(57)【要約】【課題】定着加圧部を通過した後の定着ベルトと記録用紙との間における剥離ブリスターの発生を防止でき、かかる剥離ブリスターに起因した光沢ムラ等の定着不良や紙しわの発生も防止することができる定着装置を提供する。【解決手段】定着ベルト（１０）における加圧回転体（３０，３１）の定着加圧部（Ｎ）よりも回転方向上流側でかつ加熱手段（２０，２１）よりも回転方向下流側となる位置に、その定着ベルトをその外周面および内周面の両側から加圧した状態で挟んでそのベルト外周面との間に定着対象のトナー像（Ｔ）を担持する記録用紙（Ｐ）を導き入れてそのベルト外周面に押し付けるための押付け部（Ｍ）を形成するように対向配置させる一対のロール（５０、５１）を設けた。この際、定着ベルトは加熱手段（２０、２１）により少なくとも１００℃以上の温度に加熱する。【選択図】    図１
2005010676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のロールに張架されて一定の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、
この加熱手段で加熱された定着ベルトをその外周面および内周面の両側から加圧した状態で挟んでそのベルト外周面との間に定着対象のトナー像を担持する記録用紙を導き入れて加圧するための定着加圧部を形成するように対向配置される加圧回転体と、
この加圧回転体による定着加圧部を通過した後も前記記録用紙を定着ベルトの外周面に密着させた状態で所定の距離だけ搬送してから剥離する剥離手段と
を備えた定着装置において、
前記定着ベルトにおける前記加圧回転体の定着加圧部よりも回転方向上流側となる位置から、その定着ベルトを前記加熱手段により少なくとも１００℃以上の温度に加熱するとともに、その加熱された定着ベルトの外周面に前記定着対象のトナー像を担持する記録用紙を圧接させることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
複数のロールに張架されて一定の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、
この加熱手段で加熱された定着ベルトをその外周面および内周面の両側から加圧した状態で挟んでそのベルト外周面との間に定着対象のトナー像を担持する記録用紙を導き入れて加圧するための定着加圧部を形成するように対向配置される加圧回転体と、
この加圧回転体による定着加圧部を通過した後も前記記録用紙を定着ベルトの外周面に密着させた状態で所定の距離だけ搬送してから剥離する剥離手段と
を備えた定着装置において、
前記定着ベルトにおける前記加圧回転体の定着加圧部よりも回転方向上流側でかつ前記加熱手段よりも回転方向下流側となる位置に、その定着ベルトをその外周面および内周面の両側から加圧した状態で挟んでそのベルト外周面との間に前記定着対象のトナー像を担持する記録用紙を導き入れてそのベルト外周面に押し付けるための押付け部を形成するように対向配置させる一対のロールを設けたことを特徴とする定着装置。
【請求項３】
前記一対のロールのうち前記定着ベルトの外周面に当接するロールが、そのロールの表面側に弾性層を形成してなる請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記一対のロールの少なくとも一方のロールに、そのロールを加熱する加熱手段を設けた請求項２に記載の定着装置。
【請求項５】
前記一対のロールのうち前記定着ベルトの外周面側に当接するロールを前記定着ベルトから離間させるように変位させる変位手段を設け、
前記記録用紙の両面にトナー像を形成する場合における第２面目の定着を行う際に、その変位手段により当該ロールを離間させる請求項２に記載の定着装置。
【請求項６】
前記定着対象のトナー像を担持する記録用紙を、前記一対のロールによる押付け部に導き入れず前記加圧回転体の定着加圧部に導き入れる用紙搬送路とその用紙搬送路に記録用紙の搬送先を変更する搬送先変更手段とを設け、
この搬送先変更手段により、前記記録用紙の両面にトナー像を形成する場合における第２面目の定着を行う際に当該記録用紙を前記用紙搬送路に送り込む請求項２に記載の定着装置。
【請求項７】
前記加圧回転体の少なくとも一方を定着時に冷却する冷却手段を設けた請求項１に記載の定着装置。
【請求項８】
前記加熱手段により前記定着ベルトを少なくとも１００℃以上の温度に加熱する請求項２〜７のいずれかに記載の定着装置。
【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圧接させて密着させたままの状態で搬送した後に剥離するタイプの定着装置に係り、特に、定着時に記録用紙から水蒸気が発生して定着ベルトとの間に介在することに起因した定着不良や紙しわの発生を防止する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てトナー（現像工程に使用される着色粉体）からなる画像を最終的に記録用紙に形成するプリンタ、複写機、複合機等の画像形成装置において、そのトナー像を記録用紙に定着させるために使用される定着装置として、以下に示すように、加熱されて一定の方向に回転する無端状の定着ベルトの外周面に定着対象のトナー像を担持する記録用紙を圧接させて定着を行うタイプのものが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
すなわち、このタイプの定着装置は、まず、その定着ベルトを加熱ロールを含む複数のロールに張架して一定の方向に回転させる一方で、その加熱ロールにより加熱された定着ベルトに加圧ロールや加圧ベルトを押し当てるように配置して定着（加熱）加圧部を形成したものである。しかも、このタイプの定着装置は、定着対象のトナー像を担持する記録用紙を、その定着加圧部に導き入れて通過させるとともにその通過後も定着ベルトの外周面に密着させた状態で所定の距離だけ搬送してトナー像を冷却させてから剥離するように構成されている。
【０００４】
そして、このタイプの定着装置によれば、記録用紙上のトナー像が定着ベルトの平滑面にそって固化することになるため、そのトナー像の表面も平滑なものとなって光沢感に優れた定着画像が得られるという利点がある。また、トナーが冷却固化されることにより、そのトナーの凝集力がトナーと定着ベルト間の接着力よりも大きくなった状態で定着ベルトから剥離されることになるため、トナーが定着ベルトに残留付着してしまういわゆるホットオフセットの現象も発生しにくくなるという利点もある。
【０００５】
ところが、このような定着装置においては、記録用紙に含まれる水分が定着時の加熱により気化膨張して用紙の外部に抜けて定着ベルトとの間に水蒸気として溜まり、その水蒸気の蒸気圧の作用を受けて記録用紙が定着ベルトから剥離することがあり（以下、この現象を「剥離ブリスター」と呼ぶ）、この現象によりトナー像が冷却固化する前に定着ベルトから剥離してしまうと、次のような定着不良の１種でもある光沢の低下や光沢むらが発生する。また、特に上記定着加圧部を通過した後に記録用紙を定着ベルト側に押し付けるように保持する部材が存在する場合には、次にような紙しわが発生する。
【０００６】
つまり、剥離ブリスターにより定着ベルトから剥離したトナー像部分は、そのベルトの平滑面にならって固化せずトナー像表面が本来もつ凹凸感が残ることとなり、この結果、かかる剥離が起こらないトナー像部分に比べると、その光沢感が低下したものとなったり、あるいは、その剥離したトナー像部分がトナー像全体の一部である場合に光沢感が異なる部分が混在するという光沢むらになる。また、剥離ブリスターにより定着ベルトから剥離して浮いた記録用紙部分は、その浮いた状態の用紙部分が寄せ集められて前記したような保持部材を通過する際に座屈して折れ曲がってしわとなる。
【０００７】
なお、上記タイプの定着装置とは異なるタイプ（定着対象のトナー像を担持する記録用紙を定着加圧部の通過直後に剥離させるタイプ）の定着装置ではあるものの、次のような構成からなる定着装置が提示されている。
【０００８】
その１つは、加熱ローラと従動ローラとの間に張架された無端状の定着ベルトと、その従動ローラに対向して設けた加圧ローラとを備えた定着装置であって、その従動ローラに支持された定着ベルトと加圧ローラの間に形成される定着ニップ部の入口の上流側に定着ベルトに圧接する補助ロールを設けたものである（特許文献２）。
【０００９】
もう１つは、第１定着ローラと発熱ローラとの間に張架されたベルト部材と、その第１定着ローラとの間でニップ部を形成する第２定着ローラとを備えた定着装置であり、そのベルト部材の内側より当接してそのベルト部材を加熱する面状の発熱体を設け、そのベルト部材に転写材を静電的に密着させて予備加熱を行うとともに、そのニップ部にて記録用紙上のトナー像を定着するようにしたものである（特許文献３）。
【００１０】
しかしながら、これら従来の定着装置は、そのいずれも定着ニップ部等を通過した直後に記録用紙を剥離させるものであって、記録用紙を定着ベルトの外周面に圧接させる定着加圧部を通過させた後もそのベルト外周面に密着させた状態で搬送するものではないため、前述したような剥離ブリスターが発生することがなく、この結果、その剥離ブリスターに起因した光沢ムラ等の定着不良や紙しわが発生することもない。
【００１１】
また、上記従来の定着装置は、その定着ニップ部の上流側で補助ローラまたは面状加熱体を配置したベルト部分においてトナーと記録用紙を予備加熱するものであるが、その予備加熱の目的が、定着温度を低くすることを可能にしてホットオフセットの発生を防止するようにしたり、あるいは、ベルト部材のウォーミングアップ時間の短縮化や連続プリント時のベルト温度の安定化または均一化を図ることにあり、前記剥離ブリスターの発生に着目してその発生を防止することを目的にはしていない。さらに、記録用紙を定着ベルトに強固に圧接させるものではないため、その用紙と高温の定着ベルトとの密着性を十分に得ることができない。特に記録用紙としてコート紙（塗工紙）を用いる場合には、定着ベルトとの間に水蒸気が発生することによって密着性が阻害され、その塗工紙を十分に加熱するに至らない。
【００１２】
【特許文献１】特開平５−７２９２６号公報（請求項１、図１など）
【特許文献２】特開平９−２８１８２２号公報（請求項１、図１など）
【特許文献３】特開２００１−１６６６１７号公報（請求項１、図３など）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述したような問題点を解消するためになされたものであり、その主な目的とするところは、定着加圧部を通過した後の定着ベルトと記録用紙との間における剥離ブリスターの発生を防止することができ、かかる剥離ブリスターに起因した光沢ムラ等の定着不良や紙しわの発生も防止することができる定着装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明（第１発明）の定着装置は、複数のロールに張架されて一定の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、この加熱手段で加熱された定着ベルトをその外周面および内周面の両側から加圧した状態で挟んでそのベルト外周面との間に定着対象のトナー像を担持する記録用紙を導き入れて加圧するための定着加圧部を形成するように対向配置される加圧回転体と、この加圧回転体による定着加圧部を通過した後も前記記録用紙を定着ベルトの外周面に密着させた状態で所定の距離だけ搬送してから剥離する剥離手段とを備えた定着装置を前提とし、前記定着ベルトにおける前記加圧回転体の定着加圧部よりも回転方向上流側となる位置から、その定着ベルトを前記加熱手段により少なくとも１００℃以上の温度に加熱するとともに、その加熱された定着ベルトの外周面に前記定着対象のトナー像を担持する記録用紙を圧接させることを特徴とするものである。
【００１５】
ここで、上記定着ベルトの加熱は、その記録用紙の含水率を効率よく減少させることができる等の観点からすると、好ましくは１５０℃以上の温度になるように行う。また、上記加熱された定着ベルトの外周面への記録用紙の圧接は、定着ベルトの内周面側にベルト支持用の部材を配したうえで、その部材に支持されている定着ベルトの外周面部分に記録用紙を押し付けるような状態で行う。
【００１６】
また、上記加圧回転体は、対向して配置されるロール形態どうしのものが好ましいが、特にその形態のものに限定されない。この加圧回転体における定着加圧部は、定着対象のトナー像を担持する記録用紙に対して、少なくとも定着に必要な加圧を行うことができるものであればよい。さらに、上記剥離手段は、例えば、定着ベルトを記録用紙の搬送方向とは急激に離れる方向に曲げて移動走行させるようにロールで支持し、その用紙が自身のこしの強さにより自力でその曲がって移動走行する定着ベルト部分から剥離するように構成したものであってもよい。また、上記所定の距離は、主にトナー像が冷却されて固化されるに足る搬送距離であり、その冷却性能や搬送速度などによって適宜設定される。
【００１７】
この第１発明の定着装置によれば、定着対象のトナー像を担持する記録用紙が定着加圧部に導き入れられる前に少なくとも１００℃以上の温度に加熱された定着ベルトの外周面に圧接されて加熱加圧された後に、定着加圧部に導き入れられる。
【００１８】
これにより、記録用紙に含まれる水分は高温で確実に加熱されて気化し、その用紙の定着ベルトへの圧接状態から開放された後に水蒸気として用紙の定着ベルトとは反対側の面から主に発散される。この結果、記録用紙の含水率が定着加圧部に突入する前に減少し、その定着加圧部を通過した後における水蒸気の発生が抑えられるようになる。
【００１９】
またこの際、加圧下での予備加熱によりトナー像は溶融し始めて記録用紙に圧接されるため記録用紙に仮定着され、定着加圧部での通常の定着時における温度での加熱が不要となる。この結果、定着加圧部における加熱温度を定着温度よりも低い温度に低下させることが可能になる。
【００２０】
また、本発明（第２発明）の定着装置は、前記第１発明で前提とした同様の定着装置において、前記定着ベルトにおける前記加圧回転体の定着加圧部よりも回転方向上流側でかつ前記加熱手段よりも回転方向下流側となる位置に、その定着ベルトをその外周面および内周面の両側から加圧した状態で挟んでそのベルト外周面との間に前記定着対象のトナー像を担持する記録用紙を導き入れてそのベルト外周面に押し付けるための押付け部を形成するように対向配置させる一対のロールを設けたことを特徴とするものである。
【００２１】
ここで、上記一対のロールについては、その定着ベルトの内周面に当接するロールとして定着ベルトを張架して支持するためのロールをそのまま使用することも可能である。また、このロールとしては、定着対象となる記録用紙の幅（送り幅）以上の長さのものが使用される。
【００２２】
この第２発明の定着装置によれば、定着対象のトナー像を担持する記録用紙が定着加圧部に導き入れられる前に加熱された定着ベルトの外周面に一対のロールにより圧接されて加熱加圧された後に、定着加圧部に導き入れられる。これにより、前述した第１発明の定着装置の場合と同様の作用効果が得られる。
【００２３】
また、上記第２発明の定着装置においては、一対のロールのうち定着ベルトの外周面に当接するロールとして、そのロールの表面側に弾性層を形成してなるものを使用することが好ましい。弾性層としては、例えば、ゴム層、樹脂発泡層等が適用可能である。このようなロールを使用した場合には、記録用紙の定着ベルト外周面に対する良好な密着性を確保することができる。
【００２４】
また、上記一対のロールの少なくとも一方のロールは、そのロールを加熱する加熱手段を設けたものであることが好ましい。この場合には、室温に近い温度の記録用紙が接触して定着ベルトやロールの温度が低下することにより記録用紙を所望の温度で加熱できなくなることを回避することができる。
【００２５】
また、上記一対のロールのうち定着ベルトの外周面側に当接するロールをその定着ベルトから離間させるように変位させる変位手段を設け、記録用紙の両面にトナー像を形成する場合における第２面目の定着を行う際に、その変位手段により当該ロールを離間させるように構成するとよい。
【００２６】
この場合には、第２面目の定着を行う記録用紙が、上記ロールの定着ベルトからの離間により、加熱された定着ベルトに圧接されることがなく定着加圧部にほぼ直接導き入れられるようになる。これにより、第２面目の定着（特に第１面目の定着終了後に連続して）を行う記録用紙は、その第１面目の定着時に前記したように含水率が減少して更にその含水率を低下させる必要がない状態にあるため、有効となる。また、その第２面目の定着時における記録用紙の第１面目の定着済トナー像が、加熱された定着ベルトとの当接により高温状態になっている当該ロールに強く接して画像が乱されることを回避することができる。しかも、これと同時に、当該ロールが第１面目の定着済みトナー像からのオフセットトナーによって汚れることもない。
【００２７】
また、上記定着対象のトナー像を担持する記録用紙を、その一対のロールによる押し付け部に導き入れず加圧回転体の定着加圧部に導き入れる用紙搬送路とその用紙搬送路に記録用紙の搬送先を変更する搬送先変更手段とを設け、この搬送先変更手段により、記録用紙の両面にトナー像を形成する場合における第２面目の定着を行う際に当該記録用紙を用紙搬送路に送り込むように構成するとよい。
【００２８】
この場合には、第２面目の定着を行う記録用紙が、加熱された定着ベルトに圧接されることがなく用紙搬送路を通して定着加圧部に直接導き入れられるようになる。これにより、前記したロールを定着ベルトから離間させる構成の場合と同様に、第２面目の定着（特に第１面目の定着終了後に連続して）を行う記録用紙はその含水率を低下させる必要がない状態にあるため有効となる。しかも、第１面目の定着済トナー像が定着ベルトの外周面に接して高温状態にあるロールに接することがないため、その像が乱されることがない。
【００２９】
さらに、第２発明に定着装置においては、その加熱手段により定着ベルトを少なくとも１００℃以上の温度、好ましくは１５０℃以上の温度に加熱するように構成するとよい。
【００３０】
以上の第１発明および第２発明において、記録用紙は、定着装置内を搬送してトナー像の定着が可能なものであればよく、通常の普通紙に限らず、塗工紙、ＯＨＰシート、ハガキ、封筒等のような部材を含むものである。なかでも特に塗工紙を使用した場合に有効である。また、加圧回転体の定着加圧部と剥離手段との間には、必要に応じて、その定着加圧部を通過した後の定着ベルトひいては記録用紙とトナー像とを迅速かつ確実に冷却するための冷却手段を設置するとよい。さらに、加圧回転体の少なくとも一方にそのものを冷却する冷却手段を設けてもよい。この場合には、その冷却手段で冷却された加圧回転体を介して定着ベルトや記録用紙等が間接的に冷却されるため、定着加圧部を通過する際に記録用紙が高温で加熱されることがなく、その記録用紙からの水蒸気の発生を抑制することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
《実施の形態１》
図１は、本発明の実施の形態１に係る定着装置を示す概略構成図である。この定着装置１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ものである。図中の実線矢印は主な回転部品の回転方向を示す。
【００３２】
定着装置１は、回転する無端状の定着ベルト１０と、この定着ベルトを張架するとともに加熱する加熱ロール２０、２１と、この加熱ロール２０、２１により加熱された定着ベルト１０を挟むような状態で対向して圧接配置される一対の加圧ロール３０、３１と、この一対の加圧ロールのうち定着ベルト１０の外周面側に配置される第２加圧ロール３１にも支持されつつ定着ベルト１０と所定の距離だけ当接して同じ方向に移動するように回転する加圧ベルト３５と、加圧ロール３０、３１を通過した後の定着ベルト１０の内周面側に接触するように配置されて定着ベルト等を冷却する冷却装置４０等を具備するものである。図中の符号Ｐは記録用紙、Ｔはその記録用紙に担持されるトナー像である。また、矢付一点鎖線は記録用紙Ｐの搬送経路を示す。
【００３３】
定着ベルト１０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。また、このベルト１０は、その周長が約１３００ｍｍ、その幅が約３６０ｍｍである。さらに、定着ベルト１０は、第１加熱ロール２０、第２加熱ロール２１、第１加圧ロール３０、および複数のベルト支持ロール１５〜１８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２０によって矢印Ａ方向に回転するようになっている。
【００３４】
ベルト支持ロール１７は、定着ベルト１０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１０に密着して搬送される記録用紙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。
【００３５】
第１加熱ロール２０は、外径が５０〜６０ｍｍからなる円筒状の金属（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２２を配置した構造からなるものであり、定着ベルト１０をその内周面側から加熱する。第２加熱ロール２１は、外径が８０〜１００ｍｍからなる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２３を配置した構造からなるものであり、定着ベルト１０をその外周面側から加熱する。第２加熱ロール３１には、そのロール表面に接して清掃を行うための巻取りウエブ方式のクリーニング装置２５が配置されている。特にこのクリーニング装置２５は、そのクリーニング用ウエブ２６にシリコーンオイル等の離型剤を含浸させたものとし、かかるウエブ２６によって加熱ロール２１の表面を清掃するとともに、その加熱ロール２１の表面に微量の離型剤を塗布して定着ベルト１０の外周面に転移供給するようになっている。
【００３６】
加圧ロール３０、３１はいずれも、外径が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°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る。また、加圧ロール３０、３１は、その一方が固定した状態で回転可能に支持され、その他方が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約１５００Ｎ程度の荷重）でもって固定支持された側のロールに対して（定着ベルト１０を介して）圧接されるとともに、その定着ニップ部Ｎの幅（ロール回転方向の寸法）が２０ｍｍ程度となるように設置されている。さらに、加圧ロール３０、３１では、その内部空間にハロゲンランプ等の加熱源３２、３３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。
【００３７】
加圧ベルト３５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シリコーン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。また、加圧ベルト３５は、第２加圧ロール３１、駆動ロール３６、複数のベルト支持ロール３７〜３９等に張架されており、駆動ロール３６によって矢印Ｂ方向に回転するようになっている。この加圧ベルト３５は、第２加圧ロール３１とベルト支持ロール３９の所定の区間で定着ベルト１０の外周面と接して同じ方向に回転移動する。
【００３８】
冷却装置４０は、熱循環器で構成されている。すなわち、この冷却装置は、第１加圧ロール３０とベルト支持ロール１５との間の所定間隔内で定着ベルト１０の内周面に接する第１金属板４１と、ベルト支持ロール１５と第１加熱ロール２０の間で定着ベルト１０の内周面と接する第２金属板４２と、その第１金属板４１と第２金属板４２に結合されて第１金属板４１の熱を第２金属板４２に移動させて循環させる熱輸送体４３とで構成されている。
【００３９】
金属板４１、４２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。熱輸送体４３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４１、４２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。
【００４０】
この熱循環器からなる冷却装置４０は、第１金属板４１が加熱された状態にある定着ベルト１０から熱を奪うと、その熱が熱輸送体４３としてのヒートパイプの熱伝導作用により、第１金属板４１に比べて低温状態にある第２金属板４２側に伝えられる。これにより、第１金属板４１が接する定着ベルト部分を吸熱して所定の温度まで冷却する一方、第２金属板４２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。
【００４１】
この定着装置１では、熱循環器からなる冷却装置４０の第１金属板４２と、第１加熱ロール２０と、第２加熱ロール２１とからなる３つの加熱手段によりこの順で定着動作時における定着ベルト１０の加熱が行われる。また、第１加熱ロール２０と第２加熱ロール２１については、その各ロール表面に温度センサを設置し、その温度センサで検出されるロール表面温度の情報に基づいて各加熱源２２、２３の加熱動作を制御することによって定着ベルト１０を所定の温度に加熱するようになっている。
【００４２】
そして、この定着装置１においては、図１や図２に示すように、定着ベルト１０を挟んだ状態で第１加圧ロール３０と第２加圧ロール３１との間に形成される定着ニップ部Ｎよりもベルト回転方向Ａの上流側でかつ第２加熱ロール２１よりもベルト回転方向Ａの下流側となる位置に、その定着ベルト１０を加圧した状態で挟むように対向配置される一対の押付けロール５０、５１を設けている。
【００４３】
定着ベルト１０の外周面に当接する側の内側押付けロール５０は、外径が１２ｍｍの金属製ロール芯材にシリコーンゴム等からなる厚さが４ｍｍ程度の弾性層を形成したものである。一方、定着ベルト１０の内周面に当接する側の外側押付けロール５１は、前記ベルト支持ロール１６をそのまま使用しており、このロール５１も押付けロール５０と同じロール構造になっている。
【００４４】
また、内側押付けロール５０は固定した状態で支持されているのに対し、外側押付けロール５１は図示しない公知の加圧機構（加圧バネ等を利用した機構）により内側押付けロール５０に対して１００Ｎの荷重で圧接されて押付けニップ部Ｍが形成されている。この押付けニップ部Ｍの荷重は、前記定着ニップ部Ｎの荷重よりも小さい値（例えば定着ニップ部Ｎの荷重の０．０２〜０．２０倍程度）に設定される。
【００４５】
さらに、この押付けロール５０、５１は、その間に形成する押付けニップ部Ｍと前記定着ニップ部Ｎとの用紙搬送距離Ｌが５０ｍｍ以上、好ましくは７０ｍｍ〜４００ｍｍの範囲内に設定される。この用紙搬送距離Ｌが５０ｍｍ未満になると、用紙を加熱する効果が十分に得られない等の不具合がある。また、外側押付けロール５０には、そのロール内部（中空部）にロール自体を加熱する電熱ヒータ等の加熱源５２が内蔵されており、定着時において記録用紙Ｐをその裏面から補助的に加熱するようになっている。
【００４６】
また、この定着装置１では、通常、上記押付けニップ部Ｍにおける外側押付けロール５１と定着ベルト１０の外周面との間に、定着対象のトナー像Ｔを担持する記録用紙Ｐを導き入れるようになっている。そして、このように記録用紙Ｐが導き入れられる際には、その定着ベルト１０が第１加熱ロール２０と第２加熱ロール２１とにより１００℃以上の温度、好ましくは１４０℃以上の温度に加熱されるように設定されている。また、外側押付けロール５０は、その加熱源５２により１１０℃程度に加熱される。特にこの定着装置１では、前述したように定着時には定着ニップ部Ｎにおいて加圧ロール３０、３１による定着のための加熱を行わない構成になっているため、定着ベルト１０は少なくとも定着に必要な温度（定着温度）以上の温度まで加熱するようになっている。
【００４７】
このような定着装置１では、画像形成装置の作像部側においてトナー像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。
【００４８】
すなわち、まずトナー画像Ｔが転写された記録用紙Ｐが、図示しない用紙搬送ベルト、搬送ガイド等を通してそのトナー像担持面を定着ベルト１０の外周面に当接させる姿勢で、押付けロール５０、５１にて形成される前記押付けニップ部Ｍの外側押付けロール５１と定着ベルト１０の外周面との間に導き入れられる。このとき定着ベルト１０は、第１加熱ロール２０および第２加熱ロール２１により１００℃以上の温度に加熱された状態で押付けニップ部Ｍに到達する。また、このとき外側押付けロール５０も加熱源５２により１００℃以上の温度に加熱される。
【００４９】
この押付けニップ部Ｍの外側押付けロール５１と定着ベルト１０の外周面との間に導入された記録用紙Ｐは、図３に示すように、１００℃以上の高温に加熱されて定着ベルト１０に外側押付けロール５０により圧接されて加熱される。このときの記録用紙Ｐは、特に押付けロール５０が弾性層を形成したロールであるため、内側押付けロール５１に支持されている定着ベルト１０の外周面に対して密着性良好に圧接される。また、定着が連続して行われることがあっても、外側押付けロール５０自体が加熱源５２で加熱されているため、温度の低い記録用紙Ｐが触れることによる定着ベルト１０やその押付けロール５０の温度低下を素早く回復させることができ、記録用紙Ｐを高温で安定して加熱することができる。そして、押付けニップ部Ｍを通過した後の記録用紙Ｐは、上記加熱によりトナー像Ｔが溶融し始めた状態になることにもよって定着ベルト１０に付着した状態で搬送距離Ｌだけ搬送された後、定着ニップ部Ｎにおける定着ベルト１０の外周面と第２加圧ロール３１に支持される加圧ベルト３５の外周面との間に導き入れられる。
【００５０】
これにより、記録用紙Ｐは、外側押付けロール５１により加圧された状態で１００℃を超える高温に加熱されるため、その用紙中の水分が高温で確実に加熱されて気化し、押付けニップ部Ｍを通過して圧接状態から開放された後に水蒸気（点線矢印Ｓ）として用紙の定着ベルト１０とは反対側の面から主に発散される。この結果、記録用紙Ｐは、その含水率が定着ニップ部Ｎに突入する前に大幅に減少する。
【００５１】
また、記録用紙Ｐ上のトナー像Ｔは、押付けニップ部Ｍにおいて外側押付けロール５１により加圧された状態で加熱されることで、トナーが既に溶融した状態で定着ニップ部Ｎに導入されるため、定着ニップ部Ｎにおいて通常の定着時における温度（定着温度）での加熱を行わなくても、用紙Ｐにトナーを染み込ませることができ、十分な定着性を得ることができる（この例では定着時に加圧ロール３０、３１による加熱は行っていない）。この結果、定着ニップ部Ｎにおいて定着温度による加熱を行う必要がなく、そのニップ部Ｎでの加熱温度を低下させることができる。
【００５２】
続いて、定着ニップ部Ｎに突入した記録用紙Ｐは、加圧ロール３０、３１により定着に必要な荷重で強く加圧される。この際、記録用紙Ｐは、定着ベルト１０の余熱により加熱されるが、加圧ロール３０、３１（の加熱源）により加熱されることはない。
【００５３】
定着ニップ部Ｎを通過した記録用紙Ｐは、定着ベルト１０と加圧ベルト３５とに挟持されて定着ベルト１０に密着した状態で搬送されるとともに、冷却装置４０の熱循環器の熱循環により熱が奪われる第１金属板４１を通過する際にトナー像Ｔと一緒に所定の温度（例えば５５〜８５℃）になるまで冷却される。
【００５４】
この冷却によりトナー像Ｔが固化されるとともに冷却装置４０の熱循環器における第１金属板４１を通過した記録用紙Ｐは、ベルト支持ロール１７で構成される用紙剥離手段において紙自身の腰の強さにより自力で定着ベルト１０から、トナー画像とともに剥離される（図１の矢付き一点鎖線の先端部で示される状態となる）。この剥離された記録用紙Ｐは定着装置外に排出される。これによりトナー像Ｔが記録用紙Ｐに定着される。
【００５５】
このようにして定着された画像は、特に定着ベルト１０の平滑な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。
【００５６】
特にこの定着装置１では、前述したように対着対象のトナー像Ｔを担持する記録用紙Ｐが押付けニップ部Ｍを通過した後に定着ニップ部Ｎに導き入れられることにより、その記録用紙Ｐの含水率が定着ニップ部Ｎに突入する前に大幅に減少し、しかも、その記録用紙Ｐが定着ニップ部Ｎで改めて定着温度に加熱されることがない。このため、その定着ニップ部Ｎを通過した後の冷却工程での水蒸気の発生が抑えられるようになる。また、定着ベルト１０も定着ニップ部Ｎで必要以上に加熱されることがなくなり、定着ニップ部Ｎを通過した後に冷却装置４０によって効率よく冷却されるようになる。
【００５７】
この結果、定着ニップ部Ｎを通過した後に水蒸気が発生して記録用紙Ｐが定着ベルト１０から剥離する剥離ブリスターの発生が抑制される。また、これにより、従来技術のごとき、剥離ブリスターに起因した光沢ムラ等の定着不良や紙しわの発生も防止され、良好な定着を行うことが可能となる。このような効果は、記録用紙Ｐとして塗工紙を使用した場合でも得られる。
【００５８】
図４は、この定着装置１における押付けニップ部Ｍおよび定着ニップ部Ｎを順次通過するときの記録用紙Ｐの温度が変化する状態を模式的に示すものである。
【００５９】
図４に示すように、定着対象の記録用紙Ｐを定着ニップ部Ｎに直接導き入れる従来の方式では、室温状態にある記録用紙Ｐが定着ニップ部Ｎを通過するまでの間に定着温度まで急激に加熱されるため、そのニップ部Ｎを通過した頃に水蒸気が発生し得る温度に到達し、その用紙中の水分が水蒸気として発生するものと考えられる。
【００６０】
一方、この定着装置１（実施例）では、室温状態にある記録用紙Ｐがまず押付けニップ部Ｍを通過することにより急激に水蒸気が発生し得るような高い温度まで加熱され、これにより、その用紙中の水分が水蒸気となって発散される。次いで、その記録用紙Ｐが定着ニップ部Ｎを通過する際には、高温で加熱されることがないため、そのニップＮを通過する時点ではすでに温度の低下が始まり水蒸気が発生する温度よりも低い温度になっているものと考えられる。これにより、定着ニップ部Ｎを通過した後の冷却装置４０による冷却工程では、水蒸気が発生しにくい状態になっているものと推測される。
【００６１】
なお、実施の形態１に係る定着装置１では、記録用紙Ｐの表裏両面にトナー像Ｔを形成する場合（両面プリントなどを行う場合）にその第２面目のトナー像の定着をより良好に行う観点から、以下のような構成を採用することができる。
【００６２】
その１例としては、例えば、図５に示すように、定着対象のトナー像Ｔを担持する記録用紙Ｐを、押付けロール５０、５１による押付けニップ部Ｍに導き入れず定着ニップ部Ｎに導き入れる用紙搬送ガイド６１からなる用紙搬送路を外側押付けロール５０の下方側の位置に設けるとともに、その用紙搬送路に記録用紙Ｐの搬送先を変更することができる搬送先切換つめ６２を設ける場合である。
【００６３】
搬送先切換つめ６２は、記録用紙Ｐが接触して移動方向を誘導するに適したくさび形状等の形状に形成した部材であり、図示しない駆動モータ等の動力をうけて支軸６２ａを中心にして両矢印方向に揺動可能に支持されている。そして、この搬送先切換つめ６２は、通常（主に第１面目の定着時）は、記録用紙Ｐを押付けニップ部Ｍにむけて搬送する用紙搬送ガイド６３からなる用紙搬送路に送り込む位置（図中の二点鎖線で示す位置）に揺動する。一方、第２面目の定着時には、その記録用紙Ｐを用紙搬送ガイド６１からなる用紙搬送路に送り込む位置（図中の実線で示す位置）に揺動している。この搬送先切換つめ６２の揺動動作は、定着装置１が使用される画像形成装置側から送られる両面プリント等の情報信号に基づいて実行される。
【００６４】
このような構成の定着装置１では、図６に示すように、記録用紙Ｐの第２面目の定着を行う段階になると、搬送先切換つめ６２が用紙搬送ガイド６１からなる用紙搬送路側に揺動して位置する。この状態にある定着装置１に対して第２面目にトナー像Ｔ２が形成された記録用紙Ｐが搬送されると、その用紙Ｐは用紙搬送ガイド６１に誘導されながら定着ニップ部Ｎに直接導入されるように搬送される。この際、記録用紙Ｐは加圧ベルト３５による搬送力を受けつつ搬送される。図中の符号Ｔ１は、記録用紙Ｐの第１面目に形成された定着済のトナー像である。
【００６５】
この結果、第２面目の定着を行う記録用紙Ｐは、その第１面目の定着時に押付けニップ部Ｍを通過して含水率がすでに低下しており、その含水率を第２面目の定着時に更に低下させる必要がないため、押付けニップ部Ｍを通過させず定着ニップ部Ｎに直接導入することは有効となる。しかも、第１面目の定着済トナー像Ｔ１が高温状態にある外側押付けロール５０に接することがないため、その像Ｔ１が乱されることがない。また、外側押付けロール５０がオフセットトナーによって汚れることがない。
【００６６】
その他の構成例としては、図７に示すように、外側押付けロール５０を定着ベルト１０から離間させるように矢印方向に変位させることが可能な公知のカム機構、スライド機構等からなる変位手段を設け、第２面目の定着時に、その変位手段により当該押付けロール５０を定着ベルト１０から離間させるものである。この場合には、外側押付けロール５０を定着ベルト１０から離間させた際の記録用紙Ｐの搬送先を誘導する用紙搬送ガイド６５、６６を設ける。このうち用紙搬送方向上流側に位置する用紙搬送ガイド６５は、外側押付けロール５０を定着ベルト１０に当接させたときの用紙搬送先の誘導するためのガイドとして機能するように揺動して変位し得る取り付け構造にする。
【００６７】
この変位可能な外側押付けロール５０は、通常（主に第１面目の定着時）は、定着ベルト１０に接触した状態となる位置（図中の実線で示す位置）に変位させられる。一方、第２面目の定着時には、定着ベルト１０から離間した位置（図中の二点鎖線で示す位置：用紙搬送ガイド６５、６６よりも下側の位置）に変位させられる。この外側押付けロール５０の変位動作は、定着装置１が使用される画像形成装置側から送られる両面プリント等の情報信号に基づいて実行される。
【００６８】
このような構成の定着装置１では、図８に示すように、記録用紙Ｐの第２面目の定着を行う段階になると、外側押付けロール５０が定着ベルト１０から離間して用紙搬送ガイド６５、６６よりも下側に存在する位置まで変位する。この状態にある定着装置１に対して第２面目にトナー像Ｔ２が形成された記録用紙Ｐが搬送されると、その用紙Ｐは用紙搬送ガイド６５、６６に誘導されて搬送されるようになり、定着ベルト１０や外側押付けロール５０に触れることなく定着ニップ部Ｎに直接導入されるように搬送される。
【００６９】
この結果、第２面目の定着を行う記録用紙Ｐは、その含水率が第１面目の定着時に低下させられており第２面目の定着時に更にその含水率を低下させる必要がないため、押付けニップ部Ｍを通過させず定着ニップ部Ｎに直接導入することは有効となる。しかも、第１面目の定着済トナー像Ｔ１が高温状態にある外側押付けロール５０に接することがないため、その像Ｔ１が乱されることがない。
【００７０】
《他の実施の形態》
実施の形態１に係る定着装置１では、図９に示すように、押付けニップ部Ｍから定着ニップ部Ｎの間に、その押付けニップ部Ｍを通過した後の記録用紙Ｐを定着ベルト１０の外周面に対して押し付けるように支持する押付け補助ロール５５を定着ベルト１０に接した状態で設けることができる。
【００７１】
このような押付け補助ロール５５を設けた場合には、押付けニップ部Ｍを通過した後の記録用紙Ｐが押付け補助ロール５５により定着ベルト１０に押し付けられた状態で支持されながら定着ニップ部Ｎにむけて搬送される。これにより、押付けニップ部Ｍを通過した後の記録用紙Ｐが例えば水蒸気の発生により定着ベルト１０から剥がれようとする挙動を確実に防止することができ、その記録用紙Ｐの定着ニップ部Ｎへの良好な導入を実現することが可能となる。
【００７２】
また、実施の形態１に係る定着装置１では、図９に示すように、第２加圧ロール３１を冷却する冷却装置４５を設けることができる。この冷却装置４５としては、例えば冷却ファン等の空冷式のものが使用可能である。この冷却装置４５による冷却は、定着ニップ部Ｎの温度がそのニップ部Ｎを通過する記録用紙Ｐに含まれる水分が気化しない程度の低温になるまで行うとよい。
【００７３】
このような冷却装置４５を設けた場合には、定着ニップ部Ｎにおいて、その冷却装置４５で冷却される第２加圧ロール３１を介して定着ベルト１０や記録用紙Ｐ等が間接的に冷却される。このため、定着ニップ部Ｎを通過する際に記録用紙Ｐが高温（例えば水蒸気が発生し得るような温度）で加熱されることがなく、その定着ニップ部Ｎを通過する記録用紙Ｐからの水蒸気の発生を抑制することができる。冷却装置４５は、第１加圧ロール３０側にも併設してもよい。
【００７４】
さらに、実施の形態１に係る定着装置１では、必要に応じて、加圧ベルト３５を設けることを省略してもよい。この場合は、その加圧ベルト３５を張架して回転させるための各ロール３６〜３９も不要となる。また、定着ベルト１０を加熱する手段としては、加熱ロール２０、２１に代えて、加熱板等の他の加熱手段を適用してもよい。
【００７５】
【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、定着加圧部を通過した後の定着ベルトと記録用紙との間における剥離ブリスターの発生を防止することができる。従って、この定着装置を使用した場合には、その剥離ブリスターに起因した光沢ムラ等の定着不良や紙しわの発生のない、光沢感に優れた定着画像を安定して得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る定着装置を示す概略構成図。
【図２】図１の定着装置における押付けニップ部とその周辺部の構成を示す要部拡大図。
【図３】押付けニップ部を通過させて行う定着動作時の状態を示す要部説明図。
【図４】図１の定着装置による定着動作時の用紙温度の変化状態を示す説明図。
【図５】第２面目の定着時に対応した構成例を示す要部拡大図。
【図６】図５の構成例の場合における第２面目の定着動作時の状態を示す説明図。
【図７】第２面目の定着時に対応した他の構成例を示す要部拡大図。
【図８】図７の構成例の場合における第２面目の定着動作時の状態を示す説明図。
【図９】図１の定着装置の一部を変形した構成例を示す要部拡大図。
【符号の説明】
１…定着装置、１０…定着ベルト、１５〜１８…ベルト支持ロール、２０，２１…加熱ロール（加熱手段）、３０、３１…加圧ロール（加圧回転体）、４５…冷却装置（冷却手段）、５０，５１…押付けロール（一対のロール）、５２…加熱源（加熱手段）、６１…用紙搬送ガイド（用紙搬送路）、６２…搬送先切換つめ（搬送先変更手段）、Ｔ，Ｔ２…定着対象のトナー像、Ｐ…記録用紙、Ｎ…定着ニップ部（定着加圧部）、Ｍ…押付けニップ部（押付け部）。
【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】
2005010676.tif 000008
【図７】
2005010676.tif 000009
【図８】
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【図９】
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