JP2005049644A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 加圧搬送ベルトとして少なくとも表面樹脂層を形成したベルトを使用した場合、その加圧搬送ベルトと定着ベルトにより挟持搬送される際の記録用紙から当該加圧搬送ベルトが部分的（不均一）に剥がれることを抑制することができる定着装置を提供する。
【解決手段】 加圧搬送ベルト（３５）の定着ベルト（１０）と接触する領域内の所定部分をそのベルト内周面に当接した状態で定着ベルト側に押し付ける押圧ロール（６０）を設けた。押圧ロール（６０）は、加圧搬送ベルト３５の内周面の温度がトナー像（Ｔ）を構成するトナーの軟化点よりも高い温度状態にある領域（３５Ｅ１）内に少なくとも設置することが好ましい。
【選択図】 図４

Description

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とこの定着ベルトの外周面に所定の距離だけ接触して回転する無端状の加圧搬送ベルトとの間に導入してその両ベルト間に挟んだ状態で搬送した後に剥離して排出するタイプの定着装置に関するものであり、特に、定着ベルトと加圧搬送ベルトにより挟持搬送される際の記録用紙からその加圧搬送ベルトが部分的に剥がれることを抑制することが可能な定着装置に関するものである。

近年、電子写真方式、静電記録方式等を利用したプリンタ、複写機、複合機等の画像形成装置に使用される定着装置として、次のようなベルト定着装置が提案されている。そのベルト定着装置とは、回転する張架状態の定着ベルトと、この定着ベルトに所定の距離だけ接触しながら同じ方向に回転する張架状態の加圧搬送ベルトとを使用し、その定着ベルトと加圧搬送ベルトが接触して形成されるベルトニップ部に、未定着のトナー像が担持された記録用紙をそのトナー画像担持面が定着ベルト側に接するように導入して挟持搬送させ、その搬送過程で冷却した後に定着ベルトから剥離させることで定着を行うタイプのものである（特許文献１、２）。

このタイプの定着装置によれば、記録用紙上の定着対象のトナー像が定着ベルトの平滑な表面に密着した状態で冷却固化された後に定着ベルトから剥離されることで定着ベルトの平滑面にならった表面平滑なものとなるため、特に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、記録用紙の定着ベルトからの剥離はトナーが冷却固化された後に行われるため、そのトナーの一部が定着ベルトに転移付着してしまうオフセット現象も発生しにくくなるという利点もある。

一方、このような定着ベルトと加圧搬送ベルトを併用する定着装置にあっては、次のような問題がある。

すなわち、かかる定着装置ではベルトニップ部で互いに接触する定着ベルトと加圧搬送ベルトとを等速度で回転させているが、例えば定着動作時にその定着ベルトと加圧搬送ベルトとの間に相対的な位置ずれが起こると、その各ベルトの外周面に表裏各面がそれぞれ貼り付いた状態にある記録用紙がその両ベルト間の相対的な位置ずれを吸収するかのように座屈状態で変形して、その部分に小さな筋状の折れしわ（折れ曲がり）が発生することがある。このような折れしわが記録用紙に発生した場合には、そのしわの発生した部分やその周辺部に存在する定着画像が乱れたりあるいはその光沢感が低下してしまうことになる。

これに対して本出願人は、かかる問題を解決するため、最近、その加圧搬送ベルトとして記録用紙に対し低摩擦性（低粘着性）を示すシリコーン樹脂等からなる表面樹脂層を形成したものを使用するように構成した定着装置に関する提案を行っている。この提案の定着装置によれば、定着動作時にその加圧搬送ベルトと定着ベルトとの間で相対的な位置ずれが発生しても、記録用紙が低摩擦性を示す表面樹脂層を有する加圧搬送ベルトとの間で滑るようになって両ベルト間の相対的な位置ずれを吸収するようになり、この結果、記録用紙に前記したような筋状のしわが発生しにくくなる。

特開平５−７２９２６号公報 特開平７−２１９３６６号公報

しかしながら、この表面樹脂層を形成した加圧搬送ベルトを使用する定着装置においては、次のような問題がある。

まず、かかる定着装置においても、記録用紙の表裏両面に画像を形成する場合（両面画像形成時）、その記録用紙の第２面目に形成される未定着トナー像の定着を行うときには、その記録用紙の第１面目が加圧搬送ベルト側に位置することになる。

ところが、その際、加圧搬送ベルトの表面樹脂層に粘着性がほとんどないため、定着時の加熱により記録用紙に含まれる水分が水蒸気として噴出することにより、その加圧搬送ベルトが記録用紙の裏面（第１面）から不均一に剥がれてしまうことがある。この場合には、記録用紙の第１面目に形成されていた高光沢の定着済みトナー像は、その光沢度（グロス）がその加圧搬送ベルトから剥がれた像部分と剥がれない像部分との間で異なるという光沢むらになる。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その主な目的とするところは、加圧搬送ベルトとして少なくとも表面樹脂層を形成したベルトを使用した場合、その加圧搬送ベルトと定着ベルトにより挟持搬送される際の記録用紙から当該加圧搬送ベルトが部分的（不均一）に剥がれることを抑制することができる定着装置を提供することにある。

本発明の定着装置は、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、この加熱手段により加熱された前記定着ベルトの外周面に所定の距離だけ接触して同じ方向に回転する無端状の加圧搬送ベルトと、この加圧搬送ベルトと前記定着ベルトとが接触している間に導入される定着対象のトナー像を担持する記録用紙をその定着ベルトの外周面に圧接させるように加圧する加圧手段とを備え、かつ、前記加圧搬送ベルトが少なくとも表面樹脂層を形成してなるベルトである定着装置において、前記加圧搬送ベルトの前記定着ベルトと接触する領域内の所定部分をそのベルト内周面に当接した状態で定着ベルト側に押し付ける押圧ロールを設けたことを特徴とするものである。

上記押圧ロールは、加圧搬送ベルト内周面のベルト幅方向（回転軸の方向）ほぼ全域（少なくとも記録用紙の最大送り幅を超える領域）にわたって当接した状態で回転するとともにその内周面を均一に加圧することができるものであればよく、その形態や設置数などについて特に限定されるものではない。その設置位置は、少なくとも、記録用紙の第２面目の定着時にその記録用紙の裏面から加圧搬送ベルトが不均一に剥がれる現象が発生しやすい位置であることが好ましい。また、この押圧ロールの加圧力は、１〜３×１０⁵Ｐａ程度に設定するとよい。さらに、この押圧ロールの設置する加圧搬送ベルトの部位と対向する定着ベルトの内周面側には、押圧ロールにより加圧される加圧搬送ベルトおよび定着ベルト部分などを受け止める（支持する）ための対向部材（板状形態、ロール形態等からなる構造物）を設置することが望ましい。

また、本発明の定着装置においては、前記押圧ロールを、その加圧手段の加圧により定着ベルトと加圧搬送ベルトの間に形成される定着加圧部からその定着ベルト回転方向下流側の領域であって、その加圧搬送ベルトの内周面の温度が前記トナー像を構成するトナーの軟化点よりも高い温度状態にある領域内に少なくとも設置することが好ましい。この場合、加圧搬送ベルトの内周面の温度は、後述するような方法により測定される。また、加圧搬送ベルトの内周面の温度が上記軟化点よりも高い温度状態にある領域を通過する定着対象のトナー像は、通常、そのベルトの温度と同じかまたはそれ以上の温度まで加熱されて軟化した状態になっている。

これにより、特に両面画像形成時における記録用紙の第２面目に形成される未定着トナー像の定着を行った場合、加圧搬送ベルトは、その記録用紙の第１面に形成された定着済みトナー像（定着画像）が加圧搬送ベルト等により再加熱されて軟化した状態にあるときに押圧ロールによって定着ベルト側に押し付けられるため、前述したような水蒸気の発生により記録用紙の第１面目から不均一に剥がれてしまうことが確実に防止される。この結果、その第１面目の定着済みトナー像は、その軟化した状態にあるときに加圧搬送ベルトが剥がれることにより、その剥がれた像部分の光沢度がその剥がれていない像部分に比べて低下して光沢むらとなることがほとんどなくなる。ちなみに、押圧ロールは、必要に応じて上記領域内に加え、その加圧搬送ベルトの内周面の温度が当該軟化点よりも低い温度状態にある領域内にも設置するように構成してもよい。

また、本発明の上記各定着装置においては、その加圧搬送ベルトの表面樹脂層の下方側に弾性層を形成するとよい。この弾性層は、例えば、ベルト基材とその片面上方側に形成される表面樹脂層との間に形成される。また、この弾性層としては、例えば合成樹脂発泡体、合成ゴム等にて形成されるものが使用可能である。

これにより、特に両面画像形成時における記録用紙の第２面目に形成される未定着トナー像の定着を行った場合、その第１面目の定着済みトナー像による微細な凹凸などがあっても、その定着トナー像と接する加圧搬送ベルトの弾性層が当該凹凸に追従するように弾性変形することにより、そのトナー像の状態を変形させる（崩す）ことがなく、これによっても第１面目の定着済みトナー像の高光沢性が維持されるようになる。

さらに、本発明の上記各定着装置においては、その定着ベルトの表面粗さ（Ｒａ）と加圧搬送ベルトの表面粗さ（Ｒａ）との差を０．３μｍ以下に設定するとよい。この場合、表面粗さ（Ｒａ）は算術（平均線）平均粗さであり、後述するようなＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｂ０６０１）の測定方法に準じて測定される。

これにより、両面画像形成時における記録用紙の表裏両面に形成する各未定着トナー像に対する定着を行った場合、その第１面目の定着済みトナー像は定着ベルトとほぼ同じ表面粗さ（表面状態）の加圧搬送ベルトに接触することになり、この結果、その第１面目の定着済みトナー像と第２面目の定着済みトナー像とは、（第１面目の定着済みトナー像に光沢むらが発生しないことに加え、）その光沢度に殆ど差のない同レベルの高光沢感を有するものとなる。

なお、上記加熱手段としては、例えば加熱ロール、接触式加熱板、輻射型加熱器等などを使用することができる。上記加圧手段としては、例えば加圧ロール対を使用することができるが、特にこれに限定されない。上記表面樹脂層は、離型性を有する合成樹脂等で形成される層であることが好ましい。上記記録用紙は、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、通常の用紙や塗工紙に限らず、ＯＨＰシート、ハガキ、封筒等のような部材を含むものである。上記トナー像を構成するトナーは、着色剤等を含有させたバイダー樹脂からなる微粉体であり、一般に一成分または二成分現像剤として使用されるものである。

このような本発明の定着装置によれば、押圧ロールによって加圧搬送ベルト（の表面樹脂層）が定着ベルト側に押し付けられた状態となるため、定着時にその両ベルト間に挟まれた状態で搬送される記録用紙（の裏面）に対して加圧搬送ベルトが押し付けられて密着するようになる。

これにより、特に両面画像形成時における記録用紙の第２面目に形成される未定着トナー像の定着を行った場合、加圧搬送ベルトの表面樹脂層が粘着性のないものであっても、その記録用紙の裏面に加圧搬送ベルトが良好に密着した状態が保持されるようになり、従来技術のように当該記録用紙から発生する水蒸気により加圧搬送ベルトが記録用紙の裏面から不均一に剥がれることを大幅に低減することができる。この結果、かかる加圧搬送ベルトの不均一な剥がれ現象に起因して生じる第１面目の定着済みトナー像の光沢むらがほとんど発生しなくなる。

以下、実施例を挙げて本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態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。図中の実線矢印は主な回転部品の回転方向を示す。

定着装置１は、回転するように支持される無端状の定着ベルト１０と、この定着ベルトを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無端状の加圧搬送ベルト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１０等を冷却する冷却装置としての熱循環器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。

定着ベルト１０は、図２に示すように、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４０〜１００μｍ程度のベルト基材１２上に、厚さ４０〜１００μｍ程度のシリコーン系ゴム、フッ素系ゴム等からなる弾性層１３を形成した２層構造のものである。この定着ベルト１０は、その周長が約１３００ｍｍ、その幅が約３６０ｍｍである。また、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、複数の支持ロール１５〜１８等に張架されており、駆動ロールとして兼用されている第１加圧ロール３０によって矢印Ａ方向に回転するようになっている。なお、定着ベルト１０は、必要に応じて、その弾性層１３の上や弾性層１３と基材１２の間などに表面層、接着層などの他の層が形成されていてもよい。

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ための剥離用ロールとして機能する。第２加熱ロール２１は、その回転軸の一端側が変位して定着ベルト１０の蛇行走行を矯正するステアリングロールとして機能するようにもなっている。

第１加熱ロール２０は、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。また、第２加熱ロール２１は、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。

加圧搬送ベルト３５は、図３に示すように、ポリイミド等からなる厚さ４０〜１００μｍ程度のベルト基材３２上に、シリコーン系ゴム、フッ素系ゴム等からなる厚さ４０〜１００μｍ程度の弾性層３３と、さらにシリコーン樹脂等からなる厚さ３〜１５μｍ程度の表面離型層３４をこの順に積層形成した層構造のものである。この表面離型層３４は、特に記録用紙Ｐと定着ベルト２０の樹脂層１３との双方に対して良好な離型性を示すものである。またこの表面離型層３４は、記録用紙Ｐ上のトナー像Ｔを構成するトナーに対しても良好な離型性を示す。この加圧搬送ベルト３５は、その周長が約９００ｍｍ、その幅が３６０ｍｍ程度である。なお、加圧搬送ベルト３５は、必要に応じて、その弾性層３３と表面離型層３４の間や表面離型層３４の上や弾性層３３と基材３２の間などに表面層、接着層などの他の層が形成されていてもよい。

また、加圧搬送ベルト３５は、第２加圧ロール３１、ステアリングロール３６、複数のベルト支持ロール３７〜３９に張架されており、第１加圧ロール３０と第２加圧ロール３１の間に挟まれて第１加熱ロール３０の回転動力が伝達されることによって矢印Ｂ方向に従動回転するようになっている。この加圧搬送ベルト３５は、第２加圧ロール３１とベルト支持ロール３９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。ステアリングロール３６は、その回転軸の一端側が所定の方向に所定量だけ変位することにより加圧搬送ベルト３５の蛇行走行を矯正するようになっている。

加圧ロール３０、３１はいずれも円筒形の金属（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り、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３．５×１０⁵Ｐａ程度になる圧力）でもって圧接し、そのニップ幅が２０ｍｍ程度となるように設置されている。また、この加圧ロール３０、３１では、その内部空間に図示しないハロゲンランプ等の加熱源を配し、主に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（定着動作時には原則として加熱しない）ようにしている。

熱循環器４０は、第１加圧ロール３０とベルト支持ロール１７との間で定着ベルト１０の内周面に接する第１金属板４１と、ベルト支持ロール１８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。

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方向に緩やかに湾曲した湾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ど四角形の環状形状に組んで使用している。

この熱循環器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。また、この熱循環器４０は、その上記したような熱循環の効果をより高める観点から、例えば定着ベルト１０のベルト支持ロール１７、１８の間となる内周面に冷却装置（例えばヒートシンク等の放熱部材など）を設置し、第１金属板４１と第２金属板４２との間の温度勾配を大きくするとよい。

また、この定着装置１は、図１に示すように、第２加熱ロール２１の周囲にウェブ式のオイル供給装置５０を設置している。

オイル供給装置５０は、離型性オイルを含浸させたウェブ５１を送出ロール５２により所定の速度で送り出し、その送り出されるウェブ５１をスポンジロール等の押圧ロール５３により第２加熱ロール２１の表面に圧接させた後に、巻取ロール５４によって巻き取るようになっている。これにより、ウェブ５１に含まれる離型性オイルが加熱ロール２１に塗布された後に、最終的に定着ベルト１０の外周面に供給される。この結果、定着ベルト１０は、その外周面へのトナーや紙粉の付着が起こりにくい状態におかれる。ここで、そのウェブ５１としては、定着ベルト１０の幅とほぼ同じ幅を有する不織布からなる布状シートを使用している。ウェブ５１の送り速度は１〜４ｍｍ／ｍｉｎ程度に設定される。また、離型性オイルとしては、ジメイチルシリコーンオイル等を使用し、これをウェブ５１に例えば２５ｇ／ｍ²の量だけ含浸させている。

そして、この定着装置１においては、後述する試験結果などに基づいて、加圧搬送ベルト３５の定着ベルト１０と接触する領域内の所定部分をその加圧搬送ベルト内周面に当接した状態で定着ベルト１０側に押し付ける押圧ロール６０を設けている。

押圧ロール６０は、図４や図５に示すように、金属等からなるロール基体６１のロール周面にゴム材料等からなる弾性層６２を形成した構造のロールである。また、押圧ロール６０は、図示しないフレームに回転可能に支持されているとともに、公知の加圧機構（例えばバネで軸受を付勢する機構）６３により加圧搬送ベルト３５を定着ベルト１０にむけて所定の圧力（加圧力Ｆ）で押し付けるように取り付けられている。押圧ロール６０の長さ（軸方向の有効長さ）は、３５５ｍｍ程度であり、加圧搬送ベルト３５の幅とほぼ同じである。

また、押圧ロール６０の設置位置は、後述する試験結果などから判明した情報に基づいて、図４に示すように、その加圧ロール３０、３１の加圧により定着ベルト１０と加圧搬送ベルト３５の間に形成される定着加圧部Ｎからその定着ベルト回転方向（Ａ）下流側の領域であって、その加圧搬送ベルト３５の内周面の温度がトナー像Ｔを構成するトナーの軟化点（Ｍ：℃）よりも高い温度状態にある領域３５（Ｅ１）内である。また、この設置位置は、上記高温状態にある領域３５（Ｅ１）内のうち、特に記録用紙Ｐの第２面目に形成される未定着トナー像の定着を行う際に、加圧搬送ベルト３５が主に記録用紙Ｐからの水蒸気の発生に起因して記録用紙の第１面目から不均一に剥がれやすい部位にすることが好ましく、更にこの実施形態では熱循環器４０の位置的に固定された第１金属板４１と対向する領域内に設定している。図３において符号３５（Ｅ２）は、加圧搬送ベルト３５の内周面の温度が上記トナーの軟化点以下の温度状態にある領域を示す。

さらに、この実施形態１では、同じく後述する試験結果などに基づいて、定着ベルト１０の表面粗さ（Ｒａ１）と加圧搬送ベルト３５の表面粗さ（Ｒａ２）との差（｜Ｒａ１−Ｒａ２｜）を０．３μｍ以下になるように設定している。

上記加圧搬送ベルト３５の内周面の温度については、以下のように測定する。すなわち、赤外線放射温度計（ジャパンセンサー株式会社製：ＴＭＺ５１−５００−５Ｅ３）を、押圧ロール６０の回転軸を支持する両側のフレームを連結するためのタイバー（連結棒）に取り付けて、加圧搬送ベルト３５の内周面の中央部に赤外線を照射できるようにする。また、このときの赤外線放射温度計は、その取り付け位置を定着加圧部Ｎの近傍から剥離用ロールとしても機能する支持ロール３９の近傍まで移動させることができるように装着した。そして、定着装置を稼動させて、実際に定着動作を行っている（各ベルト１０、３５も回転している）ときにおける加圧搬送ベルト３５の内周面の温度を上記赤外線放射温度計により計測した。

また、上記各ベルトの表面粗さ（Ｒａ）は、ＪＩＳ Ｂ０６０１の測定法に準拠して求められるものである。具体的には、表面形状測定顕微鏡（キーエンス株式会社製：ＶＦ７５００）を用いて測定した。

ちなみに、この実施形態１においては、押圧ロール６０として、鋼鉄からなるロール基体６１にシリコーンゴムからなる弾性層（厚さ５ｍｍ、硬度（ＪＩＳ Ｋ６２５０、ＪＩＳ Ａ式）１５Ｈｓ）を形成した外径が２５ｍｍのロールを使用した。また、押圧ロール６０は、加圧搬送ベルト３５の内周面の温度が７０〜９０℃である温度領域（３５Ｅ１）内に設置し、加圧機構６３により２０ｋｇｆ（＝１９６Ｎ）の加圧力Ｆで定着ベルト１０にむけて押し付けるように設定した。トナーとしては、その軟化点Ｍが６０℃のものを使用した。

また、定着ベルト１０としては、ポリイミドからなる厚さ５０μｍのベルト基材１２の片面にシリコーンハイブリッド型フッ素ゴム（信越化学製：ＳＩＦＦＬ６１０）からなる厚さ８０μｍの弾性層１３を形成したものであって、その（弾性層１３の表面の）表面粗さＲａ１が０．５μｍであるものを使用した。一方、加圧搬送ベルト３５としては、ポリイミドからなる厚さ８０μｍのベルト基材３２の片面にシリコーンゴム（信越化学製：ＤＸ−３５−５４７）からなる厚さ４０μｍの弾性層３３とシリコーン樹脂（信越化学製：ＳＲ２３１６）からなる厚さ５μｍの表面離型層３４を形成したものであって、その（表面離型層４３の表面の）表面粗さＲａ２が０．５μｍであるものを使用した。

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画像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。

まず、未定着のトナー像Ｔが転写された記録用紙Ｐが、図１に示すように、用紙搬送ベルト、搬送ガイド等の搬送手段（図示せず）によりそのトナー像担持面を定着ベルト１０に当接させる姿勢で搬送されて、定着ベルト１０と加圧搬送ベルト３５とが加圧ロール３０、３１に挟まれて加圧された状態で互いに接触し始めるベルト間となる定着加圧部Ｎに導入される。

この際、定着装置１における定着ベルト１０は、主に第１加熱ロール２０および第２加熱ロール２１を通過する際にその内周面側および外周面側から順次加熱されて回転移動する。このときの定着条件は、例えば、第１加熱ロール２０が１８０℃に、第２加熱ロール２１が１８５℃に、第１加圧ロール３０が１４５℃に、第２加圧ロール３１が９０℃にそれぞれ加熱される。また、定着ベルト１０は、２６６ｍｍ／ｓｅｃの速度（Ａ４版サイズの用紙横送りで６０枚／分の処理速度に相当）で回転させるとともに、冷却装置４０によって剥離用のベルト支持ロール１７が５０℃程度になるような温度まで冷却させる。なお、定着ベルト１０を３５５ｍｍ／ｓｅｃの速度（Ａ４版サイズの用紙横送りで８０枚／分の処理速度に相当）で回転させた場合には、冷却装置４０により支持ロール１７を７０℃まで冷却することができる。

続いて、記録用紙Ｐは、定着ベルト１０と加圧搬送ベルト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、熱循環器４０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画像と一緒に所定の温度以下に冷却される。この冷却によりトナー像が固化される。熱循環器４０の第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のある剥離部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、トナー像とともに剥離される。この剥離された記録用紙Ｐは装置外に排出される。

以上の工程を経ることによりトナー像Ｔが記録用紙Ｐに定着される。このときの定着画像は、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。

また、記録用紙Ｐに対する両面画像形成を行う場合、この定着装置１では、その記録用紙Ｐの第１面に形成した未定着トナー像Ｔ１について上記したような定着を行った後、その記録用紙Ｐの第２面に未定着トナー像Ｔ２を形成し、その第２面目の未定着トナー像Ｔ２についての定着を行う。

この際、図５に示すように、記録用紙Ｐは、その未定着トナー像Ｔ２を担持する第２面が定着ベルト１０に当接するとともに定着済みのトナー像Ｔ１ａを担持する第１面が加圧搬送ベルト３５の表面離型層４３に当接する姿勢で、定着加圧部Ｎに導入されることになる。そして、このときの記録用紙Ｐは、加熱された定着ベルト１０により再加熱されるため、記録用紙に含まれる水分が水蒸気Ｓとなって発生することがある。これにより、従来においては、この記録用紙Ｐの第２面（裏面）に粘着性のない表面離型層４３を介して当接する加圧搬送ベルト３５が、その第２面から不均一に剥がれようとしていた。

これに対し、この定着装置１では、その加圧搬送ベルト３５が定着加圧部Ｎから定着ベルト回転方向下流側の位置で押圧ロール６０により（固定配置された第１金属板４１に接して移動する）定着ベルト１０に押し付けられた状態になっているため、定着対象の上記記録用紙Ｐの第１面に対しても密着した状態に保たれ続けるようになり、その第１面から剥がれることがない。

しかも、押圧ロール６０により押し付けられている加圧搬送ベルト３５の部分は、そのベルト内周面の温度がトナーの軟化点（Ｍ＝６０℃）よりも高温の状態にあるため、その押圧ロール６０で押圧されている加圧搬送ベルト３５の部分およびその前後近傍部分を通過する記録用紙Ｐの第１面上の定着済みトナー像Ｔ１ａもトナー軟化点以上またはその付近の温度で加熱されて軟化した状態にあるが、かかる軟化状態にあるトナー像Ｔ１ａと加圧搬送ベルト３５とが不用意に剥がれることがない。

従って、この定着装置１により両面画像形成時における記録用紙Ｐの第２面目のトナー像Ｔ２の定着を行った場合には、その加圧搬送ベルト３５が記録用紙Ｐの第２面から不均一に剥離されることが大幅に低減される。この結果、かかる加圧搬送ベルト３４の不均一な剥がれ現象により第１面目の定着済みトナー像Ｔ１ａに光沢むらが発生することがなく、良好な定着を行うことができる。

また、その定着ベルト１０と加圧搬送ベルト３５として、その各表面粗さ（Ｒａ）の差がきわめて小さく、その表面粗さがほぼ同じレベルにあるものを使用しているため、記録用紙Ｐの第１面に定着される定着済みトナー像Ｔ１ａとその第２面に定着される定着済みトナー像Ｔ１ａとの間の光沢差がほとんどなく、双方ともほぼ同レベルの高光沢からなる定着画像として得ることができる。

［評価試験］
上記したような定着済みトナー像Ｔ１ａの光沢むらの発生抑制効果と第１面および第２面の定着済みトナー像Ｔ１ａ，Ｔ２ａの光沢差の発生抑制効果とを確認するため、以下のような評価試験を行った。

＜試験１＞
試験１は、実施形態１に係る定着装置１において、表１に示すように、押圧ロール６０の設置の有無、その設置するときの位置、および加圧搬送ベルト３５の弾性層３３の有無に関する条件をそれぞれ異ならせた各種（サンプルＮｏ．１〜８）の定着装置を用意し、その各定着装置を用いて記録用紙（王子製紙製：ＯＫトップコートＮ、１２７．９ｇｓｍ）の表裏面にテスト用トナー像をそれぞれ形成し、その双方の面に形成した各テスト用トナー像の定着を行った。定着装置１を構成する各部品については、特に改めて説明しない限り、実施形態１の対応物品と同じ構成からなるものである。また、この試験の定着条件は、前記動作の説明において記載した条件と同じである。

テスト用トナー像は、例えば、記録用紙Ｐの送り方向に対して直交する方向の左側（進行方向左側）から順にＫ（ブラック）、プロセスブラックＰＢ（Ｙ，Ｍ，Ｃで形成される黒色）、Ｂ（Ｍ，Ｃで形成される青色）、Ｇ（Ｙ，Ｃで形成される緑色）、Ｒ（Ｙ，Ｍで形成される赤色）、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）の各色からなる四角形のパッチ像を所定の間隔をあけつつ一列に並べるように形成されるとともに、これら各色のパッチ像について、その面積率（画像濃度）を段階的に異ならせたものを記録用紙の送り方向にそってそれぞれ複数個段階別に並べたパターン像である。

そして、このような種々の条件からなる各定着装置により記録用紙の両面に形成した各トナー像Ｔ１，Ｔ２の定着を行ったときに、その得られた定着済みトナー像Ｔ１ａに既述しているような光沢むらが発生したか否かについて調べた。そのときの結果は以下の基準で評価した。また、その評価結果を表１に示す。光沢むらについては、トナー像Ｔ１ａ，Ｔ２ａをそれぞれ上面にした（表にした）状態で複数のサンプルを並べ、それを肉眼で観察して対比するという官能評価により認定した。
×：光沢むらが発生した。
○：光沢むらが少々発生したが、それは許容できるものであった。
◎：光沢むらが発生しなかった。

表１の結果から明らかなように、まず、押圧ロール６０を設置しない場合（サンプルＮｏ．１、２）には、光沢むらが発生し、その発生抑制効果が得られない。この場合、加圧搬送ベルト３５に弾性層３３を形成した場合（サンプルＮｏ．２）でも、光沢むらの発生効果が得られなかった。また、押圧ロール６０を加圧搬送ベルト３５の内周面の温度がトナーの軟化点（Ｍ＝６０℃）よりも低い温度にある領域に設置した場合（サンプルＮｏ．３、４）にも、光沢むらが発生し、その発生抑制効果が得られない。この場合も、加圧搬送ベルト３５に弾性層３３を形成したとしても（サンプルＮｏ．４）、やなり光沢むらの発生効果が得られなかった。

これに対し、押圧ロール６０をトナー軟化点よりも高い温度領域に設置した場合（サンプルＮｏ．５〜６）には、光沢むらが発生しにくくなった。しかも、加圧搬送ベルト３５に弾性層３３を形成した場合（サンプルＮｏ．６、８）には、光沢むらがほとんど発生しないようになり、その発生抑制効果がより確実に得られるようになった。

＜試験２＞
試験２は、押圧ロール６０および加圧搬送ベルト３５として、試験１におけるサンプルＮｏ．６の条件のものをそれぞれ使用し、さらに、定着ベルト１０および加圧搬送ベルト３５として表２に示すような表面粗さ（Ｒａ１、Ｒａ１２）のものを使用した以外は試験１と同様にして記録用紙両面に対する定着を行った。その定着により得られた第１面側のトナー像Ｔ１ａと第２面側のトナー像Ｔ２ａの光沢差が発生したか否かについて調べた。その結果を以下の基準で評価した。その結果を表２に示す。また、このときの光沢差については、試験１における光沢むらの認定手法と同様の官能評価により認定した。
×：判別できる光沢差が発生し、それは許容できないものであった。
○：判別できる光沢差が発生したが、それは許容できるものであった。
◎：判別できる光沢差が発生しなかった。

表２の結果から明らかなように、両ベルト１０、３５の表面粗さの差が０．３０μｍ以下の条件を満たす場合（サンプルＮｏ．１０〜１２）には、光沢差の発生抑制効果が得られた。その表面粗さの差が０．１５μｍ以下の条件を満たすようにすると（サンプルＮｏ．１０、１１）、その発生抑制効果がより的確に得られた。一方、そのその表面粗さの差が０．３０μｍ以下の値を超えて０．５０μｍのように大きくなると（サンプルＮｏ．１３）、光沢差が発生するようになり、光沢差の発生抑制効果が得られなかった。

前記実施形態１では、押圧ロール６０を前記トナー軟化点よりも高い温度領域３５（Ｅ１）内に１つ設置した場合について例示したが、必要に応じて、その高温の領域３５（Ｅ１）内に複数個設置するようにしてもよい。また、必要であれば、上記温度領域３５（Ｅ１）内に加え、トナー軟化点よりも低い温度領域３５（Ｅ２）内にも押圧ロール６０を１つ又は複数設置するようにしてもよい。

実施形態１に係る定着装置の要部を示す概略構成図である。 定着ベルトの層構造を示す要部概略断面図である。 加圧搬送ベルトの層構造を示す要部概略断面図である。 押圧ロールの設置位置などの構成を示す要部説明図である。 押圧ロールを設けたことによる作用状態を示す一部断面説明図である。

符号の説明

１…定着装置、１０…定着ベルト、２０，２１…加熱ロール（加熱手段）、３０、３１…加圧ロール（加圧手段）、３３…弾性層、３４…表面離型層（表面樹脂層）、３５…加圧搬送ベルト、３５Ｅ１…トナーの軟化点よりも高い温度状態にある領域、６０…押圧ロール、Ｔ…トナー像、Ｐ…記録用紙、Ａ…定着ベルトの回転方向。

Claims (4)

1. 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、この加熱手段により加熱された前記定着ベルトの外周面に所定の距離だけ接触して同じ方向に回転する無端状の加圧搬送ベルトと、この加圧搬送ベルトと前記定着ベルトとが接触している間に導入される定着対象のトナー像を担持する記録用紙をその定着ベルトの外周面に圧接させるように加圧する加圧手段とを備え、
   かつ、前記加圧搬送ベルトが少なくとも表面樹脂層を形成してなるベルトである定着装置において、
   前記加圧搬送ベルトの前記定着ベルトと接触する領域内の所定部分をそのベルト内周面に当接した状態で定着ベルト側に押し付ける押圧ロールを設けたことを特徴とする定着装置。
2. 前記押圧ロールは、前記加圧手段の加圧により前記定着ベルトと前記加圧搬送ベルトの間に形成される定着加圧部からその定着ベルト回転方向下流側の領域であって、その加圧搬送ベルトの内周面の温度が前記トナー像を構成するトナーの軟化点よりも高い温度状態にある領域内に少なくとも設置される請求項１に記載の定着装置。
3. 前記加圧搬送ベルトの表面樹脂層の下方側に弾性層を形成してなる請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記定着ベルトの表面粗さ（Ｒａ）と前記加圧搬送ベルトの表面粗さ（Ｒａ）との差を０．３μｍ以下に設定している請求項１〜３のいずれかに記載の定着装置。

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