(57)【要約】【課題】記録媒体の光沢付与面の反対側の面を効率よく冷却することができ、記録媒体の両面に美しい光沢を付与できる光沢付与装置を提供する。【解決手段】光沢付与装置（300）は、熱源（23）により加熱されるとともに回転する加熱部材（21）と、加熱部材（21）を含む複数の部材に張架されて回転する無端状ベルト（24）と、加圧されて加熱部材（21）との間にニップ部を形成する加圧部材（22）と、無端状ベルト（24）を冷却する第１の冷却手段（41,51,61）と、無端状ベルト（24）とニップ部において対向して配置され、加圧部材（22）及び複数の部材に張架されて回転する冷却ベルト（90）と、加圧部材（22）を冷却ベルト（90）に対して離間させて冷却ベルト（90）を無端状ベルト（24）から離間させ、加圧部材（22）を冷却ベルト（90）に対して押圧させて冷却ベルト（90）を無端状ベルト（24）に圧接させる接離部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源により加熱されるとともに回転する加熱部材と、
前記加熱部材を含む複数の部材に張架されて回転する無端状ベルトと、
加圧されて前記加熱部材との間にニップ部を形成する加圧部材と、
前記無端状ベルトを冷却する第１の冷却手段と、
前記無端状ベルトと前記ニップ部において対向して配置され、前記加圧部材及び複数の部材に張架されて回転する冷却ベルトと、
前記加圧部材を前記冷却ベルトに対して離間させて前記冷却ベルトを前記無端状ベルトから離間させ、前記加圧部材を前記冷却ベルトに対して押圧させて前記冷却ベルトを前記無端状ベルトに圧接させる接離部と、
を備える光沢付与装置。
【請求項２】
前記冷却ベルトを冷却する第２の冷却手段をさらに備える請求項１に記載の光沢付与装置。
【請求項３】
前記複数の部材は、
記録媒体の搬送路に沿って、前記加圧部材を挟むように、かつ、前記ニップ部より前記加圧部材の側に配置される請求項１又は請求項２に記載の光沢付与装置。
【請求項４】
前記冷却ベルトは、
前記ニップ部に押圧された状態において冷却される場合と、前記ニップ部から離間された状態において冷却される場合とがある請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の光沢付与装置。
【請求項５】
記録媒体の位置を示す搬送位置情報を取得するセンサをさらに備え、
前記接離部は、
前記搬送位置情報に基づいて前記加圧部材を前記冷却ベルトに対して接離する請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の光沢付与装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の光沢付与装置を備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光沢付与装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を用いた画像形成装置において、定着ローラと支持ローラとの間に張架された無端状定着ベルトと、定着ローラに対向して設けられた加圧ローラと、無端状ベルトを冷却する冷却手段と、を備える光沢付与手段が提案されている。この冷却手段は、記録媒体を無端状ベルトに当接させた状態により冷却手段により冷却してから剥離させ、写真のような高光沢のプリントを得ることができる（例えば、特許文献１、特許文献２）。
【０００３】
無端状ベルトおよび無端状ベルトに当接した記録媒体を冷却する方法として、例えば、特許文献１では、ベルトの内側とベルトの外側（下側）に冷却ファンを設置し、冷却ファンの送風により冷却する方法や、水やその他の冷媒を内包したヒートパイプやヒートシンクを接触させて冷却する方法が開示されている。
【０００４】
特許文献２では、無端状ベルトの内周面に接触して熱を吸収して放熱する放熱部材（ヒートシンク）や、冷却用ファンによる空冷装置などを使用することが開示されている。
【０００５】
特許文献３では、複数の冷却手段によって無端状ベルトを冷却する技術が開示されている。
【０００６】
上述の特許文献に開示されたベルト式光沢付与手段においては、高光沢な画像を得るために、無端状ベルトが張架された定着ローラ、加圧ローラ部で形成されるニップ部において、トナーを一度溶かし、トナーとベルトの密着力でトナーとベルトが密着させ、その状態で搬送し、密着した状態で冷却し、分離部で剥離する。無端状ベルトの表面状態がトナーの表面に転写され、トナーの表面が平滑になり、光沢度が高くなる。
【０００７】
従って、高い光沢画像を得るためにはトナーとベルトが密着した状態で無端状ベルト、すなわちトナー表面を狙いの温度にまで冷却する必要があり、そのためには冷却手段の能力および効率よく冷却することが重要となる。
【０００８】
近年では、用紙の両面に高い光沢がある両面光沢画像についても要求が高まってきており、さらに、この場合に、カラートナーの他に、カラートナーが乗っていない部分にクリアトナーを付着させ、全面に高い光沢を付与するような画像への要求が高まっている。
【０００９】
このような両面について光沢付与を行う場合、片面（表面）について光沢付与を行った後に、用紙を反転させてもう一方の面（裏面）について光沢付与を行う際、すでに光沢が付与された片面（表面）側の温度が高いと、トナーが変形しうる状態で加圧されることとなり、一旦、光沢が付与された片面（表面）側の光沢度を低下させてしまうおそれがあった。
【００１０】
この点に関し、光沢付与ベルトとニップ部において対向し、加圧ローラに張架されて回動する冷却ベルトと、冷却ベルトを冷却する加圧冷却ファンと、を備える光沢付与手段が提案されている（例えば、特許文献４）。
【００１１】
しかし、この技術によっては、加圧ローラの温度は光沢付与動作が計測されることにより、徐々に上がってゆく。加圧ローラは一度温まってしまうと冷めにくく、加圧ローラの温度が所定の温度以上になってしまった場合、光沢付与動作を中止して所定の温度未満になるのを待つ必要があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上記の問題に鑑み、記録媒体の光沢付与面の反対側の面を効率よく冷却することができ、記録媒体の両面に美しい光沢を付与できる光沢付与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】
【００１３】
上記課題を解決するための本発明は、熱源により加熱されるとともに回転する加熱部材と、加熱部材を含む複数の部材に張架されて回転する無端状ベルトと、加圧されて加熱部材との間にニップ部を形成する加圧部材と、無端状ベルトを冷却する第１の冷却手段と、無端状ベルトとニップ部において対向して配置され、加圧部材及び複数の部材に張架されて回転する冷却ベルトと、加圧部材を冷却ベルトに対して離間させて冷却ベルトを無端状ベルトから離間させ、加圧部材を冷却ベルトに対して押圧させて冷却ベルトを無端状ベルトに圧接させる接離部と、を備える光沢付与装置を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、記録媒体の光沢付与面の反対側の面を効率よく冷却することができ、記録媒体の両面に美しい光沢を付与できる光沢付与装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】光沢付与装置の構成図である。
【図２】光沢付与装置の冷却ベルトを離間させた状態を示す図である。
【図３】光沢付与装置を有する光沢付与部が画像形成装置に連結して設置される例を示す図である。
【図４】加圧ローラの表面温度と２０度光沢度の関係を示すグラフを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態に係る光沢付与装置について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、本実施形態の光沢付与装置３００の構成図である。図１に示すように、光沢付与装置３００は、加熱部材である加熱ローラ２１と、無端状ベルト２４と、無端状に形成される冷却ベルト９０と、加圧部材である加圧ローラ２２と、冷却部材４１、５１、６１と、を備える。
【００１８】
加熱ローラ２１は、表面に樹脂層を有する中空の金属により形成される円筒であり、その外径がφ５０〜φ１２０ｍｍの構成となっており、内部に加熱源を備える。加熱源は、例えばハロゲンヒータ２３を用いることができる。熱平衡のために長手方向にヒートパイプを使用する場合もある。金属としては、例えばアルミニウムを用いることができる。
【００１９】
無端状ベルト２４は、複数の部材である加熱ローラ２１と、駆動ローラ２６と、剥離ローラ２７と、テンションローラ２８と、に張架されている。無端状ベルト２４は基材と外周面側に形成される表面層との２層構造からなるベルトである。ベルト基材としては、例えば厚さ１０〜３００μｍの耐熱性の高い樹脂シートを使用することが可能である。具体的にはポリエステル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルケトン、ポリサルフォン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアミドなどのポリマーシートを用いることが可能である。表面層としては例えば厚さ１〜１００μｍのシリコーン系樹脂、フッ素系樹脂等の表面層形成用材料にて形成される層である。
【００２０】
また、この無端状ベルト２４は、画像の光沢付与するためのベルトであるため、その表面層の表面が高光沢を付与するに適した平滑面として形成される。この場合、その平滑面は例えば算術平均粗さＲaが０．３μｍ以下、より好ましくは０．１μｍ以下となるように形成される。
【００２１】
無端状ベルト２４は駆動ローラ２６の駆動力により周速５０〜７００ｍｍ/ｓｅｃで回転するようになっている。
【００２２】
冷却ベルト９０は、加圧ローラ２２と、第１の加圧側支持ローラ９１および第２の加圧側支持ローラ９３、及び第３の加圧側支持ローラ９４に張り廻されている。第２の加圧側支持ローラ９３、及び第３の加圧側支持ローラ９４は、記録媒体の搬送路に沿って、加圧ローラ２２を挟むように配置される。また、冷却ベルトの構成は無端状ベルト２４の構成と同様である。冷却ベルト９０の内周側には冷却ベルト９０を冷却する冷却装置９２が配置されていてもよい。
【００２３】
加熱ローラ２１には無端状ベルト２４および冷却ベルト９０を挟んで加圧ローラ２２が圧接し、ニップ部を形成している。加熱ローラ２１には熱源としてのハロゲンヒータ２３が内部に設置されており、無端状ベルト２４の表面の温度を検知するサーミスタ２５が設けられ、図示しない制御部によりハロゲンヒータ２３のオン／オフを制御している。
【００２４】
無端状ベルト２４の表面に設置されたサーミスタ２５により検出された温度に基づいて、制御部により無端状ベルト２４の加熱ローラ２１上における表面温度は１００℃〜１８０℃に制御されている。
【００２５】
無端状ベルト２４の内周側には、冷却部材４１、５１、６１が設けられている。本実施形態では冷却部材、冷却手段が３個の例について説明する。この冷却部材４１、５１、６１は、加熱ローラ２１と加圧ローラ２２の圧接部直後の無端状ベルト２４に接触し、無端状ベルト２４を冷却し、さらに無端状ベルト２４に密着している記録材を冷却している。
【００２６】
冷却部材４１、５１、６１は無端状ベルト２４に接触して無端状ベルト２４を冷却することにより、無端状ベルト２４に密着搬送される記録紙上のトナー像を冷却する。光沢付与装置３００は冷却装置９２を備えていてもよい。冷却装置９２は冷却ベルト９０に接触して冷却ベルト９０を冷却する。
【００２７】
冷却装置９２は熱伝導性の良い金属（例えばアルミニウム等）で形成され、内部には冷却液が循環するための穴が冷却部材の内部を往復するように形成されている。冷却装置９２は冷却ファンであってもよい。
【００２８】
冷却部材４１、５１、６１にはそれぞれに液冷方式により冷却部材４１、５１、６１を冷却する冷却手段が設置されている。冷却部材４１には冷却液を循環させるためのポンプ４４、冷却液を冷却するためのラジエータ４２、冷却液を溜めるタンク４３が設置され、それぞれがパイプ（チューブ）によって繋がれている。
【００２９】
ラジエータ４２にはファンが設置され、冷却液がファンにより冷却されている。同様に冷却部材５１、冷却部材６１にも同様の冷却手段が設置され、それぞれが独立して冷却できるような構成となっている。本実施形態の構成では、冷却部材を３分割した構成としているが、冷却が充分にできるのであれば必ずしも３分割である必要はない。例えば、冷却部材（冷却手段）が、それぞれ２〜５個設置されて無端状ベルトを冷却する構成であってもよい。
【００３０】
ラジエータ４２は一般的なラジエータで例えば排熱するためのファンの風量０〜１１ｍ３/分の性能を有し、ファンの風量を変更することで冷却量を調整可能となっている。ポンプは流量が例えば０〜１５リットル/分のもので流量を調整可能となっている。
【００３１】
加圧ローラ２２は円筒状の金属ローラの外周に厚さ５〜３０ｍｍのシリコーンゴム層を形成し、表層面には例えば厚さ３０〜２００μｍのフッ素樹脂のチューブを備える。加圧ローラ２２は無端状ベルト２４と冷却ベルト９０を挟んで加熱ローラ２１に圧接されニップ部を形成している。ニップ部の幅は１０〜４０ｍｍ程度に設定される。
【００３２】
図２は本実施形態の光沢付与装置３００の冷却ベルト９０を離間させた状態を示す図である。図２に示すように、光沢付与装置３００は、加圧ローラ２２を冷却ベルト９０に対して接離させる接離部を備え、接離部が加圧ローラ２２を変位させることにより加圧ローラ２２を冷却ベルト９０に接触させたり、離間させたりすることができる。
【００３３】
具体的には、接離部は加圧ローラ２２を、加圧ローラ２２が冷却ベルト９０に接触しない位置まで退避させる。この状態において、冷却ベルト９０が無端状ベルト２４に接触しないように、第２の加圧側支持ローラ９３および第３の加圧側支持ローラ９４は配置されている。具体的には、第２の加圧側支持ローラ９３および第３の加圧側支持ローラ９４は、ニップ部より加圧ローラ２２側に配置される。また、第１の加圧側支持ローラ９１は、加圧ローラ２２の加熱ローラ２１に対して逆側に設置される。接離部は、加圧ローラ２２を加圧ローラ２２の外周の最も加熱ローラ２１側の部分が、第２の加圧側支持ローラ９３および第３の加圧側支持ローラ９４の加熱ローラ２１側の共通接線より第１の加圧側支持ローラ９１の方向に位置するまで退避させる。
【００３４】
冷却ベルト９０は弾性力があり、加圧ローラ２２が冷却ベルト９０から離間すると、張力により第２の加圧側支持ローラ９３と、第３の加圧側支持ローラ９４との間に弛みなく張られる。従って、加圧ローラ２２を冷却ベルト９０から離間させると冷却ベルト９０は、加熱ローラ２１によって加熱される無端状ベルト２４からも離間する。接離部が、加圧ローラ２２を押圧すると加圧ローラ２２は冷却ベルト９０に接触し、さらにニップ部において冷却ベルト９０と無端状ベルト２４を加熱ローラ２１に圧接する。
【００３５】
接離部は、例えばカムを含む機構又はソレノイドを含む機構を用いることができる。カムを含む機構は、支点と力点の間に加圧ローラ２２を押圧する作用点を有する押圧バーと、力点に接触し、回転することにより押圧バーを押圧、脱圧するカムと、押圧バーをカムの方向に付勢する弾性体と、を備える。
【００３６】
従って、カムが回転することにより押圧バーが変位し、加圧ローラ２２を冷却ベルト９０に対して接離させることが可能となる。
【００３７】
ソレノイドを含む機構は、上述のカムの代わりにソレノイドが配置される。ソレノイドが押圧バーを押圧することにより加圧ローラ２２は冷却ベルト９０に接触し、ソレノイドが押圧バーを脱圧させることにより加圧ローラ２２は冷却ベルト９０から離間する。
【００３８】
次に、光沢付与装置３００の動作について説明する。
【００３９】
図３は、光沢付与装置３００を有する光沢付与部２００が画像形成装置１００に連結して設置される例を示す図である。図３においては光沢付与装置３００を光沢付与部２００として画像形成装置１００とは別の装置としているが、必ずしも別の装置である必要は無く、画像形成装置１００の中に光沢付与装置３００を取付けてもよい。図３に示すように、光沢付与部２００は、画像形成装置１００から画像形成された記録媒体を受け取ることができる位置に設置される。
【００４０】
画像形成装置１００を通過してトナー像が定着された記録媒体は光沢付与装置３００の加熱ローラ２１と加圧ローラ２２によって形成されるニップ部を通過し、加熱される。無端状ベルト２４のサーミスタ２５の箇所における表面温度が１５０℃で制御維持されている場合、記録媒体はニップ部を通過することによって１００℃〜１２０℃となり、トナー像が軟化し、溶融する。
【００４１】
記録媒体はトナー像の無端状ベルト２４への密着力により、無端状ベルト２４に密着したまま搬送され、無端状ベルト２４が冷却部材４１、５１、６１に接触搬送されることにより冷却され、剥離ローラ２７によってベルトから剥離される。無端状ベルト２４に密着した状態で冷却された記録媒体のトナー像は、剥離時には４０℃以下に冷却されて固化することにより無端状ベルト２４の表面状態がトナー像表面に転写され、高い光沢を得ることができる。このようにして得られた画像の光沢度は２０°光沢度において６５〜８０の値であった。
【００４２】
以上説明した光沢付与装置３００により光沢付与がなされるのは、記録媒体が無端状ベルト２４に接触した側（表面）であるため、両面印刷された記録媒体の両面に光沢付与を行う場合は光沢付与部２００において図示していない記録媒体反転装置により、記録媒体を反転させたうえ、再び光沢付与装置３００のニップ部を通過させることが必要となる。
【００４３】
このように反転させて、記録媒体のもう一方の面（裏面）にも光沢付与を行う際、当該面側（裏面）のトナー像が上述の動作によりニップ部でトナーが軟化し冷却され剥離されることで光沢が付与される。
【００４４】
このとき、光沢がすでに付与されている片面（表面）側は加圧ローラ２２側となり、光沢付与装置３００のニップ部において熱と圧力がかかることになる。この時、加圧ローラ２２の表面温度が所定の温度以上であると、一旦光沢が付与された面のトナーが再溶融してしまい、一旦付与された光沢度が低くなる現象が発生する。そこで、再溶融による光沢の低下を防止するためには加圧側の部材表面を冷却する必要がある。
【００４５】
図４は、加圧ローラ２２の表面温度と２０度光沢度の関係を示すグラフを示す図である。縦軸は２０度光沢度（％）、横軸は加圧ローラ２２の表面温度（℃）を示す。図４に示すように、この例では加圧ローラ２２の表面を８０℃以下に冷却維持しておくことにより、両面画像の加圧面側のトナー画像の光沢低下を防止し、一旦付与された高い光沢を維持することができる。
【００４６】
しかしながら、従来の光沢付与装置においては、加圧部材として加圧ローラ２２を用いており、加圧ローラ２２はニップ幅を確保するために芯金上にある程度の厚みがあるゴムが設けられている。そのため、通常の使用においては無端状ベルト２４のニップ部の温度と同じ温度つまり１００℃〜１８０℃となってしまう。
【００４７】
さらに、図示していない冷却ファンによって加圧ローラ２２を冷却する手段も提案されているが、一度温まってしまった加圧ローラ２２は冷めにくく８０℃以下に維持するのは困難である。そのため加圧ローラ２２の温度が８０℃を超えてしまった場合は光沢付与動作を中止し、温度が８０℃以下に下がるのを待つ必要があった。
【００４８】
これに対し、本実施形態の光沢付与装置３００は加圧側の構成を冷却ベルト９０としている。前述のように冷却ベルト９０は厚さが４００μｍ程度であり熱容量が小さいため、加圧ローラ２２に比べて冷却が容易である。
【００４９】
さらに、本実施形態では加圧ローラ２２を変位させることにより、冷却ベルト９０を加圧ローラ２２および無端状ベルト２４に対して離間させる。従って、加圧部材の中で最も熱容量が大きく、最も冷えにくい加圧ローラ２２と冷却ベルト９０を完全に離間することができるため、冷却ベルト９０の冷却を容易にすることができる。
【００５０】
さらに、図示していない記録媒体の位置を検出するセンサによって検出された位置情報により、加圧ローラ２２の接離を行うことにより、記録媒体がニップ部へ進入する直前まで、加圧ローラ２２を無端状ベルト２４に対して離間させておく。
【００５１】
具体的には、光沢付与装置３００は、ニップ部の記録媒体搬送方向の上流に設置され、記録媒体のニップ部への進入を検知する入り口センサと、ニップ部の記録媒体搬送方向の下流に設置され、記録媒体のニップ部からの排出を検知する出口センサと、を備える。制御部は、入り口センサと、出口センサと、によって記録媒体の位置を示す搬送位置情報を取得し、この搬送位置情報に基づいて加圧ローラ２２を接離させる。なお、光沢付与装置３００は、ニップ部の上流側に、無端状ベルト２４へ記録媒体を受け渡すためのガイド部材３０を備える。
【００５２】
制御部は光沢付与装置３００に電源が投入された場合、接離部によって加圧ローラ２２を冷却ベルト９０から離間させ、その状態を維持させる。
【００５３】
制御部は、入り口センサによって記録媒体のニップ部への進入を検知した場合、接離部によって加圧ローラ２２を加熱ローラ２１に圧接させる。この状態において、記録媒体はニップ部を通過する。
【００５４】
制御部は、出口センサによって記録媒体のニップ部からの排出を検知した場合、接離部によって加圧ローラ２２を冷却ベルト９０から離間させる。
【００５５】
従って、冷却ベルト９０および加圧ローラ２２の温度上昇を抑えることができ、冷却ベルト９０の冷却を効率よく行うことができる。
【００５６】
なお、制御部は、サーミスタ２５の出力に基づいて、無端状ベルト２４の温度が所定温度より低い場合には、記録媒体がニップ部から排出された後も冷却ベルト９０から加圧ローラ２２を離間させずに、冷却ベルト９０の冷却を行うようにしてもよい。
【００５７】
以上述べたように、本実施形態の光沢付与装置３００は、加熱ローラ２１の掛けまわされる無端状ベルト２４と、無端状ベルト２４にニップ部において対向して配置される冷却ベルト９０と、冷却ベルト９０を加熱ローラ２１に圧接する加圧ローラ２２と、加圧ローラ２２を冷却ベルト９０に対して圧接又は離間させる接離部と、を備える。
【００５８】
従って、加圧ローラ２２を冷却ベルト９０から離間させた状態にて冷却ベルト９０を冷却できるため、冷却ベルト９０を効率よく冷却することができるという効果がある。
【００５９】
以上、本発明について、好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明の光沢付与装置は上記実施形態の構成に限定されるものでない。
【００６０】
当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の光沢付与装置を適宜改変することができる。このような改変によってもなお本発明の光沢付与装置の構成を具備する限り、もちろん、本発明の範疇に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６１】
２１  加熱ローラ
２２  加圧ローラ
２３  ハロゲンヒータ
２４  無端状ベルト
２５  サーミスタ
２６  駆動ローラ
２７  剥離ローラ
２８  テンションローラ
４１  冷却部材
４２  ラジエータ
４３  タンク
４４  ポンプ
５１  冷却部材
６１  冷却部材
９０  冷却ベルト
９１  第１の加圧側支持ローラ
９２  冷却装置
９３  第２の加圧側支持ローラ
９４  第３の加圧側支持ローラ
１００  画像形成装置
２００  光沢付与部
３００  光沢付与装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６２】
【特許文献１】特開２００９−０１４８７６号公報
【特許文献２】特開２００４−３２５９３４号公報
【特許文献３】特開２０１３−００７８０１号公報
【特許文献４】特開２０１３−００７８０７号公報
【図３】
2016128865.tif 000003
【図４】
2016128865.tif 000004
【図１】
2016128865.tif 000005
【図２】
2016128865.tif 000006