JP2005049563A - 定着装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像の光沢を低光沢から高光沢まで調整可能で、しかも多様な記録材に良好な画像を定着可能とする。
【解決手段】第１定着器２１は、定着ベルト２３と加圧ベルト２４とを、熱源としての励磁コイル２７，２８によって圧接して圧接部Ａを形成する。第２定着器２２は、熱源としてのハロゲンヒータ３４を内蔵した定着ローラ３２と加圧ローラ３３とを圧接させて圧接部Ｂを形成する。未定着トナー画像Ｔを担持した記録材を、圧接部Ａ，Ｂで挟持搬送しつつ加熱することで定着する。定着器２１が比較的に低温・軽圧・長時間（圧接部Ａの幅ＷＡが広い）で定着を行い、定着器２２が比較的に高圧・短時間で定着を行う。定着器２１の定着での光沢は低く抑え、定着器２２で所望の光沢まで調整可能となる。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の定着器を使用して記録材上にトナー画像を定着する定着装置、及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式を採用した画像形成装置において、未定着トナー画像を加熱溶融定着する定着装置として、種々の方式のものが提案されている。このような定着装置の一つに、複数の定着装置を用いたものが、例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
この定着装置は、ハロゲンヒータを内包した定着ローラ（加熱体）と加圧ローラ（加圧体）とを有する定着器（以下の説明では必要に応じて、１対の加熱体と加圧体を有するものを定着器といい、複数の定着器を備えたものを定着装置といって両者を区別するものとする。）を２組有しており、それぞれの定着器を記録材（例えば、紙，透明シート）の搬送方向に沿ってその上流側と下流側とに配設したものである。上流側の定着器（第１定着器）については、定着ローラの表層のフッ素樹脂表面は、トナーが付着し難いように、表面粗さを十点平均粗さＲｚで１μｍ以下の滑らかな表面とする。これに対し、下流側の定着器（第２定着器）については、定着ローラの表面は、光沢性を減少させることを目的として、十点平均粗さＲｚで１〜５０μｍ程度の比較的粗れた表面としている。これは、主に白黒の画像形成装置において、画像の光沢を抑えることを目的としたものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−３１１５０５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来技術によると、次のような問題点がある。
【０００６】
すなわち、フルカラーの画像形成装置にはむしろ光沢の高い画像を求められることが多く、従来技術では画像の光沢が低いものしか出力することができず、この要求に応えられない。また、フルカラーの画像形成装置には多様な記録材（例えば、普通紙，コート紙，透明フィルム等）に画像形成することも求められる。光沢の高い画像を得るために、定着ローラの温度を高くする方法があるが、その温度を高くしすぎると、特に透気度の低いコート紙に画像形成する場合には、コート紙中の水分が一気に蒸発して水蒸気になり、コート紙表面のコーティング層に凹凸ができて画像が乱れるといった問題が生じてしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、定着体の温度を高くしすぎることなく、画像の光沢を低光沢から高光沢まで調整可能で、しかも多様な記録材に良好な画像を定着可能な定着装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明（定着装置）は、熱により記録材上の画像を加熱する加熱体と、前記加熱体に圧接し、記録材を挟持搬送する加圧体と、を有する第１定着器と、熱により記録材上の画像を加熱する加熱体と、前記加熱体に圧接し、記録材を挟持搬送する加圧体と、を有し、前記第１定着器より記録材搬送方向の下流側に配置される第２定着器と、を備える定着装置において、前記第１定着器の前記加熱体と前記加圧体との圧接部における記録材搬送方向の幅は、前記第２定着器の前記加熱体と前記加圧体との圧接部における記録材搬送方向の幅よりも大きい、ことを特徴とする。
【０００９】
請求項８に係る発明（画像形成装置）は、記録材の表面にトナー画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部において記録材表面に形成された未定着トナー画像を記録材上に定着する定着手段とを備えた画像形成装置において、前記定着手段が、請求項１ないし７のいずれかに記載の定着装置を備える、ことを特徴とする。
【００１０】
請求項９に係る発明（定着装置）は、熱により記録材上の画像を加熱する加熱体と、前記加熱体に圧接し、記録材を挟持搬送する加圧体と、を有する第１定着器と、熱により記録材上の画像を加熱する加熱体と、前記加熱体に圧接し、記録材を挟持搬送する加圧体と、を有し、前記第１定着器より記録材搬送方向の下流側に配置される第２定着器と、を備える定着装置において、前記第１定着器の前記加熱体と前記加圧体との圧接部の線圧は、前記第２定着器の前記加熱体と前記加圧体との圧接部の線圧よりも小さい、ことを特徴とする。
【００１１】
請求項１６に係る発明（画像形成装置）は、記録材の表面にトナー画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部において記録材表面に形成された未定着トナー画像を記録材上に定着する定着手段とを備えた画像形成装置において、前記定着手段が、請求項９ないし１５のいずれかに記載の定着装置を備える、ことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面において同一の符号を付したものは、同一の構成又は作用をなすものであり、これらについての重複説明は適宜省略した。
【００１３】
＜実施の形態１＞
図１に、本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置（本発明に係る画像形成装置）の一例を示す。同図に示す画像形成装置は、電子写真方式、デジタル方式の４色フルカラーのプリンタ（以下では、「画像形成装置」という。）であり、同図はその概略構成を示す縦断面図である。なお、記録材とは、例えば、普通紙，コート紙，透明フィルム等の、画像が形成されるシート状の部材のことをいい、他の呼称として、記録紙，転写材，転写紙，シート，シート材等があげられる。
【００１４】
同図に示す画像形成装置は、画像形成装置本体（以下「装置本体」という。）Ｍの下部に配設されたデジタルカラー画像プリンタ部（以下単に「プリンタ部」という。）Ｉと、装置本体Ｍの上部に配設されたデジタルカラー画像リーダ部（以下単に「リーダ部」という。）ＩＩとを備えており、例えば、リーダ部ＩＩで読み取った原稿Ｄの画像に基づいて、プリンタ部Ｉにおいて記録材Ｐに画像を形成するものである。
【００１５】
まず、プリンタ部Ｉの構成を説明し、つづいてリーダ部ＩＩの構成を説明する。
【００１６】
プリンタ部Ｉは、矢印Ｒ１方向に回転駆動される像担持体としての感光ドラム１を有する。感光ドラム１の周囲には、その回転方向に沿ってほぼ順に、一次帯電器（帯電手段）２、露光装置（露光手段）３、現像装置（現像手段）４、転写装置（転写手段）５、クリーニング装置（クリーニング手段）６、前露光ランプ（前露光手段）７等が配置されている。また、転写装置５の下方、すなわちプリンタ部Ｉの下半部には、記録材Ｐの給紙搬送部８が配置され、さらに、転写装置５の上部には分離装置（分離手段）９が、また分離装置９の下流側（記録材Ｐの搬送方向についての下流側：同図中では分離手段９の左方）には定着装置（定着手段）１０、排紙部１１が配置されている。
【００１７】
感光ドラム１は、アルミニウム製のドラム状の基体１ａと、その表面（外周面）を覆うＯＰＣ（有機光半導体）感光層１ｂとを有し、駆動手段（不図示）によって矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピード（周速度）で回転駆動されるように構成されている。なお、感光ドラム１については後に詳述する。
【００１８】
一次帯電器２は、感光ドラム１に対向する部分が開口したシールド２ａと、シールド２ａの内側に感光ドラム１の母線と平行に配置された放電ワイヤ２ｂと、シールド２ａの開口部に配置されて帯電電位を規制するグリッド２ｃとを有するコロナ帯電器である。また、一次帯電器２は、電源（帯電バイアス印加電源：不図示）によって帯電バイアスが印加され、これにより、感光ドラム１表面を所定の極性・電位に均一に（一様に）帯電するようになっている。
【００１９】
露光装置３は、後述のリーダ部ＩＩからの画像信号に基づいてレーザ光を発光するレーザ出力部（不図示）と、レーザ光を反射するポリゴンミラー３ａと、レンズ３ｂと、ミラー３ｃとを有している。この露光装置３は、このレーザ光により感光ドラム１表面を照射することによって、均一帯電後の感光ドラム１表面を露光し、露光部分の電荷を除去して静電潜像を形成するように構成されている。本実施の形態では、感光ドラム１表面に形成される静電潜像は、原稿の画像に基づいて、イエロー，シアン，マゼンタ，ブラックの４色に色分解されたレーザ光により、それぞれの色に対応した静電潜像が順次形成されるようになっている。
【００２０】
現像装置４は、感光ドラム１の回転方向（矢印Ｒ１の方向）に沿って上流側から順に４個の現像器、すなわち、それぞれ樹脂を基体としたイエロー，シアン，マゼンタ，ブラックの各色のトナー（現像剤）を収納した現像器４Ｙ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｂｋを備えている。各現像器４Ｙ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｂｋは、それぞれ感光ドラム１表面に形成された静電潜像にトナーを付着させる現像スリーブ４ａを有しており、感光ドラム１上の静電潜像の現像に供される色の現像器が、偏心カム４ｂによって択一的に感光ドラム１表面に近接する現像位置に配置され、現像スリーブ４ａを介して静電潜像にトナーを付着させ、顕像としてのトナー画像（可視画像）を形成するように構成されている。なお、現像に供される現像器以外の他の３色の現像器は、現像位置から退避するようになっている。
【００２１】
転写装置５は、表面に記録材Ｐを担持する転写ドラム（記録材担持体）５ａ、感光ドラム１上のトナー画像を記録材Ｐに転写する転写帯電器５ｂ、記録材Ｐを転写ドラム５ａに吸着させるための吸着帯電器５ｃとこれに対向する吸着ローラ５ｄ、内側帯電器５ｅ、外側帯電器５ｆを有しており、矢印Ｒ５方向に回転駆動されるように軸支された転写ドラム５ａの周面開口域には誘電体からなる記録材担持シート５ｇが円筒状に一体的に張設されている。記録材担持シート５ｇは、ポリカーボネートフィルム等の誘電体シートを使用している。また図１中における転写ドラム５ａの斜め下方には、転写ドラム５ａを感光ドラム１に接離させるためのカム及びカムフォロア（接離部材）５ｈとが配設されていて、感光ドラム１上のトナー画像が転写ドラム５ａ上の記録材Ｐに転写されるとき以外は、感光ドラム１表面から転写ドラム５ａを離間させるようにしている。この転写装置５は、転写ドラム５ａ表面に記録材Ｐを吸着して担持し、記録材Ｐにトナー画像が転写された後に転写ドラム５ａから記録材Ｐを分離するように構成されている。
【００２２】
クリーニング装置６は、記録材Ｐに転写されずに感光ドラム１表面に残ったトナー（残留トナー）を掻き落とすクリーニングブレード６ａ、及び掻き落としたトナーを回収するクリーニング容器６ｂを備えている。
【００２３】
前露光ランプ７は、感光ドラム１の回転方向に沿っての一次帯電器２の上流側に隣接して配置されており、クリーニング装置６によって清掃された感光ドラム１表面の不要な電荷を除去するようになっている。
【００２４】
給紙搬送部８は、大きさの異なる記録材Ｐを積載収納する複数の給紙カセット８ａ、給紙カセット８ａ内の記録材Ｐを給紙する給紙ローラ８ｂ、多数の搬送ローラ、そしてレジストローラ８ｃ等を有している。この給紙搬送部８は、所定の大きさの記録材Ｐを転写ドラム５ａに供給するようになっている。また装置本体Ｍの右側面（図１中の右側の側面）には、手差しトレイ８ｅが設けられている。この手差しトレイ８ｅ上にセットされた記録材Ｐは、給紙ローラ８ｆによってレジストローラ８ｃに向けて給紙されるようになっている。
【００２５】
分離装置９は、分離帯電器９ａ、分離爪９ｂ、分離押し上げころ９ｃ等を有しており、トナー画像転写後の記録材Ｐを転写ドラム５ａから分離するものである。
【００２６】
定着装置１０は、１つの枠体１０ａ内に配設された、記録材搬送方向の上流側の定着器としての第１定着器２１と、この第１定着器２１の下流側に配置される第２定着器２２とを備えている。なお、定着装置１０については後に詳述する。
【００２７】
排紙部１１は、記録材Ｐの搬送方向に沿っての定着装置１０の下流に配設された搬送パス切り換えガイド１１ａ、排出ローラ１１ｂ、排紙トレイ１１ｃ等を有している。また、搬送パス切り換えガイド１１ａの下方には、１枚の記録材Ｐに対してその両面に画像形成を行うための搬送縦パス１１ｄ、反転パス１１ｅ、積載部材１１ｆ、中間トレイ１１ｇ、さらに搬送ローラ１１ｈ、１１ｉ、反転ローラ１１ｊ等が配置されている。
【００２８】
さらに、感光ドラム１周囲における、一次帯電器２と現像装置４との間には、感光ドラム１表面の帯電電位を検出する電位センサＳ_１が、また現像装置４と転写ドラム５ａとの間には、感光ドラム１上のトナー画像の濃度を検知する濃度センサＳ_２が、それぞれ配置されている。
【００２９】
つづいて、リーダ部ＩＩについて説明する。プリンタ部Ｉの上方に配置されたリーダ部ＩＩは、原稿Ｄを載置する原稿台ガラス１２ａ、移動しながら原稿Ｄの画像面を露光走査する露光ランプ１２ｂ、原稿Ｄからの反射光をさらに反射させる複数のミラー１２ｃ、その反射光を集光するレンズ１２ｄ、そしてレンズ１２ｄからの光に基づいてカラー色分解画像信号を形成するフルカラーセンサ１２ｅ等を有している。このカラー色分解画像信号は、増幅回路（不図示）を経て、ビデオ処理ユニット（不図示）によって処理を施され、上述のプリンタ部Ｉに送出されるようになっている。
【００３０】
次に、上述構成の画像形成装置の動作について、若干の構成を加えながら、簡単に説明する。なお、以下の説明においては、イエロー，シアン，マゼンタ，ブラックの順に４色フルカラーの画像を形成するものとする。
【００３１】
リーダ部ＩＩの原稿台ガラス１２ａに載置された原稿Ｄの画像は、露光ランプ１２ｂによって照射され、色分解されてまずイエローの画像がフルカラーセンサ１２ｅによって読み取られ、所定の処理を施されて画像信号としてプリンタ部Ｉに送られる。
【００３２】
一方、プリンタ部Ｉでは、感光ドラム１が矢印Ｒｌ方向に回転駆動され、一次帯電器２によって感光ドラム１表面が所定の極性・電位に均一に帯電される。上述のリーダ部ＩＩから送られてきた画像信号に基づいて、露光装置３のレーザ出力部からレーザ光が照射され、ポリゴンミラー３ａ等を介して帯電済みの感光ドラム１表面を光像Ｅによって露光する。感光ドラム１表面のうち露光を受けた部分は、電荷が除去され、これによりイエローに対応した静電画像が形成される。現像装置４においては、イエローの現像器４Ｙが所定の現像位置に配置され、その他の現像器４Ｃ，４Ｍ，４Ｂｋは現像位置から退避される。感光ドラム１上の静電潜像は、現像器４Ｙによってイエローのトナーが付着され、顕像化されてトナー画像となる。この感光ドラム１上のイエローのトナー画像は、転写ドラム５ａに担持された記録材Ｐに転写される。なお、この記録材Ｐは、原稿画像に適した大きさの記録材Ｐが所定の給紙カセット８ａから給紙ローラ８ｂ、搬送ローラ、そしてレジストローラ８ｃ等を介して所定のタイミングで転写ドラム５ａに供給されたものである。このようにして供給された記録材Ｐは、転写ドラム５ａの表面に巻つくように吸着されて矢印Ｒ５方向に回転し、転写帯電器５ｂによって感光ドラム１上のイエロートナー画像が転写される。
【００３３】
一方、トナー画像転写後の感光ドラム１は、クリーニング装置６によって表面の残留トナーが除去され、さらに前露光ランプ７によって不要な電荷が除去されて、一次帯電器２から始まる次の画像形成に供される。
【００３４】
以上の、リーダ部ＩＩによる原稿画像の読み取りから、転写ドラム５ａ上の記録材Ｐに対するトナー画像の転写、さらには感光ドラム１の清掃、除電に至る各プロセスが、イエロー以外の他の色、すなわちシアン，マゼンタ，ブラックについても同様に行われ、転写ドラム５ａ上の記録材Ｐには、４色のトナー画像が重なるようにして転写される。
【００３５】
４色のトナー画像の転写を受けた記録材Ｐは、分離帯電器９ａ、分離爪９ｂ等によって転写ドラム５ａから分離され、未定着のトナー画像を表面に担持した状態で定着装置１０に搬送される。記録材Ｐは、定着装置１０で加熱加圧され、表面のトナー画像が溶融固着されて定着される。定着後の記録材Ｐは、排出ローラ１１ｂによって排紙トレイ１１ｃ上に排出される。なお、記録材Ｐの両面に画像を形成する場合は、トナー画像転写後に直ちに搬送パス切り換えガイド１１ａを駆動し、定着後の記録材Ｐを、搬送縦パス１１ｄを経て、反転パス１１ｅに一旦導いた後、反転ローラ１１ｊの逆転により送り込まれた際の後端を先頭にして送り込まれた方向と反対向きに退出させ、中間トレイ１１ｇに収納する。その後、再度上述の画像形成プロセスによってもう一方の面に画像を形成した後、排紙トレイ１１ｃ上に排出する。
【００３６】
記録材Ｐの分離後の転写ドラム５ａにおいては、記録材担持シート５ｇ上への粉体の飛散付着、記録材Ｐ上のオイルの付着等を防止するために、記録材担持シート５ｇを介して相互に対向する、ファーブラシ１３ａとバックアップブラシ１３ｂ、及びオイル除去ローラ１４ａとバックアップブラシ１４ｂによって清掃を行う。なお、このような清掃は、画像形成前又は画像形成後に行い、またジャム（紙詰まり）発生時には随時行うようにしている。
【００３７】
次に、図２を参照して本発明に係る定着装置１０の一例について詳述する。同図は、図１における定着装置１０の拡大図である。
【００３８】
同図に示すように、定着装置１０は、枠体１０ａを有しており、この枠体１０ａの内側に２個の定着器、すなわち記録材搬送半双方向に沿っての上流側の第１定着器２１とこの第１定着器の記録材搬送方向の下流側に配置された第２定着器２２とが収納されている。
【００３９】
まず、第１定着器２１について詳述する。
【００４０】
第１定着器２１は、加熱体として定着ベルト２３を有し、また加圧体として加圧ベルト２４を有している。定着ベルト２３は、記録材上の画像（トナー像）と接触して、記録材上に画像を定着する定着体として機能する。このうち、定着ベルト２３は、周長が約９４ｍｍで厚さ５０μｍのニッケル製のベルトの外周に、弾性層としてシリコーンゴムが５００μｍの厚さで設けられ、さらに表面に離型層として３０μｍの厚さのＰＦＡチューブが設けられて構成されている。加圧ベルト２４も同様のベルトである。定着ベルト２３は、２本のベルト回転軸２５ａ，２５ｂに掛け渡され、また加圧ベルト２４は、２本のベルト回転軸２６ａ，２６ｂに掛け渡されて、それぞれ張設されている。これら定着ベルト２３、加圧ベルト２４は、それぞれベルト回転軸２５ａ，２５ｂ、２６ａ，２６ｂに対してスリップすることなく、矢印Ｒ２３方向、矢印Ｒ２４方向に回転することができるようになっている。ベルト回転軸２５ａ，２５ｂ、２６ａ，２６ｂは、アルミニウム製の芯金の外周面を、断熱のためにシリコーンゴムを発砲させたスポンジで被覆して構成されている。またベルト回転軸２５ａとベルト回転軸２６ａは、５ｋｇｆ（４９Ｎ）の総荷重で加圧されている。同様に、ベルト回転軸２５ｂとベルト回転軸２６ｂも５ｋｇｆ（４９Ｎ）の総荷重で加圧されている。
【００４１】
定着ベルト２３の内側における２本のベルト回転軸２５ａ，２５ｂ間には、ベルト加熱源としての励磁コイル（熱源）２７が配設されている。同様に、加圧ベルト２４の内側における２本のベルト回転軸２６ａ，２６ｂ間には、ベルト加熱源としての励磁コイル（熱源）２８が配設されている。これら励磁コイル２７，２８は平板状で絶縁性の樹脂によりモールド成型されている。これら励磁コイル２７，２８は、相互に総荷重２０ｋｇｆ（１９６Ｎ）で加圧されている。これにより、定着ベルト２３と加圧ベルト２４との圧接部Ａの幅（記録材Ｐの搬送方向に沿った方向の幅）ＷＡは約３０ｍｍで、さらに、定着ベルト２３と加圧ベルト２４間の総荷重は、３０ｋｇｆであるため、線圧が約１ｋｇｆ（９．８Ｎ）／ｍｍになる。
【００４２】
ここで、線圧とは、加熱体と加圧体間の総荷重（ｋｇｆ）／加熱体と加圧体間の総圧接部の幅（ｍｍ）で求まるものである。なお、上述の定着ベルト２３、加圧ベルト２４、ベルト回転軸２５ａ，２５ｂ、２６ａ，２６ｂ、励磁コイル２７，２８は、いずれも記録材Ｐの通紙幅方向（記録材Ｐの搬送方向に直交する方向）に沿っての長さが、画像形成に供される最大通紙幅の記録材Ｐのその通紙幅よりも長くなるように形成されている。
【００４３】
上述の励磁コイル２７，２８には、高周波電流（例えば、周波数が２０ｋＨｚ、電流が２０Ａ）が流されて、定着ベルト２３と加圧ベルト２４が誘導発熱し、定着ベルト２３と加圧ベルト２４の目標温度である１３０℃で一定になるように、温度センサ３０，３１の検出値に基づいて温度調節される。
【００４４】
定着ベルト２３、加圧ベルト２４は、少なくとも画像形成実行時には、駆動手段（不図示）によって回転駆動されることで、それぞれ矢印Ｒ２３方向、矢印Ｒ２４方向に所定の周速度、すなわち画像転写部側（転写ドラム５ａ側）から搬送されてくる、未定着トナー画像を担持した記録材Ｐの搬送速度とほぼ同一の周速度でシワなく回転駆動される。本実施の形態の場合、２５０ｍｍ／ｓｅｃの周速度で回転されて、Ａ４サイズのフルカラー画像を１分間当たり６０枚定着することが可能である。
【００４５】
また定着ベルト２３、加圧ベルト２４が所定の定着温度に立ち上がって温調された状態において、圧接部Ａにおける定着ベルト２３と加圧ベルト２４との間に、未定着トナー画像Ｔを有する記録材Ｐがそのトナー画像担持面側を定着ベルト２３側に向けて導入されて圧接部Ａにおいて定着ベルト２３の外周面に密着し、定着ベルト２３と一緒に圧接部Ａを挟持搬送されていくことにより、定着ベルト２３及び加圧ベルト２４の熱が付与されまた圧接部Ａの加圧力を受けて未定着トナー画像Ｔが記録材Ｐの表面に熱圧定着される。圧接部Ａを通った記録材Ｐは定着ベルト２３の外周面から分離されて第２定着器２２へ搬送される。
【００４６】
回転する定着ベルト２３、加圧ベルト２４は、比較的軽圧で加圧されているので、回転状態にあっても幅方向（ベルト回転軸２５ａ，２５ｂ、２６ａ，２６ｂに沿った方向）への寄り移動力が小さい。つまり、定着ベルト２３、加圧ベルト２４を幅方向にずらそうとする力が小さい。このため、ベルトの幅方向のよりを規制するための手段としては、定着ベルト２３、加圧ベルト２４の端部を単純に受け止めるだけのフランジ部材を設ければ十分であり、これにより、第１定着器２１の構成を簡略化できるという利点がある。その他、回転軸２５ａ，２５ｂ、２６ａ，２６ｂ内に発熱体を設ける構成に変形しても、問題ない。
【００４７】
つづいて、第２定着器２２について詳述する。
【００４８】
第２定着器２２は、加熱体としての定着ローラ３２と、加圧体としての加圧ローラ３３とを有している。定着ローラは、記録材上の画像を加熱して、定着するように機能するものである。このうち、定着ローラ３２は、外径３０ｍｍで、厚さ１ｍｍの鉄製の円筒状芯金に、弾性層としてシリコーンゴムが１ｍｍの厚さで被覆され、さらに表層は離型層として３０μｍの厚さのＰＦＡチューブを設けて構成されている。加圧ローラ３３も定着ローラ３２と同様の構成である。定着ローラ３２と加圧ローラ３３とは、総圧４５ｋｇｆ（４４１Ｎ）で加圧されており、両者間の圧接部Ｂの幅（記録材Ｐの搬送方向に沿った方向の幅）ＷＢは約３ｍｍである。したがって、線圧は約１５ｋｇｆ／ｍｍ（＝４５ｋｇｆ／３ｍｍ）になる。
【００４９】
上述の定着ローラ３２の内部には加熱源としてハロゲンヒータ（熱源）３４が配設してある。ハロゲンヒータ３４は、定着ローラ３２の温度を温度センサ３５の検出値に基づいて、目標温度である１００℃になるようにＯＮ／ＯＦＦ制御される。
【００５０】
上述の定着ローラ３２、加圧ローラ３３、ハロゲンヒータ３４は、いずれも記録材Ｐの通紙幅よりも長くなるように構成されている。また、定着ローラ３２、加圧ローラ３３は、少なくとも画像形成実行時には駆動手段（不図示）によってそれぞれ矢印Ｒ３２方向、矢印Ｒ３３方向に所定の周速度、すなわち画像形成部側（転写ドラム５ａ側）から搬送されてくる、未定着トナー画像Ｔを担持した記録材Ｐの搬送速度とほぼ同一の周速度で回転駆動される。
【００５１】
なお、図２に示すように、記録材Ｐの搬送方向（矢印Ｋ方向）に沿っての、第１定着器２１の上流側と、第１定着器２１と第２定着器２２の間と、第２定着器２２の下流側には、それぞれ記録材Ｐの搬送をガイドするガイド部材３６，３７，３８が配設されている。
【００５２】
ここで、本実施の形態の定着装置１０の特徴は、第１定着器２１が比較的に低温・軽圧・長時間（圧接部Ａの幅ＷＡが広い）で定着を行い、第２定着器２２が比較的に高圧・短時間で定着を行うものである。すなわち、記録材が定着器２１の当接部（ニップ部）を通過する時間が定着器２２の当接部を通過する時間よりも長くすることで、定着温度を高くすることなく、光沢度の低い定着画像を得ることができる。これは、第１定着器２１での光沢は低く抑えて、第２定着器２２で所望の光沢まで調整可能にするためである。したがって、第１定着器２１で定着された画像の光沢を、記録材Ｐの厚み、種類、また環境温度、環境湿度にかかわらず、一定とするものである。画像の光沢は第２定着器２２の定着ローラ３２の温度で調整する。このとき定着ローラ３２の温度が高温であると画像の光沢は高くできる。
【００５３】
さらに具体的には、普通紙においては通常、上流側の第１定着器２１の定着ベルト２３と加圧ベルト２４の目標温度は１３０℃で、下流側の第２定着器２２の定着ローラ目標温度は１００℃であり、このときの６０°法のグロス計によるグロスは１０であるが、より高いグロスが所望であれば、例えば、１８０℃にすれば４０のグロスを得ることができる。
【００５４】
また、第１定着器２１の定着ベルト２３と加圧ベルト２４の目標温度、第２定着器２２の定着ローラ３２の目標温度は、使用する記録材Ｐの種類に応じて適宜変更してもよい。例えば、厚紙を定着する時には、定着ベルト２３と加圧ベルト２４の目標温度は、普通紙よりも２０℃高い１５０℃にするとよい。こうすることで、通常、厚紙は定着性を維持するために、定着速度を遅くして定着しなければならないが、本実施の形態によれば、上流側の第１定着器２１の温度を上げることで、厚紙においても定着速度を遅くすることなく、上流側の定着のみを終了した時点で、定着性を確保したまま低グロスにすることができる。
【００５５】
さらに、下流側の第２定着器２２で定着するときの定着ローラ３２の温度を制御すれば、グロスを低いものから高いものまで、任意に制御できるようになる。例えば、厚紙を定着するときに、上流側の第１定着器２１の定着ベルト２３と加圧ベルト２４の目標温度を１５０℃、下流側の第２定着器２２の定着ローラの目標温度を１００℃にすれば、６０°法のグロス計で１０のグロスを得ることができ、下流側の第２定着器２２の定着ローラの目標温度を２００℃にすれば４０のグロスを得ることができる。
【００５６】
このように、定着器を通過する記録材Ｐの搬送速度は、第１定着器２１及び第２定着器２２で異ならせることがなく、ほぼ同一の構成にしているため、光沢度に応じて、プロダクティビティが低下することなく、複数の光沢の定着画像を得ることができる。
【００５７】
また定着ローラ３２の温度調整は、環境温度・湿度に応じて変更するようにしてもよい。この場合には、環境温度・湿度によらず、目標とする画像光沢にすることができる。
【００５８】
なお、第２定着器２２の加圧力や第１定着器２１の定着ベルト２３、加圧ベルト２４の温度の制御を上述に限らず必要に応じて適宜に変更するようにしてもよい。また、記録材Ｐとして透気度の低いコート紙等を使用する場合、比較的高温で定着するとコート紙中の水分が瞬時に気化してコート紙表面のコーティング層が凸凹になってしまう問題が発生するが、本実施の形態の定着装置１０においては、この問題を解決することが可能である。第１定着器２１は比較的低温（本実施の形態では１３０℃）で制御されているので、コート紙のコーティング層が水蒸気によって凸凹になるのを防止できる。一度、第１定着器２１で定着しているので、第２定着器２２の直前には紙の水分が大幅に減少しており、第２定着器２２で高温で定着してもコーティング層の凸凹は発生しにくい。また、第１定着器２１は圧接部Ａの幅ＷＡが広いので、比較的低温での定着ではあるが長時間にわたって記録材Ｐ上のトナー画像を加熱できるので、定着強度を保つことが可能である。
【００５９】
上述の定着装置１０のように、第１定着器２１の加熱体と加圧体とのうちの少なくとも一方（ただし本実施の形態では双方）をベルトによって構成することにより、未定着トナー画像Ｔ及び記録材Ｐに与える時間をローラに比して長くすることが容易である。また、第２定着器２２の、少なくとも加熱体（ただし本実施の形態では双方）をローラによって構成することにより、圧接部Ｂの線圧をベルトに比して高くすることが容易である。
【００６０】
＜実施の形態２＞
図３に、本発明に係る定着装置の他の例として、実施の形態２に係る定着装置４０を示す。同図は図２に相当する図、つまり拡大縦断面図である。
【００６１】
定着装置４０は、同図に示すように、第１定着器４１と第２定着器２２とを備えている。このうち第２定着器２２については、上述の実施の形態１の図２で説明した第２定着器２２と同じなのでその説明は省略する。以下では、第１定着器４１について説明する。
【００６２】
第１定着器４１は、加熱体（定着手段）として定着フィルム４２を、また加圧体（加圧手段）として弾性加圧ローラ４３を備えており、定着フィルム４２の内側には、フィルムガイド部材（ステー）４４と、このフィルムガイド部材４４によって保持された加熱体４５とが配設されている。これら定着フィルム４２、弾性加圧ローラ４３、フィルムガイド部材４４、加熱体４５は、いずれも記録材Ｐの通紙幅よりも長く構成されている。
【００６３】
上述のフィルムガイド部材４４は、図３に示すように、その縦断面形状がほぼ半円弧状・樋型であり、下部には、長手方向に沿って保持溝４４ａが形成されている。この保持溝４４には、後述の加熱体４５が取り付けられる。フィルムガイド部材４４は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイト）や液晶ポリマー等の耐熱性樹脂の成形品によって構成されている。
【００６４】
上述の加熱体４５は、アルミナ等の横長・薄板状のヒータ基板４６と、その表面側（フィルム摺動面側：同図中の下面側）に長手に沿って形成具備された線状あるいは細帯状のＡｇ／Ｐｂなどの通電発熱体（抵抗発熱体）４７と、ガラス層等の薄い表面保護層４８と、ヒータ基板４６の裏面側（同図中の上面側）に配置されたサーミスタ等の検温素子５０等からなる、全体に低熱容量のセラミックヒータである。この加熱体４５は、通電発熱体４７に対する電力供給により迅速に昇温し、検温素子５０を含む電力制御系により所定の目標温度である１５０℃に温調されるようになっている。
【００６５】
定着フィルム４２は、無端状（エンドレス）の耐熱性フィルムによって形成されており、フィルムガイド部材４４に対してルーズに遊嵌されている。定着フィルム４２は、熱容量を小さくして、定着装置４０のクイックスタート性を向上させるために、膜厚を総厚１００μｍ以下、好ましくは６０μｍ以下２０μｍ以上とした、耐熱性・離型性・強度・耐久性等のあるＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）・ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル）・ＰＰＳ等の単層フィルム、あるいはポリイミド・ポリアミドイミド・ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）・ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）等のベースフィルムの表面にＰＴＦＥ・ＰＦＡ・ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル）等を離型層としてコーティングした複合層フィルム等である。ただし、フルカラー加熱定着装置用として、クイックスタート性は多少犠牲になるが、ベースフィルムと離型層との間にシリコーンゴム等の耐熱弾性層を設けてもよい。弾性層があることで、記録材Ｐ上のトナーを定着フィルム４２表面が包み込むように溶かすことができるので、好適な画像光沢が得られ、高画質が得られる。
【００６６】
弾性加圧ローラ４３は、定着フィルム４２を下方から加熱体４５に押圧して、加熱体４５との間に定着フィルム４２を挟持する加圧手段である。このとき弾性加圧ローラ４３は弾性変形して、定着フィルム４２との間に圧接部Ｃ（定着フィルム４２と弾性加圧ローラ４３の接触部）が形成される。この圧接部Ｃの幅ＷＣは、約８ｍｍである。また、弾性加圧ローラ４３は、総圧が約１６Ｋｇｆで加圧するので、圧接部Ｃでの線圧は２ｋｇｆ／ｍｍである。弾性加圧ローラ４３は、駆動手段（不図示）の駆動力がギヤ等の動力伝達機構（不図示）を介して伝達されて所定の周速度で矢印Ｒ４３方向に回転駆動される。
【００６７】
定着フィルム４２は、少なくとも画像形成実行時には、加圧ローラ４３が矢印Ｒ４３方向に駆動回転されるのに伴って、矢印Ｒ４２方向に従動回転する。すなわち、弾性加圧ローラ４３が矢印Ｒ４３方向に回転すると、定着フィルム４２は、圧接部Ｃにおいて、弾性加圧ローラ４３との摩擦力により回転力が作用し、その内周面４２ａを加熱体４５の表面（図３中の下面）させながら、矢印Ｒ４２方向に所定の周速度、すなわち画像転写部側（転写ドラム５ａ側）から搬送されてくる、未定着トナー画像Ｔを担持した記録材Ｐの搬送速度とほぼ同一の周速度でシワなく回転される。本実施の形態の場合、１３０ｍｍ／ｓｅｃの周速度で回転されて、Ａ４サイズのフルカラー画像を１分間当たり３２枚定着することができる。この場合、定着フィルム４２の内周面４２ａとこれが摺擦される加熱体４５の表面との間の摺動抵抗を低減するために両者間に耐熱性グリス等の潤滑剤を介在させるとよい。
【００６８】
上述構成の定着装置４０においては、弾性加圧ローラ４３の回転駆動により定着フィルム４２が回転され、また加熱体４５が所定の定着温度に立ち上がって温調された状態において、弾性加圧ローラ４３と定着フィルム４２との間の圧接部Ｃに、未定着トナー画像Ｔを担持した被加熱材としての記録材Ｐがそのトナー画像担持面側を定着フィルム４２側に向けた状態で導入されて圧接部Ｃにおいて定着フィルム４２（の外周面）に密着し、定着フィルム４２とともに圧接部Ｃを挟持搬送されていく。このとき、記録材Ｐ上の未定着トナー画像Ｔに対して、加熱体４５の熱が定着フィルム４２を介して付与され、また圧接部Ｃの加圧力が付与されて、未定着トナー画像Ｔが記録材Ｐ表面に熱圧定着される。圧接部Ｃを通った記録材Ｐは定着フィルム４２の外周面から分離されて第２定着器２２へ搬送される。
【００６９】
従動回転する定着フィルム４２には、圧接部Ｃ以外には実質的にテンションが作用しないので、回転状態にある定着フィルム４２は、通紙幅方向に沿っての寄り移動力が小さい。つまり、定着フィルム４２を、フィルムガイド部材４４に対して幅方向にずらそうとする力が小さい。このため、定着フィルム４２の寄りを規制する手段としては、定着フィルム４２の端部を単純に受け止めるだけのフランジ部材（不図示）を配設すれば十分であり、これにより、定着装置４０の構成を簡略化することができるという利点がある。
【００７０】
本実施の形態のようなフィルム加熱方式の定着器４１は、熱容量が小さく昇温の速い加熱体４５を用いることができ、定着器４１が所定の温度に達するまでの時間を大きく短縮できる。常温からでも容易に高温に立ち上げることができるため、非プリント時に画像形成装置が待機状態にあるときのスタンバイ温調をする必要がなく省電力化が可能である。
【００７１】
本実施の形態によると、前述の実施の形態１と同様の効果に加え、さらに比較的低速度の画像形成装置に好適であり、大幅な省電力化も実現することができるという効果を有する。
【００７２】
なお、以上の説明では、本発明に係る定着装置１０，１０Ａを備えた画像形成装置として、電子写真方式、デジタル方式の４色フルカラーの画像形成装置を例に説明したが、画像形成装置としてはこれに限定されるものではない。すなわち、本発明に係る定着装置１０，１０Ａは、記録材上にトナー画像を形成する種々の画像形成装置、例えば、電子写真方式に限らず静電記録方式、デジタル方式に限らずアナログ方式、４色フルカラーの限らず白黒の画像形成装置に対して同様に適用することが可能である。
【００７３】
また、上述の実施の形態１，２においては、定着装置１０，４０は、第１定着器２１（又は４１）及び第２定着器２２を１つの枠体１０ａ内に収納してユニット化していたが、これに代えて、枠体１０ａを省略し、さらに第１定着器２１（又は４１）、第２定着器２２をそれぞれ個別に画像形成装置本体Ｍ内に配設するようにしてもよい。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、画像の光沢を低光沢から高光沢まで調整可能で、しかも多様な記録材に良好な画像を定着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】実施の形態１の定着装置の拡大縦断面図である。
【図３】実施の形態２の定着装置の拡大縦断面図である。
【符号の説明】
１０，４０ 定着装置
２１，４１ 第１定着器（上流側の定着器）
２２ 第２定着器（下流側の定着器）
２３ 加熱体（定着ベルト）
２４ 加圧体（加圧ベルト）
２７，２８ 熱源（励磁コイル）
３２ 加熱体（定着ローラ）
３３ 加圧体（加圧ローラ）
３４ 熱源（ハロゲンヒータ）
４２ 加熱体（定着フィルム）
４３ 加圧体（弾性加圧ローラ）
Ａ，Ｂ，Ｃ 圧接部
Ｋ 記録材搬送方向
Ｍ 画像形成装置本体
Ｐ 記録材
Ｔ 未定着トナー画像
ＷＡ，ＷＢ，ＷＣ
圧接部における記録材搬送方向の幅

Claims (16)

1. 熱により記録材上の画像を加熱する加熱体と、前記加熱体に圧接し、記録材を挟持搬送する加圧体と、を有する第１定着器と、熱により記録材上の画像を加熱する加熱体と、前記加熱体に圧接し、記録材を挟持搬送する加圧体と、を有し、前記第１定着器より記録材搬送方向の下流側に配置される第２定着器と、を備える定着装置において、
   前記第１定着器の前記加熱体と前記加圧体との圧接部における記録材搬送方向の幅は、前記第２定着器の前記加熱体と前記加圧体との圧接部における記録材搬送方向の幅よりも大きい、
   ことを特徴とする定着装置。
2. 前記第１定着器は、前記第２定着器よりも、前記圧接部における線圧が低い、
   ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記第２定着器は、前記加熱体の温度を記録材の種類によって変更する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記第２定着器は、前記加熱体の温度を画像光沢の目標値によって変更する、
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 前記第２定着器は、前記加熱体の温度を環境温度によって変更する、
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記第１定着器は、前記加熱体と前記加圧体とのうちの少なくとも一方が、ベルトによって構成されている、
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の定着装置。
7. 前記第２定着器は、前記加熱体と前記加圧体とのうちの少なくとも前記加熱体がローラによって構成されている、
   ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の定着装置。
8. 記録材の表面にトナー画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部において記録材表面に形成された未定着トナー画像を記録材上に定着する定着手段とを備えた画像形成装置において、
   前記定着手段が、請求項１ないし７のいずれかに記載の定着装置を備える、
   ことを特徴とする画像形成装置。
9. 熱により記録材上の画像を加熱する加熱体と、前記加熱体に圧接し、記録材を挟持搬送する加圧体と、を有する第１定着器と、熱により記録材上の画像を加熱する加熱体と、前記加熱体に圧接し、記録材を挟持搬送する加圧体と、を有し、前記第１定着器より記録材搬送方向の下流側に配置される第２定着器と、を備える定着装置において、
   前記第１定着器の前記加熱体と前記加圧体との圧接部の線圧は、前記第２定着器の前記加熱体と前記加圧体との圧接部の線圧よりも小さい、
   ことを特徴とする定着装置。
10. 前記第１定着器の前記圧接部における記録材搬送方向の幅は、前記第２定着器の前記圧接部における記録材搬送方向の幅よりも大きい、
    ことを特徴とする請求項９に記載の定着装置。
11. 前記第２定着器は、前記加熱体の温度を記録材の種類によって変更する、
    ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の定着装置。
12. 前記第２定着器は、前記加熱体の温度を画像光沢の目標値によって変更する、
    ことを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１項に記載の定着装置。
13. 前記第２定着器は、前記加熱体の温度を環境温度によって変更する、
    ことを特徴とする請求項９ないし１２のいずれか１項に記載の定着装置。
14. 前記第１定着器は、前記加熱体と前記加圧体とのうちの少なくとも一方が、ベルトによって構成されている、
    ことを特徴とする請求項９ないし１３のいずれか１項に記載の定着装置。
15. 前記第２定着器は、前記加熱体と前記加圧体とのうちの少なくとも前記加熱体がローラによって構成されている、
    ことを特徴とする請求項９ないし１４のいずれか１項に記載の定着装置。
16. 記録材の表面にトナー画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部において記録材表面に形成された未定着トナー画像を記録材上に定着する定着手段とを備えた画像形成装置において、
    前記定着手段が、請求項９ないし１５のいずれかに記載の定着装置を備える、
    ことを特徴とする画像形成装置。

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