(57)【要約】【課題】トナー画像を担持する記録用紙を定着ベルトと加圧搬送ベルトとで挟持搬送するとともに冷却手段で冷却した後に定着ベルトから剥離して定着を行う定着装置として、ブリスター現象に起因した光沢むらの発生のない良好な定着を行うことができる定着装置を提供する。【解決手段】定着ベルト２の表面に圧接した状態で所定の距離だけ同じ方向に回転して定着対象のトナー画像Ｔが担持された記録用紙Ｐを定着ベルト２とで挟持搬送する加圧搬送ベルト４を、定着ベルト２から離れてから再び接するまでの区間内で冷却する冷却手段６を設置した。【選択図】    図１
2004198823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定方向に回転する無端状の定着ベルトと、この定着ベルトを加熱する加熱手段と、この定着ベルトの表面に圧接した状態で所定の距離だけ同じ方向に回転して定着対象のトナー画像が担持された記録用紙を前記定着べルトとで挟持搬送する加圧搬送ベルトと、この加圧搬送ベルトで圧接されて定着ベルトに密着したままの記録用紙を冷却する第１冷却手段とを備えた定着装置において、
前記加圧搬送ベルトを、定着ベルトから離れてから再び接するまでの区間内で冷却する第２冷却手段を設置したことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記加圧搬送ベルトの記録用紙と接する前の部分の温度を検知する温度検知手段を設置し、その温度検知手段の検知情報に応じて前記第２冷却手段の冷却動作を制御する請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記加圧搬送ベルトの記録用紙と接する前の部分の温度を検知する温度検知手段を設置し、その温度検知手段の検知情報に応じて前記加熱手段の加熱動作を制御する請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記第２冷却手段による加圧搬送ベルトの冷却を、一連の定着動作中にのみ行う請求項１に記載の定着装置。
【請求項５】
前記第１冷却手段が、定着ベルトの加圧搬送ベルトと接する領域での熱を回収して定着ベルトの加圧搬送ベルトおよび記録用紙と接しない領域に戻す熱循環器であり、
かつ、定着ベルトの記録用紙が剥離される部位から前記熱循環器による熱の戻しがある領域に達する前の区間内で定着ベルトを冷却する第３冷却手段を設けた請求項１に記載の定着装置。
【請求項６】
前記第１冷却手段が、定着ベルトの加圧搬送ベルトと接する領域での熱を回収して定着ベルトの加圧搬送ベルトおよび記録用紙と接しない領域に戻す熱循環器であり、
かつ、前記熱循環器の定着ベルトに熱を戻す領域となる少なくとも一部分を冷却する第４の冷却手段を設けた請求項１に記載の定着装置。
【請求項７】
一連の定着動作の間となる待機時に、前記定着ベルトおよび加圧搬送ベルトを定着時の速度よりも低速で回転させるとともに、前記加熱手段を定着動作時と同じ条件で加熱動作させる請求項１、５又は６に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、定着対象のトナー画像を担持する記録用紙を、加熱されて回転する無端状の定着ベルトに加圧搬送ベルトなどにより圧接させて密着させたままで搬送および冷却した後に剥離するタイプの定着装置に係り、特に、両ベルトによる挟持搬送中に記録用紙が定着ベルトから部分的に離れる現象などが発生しない良好な定着を行うことが可能な定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子写真方式、静電記録方式等を利用したプリンタ、複写機、複合機等の画像形成装置に使用される定着装置として、例えば、回転する張架状態の定着ベルトを使用し、その定着ベルトを加熱しつつそのベルト表面に対して未定着のトナー画像が担持された記録用紙を加圧搬送ベルトなどにより圧接させて密着させたままで搬送するとともに冷却手段で冷却した後にそのベルトから剥離することで定着を行うタイプのベルト定着装置が提案されている（特許文献１、２）。上記冷却手段としては、互いに接触して移動する区間の定着ベルトおよび加圧搬送ベルトの内周面側から送風して空冷するもの（特許文献１）や自然放熱により冷却するもの（特許文献２）などが使用されている。
【０００３】
このタイプの定着装置によれば、記録用紙上のトナー画像が定着ベルトの平滑な表面にならい、その表面平滑な状態のままで冷却固化された後に定着ベルト側から剥離されるため、特に光沢感に優れた定着画像が得られるようになる。また、トナーが冷却固化された後に定着ベルトから剥離されるため、トナーの定着ベルトへのオフセットも発生しにくくなるというものである。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−７２９２６号公報
【特許文献２】特許第２７０５８０５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような定着ベルト、冷却手段および加圧搬送ベルトを備えた定着装置にあっては、次のような問題がある。
【０００６】
すなわち、かかる定着装置では、記録用紙上のトナー画像がトナーの融点以上に加熱されるため定着ベルトと加圧搬送ベルトに挟持搬送される際に、記録用紙から水蒸気が発生して定着ベルトと記録用紙の間に閉じ込まれるように溜まり、その水蒸気圧で記録用紙が定着ベルト側から部分的に剥がれてしまう現象、いわゆるブリスターが発生し、このブリスターが発生した部分が他の部分に比べて光沢度が低下して光沢むらになってしまうのである。
【０００７】
このブリスターは、加圧搬送ベルトがそのベルトを支持する加圧ロール等によって加熱される構成の定着装置（例えば特許文献１、２）では発生しやすい傾向にある。また、このブリスターは、定着ベルトの内周面側からの冷却に加えて、加圧搬送ベルトを定着ベルトと接する区間内の内周面側から空冷する定着装置（特許文献１）においても同様に発生する。これは、プリスターは記録用紙が高圧の定着ニップ部で加熱されてそのニップ部を出て加圧下から開放された直後に発生するものであるため、その定着ニップ部を通過した後に冷却しても、すでに発生したブリスターを消失させることはできないからである。
【０００８】
さらに、上記したような冷却手段を備える定着装置では、その定着処理速度が高速になるほど、定着ベルトと記録用紙上のトナー画像が接している間に加熱溶融されたトナーをその融点以下の温度まで冷却する必要があり、このため、そのような冷却を確保するためには一般に冷却工程を長くする必要があり、この結果、定着装置全体が大型化してしまうという問題がある。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その主な目的とするところは、ブリスターに起因した光沢むらの発生のない良好な定着を行うことができる定着装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の定着装置は、図１ａに例示するように、一定方向に回転する無端状の定着ベルト２と、この定着ベルト２を加熱する加熱手段３と、この定着ベルト２の表面に圧接した状態で所定の距離だけ同じ方向に回転して定着対象のトナー画像Ｔが担持された記録用紙Ｐを前記定着ベルト２とで挟持搬送する加圧搬送ベルト４と、この加圧搬送ベルト４で圧接されて定着ベルト２に密着したままの記録用紙Ｐを冷却する第１冷却手段５とを備えた定着装置１において、前記加圧搬送ベルト４を、定着ベルト２から離れてから再び接するまでの区間内で冷却する第２冷却手段６を設置したことを特徴とするものである。図中の矢付き一点鎖線は記録用紙Ｐの一般的な搬送経路を示す。
【００１１】
このような定着装置１によれば、加圧搬送ベルトは、定着ベルトから離れた後に第２冷却手段により確実に冷却された後、その冷却状態で再び定着ベルトに接して定着ニップ部を形成し、次の定着動作に供される。これにより、定着ニップ部に導入されたトナー画像を有する記録用紙は、そのトナー画像がある面側が加熱状態にある定着ベルトによって例えばトナーの融点以上の高温で加熱される一方で、そのトナー画像がある面とは反対側の面側が冷却状態にある加圧搬送ベルトによって直接的に冷却されるため温度上昇が抑えられる。また、記録用紙の加圧搬送ベルト４に接している側は、定着ニップ部を通過した後においてもそのベルト４により冷却された状態に維持される。
【００１２】
この結果、記録用紙からの水蒸気の発生が抑制されてブリスターがほとんど発生しなくなる。また、上記第２冷却手段６による加圧搬送ベルト４の冷却は、定着ニップ部をはじめ定着ニップ部を通過した後も行われるため、定着装置１を高速で駆動して高速の定着を行った場合であっても、ブリスターの発生のない定着が可能となる。
【００１３】
ここで、上記第２冷却手段６は、加圧搬送ベルト４を上記区間で冷却することができるものであればよく、その形態等については特に限定されない。例えば、この冷却手段６としては、空冷装置、放熱部材の接触配置等や、それらを適宜組み合わせたものが適用可能である。また、第２冷却手段６による加圧搬送ベルト４の冷却は、好ましくは一連の定着動作中にのみ行えばよく、ウォームアップ時や一連の定着動作の間となる待機時などには特に行う必要がない。
【００１４】
また、この定着装置１においては、図１ａに例示するように、加圧搬送ベルト４の記録用紙Ｐと接する前の部分の温度を検知する温度検知手段７を設置し、その温度検知手段７の検知情報に応じて前記第２冷却手段６の冷却動作を制御するように構成するとよい。
【００１５】
この場合には、加圧搬送ベルト４を第２冷却手段６により所定の温度まで安定して冷却されるようなり、加圧搬送ベルト４が同じ冷却状態で定着ベルトと接して移動する定着ニップ部に到来するようになる。また、加圧搬送ベルト６の冷却温度を変更する必要がある場合にも容易に対応することができる。温度検出７は、通常加圧搬送ベルト４の外周面の温度を測定するように設置されるが、必要に応じて、そのベルト内周面の温度を測定するように設置しても構わない。
【００１６】
また、上記温度検知手段７の検知情報に応じて前記加熱手段３の加熱動作を制御するように構成してもよい。この場合、温度検知手段７の検知情報に応じて加熱手段３の加熱動作の制御に加えて第２冷却手段の冷却動作の制御も制御するように構成してもよい。
【００１７】
この場合には、加圧搬送ベルト４の温度実態を加味した定着ベルト２の加熱度合いの調整が行われるようになる。特に、加圧搬送ベルト４が少し高温状態にある場合には、定着ベルト２を通常通り加熱する必要が必ずしもなく、定着ベルトの加熱度合いを低くすることができ、これによって加圧搬送ベルト４も定着ベルト２との接触により更に加熱されてしまう現象を回避することができる。また、加圧搬送ベルト４が所定の温度を下回った低温状態になった場合（例えば、厚紙を使用した定着を行ったとき）、定着ベルト２側の加熱度合いを少し高める制御をして加熱し、定着ニップ部での加熱不足による定着不良（例えばコールドオフセット）の発生を防止することができる。
【００１８】
さらに、上記各定着装置１においては、図１ｂに例示するように、第１冷却手段５が定着ベルト２の加圧搬送ベルト４と接する領域での熱を回収して定着ベルト２の加圧搬送ベルト４および記録用紙Ｐと接しない領域に戻す熱循環器５Ａであり、かつ、定着ベルト２の記録用紙Ｐが剥離される部位から前記熱循環器５Ａによる熱の戻しがある領域に達する前の区間内で定着ベルト２を冷却する第３冷却手段８を設けるとよい。
【００１９】
この場合には、熱循環器５Ａの定着ベルト２の加圧搬送ベルト４と接する領域（熱回収域）と、その領域を通過して定着ベルト２の加圧搬送ベルト４と記録用紙Ｐに接しない領域（熱戻し域）との間の温度差が、定着ベルトが第３冷却手段８により冷却されてから熱戻し域に到来するため確実に確保されるようになる。これにより、熱循環器の熱循環作用がより活発に機能するようになり、この結果、定着ベルトの熱回収域でのトナー画像や記録用紙の冷却と、熱戻し域での定着ベルトの加熱が良好に行われるようになる。また、この熱循環器５を設ける場合、その熱循環器５の定着ベルト２に熱を戻す領域５Ａｂとなる少なくとも一部分を冷却する第４の冷却手段９を設けてもよい。この場合にも、熱循環器の熱循環作用を活発化させることができ、上記の場合と同様の作用効果が得られる。図中の符号５Ａａは上記熱回収領域を示す。
【００２０】
また、上記各定着装置１においては、一連の定着動作（１ジョブ）の間となる待機時に、前記定着ベルト２および加圧搬送ベルト４を定着時の速度よりも低速で回転させるとともに、前記加熱手段３を定着動作時と同じ条件で加熱動作させるように構成するとよい。
【００２１】
この場合には、定着ベルト２が定着温度まで加熱されて定着可能な状態に維持される一方で、加圧搬送ベルト４が第１冷却手段５で冷却される定着ベルト２に直接接するとともに低速回転により長い時間接するため冷却された状態となる。これにより、この待機時には加圧搬送ベルト４を第２冷却手段により冷却する必要がなくなり、かかる冷却を行わなくとも搬送ベルト４を次の定着動作にすぐに移行できる態勢にしておくことができる。また、第１冷却手段５が前記熱循環器５Ａである場合には、定着ベルト２の回転動作と加熱動作が行われることにより、その熱循環器５Ａの熱循環作用を機能させた態勢にしておくことができる。
【００２２】
なお、上記記録用紙は、定着装置内を搬送してトナー画像の定着が可能なものであればよく、通常の用紙に限らず、ＯＨＰシート、ハガキ、封筒等のような部材を含むものである。また、トナー画像を構成するトナーは、着色剤等を含有させたバイダー樹脂からなる微粉体であり、一般に一成分または二成分現像剤として使用されるものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
《実施の形態１》
図２は、本発明の実施の形態１に係る定着装置１０の要部を示す概略構成図である。この定着装置１０は、プリンタ、複写機等の画像形成装置における定着手段として使用される。図中の実線矢印は主な回転部品の回転方向を示す。
【００２４】
定着装置１０は、矢印方向に回転する無端状の定着ベルト２０と、この定着ベルトを加熱する加熱ロール３０、３１と、加熱される定着ベルト２０の表面に圧接した状態で所定の距離だけ同じ方向に回転する無端状の加圧搬送ベルト４０と、定着ベルト２０の内周面内に配置される熱循環器５０と、加圧搬送ベルト４０を定着ベルト２０と接しない区間で冷却する空冷装置６０とでその主要部が構成されている。
【００２５】
定着ベルト２０は、カーボングラックを含有させたポリイミド等からなる厚さ５０μｍ程度のベルト基材上に、厚さ６０μｍ程度のシリコーン共重合体（硬度：例えば２４°）等からなる弾性層を、さらに必要に応じて離型性を示す合成樹脂等からなる厚さ１〜１００μｍ程度の表面離型層をこの順に形成した構造のものである。このベルト２０は、例えばその周長が約１３００ｍｍ、その幅が約３６０ｍｍである。
【００２６】
また、定着ベルト２０は、第１加熱ロール３０、第２加熱ロール３１、第１加圧ロール４５、複数のベルト支持ロール２７ａ〜ｅ等に張架されており、駆動ロールとして兼用されている第１加熱ロール３０によって矢印Ａ方向に回転するようになっている。
【００２７】
ベルト支持ロール２７ｃは、定着ベルト２０を急激に曲がった状態で移動走行させるように支持し、これにより定着ベルト２０に密着した記録用紙Ｐをそれ自身のこしの強さにより自力で剥離させる役割を果たす剥離用ロールとして機能する。第２加熱ロール３１は、その回転軸の一端側が所定の方向に変位して定着ベルト２０の蛇行走行（位置）を矯正するステアリングロールとして機能するようにもなっている。
【００２８】
第１加熱ロール３０は、円筒状の金属（アルミニウム等）製ロールの内部にハロゲンランプ等の加熱源３２を配置した構造からなるものであり、定着ベルト２０をその内周面側から加熱する。また、第１加熱ロール３０は、その加熱源３２として第２加熱ロール３１と比べて多数のものまたは加熱能力の高いものを使用し、定着ベルト２を強力に加熱できるように構成されている。
【００２９】
第２加熱ロール３１は、円筒状の金属製ロールの内部にハロゲンランプ等の加熱源３３を配置した構造からなるものであり、定着ベルト２０をその外周面側から加熱する。また、第２加熱ロール３１は、その加熱源３３として第１加熱ロール３０と比べて例えば少数のものまたは加熱能力の低いものを使用し、定着ベルト２を微妙に調整しながら加熱できるように構成されている。
【００３０】
この例では、第１加熱ロールの加熱源３２としてハロゲンランプを３本設置し、第２加熱ロールの加熱源３３としてハロゲンランプを２本設置している。また、第１加熱ロール３０と第２加熱ロール３１の加熱動作については、各ロールの表面温度を検知する温度センサ（図示せず）の各検知情報に応じて制御するようにしている。
【００３１】
定着ベルト２０については、この第１加熱ロール３０と第２加熱ロール３１に対してＳ字状に架け回されることにより、各加熱ロール３０、３１とのラップ領域をできるだけ多く確保して、両加熱ロール３０、３１による効率の良い加熱が行われるようになっている。また、第２加熱ロール３１の表面には、巻取りウエブ方式の離型剤供給装置３５が配置されており、そのウエブ３６に含浸されたシリコーンオイル等の離型剤が加熱ロール３１の表面を介して定着ベルト２０の外周面に微量に（「１μリットル／Ａ４版用紙１枚」以下の量）供給されるようになっている。
【００３２】
加圧搬送ベルト４０は、ポリイミド等からなる厚さ８０μｍ程度のベルト基材上に、シリコーンゴム等からなる厚さ４５μｍ程度の弾性層を、さらに必要に応じて合成樹脂等からなる表面離型層をこの順に積層形成した構造のものである。この表面離型層は、特に記録用紙Ｐと定着ベルト２０の表面離型層との双方に対して良好な離型性を示す合成樹脂、例えばシリコーン樹脂にて形成される。このベルト４０は、その周長が約９００ｍｍ、その幅が３６０ｍｍ程度である。
【００３３】
また、加圧搬送ベルト４０は、第２加圧ロール４６、駆動ロール４７、複数のベルト支持ロール４８ａ〜ｃ等に張架されており、駆動ロール４７によって矢印Ｂ方向に回転するようになっている。この加圧搬送ベルト４０は、第２加圧ロール４６とベルト支持ロール４８ａの所定の区間で定着ベルト２０の外周面と接して同じ方向に回転移動する。
【００３４】
加圧ロール４５、４６はいずれも、外形が８０ｍｍ等からなる円筒形の金属（アルミニウム等）製ロール基体に、シリコーンゴム（硬度：例えば１７度程度）等からなる厚さ６ｍｍ程度の耐熱弾性層を形成した構造のものであり、図示しない加圧機構により所定の加圧力（例えばニップ圧力が３．５×１０5Ｐａ程度になる圧力）でもって圧接し、そのニップ幅が２０ｍｍ程度となるように設置されている。また、この加圧ロール４５、４６では、その内部空間にハロゲンランプ等の加熱源を配し、このロールを定着動作時の温度まで上昇させるいわゆるウォームアップ時のみの加熱を行う（定着動作時には加熱しない）ようにしている。駆動ロール４７は、その回転軸の一端側が変位して加圧搬送ベルト４０の蛇行走行を矯正するステアリングロールとして機能するようにもなっている。
【００３５】
熱循環器５０は、第１加圧ロール４５とベルト支持ロール２７ｃとの間の所定間隔内で定着ベルト２０の内周面に接する第１金属板５１と、ベルト支持ロール２７ｅと第１加熱ロール３０の間で定着ベルト２０の内周面と接する第２金属板５２と、その第１金属板５１と第２金属板５２に結合されて第１金属板５１の熱を第２金属板５２に移動させて循環させる熱輸送体５３とで構成されている。
【００３６】
金属板５１、５２はいずれもアルミニウム等の金属にて形成される板状のものであり、そのベルト接触面が少なくとも外側に突出しかつベルト走行方向に緩やかに湾曲した湾曲面（所定の曲率半径からなる曲面）に形成されている。このため、定着ベルト２０は、この金属板５１、５２の当接により外周面側に湾曲したような状態に保持されている（図２）。熱輸送体５３としては、管のなかに液体を減圧して封入し、熱抵抗が非常に小さく、小さな温度差でも多くの熱を低温側に高速で輸送できる複数本のヒートパイプを使用している。そのヒートパイプは、各金属板５１、５２の内面側にそれぞれ触れて通過しながら各板間を循環するようなほぼ四角形の環状形状に組んで使用している。
【００３７】
この熱循環器５０は、第１金属板５１が加熱された状態にある定着ベルト２０から熱を回収すると、その熱が熱輸送体５３としてのヒートパイプの熱伝導作用により、第１金属板５１に比べて低温状態にある第２金属板５２側に伝えられる。これにより、第１金属板５１が接する定着ベルト部分を回収吸熱して所定の温度まで冷却する一方、第２金属板５２が接する定着ベルト部分を所定の温度になるまで加熱する仕組みになっている。
【００３８】
空冷装置６０は、図２に示すように、駆動ロール４７と支持ロール４８Ｂの間に支持されて矢印ｂ方向に回転移動する加圧搬送ベルト４０の外周面に対して冷却用のエアー（図中の点線矢印）を送風して当該ベルト４０を冷却する冷却ファンである。また、この空冷装置６０は、定着装置１０の外部から外気を取り入れてその外気を冷却用のエアーとして、加圧搬送ベルト４０の回転移動方向とは逆の方向に送風するように設置されている。さらに、この空冷装置６０では、その送風するエアーが加圧搬送ベルト４０の表面をほぼ一定の流速（１０〜１５ｍ／ｓｅｃ）で流れるように送風領域を規制する送風ダクト（図示せず）を設置している。そして、この空冷装置６０による空冷（冷却）度合いは、冷却ファンの回転速度を変更することにより調整されるようになっている。
【００３９】
また、この定着装置１０においては、図２に示すように、加圧搬送ベルト４０の定着ニップ部に至る手前側位置となる支持ロール４８ｂ，４８ｃの間における外周面の温度を検知する第１温度検知センサ７０を設置し、その温度検知センサ７０の検知情報に応じて空冷装置６０による冷却動作を制御するように構成している。
【００４０】
すなわち、上記第１温度検知センサ７０は、図３に示すように、定着装置１０全体の各動作を総括的に管理制御する、マイクロコンピュータ等にて構成されるシステムコントローラ７５と接続されて各検知情報（電気信号）を送信するようになっている。この温度検知センサ７０の検知情報が入力されるシステムコントローラ７５では、加圧搬送ベルト４０に対して予め設定されている冷却温度に保持されるように、空冷装置６０の冷却ファン（モータ６０ａ）の回転動作（ＯＮ／ＯＦＦ動作および回転数）を制御するための冷却ファンコントローラ７６に回転動作に関する所定の制御信号を送信するようになっている。
【００４１】
この実施の形態では、定着温度（定着ベルト２０の加熱温度）を１８０〜１９５℃に設定し、定着ベルト２０が熱交換器５０を通過して用紙剥離ロールとしての支持ロール２７ｃを通過した直後の温度が８０〜９０℃となるように冷却度合いを調整した場合、加圧搬送ベルト４０の定着ベルト２０から離れる時点（支持ロール４８ａを通過した直後）での温度が９０〜１００℃となるため、加圧搬送ベルト４０の冷却温度を、記録用紙の種類にかかわらず７０〜８０℃の間に設定している。ちなみに、定着ベルト２０の加熱温度については、記録用紙の種類に応じて変更している（例えば、１２０ｇｓｍ未満の用紙では１８５度に、１２０ｇｓｍを超える用紙では１９５℃にそれぞれ設定している）。
【００４２】
さらに、この定着装置１０においては、支持ロール２７ｃと支持ロール２７ｄに支持されて移動する定着ベルト２０の内周面を冷却するため放熱部材としてのヒートシンク５５を配置している。このヒートシンク５５は、記録用紙Ｐが剥離された直後の定着ベルト２０をその温度が２０℃程度低下するように冷却するように設定されている。これにより、熱循環器５０の第１金属板５１と接する定着ベルト部分（冷却領域）とその第２金属板５２と接する定着ベルト部分（熱戻し領域）との温度差を増大させて熱循環器５０の熱循環作用を活発化させるようにしている。
【００４３】
さらにまた、この定着措置１０においては、１連の定着動作（ジョブ）どうしの間となる待機時に、その定着ベルト２０および加圧搬送ベルト４０の回転速度が通常の定着速度の約１／４以下となる低速度に切り替わるように設定されている。この待機時には、加熱ロール３０、３１は定着動作時と同じ条件で加熱動作するように設定されている一方で、加圧搬送ベルト４０の空冷装置６０は動作しないように設定されている。
【００４４】
このような定着装置１０では、画像形成装置の作像部側においてトナー画像Ｔが転写された記録用紙Ｐに対して以下のごとき定着が行われる。
【００４５】
すなわち、まずトナー画像Ｔが転写された記録用紙Ｐが、そのトナー像担持面を定着ベルト２０に当接させる姿勢で、定着ベルト２０と加圧搬送ベルト４０とが互いに重なり合って走行する間の定着ニップ部（ベルトニップ部）に導入される。
【００４６】
この定着動作時には、定着ベルト２０が回転移動しながら以下のように複数の段階を経て加熱される。まず初めに、熱循環器５０の第２金属板５２を通過する際に熱循環される熱によりそのベルト内周面側から所定の温度まで予備加熱され、続いて、第１加熱ロール３０を通過する際にそのベルト内周面側から所定の温度まで強力に加熱され、最後に、第２加熱ロール３１を通過する際にそのベルト外周面側から定着温度になるように調整加熱される。一方、加圧搬送ベルト４０は、定着ベルト２０と接していない区間において空冷装置６０の送風により冷却される。
【００４７】
そして、前記トナー画像を担持する記録用紙Ｐは、この加熱された定着ベルト２０と定着ニップ部において接してトナーの融点以上の温度になるように加熱され、これと同時に加圧ロール４５、４６により加圧される。
【００４８】
続いて、記録用紙Ｐは、定着ベルト２０と加圧搬送ベルト４０とに挟持されて定着ベルト２０に密着した状態で搬送されるとともに、熱循環器５０の熱循環により熱が奪われる第１金属板５１を通過する際にトナー画像と一緒に所定の温度になるまで冷却される。この冷却によりトナー画像が固化される。この際、記録用紙Ｐの加圧搬送ベルト４０に接する側の面は、空冷装置６０により冷却された加圧搬送ベルト４０により冷却される。
【００４９】
熱循環器５０の第１金属板５１を通過した記録用紙Ｐは、ベルト支持ロール２７ｃで構成される用紙剥離部において紙自身の腰の強さにより自力で定着ベルト２０から、トナー画像とともに剥離される。この剥離された記録用紙Ｐは装置外に排出される。記録用紙が剥離されて支持ロール２７ｃを通過した後の定着ベルト２０は、ヒートシンク５５により冷却された後、前述したように複数の加熱段階を経て再び加熱される。一方、支持ロール４８ａを通過した後の加圧搬送ベルト４０は、空冷装置６０の送風により冷却された後、定着ベルト２０と接する定着ニップ部に戻る。
【００５０】
以上のプロセスより、トナー画像が記録用紙に定着される。このようにして定着された画像は、特に定着ベルト２０の表面にならい平滑化された光沢感に富む画像として得られる。
【００５１】
しかも、この定着装置１０では、定着ベルト２０と加圧搬送ベルト４０により挟持搬送される記録用紙Ｐが加圧搬送ベルト４０と接する面側から当該ベルト４０によって冷却されるため、特に定着ニップ部において必要以上に加熱されて温度上昇することがなく、水蒸気の発生が抑制されてブリスターがほとんど発生しなくなり、この結果、かかるブリスターに起因した光沢むらが発生することがない。また、この定着装置１０では、定着動作中に加圧ロール４６、４６によって加圧搬送ベルト４０を加熱することがないので、これによっても記録用紙が定着ニップ部において必要以上に加熱することがなく、その結果、ブリスターをほとんど発生させないようにすることが可能となる。
【００５２】
また、この定着装置１０では、ヒートシンク５５により定着ベルト２０が冷却されて熱循環器５０の第１金属板５１および第２金属板５２を通過する定着ベルト部分に大きな温度差が発生して熱循環器５０による熱循環が良好かつ活発に行われるため、定着ベルト２０の加熱とトナー像および記録用紙の冷却が良好になされ、これにより画質が安定したものとなる。また、ヒートシンク５５の冷却により熱循環器５０の熱循環作用が活発化することで、その第２金属板５２における予備加熱が良好に行われるようになり、場合によっては加熱ロール３０、３１による加熱の負担を軽減することも可能となる。
【００５３】
さらに、この定着装置１０では、一連の定着動作との間の待機時になると、定着ベルト２０と加圧搬送ベルト４０が低速度で回転するとともに、定着ベルト２０が熱循環器５０と加熱ロール３０、３１により加熱される。これにより、熱循環器５０も、各金属板５１、５２の間における定着ベルト２０に温度差が生じるため、その熱循環作用を定着動作中と同様に発揮し、後続の定着動作に対して十分な態勢で待機することができる。また、この待機の際、空冷装置６０による加圧搬送ベルト４０の冷却は行われないが、熱循環器５０の第１金属板５１の通過により冷却される定着ベルト２０に低速回転のため定着動作時に比して長い時間接した状態に置かれるため、これによって加圧搬送ベルト４０が冷却されるようになる。このため、空冷装置６０による加圧搬送ベルト４０の冷却を行わなくても済むようになる。
【００５４】
＜試験＞
以下、この定着装置１０を用いて行った試験について説明する。
【００５５】
試験は、定着ベルト２０を定着温度である以下の各種温度まで加熱するとともに、加圧搬送ベルト４０を以下の各種温度に保持した状態で、テストトナー画像を形成した記録用紙Ｐを流して定着処理を行った。このときに得られた各定着画像についてブリスターによる光沢むらが発生しているか否か、およびその発生レベルについて調べた。定着ベルト２０と加圧搬送ベルト４０の回転速度（定着処理速度）は、比較的高速の３５０ｍｍ／ｓｅｃとした。なお、このような定着処理速度に設定した場合、待機時の回転速度は例えば５０〜８０ｍｍ／ｓｅｃに設定される。
【００５６】
加圧搬送ベルト４０は、６０〜１２０℃の温度範囲で１０℃ごとに異ならせた温度にそれぞれ保持した。また、この加圧搬送ベルト４０の温度変更にあわせて定着ベルト２０の加熱温度についても変更している。すなわち、定着ベルト２０／加圧搬送ベルト４０の設定温度は、１９０℃／６０℃、１８５℃／７０°、１８０℃／８０℃、１８０℃／９０℃、１８０℃／１００℃、１８０℃／１１０℃、１７５℃／１２０℃という関係にそれぞれ設定した。
【００５７】
搬送ベルト４０の温度状況は温度センサ７０で検知した。また、このときの加圧搬送ベルト４０の支持ロール４８ａを通過した直後の表面温度は９０℃であった。このため、加圧搬送ベルト４０の温度を１１０℃、１２０℃にする場合には、その加圧搬送ベルト４０を例えばベルト支持ロール４８ｂ，４８ｃに設けた加熱手段により加熱することで実現させた。
【００５８】
テストトナー画像は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーを用い、計８色のパッチ像（２０ｍｍ×２０ｍｍ）を面積率が０〜１００％の範囲内で約１０％ごとに異なせた状態で並べて形成したものである。計８色とは、その各色のトナー単独からなる単色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、それらを組み合わせた二次色（Ｒ：レッド，Ｇ：グリーン，Ｂ：ブルー）、およびＹ，Ｍ，Ｃのトナーからなるプロセスブラックである。記録用紙Ｐとしては、１２７ｇｓｍのコート紙（王子製紙製：ＯＫトップコート紙）を使用した。
【００５９】
そして、得られた定着画像を限度見本（光沢むらのないテスト画像と同じ色と面積率からなるパッチ像見本）と対比してプリスターによる光沢むらが発生しているか否かについて調べ、以下のグレード（Ｇ）基準で評価した。結果を図４に示す。
【００６０】
ブリスターＧ１〜Ｇ１０は、面積率０〜１００％の範囲で１０％ごとに異ならせてそれぞれ形成した上記８色のパッチ像に、限度見本と対比した場合に光沢むらがあると視認できるか否かで評価した。例えば、Ｇ１０はすべての面積率のパッチ像に光沢むらがあると観察されたときの評価結果、Ｇ８は面積率が８０％以下のすべての面積率でのパッチ像に光沢むらがあると観察されたときの評価結果、Ｇ１は面積率が８０％の面積率でのパッチ像のうち１つの面積率でのパッチにおいて光沢むらが観察されたときの評価結果、Ｇ０は光沢むらがまったく見られなかったときの評価結果を示す。そして、この評価においてグレードＧの数値が大きくなるほど光沢むらが発生しやすい悪い状態であることになる。また、このときの許容グレードは「Ｇ１以下」である。
【００６１】
図４の結果から、加圧搬送ベルト４０を８０℃以下に冷却すれば、ブリスターによる光沢むらの発生を抑制または防止できることがわかる。なお、加圧搬送ベルト４０は、冷却しすぎると、定着ニップ部での定着ベルト２０の温度を低下させて加熱不足による定着不良（例えば、コールドオフセットの発生）を引き起こしてしまうため、適度な冷却温度範囲に設定する必要がある。
【００６２】
《他の実施の形態》
実施の形態１においては、空冷装置６０に代えて、図５に示すように、放熱部材としてのヒートシンク６６とそのヒータシンク６７に送風して放熱効果を高める送風ファン５８とからなる放熱冷却装置６１を設置することができる。
【００６３】
この場合、ヒートシンク５７は、その板状の基部６６ａを加圧搬送ベルト４０の内周面に接触させるように配置し、その基部６６ａ上に立設された複数枚の放熱フィン６６ｂにむけて送風ファン６７からのエアーを吹付けるように構成する。また、送風ファン６７の送風動作の制御は、前記した第１温度センサ７０の検知情報に基づいて行うように構成することができる。この他にも、その制御は、図５に示すようにヒートシンク６６のベルト回転移動方向Ｂの下流側となる部位に第２温度センサ７１を設置し、その温度センサ７１の検知情報（この場合、ヒートシンクの温度により加圧搬送ベルト４０の表面温度を予測検知することになる）に基づいて行うように構成することもできる。
【００６４】
このいずれの制御の場合にも、図３に２点鎖線で示すように、温度センサ７０又は温度センサ７１の検知情報をシステムコントローラ７５に送信し、そのシステムコントローラ７５から送風ファン６７（モータ６７ａ）の回転動作（ＯＮ／ＯＦＦ動作および回転数）を制御するための送風ファンコントローラ７７に回転動作に関する所定の制御信号を送信するように構成する。このような制御を行うことにより、放熱冷却装置６１の冷却により加圧搬送ベルト４０が所定の冷却温度に冷却することができる。
【００６５】
また、実施の形態１においては、空冷装置６０を、図５に２点鎖線で示すように駆動ロール４７と支持ロール４８ｂに支持されている加圧搬送ベルト４０の外周面と対向して配置し、その外周面に冷却用のエアーを直接吹付けるように構成することも可能である。
【００６６】
また、実施の形態１においては、図３に２点鎖線で例示するように、第１温度センサ７０で得られる検知情報を例えば第２加熱ロール３１における加熱源３３の加熱動作の制御に使用するように構成することができる。この場合、温度センサ７０の検知情報はシステムコントローラ７５に送信され、そのコントローラ７５から加熱源３３の加熱動作を制御する加熱源コントローラ７７に所定の制御信号が送信される。
【００６７】
このときの温度センサ７０の検知情報に基づく加熱源３３の加熱動作の制御は、以下のように行う。すなわち、通常は第１温度センサ７０の出力が第１の所定温度（８０℃）を超えた場合に送風ファン６７を動作させるが、厚紙を使用した定着を行った場合に温度センサ７０の出力値が第２の所定温度（６０℃）を下回れる場合がある。このときに、第２加熱ロール３１の加熱温度を通常の制御温度よりも高い温度に変更するように制御する。このような制御を行うことにより、加熱不足に起因したコールドオフセットの発生が防止される。
【００６８】
さらに、実施の形態１においては、定着ベルト２０を冷却するヒートシンク５５に、その放熱効果を高めるための送風ファンを併設することもできる。この場合、その送風ファンの送風動作については、用紙剥離後の定着ベルト２０の温度を検知する温度センサによる検知情報に基づいて制御するように構成することができる。
【００６９】
また、実施の形態１においては、熱循環器５０における熱戻し用の第２金属板５２の一部を冷却する送風ダクト５４を設置することができる。この送風ダクト５４は、図示しない送風ファンに接続されている。また、この送風ダクト５４は、定着ベルト２０を冷却する前記ヒートシンク５５に代えて設置しても、あるいは、そのヒートシンク５５と併せて設置してもよい。この送風ダクト５４を設置することにより、第２金属板５２側がより低温状態となり、第１金属板５１側との温度差を増大させることができ、この結果、熱循環器５０による熱循環作用を活発化させることができる。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の定着装置によれば、加圧搬送ベルトを定着ベルトと接していない区間で第２冷却手段により冷却するため、ブリスター現象に起因した光沢むらの発生のない良好な定着を行うことができる。この効果は、高速で定着を行う場合や大量の定着を連続で行う場合でも、第２冷却手段による加圧搬送ベルトの冷却が確実に行われるため、同様に得られる。また、加圧搬送ベルトにより記録用紙を冷却するため、その分、第１冷却手段による冷却量を減らすこともでき、これにより第１冷却手段の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の定着装置の基本的構成を示す概念図、（ｂ）は本発明の変形構成を示す概念図。
【図２】実施の形態１に係る定着装置の要部を示す概略構成図。
【図３】加圧搬送ベルトの冷却システム等に関する制御系の構成を示す概略ブロック図。
【図４】加圧搬送ベルトの温度に対するブリスター評価試験の結果を示す図表。
【図５】加圧搬送ベルトを冷却する放熱冷却装置を示す概略構成図。
【図６】熱循環器の変形例を示す概略構成図。
【符号の説明】
１，１０…定着装置、２，２０…定着ベルト、３…加熱手段、４，４０…加圧搬送ベルト、５…第１冷却手段、６…第２冷却手段、７…温度検知手段、８…第３冷却手段、９…第４冷却手段、３０…第１加熱ロール（加熱手段）、３１…第２加熱ロール（加熱手段）、５０…熱循環器（第１冷却手段）、５４…送風ダクト（第４冷却手段）、５５…ヒートシンク（第３冷却手段）、６０…空冷装置（第２冷却手段）、６１…放熱冷却装置（第２冷却手段）、７０…第１温度センサ（温度検知手段）、７１…第２温度センサ（温度検知手段）、Ｔ…トナー画像、Ｐ…記録用紙。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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