JP4307888B2 - 定着装置・定着方法・画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、定着ベルト又はベルトを用いた定着装置、定着方法及び該定着装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ、印刷機等の画像形成装置に関し、特に、オイルレストナーを使用する場合に好適な定着装置、定着方法及び該定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ベルト定着方式の定着装置が知られている。この定着装置は、凸型の湾曲形状の表面を有する第１の部材と、第１の部材を内包するように掛け渡され回転移動する無端状のベルトと、凸型の湾曲形状の表面を有し、ベルトを介して第１の部材へ対向する第２の部材を備え、未定着画像を担持したシート状媒体を、第１の部材に当接する部分のベルトと第２の部材間のニップ部を通過させ、シート状媒体に未定着画像を定着する構成を有している。例えば特開平９−２５８５９２号公報や特開平１０−３１９７７２号公報に記載の定着装置である。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２５８５９２号公報
【特許文献２】
特開平１０−３１９７７２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述のような従来の定着装置においては、第１の部材とベルトとの間で浮き（隙間）が生じる虞があった。
【０００５】
本発明は、このような隙間を低減することを主な目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、ゴム層を有する定着ローラと、熱源を有する加熱ローラと、上記定着ローラと上記加熱ローラとの間に掛け渡され、回転移動する無端状の定着ベルトと、上記定着ベルトを介して上記定着ローラへ圧接してニップ部を形成する加圧ローラとを有し、未定着画像を担持したシート状媒体を上記ニップ部を通過させ、該シート状媒体に未定着画像を定着する定着装置において、上記加熱ローラの径は上記定着ローラの径より大きく設定され、上記加熱ローラはその中心部が上記定着ローラの中心部と上記加圧ローラの中心部を結んだ線上に位置するように配置されるとともに、上記定着ベルトの外方へ付勢され、上記定着ベルトはゴム層と上記定着ローラに接触する基層とを有し、上記加圧ローラの硬度は上記定着ローラの硬度より大きく、上記ニップ部は、上記加圧ローラが上記定着ローラ側にくい込み、上記ニップ部の上流側と下流側における上記定着ローラに対する上記定着ベルトの巻付角度が共に９０°未満である、という構成を採っている。
【０００７】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の定着装置において、上記加熱ローラが駆動ローラであり、その表面が高摩擦化処理されている、という構成を採っている。
【０００８】
請求項３記載の発明では、定着ローラと、熱源を有する加熱ローラと、上記定着ローラと上記加熱ローラとの間に掛け渡され、回転移動する無端状の定着ベルトと、上記定着ベルトを介して上記定着ローラへ圧接してニップ部を形成する加圧ローラとを有し、未定着画像を担持したシート状媒体を上記ニップ部を通過させ、該シート状媒体に未定着画像を定着する定着装置において、上記加熱ローラはその中心部が上記定着ローラの中心部と上記加圧ローラの中心部を結んだ線上に位置するように配置されるとともに、上記定着ベルトの外方へ付勢され、上記定着ローラ、上記定着ベルト及び上記加圧ローラの硬度が、上記ニップ部で上記定着ベルトを介して上記加圧ローラが上記定着ローラ側にくい込むように設定され、上記定着ベルトが上記定着ローラに巻き付いている部分において、上記定着ベルトを上記定着ローラの表面に吸引させる力を発生させる吸引力発生手段を有し、上記吸引力発生手段は、上記定着ベルトの内面に電荷を付与する帯電ローラと、該帯電ローラに電圧を印加する電源と、上記定着ローラの表面に上記とは逆極性の電荷を付与する帯電ローラと、該帯電ローラに電圧を印加する電源とを備え、静電吸引力で上記定着ベルトを上記定着ローラの表面に密着させる、という構成を採っている。
【０００９】
請求項４記載の発明では、定着ローラと、熱源を有する加熱ローラと、上記定着ローラと上記加熱ローラとの間に掛け渡され、回転移動する無端状の定着ベルトと、上記定着ベルトを介して上記定着ローラへ圧接してニップ部を形成する加圧ローラとを有し、未定着画像を担持したシート状媒体を上記ニップ部を通過させ、該シート状媒体に未定着画像を定着する定着装置において、上記加熱ローラはその中心部が上記定着ローラの中心部と上記加圧ローラの中心部を結んだ線上に位置するように配置されるとともに、上記定着ベルトの外方へ付勢され、上記定着ローラ、上記定着ベルト及び上記加圧ローラの硬度が、上記ニップ部で、上記定着ベルトを介して上記加圧ローラが上記定着ローラ側にくい込むように設定され、上記定着ベルトが上記定着ローラに巻き付いている部分において、上記定着ベルトを上記定着ローラの表面に吸引させる力を発生させる吸引力発生手段を有し、上記吸引力発生手段は、上記定着ローラの芯金の中空孔に接続されたエアー吸引装置と、上記定着ローラに上記芯金と該芯金の外面に設けられたシリコンゴム層とを貫通して放射状に形成された多数の微細な通気孔とを備え、上記エアー吸引装置によるエアー吸引動作により各通気孔に上記中空孔に向かう空気流を生じさせ、空気の負圧作用で上記定着ベルトを上記定着ローラの表面に密着させる、という構成を採っている。
【００１０】
請求項５記載の発明では、像担持体上に形成されたトナー像をシート状媒体に転写し、該トナー像を担持したシート状媒体を定着装置に通して定着を行なう画像形成装置において、上記定着装置が、請求項１乃至４の何れか１つに記載の定着装置である、という構成を採っている。
【００６０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の参考例を図１及び図２に基づいて説明する。
先ず、図２に基づいて本実施形態における画像形成装置としてのタンデム型のカラー複写機の構成及び動作の概要を説明する。カラー複写機１は、装置本体中央部に位置する画像形成部１Ａと、該画像形成部１Ａの下方に位置する給紙部１Ｂと、画像形成部１Ａの上方に位置する画像読取部１Ｃを有している。
画像形成部１Ａには、水平方向に延びる転写面（展張面）を有する中間転写ベルト２が配置されており、該中間転写ベルト２の上面には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。すなわち、補色関係にある色のトナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）による像を担持可能な像担持体としての感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂが中間転写ベルト２の展張面に沿って並置されている。
【００６１】
各感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂはそれぞれ同じ方向（時計回り方向）に回転可能なドラムで構成されており、その周りには、回転過程において画像形成処理を実行する帯電装置４、光書き込み手段としての書き込み装置５、現像装置６、１次転写装置７、及びクリーニング装置８が配置されている。各符号に付記しているアルファベットは、感光体３と同様、トナーの色別に対応している。
各現像装置６には、それぞれのカラートナーが収容されており、これらのカラートナーは、内部に離型剤としてのワックスを内包分散されたオイルレス対応のトナーである。
中間転写ベルト２は、複数のローラ２Ａ〜２Ｃに掛け回されて感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂとの対峙位置において同方向に移動可能な構成を備えている。展張面を支持するローラ２Ａ、２Ｂとは別のローラ２Ｃは、中間転写ベルト２を挟んで２次転写装置９に対峙している。図１中、符号１０は中間転写ベルト２を対象としたクリーニング装置を示している。
【００６２】
感光体３Ｙの表面が帯電装置４Ｙにより一様に帯電され、画像読取部１Ｃからの画像情報に基づいて感光体３Ｙ上に静電潜像が形成される。該静電潜像はイエローのトナーを収容した現像装置６Ｙによりトナー像として可視像化され、該トナー像は１次転写装置７Ｙにより中間転写ベルト２上に１次転写される。他の感光体３Ｍ，３Ｃ，３Ｂでもトナーの色が異なるだけで同様の画像形成がなされ、それぞれの色のトナー像が中間転写ベルト２上に順に転写されて重ね合わせられる。
転写後感光体３上に残留したトナーはクリーニング装置８により除去され、また、転写後図示しない除電ランプにより感光体３の電位が初期化され、次の作像工程に備えられる。
２次転写装置９は、帯電駆動ローラ９Ａ及び従動ローラ９Ｂに掛け回されて中間転写ベルト２と同方向に移動する転写ベルト９Ｃを有している。転写ベルト９Ｃを帯電駆動ローラ９Ａにより帯電させることで、中間転写ベルト２に重畳された多色画像あるいは担持されている単一色の画像をシート状媒体（記録媒体、記録材）としての用紙（転写紙）Ｐに転写することができる。
【００６３】
２次転写位置には給紙部１Ｂから用紙Ｐが給送されるようになっている。給紙部１Ｂには用紙Ｐが積載収容される複数の給紙カセット１Ｂ１と、給紙カセット１Ｂ１に収容された用紙Ｐを最上のものから順に１枚ずつ分離して給紙する給紙コロ１Ｂ２と、搬送ローラ対１Ｂ３と、２次転写位置の上流に位置するレジストローラ対１Ｂ４等が設けられている。
給紙カセット１Ｂ１から給紙された用紙Ｐは、レジストローラ対１Ｂ４で一旦停止され、斜めずれ等を修正された後、中間転写ベルト２上のトナー像の先端と搬送方向先端部の所定位置とが一致するタイミングでレジストローラ対１Ｂ４により２次転写位置に送られる。装置本体の右側には起倒可能に手差しトレイ５０が設けられており、該手差しトレイ５０に収容された用紙Ｐは給紙コロ５２により給送された後給紙カセット１Ｂ１からの用紙搬送路と合流する搬送路によりレジストローラ対１Ｂ４に向けて送られる。
【００６４】
書き込み装置５では、画像読取部１Ｃからの画像情報あるいは図示しないコンピュータから出力される画像情報により書き込み光が制御されて感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂに対して画像情報に応じた書き込み光を出射して静電潜像を形成するようになっている。
画像読取部１Ｃは、自動原稿給送装置１Ｃ１と、原稿載置台としてのコンタクトガラス５４を有するスキャナ１Ｃ２等を有している。自動原稿給送装置１Ｃ１は、コンタクトガラス５４上に繰り出される原稿を反転可能な構成を有し、原稿の表裏各面での走査が行えるようになっている。
書き込み装置５により形成された感光体３上の静電潜像は現像装置６によって可視像処理され、中間転写ベルト２に１次転写される。中間転写ベルト２に対して各色毎のトナー像が重畳転写されると、２次転写装置９により用紙Ｐ上に一括して２次転写される。２次転写された用紙Ｐは定着装置１１へ送られ、ここで熱と圧力により未定着画像を定着される。２次転写後の中間転写ベルト２上の残留トナーは、クリーニング装置１０により除去される。
【００６５】
定着装置１１を通過した用紙Ｐは、定着装置１１の下流側に設けられた搬送路切り換え爪１２により、排紙トレイ１３に向けた搬送路と反転搬送路ＲＰとに選択的に案内される。排紙トレイ１３に向けて搬送された場合には、排紙ローラ対５６により排紙トレイ１３上に排出され、スタックされる。反転搬送路ＲＰへ案内された場合には反転装置５８により反転され、再度レジストローラ対１Ｂ４に向けて送られる。
【００６６】
以上の構成により、カラー複写機１では、コンタクトガラス５４上に載置された原稿を露光走査することにより、あるいはコンピュータからの画像情報により、一様帯電された感光体３に対して静電潜像が形成され、該静電潜像が現像装置６によって可視像処理された後、トナー像が中間転写ベルト２に１次転写される。
中間転写ベルト２に転写されたトナー像は、単一色画像の場合にはそのまま給紙部１Ｂから繰り出された用紙Ｐに転写される。多色画像の場合には１次転写が繰り返されることにより重畳された後、用紙Ｐに一括して２次転写される。
２次転写後の用紙Ｐは定着装置１１により未定着画像を定着された後、排紙トレイ１３に排出され、あるいは反転されて再度レジストローラ対１Ｂ４に向けて給送される。
【００６７】
次に、本参考例における定着装置１１の実現に至る背景を説明する。
定着装置としては、内部にハロゲンヒータ等の熱源を備えた定着ローラと、該定着ローラに圧接する加圧ローラを有し、両ローラによって形成されるニップ部により未定着画像を担持した転写紙を挟持搬送して定着を行なう熱ローラ方式のものが知られている。
この方式の定着装置では、加熱ローラの熱容量が大きいため、定着ローラを定着に必要な所定の温度に加熱するまでの時間、すなわち待機時間が長くなり、また、定着ローラの温度を維持するために多くの消費電力を要するという問題がある。
【００６８】
これらの問題を解決するために、ベルト定着方式の定着装置が提案されている。
ベルト定着方式の定着装置としては、例えば、熱源を有する加熱ローラと該加熱ローラから離れた定着ローラ間に無端状の定着ベルトを掛け渡し、定着ベルトを介して定着ローラに加圧ローラを圧接してニップ部を形成する構成のものが考えられる。
この方式の定着装置では、薄肉で比較的小さな熱容量を有する定着ベルトを所定の温度に加熱するだけで定着に必要な熱エネルギーが得られるので、待機時間を短くでき、また消費電力も低減することができる。
【００６９】
近年、カラー画像形成装置においては、画像の色再現性や光沢性を確保するために、トナーを十分溶融することが要求されており、低融点トナーが使用されている。低融点トナーは、転写紙からトナーが転移するいわゆる高温オフセットを起こしやすく、そのため低粘度のシリコンオイル等の離型剤を多量に塗布することが行なわれている。しかしながら、離型剤を多量に使用すると、離型剤のこぼれや、転写紙への付着等の問題が発生する。
シリコンオイル等の離型剤の使用量を減じるため、カラー画像形成装置における熱ローラ方式の定着装置では、セルフストリッピング方式が採用されている。セルフストリッピング方式とは、剥離爪などの強制剥離手段を用いずに、定着ローラの弾性変形と転写紙の腰の強さを利用して転写紙を定着ローラから自然に剥離（分離）させる方式である。熱ローラ方式においてセルフストリッピング方式を採用すると、ニップ部出口において定着ローラの弾性による挙動が、定着ローラ表面と画像面との間に微妙なズレを生じさせ、その結果分離性が向上してオフセットが防止される。
【００７０】
しかしながら、ベルト定着方式の定着装置において上記セルフストリッピング方式を採用しても、定着ローラと画像面の間に定着ローラとは別体の定着ベルトが存在するため、熱ローラ方式と同様なセルフストリッピング機能は得られない。
その理由を図１２乃至図１４に基づいて説明する。
例えば、図１２に示すようなベルト定着方式の構成を考えてみる。加熱ローラ１００と定着ローラ１０１間に定着ベルト１０２が掛け渡され、定着ベルト１０２を介して定着ローラ１０１に加圧ローラ１０３が圧接している。定着ベルト１０２と加圧ローラ１０３の間には、セルフストリッピング機能を発現させるべく、加圧ローラ１０３が定着ローラ１０１側に食い込むタイプのニップ部Ｎが形成されている。符号ｄはニップ部Ｎの幅を示している。
【００７１】
加圧ローラ１０３は定着ローラ１０１の中心と加圧ローラ１０３の中心を結んだ線から図中左側にずれて配置されており、ニップ部Ｎの下流側には定着ベルト１０２の緩みを抑制するテンションローラ１０４が定着ベルト１０２の外面に付勢力Ｆで当接している。
ニップ部Ｎの上流側における定着ローラ１０１に対する定着ベルト１０２の巻付角度（巻き付け角度）θａは９０°よりも大きく、下流側における定着ローラ１０１に対する定着ベルト１０２の巻付角度θｂは９０°よりも小さく設定されている。符号１０５は未定着画像を担持した転写紙を示す。
【００７２】
図１２の構成におけるニップ部Ｎの形状のタイプを一般的に考えると、図１３（ａ）に示すように加圧ローラ１０３が定着ローラ１０１側に食い込む凹タイプ（図１２で示したのと同様）と、図１３（ｂ）に示すように加圧ローラ１０３側と定着ローラ１０１側が同等に潰れるフラットタイプと、図１３（ｃ）に示すように加圧ローラ１０３側が凹む凸タイプがある。
本発明者らの実験によれば、加圧ローラ１０３が定着ローラ１０１側に圧接した場合、すなわちニップ部Ｎを形成したとき、ニップ部Ｎの上流側及び下流側で定着ローラ１０１から定着ベルト１０２が離れる、いわゆるベルト浮き（隙間）が発生することが判った。
【００７３】
定着ベルト１０２の剛性が高く、ニップ部Ｎの形状が凹タイプの場合（図１３（ａ））で説明すると、ニップ部Ｎ内部で加圧ローラ１０３が定着ローラ１０１へ食い込んでいるため、ニップ部Ｎの上流側及び下流側では定着ベルト１０２は下方へ向く。しかしながら、定着ベルト１０２は加熱ローラ１００方向へテンションローラ１０４によりテンションを掛けられているため、下方へ向いた定着ベルト１０２は上向きに引っ張られる。
その結果、ニップ部Ｎ前後（上流側及び下流側）で定着ベルト１０２にベルト浮き（膨らみ）が発生する。このベルト浮きは、静止加圧状態ではニップ部Ｎの入口側（上流側）と出口側（下流側）でほとんど差がない。回転駆動中の場合には、下流側でのベルト浮きレベルが中であるのに対し、上流側では大となる。
ベルト浮きの浮きの大きさはニップ部Ｎの形状タイプにより異なり、以下のような関係となる。図１３（ｃ）に示す凸タイプではベルト浮きは生じない。
凹タイプ＞フラットタイプ＞凸タイプ
【００７４】
ニップ部Ｎの上流側と下流側におけるベルト浮きのレベルの違いを考察すると、下流側では巻付角度θｂ＜９０°であるため、すなわち巻き付きが浅いため、定着ベルト１０２が浮いてもテンションローラ１０４による引っ張り力が効果的に作用し、ベルト浮きが抑制されると思われる。
一方、上流側では巻付角度θａ＞９０°であるため、定着ローラ１０１に対する該定着ローラ１０１の中心へ向かう定着ベルト１０２の押圧力（換言すれば定着ベルト１０２と定着ローラ１０１間の摩擦力）が大きすぎてテンションローラ１０４よる引っ張り力が相殺され、有効に作用しないためと思われる。
従って、図１４に示すような、上流側と下流側にテンションローラ１０４を設ける構成ではニップ部Ｎの上流側及び下流側においてベルト浮きのレベルが大となる。
【００７５】
熱ローラ方式においては、転写紙はニップ部から出るときに、より下向き方向に出た方がニップ部出口の曲率が大きくなるため定着画像面との離型性がよくなり、分離性が向上することが知られている。
これに対し、ベルト定着方式では、ニップ部形状が凹タイプの場合、転写紙はニップ部の出口から下向きに出るもののベルト浮きが生じるためにニップ部出口の曲率が小さくなってしまい定着画像面との離型性が悪くなり、分離性は熱ローラ方式よりも劣る現状にある。
フラットタイプから更に凸タイプの条件になるほど、ニップ部から出る時点で既に定着ベルト１０２は定着ローラ１０１側に向いているため、ベルト浮きは小さくなりベルト浮き対策の観点からは有利な方向になるものの、転写紙がニップ部出口から出る方向もそれにつれて水平方向から更に上向きになっていくため、結果として満足できる分離性は得られない。
【００７６】
また、ニップ部の入口側でベルト浮きが発生した場合、転写紙がニップ部へ進入するときに画像面と定着ベルト１０２との間に線速差が生じ、画像が乱れるいわゆる「もやムラ」という異常画像が発生しやすい。
剛性の低い定着ベルトを用いた場合には、テンションにより容易に方向を変えやすいためベルト浮きを小さくできるが、回転駆動時の寄り等のストレスに弱く、ベルトのシワや波打ちといった不具合が発生する。
【００７７】
これらの問題に対処すべく本参考例における定着装置１１は構成されている。
本参考例では、ベルト定着方式において凹タイプのニップ部形状を確保しながらベルト浮き（隙間）を抑制でき、加えて、熱ローラ方式と同等以上の紙分離性を得ることができるとともにもやムラ等の異常画像の発生も防止できる定着装置、定着方法、該定着装置を備えた画像形成装置の提供を、その主な目的とする。
図１に基づいて定着装置１１の構成及び動作を詳細に説明する。
定着装置１１は、内部に定着用のメイン熱源としてのハロゲンヒータ２０を備えた加熱部材としての加熱ローラ２１と、定着部材としての定着ローラ２２と、加熱ローラ２１と定着ローラ２２間に掛け渡された無端状のベルトとしての定着ベルト２３と、定着ベルト２３を介して定着ローラ２２に圧接された加圧部材としての加圧ローラ２４と、定着ベルト２３と加圧ローラ２４間に形成されたニップ部Ｎの上流側において定着ベルト２３に内側に接触して該定着ベルト２３の回転移動を案内するガイド部材としてのテンションローラ２５と、ニップ部Ｎの下流側において定着ベルト２３の内側に接触して該定着ベルト２３の回転移動を案内するガイド部材としてのテンションローラ２６を有している。
【００７８】
定着ローラ２２は、凸型の湾曲形状の表面を有する第１の部材であり、定着ベルト２３は第１の部材の湾曲形状の表面に当接し、第１の部材を内包するように掛け渡されている。加圧ローラ２４は、凸型の湾曲形状の表面を有する第２の部材であり、定着ベルト２３を介して第１の部材に対して湾曲形状の表面同士が対向するように設けられている。加熱ローラ２１は第１の部材と共に定着ベルト２３に張力を与えるテンション部材である。ニップ部Ｎは第１の部材に当接する部分のベルトと第２の部材間のみで形成されている。
テンションローラ２５、２６は、定着ベルト２３が第１の部材に巻き付いている部分の長さを小さくするガイド部材である。定着ベルト２３が第１の部材に巻き付いている部分を短くすることにより、当該部分の摩擦力が小さくなり、定着ベルト２３と第１の部材間に隙間（ベルト浮き）が生じにくい。これにより、良好な紙分離性を得ることができるとともに、もやムラ等の異常画像の発生を防止できる。また、ベルト浮き抑制構成を容易に形成することができる。
本参考例におけるベルトは、加熱される定着ベルトと、加圧用に用いられるベルトの双方の概念を含む。
加熱ローラ２１の部位における定着ベルト２３の温度、ニップ部Ｎの上流側近傍における定着ベルト２３の温度、加圧ローラ２４の温度を検知するためにそれぞれ温度検知手段としてのサーミスタ２７、２８、２９が設けられている。
図示しない制御手段（例えばカラー複写機のメインコントローラ）はこれらのサーミスタ２７、２８、２９からの検知情報に基づいて加熱ローラ２１、定着ローラ２２及び加圧ローラ２４の温度を制御する。
【００７９】
連続通紙時に加圧ローラ２４の温度が落ち込むとカラー画像の場合に光沢度ムラという不具合が懸念されるため、加圧ローラ２４の温度落ち込み防止のために加圧ローラ２４の内部にもハロゲンヒータ３０が設けられている。また、高速機でｃｐｍ（一分間当たりのコピー数）の大きい装置の場合には、温度低下を防止する観点から定着ローラ２２の内部にも熱源を設ける場合があるが、本参考例においても同様の観点から定着ローラ２２の内部にハロゲンヒータ３１が設けられている。
２次転写部から未定着画像を担持して定着装置１１へ搬送されてきた転写紙としての用紙Ｐは、定着入口ガイド板３２によりやや上方に持ち上げられてニップ部Ｎに進入する。ニップ部Ｎに挟み込まれ、熱と圧力の作用により用紙Ｐ上にトナー像が定着される。
【００８０】
ニップ部Ｎの出口近傍には分離板３３が定着ベルト２３に対して所定のギャップをもって非接触状態で設けられており、セルフストリッピング機能により分離されずに定着ベルト２３に巻き付こうとする用紙Ｐは分離板３３により強制的に分離される。
ニップ部Ｎの出口近傍における加圧ローラ２４側には、排紙ガイド板３４が設けられている。該排紙ガイド板３４は用紙Ｐが加圧ローラ２４に巻き付こうとした場合に分離する機能も有している。
加熱ローラ２１は、定着ローラ２２と加圧ローラ２４の中心部を結んだ線上に配置されており、テンションローラ２５とテンションローラ２６は左右対称的に配置されている。
【００８１】
定着工程について詳述する。トナーはニップ部Ｎにおいて定着ベルト２３により粘性が低い状態まで加熱され、加圧ローラ２４の加圧力の作用により用紙Ｐの繊維中に浸透していく。その後トナーが冷えて固まったときにトナーと紙繊維は強固に定着される。定着ベルト２３から分離する時点でのトナー層の温度が軟化温度Ｔｓ以下であると、トナーの樹脂は十分に軟化せず紙繊維中にも浸透していかないため、十分な定着強度が得られない。
一方、定着ベルト２３から分離する時点でのトナー層の表面温度が流出開始温度Ｔｆ以上であると、トナーの樹脂粘度が低くなりすぎ、紙繊維中には十分浸透していくものの定着ベルト２３との離型性が悪化してしまい、定着ベルト２３へのトナーのオフセットや定着ベルト２３への用紙Ｐの巻き付きといった不具合が生じる。このため定着後のトナー層の表面温度がＴｓ〜Ｔｆの範囲になるように定着温度の制御温度を決めているが、その範囲の中央に近い領域で温度偏差が小さい制御システムであることが望ましい。
【００８２】
同一の定着温度にて薄紙から厚紙までを定着させた場合でも、紙自体の熱容量が異なるため、定着後のトナー層の表面温度は薄紙ほど高く、厚紙ほど低くなってしまう。その結果、薄紙通紙においてオフセット現象には至らないまでもトナー層の表面と定着ベルト２３の表面の粘着力が大きくなり、ニップ部Ｎの通過直後に分離しにくくなり、極端な場合には先端が定着ベルト２３の曲率に沿って巻き付く。
粘着力の大きさによっては、先端が少しでも剥がれればその分の重みで下方に引っ張られて巻き付きには至らないが、ある大きさからは先端も剥がれずにそのまま巻き付いてしまう。粘着力は、環境変動、トナー付着量の変動、定着ベルト２３の温度変動等によって変化する。
【００８３】
本参考例における各要素の具体的構成例は以下の通りである。
定着ベルト２３：径８０ｍｍ、厚み９０μｍのＰＩ（ポリイミド））基層＋厚み２００μｍのシリコンゴム層（硬度ＪＩＳＡ３０Ｈｓ）＋厚み３０μｍのＰＦＡコーティング層
定着ローラ２２：径５０ｍｍ、芯金２２ａ＋厚み５ｍｍのシリコンゴム（硬度ＪＩＳＡ１５Ｈｓ）層２２ｂ＋厚み２０μｍのＦＬＣコーティング層
加圧ローラ２４：径５０ｍｍ、芯金２４ａ＋厚み２ｍｍのシリコンゴム（硬度ＪＩＳＡ２０Ｈｓ）層２４ｂ＋厚み５０μｍのＰＦＡチューブ層
加熱ローラ２１：径３０ｍｍ、厚み２ｍｍのアルミニウム（Ａ６０６３）芯金
加圧ローラ２４の加圧力：片側４００〜５００Ｎ
ニップ部Ｎの幅：１１．２ｍｍ
線速：２８０ｍｍ／ｓｅｃ
テンションローラ２５、２６：径１０ｍｍ、ステンレス（ＳＵＳ３０３）丸棒
テンションローラ２５、２６の加圧力：片側２０〜５０Ｎ
【００８４】
定着ローラ２２の芯金２２ａは、熱伝導性が良好であり機械的強度を併せ持った金属等である。シリコンゴム層２２ｂの表面に設けられる離型層は、強度と離型性を併せ持った耐熱性樹脂等である。離型層としては、耐熱性があり表面エネルギーの小さい材料が使用され、例えばシリコーン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、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（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）などのフッ素樹脂を採用できる。
【００８５】
定着ベルト２３からの用紙Ｐの分離性を向上させるために、ニップ部Ｎの形状は加圧ローラ２４が定着ローラ２２側に食い込む凹タイプに形成されている。すなわち、上記のように加圧ローラ２４のシリコンゴム層２４ｂのゴム硬度が定着ローラ２２のシリコンゴム層２２ｂのゴム硬度より大きく設定されている。これによりニップ部Ｎの出口における分離性能を高めることができる。
主駆動ローラとしての加圧ローラ２４は、図示しない装置本体のギヤ列から図示しない定着ユニットギヤを介して所定の線速に回転駆動され、その回転が定着ローラ２２へ伝達される。これにより、もやムラ等の異常画像の発生を長期に亘って防止できる。
ベルト定着方式の周知の駆動方式としては、加圧ローラ２４の回転をニップ部Ｎにおける摩擦力により定着ベルト２３へ伝えて該定着ベルト２３を回転させ、さらに定着ベルト２３内面と定着ローラ２２表面との摩擦力によって定着ローラ２２を回転させる従動回転方式がある。
【００８６】
従動回転方式の場合のニップ部Ｎにおける各要素の線速は、以下の関係にある。
加圧ローラ２４≧定着ベルト２３≧定着ローラ２２
しかしながら、従動回転のみでは各要素の摩擦係数の経時的な変化に対してスリップ等が発生してもやムラ等の異常画像が起こる可能性があるため、本参考例では、加圧ローラ２４から定着ローラ２２へ図示しないギアを介して駆動力が伝達されるようになっており、各ローラ外径とギア歯数によって、加圧ローラ２４＝定着ローラ２２の関係に設定されている。
加圧ローラ２４と定着ローラ２２によって挟み込まれた定着ベルト２３も同速にならうため、線速は、ほぼ加圧ローラ２４＝定着ベルト２３＝定着ローラ２２の関係になる。
【００８７】
各要素の線速がほぼ同一になることで、ニップ部Ｎの上流側と下流側における定着ベルト２３のベルト浮きの差を防止できるが、定着ベルト２３の剛性によってニップ部Ｎの形状が凹タイプの場合にはどうしてもベルト浮きを全く無くすことは難しい。このベルト浮きを無くす目的でテンションローラ２５、２６が設けられている。
テンションローラ２５はニップ部Ｎの上流側における定着ローラ２２に対する定着ベルト２３のニップ部Ｎ中心からの巻付角度θ１が９０°以下になるように配置されているとともに、バネ４０により定着ベルト２３の外方へ付勢力Ｆ１で付勢されている。バネ４０は、定着ベルト２３にさらに張力を与える付勢部材である。テンションローラ２５、バネ４０等により上流側における隙間抑制手段が構成されている。さらに定着ベルト２３に張力を与えることにより、定着ベルト２３と第１の部材間摩擦力に対して当該張力が大きくなり、定着ベルト２３と第１の部材間に隙間が生じにくい。隙間抑制手段による引張り力によってベルト浮きを効果的に抑制することができる。
テンションローラ２６も同様に、ニップ部Ｎの上流側における定着ローラ２２に対する定着ベルト２３のニップ部Ｎ中心からの巻付角度θ２が９０°以下になるように配置されているとともに、付勢部材としてのバネ４１によりより定着ベルト２３の外方へ付勢力Ｆ２で付勢されている。テンションローラ２６、バネ４１等により下流側における隙間抑制手段が構成されている。これにより、定着ベルトの定着面を劣化させることなくベルト浮きを効果的に抑制することができる。
バネ４０、４１は必ずしも必要ではなく、ガイド部材としてのテンションローラ２５、２６のみでも定着ベルト２３が第１の部材に巻き付いている部分の長さを小さくすることができる。また、ガイド部材、又はガイド部材と付勢部材の組み合わせ構成は、ニップ部Ｎの上下流側のいずれか一方に設けてもよい。
【００８８】
これにより、ニップ部Ｎの上流側及び下流側のいずれにおいても定着ベルト２３は加熱ローラ２１側へ引っ張られ、ベルト浮きが抑制される。巻付角度θ１、θ２は９０°をある程度超えても隙間抑制手段による引張り力を大きくすればベルト浮きを低減できることが実験で確認されているが、付勢力の増大に伴う構成の大型化、コスト上昇を抑制する観点から９０°以下が望ましい。
テンションローラ２５、２６は定着ベルト２３の内側に当接しているので、定着ベルト２３の表面、すなわち、定着面が磨耗することがなく、外側接触方式に比べて定着ベルト２３の耐久性を大幅に向上させることができる。また、定着面が磨耗しないので良好な定着性能を長期に亘って維持できる。
【００８９】
ニップ部Ｎの下流側に位置するテンションローラ２６は駆動力を入力された駆動ローラ（駆動部材）であり、上流側のテンションローラ２５は従動ローラである。テンションローラ２６の駆動力は、テンションローラ２６の定着ベルト２３に対する搬送力が、定着ローラ２２の定着ベルト２３に対する搬送力よりも大きくなるように設定されている。換言すれば、テンションローラ２６の周速は定着ベルト２３の周速より大きく設定されている。
テンションローラ２６の駆動力による引張り力が加わるので、単なる従動ローラとした場合に比べて下流側におけるベルト浮きの抑制機能はさらに高められる。
テンションローラ２６の駆動力をより一層高めるために、すなわち、テンションローラ２６の定着ベルト２３に対する搬送力が、定着ローラ２２の定着ベルト２３に対する搬送力よりも大きくなるように、テンションローラ２６の表面を高摩擦化処理してもよい。高摩擦化処理としては、テンションローラ２６の表面に凹凸を付ける粗面化処理や粘着性を高める処理等を採用できる。
【００９０】
上流側のテンションローラ２５については、駆動ローラとした場合ニップ部Ｎ方向へ定着ベルト２３を押し込んでベルト浮きを助長するように作用するので望ましくない。
下流側のテンションローラ２６の駆動力を更に向上させるためには、上流側のテンションローラ２５の付勢力Ｆ１よりも下流側のテンションローラ２６の付勢力Ｆ２を大きく設定すればよい。このようにした場合、ベルト浮きの抑制機能をさらに高めることができる。
図１の構成において、テンションローラ２６を駆動ローラとせず加熱ローラ２１を駆動ローラとしてもよい。このようにすれば、ベルト浮き抑制機能を一層高めることができる。この場合、上述したように加熱ローラ２１の表面に高摩擦化処理を施せばより効果的である。この場合の加熱ローラ２１の駆動力、周速は上記テンションローラ２６の場合と同様である。
駆動ローラである第１の部材の下流側で定着ベルト２３に内包されて配置され、定着ベルト２３に張力を与える駆動ローラであるテンション部材（例えば加熱ローラ２１）を備え、第１の部材の周速を上記テンション部材の周速よりも遅くする構成としてもよい。
また、駆動ローラである第１の部材の下流側で定着ベルト２３に内包されて配置され、定着ベルト２３に張力を与える駆動ローラであるテンション部材（例えば加熱ローラ２１）を備え、第１の部材と定着ベルト２３の摩擦力を、上記テンション部材と定着ベルト２３の摩擦力よりも小さくする構成としてもよい。
また、これらの何れかの構成において、第１の部材の上流側で定着ベルト２３に内包されて配置され、定着ベルト２３に張力を与える第２のテンション部材（例えばテンションローラ２５）を備えた構成としてもよい。このようにすれば、第１の部材の上流での定着ベルト２３の撓みを防止できる。
【００９１】
また、テンションローラ２５、２６に付勢力を掛けず、加熱ローラ２１にバネ等の弾性部材により付勢力を掛ける構成としてもよい。この場合、加熱ローラ２１と上記弾性部材等により隙間抑制手段が構成される。このようにすれば、ベルト定着方式におけるベルト浮きを抑制でき、良好な紙分離性を得ることができるとともにもやムラ等の異常画像の発生も防止できる。
また、上記参考例ではニップ部Ｎの上流側及び下流側にテンションローラ２５、２６を配置した構成としたが、図１２で示したように加熱ローラ２１の位置を定着ローラ２２と加圧ローラ２４の中心部を通る線上からずらして上流側又は下流側における巻付角度をテンションローラを設けることなく９０°以下にするとともに、他方側にテンションローラを１つ設けてその側の巻付角度を９０°以下にするようにしてもよい。
テンションローラは必ずしも定着ベルト２３の内側に設ける必要はなく、ベルト浮きを抑制できる巻付角度をニップ部Ｎの上流側及び下流側で維持できる限りにおいて定着ベルト２３の外側に設けてテンションを付与してもよい。
【００９２】
次に、図３に基づいて第２の参考例を説明する。なお、上記参考例と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略し、要部のみ説明する（以下の他の参考例及び実施形態において同じ）。
本参考例では、定着ベルト２３が第１の部材に巻き付いている部分の長さを小さくするガイド部材として、ローラではなく、断面が半円形状の固定摺動部材６０、６１を設けている。固定摺動部材６０、６１以外は第１の参考例と同様である。
本参考例においてもバネ４０、４１は必ずしも必要ではなく、ガイド部材としてのテンションローラ２５、２６のみでも定着ベルト２３が第１の部材に巻き付いている部分の長さを小さくすることができる。また、ガイド部材、又はガイド部材と付勢部材の組み合わせ構成は、ニップ部Ｎの上下流側のいずれか一方に設けてもよい。
【００９３】
次に、図４に基づいて第３の参考例を説明する。
本参考例では定着ローラ２２に加えて、断面が半円形状の固定部材３５が設けられている。固定部材３５は、断熱性を有する基体３５ａと、基体３５ａの外周面に形成された発泡シリコンゴム層３５ｂを有している。固定部材３５は、凸型の湾曲形状の表面を有する第１の部材であり、定着ベルト２３は第１の部材の湾曲形状の表面に当接し、第１の部材を内包するように掛け渡されている。
また、第１の部材は定着ベルト２３と摺動する固定部材であり、第１の部材における定着ベルト２３に当接する部分は、低摩擦化処理されている。
加熱ローラ２１は、第１の部材と共に定着ベルト２３に張力を与えるテンション部材であり、第１の部材における定着ベルト２３に当接する部分の摩擦係数は、加熱ローラ２１における定着ベルト２３に当接する部分の摩擦係数よりも小さく設定されている。
定着ベルト２３からの用紙Ｐの分離性を向上させるために、ニップ部Ｎの形状は加圧ローラ２４が固定部材３５側に食い込む凹タイプに形成されている。すなわち、加圧ローラ２４のシリコンゴム層２４ｂのゴム硬度が固定部材３５の発泡シリコンゴム層３５ｂのゴム硬度より大きく設定されている。
【００９４】
ニップ部Ｎの上流側の巻付角度θ３と、下流側の巻付角度θ４はそれぞれ９０°以下になっている。発泡シリコンゴム層３５ｂの表面、すなわち湾曲摺動面は、定着ベルト２３との摺動抵抗を減じるために低摩擦化処理がなされている。低摩擦化処理としては、シリコンオイルを含浸させたり、あるいは摺動性のよいシート部材を貼り付けることなどがある。この低摩擦化処理は定着ベルト２３の内面側に対して行なってもよい。摺動性を向上させながら下流側のテンションローラ２６を駆動ローラとすることによりベルト浮きを効果的に低減できる。
固定部材３５は形状の自由度が大きいので、ローラ形状に比べてニップ部Ｎの幅を容易に広くできる（回転構成に比べて設計上の自由度を高めることができる）とともに、定着ベルト２３の接触抵抗を低減できる利点がある。また、ニップ部Ｎの出口の曲率を大きくして紙分離性を向上させることができる利点がある。
【００９５】
下流側のテンションローラ２６の駆動力を更に向上させるためには、上流側のテンションローラ２５の付勢力Ｆ１よりも下流側のテンションローラ２６の付勢力Ｆ２を大きく設定すればよい。このようにした場合、ベルト浮きの抑制機能をさらに高めることができる。
図４の構成において、テンションローラ２６を駆動ローラとせず加熱ローラ２１を駆動ローラとしてもよい。この場合、上述したように加熱ローラ２１の表面に高摩擦化処理を施せばより効果的である。
また、テンションローラ２５、２６に付勢力を掛けず、加熱ローラ２１にバネ等の弾性部材により付勢力を掛ける構成としてもよい。この場合、加熱ローラ２１と上記弾性部材等により隙間抑制手段が構成される。
【００９６】
また、本参考例ではニップ部Ｎの上流側及び下流側にテンションローラ２５、２６を配置した構成としたが、図１２で示したように加熱ローラ２１の位置を定着ローラ２２と加圧ローラ２４の中心部を通る線上からずらして上流側又は下流側における巻付角度をテンションローラを設けることなく９０°以下にするとともに、他方側にテンションローラを１つ設けてその側の巻付角度を９０°以下にするようにしてもよい。
テンションローラは必ずしも定着ベルト２３の内側に設ける必要はなく、ベルト浮きを抑制できる巻付角度をニップ部Ｎの上流側及び下流側で維持できる限りにおいて定着ベルト２３の外側に設けてテンションを付与してもよい。
【００９７】
以下に本発明の第１の実施形態を説明する。
定着ベルト２３の巻付角度をベルト浮きが生じないように小さくするためには、テンションローラ２５、２６の存在は必ずしも必要ではない。図５に示すように、定着ローラ２２の径Ｄ１を加熱ローラ２１の径Ｄ２よりも小さくすれば、必然的に巻付角度θ５、θ６は９０°以下となる。加熱ローラ２１はバネ４２により定着ベルト２３の外方へ付勢力Ｆ３で付勢されている。加熱ローラ２１とバネ４２等により隙間抑制手段が構成されている。定着ローラ２２の径を小さくして加熱ローラ２１との間に径差を設けた場合、定着ローラ２２の熱容量を小さくでき、定着温度への立ち上がり時間を短くできる利点がある。また、簡易な構成でベルト浮きを抑制することができる。
加熱ローラ２１を駆動ローラとしてもよい。この場合、上述したように加熱ローラ２１の表面に高摩擦化処理を施せばより効果的である。
また、図６に示すように、加熱ローラ２１に代えて、定着ローラ２２の径Ｄ１よりも大きい幅Ｄ３を有する固定方式の加熱部材３６を設ける構成としても必然的に巻付角度θ７、θ８を９０°以下とすることができる（第４の参考例）。
換言すれば、定着ベルト２３がテンション部材としての加熱部材３６に巻き付いている部分の両端部間の距離（Ｄ３）が、定着ベルト２３が第１の部材に巻き付いている部部分の両端部間の距離（Ｄ１）よりも大きい構成である。
加熱部材３６はバネ４３により定着ベルト２３の外方へ付勢力Ｆ４で付勢されている。加熱部材３６とバネ４３等により隙間抑制手段が構成されている。
【００９８】
次に、図７に基づいて第５の参考例を説明する。上記各実施形態及び参考例では加圧ローラ２４が定着ベルト２３を介して単一の部材（定着ローラ２２又は固定部材３５）に食い込んでニップ部Ｎを形成するいわゆるシングルニップ方式であったが、本参考例では複数の部材に圧接してニップ部の幅を広くするいわゆるダブルニップ方式の例である。
加圧ローラ２４は定着ベルト２３を介して定着ローラ２２と、該定着ローラ２２の下流側に設けられた分離部材としての分離ローラ３７に圧接しており、定着ローラ２２との間のニップ部に加えて分離ローラ３７との接触部位までニップ部が延長されており、全体として幅ｄ１の広いニップ部Ｎ１が形成されている。
本参考例において、定着ローラ２２は、定着ベルト２３を介して第２の部材との間で上流側のニップ部を形成する上流側部材であり、分離ローラ３７は、定着ベルト２３を介して第２の部材との間で下流側のニップ部を形成する下流側部材であり、定着ローラ２２と分離ローラ３７により上記各実施形態及び参考例における第１の部材が構成されている。
【００９９】
加圧ローラ２４から分離ローラ３７へ図示しないギアを介して駆動力が伝達されるようになっており、線速は、ほぼ加圧ローラ２４＝定着ベルト２３＝分離ローラ３７の関係になる。
テンションローラ２５によって定着ローラ２２に対する定着ベルト２３の巻付角度θ９は９０°以下に設定されており、テンションローラ２６によって分離ローラ３７に対する定着ベルト２３の巻付角度θ１０は９０°以下に設定されている。本実施形態によれば、ベルト定着方式におけるベルト浮きを抑制でき、良好な紙分離性を得ることができるとともにもやムラ等の異常画像の発生も防止できる。また、ベルト浮き抑制構成を容易に形成することができる。また、定着ベルトの定着面を劣化させることなくベルト浮きを効果的に抑制することができる。
【０１００】
本実施形態における各要素の具体的構成例は以下の通りである。
定着ベルト２３：径80ｍｍ。厚み90μｍのＰＩ基層＋厚み200μｍのシリコンゴム（硬度ＪＩＳＡ30Ｈｓ）層＋厚み30μｍのＰＦＡコーティング層
定着ローラ２２：径50ｍｍ。芯金２２ａ＋厚み5ｍｍのシリコンゴム（硬度ＪＩＳＡ15Ｈｓ）層２２ｂ＋厚み20μｍのＦＬＣコーティング層
加圧ローラ２４：径50ｍｍ。芯金２４ａ＋厚み2ｍｍのシリコンゴム（硬度ＪＩＳＡ20Ｈｓ）層２４ｂ＋厚み50μｍのＰＦＡチューブ層
加熱ローラ２１：径30ｍｍ。厚み2ｍｍのアルミニウム（Ａ6063）芯金
加圧ローラ２４の加圧力：片側400〜500Ｎ
分離ローラ３７：径20ｍｍ。芯金径16ｍｍ、厚み2ｍｍのシリコンゴム（硬度ＪＩＳＡ20Ｈｓ）＋厚み20μｍのＦＬＣコーティング層
分離ローラ加圧力：片側100〜300Ｎ
ニップ部Ｎ１の幅：25ｍｍ
線速：280ｍｍ／ｓｅｃ
テンションローラ２５、２６：径10ｍｍ、ステンレス（ＳＵＳ303）丸棒
テンションローラ２５、２６の加圧力：片側20〜50Ｎ
【０１０１】
定着ローラ２２に対するニップ部の形状は上述のように凹タイプであるが、上記のように加圧ローラ２４と分離ローラ３７のゴム硬度は同じであり、分離ローラ３７に対するニップ部の形状はフラットタイプである。
分離ローラ３７の径は、定着ローラ２２に対するニップ部の出口の曲率半径よりも小径に設定されている。すなわち、全体のニップ部Ｎ１の出口の曲率は定着ローラ２２に対するニップ部の出口の曲率より大きく設定されており、分離ローラ３７の部位で用紙Ｐの分離性を高めるようになっている。
定着ローラ２２に対するニップ部は用紙Ｐの分離性能に大きく寄与しないため、設計における自由度を高めることができる。ダブルニップ方式によりニップ部の幅を広くできるので、オイルレストナーを用いたカラー画像の定着に特に有利となる。
【０１０２】
下流側のテンションローラ２６の駆動力を更に向上させるためには、上流側のテンションローラ２５の付勢力Ｆ１よりも下流側のテンションローラ２６の付勢力Ｆ２を大きく設定すればよい。このようにした場合、ベルト浮きの抑制機能をさらに高めることができる。
図７の構成において、テンションローラ２６を駆動ローラとせず加熱ローラ２１を駆動ローラとしてもよい。このようにすればベルト浮き抑制機能を一層高めることができる。この場合、上述したように加熱ローラ２１の表面に高摩擦化処理を施せばより効果的である。
また、テンションローラ２５、２６に付勢力を掛けず、加熱ローラ２１にバネ等の弾性部材により付勢力を掛ける構成としてもよい。この場合、加熱ローラ２１と上記弾性部材等により隙間抑制手段が構成される。
【０１０３】
また、本参考例ではニップ部Ｎの上流側及び下流側にテンションローラ２５、２６を配置した構成としたが、図１２で示したように加熱ローラ２１の位置をずらして上流側又は下流側に偏らせ、巻付角度をテンションローラを設けることなく９０°以下にするとともに、他方側にテンションローラを１つ設けてその側の巻付角度を９０°以下にするようにしてもよい。
図８に示すように、定着ローラ２２に代えて、断面が半円形状の固定部材３５を設ける構成としてもよい（第６の参考例）。テンションローラ２５により固定部材３５に対する定着ベルト２３の巻付角度θ１１は９０°以下に設定されている。
【０１０４】
次に、図９に基づいて第７の参考例を説明する。本参考例では、定着ベルト２３が第１の部材（定着ローラ２２）に巻き付いている部分において、定着ベルト２３を第１の部材の表面に押し付ける押し付け部材を有していることを特徴とする。
ニップ部Ｎの上流側と下流側にはそれぞれ、弾性材料よりなる押し付け部材６２、６３が設けられ、定着ベルト２３の外面から矢印方向に該定着ベルト２３を定着ローラ２２に押し付けている。押し付け部材６２、６３は、図示しない装置固定部材（装置フレーム等）に基端部を支持されている。このようにすれば、ガイド部材を設けて定着ベルト２３が第１の部材に巻き付いている部分の長さを小さくしなくても、隙間発生を直接的に抑制することができる。
本参考例ではニップ部Ｎの上流側と下流側共に押し付け部材を設ける構成としたが、いずれか一方に設けてもよい。
【０１０５】
次に、図１０に基づいて第２の実施形態を説明する。本実施形態では、定着ベルト２３が第１の部材（定着ローラ２２）に巻き付いている部分において、定着ベルト２３を第１の部材の表面に吸引させる力を発生させる吸引力発生手段６４を有していることを特徴とする。
吸引力発生手段６４は、定着ベルト２３の内面に電荷を付与する帯電部材として帯電ローラ６５と、該帯電ローラ６５に電圧を印加する印加手段としての電源６６と、定着ローラ２２の表面に帯電ローラ６５とは逆極性の電荷を付与する帯電部材としての帯電ローラ６７と、該帯電ローラ６７に電圧を印加する印加手段としての電源６８を有している。帯電部材はローラに限定される趣旨ではない。
ニップ部Ｎの上流側の領域Ａ１、下流側の領域Ａ２ではそれぞれ、静電吸引力により定着ベルト２３は定着ローラ２２の表面に吸引され、密着する。これにより、ガイド部材を設けて定着ベルト２３が第１の部材に巻き付いている部分の長さを小さくしなくても、隙間発生を直接的に抑制することができる。
【０１０６】
図１１に、定着ベルト２３を定着ローラ２２の表面に吸引させる変形例（第３の実施形態）を示す。本実施形態における吸引力発生手段７０は、定着ローラ２２の芯金２２ａの中空孔２２ａ―１に接続された図示しないエアー吸引装置と、芯金２２ａとシリコンゴム層２２ｂを貫通して放射状に形成された多数の微細な通気孔７１を有している。
エアー吸引装置によるエアー吸引動作により各通気孔７１には矢印で示すように中空孔２２ａ―１に向かう空気流が生じ、ニップ部Ｎの上流側の領域Ａ１、下流側の領域Ａ２ではそれぞれ、空気の負圧作用により定着ベルト２３は定着ローラ２２の表面に吸引され、密着する。これにより、ガイド部材を設けて定着ベルト２３が第１の部材に巻き付いている部分の長さを小さくしなくても、隙間発生を直接的に抑制することができる。
本実施形態では定着ローラ２２の内部にハロゲンヒータ３１を設けていないが、設けてもよい。
【０１０７】
【発明の効果】
本発明によれば、ベルト定着方式の定着装置におけるニップ部の上流側又は下流側の少なくとも一方のベルト浮き（隙間）を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の参考例における定着装置の概要正面図である。
【図２】 画像形成装置としてのカラー複写機の概要正面図である。
【図３】 第２の参考例における定着装置の概要正面図である。
【図４】 第３の参考例における定着装置の概要正面図である。
【図５】 第１の実施形態における定着装置の概要正面図である。
【図６】 第４の参考例における定着装置の概要正面図である。
【図７】 第５の参考例における定着装置の概要正面図である。
【図８】 第６の参考例における定着装置の概要正面図である。
【図９】 第７の参考例における定着装置の概要正面図である。
【図１０】 第２の実施形態における定着装置の概要正面図である。
【図１１】 第３の実施形態における定着装置の概要正面図である。
【図１２】 本発明の基本となる定着装置の要部正面図である。
【図１３】 ニップ部形状のタイプを示す図で、（ａ）は凹タイプを、（ｂ）はフラットタイプを、（ｃ）は凸タイプを示す図である。
【図１４】 本発明の基本となる定着装置の他の例の要部正面図である。
【符号の説明】
２０ 熱源としてのハロゲンヒータ
２１ 加熱部材又はテンション部材としての加熱ローラ
２２ 定着部材又は第１の部材としての定着ローラ
２３ ベルトとしての定着ベルト
２４ 加圧部材又は第２の部材としての加圧ローラ
２５、２６ ガイド部材としてのテンションローラ
３５ 定着部材又は第１の部材としての固定部材
３７ 分離部材としての分離ローラ
Ｎ、Ｎ１ ニップ部
【発明の属する技術分野】
本発明は、定着ベルト又はベルトを用いた定着装置、定着方法及び該定着装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ、印刷機等の画像形成装置に関し、特に、オイルレストナーを使用する場合に好適な定着装置、定着方法及び該定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ベルト定着方式の定着装置が知られている。この定着装置は、凸型の湾曲形状の表面を有する第１の部材と、第１の部材を内包するように掛け渡され回転移動する無端状のベルトと、凸型の湾曲形状の表面を有し、ベルトを介して第１の部材へ対向する第２の部材を備え、未定着画像を担持したシート状媒体を、第１の部材に当接する部分のベルトと第２の部材間のニップ部を通過させ、シート状媒体に未定着画像を定着する構成を有している。例えば特開平９−２５８５９２号公報や特開平１０−３１９７７２号公報に記載の定着装置である。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２５８５９２号公報
【特許文献２】
特開平１０−３１９７７２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述のような従来の定着装置においては、第１の部材とベルトとの間で浮き（隙間）が生じる虞があった。
【０００５】
本発明は、このような隙間を低減することを主な目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、ゴム層を有する定着ローラと、熱源を有する加熱ローラと、上記定着ローラと上記加熱ローラとの間に掛け渡され、回転移動する無端状の定着ベルトと、上記定着ベルトを介して上記定着ローラへ圧接してニップ部を形成する加圧ローラとを有し、未定着画像を担持したシート状媒体を上記ニップ部を通過させ、該シート状媒体に未定着画像を定着する定着装置において、上記加熱ローラの径は上記定着ローラの径より大きく設定され、上記加熱ローラはその中心部が上記定着ローラの中心部と上記加圧ローラの中心部を結んだ線上に位置するように配置されるとともに、上記定着ベルトの外方へ付勢され、上記定着ベルトはゴム層と上記定着ローラに接触する基層とを有し、上記加圧ローラの硬度は上記定着ローラの硬度より大きく、上記ニップ部は、上記加圧ローラが上記定着ローラ側にくい込み、上記ニップ部の上流側と下流側における上記定着ローラに対する上記定着ベルトの巻付角度が共に９０°未満である、という構成を採っている。
【０００７】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の定着装置において、上記加熱ローラが駆動ローラであり、その表面が高摩擦化処理されている、という構成を採っている。
【０００８】
請求項３記載の発明では、定着ローラと、熱源を有する加熱ローラと、上記定着ローラと上記加熱ローラとの間に掛け渡され、回転移動する無端状の定着ベルトと、上記定着ベルトを介して上記定着ローラへ圧接してニップ部を形成する加圧ローラとを有し、未定着画像を担持したシート状媒体を上記ニップ部を通過させ、該シート状媒体に未定着画像を定着する定着装置において、上記加熱ローラはその中心部が上記定着ローラの中心部と上記加圧ローラの中心部を結んだ線上に位置するように配置されるとともに、上記定着ベルトの外方へ付勢され、上記定着ローラ、上記定着ベルト及び上記加圧ローラの硬度が、上記ニップ部で上記定着ベルトを介して上記加圧ローラが上記定着ローラ側にくい込むように設定され、上記定着ベルトが上記定着ローラに巻き付いている部分において、上記定着ベルトを上記定着ローラの表面に吸引させる力を発生させる吸引力発生手段を有し、上記吸引力発生手段は、上記定着ベルトの内面に電荷を付与する帯電ローラと、該帯電ローラに電圧を印加する電源と、上記定着ローラの表面に上記とは逆極性の電荷を付与する帯電ローラと、該帯電ローラに電圧を印加する電源とを備え、静電吸引力で上記定着ベルトを上記定着ローラの表面に密着させる、という構成を採っている。
【０００９】
請求項４記載の発明では、定着ローラと、熱源を有する加熱ローラと、上記定着ローラと上記加熱ローラとの間に掛け渡され、回転移動する無端状の定着ベルトと、上記定着ベルトを介して上記定着ローラへ圧接してニップ部を形成する加圧ローラとを有し、未定着画像を担持したシート状媒体を上記ニップ部を通過させ、該シート状媒体に未定着画像を定着する定着装置において、上記加熱ローラはその中心部が上記定着ローラの中心部と上記加圧ローラの中心部を結んだ線上に位置するように配置されるとともに、上記定着ベルトの外方へ付勢され、上記定着ローラ、上記定着ベルト及び上記加圧ローラの硬度が、上記ニップ部で、上記定着ベルトを介して上記加圧ローラが上記定着ローラ側にくい込むように設定され、上記定着ベルトが上記定着ローラに巻き付いている部分において、上記定着ベルトを上記定着ローラの表面に吸引させる力を発生させる吸引力発生手段を有し、上記吸引力発生手段は、上記定着ローラの芯金の中空孔に接続されたエアー吸引装置と、上記定着ローラに上記芯金と該芯金の外面に設けられたシリコンゴム層とを貫通して放射状に形成された多数の微細な通気孔とを備え、上記エアー吸引装置によるエアー吸引動作により各通気孔に上記中空孔に向かう空気流を生じさせ、空気の負圧作用で上記定着ベルトを上記定着ローラの表面に密着させる、という構成を採っている。
【００１０】
請求項５記載の発明では、像担持体上に形成されたトナー像をシート状媒体に転写し、該トナー像を担持したシート状媒体を定着装置に通して定着を行なう画像形成装置において、上記定着装置が、請求項１乃至４の何れか１つに記載の定着装置である、という構成を採っている。
【００６０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の参考例を図１及び図２に基づいて説明する。
先ず、図２に基づいて本実施形態における画像形成装置としてのタンデム型のカラー複写機の構成及び動作の概要を説明する。カラー複写機１は、装置本体中央部に位置する画像形成部１Ａと、該画像形成部１Ａの下方に位置する給紙部１Ｂと、画像形成部１Ａの上方に位置する画像読取部１Ｃを有している。
画像形成部１Ａには、水平方向に延びる転写面（展張面）を有する中間転写ベルト２が配置されており、該中間転写ベルト２の上面には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。すなわち、補色関係にある色のトナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）による像を担持可能な像担持体としての感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂが中間転写ベルト２の展張面に沿って並置されている。
【００６１】
各感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂはそれぞれ同じ方向（時計回り方向）に回転可能なドラムで構成されており、その周りには、回転過程において画像形成処理を実行する帯電装置４、光書き込み手段としての書き込み装置５、現像装置６、１次転写装置７、及びクリーニング装置８が配置されている。各符号に付記しているアルファベットは、感光体３と同様、トナーの色別に対応している。
各現像装置６には、それぞれのカラートナーが収容されており、これらのカラートナーは、内部に離型剤としてのワックスを内包分散されたオイルレス対応のトナーである。
中間転写ベルト２は、複数のローラ２Ａ〜２Ｃに掛け回されて感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂとの対峙位置において同方向に移動可能な構成を備えている。展張面を支持するローラ２Ａ、２Ｂとは別のローラ２Ｃは、中間転写ベルト２を挟んで２次転写装置９に対峙している。図１中、符号１０は中間転写ベルト２を対象としたクリーニング装置を示している。
【００６２】
感光体３Ｙの表面が帯電装置４Ｙにより一様に帯電され、画像読取部１Ｃからの画像情報に基づいて感光体３Ｙ上に静電潜像が形成される。該静電潜像はイエローのトナーを収容した現像装置６Ｙによりトナー像として可視像化され、該トナー像は１次転写装置７Ｙにより中間転写ベルト２上に１次転写される。他の感光体３Ｍ，３Ｃ，３Ｂでもトナーの色が異なるだけで同様の画像形成がなされ、それぞれの色のトナー像が中間転写ベルト２上に順に転写されて重ね合わせられる。
転写後感光体３上に残留したトナーはクリーニング装置８により除去され、また、転写後図示しない除電ランプにより感光体３の電位が初期化され、次の作像工程に備えられる。
２次転写装置９は、帯電駆動ローラ９Ａ及び従動ローラ９Ｂに掛け回されて中間転写ベルト２と同方向に移動する転写ベルト９Ｃを有している。転写ベルト９Ｃを帯電駆動ローラ９Ａにより帯電させることで、中間転写ベルト２に重畳された多色画像あるいは担持されている単一色の画像をシート状媒体（記録媒体、記録材）としての用紙（転写紙）Ｐに転写することができる。
【００６３】
２次転写位置には給紙部１Ｂから用紙Ｐが給送されるようになっている。給紙部１Ｂには用紙Ｐが積載収容される複数の給紙カセット１Ｂ１と、給紙カセット１Ｂ１に収容された用紙Ｐを最上のものから順に１枚ずつ分離して給紙する給紙コロ１Ｂ２と、搬送ローラ対１Ｂ３と、２次転写位置の上流に位置するレジストローラ対１Ｂ４等が設けられている。
給紙カセット１Ｂ１から給紙された用紙Ｐは、レジストローラ対１Ｂ４で一旦停止され、斜めずれ等を修正された後、中間転写ベルト２上のトナー像の先端と搬送方向先端部の所定位置とが一致するタイミングでレジストローラ対１Ｂ４により２次転写位置に送られる。装置本体の右側には起倒可能に手差しトレイ５０が設けられており、該手差しトレイ５０に収容された用紙Ｐは給紙コロ５２により給送された後給紙カセット１Ｂ１からの用紙搬送路と合流する搬送路によりレジストローラ対１Ｂ４に向けて送られる。
【００６４】
書き込み装置５では、画像読取部１Ｃからの画像情報あるいは図示しないコンピュータから出力される画像情報により書き込み光が制御されて感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂに対して画像情報に応じた書き込み光を出射して静電潜像を形成するようになっている。
画像読取部１Ｃは、自動原稿給送装置１Ｃ１と、原稿載置台としてのコンタクトガラス５４を有するスキャナ１Ｃ２等を有している。自動原稿給送装置１Ｃ１は、コンタクトガラス５４上に繰り出される原稿を反転可能な構成を有し、原稿の表裏各面での走査が行えるようになっている。
書き込み装置５により形成された感光体３上の静電潜像は現像装置６によって可視像処理され、中間転写ベルト２に１次転写される。中間転写ベルト２に対して各色毎のトナー像が重畳転写されると、２次転写装置９により用紙Ｐ上に一括して２次転写される。２次転写された用紙Ｐは定着装置１１へ送られ、ここで熱と圧力により未定着画像を定着される。２次転写後の中間転写ベルト２上の残留トナーは、クリーニング装置１０により除去される。
【００６５】
定着装置１１を通過した用紙Ｐは、定着装置１１の下流側に設けられた搬送路切り換え爪１２により、排紙トレイ１３に向けた搬送路と反転搬送路ＲＰとに選択的に案内される。排紙トレイ１３に向けて搬送された場合には、排紙ローラ対５６により排紙トレイ１３上に排出され、スタックされる。反転搬送路ＲＰへ案内された場合には反転装置５８により反転され、再度レジストローラ対１Ｂ４に向けて送られる。
【００６６】
以上の構成により、カラー複写機１では、コンタクトガラス５４上に載置された原稿を露光走査することにより、あるいはコンピュータからの画像情報により、一様帯電された感光体３に対して静電潜像が形成され、該静電潜像が現像装置６によって可視像処理された後、トナー像が中間転写ベルト２に１次転写される。
中間転写ベルト２に転写されたトナー像は、単一色画像の場合にはそのまま給紙部１Ｂから繰り出された用紙Ｐに転写される。多色画像の場合には１次転写が繰り返されることにより重畳された後、用紙Ｐに一括して２次転写される。
２次転写後の用紙Ｐは定着装置１１により未定着画像を定着された後、排紙トレイ１３に排出され、あるいは反転されて再度レジストローラ対１Ｂ４に向けて給送される。
【００６７】
次に、本参考例における定着装置１１の実現に至る背景を説明する。
定着装置としては、内部にハロゲンヒータ等の熱源を備えた定着ローラと、該定着ローラに圧接する加圧ローラを有し、両ローラによって形成されるニップ部により未定着画像を担持した転写紙を挟持搬送して定着を行なう熱ローラ方式のものが知られている。
この方式の定着装置では、加熱ローラの熱容量が大きいため、定着ローラを定着に必要な所定の温度に加熱するまでの時間、すなわち待機時間が長くなり、また、定着ローラの温度を維持するために多くの消費電力を要するという問題がある。
【００６８】
これらの問題を解決するために、ベルト定着方式の定着装置が提案されている。
ベルト定着方式の定着装置としては、例えば、熱源を有する加熱ローラと該加熱ローラから離れた定着ローラ間に無端状の定着ベルトを掛け渡し、定着ベルトを介して定着ローラに加圧ローラを圧接してニップ部を形成する構成のものが考えられる。
この方式の定着装置では、薄肉で比較的小さな熱容量を有する定着ベルトを所定の温度に加熱するだけで定着に必要な熱エネルギーが得られるので、待機時間を短くでき、また消費電力も低減することができる。
【００６９】
近年、カラー画像形成装置においては、画像の色再現性や光沢性を確保するために、トナーを十分溶融することが要求されており、低融点トナーが使用されている。低融点トナーは、転写紙からトナーが転移するいわゆる高温オフセットを起こしやすく、そのため低粘度のシリコンオイル等の離型剤を多量に塗布することが行なわれている。しかしながら、離型剤を多量に使用すると、離型剤のこぼれや、転写紙への付着等の問題が発生する。
シリコンオイル等の離型剤の使用量を減じるため、カラー画像形成装置における熱ローラ方式の定着装置では、セルフストリッピング方式が採用されている。セルフストリッピング方式とは、剥離爪などの強制剥離手段を用いずに、定着ローラの弾性変形と転写紙の腰の強さを利用して転写紙を定着ローラから自然に剥離（分離）させる方式である。熱ローラ方式においてセルフストリッピング方式を採用すると、ニップ部出口において定着ローラの弾性による挙動が、定着ローラ表面と画像面との間に微妙なズレを生じさせ、その結果分離性が向上してオフセットが防止される。
【００７０】
しかしながら、ベルト定着方式の定着装置において上記セルフストリッピング方式を採用しても、定着ローラと画像面の間に定着ローラとは別体の定着ベルトが存在するため、熱ローラ方式と同様なセルフストリッピング機能は得られない。
その理由を図１２乃至図１４に基づいて説明する。
例えば、図１２に示すようなベルト定着方式の構成を考えてみる。加熱ローラ１００と定着ローラ１０１間に定着ベルト１０２が掛け渡され、定着ベルト１０２を介して定着ローラ１０１に加圧ローラ１０３が圧接している。定着ベルト１０２と加圧ローラ１０３の間には、セルフストリッピング機能を発現させるべく、加圧ローラ１０３が定着ローラ１０１側に食い込むタイプのニップ部Ｎが形成されている。符号ｄはニップ部Ｎの幅を示している。
【００７１】
加圧ローラ１０３は定着ローラ１０１の中心と加圧ローラ１０３の中心を結んだ線から図中左側にずれて配置されており、ニップ部Ｎの下流側には定着ベルト１０２の緩みを抑制するテンションローラ１０４が定着ベルト１０２の外面に付勢力Ｆで当接している。
ニップ部Ｎの上流側における定着ローラ１０１に対する定着ベルト１０２の巻付角度（巻き付け角度）θａは９０°よりも大きく、下流側における定着ローラ１０１に対する定着ベルト１０２の巻付角度θｂは９０°よりも小さく設定されている。符号１０５は未定着画像を担持した転写紙を示す。
【００７２】
図１２の構成におけるニップ部Ｎの形状のタイプを一般的に考えると、図１３（ａ）に示すように加圧ローラ１０３が定着ローラ１０１側に食い込む凹タイプ（図１２で示したのと同様）と、図１３（ｂ）に示すように加圧ローラ１０３側と定着ローラ１０１側が同等に潰れるフラットタイプと、図１３（ｃ）に示すように加圧ローラ１０３側が凹む凸タイプがある。
本発明者らの実験によれば、加圧ローラ１０３が定着ローラ１０１側に圧接した場合、すなわちニップ部Ｎを形成したとき、ニップ部Ｎの上流側及び下流側で定着ローラ１０１から定着ベルト１０２が離れる、いわゆるベルト浮き（隙間）が発生することが判った。
【００７３】
定着ベルト１０２の剛性が高く、ニップ部Ｎの形状が凹タイプの場合（図１３（ａ））で説明すると、ニップ部Ｎ内部で加圧ローラ１０３が定着ローラ１０１へ食い込んでいるため、ニップ部Ｎの上流側及び下流側では定着ベルト１０２は下方へ向く。しかしながら、定着ベルト１０２は加熱ローラ１００方向へテンションローラ１０４によりテンションを掛けられているため、下方へ向いた定着ベルト１０２は上向きに引っ張られる。
その結果、ニップ部Ｎ前後（上流側及び下流側）で定着ベルト１０２にベルト浮き（膨らみ）が発生する。このベルト浮きは、静止加圧状態ではニップ部Ｎの入口側（上流側）と出口側（下流側）でほとんど差がない。回転駆動中の場合には、下流側でのベルト浮きレベルが中であるのに対し、上流側では大となる。
ベルト浮きの浮きの大きさはニップ部Ｎの形状タイプにより異なり、以下のような関係となる。図１３（ｃ）に示す凸タイプではベルト浮きは生じない。
凹タイプ＞フラットタイプ＞凸タイプ
【００７４】
ニップ部Ｎの上流側と下流側におけるベルト浮きのレベルの違いを考察すると、下流側では巻付角度θｂ＜９０°であるため、すなわち巻き付きが浅いため、定着ベルト１０２が浮いてもテンションローラ１０４による引っ張り力が効果的に作用し、ベルト浮きが抑制されると思われる。
一方、上流側では巻付角度θａ＞９０°であるため、定着ローラ１０１に対する該定着ローラ１０１の中心へ向かう定着ベルト１０２の押圧力（換言すれば定着ベルト１０２と定着ローラ１０１間の摩擦力）が大きすぎてテンションローラ１０４よる引っ張り力が相殺され、有効に作用しないためと思われる。
従って、図１４に示すような、上流側と下流側にテンションローラ１０４を設ける構成ではニップ部Ｎの上流側及び下流側においてベルト浮きのレベルが大となる。
【００７５】
熱ローラ方式においては、転写紙はニップ部から出るときに、より下向き方向に出た方がニップ部出口の曲率が大きくなるため定着画像面との離型性がよくなり、分離性が向上することが知られている。
これに対し、ベルト定着方式では、ニップ部形状が凹タイプの場合、転写紙はニップ部の出口から下向きに出るもののベルト浮きが生じるためにニップ部出口の曲率が小さくなってしまい定着画像面との離型性が悪くなり、分離性は熱ローラ方式よりも劣る現状にある。
フラットタイプから更に凸タイプの条件になるほど、ニップ部から出る時点で既に定着ベルト１０２は定着ローラ１０１側に向いているため、ベルト浮きは小さくなりベルト浮き対策の観点からは有利な方向になるものの、転写紙がニップ部出口から出る方向もそれにつれて水平方向から更に上向きになっていくため、結果として満足できる分離性は得られない。
【００７６】
また、ニップ部の入口側でベルト浮きが発生した場合、転写紙がニップ部へ進入するときに画像面と定着ベルト１０２との間に線速差が生じ、画像が乱れるいわゆる「もやムラ」という異常画像が発生しやすい。
剛性の低い定着ベルトを用いた場合には、テンションにより容易に方向を変えやすいためベルト浮きを小さくできるが、回転駆動時の寄り等のストレスに弱く、ベルトのシワや波打ちといった不具合が発生する。
【００７７】
これらの問題に対処すべく本参考例における定着装置１１は構成されている。
本参考例では、ベルト定着方式において凹タイプのニップ部形状を確保しながらベルト浮き（隙間）を抑制でき、加えて、熱ローラ方式と同等以上の紙分離性を得ることができるとともにもやムラ等の異常画像の発生も防止できる定着装置、定着方法、該定着装置を備えた画像形成装置の提供を、その主な目的とする。
図１に基づいて定着装置１１の構成及び動作を詳細に説明する。
定着装置１１は、内部に定着用のメイン熱源としてのハロゲンヒータ２０を備えた加熱部材としての加熱ローラ２１と、定着部材としての定着ローラ２２と、加熱ローラ２１と定着ローラ２２間に掛け渡された無端状のベルトとしての定着ベルト２３と、定着ベルト２３を介して定着ローラ２２に圧接された加圧部材としての加圧ローラ２４と、定着ベルト２３と加圧ローラ２４間に形成されたニップ部Ｎの上流側において定着ベルト２３に内側に接触して該定着ベルト２３の回転移動を案内するガイド部材としてのテンションローラ２５と、ニップ部Ｎの下流側において定着ベルト２３の内側に接触して該定着ベルト２３の回転移動を案内するガイド部材としてのテンションローラ２６を有している。
【００７８】
定着ローラ２２は、凸型の湾曲形状の表面を有する第１の部材であり、定着ベルト２３は第１の部材の湾曲形状の表面に当接し、第１の部材を内包するように掛け渡されている。加圧ローラ２４は、凸型の湾曲形状の表面を有する第２の部材であり、定着ベルト２３を介して第１の部材に対して湾曲形状の表面同士が対向するように設けられている。加熱ローラ２１は第１の部材と共に定着ベルト２３に張力を与えるテンション部材である。ニップ部Ｎは第１の部材に当接する部分のベルトと第２の部材間のみで形成されている。
テンションローラ２５、２６は、定着ベルト２３が第１の部材に巻き付いている部分の長さを小さくするガイド部材である。定着ベルト２３が第１の部材に巻き付いている部分を短くすることにより、当該部分の摩擦力が小さくなり、定着ベルト２３と第１の部材間に隙間（ベルト浮き）が生じにくい。これにより、良好な紙分離性を得ることができるとともに、もやムラ等の異常画像の発生を防止できる。また、ベルト浮き抑制構成を容易に形成することができる。
本参考例におけるベルトは、加熱される定着ベルトと、加圧用に用いられるベルトの双方の概念を含む。
加熱ローラ２１の部位における定着ベルト２３の温度、ニップ部Ｎの上流側近傍における定着ベルト２３の温度、加圧ローラ２４の温度を検知するためにそれぞれ温度検知手段としてのサーミスタ２７、２８、２９が設けられている。
図示しない制御手段（例えばカラー複写機のメインコントローラ）はこれらのサーミスタ２７、２８、２９からの検知情報に基づいて加熱ローラ２１、定着ローラ２２及び加圧ローラ２４の温度を制御する。
【００７９】
連続通紙時に加圧ローラ２４の温度が落ち込むとカラー画像の場合に光沢度ムラという不具合が懸念されるため、加圧ローラ２４の温度落ち込み防止のために加圧ローラ２４の内部にもハロゲンヒータ３０が設けられている。また、高速機でｃｐｍ（一分間当たりのコピー数）の大きい装置の場合には、温度低下を防止する観点から定着ローラ２２の内部にも熱源を設ける場合があるが、本参考例においても同様の観点から定着ローラ２２の内部にハロゲンヒータ３１が設けられている。
２次転写部から未定着画像を担持して定着装置１１へ搬送されてきた転写紙としての用紙Ｐは、定着入口ガイド板３２によりやや上方に持ち上げられてニップ部Ｎに進入する。ニップ部Ｎに挟み込まれ、熱と圧力の作用により用紙Ｐ上にトナー像が定着される。
【００８０】
ニップ部Ｎの出口近傍には分離板３３が定着ベルト２３に対して所定のギャップをもって非接触状態で設けられており、セルフストリッピング機能により分離されずに定着ベルト２３に巻き付こうとする用紙Ｐは分離板３３により強制的に分離される。
ニップ部Ｎの出口近傍における加圧ローラ２４側には、排紙ガイド板３４が設けられている。該排紙ガイド板３４は用紙Ｐが加圧ローラ２４に巻き付こうとした場合に分離する機能も有している。
加熱ローラ２１は、定着ローラ２２と加圧ローラ２４の中心部を結んだ線上に配置されており、テンションローラ２５とテンションローラ２６は左右対称的に配置されている。
【００８１】
定着工程について詳述する。トナーはニップ部Ｎにおいて定着ベルト２３により粘性が低い状態まで加熱され、加圧ローラ２４の加圧力の作用により用紙Ｐの繊維中に浸透していく。その後トナーが冷えて固まったときにトナーと紙繊維は強固に定着される。定着ベルト２３から分離する時点でのトナー層の温度が軟化温度Ｔｓ以下であると、トナーの樹脂は十分に軟化せず紙繊維中にも浸透していかないため、十分な定着強度が得られない。
一方、定着ベルト２３から分離する時点でのトナー層の表面温度が流出開始温度Ｔｆ以上であると、トナーの樹脂粘度が低くなりすぎ、紙繊維中には十分浸透していくものの定着ベルト２３との離型性が悪化してしまい、定着ベルト２３へのトナーのオフセットや定着ベルト２３への用紙Ｐの巻き付きといった不具合が生じる。このため定着後のトナー層の表面温度がＴｓ〜Ｔｆの範囲になるように定着温度の制御温度を決めているが、その範囲の中央に近い領域で温度偏差が小さい制御システムであることが望ましい。
【００８２】
同一の定着温度にて薄紙から厚紙までを定着させた場合でも、紙自体の熱容量が異なるため、定着後のトナー層の表面温度は薄紙ほど高く、厚紙ほど低くなってしまう。その結果、薄紙通紙においてオフセット現象には至らないまでもトナー層の表面と定着ベルト２３の表面の粘着力が大きくなり、ニップ部Ｎの通過直後に分離しにくくなり、極端な場合には先端が定着ベルト２３の曲率に沿って巻き付く。
粘着力の大きさによっては、先端が少しでも剥がれればその分の重みで下方に引っ張られて巻き付きには至らないが、ある大きさからは先端も剥がれずにそのまま巻き付いてしまう。粘着力は、環境変動、トナー付着量の変動、定着ベルト２３の温度変動等によって変化する。
【００８３】
本参考例における各要素の具体的構成例は以下の通りである。
定着ベルト２３：径８０ｍｍ、厚み９０μｍのＰＩ（ポリイミド））基層＋厚み２００μｍのシリコンゴム層（硬度ＪＩＳＡ３０Ｈｓ）＋厚み３０μｍのＰＦＡコーティング層
定着ローラ２２：径５０ｍｍ、芯金２２ａ＋厚み５ｍｍのシリコンゴム（硬度ＪＩＳＡ１５Ｈｓ）層２２ｂ＋厚み２０μｍのＦＬＣコーティング層
加圧ローラ２４：径５０ｍｍ、芯金２４ａ＋厚み２ｍｍのシリコンゴム（硬度ＪＩＳＡ２０Ｈｓ）層２４ｂ＋厚み５０μｍのＰＦＡチューブ層
加熱ローラ２１：径３０ｍｍ、厚み２ｍｍのアルミニウム（Ａ６０６３）芯金
加圧ローラ２４の加圧力：片側４００〜５００Ｎ
ニップ部Ｎの幅：１１．２ｍｍ
線速：２８０ｍｍ／ｓｅｃ
テンションローラ２５、２６：径１０ｍｍ、ステンレス（ＳＵＳ３０３）丸棒
テンションローラ２５、２６の加圧力：片側２０〜５０Ｎ
【００８４】
定着ローラ２２の芯金２２ａは、熱伝導性が良好であり機械的強度を併せ持った金属等である。シリコンゴム層２２ｂの表面に設けられる離型層は、強度と離型性を併せ持った耐熱性樹脂等である。離型層としては、耐熱性があり表面エネルギーの小さい材料が使用され、例えばシリコーン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、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（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）などのフッ素樹脂を採用できる。
【００８５】
定着ベルト２３からの用紙Ｐの分離性を向上させるために、ニップ部Ｎの形状は加圧ローラ２４が定着ローラ２２側に食い込む凹タイプに形成されている。すなわち、上記のように加圧ローラ２４のシリコンゴム層２４ｂのゴム硬度が定着ローラ２２のシリコンゴム層２２ｂのゴム硬度より大きく設定されている。これによりニップ部Ｎの出口における分離性能を高めることができる。
主駆動ローラとしての加圧ローラ２４は、図示しない装置本体のギヤ列から図示しない定着ユニットギヤを介して所定の線速に回転駆動され、その回転が定着ローラ２２へ伝達される。これにより、もやムラ等の異常画像の発生を長期に亘って防止できる。
ベルト定着方式の周知の駆動方式としては、加圧ローラ２４の回転をニップ部Ｎにおける摩擦力により定着ベルト２３へ伝えて該定着ベルト２３を回転させ、さらに定着ベルト２３内面と定着ローラ２２表面との摩擦力によって定着ローラ２２を回転させる従動回転方式がある。
【００８６】
従動回転方式の場合のニップ部Ｎにおける各要素の線速は、以下の関係にある。
加圧ローラ２４≧定着ベルト２３≧定着ローラ２２
しかしながら、従動回転のみでは各要素の摩擦係数の経時的な変化に対してスリップ等が発生してもやムラ等の異常画像が起こる可能性があるため、本参考例では、加圧ローラ２４から定着ローラ２２へ図示しないギアを介して駆動力が伝達されるようになっており、各ローラ外径とギア歯数によって、加圧ローラ２４＝定着ローラ２２の関係に設定されている。
加圧ローラ２４と定着ローラ２２によって挟み込まれた定着ベルト２３も同速にならうため、線速は、ほぼ加圧ローラ２４＝定着ベルト２３＝定着ローラ２２の関係になる。
【００８７】
各要素の線速がほぼ同一になることで、ニップ部Ｎの上流側と下流側における定着ベルト２３のベルト浮きの差を防止できるが、定着ベルト２３の剛性によってニップ部Ｎの形状が凹タイプの場合にはどうしてもベルト浮きを全く無くすことは難しい。このベルト浮きを無くす目的でテンションローラ２５、２６が設けられている。
テンションローラ２５はニップ部Ｎの上流側における定着ローラ２２に対する定着ベルト２３のニップ部Ｎ中心からの巻付角度θ１が９０°以下になるように配置されているとともに、バネ４０により定着ベルト２３の外方へ付勢力Ｆ１で付勢されている。バネ４０は、定着ベルト２３にさらに張力を与える付勢部材である。テンションローラ２５、バネ４０等により上流側における隙間抑制手段が構成されている。さらに定着ベルト２３に張力を与えることにより、定着ベルト２３と第１の部材間摩擦力に対して当該張力が大きくなり、定着ベルト２３と第１の部材間に隙間が生じにくい。隙間抑制手段による引張り力によってベルト浮きを効果的に抑制することができる。
テンションローラ２６も同様に、ニップ部Ｎの上流側における定着ローラ２２に対する定着ベルト２３のニップ部Ｎ中心からの巻付角度θ２が９０°以下になるように配置されているとともに、付勢部材としてのバネ４１によりより定着ベルト２３の外方へ付勢力Ｆ２で付勢されている。テンションローラ２６、バネ４１等により下流側における隙間抑制手段が構成されている。これにより、定着ベルトの定着面を劣化させることなくベルト浮きを効果的に抑制することができる。
バネ４０、４１は必ずしも必要ではなく、ガイド部材としてのテンションローラ２５、２６のみでも定着ベルト２３が第１の部材に巻き付いている部分の長さを小さくすることができる。また、ガイド部材、又はガイド部材と付勢部材の組み合わせ構成は、ニップ部Ｎの上下流側のいずれか一方に設けてもよい。
【００８８】
これにより、ニップ部Ｎの上流側及び下流側のいずれにおいても定着ベルト２３は加熱ローラ２１側へ引っ張られ、ベルト浮きが抑制される。巻付角度θ１、θ２は９０°をある程度超えても隙間抑制手段による引張り力を大きくすればベルト浮きを低減できることが実験で確認されているが、付勢力の増大に伴う構成の大型化、コスト上昇を抑制する観点から９０°以下が望ましい。
テンションローラ２５、２６は定着ベルト２３の内側に当接しているので、定着ベルト２３の表面、すなわち、定着面が磨耗することがなく、外側接触方式に比べて定着ベルト２３の耐久性を大幅に向上させることができる。また、定着面が磨耗しないので良好な定着性能を長期に亘って維持できる。
【００８９】
ニップ部Ｎの下流側に位置するテンションローラ２６は駆動力を入力された駆動ローラ（駆動部材）であり、上流側のテンションローラ２５は従動ローラである。テンションローラ２６の駆動力は、テンションローラ２６の定着ベルト２３に対する搬送力が、定着ローラ２２の定着ベルト２３に対する搬送力よりも大きくなるように設定されている。換言すれば、テンションローラ２６の周速は定着ベルト２３の周速より大きく設定されている。
テンションローラ２６の駆動力による引張り力が加わるので、単なる従動ローラとした場合に比べて下流側におけるベルト浮きの抑制機能はさらに高められる。
テンションローラ２６の駆動力をより一層高めるために、すなわち、テンションローラ２６の定着ベルト２３に対する搬送力が、定着ローラ２２の定着ベルト２３に対する搬送力よりも大きくなるように、テンションローラ２６の表面を高摩擦化処理してもよい。高摩擦化処理としては、テンションローラ２６の表面に凹凸を付ける粗面化処理や粘着性を高める処理等を採用できる。
【００９０】
上流側のテンションローラ２５については、駆動ローラとした場合ニップ部Ｎ方向へ定着ベルト２３を押し込んでベルト浮きを助長するように作用するので望ましくない。
下流側のテンションローラ２６の駆動力を更に向上させるためには、上流側のテンションローラ２５の付勢力Ｆ１よりも下流側のテンションローラ２６の付勢力Ｆ２を大きく設定すればよい。このようにした場合、ベルト浮きの抑制機能をさらに高めることができる。
図１の構成において、テンションローラ２６を駆動ローラとせず加熱ローラ２１を駆動ローラとしてもよい。このようにすれば、ベルト浮き抑制機能を一層高めることができる。この場合、上述したように加熱ローラ２１の表面に高摩擦化処理を施せばより効果的である。この場合の加熱ローラ２１の駆動力、周速は上記テンションローラ２６の場合と同様である。
駆動ローラである第１の部材の下流側で定着ベルト２３に内包されて配置され、定着ベルト２３に張力を与える駆動ローラであるテンション部材（例えば加熱ローラ２１）を備え、第１の部材の周速を上記テンション部材の周速よりも遅くする構成としてもよい。
また、駆動ローラである第１の部材の下流側で定着ベルト２３に内包されて配置され、定着ベルト２３に張力を与える駆動ローラであるテンション部材（例えば加熱ローラ２１）を備え、第１の部材と定着ベルト２３の摩擦力を、上記テンション部材と定着ベルト２３の摩擦力よりも小さくする構成としてもよい。
また、これらの何れかの構成において、第１の部材の上流側で定着ベルト２３に内包されて配置され、定着ベルト２３に張力を与える第２のテンション部材（例えばテンションローラ２５）を備えた構成としてもよい。このようにすれば、第１の部材の上流での定着ベルト２３の撓みを防止できる。
【００９１】
また、テンションローラ２５、２６に付勢力を掛けず、加熱ローラ２１にバネ等の弾性部材により付勢力を掛ける構成としてもよい。この場合、加熱ローラ２１と上記弾性部材等により隙間抑制手段が構成される。このようにすれば、ベルト定着方式におけるベルト浮きを抑制でき、良好な紙分離性を得ることができるとともにもやムラ等の異常画像の発生も防止できる。
また、上記参考例ではニップ部Ｎの上流側及び下流側にテンションローラ２５、２６を配置した構成としたが、図１２で示したように加熱ローラ２１の位置を定着ローラ２２と加圧ローラ２４の中心部を通る線上からずらして上流側又は下流側における巻付角度をテンションローラを設けることなく９０°以下にするとともに、他方側にテンションローラを１つ設けてその側の巻付角度を９０°以下にするようにしてもよい。
テンションローラは必ずしも定着ベルト２３の内側に設ける必要はなく、ベルト浮きを抑制できる巻付角度をニップ部Ｎの上流側及び下流側で維持できる限りにおいて定着ベルト２３の外側に設けてテンションを付与してもよい。
【００９２】
次に、図３に基づいて第２の参考例を説明する。なお、上記参考例と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略し、要部のみ説明する（以下の他の参考例及び実施形態において同じ）。
本参考例では、定着ベルト２３が第１の部材に巻き付いている部分の長さを小さくするガイド部材として、ローラではなく、断面が半円形状の固定摺動部材６０、６１を設けている。固定摺動部材６０、６１以外は第１の参考例と同様である。
本参考例においてもバネ４０、４１は必ずしも必要ではなく、ガイド部材としてのテンションローラ２５、２６のみでも定着ベルト２３が第１の部材に巻き付いている部分の長さを小さくすることができる。また、ガイド部材、又はガイド部材と付勢部材の組み合わせ構成は、ニップ部Ｎの上下流側のいずれか一方に設けてもよい。
【００９３】
次に、図４に基づいて第３の参考例を説明する。
本参考例では定着ローラ２２に加えて、断面が半円形状の固定部材３５が設けられている。固定部材３５は、断熱性を有する基体３５ａと、基体３５ａの外周面に形成された発泡シリコンゴム層３５ｂを有している。固定部材３５は、凸型の湾曲形状の表面を有する第１の部材であり、定着ベルト２３は第１の部材の湾曲形状の表面に当接し、第１の部材を内包するように掛け渡されている。
また、第１の部材は定着ベルト２３と摺動する固定部材であり、第１の部材における定着ベルト２３に当接する部分は、低摩擦化処理されている。
加熱ローラ２１は、第１の部材と共に定着ベルト２３に張力を与えるテンション部材であり、第１の部材における定着ベルト２３に当接する部分の摩擦係数は、加熱ローラ２１における定着ベルト２３に当接する部分の摩擦係数よりも小さく設定されている。
定着ベルト２３からの用紙Ｐの分離性を向上させるために、ニップ部Ｎの形状は加圧ローラ２４が固定部材３５側に食い込む凹タイプに形成されている。すなわち、加圧ローラ２４のシリコンゴム層２４ｂのゴム硬度が固定部材３５の発泡シリコンゴム層３５ｂのゴム硬度より大きく設定されている。
【００９４】
ニップ部Ｎの上流側の巻付角度θ３と、下流側の巻付角度θ４はそれぞれ９０°以下になっている。発泡シリコンゴム層３５ｂの表面、すなわち湾曲摺動面は、定着ベルト２３との摺動抵抗を減じるために低摩擦化処理がなされている。低摩擦化処理としては、シリコンオイルを含浸させたり、あるいは摺動性のよいシート部材を貼り付けることなどがある。この低摩擦化処理は定着ベルト２３の内面側に対して行なってもよい。摺動性を向上させながら下流側のテンションローラ２６を駆動ローラとすることによりベルト浮きを効果的に低減できる。
固定部材３５は形状の自由度が大きいので、ローラ形状に比べてニップ部Ｎの幅を容易に広くできる（回転構成に比べて設計上の自由度を高めることができる）とともに、定着ベルト２３の接触抵抗を低減できる利点がある。また、ニップ部Ｎの出口の曲率を大きくして紙分離性を向上させることができる利点がある。
【００９５】
下流側のテンションローラ２６の駆動力を更に向上させるためには、上流側のテンションローラ２５の付勢力Ｆ１よりも下流側のテンションローラ２６の付勢力Ｆ２を大きく設定すればよい。このようにした場合、ベルト浮きの抑制機能をさらに高めることができる。
図４の構成において、テンションローラ２６を駆動ローラとせず加熱ローラ２１を駆動ローラとしてもよい。この場合、上述したように加熱ローラ２１の表面に高摩擦化処理を施せばより効果的である。
また、テンションローラ２５、２６に付勢力を掛けず、加熱ローラ２１にバネ等の弾性部材により付勢力を掛ける構成としてもよい。この場合、加熱ローラ２１と上記弾性部材等により隙間抑制手段が構成される。
【００９６】
また、本参考例ではニップ部Ｎの上流側及び下流側にテンションローラ２５、２６を配置した構成としたが、図１２で示したように加熱ローラ２１の位置を定着ローラ２２と加圧ローラ２４の中心部を通る線上からずらして上流側又は下流側における巻付角度をテンションローラを設けることなく９０°以下にするとともに、他方側にテンションローラを１つ設けてその側の巻付角度を９０°以下にするようにしてもよい。
テンションローラは必ずしも定着ベルト２３の内側に設ける必要はなく、ベルト浮きを抑制できる巻付角度をニップ部Ｎの上流側及び下流側で維持できる限りにおいて定着ベルト２３の外側に設けてテンションを付与してもよい。
【００９７】
以下に本発明の第１の実施形態を説明する。
定着ベルト２３の巻付角度をベルト浮きが生じないように小さくするためには、テンションローラ２５、２６の存在は必ずしも必要ではない。図５に示すように、定着ローラ２２の径Ｄ１を加熱ローラ２１の径Ｄ２よりも小さくすれば、必然的に巻付角度θ５、θ６は９０°以下となる。加熱ローラ２１はバネ４２により定着ベルト２３の外方へ付勢力Ｆ３で付勢されている。加熱ローラ２１とバネ４２等により隙間抑制手段が構成されている。定着ローラ２２の径を小さくして加熱ローラ２１との間に径差を設けた場合、定着ローラ２２の熱容量を小さくでき、定着温度への立ち上がり時間を短くできる利点がある。また、簡易な構成でベルト浮きを抑制することができる。
加熱ローラ２１を駆動ローラとしてもよい。この場合、上述したように加熱ローラ２１の表面に高摩擦化処理を施せばより効果的である。
また、図６に示すように、加熱ローラ２１に代えて、定着ローラ２２の径Ｄ１よりも大きい幅Ｄ３を有する固定方式の加熱部材３６を設ける構成としても必然的に巻付角度θ７、θ８を９０°以下とすることができる（第４の参考例）。
換言すれば、定着ベルト２３がテンション部材としての加熱部材３６に巻き付いている部分の両端部間の距離（Ｄ３）が、定着ベルト２３が第１の部材に巻き付いている部部分の両端部間の距離（Ｄ１）よりも大きい構成である。
加熱部材３６はバネ４３により定着ベルト２３の外方へ付勢力Ｆ４で付勢されている。加熱部材３６とバネ４３等により隙間抑制手段が構成されている。
【００９８】
次に、図７に基づいて第５の参考例を説明する。上記各実施形態及び参考例では加圧ローラ２４が定着ベルト２３を介して単一の部材（定着ローラ２２又は固定部材３５）に食い込んでニップ部Ｎを形成するいわゆるシングルニップ方式であったが、本参考例では複数の部材に圧接してニップ部の幅を広くするいわゆるダブルニップ方式の例である。
加圧ローラ２４は定着ベルト２３を介して定着ローラ２２と、該定着ローラ２２の下流側に設けられた分離部材としての分離ローラ３７に圧接しており、定着ローラ２２との間のニップ部に加えて分離ローラ３７との接触部位までニップ部が延長されており、全体として幅ｄ１の広いニップ部Ｎ１が形成されている。
本参考例において、定着ローラ２２は、定着ベルト２３を介して第２の部材との間で上流側のニップ部を形成する上流側部材であり、分離ローラ３７は、定着ベルト２３を介して第２の部材との間で下流側のニップ部を形成する下流側部材であり、定着ローラ２２と分離ローラ３７により上記各実施形態及び参考例における第１の部材が構成されている。
【００９９】
加圧ローラ２４から分離ローラ３７へ図示しないギアを介して駆動力が伝達されるようになっており、線速は、ほぼ加圧ローラ２４＝定着ベルト２３＝分離ローラ３７の関係になる。
テンションローラ２５によって定着ローラ２２に対する定着ベルト２３の巻付角度θ９は９０°以下に設定されており、テンションローラ２６によって分離ローラ３７に対する定着ベルト２３の巻付角度θ１０は９０°以下に設定されている。本実施形態によれば、ベルト定着方式におけるベルト浮きを抑制でき、良好な紙分離性を得ることができるとともにもやムラ等の異常画像の発生も防止できる。また、ベルト浮き抑制構成を容易に形成することができる。また、定着ベルトの定着面を劣化させることなくベルト浮きを効果的に抑制することができる。
【０１００】
本実施形態における各要素の具体的構成例は以下の通りである。
定着ベルト２３：径80ｍｍ。厚み90μｍのＰＩ基層＋厚み200μｍのシリコンゴム（硬度ＪＩＳＡ30Ｈｓ）層＋厚み30μｍのＰＦＡコーティング層
定着ローラ２２：径50ｍｍ。芯金２２ａ＋厚み5ｍｍのシリコンゴム（硬度ＪＩＳＡ15Ｈｓ）層２２ｂ＋厚み20μｍのＦＬＣコーティング層
加圧ローラ２４：径50ｍｍ。芯金２４ａ＋厚み2ｍｍのシリコンゴム（硬度ＪＩＳＡ20Ｈｓ）層２４ｂ＋厚み50μｍのＰＦＡチューブ層
加熱ローラ２１：径30ｍｍ。厚み2ｍｍのアルミニウム（Ａ6063）芯金
加圧ローラ２４の加圧力：片側400〜500Ｎ
分離ローラ３７：径20ｍｍ。芯金径16ｍｍ、厚み2ｍｍのシリコンゴム（硬度ＪＩＳＡ20Ｈｓ）＋厚み20μｍのＦＬＣコーティング層
分離ローラ加圧力：片側100〜300Ｎ
ニップ部Ｎ１の幅：25ｍｍ
線速：280ｍｍ／ｓｅｃ
テンションローラ２５、２６：径10ｍｍ、ステンレス（ＳＵＳ303）丸棒
テンションローラ２５、２６の加圧力：片側20〜50Ｎ
【０１０１】
定着ローラ２２に対するニップ部の形状は上述のように凹タイプであるが、上記のように加圧ローラ２４と分離ローラ３７のゴム硬度は同じであり、分離ローラ３７に対するニップ部の形状はフラットタイプである。
分離ローラ３７の径は、定着ローラ２２に対するニップ部の出口の曲率半径よりも小径に設定されている。すなわち、全体のニップ部Ｎ１の出口の曲率は定着ローラ２２に対するニップ部の出口の曲率より大きく設定されており、分離ローラ３７の部位で用紙Ｐの分離性を高めるようになっている。
定着ローラ２２に対するニップ部は用紙Ｐの分離性能に大きく寄与しないため、設計における自由度を高めることができる。ダブルニップ方式によりニップ部の幅を広くできるので、オイルレストナーを用いたカラー画像の定着に特に有利となる。
【０１０２】
下流側のテンションローラ２６の駆動力を更に向上させるためには、上流側のテンションローラ２５の付勢力Ｆ１よりも下流側のテンションローラ２６の付勢力Ｆ２を大きく設定すればよい。このようにした場合、ベルト浮きの抑制機能をさらに高めることができる。
図７の構成において、テンションローラ２６を駆動ローラとせず加熱ローラ２１を駆動ローラとしてもよい。このようにすればベルト浮き抑制機能を一層高めることができる。この場合、上述したように加熱ローラ２１の表面に高摩擦化処理を施せばより効果的である。
また、テンションローラ２５、２６に付勢力を掛けず、加熱ローラ２１にバネ等の弾性部材により付勢力を掛ける構成としてもよい。この場合、加熱ローラ２１と上記弾性部材等により隙間抑制手段が構成される。
【０１０３】
また、本参考例ではニップ部Ｎの上流側及び下流側にテンションローラ２５、２６を配置した構成としたが、図１２で示したように加熱ローラ２１の位置をずらして上流側又は下流側に偏らせ、巻付角度をテンションローラを設けることなく９０°以下にするとともに、他方側にテンションローラを１つ設けてその側の巻付角度を９０°以下にするようにしてもよい。
図８に示すように、定着ローラ２２に代えて、断面が半円形状の固定部材３５を設ける構成としてもよい（第６の参考例）。テンションローラ２５により固定部材３５に対する定着ベルト２３の巻付角度θ１１は９０°以下に設定されている。
【０１０４】
次に、図９に基づいて第７の参考例を説明する。本参考例では、定着ベルト２３が第１の部材（定着ローラ２２）に巻き付いている部分において、定着ベルト２３を第１の部材の表面に押し付ける押し付け部材を有していることを特徴とする。
ニップ部Ｎの上流側と下流側にはそれぞれ、弾性材料よりなる押し付け部材６２、６３が設けられ、定着ベルト２３の外面から矢印方向に該定着ベルト２３を定着ローラ２２に押し付けている。押し付け部材６２、６３は、図示しない装置固定部材（装置フレーム等）に基端部を支持されている。このようにすれば、ガイド部材を設けて定着ベルト２３が第１の部材に巻き付いている部分の長さを小さくしなくても、隙間発生を直接的に抑制することができる。
本参考例ではニップ部Ｎの上流側と下流側共に押し付け部材を設ける構成としたが、いずれか一方に設けてもよい。
【０１０５】
次に、図１０に基づいて第２の実施形態を説明する。本実施形態では、定着ベルト２３が第１の部材（定着ローラ２２）に巻き付いている部分において、定着ベルト２３を第１の部材の表面に吸引させる力を発生させる吸引力発生手段６４を有していることを特徴とする。
吸引力発生手段６４は、定着ベルト２３の内面に電荷を付与する帯電部材として帯電ローラ６５と、該帯電ローラ６５に電圧を印加する印加手段としての電源６６と、定着ローラ２２の表面に帯電ローラ６５とは逆極性の電荷を付与する帯電部材としての帯電ローラ６７と、該帯電ローラ６７に電圧を印加する印加手段としての電源６８を有している。帯電部材はローラに限定される趣旨ではない。
ニップ部Ｎの上流側の領域Ａ１、下流側の領域Ａ２ではそれぞれ、静電吸引力により定着ベルト２３は定着ローラ２２の表面に吸引され、密着する。これにより、ガイド部材を設けて定着ベルト２３が第１の部材に巻き付いている部分の長さを小さくしなくても、隙間発生を直接的に抑制することができる。
【０１０６】
図１１に、定着ベルト２３を定着ローラ２２の表面に吸引させる変形例（第３の実施形態）を示す。本実施形態における吸引力発生手段７０は、定着ローラ２２の芯金２２ａの中空孔２２ａ―１に接続された図示しないエアー吸引装置と、芯金２２ａとシリコンゴム層２２ｂを貫通して放射状に形成された多数の微細な通気孔７１を有している。
エアー吸引装置によるエアー吸引動作により各通気孔７１には矢印で示すように中空孔２２ａ―１に向かう空気流が生じ、ニップ部Ｎの上流側の領域Ａ１、下流側の領域Ａ２ではそれぞれ、空気の負圧作用により定着ベルト２３は定着ローラ２２の表面に吸引され、密着する。これにより、ガイド部材を設けて定着ベルト２３が第１の部材に巻き付いている部分の長さを小さくしなくても、隙間発生を直接的に抑制することができる。
本実施形態では定着ローラ２２の内部にハロゲンヒータ３１を設けていないが、設けてもよい。
【０１０７】
【発明の効果】
本発明によれば、ベルト定着方式の定着装置におけるニップ部の上流側又は下流側の少なくとも一方のベルト浮き（隙間）を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の参考例における定着装置の概要正面図である。
【図２】 画像形成装置としてのカラー複写機の概要正面図である。
【図３】 第２の参考例における定着装置の概要正面図である。
【図４】 第３の参考例における定着装置の概要正面図である。
【図５】 第１の実施形態における定着装置の概要正面図である。
【図６】 第４の参考例における定着装置の概要正面図である。
【図７】 第５の参考例における定着装置の概要正面図である。
【図８】 第６の参考例における定着装置の概要正面図である。
【図９】 第７の参考例における定着装置の概要正面図である。
【図１０】 第２の実施形態における定着装置の概要正面図である。
【図１１】 第３の実施形態における定着装置の概要正面図である。
【図１２】 本発明の基本となる定着装置の要部正面図である。
【図１３】 ニップ部形状のタイプを示す図で、（ａ）は凹タイプを、（ｂ）はフラットタイプを、（ｃ）は凸タイプを示す図である。
【図１４】 本発明の基本となる定着装置の他の例の要部正面図である。
【符号の説明】
２０ 熱源としてのハロゲンヒータ
２１ 加熱部材又はテンション部材としての加熱ローラ
２２ 定着部材又は第１の部材としての定着ローラ
２３ ベルトとしての定着ベルト
２４ 加圧部材又は第２の部材としての加圧ローラ
２５、２６ ガイド部材としてのテンションローラ
３５ 定着部材又は第１の部材としての固定部材
３７ 分離部材としての分離ローラ
Ｎ、Ｎ１ ニップ部
Claims (5)
- ゴム層を有する定着ローラと、
熱源を有する加熱ローラと、
上記定着ローラと上記加熱ローラとの間に掛け渡され、回転移動する無端状の定着ベルトと、
上記定着ベルトを介して上記定着ローラへ圧接してニップ部を形成する加圧ローラとを有し、
未定着画像を担持したシート状媒体を上記ニップ部を通過させ、該シート状媒体に未定着画像を定着する定着装置において、
上記加熱ローラの径は上記定着ローラの径より大きく設定され、
上記加熱ローラはその中心部が上記定着ローラの中心部と上記加圧ローラの中心部を結んだ線上に位置するように配置されるとともに、上記定着ベルトの外方へ付勢され、
上記定着ベルトはゴム層と上記定着ローラに接触する基層とを有し、
上記加圧ローラの硬度は上記定着ローラの硬度より大きく、
上記ニップ部は、上記加圧ローラが上記定着ローラ側にくい込み、
上記ニップ部の上流側と下流側における上記定着ローラに対する上記定着ベルトの巻付角度が共に９０°未満であることを特徴とする定着装置。 - 請求項１記載の定着装置において、
上記加熱ローラが駆動ローラであり、その表面が高摩擦化処理されていることを特徴とする定着装置。 - 定着ローラと、熱源を有する加熱ローラと、上記定着ローラと上記加熱ローラとの間に掛け渡され、回転移動する無端状の定着ベルトと、上記定着ベルトを介して上記定着ローラへ圧接してニップ部を形成する加圧ローラとを有し、
未定着画像を担持したシート状媒体を上記ニップ部を通過させ、該シート状媒体に未定着画像を定着する定着装置において、
上記加熱ローラはその中心部が上記定着ローラの中心部と上記加圧ローラの中心部を結んだ線上に位置するように配置されるとともに、上記定着ベルトの外方へ付勢され、
上記定着ローラ、上記定着ベルト及び上記加圧ローラの硬度が、上記ニップ部で上記定着ベルトを介して上記加圧ローラが上記定着ローラ側にくい込むように設定され、
上記定着ベルトが上記定着ローラに巻き付いている部分において、上記定着ベルトを上記定着ローラの表面に吸引させる力を発生させる吸引力発生手段を有し、
上記吸引力発生手段は、上記定着ベルトの内面に電荷を付与する帯電ローラと、該帯電ローラに電圧を印加する電源と、上記定着ローラの表面に上記とは逆極性の電荷を付与する帯電ローラと、該帯電ローラに電圧を印加する電源とを備え、静電吸引力で上記定着ベルトを上記定着ローラの表面に密着させることを特徴とする定着装置。 - 定着ローラと、熱源を有する加熱ローラと、上記定着ローラと上記加熱ローラとの間に掛け渡され、回転移動する無端状の定着ベルトと、上記定着ベルトを介して上記定着ローラへ圧接してニップ部を形成する加圧ローラとを有し、
未定着画像を担持したシート状媒体を上記ニップ部を通過させ、該シート状媒体に未定着画像を定着する定着装置において、
上記加熱ローラはその中心部が上記定着ローラの中心部と上記加圧ローラの中心部を結んだ線上に位置するように配置されるとともに、上記定着ベルトの外方へ付勢され、
上記定着ローラ、上記定着ベルト及び上記加圧ローラの硬度が、上記ニップ部で、上記定着ベルトを介して上記加圧ローラが上記定着ローラ側にくい込むように設定され、
上記定着ベルトが上記定着ローラに巻き付いている部分において、上記定着ベルトを上記定着ローラの表面に吸引させる力を発生させる吸引力発生手段を有し、
上記吸引力発生手段は、上記定着ローラの芯金の中空孔に接続されたエアー吸引装置と、上記定着ローラに上記芯金と該芯金の外面に設けられたシリコンゴム層とを貫通して放射状に形成された多数の微細な通気孔とを備え、上記エアー吸引装置によるエアー吸引動作により各通気孔に上記中空孔に向かう空気流を生じさせ、空気の負圧作用で上記定着ベルトを上記定着ローラの表面に密着させることを特徴とする定着装置。 - 像担持体上に形成されたトナー像をシート状媒体に転写し、該トナー像を担持したシート状媒体を定着装置に通して定着を行なう画像形成装置において、
上記定着装置が、請求項１乃至４の何れか１つに記載の定着装置であることを特徴とする画像形成装置。
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