(57)【要約】【課題】低コスト化、省電力化を図りつつ昇温時間を短くし、且つ、高い画質レベルを得る。【解決手段】半径寸法Ｒ１を有し表面側に弾性層２０２が形成される定着ローラ２００と、半径寸法Ｒ２を有し定着ローラ２００に接触して加熱する加熱ローラ３００と、定着ローラ２００に圧接し半径Ｒ３をなす加圧ローラ４００とを備えた定着装置１００において定着ローラ２００内に発熱源を配置することなく構成し、加熱ローラ３００の表面温度を定着ローラ２００の設定温度より高い値に設定すると共に、定着ローラ２００の半径寸法Ｒ１は、加熱ローラ３００の半径寸法Ｒ２より小さい寸法とし、加圧ローラ４００の半径寸法Ｒ３は、定着ローラ２１０の半径寸法Ｒ１以上の寸法とし、定着ローラ２００の弾性層２０２の厚さ寸法ｄ１は、加圧ローラ４００の弾性層４０３の厚さ寸法ｄ２より大とした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の径を有した円柱状曲面部を備え表面側に弾性層が形成される定着部材と、所定の径を有した円柱状曲面部を備え前記定着部材に接触して定着部材を加熱する加熱部材と、前記定着部材に圧接し所定の径を有した円柱状曲面部を備え表面側に弾性層が形成された加圧部材と、を備え、前記定着部材と前記加圧部材との間に未定着トナー像を担持した記録媒体を挟んで定着を行う定着装置において、
前記定着部材はその内部には発熱源を配置することなく、前記加熱部材の表面温度を前記定着部材の設定温度より高い値に設定すると共に、
前記定着部材の円柱状曲面部の径寸法は、前記加熱部材の円柱状曲面部の径より小さく、
前記加圧部材の円筒状曲面部の径寸法は、前記定着部材の円柱状曲面部の径寸法以上であり、
前記定着部材の弾性層の厚さ寸法は、前記加圧部材の弾性層の厚さ寸法より大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、最内層を金属製とし、最内層の外側に弾性層、弾性層の外側にフッソ系保護層を形成したことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記弾性層は、耐熱性を備えたソリッドゴム又はスポンジで構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の定着装置。
【請求項４】
前記加熱部材は、金属製であることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項５】
前記加熱部材は、その表面にフッソ系樹脂層が形成されていることを特徴とする請求項１又は４記載の定着装置。
【請求項６】
前記加圧部材は、その内部に発熱源を備えることを特徴とする請求項第１記載の定着装置。
【請求項７】
前記加圧部材は、最内層を金属製とし、最内層の外側にゴム層、ゴム層の外側にフッソ系保護層を形成したことを特徴とする請求項６記載の定着装置。
【請求項８】
前記ゴム層がソリッドゴムであることを特徴とする請求項７記載の定着装置。
【請求項９】
前記加熱部材は、昇温時の設定温度を待機時の加熱部材の設定温度より１０度以上高く設定されることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項１０】
前記加熱部材は、通紙直前の設定温度が待機時の設定温度より高いことを特徴とする請求項６記載の定着装置。
【請求項１１】
前記加圧部材は、設定温度を定着部材の設定温度以下に設定されることを特徴とする請求項６記載の定着装置。
【請求項１２】
前記定着部材は、最内層を金属製とし、最内層の外側に弾性層、弾性層の外側にフッソ系保護層を形成し、前記弾性層をスポンジ製の内層とソリッドゴム製の外層とから構成し、前記内層の厚み寸法を前記外層の厚み寸法より大きくしたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項１３】
前記定着部材は、円柱状の定着ローラ又は無端状の定着ベルトであることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項１４】
前記加熱部材は、円柱状の加熱ローラ又は無端状の加熱ベルトであることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項１５】
前記加圧部材は、円柱状の加圧ローラ又は無端状の加圧ベルトであることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項１６】
発熱源がハロゲン又は希ガスが封入されたランプであることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれか一項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】
本発明は定着装置及び画像形成装置に係り、特に所定の径を有した円柱状曲面部を備え表面側に弾性層が形成される定着部材と、所定の径を有した円柱状曲面部を備え表面側に弾性層が形成され、前記定着部材に接触して定着部材を加熱する加熱部材と、前記定着部材に圧接する加圧部材とを備え、前記定着部材と前記加圧部材との間に未定着トナー像を担持した記録媒体を挟んで定着を行う定着装置、及びこの定着装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置として、トナーを用いて画像を形成する電子写真方式のものが使用される。これらの画像形成装置には、記録用紙等の記録媒体にトナー画像を担持させ、このトナー画像を担持した記録紙を加熱加圧して熱定着する定着装置を備える。
近年、地球環境保全のため省資源及び省エネルギー化の要求が高まっている。このことは電子写真方式の画像形成装置においても例外ではなく、特に最もエネルギー消費が大きい熱定着分野における研究開発が盛んに行われている。
画像形成装置に装備され加熱加圧によりトナーの定着を行う定着装置では、常温に比べかなり高い温度による定着がなされている。また、定着装置は、所定の熱容量を有し、必要な温度に到達するまでに一定の時間を必要とすることから、定着装置を使用していない間も定着装置に通電する予熱を行うことがあり、この予熱の際消費される電力が装置全体の消費電力を増加させている。
このため、電磁誘導装置を使用して定着装置の定着面を冷機状態から瞬時に昇温させたり、キャパシタ等による初期投入電力増大により昇温時間を短縮させたりして、エネルギー消費を低減する技術が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、トナー定着のための適切な温度測定や温度制御をするため、定着ローラと離隔して設けられ定着ローラの温度を測定する非接触温度測定子と、加圧ローラと接触して設けられ加圧ローラの温度を測定する接触温度測定子と、非接触温度測定子が測定する温度が第１の目標温度になるように熱源への通電を制御するとともに、接触温度測定子が、測定部が測定する温度が第２の目標温度になるように熱源への通電を制御し、更に定着ローラ及び加圧ローラの回転を制御し、接触温度測定子が測定する温度が第１の所定の温度以上である場合、非接触温度測定子に異常があると判定する制御部とを備える定着装置が記載されている。
特許文献２には、定着部材の温度立ち上がりを迅速に行えるようにすると共に、発火の危険などを招くことなく定着部材での表面温度を所定温度に維持するため、回転部材と対向部材とにより形成されるニップ部に未定着画像を担持した記録媒体を通過させて未定着画像を定着させる定着装置において、回転部材の表面に接触することにより回転部材の表面を加熱する部材を備え、上記回転部材と加熱部材との接触部は、回転部材側が凸形状で加熱部材側が回転部材に接触することにより凸形状に倣った凹形状に変形可能な構成とされた定着装置が記載されている。
特許文献３には、始動後短時間に使用できるようにするため、現像されたトナーが付着したシートを加熱する熱ローラと、熱ローラと１対をなし熱ローラと共にシートを挟持して搬送する加圧ローラと、熱ローラの外周面に近接して設けられ、熱ローラの表面を加熱する表面加熱装置と、を備え、表面加熱装置により直接熱ローラの表面を形成する熱圧着層を加熱する定着装置が記載されている。
【特許文献１】特開２００４−３０１９０５公報
【特許文献２】特開２００４−５４２２５公報
【特許文献３】特開平９−５４５１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、最近の画像出力はカラー画像が主流になりつつあり、画像形成装置はモノクロ画像だけでなくカラー画像において高い品質レベル及び高い安定性が要求される。特に記録媒体に定着されたトナー表面の状態が重視され、適正光沢度や、耐光沢ムラに対して高い品質が求められている。更に、カラーの場合は光沢度がモノクロに対して高めに設定されることから、トナーと定着器の定着面の密着度が高く、定着面に対するトナーの巻きつき力が大きくなり易く、この点についても改善が求められる。
そこで、本発明は、省電力を図りつつ昇温時間を短くすることができ、且つ、高い画質レベルを得ることができる定着装置及び画像形成装置を低コスト提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、所定の径を有した円柱状曲面部を備え表面側に弾性層が形成される定着部材と、所定の径を有した円柱状曲面部を備え、前記定着部材に接触して定着部材を加熱する加熱部材と、前記定着部材に圧接し所定の径を有した円柱状曲面部を備え表面側に弾性層が形成された加圧部材とを備え、前記定着部材と前記加圧部材との間に未定着トナー像を担持した記録媒体を挟んで定着を行う定着装置において、前記定着部材はその内部には発熱源を配置することなく構成し、前記加熱部材の表面温度を前記定着部材の設定温度より高い値に設定すると共に、前記定着部材の円柱状曲面部の径寸法は、前記加熱部材の円柱状曲面部の径より小さい寸法であり、前記加圧部材の円筒状曲面部の径寸法は、前記定着部材の円柱状曲面部の径寸法以上の寸法であり、前記定着部材の弾性層の厚さ寸法は、前記加圧部材の弾性層の厚さ寸法より大であることを特徴とする定着装置である。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の定着装置において、前記定着部材は、最内層を金属製とし、最内層の外側に弾性層、弾性層の外側にフッソ系保護層を形成したことを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載の定着装置において、前記弾性層は、耐熱性を備えたソリッドゴム又はスポンジで構成されていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１記載の定着装置において、前記加熱部材は、金属製であることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１又は４記載の定着装置において、前記加熱部材は、その表面にフッソ系樹脂層が形成されていることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１記載の定着装置において、前記加圧部材は、その内部に発熱源を備えることを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、請求項６記載の定着装置において、前記加圧部材は、最内層を金属製とし、最内層の外側にゴム層、ゴム層の外側にフッソ系保護層を形成したことを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、請求項７記載の定着装置において、前記ゴム層がソリッドゴムであることを特徴とする。
【０００７】
請求項９に記載の発明は、請求項１記載の定着装置において、前記加熱部材は、昇温時の設定温度を待機時の加熱部材の設定温度より１０度以上高く設定されることを特徴とする。
請求項１０に記載の発明は、請求項６記載の定着装置において、前記加熱部材は、通紙直前の設定温度が待機時の設定温度より高くされることを特徴とする。
請求項１１に記載の発明は、請求項６記載の定着装置において、前記加圧部材は、設定温度を定着部材の設定温度以下に設定されることを特徴とする。
請求項１２に記載の発明は、請求項１記載の定着装置において、前記定着部材は、最内層を金属製とし、最内層の外側に弾性層、弾性層の外側にフッソ系保護層を形成し、前記弾性層をスポンジ製の内層とソリッドゴム製の外層とから構成し、前記内層の厚み寸法を前記外層の厚み寸法より大きくしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項１３に記載の発明は、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の定着装置において、前記定着部材は、円柱状の定着ローラ又は無端状の定着ベルトであることを特徴とする。
請求項１４に記載の発明は、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の定着装置において、前記加熱部材は、円柱状の加熱ローラ又は無端状の加熱ベルトであることを特徴とする。
請求項１５に記載の発明は、請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の定着装置において、前記加圧部材は、円柱状の加圧ローラ又は無端状の加圧ベルトであることを特徴とする。
請求項１６に記載の発明は、請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の定着装置において、発熱源がハロゲン又は希ガスが封入されたランプであることを特徴とする。
請求項１７に記載の発明は、請求項１乃至１６のいずれか一項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である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る定着装置及び画像形成装置によれば、前記定着部材はその内部には発熱源を配置することなく構成し、前記加熱部材の表面温度を前記定着部材の設定温度より高い値に設定すると共に、前記定着部材に備えられた円柱状曲面部の径を加圧部材に備えられた円柱状曲面部の径以上の値としたので、定着部材、加熱部材、加圧部材の他に特別な部材を追加することなく、加熱部材等からのエネルギーで効率的に定着部材の表面加熱することができ短時間で定着部材を昇温させることができると共に、前記定着部材の弾性層の厚さ寸法を前記加圧部材の弾性層の厚さ寸法より大きくしたので高い画質レベルの定着性能を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。図１は実施形態例に係る画像形成装置を概念的に示す断面図である。本例に係る画像形成装置は、原稿を読み取る読取ユニット１１、画像を形成する画像形成部１２、自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）１３、ＡＤＦ１３から送り出される原稿をスタックする原稿排紙トレイ１４、給紙カセット１５乃至１８を備える給紙部１９、記録用紙をスタックする排紙部（排紙トレイ２０）を備えて構成される。
この画像形成装置では、ＡＤＦ１３の原稿台２１上に原稿Ｄがセットされた状態で、図示しない操作部での操作、例えばプリントキーが押下されると、最上位の原稿Ｄはピックアップローラ２２の回転により矢印Ｂ１方向へ送り出され、原稿搬送ベルト２３の回転により、読取ユニット１１に固定されたコンタクトガラス２４上に載置される。この載置された原稿Ｄの画像は、画像形成部１２とコンタクトガラス２４との間に位置する読取装置２５によって読み取られる。読取装置２５は、コンタクトガラス２４上の原稿Ｄを照明する光源２６、原稿画像を結像する光学系２７、原稿画像を結像させるＣＣＤ等からなる光電変換素子２８等を備える。画像読み取り終了後、原稿Ｄは、原稿搬送ベルト２３の回転により矢印Ｂ２方向へ搬送されて原稿排紙トレイ１４上へ排出される。このように、原稿Ｄは１枚ずつ、コンタクトガラス２４上へ給送して原稿画像が読取ユニット１１によって読み取られる。
【００１１】
一方、画像形成部１２の内部には、像担持体である感光体３０が配置してある。感光体３０は、図中時計方向に回転駆動し、帯電装置３１によってその表面が所定の電位に帯電される。また、書込ユニット３２からは、読取装置２５によって読み取った画像情報に応じて光変調したレーザ光Ｌが照射され、帯電した感光体３０の表面はこのレーザ光Ｌで露光され、これによって感光体３０の表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置３３を通過するとき、対向する転写装置３４によって感光体３０と転写装置３４の間に給送された記録媒体である記録用紙Ｐに転写される。トナー像転写後の感光体３０の表面は、クリーニング装置３５によって清掃される。
画像形成部１２の下部に配置した複数の給紙カセット１５乃至１８には、記録用紙Ｐが収容されており、いずれかの給紙カセット１５乃至１８から記録用紙Ｐが矢印Ｂ３方向へ送り出され、その記録用紙Ｐの表面に、上述のように感光体３０の表面に形成されたトナー像が転写される。次に、記録用紙Ｐは、矢印Ｂ４で示すように画像形成部１２内の定着装置１００を通され、熱と圧力の作用によって記録用紙Ｐの表面に転写されたトナー像が定着される。定着装置１００を通った記録用紙Ｐは排出ローラ対３７によって搬送され、矢印Ｂ５で示すように排紙トレイ２０へ排出され、スタックされる。
【００１２】
次に本発明に係る画像形成装置の定着装置１００について説明する。図２は実施の形態例に係る定着装置の概略構造を示す断面図である。本例では、定着装置１００は、記録用紙Ｐに担持された未定着トナーＴを熱定着する。定着装置１００は、定着手段である定着ローラ２００と、加熱手段である加熱ローラ３００と、加圧手段である加圧ローラ４００とを備えている。前記加熱ローラ３００は円柱状の中空部材でありその内部には熱源であるヒータ３０１が配置されている。前記加圧ローラ４００は円柱状の中空部材であり、その内部には熱源であるヒータ４０１が配置されている。本例では、定着ローラ２００には熱源は配置されていない。本例に係る定着装置１００は以下の特徴を備える。即ち、定着ローラ２００は、その内部に発熱源を持たず、定着ローラ２００の表面を加熱ローラ３００が接触することにより昇温される。前記ヒータ３０１、４０１としては、ハロゲンランプ又は希ガスが封入されたランプを使用することができる。
まず定着ローラについて説明する。図３は定着ローラの概略構成を示す断面図であり、（ａ）は実施形態例、（ｂ）は変形例を示すものである。実施形態例に係る定着ローラ２００は、図３（ａ）に示すように、金属製の筒体２０１を備え、筒体２０１の外側に弾性層２０２を備え、弾性層２０２の外側にフッ素系保護層２０３を備える。定着ローラ２００は半径寸法Ｒ１を備える。また、弾性層２０２は厚さ寸法ｄ１を備える。
変形例に係る定着ローラ２１０は、図３（ｂ）に示すように、金属製の筒体２１１を備え、筒体２１１の外側に弾性層２１２としてスポンジ層２１２ａ、ソリッドゴム層２１２ｂを備え、弾性層２１２の外側に、フッ素系保護層２１３を備えるものとしている。本例では、スポンジ層２１２ａの厚さ寸法ｄ３を、ソリッドゴム層２１２ｂの厚さ寸法ｄ４より大きいものとしている。
【００１３】
次に加熱ローラについて説明する。図４は加熱ローラの概略構成を示す断面図であり、（ａ）は実施形態例、（ｂ）は変形例を示すものである。実施形態例に係る加熱ローラ３００は、図４（ａ）に示すように、内部にヒータ３０１を備えた金属製の筒体３０２を備える。また、加熱ローラ３００は、半径寸法Ｒ２を備える。
変形例に係る加熱ローラ３１０は、図４（ｂ）に示すように、内部にヒータ３１１を備えた金属製の筒体３１２と、筒体３１２の外周に配置されたフッ素系保護層３１３とから構成されている。
次に加圧ローラ４００について説明する。図５は加圧ローラの概略構成を示す断面図である。加圧ローラ４００は、内部にヒータ４０１を備えた金属性の筒体４０２を備え、筒体４０２の外側に弾性層４０３を備え、弾性層４０３の外側にフッ素系保護層４０４を備える。
以上のような定着装置１００において、前記定着ローラ２００、２１０の円柱状曲面部の半径寸法Ｒ１は、前記加熱ローラ３００、３１０の円柱状曲面部の半径寸法Ｒ２より小さい寸法とされている。また、前記加圧ローラ４００の半径寸法Ｒ３は、前記定着ローラ２００の半径寸法Ｒ１以上の寸法とされている。
また、定着ローラ２００、２１０の弾性層２０２、２１２の厚さ寸法ｄ１は、前記加圧ローラ４００の弾性層４０３の厚さ寸法ｄ２より大きいものとしている。
本実施形態例に係る定着装置１００では、前記各例に係る定着ローラ２００、２１０、加熱ローラ３００、３１０、加圧ローラ４００を適宜組み合わせて使用することができる。
【００１４】
次に、本実施形態に係る定着装置についてより詳細に説明する。本例に係る定着装置１００では、印加されるエネルギーを効率的に利用し、定着ローラやベルト表面の昇温効率を上げる工夫がなされている。通常、定着ローラ２００は、加圧ローラ４００とのニップ部によるニップ部幅を確保するために極力径が大きなものが使用されたり、定着ローラ２００の表面にゴム層を設け、その圧縮変形によりニップ部幅を確保したりしている。しかし、ゴム層の厚さを厚くするとそれが熱障壁となって昇温を阻害してしまうためあまり厚くすることはできず、ニップ部幅を確保するためには、定着ローラ２１０の径を大きくせざるを得ない。しかし、ローラ径を大きくするとローラの質量が大きくなり熱容量も大きくなる。そのため定着ローラの昇温時間は長くなってしまう。
本例においては定着ローラ２００の質量と加熱される表面積を極力小さくするため、定着ローラ２００の半径寸法Ｒ１を加熱ローラ３００の半径寸法Ｒ２より小さくする。これに対応させて、弾性層２０２の厚さを厚くすることでニップ部幅を確保するようにしている。そして、本例では、このような熱伝導性の悪い弾性層２０２があっても昇温時間と因果関係を持たないように定着ローラ内部に発熱源を配置しないものとし、表面の加熱にエネルギーを集中できるようにするのである。
【００１５】
しかも昇温時に冷えた定着ローラ２００に圧接された加熱ローラ３００は、ニップ部で冷却され表面の温度が瞬時に低下するため、温度回復時間が取れるよう加熱ローラ３００内部のヒータ３０１から熱を受ける時間を長く取る。更に小径の定着ローラ２００に対して極力ニップ部幅が取るよう、定着ローラ２００の弾性層２０２の厚さを厚くするだけでなく、加圧ローラ４００の半径寸法Ｒ２を定着ローラ２００の半径寸法Ｒ１より大きくすることでニップ部幅を確保するようにしている。
このため、本例の定着装置１００にあっては、定着ローラ２００の半径寸法Ｒ１を加熱ローラ３００の半径寸法Ｒ２より小さく、加圧ローラ４００の半径寸法Ｒ３を定着ローラ２００の半径寸法Ｒ２以上としている。そして、定着ローラ２００の弾性層２０２の厚さ寸法ｄ１を加圧ローラ４００の弾性層４０３の厚さ寸法ｄ２より大きくしている。
【００１６】
また、本例の定着ローラ２００は、その内部に配置される筒体２０１を金属製として充分な強度を得るものとし、次に弾性層２０２を配置し、弾性層２０２が圧縮変形することにより定着のニップ部幅を確保し、次がフッソ系保護層を配置し、トナーに対する離型性を維持している。
この、弾性層２０２は耐熱性のソリッドゴムあるいはスポンジとすることができ、特に材質としてはシリコンゴムが好ましい。定着ローラ２００の筒体２０１を構成する金属の種類は特に限定されることなくどのような金属を使用しても良い。金属は合金であっても良い。
弾性層２０２の厚さ寸法は１ｍｍ以上が良く、好ましくは２ｍｍ以上、更に好ましくは３ｍｍ以上、更に好ましくは５ｍｍ以上、最も好ましくは７ｍｍ以上が良く、定着ローラの強度、外径が許せば厚ければ厚いほど良い。
【００１７】
加熱ローラ３００は、熱を定着ローラに伝達するため、金属製であることが必要である。また変形例のように加熱ローラ３１０の表面にフッソ系樹脂層を設けることで加熱ローラ表面が汚れるのを防ぐことができる。しかし、フッ素系樹脂層は、熱の伝導を阻害する障壁になり易いので薄ければ薄いほど良く、０．０５ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは０．０３ｍｍ以下、更に好ましくは０．０１ｍｍ以下が良い。
本例の定着ローラ２００はその内部に発熱源を持たないため、記録紙を通紙すると直ちに温度の低い記録紙に表面の熱を奪われてしまう。常に記録紙の熱容量及び温度が一定であれば定着ローラの表面温度をそれにあわせて設定すれば良いが、そのような記録紙の熱容量や温度が一定であることは望めないし、冬季などはかなり記録紙の温度が低下している。
【００１８】
このような状態においても安定した定着性能が得るために、加熱ローラ３００の表面温度を極力一定に保ち記録紙の状態の変動を吸収できるように、加圧ローラ４００内部に発熱源としてヒータ４０１を設けるようにしている。加圧ローラ４００は、その最内層に筒体４０２、次に弾性層４０３、次にフッ素系保護層４０４を配置している。このため、内部にヒータ４０１を配置してもヒータ４０１のすぐ外側に金属製の筒体４０２配置されているため、内面が焦げることを防止できる。また、筒体４０２の上層に配される弾性層４０３は、薄い方が加圧ローラ４００の表面に熱が移動し易くため、好ましくは１ｍｍ未満、より好ましくは０．５ｍｍ以下、更に好ましくは０．２ｍｍ以下が好適である。
もちろん弾性層４０３の上に形成されるフッ素系保護層４０４も薄い方が良く、好ましくは０．０５ｍｍ以下、より好ましくは０．０３ｍｍ以下、更に好ましくは０．１ｍｍ以下が好適である。弾性層４０３としては熱伝導性が高めのソリッドゴムが好ましく、熱伝導性の悪いスポンジなどは使用できない。
【００１９】
本発明の場合、昇温時の加熱ローラ３００の設定温度を待機時の加熱ローラ３００の設定温度より１０度（ｄｅｇ）以上高く設定する。これにより熱勾配を大きくすることができ、定着ローラ２００へ熱の移動を大きくすることができる。待機時と昇温時の設定温度の差は大きければ大きいほど良く、より好ましくは２０ｄｅｇ以上、更に好ましくは３０ｄｅｇ以上、更に好ましくは５０ｄｅｇ以上が好適である。
また、通紙直前に加熱ローラ３００の設定温度を待機時の設定温度より高くすることが好適である。熱勾配を大きくすることにより、待機時に定着ローラ２００の表面温度を維持することができる。また、通紙時に記録紙が定着ローラ２００の熱を大幅に奪うため、その補填を行うことができる。更に加圧ローラ４００の設定温度を定着ローラの設定温度と少なくとも同じであるか低く設定する必要がある。これは先に述べたように記録紙が通紙時に定着ローラから熱を大幅に奪うため、その条件変動を補うためである。記録紙は、裏面から定着されないので、定着ローラ２００の温度を超えて温度設定する必要はないが、なるべく定着ローラの温度−７０ｄｅｇの範囲で設定する必要がある。より好ましくは−５０ｄｅｇ、更に好ましくは−３０ｄｅｇ、更に好ましくは−１０ｄｅｇまでの範囲が好適である。
【００２０】
また、変形例に係る定着ローラ２１０は、最内層から金属製の筒体２１１、２内層をスポンジ層２１２ａ、外層をソリッドゴム層２１２ｂとした弾性層２１２とし、ソリッドゴム層２１２ｂよりスポンジ層２１２ａの方が厚い寸法としている。
弾性層２１２を２層に分け、内側をスポンジ層２１２ａとし、外側にソリッドゴム層２１２ｂを配置したのは、弾性層２１２がスポンジ層２１２ａだけとすると記録紙がニップ部に入ったとき、スポンジ層２１２ａの空胞部分で圧抜けを起こす恐れと、スポンジ層２１２ａ自体の密度が低いため熱容量が小さくなりすぎ記録紙をニップしたとき表面温度が下がりすぎて定着不良を起こす恐れがあり、これを防止するためである。
内層がスポンジ層２１２ａであっても外層がソリッドゴム層２１２ｂであればソリッドゴム層２１２ｂの抗力でスポンジの圧抜けを防止でき、また、ソリッドゴムはスポンジに比べ熱容量が大きいので極端な温度低下を防止できるためである。また、全てソリッドゴムにした場合には熱容量が大きくなりすぎて昇温時間が長くなってしまうためである。スポンジ層の厚さは１ｍｍ以上が良く、更に好ましくは２ｍｍ以上、更に好ましくは５ｍｍ以上が好適である。ゴム層の厚さは０．００１〜０．５ｍｍが良く、更に好ましくは０．１〜０．２ｍｍが好適である。
【００２１】
次に本発明の第２実施形態例に係る定着装置について説明する。本例は、定着部材として無端状のベルト部材を含む定着装置である。図６は第２実施形態例に係る定着装置を示す概略断面図である。
本例において、定着装置５００には、定着部材である定着ベルト装置６００、加熱部材である加熱ローラ７００、加圧部材である加圧ローラ８００を備える。
定着ベルト装置６００は、無端状の定着ベルト６０１と、この定着ベルト６０１の内部に配置された２つの弧状のベルトガイド６０２を備えている。定着ベルト６０１は、前記ベルトガイド６０２により、半径寸法Ｒ４を備える円筒状に保持され、加熱ローラ７００及び加圧ローラ８００の表面に接触するように構成されている。定着ベルト６０１は、無端状金属ベルトの表面に弾性層及びフッ素系保護層を形成されたものである。そして、加圧ローラ８００と定着ベルト装置６００との間に形成されるニップ部で未定着トナーＴが担持された記録用紙Ｐを定着する。
【００２２】
加熱ローラ７００は、上述した第１実施形態例の加熱ローラ３００又は加熱ローラ３１０と同様の構成を備え、内部には、ハロゲンランプ等のヒータ７０１が配置されている。また、加圧ローラ８００は、そして、上述した第１実施形態例の加圧ローラ４００と同様の構成を備え内部にハロゲンランプ等のヒータ８０１が配置されている。
そして、本例では、前記定着ベルト装置６００の円筒状曲面部の半径寸法Ｒ４は、前記加熱ローラ７００の円柱状曲面部の半径寸法Ｒ５より小さい寸法とされている。また、前記加圧ローラ８００の半径寸法Ｒ６は、前記定着ベルト６０１の半径寸法Ｒ１以上の寸法とされている。更に、定着ベルト６０１には弾性層が設けられ、加圧ローラ８００には弾性層が設けられており、定着ベルト６０１の弾性層の厚さ寸法は、前記加圧ローラ８００の弾性層の厚さ寸法より大きいものとしている。
本例に係る定着装置５００あっても、上述した第１実施形態例の定着装置１００と同様に、短時間で定着部材を昇温させることができると共に、高い画質レベルの定着性能を得ることができることができる。
【００２３】
図７は第２実施形態の変形例に係る定着装置を示す概略断面図である。図７に示した定着装置５１０は、定着部材として定着ベルト装置６１０、加熱部材として加熱ローラ７００、加圧部材として加圧ローラ８００を備えている。定着ベルト装置６１０は、定着ベルト６１１と、定着ベルト６１１を支持して円柱形状を保持するベルトガイドとして４つのガイドローラ６１２とを備える。定着ベルト６１１は、金属製の無端状ベルトに弾性層、フッ素系保護層を形成したものである。弾性層には、スポンジ層及びソリッドゴム層の２層を形成することができる。また、加熱ローラ７００及び加圧ローラ８００は、図６に示した定着装置５００のものと同一の構成を備える。
【００２４】
図８は第２実施形態の他の変形例に係る定着装置を示す概略断面図である。図８に示した定着装置５２０は、定着部材として定着ベルト装置６１０、加熱部材として加熱ベルト装置７１０、加圧部材として加圧ローラ８００を配置したものである。加熱ベルト装置７１０は、内部にヒータ７１１を備える。また、加熱ローラ７００は、金属製の無端状の加圧ベルト７１２と、この加圧ベルト７１２を支持して円柱形状を保持する４つのガイドローラ７１３備える。加熱ベルト装置７１０には、フッ素系保護層を備えることができる。また、定着ベルト装置６１０及び加圧ローラ８００は、図７に示した定着装置５１０のものと同一の構成を備える。
【実施例】
【００２５】
以下本発明に係る定着装置の実施例を発明者らが行った実験に基づいて説明する。
（実施例１）
〔構成〕図２に示す構成において、以下の条件で実験を行った。
加熱ローラ（アルミ製ｔ＝０．６、φ４０）
定着ローラ（スポンジ層ｔ＝４、ＰＦＡチューブｔ＝０．０３）
加圧ローラ（アルミ製ｔ＝０．６、φ４０、ゴム層ｔ＝０．２、ＰＦＡチューブｔ＝０．０３）
加熱ローラのヒータ（ハロゲン９００Ｗ）
加圧ローラのヒータ（ハロゲン３００Ｗ）
とし、このときの加熱ローラの設定温度は２００℃とした。
〔結果〕
１５０℃までの昇温時間は３５ｓｅｃであった。
通紙実験を行ったところ記録紙は定着面から離れる方向へ分離した
通紙実験１０００００枚で加熱ローラのトナー汚れが多少あった。
【００２６】
（比較例１）
〔構成〕
定着ローラ（アルミ芯金ｔ＝０．６、ゴム層ｔ＝２、ＰＦＡチューブｔ＝０．０３）
加圧ローラ（φ４０、ゴム層ｔ＝４、ＰＦＡチューブｔ＝０．０３）
定着ローラヒータ  ハロゲン１２００Ｗとした。
〔結果〕
１５０℃までの昇温時間は２４０ｓｅｃであった。
通紙実験を行ったところ記録紙は定着面へ巻きつく方向へ分離した。
【００２７】
（比較例２）
〔構成〕
定着ローラ（アルミ芯金ｔ＝０．６、ゴム層ｔ＝４、ＰＦＡチューブｔ＝０．０３）
加圧ローラ（φ４０、ゴム層ｔ＝２、ＰＦＡチューブｔ＝０．０３）
定着ローラヒータ  ハロゲン１２００Ｗとした。
〔結果〕
１５０℃までの昇温時間は４８０ｓｅｃであった。
通紙実験を行ったところ記録紙は定着面から離れる方向へ分離した。
【００２８】
（実施例２）
〔構成〕
図２に示す構成において、以下の条件で実験を行った。
加熱ベルト（アルミ製ｔ＝０．１、φ４０）
定着ローラ（スポンジ層ｔ＝４、ＰＦＡチューブｔ＝０．０３）
加圧ベルト（アルミ製ｔ＝０．６、φ４０、ゴム層ｔ＝０．２、ＰＦＡチューブｔ＝０．０３）
加熱ベルトのヒータ（ハロゲン９００Ｗ）
加圧ベルトのヒータ（ハロゲン３００Ｗ）
とし、このときの加熱ローラの設定温度は２００℃とした。
〔結果〕
定着ローラの表面の１５０℃までの昇温時間は２５ｓｅｃであった。
通紙実験を行ったところ記録紙は定着面から離れる方向へ分離した
【００２９】
（実施例３）
〔構成〕
図２に示す構成において、以下の条件で実験を行った。
加熱ローラ（アルミ製ｔ＝０．６、φ４０、表層ＰＦＡコートｔ＝０．０３）
定着ローラ（スポンジ層ｔ＝４、ＰＦＡチューブｔ＝０．０３）
加圧ローラ（アルミ製ｔ＝０．６、φ４０、ゴム層ｔ＝０．２、ＰＦＡチューブｔ＝０．０３）
加熱ローラのヒータ（ハロゲン９００Ｗ）
加圧ローラのヒータ（ハロゲン３００Ｗ）
とし、このときの加熱ローラの設定温度は２００℃とした。
〔結果〕
１５０℃までの昇温時間は４５ｓｅｃであった。
通紙実験を行ったところ記録紙は定着面から離れる方向へ分離した。
【００３０】
（実施例４）
〔構成〕
図２に示す構成において、以下の条件で実験を行った。
加熱ローラ（アルミ製ｔ＝０．６、φ４０、表層ＰＦＡコートｔ＝０．０３）
定着ローラ（スポンジ層ｔ＝４、ＰＦＡチューブｔ＝０．０３）
加圧ローラ（アルミ製ｔ＝０．６、φ４０、ゴム層ｔ＝０．２、ＰＦＡチューブｔ＝０．０３）
加熱ローラのヒータ（ハロゲン１２００Ｗ）
加圧ローラの内部に熱源を置かない。
とし、このときの加熱ローラの設定温度は２００℃とした。
〔結果〕
１５０℃までの昇温時間は４５ｓｅｃであった。
通紙実験を行ったところ記録紙は定着面から離れる方向へ分離した。
【００３１】
（実施例５）
図２に示す構成において、以下の条件で実験を行った。
〔構成〕
加熱ローラ（アルミ製ｔ＝０．６、φ４０、表層ＰＦＡコートｔ＝０．０３）
定着ローラ（スポンジ層ｔ＝４、ＰＦＡチューブｔ＝０．０３）
加圧ローラ（アルミ製ｔ＝０．６、φ４０、ゴム層ｔ＝０．２、ＰＦＡチューブｔ＝０．０３）
加熱ローラのヒータ（ハロゲン１２００Ｗ）
加圧ローラの内部に熱源を置かず、このときの加熱ローラの設定温度は１６０℃とした。
〔結果〕
１５０℃までの昇温時間は６０ｓｅｃであった。
通紙実験を行ったところ記録紙は定着面から離れる方向へ分離した。
【００３２】
（実施例６）
図２に示す構成において、以下の条件で実験を行った。
加熱ローラ（アルミ製ｔ＝０．６、φ４０、表層ＰＦＡコートｔ＝０．０３）
定着ローラＡ（スポンジ層ｔ＝４、ＰＦＡチューブｔ＝０．０３）
定着ローラＢ（ゴム層ｔ＝４、ＰＦＡチューブｔ＝０．０３）
定着ローラＣ（スポンジ層ｔ＝３．８、ゴム層ｔ＝０．２、ＰＦＡチューブｔ＝０．０３）
加圧ローラ（アルミ製ｔ＝０．６、φ４０、ゴム層ｔ＝０．２、ＰＦＡチューブｔ＝０．０３）
加熱ローラのヒータ（ハロゲン１２００Ｗ）
加圧ローラの内部に熱源を置かない。
とし、このときの加熱ローラの設定温度は２００℃とした。
〔結果〕
定着ローラＡ
昇温は実施例４と同様
画像スポンジの空胞部分の光沢が低下した。
定着する最低下限が１８０℃以上
定着ローラＢ
１５０℃までの昇温６０ｓｅｃ
圧抜けによる光沢ムラはない。
定着する最低下限が１５０℃以上
定着ローラＣ
１５０℃までの昇温５０ｓｅｃ
圧抜けによる光沢ムラはない。
定着する最低下限が１５０℃以上
以上のように本発明に係る定着装置によれば、短時間で定着部材を昇温させることができると共に、高い画質レベルの定着性能を得ることができることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施形態例に係る画像形成装置を概念的に示す断面図である。
【図２】実施の形態例に係る定着装置の概略構造を示す断面図である。
【図３】定着ローラの概略構成を示す断面図であり、（ａ）は実施形態例、（ｂ）は変形例を示すものである。
【図４】加熱ローラの概略構成を示す断面図であり、（ａ）は実施形態例、（ｂ）は変形例を示すものである。
【図５】加圧ローラの概略構成を示す断面図でである。
【図６】第２実施形態例に係る定着装置を示す概略断面図である。
【図７】第２実施形態の変形例に係る定着装置を示す概略断面図である。
【図８】第２実施形態の他の変形例に係る定着装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１１  読取ユニット、１２  画像形成部、１３  自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）、１４  原稿排紙トレイ、１５〜１８  給紙カセット、１９  給紙部、２０  排紙トレイ、２１  原稿台、２２  ピックアップローラ、２３  原稿搬送ベルト、２４  コンタクトガラス、２５  読取装置、２６  光源、２７  光学系、２８  光電変換素子、３０  感光体、３１  帯電装置、３２  書込ユニット、３３  現像装置、３４  転写装置、３５  クリーニング装置、３７  排出ローラ対、１００  定着装置、２００  定着ローラ、２０１  筒体、２０２  弾性層、２０３  フッ素系保護層、２１０  定着ローラ、２１１  筒体、２１２  弾性層、２１２ａ  スポンジ層、２１２ｂ  ソリッドゴム層、２１３  フッ素系保護層、３００  加熱ローラ、３０１  ヒータ、３０２  筒体、３１０  加熱ローラ、３１１  ヒータ、３１２  筒体、３１３  フッ素系保護層、４００  加圧ローラ、４０１  ヒータ、４０２  筒体、４０３  弾性層、４０４  フッ素系保護層、５００  定着装置、５１０  定着装置、５２０  定着装置、６００  定着ベルト装置、６０１  定着ベルト、６０２  ベルトガイド、６０２、６０２  ベルトガイド、６１０  定着ベルト装置、６１１  定着ベルト、６１２  ガイドローラ、７００  加熱ローラ、７０１  ヒータ、７１０  加熱ベルト装置、７１１  ヒータ、７１２  加圧ベルト、７１３  ガイドローラ、８００  加圧ローラ、８０１  ヒータ
【図１】
2009150933.tif 000003
【図２】
2009150933.tif 000004
【図３】
2009150933.tif 000005
【図４】
2009150933.tif 000006
【図５】
2009150933.tif 000007
【図６】
2009150933.tif 000008
【図７】
2009150933.tif 000009
【図８】
2009150933.tif 000010