(57)【要約】【課題】記録材のスリップの発生を低減できるとともに、可撓性部材の昇温速度を速めることができる画像加熱装置の提供。【解決手段】断熱層を有する無端状の可撓性部材３の外周面を加熱する加熱手段７と、少なくとも可撓性部材の外周面と加圧部材２間のニップ部Ｎと対応する領域で前記可撓性部材の内周面と接して前記可撓性部材を回転駆動する駆動部材１と、を有する。前記駆動部材は前記ニップ部で搬送される記録材Ｐの搬送方向と直交する長手方向に断熱層１ｂを有する。【選択図】図１
2007178828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断熱層を有する無端状の可撓性部材と、前記可撓性部材の外周面に接して前記可撓性部材とニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ前記記録材上の画像を加熱する画像加熱装置において、
前記可撓性部材の外周面を加熱する加熱手段と、少なくとも前記ニップ部と対応する領域で前記可撓性部材の内周面と接して前記可撓性部材を回転駆動する駆動部材と、を有し、前記駆動部材は前記記録材の搬送方向と直交する長手方向に断熱層を有することを特徴とする画像加熱装置。
【請求項２】
断熱層を有する無端状の可撓性部材と、前記可撓性部材の外周面に接して前記可撓性部材とニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ前記記録材上の画像を加熱する画像加熱装置において、
前記可撓性部材の外周面を加熱する加熱手段と、少なくとも前記ニップ部と対応する領域で前記可撓性部材の内周面と接して前記可撓性部材を回転駆動する駆動部材と、を有し、前記駆動部材は前記記録材の搬送方向と直交する長手方向に断熱層を有し、前記駆動部材の長手方向の形状は中央部が両端部より径方向外側に突出したクラウン形状であることを特徴とする画像加熱装置。
【請求項３】
断熱層を有する無端状の可撓性部材と、前記可撓性部材の外周面に接して前記可撓性部材とニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ前記記録材上の画像を加熱する画像加熱装置において、
前記可撓性部材の外周面を加熱する加熱手段と、少なくとも前記ニップ部と対応する領域で前記可撓性部材の内周面と接して前記可撓性部材を回転駆動する駆動部材と、を有し、前記駆動部材は前記記録材の搬送方向と直交する長手方向に断熱層を有し、前記駆動部材は前記可撓性部材の内周面と接する外周面に周方向に沿って溝部を有し、前記可撓性部材は前記溝部と嵌合する凸部を内周面に有することを特徴とする画像加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式・静電記録方式の画像形成装置に搭載される画像加熱定着装置として用いれば好適な画像加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置に搭載される画像加熱定着装置として、特許文献１に示されるように、加熱ローラに無端状の定着ベルト巻きつけた定着装置が提案されている。この定着装置では、ヒータを内蔵する加熱ローラと定着ローラとに、薄肉に形成された低熱容量の無端状の定着ベルトを巻きつけることで定着ベルトを加熱ローラにより加熱している。そして、加熱された定着ベルトは定着ローラと加圧ローラ間の定着ニップ部で記録材上のトナー像を加熱定着する。
【特許文献１】特開平８−３３９１３３号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
加熱ローラに無端状の定着ベルトを巻きつけ、このベルトを加熱ローラにより加熱する、所謂、内部加熱方式の定着装置では、以下のようなことを考慮する必要がある。
【０００４】
加圧ローラを駆動回転し、無端状のベルトを従動回転させて記録材を定着ニップ部で挟持搬送する場合、ベタ黒等の印字率が高い画像を、吸湿した記録材上に担持させて加熱定着を行うとする。すると、定着ニップ部において記録材と加圧ローラ間でスリップが発生し記録材を搬送できなくなってしまうことがある。これは、記録材が定着ニップ部において加熱され水蒸気が発生し、発生した水蒸気が加圧ローラ表面に付着し摩擦係数が低下してしまうことに起因する。また、ベタ黒等の印字率が高い画像が形成されている時は、水蒸気が記録材の印字面側（担持面側）には蒸発し難く、非印字面側つまり加圧ローラ側へより多く発生するので、スリップが起きやすくなってしまう。
【０００５】
また、ドラム状の加熱ローラの内部にヒータを配置し、このヒータにより加熱ローラを介してベルトを加熱するため、ベルト外周面（表面）の温度が定着可能な所定の温度（目標温度）に到達するまでに時間がかかってしまう。つまり、ベルトをドラム状の加熱ローラによって加熱するため、ベルトを定着可能な所定の温度に昇温させる昇温速度を速めることができないという技術的課題があった。このため、レーザープリンタ等の画像形成装置において、プリント信号を受信してから、未定着トナー画像が形成された記録材を加熱定着し、機外へ排出するまでの時間（以下、ファーストプリントアウトタイム（ＦＰＯＴ））が遅くなる。よって、ファーストプリントアウトタイムを短縮するために、スタンバイ時にもヒータに電力を供給し、定着ベルトをある程度加熱しておく必要がある。
【０００６】
また、ベルトは、ベルト両端の周長差、或いは加圧ローラとの接触ニップ域両端の荷重差等により、回転中に定着ローラの軸方向（長手方向）の両端部のうちどちらか一方の端部に寄って行こうとする。
【０００７】
このようなベルトの寄り現象を回避する従来の方式としては、例えばベルト端部をガイド部材に突き当てて寄りを防止する手法が考えられてきた。この種の手法としては、ガイド部材で上記接触ニップ域を除くベルト端部位置を規制するものが既に知られている。この手法を採用した場合、ベルトは加圧ローラとの接触ニップ域から寄り力を受けて定着ローラの軸方向に移動すると、ベルトがガイド部材に突き当たったときにベルト端部がガイド部材から寄り規制力を受ける。このとき、寄り力と寄り規制力とは平行であるが、同じ直線上で向かい合うとは限らないため、ベルトにモーメントが働き、このモーメントにより、ベルトにねじれや波打ち、座屈等が生じるという技術的課題が生ずる。
【０００８】
更に、このようなモーメントを受けた際に、ベルトがねじれや波打ち、座屈等を起こさないためには、ベルトそのものに高い剛性が要求される。剛性の高いベルト材料としては、金属、特にＳＵＳや鉄などが挙げられるが、継ぎ目の無いエンドレスベルトを作ることは困難である。溶接を用いたシームレス化ベルトもあるが、接合部分の信頼性が十分ではない。
【０００９】
また、ベルトの寄り現象を回避する他の方式として、ベルトの端部にリブを設け、規制部材によりこのリブを挟み込むベルト寄り防止策も知られている。ところが、この方式においては、リブの付け根部への応力集中によりベルト破損を免れない。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、記録材のスリップの発生を低減できるとともに、可撓性部材の昇温速度を速めることができる画像加熱装置を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の目的は、記録材のスリップの発生を低減でき、可撓性部材の昇温速度を速めることができるとともに、可撓性部材の寄りを防止できる画像加熱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】
本発明に係る画像加熱装置の代表的な構成は、断熱層を有する無端状の可撓性部材と、前記可撓性部材の外周面に接して前記可撓性部材とニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ前記記録材上の画像を加熱する画像加熱装置において、
前記可撓性部材の外周面を加熱する加熱手段と、少なくとも前記ニップ部と対応する領域で前記可撓性部材の内周面と接して前記可撓性部材を回転駆動する駆動部材と、を有し、前記駆動部材は前記記録材の搬送方向と直交する長手方向に断熱層を有することを特徴とする画像加熱装置、である。
【００１３】
また、本発明に係る画像加熱装置の他の代表的な構成は、断熱層を有する無端状の可撓性部材と、前記可撓性部材の外周面に接して前記可撓性部材とニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ前記記録材上の画像を加熱する画像加熱装置において、
前記可撓性部材の外周面を加熱する加熱手段と、少なくとも前記ニップ部と対応する領域で前記可撓性部材の内周面と接して前記可撓性部材を回転駆動する駆動部材と、を有し、前記駆動部材は前記記録材の搬送方向と直交する長手方向に断熱層を有し、前記駆動部材の長手方向の形状は中央部が両端部より前記ニップ部側に突出したクラウン形状であることを特徴とする画像加熱装置、である。
【００１４】
また、本発明に係る画像加熱装置の他の代表的な構成は、断熱層を有する無端状の可撓性部材と、前記可撓性部材の外周面に接して前記可撓性部材とニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ前記記録材上の画像を加熱する画像加熱装置において、
前記可撓性部材の外周面を加熱する加熱手段と、少なくとも前記ニップ部と対応する領域で前記可撓性部材の内周面と接して前記可撓性部材を回転駆動する駆動部材と、を有し、前記駆動部材は前記記録材の搬送方向と直交する長手方向に断熱層を有し、前記駆動部材は前記可撓性部材の内周面と接する外周面に周方向に沿って溝部を有し、前記可撓性部材は前記溝部と嵌合する凸部を内周面に有することを特徴とする画像加熱装置、である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、記録材のスリップの発生を低減できるとともに、可撓性部材の昇温速度を速めることができる画像加熱装置の提供を実現できる。
【００１６】
また、記録材のスリップの発生を低減でき、可撓性部材の昇温速度を速めることができるとともに、可撓性部材の寄りを防止できる画像加熱装置の提供を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を図面に基づいて詳しく説明する。
【実施例１】
【００１８】
（１）画像形成装置例
図１０は本発明に係る画像加熱装置を画像加熱定着装置として搭載できる画像形成装置の一例の構成模型図である。この画像形成装置は電子写真方式を利用したレーザービームプリンタである。
【００１９】
５０は感光ドラムであり、アルミニウムやニッケルなどの材料により形成されたシリンダ状の基盤上にＯＰＣ、アモルファスＳｅ、アモルファスＳｉ等の感光材料を備えている。感光ドラム５０は矢印の方向に回転され、まず、その外周面（表面）は帯電装置としての帯電ローラ５１によって一様帯電される。次に、その一様帯電面に対し、露光装置としてのレーザスキャナ５２により画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザビームＬによる走査露光が施される。これによって感光ドラム５０の外周面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置５３によってトナー（現像剤）により現像、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。
【００２０】
可視化されたトナー画像は、転写装置としての転写ローラ５４により、所定のタイミングで搬送された記録材Ｐ上に感光ドラム５０上より転写される。所定のタイミングで搬送された記録材Ｐは感光ドラム５０と転写ローラ５４とにより一定の加圧力で挟持搬送されて加熱定着装置５６へと送られる。トナー画像が転写された記録材Ｐは加熱定着装置５６を通過することにより永久画像として記録材Ｐ上に定着される。
【００２１】
一方、感光ドラム５０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５５により感光ドラム５０表面より除去される。これにより感光ドラム５０は次の画装形成に供される。
【００２２】
（２）定着装置
図１は定着装置５６の一例の横断側面模型図である。図２は定着ベルト３と駆動ローラ１と加圧ローラ２の関係を示す縦断面図である。図３は定着ベルト３の層構成の説明図である。
【００２３】
定着装置５６は、図１に示すように、駆動部材としての駆動ローラ１と、加圧部材としての加圧ローラ（バックアップ部材）２と、可撓性部材としての無端状の定着ベルト３と、巻き掛け部材としてのテンションローラ４と、加熱手段としての加熱源７と、を有する。加熱原７は、非接触式の放射加熱源たるハロゲンヒータ５と、反射ミラー６と、を有する。駆動ローラ１と、加圧ローラ２と、テンションローラ４と、ハロゲンヒータ５と、反射ミラー６は、何れも、記録材Ｐの搬送方向と直交する幅方向に細長い部材である。ベルト３は、駆動ローラ１とテンションローラ４に所定のテンションをかけて巻きかけてある。そしてベルト３を挟んで加圧ローラ２を駆動ローラ１に不図示の加圧バネ等の加圧手段により加圧することによって、ベルト３と加圧ローラ２との間に所定幅の定着ニップ部Ｎを形成している。
【００２４】
ａ）定着ベルトの構成
ベルト３は、基材として、記録材Ｐの搬送方向と直交する幅広の無端状の基層３ａ（図３）を駆動ローラ１側に備えている。基層３ａとしては、耐熱性、可撓性を有する、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の樹脂を使用している。基層３ａの厚みは、１０μm〜１００μm、より好ましくは、３０μm〜７０μmである。この基層３ａの外側（ニップ部Ｎ側）に断熱層としての弾性層３ｂを備えている。弾性層３ｂとして、シリコンゴムにより形成された弾性層（ソリッドゴム層）を使用する。あるいは、断熱効果を持たせるためにシリコンゴムを発泡して形成された弾性層（スポンジゴム層）使用する。あるいは、シリコンゴム層内に中空のフィラーを分散させ、硬化物内に気体部分を持たせ、断熱作用を高めた弾性層（気泡ゴム層）を使用する。弾性層３ｂの厚みは、０．５ｍｍ〜５ｍｍ、より好ましくは１．５ｍｍ〜３ｍｍとする。表層３ｃは、離型性、摺動性向上のため、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂をコートするか、またはフッ素樹脂チューブを被覆する。
【００２５】
ベルト３は、熱容量が大きく、また、熱伝導率が少しでも大きいと、外表面から受けるハロゲンヒータ５の熱を内部に吸収しやすく、定着ローラ表面温度が上昇しにくくなる。このため、弾性層３ｂはできるだけ低熱容量で熱伝導率が低く、断熱効果の高い材料の方が、ベルト３の立ち上がり時間に有利である。さらに、ハロゲンヒータ５の赤外光をより吸収しやすくするために、ベルト３を外側から見た時に、黒色に見えるようにする。すなわち、表層３ｃのフッ素樹脂、または弾性層３ｂのシリコンゴム層、またはフッ素樹脂とシリコンゴム層の接着層（不図示）に、カーボンブラックを分散させることにより、ベルト３を外側から見た時に、黒色に見えるようにする。または、表層３ｃのフッ素樹脂、または弾性層３ｂのシリコンゴム層、またはフッ素樹脂とシリコンゴム層の接着層に、シリコンゴムの着色材として黒ベンガラ等を混ぜることにより、定着ベルト３を外側から見た時に、黒色に見えるようにする。
【００２６】
ここで、上記シリコンゴムのソリッドゴム層は熱伝導率が０．２５〜０．２９Ｗ／（ｍ・ｋ）、スポンジゴム、気泡ゴムは０．１１〜０．１６Ｗ／（ｍ・ｋ）であり、スポンジゴム、気泡ゴムはソリッドゴムの約半分の値を示す。
【００２７】
また、熱容量に関係する比重はソリッドゴムが約１．０５〜１．３０、スポンジゴム、気泡ゴムが約０．５〜０．８５である。
【００２８】
従って、定着ベルト３の弾性層３ｂの好ましい形態としては、熱伝導率が０．１５Ｗ／（ｍ・ｋ）以下で、比重が０．８５以下の断熱効果の高いスポンジゴムや気泡ゴム層の方が好ましい。
【００２９】
また、ベルト３の外周長は、短い方が熱容量を抑えられるが、短すぎると非加熱領域及びニップ部Ｎの幅がかせぎにくくなるため適度な外周長が必要である。
【００３０】
以上を考慮して本実施例のベルト３の構成は、適正な定着ニップ幅を形成でき、且つ熱容量を抑えるために、肉厚が２．５ｍｍの気泡ゴムを用いて弾性層３ｂを形成し、内径をφ２５ｍｍとした。
【００３１】
気泡ゴムによる上記ベルト３は、耐熱性樹脂の基材３ａの外側に弾性層（断熱層）３ｂを有する。この弾性層（断熱層）３ｂは、オルガノポリシロキサン組成物１００重量部に平均粒径が３００μｍ以下の中空フィラを０．１〜２００重量部、白金化合物触媒のような硬化触媒を配合した配合物を形成後に加熱成形して成るものである。あるいは、オルガノポリシロキサン組成物１００重量部に吸水性ポリマーを０．１〜５０重量部、水を１０〜２００重量部、白金化合物触媒のような硬化触媒、ＳｉＨポリマーのような架橋剤を添加した組成物を形成後、加熱成形して成るものである。これにより定着ベルト３の熱伝導率を０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ以下とする。
【００３２】
また、上記ベルト３はシームレスの耐熱性樹脂を成形後に筒状金型内にセットされ、該耐熱性樹脂層表面と筒状金型内面の間隙に上記オルガノポリシロキサン組成物を主成分とする配合物を注型し、耐熱性樹脂層表面に断熱層を形成して断熱ベルトを成す。
【００３３】
また、上記に述べた弾性層の上にはＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂離型層を形成する。あるいは、ＧＬＳラテックスコーティングを施したものであっても良い。離型層はチューブを被覆させたものでも、表面を塗料でコーティングしたものであってもどちらでもよい。
【００３４】
ｂ）加圧ローラの構成
加圧ローラ２は、基本的には、アルミあるいは鉄製の芯金２ａの外周面をブラスト処理等の表面粗し処理を行った後、この芯金２ａの外周に定着ベルト３幅と略同じ長さの弾性層２ｂを設けたものである（図２参照）。この加圧ローラ２は、記録材Ｐの搬送方向と直交する長手方向において芯金２ａの両端が不図示の装置側板対に軸受部材を介して回転自在に支持されている。弾性層２ｂは、所定幅のニップ部Ｎを形成できるように上述の加圧手段からの加圧力によって弾性変形する。弾性層２ｂとしては、シリコンゴムにより形成された弾性層（ソリッドゴム層）が用いられる。あるいは、断熱効果を持たせるためにシリコンゴムを発泡して形成された弾性層（スポンジゴム層）が用いられる。あるいは、シリコンゴム層内に中空のフィラーを分散させ、硬化物内に気体部分を持たせ、断熱作用を高めた弾性層（気泡ゴム層）が用いられる。
【００３５】
加圧ローラ２は、熱容量が大きく、また、熱伝導率が少しでも大きいと、加圧ローラ２の外周面（表面）から受ける熱を内部に吸収しやすく、ベルト３表面の温度が上昇しにくくなる。このため、弾性層２ｂはできるだけ低熱容量で熱伝導率が低く、断熱効果の高い材料の方が、ベルト３の立ち上がり時間に有利である。
【００３６】
ここで、上記シリコンゴムのソリッドゴム層は熱伝導率が０．２５〜０．２９Ｗ／（ｍ・ｋ）、スポンジゴム、気泡ゴムは０．１１〜０．１６Ｗ／（ｍ・ｋ）であり、スポンジゴム、気泡ゴムはソリッドゴムの約半分の値を示す。
【００３７】
また、熱容量に関係する比重はソリッドゴムが約１．０５〜１．３０、スポンジゴム、気泡ゴムが約０．５〜０．８５である。
【００３８】
従って、加圧ローラ２の弾性層２ｂの好ましい形態としては、熱伝導率が０．１５Ｗ／（ｍ・ｋ）以下で、比重が０．８５以下の断熱効果の高いスポンジゴムや気泡ゴム層の方が好ましい。
【００３９】
また、加圧ローラ２の外径は小さい方が熱容量を抑えられるが、小さすぎるとニップ部Ｎの幅がかせぎにくくなるため適度な径が必要である。
【００４０】
弾性層２ｂの肉厚に関しても、薄すぎれば金属製の芯金２ａに熱が逃げるので適度な厚みが必要である。
【００４１】
以上を考慮して本実施例の加圧ローラ２の構成は、適正な定着ニップ幅を形成でき、且つ熱容量を抑えるために、肉厚が４ｍｍの気泡ゴムを用いて弾性層２ｂを形成し、外径をφ２０ｍｍとした。
【００４２】
気泡ゴムによる上記弾性層２ｂは、オルガノポリシロキサン組成物１００重量部に平均粒径が３００μｍ以下の中空フィラを０．１〜２００重量部、白金化合物触媒のような硬化触媒を配合した配合物を形成後に加熱成形して成るものである。あるいは、オルガノポリシロキサン組成物１００重量部に吸水性ポリマーを０．１〜５０重量部、水を１０〜２００重量部、白金化合物触媒のような硬化触媒、ＳｉＨポリマーのような架橋剤を添加した組成物を形成後、加熱成形して成るものである。これにより加圧ローラ２の熱伝導率を０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ以下とする。
【００４３】
また、上記に述べた弾性層２ｂの上にはＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂離型層２ｃを形成する。あるいは、ＧＬＳラテックスコーティングを施したものであっても良い。離型層２ｃはチューブを被覆させたものでも、表面を塗料でコーティングしたものであってもどちらでもよい。
【００４４】
ｃ）駆動ローラの構成
駆動ローラ１は、熱容量が小さく、ベルト３の熱を断熱できることが好ましい。このため、駆動ローラ１の構成は、上記加圧ローラ２において離型層２ｃ以外の構成と同じにした。すなわち、駆動ローラ１は、アルミあるいは鉄製の芯金１ａの外周面をブラスト処理等の表面粗し処理を行った後、この芯金１ａの外周にベルト３幅と略同じ長さの弾性層１ｂを設けたものである（図２参照）。また、駆動ローラ１は、上記加圧ローラ２と同様の観点から、駆動ローラ１の外径、弾性層１ｂの熱伝導率および肉厚についても上記加圧ローラ２の構成と同じ構成としてある。すなわち、駆動ローラ１の構成は、適正な定着ニップ幅を形成でき、且つ熱容量を抑えるために、肉厚が４ｍｍの気泡ゴムを用いて弾性層２ｂを形成し、外径をφ２０ｍｍとした。この駆動ローラ１は、少なくともニップ部Ｎと対応する領域で弾性層１ｂの外周面がベルト３の内周面と接するように、ベルト３を挟んで加圧ローラ２と対向する位置に配設されている。これによって弾性層１ｂは、所定幅のニップ部Ｎを形成できるように、加圧ローラ２からベルト３を介して加圧力を受けて弾性変形する。この駆動ローラ１も、記録材Ｐの搬送方向と直交する長手方向において芯金１ａの両端が装置側板対に軸受部材を介して回転自在に支持されている。この駆動ローラ１は芯金１ａの一端部に設けられた不図示の駆動ギアを介して回転駆動系Ｍにより時計方向に回転される。
【００４５】
ｄ）テンションローラの構成
テンションローラ４は、アルミや鉄等の芯金４ａ上にベルト３幅と略同じ長さに形成した断熱性のシリコンゴム等の弾性層４ｂを被覆させたものである。このテンションローラ４も、記録材Ｐの搬送方向と直交する長手方向において芯金４ａの両端が装置側板対に軸受部材を介して回転自在に支持されている。テンションローラ４の径を駆動ローラ１の径よりも小さくすることで、記録材Ｐとベルト３の分離部での、ベルト３の曲率半径が小さくなるため記録材Ｐの分離性が向上する。テンションローラ４は、芯金４ａ上に弾性層４ｂを被覆させたものに限られず、アルミや鉄等の中空のローラを用いてもよい。
【００４６】
ｅ）加熱手段の構成
ハロゲンヒータ５と反射ミラー６は、何れも、記録材Ｐの搬送方向と直交する長手方向両端が装置側板対に支持されている。ハロゲンヒータ５は、駆動ローラ１の外周面とベルト３の内周面とが接する領域においてベルト３の外周面（表面）から所定の間隔をおいて配置してある。このハロゲンヒータ５の長手方向において、ハロゲンヒータ５が輻射する光の輻射領域はベルト３幅と略等しい。反射ミラー６は、ハロゲンヒータ５から輻射された光を反射し、ベルト３表面へ集光する。反射ミラー６の材料としては、赤外光の反射率が高い高輝アルミ、金、銀等を用いることができる。または、アルミ、ＳＵＳ、鉄等の金属板に金メッキを施したものを反射ミラー６として用いもよい。
【００４７】
ｆ）定着動作の説明
定着装置５６において、駆動ローラ１を回転駆動系Ｍにより時計方向へ回転すると、駆動ローラ１は定着ニップ部Ｎと対応する領域において弾性層１ｂの外周面でベルト３の内周面に摩擦抵抗による時計方向への回転力を付与する。これによりベルト３は駆動ローラ１の回転に伴い時計方向へ従動回転する。ニップ部Ｎに記録材Ｐが導入されていない場合、加圧ローラ２はニップ部Ｎを介してベルト３から回転力を受けて反時計方向へ従動回転する。
【００４８】
駆動ローラ１と、ベルト３と、加圧ローラ２の回転状態において、制御手段としての温調制御部（ＣＰＵ）２０が加熱駆動手段としてのヒータ駆動回路２１を立ち上げる。これによりヒータ駆動回路２１からハロゲンヒータ５に通電がなされる。ハロゲンヒータ５は通電により点灯して光を輻射し、その輻射光は反射カバー６によりベルト３表面に集光される。これによってベルト３は迅速に昇温する。温調制御部２０は、ベルト３表面に接触又は近接させて配設された温度検知手段としてのサーミスタ（温度検知素子）８が検出するベルト３の温度情報を取り込む。このサーミスタ８は、ベルト３を温度制御する目的または、異常昇温を監視する目的で設けられるものである。そして、温調制御部２０は、サーミスタ８からの温度情報に基づいてヒータ駆動回路２１をオン・オフ制御する。これによってベルト３の表面温度が所定の定着温度（目標温度）に維持される。
【００４９】
駆動ローラ１が回転駆動され、またベルト３の表面温度が所定の定着温度に加熱温調された状態において、未定着トナー画像ｔが形成担持された記録材Ｐが不図示の定着入口ガイドに沿って定着ニップ部Ｎ内に導入される。記録材Ｐはニップ部Ｎでベルト３と加圧ローラ２とで挟持搬送される。この搬送過程において、未定着トナー画像ｔに対してニップ部Ｎの圧力とベルト３の熱を付与することにより、未定着トナー画像が記録材Ｐ上に永久固着画像として加熱定着される。
【００５０】
（３）記録材の搬送性と、記録材のスリップに関する評価の説明
以上説明した定着装置５６を用いて、ファーストプリントアウトタイム（ＦＰＯＴ）を計測した。この時、駆動ローラの弾性層（断熱層）は気泡ゴム層として含有する中空フィラーの量を変えて、熱伝導率を変化させた駆動ローラを用いた。また、比較実験としてシリコンソリッドゴム層を用いた駆動ローラと、弾性層のないアルミ製の金属ローラ用いた。
（実験１）
【００５１】
気泡ゴムローラ      熱伝導率：０．１１Ｗ／（ｍ・Ｋ）
（実験２）
【００５２】
気泡ゴムローラ      熱伝導率：０．１５Ｗ／（ｍ・ｋ）
（実験３）
【００５３】
気泡ゴムローラ      熱伝導率：０．２０Ｗ／（ｍ・ｋ）
（比較１）
【００５４】
ソリッドゴムローラ  熱伝導率：０．２７Ｗ／（ｍ・ｋ）
（比較２）
【００５５】
金属ローラ          熱伝導率：２３６Ｗ／（ｍ・ｋ）
表１に上記実験の結果を示す。
【００５６】
【表１】
2007178828.tif 000003
【００５７】
以上の結果より、駆動ローラ表面の熱伝導率が大きくなるとファーストプリントアウトタイムが増加する傾向にあり、スタンバイ時に予備加熱が必要となってくる。よって、スタンバイ時の予備加熱を必要としないで、ファーストプリントアウトタイムを短縮するためには、駆動ローラ表面の熱伝導率を０．２０Ｗ／（ｍ・ｋ）以下、より好ましくは０．１５Ｗ／（ｍ・ｋ）以下にする必要がある。
【００５８】
次に記録材の搬送性についての評価を行った。記録材としてはＡ４サイズで坪量が６４ｇ／ｍ２の平滑紙で、室温が３０℃・湿度９０％の環境に４８時間放置したものを用いた。また、実験を行った環境も上記条件と同じである。さらに、ベルトを駆動するローラとしては、ベルト内部に配置したローラと、ベルト外部でニップ部を形成する加圧ローラの２通りの方法で行った。通紙方法としては、記録材に未定着トナー画像を印字する割合を変化させ、連続１００枚のプリントを行った時にスリップが発生する枚数をカウントした。結果を表２に示す。
【００５９】
【表２】
2007178828.tif 000004
【００６０】
以上の結果より、ベルト外部ローラ（加圧ローラ）によりベルトを駆動したときは、記録材への印字率が高くなると、記録材の非印字面側（加圧ローラ側）への水蒸気の発生が増加する。このため、加圧ローラ表面に付着する水蒸気によって、摩擦係数が低下し記録材との間でスリップが発生する。
【００６１】
それに対して、ベルト内部ローラ（駆動ローラ）によりベルトを駆動すると、記録材の印字面側で記録材を搬送することになり、印字率が増えると印字面側から発生する水蒸気量は減るので、スリップは発生しない。
【００６２】
以上説明したように、本実施例では、弾性層（断熱層）３ｂを有する無端状のベルト３と、このベルト３と接する加圧ローラ（バックアップ部材）２とでニップ部Ｎを形成している。そして、ベルト３の内部に具備させた駆動ローラ１に断熱層１ｂを設けることで、ベルト３からの熱の移動が少なくなり、ベルト３表面の昇温速度を速めることができる。これによって、ファーストプリントアウトタイムを短縮することができる。
【００６３】
また、駆動ローラ１によってベルト３を回転させることで、記録材Ｐの印字率が高くなった場合でも、ベルト３は水蒸気の影響を受け難いためスリップが発生せず、安定した搬送を行うことが可能となる。
【実施例２】
【００６４】
本実施例では定着装置の他の例を説明する。
【００６５】
本実施例に示す定着装置は、加熱手段が接触方式の加熱源９であること、定着ベルト３の寄りを防止する寄り防止機能を備えること意外は前述の定着装置５６と同じ構成である。本実施例では、説明の簡略化のため、実施例１の定着装置５６の部材と共通する部材には同じ符号を付して再度の説明を省略する。
【００６６】
図４は本実施例に係る定着装置５６の横断側面模型図である。図５は定着ベルト３と駆動ローラ１と加圧ローラ２の関係を示す縦断面図である。図６は加熱源９の横断側面模型図である。図７は加熱源９のヒータ１０の概略構成図である。
【００６７】
ａ）加熱手段の構成
図４、図６及び図７を参照して、加熱源９の構成を説明する。
【００６８】
加熱源９として、プレート状のヒータ１０を内包する金属製フィルム１３をベルト３表面に接触させてベルト３表面を加熱するフィルム加熱方式のものを用いている。ヒータ１０は、記録材Ｐの搬送方向と直交する幅方向に細長い基板１０ａと、この基板１０ａ上に長手方向に沿って形成された通電発熱層１０ｂと、を有する。さらに、この通電発熱層１０ｂを覆うように基板１０ａ上に形成された保護層１０ｃと、通電発熱層１０ｂの両端部にそれぞれ接続させて基板１０ａ上に形成された導電層１０ｄ・１０ｄと、を有する（図６及び図７）。
【００６９】
基板１０ａは、アルミナや窒化アルミ等の絶縁性のセラミックス基板やポリイミド、ＰＰＳ、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂基板より形成されている。この基板１０ａの表面側（定着ベルト３表面側）の基板面上に、例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）、ＲｕＯ２、Ｔａ２Ｎ等の通電発熱層１０ｂがスクリーン印刷により、厚み１０μｍ程度、幅１〜５ｍｍ程度の線状もしくは細帯状に塗工して形成してある。通電発熱層１０ｂの長さはベルト３幅と略同じである。この基板１０ａの表面側には、熱効率を損なわない範囲で通電発熱層１０ｂを保護する保護層１０ｃを設けている。保護層１０ｃの厚みは十分薄く、表面性を良好にする程度が好ましい。その例としては、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、エチレンテトラフルオロエチレン樹脂（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂（ＣＴＥＦ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）等のフッ素樹脂層を単独ないしは混合して被覆することが考えられる。あるいは、グラファイト、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、二硫化モリブデン等からなる乾性被膜潤滑剤、ガラスコート等の保護層が考えられる。
【００７０】
また、基板１０ａとして熱伝導性の良好な窒化アルミ等を使用する場合には、通電発熱層１０ｂは基板１０ａに対して定着ベルト３と反対側に形成してあっても良い。
【００７１】
基板１０ａの裏面側の基板面上には、通電発熱層１０ｂの発熱に応じて昇温したセラミック基板１０ａの温度を検知するため、温度検知手段としてのサーミスタ（温度検知素子）１１が配置してある（図７）。サーミスタ１１は、ヒータ１０を温度制御する目的または、異常昇温を監視する目的で設けられている。
【００７２】
１２は断熱ステイホルダーである（図４）。ホルダー１２は、記録材Ｐの搬送方向と直交する幅方向に細長い樋形状の部材である。このホルダー１２は耐熱性を有する細長い円筒状（エンドレスベルト状）の薄肉フィルム１３内に余裕をもって挿入され、長手方向両端が装置側板対に支持されている。フィルム１３の長さはベルト３幅と略同じである。上記ホルダー１２は、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の耐熱性樹脂により形成され、熱伝導率が低いほどベルト３表面の加熱に際する熱効率が高くなる。よって樹脂層の中に中空のフィラー、例えばガラスバルーン、シリカバルーン等を内包してあっても良い。ホルダー１２の長手方向両端部は不図示の加圧バネ等の加圧手段によりベルト３側に加圧されている。これによりヒータ１０がフィルム１３を挟んでベルト３に加圧され、ベルト３とフィルム１３とで加熱ニップ部Ｋが形成される。
【００７３】
このようにヒータ１３とベルト３との間にフィルム１３を介在させることで、ヒータ１０とベルト３との摺動性を向上させている。フィルム１３は、耐熱性を有するポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等を基層とした樹脂製のフィルム、もしくは、ＳＵＳ、ニッケル電鋳等を基層とした金属製のフィルムである。フィルム１３の厚みは、強度等を考慮し、２０μｍ以上１５０μｍ未満が適当な範囲である。また、ベルト３表面上にオフセットトナーが付着しないように、フィルム１３の表層には、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、シリコーン樹脂等の離型性の良好な耐熱樹脂が混合、あるいは単独で被覆してあっても良い。
【００７４】
定着装置５６において、駆動ローラ１が回転駆動系Ｍにより時計方向へ回転されることでベルト３が時計方向へ従動回転する。フィルム１３は時計方向へ回転するベルト３からニップ部Ｋを介して回転力を受けて反時計方向へ従動回転する。
【００７５】
駆動ローラ１と、ベルト３と、フィルム１３と、加圧ローラ２の回転状態において、温調制御部（ＣＰＵ）２０がヒータ駆動回路２１を立ち上げる。これによりヒータ駆動回路２１からヒータ１３の通電発熱層１０ｂに導電層１０ｄ・１０ｄを通じて通電がなされる。通電発熱層１０ｂは通電により発熱する。これによりヒータ１０は、ニップ部Ｋにおいて通電発熱層１０ｂの発熱によりフィルム１３を介してベルト３表面を加熱する。これによってベルト３は迅速に昇温する。温調制御部２０は、サーミスタ１１が検出するベルト３の温度情報を取り込み、その温度情報に基づいてヒータ駆動回路２１をオン・オフ制御する。これによってベルト３の表面温度が所定の定着温度（目標温度）に維持される。
【００７６】
ニップ部Ｎ内に記録材Ｐが導入された場合の未定着トナー画像ｔの加熱定着処理は実施例１の定着装置５６と同じであるため、その説明は省略する。
【００７７】
ｂ）定着ベルトの寄り防止策
上記ベルト３は、ベルト両端の周長差、或いは加圧ローラ２とのニップ部Ｎ両端の荷重差等により、回転中に駆動ローラ１の軸方向の両端部のうちどちらか一方の端部に寄って行こうとする。この寄りを防止するために、図５に示すように、駆動ローラ１の形状をクラウン形状とする。すなわち、駆動ローラ１は、長手方向において中央部が両端部より径方向外側に突出するクラウン形状に形成してある。このクラウン形状によって駆動ローラ１の中央部では周速が速く、端部では周速を遅くすることができる。これにより、ニップ部Ｎにおいてベルト３を中央側に引っ張る力を生じさせることができる。したがって、ベルト３が駆動ローラ１の端部へ寄っていく力を相殺することができ、ベルト３の端部を規制部材に突き当てたとしても、端部破壊を起こすことがなくなるため、剛性の低いベルト３を用いることができる。
【００７８】
ここで、駆動ローラ１の内部に加熱源がある場合を考えると、駆動ローラ１のクラウン量を大きくしすぎると、駆動ローラ１の両端部と中央部で弾性層１ｂの厚みが異なるため、加熱源からニップ部Ｎへの熱の伝達量に差が生じる。このため、ベルト１２の表面温度が均一にならなくなってしまうので、定着ムラが発生してしまう。しかし、本実施例のように加熱源９がベルト３の外部にある場合では、駆動ローラ１のクラウン量に関係なく、駆動ローラ１の端部と中央部で均一に加熱源９からの熱を伝えることができるので、駆動ローラ１の形状の自由度を増すことが出来る。
【００７９】
本実施例の定着装置５６を用いて連続プリントを行い、駆動ローラ１のクラウン量と、ベルト３の寄り力の関係を評価した。
【００８０】
記録材Ｐの搬送速度（以下、プロセススピードと記す）は、３００ｍｍ／ｓｅｃとし、ベルト３の両端部に寄り規制部材（不図示）を設けた。寄り力が大きい場合は、ベルト３が規制部材からの規制力を受けてベルト端部に裂けが発生してしまう。ここで、駆動ローラ１のクラウン量を０μｍ、１００μｍ、２５０μｍ、５００μｍ、７５０μｍと変化させて、ベルト端部に裂けが発生するまでの通紙枚数（記録材Ｐをニップ部Ｎに通過させた枚数）で、寄り力の大きさを調べた。
その結果を表３に示す。
【００８１】
【表３】
2007178828.tif 000005
【００８２】
駆動ローラ１のクラウン量を大きくすることで、ベルト３の寄り力が低減し、クラウン量が５００μm以上の場合は、３０万枚の通紙でもベルト端部の裂けは発生しなかった。しかし、駆動ローラ１のクラウン量が０μmの時は、５０枚の通紙でベルト端部に裂けが発生してしまった。
【００８３】
以上説明したように、本実施例の定着装置５６では、実施例１の定着装置５６の効果に加えて次のような効果を得ることができる。すなわち、ベルト３の内部に具備させた駆動ローラ１の形状をクラウン形状とすることで、ベルト３の駆動ローラ１の軸方向への寄り力を抑制することが可能となった。これによってベルト３の寄りを防止できる。
【００８４】
また、ベルト３を加熱源９によりベルト３の外部から加熱する構成であるため、ベルト３内部からベルト３を加熱する構成とくらべて、駆動ローラ１の形状の自由度を増すことができる。つまり、駆動ローラ１においてクラウン量を大きくすることが可能となるので、ベルト３端部に寄りを規制するためにガイドを用いなくてもよくなる。よって、部品点数を減らすことができると共に、ベルト３端部での裂けが発生しないので、安定した画像品質を得ることが可能な定着装置となる。
【００８５】
また、本実施例の定着装置５６では、駆動ローラ１の形状をクラウン形状としたが、テンションローラ４の形状をクラウン形状としても同様の効果が得られる。
【実施例３】
【００８６】
本実施例では定着装置の他の例を説明する。
【００８７】
本実施例に示す定着装置は、定着ベルト３の寄りを防止する他の寄り防止機能を備えること意外は実施例２の定着装置５６と同じ構成である。本実施例では、説明の簡略化のため、実施例２の定着装置５６の部材と共通する部材には同じ符号を付して再度の説明を省略する。
【００８８】
図８は本実施例に係る定着装置５６の横断側面模型図である。図９は定着ベルト３と駆動ローラ１と加圧ローラ２の関係を示す縦断面図である。
【００８９】
ａ）定着ベルトの寄り防止策
ベルト３の構成は、実施例１と同様にポリイミド樹脂を基層３ａとし、この基層３ａの外側にシリコンゴム層内に中空のフィラーを分散させ、硬化物内に気体部分を持たせ、断熱作用を高めた弾性層（気泡ゴム層）３ｂを有する。表層３ｃとしてフッ素樹脂をコートしている。また、ベルト３の内周面には、駆動ローラ１の長手方向において周方向に沿って断続的に凸部３ｐが形成されている。そしてベルト３の内周面の周方向に沿って断続的に形成した凸部３ｐを１群のグループとし、この１群のグループを駆動ローラ１の長手方向において並列に複数設けている。この凸部３ｐは基層と同様にポリイミド樹脂によって形成される。
【００９０】
駆動ローラ１は、アルミあるいは鉄製の芯金１ａの外面をブラスト処理等の表面粗し処理を行った後、この１ａの周面にシリコンゴム層内に中空のフィラーを分散させ、硬化物内に気体部分を持たせ、断熱作用を高めた弾性層（気泡ゴム層）１ｂを設けたものである。弾性層１ｂの表面には周方向にそって溝部１ｄが設けてあり、この溝部１ｄにベルト３の凸部３ｐが嵌合している。また、駆動ローラ１と同様にテンションローラ４も弾性層４ｂの表面に溝部４ｄが設けてあり、この溝部４ｄにベルト３の凸部３ｐが嵌合している。したがって、ベルト３を回転したときに、ベルト３に駆動ローラ１の軸方向へベルト３が移動する寄り力が発生しても、ベルト３内周面の凸部３ｐによって寄り力を規制することができる。
【００９１】
ベルト３の具体的な構成例を説明する。ベルト３は、厚み５０μｍのポリイミドを基層３ａとし、その基層３ａ上に弾性層３ｂとして厚み２．５ｍｍのシリコンゴム（気泡ゴム層）を被覆し、表層３ｃはＰＦＡをコートした。ベルト３内周面の凸部３ｐの高さは１ｍｍで、幅及び長さは３×３ｍｍの正方形とした。また、駆動ローラ１の長手方向において凸部３ｐの間隔は４０ｍｍであり、周方向の凸部３ｐの間隔は４ｍｍである。このベルト３と駆動ローラ１を用いた定着装置で、連続プリントを行っても、ベルト３の駆動ローラ１の軸方向への寄りは発生せず、ベルト３端部に寄り規制部材を配置する必要もない。
【００９２】
以上説明したように、本実施例の定着装置５６では、実施例１の定着装置５６の効果に加えて次のような効果を得ることができる。
すなわち、ベルト３内周面に周方向へ沿って断続的に凸部３ｐを形成し、ベルト３の内部に具備させた駆動ローラ１とテンションローラ４の表面に溝部１ｄ・４ｄを形成し、ベルトの凸部３ｐとローラ１・４の溝部１ｄ・４ｄが嵌合するようにする。これにより、ベルト３の駆動ローラ１の軸方向への寄りを規制することができる。これによってベルト３の寄りを防止できる。
【００９３】
また、ベルト３内部からベルト３を加熱する構成では、ベルト３の厚みが異なる箇所において表面温度の差が大きくなってしまうので、定着ムラが発生する。それに対して、本実施例のように、ベルト３を外部から加熱する構成では、ベルト３の厚みが異なる箇所においても、表面温度の差は小さいため、ベルト３内周面に凸部３ｐを形成することができる。
【００９４】
〔その他〕
１）実施例１の定着装置において、加熱手段として、実施例２に記載の加熱源を用いてもよい。これとは逆に、実施例２の定着装置において、加熱手段として、実施例１に記載の加熱源を用いてもよい。
【００９５】
２）各実施例の定着装置において加熱手段として磁性体コアと励磁コイルとを有して磁束を発生するコイルアッセンブリ（磁束発生手段）を用いてもよい。この場合、可撓性部材として、コイルアッセンブリの発生磁束により発熱する電磁誘導発熱性の定着ベルトを用いることができる。
【００９６】
３）本発明に係る画像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させる仮定着装置、記録材上の定着画像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著等の画像加熱装置として用いても有効である。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】実施例１に係る定着装置の一例の横断側面模型図。
【図２】実施例１に係る定着装置の定着ベルトと駆動ローラと加圧ローラの関係を示す縦断面図。
【図３】定着ベルトの層構成の説明図。
【図４】実施例２に係る定着装置の一例の横断側面模型図。
【図５】実施例２に係る定着装置の定着ベルトと駆動ローラと加圧ローラの関係を示す縦断面図。
【図６】実施例２に係る定着装置の加熱源の横断側面模型図。
【図７】加熱源のヒータの概略構成図。
【図８】実施例３に係る定着装置の一例の横断側面模型図。
【図９】実施例３に係る定着装置の定着ベルトと駆動ローラと加圧ローラの関係を示す縦断面図。
【図１０】画像形成装置の一例の構成模型図。
【符号の説明】
【００９８】
１  駆動ローラ、１ｄ  溝部、２  加圧ローラ、３  定着ベルト、３ｐ  凸部、
４  テンションローラ、７・９  加熱源、５６  定着装置
【図１】
2007178828.tif 000006
【図２】
2007178828.tif 000007
【図３】
2007178828.tif 000008
【図４】
2007178828.tif 000009
【図５】
2007178828.tif 000010
【図６】
2007178828.tif 000011
【図７】
2007178828.tif 000012
【図８】
2007178828.tif 000013
【図９】
2007178828.tif 000014
【図１０】
2007178828.tif 000015