(57)【要約】【課題】  定着性及び記録媒体の剥離性を確保して、小型化及び省電力化を実現した定着装置及びそれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】  定着装置１０は、熱伝導性材料からなる円筒状の加熱ローラ１１と、上記加熱ローラ１１の外周に配置される、加熱ローラ１１の外周より長い無端ベルト４１と、上記加熱ローラ１１に対し記録媒体の搬送方向下流側に配置され、上記無端ベルトが懸架されるテンションローラ３１と、上記無端ベルト４１を介して加熱ローラ１１に圧接して、無端ベルト４１との間にニップ部を形成する加圧ローラ２１と、を有している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送された記録媒体上の現像剤を定着する定着装置において、
熱伝導性材料からなる円筒状の加熱ローラと、
上記加熱ローラの外周の少なくとも一部に接するように配置される、加熱ローラの外周より長い無端ベルトと、
上記加熱ローラに対し記録媒体の搬送方向下流側に配置され、上記無端ベルトが懸架されるテンション部材と、
上記無端ベルトを介して加熱ローラに圧接して、無端ベルトとの間にニップ部を形成する加圧ローラと、を有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
上記加熱ローラの肉厚が３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
上記無端ベルトの厚さが３００μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の定着装置。
【請求項４】
上記無端ベルトが、弾性を有するベルト弾性層を有していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
上記テンション部材が、上記無端ベルトに張力を与えるもの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】
上記無端ベルトが、加熱ローラの回転に対して従動回転するものであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の定着装置。
【請求項７】
上記加圧ローラが、上記無端ベルトの回転に対して従動回転するものであ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】
上記無端ベルトが、加熱ローラと当接している間に加熱ローラの熱を吸収することによって、上記現像剤を溶融可能な温度になるものであ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】
上記無端ベルトが、当該無端ベルトのニップ部からテンション部材に懸架されるまでの部分により、記録媒体上の現像剤を定着させるものであることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１０】
上記テンション部材が、上記無端ベルトを冷却させるものであることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１１】
上記テンション部材が、上記無端ベルトを曲率円の直径が１５ｍｍ以下となるように曲げるものであることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１２】
上記無端ベルトのニップ部からテンション部材に懸架されるまでの部分が加熱ローラと加圧ローラとの軸を結ぶ線と垂直になるように、上記加圧ローラと上記テンション部材とが配置されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１３】
上記テンション部材が、加圧ローラと当接するように配置されていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１４】
上記テンション部材がローラ状であり、軸方向における中央部分が太く、両端部が細くなっている形状であることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１項に記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
モノクロ印刷モード又はフルカラー印刷モードを選択可能であることを特徴とする請求項１５記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体上に未定着現像剤を定着させる定着装置及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式の画像形成装置にて、記録紙上にトナー像を形成する際に用いられるトナー量は、モノクロ印刷に比べてカラー印刷の方が多い。そのため、カラー印刷に際して、記録紙上へのトナー画像の定着を良好に行うために、カラー画像形成装置に用いられる定着装置の定着ローラからのトナーの離型性や記録紙の剥離性を向上する、あるいは、カラートナーの溶融性能を向上することが求められている。
【０００３】
そこで、従来から、定着ローラ（加熱ローラ）と加圧ローラとの内部に弾性部材（ゴム層等）を配置することで、定着ニップを用紙搬送方向に対して平行として、定着ニップ幅が広くなるように設計している。
【０００４】
さらに、引用文献１では、加熱ローラ（定着ローラ）および剥離ローラを内包する無端ベルトと、当該無端ベルトを介して前記加熱ローラと圧接する加圧ローラとを有する構成により、安定にトナーを熱定着する定着装置が記載されている。また、転写材（記録用紙）が加圧ローラと無端ベルトとの間にはさまれて定着されたあと、空冷ボックスにより冷却されながら無端ベルトに密着された状態で搬送され、剥離ローラのところでベルトから剥離されるという構造が開示されている。これにより、無端ベルトと密着している間にトナーが冷やされ、転写材やトナーがベルトから剥離しやすくなる。
【０００５】
また、従来のカラー印刷の定着装置では、外周が比較的大きな、例えば、使用する最大の用紙サイズの長さに略等しい外周を有する定着ローラを使用している。定着ローラは、設定温度に熱せられ、回転して、未定着トナー像が形成された記録用紙を搬送するとともに、記録用紙に接触することで、トナーを溶融して定着するものである。よって、定着ローラの外周が、従来のように使用する最大の用紙サイズの長さに略等しい大きさであれば、定着ローラが１週するのに比較的時間がかかるので、定着時に用紙が定着ローラの熱を奪ったとしても、１週して次の定着を行うまでに、トナーを溶融するのに必要な温度に復帰する。したがって、良好な定着性を保つことができる。
【特許文献１】特許第２９９２７１０号公報（１９９９年１０月２２日登録）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年、画像形成装置の省電力化や小型化が求められ、該画像形成装置に備えられる定着装置に対しても、省電力化や小型化が要求されている。そのため、定着装置に対しては、記録紙上へのトナー像の良好な定着性能を確保した上で、さらに、定着装置の省電力化や小型化を達成することが望まれる。特に、近年、定着装置を備えた画像形成装置を用いたフルカラー印刷が盛んに行われており、モノクロ印刷だけでなく、フルカラー印刷を行う画像形成装置に対しても、省電力化や小型化が求められている。このような要求に対応するために、さらなる改良の余地が残されていると考えられる。
【０００７】
例えば、従来のカラー印字の定着装置では、上記のように定着ローラ表面を設定温度にするために、伝導性の悪いゴムからなる弾性部材を加熱しており、大容量の熱源を用いなければならなかった。よって、画像形成装置を作動させるための、定着装置のウォームアップに、多大な時間と電力がかかってしまうという問題が生じていた。
【０００８】
また、小型化のために、前記定着ローラとして、外周の短いものを用いる方法が考えられる。しかしながら、この場合、定着により定着ローラが用紙に温度を奪われたあと、設定温度にまで昇温するまでに１週し、次回の定着を行ってしまう。この結果、定着ローラ１週目で定着した部分と２週目で定着した部分では、定着性能に差が生じ、異なった色相になってしまうという問題が生じていた。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ウォームアップ時間の短縮、ウォームアップに要する電力量の低減、定着装置の小型化を達成するとともに、フルカラー印刷やモノクロ印刷の双方に対して、定着処理を好適かつ良好に行い得る定着装置及びそれを備えた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】
【００１０】
本発明の定着装置は、上記の課題を解決するために、搬送された記録媒体上の現像剤を定着する定着装置において、熱伝導性材料からなる円筒形状の加熱ローラと、上記加熱ローラの外周に配置される、加熱ローラの外周より長い無端ベルトと、上記加熱ローラに対し記録媒体の搬送方向下流側に配置され、上記無端ベルトが懸架されるテンション部材と、上記無端ベルトを介して加熱ローラに圧接して、無端ベルトとの間にニップ部を形成する加圧ローラと、を有することを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の定着装置は、さらに、上記加熱ローラの肉厚が３ｍｍ以下であることを特徴としている。
【００１２】
本発明の定着装置は、さらに、上記無端ベルトが３００μｍ以下であることを特徴としている。
【００１３】
本発明の定着装置は、上記無端ベルトが、弾性を有するベルト弾性層を有していることを特徴としている。
【００１４】
本発明の定着装置は、上記テンション部材が、上記無端ベルトに張力を与えるものであることを特徴としている。
【００１５】
本発明の定着装置は、上記無端ベルトが、加熱ローラの回転に対して従動回転するものであることを特徴としている。
【００１６】
本発明の定着装置は、上記加圧ローラが、上記無端ベルトの回転に対して従動回転するものであることを特徴としている。
【００１７】
本発明の定着装置は、上記無端ベルトが、加熱ローラと当接している間に加熱ローラの熱を吸収することによって、上記現像剤を溶融可能な温度になるものであることを特徴としている。
【００１８】
本発明の定着装置は、上記無端ベルトが、当該無端ベルトのニップ部からテンション部材に懸架されるまでの部分により、記録媒体上の現像剤を定着させるものであることを特徴としている。
【００１９】
本発明の定着装置は、上記テンション部材が、上記無端ベルトを冷却させるものであることを特徴としている。
【００２０】
本発明の定着装置は、上記テンション部材が、上記無端ベルトを曲率円の直径が１５ｍｍ以下となるように曲げることを特徴としている。
【００２１】
本発明の定着装置は、上記無端ベルトのニップ部からテンション部材までの部分が加熱ローラと加圧ローラとの軸を結ぶ線と垂直になるように、上記加圧ローラと上記テンション部材とが配置されていることを特徴としている。
【００２２】
本発明の定着装置は、上記テンション部材が、加圧ローラと当接するように配置されていることを特徴としている。
【００２３】
本発明の定着装置は、上記テンション部材がローラ状であり、軸方向における中央部分が太く、両端部が細くなっている形状であることを特徴としている。
【００２４】
本発明の画像形成装置は、以上のような定着装置を備えていることを特徴としている。
【００２５】
本発明の画像形成装置は、モノクロ印刷モード又はフルカラー印刷モードを選択可能であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る定着装置は、以上のように、熱伝導性材料からなる円筒状の加熱ローラと、無端ベルトと、テンション部材と、加圧ローラと、を有している。
【００２７】
上記加熱ローラが、熱伝導性材料からなる円筒状であるため、加熱ローラを迅速に昇温させることができる（速熱性を有する）。よって、定着装置のウォームアップの時間を短縮でき、かつ、加熱ローラの昇温のための電力が少なくできる。また、加熱ローラの昇温が迅速に行われると、記録用紙に熱を奪われたあと、すぐに所定の温度まで復帰できる。加熱ローラの径を小さくするためには、加熱ローラが一周する間に設定温度に復帰できる程度に加熱ローラが速熱性を有している必要があるが、この構成により、加熱ローラの径を小さくできる。これによって定着装置の小型化を図れる。
【００２８】
また、本発明に係る定着装置は、テンション部材が上記加熱ローラに対し記録媒体の搬送方向下流側に配置されているため、記録媒体が、上記ニップ部を通過したあと加熱ローラにより暖められた無端ベルトに沿って搬送される。この記録媒体が無端ベルトに沿って搬送される間に定着が行われるため、記録媒体に対する十分な定着時間を確保でき、十分な定着性能を確保できる。さらに、以上のように定着性能を確保することで、円筒状の一層の形状の加圧ローラで十分な定着性が得られるので、加熱ローラのコストを抑えることができる。また、トナーの量にかかわらず良好に定着できるので、モノクロ印刷、カラー印刷の双方において、良好な定着性能を発揮できる。
【００２９】
したがって、本発明の定着装置では、簡易な構成でコストを抑えながら、良好な定着性能を保て、さらに加熱ローラのウォームアップ時間を短縮、省電力化、小型化を図れる、という効果を奏する。
【００３０】
また、本発明に係る定着装置は、上記加熱ローラの円筒の肉厚を３ｍｍ以下とすることで、上記加熱ローラの速熱性が良好となり、一層加熱ローラのウォームアップ時間の短縮、省電力化、小型化を図れる、という効果を奏する。また、円筒を薄肉化しているので、放熱量を低減することができ、加熱ローラのウォームアップ時間及びウォームアップに要する電力量を低減して、定着装置の低電力化を図ることができるという効果を奏する。
【００３１】
また、本発明に係る定着装置は、上記無端ベルトの厚さを３００μｍ以下とすることで、上記加熱ローラの熱を迅速に無端ベルトに伝達できる。したがって、無端ベルトの温度を現像剤の溶融が可能な温度に昇温するための加熱ローラの設定温度を低くできるので、省電力化を図れる。さらに、設定温度が低くなれば加熱ローラの速熱性がより向上するので、加熱ローラのウォームアップ時間の短縮、小型化が図れる。
【００３２】
また、本発明に係る定着装置は、上記テンション部材により上記無端ベルトに張力を与えられるので、記録媒体の搬送が良好に行える。
【００３３】
さらに、本発明に係る定着装置は、無端ベルトが加熱ローラの回転に対して従動回転するので、無端ベルトが加熱ローラに確実に密着し、加熱ローラの熱が良好に無端ベルトに伝導される。また、無端ベルトを駆動する駆動源が不要となるので、構造の単純化コストの低減ができる。
【００３４】
また、本発明に係る定着装置は、上記加圧ローラが、上記無端ベルトの回転に対して従動回転することで、記録用紙が無端ベルトと等速に搬送されるので、記録用紙のスリップが起こらない。また、加圧ローラを駆動する駆動源が不要となるので、構造の単純化コストの低減ができる。
【００３５】
また、本発明に係る定着装置は、上記無端ベルトが、加熱ローラと当接している間に加熱ローラの熱を吸収することによって、上記現像剤を溶融可能な温度になるものであるので、良好に無端ベルトを加熱でき、記録媒体上の現像剤の溶融を行える。
【００３６】
また、本発明に係る定着装置は、上記無端ベルトにおけるニップ部からテンション部材に懸架されるまでの部分により、記録媒体上の現像剤を定着させるので、ニップ部で完全に定着しなかった現像剤も、その下流側で無端ベルトに密着して搬送される間に完全に定着される、という効果を奏する。
【００３７】
なお、「無端ベルトにおけるニップ部からテンション部材に懸架されるまでの部分」とは、加熱ローラと無端ベルトが接する領域のうちの一番下流側の点から、テンション部材と無端ベルトとが接する領域のうちの一番上流側の点までの部分をいう。
【００３８】
また、本発明に係る定着装置は、上記テンション部材が、上記無端ベルトを冷却させるものであるため、溶融して無端ベルトに付着したトナーが冷却されて剥離しやすくなり、オフセットが防がれる。なお、テンション部材にて無端ベルトを冷却するためには、テンション部材として、熱伝導性の高い材料、例えばアルミニウムを用いればよい。
【００３９】
本発明に係る定着装置は、上記テンション部材が、上記無端ベルトを曲率円の直径が１５ｍｍ以下となるように曲げるので、無端ベルトに密着した記録用紙がテンション部材を通過したときに、無端ベルトほどの柔軟性を有していない記録用紙が無端ベルトの湾曲に沿うことができず剥離される。よって剥離のための機構を別に設けることなく、自然に記録用紙の剥離が行え、コストを抑えられるとともに、剥離の跡を残さずに定着が行える。
【００４０】
また、本発明に係る定着装置は、上記無端ベルトの、上記ニップ部からテンション部材に懸架されるまでの部分が、加熱ローラと加圧ローラとの軸を結ぶ線と垂直になるように、上記加圧ローラと上記テンション部材とが配置されているので、記録媒体が、ニップ部下流側で無端ベルトにより湾曲されることなく搬送されるので、記録媒体を湾曲させずに定着を行える。
【００４１】
また、本発明に係る定着装置は、上記テンション部材が、加圧ローラと当接するように配置されている場合には、記録媒体が、ニップ部を通過したあと、テンション部材に至るまで、加圧ローラと無端ベルトとに挟まれて搬送され、さらにテンション部材と無端ベルトとの間で押圧されるので、より確実に記録媒体を無端ベルトに接触させながら搬送でき、記録媒体の定着性能をより向上させることができる。
【００４２】
また、本発明に係る定着装置は、上記テンション部材がローラ状であり、軸方向における中央部分が太く、両端部が細くなっている形状であるので、両端に比べ真ん中でより多く無端ベルトを送ることができ、テンション部材に懸架された無端ベルトが、テンション部材の軸方向中央部分に保たれ、端によることがない。
【００４３】
また、本発明の画像形成装置は、上記定着装置を備えていることで、良好な定着性能を有し、小型で、加熱ローラのウォームアップ時間を短縮され、省電力化された画像形成装置となる。
【００４４】
また、本発明に係る画像形成装置は、さらに、モノクロ印刷モード又はフルカラー印刷モードを選択することが可能であってもよい。本発明の定着装置は、記録媒体上に定着させる現像剤量の少ない場合、多い場合のいずれの場合にも、好適かつ良好に、現像剤を定着させることができる。従って、使用される現像剤量が少ないモノクロ印刷モードに対しても、使用される現像剤量が多いフルカラー印刷モードに対しても、上記定着装置を好適に用いることができる。従って、モノクロ印刷モード及びフルカラー印刷モードの双方のモードにて画像形成処理を行う画像形成装置に対して、好適に用いることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
本発明の実施の一形態について図１ないし図３に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００４６】
図１に、本実施の形態の定着装置１０の概略断面図を示す。定着装置１０は、例えば電子写真方式のプリンタ（画像形成装置）に備えられ、記録用紙（記録媒体）上の未定着のトナー（現像剤）からなる未定着トナー像を溶融して、記録用紙上に固着させる。すなわち、上記定着装置１０は、加熱ローラ１１と、加圧ローラ２１と、剥離ローラ（テンション部材）３１と、無端ベルト４１を備え、加熱ローラ１１と加圧ローラ２１との間で記録用紙を挟持して搬送することにより、記録用紙上へのトナー像の加熱加圧定着を行っている。
【００４７】
上記加熱ローラ１１は、記録用紙上のトナーを溶融するための熱源であるとともに、加圧ローラ２１との加圧力によって、記録用紙上にトナー像を定着させる。加熱ローラ１１は、図示しない駆動源からの駆動力を受けて、図１中の矢印方向に回転駆動される。
【００４８】
上記加熱ローラ１１は、例えば、アルミニウムや鉄等の金属製の円筒（以下金属円筒）１２からなる、外径φが例えば約３０ｍｍのローラである。上記金属円筒１２は中空であり、内部には熱源としてのヒータ１４が設けられている。該ヒータ１４によって、加熱ローラ１１の上記金属円筒１２が加熱される。
【００４９】
上記加熱ローラ１１の上記金属円筒１２は、ヒータ１４から発生した熱を蓄積するための蓄熱部となる。上記金属円筒１２の厚さは、該金属円筒１２の熱容量及び放熱量を低減するために、３ｍｍ以下にて形成されていることが好ましい。具体的には、金属円筒１２がアルミニウムで形成されている場合には、１ｍｍ〜３ｍｍ程度の薄肉状に形成され、金属円筒１２が鉄で形成されている場合には、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の薄肉状に形成されていることが好ましい。本実施の形態では鉄製の肉厚０．２５ｍｍの加熱ローラを用いた。
【００５０】
このように、上記加熱ローラ１１は、薄肉状の金属円筒１２を備えているので、蓄熱部の熱容量及び放熱量を小さくすることができる。これにより、加熱ローラ１１を室温から所定の定着温度にまで加熱するために要する加熱ローラ１１のウォームアップ時間を短縮するとともに、ウォームアップに必要とされる電力量を低減することができる。また、加熱ローラの温度を一定に保ちやすくすることができる。
【００５１】
さらに、上記ヒータ１４は、９５０Ｗのハロゲンランプを用いている。しかし、ヒータ１４は加熱ローラ１１の金属円筒１２を加熱することができるものであればよく、例えば、ハロゲンランプ、セラミックヒータ、等を用いればよい。
【００５２】
また、上記加圧ローラ２１は、上記加熱ローラ１１に圧接し、該加圧ローラ２１と加熱ローラ１１との間を通過する、未定着トナー像が形成された記録用紙を加圧して、記録用紙上にトナー像を定着させる。上記加圧ローラ２１は、図示しない加圧バネによって所定の押圧力（加圧荷重）、例えば６ｋｇｆで加熱ローラ１１に圧接し、加熱ローラ１１の回転に対して、無端ベルト４１を介して従動し、図１中、矢印方向に回転する。なお、加熱ローラ１１に圧接する加圧ローラ２１の加圧荷重は、６ｋｇ・ｆ〜２０ｋｇ・ｆ程度とすることが好ましい。
【００５３】
上記加圧ローラ２１は、例えば、ステンレス、鉄等の金属を芯金（円柱状の回転体；以下、加圧側芯金と記載する）２２とし、該加圧側芯金２２表面にゴムやスポンジ等の加圧側弾性層２３を設け、さらに、該加圧側弾性層２３の表面を図示しない離型層で覆ってなる。
【００５４】
上記弾性層２３は、例えば発砲性のスポンジで６ｍｍの厚さにて形成している。しかし、弾性層２３の材質はこれに限られるものではなく、硬度が３０程度（ASKER-C型硬度計で規定される硬度）の、シリコンゴム、フッ素系ゴム等のゴム材料、シリコンゴムを発泡させてなるシリコン系スポンジ、フッ素系スポンジ等の発泡性のスポンジで形成すればよい。これにより、加熱ローラとの圧接部分の無端ベルト４１とのニップ幅を広げることができる。なお、無端ベルト４１とのニップ幅は、４ｍｍ以上８ｍｍ以下とすることが望ましい。
【００５５】
また、上記加圧ローラ２１の外径は、低荷重で無端ベルト４１を介した加熱ローラ１１とのニップ幅が十分確保できるように、加熱ローラ１１よりも大きくする必要がある。本実施の形態では、弾性層２３に上記６ｍｍのスポンジを用いた場合に、加熱ローラ１１の外径φを３０ｍｍ、加圧ローラ２１の外径φを４０ｍｍとしている。これにより、ニップ幅６ｍｍを確保することができる。
【００５６】
また、無端ベルト４１は上記加熱ローラ１１の外周に配置される。したがって、加熱ローラ１１と加圧ローラ２１とが接するニップ部では、間に無端ベルト４１が挟まれ、トナーが付着した記録用紙は、ニップ部の無端ベルト４１と加圧ローラ２１との間で加圧される。ニップ部では、記録用紙は加熱ローラ１１により暖められた無端ベルト４１により加熱され、反対側から加圧ローラ２１によって加圧されて定着される。
【００５７】
上記無端ベルト４１は、定着性能の観点から、記録用紙と接する側にベルト弾性層を設けることが好ましい。ベルト弾性層は、硬度が１５程度（ASKER-C型硬度計で規定される硬度）の、シリコンゴム、フッ素系ゴム等のゴム材料、シリコンゴムを発泡させてなるシリコン系スポンジ、フッ素系スポンジ等の発泡性のスポンジで形成すればよい。本実施の形態では、９０μｍ、または１００μｍのポリイミド上に１０〜３０μｍのＰＦＡ層を形成した無端ベルトを用いている。
【００５８】
また、無端ベルト４１の厚さは３００μｍ以下とすることが好ましい。無端ベルト４１が３００μｍより厚いと定着のための昇温をすばやく行うことができない。無端ベルト４１の厚さの上限は、５００μｍ以下とすることが好ましく、３００μｍ以下とすることがさらに好ましく、下限は５０μｍとすることが好ましい。
【００５９】
また、無端ベルト４１は、記録用紙上のトナーと直接接触する側に、トナーとの離型性を高めて、加熱ローラ１１にトナーが付着することを防止するための離型層が設けられていることが好ましい。上記離型層は、離型性及び耐熱性を有する材料で形成することが好ましく、例えば、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシテトラフルオロエチレン共重合体）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系樹脂；シリコン樹脂等を用いればよい。上記離型層の厚さは、離型性、耐久性、熱伝導性を良好にするために、１０μｍ〜５０μｍであることが好ましい。本実施の形態では、厚さ１０μｍのＰＦＡにて、上記加熱側弾性層２３を覆っている。
【００６０】
無端ベルトは４１は、加熱ローラ１１と当接している間に加熱ローラ１１によって加熱され、これによって現像剤を溶融可能な温度にしている。さらに、記録用紙が定着ニップ部よりも用紙搬送方向側に進んだ後も記録用紙に沿うように配されている。これにより、記録用紙がニップ部を通過したあとも、無端ベルト４１が記録用紙を加熱しつづけることができ、すなわち、記録用紙の定着領域が、ニップ部だけでなく無端ベルト４１のニップ部形成域からテンションローラに懸架されるまでの領域（図１中のＬで示す部分）に広がる。よって、記録用紙上のトナーを定着する時間を十分に確保できるので定着性能を向上できる。
【００６１】
ここで、カラー印刷のように記録用紙上のトナー量が多い場合には特に、トナーを溶融させるために、広い範囲での熱の受け渡しが必要になるので、上記のような無端ベルト４１の配置が重要となる。また、定着温度及び定着時間を十分に確保することにより、トナー画像が定着した記録用紙表面の光沢を向上することができる。
【００６２】
また、剥離ローラ３１は上記無端ベルト４１に張力を与えるものである。剥離ローラ３１は、無端ベルト４１を支持できるものであればよく、例えばＳＵＳからなる直径φ８ｍｍのローラを用いることができる。このとき、剥離ローラ３１は軸方向における真ん中が太く、両端を細くすることで、真ん中において無端ベルト４１を多く送ることができ、無端ベルト４１が常に剥離ローラの真ん中に保持される。
【００６３】
また、無端ベルト４１を、上記のように記録用紙が定着ニップ部よりも用紙搬送方向側に進んだ後も記録用紙に沿うように配するためには、剥離ローラ３１をニップ部よりも用紙搬送方向の下流側に配すればよい。このとき、定着時に記録用紙をカールさせないためには、無端ベルト４１のニップ部から記録媒体搬送方向下流側の部分（図１のＬで示す部分）が、加熱ローラ１１と加圧ローラ２１との軸を結ぶ線と垂直になるようにすることが好ましい。
【００６４】
また、記録用紙の定着をより確実に行うために、図２のように、剥離ローラ３１が加圧ローラ２１に接するように設けられていてもよい。この場合、無端ベルト４１のニップ部から記録用紙搬送方向下流側の部分においても、記録用紙が無端ベルト４１と加圧ローラ２１の間にて搬送されるので、より確実に無端ベルト４１に接する。さらに、剥離ローラ３１を加熱ローラ１１と加圧ローラ２１とによる挟持以外に、もう一度記録用紙に圧力を加えられるので、定着性能が向上する。
【００６５】
さらに、記録用紙を無端ベルト４１から良好に剥離させるためには、無端ベルト４１の剥離ローラ３１における曲率円の直径を１５ｍｍ以下とすることが好ましく、さらに１０ｍｍ以下とすることが好ましい。このために、剥離ローラ３１は、例えば直径８ｍｍを用いればよい
なお、ここでは、無端ベルト４１に張力を与えるものとして、剥離ローラ３１を例に挙げて説明しているが、ローラ状である必要はなく、無端ベルト４１の回転に従動回転しない部材によって張力を与えるものでもよい。例えば、耐熱材料からなる固定曲率部材、すなわち、無端ベルト４１に張力を与え、かつ接触部分で無端ベルト４１に曲率を与えるように、装置に固定的に設置された部材であってもよい。
【００６６】
上記構成の定着装置１０にて、記録用紙上への未定着トナー像の加熱加圧定着を行う場合には、以下のように行う。すなわち、後述するプリンタの転写ローラを経て、未定着トナー像が形成された記録用紙が、該未定着トナーと無端ベルト４１とが接触するようにして搬送されてくると、図示しない駆動源からの駆動力によって、図１中の矢印方向に加熱ローラ１１が回転駆動され、これに従動して無端ベルト４１、加圧ローラ２１が回転し、これに従動して剥離ローラ３１も回転する。これにより、記録用紙がニップ部を搬送されて、トナーが溶融され、ニップ部を通過したあと、無端ベルト４１により記録用紙が加熱され続け、トナーが完全に記録用紙上に定着される。その後、該記録用紙が無端ベルト４１から剥離されて定着装置１０から排出されて、定着処理が終了する。以下、該定着処理について、詳細に説明する。
【００６７】
すなわち、未定着トナー像が形成された記録用紙が搬送されてくると、加熱ローラ１１が回転駆動し、これに従動して、無端ベルト４１、加圧ローラ２１、剥離ローラ３１が回転駆動する。このとき、加熱ローラ１１の回転速度（周速度）は、画像形成装置のプロセス速度に合わせて設定すればよい。
【００６８】
上記の回転速度にて、加熱ローラ１１が回転駆動されると、上記転写部から送り出された記録用紙の先端部分が、加熱ローラ１１と加圧ローラ２１との間のニップ部に到達する。このとき、加圧ローラ２１は、２０ｍｍ〜４０ｍｍ程度の外径で形成されているので、記録用紙の先端部分がニップ部に好適に捕捉される。
【００６９】
ニップ部に記録用紙が捕捉されると、加熱ローラ１１の回転により無端ベルト４１が回動し、記録用紙が搬送される。このとき、加熱ローラ１１内のヒータ１４によって、定着装置１０の無端ベルト４１は、定着温度にまで加温されている。
【００７０】
また、記録用紙の剥離性は、剥離ローラ３１の外径に依存して変化する。上記定着装置１０では、剥離ローラ３１の表面に沿って渡された無端ベルト４１の表面を記録用紙が搬送される。そのため、剥離ローラ３１の外径が小さいほど、無端ベルト４１が用紙搬送方向から離れる方向に曲がることになるので、ニップ部を通過した記録用紙が無端ベルト４１から剥がれやすくなる。つまり、剥離ローラ３１の外径は小さいほど、無端ベルト４１からの剥離性が高くなる。
【００７１】
このように、剥離ローラ３１にて、トナー像が定着された記録用紙を剥離した後、自然冷却によって溶融したトナーが完全に硬化して、後述するプリンタの排紙機構の方向に送り出される。なお、無端ベルト４１に付着したトナーは剥離ローラ３１にて冷却され、無端ベルト４１から剥がれやすくなる。なお、剥離ローラ３１にて無端ベルト４１を冷却するためには、剥離ローラ３１として、熱伝導性の高い材料、例えばアルミニウムを用いればよい。
【００７２】
以上のように、本実施の形態の定着装置１０では、加熱ローラ１１の金属円筒１２を薄肉化して、加熱ローラ１１の熱容量を低減している。また、無端ベルト４１をニップ部を通過した記録用紙に沿うように配することで、定着性を高めている。さらに、剥離ローラ３１の外径を小さくすることで、十分な剥離性を確保できる。
【００７３】
次に、上記定着装置１０を備えたプリンタ（画像形成装置）４０について説明する。図３は、本実施の形態のプリンタ４０の概略断面図である。プリンタ４０は、例えばネットワーク上の各端末装置から送信される画像データ等に基づいて、所定の記録用紙に対して多色又は単色の画像を形成する。そのため、上記プリンタ４０は、フルカラー印刷モード又はモノクロ印刷モードが選択可能となっている。
【００７４】
上記プリンタ４０は、既に説明した定着装置１０とともに、露光ユニット１、画像形成ステーションＰ（Ｐａ・Ｐｂ・Ｐｃ・Ｐｄ）、中間転写ベルトユニット７、転写ローラ６、給紙トレイ８、排紙トレイ（排紙機構・排出機構）９を備えている。
【００７５】
上記プリンタは、フルカラー印刷及びモノクロ印刷に対応可能であるため、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色に対応して、４つの画像ステーションＰａ・Ｐｂ・Ｐｃ・Ｐｄが並設されている。つまり、画像形成ステーションＰａは、ブラック（Ｋ）のトナーを用いて画像形成を行い、画像形成ステーションＰｂは、シアン（Ｃ）のトナーを用いて画像形成を行い、画像形成ステーションＰｃは、マゼンタ（Ｍ）のトナーを用いて画像形成を行い、画像形成ステーションＰｄは、イエロー（Ｙ）のトナーを用いて画像形成を行う。
【００７６】
画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄは、実質的に同一の構成を有し、それぞれに、現像器２（２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄ）、感光体ドラム３（３ａ・３ｂ・３ｃ・３ｄ）、クリーナユニット４（４ａ・４ｂ・４ｃ・４ｄ）、帯電器５（５ａ・５ｂ・５ｃ・５ｄ）が設けられている。なお、上記及び以下にて、各部材番号に付与したａ〜ｄは、各画像形成ステーションＰに対して付与したａ〜ｄに対応する。
【００７７】
上記露光ユニット１は、プリンタ４０に入力された画像データに応じて、帯電器５によって帯電した感光体ドラム３ａ〜３ｄ表面を下方から露光して、該感光体ドラム３ａ〜３ｄ表面に静電潜像を形成する。上記露光ユニット１は、図３に示すように、例えば、レーザ照射部及び反射ミラーを備えた、レーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）である。なお、露光ユニット１としては、該ＬＳＵに代えて、発光素子をアレイ状に並べた、例えばＥＬ書込みヘッドやＬＥＤ書込みヘッドを用いることもできる。
【００７８】
上記画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄに備えられている帯電器５ａ〜５ｄは、感光体ドラム３ａ〜３ｄ表面を所定の電位に均一に帯電させる。帯電器５ａ〜５ｄは、図３に示すように、例えば、接触型のローラ型やブラシ型であり、あるいは、非接触型のチャージャー型であってもよい。また、上記現像器２ａ〜２ｄは、感光体ドラム３ａ〜３ｄ表面に形成された静電潜像を、各色のトナーによって顕像化する。上記クリーナユニット４ａ〜４ｄは、現像器２ａ〜２ｄでの現像処理、及び、感光体ドラム３ａ〜３ｄに形成された画像の転写後に、感光体ドラム３ａ〜３ｄ表面に残留したトナーを、除去・回収する。
【００７９】
中間転写ベルトユニット７は、中間転写ベルト７０、中間転写ベルト駆動ローラ７１、中間転写ベルト従動ローラ７２、中間転写ベルトテンション機構７３、中間転写ローラ７４（７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄ）、中間転写ベルトクリーニングユニット７５を備えている。
【００８０】
上記中間転写ベルト７０は、厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムにて、無端状に形成されてなる。中間転写ベルト７０は、各感光体ドラム３ａ〜３ｄに接触するように設けられ、各感光体ドラム３ａ〜３ｄに形成された各色のトナー像が順次転写される。上記中間転写ベルト７０上に各色のトナー像が重ねられた場合には、カラーのトナー像（多色トナー像）が形成される。中間転写ベルト７０上に形成されたトナー像は、後述する転写ローラ６によって、記録用紙上に転写される。
【００８１】
上記中間転写ベルト駆動ローラ７１、中間転写ベルト従動ローラ７２、中間転写ベルトテンション機構７３、中間転写ローラ７４ａ〜７４ｄは、中間転写ベルト７０を張架し、図３中、矢印Ａ方向に、中間転写ベルト７０を回転駆動させる。
【００８２】
また、上記中間転写ローラ７４ａ〜７４ｄは、各画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄ毎に設けられ、上記中間転写ベルトテンション機構７３の中間転写ローラ取付部に回転可能に支持されている。上記中間転写ローラ７４ａ〜７４ｄは、感光体ドラム３ａ〜３ｄに対して、中間転写ベルト７０を介して対向するように設けられ、感光体ドラム３ａ〜３ｄ表面に形成されたトナー像を、中間転写ベルト７上に転写するための転写バイアスを与える。
【００８３】
そのため、上記中間転写ローラ７４ａ〜７４ｄは、直径８〜１０ｍｍのステンレス等の金属軸をベースとし、該金属軸の表面を、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−メチレン共重合体）や発泡ウレタン等の導電性の弾性材料によって覆ってなる。そして、中間転写ローラ７４ａ〜７４ｄに、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス（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り、該転写バイアスが、上記導電性の弾性材料によって、中間転写ベルト７０に対して均一に印加される。なお、本実施の形態では、ローラ形状の中間転写ローラ７４ａ〜７４ｄを用いているが、ブラシ状の転写電極を用いても同様の機能が得られる。
【００８４】
さらに、上記中間転写ベルトクリーニングユニット７５は、感光体ドラム３ａ〜３ｄとの接触によって中間転写ベルト７０に付着したトナー、あるいは、記録用紙上に転写されずに中間転写ベルト７０上に残存したトナーを除去・回収する。これにより、次の印刷工程におけるトナーの混色を防止している。上記中間転写ベルトクリーニングユニット７５には、例えば、中間ベルト７０に接触するクリーニングブレードが設けられている。該クリーニングブレードを、中間転写ベルト７０を介して、上記中間転写ベルト従動ローラ７２に対向する位置に設けることによって、トナーの除去を好適に行うことができる。
【００８５】
上記転写ローラ６は、中間転写ベルト７０上に形成されたトナー像を記録用紙に転写する。転写ローラ６は、記録用紙と中間転写ベルト７０とが接触する位置にて、中間転写ベルト７０に圧接するように配置される。また、転写ローラ６は、中間転写ベルト７０を介して、中間転写ベルト駆動ローラ７１に対向するように設けられている。そのため、転写ローラ６が中間転写ベルト７０に所定の圧力で圧接されるように、該転写ローラ６又は中間転写ベルト駆動ローラ７１のうちの一方を金属等の硬質材料で形成し、他方を弾性ゴムや発泡性樹脂等の軟質材料で形成された弾性ローラとすることが好ましい。上記転写ローラ６には、中間転写ベルト７０上に形成されたトナー像を記録用紙に転写させるための電圧が印加される（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）。
【００８６】
上記給紙トレイ８は、画像形成に使用する記録用紙を蓄積しておくためのトレイであり、プリンタ４０の画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄ及び露光ユニット１の下側に設けられている。
【００８７】
また、プリンタ４０には、ユーザが少数枚の印刷を行う際等に用いられる手差し給紙トレイ８’が備えられている。手差し給紙トレイ８’は、その一端がプリンタ４０の側部に取付けられ、該側部にて回動可能に取付けられている。そのため、手差し給紙トレイ８’を使用しない場合には、図３の破線にて示すように、プリンタ４０の側部に、記録用紙の載置面を沿わせて配置することによって、プリンタ４０のコンパクト化を実現している。一方、プリンタ４０に手差しで記録用紙を供給する場合には、上記載置面をプリンタ４０の側部から離れるように、手差し給紙トレイ８’を移動させて、載置面に記録用紙を載置することができるようになっている。
【００８８】
上記排紙トレイ９は、プリンタ４０の上部に設けられ、印刷済みの記録用紙をフェイスダウンで載置するためのトレイである。
【００８９】
上記構成のプリンタ４０にて、印刷処理の動作は、以下のようにして行われる。すなわち、プリンタ４０に外部から画像データが入力されると、給紙トレイ８の端部に備えられたピックアップローラ８１によって、給紙トレイ８に収容されている記録用紙を１枚ずつ分離して、用紙搬送路Ｓ（図中、一点鎖線）に送り出す。その後、搬送ローラ９１によってレジストローラ９９まで搬送されて、記録用紙の先端がレジストローラ９９に到達した状態で、記録用紙の搬送を一旦停止する。
【００９０】
一方、手差し給紙トレイ８’に載置された記録用紙を搬送する場合には、ピックアップローラ８２によって、記録用紙が１枚ずつ分離されて給紙されて、用紙搬送路Ｓに送りだされる。その後、複数の搬送ローラ９６・９５・９４によって搬送されて、レジストローラ９９まで搬送される。
【００９１】
上記給紙トレイ８又は手差し給紙トレイ８’からの記録用紙の給紙と並行して、画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄでは、入力された画像データに基づいて、トナー像の形成を開始する。すなわち、プリンタ４０に画像データが入力されると、帯電器５ａ〜５ｄによって、感光体ドラム３ａ〜３ｄ表面が帯電する。その後、入力された画像データに応じて、露光ユニット１により、感光体ドラム３ａ〜３ｄ表面に静電潜像を形成する。該静電潜像を現像するために、現像器２ａ〜２ｄからトナーを供給して、トナー像を形成する。続いて、中間転写ローラ７４ａ〜７４ｄによって、感光体ドラム３ａ〜３ｄに形成されたトナー像を中間転写ベルト７０に順次転写して、各色のトナー像を重ねて、多色トナー像を形成する。なお、モノクロ印刷の場合には、中間転写ベルト７０上には、ブラック（Ｋ）のトナー像のみが形成される。
【００９２】
このようにして、中間転写ベルト７０上にトナー像が形成されると、該トナー像の先端と整合するタイミングで、レジストローラ９９から記録用紙の搬送が開始される。該記録用紙が転写ローラ６と中間転写ベルト７０との間を通過することにより、記録用紙上にトナー像が転写される。その後、定着装置１０にて、記録用紙上のトナー像が溶融・固着されて印刷された後、排紙ローラ（排紙機構・排出機構）９２及び排紙ローラ（排紙機構・排出機構）９３によって、排紙トレイ９上に排出される。なお、図３の定着装置１０は、加熱ローラ１１および加圧ローラ２１以外の構成は省略してある。
【００９３】
また、両面印刷が要求されている場合には、片面を印刷した記録用紙が上記定着装置１０を通過した後、記録用紙の後端が排紙ローラ９３によってつかまれる。この記録用紙の後端がつかまれた状態で、上記排紙ローラ９３が逆回転することにより、搬送ローラ９７・９８に導かれて、再びレジストローラ９９に到達する。その後、上記したように、トナー像が転写された中間転写ベルト７０の回転のタイミングに合わせて、記録用紙を搬送して、先に印刷された面とは反対の面への印刷を行えばよい。
【００９４】
なお、本実施の形態では、プリンタを例に挙げて説明したが、複写機やファックス、あるいは、プリンタ機能やコピー機能、ファックス機能等を備えたデジタル複合機等、電子写真方式で画像形成を行う各種画像形成装置に対しても、上記定着装置１０を同様に適用することができる。
【００９５】
なお、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。
【００９６】
また、本発明は、以下の構成とすることもできる。
【００９７】
装置が繋がれているネットワーク上の各端末装置から送信される画像情報、若しくは装置の原稿読取り部で読取られた画像情報を印字部の現像剤を用いて搬送される用紙上に転写した後に加熱ローラと加圧ローラで構成される定着機構において、
前記加熱ローラの外周に所定張力を有する状態で前記加熱ローラの外周より長い無端ベルトを配置し、無端ベルトと前記加圧ローラが形成する定着ニップにおいて、前記用紙上の未定着現像剤を溶融固着する事を特徴とする定着装置。
【００９８】
前記無端ベルトの所定張力は、前記加熱ローラの配置位置に対し用紙搬送方向の上流側に配置されるテンションローラによって所定張力が付与される事を特徴とする定着装置。
【００９９】
前記無端ベルトの回転は、前記加熱ローラの回転に対し従動回転であることを特徴とする定着装置。
【０１００】
前記無端ベルトは、前記加熱ローラと当接するポイントから前記定着ニップに回転移動する間で加熱ローラの表面温度が無端ベルトに熱伝導され、前記用紙上の未定着現像剤を溶融固着するに必要な無端ベルト表面温度となる事を特徴とする定着装置。
【０１０１】
前記無端ベルトは、前記テンションローラを通過することによって除熱される事を特徴とする定着装置。
【０１０２】
前記無端ベルトの回転は、前記加圧ローラを従動回転する事を特徴とする定着装置。
【０１０３】
前記無端ベルトを所定張力とする前記テンションローラは、前記搬送される用紙を無端ベルトの搬送方向の方向変曲点近傍で用紙剥離作用をなす事を特徴とする定着装置。
【０１０４】
前記定着ニップと前記テンションローラが形成する無端ベルトの架橋直線は、前記装置の用紙排出方向である事を特徴とする定着装置。
【０１０５】
前記テンションローラは、前記加圧ローラに対し前記無端ベルトを介して当接する事を特徴とする定着装置。
【０１０６】
前記テンションローラは、前記ローラの全長に対し中央部が太く、両端部が細い正クラウン形状である事を特徴とする定着装置。
【０１０７】
前記無端ベルトは、速熱性のため少なくともその厚みは３００μｍより薄く、更に、現像剤の離型性に優れた材質であることを特徴とする定着装置。
【０１０８】
上記の定着装置を用いる事を特徴とするフルカラー印字モードとモノクロ印字モードのモード選択が可能な画像形成装置。
【実施例１】
【０１０９】
以下に、本発明の一実施例を説明する。
【０１１０】
本実施例に係る定着装置では、加熱ローラとして、直径３０ｍｍ、厚さ０．２５ｍｍの、鉄からなるローラを用いた。加圧ローラとしては、直径１１ｍｍの鉄からなる芯金に、シリコンゴムからなる厚さ６ｍｍの弾性層、およびその表層に３０μｍのＰＦＡを設けた直径φ２３ｍｍのローラを用いた。加圧ローラは、バネ圧８．２ｋｇｆのバネを２本用いて、加熱ローラに対して押圧されている。このときの、加熱ローラと加圧ローラとの接触幅（ニップ幅）は、５．８ｍｍであった。
【０１１１】
また、加熱ローラの外周に配する無端ベルトは、厚さ１００μｍのＰＩ（ポリイミド）を基体として厚さ１０μｍのＰＦＡ（パーフルオロアルコキシテトラフルオロエチレン共重合体）を塗布したもの（ＰＩ＋ＰＦＡ）、あるいは、ＮＩ（ニッケル）を基体としてシリコンゴム（Ｓｉゴム）２００μｍを形成し、さらに厚さ４０μｍのＰＦＡを塗布したもの（ＮＩ＋Ｓｉゴム＋ＰＦＡ）を用いた。
【０１１２】
無端ベルトは、ニップ部より記録用紙搬送方向の下流側に設けられた剥離ローラによって張力を与えられている。剥離ローラは、加熱ローラとの共通の接線の一方が記録用紙搬送方向と平行になるように配置されており、このため、無端ベルトはニップ部を通過した記録用紙を、搬送方向を変えることなく平行に搬送させる。
【０１１３】
この定着装置にて、定着温度（無端ベルトの表面温度）を変えながら、種々の記録用紙に形成したトナー像を定着させて、定着性能を観察した。記録用紙は、５２ｇ／ｍ２（ボイド（用紙搬送方向の先端部における画像情報のない白地領域）があるものとないもの）、６４ｇ／ｍ２紙、８０ｇ／ｍ２、１０５ｇ／ｍ２、２００ｇ／ｍ２、の記録用紙について実験した。結果を図４、図５に示す。ここで、図４はＰＩ＋ＰＦＡの無端ベルトを用いた装置の、図５はＮＩ＋Ｓｉゴム＋ＰＦＡの無端ベルトを用いた装置の実験結果である。
【０１１４】
これによると、図４のＰＩ＋ＰＦＡの無端ベルトを用いた装置では、プロセス速度１２０ｍｍ／ｓの場合に、記録用紙の種類によって最適な定着温度は異なるが、５２ｇ〜１１０ｇの記録用紙においては、１５０℃から１８０℃でおおむね良好な定着性能が得られ、特に１７０℃から１８０℃では定着性が向上した。なお、１３０℃から１６０℃でコールドオフセットが起こり、１９０℃から２１０℃でホットオフセットが起こるものがあった。しかしながら、定着温度が１８０℃を超えると先端に定着不良に起因するウロコ状の模様があらわれた。また、２００ｇの記録用紙では、プロセス速度１２０ｍｍ／ｓの場合、２２０℃程度に昇温しなければ良好に定着できなかった。そこで、２００ｇの記録用紙に対して、プロセス速度を６５ｍｍ／ｓ、５０ｍｍ／ｓとして実験すると、定着温度１７０℃から１９０℃にて定着が可能だった。しかし、この場合も印刷面にウロコ状の模様ができてしまう（図４中「Ｓ」で示す）という問題があった。
【０１１５】
また、図５のＮＩ＋Ｓｉゴム＋ＰＦＡの無端ベルトを用いた装置でも、定着温度については図４と同様に、５２ｇ〜１１０ｇの記録用紙において、１５０℃から１８０℃でおおむね良好な定着性能が得られた。また、２００ｇの記録用紙でも、プロセス速度１２０ｍｍ／ｓ記録用紙では、２２０℃程度に昇温しなければならず、プロセス速度を６５ｍｍ／ｓ、５０ｍｍ／ｓとすると、定着温度１７０℃から１９０℃にて定着が可能だった。一方、ウロコ状の模様については、記録用紙が無端ベルトのＳｉゴム部分によって加圧ローラに良好に押圧されるので、ウロコ状の模様があらわれなかった。
【実施例２】
【０１１６】
次に、実施例１の装置において、無端ベルトとしてＰＩ（厚さ１００μｍ）にＰＦＡを塗布したものを使用し、５２．３ｇ紙、プロセススピード１２０ｍｍ／ｓに統一して、定着装置からの記録用紙の剥離性を観察した。なお、定着の条件としては、記録用紙の向き（横目、縦目）、ボイドを有する記録用紙であるか、記録用紙のトナー像形成面を鉛直方向の上向きにするか下向きにするか、を変えて実験を行った。
【０１１７】
結果を図６に示す。これによると、１５０℃から１７０℃付近の定着温度では、巻きつきが生じず良好に定着が行われた。しかし、１８０℃以上のホットオフセット領域となると、一部で無端ベルトに記録用紙が付着したままはなれず加熱ローラに巻き込まれることがあった（図６中「巻付」として示される）。この記録用紙の巻付は、ボイドのある場合には、用紙先端部にトナー層がなく剥離性が向上するため防がれた。また、記録用紙のトナー像形成面が下向きの場合は、巻きつきが生じやすかった。
【実施例３】
【０１１８】
無端ベルトとして、厚さ１００μｍのＰＩにＰＦＡ１０μｍを塗布したものを用いた上記の装置において、各ローラの速熱性を観察した。加熱ローラのヒータの電源を入れてからの時間を横軸として、加熱ローラ、加圧ローラ、剥離ローラの温度を縦軸としている。結果を図７に示す。これによると、定着温度１８０℃に到達するまでの時間は約４０秒と良好であった。
【実施例４】
【０１１９】
本実施例に係る定着装置では、加熱ローラとして、直径φ４０ｍｍ、厚さ０．２５ｍｍの、鉄からなるローラを用いた。加圧ローラとしては、直径１１ｍｍのＳＵＳからなる芯金に、厚さ６ｍｍの弾性層を設けた直径φ２３ｍｍのローラを用いた。加圧ローラは、バネ圧６．５ｋｇｆのバネを２本用いて、加熱ローラに対して押圧されている。このときのニップ幅は４．９ｍｍであった。また、記録用紙としてはＭＩ紙を用い、プロセス速度は１２５ｍｍ／ｓとした。
【０１２０】
この装置にて、ニップ部における用紙搬送方向と平行な方向に、ニップ部下流部分の無端ベルトが進むような剥離ローラの位置を０として、剥離ローラを加熱ローラと加圧ローラとの軸を結ぶ線と平行な方向において一定距離加圧ローラに近づけ（ｘｍｍ近づけた場合は、−ｘｍｍの位置とする）、定着後の記録用紙の曲がり（カール）を観察した。なお、カールは、排出された用紙を、水平な台の上に置き、記録用紙の浮き（記録用紙端部の台からの距離）を測定した。
【０１２１】
結果を図８に示す。これによると、定着温度にかかわらず、剥離ローラの位置が０、−５ｍｍの場合ではほとんどカールしないが、−１０ｍｍ〜−２０ｍｍでは６０ｍｍ〜８０ｍｍの浮きが生じた。したがって、カールを防ぐためには、できるだけ、ニップ部下流部分の無端ベルトが、ニップ部までの用紙搬送方向と平行な方向に進むような位置に剥離ローラを配することが好ましい。
【実施例５】
【０１２２】
実施例４の定着装置で同様の条件にて、無端ベルトにおけるニップ部から剥離ローラまでの距離のみを、３０ｍｍ〜７０ｍｍに変更して、定着後にトナー像上に認められるウロコ模様の長さを計測した。結果を図９に示す。
【０１２３】
これによると、距離が３０ｍｍの場合、用紙先端部のウロコ模様が大きくなることがわかる。つまり、このウロコ模様は剥離ローラまでの距離が短く、定着が不十分である場合に、大きくなっていた。よって、ニップ部から剥離ローラまでの距離は３０ｍｍより大きいことが好ましい。
【０１２４】
なお、この光沢ムラは、ニップ部から剥離ローラの間で用紙が不均一に剥離されることで起きる現象である。そこで、剥離ローラを加熱ローラに接触させ、ニップ部から剥離ローラの間で用紙が剥がれない構成とすると、無端ベルトと用紙の接触性が向上し、ウロコ模様を防ぐことができた。
【実施例６】
【０１２５】
実施例１の装置において、無端ベルトとしてポリイミド＋ＰＦＡを用い、加圧ローラのバネ圧、あるいは、加圧ローラの外径を変えることによって、ニップ部の幅を４．０ｍｍ、５．８ｍｍ、６．０ｍｍとした。なお、ニップ部の幅を４．０ｍｍとするには、加圧ローラのバネ圧を４．７ｋｇｆ×２本とし、ニップ部の幅を６．０ｍｍとするには、加圧ローラの径を４０ｍｍとした。ニップ部の幅５．８ｍｍのものは、実施例１のものと同一である。
【０１２６】
結果を図１０〜１２に示す。図１０はニップ幅４．０ｍｍ、図１１はニップ幅５．８ｍｍ、図１２はニップ幅６．０ｍｍの定着装置の結果である。これによると、ニップ幅が大きくなるにしたがって好適な定着温度が下がっている。よって、ニップ幅を大きくすることで、定着性能が上がり、低温での定着が可能となるので、定着のための熱源の省電力化、ウォームアップの時間短縮ができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
本発明の定着装置は、電子写真方式等により、トナーを用いて、画像形成を行うプリンタ、複写機、ファックス、これらの機能を備えたデジタル複合機等の画像形成装置に備えられて用いることができる。上記定着装置は、記録用紙上へのトナー像の定着性や記録用紙の剥離性を十分に確保することができるので、モノクロ印刷やカラー印刷のいずれにも対応することができる。また、加熱ローラを薄肉化し、加圧ローラ及び剥離ローラの外径を小さくしているので、定着装置の小型化及び省電力化を達成することができるとともに、該定着装置を備えた画像形成装置の小型化及び省電力化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明における定着装置の実施の一形態を示す概略断面図である。
【図２】本発明における定着装置の他の実施の一形態を示す概略断面図である。
【図３】上記定着装置を備えた本発明におけるプリンタの実施の一形態を示す概略断面図である。
【図４】本発明における定着装置の、ＰＩ＋ＰＦＡの無端ベルトを用いた場合の、加熱ローラの定着温度と定着性能およびオフセットを観察した実験の結果を示す図面である。
【図５】本発明における定着装置の、ＮＩ＋Ｓｉゴム＋ＰＦＡの無端ベルトを用いた場合の、加熱ローラの定着温度と定着性能およびオフセットを観察した実験の結果を示す図面である。
【図６】本発明における定着装置の、加熱ローラの定着温度と定着性能およびオフセットを観察した実験の結果を示す図面である。
【図７】本発明における定着装置において、加熱ローラの熱源を入れた時点からの、加熱ローラ、加圧ローラ、剥離ローラの温度変化を観察した実験の結果を示す図面である。
【図８】本発明における定着装置において、剥離ローラの位置の異なる装置を用い、定着後の記録用紙の曲がり観察した実験の結果を示す図面である。
【図９】本発明における定着装置において、無端ベルトのニップ部から剥離ローラに懸架されるまでの部分の距離が異なる装置を用い、定着性能を観察した実験の結果を示す図面である。
【図１０】本発明における定着装置において、ニップ幅４ｍｍとして、加熱ローラの定着温度と定着性能およびオフセットを観察した実験の結果を示す図面である。
【図１１】本発明における定着装置において、ニップ幅５．８ｍｍとして、加熱ローラの定着温度と定着性能およびオフセットを観察した実験の結果を示す図面である。
【図１２】本発明における定着装置において、ニップ幅６．０ｍｍとして、加熱ローラの定着温度と定着性能およびオフセットを観察した実験の結果を示す図面である。
【符号の説明】
【０１２９】
１０    定着装置
１１    加熱ローラ
１２    円筒（金属円筒）
１４    ヒータ（熱源）
２１    加圧ローラ
２２    芯金
３１    剥離ローラ（テンション部材）
４０    プリンタ（画像形成装置）
４１    無端ベルト
【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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