５１３および定着ベルト５１０はどちらも金属であるため、従動ローラ５１３の軸方向と平行な直線で、互いに線接触する。図１５では、定着ベルト５１０と従動ローラ５１３との接触部である直線は、点で表される。この点を、点Ｐ０とする。

従動ローラ５１３から定着ベルト５１０への熱供給（熱伝達）は、定着ベルト５１０の回転方向において、点Ｐ０を中心とする距離Ｌの範囲で行われる。距離Ｌに対応する従動ローラ５１３の中心角度を、θとする。点Ｐ０と中心として上流側に距離Ｌ／２だけ離れた位置を点Ｐ１とし、下流側に距離Ｌ／２だけ離れた位置を点Ｐ２とする。

ここで、紙面に直交する方向の単位長さを考え、定着ベルト５１０の厚さをｔ０で表すと、定着ベルト５１０の被加熱部分の体積Ｖｂは、以下の式（１）で表される。
Ｖｂ＝Ｌ×ｔ０ ・・・（１）

一方、従動ローラ５１３において、定着ベルト５１０の被加熱部分（体積Ｖｂ）に熱が移動する部分（加熱に寄与する部分）は、図１５において点ａ，ｂ，ｃ，ｄで囲まれた部分であり、その体積Ｖａは、以下の式（２）で表される。
Ｖａ＝｛ｒ１^２×π−（ｒ１−ｔ１）^２×π｝×θ／３６０ ・・・（２）

また、θは微小角度であるため、距離Ｌと角度θとの間には、以下の式（３）が成立する。
Ｌ≒２π×ｒ１×θ／３６０ ・・・（３）

従動ローラ５１３によって定着ベルト５１０を十分に加熱するためには、従動ローラ５１３の加熱部分の体積Ｖａが、定着ベルト５１０の被加熱部分の体積Ｖｂよりも大きいこと、すなわち、以下の式（４）が成立することが好ましい。
Ｖａ＞Ｖｂ ・・・（４）

式（４）に、式（１）、（２）、（３）をそれぞれ代入すると、以下の式（５）が得られる。
｛ｒ１^２×π−（ｒ１−ｔ１）^２×π｝×θ／３６０＞２π×ｒ１×θ／３６０×ｔ０
・・・（５）

この式（５）を整理すると、以下の式（６）が得られる。
ｒ１^２−（ｒ１−ｔ１）^２＞２ｒ１×ｔ０ ・・・（６）

すなわち、厚さｔ０の定着ベルト５１０を十分に加熱するためには、従動ローラ５１３の半径ｒ１および肉厚ｔ１と定着ベルト５１０の厚さｔ０とが、上記の式（６）を満足することが好ましい。つまり、従動ローラ５１３の熱容量が定着ベルト５１０の熱容量よりも大きいとは、上記の式（６）を満足することをいう。

なお、ここでは、従動ローラ５１３が肉厚ｔ１の中空形状である場合について説明したが、図１６に示すように、従動ローラ１５３が中実である場合は、上記の式（６）において、ｔ１＝ｒ１としたものと考えることができる。上記の式（６）において、ｔ１＝ｒ１を代入すると、以下の式（７）が得られる。
ｒ１＞２×ｔ０ ・・・（７）

すなわち、中実の従動ローラ５１３を用いて、厚さｔ０の定着ベルト５１０を十分に加熱するためには、従動ローラ５１３の半径ｒ１と定着ベルト５１０の厚さｔ０とが、上記の式（７）を満足することが好ましい。つまり、中実の従動ローラ５１３を用いた場合、従動ローラ５１３の熱容量が定着ベルト５１０の熱容量よりも大きいとは、上記の式（７）を満足することをいう。

ここでは、従動ローラ５１３と定着ベルト５１０との関係について説明したが、補助ローラ５１４と定着ベルト５１０との関係も同様である。また、従動加圧ローラ５２３と加圧ベルト５２０との関係、および補助加圧ローラ５２４と加圧ベルト５２０との関係も同様である。

＜実施の形態の効果＞
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態では、ヒータ５１２の熱照射により定着ベルト５１０を加熱すると共に、従動ローラ５１３を加熱して、従動ローラ５１３から定着ベルト５１０に熱を供給するように構成したため、定着ベルト５１０を効率よく加熱することができる。これにより、定着ベルト５１０の温度低下に伴う定着不良を低減して、安定した定着性能を確保すると共に、定着装置５００のウォームアップに要する時間を短縮することができる。

また、ヒータ５２２の熱照射により加圧ベルト５２０を加熱すると共に、従動加圧ローラ５２３を加熱して、従動加圧ローラ５２３から加圧ベルト５２０に熱を供給するように構成したため、加圧ベルト５２０を効率よく加熱することができる。これにより、加圧ベルト５２０の温度低下に伴う定着不良を低減し、安定した定着性能を確保すると共に、定着装置５００のウォームアップに要する時間を短縮することができる。

また、従動ローラ５１３および従動加圧ローラ５２３（または、更に補助ローラ５１４および補助加圧ローラ５２４）を金属ローラで構成することにより、ヒータ５１２，５２２（例えばハロゲンランプ）からの熱照射を直接受けることができ、極めて短い時間で熱を蓄えることができる。そのため、ニップ部における定着ベルト５１０および加圧ベルト５２０の温度を所望の高温（定着温度）に保つことが可能になる。

また、従動ローラ５１３および従動加圧ローラ５２３（または、更に補助ローラ５１４および補助加圧ローラ５２４）の表面に黒色塗装またはコーティングを施すことにより、ヒータ５１２，５２２の熱の吸収効率を高め、定着ベルト５１０および加圧ベルト５２０をさらに効率よく加熱することができる。

また、従動ローラ５１３および従動加圧ローラ５２３（または、更に補助ローラ５１４および補助加圧ローラ５２４）の熱伝導率を、定着ベルト５１０および加圧ベルト５２０の熱伝導率よりも高くすることにより、各ローラに蓄積された熱を定着ベルト５１０および加圧ベルト５２０に効率よく供給することができる。

＜変形例＞
図１７は、定着装置５００の他の構成例を示す図である。図１７に示した定着装置５００Ａは、従動ローラ５１３、補助ローラ５１４、従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４を中空形状とした点で、第１の実施の形態の定着装置５００と異なっている。

この場合、従動ローラ５１３、補助ローラ５１４、従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４は、例えば、外径が８ｍｍ、厚さｔ１（図１５参照）が１ｍｍのアルミニウム製のパイプで構成される。これら従動ローラ５１３、補助ローラ５１４、従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４は、ヒータ５１２，５２２から照射される熱により加熱されて、ニップ部において定着ベルト５１０および加圧ベルト５２０に熱を供給する。他の構成は、第１の実施の形態の定着装置５００と同様である。

図１８は、定着装置５００の別の構成例を示す図である。図１８に示した定着装置５００Ｂは、補助ローラ５１４および補助加圧ローラ５２４を有さない点で、第１の実施の形態の定着装置５００と異なっている。

これら従動ローラ５１３および従動加圧ローラ５２３は、ヒータ５１２，５２２から照射される熱により加熱されて、ニップ部において定着ベルト５１０および加圧ベルト５２０に熱を供給する。他の構成は、第１の実施の形態の定着装置５００と同様である。

図１９は、定着装置５００のさらに別の構成例を示す図である。図１９に示した定着装置５００Ｃは、図１８に示した定着装置５００Ｂにおいて、従動ローラ５１３、補助ローラ５１４、従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４を、中空形状としたものである。他の構成は、図１８に示した定着装置５００Ｂと同様である。

図１７〜図１９に示した構成例においても、従動ローラ５１３および補助ローラ５１４（図１８の場合は従動ローラ５１３のみ）から定着ベルト５１０への熱供給、並びに従動加圧ローラ５２３および補助加圧ローラ５２４（図１８の場合は従動加圧ローラ５２３のみ）から加圧ベルト５２０への熱供給により、定着ベルト５１０および加圧ベルト５２０を効率よく加熱することができる。

なお、定着ベルト５１０の内側に配設するローラの数、および加圧ベルト５２０の内側に配設するローラの数は、図２および図１７〜図１９に示した例に限定されるものではない。

本発明は、電子写真方式を利用して媒体に画像を形成するプリンタ、複写機、ファクシミリ装置、複合機等の画像形成装置の定着装置に利用することができる。

１ 画像形成装置、 １００ 媒体収容部、 ２００ 媒体繰出し部、 ３００ 媒体搬送部、 ４００ 画像形成部、 ５００，５００Ａ，５００Ｂ，５００Ｃ 定着装置、 ５１０ 定着ベルト（ベルト、第１のベルト）、 ５１１ 駆動ローラ（第１の部材、第１のローラ）、 ５１２ ヒータ（加熱部材、第１の加熱部材）、 ５１３ 従動ローラ（第２の部材、第２のローラ）、 ５１４ 補助ローラ（第５の部材、第５のローラ）、 ５１５ 反射板（反射部材、第１の反射部材）、 ５１８ 温度センサ、 ５２０ 加圧ベルト（ニップ形成部、第２のベルト）、 ５２１ 加圧ローラ（第３の部材、第３のローラ）、 ５２２ ヒータ（第２の加熱部材）、 ５２３ 従動加圧ローラ（第４の部材、第４のローラ）、 ５２４ 補助加圧ローラ（第６の部材、第６のローラ）、 ５２５ 反射板（第２の反射部材）、 ５２８ 温度センサ。

Claims (16)

1. 無端状の第１のベルトと、
   前記第１のベルトの内周面側に配置された駆動ローラと、
   前記第１のベルトの内周面側に配置され、前記駆動ローラの媒体搬送方向における上流側に前記駆動ローラと隣り合って配置された補助部材と、
   前記第１のベルトの内周面側に配置され、前記第１のベルトを加熱する第１の加熱部材と、
   前記第１の加熱部材と前記駆動ローラとの間に配置され、前記第１の加熱部材からの熱を反射する第１の反射部材と、
   無端状の第２のベルトと、
   前記第２のベルトの内周面側に配置され、前記駆動ローラと共に前記第１のベルトおよび前記第２のベルトを挟んで第１のニップ部を形成する加圧ローラと、
   前記第２のベルトの内周面側に配置され、前記補助部材と共に前記第１のベルトおよび前記第２のベルトを挟んで第２のニップ部を形成する補助加圧部材と、
   前記第２のベルトの内周面側に配置され、前記第２のベルトを加熱する第２の加熱部材と、
   前記第２の加熱部材と前記加圧ローラとの間に配置され、前記第２の加熱部材からの熱を反射する第２の反射部材とを備え、
   前記第１の加熱部材は、前記第１のベルトを加熱すると共に、前記補助部材を加熱し、前記補助部材の媒体搬送方向における下流側の端部は、前記第１の反射部材の媒体搬送方向における上流側の端部と前記第２の反射部材の媒体搬送方向における上流側の端部とを結ぶ仮想直線よりも前記第１のニップ部側に位置する
   ことを特徴とする定着装置。
2. 前記駆動ローラは、表層に弾性層を有し、
   前記補助部材は、金属ローラであることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記金属ローラの熱伝導率が、前記第１のベルトの熱伝導率よりも高いことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記金属ローラの表面には、前記第１の加熱部材から照射された熱を吸収する熱吸収層が形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の定着装置。
5. 前記熱吸収層は、黒色の塗装もしくはコーティング、または金属表面の黒化処理により形成されたものであることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 前記金属ローラを構成する金属は、アルミニウムであることを特徴とする請求項２から５までのいずれか１項に記載の定着装置。
7. 前記金属ローラは、中実のローラであることを特徴とする請求項２から６までのいずれか１項に記載の定着装置。
8. 前記金属ローラは、中空のローラであることを特徴とする請求項２から６までのいずれか１項に記載の定着装置。
9. 前記第２の加熱部材は、前記第２のベルトを加熱すると共に、前記補助加圧部材を加熱し、
   前記補助加圧部材の媒体搬送方向における下流側は、前記仮想直線よりも前記第２のニップ部側に位置する
   ことを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載の定着装置。
10. 前記第１のベルトの内周面側に配置され、前記補助部材の媒体搬送方向における上流側に配置される従動ローラをさらに備え、
    前記従動ローラは、金属で形成されている
    ことを特徴とする請求項１から９までの何れか１項に記載の定着装置。
11. 前記第２のベルトの内周面側に配置され、前記補助加圧部材の媒体搬送方向における上流側に配置される従動加圧ローラをさらに備え、
    前記従動加圧ローラは、金属で形成されている
    ことを特徴とする請求項１から１０までの何れか１項に記載の定着装置。
12. 前記第１のベルトおよび前記第２のベルトは、金属で構成されていることを特徴とする請求項１から１１までのいずれか１項に記載の定着装置。
13. 前記第１のベルトおよび前記第２のベルトを構成する金属は、ステンレスであることを特徴とする請求項１２に記載の定着装置。
14. 前記第１の反射部材は、金属で構成された基材にアルミニウムまたは銀を蒸着し、または前記基材に熱輝焼鈍を施し、または前記基材を鏡面研磨したものであることを特徴とする請求項１から１３までのいずれか１項に記載の定着装置。
15. 前記第１の加熱部材は、媒体搬送方向に直交する方向において、前記第１のベルトの媒体搬送方向の外径が最大になる位置を基準として、前記第１のニップ部とは反対側に配置されていることを特徴とする請求項１から１４までのいずれか１項に記載の定着装置。
16. 請求項１から１５までのいずれか１項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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