(57)【要約】【課題】記録媒体に接する加圧部材の熱に起因して生ずる画像の不具合を抑制することのできる定着装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】定着装置６０の加圧ロール６２に、冷却機構８０が接触して配置されている。冷却機構８０は、加圧ロール６２の周面に接触して配設された吸熱部８１と、放熱装置とから構成されている。吸熱部８１は、内部に冷媒流路８１Ｐｅが形成された吸熱パッド８１Ｐの周囲に、伝熱ベルト８１Ｂが周回可能に設けられ、放熱装置によって冷媒流路８１Ｐｅと熱交換器との間で循環される冷媒によって冷却されて、伝熱ベルト８１Ｂを介して加圧ロール６２を冷却するように構成されている。【選択図】図２
2008152045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体上に転写されたトナー像を当該記録媒体上に定着する定着装置であって、
加熱される定着部材と、
前記定着部材との間に加圧域を形成する加圧部材と、
前記加圧部材を冷却する加圧部材冷却機構と、を備え、
前記加圧部材冷却機構は、
前記加圧部材の熱を吸収する吸熱面を有し当該吸熱面を当該加圧部材に対向させて配置されて当該吸熱面を介して当該加圧部材の熱を吸収する吸熱部材と、
前記吸熱部材の周囲を周回可能に設けられ前記吸熱面と前記加圧部材との間に介在して当該加圧部材の熱を当該吸熱部材に伝導する伝熱ベルト部材と、
前記吸熱部材を冷却する吸熱部材冷却手段と、
を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記吸熱部材の前記吸熱面は、前記加圧部材の外周面に沿う形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記吸熱部材冷却手段は、
前記吸熱部材に放熱フィンを備えて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記吸熱部材冷却手段は、
前記吸熱部材にヒートパイプを備えて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項５】
前記吸熱部材冷却手段は、
前記吸熱部材に形成された冷媒が流通する冷媒流路と、
前記冷媒流路に前記冷媒を循環させる冷媒循環手段と、
前記冷媒を冷却する冷媒冷却手段と、
を備えて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項６】
記録媒体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記記録媒体上に形成されたトナー像を加熱して当該記録媒体上に定着する定着部材と、
前記定着部材に前記記録媒体が圧接するように加圧する加圧部材と、
トナー像が定着された前記記録媒体を表裏反転させて前記トナー像形成手段に再度供給する反転供給機構と、
前記加圧部材の外周面に沿う形状の吸熱面を有し当該吸熱面を当該加圧部材に対向させて配置されて当該吸熱面を介して当該加圧部材の熱を吸収する吸熱部材と、
前記吸熱部材の周囲を周回可能に設けられ前記吸熱面と前記加圧部材との間に介在して当該加圧部材の熱を当該吸熱部材に伝導する伝熱ベルト部材と、
前記吸熱部材を冷却する吸熱部材冷却手段と、
を備え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、電子写真方式を利用した画像形成装置に用いられる定着装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置において、記録用紙等の記録媒体に転写されたトナー像を定着させる定着装置として、特許文献１に開示のごとき構成のものが知られている。
特許文献１に開示の定着器は、２つの定着ローラ間に用紙を通してその用紙の画像形成面上に転写したトナー画像を定着する電子写真装置の定着器において、定着ローラのうち、用紙の画像形成面と対向する画像面対向定着ローラを、芯金の外周に弾性層を設けて構成する一方、ヒータを有するテンションローラをその画像面対向定着ローラの用紙搬送方向上流位置に設け、そのテンションローラと画像面対向定着ローラとの間に定着ベルトを掛け渡してなる。
【０００３】
また、定着ベルトを用いる定着装置において、定着ベルトからの記録媒体の剥離を促進させる構成も提案されている（たとえば特許文献２参照）。
特許文献２に開示の構成は、定着ローラと、加熱ローラと、両ローラに張架された定着ベルトと、該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を備えたベルト定着装置において、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るものである。
【０００４】
さらに、定着作用の際に記録用紙の裏面側に形成されている画像の損傷を防ぐものとして、たとえば、特許文献３のごとき構成が知られている。
特許文献３には、プレッシャーロール表面を冷却する無端ベルト状の冷却部材と、定着装置の動作モードに応じて、冷却装置をプレッシャーロールの表面に接する第一の位置に、あるいは冷却装置をプレッシャーロールの表面から離間した第二の位置に移動させる冷却部材移動装置を備えた構成が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平３−１３３８７１号公報
【特許文献２】特開２００３−５５６６号公報
【特許文献３】特開２０００−１２２４６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、定着部材に記録媒体を加圧部材で圧接させて加熱して定着作用を行う定着装置では、記録媒体の裏面側に接する加圧部材の熱によって、記録媒体上の画像に不具合を生じさせることのない構成が望まれる。
【０００７】
本発明は、記録媒体に接する加圧部材の熱に起因して生ずる画像の不具合を抑制することのできる定着装置および画像形成装置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】
【０００８】
かかる目的のもと、本発明に係る定着装置は、記録媒体上に転写されたトナー像を当該記録媒体上に定着する定着装置であって、加熱される定着部材と、前記定着部材との間に加圧域を形成する加圧部材と、前記加圧部材を冷却する加圧部材冷却機構と、を備え、前記加圧部材冷却機構は、前記加圧部材の熱を吸収する吸熱面を有し当該吸熱面を当該加圧部材に対向させて配置されて当該吸熱面を介して当該加圧部材の熱を吸収する吸熱部材と、前記吸熱部材の周囲を周回可能に設けられ前記吸熱面と前記加圧部材との間に介在して当該加圧部材の熱を当該吸熱部材に伝導する伝熱ベルト部材と、前記吸熱部材を冷却する吸熱部材冷却手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
ここで、前記吸熱部材の前記吸熱面は、前記加圧部材の外周面に沿う形状に形成されていることを特徴とすることができる。
また、前記吸熱部材冷却手段は、前記吸熱部材に放熱フィンを備えて構成されていることを特徴とすることができる。
さらに、前記吸熱部材冷却手段は、前記吸熱部材にヒートパイプを備えて構成されていることを特徴とすることができる。
さらにまた、前記吸熱部材冷却手段は、前記吸熱部材に形成された冷媒が流通する冷媒流路と、前記冷媒流路に前記冷媒を循環させる冷媒循環手段と、前記冷媒を冷却する冷媒冷却手段と、を備えて構成されていることを特徴とすることができる。
【００１０】
本発明に係る画像形成装置は、記録媒体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記記録媒体上に形成されたトナー像を加熱して当該記録媒体上に定着する定着部材と、前記定着部材に前記記録媒体が圧接するように加圧する加圧部材と、トナー像が定着された前記記録媒体を表裏反転させて前記トナー像形成手段に再度供給する反転供給機構と、前記加圧部材の外周面に沿う形状の吸熱面を有し当該吸熱面を当該加圧部材に対向させて配置されて当該吸熱面を介して当該加圧部材の熱を吸収する吸熱部材と、前記吸熱部材の周囲を周回可能に設けられ前記吸熱面と前記加圧部材との間に介在して当該加圧部材の熱を当該吸熱部材に伝導する伝熱ベルト部材と、前記吸熱部材を冷却する吸熱部材冷却手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、加圧部材の熱によって記録媒体の加圧部材と接する面に形成された画像に生ずる不具合を抑制することができる。
請求項２の発明によれば、加圧部材から吸熱面への熱伝導効率を向上させて加圧部材を効率良く冷却することができる。
請求項３の発明によれば、放熱フィンからの放熱によって加圧部材を効率良く冷却することができる。
請求項４の発明によれば、ヒートパイプによって加圧部材を効率良く冷却することができる。
請求項５の発明によれば、冷媒流路を流れる冷媒によって加圧部材を効率良く冷却することができる。
請求項６の発明によれば、加圧部材の熱によって記録媒体の加圧部材と接する面に形成された画像に生ずる不具合を抑制して画像形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
図１は本実施の形態を適用した画像形成装置１の概略構成図である。
画像形成装置１は、いわゆるタンデム型と呼ばれる中間転写方式の画像形成装置であって、電子写真方式により各色成分のトナー像を形成する複数の画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋと、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋにより形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト１５に順次重畳して転写（一次転写）させる一次転写部１０とを備えている。また、画像形成装置１は、中間転写ベルト１５上に転写されたトナー画像を記録媒体としての記録用紙Ｐに一括転写（二次転写）させる二次転写部２０と、二次転写された画像を記録用紙Ｐ上に定着させる定着装置６０とを備えている。さらに、画像形成装置１は、記録用紙搬送機構５０と、上記各装置（各部）の動作を制御する図示しない制御部とを有している。
本実施の形態では、上記画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋ、中間転写ベルト１５、二次転写部２０等が、本発明におけるトナー像形成手段を構成しているものである。
なお、本発明は、このようなタンデム型のカラー画像形成装置に限るものではなく、回転式現像装置を用いたカラーの画像形成装置や、モノクロの複写機等に適用しても良いものである。
【００１３】
各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋは、図中画像形成ユニット１Ｙに代表して示すように、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１１を備えている。感光体ドラム１１の周囲には、感光体ドラム１１を帯電する帯電器１２と、感光体ドラム１１上に静電潜像を書き込むレーザ露光器１３（図中露光ビームを符号Ｂｍで示す）と、各色成分トナーを収容して感光体ドラム１１上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器１４とが配設されている。さらに、感光体ドラム１１上に形成された各色成分トナー像を一次転写部１０にて中間転写ベルト１５に転写する一次転写ロール１６と、感光体ドラム１１上の残留トナーを除去するドラムクリーナ１７とが配設されている。これらの画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋは、中間転写ベルト１５の上流側から、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の順に、略直線状に配置されている。
【００１４】
中間転写ベルト１５は、各種ロールによって各感光体ドラム１１の配列方向に沿って略直線状に延びる経路を有して張架され、図１に示す矢印Ｂ方向に所定の速度で循環（周回）駆動されるようになっている。
一次転写部１０は、中間転写ベルト１５を挟んで感光体ドラム１１に対向配置された一次転写ロール１６によって構成されている。一次転写ロール１６は感光体ドラム１１に中間転写ベルト１５を圧接させるようになっている。また、一次転写ロール１６にはトナーの帯電極性と逆極性の電圧（一次転写バイアス）が印加されるようになっている。これにより、各々の感光体ドラム１１上のトナー像を中間転写ベルト１５に順次静電吸引し、中間転写ベルト１５上にトナー像を重畳形成する。
【００１５】
二次転写部２０は、中間転写ベルト１５のトナー像形成面側に配置される二次転写ロール２２と、中間転写ベルト１５を挟んでこの二次転写ロール２２に対向配置されたバックアップロール２５とによって構成されている。
バックアップロール２５には二次転写バイアスが印加されると共に、二次転写ロール２２は接地されており、バックアップロール２５との間に二次転写バイアスが形成されるようになっている。そして、中間転写ベルト１５が支持したトナー像を、搬送供給される記録用紙Ｐ上に二次転写する。
【００１６】
また、中間転写ベルト１５の二次転写部２０の下流側には、二次転写後の中間転写ベルト１５上の残留トナーや紙粉を除去し、中間転写ベルト１５の表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーナ３５が設けられている。
【００１７】
記録用紙搬送機構５０は、記録用紙Ｐを収容する記録用紙トレイ５１から、記録用紙Ｐを二次転写部２０へと搬送すると共に、二次転写部２０でトナー像が転写（二次転写）された記録用紙Ｐを定着装置６０に搬送する記録用紙搬送経路５２を備えている。
また、本実施の形態では、定着装置６０の下流側から、記録用紙Ｐを表裏反転させて二次転写部の上流側の記録用紙搬送経路５２に再度供給する反転供給機構としての反転供給経路５３を備えている。これにより、表側に画像形成された記録用紙Ｐを表裏反転させて、裏面側にも画像形成することができる（記録媒体の両面に画像形成できる）ようになっている。
【００１８】
そして、画像形成装置１は、図示しない制御部によって制御され、下記のようにして画像形成を行う。
すなわち、図示しない画像読取装置や図示しないパーソナルコンピュータ等から出力される画像データに基づいて、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋのそれぞれの感光体ドラム１１上にそれぞれの色のトナー像を形成する。各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋにおけるトナー像の形成は、帯電器１２によって帯電された感光体ドラム１１上をレーザ露光器１３で走査露光して静電潜像を形成し、その静電潜像を現像器１４によって現像してトナー像を形成することによって行われる。
【００１９】
ついで、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋの感光体ドラム１１上に形成したトナー像を、各一次転写部１０において中間転写ベルト１５上に重ね合わせて転写し、二次転写部２０において記録用紙搬送機構５０によって搬送される記録用紙Ｐ上に一括して静電転写する。
その後、トナー像が転写された記録用紙Ｐを、記録用紙搬送機構５０によって定着装置６０に搬送し、定着装置６０によって熱および圧力によってトナー像を記録用紙Ｐ上に定着させ、図示しない排紙載置部に排出する。
また、図示しない操作部や入力装置を介した制御部への指令に応じて、定着装置６０を経て表面側に画像形成された記録用紙Ｐに対して、裏面側にも画像形成を行って定着装置６０によって定着して図示しない排紙載置部に排出するものである。
【００２０】
つぎに、本発明の実施の形態である定着装置６０について詳細に説明する。
図２は定着装置６０の概略構成を示す断面図である。
定着装置６０は、定着部材としての定着ベルト６１０を備える定着ベルトモジュール６１と、定着ベルトモジュール６１に圧接配置された加圧部材としての加圧ロール６２と、加圧ロール６２に接触して配置された加圧部材冷却機構としての冷却機構８０とによって構成されている。
そして、定着ベルトモジュール６１と加圧ロール６２との間に、記録用紙Ｐを加圧・加熱してトナー像を定着させる加圧域としてのニップ部Ｎを形成している。ニップ部Ｎは、定着ロール６１１と加圧ロール６２との間に形成されるロールニップ部Ｎ１と、剥離パッド６４と加圧ロール６２との間に形成される剥離パッドニップ部Ｎ２とから成る。
ニップ部Ｎの、記録用紙Ｐの移動方向下流側（図中右側）には、排紙ガイド７０が配設されている。排紙ガイド７０の下流側には、上下の通路板６５Ｕ，６５Ｌが所定間隔で配設されて成る排紙通路６５が接続され、そのさらに下流側に排紙ロール６６が配設されている。
【００２１】
定着ベルトモジュール６１は、定着ベルト６１０と、この定着ベルト６１０を張架しながら回転駆動する定着ロール６１１と、内側から定着ベルト６１０を張架する張架ロール６１２とを備えている。また、定着ベルト６１０の外側に配設されてその周回経路を規定する張架ロール６１３と、定着ロール６１１と張架ロール６１２との間の定着ベルト６１０の内側に配設されて定着ベルト６１０の経路を規定する張架ロール６１４とを備えている。さらに、定着ベルトモジュール６１と加圧ロール６２とが圧接する領域であるニップ部Ｎ内の下流側の、定着ロール６１１の近傍に配置された剥離部材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。
【００２２】
定着ベルト６１０は、所定幅で所定周長のフレキシブルなエンドレスベルトである。たとえば、厚さ８０μｍの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）に積層された厚さ２００μｍの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厚さ３０μｍの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（ＰＦＡ）チューブからなる剥離層とで構成されている。なお、この定着ベルト６１０の構成は、使用目的や使用条件等の装置設計条件に応じて、材質・厚さ・硬度等を適宜選択することができる。
【００２３】
定着ロール６１１は、たとえば、アルミニウム等によって形成された外径６５ｍｍ，厚さ１０ｍｍで所定長さの円筒状のハードロールである。ただし、定着ロール６１１は、この構成に限るものではなく、加圧ロール６２との間でニップ部Ｎを形成する際に、加圧ロール６２からの押圧力に対して殆ど変形を生じないものであればよい。また、その表面に金属磨耗を防止する保護層として、厚さ２００μｍのフッ素樹脂等を被覆しても良い。そして、定着ロール６１１は、図示しない駆動モータによって、図２中矢印Ｃ方向に回転駆動され、これによって定着ベルト６１０を周回駆動するようになっている。つまり、図示しない駆動モータが周回駆動手段である。その周速度は、たとえば２５０ｍｍ／ｓである。
定着ロール６１１の内部には、加熱手段としてハロゲンヒータ６１６ａが配設されている。このハロゲンヒータ６１６ａは、定着ロール６１１の表面に接触するように配置された温度センサ６１７ａの計測値に基づいて画像形成装置１の図示しない制御部によって制御され、これによって定着ロール６１１はその表面温度がたとえば１５０℃に加熱制御されるようになっている。
【００２４】
張架ロール６１２は、たとえば、アルミニウム等によって形成された外径３０ｍｍ，厚さ２ｍｍで所定長さの円筒状ロールであり、その内部には加熱源としてのハロゲンヒータ６１６ｂが配設されている。このハロゲンヒータ６１６ｂは、張架ロール６１２の表面に接触するように配置された温度センサ６１７ｂの計測値に基づいて画像形成装置１の図示しない制御部によって制御され、これによって張架ロール６１２はその表面温度がたとえば１９０℃に加熱制御されるようになっている。つまり、張架ロール６１２は、定着ベルト６１０を張架する機能とともに、定着ベルト６１０を内周面側から加熱する機能をも併せ持っている。
また、張架ロール６１２の両端部には定着ベルト６１０を外側に押圧するバネ部材（不図示）が配設され、定着ベルト６１０全体の張力を１５ｋｇｆに設定し、定着ベルト６１０の張力を幅方向に亘って均一としている。
さらに、この張架ロール６１２は、詳細は図示しないが、一方の端部の支点を中心として他端が定着ロール６１１に対して離接する方向に揺動可能に設けられており、その揺動によって定着ベルト６１０の蛇行を所定の範囲内に規定する機能を有している。
【００２５】
張架ロール６１３は、たとえば、アルミニウム等によって形成された外径３０ｍｍ，厚さ２ｍｍで所定長さの円筒状ロールである。その表面にはたとえば厚さ２０μｍのフッ素樹脂からなる剥離層が形成されている。この剥離層は、定着ベルト６１０の外周面からの僅かなオフセットトナーや紙粉が張架ロール６１３に堆積するのを防止するために形成されるものである。
張架ロール６１３の内部には、加熱手段としてのハロゲンヒータ６１６ｃが配設されており、このハロゲンヒータ６１６ｃは、張架ロール６１３の表面に接触するように配置された温度センサ６１７ｃの計測値に基づいて画像形成装置１の図示しない制御部によって制御され、これによって張架ロール６１３はその表面温度がたとえば１９０℃に加熱制御されるようになっている。つまり、張架ロール６１３は、定着ベルト６１０を張架する機能とともに、定着ベルト６１０を外周面側から加熱する機能をも併せ持っている。したがって、本実施の形態では、定着ロール６１１と張架ロール６１２および張架ロール６１３とによって定着ベルト６１０を加熱する構成となっているものである。
張架ロール６１４は、アルミニウム等によって所定径および長さに形成された円柱状ロールである。回転自在に支持されており、張架ロール６１２から定着ロール６１１に至る定着ベルト６１０の経路を規定している。
【００２６】
剥離パッド６４は、たとえばステンレス合金鋼（ＳＵＳ）等の金属や樹脂等の剛体によって、定着ロール６１１に対向する内側面と、定着ベルト６１０を加圧ロール６２に押圧する押圧面６４ｂと、押圧面６４ｂに対して所定の角度を有する外側面６４ｃと、上面と、に囲まれた円弧状の断面形状に形成されている。
押圧面６４ｂは加圧ロール６２の外周面に略沿った円弧状となっており、この押圧面６４ｂと外側面６４ｃとの角部で定着ベルト６１０の進行方向を急激に変化させるようになっている。
また、定着ベルト６１０が摺動する押圧面６４ｂと外側面６４ｃには、摩擦係数が小さく耐熱性を有するフッ素樹脂等による樹脂シートが貼付またはコートが施されており、定着ベルト６１０の円滑な摺動を可能としている。
【００２７】
そして、剥離パッド６４は、その両端が定着ロール６１１の支持軸に揺動可能に嵌合した図示しないアームによって支持されて、加圧ロール６２が定着ベルトモジュール６１に圧接する領域（ロールニップ部Ｎ１）の下流側の、定着ベルト６１０の内側に、定着ロール６１１の軸方向全域に亘って配設されている。また、この剥離パッド６４は、スプリング等の図示しない付勢手段によって揺動付勢され、その押圧面６４ｂで定着ベルト６１０を加圧ロール６２に所定の荷重で押圧するように設けられている。これにより、詳しくは後述するが、たとえば、定着ベルト６１０の進行方向に沿って５ｍｍの長さの剥離パッドニップ部Ｎ２を形成する。
【００２８】
張架ロール６１５は、たとえば、アルミニウム等によって外径１２ｍｍで所定の長さに形成された円柱状ロールである。そして、剥離パッド６４を通過した定着ベルト６１０が定着ロール６１１に向けて円滑に回動するように、剥離パッド６４の定着ベルト６１０の進行方向下流側近傍に配置されている。
【００２９】
加圧ロール６２は、たとえば、アルミニウム等によって外径４５ｍｍで所定の長さに形成された円柱状ロール６２１を基体とし、その周面に基体側から順に、たとえばゴム硬度３０°（ＪＩＳ−Ａ）のシリコーンゴムからなる厚さ１０ｍｍの弾性層６２２と、膜厚１５０μｍのＰＦＡチューブからなる剥離材層６２３とが積層されて成るソフトロールである。そして、加圧ロール６２は、定着ベルトモジュール６１に押圧されるように設置され、定着ベルトモジュール６１の定着ロール６１１の回転に伴って従動し、図２中矢印Ｅ方向に回転する。
【００３０】
冷却機構８０は、加圧ロール６２の周面に接触して配設された吸熱部８１を備えており、吸熱部８１が加圧ロール６２から熱を奪って温度を低下させる。この冷却機構８０については、後に詳述する。
【００３１】
排紙ガイド７０は、その先端を定着ベルト６１０に近接させて、所定角度で設けられている。そして、剥離パッド６４に沿うことで経路が急変した定着ベルト６１０から剥離した記録用紙Ｐの先端を捕捉し、その剥離を促進させると共に移動方向を案内して排紙通路６５に導くようになっている。
【００３２】
そして、上記のごとき構成の定着装置６０は、下記のようにして定着作用を行う。
すなわち、画像形成装置１の二次転写部２０（図１参照）において未定着のトナー像が静電転写されて、記録用紙搬送機構５０によって図２中矢印Ｆで示す方向に搬送される記録用紙Ｐを、ニップ部Ｎを通過させて、ここで作用する主に熱によってトナー像を記録用紙Ｐに定着させる。
このとき、ニップ部Ｎに作用する熱は、主として定着ベルト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６１６ａから定着ロール６１１を通じて供給される熱と、張架ロール６１２の内部に配置されたハロゲンヒータ６１６ｂから張架ロール６１２を通じて供給される熱と、張架ロール６１３の内部に配置されたハロゲンヒータ６１６ｃから張架ロール６１３を通じて供給される熱とによって加熱される。そのため、主に張架ロール６１２および張架ロール６１３から適切かつ速やかに定着ベルト６１０に熱エネルギーを補給することができるので、ニップ部Ｎにおいては、プロセススピードがたとえば２５０ｍｍ／ｓという高速であっても充分な熱量を確保することができる。
【００３３】
ロールニップ部Ｎ１を形成する一方の定着ロール６１１は前述のごとくハードロールであり、他方の加圧ロール６２はその周面に弾性層６２２を備えるソフトロールである。このため、ロールニップ部Ｎ１は、専ら加圧ロール６２の弾性層６２２の変形によって形成され、定着ベルト６１０がラップしている定着ロール６１１は殆ど変形しない。その結果、定着ロール６１１の表面に沿って周回する定着ベルト６１０の周回半径は変化しない。このため、定着ベルト６１０はその進行速度を一定に維持してロールニップ部Ｎ１を通過することができ、その通過の際に記録用紙Ｐにシワや歪みを生ずることがない。その結果、表面側（定着ベルト６１０と接している側）の定着画像の画像乱れが抑制され、良質の定着画像を安定的に提供することができる。
【００３４】
つぎに、図２および図３を参照して本実施の形態に特徴的な構成である冷却機構８０について詳細に説明する。
図３は、冷却機構８０の全体構成を概念的に示す図である。
冷却機構８０は、加圧ロール６２の周面に接触して配設された吸熱部８１と、吸熱部材冷却手段および冷媒冷却手段としての放熱装置８２とから構成されている。
吸熱部８１は、伝熱ベルト部材としての伝熱ベルト８１Ｂ（図３には示さず）と、吸熱部材としての吸熱パッド８１Ｐとを備えている。
伝熱ベルト８１Ｂは、熱伝導性が良く耐摩耗性の高い素材、たとえば銅等の薄いシートによって、所定長さの無端状に形成されている。その周長は、吸熱パッド８１Ｐの外周長より所定量長く設定されている。なお、その素材は、金属に限定されるものではなく、熱伝導を良好にできればＰＦＡ樹脂素材であっても良い。
【００３５】
吸熱パッド８１Ｐは、本体部８１Ｐａの背面側に、支持柱８１Ｐｂを介してベルト走行ガイド８１Ｐｃを一体に支持している。
本体部８１Ｐａは、熱伝導率の良好な素材、たとえば銅、アルミニウム、亜鉛やそれらの合金等によって、所定の体積を有するブロック状に形成されている。その外面には、加圧ロール６２の周面に沿う円弧状の吸熱面としての押圧面８１Ｐｄが、周方向に所定長さで形成されている。
ベルト走行ガイド８１Ｐｃは、所定の厚さの板状で、本体部８１Ｐａと略対称な円弧状の外面を形成している。
これにより、吸熱パッド８１Ｐは、全体として概略楕円形の外形の断面形状を呈している。その長さ（加圧ロール６２の軸方向と対応する方向）は、加圧ロール６２と対応している。
【００３６】
ここで、吸熱パッド８１Ｐの本体部８１Ｐａの内部は中空に形成されており、この中空部分が冷媒流路８１Ｐｅとなっている。この冷媒流路８１Ｐｅには、水等の冷媒が充填されており、その両端がそれぞれ管路８２Ｄを介して放熱装置８２が接続されている。
放熱装置８２は、熱交換器８２Ａと、熱交換器８２Ａに送風する冷却ファン８２Ｂと、管路８２Ｄを介して冷媒を循環させる冷媒循環手段としての循環ポンプ８２Ｃとを備えている。そして、循環ポンプ８２Ｃの駆動によって、冷媒を冷媒流路８１Ｐｅと熱交換器８２Ａの間で循環させて、吸熱パッド８１Ｐで冷媒が吸収した熱を熱交換器８２Ａにおいて冷却ファン８２Ｂの送風によって冷却する。
【００３７】
上記のごとき吸熱パッド８１Ｐは、本体部８１Ｐａを加圧ロール６２に対向させて伝熱ベルト８１Ｂの内部に位置し（換言すれば吸熱パッド８１Ｐに伝熱ベルト８１Ｂを被覆状態に装着し）、図示しないスプリング等の押圧付勢手段によって、加圧ロール６２に向けて押圧付勢されて設けられている。これにより、吸熱パッド８１Ｐの押圧面８１Ｐｄと加圧ロール６２とが、間に伝熱ベルト８１Ｂを介して密着し、加圧ロール６２の熱が伝熱ベルト８１Ｂを介して吸熱パッド８１Ｐに伝導し得る状態となっている。
伝熱ベルト８１Ｂは、前述のごとくその周長が吸熱パッド８１Ｐの外周長より所定量長く設定されているため、吸熱パッド８１Ｐの周囲に余裕を持って緩く嵌合した状態で、吸熱パッド８１Ｐによって支持される。
【００３８】
そして、上記のごとく構成された冷却機構８０は、定着装置６０の定着作用時において、加圧ロール６２を冷却し、加圧ロール６２が高温化することに起因する画像の不具合を防ぐ。
定着作用時においては、定着ロール６１１および定着ベルト６１０の熱が加圧ロール６２に伝わって、加圧ロール６２が高温化する。加圧ロール６２が高温化すると、たとえば、記録用紙Ｐの裏面側に画像が形成されている（同一の記録用紙Ｐに対して二度目の画像形成を行う）場合には、加圧ロール６２と接する面（裏面）に形成された既に定着済みの画像のトナーが加圧ロール６２の熱で溶融して、画像に乱れを生ずる虞がある。
【００３９】
また、連続して多数枚の画像形成を行う場合には、加圧ロール６２の温度が、定着ベルト６１０との間に記録用紙Ｐが介在する部位と介在しない部位とで異なることとなり、これに起因して画像にムラを生じさせることがある。たとえば、Ａ４の記録用紙Ｐを縦で多数枚定着作用すると、記録用紙Ｐの側縁より外側の加圧ロール６２の部位（定着作用しない部位）は、定着ロール６１１に直に接するために記録用紙Ｐと対応する部位に比較して高温化する。その後に、幅の広いＡ３の記録用紙Ｐに対して定着作用を行うと、加圧ロール６２の温度差による表面の性状変化によって反射率が異なり、目視可能なムラを生ずることがある。
【００４０】
本構成では、加圧ロール６２の熱を、伝熱ベルト８１Ｂを介して吸熱パッド８１Ｐが吸収し、その吸熱パッド８１Ｐが吸収した熱を放熱装置８２が外部に放出する。つまり、放熱装置８２が吸熱パッド８１Ｐを冷却し、吸熱パッド８１Ｐが伝熱ベルト８１Ｂを介して加圧ロール６２を冷却するものである。
これにより、加圧ロール６２の温度を低下させると共に軸方向の温度差を解消して均一化し、裏面側に画像が形成されている記録用紙Ｐに対して画像形成を行う際にも、記録用紙Ｐの加圧ロール６２と接する面（裏面）の画像が加圧ロール６２によって加熱されることによる不具合を防ぐことができる。特に、本実施の形態のように定着ベルト６１０を介して加熱することにより高速定着が可能な定着装置６０では、加圧ロール６２が高温化し易いが、このような構成でも加圧ロール６２を効率良く冷却して不具合の発生を防ぐことができるものである。
吸熱パッド８１Ｐの押圧面８１Ｐｄは加圧ロール６２の外周面に沿った形状となっているため、強い圧接力を要することなく伝熱ベルト８１Ｂを介して効率良い熱伝導が可能である。
【００４１】
また、定着作用時においては、伝熱ベルト８１Ｂは加圧ロール６２の回転に伴って従動して吸熱パッド８１Ｐの周囲を周回する。つまり、加圧ロール６２が接している伝熱ベルト８１Ｂは、加圧ロール６２の周面と同期して移動（周回）し、加圧ロール６２の周面に対しては摺動（相対移動）しない。このため、冷却機構８０が熱伝導可能に接していることによっても加圧ロール６２の周面を傷付けることがなく、加圧ロール６２の耐久性の低下や、定着作用に対して悪影響を与えることはない。また、伝熱ベルト８１Ｂは、ロール等に張架されてはいないので、斜行等の不具合を抑える機構等を備える必要はなく、極めて簡単に構成できる。
【００４２】
なお、上記実施の形態の冷却機構８０は、吸熱パッド８１Ｐの内部に形成された中空部を冷媒流路８１Ｐｅとしたものであるが、冷媒流路は、このような構成に限るものではない。
図４は、異なる冷媒流路８１Ｐｆを備えた吸熱パッド８１Ｐの例を示す。図４（ａ）は吸熱パッド８１Ｐの横断面図，（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
図４に示す冷媒流路８１Ｐｆは、吸熱パッド８１Ｐの内部を軸方向に往復するように蛇行して形成されており、冷媒の供給側と排出側とが吸熱パッド８１Ｐの同一端部側に設けられているものである。このように断面形状が変化しない通路とすることで円滑な冷媒の流通が可能となって、冷却効率を向上できる。
【００４３】
さらに、吸熱パッド８１Ｐを冷却する吸熱部材冷却手段は、上記構成例に限るものではなく、適宜変更可能なものである。
図５および図６に、吸熱部材冷却手段の異なる構成を備えた吸熱部を示す。
図５に示す吸熱部８３は、吸熱パッド８１Ｐの背面側に吸熱部材冷却手段として放熱フィン８１Ｆを複数立設したものである。この構成では、加圧ロール６２から伝熱ベルト８１Ｂを介して吸熱パッド８１Ｐに伝導した熱は、放熱フィン８１Ｆから外部に放出される。つまり、自然空冷の構成となっているものである。これによれば、前述の実施の形態における冷却機構８０のような複雑で大型な構成は必要なく、極めて簡単且つ低コストに構成できる。さらに、この構成に加え、図中二点鎖線で示すように送風ファン８４を設けても良い。これにより、冷却能力をより向上させることができる。
【００４４】
図６に示す吸熱部８５は、吸熱部材冷却手段としてヒートパイプ８１Ｈを用いたものである。
ヒートパイプ８１Ｈは、パイプの内部に冷媒と毛細管現象によって冷媒を移動させるウイッグが収容され、一方の端（吸熱部位）の熱を他方の端（放熱部位）に輸送する。
このようなヒートパイプ８１Ｈを、吸熱部位を吸熱パッド８１Ｐに埋め込み、放熱部位を吸熱パッド８１Ｐの端部から外部に突出させて設けたものである。
これにより、ヒートパイプ８１Ｈによって吸熱パッド８１Ｐの熱を効率良く外部に放出することができる。なお、放熱部位に放熱フィンを装着したり、そこに放熱ファンで送風するように構成すれば、より一層放熱効率を向上させることができる。この構成によっても、簡単且つ低コストに構成することができる。
【００４５】
なお、上記実施の形態は本発明を定着ロール６１１に定着ベルト６１０が張架された定着装置６０に適用したものであるが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。たとえば、定着ロールに加圧ロールを圧接して構成された定着装置に適用しても良いものである。そのような構成の場合には、定着ロールが本発明における定着部材となる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本実施の形態を適用した画像形成装置の概略構成図である。
【図２】定着装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】冷却機構の全体構成を示す概念図である。
【図４】異なる冷媒流路を備えた吸熱パッドの断面図である。
【図５】冷却手段の異なる構成を備えた吸熱部を概念的に示す図である。
【図６】冷却手段の異なる構成を備えた吸熱部の断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１…画像形成装置、５３…反転供給経路（反転供給機構）、６０…定着装置、６１０…定着ベルト（定着部材）、６１１…定着ロール、６２…加圧ロール（加圧部材）、８０…冷却機構（加圧部材冷却機構）、８１Ｂ…伝熱ベルト（伝熱ベルト部材）、８１Ｆ…放熱フィン（吸熱部材冷却手段）、８１Ｈ…ヒートパイプ（吸熱部材冷却手段）、８１Ｐ…吸熱パッド（吸熱部材）、８１Ｐｄ…押圧面（吸熱面）、８１Ｐｅ，８１Ｐｆ…冷媒流路、８２…放熱装置（冷媒冷却手段，吸熱部材冷却手段）、８２Ｃ…循環ポンプ（冷媒循環手段）、Ｎ…ニップ部、Ｐ…記録用紙（記録媒体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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