(57)【要約】【課題】ベルトニップ方式の加熱装置において、高速化と高色域、高グロスの両立を図る。ベルト定着での高圧設定時のベルト駆動安定性の確保（ベルトスリップの防止）を図る。【解決手段】加熱ニップ部ｎを形成する１対の相互接触部材２１・３０を有し、加熱ニップ部に被加熱材Ｐを導入して挟持搬送させて加熱する加熱装置において、少なくとも一方の接触部材３０が、第１ベルト部材３５と、該第１ベルト部材の内側に配置された第２ベルト部材３６を有し、且つ第１ベルト部材と第２ベルト部材をもう一方の接触部材２１に押圧する押圧部材３２・１０４を有することを特徴とする加熱装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱ニップ部を形成する１対の相互接触部材を有し、加熱ニップ部に被加熱材を導入して挟持搬送させて加熱する加熱装置において、
少なくとも一方の接触部材が、第１ベルト部材と、該第１ベルト部材の内側に配置された第２ベルト部材を有し、且つ第１ベルト部材と第２ベルト部材をもう一方の接触部材に押圧する押圧部材を有することを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
第１ベルト部材に内接し第１ベルト部材に内面から駆動力を付与する第１ベルト駆動部材を有することを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
第２ベルト部材の内面摩擦係数が第１ベルト部材の内面摩擦係数より低いことを特徴とする請求項１または２に記載の加熱装置。
【請求項４】
第２ベルト部材の内面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布部材を有し、第１ベルト部材の内面には潤滑剤を塗布しないことを特徴とする請求項１から３の何れか１つに記載の加熱装置。
【請求項５】
第２ベルト部材の面長が第１ベルト部材の面長より長いことを特徴とする請求項１から４の何れか１つに記載の加熱装置。
【請求項６】
第１ベルト部材は、弾性層を有し、第２ベルト部材は弾性層を有さないことを特徴とする請求項１から５の何れか１つに記載の加熱装置。
【請求項７】
被加熱材が画像を担持した記録材であることを特徴とする請求項１から５の何れか１つに記載の加熱装置。
【請求項８】
記録材上に画像を形成する像形成手段と、該記録材上の画像を加熱する像加熱手段とを有する画像形成装置において、前記像加熱手段が請求項１から６の何れか１つに記載の加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、複写機・プリンター・ファクシミリなどの画像情報記録装置（画像形成装置）において未定着画像を加熱・加圧定着させるための定着装置として用いて好適な、特にベルトニップ方式の加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ベルトニップ方式の加熱装置は、加熱ニップ部を形成する１対の相互接触部材の少なくとも一方をベルト部材にし、加熱ニップ部に被加熱材を導入して挟持搬送させて加熱する構成のもので、加熱ニップ部の幅（被加熱材搬送方向の寸法）を大きく設定することができることで、被加熱材の搬送速度を大きくしても十分な加熱時間を確保することが可能である等の利点がある。
【０００３】
例えば特許文献１には画像定着装置としてのベルトニップ方式の加熱装置の具体的構成例が記載されている。
【０００４】
１）第１の従来例
図７はその一例を示すものである。２１と３０は加熱ニップ部（以下、定着ニップ部と記す）ｎを形成させる１対の相互接触部材としての、加熱ローラ（第１の定着部材、定着ローラ）と、ベルトアセンブリ（第２の定着部材、加圧部材）である。
【０００５】
加熱ローラ２１は回転自由に軸受保持されており、矢印の時計方向に回転駆動される。またこの加熱ローラ２１は内部熱源２２により加熱され、温調系により表面温度が所定の定着温度に維持されるように温調される。
【０００６】
ベルトアセンブリ３０は、無端ベルト３５、加圧ローラ３２、第１と第２の２本の支持ローラ（支持軸）３３・３４、アシストパッド１０４等からなり、ベルト３５は加圧ローラ３５および第１と第２の支持ローラ３３・３４の都合３本のローラ間に懸回張架してある。
【０００７】
加圧ローラ３２は不図示の加圧手段により加熱ローラ方向に押圧付勢されて加熱ローラ２１に対してベルト３５を挟んで所定の押圧力で圧接している。アシストパッド１０４はベルト３５の内側で、加圧ローラ３２よりもベルト移動方向上流側に配設され、不図示の加圧手段により加熱ローラ方向に押圧付勢されて加熱ローラ２１に対してベルト３５を挟んで所定の押圧力で圧接している。
【０００８】
上記の加圧ローラ３２とアシストパッド１０４との間におけるベルト部分と加熱ローラ２１の外面部分との相互接触ニップ域が定着ニップ部ｎである。
【０００９】
アシストパッド１０４はベース板１０５に弾性層と表面低摩擦層を設けた固定部材であり、表面低摩擦層側をベルト３５の内面に接触させて配設してある。
ベルトアセンブリ３０のベルト３５は加熱ローラ２１の回転駆動に伴い、定着ニップ部ｎにおける加熱ローラ２１との摩擦力で従動回転する。
【００１０】
加熱ローラ２１が回転駆動され、それに伴いベルトアセンブリ３０のベルト３５も従動回転し、加熱ローラ２１が熱源２２により加熱され、所定の定着温度に温調された状態において、定着ニップ部ｎの加熱ローラ２１とベルト３５との間に未定着トナー像ｔを担持した記録材（以下、記録シートと記す）Ｐが導入され、定着ニップ部ｎを挟持搬送されていく。その挟持搬送過程において未定着トナー像ｔが加熱ローラ２１の熱で加熱されて記録シートＰの面に固着像として熱定着される。
【００１１】
定着ニップ部ｎの幅（ベルト移動方向の寸法）はアシストパッド１０４の幅寸法により広狭容易に設定することができ、定着ニップ部幅を大きく設定することで、記録シートＰの搬送速度を大きくしても十分な定着時間（加熱時間）を確保することが可能である。
【００１２】
また、加圧ローラ３２は、紙厚が薄く紙腰の弱い記録シートに多量のトナーを定着させる場合にも、剥離爪などを必要とせず、定着ニップ部ｎの記録シート出口において、何の剥離装置を用いずに記録シートＰを加熱ローラ２１の表面から剥離できるという所謂セルフストリッピングを可能とするものである。すなわち、一般に加熱ローラ２１の表面は弾性層を有しており、この弾性層に加圧ローラ３２が圧接すると、前記加熱ローラ２１と加圧ローラ３２との圧接領域Ａにおいて、加熱ローラ２１の表面が弾性変形し、加熱ローラ２１と加圧ローラ３２との間を通過する記録シートＰが加熱ローラ２１から剥離する方向へ導かれるのである。
【００１３】
しかし、このセルフストリッピング性能を向上させるために加圧ローラ３２の圧力を大きくすると、記録シートＰ上の未定着画像ｔがずれる現象（像ずれ）が発生する。この現象は、加圧ローラ３２の高い圧力によって加熱ローラ２１上の弾性層に極度のゆがみが発生し、これに伴って、記録シートＰの速度が増大することに起因する。この像ずれを防止するために、前記アシストパッド１０４が設けられている。すなわち、このアシストパッド１０４は、定着ニップ部ｎ内の加圧ローラ３２よりも記録シート搬送方向上流側で加熱ローラ２１を極度に歪ませないように広範囲領域Ｃに大きな圧力をかけるためのものであり、これにより、この領域Ｃにおける加熱ローラ２１と記録シートＰとの密着力が、加熱ローラ２１と加圧ローラ３２との圧接領域Ａにおける加圧ローラ３２と記録シートＰとの密着力よりも大きくなり、その結果、前記記録シートＰの速度は加熱ローラ２１の速度と同じになることから、前記像ずれは有効に防止されるのである。
【００１４】
しかしながら、固定部材であるアシストパッド１０４と回転体であるベルト３５の内面とは摺擦により、双方に耐久による磨耗劣化が生じる。一般に磨耗は摺擦速度と両者の加圧力により支配されるため、特に高速化を目指した場合は、ベルト３５へのダメージが大きく、ベルト３５やアシストパッド１０４の長寿命化の妨げとなる。この対策として、ベルト３５の内面へのシリコンオイルオイル塗布により摺擦抵抗を下げる手法が提案されている。
【００１５】
しかし、トナーの定着性や、光沢性を向上するため、アシストパッド１０４への加圧力を増加させた場合には、ベルト３５とアシストパッド１０４の摺擦抵抗が原因となり、ベルト３５の搬送不良（スリップ）を引き起こす。
【００１６】
一般にスリップ対策としては、ベルト３５内の第１または第２の支持ローラ３３、３４の何れかに駆動を与えてベルト３５の搬送力を高める工夫がなされるが、ベルト内面に潤滑剤を塗布した系では潤滑剤がその駆動支持ローラからベルト３５へ駆動効率を下げ、充分な効果が得られにくい。
【００１７】
即ち、ベルト３５の内面特性に関しては、アシストパッド１０４との摺擦部における摩擦係数μの低減と、駆動支持ローラ当接部における摩擦係数μの確保という相矛盾した特性が要求される。アシストパッド１０４に表面摩擦係数μの低い部材を用い、駆動ローラに表面摩擦係数μの高い部材を用いることで、ある程度この矛盾を解消し得るが、圧力を増していった際の効果が不十分である。
【００１８】
ベルト３５のスリップは記録シートＰの搬送不良や画像不良のみならず、加熱ローラ２１の表層の摺擦による加熱ローラ表層材の傷及び、弾性層の異常変形による弾性層の劣化等、加熱ローラ２１に与えるダメージも大きく、加熱ローラ２１の寿命へも影響する重要な課題である。
【００１９】
２）第２の従来例
この対策として、上記図７の加熱装置において固定部材としてのアシストパッド１０４を、図８のように、ベルト３５の回転に従動する回転部材としての圧力補助ローラ３１とした装置構成も提案されている。
【００２０】
圧力補助ローラ３１はステンレス等の金属軸上にシリコンゴムやシリコンスポンジ等の柔らかい弾性体で被覆された弾性体ローラであり、ベルト３５の内面からベルト３５を加熱ローラ２１に密着させ、ベルト３５と加熱ローラ２１の表面がずれるのを防止するためのローラである。この構成においては、ベルト３５に内接する部材３１〜３４の全てはベルト３５と共に回転する回転部材であり、先のようなベルト３４の内面との摺擦により生じる弊害を解決することが出来る。
【特許文献１】
特開平９−３４２９１号公報
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図８の第２の従来例のように、圧力補助ローラ３１を用いたベルトニップ方式の加熱装置（定着装置）にあっては、加圧ローラ３２と圧力補助ローラ３１との干渉を防止するという観点からすれば、加圧ローラ３２と圧力補助ローラ３１とを近接して配置することが困難であり、しかも両ローラ３２・３１の形状からして、図８に示すように、加熱ローラ２１とベルト３５との接触ニップ域である定着ニップ部ｎの全幅のうち、加熱ローラ２１に対する、加圧ローラ３２の接触部領域Ａと圧力補助ローラ３１の接触部領域Ｃとの間には、無端ベルト３５のみが加熱ローラ２１に接触配置される領域Ｂが存在した。この領域Ｂの幅は図７の第１の従来例において加圧ローラ３２の接触部領域Ａとアシストパッド１０４の接触部領域Ｃとの間に生じる無端ベルト３５のみが加熱ローラ２１に接触配置される領域Ｂよりも幅が大きい。
【００２２】
このため、図８のＡ、Ｂ、Ｃに示す各接触ニップ域における加熱ローラ２１に対するベルト３５の圧力分布は図９のようになり、加圧ローラ３２及び圧力補助ローラ３１が接触していないＢの領域では、かかる圧力が微小となっていた。このような状況下において、微小圧力状態となるＢの領域では、トナー層中の空気及び水蒸気の活動を抑え込めるだけの圧力がなく、しかも、その範囲が広いために記録シートＰが微小圧力状態となるＢの領域を通過する際に、トナー層中から放出される空気及び水蒸気の絶対量が多くなり、コート紙等の通気性の低い記録シートＰにおいて、微小圧力部位における画像の乱れが発生しやすくなり、万全とは言えない。
【００２３】
本発明は以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、ベルトニップ方式の加熱装置について、加熱ニップ部の圧力確保と、ベルトのスリップの防止によるベルト搬送性の安定化を両立させること、定着装置にあっては定着ニップ部域における圧力確保によるトナー像の光沢感の確保と、ベルトのスリップの防止によるベルト搬送性の安定化を両立させることを目的としている。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、加熱ニップ部を形成する１対の相互接触部材を有し、加熱ニップ部に被加熱材を導入して挟持搬送させて加熱する加熱装置において、少なくとも一方の接触部材が、第１ベルト部材と、該第１ベルト部材の内側に配置された第２ベルト部材を有し、且つ第１ベルト部材と第２ベルト部材をもう一方の接触部材に押圧する押圧部材を有することを特徴とする加熱装置、である。
【００２５】
この構成により、加熱ニップ部の圧力確保と、ベルトのスリップの防止によるベルト搬送性の安定化を両立させることができ、定着装置にあっては定着ニップ部域における圧力確保によるトナー像の光沢感の確保と、ベルトのスリップの防止によるベルト搬送性の安定化を両立させることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
［第１の実施例］
（１）画像形成装置例
図１は本発明に従うベルトニップ方式の加熱装置をトナー像の定着装置として搭載させた画像形成装置の一例の概略構成図である。
【００２７】
１は感光ドラムであり、ＯＰＣ、アモルファスＳｅ、アモルファスＳｉ等の感光材料がアルミニウムやニッケルなどのシリンダ状の基盤上に形成されている。感光ドラム１は矢印の方向に回転駆動され、その表面は帯電装置としての帯電ローラ２によって一様帯電される。
【００２８】
次に、レーザースキャナ３によって画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザービームＬによる走査露光が施され、静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置４でトナー像として現像、可視化される。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法、ＦＥＥＤ現像法などが用いられ、イメージ露光と反転現像とを組み合わせて用いられることが多い。
【００２９】
可視化されたトナー像は、所定のタイミングで給紙機構部７から給紙搬送された記録シート（記録材、転写材、用紙）Ｐ上に転写装置としての転写ローラ５により感光ドラム１上より転写される。
【００３０】
ここで感光ドラム１上のトナー像の画像形成位置と記録シートＰの先端の書き出し位置が合致するようにトップセンサ８にて記録シートＰの先端を検知し、タイミングを合わせている。所定のタイミングで搬送された記録シートＰは感光ドラム１と転写ローラ５に一定の加圧力で挟持搬送される。このトナー像が転写された記録シートＰは加熱定着装置９へと搬送され、永久画像として定着される。加熱定着装置９を出た画像定着済みの記録シートＰはシートパス１０を搬送されて排紙トレイ１１上に排出される。
一  方、感光ドラム１上に残存する転写残りの残留トナーは、クリーニング装置６により感光ドラム１表面より除去され、感光ドラム１は繰り返して作像に供される。
【００３１】
（２）定着装置９
図２は本実施例における定着装置９の側面模型図、図３はフィルムアセンブリの途中部分省略の正面模型図である。
【００３２】
本実施例の定着装置９は前述した図７の第１の従来例の定着装置と同様にアシストパッド１０４を用いたベルトニップ方式の加熱装置である。前述した図７の装置と同じ構成部材・部分には同じ符号を付して再度の説明を省略する。
【００３３】
本実施の形態において、定着ニップ部（加熱ニップ部）ｎを形成する１対の相互接触部材のうちの一方の接触部材である加熱ローラ（定着ローラ）２１は、外径６０ｍｍの中空ローラで、アルミの芯金２１ａ上に、シリコンゴムからなる厚さ２ｍｍの耐熱弾性層２１ｂを形成し、更にその外周面に離型層としての厚さ３０μｍのフッ素樹脂層２１ｃを形成してなる三層構造で構成されている。芯金２１ａは此処ではアルミを用いたが、鉄等の他の金属を用いても良い。この加熱ローラ２１は不図示の駆動源により回転力が与えられて、矢印の時計方向に所定の周速度で回転駆動される。
【００３４】
加熱ローラ２１の表面には加熱ローラ表面の温度を検知するための温度検知素子としてサーミスタ４１が当接されており、加熱ローラ内部には熱源として例えばハロゲンランプからなるヒータ２２を配設してある。
【００３５】
ヒータ２２は給電回路４３からの給電により発熱し、その発熱により加熱ローラ２１が内部より加熱される。加熱された加熱ローラ２１の表面温度がサーミスタ４１で検知され、その検知温度情報が温調回路４２に入力する。温調回路４２はサーミスタ４１で検知される加熱ローラ表面温度が所定の定着温度に維持されるように給電回路４３からヒータ２２への給電制御することで加熱ローラ２１を温調制御する。
【００３６】
定着ニップ部ｎを形成する１対の相互接触部材のうちのもう一方の接触部材であるベルトアセンブリ２２において、加圧ローラ３２および第１と第２支持ローラ３３・３４の都合３本のローラ間に懸回張架した無端ベルト３５を第１ベルトとしたとき、本実施例においては、この第１ベルト３５の内側において加圧ローラ３２とアシストパッド１０４の両者に対してルーズに掛け回して第２ベルトとしての無端ベルト３６を配設してある。
【００３７】
すなわち、第１ベルト３５に内接する第２ベルト３６の２重のベルト３５・３６を有し、この第１ベルト３５と第２ベルト３６を第２ベルト３６の内側の、押圧部材としての加圧ローラ３２とアシストパッド１０４により加熱ローラ２１に押圧して加熱ローラ２１との第１ベルト３５との間に所定幅の定着ニップ部ｎを形成させている。
【００３８】
本実施例においては、第１ベルト３５を懸回張架させている、加圧ローラ３２および第１と第２支持ローラ３３・３４のうち、第２支持ローラ３４を第１ベルト３５の駆動ローラとして駆動源Ｍから不図示のギア列を介して駆動力を伝達して第１ベルト３５を矢印の反時計方向に回転駆動させている。すなわち第１ベルト３５は回転駆動される加熱ローラ２１と上記の第２支持ローラ３４の双方から駆動力をえている。第２ベルト３６は定着ニップ部ｎにおける第１ベルト３５の内面との摩擦力で第１ベルト３５の回転に従動して加圧ローラ３２とアシストパッド１０４との外回りを回転する。
【００３９】
加熱ローラ２１が回転駆動され、またベルトアセンブリ２２の第２支持ローラ３４が回転駆動されて、第１ベルト３５が回転駆動され、第２ベルト３６が従動回転し、加熱ローラ２１が熱源２２により加熱され、所定の定着温度に温調された状態において、定着ニップ部ｎの加熱ローラ２１と第１ベルト３５との間に未定着トナー像ｔを担持した記録シートＰが導入され、定着ニップ部ｎを挟持搬送されていく。その挟持搬送過程において未定着トナー像ｔが加熱ローラ２１の熱で加熱されて記録シートＰの面に固着像として熱定着される。
【００４０】
第１ベルト３５は、例えば耐熱性樹脂であるポリイミドフィルムなどで構成され、表面にはＰＦＡ等の離型層を有するものが好ましい。本実施例では、第１ベルト３５は直径７５ｍｍの無端ベルトで、厚み７５μｍのポリイミドの基層上に２５０μｍのシリコンゴム耐熱弾性層を有し、３０μｍのＰＦＡチューブを表層に被覆したものを用いた。この第１ベルト３５の内面摩擦係数は約０．３であった。
【００４１】
第１ベルト３５に内接する第２ベルト３６は、例えば耐熱性樹脂であるポリイミドフィルムなどで構成され、この第２ベルト３６には、押圧部材である加圧ローラ３２とアシストパッド１０４が内接している。本実施例では第２ベルト３６には、直径４０ｍｍの基層が１００μｍのポリイミドの無端ベルトを用いた。
【００４２】
第１ベルト３５は、記録シートＰに直接接触するため、弾性層を有することで、例えば記録シートＰの両面に画像形成する際の裏面に形成された画像の画質劣化を低減できる。これは、記録シートＰの表面の凹凸に起因する第１ベルト３５と記録シートＰ上のトナー像の接触ムラに伴なう画像の光沢ムラや、トナー像の潰れムラ等が有る。
【００４３】
第２ベルト３６は、直接記録シートＰに触れないため、弾性層を有することの画質への効果は小さい。むしろ、第２ベルト３６は内接する静止したアシストパッド１０４と摺擦するため、外接する第１ベルト３５の回転との相対速度により弾性層が両者に引っ張り合われることになり、弾性層の寿命が大きく縮まる。第１ベルト３５の方は、外接する加熱ローラ２１と内接する第２ベルト３６の速度差が略無いため引き合いによる弾性層の劣化が無く、弾性層を有すことができる。
また、本実施の形態では、加圧ローラ３２は、加熱ローラ２１と第１ベルト３５との接触ニップ域である定着ニップ部ｎの出口に配設される加圧ローラを兼用しており、不図示の圧縮コイルスプリングによって加熱ローラ２１の中心に向かって付勢されており、第１ベルト３５を加熱ローラ２１に押圧している。ここで、加圧ローラ３２は外径２０ｍｍのローラで、少なくとも加熱ローラ２１よりも高硬度に形成されており、加圧ローラ３２の加熱ローラ２１に対する圧接部Ａでは加熱ローラ２１が弾性変形し、記録シートＰのセルフストリッピング機能を維持するようになっている。加圧ローラ３２と加熱ローラ２１の圧接部Ａのニップ幅は約３ｍｍに設定した。
【００４４】
更に、第２ベルト３６の内側には、不図示の圧縮コイルスプリングにより圧接配置されるアシストパッド１０４が設けられている。アシストパッド１０４は、ベルト搬送方向の幅が２０ｍｍの弾性パッドで、台座上に耐熱弾性体であるシリコンゴム層を有し、フッ素コートされたガラスクロスがシリコンゴム層を覆っている。ガラスクロス層は第２ベルト３６の内面と、アシストパッド１０４の表面の摩擦抵抗を下げるために用いている。アシストパッド１０４と加圧ローラ３２の間隙は約１ｍｍに設定されている。該アシストパッド１０４は加熱ローラ２１の軸方向に向かってコイルスプリングによって第１ベルト３５、第２ベルト３６を加熱ローラ２１に加圧している。第１ベルト３５と第２ベルト３６を挟んでアシストパッド１０４と加熱ローラ２１が形成する圧接部Ｃのニップ幅は約２０ｍｍである。つまり、第１ベルト３５は加圧ローラ３２、アシストパッド１０４からの加圧力を、第２ベルト３６を介して受け、加熱ローラ２１に圧接している。尚、アシストパッド１０４は加熱ローラ２１より低硬度に形成されており、圧接部Ｃにおける加熱ローラ２１へ加圧の平均面圧は、圧接部Ａにおける加圧ローラ３２の加熱ローラ２１への加圧の平均面圧より低い。此処で、平均面圧とは「各圧接部Ｃ・Ａのニップ部にかかる総圧」を「各圧接部Ｃ・Ａのニップ部の面積」で割り算した値である。
【００４５】
アシストパッド１０４のベース板１０５の背面には、第２ベルト３６の内面に潤滑剤としてのシリコンオイルを塗布するオイル塗布機構１０６が設置されている。これは、１０００ｃｓのシリコンオイルを含んだ不織布からなるフェルトで、第２ベルト３６の内面に当接するように設置されている。第２ベルト３６は内面のみに、このオイル塗布機構１０６から潤滑剤としてのシリコンオイルを微量塗布されている。この結果、アシストパッド１０４と第２ベルト３６の内面の摩擦抵抗は下がり、より効果的にベルトのスリップを防止できる。尚オイル塗布後の第２ベルト３６の内面の摩擦係数は、約０．１〜０．２と第１ベルト３５より低く出来ている。
【００４６】
例えば、前述の図７の従来例１のような定着装置では、記録シートＰが定着ニップ部ｎに到達すると、「記録シートＰを定着ニップ部ｎに噛み込む事による定着装置のトルク変動」、記録シート種によっては「加熱ローラ２１、第１ベルト３５、記録シートＰの摩擦係数の関係」、又は「記録シートＰから出される水蒸気等の影響」が原因となり、記録シートＰ−加熱ローラ２１間、又は記録シートＰ−第１ベルト３５間でスリップが起こり、第１ベルト３５及び記録シートＰの搬送不良が起こる。
【００４７】
本実施例１では、前記したように、ベルトアセンブリ３０の第２支持ローラ３４に駆動源Ｍより第１ベルト３５を駆動する駆動力が与えられ、第１ベルト３５及び記録シートＰのスリップを防止している。即ち、第１ベルト３５は、加熱ローラ２１、第２支持ローラ３４の双方から駆動力を得ている。第２支持ローラ３４からの駆動力は、記録シートＰの定着ニップ部ｎの噛み込みの影響を受けずに第１ベルト３５に伝達されるため、第１ベルト３５の搬送性は安定させることができる。尚、第２ベルト３６は専用の駆動ローラを持たず、前述したように、第１ベルト３５に従動している。
【００４８】
第２支持ローラ３４の表面は、耐熱シリコンゴムが被覆されており、駆動力を効率的に第１ベルト３５に伝達している。もし仮に、第１ベルト３５の内面に、シリコンオイル等の潤滑剤が侵入すると、シリコンオイルの潤滑性が原因となり第２支持ローラ３４から第１ベルト３５に駆動が伝わり辛くなる。そこで、第１ベルト３５、第２ベルト３６の長手方向の配置を、図３に示すように、第２ベルト３６の幅（面長）Ｗ３６を第１ベルト３５の幅（面長）Ｗ３５より長くし、オイル塗布機構１０６によって第２ベルト３６の内面に塗られたシリコンオイルが第２ベルト３６の端部を伝って第１ベルト３５に付着することを防止している。尚、第２ベルト３６の端部の裏面又は表面に任意の親水処理（疎油処理）を施しておくことで、第２ベルト３６の端部からのオイル漏れをより効果的に防止できる。
【００４９】
図２・図３に示すように、第１ベルト３５はベルトの寄り補正機構として、第１支持ローラ３３にステアリング機構４４を有し、光学センサ４５を用いて、第１ベルトの寄りを検知した際、制御回路部４６により第１支持ローラ３３の一端側３３ａを支点にステアリング機構４４によって第１支持ローラ３３の他端側３３ｂを記録シート搬送方向の上流側及び下流側に変位させ、第１ベルト３５の長手方向のベルトテンションを制御することで、第１ベルト３５のローラ３２〜３４の長手に沿う寄り移動を補正している。これは、回転中のベルトが長手方向でテンションの低いほうに変位していく動作を利用している。
【００５０】
一方、第２ベルト３６に関しては、第１ベルト３５より外径が小さく第１ベルト３５程の複雑なベルト寄り制御機構４４〜４６は必要としない。又第２ベルト３６は多軸に張架されていないのでテンションを利用したベルト寄り制御機構が効果的に機能しない。このため、第２ベルト３６は両端部に突き当て部材１０７ａ、１０７ｂ（図３）を有するのみで、この突き当て部材へのベルト端部突き当てのみで該ベルト３６の寄り移動を規制している。突き当てのみでの寄り規制はベルト端部の劣化が生じやすい。このため、第２ベルト３６の基層のポリイミド厚みを第１ベルト３５の基層のポリイミドより厚くしている。尚、第１支持ローラ３３は不図示のコイルバネで第１ベルト３５に所定のテンションをかけており、テンションローラとしても機能している。
【００５１】
前述した図７の第１の従来例（従来例１と記す）の定着装置と本実施例（実施例１と記す）１の定着装置に関し、加圧ローラ３２の加熱ローラ２１への加圧力を総圧１９６Ｎに維持したまま、アシストパッド１０４の加熱ローラ２１への加圧力（総圧）を増加させていった際の記録シート通紙時のベルト３５及び記録シートＰのスリップの有無を評価した結果を表１に示す。
【００５２】
記録シートＰには坪量１０５ｇ／ｍ２の転写材を用い、画像はシアントナー単色の画像比率５０％の万線画像を用い、１０００枚通紙時の記録シートＰ及びベルト３５の目視でのスリップ及び、スリップによる画像の乱れを評価した。
【００５３】
【表１】
2005056596.tif 000003
【００５４】
スリップの発生の無かったものを〇、スリップが発生したものを×として示す。
【００５５】
従来例１では２９４Ｎ以上ではスリップの発生が見られたが、実施例１では３９２Ｎまでスリップの発生を抑えられ、本実施例がスリップに効果的であることが確認された。
【００５６】
又、特に記録シートとして光沢紙を用いた際のトナー像の光沢度は加圧ローラ３２及び、アシストパッド１０４の加圧力に依存しており、加圧力が高いほうがより高い光沢度を得やすい。坪量１５０ｇ／ｍ２、光沢度８０％の光沢紙にシアントナー単色のベタ画像を加熱ローラ１８５℃、加熱ローラの回転速度１００ｍｍ／ｓの条件で、実施例１の３９２Ｎ加圧の系で定着した画像と、従来例１の１９６Ｎ加圧の系で定着した画像を比較したところ、後者は光沢度４０〜５０％程度の画像しか得られなかったのに対し、前者は７０％以上の高光沢画像を得られた。これは、実施例１が対ベルトのスリップ性を向上し、加圧力を印加できた効果である。尚、光沢度の測定には全て入射角６０°のグロス計を用いた。
【００５７】
このように、本実施例においては、第２ベルト３６の内面に潤滑剤を塗布して、塗布後の第２ベルト３６の内面の見かけの摩擦係数を下げることで第２ベルト３６とアシストパッド１０４の摩擦抵抗を下げ、且つ第１ベルト３５の内面には潤滑剤を塗布せずに第１ベルト３５の内面の摩擦係数を高く保持することで、第１ベルト３５と駆動源たる第２支持ローラ３４の摩擦抵抗を確保して駆動源Ｍによる第１ベルト３５の搬送力を確保することで、第１及び第２ベルト３５・３６がスリップすることなく安定したベルト搬送性を確保することが出来た。この結果、ベルトと加熱ローラ間により高加圧力を印加することが可能となり、高光沢な高品位の定着画像を得易く出来た。
【００５８】
本実施例は要するに第１ベルト３５に内接する第２ベルト３６の２重のベルトを有し、第２ベルト３６の内面に摺動する固定の加圧パッド１０４により、定着ニップ部ｎの圧力を得る定着装置であり、第２ベルト３６は、内面摩擦係数の低いものを用い、又は、潤滑剤を塗布して内面摩擦係数を下げて、回転不可の加圧パッド１０４との摩擦抵抗を下げる。一方、第１ベルト３５は内接するベルト駆動ローラ３４を設ける。第１ベルト３５に内面摩擦係数の高いベルトを用いてベルト駆動ローラ３４からの駆動伝達効率を向上し、ベルト駆動力を確保する。この結果、パッド部１０４に高圧を印加しても、加圧パッド１０４と第２ベルト３６との摩擦抵抗に打ち負けずに第１と第２の両ベルト３５・３６を駆動可能となり、記録シートＰと両ベルト３５・３６のスリップを防止できる。すなわち、高速化と高色域、高グロスの両立ができ、ベルト定着での高圧設定時のベルト駆動安定性の確保（ベルトスリップの防止）ができる。
【００５９】
［第２の実施例］
図４は第２の実施例の定着装置９の側面模型図である。図５は図４の部分拡大図である。
【００６０】
本実施例の定着装置９は上記第１の実施例における定着装置９との対比において、第２ベルト３６を加圧ローラ３２には掛け渡さず、アシストパッド１０４のみに掛けた構成にしたものである。本実施例２の定着装置９は、第２ベルト３６の周長と掛けまわし方及び、第１ベルト３５の駆動ローラを第２支持ローラ３４ではなく加圧ローラ３２とした点及び、加圧ローラ３２とアシストパッド１０４の間隙を３ｍｍに広げ、第２ベルト３６と加圧ローラ３２の間に両者の干渉を防止するスペーサーローラ１００を設けた点が、第１の実施例と異なるものの、その他の概要は第１の実施例の装置と同様である。第２ベルト３６は直径３０ｍｍの無端ベルトとした。
【００６１】
本実施例の定着装置９は、第２ベルト３６をアシストパッド１０４のみにかけ、加圧ローラ３２に掛けまわさなかったことで、加圧ローラ３２は、オイル塗布部材１０６により第２ベルト３６の内面に塗布されたシリコンオイルが付着されない。従って、加圧ローラ３２を第１ベルト３５の駆動ローラとして設定しても、駆動の伝達効率を損なわずに効率的に第１ベルト３５を駆動できる。加圧ローラ３２は、加熱ローラ２１との間で第１ベルト３５を挟持、加圧しているため第１ベルト３５の内面と加圧ローラ３２表面間の摩擦力は他の第１・第２支持ローラ３３、３４と第１ベルト３５間の摩擦力に比べ最大値を得られ易く、従って最大のベルト搬送力を与え易い。これは、摩擦力Ｆが、支持ローラとベルト間に働く加圧力Ｆ’（ベルトのテンションを含む）と摩擦係数μとの関係式
Ｆ＝μＦ’
の関係式で示されることによる。この摩擦力Ｆこそが駆動ローラによる第１ベルト３５の搬送力となるのは衆知の通りである。
【００６２】
ここで、第２ベルト３６と加圧ローラ３２の回転方向に着目してみると、スペーサーローラ１００の存在する両者の最近接位置では、図５中、第２ベルト３６は上から下へ、加圧ローラ３２は下から上へと、互いに反対方向に回動しており、前述の画像ズレやコート紙の異常画像を対策するため、加圧ローラ３２とアシストパッド１０４の距離を縮めていった際、相反する方向に回動する第２ベルト３６と加圧ローラ３２が摺擦し、第１ベルト３５の搬送不良や、第２ベルト３６及び駆動ローラたる加圧ローラ３２の表面劣化が課題となる。そこで、本実施例では、第２ベルト３６と加圧ローラ３２の最近接位置近傍に加圧ローラ３２に接触し、加圧ローラ３２に従動するスペーサーローラ１００を配置することで、図５に示すように各ローラ、ベルトの回転方向の矛盾による摺擦を解消している。
【００６３】
スペーサーローラ１００は、外径２ｍｍのステンレスのローラで、加圧ローラ３２に当接されている本実施例の定着装置駆動時の各ローラ及びベルトの回転方向を図５で説明する。加熱ローラ２１は時計周りに回転し、加熱ローラ２１に外接し、加熱ローラ２１と共動する第１ベルト３５は反時計回りに回転している。又、第１ベルト３５に内接し、該第１ベルト３５と共動する加圧ローラ３２、第２ベルト３６は反時計回りに回転している。次に加圧ローラ３２、第２ベルト３６に外接し、加圧ローラ３２、第２ベルト３６と共同するスペーサーローラ１００は時計回りに回転する。この様に、定着装置内の全ての回転体（加熱ローラ２１、第１ベルト３５、加圧ローラ３２、第２ベルト３６、スペーサーローラ１００）は、互いに接する回転部材が、逆動、摺擦することなく回転するため、ストレスの無いスムーズなベルト搬送が可能となった。このため、比較的加圧ローラ３２とアシストパッド１０４の距離を縮めることが可能となった。
【００６４】
本実施例でも、第１の実施例以上に安定な第１ベルト３５及び第２ベルト３６、記録シートＰのスリップを防止した安定した搬送を実現できた。
【００６５】
尚、アシストパッド１０４と加圧ローラ３２の間隙を空けたことで、第１ベルト３５の加熱ローラ２１への微小加圧領域Ｂ（アシストパッド１０４と加熱ローラ２１の圧接部ニップ領域Ｃと、加圧ローラ３２と加熱ローラ２１の圧接ニップ領域Ａ部の間に存在する第１ベルト３５と加熱ローラ２１のニップ領域Ｂのことで、第１ベルト３５のテンションのみで第１ベルトを加熱ローラ２１に加圧している）が広がるものの、微小加圧領域Ｂの弊害である画像ズレやコート紙の異常画像の悪化は小さかった。これは、加圧ローラ３２が直接、第１ベルト３５を駆動し、アシストパッド１０４が第１ベルト３５の搬送ブレーキとなるため、両者間の微小加圧領域Ｂで第１ベルト３５のテンションが高く設定できたためと考えられる。
【００６６】
即ち、微小加圧領域Ｂのニップ部の加圧力は、テンションローラたる第１支持ローラ３３にかけられた第１ベルト３５のテンションに加え、加圧ローラ３２の駆動力とアシストパッド１０４のブレーキとの引っ張り合いにより生じるテンション分、高く加圧できる計算になる。第２支持ローラ３４で第１ベルト３５を駆動した第１の実施例では、第１支持ローラ３３に同じテンションを掛けた場合でも、駆動ローラたる第２支持ローラ３４の上流に加圧ローラ３２、第１支持ローラ３３が存在し、両ローラ３２・３３の回転抵抗も存在するためもあり、上記引っ張り合いによるテンションの効果が小さく、微小加圧領域の加圧力は本第２の実施例の方が高くなっていると考えられる。
【００６７】
［第３の実施例］
図６は第３の実施例の定着装置９の側面模型図である。本実施例は上記第２の実施例の定着装置から、第１と第２の支持ローラ３３、３４を取り除き、第１ベルト３５の周長を更に短くしている。第２ベルト３６の掛けまわし方はそのままで、第１ベルト３５を、加圧ローラ３２とアシストパッド１０４を内包した第２ベルト３６に掛けまわしている。第１ベルト３５の層構成は第２の実施例のままに直径を約４０ｍｍのものを用いた。
【００６８】
アシストパッド１０４と加熱ローラ２１の圧接ニップ部Ｃと加圧ローラ３２と加熱ローラ２１の圧接ニップ部Ａの間に存在する第１ベルト３５の加熱ローラ２１への微小加圧領域Ｂは、第１ベルト３５を駆動する加圧ローラ３２の駆動力と、アシストパッド１０４のブレーキ力によるテンションのみで加圧されるため、微小加圧領域Ｂの弊害である画像ズレやコート紙の異常画像のレベルは悪化するものの、コート紙の使用を前提としない、低コストな画像形成装置の画質としては、充分な画質であった。
【００６９】
定着装置の小型化や、ベルト部材の小型化及び支持ローラの省略による低熱容量化が実現できた。
【００７０】
定着装置を温調した状態で１５分間の空回転を行った際のヒータの消費電力＝空回転放熱量を測定した結果、第２の実施例に比べ、約２５％の空回転放熱量の低減を得られた。
【００７１】
このように、第１ベルト３５に支持ローラ等によるテンションを与えない系に於いても、第１ベルト３５を第２ベルト３６が内包しない加圧ローラ３２等の駆動ローラと加熱ローラ２１とに挟持することで、両者の加圧力により、第１ベルト３５と加圧ローラ３２間の摩擦力が発生するので、加圧ローラ３２の駆動力を第１ベルト３５に伝達することが可能となり、第１ベルト３５、及び第２ベルト３６、記録シートＰのスリップを防止し、ベルト及び記録シートの搬送安定性を確保できた。
【００７２】
［その他］
１）上述した各実施例では、記録シートＰの未定着画像面側に加熱ローラ２１が接触し、非未定着画像面側にベルト回転体を用いた例を説明してきたが、逆に未定着画像面側にベルト回転体を用い、非未定着画像面側にローラを用いた定着装置でも、未定着画像面側と、非未定着画像面側両方にベルトを用いた定着装置に於いても、前述の通りベルトを二重化することで、同等の効果を得ることができる。
【００７３】
２）本発明の加熱装置は実施例の画像加熱定着装置としての使用に限られず、未定着画像を記録材に仮に定着せしめる仮定着装置、定着画像を担持した記録材を再加熱してつや等の画像表面性を改質する表面改質装置等の像加熱装置としても有効である。またその他、例えば、紙幣等のシワ除去用の熱プレス装置、熱ラミネート装置、紙等の含水分を蒸発させる加熱乾燥装置など、シート状部材を加熱処理する加熱装置として用いても有効であることは勿論である。
【００７４】
以上、本発明の様々な例と実施例が示され説明されたが、当業者であれば、本発明の趣旨と範囲は本明細書内の特定の説明と図に限定されるのではなく、本願特許請求の範囲に全て述べられた様々の修正と変更に及ぶことが理解されるであろう。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ベルトニップ方式の加熱装置について、加熱ニップ部の圧力確保と、ベルトのスリップの防止によるベルト搬送性の安定化を両立させることができ、定着装置にあっては、定着ニップ部域における圧力確保によるトナー像の光沢感の確保と、ベルトのスリップの防止によるベルト搬送性の安定化を両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例における画像形成装置の概略構成模型図である。
【図２】第１の実施例における加熱装置（定着装置）の側面模型図である。
【図３】フィルムアセンブリの途中部分省略の正面模型図である。
【図４】第２の実施例における加熱装置（定着装置）の側面模型図である。
【図５】図４の部分拡大図である。
【図６】第３の実施例における加熱装置（定着装置）の側面模型図である。
【図７】従来例１の加熱装置（定着装置）の側面模型図である。
【図８】従来例２の加熱装置（定着装置）の側面模型図である。
【図９】定着ニップ部内の圧分布を説明するイメージ図である。
【符号の説明】
２１：加熱ローラ、２２：ヒータ、３１：加圧補助ローラ、３２：加圧ローラ、３３：第１支持ローラ、３４：第２支持ローラ、３５：第１ベルト、３６：第２ベルト、１００：スペーサーローラ、１０４：アシストパッド、１０６：オイル塗布部材
【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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