(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材にトナー像を定着する定着部材と、
前記定着部材の外周面に圧接することで当該定着部材との間に未定着トナー像を保持した記録材が通過するための定着加圧部を形成する加圧部材と、
空気流を発生させる送風手段と、当該空気流を前記加圧部材に沿って流通させる流通手段と、当該流通手段に配置され前記空気流を攪拌するための突起部群とを備え、前記加圧部材の冷却を行なう冷却部と、
を備え、
前記冷却部の前記突起部群を構成する突起部は、少なくとも一部が前記空気流が流通する方向に対し平行とは異なる向きに配置することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記冷却部の前記突起部群は、前記空気流の上流側に互いに平行に配置する複数の第１の突起部と、当該空気流の下流側に互いに平行に配置し第１の突起部とは向きが異なる複数の第２の突起部とからなることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記冷却部の前記流通手段は、前記加圧部材の回転方向に沿って流通させる空気流と前記加圧部材の逆回転方向に沿って流通させる空気流とに分岐する分岐部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記加圧部材の温度を検知する温度検知手段と、
前記温度検知手段により検知された温度に基づき前記送風手段を制御する送風手段制御部と、
を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
トナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記トナー像形成手段によって形成された前記トナー像を記録材上に転写する転写手段と、
前記記録材にトナー像を定着する定着部材と、当該定着部材の外周面に圧接することで当該定着部材との間に未定着トナー像を保持した記録材が通過するための定着加圧部を形成する加圧部材と、空気流を発生させる送風手段と当該空気流を当該加圧部材に沿って流通させる流通手段と当該流通手段に配置され当該空気流を攪拌するための突起部群とを備え当該加圧部材の冷却を行なう冷却部と、を備える定着手段と、
を備え、
前記冷却部の前記突起部群を構成する突起部は、少なくとも一部が前記空気流が流通する方向に対し平行とは異なる向きに配置することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ等の画像形成装置に用いられる定着装置として、複数のロールによって張架されたベルト部材（定着ベルト）によって構成された加熱部材を備えたものが知られている。
例えば特許文献１には、定着ローラと加熱ローラとに張架された定着ベルトと、定着ベルトの外周面に接触して定着ベルトとの間でニップを形成する加圧ローラとを備えるとともに、定着ベルトを介して定着ローラと加圧ローラによって形成されるニップの出口分離部に対応した位置であって定着ベルトの内側に、出口分離部面を曲率の大きな形状部とした固定部材を備えた定着装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−５５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで一般に、ニップ部において与えられる熱と圧力により未定着のトナー像が用紙に定着される。ところが、加圧ロールに生じた傷が定着したトナー像に転写されることに起因して、画像の品質が低下する場合があった。
本発明は、加圧ロールに傷が生じにくく、画像の品質を確保することができる定着装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、記録材にトナー像を定着する定着部材と、前記定着部材の外周面に圧接することで当該定着部材との間に未定着トナー像を保持した記録材が通過するための定着加圧部を形成する加圧部材と、空気流を発生させる送風手段と、当該空気流を前記加圧部材に沿って流通させる流通手段と、当該流通手段に配置され前記空気流を攪拌するための突起部群とを備え、前記加圧部材の冷却を行なう冷却部と、を備え、前記冷却部の前記突起部群を構成する突起部は、少なくとも一部が前記空気流が流通する方向に対し平行とは異なる向きに配置することを特徴とする定着装置である。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、前記冷却部の前記突起部群は、前記空気流の上流側に互いに平行に配置する複数の第１の突起部と、当該空気流の下流側に互いに平行に配置し第１の突起部とは向きが異なる複数の第２の突起部とから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３に記載の発明は、前記冷却部の前記流通手段は、前記加圧部材の回転方向に沿って流通させる空気流と前記加圧部材の逆回転方向に沿って流通させる空気流とに分岐する分岐部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置である。
請求項４に記載の発明は、前記加圧部材の温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段により検知された温度に基づき前記送風手段を制御する送風手段制御部と、を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の定着装置である。
【０００７】
請求項５に記載の発明は、トナー像を形成するトナー像形成手段と、前記トナー像形成手段によって形成された前記トナー像を記録材上に転写する転写手段と、前記記録材にトナー像を定着する定着部材と、当該定着部材の外周面に圧接することで当該定着部材との間に未定着トナー像を保持した記録材が通過するための定着加圧部を形成する加圧部材と、空気流を発生させる送風手段と当該空気流を当該加圧部材に沿って流通させる流通手段と当該流通手段に配置され当該空気流を攪拌するための突起部群とを備え当該加圧部材の冷却を行なう冷却部と、を備える定着手段と、を備え、前記冷却部の前記突起部群を構成する突起部は、少なくとも一部が前記空気流が流通する方向に対し平行とは異なる向きに配置することを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、加圧部材に傷が生じにくく、画像の品質を確保することができる定着装置を提供することができる。また本発明を採用しない場合に比べ、空気流の攪拌効率を向上させることができる。
請求項２の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、簡易な構成で加圧ロールの冷却効率の高い冷却部を製造できる。
請求項３の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、加圧部材表面の冷却をより効率よく行なうことができる。
請求項４の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、加圧部材表面の温度制御をより正確に行なうことができる。
請求項５の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、加圧ロールに生じた傷により定着画像に欠陥が生じるのを抑制でき、より良好な画質を得ることができる画像形成装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施の形態に係る定着ユニットが適用される画像形成装置の構成例を示した図である。
【図２】本実施の形態の定着ユニットの構成を説明するための断面構成図である。
【図３】冷却ユニットについて更に詳しく説明した図であり、用紙の排出方向から見た図である。
【図４】（ａ）〜（ｆ）は、パンに作成するリブのパターンの種々の形態について説明した概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
＜画像形成装置の説明＞
図１は本実施の形態に係る定着ユニット（定着器）６０が適用される画像形成装置１の構成例を示した図である。図１に示す画像形成装置１は、所謂「タンデム型」のカラープリンタであり、画像データに基づき画像形成を行う画像形成部１０と、画像形成装置１全体の動作制御や例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等との通信、画像データに対して行う画像処理等を実行する主制御部５０と、ユーザからの操作入力の受付やユーザに対する各種情報の表示を行うユーザインターフェース（ＵＩ）部９０と、を備えている。
【００１１】
＜画像形成部の説明＞
画像形成部１０は、例えば電子写真方式により画像を形成する機能部であって、並列的に配置されるトナー像形成手段の一例としての６つの画像形成ユニット１１Ｃ,１１Ｍ,１１ＨＣ,１１ＨＭ,１１Ｙ,１１Ｋ（以下、「画像形成ユニット１１」）を備えている。各画像形成ユニット１１は、機能部材として、例えば、静電潜像が形成され、その後に各色トナー像が形成される感光体ドラム１２と、感光体ドラム１２の表面を予め定められた電位で帯電する帯電器１３と、帯電器１３により帯電された感光体ドラム１２を画像データに基づいて露光する露光器１４と、感光体ドラム１２上に形成された静電潜像を各色トナーにより現像する現像器１５と、転写後の感光体ドラム１２表面を清掃するクリーナ１６と、を備えている。
各画像形成ユニット１１の現像器１５各々は、各色トナーを貯蔵するトナー容器１７Ｃ,１７Ｍ,１７ＨＣ,１７ＨＭ,１７Ｙ,１７Ｋ（以下、「トナー容器１７」）とトナー搬送路（不図示）で連結されている。そして、トナー搬送路中に設けられた補給用スクリュー（不図示）によりトナー容器１７から現像器１５に各色トナーが補給されるように構成されている。
【００１２】
画像形成ユニット１１各々は、現像器１５に収容されるトナーを除いて略同様に構成され、それぞれがＣ（シアン）色、Ｍ（マゼンタ）色、ＨＣ（高彩度シアン）色、ＨＭ（高彩度マゼンタ）色、Ｙ（イエロー）色、Ｋ（ブラック）色のトナー像を形成する。ここでのＨＣ色は、シアン色系の色相を有し、Ｃ色よりも色調が明るく彩度が相対的に高いシアン色であり、ＨＭ色は、マゼンタ色系の色相を有し、Ｍ色よりも色調が明るく彩度が相対的に高いマゼンタ色である。
【００１３】
また、画像形成部１０は、各画像形成ユニット１１の感光体ドラム１２に形成された各色トナー像が転写される中間転写ベルト２０と、各画像形成ユニット１１にて形成された各色トナー像を中間転写ベルト２０に転写（一次転写）する一次転写ロール２１と、を備えている。さらに、中間転写ベルト２０上に重畳して転写された各色トナー像を記録材（記録紙）である用紙に一括転写（二次転写）する二次転写ロール２２と、二次転写された各色トナー像を用紙上に定着させる定着手段（定着装置）の一例としての定着ユニット６０と、を備えている。
加えて、画像形成部１０は、定着ユニット６０にて用紙上に定着された各色トナー像を冷却し、用紙上への各色トナー像の定着を促進する冷却ユニット８０と、用紙の曲がり（カール）を矯正するカール矯正ユニット８５と、を備えている。
なお、本実施の形態の画像形成装置１では、中間転写ベルト２０、一次転写ロール２１、および二次転写ロール２２により転写手段が構成される。また、二次転写ロール２２が配置され、中間転写ベルト２０上の各色トナー像が用紙に二次転写される領域を、以下、「二次転写領域Ｔｒ」という。
【００１４】
＜用紙搬送系の説明＞
また、画像形成部１０は、用紙搬送系として、用紙を収容する複数（本実施の形態では２個）の用紙収容容器４０Ａ,４０Ｂと、この用紙収容容器４０Ａ,４０Ｂに収容された用紙を繰り出して搬送する繰出しロール４１Ａ,４１Ｂと、用紙収容容器４０Ａからの用紙を搬送する第１搬送路Ｒ１と、用紙収容容器４０Ｂからの用紙を搬送する第２搬送路Ｒ２と、を備えている。さらに、画像形成部１０は、用紙収容容器４０Ａおよび用紙収容容器４０Ｂからの用紙を二次転写領域Ｔｒに向けて搬送する第３搬送路Ｒ３と、を備えている。加えて、画像形成部１０は、二次転写領域Ｔｒにて各色トナー像が転写された用紙を定着ユニット６０、冷却ユニット８０、およびカール矯正ユニット８５を通過するように搬送する第４搬送路Ｒ４と、カール矯正ユニット８５からの用紙を画像形成装置１の排出部に設けられた用紙積載部４４に向けて搬送する第５搬送路Ｒ５と、を備えている。
第１搬送路Ｒ１から第５搬送路Ｒ５は、それぞれに沿って搬送ロールや搬送ベルトが配置され、送られてくる用紙を順次、搬送する。
【００１５】
＜両面搬送系の説明＞
また、画像形成部１０は、両面搬送系として、定着ユニット６０で第１面に各色トナー像が定着された用紙を一旦保持する中間用紙収容容器４２と、カール矯正ユニット８５からの用紙を中間用紙収容容器４２に向けて搬送する第６搬送路Ｒ６と、中間用紙収容容器４２に収容された用紙を上記の第３搬送路Ｒ３に向けて搬送する第７搬送路Ｒ７と、を備えている。さらに、画像形成部１０は、カール矯正ユニット８５の用紙搬送方向下流側に配置され、用紙を用紙積載部４４に向けて搬送する第５搬送路Ｒ５と中間用紙収容容器４２に搬送する第６搬送路Ｒ６とに選択的に振り分ける振分機構部４３と、中間用紙収容容器４２に収容された用紙を繰り出して第７搬送路Ｒ７に向けて搬送する繰出しロール４５と、を備えている。
【００１６】
＜画像形成動作の説明＞
次に、本実施の形態に係る画像形成装置１での基本的な画像形成動作について説明する。
画像形成部１０の画像形成ユニット１１各々は、上記の機能部材を用いた電子写真プロセスによりＣ色,Ｍ色,ＨＣ色,ＨＭ色,Ｙ色,Ｋ色の各色トナー像を形成する。各画像形成ユニット１１にて形成された各色トナー像は、一次転写ロール２１により中間転写ベルト２０上に順に一次転写され、各色トナーが重畳された合成トナー像を形成する。中間転写ベルト２０上の合成トナー像は、中間転写ベルト２０の移動（矢印方向）に伴って二次転写ロール２２が配置された二次転写領域Ｔｒに搬送される。
【００１７】
一方、用紙搬送系では、各画像形成ユニット１１での画像形成の開始タイミングに合わせて繰出しロール４１Ａ,４１Ｂが回転動作し、用紙収容容器４０Ａおよび用紙収容容器４０Ｂの中から例えばＵＩ部９０にて指定された方の用紙が繰出しロール４１Ａ,４１Ｂにより繰り出される。繰出しロール４１Ａ,４１Ｂにより繰り出された用紙は、第１搬送路Ｒ１または第２搬送路Ｒ２と、第３搬送路Ｒ３とに沿って搬送され、二次転写領域Ｔｒに到達する。
二次転写領域Ｔｒでは、二次転写ロール２２により形成された転写電界によって、中間転写ベルト２０上に保持された合成トナー像が用紙に一括して二次転写される。
【００１８】
その後、合成トナー像が転写された用紙は、中間転写ベルト２０から分離され、第４搬送路Ｒ４に沿って定着ユニット６０に搬送される。定着ユニット６０に搬送された用紙上の合成トナー像は、定着ユニット６０によって定着処理を受けて用紙上に定着される。そして、定着画像が形成された用紙は、冷却ユニット８０にて冷却され、カール矯正ユニット８５にて用紙の曲がりが矯正される。その後、カール矯正ユニット８５を通過した用紙は、振分機構部４３により、片面印刷時には第５搬送路Ｒ５に導かれて、用紙積載部４４に向けて搬送される。
なお、一次転写後に感光体ドラム１２に付着しているトナー（一次転写残トナー）、および二次転写後に中間転写ベルト２０に付着しているトナー（二次転写残トナー）は、それぞれクリーナ１６、およびベルトクリーナ２６によって除去される。
【００１９】
一方、両面印刷時には、上述した過程によって用紙の第１面上に定着画像が形成された用紙は、カール矯正ユニット８５を通過した後、振分機構部４３により第６搬送路Ｒ６に導かれ、第６搬送路Ｒ６を中間用紙収容容器４２に向けて搬送される。そして再び、各画像形成ユニット１１による第２面の画像形成の開始タイミングに合わせて繰出しロール４５が回転し、中間用紙収容容器４２から用紙が繰り出される。繰出しロール４５により繰り出された用紙は、第７搬送路Ｒ７および第３搬送路Ｒ３に沿って搬送され、二次転写領域Ｔｒに到達する。
二次転写領域Ｔｒでは、第１面の場合と同様にして、二次転写ロール２２により形成された転写電界によって、中間転写ベルト２０上に保持された第２面の各色トナー像が用紙に一括して二次転写される。
【００２０】
そして、両面にトナー像が転写された用紙は、第１面の場合と同様に定着ユニット６０にて定着され、冷却ユニット８０にて冷却され、さらにはカール矯正ユニット８５にて用紙の曲がりが矯正される。その後、カール矯正ユニット８５を通過した用紙は、振分機構部４３により第５搬送路Ｒ５に導かれて、用紙積載部４４に向けて搬送される。
このようにして、画像形成装置１での画像形成処理がプリント枚数分のサイクルだけ繰り返し実行される。
【００２１】
＜定着ユニットの構成の説明＞
次に、本実施の形態の画像形成装置１に用いられる定着ユニット６０について説明する。
図２は、本実施の形態の定着ユニット６０の構成を説明するための断面構成図である。この定着ユニット６０は、定着ベルトモジュール６１と、定着ベルトモジュール６１に対して接離自在に構成される加圧部材の一例としての加圧ロール６２とで主要部が構成されている。
【００２２】
定着ベルトモジュール６１は、用紙Ｐにトナー像を定着する定着部材の一例としての定着ベルト６１０と、定着ベルト６１０を挟み加圧ロール６２と対向して配され、定着ベルト６１０を張架しながら回転動作する張架部材の１つであって、定着ベルトモジュール６１と加圧ロール６２とが圧接（互いに押圧されながら接触）する領域であるニップ部（定着加圧部）Ｎにて定着ベルト６１０を内側から加熱する定着ロール６１１と、定着ベルト６１０を内側から張架しながら定着ベルト６１０を加熱する内部加熱手段の一例としての内部加熱ロール６１２、定着ベルト６１０を外側から張架しながら定着ベルト６１０を加熱する外部加熱手段の一例としての外部加熱ロール６１３と、を備えている。また、定着ベルトモジュール６１は、定着ロール６１１と内部加熱ロール６１２との間（ニップ部Ｎの上流側）で定着ベルト６１０を張架する張架ロール６１４と、ニップ部Ｎの下流側領域であって定着ロール６１１に隣接する位置に配される剥離部材の一例としての剥離パッド６４と、ニップ部Ｎの下流側において定着ベルト６１０を張架する張架ロール６１５と、を備えている。
【００２３】
定着ベルト６１０は、例えば、ポリイミド樹脂で形成されたベース層と、ベース層の表面側（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と、さらに弾性体層上に被覆された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樹脂）からなる離型層とで構成されている。ここでは、弾性体層は、特にカラー画像に対する画質向上のために設けられたものである。すなわち、定着対象となる用紙Ｐに保持されるトナー像は、粉体である各色トナーが積層して形成されている。そのため、ニップ部Ｎにおいてトナー像の全体に均一に熱を供給するには、用紙Ｐ上のトナー像の凹凸に倣って定着ベルト６１０表面が変形することが好ましいからである。
定着ロール６１１は、例えばアルミニウムやＳＵＳで形成された円筒状ロールであり、図示しない駆動モータからの回転駆動力を受けて、図中矢印方向に回転する。そして、定着ロール６１１の内部に配置された加熱源としての例えば３本のハロゲンヒータ７１により、定着ロール６１１は予め定められた温度（例えば、１５０℃）に加熱される。
【００２４】
内部加熱ロール６１２は、例えばアルミニウムやＳＵＳで形成された円筒状ロールである。そして、内部に配置された加熱源としての例えば４本のハロゲンヒータ７２により、内部加熱ロール６１２は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６１２は、その両端部に定着ベルト６１０を内側から外側に向けて押圧するバネ部材（不図示）が配置され、定着ベルト６１０全体の張力を例えば１５ｋｇｆに設定している。
さらには、内部加熱ロール６１２には、定着ベルト６１０の蛇行（ベルトウォーク）を制御するための機構が設けられている。すなわち、内部加熱ロール６１２の近傍には、定着ベルト６１０の端部位置（エッジ位置）を検知するベルトエッジ位置検知機構（不図示）が配置されている。また、内部加熱ロール６１２には、内部加熱ロール６１２の一方の端部を内部加熱ロール６１２の軸方向と直行する方向に変位させる変位機構（不図示）が設けられている。そして、この変位機構は、ベルトエッジ位置検知機構の検知結果に応じて内部加熱ロール６１２の一方の端部を変位させることで定着ベルト６１０を内部加熱ロール６１２の軸方向に変位させる。それにより、定着ベルト６１０のベルトウォークを制御している。
【００２５】
外部加熱ロール６１３は、例えばアルミニウムやＳＵＳで形成された円筒状ロールである。そして、内部に配置された加熱源としての例えば３本のハロゲンヒータ７３により、外部加熱ロール６１３は予め定められた温度（例えば、１９０℃）に加熱される。
このように、本実施の形態の定着ユニット６０では、定着ロール６１１と内部加熱ロール６１２と外部加熱ロール６１３とによって定着ベルト６１０が加熱される構成を採用している。
【００２６】
剥離パッド６４は、例えばＳＵＳ等の金属や樹脂等の剛体で構成された、断面が略円弧形状のブロック部材である。そして、加圧ロール６２が定着ベルト６１０を介して定着ロール６１１に圧接される領域（以下、「ロールニップ部Ｎ１」）の下流側近傍位置にて、定着ロール６１１の軸方向全域に亘って固定配置されている。そして、剥離パッド６４は、定着ベルト６１０を介して加圧ロール６２を予め定められた幅領域（例えば、定着ベルト６１０の進行方向に沿って５ｍｍのニップ幅）に亘って予め定められた荷重（例えば、平均１０ｋｇｆ）で均一に押圧するように設置され、ロールニップ部Ｎ１に連なる「剥離パッドニップ部Ｎ２」を形成している。
【００２７】
加圧ロール６２は、定着ベルト６１０の外周面に圧接することで、定着ベルト６１０との間に未定着トナー像を保持した用紙Ｐが通過するためのニップ部Ｎを形成する部材である。加圧ロール６２は、例えば、アルミニウムやＳＵＳからなる円柱状ロールを基体として、基体側から順に、シリコーンゴムからなる弾性層と、ＰＦＡチューブからなる離型層とが積層されて構成されている。そして、加圧ロール６２は、定着ベルトモジュール６１に接離するように配置され、定着ベルトモジュール６１を押圧しながら接触（圧接）するように設定された場合には、定着ベルトモジュール６１の定着ロール６１１が矢印方向へ回転するのに伴い、定着ロール６１１に従動して矢印方向に回転する。
【００２８】
＜定着ユニットでの定着動作についての説明＞
次に、本実施の形態の定着ユニット６０での定着動作について説明する。
画像形成装置１の二次転写領域Ｔｒ（図１参照）において合成トナー像（未定着トナー像）が静電転写された用紙Ｐは、第４搬送路Ｒ４（図１参照）に沿って定着ユニット６０のニップ部Ｎ（図２参照）に向けて搬送される。そして、ニップ部Ｎを通過する用紙Ｐ表面の未定着トナー像は、主としてロールニップ部Ｎ１に作用する圧力と熱とにより用紙Ｐに定着される。
【００２９】
すなわち、本実施の形態の定着ユニット６０では、ロールニップ部Ｎ１に作用する熱は主に定着ベルト６１０によって供給される。定着ベルト６１０は、定着ロール６１１の内部に配置されたハロゲンヒータ７１から定着ロール６１１を介して供給される熱と、内部加熱ロール６１２の内部に配置されたハロゲンヒータ７２から内部加熱ロール６１２を介して供給される熱と、外部加熱ロール６１３の内部に配置されたハロゲンヒータ７３から外部加熱ロール６１３を介して供給される熱とによって加熱される。それにより、定着ロール６１１だけでなく、内部加熱ロール６１２および外部加熱ロール６１３からも熱エネルギーが補給されるので、ロールニップ部Ｎ１においては、プロセススピードが高速であっても充分な熱量が確保される。
【００３０】
本実施の形態の定着ユニット６０では、直接的な加熱部材として機能する定着ベルト６１０は、極めて熱容量を小さく構成することができる。加えて、定着ベルト６１０は、熱供給部材である定着ロール６１１と、内部加熱ロール６１２および外部加熱ロール６１３のそれぞれにおいて広いラップ面積（大きなラップ角度）で接触するように構成されている。そのため、定着ベルト６１０が１回転する短かい期間に、定着ロール６１１や内部加熱ロール６１２および外部加熱ロール６１３から充分な熱量が供給されるので、定着ベルト６１０を必要な定着温度に短時間で復帰させることが可能となる。それにより、ロールニップ部Ｎ１においては、予め定められた定着温度が維持される。
その結果、本実施の形態の定着ユニット６０では、高速で連続通紙されても定着温度が略一定に維持される。また、高速での定着動作の開始時に定着温度が落ち込む現象（所謂「温度ドループ現象」）の発生が抑制される。特に、熱容量の大きな厚紙等に対する定着においても、定着温度の維持および温度ドループ現象の発生が抑制され、さらには、紙種に対応させて定着温度を途中で切り替える（定着温度のアップおよびダウンの双方を含む。）必要がある場合にも、定着ベルト６１０は熱容量が小さいので、ハロゲンヒータ７１、さらにはハロゲンヒータ７２、ハロゲンヒータ７３の出力調整により、温度の切り替えを容易としている。
【００３１】
また、本実施の形態の定着ユニット６０は、定着ロール６１１がアルミニウムやＳＵＳ等で形成されたハードロールであり、加圧ロール６２が弾性層を被覆したソフトロールである。そのため、ロールニップ部Ｎ１では、定着ロール６１１は殆ど撓まず、加圧ロール６２表面が撓むことによって定着ベルト６１０の進行方向に幅を持ったニップ領域が形成されている。このように、ロールニップ部Ｎ１においては、定着ベルト６１０がラップされている側の定着ロール６１１が殆ど変形しない。そのため、定着ベルト６１０は移動速度を略一定に維持しながらロールニップ部Ｎ１を通過する。それにより、ロールニップ部Ｎ１において定着ベルト６１０にシワや歪みが生じることが抑制されるので、良質の定着画像が安定的に提供される。
【００３２】
引き続いて、ロールニップ部Ｎ１を通過した後には、用紙Ｐは剥離パッドニップ部Ｎ２に搬送される。剥離パッドニップ部Ｎ２は、加圧ロール６２に剥離パッド６４が押圧されて、定着ベルト６１０が加圧ロール６２に圧接するように構成されている。したがって、ロールニップ部Ｎ１は定着ロール６１１の曲率によって下に凸である湾曲した形状を有するのに対し、剥離パッドニップ部Ｎ２は加圧ロール６２の曲率によって上に凸である湾曲した形状を有している。
そのため、ロールニップ部Ｎ１において定着ロール６１１の曲率のもとで加熱加圧された用紙Ｐは、剥離パッドニップ部Ｎ２において加圧ロール６２による相反する方向に向いた曲率に進行方向が変化させられる。その際に、用紙Ｐ上のトナー像と定着ベルト６１０表面との間で微小なマイクロスリップが生じる。それによって、トナー像と定着ベルト６１０との付着力が弱められ、用紙Ｐは定着ベルト６１０から剥離され易い状態が形成される。このように、剥離パッドニップ部Ｎ２は、最終の剥離工程で確実に剥離が行なわれるための準備工程にも位置付けられる。
【００３３】
そして、剥離パッドニップ部Ｎ２の出口では、定着ベルト６１０は剥離パッド６４に巻き付くように搬送されるので、定着ベルト６１０の搬送方向はそこで急激に変化する。すなわち、定着ベルト６１０は剥離パッド６４の外側面に沿って移動するため、定着ベルト６１０の屈曲は大きなものとなる。そのため、剥離パッドニップ部Ｎ２内において定着ベルト６１０との付着力が予め弱められた用紙Ｐは、用紙Ｐ自身が有している紙のコシによって定着ベルト６１０から分離する。
【００３４】
そして、定着ベルト６１０から分離された用紙Ｐは、剥離パッドニップ部Ｎ２の下流側に配置された剥離案内部材の一例としての剥離案内板６９により、その進行方向が導かれる。剥離案内板６９により案内された用紙Ｐは、その後、排紙案内部材の一例としての排紙ガイド７８、および排紙ベルト７９によって冷却ユニット８０に向けて搬送される。即ち、剥離案内板６９は、定着ベルト６１０から剥離した用紙Ｐを、完全に定着ベルト６１０から分離し、用紙Ｐの進行方向を規定するための部材である。そして排紙ガイド７８および排紙ベルト７９は、剥離案内板６９により進行方向が規定された用紙Ｐを円滑に冷却ユニット８０に誘導するための部材である。
以上述べた動作により定着ユニット６０での定着処理が完了する。
【００３５】
＜加圧ロールの冷却機構についての説明＞
ここで、ニップ部Ｎを通過する用紙Ｐは、上述の通りニップ部Ｎにおいて熱と圧力が加えられ、これにより未定着トナー像が定着される。ここで何らかの要因で加圧ロール６２の表面に傷が生じた場合、この傷が用紙Ｐに転写されることにより定着画像に欠陥が生じることがある。これは特に両面印刷時に起こりやすい。つまり両面印刷時には、図１において上述した通り、第１面上に定着画像が形成された用紙Ｐは、第６搬送路Ｒ６、第７搬送路Ｒ７、および第３搬送路Ｒ３に沿って搬送され、第２面の各色トナー像が用紙Ｐに一括して二次転写される。そして用紙Ｐは、二次転写後は第４搬送路Ｒ４を経由して、第２面のトナー像の定着を行なうために再度定着ユニット６０に入る。このとき第１面上の定着画像は、加圧ロール６２の側に形成されている。このとき第１面上の定着画像を形成するトナーが、ニップ部Ｎにおいて供給される熱によりその一部が再溶融することがある。そしてニップ部Ｎにおいて、熱と共に圧力が付与される結果、加圧ロール６２に生じた傷が第１面に転写され定着画像に欠陥が生じ、画像の品質が低下する。
加圧ロール６２に傷が生じるのは、加圧ロール６２の表面温度が高くなり過ぎた場合に生じやすい。即ち、加圧ロール６２の表面は、上述のようにＰＦＡチューブからなる離型層であって、弾性体である。この離型層は、温度が高くなるにつれて、表面の硬度が低下する。つまり柔らかくなっていく。そのため加圧ロール６２の表面温度が高くなればそれだけ表面に傷が生じやすくなる。
【００３６】
そこで本実施の形態では、冷却部の一例としての冷却ユニット１２０を設けている。そしてこれにより加圧ロール６２の表面温度が予め定められた温度以上になった場合は、加圧ロール６２の表面温度を低下させることで、表面に傷が生じることを抑制する。
【００３７】
具体的には、図２に示すように本実施の形態の定着ユニット６０は、加圧ロール６２表面の冷却を行なう冷却ユニット１２０と、加圧ロール６２の表面温度を検知する温度検知手段の一例としての温度センサ１３０とを備える。また更に温度センサ１３０により検知された温度に基づき、冷却ユニット１２０を制御する送風手段制御部（図示せず）を備える。
【００３８】
図３は、冷却ユニット１２０について更に詳しく説明した図であり、用紙Ｐの排出方向から見た図である。以下、図２および図３を参照して冷却ユニット１２０について説明を行なう。
図２および図３で示すように冷却ユニット１２０は、空気流を発生させる送風手段の一例であるファン１２１と、空気流を加圧ロール６２に沿って流通させる流通手段の一例であるパン（ダクト）１２２と、パン１２２に配置され空気流を攪拌するための突起部群の一例であるリブ１２３とを備える。また冷却ユニット１２０には、空気流の流れを分岐する分岐部１２４が設けられている。
【００３９】
ファン１２１は、空気流を発生させることができるものであれば、特に限定されることはない。本実施の形態では、例えば、シロッコファン、ターボファンなどを使用することができる。ファン１２１により発生した空気流は、吹出口１２５からパン１２２に向けて流出する。本実施の形態では、図３で示すように３つのファン１２１により空気流を発生させている。吹出口１２５における流速は、例えば、５ｍ／ｓとすることができる。
【００４０】
パン１２２は、例えば樹脂等を成形することにより製造することができる。本実施の形態では、パン１２２は、平面部１２２ａと曲面部１２２ｂとから構成されている。そしてこの平面部１２２ａと曲面部１２２ｂにより、パン１２２を加圧ロール６２に沿う形で近接して配置することができる。そしてこれによりパン１２２と加圧ロール６２との間で空気流が通過する断面積は、吹出口１２５の断面積より小さくなっている。そのため空気流は、吹出口１２５の箇所より、パン１２２と加圧ロール６２との間の箇所の方が流速が速くなっている。具体的には、例えば、９ｍ／ｓとすることができる。そして空気流の流速を速くすることで、加圧ロール６２の冷却効率を向上させることができる。
【００４１】
パン１２２の加圧ロール６２側に配置されるリブ１２３は、パン１２２を成形する際に一体として成形することができる。そして本実施の形態では、図３に示すように、リブ１２３は、空気流が流通する方向に対し平行とは異なる向きに配置する。即ち、このようにすることで、空気流がリブ１２３に衝突し、一部が加圧ロール６２の方向に流れる。そしてこれによりパン１２２と加圧ロール６２との間で流通する空気流の乱れが生じ、攪拌が行なわれる。またこの場合、それと共に加圧ロール６２近傍の空気流の速度も上昇しやすくなる。その結果、加圧ロール６２の冷却効率が向上する。
【００４２】
また本実施の形態では、図３に示すように、リブ１２３は、空気流の上流側に互いに平行に配置する複数の第１の突起部としてのリブ１２３ａと、空気流の下流側に互いに平行に配置しリブ１２３ａとは向きが異なる複数の第２の突起部としてのリブ１２３ｂとからなる。そしてリブ１２３ａは、パン１２２の平面部１２２ａに配置され、リブ１２３ｂは、パン１２２の曲面部１２２ｂに配置されている。なお図３において、点線にて平面部１２２ａと曲面部１２２ｂの境界を示している。このように向きが異なるリブを設けることで、上述した空気流の攪拌が、より効率よく生じる。その結果、加圧ロール６２の冷却効率がより向上する。
【００４３】
分岐部１２４は、ファン１２１により発生した空気流を、加圧ロール６２の回転方向に沿って流通させる空気流と加圧ロール６２の逆回転方向に沿って流通させる空気流とに分岐する。上述したパン１２２と加圧ロール６２との間で流通する空気流は、加圧ロール６２の逆回転方向に沿って流通させる空気流Ｂである。また、加圧ロール６２の回転方向に沿って流通させる空気流は、図２および図３の向きでほぼ上方に流通する空気流Ａである。このように２つの方向に空気流を分岐させることで、加圧ロール６２の冷却効率がより向上する。即ち、より多くの面積で加圧ロール６２の表面と空気流が接触することができるので、より多くの熱を加圧ロール６２の表面から空気流の側に伝達させることができる。なおこの形態における空気流Ｂの流速は、吹出口１２５における流速とほぼ同じであり、例えば、５ｍ／ｓである。そのため空気流を、空気流Ａより空気流Ｂの方により多く流通させた方が、加圧ロール６２の冷却効率が向上しやすい。本実施の形態では、例えば、ファン１２１により発生した空気流のうち、空気流Ａの方の流量を２５％、空気流Ｂの方の流量を７５％とすることができる。
【００４４】
なお分岐部１２４は、本実施の形態では、パン１２２と加圧ロール６２との間に設ける間隙により、形成することができる。そのためこの分岐部１２４は、間隙部または開口部として捉えることもできる。また本実施の形態では、分岐部１２４を通過した後の空気流Ａには空気流Ｂのようなパンを配置していないが、配置してもよい。また配置した場合、空気流Ｂの方と同様にパンにリブを設けることが好ましい。
【００４５】
なお、パン１２２に作成するリブ１２３のパターンとしては、上述した図３のような場合に限られるものではない。
図４（ａ）〜（ｆ）は、パン１２２に作成するリブ１２３のパターンの種々の形態について説明した概念図である。
【００４６】
図４（ａ）〜（ｃ）に示したパターンは、空気流の下流側に配置するリブ１２３ｂを設けず、空気流の上流側に配置するリブ１２３ａだけを設けた例である。
このうち、図４（ａ）に示したパターンは、空気流とほぼ平行にリブ１２３ａを配している。一方、図４（ｂ）、図４（ｃ）に示したパターンは、空気流と平行とは異なる向きにリブ１２３ａを配している。ただし図４（ｃ）に示したパターンの方が、図４（ｂ）に示したパターンより空気流に対する角度が大きくなっている。
【００４７】
また図４（ｄ）〜（ｆ）に示したパターンは、空気流の上流側に配置するリブ１２３ａおよび空気流の下流側に配置するリブ１２３ｂの双方を設けた例である。
このうち図４（ｆ）に示したパターンは、上述した図３のパターンである。このパターンは、上述した通り、空気流が流通する方向に対し平行とは異なる向きに配置する。そしてリブ１２３は、空気流の上流側に互いに平行に配置するリブ１２３ａと、空気流の下流側に互いに平行に配置しリブ１２３ａとは向きが異なるリブ１２３ｂとからなる。
また図４（ｄ）および図４（ｅ）に示したパターンは、図４（ｆ）に示したパターンに対して、空気流が流通する方向に対し平行とは異なる向きに配置する点では同様であるが、空気流の上流側に互いに平行に配置するリブ１２３ａと、空気流の下流側に互いに平行に配置しリブ１２３ａとは向きが同様であるリブ１２３ｂとからなる。このうち図４（ｄ）のパターンは、リブ１２３ａの延長線上にリブ１２３ｂが配置するようにしている。一方、図４（ｅ）のパターンは、リブ１２３ａとリブ１２３ｂとが千鳥状になるように配置している。
【００４８】
図４（ａ）〜図４（ｃ）のパターンに対し、図４（ｄ）〜図４（ｆ）のパターンの方が空気流をより効率よく攪拌することができる。即ち、空気流の上流側に配置するリブ１２３ａのみならず、空気流の下流側に配置するリブ１２３ｂを設けた方が、空気流の攪拌効率はよい。
なお図４（ｄ）〜図４（ｆ）のパターンの中では、図４（ｆ）のパターンが空気流の攪拌効率が最もよい。即ち、リブ１２３ａとリブ１２３ｂとは、空気流が流通する方向に対し向きを互いに異なるようにした方がより好ましい。
更に図４（ａ）〜図４（ｃ）のパターンの中では、図４（ｂ）のパターンが空気流の攪拌効率が最もよい。即ち、リブ１２３ａは、空気流が流通する方向に対し平行とは異なる向きに配置した方が好ましいが、空気流が流通する方向に対する角度が大きすぎると空気流の攪拌効率は低下する。つまりこの場合、リブ１２３ａが空気流の流れを阻害することになるため、空気流の攪拌効率が低下すると考えられる。
【００４９】
なお他にも、図４（ａ）〜図４（ｃ）のパターンとは逆に、空気流の上流側に配置するリブ１２３ａを設けず、空気流の下流側に配置するリブ１２３ｂだけを設けるようなパターンも考えられる。この形態でも空気流の攪拌効率を向上させることができる。ただし、図４（ａ）〜図４（ｃ）のパターンのように空気流の上流側にリブを配置した方が、空気流の攪拌効率が高いため、より好ましい。これは、空気流の乱れは、リブの下流側で生じるため、空気流の上流側にリブを配置した方が、空気流の攪拌が生じる区間が長く、より多くの空気を攪拌することができるためである。
【００５０】
温度センサ１３０は、測定する対象である加圧ロール６２の表面温度を測定できるものであればその種類は限定されるものではないが、例えば、サーミスタ式の温度センサが使用できる。
【００５１】
送風手段制御部は、温度センサ１３０から加圧ロール６２の表面温度情報を取得する。そして加圧ロール６２の表面温度が予め定められた温度以上になった場合は、送風手段制御部は、冷却ユニット１２０を動作させる制御を行なう。これにより加圧ロール６２の表面温度を低下させることができる。またこれにより冷却ユニット１２０により加圧ロール６２の表面温度が予め定められた温度未満になった場合は、送風手段制御部は、冷却ユニット１２０を停止させる制御を行なう。
以上のような制御を行なうことで、加圧ロール６２の表面温度を一定の範囲内で維持することができる。そして加圧ロール６２の表面に傷が生じることを抑制することができる。
【００５２】
なお本実施の形態において、送風手段制御部は、上述した例では定着ユニット６０（図２参照）の内部に設けられていたが、画像形成装置１（図１参照）内であるが定着ユニット６０の外部に設けてもよい。また画像形成装置１内であるが定着ユニット６０の外部に設ける場合は、送風手段制御部は、主制御部５０（図１参照）の一部として設けることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１…画像形成装置、６０…定着ユニット、６１…定着ベルトモジュール、６２…加圧ロール、６４…剥離パッド、１２０…冷却ユニット、１２１…ファン、１２２…パン、１２３，１２３ａ，１２３ｂ…リブ、１２４…分岐部、Ｎ…ニップ部、Ｐ…用紙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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