【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、電子写真方式を適用した複写機、プリンタ、ファクシミリあるいはこれらの複合機等の画像形成装置に用いられる定着装置に関するものである。
【０００２】
【特許文献１】特開平４−１９９１６９号公報
【特許文献２】特開平９−３３０００６号公報
【０００３】
【従来の技術】
従来、上記電子写真方式を適用した複写機、プリンタ、ファクシミリあるいはこれらの複合機等の画像形成装置に用いられる定着装置としては、種々の方式のものが提案されており、既に製品化されてきている。
【０００４】
ところで、上記電子写真方式を適用した複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、ユーザーのニーズの多様化等に伴って、銀塩写真の画質に近い、高画質な画像は勿論のこと、高光沢を有する画像などが求められてきている。
【０００５】
かかるユーザーのニーズ等に鑑みて、本発明者らは、現在、高速・高画質・オイルレス用の定着システムを開発中である。このような高速・高画質・オイルレス用の定着システムを実現し得る定着装置としては、例えば、特開平４−１９９１６９号公報に開示されているように、２本のベルトと用紙を密着させたまま搬送・冷却することにより、離型剤としてのオイルを用いずに非オフセット性を確保し、かつトナー像と接触するベルトの表面状態を写し取る、即ちレプリカを作ることによって、高光沢を有する画像を高速定着することを可能とする技術がある。
【０００６】
この特開平４−１９９１６９号公報に係る定着装置は、ヒーターを内蔵した加熱ローラと第２のローラとで第１の定着ベルトを張架するとともに、加圧ローラと第３のローラで第２の定着ベルトを張架し、第１の定着ベルトと第２の定着ベルトのニップ部に用紙を挿入し、用紙と第１および第２の定着ベルトを所定時間密着させたまま搬送した後、剥離させるように構成したものである。
【０００７】
しかし、上記特開平４−１９９１６９号公報等に開示された定着装置の場合には、第１の定着ベルトと第２の定着ベルトのニップ部や、第１の定着ベルトとローラ転写器や加圧ローラのニップ部で加熱されたトナーや用紙は、ニップ部を通過した後も、ベルトの余熱により加熱される。このとき、上記定着装置では、第１の定着ベルトと第２の定着ベルトのニップ部等を通過した後は、ニップ部の加圧がない状態で加熱されるため、図７に示すように、用紙やトナー内の水蒸気や空気が膨張し、トナーと定着ベルトの密着を阻害して、部分的に両者を剥離させる現象が発生する。このトナーと定着ベルトとの剥離は、トナーが十分に冷却固化していない状態で起こるため、定着ベルトから剥離した部分と剥離していない部分で画像の表面状態（光沢等）が変化してしまい、一般にブリスターと呼ばれる画像欠陥が発生してしまうという問題点を有していた。
【０００８】
この問題点に対する解決手段としては、記録用紙を冷却する最中に、再度、記録用紙をニップ後ローラと呼ばれるローラなどによって加熱ベルトに押し付けることにより、一旦剥離した画像を加熱ベルトに密着させ、ブリスターの発生を防止するという技術が、本出願人の提案に係る特開平９−３３０００６号公報等において既に提案されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上記の如く記録用紙をニップ後ローラによって加熱ベルトに押し付けることにより、一旦剥離した画像を加熱ベルトに密着させ、ブリスターの発生を防止するという技術の場合には、一旦浮いた用紙を再度加熱ベルトに押し付ける際に、用紙にしわが発生してしまうという問題点を有していた。
【００１０】
更に説明すると、記録用紙が定着ニップ部を通過した直後に、当該記録用紙に含まれる水分が蒸発して発生する水蒸気などによって、トナー像を担持した記録用紙が加熱ベルトから剥がれていると、その剥がれた個所には、水蒸気などの気体が滞留して膨らんでおり、その水蒸気をニップ後ローラで加圧すると、水蒸気は、ニップ後ローラを通り抜けることができず、トナー画像を加熱ベルトから剥離させていきながら、下流へと押し流されていくことになる。この記録媒体の下流へと押し流された水蒸気は、更に下流の水蒸気と徐々に合体することによって、水蒸気によって加熱ベルトから剥離した記録用紙の領域は拡大し、ついにはニップ後ローラによってその拡大した記録用紙の剥がれは、座屈してしわが発生してしまうという問題点を有していた。
【００１１】
そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、予め加熱された第１のベルトと第２のベルトで用紙を挟持しつつ搬送することにより、未定着トナー像を用紙上に定着する定着装置において、ブリスターと呼ばれる画像欠陥が発生するのを防止可能とした定着装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載された発明は、所定の温度に加熱された状態で、複数本のローラによって張架されて移動する加熱ベルトと、トナー像が表面に形成された記録媒体を、当該トナー像を介して定着ニップ部において加熱ベルトの表面に圧接する加圧手段と、前記加熱ベルトと前記トナー像が表面に形成された記録媒体を重ね合わせたままの状態で冷却する冷却手段と、前記冷却手段によって冷却された記録媒体を加熱ベルトから剥離する剥離手段と、前記定着ニップ部を通過した記録媒体を加熱ベルトに押圧する２次加圧手段とを備えた定着装置において、前記２次加圧手段が記録媒体を加熱ベルトに押圧する際の加熱ベルトの温度が、１４０℃以上になるように構成したものである。
【００１３】
また、請求項２に記載された発明は、前記２次加圧手段が、軸方向に荷重を逃がすことが可能なローラからなるように構成したものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
実施の形態１
図２はこの発明の実施の形態１に係る定着装置を適用したカラー画像形成装置を示す構成図である。
【００１６】
このカラー画像形成装置１には、図示しないパーソナルコンピュータ等のホストコンピュータから送られてくるカラー画像情報や、図示しない原稿読取装置によって読み取られたカラー原稿のカラー画像情報などが入力される。そして、上記カラー画像形成装置１では、入力されたカラー画像情報に対し、画像処理装置２により、必要に応じて、シェーデイング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消し、色／移動編集等の所定の画像処理が施される。
【００１７】
そして、上記の如く画像処理装置２で所定の画像処理が施された画像データは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）（各８ｂｉｔ）の４色の色材階調データとしてＲＯＳ３（Ｒａｓｔｅｒ Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｃａｎｎｅｒ）に送られ、このＲＯＳ３では、原稿色材階調データに応じてレーザー光による画像露光が行われる。
【００１８】
上記カラー画像形成装置１の内部には、色の異なる複数のトナー像を形成可能な画像形成手段Ａが配設されている。この画像形成手段Ａは、主として、静電潜像が形成される像担持体としての感光体ドラム７と、前記感光体ドラム７の表面を所定の電位に一様に帯電する帯電装置としてのスコロトロン８と、前記感光体ドラム７の表面に画像露光を施す画像露光手段としてのＲＯＳ３と、前記感光体ドラム７上に形成された静電潜像を現像して色の異なる複数のトナー像を形成可能な現像手段としてのロータリー方式の現像装置９とから構成されている。
【００１９】
上記ＲＯＳ３は、図２に示すように、図示しない半導体レーザーを原稿再現色材階調データに応じて変調し、この半導体レーザーからレーザー光ＬＢを階調データに応じて出射する。この半導体レーザーから出射されたレーザー光ＬＢは、回転多面鏡４によって偏向走査され、ｆ・θレンズ５及び反射ミラー６を介して像担持体としての感光体ドラム７上に走査露光される。
【００２０】
上記ＲＯＳ３によってレーザー光ＬＢが走査露光される感光体ドラム７は、図示しない駆動手段によって矢印方向に沿って所定の速度で回転駆動されるようになっている。この感光体ドラム７の表面は、予め一次帯電用の帯電装置としてのスコロトロン８によって、所定の極性（例えば、マイナス極性）及び電位に帯電された後、原稿再現色材階調データに応じてレーザー光ＬＢが走査露光されることによって静電潜像が形成される。上記感光体ドラム７上に形成された静電潜像は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の４色の現像器９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９ＢＫを備えたロータリー方式の現像装置９によって、例えば、感光体ドラム７の帯電極性と同極性のマイナス極性に帯電したトナー（帯電色材）によって反転現像され、所定の色のトナー像となる。上記ロータリー方式の現像装置９の各現像器９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９ＢＫでは、例えば、平均粒径が５．５μｍの球形トナーが用いられる。尚、上記感光体ドラム７上に形成されたトナー像は、必要に応じて転写前帯電器１０によってマイナス極性の帯電を受け、電荷量が調整されるようになっている。
【００２１】
上記感光体ドラム７上に形成された各色のトナー像は、当該感光体ドラム７の下部に配置された中間転写体としての中間転写ベルト１１上に、第１の転写手段としての一次転写ロール１２によって多重に転写される。この中間転写ベルト１１は、駆動ロール１３、従動ロール１４ａ、テンションロール１４ｂ及び二次転写手段の一部を構成する対向ロールとしてのバックアップロール１５によって、感光体ドラム７の周速と同一の移動速度で矢印方向に沿って回動可能に支持されている。
【００２２】
上記中間転写ベルト１１上には、形成する画像の色に応じて、感光体ドラム７上に形成されるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の４色のすべて又はその一部のトナー像が、一次転写ロール１２によって順次重ね合わせた状態で転写される。この中間転写ベルト１１上に転写されたトナー像は、所定のタイミングで二次転写位置へと搬送される記録媒体としての記録用紙１６上に、中間転写ベルト１１を支持するバックアップロール１５と、当該バックアップロール１５に圧接する第２の転写手段の一部を構成する二次転写ロール１７の圧接力及び静電吸引力によって転写される。上記記録用紙１６は、図２に示すように、カラー画像形成装置１内の下部に配置された転写用紙収容部材としての給紙カセット１８から、所定のサイズのものがフィードロール１８ａによって給紙される。給紙された記録用紙１６は、複数の搬送ロール２２及びレジストロール２３によって、所定のタイミングで中間転写ベルト１１の二次転写位置まで搬送される。そして、上記記録用紙１６には、上述したように、２次転写手段としてのバックアップロール１５と二次転写ロール１７とによって、中間転写ベルト１１上から所定の色のトナー像が一括して転写されるようになっている。
【００２３】
また、上記中間転写ベルト１１上から所定の色のトナー像が転写された記録用紙１６は、中間転写ベルト１１から分離された後、搬送ベルト２４によって定着装置２５へと搬送され、この定着装置２５によって熱及び圧力でトナー像が記録用紙１６上に定着され、片面複写の場合には、そのまま機外に排出されてカラー画像の形成工程が終了する。
【００２４】
一方、両面複写の場合には、第１面（表面）にカラー画像が形成された記録用紙１６を、そのまま機外に排出せずに、図示しない反転ゲートによって下向きに搬送方向が変更され、３つのロールが圧接されたトリロール２７及び反転ロール２８によって、反転通路２９へと一旦搬送される。そして、上記記録用紙１６は、今度は逆転する反転ロール２８によって両面用通路３０へと搬送され、この両面用通路３０に設けられた搬送ロール３１によってレジストロール２３まで一旦搬送されて停止する。記録用紙１６は、中間転写ベルト１１上のトナー像と同期して、再度レジストロール２３によって搬送が開始され、当該記録用紙１６の第２面（裏面）に対してトナー像の転写・定着工程が行われた後、機外に排出されるようになっている。
【００２５】
なお、図２中、３２は転写工程が終了した後の感光体ドラム７の表面から残留トナーや紙粉等を除去するためのクリーニング装置、３３は中間転写ベルト１１の清掃を行うための中間転写ベルト用クリーナー、３４は手差しトレイ、３５はイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の各色のトナーを収容したトナーカートリッジをそれぞれ示している。
【００２６】
ところで、この実施の形態に係る定着装置は、所定の温度に加熱された状態で、複数本のローラによって張架されて移動する加熱ベルトと、トナー像が表面に形成された記録媒体を、当該トナー像を介して定着ニップ部において加熱ベルトの表面に圧接する加圧手段と、前記加熱ベルトと前記トナー像が表面に形成された記録媒体を重ね合わせたままの状態で冷却する冷却手段と、前記冷却手段によって冷却された記録媒体を加熱ベルトから剥離する剥離手段と、前記おｔ、歯クルの表重ね合わせたままの状態で冷却する冷却手段と、前記定着ニップ部を通過した記録媒体を加熱ベルトに押圧する２次加圧手段とを備えるように構成されている。
【００２７】
図１は、この発明の実施形態１に係る定着装置を示すものである。この定着装置は、図２に示すカラー画像形成装置１の定着装置２５の代わりに使用しても良いが、この発明の実施形態１に係る定着装置は、非常に高速の定着装置であり、図３に示すように、当該定着装置を備えた定着ユニットとして構成しても良い。
【００２８】
上記定着ユニットとしては、図３に示すように、カラー画像形成装置１等から排出される一旦定着済みの記録用紙や、未定着状態の記録用紙１６が導入される導入口５１を備えており、この導入口５１の内部には、記録用紙１６の搬送路を切り替える切替ゲート５２が設けられている。上記カラー画像形成装置１から排出される記録用紙１６に対して、二次定着を施さず、そのまま外部の第１の排出トレイ上に排出する場合には、切替ゲート５２によって搬送路が上方の第１の搬送路５３に切り替えられ、排出ロール５４によって第１の排出トレイ５５上に排出される。また、カラー画像形成装置１から排出される記録用紙１６に対して、二次定着処理を施すか、あるいはカラー画像形成装置１で定着されていない記録用紙１６に対して、定着を処理を施す場合には、切替ゲート５２によって搬送路が下方の第２の搬送路５６に切り替えられ、複数の搬送ロール５７によって、ベルト式定着装置５８に搬送され、当該ベルト式定着装置５８により定着処理を受けて、排出ロール５９によって第２の排出トレイ６０上に排出される。
【００２９】
この定着装置５８は、図１に示すように、定着ローラ６１と、当該定着ローラ６１を含む複数のローラ６２〜６８により回動可能に張架された加熱ベルト６９と、加圧ローラ７０と、当該加圧ローラ７０を含む複数（４本）のローラ７１〜７４により回動可能に張架された加圧ベルト７５とを備えている。上記定着ローラ６１と加圧ローラ７０は、加熱ベルト６９と加圧ベルト７５を介して互いに圧接することにより、記録用紙１６の搬送方向の入口側の端部に、定着ニップ部７６を形成するように配設されている。
【００３０】
また、上記加熱ベルト６９と加圧ベルト７５は、定着ニップ部７６から剥離位置７７の近傍まで、互いに接触した状態で走行し、これら加熱ベルト６９と加圧ベルト７５の間に、トナー画像を担持した記録媒体１６を挟持した状態で搬送しつつ、定着ニップ部７６の通過後からトナー画像が冷却されるまでの間、記録媒体１６と加熱ベルト６９が密着した状態を維持して、記録媒体１６上に担持されたトナー画像を定着するように構成されている。
【００３１】
上記定着ローラ６１としては、例えば、図４に示すように、アルミニウムやステンレス等からなる金属製コア７８の表面に、シリコンゴム等からなる弾性体層７９を所定の厚さに被覆して、所定の外径（例えば、５０ｍｍ）に形成したものが用いられる。この定着ローラ６１の内部には、加熱源として例えば３００〜３５０Ｗのハロゲンランプ８０が２本配設されており、ウオームアップ時に、当該定着ローラ６１の表面温度が所定の温度（１４０℃〜１５０℃程度）となるように内部から加熱される。
【００３２】
また、上記加圧ローラ７０としては、例えば、図４に示す定着ローラ６１と同様に構成したものが用いられ、アルミニウムやステンレス等からなる金属製コア７８の表面に、シリコンゴム等からなる弾性体層８９を所定の厚さに被覆して、所定の外径（例えば、５０ｍｍ）に形成したものが用いられる。この加圧ロール６５の内部には、加熱源として例えば３００〜３５０Ｗのハロゲンランプ８０が２本配設されており、ウオームアップ時に、当該加圧ロール７０の表面温度が所定の温度（７０℃〜８０℃程度）となるように内部から加熱される。
【００３３】
そして、上記定着ローラ６１と加圧ローラ７０は、加熱ベルト６９と加圧ベルト７５を介して、図示しない加圧手段により、７５ｋｇ〜２００ｋｇの荷重で互いに圧接するように構成されている。
【００３４】
さらに、上記加熱ベルト６９は、定着ローラ６１と、小径の剥離ローラ６２と、アイドラーローラ６３と、ウオーク制御ロール６４と、第１の加熱ローラ６５と、第２の加熱ローラ６６と、２本のアイドラーローラ６７、６８からなる複数のローラにより回動可能に支持されており、図示しない駆動源によって回転駆動される定着ローラ６１により、所定の高速度（例えば、３５０ｍｍ／ｓｅｃ）で回転駆動される。この加熱ベルト６９としては、例えば、厚さ８０μｍのポリイミド製の無端状フィルム上に、厚さ５０μｍのシリコンゴム層を被覆し、必要に応じて、シリコンゴム層の上にフッ素ゴム等からなる離型層を設けたものが用いられる。また、上記加熱ベルト６９は、定着ローラ６１から剥離ローラ６２との間において、略水平に走行するように張架されており、定着ニップ部７６から剥離位置７７近傍までの間、加圧ベルト７５と密着した状態で走行するようになっている。更に、上記加熱ベルト６９は、２本のアイドラーローラ６７、６８によって、定着ローラ６１と加圧ローラ７０とで形成される定着ニップ部７６への突入角度が略水平となり、当該加熱ベルト６９の走行が安定するように構成されている。
【００３５】
また、上記加熱ベルト６９は、走行する間に、第１の加熱ローラ６５と第２の加熱ローラ６６によって、定着時、所定の温度（１７０〜２００℃：例えば、１９０℃）に加熱されるようになっている。上記第１の加熱ローラ６５は、アルミニウム等からなる金属製コアによって形成されており、当該第１の加熱ローラ６５の内部には、加熱源としてハロゲンランプ８１が２本配設されており、定着時に、第１の加熱ローラ６５の表面が第２の加熱ローラ６６の表面温度よりも５℃程度低く加熱されるように構成されている。また、上記第２の加熱ローラ６６は、アルミニウム等からなる金属製コアの表面にテフロン（登録商標）を被覆して形成されており、当該第２の加熱ローラ６６の内部には、加熱源としてハロゲンランプ８２が３本配設されており、定着時に、第２の加熱ローラ６６の表面が所定の温度（１７０〜２００℃：例えば、１９０℃）に加熱されるようになっている。
【００３６】
なお、上記第２の加熱ローラ６６の表面には、クリーニングウエブ等のクリーニング部材を設けるように構成しても良い。
【００３７】
一方、上記加圧ベルト７５は、加圧ローラ７０と、小径のアイドラーローラ７１と、直径が比較的大きなアイドラーローラ７２と、２本の小径のアイドラーローラ７３、７４からなる複数のローラにより回動可能に支持されており、図示しない駆動源によって回転駆動される加圧ローラ７０により、所定の高速度（例えば、３５０ｍｍ／ｓｅｃ）で回転駆動されるか、又は、加熱ベルト６９に従動回転するように構成されている。この加圧ベルト７５としては、例えば、厚さ８０μｍのポリイミド製の無端状フィルム上に、厚さ５０μｍのシリコンゴム層を被覆し、当該シリコンゴム層の上にシリコン樹脂等からなる離型層を被覆したものが用いられている。また、上記加圧ベルト７５は、ウオームアップ時に、加圧ローラ７０によって、所定の温度（７０〜８０℃）に加熱されるようになっている。
【００３８】
また、上記加熱ベルト６９の内面側には、定着ロール６１と剥離ロール６２との間に、当該加熱ベルト６９を強制的に冷却する熱循環器８３の冷却域を構成する冷却手段としての冷却用のアルミ板８４が配設されており、この冷却用のアルミ板８４によって加熱ベルト６９及び記録用紙１６の冷却、並びに記録用紙１６の搬送を行う冷却・用紙搬送部が形成されている。そして、上記加熱ベルト６９は、剥離ロール６２付近において、約７０℃程度まで冷却される。
【００３９】
さらに、上記熱循環器８３の冷却域を構成する冷却用のアルミ板８４は、複数本の側面矩形状のループを形成するヒートパイプ８５を介して、アイドラーローラ６４と第１の加熱ロール６５との間に配設された、加熱ベルト６９を予熱する熱循環器８３の熱戻し域を構成する予熱用のアルミ板８６と、熱の授受が可能となるように接続されている。そして、上記熱循環器８３では、冷却域を構成する冷却用のアルミ板８４で、加熱ベルト６９からの熱を吸収するとともに、当該冷却用のアルミ板８４が吸収した熱量を、ヒートパイプ８５を介して、熱循環器８３の熱戻し域を構成する予熱用のアルミ板８６に伝達し、当該予熱用のアルミ板８６によって加熱ベルト６９を予熱するように構成されている。なお、上記ヒートパイプ８５の本数や性能は、適宜設定される。
【００４０】
また、上記定着ニップ部７６を通過した加熱ベルト６９と加圧ベルト７５には、その加圧ベルト７５側から２次加圧手段としてのニップ後ローラ８７が圧接されるように構成されている。そのとき、上記ニップ後ローラ８７は、加熱ベルト６９の背面側に配設されている冷却用のアルミ板８４が受けるようになっている。このニップ後ローラ８７は、２０ｋｇｆ程度の荷重で冷却用のアルミ板８４に圧接するように設定されている。さらに、上記ニップ後ローラ８７が加熱ベルト６９を圧接する位置は、所定の位置に設定されている。
【００４１】
ところで、この実施の形態に係る定着装置では、上記の構成に加えて、２次加圧手段が記録媒体を加熱ベルトに押圧する際の加熱ベルトの温度が、１４０℃以上になるように構成されている。
【００４２】
すなわち、この実施の形態に係る定着装置５８では、図１に示すように、定着ローラ６１と加圧ローラ７０が、加熱ベルト６９と加圧ベルト７５を介して圧接する定着ニップ部７６において、記録用紙１６上にトナー画像が溶融・定着され、定着ニップ部７６を通過した後、加熱ベルト６９は、熱交換器８３の冷却用のアルミ板８４によって強制的に冷却される。
【００４３】
また、上記加熱ベルト６９は、熱交換器８３の冷却用のアルミ板８４に接触した後の位置で、加圧ベルト７５を介してニップ後ローラ８７が圧接されるように構成されている。このとき、上記加熱ベルト６９は、熱交換器８３の冷却用のアルミ板８４によって冷却されるが、ニップ後ローラ８７が設けられる位置は、加熱ベルト６９が熱交換器８３の冷却用アルミ板８４に接触して間もない位置に設定されている。そのため、上記ニップ後ローラ８７が圧接される位置における加熱ベルト６９の温度は、定着ニップ部７６の温度よりは当然低いが、剥離位置７７に移動してときのような低い温度には冷却されておらず、十分に高い温度にある。
【００４４】
本発明者らは、上記の如く構成される定着装置５８における紙しわの発生について種々研究した結果、ニップ後ローラ８７が圧接される位置における加熱ベルト６９の温度が、紙しわの発生に大きく影響していることを見出した。
【００４５】
そこで、本発明者らは、図１に示すように構成された定着装置５８を試作し、ニップ後ローラ８７が圧接される位置におけるヒートパイプ８５の温度を変化させて、定着される記録用紙１６に紙しわがどの程度発生するかを確認する実験を行った。なお、記録用紙１６としては、富士ゼロック社製の用紙を使用し、所定の濃度のイエロー画像を一様に形成したものを用いた。
【００４６】
図５は上記実験の結果を示すグラフである。縦軸のグレードは、記録用紙１６に発生するしわの状態を官能評価したものであり、グレードＧ０は、紙しわが発生しなかった場合を示す、グレードＧ４に行くにしたがって紙しわの発生状態が徐々に悪くなっていくものである。
【００４７】
この図５から明らかなように、ニップ後ローラ８７が圧接される位置におけるヒートパイプ８５の温度が、つまり、ニップ後ローラ８７が記録用紙１６を加熱ベルト６９に押圧する際の加熱ベルト６９の温度が、１４０℃以上になるように構成すれば、紙しわの発生を防止することができることがわかる。
【００４８】
このように、本実施の形態では、ニップ後ローラ８７が記録用紙１６を加熱ベルト６９に押圧する際の加熱ベルト６９の温度を、１４０℃に設定したものである。
【００４９】
具体的には、ニップ後ローラ８７が圧接される位置におけるヒートパイプ８５の位置や、当該ニップ後ローラ８７が圧接される位置などを適宜調節することによって、上記の条件を満たすように構成されている。
【００５０】
以上の構成において、この実施の形態に係る定着装置では、次のようにして、、予め加熱された第１のベルトと第２のベルトで用紙を挟持しつつ搬送することにより、未定着トナー像を用紙上に定着する定着装置において、ブリスターと呼ばれる画像欠陥が発生するのを防止可能となっている。
【００５１】
すなわち、この実施の形態に係る定着装置５８では、図１に示すように、ウオームアップ時に、加熱ベルト６９が遅い速度で回転移動しながら、定着ローラ６１と加圧ローラ７０によって、所定の温度（７０〜１００℃）に予め加熱されるようになっている。そして、この定着装置５８では、定着時に、第１の加熱ローラ６５と第２の加熱ローラ６６によって所定温度（１７０〜２００℃：例えば、１９０℃）に加熱され、定着ローラ６１と加圧ローラ７０の定着ニップ部７６でトナー画像が転写された記録用紙１６を、加熱ベルト６９と加圧ベルト７５とによって挟持した状態で、記録用紙１６上のトナーをトナー融点以上に加熱・溶融し、トナー画像を記録用紙１６上に定着する。
【００５２】
更に説明すると、上記定着装置５８では、図１に示すように、表面にカラートナー画像が転写・定着された記録用紙１６が、定着ール６１と当該定着ロール６１に定着ベルト６９と加圧ベルト７５を介して圧接する加圧ロール７０との圧接部７６（ニップ部）に、カラートナー画像が定着ロール６１側に位置するようにして導入され、上記定着ロール６１と加圧ロール７５との圧接部７６を通過する間に、カラートナー画像が記録用紙１６上に加熱溶融されて定着される。その際、上記記録用紙１６の表面に形成されたトナー画像は、加熱されて軟化し、加熱ベルト６９の表面に密着した状態となり、当該加熱ベルト６９の表面が写し取られ（レプリカが形成され）、高い光沢を有する画像となる。
【００５３】
その後、上記加熱ベルト６９は、記録用紙１６と共に、冷却域において、熱循環器６３の冷却用のアルミ板６４で冷却され、所定温度以下まで温度が低下した後、剥離ロール６２が位置する剥離位置で記録用紙１６が剥離される。その後、加熱ベルト６９は、熱循環器８３の予熱用のアルミ板８６に接触することで、予備加熱された後、第１の加熱ローラ６５に戻る。
【００５４】
一方、加圧ベルト７５は、図１に示すように、用紙１６が剥離された後に冷却されて、定着ローラ６１と加圧ローラ７０が圧接する定着ニップ部７６に戻るようになっている。
【００５５】
その際、上記定着装置５８では、ニップ後ローラ８７が記録用紙１６を加熱ベルト６９に押圧する際の加熱ベルト６９の温度が、１４０℃に設定されているため、トナーの粘度が十分低く、トナーと加熱ベルト６９間の付着する力が強くなり、水蒸気による記録用紙１６の剥がれによる膨らみは水蒸気どうしが合体することもなく、記録用紙１６にしわが発生するのを防止することができる。
【００５６】
実施の形態２
図６はこの発明の実施の形態２を示すものであり、前記実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この実施の形態２では、２次加圧手段が、軸方向に荷重を逃がすことが可能なローラからなるように構成したものである。
【００５７】
すなわち、この実施の形態２では、図６に示すように、２次加圧手段としてのニップ後ローラ８７が、軸方向に荷重を逃がすことが可能なＬＬＦローラ（Ｌｏｗ Ｌａｔｅｒａｌ Ｆｏｒｃｅ Ｒｏｌｌｅｒ）からなるように構成されている。このＬＬＦローラ８７は、例えば、金属製のシャフトの外周に、薄いゴムや合成樹脂等からなる円形の板状部材を、当該金属製のシャフトの軸方向に沿って一定のピッチで設けたものであり、表面がゴム製の中実のローラと異なり、多数枚の円形の板状部材によって、周方向には、確実に荷重を受けることができる反面、軸方向に荷重が作用した場合には、荷重が作用した円形の板状部材が軸方向に部分的に撓んで、軸方向に荷重を逃がすことが可能となっている。
【００５８】
その結果、上記ＬＬＦローラ８７は、表面がゴム製の中実のローラと異なり、記録用紙１６と加熱ベルト６９との間に水蒸気が発生して、当該記録用紙１６と加熱ベルト６９との間の圧力が高まった場合でも、円形の板状部材の隙間を通して、当該ＬＬＦローラ８７の回転方向に水蒸気を逃がすことができるとともに、軸方向に沿っても水蒸気の圧力に起因する荷重を逃がすことができる。
【００５９】
そのため、上記ニップ後ローラ８７が軸方向に荷重を逃がすローラであると、用紙１６が加熱ベルト６９からの剥がれ（膨らみ）は、軸方向は移動することができ、水蒸気が下流の水蒸気とさらに合体し難くなるので、紙しわの発生を防止することができる。
【００６０】
その他の構成及び作用は、前記実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、予め加熱された第１のベルトと第２のベルトで用紙を挟持しつつ搬送することにより、未定着トナー像を用紙上に定着する定着装置において、ブリスターと呼ばれる画像欠陥が発生するのを防止可能とした定着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の実施の形態１に係る定着装置を示す構成図である。
【図２】図２はこの発明の実施の形態１に係る定着装置を適用したカラー画像形成装置を示す構成図である。
【図３】図３は定着ユニットを示す構成図である。
【図４】図４は定着ローラを示す断面図である。
【図５】図５は定着ニップ後のロール押し付け部のヒートパイプ温度と紙しわグレードとの関係を示すグラフである。
【図６】図６は軸方向に荷重を逃がすことが可能なＬＬＦローラを示す模式図である。
【図７】図７は従来の定着装置におけるブリスターの発生状態を示す模式図である。
【符号の説明】
５８：定着装置、６１：定着ローラ、６９：加熱ベルト、７０：加圧ローラ、７５：加圧ベルト、８７：ニップ後ローラ（２次加圧手段）。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing device used in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile, or a multifunction machine using the electrophotographic method.
[0002]
[Patent Document 1] JP-A-4-199169 [Patent Document 2] JP-A-9-330006
[Prior art]
Conventionally, various types of fixing devices used in image forming apparatuses such as a copying machine, a printer, a facsimile, or a multifunction machine employing the above-described electrophotographic method have been proposed and have already been commercialized. I have.
[0004]
By the way, in image forming apparatuses such as copying machines and printers to which the above-mentioned electrophotographic method is applied, along with diversification of user needs, not only high-quality images close to the image quality of silver halide photographs, but also There is a demand for glossy images and the like.
[0005]
In view of such needs of users, the present inventors are currently developing a fixing system for high speed, high image quality, and oilless use. As a fixing device capable of realizing such a fixing system for high speed, high image quality and oil-less, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-199169, two belts and paper are brought into close contact with each other. By conveying and cooling as it is, non-offset properties are secured without using oil as a release agent, and the surface state of the belt in contact with the toner image is copied, that is, an image with high gloss is created by making a replica There is a technology that enables high-speed fixing.
[0006]
In the fixing device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-199169, a first fixing belt is stretched by a heating roller having a built-in heater and a second roller, and a second roller is formed by a pressure roller and a third roller. The fixing belt is stretched, a sheet is inserted into a nip portion between the first fixing belt and the second fixing belt, and the sheet and the first and second fixing belts are conveyed while being kept in close contact for a predetermined time and then peeled off. It is configured as follows.
[0007]
However, in the case of the fixing device disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-199169, a nip portion between the first fixing belt and the second fixing belt, a first fixing belt and a roller transfer device, The toner and the paper heated at the nip of the roller are heated by the residual heat of the belt even after passing through the nip. At this time, in the fixing device, after passing through the nip portion and the like of the first fixing belt and the second fixing belt, the fixing device is heated without pressurizing the nip portion. Water vapor or air in the paper or toner expands, hindering the close contact between the toner and the fixing belt, and a phenomenon occurs in which both are partially separated. Since the separation between the toner and the fixing belt occurs in a state where the toner is not sufficiently cooled and solidified, the surface state (gloss etc.) of the image is changed between a portion separated from the fixing belt and a portion not separated. However, there is a problem that an image defect generally called a blister occurs.
[0008]
As a solution to this problem, while the recording paper is being cooled, the recording paper is again pressed against the heating belt by a roller called a post-nip roller, so that the once peeled image is brought into close contact with the heating belt, and the blister is blistered. A technique for preventing the occurrence of pits has already been proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-330006, etc., proposed by the present applicant.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional technique has the following problems. That is, in the case of the technique in which the recording sheet is pressed against the heating belt by the rollers after the nip as described above, the once peeled image is brought into close contact with the heating belt, and the occurrence of blisters is prevented. There is a problem that the paper is wrinkled when pressed against the belt.
[0010]
More specifically, immediately after the recording sheet has passed through the fixing nip portion, if the recording sheet carrying the toner image has been peeled off from the heating belt due to water vapor or the like generated by evaporating water contained in the recording sheet, Gas such as water vapor swells and swells at the part where the film is peeled off.When the water vapor is pressed by the roller after the nip, the water vapor cannot pass through the roller after the nip, and the toner image is separated from the heating belt. As it moves, it will be swept downstream. The water vapor that has been flushed to the downstream of the recording medium gradually merges with the water vapor that is further downstream, so that the area of the recording paper that has been separated from the heating belt by the water vapor is enlarged, and finally, the enlarged recording is performed by the post-nip roller. The peeling of the paper has a problem that buckling and wrinkling occur.
[0011]
Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to transport a sheet while nipping a sheet between a first belt and a second belt which have been heated in advance. Accordingly, an object of the present invention is to provide a fixing device that can prevent an image defect called a blister from occurring in a fixing device that fixes an unfixed toner image on a sheet.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the invention described in claim 1, a heating belt stretched and moved by a plurality of rollers and a toner image are formed on a surface while being heated to a predetermined temperature. A pressurizing unit that presses the recording medium against the surface of the heating belt at the fixing nip portion via the toner image, and cools the heating belt while the recording medium on which the toner image is formed is superposed. A fixing device, comprising: a cooling unit that performs cooling, a separating unit that separates the recording medium cooled by the cooling unit from the heating belt, and a secondary pressing unit that presses the recording medium that has passed through the fixing nip to the heating belt. Wherein the temperature of the heating belt when the secondary pressing means presses the recording medium against the heating belt becomes 140 ° C. or more.
[0013]
Further, the invention described in claim 2 is configured such that the secondary pressurizing means comprises a roller capable of releasing a load in an axial direction.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0015]
Embodiment 1
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating a color image forming apparatus to which the fixing device according to the first embodiment of the present invention is applied.
[0016]
The color image forming apparatus 1 receives color image information sent from a host computer such as a personal computer (not shown) and color image information of a color document read by a document reading device (not shown). Then, in the color image forming apparatus 1, the input color image information is subjected to shading correction, position shift correction, lightness / color space conversion, gamma correction, frame erasing, as necessary, by the image processing apparatus 2. Predetermined image processing such as color / movement editing is performed.
[0017]
The image data that has been subjected to the predetermined image processing by the image processing apparatus 2 as described above includes four colors of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (BK) (each 8 bits). It is sent to a ROS3 (Raster Output Scanner) as material gradation data, and in this ROS3, image exposure with laser light is performed according to the document color material gradation data.
[0018]
Inside the color image forming apparatus 1, an image forming means A capable of forming a plurality of toner images of different colors is provided. The image forming means A mainly includes a photosensitive drum 7 as an image carrier on which an electrostatic latent image is formed, and a scorotron as a charging device for uniformly charging the surface of the photosensitive drum 7 to a predetermined potential. 8, ROS 3 as image exposure means for exposing the surface of the photoconductor drum 7 to an image, and developing a plurality of toner images of different colors by developing the electrostatic latent image formed on the photoconductor drum 7 And a rotary developing device 9 as a possible developing means.
[0019]
As shown in FIG. 2, the ROS 3 modulates a semiconductor laser (not shown) according to the original reproduction color material gradation data, and emits a laser beam LB from the semiconductor laser according to the gradation data. The laser beam LB emitted from the semiconductor laser is deflected and scanned by the rotary polygon mirror 4 and is scanned and exposed on the photosensitive drum 7 as an image carrier via the f · θ lens 5 and the reflection mirror 6.
[0020]
The photosensitive drum 7 to which the laser beam LB is scanned and exposed by the ROS 3 is driven to rotate at a predetermined speed in a direction indicated by an arrow by a driving unit (not shown). The surface of the photosensitive drum 7 is charged in advance to a predetermined polarity (for example, negative polarity) and potential by a scorotron 8 as a charging device for primary charging, and then a laser is generated in accordance with the original reproduction color material gradation data. An electrostatic latent image is formed by scanning and exposing the light LB. The electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 7 includes developing units 9Y, 9M, 9C, and 9BK of four colors of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (BK). For example, the rotary developing device 9 reversely develops the toner (charged color material) charged to a negative polarity having the same polarity as the charged polarity of the photosensitive drum 7 to form a toner image of a predetermined color. In the developing units 9Y, 9M, 9C, and 9BK of the rotary developing device 9, for example, a spherical toner having an average particle diameter of 5.5 μm is used. The toner image formed on the photosensitive drum 7 is charged with a negative polarity by the pre-transfer charger 10 as necessary, and the charge amount is adjusted.
[0021]
The toner image of each color formed on the photosensitive drum 7 is transferred onto an intermediate transfer belt 11 as an intermediate transfer member disposed below the photosensitive drum 7 by a primary transfer roll 12 as a first transfer unit. Is multiplexed. The intermediate transfer belt 11 is moved at the same moving speed as the peripheral speed of the photosensitive drum 7 by a driving roll 13, a driven roll 14a, a tension roll 14b, and a backup roll 15 as an opposing roll constituting a part of the secondary transfer unit. To be rotatable in the direction of the arrow.
[0022]
On the intermediate transfer belt 11, four colors of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (BK) are formed on the photosensitive drum 7 according to the color of the image to be formed. All or some of the toner images are transferred by the primary transfer roll 12 in a state of being sequentially superimposed. The toner image transferred onto the intermediate transfer belt 11 is provided on a recording paper 16 as a recording medium conveyed to a secondary transfer position at a predetermined timing, on a backup roll 15 for supporting the intermediate transfer belt 11, and The transfer is performed by the pressing force and the electrostatic attraction force of the secondary transfer roll 17 constituting a part of the second transfer unit that presses against the backup roll 15. As shown in FIG. 2, a predetermined size of the recording paper 16 is fed from a paper feed cassette 18 serving as a transfer paper storage member disposed at a lower portion in the color image forming apparatus 1 by a feed roll 18a. You. The fed recording paper 16 is transported to the secondary transfer position of the intermediate transfer belt 11 at a predetermined timing by a plurality of transport rolls 22 and registration rolls 23. Then, as described above, a toner image of a predetermined color is collectively transferred from the intermediate transfer belt 11 to the recording paper 16 by the backup roll 15 and the secondary transfer roll 17 as secondary transfer means. It has become so.
[0023]
The recording paper 16 onto which the toner image of a predetermined color has been transferred from the intermediate transfer belt 11 is separated from the intermediate transfer belt 11 and then conveyed to a fixing device 25 by a conveyance belt 24. As a result, the toner image is fixed on the recording paper 16 by heat and pressure, and in the case of one-sided copying, the toner image is discharged outside the apparatus as it is to complete the color image forming process.
[0024]
On the other hand, in the case of double-sided copying, the recording paper 16 on which the color image is formed on the first side (front side) is not discharged out of the apparatus as it is, but the conveyance direction is changed downward by a reversing gate (not shown). The two rolls are once conveyed to the reversing passage 29 by the tri-roll 27 and the reversing roll 28 pressed against each other. Then, the recording paper 16 is conveyed to the two-sided passage 30 by the reversing roll 28 which is reversed this time, and once conveyed to the registration roll 23 by the conveying rolls 31 provided in the two-sided passage 30 to stop. The recording paper 16 is conveyed again by the registration roll 23 in synchronization with the toner image on the intermediate transfer belt 11, and the toner image transfer / fixing process is performed on the second surface (back surface) of the recording paper 16. After being performed, it is discharged outside the machine.
[0025]
In FIG. 2, reference numeral 32 denotes a cleaning device for removing residual toner, paper dust, and the like from the surface of the photosensitive drum 7 after the completion of the transfer process, and reference numeral 33 denotes an intermediate transfer for cleaning the intermediate transfer belt 11. A belt cleaner, 34 is a manual feed tray, and 35 is a toner cartridge containing toner of each color of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (BK).
[0026]
By the way, the fixing device according to the present embodiment includes a heating belt that is stretched and moved by a plurality of rollers while being heated to a predetermined temperature, and a recording medium on which a toner image is formed on the surface. Pressing means for pressing against the surface of the heating belt in the fixing nip portion via the toner image, and cooling means for cooling the heating belt and the recording medium on which the toner image is formed on the surface while being superimposed, A separating unit that separates the recording medium cooled by the cooling unit from the heating belt; a cooling unit that cools the recording medium in a state where the teeth are superposed on each other; and a recording medium that has passed through the fixing nip portion. And a secondary pressing means for pressing against the heating belt.
[0027]
FIG. 1 shows a fixing device according to a first embodiment of the present invention. This fixing device may be used in place of the fixing device 25 of the color image forming apparatus 1 shown in FIG. 2, but the fixing device according to the first embodiment of the present invention is a very high-speed fixing device. As shown in FIG. 3, the fixing device may be configured as a fixing unit including the fixing device.
[0028]
As shown in FIG. 3, the fixing unit includes an inlet 51 into which recording paper that has been once fixed and discharged from the color image forming apparatus 1 and the like and an unfixed recording paper 16 is introduced. A switching gate 52 for switching the conveyance path of the recording paper 16 is provided inside the introduction port 51. When the recording paper 16 discharged from the color image forming apparatus 1 is discharged onto an external first discharge tray without being subjected to the secondary fixing, the transfer path is moved upward by the switching gate 52. The sheet is switched to the first conveyance path 53, and is discharged onto the first discharge tray 55 by the discharge roll 54. When the recording paper 16 discharged from the color image forming apparatus 1 is subjected to a secondary fixing process, or when the recording paper 16 not fixed by the color image forming apparatus 1 is subjected to a fixing process. The transport path is switched to the lower second transport path 56 by the switching gate 52, and is transported to the belt-type fixing device 58 by the plurality of transport rollers 57, and is subjected to the fixing process by the belt-type fixing device 58. Is discharged onto the second discharge tray 60 by the discharge roll 59.
[0029]
As shown in FIG. 1, the fixing device 58 includes a fixing roller 61, a heating belt 69 rotatably stretched by a plurality of rollers 62 to 68 including the fixing roller 61, a pressure roller 70, A pressure belt 75 rotatably stretched by a plurality (four) of rollers 71 to 74 including the pressure roller 70 is provided. The fixing roller 61 and the pressure roller 70 are pressed against each other via a heating belt 69 and a pressure belt 75 to form a fixing nip portion 76 at the end of the recording sheet 16 on the entrance side in the transport direction. It is arranged in.
[0030]
The heating belt 69 and the pressure belt 75 travel in a state of contact with each other from the fixing nip 76 to the vicinity of the peeling position 77, and carry the toner image between the heating belt 69 and the pressure belt 75. While the recording medium 16 is conveyed in a sandwiched state, the recording medium 16 and the heating belt 69 are kept in close contact with each other until the toner image is cooled after passing through the fixing nip 76, and the recording medium 16 It is configured to fix the toner image carried thereon.
[0031]
As the fixing roller 61, for example, as shown in FIG. 4, an elastic layer 79 made of silicon rubber or the like is coated on a surface of a metal core 78 made of aluminum, stainless steel, or the like to a predetermined thickness. The outer diameter (for example, 50 mm) is used. Inside the fixing roller 61, two halogen lamps 80 of, for example, 300 to 350 W are provided as a heating source, and when warming up, the surface temperature of the fixing roller 61 is increased to a predetermined temperature (140 ° C. to 150 ° C.). Degree) is heated from the inside.
[0032]
As the pressure roller 70, for example, one having the same configuration as the fixing roller 61 shown in FIG. 4 is used, and an elastic body made of silicon rubber or the like is formed on the surface of a metal core 78 made of aluminum or stainless steel. A layer 89 having a predetermined outer diameter (for example, 50 mm) coated with a predetermined thickness is used. Inside the pressure roll 65, for example, two halogen lamps 80 of 300 to 350 W are provided as a heating source, and when warming up, the surface temperature of the pressure roll 70 is set to a predetermined temperature (70 ° C. to 70 ° C.). (About 80 ° C.).
[0033]
The fixing roller 61 and the pressure roller 70 are configured to be in pressure contact with each other with a load of 75 kg to 200 kg by a pressure unit (not shown) via the heating belt 69 and the pressure belt 75.
[0034]
Further, the heating belt 69 includes a fixing roller 61, a small-diameter peeling roller 62, an idler roller 63, a walk control roll 64, a first heating roller 65, a second heating roller 66, and two It is rotatably supported by a plurality of idler rollers 67 and 68, and is rotationally driven at a predetermined high speed (for example, 350 mm / sec) by a fixing roller 61 which is rotationally driven by a driving source (not shown). . As the heating belt 69, for example, an endless film made of polyimide having a thickness of 80 μm is coated with a silicon rubber layer having a thickness of 50 μm, and if necessary, a release layer made of fluorine rubber or the like is formed on the silicon rubber layer. One provided with a mold layer is used. Further, the heating belt 69 is stretched so as to travel substantially horizontally between the fixing roller 61 and the peeling roller 62, and extends between the fixing nip 76 and the vicinity of the peeling position 77. It is designed to run in close contact with the vehicle. Further, the heating belt 69 is driven by the two idler rollers 67 and 68 such that the angle of entry of the heating belt 69 into the fixing nip 76 formed by the fixing roller 61 and the pressure roller 70 becomes substantially horizontal, so that the heating belt 69 travels. Is configured to be stable.
[0035]
Further, the heating belt 69 is heated to a predetermined temperature (170 to 200 ° C .: for example, 190 ° C.) during fixing by the first heating roller 65 and the second heating roller 66 during traveling. It has become. The first heating roller 65 is formed of a metal core made of aluminum or the like. Inside the first heating roller 65, two halogen lamps 81 are provided as a heating source, and In some cases, the surface of the first heating roller 65 is configured to be heated about 5 ° C. lower than the surface temperature of the second heating roller 66. Further, the second heating roller 66 is formed by coating a surface of a metal core made of aluminum or the like with Teflon (registered trademark), and inside the second heating roller 66 as a heating source. Three halogen lamps 82 are provided, and the surface of the second heating roller 66 is heated to a predetermined temperature (170 to 200 ° C .: 190 ° C., for example) at the time of fixing.
[0036]
Note that a cleaning member such as a cleaning web may be provided on the surface of the second heating roller 66.
[0037]
On the other hand, the pressure belt 75 is rotated by a plurality of rollers including a pressure roller 70, a small-diameter idler roller 71, a relatively large-diameter idler roller 72, and two small-diameter idler rollers 73 and 74. It is rotatably driven at a predetermined high speed (for example, 350 mm / sec) by a pressure roller 70 rotatably driven by a driving source (not shown) or driven by a heating belt 69. Is configured. As the pressure belt 75, for example, an endless film made of polyimide having a thickness of 80 μm is coated with a silicon rubber layer having a thickness of 50 μm, and a release layer made of silicon resin or the like is formed on the silicon rubber layer. Coated ones are used. The pressure belt 75 is heated to a predetermined temperature (70 to 80 ° C.) by the pressure roller 70 when warming up.
[0038]
On the inner surface side of the heating belt 69, a cooling unit as a cooling means constituting a cooling area of a heat circulator 83 for forcibly cooling the heating belt 69 between the fixing roll 61 and the peeling roll 62. The cooling aluminum plate 84 forms a cooling / paper transport section for cooling the heating belt 69 and the recording paper 16 and transporting the recording paper 16. Then, the heating belt 69 is cooled to about 70 ° C. in the vicinity of the peeling roll 62.
[0039]
Further, the cooling aluminum plate 84 constituting the cooling area of the heat circulator 83 is connected to the idler roller 64 and the first heating roll 65 via a heat pipe 85 forming a plurality of side-surface rectangular loops. And a preheating aluminum plate 86 that constitutes a heat return area of a heat circulator 83 that preheats the heating belt 69 and that is connected so that heat can be transferred. In the heat circulator 83, the heat from the heating belt 69 is absorbed by the cooling aluminum plate 84 constituting the cooling area, and the amount of heat absorbed by the cooling aluminum plate 84 is transmitted to the heat pipe 85. Through this, the heat is transmitted to a preheating aluminum plate 86 constituting a heat return area of the heat circulator 83, and the heating belt 69 is preheated by the preheating aluminum plate 86. The number and performance of the heat pipes 85 are appropriately set.
[0040]
Further, the heating belt 69 and the pressing belt 75 that have passed through the fixing nip portion 76 are configured so that a post-nip roller 87 as secondary pressing means is pressed from the pressing belt 75 side. At this time, the post-nip roller 87 is received by a cooling aluminum plate 84 disposed on the back side of the heating belt 69. The post-nip roller 87 is set so as to press against the cooling aluminum plate 84 with a load of about 20 kgf. Further, the position where the post-nip roller 87 presses the heating belt 69 is set to a predetermined position.
[0041]
By the way, in the fixing device according to this embodiment, in addition to the above configuration, the temperature of the heating belt when the secondary pressing unit presses the recording medium against the heating belt is configured to be 140 ° C. or higher. ing.
[0042]
That is, in the fixing device 58 according to this embodiment, as shown in FIG. 1, the recording is performed in the fixing nip portion 76 where the fixing roller 61 and the pressure roller 70 are pressed against each other via the heating belt 69 and the pressure belt 75. After the toner image is melted and fixed on the sheet 16 and passes through the fixing nip 76, the heating belt 69 is forcibly cooled by the cooling aluminum plate 84 of the heat exchanger 83.
[0043]
The heating belt 69 is configured such that the post-nip roller 87 is pressed against the aluminum plate 84 for cooling of the heat exchanger 83 via the pressure belt 75 at a position after the heating belt 69 comes into contact with the aluminum plate 84. At this time, the heating belt 69 is cooled by the cooling aluminum plate 84 of the heat exchanger 83, but the position where the post-nip roller 87 is provided is determined by setting the heating belt 69 to the cooling aluminum plate 84 of the heat exchanger 83. Is set to a position shortly after touching. Therefore, the temperature of the heating belt 69 at the position where the post-nip roller 87 is pressed against is naturally lower than the temperature of the fixing nip portion 76, but is cooled to a low temperature such as when moving to the peeling position 77. Not at a sufficiently high temperature.
[0044]
The present inventors have conducted various studies on the occurrence of paper wrinkles in the fixing device 58 configured as described above. As a result, the temperature of the heating belt 69 at the position where the roller 87 is pressed against the nip greatly affects the occurrence of paper wrinkles. I found that.
[0045]
Therefore, the present inventors prototyped a fixing device 58 configured as shown in FIG. 1 and changed the temperature of the heat pipe 85 at the position where the roller 87 was pressed against the post-nip to thereby fix the recording paper 16 to be fixed. An experiment was conducted to confirm how much paper wrinkles occurred in the paper. As the recording paper 16, a paper made by Fuji Xerox Co., Ltd. was used, on which a yellow image of a predetermined density was uniformly formed.
[0046]
FIG. 5 is a graph showing the results of the above experiment. The grade on the vertical axis is a sensory evaluation of the state of wrinkles generated on the recording paper 16, and the grade G0 indicates that no paper wrinkles occurred. It gradually gets worse.
[0047]
As is clear from FIG. 5, the temperature of the heat pipe 85 at the position where the post-nip roller 87 is pressed against, that is, the temperature of the heating belt 69 when the post-nip roller 87 presses the recording paper 16 against the heating belt 69. However, it can be seen that if the temperature is set to 140 ° C. or higher, occurrence of paper wrinkles can be prevented.
[0048]
As described above, in the present embodiment, the temperature of the heating belt 69 when the post-nip roller 87 presses the recording paper 16 against the heating belt 69 is set to 140 ° C.
[0049]
Specifically, the position of the heat pipe 85 at the position where the post-nip roller 87 is pressed and the position where the post-nip roller 87 is pressed are appropriately adjusted to satisfy the above conditions. I have.
[0050]
In the fixing device according to the present embodiment, the unfixed toner image is conveyed while nipping and transporting the sheet between the first belt and the second belt, which are preheated, as described below. It is possible to prevent the occurrence of an image defect called a blister in a fixing device that fixes the image on paper.
[0051]
That is, in the fixing device 58 according to this embodiment, as shown in FIG. 1, at the time of warm-up, while the heating belt 69 rotates and moves at a low speed, a predetermined temperature ( 70 to 100 ° C.). Then, in the fixing device 58, at the time of fixing, the first heating roller 65 and the second heating roller 66 are heated to a predetermined temperature (170 to 200 ° C .: for example, 190 ° C.). The toner on the recording paper 16 is heated and melted to a temperature equal to or higher than the toner melting point while the recording paper 16 on which the toner image has been transferred by the fixing nip portion 76 is sandwiched between the heating belt 69 and the pressure belt 75. Is fixed on the recording paper 16.
[0052]
More specifically, in the fixing device 58, as shown in FIG. 1, a recording paper 16 having a color toner image transferred and fixed on the surface is fixed to a fixing rule 61 and the fixing roll 61 by a fixing belt 69 and a pressure belt. The color toner image is introduced into the pressure contact portion 76 (nip portion) of the pressure roller 70 which is pressed against the fixing roller 61 via the fixing roller 61 so as to be positioned on the fixing roll 61 side. While passing through the section 76, the color toner image is heated and melted and fixed on the recording paper 16. At this time, the toner image formed on the surface of the recording paper 16 is heated and softened, and comes into close contact with the surface of the heating belt 69, and the surface of the heating belt 69 is copied (a replica is formed). , Resulting in an image having high gloss.
[0053]
Thereafter, the heating belt 69 is cooled together with the recording paper 16 in the cooling area by the aluminum plate 64 for cooling of the heat circulator 63, and after the temperature is lowered to a predetermined temperature or less, the peeling position where the peeling roll 62 is located. The recording paper 16 is peeled off. After that, the heating belt 69 comes into contact with the preheating aluminum plate 86 of the heat circulator 83, is preheated, and then returns to the first heating roller 65.
[0054]
On the other hand, as shown in FIG. 1, the pressure belt 75 is cooled after the paper 16 is peeled off, and returns to the fixing nip 76 where the fixing roller 61 and the pressure roller 70 are pressed against each other.
[0055]
At that time, in the fixing device 58, since the temperature of the heating belt 69 when the post-nip roller 87 presses the recording paper 16 against the heating belt 69 is set to 140 ° C., the viscosity of the toner is sufficiently low, The adhesion force between the recording paper 16 and the heating belt 69 is increased, and the swelling due to the peeling of the recording paper 16 due to the water vapor does not cause the water vapor to coalesce, thereby preventing the recording paper 16 from wrinkling.
[0056]
Embodiment 2
FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention. The same parts as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals. It is constituted by a roller capable of releasing a load in the axial direction.
[0057]
That is, in the second embodiment, as shown in FIG. 6, the post-nip roller 87 as the secondary pressing means is formed of an LLF roller (Low Lateral Force Roller) capable of releasing a load in the axial direction. Is configured. The LLF roller 87 has, for example, a circular plate-like member made of thin rubber, synthetic resin, or the like provided on the outer periphery of a metal shaft at a constant pitch along the axial direction of the metal shaft. Yes, unlike a solid roller whose surface is made of rubber, a large number of circular plate-shaped members can reliably receive a load in the circumferential direction, but if a load is applied in the axial direction, The circular plate-shaped member to which the load is applied partially bends in the axial direction, and the load can be released in the axial direction.
[0058]
As a result, unlike the solid roller whose surface is made of rubber, the LLF roller 87 generates steam between the recording sheet 16 and the heating belt 69, and causes a gap between the recording sheet 16 and the heating belt 69. Even when the pressure increases, water vapor can be released in the rotation direction of the LLF roller 87 through the gap between the circular plate-shaped members, and a load caused by the pressure of the water vapor can be released along the axial direction. .
[0059]
Therefore, if the post-nip roller 87 is a roller that relieves the load in the axial direction, the peeling (bulging) of the paper 16 from the heating belt 69 can move in the axial direction, and the water vapor is further combined with the downstream water vapor. Since wrinkling is difficult, generation of paper wrinkles can be prevented.
[0060]
Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof will be omitted.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a fixing device that fixes an unfixed toner image on a sheet by conveying the sheet while nipping the sheet between the first belt and the second belt that have been heated in advance, It is possible to provide a fixing device capable of preventing generation of an image defect called a blister.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a fixing device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating a color image forming apparatus to which the fixing device according to the first embodiment of the present invention is applied;
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a fixing unit.
FIG. 4 is a sectional view showing a fixing roller.
FIG. 5 is a graph showing a relationship between a heat pipe temperature of a roll pressing portion after a fixing nip and a paper wrinkle grade.
FIG. 6 is a schematic diagram showing an LLF roller capable of releasing a load in an axial direction.
FIG. 7 is a schematic diagram showing a state of occurrence of blisters in a conventional fixing device.
[Explanation of symbols]
58: fixing device, 61: fixing roller, 69: heating belt, 70: pressure roller, 75: pressure belt, 87: post-nip roller (secondary pressure means).
