(57)【要約】【課題】複写機等の画像形成装置で使用する定着装置において、記録媒体の通紙時における消費電力の低減と定着装置本体の待機時通電をなくし、消費電力の低減を図る。【解決手段】一対の無端のベルト２２、２３で記録媒体Ｐを、ベルト張力０．００１〜５．４Ｎ／ｍｍで挟み、記録媒体Ｐがベルト２２、２３で挟まれる時間を５０〜１０００ミリ秒とし、加熱ローラ２０と加圧ローラ２１により、それらのニップ部Ｎ内でのみ強く加圧する。その加圧力は、０．００７〜２．７Ｎ／ｍｍとし、その後、一対のベルト２２、２３の張力により挟んで記録媒体Ｐをベルト２２、２３に画像面が密着した状態で搬送し、搬送中は強制的には冷却せず、逆に記録媒体Ｐをベルト２２、２３で挟むことで保温する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の無端ベルトで記録媒体を挟みつつ、加熱ローラと加圧ローラによりこれらローラのニップ内でのみ強く前記記録媒体を加圧し、その後、前記一対の無端ベルトの張力により前記記録媒体を挟みつつかつ前記一対の無端ベルトの一方である前記加熱ローラ側の定着ベルトに前記記録媒体の画像面を密着させた状態で該記録媒体を搬送し、該搬送中は前記記録媒体を強制的に冷却せずに前記一対の無端ベルトで挟むことで保温し、前記記録媒体の分離時の前記定着ベルトの温度が、該定着ベルトが前記加熱ローラに接している時の温度に対して所定範囲の温度低下があるようにすることを特徴とする定着方法。
【請求項２】
請求項１に記載の定着方法において、前記一対の無端ベルトで記録媒体をベルト張力０．００１〜５．４Ｎ／ｍｍで５０〜１０００ミリ秒にわたって挟み、かつ前記加熱ローラと前記加圧ローラのニップ内でのみ加圧力０．００７〜２．７Ｎ／ｍｍで強く加圧し、前記記録媒体の分離時の前記定着ベルト温度の前記温度低下が５０度以内であることを特徴とする定着方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の定着方法において、前記加圧ローラの径が、前記加熱ローラの径より小さく、かつ前記加熱ローラ径の２〜９５％であり、前記加圧ローラの最低実寸で５ｍｍ以上、最大実寸で１５０ｍｍ以下であるものを用いることを特徴とする定着方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の定着方法において、前記加圧ローラの表面に耐熱ゴム層が設けられているものを用いることを特徴とする定着方法。
【請求項５】
請求項４に記載の定着方法において、前記加圧ローラに、前記ゴム層のゴム硬度がＪＩＳ  Ａ  ５〜８０°であるものを用いることを特徴とする定着方法。
【請求項６】
請求項４または５に記載の定着方法において、前記加圧ローラに、前記ゴム層の厚さが０．０５〜３０ｍｍであるものを用いることを特徴とする定着方法。
【請求項７】
請求項４ないし６のいずれかに記載の定着方法において、前記加圧ローラに、前記ゴム層の外側をシームレスのＰＦＡチューブで被覆したものを用いることを特徴とする定着方法。
【請求項８】
請求項７に記載の定着方法において、前記加圧ローラに、前記ＰＦＡチューブの厚さが０．００５〜５ｍｍであるものを用いることを特徴とする定着方法。
【請求項９】
請求項４ないし６のいずれかに記載の定着方法において、前記加圧ローラに、前記ゴム層の表面にＰＦＡがコーティングされているものを用いることを特徴とする定着方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の定着方法において、前記加圧ローラに、前記コーティング皮膜の厚さが０．０１〜５ｍｍであるものを用いることを特徴とする定着方法。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の定着方法において、前記加圧ローラの軸が金属製であり、かつ該軸の中心部が中空であるものを用いることを特徴とする定着方法。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれかに記載の定着方法において、前記一対のベルトの厚さがそれぞれ３０〜６００μｍであるものを用いることを特徴とする定着方法。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれかに記載の定着方法において、前記ベルトの駆動を、前記加熱ローラ及び前記加圧ローラ以外のローラ対の少なくとも一方であって、前記ベルトの一方を掛け回したものにより行い、前記加熱ローラと前記加圧ローラを従動回転させることを特徴とする定着方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の定着方法において、前記駆動用のローラとして、表面にゴム層が設けられているものを用いることを特徴とする定着方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の定着方法において、前記駆動用のローラ表面の前記ゴム層の厚さが０．０５〜３０ｍｍであるものを用いることを特徴とする定着方法。
【請求項１６】
請求項１３ないし１５のいずれかに記載の定着方法において、前記駆動用のローラの軸が金属製であり、該軸の中心部が中空であるものを用いることを特徴とする定着方法。
【請求項１７】
請求項１ないし１６のいずれかに記載の定着方法において、放熱を抑えるための保温カバーを用いることを特徴とする定着方法。
【請求項１８】
請求項１ないし１７のいずれかに記載の定着方法において、前記ベルトの少なくとも一方に空気を吹き付けることを特徴とする定着方法。
【請求項１９】
請求項１ないし１８のいずれかに記載の定着方法を用いることを特徴とする画像形成方法。
【請求項２０】
無端ベルトを加熱ローラと加圧ローラにそれぞれ掛け回し、該一対の無端ベルトで記録媒体を挟みつつ、前記加熱ローラと前記加圧ローラによりこれらローラのニップ内でのみ強く前記記録媒体を加圧し、前記一対の無端ベルトの張力により前記記録媒体を挟みつつかつ前記一対の無端ベルトの一方である前記加熱ローラ側の定着ベルトに前記記録媒体の画像面を密着させた状態で該記録媒体を搬送し、該搬送中は前記記録媒体を強制的に冷却せずに前記一対の無端ベルトで挟むことで保温し、前記記録媒体の分離時の前記定着ベルトの温度が、該定着ベルトが前記加熱ローラに接している時の温度に対して所定範囲の温度低下があるようにすることを特徴とする定着装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の定着装置において、前記一対の無端ベルトで前記記録媒体をベルト張力０．００１〜５．４Ｎ／ｍｍで５０〜１０００ミリ秒にわたって挟み、かつ前記加熱ローラと前記加圧ローラのニップ内でのみ加圧力０．００７〜２．７Ｎ／ｍｍで強く加圧し、前記記録媒体の分離時の前記定着ベルト温度の前記温度低下が５０度以内であることを特徴とする定着装置。
【請求項２２】
請求項２０または２１に記載の定着装置において、前記加圧ローラの径が、前記加熱ローラの径より小さく、かつ前記加熱ローラ径の２〜９５％であり、前記加圧ローラの最低実寸で５ｍｍ以上、最大実寸で１５０ｍｍ以下であることを特徴とする定着装置。
【請求項２３】
請求項２０ないし２２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に耐熱ゴム層が設けられていることを特徴とする定着装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の定着装置において、前記加圧ローラの前記ゴム層のゴム硬度がＪＩＳ  Ａ  ５〜８０°であることを特徴とする定着装置。
【請求項２５】
請求項２３または２４に記載の定着装置において、前記加圧ローラの前記ゴム層の厚さが０．０５〜３０ｍｍであることを特徴とする定着装置。
【請求項２６】
請求項２３ないし２５のいずれかに記載の定着装置において、前記加圧ローラの前記ゴム層の外側をシームレスのＰＦＡチューブで被覆したことを特徴とする定着装置。
【請求項２７】
請求項２６に記載の定着装置において、前記ＰＦＡチューブの厚さが０．００５〜５ｍｍであることを特徴とする定着装置。
【請求項２８】
請求項２３ないし２５のいずれかに記載の定着装置において、前記加圧ローラの前記ゴム層の表面にＰＦＡがコーティングされていることを特徴とする定着装置。
【請求項２９】
請求項２８に記載の定着装置において、前記コーティング皮膜の厚さが０．０１〜５ｍｍであることを特徴とする定着装置。
【請求項３０】
請求項２０ないし２９のいずれかに記載の定着装置において、前記加圧ローラの軸が金属製であり、かつ該軸の中心部が中空であることを特徴とする定着装置。
【請求項３１】
請求項２０ないし３０のいずれかに記載の定着装置において、前記一対のベルトの厚さがそれぞれ３０〜６００μｍであることを特徴とする定着装置。
【請求項３２】
請求項２０ないし３１のいずれかに記載の定着装置において、前記ベルトの駆動を、前記加熱ローラ及び前記加圧ローラ以外のローラ対の少なくとも一方であって、前記ベルトの一方を掛け回したものにより行い、前記加熱ローラと前記加圧ローラを従動回転させることを特徴とする定着装置。
【請求項３３】
請求項３２に記載の定着装置において、前記駆動用のローラの表面にゴム層が設けられていることを特徴とする定着装置。
【請求項３４】
請求項３３に記載の定着装置において、前記駆動用のローラ表面の前記ゴム層の厚さが０．０５〜３０ｍｍであることを特徴とする定着装置。
【請求項３５】
請求項３２ないし３４のいずれかに記載の定着装置において、前記駆動用のローラの軸が金属製であり、該軸の中心部が中空であることを特徴とする定着装置。
【請求項３６】
請求項２０ないし３５のいずれかに記載の定着装置において、放熱を抑えるための保温カバーを備えることを特徴とする定着装置。
【請求項３７】
請求項２０ないし３６のいずれかに記載の定着装置において、前記ベルトの少なくとも一方に空気を吹き付ける手段を有することを特徴とする定着装置。
【請求項３８】
請求項２０ないし３７のいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３９】
請求項１に記載の定着方法において、前記ベルトの挟持を安定させるための補助部材を用いることを特徴とする定着方法。
【請求項４０】
請求項３９に記載の定着方法において、前記補助部材として補助ガイド板を備えるものを用いることを特徴とする定着方法。
【請求項４１】
請求項４０に記載の定着方法において、前記補助ガイド板の食い込み量を０．０１〜１０ｍｍとすることを特徴とする定着方法。
【請求項４２】
請求項４０または４１に記載の定着方法において、前記補助ガイド板として、前記ベルトに接触する表面が滑らかな自由曲面をなし、真円換算による曲率半径が２００〜１０００００ｍｍであるものを用いることを特徴とする定着方法。
【請求項４３】
請求項４０ないし４２のいずれかに記載の定着方法において、前記補助ガイド板として、前記ベルトに接触する面の両端部に全体の曲率半径より小さな曲率半径の部分を設けたものを用いることを特徴とする定着方法。
【請求項４４】
請求項４０ないし４３のいずれかに記載の定着方法において、前記補助ガイド表面に断熱層を設けたものを用いることを特徴とする定着方法。
【請求項４５】
請求項４４に記載の定着方法において、前記断熱層が多孔質セラミックであることを特徴とする定着方法。
【請求項４６】
請求項４４に記載の定着方法において、前記断熱層がフェルトであることを特徴とする定着方法。
【請求項４７】
請求項４５または４６に記載の定着方法において、前記断熱層の上に低摩擦の保護層を設けたものを用いることを特徴とする定着方法。
【請求項４８】
請求項４０ないし４７のいずれかに記載の定着方法において、前記補助ガイド板の最外層の表面粗さがＲｚで０．０１〜２００μｍであるものを用いることを特徴とする定着方法。
【請求項４９】
請求項４０ないし４８のいずれかに記載の定着方法において、前記補助ガイド板を２個以上、上下方向で互い違いに設けて用いることを特徴とする定着方法。
【請求項５０】
請求項４０ないし４９のいずれかに記載の定着方法において、前記補助ガイド板を定着面とは反対側のベルト背面に当てることを特徴とする定着方法。
【請求項５１】
請求項４０ないし５０のいずれかに記載の定着方法において、前記補助ガイド板として質量が５００ｇｒ以下のものを用いることを特徴とする定着方法。
【請求項５２】
請求項４０ないし５１のいずれかに記載の定着方法において、前記補助ガイド板の固定部に断熱部材を備えたものを用いることを特徴とする定着方法。
【請求項５３】
請求項３９ないし５２のいずれかに記載の定着方法を用いることを特徴とする画像形成方法。
【請求項５４】
請求項２０に記載の定着装置において、前記ベルトの挟持を安定させるための補助部材を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項５５】
請求項５４に記載の定着装置において、前記補助部材として補助ガイド板を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項５６】
請求項５５に記載の定着装置において、前記補助ガイド板の食い込み量が０．０１〜１０ｍｍであることを特徴とする定着装置。
【請求項５７】
請求項５５または５６に記載の定着装置において、前記補助ガイド板の前記ベルトに接触する表面が滑らかな自由曲面をなし、真円換算による曲率半径が２００〜１０００００ｍｍであることを特徴とする定着装置。
【請求項５８】
請求項５５ないし５７のいずれかに記載の定着装置において、前記補助ガイド板の前記ベルトに接触する面の両端部に、全体の曲率半径より小さな曲率半径の部分を設けたことを特徴とする定着装置。
【請求項５９】
請求項５５ないし５８のいずれかに記載の定着装置において、前記補助ガイド表面に断熱層を設けたことを特徴とする定着装置。
【請求項６０】
請求項５９に記載の定着装置において、前記断熱層が多孔質セラミックであることを特徴とする定着装置。
【請求項６１】
請求項５９に記載の定着装置において、前記断熱層がフェルトであることを特徴とする定着装置。
【請求項６２】
請求項６０または６１に記載の定着装置において、前記断熱層の上に低摩擦の保護層を設けたものであることを特徴とする定着装置。
【請求項６３】
請求項５５ないし６２のいずれかに記載の定着装置において、前記補助ガイド板の最外層の表面粗さがＲｚで０．０１〜２００μｍであることを特徴とする定着装置。
【請求項６４】
請求項５５ないし６３のいずれかに記載の定着装置において、前記補助ガイド板を２個以上、上下方向で互い違いに設けたことを特徴とする定着装置。
【請求項６５】
請求項５５ないし６４のいずれかに記載の定着装置において、前記補助ガイド板を定着面とは反対側のベルト背面に当てることを特徴とする定着装置。
【請求項６６】
請求項５５ないし６５のいずれかに記載の定着装置において、前記補助ガイド板として質量が５００ｇｒ以下のものを用いることを特徴とする定着装置。
【請求項６７】
請求項５５ないし６６のいずれかに記載の定着装置において、前記補助ガイド板の固定部に断熱部材を備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項６８】
請求項５４ないし６７のいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６９】
トナー像を転写された記録媒体を、ローラに掛け回した一対のベルトで挟みつつ搬送し、搬送中に少なくとも加熱して前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着方法において、前記トナー像と接する側の定着ベルトの内周側で他のベルトとの摺接側に低質量のガイドローラを設け、該ガイドローラを前記定着ベルトとの摺接によって変形させつつ前記トナー像を転写された記録媒体を一対のベルトで挟んで搬送することを特徴とする定着方法。
【請求項７０】
請求項６９に記載の定着方法において、前記ガイドローラの前記定着ベルトとの摺接による変形を該ガイドローラの径方向で２０ｍｍ以内とすることを特徴とする定着方法。
【請求項７１】
請求項６９または７０に記載の定着方法において、前記ガイドローラに、その表面に熱伝導率０．２０W/m/k以下の断熱層を０．２ｍｍ以上の厚さで形成したものを用いることを特徴とする定着方法。
【請求項７２】
請求項６９ないし７１のいずれかに記載の定着方法において、前記ベルトを搬送駆動するローラに、その表面に熱伝導率０．２０W/m/k以下の断熱層を０．２ｍｍ以上の厚さで形成したものを用いることを特徴とする定着方法。
【請求項７３】
請求項６９ないし７２のいずれかに記載の定着方法において、前記ベルトを掛け回すテンションローラに、その表面に熱伝導率０．２０W/m/k以下の断熱層を０．２ｍｍ以上の厚さで形成したものを用いることを特徴とする定着方法。
【請求項７４】
請求項６９ないし７３のいずれかに記載の定着方法において、前記ベルトを加熱する手段との間で挟んで加圧する加圧ローラに、その表面に熱伝導率０．２０W/m/k以下の断熱層を０．２ｍｍ以上の厚さで形成したものを用いることを特徴とする定着方法。
【請求項７５】
請求項６９ないし７４のいずれかに記載の定着方法において、前記ガイドローラに、その表面の静止摩擦係数が正接で０．０９以上であるものを用いることを特徴とする定着方法。
【請求項７６】
請求項６９ないし７５のいずれかに記載の定着方法において、前記ベルトを加熱する手段として加熱ローラを用い、かつ該加熱ローラに、その質量が５〜１００ｇｒ／ｃｍ以下であるものを用いることを特徴とする定着方法。
【請求項７７】
請求項７６に記載の定着方法において、前記加熱ローラに、その軸受け部が断熱ブッシュで断熱されているものを用いることを特徴とする定着方法。
【請求項７８】
請求項６９ないし７７のいずれかに記載の定着方法において、前記ガイドローラに、その軸受け部が断熱ブッシュで断熱されているものを用いることを特徴とする定着方法。
【請求項７９】
請求項６９ないし７８のいずれかに記載の定着方法において、前記ガイドローラに、中空のものを用いることを特徴とする定着方法。
【請求項８０】
請求項６９ないし７９のいずれかに記載の定着方法において、前記加熱ローラに、その材質が金属ものを用いることを特徴とする定着方法。
【請求項８１】
請求項８０に記載の定着方法において、前記加熱ローラに、その材質がアルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金の少なくともいずれかからなるものを用いることを特徴とする定着方法。
【請求項８２】
請求項６９ないし８１のいずれかに記載の定着方法において、前記ガイドローラに、その芯金材質が鉄、鉄合金のいずれかであるものを用いることを特徴とする定着方法。
【請求項８３】
請求項６９ないし８２のいずれかに記載の定着方法を用いることを特徴とする画像形成方法。
【請求項８４】
トナー像を転写された記録媒体を、ローラに掛け回した一対のベルトで挟みつつ搬送し、搬送中に少なくとも加熱して前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着装置において、前記トナー像と接する側の定着ベルトの内周側で他のベルトとの摺接側に低質量のガイドローラを設け、該ガイドローラを前記定着ベルトとの摺接によって変形させつつ前記トナー像を転写された記録媒体を一対のベルトで挟んで搬送することを特徴とする定着装置。
【請求項８５】
請求項８４に記載の定着装置において、前記ガイドローラの前記定着ベルトとの摺接による変形を該ガイドローラの径方向で２０ｍｍ以内とすることを特徴とする定着装置。
【請求項８６】
請求項８４または８５に記載の定着装置において、前記ガイドローラの表面に熱伝導率０．２０W/m/k以下の断熱層を０．２ｍｍ以上の厚さで形成したことを特徴とする定着装置。
【請求項８７】
請求項８４ないし８６のいずれかに記載の定着装置において、前記ベルトを搬送駆動するローラの表面に熱伝導率０．２０W/m/k以下の断熱層を０．２ｍｍ以上の厚さで形成したことを特徴とする定着装置。
【請求項８８】
請求項８４ないし８７のいずれかに記載の定着装置において、前記ベルトを掛け回すテンションローラの表面に熱伝導率０．２０W/m/k以下の断熱層を０．２ｍｍ以上の厚さで形成したことを特徴とする定着装置。
【請求項８９】
請求項８４ないし８８のいずれかに記載の定着装置において、前記ベルトを加熱する手段との間で挟んで加圧する加圧ローラの表面に熱伝導率０．２０W/m/k以下の断熱層を０．２ｍｍ以上の厚さで形成したことを特徴とする定着装置。
【請求項９０】
請求項８４ないし８９のいずれかに記載の定着装置において、前記ガイドローラの表面の静止摩擦係数が正接で０．０９以上であることを特徴とする定着装置。
【請求項９１】
請求項８４ないし９０のいずれかに記載の定着装置において、前記ベルトを加熱する手段として加熱ローラを用い、かつ該加熱ローラの質量が５〜１００ｇｒ／ｃｍ以下であることを特徴とする定着装置。
【請求項９２】
請求項９１に記載の定着装置において、前記加熱ローラの軸受け部が断熱ブッシュで断熱されていることを特徴とする定着装置。
【請求項９３】
請求項８４ないし９２のいずれかに記載の定着装置において、前記ガイドローラの軸受け部が断熱ブッシュで断熱されていることを特徴とする定着装置。
【請求項９４】
請求項８４ないし９３のいずれかに記載の定着装置において、前記ガイドローラが中空であることを特徴とする定着装置。
【請求項９５】
請求項８４ないし９４のいずれかに記載の定着装置において、前記加熱ローラの材質が金属であることを特徴とする定着装置。
【請求項９６】
請求項９５に記載の定着装置において、前記加熱ローラの材質がアルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金の少なくともいずれかからなることを特徴とする定着装置。
【請求項９７】
請求項８４ないし９６のいずれかに記載の定着装置において、前記ガイドローラの芯金材質が鉄、鉄合金のいずれかであることを特徴とする定着装置。
【請求項９８】
請求項８４ないし９７のいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９９】
一対の無端ベルトである定着ベルトと加圧ベルトの間に記録媒体をベルト張力０．００１〜５．４Ｎ／ｍｍで５０〜１０００ミリ秒にわたって挟持し、該挟持した記録媒体が前記一対のベルトの張力により前記定着ベルトに画像面が密着した状態で搬送する定着装置において、前記一対のベルトによる記録媒体の搬送部において該記録媒体のトナー像を有する面が該記録体の反対側の面に対して外周側となるように湾曲させる押圧部材を有し、前記記録媒体を湾曲させながら前記トナー像を放熱、固化した後に、該記録体を排出することを特徴とする定着装置。
【請求項１００】
請求項９９に記載の定着装置において、前記記録体の搬送部において、前記加圧ベルト側から前記一対のベルトが湾曲するように前記押圧部材が押圧することを特徴とする定着装置。
【請求項１０１】
請求項９９または１００に記載の定着装置において、前記押圧部材にヒートシンクを備えて外気との熱交換を行うことを特徴とする定着装置。
【請求項１０２】
請求項９９に記載の定着装置において、前記押圧部材がローラー状であることを特徴とする定着装置。
【請求項１０３】
請求項９９または１０２に記載の定着装置において、前記ローラー状の押圧部材をヒートパイプとして外気との熱交換を行うことを特徴とする定着装置。
【請求項１０４】
請求項９９に記載の定着装置において、前記定着ベルトの移動方向下流側のベルト架張ローラーを弾性体で形成し、該弾性体からなる前記ベルト架張ローラーに対向する前記加圧ベルトの移動方向下流側のベルト架張ローラーをヒートパイプとして前記弾性体からなる前記ベルト架張ローラーに食い込ませ得る構造としてなることを特徴とする定着装置。
【請求項１０５】
請求項９９に記載の定着装置において、前記加圧ベルトの移動方向下流側の架張ローラーをヒートパイプとして前記定着ベルトの前記記録体の搬送部分に対して食い込ませ得る構造としてなることを特徴とする定着装置。
【請求項１０６】
請求項９９から１０５のいずれかに記載の定着装置において、前記一対のベルトが湾曲する場合の湾曲状態を、前記搬送部分への前記記録体の進入部における進入方向と、前記搬送部分からの排出部における排出方向の角度αが５度以上、２０度以下となるようにすることを特徴とする定着装置。
【請求項１０７】
請求項９９、１０１、１０３から１０５のいずれかに記載の定着装置において、前記加圧ベルト側より押圧する押圧部材を冷却する空冷ファンを備えることを特徴とする定着装置。
【請求項１０８】
請求項９９に記載の定着装置において、前記記録体の搬送部において前記加圧ベルト側からの前記押圧部材に対向させて前記定着ベルト側からも押圧部材を対向させて前記ベルトの湾曲部分に当接させてなることを特徴とする定着装置。
【請求項１０９】
請求項９９から１０８のいずれかに記載の定着装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる画像の定着に関し、詳細には記録媒体の加熱定着に関する省エネルギーを実現できる定着方法、定着装置と、これを用いた画像形成方法、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境の保全のために省資源及び省エネルギーの要求が高まっている。電子写真においても省エネルギーのために消費電力を抑える動きが活発化しており、特に電力消費の激しい熱定着技術の分野での研究が近年非常に進んできている。現状では２００℃〜１５０℃程度の定着温度が一般的であり、定着装置の室温からの立ち上げ時間も１分〜５分程度かかっている。これを１５０℃以下、好ましくは１００℃近辺で定着できることが省エネルギー化と定着立ち上げ時間低減のため望まれる。
【０００３】
省エネルギーには種々の考え方がある。その一つに、記録媒体の通紙時の消費電力を下げるというものがある。これを実現するためには、トナーを低融点化する点が一つのポイントになる。すなわち、このような温度での定着を実現するためには当然トナーの軟化点あるいは融点は１００℃以下に下げざるをえないが、一般に同一種有機高分子物質は、融点が下がると溶融粘度の低下が避けられない。これは樹脂の融点が分子量に依存していることにあり、当然分子量が低ければ分子鎖のからみ合いが緩くなり、相互作用が弱くなることにより溶融粘度は下がると考えられる。従って超低融点トナーを使って定着を行った場合、融点以降急激な粘度の低下が起こる。このため有効なゴム域幅が狭く、紙上のトナーを定着加熱体側にオフセットしないようにすることが困難である。そこで、定着時にトナーに充分に熱が伝わるように、定着面とトナーの接触時間を長くするという考え方が成立する。その実施には、通常のローラ定着方式の装置では、定着ローラの径や加圧ローラの径を大きくし、加圧時のゴムの変形によりトナーと定着面の接触時間を長く取る技術が知られている。
【０００４】
しかし上述の手法は、ローラ径を大きくすることから、装置の大きさによる制限がある。これを解決するために、加熱ローラにベルトを掛け回し、密着時間を長く取る技術がある。しかしこの手法でも、ローラの質量の増大や補助ローラの質量のために立ち上がり時間が長くなってしまうという問題がある。
【０００５】
ところで一般に、熱定着は紙等の記録媒体上に転写されたトナーを加熱ローラと加圧ローラによって挟んで加熱、加圧し、溶融状態になったトナーを記録媒体に接着することにより定着させるので、加熱ローラからトナー及び記録媒体へ熱の移動が起きるが、加熱ローラと加圧ローラのニップ幅に限界があるために加熱時間は大幅に制限される。加熱ローラからトナーと記録媒体へ流れる熱量は、加熱ローラの温度が高いほど、即ち環境温度に対して加熱ローラの設定温度が高くて熱勾配が大きいほど速く、しかも多くの熱量を移動させることができる。
【０００６】
しかし、設定温度が高く、記録媒体への熱量供給が多いと、必然的に消費エネルギーが増大してしまう。これは、省エネルギーの観点からは好ましくない。ローラを使用した定着装置では、加圧ローラのゴムやスポンジの硬度を下げ、その変形量を大ききすることによって加熱ローラとのニップ幅を確保し、加熱時間を長く取り得るようにしているが、ローラの曲率の関係で加熱時間を延ばすことには限界がある。また、ローラの曲率半径を大きくすると、ニップ幅を確保しやすくなるが、あまり大きな径の加熱ローラでは熱容量が大きくなり過ぎ、しかも放熱面積の増大によって消費エネルギーが増大し、かつ全体の質量増加により昇温時間も長くなる。
【０００７】
このような制限の下、ローラ定着では狭いニップ幅に対応した短い時間内でトナーを所定温度まで昇温するため、必要以上の温度まで加熱ローラの設定温度を上げ、短時間でトナーの温度を上げて使用しているものが多い。この場合、トナーが溶融し定着可能となる温度まで昇温させる必要があるので、加熱ローラの温度は非常に高く、加熱する必要がない紙等の記録媒体の表面温度まで上昇させ、さらには熱勾配が大きいために記録媒体の内部まで必要以上に昇温させてしまっている。
【０００８】
すなわち、ニップ幅を必要最小限しか取れないローラ定着では、加熱ローラの設定温度を必要以上に高く設定せざるを得ず、環境に対するローラの熱勾配が大きいことによる過剰な放熱、加熱ローラの設定温度が必要以上に高いことによる記録媒体への必要以上の熱の移動があり、余分なエネルギーの消費が大きく、かつ高い設定温度にローラの温度が到達するのに時間が掛掛かるという問題がある。
【０００９】
このような問題を解決するために定着ベルトを用い、溶融したトナーを密着したまま放熱させて固化した後に、ベルトから分離させることでトナー像のオフセットを防止することが考えられる。すなわち加熱体から定着ベルトを介することにより長時間記録媒体を加熱する。これは通常のローラ定着に比べ低い温度で加熱する代わりに定着ベルトを介して、記録媒体をトナーが所定温度に到達するのに必要なだけ長時間密着させて加熱する方法である。長時間密着させるのは、加熱体の設定温度が通常のローラ定着に比べ設定温度が低く、しかも熱勾配が小さいため、記録媒体上のトナーが所定の温度に到達するのに時間が掛かるためである。
【００１０】
この方法であれば、ローラ定着のようにトナーが定着できる温度よりも必要以上に設定温度を上げる必要がなく、省エネルギーが達成できる。即ち、加熱部を通過する間、記録媒体が低い温度で保温され続けるので、トナーが所定温度に到達するのに時間は掛かるが、加熱終了時には記録媒体上のトナーは高温度、短時間でローラ定着で定着した場合と同様の温度に到達することができ、定着が可能となるためである。しかも、この時の加熱体の設定温度は低く、加熱体の環境に対する熱勾配が小さいため、放熱量は小さくなり、また設定温度が低いため記録媒体に対する熱勾配も小さく、その結果として記録媒体が受け取る総熱量も小さくなる。
【００１１】
しかし、確かにこの方法によれば設定温度が低い状態で定着が可能となるが、単純なローラ定着に比べ、余分な駆動ローラ等が増えるので、暖めなければならない部材の質量が増大し、それによって定着装置の昇温時間が長くなってしまうという問題がある。
【００１２】
また、このような放熱、固化したトナー像はベルト面に対して密着しているため、排出部でベルト側に記録紙が巻きつきやすい。このような巻き付きを防止するためには、分離爪等で用紙の先端を引っ掛けてベルトから分離する方法が一般的であるが、用紙先端に画像があると、爪によるコスレ跡が残ってしまうという問題がある。
【００１３】
特許文献１では、定着ローラに掛けられた無端ベルトの表面にフレッシュエアーを供給するために、ダクトを連結した冷却ファンを設け、溶融状態にあるトナーを転写紙上に凝縮させることでオフセットを防止している。この技術の場合、搬送中の紙の浮きや画像ブレが問題である
【００１４】
また特許文献２では、複数のローラに掛けられた定着ベルトと、加熱手段と、記録紙の搬送路の先端、後端とその間に各ガイドローラを備え、紙を押さえて画像面を定着ベルトに密着させて搬送するようにしている。この場合、ガイドローラの当たっていない部分での紙の浮きや画像ブレが問題である。
【００１５】
さらに特許文献３では、加熱ローラと定着ローラの間に掛け回された無端状定着ベルトと、下方より圧接する加圧ローラーを備え、定着ローラと加熱ローラは加圧ローラに当接し、この当接部間でニップを形成するようにしている。この場合、定着ニップ内で高い曲率を持って記録紙を搬送することによる画像のブレが問題である。
【００１６】
省エネルギーのもう一つの考え方として、定着装置が定着可能になるまでの昇温時間を短縮するというものがある。この考え方では、ユーザーがプリントする時の待ち時間も重要な要素となっている。これは、通常待機時からプリントまでの時間を短くするために、使用していない時にも定着ローラを一定温度以上に保つ必要があり、この消費電力が無視できないエネルギーを消費しているからである。この待機時間を非常に短くできれば、わざわざ定着器に通電しておかなくても定着器が直ちに定着可能になるので、無駄なエネルギー消費を抑えることが可能になる。しかしながら上述のように、定着面とトナーの接触時間の増加と、プリント可能になるまでの昇温時間の短縮とは相反する要件となっている
【００１７】
従来公知の技術として、一対のベルトで記録媒体を挟み持ち、トナーが冷えて固化してから記録媒体を分離し、ホットオフセットの発生を抑えるというものがある（例えば特許文献４参照）。しかし、トナーに熱が充分に伝わらなければ定着が可能とならないので、トナーが冷えてしまっては性能を発揮できず、しかも一対の挟持されたベルトと記録媒体をともに冷却してしまっては、冷却することで熱を捨てることになるので、省エネルギーという目的には反する。
【００１８】
なお従来、記録媒体をベルトで挟むことで保温するようにした定着装置及び方法（例えば特許文献５参照）や、ベルトの張力を考慮した装置（例えば特許文献６参照）、記録媒体がニップを通過する時間を考慮した装置（例えば特許文献７参照）、加熱ローラと加圧ローラによるニップ内での加圧力を考慮した装置（例えば特許文献８参照）、加熱ローラ、加圧ローラの径を考慮した装置（例えば特許文献９参照）等が知られている。
【特許文献１】特開平５−０１９６４６号公報
【特許文献２】特開平１０−２２１９８２号公報
【特許文献３】特開平２０００−８９５９３号公報
【特許文献４】特公昭５１―２９８２５号公報
【特許文献５】特開２００２−２２１８６６号公報
【特許文献６】特開２０００−３３０４０２号公報
【特許文献７】特開２００１−０４２６７８号公報
【特許文献８】特開２０００−２３５３２０号公報
【特許文献９】特開平１１−００２９８４号公報
【特許文献９】特開２００１−３４５１６９号公報
【特許文献１０】特開２００２−２２１８６６号公報
【特許文献１１】特開２００４−０８６０９０号公報
【特許文献１２】特開２００４−２５２３４８号公報
【特許文献１３】特開２０００−２２０６３２号公報
【特許文献１４】特開昭６３−２６２６７１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、上述した従来の諸問題点にかんがみ、複写機等の画像形成装置で使用する定着装置において、記録媒体の通紙時における消費電力の低減と定着装置本体の待機時通電をなくすことによる、定着装置あるいは画像形成装置全体での消費電力の低減を目指すものである。
【００２０】
また本発明は、低温度定着トナーを用いて省エネルギーを達成し、用紙全面に画像があるカラープリントの場合でも安定した分離性を得ることができ、なおかつ排出された用紙が画像側にカールすることを防止する定着装置と、これを備えた画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の請求項１に係る定着方法は、一対の無端ベルトで記録媒体を挟みつつ、加熱ローラと加圧ローラによりこれらローラのニップ内でのみ強く前記記録媒体を加圧し、その後、前記一対の無端ベルトの張力により前記記録媒体を挟みつつかつ前記一対の無端ベルトの一方である前記加熱ローラ側の定着ベルトに前記記録媒体の画像面を密着させた状態で該記録媒体を搬送し、該搬送中は前記記録媒体を強制的に冷却せずに前記一対の無端ベルトで挟むことで保温し、前記記録媒体の分離時の前記定着ベルトの温度が、該定着ベルトが前記加熱ローラに接している時の温度に対して所定範囲の温度低下があるようにすることを特徴とする。
【００２２】
同請求項２に係るものは、請求項１に記載の定着方法において、前記一対の無端ベルトで記録媒体をベルト張力０．００１〜５．４Ｎ／ｍｍで５０〜１０００ミリ秒にわたって挟み、かつ前記加熱ローラと前記加圧ローラのニップ内でのみ加圧力０．００７〜２．７Ｎ／ｍｍで強く加圧し、前記記録媒体の分離時の前記定着ベルト温度の前記温度低下が５０度以内であることを特徴とする。
【００２３】
同請求項３に係るものは、請求項１または２に記載の定着方法において、前記加圧ローラの径が、前記加熱ローラの径より小さく、かつ前記加熱ローラ径の２〜９５％であり、前記加圧ローラの最低実寸で５ｍｍ以上、最大実寸で１５０ｍｍ以下であるものを用いることを特徴とする。
【００２４】
同請求項４に係るものは、請求項１ないし３のいずれかに記載の定着方法において、前記加圧ローラの表面に耐熱ゴム層が設けられているものを用いることを特徴とする。
【００２５】
同請求項５に係るものは、請求項４に記載の定着方法において、前記加圧ローラに、前記ゴム層のゴム硬度がＪＩＳ  Ａ  ５〜８０°であるものを用いることを特徴とする。
【００２６】
同請求項６に係るものは、請求項４または５に記載の定着方法において、前記加圧ローラに、前記ゴム層の厚さが０．０５〜３０ｍｍであるものを用いることを特徴とする。
【００２７】
同請求項７に係るものは、請求項４ないし６のいずれかに記載の定着方法において、前記加圧ローラに、前記ゴム層の外側をシームレスのＰＦＡチューブで被覆したものを用いることを特徴とする。
【００２８】
同請求項８に係るものは、請求項７に記載の定着方法において、前記加圧ローラに、前記ＰＦＡチューブの厚さが０．００５〜５ｍｍであるものを用いることを特徴とする。
【００２９】
同請求項９に係るものは、請求項４ないし６のいずれかに記載の定着方法において、前記加圧ローラに、前記ゴム層の表面にＰＦＡがコーティングされているものを用いることを特徴とする。
【００３０】
同請求項１０に係るものは、請求項９に記載の定着方法において、前記加圧ローラに、前記コーティング皮膜の厚さが０．０１〜５ｍｍであるものを用いることを特徴とする。
【００３１】
同請求項１１に係るものは、請求項１ないし１０のいずれかに記載の定着方法において、前記加圧ローラの軸が金属製であり、かつ該軸の中心部が中空であるものを用いることを特徴とする。
【００３２】
同請求項１２に係るものは、請求項１ないし１１のいずれかに記載の定着方法において、前記一対のベルトの厚さがそれぞれ３０〜６００μｍであるものを用いることを特徴とする。
【００３３】
同請求項１３に係るものは、請求項１ないし１２のいずれかに記載の定着方法において、前記ベルトの駆動を、前記加熱ローラ及び前記加圧ローラ以外のローラ対の少なくとも一方であって、前記ベルトの一方を掛け回したものにより行い、前記加熱ローラと前記加圧ローラを従動回転させることを特徴とする。
【００３４】
同請求項１４に係るものは、請求項１３に記載の定着方法において、前記駆動用のローラとして、表面にゴム層が設けられているものを用いることを特徴とする。
【００３５】
同請求項１５に係るものは、請求項１４に記載の定着方法において、前記駆動用のローラ表面の前記ゴム層の厚さが０．０５〜３０ｍｍであるものを用いることを特徴とする。
【００３６】
同請求項１６に係るものは、請求項１３ないし１５のいずれかに記載の定着方法において、前記駆動用のローラの軸が金属製であり、該軸の中心部が中空であるものを用いることを特徴とする。
【００３７】
同請求項１７に係るものは、請求項１ないし１６のいずれかに記載の定着方法において、放熱を抑えるための保温カバーを用いることを特徴とする。
【００３８】
同請求項１８に係るものは、請求項１ないし１７のいずれかに記載の定着方法において、前記ベルトの少なくとも一方に空気を吹き付けることを特徴とする。
【００３９】
本発明の請求項１９に係る画像形成方法は、請求項１ないし１８のいずれかに記載の定着方法を用いることを特徴とする。
【００４０】
本発明の請求項２０に係る定着装置は、無端ベルトを加熱ローラと加圧ローラにそれぞれ掛け回し、該一対の無端ベルトで記録媒体を挟みつつ、前記加熱ローラと前記加圧ローラによりこれらローラのニップ内でのみ強く前記記録媒体を加圧し、前記一対の無端ベルトの張力により前記記録媒体を挟みつつかつ前記一対の無端ベルトの一方である前記加熱ローラ側の定着ベルトに前記記録媒体の画像面を密着させた状態で該記録媒体を搬送し、該搬送中は前記記録媒体を強制的に冷却せずに前記一対の無端ベルトで挟むことで保温し、前記記録媒体の分離時の前記定着ベルトの温度が、該定着ベルトが前記加熱ローラに接している時の温度に対して所定範囲の温度低下があるようにすることを特徴とする。
【００４１】
同請求項２１に係るものは、請求項２０に記載の定着装置において、前記一対の無端ベルトで前記記録媒体をベルト張力０．００１〜５．４Ｎ／ｍｍで５０〜１０００ミリ秒にわたって挟み、かつ前記加熱ローラと前記加圧ローラのニップ内でのみ加圧力０．００７〜２．７Ｎ／ｍｍで強く加圧し、前記記録媒体の分離時の前記定着ベルト温度の前記温度低下が５０度以内であることを特徴とする。
【００４２】
同請求項２２に係るものは、請求項２０または２１に記載の定着装置において、前記加圧ローラの径が、前記加熱ローラの径より小さく、かつ前記加熱ローラ径の２〜９５％であり、前記加圧ローラの最低実寸で５ｍｍ以上、最大実寸で１５０ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００４３】
同請求項２３に係るものは、請求項２０ないし２２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に耐熱ゴム層が設けられていることを特徴とする。
【００４４】
同請求項２４に係るものは、請求項２３に記載の定着装置において、前記加圧ローラの前記ゴム層のゴム硬度がＪＩＳ  Ａ  ５〜８０°であることを特徴とする。
【００４５】
同請求項２５に係るものは、請求項２３または２４に記載の定着装置において、前記加圧ローラの前記ゴム層の厚さが０．０５〜３０ｍｍであることを特徴とする。
【００４６】
同請求項２６に係るものは、請求項２３ないし２５のいずれかに記載の定着装置において、前記加圧ローラの前記ゴム層の外側をシームレスのＰＦＡチューブで被覆したことを特徴とする。
【００４７】
同請求項２７に係るものは、請求項２６に記載の定着装置において、前記ＰＦＡチューブの厚さが０．００５〜５ｍｍであることを特徴とする。
【００４８】
同請求項２８に係るものは、請求項２３ないし２５のいずれかに記載の定着装置において、前記加圧ローラの前記ゴム層の表面にＰＦＡがコーティングされていることを特徴とする。
【００４９】
同請求項２９に係るものは、請求項２８に記載の定着装置において、前記コーティング皮膜の厚さが０．０１〜５ｍｍであることを特徴とする。
【００５０】
同請求項３０に係るものは、請求項２０ないし２９のいずれかに記載の定着装置において、前記加圧ローラの軸が金属製であり、かつ該軸の中心部が中空であることを特徴とする。
【００５１】
同請求項３１に係るものは、請求項２０ないし３０のいずれかに記載の定着装置において、前記一対のベルトの厚さがそれぞれ３０〜６００μｍであることを特徴とする。
【００５２】
同請求項３２に係るものは、請求項２０ないし３１のいずれかに記載の定着装置において、前記ベルトの駆動を、前記加熱ローラ及び前記加圧ローラ以外のローラ対の少なくとも一方であって、前記ベルトの一方を掛け回したものにより行い、前記加熱ローラと前記加圧ローラを従動回転させることを特徴とする。
【００５３】
同請求項３３に係るものは、請求項３２に記載の定着装置において、前記駆動用のローラの表面にゴム層が設けられていることを特徴とする。
【００５４】
同請求項３４に係るものは、請求項３３に記載の定着装置において、前記駆動用のローラ表面の前記ゴム層の厚さが０．０５〜３０ｍｍであることを特徴とする。
【００５５】
同請求項３５に係るものは、請求項３２ないし３４のいずれかに記載の定着装置において、前記駆動用のローラの軸が金属製であり、該軸の中心部が中空であることを特徴とする。
【００５６】
同請求項３６に係るものは、請求項２０ないし３５のいずれかに記載の定着装置において、放熱を抑えるための保温カバーを備えることを特徴とする。
【００５７】
同請求項３７に係るものは、請求項２０ないし３６のいずれかに記載の定着装置において、前記ベルトの少なくとも一方に空気を吹き付ける手段を有することを特徴とする。
【００５８】
本発明の請求項３８に係る画像形成装置は、請求項２０ないし３７のいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする。
【００５９】
本発明の請求項３９に係る定着方法は、請求項１に記載の定着方法において、前記ベルトの挟持を安定させるための補助部材を用いることを特徴とする。
【００６０】
同請求項４０に係るものは、請求項３９に記載の定着方法において、前記補助部材として補助ガイド板を備えるものを用いることを特徴とする。
【００６１】
同請求項４１に係るものは、請求項４０に記載の定着方法において、前記補助ガイド板の食い込み量を０．０１〜１０ｍｍとすることを特徴とする。
【００６２】
同請求項４２に係るものは、請求項４０または４１に記載の定着方法において、前記補助ガイド板として、前記ベルトに接触する表面が滑らかな自由曲面をなし、真円換算による曲率半径が２００〜１０００００ｍｍであるものを用いることを特徴とする。
【００６３】
同請求項４３に係るものは、請求項４０ないし４２のいずれかに記載の定着方法において、前記補助ガイド板として、前記ベルトに接触する面の両端部に全体の曲率半径より小さな曲率半径の部分を設けたものを用いることを特徴とする。
【００６４】
同請求項４４に係るものは、請求項４０ないし４３のいずれかに記載の定着方法において、前記補助ガイド表面に断熱層を設けたものを用いることを特徴とする。
【００６５】
同請求項４５に係るものは、請求項４４に記載の定着方法において、前記断熱層が多孔質セラミックであることを特徴とする。
【００６６】
同請求項４６に係るものは、請求項４４に記載の定着方法において、前記断熱層がフェルトであることを特徴とする。
【００６７】
同請求項４７に係るものは、請求項４５または４６に記載の定着方法において、前記断熱層の上に低摩擦の保護層を設けたものを用いることを特徴とする。
【００６８】
同請求項４８に係るものは、請求項４０ないし４７のいずれかに記載の定着方法において、前記補助ガイド板の最外層の表面粗さがＲｚで０．０１〜２００μｍであるものを用いることを特徴とする。
【００６９】
同請求項４９に係るものは、請求項４０ないし４８のいずれかに記載の定着方法において、前記補助ガイド板を２個以上、上下方向で互い違いに設けて用いることを特徴とする。
【００７０】
同請求項５０に係るものは、請求項４０ないし４９のいずれかに記載の定着方法において、前記補助ガイド板を定着面とは反対側のベルト背面に当てることを特徴とする。
【００７１】
同請求項５１に係るものは、請求項４０ないし５０のいずれかに記載の定着方法において、前記補助ガイド板として質量が５００ｇｒ以下のものを用いることを特徴とする。
【００７２】
同請求項５２に係るものは、請求項４０ないし５１のいずれかに記載の定着方法において、前記補助ガイド板の固定部に断熱部材を備えたものを用いることを特徴とする。
【００７３】
本発明の請求項５３に係る画像形成方法は、請求項３９ないし５２のいずれかに記載の定着方法を用いることを特徴とする。
【００７４】
本発明の請求項５４に係る定着装置は、請求項２０に記載の定着装置において、前記ベルトの挟持を安定させるための補助部材を備えることを特徴とする。
【００７５】
同請求項５５に係るものは、請求項５４に記載の定着装置において、前記補助部材として補助ガイド板を備えることを特徴とする。
【００７６】
同請求項５６に係るものは、請求項５５に記載の定着装置において、前記補助ガイド板の食い込み量が０．０１〜１０ｍｍであることを特徴とする。
【００７７】
同請求項５７に係るものは、請求項５５または５６に記載の定着装置において、前記補助ガイド板の前記ベルトに接触する表面が滑らかな自由曲面をなし、真円換算による曲率半径が２００〜１０００００ｍｍであることを特徴とする。
【００７８】
同請求項５８に係るものは、請求項５５ないし５７のいずれかに記載の定着装置において、前記補助ガイド板の前記ベルトに接触する面の両端部に、全体の曲率半径より小さな曲率半径の部分を設けたことを特徴とする。
【００７９】
同請求項５９に係るものは、請求項５５ないし５８のいずれかに記載の定着装置において、前記補助ガイド表面に断熱層を設けたことを特徴とする。
【００８０】
同請求項６０に係るものは、請求項５９に記載の定着装置において、前記断熱層が多孔質セラミックであることを特徴とする。
【００８１】
同請求項６１に係るものは、請求項５９に記載の定着装置において、前記断熱層がフェルトであることを特徴とする。
【００８２】
同請求項６２に係るものは、請求項６０または６１に記載の定着装置において、前記断熱層の上に低摩擦の保護層を設けたものであることを特徴とする。
【００８３】
同請求項６３に係るものは、請求項５５ないし６２のいずれかに記載の定着装置において、前記補助ガイド板の最外層の表面粗さがＲｚで０．０１〜２００μｍであることを特徴とする。
【００８４】
同請求項６４に係るものは、請求項５５ないし６３のいずれかに記載の定着装置において、前記補助ガイド板を２個以上、上下方向で互い違いに設けたことを特徴とする。
【００８５】
同請求項６５に係るものは、請求項５５ないし６４のいずれかに記載の定着装置において、前記補助ガイド板を定着面とは反対側のベルト背面に当てることを特徴とする。
【００８６】
同請求項６６に係るものは、請求項５５ないし６５のいずれかに記載の定着装置において、前記補助ガイド板として質量が５００ｇｒ以下のものを用いることを特徴とする。
【００８７】
同請求項６７に係るものは、請求項５５ないし６６のいずれかに記載の定着装置において、前記補助ガイド板の固定部に断熱部材を備えたことを特徴とする。
【００８８】
本発明の請求項６８に係る画像形成装置は、請求項５４ないし６７のいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする。
【００８９】
本発明の請求項６９に係る定着方法は、トナー像を転写された記録媒体を、ローラに掛け回した一対のベルトで挟みつつ搬送し、搬送中に少なくとも加熱して前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着方法において、前記トナー像と接する側の定着ベルトの内周側で他のベルトとの摺接側に低質量のガイドローラを設け、該ガイドローラを前記定着ベルトとの摺接によって変形させつつ前記トナー像を転写された記録媒体を一対のベルトで挟んで搬送することを特徴とする。
【００９０】
同請求項７０に係るものは、請求項６９に記載の定着方法において、前記ガイドローラの前記定着ベルトとの摺接による変形を該ガイドローラの径方向で２０ｍｍ以内とすることを特徴とする。
【００９１】
同請求項７１に係るものは、請求項６９または７０に記載の定着方法において、前記ガイドローラに、その表面に熱伝導率０．２０W/m/k以下の断熱層を０．２ｍｍ以上の厚さで形成したものを用いることを特徴とする。
【００９２】
同請求項７２に係るものは、請求項６９ないし７１のいずれかに記載の定着方法において、前記ベルトを搬送駆動するローラに、その表面に熱伝導率０．２０W/m/k以下の断熱層を０．２ｍｍ以上の厚さで形成したものを用いることを特徴とする。
【００９３】
同請求項７３に係るものは、請求項６９ないし７２のいずれかに記載の定着方法において、前記ベルトを掛け回すテンションローラに、その表面に熱伝導率０．２０W/m/k以下の断熱層を０．２ｍｍ以上の厚さで形成したものを用いることを特徴とする。
【００９４】
同請求項７４に係るものは、請求項６９ないし７３のいずれかに記載の定着方法において、前記ベルトを加熱する手段との間で挟んで加圧する加圧ローラに、その表面に熱伝導率０．２０W/m/k以下の断熱層を０．２ｍｍ以上の厚さで形成したものを用いることを特徴とする。
【００９５】
同請求項７５に係るものは、請求項６９ないし７４のいずれかに記載の定着方法において、前記ガイドローラに、その表面の静止摩擦係数が正接で０．０９以上であるものを用いることを特徴とする。
【００９６】
同請求項７６に係るものは、請求項６９ないし７５のいずれかに記載の定着方法において、前記ベルトを加熱する手段として加熱ローラを用い、かつ該加熱ローラに、その質量が５〜１００ｇｒ／ｃｍ以下であるものを用いることを特徴とする。
【００９７】
同請求項７７に係るものは、請求項７６に記載の定着方法において、前記加熱ローラに、その軸受け部が断熱ブッシュで断熱されているものを用いることを特徴とする。
【００９８】
同請求項７８に係るものは、請求項６９ないし７７のいずれかに記載の定着方法において、前記ガイドローラに、その軸受け部が断熱ブッシュで断熱されているものを用いることを特徴とする。
【００９９】
同請求項７９に係るものは、請求項６９ないし７８のいずれかに記載の定着方法において、前記ガイドローラに、中空のものを用いることを特徴とする。
【０１００】
同請求項８０に係るものは、請求項６９ないし７９のいずれかに記載の定着方法において、前記加熱ローラに、その材質が金属ものを用いることを特徴とする。
【０１０１】
同請求項８１に係るものは、請求項８０に記載の定着方法において、前記加熱ローラに、その材質がアルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金の少なくともいずれかからなるものを用いることを特徴とする。
【０１０２】
同請求項８２に係るものは、請求項６９ないし８１のいずれかに記載の定着方法において、前記ガイドローラに、その芯金材質が鉄、鉄合金のいずれかであるものを用いることを特徴とする。
【０１０３】
本発明の請求項８３に係る画像形成方法は、請求項６９ないし８２のいずれかに記載の定着方法を用いることを特徴とする。
【０１０４】
本発明の請求項８４に係る定着装置は、トナー像を転写された記録媒体を、ローラに掛け回した一対のベルトで挟みつつ搬送し、搬送中に少なくとも加熱して前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着装置において、前記トナー像と接する側の定着ベルトの内周側で他のベルトとの摺接側に低質量のガイドローラを設け、該ガイドローラを前記定着ベルトとの摺接によって変形させつつ前記トナー像を転写された記録媒体を一対のベルトで挟んで搬送することを特徴とする。
【０１０５】
同請求項８５に係るものは、請求項８４に記載の定着装置において、前記ガイドローラの前記定着ベルトとの摺接による変形を該ガイドローラの径方向で２０ｍｍ以内とすることを特徴とする。
【０１０６】
同請求項８６に係るものは、請求項８４または８５に記載の定着装置において、前記ガイドローラの表面に熱伝導率０．２０W/m/k以下の断熱層を０．２ｍｍ以上の厚さで形成したことを特徴とする。
【０１０７】
同請求項８７に係るものは、請求項８４ないし８６のいずれかに記載の定着装置において、前記ベルトを搬送駆動するローラの表面に熱伝導率０．２０W/m/k以下の断熱層を０．２ｍｍ以上の厚さで形成したことを特徴とする。
【０１０８】
同請求項８８に係るものは、請求項８４ないし８７のいずれかに記載の定着装置において、前記ベルトを掛け回すテンションローラの表面に熱伝導率０．２０W/m/k以下の断熱層を０．２ｍｍ以上の厚さで形成したことを特徴とする。
【０１０９】
同請求項８９に係るものは、請求項８４ないし８８のいずれかに記載の定着装置において、前記ベルトを加熱する手段との間で挟んで加圧する加圧ローラの表面に熱伝導率０．２０W/m/k以下の断熱層を０．２ｍｍ以上の厚さで形成したことを特徴とする。
【０１１０】
同請求項９０に係るものは、請求項８４ないし８９のいずれかに記載の定着装置において、前記ガイドローラの表面の静止摩擦係数が正接で０．０９以上であることを特徴とする。
【０１１１】
同請求項９１に係るものは、請求項８４ないし９０のいずれかに記載の定着装置において、前記ベルトを加熱する手段として加熱ローラを用い、かつ該加熱ローラの質量が５〜１００ｇｒ／ｃｍ以下であることを特徴とする。
【０１１２】
同請求項９２に係るものは、請求項９１に記載の定着装置において、前記加熱ローラの軸受け部が断熱ブッシュで断熱されていることを特徴とする。
【０１１３】
同請求項９３に係るものは、請求項８４ないし９２のいずれかに記載の定着装置において、前記ガイドローラの軸受け部が断熱ブッシュで断熱されていることを特徴とする。
【０１１４】
同請求項９４に係るものは、請求項８４ないし９３のいずれかに記載の定着装置において、前記ガイドローラが中空であることを特徴とする。
【０１１５】
同請求項９５に係るものは、請求項８４ないし９４のいずれかに記載の定着装置において、前記加熱ローラの材質が金属であることを特徴とする。
【０１１６】
同請求項９６に係るものは、請求項９５に記載の定着装置において、前記加熱ローラの材質がアルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金の少なくともいずれかからなることを特徴とする。
【０１１７】
同請求項９７に係るものは、請求項８４ないし９６のいずれかに記載の定着装置において、前記ガイドローラの芯金材質が鉄、鉄合金のいずれかであることを特徴とする。
【０１１８】
本発明の請求項９８に係る画像形成装置は、請求項８４ないし９７のいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする。
【０１１９】
本発明の請求項９９に係る定着装置は、一対の無端ベルトである定着ベルトと加圧ベルトの間に記録媒体をベルト張力０．００１〜５．４Ｎ／ｍｍで５０〜１０００ミリ秒にわたって挟持し、該挟持した記録媒体が前記一対のベルトの張力により前記定着ベルトに画像面が密着した状態で搬送する定着装置において、前記一対のベルトによる記録媒体の搬送部において該記録媒体のトナー像を有する面が該記録体の反対側の面に対して外周側となるように湾曲させる押圧部材を有し、前記記録媒体を湾曲させながら前記トナー像を放熱、固化した後に、該記録体を排出することを特徴とする。
【０１２０】
同請求項１００に係るものは、請求項９９に記載の定着装置において、前記記録体の搬送部において、前記加圧ベルト側から前記一対のベルトが湾曲するように前記押圧部材が押圧することを特徴とする。
【０１２１】
同請求項１０１に係るものは、請求項９９または１００に記載の定着装置において、前記押圧部材にヒートシンクを備えて外気との熱交換を行うことを特徴とする。
【０１２２】
同請求項１０２に係るものは、請求項９９に記載の定着装置において、前記押圧部材がローラー状であることを特徴とする。
【０１２３】
同請求項１０３に係るものは、請求項９９または１０２に記載の定着装置において、前記ローラー状の押圧部材をヒートパイプとして外気との熱交換を行うことを特徴とする。
【０１２４】
同請求項１０４に係るものは、請求項９９に記載の定着装置において、前記定着ベルトの移動方向下流側のベルト架張ローラーを弾性体で形成し、該弾性体からなる前記ベルト架張ローラーに対向する前記加圧ベルトの移動方向下流側のベルト架張ローラーをヒートパイプとして前記弾性体からなる前記ベルト架張ローラーに食い込ませ得る構造としてなることを特徴とする。
【０１２５】
同請求項１０５に係るものは、請求項９９に記載の定着装置において、前記加圧ベルトの移動方向下流側の架張ローラーをヒートパイプとして前記定着ベルトの前記記録体の搬送部分に対して食い込ませ得る構造としてなることを特徴とする。
【０１２６】
同請求項１０６に係るものは、請求項９９から１０５のいずれかに記載の定着装置において、前記一対のベルトが湾曲する場合の湾曲状態を、前記搬送部分への前記記録体の進入部における進入方向と、前記搬送部分からの排出部における排出方向の角度αが５度以上、２０度以下となるようにすることを特徴とする。
【０１２７】
同請求項１０７に係るものは、請求項９９、１０１、１０３から１０５のいずれかに記載の定着装置において、前記加圧ベルト側より押圧する押圧部材を冷却する空冷ファンを備えることを特徴とする。
【０１２８】
同請求項１０８に係るものは、請求項９９に記載の定着装置において、前記記録体の搬送部において前記加圧ベルト側からの前記押圧部材に対向させて前記定着ベルト側からも押圧部材を対向させて前記ベルトの湾曲部分に当接させてなることを特徴とする。
【０１２９】
同請求項１０９に係る画像形成装置は、請求項９９から１０８のいずれかに記載の定着装置を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０１３０】
本発明は、ベルトからトナーへ充分に熱が伝わるとともに記録媒体をベルトで両面から挟持してトナー表面が直接外界の空気と触れないようにしているので、トナーの温度が保温により維持され、トナーが通常のローラ定着に比べて充分に柔らかくなり、定着の設定温度を低くできる。
【０１３１】
また本発明は、低温度定着トナーを用いた省エネルギーの達成と、用紙全面に画像があるカラープリントの場合でも安定した分離性が得られ、なおかつ排出された用紙が画像側にカールすることを防止する定着が行える低融点のトナーを用いた低温度省エネ定着システムを達成でき、定着ユニットの排紙部で記録紙が巻きつくことなく自然に分離し、また用紙カールのない、良好なカラープリントが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１３２】
以下本発明を実施するための最良の形態を、図に示す実施例を参照して説明する。
【実施例１】
【０１３３】
図１は本発明の実施対象となる画像形成装置の一構成例を示す概略図である。この図において、１は像担持体であるドラム状の光導電性感光体であり、この感光体１の周囲には、感光体１の表面を均一に帯電する帯電装置２、帯電された感光体１にレーザー光等の書込み光ＬＢを照射して静電画像を形成する光書込み装置３、感光体１上の静電画像をトナーで現像して顕像化する現像装置４、感光体１上のトナー画像を記録用紙等の記録媒体Ｐに転写する転写装置５、転写後の感光体１上の残留トナーや紙粉等を除去するクリーニング装置６、感光体１上の残留電荷を除電する除電装置７等が配設してある。
【０１３４】
また、この画像形成装置には、感光体１と転写装置５の間の転写部に記録媒体Ｐを給紙する給紙部８と給紙ローラ９及びレジストローラ１０と、記録媒体Ｐに転写されたトナー画像を加熱定着する定着装置１１が設けられている。なお、現像装置４で用いるトナーとしては、結着剤の主成分が樹脂であるトナーを用いる。
【０１３５】
定着装置１１は、図２に示すように、加熱ローラ２０に対向して加圧ローラ２１を配置して圧着させ、加熱ローラ２０と加圧ローラ２１にそれぞれに無端のベルト２２、２３を掛け、これらのベルト２２、２３を、駆動ローラ２４、２５に掛け回して構成してある。駆動ローラ２４、２５は、ベルト２２、２３のテンションを張るためのテンションローラを兼ねている。なお図示のように、記録媒体Ｐは図の右側から定着装置１１へ突入し、トナーＴを定着される。なお、記録媒体Ｐ上のトナーＴは層をなしており、以下の説明ではトナー層Ｔとも言う。
【０１３６】
加熱ローラ２０には中空の金属製のものを用い（金属部を２０Ｍで示す。）、中心部にハロゲンランプ（図示せず）を配し、これにより金属部２０Ｍへ熱を供給している。加圧ローラ２１も中空の金属製のものであり（これも金属部を２１Ｍで示す。）、その表面にはゴム層２１Ｒを被覆し、ゴム層２１Ｒにより金属部２１Ｍへの当たりを調整し、加熱ローラ２０ときちんと密着できるようにしてある。
【０１３７】
テンションローラを兼ねる駆動ローラ２４、２５は、これも中空の金属製のものであり（金属部を２４Ｍ、２５Ｍで示す。）、その表面にはやはりゴム層２４Ｒ、２５Ｒが被覆してあり、ゴムの摩擦によりベルト２２、２３を駆動する力を発揮し、またベルト２２、２３に張力を与えている。
【０１３８】
本実施例においては、定着温度が通常のローラ定着に比べて低くなり得る構成として、一対の無端のベルト２２、２３で記録媒体Ｐを、ベルト張力０．００１〜５．４Ｎ／ｍｍで挟み、記録媒体Ｐがベルト２２、２３で挟まれる時間を５０〜１０００ミリ秒とし、加熱ローラ２０と加圧ローラ２１により、それらのニップ部Ｎ内でのみ強く加圧する。その加圧力は、０．００７〜２．７Ｎ／ｍｍとし、その後、一対のベルト２２、２３の張力により挟んで記録媒体Ｐをベルト２２、２３に画像面が密着した状態で搬送し、搬送中は強制的には冷却せず、逆に記録媒体Ｐをベルト２２、２３で挟むことで保温する。
【０１３９】
その結果、ベルト２２、２３から記録媒体Ｐ上のトナーＴへ充分に熱が伝わる。また記録媒体Ｐをベルト２２、２３で両面から挟み、トナーＴの表面が直接外界の空気と触れないようにしているので、トナーＴの温度が保温により維持され、トナーＴが通常のローラ定着に比べ充分に柔らかくなり、そのため定着の設定温度を低くできる。
【０１４０】
加熱ローラ２０と加圧ローラ２１とで挟んでいる期間のみ記録媒体Ｐを強く加圧するのは、以下の理由による。
【０１４１】
未定着状態でのトナーＴは記録媒体Ｐ上で層をなしている粒子の集合体であるため、大量の空気を抱き込んでおり、加圧によってこの空気を抜くことで熱伝導性を上げ、トナーＴに熱を伝えやすくする。この時の加圧力は、あまりに弱い力で押し付けてもトナー層Ｔ中の空気を完全に抜くことができず、また、逆に加圧力が強すぎるとトナー像が潰れ過ぎ、ドット再現性に問題がある。好ましい加圧力は、０．０１〜２．２Ｎ／ｍｍであり、より好ましくは０．０５〜１．８Ｎ／ｍｍ、さらに好ましくは０．１〜１．５Ｎ／ｍｍである。
【０１４２】
加熱ローラ２０と加圧ローラ２１による高圧のニップ部Ｎで充分トナー層Ｔから空気が抜けた後、記録媒体Ｐは一対のベルト２２、２３で挟まれたまま搬送されるが、この時、記録媒体Ｐを挟むベルト２２、２３の張力により密着状態を保つことができるので、トナーＴにのみ効率良く熱が伝わる。また、記録媒体Ｐを圧縮することなく搬送することになるので、記録媒体Ｐへの熱伝導が制限され、余分なエネルギーロスを防ぐことが可能となる。
【０１４３】
加熱ローラ２０と加圧ローラ２１とに掛け回した一対のベルト２２、２３に一定の張力を掛ける必要は、上述のように記録媒体Ｐを一対のベルト２２、２３で挟んで記録媒体Ｐとの密着状態を保つためである。そのため、張力が弱すぎると密着面に浮き上がりが発生し易く、好ましくないが、逆に張力が強すぎるとベルト２２、２３が伸びたり、破断したりしやすくなるのでこれも好ましくない。好ましい張力は０．０１〜５Ｎ／ｍｍであり、より好ましくは０．０５〜４Ｎ／ｍｍ、さらに好ましくは０．１〜２Ｎ／ｍｍである。
【０１４４】
また加熱ローラ２０と加圧ローラ２１のニップ部Ｎで記録媒体Ｐを挟んだ後、一対のベルト２２、２３で記録媒体Ｐを５０〜１０００ミリ秒にわたって密着状態を保って挟むことにより、トナーＴを保温し、トナーＴに充分熱が伝わるようにするので、この挟む時間が短いとトナーＴが必要な熱を受けることができずに定着性能が下がってしまうし、逆に挟む時間を長くし過ぎるとベルト２２、２３の表面積を増やすことになるので、放熱が多くなり、好ましくない。記録媒体Ｐを挟む好ましい時間は６０〜８００ミリ秒であり、より好ましくは８０〜７００ミリ秒、さらに好ましくは１００〜５００ミリ秒、さらにいっそう好ましくは２００〜４００ミリ秒である。
【０１４５】
本発明においては省エネルギーが目的であり、時間を掛けてトナーＴにのみ充分な熱を伝え、定着性を上げることで定着の設定温度を下げ、消費電力を抑え、さらに設定温度が低いことにより環境に対する熱勾配を小さくすることで放熱を抑え、さらに設定温度が低いことで昇温時間の短縮をしている。したがって、一対のベルト２２、２３での搬送中にベルト２２、２３や記録媒体Ｐの温度が下がり過ぎると定着性が悪くなるので温度が下がりにくくするような工夫があればさらに良い。本願発明者による検討の結果、本発明の搬送条件としては、記録媒体Ｐの分離時の定着ベルト（ベルト２２、２３）の温度が、加熱ローラ２０に接している時の温度に対して、温度低下が５０度以内であれば、通常のローラ定着による定着性能に比べ充分設定温度を下げることが可能である。ただし、５０度を超えて温度が低下すると所望の性能がだせない可能性がある。したがって、温度低下のレベルは、好ましくは４０度以内であり、より好ましくは３０度以内、さらに好ましくは２０度以内、さらにいっそう好ましくは１０度以内である。
【０１４６】
このように一対の無端のベルト２２、２３で記録媒体Ｐをベルト張力０．００１〜５．４Ｎ／ｍｍで挟み、記録媒体Ｐがベルト２２、２３で挟まれる時間が５０〜１０００ミリ秒であって、加熱ローラ２０と加圧ローラ２１によりニップ部Ｎ内でのみ強く加圧され、その加圧力が０．００７〜２．７Ｎ／ｍｍであり、その後一対のベルト２２、２３の張力により挟まれて記録媒体Ｐがベルト２２に画像面を密着させた状態で搬送され、搬送中には強制的に冷却せず、逆に記録媒体Ｐをベルト２２、２３で挟むことで保温し、記録媒体Ｐをベルト２２から分離させる時のベルト２２の温度が、加熱ローラ２０に接している時の温度に対して温度低下が５０度以内であるような構成とすることで、加熱設定温度が通常のローラ定着に比べ低く設定可能となり、記録媒体Ｐを定着するための電力を抑え、さらにその温度まで昇温する時間を短縮することに繋がる。
【０１４７】
さらに本構成においては、加熱ローラ２０の直径よりも加圧ローラ２１の直径を小さくする。例えば加圧ローラ２１の径を加熱ローラ２０の径の２〜９５％とする。加圧ローラ２１の径は、最低実寸で５ｍｍ以上、最大実寸で１５０ｍｍ以下であると好ましい。より好ましくは５〜９０％であり、またさらに好ましくは１０〜８５％、さらにいっそう好ましくは１５〜８０％である。最低実寸は１０ｍｍ以上、１３０ｍｍ以下がより好ましく、さらにいっそう好ましくは２０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下である。
【０１４８】
なお、通常のローラ定着においては、ニップ部Ｎを幅広く取るために、ローラの径を大きく取らなければならないが、本発明においては一対のベルト２２、２３で記録媒体Ｐを挟むために、加圧ローラ２１の径はさほど大きくする必要はない。また、逆に加圧ローラ２１の径が大きいと、加圧ローラ２１の質量が増大し、この増大した質量の加圧ローラ２１が所定温度で飽和するまで加熱ローラ２０の熱を奪い続けるため、昇温時間が長くなってしまう。また、加熱ローラ２０より径が大きな加圧ローラ２１を用いると、ニップ部Ｎとその近傍で加熱ローラ２０の周面に対して必要以上に加圧ローラ２１のゴム層２１Ｒが被さり、記録媒体Ｐを加圧ローラ２１の面形状に沿って曲折させる等の強いセット状態を呈する等、記録媒体Ｐに不必要な癖をつけてしまうので好ましくない。なお小径の加圧ローラ２１にした場合には、加圧により加圧ローラ２１の軸が曲がり、加熱ローラ２０に対する当たりが不均一になりやすくて好ましくないので、本願発明者による検討の結果、加熱ローラ２０に対する加圧ローラ２１の径の割合は２〜９５％が良く、好ましくは５〜９０％、さらに好ましくは１０〜８０％程度が良い。この時、実寸の下限値としては５ｍｍ以上でなければ軸のベントが厳しくなるので、当たりが不均一になり、装置的な大きさや質量を考慮すれば、１５０ｍｍ以下が良く、好ましくは１０〜１００ｍｍ、さらに好ましくは２０〜５０ｍｍ、さらにいっそう好ましくは３０〜４０ｍｍである。
【０１４９】
また加圧ローラ２１の表面のゴム層２１Ｒを耐熱ゴム層とすると、金属製で硬い加熱ローラ２０に対する密着性を上げることができる。加圧ローラ２１のゴム層２１Ｒの硬度がＪＩＳ  Ａ  ５〜８０°で、厚さが０．０５〜３０ｍｍの範囲であると、硬い加熱ローラ２１に対する密着性が非常によくなる。この加圧ローラ２１のゴム層Ｒのさらに外側を、例えばシームレスのＰＦＡチューブで被覆すると、柔らかいゴム層２１Ｒの保護層となり、耐久性が向上し、ベルト２２、２３に対する接着を防止できる、またＰＦＡであることで汚れもつきにくい。なおＰＦＡチューブの厚さは０．００５〜５ｍｍが適当である。
【０１５０】
またゴム層２１Ｒの硬度の好ましい値は、ＰＦＡの被覆をつけない場合は１０〜７０°、さらに好ましくは２０〜６０°であり、ＰＦＡの被覆をつける場合には５〜５０°が好ましい。ＰＦＡ被覆はあまり薄いと強度的に好ましくなく、厚すぎるとせっかくのゴム層２１Ｒのなじみのよさが減殺されてしまうので、好ましい厚さとしては０．０１〜３ｍｍ、より好ましい値としては０．０２〜１ｍｍ程度である。
【０１５１】
なお加圧ローラ２１の軸は、強靭で柔軟性のある金属製であることが望ましいが、加圧ローラ２１の質量を下げるために軸の中心部を中空にすることで熱容量が下がり、昇温時間を短縮させることの一助となる。
【０１５２】
また本発明に使用するベルト２２、２３には、例えば厚さが３０〜６００μｍのものを採用できるが、あまり薄いと強度的に問題が発生し、逆に厚すぎると昇温時間が長くなって好ましくない。好ましい厚さとしては４０〜５５０μｍであり、より好ましくは５０〜５００μｍ、さらに好ましくは７０〜４５０μｍ、さらにいっそう好ましくは９０〜４００μｍである。
【０１５３】
なお本発明におけるベルト２２、２３の駆動は、記録媒体Ｐの搬送方向出口側の上下で対になった駆動ローラ２４、２５で行い、加熱ローラ２０と加圧ローラ２１は従動することになる。従来のローラ定着においては、加熱ローラを駆動ローラとし、加圧ローラを従動で動く形態が主流であるが、本発明のような構成の場合、加熱ローラ２０を駆動にすると加熱部位であるニップ部Ｎから出口部ＯＴまでベルト２２がたるみ勝ちになってしまいやすく、好ましくない。また、駆動ローラ２４、２５は、上駆動のみでも良いし、下駆動のみでも良く、また当然、上下シンクロした形で駆動しても良い。同期回転させる場合、駆動ローラ２４、２５の周速差は５％以内とすると良い。
【０１５４】
さらに図示の実施例のように、駆動ローラ２４、２５の表面にゴム層２４Ｒ、２５Ｒを設けることでベルト２２、２３の駆動を確実に行えるようにすることができる。駆動ローラ表面のゴム層ゴム層２４Ｒ、２５Ｒの厚さは、０．０５〜３０ｍｍが適当である。ゴム層２４Ｒ、２５Ｒの厚さが薄いと耐久性に問題があり、また厚すぎるとゴムの変形が駆動速さのムラに影響するので好ましくない。厚さは、好ましくは０．１〜２０ｍｍであり、より好ましくは１〜１０ｍｍ程度である。
【０１５５】
また本発明に使用する駆動ローラ２４、２５の軸も強靭で柔軟性のある金属製であることが望ましく、さらに軸中心部を中空にすることで、駆動ローラとしての熱容量を下げることが可能となる。
【０１５６】
本実施例の具体例をいくつか説明する。
（具体例１）
加圧ローラ２０の径を変化させ、昇温時間の変化を比較した。この時加圧ローラ２０の芯金の肉厚は３ｍｍ、ゴム層の厚さは１ｍｍとした。そして加圧ローラ２０の径がφ５０ｍｍの時の昇温時間を１とした。その結果を下表１に示す。
【表１】
2007121653.tif 000003
上記結果より、加圧ローラ２０の径が小さい程、昇温時間が短縮されることがわかる。
【０１５７】
（具体例２）
加圧ローラ２０の径はφ５０ｍｍのまま、芯金を中実とした。その結果、昇温時間は１．５となりＰ：加圧ローラを中空にする効果がでた。
【０１５８】
（具体例３）
前記具体例１中の（２）の状態で、駆動ローラＤ１、Ｄ２の中空、中実のテストを行った。この時の駆動ローラＤ１、Ｄ２は径がφ３０ｍｍであり、中空の時の芯金の肉厚は３ｍｍ、ゴム層は１ｍｍとした。その結果、中空の時の昇温時間０．８に対して中実のローラで０．９となり、駆動ローラが中空であることの昇温時間短縮効果が確認できた。
【０１５９】
（具体例４）
前記具体例１の表中の（３）の構成でベルト張力０．０００５Ｎ／ｍｍ、加圧力１Ｎ／ｍｍとしてベタ定着テストを行ったところ、ベルトの密着ムラが画像面の光沢ムラになって現れた。このときの一対のベルト２２、２３により記録媒体Ｐを挟む時間は３００ミリ秒であり、出口部ＯＴの温度低下は１０度であった。
【０１６０】
（具体例５）
前記具体例１の表中の（３）の構成でベルト張力０．０１Ｎ／ｍｍ、加圧力１Ｎ／ｍｍとしてベタ定着テストを行ったところ、画像面の定着ムラの発生もなく、正常な画像が得られた。この時出口部Ｔの温度低下は１０度であった。また通常のローラ定着で加熱ローラ２０の径φ５０ｍｍ、加圧ローラ２１の径φ３０ｍｍの定着器で定着性テストをした結果より２０度設定温度を下げることが可能となった。このとき、一対のベルト２２、２３により記録媒体Ｐを挟む時間は３００ミリ秒であり、出口部ＯＴの温度低下は１０度であった。
【０１６１】
（具体例６）
前記具体例１の表中の（３）の構成でベルト張力０．０１Ｎ／ｍｍ、加圧力０．００１Ｎ／ｍｍとしてベタ定着テストを行ったところ、実施例６に比べ定着設定温度を２０度上げなければ正常な定着性能は得られなかった。このとき、一対のベルト２２、２３により記録媒体Ｐを挟む時間は３００ミリ秒であり、出口部Ｔの温度低下は１０度であった。
【０１６２】
（具体例７）
前記具体例１の表中の（３）の構成でベルト張力０．０１Ｎ／ｍｍ、加圧力５Ｎ／ｍｍでハーフトーン画像の定着テストを行ったところ、前記具体例６の状態でハーフトーンの定着テストを行った場合に比べ、面積比２０％のドットの太りが観測された。このとき、一対のベルト２２、２３により記録媒体Ｐを挟む時間は３００ミリ秒であり、出口部ＯＴの温度低下は１０度であった。
【実施例２】
【０１６３】
図３は、本発明に係る定着装置の実施例２を示す。本発明は極力熱の放熱を抑え、温度低下を防ぎたいのであるから、本実施例ではその工夫として、定着装置１１からの放熱を抑えるための保温カバー３０を備えるようにしている。この保温カバー３０により、いっそう電力消費を抑えることが可能となる。そして、図３のような保温カバー３０に断熱性のものを用いると、１０％程度の省電力効果が確認された。
【実施例３】
【０１６４】
図４は、本発明に係る定着装置の実施例３を示す。図示の実施例は、ベルト２２、２３にそれぞれ空気Ａを吹き付ける構成とするものである。
【０１６５】
実施例１の具体例１を説明する前記表中の（３）の状態で、ベルト２２、２３を冷却しながら定着試験を行ったところ、２０度設定温度を上げなければ定着性能の確保ができなかった。一対のベルト２２、２３により記録媒体Ｐを挟む時間は３００ミリ秒であり、また出口部Ｔの温度は設定温度より５５度下がっていた。
【実施例４】
【０１６６】
図５は、本発明に係る定着装置の実施例４を示す。図において、Ｒ１は加熱ローラ、Ｒ３、Ｒ４は駆動ローラ、Ｒ２、Ｒ５はテンションローラ、Ｒ６は補助ローラ、Ｐ１は加圧ローラ、Ｐは補助ガイド板、ＰＡは記録媒体である。加熱ローラＲ１に対向して加圧ローラＰ１を圧着させ、加熱ローラＲ１と加圧ローラＰ１：にそれぞれベルトＢ１、Ｂ２を懸架し、このベルトＢ１、Ｂ２を駆動ローラＲ３、Ｒ４で駆動する。なお、駆動ローラＲ３、Ｒ４がベルトＢ１、Ｂ２のテンションを張るためのテンションローラを兼ねても良い。
【０１６７】
このような一対の挟持されたベルトＢ１、Ｂ２を密着させている部分で走行時にベルトＢ１、Ｂ２がバタツキいて暴れるのを防ぐために、これを抑える部材を設置すれば良いことを本願発明者が発見したことに基づき、本実施例では一対の挟持されたベルトＢ１、Ｂ２の密着部分それぞれの背面側から、補助ガイド板Ｐにより押さえつけることにより、ベルトＢ１、Ｂ２の確立的跳ね上がりを抑えることができるようにしている。
【０１６８】
補助ガイド板Ｐは、固定のガイド板の形態をなし、ベルトＢ１、Ｂ２に対する食い込み量は補助ガイド板Ｐが無い場合に対して、０．０１から１０ｍｍである。抑えつける食い込みが浅いとベルトＢ１、Ｂ２のバタツキを抑える力が弱く、また食い込みが大きすぎるとベルトＢ１、Ｂ２との摩擦が大きくなりすぎるので、好ましくない。より好ましい食い込み量は０．１〜５ｍｍ、更に好ましくは０．２〜２ｍｍである。
【０１６９】
また補助ガイド板Ｐの表面形状は自由曲面が望ましく、真円換算で曲率半径が２００〜１０００００ｍｍがよく、表面が曲面になっていることによりベルトＢ１、Ｂ２との接触面の当たりむらを吸収してくれる。好ましい曲率半径は３００〜５００００ｍｍ、更に好ましくは５００〜１００００ｍｍである。
【０１７０】
また、この補助ガイド板ＰをベルトＢ１、Ｂ２に食い込ませていることにより、補助ガイド板Ｐの端部とベルトＢ１、Ｂ２との接触点は急激に食い込むことになり、角が立ってしまう。従って図６に示すように、補助ガイド板Ｐの端部とベルトＢ１、Ｂ２の摩擦力を吸収する必要があり、端部表面の曲率半径ｒ２は全体の表面の曲率半径ｒ１より小さくする必要があり、そのような全体の表面をなす曲面の途中からベルトＢ１、Ｂ２が接触しなければならない。
【０１７１】
このようにして、ベルトＢ１、Ｂ２のバタツキは解消されるが、本発明は省エネルギー化を目的としており、補助ガイド板である補助ガイド板Ｐを取り付けたことにより、この補助ガイド板Ｐを伝わって熱が逃げやすくなる。本来、一対のベルトＢ１、Ｂ２で記録媒体ＰＡを挟持し、画像を定着させる場合、極力外部との接触を断ち、これらベルトＢ１、Ｂ２が空中に浮いていることが望ましいが、実現は難しく、相応の支持部材、補助部材が必要となることは言うまでもないので、本発明においては補助ガイド板Ｐからの熱の散逸を防ぐため、補助ガイド板Ｐの表面に断熱層を設けている。断熱層としては多孔質のセラミックやフェルトなど内部に空気層をもつものが好ましく、それにより断熱性を維持できることが見出された。
【０１７２】
さらに、装置の立ち上がり時間の短縮のために極力質量を下げれば、すばやく補助ガイド板Ｐの温度が飽和することも見出された。具体的には部品１個の質量としては５００ｇｒ以下であればよく、より好ましくは４００ｇｒ以下、更に好ましくは３００ｇｒ以下、更にもっと好ましくは２００ｇｒ以下、より更に好ましくは１００ｇｒ以下が良く、理論的には質量ゼロがよいが、これは望小特性であり、実際物質を使う以上実現は難しい。また、この補助ガイド板である補助ガイド板Ｐの温度が飽和するのを早めるために、補助ガイド板Ｐの固定部に断熱材を使用することで、更に性能を高めることが可能である。このような補助ガイド板ＰをベルトＢ１、Ｂ２に当てる順としては、先に定着面と反対側から当てると効果が高い。これは、定着面から先に当てると定着面の熱を早く奪うことになるからである。また補助ガイド板Ｐは上下交互に設置することが可能であり、これによりベルトＢ１、Ｂ２が挟持される密着距離が長くなっても対応が可能となる。
【０１７３】
さらに、補助ガイド板Ｐの表面に低摩擦の保護層を設けることにより、部材の耐磨耗性を上げることが可能であり補助ガイド板ＰとベルトＢ１、Ｂ２の寿命を延ばすことができ、加えて低摩擦にすることでベルト駆動のトルクを低減することが可能となる。さらに、表面の粗さを調整することで完全な密着を防ぎ、大気圧でベルトＢ１、Ｂ２と補助ガイド板Ｐの表面が接着することを防止できる。
【０１７４】
低摩擦の保護層としてはテフロン（登録商標）系やシリコン系の樹脂等が考えられるが、他の低摩擦部材でも構わない。表面粗さとしてはＲｚで０．０１〜２００μｍ程度の粗さが好ましく、粗さが低すぎると密着により摩擦が大きくなり、粗すぎると熱伝導性が落ちるので好ましくない。
【０１７５】
＜実験例１＞
図５の構成により、通紙テストを行ったところ、ベルトＢ１、Ｂ２の確立的跳ね上がりがなく、良好な画像が得られた。一方この装置の補助ガイド板Ｐを取り除いて通紙テストを行った所、ベルトＢ１、Ｂ２の暴れが観測され、画像にムラが発生した。
【０１７６】
＜実験例２＞
（条件１）
図５の構成において、補助ガイド板Ｐの食い込み量を２０ｍｍとして通紙テストを行ったところ、１００００枚でベルトＢ１、Ｂ２及び補助ガイド板Ｐの磨耗が観測され、トルクが大きいことにより、装置の機構全体に微振動が生じた。このときの補助ガイド板Ｐの表面の曲率半径ｒ１は１０００ｍｍであり、また、端部表面の曲率半径ｒ２を小さくする工夫は行わなかった。
（条件２）
これに対して補助ガイド板Ｐの端部表面の曲率半径ｒ２を５０ｍｍにしたところ、２００００枚程度までベルトＢ１、Ｂ２及び補助ガイド板Ｐの磨耗は許容レベルであった。しかし、３００００枚ではかなり磨耗がみられた。微振動としては観測されないが、擦り音がまだ発生しており好ましくない結果であった。
（条件３）
さらに、食い込みを５ｍｍにしたところ、磨耗は１０００００枚まで問題なく、２０００００枚でやや発生しているがかなりの改善効果といえ、音についても気にならないレベルであった。
【０１７７】
＜実験例３＞
実験例２の条件３の条件において補助ガイド板Ｐの表面をサンドブラスト加工により、Ｒｚ＝２μｍにしたところ、磨耗は５０００００枚まで問題なく、７０００００枚でやや発生しているが殆ど問題ないレベルであった。
【０１７８】
＜実験例４＞
実施例２の条件３の条件において、補助ガイド板Ｐの表面にシリコン樹脂層を設けたところ、磨耗は６０００００枚まで問題なく、８０００００枚でやや発生しているが殆ど問題ないレベルであった。
【０１７９】
＜実験例５＞
補助ガイド板Ｐがアルミニウムの場合と表面に多孔質のセラミックを５ｍｍ形成した場合とで立ち上がり時間比較を行ったところ、アルミニウムのみの時には３０秒かかっていたが、表面にセラミック層を５ｍｍ形成した場合には１０秒の短縮効果が観測され、２０秒となった。
【０１８０】
本実施例では、既述のように、ベルトＢ１、Ｂ２を挟持し記録媒体ＰＡと定着ベルト表面の密着を安定して維持することは非常に難しく、確立的に記録媒体ＰＡの定着面に密着しているはずのベルトＢ１、Ｂ２が浮き上がり、密着を維持できない場合も出てくるという問題があったが、補助ガイド板Ｐを設けることによりベルトＢ１、Ｂ２の浮き上がりが抑えられ、安定した画像が得られた。さらに、補助ガイド板Ｐの断熱により昇温時間の短縮がなされた。また本実施例では、上述のように定着装置において記録媒体の通紙時における消費電力の低減と定着装置本体の待機時通電をなくすることによる全体の消費電力の低減ができかつ、安定な高品質画像を得ることができた。
【実施例５】
【０１８１】
本実施例は、補助ガイド板Ｐを当てられたベルトＢ１、Ｂ２が摩擦により磨耗するという問題を解決するものである。すなわち、図７に示すように、一対のベルトＢ１、Ｂ２トナー画像と記録媒体Ｐを挟み、搬送しつつ画像を定着させる定着システムにおいて、定着ベルトと画像が密着搬送されるよう、長い空中をベルト搬送されるときに一対のベルトＢ１、Ｂ２がそれぞれ暴れ密着が阻害されることを防止するために、空走距離を短くし密着搬送可能なようにガイドローラＧを一本以上設けてベルトＢ１、Ｂ２を支え、さらに搬送方向が変化することによる上下のベルトＢ１、Ｂ２の移動距離の差を最小に抑えられるように定着ローラＨと駆動ローラＲ１２で張架された状態のベルトＢ１に対するガイドローラＧの食い込みを２０ｍｍ以内等と考慮したものである。すなわち、つれ回りで回転するガイドローラＧであるために、ベルトＢ１、Ｂ２とガイドローラＧの表面の摩擦による磨耗は最低限に抑えられる。図中Ｒ１１は加圧ローラ、Ｒ１３はベルトＢ２側の駆動ローラ、Ｒ１４、Ｒ１５はテンションローラである。
【０１８２】
ところで、一対のローラ間に挟持された状態の一対のベルトＢ１、Ｂ２を搬送する時、その搬送方向が直線的なものであれば問題とならないが、上下のベルトＢ１、Ｂ２がそれぞれの駆動ローラ周速により速度が規制されていると搬送方向が変化した場合、上下ベルトのガイド上での移動距離が異なってくる。
【０１８３】
即ち、図８に示すように半径ｒ１のガイドローラＧに沿って下側のベルト２２が移動したとすると、下側のベルト２２の下面がａｂ（＝θ・Ｒ１＝ｃｄ）間の距離を移動するが、上面はベルト２２が剛体ではなく弾性をもっているので伸ばされ、ｃｅ間を移動する。このとき上側のベルト２３はその駆動ローラに規制された速度で移動するので、ベルト２３の下面はｃｄ＝ａｂ間の距離を動き、ベルト２２よりｅｄ＝ｃｅ−ｃｄだけ遅れることになる。実際にはベルト２２、２３間に記録媒体Ｐが入り、ベルト２２と記録媒体Ｐとの間でスリップが発生するので、上述のようにずれることはないが、好ましい状態とはいえない。しかし、本実施例のようにガイドローラＧの食い込み量を規制することによりこの問題を抑えることが可能となる。
【０１８４】
また、図８より明らかなように径の差ｒ２−ｒ１はベルト２２の厚さであるので非常に小さな値である。なお、
ズレ率（％）＝（ｅｄ／ａｂ）×１００＝｛（ｃｅ−ａｂ）／ａｂ｝×１００＝（ｒ２−ｒ１）／ｒ１×１００
（式中、ｅｄ＝θ・（ｒ２−ｒ１）、ａｂ＝θ・ｒ１））
と定義すると、前記のように（ｒ２−ｒ１）はベルトの厚さで非常に小さな値で一定値であり、ｒ１が大きければ大きい程ズレ率は下がる。
【０１８５】
以上の構成により定着温度の低温化で省エネルギー化が達成されるが、さらなる工夫を加えることでより省エネな定着方法と定着装置として完成度を高めることが可能である。即ち、懸架されたベルトＢ１、Ｂ２から逃げる熱を極力抑えるために、ベルトＢ１、Ｂ２を懸架する各駆動ローラＲ１２、Ｒ１３、テンションローラ、Ｒ１４、Ｒ１５、ガイドローラＧ及び加圧ローラＲ１１の所要のローラの表面に、図９に示すように、熱伝導率が０．１５W/m/k以下の断熱層Ｓを０．２ｍｍ以上の厚さで形成する。これは、例えばガイドローラＧ等の表面がアルミニウムで約２４０W/m/k、鉄で約８０W/m/kであるので熱が漏れ放題となってしまうのに対して、例えば０．１５〜０．２０W/m/kのゴム等の熱伝導の悪い素材を被覆することで、この熱の移動を阻害できるようにするものである。なお、このような断熱材としては、ゴムに限らず、スポンジやセラミック等の多孔質体でも良く、また真空の空隙を持った素材でも良く、特に素材にこだわるものではない。
【０１８６】
この断熱効果としては、好ましくは０．１５W/m/k以下、より好ましくは０．１０W/m/k以下が非常に好ましい。更にこれら断熱層Ｓの厚さは０．２ｍｍ以上であることが素材の耐久力の観点から望ましく、好ましくは１ｍｍ以上更に好ましくは２ｍｍ以上更にもっと好ましくは５ｍｍ以上が良い。しかしながら、あまり断熱材の厚さを厚くすると装置自体が大きくなってしまい好ましくなく、常識的には５０ｍｍ以下が良いと考えられる。
【０１８７】
また、加熱ローラＨの質量は小さい程に昇温速度が上がり、待機時の余熱が必要なくなるので省エネルギー化が達成できる。しかしながら、あまり加熱ローラＨの質量を下げると、加熱ローラＨの強度が下がり過ぎて問題となる。好ましい質量としては０．１７７〜１７．７ｇｒ／ｃｍ程度が良く、更に好ましくは０．５〜１５ｇｒ／ｃｍが良く、更にもっと好ましくは１〜１０ｇｒ／ｃｍが良い。
【０１８８】
なお、この装置で発生する熱の受け皿となる加熱ローラＨやガイドローラＧは、断熱ブッシュを介して装置に装着することで熱の漏れを防ぐことが可能となる。また、ガイドローラＧの質量が小さいことは必然的な条件ではあるが、ガイドローラＧの取りまわしや曲率半径の制約で質量が大きくなる傾向が出る場合には、ガイドローラＧを中空にすることで質量を下げることが可能である。また、待機時電力を抑えるために復帰時間を短くする必要があるが、このためには、加熱ローラＨの熱伝導率を極力上げる必要があり、そのためには材質としては金属が良く、更にアルミニウム及びアルミニウム合金あるいは、銅及び銅合金が好ましい。
【０１８９】
またガイドローラＧの芯金は鉄や鉄合金が望ましい。なお、ガイドローラＧの表面はベルトＢ１との摺動でガイドローラＧが回転するような摩擦係数である必要があり、ヘイドン摩擦係数測定装置での静止摩擦係数が正接で０．０９以上あれば良い。これ以下であるとベルトＢ１とスリップが発生し、磨耗の原因となってしまうので好ましくない。
【０１９０】
＜実験例６＞
図７の構成で、ガイドローラ径φ４０ｍｍ、ガイドローラ食い込み量５ｍｍ、加熱ローラとガイドローラの軸方向の表面距離１０ｍｍ、駆動ローラとガイドローラの軸方向の表面距離１０ｍｍ、ガイドローラ質量２００ｇｒ、ベルト厚さ１５０μｍ、で定着試験を行ったところ、画像ズレの発生もなく高品質の画像が得られた。
＜比較例＞
実験例６と同様の構成でガイドローラ食い込みを６０ｍｍとったところ、画像のズレが観測された。
【０１９１】
＜実験例７＞
ガイドローラ、駆動ローラ、テンションローラ、加圧ローラの半径ｒがそれぞれ５ｍｍ、１０ｍｍ、５ｍｍ、１５ｍｍで、断熱層Ｓを構成する断熱材の厚さｔがそれぞれ２ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、５ｍｍのローラを用意し図７の状態で試験を行った。その結果、断熱材を使用しない場合に比べて定着可能状態に至る時間を２０秒短縮できた。
【実施例６】
【０１９２】
また本発明は、ベルトＢ１、Ｂ２の内周側のそれぞれ摺接側にガイドローラを複数設けてもよい。先の実施例の構成でも根本的に画像ズレが発生しにくいが、図１０に示す実施例のように、ガイドローラＧ１〜Ｇ４を交互に配置すると、交互のズレに対して微小な補正が自動的に掛かるので、画像ズレに対する懸念は全くあるいはほとんど無くせる。
【０１９３】
本願発明者等が行った実験の結果では、ベルトのガイドローラへの食い込みあるいはガイドローラの変形は小さい方が良いが、食い込みが負になると抑え効果は無く意味がない。しかし、当接して触れている状態（食い込みはゼロ）であればベルトの暴れは負の方向へは振動しないので効果がでる。鋭意検討した結果、２０ｍｍ以下の食い込みであれば画像ズレに対する影響は最小限に抑えられる。なお食い込みは、好ましくは０．０１〜１８ｍｍ、より好ましくは０．０５〜１２ｍｍ、さらに好ましくは０．１〜８ｍｍ、さらにより好ましくは０．２〜５ｍｍである。また、この実施例の構成では、ガイドローラ間距離は極力近い方が好ましいが、近すぎるとローラ本数が増え好ましくない。距離は１〜２００ｍｍであれば効果があり、より好ましくは５〜１００ｍｍ、さらに好ましくは１０〜５０ｍｍである。
【０１９４】
＜実験例８＞
図１０の構成で、ガイドローラ、駆動ローラ、テンションローラ、加圧ローラの半径ｒがそれぞれ５ｍｍ、１０ｍｍ、５ｍｍ、１５ｍｍで、断熱層Ｓを構成する断熱材の厚さｔがそれぞれ２ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、５ｍｍのローラを用意し図７の状態で試験を行った。その結果、断熱材を使用しない場合に比べて定着可能状態に至る時間を３０秒短縮できた。また画像ズレもなく高品質の画像が得られた。
＜実験例９＞
加熱ローラＨの軸受部に断熱ブッシュを入れ、定着可能になる時間測定を行ったところ、断熱ブッシュをいれない状態に比べ１０秒時間を短縮できた。
【実施例７】
【０１９５】
本発明の第７実施例を詳細に説明する。図１１には本実施例に係る画像形成装置の概略構成図を示す。図示の装置５０がコピー機として動作する場合は、読み取り部５１において原稿を読み取った後、デジタルデータとして書き込み信号に変える。プリンタとして動作する場合は、コンピューターからの画像信号を書き込み信号に変換する。書き込み信号はイエロー、マゼンタ、シアンの３原色に黒を加えたものになり、ポリゴンミラー５３より各色の感光体ユニット５４〜５７に光書き込みが行われる。各色の感光体ユニット５４〜５７ではそれぞれの色に応じて帯電、書き込み、現像のプロセスにより、それぞれの感光体上にトナー像を形成し、該トナー像を中間転写ベルト５８上に重ね合わせ、２次転写ローラー６１によって記録紙上に一括転写する。記録紙６５は、トレイ６４上からピックアップローラ６０により最上位のものから給紙経路６６を介してレジストローラ５９まで供給し、搬送ベルト６２上のトナー像とタイミングを取って供給され、トナー像の転写を受ける。トナー像が乗った記録紙は、搬送ベルト６２によって定着装置６３へと搬送され、トナーを加熱、定着後、排紙部６７に排出される。なお画像形成装置５０は頂部にコンタクトガラス５０ａを備え、その下側に位置する読み取り部５１は、光源５１ａ、ミラー５１ｂ、レンズ５１ｃ、結像素子５１ｄを備えている。
【０１９６】
図１２には、本実施例の定着装置の概略図を示す。加熱ローラー７１、上張架ローラー７２の間に無端状定着ベルト７３がかけられている。加熱ローラー７１の内部にはヒーター７４が入っており、定着ベルト７３を所定の温度まで加熱する。加圧ベルト７５は下張架ローラー７６、７７の間に掛け回され、定着ベルト７３と接触しながら駆動される。搬送されてきた記録紙７８は定着ベルト７３と加圧ベルト７５に挟まれて搬送される。この状態の時には、加圧ベルト７５の裏面より湾曲したヒートシンク７９で押圧し、上下のベルト７３、７５に１Ｎ／ｍｍの張力を与えている。このヒートシンク７９の放熱フィン８０に対して空冷ファン８１で送風して外気との熱交換を行い、搬送路中の記録紙７８上のトナーの放熱、固化を加速させている。すなわち、その放熱フィン８０に対して空冷ファン８１によって冷却を行うようにすることで、ヒートシンク７９の外気との熱交換を加速させ、記録紙７８を湾曲させて通紙しながら良好にトナー像の冷却、固化を行うことができるようにしている。
【０１９７】
すなわち本例では、無端状の定着ベルト７３と加圧ベルト７５の間に記録紙７８を挟んで湾曲させながら搬送し、記録紙７８の表面のトナー像を定着ベルト７３に密着させて加熱、放熱させた後に定着ベルト７３からトナー面を分離させるようにしている。このような構成を用いると、定着ベルト７３からの分離時にトナー像は既に凝固しているため、１００℃程度で溶融するトナーを用いても定着ベルト７３側に低粘度トナーがオフセットすることが防止され、低温度定着が容易になる。このため良好な省エネルギー定着システムが得られることになる。このようなシステムにおいて懸架された一対のベルト７３、７５に一定の張力をかける必要があるのは、上記のように記録紙７８を一対のベルト７３、７５で挟持しつつ密着状態を保つためであり、張力が弱すぎると密着面に浮き上がりが発生し易くなるので好ましくなく、逆に張力が強すぎるとベルト７３、７５が伸びたり、破断したりしやすくなるので好ましくない。好ましい張力は、例えば０．０１〜５Ｎ／ｍｍ、より好ましくは０．０５〜４Ｎ／ｍｍ、更に好ましくは０．１〜２Ｎ／ｍｍである。
【０１９８】
また本例において加熱ローラ７１と、これに対する加圧ローラーとなる下張架ローラー７６によるニップを通過した後、一対のベルト７３、７５で挟持された記録紙７８は５０〜１０００ミリ秒にわたってベルト７３、７５間で密着状態を保たれる。そして、このことによってトナーを保温し、トナーに充分熱が伝わるので、この挟持時間が短いとトナーが必要な熱を受けず定着性能が下がってしまう。また挟持する時間が長すぎると全体のベルト表面積が増えるので放熱が多くなりこのましくない。好ましい挟持時間は６０〜８００ミリ秒、より好ましくは８０〜７００ミリ秒、更に好ましくは１００〜５００ミリ秒、更にもっと好ましくは２００〜４００ミリ秒である。
【０１９９】
なお本例では、記録紙７８を搬送する部位である密着したベルト７３、７５間において、記録紙７８のトナー像が形成された面が外周側となるように湾曲させている。通常のカラープリントのように画像面積が大きいと、記録紙７８表面のトナー樹脂８０同士が溶融、結着することで記録紙が図１３のようにカールしてしまうが、図１２に示すように記録紙７８の搬送部位で記録紙７８をいわば逆カール方向に湾曲させながらトナー像を冷却、固化すると、図１４に示すように、記録紙７８の排出時の定着ベルト７３側へのカールが防止され、また分離爪がなくとも良好な定着排紙部での自然分離が可能になる。このため高品質のカラープリントを得ることが可能になる。
【０２００】
また図１２に示すように加圧ベルト７５側から押圧部材であるヒートシンク７９がベルト７３、７５を押圧する構成にしているが、このようにすることで記録紙７８をベルト面に密着させつつ湾曲させて通紙することができ、記録紙７８のベルト面からの浮き上がり、ばたつきを防止することができる。このことも、記録紙７８の排出時は図１４に示すように定着ベルト７３から離れる方向へ自然に分離させることを可能にする。
【０２０１】
さらに、押圧部材がヒートシンク７９であり、外気との熱交換を行う構成としていることで、記録紙７８をベルト面に密着させて、湾曲させつつ通紙しながらトナー像の冷却、固化を行うことができ、これによっても記録紙７８の排出時の定着ベルト７３側へのカールを防止し、分離爪がなくとも自然分離が良好に行えることを可能にしている。
【０２０２】
＜実験例１０＞
加熱ローラー７１の制御温度を１２５℃、記録紙７８の紙送りスピードを３００ｍｍ／秒（記録紙７８が挟持される時間が３００ミリ秒となる）、上下のベルト７３、７５のニップ幅を９０ｍｍとし、ヒートシンク７９で加圧ベルト７５を押圧せずに、図１７に示す進入路から排出部までの角度αを０度に設定したところ、カラー写真プリントのような画像面積が大きい記録紙の場合、図１３のように記録紙７８がカールして排出され、定着ベルト７３側に巻き付いてしまった。しかし、ヒートシンク７９によって押圧し、図１７に示す進入路から排出部までの角度αを１０度に設定したところ、排出部でカラー写真プリントの場合でも図１４のようにほぼ直線的に記録紙７８が自然排出されて、分離爪跡の無い、高品質のカラープリントが得られた。なお、使用したトナーは、
環化イソプレン          ３０ｗｔ％
ポリエステル            ６０ｗｔ％
カルナウバワックス      １０ｗｔ％
カーボンブラック        １０重量部
負帯電性の荷電制御剤    １重量部
のものとした。このトナーの軟化点は８０℃であり、定着下限温度は８５℃であった。また定着ベルト７３には、導電処理ポリイミドフィルムで厚み５０μm、表層はＰＦＡチューブ製で厚み３０μmのものを用い、加圧ベルト７５には、絶縁性ポリイミドフィルムで厚み８０μmのものを用いた。
【実施例８】
【０２０３】
実施例７と同様な装置を用いるが、図１５に示すように搬送経路で押圧する部材を径１５ｍｍのヒートパイプ８２とした。このヒートパイプ８２の概略構成を図１６に示す。放熱フィン８３の部分で外気と熱交換を行い、空冷ファン８１によってフィン８３を冷却すると、より熱交換効率が高くなる。このようなヒートパイプ８２を図１７に示す進入路から排出部までの角度αを１０度になるように押圧したところ、排出部でカラー写真プリントの場合でも図１４のようにほぼ直線的に自然排出されて、分離爪跡の無い、高品質のカラープリントが得られた。
【０２０４】
すなわち図１５に示すように加圧ベルト側より押圧する部材をローラー状の部材とすることで、記録紙７８をベルト面に密着させながら湾曲させて通紙する際、押圧しているローラー状部材を回転可能にしてベルト駆動の摺動トルクを低減させ、良好に用紙の浮き上がり、ばたつきを防止することができる。そして記録紙７８の排出時は図１４に示すように定着ベルト７３より離れる方向に自然に分離させることが可能になる。
【０２０５】
また図１５に示すように加圧ベルト７５側から押圧する部材にヒートパイプ８２を用いて外気との熱交換を行う構成にすると、ヒートパイプ８２がベルト面を押圧しながら回転し、記録紙７８をベルト面に密着させて、湾曲させつつ通紙しながら、トナー像の冷却、固化を行うことができる。このようにして記録紙７８の排出時の定着ベルト７３側へのカールが防止され、また分離爪がなくとも良好な定着排紙部での自然分離が可能になる。
【０２０６】
なお記録紙７８等の記録媒体を搬送するベルトによる搬送路の湾曲は、図１７に示すように、進入方向Ａと排出方向Ｂとの角度αを５度以上、２０度以下であるようにするとよい。これは、記録紙７８に対して逆カールを与える際、角度αが５度以下であると、十分なカール防止効果が得られず、また２０度以上の角度差になると搬送経路での画像のズレが発生してしまいやすくなるためである。このため角度αは５度以上、２０度以下とするのがよいが、好ましくは１０度以上、１５度以下である。
【実施例９】
【０２０７】
実施例７と同様な装置を用いるが、図１８に示すように、定着ベルト７３側の架張ローラー８５がゴム層を持っており、加圧ベルト７５側の架張ローラー８６を図１６に示すようなアルミ表面を持つヒートパイプとし、ヒートパイプである架張ローラー８６が架張ローラー８５のゴム層に食い込む構成になっている。このような構成で、図１７に示す進入路から排出部までの角度αを１５度になるようにしたところ、排出部でカラー写真プリントの場合でも図１４のように記録紙７８がほぼ直線的に自然排出されて、分離爪跡の無い、高品質のカラープリントが得られた。
【０２０８】
すなわち上述の構成にすると、記録紙７８の排出部のベルト架張ローラー８５、８６を利用して記録紙７８を湾曲させて排紙しながら、トナー像の冷却、固化を行えるので、定着装置の構成の簡略化、サイズのコンパクト化が可能になる。また記録紙７８の排出時の定着ベルト７３側へのカールが防止され、分離爪がなくとも良好な排紙部での自然分離が可能になる。
【実施例１０】
【０２０９】
これも実施例７と同様な装置を用いるが、図１９に示すように、定着ベルト７３側の架張ローラー８７に対し、加圧ベルト７５側の架張ローラー８８を図１６に示すアルミ表面を持つヒートパイプで構成し、図示のような角度で記録紙７８の搬送部位で定着ベルト７３側へ食い込ませてある。このような構成で、図１７に示す進入路から排出部までの角度αを１５度になるようにしたところ、排出部でカラー写真プリントの場合でも図１４のようにほぼ直線的に記録紙７８が自然排出され、分離爪跡の無い、高品質のカラープリントが得られた。また定着装置としての構成の簡略化、サイズのコンパクト化が可能になり、記録紙７８の排出時の定着ベルト７３側へのカールが防止され、分離爪がなくても良好な排紙部での自然分離が可能になる。
【実施例１１】
【０２１０】
またこれも実施例７と同様な装置を用いるが、図２０に示すように、定着ベルト７３側からもゴム弾性ローラ８９によってヒートパイプ９０に対向して搬送経路を押圧するようにした。このようにしたところ、湾曲した搬送経路であっても画像のズレの発生することがなくなり、また分離爪跡の無い、高品質のカラープリントが得られた。
【０２１１】
すなわち、このような構成にすることで、記録紙７８をベルト７３、７５の面に密着させながら湾曲させて通紙する際、用紙がハガキ等の厚紙や、ＯＨＰシートなどの場合においても搬送中の浮き上がり、ばたつきを防止することができる。そして記録紙７８の排出時は図１４に示すように定着ベルト７３から離れる方向に自然に分離させることが可能になる。また分離爪がなくとも良好な排紙部での用紙の自然分離が可能になる。
【０２１２】
以上説明してきたように、本発明に係る定着装置は、低融点のトナーを用いた低温度省エネ定着システムとして構成することができ、定着ユニット排紙部で記録紙が巻きつくことなく自然に分離し、また用紙カールのない、良好なカラープリントが得られる画像形成装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０２１３】
【図１】本発明の実施対象となる画像形成装置の一構成例を示す概略図
【図２】本発明に係る定着装置の実施例１を概略的に示す断面図（Ａ）及びとその構成要素の断面図（Ｂ〜Ｄ）
【図３】本発明に係る定着装置の実施例２を概略的に示す断面図
【図４】本発明に係る定着装置の実施例３を概略的に示す断面図
【図５】本発明に係る定着装置の実施例４を概略的に示す断面図
【図６】図５の実施例で用いる補助ガイド板の断面形状を示す断面図
【図７】本発明に係る定着装置の実施例５を概略的に示す断面図
【図８】一対のローラ間に挟持された一対のベルトを搬送する時のズレについての説明図
【図９】図７の実施例の変形例を示す断面図
【図１０】本発明に係る定着装置の実施例６を概略的に示す断面図
【図１１】本発明の第７実施例に係る画像形成装置の概略構成図
【図１２】第７実施例に係る定着装置の概略図
【図１３】定着装置の排出部でのカールの説明図
【図１４】本発明に係る定着装置の排出状態の説明図
【図１５】本発明の第８実施例に係る定着装置の概略構成図
【図１６】第８実施例に用いたヒートパイプの概略図
【図１７】本発明に係る定着装置におけるベルトの湾曲の説明図
【図１８】本発明の第９実施例に係る定着装置の概略構成図
【図１９】本発明の第１０実施例に係る定着装置の概略構成図
【図２０】本発明の第１１実施例に係る定着装置の概略構成図
【符号の説明】
【０２１４】
１  感光体
２  帯電装置
３  光書込み装置
４  現像装置
５  転写装置
６  クリーニング装置
８  給紙部
９  給紙ローラ
１０  レジストローラ
１１  定着装置
２０  加熱ローラ
２０Ｍ  加熱ローラの金属部
２１  加圧ローラ
２１Ｍ  加圧ローラ２１の金属部
２１Ｒ  同じくゴム層
２２、２３  ベルト
２４、２５  駆動ローラ
２４Ｍ、２５Ｍ  駆動ローラの金属部
２４Ｒ、２５Ｒ  同じくゴム層
３０  保温カバー
５０  画像形成装置
５１  読み取り部
５３  ポリゴンミラー
５４〜５７  感光体ユニット
５８  中間転写ベルト
５９  レジストローラ
６０  ピックアップローラ
６１  ２次転写ローラー
６２  搬送ベルト
６３  定着装置
６４  トレイ
６５  記録紙
６６  給紙経路
６７  排紙部
７１  加熱ローラー
７２  上張架ローラー
７３  定着ベルト
７４  ヒーター
７５  加圧ベルト
７６、７７  下張架ローラー
７８  記録紙
７９  ヒートシンク
８０  放熱フィン
８１  空冷ファン
８２  ヒートパイプ
８３  放熱フィン
８５、８６、８７、８８  架張ローラー
８９  ゴム弾性ローラ
９０  ヒートパイプ
Ａ  ベルトに吹き付ける空気
Ｐ  記録媒体
Ｔ  トナー、トナー層、トナー樹脂
Ｎ  ニップ部
ＯＴ  ベルトで記録媒体を挟む部位の出口部
Ｒ１  加熱ローラ
Ｒ３、Ｒ４  駆動ローラ
Ｒ２、Ｒ５  テンションローラ
Ｒ６  補助ローラ
Ｐ１  加圧ローラ
Ｐ  補助ガイド板
ＰＡ  記録媒体
Ｂ１、Ｂ２  ベルト
Ｇ、Ｇ１〜Ｇ４  ガイドローラ
Ｒ１１  加圧ローラ
Ｒ１３  駆動ローラ
Ｒ１４、Ｒ１５  テンションローラ
α  進入方向と排出方向との角度
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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