(57)【要約】【課題】定着時に加熱された定着ベルトを効率よく非接触で冷却して、従来よりも効果的にホットオフセットを防止すると共に、画像に適切な光沢を付与できる定着装置を提供する。【解決手段】定着ベルト１５ｃを冷却する電子放出装置１５ｅは、電子放出素子１５ｈと、電子放出素子１５ｈの電子加速層３０３にて電子を加速させ、薄膜電極３０２から電子が放出するように、電極基板３０１と薄膜電極３０２との間に電圧を印加する第１電源Ｖ１と、薄膜電極３０２と定着ベルト１５ｃとの間に電圧を印加する第２電源Ｖ２と、を備えている。薄膜電極３０２は、定着ベルト１５ｃと対向して配置され、電子加速層３０３は、抗酸化力が高い金属微粒子３０７と、金属微粒子３０７の大きさより大きい絶縁体の微粒子３０６とを含んでいる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱源を有する定着部材と、支持部材と、該定着部材と該支持部材とに架され、該定着部材と該支持部材との間を回転する無端ベルトと、該無端ベルトを介して上記定着部材に圧接する加圧部材と、を備え、
トナー像を担持した記録材を、上記無端ベルトと上記加圧部材とが接する定着領域を、該トナー像が上記無端ベルトに接する向きに通過させ、上記定着領域を通過した上記記録材を上記無端ベルトにて搬送し、上記無端ベルトと上記支持部材とが接する剥離領域にて、上記記録材を上記無端ベルトから剥離する定着装置において、
上記定着領域の下流かつ上記剥離領域の上流に、上記無端ベルトを冷却する冷却手段を備え、
上記冷却手段は、
電極基板、薄膜電極、および該電極基板と該薄膜電極とに挟まれた電子加速層、を有する電子放出素子と、
上記電子加速層にて電子を加速させ、上記薄膜電極から当該電子が放出するよう、上記電極基板と上記薄膜電極との間に電圧を印加する第１電圧印加手段と、
上記薄膜電極と上記無端ベルトとの間に電圧を印加する第２電圧印加手段と、
を備え、
上記薄膜電極は、上記無端ベルトと対向して配置され、
上記電子加速層は、導電体からなり抗酸化力が高い導電微粒子と、上記導電微粒子の大きさより大きい絶縁体物質とを含んでいることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
上記定着装置内の空気を外部へ排気する送風装置を、上記定着領域の下流に備えていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
上記導電微粒子は、貴金属であることを特徴とする、請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
上記導電微粒子を成す導電体は、金、銀、白金、パラジウム、及びニッケルのうちの少なくとも１つを含んでいることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
上記絶縁体物質は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、及びＴｉＯ２の少なくとも１つを含んでいる、または有機ポリマーを含んでいることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項６】
上記絶縁体物質は微粒子であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項７】
上記薄膜電極は、金、銀、炭素、タングステン、チタン、アルミ、及びパラジウムの少なくとも１つを含んでいることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項８】
上記導電微粒子の周囲に、当該導電微粒子の大きさより小さい絶縁体物質が存在することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項９】
上記導電微粒子の周囲に存在する上記導電微粒子の大きさより小さい絶縁体物質は、アルコラート、脂肪酸、及びアルカンチオールの少なくとも１つを含んでいること特徴とする請求項８に記載の定着装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１つに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置およびこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成プロセスを利用する画像形成装置では、一般的に、潜像担持体である感光体表面の感光層を均一に帯電させる帯電工程、帯電された感光体表面に原稿像の信号光を投射して静電潜像を形成する露光工程、感光体表面の静電潜像に電子写真用トナーを供給して顕像化する現像工程、感光体表面のトナー像を中間転写媒体を介して紙あるいはＯＨＰシートなどの記録媒体に転写する転写工程、トナー像を加熱や加圧などにより記録媒体上に定着させる定着工程、およびトナー像転写後の感光体表面に残留するトナーなどをクリーニングブレードにより除去して清浄化するクリーニング工程、を実行して記録媒体上に所望の画像を形成する。
【０００３】
近年、このような電子写真方式の画像形成装置において高画質化の流れがあり、文字や図表といったオフィス向けの書類のみならず、デジタルカメラで撮影した写真を出力するといった用途にも使用されるようになっている。出力画像に光沢を出すためには、定着後のトナー面が平滑である必要がある。そのために、定着ベルトを用いた定着装置において、トナーを溶融させて記録媒体に定着させると共に、定着ベルト上で溶融したトナー層を冷却させる。このことにより、ホットオフセットを発生させずに、高光沢な画像を形成することが可能となる。
【０００４】
特許文献１および２では、冷却装置として放熱体を定着ベルト上に担持させ、必要に応じて送風装置による送風によって定着ベルトを冷却することが提案されている。また、冷却機構としては、ペルチェ素子や水冷等も用いることが可能である。
【特許文献１】特開２００４−７８０４５（平成１６年３月１１日公開）
【特許文献２】特開２００７−７８７８７（平成１９年３月２９日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年、画像形成装置では高画質化と共に高速化も進んでおり、高速化が進むと定着ベルトを十分に冷却するためには、放熱体やペルチェ素子であれば大面積のものが必要となる。また送風装置であっても送風量を多くするために大型化しなくてはならない。これに伴い、定着ベルトの磨耗による劣化が早くなる。また送風量が多くなると、定着ベルトが風で振動してしまい、定着ムラが生じるという問題が発生する。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、定着時に加熱された定着ベルトを効率よく非接触で冷却でき、従来よりも効果的にホットオフセットを防止すると共に、画像に適切な光沢を付与できる定着装置、およびそれを備える画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
加熱源を有する定着部材と、支持部材と、該定着部材と該支持部材とに架され、該定着部材と該支持部材との間を回転する無端ベルトと、該無端ベルトを介して上記定着部材に圧接する加圧部材と、を備え、
トナー像を担持した記録材を、上記無端ベルトと上記加圧部材とが接する定着領域を、該トナー像が上記無端ベルトに接する向きに通過させ、上記定着領域を通過した上記記録材を上記無端ベルトにて搬送し、上記無端ベルトと上記支持部材とが接する剥離領域にて、上記記録材を上記無端ベルトから剥離する定着装置において、上記定着領域の下流かつ上記剥離領域の上流に、上記無端ベルトを冷却する冷却手段を備え、上記冷却手段は、電極基板、薄膜電極、および該電極基板と該薄膜電極とに挟まれた電子加速層、を有する電子放出素子と、上記電子加速層にて電子を加速させ、上記薄膜電極から当該電子が放出するよう、上記電極基板と上記薄膜電極との間に電圧を印加する第１電圧印加手段と、上記薄膜電極と上記無端ベルトとの間に電圧を印加する第２電圧印加手段と、を備え、上記薄膜電極は、上記無端ベルトと対向して配置され、導電体からなり抗酸化力が高い導電微粒子と、上記導電微粒子の大きさより大きい絶縁体物質とを含んでいることを特徴としている。
【０００８】
上記構成によると、上記構成によると、電子放出素子が薄膜電極から電子を放出すると、その電子が電子放出素子と無端ベルトとの間に介する空気に衝突し、空気分子がイオン化される。このイオン化された空気分子が電界に沿って移動することによりイオン風が発生し、そのイオンが無端ベルトに到達することにより、無端ベルト表面の加熱された空気分子が撹拌され、熱交換が起こる。その結果、無端ベルトが冷却される。そのため、上記構成では、無端ベルトにベルト冷却手段を接触させることなく、省スペースで、熱変換を行い、無端ベルトを省電力で効果的に冷却できる。それによってホットオフセットを防止すると共に、画像に適切な光沢を与えることができる。無端ベルト（定着ベルト）の冷却手段が上記電子放出素子を備えていることにより、従来の冷却ファンと比べて、冷却効果を数倍に高められる。また、ペルチェ素子やヒートシンクのような接触型冷却手段よりも空間熱変換に優れ、非接触であるために無端ベルトを磨耗することがない。
【０００９】
また、上記構成によると、電子加速層には、導電体からなり抗酸化力が高い導電微粒子と、上記導電微粒子の大きさより大きい絶縁体物質と、が含まれている。ここで言う抗酸化力が高いとは、酸化物形成反応の低いことを指す。一般的に熱力学計算より求めた、酸化物生成自由エネルギーの変化量ΔＧ［ｋＪ／ｍｏｌ］値が負で大きい程、酸化物の生成反応が起こり易いことを表す。本発明ではΔＧ＞−４５０［ｋＪ／ｍｏｌ］以上に該当する金属元素が、抗酸化力の高い導電微粒子として該当する。また、該当する導電微粒子の周囲に、その導電微粒子の大きさよりも小さい絶縁体物質を付着、または被覆することで、酸化物の生成反応をより起こし難くした状態の導電微粒子も、抗酸化力が高い導電微粒子に含まれる。
【００１０】
また、導電微粒子として抗酸化力が高い導電体を用いることから、大気中の酸素による酸化に伴う素子劣化を発生し難いため、大気圧中でも安定して動作させることができる。絶縁体物質および導電微粒子は、電子加速層における抵抗値および弾道電子の生成量を調整することができるため、電子加速層を流れる電流値と電子放出量の制御を可能とする。さらに、絶縁体物質は、電子加速層を流れる電流により生じるジュール熱を効率良く逃がす役割を受け持つことができるため、電子放出素子が熱で破壊されるのを防ぐことができる。この電子放出素子は、上記構成を有するため、真空中だけでなく大気圧中で動作させても放電を伴わず、オゾンやＮＯｘ等の有害物質をほぼ生成せず、電子放出素子が酸化劣化しない。そのため、この電子放出素子を用いた本発明に係る定着装置は、オゾンを発生させることなく安定してイオン風を発生させて、無端ベルトを冷却することができる。
【００１１】
以上のように、本発明に係る定着装置は、定着時に加熱された定着ベルトを効率よく非接触で冷却でき、従来よりも効果的にホットオフセットを防止すると共に、画像に適切な光沢を付与できる。
【００１２】
本発明に係る定着装置は、上記構成に加え、上記定着装置内の空気を外部へ排気する送風装置を、上記定着領域の下流に備えていてもよい。
【００１３】
電子放出素子により発生したイオン風が無端ベルトに到達することにより、無端ベルト表面の空気分子が撹拌され、熱交換が起こる。この際、送風装置を設置することによって熱交換された後の空気分子を排除すると、常に電子放出素子から発生したイオン風を直接到達させることができるので、効果的に冷却することができる。
【００１４】
本発明に係る定着装置では、上記構成に加え、上記導電微粒子を成す導電体は、貴金属であってもよい。このように、上記導電微粒子を成す導電体が、貴金属であることで、導電微粒子の、大気中の酸素による酸化などをはじめとする素子劣化を防ぐことができる。よって、定着装置の長寿命化を図ることができる。
【００１５】
本発明に係る定着装置では、上記構成に加え、上記導電微粒子を成す導電体は、金、銀、白金、パラジウム、及びニッケルの少なくとも１つを含んでいてもよい。
【００１６】
導電微粒子の酸化膜が厚くなるとトンネル効果の妨げになるため、導電微粒子を成す導電体は、酸化しにくい金属である必要がある。従って、導電微粒子を成す導電体として、金、銀、白金、ニッケル、およびパラジウムの少なくとも１つを用いることによって、大気中の酸素による酸化をより効果的に防ぐことができる。よって、冷却手段ひいては定着装置の長寿命化をより効果的に図ることができる。
【００１７】
本発明に係る定着装置では、上記構成に加え、上記絶縁体物質は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、及びＴｉＯ２の少なくとも１つを含んでいる、または有機ポリマーを含んでいてもよい。
【００１８】
上記構成により、絶縁体物質が、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、及びＴｉＯ２の少なくとも１つを含んでいる、あるいは、有機ポリマーを含んでいると、これら物質の絶縁性が高いため、上記電子加速層の抵抗値を任意の範囲に調整することが可能となる。抵抗値が高くなるに伴い、電子放出素子内の電流が流れにくくなり、電子放出量が少なくなる。逆に抵抗が低くなるに伴い、電子が加速することなく導通し、電子放出量が少なくなる。したがって、抵抗値を調整することによって、電子放出素子内の電流と電子加速とを制御し、電子放出量を制御することができる。また、絶縁体物質として酸化物（ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、及びＴｉＯ２の）を用いる場合には、大気中の酸素による酸化に伴う素子劣化を発生し難くする効果も得ることができるため、電子放出素子の大気圧中での安定動作を、より効果的に行わせることができる。
【００１９】
ここで、上記絶縁体物質は微粒子であってもよい。上記絶縁体物質を微粒子とすることにより、上記絶縁体物質の大きさよりも小さい上記導電微粒子の内部から外部へと効率よく熱伝導させて、素子内を電流が流れる際に発生するジュール熱を効率よく逃がすことができ、電子放出素子が熱で破壊されることを防ぐことができる。さらに、上記電子加速層における抵抗値の調整を行いやすくすることができる。
【００２０】
本発明に係る定着装置では、上記構成に加え、上記薄膜電極は、金、銀、炭素、タングステン、チタン、アルミ、及びパラジウムの少なくとも１つを含んでいてもよい。上記薄膜電極に、金、銀、炭素、タングステン、チタン、アルミ、及びパラジウムの少なくとも１つが含まれることによって、これら物質は仕事関数が低いため、電子加速層で発生させた電子を効率よくトンネルさせ、電子放出素子外に高エネルギーの電子をより多く放出させることができる。
【００２１】
本発明に係る定着装置は、上記構成に加え、上記導電微粒子の周囲に、当該導電微粒子の大きさより小さい絶縁体物質が存在してもよい。このように、上記電微粒子の周囲に、当該導電微粒子の大きさより小さい絶縁体物質が存在することは、電子放出素子作成時の導電微粒子の分散液中での分散性向上に貢献する他、導電微粒子の、大気中の酸素による酸化などをはじめとする電子放出素子の劣化を、より効果的に防ぐことができる。よって、冷却手段ひいては定着装置の長寿命化をより効果的に図ることができる。
【００２２】
本発明に係る定着装置では、上記構成に加え、上記導電微粒子の周囲に存在する絶縁体物質は、アルコラート、脂肪酸、及びアルカンチオールの少なくとも１つを含んでいてもよい。上記導電微粒子の周囲に存在する絶縁体物質が、アルコラート、脂肪酸、及びアルカンチオールの少なくとも１つを含んでいると、電子放出素子作成時の導電微粒子の分散液中での分散性向上に貢献するため、導電微粒子の凝集体が元と成る電流の異常パス形成を生じ難くする他、絶縁体物質の周囲に存在する導電微粒子自身の酸化に伴う粒子の組成変化を生じないため、電子放出特性に影響を与えることがない。よって、冷却手段ひいては定着装置の長寿命化をより効果的に図ることができる。
【００２３】
ここで、本発明に係る定着装置では、上記導電微粒子の周囲に存在する上記導電微粒子の大きさより小さい絶縁体物質は、上記導電微粒子表面に付着して付着物質として存在するものであり、当該付着物質は、上記導電微粒子の平均径より小さい形状の集合体として、上記導電微粒子表面を被膜していてもよい。このように、上記導電微粒子の周囲に存在する上記導電微粒子の大きさより小さい絶縁体物質が、上記導電微粒子表面に付着あるいは、上記導電微粒子の平均径より小さい形状の集合体として、上記導電微粒子表面を被膜していることで、電子放出素子作成時の導電微粒子の分散液中での分散性向上に貢献するため、導電微粒子の凝集体が元と成る電流の異常パス形成を生じ難くする他、絶縁体物質の周囲に存在する導電微粒子自身の酸化に伴う粒子の組成変化を生じないため、電子放出特性に影響を与えることがない。その結果、冷却手段ひいては定着装置の長寿命化をさらに効果的に図ることができる。
【００２４】
本発明に係る画像形成装置は、上記課題を解決するために、上記何れか１つの定着装置を備えたことを特徴としている。
【００２５】
上記構成によると、本発明に係る画像形成装置は、イオン風を発生する電子放出素子により定着時に加熱された無端ベルトを効率よく非接触で冷却でき、従来よりも効果的にホットオフセットを防止すると共に、画像に適切な光沢を付与できる定着装置を備える。そのため、長期にわたりホットオフセットによる不具合がなく、適切な光沢を有する画像を得ることが可能な画像形成装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る定着装置は、以上のように、上記定着領域の下流かつ上記剥離領域の上流に、上記無端ベルトを冷却する冷却手段を備え、上記冷却手段は、電極基板、薄膜電極、および該電極基板と該薄膜電極とに挟まれた電子加速層、を有する電子放出素子と、上記電子加速層にて電子を加速させ、上記薄膜電極から当該電子が放出するよう、上記電極基板と上記薄膜電極との間に電圧を印加する第１電圧印加手段と、上記薄膜電極と上記無端ベルトとの間に電圧を印加する第２電圧印加手段と、を備え、上記薄膜電極は、上記無端ベルトと対向して配置され、上記電子加速層は、導電体からなり抗酸化力が高い導電微粒子と、上記導電微粒子の大きさより大きい絶縁体物質とを含んでいる。
【００２７】
上記構成によると、上記構成によると、電子放出素子が薄膜電極から電子を放出すると、その電子が電子放出素子と無端ベルトとの間に介する空気に衝突し、空気分子がイオン化される。このイオン化された空気分子が電界に沿って移動することによりイオン風が発生し、そのイオンが無端ベルトに到達することにより、無端ベルト表面の加熱された空気分子が撹拌され、熱交換が起こる。その結果、無端ベルトが冷却される。そのため、上記構成では、無端ベルトにベルト冷却手段を接触させることなく、省スペースで、熱変換を行い、無端ベルトを省電力で効果的に冷却できる。それによってホットオフセットを防止すると共に、画像に適切な光沢を与えることができる。無端ベルト（定着ベルト）の冷却手段が上記電子放出素子を備えていることにより、従来の冷却ファンと比べて、冷却効果を数倍に高められる。また、ペルチェ素子やヒートシンクのような接触型冷却手段よりも空間熱変換に優れ、非接触であるために無端ベルトを磨耗することがない。
【００２８】
また、上記構成によると、電子放出素子の電子加速層には、導電体からなり抗酸化力が高い導電微粒子と、上記導電微粒子の大きさより大きい絶縁体物質と、が含まれている。この電子加速層は、絶縁体物質と抗酸化力が高い導電微粒子とが緻密に集合した薄膜の層であり、半導電性を有する。この半導電性の電子加速層に電圧を印加すると、電子加速層内に電流が流れ、その一部は印加電圧の形成する強電界により弾道電子となって放出される。また、導電微粒子として抗酸化力が高い導電体を用いることから、大気中の酸素による酸化に伴う素子劣化を発生し難いため、大気圧中でも安定して動作させることができる。絶縁体物質および導電微粒子は、電子加速層における抵抗値および弾道電子の生成量を調整することができるため、電子加速層を流れる電流値と電子放出量の制御を可能とする。さらに、絶縁体物質は、電子加速層を流れる電流により生じるジュール熱を効率良く逃がす役割を受け持つことができるため、電子放出素子が熱で破壊されるのを防ぐことができる。この電子放出素子は、上記構成を有するため、真空中だけでなく大気圧中で動作させても放電を伴わず、オゾンやＮＯｘ等の有害物質をほぼ生成せず、電子放出素子が酸化劣化しない。そのため、この電子放出素子を用いた本発明に係る定着装置は、オゾンを発生することなく安定してイオン風を発生させて、無端ベルトを冷却することができる。
【００２９】
以上のように、本発明に係る定着装置は、定着時に加熱された定着ベルトを効率よく非接触で冷却して、従来よりも効果的にホットオフセットを防止すると共に、画像に適切な光沢を付与できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に本発明の実施の形態について図１〜７に基づいて説明する。なお、以下に記述する実施の形態および実施例は本発明の具体的な一例に過ぎず、本発明はこれらよって限定されるものではない。
【００３１】
図１は、本発明の実施の一形態である画像形成装置１００の概略構成を模式的に示す断面図である。画像形成装置１００は、読み取った原稿の画像データやネットワーク等を介して受信した画像データに基づいて用紙に対して多色あるいは単色の画像を形成する。図１に示すように、画像形成装置１００は、露光ユニットＥ、画像形成部ｐａ〜ｐｄ、中間転写ベルト１１、二次転写ローラ１４、定着装置１５、用紙搬送路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３、給紙カセット１６、手差し給紙トレイ１７及び排紙トレイ１８等を備えている。
【００３２】
画像形成装置１００は、ブラック（Ｋ）及びカラー画像を色分解して得られる減法混色の３原色であるシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色の各色相に対応した画像データを用いて画像形成部ｐａ〜ｐｄにおいて画像形成を行う。画像形成部ｐａ〜ｐｄは同様の構成であり、例えばブラックの画像形成部ｐａは、感光体１０１ａ、現像装置１０２ａ、帯電ローラ１０３ａ、一次転写ローラ１３ａ及びクリーニングユニット１０４ａを備えている。以下では、画像形成部ｐａ〜ｐｄが有する同じ構成の部材について区別しない場合には符号の英字は省く。
【００３３】
感光体１０１はトナー像担持体であり、本実施形態ではドラム状に形成されている。感光体１０１の周囲に、帯電ローラ１０３、現像装置１０２、クリーニングユニット１０４が配置される。また、一次転写ローラ１３ａは、中間転写ベルト１１を介して感光体１０１ａに圧接して配置されている。
【００３４】
帯電ローラ１０３は、感光体１０１の表面を所定の電位に均一に帯電させる接触方式の帯電器である。接触方式の帯電器に代えて、帯電ブラシを用いた接触方式の帯電器、又は、帯電ワイヤを用いた非接触方式の帯電器を用いることもできる。露光ユニットＥは、光源４及び複数の反射ミラー８を備えており、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの各色相の画像データによって変調されたレーザビーム等の光ビームのそれぞれを感光体１０１ａ〜１０１ｄのそれぞれに照射する。よって、感光体１０１ａ〜１０１ｄのそれぞれには、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの各色相の画像データによる静電潜像が形成される。
【００３５】
現像装置１０２は、静電潜像が形成された感光体１０１の表面にトナーを供給し、静電潜像をトナー像に現像する。現像装置１０２ａ〜１０２ｄのそれぞれは、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの各色相のトナーを収納しており、感光体１０１ａ〜１０１ｄのそれぞれに形成された各色相の静電潜像をブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの各色相のトナー像に顕像化する。クリーニングユニット１０４は、現像・画像転写後における感光体１０１上の表面に残留したトナーを除去・回収する。
【００３６】
中間転写ベルト１１は、感光体１０１の上方に配置されており、駆動ローラ１１ａと従動ローラ１１ｂとに張架されてループ状の移動経路を形成している。中間転写ベルト１１の外周面は、感光体１０１ｄ、感光体１０１ｃ、感光体１０１ｂ及び感光体１０１ａにこの順に対向する。また、中間転写ベルト１１は、本実施形態では、厚さ１００〜１５０μｍ程度のフィルムで形成されている。
【００３７】
一次転写ローラ１３は、感光体１０１の表面に担持されたトナー像を中間転写ベルト１１上に転写するためのローラである。一次転写ローラ１３は、中間転写ベルト１１を挟んで感光体１０１に対向する位置に配置されている。なお、中間転写ベルト１１が感光体１０１ａ〜１０１ｄに対向する位置のそれぞれが一次転写位置である。一次転写ローラ１３ａには、感光体１０１の表面に担持されたトナー像を中間転写ベルト１１上に転写するために、トナーの帯電極性と逆極性の一次転写バイアスが定電圧制御によって印加される。これによって、各感光体１０１ａ〜１０１ｄに形成された各色相のトナー像は中間転写ベルト１１の外周面に順次重ねて転写され、中間転写ベルト１１の外周面にフルカラーのトナー像が形成される。
【００３８】
但し、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色相の一部のみの画像データが入力された場合には、４つの感光体１０１ａ〜１０１ｄのうち、入力された画像データの色相に対応する一部の感光体１０１のみにおいて静電潜像及びトナー像の形成が行われる。例えば、モノクロ画像形成時には、ブラックの色相に対応した感光体１０１ａのみにおいて静電潜像の形成及びトナー像の形成が行われ、中間転写ベルト１１の外周面にはブラックのトナー像のみが転写される。
【００３９】
各一次転写ローラ１３ａ〜１３ｄは、直径８〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）を素材とする軸の表面を導電性の弾性材（例えばＥＰＤＭ，発泡ウレタン等）により被覆して構成されており、導電性の弾性材によって中間転写ベルト１１に均一に高電圧を印加する。各一次転写位置において中間転写ベルト１１の外周面に転写されたトナー像は、中間転写ベルト１１の回転によって、二次転写ローラ１４との対向位置である二次転写位置に搬送される。
【００４０】
二次転写ローラ１４は、画像形成時において、内周面が駆動ローラ１１ａの周面に接触する中間転写ベルト１１の外周面に所定のニップ圧で圧接されている。給紙カセット１６又は手差し給紙トレイ１７から給紙された用紙が二次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１との間を通過する際に、二次転写ローラ１４にトナーの帯電極性とは逆極性の高電圧が印加される。これによって、中間転写ベルト１１の外周面から用紙の表面にトナー像が転写される。
【００４１】
なお、感光体１０１から中間転写ベルト１１に付着したトナーのうち用紙上に転写されずに中間転写ベルト１１上に残存したトナーは、次工程での混色を防止するために、クリーニングユニット１２によって回収される。
【００４２】
二次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１との間を通過し、トナー像が転写された用紙は、本発明の一実施形態の定着装置１５に導かれる。
【００４３】
定着装置１５は、二次転写ローラ１４の下流に配置されている。定着装置１５は、加熱ローラ（加熱部材）１５ａ、加圧ローラ（加圧部材）１５ｂ、定着ベルト１５（無端ベルト）ｃ、加圧ベルト１５ｄ、ベルト支持部材１５ｆ、１５ｇ、電子放出装置ｅを有している。また、本実施形態では、加熱ローラ１５ａ内部に熱源を備えているものとする。
【００４４】
定着ベルト１５ｃは、加熱ローラ１５ａとベルト支持部材１５ｆとに懸架されており、加圧ベルト１５ｄは加圧ローラ１５ｂとベルト支持部材１５ｇとに懸架されている。定着装置１５は、定着ベルト１５ｃと加圧ローラ１５ｂとが接する定着領域を、トナー像を担持した用紙（記録材）を、該トナー像が定着ベルト１５ｃに接する向きに通過させ、上記定着領域を通過した用紙を定着ベルト１５ｃにて搬送し、定着ベルト１５ｃとベルト支持部材１５ｆとが接する剥離領域にて、用紙を定着ベルト１５ｃから剥離するようになっている。
【００４５】
電子放出装置１５ｅは、上記定着領域の下流かつ上記剥離領域の上流、つまり定着ベルト１５ｃ内の出力側に、設置されている。なお、加熱ローラ１５ａと加圧ローラ１５ｂは、図示しない加圧手段により所定の圧力で圧接されている。
【００４６】
定着ベルト１５ｃは、図６に示すように、ベルトの内側の面１５１（電子放出装置１５ｅに対向する面）が導電性材料（例えば、アルミニウムや銅などの熱伝導率の良好な金属薄膜や、それらの金属またはカーボンなどの導電微粒子を含有する樹脂フィルム等）で構成されており、定着ベルトに高電圧を印加する。また、ベルトの外側の面１５２は、ウレタン系樹脂、ポリイミド系樹脂等で構成されている。
【００４７】
電子放出装置１５ｅは、定着ベルト１５ｃの冷却手段であり、図１に示すように、定着ベルト１５ｃ内の下流（出力側）で定着ベルト１５ｃの鉛直方向上部に設けられる。電子放出装置１５ｅは、図６に示すように、電圧が印加された電子放出素子１５ｈから電子を放出する。電子放出装置１５ｅ、電子放出素子１５ｈの詳細は後述する。
【００４８】
定着装置１５では、加熱ローラ１５ａと加圧ローラ１５ｂとの間を通過して加熱及び加圧を受けて、トナー像が定着ベルト１５ｃ上で溶融して用紙の表面に馴染む。そして、電子放出装置１５ｅと定着ベルト１５ｃとの間にかかる電界によって電子放出素子１５ｈから放出された電子は、定着ベルト１５ｃと電子放出素子１５ｈとの離間部に存在する空気分子に衝突する。この衝突により、空気分子が、イオン化される。そして、イオン化された空気分子が、定着ベルト１５ｃと電子放出素子１５ｈとの間の電界（図６の矢印の方向）に沿って移動することにより、イオン風が発生する。このイオン化された空気分子が定着ベルト１５ｃに到達し、定着ベルト１５ｃ表面の加熱された空気分子が撹拌され、熱交換が起き、その結果、定着ベルト１５ｃが冷却される。このとき、定着ベルト１５ｃと接する溶融したトナー像が冷却されることから、ホットオフセットが発生せず、また適切な光沢を持って用紙の表面にトナー像を堅牢に定着することができる。トナー像が定着した用紙は、図１に示す排紙ローラ１８ａによって排紙トレイ１８上に排出される。
【００４９】
また、画像形成装置１００には、給紙カセット１６に収納されている用紙を二次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１との間及び定着装置１５を経由して排紙トレイ１８に送るための略垂直方向の用紙搬送路Ｐ１が設けられている。用紙搬送路Ｐ１には、給紙カセット１６内の用紙を一枚ずつ用紙搬送路Ｐ１内に繰り出すピックアップローラ１６ａ、繰り出された用紙を上方に向けて搬送する搬送ローラｒ、搬送されてきた用紙を所定のタイミングで二次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１との間に導くレジストローラ１９、及び、用紙を排紙トレイ１８に排出する排紙ローラ１８ａが配置されている。
【００５０】
また、画像形成装置１００の内部には、手差し給紙トレイ１７からレジストローラ１９に至る間に、ピックアップローラ１７ａ及び搬送ローラｒを配置した用紙搬送路Ｐ２が形成されている。さらに、排紙ローラ１８ａから用紙搬送路Ｐ１におけるレジストローラ１９の上流側に至る間には、用紙搬送路Ｐ３が形成されている。
【００５１】
排紙ローラ１８ａは、正逆両方向に回転自在にされており、用紙の片面に画像を形成する片面画像形成時、及び、用紙の両面に画像を形成する両面画像形成における第２面画像形成時に正転方向に駆動されて用紙を排紙トレイ１８に排出する。一方、両面画像形成における第１面画像形成時には、排紙ローラ１８ａは、用紙の後端が定着装置１５を通過するまで正転方向に駆動された後、用紙の後端部を挟持した状態で逆転方向に駆動されて用紙を用紙搬送路Ｐ３内に導く。これによって、両面画像形成時に片面のみに画像が形成された用紙は、表裏面及び前後端を反転した状態で用紙搬送路Ｐ１に導かれる。
【００５２】
レジストローラ１９は、給紙カセット１６若しくは手差し給紙トレイ１７から給紙され、又は、用紙搬送路Ｐ３を経由して搬送された用紙を、中間転写ベルト１１の回転に同期したタイミングで二次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１との間に導く。このため、レジストローラ１９は、感光体１０１や中間転写ベルト１１の動作開始時には回転を停止しており、中間転写ベルト１１の回転に先立って給紙又は搬送された用紙は、前端をレジストローラ１９に当接させた状態で用紙搬送路Ｐ１内における移動を停止する。この後、レジストローラ１９は、二次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１とが圧接する位置で、用紙の前端部と中間転写ベルト１１上に形成されたトナー像の前端部とが対向するタイミングで回転を開始する。
【００５３】
なお、画像形成部ｐａ〜ｐｄの全てにおいて画像形成が行われるフルカラー画像形成時には、全ての一次転写ローラ１３ａ〜１３ｄを中間転写ベルト１１を感光体１０１ａ〜１０１ｄの全てに圧接させる。一方、画像形成部ｐａのみにおいて画像形成が行われるモノクロ画像形成時には、一次転写ローラ１３ａのみを中間転写ベルト１１を感光体１０１ａに圧接させる。
【００５４】
次に、定着装置１５について説明する。図２〜５は、本発明の実施形態に係る定着装置のバリエーションを示す簡単な構成図である。図２の定着装置１５Ａは図１の定着装置１５を拡大したものであり、加熱ローラ１５ａと加圧ローラ１５ｂならびに、それらを含む複数の支持部材に巻きついている定着ベルト１５ｃと加圧ベルト１５ｄとを有している。定着ベルト１５ｃと加圧ベルト１５ｄの間においてトナーは溶融して用紙に定着する。ここで加熱ローラ１５ａはその内部の熱源ヒーターによって加熱される。熱源ヒーターはハロゲンランプやＩＨなどが用いられ、また加圧ローラに熱源が備えられていてもよい。定着ベルト１５ｃはベルトの内面１５１が導電性材料からなり、定着ベルト１５ｃ内の出力側（たとえば、定着ベルトの出力側、鉛直方向５ｍｍ上部の位置）に設置された電子放出素子１５ｈと定着ベルト１５ｃとの間に電圧を印加することにより、薄膜電極から放出された電子および放出電子が大気中の分子と衝突して発生するイオンを定着ベルトの内面まで導き、イオン風となることで定着ベルトの放熱を促す。
【００５５】
ここで、送風装置を用いて定着ベルト１５ｃ内の空間を送風し、イオン風により熱交換が行われ熱せられた空気の外部への排気を促してもよい。送風装置の送風によって冷却はより促進される。この送風装置は、上記定着領域の下流に備えられる。
【００５６】
送風装置を用いた場合の気流の流れについての例を用いて説明する。図８に、電子放出素子１５ｈ付近の気流の流れを横から見た図をします。また、図９（ａ），（ｂ）に定着ベルト上の電子放出素子１５ｈと送風装置１５３とを上から見た図を示す。図９（ａ），（ｂ）に示すように、定着ベルト１５ｃの一方の端部あるいは両端部に定着ベルト１５ｃ内の空気を排気する送風装置１５３を設け、図８、図９（ａ），（ｂ）に示すように、気流を制御するための気流制御板１５０を設ける。気流は電子放出素子１５ｈの電極基板側から素子の両脇を通り定着ベルト１５ｃに当たり、そして、送風装置１５３の方へ流れる。
【００５７】
ここで、電子放出素子１５ｈと定着ベルト１５ｃと間の空気を排出する気流としては、図８および９（ａ），（ｂ）を用いて説明した以外にも、気流制御板１５０の形状を変えることで、図１０（ａ），（ｂ）に示すように定着ベルト１５ｃと並行な方向で、電子放出素子１５ｈと定着ベルト１５ｃとの間に気流が入るようにすることも可能である。ただし、気流が、電子放出素子１５ｈの電極基板側から素子の両サイドを抜けて定着ベルト１５ｃに当たり、定着ベルト１５ｃの表面を通り、系外に排出される図９（ａ），（ｂ）に示すような構造が好ましい。
【００５８】
また、図３は、図２の電子放出素子１５ｈを、定着ベルト１５ｃのベルト支持部材１５ｆの中に設置したものである。例えば、同心円筒状の曲面または円筒状の素子、もしくは平面状の素子を組み合わせた多面体の電子放出素子を、支持部材内面とベルトが接し始める位置の接線に対して垂直に、例えば５ｍｍ内部の位置に設置する。この場合、定着ベルトの内面１５１が導電性材料である必要がない代わりに、ベルト支持部材１５ｆが導電性材料である必要がある。このような構造であると、定着ベルトの内面１５１に導電性材料を用いる必要がないために、定着ベルト１５ｃの材料、構造の自由度が上がる。また、送風装置を用いた場合に、定着ベルト１５ｃが送風で振動してしまう恐れがない。しかし、定着ベルト１５ｃを間接的に冷却することになるために、冷却効率は図２の構造に比べて低下する。
【００５９】
また、図４、５は、加圧ベルトを用いない構造の定着装置１５Ｃ，１５Ｄであり、定着ベルト１５ｃを下部に配置することで、重力により溶融したトナーが定着ベルト１５に接触したまま出力側で電子放出装置１５ｅにより冷却される。なお、図４に示す定着装置１５Ｃでは、電子放出装置１５ｅの電子放出素子１５ｈは、例えば、定着ベルトの出力側、鉛直方向５ｍｍ下部の位置に設置される。また、図５に示す定着装置１５Ｄでは、電子放出装置１５ｅの電子放出素子１５ｈは、図３の場合と同様の位置に配置される。
【００６０】
次に電子放出装置１５ｅについて説明する。図６は、電子放出装置１５ｅの構成を模式的に示す断面図である。電子放出装置１５ｅは、電極基板３０１、薄膜電極３０２、および電子加速層３０３からなる電子放出素子１５ｈと、第１電源（第一の電圧印加手段）Ｖ１と、第２電源（第二の電圧印加手段）Ｖ２と、を備えている。電子加速層３０３は、電極基板３０１と薄膜電極３０２とにより挟まれて存在している。図７は、電子放出素子１５ｈの電子加速層３０３の詳細な断面図である。電子加速層３０３は、導電体からなり抗酸化力が高い導電微粒子３０７、及び当該導電微粒子３０７の大きさより大きい絶縁体物質３０６を含む。
【００６１】
図６に示すように、第１電源Ｖ１は、互いに対向して配置された電極基板３０１と薄膜電極３０２との間に電圧を印加するものであり、電源１０は、電子放出素子１５ｈにおける電子加速層３０３内で電子を加速させ、薄膜電極３０２から電子を放出させるのに用いられる。第２電源Ｖ２は、薄膜電極３０２と定着ベルト１５ｃとの間に電圧を印加するものであり、薄膜電極３０２から放出された電子を定着ベルト１５ｃへ付与するのに用いられる。
【００６２】
電子放出素子１５ｈは、第１電源Ｖ１により、電極基板３０１と薄膜電極３０２との間、つまり、電子加速層３０３に電流を流し、その一部を印加電圧の形成する強電界により弾道電子として、薄膜電極３０２を透過あるいは薄膜電極３０２の隙間から放出させる。そして、第２電源Ｖ２から印加された電圧により形成された電極基板３０１と薄膜電極３０２との間の電界により、放出された電子が定着ベルト１５ｃ側に引き寄せられる。
【００６３】
第１電源Ｖ１からの印加電圧は、電子放出素子１５ｈから安定して電子が放出され、定着ベルト１５ｃへの冷却効果を有する程度であればよく、例えば、電子放出電流量が１０〜１５μＡ・ｃｍ−２になるような電圧（例えば、１０〜３０Ｖ）であればよい。
【００６４】
また、第２電源Ｖ２からの印加電圧は、マイナスの電荷を持ったイオンを定着ベルト１５ｃに到達させる電圧であればよく、例えば、３００〜１０００Ｖが好ましい。ここで、電子放出装置１５ｅを配置するに当たって、定着ベルト１５ｃと薄膜電極３０２との距離は、薄膜電極３０２から放出された電子を定着ベルト１５ｃへ付与することができる距離であれば、特に制限されない。しかし、定着ベルト１５ｃと薄膜電極３０２との間の電界強度を高くするための、上記距離は小さい方が好ましい。例えば、その距離は、５〜１０ｍｍが好ましい。よって、電子放出素子１５ｈの薄膜電極３０２との間の電界強度は、１０４〜１０７Ｖ／ｍとなる。また、このような数値になっていると、オゾンや窒素酸化物に代表される有害物質が発生しない。
【００６５】
電極基板３０１は、電子放出素子の支持体の役割を担う。そのため、ある程度の強度を有し、直に接する物質との接着性が良好で、適度な導電性を有するものであれば、特に制限なく用いることができる。例えばＳＵＳやＴｉ、Ｃｕ等の金属基板、ＳｉやＧｅ、ＧａＡｓ等の半導体基板、ガラス基板のような絶縁体基板、プラスティック基板等が挙げられる。例えばガラス基板のような絶縁体基板を用いるのであれば、その電子加速層３０３との界面に金属などの導電性物質を電極として付着さることによって、電極基板として用いることができる。上記導電性物質としては、導電性に優れた貴金属系材料を、マグネトロンスパッタ等を用いて薄膜形成できれば、その構成材料は特に問わない。また、酸化物導電材料として、透明電極に広く利用されているＩＴＯ薄膜も有用である。また、強靭な薄膜を形成できるという点で、例えば、ガラス基板表面にＴｉを２００ｎｍ成膜し、さらに重ねてＣｕを１０００ｎｍ成膜した金属薄膜を用いてもよいが、これら材料および数値に限定されることはない。
【００６６】
薄膜電極３０２は、電子加速層３０３内に電圧を印加させるものである。そのため、電圧の印加が可能となるような材料であれば特に制限なく用いることができる。ただし、電子加速層３０３内で加速され高エネルギーとなった電子をなるべくエネルギーロス無く透過させて放出させるという観点から、仕事関数が低くかつ薄膜を形成することが可能な材料であれば、より高い効果が期待できる。このような材料として、例えば、仕事関数が４〜５ｅＶに該当する金、銀、炭素、タングステン、チタン、アルミ、パラジウムなどが挙げられる。中でも大気圧中での動作を想定した場合、酸化物および硫化物形成反応のない金が、最良な材料となる。また、酸化物形成反応の比較的小さい銀、パラジウム、タングステンなども問題なく実使用に耐える材料である。
【００６７】
また、薄膜電極３０２の膜厚は、電子放出素子３０から外部へ電子を効率良く放出させる条件として重要であり、１０〜５５ｎｍの範囲とすることが好ましい。薄膜電極３０２を平面電極として機能させるための最低膜厚は１０ｎｍであり、これ未満の膜厚では、電気的導通を確保できない。一方、電子放出素子３０から外部へ電子を放出させるための最大膜厚は５５ｎｍであり、これを超える膜厚では弾道電子の透過が起こらず、薄膜電極３０２で弾道電子の吸収あるいは、薄膜電極３０２で弾道電子が反射されて電子加速層３０３へ再捕獲される現象が生じてしまう。
【００６８】
電子加速層３０３は、図７に示すように、導電体からなり抗酸化力が高い導電微粒子と、当該導電微粒子の大きさより大きい絶縁体物質とを含んでいればよい。本実施形態では、上記導電微粒子は、金属微粒子３０７として説明する。また、本実施形態では、上記絶縁体物質は、金属微粒子３０７の平均径より大きい平均径の微粒子である、絶縁体の微粒子３０６として説明する。しかしながら、電子加速層３０３の構成は、上記したものに限定されず、例えば、上記絶縁体物質が、電極基板３０１に層形成されており、かつ、層の厚み方向に貫通する複数の開口部を有しており、そして、この開口部には、導電微粒子３０７が収容されていている、というような形態であってもよい。
【００６９】
ここで、金属微粒子３０７の金属種としては、弾道電子を生成するという動作原理の上ではどのような金属種でも用いることができる。ただし、大気圧動作させた時の酸化劣化を避ける目的から、抗酸化力が高い金属である必要があり、その中でも貴金属が好ましく、例えば、金、銀、白金、パラジウム、ニッケルといった材料が挙げられる。このような金属微粒子は、公知の微粒子製造技術であるスパッタ法や噴霧加熱法を用いて作成可能であり、応用ナノ研究所が製造販売する銀ナノ粒子等の市販の金属微粒子粉体も利用可能である。弾道電子の生成の原理については後段で記載するが、その原理に従って考えると、金属微粒子３０７の直径は３〜１０ｎｍであることが重要である。
【００７０】
なお、金属微粒子３０７の周囲には、金属微粒子３０７の大きさより小さい絶縁体物質が存在していてもよく、金属微粒子３０７の大きさより小さい絶縁体物質は、金属微粒子３０７の表面に付着する付着物質であってもよく、付着物質は、金属微粒子６の平均径より小さい形状の集合体として、金属微粒子３０７の表面を被膜する絶縁被膜であってもよい。なお、図７の金属微粒子３０７は、絶縁体物質を表面に付着させたものである。金属微粒子３０７の大きさより小さい絶縁体物質としては、弾道電子を生成するという動作原理の上ではどのような絶縁体物質でも用いることができる。ただし、金属微粒子３０７の大きさより小さい絶縁体物質が金属微粒子３０７を被膜する絶縁被膜であり、絶縁被膜を金属微粒子３０７の酸化被膜によって賄った場合、大気中での酸化劣化により酸化皮膜の厚さが所望の膜厚以上に厚くなってしまう恐れがあるため、大気圧動作させた時の酸化劣化を避ける目的から、有機材料による絶縁被膜が好ましく、例えば、アルコラート、脂肪酸、アルカンチオールといった材料が挙げられる。絶縁被膜の厚さは薄い方が有利であることが言える。
【００７１】
絶縁体の微粒子３０６の材料は、絶縁性を有する材料であれば特に制限なく用いることができる。ただし、電子加速層３０３を構成する微粒子全体（絶縁被膜された金属微粒子３０７＋絶縁体の微粒子３０６）に対する絶縁体の微粒子３０６の重量割合は８０〜９５％であることが望ましい。
【００７２】
また、絶縁体の微粒子３０６の直径は１０〜１０００ｎｍであることが好ましく、１２〜１１０ｎｍであることがより好ましい。この場合、絶縁体の微粒子３０６の粒子径分布は平均粒径に対してブロードであっても良く、例えば平均粒径５０ｎｍの微粒子は、２０〜１００ｎｍの領域にその粒子径分布を有していても問題ない。絶縁体の微粒子３０６の平均径を好ましくは１０〜１０００ｎｍ、より好ましくは１２〜１１０ｎｍとすることにより、絶縁体の微粒子３０６の大きさよりも小さい金属微粒子３０７の内部から外部へと効率よく熱伝導させて、電子放出素子３０内を電流が流れる際に発生するジュール熱を効率よく逃がすことができ、電子放出素子３０が熱で破壊されることを防ぐことができる。さらに、電子加速層３０３における抵抗値の調整を行いやすくすることができる。
【００７３】
従って、絶縁体の微粒子３０６の材料はＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２といったものが実用的となる。あるいは有機ポリマーから成る微粒子を用いてもよく、例えば、ＪＳＲ株式会社の製造販売するスチレン／ジビニルベンゼンから成る高架橋微粒子（ＳＸ８７４３）、または日本ペイント株式会社の製造販売するスチレン・アクリル微粒子のファインスフェアシリーズが利用可能である。ここで、絶縁体の微粒子３０６は、２種類以上の異なる粒子を用いてもよく、また、粒径のピークが異なる粒子を用いてもよく、あるいは、単一粒子で粒径がブロードな分布のものを用いてもよい。
【００７４】
また絶縁体の成す役割は微粒子形状に拘る必要は無く、上記導電微粒子の大きさより大きい絶縁体物質として、有機ポリマーから成るシート基板を用いてもよい。但しこのシート状基板には厚さ方向を貫通する複数の微細孔を有する必要がある。このような用件を満たす材料として、例えば、ワットマンジャパン株式会社の製造販売するメンブレンフィルターニュークリポア（ポリカーボネート製）が有用である。
【００７５】
電子加速層３０３は薄いほど強電界がかかるため低電圧印加で電子を加速させることができるが、電子加速層３０３の層厚を均一化する必要性、そして層厚方向における電子加速層３０３の抵抗調整を可能にする必要性等から、電子加速層３０３の層厚は、３０〜６０００ｎｍ、より好ましくは３００〜６０００ｎｍであるとよい。
【００７６】
以下に本発明に係る実施例および比較例を示す。
【００７７】
（実施例１）
実施例１では、図２に示す定着装置を作製した。ここで、冷却手段として電子放出素子と送風装置とを用いた。
【００７８】
電子放出素子１５ｃは、次のように形成した。電極基板３０１としてＳＵＳ、薄膜電極３０２として金、絶縁体物質を表面に付着させた導電微粒子３０７として、アルコラートを表面に付着させた銀ナノ粒子（平均径１０ｎｍ、うち絶縁被膜アルコラート１ｎｍ厚）、絶縁体の微粒子３０６として平均粒子径１１０ｎｍの疎水性のＳｉＯ２粒子を用いた。
【００７９】
銀ナノ粒子とＳｉＯ２粒子とを、配合比２：８、固形分２０ｗｔ％でトルエン中に分散させ、ＳＵＳ基板上にスピンコートし電子加速層３０３を形成した。ここで、ＳＵＳ基板は３２ｃｍ×１ｍｍ角で厚さ１ｍｍのものを用いた。また、電子加速層３０３は層厚が８００ｎｍとなるように形成した。このように電子加速層を形成後、電極基板上の電子加速層に膜厚が３０ｎｍになるよう金をスパッタして薄膜電極（金電極）３０２を形成することで、電子放出素子１５ｈ（縦３２ｃｍ×横２ｃｍ）を作製した。
【００８０】
得られた電子放出素子１５ｈを図２に示すように、定着ベルト１５ｃの出力側の鉛直方向５ｍｍ上部に備えた。また、図６に示すように、第１電源Ｖ１により１５Ｖの電圧を電極基板３０１と薄膜電極３０２とに印加し、電子加速層３０３で電子が加速され薄膜電極３０２から電子が放出するようにした。ここでは、定電流駆動によって電子放出電流量が常に１μＡ・ｃｍ−２になるように設定した。また、第２電源Ｖ２により薄膜電極と中間転写ベルトとの間に３００Ｖの電圧を印加した。
【００８１】
送風装置は、送風量を０．９Ｌ ｍｉｎ−１ ｃｍ−２に設定し、定着ベルトが形成する空間から外部に、イオン風により熱交換が行われ熱せられた空気が排気されるように設置した。本実施例では、図９（ｂ）に示すように、２つの送風装置１５３を定着ベルトの両端に電子放出素子１５ｈを挟むような位置に設置した。
【００８２】
（比較例１）
比較例１の定着装置として、実施例１で作製した定着装置内の電子放出素子１５ｈを取り除き、その直下の定着ベルト１５ｃに接する位置に放熱体としてアルミニウム製の放熱フィンを設置し、これ以外は実施例１と同様にして定着装置を作製した。また、定着ベルト内の送風量は、実施例１と同様に設定した。
【００８３】
（比較例２）
比較例２の定着装置として、実施例１で作製した定着装置内の電子放出素子１５ｈを取り除き、その直下の定着ベルト１５ｃに接する位置に放熱体としてアルミニウム製の放熱フィンを設置し、これ以外は実施例１と同様にして定着装置を作製した。また、定着ベルト内の送風量は、１．８Ｌ ｍｉｎ−１ ｃｍ−２に設定した。
【００８４】
（評価）
以上の実施例１および比較例１、２の定着装置について、ホットオフセット性ならびに光沢性の評価を行った。
【００８５】
評価に関する条件は以下のように行った。
【００８６】
用紙上に０．４ｍｇ／ｃｍ２および１．２ｍｇ／ｃｍ２の均一なトナー像を形成し、定着装置の定着ベルト表面の温度が、トナーの溶融温度を上回る２２０℃となるように調節し、定着ベルトの速度を２２０ｍｍ／ｓｅｃとして上記用紙を通してトナー像を定着させた。このときホットオフセット性を確認した。また光沢計ＶＧ２０００（日本電色工業株式会社製）を用いて定着後のトナー像の光沢度（投受光角７５°）を測定した。その結果を表１に示す。
【００８７】
【表１】
2010139742.tif 000003
【００８８】
表１から分かるように、用紙上のトナー量が少ない場合（０．４ｍｇ／ｃｍ２）では、実施例１、比較例２の定着装置では、ホットオフセットが発生せず、また光沢度も非常に高い数値になった。これに対して、比較例１の定着装置では、ホットオフセットが発生した。
【００８９】
また、用紙上のトナー量が多い場合（１．２ｍｇ／ｃｍ２）では、いずれの定着装置でも、ホットオフセットは発生しなかった。しかし、実施例１の定着装置では、光沢度が非常に高いのに対して、比較例１の定着装置では、光沢度はそれほど高くならなかった。これは、見た目にはわかりにくいような微量なホットオフセットが発生し、トナー像の表面が荒れて凹凸が発生したためと考える。また、比較例２はホットオフセット性、光沢性において、用紙上のトナー量が少ない場合とそれほど大差ない結果となったが、送風量が多いために定着ベルトが振動し、定着ムラが発生した。
【００９０】
上記の評価は高光沢となるように定着装置の各種パラメーターを設定したものであり、実施例１の定着装置は、定着ベルトの温度の調節、電子放出素子の電子放出量の調節やＯＮ／ＯＦＦ、または送風装置の送風量を調節することにより光沢度を調節することが可能である。
【００９１】
なお、本発明は上述した実施形態および実施例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明に係る定着装置は、定着時に加熱された定着ベルトを、効率よく非接触で冷却して、従来よりも効果的にホットオフセットを防止すると共に、画像に適切な光沢を付与できるため、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置の定着装置として好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明に係る画像形成装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明に係る定着装置の構成の一例を示す模式図である。
【図３】本発明に係る定着装置の構成の他の例を示す模式図である。
【図４】本発明に係る定着装置の構成の他の例を示す模式図である。
【図５】本発明に係る定着装置の構成の他の例を示す模式図である。
【図６】上記定着装置が備える電子放出装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図７】上記電子放出装置が備える電子放出素子の斜視断面図である。
【図８】電子放出素子付近の気流の流れを横から見た図である。
【図９】（ａ），（ｂ）は、定着ベルト上の電子放出素子と送風装置とを上から見た図である。
【図１０】（ａ），（ｂ）は、図９とは気流制御板の構成が異っている場合の、定着ベルト上の電子放出素子と送風装置とを上から見た図である。
【符号の説明】
【００９４】
１４    二次転写ローラ
１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ  定着装置
１５ａ    定着ローラ（定着部材）
１５ｂ    加圧ローラ（加圧部材）
１５ｃ    定着ベルト（無端ベルト）
１５ｄ    加圧ベルト
１５ｅ    電子放出装置
１５ｆ，１５ｇ  ベルト支持部材（支持部材）
１５ｈ    電子放出素子
１００    画像形成装置
１０１  感光体
１０２  現像装置
１０３  中間転写ローラ
１５１  定着ベルトの内面
１５２  定着ベルトの外面
３０１  電極基板
３０２  薄膜電極
３０３  電子加速層
３０６  絶縁体の微粒子（絶縁体物質）
３０７  金属微粒子（導電微粒子）
Ｖ１    第１電源（第１電圧印加手段）
Ｖ２    第２電源（第２電圧印加手段）
【図１】
2010139742.tif 000004
【図２】
2010139742.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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