JP2007003968A - 画像加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を維持しつつ高速定着が可能で、且つ、面内の光沢均一性に優れた画像ずれの無い定着画像を得ることができるとともに、安定したベルト搬送性と記録材の分離性を確保することができる画像加熱装置を提供すること。
【解決手段】記録材Ｐ上の画像をニップ部にて加熱する定着ベルト（ベルト）１と、この定着ベルト１を駆動する定着ローラ（駆動ローラ）２と、定着ベルト１の内側に固定配置されニップ部を形成するための定着パッド（ニップ形成部材）３と、を有する定着装置（画像加熱装置）において、前記定着ローラ２には、前記定着ベルト１との接触領域に高摩擦層、定着パッド３との接触領域に低摩擦層が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、記録材上にトナー画像を定着するための定着装置等の画像加熱装置に関するものである。

従来、電子写真方式を採用した画像形成装置において、未定着トナー画像を加熱溶融定着する定着装置として種々の方式のものが提案されている。定着方式として現在最も一般的な方法としては熱ローラによる圧着加熱方式がある。この加熱ローラによる圧着加熱方式は、加熱ローラの表面に加圧ローラを加圧接触させた領域（以下、「ニップ」と称する）に、被定着シートのトナー像面を通過せしめることによりトナー像の定着を行うものである。尚、加熱ローラは、トナーに対して高い離型性を有するシリコーンゴムやフッ素樹脂等の材料でその表面が形成されている。

しかし、この方式ではローラ対でニップを形成するため、ニップを大きくするためにはローラ自体を大きくしなければならない。そのため、装置を高速化する場合や高光沢画像を得ようとした場合に定着ニップを十分大きく設定すると、定着装置自体が大きくなるという問題があった。

そこで、近年、定着若しくは加圧部材としてベルトを使用することによって定着装置の大型化を招くことなく、十分大きなニップを形成することができる定着方法が注目されている。このようなベルトを使用した定着装置が例えば特許文献１〜３等に開示されている。

特許文献１には、定着ローラに対する加圧ローラの圧接によって形成される通常の定着ニップに加えて、定着ニップの入口側において、定着ベルトの内側から補助ローラにより定着ベルトを加圧ローラへ巻き付けてニップ幅を広くする技術が開示されている。

又、特許文献２には、定着ベルト内に加熱ローラと剥離ローラを配置し、加圧ベルト内には加圧ローラと剥離ローラを配置し、加熱ローラと加圧ローラ及び剥離ローラ同士を圧接し、且つ、押し圧ガイド部材によりニップを形成することによって高光沢なカラー画像を得ることができる画像加熱装置が開示されている。

更に、特許文献３には、駆動ローラと従動ローラに掛かったエンドレス定着ベルトとそれぞれのローラに圧接するローラ対に掛かったエンドレス加圧ベルトでニップ形成し、シートのトナー面に対向する出口側のローラを曲率分離を可能とする程度に小さくすることによってシートの分離性を高めた画像加熱装置が開示されている。
特開平９−１６０４０５号公報 特開平５−０７２９２６号公報 特開平５−１２７５５１号公報

しかしながら、上記特許文献１〜３に開示された定着装置にはそれぞれ以下のような問題がある。

即ち、特許文献１に開示された定着装置では、定着ベルト内の定着ローラと補助ローラとの間のニップ内の無加圧状態の領域では定着ベルトと加圧ローラの密着性が安定しない。そのため、トナー画像とベルト表面が接触面が安定せず、場合よってはトナー面とベルト表面が部分的に離れてしまい、光沢ムラや画像ズレが発生するという欠点がある。

又、特許文献２に開示された定着装置では、ニップ内の無加圧状態を無くすために押し圧ガイド部材を配置しているが、シート入り側の加熱ローラと加圧ローラから押し圧ガイド部材の間の無加圧部で同様に光沢ムラや画像ズレが発生する可能性が十分にある。

更に、特許文献３に開示された定着装置では、シートのトナー面に対向する出口側のローラ径がシートの曲率分離を可能とする程度に小さく設定されているため、ローラの強度が下がってしまい、出口側でのローラ対に十分な圧力が掛けられない。このため、圧力が弱くなってローラ対によるニップが不安定になり、ベルト及びシートの搬送性に問題が生じる可能性があった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、小型化を維持しつつ高速定着が可能で、且つ、面内の光沢均一性に優れた画像ずれの無い定着画像を得ることができるとともに、安定したベルト搬送性と記録材の分離性を確保することができる画像加熱装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、記録材上の画像をニップ部にて加熱するベルトと、このベルトを駆動する駆動ローラと、ベルトの内側に固定配置されニップ部を形成するためのニップ形成部材と、を有する画像加熱装置において、前記駆動ローラには、前記ベルトとの接触領域に高摩擦層、ニップ形成部材との接触領域に低摩擦層が設けられていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記駆動ローラは、芯金の外周に弾性層を有し、前記ニップ形成部材との接触領域には離型層が積層されていることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記駆動ローラは、前記ベルトから記録材を分離する位置に設けられていることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記ベルトとの間で記録材を挟持搬送する加圧ベルトを有し、前記加圧ベルトの内側には前記駆動ローラと前記ニップ形成部材にそれぞれ対向するようローラとニップ形成部材が設けられていることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記ベルトを電磁誘導加熱する手段を有することを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、ニップ形成部材から駆動ローラに至るニップ部を連続して形成する構成としながらも、ベルトの駆動に要する負荷を可及的に小さくすることが可能となる。

請求項２記載の発明によれば、ニップ部を簡易に形成することができる。

請求項３記載の発明によれば、駆動ローラの弾性層の変形により記録材の分離性を安定させることが可能となる。

請求項４記載の発明によれば、加圧ベルトを用いることで、更に小スペースでワイドなニップ部の形成が可能となる。

請求項５記載の発明によれば、ウォーミングアップ時間を更に短縮することができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
以下に本発明に係る定着装置について詳述する。尚、本発明に係る定着装置を備える画像形成装置の全体構成及び作用についての詳しい説明は省略し、以下、本発明の特徴部分である定着装置についてのみ説明する。

図１は本発明に係る画像加熱装置としての定着装置の断面図である。

定着装置は、図１に示すように、用紙Ｐの搬送方向と直交状態で配置された加圧ローラ９と定着ベルト１を介して加圧ローラ９の上方に対向して配置された直線状に延びる定着パッド３及び定着ローラ２と定着ベルト１を張架し、内部に熱源を有するテンションローラ６を有する。

定着ベルト１は無端状のベルトであって、この定着ベルト１は、内径がφ５０ｍｍの高耐熱性樹脂（本実施の形態では、ポリイミド）を基層とする厚み７０μｍのベルトである。この定着ベルト１の基層の外周には、弾性層として耐熱性シリコーンゴム層が１００μｍ〜１０００μｍの範囲で形成されている。この弾性層は、当該定着ベルト１の熱容量を小さくしてウォーミングアップタイムの短縮化を考慮し、且つ、カラー画像を定着するときに好適な定着画像を得ることを考慮し、本実施の形態では５００μｍの厚みで形成されている。尚、弾性層を構成するシリコーンゴムは、ＪＩＳ−Ａ２０°の硬度を持ち、その熱伝導率は０．８Ｗ／ｍＫである。

更に、弾性層の外周には、表面離型層としてフッ素樹脂層（例えば、ＰＦＡやＰＴＦＥ）が３０μｍの厚みで設けられている。

定着ローラ２は、不図示の駆動部より回転駆動力が伝達されており、その外径がφ２０ｍｍであって、金属製（本実施の形態では、ステンレス製）の芯金から成り、外周に高摩擦層と更にその外周に低摩擦層を設けることが本発明の特徴的な構成となっている。

各摩擦層は、摩擦摩耗試験機「ＦＰＲ−２１００」（（株）レスカ製）を用いる金属（ステンレス）を相手とした摩擦係数を測定することで定着ベルト１の内面との十分な摩擦力を維持する高摩擦層と、定着パッド３との接触時に定着ローラ２の回転トルクを上げることのない低摩擦層を設定した。
（測定条件）
・方式：ポール・オン・ディスク方式
・モード回転モード
・ボール（圧子）素子：ＳＵ３０４
・押付荷重：５０ｇｆ
・回転半径：１０．０ｍｍ
・回転速度：１５ｒｐｍ
・摩擦係数の測定：９０ｓｅｃ
本実施の形態では、後摩擦層として高摩擦であるとともに、弾性及び耐熱性を有するシリコーンコム層を０．５ｍｍ〜３．０ｍｍ（本実施の形態では、１．０ｍｍ）の厚みで形成した。ここで、シリコーンゴムは、ＪＩＳ−Ａ３０°の硬度を有し、その熱伝導率は０．５Ｗ／ｍＫである。２ｍｍの平板サンプル片を用いて上記測定条件において測定した摩擦係数は１．０〜１．１である。

又、低摩擦層としてフッ素樹脂層（例えば、ＰＦＡやＰＴＦＥ）を５０μｍの厚みで定着ローラ２の全長よりも短い長手幅で形成した。２ｍｍの平板ゴムサンプル片上にＰＦＡシートを設置し上記測定条件おいて測定した摩擦係数は０．１〜０．２である。

上記構成により定着ローラ２の表面は長手方向両端部に高摩擦層は、中央部に低摩擦層を有することとなる。

ニップ形成部材としての定着パッド３は樹脂製であり、本実施の形態ではＰＰＳ製である。定着ベルト１の内面及び定着ローラ２の低摩擦層との摩擦抵抗を減らすため、この定着パッド３には図１に示す定着パッドカバー４を設けることが望ましい。この定着パッドカバー４には、定着パッド３にビスで固定されたガラス繊維製のクロスをフッ素樹脂でコーティングしたものや、凹凸を設けて接触面積を減らすよう工夫したポリイミドのシート等が用いられる。尚、本実施の形態では定着パッドカバー４として前者を採用している。

定着ベルト１の内面には、定着ベルト１の加熱源としてのヒートローラ６が回転可能に配されている。このヒートローラ６は、外径がφ２５ｍｍで、厚みが２ｍｍのアルミニウム製ローラであって、その内部にはハロゲンヒータ７が配置されている。尚、本実施の形態では、ハロゲンヒータ７として出力８００Ｗ／ｈのものを使用している。

又、定着ベルト１の外部からヒートローラ６に対向して温度センサ８が設置されている。この温度センサ８としては、非接触タイプのものが使用され、該温度センサ８の出力（検知温度）に基づいてハロゲンヒータ７への電力供給がフィードバック制御される。

定着ローラ２には定着ベルト１を介して加圧ローラ９が圧接されている。加圧ローラ９は、その外径がφ４０ｍｍで、鉄合金製芯金の外周にはシリコーンゴム層を１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲（本実施の形態では、３ｍｍ）で形成されている。このシリコーンゴムは、ＪＩＳ−Ａ３０°の硬度を持ち、その熱伝導率は０．５Ｗ／ｍＫである。更に、シリコーンゴム層の外周には低摩擦層としてフッ素樹脂層（例えば、ＰＦＡやＰＴＦＥ）が５０μｍの厚みで設けられている。

加圧ローラ９は、不図示のモータに連結されたカム機構によって、定着ベルト１に密着している状態と離脱している状態を選択することができる。このカム機構によって、
定着動作時以外は加圧ローラ９は定着ベルト１と離間している脱状態になっている。

次に、定着ローラ２及びこの定着ローラ２の外周に設けられた低摩擦層と定着パッド３の長手幅について説明する。

定着ローラ長Ｌ１とその低摩擦層長Ｌ２、定着パッド３の定着ローラ２との接触領域Ｌ３及び最大画像幅Ｌ４との間には、図２に示すように、
Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３＞Ｌ４
なる大小関係が成立している。

そのため、定着ローラ２の端部のシリコーンゴム（高摩擦層）を利用して定着ベルト１の安定搬送が可能である。

又、弾性層を有する定着ローラ２表面の低摩擦層により、接触部Ｓにおいて定着パッド３と接触した状態での配置が可能となる。従って、定着ローラ２及び定着パッド３が定着ベルト１を介して加圧ローラ９に圧接することによって形成されるニップ部を通過する記録材Ｐは、連続的な加圧を受けることが可能となる。尚、図３は記録材Ｐの搬送方向におけるニップ内の圧力分布図である。
而して、定着ベルト１は、少なくとも画像形成実行時には、不図示のモータによって定着ローラ２が回転駆動されることにより、図１の矢印Ｘ方向に所定の周速度で回転駆動される。このとき、定着ベルト１は、未定着トナー画像Ｔを担持した記録材Ｐの画像転写部側（転写ドラム側）からの搬送速度とほぼ同じ周速度でシワ無く回転駆動される。尚、本実施の形態では、定着ベルト１は周速１６０ｍｍ／ｓｅｃで回転し、フルカラー画像を１分間にＡ４サイズの記録材４０枚に定着することが可能である。

又、定着ベルト１が所定の定着温度に立ち上がって温度調節された状態において、圧接部であるニップ部に、未定着トナー画像Ｔを担持した記録材Ｐがそのトナー画像担持面側を定着ベルト１側に向けて導入される。このとき、記録材Ｐは、ニップ部において定着ベルト１の外周面に密着し、該定着ベルト１と共に圧接部を挟持搬送されていくことにより、主に定着ベルト１の熱が付与される。そして、この熱によって未定着トナー画像Ｔが溶融して記録材Ｐ上に定着される。

更に、排紙部においては、定着ベルト１の外周に形成された弾性層が加圧ローラ９と定着ローラ２によって局所的に変形されるため、記録材Ｐが定着ベルト１から自己分離され、更に、定着ローラ２の弾性層の変形によって記録材Ｐが定着装置外へと水平に搬送される。

以上説明したように、本実施の形態によれば、定着ベルト１の内側に配置された定着ローラ２の弾性層の外周に低摩擦層を設け、該定着ローラ２の定着パッド３に対する接触配置を可能にしたため、定着ローラ２と定着パッド３間のニップ面での距離を最小に抑えることができる。このため、定着ベルト１表面では実質的に連続的な面を形成することが可能となり、定着ベルト１により定着を行う場合でも画像ずれや光沢ムラを発生させることなくトナー画像Ｔを記録材Ｐに安定的に定着することができる。

又、定着ローラ２をその機能に分解して配置することで、安定した定着画像と分離、搬送性を実現することが可能となる。

＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２について説明する。

本実施の形態は、実施の形態１において用いた熱源であるハロゲンヒータ７による加熱方式に代えて誘導加熱方式を採用したことを特徴とする。具体的には、誘導加熱方式は、定着ベルトの基体を金属で構成し、加熱源として誘導加熱コイルを用いる方式であって、この方式によれば熱効率を高めてウォーミングアップ時間を短縮し、前記効果を損なうことなく省エネルギー対応が可能となる。

又、定着ベルトの基体が金属であるため、定着ローラと定着パッドの間に発生する微小なギャップ部での圧抜け部を更に効果的に改善することができる。

以下に本実施の形態に係る定着装置を図４に基づいて具体的に説明する。

図４は本実施の形態に係る定着装置の断面図であり、本図においては図１に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての説明は省略する。

本実施の形態に係る定着装置においては、定着ベルト１は、その内径がφ４０ｍｍであって、電気鋳造法によって製造したニッケルを基層としており、その基層の厚みは５０μｍに設定されている。そして、基層の外周には弾性層として耐熱性シリコーンゴム層が１００〜１０００μｍの厚みで設けられている。

本実施の形態では、定着ベルト１の熱容量を小さく抑えてウォーミングアップタイムを短縮するとともに、カラー画像を定着するときに好適な定着画像を得ることを考慮して、耐熱性シリコーンゴム層の厚みを５００μｍとしている。尚、シリコーンゴムは、ＪＩＳ−Ａ２０°の硬度を有し、その熱伝導率は０．８Ｗ／ｍＫである。

定着ベルト１を張架するテンションローラ６は、その外径がφ２０ｍｍであって、熱容量を下げるための中空の鉄合金製の芯金に、熱伝導率を小さくして定着ベルト１からの熱伝導を少なくするためにシリコーンゴムスポンジ層が設けて構成されている。ここで、芯金はテーパ状に成形されており、その長手方向中央部の径はφ１６ｍｍ、両端部の径はφ１４ｍｍにそれぞれ設定されている。このように、芯金にテーパ状に成形しているのは、定着ベルト１に張力を与えたときにテンションローラ６が撓んでも、該テンションローラ６の定着ベルト１との当接部の幅が長手方向に亘って均一になるようにするためである。尚、テンションローラ６の長手方向中央部での硬度はＡＳＫ−Ｃ硬度計での測定値で約４０°である。

定着ベルト１の加熱源としての誘導加熱コイル１１は、該誘導加熱コイル１１によって発生した磁界が定着ベルト１の金属層以外に漏れないように磁性体コア１２で覆われており、誘導加熱コイル１１と磁性体コア１２は、電気絶縁性の樹脂によって一体にモールドされている。定着ベルト１と誘導加熱コイル１１とは厚み０．５ｍｍのモールドにより電気絶縁の状態を保ち、定着ベルト１と誘導加熱コイル１１との間隔は１．５ｍｍ（モールド表面と定着ベルト１表面の距離は１．０ｍｍ）で一定であり、定着ベルト１は、均一に加熱される。

誘導加熱コイル１１の記録材Ｐの通紙幅方向（記録材Ｐの搬送方向に直交する方向）に沿う長さ（図４の紙面垂直方向の長さ）は、画像形成に供される最大通紙幅の記録材Ｐのその通紙幅よりも長く設定されている。

而して、上記誘導加熱コイル１１に２０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚの高周波電流が流されると、定着ベルト１の金属層が誘導発熱して該定着ベルト１の温度が目標温度に達する。即ち、温度センサ１３の検出値に基づいて高周波電流の周波数を変化させて誘導加熱コイル１１に入力する電力を制御することによって、定着ベルト１の温度が目標温度である１７０℃の一定になるよう温度調節される。

又、テンションローラ６のシリコーンゴムスポンジ層の厚みは最も薄いところでも２ｍｍ程度であり、誘導加熱コイル１１によって芯金が発熱することは殆どないため、誘導加熱コイル１１によって定着ベルト１のみを効率良く加熱することができる。

又、温度センサ１３は、定着ベルト１の内面の誘導加熱コイル１１による発熱量が最も高い位置に接触しており、その部分の温度を検出している。定着ベルト１の金属層が発熱するので、本実施の形態のように温度センサ１３を配置すれば、極めて正確、且つ、応答性良く定着ベルト１の温度を検出することができる。尚、定着ベルト１の発熱量が最も高い位置は、誘導加熱コイル１１のベルト回転方向それぞれの部分の中央部である。

而して、少なくとも画像形成実行時には、不図示の駆動手段によって定着ローラ２が回転駆動されるとともに、該定着ローラ２に定着ベルト１を介して圧接された加圧ローラ９が回転駆動されると、定着ベルト１は、図５の矢印Ｘ方向に回転駆動される。即ち、定着ベルト１は、未定着トナー画像Ｔを担持した記録材Ｐの画像転写部側からの搬送速度とほぼ同一の周速度でシワ無く回転駆動される。尚、本実施の形態の場合、定着ベルト１と定着ローラ２は、表面回転速度１６０ｍｍ／ｓｅｃで回転し、フルカラーの画像を１分間にＡ４サイズの記録材４０枚に定着することが可能である。

又、定着ベルト１が所定の定着温度に立ち上がって温度調節された状態において、圧接部であるニップ部に、未定着トナー画像Ｔを有する記録材Ｐがそのトナー画像担持面側を定着ベルト１側に向けて導入される。すると、記録材Ｐは、ニップ部において定着ベルト１の外周面に密着し、定着ベルト１と共に圧接部を挟持搬送されていくことにより、主に定着ベルト１の熱が付与され、未定着トナー画像Ｔが記録材Ｐ上に定着される。

以上説明したように、定着ベルト１の内側に定着ローラ２を配し、該定着ローラ２の弾性層の外面に摺動層を設け、定着ローラ２を定着パッド３に接触するよう配置することによって、定着ローラ２と定着パッド３間のニップ面での距離を最小にすることができ、更に、定着ベルト１の基層を金属することでベルト剛性が上がるため、定着ベルト１ニップ部表面では実質的に連続的な面を形成することが可能となる。このため、定着ベルト１により定着を行う場合でも、画像ずれや光沢ムラを発生させることなくトナー画像Ｔを記録材Ｐに安定的に定着することが可能となる。

更に、本実施の形態では、加熱源を誘導加熱方式にしたため、目的の性能を失うことなくウォーミングアップタイムを短縮することが可能となる。

＜実施の形態３＞
次に、本発明の実施の形態３について説明する。

本実施の形態は、実施の形態１、２において用いた加圧部材である加圧ローラに代えて加圧ベルトを用いることによって、装置全体を大きくすることなく、更に大きなニップの形成を可能とするとともに、高速化を実現したことを特徴としている。

以下、本実施の形態を図５に基づいて説明する。

図５は本実施の形態に係る定着装置の断面図であり、本図においては図１〜図４に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての説明は省略する。

本実施の形態に係る定着装置においては、加圧部材として加圧ベルト１４が使用されている。この加圧ベルト１４は、内径がφ４０ｍｍで、厚みが７０μｍのポリイミドを基層とし、その表面には離型層としてフッ素樹脂であるＰＦＡチューブが３０μｍの厚みで設けられている。尚、この加圧ベルト１４は、摺動摩擦を小さく抑えるために、基層であるポリイミドにフッ素樹脂の微粒子を分散させておくと良い。

１５は加圧パッドであって、これは金属板を基体とするゴム材で構成されたものであり、ゴム材の硬度はＪＩＳ−Ａ１０°であり、厚さは３ｍｍである。そして、この加圧パッド１５は、定着パッド３と定着ローラ２が形成する準連続面と加圧ローラ１７の隙間に入り込むような形状に成形されている。

又、加圧パッド１５の表面には、加圧ベルト１４の内面及び加圧ローラ１７との摩擦抵抗を減らすために加圧パッドカバー１８が設けられている。この加圧パッドカバー１８としては、定着パッド１５を支持するステイにビスで固定されたガラス繊維製のクロスをフッ素樹脂でコーティングしたものや、凹凸を設けて接触面積を減らすよう工夫したポリイミドのシート等が用いられる。尚、本実施の形態では加圧パッドカバー１８として前者を採用している。

又、加圧パッド１５は、定着ベルト１と加圧ベルト１４のニップ内での浮きを抑える一方、静止状態で加圧ベルト１４に圧力を掛けるために該加圧ベルト１４の回転時にはブレーキとなる。そのため、定着ベルト１と加圧ベルト１４間の浮きが発生しない程度の加圧力で加圧パッド１５を加圧することが望ましい。本実施の形態では、加圧パッド１５は定着ベルト１（定着パッド３）に対して２０ｋｇｆで加圧されている。定着ベルト１（定着パッド３）と加圧パッド１５との圧接部の回転方向の幅は１５ｍｍである。

加圧パッド１５の下流側に近接して配置された加圧ローラ１７は、長手方向中央部の径がφ１８ｍｍで、正クラウン量２００〜１０００μｍの鉄合金製で構成されている。本実施の形態では、正クラウン量を４００μｍに設定した。このように加圧ローラ１７を正クラウンのテーパ形状に成形したのは、加圧時に該加圧ローラ１７が撓んでも定着パッド３との圧接部の幅が長手方向に亘って均一になるようにするためである。

加圧ローラ１７は、加圧パッド１５とは異なり、局所的に高い圧力を掛けることによって定着ベルト１の弾性を変形させ、表面の歪みによりトナー面と定着ベルト１との分離を行っている。そのため、本実施の形態では、加圧ローラ１６の加圧力を定着ベルト１（定着パッド３）に対して３０ｋｇｆに設定している。定着ベルト１と加圧ローラ１７との圧接部の回転方向の幅は約３ｍｍであり、加圧パッド１５部と比較し圧接部の単位面積当たりの圧力が高いことが分かる。

加圧ベルト１４を張架する加圧テンションローラ１９は、定着ベルト１の内側に配されたテンションローラ６と同様、外径がφ２０ｍｍで、鉄合金製の芯金に、熱伝導率を小さくして定着ベルト１からの熱伝導を抑えるためにシリコーンゴムスポンジ層を設けて構成されている。ここで、芯金の長手方向中央部の径はφ１６ｍｍ、両端部の径はφ１４ｍｍであって、該芯金は、その熱容量を下げるために中空状に成形されている。

ここで、加圧テンションローラ１９の長手方向中央部での硬度はＡＳＫ−Ｃ硬度計での測定値で約４０°である。加圧テンションローラ１９の芯金をテーパ形状に形成しているのは、定着ベルト１に張力を与えたときに該加圧テンションローラ１９が撓んでも定着ベルト１との当接部の幅が長手方向に亘って均一になるようにするためである
而して、少なくとも画像形成実行時には、不図示の駆動手段によって駆動ローラ５と加圧ローラ６がそれぞれ回転駆動されると、定着ベルト１と加圧ベルト１４は、それぞれ図示矢印Ｘ，Ｙ方向に所定の周速度で回転駆動される。即ち、定着ベルト１と加圧ベルト１４は、未定着トナー画像Ｔを担持した記録材Ｐの画像転写部側からの搬送速度とほぼ同一の周速度でシワ無く回転駆動される。本実施の形態の場合、定着ベルト１と加圧ベルト１４は表面回転速度１８０ｍｍ／ｓｅｃで回転し、フルカラーの画像を１分間にＡ４サイズの記録材４５枚に定着することが可能である。

定着ベルト１が所定の定着温度に立ち上がって温度調節された状態において、圧接部であるニップ部に、未定着トナー画像Ｔを担持した記録材Ｐがそのトナー画像担持面側を定着ベルト１側に向けて導入される。すると、記録材Ｐは、ニップ部において定着ベルト１の外周面に密着し、定着ベルト１と共に圧接部を挟持搬送されていくことにより、主に定着ベルト１の熱が付与される。そして、ニップ部での定着パッド３と加圧パッド１５により加圧力を受けて未定着トナー画像Ｔが記録材Ｐの表面に熱圧定着される。

その後、ニップ部を通過した記録材Ｐは、定着ローラ２と加圧ローラ１６の圧接部へ連続的な加圧を受けたまま定着ベルト１に密着しながら加圧ローラ１７による加圧部へ搬送される。加圧ローラ１７による加圧部では、定着ベルト１の外周に形成された弾性層が加圧ローラ１７により局所的に変形されるため、記録材Ｐは、定着ベルト１から自己分離して定着装置外へと搬送される。

ところで、加圧ローラ１６及び加圧パッド１５は、不図示のモータに連結されたカム機構によって、定着ベルト１に密着している状態と離脱している状態を選択することができる。このような機構によって、
定着動作時以外は加圧ローラ１６と加圧パッド１５は定着ベルト１から離間している脱状態になっている。このようにすることによって定着ベルト１の熱が加圧ベルト１４や加圧ローラ１６、加圧パッド１５等に伝導しないため、定着ベルト１の温度が速やかに所定温度に達し、当該定着装置のウォームアップタイムが短縮される。尚、定着ベルト１と加圧ベルト１４が離間している状態では、例えば誘導加熱コイル１１に電力１２００Ｗを入力すると定着ベルト１の温度は約３０秒で目標温度である１７０℃に到達する。

以上説明したように、本実施の形態では、加圧手段として加圧ベルト１４を用いたため、目的とする性能を損なうことなく生産性の向上を図ることができる。

尚、本発明の画像加熱装置は、上述した定着装置の例の他に、記録材に定着された画像を再加熱することによって画像の光沢性を向上させる光沢付与装置としても使用することが可能である。

本発明の実施の形態１に係る定着装置の断面図である。 本発明の実施の形態２に係る定着装置の定着ローラと加圧パッドの長手方向長さを示す図である。 本発明の実施の形態１に係る定着装置のニップ内圧力分布を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る定着装置の断面図である。 本発明の実施の形態３に係る定着装置の断面図である。

符号の説明

１ 定着ベルト
２ 定着ローラ（駆動ローラ）
３ 定着パッド（ニップ形成部材）
４ 定着パッドカバー
５ 駆動ローラ
６ ヒートローラ
７ ハロゲンヒータ
８ 温度センサ
９ 加圧ローラ
１１ 誘導加熱コイル
１２ 磁性体コア
１３ 温度センサ
１４ 加圧ベルト
１５ 加圧パッド
１７ 加圧ローラ
１８ 加圧パッドカバー
１９ 加圧テンションローラ
Ｐ 記録材
Ｓ 接触部
Ｔ トナー画像

Claims (5)

1. 記録材上の画像をニップ部にて加熱するベルトと、このベルトを駆動する駆動ローラと、ベルトの内側に固定配置されニップ部を形成するためのニップ形成部材と、を有する画像加熱装置において、
   前記駆動ローラには、前記ベルトとの接触領域に高摩擦層、ニップ形成部材との接触領域に低摩擦層が設けられていることを特徴とする画像加熱装置。
2. 前記駆動ローラは、芯金の外周に弾性層を有し、前記ニップ形成部材との接触領域には離型層が積層されていることを特徴とする請求項１記載の画像加熱装置。
3. 前記駆動ローラは、前記ベルトから記録材を分離する位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の画像加熱装置。
4. 前記ベルトとの間で記録材を挟持搬送する加圧ベルトを有し、前記加圧ベルトの内側には前記駆動ローラと前記ニップ形成部材にそれぞれ対向するようローラとニップ形成部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の画像加熱装置。
5. 前記ベルトを電磁誘導加熱する手段を有することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の画像加熱装置。

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