(57)【要約】【課題】  記録紙にトナー像を定着するときの定着性に優れた定着装置、および該定着装置を備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】  定着装置１２は、定着ベルト１２４と、定着ベルト１２４を張架する定着ローラ１２１および加熱ローラ１２３と、定着ベルト１２４を介して定着ローラ１２１に圧接する加圧ローラ１２２とを備える。そして、定着ベルト１２４において、ベルト基材１２４ａの表面に形成されるベルト弾性層１２４ｂは、そのＪＩＳ−Ａ硬さが２０度以下で、ベルト弾性層１２４ｂの表面に形成されて記録紙１２７ａ上のトナー像１２７ｂと接するベルト離型層１２４ｃは、その厚みが１０μｍ以上１５μｍ以下に設定される。さらに、定着ニップ部１２ａにおける面圧が、１．２ｋｇｆ／ｃｍ２以上３．０ｋｇｆ／ｃｍ２以下に設定される。【選択図】      図１
2013130731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体上のトナー像を加熱加圧して記録媒体上に定着させる定着装置において、
定着部材と、
通電によって発熱する発熱源を有する加熱部材と、
前記定着部材と前記加熱部材との間に張架される無端状の定着ベルトであって、前記定着部材および前記加熱部材と接するベルト基材と、該ベルト基材の表面に形成されるベルト弾性層と、該ベルト弾性層の表面に形成されて記録媒体上のトナー像と接するベルト離型層とを含む定着ベルトと、
前記定着ベルトを介して前記定着部材に圧接され、前記定着ベルトとの間に記録媒体が通過する領域である定着ニップ部を形成する加圧部材と、を備え、
前記定着ベルトは、前記ベルト離型層の厚みが１０μｍ以上１５μｍ以下で、前記ベルト弾性層のＪＩＳ−Ａ硬さが２０度以下であり、
前記定着ニップ部における面圧は、１．２ｋｇｆ／ｃｍ２以上３．０ｋｇｆ／ｃｍ２以下であることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記定着部材は、円筒形状の定着芯金と、該定着芯金の表面に形成される、シリコンスポンジゴムからなる定着弾性層とを含むローラ状の部材であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記加圧部材は、円筒形状の加圧芯金と、該加圧芯金の表面に形成される、シリコンゴムからなる加圧弾性層と、該加圧弾性層の表面に形成される加圧離型層とを含むローラ状の部材であることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー像を定着させる定着装置および該定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真法に基づいて画像を形成する電子写真方式の画像形成装置（以下、単に「画像形成装置」という）は、良好な画質品位を有する画像を容易に形成することができる。画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置および複合機などに広く利用される。
【０００３】
このような画像形成装置に備えられる定着装置として、たとえば熱ローラ定着方式の定着装置が挙げられる。
【０００４】
熱ローラ定着方式の定着装置は、定着ローラと、加圧ローラとを含む。定着ローラおよび加圧ローラは、互いに圧接するローラ対である。定着ローラおよび加圧ローラの少なくともいずれか一方の内部には、加熱手段としてハロゲンヒータなどの熱源が含まれる。
【０００５】
定着装置において、熱源が定着に必要な所定の温度（以下、「定着温度」という）までローラ対を加熱した後に、未定着トナー像が形成された紙などの記録紙が、定着ローラと加圧ローラとの圧接部である定着ニップ部に供給される。定着ニップ部を通過する未定着トナー像は、定着ローラおよび加圧ローラの少なくともいずれか一方から伝わる熱と、定着ローラおよび加圧ローラによる圧力とによって、記録紙に定着される。定着ニップ部のうち記録紙が通過した部分（以下、「通紙部」という）は、温度が低下するが、熱源によって定着温度まで加熱される。
【０００６】
定着ローラとして、弾性層を表面に設けた定着ローラ（以下、「弾性ローラ」という）が用いられると、定着ニップ部において、弾性ローラ表面の弾性層が未定着トナー像の凹凸に対応して弾性変形する。弾性ローラは、未定着トナー像を覆い包むようにして未定着トナー像に接触するので、単色画像に比べてトナー量の多いカラーの未定着トナー像に対して、定着性を良好にする。また、弾性ローラは、弾性ローラ表面の弾性層の歪み解放効果によって、単色画像に比べてオフセットしやすいカラートナーの離型性を向上させる。
【０００７】
定着ニップ部における定着ローラおよび加圧ローラの形状であるニップ形状は、定着ローラ側に凸（逆ニップ形状）となるので、定着ローラと記録紙との剥離性能を向上させる。定着ローラと記録紙とを剥離する剥離手段として、たとえば剥離爪を用いることなく記録紙と定着ローラとの剥離が可能なセルフストリッピングが実現され、剥離手段に起因する画像欠陥が解消される。フルカラー印刷の可能な画像形成装置に備えられる定着装置では、弾性ローラの弾性層として、たとえばシリコンゴムなどが用いられる。
【０００８】
フルカラー印刷の可能な画像形成装置に備えられる定着装置において、高速化に対応するためには、定着ニップ部の記録紙搬送方向の幅であるニップ幅を広くする必要がある。ニップ幅を広くする手段として、弾性ローラの弾性層を厚くし、または弾性ローラ径を大きくするという２つの方法が挙げられる。しかしながら、弾性ローラの弾性層の熱伝導性は非常に低いので、弾性ローラ内部に加熱手段がある弾性ローラの弾性層を厚くすると、プロセス速度を高速化した場合に、定着ローラの温度が定着温度に追従することができなくなる。また、弾性ローラ径を大きくすると、ウォームアップ時間が長くなったり、加熱手段の消費電力が増大する。
【０００９】
このような問題点を解決するために、特許文献１には、定着ローラと、加圧ローラと、加熱ローラと、定着ベルトとを含んだベルト定着方式の定着装置が開示されている。特許文献１に開示される定着装置では、定着ローラと、加熱用ヒータを内部に含む加熱ローラとの間には、定着ベルトが掛け渡され、定着ベルトを介して、定着ローラと加圧ローラとが圧接される。定着ベルトは、ポリイミドなどからなるベルト基材と、該ベルト基材の表面に形成されるシリコンゴムなどからなるベルト弾性層と、該ベルト弾性層の表面に形成されるフッ素樹脂などからなるベルト離型層とを含む。このようなベルト定着方式の定着装置では、熱容量の小さい定着ベルトを加熱するように構成されているので、ウォームアップ時間を短くすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−１５２１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に開示されるような従来のベルト定着方式の定着装置では、エンボス紙のような、凹凸の大きな表面形状を有する記録紙に対してトナー像を定着するときの定着性に改善の余地がある。
【００１２】
たとえば、記録紙表面に接触して、記録紙上のトナー像を加熱する定着ベルトにおいて、ベルト弾性層を厚くすることによって、記録紙表面の凹凸形状に追従させることができるので、定着性を向上させることができるが、ウォームアップ時間が長くなるという問題が生じる。
【００１３】
また、定着ベルトの最表層となるフッ素樹脂からなるベルト離型層の厚みについても、定着性に影響を及ぼすけれども、特許文献１に記載の定着装置では、ベルト離型層の厚みについては全く考慮されていない。具体的には、ベルト離型層が厚くなりすぎると、ベルト弾性層による記録紙表面の凹凸形状に対する追従性を低下させるだけではなく、トナーブリスタによる定着性の低下が発生する。トナーブリスタとは、トナーとトナーとの隙間、トナーと記録紙との隙間の空気（および水分）が定着時の加熱により膨張し、この膨張した気体が、記録紙上のトナー像内に気泡として発生する定着不良の現象をいう。
【００１４】
定着ベルトにおいて、記録紙表面に接触する最表層のベルト離型層が厚くなりすぎている場合、定着時の加熱により膨張した気体が、ベルト離型層と記録紙との接触界面から外部にうまく放出されず、そのためトナーブリスタによる定着性の低下が発生することになる。
【００１５】
したがって本発明の目的は、記録紙にトナー像を定着するときの定着性に優れた定着装置、および該定着装置を備えた画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、記録媒体上のトナー像を加熱加圧して記録媒体上に定着させる定着装置において、
定着部材と、
通電によって発熱する発熱源を有する加熱部材と、
前記定着部材と前記加熱部材との間に張架される無端状の定着ベルトであって、前記定着部材および前記加熱部材と接するベルト基材と、該ベルト基材の表面に形成されるベルト弾性層と、該ベルト弾性層の表面に形成されて記録媒体上のトナー像と接するベルト離型層とを含む定着ベルトと、
前記定着ベルトを介して前記定着部材に圧接され、前記定着ベルトとの間に記録媒体が通過する領域である定着ニップ部を形成する加圧部材と、を備え、
前記定着ベルトは、前記ベルト離型層の厚みが１０μｍ以上１５μｍ以下で、前記ベルト弾性層のＪＩＳ−Ａ硬さが２０度以下であり、
前記定着ニップ部における面圧は、１．２ｋｇｆ／ｃｍ２以上３．０ｋｇｆ／ｃｍ２以下であることを特徴とする定着装置である。
【００１７】
また本発明の定着装置において、前記定着部材は、円筒形状の定着芯金と、該定着芯金の表面に形成される、シリコンスポンジゴムからなる定着弾性層とを含むローラ状の部材であることを特徴とする。
【００１８】
また本発明の定着装置において、前記加圧部材は、円筒形状の加圧芯金と、該加圧芯金の表面に形成される、シリコンゴムからなる加圧弾性層と、該加圧弾性層の表面に形成される加圧離型層とを含むローラ状の部材であることを特徴とする。
【００１９】
また本発明は、前記定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、定着装置は、無端状の定着ベルトと、定着ベルトを張架する定着部材および加熱部材と、加圧部材とを備える。定着ベルトは、定着部材および加熱部材と接するベルト基材と、該ベルト基材の表面に形成されるベルト弾性層と、該ベルト弾性層の表面に形成されて記録媒体上のトナー像と接するベルト離型層とを含む。加熱部材は、定着ベルトの内周面と接して該定着ベルトを加熱する。定着部材は、記録媒体上のトナー像と定着ベルトを介して接する。加圧部材は、定着ベルトを介して定着部材に圧接する。このように構成される定着装置では、定着ベルトを介して定着部材と加圧部材とが互いに当接する部分である定着ニップ部を、記録媒体が通過するときに、加熱部材によって加熱された定着ベルトにトナー像が接することで、トナー像が記録媒体に定着される。
【００２１】
そして、本発明の定着装置において、定着ベルトは、ベルト離型層の厚みが１０μｍ以上１５μｍ以下で、ベルト弾性層のＪＩＳ−Ａ硬さが２０度以下である。さらに、定着ニップ部における面圧が、１．２ｋｇｆ／ｃｍ２以上３．０ｋｇｆ／ｃｍ２以下に設定される。定着ベルトにおけるベルト離型層の厚み、およびベルト弾性層のＪＩＳ−Ａ硬さが上記のように設定され、さらに、定着ニップ部における面圧が上記のように設定されることによって、記録媒体の表面に形成される凹凸に対する追従性を向上させることができるので、定着ベルトのベルト離型層と接する記録媒体上のトナー像を均一に加熱することができる。
【００２２】
さらに、定着ベルトにおけるベルト離型層の厚みが１０μｍ以上１５μｍ以下に設定されるので、トナーと記録媒体との隙間などに存在する空気（および水分）が定着時の加熱により膨張したとしても、この膨張した気体が、ベルト離型層と記録紙との接触界面から外部に効率よく放出され、そのためトナーブリスタによる定着性の低下が発生することを抑制することができる。
【００２３】
したがって、本発明の定着装置は、記録媒体にトナー像を定着するときの定着性に優れたものとなる。
【００２４】
また本発明によれば、定着部材は、円筒形状の定着芯金と、該定着芯金の表面に形成される、シリコンスポンジゴムからなる定着弾性層とを含むローラ状の部材である。記録媒体上のトナー像と定着ベルトを介して接する定着部材において、その定着弾性層が、シリコンスポンジゴムからなるので、記録媒体の表面に形成される凹凸に対する定着弾性層の追従性を向上させることができる。これによって、定着ベルトと接する記録媒体上のトナー像をより均一に加熱することができるので、記録媒体にトナー像を定着するときの定着性をより優れたものとすることができる。
【００２５】
また本発明によれば、加圧部材は、円筒形状の加圧芯金と、該加圧芯金の表面に形成される、シリコンゴムからなる加圧弾性層と、該加圧弾性層の表面に形成される加圧離型層とを含むローラ状の部材である。定着ベルトを介して定着部材に圧接されて、定着ベルトとの間に記録媒体が通過する定着ニップ部を形成する加圧部材が、シリコンゴムからなる加圧弾性層を有するので、定着ニップ部における面圧を所定の値に容易に調整することができる。
【００２６】
また本発明によれば、画像形成装置は、記録媒体にトナー像を定着するときの定着性に優れた本発明の定着装置を備える。そのため、画像形成装置は、良好な画質品位を有する画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る定着装置１２の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】定着装置１２の要部を拡大して示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る定着装置２００の構成を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る定着装置３００の構成を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の構成を模式的に示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、本発明の第１実施形態に係る定着装置１２の構成を模式的に示す断面図である。図２は、定着装置１２の要部を拡大して示す図である。定着装置１２は、定着部材である定着ローラ１２１と、加圧部材である加圧ローラ１２２と、無端状の定着ベルト１２４と、定着ベルト１２４を張架し加熱するための加熱部材である加熱ローラ１２３と、定着ベルト１２４の表面温度を検出する温度検出手段を構成する温度センサとしての定着ベルト用サーミスタ１２５と、加圧ローラ１２２の表面温度を検出する加圧ローラ用サーミスタ１２６とを備える。
【００２９】
定着装置１２においては、定着ベルト１２４が定着ローラ１２１と加熱ローラ１２３との間に張架され、加圧ローラ１２２が定着ベルト１２４を介して定着ローラ１２１に対向するように配置されている。そして、定着ローラ１２１と加圧ローラ１２２と加熱ローラ１２３とは、それぞれの軸線が互いに平行となるように配置されている。
【００３０】
定着装置１２は、加熱ローラ１２３が定着ベルト１２４と接触して定着ベルト１２４を加熱し、定着ベルト１２４と加圧ローラ１２２とで形成する定着ニップ部１２ａを、所定の定着速度および複写速度で記録媒体である記録紙１２７ａが通過したとき、記録紙１２７ａ上に担持されている未定着のトナー像１２７ｂを記録紙１２７ａ上に加熱加圧して定着するベルト定着方式の定着装置である。このようなベルト定着方式の装置である定着装置１２は、熱容量が小さい定着ベルト１２４を加熱ローラ１２３で加熱する構成であるので、ウォームアップ時間が短く、かつ、消費電力の増大を抑えて省エネ化が達成できる。
【００３１】
なお、未定着のトナー像１２７ｂは、たとえば、非磁性一成分現像剤（非磁性トナー）、非磁性二成分現像剤（非磁性トナーおよびキャリア）、磁性現像剤（磁性トナー）などの現像剤（トナー）によって形成される。また、定着速度とは所謂プロセス速度であり、複写速度とは１分あたりのコピー枚数のことである。また、記録紙１２７ａが定着ニップ部１２ａを通過するときには、定着ベルト１２４は、記録紙１２７ａのトナー像担持面に当接するようになっている。
【００３２】
定着ローラ１２１は、略円筒形の形状を有するローラ状の部材であり、略円筒形の中心軸から外周に向かって定着芯金１２１ａ、および定着弾性層１２１ｂが形成される２層構造である。定着芯金１２１ａには、鉄、ステンレス鋼、アルミニウムまたは銅などの金属あるいは、それらの合金などが用いられる。定着弾性層１２１ｂには、シリコンゴムまたはフッ素ゴムなどの耐熱性を有するゴム材料が適している。この定着弾性層１２１ｂのアスカーＣ硬さは２０〜５０度に設定されるのが好ましい。本実施形態において、定着ローラ１２１の直径は５０ｍｍである。定着芯金１２１ａには、直径２０ｍｍのステンレス鋼が用いられ、定着弾性層１２１ｂには、アスカーＣ硬さが４０度で、厚さ１５ｍｍのシリコンスポンジゴムが用いられる。
【００３３】
定着ローラ１２１は、略円筒形の中心軸を中心として回転可能に設けられ、加圧ローラ１２２の回転に従動回転する。定着ローラ１２１が、定着ベルト１２４を介して加圧ローラ１２２に圧接することによって、定着ベルト１２４を介して、定着ローラ１２１と加圧ローラ１２２とが互いに当接する部分である定着ニップ部１２ａが形成される。
【００３４】
加圧ローラ１２２は、略円筒形の形状を有するローラ状の部材であり、略円筒形の中心軸から外周に向かって加圧芯金１２２ｂ、加圧弾性層１２２ｃおよび加圧離型層１２２ｄが形成される３層構造である。加圧芯金１２２ｂには、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム銅などの金属あるいは、それらの合金などが用いられる。加圧弾性層１２２ｃにはシリコンゴムまたはフッ素ゴムなどの耐熱性を有するゴム材料が適している。この加圧弾性層１２２ｃのアスカーＣ硬さは６０〜９０度に設定されるのが好ましい。
【００３５】
加圧離型層１２２ｄにはＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）またはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素樹脂が適している。本実施形態において、加圧ローラ１２２の直径は５０ｍｍである。加圧芯金１２２ｂには、直径４８ｍｍ、肉厚１ｍｍの鉄（ＳＴＫＭ）が用いられる。加圧弾性層１２２ｃには、アスカーＣ硬さが８１度で、厚さ１ｍｍのシリコンソリッドゴムが用いられる。加圧離型層１２２ｄには、厚さ５０μｍのＰＦＡチューブが用いられる。
【００３６】
加圧ローラ１２２の内部には、加圧ローラ用ヒータランプ１２２ａが配置され、この加圧ローラ用ヒータランプ１２２ａは、加圧ローラ１２２を加熱する。図示しない制御回路が図示しない電源回路から加圧ローラ用ヒータランプ１２２ａに電力を供給（通電）させることによって、加圧ローラ用ヒータランプ１２２ａが発光し、加圧ローラ用ヒータランプ１２２ａから赤外線が放射される。加圧ローラ１２２は、加圧ローラ１２２の内部が加圧ローラ用ヒータランプ１２２ａから放射される赤外線を吸収することによって、加圧ローラ１２２全体が加熱される。本実施形態では、定格電力３００Ｗの加圧ローラ用ヒータランプ１２２ａが使用される。
【００３７】
加圧ローラ１２２は、略円筒形の中心軸を中心として回転可能に設けられる。加圧ローラ１２２は、図示しない駆動手段である駆動モータによって回転駆動するローラ状部材である。定着ローラ１２１は、定着ベルト１２４を介して加圧ローラ１２２に圧接することで定着ニップ部１２ａを形成すると同時に、従動回転することによって定着ベルト１２４を搬送する。定着ローラ１２１は、加圧ローラ１２２とは逆方向に回転する。
【００３８】
定着ローラ１２１と加圧ローラ１２２とは、所定の荷重、たとえば８００Ｎで互いに圧接される。定着ローラ１２１と加圧ローラ１２２とが圧接されると、定着ニップ部１２ａが形成される。本実施形態においては、定着ニップ部１２ａの記録紙搬送方向の幅（以下、「定着ニップ幅」という）は１１ｍｍである。定着ニップ部１２ａには、未定着のトナー像１２７ｂを担持した記録紙１２７ａが給紙される。記録紙１２７ａが定着ニップ部１２ａを通過することによって、記録紙１２７ａにはトナー像１２７ｂが定着される。記録紙１２７ａが定着ニップ部１２ａを通過する際、定着ベルト１２４は、記録紙１２７ａのトナー像担持面に当接し、加圧ローラ１２２は、記録紙１２７ａにおけるトナー像担持面とは反対側の面に当接する。
【００３９】
加熱ローラ１２３は、略円筒形の形状を有するローラ状の部材であり、略円筒形の中心軸から外周に向かって赤外線吸収層、芯金および保護層が形成された３層構造からなる。赤外線吸収層は、耐熱性のカーボン含有塗料が芯金内側に塗装、焼成されることによって形成される。芯金には、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅などの金属またはそれらの合金が用いられる。保護層としては、ＰＦＡまたはＰＴＦＥなどのフッ素樹脂が適している。保護層は、定着ベルト１２４と加熱ローラ１２３との接触によって、定着ベルト１２４および加熱ローラ１２３が磨耗することを防ぐ。
【００４０】
本実施形態においては、加熱ローラ１２３の直径は３５ｍｍであり、赤外線吸収層として厚さ１００μｍのカーボンブラック塗装が用いられ、芯金として直径３５ｍｍであって肉厚が１．０ｍｍである中空アルミニウムが用いられる。保護層としては、厚さ５０μｍのＰＴＦＥコートが用いられる。
【００４１】
加熱ローラ１２３の内部には、加熱ローラ１２３を加熱する加熱ローラ用ヒータランプ１２３ａが配置される。図示しない制御回路が、図示しない電源回路から加熱ローラ用ヒータランプ１２３ａに電力を供給（通電）させることによって、加熱ローラ用ヒータランプ１２３ａが発光し、加熱ローラ用ヒータランプ１２３ａから赤外線が放射される。加熱ローラ１２３は、加熱ローラ１２３の内部が加熱ローラ用ヒータランプ１２３ａから放射される赤外線を吸収することによって、加熱ローラ１２３全体が加熱される。本実施形態では、定格電力１６００Ｗの加熱ローラ用ヒータランプ１２３ａが使用される。加熱ローラ１２３には、加熱ローラ１２３から見て定着ローラ１２１が配置される方向とは逆方向に、所定の荷重、たとえば５０Ｎが付与される。定着ベルト１２４にはテンションが与えられるので、加熱ローラ１２３は、定着ベルト１２４の回転に伴って回転する。
【００４２】
定着ベルト１２４は、装着しない状態で、直径が７５ｍｍである。定着ベルト１２４は、定着ローラ１２１と加熱ローラ１２３との間に張架されてループ状の移動経路を形成する無端状ベルト部材である。定着ベルト１２４は、ベルト基材１２４ａと、該ベルト基材１２４ａの表面に形成されるベルト弾性層１２４ｂと、該ベルト弾性層１２４ｂの表面に形成されるベルト離型層１２４ｃとを含む３層構造よりなる。
【００４３】
この定着ベルト１２４のベルト基材１２４ａを形成する材料としては、耐熱性および耐久性に優れるものであれば特に制限されず、たとえば、耐熱性合成樹脂、または、ステンレスおよびニッケルなどの金属材料が用いられる。耐熱性合成樹脂の中でも、ポリイミド（ＰＩ）またはポリアミドイミド（ＰＡＩ）などが好ましい。ベルト基材１２４ａの厚さは、ポリイミドなどの樹脂材料を用いる場合には５０〜９０μｍが好ましく、金属材料を用いる場合には３５〜７０μｍが好ましい。本実施形態では、ベルト基材１２４ａとして、ポリイミドが用いられ、厚さは７０μｍである。
【００４４】
定着ベルト１２４のベルト弾性層１２４ｂを構成する材料としては、ゴム弾性を有するものであれば特に制限はないけれども、さらに耐熱性にも優れるものが好ましい。たとえば、シリコンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコンゴムなどが用いられるが、これらの中でも、特にゴム弾性に優れるシリコンゴムが好ましい。定着ベルト１２４のベルト弾性層１２４ｂの厚さは、２００〜２５０μｍであることが好ましい。この厚さの範囲内であれば、ベルト弾性層１２４ｂの弾性効果を維持しつつ、断熱性を低く抑えることができるので、省エネルギー効果が発揮される。また、このベルト弾性層１２４ｂのＪＩＳ−Ａ硬さは２０度以下である。本実施形態では、ベルト弾性層１２４ｂとして、ＪＩＳ−Ａ硬さが１５度で、厚さ２００μｍのシリコンゴムが使用される。
【００４５】
定着ベルト１２４のベルト離型層１２４ｃは、ＰＦＡまたはＰＴＦＥなどのフッ素樹脂からなる層であり、その厚さは１０〜１５μｍである。本実施形態では、ベルト離型層１２４ｃとして、厚さ１２μｍのＰＦＡが使用される。
【００４６】
従来のベルト定着方式の定着装置に備えられる定着ベルトは、ベルト弾性層が形成されたベルト基材に、予め筒状（チューブ状）に成形したフッ素樹脂チューブ（ＰＦＡチューブ）を被せ、熱収縮によってベルト弾性層を該フッ素樹脂チューブで被覆することで、ベルト弾性層の表面にベルト離型層を形成する方法により作製される。このようなフッ素樹脂チューブを用いて作製される従来の定着ベルトでは、ベルト離型層の厚さがフッ素樹脂チューブの肉厚によって決定され、３０μｍ以上の厚みとなる。このように、ベルト離型層の厚さが３０μｍ以上となって、ベルト離型層が厚くなりすぎると、ベルト弾性層による記録紙１２７ａ表面の凹凸形状に対する追従性を低下させるだけではなく、トナーブリスタによる定着性の低下が発生する。
【００４７】
これに対して、本実施形態の定着装置１２において、定着ベルト１２４は、ベルト離型層１２４ｃの厚さが１０〜１５μｍに設定されるので、トナー像１２７ｂを構成するトナーと記録紙１２７ａとの隙間などに存在する空気（および水分）が定着時の加熱により膨張したとしても、この膨張した気体が、ベルト離型層１２４ｃと記録紙１２７ａとの接触界面から外部に効率よく放出され、そのためトナーブリスタによる定着性の低下が発生することを抑制することができる。
【００４８】
ベルト離型層１２４ｃの厚さが１０〜１５μｍに設定される定着ベルト１２４は、ベルト基材１２４ａ上に形成されたベルト弾性層１２４ｂの表面に、スプレー法などによってフッ素樹脂粒子（ＰＦＡ粒子など）を塗布し、その塗布されたフッ素樹脂粒子を膜化させることによって作製することができる。ベルト離型層１２４ｃの厚さは、ベルト弾性層１２４ｂの表面に塗布するフッ素樹脂粒子の塗布量により調整することができる。
【００４９】
加熱ローラ１２３によって所定の温度に加熱された定着ベルト１２４は、定着ニップ部１２ａを通過する未定着のトナー像１２７ｂが形成された記録紙１２７ａを加熱する。定着ベルト１２４は、加熱ローラ１２３と定着ローラ１２１とによって張架される。定着ベルト１２４は、加圧ローラ１２２の回転に従動し、矢符Ｒ２の方向に回転する。加圧ローラ１２２が矢符Ｒ１の方向に回転し、定着ベルト１２４が矢符Ｒ２の方向に回転することによって、記録紙１２７ａが定着ニップ部１２ａを通過する。本実施形態では、この定着ニップ部１２ａにおける面圧が、１．２〜３．０ｋｇｆ／ｃｍ２に設定される。
【００５０】
本実施形態の定着装置１２において、定着ベルト１２４は、ベルト離型層１２４ｃの厚さが１０〜１５μｍで、ベルト弾性層１２４ｂのＪＩＳ−Ａ硬さが２０度以下である。さらに、定着ニップ部１２ａにおける面圧が、１．２〜３．０ｋｇｆ／ｃｍ２に設定される。定着ベルト１２４におけるベルト離型層１２４ｃの厚み、およびベルト弾性層１２４ｂのＪＩＳ−Ａ硬さが上記のように設定され、さらに、定着ニップ部１２ａにおける面圧が上記のように設定されることによって、記録紙１２７ａの表面に形成される凹凸に対する追従性を向上させることができるので、定着ベルト１２４のベルト離型層１２４ｃと接する記録紙１２７ａ上のトナー像１２７ｂを均一に加熱することができる。
【００５１】
したがって、本実施形態の定着装置１２は、記録紙１２７ａにトナー像１２７ｂを定着するときの定着性に優れたものとなる。
【００５２】
次に、本実施形態の定着装置１２における定着ベルト１２４の構成、および定着ニップ部１２ａにおける面圧の設定について、詳細に説明する。定着ベルト１２４は、前述したように、ベルト基材１２４ａと、該ベルト基材１２４ａの表面に形成されたベルト弾性層１２４ｂと、該ベルト弾性層１２４ｂの表面に形成されたベルト離型層１２４ｃとを含む３層構造である。ベルト離型層１２４ｃの厚み、ベルト弾性層１２４ｂの硬さ、定着ニップ部１２ａにおける面圧は、以下の実験結果に基づいて設定される。
【００５３】
＜実験Ａ：ベルト離型層の厚みの設定＞
［定着装置の構成］
・定着ローラ１２１：定着芯金１２１ａが肉厚５ｍｍの中空円筒状のアルミニウムからなり、定着弾性層１２１ｂが厚さ１５ｍｍでアスカーＣ硬さが４０度のシリコンスポンジゴムからなり、外径が５０ｍｍである。
【００５４】
・加圧ローラ１２２：加圧芯金１２２ｂが肉厚３ｍｍの中空円筒状のアルミニウムからなり、加圧弾性層１２２ｃが厚さ１ｍｍでアスカーＣ硬さが８１度のシリコンゴムからなり、加圧離型層１２２ｄが厚さ５０μｍのＰＦＡチューブからなり、外径が５０ｍｍである。
【００５５】
・加熱ローラ１２３：芯金が肉厚１ｍｍの中空円筒状のアルミニウムからなり、赤外線吸収層が厚さ１００μｍのカーボンブラック塗料、保護層が厚さ５０μｍのＰＴＦＥコートであり、外径が３５ｍｍである。
【００５６】
・定着ベルト１２４：ベルト基材１２４ａが厚さ７０μｍのポリイミドからなり、ベルト弾性層１２４ｂが厚さ２００μｍでＪＩＳ−Ａ硬さ１５度のシリコンゴムからなり、ベルト離型層１２４ｃが厚さを変化させたＰＦＡコートであり、装着しない状態の外径が７５ｍｍである。
【００５７】
［定着条件］
・プロセス速度（定着速度）：３３０ｍｍ／ｓ
・複写速度：７０枚／分
・定着ニップ幅：１３ｍｍ
・定着ニップ部の面圧：２．１６ｋｇｆ／ｃｍ２
・定着ローラと加圧ローラとの圧接荷重：９０ｋｇｆ
【００５８】
［評価方法］
（耐久性）
記録紙として秤量６４ｇの普通紙を用いた。画像は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｂ）の４色積層によって、記録紙搬送方向の先端に、トナー量が１．０ｍｇ／ｃｍ２の黒べたで形成した。記録紙を３０万枚通紙後に、黒べた画像の剥離、単色べた画像や黒べた画像、ハーフトーン画像などの画質低下が発生しているか否かを目視にて判定し、画質低下の発生がない状態を「○」と判定し、画質低下の発生がある状態を「×」と判定した。
【００５９】
（定着性）
記録紙として秤量１３０ｇのエンボス紙（レザック６６）を用いた。画像は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｂ）の４色積層によって、記録紙搬送方向の先端に、トナー量が１．０ｍｇ／ｃｍ２の黒べたで形成した。黒べた画像に、トナーブリスタによる定着不良が発生しているか否かを目視にて判定し、定着不良の発生が全くない状態を「○」と判定し、実使用上問題ないレベルで画像の一部に定着不良が発生した状態を「△」と判定し、実使用上問題となるレベルで画像の大部分に定着不良が発生した状態を「×」と判定した。
【００６０】
［評価結果］
ベルト離型層１２４ｃの厚さが、８，１０，１２，１５，２０，３０μｍである定着ベルト１２４をそれぞれ準備し、ベルト離型層１２４ｃの厚さの、耐久性および定着性に及ぼす影響を評価した。評価結果を表１に示す。
【００６１】
【表１】
2013130731.tif 000003
【００６２】
表１の結果から明らかなように、ベルト離型層１２４ｃの厚さが８μｍの定着ベルト１２４を用いた場合には耐久性が低下することがわかり、ベルト離型層１２４ｃの厚さを１０μｍ以上に設定することによって高い耐久性を確保することができることがわかる。また、ベルト離型層１２４ｃの厚さが２０，３０μｍの定着ベルト１２４を用いた場合には定着性が低下することがわかり、ベルト離型層１２４ｃの厚さを１５μｍ以下に設定することによって、記録紙表面の凹凸に対する密着性を高めることができるので、高い定着性を確保することができることがわかる。すなわち、ベルト離型層１２４ｃの厚さを１０μｍ以上１５μｍ以下に設定することによって、耐久性および定着性に優れた定着装置１２とすることができる。
【００６３】
＜実験Ｂ：ベルト弾性層の硬さの設定＞
［定着装置の構成］
・定着ローラ１２１：定着芯金１２１ａが肉厚５ｍｍの中空円筒状のアルミニウムからなり、定着弾性層１２１ｂが厚さ１５ｍｍでアスカーＣ硬さが４０度のシリコンスポンジゴムからなり、外径が５０ｍｍである。
【００６４】
・加圧ローラ１２２：加圧芯金１２２ｂが肉厚３ｍｍの中空円筒状のアルミニウムからなり、加圧弾性層１２２ｃが厚さ１ｍｍでアスカーＣ硬さが８１度のシリコンゴムからなり、加圧離型層１２２ｄが厚さ５０μｍのＰＦＡチューブからなり、外径が５０ｍｍである。
【００６５】
・加熱ローラ１２３：芯金が肉厚１ｍｍの中空円筒状のアルミニウムからなり、赤外線吸収層が厚さ１００μｍのカーボンブラック塗料、保護層が厚さ５０μｍのＰＴＦＥコートであり、外径が３５ｍｍである。
【００６６】
・定着ベルト１２４：ベルト基材１２４ａが厚さ７０μｍのポリイミドからなり、ベルト弾性層１２４ｂが厚さ２００μｍでＪＩＳ−Ａ硬さを変化させたシリコンゴムからなり、ベルト離型層１２４ｃが厚さ１２μｍのＰＦＡコートであり、装着しない状態の外径が７５ｍｍである。
【００６７】
［定着条件］
・プロセス速度（定着速度）：３３０ｍｍ／ｓ
・複写速度：７０枚／分
・定着ニップ幅：１３ｍｍ
・定着ニップ部の面圧：２．２ｋｇｆ／ｃｍ２
・定着ローラと加圧ローラとの圧接荷重：９２ｋｇｆ
【００６８】
［評価方法］
（定着性）
記録紙として秤量１３０ｇのエンボス紙（レザック６６）を用いた。画像は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｂ）の４色積層によって、記録紙搬送方向の先端に、トナー量が１．０ｍｇ／ｃｍ２の黒べたで形成した。黒べた画像に、トナーブリスタによる定着不良が発生しているか否かを目視にて判定し、定着不良の発生が全くない状態を「○」と判定し、実使用上問題ないレベルで画像の一部に定着不良が発生した状態を「△」と判定し、実使用上問題となるレベルで画像の大部分に定着不良が発生した状態を「×」と判定した。
【００６９】
［評価結果］
ベルト弾性層１２４ｂのＪＩＳ−Ａ硬さが、５，１０，１５，２０，３０度である定着ベルト１２４をそれぞれ準備し、ベルト弾性層１２４ｂの硬さの、定着性に及ぼす影響を評価した。評価結果を表２に示す。
【００７０】
【表２】
2013130731.tif 000004
【００７１】
表２の結果から明らかなように、ベルト弾性層１２４ｂのＪＩＳ−Ａ硬さが３０度の定着ベルト１２４を用いた場合には定着性が低下することがわかり、ベルト弾性層１２４ｂの硬さを２０度以下に設定することによって、記録紙表面の凹凸に対する追従性を向上させることができるので、該凹凸に対する密着性を高めることができ、これによって高い定着性を確保することができることがわかる。
【００７２】
＜実験Ｃ：定着ニップ部における面圧の設定＞
［定着装置の構成］
・定着ローラ１２１：定着芯金１２１ａが肉厚５ｍｍの中空円筒状のアルミニウムからなり、定着弾性層１２１ｂが厚さ１５ｍｍでアスカーＣ硬さを２０〜４０度の範囲で変化させたシリコンスポンジゴムからなり、外径が５０ｍｍである。
【００７３】
・加圧ローラ１２２：加圧芯金１２２ｂが肉厚３ｍｍの中空円筒状のアルミニウムからなり、加圧弾性層１２２ｃが厚さ１ｍｍでアスカーＣ硬さが８１度のシリコンゴムからなり、加圧離型層１２２ｄが厚さ５０μｍのＰＦＡチューブからなり、外径が５０ｍｍである。
【００７４】
・加熱ローラ１２３：芯金が肉厚１ｍｍの中空円筒状のアルミニウムからなり、赤外線吸収層が厚さ１００μｍのカーボンブラック塗料、保護層が厚さ５０μｍのＰＴＦＥコートであり、外径が３５ｍｍである。
【００７５】
・定着ベルト１２４：ベルト基材１２４ａが厚さ７０μｍのポリイミドからなり、ベルト弾性層１２４ｂが厚さ２００μｍでＪＩＳ−Ａ硬さ１５度のシリコンゴムからなり、ベルト離型層１２４ｃが厚さ１２μｍのＰＦＡコートであり、装着しない状態の外径が７５ｍｍである。
【００７６】
［定着条件］
・プロセス速度（定着速度）：３３０ｍｍ／ｓ
・複写速度：７０枚／分
・定着ニップ幅：１３ｍｍ
・定着ニップ部の面圧：１〜３．５ｋｇｆ／ｃｍ２
・定着ローラと加圧ローラとの圧接荷重：４２〜１４６ｋｇｆ
【００７７】
［評価方法］
（耐久性）
記録紙として秤量６４ｇの普通紙を用いた。画像は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｂ）の４色積層によって、記録紙搬送方向の先端に、トナー量が１．０ｍｇ／ｃｍ２の黒べたで形成した。記録紙を３０万枚通紙後に、黒べた画像の剥離、単色べた画像や黒べた画像、ハーフトーン画像などの画質低下が発生しているか否かを目視にて判定し、画質低下の発生がない状態を「○」と判定し、画質低下の発生がある状態を「×」と判定した。
【００７８】
（定着性）
記録紙として秤量１３０ｇのエンボス紙（レザック６６）を用いた。画像は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｂ）の４色積層によって、記録紙搬送方向の先端に、トナー量が１．０ｍｇ／ｃｍ２の黒べたで形成した。黒べた画像に、トナーブリスタによる定着不良が発生しているか否かを目視にて判定し、定着不良の発生が全くない状態を「○」と判定し、実使用上問題ないレベルで画像の一部に定着不良が発生した状態を「△」と判定し、実使用上問題となるレベルで画像の大部分に定着不良が発生した状態を「×」と判定した。
【００７９】
［評価結果］
定着ローラ１２１の定着弾性層１２１ｂのアスカーＣ硬さを２０〜４０度の範囲内で変化させるとともに、定着ローラ１２１と加圧ローラ１２２との圧接荷重を４２〜１４６ｋｇｆの範囲内で変化させることで、定着ニップ幅が１３ｍｍとなるように調整した。このようにして定着ニップ幅が１３ｍｍとなるように調整した上で、定着ニップ部１２ａの面圧を、１，１．２，１．５，２．２，３．０，３．５ｋｇ／ｃｍ２と変化させて、耐久性および定着性に及ぼす影響を評価した。評価結果を表３に示す。
【００８０】
【表３】
2013130731.tif 000005
【００８１】
表３の結果から明らかなように、定着ニップ部１２ａの面圧を３．５ｋｇｆ／ｃｍ２に設定した場合には耐久性が低下することがわかり、面圧を３．０ｋｇｆ／ｃｍ２以下に設定することによって、定着ニップ部１２ａにおいて記録紙に過度の摩擦力が付与されるのを抑制することができるので、高い耐久性を確保することができることがわかる。また、定着ニップ部１２ａの面圧を１．０ｋｇｆ／ｃｍ２に設定した場合には定着性が低下することがわかり、面圧を１．２ｋｇｆ／ｃｍ２以上に設定することによって、記録紙表面の凹凸に対する追従性を向上させることができるので、該凹凸に対する密着性を高めることができ、これによって高い定着性を確保することができることがわかる。すなわち、定着ニップ部１２ａにおける面圧を１．２ｋｇｆ／ｃｍ２以上３．０ｋｇｆ／ｃｍ２に設定することによって、耐久性および定着性に優れた定着装置１２とすることができる。
【００８２】
図３は、本発明の第２実施形態に係る定着装置２００の構成を模式的に示す断面図である。本実施形態の定着装置２００は、前述した定着装置１２に類似し、対応する部分については同一の参照符を付して説明を省略する。定着装置２００は、定着部材である定着ローラ１２１と、加圧部材である加圧ローラ１２２と、無端状の定着ベルト２０１と、定着ベルト１２４の表面温度を検出する温度検出手段を構成する温度センサとしての定着ベルト用サーミスタ１２５と、加圧ローラ１２２の表面温度を検出する加圧ローラ用サーミスタ１２６とを備える。
【００８３】
前述した第１実施形態の定着装置１２における定着ベルト１２４が、定着ローラ１２１と加熱ローラ１２３との間に張架されて構成されていたことに対して、本実施形態の定着装置２００において、定着ベルト２０１は、定着ローラ１２１の外周面を覆うように、その内周面となるベルト基材が定着ローラ１２１に接触して設けられる。定着装置２００は、この定着ベルト２０１の構成が異なること以外は、第１実施形態の定着装置１２と同様に構成される。
【００８４】
定着装置２００において、定着ベルト２０１は、定着ローラ１２１の外周面に接触するベルト基材と、該ベルト基材の表面に形成されるベルト弾性層と、該ベルト弾性層の表面に形成されるベルト離型層とを備える。この定着ベルト２０１は、不図示のＩＨ加熱コイルにより加熱される。
【００８５】
定着ベルト２０１のベルト基材は、ＩＨ加熱コイルによって発熱可能なように、Ｎｉ（ニッケル）などの金属からなる。このベルト基材の厚さは、３５〜７０μｍが好ましい。本実施形態では、ベルト基材として、Ｎｉが用いられ、厚さは５０μｍである。
【００８６】
定着ベルト２０１のベルト弾性層は、ゴム弾性を有するものであれば特に制限はないけれども、さらに耐熱性にも優れるものが好ましい。たとえば、シリコンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコンゴムなどが用いられるが、これらの中でも、特にゴム弾性に優れるシリコンゴムが好ましい。定着ベルト２０１のベルト弾性層の厚さは、２００〜２５０μｍであることが好ましい。この厚さの範囲内であれば、ベルト弾性層の弾性効果を維持しつつ、断熱性を低く抑えることができるので、省エネルギー効果が発揮される。また、このベルト弾性層のＪＩＳ−Ａ硬さは２０度以下である。本実施形態では、ベルト弾性層として、ＪＩＳ−Ａ硬さが１５度で、厚さ２００μｍのシリコンゴムが使用される。
【００８７】
定着ベルト２０１のベルト離型層は、ＰＦＡまたはＰＴＦＥなどのフッ素樹脂からなる層であり、その厚さは１０〜１５μｍである。本実施形態では、ベルト離型層として、厚さ１２μｍのＰＦＡが使用される。
【００８８】
また、定着ベルト２０１を介して定着ローラ１２１と加圧ローラ１２２とが圧接することで形成される定着ニップ部１２ａにおいて、その面圧が１．２〜３．０ｋｇｆ／ｃｍ２に設定される。
【００８９】
以上のように構成される定着装置２００では、不図示の電源回路からＩＨ加熱コイルに電力が供給されることで、定着ベルト２０１のベルト基材が発熱し、このベルト基材の発熱により定着ベルト２０１全体が加熱される。定着装置２００は、上記のようにして加熱される定着ベルト２０１と加圧ローラ１２２とで形成する定着ニップ部１２ａを、所定の定着速度および複写速度で記録紙１２７ａが通過したとき、記録紙１２７ａ上に担持されているトナー像１２７ｂを記録紙１２７ａ上に加熱加圧して定着する。
【００９０】
本実施形態の定着装置２００は、第１実施形態の定着装置１２のように加熱ローラ１２３を用いることなく、ＩＨ加熱コイルによりベルト基材を発熱させて定着ベルト２０１全体を加熱するように構成されているので、定着装置１２と比較してウォームアップ時間を短縮することができる。
【００９１】
また、定着装置２００において、定着ベルト２０１のベルト基材は、Ｎｉなどの金属により形成されているので、ポリイミドなどの樹脂により形成される前述のベルト基材１２４ａと比較して柔軟性が劣っている。このような特性を有する金属からなるベルト基材の定着ベルト２０１を用いた場合、通常、定着性が低下するけれども、本実施形態では、定着ベルト２０１は、ベルト離型層の厚みが１０〜１５μｍで、ベルト弾性層のＪＩＳ−Ａ硬さが２０度以下であり、さらに、定着ニップ部における面圧が、１．２〜３．０ｋｇｆ／ｃｍ２に設定されているので、記録紙１２７ａの表面に形成される凹凸に対する追従性を向上させることができ、これによって定着ベルト２０１のベルト離型層と接する記録紙１２７ａ上のトナー像１２７ｂを均一に加熱することができる。
【００９２】
したがって、本実施形態の定着装置２００は、記録紙１２７ａにトナー像１２７ｂを定着するときの定着性に優れたものとなる。
【００９３】
図４は、本発明の第３実施形態に係る定着装置３００の構成を模式的に示す断面図である。本実施形態の定着装置３００は、前述した第１実施形態の定着装置１２に類似し、対応する部分については同一の参照符を付して説明を省略する。定着装置３００は、第１の無端状ベルトとしての定着ベルト３０３と、第２の無端状ベルトとしての加圧ベルト３１３とを備えている。定着部は、内部に熱源としての第１ヒータランプ３０１ａを有する第１加熱ローラ３０１と、第１テンションローラ３０２と、定着ベルト３０３と、定着部材としての定着パッド３０４とで構成され、加圧部は、内部に熱源としての第２ヒータランプ３１１ａを有する第２加熱ローラ３１１と、第２テンションローラ３１２と、加圧ベルト３１３と、加圧部材としての加圧パッド３１４とで構成されたツインベルト定着装置の構成となっている。
【００９４】
定着ベルト３０３は、第１加熱ローラ３０１と第１テンションローラ３０２との間に張架されてループ状の移動経路を形成する無端状ベルト部材である。定着ベルト３０３は、第１加熱ローラ３０１の回転駆動によって従動回転する。
【００９５】
定着ベルト３０３は、前述した定着装置１２が備える定着ベルト１２４と同様に、ベルト基材と、該ベルト基材の表面に形成されるベルト弾性層と、該ベルト弾性層の表面に形成されるベルト離型層とを含む３層構造よりなる。
【００９６】
この定着ベルト３０３のベルト基材を形成する材料としては、耐熱性および耐久性に優れるものであれば特に制限されず、たとえば、耐熱性合成樹脂が用いられる。耐熱性合成樹脂の中でも、ポリイミド（ＰＩ）またはポリアミドイミド（ＰＡＩ）などが好ましい。これらの樹脂は、強度、耐熱性、価格性等に優れている。定着ベルト３０３のベルト基材の厚さは、５０〜９０μｍが好ましい。本実施形態では、ベルト基材として、ポリイミドが用いられ、厚さは７０μｍである。
【００９７】
定着ベルト３０３のベルト弾性層を構成する材料としては、ゴム弾性を有するものであれば特に制限はないけれども、さらに耐熱性にも優れるものが好ましい。たとえば、シリコンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコンゴムなどが用いられるが、これらの中でも、特にゴム弾性に優れるシリコンゴムが好ましい。定着ベルト３０３のベルト弾性層の厚さは、２００〜２５０μｍであることが好ましい。この厚さの範囲内であれば、ベルト弾性層の弾性効果を維持しつつ、断熱性を低く抑えることができるので、省エネルギー効果が発揮される。また、このベルト弾性層のＪＩＳ−Ａ硬さは２０度以下である。本実施形態では、ベルト弾性層として、ＪＩＳ−Ａ硬さが１５度で、厚さ２００μｍのシリコンゴムが使用される。
【００９８】
定着ベルト３０３のベルト離型層は、ＰＦＡまたはＰＴＦＥなどのフッ素樹脂からなる層であり、その厚さは１０〜１５μｍである。本実施形態では、ベルト離型層として、厚さ１２μｍのＰＦＡが使用される。
【００９９】
第１加熱ローラ３０１は、駆動手段によって中心軸まわりに回転駆動されるローラ部材であり、略円筒形の形状を有し、略円筒形の中心軸から外周に向かって赤外線吸収層、芯金および保護層が形成された３層構造からなる。赤外線吸収層は、耐熱性のカーボン含有塗料が芯金内側に塗装、焼成されることによって形成される。芯金には、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅などの金属またはそれらの合金が用いられる。保護層としては、定着ベルト３０３に対する駆動力を高めるためにシリコンゴムが適している。本実施形態では、第１加熱ローラ３０１は、その直径が３５ｍｍであり、芯金として肉厚が１．０ｍｍである中空アルミニウムが用いられる。
【０１００】
第１テンションローラ３０２は、略円筒状の形状を有するローラ部材であり、第１加熱ローラ３０１とともに定着ベルト３０３を張架する。第１テンションローラ３０２は、定着ベルト３０３の回転に従動して回転する。本実施形態では、第１テンションローラ３０２は、その直径が２０ｍｍであり、肉厚が２．０ｍｍである中空アルミニウムが用いられる。
【０１０１】
加圧ベルト３１３は、第２加熱ローラ３１１と第２テンションローラ３１２との間に張架されてループ状の移動経路を形成する無端状ベルト部材である。加圧ベルト３１３は、第２加熱ローラ３１１の回転駆動によって従動回転する。
【０１０２】
加圧ベルト３１３は、加圧ベルト基材と、該加圧ベルト基材の表面に形成される加圧ベルト離型層とを含む２層構造よりなる。
【０１０３】
この加圧ベルト３１３の加圧ベルト基材を形成する材料としては、耐熱性および耐久性に優れるものであれば特に制限されず、たとえば、耐熱性合成樹脂が用いられる。耐熱性合成樹脂の中でも、ポリイミド（ＰＩ）またはポリアミドイミド（ＰＡＩ）などが好ましい。これらの樹脂は、強度、耐熱性、価格性等に優れている。加圧ベルト３１３の加圧ベルト基材の厚さは、５０〜９０μｍが好ましい。本実施形態では、加圧ベルト基材として、ポリイミドが用いられ、厚さは７０μｍである。
【０１０４】
加圧ベルト３１３の加圧ベルト離型層は、ＰＦＡまたはＰＴＦＥなどのフッ素樹脂からなる層であり、その厚さは２０〜５０μｍである。本実施形態では、加圧ベルト離型層として、厚さ３０μｍのＰＦＡチューブが使用される。
【０１０５】
第２加熱ローラ３１１は、駆動手段によって中心軸まわりに回転駆動されるローラ部材であり、上記の第１加熱ローラ３０１と同様に、略円筒形の形状を有し、略円筒形の中心軸から外周に向かって赤外線吸収層、芯金および保護層が形成された３層構造からなる。本実施形態では、第２加熱ローラ３１１は、その直径が３５ｍｍであり、芯金として肉厚が１．０ｍｍである中空アルミニウムが用いられる。
【０１０６】
第２テンションローラ３１２は、略円筒状の形状を有するローラ部材であり、第２加熱ローラ３１１とともに加圧ベルト３１３を張架する。第２テンションローラ３１２は、加圧ベルト３１３の回転に従動して回転する。本実施形態では、第２テンションローラ３１２は、その直径が２０ｍｍであり、肉厚が２．０ｍｍである中空アルミニウムが用いられる。
【０１０７】
本実施形態の定着装置３００では、定着ベルト３０３と加圧ベルト３１３との間に幅広い定着ニップ部を形成するために、定着ベルト３０３を加圧ベルト３１３に向けて加圧する第１の加圧パッドとしての定着パッド３０４と、加圧ベルト３１３を定着ベルト３０３に向けて加圧する第２の加圧パッドとしての加圧パッド３１４が設けられる。
【０１０８】
定着パッド３０４および加圧パッド３１４は装置の不図示の左右の側板間に支持させて配設される。加圧パッド３１４は、不図示の加圧機構により定着パッド３０４の方向に、所定の加圧力にて加圧される。
【０１０９】
定着パッド３０４は、たとえばステンレス鋼などの金属からなる基材ブロックの表面に、フッ素樹脂からなる保護層が形成された部材である。加圧パッド３１４は、たとえばステンレス鋼などの金属からなる基材ブロックの表面に、弾性層が形成され、該弾性層の表面にフッ素樹脂からなる保護層が形成された部材である。
【０１１０】
加圧パッド３１４が定着パッド３０４の方向に加圧されることによって、定着ベルト３０３と加圧ベルト３１３との間に形成される定着ニップ部においては、その面圧が１．２〜３．０ｋｇｆ／ｃｍ２に設定され、また定着ニップ幅が１５ｍｍ程度に設定される。
【０１１１】
本実施形態の定着装置３００では、定着パッド３０４および加圧パッド３１４により定着ニップ幅を広くすることが可能な構成であるので、低温定着が可能であり、また定着温度の変動が少なく温度安定性を向上することができる。
【０１１２】
さらに、定着装置３００において、定着ベルト３０３は、ベルト離型層の厚みが１０〜１５μｍで、ベルト弾性層のＪＩＳ−Ａ硬さが２０度以下である。さらに、定着ニップ部における面圧が、１．２〜３．０ｋｇｆ／ｃｍ２に設定される。定着ベルト３０３におけるベルト離型層の厚み、およびベルト弾性層のＪＩＳ−Ａ硬さが上記のように設定され、さらに、定着ニップ部における面圧が上記のように設定されることによって、記録紙１２７ａの表面に形成される凹凸に対する追従性を向上させることができるので、定着ベルト３０３のベルト離型層と接する記録紙１２７ａ上のトナー像１２７ｂを均一に加熱することができる。
【０１１３】
したがって、本実施形態の定着装置３００は、記録紙１２７ａにトナー像１２７ｂを定着するときの定着性に優れたものとなる。
【０１１４】
図５は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の構成を模式的に示す概略図である。画像形成装置１００は、読み取った原稿の画像データやネットワークなどを介して送信された画像データに基づいて、記録紙１２７ａに対して多色または単色の画像を形成する装置である。画像形成装置１００は、露光ユニット１、感光体ドラム３（３ａ〜３ｄ）、現像装置２（２ａ〜２ｄ）、帯電装置５（５ａ〜５ｄ）、クリーニングユニット４（４ａ〜４ｄ）、中間転写ベルトユニット８、一次転写ローラ６（６ａ〜６ｄ）、二次転写ローラ１１、定着装置１２（または定着装置３００）、用紙搬送路Ｓ（Ｓ１〜Ｓ３）、給紙カセット１０、手差し給紙トレイ２０および排紙トレイ１５を備えている。
【０１１５】
画像形成装置１００は、ブラック（Ｋ）およびカラー画像を色分解して得られる減法混色の３原色であるシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色の各色相に対応した画像データを用いて、各色相に対応した各画像形成ユニットにおいて画像形成を行う。各画像形成ユニットは、同様の構成であり、たとえば、ブラック（Ｋ）の画像形成ユニットは、感光体ドラム３ａ、現像装置２ａ、帯電装置５ａ、一次転写ローラ６ａおよびクリーニングユニット４ａなどから構成される。シアン（Ｃ）の画像形成ユニットは、感光体ドラム３ｂ、現像装置２ｂ、帯電装置５ｂ、一次転写ローラ６ｂおよびクリーニングユニット４ｂなどから構成される。マゼンタ（Ｍ）の画像形成ユニットは、感光体ドラム３ｃ、現像装置２ｃ、帯電装置５ｃ、一次転写ローラ６ｃおよびクリーニングユニット４ｃなどから構成される。イエロー（Ｙ）の画像形成ユニットは、感光体ドラム３ｄ、現像装置２ｄ、帯電装置５ｄ、一次転写ローラ６ｄおよびクリーニングユニット４ｄなどから構成される。これらの画像形成ユニットは、中間転写ベルトユニット８の中間転写ベルト７の移動方向に一列に配列されている。
【０１１６】
帯電装置５は、感光体ドラム３の表面を所定の電位に均一に帯電させる接触方式のローラ型の帯電器である。ローラ型の帯電装置５に代えて、帯電ブラシを用いた接触方式の帯電器、または、帯電ワイヤを用いた非接触方式の帯電器を用いることもできる。
【０１１７】
露光ユニット１は、帯電された感光体ドラム３を入力された画像データに応じて露光することにより、その表面に、画像データに応じた静電潜像を形成する機能を有する。本実施形態では、露光ユニット１として、レーザ照射部および反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）を用いる。ただし、露光ユニット１として、発光素子をアレイ状に並べた、たとえばＥＬやＬＥＤ書込みヘッドを用いてもよい。
【０１１８】
現像装置２は、静電潜像が形成された感光体ドラム３の表面にトナーを供給し、静電潜像をトナー像に現像する。現像装置２ａ〜２ｄのそれぞれは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）の各色相のトナーを収納しており、感光体ドラム３ａ〜３ｄのそれぞれに形成された各色相の静電潜像を、各色相のトナー像に顕像化する。クリーニングユニット４は、現像・画像転写後における感光体ドラム３上の表面に残留したトナーを除去・回収する。
【０１１９】
感光体ドラム３の上方に配置されている中間転写ベルトユニット８は、中間転写ベルト７、中間転写ベルト駆動ローラ７１、中間転写ベルトテンション機構７３、中間転写ベルト従動ローラ７２、一次転写ローラ６（６ａ〜６ｄ）、および中間転写ベルトクリーニングユニット９を備えている。
【０１２０】
中間転写ベルト７は、中間転写ベルト駆動ローラ７１、中間転写ベルトテンション機構７３、一次転写ローラ６、中間転写ベルト従動ローラ７２によって張架され、図５の矢印Ｂ方向に回転駆動される。中間転写ベルト７の外周面は、感光体ドラム３ｄ、感光体ドラム３ｃ、感光体ドラム３ｂおよび感光体ドラム３ａにこの順に対向する。この中間転写ベルト７を挟んで各感光体ドラム３ａ〜３ｄに対向する位置に、一次転写ローラ６ａ〜６ｄが配置されている。中間転写ベルト７が感光体ドラム３ａ〜３ｄに対向する位置のそれぞれが一次転写位置である。また、中間転写ベルト７は、厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムで形成されている。
【０１２１】
一次転写ローラ６ａ〜６ｄは、中間転写ベルトユニット８の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。一次転写ローラ６ａ〜６ｄには、感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面に担持されたトナー像を中間転写ベルト７上に転写するために、トナーの帯電極性と逆極性の一次転写バイアスが定電圧制御によって印加される。これによって、感光体ドラム３ａ〜３ｄに形成された各色相のトナー像は、中間転写ベルト７の外周面に順次重ねて転写され、中間転写ベルト７の外周面にフルカラーのトナー像が形成される。
【０１２２】
ただし、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の色相の一部のみの画像データが入力された場合には、４つの感光体ドラム３ａ〜３ｄのうち、入力された画像データの色相に対応する一部の感光体ドラム３のみにおいて静電潜像およびトナー像の形成が行われる。たとえば、モノクロ画像形成時には、ブラックの色相に対応した感光体ドラム３ａのみにおいて静電潜像の形成およびトナー像の形成が行われ、中間転写ベルト７の外周面にはブラックのトナー像のみが転写される。
【０１２３】
各一次転写ローラ６ａ〜６ｄは、直径８ｍｍ〜１０ｍｍのステンレスなどの金属を基材とする軸の表面を導電性の弾性材（たとえばＥＰＤＭ、発泡ウレタンなど）によって被覆して構成されており、導電性の弾性材によって中間転写ベルト７に均一に高電圧を印加する。
【０１２４】
各一次転写位置において中間転写ベルト７の外周面に転写されたトナー像は、中間転写ベルト７の回転によって、二次転写ローラ１１との対向位置である二次転写位置に搬送される。二次転写ローラ１１は、画像形成時において、内周面が中間転写ベルト駆動ローラ７１の周面に接触する中間転写ベルト７の外周面に所定のニップ圧で圧接されている。給紙カセット１０または手差し給紙トレイ２０から給紙された記録紙１２７ａが、二次転写ローラ１１と中間転写ベルト７との間を通過する際に、二次転写ローラ１１にトナーの帯電極性とは逆極性の高電圧が印加される。これによって、中間転写ベルト７の外周面から記録紙１２７ａの表面にトナー像１２７ｂが転写される。
【０１２５】
二次転写ローラ１１は上記ニップ圧を定常的に得るために、二次転写ローラ１１もしくは中間転写ベルト駆動ローラ７１の何れか一方を硬質材料（金属など）からなるローラとし、他方を、軟質材料（弾性ゴム、発泡性樹脂など）からなる弾性ローラとする。
【０１２６】
また、二次転写位置の近傍には、中間転写ベルト７に担持されたトナー像１２７ｂを検出する光学センサ５５が配設されている。光学センサ５５は、検出した光量に基づいた量の検出電圧を出力する。
【０１２７】
なお、感光体ドラム３から中間転写ベルト７に付着したトナーのうち、記録紙１２７ａ上に転写されずに中間転写ベルト７上に残存したトナーは、次工程での混色を防止するために、中間転写ベルトクリーニングユニット９によって除去・回収される。中間転写ベルトクリーニングユニット９には、中間転写ベルト７に接触するクリーニング部材としてクリーニングブレードが備えられる。また、クリーニングブレードが接触する中間転写ベルト７は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ７２で支持されている。
【０１２８】
トナー像１２７ｂが転写された記録紙１２７ａは、前述した本発明に係る定着装置１２（または定着装置２００，３００）に導かれ、定着ニップ部１２ａを通過して加熱および加圧を受ける。これによって、トナー像１２７ｂが、記録紙１２７ａの表面に堅牢に定着する。トナー像１２７ｂが定着した記録紙１２７ａは、排紙ローラ２５３によって排紙トレイ１５上に排出される。
【０１２９】
また、画像形成装置１００には、給紙カセット１０に収納されている記録紙１２７ａを、二次転写ローラ１１と中間転写ベルト７との間および定着装置１２を経由して、排紙トレイ１５に送るための略垂直方向に延びる用紙搬送路Ｓ１が設けられている。用紙搬送路Ｓ１には、給紙カセット１０内の記録紙１２７ａを一枚ずつ用紙搬送路Ｓ１内に繰り出すピックアップローラ１６１、繰り出された記録紙１２７ａを上方に向けて搬送する搬送ローラ２５１、搬送されてきた記録紙１２７ａを所定のタイミングで二次転写ローラ１１と中間転写ベルト７との間に導くレジストローラ１４、定着装置１２を通過した後の記録紙１２７ａを搬送する搬送ローラ２５２、記録紙１２７ａを排紙トレイ１５に排出する排紙ローラ２５３が配置されている。
【０１３０】
また、画像形成装置１００の内部には、手差し給紙トレイ２０からレジストローラ１４に至る間に、ピックアップローラ１６２および搬送ローラ２５４，２５５，２５６を配置した用紙搬送路Ｓ２が形成されている。さらに、排紙ローラ２５３から用紙搬送路Ｓ１におけるレジストローラ１４の上流側に至る間には、用紙搬送路Ｓ３が形成されている。
【０１３１】
排紙ローラ２５３は、正逆両方向に回転自在にされており、記録紙１２７ａの片面に画像を形成する片面画像形成時、および、記録紙１２７ａの両面に画像を形成する両面画像形成における第２面画像形成時に正転方向に駆動されて記録紙１２７ａを排紙トレイ１５に排出する。一方、両面画像形成における第１面画像形成時には、排紙ローラ２５３は、用紙の後端が定着装置１２を通過するまで正転方向に駆動された後、記録紙１２７ａの後端部を挟持した状態で逆転方向に駆動されて記録紙１２７ａを、搬送ローラ２５７，２５８が配置された用紙搬送路Ｓ３内に導く。これによって、両面画像形成時に片面のみに画像が形成された記録紙１２７ａは、表裏面および前後端を反転した状態で用紙搬送路Ｓ１に導かれる。
【０１３２】
レジストローラ１４は、給紙カセット１０または手差し給紙トレイ２０から給紙され、または、用紙搬送路Ｓ３を経由して搬送された記録紙１２７ａを、中間転写ベルト７の回転に同期したタイミングで二次転写ローラ１１と中間転写ベルト７との間に導く。このため、レジストローラ１４は、感光体ドラム３や中間転写ベルト７の動作開始時には回転を停止しており、中間転写ベルト７の回転に先立って給紙または搬送された記録紙１２７ａは、前端をレジストローラ１４に当接させた状態で用紙搬送路Ｓ１内における移動を停止する。この後、レジストローラ１４は、二次転写ローラ１１と中間転写ベルト７とが圧接する位置で、記録紙１２７ａの前端部と中間転写ベルト７上に形成されたトナー像１２７ｂの前端部とが対向するタイミングで回転を開始する。
【０１３３】
本実施形態の画像形成装置１００は、記録紙１２７ａにトナー像１２７ｂを定着するときの定着性に優れた本実施形態の定着装置１２（または定着装置２００，３００）を備える。そのため、画像形成装置１００は、良好な画質品位を有する画像を形成することができる。
【符号の説明】
【０１３４】
１  露光ユニット
２  現像装置
３  感光体ドラム
４  クリーニングユニット
５  帯電装置
６  一次転写ローラ
７  中間転写ベルト
８  中間転写ベルトユニット
９  中間転写ベルトクリーニングユニット
１０  給紙カセット
１１  二次転写ローラ
１２，２００，３００  定着装置
１００  画像形成装置
１２１  定着ローラ
１２１ａ  定着芯金
１２１ｂ  定着弾性層
１２２  加圧ローラ
１２２ａ  加圧ローラ用ヒータランプ
１２２ｂ  加圧芯金
１２２ｃ  加圧弾性層
１２２ｄ  加圧離型層
１２３  加熱ローラ
１２４  定着ベルト
１２４ａ  ベルト基材
１２４ｂ  ベルト弾性層
１２４ｃ  ベルト離型層
【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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