JP2005202441A

JP2005202441A - ベルト定着装置

Info

Publication number: JP2005202441A
Application number: JP2005108040A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Kurotaka; 重夫黒高; Kazumasa Hirai; 和政平井
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-10-04
Filing date: 2005-04-04
Publication date: 2005-07-28

Abstract

【課題】この発明は、オフセット現象が起り、転写紙の搬送が不安定であり、立ち上がり時間の短縮は高速の装置では実現が難しいという課題を解決しようとするものである。
【解決手段】この発明は、加熱ローラ１、定着ローラ２、定着ベルト３、加圧ローラ４を有するベルト定着装置において、加熱ローラ１の内部に設けられたヒータ５を備え、被定着材に対する第１の定着工程を行う部分８の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に低く設定し、被定着材に対する第２の定着工程を行う部分９の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したものである。
【選択図】図１

Description

本発明はは複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置におけるベルト定着装置に関する。

従来、白黒画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置においては、例えば感光体ドラム、感光体ベルトなどの像担持体上に潜像形成手段により潜像を形成してこの潜像を現像装置により現像することでトナー像とし、このトナー像を被定着材としての普通紙や特殊紙からなる転写紙に転写して定着装置により定着している。

また、カラー複写機やカラープリンタ、カラーファクシミリ等のカラー画像形成装置においては、例えば感光体ドラム、感光体ベルトなどの像担持体上に複数の潜像を形成してこれらの潜像をそれぞれ現像装置により各色のトナーで現像することで各色のトナー像とし、これらの各色のトナー像を重ね合わせてフルカラー画像を形成して転写紙などの被定着材に転写し、この被定着材上のカラー画像を定着装置により定着している。

定着装置としては、図６に示すような熱ローラ定着装置やベルト定着装置などがある。図６に示すような熱ローラ定着装置においては、定着ローラ２１と加圧ローラ２２とが圧接され、定着ローラ２１は内部に配設されたヒータ２３により加熱される。被定着材としての転写紙は定着ローラ２１と加圧ローラ２２とのニップ部を通して搬送され、転写紙上のトナー像が定着ローラ２１及び加圧ローラ２２による加熱及び加圧により転写紙に定着される。

また、定着装置においては、オフセットを防止するために定着ローラにオイルを塗ることが行われている。カラー画像形成装置では、高光沢で透光性の良い画質を優先するためには、粘度の低い各色のトナーを用いる必要があり、オフセットを防止するために定着ローラにオイルを塗ることが不可欠であった。

特許文献１には、加熱源を内蔵する定着ロールとそれより小径のアイドルロールに高熱伝導性高離型性無端定着ベルトをその高離型性層を外側にして懸回し、該定着ベルトが定着ロールから分離する位置よりもアイドルロール側で圧力ロールが前記定着ベルトと当接することを特徴とする定着装置が記載されている。

特許文献２には、ニップ部における定着ベルトとトナーとの離型性を高めてオイルレス或いは微量オイル塗布でもオフセットのない鮮明な定着画像が得られるようにすることを目的として、表面弾性定着ローラと加熱ローラとの間にベルト主体の表面に離型層を有する無端状の定着ルトを張設し、定着ベルトを介して下方から定着ローラを押圧する加圧ローラを設けて定着ベルトと加圧ローラとの間にニップ部を構成し、加熱ローラとニップ部との間における定着ベルトの下方の近接位置において記録媒体支持体を設けて定着ベルトとの間に略直線状の加熱通路を形成し、定着ベルトの１ｃｍ^２当りの熱容量を０．００
２〜０．０２５ｃａｌ／℃として成る定着装置が記載されている。

実開昭６２ー６０９５６号公報特開平６ー３１８００１号公報特開平８ー１３７３０６号公報特開平４ー２７３２７９号公報特開昭５３ー８９７４４号公報特開昭５９ー６５８６７号公報７特開平４ー７７９１７号公報特開平４ー３２４４７６号公報特開昭６２ー２３２６０号公報

上記特許文献２や特許文献３に記載されている定着装置では、トナー像の雰囲気予熱を行うので、予熱による定着性及びオフセット向上の効果は、低速では有るが、高速では小さいという課題がある。また、予熱の効果を出すために定着ベルトＢと記録媒体支持体Ｇとの距離を狭める必要があり、未定着トナー像のコスレ等に対する余裕度向上策が課題となる。

上記特許文献１記載の定着装置や特許文献４記載の定着装置では、転写紙に対して、最初にベルトを介してトナー像を定着する定着工程があって、その後にベルトにより搬送する搬送工程と、定着したトナー像をベルトより剥離する剥離工程があるので、定着工程を経た転写紙の搬送が不安定であり、光沢ムラ及びホットオフセットが発生しやすい。つまり、ニップ部を通過した転写紙及びトナーは更にベルトの余熱を受けることになるので、トナーが過剰に溶融してオフセット現象が起りやすく、また、転写紙の搬送が不安定であるために転写紙の画像面に部分的な温度ムラが生じて光沢ムラの原因となる。

立ち上がり時間の短縮を図る目的で薄肉ローラ、ガラスローラを用いた熱ローラ定着装置は公知であり、例えば特許文献５、特許文献６、特許文献７などに記載されている。かかる熱ローラ定着装置においては、立ち上がり時間の短縮を図るためにヒータの容量を大きくし、かつ、定着ローラの熱容量を小さくするために定着ローラの小径化や薄肉化をしたり、あるいは、直接、輻射熱により定着ローラの表面を瞬時に加熱するためにガラスローラを使用したりしている。

しかし、熱ローラ定着装置であるが故に、立ち上がり時間を短縮するために定着ローラを小径化、薄肉化して低熱容量化すると、定着ローラの強度が不足し、十分な定着圧やニップ部の幅がとれないので、定着性が甘くなる。このため、低速の装置では実現可能であっても、高速の装置では実現が難しかった。

また、カラー画像形成装置の定着装置では、被定着材上の重ね合わせられている各色のトナーを十分に溶かして被定着材に定着させるために、定着圧が低いと定着不良が発生しやすいから、定着圧は高くしておく必要があり、しかも、定着ローラはその強度を確保するために小径化、薄肉化をすることができなかったので、立ち上がり時間の短縮を図る目的で薄肉ローラ、ガラスローラを用いた熱ローラ定着装置は実現が難しかった。

また、カラー画像形成装置では、高光沢で透光性の良い画質を優先するためには、粘度の低い各色のトナーを用いる必要があり、オフセットを防止するために定着ローラにオイルを塗ることが不可欠であり、定着ローラにオイルを塗らないようにすることが困難であった。

特許文献８記載の定着装置では、転写紙の表面側にヒータを２本設けてこれを複写モードに応じて切り換えるので、転写紙は表面側のみから熱供給を受けて裏面側からの熱供給がなく、オフセット余裕度が低い。また、上記定着装置では、転写紙を定着ローラ及び加圧ローラから分離するために分離爪が必要であった。特許文献９記載の定着装置では、転写紙のカールを防止するためにカール取りローラが必要であった。

本発明は、被定着材の搬送性及び定着性が良好で被定着材のシワや未定着画像のこすれ現象を十分に防止することができ、高速の装置やカラー画像形成装置の定着装置でも安定した定着性を得ることができ、立ち上がり時間の短縮及び省エネルギー化を達成することができ、被定着材の種類に関係なく定着性を良好にでき、画像形成モードに関係なく定着性を良好にでき、分離爪が不要でカール取りローラを用いずに被定着材のカールを防止することができるベルト定着装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラ及び前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラとを有し、この加圧ローラと前記定着ベルトとの間を搬送される被定着材上のトナー像を定着するベルト定着装置において、前記加圧ローラと前記加熱ローラのうちいずれか一方若しくは両方の内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒータを備え、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに加圧することなく前記定着ベルトに接触して形成されて被定着材に対する第１の定着工程を行う部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に低く設定し、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに加圧して形成されて被定着材に対する第２の定着工程を行う部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したものであり、被定着材の搬送性及び定着性が良好で、高速の装置やカラー画像形成装置の定着装置でも安定した定着性を得ることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１記載のベルト定着装置において、前記被定着材に対する第１の定着工程を行う部分の定着圧を１Ｋｇ／ｃｍ^２以下とし、前記被定着材に対する第２の定着工程を行う部分の定着圧を第１の定着工程を行う部分の定着圧以上としたものであり、被定着材の搬送性及び定着性が良好で、高速の装置やカラー画像形成装置の定着装置でも安定した定着性を得ることができる。

請求項３に係る発明は、定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラ及び前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラとを有し、この加圧ローラと前記定着ベルトとの間を搬送される被定着材上のトナー像を定着するベルト定着装置において、前記加熱ローラの内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒータを備え、前記加熱ローラを低熱容量のものに構成したものであり、立ち上がり時間の短縮及び省エネルギー化を達成することができる。

請求項４に係る発明は、定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラ及び前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラとを有し、この加圧ローラと前記定着ベルトとの間を搬送される被定着材上のトナー像を定着するベルト定着装置において、前記加熱ローラの内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒータを備え、前記加熱ローラを低熱容量の構成としてローラ径が２０ｍｍ以上４０ｍｍ以下であって肉厚が０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の金属材料で構成したものであり、立ち上がり時間の短縮及び省エネルギー化を達成することができる。

請求項５に係る発明は、定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラ及び前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラとを有し、この加圧ローラと前記定着ベルトとの間を搬送される被定着材上のトナー像を定着するベルト定着装置において、前記加熱ローラの内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒータを備え、前記加熱ローラは光透過性を有するローラであって、且つ、前記定着ベルトの内周面と前記加熱ローラの外周面とのいずれか一方に輻射熱吸収率の大きい層を設けたものであり、立ち上がり時間の短縮及び省エネルギー化を達成することができる。

請求項６に係る発明は、定着ローラと、この定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを加熱する加熱手段と、前記定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラと、この加圧ローラと前記加熱手段とのいずれか一方若しくは両方を加熱する定着ベルト加熱用ヒータとを有し、被定着材の搬送方向について最初に前記加圧ローラが前記定着ローラに加圧することなく前記定着ベルトに接触して形成される第１の定着工程部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に低く設定し、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに加圧して形成される第２の定着工程部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したベルト定着装置において、前記定着ベルトが前記加熱手段により加熱される箇所より離間する位置から前記定着ベルトが最初に前記加圧ローラと接触する位置までの距離を２０ｍｍ以下としたものであり、未定着画像のこすれ現象を十分に防止することができる。

請求項７に係る発明は、定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラ及び前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラと、この加圧ローラと前記加熱ローラとのいずれか一方若しくは両方の内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒータとを備え、被定着材の搬送方向について最初に前記加圧ローラが前記定着ローラに加圧することなく前記加熱ローラが前記定着ベルトを介して前記加圧ローラにより加圧される位置関係で形成される第１の定着工程部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に０．５ｋｇ／ｃｍ^２以下に低く設定し、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに加圧して形成される第２の定着工程部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したものであり、被定着材のシワや未定着画像のこすれ現象を十分に防止することができる。

請求項８に係る発明は、定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラ及び前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラと、この加圧ローラと前記加熱ローラとのいずれか一方若しくは両方の内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒータとを有し、被定着材の搬送方向について最初に前記加圧ローラが前記定着ローラに加圧することなく前記定着ベルトに接触して形成される第１の定着工程部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に低く設定し、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに加圧して形成される第２の定着工程部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したベルト定着装置において、前記定着ベルトが前記加熱ローラにより加熱されてから最初に前記加圧ローラと接触する位置の近傍で前記定着ベルトの内側に設けられたガイド部材を備え、前記定着ベルトが前記加熱ローラより離間する位置から前記定着ベルトが最初に前記加圧ローラと接触する位置までの間にて未定着トナー像を有する被定着材に対して前記定着ベルトが遠ざかるように前記加熱ローラを配置したものであり、未定着画像のこすれ現象を十分に防止することができる。

請求項９に係る発明は、定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラ及び前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラと、この加圧ローラと前記加熱ローラとのいずれか一方若しくは両方の内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒータと、被定着材の搬送方向について前記定着ベルトが最初に前記加圧ローラと接触する位置の近傍で前記定着ベルトの内側に設けられたガイド部材とを備え、前記定着ベルトが前記加熱ローラより離間する位置から前記定着ベルトが最初に前記加圧ローラと接触する位置までの間にて未定着トナー像を有する被定着材に対して前記定着ベルトが遠ざかるように前記加熱ローラを配置し、前記ガイド部材が前記定着ベルトを介して前記加圧ローラにより加圧される位置関係で形成される第１の定着工程部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に０．５ｋｇ／ｃｍ^２以下に低く設定し、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラをに圧して形成される第２の定着工程部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したものであり、被定着材のシワや未定着画像のこすれ現象を十分に防止することができる。

請求項１０に係る発明は、定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラ及び前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラと、前記加熱ローラ及び前記加圧ローラの両方の内部に設けられた２つのヒータとを備え、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接することなく前記定着ベルトに接触して形成されて被定着材に対する第１の定着工程を行う部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に低く設定し、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接して形成されて被定着材に対する第２の定着工程を行う部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したベルト定着装置において、前記定着ベルトと前記加圧ローラとの温度差が回転動作時に４０℃以下となるように前記定着ベルト及び前記加圧ローラの温度設定を行ったものであり、被定着材上の画像の光沢ムラを防止することができ、定着性を良好にできる。

請求項１１に係る発明は、定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラ及び前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラと、前記加熱ローラ及び前記加圧ローラの両方の内部に設けられた２つのヒータとを備え、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接することなく前記定着ベルトに接触して形成されて被定着材に対する第１の定着工程を行う部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に低く設定し、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接して形成されて被定着材に対する第２の定着工程を行う部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したベルト定着装置において、被定着材として普通紙を使用するモードが選択された時には前記２つのヒータのいずれか一方を点灯させ、被定着材として特殊紙を使用するモードが選択された時には前記２つのヒータの両方を点灯させる手段を備えたものであり、被定着材の種類に関係なく定着性を良好にできる。

請求項１２に係る発明は、定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラ及び前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラと、前記加熱ローラ及び前記加圧ローラの両方の内部に設けられた２つのヒータとを備え、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接することなく前記定着ベルトに接触して形成されて被定着材に対する第１の定着工程を行う部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に低く設定し、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接して形成されて被定着材に対する第２の定着工程を行う部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したベルト定着装置において、画像形成モードとして片面画像形成モードが選択された場合には回転動作時に前記定着ベルトの温度＜前記加圧ローラの温度になるように温度設定を行い、画像形成モードとして両面画像形成モードが選択された場合には回転動作時に前記定着ベルトの温度＞前記加圧ローラの温度になるように温度設定を行ったものであり、被定着材上の画像の光沢ムラを防止することができ、画像形成モードに関係なく定着性を良好にできる。

請求項１３に係る発明は、請求項１２記載のベルト定着装置において、両面画像形成モードが選択された場合には回転動作時に前記定着ベルトの温度＞前記加圧ローラの温度になり、かつ、前記定着ベルトの温度と前記加圧ローラの温度との差が３０℃以上になるように温度設定を行ったものであり、画像形成モードに関係なく定着性を良好にできる。

請求項１４に係る発明は、定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラ及び前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラと、前記加熱ローラ及び前記加圧ローラの両方の内部に設けられた２つのヒータとを備え、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接することなく前記定着ベルトに接触して形成されて被定着材に対する第１の定着工程を行う部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に低く設定し、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接して形成されて被定着材に対する第２の定着工程を行う部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したベルト定着装置において、前記定着ローラの表面硬度を前記加圧ローラの表面硬度より大きくし、前記第１の定着工程を行う部分のニップを凸形状となし、前記第２の定着工程を行う部分のニップを凹形状となしたものであり、分離爪が不要でカール取りローラを用いずに被定着材のカールを防止することができる。

請求項１５に係る発明は、定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラ及び前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラと、前記加熱ローラ及び前記加圧ローラの両方の内部に設けられた２つのヒータとを備え、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接することなく前記定着ベルトに接触して形成されて被定着材に対する第１の定着工程を行う部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に低く設定し、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接して形成されて被定着材に対する第２の定着工程を行う部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したベルト定着装置において、前記定着ローラの表面硬度と前記加圧ローラの表面硬度とを略同一とし、前記第２の定着工程を行う部分のニップを略直線となしたものであり、分離爪が不要となる。

請求項１に係る発明によれば、請求項１に係る発明は、定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラ及び前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラとを有し、この加圧ローラと前記定着ベルトとの間を搬送される被定着材上のトナー像を定着するベルト定着装置において、前記加圧ローラと前記加熱ローラのうちいずれか一方若しくは両方の内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒータを備え、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに加圧することなく前記定着ベルトに接触して形成されて被定着材に対する第１の定着工程を行う部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に低く設定し、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに加圧して形成されて被定着材に対する第２の定着工程を行う部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したので、被定着材の搬送性及び定着性が良好で、高速の装置やカラー画像形成装置の定着装置でも安定した定着性を得ることができる。

請求項２に係る発明によれば、請求項１記載のベルト定着装置において、前記被定着材に対する第１の定着工程を行う部分の定着圧を１Ｋｇ／ｃｍ^２以下とし、前記被定着材に対する第２の定着工程を行う部分の定着圧を第１の定着工程を行う部分の定着圧以上としたので、被定着材の搬送性及び定着性が良好で、高速の装置やカラー画像形成装置の定着装置でも安定した定着性を得ることができる。

請求項３に係る発明によれば、定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラ及び前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラとを有し、この加圧ローラと前記定着ベルトとの間を搬送される被定着材上のトナー像を定着するベルト定着装置において、前記加熱ローラの内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒータを備え、前記加熱ローラを低熱容量のものに構成したので、立ち上がり時間の短縮及び省エネルギー化を達成することができる。

請求項４に係る発明によれば、定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラ及び前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラとを有し、この加圧ローラと前記定着ベルトとの間を搬送される被定着材上のトナー像を定着するベルト定着装置において、前記加熱ローラの内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒータを備え、前記加熱ローラを低熱容量の構成としてローラ径が２０ｍｍ以上４０ｍｍ以下であって肉厚が０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の金属材料で構成したので、立ち上がり時間の短縮及び省エネルギー化を達成することができる。

請求項５に係る発明によれば、定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラ及び前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラとを有し、この加圧ローラと前記定着ベルトとの間を搬送される被定着材上のトナー像を定着するベルト定着装置において、前記加熱ローラの内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒータを備え、前記加熱ローラは光透過性を有するローラであって、且つ、前記定着ベルトの内周面と前記加熱ローラの外周面とのいずれか一方に輻射熱吸収率の大きい層を設けたので、立ち上がり時間の短縮及び省エネルギー化を達成することができる。

請求項６に係る発明によれば、定着ローラと、この定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを加熱する加熱手段と、前記定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラと、この加圧ローラと前記加熱手段とのいずれか一方若しくは両方を加熱する定着ベルト加熱用ヒータとを有し、被定着材の搬送方向について最初に前記加圧ローラが前記定着ローラに加圧することなく前記定着ベルトに接触して形成される第１の定着工程部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に低く設定し、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに加圧して形成される第２の定着工程部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したベルト定着装置において、前記定着ベルトが前記加熱手段により加熱される箇所より離間する位置から前記定着ベルトが最初に前記加圧ローラと接触する位置までの距離を２０ｍｍ以下としたので、未定着画像のこすれ現象を十分に防止することができる。

請求項７に係る発明によれば、定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラ及び前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラと、この加圧ローラと前記加熱ローラとのいずれか一方若しくは両方の内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒータとを備え、被定着材の搬送方向について最初に前記加圧ローラが前記定着ローラに加圧することなく前記加熱ローラが前記定着ベルトを介して前記加圧ローラにより加圧される位置関係で形成される第１の定着工程部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に０．５ｋｇ／ｃｍ^２以下に低く設定し、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに加圧して形成される第２の定着工程部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したので、被定着材のシワや未定着画像のこすれ現象を十分に防止することができる。

請求項８に係る発明によれば、定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラ及び前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラと、この加圧ローラと前記加熱ローラとのいずれか一方若しくは両方の内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒータとを有し、被定着材の搬送方向について最初に前記加圧ローラが前記定着ローラに加圧することなく前記定着ベルトに接触して形成される第１の定着工程部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に低く設定し、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに加圧して形成される第２の定着工程部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したベルト定着装置において、前記定着ベルトが前記加熱ローラにより加熱されてから最初に前記加圧ローラと接触する位置の近傍で前記定着ベルトの内側に設けられたガイド部材を備え、前記定着ベルトが前記加熱ローラより離間する位置から前記定着ベルトが最初に前記加圧ローラと接触する位置までの間にて未定着トナー像を有する被定着材に対して前記定着ベルトが遠ざかるように前記加熱ローラを配置したので、未定着画像のこすれ現象を十分に防止することができる。

請求項９に係る発明によれば、定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラ及び前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラと、この加圧ローラと前記加熱ローラとのいずれか一方若しくは両方の内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒータと、被定着材の搬送方向について前記定着ベルトが最初に前記加圧ローラと接触する位置の近傍で前記定着ベルトの内側に設けられたガイド部材とを備え、前記定着ベルトが前記加熱ローラより離間する位置から前記定着ベルトが最初に前記加圧ローラと接触する位置までの間にて未定着トナー像を有する被定着材に対して前記定着ベルトが遠ざかるように前記加熱ローラを配置し、前記ガイド部材が前記定着ベルトを介して前記加圧ローラにより加圧される位置関係で形成される第１の定着工程部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に０．５ｋｇ／ｃｍ^２以下に低く設定し、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラをに圧して形成される第２の定着工程部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したので、被定着材のシワや未定着画像のこすれ現象を十分に防止することができる。

請求項１０に係る発明によれば、定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラ及び前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラと、前記加熱ローラ及び前記加圧ローラの両方の内部に設けられた２つのヒータとを備え、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接することなく前記定着ベルトに接触して形成されて被定着材に対する第１の定着工程を行う部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に低く設定し、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接して形成されて被定着材に対する第２の定着工程を行う部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したベルト定着装置において、前記定着ベルトと前記加圧ローラとの温度差が回転動作時に４０℃以下となるように前記定着ベルト及び前記加圧ローラの温度設定を行ったので、被定着材上の画像の光沢ムラを防止することができ、定着性を良好にできる。

請求項１１に係る発明によれば、定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラ及び前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラと、前記加熱ローラ及び前記加圧ローラの両方の内部に設けられた２つのヒータとを備え、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接することなく前記定着ベルトに接触して形成されて被定着材に対する第１の定着工程を行う部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に低く設定し、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接して形成されて被定着材に対する第２の定着工程を行う部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したベルト定着装置において、被定着材として普通紙を使用するモードが選択された時には前記２つのヒータのいずれか一方を点灯させ、被定着材として特殊紙を使用するモードが選択された時には前記２つのヒータの両方を点灯させる手段を備えたので、被定着材の種類に関係なく定着性を良好にできる。

請求項１２に係る発明によれば、定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラ及び前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラと、前記加熱ローラ及び前記加圧ローラの両方の内部に設けられた２つのヒータとを備え、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接することなく前記定着ベルトに接触して形成されて被定着材に対する第１の定着工程を行う部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に低く設定し、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接して形成されて被定着材に対する第２の定着工程を行う部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したベルト定着装置において、画像形成モードとして片面画像形成モードが選択された場合には回転動作時に前記定着ベルトの温度＜前記加圧ローラの温度になるように温度設定を行い、画像形成モードとして両面画像形成モードが選択された場合には回転動作時に前記定着ベルトの温度＞前記加圧ローラの温度になるように温度設定を行ったので、被定着材上の画像の光沢ムラを防止することができ、画像形成モードに関係なく定着性を良好にできる。

請求項１３に係る発明によれば、請求項１２記載のベルト定着装置において、両面画像形成モードが選択された場合には回転動作時に前記定着ベルトの温度＞前記加圧ローラの温度になり、かつ、前記定着ベルトの温度と前記加圧ローラの温度との差が３０℃以上になるように温度設定を行ったので、画像形成モードに関係なく定着性を良好にできる。

請求項１４に係る発明によれば、定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラ及び前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラと、前記加熱ローラ及び前記加圧ローラの両方の内部に設けられた２つのヒータとを備え、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接することなく前記定着ベルトに接触して形成されて被定着材に対する第１の定着工程を行う部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に低く設定し、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接して形成されて被定着材に対する第２の定着工程を行う部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したベルト定着装置において、前記定着ローラの表面硬度を前記加圧ローラの表面硬度より大きくし、前記第１の定着工程を行う部分のニップを凸形状となし、前記第２の定着工程を行う部分のニップを凹形状となしたので、分離爪が不要でカール取りローラを用いずに被定着材のカールを防止することができる。

請求項１５に係る発明によれば、定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラ及び前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラと、前記加熱ローラ及び前記加圧ローラの両方の内部に設けられた２つのヒータとを備え、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接することなく前記定着ベルトに接触して形成されて被定着材に対する第１の定着工程を行う部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に低く設定し、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接して形成されて被定着材に対する第２の定着工程を行う部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したベルト定着装置において、前記定着ローラの表面硬度と前記加圧ローラの表面硬度とを略同一とし、前記第２の定着工程を行う部分のニップを略直線となしたので、分離爪が不要となる。

図１は本発明の第１実施形態を示し、図２はその一部を拡大して示す。この第１実施形態は、請求項１に係る発明の一実施形態であり、カラー画像形成装置における定着装置においてオイルを用いないようにするためにホットオフセット防止と立ち上がり時間の短縮を図ったものである。図１及び図２において、１は加熱ローラ、２は定着ローラ、３は無端状定着ベルト、４は加圧ローラ、５は定着ベルト加熱用ヒータ、６は入口ガイド板、７はサーミスタからなる温度検知手段、８は第１の定着工程を行う部分、９は第２の定着工程を行う部分、１０は加圧スプリングからなる加圧手段、１１はテンションスプリングからなるテンション付与手段、１３は未定着トナー１３ａを担持した転写紙である。

定着ベルト３は加熱ローラ１及び定着ローラ２に張架され（所定の張力で架設され）、加圧ローラ４は定着ベルト３を介して定着ローラ２に対向して設けられる。加圧ローラ４は、第２の定着工程を行う部分９では定着ベルト３を介して定着ローラ２に加圧するとともに、第１の定着工程を行う部分８では定着ローラ２に加圧せずに定着ベルト３に圧接される。

ヒータ５を内蔵した加熱ローラ１は本装置の立ち上がりを早くするために、小径かつ薄肉の金属パイプ（例えばアルミニウム、鉄、銅又はステンレスからなるパイプ）で構成して低容量化してある。定着ベルト３はヒータ５により加熱ローラ１を介して加熱され、サーミスタ７は定着ベルト３における加熱ローラ１で加熱される部分の表面温度を検知する。図示しない温度制御部はサーミスタ７の温度検知信号に基づいてヒータ５を定着ベルト３の表面温度が所定の設定温度に保たれるように制御する。

図示しない駆動源による回転駆動で定着ローラ２、加熱ローラ１、加圧ローラ４、定着ベルト３が回転する。被定着材としての転写紙は定着ベルト３と加圧ローラ４との間を通して搬送され、転写紙上のトナー像が定着ベルト３により加熱されて転写紙に定着される。第１の定着工程を行う部分８では定着圧（定着ベルト３と加圧ローラ４との間の圧力）が転写紙にシワが発生しない程度に低く設定され、第２の定着工程を行う部分９では定着圧（定着ベルト３と加圧ローラ４との接触圧）が所望の定着性が得られるように設定されている。

加熱ローラ１は移動可能に設けられて加圧スプリング１１による定着ベルト３押圧で定着ベルト３にテンションを与え、加圧ローラ４は加圧スプリング１０により押圧されて定着ベルト３を介して定着ローラ２に加圧する。第１の定着工程における定着圧の設定はテンションスプリング１１により定着ベルト３のテンションを調整することによって行われ、第２の定着工程における定着圧の設定は加圧スプリング１０により行われる。なお、加圧スプリング１０が定着ローラ２を押圧することにより加圧ローラ４が定着ベルト３を介して定着ローラ２に加圧するようにしてもよい。

この第１実施形態では、ヒータ５が低容量化した加熱ローラ１を介して定着ベルト３を加熱するので、瞬時の立ち上がりが可能である。また、定着工程が第１の定着工程と第２の定着工程とからなっていて十分に長い（ニップ幅が長いためにニップ時間が５０ｍｓ〜２００ｍｓと十分に長い）ことと、定着ベルト３の自己冷却作用（定着ベルト３における定着工程部分８、９の未定着画像面側に加熱源がないために定着工程で定着ベルト３の表面が冷える作用）とにより、定着良好な温度領域が得られ、オフセット余裕度が増す。

さらに、転写紙の進入側である第１の定着工程における定着圧を０．５ｋｇ／ｃｍ^２以下、好ましくは０．２ｋｇ／ｃｍ^２以下と十分に低く設定することにより、転写紙がスムーズに定着ベルト３と加圧ローラ４との定着ニップ部に入り込んで転写紙のシワの発生率が現状以上（転写紙のシワが発生する程度が熱ローラ定着装置と比べて同等以上）に大きくならないようにすることができる。

この第１実施形態は定着良好な温度領域が得られてオフセット余裕度が増すが、この点について図３のモデルを用いて説明する。このモデルは、定着ローラ２１の内部にヒータを持ち、定着ローラ２１がアルミニウムからなる芯金２１ａ上にシリコンゴムの層２１ｂを設けた熱ローラ定着装置のモデルである。図３は、このモデルにおいて、定着ローラ２１と加圧ローラ２２との定着ニップ部に転写紙２９が進入して定着ローラ２１に転写紙２９上の未定着トナー３０が接触したときの時間の経過（転写紙が定着ニップ部を搬送されるニップ時間の経過）とともに変化する各層内非定常温度分布状態を表わす。

定着ローラ２１には内部のヒータから常に一定の熱量が供給されるという仮定のもとにおいて、最初は定着ローラ２１が一定の温度Ｔ_０に保たれる。各層内温度分布は、転写紙２９が定着ニップ部に進入した直後にはｔ_１の温度分布をなし、時間が経過するにつれてｔ_２、ｔ_３のように変化していく。この時、シリコンゴムの層２１ｂと転写紙２９上の未定着トナー３０との境界面は略一定の温度Ｔ_１（トナー３０の上面温度に相当する）を維持している。

また、時間の経過と共にトナー３０の内部に熱が伝わり、トナー３０と転写紙２９との境界温度Ｔｆ（トナー３０の下面温度に相当する）が上昇する。トナー３０・転写紙２９間の温度分布が定常状態になるほどニップ時間が十分に長いと、その後はｔ４のような経過をたどり、シリコンゴムの層２１ｂと転写紙２９上の未定着トナー３０との境界の温度Ｔ１は漸次に上昇していく。もちろん、Ｔｆも上昇していく。

一方、第１実施形態のベルト定着装置では、定着ベルト３の自己冷却作用（定着ベルト３と加圧ローラ４との定着ニップ部内における未定着画像面側に加熱源がないために定着ベルト３の表面が転写紙に熱を奪われて時間と共にその温度が低下する作用）が行われる。従って、先ほどのＴｆはやはり時間と共に上昇するが、内部に熱源を有する熱ローラ定着装置に比べてＴ_１に関しては温度上昇が小さい。従来の熱ローラ定着装置では転写紙上のトナーが定着ニップ部を短いニップ時間で通過する時にＴｆ、Ｔ_１が図７（ａ）に示すように変化するが、第１実施形態では転写紙上のトナーが第１の定着工程部分８及び第２の定着工程部分９からなる長い定着工程部分を長いニップ時間で通過する時にＴｆ、Ｔ_１’（定着ベルト３と転写紙上の未定着トナーとの境界面の温度）が図７（ｂ）に示すように変化する。

また、定着ローラ２１の温度Ｔ_０のうち、ホットオフセット発生時の温度をＴ_０１とし、定着可能な下限温度をＴ_０２とする。一方、ホットオフセット現象は、定着ローラ２１とこれに接触するトナー３０との界面において、その界面接着力がトナー３０の溶融時の粘弾性変化に伴う凝集力を上回ったときに起り、即ち、界面温度Ｔ_１の大きさが影響する。

また、一方では、定着は、転写紙２９とこれに接触するトナー３０との界面において、その界面接着力がトナー３０の溶融時の粘弾性変化に伴う凝集力を上回ったときに起り、即ち、界面温度Ｔｆの大きさが影響する。この時、先ほど述べた定着良好な温度領域としては、Ｔ_０がＴ_０１のときのＴ_１と、Ｔ_０がＴ_０２のときのＴｆから定義付けられる。

図４は第１実施形態の定着可能な温度領域の幅を示すモデル図であり、図５は上記熱ローラ定着装置の定着可能な温度領域の幅を示すモデル図である。図４及び図５において、ホットオフセット発生ラインはホットオフセット発生温度（ホットオフセットが発生する下限温度）を示すラインである。ここで、トナーが溶融してトナーの粘弾性が低下してトナーが定着され又はホットオフセットが発生する条件は、トナーが軟化点温度以上にある時間（ニップ時間）も影響することが考えられるが、トナーの粘弾性による凝集力の低下を机上計算により求めることは困難である。実際に第１実施形態の効果がどの程度有るかは実験により確認しなければならない。

図８はその実験結果の一例を示す。図８に示す定着可能な温度領域を表わす温度分布は図４及び図５に示す定着可能な温度領域を表わす温度分布のモデルと良い相関を示している。このことから、ホットオフセットは転写紙上のトナーと定着ローラ２１又は定着ベルト３との界面温度が影響し、定着下限温度は転写紙上のトナーの界面温度が影響すると考えられる。

第１実施形態と上記熱ローラ定着装置とを比較すると、定着下限温度は第１実施形態、上記熱ローラ定着装置ともニップ時間の増加と共に同様な大きさで低下していく。また、ホットオフセット発生温度は第１実施形態ではニップ時間が増加してもそれほど低下する傾向は見られない。第１実施形態では予め加熱ローラから定着ベルトに供給された熱容量で定着行程にて定着が行われる。従って、ホットオフセット発生ラインはニップ時間が長くてもそれほど下がらない。

しかし、上記熱ローラ定着装置では、ホットオフセット発生温度は低く、かつ、ニップ時間の増加に伴って大きく低下し、全体としては定着可能温度領域を狭めていることが確認された。この結果から、第１実施形態は、従来の熱ローラ定着装置に比べると、十分に効果があるということが実証された。ここに、熱ローラ定着装置では、ニップ幅（ニップ時間）が長くとれないから転写紙上のトナー像を定着させるためには転写紙上のトナー像を高温で加熱する必要があり、トナーの温度が急激に立ち上がる。このため、Ｔｆ〜Ｔ１の温度勾配が大きい。すなわち、Ｔｆに対してＴ１が大きい。

次に、オイルレストナーを用いて第１実施形態のホットオフセット性及び定着性に関しての効果を実験により確認した。図９は第１実施形態と上記従来の熱ローラ定着装置とで同一の定着性を得た時の定着ニップ部内出口部断層方向の温度分布を示す。あるスポットに焦点を当てて説明すると、第１実施形態と上記従来の熱ローラ定着装置とで同一の定着性を得た時の測定値としては、第１実施形態では定着温度が１３０℃、上記従来の熱ローラ定着装置では定着温度が１６０℃であった。この時の定着ニップ部の転写紙表面温度は９１℃となった。

これらの測定結果をもとにホットオフセットに影響があると考えるところの、転写紙２９上のトナー３０と定着ローラ２１又は定着ベルト３との界面温度を計算により求めたところ、第１実施形態では９２℃、上記従来の熱ローラ定着装置では１０１℃となり、その温度が高い程トナー粘度が低下してホットオフセット現象に対してはより不利に作用するはずである。従って、同じ定着性のもとでは従来の熱ローラ定着装置の方が第１実施形態に比べてホットオフセットの余裕度がないことが前述と同様にここでも言える。

さらに、この時の定着条件においてニップ時間の変化と定着率との関係を測定したところ図１０に示すようになった。この結果から、第１実施形態では、従来の熱ローラ定着装置に比べて、ニップ時間の変動（即ち、定着圧力、ローラ膨潤、ゴム硬度等のバラツキ）に対して定着率の変化が少なく安定した定着性が得られることが分かった。

以上から、第１実施形態においては、十分に長い定着工程と定着ベルト３の自己冷却作用（定着工程部分８、９の未定着画像面側に加熱源がないために定着工程で定着ベルト３の表面が冷える作用）により、広範囲の定着良好な温度領域（定着可能領域）が得られ、ホットオフセットの余裕度が増すことが分かった。また、定着ニップ部の幅のバラツキに対しても強く、安定した定着性能が得られることが分かった。

なお、第１実施形態で用いる定着ベルト３は、熱容量の小さい構成であり、図１６（ａ）に示すように基体３ａ上に離型層３ｂが設けられたものである。この定着ベルト３は、例えば、薄い基体３ａ（ニッケル、ポリイミドからなる基体の場合は厚さが好ましくは３０から１５０μｍ位が適当）上に、離型層３ｂとしてシリコンゴム（厚さが好ましくは５０から３００μｍ）又はフッソ樹脂系（厚さが好ましくは１０から５０μｍ）を薄く形成して熱応答性を良好にする。定着ベルト３は、図１６（ｂ）に示すようにフッ素樹脂層３ｃを離型層３ｂを設けてもよく、また、図１６（ｃ）に示すように基体３ａ上にフッ素樹脂層３ｃを設けたものでもよい。

定着ベルト３は、加熱ローラ１により加熱部で瞬時に加熱され、定着ニップ部で表面が瞬時に冷却される特性が望まれる。しかし、他方では、定着ベルト３は、定着ニップ部内で、トナーを十分に溶かして定着させるのに必要な熱容量を有するように設計されなくてはならない。定着ベルト３の厚さはこれらの両方の要件を満たす範囲にある。

次に、転写紙の搬送性（特にシワの防止）に関して説明する。第１実施形態においては、十分に長い定着ニップ部の幅（第１の定着工程及び第２の定着工程の長さ）を設けているので、定着ニップ部内で転写紙が規制される幅が大きいと、それだけシワ（タテスジ状のシワ、ミミズ状のシワ、波打ち状のシワ）が従来の熱ローラ定着装置に比べて発生しやすくなる。

従って、転写紙の搬送に対して最初に加圧ローラ４と定着ベルト３とが接触して形成される入口側の第１の定着工程を行う部分８は転写紙の進入に対して転写紙と同一の速度で回転する定着ベルト３と加圧ローラ４との間に転写紙が抵抗無く導かれるように定着ベルト３と入口ガイド板６が配置され、かつ、転写紙に不均一に力が加えられてシワが発生することがない程度に定着圧が低く設定される。

また、加圧ローラ４が定着ベルト３を介して定着ローラ２に加圧して形成される出口側の第２の定着工程を行う部分９では、定着不良が発生しないように逆に十分な定着圧力が加圧スプリング１０により加えられている。このようにして定着工程部分８、９における定着ニップ部の幅が十分に長くとられ、定着性及び転写紙の搬送性が良好になるようになされている。

以上のように、この第１実施形態は、請求項１に係る発明の一実施形態であって、定着ローラ２と、加熱ローラ１と、この加熱ローラ１及び前記定着ローラ２に張架された無端状定着ベルト３と、この定着ベルト３を介して前記定着ローラ２に対向して設けられた加圧ローラ４とを有し、この加圧ローラ４と前記定着ベルト３との間を搬送される被定着材としての転写紙上のトナー像を定着するベルト定着装置において、前記加熱ローラ１の内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒータ５を備え、前記加圧ローラ４が前記定着ベルト３を介して前記定着ローラ２に加圧することなく前記定着ベルト３に接触して形成されて被定着材に対する第１の定着工程を行う部分８の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に低く設定し、前記加圧ローラ４が前記定着ベルト３を介して前記定着ローラ２に加圧して形成されて被定着材に対する第２の定着工程を行う部分９の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したので、十分に長い定着工程と定着ベルトの自己冷却作用により定着良好な温度範囲が得られてオフセット余裕度が増し、第１の定着工程を行う部分８の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に低く設定したことにより被定着材のシワの発生を防止することができる。このため、被定着材の搬送性及び定着性が良好となり、高速の装置やカラー画像形成装置の定着装置でも安定した定着性を得ることができる。

なお、この第１実施形態では、加熱ローラ１の内部に定着ベルト加熱用ヒータ５を設けたが、加圧ローラ４の内部に定着ベルト加熱用ヒータ５を設け、或いは、加熱ローラ１及び加圧ローラ４の両方の内部に定着ベルト加熱用ヒータ５を設けるようにしても同様な効果がえられる。

この第１実施形態では、第１の定着工程においては熱伝導によってトナーが仮定着されると共に、定着圧が小さくて転写紙のシワが発生しないように定着ベルト３が加圧ローラ４に対しては軽く密着している程度が良い。図１５は第１の定着工程部分８の定着圧と転写紙のシワのランクとの関係の実験結果を示す。ここに、第１の定着工程部分８の定着圧は、（定着ベルト３の張力）／（第１の定着工程部分８における定着ベルト３の接触面積）で定義した。

１Ｋｇ／ｃｍ^２とは例えば定着ベルト３の張力が９ｋｇ、定着ベルト３の幅が３１０ｃｍ、定着ベルト３の接触幅が３ｃｍのときであり、９ｋｇ／３１０ｃｍ×０．３ｃｍ≒１Ｋｇ／ｃｍ^２となる。また、０．５Ｋｇ／ｃｍ^２とは例えば４．５ｋｇ／３１０ｃｍ×０．３ｃｍ≒０．５Ｋｇ／ｃｍ^２となる。

また、シワランクとは定着装置を通過する用紙（被定着材としての転写紙）に発生するシワの程度をランク付けしたことを意味し、ランク３以上はユーザクレームにならない程度を意味する。ランク５はシワが無く、ランク４はシワが少しは有り、ランク３はシワは有るがユーザクレームにならない程度を意味する。ランク２はユーザクレームになるシワが有り、ランク１は顕著なシワが有る。図１５に示す実験結果から、第１の定着工程部分８の定着圧が１Ｋｇ／ｃｍ^２のときにはシワランクが３となり、第１の定着工程部分８の定着圧が０．５Ｋｇ／ｃｍ^２のときにはシワランクが４となった。

この実験結果から、転写紙のシワの発生の許容される目標ランクに対しては第１定着工程部分８の定着圧が面圧換算で１Ｋｇ／ｃｍ^２以下、好ましくは０．５ｇ／ｃｍ^２以下であれば本来の定着工程である第２の定着工程に加えて第１の定着工程を設けても転写紙のシワランクが従来の熱ローラ定着装置に比べて同等以上となることを確認できた。

また、図１１は加圧ローラ４が定着ベルト３を介して定着ローラ２に加圧して形成される出口側の第２の定着工程の定着圧と定着温度との関係の実験結果を示す。この実験結果から、第２の定着工程では定着不良が発生しないように逆に十分な定着圧力を加える条件としては１Ｋｇ／ｃｍ^２（９．８Ｎ／ｃｍ^２）以上、好ましくは２Ｋｇ／ｃｍ^２（１９．６Ｎ／ｃｍ^２）以上必要であることが分かった。
図１７は第１実施形態において、線速；２００ｍｍ／ｓ、ニップ時間；１００ｎｓとし、かつ、第２の定着工程部分９の定着圧を圧大；２．０ｋｇ／ｃｍ^２、圧中；１．５ｋｇ／ｃｍ^２、圧小；０．５ｋｇ／ｃｍ^２と変えて定着温度と画像光沢度との関係を測定した実験結果を示す。また、図１８は第１実施形態において、線速；１００ｍｍ／ｓ、ニップ時間；２００ｎｓとし、かつ、第２の定着工程部分９の定着圧を圧大；２．０ｋｇ／ｃｍ^２、圧中；１．５ｋｇ／ｃｍ^２、圧小；０．５ｋｇ／ｃｍ^２と変えて定着温度と画像光沢度との関係を測定した実験結果を示す。

この実験結果から、第１実施形態では、第２の定着工程部分９の定着圧が低圧で第２の定着工程部分９の定着温度が低温であるという条件でも、定着可能なことが確認された。通常、カラー画像形成装置用の熱ローラ定着装置においては、上述のような第１実施形態における第２の定着工程部分９と同等の定着性を得るには、定着圧を３ｋｇ／ｃｍ^２以上、定着温度を１６０℃以上とする必要がある
。

そこで、本発明の第２実施形態は、上記第１実施形態において、転写紙に対する第１の定着工程を行う部分８の定着圧を１Ｋｇ／ｃｍ^２以下とし、転写紙に対する第２の定着工程を行う部分９の定着圧を第１の定着工程を行う部分８の定着圧以上、例えば１Ｋｇ／ｃｍ^２以上としたものである。

このように、この第２実施形態は、請求項２に係る発明の一実施形態であって、請求項１記載のベルト定着装置において、前記被定着材としての転写紙に対する第１の定着工程を行う部分８の定着圧を１Ｋｇ／ｃｍ^２以下とし、前記被定着材としての転写紙に対する第２の定着工程を行う部分９の定着圧を第１の定着工程を行う部分８の定着圧以上としたので、被定着材の搬送性及び定着性が良好となり、高速の装置やカラー画像形成装置の定着装置でも安定した定着性を得ることができる。

ベルト定着装置において、立ち上がり時間の短縮、省エネルギー化を実現する方法としては、待機時にヒータをオフするか、又は省エネルギーモード（待機時の定着温度を低くして消費電力を少なくするモード）を設けることが必要である。そのためには、立ち上がり時間を十分に短くする方法として、熱容量の小さい定着ベルト及び加熱ローラの構成が条件となる。

そこで、請求項３に係る発明の各実施形態は、立ち上がり時間の短縮、省エネルギー化を実現するため、定着ベルト及び加熱ローラを熱容量の小さい構成としたものである。上記第１実施形態は請求項３に係る発明の一実施形態でもあり、図１２〜図１４は本発明の第３実施形態乃至第５実施形態であって請求項３に係る発明の他の各実施形態である。

これらの請求項３に係る発明の各実施形態では、定着ローラ２と加熱ローラ１との間に張架された低熱容量の無端状定着ベルト３と、定着ローラ２に定着ベルト３を介して対向して設けられた加圧ローラ４とを有するベルト定着装置を基本構成とし、内部に定着ベルト加熱用のヒータ５を有する加熱ローラ１が低熱容量のもので構成されている。

定着ベルト３はヒータ５により加熱ローラ１を介して加熱され、サーミスタからなる温度検知手段は定着ベルト３における加熱ローラ１で加熱される部分の表面温度を検知する。図示しない温度制御部はそのサーミスタの温度検知信号に基づいてヒータ５を定着ベルト３の表面温度が所定の設定温度に保たれるように制御する。

定着ローラ２、加熱ローラ１、定着ベルト３、加圧ローラ４は図示しない駆動源による回転駆動で回転する。被定着材としての転写紙は図示矢印のように定着ベルト３と加圧ローラ４との間の定着ニップ部を通して搬送され、転写紙上のトナー像が定着ベルト３により加熱されて転写紙に定着される。

加熱ローラ１は本装置の構成から特に大きな負荷を必要としない。定着ベルト３を張架するのに必要な力としては１Ｋｇｆ（９．８Ｎ）／片側の定着ベルトテンションがあれば定着ベルト３が十分に機能する。また、定着ベルト加熱手段である加熱ローラ１と定着ニップ部形成手段とが分離しているため、加熱ローラ１は定着圧を必要とせず大きな負荷がかからない。このため、加熱ローラ１を小型化、薄肉化して加熱ローラ１の熱容量を小さくすることにより、立ち上がり時間を短くすることができる。

低容量の加熱ローラ１としては、４５ｃａｌ／℃以下、好ましくは１５ｃａｌ／℃以下の加熱ローラが望ましい。加熱ローラ１を４５ｃａｌ／℃以下の低容量の加熱ローラとすることは立ち上がり時間３０秒を満足する場合の加熱ローラ１の熱容量を表わし、加熱ローラ１を１５ｃａｌ／℃以下の低容量の加熱ローラとすることは立ち上がり時間１０秒を満足する場合の加熱ローラ１の熱容量を表わす。

従来の熱ローラ定着装置、特にカラー画像形成装置用熱ローラ定着装置においては、カラートナーを溶融混色させて発色性及び光沢性を発現させるために定着温度を高く設定すると同時に、定着圧も大きく設定する必要があった。かかる装置においては、立ち上がり時間を短くするために定着ローラを薄肉化して熱容量を小さくすると定着圧に耐え得るローラ強度を確保することが困難であった。

本実施形態において、加熱ローラ１に加わる負荷は定着ベルト３の張力のみであり、これは取付け条件としては２〜３ｋｇである。これに対して、従来の熱ローラ定着装置では、定着圧としては少なくとも上述の定着ベルト３の張力よりはるかに大きい力がかかり、低速の装置でも定着圧は１０ｋｇ以上が現状である。本実施形態の加熱ローラ１としては、熱ローラ定着装置に用いる加熱ローラより更に薄肉化して低熱容量化したローラの使用が可能になった。

また、本実施形態では、定着ベルト３を加熱する加熱手段が定着ベルト３に連れ回る加熱ローラ１で形成されていることにより、定着ベルト３にかかる負荷が小さくなり、定着ベルト３が摩耗しないという効果を奏する。逆に、定着ベルトを加熱する加熱手段が定着ベルトに対して摺動する固定部材（面状発熱ヒータ、板状発熱ヒータ、固定発熱ヒータ）である場合には、クィックスタートが可能であるが、定着ベルトの寿命が短くなる。

このように、請求項３に係る発明の各実施形態は、定着ローラ２と、加熱ローラ１と、この加熱ローラ１及び前記定着ローラ２に張架された無端状定着ベルト３と、この定着ベルト３を介して前記定着ローラ２に対向して設けられた加圧ローラ４とを有し、この加圧ローラ４と前記定着ベルト３との間を搬送される被定着材としての転写紙上のトナー像を定着するベルト定着装置において、前記加熱ローラ１の内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒータ５を備え、前記加熱ローラ１を低熱容量のものに構成したので、立ち上がり時間の短縮及び省エネルギー化を達成することができる。

ところで、例えば複写機を例にとると、ユーザがコピーを出力する際の操作に関しての満足度調査によると、その中のひとつとして待ち時間（電源投入から複写可能になるまでの待ち時間）については１０秒以下であることが望ましいという調査結果を得た。待ち時間を１０秒以下にして且つ省エネルギー化を達成するためには、上述した省エネルギーモードを設ける方法が望ましい。

例えば省エネルギーモードとして待機時の定着温度を低く設定して消費電力を５０％低減し、かつ、待ち時間１０秒以下を目標として達成するためには、待機時の設定定着温度と消費電力量の関係を測定した結果から、定着装置単体として立ち上がり時間はおよそ３０秒以下が望ましい。そのためには、熱容量の小さい定着ベルト及びローラの構成が条件となる。

上記請求項３に係る発明の実施形態としては加熱ローラ１の構成は低熱容量化を実現するために加熱ローラ１の肉厚は薄いほどよいが０．３ｍｍ以上が定着ベルト３の張力を確保して加熱ローラ１の軸方向の曲がりや円形断面の凹みが発生しない限界値として必要である。また、加熱ローラ１の径は小さいほどよいが２０ｍｍ以上が好ましい。これは、定着ベルト３がそれに接触する従動ローラとしての加熱ローラ１から熱を受けて連続通紙中も温度が落ち込むことがなく、かつ、定着ベルト３の表面が一定温度を維持するために加熱ローラ１の径は２０ｍｍ以上４０ｍｍ以下（温度落ち込み防止の点から２０ｍｍ以上、ローラ強度確保の点から４０ｍｍ以下）が必要であるということである。

加熱ローラ１の材質としては、比熱が小さくて熱伝導率が大きいものがよく、例えばアルミニウム、銅、鉄、ステンレス等の金属がよい。また、定着ベルト３は、熱応答性をよくして定着ベルトとしての可撓性を保つためには、基体３ａの厚さが３０から１５０μｍ以下の、例えばニッケル、ポリイミド等が好ましい。また、定着ベルト３の離型層３ｂにおいても、熱応答性を良くするためにはシリコンゴムであれば厚さが好ましくは５０から３００μｍ、フッ素樹脂系であれば厚さが好ましくは１０から５０μｍが好ましい。

上記実施形態において立ち上がり時間として、例えば上述のように３０秒以下を目標とすると、上記のような熱容量の小さい定着ベルトを用いると、
（ｉ）加熱ローラ１の径が３０ｍｍのときは、加熱ローラ１がアルミニウムでその肉厚が０．６ｍｍ、加熱ローラ１が鉄でその肉厚が０．４ｍｍの場合に立ち上がり時間が約１０秒となり、
（ii）加熱ローラ１の径が４０ｍｍのときは、加熱ローラ１がアルミニウムでその肉厚が０．８ｍｍ、加熱ローラ１が鉄でその肉厚が０．４ｍｍの場合に立ち上がり時間が約２０秒となり、
（iii）加熱ローラ１の径が４０ｍｍのときは、加熱ローラ１がアルミニウムでその肉厚が２．０ｍｍ、加熱ローラ１が鉄でその肉厚が１２ｍｍの場合に立ち上がり時間が約３０秒となるという結果が得られた。但し、このとき、ヒータ５の出力値は１００Ｖ１５Ａの商用電源を使用した時の許容最大出力として１．３ｋｗである。

従って、目標３０秒以下の立ち上がり時間を達成するためにはヒータ５の容量を十分に大きくできた（但し１．３ｋｗ）としても、内部にヒータ５を内蔵する加熱ローラ１が低熱容量になる構成としては、ローラ径が２０ｍｍ以上４０ｍｍ以下、肉厚が０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の金属材料で加熱ローラ１が形成されることが必要である。

高出力のヒータを搭載した場合、電源スイッチ投入による突入電流が大きくなり、また、ヒータのオン／オフによる蛍光灯のちらつき現象が問題となるので、これらの問題を防止するためにヒータの出力は好ましくは７００Ｗ以下が良い。この条件を考慮すると、加熱ローラ１は肉厚が０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の金属材料で構成することが好ましい。

立ち上がり時間を十分に短くして低熱容量化する範囲として加熱ローラ１の径の範囲としては、２０ｍｍ〜４０ｍｍが好ましい。つまり、定着ベルト３がそれに接触する従動ローラとしての加熱ローラ１から熱を受けて連続通紙中も温度が落ち込むことなく定着ベルト３の表面が一定温度を維持するために加熱ローラ１の径が２０ｍｍ以上は必要である。一方、加熱ローラ１の径が４０ｍｍを超えると、加熱ローラ１の肉厚が薄くなり過ぎて加熱ローラ１としての強度が不足してしまう。仮に、クィックスタートとして、立ち上がり時間１０秒以下を目標とした場合は、加熱ローラ１の径を４０ｍｍを超えたローラ径として例えば５０ｍｍのローラ径にすると、加熱ローラ１の肉厚が鉄で０．３ｍｍ以下、アルミニウムで０．５ｍｍ以下になる。かかる薄肉の加熱ローラでは定着ベルト３の張力に対しての初期及び経時での撓み、凹み等の変形が懸念される。

そこで、本発明の第６実施形態は、上記請求項３に係る発明の実施形態において、加熱ローラ１をローラ径が２０ｍｍ以上４０ｍｍ以下であって肉厚が０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下、好ましくは０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の金属材料で低熱容量のものに構成したものである。

このように、第６実施形態は、請求項４に係る発明の実施形態であって、定着ローラ２と、加熱ローラ１と、この加熱ローラ１及び前記定着ローラ２に張架された無端状定着ベルト３と、この定着ベルト３を介して前記定着ローラ２に対向して設けられた加圧ローラ４とを有し、この加圧ローラ４と前記定着ベルト３との間を搬送される被定着材としての転写紙上のトナー像を定着するベルト定着装置において、前記加熱ローラ１の内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒータ５を備え、前記加熱ローラ１をローラ径が２０ｍｍ以上４０ｍｍ以下であって肉厚が０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の金属材料で低熱容量のものに構成したので、立ち上がり時間の短縮及び省エネルギー化を達成することができる。

定着性の向上を更に図るために、加圧ローラ内にヒータを設けた場合は定着装置としての立ち上がり時間を早くすることが可能である。また、加圧ローラ内にヒータを設けない場合は、プリントスタートにあたって定着ベルト回転直後に定着ニップ部において定着ベルトが加圧ローラに接触したときに、定着ベルト温度が急激に落ちこみ、定着不良が発生する恐れがある。そのため、定着ベルトを所定の温度に回復させるべくプレ回転時間を設ける必要があるが、上述の低熱容量の加圧ローラを用いると、加圧ローラの温度上昇速度が早くなるため、プレ回転時間が短くなるという利点がある。

本発明のベルト定着装置は（低温）低圧定着がその特徴の一つであり、そのため加圧ローラを薄肉化して低熱容量加圧ローラとして用いることができる。なお、本発明のベルト定着装置に用いた加熱ローラの熱容量としては３６ｃａｌ／℃以下（本例ではローラ径が４０〜６０ｍｍ、且つローラ肉厚が０．３〜１．５ｍｍの範囲で使用可能）である。

本発明の第７実施形態では、上記請求項３に係る発明の実施形態において、加熱ローラ１が本定着装置の構成から特に大きな負荷を必要としないため、加熱ローラ１が光透過性の部材（例えば耐熱ガラス等）で構成され、また、この加熱ローラ１に接する定着ベルト３の内側若しくは加熱ローラ１の表面に輻射熱吸収率の高い層（黒色ペイントの塗装、カーボン印刷、定着ベルト３内のカーボン分散等の処理により形成した層）が設けられる。定着ベルト３は加熱ローラ１からの輻射熱によって加熱され、瞬時の立ち上がりが可能となる。

このように、第７実施形態は、請求項５に係る発明の実施形態であって、定着ローラ２と、加熱ローラ１と、この加熱ローラ１及び前記定着ローラ２に張架された無端状定着ベルト３と、この定着ベルト３を介して前記定着ローラ２に対向して設けられた加圧ローラ４とを有し、この加圧ローラ４と前記定着ベルト３との間を搬送される被定着材としての転写紙上のトナー像を定着するベルト定着装置において、前記加熱ローラ１の内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒータ５を備え、前記加熱ローラ１は光透過性を有するローラであって、且つ、前記定着ベルト３の内側と前記加熱ローラ４の表面とのいずれか一方に輻射熱吸収率の大きい層を設けたので、立ち上がり時間の短縮及び省エネルギー化を達成することができる。また、加熱ローラ内にヒータを設けた場合においても、本発明のベルト定着装置においては（低温）低圧力定着が実現可能であるため、加熱ローラにおいても光透過性を有するローラで形成しても強度上問題ない。

ところで、上記第１実施形態のベルト定着装置では、図１９に示すように転写紙１３上の未定着画像は定着工程前においては定着ベルト３と接触しても転写紙１３と定着ベルト３とが同期して移動すれば定着ベルト３とのこすれが発生しない。しかし、画像形成装置本体（画像形成装置の定着装置以外の部分）と定着装置との間で転写紙搬送速度差があって定着装置側の転写紙搬送速度が画像形成装置本体側の転写紙搬送速度より遅くなると、転写紙１３にたるみが生じ、転写紙１３上の未定着画像が定着ベルト３に触れると未定着画像と定着ベルト３との同期ずれにより未定着画像が定着ベルト３でこすられる現象が発生してしまう。

転写紙１３のたるみ量は定着工程部分８、９の入口から遠ざかるほど大きい。逆に言えば、定着工程部分８、９の入口近傍で転写紙１３のたるみによって転写紙１３が定着ベルト３に接触した場合は、そのたるみ量が極めて小さいために未定着画像と定着ベルト３との同期ずれによる未定着画像の定着ベルト３によるこすれ現象の程度が小さくなってしまう。

従って、未定着画像のこすれ現象を防止するためには、未定着画像が定着ベルト３に接触してもそれが定着工程部分８の入口近傍であれば許容されると考えられる。よって、定着ベルト３が加熱ローラ１より離間する位置から定着ベルト３が最初に加圧ローラ４と接触する位置までの距離Ｌを十分に小さくする必要がある。上述のような第１実施形態の実験によれば、Ｌと未定着画像のこすれ現象のランクとの関係が図２０に示すようになり、実際にＬが２０ｍｍ以下であれば未定着画像と定着ベルトとの同期ずれ量が無視できる程度となり、未定着画像のこすれ現象が起こらないことが確認された。

図２０に示す実験結果から、Ｌが２０ｍｍのときにコスレランクが３となり、Ｌが１５ｍｍのときにコスレランクが４となり、Ｌが１０ｍｍ以下のときにコスレランクが５となる。ここに、コスレランクとは、定着装置を通過する未定着画像に発生する画像コスレの程度をランク付けしたことを意味し、コスレランク３以上はユーザクレームにならない程度の画像コスレを意味する。コスレランク５は画像コスレがまったく無い状態、コスレランク２以下はユーザクレームになるような画像コスレを表わす。

そこで、本発明の第８実施形態では、上記第１実施形態において、定着ベルト３が加熱ローラ１より離間する位置から定着ベルト３が最初に加圧ローラ４と接触する位置までの距離Ｌを２０ｍｍ以下に設定しており、未定着画像のこすれ現象を防止することができる。

このように、この第８実施形態は、請求項６に係る発明の一実施形態であって、定着ローラ２と、この定着ローラ２に張架された無端状定着ベルト３と、この定着ベルト３を加熱する加熱手段としての加熱ローラ１と、前記定着ベルト３を介して前記定着ローラ２に対向して設けられた加圧ローラ４と、この加圧ローラ４と前記加熱手段１とのいずれか一方若しくは両方を加熱する定着ベルト加熱用ヒータ５とを有し、被定着材の搬送方向について最初に前記加圧ローラ４が前記定着ローラ２に加圧することなく前記定着ベルト３に接触して形成される第１の定着工程部分８の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に低く設定し、前記加圧ローラ４が前記定着ベルト３を介して前記定着ローラ２に加圧して形成される第２の定着工程部分９の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したベルト定着装置において、前記定着ベルト３が前記加熱手段１により加熱される箇所より離間する位置から前記定着ベルト３が最初に前記加圧ローラ４と接触する位置までの距離を２０ｍｍ以下としたので、未定着画像のこすれ現象を十分に防止することができる。

なお、上記第８実施形態において、加熱ローラ１の代りに例えばローラタイプの加熱手段や固定基板に発熱体層を設けた加熱手段などを用いてもよく、また、定着ベルト加熱用ヒータ５を加圧ローラ４の内部若しくは加熱ローラ１及び加圧ローラ４の両方の内部に設けるようにしても上記第１実施形態と同様な効果が得られる。

図２１は本発明の第９実施形態を示す。この第９実施形態は請求項７に係る発明の一実施形態である。この第９実施形態では、上記第８実施形態において、加圧ローラ４が定着ベルト３を介して加熱ローラ１に加圧し、第１の定着工程部分は加圧ローラ４が定着ベルト３を介して加熱ローラ１に加圧して形成される。定着ベルト３は第１の定着工程部分から第２の定着工程部分まで加圧ローラ４と接触することになる。

このようなベルト定着装置においては、第１の定着工程部分の定着圧を実際は０．５ｋｇ／ｃｍ^２以下に低く設定すれば、転写紙１３のシワが発生しないことが確認されている。転写紙１３は、第１の定着工程部分を搬送されるときに定着ベルト３からの熱伝導によってトナーが仮定着される。第１の定着工程部分の定着圧は小さくとって転写紙１３のシワが発生しないように定着ベルト３が加圧ローラ４に対して軽く密着する程度がよい。

図２２は実験により求められた第１の定着工程部分の定着圧と転写紙１３のシワのランクとの関係を示す。この第１の定着工程部分の定着圧と転写紙１３のシワのランクとの関係から、転写紙１３のシワ発生の許容される目標ランクに対しては第１の定着工程部分の定着圧が面圧換算で０．５ｋｇ／ｃｍ^２以下、好ましくは０．３ｋｇ／ｃｍ^２以下であれば、本来の定着工程部分である第２の定着工程部分に加えて第１の定着工程部分を設けても転写紙１３のシワ発生率が従来の熱ローラ定着装置に比べてより小さくなることを確認できた。

図２２に示す第１の定着工程部分の定着圧と転写紙１３のシワランクとの関係は加熱ローラ１が定着ベルト３を介して加圧ローラ４とで形成する第１の定着工程部分のニップ幅と定着圧力によって求めたものである。第１の定着工程部分の定着圧は、（第１の定着工程部分の定着圧力）／（第１の定着工程部分の定着ニップ面積）で定義し、第１の定着工程部分の定着圧０．５ｋｇ／ｃｍ^２とは例えば第１の定着工程部分の定着圧が５ｋｇ、定着ベルト３の幅が３１０ｍｍ、第１の定着工程部分の定着ニップ幅が３ｍｍのときであって５ｋｇ／３１０ｃｍ×０．３ｃｍ≒０．５ｋｇ／ｃｍ^２となる。

また、第１の定着工程部分の定着圧０．３ｋｇ／ｃｍ^２とは、例えば第１の定着工程部分の定着圧が３ｋｇ、定着ベルト３の幅が３１０ｍｍ、第１の定着工程部分の定着ニップ幅が３ｍｍのときであり、３．０ｋｇ／３１０ｃｍ×０．３ｃｍ≒０．３ｋｇ／ｃｍ^２となる。図２２に示す実験結果から、第１の定着工程部分の定着圧が０．５ｋｇ／ｃｍ^２のときはシワランクが３となり、第１の定着工程部分の定着圧が０．３ｋｇ／ｃｍ^２のときはシワランクが４となる。したがって、第１の定着工程部分の定着圧は、０．５ｋｇ／ｃｍ^２以下、好ましくは０．３ｋｇ／ｃｍ^２以下に設定する必要がある。

また、加圧ローラ４が定着ベルト３を介して定着ローラ２に加圧して形成される出口側の第２の定着工程部分では、定着不良が発生しないように逆に十分な定着圧を加える条件としては、実験により求められた図２４に示すような第２の定着工程部分の定着圧と定着温度との関係から、０．５ｋｇ／ｃｍ^２（４．９Ｎ／ｃｍ^２）以上、好ましくは１．５ｋｇ／ｃｍ^２以上必要であることがわかった。

第９実施形態において、線速；２００ｍｍ／ｓ、ニップ時間；１００ｎｓとし、かつ、第２の定着工程部分の定着圧を圧大；２．０ｋｇ／ｃｍ^２、圧中；１．５ｋｇ／ｃｍ^２、圧小；０．５ｋｇ／ｃｍ^２と変えて定着設定温度と画像光沢度との関係を測定した実験結果が図１７に示すようになった。また、第９実施形態において、線速；１００ｍｍ／ｓ、ニップ時間；２００ｎｓとし、かつ、第２の定着工程部分の定着圧を圧大；２．０ｋｇ／ｃｍ^２、圧中；１．５ｋｇ／ｃｍ^２、圧小；０．５ｋｇ／ｃｍ^２と変えて定着温度と画像光沢度との関係を測定した実験結果が図１８に示すようになった。

この実験結果から、第９実施形態では、第２の定着工程部分の定着圧が低圧で第２の定着工程部分の定着温度が低温であるという条件でも、定着可能なことが確認された。通常、カラー画像形成装置用の熱ローラ定着装置においては、上述のような第１実施形態における第２の定着工程部分９と同等の定着性を得るには、定着圧を３ｋｇ／ｃｍ^２以上、定着温度を１６０℃以上とする必要がある。

そこで、本発明の第９実施形態では、第１の定着工程部分の定着圧を面圧換算で０．５ｋｇ／ｃｍ^２以下、好ましくは０．３ｋｇ／ｃｍ^２以下に設定し、第２の定着工程部分の定着圧を０．５ｋｇ／ｃｍ^２（４．９Ｎ／ｃｍ^２）以上、好ましくは１．５ｋｇ／ｃｍ^２（９．８Ｎ／ｃｍ^２）以上に設定した。

このように、第９実施形態は、請求項７に係る発明の一実施形態であって、定着ローラ２と、加熱ローラ１と、この加熱ローラ１及び前記定着ローラ２に張架された無端状定着ベルト３と、この定着ベルト３を介して前記定着ローラ２に対向して設けられた加圧ローラ４と、この加圧ローラ４と前記加熱ローラ１とのいずれか一方若しくは両方の内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒータ５とを備え、被定着材の搬送方向について最初に前記加圧ローラ４が前記定着ローラ２に加圧することなく前記加熱ローラ１が前記定着ベルト３を介して前記加圧ローラ４により加圧される位置関係で形成される第１の定着工程部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に０．５ｋｇ／ｃｍ^２以下に低く設定し、前記加圧ローラ４が前記定着ベルト３を介して前記定着ローラ２に加圧して形成される第２の定着工程部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したので、被定着材のシワや未定着画像のこすれ現象を十分に防止することができる。

なお、上記第９実施形態において、定着ベルト加熱用ヒータ５を加圧ローラ４の内部若しくは加熱ローラ１及び加圧ローラ４の両方の内部に設けるようにしても上記第２実施形態と同様な効果が得られる。

図２３は本発明の第１０実施形態を示す。この第１０実施形態は請求項８に係る発明の一実施形態である。この第１０実施形態では、上記第８実施形態において、定着ベルト３が加熱ローラ１により加熱されてから最初に加圧ローラ４と接触する位置の近傍（具体的には加圧ローラと接触する位置から１０ｍｍ以下を表わす）で定着ベルト３の内側にガイド部材としての補助ローラ１２が設けられ、第１の定着工程部分は加圧ローラ４が定着ベルト３を介して補助ローラ１２に加圧して形成される。

また、定着ベルト３が加熱ローラ１より離間する位置から定着ベルト３が最初に加圧ローラ４と接触する位置までの距離Ｌの間にて未定着トナー像を有する転写紙１３に対して定着ベルト３が遠ざかるように（転写紙１３上の未定着トナー像に接触しないように）加熱ローラ１が配置される。従って、上記距離Ｌの間においては、転写紙１３上の未定着トナー像は定着ベルト３に接触することがなく、未定着トナー像のこすれ現象は起こらなくなる。

このように、この第１０実施形態は、請求項８に係る発明の一実施形態であって、定着ローラ２と、加熱ローラ１と、この加熱ローラ１及び前記定着ローラ２に張架された無端状定着ベルト３と、この定着ベルト３を介して前記定着ローラ２に対向して設けられた加圧ローラ４と、この加圧ローラ４と前記加熱ローラ１とのいずれか一方若しくは両方の内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒータ５とを有し、被定着材の搬送方向について最初に前記加圧ローラ４が前記定着ローラ２に加圧することなく前記定着ベルト３に接触して形成される第１の定着工程部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に低く設定し、前記加圧ローラ４が前記定着ベルト３を介して前記定着ローラ２に加圧して形成される第２の定着工程部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したベルト定着装置において、前記定着ベルト３が前記加熱ローラ１により加熱されてから最初に前記加圧ローラ４と接触する位置の近傍で前記定着ベルト３の内側に設けられたガイド部材としての補助ローラ１２を備え、前記定着ベルト３が前記加熱ローラ１より離間する位置から前記定着ベルト３が最初に前記加圧ローラ４と接触する位置までの間にて未定着トナー像を有する被定着材に対して前記定着ベルト３が遠ざかるように前記加熱ローラ１を配置したので、未定着画像のこすれ現象を十分に防止することができる。

なお、上記第１０実施形態において、定着ベルト加熱用ヒータ５を加圧ローラ４の内部若しくは加熱ローラ１及び加圧ローラ４の両方の内部に設けるようにしても上記第３実施形態と同様な効果が得られる。

本発明の第１１実施形態は請求項９に係る発明の一実施形態である。この第１１実施形態では、上記第８実施形態において、上記第１０実施形態と同様に、定着ベルト３が加熱ローラ１により加熱されてから最初に加圧ローラ４と接触する位置の近傍で定着ベルトの内側にガイド部材としての補助ローラ１２が設けられ、加圧ローラ４が定着ベルト３を介して補助ローラ１２に加圧して第１の定着工程部分が形成されて第１の定着工程部分の定着圧が転写紙１３のシワが生じない程度に低く設定される。

さらに、定着ベルト３が加熱ローラ１より離間する位置から定着ベルト３が最初に加圧ローラ４と接触する位置までの距離Ｌの間にて未定着トナー像を有する転写紙１３に対して定着ベルト３が遠ざかるように（未定着トナー像に接触しないように）加熱ローラ１が配置され、加圧ローラ４が定着ベルト３を介して定着ローラ２に加圧して形成される第２の定着工程部分の定着圧は所望の定着性が得られる定着圧に設定される。

このようなベルト定着装置では、上記第９実施形態と同様に第１の定着工程部分の定着圧を０．５ｋｇ／ｃｍ^２以下、好ましくは０．３ｋｇ／ｃｍ^２以下に低く設定すれば転写紙１３のシワ発生を防止できることが確認されている。また、第２の定着工程部分の定着圧は定着不良が発生しないように逆に十分な定着圧力を加える条件として図２４の実験結果から０．５ｋｇ／ｃｍ^２（４．９Ｎ／ｃｍ^２）以上、好ましくは１．５ｋｇ／ｃｍ^２以上必要であることがわかった。

そこで、この第１１実施形態では、第１の定着工程部分の定着圧を０．５ｋｇ／ｃｍ^２以下、好ましくは０．３ｋｇ／ｃｍ^２以下に低く設定し、第２の定着工程部分の定着圧を０．５ｋｇ／ｃｍ^２（４．９Ｎ／ｃｍ^２）以上、好ましくは１．５ｋｇ／ｃｍ^２以上に設定する。

このように、この第１１実施形態は請求項９に係る発明の一実施形態であって、定着ローラ２と、加熱ローラ１と、この加熱ローラ１及び前記定着ローラ２に張架された無端状定着ベルト３と、この定着ベルト３を介して前記定着ローラ２に対向して設けられた加圧ローラ４と、この加圧ローラ４と前記加熱ローラ１とのいずれか一方若しくは両方の内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒータ５と、被定着材の搬送方向について前記定着ベルト３が最初に前記加圧ローラ４と接触する位置の近傍で前記定着ベルト３の内側に設けられたガイド部材としての補助ローラ１２とを備え、前記定着ベルト３が前記加熱ローラ１より離間する位置から前記定着ベルト３が最初に前記加圧ローラ４と接触する位置までの間にて未定着トナー像を有する被定着材に対して前記定着ベルト３が遠ざかるように前記加熱ローラ１を配置し、前記ガイド部材１２が前記定着ベルト３を介して前記加圧ローラ４により加圧される位置関係で形成される第１の定着工程部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に０．５ｋｇ／ｃｍ^２以下に低く設定し、前記加圧ローラ４が前記定着ベルト３を介して前記定着ローラ２をに圧して形成される第２の定着工程部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したので、被定着材のシワや未定着画像のこすれ現象を十分に防止することができる。

なお、上記第１１実施形態において、定着ベルト加熱用ヒータ５を加圧ローラ４の内部若しくは加熱ローラ１及び加圧ローラ４の両方の内部に設けるようにしても上記第４実施形態と同様な効果が得られる。

図２５は上記第１実施形態において加圧ローラ４の内部にヒータ１４を設けるようにしたベルト定着装置の例を示し、図２６はその一部を拡大して示す。このベルト定着装置では、加圧ローラ４の表面温度がサーミスタからなる温度検知手段１５により検知され、図示しない温度制御部はそのサーミスタ１５の温度検知信号に基づいてヒータ１４を加圧ローラ４の表面温度が所定の設定温度に保たれるようにオン／オフ制御する。

被定着材としての転写紙は入口ガイド板６により案内されて定着ベルト３と加圧ローラ４との間を通して搬送され、転写紙上のトナー像が定着ベルト３、加圧ローラ４で加熱されて転写紙に定着される。

このベルト定着装置では、加圧ローラ４内にヒータ１４を設けて加圧ローラ４の表面温度を温度制御部により制御するので、転写紙をその裏面からも加熱することになり、定着性及びオフセット余裕度を一層増すことができる。

このベルト定着装置において、加圧ローラ４に内蔵されたヒータ１４の効果について図２７により説明する。定着性に影響するトナーと転写紙の界面温度Ｔｆは一定とし、定着性を同じとしたときには図２７に示すように加圧ローラ４の表面温度を７０℃、１６０℃、１９０℃としたとき、定着ベルト３の温度は１６０℃、１４０℃、１３０℃と低くなる。

このことから、加圧ローラ４の表面温度を高く設定するほど定着可能領域の下限値を下げることが可能となる。一方、定着可能領域の上限値であるホットオフセット発生温度は、定着ベルト３とトナーとの界面温度Ｔ_１に影響され、Ｔｆは一定（用紙へのトナー定着性を表わす）としたとき、加圧ローラ温度が高いほどＴ１（定着ベルトとトナーの離型性を表わす）が低くなり、ホットオフセットは発生しにくくなる。

図２８はそれを実験により検証した結果である。加圧ローラ４の表面温度が高いほど定着可能領域が拡大し、その中でホットオフセット発生温度はそれほど変化していないが、定着下限温度は下がる。

以上から、加熱ローラ１に加えて加圧ローラ４にもヒータ１４を内蔵させると、更に定着可能領域が拡大し、その効果が十分に発揮されることがわかった。

このベルト定着装置においては、定着ベルト３と加圧ローラ４は、回転を始めると、互いに熱の授受があるので、温度が安定せず、画像品質の悪化（光沢ムラ、光沢低下）を招くことがある。特に、立ち上がり後、待機時から画像形成開始時にかけて定着ベルト３の温度と加圧ローラ４の表面温度との差が大きいと、定着ベルト３の温度は加圧ローラ４の表面温度に影響されるから、定着ベルト３及び加圧ローラ４がしばらく回転して定着ベルト３の温度が安定するまでは画質が良好にならない。このような不具合を防止するためには、定着ベルト３の温度の設定値と加圧ローラ４の表面温度の設定値との差を実質的に好ましくは４０℃以下に設定しておけば、定着ベルト３の温度が加圧ローラ４の表面温度に影響されて画質の悪化を招くことは少ないことが確認された。

このベルト定着装置においては、定着ベルト３の回転直後には定着ベルト３自体の熱容量の一部が定着ニップ部において加圧ローラ４に奪われるために定着ベルト３の温度が大きく落ち込む。しかし、定着ベルト３の回転時間の経過と共に加圧ローラ４の温度が上昇していくため、定着ニップ部の定着ベルト温度は漸次に上昇していく。

従って、プリントスタート直後（画像形成装置の画像形成動作開始直後）と連続画像形成動作終了時の定着品質（特に画像光沢度）に大きな差が生ずることが問題となる。この問題を防止する手段の一つとしては、加圧ローラ４の温度が所定の温度になるまで加圧ローラ４や定着ベルト３等の回転体のプレ回転を行うようにしてもよい。しかし、かかる方法では、待ち時間が長くなり、操作性が低下する。

そこで、本発明の第１２実施形態は、第１実施形態における加圧ローラ４の内部にヒータ１４を設けるようにしたベルト定着装置において、定着ベルト３の温度と加圧ローラ４の表面温度との差が回転動作時に４０℃以下になるように定着ベルト３の温度と加圧ローラ４の表面温度の各設定値を設定したものである。上記温度制御部はサーミスタ７の温度検知信号に基づいてヒータ５を定着ベルト３の表面温度が設定温度に保たれるようにオン／オフ制御する。また、上記温度制御部は加圧ローラ４の表面温度を検知するサーミスタの温度検知信号に基づいてヒータ１４を加圧ローラ４の表面温度が設定温度に保たれるようにオン／オフ制御する。

図３１は、この第１２実施形態において、定着ベルト３の温度を１３０℃に設定し、加圧ローラ４の設定温度を可変してプリントスタート直後の定着画像と、プリントスタート後に画像形成装置で５０枚のプリント（画像形成）を行った時の定着画像との光沢度の差を確認した結果を示す。例えば、定着ベルト３の温度と加圧ローラ４の温度との設定温度差が５０度有る状態として、加圧ローラ４の温度を８０℃に設定した場合には、１枚目プリント時の画像光沢度が平均で約７％であり、５０枚目プリント時の画像光沢度が平均で約２０％であった。

また、定着ベルト３の温度と加圧ローラ４の温度との設定温度差が４０度有る状態として、加圧ローラ４の温度を９０℃に設定した場合には、１枚目プリント時の画像光沢度が平均で約１０％であり、５０枚目プリント時の画像光沢度が平均で約２０％であった。また、定着ベルト３の温度と加圧ローラ４の温度との設定温度差が３０度有る状態として、加圧ローラ４の温度を１００℃に設定した場合には、１枚目プリント時の画像光沢度が平均で約１３％であり、５０枚目プリント時の画像光沢度が平均で約２０％であった。

一般的に、画像光沢度差が視覚上あまり目立たない範囲としては１０％以下が望ましいが、そのためには定着ベルト３の温度と加圧ローラ４の温度との設定温度差を４０℃以下に抑えることが望ましいと言える。また、定着温度と画像光沢度は相関性が高いため、その他の定着可能な範囲での設定温度を設けて確認したときも、ばらつきはあるが、ほぼ同じような結果であることが分かった。

また、別の方法として、加圧ローラ内にヒータを設けない場合は加圧ローラの温度が所定の温度（定着ベルトと加圧ローラの温度差を４０℃以下にする）になるまで加圧ローラや定着ベルト等の回転体のプレ回転を行うようにする必要があるが、この場合プレ回転時間は極力短い方が待ち時間が少なくてよい。プレ回転時間を短くする方法としては加圧ローラを低熱量化して温度回復を早くするか、また、加圧ローラの離型層の下に断熱層を設けて温度落ち込みをなくす方法がある。本発明のベルト定着装置は（低温）低圧定着がその特徴の一つであり、そのため加圧ローラを薄肉化して低熱容量加圧ローラとして用いることができる。なお、本発明のベルト定着装置に用いた加圧ローラの熱容量としては３６ｃａｌ／℃以下（本例ではローラ径が４０〜６０ｍｍ、且つローラ肉厚が０．３〜１．５ｍｍの範囲で使用可能）である。

このように、第１２実施形態は、請求項１０に係る発明の一実施形態であって、定着ローラ２と、加熱ローラ１と、この加熱ローラ１及び前記定着ローラ２に張架された無端状定着ベルト３と、この定着ベルト３を介して前記定着ローラ２に対向して設けられた加圧ローラ４と、前記加熱ローラ１及び前記加圧ローラ４の両方の内部に設けられた２つのヒータ５、１４とを備え、前記加圧ローラ４が前記定着ベルト３を介して前記定着ローラ２に圧接することなく前記定着ベルト３に接触して形成されて被定着材に対する第１の定着工程を行う部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に低く設定し、前記加圧ローラ４が前記定着ベルト３を介して前記定着ローラ２に圧接して形成されて被定着材に対する第２の定着工程を行う部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したベルト定着装置において、前記定着ベルト３と前記加圧ローラ４との温度差が回転動作時に４０℃以下となるように前記定着ベルト３及び前記加圧ローラ４の温度設定を行ったので、被定着材上の画像の光沢ムラを防止することができ、定着性を良好にできる。

本発明の第１３実施形態では、上記第１２実施形態において、被定着材の種類に応じてヒータ５、１４を点灯させる制御手段が設けられる。この制御手段は、上記温度制御部に対して、本実施形態が用いられる画像形成装置にて被定着材として普通紙（秤量で１００ｇ／ｍ^２以下の用紙）が選択されて使用されるモードではヒータ５、１４のいずれか一方のヒータをオフのままとさせて他方のヒータのみを上述のようにオン／オフ制御させ、本実施形態が用いられる画像形成装置にて被定着材として特殊紙（秤量で９０ｇ／ｍ^２以上の用紙やＯＨＰ用紙）が選択されて使用されるモードではヒータ５、１４の両方を上述のようにオン／オフ制御させる。この結果、定着性が被定着材の種類に関係なく良好になり、従来の熱ローラ定着装置のように特殊紙を使用する場合には普通紙を使用する場合に比べて定着温度を上げたり（ホットオフセット余裕度が狭くなる）画像形成速度を大幅に落としたりする必要もなくなった。

このように、第１３実施形態は、請求項１１に係る発明の一実施形態であって、定着ローラ２と、加熱ローラ１と、この加熱ローラ１及び前記定着ローラ２に張架された無端状定着ベルト３と、この定着ベルト３を介して前記定着ローラ２に対向して設けられた加圧ローラ４と、前記加熱ローラ１及び前記加圧ローラ４の両方の内部に設けられた２つのヒータ５、１４とを備え、前記加圧ローラ４が前記定着ベルト３を介して前記定着ローラ２に圧接することなく前記定着ベルト３に接触して形成されて被定着材に対する第１の定着工程を行う部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に低く設定し、前記加圧ローラ４が前記定着ベルト３を介して前記定着ローラ２に圧接して形成されて被定着材に対する第２の定着工程を行う部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したベルト定着装置において、被定着材として普通紙を使用するモードが選択された時には前記２つのヒータ５、１４のいずれか一方を点灯させ、被定着材として特殊紙を使用するモードが選択された時には前記２つのヒータ５、１４の両方を点灯させる手段を備えたので、被定着材の種類に関係なく定着性を良好にできる。

なお、この第１３実施形態において、上記制御手段は、上記温度制御部に対して、単色の画像形成を行う単色モードとフルカラーの画像形成を行うフルカラーモードとを選択的に行う画像形成装置にて被定着材として普通紙が選択されて使用されるモードの代りに単色モードでヒータ５、１４のいずれか一方のヒータをオフのままとさせて他方のヒータのみを上述のようにオン／オフ制御させ、画像形成装置にて被定着材として特殊紙が選択されて使用されるモードの代りにフルカラーモードでヒータ５、１４の両方を上述のようにオン／オフ制御させるようにしてもよい。

本発明の第１４実施形態では、上記請求項１２に係る発明の一実施形態において、画像形成モードに応じて定着ベルト３や加圧ローラ４などの回転体の設定温度を変更する制御手段が設けられる。この制御手段は、画像形成モードとして被定着材の片面のみに画像形成を行う片面画像形成モードと被定着材の両面に画像形成を行う両面画像形成モードとを選択的に行う画像形成装置にて片面画像形成モードが選択されて被定着材の片面のみに画像形成が行われる場合には上記回転体の設定温度を定着ベルト３の温度＜加圧ローラ４の表面温度になるように設定し、画像形成装置にて両面画像形成モードが選択されて被定着材の両面に画像形成が行われる場合には上記回転体の設定温度を定着ベルト３の温度＞加圧ローラ４の表面温度になるように設定する。

従って、片面画像形成モードでは、上記第１２実施形態と同様に加圧ローラ４から被定着材の裏面への熱供給を極力多くして定着ベルト３から被定着材の表面への熱供給を極力少なくすることで、定着ベルト３とトナーとの界面温度を低くすることによって、ホットオフセットに対する余裕度を向上させることができる（図２７及び図２８参照）。

また、両面画像形成モードでは、被定着材裏面画像定着時に、先に定着した被定着材表面画像は再度定着ニップ部を通過する際に加圧ローラ４から熱供給を受けて光沢が増し、被定着材表裏の画像に光沢差が生じてしまう恐れがあるが、この現象を極力少なくするために、上記回転体の設定温度を定着ベルト３の温度＞加圧ローラ４の表面温度になって被定着材表面画像がそれ以上熱を受けないように設定したことにより、定着性を良好にできる。

このように、第１４実施形態は、請求項１２に係る発明の一実施形態であって、定着ローラ２と、加熱ローラ１と、この加熱ローラ１及び前記定着ローラ２に張架された無端状定着ベルト３と、この定着ベルト３を介して前記定着ローラ２に対向して設けられた加圧ローラ４と、前記加熱ローラ１及び前記加圧ローラ４の両方の内部に設けられた２つのヒータ５、１４とを備え、前記加圧ローラ４が前記定着ベルト３を介して前記定着ローラ２に圧接することなく前記定着ベルト３に接触して形成されて被定着材に対する第１の定着工程を行う部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に低く設定し、前記加圧ローラ４が前記定着ベルト３を介して前記定着ローラ２に圧接して形成されて被定着材に対する第２の定着工程を行う部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したベルト定着装置において、画像形成モードとして片面画像形成モードが選択された場合には回転動作時に前記定着ベルト３の温度＜前記加圧ローラ４の温度になるように温度設定を行い、画像形成モードとして両面画像形成モードが選択された場合には回転動作時に前記定着ベルト３の温度＞前記加圧ローラ４の温度になるように温度設定を行ったので、片面画像形成モードでは定着ベルトとトナーとの界面温度を低くすることによって、ホットオフセットに対する余裕度を向上させることができ、両面画像形成モードでは被定着材表裏の画像の光沢差を極力少なくすることができて定着性を良好にでき、画像形成モードに関係なく定着性を良好にできる。

本発明の第１５実施形態では、上記第１４実施形態において、上記制御手段は、画像形成装置にて両面画像形成モードが選択されて被定着材の両面に画像形成が行われる場合には上記回転体の設定温度を定着ベルト３の温度＞加圧ローラ４の表面温度になり、かつ、定着ベルト３の温度と加圧ローラ４の温度との差が３０℃以上になるように設定する。この結果、両面画像形成モードでは被定着材表裏の画像の光沢差が視覚上あまり目立たない範囲になることを確認できた。

上記第１実施形態においては、画像形成装置で両面画像形成モードが選択されて転写紙の両面に画像が形成された場合、定着ベルト３の温度及び加圧ローラ４の温度の条件により転写紙の表面と裏面とではその付着トナーに付与される定着熱量に差があって、程度の違いこそあれ、転写紙の両面の画像光沢度に差が生ずることは言うまでもない。

第１５実施形態では、両面画像形成モードが選択されて被定着材の両面に画像形成が行われる場合には上記回転体の設定温度を定着ベルト３の温度＞加圧ローラ４の表面温度になり、かつ、定着ベルト３の温度と加圧ローラ４の温度との差が３０℃以上になるように設定したが、図３２は定着ベルト３の温度を１３０℃とし、加圧ローラ４の設定温度を可変して転写紙の両面の画像光沢度の差を確認した結果を示す。

例えば、定着ベルト３の温度と加圧ローラ４の温度との差が２０度有る状態として、加圧ローラ４の温度を１１０℃に設定した時には、転写紙の表面の画像光沢度が平均で約２９％であるのに対し、転写紙の裏面の画像光沢度が平均で約１４％であった。また、定着ベルト３の温度と加圧ローラ４の温度との差が３０度有る状態として、加圧ローラ４の温度を１００℃に設定した時には、転写紙の表面の画像光沢度が平均で約２３％であったのに対し、転写紙の裏面の画像光沢度が平均で約１３％であった。また、定着ベルト３の温度と加圧ローラ４の温度との差が５０度有る状態として、加圧ローラ４の温度を８０℃に設定した時には、転写紙の表面の画像光沢度が平均で約１３％であるのに対し、転写紙の裏面の画像光沢度が平均で約７％であった。

上述と同様に画像光沢度差が視覚上あまり目立たない範囲としては１０％以下を目標として設定した。かかる条件においては、定着ベルト３の温度と加圧ローラ４の温度との差が３０℃以上である範囲が望ましい範囲と言える。また、定着温度と画像光沢度は相関性が高いため、その他の定着可能な範囲での設定温度を設けて確認したときも、ほぼ同じような傾向を示した。

また、加圧ローラ４を所望の温度に設定することは容易であるが、連続プリント時には加圧ローラ４の温度は漸次に上昇していくため、その温度上昇を防止するための冷却手段を設ける必要がある。そこで、例えば、冷却作用のあるローラや冷却ファンを両面画像形成モードが選択された時に必要に応じて加圧ローラ４に接離させたり、オン／オフさせたりしてもよい。

また、転写紙の両面の画像光沢度差を少なくする別の方法としては、加圧ローラ表面の離型層の表面粗さを大きくして、加圧ローラ側の画像面の光沢度が更に大きくなることのないようにしてもよい。このとき、加圧ローラ表面の離型層の表面粗さを大きくする方法としては離型層中心及び表面にカーボン、グラファイト、酸化チタン等の外添剤を分散させてもよい。

このように、第１５実施形態は、請求項１３に係る発明の一実施形態であって、請求項１２記載のベルト定着装置において、両面画像形成モードが選択された場合には回転動作時に前記定着ベルト３の温度＞前記加圧ローラ４の温度になり、かつ、前記定着ベルト３の温度と前記加圧ローラ４の温度との差が３０℃以上になるように温度設定を行ったので、両面画像形成モードでは被定着材表裏の画像の光沢差を視覚上あまり目立たない範囲にすることができ、画像形成モードに関係なく定着性を良好にできる。

本発明の第１６実施形態は、上記第１２実施形態において、図２９に示すように定着ローラ２の表面硬度を加圧ローラ４の表面硬度より大きくし、第１の定着工程を行う部分８のニップを凸形状となし、第２の定着工程を行う部分９のニップを凹形状となしたものであり、被定着材のデカール（カール防止）と分離爪無し（ローラ傷防止）を達成することができる。なお、加圧ローラ４内にはヒータ１４を設けてもヒータ１４を省略してもよい。

この第１６実施形態では、上記構成により、被定着材のカールを矯正し、被定着材のカールを防止することができる。上記第１２実施形態では、定着ローラ２側には分離爪が不要になるが、加圧ローラ４側には分離爪が必要である。本実施形態では、出口側の第２の定着工程を行う部分のニップを加圧ローラ４側に被定着材が巻き付かない方向として凹形状としたことで、加圧ローラ４側にも分離爪が不要となる。

このように、第１６実施形態は、請求項１４に係る発明の一実施形態であって、定着ローラ２と、加熱ローラ１と、この加熱ローラ１及び前記定着ローラ２に張架された無端状定着ベルト３と、この定着ベルト３を介して前記定着ローラ２に対向して設けられた加圧ローラ４と、前記加熱ローラ１及び前記加圧ローラ４の両方の内部に設けられた２つのヒータ５、１４とを備え、前記加圧ローラ４が前記定着ベルト３を介して前記定着ローラ２に圧接することなく前記定着ベルト３に接触して形成されて被定着材に対する第１の定着工程を行う部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に低く設定し、前記加圧ローラ４が前記定着ベルト３を介して前記定着ローラ２に圧接して形成されて被定着材に対する第２の定着工程を行う部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したベルト定着装置において、前記定着ローラ２の表面硬度を前記加圧ローラ４の表面硬度より大きくし、前記第１の定着工程を行う部分のニップを凸形状となし、前記第２の定着工程を行う部分のニップを凹形状となしたので、分離爪が不要でカール取りローラを用いずに被定着材のカールを防止することができる。

なお、定着ローラ２の表面硬度を加圧ローラ４の表面硬度より小さくして第２の定着工程を行う部分のニップを凸形状となした場合には、転写紙が加圧ローラ４側に巻き付いたり、またそれを防止するための分離爪が必要であるが、少なくとも定着ローラ２側に転写紙が巻き付くことはなく、また転写紙の巻き付きを防止するための分離爪が不要となる。

本発明の第１７実施形態は、上記第１２実施形態において、図３０に示すように定着ローラ２の表面硬度と加圧ローラ４の表面硬度とを略同一とし、第２の定着工程を行う部分９のニップを略直線となしたものであり、分離爪無し（ローラ傷防止）を達成することができる。なお、加圧ローラ４内には、ヒータ１４を設けてもヒータ１４を省略してもよい。

上記第１２実施形態では、定着ローラ２側には分離爪が不要になるが、加圧ローラ４側には分離爪が必要である。第１７実施形態では、出口側の第２の定着工程を行う部分９のニップを加圧ローラ４側に被定着材が巻き付かない方向として略直線形状としたことで、加圧ローラ４側にも分離爪が不要となる。

このように、第１７実施形態は、請求項１５に係る発明の一実施形態であって、定着ローラ２と、加熱ローラ１と、この加熱ローラ１及び前記定着ローラ２に張架された無端状定着ベルト３と、この定着ベルト３を介して前記定着ローラ２に対向して設けられた加圧ローラ４と、前記加熱ローラ１及び前記加圧ローラ４の両方の内部に設けられた２つのヒータ５、１４とを備え、前記加圧ローラ４が前記定着ベルト３を介して前記定着ローラ２に圧接することなく前記定着ベルト３に接触して形成されて被定着材に対する第１の定着工程を行う部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に低く設定し、前記加圧ローラ４が前記定着ベルト３を介して前記定着ローラ２に圧接して形成されて被定着材に対する第２の定着工程を行う部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したベルト定着装置において、前記定着ローラ２の表面硬度と前記加圧ローラ４の表面硬度とを略同一とし、前記第２の定着工程を行う部分のニップを略直線となしたので、分離爪が不要となる。

なお、定着ローラ２の表面硬度を加圧ローラ４の表面硬度より小さくして第２の定着工程を行う部分のニップを凸形状となした場合には、転写紙が加圧ローラ４側に巻き付いたり、またそれを防止するための分離爪が必要であるが、少なくとも定着ベルト３側に転写紙が巻き付くことはなく、また転写紙の巻き付きを防止するための分離爪が不要となる。

本発明の第１実施形態を示す概略図である。同実施形態の一部拡大図である。従来の熱ローラ定着装置において、定着ニップ部に転写紙が進入して定着ローラに転写紙上の未定着トナーが接触したときの時間の経過とともに変化する各層内非定常温度分布状態を表わすモデル図である。上記第１実施形態の定着可能な温度領域の幅を示すモデル図である。上記熱ローラ定着装置の定着可能な温度領域の幅を示すモデル図である。従来の熱ローラ定着装置を示す概略図である。従来のベルト定着装置と上記第１実施形態のトナー温度変化を示す特性図である。上記熱ローラ定着装置と上記第１実施形態における定着ニップ部に転写紙が進入して定着ローラに転写紙上の未定着トナーが接触したときの時間の経過と定着温度との関係の実験結果を示す特性図である。上記第１実施形態と上記従来の熱ローラ定着装置とで同一の定着性を得た時の定着ニップ部内断層方向の温度分布の測定結果を示す特性図である。上記第１実施形態と上記従来の熱ローラ定着装置とで同一の定着性を得た時のニップ時間の変化と定着率との関係の測定結果を示す特性図である。上記第１実施形態の第２の定着工程の定着圧と定着温度との関係の実験結果を示す図である。本発明の第３実施形態を示す概略図である。本発明の第４実施形態を示す概略図である。本発明の第５実施形態を示す概略図である。上記第１実施形態における第１の定着工程部分の定着圧と転写紙のシワのランクとの関係の実験結果を示す特性図である。上記第１実施形態における定着ベルトの構成を示す断面図である。上記第１実施形態における線速２００ｍｍ／ｓでの定着温度と画像光沢度との関係の実験結果を示す特性図である。上記第１実施形態における線速１００ｍｍ／ｓでの定着温度と画像光沢度との関係の実験結果を示す特性図である。上記第１実施形態の一部を拡大して示す概略図である。本発明の第８実施形態において定着ベルトが加熱ローラより離間する位置から定着ベルトが最初に加圧ローラと接触する位置までの距離と未定着画像のこすれ現象のランクとの関係を示す図である。本発明の第１３実施形態を示す概略図である。ベルト定着装置の実験により求められた第１の定着工程部分の定着圧と転写紙のシワのランクとの関係を示す図である。本発明の第１０実施形態を示す概略図である。ベルト定着装置の実験により求められた第２の定着工程部分の定着圧と定着温度との関係を示す図である。本発明の第１２実施形態を示す概略図である。図２５の一部拡大図である。上記第１２実施形態を説明するためのモデル図である。上記第１２実施形態に関する実験結果を示す図である。本発明の第１６実施形態の一部を示す概略図である。本発明の第１７実施形態の一部を示す概略図である。上記第１２実施形態の実験結果を示す図である。本発明の第１５実施形態の実験結果を示す図である。

符号の説明

１加熱ローラ
２定着ローラ
３定着ベルト
４加圧ローラ
５ヒータ
６入口ガイド板
７サーミスタ
８第１の定着工程部分
９第２の定着工程部分
１０加圧スプリング
１１テンションスプリング
１２補助ローラ
１３転写紙

Claims

定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラ及び前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラとを有し、この加圧ローラと前記定着ベルトとの間を搬送される被定着材上のトナー像を定着するベルト定着装置において、前記加圧ローラと前記加熱ローラのうちいずれか一方若しくは両方の内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒータを備え、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに加圧することなく前記定着ベルトに接触して形成されて被定着材に対する第１の定着工程を行う部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に低く設定し、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに加圧して形成されて被定着材に対する第２の定着工程を行う部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したことを特徴とするベルト定着装置。
請求項１記載のベルト定着装置において、前記被定着材に対する第１の定着工程を行う部分の定着圧を１Ｋｇ／ｃｍ^２以下とし、前記被定着材に対する第２の定着工程を行う部分の定着圧を第１の定着工程を行う部分の定着圧以上としたことを特徴とするベルト定着装置。
定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラ及び前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラとを有し、この加圧ローラと前記定着ベルトとの間を搬送される被定着材上のトナー像を定着するベルト定着装置において、前記加熱ローラの内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒータを備え、前記加熱ローラを低熱容量のものに構成したことを特徴とするベルト定着装置。
定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラ及び前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラとを有し、この加圧ローラと前記定着ベルトとの間を搬送される被定着材上のトナー像を定着するベルト定着装置において、前記加熱ローラの内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒータを備え、前記加熱ローラを低熱容量の構成としてローラ径が２０ｍｍ以上４０ｍｍ以下であって肉厚が０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の金属材料で構成したことを特徴とするベルト定着装置。
定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラ及び前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラとを有し、この加圧ローラと前記定着ベルトとの間を搬送される被定着材上のトナー像を定着するベルト定着装置において、前記加熱ローラの内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒータを備え、前記加熱ローラは光透過性を有するローラであって、且つ、前記定着ベルトの内周面と前記加熱ローラの外周面とのいずれか一方に輻射熱吸収率の大きい層を設けたことを特徴とするベルト定着装置。
定着ローラと、この定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを加熱する加熱手段と、前記定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラと、この加圧ローラと前記加熱手段とのいずれか一方若しくは両方を加熱する定着ベルト加熱用ヒータとを有し、被定着材の搬送方向について最初に前記加圧ローラが前記定着ローラに加圧することなく前記定着ベルトに接触して形成される第１の定着工程部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に低く設定し、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに加圧して形成される第２の定着工程部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したベルト定着装置において、前記定着ベルトが前記加熱手段により加熱される箇所より離間する位置から前記定着ベルトが最初に前記加圧ローラと接触する位置までの距離を２０ｍｍ以下としたことを特徴とするベルト定着装置。
定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラ及び前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラと、この加圧ローラと前記加熱ローラとのいずれか一方若しくは両方の内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒータとを備え、被定着材の搬送方向について最初に前記加圧ローラが前記定着ローラに加圧することなく前記加熱ローラが前記定着ベルトを介して前記加圧ローラにより加圧される位置関係で形成される第１の定着工程部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に０．５ｋｇ／ｃｍ^２以下に低く設定し、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに加圧して形成される第２の定着工程部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したことを特徴とするベルト定着装置。
定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラ及び前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラと、この加圧ローラと前記加熱ローラとのいずれか一方若しくは両方の内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒータとを有し、被定着材の搬送方向について最初に前記加圧ローラが前記定着ローラに加圧することなく前記定着ベルトに接触して形成される第１の定着工程部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に低く設定し、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに加圧して形成される第２の定着工程部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したベルト定着装置において、前記定着ベルトが前記加熱ローラにより加熱されてから最初に前記加圧ローラと接触する位置の近傍で前記定着ベルトの内側に設けられたガイド部材を備え、前記定着ベルトが前記加熱ローラより離間する位置から前記定着ベルトが最初に前記加圧ローラと接触する位置までの間にて未定着トナー像を有する被定着材に対して前記定着ベルトが遠ざかるように前記加熱ローラを配置したことを特徴とするベルト定着装置。
定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラ及び前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラと、この加圧ローラと前記加熱ローラとのいずれか一方若しくは両方の内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒータと、被定着材の搬送方向について前記定着ベルトが最初に前記加圧ローラと接触する位置の近傍で前記定着ベルトの内側に設けられたガイド部材とを備え、前記定着ベルトが前記加熱ローラより離間する位置から前記定着ベルトが最初に前記加圧ローラと接触する位置までの間にて未定着トナー像を有する被定着材に対して前記定着ベルトが遠ざかるように前記加熱ローラを配置し、前記ガイド部材が前記定着ベルトを介して前記加圧ローラにより加圧される位置関係で形成される第１の定着工程部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に０．５ｋｇ／ｃｍ^２以下に低く設定し、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラをに圧して形成される第２の定着工程部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したことを特徴とするベルト定着装置。
定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラ及び前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラと、前記加熱ローラ及び前記加圧ローラの両方の内部に設けられた２つのヒータとを備え、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接することなく前記定着ベルトに接触して形成されて被定着材に対する第１の定着工程を行う部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に低く設定し、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接して形成されて被定着材に対する第２の定着工程を行う部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したベルト定着装置において、前記定着ベルトと前記加圧ローラとの温度差が回転動作時に４０℃以下となるように前記定着ベルト及び前記加圧ローラの温度設定を行ったことを特徴とするベルト定着装置。
定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラ及び前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラと、前記加熱ローラ及び前記加圧ローラの両方の内部に設けられた２つのヒータとを備え、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接することなく前記定着ベルトに接触して形成されて被定着材に対する第１の定着工程を行う部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に低く設定し、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接して形成されて被定着材に対する第２の定着工程を行う部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したベルト定着装置において、被定着材として普通紙を使用するモードが選択された時には前記２つのヒータのいずれか一方を点灯させ、被定着材として特殊紙を使用するモードが選択された時には前記２つのヒータの両方を点灯させる手段を備えたことを特徴とするベルト定着装置。
定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラ及び前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラと、前記加熱ローラ及び前記加圧ローラの両方の内部に設けられた２つのヒータとを備え、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接することなく前記定着ベルトに接触して形成されて被定着材に対する第１の定着工程を行う部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に低く設定し、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接して形成されて被定着材に対する第２の定着工程を行う部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したベルト定着装置において、画像形成モードとして片面画像形成モードが選択された場合には回転動作時に前記定着ベルトの温度＜前記加圧ローラの温度になるように温度設定を行い、画像形成モードとして両面画像形成モードが選択された場合には回転動作時に前記定着ベルトの温度＞前記加圧ローラの温度になるように温度設定を行ったことを特徴とするベルト定着装置。
請求項１２記載のベルト定着装置において、両面画像形成モードが選択された場合には回転動作時に前記定着ベルトの温度＞前記加圧ローラの温度になり、かつ、前記定着ベルトの温度と前記加圧ローラの温度との差が３０℃以上になるように温度設定を行ったことを特徴とするベルト定着装置。
定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラ及び前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラと、前記加熱ローラ及び前記加圧ローラの両方の内部に設けられた２つのヒータとを備え、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接することなく前記定着ベルトに接触して形成されて被定着材に対する第１の定着工程を行う部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に低く設定し、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接して形成されて被定着材に対する第２の定着工程を行う部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したベルト定着装置において、前記定着ローラの表面硬度を前記加圧ローラの表面硬度より大きくし、前記第１の定着工程を行う部分のニップを凸形状となし、前記第２の定着工程を行う部分のニップを凹形状となしたことを特徴とするベルト定着装置。
定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラ及び前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラと、前記加熱ローラ及び前記加圧ローラの両方の内部に設けられた２つのヒータとを備え、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接することなく前記定着ベルトに接触して形成されて被定着材に対する第１の定着工程を行う部分の定着圧を被定着材のシワが生じない程度に低く設定し、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接して形成されて被定着材に対する第２の定着工程を行う部分の定着圧を所望の定着性が得られる定着圧に設定したベルト定着装置において、前記定着ローラの表面硬度と前記加圧ローラの表面硬度とを略同一とし、前記第２の定着工程を行う部分のニップを略直線となしたことを特徴とするベルト定着装置。