JP2016139141A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱を終えた後に記録媒体の非画像面に密着力を生じさせない場合に比較して、加熱により記録媒体に生じる変形を抑制する。【解決手段】加熱により変形するＰＳ（ポリスチレン）等の薄いフィルムからなる連続シート５上の未定着画像を加熱することで定着する加熱ロール４１と、連続シート５の非画像面を密着し、加熱ロール４１の加熱により連続シート５に生じる収縮力と対向する密着力を作用させつつ連続シート５を搬送する搬送ベルト４３とを備える。連続シート５の搬送ベルト４３に対する密着力が加熱により連続シート５に生じる収縮力より大きくなるよう設定することで、加熱により連続シート５に生じる変形を抑制する。【選択図】図８

Description

この発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。

従来、定着装置に関する技術としては、例えば、特許文献１に記載されたものが既に提案されている。特許文献１には、記録媒体の画像面側に配置され、記録媒体を搬送する定着ベルトと、定着ベルトを加熱する加熱手段と、定着ベルトに向かって記録媒体を加圧しつつ回転する加圧ロールと、加圧ロールと定着ベルトとの接触部分よりも記録媒体の搬送方向下流側において、加圧ロールと記録媒体の搬送経路とによって形成される楔部に送風口を有し、送風口から加圧ロールに対し送風を行う送風手段とを備えた定着装置が記載されている。

特開２０１０−７８６５９号公報

この発明は、加熱を終えた後に記録媒体の非画像面に密着力を生じさせない場合に比較して、加熱により記録媒体に生じる変形を抑制することを目的とする。

請求項１に記載された発明は、加熱で変形加工させる樹脂フィルムの第１面に、前記変形加工に先立って未定着画像を加熱定着する加熱手段と、
前記加熱定着により前記樹脂フィルムに生じる変形を、前記樹脂フィルムの前記第１面の逆側である第２面に密着して粘着力を作用させることで防止しつつ、前記樹脂フィルムを搬送する搬送部材と、
前記加熱手段よりも下流側に配置され、前記搬送部材を介して前記樹脂フィルムを冷却する冷却手段と、を備え、
前記搬送部材は、少なくとも前記樹脂フィルムが前記加熱手段により加熱されてから前記冷却手段に達するまで継続して、粘着力を作用させることを特徴とする定着装置である。

請求項２に記載された発明は、前記樹脂フィルムは、前記搬送部材に搬送されている間、前記第１面が他の部材と接触せず開放されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置である。

請求項３に記載された発明は、前記搬送部材は、前記樹脂フィルムが前記加熱手段により加熱されてから、前記樹脂フィルムが前記加熱定着による変形をしない温度に冷却されるまで継続して、粘着力を作用させることを特徴とする請求項１に記載の定着装置である。

請求項４に記載された発明は、前記搬送部材は、前記樹脂フィルムと接触する面が液状エラステックポリマーを硬化させてなることを特徴とする請求項１に記載の定着装置である。

請求項５に記載された発明は、加熱で変形加工させる樹脂フィルムに画像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段により形成された未定着画像を前記記録媒体上に定着する定着手段と、を備え、
前記定着手段として請求項１乃至４のいずれかに記載の定着装置を用いたことを特徴とする画像形成装置である。

請求項１に記載された発明によれば、加熱を終えた後に記録媒体が少なくとも加熱手段を通過してから冷却手段に達するまで継続して搬送部材に密着させない場合に比較して、加熱により記録媒体に生じる変形を抑制することができる。

請求項２に記載された発明によれば、前記樹脂フィルムが、前記搬送部材に搬送されている間、前記第１面が他の部材と接触する場合に比較して、第１面に定着された画像が乱されるのを回避することができる。

請求項３に記載された発明によれば、前記搬送部材が、前記樹脂フィルムが前記加熱手段により加熱されてから、前記樹脂フィルムが前記加熱定着による変形をしない温度に冷却されるまで継続して、粘着力を作用させない場合に比較して、記録媒体に生じる変形をより一層確実に抑制することができる。

請求項４に記載された発明によれば、前記搬送部材の前記樹脂フィルムと接触する面が液状エラステックポリマーを硬化させて構成しない場合に比較して、記録媒体の非画像面に密着力を確実に作用させることができる。

請求項５に記載された発明によれば、加熱を終えた後に記録媒体の非画像面に密着力を生じさせない場合に比較して、加熱により記録媒体に生じる変形を抑制することができ、記録媒体に形成される画像の変形による画質劣化を抑制できる。

この発明の実施の形態１に係る定着装置を適用した画像形成装置を示す全体構成図である。 この発明の実施の形態１に係る画像形成装置の画像形成部を示す構成図である。 この発明の実施の形態１に係る定着装置を示す構成図である。 搬送ベルトを示す断面構成図である。 密着力の測定方法を示す模式図である。 密着力の測定結果を示すグラフである。 連続シートに作用する密着力と収縮力を示す模式図である。 この発明の実施の形態１に係る定着装置の動作を示す構成図である。 この発明の実施の形態２に係る定着装置を示す構成図である。 加熱ベルトを示す断面構成図である。 この発明の実施の形態３に係る定着装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態４に係る定着装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態５に係る定着装置を示す構成図である。

以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

[実施の形態１]
図１はこの発明の実施の形態１に係る定着装置を適用した画像形成装置の全体の概要を示す構成図である。

＜画像形成装置の全体の構成＞
実施の形態１に係る画像形成装置１は、例えばカラープリンタとして構成されたものである。この画像形成装置１は、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の４色のトナーを用いて画像を形成する画像出力装置２と、記録媒体の一例としての連続シート５を供給する供給装置３と、画像出力装置２によって画像が形成された連続シート５を収容する収容装置４と、収容装置４の上部にユーザインターフェイス１０１と共に設けられ、画像出力装置２、供給装置３及び収容装置４を制御する制御装置１００とを備えている。なお、図示例の画像形成装置１は、供給装置３、収容装置４及び制御装置１００を画像出力装置２の外部に別体として配置したものであるが、画像形成装置１は、画像出力装置２、供給装置３、収容装置４及び制御装置１００の少なくとも一部又は全部を一体的に配置したものであっても勿論良い。

画像出力装置２は、画像データに基づいて記録媒体に画像（未定着画像）を形成する画像形成手段の一例としての電子写真方式による画像形成部１０６を備えている。この画像形成部１０６は、現像剤を構成するトナーで現像されるトナー像を形成する複数の作像装置１０と、各作像装置１０で形成されるトナー像をそれぞれ保持して最終的に連続シート５に二次転写する二次転写位置まで搬送する中間転写装置２０と、中間転写装置２０の二次転写位置に供給すべき所要の連続シート５を案内する案内装置６０とを備えている。また、画像出力装置２は、中間転写装置２０の二次転写位置における連続シート５の搬送方向に沿った下流側に、本実施の形態に係る定着装置４０を備えている。

この画像出力装置２は、例えば、連続シート５に形成すべき原稿画像を入力する図示しない画像読取部としての画像読取装置を追加して装備させた場合にはカラー複写機として構成することができる。図中の２ａは画像出力装置２の筐体を示し、この筐体２ａは支持構成部材、外装カバー等で構成されている。

作像装置１０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の４色のトナー像をそれぞれ専用に形成する４つの作像装置１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋで構成されている。これら４つの作像装置１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、筐体２ａの内部空間において等しい間隔を隔てて一列に並べた状態となるよう配置されている。

各作像装置１０は、図２に示されるように、回転する像保持体の一例としての感光体ドラム１１を備えており、この感光体ドラム１１の周囲に、次のような各装置が主に配置されている。主な装置とは、感光体ドラム１１の像形成が可能な周面（像保持面)を所要の電位に帯電させる帯電装置１２と、感光体ドラム１１の帯電された周面に画像の情報（信号）に基づく光を照射して電位差のある（各色用の）静電潜像を形成する静電潜像形成手段としての露光装置１３と、その静電潜像を対応する色の現像剤のトナーで現像してトナー像にする現像手段の一例としての現像装置１４と、その各トナー像を中間転写装置２０に転写する一次転写装置１５と、一次転写後における感光体ドラム１１の像保持面に残留して付着するトナー等の付着物を取り除いて清掃するドラム清掃装置１６と、感光体ドラム１１の表面に露光を施して残留した電荷を除去する除電装置１７等である。

感光体ドラム１１は、接地処理される円筒状又は円柱状の基材の周面に感光材料からなる光導電性層（感光層）を有する像保持面を形成したものである。この感光体ドラム１１は、図示しない回転駆動装置から動力が伝達されて矢印Ａで示す方向に回転するように支持されている。

帯電装置１２は、感光体ドラム１１に接触した状態で配置される接触型の帯電ロールで構成される。帯電装置１２には帯電用電圧が供給される。帯電用電圧としては、現像装置１４が反転現像を行うものである場合、その現像装置１４から供給されるトナーの帯電極性と同じ極性の電圧又は電流が供給される。なお、帯電装置１２としては、感光体ドラム１１の表面に非接触状態で配置されるスコロトロン等の非接触型の帯電装置を用いてもよい。

露光装置１３は、画像出力装置２に入力される画像の情報に応じて構成される光ＬＢを、帯電された後の感光体ドラム１１の周面に対して照射して静電潜像を形成するものである。露光装置１３には、潜像形成時になると画像出力装置２に任意の手段で入力され、制御装置１００内の図示しない画像処理部で処理された画像の情報（信号）が送信される。

現像装置１４はいずれも、開口部と現像剤の収容室が形成された筐体の内部に、現像剤を保持して感光体ドラム１１と向き合う現像領域まで搬送する現像ロールと、現像剤を撹拌しながら現像ロールに供給するよう搬送する図示しない２つのスクリューオーガー等の撹拌搬送部材と、現像ロールに保持される現像剤の量（層厚）を規制する図示しない層厚規制部材などを配置して構成されたものである。この現像装置１４には、その現像ロールと感光体ドラム１１の間に現像用のバイアス電圧が図示しない電源装置から供給される。また、現像ロールや撹拌搬送部材は、図示しない回転駆動装置からの動力が伝達されて所要の方向に回転する。上記現像剤としては、例えば、非磁性トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤が使用される。

なお、図１中、符号１４０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、対応する現像装置１４に供給する少なくともトナーを含む現像剤を収容した現像剤収容容器としてのトナーカートリッジをそれぞれ示している。この実施の形態では、トナーカートリッジ１４０の内部にトナーのみを収容している。

一次転写装置１５は、感光体ドラム１１の周面に中間転写ベルト２１を介して接触して回転するとともに一次転写用電圧が供給される一次転写ロールを備えた接触型の転写装置である。一次転写用電圧としては、トナーの帯電極性と逆の極性を示す直流の電圧が図示しない電源装置から供給される。

ドラム清掃装置１６は、一部が開口する図示しない容器状の本体と、一次転写後の感光体ドラム１１の周面に所要の圧力で接触するように配置されて残留トナー等の付着物を取り除いて清掃する清掃板と、清掃板により取り除かれた付着物を回収する回収装置等で構成されている。

除電装置１７は、感光体ドラム１１の表面に露光を施すことで、感光体ドラム１１の表面に残留した電荷を除去するＬＥＤや発光ランプ等で構成されている。

中間転写装置２０は、図１及び図２に示されるように、各作像装置１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の下方の位置に存在するように配置される。この中間転写装置２０は、感光体ドラム１１と一次転写装置１５（一次転写ロール）の間となる一次転写位置を通過しながら矢印Ｂで示す方向に回転する中間転写ベルト２１と、中間転写ベルト２１をその内周から所望の状態に保持して回転自在に支持する複数のベルト支持ロール２２〜２４と、ベルト支持ロール２４に支持されている中間転写ベルト２１の外周面（像保持面）側に配置されて中間転写ベルト２１上のトナー像を連続シート５に二次転写させる二次転写装置３０と、二次転写装置３０を通過した後に中間転写ベルト２１の外周面に残留して付着するトナー、紙粉等の付着物を取り除いて清掃するブレード状の清掃部材（クリーニングブレード）２６を備えたベルト清掃装置２５とで構成されている。

中間転写ベルト２１としては、例えばポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の合成樹脂にカーボンブラック等の抵抗調整剤などを分散させた材料で製作される無端状のベルトが使用される。また、ベルト支持ロール２２は駆動ロールとして構成され、ベルト支持ロール２３は張力付与ロールとして構成され、ベルト支持ロール２４は二次転写のバックアップロールとして構成されている。

二次転写装置３０は、図１に示されるように、中間転写装置２０におけるベルト支持ロール２４に支持されている中間転写ベルト２１の外周面部分である二次転写位置において、中間転写ベルト２１の周面に接触して回転するとともに二次転写用電圧が供給される二次転写ロールを備えた接触型の転写装置である。また、二次転写装置３０又は中間転写装置２０のベルト支持ロール２４には、トナーの帯電極性と逆極性又は同極性を示す直流の電圧が二次転写用電圧として供給される。

案内装置６０は、連続シート５の非画像面に接触した状態で回転するよう配置された案内ロールで構成される。案内装置６０は、二次転写位置に搬送される連続シート５の位置を規制しつつ案内する。

定着装置４０は、表面温度が予め定められた温度に保持されるよう加熱手段によって加熱されるロール形態又はベルト形態の加熱用回転体４１と、この加熱用回転体４１に所要の圧力で接触して回転するロール形態の加圧用回転体４２と、連続シート５の非画像面（裏面）に密着して当該連続シート５を搬送するベルト形態又はロール形態の搬送部材４３などを配置して構成したものである。なお、定着装置４０の詳細については後述する。

ところで、供給装置３は、図１に示されるように、画像出力装置２の連続シート５の搬送方向に沿った上流側に別体として離間した状態で配置されている。供給装置３は、記録媒体の一例である長尺に連続して形成された連続シート５をロール状に巻き付けた供給ロール６１を備える。連続シート５としては、例えば、加熱により変形（収縮又は延伸）するＰＳ（ポリスチレン）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＳＢＲ（スチレン−ブタジエン−ブロックコポリマー）等の合成樹脂からなる厚さ１０〜１００μｍ程度の薄いフィルムやシートを挙げることができる。連続シート５は、その全面あるいは一部に画像（背景部の着色等を含む）を形成することにより、例えば、ペットボトル等の被包装物としての包装容器を被覆する包装用フィルムとして用いられる。ただし、連続シート５としては、他の用途に使用するものであっても勿論よい。

連続シート５は、必要に応じて、その表面又は裏面に画像が形成された後、ペットボトル等の包装容器の外周面に巻き付けた状態で固定し、熱風等を当てたり高温環境に置くことで加熱することにより包装容器の外形に倣った形状に変形（収縮）させて、包装容器を被覆する加熱収縮（シュリンク）加工処理がなされる。そのため、連続シート５には、一軸延伸（搬送方向と交差する方向である幅方向などの一方向に延伸）や二軸延伸（幅方向及び搬送方向などの二方向に延伸）処理などが予め施されている。この実施の形態では、連続シート５として一軸延伸（搬送方向と交差する方向である幅方向に延伸）処理された厚さ５０μｍのＰＳ（ポリスチレン）製フィルムを用いている。この連続シート５は、所要温度の温水に１０秒間浸漬することにより、７０℃の温水では、縦方向（搬送方向）に−１．０％、横方向（幅方向）に１０．５％、８０℃の温水では、縦方向に−１．５％、横方向に３３．０％、１００℃の温水では、縦方向に９．５％、横方向に７３．０％それぞれ変形する（シーアイ化成株式会社製の機能フィルム“ＥＰＳ４５ＴＤ”の物性表）。ここで、変形率を示す符号のうち、プラスは、連続シート５が収縮することを意味し、マイナスは、連続シート５が延伸することを意味している。上述した値は一例であり、連続シート５の材質や厚さ等に応じて変形率が異なることは勿論である。なお、変形率は、例えば、次の式で求められる。
変形率＝｛（（変形前の長さ）−（変形後の長さ））／（変形前の長さ）｝×１００（％）

供給装置３は、図示しない駆動手段によって時計回りＣ方向に回転駆動される供給ロール６１に加え、供給ロール６１の回転に伴って供給される連続シート５に張力を付与する張力付与部６２を備える。張力付与部６２は、連続シート５を搬送する搬送ロール６２ａ、６２ｂと、これら搬送ロール６２ａ、６２ｂの間において当該搬送ロール６２ａ、６２ｂから離間する方向に弾性力が付与された張力付与ロール６２ｃとから構成されている。

また、画像出力装置２の下流側には、画像出力装置２により画像が形成された連続シート５を収容する収容装置４が、画像出力装置２から離間した位置に別体として配置されている。この収容装置４は、連続シート５に張力を付与する張力付与部６５と、図中時計回りＣ方向に回転可能に配置され連続シート５をロール状に巻き取る巻取ロール６６を備えている。張力付与部６５は、連続シート５を搬送する搬送ロール６５ａ、６５ｂと、これら搬送ロール６５ａ、６５ｂの間において当該搬送ロール６５ａ、６５ｂから離間する方向に弾性力が付与された張力付与ロール６５ｃとから構成されている。なお、収容装置４の入口部には、必要に応じて連続シート５を裁断する裁断装置６７が備えられる。

＜画像形成装置の基本的な動作＞
以下、画像形成装置１による基本的な画像形成動作について説明する。

ここでは、前記４つの作像装置１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）を使用して、４色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のトナー像を組み合わせて構成されるフルカラー画像を形成するときの画像形成動作を説明する。なお、連続シート５は、画像形成動作の開始に先立って、供給装置３の供給ロール６１から画像出力装置２内の搬送経路を介して収容装置４の巻取ロール６６に予め巻き付けた状態とされる。

画像形成装置１は、画像形成動作（プリント）の要求の指令情報を受けると、４つの作像装置１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、中間転写装置２０、二次転写装置３０、定着装置４０等が始動する。

そして、各作像装置１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）においては、まず各感光体ドラム１１が矢印Ａで示す方向に回転し、各帯電装置１２が各感光体ドラム１１の表面を所要の極性（実施の形態１ではマイナス極性）及び電位に帯電させる。続いて、露光装置１３が、帯電後の感光体ドラム１１の表面に対し、画像形成装置１に入力される画像の情報を各色成分（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に変換して得られる画像の信号に基づいて発光される光ＬＢを照射し、その表面に所要の電位差で構成される各色成分の静電潜像をそれぞれ形成する。

続いて、各現像装置１４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が、感光体ドラム１１に形成された各色成分の静電潜像に対し、所要の極性（マイナス極性）に帯電された対応する色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のトナーをそれぞれ供給して静電的に付着させて現像を行う。この現像により、各感光体ドラム１１に形成された各色成分の静電潜像は、その対応する色のトナーでそれぞれ現像された４色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のトナー像として顕像化される。

続いて、各作像装置１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の感光体ドラム１１上に形成された各色のトナー像が一次転写位置まで搬送されると、一次転写装置１５が、その各色のトナー像を中間転写装置２０の矢印Ｂで示す方向に回転する中間転写ベルト２１に対して順番に重ね合わせるような状態で一次転写させる。

また、一次転写が終了した各作像装置１０では、ドラム清掃装置１６が付着物を掻き取るように除去して感光体ドラム１１の表面を清掃し、最後に、除電装置１７が清掃後の感光体ドラム１１の表面を除電する。これにより、各作像装置１０は次の作像動作が可能な状態にされる。

続いて、中間転写装置２０では、中間転写ベルト２１の回転により一次転写されたトナー像を保持して二次転写位置まで搬送する。一方、供給装置３では、作像動作に合わせて供給ロール６１から連続シート５を転写時期に合わせて案内装置６０を介して二次転写位置に送り出して供給する。なお、連続シート５は、二次転写位置において中間転写ベルト２１に接触しているため、中間転写ベルト２１の駆動に伴い画像形成前から収容装置４へ向けて搬送される。

二次転写位置においては、二次転写装置３０が、中間転写ベルト２１上のトナー像を連続シート５に一括して二次転写させる。また、二次転写が終了した後の中間転写装置２０では、ベルト清掃装置２５が、二次転写後の中間転写ベルト２１の表面に残留したトナー等の付着物を取り除いて清掃する。

続いて、トナー像が二次転写された連続シート５は、中間転写ベルト２１と二次転写装置３０から剥離された後に定着装置４０まで搬送される。定着装置４０では、回転する加熱用回転体４１と加圧用回転体４２との間のニップ部に二次転写後の連続シート５を導入して通過させることにより、必要な定着処理（加熱及び加圧）を施して未定着のトナー像を連続シート５に定着させる。定着が終了した後の連続シート５は、収容装置４の巻取ロール６６に巻き取られる。

以上の動作により、４色のトナー像を組み合わせて形成されるフルカラー画像が形成された連続シート５が出力される。

＜定着装置の構成＞
図３はこの実施の形態１に係る定着装置を示す構成図である。

定着装置４０は、大別して、加熱により変形する連続シート５上の未定着トナー像を加熱することにより定着する加熱手段（加熱用回転体）の一例としての加熱ロール４１と、連続シート５を加熱ロール４１に加圧する加圧手段（加圧用回転体）の一例としての加圧ロール４２と、連続シート５の非画像面に密着して当該連続シート５を搬送する無端ベルト状の搬送部材の一例としての搬送ベルト４３と、連続シート５の搬送方向に沿って加熱ロール４１よりも下流側に配置され、搬送ベルト４３を介して連続シート５の非画像面と接触することで当該連続シート５を冷却する冷却手段の一例としてのヒートシンク４４とで構成されている。この定着装置４０では、加熱ロール４１と加圧ロール４２が搬送ベルト４３を介して接触（圧接）する接触部が連続シート５を加熱する加熱工程を含む所要の定着処理（加熱及び加圧）を行う定着処理部Ｎ（ニップ部）となる。

加熱ロール４１は、図３に示されるように、アルミニウムやステンレスあるいは鉄等の金属によって円筒形状に形成された芯金部材４１１と、芯金部材４１１の表面に予め定められた厚さに被覆されたシリコーンゴム等の耐熱弾性体からなる弾性体層４１２と、弾性体層４１２の表面に被覆されたＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等からなる離型層４１３とから構成されている。また、加熱ロール４１は、その内部に当該加熱ロール４１の表面を予め定められた温度（例えば、約１５０℃〜１８０℃）に加熱する加熱源としての単数又は複数本（図示例では１本）のハロゲンヒータ４１４を備えている。さらに、加熱ロール４１の表面には、必要に応じて、当該加熱ロール４１の表面温度を検知して制御するための図示しない温度センサが接触配置される。加熱ロール４１は、搬送ベルト４３を介して加圧ロール４２に従動して回転する。

加圧ロール４２は、例えば、アルミニウムやステンレスあるいは鉄等の金属からなる円筒状又は円柱状ロールからなる。加圧ロール４２は、必要に応じて円筒状又は円柱状ロールの外周面にシリコーンゴムからなる図示しない弾性体層を被覆して構成してもよい。加圧ロール４２は、定着装置４０の図示しないフレームに取り付けられており、図示しない駆動手段により矢印Ｄ方向に沿って所要の速度で回転駆動される。また、加圧ロール４２は、加熱ロール４１に対して図示しない移動手段によって接触及び離間する方向に移動可能に配置されている。加圧ロール４２の加熱ロール４１に対する加圧力は、所要の値に設定されている。

搬送ベルト４３は、その内周から所望の状態に保持して回転自在に支持する加圧ロール４２と、複数のベルト支持ロール４５，４６とによって予め定められた張力（例えば、１５ｋｇｆ）で張り渡されている。搬送ベルト４３は、図４に示されるように、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等の合成樹脂からなる基材層４３１と、基材層４３１の表面に硬化した状態で一様な厚さに被覆された液状エラステックポリマー（信越化学工業株式会社製：商品名“ＳＩＦＥＬ”）等からなる弾性層４３２とを備えている。なお、弾性層４３２を構成する材料としては、シリコーンゴム等を用いても良い。弾性層４３２は、搬送ベルト４３の基材層４３１よりも連続シート５に対する密着力が大きく設定されている。弾性層４３２の密着力は、当該弾性層４３２を構成する材料、及び弾性層４３２の表面形状等によって決定される。弾性層４３２の表面は、鏡面状態に形成されている。加圧ロール４２は、搬送ベルト４３を駆動する駆動ロールとして構成され、ベルト支持ロール４５は搬送ベルト４３から連続シート５を剥離させる剥離ロールとして構成され、ベルト支持ロール４６は搬送ベルト４３に張力を付与する張力付与ロールとして構成される。

更に説明すると、弾性層４３２の密着力は、摩擦力（静止摩擦力）と粘着力からなる。摩擦力は、弾性層４３２の表面に働く垂直荷重に比例する。摩擦力を垂直荷重で除した値は、静止時においては静止摩擦係数として定義される。一方、連続シート５の裏面と弾性層４３２の表面との間には、摩擦力以外にファンデルワールス力などに起因する粘着力が作用する。垂直荷重を減少させながら金属（銅）と合成樹脂（シリコン）を摩擦させたときの摩擦力と垂直荷重の関係を測定すると、垂直荷重がゼロとなっても摩擦力が作用し続ける。このことは、粘着力が静止中だけでなく摩擦中にも作用していることを示している。このような実験から、連続シート５の裏面と弾性層４３２の表面とが密着する密着力は、摩擦力と粘着力からなり、次の関係式で表すことができる。
Ｆ＝μ（Ｆａ＋Ｌｎ）
ここで、Ｆは密着力、μは係数、Ｆａは粘着力、Ｌｎは垂直荷重である。
このように、本実施の形態における密着力とは、粘着力Ｆａと摩擦力とを加算したものである。

加熱ロール４１よりも連続シート５の移動方向に沿った下流側であって、加圧ロール４２とベルト支持ロール４５との間に張り渡された搬送ベルト４３の裏面（内面）には、図３に示されるように、当該搬送ベルト４３を介して連続シート５を冷却する冷却手段の一例としてのヒートシンク４４が接触した状態で配置されている。ヒートシンク４４は、ニップ部Ｎの出口から所要の距離Ｌだけ離れた位置からベルト支持ロール４５の近傍にわたり、且つ搬送ベルト４３の略全幅にわたり存在するよう配置されている。また、搬送ベルト４３の冷却効果を高めるため、ヒートシンク４４と共に又はヒートシンク４４に代えて当該ヒートシンク４４を冷却する図示しない送風ファン等からなる送風装置を配置してもよい。

ところで、この実施の形態では、上述したように、連続シート５が加熱により変形（収縮）する特性を有しているため、加熱ロール４１を通過する連続シート５を搬送ベルト４３に密着させた状態で搬送することにより、加熱ロール４１の加熱によって連続シート５に生じる変形力に対抗して密着力を作用させるよう構成している。さらに望ましくは、この定着装置４０では、連続シート５の搬送ベルト４３に対する密着力が連続シート５に生じる当該連続シート５の表面に沿った方向（幅方向）の変形力より大きくなるよう設定している。

連続シート５の搬送ベルトに対する密着力は、ＪＩＳ Ｋ ７１２５に規定された「プラスチック‐フィルム及びシート‐摩擦係数試験方法」における試験板に対する０°引き剥がし（剥離）粘着力の測定方法に準じて、次のように測定し評価した。

図５に示されるように、図示しない平板上に固定された搬送ベルト４３の表面に位置する弾性層４３２に、記録媒体として３０ｍｍ×３０ｍｍの正方形状に形成された厚さ５０μｍのＰＳ（ポリスチレン）製フィルム５を、定着装置４０の加熱ロール４１と加圧ロール４２の加圧力と等しい圧力を付加して密着させた測定装置５０を準備した。この測定装置５０は、フィルム５の表面にエポキシ樹脂等の接着などによる手段で固定した平板状又はシート状の細長い連結治具５１を介して、フィルム５の表面に平行な方向（０°引き剥がし方向）に沿った引っ張り力Ｆを作用させ、フィルム５を搬送ベルト４３表面の弾性層４３２から引きはがす（剥離する）のに要する力（密着力）を、デジタル方式の応力センサ５２（デジタルフォースゲージ）により測定した。フィルム５が搬送ベルト４３表面の弾性層４３２から剥離したときの応力センサ５２の読み値（Ｎ）を密着力（剥離力）とした。同一の測定を複数回繰り返して、フィルム５が搬送ベルト４３表面の弾性層４３２から剥離するときの密着力の平均値を測定値として求めた。その際、搬送ベルト４３表面の温度をそれぞれ４０℃、６０℃、８０℃に変化させた。搬送ベルト４３の弾性層４３２としては、信越化学株式会社製の液状エラステックポリマーである商品名“ＳＩＦＥＬ”（２０００シリーズ）を弾性層４３２として塗布硬化させたものを用いた。

図６は上記測定結果を示すグラフである。

このグラフから明らかなように、搬送ベルト４３の弾性層４３２に対するフィルム５の密着力は、搬送ベルト４３の表面温度が４０℃のとき約３９（Ｎ）、６０℃のとき約３６（Ｎ）、８０℃のとき約２６（Ｎ）であり、温度の低下とともに密着力が上昇する傾向が見られた。搬送ベルト４３の温度が４０℃未満の室温に近い温度まで冷却された状態では、搬送ベルト４３の弾性層４３２に対するフィルム５の密着力が約３９（Ｎ）から図６に破線で示されるように急激に上昇するものと考えられる。

一方、加熱によりフィルム５に生じる変形力（収縮応力）は、厚さ５０μｍ厚のポリスチレン製フィルム（シーアイ株式会社製のＥＰＳ４５ＴＤ）の場合、８５℃の熱風中において最大値４．８（Ｎ／ｍｍ^２）（シーアイ株式会社 機能フィルムの物性表）であると報告されている。ここで、フィルム５に生じる変形力（収縮力）Ｆ_Ｓは、図７に示されるように、フィルム５が加熱されることにより収縮することに伴ってフィルム５の内部に生じる応力である。このことを考慮すると、上記密着力の測定に使用した３０ｍｍ四方の厚さ５０μｍのポリスチレン製フィルム５に作用する変形力（収縮力）Ｆ_Ｓは、４．８（Ｎ／ｍｍ^２）×３０ｍｍ×０．０５ｍｍ＝７．２Ｎとなる。この変形力（収縮力）Ｆ_Ｓは、フィルム５の表面に平行な方向に作用する。

なお、本発明者らは、ポリスチレン製フィルム以外の材質であるポリエチレンテレフタレート製フィルムの加熱（６５〜７５℃）によって生じる最大収縮応力を、応力測定装置（島津製作所社製：ＴＭＡ−６０）を用いて測定した。その結果、厚さ８０μｍ厚のポリエチレンテレフタレート製フィルムの最大収縮応力は約２．６（Ｎ／ｍｍ^２）、厚さ４０μｍ厚のポリエチレンテレフタレート製フィルムの最大収縮応力は約５．０（Ｎ／ｍｍ^２）、厚さ２５μｍ厚のポリエチレンテレフタレート製フィルムの最大収縮応力は約５．６（Ｎ／ｍｍ^２）であった。このことから、ポリエチレンテレフタレート製フィルムの加熱による最大収縮応力は、ポリスチレン製フィルムと略同程度の値であることが判る。

その結果、温度が８０℃における搬送ベルト４３に対するフィルム５の密着力Ｆ_Ｃである上述した約２６（Ｎ）と比較すると、測定温度が８０℃と８５℃であり両者間に５℃の温度差が存在するが、図６に示される特性から、５℃の温度差で搬送ベルト４３の弾性層４３２に対するフィルム５の密着力Ｆ_Ｃが急激に低下することはないため、連続シートとしてのフィルム５が搬送ベルト４３の弾性層４３２に密着する密着力Ｆ_Ｃの方がフィルム５に生じる変形力Ｆ_Ｓより大きい（Ｆ_Ｃ＞Ｆ_Ｓ）ことが判る。

したがって、定着装置４０では、フィルムからなる連続シート５を搬送ベルト４３に密着させて搬送することにより、加熱により連続シート５に生じる変形力に対抗して、当該変形力よりも大きな密着力が連続シート５に対して作用する。

＜画像形成装置の特徴部分（定着装置）の動作＞
定着装置４０では、制御装置１００が画像形成動作（プリント）の要求の指令情報を受けると、予め定められたタイミングで定着装置４０が始動する。

定着装置４０は、画像形成動作（プリント）の要求の指令情報を受けると、加熱ロール４１のハロゲンヒータ４１４に通電され、加熱ロール４１の表面温度が所要の温度となるように加熱される。加熱ロール４１の表面温度が所要の温度と達すると、加圧ロール４２が加熱ロール４１に圧接されるとともに、加圧ロール４２及び搬送ベルト４３の回転駆動が開始される。

図８に示されるように、画像形成装置１の画像形成部１０６により連続シート５上に形成されたトナー像が定着装置４０のニップ部Ｎに到達すると、連続シート５上の未定着トナー像は、ニップ部Ｎを通過する際に、加熱ロール４１からの熱及び加圧ロール４２の加圧力を受けて連続シート５上に定着される。

その際、連続シート５は、定着装置４０のニップ部Ｎに導入されると、加圧ロール４２の加圧力により当該加圧ロール４２に巻き掛けられた搬送ベルト４３の弾性層４３２の表面に非画像面（裏面）５ａが密着する。連続シート５がニップ部Ｎに位置する間、連続シート５には、加熱に伴う収縮応力が作用する。ところが、連続シート５は、加熱ロール４１と加圧ロール４２の圧接力によって搬送ベルト４３の弾性層４３２に密着しており物理的に拘束されている。

連続シート５は、ニップ部Ｎを通過した後、搬送ベルト４３とともに当該連続シート５の搬送方向に沿った下流側に所要のベルト移動速度で移動する。連続シート５は、ニップ部Ｎを通過すると、加熱ロール４１からの熱が断たれる。連続シート５は、その厚さが５０μｍと普通紙に比較して大幅に薄く、かつ熱伝導率も普通紙に比較して大きいため、空気中及び搬送ベルト４３側に放熱して温度が急激に低下する。このとき、連続シート５の非画像面５ａと搬送ベルト４３の弾性層４３２の表面との間には、図７に示されるように、ニップ部Ｎを通過した後も密着力Ｆ_Ｃが継続して作用する。

連続シート５が搬送ベルト４３の弾性層４３２の表面に対して密着する密着力Ｆ_Ｃは、上述したように温度依存性を有しているが、連続シート５の温度は、ニップ部Ｎを通過した後は急激に低下する。そのため、連続シート５には、ニップ部Ｎを通過した後においても、搬送ベルト４３の弾性層４３２の表面に対して、３０ｍｍ×３０ｍｍの面積当たり約１０〜３０（Ｎ）程度の密着力Ｆ_Ｃが作用している。この密着力Ｆ_Ｃは、同じ面積当たりの連続シート５に作用する加熱による変形力（収縮力）Ｆ_Ｓである７．２Ｎ（概算値）よりも大きい。したがって、連続シート５は、ニップ部Ｎを通過した後も、搬送ベルト４３の弾性層４３２の表面に密着した状態を維持し、搬送ベルト４３の弾性層４３２から剥離することがなく、連続シート５の搬送方向に沿った下流側へと搬送ベルト４３により搬送される。

連続シート５の搬送方向に沿った下流側には、ヒートシンク４４が設けられているため、搬送ベルト４３及び当該搬送ベルト４３に密着した連続シート５は、ヒートシンク４４によって強制的に冷却される。普通紙等の記録媒体に比較すれば熱容量が小さいが、連続して搬送される長尺な連続シート５にトナー像を定着する場合においても、ヒートシンク４４を設けることにより、搬送ベルト４３が蓄熱することが回避される。

連続シート５は、剥離ロール４５により搬送ベルト４３から剥離され、トナー画像の定着処理が終了する。

このように、上記実施の形態における定着装置４０では、加熱により連続シート５に生じる変形が防止乃至抑制される。

[実施の形態２]
図９は、この発明の実施の形態２に係る定着装置を示すものである。

実施の形態２に係る定着装置４０は、図９に示されるように、加熱手段の一例としての加熱ベルトモジュール４１Ｍと、加熱ベルトモジュール４１Ｍに対して接触又は離間可能に配置された加圧手段の一例としての加圧ロール４２と、連続シート５の非画像面５ａに密着して当該連続シート５を搬送する搬送部材の一例としての無端状の搬送ベルト４３とを備えている。加熱ベルトモジュール４１Ｍと加圧ロール４２との間には、未定着トナー像を保持した連続シート５を加熱加圧して未定着トナー像を連続シート５に定着させる定着処理部としてのニップ部Ｎを形成している。

加熱ベルトモジュール４１Ｍは、無端ベルト状に形成された加熱ベルト４７と、加熱ベルト４７の内周面に接触するように固定した状態で配置され、加熱ベルト４７を内側から加圧ロール４２に圧接させる加熱ロール４１と、加熱ベルト４７を張架した状態で回転可能に支持する複数の支持ロール４８，４９，４７ａ，４７ｂとを備えて構成されている。なお、この実施の形態では、複数の支持ロール４８，４９，４７ａ，４７ｂのうち一部の支持ロールが加熱ベルト４７を加熱する加熱手段としての加熱ロールを兼ねている。

複数の支持ロール４８，４９，４７ａ，４７ｂは、加熱ベルト４７を張架した状態で加熱ベルト４７を外側から加熱する外部加熱ロール４８と、加熱ベルト４７を張架した状態で加熱ベルト４７を内側から加熱する内部加熱ロール４９と、加熱ベルト４７を介して外部加熱ロール４８に接触するように配置された第１の従動ロール４７ａと、加熱ロール４１と内部加熱ロール４９との間に配置され加熱ベルト４７を所望の状態に保持する第２の従動ロール（ニップ前ロール）４７ｂとから構成されている。

加熱ベルト４７は、図１０に示されるように、可撓性を有する無端状ベルトからなり、例えば、ポリイミド樹脂で形成されたベース（基材）層４７１と、ベース層４７１の表面側（外周面側）に積層されたシリコーンゴムからなる弾性体層４７２と、この弾性体層４７２の表面に被覆されたＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）からなる離型層４７３とを備えている。加熱ベルト４７の構成は、使用目的や使用条件等の定着装置４０に要求される条件に応じて、材質や厚さ、あるいは硬度等を適宜選択することができる。この実施の形態では、カラー画像の画質を向上させる目的で、ベース層４７１の表面側に弾性体層４７２を設けている。加熱ベルトモジュール４１Ｍと加圧ロール４２が圧接する圧接領域であるニップ部Ｎは、粉体からなる各色のトナーが積層された連続シート５が通過するため、連続シート５上のトナー像に合わせて加熱ベルト４７の弾性体層４７２が変形することにより、トナー像の全体に熱を供給することが可能となる。

また、外部加熱ロール４８は、例えば、アルミニウムやステンレスあるいは鉄で形成された円筒状の芯金部材４８１を備えている。外部加熱ロール４８の表面には、シリコーンゴム等の耐熱弾性体からなる弾性体層４８２とフッ素樹脂からなる離型層４８３が形成されている。そして、内部に配置された加熱源としての例えば単数又は複数本のハロゲンヒータ４８４により、外部加熱ロール４８は、その表面が予め定められた温度（例えば、１９０℃）に加熱される。また、外部加熱ロール４８の軸方向に沿った両端部には、加熱ベルト４７を内側に押圧する図示しないバネ部材が配置され、加熱ベルト４７全体の張力を例えば１５ｋｇｆに設定している。

内部加熱ロール４９は、例えば、アルミニウムやステンレスあるいは鉄で形成された円筒状の芯金部材４９１を備えている。内部加熱ロール４９の表面には、シリコーンゴム等の耐熱弾性体からなる弾性体層４９２とフッ素樹脂からなる離型層４９３が形成されている。内部加熱ロール４９は、内部に配置された加熱源として例えば単数又は複数本のハロゲンヒータ４９４により、その表面が予め定められた温度（例えば、１９０℃）に加熱される。また、内部加熱ロール４９には、加熱ベルト４７の蛇行を制御する蛇行制御手段としての図示しない蛇行制御装置が設けられている。蛇行制御装置は、加熱ベルト４７の幅方向に沿った端部の位置を検知する図示しない検知手段（端部センサ）を備え、検知手段によって検知された加熱ベルト４７の端部位置の情報に基づいて内部加熱ロール４９の軸方向に沿った一方の端部を軸方向と交差する方向に移動させることにより、加熱ベルト４７の蛇行を制御するものである。

なお、この実施の形態では、加熱ロール４１と、外部加熱ロール４８と、内部加熱ロール４９とによって加熱ベルト４７を加熱するように構成したが、これに限定されるものではなく、加熱ベルト４７を加熱する加熱ロールの数は、任意に設定することが可能である。

このように、加熱ベルト４７は、無端ベルト状に形成された部材であり、ロール状の加熱部材に比べて熱容量が小さく、加熱ロール４１、外部加熱ロール４８及び内部加熱ロール４９を通過する間にその表面温度が予め定められた温度まで加熱される。そのため、連続シート５の搬送速度が速い高速機においても、加熱ベルト４７が１周する間に当該加熱ベルト４７の温度を定着温度まで復帰させることが可能となる。また、加熱ロール４１、外部加熱ロール４８及び内部加熱ロール４９は、加熱ベルト４７と広い面積（大きな巻き付け角度）で接触するように配置されており、加熱ベルト４７の内周面及び外周面は、効率良く加熱される。

[実施の形態３]
図１１は、実施の形態３に係る定着装置を示すものである。

実施の形態３に係る定着装置４０は、図１１に示されるように、加熱手段が加熱ロール又は加熱ベルトからなる接触方式ではなく、加熱手段の一例としてのレーザ光やフラッシュ光などの光線ＩＲを照射することにより加熱を行う非接触方式の加熱源４１０を用いている。

また、この定着装置４０では、連続シート５を搬送ベルト４３に密着させるため、加熱源４１０よりも連続シート５の搬送方向に沿った上流側に加圧ロール４２に圧接する補助加圧ロール４２０を備えている。

この実施の形態３では、連続シート５が透明フィルムである場合、連続シート５上のトナー像を選択的に加熱することができるため、連続シート５自体の温度上昇を抑制することができ、連続シート５と搬送ベルト４３の温度上昇に伴う密着力Ｆ_Ｃの低下が抑制される。

[実施の形態４]
図１２は、実施の形態４に係る定着装置を示すものである。

実施の形態４に係る定着装置４０は、図１２に示されるように、加圧ロール４２の下方であって、連続シート５の搬送方向に沿った上流側に連続シート５を加圧ロール４２に圧接する補助搬送ロール６１を配置することで、補助加圧ロールを不要としており、定着装置４０の構成が簡略化されている。

[実施の形態５]
図１３は、実施の形態５に係る定着装置を示すものである。

実施の形態５に係る定着装置４０は、図１３に示されるように、搬送部材として無端状のベルトではなく円筒状の搬送ロール４３０を用いている。搬送ロール４３０は、アルミニウムやステンレスあるいは鉄等の金属によって円筒形状に形成された芯金部材４３１と、芯金部材４３１の表面に予め定められた厚さに被覆された弾性体層４３２を備えている。搬送ロール４３０の弾性体層４３２としては、信越化学株式会社製の液状エラステックポリマーである商品名“ＳＩＦＥＬ”（２０００シリーズ）を塗布硬化させたものを用いている。

連続シート５は、搬送ロール４３０に折り返すように巻き付けられている。搬送ロール４３０は、搬送ベルトに比較して熱容量が大きく、搬送ロール４３０には、加熱ロール４１が接触しているため、搬送ロール４３０を強制的に冷却する冷却効果の高い冷却ファン等の空冷手段４４０を備えている。

この実施の形態では、搬送部材が搬送ロール４３０からなり、定着装置４０が小型となる。

１…画像形成装置、５…連続シート、４０…定着装置、４１…加熱ロール、４２…加圧ロール、４３…搬送ベルト、４４…ヒートシンク。

Claims (5)

1. 加熱で変形加工させる樹脂フィルムの第１面に、前記変形加工に先立って未定着画像を加熱定着する加熱手段と、
   前記加熱定着により前記樹脂フィルムに生じる変形を、前記樹脂フィルムの前記第１面の逆側である第２面に密着して粘着力を作用させることで防止しつつ、前記樹脂フィルムを搬送する搬送部材と、
   前記加熱手段よりも下流側に配置され、前記搬送部材を介して前記樹脂フィルムを冷却する冷却手段と、を備え、
   前記搬送部材は、少なくとも前記樹脂フィルムが前記加熱手段により加熱されてから前記冷却手段に達するまで継続して、粘着力を作用させることを特徴とする定着装置。
2. 前記樹脂フィルムは、前記搬送部材に搬送されている間、前記第１面が他の部材と接触せず開放されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記搬送部材は、前記樹脂フィルムが前記加熱手段により加熱されてから、前記樹脂フィルムが前記加熱定着による変形をしない温度に冷却されるまで継続して、粘着力を作用させることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
4. 前記搬送部材は、前記樹脂フィルムと接触する面が液状エラステックポリマーを硬化させてなることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
5. 加熱で変形加工させる樹脂フィルムに画像を形成する画像形成手段と、
   前記画像形成手段により形成された未定着画像を前記記録媒体上に定着する定着手段と、を備え、
   前記定着手段として請求項１乃至４のいずれかに記載の定着装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

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