(57)【要約】【課題】加圧ロールの離型層にシワが発生しにくい定着装置等を提供する。【解決手段】加圧ロール６２の弾性層および離型層は、定着ベルト６１０に接触する前に、その内部に配置されたヒータ６２４により加熱される。ヒータ６２４により加熱が開始されると、加圧ロール６２は、弾性層、離型層の順に加熱されることになる。制御部は、計測された離型層の表面温度が所定の温度に達していると判断した場合、カム部材６５ｂを回動させ、加圧ロール６２を定着ロール６１１へ接近させる。ヒータ６２４の加熱により弾性層が十分膨張した状態が形成されることになり、離型層に張力が十分働いた状態を形成することができる。この結果、加圧ロール６２を定着ロール６１１に押圧したとしても、シワの発生が抑制され、安定した定着性能を提供することが可能となる。【選択図】図４
2007233201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材上に担持されたトナー像を定着する定着装置であって、
回動可能な定着ロールと、
前記定着ロールに張架されるベルト部材と、
加熱により膨張する弾性層と当該弾性層の外側に設けられた離型層とを備えた加圧ロールと、
前記定着ロールと前記加圧ロールとの押圧により形成された、トナー像の定着を可能とするニップ部の下流部近傍にて、前記ベルト部材の外表面を当該加圧ロールに押圧する押圧部材と、
前記加圧ロールを加熱するための加熱部と、
前記加熱部により加熱されて前記弾性層が膨張状態にある前記加圧ロールを、前記定着ロール側へ向けて移動させ、前記ニップ部を形成する移動手段と、
を含む定着装置。
【請求項２】
前記加熱部は、前記加圧ロールにおける前記弾性層の内側に設けられたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記移動手段は、前記定着ロールから離れた位置で前記弾性層が膨張状態とされた前記加圧ロールを当該定着ロール側へ向けて移動させ、前記ニップ部を形成することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項４】
前記加熱部は、前記加圧ロールに押圧される前記ベルト部材を加熱することにより当該加圧ロールを加熱することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項５】
前記離型層は、ＰＦＡ又はＰＴＦＥで構成されることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項６】
前記定着ロールは、剛体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７】
定着部材と当該定着部材への押圧により変形する弾性層の外側に離型層を設けた加圧ロールとを所定の押圧荷重で互いに押圧することで記録材上のトナー像の定着を可能とするニップ部を形成するニップ部の形成方法であって、
前記加圧ロールに前記定着部材からの荷重が加わっていない状態、又は、前記加圧ロールに前記定着部材から前記所定の押圧荷重よりも小さい荷重が加わっている状態において当該加圧ロールを加熱し、
加熱された前記加圧ロールを前記所定の押圧荷重で前記定着部材に押圧することを特徴とするニップ部の形成方法。
【請求項８】
前記加圧ロールの加熱は、当該加圧ロールの弾性層の内側に設けられた加熱部により行われることを特徴とする請求項７記載のニップ部の形成方法。
【請求項９】
前記定着部材は、回動可能な定着ロールと当該定着ロールに張架されたベルト部材とから構成され、
前記加圧ロールの加熱は、加熱された前記ベルト部材に押圧されることで行われることを特徴とする請求項７記載のニップ部の形成方法。
【請求項１０】
前記ベルト部材は、前記加圧ロールを加熱する際に回動していることを特徴とする請求項９記載のニップ部の形成方法。
【請求項１１】
前記加圧ロールの加熱状態は、当該加圧ロールの温度を計測する計測手段により把握されることを特徴とする請求項７記載のニップ部の形成方法。
【請求項１２】
前記加圧ロールの加熱は、所定の時間行われ、当該所定の時間経過後、当該加圧ロールは前記定着部材に前記所定の押圧荷重で押圧されることを特徴とする請求項７記載のニップ部の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタなどの画像形成装置に用いられる定着装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置に用いられる定着装置においては、例えば、記録紙の表面にトナー像が担持されており、ベルト部材等の熱によってこのトナー像が溶融した際に、トナー像が接着剤となり、記録紙とベルト部材との間に付着力を作用させる。このため、ベルト部材表面から記録紙を剥離する機構を設ける必要がある。
【０００３】
このような機構として、例えばニップ部の下流側にベルト部材に当接した分離爪を配設したものが提案されている（特許文献１参照）。しかしながら、このような機構で高速の定着を行うと、用紙の先端が剥離爪に衝突し、用紙がダメージを受けるという問題が発生する。この問題は、用紙が薄い場合や、未定着トナーの量が多い場合や、オイルレストナーを用いた場合により顕著に発生する。この対策として、剥離爪をより強くベルト部材に接触させる方法があるが、この場合は、爪によりベルト部材表面材料の摩耗が発生し、ベルト部材の寿命が短くなる。また、剥離爪を構成する部品が必須であるため、装置の大型化やコストアップが不可避となる。
【０００４】
このような問題点に対して、例えば定着ロールと加圧ロールとの圧接部であるニップ部の出口部の下流方向であってベルト部材の内側に、固定部材を設けた機構が開示されている（例えば、特許文献２参照）。この固定部材は、ベルト部材の曲率を大きく設定するとともに、ベルト部材の曲率を変化させ記録紙を剥離する。また、剥離爪を用いずに用紙を剥離するため、用紙へのダメージを抑えることが可能となる。また、上記構成における加圧ロールは、アルミなどの芯金と、この芯金の表層にフッ素系樹脂などの離型層と、芯金と離型層との間にシリコーンゴムなどの弾性を有した中間層とを有している。そして、この加圧ロールが定着ロールに圧接され、中間層および離型層が内方に窪むことでニップ部が形成され、トナー像の定着を行うことが可能となっている。
【０００５】
【特許文献１】特開平３−１３３８７１号公報
【特許文献２】特開２００３−５５６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記ニップされた状態においては、加圧ロールの離型層に応力や歪みが発生した状態となり、シワが発生しやすい状態となる。特に、離型層が加熱されて強度が低下した場合、このシワはより発生しやすい状態となる。このシワが発生すると、定着不良や加圧ロールの短寿命化を招くなどの問題が生じるおそれがある。
【０００７】
そこで本発明は、以上のような技術的課題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、加圧ロールの離型層にシワが発生しにくい定着装置等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的のもと、本発明が適用される定着装置は、記録材上に担持されたトナー像を定着する定着装置であって、回動可能な定着ロールと、定着ロールに張架されるベルト部材と、加熱により膨張する弾性層と弾性層の外側に設けられた離型層とを備えた加圧ロールと、定着ロールと加圧ロールとの押圧により形成された、トナー像の定着を可能とするニップ部の下流部近傍にて、ベルト部材の外表面を加圧ロールに押圧する押圧部材と、加圧ロールを加熱するための加熱部と、加熱部により加熱されて弾性層が膨張状態にある加圧ロールを、定着ロール側へ向けて移動させ、ニップ部を形成する移動手段と、を含んでいる。
【０００９】
ここで、加熱部は、加圧ロールにおける弾性層の内側に設けられたことを特徴とすることができる。また、移動手段は、定着ロールから離れた位置で弾性層が膨張状態とされた加圧ロールを定着ロール側へ向けて移動させ、ニップ部を形成することを特徴とすることができる。さらに、加熱部は、加圧ロールに押圧されるベルト部材を加熱することにより加圧ロールを加熱することを特徴とすることができる。また、離型層は、ＰＦＡ又はＰＴＦＥで構成されることを特徴とすることができる。さらに、定着ロールは、剛体であることを特徴とすることができる。
【００１０】
他の観点から捉えると、定着部材と定着部材への押圧により変形する弾性層の外側に離型層を設けた加圧ロールとを所定の押圧荷重で互いに押圧することで記録材上のトナー像の定着を可能とするニップ部を形成するニップ部の形成方法であり、加圧ロールに定着部材からの荷重が加わっていない状態、又は、加圧ロールに定着部材から所定の押圧荷重よりも小さい荷重が加わっている状態において加圧ロールを加熱し、加熱された加圧ロールを所定の押圧荷重で定着部材に押圧することを特徴とすることができる。
【００１１】
ここで、加圧ロールの加熱は、加圧ロールの弾性層の内側に設けられた加熱部により行われることを特徴とすることができる。また、定着部材は、回動可能な定着ロールと定着ロールに張架されたベルト部材とから構成され、加圧ロールの加熱は、加熱されたベルト部材に押圧されることで行われることを特徴とすることができる。さらに、ベルト部材は、加圧ロールを加熱する際に回動していることを特徴とすることができる。また、加圧ロールの加熱状態は、加圧ロールの温度を計測する計測手段により把握されることを特徴とすることができる。さらに、加圧ロールの加熱は、所定の時間行われ、所定の時間経過後、加圧ロールは定着部材に所定の押圧荷重で押圧されることを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、加圧ロールの離型層にシワが発生しにくい定着装置等を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して実施の形態について詳細に説明する。
図１は、実施の形態である画像形成装置を示した概略構成図である。図１に示す画像形成装置は、一般にタンデム型と呼ばれる中間転写方式の画像形成装置である。この画像形成装置には、電子写真方式により各色成分のトナー像が形成される複数の画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋが備えられている。また、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋにより形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト１５に順次転写（一次転写）させる一次転写部１０が備えられている。さらに、中間転写ベルト１５上に転写された重畳トナー画像を記録材（記録紙）である用紙に一括転写（二次転写）させる二次転写部２０が備えられている。また、二次転写された画像を用紙上に定着させる定着装置６０が備えられている。さらに、各装置（各部）の動作を制御する制御部４０が備えられている。
【００１４】
本実施の形態において、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋには、次のような電子写真用デバイスが順次配設されている。矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１１の周囲に、これらの感光体ドラム１１を帯電する帯電器１２が設けられている。また、感光体ドラム１１上に静電潜像を書込むレーザ露光器１３（図中露光ビームを符号Ｂｍで示す）が設けられている。さらに、各色成分トナーが収容されて感光体ドラム１１上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器１４が設けられている。また、感光体ドラム１１上に形成された各色成分トナー像を一次転写部１０にて中間転写ベルト１５に転写する一次転写ロール１６が設けられている。また、感光体ドラム１１上の残留トナーが除去されるドラムクリーナ１７が設けられている。
【００１５】
中間転写ベルト１５は、定速性に優れたモータ（図示せず）などにより駆動される駆動ロール３１などの各種ロールによって図１に示す矢印Ｂ方向に所定の速度で循環駆動（回動）されている。
一次転写部１０は、中間転写ベルト１５を挟んで感光体ドラム１１に対向して配置される一次転写ロール１６を含んで構成されている。そして、各々の感光体ドラム１１上のトナー像が中間転写ベルト１５に順次、静電吸引され、中間転写ベルト１５上に重畳されたトナー像が形成されるようになっている。
二次転写部２０は、中間転写ベルト１５のトナー像担持面側に配置される二次転写ロール２２と、バックアップロール２５とを含んで構成される。二次転写ロール２２は中間転写ベルト１５を挟んでバックアップロール２５に圧接配置されている。さらに二次転写ロール２２は接地されてバックアップロール２５との間に二次転写バイアスが形成され、二次転写部２０に搬送される用紙上にトナー像を二次転写する。  
【００１６】
次に、本実施の形態に係る画像形成装置の基本的な作像プロセスについて説明する。本実施形態における画像形成装置では、図示しない画像読取装置（ＩＩＴ）等から画像データが出力される。そして、この画像データは図示しない画像処理装置（ＩＰＳ）により所定の画像処理が施され、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色の色材階調データに変換され、レーザ露光器１３に出力される。
【００１７】
レーザ露光器１３では、入力された色材階調データに応じて、例えば半導体レーザから出射された露光ビームＢｍを画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋの各々の感光体ドラム１１に照射している。各感光体ドラム１１では、帯電器１２によって表面が帯電された後、このレーザ露光器１３によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、各々の画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋの現像器１４によって、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナー像として現像される。感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は、各感光体ドラム１１と中間転写ベルト１５とが当接する一次転写部１０において、中間転写ベルト１５上に転写される。
【００１８】
トナー像が中間転写ベルト１５の表面に順次一次転写された後、中間転写ベルト１５は移動してトナー像が二次転写部２０に搬送される。二次転写部２０では、二次転写ロール２２が中間転写ベルト１５を介してバックアップロール２５に押圧される。このとき、タイミングを合わせて搬送ロール５２等により搬送された用紙Ｐは、中間転写ベルト１５と二次転写ロール２２との間に挟み込まれる。中間転写ベルト１５上に担持された未定着トナー像は、二次転写部２０において、用紙上に一括して静電転写される。その後、トナー像が静電転写された用紙は、二次転写ロール２２の用紙搬送方向下流側に設けられた搬送ベルト５５へと搬送される。搬送ベルト５５は、２つの支持ロールと、これら支持ロールに張架されたベルトにより構成され、用紙を最適な搬送速度で定着装置６０まで安定的に搬送する。
【００１９】
次に、本実施の形態が適用される定着装置６０について説明する。
図２は、実施の形態である定着装置６０の概略構成を示す断面図である。この定着装置６０は、定着ベルトモジュール６１を主要部として備えている。また、定着装置６０は、定着ベルトモジュール６１に対して圧接して配置された加圧部材の一例としての加圧ロール６２を備えている。さらに、定着装置６０は、後述するように加圧ロール６２を移動させる移動部６５（図３参照）を備えている。また、定着装置６０は、加圧ロール６２の表面温度を計測するための計測手段であるセンサー６６を備えている。
【００２０】
定着ベルトモジュール６１は、定着部材の一例であるとともにベルト部材の一例である定着ベルト６１０と、定着ベルト６１０を張架しながら回転駆動する円筒状に形成された定着部材の一例としての定着ロール６１１と、内側から定着ベルト６１０を張架するステアリングロール６１２とを備えている。また、定着ベルトモジュール６１は、外側から定着ベルト６１０を張架するとともに、定着ベルト６１０を加熱する加熱ロール６１３と、定着ロール６１１とステアリングロール６１２との間で定着ベルト６１０の姿勢を安定させる姿勢安定ロール６１４と、を備えている。さらに、定着ベルトモジュール６１は、定着ベルトモジュール６１と加圧ロール６２とが圧接する領域であるニップ部Ｎ内の下流側領域であって定着ロール６１１の近傍位置に配置された押圧部材の一例としての剥離パッド６４を備えている。また、定着ベルトモジュール６１は、ニップ部Ｎの下流側において定着ベルト６１０を張架するアイドラロール６１５を備えている。さらに、定着ベルトモジュール６１は、定着ロール６１１を回転駆動させる駆動源Ｍを備えている。
【００２１】
定着ベルト６１０は、フレキシブルなエンドレスベルトである。そして、ポリイミド等からなる厚さ８０μｍ程度のベース層と、ベース層の表面側（外周面側）に積層された厚さ２００μｍ程度のシリコーンゴム等からなる弾性体層と、さらに弾性体層上に被覆された３０μｍ程度のテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）等からなる離型層６２３とで構成されている。定着ベルト６１０は、定着ロール６１１の回転に伴い、矢印Ｄ方向に移動（回動）する。
【００２２】
定着ロール６１１は、金属などの剛体で形成されている。また、この定着ロール６１１は、駆動源Ｍからの駆動力を受けて、矢印Ｃ方向に回転する。また、定着ロール６１１の内部には、加熱部としてヒータ６１６ａが配設されている。また、ステアリングロール６１２は、円筒状ロールであり、その内部には加熱部としてヒータ６１６ｂが配設されている。また、ステアリングロール６１２の両端部には定着ベルト６１０を外側に押圧するバネ部材（不図示）が配設され、定着ベルト６１０全体に張力を与えている。したがって、ステアリングロール６１２は、定着ベルト６１０を張架する機能とともに、定着ベルト６１０を内周面側から加熱する機能をも併せ持っている。
【００２３】
また、加熱ロール６１３は、円筒状ロールであり、その内部には、加熱部としてのヒータ６１６ｃが配設されている。このため、加熱ロール６１３は、定着ベルト６１０を張架する機能とともに、定着ベルト６１０を外周面側から加熱する機能をも併せ持っている。したがって、本実施の形態では、定着ロール６１１と、ステアリングロール６１２と、加熱ロール６１３とによって定着ベルト６１０が加熱される構成を採用している。
【００２４】
加圧ロール６２は、円柱状ロール６２１を基体としている。そして、基体側から外周面方向に向かって、弾性層６２２と、離型層６２３とが順に積層されてソフトロールを構成している。さらに、加圧ロール６２は、弾性層６２２の内側にヒータ（ランプ）６２４を備えている。なお、離型層６２３は、用紙の両面の定着を行う両面定着が行われる時に、トナー像と接触するため、トナー離型性や平滑性を有する必要がある。このような特性を持つ材料として、例えば、ＰＦＡや、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が挙げられる。また、加圧ロール６２は、定着ベルトモジュール６１の定着ロール６１１に所定の押圧荷重で押圧されるように設置されている。定着ベルトモジュール６１への押圧により、弾性層６２２と離型層６２３とが凹形状で変形し、この凹部が形成された領域であって定着ロール６１１と加圧ロール６２との間にニップ部Ｎの一部が形成される。定着ベルトモジュール６１の定着ロール６１１が矢印Ｃ方向へ回転するのに伴い、加圧ロール６２は定着ロール６１１に従動して矢印Ｅ方向に回動する。
【００２５】
上記のように、加圧ロール６２が所定の荷重で定着ロール６１１を押圧しニップ部Ｎが形成されている状態において、即ち、加圧ロール６２がトナー像の定着を可能とする定着位置に配置されている状態において、トナー像がその表面に転写された用紙は、ニップ部Ｎ内に導入（通紙）される。そして、このニップ部Ｎにおいて、用紙は加熱および圧接され、トナー像は用紙上に定着される。ニップ部Ｎ内に位置する定着ベルト６１０は、このニップ部Ｎを通過後、剥離パッド６４に達し、この剥離パッド６４の側面に倣って回動する。これにより、定着ベルト６１０の進行方向は剥離パッド６４によってアイドラロール６１５方向に屈曲するように急激に変化する。このため、用紙は、剥離パッド６４と加圧ロール６２とから形成される圧接部を出た時点で定着ベルト６１０の進行方向の変化に追随できなくなる。この結果、用紙は自身の所謂「コシ」によって定着ベルト６１０から剥離される。このようにして、ニップ部Ｎの出口部において、用紙に対する曲率分離が安定的に行なわれる。なお、定着ベルト６１０から分離された用紙は、ニップ部Ｎの下流側に配設された剥離案内板（不図示）により、その進行方向が導かれる。
【００２６】
さらに、定着装置６０を詳細に説明する。
図３は、定着装置６０の側面図である。同図に示すように本定着装置６０は、加圧ロール６２を定着ロール６１１に接近させ、若しくは、定着ロール６１１から離す（離間させる）移動部６５を加圧ロール６２の両側に備えている（一方は不図示）。そして、この移動部６５は、加圧ロール６２に係止され加圧ロール６２を移動させるロッド部材６５ａと、ロッド部材６５ａに接触しロッド部材６５ａを揺動させるカム部材６５ｂと、ロッド部材６５ａを定着ロール６１１方向へ付勢させる弾性部材としてのコイルスプリング６５ｃとを備えている。なお、本実施形態における移動部６５は、一例であって少なくとも駆動源を備えた他の構成により形成することもできる。
【００２７】
ロッド部材６５ａの一方の端部は、周辺に位置する筐体等に形成された被係止部６６ａに回動可能に係止されている。また、ロッド部材６５ａの他方の端部には、コイルスプリング６５ｃが取り付けられている。さらに、上記一方の端部と他方の端部の間において、ロッド部材６５ａは、加圧ロール６２の両側に形成された支持部６２５を介して加圧ロール６２を回動可能に支持している。コイルスプリング６５ｃは、伸張された状態で筐体等の被係止部６６ｂとロッド部材６５ａの他方の端部との間に配置されている。そして、このコイルスプリング６５ｃは、ロッド部材６５ａの上記一方の端部を支点として、ロッド部材６５ａの他方の端部を上方（定着ロール６１１方向）へ付勢している。
【００２８】
一方、ロッド部材６５ａ上の上記支持部６２５を支持する箇所と、コイルスプリング６５ｃが係止された箇所の間であって、ロッド部材６５ａがコイルスプリング６５ｃにより付勢される方向には、カム部材６５ｂがロッド部材６５ａに接触して設けられている。また、このカム部材６５ｂは、不図示のモータなどの駆動源により回動可能に設けられている。この状態において、制御部４０（図１参照）によりカム部材６５ｂを回動させると、ロッド部材６５ａは、定着ロール６１１に接近する方向および離れる方向に移動する。この結果、ロッド部材６５ａに支持された加圧ロール６２も、定着ロール６１１に接近する方向および離れる方向に移動する。
【００２９】
ところで、定着時には、定着不良（コールドオフセット、発色不良、光沢度低下など)を防止するため、トナーと定着部材の一定以上の接触時間（Dwell Time）が必要である。このため、本実施形態では、図２で示したように加圧ロール６２を定着ロール６１１へ押圧し加圧ロール６２の弾性層６２２および離型層６２３を変形させることで、ニップ部Ｎを形成し、このニップ部Ｎにおいて接触時間を確保している。しかしながら、加圧ロール６２を定着ロール６１１へ押圧させた場合、加わる応力や歪みが大きいために、離型層６２３にシワが発生しやすい状況となる。特に、離型層６２３が加熱されて強度が弱くなった状態（例えば、ＰＦＡの１５０[℃］における引張強度は、室温時の約１／２〜１／３となる)では、より容易にシワが発生する状況となる。
【００３０】
このシワの問題に対して、離型層６２３に張力（テンション）を加えるとシワの発生を抑制できるとの知見が得られている。そこで、本実施形態では、まず、離型層６２３に対して、加圧ロール６２の円周方向に沿った張力をかけてシワ発生の抑制を行っている。具体的には、加圧ロール６２は、その離型層６２３が、その内部に位置する弾性層６２２の応力に起因する引張応力を受けて拡張されるように製造されている。より具体的には、加圧ロール６２は、弾性層６２２の外周面にチューブ状の離型層６２３が被覆されることにより製造されるが、被覆前の離型層６２３のチューブ径は、被覆前の弾性層６２２の径よりも若干小さく製造されている。このような構成により、シワの発生を抑制しているが、離型層６２３により大きな張力を加えることができれば、より効果的にシワの発生を抑制することが可能となる。
【００３１】
また、本実施形態においる加圧ロール６２は、加熱された定着ベルト６１０および加圧ロール６２の内部に設けられたヒータ６２４により加熱される。例えば、待機状態や電源オフの状態から、ヒータ６２４、６１６ａ〜６１６ｃで加熱を開始した場合、定着ベルト６１０は、薄肉で形成されているために熱容量が小さく、ヒータ６１６ａ〜６１６ｃにより短時間で所定の温度に達する。一方、加圧ロール６２の内部には所定の厚みを有する熱伝導率の小さな弾性層６２２が存在するため、加熱速度が緩慢となる。この結果、加圧ロール６２は、離型層６２３側が定着ベルト６１０によって先に温度上昇し、遅れて弾性層６２２の温度が上昇する。また、既に加熱された状態にある定着ベルトモジュール６１に、加熱されていない加圧ロール６２を押圧させる場合も、加圧ロール６２の離型層６２３側が先に温度上昇する。
【００３２】
離型層６２３の方が先に温度上昇した場合、離型層６２３が大きく膨張するのに対して、弾性層６２２はあまり膨張しないため、離型層６２３に生じている張力が低下する。この結果、当初離型層６２３に張力をかけて加圧ロール６２を形成していたとしても、シワが発生しやすい状況が生じることとなる。したがって、この場合も離型層６２３に、張力を別途加えることができれば、シワの発生を抑制することができる。
そこで、本実施形態においては、加圧ロール６２を所定温度以上に加熱し、弾性層６２２を熱膨張させることにより、より大きな張力を離型層６２３に加える構成を採用した。また、加圧ロール６２を加熱した後に、定着(押圧)動作を行う構成を採用した。
【００３３】
以下、これらの構成を詳細に説明する。
図４は、加圧ロール６２等の動作を示した説明図である。図４（ａ）は、加圧ロール６２が定着ロール６１１から離れた（離間した）状態を示しており、図４（ｂ）は、加圧ロール６２が、定着ロール６１１に所定の荷重で押圧され定着動作が行われるときの状態を示している。
まず、加圧ロール６２は、図４（ａ）で示すように定着ロール６１１から離れた状態（定着ロール６１１から押圧荷重が加わっていない状態）において加熱される。具体的には、加圧ロール６２の内部に配置されたヒータ６２４により加熱される。ヒータ６２４により加熱が開始されると、加圧ロール６２は、内部から外方に向かって、即ち弾性層６２２、離型層６２３の順に加熱されることになる。
【００３４】
センサー６６は、離型層６２３の表面温度を計測しており、計測された表面温度のデータは、制御部４０（図１参照）に送られる。制御部４０は、予め規定した所定温度に送信された温度データが達しているか否かを判断する。そして、制御部４０は、計測された表面温度が所定の温度に達していると判断した場合、カム部材６５ｂを回動させ、加圧ロール６２を定着ロール６１１へ接近させる。なお、本実施形態においては、センサー６６を用いて加圧ロール６２が所定の温度に達したか否かを判断しているが、センサー６６を用いない構成とすることもできる。例えば、ヒータ６２４をオンしてから加圧ロール６２が所定温度まで達する時間を計測し、加圧ロール６２の加熱開始から加圧ロール６２を定着ベルト６１０方向へ移動開始させるまでの時間を予め定めておく。そして、ヒータ６２４のオン後、この予め定められた所定時間（一定時間）を経過したら、加圧ロール６２を自動的に定着ベルト６１０方向へ移動させることも可能である。加圧ロール６２が移動した結果、図４（ｂ）で示すように、加圧ロール６２が定着ロール６１１へ所定の押圧荷重で押圧された状態となり、定着動作が可能となる。
【００３５】
上記のとおり、加圧ロール６２の弾性層６２２および離型層６２３は、定着ベルト６１０に接触する前に、その内部に配置されたヒータ６２４により十分に加熱される。このため、弾性層６２２が十分膨張した状態が形成されることになり、離型層６２３に張力が十分働いた状態を形成することができる。この結果、図４（ｂ）で示すように、加圧ロール６２を定着ロール６１１に押圧したとしても、シワの発生が抑制され、安定した定着性能を提供することが可能となる。なお、弾性層６２２が厚いほど、熱膨張量が大きくなるため、より顕著な効果を得ることができる。
【００３６】
次に、加圧ロール６２を加熱する他の方法について説明する。
図５は、加圧ロール６２の動作を示した説明図である。なお、本図においては、分かりやすくするため、加圧ロール６２の周辺を拡大して示している。図４では、加圧ロール６２を内部に配置されたヒータ６２４により加熱したが、本実施形態においては、加圧ロール６２を定着ベルト６１０により加熱する構成を採用している。
図５（ａ）は、加圧ロール６２が、定着ベルト６１０に押圧された状態を示しており、図５（ｂ）は、加圧ロール６２が、定着ロール６１１に所定の荷重で押圧され定着動作が行われるときの状態を示している。
【００３７】
制御部４０（図１参照）は、カム部材６５ｂ（図３参照）を回動させ、図５（ａ）に示すように、加圧ロール６２を、定着ベルト６１０に押圧される状態に配置する。定着ベルト６１０は、上述のとおり定着ロール６１１の内部に配置されたヒータ６１６ａ（図２参照）等により加熱されており、加圧ロール６２は、この加熱された定着ベルト６１０により加熱される。また、この加熱時には定着ベルト６１０は、定着ロール６１１を介して駆動源Ｍ（図２参照）により回動しているため、この定着ベルト６１０に押圧される加圧ロール６２も回動する。この結果、加圧ロール６２の全周に渡って加熱することができる。さらに、この加熱時において、加圧ロール６２を定着ロール６１１に高荷重で押圧させると、離型層６２３にシワが発生しやすいため、加圧ロール６２は、定着ベルト６１０に対して小さい荷重で押圧される。具体的には、定着が行われるときに、加圧ロール６２が定着ロール６１１に押圧される押圧荷重よりも小さい値で押圧される。
【００３８】
また、加圧ロール６２と定着ベルト６１０との押圧（接触）時間が短いと、表面の離型層６２３のみが加熱されてしまい、シワが発生しやすい状況となる。このため、内部に位置する弾性層６２２が膨張するまでこの状態で接触させておく必要がある。ところで、図４で示した構成では、上述のとおり、加圧ロール６２は内部から加熱される。このため、離型層６２３の温度をセンサー６６により測定することで、内部に位置する弾性層６２２が加熱されたか否かを判断可能である。一方、本実施形態では、外部から加圧ロール６２が加熱されるため、内部に位置する弾性層６２２が十分に加熱されたか否かを判断することが困難である。そこで、例えば、加圧ロール６２が定着ベルト６１０に押圧されてから所定温度まで達するまでの時間を計測し、加圧ロール６２と定着ベルト６１０との押圧開始から加圧ロール６２を定着ロール６１１方向に接近開始させるまでの時間を予め定めておく。そして、加圧ロール６２と定着ベルト６１０とが押圧した後、この予め定められた所定時間を経過したら、加圧ロール６２を定着ロール６１１方向へ移動させることも可能である。なお、例えば、加圧ロール６２の内部にセンサーを設け、このセンサーにより弾性層６２２が加熱されたか否かを判断することもできる。
【００３９】
制御部４０（図１参照）は、加圧ロール６２が定着ベルト６１０に接触を開始した後、その接触時間（加熱時間）のカウントを開始する。そして、予め定められた接触時間に達したら、カム部材６５ｂを回動させ、加圧ロール６２を定着ロール６１１へ接近させる。そして、図５（ｂ）に示すように、加圧ロール６２が定着ロール６１１に所定の荷重で押圧された定着動作が可能な状態を形成する。なお、図５（ｂ）における一点鎖線は、図５（ａ）における加圧ロール６２の位置を示している。
【００４０】
本実施形態においても、加圧ロール６２は、定着ベルト６１０により十分に加熱される。このため、定着が行われる前の状態において、弾性層６２２および離型層６２３の両方が十分に加熱されることとなる。この結果、弾性層６２２が膨張した状態が形成されることになり、離型層６２３に張力が十分働いた状態を形成することができる。この結果、図５（ｂ）で示すように、加圧ロール６２を定着ロール６１１に押圧したとしても、離型層６２３のシワの発生が抑制され、安定した定着性能を提供することが可能となる。
なお、本実施形態では定着ベルト６１０により加圧ロール６２を加熱する構成を採用しているが、この定着ベルト６１０と加圧ロール６２の内部に設けられたヒータ６２４とにより加圧ロール６２を加熱することもできる。
【００４１】
ここで、上記の実施形態におけるシワの発生状況について、実施例と比較例とを用いて説明する。
図６は、加圧ロール６２を、定着ロール６１１に繰り返し押圧し、このときの離型層６２３のシワの発生状況を示したものである。
同図に示す実施例１は、図４で示した構成を用いた場合の結果を示したものである。具体的には、図４（ａ）で示したように加圧ロール６２が定着ロール６１１から離れた状態において、加圧ロール６２を内部のヒータ６２４により加熱した。加圧ロール６２の離型層６２３（図２参照）が９０℃に達した後、図４（ｂ）に示すように加圧ロール６２を定着ロール６１１に所定の押圧荷重（第１の荷重）で１０秒間押圧させた。この押圧は、押圧荷重（第１の荷重）を変化させ後述する３条件で行った。押圧後、加圧ロール６２を定着ロール６１１から離し、図４（ａ）で示した離間した状態まで復帰させた。この動作を１００回繰り返した後、離型層６２３のシワの有無を目視で判定した。
【００４２】
また、同図に示す実施例２は、図５で示した構成を用いた場合の結果を示したものである。具体的には、加圧ロール６２が定着ロール６１１から離れた状態（図４（ａ）参照）から図５（ａ）に示すように、加圧ロール６２が定着ベルト６１０に所定の押圧荷重（第２の荷重）で接触するように移動させた。この状態において、離型層６２３が９０℃に達するまで加熱するとともに、弾性層６２２を加熱するために離型層６２３が９０℃に達してから５分程度この接触状態を維持した。この後、図５（ｂ）で示すように、加圧ロール６２を定着ロール６１１に上記第１の荷重で１０秒間押圧させた。押圧後、加圧ロール６２を定着ロール６１１から離し、図４（ａ）のように定着ロール６１１と加圧ロール６２とが離れた状態に復帰させた。これらの動作を１００回繰り返し、離型層６２３のシワの有無を目視で判定した。
【００４３】
一方、同図に示す比較例は、加熱が行われず室温状態にあった加圧ロール６２を定着ロール６１１に繰り返し押圧した場合の結果を示したものである。具体的には、ヒータ６２４が存在しない、若しくは、ヒータ６２４を動作させない状況において、図４（ａ）の加圧ロール６２が定着ロール６１１から離間した状態から、図４（ｂ）のように、加圧ロール６２を定着ロール６１１に上記第１の荷重で押圧させた。この後、加圧ロール６２を定着ロール６１１から離し、図４（ａ）のように加圧ロール６２を定着ロール６１１から離れた位置に復帰させた。この動作を１００回繰り返した後、離型層６２３のシワの有無を目視で判定した。
【００４４】
詳細な評価条件は、下記の通りである。
・第１の荷重  ：  １９６０［Ｎ］（２００［ｋｇｆ］）、２９４０［Ｎ］（３００［ｋｇｆ］）、３９２０［Ｎ］（４００［ｋｇｆ］）
・第２の荷重  ：  ２９４［Ｎ］（３０［ｋｇｆ］）
・プロセススピード（定着ベルト６１０の移動速度）  ：  ２６４［ｍｍ／ｓｅｃ］
・定着ベルト６１０の仕様  ：  ポリイミド基材（厚さ：８０［μｍ］）＋シリコーンゴム弾性層（厚さ：２００［μｍ］）＋ＰＦＡ表面層（厚さ：３０［μｍ］）
・定着ロール６１１の直径  ：  φ１００［ｍｍ］  
・定着ロール６１１の材質  ：  アルミニウム
・加圧ロール６２の直径    ：  直径：φ１００［ｍｍ］
・加圧ロール６２の仕様    ：  弾性層６２２…Ｓｉゴム中間層（厚さ：１０［ｍｍ］、硬度：３０［Ｈｓ］（ＪＩＳ−Ａ））、離型層６２３…ＰＦＡ（厚さ：１００［μｍ］）
・剥離パッド６４の材質      ：  ステンレス鋼＋テフロン（登録商標）のコーティング（ベルトとの摺動面のみ）
・剥離パッド６４の加圧ロール６２への押圧荷重  ：  ３９２［Ｎ］（４０［ｋｇｆ］）
・定着ベルト６１０の温度  ：１６０［℃］
【００４５】
ここで、図６を再度参照し評価結果を説明する。なお、図中「○」はシワが未発生だったことを示しており、「△」は軽微なシワが発生したことを示しており、「×」はシワが発生したことを示している。実施例１および２では、第１の荷重が３９２０［Ｎ］において軽微なシワが発生しているものの、第１の荷重が１９６０［Ｎ］および２９４０［Ｎ］では、シワの発生は認められなかった。一方、比較例では、１９６０［Ｎ］のにおいてすでに軽微なシワが発生し、２９４０［Ｎ］、３９２０［Ｎ］では、シワが完全に発生してしまった。従って、加圧ロール６２を所定温度以上に加熱することで、ニップ時の変形が大きく離型層６２３にシワが発生しやすい加圧ロール６２であっても、シワの発生を抑制することができる。この結果、安定した定着性能を確保することができると同時に、加圧ロール６２やこの加圧ロール６２を用いた定着装置６０を長期にわたり使用することが出来る。即ち、超寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施の形態である画像形成装置を示した概略構成図である。
【図２】実施の形態である定着装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】定着装置の側面図である。
【図４】加圧ロール等の動作を示した説明図である。
【図５】加圧ロールの動作を示した説明図である。
【図６】加圧ロールを、定着ロールに繰り返し押圧し、このときの離型層のシワの発生状況を示したものである。
【符号の説明】
【００４７】
６０…定着装置、６２…加圧ロール、６４…剥離パッド、６５…移動部、６６…センサー、６１０…定着ベルト、６１１…定着ロール、６１６ａ〜６１６ｃ…ヒータ、６２２…弾性層、６２３…離型層、６２４…ヒータ、Ｎ…ニップ部
【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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