(57)【要約】【課題】　加熱される定着ローラと、この定着ローラに圧接する加圧ローラを有し、加圧ローラを回転駆動し、定着ローラをその加圧ローラに従動させて回転させ、定着ローラと加圧ローラの間に記録媒体を通し、記録媒体上のトナー像を定着ローラに接触させてトナー像を記録媒体上に定着する定着装置において、定着装置の立上り時間を短縮する。【解決手段】　加圧ローラ４を、芯軸５と、これに固定した断熱層９とにより構成し、その断熱層９を、多数の気孔が形成された剛体により構成する。【選択図】　図２　　
2004086219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の気孔が形成された剛体より成る断熱層を具備して成る定着装置用の加圧ローラ。
【請求項２】
前記断熱層は、結合された繊維間に多数の気孔が形成されている多孔質成形体、多孔質セラミックス、及び多孔質樹脂のうちの少なくとも１つにより構成されている請求項１に記載の加圧ローラ。
【請求項３】
加熱される定着部材と、該定着部材に記録媒体を押し付けるための加圧ローラとを具備し、該記録媒体に担持されたトナー像が前記定着部材に接触するように、該記録媒体を定着部材と加圧ローラとの間に通過させてトナー像を記録媒体に定着する定着装置において、前記加圧ローラは、多数の気孔が形成された剛体より成る断熱層を具備していることを特徴とする定着装置。
【請求項４】
前記定着部材は定着ローラより成り、該定着ローラは、前記加圧ローラにより加圧されて弾性変形する弾性体層を有している請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記加圧ローラは、駆動装置によって、前記定着ローラを介することなく直に回転駆動される請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記定着ローラの表面から該定着ローラを加熱する加熱手段を具備する請求項４又は５に記載の定着装置。
【請求項７】
前記定着部材は、複数の巻き掛けローラに巻き掛けられた無端状の定着ベルトより成り、複数の巻き掛けローラのうちの少なくとも１つのローラは、前記定着ベルトを介して前記加圧ローラにより加圧されて弾性変形する弾性体層を有している請求項３に記載の定着装置。
【請求項８】
前記加圧ローラは、駆動装置によって、前記定着ベルトを介することなく直に回転駆動される請求項７に記載の定着装置。
【請求項９】
前記加圧ローラの表面から該加圧ローラを加熱する加熱手段を具備する請求項３乃至８のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１０】
前記断熱層は、結合された繊維間に多数の気孔が形成されている多孔質成形体、多孔質セラミックス、及び多孔質樹脂のうちの少なくとも１つにより構成されている請求項３乃至９のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１１】
請求項３乃至１０のいずれかに記載の定着装置を具備して成る画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、加圧ローラ、該加圧ローラを有する定着装置、及び該定着装置を有する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
　電子複写機、プリンタ、ファクシミリ、或いはその少なくとも２つの機能を備えた複合機などとして構成される画像形成装置においては、例えば転写紙や樹脂シートなどから成る記録媒体に形成されたトナー像を定着する定着装置が用いられている。かかる定着装置として、加熱される定着部材と、加圧ローラとの間に、トナー像を担持した記録媒体を通過させてそのトナー像を記録媒体上に定着する定着装置が従来より広く採用されている。
【０００３】
　図９はこの形式の定着装置の従来例を示す断面図である。ここに例示した定着装置１Ａは、定着部材が中空円筒状の定着ローラ３Ａとして構成され、この定着ローラ３Ａに対して加圧ローラ４Ａが圧接する。定着ローラ３Ａの内部には、その定着ローラを加熱するヒータ２Ａが内設されている。画像形成装置のプリント動作時に、定着ローラ３Ａと加圧ローラ４Ａが互いに圧接してそれぞれ矢印方向に回転し、両ローラ間に未定着トナー像Ｔを担持した記録媒体Ｐが通過する。このとき記録媒体上のトナー像を定着ローラ３Ａの表面に圧接させ、熱と圧力の作用によりそのトナー像を記録媒体Ｐ上に定着する。加圧ローラ４Ａは、記録媒体Ｐを定着ローラ３Ａに押し付ける用をなす。
【０００４】
　ところで、上述の如き定着装置を有する画像形成装置においては、そのメインスイッチをオンしたとき、ヒータ２Ａにより定着ローラ３Ａを加熱して、その表面温度が定着に適した定着温度となってから、上述の定着動作を開始している。また、メインスイッチをオンした状態での待機時に、定着ローラ３Ａの温度を定着温度よりも低い待機温度に保ち、プリント動作の開始前に、定着ローラ３Ａと加圧ローラ４Ａをプレ回転させながら、ヒータ２Ａにより定着ローラ３Ａを加熱し、その表面温度が定着温度に達してから定着動作を実行するように構成することも従来より周知である。このように定着ローラ３Ａの温度が定着温度に上昇するまでの待ち時間は、できるだけ短かいことが望ましい。
【０００５】
　そこで、従来より、定着ローラ３Ａの厚さをできるだけ薄くしてその熱容量を小さくし、定着ローラ３Ａの温度が定着温度に上昇するまでの待ち時間を短縮するなどの対策が施されているが、定着ローラ３Ａを昇温させるべく、ヒータ２Ａによって定着ローラ３Ａを加熱しているとき、その定着ローラ３Ａに加圧ローラ４Ａが当接しているように構成した場合、定着ローラ３Ａの熱が加圧ローラ４Ａに奪われるため、定着ローラ３Ａの温度を、短時間で定着温度にまで上昇させることは容易ではない。特に、定着ローラ３Ａの昇温時に、上述の如く定着ローラ３Ａと加圧ローラ４Ａをプレ回転させて、定着ローラ３Ａの温度を、その周方向に均一に上昇させるように構成した場合には、その回転の開始に伴って定着ローラ３Ａの熱が加圧ローラ４Ａに多量に奪われるため、定着ローラ３Ａの温度が急激に低下する。このため、定着ローラ３Ａが定着温度に達するまでの待ち時間が長くなり、ユーザに多大な不便をかけるおそれを免れない。
【０００６】
　上述の不具合を防止するため、図９に示すように、金属などの剛体より成る芯軸５Ａと、その周面にスポンジより成る多孔質の弾性体層６Ａを積層した加圧ローラ４Ａを用いると共に、定着ローラ３Ａを剛体により構成した定着装置が提案されている（特開昭５８−１３４６７２号公報参照）。このような多孔質の弾性体層を備えた加圧ローラ４Ａを用いると、その弾性体層が多孔質であるがため、その断熱性が高められ、定着ローラから加圧ローラに奪われる熱量を少なくできる。これにより、定着ローラ３Ａが定着温度に達するまでの待ち時間を短かくすることができる。しかも、加圧ローラ４Ａが定着ローラ３Ａに圧接することにより、その加圧ローラ４Ａの弾性体層６Ａが弾性変形し、これによって記録媒体搬送方向に或るニップ幅Ｎをもって加圧ローラ４Ａと定着ローラ３Ａが圧接するので、記録媒体Ｐがここを通る間に、トナー像Ｔに対して必要な量の熱を与え、当該トナー像Ｔを記録媒体上に確実に定着することができる。
【０００７】
　ところが、上述のように加圧ローラ４Ａが弾性体層６Ａを有していると、その弾性体層６Ａが、図９に示すように剛体より成る定着ローラ３Ａによって加圧されて圧縮変形するので、定着ローラ３Ａと加圧ローラ４Ａの間を通過した記録媒体Ｐは、図９に矢印ＢＡで示すように、定着ローラ３Ａの周面に沿って移動する。このため、定着ローラ３Ａと加圧ローラ４Ａを出た記録媒体が、図９に符号ＰＡを付し、かつ鎖線で示すように、定着ローラ３Ａの周面に巻き付きやすくなる。通常、定着ローラ３Ａから記録媒体を分離する分離爪３０Ａが設けられているので、定着ローラ３Ａに巻き付いた記録媒体ＰＡは、この分離爪３０Ａによって定着ローラ３Ａの周面から分離されるが、このとき記録媒体ＰＡ上のトナー像が分離爪３０Ａによってこすられ、そのトナー像にすじ状の跡が付けられてしまうおそれがある。また、記録媒体が定着ローラ３Ａの周面に巻き付いた場合と、これが巻き付かなかった場合とでは、定着ローラ３Ａから記録媒体上のトナー像に与えられる熱量が大きく相違し、前者の場合の方が、定着ローラ３Ａから与えられる熱量が多くなる。このため、記録媒体上のトナー像の光沢度に差が生じ、均一な品質のトナー像を得ることができなくなる。特にカラー画像形成装置の場合には、トナー像の光沢度がその画質に比較的大きな影響を与えるので、この不具合を無視することはできない。
【０００８】
　また、加熱される定着部材が、複数の巻き掛けローラに巻き掛けられた無端状の定着ベルトより成り、その定着ベルトと加圧ローラの間に記録媒体を通して、トナー像を定着する定着装置も従来より周知であるが、かかる定着装置も上述したところと同様の問題を有している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
　本発明は、上述した新規な認識に基づきなされたものであって、その第１の目的は、上述の従来の欠点を除去できる定着装置用の加圧ローラを提供することにある。
【００１０】
　また、本発明の第２の目的は、上述の欠点を除去した定着装置を提供することにある。
【００１１】
　さらに、本発明の第３の目的は、上記定着装置を有する画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
　本発明は、上記第１の目的を達成するため、多数の気孔が形成された剛体より成る断熱層を具備して成る定着装置用の加圧ローラを提案する（請求項１）。
【００１３】
　その際、前記断熱層は、結合された繊維間に多数の気孔が形成されている多孔質成形体、多孔質セラミック、及び多孔質樹脂のうちの少なくとも１つにより構成されていると有利である（請求項２）。
【００１４】
　また、本発明は、上記第２の目的を達成するため、加熱される定着部材と、該定着部材に記録媒体を押し付けるための加圧ローラとを具備し、該記録媒体に担持されたトナー像が前記定着部材に接触するように、該記録媒体を定着部材と加圧ローラとの間に通過させてトナー像を記録媒体に定着する定着装置において、前記加圧ローラは、多数の気孔が形成された剛体より成る断熱層を具備していることを特徴とする定着装置を提案する（請求項３）。
【００１５】
　その際、前記定着部材は定着ローラより成り、該定着ローラは、前記加圧ローラにより加圧されて弾性変形する弾性体層を有していると有利である（請求項４）。
【００１６】
　また、上記請求項４に記載の定着装置において、前記加圧ローラは、駆動装置によって、前記定着ローラを介することなく直に回転駆動されるように構成されていると有利である（請求項５）。
【００１７】
　さらに、上記請求項４又は５に記載の定着装置において、前記定着ローラの表面から該定着ローラを加熱する加熱手段を具備すると有利である（請求項６）。
【００１８】
　また、上記請求項３に記載の定着装置において、前記定着部材は、複数の巻き掛けローラに巻き掛けられた無端状の定着ベルトより成り、複数の巻き掛けローラのうちの少なくとも１つのローラは、前記定着ベルトを介して前記加圧ローラにより加圧されて弾性変形する弾性体層を有していると有利である（請求項７）。
【００１９】
　さらに、上記請求項７に記載の定着装置において、前記加圧ローラは、駆動装置によって、前記定着ベルトを介することなく直に回転駆動されるように構成されていると有利である（請求項８）。
【００２０】
　また、上記請求項３乃至８のいずれかに記載の定着装置において、前記加圧ローラの表面から該加圧ローラを加熱する加熱手段を具備すると有利である（請求項９）。
【００２１】
　さらに、上記請求項３乃至９のいずれかに記載の定着装置において、前記断熱層は、結合された繊維間に多数の気孔が形成されている多孔質成形体、多孔質セラミックス、及び多孔質樹脂のうちの少なくとも１つにより構成されていると有利である（請求項１０）。
【００２２】
　また、本発明は、上記第３の目的を達成するため、請求項３乃至１０のいずれかに記載の定着装置を具備して成る画像形成装置を提案する（請求項１１）。
【発明の効果】
【００２３】
　請求項１及び２に係る発明によれば、定着部材を短時間で昇温させることのできる加圧ローラを供することができる。
【００２４】
　請求項３及び１０に係る発明によれば、定着部材を短時間で昇温させることができ、しかも定着部材と加圧ローラとの間から出た記録媒体が定着部材に巻き付く不具合を防止できる。
【００２５】
　請求項４に係る発明によれば、定着ローラと加圧ローラの間から出た記録媒体が定着ローラに巻き付く不具合をより一層確実に防止できる。
【００２６】
　請求項５及び８に係る発明によれば、記録媒体を一定速度で搬送でき、記録媒体上のトナー像の乱れを防止できる。
【００２７】
　請求項６に係る発明によれば、定着ローラが弾性体層を有してはいるが、その定着ローラを短時間で昇温させることができる。
【００２８】
　請求項７に係る発明によれば、定着ベルトと加圧ローラの間から出た記録媒体が定着ベルトに巻き付く不具合をより一層確実に防止できる。
【００２９】
　請求項９に係る発明によれば、定着部材をより一層短時間で昇温させることができ、しかも加圧ローラが断熱層を有してはいるが、かかる加圧ローラの表面温度を短時間で上昇させることができる。
【００３０】
　請求項１１に係る発明によれば、上述の効果を奏する画像形成装置を供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
　以下、本発明の実施形態例を図面に従って詳細に説明する。
【００３２】
　図１は画像形成装置の概略を示す垂直断面図であり、その画像形成装置本体３１内には、記録媒体上にトナー像を形成する作像手段３２と、その作像手段に記録媒体を給送する給送手段３３と、記録媒体上に形成されたトナー像を定着する定着装置１とを有している。先ず、作像手段３２の概要を明らかにする。
【００３３】
　ここに例示した作像手段３２は、像担持体の一例であるドラム状の感光体３５を有し、この感光体３５が時計方向に回転するとき、帯電装置３６により感光体表面が所定の極性に帯電される。その帯電面に、露光装置の一例であるレーザ書き込みユニット３７から出射する光変調されたレーザビームＬが照射され、これによって感光体表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置３８によってトナー像として可視像化され、そのトナー像は、給送手段３３により給送された記録媒体Ｐ上に、転写装置３９の作用により転写される。トナー像転写後の感光体表面に付着する転写残トナーはクリーニング装置４０により除去される。
【００３４】
　給送手段３３は、例えば樹脂シート又は転写紙などから成る記録媒体Ｐを収容したカセット４１を有し、給送ローラ４２の回転によって、最上位の記録媒体Ｐがカセット４１から送り出され、その送り出された記録媒体はレジストローラ対４３の回転によって、感光体３５と転写装置３９との間の転写位置に給送され、ここで、前述のように感光体３５上のトナー像が記録媒体上に転写される。
【００３５】
　トナー像が転写された記録媒体は、引き続き定着装置１を通り、このとき、後述するように記録媒体上のトナー像が定着される。定着装置１を通過した記録媒体は、機外のトレイ４４上に排出される。
【００３６】
　図２は定着装置１の拡大断面図である。ここに示した定着装置１は、定着部材の一例である定着ローラ３と、この定着ローラ３に圧接し、かつ当該定着ローラ３に対してほぼ平行に延びる加圧ローラ４とを有している。加圧ローラ４は、金属又は硬質樹脂などの剛体より成る丸棒状の芯軸５と、この芯軸５に例えば圧入又は接着などによって固定された円筒状の断熱層９と、その断熱層９の表面に積層された離型層１０より成る表層とを有し、断熱層９は芯軸５に対して同心状に固定されている。離型層１０を省略することも可能である。
【００３７】
　一方、定着ローラ３は、金属などの剛体より成る芯軸１１と、その芯軸１１に対して同心状に固定された耐熱性を有する弾性体層１２と、その弾性体層１２の表面に積層された離型層１３とを有している。弾性体層１２は、例えば非発泡のシリコーンゴム、又はシリコーンゴムを発泡成形したものなどから成り、定着ローラ３と加圧ローラ４の離型層１３，１０は、例えばポリテトラフルオロエチレン、その他のフッ素樹脂などの離型性に優れた材料により構成される。
【００３８】
　加圧ローラ４の断熱層９は、耐熱性を有し、かつ多数の気孔が形成された剛体より成り、例えば、多孔質セラミックス材料より成る成形体から構成されている。セラミックス材料は、耐熱性に優れ、高い剛性と大きな圧縮強度を有していると共に、その多数の気孔によって高い断熱性を示す。しかも、熱伝導率も低く、かつその高い剛性により、弾性体層よりも熱膨張率は非常に小さい。セラミックス材料より成る断熱層９の全体積に対する全気孔の体積比率を気孔率と称することにすると、その気孔率が５０％程度であるとき、断熱層９の熱伝導率は０．３Ｗ／ｍＫ程度となる。気孔率は３０乃至７０％程度の範囲に定めることができる。
【００３９】
　断熱層９を上述のセラミックス材料により構成するほか、耐熱性繊維が結合剤により相互に結合され、その繊維間に多数の気孔が形成されている多孔質成形体により構成することもできる。かかる多孔質成形体も上述したセラミックス材料より成る成形体と同様な特性を有している。
【００４０】
　特開平９−１０８６０１号公報には、「繊維間に結合剤の存在しない微細な連通空隙を有し且つ均一に分布した孔径０．０５〜２ｍｍの気孔群を有し、総空隙率が３０〜９０％である多孔質」の繊維質成形体と、その繊維として、例えばガラス繊維などを使用できることが記載され、材料を成形した後、乾燥、加熱して繊維質成形体を製造する方法が詳しく説明されているが、かかる繊維質成形体を、断熱層９を構成する多孔質成形体として用いることができる。
【００４１】
　さらに、断熱層９を多孔質樹脂により構成することもできる。例えば、図示していない成形金型に樹脂粒体を詰め、これを加熱して焼結することにより、多孔質樹脂より成る円筒状の断熱層９を得ることができる。この断熱層９を芯軸５に圧入又は接着するなどして固定することにより加圧ローラ４を製造することができる。使用する樹脂としては、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリ４フッ化エチレンなどがあるが、特にポリイミド粒体を焼結して空隙率６０％の円筒状多孔質樹脂成形体を得、これを断熱層９として用いることが有利である。
【００４２】
　ソリッドの樹脂の熱伝導率は、例えば０．２Ｗ／ｍＫ程となり、従って断熱層９として、上述の如き多孔質樹脂を用いれば、断熱層９として多孔質セラミックスを用いた場合よりも、高い断熱性を得ることが可能となる。
【００４３】
　また、断熱層９を、上述の多孔質成形体、多孔質セラミックス及び多孔質樹脂のうちの複数のものから構成することもできる。要は、断熱層９は、結合された繊維間に多数の気孔が形成されている多孔質成形体、多孔質セラミックス、及び多孔質樹脂のうちの少なくとも１つにより構成されるものである。
【００４４】
　加圧ローラ４と定着ローラ３は、その芯軸５，１１の長手方向各端部が、定着装置１の図示していない機枠に回転自在に支持され、同じく図示していない加圧手段により、定着ローラ３と加圧ローラ４が互いに近づく向きに加圧され、これによって両ローラ３，４の表面が互いに圧接する。その際、加圧ローラ４は剛性の大なる断熱層９を有し、定着ローラ３は弾性体層１２を有しているので、両ローラ３，４が互いに圧接することにより、定着ローラ３の弾性体層１２が加圧ローラ４により加圧されて圧縮変形した状態に弾性変形するが、加圧ローラ４の断熱層９はほとんど変形することはない。弾性体層１２が弾性変形することにより、両ローラ３，４は、Ｎで示したニップ幅をもって互いに圧接する。
【００４５】
　図３に示すように、加圧ローラ４の芯軸５には加圧ローラギア１４が固定され、この加圧ローラギア１４には画像形成装置本体側に回転自在に支持された駆動ギア１５が噛み合っていて、図示していない駆動モータの作動により、その回転がギア１５，１４を介して加圧ローラ４に伝えられ、当該加圧ローラ４が図１における反時計方向に回転駆動される。また、定着ローラ３の芯軸１１にも定着ローラギア１６が固定され、この定着ローラギア１６が加圧ローラギア１４に噛み合い、加圧ローラギア１４の回転が定着ローラギア１６に伝えられ、これによって定着ローラ３が図１における時計方向に回転駆動される。定着ローラギア１６を設けずに、加圧ローラ４の回転を、その表面に圧接した定着ローラ３に伝え、当該定着ローラ３を従動回転させることもできる。いずれの場合も、加圧ローラ４は、駆動モータやギア１４，１５などから成る駆動装置によって、定着ローラ３を介することなく直に回転駆動される。駆動装置によって加圧ローラ４を回転駆動することにより、その加圧ローラ４と定着ローラ３を回転させるのである。
【００４６】
　一方、定着ローラ３は、加熱手段１７により、その定着ローラ３の表面から加熱されるように構成されている。図１に一例として示した加熱手段１７は、定着装置１の機枠に回転自在に支持され、定着ローラ３の表面に圧接して従動回転する加熱筒１８と、その内部に収容されたヒータ１９とから構成され、ヒータ１９への通電によりヒータ１９を発熱させ、その熱を加熱筒１８を介して定着ローラ３の表面に伝え、該定着ローラ３の表面を加熱する。
【００４７】
　また、定着ローラ３の表面には、サーミスタ２０より成る温度検知手段が当接し、そのサーミスタ２０による定着ローラ表面の温度検知結果に基づいて、ヒータ１９への通電のオン，オフが制御される。これにより、定着動作中、定着ローラ表面の温度が、トナー像の定着に適した所定の範囲内の定着温度となるように制御される。
【００４８】
　前述のように記録媒体Ｐ上にトナー像が転写されるが、図２に示したように、この未定着トナー像Ｔを担持した記録媒体Ｐは、入口ガイド板２１によって案内されながら、図２に矢印で示す方向にそれぞれ回転する定着ローラ３と加圧ローラ４の間の圧接部に矢印Ａで示すように送り込まれる。このとき、トナー像Ｔは定着ローラ３の表面に接触し、定着ローラ３から伝えられる熱と定着ローラ３と加圧ローラ４から受ける圧力とによって、トナー像Ｔが記録媒体Ｐ上に定着される。記録媒体Ｐに担持されたトナー像Ｔが定着ローラ３の表面に接触するように、該記録媒体Ｐを定着ローラ３と加圧ローラ４の間に通過させてトナー像を記録媒体上に定着するのである。定着装置１を通過した記録媒体Ｐは、前述のように画像形成装置本体外の排紙トレイ４４（図１）上に排出される。
【００４９】
　以上のように、本例の定着装置１は、加熱される定着部材の一例である定着ローラ３と、この定着部材に記録媒体Ｐを押し付けるための加圧ローラ４とを具備し、その記録媒体Ｐに担持されたトナー像Ｔが定着部材に接触するように、該記録媒体Ｐを定着部材と加圧ローラ４との間に通過させてトナー像Ｔを記録媒体Ｐに定着するように構成されている。この定着装置１の場合も、画像形成装置の図示していないメインスイッチをオンした直後の立上り時に、加熱手段１７により定着ローラ３を加熱し、その表面温度が定着温度となってから、定着動作を行う。同様に、メインスイッチをオンした状態で、定着ローラ３を定着温度よりも低い待機温度に保ち、プリント動作の開始前に加熱手段１７により定着ローラ３を加熱して、その温度が定着温度となってから定着動作を開始する。かかる定着ローラ３の昇温時に、定着ローラ３と加圧ローラ４を図２に矢印で示した方向に回転させ、定着ローラ３をその周方向に均一に昇温させるのが普通である。
【００５０】
　加圧ローラ４は、多数の気孔が形成された剛体より成る断熱層９を具備しているので、上述のように定着ローラ３の温度を定着温度に上昇させるとき、加圧ローラ４の断熱層９が、その気孔の作用によって高い断熱性を示し、定着ローラ３から加圧ローラ４に奪われる熱量を、かかる断熱層を有していない加圧ローラを有する従来の定着装置に比べて大幅に少なくすることができる。加圧ローラ４は定着ローラ３から熱を供給されて、離型層１０は温度上昇するが、断熱層９があるため、断熱層９及び芯軸５の温度はあまり上昇せず、定着ローラ３の温度落ち込みを抑えることができるのである。
【００５１】
　これにより、定着装置１の定着ローラ３が定着温度に達するまでの待ち時間を効果的に短縮することができる。従って、画像形成装置のメインスイッチをオンした状態で、当該画像形成装置が待機しているとき、加熱手段１７のヒータ１９への通電をオフし、定着ローラ３を予熱させないように構成することもできる。このように構成しても、プリント動作の開始前にヒータ１９への通電を開始してから短時間で、定着ローラ３の温度を定着温度にまで上昇させることができる。これは、定着部材として定着ベルトを用いた後述する例の場合も同様である。かかる構成により、画像形成装置の消費するエネルギーをより一層少なくすることができる。
【００５２】
　断熱層９は、弾性体ではなく、剛体より成るので、定着ローラ３と加圧ローラ４の間を通った記録媒体Ｐは、図２に矢印Ｂで示すように、定着ローラ３から離れる向きに搬送される。このため、記録媒体Ｐが定着ローラ３の表面に巻き付く不具合を防止することもできる。このため、従来のように、記録媒体上のトナー像に分離爪によるすじ状の跡ができたり、トナー像の光沢度にばらつきができる不具合を防止できる。カラー画像形成装置用の定着装置の場合には、トナー像の光沢度のばらつきを阻止することにより、品質の揃ったトナー像を得ることができる。また、記録媒体Ｐが定着ローラ３に巻き付くことを防止できるので、記録媒体Ｐが定着ローラ３に過度に長い時間接触することがない。このため、定着ローラ３にオフセット防止液を塗布しなくとも、当該定着ローラにトナーが付着するホットオフセットを防止することが可能となる。これにより、定着装置１のコストを一層低減することができる。勿論、定着ローラ３にオフセット防止液を塗布すれば、より一層確実にホットオフセットの防止効果を高めることができる。また、本例の定着装置１では、その定着ローラ３と加圧ローラ４の表面に離型層１３，１０がそれぞれ設けられているので、これによっても、これらの表面にトナーが転移する不具合を防止することができる。
【００５３】
　また、図２に示した定着装置の場合には、上述した構成に加え、定着ローラ３が、加圧ローラ４により加圧されて弾性変形する弾性体層１２を有しているので、その弾性体層１２が加圧ローラ４に加圧されて大きく圧縮変形し、これによって定着ローラ３と加圧ローラ４の間から出た記録媒体Ｐをより一層確実に定着ローラ３から離れる向きに向かわせることができ、上述した効果をより確実なものとすることができる。
【００５４】
　また、本例の定着装置１においては、前述の如く、加圧ローラ４が、駆動装置によって、定着ローラ３を介することなく直に回転駆動されるように構成されているが、このように構成しても、記録媒体Ｐを一定の正しい速度で搬送することができる。これに関連する構成を従来例との比較において以下に説明する。
【００５５】
　図９に示した従来の定着装置の場合、加圧ローラ４Ａの弾性体層６Ａが弾性変形するので、定着ローラ３Ａと加圧ローラ４Ａとの圧接部のうちの記録媒体搬送方向最上流側部分ＮＵと最下流側部分ＮＬにおける加圧ローラの半径Ｒ１と、その中間部分ＮＣにおける加圧ローラの半径Ｒ２とがわずかに相違し、Ｒ１＞Ｒ２となる。
【００５６】
　従って、加圧ローラ４Ａを駆動装置によって駆動し、その加圧ローラ４Ａの回転によって定着ローラ３Ａを従動回転させるように構成した場合、加圧ローラ４Ａの角速度が一定であっても、加圧ローラ４Ａと定着ローラ３Ａの圧接部のうちの最上流側部分ＮＵと最下流側部分ＮＬにおける記録媒体搬送速度と、中間部分ＮＣにおける記録媒体搬送速度に相違が生じ、これによって記録媒体上のトナー像が乱され、その画質が劣化するおそれがある。弾性体層６Ａは、温度上昇によって大きく熱膨張するが、かかる熱膨張も、記録媒体の搬送速度に変動を生じさせる原因となる。
【００５７】
　これに対し、図２に示した本例の定着装置１の場合、記録媒体Ｐが上述のように定着ローラ３と加圧ローラ４の間を通過するとき、両ローラ３，４は所定のニップ幅Ｎをもって圧接しているので、ここを通る記録媒体上のトナー像に充分な量の熱を与え、そのトナー像を確実に記録媒体Ｐ上に定着させることができるが、その際、加圧ローラ４は、定着ローラ３と加圧ローラ４の圧接部においてほとんど変形せず、定着ローラ３の弾性体層１２が弾性変形して所定のニップ幅Ｎを確保している。従って、駆動装置によって回転駆動される加圧ローラ４の表面の速度は、両ローラ３，４の圧接部の全領域においてほぼ等しくなる。圧接部の最上流側部分ＮＵも、最下流側部分ＮＬも、その中間部分ＮＣにおいても、加圧ローラ４の半径Ｒは全てほぼ等しくなり、一定の角速度で回転する加圧ローラ４の表面の速度はその全周において均一となる。しかも、定着ローラ３の断熱層９は剛体より成るため、従来の定着ローラの弾性体層に比べて熱膨張量も極めて少ない。このため、定着ローラ３と加圧ローラ４に挟持されて搬送される記録媒体Ｐの搬送速度を一定に保つことができる。よって、記録媒体を安定状態で搬送しながらトナー像を定着でき、記録媒体上のトナー像が乱される不具合を阻止することができる。
【００５８】
　また、図２に示した定着装置１の場合、定着ローラ３は弾性体層１２を有しているので、その肉厚が大きくなり、熱容量も大きくなる。従って、従来のように定着ローラをその内部から加熱したとすると、定着装置の立上げ時などに、定着ローラ３の温度を定着温度まで上昇させるのにかなり長い時間が必要となる。
【００５９】
　これに対し、本例の定着装置１においては、定着ローラ３の表面からその定着ローラ３を加熱する加熱手段１７が設けられているので、定着ローラ３の熱容量が大きくとも、その療面を短時間で定着温度にまで上昇させることができる。
【００６０】
　図４に示す定着装置１は、その定着部材が、複数の巻き掛けローラ３Ｂ，７に巻き掛けられた無端状の定着ベルト８により構成されている。ここで、必要に応じて、一方の巻き掛けローラ３Ｂを第１のローラと称し、他方の巻き掛けローラ７を第２のローラと称することにすると、第１のローラ３Ｂと、第２のローラ７は互いに離間し、かつ互いに平行に延びていて、第１及び第２のローラ３Ｂ，７に巻き掛けられた無端状の定着ベルト８に加圧ローラ４が圧接している。図示した例では、加圧ローラ４は、定着ベルト８を介して第１のローラ３Ｂに圧接している。
【００６１】
　第１のローラ３Ｂと加圧ローラ４の構成は、図２及び図３を参照して先に説明した定着ローラ及び加圧ローラと実質的に異なるところはない。すなわち、図４に示した加圧ローラ４も、耐熱性と剛性を有し、かつ多数の気孔が形成された断熱層９を有し、第１のローラ３Ｂも、定着ベルト８を介して加圧ローラ４により加圧されて弾性変形する弾性体層１２を有している。その他の構成も、図２及び図３に示した定着ローラ及び加圧ローラと変りはなく、よって、図２において定着ローラと加圧ローラの各部に付した符号と同じ符号を、図４に示した第１のローラ３Ｂと加圧ローラ４の各部に付し、図４に示した第１のローラ３Ｂと加圧ローラ４のこれ以上の説明は省略する。但し、第１のローラ３Ｂは記録媒体Ｐに直に接触することはないので、第１のローラ３Ｂの表層としての離型層１３を省略することもできる。また記録媒体Ｐに接触する定着ベルト８の表面に、トナーの付着を防止する離型層を設けることが望ましい。
【００６２】
　第２のローラ７は円筒状に形成され、その各端部が定着装置１の機枠に回転自在に支持されている。また第２のローラ７の各端部は、図５に示すように圧縮ばね２２によって、第１のローラ３Ｂから離間する向きに加圧され、これによって第１のローラ３Ｂと第２のローラ７に張架された定着ベルト８に所定の張力を付与することができる。かかる第２のローラ７の内部にヒータ２３が配置され、これにより第２のローラ７が加熱され、その熱が定着ベルト８に伝えられて定着ベルト８が加熱される。無端状の定着ベルト８は第２のローラ７によって加熱され、第２のローラ７が加熱ローラとして構成されているのである。また定着ベルト８の表面にはサーミスタ２４より成る温度検知手段が当接し、その温度検知結果に基づいてヒータ２３への通電のオン，オフが制御され、定着動作時に定着ベルト８の温度がトナー像の定着に適した範囲の定着温度に保たれる。
【００６３】
　また、図４に示した定着装置１においても、図２及び図３に示した定着装置と全く同様にして、加圧ローラ４が、駆動装置によって、定着ベルト８を介することなく直に回転駆動される駆動ローラとして構成され（図３参照）、その加圧ローラ４の回転に従動して第１のローラ３Ｂが回転し、かつ定着ベルト８が矢印Ｃ方向に走行し、これに伴って第２のローラ７が図４における時計方向に回転する。加圧ローラ４を回転駆動することにより、該加圧ローラ４と第１のローラ３Ｂを回転させると共に定着ベルト８を走行させるのである。
【００６４】
　図１に示した定着装置の場合と同じく、第１のローラ３Ｂと加圧ローラ４は、定着ベルト８を介して、これらのローラ３，４が互いに近づく向きに図示していない加圧手段により加圧され、このとき、第１のローラ３Ｂの弾性体層１２が弾性変形し、定着ベルト８と加圧ローラ４とが所定のニップ幅Ｎをもって互いに圧接する。このとき、加圧ローラ４はほとんど変形することはない。
【００６５】
　前述のようにトナー像Ｔを転写された記録媒体Ｐは、矢印Ａで示すように、入口ガイド板２１によって案内されながら、第１のローラ３Ｂと加圧ローラ４の間に進入する。記録媒体Ｐに担持されたトナー像Ｔが定着ベルト８の表面に接触するように、当該記録媒体Ｐが第１のローラ３Ｂと加圧ローラ４の間を通過し、このとき記録媒体Ｐは加圧ローラ４によって定着ベルト８に押し付けられ、定着ベルト８から伝えられる熱と、第１のローラ３Ｂと加圧ローラ４から受ける圧力とにより、トナー像が記録媒体Ｐ上に定着されるのである。定着装置１を通過した記録媒体Ｐは、画像形成装置本体外に排出される。
【００６６】
　上述したところから判るように、図４に示した定着装置１においても、加圧ローラ４が多数の気孔が形成された剛体より成る断熱層を有しているので、定着装置の立上げ時や、プリント動作の開始前に、第２のローラ７によって定着ベルト８を加熱するとき、定着ベルト８と加圧ローラ４が回転を開始した時、定着ベルト８の熱が加圧ローラ４に大量に奪われることはない。このため、定着ベルト８を短時間で定着温度にまで上昇させることができる。しかも加圧ローラ４の断熱層９は剛体より成り、特に第１のローラ３Ｂが定着ベルト８を介して加圧ローラ４により加圧されて弾性変形する弾性体層１２を有しているので、定着ベルト８と加圧ローラ４との圧接部を出た記録媒体は、定着ベルト８から離れる向き（矢印Ｂ方向）に搬送され、これによって記録媒体Ｐが定着ベルト８に巻き付く不具合を防止できる。また、定着ベルト８を介して加圧ローラ４に圧接した第１のローラ３Ｂの弾性体層１２が弾性変形し、加圧ローラ４の方はほとんど変形することはないため、一定の角速度で回転駆動される加圧ローラ４と、定着ベルト８との圧接部における加圧ローラ４の表面速度はその全体に亘って一定となる。しかも加圧ローラ４の断熱層９の熱膨張量も極めて少ない。これにより、この圧接部を通過する記録媒体Ｐの搬送速度は一定に保たれ、記録媒体上のトナー像が乱されることはない。
【００６７】
　さらに、定着ベルト８として、厚みが薄く、従って熱容量の少ないベルトを用いることができ、これにより、その定着ベルト８を、第２のローラ７によって極めて短時間でトナー像の定着に適した定着温度にまで加熱できる。
【００６８】
　定着ベルト８を上述のように薄く形成し、その熱容量を小さくすることにより、当該定着ベルト８を第２のローラ７によって瞬時に加熱することができるが、そのほか、定着動作時に、定着ベルト８と加圧ローラ４との圧接部において、その定着ベルト８の熱が圧接部を通る記録媒体Ｐやこれに担持されたトナー像に奪われ、定着ベルト８の温度が急激に低下するので、記録媒体Ｐ上のトナーが定着ベルト８の表面に移行するホットオフセットをより効果的に防止することができる。このように、定着ベルト８の熱容量を小さくすることにより、これを瞬時に加熱でき、しかもその自己冷却性によりホットオフセットを防止できるが、その反面、定着ベルト８は、加圧ローラ４との圧接部において、ここを通過する記録媒体上のトナーを溶融させて定着させるのに必要な熱容量を有していなければならない。このような要求を同時に満足させることができるように、定着ベルト８の厚さ、すなわちその熱容量を設定すべきである。
【００６９】
　上述した要求を満たすため、例えば、図６に模式的に拡大して示すように、基体２５とこれに一体に積層された離型層２６により定着ベルト８を構成する場合、その基体２５としてニッケル又はポリイミドを用いたときは、その厚さを３０乃至１５０μｍ程度とし、離型層２６としてシリコーンゴムを用いたときは、その厚さを５０乃至３００μｍ程度とし、さらに離型層２６としてフッ素樹脂を用いたときは、その厚さを１０乃至５０μｍ程度にすることが好ましい。また、シリコーンゴム上にフッ素樹脂を薄く形成して熱応答性を良好にした離型層２６を用いることもできる。
【００７０】
　第１のローラ３Ｂと加圧ローラ４は、所定のニップ幅Ｎを確保できるように、大きな圧力で圧接させる必要があるため、第１のローラ３Ｂと加圧ローラ４は大きな強度と剛性を有している必要がある。これに対し、第２のローラ７には、第１のローラ３Ｂや加圧ローラ４が受けるような大きな外力は作用せず、その各端部に各圧縮ばね２２が加える圧力は、例えば１ｋｇｆ（９．８Ｎ）乃至３ｋｇｆ（２９．４Ｎ）程度の小さな圧力でよい。このため、第２のローラ７にはさほど大きな剛性や強度が要求されず、この第２のローラ７を小型薄肉化することが可能である。このように薄肉の第２のローラ７を用い、その熱容量を小さくすることにより、第２のローラ７を短時間で所定温度に加熱することができ、これによっても待ち時間を短縮することができる。
【００７１】
　また、図７に示すように、加圧ローラ４が定着ベルト８を介して、第１及び第２のローラ３Ｂ，７に圧接しているときは、第２のローラ７にも弾性体層を設け、これを加圧ローラ４によって弾性変形させることもできる。定着ベルト８を張架する複数の巻き掛けローラのうちの少なくとも１つのローラが、定着ベルト８を介して加圧ローラにより加圧されて弾性変形するように構成することができる。その際、定着ベルト８を第２のローラ７により加熱する代りに、又はこれと共に、定着ベルト８に接触し、又は離間して位置する加熱手段により定着ベルトを加熱することもできる。
【００７２】
　また、図２、図４及び図７に示した加圧ローラ４を直接加熱する加熱手段を設けることもでき、このようにすると、定着ベルト８が定着温度まで昇温する時間をより一層短縮することができる。その際、加圧ローラ４は、断熱層を有しているので、その内部に加熱手段を設けると、加圧ローラ４の表面温度を上昇させ難くなる。そこで、図２及び図４に示すように、加圧ローラ４用の加熱手段を設けるときは、加圧ローラ４の表面からその加圧ローラ４を加熱する加熱手段２９を用いることが望ましい。これにより、短時間で加圧ローラ４の表面温度を上昇させることができる。図示した加熱手段２９は、ヒータ２９ａと、スリーブ２９ｂより成る。
【００７３】
　また、本発明は、図８に示すように、第１及び第２のローラ３Ｂ，７に接触していない定着ベルト８の部分に加圧ローラ４を圧接させる定着装置や、画像形成装置の電源オフ時などに、定着部材と加圧ローラを離間させておく定着装置や、定着部材自体に設けた熱源によって定着部材を加熱する定着装置などにも広く適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】画像形成装置の概略図である。
【図２】定着装置の横断面図である。
【図３】図２に示した定着装置の定着ローラと加圧ローラの縦断面図である。
【図４】他の定着装置の横断面図である。
【図５】図４に示した加熱ローラを圧縮ばねにより加圧する様子を示す図である。
【図６】定着ベルトの拡大断面図である。
【図７】さらに他の定着装置の概略図である。
【図８】さらに別の定着装置の概略図である。
【図９】従来の定着装置の横断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
　１　定着装置
　３　定着ローラ
　３Ｂ　巻き掛けローラ
　４　加圧ローラ
　７　巻き掛けローラ
　８　定着ベルト
　９　断熱層
　１２　弾性体層
　Ｐ　記録媒体
　Ｔ　トナー像
【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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