(57)【要約】【課題】ベルト定着方式の定着装置において、製造コストの増大を伴うことなく、ウォームアップ時間の短縮、定着ローラの耐久性、および定着性能の向上を図る。【解決手段】ベルト定着方式の定着ユニット２に備えられる定着ローラ３として、円筒状または円柱状の芯金３ａと、芯金３ａの外周面に形成されたスポンジ層３ｂと、スポンジ層３ｂを被覆する樹脂チューブ１０とを備えたローラ部材を用いる。【選択図】図１
2011002590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に支持された定着ローラと、ベルト懸架部材と、上記定着ローラと上記ベルト懸架部材とに回転可能に懸架された無端状の定着ベルトと、上記定着ベルトを加熱する加熱手段と、上記定着ベルトを介して上記定着ローラに圧接するように回転可能に支持された加圧部材とを備え、未定着トナー像が形成された記録材を上記定着ベルトと上記加圧部材とが挟持しながら搬送することで上記未定着トナー像を上記記録材上に定着させる定着装置であって、
上記定着ローラは、円筒状または円柱状の基材と、上記基材の外周面に形成されたスポンジ層と、上記スポンジ層を被覆する樹脂チューブとを備えていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
上記樹脂チューブは、熱を加えることによって径が小さくなるように収縮する熱収縮チューブであ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】
上記樹脂チューブは、ＰＦＡチューブまたはＰＴＦＥチューブであることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
上記樹脂チューブの膜厚は４０μｍ以上７０μｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
上記定着ローラの硬度は、アスカーＣ硬度で４５度以上７０度以下であ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】
上記定着ローラが他の部材に接触していない場合の上記スポンジ層の厚さをｔ１、上記定着ローラと上記加圧部材とを上記定着ベルトを介して圧接させたときの圧接部における上記スポンジ層の厚さをｔ２とすると、
０．２≦ｔ２／ｔ１≦０．３５
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】
上記樹脂チューブは導電性材料を含有して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】
上記加圧部材は、回転可能に支持された加圧ローラと、第２ベルト懸架部材と、上記加圧ローラおよび上記第２ベルト懸架部材に回転可能に懸架された加圧ベルトとを有しており、
未定着トナー像が形成された記録材が上記定着ベルトと上記加圧ベルトとの圧接部を通過することによって上記未定着トナー像が上記記録材上に定着され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】
請求項１から８のいずれか１項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、トナーを記録材に定着させる定着装置およびそ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装置は、一般に、良好な画質品位を有する画像を容易に形成することができるという利点を有しており、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置および複合機などに広く利用されている。この種の画像形成装置では、感光体の表面を帯電させる帯電工程、帯電させた感光体の表面を画像データに応じて露光することで静電潜像を形成する露光工程、静電潜像をトナーによって現像する現像工程、現像されたトナー像を記録材に転写する転写工程、および記録材に転写されたトナー像をこの記録材に定着させる定着工程を行うことによって記録材に画像を形成する。
【０００３】
定着工程を行う定着装置としては、熱ローラ定着方式の定着装置が多用されている。熱ローラ定着方式の定着装置は、互いに圧接する定着ローラと加圧ローラとからなるローラ対を備え、定着ローラおよび加圧ローラの少なくとも一方の内部にハロゲンランプなどの熱源を備えている。
【０００４】
熱ローラ定着方式の定着装置では、定着工程において、ローラ対を熱源によって定着に必要な所定の温度である定着温度まで加熱した後に、未定着トナー像が形成された紙などの記録材を、定着ローラと加圧ローラとの圧接部である定着ニップ部に供給する。これにより、定着ニップ部を通過する未定着トナー像は、ローラ対からの熱と圧力とによって記録材に定着される。定着ニップ部のうち記録材が通過した部分である通紙部では温度が一時的に低下するが、その後、熱源によって再び定着温度まで加熱される。
【０００５】
このような熱ローラ定着方式の定着装置において、定着ローラとして表面に弾性層を有する弾性ローラが定着ローラとして用いられる場合がある。弾性ローラを用いる場合、定着ニップ部において弾性ローラ表面の弾性層が未定着トナー像の凹凸に対応して弾性変形する。これにより、弾性ローラは、未定着トナー像を覆い包むようにして未定着トナー像に接触するので、単色画像に比べてトナー量の多いカラーの未定着トナー像に対しても定着性を向上させることができる。
【０００６】
また、弾性ローラを用いることにより、弾性ローラ表面の弾性層の歪み解放効果によって、単色画像に比べてオフセットしやすいカラートナーの離型性を向上させることができる。具体的には、定着ニップ部で圧縮されて歪みの生じた弾性層は、定着ニップ部の出口でその歪みが解放されるので、定着ニップ部の出口では弾性層とトナー像との間にずれが生じる。その結果、弾性層のトナー像に対する付着力が低減され、離型性が向上する。
【０００７】
さらに、定着ニップ部における弾性ローラと加圧ローラとが圧接した形状であるニップ形状は、弾性ローラ側に凸（逆ニップ形状）となるので、弾性ローラと記録材との剥離性能が向上する。このため、弾性ローラと記録材とを剥離する剥離手段として、剥離爪などを用いることなく記録材と弾性ローラとの剥離が可能なセルフストリッピングを実現できるので、剥離爪に起因する画像欠陥が解消される。フルカラー印刷が可能な画像形成装置に備えられる定着装置では、弾性ローラの弾性層として、例えば、シリコンゴムなどが用いられる。
【０００８】
ところで、フルカラー印刷を行う画像形成装置に備えられる定着装置において、プロセス速度（記録材の搬送速度）の高速化を図る場合、記録材上のトナーに適切な熱量を付与するために、定着ニップ部の記録材搬送方向の幅であるニップ幅を広くする必要がある。
【０００９】
ニップ幅を広くする方法としては、弾性ローラの弾性層を厚くする方法、および弾性ローラ径を大きくする方法の２つの方法が挙げられる。しかし、内部に加熱手段を有する弾性ローラの弾性層を厚くすると、弾性層の熱伝導性は非常に低いため、ウォームアップ時間が長くなる。また、プロセス速度を高速化して所定時間当たりの記録材の印字枚数を多くすると、弾性ローラの温度を定着温度に維持することが困難になる。一方、弾性ローラ径を大きくする方法では、弾性ローラの熱容量が大きくなるため加熱手段の消費電力が増大する。
【００１０】
これらの問題を解決するために、特許文献１では、定着ローラを含む複数のローラに定着ベルトを懸架し、この定着ベルトを介して定着ローラに圧接する加圧ローラを設け、定着ベルトを定着温度に加熱し、記録材を定着ベルトと加圧ローラとの間に供給するようにしたベルト定着方式の定着装置が提案されている。また、特許文献１には、定着ローラとしてスポンジ層とソリッドゴム層とを積層した弾性ローラを用いることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−８６１３４号公報（２００７年４月５日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記特許文献１の技術では、定着ローラとしてスポンジ層の表面に熱容量が大きいソリッドゴム層を積層した弾性ローラを用いているので、定着ベルトの熱が定着ローラに奪われるため、ウォームアップ時間が長くなるという問題がある。
【００１３】
また、特許文献１には、ソリッドゴム層とスポンジ層とを備えた弾性ローラが開示されているものの、ソリッドゴム層を設けることによってスポンジ層が薄くなるため、スポンジ層の強度が低下してスポンジ層の劣化が早くなるという問題がある。
【００１４】
また、スポンジ層の上にソリッドゴム層を設けるためには、ゴム成型を複数回行わなくてはならないので、定着ローラの製造コストが増大するという問題もある。
【００１５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ベルト定着方式の定着装置において、製造コストの増大を伴うことなく、ウォームアップ時間の短縮、定着ローラの耐久性、および定着性能の向上を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の定着装置は、上記の課題を解決するために、回転可能に支持された定着ローラと、ベルト懸架部材と、上記定着ローラと上記ベルト懸架部材とに回転可能に懸架された無端状の定着ベルトと、上記定着ベルトを加熱する加熱手段と、上記定着ベルトを介して上記定着ローラに圧接するように回転可能に支持された加圧部材とを備え、未定着トナー像が形成された記録材を上記定着ベルトと上記加圧部材とが挟持しながら搬送することで上記未定着トナー像を上記記録材上に定着させる定着装置であって、上記定着ローラは、円筒状または円柱状の基材と、上記基材の外周面に形成されたスポンジ層と、上記スポンジ層を被覆する樹脂チューブとを備えていることを特徴としている。
【００１７】
上記の構成によれば、スポンジ層を備えているので、ソリッドゴム層からなる定着ローラを用いる構成に比べて、定着ローラの熱容量を低減することができるため、ウォームアップ時間の短縮および消費電力の低減を図ることができる。また、定着ローラと加圧部材とが定着ベルトを介して圧接する定着ニップ部において定着ローラが加圧部材の形状に応じて変形するので、定着ニップ幅を広くして定着性能を向上させることができる。さらに、スポンジ層が樹脂チューブに被覆されているので、定着ニップ部の出口における定着ローラの膨らみを樹脂チューブの収縮力によって抑制するとともに、定着ローラの形状を非圧接時の状態に素早く復元させることができるため、用紙剥離性を向上させることができる。また、特許文献１のようにスポンジ層をソリッドゴム層で被覆する構成に比べて樹脂チューブは薄く形成できるため、スポンジ層を特許文献１の場合よりも厚く形成できる。このため、スポンジ層の耐久性を向上させることができる。さらに、スポンジ層の表面にソリッドゴム層を形成する場合にはゴム成型を複数回行う必要があるのに対して、上記の構成によれば樹脂チューブを被せるだけでよいので、ゴム成型の回数を低減して製造コストを低減することができる。
【００１８】
また、上記樹脂チューブは、熱を加えることによって径が小さくなるように収縮する熱収縮チューブであってもよい。例えば、上記樹脂チューブは、ＰＦＡチューブまたはＰＴＦＥチューブであってもよい。
【００１９】
上記の構成によれば、定着ニップ部の出口における定着ローラの膨らみを樹脂チューブの収縮力によって抑制するとともに、定着ローラの形状を非圧接時の状態に素早く復元させることができるので、用紙剥離性を向上させることができる。
【００２０】
また、上記樹脂チューブの膜厚は４０μｍ以上７０μｍ以下であってもよい。
【００２１】
チューブ膜厚が薄すぎる場合には、定着ニップ部の出口における定着ローラの膨らみを適切に抑制できずに記録材の剥離性が低下してしまう。一方、チューブ膜厚が厚すぎる場合には定着ニップ部の幅が狭くなるなどしてトナーに付与される熱量が不足し、記録材が定着ローラに付着しやすくなって記録材の剥離性が低下する。これに対して、上記の構成によれば、定着ニップ部の出口において記録材を定着ローラから適切に剥離させることができる。
【００２２】
また、上記定着ローラの硬度は、アスカーＣ硬度で４５度以上７０度以下であってもよい。
【００２３】
定着ローラの硬度が低すぎる場合にはトナーと記録材とに作用する圧力が不足し、記録材９の表面の凹凸に定着ベルト５の表層の形状が追従できなくなって記録材上のトナーに温度差が生じるため定着処理後の画像に光沢ムラが生じたり、定着強度が低下したりする。一方、定着ローラの硬度が高すぎる場合には定着ローラと加圧部材との圧接力が大きくなりすぎて定着ローラの軸方向に沿って撓みが生じ、記録材の中央部における定着ニップ幅が狭くなってしまうために定着強度が低下してしまう。これに対して、上記の構成によれば、定着強度の低下や光沢ムラを生じることなく定着処理を適切に行うことができる。
【００２４】
また、上記定着ローラが他の部材に接触していない場合の上記スポンジ層の厚さをｔ１、上記定着ローラと上記加圧部材とを上記定着ベルトを介して圧接させたときの圧接部における上記スポンジ層の厚さをｔ２とすると、０．２≦ｔ２／ｔ１≦０．３５である構成としてもよい。
【００２５】
上記ｔ２／ｔ１の値が小さすぎると、定着ニップ部において記録材とトナーとに作用する圧力が不足して定着不良が生じる。一方、上記ｔ２／ｔ１の値が大きすぎると、スポンジ層にかかる負荷が大きくなって定着ローラの耐久性が低下する。これに対して、上記の構成によれば、定着ローラの耐久性の低下を防止し、長期間にわたって安定した定着処理を行うことができる。
【００２６】
また、上記樹脂チューブは導電性材料を含有していてもよい。
【００２７】
上記の構成によれば、定着ベルトの帯電を抑制し、静電オフセット等の不具合を抑制することができる。
【００２８】
また、上記加圧部材は、回転可能に支持された加圧ローラと、第２ベルト懸架部材と、上記加圧ローラおよび上記第２ベルト懸架部材に回転可能に懸架された加圧ベルトとを有しており、未定着トナー像が形成された記録材が上記定着ベルトと上記加圧ベルトとの圧接部を通過することによって上記未定着トナー像が上記記録材上に定着される構成であってもよい。
【００２９】
上記の構成によれば、製造コストの増大を伴うことなく、ウォームアップ時間の短縮、定着ローラの耐久性、および定着性能の向上を図ることができる。
【００３０】
また、本発明の画像形成装置は、上記したいずれかの定着装置を備えている。したがって、製造コストの増大を伴うことなく、ウォームアップ時間の短縮、定着ローラの耐久性、および定着性能の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００３１】
以上のように、本発明の定着装置は、ベルト定着方式の定着装置であって、定着ローラが、円筒状または円柱状の基材と、上記基材の外周面に形成されたスポンジ層と、上記スポンジ層を被覆する樹脂チューブとを備えている。
【００３２】
それゆえ、製造コストの増大を伴うことなく、ウォームアップ時間の短縮、定着ローラの耐久性、および定着性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係る定着装置の断面図である。
【図２】図１に示した定着装置を備えた画像形成装置の断面図である。
【図３】図１に示した定着装置における制御部の構成を示すブロック図である。
【図４】図１に示した定着装置における定着処理時の様子を示す説明図である。
【図５】図１に示した定着装置における各部材の支持機構の構成を示す断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る定着装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
〔実施形態１〕
本発明の一実施形態について説明する。なお、本実施形態では、本発明をカラー複合機に適用する場合について説明するが、本発明の適用対象はこれに限るものではなく、電子写真方式の画像形成装置であれば適用できる。
【００３５】
（１−１．カラー複合機の構成）
図２は、本実施形態に係るカラー複合機（画像形成装置）１の断面図である。この図に示すように、カラー複合機１は、光学系（露光）ユニット４０と、４組の可視画像形成ユニット５０ａ〜５０ｄと、中間転写ベルト６０を有する中間転写ユニット６４と、二次転写ユニット７０と、定着ユニット（定着装置）２と、内部給紙ユニット８０と、手差し給紙ユニット９０とを備えている。なお、カラー複合機１に備えられる各部材の動作は、ＣＰＵ等からなる主制御部（図示せず）によって制御される。
【００３６】
可視画像形成ユニット５０ａ〜５０ｄは、それぞれブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色のトナー像を形成し、これら各トナー像が重なり合うように中間転写ベルト６０上に転写するものである。
【００３７】
可視画像形成ユニット５０ａは、回転可能に備えられた感光体ドラム（トナー像担持体）５１ａの周囲に、帯電ユニット５２ａと、現像ユニット５３ａと、一次転写ユニット５４ａと、クリーニングユニット５５ａとが、感光体ドラム５１ａの回転方向に沿ってこの順で配置された構成である。
【００３８】
帯電ユニット５２ａは、感光体ドラム５１ａの表面を所定の電位に均一に帯電させるためのものである。本実施形態では、帯電ユニット５２ａとして、帯電ローラ方式（接触帯電方式）のものを用いている。ただし、帯電ユニット５２ａの構成はこれに限るものではなく、例えば、コロナ放電方式等の非接触型の帯電器を用いてもよく、ブラシ帯電等の接触型の帯電器を用いてもよい。
【００３９】
光学系（露光）ユニット４０は、帯電ユニット５２ａ〜５２ｄによって帯電された感光体ドラム５１ａ〜５１ｄの表面を画像データに応じて露光することにより、各感光体ドラム５１ａ〜５１ｄの表面に画像データに応じた静電潜像を形成するためのものである。光学系（露光）ユニット４０には、光源４１および反射ミラー４２等を備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）が用いられている。なお、光学系（露光）ユニット４０として、発光素子をアレイ状に並べた、例えば、ＥＬやＬＥＤ書込みヘッド等を用いてもよい。
【００４０】
現像ユニット５３ａは、感光体ドラム５１ａ上に形成された静電潜像をトナーによって顕像化する現像処理を行う。上記トナーとしては、例えば、非磁性一成分現像剤（非磁性トナー）、非磁性二成分現像剤（非磁性トナーおよびキャリア）、磁性現像剤（磁性トナー）等を用いることができる。なお、本実施形態では、図２に示したように、ブラックのトナー像を形成する可視画像形成ユニット５０ａに備えられる現像ユニット５３ａを他の色のトナー像を形成する可視画像形成ユニット５０ｂ〜５０ｄに備えられる現像ユニット５３ｂ〜５３ｄよりもトナー容量が多いものを用いている。ただし、これに限らず、各現像ユニットの容量が同じであってもよい。
【００４１】
なお、一次転写ユニット５４ａ〜５４ｄは、感光体ドラム５１ａ〜５１ｄにおける現像ユニット５３ａ〜５３ｄとの対向部とクリーニングユニット５５ａ〜５５ｄとの対向部との間の位置において中間転写ベルト６０を介してそれぞれ感光体ドラム５１ａ〜５１ｄに対向するように配置されている。これら一次転写ユニット５４ａ〜５４ｄにトナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧を印加することによって感光体ドラム５１ａ〜５１ｄ上のトナー画像が中間転写ベルト６０上に重ね合わせて転写されるようになっている。
【００４２】
クリーニングユニット５５ａは、トナー像を中間転写ベルト６０に転写した後に感光体ドラム５１ａの表面に残留したトナーを除去、回収するためのものである。
【００４３】
なお、可視画像形成ユニット５０ｂ〜５０ｄは、現像処理に用いるトナーの色が異なる以外は可視画像形成ユニット５０ａと実質的に同様の構成である。すなわち、各可視画像形成ユニット５０ａ〜５０ｄの現像ユニットには、それぞれブラック（Ｂ），イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）のトナーが収容されている。
【００４４】
中間転写ユニット６４は、中間転写ベルト６０と、中間転写ベルト駆動ローラ（テンションローラ）６１と、中間転写ベルト従動ローラ（テンションローラ）６２と、中間転写ベルトクリーニングユニット６３とを備えている。
【００４５】
中間転写ベルト６０は、無端状のベルトであり、中間転写ベルト駆動ローラ６１と中間転写ベルト従動ローラ６２とに懸架され、回転駆動される。感光体ドラム５１ａ〜５１ｄ上に形成された各色のトナー画像は、中間転写ベルト６０に順次重ね合うように転写され、この中間転写ベルト６０上にカラーのトナー画像（多色トナー画像）が形成されるようになっている。
【００４６】
また、中間転写ベルト６０上に形成されたトナー画像は、中間転写ベルト駆動ローラ６１と二次転写ユニット７０との対向部に搬送され、この対向部に搬送される記録用紙等の記録材上に転写されるようになっている。中間転写ベルトクリーニングユニット６３は、中間転写ベルト６０に当接し、記録材上へのトナー画像の転写後に中間転写ベルト６０上に残留したトナーを除去、回収する。
【００４７】
定着ユニット２は、定着ローラ３と、加熱ローラ６と、定着ローラ３と加熱ローラ６とに懸架された定着ベルト５と、定着ベルト５を介して定着ローラ３に対して所定の荷重で圧接される加圧ローラ（加圧部材）４とを備えており、二次転写ユニット７０よりも記録材の搬送方向下流側に配置されている。そして、定着ユニット２は、二次転写ユニット７０によってトナー画像が転写された記録材を定着ベルト５と加圧ローラ４の圧接部（定着ニップ部）に給紙し、この圧接部を通過させることによって熱と圧力とによりトナー画像を記録材に定着させる。なお、記録材における未定着トナー画像が形成された面は定着ベルト５に当接し、記録材における未定着トナー画像が形成された面とは反対側の面が加圧ローラ４に当接する。定着ユニット２の詳細については後述する。
【００４８】
内部給紙ユニット８０は、画像形成に使用する記録材を蓄積しておくためのものである。また、手差し給紙ユニット９０は、カラー複合機１の側壁に折り畳み自在に設けられ、手差しによる記録材の給紙を行うためのものである。また、排紙トレイ９２は、画像形成済みの記録材を載置するためのトレイである。
【００４９】
また、カラー複合機１には、内部給紙ユニット８０から給紙ローラ８１によって給紙される記録材、および手差し給紙ユニット９０から給紙ローラ９１によって給紙される記録材を、二次転写ユニット７０や定着ユニット２を経由させて排紙トレイ９２に送るための用紙搬送路が設けられている。用紙搬送路には、記録材を搬送するためのローラ部材が多数配置されている。なお、カラー複合機１における用紙搬送速度（プロセス速度）は２２０ｍｍ／ｓｅｃであり、５０枚／ｍｉｎ（Ａ４横送り）の複写速度で連続複写処理を行えるようになっている。
【００５０】
（１−２．定着ユニットの構成）
次に、定着ユニット２について詳細に説明する。図１は、定着ユニット２の構成を示す断面図である。この図に示すように、定着ユニット２は、定着ローラ３と、加圧ローラ４と、定着ベルト５と、加熱ローラ６とを備えている。
【００５１】
定着ローラ３は、略円筒形状のローラ部材であり、中心軸から外周側に向かって芯金（基材）３ａ、スポンジ層（弾性層）３ｂがこの順で形成されており、スポンジ層３ｂの表面には樹脂チューブ１０が被覆されている。芯金３ａには、鉄、ステンレス鋼、アルミニウムまたは銅などの金属、あるいはそれらの合金などを用いることができる。スポンジ層３ｂには、シリコンゴムまたはフッ素ゴムなどの耐熱性を有するゴム材料を発泡させたものを好適に用いることができる。樹脂チューブ１０としては、スポンジ層３ｂの外周面に装着されたときにスポンジ層３ｂを締め付けるように作用する収縮力を有するものであればよく、特に限定されるものではないが、熱を加えることによって径が小さくなるように収縮する熱収縮チューブを好適に用いることができる。具体的には、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）、またはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素樹脂を好適に用いることができる。なお、樹脂チューブ１０にカーボンフィラーなどの導電性材料を添加し、表面抵抗率を１０４Ω/□以上、１０７Ω/□以下になるように調整することがより好ましい。樹脂チューブ１０に導電性を付与することにより、定着ベルト５の帯電を抑制し、静電オフセット等の不具合を低減させることができる。
【００５２】
本実施形態では、芯金３ａに直径２０ｍｍのステンレス鋼を用い、スポンジ層３ｂに厚さ５ｍｍのシリコンスポンジゴムを用い、樹脂チューブ１０として厚さ５０μｍのＰＦＡチューブを用いた。したがって、定着ローラ３の直径（外径）は約３０ｍｍである。
【００５３】
なお、定着ローラ３は円筒形状の中心軸を軸として回転可能に支持されており、加圧ローラ４および定着ベルト５に従動回転するようになっている。
【００５４】
加圧ローラ４は、略円筒形状のローラ部材であり、中心軸から外周側に向かって芯金４ａ、弾性層４ｂ、および離型層４ｃが形成された３層構造を有している。芯金４ａには、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム銅などの金属、あるいは、それらの合金などを用いることができる。弾性層４ｂには、シリコンゴムまたはフッ素ゴムなどの耐熱性を有するゴム材料を好適に用いることができる。離型層４ｃには、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）、またはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素樹脂を好適に用いることができる。本実施形態では、芯金４ａとして内径２６ｍｍ、肉厚１ｍｍの鉄（ＳＴＫＭ）を用い、弾性層４ｂとして厚さ１ｍｍのシリコンソリッドゴムを用い、離型層４ｃとして厚さ５０μｍのＰＦＡチューブと用いた。したがって、加圧ローラ４の直径（外径）は約３０ｍｍである。
【００５５】
なお、加圧ローラ４は、モータ等から構成される加圧ローラ駆動手段Ｍ（図３参照）によって回転駆動されるようになっている。
【００５６】
また、加圧ローラ４の内部には、加圧ローラ４を加熱するためのヒータランプ７ａが配置されている。定着ユニット２の制御部９５（図３参照）が電源回路部９６（図３参照）からヒータランプ７ａに電力を供給（通電）させることによって、ヒータランプ７ａが発光し、ヒータランプ７ａから赤外線が放射される。これにより、加圧ローラ４の内周面がヒータランプ７ａから放射される赤外線を吸収して加熱され、加圧ローラ４全体が加熱される。本実施形態では、ヒータランプ７ａとして、定格電力３００Ｗのものを用いた。また、加圧ローラ４の周面には、加圧ローラ４の周面の温度を検出するサーミスタ８ａが設置されている。
【００５７】
定着ベルト５は、定着ローラ３と加熱ローラ６とに回転可能に懸架された無端形状のベルトであり、基材、弾性層および離型層の３層構成である。基材としては、ポリイミドなどの耐熱樹脂、または、ステンレスおよびニッケルなどの金属材料からなる中空円筒状のものを用いることができる。弾性層としては、耐熱性および弾性に優れた、例えば、シリコンゴムなどのエラストマー材料を用いることができる。離型層としては、耐熱性および離型性に優れた、例えば、ＰＦＡまたはＰＴＦＥなどのフッ素樹脂である合成樹脂材料を用いることができる。
【００５８】
本実施形態では、定着ベルト５の基材として厚さ５０μｍのポリイミドを用い、弾性層として厚さ１５０μｍのシリコンゴムを用い、離型層として厚さ３０μｍのＰＦＡチューブを用いた。また、定着ローラ３および加熱ローラ６に懸架せずに側面の形状を略円形にした場合の直径が５０ｍｍのものを用いた。なお、定着ベルト５は加圧ローラ４に従動回転するようになっている。
【００５９】
加熱ローラ６は、略円筒形状のローラ部材であり、中心軸から外周に向かって赤外線吸収層６ａと、芯金６ｂと、保護層６ｃとが形成された３層構造からなる。赤外線吸収層６ａは、芯金６ｂの内側に耐熱性のカーボン含有塗料を塗装して焼成することによって形成される。芯金６ｂには、例えば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅などの金属またはそれらの合金を用いることができる。保護層６ｃには、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）またはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素樹脂を好適に用いることができる。保護層６ｃは、定着ベルト５と加熱ローラ６との接触によって、定着ベルト５の基材および加熱ローラ６が磨耗することを防ぐためのものである。本実施形態では、赤外線吸収層として厚さ１００μｍのカーボンブラック塗料を用い、芯金として外径２８ｍｍ、肉厚が１ｍｍの中空アルミニウムを用い、保護層として厚さ５０μｍのＰＴＦＥコート層を用いた。したがって、加熱ローラ６の直径（外径）は約２８ｍｍである。
【００６０】
また、加熱ローラ６の内部には、加熱ローラ６を加熱するためのヒータランプ７ｂが配置されている。定着ユニット２の制御部９５（図３参照）が電源回路部９６（図３参照）からヒータランプに電力を供給（通電）させることによって、ヒータランプ７ｂが発光し、ヒータランプ７ｂから赤外線が放射される。これにより、加熱ローラ６の内周面がヒータランプ７ｂから放射される赤外線を吸収して加熱され、加熱ローラ６全体が加熱される。本実施形態では、ヒータランプ７ｂとして、定格電力９００Ｗのものを用いた。また、加熱ローラ６の周面には、加熱ローラ６の周面の温度を検出するサーミスタ８ｂが設置されている。
【００６１】
図３は、定着ユニット２を制御する制御部と定着ユニット２の各部との関係を示すブロック図である。制御部９５は、定着ユニット２の各部の動作を制御するものである。なお、制御部９５は、カラー複合機１の主制御部に備えられていてもよく、主制御部とは別に備えられ、主制御部と協同して動作するものであってもよい。
【００６２】
図３に示すように、制御部９５には、サーミスタ８ａ，８ｂ、加圧ローラ駆動モータＭ、および電源回路部９６が接続されている。また、電源回路部９６は、ヒータランプ７ａ，７ｂに接続されている。
【００６３】
これにより、制御部９５は、サーミスタ８ａ，８ｂから入力される各部の温度検出結果に基づいて、電源回路部９６からヒータランプ７ａ，７ｂへ供給する電力を制御し、定着ベルト５および加圧ローラ４の温度をそれぞれの設定温度に近づけるように制御する。また、制御部９５は、加圧ローラ駆動モータＭの動作を制御して加圧ローラ４の回転状態を制御する。
【００６４】
図５は、定着ユニット２における各部材の支持機構を模式的に示した断面図である。この図に示すように、定着ローラ３の回転軸は、定着ユニット２のメインフレーム１３に回転可能に支持されている。また、加圧ローラ４の回転軸は、矩形形状の加圧ローラ支持フレーム１４に回転可能に支持される。加圧ローラ支持フレーム１４は、一端が支点Ｑによりメインフレーム１３に回転可能に接続され、他端には加圧ローラ荷重用バネ１５が接続され、定着ローラ３の方向に付勢されている。これにより、加圧ローラ４は、定着ベルト５を介して定着ローラ３に所定の荷重（本実施形態では４００Ｎ）圧接し、図１に示したように定着ニップ部１２が形成される。
【００６５】
また、定着ローラ３を挟んで加圧ローラ４と反対側に離間して配設された加熱ローラ６の回転軸は、同様に矩形形状の加熱ローラ支持フレーム１６に回転可能に支持されている。加熱ローラ支持フレーム１６は、一端が支点Ｒによりメインフレーム１３に回転可能に接続され、他端には加熱ローラ荷重用バネ１７が接続されている。これにより、加熱ローラ６は、定着ローラ３とは反対の方向に所定の荷重（本実施形態では５０Ｎ）で付勢され、定着ベルト５にテンションが付与されるようになっている。したがって、加圧ローラ４が回転駆動されると、定着ベルト５は加圧ローラ４に従動回転し、定着ローラ３および加熱ローラ６は定着ベルト５に従動回転する。
【００６６】
なお、本実施形態では、定着ニップ部１２の記録材搬送方向の幅である定着ニップ幅は７ｍｍである。定着ニップ部１２には、未定着トナー画像を担持した被定着部材である記録材９が給紙される。定着ニップ部１２に給紙された記録材は、加圧ローラ４が矢符Ｒ１方向に回転し、定着ベルト５および定着ローラ３が矢符Ｒ２方向に回転することによって、記録材９が定着ニップ部１２を通過するように搬送される。そして、記録材９が定着ニップ部１２を通過することにより、加熱ローラ６によって所定の温度に加熱された定着ベルト５から供給される熱と、定着ベルト５と加圧ローラ４との間に作用する圧力とによって未定着トナー画像が記録材９に定着される。
【００６７】
（１−３．樹脂チューブ１０と用紙剥離性との関係）
図４は、定着ユニット２における定着処理時の様子を模式的に示した説明図である。なお、図４では、説明の便宜上、定着ベルト５を省略している。図４に示すように、定着ニップ部１２の出口（定着ローラ３と加圧ローラ４とが離間し始める位置）における定着ローラ３の表面の接線と加圧ローラ４の表面の接線とがなす角度をθとすると、この角度θが大きいほど用紙剥離性が高い。
【００６８】
このため、定着ローラ３または加圧ローラ４の外径を小さくすることで角度θを大きくして用紙剥離性を向上させることができるが、その場合には定着ニップ部の面積が減少するので定着性が低下してしまう。
【００６９】
一方、定着ユニット２では、スポンジ層３ｂを備えた定着ローラ３を用いているので、図４に示すように、定着ニップ部１２では加圧ローラ４との圧接によって定着ローラ３のスポンジ層３ｂが押し込まれ、定着ローラ３の形状が加圧ローラ４の外周に沿って凹状に変形するのに対して、定着ニップ部１２の出口では逆に凸状に膨らむように変形する。この定着ニップ部１２の出口における膨らみが大きすぎると、角度θが小さくなりすぎ、用紙剥離性が低下してしまう。したがって、定着性能および用紙剥離性の両方を向上させるためには、定着ニップ部１２における定着ローラ３の変形を許容しつつ、定着ニップ部１２の出口における定着ローラ３の膨らみを抑制することが求められる。
【００７０】
また、定着ニップ部１２内で定着ローラ３が凹状に押し込まれた状態から、定着ニップ部１２の出口で定着ローラ３が押し込まれる前の状態に素早く復元することも用紙剥離性の向上に関係する。つまり、定着ベルト５は、定着ローラ３の形状に応じて変形するため、定着ローラ３が復元することにより、定着ベルト５が記録材９を図中の下向きに押す力が生じ、用紙剥離性が増す。このため、定着ローラ３の復元力、すなわち、スポンジ層３ｂの反発性が高いほど用紙剥離性を向上させることができる。
【００７１】
そこで、本実施形態に係る定着ユニット２では、スポンジ層３ｂの表層に収縮性があり高い張力をもつ樹脂チューブ１０を被覆している。これにより、定着ローラ３の表層部分の硬度が高くなるため、定着ニップ部１２における定着ローラ３の加圧ローラ４の形状に応じた変形は許容しつつ、定着ニップ部１２の出口における定着ローラ３の膨らみを効果的に抑制することができるので、定着性能と用紙剥離性能の両方を向上させることができる。また、スポンジ層３ｂを樹脂チューブ１０で被覆することにより、定着ニップ部１２の出口において定着ローラ３の形状を素早く復元させることができるので、用紙剥離性能をさらに向上させることができる。
【００７２】
（１−４．実験結果）
（１−４−１．  実験１）
まず、樹脂チューブ１０の厚さと用紙剥離性との関係を調べるために行った実験の結果について説明する。なお、実験に用いた各部材の条件は以下の通りである。
【００７３】
定着ローラとしては、直径２０ｍｍの無垢の鉄製芯金上にシリコンゴムを発泡させたスポンジ層５ｍｍを形成し、さらにスポンジ層をＰＦＡチューブで被覆したものを用いた。なお、ＰＦＡチューブの厚さをそれぞれ３０μｍ，４０μｍ，５０μｍ，６０μｍ，７０μｍ，８０μｍに設定した、６種類の定着ローラを用いた。ＰＦＡチューブを被覆する前のスポンジ層の硬度はいずれもアスカーＣ硬度で４０度である。
【００７４】
定着ベルトとしては、ポリイミドからなる厚さ５０μｍの基材上に厚さ１５０μｍのシリコンゴムからなる弾性層を形成し、さらにその上に厚さ３０μｍのＰＦＡからなる離型層を形成した、内径５０ｍｍのものを用いた。
【００７５】
加熱ローラとしては、外形２８ｍｍ、肉厚０．７ｍｍのアルミニウム製の芯金に厚さ５０μｍの保護層を設けたものを用いた。
【００７６】
加圧ローラとしては、外径２８ｍｍ、肉厚１ｍｍの鉄製の芯金に厚さ１ｍｍのシリコンソリッドゴムからなる弾性層を形成し、さらに厚さ５０μｍのＰＦＡチューブからなる離型層を設けたものを用いた。
【００７７】
また、プロセス速度（用紙搬送速度）は２２０ｍｍ／ｓｅｃとした。また、用紙剥離性の低下は定着温度（定着処理時における定着ベルト５の表面温度）が高温であるほど顕著に現れるため、この実験では定着温度を定着ユニット２の定着可能温度範囲の上限値に近い２００℃とした。また、記録材としては坪量６４ｇの用紙を用い、この用紙の先端部分にトナー量１．０ｍｇ／ｃｍ２の黒べた画像（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色を積層した未定着トナー像）を形成したものを定着ユニット２に供給した。なお、各色のトナーとしては、ＷＡＸ含有量が１．５重量％以上５．０重量％以下のものを用いた。
【００７８】
また、定着ローラ３と加圧ローラ４との圧接荷重については、定着ローラ３の押し込み率が３０％となるように調整した。ここで、定着ローラの押し込み率は、「押し込み率＝（定着ローラ３の非圧接時における半径＋加圧ローラ４の非圧接時における半径＋非圧接時における定着ベルト５の厚さ−圧接時における定着ローラ３と加圧ローラ４との軸間距離）／非圧接時におけるスポンジ層３ｂの厚さ」と定義される。なお、定着ローラ３と加圧ローラ４とを圧接させたときの定着ローラ３および加圧ローラ４の変形は主にスポンジ層３ｂで生じる。したがって、上記の押し込み率は、定着ローラ３を他の部材に当接させていない場合のスポンジ層３ｂの厚さをｔ１、定着ベルト５を介して定着ローラ３と加圧ローラ４とを圧接させたときの圧接部におけるスポンジ層３ｂの厚さをｔ２とすると、ｔ２／ｔ１と略同様の値になる。
【００７９】
表１は上記実験の実験結果を示している。なお、評価方法としては、上記の６種類の定着ローラを用いた場合のそれぞれについて、上記の用紙に対する定着処理を行い、用紙剥離不良が生じた場合を×、用紙剥離不良が生じなかった場合を○とした。
【００８０】
【表１】
2011002590.tif 000003
【００８１】
表１に示したように、樹脂チューブ１０の厚みが４０μｍ〜７０μｍの場合には定着処理を良好に行うことができた。一方、樹脂チューブ１０の厚みが３０μｍの場合および８０μｍの場合には、用紙剥離不良が生じた。樹脂チューブ１０の厚みが３０μｍの場合に用紙剥離不良が生じたのは、樹脂チューブ１０の収縮力が小さすぎて定着ニップ部１２の出口におけるスポンジ層３ｂの膨らみを適切に抑制することができないためであると考えられる。また、樹脂チューブ１０の厚みが８０μｍの場合に用紙剥離不良が生じたのは、定着ローラ３の表面の硬度が高くなりすぎるためにスポンジ層３ｂの反発力を記録材に作用させることができなくなるためであると考えられる。
【００８２】
（１−４−２．実験２）
次に、定着ローラ３の硬度と定着性能との関係を調べるために行った実験の結果について説明する。
【００８３】
この実験では、定着ローラとして、直径２０ｍｍの無垢の鉄製芯金上にシリコンゴムを発泡させたスポンジ層５ｍｍを形成し、さらにスポンジ層を厚さ５０μｍのＰＦＡチューブで被覆したものを用いた。なお、スポンジ層の発泡率を変化させることにより、ＰＦＡチューブ被覆後の硬度をアスカーＣ硬度でそれぞれ３５度、４０度、４５度、５０度、６０度、６５度、および７０度に設定した、７種類の定着ローラを用いた。また、定着性能の低下は定着温度が低いほど顕著に現れることから、定着温度を実験１よりも低い１６５℃とした。その他の条件は実験１と同様である。
【００８４】
表２はこの実験の結果を示している。なお、定着強度については、定着処理後の用紙における画像部分を１８０度折り曲げる折り曲げ試験を行い、折り曲げ部のトナーの剥がれ幅が８０μｍ以上のものを×、８０μｍ未満のものを○とした。また、光沢ムラについては、目視検査で光沢ムラが確認されたものを×、確認されなかったものを○とした。
【００８５】
【表２】
2011002590.tif 000004
【００８６】
表２に示したように、スポンジ層の硬度が４５度〜６５度の場合は、良好な定着強度が得られたが、４０度以下の場合および７０度以上の場合には十分な定着強度が得られなかった。これは、スポンジ層の硬度が低すぎる場合にはトナーと記録材とに作用する圧力が不足し、スポンジ層の硬度が高すぎる場合には定着ローラ３と加圧ローラ４との圧接力が大きくなりすぎて定着ローラ３の軸方向に沿って撓みが生じ、記録材の中央部（搬送方向に垂直な方向の中央部）における定着ニップ幅が狭くなってしまうためであると考えられる。
【００８７】
また、スポンジ層の硬度が４０度〜７０度の場合は光沢ムラの発生は確認されなかったが、スポンジ層の硬度が３５度の場合には光沢ムラが確認された。
【００８８】
これは、ベルト定着方式の定着ユニット２に備えられる定着ベルト５は、ウォームアップ時間の短縮を目的として、熱容量を低く抑えるために弾性層は薄く形成されているため、定着ニップ部１２における定着圧力が不足すると記録材９の表面の凹凸に定着ベルト５の表層の形状が追従できなくなり、記録材９の表面の凹凸部でトナーの温度に差が生じ、その結果、トナー溶融状態が変化するため、光沢が変化して光沢ムラが生じるためであると考えられる。したがって、記録材９の表面の凹凸に定着ベルト５の表層を追従させ、光沢ムラ等の発生を防止するには、所定値以上の定着圧力が必要となる。なお、定着圧力を高くすると、光沢ムラ等の発生を防止することができる他に、適切な定着を行うための定着温度を低温化できるという利点もある。
【００８９】
なお、この実験では、スポンジ層の発泡率を変化させることで定着ローラの硬度を変化させたが、スポンジ層の発泡率は一定とし、スポンジ層の材質を異ならせることによって定着ローラの硬度を異ならせてもよく、スポンジ層の材質と発泡率の両方を変化させて定着ローラの硬度を異ならせてもよい。いずれの場合にも略同様の実験結果が得られる。
【００９０】
（１−４−３．実験３）
次に、スポンジ層の押し込み率と、定着ローラの耐久性および定着強度との関係について実験した。
【００９１】
この実験では、定着ローラとして、直径２０ｍｍの無垢の鉄製芯金上にシリコンゴムを発泡させたスポンジ層５ｍｍを形成し、さらにスポンジ層を厚さ５０μｍのＰＦＡチューブで被覆したものを用いた。なお、ＰＦＡチューブを被覆する前のスポンジ層の硬度はアスカーＣ硬度で４０度とした。また、定着ローラ３の押し込み率が１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、および４０％になるように定着ローラ３と加圧ローラ４との圧接力を調整した６種類のケースについて実験を行った。
【００９２】
表３はこの実験の実験結果を示している。なお、定着強度については、実験２と同じ方法で評価した。また、耐久性については、定着温度を１６５℃として実験２と同様の方法で定着性（定着強度および光沢ムラ）を評価した結果、および定着温度を２００℃として実験１と同様の方法で用紙剥離性を評価した結果が、定着温度１８０℃で２０万枚の記録材に対して定着処理を行った前後で変化しなかった場合を○、いずれかの性能が低下した場合を×とした。
【００９３】
【表３】
2011002590.tif 000005
【００９４】
表３に示したように、押し込み率が２０％〜３５％の場合、十分な定着強度が得られ、耐久性も問題なかった。一方、押し込み率が１５％の場合には初期状態において十分な定着強度が得られなかった。これは、押し込み率が低くなりすぎると定着ニップ幅が狭くなって十分な熱量と圧力とをトナーに付与できなくなるためであると考えられる。また、押し込み率が４０％の場合には、耐久性が低下した。これは、定着圧力を増大させるために加圧ローラ４と定着ローラ３との圧接力を増大させて押し込み率が増すと、スポンジ層３ｂの硬度低下、スポンジ層３ｂの気泡の破壊、スポンジ層３ｂと芯金３ａとの剥離などが生じやすくなること、およびスポンジ層３ｂの硬度が低下すると、定着ニップ部１２の面圧（定着圧力）が低下し、剥離性、定着性ともに低下するためであると考えられる。
【００９５】
（１−５．トナーについて）
定着ニップ部１２の出口における定着直後のトナーは、高温で粘着性があるため、定着ベルト５に付着して離れ難い。このため、定着ベルト５の柔軟性と定着ローラ３の反発性に加えて、定着ベルト５とトナーとの離型性を高めるためには、トナーに添加するワックスが重要な役割を果たす。ただし、ワックス含有量が多い場合、定着ベルト５に対するトナーの離型性が向上するため定着可能温度範囲は拡大するが、トナーの流動性が低下するためトナー補給が滞って画質が低下しやすくなる。一方、ワックス含有量が少ない場合、トナーの流動性は良好になるが、定着ベルト５に対するトナーの離型性が低下するため、定着可能温度範囲が狭くなる。
【００９６】
表４は、本実施形態にかかるカラー複合機１においてワックス含有量の異なるトナーを用いた場合のトナー流動性および定着性を調べた結果を示している。なお、トナー流動性については、現像ユニット５３ａ〜５３ｄにおいてトナーの凝集が生じた場合を×とし、生じなかった場合を○とした。また、定着性については、オフセットが生じた場合を×、生じなかった場合を○とした。定着温度は１８０℃とした。
【００９７】
【表４】
2011002590.tif 000006
【００９８】
表４に示したように、ワックス含有量（トナー全重量に対するワックス重量の割合）が１．５重量％〜５．０重量％の場合には、トナーの流動性および定着性の両方について良好な結果が得られた。一方、ワックス含有量が１重量％の場合には、オフセットが生じた。これは、定着可能温度範囲が狭くなったためであると考えられる。また、ワックス含有量が５．５重量％の場合には、トナーの凝集が生じた。
【００９９】
この実験結果より、本実施形態ではワックス含有量が１．５重量％以上５．０重量％以下のトナーを用いている。ワックス含有量がこの範囲内であれば、トナーの凝集による不具合やトナーの離型性の低下による定着不良を生じすることを防止できる。
【０１００】
なお、トナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤およびワックスを含んでいる。結着樹脂は、特に限定されるものではなく、従来から公知のブラックトナー用の結着樹脂やカラートナー用の結着樹脂を使用することができる。例えば、ポリエステル系樹脂、ポリスチレンおよびスチレン−アクリル酸エステル共重合樹脂などのスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂、ポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン、並びにエポキシ樹脂などからなる結着樹脂を用いることができる。
【０１０１】
また、結着樹脂として、原料モノマー混合物に離型剤を混合し、重合反応させて得られる樹脂を用いてもよい。この場合には、ポリエステル樹脂を含むことが好ましい。ポリエステル樹脂を含む結着樹脂を使用することによって、離型剤の分散状態制御性が向上し、一層優れた定着性を有するトナーが得られる。さらに、トナーに優れた耐久性と透明性とを付与することができる。結着樹脂は、１種を単独で使用してもよく、また２種以上を併用してもよい。
【０１０２】
また、上記のポリエステル樹脂は、特に限定されるものではなく、従来から公知のものを使用することができる。例えば、多塩基酸類と多価アルコール類との縮重合物を用いてもよい。多塩基酸類とは、多塩基酸、および多塩基酸の誘導体、例えば、多塩基酸の酸無水物またはエステル化物などのことである。多価アルコール類とは、ヒドロキシル基を２個以上含有する化合物のことであり、アルコール類およびフェノール類のいずれをも含む。この他、多塩基酸類としては、ポリエステル樹脂のモノマーとして常用されるものを使用できる。例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸およびナフタレンジカルボン酸などの芳香族カルボン酸類、無水マレイン酸、フマル酸、コハク酸およびアジピン酸などの脂肪族カルボン酸類が使用される。多塩基酸類は、１種を単独で使用することができ、また２種以上を併用して使用してもよい。
【０１０３】
多価アルコール類としては、ポリエステル樹脂のモノマーとして常用されるものを使用することができる。例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコールおよびグリセリンなどの脂肪族多価アルコール類、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノールおよび水添ビスフェノールＡなどの脂環式多価アルコール類、ビスフェノールＡのエチレンオキサイド付加物およびビスフェノールＡのプロピレンオキサイド付加物などの芳香族系ジオール類が挙げられる。
【０１０４】
ビスフェノールＡは、２，２−ビス（ｐ−ヒドロキシフェニル）プロパンのことである。ビスフェノールＡのエチレンオキサイド付加物としては、例えば、ポリオキシエチレン−２，２−ビス(４−ヒドロキシフェニル)プロパンが挙げられる。ビスフェノールＡのプロピレンオキサイド付加物としては、例えば、ポリオキシプロピレン−２，２−ビス(４−ヒドロキシフェニル)プロパンが挙げられる。多価アルコール類は、１種を単独で使用してもよく、また２種以上を併用して使用してもよい。
【０１０５】
ポリエステル樹脂は、縮重合反応によって合成することができる。例えば、有機溶媒中または無溶媒下で、触媒の存在下に多塩基酸類と多価アルコール類とを重縮合反応、具体的には脱水縮合反応させることによって合成することができる。このとき、多塩基酸類の一部に、多塩基酸のメチルエステル化物を用い、脱メタノール重縮合反応を行ってもよい。多塩基酸類と多価アルコール類との重縮合反応は、生成するポリエステル樹脂の酸価および軟化点が、合成しようとするポリエステル樹脂における値となったところで終了させればよい。この重縮合反応において、多塩基酸類と多価アルコール類との配合比および反応率などの反応条件を適宜変更することによって、例えば、得られるポリエステル樹脂の末端に結合するカルボキシル基の含有量、ひいては得られるポリエステル樹脂の酸価、軟化点、その他の物性値を調整することもできる。
【０１０６】
以上のように、本実施形態に係る定着ユニット２は、ベルト定着方式の定着装置であって、スポンジ層３ｂとスポンジ層３ｂの表面を被覆する樹脂チューブ１０とを有する定着ローラ３を備えている。
【０１０７】
これにより、ソリッドゴムからなる定着ローラを用いる構成に比べて、定着ローラの熱容量を低減することができるので、ウォームアップ時間の短縮および消費電力の低減を図ることができる。また、定着ニップ部において定着ローラが加圧ローラの形状に応じて変形するので、定着ニップ幅を広くして定着性能を向上させることができる。さらに、スポンジ層３ｂが樹脂チューブ１０に被覆されているので、定着ニップ部の出口における定着ローラ３の膨らみを樹脂チューブ１０の収縮力によって効果的に抑制するとともに、定着ローラ３の形状を非圧接時の状態に素早く復元させることができるので、用紙剥離性を向上させることができる。また、上記のような簡単な構成の定着ローラ３を用いるだけでよいので、製造コストを増大させることなく、上記の各効果を得ることができる。
【０１０８】
また、従来のようなソリッドゴム層に比べて樹脂チューブは薄く形成できるため、定着ローラ３のスポンジ層３ｂを従来よりも厚く形成することができる。このため、スポンジ層３ｂの耐久性を向上させることができる。さらに、従来のスポンジ層の表面にソリッドゴム層を形成する構成のようにゴム成型を複数回行う必要がないので、定着ユニット２の製造コストを低減することができる。
【０１０９】
なお、本実施形態に係る定着ユニット２では、定着ローラ３は加圧ローラ４に従動回転する構成としているが、本発明はこれに限定されるものではない。スポンジ層を備えた従来の定着ローラでは、スポンジ層の耐久性などの理由から加圧ローラに従動回転させる構成が一般的であるが、本実施形態に係る定着ユニット２では、定着ローラ３のスポンジ層３ｂが樹脂チューブ１０に被覆されているためスポンジ層３ｂの耐久性を向上させることができる。本発明では、定着ローラ３を駆動手段によって直接回転駆動させる構成とすることもできる。
【０１１０】
なお、本実施形態では、加熱ローラ６の内部にヒータランプ７ｂを１つのみ備えているが、これに限らず、複数のヒータランプ７ｂを備えてもよい。また、本実施形態では、定着ベルト５を加熱するための加熱手段としてのヒータランプ７ｂを加熱ローラ６の内部に備えているが、これに限るものではない。例えば、定着ベルト５を、定着ローラ３と、加熱手段を内蔵していない支持ローラとに回転可能に懸架し、この支持ローラとは別に設けられた加熱手段によって定着ベルト５を加熱してもよい。上記の加熱手段は、定着ベルト５に当接する接触型の加熱手段であってもよく、定着ベルト５に当接しない非接触型の加熱手段であってもよい。また、誘導加熱を利用した誘導加熱装置を用いてもよく、複数種類の加熱手段を適宜組み合わせて用いてもよい。また、加熱手段（発熱体）自体を、定着ベルト５を回転可能に懸架するためのベルト懸架部材として機能させてもよい。
【０１１１】
また、本実施形態では、定着ベルト５を２つのローラ部材（定着ローラ３および加熱ローラ６）に懸架しているが、これに限らず、３つ以上のローラ部材に懸架する構成としてもよい。また、定着ベルト５を複数のローラ部材に懸架する構成に限るものではなく、定着ベルト５を、定着ローラ３に従動回転できるように懸架できる構成であればよい。
【０１１２】
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１で説明した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１１３】
実施形態１では、定着ユニットにベルト部材が１つのみ備えられている構成について説明したが、本実施形態では、複数のベルト部材を備える構成に適用する場合の例について説明する。
【０１１４】
図６は、本実施形態にかかる定着ユニット（定着装置）１０２の断面図である。この定着ユニット１０２は、実施形態１に示したカラー複合機１において定着ユニット２に代えて備えられるものである。
【０１１５】
図６に示すように、定着ユニット１０２は、定着ローラ３、加熱ローラ６、定着パッド１０３、定着ベルト５、加圧ローラ４、テンションローラ（第２ベルト懸架部材）１１４、加圧パッド１０４、および加圧ベルト１０５を備えたツインベルト方式の定着装置である。
【０１１６】
定着ローラ３、加熱ローラ６、および定着ベルト５の構成は実施形態１と略同様である。ただし、本実施形態では、定着ベルト５が、定着ローラ３および加熱ローラ６に加えて、定着パッド１０３に懸架されている。この定着パッド１０３は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）からなり、その両端部を定着ユニット１０２の側板（図示せず）に支持されている。なお、定着ローラ３、加熱ローラ６、および定着パッド１０３の位置は、定着ベルト５を懸架したときに、この定着ベルト５に作用する引張荷重が５０Ｎになるように調整されている。
【０１１７】
定着ローラ３は、定着ベルト５および加圧ベルト１０５を介して後述する加圧ローラ４と所定の荷重で圧接するようになっている。また、定着パッド１０３は、定着ベルト５と加圧ベルト１０５とを介して後述する加圧パッド１０４と所定の荷重で圧接するようになっている。また、定着ベルト５は加圧ベルト１０５に従動回転し、定着ローラ３および加熱ローラ６は定着ベルト５に従動回転するようになっている。これにより、定着ベルト５と加圧ベルト１０５との間に通紙された記録材９上の未定着トナー画像のトナーを加熱溶融させて記録材９に定着させるようになっている。なお、図６に示した例では、加熱ローラ６内にヒータランプ７ｂが２つ備えられているが、ヒータランプ７ｂの数はこれに限らず、１つであっても３つ以上であってもよい。
【０１１８】
加圧ベルト１０５は、加圧ローラ４、テンションローラ１１４、および加圧パッド１０４に回転可能に懸架されており、加圧ローラ４に従動回転するようになっている。加圧ベルト１０５としては、定着ベルト５と同様の構成のものを用いることができる。なお、本実施形態では、加圧ローラ４、テンションローラ１１４、および加圧パッド１０４に懸架されたときに加圧ベルト１０５に生じる引張荷重が５０Ｎになるように加圧ローラ４、テンションローラ１１４、および加圧パッド１０４の位置を調整した。加圧ローラ４は実施形態１と略同様である。
【０１１９】
テンションローラ１１４は、芯金１１４ａと弾性層１１４ｂとからなるローラ状の部材であり、定着ユニット１０２の側板（図示せず）に回転可能に軸支されている。本実施形態では、外径３０ｍｍ、内径２６ｍｍの鉄合金製の芯金１１４ａの表面に、熱伝導率を小さくして加圧ベルト１０５からの熱伝導を少なくするためにシリコンスポンジからなる弾性層１１４ｂを設けた構成のテンションローラ１１４を用いた。
【０１２０】
加圧パッド１０４は、上述したように、定着パッド１０３に対して定着ベルト５および加圧ベルト１０５を介して対向する位置に設けられている。加圧パッド１０４は、ＰＰＳからなる。
【０１２１】
このように、定着ベルト５と加圧ベルト１０５とを備えたツインベルト方式の定着装置においても、実施形態１と略同様の効果を得ることができる。
【０１２２】
なお、本実施形態では、定着ユニット１０２を大型化することなく、広い定着ニップ部１１２を得るために、定着ベルト５および加圧ベルト１０５を介して互いに対向するように定着パッド１０３と加圧パッド１０４とが設けられており、これら両パッドが定着ベルト５および加圧ベルト１０５を介して所定の荷重で圧接するようになっている。これにより、定着パッド１０３と加圧パッド１０４との対向部から定着ローラ３と加圧ローラ４との対向部までの広い領域に定着ニップ部１１２を形成し、記録材９に対する伝熱面積を大きくすることができる。したがって、プロセス速度を高速化した場合であっても、記録材９に対する伝熱量が不足して定着不良が生じることを防止できる。
【０１２３】
ところで、本実施形態のように回転体ではない定着パッド１０３および加圧パッド１０４を設けた場合、定着ベルト５および加圧ベルト１０５の内周面は、それぞれ定着パッド１０３および加圧パッド１０４に摺擦することになる。このため、定着ベルト５と定着パッド１０３との動摩擦係数、および加圧ベルト１０５と加圧パッド１０４との動摩擦係数が大きい場合、摺動抵抗が大きくなる。その結果、ベルトの削れ、ギア破損、加圧ローラ駆動手段Ｍの消費電力の増加等の問題が発生する場合がある。このため、これらの問題を防止するために、定着パッド１０３および加圧パッド１０４は、定着ベルト５および加圧ベルト１０５に対する動摩擦係数が小さい材質のものを用いるか、あるいは定着ベルト５および加圧ベルト１０５に接する面に動摩擦係数の低い低摩擦シート（図示せず）を設けることが好ましい。
【０１２４】
なお、本実施形態では、定着パッド１０３および加圧パッド１０４を備えた構成について説明したが、これら両パッドは必須ではなく、省略してもよい。この場合、定着ローラ３と加圧ローラ４との対向部にのみ定着ニップ部１１２が形成される構成としてもよく、加圧ベルト１０５における加圧ローラ４およびテンションローラ１１４に接触していない部分が定着ベルト５を介して定着ローラ３に圧接する構成としてもよい。
【０１２５】
本発明は、上述した各実施形態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り、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜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】
【０１２６】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置で用いられるベルト定着方式の定着装置、およびこの定着装置を備えた画像形成装置に利用できる。
【符号の説明】
【０１２７】
１          カラー複合機（画像形成装置）
２          定着ユニット（定着装置）
３          定着ローラ
３ａ        芯金（基材）
３ｂ        スポンジ層
４          加圧ローラ（加圧部材）
５          定着ベルト
６          加熱ローラ（ベルト懸架部材）
７ａ，７ｂ  ヒータランプ（加熱手段）
８ａ，８ｂ  サーミスタ
９          記録材
１０        樹脂チューブ
１２        定着ニップ部
１０３      定着パッド
１０４      加圧パッド
１１４      テンションローラ（第２ベルト懸架部材）
Ｍ          加圧ローラ駆動モータ
【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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