JP2005010671A

JP2005010671A - 定着装置

Info

Publication number: JP2005010671A
Application number: JP2003177163A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Kiuchi; 豊木内; Yuichi Fukuda; 雄一福田; Yasushi Kawabata; 泰川幡; Masanori Kobayashi; 政憲小林
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2003-06-20
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2005-01-13

Abstract

【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）および支持ベルト（３５）を、加圧回転体（３０，３１）の定着加圧部（Ｎ）からその回転方向上流側となる位置でその各ベルトの外周面どうしが対面した状態となるように各ベルトの内周面からロール（５０、５１）でそれぞれ支持し、その両ベルトが対面し始める部位（Ｑ）から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構成した。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

Description

【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、前記加圧回転体のうち前記定着ベルトの外周面側に配置される加圧回転体と他のロールに張架されて前記定着加圧部を通過した後の記録用紙を定着ベルトの外周面に密着させた状態で保持して搬送するように回転する無端状の支持ベルトとを備えた定着装置において、
前記定着ベルトおよび支持ベルトを、前記加圧回転体の定着加圧部からその回転方向上流側となる位置でその各ベルトの外周面どうしが対面した状態となるように各ベルトの内周面からロールでそれぞれ支持し、その両ベルトが対面し始める部位から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、上記定着ベルトおよび支持ベルトをその内周面から支持するロールは、その各ベルトを張架して支持するための支持ロールをそのまま使用することも可能である。また、両ベルトが対面した状態とは、対面して完全に接触している状態か、または対面接触している領域と僅かに離れている領域（特に両ベルトが対面し始める側の領域）とが混在している状態にあることをいう。上記加熱手段による定着ベルトの加熱は、少なくとも１００℃以上の温度、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℃以上の温度となるように構成するとよい。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。
【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。
【００１７】
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。
【００１８】
このような定着装置によれば、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と支持ベルトの外周面とがロールで支持された状態で対面し始める部位に対して導入されて加熱された後に、その両ベルトに挟まれた状態のままで定着加圧部に導き入れられる。
【００１９】
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、水蒸気となって、ロールによる支持を通過した定着ベルトと支持ベルトに挟まれた状態において主にその両ベルトの両脇部や搬送方向前後部（用紙先端および後端側）に存在する隙間を通して発散される。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。
【００２０】
またこの際、上記の予備加熱によりトナー像は溶融し始めて記録用紙にある程度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。
【００２１】
そして、上記各定着装置においては、定着ベルトおよび支持ベルトを対面した状態となるようにそれぞれ支持するロールの少なくとも一方が、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、樹脂発泡層などが適用可能である。
【００２２】
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。
【００２３】
また、上記各定着装置においては、定着ベルトおよび支持ベルトを対面した状態となるようにそれぞれ支持するロールの少なくとも一方に、そのロールを加熱する加熱手段を設けるとよい。この加熱手段は、好ましくは支持ベルト側のロールに設け、より好ましくは双方のロールに設けるようにする。
【００２４】
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支持ベルト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。支持ベルトを支持するロールに加熱手段を設けた場合には、記録用紙をその表裏両面側から確実に加熱することができる。
【００２５】
また、上記各定着装置においては、上記定着ベルトと支持ベルトとを対面した状態となるようにそれぞれ支持するロールどうしを、その各ベルトの外周面との間が記録用紙の厚さに相当する距離だけ離れた状態となるように設置するとよい。この場合には、前述した記録用紙からの水蒸気が、定着加圧部の手前において定着ベルトと支持ベルトに挟まれた状態にあってもその両ベルトの隙間や用紙後端側から効率よく排出されるようになる。
【００２６】
さらに、上記各定着装置においては、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るとよい。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。
【００２７】
以上の各定着装置において、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。
【００２８】
【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に係る定着装置の要部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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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４０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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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と加圧ベルト３５とを、加圧ロール３０，３１の定着ニップ部Ｎからその回転方向Ａ（Ｂ）の上流側となる位置でその各ベルト１０、３５の外周面どうしが対面した状態となるように各ベルト１０、３５の内周面からロール５０、５１でそれぞれ支持するように構成している。しか、その両ベルト１０、３５が対面し始める部位（Ｑ）から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している。
【００４１】
定着ベルト１０の内周面に当接する側の第１支持ロール５０は、前記ベルト支持ロール１６をそのまま使用しており、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、加圧ベルト３５の内周面に当接する側の第２支持ロール５１は、前記ベルト支持ロール３８をそのまま使用しており、このロール５１も第１支持ロール５０と同じロール構造になっている。
【００４２】
また、第１支持ロール５０は固定した状態で支持されているのに対し、第２支持ロール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）により第１支持ロール５０に対して１００Ｎの荷重で圧接されてベルト対面開始部Ｑが形成されている。
【００４３】
さらに、この支持ロール５０、５１は、その間に形成するベルト対面開始部位Ｑ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、記録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、この両支持ロ−ル５０、５１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、５３がそれぞれ内蔵されており、定着時において定着ベルト１０および加圧ベルト３５や記録用紙Ｐを補助的に加熱するようになっている。
【００４４】
また、この定着装置１においては、上記ベルト対面開始部位Ｑにおける定着ベルト１０と加圧ベルト３５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。そして、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、第１支持ロール５０と第２支持ロール５１は、その加熱源５２、５３により１４０℃程度にそれぞれ加熱される。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。
【００４５】
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。
【００４６】
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、対の支持ロール５０、５１にて支持されて形成される前記ベルト対面開始部位Ｑにおける定着ベルト１０の外周面と加圧ベルト３５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ベルト対面開始部位Ｑに到達する。また、このとき各支持ロール５０、５１も加熱源５２、５３により１００℃以上の温度に加熱される。
【００４７】
このベルト対面開始部位Ｑで両ベルト１０、３５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、その両ベルト１０、３５によって挟まれた状態に保持されたうえで、主に１００℃以上の高温に加熱された定着ベルト１０によって加熱される。このときの記録用紙Ｐは、第１支持ロール５０と第２支持ロール５１の双方が弾性層を形成したロールであるため、両両ベルト１０、３５の外周面に対してそれぞれ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、定着ベルト１０と加圧ベルト３５の双方が各支持ロール５０、５１でそれぞれ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や加圧ベルト３５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。
【００４８】
そして、ベルト対面開始部位Ｑを通過した後の記録用紙Ｐは、定着ベルト１０と加圧ベルト３５とで挟持された状態で搬送距離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。
【００４９】
これにより、記録用紙Ｐは、両支持ベルト１０、３５とに挟まれた状態で１００℃を超える高温で加熱されることになるため、その用紙中の水分が高温で確実に加熱されて気化し、水蒸気（点線矢印Ｓ）となって両支持ベルト１０、３５の両脇における隙間や用紙Ｐを挟んでいる部位の周囲（前後左右の非挟持領域）の隙間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。また、このときの記録用紙Ｐは、そのトナー像担持面とは反対側の面（裏面）が加圧ベルト３５で支持されて定着ベルト１０から剥がれにくい状態におかれる。
【００５０】
また、記録用紙Ｐ上のトナー像Ｔは、ベルト対面開始部位Ｑから両支持ベルト１０、３５で挟持されて搬送される間に定着ベルト３５等によって加熱されるため溶融して記録用紙Ｐに仮定着されるようになり、定着ニップ部Ｎ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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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がベルト対面開始部位Ｑから両支持ベルト１０、３５によって挟持搬送され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。
【００５６】
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。
【００５７】
図４は、この定着装置１におけるベルト対面開始部位Ｑから定着ニップ部Ｎ手前までのベルト挟持加熱搬送部Ｅと定着ニップ部Ｎと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。
【００５８】
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。
【００５９】
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がまずベルト挟持搬送部Ｅ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。
【００６０】
ちなみに、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についても、その第１面目の定着と同様に行われる。その際、第１面目の定着済のトナー像は、ベルト対面開始部位Ｑから記録用紙Ｐが剥離されるまで加圧ベルト３５の外周面に接触した状態に置かれるため、その画像が乱れるおそれはない。
【００６１】
《他の実施の形態》
実施の形態１に係る定着装置１では、図５に示すように、定着ベルト１０と加圧ベルト３５を対面した状態となるようにそれぞれ支持する支持ロール５０、５１どうしを、その各ベルト１０、３５の外周面との間が記録用紙Ｐの厚さ（ｄ）に相当する距離（Ｊ）だけ離れた状態となるように設置することができる。この際、各支持ロール５０、５１としては、前述した弾性層を形成したものをそのまま使用できるほか、その弾性層を形成しないものを使用することもできる。
【００６２】
例えば、定着ベルト１０として厚さが１１０μｍ程度のものを、加圧ベルト３５としての厚さが１３０μｍ程度のものをそれぞれ使用し、記録用紙Ｐとして厚さｄが５０〜３００μｍの範囲のものを使用する場合には、その両ベルト１０、３５の外周面どうしの離間距離Ｊは、少なくとも３００μｍ以上（好ましくは８００μｍ以下）の値になるように設定する。
【００６３】
このように構成した場合には、対面する定着ベルト１０と加圧ベルト３５とがベルト挟持加熱搬送部Ｅにおいて全面的に対面接触するのではなく僅かに離れた領域が存在する状態に維持されるため（なお、この場合でも、両ベルト１０、３５は定着ニップ部Ｎに近づくにつれて対面接触した状態になる）、前述した記録用紙から発生する水蒸気がベルト挟持搬送部Ｅにおいても効率よく排出されるようになり、記録用紙Ｐの含水率を定着ニップ部Ｎの手前で確実に低下させることができる。
【００６４】
実施の形態１に係る定着装置１では、図６に示すように、ベルト対面開始部位Ｑから定着ニップ部Ｎの間（ベルト挟持加熱搬送部Ｅ）に、そのベルト挟持加熱搬送部Ｅを通過中の記録用紙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を加圧ベルト３５に接した状態で設けることができる。
【００６５】
このような押付け補助ロール５５を設けた場合には、ベルト対面開始部位Ｑを通過した後の記録用紙Ｐが押付け補助ロール５５により加圧ベルト３５を介して定着ベルト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、ベルト対面開始部位Ｑ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ベルト挟持加熱搬送部Ｅの搬送中に定着ベルト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。
【００６６】
また、実施の形態１に係る定着装置１では、図６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ように行うとよい。
【００６７】
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を介して加圧ベルト３５や定着ベルト１０、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。
【００６８】
また、実施の形態１に係る定着装置１では、図７に示すように、加圧ベルト３５をベルト対面開始部位Ｑよりも記録用紙Ｐの導入方向Ｃの上流側となる位置まで伸ばした状態となるように、例えばベルト支持ロール３４等の追加により設置することもできる。
【００６９】
このように加圧ベルト３５を延長した状態で設置した場合には、ベルト対面開始部位Ｑから突出する加圧ベルト３５の突出領域Ｈが存在し、その突出領域Ｈを定着対象のトナー像Ｔを担持する記録用紙Ｐをベルト対面開始部位Ｑに導入する前の誘導部として利用することができ、この結果、その記録用紙Ｐのベルト対面開始部位Ｑへの導入を良好で安定して実現することができる。この場合においても、必要に応じて、前述した補助ロール５５や冷却装置４５を同様に設置することが可能である（図６参照）。
【００７０】
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、定着ベルト１０を加熱する手段として、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。
【００７１】
【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】図１の定着装置の一部を変更した構成例を示す要部拡大図。
【図６】図１の定着装置の一部を変更した他の構成例を示す要部拡大図。
【図７】図１の定着装置の一部を変更した更に他の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）、３５…加圧ベルト（支持ベルト）、４５…冷却装置（冷却手段）、５０，５１…支持ロール（支持するロール）、５２，５３…加熱源（加熱手段）、Ｔ…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）、Ｑ…ベルト対面開始部位、Ｊ…ベルト外周面の離間距離。

Claims

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、
前記加圧回転体のうち前記定着ベルトの外周面側に配置される加圧回転体と他のロールに張架されて前記定着加圧部を通過した後の記録用紙を定着ベルトの外周面に密着させた状態で保持して搬送するように回転する無端状の支持ベルトとを備えた定着装置において、
前記定着ベルトおよび支持ベルトを、前記加圧回転体の定着加圧部からその回転方向上流側となる位置でその各ベルトの外周面どうしが対面した状態となるように各ベルトの内周面からロールでそれぞれ支持し、その両ベルトが対面し始める部位から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ることを特徴とする定着装置。
前記定着ベルトおよび支持ベルトを対面した状態となるようにそれぞれ支持するロールの少なくとも一方が、そのロールの表面側に弾性層を形成してなる請求項１に記載の定着装置。
前記定着ベルトおよび支持ベルトを対面した状態となるようにそれぞれ支持するロールの少なくとも一方に、そのロールを加熱する加熱手段を設けた請求項１に記載の定着装置。
前記定着ベルトと支持ベルトとを対面した状態となるようにそれぞれ支持するロールどうしを、その各ベルトの外周面との間が記録用紙の厚さに相当する距離だけ離れた状態となるように設置されている請求項１に記載の定着装置。
前記加圧回転体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。
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１〜５のいずれかに記載の定着装置。