特許 5736362 電子写真装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5736362

(24)【登録日】2015年4月24日

(45)【発行日】2015年6月17日

(54)【発明の名称】電子写真装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/20 20060101AFI20150528BHJP

   G03G 21/00 20060101ALI20150528BHJP

【ＦＩ】

   G03G15/20 515

   G03G21/00 570

【請求項の数】2

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-265279(P2012-265279)

(22)【出願日】2012年12月4日

(65)【公開番号】特開2014-109747(P2014-109747A)

(43)【公開日】2014年6月12日

【審査請求日】2013年12月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】000003562

【氏名又は名称】東芝テック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000235

【氏名又は名称】特許業務法人 天城国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】新村 尚子

(72)【発明者】

【氏名】片倉 宙

【審査官】 山本 一

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−０４９６３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２３２７５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３１６１８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０２７３７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｇ １５／２０

Ｇ０３Ｇ ２１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

感光体の表面を選択的に露光することにより作成された静電潜像を消色トナーにより現像する現像器と、
この現像器により現像された消色トナー像を記録媒体に転写する転写器と、
厚さが１００μｍ乃至４００μｍの範囲内にある弾性層を有すると共に、金属素管の内部に第１の加熱源を備えた加熱ローラと、
内部に第２の加熱源を有する加圧側加熱ローラと加圧ローラに巻回され、前記加熱ローラの所定領域を加圧する加圧ベルトと、
前記第１の加熱源及び前記第２の加熱源の温度を上昇させ、前記消色トナー像を定着させる定着温度と前記消色トナー像を消色させる消色温度との間で温度制御することが可能な温度制御部と、
を有する、ことを特徴とする電子写真装置。

【請求項2】

前記弾性層はシリコンゴム層であることを特徴とする請求項１記載の電子写真装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、電子写真装置に関する。

【背景技術】

【0002】

最近記録媒体の節約のために、記録された用紙の記録を消色して再使用する電子写真装置が開発されてきている。このような装置では、記録媒体に定着させた、可視化された色材を含む消色トナーを、温度を上げることにより消色する。

【0003】

しかし、通常このような色材は１００〜１４０℃程度で消色する。したがってこの温度より十分低い温度で、このような色材を含む消色トナーを記録媒体上に定着させなければならない。

【0004】

一方、トナー粒子の耐熱保存性を確保するためには、樹脂のガラス転移温度は４５℃以上であることが必要であり、記録媒体へ定着させるためには更に高い温度以上であることが必要である。

【0005】

通常、消色トナーは厚さを有しその加熱部材と接触する表面温度は高くても記録媒体と接触する底面温度は低くなるような温度勾配を生じる。したがって安定して、記録媒体に消色させることなく消色トナーを定着させるためには温度制御が困難である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１１−１３８１３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の課題は、消色トナーを定着させることができる、消色可能な画像を形成する電子写真装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

一実施形態は、感光体の表面を選択的に露光することにより作成された静電潜像を消色トナーにより現像する現像器と、この現像器により現像された消色トナー像を記録媒体に転写する転写器と、厚さが１００μｍ乃至４００μｍの範囲内にある弾性層を有すると共に、金属素管の内部に第１の加熱源を備えた加熱ローラと、内部に第２の加熱源を有する加圧側加熱ローラと加圧ローラに巻回され、前記加熱ローラの所定領域を加圧する加圧ベルトと、前記第１の加熱源及び前記第２の加熱源の温度を上昇させ、前記消色トナー像を定着させる定着温度と前記消色トナー像を消色させる消色温度との間で温度制御することが可能な温度制御部と、を有する、ことを特徴とする電子写真装置を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態に係る複合機の全体構造を示す断面図である。

【図2】実施形態の画像形成ステーションの構造を示す断面図である。

【図3】トナーの定着率と温度の関係を示す図である。

【図4】着色剤の温度と発色性ヒステリシス特性を示す図である。

【図5】第１の実施形態の定着装置の構造を示す図である。

【図6】ある熱伝導率を有するゴム層の厚さを変えた場合のシミュレーション結果の定着温度範囲を示す図である。

【図7】他の熱伝導率を有するゴム層の厚さを変えた場合のシミュレーション結果の定着温度範囲を示す図である。

【図8】所定の熱伝導率を有するゴム層の厚さを変えた場合の実験結果の定着温度範囲を示す図である。

【図9】弾性層厚さの上限を説明するための図である。

【図10】第２の実施形態の定着装置の構造を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、実施形態について図面を用いて説明をする。図１は電子写真装置であるカラーの複合機（MＦＰ：Multi Functional Peripheral）１を示す縦断面図である。複合機１は、プリンタ部２とスキャナ部３と原稿搬送部などを備える。なお、電子写真装置は複合機に限らずスキャナを有しない電子写真プリンタ単体であってもよい。

【0011】

プリンタ部２は、給紙部１０と、レーザ光学ユニット２０と、画像形成部５０と、後で詳しく述べる、消色機能も兼ね備えた定着装置７０と、搬送部８０などを備える。

【0012】

給紙部１０は、積層状に積み上げられた記録媒体を収納する複数の給紙カセット１１と、この給紙カセット１１に収納された記録媒体の最上層の記録媒体を画像形成部５０に給紙するピックアップローラ１２などを含む。

【0013】

画像形成部５０は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の４組の画像形成ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ及び６０Ｋと、各画像形成ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ及び６０Ｋによって形成された消色トナー像を転写する中間転写ベルト５１、中間転写ベルト５１に所定の張力を与えるための複数のローラ５２及び中間転写ベルト５１を駆動するため駆動ローラ５４、各画像形成ステーションなどを備える。また、画像形成部５０は転写器である転写ローラ５５を備えている。駆動ローラ５４と転写ローラ５５の間には中間転写ベルト５１の一部を配置している。なお、以降特別な断りのない限り消色トナーを単にトナーと表記する。

【0014】

搬送部８０は、ピックアップローラ１２から繰り出された記録媒体Pを所定のタイミングで画像形成部５０へ搬送を開始させるレジストローラ８１と、レジストローラ８１から繰り出された記録媒体Ｐを搬送する複数の搬送ローラ８２などを有する。また、搬送部８０はプリンタ部２の外部に記録媒体Ｐが排出される直前に排紙ローラ８３を有し、排紙ローラ８３によって排紙された記録媒体Ｐを受け取る排紙トレー８４が、プリンタ部２の上面に形成されている。

【0015】

図２に一つの画像形成ステーション６０の拡大図を示して、説明を続ける。画線形成ステーション６０は、レーザ光学ユニット２から出射された光が照射される感光体６１と、感光体６１に一様な電荷を与える帯電器６２と、内部にトナーを収納すると共に感光体６１にトナーを供給する現像器６３と、感光体６１に供給されたトナーを中間転写ベルト５１に転写する中間転写ローラ６４と、中間転写ベルト５１に転写されず感光体６１に残ったトナーをクリーニングするクリーニングユニット６５等を備える。各画像形成ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋはいずれも同一構成になっている。

【0016】

次に画像形成の作用について説明する。帯電器６２は感光体６１に一様な電荷を付与する。一様な電荷が与えられた感光体６１は、レーザ光学ユニット２０から出射された光によって潜像が作成される。現像器６３は、感光体６１にトナーを供給し、感光体６１上にトナー像を形成する。現像器６３により感光体６１上に形成されたトナー像は、転写ローラ５５によって中間転写ベルト５１上に転写される。

【0017】

また、給紙カセット１１からピックアップ１２によって繰り出された記録媒体Pは、複数の搬送ローラ８２によって搬送される。記録媒体Pは、転写ローラ５５の位置に来たときに、中間転写ベルト５１に形成されているトナー像を転写する。記録媒体Pに画像が転写された記録媒体Pは、更に搬送された後、定着装置７０において定着され、排紙トレー８４に排紙される。

【0018】

定着装置７０の構造について詳しく説明する前に、以下の実施形態で用いるトナーの構成成分について述べる。本実施形態のトナーは少なくとも着色剤と結着樹脂とを含む。着色剤とは、トナーに色を付与する一種の化合物または組成物を言う。

【0019】

ここで用いるトナーは、特開２０１１−１３８１３２号公報に記載のような公知の方法で得ることができる。このような消色可能なトナー粒子は、通常のトナーと同様にキャリアと混合されて現像剤として構成され、例えば図１に示した電子写真装置１の現像器６３内に格納される。この現像剤またはトナーを別容器に格納し、電子写真装置の初回立ち上げ時に現像器内に供給されるようにしてもよい。

【0020】

画像形成のプロセスは、通常のトナーと同様に、感光体６１の周りに、帯電器６２、露光装置、現像器６３、転写ローラ６４、転写部材（中間転写ベルト５１）が配置されている。帯電器６２によって感光体６１の表面が均一に帯電され、露光装置により画像情報が静電潜像として感光体６１上に書き込まれ、現像器６３からトナーが供給されて現像され、中間転写ベルト５１によってトナー画像が感光体６１の表面から記録媒体Ｐに転写される。

【0021】

現像器６３の現像ローラにはDCまたはAC+DCの現像バイアスが印加されていてもよい。また、転写ローラ６４にはそれぞれ適切な転写バイアスが印加されていても良い。転写器５５には適切な転写バイアスが印加されていても良い。感光体６１上に残るかもしれない転写残りトナーは、クリーニング部材によって感光体表面から除去され廃棄または現像器内に回収されても良い。クリーニング部材は無くても良い。また、感光体上に残った静電潜像は除電器によって除電されても良い。転写領域の下流に定着器が配置されている。

【0022】

定着装置については、後で詳しく説明する。加熱源は、ハロゲンランプ、誘導加熱装置などを用いることができる。後述するようにトナー像と接触するローラもしくはベルトの表面には厚さ50〜1000um、望ましくは100〜400umの弾性層が設けられる。

【0023】

弾性層としては、シリコ−ンゴム、発泡シリコンゴム、フッ素ゴム（FKM、FEPM、FFKM）、ウレタンゴム、発泡ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、発泡性ポリエチレン樹脂、発泡性ポリオレフィン樹脂、ニトリルゴム、水酸化ニトリルゴム、発泡性ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、ブチルゴム、エピクロルヒドリンゴム、などを用いることができる。

【0024】

次に、図３及び図４を用いて、本発明の実施形態で用いる定着装置における、定着温度と消色温度の関係について説明する。本発明で用いるトナーは、色素と着色剤と消去剤を有しており、通常色を有するが一定の温度を超える温度や溶剤によって消色する。

【0025】

図３に、定着装置におけるトナーの定着率と温度の関係を示す。横軸に温度（℃）をとり、縦軸に定着率を取っている。記録媒体に転写されるトナーは、ある一定の温度Ｔ１を超えないとこの記録媒体に十分な定着が行われない。この定着下限温度Ｔ１は、例えば７０℃である。

【0026】

図４に着色剤の温度と発色性ヒステリシス特性の関係を示す。横軸に温度（℃）を取り、縦軸に色濃度を取っている。着色剤は常温では色を有しているが、その温度が所定温度Ｔ２を超えると急激に色濃度は小さくなり、所定の温度を以下に下がらないと、もとの色に戻らない。上記消色開始温度Ｔ２は例えば１００℃であり、発色温度Ｔ３は例えばー１０℃である。

【0027】

このような特性を有するトナーを、定着装置において十分安定して定着させる為には、トナーを定着下限温度Ｔ１以上でしかも消色開始温度Ｔ２より低くしなければならない。トナーは当然厚さを有するから、通常、加熱部材と接触する表面温度は高くなるが記録媒体に接する底部分の温度は低い。したがって、安定したトナーの定着を行うためには、上記定着下限温度Ｔ１と消色開始温度Ｔ２の間の温度差が、できる限り大きいことが望ましい。

【0028】

＜第１の実施形態＞
次に、定着装置７０の第１の実施形態の詳細を、図５を用いて説明する。この定着装置７０は、大きくは加熱ローラ７１と加圧側機構７２から構成されている。加熱ローラ７１は、中央に加熱源であるハロゲンランプ７１ｈが設けられその外側に金属素管であるアルミ素管７１ａが設けられ、アルミ素管７１ａの表面にアルミより熱伝導率が劣るシリコンゴム層７１ｂが設けられ、最表面にフッ素樹脂層７１ｃが設けられている。すなわち、熱源のハロゲンランプ７１ｈの外側に金属材料であるアルミ素管７１ａが設けられ、その外側に金属材料より、熱伝導率が劣り保温性が優れる弾性材であるシリコンゴム層７１ｂが設けられている。加圧側機構７２は、加圧側ローラ７３と、加圧ローラ７４と、テンションローラ７５と、無端の加圧ベルト７６から構成されている。

【0029】

加圧側加熱ローラ７３は、内部にハロゲンランプ７３ｈを有して。加圧ベルト７６を加熱している。

【0030】

加圧ローラ７４は、鉄心７４ａ表面にシリコンゴム層７４ｂが形成されていて、加圧ベルト７６を介して、加熱ローラ７１を押圧している。無端の加圧ベルト７６の内側には加圧側加熱ローラ７３と、加圧ローラ７４とテンションローラ７５が配置され、このテンションローラ７５によって、無端の加圧ベルト７６にテンションが加えられている。

【0031】

また、加圧側加熱ローラ７３と、加圧ローラ７４の間の加熱ローラ７１側の無端の加圧ベルト７６の部位は、所定距離、加熱ローラ７１に接すると共に加熱ローラ７１側に圧力をかけている。すなわち、加圧側機構７２は、加熱ローラ７１と対向し、その一部が加圧ローラ７１を加圧する機能を有する。

【0032】

また、定着装置７０は、ハロゲンランプ７１ｈ，７３ｈに電力を供給するランプ電源７７と、このランプ電源７７からハロゲンランプ７１ｈ，７３ｈに供給する電力を制御して加熱ローラ７１及び加圧側加熱ローラ７３の表面温度を変える電力制御部７８と、を有する。電力制御部７８は、記録媒体にトナー像を定着させる定着温度と前記トナー像を消色させる消色温度との間で温度制御することが可能な温度制御部を構成する。

【0033】

加熱ローラ７１は、例えば肉厚1mm、外径45mmのアルミ素管７１ａの表面に厚さ200μmのシリコンゴム層７１ｂが設けられ、最表面に厚さ30μmのフッ素樹脂層７１ｃが保護層として形成されている。加熱ローラ７１はその内部から例えば７００Ｗのハロゲンランプ７１ｈで加熱される。

【0034】

加圧ローラ７４は、例えばφ20mmの鉄芯７４ａ表面に厚さ2mmのシリコンゴム層７４ｂが形成され、加熱ローラ７１の中心部に向かって押圧される。加圧側加熱ローラ７３は肉厚1mmのアルミ素管で構成され、その内部から例えば300Ｗのハロゲンランプ７３ｈで加熱される。

【0035】

なお、図５での各ローラ等のサイズを上記寸法に比例させて表示していない。これは構造を理解しやすくするためである。

【0036】

加圧ベルト７６は、厚さ70μmのPI層上に150μm厚のシリコン（Si）ゴム弾性層、30μm厚のフッ素樹脂層が積層されたφ48mmのエンドレスベルトである。加熱ローラ７２、加圧側加熱ローラ７３、テンションローラ７５を内包し、内側のテンションローラ７５を外側に向かって加圧ベルト７６に押し当てることで加圧ベルト７６のテンションを保つ。

【0037】

また、加圧ベルト７６の外表面側を加熱ローラ７１に押し当てることにより、加熱ローラ７１と加圧ベルト７６によって形成される幅広い定着のためのニップ部ＮＩＰを形成している。ニップ部ＮＩＰは、加熱ローラ７１と加圧ベルト７６が接触している距離であって、加熱ローラ７１と加圧ベルト７６が接触する位置から、加熱ローラ７１と加圧ローラ７４の接触が終了するまでの間の部分の距離Ｎｄ１である。この間において記録媒体Ｐ及びこの上のトナーが加熱されて定着がなされる。このニップ部ＮＩＰが大きいと、記録媒体のトナー像が形成されている表面温度と裏面温度の差が小さくなり、温度制御の点から好ましい。このため、第１の実施形態では、加熱ローラ７１の外周に沿って変形する無端の加圧ベルト７６を採用している。

【0038】

加圧ベルト７６は、加熱ローラ７１、加圧側加熱ローラ７３の回転に追随して、加圧ローラ７４と同じ方向に移行回転する。トナーが転写された記録媒体は、トナー側を加熱ローラ７１に接触させる向きで加熱ローラ７１と加圧ベルト７６の間のニップ部ＮＩＰに投入される。ニップ部ＮＩＰとして、例えば20mm程度取れるため、100mm/secのプロセス速度でも約200msecの間、加熱される。

【0039】

この定着装置７０の加熱ローラ７１に設けられたシリコンゴム層の厚さを０から１mmまで変化させて、トナー像が転写された記録媒体を通過させたときのトナー層の到達温度をシミュレーションによって計算した。この結果を図６及び図７に示す。

【0040】

図６、図７において、横軸に加熱ローラ７１のゴムの厚さ（μm）を取り、縦軸にニップ部ＮＩＰの入口温度（℃）を取っている。図６は、弾性層として熱伝導率0.2W/mＣのシリコンゴムを用いた場合、図７は熱伝導率0.6W/mCのシリコンゴムを用いた場合の例である。プロットされる点◆は、上限条件を、また点□は下限条件を表す。

【0041】

トナーが消色し始める条件を、トナー層表面温度が94℃に到達したときとしてそれを上限条件とし、トナーが実用上問題ない定着状態になる条件を、トナー層底面（記録媒体との境界面）温度が79℃に到達した時としてそれを下限条件とする。加熱ローラ７１の表面と加圧ベルト７６の表面がニップ入口で同温度となる条件で、定着器温度を変えて25℃の未定着トナー層（空気を約６０％含むトナー粒子の層２０μｍ厚）及び記録媒体（厚さ１００μｍの紙）を通過させ、ニップ部ＮＩＰの出口でのトナー層表面と底面の温度を計算し、上限条件及び下限条件となる定着器温度を求めた。

【0042】

なお、これらの上限及び下限の条件は、一実施例のトナーを用いて実験から求めたものであり、これに限定されるものではない。

【0043】

上限と下限の温度ができるだけ離れていることが望ましい条件であり、このようなゴム層がない場合、上限温度と下限温度の差が約11℃だった。

【0044】

これに対して、図７に示すように熱伝導率が0.6W/mCで400μm厚のゴム層を設けることにより上限下限の温度差は約16℃まで広がった。一方、図６に示すように、熱伝導率が0.2W/mCで400μm厚のゴム層を設けることにより、上限下限の温度差は約20℃にまで広がった。

【0045】

どちらの熱伝導率のゴム層でも、ゴム層を設けない従来の場合に比べて、ゴム層厚400μm程度までは、厚いほど上限下限の幅が広くなる。しかし、それ以上厚くしても上下限の幅はほとんど変わらないか、逆に狭くなることがわかった。

【0046】

また実際に、熱伝導率0.2W/mCのゴムを用いて層厚0、200μm、300μm、600μmの４種類の定着ローラを作成し実験を行った結果を図８に示す。定着ローラ表面のニップ直前部温度をサーモビューアーで計測しながら消色トナーで形成した未定着画像を定着器に通し、画像反射濃度が消色しない最大値よりも20%消色した温度を上限、堅牢度試験機にて、こすった前後での画像の残存率（こすった後の画像濃度/こする前の画像濃度)が75%となる温度を下限とした。

【0047】

300μmと600μmではあまり差がなく計算結果をほぼ再現する傾向を示すと同時に、計算値よりも下限温度の上昇が穏やかで、更に広い上下限幅を確保できることが判明した。これは、ゴム層に弾性があるためにトナー層と密着しやすく、そのため熱伝導が良好に行われるため、より低温で定着できるようになると考えられる。

【0048】

これら図６乃至図８に示した結果より、弾性層の厚さは、１００μm程度以上あれば、十分と考えられる。

【0049】

以上述べたように、トナーと接触する加熱面にゴム層を有しない従来の場合、上下限の幅が狭いため、連続通紙による定着器温度の低下や、小サイズ紙連続印字の際の紙領域外の温度上昇などの定着器における温度変動に対し、常に消色させずに定着させる温度を維持することが非常に困難となる。

【0050】

これに対してトナーと接触する加熱面に熱伝導率の低い弾性層を設ける構成をとることにより、安定して消色せずに定着させることができる。即ち、本発明の一実施形態によれば、定着温度の範囲を広げることが可能である。

【0051】

これは、熱伝導率が金属よりも劣るゴム層を設けたことにより、熱の伝わり方がゆっくりとなり、記録媒体の紙面に直交方向の温度分布が均一にできたことに起因する。記録媒体にカラー印刷などを行う場合にはトナー層が厚く付着する。

【0052】

トナー層が厚くなればなるほど、トナー層の深さ方向に温度分布が生じてしまい、表面温度が高いにも拘らず中間部分では温度が低い可能性があり、中間部分を定着温度まで上げた時、表面温度が上がりすぎて消色温度に到達しないことが好ましい。そのような意味で、定着温度の上限下限温度の幅が広い方が、安定した定着を行うことが可能となる。

【0053】

ここで、ローラ表面に設ける弾性層厚さの好ましい上限について述べる。金属素管上に弾性層を設けることで、接触するトナー層上部の温度上昇が緩やかになり、転写媒体との接触部であるトナー層下部の温度を定着可能温度まで上げても上部の温度が消色温度に到達することなく、消色トナーで可視画像を形成することができる。

【0054】

しかし、装置の小型化に伴い、ローラの径を小さくする方向にあり、回転方向の周の長さは形成する画像１枚分よりはるかに短くなってきている。例えば加熱ローラの径がφ５０mmの場合、Ａ３の大きさの転写紙を通すとすると、紙先端で接触した加熱ローラの１点は短時間に３回（複数回）、この転写紙と接触することになる。トナー層と接触し熱を与えて温度低下した加熱ローラの表面部分は、ニップ部を通過して１周し、またニップ部入口に戻るまでの時間内に初期の設定温度まで回復しなければならない。１周で温度が回復しなければ、３回の接触において後になるほど加熱ローラの表面温度が低下し、所望の温度までトナー層を昇温させることができなくなるおそれがある。このような現象は、熱伝導率が悪い部材ほど、昇温が難しい傾向がある。

【0055】

消色しない通常のトナーであれば、上限温度は高温オフセットが発生しないことが条件であり、バインダー樹脂の分子量の設計等により、かなり高温に設計することができるので、紙先端がニップ部に侵入する直前の温度をある程度高めに設定しておけば、加熱ローラの温度が多少低下しても紙後端まで問題なく定着させることができる。

【0056】

しかし、実施形態で用いる消色トナーは、定着下限温度と消色しない上限温度の幅が通常のトナーに比べてかなり狭いので、紙先端と後端の加熱ローラの温度差により、定着時に消色する部分が発生するおそれがある。

【0057】

上記弾性層は厚くするほど１周の回転の間に所定温度の回復までに時間がかかるので、弾性層の厚さに好ましい上限がある。

【0058】

上記図５に示す構造の定着装置において、加熱ローラ７１の径をφ５０mm、ニップ部ＮＩＰ幅２０mm、プロセス速度１３５mm／ｓｅｃの場合の熱シミュレーションの計算結果を図９に示す。横軸には弾性層の厚さ（μm）、縦軸には加熱ローラのニップ部入口における１周目に対する２周目の温度低下幅（℃）を示す。即ち、この図から温度低下幅は、４００℃前後から、急激に低下していることが読み取れる。

【0059】

したがって、弾性層（ゴム層）の厚さのこの好ましい上限は４００μm程度と考えられる。これ以下の厚さであれば、２度目の接触までの間に１度目の接触前とほぼ同程度の温度まで加熱ローラの温度が回復する。

【0060】

一方、実際に、図９について述べた条件でＡ４サイズの通紙試験を行ったところ、ゴム層の厚さが、０、２００、３００μmの場合は５０枚の連続印字を行っても定着不良は生じなかった。これに対して厚さ５００μmのゴム層を表面に設けた場合には、１０枚目に定着不良が発生し、これ以上高温に設定すると１枚目の消色が始まり、連続印字では、定着状態と消色しない状態を両立させることができなかった。

【0061】

製品設計上、取り得る他のサイズ、プロセス速度においてもニップ部ＮＩＰ内の加熱により、トナー層を定着下限温度以上、消色上限温度以下に加熱できるように設計を行うと、弾性層４００μmが加熱ローラ温度を保つ上限の厚さであることが計算により確認できている。

【0062】

この実施形態によれば、柔軟な加圧ベルト７６を加熱ローラ７１に当接しているので、ニップ部の幅を大きくとることができ、カラー印刷などのように、トナー層が厚くなるような場合においても、安定して定着を行うことができる。特に加熱ローラ７１の径が大きい場合にはニップ部ＮＩＰの幅Ｎｄ１を大きくでき、安定して定着することが可能となる。

【0063】

これらの結果により、弾性層は、１００μmから４００μm程度の範囲内の厚さであることが望ましいことが理解される。

【0064】

この第１の実施形態では、加圧側機構７２でも加圧側加熱ローラ７３を利用したが、これは必須のものではなく、加圧側加熱ローラ７３に代えて、単に加圧ローラ７４相当のローラを配置させてもよい。

【0065】

第１の実施形態では、加圧側加熱ローラ７３が無端の加圧ベルト７６を加熱することにより、無端の加圧ベルト７６が記録媒体Ｐからの熱を吸収させない機能を有している。

【0066】

＜第２の実施形態＞
上記第１の実施形態では、加圧ベルトを用いた定着装置について説明した。しかし、加熱ローラと加圧ローラを圧接するタイプの定着装置にも本発明を適用可能である。

【0067】

次に、このようなタイプの定着装置について説明する。この実施形態の定着装置の構造を示す断面図を図１０に示す。この定着装置９１は、記録媒体上のトナー像と接触する管状の加熱ローラ９２と、この加熱ローラ９２に記録媒体の裏面から押圧される管状の加圧ローラ９３と、を有する。加熱ローラ９２及び加圧ローラ９３内には、ハロゲンランプ９２ｈ，９３ｈを有する。これらのハロゲンランプ９２ｈ，９３ｈには、これらのランプに電力を供給するランプ電源９７と、このランプ電源９７からハロゲンランプ９２ｈ，９３ｈに供給する電力を制御して加熱ローラ９２及び加圧ローラ９３の表面温度を変える電力制御部９８とが接続されている。電力制御部９８は、記録媒体にトナー像を定着させる定着温度と前記トナー像を消色させる消色温度との間で温度制御することが可能な温度制御部を構成する。

【0068】

加熱ローラ９２は、例えば、アルミ製肉厚1.5mmのアルミ素管９２ａの表面に200μm厚のシリコンゴム層９２ｂ及び30μm厚のPFA層９２ｃが形成された外径80mmのローラ形状を有しており、内部から500Wのハロゲンランプ９２ｈで加熱される。

【0069】

加圧ローラ９３は、例えば、ＳＵＳの肉厚１mmの素管９３ａの表面に、2mm厚のシリコンスポンジ層９３ｂが形成され、内部から400wのハロゲンランプ９３ｈで加熱される。

【0070】

これらの加熱ローラ９２及び加圧ローラ９３は、互いに押圧されて接触しており、幅Ｎｄ２が約6mmのニップ部ＮＩＰが形成されている。

【0071】

外周面の弾性材であるシリコンゴム層を設けることにより、外周面にある程度のニップ部ＮＩＰを形成することができ、記録媒体のトナー像が形成されている表面温度と裏面温度の差が小さくなる利点がある。

【0072】

加熱ローラ９２と加圧ローラ９３を30mm/secの速度で回転させることにより通過する記録媒体Ｐは、上記ニップ部において、約200msecの時間、加熱及び加圧され、記録媒体上のトナーはほぼ均一に加熱される。

【0073】

この実施形態では、加圧ローラ９３で素管９３ａの上に設けている弾性層がゴムより柔らかいスポンジにより構成されているので、ニップ部を比較的、長く形成できる利点がある。

【0074】

上述の実施形態によれば、定着装置にトナー像が転写された記録媒体を通過させることで、消色することなく実用上問題ない定着状態に定着させることができた。

【0075】

上述の実施形態では、加熱ローラ、定着ローラの内部に設ける加熱源としてはハロゲンランプを用いる場合について述べたが、他の加熱源を用いてもよい。要するにこれらの加熱源は、ローラの表面が定着温度と、消色温度で変更できるものであればよい。

【0076】

本実施形態での電子写真装置は、消色トナーで画像形成を行うための装置であり、非消色トナーのみで画像形成を行うための画像形成装置は含まない。

【0077】

上述の実施形態によれば、消色トナーの定着を消色させることなく安定して行うことができる、電子写真装置が得られる。

【0078】

本発明のいくつかの実施形態を説明したがこれらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0079】

５５・・・・転写ローラ（転写器）
６１・・・・感光体
６３・・・・現像器
７０・・・・定着装置
７１・・・・加熱ローラ
７１ａ・・・・アルミ素管
７１ｂ・・・・シリコンゴム層
７１ｈ・・・・ハロゲンランプ
７２・・・・加圧側機構
７３・・・・加圧側加熱ローラ
７６・・・・加圧ベルト
９１・・・・加熱ローラ
９２・・・・加圧ローラ（加圧機構）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】