JP2005010533A

JP2005010533A - 定着装置

Info

Publication number: JP2005010533A
Application number: JP2003175385A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Ando; 力安藤; Kazuhiko Arai; 和彦新井; Onori Yoshino; 大典吉野; Toru Inoue; 井上　　徹
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2003-06-19
Filing date: 2003-06-19
Publication date: 2005-01-13

Abstract

【解決課題】加熱加圧ニップ部を通過した定着ベルトから用紙等の記録媒体が剥離するのを抑制し、グロスムラや記録媒体の変形、あるいは紙しわが発生するのを防止することが可能な定着装置を提供することを課題とする。
【解決手段】互いに圧接した状態で循環移動する定着ベルトと加圧ベルトとの間に、未定着トナー像を担持した記録媒体を挟持した状態で搬送しつつ、前記定着ベルト及び加圧ベルトを介して、加熱加圧手段によって加熱加圧ニップ部で記録媒体を加熱加圧した後、前記記録媒体を冷却させて定着ベルト及び加圧ベルトから剥離し、前記記録媒体上にトナー像を定着する定着装置において、前記加熱加圧ニップ部よりも下流の領域に、前記記録媒体を定着ベルトに押圧させる少なくとも２つ以上の押圧手段を備えるように構成して課題を解決した。
【選択図】図１

Description

【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２−７２３７６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いる。かかる定着装置としては、定着ベルトと用紙を密着させたまま搬送しつつ冷却し、非オフセット性を確保するものとして、例えば、特開平２−７２３７６号公報に開示されているものがある。
【０００４】
この特開平２−７２３７６号公報に係る定着装置１００は、図１１に示すように、加熱源１０２を内蔵した加熱ローラ１０１と、加熱源１０４を内蔵した加圧ローラ１０３とを圧接させるとともに、両ローラ１０１、１０３の圧接部から上分離ローラ１０５までの範囲にわたって、供給ロール１０６から供給される定着フィルム１０７を搬送しつつ巻き取りロール１０８によって巻き取り、当該定着フィルム１０７の下面には、加圧ローラ１０３と下分離ローラ１０９との間に巻き付けられた搬送ベルト１１０を圧接させるように構成したものである。そして、この定着装置１００では、加熱ローラ１０１と加圧ローラ１０３との圧接部において、用紙１１１上の未定着トナー像１１２を融点以上に加熱しながら、加熱ローラ１０１でトナー１１２と用紙１１１を加熱する加熱工程と、加熱工程で溶融したトナー１１２と定着フィルム１０７とを密着させながら搬送してトナー１１２の軟化点温度以下まで冷却させる冷却工程と、トナー１１２が冷却した用紙１１１を定着フィルム１０７から剥離する剥離工程とを備えるように構成されている。
【０００５】
また、上記特開平２−７２３７６号公報に係る定着装置１００は、図１２に示すように、加熱源１０２を内蔵した加熱ローラ１０１と、加熱源１０４を内蔵した加圧ローラ１０３とを圧接させるとともに、加熱ローラ１０１と小径の分離ローラ１０５との間に定着ベルト１１３を張架するとともに、加圧ローラ１０３と小径の分離ローラ１０６との間に搬送ベルト１１０を張架し、これら定着ベルト１１３と搬送ベルト１１０を圧接させるようにした構成をも含んでいる。そして、この定着装置１００では、加熱ローラ１０１と加圧ローラ１０３との圧接部において、用紙１１１上の未定着トナー像１１２を融点以上に加熱しながら、加熱ローラ１０１でトナー像１１２と用紙１１１を加圧する加熱工程と、加熱工程で溶融したトナー像１１２と定着ベルト１１３とを密着させながら搬送してトナーの軟化点温度以下まで冷却させる冷却工程と、用紙１１１を剥離する剥離工程とを備えるように構成されている。
【０００６】
なお、上記定着装置１００では、冷却工程において、用紙１１１と定着ベルト１１３とを密着させる手段として、搬送ベルト１１０の裏面側から板状部材１１４を圧接させる方法が用いられている。
【０００７】
【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、上記特開平２−７２３７６号公報に開示された定着装置の場合、用紙１１１は、水分や空気を含んでいるため、加熱領域において高温に加熱されると、水蒸気が発生し、この水蒸気の圧力によって、加熱ローラ１０１のニップ部を通過した後の用紙１１１と定着フィルム１０７や定着ベルト１１３とが剥離してしまうことになる。上記の如く用紙１１１が定着フィルム１０７や定着ベルト１１３から剥離する形態は、加熱ローラ１０１等による定着フィルム１０７や定着ベルト１１３の加熱温度、あるいは用紙１１１上のトナー像１１２の配置、更には定着フィルム１０７や定着ベルト１１３の剥離性など種々な要因で変化し、用紙１１１と定着フィルム１０７や定着ベルト１１３との間に発生する微小な剥離は、画像のグロスムラの原因となったり、大規模な剥離は、用紙１１１の変形や紙しわの原因となるという問題点を有していた。
【０００８】
そこで、上記用紙と定着フィルムや定着ベルトとの間に発生する微小な剥離や大規模な剥離を抑制するためには、冷却工程において、用紙（トナー）と定着フィルムや定着ベルトとを互いに密着させる必要がある。
【０００９】
しかし、本発明者らの実験によれば、定着フィルムや定着ベルト、あるいは搬送ベルトのテンションのみ、もしくは板状部材を当接させただけでは、押圧力が不足しており、グロスムラや用紙の変形、あるいは紙しわを防止することができないことがわかった。
【００１０】
更に説明すると、上記の如く定着フィルムや定着ベルト、あるいは搬送ベルトのテンションのみ、もしくは板状部材を当接させただけでは、用紙に含まれる水分や空気によって、加熱加圧時に発生する水蒸気の圧力に打ち勝つことができず、用紙上のトナー像と定着フィルムや定着ベルトとの密着状態を維持することができないばかりか、搬送ベルトの裏面側から板状部材を圧接させた場合には、搬送ベルトと板状部材との摩擦力が大きくなり、搬送ベルトに波打ち等が発生して、用紙の歪みが押し集められ、紙しわや用紙の変形の原因となるという問題点を招来することがわかった。
【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、加熱加圧ニップ部を通過した定着ベルトから用紙等の記録媒体が剥離するのを抑制し、グロスムラや記録媒体の変形、あるいは紙しわが発生するのを防止することが可能な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、互いに圧接した状態で循環移動する定着ベルトと加圧ベルトとの間に、未定着トナー像を担持した記録媒体を挟持した状態で搬送しつつ、前記定着ベルト及び加圧ベルトを介して、加熱加圧手段によって加熱加圧ニップ部で記録媒体を加熱加圧した後、前記定着ベルトと加圧ベルトとの間に記録媒体を挟持したままの状態で、当該記録媒体を所定温度以下に冷却するとともに、前記記録媒体を定着ベルト及び加圧ベルトから剥離し、前記記録媒体上にトナー像を定着する定着装置において、前記加熱加圧ニップ部よりも下流の領域に、前記記録媒体を定着ベルトに押圧させる少なくとも２つ以上の押圧手段を備えたことを特徴とする定着装置である。
【００１３】
また、請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の定着装置において、前記少なくとも２つ以上の押圧手段と対向する位置には、対向部材を設けたことを特徴とする定着装置である。
【００１４】
さらに、請求項３に記載された発明は、請求項１に記載の定着装置において、前記少なくとも２つ以上の押圧手段は、前記定着ベルトの温度が、前記未定着トナー像を形成するトナーのバインダー樹脂の融点よりも３０℃以上低くなる位置よりも上流側に配置されていることを特徴とする定着装置である。
【００１５】
又、請求項４に記載された発明は、請求項１に記載の定着装置において、前記少なくとも２つ以上の押圧手段のうち、定着ベルトの移動方向の最も上流側に配置される押圧手段は、その押圧力が１０^３［Ｐａ］以下に設定されていることを特徴とする定着装置である。
【００１６】
更に、請求項５に記載された発明は、請求項１に記載の定着装置において、前記少なくとも２つ以上の押圧手段のうち、２番目以降の押圧手段は、その押圧力が１０^４［Ｐａ］以上に設定されていることを特徴とする定着装置である。
【００１７】
また、請求項６に記載された発明は、請求項１に記載の定着装置において、前記少なくとも２つ以上の押圧手段のうち、定着ベルトの移動方向の最も上流側に配置される押圧手段は、パッド形状に形成されていることを特徴とする定着装置である。
【００１８】
さらに、請求項７に記載された発明は、請求項６に記載の定着装置において、前記パッド形状に形成される押圧手段の押圧面は、弾性を有する部材によって形成されていることを特徴とする定着装置である。
【００１９】
又、請求項８に記載された発明は、請求項６に記載の定着装置において、前記パッド形状に形成される押圧手段の押圧面は、フッ素樹脂によって形成されていることを特徴とする定着装置である。
【００２０】
更に、請求項９に記載された発明は、請求項１に記載の定着装置において、前記少なくとも２つ以上の押圧手段のうち、２番目以降の押圧手段は、ロール状に形成されていることを特徴とする定着装置である。
【００２１】
また、請求項１０に記載された発明は、請求項９に記載の定着装置において、前記ロール状に形成された押圧手段は、その表面が弾性を有する部材によって形成されていることを特徴とする定着装置である。
【００２２】
さらに、請求項１１に記載された発明は、請求項１に記載の定着装置において、前記少なくとも２つ以上の押圧手段のうち、２番目以降の押圧手段は、その上流側の押圧力が下流側の押圧力よりも大きく設定されていることを特徴とする定着装置である。
【００２３】
【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。
【００２４】
実施の形態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ものである。
【００２５】
この定着装置１は、図１に示すように、定着部材としての定着ベルト２と、加圧部材としての加圧ベルト３を有している。上記定着ベルト２は、第１の加熱ローラ４、第２の加熱ローラ５、定着ローラ６、熱循環器７、及び４本のアイドラーローラ８〜１１によって、循環移動可能に張架されている。また、加圧ベルト３は、加圧ローラ１２と、４本のアイドラーローラ１３〜１６により循環移動可能に張架されている。上記定着ローラ６と加圧ローラ１２は、定着ベルト２と加圧ベルト３を介して互いに圧接することにより、記録媒体１７の搬送方向の入口側の端部に、加熱加圧ニップ部１８を形成するように配設されている。
【００２６】
また、上記定着ベルト２と加圧ベルト３は、加熱加圧ニップ部１８から剥離位置１９の近傍まで、互いに圧接した状態で走行し、これら定着ベルト２と加圧ベルト３の間に、未定着トナー画像Ｔを担持した記録媒体としての用紙１７を挟持した状態で搬送しつつ、加熱加圧ニップ部１８の通過後からトナー画像Ｔが冷却されるまでの間、用紙１７と定着ベルト２が密着した状態を維持して、用紙１７上に担持されたトナー画像Ｔを定着するように構成されている。
【００２７】
上記定着ローラ６としては、例えば、図２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２０の表面に、シリコンゴム等からなる弾性体層２１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６の内部には、加熱源として例えば３００〜３５０Ｗのハロゲンランプ２２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６の表面温度が所定の温度（例えば、１４０℃〜１５０℃程度）となるように内部から加熱される。
【００２８】
また、上記加圧ローラ１２としては、例えば、図２に示す定着ローラ６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２０の表面に、シリコンゴム等からなる弾性体層２１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１２の内部には、加熱源として例えば３００〜３５０Ｗのハロゲンランプ２２が２本配設されており、ウオームアップ時に、当該加圧ローラ１２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。
【００２９】
そして、上記定着ローラ６と加圧ローラ１２は、定着ベルト２と加圧ベルト３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。
【００３０】
さらに、上記定着ベルト２は、上述したように、定着ローラ６と、小径の剥離ローラ１０と、ウオーク制御ロール１１と、第１の加熱ローラ４と、第２の加熱ローラ５と、２本のアイドラーローラ８、９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６により、所定の高速度（例えば、３５０ｍｍ／ｓｅｃ）で回転駆動される。この定着ベルト２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、上記定着ベルト２は、定着ローラ６から剥離ローラ１０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、加熱加圧ニップ部１８から剥離位置１９の近傍までの間、加圧ベルト３と密着した状態で走行するようになっている。更に、上記定着ベルト２は、２本のアイドラーローラ８、９によって、定着ローラ６と加圧ローラ１２とで形成される加熱加圧ニップ部１８への突入角度が略水平となり、当該定着ベルト２の走行が安定するように構成されている。
【００３１】
また、上記定着ベルト２は、図１に示すように、走行する間に、第１の加熱ローラ４と第２の加熱ローラ５によって、定着時、所定の高温（１７０℃以上：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４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４の内部には、加熱源としてハロゲンランプ２３が２本配設されており、定着時に、第１の加熱ローラ４の表面が第２の加熱ローラ５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５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５の内部には、加熱源としてハロゲンランプ２４が３本配設されており、定着時に、第２の加熱ローラ５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。
【００３２】
なお、上記第２の加熱ローラ５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。
【００３３】
一方、上記加圧ベルト３は、加圧ローラ１２と、小径のアイドラーローラ１５と、直径が比較的大きなアイドラーローラ１６と、２本の小径のアイドラーローラ１３、１４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１２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、定着ベルト２に従動回転するように構成されている。この加圧ベルト３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３は、ウオームアップ時に、加圧ローラ１２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。
【００３４】
また、上記定着ベルト２の内面側には、定着ロール６と剥離ロール１０との間に、当該定着ベルト２を強制的に冷却する熱循環器７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２５が配設されており、この冷却用のアルミ板２５によって定着ベルト２及び記録用紙１７の冷却、並びに記録用紙１７の搬送を行う冷却・用紙搬送部が形成されている。そして、上記定着ベルト２は、剥離ロール１０付近において、約７０℃程度まで冷却される。
【００３５】
さらに、上記熱循環器７の冷却域を構成する冷却用のアルミ板２５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２６を介して、アイドラーローラ１１と第１の加熱ロール４との間に配設された、定着ベルト２を予熱する熱循環器７の熱戻し域を構成する予熱用のアルミ板２７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７では、冷却域を構成する冷却用のアルミ板２５で、定着ベルト２からの熱を吸収するとともに、当該冷却用のアルミ板２５が吸収した熱量を、ヒートパイプ２６を介して、熱循環器７の熱戻し域を構成する予熱用のアルミ板２７に伝達し、当該予熱用のアルミ板２７によって定着ベルト２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２６の本数や性能は、適宜設定される。また、ヒートパイプ２６の代わりにヒートシンクを用いても良い。なお、上記冷却用のアルミ板２５と予熱用のアルミ板２７のベルト接触面は、定着ベルトとの接触を良好にするため、ベルト側に向けて凸になるような曲率（例えば、曲率半径１０００ｍｍ）を有している。
【００３６】
ところで、この実施の形態に係る定着装置は、互いに圧接した状態で循環移動する定着ベルトと加圧ベルトとの間に、未定着トナー像を担持した記録媒体を挟持した状態で搬送しつつ、前記定着ベルト及び加圧ベルトを介して、加熱加圧手段によって加熱加圧ニップ部で記録媒体を加熱加圧した後、前記定着ベルトと加圧ベルトとの間に記録媒体を挟持したままの状態で、当該記録媒体を所定温度以下に冷却するとともに、前記記録媒体を定着ベルト及び加圧ベルトから剥離し、前記記録媒体上にトナー像を定着する定着装置において、前記加熱加圧ニップ部よりも下流の領域に、前記記録媒体を定着ベルトに押圧させる少なくとも２つ以上の押圧手段を備えるように構成されている。
【００３７】
また、この実施の形態では、前記少なくとも２つ以上の押圧手段と対向する位置に、対向部材を設けるように構成されている。
【００３８】
さらに、この実施の形態では、前記少なくとも２つ以上の押圧手段は、前記定着ベルトの温度が、前記未定着トナー像を形成するトナーのバインダー樹脂の融点よりも３０℃以上低くなる位置よりも上流側に配置されるように構成されている。
【００３９】
又、この実施の形態では、前記少なくとも２つ以上の押圧手段のうち、定着ベルトの移動方向の最も上流側に配置される押圧手段は、その押圧力が１０^３［Ｐａ］以下に設定されている。
【００４０】
すなわち、この実施の形態に係る定着装置１では、図１に示すように、加熱加圧ニップ部１８の下流側に、第１の押圧部材３１と、第２の押圧部材３２と、第３の押圧部材３３とが順次配置されており、これらの押圧部材３１〜３３に対向する位置には、定着ベルト２の背面側に押圧力を受ける対向部材として、冷却用のアルミ板２５が配設されている。また、上記第１乃至第３の押圧部材３１〜３３は、定着ベルト２の温度が、未定着トナー像Ｔを形成するトナーのバインダー樹脂の融点よりも３０℃以上低くなる位置よりも上流側、つまり、トナーのバインダー樹脂の融点よりも３０℃以上高い位置に配置されている。
【００４１】
上記第１の押圧部材３１は、図１に示すように、加熱加圧ニップ部１８の加熱領域を通過した直後の位置に配置されている。この第１の押圧部材３１は、図３に示すように、金属又は耐熱性の合成樹脂等によって、先端部がテーパー状に薄く形成された平板状のパッド部材３４からなり、このパッド部材３４の表面３５は、フッ素樹脂等によって形成されており、加圧ベルト３との摩擦を低減させ、摺動性を向上させるとともに、フッ素樹脂３５とパッド部材３４との間には、シリコンゴム等からなる弾性層３６が介在されており、均一な押圧力を得ることができるように構成されている。また、上記パッド部材３４は、図示しないスプリング等によって加圧ベルト３の裏面に圧接されており、当該パッド部材３４の押圧力は、１０^３［Ｐａ］以下に設定されている。
【００４２】
また、上記第１の押圧部材３１の下流側には、図１に示すように、ローラ状に形成された第２の押圧部材３２と第３の押圧部材３３とが配設されており、これら第２の押圧部材３２と第３の押圧部材３３は、加圧ベルト３に圧接した状態で従動回転されるように構成されている。上記第２の押圧部材３２及び第３の押圧部材３３としては、図４に示すように、ステンレス等からなる芯金３７の表面に、シリコンゴム等からなる弾性層３８を被覆して、外径２０〜３０ｍｍ程度のローラ状に形成したものが用いられる。また、上記第２の押圧部材３２及び第３の押圧部材３３は、定変位状態で加圧ベルト３の裏面に圧接されており、当該第２の押圧部材３２及び第３の押圧部材３３の押圧力は、いずれも１０^４［Ｐａ］以上に設定されている。
【００４３】
ところで、上記第１の押圧部材３１の下流側に配設される押圧部材３２、３３は、グロスムラの抑制効果を向上させるため、複数設けるのが望ましいが、これら第２及び第３の押圧部材３２、３３は、上流側の第２の押圧部材３２の押圧力が、下流側の第３の押圧部材３３の押圧力よりも大きく設定されている。
【００４４】
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、ニップ部を通過した定着ベルトから用紙等の記録媒体が剥離するのを抑制し、グロスムラや記録媒体の変形、あるいは紙しわが発生するのを防止することが可能となっている。
【００４５】
すなわち、この実施の形態に係る定着装置１では、図１に示すように、ウオームアップ時に、定着ベルト２が遅い速度で回転移動しながら、定着ローラ６と加圧ローラ１２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１では、定着時に、第１の加熱ローラ４及び第２の加熱ローラ５によって所定温度（１７０〜２００℃：例えば、１９０℃）に加熱され、定着ローラ６と加圧ローラ１２の加熱加圧ニップ部１８でトナー画像Ｔが転写された記録用紙１７を、定着ベルト２と加圧ベルト３とによって挟持した状態で、記録用紙１７上のトナー像Ｔをトナーの融点以上に加熱・溶融し、トナー画像Ｔを記録用紙１７上に定着する。
【００４６】
更に説明すると、上記定着装置１では、図１に示すように、表面にカラートナー画像Ｔなどが転写・定着された記録用紙１７が、定着ロール６と当該定着ロール６に定着ベルト２と加圧ベルト３を介して圧接する加圧ロール１２との加熱加圧ニップ部１８に、カラートナー画像Ｔが定着ロール６側に位置するようにして導入され、上記定着ロール６と加圧ロール１２との加熱加圧ニップ部１８を通過する間に、カラートナー画像Ｔが記録用紙１７上に加熱溶融されて定着される。その際、上記記録用紙１７の表面に形成されたトナー画像Ｔは、加熱されて軟化し、定着ベルト２の表面に密着した状態となり、当該定着ベルト２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。
【００４７】
その後、上記定着ベルト２は、記録用紙１７と共に、冷却領域において、熱循環器７の冷却用のアルミ板２５で冷却されるが、加熱加圧ニップ部１８を通過した直後には、加圧ベルト３の背面側にパッド部材３１が圧接されている。この加熱加圧ニップ部１８を通過した直後の用紙１７は、１１０〜１３０［℃］程度の温度を有しており、定着ベルト２も高温であることから、用紙１７に含まれる水分が蒸発して、場合によっては多くの水蒸気が発生する。その後、熱循環器７の冷却用のアルミ板２５が接触する冷却領域において、定着ベルト２と共に用紙１７は、下流側に移動しながら温度を下げて、７０〜９０［℃］程度の温度で剥離される。この冷却工程の上流側において、第２及び第３の押圧部材３２、３３を加圧ベルト３の裏面側から押圧することによって、図５に示すような作用・効果が得られる。
【００４８】
まず、加熱加圧ニップ部１８からなる加熱領域を通過した直後では、図５に示すように、パッド部材３１の押圧力を１０^４［Ｐａ］以上に高く設定すると、当該加熱領域の通過直後では、水蒸気圧が高く、用紙１７が定着ベルト２から大きく剥離している状態で、パッド部材３１によって加圧ベルト３及び定着ベルト２を強く押圧すると、パッド部材３１の押圧により用紙１７の歪みが蓄積されてしまい、紙しわが発生する。
【００４９】
そこで、上記加熱加圧ニップ部１８からなる加熱領域を通過した直後では、図５に示すように、パッド部材３１の押圧力を１０^３［Ｐａ］以下に低く設定することによって、パッド部材３１の押圧力が弱いため、用紙１７の歪みが蓄積されることがなく、紙しわが発生するのを防止することができる。
【００５０】
一方、上記パッド部材３１の下流側に位置する冷却領域の上流部では、第２及び第３の押圧部材３２、３３の押圧力を１０^４［Ｐａ］以上に高く設定することにより、トナーＴと用紙１７の再付着が十分に行われるため、画像にグロスムラが発生するのを防止することができる。また、第２及び第３の押圧部材３２、３３の押圧力を１０^３［Ｐａ］以下に設定した場合には、トナーＴと用紙１７の再付着が不十分となり、画像にグロスムラが発生する。
【００５１】
さらに、上記第２及び第３の押圧部材３２、３３の下流側に位置する冷却領域の下流部では、トナーが冷却固化し、再付着が行われないため、当該冷却領域の下流部にのみ押圧部材を設けても、画像にグロスムラが発生するのを防止することができない。
【００５２】
従って、紙しわとグロスムラを共に発生させないためには、加熱領域の通過直後は、第１の押圧部材３１を弱い圧力で押圧し、冷却領域の上流部では、第２及び第３の押圧部材３２、３３を１０^４［Ｐａ］以上の強い圧力で押圧する必要があることになる。また、冷却領域の上流部に配置される第２及び第３の押圧部材３２、３３は、押圧力を大きく設定することができるローラ状のものが適している。これに対して、加熱領域の通過直後に設けられる押圧部材３１は、定着ローラ６のニップ部１８になるべく近い部分で押圧させ、用紙１７と定着ベルト２の剥離を抑制することが望ましいことから、先端が尖った形状のパッド部材を用いるのが適している。
【００５３】
また、加熱領域の通過直後と冷却領域の上流部では、いずれの位置でも加圧ベルト３と定着ベルト２を押圧させる必要がある。これは、加熱領域の通過直後に配置される押圧部材３１は、その後に配置される第２の押圧部材３２の押圧によって発生する紙しわを防止するものであるのに対し、冷却領域の上流部では、用紙１７と定着ベルト２とを密着させてグロスムラの発生を防止するものであり、役割がそれぞれ異なるためである。
【００５４】
さらに、上記第１の押圧部材３１、及び第２、第３の押圧部材３２、３３による押圧は、トナーが冷却固化しない位置で行う必要がある。そのため、定着ベルト２の温度が、未定着トナー像Ｔを形成するトナーのバインダー樹脂の融点よりも３０℃以上低くなる位置よりも上流側、すなわちトナーが軟化している状態で、第１の押圧部材３１、及び第２、第３の押圧部材３２、３３を押圧させる必要がある。
【００５５】
また、冷却領域の上流部での押圧は、２箇所以上で行っても良い。このように、冷却領域の上流部での押圧を２箇所以上で行うことにより、トナーＴと用紙１７との再付着がより一層促進され、グロスムラの抑制能力を向上させることができる。ただし、グロスムラの抑制性能は、トナーの温度が高い領域で押圧する上流側のローラ３２が優れており、下流側のローラ３３は、その補助的な役割を担うものである。これらローラ３２及びローラ３３は、共に圧力を上げ過ぎると、定着ベルト２及び加圧ベルト３の駆動抵抗が大きくなり、ベルトの弛みなど別の問題が発生する可能性もあるため、下流側のローラ３３の押圧力は、上流側に比べて小さくするのが望ましい。
【００５６】
このように、加熱領域の通過直後に、第１の押圧部材３１を設けた場合と設けなかった場合では、図６に示すように、加熱領域の通過直後に、第１の押圧部材３１を設けず、しかも冷却領域の上流部に、第２及び第３の押圧部材３２、３３を設けないと、グロスムラや紙しわが発生してしまうことになる。また、図９に示すように、冷却領域の上流部に、第２及び第３の押圧部材３２、３３のみを設けると、当該冷却領域の上流部における用紙１７と定着ベルト２の剥離が抑制できるため、グロスムラの発生は防止できるが、加熱領域の通過直後で紙しわが発生してしまう。
【００５７】
一方、加熱領域の通過直後に、第１の押圧部材３１を設けたが、冷却領域の上流部に、第２及び第３の押圧部材３２、３３を設けなかった場合には、図６に示すように、紙しわの発生は防止できるが、冷却領域の上流部における用紙１７と定着ベルト２の剥離を防止できず、グロスムラが発生してしまう。また、加熱領域の通過直後に、第１の押圧部材３１を設け、かつ冷却領域の上流部に、第２及び第３の押圧部材３２、３３を設けた場合には、図８に示すように、紙しわの発生及びグロスムラの発生を防止することができる。
【００５８】
また、加熱領域の通過直後に設ける第１の押圧部材３１の押圧力を、１０^３［Ｐａ］未満に設定した場合では、図７に示すように、冷却領域の上流部における第２及び第３の押圧部材３２、３３の押圧力が、１０^４［Ｐａ］未満であると、グロスムラが発生するとともに、紙しわが僅か発生してしまい、冷却領域の上流部における第２及び第３の押圧部材３２、３３の押圧力が、１０^４［Ｐａ］以上であると、グロスムラ及び紙しわが発生せず良好である。
【００５９】
これに対して、加熱領域の通過直後に設ける第１の押圧部材３１の押圧力を、１０^３［Ｐａ］以上に設定した場合では、図７に示すように、冷却領域の上流部における第２及び第３の押圧部材３２、３３の押圧力が、１０^４［Ｐａ］未満であると、グロスムラが幾らか発生するが、紙しわの発生は抑制され、冷却領域の上流部における第２及び第３の押圧部材３２、３３の押圧力が、１０^４［Ｐａ］以上であると、グロスムラの発生は抑制できるが、紙しわが発生してしまい、不可である。
【００６０】
実施の形態２
図１０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１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、定着ベルト及び加圧ベルトを張架するローラの構成が、前記実施の形態１と異なっている。
【００６１】
すなわち、この実施の形態２では、図１０に示すように、加熱ローラ６と、小径の剥離ローラ４１との間に、定着ベルト２が直接張架されているとともに、加圧ローラ１２と、小径の剥離ローラと４２の間に、加圧ベルト３が直接張架されるように構成されている。
【００６２】
また、上記定着ベルト２の裏面側には、ヒートシンク４３が当接するように配置されており、加熱加圧ニップ部１８の通過直後の位置に、第１の押圧部材３１が配設されているとともに、当該第１の押圧部材３１の下流側に、第２の押圧部材３２が配設されている。なお、図１０中、４４は用紙１７を定着装置１へ搬送する搬送ベルトを示している。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、加熱加圧ニップ部を通過した定着ベルトから用紙等の記録媒体が剥離するのを抑制し、グロスムラや記録媒体の変形、あるいは紙しわが発生するのを防止することが可能な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に係る加熱ローラと加圧ローラを示す構成図である。
【図３】図３は第１の押圧部材を示す構成図である。
【図４】図４は第２の押圧部材を示す断面図である。
【図５】図５は実験結果を示す図表である。
【図６】図６は実験結果を示す図表である。
【図７】図７は実験結果を示す図表である。
【図８】図８はこの発明の実施の形態１に係る定着装置の作用を示す説明図である。
【図９】図９は比較例の定着装置の作用を示す説明図である。
【図１０】図１０はこの発明の実施の形態２に係る定着装置を示す構成図である。
【図１１】図１１は従来の定着装置を示す構成図である。
【図１２】図１２は従来の定着装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１：定着装置、２：加熱ベルト、３：加圧ベルト、６：定着ローラ、１２：加圧ローラ、１８：加熱加圧ニップ部、３１：第１の押圧部材、３２：第２の押圧部材、３３：第３の押圧部材。

Claims

互いに圧接した状態で循環移動する定着ベルトと加圧ベルトとの間に、未定着トナー像を担持した記録媒体を挟持した状態で搬送しつつ、前記定着ベルト及び加圧ベルトを介して、加熱加圧手段によって加熱加圧ニップ部で記録媒体を加熱加圧した後、前記定着ベルトと加圧ベルトとの間に記録媒体を挟持したままの状態で、当該記録媒体を所定温度以下に冷却するとともに、前記記録媒体を定着ベルト及び加圧ベルトから剥離し、前記記録媒体上にトナー像を定着する定着装置において、
前記加熱加圧ニップ部よりも下流の領域に、前記記録媒体を定着ベルトに押圧させる少なくとも２つ以上の押圧手段を備えたことを特徴とする定着装置。
請求項１に記載の定着装置において、前記少なくとも２つ以上の押圧手段と対向する位置には、対向部材を設けたことを特徴とする定着装置。
請求項１に記載の定着装置において、前記少なくとも２つ以上の押圧手段は、前記定着ベルトの温度が、前記未定着トナー像を形成するトナーのバインダー樹脂の融点よりも３０℃以上低くなる位置よりも上流側に配置されていることを特徴とする定着装置。
請求項１に記載の定着装置において、前記少なくとも２つ以上の押圧手段のうち、定着ベルトの移動方向の最も上流側に配置される押圧手段は、その押圧力が１０^３［Ｐａ］以下に設定されていることを特徴とする定着装置。
請求項１に記載の定着装置において、前記少なくとも２つ以上の押圧手段のうち、２番目以降の押圧手段は、その押圧力が１０^４［Ｐａ］以上に設定されていることを特徴とする定着装置。
請求項１に記載の定着装置において、前記少なくとも２つ以上の押圧手段のうち、定着ベルトの移動方向の最も上流側に配置される押圧手段は、パッド形状に形成されていることを特徴とする定着装置。
請求項６に記載の定着装置において、前記パッド形状に形成される押圧手段の押圧面は、弾性を有する部材によって形成されていることを特徴とする定着装置。
請求項６に記載の定着装置において、前記パッド形状に形成される押圧手段の押圧面は、フッ素樹脂によって形成されていることを特徴とする定着装置。
請求項１に記載の定着装置において、前記少なくとも２つ以上の押圧手段のうち、２番目以降の押圧手段は、ロール状に形成されていることを特徴とする定着装置。
請求項９に記載の定着装置において、前記ロール状に形成された押圧手段は、その表面が弾性を有する部材によって形成されていることを特徴とする定着装置。
請求項１に記載の定着装置において、前記少なくとも２つ以上の押圧手段のうち、２番目以降の押圧手段は、その上流側の押圧力が下流側の押圧力よりも大きく設定されていることを特徴とする定着装置。