(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体に形成されたトナー画像を前記記録媒体に定着させる定着装置であって、
定着ローラーと、
前記定着ローラーとの間で定着ニップ領域を形成する加圧ローラーと
前記定着ニップ領域を通過した前記記録媒体に定着された前記トナー画像を非接触で加熱して溶融する第１加熱部と、
前記定着ローラーを加熱する第２加熱部と
を備え、
前記第１加熱部は、前記定着ニップ領域を通過した前記記憶媒体が通る搬送路に隣接して配置され、
前記第１加熱部は、前記記録媒体を加熱する加熱面を有し、
前記トナー画像を溶融することによって前記トナー画像を平滑化する場合には、前記加熱面の温度を前記定着ニップ領域の温度より高くし、前記トナー画像の固化速度を減速することによって前記トナー画像を平滑化する場合には、前記加熱面の温度を前記定着ニップ領域の温度以下にする、定着装置。
【請求項２】
前記第１加熱部は、前記定着ローラーに接触して配置される、請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
ガイド部を更に備え、
前記ガイド部は、前記定着ニップ領域を通過した前記記録媒体を介して前記第１加熱部の反対側に配置される、請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記第１加熱部と、前記定着ニップ領域を通過した前記記録媒体との間の隙間は、２ｍｍ以上２０ｍｍ以下である、請求項１〜請求項３の何れかの１項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記記録媒体に前記トナー画像を形成する画像形成部と、
前記トナー画像を前記記録媒体に定着させる定着部と、
を備え、
前記定着部は、請求項１〜請求項４の何れかの１項に記載の定着装置である、画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置は、用紙にトナー画像を形成し、その用紙を加熱及び加圧してトナー画像を用紙に定着させることで、用紙に画像を形成する。このような画像形成装置では、高画質化に伴って、画像（例えば写真画像）の光沢度の向上が望まれている。
【０００３】
画像の光沢度を向上させる技術として、特許文献１及び特許文献２に記載の画像形成装置が知られている。
【０００４】
特許文献１に記載の画像形成装置は、定着部と冷却ローラーとを備える。定着部は、加熱ローラーと加圧ローラーとを備える。定着部は、トナー画像が形成された用紙を、加熱ローラーと加圧ローラーとの間の定着ニップ領域に通過させることで、トナー画像を用紙に定着させる。冷却ローラーは、定着後のトナー画像の表面の凹凸を冷却しながら押し潰して平滑化することで、画像の光沢度を向上させる。
【０００５】
特許文献２に記載の画像形成装置は、第１定着部と第２定着部とを備える。第１定着部は、第１加熱ローラーと第１加圧ローラーとを備える。第２定着部は、第２加熱ローラーと第２加圧ローラーとを備える。第１定着部は、トナー画像が形成された用紙を、第１加熱ローラーと第２加圧ローラーとの間の第１定着ニップ領域に通過させることで、トナー画像を用紙に定着させる。第２定着部は、定着後の用紙を、第２加熱ローラーと第２加圧ローラーとの間の第２定着ニップ領域に通過させることで、トナー画像の温度を最適温度に調整してトナー画像を用紙に再定着させる。この結果、用紙が第２加熱ローラーから綺麗に定着分離し、画像の光沢度が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２０４８３号公報
【特許文献２】特開２００２−３６５９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１では、冷却ローラーの冷却によってトナー画像の表面が固まるため、冷却ローラーの平滑化では、トナー画像の表面の凹凸は十分に平滑化されない。従って、画像の光沢度は十分に向上しない。
【０００８】
また、特許文献２では、第２定着部による再定着の際、第２加熱ローラーの表面の凹凸がトナー画像の表面に転写されるため、画像の光沢度は十分に向上しない。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、用紙に形成された画像の光沢度を向上させることが可能な定着装置及び画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る定着装置は、記録媒体に形成されたトナー画像を前記記録媒体に定着させる定着装置であって、定着ローラーと、加圧ローラーと、第１加熱部と、を備える。前記加圧ローラーは、前記定着ローラーとの間で定着ニップ領域を形成する。前記第１加熱部は、前記定着ニップ領域を通過した前記記録媒体に定着された前記トナー画像を非接触で加熱して溶融する。前記第１加熱部は、前記定着ニップ領域を通過した前記記憶媒体が通る搬送路に隣接して配置される。
【００１１】
本発明に係る画像形成装置は、画像形成部と、定着部と、を備える。前記画像形成部は、前記記録媒体に前記トナー画像を形成する。前記定着部は、前記トナー画像を前記記録媒体に定着させる。前記定着部は、上記の定着装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、用紙に形成された画像の光沢度を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。
【図２】本実施形態の定着部の構成を示す図である。
【図３】本実施形態の定着部によって定着されたトナー画像の表面粗さ及び光沢度を測定した結果を示す図である。
【図４】本実施形態の定着部の変形例の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。
【００１５】
図１を参照して、本実施形態に係る画像形成装置について説明する。図１は、本実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。
【００１６】
本実施形態に係る画像形成装置１は、トナーを用いて用紙Ｐ（記録媒体）に画像を形成する。画像形成装置１は、給紙カセット５と、給紙ローラー７と、搬送ローラー９と、搬送路１０と、画像形成部１１と、定着部１３（定着装置）と、搬送路１４と、排紙ローラー１５と、排紙トレイ１７とを備える。
【００１７】
給紙カセット５は、画像形成部１１に用紙Ｐを供給する。給紙カセット５には、複数の用紙Ｐが積載されて収容されている。給紙ローラー７は、給紙カセット５に収容された複数の用紙Ｐを１枚ずつ繰り出す。搬送ローラー９は、給紙ローラー７によって繰り出された用紙Ｐを、搬送路１０に沿って画像形成部１１に搬送する。
【００１８】
画像形成部１１は、給紙カセット５から供給された用紙Ｐに画像を形成する。画像形成部１１は、感光体ドラム３０と、帯電装置３１と、露光装置３２と、現像装置３３と、転写装置３４と、クリーニング装置３５と、除電装置３６とを備える。
【００１９】
感光体ドラム３０は、その表面に感光層を有する。帯電装置３１は、感光体ドラム３０の表面を所定電位に均一に帯電させる。露光装置３２は、帯電された感光体ドラム３０の表面にレーザー光を照射し、当該表面に画像データに対応する静電潜像を形成する。現像装置３３は、トナー（例えば黒色のトナー）を用いて感光体ドラム３０の表面の静電潜像をトナー画像として現像する。
【００２０】
転写装置３４は、感光体ドラム３０の表面のトナー画像を用紙Ｐに転写する。転写装置３４は、感光体ドラム３０との間で転写ニップ領域を形成する。転写装置３４には、転写電圧が印加されている。この結果、感光体ドラム３０の表面のトナー画像が、用紙Ｐと共に、転写ニップ領域を通過すると、転写装置３４の静電引力によって、当該トナー画像が用紙Ｐに転写される。トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着部１３に送り出される。クリーニング装置３５は、転写後の感光体ドラム３０の表面の残留トナーを除去する。除電装置３６は、転写後の感光体ドラム３０の表面に帯電した電荷を除電する。
【００２１】
定着部１３は、用紙Ｐに転写されたトナー画像を定着させる。定着部１３は、用紙Ｐを加熱及び加圧することで、トナー画像を用紙Ｐに定着させる。排紙ローラー１５は、トナー画像が定着された用紙Ｐを搬送路１４に沿って排紙トレイ１７に排出する。
【００２２】
次に図２を参照して、定着部１３の構成について説明する。図２は、本実施形態の定着部１３の構成を示す図である。
【００２３】
定着部１３は、用紙Ｐを加熱及び加圧することで、トナー画像を用紙Ｐに定着させる。また、定着部１３は、トナー画像の定着後も用紙Ｐを加熱することで、トナー画像の表面を平滑化して当該表面の光沢度を向上させる。なお、上記の平滑化では、トナー画像の表面の凹凸が改善される。
【００２４】
定着部１３は、定着ローラー１９と、加圧ローラー２０と、加熱ローラー２１（第１加熱部）と、ガイド部２４とを備える。
【００２５】
定着ローラー１９は、用紙Ｐを加熱する。定着ローラー１９は、回転可能に配置され、加圧ローラー２０との間で定着ニップ領域Ｎを形成する。定着ローラー１９は、ローラー本体１９ａと、加熱源１９ｂ（第２加熱部）とを備える。ローラー本体１９ａは、円筒状であり、中心軸回りに回転可能に配置される。加熱源１９ｂは、ローラー本体１９ａの内部に配置され、ローラー本体１９ａを加熱する。定着ローラー１９は、加熱源１９ｂから加熱された熱によって、定着ニップ領域Ｎを通過する用紙Ｐを加熱する。用紙Ｐは、面Ｐａを定着ローラー１９側に向けて、定着ニップ領域Ｎを矢印方向Ｙ４に沿って通過する。面Ｐａは、トナー画像が転写された面である。
【００２６】
加圧ローラー２０は、用紙Ｐを加圧する。加圧ローラー２０は、円筒状である。加圧ローラー２０は、中心軸回りに回転可能に配置され、定着ローラー１９との間で定着ニップ領域Ｎを形成する。加圧ローラー２０は、定着ニップ領域Ｎを通過する用紙Ｐを加圧する。加圧ローラー２０は、例えば定着ローラー１９の下側に配置される。従って、定着ニップ領域Ｎは、水平方向に沿って形成される。この結果、定着ニップ領域Ｎを通過した用紙Ｐは、定着ニップ領域Ｎから水平方向に送り出される。
【００２７】
定着部１３は、定着ローラー１９の加熱と加圧ローラー２０の加圧とによって、トナー画像を用紙Ｐに定着させる。このように定着されたトナー画像の表面には、定着ローラー１９の外周面の凹凸が転写されている。
【００２８】
加熱ローラー２１は、トナー画像の定着の際にトナー画像の表面に転写された凹凸を溶融し平滑化することで、トナー画像の表面の光沢度を向上させる。詳しくは、加熱ローラー２１は、定着ニップ領域Ｎを通過した用紙Ｐを非接触で加熱することで、トナー画像の表面の凹凸を溶融し平滑化する。用紙Ｐは、定着ニップ領域Ｎを通過した直後の用紙である。この溶融には、定着ローラー１９の加熱によって溶融されたトナー画像の表面が固化する固化速度を減速させる程度の溶融が含まれてもよい。固化速度が減速するだけでも、トナー画像の表面の粗さは改善するからである。
【００２９】
加熱ローラー２１は、ローラー本体２１ａと、加熱源２１ｂとを備える。ローラー本体２１ａは、円筒状であり、中心軸回りに回転可能に配置される。加熱源２１ｂは、ローラー本体２１ａの内部に配置され、ローラー本体２１ａを加熱する。加熱ローラー２１は、加熱源２１ｂから加熱された熱によって、定着ニップ領域Ｎを通過した用紙Ｐを非接触で加熱する。用紙Ｐが非接触で加熱されるため、加熱ローラー２１の外周面の凹凸がトナー画像の表面に転写されることが防止される。
【００３０】
加熱ローラー２１は、搬送路Ｈに隣接すると共に定着ローラー１９と接触する。搬送路Ｈは、定着ニップ領域Ｎを通過した用紙Ｐが通過する空間であって、定着ニップ領域Ｎと搬送路１４（図１参照）との間の空間である。加熱ローラー２１は、搬送路Ｈに隣接することで、比較的高温で加熱しなくても、定着ニップ領域Ｎを通過した用紙Ｐを非接触で加熱することが可能である。また、加熱ローラー２１は、定着ローラー１９に接触することで、定着ニップ領域Ｎに極力接近することが可能である。従って、加熱ローラー２１は、定着ニップ領域Ｎを通過した用紙Ｐを、定着ローラー１９の加熱に継続して加熱することが可能である。即ち、加熱ローラー２１は、定着ニップ領域Ｎを通過した用紙Ｐのトナー画像の表面が冷める前に、当該表面を溶融することが可能である。なお、加熱直後（即ち冷める前）のトナー画像の表面は、ワックス濃度が高いため、冷めたトナー画像の表面よりも溶融し易い。
【００３１】
加熱ローラー２１は、定着ローラー１９の回転に伴って従動回転する。従って、加熱ローラー２１が定着ローラー１９に接触しても、定着ローラー１９の回転の際に、加熱ローラー２１が定着ローラー１９の表面を傷付けることが抑制される。
【００３２】
加熱ローラー２１の加熱面２１ｃの温度は、例えば、定着ニップ領域Ｎの温度よりも高い。加熱面２１ｃは、ローラー本体２１ａの外周面である。定着ニップ領域Ｎでは、加熱及び加圧によってトナー画像が溶融されるのに対し、加熱ローラー２１は、加熱のみによってトナー画像を溶融する。一般に、加熱のみによってトナー画像を溶融する場合は、加熱及び加圧によってトナー画像を溶融する場合と比べて、トナー画像が溶融し難い。このため、加熱面２１ｃの温度は、定着ニップ領域Ｎの温度よりも高いことが望ましい。
【００３３】
ガイド部２４は、定着ニップ領域Ｎを通過した用紙Ｐと、加熱ローラー２１との間の隙間Ｄ１が一定距離以内になるように、用紙Ｐを案内する。この結果、ガイド部２４は、用紙Ｐが自重で加熱ローラー２１から離れることを抑制する。隙間Ｄ１は、例えば２ｍｍ以上２０ｍｍ以下（望ましくは２ｍｍ以上１０ｍｍ以下）である。
【００３４】
隙間Ｄ１が２ｍｍ以上である場合は、用紙Ｐが加熱ローラー２１に接触する可能性が比較的低くなる。また、隙間Ｄ１が１０ｍｍ以下である場合は、加熱ローラー２１が用紙Ｐのトナー画像を溶融するために、加熱ローラー２１の加熱面２１ｃの温度を比較的高い温度に上げる必要がない。隙間Ｄ１が２０ｍｍ以下である場合は、加熱ローラー２１から定着ローラー１９に伝わった熱によって、定着ニップ領域Ｎが高温オフセットになる可能性が比較的低くなる。
【００３５】
ガイド部２４は、例えば平板状である。ガイド部２４は、定着ニップ領域Ｎを通過した用紙Ｐを介して加熱ローラー２１の反対側に配置される。また、ガイド部２４は、搬送路Ｈに沿って配置される。ガイド部２４と加熱ローラー２１との間の隙間Ｄ２は、例えば２ｍｍ以上２０ｍｍ以下（望ましくは２ｍｍ以上１０ｍｍ以下）である。この結果、用紙Ｐと加熱ローラー２１との間の隙間Ｄ１が２ｍｍ以上２０ｍｍ以下（望ましくは２ｍｍ以上１０ｍｍ以下）に制限される。
【００３６】
定着部１３では、例えば、定着ローラー１９が図示省略の駆動部によって矢印方向Ｙ１に回転される。この回転に伴って、加圧ローラー２０が矢印方向Ｙ２に従動回転されると共に、加熱ローラー２１が矢印方向Ｙ３に従動回転される。
【００３７】
本実施形態では、上述の通り、トナー画像の平滑化には、（Ａ）トナー画像の溶融による平滑化と、（Ｂ）トナー画像の固化速度の減速による平滑化とがある。加熱面２１ｃの温度Ｔ21cと定着ニップ領域Ｎの温度ＴNとの関係は、例えば、上記（Ａ）の場合は、Ｔ21c＞ＴNとなり、上記（Ｂ）の場合は、Ｔ21c≦ＴNとなる。
【００３８】
また、加熱ローラー２１の温度は、上記（Ａ）の場合よりも上記（Ｂ）の場合の方が高い。従って、ガイド部２４と加熱ローラー２１との隙間Ｄ２は、上記（Ａ）の場合よりも上記（Ｂ）の場合の方が狭くてもよい。即ち、加熱ローラー２１の温度が低いときは、用紙Ｐを加熱ローラー２１に近づけて搬送してもよい。
【００３９】
次に図２を参照して定着部１３の動作を説明する。
【００４０】
画像形成部１１から定着部１３に用紙Ｐが搬入されると、用紙Ｐは、定着ローラー１９の回転に伴って定着ニップ領域Ｎを通過する。その通過の際、定着ローラー１９が用紙Ｐを加熱すると共に、加圧ローラー２０が用紙Ｐを加圧する。この結果、用紙Ｐに転写されていたトナー画像は、溶融されて用紙Ｐに定着される。
【００４１】
そして、定着ニップ領域Ｎを通過した用紙Ｐは、加熱ローラー２１とガイド部２４との間の隙間Ｄ２を通過する。その通過の際、ガイド部２４が、用紙Ｐと加熱ローラー２１との間の隙間Ｄ１を一定距離以内に保つ。この結果、加熱ローラー２１と用紙Ｐとの間の隙間Ｄ１が開き過ぎることが防止される。
【００４２】
そして、加熱ローラー２１が、加熱ローラー２１とガイド部２４との間の隙間Ｄ２を通過する用紙Ｐを非接触で加熱する。この非接触の加熱によって、用紙Ｐ上のトナー画像の表面は、加熱ローラー２１の表面の凹凸が転写されることなく、溶融され平滑化される。この結果、トナー画像の表面の光沢度が向上する。
【００４３】
また、上記の非接触の加熱の際、加熱ローラー２１は、定着ローラー１９に接触しているため、定着ニップ領域Ｎでの加熱に継続して、トナー画像の表面を加熱することが可能である。従って、加熱ローラー２１は、定着されたトナー画像が冷める前に当該トナー画像を加熱することができる。この結果、当該トナー画像は容易に溶融される。そして、隙間Ｄ２を通過した用紙Ｐは、搬送路１４に搬出される。
【００４４】
次に図３を参照して、定着部１３によって定着されたトナー画像の表面粗さ及び光沢度の測定結果について説明する。図３は、トナー画像の表面粗さ（Ｒａ）及び光沢度を測定した結果を示す図である。
【００４５】
図３では、実施例１〜実施例６及び比較例が測定された。実施例１〜実施例６では、定着ローラー１９の外周面の温度は１６０℃〜１８０℃に設定された。そして、加熱ローラー２１の加熱の強さは、ガイド部２４の表面温度が１００℃〜１８０℃の範囲内で変化するように、調整された。なお、ガイド部２４の表面温度は、定着ローラー１９の熱と加熱ローラー２１の熱との影響を受けた温度である。具体的には、ガイド部２４の表面温度は、実施例１では１８０℃、実施例２では１７０℃、実施例３では１５０℃、実施例４では１４０℃、実施例５では１２０℃、実施例６では１００℃である。
【００４６】
また、比較例は、加熱ローラー２１が加熱停止された以外は、実施例１〜実施例６と同じ条件である。比較例では、ガイド部２４の表面温度は７５℃である。比較例でのガイド部２４の表面温度（７５℃）は、定着ローラー１９の熱のみの影響を受けた温度である。従って、実施例１〜実施例６の各々でのガイド部２４の表面温度と、比較例でのガイド部２４の表面温度（７５℃）との温度差が、加熱ローラー２１の熱のみの影響による温度である。
【００４７】
また、実施例１〜実施例６及び比較例では、用紙Ｐに３ｃｍ四方の例えば黒色のソリッド画像が形成され、そのソリッド画像の表面粗さ及び光沢度が測定された。
【００４８】
図３に示すように、表面粗さ及び光沢度の各々について、実施例１〜実施例６の測定結果は、比較例の測定結果よりも改善されている。また、実施例１〜実施例６のなかでは、ガイド部２４の表面温度が高いほど（即ち、加熱ローラー２１の加熱が強いほど）、表面粗さ及び光沢度が改善している。
【００４９】
以上、図面（図１〜図３）を参照しながら本発明の実施形態を説明した。但し、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である（例えば、下記に示す（１）〜（３））。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数等は、図面作成の都合上から実際とは異なる。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質や形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００５０】
（１）図４は、上記の実施形態の定着部１３の変形例の構成を示す図である。図４に示すように、上記の実施形態の定着部１３において、定着ローラー１９の加熱源１９ｂを省略してもよい。この場合、加熱ローラー２１は、定着ローラー１９を加熱する加熱源としても機能する。
【００５１】
（２）上記の実施形態では、加熱ローラー２１は、定着ローラー１９に接触して配置されるが、加熱ローラー２１は、定着ローラー１９から離れて配置されてもよい。この場合、定着の際に加熱されたトナー画像が冷める前に加熱ローラー２１が当該トナー画像を加熱できる範囲内で、加熱ローラー２１は定着ローラー１９から離されることが望ましい。
【００５２】
（３）上記（２）の場合、加熱ローラー２１は、ローラーである必要はない。例えば、加熱ローラー２１は、板状又は角棒状の加熱部であってもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１  画像形成装置
１３  定着部
１９  定着ローラー
１９ｂ  加熱源
２０  加圧ローラー
２１  加熱ローラー
２１ｃ  加熱面
２４  ガイド部
Ｄ１  隙間
Ｈ  搬送路
Ｎ  定着ニップ領域
Ｐ  用紙
【図１】
0006330739.tif 000002
【図２】
0006330739.tif 000003
【図３】
0006330739.tif 000004
【図４】
0006330739.tif 000005