(57)【要約】【課題】本発明の目的は、厚さが薄く、剛性が極端に小さい記録材であっても、記録材を良好に加熱したのち、確実に加熱部材から分離させ、記録材の分離不良を防止することである。【解決手段】定着ローラ５１と加圧パッド５３の圧接部にて記録材に形成されたトナー画像を加熱するべく記録材を挟持搬送する定着装置において、前記圧接部より記録材搬送方向の上流側にて前記記録材を加熱するプレ加熱手段６３を設け、前記記録材の厚さが規定値以下の場合は、前記記録材の厚さが規定値を超える場合に比べて、前記プレ加熱手段６３の動作温度を高く変更すると共に前記プレ加熱手段６３へ供給する電力を増大させ、且つ前記定着ローラ５１の表面温度を低く変更すると共に前記定着ローラ５１へ供給する電力を減少させる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱部材と加圧部材の圧接部にて記録材に形成されたトナー画像を加熱するべく記録材を挟持搬送する画像加熱装置において、
前記圧接部より記録材搬送方向の上流側にて前記記録材を加熱するプレ加熱手段を設け、前記記録材の厚さが規定値以下の場合は、前記記録材の厚さが規定値を超える場合に比べて、前記プレ加熱手段の動作温度を高く変更すると共に前記プレ加熱手段へ供給する電力を増大させ、且つ前記加熱部材の表面温度を低く変更すると共に前記加熱部材へ供給する電力を減少させることを特徴とする画像加熱装置。
【請求項２】
加圧部材と回転部材によって懸架されたエンドレスベルトを介して、加熱部材と前記加圧部材の圧接部にて記録材に形成されたトナー画像を加熱するべく記録材を挟持搬送する画像加熱装置において、
前記圧接部より記録材搬送方向の上流側にて前記エンドレスベルトを加熱するプレ加熱手段を設け、前記記録材の厚さが規定値以下の場合は、前記記録材の厚さが規定値を超える場合に比べて、前記プレ加熱手段の動作温度を高く変更すると共に前記プレ加熱手段へ供給する電力を増大させ、且つ前記加熱部材の表面温度を低く変更すると共に前記加熱部材へ供給する電力を減少させることを特徴とする画像加熱装置。
【請求項３】
前記トナーはＷＡＸ成分を含有し、前記プレ加熱手段の動作温度を前記トナー中のＷＡＸ成分の融点以上にし、且つ前記加熱部材の表面温度を前記トナーの溶融温度に対して２０℃の範囲で高い温度に設定し、前記プレ加熱手段を前記トナー画像を有する記録材が通過する時間が１秒以上であること請求項１又は２に記載の画像加熱装置。
【請求項４】
記録材の厚さを検知する第一検知手段と、装置を設置している環境の温度と湿度を検知する第二検知手段を有し、前記プレ加熱手段の動作温度と前記加熱部材の制御温度が記録材の厚さと環境の温度と湿度に応じて設定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像加熱装置。
【請求項５】
前記プレ加熱手段は、前記記録材のトナー画像を有さない背面から加熱を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像加熱装置。
【請求項６】
記録材にトナー画像を形成する画像形成装置であって、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像加熱装置を備えてい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、記録材に形成されたトナー画像を加熱する画像加熱装置及びこの画像加熱装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
画像加熱装置としては、例えば、記録材に未定着画像を定着する定着装置や、記録材に定着された画像を加熱することにより画像の光沢を増大させる光沢増大化装置等を挙げることができる。
【背景技術】
【０００３】
従来から、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等、主として電子写真方式を用いた画像形成装置が広く知られている。白黒のみならず、フルカラーの画像形成を行うものも多く商品化されている。同時に、近年画像形成装置の使用用途の多様化、電子写真方式を用いた画像形成装置の印刷業界への進出等により、画像形成に対応するメディアの種類の要望が大きくなってきている。具体的には坪量の大小のメディア、表面に塗工を施しているメディア、表面形状の凹凸が大きなメディア等、要望の種類は様々である。このような中で、坪量が小さく、厚みの薄いメディアへの対応が特に大きく要望されている。これは大量部数の画像形成を行った際の成果物としての厚さを薄く出来たり、書籍や印刷物により近い質感を得られるなどといったメリットがあるからである。
【０００４】
しかし、厚みの薄い記録材へ画像形成を行う場合には、記録材自体の剛性が低いため、画像形成中に紙シワが発生したり、転写、定着工程で記録材が転写部材、定着部材等から分離できないという分離不良ジャムが発生したりして、取り扱いが困難であった。特に定着工程においては、未定着トナー画像に定着部材が接することによりトナーを溶融させ、同時に記録材に加圧することでトナーを記録材に定着している。トナーを溶融させるということは、トナーと定着部材間の付着力が増大することに繋がる。そのため、前述の付着力に対して、記録材の剛性による力が勝れば定着終了後に記録材は定着部材から分離するが、記録材の剛性による力が劣れば記録材は定着部材から分離することができなくなってしまう。
【０００５】
これに対応する為に従来から様々な技術が提案されてきている。特許文献１には定着部材から記録材を剥離させる剥離爪を設けた定着装置が開示されている。特許文献２には定着部材と加圧部材との変形量を異ならせて記録材の排出方向を変化させて分離させる定着装置が開示されている。特許文献３には定着部材のニップ後端において定着部材に局所的に歪みを与えて分離させる定着装置が開示されている。しかし、これら技術を用いても、記録材の剛性が極端に小さい記録材（坪量５０ｇ／ｍ２以下の記録材）は対応することが困難であり、画像形成の推奨メディアとして使用するには到っていなかった。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１１３７３７号公報
【特許文献２】特開２００３−３１６１９７号公報
【特許文献３】特開平１１−１３３７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
記録材の剛性が極端に小さい坪量５０ｇ／ｍ２以下の記録材は、厚みが薄く且つ剛性が小さい為、剥離爪で分離させようとしても、剥離爪をすり抜けてしまったり、剥離爪に記録材の先端が引っ掛って記録材が折れ曲がったりしてしまい易い。また前述の記録材は厚みが薄い為、記録材自体の熱容量が小さく、普通の厚さの記録材と同条件で定着を行うとトナーは普通紙より多くの熱量をうける。そのため、トナーの溶融状態が普通紙より進み、その結果定着部材との付着力が大きくなるという点も分離性の観点からは不利となっていた。
【０００８】
また近年画像形成の速度アップが求められてきており、その結果定着ニップを記録材が通過する時間が短くなる傾向にあるため、良好な定着を行うために定着温度が高温化になる傾向にある。そのような状態ではトナーと記録材との界面の定着性を良好にする為に、トナーの最上層部の定着部材との接触部はより高温になっており、トナーと定着部材との付着力が更に大きくなることに繋がっていた。同時に高速化に伴い、トナー中にある離型剤としてのＷＡＸ成分がトナーと定着部材との界面に染み出してくる時間も短くなる為、記録材を定着部材から剥離させるにはより厳しい条件になっていた。
【０００９】
以上のような理由から坪量５０ｇ／ｍ２以下の記録材を良好に定着したのち、確実に定着部材から剥離させることは従来までは困難となっていた。
【００１０】
本発明の目的は、厚さが薄く、剛性が極端に小さい記録材であっても、記録材を良好に加熱したのち、確実に加熱部材から分離させ、記録材の分離不良を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明にあっては、加熱部材と加圧部材の圧接部にて記録材に形成されたトナー画像を加熱するべく記録材を挟持搬送する画像加熱装置において、前記圧接部より記録材搬送方向の上流側にて前記記録材を加熱するプレ加熱手段を設け、前記記録材の厚さが規定値以下の場合は、前記記録材の厚さが規定値を超える場合に比べて、前記プレ加熱手段の動作温度を高く変更すると共に前記プレ加熱手段へ供給する電力を増大させ、且つ前記加熱部材の表面温度を低く変更すると共に前記加熱部材へ供給する電力を減少させることを特徴とする。
【００１２】
また上記目的を達成するため、本発明にあっては、加圧部材と回転部材によって懸架されたエンドレスベルトを介して、加熱部材と前記加圧部材の圧接部にて記録材に形成されたトナー画像を加熱するべく記録材を挟持搬送する画像加熱装置において、前記圧接部より記録材搬送方向の上流側にて前記エンドレスベルトを加熱するプレ加熱手段を設け、前記記録材の厚さが規定値以下の場合は、前記記録材の厚さが規定値を超える場合に比べて、前記プレ加熱手段の動作温度を高く変更すると共に前記プレ加熱手段へ供給する電力を増大させ、且つ前記加熱部材の表面温度を低く変更すると共に前記加熱部材へ供給する電力を減少させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、厚さが薄く、剛性が極端に小さい記録材であっても、記録材を良好に加熱したのち、加熱部材から確実に分離することができ、記録材の分離不良を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１５】
以下に実施の形態を例示して、画像加熱装置及びこの画像加熱装置を有する画像形成装置について説明する。なお、以下の形態では画像加熱装置として、記録材上に未定着画像を定着する定着装置を例示しているが、これに限定されるものではない。例えば、記録材に定着された画像を加熱することにより画像の光沢を増大させる光沢増大化装置等のその他の画像加熱装置であっても良い。
【００１６】
〔第１実施形態〕
まず画像加熱装置を有する画像形成装置の概略構成について説明する。ここでは、画像形成装置として、フルカラー複写機を例示して説明する。
【００１７】
図１９及び図２０を用いて、複数の光走査手段を有するフルカラー複写機について簡単に説明する。図１９はフルカラー複写機の断面図、図２０は図１９の像形成部の拡大図である。
【００１８】
図１９に示す画像形成装置には、潜像担持体たる電子写真感光体（以下、「感光ドラム」とする）の周囲に、現像装置等を有して構成される画像形成手段たる画像形成ステーションが４個設けられている。各画像形成ステーションにて形成された感光ドラム上の画像は、該感光ドラムに隣接して移動通過する搬送手段上の紙等の記録材Ｐへ転写される構成となっている。画像形成ステーションの上方には、原稿をＣＣＤ等の光電変換素子で読み取るリーダ部が設けられている。
【００１９】
図１９及び図２０に示すように、各画像形成ステーションＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄは、マゼンタ，シアン，イエロー，ブラックの各色の画像を形成する。各画像形成ステーションＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄには、それぞれ感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが配置されており、各感光ドラムは矢印方向に回転自在となっている。さらに、各感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの周囲には、帯電器１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，レーザ走査部、現像装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、そして、クリーナ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが上記感光ドラムの回転方向に沿って順次配設されている。また、各感光ドラムの下方には、転写部３が配設されている。該転写部３は、各画像形成ステーションに共通の記録材搬送手段たる転写ベルト３１及び転写用帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを有している。
【００２０】
以上のような複写機において、図１９に示す記録材供給手段たる給送カセット６１から供給された記録材Ｐは、転写ベルト３１上に支持されて各画像形成ステーションへ搬送され、上記各感光ドラム上に形成された各色のトナー像を順次転写される。
【００２１】
この転写工程が終了すると、上記記録材Ｐは転写ベルト３１から分離されて定着装置５へ記録材案内手段たる搬送ベルト６２により搬送される。
【００２２】
定着装置５は、加熱部材と加圧部材の圧接部（定着ニップ）にて記録材Ｐに形成されたトナー画像を加熱するべく記録材を挟持搬送する。なお、加熱される画像をなすトナーはＷＡＸ成分を含有している。図１に詳細に示すように、定着装置５は、回転自在に配設された定着用回転体（加熱部材）たる定着ローラ５１と、ローラクリーニング装置５４を有している。更に定着装置５は、複数のローラ５５，５６，５７に張架され定着ローラ５１に圧接しながら回転するエンドレスベルト５２と、エンドレスベルト５２を定着ローラ５１へ加圧する加圧パッド５３を有する加圧用回転体たる加圧部材を有している。定着ローラ５１はＡｌ，Ｆｅなどからなる芯金上に弾性体層を有し、更にその表面にフッ素樹脂等からなる表層を有する構成になっている。エンドレスベルト５２はポリイミド等の樹脂またはニッケル等の金属からなる基材の表面にフッ素樹脂等からなる表面層を有したものである。またこの基材と表面層との間に弾性体層を用いても良い。
【００２３】
定着ローラ５１及びローラ５５の内部には、ハロゲンランプ等のヒーター５８，５９がそれぞれ配設されている。また、定着ローラ５１及びローラ５５にはそれぞれサーミスタ６０，６１が接触または非接触に配設されており、温度調節回路を介してヒーター５８、ヒーター５９への電圧を制御することにより定着ローラ５１及びローラ５５の表面の温度調節を行っている。
【００２４】
加圧パッド５３はゴムや耐熱性不職布からなり、定着ローラ５１の外周のエンドレスベルト５２を巻きつけるように加圧されている。ローラ５６は金属からなる分離ローラでエンドレスベルト５２を介して定着ローラ５１に食い込むように加圧することにより定着ローラ５１の弾性体を変形させ記録材Ｐを定着ローラ５１表面から分離している。
【００２５】
以上のように定着ローラ５１とエンドレスベルト５２、加圧パッド５３によって定着ニップ（圧接部）を形成すると定着ローラ５１の外周に巻きつくように幅広いニップを形成することが可能となり、高速化に対して有利になる。また従来のローラ対による定着装置の場合はニップ幅を広くとる場合は弾性体層を厚くしなければならず、省エネに対して不利になっていた。これに対し、前述したようなベルトを用いた定着装置では、定着ローラ５１の弾性体層を厚くすることなく広いニップを形成することが可能となるので弾性体層による熱伝達のロスを防ぐことが可能となり、省エネに有効である。
【００２６】
また、定着ローラ５１にはクリーニング装置５４が取り付けられ、このクリーニング装置５４により定着ローラ５１上にオフセットしたトナー等のクリーニングがなされている。クリーニング装置５４は帯状の耐熱不織布からなるクリーニングウェブ５４ａと、クリーニングウェブ５４ａを定着ローラ５１に押圧する押圧ローラ５４ｂと、新しいクリーニングウェブ５４ａを巻き出す巻出しローラ５４ｃと、トナー等が付着しクリーニング能力の低下したクリーニングウェブ５４ａを徐々に巻き取っていく巻取りローラ５４ｄ等とから構成される。このクリーニング装置５４は、特にサーミスタ６０にオフセットトナーが付着してこのサーミスタ６０に検知不良を生じさせないよう、サーミスタ６０に対して定着ローラ５１の回転方向上流側に設けられている。
【００２７】
クリーニングウェブ５４ａの巻き取り方法としては、カウンターから所定枚数コピーしたと判断した時に、ソレノイド（不図示）がＯＮしワンウェイクラッチが動作することにより、ローラ回転と逆方向に所定量巻き取っている。逆方向に巻き取ることによりクリーニングウェブ５４ａはローラ回転方向に巻き込まれないようになっている。またクリーニングウェブ５４ａにはシリコーンオイル等の離型剤を含浸させ定着ローラ５１の磨耗を防止したり、トナーが定着ローラ５１表面にオフセットするのを防止したりしている。
【００２８】
この状態において、搬送ベルト６２によって搬送されてきた記録材Ｐは、回転する定着ローラ５１とエンドレスベルト５２の間を通過する。記録材Ｐが定着ローラ５１とエンドレスベルト５２の間を通過する際に表裏両面から加圧、加熱され紙表面上の未定着トナー画像は溶融して定着され、記録材Ｐ上にフルカラー画像が形成される。画像が定着された記録材Ｐは分離ローラ５６または分離爪９０によって分離され、機外へ排出される。
【００２９】
図１を用いて本実施形態に係る定着装置について更に詳しく説明する。図１は本実施形態に係る定着装置の模式断面図である。本実施形態においては定着装置５に対して記録材Ｐの搬送方向上流の搬送ベルト６２に加熱手段６３を設け、記録材Ｐの厚さに応じて加熱手段６３を制御している。加熱手段６３は、前述した圧接部（定着ニップ）より記録材搬送方向の上流側にて定着装置５で加熱される前に記録材Ｐを予め加熱するプレ加熱手段である。加熱手段６３はハロゲンヒーター等のヒーターを内臓した金属ローラ６４を搬送ベルト６２の内周の接するように配置したり、もしくは面状ヒーター等のヒーターを搬送ベルト６２の外周に対向するように配置して、搬送ベルト６２を加熱するようにしたものである。また他の加熱手段としては搬送ベルト６２の基体にＮｉ等の金属からなるベルトを用い、搬送ベルト６２の内部又は外部に電磁コイルを配置して電磁誘導を用いて金属ベルト自体を直接発熱させても良い。
【００３０】
本実施形態においては、加熱手段として搬送ベルト６２の内部にハロゲンヒーターを内蔵した金属ローラ６４を用いた。金属ローラ６４は熱伝導性を考慮したＡｌ等の金属からなり、その表面は搬送ベルト６２表面を１００℃近辺まで昇温できるように温度調節されている。ハロゲンヒーター等は金属ローラを介さず直接記録材表面を加熱することも出来るが、搬送時の安全性を考慮して、金属ローラの内部に配置した。この金属ローラの表面はサーミスタ６５により温度検知と温度制御が行われている。また搬送ベルト６２の表面温度を検知するサーミスタ６６により搬送ベルト６２の表面は一定温度に制御できるようになっている。
【００３１】
図２に本実施形態の動作シーケンスのフローチャートを示す。スタンバイ状態（ステップＳ１１）からプリント動作が開始されると（ステップＳ１２）、ユーザーの設定もしくは自動検知により記録材の厚さが判断される（ステップＳ１３，Ｓ１４）。記録材の厚さはユーザーが直接設定するかもしくは自動検知で行うことができる。記録材の厚さを検知する検知手段（第一検知手段）は、図３に示すように、軸支されたレジストローラ７０と、上部からばね７２で該レジストローラ７０に押さえられた上下に移動可能なレジストローラ７１を有している。この二つのレジストローラ７０，７１の間を坪量の異なる記録材Ｐが通過すると、レジストローラ７１の位置が変化し、クラッチ７３によってポテンシオメータ７４に伝わり、記録材Ｐの厚さが検知される。このような記録材厚さ検知手段を画像形成装置の給送部に配置することにより画像形成前に記録材の厚さを検知することが可能となる。
【００３２】
本実施形態においては検知された記録材の厚みの値によって動作シーケンスが異なってくる。
【００３３】
厚みが薄い記録材の代表例としては王子製紙（株）のＯＫコートシリーズやビューコロナシリーズ（商品名）、日本製紙（株）のインデア、ビレーヌ（商品名）等があげられる。本実施形態ではビューコロナＳ（王子製紙（株）商品名）の坪量３７ｇ／ｍ２と４７ｇ／ｍ２の記録材を用いて検討を行った。坪量３７ｇ／ｍ２の記録材の厚さは約５０μｍ、坪量４７ｇ／ｍ２の記録材の厚さは約６０μｍとなった。従って本実施形態においては記録材の厚さが６５μｍを閾値（規定値）として設定して図２のステップＳ１５，Ｓ１６に示すようにシーケンスの切替を実施した。
【００３４】
まず、ステップＳ１４にて記録材の厚さが規定値（６５μｍ）を越えた場合は、記録材の剛性が高いため、通常の画像形成シーケンス（通常の定着ローラの温度）で良好な定着、分離が達成できる。このとき、加熱手段６３（金属ローラ６４）へ供給する電力はＯＦＦもしくは減少させている（ステップＳ１５）。一方、ステップＳ１４にて記録材の厚さが規定値以下（６５μｍ以下）と検知された場合は、記録材の剛性が小さいため、定着ローラと定着トナーとの付着力を小さくする必要が生じる。そこで定着ローラ５１の表面温度を低く変更し且つ定着ローラへ供給する電力を減少させる（ステップＳ１６）。ここで供給電力を減少させる手段としては、例えば定着ローラ５１の内部にワッテージの異なる複数のハロゲンヒータを配置しておき、供給電力を減少させる場合には小さなワッテージのハロゲンヒータに通電するようにすれば容易に可能である。そして加熱手段６３の動作温度を高くして金属ローラ６４の温調温度を高くすることにより、搬送ベルト６２の表面温度を高くする。金属ローラ６４の温度を高くする場合は、定着ローラ５１で減少させた電力分を金属ローラ６４の加熱手段６３に振り分けて供給して温度上昇をはかる。金属ローラ６４の温度上昇に伴い搬送ベルト６２の表面温度が上昇する。このときの搬送ベルト６２の表面温度は少なくともトナー中にＷＡＸ成分の融点以上に加熱することが好ましい。これは搬送ベルト６２で記録材を搬送する際にトナー中のＷＡＸ成分を溶融させることにより、圧接部（定着ニップ）における本定着時にトナーからのＷＡＸの染み出し性を向上させる目的のためである。また記録材とトナーとの界面においてはＷＡＸが記録材の繊維間に浸透し始めているので、定着性も向上する。このようにして定着ニップより記録材搬送方向の上流側にて記録材を予め加熱した後、定着ニップにて加熱及び加圧して本定着を行い（ステップＳ１７）、１面の画像形成を終了する（ステップＳ１８）。
【００３５】
一般的に電子写真画像形成装置に用いられているトナーは約１００℃付近の温度から溶融を開始して、高温になるほど溶融状態が進行する。そして約１５０℃になると溶融状態は一定の限界値に到達する。トナー全体の温度を定着ニップ内で１００〜１５０℃程度に短時間で上昇させる為には、定着ローラの設定温度は１５０℃以上に設定される。したがってトナー最上面の定着ローラと接する面は必要以上に溶融状態となる為、定着ローラとの付着力が大きくなってしまう。
【００３６】
ここで図４にトナーの溶融状態と定着部材（定着ローラ）との付着力のイメージ図を示す。図４においてトナーの弾性率は市販のレオメーターを用いて測定できる。また付着力は図５に示す様な付着力測定装置を用いることで測定できる。図５に示す付着力測定装置は、加圧支持部材８０、加圧部材ゴム層８１、加圧部材表層８２、定着部材表層８３、定着部材ゴム層８４、定着支持部材８５を有している。この付着力測定装置は、加圧支持部材８０と定着支持部材８５をヒータ（不図示）によって加熱することができる。また定着支持部材８５は駆動手段（不図示）によって加圧支持部材８０へ押付けることが可能となっている。加圧支持部材８０と定着支持部材８５はアルミニウム製であり、加熱手段によって設定温度まで加熱する機構となっている。また、各支持部材の上には厚さが５００μｍのシリコーンゴムからなる加圧部材ゴム層８１と定着部材ゴム層８４が貼り付けられており、更に各ゴム層の上には厚さが５０μｍのＰＦＡチューブからなる加圧部材表層８２と定着部材表層８３が貼り付けられている。ここで加圧部材ゴム層８１、加圧部材表層８２、定着部材表層８３、定着部材ゴム層８４を所望の材料、厚さで作成することにより、様々な定着装置を模擬的に再現することができる。
【００３７】
定着実験装置の動作について説明する。まず、加熱手段（不図示）によって加圧支持部材８０と定着支持部材８５を設定温度まで加熱を行い、設定温度に到達したらスタンバイ状態となる。そこに、未定着トナーＴが載った記録材Ｐを通じ、駆動手段（不図示）によって定着支持部材８５を所定の加圧力で押付けることによって、記録材Ｐに未定着トナーＴを固着させる。本実験装置を用いることで、記録材Ｐ上のトナーＴの温度と加圧力を別々に設定することができ、定着性に対する各々の効果を独立に比較することができる。そして定着動作が終了すると、定着支持部材８５が駆動手段によって上方に移動する。このとき記録材Ｐが定着支持部材８５から離れるまで、記録材Ｐ上の溶融トナーが定着支持部材８５を下方に引っ張る力が生じる。定着支持部材８５に連結しているロードセル８６にてこの力を計測して付着力を求めることができる。
【００３８】
図４を用いてトナーの溶融状態とそのときの定着部材との付着力との関係を説明する。トナーの溶融状態が進行し粘度が低下すると、トナーの弾性率は溶融状態に合わせて低下して行く。その結果溶融状態が進行すると、トナーと接触する定着部材との付着力がより大きくなっていき、溶融粘度が限界値に達すると付着力は最大となる。したがってトナーは過溶融した場合、定着部材との付着力が増し、分離不良を生じやすくなる。よって分離不良を生じさせないためには良好な定着状態を保つ温度領域の内で最低限の溶融状態に溶融させることが好ましい。
【００３９】
トナーの溶融温度は定荷重押出し式細管式レオメーター、所謂フローテスターにより測定される。具体的な測定方法を以下に示す。フローテスターＣＦＴ−５００Ｄ（島津製作所）を用いて１ｃｍ３の試料を、５０℃にて５分間保温した後、４℃／ｍｉｎの速度で昇温させながら、荷重１０ｋｇ／ｃｍ２でダイの細孔０．５ｍｍから押し出すようにし測定した。図６に、フローテスターのトナー測定時に得られる流動曲線を、横軸に温度、縦軸にピストンストロークをとり模式的に示した。図６中に、軟化温度Ｔｓ、流出開始温度Ｔｆｂ、流出開始温度と流出終了温度の中点である１／２法溶融温度Ｔ１／２を示した。
【００４０】
またトナー中のＷＡＸの融点はＤＳＣによって測定できる。測定装置としては、例えば、パーキンエルマー社製のＤＳＣ−７を利用することが出来る。測定方法は、ＡＳＴＭ  Ｄ３４１８−８２に準じて行った。ここでは、５〜２０ｍｇ、好ましくは１０ｍｇの測定試料を精秤し、これをアルミバンに入れ、リファレンスとして空のアルミバンを用い、昇温速度１０℃／ｍｉｎで窒素雰囲気下で−１００℃〜２００℃まで昇温して測定した。ここでは、この昇温過程で、ベースラインのシフト前後の各ベースラインを互いの方向に外挿し、その中間点の線と示差熱曲線との交点を融点とした。
【００４１】
本実施形態においては画像形成装置の動作スピードを２００ｍｍ／ｓｅｃにして画像形成を行い定着試験を行った。具体的には、トナーは溶融温度が１２０℃、トナー中のＷＡＸ成分の融点は８０℃のものを使用した。また、定着ローラ５１の温度を１１０℃から１５０℃まで１０℃刻みで、搬送ベルト６２の表面温度を６０℃から１００℃まで１０℃刻みで変更して、搬送ベルト６２上に記録材が載っている時間を０．５秒と１秒に変えて定着を行った。そして、このような条件で定着を行った場合に、分離性がどのようになるかを実験で求めた。記録材はビューコロナＳ（王子製紙（株）商品名）の坪量４７ｇ／ｍ２と３７ｇ／ｍ２の２種類を用い、その記録材上にトナーの載り量を１．２ｍｇ／ｃｍ２で全面ベタ画像形成を行い定着試験を行った。
【００４２】
その結果を図７、図８に示す。分離性は記録材が定着ローラから良好に分離したものを○とし、記録材が先端から定着ローラに巻きつくもしくは剥離爪に引っ掛ってＪＡＭを生じたら分離不良×として判断した。
【００４３】
まず搬送ベルト６２に記録材の１箇所が載っている時間が０．５秒の場合については、図７に示すように、坪量４７ｇ／ｍ２、３７ｇ／ｍ２のどちらの記録材についても分離性が良好となる範囲が見られなかった。これは、搬送ベルト６２上に記録材が存在する時間が短すぎたため、搬送ベルト６２で記録材の背面から加熱を行っても、記録材の表面にある未定着トナーまで充分に熱が到達せず、トナー中のＷＡＸ成分が染み出しきれなかったと考えられる。
【００４４】
一方、搬送時間が１秒になると図８に示すように、結果が大きく変化した。坪量４７ｇ／ｍ２、３７ｇ／ｍ２の記録材のどちらにも分離性が良好となる範囲が見受けられた。どちらの記録材も、定着温度が１４０℃以下の範囲で且つＷＡＸの融点の８０℃以上で良好に分離することができた。搬送時間０．５秒に比べて、搬送時間１秒の方が分離性は向上した。これは搬送時間が長くなることで、記録材の背面からの加熱の効果が未定着トナーに伝わりトナーが溶融しやすくなったため、トナー中のＷＡＸ成分がトナー表面に染み出し、定着ローラとの分離性が向上したと考えられる。またこの条件で定着性を同時に評価すると、トナーの溶融温度１２０℃以上で良好な定着性が得られ、溶融温度以下においては定着不良が発生した。
【００４５】
したがって良好な分離性能が得られるのは、定着温度がトナーの溶融温度に対して２０℃高い範囲の１４０℃を上限として、背面加熱温度がＷＡＸの融点以上で、且つ背面加熱の時間が１秒以上であった。また同時に良好な定着性が得られるのは、定着温度がトナーの溶融温度の１２０℃以上の場合であった。
【００４６】
以上の様な定着を行うことにより、トナー層上面は最低限の溶融状態で定着できるため、定着ローラ５１との付着力は大きくならない。またトナーと記録材との界面においては、搬送ベルト６２上で加熱が進行している為、トナーは記録材の繊維間に充分に浸透してトナーの溶融温度以上で定着性に問題がないレベルにすることができる。
【００４７】
また本実施形態のように金属ローラ６４に通電する場合においても、定着ローラ５１の温度を下げてその分の電力を搬送ベルト６２の加熱に振り分けるので、トータルの電力が多くなるということは無い。
【００４８】
また記録材の厚さが厚い場合は、記録材の熱伝導の影響により背面からの加熱の効果が小さくなって記録材界面のトナーを充分に溶融しにくくなってしまう。そのため背面加熱の温度をより高温に設定したり、加熱時間をより長くする必要があるため、必要エネルギーが大きくなってしまうので好ましくない。また記録材の厚さが厚い場合は記録材自体の剛度が大きいため自己分離力が大きく定着後の分離不良は発生しにくい。以上により記録材の厚さが厚い場合は、背面加熱手段の動作は必要とならず、本実施形態のような背面加熱手段が有効となるのは厚さの薄い記録材を定着、分離する場合においてである。
【００４９】
また、本実施形態において記録材の厚さを自動的に検知して定着ローラ５１の温度制御及び搬送ベルト６２の制御温度を変更したが、記録材の種類、厚さをユーザーが直接設定するようにしても良い。この場合のフローチャートを図９に示す。図９に示すように、画像形成装置がスタンバイ状態（ステップＳ２１）において、ユーザーは記録材の種類を入力する（ステップＳ２２）。これは普通紙か、表面のコーティングを施したコート紙の選択を行う。次に記録材の坪量（ｇ／ｍ２）の選択を行う（ステップＳ２３）。この坪量の選択に対応して本実施形態の定着ローラ５１及び搬送ベルト６２の温度制御を行えばよい。ここで普通紙とコート紙においては坪量と厚さの関係が若干異なる。コート紙の方が普通紙に比べ同じ坪量でも厚さが薄くなっている場合が多い。これは紙表面の平滑性を向上させるために、繊維の隙間を埋めるように記録材自体をプレスしているためである。したがって記録材の種類と坪量をユーザーが直接入力する場合の方がより正確に記録材の剛性を判断することができる。このようにしてユーザーが記録材の種類、坪量を入力したのち、最適の温度設定に定着ローラ５１、搬送ベルト６２の温度を変更して画像形成を行うことで（ステップＳ２４〜Ｓ２９）、坪量の小さな記録材において良好な分離性を得ることができる。
【００５０】
上述したように、本実施形態によれば、厚さが薄く、剛性が極端に小さい記録材であっても、加熱に要する総電力を高くすることなく、良好な加熱（定着）を行うことができる。また、記録材を良好に加熱したのち、定着ローラ（加熱部材）から確実に分離することができ、加熱（定着）後の記録材の分離不良を防止することもできる。
【００５１】
〔第２実施形態〕
第２実施形態は第１実施形態と同様の装置を用いて、軟化温度の異なるトナーを使用して実験を行った。用いたトナーは軟化温度が１３０℃で、第１実施形態より軟化温度が１０℃高温の樹脂からなるトナーを用いた。またトナー中のＷＡＸ成分は第１実施形態と同様の８０℃の融点のものを使用した。
【００５２】
その結果を図１０、図１１に示す。ここで分離性の評価は第１実施形態と同じ基準で判断を行った。まず搬送ベルト６２に記録材の１箇所が載っている時間が０．５秒の場合については、坪量４７ｇ／ｍ２、３７ｇ／ｍ２のどちらの記録材についても分離性が良好となる範囲が見られなかった。これは第１実施形態と同様に、搬送ベルト６２上に記録材が存在する時間が短すぎたため、搬送ベルト６２で記録材の背面から加熱を行っても、記録材の表面にある未定着トナーまで充分に熱が到達せず、トナー中のＷＡＸ成分が染み出しきれなかったと考えられる。
【００５３】
次に、搬送時間が１秒においては、坪量４７ｇ／ｍ２、３７ｇ／ｍ２の記録材のどちらも分離性が良好となる範囲が見受けられた。どちらの記録材も、トナーの軟化温度の１３０℃から２０℃高温の１５０℃以下で、且つ搬送ベルト６２の温度がＷＡＸの融点以上の８０℃から１００℃の場合に良好に分離することができた。また本実施形態においても、搬送時間０．５秒に比べて、搬送時間１秒の方が分離性は向上した。これは搬送時間が長くなることで、記録材の背面からの加熱の効果が未定着トナーに伝わりトナーが溶融しやすくなったため、トナー中のＷＡＸ成分がトナー表面に染み出し、定着ローラとの分離性が向上したと考えられる。また定着ローラの温度が１６０℃以上では良好な分離性を得ることが出来なかった。第１実施形態及び第２実施形態の実験結果から、トナーの軟化温度に対して＋２０℃以内が良好な分離特性を得られる定着ローラの温度であるといえる。
【００５４】
また定着性については良好となる温度領域が第１実施形態に比べて約１０℃高い１３０℃の範囲からとなった。これは樹脂の軟化温度が第１実施形態に比べて１０℃高くなったことに対応している結果となった。
【００５５】
上述したように、本実施形態によれば、厚さが薄く、剛性が極端に小さい記録材であっても、加熱に要する総電力を高くすることなく、良好な定着を行うことができる。また、記録材を良好に定着したのち、定着ローラから確実に分離することができ、定着後の記録材の分離不良を防止することもできる。
【００５６】
〔第３実施形態〕
第３実施形態は第１実施形態と同様の装置を用いて、トナー中のＷＡＸ成分の融点が異なるトナーを使用して実験を行った。用いたトナーは軟化温度が１２０℃で、第１実施形態と同等で、トナー中のＷＡＸ成分は第１実施形態より１０℃低い７０℃の融点のものを使用した。
【００５７】
その結果を図１２、図１３に示す。ここで分離性の評価は第１実施形態と同じ基準で判断を行った。まず搬送ベルト６２に記録材の１箇所が載っている時間が０．５秒の場合については、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、坪量４７ｇ／ｍ２、３７ｇ／ｍ２のどちらの記録材についても分離性が良好となる範囲が見られなかった。特に０．５秒の場合はトナー中のＷＡＸ成分の融点が第１実施形態より１０℃低いにもかかわらず、分離しない結果となった。これは、搬送ベルト６２上に記録材が存在する時間が短すぎたため、搬送ベルト６２で記録材の背面から加熱を行っても、記録材の表面にある未定着トナーまで充分に熱が到達せず、トナー中のＷＡＸ成分が染み出しきれなかったと考えられる。
【００５８】
次に、搬送時間が１秒においては、坪量４７ｇ／ｍ２、３７ｇ／ｍ２の記録材のどちらにも分離性が良好となる範囲が見受けられた。分離性についてはどちらの記録材においても定着ローラの温度が１４０℃以下で、且つ搬送ベルト６２の温度がＷＡＸの融点以上の７０℃から１００℃の場合に良好に分離することができた。また本実施形態においても、搬送時間０．５秒に比べて、搬送時間１秒の方が定着性及び分離性共に向上した。これは搬送時間が長くなることで、記録材の背面からの加熱の効果が未定着トナーに伝わりトナーが溶融しやすくなったため、記録材の繊維にトナーが浸透して定着性が向上し、且つトナー中のＷＡＸ成分がトナー表面に染み出し、定着ローラとの分離性が向上したと考えられる。また搬送ベルトの温度が第１実施形態に比べて１０℃低い７０℃から分離性が良好となったのはＷＡＸの融点と対応している。したがって搬送ベルトの温度はトナー中のＷＡＸ成分の融点以上に設定することで良好な分離性を得ることができるといえる。
【００５９】
上述したように、本実施形態によれば、厚さが薄く、剛性が極端に小さい記録材であっても、加熱に要する総電力を高くすることなく、良好な定着を行うことができる。また、記録材のトナー画像を良好に定着したのち、定着ローラから確実に分離することができ、定着後の記録材の分離不良を防止することもできる。
【００６０】
〔第４実施形態〕
図１４に第４実施形態に用いた定着装置の模式断面図を示す。本実施形態における定着装置１０はベルト定着器である。このベルト定着器１０は、加熱部材としての定着ローラ１０１と、この定着ローラ１０１に対峙して圧接される加圧部材としての加圧ローラ１０２を有する。さらにベルト定着器１０は、加圧ローラ１０２から所定間隔を保ち配設された回転部材としてのテンションローラ１０３を有する。この加圧ローラ１０２とテンションローラ１０３の間にエンドレスベルト（無端状ベルト）としての加圧ベルト１０７を懸架してある。加圧ローラ１０２はこの加圧ベルト１０７を挟み定着ローラ１０１に対峙して圧接される。
【００６１】
定着ローラ１０１は同心円状に３層構造を採用しており、コア部分、弾性層、離型層を有している。コア部分は直径４４ｍｍ、厚さ５ｍｍのアルミニウム製中空パイプにより構成される。弾性層はＪＩＳ−Ａ硬度１０度、厚さ２ｍｍのシリコーンゴムにより構成される。離型層は厚さ５０μｍのＰＦＡにより構成される。定着ローラ１０１のコア部分の中空パイプ内部には、熱源（ローラ加熱ヒーター）としてのハロゲンランプ１０８が配設されている。
【００６２】
なお、定着ローラ１０１にはローラ表面上にオフセットしたトナー等をクリーニングするローラクリーニング装置５４が取り付けられている。このローラクリーニング装置５４の構成は前述した第１実施形態と同様であるため、同等の機能を有する部材に同一番号を付し、詳しい説明は省略する。
【００６３】
加圧ローラ１０２も定着ローラ１０１と同様の構成を採用している。弾性層は厚さ１ｍｍのシリコーンゴムを用いる。これは弾性層により定着ニップを稼ぐためである。ここで定着ローラ１０１から記録材が良好に分離するように加圧ローラ１０２の弾性層は、定着ローラ１０１の弾性層より硬度が高く、厚みを薄くすることが好ましい。また加圧ベルト１０７の硬度が柔らかい場合は、加圧ローラ１０２の硬度は十分硬くすることが好ましく、弾性層を無くしてＰＦＡの表層のみとしたり、さらには、アルミニウムのコアのみで用いたりしてもよい。このような構成にすると加圧ローラ１０２が定着ローラ１０１に食い込み、定着ローラ側に凸形状のニップ（圧接部）を設けることができるからである。加圧ローラ１０２のコア部分の中空パイプ内部には、熱源（ローラ加熱ヒーター）としてのハロゲンランプ１０９が配設されている。
【００６４】
定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２は加圧ベルト１０７を挟んで所定の押圧力で圧接させて記録材搬送方向において所定幅の加熱・加圧部としての定着ニップ（圧接部）を形成している。加圧ローラ１０２の加圧力は、総圧で４９０Ｎ（５０ｋｇｆ）とした。このときの定着ニップの幅は５ｍｍで、ニップ形状は定着ローラ側に凸形状になった。
【００６５】
加圧ベルト１０７は基体上に弾性層、表層を有している。基体はポリイミド等の耐熱樹脂もしくはニッケル等の金属からなり、その上に弾性層を有している。弾性層はＪＩＳ−Ａ硬度２０度、厚さ３００μｍのシリコーンゴムにより構成される。表層は厚さ５０μｍのＰＦＡにより構成される。
【００６６】
テンションローラ１０３はＳＵＳもしくはＡｌ等の中空金属の表面にフッ素樹脂等をコーティングしたローラで、加圧ローラ１０２との間で加圧ベルト１０７にテンションをかけている。テンションローラ１０３の内部には、プレ加熱手段としてのハロゲンランプ１１０が配設されており、必要に応じてテンションローラ１０３の加熱を行っている。
【００６７】
定着ローラ１０１、加圧ローラ１０２は駆動機構（不図示）により矢印方向に所定の速度で回転駆動される。この定着ローラ１０１の回転駆動により加圧ベルト１０７が矢印方向に従動して回転される。
【００６８】
定着ローラ１０１、加圧ローラ１０２、テンションローラ１０３のそれぞれ内部に配設されるハロゲンランプ１０８，１０９，１１０に電力が供給され、ハロゲンランプ１０８，１０９，１１０の発熱により定着ローラ１０１、加圧ローラ１０２、テンションローラ１０３が内部加熱されて表面温度が上昇する。定着ローラ１０１、加圧ローラ１０２、テンションローラ１０３の各表面温度はそれぞれサーミスタ１０４，１０５，１０６によって検知され、それらのサーミスタの検知温度が制御回路（不図示）にフィードバックされる。制御回路は各サーミスタから入力する検知温度が定着ローラ１０１、加圧ローラ１０２、テンションローラ１０３にそれぞれ設定した所定の温度に維持されるようにハロゲンランプ１０８，１０９，１１０に供給する電力を制御する。そして定着ローラ１０１、加圧ローラ１０２を所定の温度に温調管理して定着ニップの温度を所定の定着温度に温度管理し、テンションローラ１０３を所定の温度に温調管理して加圧ベルト１０７の温度を所定の温度に温調管理する。
【００６９】
図１５に本実施形態の動作シーケンスのフローチャートを示す。スタンバイ状態（ステップＳ３１）からプリント動作が開始されると（ステップＳ３２）、ユーザーの設定もしくは自動検知により記録材の厚さが判断される（ステップＳ３３，Ｓ３４）。ここで記録材の厚みの値によってシーケンスが異なってくる。本実施形態においては記録材の厚さが５０μｍ（坪量３７ｇ／ｍ２相当）を閾値（規定値）として設定して図１５のステップＳ３５，Ｓ３６に示すようにシーケンスの切替を実施した。
【００７０】
まず、ステップＳ３４にて記録材の厚さが規定値（５０μｍ）を超えた場合は、記録材の剛性が高いため、通常の画像形成シーケンスで良好な定着、分離が達成できる。このとき、定着ローラ、加圧ベルトは共に通常の温度に温調管理されている（ステップＳ３５）。
【００７１】
一方、ステップＳ３４にて記録材の厚さが規定値以下（５０μｍ以下）と検知された場合は、記録材の剛性が小さいため、定着ローラと定着トナーとの付着力を小さくする必要が生じる。そこで定着ローラの設定温度を低くし且つ定着ローラへ供給する電力を減少させる。そしてテンションローラ１０３の温調温度を高くして、加圧ベルト１０７の表面温度を高くする（ステップＳ３６）。テンションローラ１０３の温度を高くする場合は、定着ローラ１０１で減少させた電力分をテンションローラ１０３に振り分けて供給して温度上昇をはかる。テンションローラ１０３の温度上昇に伴い加圧ベルト１０７の表面温度が上昇する。この状態で未定着トナーを有する記録材が定着装置に搬送されてくると、記録材はまず加圧ベルト１０７上に載り搬送される。このとき加圧ベルト１０７の温度はトナー中のＷＡＸ成分の融点温度に加熱されており、記録材の背面から加圧ベルト１０７の熱が記録材表面のトナーに伝わっていく。加圧ベルト１０７上で記録材上の未定着画像は記録材側からＷＡＸ融点以上に加熱されるため、トナー中のＷＡＸ成分は加圧ベルト１０７上で搬送されている間にトナー表面に染み出す、もしくは染み出し易い状態となっている。また記録材とトナーとの界面においてはＷＡＸが記録材の繊維間に浸透し始めている。
【００７２】
このような状態で充分な時間をかけて加圧ベルト１０７上で加熱が行われるので記録材上の未定着トナーは加圧ベルト１０７上で溶融が進行する。次に記録材は定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２とのニップ（圧接部）位置に搬送される。このとき、定着ローラ１０１の温度はトナーの樹脂の軟化温度に対して＋２０℃以内に低下しているので、トナーの表面は良好な定着状態の最低限の溶融状態に溶融され、且つトナーと定着ローラ１０１との付着力も大きくなっていないため、記録材を良好に分離することができる。
【００７３】
このようにして定着ニップより記録材搬送方向の上流側にて記録材を予め加熱した後、定着ニップにて加熱及び加圧して本定着を行い（ステップＳ３７）、１面の画像形成を終了する（ステップＳ３８）。
【００７４】
ここで具体的に本実施形態を説明する。本実施形態においては定着ローラ１０１、加圧ローラ１０２の温調温度を１８０℃に設定して、画像形成装置の動作スピードを２００ｍｍ／ｓｅｃにして画像形成を行った。また、トナーは溶融温度が１２０℃、トナー中のＷＡＸ成分の融点は８０℃のものを使用した。記録材はビューコロナＳ（王子製紙（株）商品名）坪量３７ｇ／ｍ２のものを用い、その記録材上にトナーの載り量を１．２ｍｇ／ｃｍ２で全面ベタ画像形成を行い定着試験を行った。本実施形態においては未定着トナー像を有する記録材が加圧ベルト上に載って搬送される時間を１秒取れるように加圧ベルトの大きさを調整した。
【００７５】
通常の厚さの記録材（ここでは厚さが５０μｍを超える記録材）に画像形成をする場合は、上記の設定のまま、未定着トナーを有する記録材が搬送され定着が行われる。一方、記録材の厚さが５０μｍ以下（坪量３７ｇ／ｍ２）の場合は、まず定着ローラ１０１内のハロゲンランプに通電される電力が減少され、且つ温調温度を１４０℃に変更する。同時に加圧ベルト１０７内のテンションローラ１０３には電力が供給され、１８０℃に温調され、加圧ベルト１０７が回転する。ここで定着ローラ１０１の表面温度が低下するまでに時間がかかるため、この時間を短縮する為に、定着ローラ１０１の表面を強制的に冷却するファン等の冷却手段を用いても良い。定着ローラ１０１の表面温度が１４０℃、加圧ベルト１０７の表面温度が８０℃を越えると、記録材が給送部から給送され画像形成が行われる。記録材上に未定着トナー画像が形成されると、記録材はまず加圧ベルト１０７上に載り搬送される。このとき加圧ベルト１０７の温度は１００℃に加熱されており、記録材の背面から加圧ベルト１０７の熱が記録材表面のトナーに伝わっていく。加圧ベルト１０７上で記録材上の未定着画像は記録材側から８０℃以上（ＷＡＸの融点以上）に加熱されるため、トナー中のＷＡＸ成分は加圧ベルト１０７上で搬送されている間にトナー表面に染み出す、もしくは染み出し易い状態となっている。また記録材とトナーとの界面においてはＷＡＸが記録材の繊維間に浸透し始めている。
【００７６】
このような状態で充分な時間をかけて加圧ベルト１０７上で加熱が行われるので記録材上の未定着トナーは加圧ベルト１０７上で溶融が除々に進行する。次に記録材は定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２とのニップ（圧接部）位置に搬送される。このとき、定着ローラ１０１の温度は１４０℃（トナーの樹脂の軟化温度に対して＋２０℃）に低下している。
【００７７】
この状態においてはトナーの粘弾性特性においてトナーは弾性を保ったままであるので、定着ローラ１０１との付着力は比較的上昇しない範囲である。ここで定着ローラ１０１は加圧ローラ１０２より硬度を軟らかくしているので、定着ニップ（圧接部）においては定着ローラ１０１側に凸形状のニップとなり、定着ローラの表層は変形し歪むことにより記録材は自己分離することができる。
【００７８】
図１６に本実施形態を用いて坪量３７ｇ／ｍ２の記録材（厚さ５０μｍ）を定着装置１０で加熱した場合の分離性の結果を示す。
【００７９】
本実施形態においては、図１６に示すように、トナーの溶融温度の１２０℃より２０℃高温の１４０℃以下で、且つ搬送ベルト６２の温度が８０℃から１００℃の場合に良好に分離することができた。定着ローラの温度が１５０℃以上になると、加圧ベルトの温度を上昇させても分離性は良好とはならなかった。これは定着ローラの温度が高すぎて、定着ローラとトナーとの付着力が大きな領域に達してしまったためと考えられる。
【００８０】
また同時に定着性を評価するとトナーの溶融温度である１２０℃以上で良好な定着性を得ることができた。
【００８１】
以上本実施形態のような定着を行うことにより、厚さが薄く、剛性が極端に小さい記録材であっても、記録材を良好に加熱したのち、定着ローラから確実に分離することができ、定着後の記録材の分離不良を防止することができる。即ち、厚さの薄い記録材においても、良好な定着性、分離性を達成することが可能となる。
【００８２】
また本実施形態のようにテンションローラ１０３に通電する場合においても、定着ローラ１０１の温度を下げてその分の電力を加圧ベルト１０７の加熱に振り分けるので、加熱に要するトータルの電力が多くなるということは無い。
【００８３】
また記録材の厚さが厚い場合は、記録材の熱伝導の影響により背面からの加熱の効果が小さくなって記録材界面のトナーを充分に溶融しにくくなってしまう。同時に記録材の厚さが厚い場合は記録材自体の剛度が大きいため自己分離力が大きく定着後の分離不良は発生しにくい。以上により記録材の厚さが厚い場合は、背面加熱手段の動作は不要なので、本実施形態のような背面加熱手段が有効となるのはあくまで厚さの薄い記録材を定着、分離する場合においてである。
【００８４】
なお本実施形態おいては、使用したトナーは１種類であるが、第１実施形態から第３実施形態と同様に、定着ローラの温度をトナーの溶融温度＋２０℃以内に、加圧ベルトの温度をトナー中のＷＡＸ成分の融点温度以上に設定し、加圧ベルト上で記録材が搬送される時間を１秒以上にすることで良好な分離性を得ることができる。また同時にトナーの溶融温度以上に定着ローラの温度を設定すれば、良好な定着性を得ることができる。
【００８５】
〔第５実施形態〕
第５実施形態は第４実施形態の定着装置を用いて厚さの薄い記録材に画像形成を行う場合に、更に環境の条件を考慮して動作の制御を行ったものである。一般に記録材の繊維は水分量に応じて剛度が変化する為、画像形成を行う環境の湿度によって定着部材からの自己分離力が変化する。したがって記録材の環境状態と記録材の厚みを検知することで、記録材を良好に加熱したのち、定着ローラから確実に分離することができる、定着ローラの温度、加圧ベルトの温度が設定できる。
【００８６】
なお、ここでは、装置を設置している環境の温度と湿度を検知する第二検知手段として、画像形成装置本体内に環境センサ（不図示）を設けている。
【００８７】
図１７、図１８に本実施形態のフローチャートと温度設定テーブルを示す。図１７において、スタンバイ状態（ステップＳ４１）からプリントが開始されると（ステップＳ４２）、装置本体内に設けた環境センサ（第二検知手段）によって装置の使用環境の温度と湿度が検知され（ステップＳ４３）、ここから絶対水分量を求めることができる。次に記録材の厚みが第１実施形態で説明した図３の記録材厚さ検知手段（第一検知手段）を用いて検知される（ステップＳ４４）。この絶対水分量と記録材の厚さが検知されると、図１８に示す温度設定テーブルから最適な定着ローラの温度及び加圧ベルトの温度が設定でき、その設定された目標温度に向かって温度制御が行われる（ステップＳ４５）。このようにすることで厚さの薄い記録材においても水分量によって設定値が変わるので、必要以上に定着ロ―ラの温度を低くする必要が無くなり、定着ローラの温度を低下させる場合に必要以上にユーザーを待たせることが無くなり、良好な定着性、分離性を得ることが可能となる。
【００８８】
このようにして定着ニップより記録材搬送方向の上流側にて記録材を予め加熱した後、定着ニップにて加熱及び加圧して本定着を行い（ステップＳ４６）、１面の画像形成を終了する（ステップＳ４７）。
【００８９】
上述したように、本実施形態によれば、厚さが薄く、剛性が極端に小さい記録材であっても、加熱に要する総電力を高くすることなく、良好な定着を行うことができる。また、記録材にトナー画像を良好に定着したのち、定着ローラから確実に分離することができ、定着後の記録材の分離不良を防止することもできる。
【００９０】
〔他の実施形態〕
前述した実施の形態では、画像形成装置が一体に有する画像加熱装置を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば画像形成装置に対して着脱可能な画像加熱装置であっても良く、該画像加熱装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。
【００９１】
また前述した実施の形態では、画像形成装置が１つの画像加熱装置を有する構成を例示して説明したが、画像形成装置が複数の画像加熱装置を有する構成であっても、該画像加熱装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。
【００９２】
また前述した実施の形態では、画像形成手段である画像形成ステーションを４つ使用した構成を例示したが、この使用個数はこれに限定されるものではなく、必要に応じて適宜設定すれば良い。
【００９３】
また前述した実施の形態では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であっても良い。これらの画像形成装置に用いられる画像加熱装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。
【００９４】
また前述した実施形態では、中間転写体に各色のトナー画像を順次重ねて転写し、その中間転写体に担持されたトナー画像を記録材に一括して転写する画像形成装置を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。記録材担持体を使用し、その記録材担持体に担持された記録材に各色のトナー画像を順次重ねて転写する画像形成装置であっても良く、該画像形成装置に用いられる画像加熱装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。
【００９５】
また前述した実施の形態では、加熱部材にローラを、そして熱源にヒータを用いた例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、加熱部材がベルトであっても、熱源が誘導加熱であっても良い。これらの部材を用いた画像加熱装置であっても本発明を適用することにより同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】第１実施形態における定着装置の概略構成を示す模式断面図である。
【図２】第１実施形態の動作シーケンスのフローチャートである。
【図３】記録材の厚さ検知手段の概略構成を示す模式斜視図である。
【図４】トナーの溶融状態とトナーと定着部材との付着力を示すイメージ図である。
【図５】付着力測定装置の概略構成を示す模式図である。
【図６】フローテスターのトナー流動曲線の模式図である。
【図７】第１実施形態における定着性、分離性の実験結果を示す表図である。
【図８】第１実施形態における定着性、分離性の実験結果を示す表図である。
【図９】第１実施形態の動作シーケンスのフローチャートである。
【図１０】第２実施形態における定着性、分離性の実験結果を示す表図である。
【図１１】第２実施形態における定着性、分離性の実験結果を示す表図である。
【図１２】第３実施形態における定着性、分離性の実験結果を示す表図である。
【図１３】第３実施形態における定着性、分離性の実験結果を示す表図である。
【図１４】第４実施形態における定着装置の概略構成を示す模式断面図である。
【図１５】第４実施形態の動作シーケンスのフローチャートである。
【図１６】第４実施形態における定着性、分離性の実験結果を示す表図である。
【図１７】第５実施形態の動作シーケンスのフローチャートである。
【図１８】第５実施形態の温度設定テーブルを示す表図である。
【図１９】画像形成装置の概略構成を示す模式断面図である。
【図２０】図１９の像形成部の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００９７】
Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ …画像形成ステーション
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ …感光ドラム
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ …現像装置
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ …転写用帯電器
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ …クリーナ
３    …転写部
５，１０ …定着装置
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ …帯電器
３１  …転写ベルト
５１  …定着ローラ
５２  …エンドレスベルト
５３  …加圧パッド
５４  …ローラークリーニング装置
５４ａ …クリーニングウェブ
５４ｂ …押圧ローラ
５４ｃ …巻出しローラ
５４ｄ …巻取りローラ
５５  …補助ローラ
５６  …分離ローラ
５７  …テンションローラ
５８，５９ …ヒーター
６０，６１ …サーミスタ
６１  …給送カセット
６２  …搬送ベルト
６３  …加熱手段
６４  …金属ローラ
６５，６６ …サーミスタ
７０，７１ …レジストローラ
７２  …ばね
７３  …クラッチ
７４  …ポテンシオメータ
８０  …加圧支持部材
８１  …加圧部材ゴム層
８２  …加圧部材表層
８３  …定着部材表層
８４  …定着部材ゴム層
８５  …定着支持部材
８６  …ロードセル
９０  …分離爪
１０１ …定着ローラ
１０２ …加圧ローラ
１０３ …テンションローラ
１０４，１０５，１０６ …サーミスタ
１０７ …加圧ベルト
１０８，１０９，１１０ …ハロゲンランプ
【図１】
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【図２】
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【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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