JP2004258382A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー像定着装置において、搬送性を良くするため、定着ローラと定着ベルトを用いる方法が行われている。ところが、定着ニップ幅が大きい場合、ベルトループ内部に設けられた加圧ローラと、定着ベルトを挟んだ定着ローラとによって形成される定着ニップの入り口形状が、両ローラの回転と共に大きく変動し、それに追随してニップ入り口付近のベルトがバタついてしまう。
【解決手段】定着ローラ１９は第３層３２の薄肉金属層が誘導加熱装置４９によって発熱し、第２層３１の薄層弾性体、表層３０の薄膜離型層を経て記録媒体に熱が伝えられる。定着ベルト１８も、ほぼ同様にして記録媒体に熱が伝えられて定着が行われる。定着ベルト１８は駆動ローラ４４と高強度支持部材からなるパッド支持体との間に掛け渡され回転移動する。定着ローラ１９の表面は定着ベルト表面より柔らかい材料で構成されるため、ベルトのバタつきがなくなる。
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、画像形成装置に係わり、詳しくは少なくとも片面にトナー像を転写した記録媒体の定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、用紙の表裏両面に画像を記録させる方式として、一度定着装置を通過させた用紙を反転させ、再度用紙の別の面にトナーを転写させ定着させる方式が一般的に使用されている。この方式は、用紙の搬送方向切り換えや、一度定着された用紙がカールしていたりするため、搬送の信頼性確保に多くの課題を有している。
【０００３】
記録媒体（転写紙）の両面にトナー像を形成した後、１回で定着を行うことによって上記の不具合を改善する方式が開示されている（例えば、特許文献１ 参照。）。
詳細には、感光体上に形成した第１画像を第１の転写手段で転写ベルトに転写し、次に感光体上に形成した第２画像を第１の転写手段で転写紙の一面に転写する。その後転写ベルト上の第１画像を第２の転写手段で転写紙の他面に転写することで転写紙の両面に画像を転写し、定着する。
【０００４】
また未定着像の搬送乱れを防止するものとして、用紙の両面にトナー像を転写した後、定着装置に用紙を搬送するが、その搬送路に拍車を設置し、未定着の画像の乱れを防止するものが提案されている（例えば、特許文献２ 参照。）。
しかし拍車を利用する方法は、拍車が経時的にトナーで汚れ、画像にそのトナーが移り、画像品質を劣化させるおそれがある。
【０００５】
そこで新たに考えられた方法は定着装置内にベルト部材を設け、そのベルトに電荷を給電し、静電気的に転写紙を吸着し、定着ニップへそのまま搬送するという方法である。
この方法の問題点としては、ベルトが定着ニップ入り口でバタつくことである。定着ニップ幅が大きい場合、加熱および加圧を受けている加熱ローラと、ベルトを挟んでベルトループ内部に設けられた加圧ローラとによって形成される、定着ニップの入り口形状が、ローラ回転と共に大きく変動し、それに追随してニップ入り口付近のベルトがバタついてしまう。この時、転写紙を介してベルトと反対側にトナー画像が有る場合はバタつきの影響が少ないが、転写紙のベルト側にトナー画像が有る場合は大きく影響し、前記バタつきによって画像が乱れて二重線やチリ画像を発生させたり、シワ等の搬送不良が発生する。
【０００６】
上記問題点を解決するため、加熱ローラ外周をベルトの弾力性よりも柔らかい材質にする方法が考えられる。これにより、ニップ入り口における抵抗変化が小さくなり、ベルトのバタつきが小さくなる。
しかし、従来の加熱ローラは中心にヒータを設ける構成のため、外周に柔らかい材質を使うと、一般に熱伝導が小さくなり、定着可能になるまでの立ち上がり時間が長くなってしまう。そこで、ローラ中心から加熱する方法をやめて、ローラ外部から加熱する方法が必要になってくる。
外部加熱タイプの定着装置としては、誘導発熱方式のものが提案されている（例えば、特許文献３ 参照。）。この発熱方式は磁性体コアに高周波の交流電界をかけ、ローラ内部の導電層に電磁誘導による渦電流を発生させ、ジュール熱で導電層を加熱するようになっている。上記例は片面定着を前提として、加熱手段は定着ローラの側のみについており、加圧部材もローラで構成されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１―２０９４７０号公報（第３頁、第１図）
【特許文献２】
特開平１０−１４２８６９号公報（第８頁、段落００４７、第３、４図）
【特許文献３】
特開２０００−２１４７１３号公報（第４頁、第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
定着システムに安定した搬送性を確保するためには、加圧側にベルト部材を配置する。少なくともベルトに面した側に画像を有する記録媒体を定着する場合、ニップ前工程でベルトと接触させ、画像が乱れない様に記録媒体とベルトを同期させて前記ニップへ搬送する必要がある。しかし定着ニップ入り口はローラ偏芯等で大きく変動するためにベルトがバタついてしまい、記録媒体とベルトがわずかながら剥離し、画像が乱れて二重線やチリ画像を発生する。この課題を解決することが本発明の課題である。
この問題の解決のため、定着ニップにおいて、定着ローラ側表面部材の可撓性を加圧側表面の可撓性より大きくする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明では、閉ループを形成する無端の定着ベルトと、該定着ベルトを介して互いに圧接する加圧部材と、定着ローラとからなり、前記加圧部材と前記定着ベルトと前記定着ローラのうち少なくとも１つが加熱手段を有する定着装置であって、前記加圧部材に押された前記定着ローラの表面の変形能が、前記定着ベルトと前記加圧部材の組合せにおける変形能より大きいことを特徴とする。
請求項２の発明では、請求項１に記載の定着装置において、前記定着ローラにローラ加熱手段を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明では、請求項２に記載の画像形成装置において、前記ローラ加熱手段は前記定着ローラ外部に設けられ、前記定着ローラは、表層に薄層離型部材、第２層が薄層弾性部材、第３層が薄膜金属層、第４層が薄肉断熱層、第５層が弾性体層、ベース層が金属円筒体で構成されたことを特徴とする。
請求項４の発明では、請求項３に記載の画像形成装置において、前記定着ローラの前記第２層の薄層弾性部材厚さが０．５ｍｍ以下、第３層の薄膜金属層が厚さ４０μｍ以下のＳＵＳ部材で構成されていることを特徴とする。
請求項５の発明では、請求項３または４に記載の画像形成装置において、前記ローラ加熱手段の位置が、前記定着ローラ回転方向において、前記定着ニップの上流側にあることを特徴とする。
請求項６の発明では、請求項３ないし５のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記ローラ加熱手段が誘導加熱手段であることを特徴とする。
【００１１】
請求項７の発明では、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の定着装置において、前記加圧部材に加圧部加熱手段を設けたことを特徴とする。
請求項８の発明では、請求項７に記載の画像形成装置において、前記加圧部材は加圧ローラであり、前記加圧部加熱手段は前記加圧ローラの外側に配置され、該加圧ローラは、表層に薄層弾性部材、第２層が薄膜金属層、第３層が薄肉断熱層、ベース層が金属円筒体で構成されたことを特徴とする。
請求項９の発明では、請求項８に記載の画像形成装置において、前記加圧ローラの前記表層の薄層弾性部材厚さが０．５ｍｍ以下、第２層の薄膜金属層が厚さ４０μｍ以下のＳＵＳ部材で構成されていることを特徴とする。
請求項１０の発明では、請求項９に記載の画像形成装置において、前記加圧部加熱手段は、前記定着ベルトの前記閉ループの内側に設けられたことを特徴とする。
【００１２】
請求項１１の発明では、請求項９または１０に記載の画像形成装置において、前記加圧部加熱手段が誘導加熱手段であることを特徴とする。
請求項１２の発明では、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の定着装置において、前記定着ベルトにベルト加熱手段を設けたことを特徴とする。
請求項１３の発明では、請求項１２に記載の定着装置において、前記加圧部材は、前記定着ベルトの前記閉ループの内側で、所望の定着ニップ形状と所定の湾曲部を模した固定部材であることを特徴とする。
【００１３】
請求項１４の発明では、請求項１３に記載の定着装置において、前記加圧部材は、固定の支持部材の上に薄層弾性体を有し、前記定着ベルトとの接触面は低摩擦係数の部材からなることを特徴とする。
請求項１５の発明では、請求項１２ないし１４のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記ベルト加熱手段は、前記定着ベルトの前記閉ループの外部に設けられ、該定着ベルトは、表層に薄層離型部材、第２層が薄層弾性部材、第３層が薄膜金属層、ベース層が耐熱樹脂層で構成されたことを特徴とする。
請求項１６の発明では、請求項１５に記載の画像形成装置において、前記定着ベルトの前記第２層の薄層弾性部材厚さが０．５ｍｍ以下、第３層の薄膜金属層が厚さ４０μｍ以下のＳＵＳ部材で構成されていることを特徴とする。
請求項１７の発明では、請求項１６に記載の画像形成装置において、前記ベルト加熱手段は、定着を行うべき記録媒体が該定着ベルトに接触を開始する位置より該ベルトの移動方向において上流側に設けられたことを特徴とする。
【００１４】
請求項１８の発明では、請求項１６または１７に記載の画像形成装置において、前記ベルト加熱手段が誘導加熱手段であることを特徴とする。
請求項１９の発明では、請求項１ないし１８のいずれか１つに記載の定着装置において、定着を行うべき記録媒体の、少なくとも前記定着ベルトに面する側にはトナー画像が形成されていることを特徴とする。
請求項２０の発明では、請求項１ないし１９のいずれか１つに記載の定着装置において、該定着装置は記録媒体の両面を同時に定着できることを特徴とする。
【００１５】
請求項２１の発明では、請求項１ないし２０のいずれか１つに記載の定着装置を有する画像形成装置を特徴とする。
請求項２２の発明では、請求項２１に記載の画像形成装置において、第１の像担持体と第２の像担持体とを備え、前記第１の像担持体から前記第２の像担持体に第１のトナー像を転写する工程と、前記第１の像担持体から記録媒体の片面に第２のトナー像を転写する工程と、前記第２の像担持体から前記記録媒体の他方の面に前記第１のトナー像を転写する工程とを有することを特徴とする。
【００１６】
【実施例】
以下に実施例に従って本発明を説明する。
図１は本発明の１実施例としての画像形成装置の概略中央断面図である。
同図において、符号１は第１の像担持体としての感光体、２はクリーニング装置、３は帯電装置、５は現像装置、１０は第２の像担持体としての中間転写ベルト、１２、１３、１４、１５はベルト支持ローラ、１８は定着ベルト、１９は定着ローラ、２０は第１の転写手段、２１は第２の転写手段、２３はバイアス電源、２４は表面電位センサ、２５はクリーニング装置、２８はレジストローラ対、２９は搬送ガイド、４１は加圧部材としての加圧ローラ、４２は加圧部加熱手段、４４はテンションローラ、４５はローラ加熱手段、４６は記録媒体としての転写紙をそれぞれ示す。
【００１７】
感光体１は回転可能に支持され、 矢印の方向に回転する。感光体１の外周部には、クリーニング装置２、帯電装置３、現像装置５が配備されている。帯電装置３と現像装置５の間には、図示しない露光装置より発せられるレーザ光４Ａが照射される光書き込み部がある。感光体１はその一部が、ループ状の中間転写ベルト１０に接している。
中間転写ベルト１０は支持ローラ１２、１３、１４、１５に移動可能に支持、張架されている。中間転写ベルト１０の裏側（ループの内側）には、第１の転写手段２０が感光体１の近傍に有る。
中間転写ベルト１０は耐熱性で、例えば導電性ポリイミド製ベルトであり、かつトナーを転写可能とする抵抗値を備えるベルトである。中間転写ベルト１０の外周部には、第２の転写手段２１が配備されている。
【００１８】
感光体１によってトナー像が形成され、第１の転写手段２０によって 転写紙４６上にトナー像が載せられ、矢印の搬送方向に沿って定着用の定着ベルト１８へ運ばれる。更に定着ローラ１９、加圧ローラ４１によって形成された定着ニップを通過することにより、転写紙４６上のトナー像は圧力と熱を与えられ、定着後、図示しない排紙トレイへ送られる。
【００１９】
ローラ加熱手段４５はヒータ等の熱源を内蔵し、定着ローラ１９の中心部に設置され、定着ローラ表面温度を定着に適した温度に立ち上げるために有る。画像形成が開始されると、熱源に通電が行われる。
中間転写ベルト１０を定着装置に接近させることにより、例えば拍車等の他の搬送手段を用いないで未定着像を定着装置に搬送できるため、画像乱れのない良好な画像品質が得られる。
【００２０】
感光体１、クリーニング装置２、帯電装置３、現像装置５などを ユニット化し、プロセスカートリッジとして、寿命到来時に交換できるように構成することができる。
図示してないが、装置本体の下部の筐体には、第１の給紙装置がある。図示しない給紙カセットから送り出された転写紙４６は、レジストローラ２８からガイド板２９を経て中間転写ベルト１０に送られる。
【００２１】
転写紙４６の両面に画像を形成する場合の動作を説明する。
露光装置の図示しないレーザ光源からのレーザ光４Ａは、帯電装置３で一様に帯電された感光体１上に至り、書き込み情報に対応した潜像を形成する。
感光体１上の潜像は現像装置５で現像され、トナーによる第１の顕像、すなわち第１のトナー像が感光体１表面に形成、保持される。感光体１上の第１のトナー像は、中間転写ベルト１０の裏側にある第１の転写手段２０により、感光体１と同期して移動する中間転写ベルト１０表面に転写される。
【００２２】
中間転写ベルト１０上に転写された第１のトナー像は、中間転写ベルト１０と共に矢印の方向に移動する。この第１のトナー像が乱されないよう、第２の転写手段２１とクリーニング装置２５は電気入力を切断したり、或いは中間転写ベルト１０から離間させることによって、非作動状態を保持するように制御される。
中間転写ベルト１０上の第１のトナー像が所定のところまで移動すると、転写紙４６の別の面に作成されるべき第２のトナー像が感光体１に、前述したような工程で形成され始め、給紙装置から転写紙４６の給紙が開始される。
【００２３】
図示しない給紙カセット内の最上部に在る転写紙４６が引き出され、レジストローラ対２８のニップ部に搬送される。
レジストローラ対２８を経て中間転写ベルト１０と感光体１の間に送られる転写紙４６に、まず感光体１表面の第２のトナー像が、第１の転写手段２０により転写されるが、転写に際して、転写紙４６と画像の位置が正規のものとなるよう、レジストローラ対２８の停止、回転によりタイミングがとられて搬送される。
【００２４】
感光体１から転写紙４６に第２のトナーが転写されている間、転写紙４６の他面は中間転写ベルト１０の上に載っている第１のトナー像と共に移動する。第２の転写手段２１の領域を通過するとき、この第２の転写手段２１に電圧が印加され、中間転写ベルト１０上の第１のトナー像は転写紙４６に転写される。
【００２５】
第１の転写手段２０と第２の転写手段２１の作用で、その両面にトナー像が転写された転写紙４６は、その後、中間転写ベルト１０から離れ、定着手段のある領域に送られる。中間転写ベルト１０の搬送方向は定着ベルト１８に対して６０度以下の角度になるように配置されている。定着ローラ１９と定着ベルト１８との協働で転写紙４６上のトナー像（両面）が一度に定着され、図示しない排出部に搬送される。定着ローラ１９と定着ベルト１８との転写紙搬送速度を、中間転写ベルト１０から送り出される転写紙４６の搬送速度とほぼ同速度にすることにより両面に像を有する記録媒体の定着を画像の乱れなく行い、品質の良い画像と良好な搬送性を得ることが可能となる。
【００２６】
定着ローラ１９と定着ベルト１８の表面材質を所定の材料に選択し、定着ローラ１９と定着ベルト１８の接触回転によりベルト表面に電荷を載せることが出来、搬送されてくる転写紙４６をベルトに吸着させ更に品質の良い画像と良好な搬送性を得ることが可能となる。定着ベルト１８の表面を非導電材質にし、定着ベルト１８の表面にバイアス印加を行えばさらに良い結果を得ることが出来る。その場合は、トナーの帯電電荷と逆極性の電荷を帯電させる。
【００２７】
中間転写ベルト１０から転写紙４６に転写される画像は、感光体１表面で正像にし、感光体１から転写紙４６に直接転写されるトナー像は、感光体１表面で逆像になるよう、露光される。
このような頁揃えのための作像順は、画像データをメモリーに貯蔵する公知の技術で、また正、逆像に切り換える露光も、公知の画像処理技術により、実現できている。
【００２８】
中間転写ベルト１０から離れていたクリーニング装置２５は、中間転写ベルト１０から転写紙４６に画像が転写された後に接触し、転写紙４６に転写した後の残留トナーをクリーニングローラ２５Ａの表面に移し、ブレード２５Ｂで掻き取る。掻き取られたトナーはトナー搬送手段２５Ｃにより、不図示の収納部に集められる。
【００２９】
次に、転写紙の片面だけに画像を転写する場合について説明する。
この場合、中間転写ベルトにトナー像を転写する工程を省くことができ、感光体１の表面に形成されたトナー像を転写紙に直接転写することになる。
【００３０】
図１において、感光体１上に形成されたトナー像との位置合わせのため同期をとって、転写紙４６は感光体１と中間転写ベルト１０の間に送られ、第１の転写手段２０により転写紙４６にトナー像が感光体１から転写される。第２の転写手段２１は作動することなく、転写紙４６は中間転写ベルト１０とともに移動し、その後転写紙４６は中間転写ベルト１０から離れ、定着ローラと定着ベルトによりトナー像が定着される。
【００３１】
ここで、本発明の実施形態としての定着装置の説明をする。
定着ローラ１９のローラ表面近傍は弾性体で構成され、定着ベルト１８を介して加圧ローラ４１との間で相互に押圧されることにより、定着ローラ１９の方が定着ベルト１８より大きく変形して（歪んで）いる。定着ローラ１９はローラ加熱装置４５によって定着に適した温度に制御されている。駆動ローラを兼ねる加圧ローラ４１とテンションローラ４４間には定着ベルト１８が掛けられていて、加圧ローラ４１の内部に設けられた加圧部加熱手段４２により加熱され、加圧ローラ４１も同様に定着に適した温度に制御されている。
【００３２】
定着ベルト１８は無端ベルトとして可撓性材料で構成されているので、定着ローラ１９を変形させる力は加圧ローラ４１によって与えられるのが一般的である。したがって、実質的には、加圧ローラ４１と定着ベルト１８が組み合わさった弾力性と、定着ローラの弾力性の関係において、前者の方が固く、後者の方が柔らかくなっていればよい。要は、両者が直接、あるいは転写紙を挟んで間接的に接触した状態で後者の方がより大きく変形する関係であればよい。接触によって変形する変形しやすさの性質をここでは変形能と呼ぶことにする。すなわち、定着ローラの表面の変形能の方が、加圧ローラと定着ベルトの組合せにおける変形能よりも大きくなるよう設定しておく。
【００３３】
図２はバイアス印加の制御フローを示す図である。
定着ベルト１８はテンションローラ４４により適正な張力が与えられている。定着ベルト１８表面にはテンションローラ４４とバイアス電源２３とが電気的に連結されており、必要時に直流、交流等のバイアス印加を行う。バイアス印加するためには、定着ベルト１８のベース層は導電性で、表層は非導電性であることが望ましい。未定着画像の転写紙４６が定着ベルト１８に接触する前工程に表面電位センサ２４が設置されている。図２に示すように、転写紙への転写が開始されると、バイアス電源による給電が開始され、そこでの表面電位測定値が予定された電位より低いときは制御装置（図示せず）によってバイアス電源２３に出力ＵＰする指示が出る。逆に高すぎるときは出力を下げるように指示が出る。バイアスはテンションローラ４４を介して定着ベルト１８表面へ電荷が給電され、定着ベルト１８の表面電位が予定の電位に修正される。
【００３４】
中間転写ベルト１０に搬送される未定着画像の転写紙４６が矢印方向に回転している定着ベルト１８に当接し、その後定着ベルト１８に沿ってほぼ同速度で搬送され定着ローラ１９と加圧ローラ４１に押された定着ベルトとの間のニップで定着される。
【００３５】
このように、定着ローラ１９表面を可撓性部材で構成し、その変形能を、定着ベルト１８側の変形能より大きく（柔らかく）したことにより、定着ローラ側のニップ入り口変動が大きくなる代わり、定着ニップのベルト側入り口の変動を小さく抑えることが出来る。よって転写紙上のトナー像を定着する時の定着ニップ入り口のバタつきによる異常画像発生を防止し、品質の良い画像と良好な搬送性を確保することが出来る。特に、転写紙の定着ベルト１８に面した側にトナー像が載っている場合に起こりやすい異常画像発生を防止する効果が大きい。
【００３６】
定着ローラ１９の表面の変形能と、定着ベルト１８側の変形能の大小関係は、相対的なものであって、それぞれの変形能がどのくらいあればよいかを限定するものではない。ただし、両者の変形能の比較をするときには、例えばゴム硬度で表現することができる。ゴム硬度は数値が低いほど柔らかい状態を表す。したがって、一例を示せば、定着ローラ表面のゴム硬度を１５度くらいにし、定着ベルト１８と加圧ローラ４１の組合せ体のゴム硬度を４５度かそれ以上に設定することができる。具体的な数値は、実際の定着が所望どおりに行われるかどうかで定めればよい。
【００３７】
図３は本発明の他の実施形態を説明するための図である。
同図において符号４７はベルト加熱手段、４８はローラ加熱手段である。
本実施例では、図１に示した実施形態の内、加熱手段のみを変えたものである。
ベルト加熱手段４７は定着ベルトの閉ループの外に置かれ、例えばハロゲンヒータのような輻射熱放射手段からなる。ローラ加熱手段４８は定着ローラの外側に置かれ、上記と同様な輻射熱放射手段からなる。２つの加熱手段を共に変えてしまうのではなく、図１の構成に対して、どちらか一方のみを変えることも可能である。
【００３８】
図４は本発明のさらに他の実施形態を説明するための図である。
図５は定着ベルトと定着ローラの構成を説明するための図である。同図（ａ）は定着ベルト、同図（ｂ）は定着ローラの構成を示す図である。
各図において符号３０はローラ表層、３１はローラ第２層、３２はローラ第３層、３３はローラ第４層、３４はローラ支持部材、３５はローラ第５層、３６は低摩擦部材、３７は加圧パッド、３８はパッド支持体、４９はローラ加熱手段としての誘導加熱装置、５０はベルト加熱手段としての誘導加熱装置、５１はベルト表層、５２はベルト第２層、５３はベルト第３層、５４はベルト第４層をそれぞれ示す。
なお、この構成ではローラ４４は駆動ローラの役割を果たしている。
【００３９】
定着ローラ１９及び定着ベルト１８を介した定着部材との圧力下で搬送される未定着画像の転写紙４６を定着するのは図１と同じである。
定着ローラ１９の表層３０は薄膜離型層で構成され、定着工程時に発生する定着ローラ１９へのトナー付着を防止している。ローラ第２層３１は薄層弾性体で構成され、定着工程後の画像品質（ソフト感）を向上させている。この時、薄層弾性体の厚さは０．５ｍｍ以下に設定するとローラ第３層３２からの熱を早期に定着ローラ１９表層へ熱移動させることができる。ローラ第３層３２は薄肉金属層で構成され、定着ローラ１９外部に設置されたコイルおよびコアからなる誘導加熱装置４９によって交流磁束変化により発熱され、表層３０を経て記録媒体４６へ熱移動し定着工程に寄与する。
【００４０】
この時、早期に所定の温度に到達させるため、薄膜離型層の表層３０の厚さは薄いほど良く、なるべくなら厚さ５０μｍ以下が望ましい。材料としてはステンレスが適している。ローラ第４層３３は薄肉断熱層で構成され、内側のローラ第５層３５への熱移動を防いでいる。ローラ第５層３５は弾性体層で構成され、定着ローラ１９の可撓性を高めている。この構成の場合外部加熱手段として前記の輻射熱放射手段を用いても十分目的を達成することができる。
【００４１】
さらに、外部加熱手段を誘導加熱手段にすることにより、定着ローラの薄膜金属層自体を発熱させることが出来、よって従来行われている外部ヒータ加熱方法によるエネルギー効率ダウン（大気を温めるエネルギーロス）を防ぐことができる。加熱手段の位置を定着ニップのすぐ上流側とすることにより定着ニップのみを早期に温めることが出来、よって定着ローラ表層からの放熱を防ぐと共に表層（離型部材）への距離が極めて近いので熱伝達速度を速めることが出来る。また薄膜金属層材料をＳＵＳにすることにより誘導発熱効率を高め、前記第２層の薄層弾性体厚さが０．５ｍｍ以下とし、さらに薄膜金属層厚さを４０μｍ以下にすることにより発熱体の熱容量を小さく抑え、発熱体自身が早期に加熱してその熱を他へ移動し易くしている。ローラ芯側の第４層３３が断熱性の大きい薄肉断熱層であるため、熱はローラ外周方向の離型部材へ伝わる。
【００４２】
これによって前記表層に薄層離型部材、第２層が薄層弾性部材、第３層が薄膜金属層を早期に温度上昇させ、第５層に弾性体を設けることにより硬度的に柔らかくすることが出来、これによってニップ入り口付近のベルトバタつきを防ぎ、よって二重線やチリ画像等の異常画像を防ぎ、シワ等の搬送不良が発生したり、定着不良等を発生することを防いでいる。
【００４３】
定着ベルト１８は表層５１が薄膜離型層で構成され、両面同時コピー時等の定着ベルト１８へのトナー付着を防止している。ベルト第２層５２は薄層弾性体で構成され、定着ローラ１９と同様に、定着工程後の画像品質を向上させている。ベルト第３層５３は薄肉金属層で構成され、定着ベルト１８外部に設けられたコイルおよびコアからなる誘導加熱装置５０により発熱され、定着ベルト１８表層５１の薄膜離型層を経て記録媒体４６のコピー面へ熱移動し定着工程に寄与する。ベルト第４層５４はベルト基材であり、耐熱性の高い材料が用いられる。
第２層、第３層は前記定着ローラのそれらと、材質、厚さとも同様の構成にすると高い定着能力を発揮することができる。
【００４４】
ベルト部材の表層に近い位置に薄膜金属層を設け、定着ニップの前工程で前記ベルト部材の外側に外部加熱手段を設けたことにより、ベルト自体の温度を早期に上昇させるとともに、ベルト自体の可撓性を向上させ、よって定着ニップ入り口付近のニップ形状変動に追従し易くしている。
記録媒体とベルト部材とが接触開始する箇所より前工程に外部加熱手段を設けたことにより、記録媒体の温度を上昇させて定着ニップにてより定着し易くしている。よって 定着ニップのベルト側入り口変動を小さく抑えることが出来、定着ニップ入り口のバタつきによる異常画像発生を防止し、品質の良い画像と良好な搬送性を確保することができる。
【００４５】
誘導加熱装置４９、５０は、図３に示した輻射熱方式の加熱手段４８、４７のところに置き換えることもできる。
同様に定着ローラ、および定着ベルトの上記構成についても、図３に示した構成において適用することができる。
また、図１の構成において、定着ベルト１８の構成を単に耐熱性のベルトだけにし、加圧ローラ４１の表面構成を本実施形態で示した定着ベルトの表面構成で置き換えてもほぼ同じ効果が得られる。ただし、その場合表面離型層を省くことができる。
【００４６】
定着ベルト１８はニップ形状に模した薄層弾性体からなる加圧パッド３７、高強度支持部材からなるパッド支持体３８によって定着ローラ１９へ押圧されている。定着ベルト１８は固定部材であるパッド支持体３８と駆動ローラ４４との間に所定のテンションがかけられており、駆動ローラ４４の回転に伴って定着ベルト１８が回転移動するように構成されている。
このように構成することにより、加圧パッド３７と組み合わせた定着ベルトの方が、高強度支持部材で支えられているために、定着ローラ表面より変形能が小さくなる。
定着ニップのベルト側入り口変動を小さく抑えることが出来、よって定着ニップ入り口のバタつきによる異常画像発生を防止し、品質の良い画像と良好な搬送性を確保することが出来る。
【００４７】
定着ベルト１８の回転時に負荷とならないように定着ベルト１８と加圧パッド３７との間に低摩擦部材３６を配している。低摩擦部材３６はシート状の部材を貼り付けても良いし、加圧パッドの表面処理で低摩擦を実現しても良い。定着ベルト１８の裏面も、駆動ローラ４４による駆動摩擦が確保できる範囲で低摩擦にしておくとなお良い。
定着ベルト１８裏面が接触する部分に低摩擦部材を配することにより定着ベルト１８裏面と加圧パッド３７との滑りを滑らかにする。
【００４８】
上記の如く定着ローラ１９と定着ベルト１８の構成を配することにより、定着ニップ入り口がローラ偏芯等で大きく変動したり、ベルトがバタついてしまって記録媒体とベルトが剥離し、画像が乱れて二重線やチリ画像を発生することを防ぐことができる。
特に図１、３、４に示すように、定着ローラ側と定着ベルト側（加圧ローラも含む）の双方に加熱手段を配置することによって、記録媒体の両面同時定着が可能となり、画像品質の劣化しやすい定着ベルト側に面した画像も高品質で定着できるようになる。
【００４９】
図６はさらに他の実施形態を説明するための図である。
同図において、符号４３は加圧部加熱手段を示す。
加圧ローラ４１に対し、外部加熱手段として加圧部加熱手段４３を、定着ベルト１８の閉ループの内側に設ける。図では加圧部加熱手段４３は輻射熱放射手段として示してあるが、前述の誘導加熱装置を用いることもできる。
この場合、加圧ローラ４１の表面付近の構成は図５で示した定着ローラ１９の構成に準ずると良い。ただし、加圧ローラ４１は転写紙４６に直接接触することはないので、最外層を離型層にしなくても良い。
【００５０】
図７は外部加熱手段を有する加圧ローラの構成を示す図である。
同図において、符号６２は表層、６３は第２層、６４は第３層、６５は金属円筒体をそれぞれ示す。
表層６２は薄層弾性体で構成され、定着ベルト１８との組合せによって、定着ローラ１９に比べ、可撓性が小さく設定される。第２層６３は薄肉金属層で構成され、加熱手段からの輻射熱を受けて高温になる。あるいは誘導加熱手段によって発熱する。第３層は薄肉断熱層で構成され、内側の金属円筒体６５への熱移動を防いでいる。このように、第３層の内側は、定着ローラ第５層３５の弾性体層とは異なり、金属円筒体６５になっているので、定着ベルトとの組合せにおいても変形能は定着ローラの変形能より小さく保たれている。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、定着ベルトの定着ニップ入り口におけるベルトのバタつきが小さくなるので、記録媒体に形成されたトナー像がそのまま定着され、二重線やチリ画像の発生、あるいはシワ等の搬送不良が発生するおそれが無くなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例としての画像形成装置の概略中央断面図である。
【図２】バイアス印加の制御フローを示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態を説明するための図である。
【図４】本発明のさらに他の実施形態を説明するための図である。
【図５】定着ベルトと定着ローラの構成を説明するための図である。
【図６】さらに他の実施形態を説明するための図である。
【図７】外部加熱手段を有する加圧ローラの構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 感光体
１０ 中間転写ベルト
１８ 定着ベルト
１９ 定着ローラ
３０ ローラ表層
３１ ローラ第２層
３２ ローラ第３層
３６ 低摩擦部材
３７ 加圧パッド
３８ パッド支持体
４１ 加圧ローラ
４２、４３ 加圧部加熱手段
４５、４８、４９ ローラ加熱手段
４７、５０ ベルト加熱手段
４６ 転写紙
５１ ベルト表層
５２ ベルト第２層
５３ ベルト第３層

Claims (22)

1. 閉ループを形成する無端の定着ベルトと、該定着ベルトを介して互いに圧接する加圧部材と、定着ローラとからなり、前記加圧部材と前記定着ベルトと前記定着ローラのうち少なくとも１つが加熱手段を有する定着装置であって、前記加圧部材に押された前記定着ローラの表面の変形能が、前記定着ベルトと前記加圧部材の組合せにおける変形能より大きいことを特徴とする定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置において、前記定着ローラにローラ加熱手段を設けたことを特徴とする定着装置。
3. 請求項２に記載の画像形成装置において、前記ローラ加熱手段は前記定着ローラ外部に設けられ、前記定着ローラは、表層に薄層離型部材、第２層が薄層弾性部材、第３層が薄膜金属層、第４層が薄肉断熱層、第５層が弾性体層、ベース層が金属円筒体で構成されたことを特徴とする定着装置。
4. 請求項３に記載の画像形成装置において、前記定着ローラの前記第２層の薄層弾性部材厚さが０．５ｍｍ以下、第３層の薄膜金属層が厚さ４０μｍ以下のＳＵＳ部材で構成されていることを特徴とする定着装置。
5. 請求項３または４に記載の画像形成装置において、前記ローラ加熱手段の位置が、前記定着ローラ回転方向において、前記定着ニップの上流側であることを特徴とする定着装置。
6. 請求項３ないし５のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記ローラ加熱手段が誘導加熱手段であることを特徴とする定着装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか１つに記載の定着装置において、前記加圧部材に加圧部加熱手段を設けたことを特徴とする定着装置。
8. 請求項７に記載の画像形成装置において、前記加圧部材は加圧ローラであり、前記加圧部加熱手段は前記加圧ローラの外側に配置され、該加圧ローラは、表層に薄層弾性部材、第２層が薄膜金属層、第３層が薄肉断熱層、ベース層が金属円筒体で構成されたことを特徴とする定着装置。
9. 請求項８に記載の画像形成装置において、前記加圧ローラの前記表層の薄層弾性部材厚さが０．５ｍｍ以下、第２層の薄膜金属層が厚さ４０μｍ以下のＳＵＳ部材で構成されていることを特徴とする定着装置。
10. 請求項９に記載の画像形成装置において、前記加圧部加熱手段は、前記定着ベルトの前記閉ループの内側に設けられたことを特徴とする定着装置。
11. 請求項９または１０に記載の画像形成装置において、前記加圧部加熱手段が誘導加熱手段であることを特徴とする定着装置。
12. 請求項１ないし６のいずれか１つに記載の定着装置において、前記定着ベルトにベルト加熱手段を設けたことを特徴とする定着装置。
13. 請求項１２に記載の定着装置において、前記加圧部材は、前記定着ベルトの前記閉ループの内側で、所望の定着ニップ形状と所定の湾曲部を模した固定部材であることを特徴とする定着装置。
14. 請求項１３に記載の定着装置において、前記加圧部材は、固定の支持部材の上に薄層弾性体を有し、前記定着ベルトとの接触面は低摩擦係数の部材からなることを特徴とする定着装置。
15. 請求項１２ないし１４のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記ベルト加熱手段は、前記定着ベルトの前記閉ループの外部に設けられ、該定着ベルトは、表層に薄層離型部材、第２層が薄層弾性部材、第３層が薄膜金属層、ベース層が耐熱樹脂層で構成されたことを特徴とする定着装置。
16. 請求項１５に記載の画像形成装置において、前記定着ベルトの前記第２層の薄層弾性部材厚さが０．５ｍｍ以下、第３層の薄膜金属層が厚さ４０μｍ以下のＳＵＳ部材で構成されていることを特徴とする定着装置。
17. 請求項１６に記載の画像形成装置において、前記ベルト加熱手段は、定着を行うべき記録媒体が該定着ベルトに接触を開始する位置より該ベルトの移動方向において上流側に設けられたことを特徴とする定着装置。
18. 請求項１６または１７に記載の画像形成装置において、前記ベルト加熱手段が誘導加熱手段であることを特徴とする定着装置。
19. 請求項１ないし１８のいずれか１つに記載の定着装置において、定着を行うべき記録媒体の、少なくとも前記定着ベルトに面する側にはトナー画像が形成されていることを特徴とする定着装置。
20. 請求項１ないし１９のいずれか１つに記載の定着装置において、該定着装置は記録媒体の両面を同時に定着できることを特徴とする定着装置。
21. 請求項１ないし２０のいずれか１つに記載の定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。
22. 請求項２１に記載の画像形成装置において、第１の像担持体と第２の像担持体とを備え、前記第１の像担持体から前記第２の像担持体に第１のトナー像を転写する工程と、前記第１の像担持体から記録媒体の片面に第２のトナー像を転写する工程と、前記第２の像担持体から前記記録媒体の他方の面に前記第１のトナー像を転写する工程とを有することを特徴とする画像形成装置。

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