(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱源を有する定着部材の表面に、複数のロールによって張架された加熱源を有する無端ベルト状の定着部材を圧接させ、前記定着部材と無端ベルト状の定着部材との圧接部に未定着トナー像を担持した転写材を通過させることにより、熱及び圧力によって定着処理を行なう定着装置において、前記定着部材の設定温度と無端ベルト状の定着部材の設定温度を、転写材の裏面側に位置する定着部材の設定温度が低くなるように異なる値に設定し、前記定着部材と無端ベルト状の定着部材とをスタンバイ時に離間させる接離手段を設けるとともに、前記無端ベルト状の定着部材を独自に回転駆動させる駆動手段を設けたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記無端ベルト状の定着部材を加熱する加熱源のうち、少なくとも１つは、当該無端ベルト状の定着部材と定着部材との圧接部よりも上流側に配置したことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記無端ベルト状の定着部材の設定温度は、加熱源を有する張架ロールの下流側に配置された温度検知手段の検知結果に基づいて制御されることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記無端ベルト状の定着部材の設定温度は、定着部材の設定温度より２０℃以上低い値に設定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
スタンバイ中は、前記無端ベルト状の定着部材を定着部材から離間させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】
スタンバイ中は、前記無端ベルト状の定着部材を回転させ、かつ加熱させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
スタンバイ中の前記無端ベルト状の定着部材の回転速度は、加熱源を有する張架ロールの上流側及び下流側における無端ベルト状の定着部材の温度差が、２℃以内となるように設定したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の定着装置。
【請求項８】
前記無端ベルト状の定着部材と前記定着部材の接触開始から転写材のニップ開始までの時間は、前記無端ベルト状の定着部材と前記定着部材の温度差が１０℃以上の間に設定されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子写真方式を利用した複写機やプリンター等の画像形成装置に使用される定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の電子写真方式を利用した複写機やプリンター等の画像形成装置においては、感光体ドラム上にトナー像を形成し、この感光体ドラム上に形成されたトナー像を、転写用紙上に転写・定着するか、或いは感光体ドラム上に順次形成される複数のトナー像を、いったん中間転写体上に多重転写した後に、転写用紙上に一括して転写・定着するか、又は感光体ドラム上に色の異なるトナー像を多重に形成した後に、転写用紙上に一括して転写・定着することなどにより、白黒やカラーの画像を形成するように構成されている。
【０００３】
ところで、かかる複写機やプリンター等の画像形成装置、特にフルカラーの画像形成装置においては、転写用紙の表面に光沢を持たせることにより、トナー像の発色性や画像品質を向上させるため、転写用紙として、図１２に示すように、用紙１００の繊維層１０１の表面又は表裏両面に、合成ゴムや合成樹脂等からなるコート層１０２を、数μ〜数十μの厚さにコーティングした所謂コート紙を使用する場合がある。
【０００４】
このようなコート紙上に未定着画像を定着装置によって定着させる場合、コート紙に必要以上の熱量を加えると、コート層が部分的に押し上げられる、いわゆる”ブリスタ”と呼ばれる現象が発生し、コート紙の平滑性が失われる。これは、定着装置による加熱によって、コート紙内部の水分が蒸発して体積が膨張するが、用紙１００の表面に塗布された合成ゴム等からなるコート層１０２により、気化した水蒸気が用紙の外部に均一に放散されずに、図１２に示すように、コート層１０２の薄い部分やコート層１０２が欠如している部分から集中的に外部に放出されるため、コート層１０２が破断されることによって発生する。したがって、”ブリスタ”が発生した用紙１００上の画像は、地肌のコート層１０２に微細な凹凸が発生し、コート紙の平滑性が失われるため、劣化することになる。
【０００５】
また、上述した”ブリスタ”と呼ばれる現象以外にも、フルカラーの画像のように高い密度のトナー画像が転写されたコート紙１００を定着処理する場合には、図１３に示すように、定着装置による加熱によってトナー層１０３で発生した水蒸気や、コート紙１００の内部で発生した水蒸気が、コート紙１００の合成ゴム等からなるコート層１０２により用紙１００の裏面側に抜けず、トナー層１０３に気泡を作ってしまう、いわゆる”トナーブリスタ”と呼ばれる現象が発生する。この”トナーブリスタ”と呼ばれる現象も、上述した”ブリスタ”と同様に画像を劣化させてしまう。
【０００６】
そこで、これらの”ブリスタ”や”トナーブリスタ”と呼ばれる現象を防止し得る技術的手段としては、次に述べるような二つの方法が既に知られている。
【０００７】
第一の方法は、高温でかつ加熱時間を短くする方法であり、これは、転写用紙の表面だけ加熱して、用紙の内部まで熱が伝わらないうちに定着動作を完了させることにより、用紙内部の水分の蒸発を抑え、”ブリスタ”や”トナーブリスタ”と呼ばれる現象を防止するものである。
【０００８】
また、第二の方法は、裏面から転写用紙に加える熱量を少なくする方法であり、この方法は、やはり、用紙内部の水分の蒸発を抑え、加熱時間は相対的に長くなるが、用紙裏面の加圧側の温度を低く抑えることで、高速定着にも適していることが知られている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上述した”ブリスタ”や”トナーブリスタ”と呼ばれる現象を防止する技術的手段のうち、第一の方法の場合には、定着装置を高温に維持する必要があり、その分だけ定着装置の消費電力が増加してしまい、高速の定着を可能とするため消費電力に制限のある高速の定着装置には適合しないという問題点があった。
【００１０】
また、第二の方法の場合には、上述したように、加熱時間は相対的に長くなるが、用紙裏面の加圧側の温度を低く抑えることで、消費電力も抑えることができ、高速定着にも適しているが、定着装置を高速化させるためには、特開平５−１５０６７９号公報等に開示されているように、図１４に示す如く、加圧部材として３本の張架ロール１１１、１１２、１１３によって張架された無端ベルト状の部材１１４を、加熱定着ロール１１５に圧接させることによって、転写用紙１００に熱及び圧力が作用する時間を長くした定着装置を採用する必要性が生じてきており、かかる定着装置においては、次のような問題点が新たに生じる。
【００１１】
すなわち、上記特開平５−１５０６７９号公報等に開示されているように、加圧部材として無端ベルト状の部材を使用した定着装置を用いて、コート紙の定着を行なう場合、スタンバイ中は定着装置が停止しているため、このとき、無端ベルト状の加圧部材１１４の表面温度は、図１５に示すように、部分的に異なっている。例えば、加熱定着ロール１１５とベルト状の加圧部材１１４が接触している部分のベルト表面温度は、加熱定着ロール１１５の温度とほぼ同等である。ところが、加熱定着ロール１１５と接触していない部分のベルト状加圧部材の表面温度は、加熱源がないため、低温のままとなる。その結果、定着装置が動作を開始した場合、このベルト表面の温度不均一に起因して、ベルト状加圧部材の周長方向に沿って、部分的にコート紙のブリスタが発生してしまい、画像劣化が発生するという問題点を有していた。
【００１２】
かかるベルト表面温度の不均一は、定着動作を開始する前に、ベルト状加圧部材を空回転させることで解消することができるが、こうした場合には、ベルト状加圧部材の温度が加熱定着ロールの温度と同等となってしまい、コート紙の”ブリスタ”防止策である加圧側からの熱量を少なくすることができず、”ブリスタ”が発生してしまうという問題点を解決することができない。また、空回転動作中は、定着動作を実行することができないため、その分だけファーストコピーの開始時間が遅れ、ファーストコピー性能が劣るという問題点もあった。
【００１３】
そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、高速定着を可能とするため、加圧部材や加熱部材として無端ベルト状部材を使用した場合でも、コート紙に”ブリスタ”や”トナーブリスタ”が発生するのを確実に防止することができ、しかも、ファーストコピー性能が劣るのを防止可能な定着装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１に記載の発明は、加熱源を有する定着部材の表面に、複数のロールによって張架された加熱源を有する無端ベルト状の定着部材を圧接させ、前記定着部材と無端ベルト状の定着部材との圧接部に未定着トナー像を担持した転写材を通過させることにより、熱及び圧力によって定着処理を行なう定着装置において、前記定着部材の設定温度と無端ベルト状の定着部材の設定温度を、転写材の裏面側に位置する定着部材の設定温度が低くなるように異なる値に設定し、前記定着部材と無端ベルト状の定着部材とをスタンバイ時に離間させる接離手段を設けるとともに、前記無端ベルト状の定着部材を独自に回転駆動させる駆動手段を設けるように構成したものである。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、前記無端ベルト状の定着部材を加熱する加熱源のうち、少なくとも１つは、当該無端ベルト状の定着部材と定着部材との圧接部よりも上流側に配置したことを特徴とする請求項１に記載の定着装置である。
【００１６】
さらに、請求項３に記載の発明は、前記無端ベルト状の定着部材の設定温度は、加熱源を有する張架ロールの下流側に配置された温度検知手段の検知結果に基づいて制御されることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置である。
【００１７】
また更に、請求項４に記載の発明は、前記無端ベルト状の定着部材の設定温度は、定着部材の設定温度より２０℃以上低い値に設定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の定着装置である。
【００１８】
又、請求項５に記載の発明は、スタンバイ中は、前記無端ベルト状の定着部材を定着部材から離間させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の定着装置である。
【００１９】
さらに、請求項６に記載の発明は、スタンバイ中は、前記無端ベルト状の定着部材を回転させ、かつ加熱させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の定着装置である。
【００２０】
更にまた、請求項７に記載の発明は、スタンバイ中の前記無端ベルト状の定着部材の回転速度は、加熱源を有する張架ロールの上流側及び下流側における無端ベルト状の定着部材の温度差が、２℃以内となるように設定したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の定着装置である。
【００２１】
また、請求項８に記載の発明は、前記無端ベルト状の定着部材と前記定着部材の接触開始から転写材のニップ開始までの時間は、前記無端ベルト状の定着部材と前記定着部材の温度差が１０℃以上の間に設定されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の定着装置である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００２３】
実施の形態１
図１はこの発明に係る定着装置の一実施の形態を示す構成図である。
【００２４】
図１において、１は加熱源を有する定着部材としての加熱定着ロールを示すものであり、この加熱定着ロール１は、図示しない駆動源によって矢印方向に沿って所定の周速で回転駆動されるようになっている。上記加熱定着ロール１は、金属製コア２を備えており、この金属製コア２としては、例えば、アルミニウムやステンレス等からなるものが用いられる。上記金属製コア２の表面には、弾性体層３としてが被覆されているとともに、この弾性体層３の表面には、さらにトップコート層４がコーティングされており、このトップコート層４の表面は、鏡面状態に近い状態に仕上げられている。なお、金属製コア２としては、アルミニウムやステンレス等以外にも熱伝導率の高い金属からなるものを使用することができ、トップコート層４としては、耐熱性の高い弾性体であれば任意の材料を使用することができる。
【００２５】
また、上記金属製コア２の内部には、加熱源としてハロゲンランプ５が配置されており、加熱定着ロール１は、このハロゲンランプ５によって表面温度が所定の温度となるよう内部から加熱されるようになっている。上記加熱定着ロール１の表面温度は、当該加熱定着ロール１の中央部表面に接触する温度センサー６によって検出され、加熱定着ロール１の表面温度が例えば１５０℃となるように、図示しない温度コントローラーによって制御されるように構成されている。
【００２６】
さらに、上記加熱定着ロール１の表面には、例えば、離型剤としてジメチルシリコンオイル粘度１０００ｃｓ（商品名「ＫＦ−９６」：信越化学株式会社製）が、離型剤供給装置８により均一に供給されている。この離型剤供給装置８は、オイルパン８ａ内に収容された離型剤８ｂが供給される離型剤供給ロール８ｃと、この離型剤供給ロール８ｃの表面に付着した離型剤８ｂが供給され、加熱定着ロール１の表面に離型剤８ｂを塗布する離型剤塗布ロール８ｄとによって構成されている。そして、この離型剤供給装置８は、加熱定着ロール１の回転に伴って離型剤塗布ロール８ｄと離型剤供給ロール８ｃが従動回転することによって、加熱定着ロール１の表面に離型剤８ｂを塗布供給するようになっている。
【００２７】
また、上記加熱定着ロール１の下方には、無端ベルト状の加圧部材として加圧ベルト１０を備えたベルトモジュール９が、所定のニップ幅に渡って圧接するように配置されている。このベルトモジュール９は、加圧ベルト１０と、この加圧ベルト１０を張架する３本のロール１１、１２、１３とから主に構成されている。上記加圧ベルト１０は、例えば、厚さ７５μｍ、幅３００ｍｍ、周長１８８ｍｍのポリイミドフィルム等によって形成され、３本のロール１１、１２、１３により、約８ｋｇの張力にて張架されている。上記３本のロール１１、１２、１３の直径は、例えば、それぞれ２３ｍｍ、１８ｍｍ、１８ｍｍに設定されている。また、上記３本のロール１１、１２、１３は、例えば、ステンレス等によって円筒状又は円柱状に形成されるが、ロール１３の回転軸を傾斜させることにより、加圧ベルト１０の片寄りを防止する所謂ステアリングロールとしてロール１３を使用する場合には、当該ロール１３は、ステンレス等の金属からなる円筒状又は円柱状部材の表面に弾性体層を被覆して形成しても良い。さらに、上記ロール１１とロール１２との間には、エンドレスベルト１０を加熱定着ロール１の表面に所定の圧力で押圧するための圧接部材１４が配置されている。また、ベルトニップの出口は、圧力ロール１１がベルト１０を介して約２０ｋｇｆの荷重で加熱定着ロール１に圧接されている。このため、加熱定着ロール１の弾性体層３は変形し、その表面には歪みεが発生し、転写用紙１６がそれ自身の剛性により剥離可能となっている。なお、図中、１５はステンレス製ロール１１の内部に配設される加圧ベルト１０を加熱するためのハロゲンランプを示すものである。また、１７は転写用紙１６上に転写された未定着トナー像を示すものである。
【００２８】
上記圧接部材１４は、図１に示すように、ベースプレート１４ａの表面に弾性層１４ｂを積層するとともに、この弾性体層１４ｂの表面を低摩擦層１４ｃによって被覆して構成されており、図２に示すように、ベースプレート１４ａ側に配置された圧縮コイルスプリング１８によって加熱定着ロール１に向けて押圧されている。上記ベースプレート１４ａとしては、例えば、幅（ベルトの走行方向）２０ｍｍ、長さ（紙面の垂直方向）３２０ｍｍ、厚さ５ｍｍのステンレス鋼製のものが用いられる。また、弾性層１４ｂとしては、ゴム硬度２３°のシリコーンスポンジ（シリコーンゴムの発泡体）からなる厚さ５ｍｍのものが用いられる。なお、ここでゴム硬度は、高分子科学社製のアスカーＣタイプのスポンジ用ゴム硬度計により、荷重３００ｇｆを付加して計測した結果である。さらに、低摩擦層１４ｃとしては、ポリテトラフルオロエチレンを含浸させたガラス繊維シートである中興化成製の「ＦＧＦ−４００−４」（商品名）などが用いられる。
【００２９】
ここで、上記圧接部材１４に弾性層１４ｂを設けることにより、低摩擦層１４ｃの加圧ベルト１０と接触する接触面は、加熱定着ロール１の外周面と整合可能になっている。すなわち、一定以上の荷重によって圧接部材１４を加熱定着ロール１に向けて押圧すれば、弾性体層１４ｂが変形し、低摩擦層１４ｃの接触面が加熱定着ロール１の外周面に沿って圧接されるように変形するようになっている。したがって、圧接部材１４が圧縮コイルスプリング１８によって加熱定着ロール１に押圧されると、加圧べルト１０は加熱定着ロール１に隙間なく圧接される。
【００３０】
また、上記加圧べルト１０の表面には、粘度１０００ｃｓのジメチルシリコンオイル（商品名「ＫＦ−９６」：信越化学株式会社製）が、図１に示すような加熱定着ロール１の表面に離型剤を塗布する離型剤供給装置８と同様に構成される図示しない離型剤供給装置によって、塗布されるようになっており、これによって加圧べルト１０の表面へのトナーオフセットをも防止するようになっている。
【００３１】
さらに、上記加熱定着ロール１の表面には、図１に示すように、当該加熱定着ロール１の表面を清掃するためのクリーニング装置２０が配置されている。このクリーニング装置２０は、供給ロール２０ａより清掃用のウエブ２０ｂを供給するとともに、当該清掃用ウエブ２０ｂを図示しないモータによって回転駆動される巻取ロール２０ｃにより巻き取る間に、清掃用ウエブ２０ｂを圧接ロール２０ｄによって加熱定着ロール１の表面に圧接することにより、加熱定着ロール１の表面に付着したオフセットトナー等を除去するように構成されている。
【００３２】
ところで、この実施の形態では、定着部材の設定温度と無端ベルト状の定着部材の設定温度を異なる値に設定し、前記定着部材と無端ベルト状の定着部材とを接触及び離間させる接離手段を設けるとともに、前記無端ベルト状の定着部材を独自に回転駆動させる駆動手段を設けるように構成されている。
【００３３】
すなわち、この実施の形態では、図２に示すように、加圧ベルト１０を加熱定着ロール１の表面から離間させる接離手段２１が設けられている。この接離手段２１は、加圧ベルト１０を張架する３本のロール１１、１２、１３が取り付けられたフレーム２２を、回動軸２３を中心にして揺動自在に支持するとともに、このフレーム２２の下端部に偏心カム２４を当接させ、当該偏心カム２４を駆動モータ２５によって所定のタイミングで、所定量だけ回転駆動することにより、フレーム２２を加熱定着ロール１と接離する方向に揺動させるように構成されている。
【００３４】
また、この実施の形態に係る定着装置では、加圧ベルト１０を張架するロールのうち、加熱源１５を有する張架ロール１１の設定温度が、加熱定着ロール１の設定温度より所定の温度だけ、例えば２５℃だけ低く設定されており、転写用紙１６の裏面への加圧ベルト１０からの熱量を抑えるように構成されている。
【００３５】
さらに、この実施の形態に係る定着装置では、加圧ベルト１０を加熱定着ロール１とは別個に独立して、所定のタイミングで回転駆動することができるように構成されている。そのため、上記加圧ベルト１０の表面には、図１に示すように、加熱源１５を有する張架ロール１１を介して、当該加圧ベルト１０を挟持するように、ベルト駆動用のロール２６が圧接されており、このベルト駆動用ロール２６を駆動ギア２７を介して駆動モータ２８によって、モータ制御回路２９からの駆動信号に基づいて、所定のタイミングで回転駆動することによって、加圧ベルト１０を加熱定着ロール１とは別個に独立して、所定のタイミングで所定の回転速度で回転駆動することができるようになっている。なお、この加圧ベルト１０を単独で回転駆動する機構は、別に設ける必要は必ずしもなく、当該加圧ベルト１０の表面に、図１に示す離型剤塗布装置８と同様に構成される離型剤塗布装置を用いて離型剤を塗布する場合、この離型剤塗布装置の離型塗布ロールを用いて、加圧ベルト１０を単独で回転駆動するように構成しても勿論よい。
また、図１中、３０は加熱源１５を有する張架ロール１１の下流側に設けられ、加圧ベルト１０の温度を検知する温度検知センサーを示している。
【００３６】
以上の構成において、この実施の形態に係る定着装置では、次のようにして、高速定着を可能とするため、加圧部材や加熱部材として無端ベルト状部材を使用した場合でも、コート紙に”ブリスタ”や”トナーブリスタ”が発生するのを確実に防止することができ、しかも、ファーストコピー性能が劣るのを防止可能となっている。
【００３７】
すなわち、この実施の形態に係る定着装置では、図１及び図３に示すように、スタンバイ時、加熱定着ロール１は停止している一方、加圧ベルト１０は、加熱定着ロール１から離間された状態にある。こうすることで、加圧ベルト１０の表面温度を加熱定着ロール１の温度に影響されない状態とすることができる。ただし、このままでは、図５に破線で示すように、加熱定着ロール１に近い面と遠い面、更には加熱源１５を有する張架ロール１１で張架された部分と他の部分とで、加圧ベルト１０の温度が異なってしまう。そのため、上記加圧ベルト１０は、ベルト駆動用のモータ２８でベルト駆動用ロール２６を回転駆動することにより、単独で回転駆動されることにより、加圧ベルト１０の表面温度を、図５に実線で示すように、回転方向に沿って均一にすることができるようになっているのである。
【００３８】
次に、定着開始信号が入力すると、図３に示すように、加圧ベルト１０の接離手段２１が動作し、加圧ベルト１０は、図４に示すように、加熱定着ロール１に圧接を開始すると同時に、加熱定着ロール１も回転を開始する。そして、加圧ベルト１０の接触が完了した後、例えば１ｓｅｃ程度のごく短い時間をおいて、直ちに転写用紙１６がニップ部の入口に到着し、各々所定の温度に加熱され、且つ互いに所定の圧力で圧接する加熱定着ロール１と加圧ベルト１０によって、定着が開始される。加圧ベルト１０と加熱定着ロール１の接触動作の開始から完了までの時間は、ごく短時間であり、かつ接触完了後の用紙到着も短時間であることが理想となる。これは、スタンバイ中に発生した加熱定着ロール１と加圧ベルト１０の温度差を変化させずに、定着動作させることが最大の目的であるためで、これらの時間が長いと、加熱定着ロール１と加圧ベルト１０の温度差は減少することになる。また、加圧ベルト１０を単独で回転駆動させるための駆動用のモータ２８は、両者の接触完了時まで動作し、加圧ベルト１０の接触動作中に加圧ベルト１０が停止することがないようになっている。
【００３９】
また、定着動作中は、加圧ベルト１０と加熱定着ロール１が圧接しているので、両者の温度差が減少するように思われるが、転写用紙１６の熱吸収と断熱材効果により、両者の温度差は維持される。そして、定着動作が完了した後、つまり、最後の転写用紙１６がニップ部の出口を通過したことをトリガとして、加圧ベルト１０の回転モータ２８を動作開始させるとともに、接離手段２１によって加圧ベルト１０の離間動作を開始する。このとき、加圧ベルト１０の離間動作に要する時間は、接触動作に要する時間と同様であることが理想となるが、離間動作完了後におけるスタンバイ状態で、加圧ベルト１０の温度補正が可能であるため、この加圧ベルト１０の離間動作に要する時間は、それ程問題とはなることはない。
【００４０】
このように、上記実施の形態に係る定着装置では、図１に示すように、加圧部材として、無端ベルト状の加圧ベルト１０を使用しているため、例えば、未定着トナー像１７のトナー量が多いフルカラーのトナー像を定着する場合などでも、未定着トナー像１７を担持したコート紙等からなる転写用紙１６に、圧力及び熱を比較的長い時間にわたって作用させることができ、高速の定着が可能であることは勿論のこと、スタンバイ中においては、加圧ベルト１０を接離手段２１によって加熱定着ロール１から離間させた状態で、単独で回転駆動するとともに、加熱源１５を有する張架ロール１１によって、当該加圧ベルト１０を加熱定着ロール１の表面温度よりも所定の温度だけ低い設定温度に加熱維持することができ、裏面から転写用紙１６に加える熱量を少なくすることにより、コート紙に”ブリスタ”や”トナーブリスタ”が発生するのを確実に防止することができる。しかも、加圧ベルト１０は、スタンバイ中に、回転駆動された状態で、所定の温度に一様に加熱されているので、定着動作開始の信号に基づいて、短時間で当該加圧ベルト１０を加熱定着ロール１に圧接させて、定着動作を開始することができ、ファーストコピー性能が劣ることをも防止可能となっている。
【００４１】
【実験例】
実験例１
図１はこの発明に係る定着装置の実験例１をも示す構成図である。
【００４２】
図１において、１は加熱定着ロールを示すものであり、この加熱定着ロール１は、図示しない駆動源によって矢印方向に沿って所定の回転速度、例えば７７．６ｒｐｍで回転駆動される。上記加熱定着ロール１は、例えば、外径６１ｍｍで肉厚１．５ｍｍのアルミ製コア２の外周に、弾性体層３としてＨＴＶシリコンゴム（ゴム硬度４５度）を２ｍｍの厚さに被覆し、更にこの弾性体層３の表面に、バイトンゴム（デュポン社登録商標）を３０μｍの厚さに塗布して、外径６５ｍｍに形成した。この加熱定着ロール１は、内部に配設された１０００Ｗのハロゲンランプ５によって、表面設定温度が１５０℃となるように加熱した。一方、加圧ベルト１０は、厚さ７５μのポリイミド製のベルトに、厚さ１００μｍのシリコンゴムと厚さ３０μｍのバイトンゴムを塗布して形成した。また、この加圧ベルト１０は、ステンレス製のコア厚２ｍｍのロールからなる張架ロール１１の内部に、加熱源として２５０Ｗのハロゲンランプ１５を設け、表面設定温度が１２０℃となるように加熱した。そして、この張架ロール１１をニップ部の入口より上流側に配置し、温度検知センサー３０を張架ロール１１より下流側に配置することで、ニップ部入口の加圧ベルト１０の温度を設定温度に制御しやすくしている。さらに、上記加圧ベルト１０は、スタンバイ中は、接離手段２１によって、加熱定着ロール１と接触しないように離間させた状態としたが、離間量は限定されない。
【００４３】
上記の如く構成される定着装置において、加圧ベルト１０を回転駆動させる駆動モータ２８を動作させ、加圧ベルト１０を６０ｒｐｍの回転速度で回転駆動し、３本の張架ロール１１、１２、１３（ステンレス製コア厚２ｍｍ）と定着パッド１４が、加圧ベルト１０の設定温度に等しくなるまで空回転した。
【００４４】
定着実験は、王子製紙製ＯＫコート紙Ａ３サイズ（坪量１２７．９ｇｓｍ）に、１．５ｍｇ／ｃｍ２  のトナーパッチ３０（２ｃｍ平方）を、図６に示すように、転写用紙１６の先端、中央、後端の３か所に形成して行なった。
【００４５】
そして、最初に、加熱定着ロール１を７７．６ｒｐｍの回転速度で回転させ、加圧ベルト１０と加熱定着ロール１を圧接させた（接触動作は約１ｓｅｃ）。接触完了後約１ｓｅｃで転写用紙１６のニップ部への挿入を開始した。このときの加圧ベルト１０のニップ部入口での温度変化を示したものが、図７である。定着後のサンプルを観察してみると、”ブリスタ”はもちろんのこと、”トナーブリスタ”の発生もみられなかった。
【００４６】
次に、上記の実験を加圧側の張架ロールの設定温度を、１０℃づつ高くしていき、”ブリスタ”及び”トナーブリスタ”の発生度合いを調査した。その結果を示したものが図８である。
【００４７】
この図８からわかるように、”ブリスタ”及び”トナーブリスタ”の発生防止に効果がある設定温度は、加熱定着ロール１と加圧ベルト１０の温度差が２０℃以上であることが望ましい。
【００４８】
実験例２
次に、本発明者は、上述した実験例１で使用した実験装置を使い、接触タイミングと加圧ベルト１０の温度上昇との関係について確認する実験を行なった。
【００４９】
実験方法は、接触動作中に加圧ベルト１０が加熱定着ロール１と接触する時点を０ｓｅｃとし、接触完了後も通紙せずに空回転させた。なお、加熱定着ロール１の回転は７７．６ｒｐｍとしたので、接触点から加圧ベルト１０の温度変化まで約０．８ｓｅｃの遅延が発生する。
【００５０】
図９は上記実験例２の結果を示すものである。この図９に示すグラフからわかるように、加圧ベルト１０と加熱定着ロール１とが接触するまでの時間、及び接触が完了した後の通紙開始までの時間が長いと、スタンバイ時に調整した加熱定着ロール１と加圧ベルト１０の温度差が減少してしまい、加圧ベルト１０の温度が加熱定着ロール１に近くなり、”ブリスタ”の発生を引き起こしてしまうことになる。図８と図９に示すグラフの結果より、加熱定着ロール１の接触開始から通紙開始までの時間は、加圧ベルト１０と加熱定着ロール１の温度差が１０℃以上までの間とする必要がある。
【００５１】
実験例３
上述した実験例１では、スタンバイ中における加圧ベルトの回転速度を６０ｒｐｍに設定したが、スタンバイ中、加圧ベルトを常に６０ｒｐｍの回転速度で回転させる必要はない。
【００５２】
そこで、この実験例３では、加圧ベルトの回転速度と温度安定性との関係を調べた。
【００５３】
実験方法は、図１０に示すように、加熱源１５を有する張架ロール１１の上流側と下流側に、加圧ベルト１０の表面温度を測定する赤外反射方式の温度センサー４０、４１を設け、加圧ベルト１０の回転速度をモータ制御回路２９で、順次段階的に減速させた。
【００５４】
図１１は上記実験例３の結果を示すものである。
【００５５】
この図１１からわかるように、３本の張架ロール１１〜１３がある程度加熱されていれば、加圧ベルト１０の回転を１５ｒｐｍまで下げても、加熱源１５を有する張架ロール１１の上流側と下流側の温度差を２℃以内にすることができる。
【００５６】
また、実験の結果、３本の張架ロール１１〜１３の温度が異なる場合（張架ロール１１のハロゲンランプ１５の点灯時間が長い場合）は、加圧ベルト１０の回転速度を６０ｒｐｍとすることにより、各張架ロール１１〜１３の温度をより早く設定温度にまで上昇させることができることがわかった。
【００５７】
【発明の効果】
以上のとおり、この発明によれば、高速定着を可能とするため、加圧部材や加熱部材として無端ベルト状部材を使用した場合でも、コート紙に”ブリスタ”や”トナーブリスタ”が発生するのを確実に防止することができ、しかも、ファーストコピー性能が劣るのを防止可能な定着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明に係る定着装置の一実施の形態を示す構成図である。
【図２】図２は接離手段を示す構成図である。
【図３】図３は定着装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】図４は定着装置の定着動作を示す構成図である。
【図５】図５はスタンバイ中の加圧ベルトの温度を示すグラフである。
【図６】図６はテストチャートを示す説明図である。
【図７】図７は加圧ベルトの温度を示すグラフである。
【図８】図８は実験例１の実験結果を示す図表である。
【図９】図９は実験例２の実験結果を示すグラフである。
【図１０】図１０は実験例３の実験装置を示す構成図である。
【図１１】図１１は実験例３の実験結果を示す図表である。
【図１２】図１２は従来のコート紙における”ブリスタ”を示す説明図である。
【図１３】図１３は従来のコート紙における”トナーブリスタ”を示す説明図である。
【図１４】図１４は従来の定着装置を示す構成図である。
【図１５】図１５は従来の定着装置におけるベルト状加圧部材の温度を示すグラフである。
【符号の説明】
１：加熱定着ロール、５：ハロゲンランプ、９：ベルトモジュール、１０：加圧ベルト、１１〜１３：張架ロール、１５：ハロゲンランプ、２１：接離手段、２６：ベルト駆動用ロール。
【図１】
0003612976.tif 000002
【図２】
0003612976.tif 000003
【図３】
0003612976.tif 000004
【図４】
0003612976.tif 000005
【図５】
0003612976.tif 000006
【図６】
0003612976.tif 000007
【図７】
0003612976.tif 000008
【図８】
0003612976.tif 000009
【図９】
0003612976.tif 000010
【図１０】
0003612976.tif 000011
【図１１】
0003612976.tif 000012
【図１２】
0003612976.tif 000013
【図１３】
0003612976.tif 000014
【図１４】
0003612976.tif 000015
【図１５】
0003612976.tif 000016