JP6699398B2 - 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。

従来、感光体上に形成された静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成し、形成されたトナー像を用紙に転写し、転写されたトナー像を定着装置における加熱された定着部材と加圧部材とで形成されたニップ部を通紙させることで加熱定着し、用紙上に画像を形成する電子写真方式の画像形成装置が知られている。

このような画像形成装置では、さまざまな種類の記録材に適した搬送性が求められるが、記録材として封筒のような重ね合わせ部が存在するものの場合、搬送時に、特に定着部材と加圧部材とで形成される湾曲したニップ部を通過する際に、上面の紙と下面の紙との間に搬送距離の差が生じ、搬送方向上流側へと累積・押し潰されることから、シワやズレ等が発生する。

そこで、バネ等の付勢手段を用いてニップ荷重を変更する技術が開示されている。封筒を通紙する際には、ニップ荷重を下げることにより用紙搬送方向に湾曲したニップ部の幅、所謂ニップ幅を小さくする。これにより、上面の紙と下面の紙との搬送距離の差を抑え、封筒のシワやズレを抑制するものである（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１３９１４号公報

しかしながら、特許文献１に記載された定着装置では、定着部材における弾性体の厚みが大きい場合や、弾性体の硬度が低い場合、定着部材を外部から加熱しただけでは蓄熱状態が安定するまでに時間を要する。そして、定着部材の蓄熱状態が安定しないと、弾性体の熱膨張変化が大きくニップ幅が変動することが問題であった。
例えば、安定時を基準としてニップ幅を封筒にシワが発生しない程度に小さく設定した場合、低温時には熱膨張が不足し加圧部材と定着部材が接触せず、逆に低温時を基準として封筒にシワが発生しない程度に小さく設定した場合、安定時には熱膨張によりニップ幅が広がりすぎてしまうという問題が生じる。

本発明は、ニップ幅の変動を防止して、ニップ幅の変動に起因する不具合を抑制可能な定着装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を達成するため、請求項１記載の定着装置は、
用紙に形成されたトナー像を加熱する無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトの内側に配置された弾性ローラーと、
前記定着ベルトを介して前記弾性ローラーに前記用紙を圧接させる加圧ローラーと、
前記弾性ローラーの外側に配置され、前記定着ベルトを加熱する第１の加熱部と、
前記弾性ローラーの内側に配置され、前記弾性ローラーを加熱する第２の加熱部と、
前記第２の加熱部の加熱量を制御することにより、前記弾性ローラーの熱膨張を制御する加熱制御手段と、
前記弾性ローラーと前記加圧ローラーが形成するニップ部の荷重を変更する定着ニップ荷重変更手段を備え、
一枚の紙からなる用紙の印刷時に対応する第１のモードと、用紙が重ね合わされた重ね合わせ部を有する用紙の印刷時に対応する第２のモードと、を有し、
前記定着ニップ荷重変更手段は、前記第２のモード時に、前記ニップ部の荷重を前記第１のモード時の荷重よりも小さくし、
前記加熱制御手段は、前記第２のモード時に、前記第２の加熱部による前記弾性ローラーの加熱量を前記第１のモード時の加熱量よりも増加させるように制御することを特徴とする。

請求項２記載の定着装置は、請求項１に記載の定着装置において、
前記加熱制御手段は、前記弾性ローラーの熱膨張が所定の状態となるように、前記第１の加熱部と前記第２の加熱部との点灯比率を制御することを特徴とする。

請求項３記載の定着装置は、請求項１又は２に記載の定着装置において、
前記弾性ローラーの内部に配置された芯金と、
前記芯金の温度を検出する温度検出手段と、を備え、
前記加熱制御手段は、前記温度検出手段による前記芯金の検出温度に基づき、前記第２の加熱部の加熱量を制御することを特徴とする。

請求項４記載の定着装置は、請求項３に記載の定着装置において、
前記芯金の熱膨張率は前記定着ベルトの熱膨張率よりも高いことを特徴とする。

請求項５記載の定着装置は、請求項３又は４に記載の定着装置において、
前記弾性ローラーは、前記芯金の外周に設けられた第１弾性層と、該第１弾性層の外周に前記第１弾性層よりも熱膨張率の低い第２弾性層と、を有することを特徴とする。

請求項６記載の定着装置は、請求項３から５の何れか一項に記載の定着装置において、
前記芯金を冷却する冷却手段と、
前記冷却手段の作動を制御する冷却制御手段と、
を備えたことを特徴とする。

請求項７記載の定着装置は、請求項６に記載の定着装置において、
前記冷却手段は、前記弾性ローラーの内部の芯金に冷却風を送風する送風部を備え、
前記芯金は、内部に該芯金の軸方向に沿って形成された溝構造を有することを特徴とする。

請求項８記載の定着装置は、請求項１から７の何れか一項に記載の定着装置において、
前記第１の加熱部は、インバーターヒーターからなり、
前記第２の加熱部は、ランプヒーターからなる
ことを特徴とする。

請求項９記載の定着装置は、請求項１から８の何れか一項に記載の定着装置において、
前記加圧ローラーは駆動回転し、
前記弾性ローラーは従動回転することを特徴とする。

また、本発明における画像形成装置は、
用紙にトナー像を形成する画像形成部と、
トナー像が形成された用紙を、加熱圧接してトナー像を用紙に定着させる請求項１から９のいずれか一項に記載の定着装置と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ニップ幅の変動を防止して、ニップ幅の変動に起因する不具合を抑制可能な定着装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することができる。

本発明を適用した実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 画像形成装置の主要な機能構成を示すブロック図である。 画像定着部の構成を示す模式図である。 画像定着部における冷却手段及び定着部材の構造の一例を示す図である。 画像形成装置の動作の一例を示すフローチャートである。

［１．構成の説明］
以下、本発明の画像形成装置に係る実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明の実施形態ではカラーの画像形成装置を例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばモノクロの画像形成装置に適用することも可能である。

図１は、本発明の実施形態である画像形成装置１の概略構成を示す図である。図２は、画像形成装置１の主要な機能構成を示すブロック図である。

画像形成装置１は、ＣＰＵ１０１（Central Processing Unit）、ＲＡＭ１０２（Random Access Memory）及びＲＯＭ１０３（Read Only Memory）を有する制御部１０、記憶部１１、操作部１２、表示部１３、インターフェース１４、スキャナー１５、画像処理部１６、画像形成部１７、画像定着部１８及び搬送部１９等を備える。制御部１０は、バス２１を介して記憶部１１、操作部１２、表示部１３、インターフェース１４、スキャナー１５、画像処理部１６、画像形成部１７、画像定着部１８及び搬送部１９と接続されている。

ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０３又は記憶部１１に記憶されている制御用プログラムを読み出して実行し、各種演算処理を行う。

ＲＡＭ１０２は、ＣＰＵ１０１に作業用のメモリー空間を提供し、一時データを記憶する。

ＲＯＭ１０３は、ＣＰＵ１０１により実行される各種制御用のプログラムや設定データ等を格納する。なお、ＲＯＭ１０３に代えてＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）やフラッシュメモリー等の書き換え可能な不揮発性メモリーが用いられてもよい。

これらのＣＰＵ１０１、ＲＡＭ１０２及びＲＯＭ１０３を備える制御部１０は、上述の各種制御用プログラムに従って画像形成装置１の各部を統括制御する。例えば、制御部１０は、画像処理部１６に画像データに対する所定の画像処理を行わせて記憶部１１に記憶させる。また、制御部１０は、搬送部１９に用紙を搬送させ、記憶部１１に記憶された画像データに基づいて画像形成部１７により用紙に画像を形成させる。

記憶部１１は、半導体メモリーであるＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）やＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記憶手段により構成され、スキャナー１５により取得された画像データや、インターフェース１４を介して外部から入力された画像データ等が記憶される。なお、これらの画像データ等はＲＡＭ１０２に記憶されてもよい。

操作部１２は、操作キーや表示部１３の画面に重ねられて配置されたタッチパネル等の入力デバイスを備え、これらの入力デバイスに対する入力操作を操作信号に変換して制御部１０に出力する。

表示部１３は、ＬＣＤ（Liquid crystal display）等の表示装置を備え、画像形成装置１の状態や、タッチパネルへの入力操作の内容を示す操作画面等を表示する。

インターフェース１４は、外部のコンピューター、他の画像形成装置などとの間でデータの送受信を行う手段であり、例えば、各種シリアルインターフェースのいずれかにより構成される。

スキャナー１５は、用紙に形成された画像を読み取り、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の色成分毎の単色画像データを含む画像データを生成して記憶部１１に記憶させる。

画像処理部１６は、例えば、ラスタライズ処理部、色変換部、階調補正部、ハーフトーン処理部を備え、記憶部１１に記憶された画像データに各種画像処理を施して記憶部１１に記憶させる。

画像形成部１７は、記憶部１１に記憶された画像データに基づき、用紙に画像を形成する。画像形成部１７は、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）及びＫ（黒）の色成分に各々対応する４組の露光部１７１、感光体ドラム１７２及び現像部１７３を備えている。また、画像形成部１７は、転写体１７４及び２次転写ローラー１７５を備えている。

露光部１７１は、発光素子としてのＬＤ（Laser Diode）を備えている。露光部１７１は、画像データに基づいてＬＤを駆動し、帯電する感光体ドラム１７２上にレーザー光を照射、露光して感光体ドラム１７２上に静電潜像を形成する。現像部１７３は、露光された感光体ドラム１７２上に帯電する現像ローラーにより所定の色（Ｃ、Ｍ、Ｙ及びＫのいずれか）のトナー（色材）を供給して、感光体ドラム１７２上に形成された静電潜像を現像する。
Ｃ、Ｍ、Ｙ及びＫに対応する４つの感光体ドラム１７２上に各々Ｃ、Ｍ、Ｙ及びＫのトナーで形成された画像（単色画像）は、各感光体ドラム１７２から転写体１７４上に順次重ねられて転写される。これにより、転写体１７４上にＣ、Ｍ、Ｙ及びＫを色成分とするカラー画像が形成される。転写体１７４は、複数の転写体搬送ローラーに巻き回された無端ベルトであり、各転写体搬送ローラーの回転に従って回転する。
２次転写ローラー１７５は、転写体１７４上のカラー画像を、給紙トレイ２２又は外部に設けられる給紙装置から給紙された用紙上に転写する。詳しくは、用紙及び転写体１７４を挟持する２次転写ローラー１７５に所定の転写電圧が印加されることにより、転写体１７４上においてカラー画像を形成しているトナーが用紙側に引き寄せられて用紙に転写される。

画像定着部１８は、トナーが転写された用紙を加熱及び加圧してトナーを用紙に定着させる定着処理を行う。

図３は、画像定着部１８の構成を示す模式図である。画像定着部１８は、加圧部材としての加圧ローラー１８１、定着部材としての弾性ローラー１８２、定着ベルト１８３及び芯金１８４、定着ベルト１８３を加熱する第１の加熱部であるＩＨヒーター１８５、弾性ローラー１８２を加熱する第２の加熱部であるハロゲンランプヒーター１８６、定着ニップ荷重変更手段である付勢部材１８７、芯金１８４を冷却する冷却手段であるファン１８８等を備える。画像定着部１８及び制御部１０により定着装置が構成される。

弾性ローラー１８２の外周には、図３に示すように定着ベルト１８３が配置されており、弾性ローラー１８２は、図示しない軸受部材に回転自在に支持されている。

弾性ローラー１８２の内部には芯金１８４が嵌め込まれ、芯金１８４内部にはハロゲンランプヒーター１８６が配置されている。また弾性ローラー１８２は、図３に示すように、熱膨張率の異なる二層の弾性層から構成されており、芯金１８４に接する内側の弾性層は、外側の弾性層よりも熱膨張率が高い。例えば、内側の弾性層としてスポンジのような発泡させたゴムを用い、外側の弾性層として発泡させないゴムを用いることができる。

また、芯金１８４は、定着ベルト１８３の素材より熱膨張率が高い素材で形成されている。例えば、芯金１８４にはアルミニウムを用い、定着ベルト１８３にはニッケルを用いることができる。

芯金１８４内部のハロゲンランプヒーター１８６は、制御部１０による制御下で通電することにより加熱する。弾性ローラー１８２の近傍には、芯金１８４の温度を検出する温度検出手段としての第１の温度センサー１８４aが設けられている。なお第１の温度センサー１８４aは、芯金１８４の温度を検出することができれば、一つだけでなく複数設けてもよい。

定着ベルト１８３は、その近傍にＩＨヒーター１８５を備える。ＩＨヒーター１８５は、制御部１０による制御下で通電することにより加熱する。定着ベルト１８３の近傍には、定着ベルト１８３の温度を検出する第２の温度センサー１８３aが設けられている。なお第２の温度センサー１８３aは、定着ベルト１８３の温度を検出することができれば、一つだけでなく複数設けてもよい。

弾性ローラー１８２は、図３（Ａ）に示すように、常温時においては定着ベルト１８３との間に隙間があり、緩んだ状態に保たれている。そして弾性ローラー１８２が加熱され、熱膨張すると、図３（Ｂ）に示すように、定着ベルト１８３に密接するように設計されている。

加圧ローラー１８１は、図３に示すように、ばね等の付勢部材１８７により、弾性ローラー１８２へ付勢する。弾性ローラー１８２は、定着ベルト１８３を介して、加圧ローラーとの間に用紙を挟持搬送するニップ部を形成する。

また、加圧ローラー１８１は、制御部１０による制御下で図示しないモータ等の回転駆動手段により駆動されて回転し、弾性ローラー１８２及び定着ベルト１８３はこれに伴って従動回転する。

弾性ローラー１８２及び加圧ローラー１８１は、用紙をニップ部で挟持して、所定の搬送方向に搬送しながら用紙を加熱及び加圧する。これにより、弾性ローラー１８２及び加圧ローラー１８１は、用紙上のトナーを溶融させて定着させる。用紙と接触する際の定着ベルト１８３の温度は、例えば、１８０℃以上２００℃以下の範囲とされる。したがって、ＩＨヒーター１８５は、定着ベルト１８３がこの温度となるように定着ベルト１８３を加熱する。

図４（Ａ）に示すように、芯金１８４の軸方向の外側には、芯金１８４を冷却するファン１８８が設けられている。なお、ファン１８８は、芯金１８４を冷却することができれば、一つだけでなく複数設けてもよい。
また図４（Ｂ）に示すように、芯金１８４の外周には、軸方向の全長に亘って形成された溝構造が、均等な間隔をおいて複数施されている。

図１に示すように、搬送部１９は、用紙を挟持した状態で回転することで用紙を搬送する用紙搬送ローラーを複数備え、所定の搬送経路で用紙を搬送する。搬送部１９は、画像定着部１８により定着処理が行われた用紙の表裏を反転させて２次転写ローラー１７５へ搬送する反転機構１９１を備えている。画像形成装置１では、用紙の両面に画像を形成する場合に反転機構１９１による用紙の表裏の反転が行われて両面に画像が形成された後に用紙が排紙トレイ２３に排出される。用紙の片面にのみ画像を形成する場合には、反転機構１９１による用紙の表裏の反転が行われることなく片面に画像が形成された用紙が排紙トレイ２３に排出される。

［２．定着装置の動作の説明］
ここで、図５のフローチャートを用いて定着装置の動作を説明する。
図５に示すように、制御部１０は、印刷の指示があったかどうかを判断し（ステップS５０１）、印刷の指示があったと判断した場合（ステップＳ５０１:Ｙｅｓ）、制御部１０はＩＨヒーター１８５に通電して、定着ベルトの加熱を開始する（ステップＳ５０２）。
一方、印刷の指示がなかったと判断した場合（ステップＳ５０１:Ｎｏ）は、印刷の指示があるまでステップＳ５０１の処理を繰り返す。

次に、制御部１０は、低圧モードの選択があったかどうかを判断する（ステップＳ５０３）。ここで、印刷時にユーザーは、第１のモードである通常モードと、第２のモードである低圧モードを操作部１２により選択することにより、定着ニップ幅を変更することが可能となっている。例えば、コピー用紙などの１枚の紙からなる記録材は通常モード下で定着を行うが、封筒のように重ね合わせ部が存在する記録材を定着する際には、低圧モードを選択する。低圧モード下では、制御部１０は、通常モード下よりも定着ニップ荷重が小さくなるように付勢部材１８７の付勢力を制御することで、ニップ幅を小さくする。さらに、制御部１０は、加熱制御手段として機能し、弾性ローラー１８２の加熱量を通常モード下よりも大きくし、熱膨張を増大させることで表面硬度を高くする。
低圧モードが選択されたと判断した場合（ステップＳ５０３：Ｙｅｓ）、制御部１０は定着ニップ荷重を下げるように付勢部材１８７の付勢力を制御し（ステップＳ５０４）、ハロゲンランプヒーター１８６を加熱して弾性ローラー１８２を加熱する（ステップＳ５０５）。
低圧モードが選択されなかったと判断した場合（ステップＳ５０３：Ｎｏ）、ステップＳ５０６へと移行する。

このとき、制御部１０は、加熱制御手段として定着ベルト１８３の表面温度と弾性ローラー１８２の表面硬度が所定の状態となるように、ＩＨヒーター１８５及びハロゲンランプヒーター１８６の点灯比率を制御する。即ち、弾性ローラー１８２の熱膨張を大きくして表面硬度を高くする場合には、弾性ローラー１８２を加熱するハロゲンランプヒーター１８６の点灯を優先し、逆に弾性ローラー１８２の熱膨張を小さくして表面硬度を低くする場合には、ＩＨヒーター１８５の点灯を優先する。
例えば、ＩＨヒーター１８５とハロゲンランプヒーター１８６の点灯割合を１００：０（ＩＨヒーター１８５は点灯するが、ハロゲンランプヒーター１８６は点灯しない）〜１００：５０（ハロゲンランプヒーター１８６は、ＩＨヒーター１８５の点灯割合の半分の比率で点灯する）〜１００：１００（ＩＨヒーター１８５、ハロゲンランプヒーター１８６とも同じ比率で点灯する）のように制御してもよいし、又はこれらの間の比率で制御してもよい。

なお、ＩＨヒーター１８５による定着ベルト１８３の加熱は、ハロゲンランプヒーター１８６による弾性ローラー１８２の加熱の有無に係らず、単独で定着ベルト１８３をトナー融解温度まで上昇させられる設計となっている。

また、加熱制御手段としての制御部１０よって、ハロゲンランプヒーター１８６の加熱量は、芯金１８４の温度を検出する第１の温度センサー１８４aによる検出温度に基づいて制御されている。

制御部１０は、第２の温度センサー１８３aによる定着ベルト１８３の検出温度に基づき定着ベルト１８３が所定の温度に達したかどうかを判断し（ステップＳ５０６）、所定の温度に達していない判断した場合は（ステップＳ５０６：Ｎｏ）、ステップＳ５０６の処理を繰り返すが、所定の温度に達したと判断した場合（ステップＳ５０６：Ｙｅｓ）、加圧ローラー１８１が回転しているかどうかを判断する（ステップＳ５０７）。加圧ローラー１８１が回転していると判断した場合（ステップＳ５０７：Ｙｅｓ）、回転速度をプリント時の回転速度に変更し（ステップＳ５０８）、用紙を定着ニップ部に通紙させる（ステップＳ５１０）。加圧ローラー１８１が回転していないと判断した場合（ステップＳ５０７：Ｎｏ）、プリント時の回転速度で回転させ（ステップＳ５０９）、用紙を定着ニップ部に通紙させる（ステップＳ５１０）。

次に、制御部１０は、通紙された用紙が最終ページであるかどうかを判断し（ステップＳ５１１）、最終ページであると判断した場合（ステップＳ５１１：Ｙｅｓ）、弾性ローラー１８２の加熱を停止し（ステップＳ５１２）、定着ベルト１８３の加熱を停止し（ステップＳ５１３）、加圧ローラー１８１の回転を停止する（ステップＳ５１４）。なお、このステップＳ５１２及びステップＳ５１３は順不同で、又は同時に行うことが可能である。
最終ページではないと判断した場合（ステップＳ５１１：Ｎｏ）、ステップＳ５１１の処理を繰り返す。

以上のように最終ページまで印刷を終えた後、続けて別の用紙に印刷を行う際に、弾性ローラー１８２を冷却して表面硬度を低くする場合がある。制御部１０は弾性ローラー１８２の冷却指示があるかどうかを判断し（ステップＳ５１５）、冷却指示がなかったと判断した場合（ステップＳ５１５：Ｎｏ）には印刷を終了するが、冷却指示があったと判断した場合（ステップＳ５１５：Ｙｅｓ）、冷却制御手段として機能し、ファン１８８を作動させて芯金１８４を冷却する（ステップＳ５１６）。

次に、制御部１０は、弾性ローラー１８２が所定の温度まで冷却されたかどうかを判断し（ステップＳ５１７）、所定の温度まで冷却されたと判断した場合（ステップＳ５１７：Ｙｅｓ）、ファン１８８の作動を停止させ（ステップＳ５１８）、印刷を終了する。
所定の温度まで冷却されていないと判断した場合（ステップＳ５１７：Ｎｏ）、ステップＳ５１７の処理を繰り返す。

以上のように、本実施形態に係る定着装置によれば、定着ベルト１８３を加熱するＩＨヒーター（第１の加熱部）１８５の他に、弾性ローラー１８２の内部に、弾性ローラー１８２の熱膨張を制御するためのハロゲンランプヒーター（第２の加熱部）１８６を設けたことで芯金１８４付近の弾性層を熱膨張させることができ、その結果、外部からの加熱のみの場合よりも弾性ローラー１８２の表面硬度を短時間で大きく変化させることが可能である。これにより、弾性ローラー１８２の蓄熱状態が安定しないことによるニップ幅の変動を回避し、封筒通紙時のシワやズレ等のニップ幅の変動に起因した不具合を抑制することができる。
また、ユーザーは通常モードと低圧モードを選択することができるため、記録材の種類に応じた加熱定着が可能である。

また、本実施形態に係る定着装置によれば、ハロゲンランプヒーター１８６による弾性ローラー１８２の加熱の有無に係らず、ＩＨヒーター１８５による加熱のみで、定着ベルト１８３をトナー融解温度まで上昇させられる設計となっている。即ち、ＩＨヒーター１８５とハロゲンランプヒーター１８６の併用、又はＩＨヒーター１８５のみの使用で、トナーを加熱定着する。
ここで制御部１０は、弾性ローラー１８２の表面硬度を変化させる場合、定着ベルト１８３の表面温度と弾性ローラー１８２の表面硬度が所定の状態となるように、ＩＨヒーター１８５に対するハロゲンランプヒーター１８６の点灯比率を制御することができる。
これにより、定着ベルト１８３の温度と弾性ローラー１８２の表面硬度を、それぞれ所定の状態となるように独立に制御できる。

また、本実施形態に係る定着装置によれば、制御部１０は、芯金１８４の温度を検出する第１の温度センサー１８４aの検出温度に基づいて、ハロゲンランプヒーター１８６の加熱量を制御している。これにより、例えばハロゲンランプヒーター１８６へ投入する電圧が変動した際にも、芯金の温度が一定となるように制御することが可能となる。

また、本実施形態に係る定着装置によれば、芯金１８４の熱膨張率を定着ベルト１８３の熱膨張率よりも大きくしている。これにより、芯金１８４も加熱により熱膨張させられるため、芯金１８４の外径も大きくできることから、弾性ローラー１８２の表面硬度変化を効率的に実現できる。

また、本実施形態に係る定着装置においては、弾性ローラー１８２は、芯金１８４の上に熱膨張率の高い弾性層を形成し、その上に熱膨張率の低い弾性層を形成する構成となっている。加熱によって内側の弾性体が大きく熱膨張することから、効率的に弾性ローラー１８２の熱膨張を制御できる。

また、本実施形態に係る定着装置においては、定着ベルト１８３を加熱する第１の加熱部はＩＨヒーター１８５である。これにより図３のように定着ベルト１８３に非接触な状態でも加熱可能となり、加熱部を接触して加熱する場合よりも加熱される面積を広く確保することができるため、効率よく定着ベルト１８３を加熱できる。
また、弾性ローラー１８２を加熱する第２の加熱部はハロゲンランプヒーター１８６であるため、芯金１８４を均一に加熱することができる。

また、本実施形態に係る定着装置においては、一軸張架の定着部材を用いた。一軸張架の定着部材は、加熱ローラー等を必要とする二軸張架の定着部材等に比べ空間を必要とせず、画像形成装置全体としてのコンパクト化を図ることができる。

また、本実施形態に係る定着装置においては、加圧ローラー１８１は駆動回転し、弾性ローラー１８１及び定着ベルト１８３は従動回転する。加熱された芯金１８４付近に熱膨張率の高い弾性ローラー１８２を設置すると、弾性ローラー１８２の強度が低下することから、これを駆動回転とすると破損の恐れがある。よって、これを従動回転とすることで、破損を抑制することができる。

また、本実施形態に係る定着装置においては、印刷終了後に続けて異なる用紙の印刷を行う際に、弾性ローラー１８２の表面硬度を低くする場合があるが、この時、制御部１０は定着ローラー１８１の軸方向の外側に設置したファン１８８を作動させて、芯金１８４を冷却する。弾性ローラー１８２内部の芯金１８４を集中的に冷却することで、短時間で効率よく弾性ローラー１８２の熱膨張を低下させることができる。
また、芯金１８４には軸方向に溝構造が複数形成されている。これにより芯金内部の表面積を増加させるとともに、冷却風の通りがよくなり、冷却効率が向上する。

［３．他の実施形態］
上記実施の形態は本発明の好適な一例であり、これに限定されない。本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態において、弾性ローラー１８２を異なる熱膨張率を有する二層の弾性層からなる弾性体としたが、これに限らず、一層または三層以上からなる弾性層としてもよい。

また、上記実施形態においては、第１の加熱部としてＩＨヒーター１８５を用いたが、これに限らず、例えば面状発熱体などを用いることも可能である。

また、上記実施形態においては、一軸張架の定着部材用いたが、これに限らず定着ベルト１８３内部に、定着ローラー１８１とは別に加熱ローラーを設けた二軸張架の定着部材でも実施可能である。この場合、定着ベルト１８３の加熱はＩＨヒーター１８５ではなく、加熱ローラー内部に配置されたハロゲンランプヒーター等にて行うことも可能である。

また、上記実施形態においては、制御部１０は第１の温度センサー１８４aによって検出された芯金１８４の温度に基づいて、ハロゲンランプヒーター１８６の加熱量を制御する構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、制御部１０は芯金１８４の温度によらず、一定の電力を投入する設定としてもよい。この構成では、温度検出手段を省略することができるため、より簡易な構成となる。

また、ＩＨヒーター１８５及びハロゲンランプヒーター１８６の点灯比率の設定は、封筒通紙時のニップ幅変更に限らず、用紙の種類や状況に応じて変更可能である。この点灯比率はユーザーが自由に設定できるようにしてもよく、例えば、弾性ローラー１８２のニップ幅を変化させることにより、厚紙通紙時に発生しやすいヒートカール現象や、薄紙通紙時に定着ローラーへの用紙の巻き付きなどを抑制することができる。

また、上記実施形態においては、芯金１８４の冷却手段として定着ローラー１８１の近傍に設置したファン１８８を用いたが、この他に、例えば放熱板やヒートパイプ等を用いてもよい。放熱板は芯金１８４の軸方向の外側に設置し、この放熱板に対して冷却風を吹き付けることで、芯金１８４を効率的に冷却できる。ヒートパイプは芯金１８４の内部に挿入し、芯金１８４の内側から冷却できる。

また、上記実施形態においては、芯金１８４の外周には、軸方向の全長に亘って形成された溝構造が、均等な間隔をおいて複数施されているが、この構造に限定されず、例えば芯金１８４の内部に、軸方向の全長に亘って複数の空孔を設けてもよい。

その他、画像形成装置を構成する各装置の細部構成及び各装置の細部動作に関しても、本発明の主旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

１ 画像形成装置
１０ 制御部（加熱制御手段、冷却制御手段）
１１ 記憶部
１２ 操作部
１３ 表示部
１４ インターフェース
１５ スキャナー
１６ 画像処理部
１７ 画像形成部
１８ 画像定着部
１８１ 加圧ローラー
１８２ 弾性ローラー
１８３ 定着ベルト
１８４ 芯金
１８４ａ 第１の温度センサー（温度検出手段）
１８５ ＩＨヒーター（第１の加熱部）
１８６ ハロゲンランプヒーター（第２の加熱部）
１８７ 付勢部材（定着ニップ荷重変更手段）
１８８ ファン（冷却手段）
１９ 搬送部
２２ 給紙トレイ
２３ 排紙トレイ
Ｓ 記録材

Claims (10)

1. 用紙に形成されたトナー像を加熱する無端状の定着ベルトと、
   前記定着ベルトの内側に配置された弾性ローラーと、
   前記定着ベルトを介して前記弾性ローラーに前記用紙を圧接させる加圧ローラーと、
   前記弾性ローラーの外側に配置され、前記定着ベルトを加熱する第１の加熱部と、
   前記弾性ローラーの内側に配置され、前記弾性ローラーを加熱する第２の加熱部と、
   前記第２の加熱部の加熱量を制御することにより、前記弾性ローラーの熱膨張を制御する加熱制御手段と、
   前記弾性ローラーと前記加圧ローラーが形成するニップ部の荷重を変更する定着ニップ荷重変更手段を備え、
   一枚の紙からなる用紙の印刷時に対応する第１のモードと、用紙が重ね合わされた重ね合わせ部を有する用紙の印刷時に対応する第２のモードと、を有し、
   前記定着ニップ荷重変更手段は、前記第２のモード時に、前記ニップ部の荷重を前記第１のモード時の荷重よりも小さくし、
   前記加熱制御手段は、前記第２のモード時に、前記第２の加熱部による前記弾性ローラーの加熱量を前記第１のモード時の加熱量よりも増加させるように制御することを特徴とする定着装置。
2. 前記加熱制御手段は、前記弾性ローラーの熱膨張が所定の状態となるように、前記第１の加熱部と前記第２の加熱部との点灯比率を制御することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記弾性ローラーの内部に配置された芯金と、
   前記芯金の温度を検出する温度検出手段と、を備え、
   前記加熱制御手段は、前記温度検出手段による前記芯金の検出温度に基づき、前記第２の加熱部の加熱量を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記芯金の熱膨張率は前記定着ベルトの熱膨張率よりも高いことを特徴とする請求項３記載の定着装置。
5. 前記弾性ローラーは、前記芯金の外周に設けられた第１弾性層と、該第１弾性層の外周に前記第１弾性層よりも熱膨張率の低い第２弾性層と、を有することを特徴とする請求項３又は４に記載の定着装置。
6. 前記芯金を冷却する冷却手段と、
   前記冷却手段の作動を制御する冷却制御手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項３から５の何れか一項に記載の定着装置。
7. 前記冷却手段は、前記弾性ローラーの内部の芯金に冷却風を送風する送風部を備え、
   前記芯金は、内部に該芯金の軸方向に沿って形成された溝構造を有することを特徴とする請求項６記載の定着装置。
8. 前記第１の加熱部は、インバーターヒーターからなり、
   前記第２の加熱部は、ランプヒーターからなる
   ことを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載の定着装置。
9. 前記加圧ローラーは駆動回転し、
   前記弾性ローラーは従動回転することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項記載の定着装置。
10. 用紙にトナー像を形成する画像形成部と、
    トナー像が形成された用紙を、加熱圧接してトナー像を用紙に定着させる請求項１から９のいずれか一項に記載の定着装置と、
    を備えることを特徴とする画像形成装置。

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