JP2005292567A5 - - Google Patents

Description

画像加熱装置

本発明は、例えば複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置において、記録材に形成担持させた未定着画像を定着させる画像加熱装置に関する。

より詳しくは、記録材上の画像を加熱する第１の画像加熱手段と、この第１の画像加熱手段から記録材を分離させる第１の分離手段と、第１の画像加熱手段よりも記録材搬送方向下流側に設けられ第１の画像加熱手段にて加熱された記録材上の画像を加熱する第２の画像加熱手段と、この第２の画像加熱手段から記録材を分離させる第２の分離手段と、を有する画像加熱装置に関する。

電子写真プロセスを利用した複写機等の画像形成装置は、用紙（記録材）上に転写方式あるいは直接方式で形成された画像（未定着現像剤像）を加熱する画像加熱装置を備える。

近年、画像加熱装置としては、通紙の高速化や高画質化に伴い複数個の画像加熱手段を備えるものが増えてきている（例えば、特許文献１参照）。

これは、未定着画像を担持させた記録材に接して画像を加熱する画像加熱手段を記録材搬送方向に沿って複数個配列し、記録材を前記複数の画像加熱手段を順次に通過させて画像加熱するものである。

複数個の画像加熱手段をもつものの特徴としては、記録材搬送方向最上流側の第一の画像加熱手段に未定着画像を担持させた記録材を一度通して画像を加熱定着させ、この記録材を更に下流側の第二の画像加熱手段に通して画像を再加熱させるなどの工夫がなされている。一般的には、第一の画像加熱手段においてはある程度の定着性を確保し、第二の画像加熱手段においては、高画質（高グロス）を目指したものが多い。特に、画像の光沢度は記録材の搬送方向の下流側の第二の画像加熱手段による影響が大きい。

このような画像加熱装置においても、記録材の一面目と二面目の画像を定着させる際の分離性を高めるために、各々の画像加熱手段に分離部材を設けることが有効である。

ところで、分離爪を画像加熱手段に当接させると分離性を格段に高めることができるが、画像加熱手段の表面を傷つける問題、また、当接させる分離爪をレシプロ運動させることで傷を軽減することができるが、分離爪と画像表面がこすれることで画像加熱手段の表面性が一部かわることで、光沢むらを生ずる。従って、分離爪を設けることは、分離性の向上という利点と光沢むらという欠点を兼ね備えているものである。
特開平６−２５８９７０号公報

しかし、上流側の画像加熱手段の分離部材と下流側の画像加熱手段の分離部材とを同構成にした場合には、下記の問題が生ずる。

上流側の画像加熱手段は、完全な未定着画像と画像加熱手段とが接触し、溶融トナーと画像加熱手段間の付着力が強いため、分離能力を十分に確保する必要がある。一方、一度加熱された画像を再加熱する際には、分離性は上流側の画像加熱手段に比べて高くなることから、上流側の画像加熱手段に比べて分離能力を低くしても、十分な分離性を確保できる。

一方で、画像の光沢度は、画像と接触する画像加熱手段の表面性に大きく依存することがしられている。これらを踏まえると、画像加熱手段の表面性に分離部材によりむらがある状態では、表面性のむらが画像の光沢度のむらに大きく影響を受ける結果となり、複数の画像加熱手段を設けることで、光沢度を上げるという効果が低減してしまう。

従って、下流側の画像加熱手段に上流側の画像加熱手段の分離構成を採用すると、光沢むらを解消する為に、画像加熱手段の交換サイクルが短くなってしまう。

上記の課題は、特にカラー画像の定着や高速、高生産性を目的とする画像加熱時に、安定した分離性を得る場合に問題となる。

本発明では、上述したような課題を解決し、カラー画像においても高速で高い生産性を得られる画像加熱装置を提供することを目的とする。

より具体的には、複数の画像加熱手段を設けられている構成において、分離性を向上させつつ、画像光沢むらを小さくできる画像加熱装置を提供することことを目的とする。

以上の課題は、以下のような本発明によって解決される。

（１）記録材上の画像を加熱する第１の画像加熱手段と、この第１の画像加熱手段から記録材を分離させる第１の分離手段と、第１の画像加熱手段よりも記録材搬送方向下流側に設けられ第１の画像加熱手段にて加熱された記録材上の画像を加熱する第２の画像加熱手段と、この第２の画像加熱手段から記録材を分離させる第２の分離手段と、を有する画像加熱装置において、第１の分離手段と第２の分離手段とでその分離方式を異ならせたことを特徴とする画像加熱装置。

（２）上記第１の分離手段は上記第１の画像加熱手段に接触した状態で記録材を分離する構成とされ、上記第２の分離手段は上記第２の画像加熱手段に非接触の状態で記録材を分離する構成とされていることを特徴とする（１）の画像加熱装置。

（３）上記第１の分離手段と上記第２の分離手段はそれぞれ上記第１の画像加熱手段と上記第２の画像加熱手段に接触した状態で記録材を分離する構成とされ、且つ、上記第２の分離手段の上記第２の画像加熱手段への接触圧が上記第１の分離手段の上記第１の画像加熱手段への接触圧よりも小さいことを特徴とする（１）の画像加熱装置。

（４）上記第１の分離手段と上記第２の分離手段は記録材の画像を担持した側とは反対側の面に当接可能な分離部材をそれぞれ有していることを特徴とする（３）の画像加熱装置。

以上の本発明によれば、複数の画像加熱手段が設けられている構成において、長期にわたって画像光沢むらを小さくできると共に分離性を確保することができる。

また、カラー画像を形成する画像形成装置において、２次色や３次色のなどトナーの載り量がアップした場合や、薄紙や高湿環境下の様に記録材のコシが無くなる場合や、画像加熱手段表面の温度が低下した場合や、記録材の先端に画像が存在する場合でも、良好な排紙性能を確保し、高速定着と高い生産性を得ることが可能となる。

以下に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、これら実施例は、本発明における最良の実施の形態の一例ではあるものの、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。

（１）画像形成装置例
図１は画像形成装置の一例の概略構成模型図である。本例の画像形成装置は転写式電子写真プロセスを用いた、タンデムタイプのカラーレーザプリンタである。

この画像形成装置内には第１、第２、第３、第４の４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが併設され、各々異なった色のトナー像が潜像、現像、転写のプロセスを経て形成される。

各画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、それぞれ専用の像担持体、本例では電子写真感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを具備し、各感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に各色のトナー像が形成される。各感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに隣接して中間転写体（中間転写ベルト）１３０が設置され、感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に形成された各色のトナー像が、中間転写体１３０上に１次転写され、２次転写部で記録材Ｐ上に転写される。さらにトナー像が転写された記録材Ｐは、画像加熱装置９に導入されてトナー像が定着されて記録画像形成物として装置外の排紙トレイ１８に排出される。画像加熱装置９は第１の定着装置９Ａと第２の定着装置９Ｂとの２つの定着装置を有する。この画像加熱装置９については後述する。

感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの外周には、それぞれドラム帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１次転写帯電器２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ及びクリーナ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが設けられ、装置の上方部にはさらにレーザスキャナ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが設置されている。

感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは矢印の反時計方向に回転駆動され、その周面がドラム帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄにより所定の極性・電位に一様に１次帯電される。その各感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの一様帯電面に対してレーザスキャナ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄから出力される、画像信号に応じて変調されたレーザ光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄによる走査露光がなされて、各感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に画像信号に応じた潜像が形成される。すなわち、レーザスキャナ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、それぞれ、光源装置、ポリゴンミラー等が設置されていて、光源装置から発せられたレーザ光をポリゴンミラーを回転して走査し、その走査光の光束を反射ミラーによって偏向し、ｆθレンズにより感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの母線上に集光して露光することにより、感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に画像信号に応じた潜像が形成される。

現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄには、現像剤としてそれぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナーが供給装置６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄにより所定量充填されている。現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、それぞれ感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上の潜像を現像して、シアントナー像、マゼンタトナー像、イエロートナー像及びブラックトナー像として可視化する。

中間転写体１３０は３本の並行ローラ１３、１４、１５間に懸回張設したエンドレスベルト部材であり、矢示の時計方向に感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄと同じ周速度をもって回転駆動されている。

第１の画像形成部Ｐａの感光ドラム３ａ上に形成担持された上記第１色のイエロートナー画像は、感光ドラム３ａと中間転写体１３０とのニップ部を通過する過程で、中間転写体１３０に印加される１次転写バイアスにより形成される電界と圧力により、中間転写体１３０の外周面に１次転写されていく。

以下、同様に、第２、第３、第４の画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄの感光ドラム３ｂ、３ｃ、３ｄ上に形成担持された、第２色のマゼンタトナー画像、第３色のシアントナー画像、第４色のブラックトナー画像が順次に中間転写体１３０上に重畳転写され、中間転写体１３０上に目的のカラー画像に対応した合成カラートナー画像が形成される。

１１は２次転写ローラであり、中間転写体１３０を懸回張設させた３本のローラ１３・１４・１５のうちのローラ１４に対して中間転写体１３０を挟ませて圧接させて中間転写体１３０との間に２次転写ニップ部を形成している。

一方、給紙カセット１０から記録材Ｐが１枚分離給紙されて、シートパス１６、シートパス１７、レジストローラ１２、転写前ガイドを通過して中間転写体１３０と２次転写ローラ１１との当接ニップである２次転写ニップ部に所定のタイミングで給送され、同時に２次転写バイアスがバイアス電源からに印加される。これにより、中間転写体１３０上に重畳転写された合成カラートナー画像の記録材Ｐへの一括２次転写がなされる。

２次転写ニップ部にて合成カラートナー画像の転写を受けた記録材Ｐは中間転写体１３０から分離されて、像加熱装置９導入され、先ず第１の定着装置９Ａに、次いで第２の定着装置９Ｂに導入され、該直列２つの定着装置９Ａと９Ｂを順次に通ることで記録材にトナー像が熱圧定着される。

１次転写が終了した感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、それぞれのクリーナ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄにより転写残トナーをクリーニング、除去され、引き続き次の潜像の形成以下に備えられる。

転写ベルト１３０上に残留したトナー及びその他の異物は、転写ベルト１３０の表面にクリーニングウエブ（不織布）１９を当接して、拭い取るようにしている。

両面コピーモードが選択されている場合には、像加熱装置９の第２の定着装置９Ｂを出た第１面側画像形成済みの記録材Ｐがフラッパ２０により再循環搬送機構側のシートパス２１側に導入され、さらにスイッチバックシートパス２２内に入り、次いで該シートパス２２から引き出されて再搬送シートパス２３に誘導され、該シートパス２３から、シートパス１７、レジストローラ１２、転写前ガイドを通過して中間転写体１３０と２次転写ローラ１１との当接ニップである２次転写ニップ部に表裏反転状態で所定のタイミングで再導入される。これにより、記録材Ｐの第２面側に対して、中間転写体１３０上のトナー画像の２次転写がなされる。２次転写ニップ部にて第２面に対するトナー画像の２次転写を受けた記録材Ｐは中間転写体１３０から分離されて第１と第２の定着装置９Ａ・９Ｂへ再導入され、トナー画像の定着処理を受けて両面コピーとして装置外の排紙トレイ１８に排出される。

（２）画像加熱装置９
図２は第１と第２の直列２つの定着装置９Ａ・９Ｂを有する画像加熱装置９の部分の拡大図である。この第１と第２の定着装置９Ａ・９Ｂは記録材搬送方向に関して、第１の定着装置９Ａは上流側の定着装置であり、第２の定着装置９Ｂは下流側の定着装置となる。

本実施例における第１と第２の定着装置９Ａ・９Ｂは共に熱ローラ方式の定着装置である。すなわち、各定着装置は９Ａ・９Ｂにおいて、５１と５２は像加熱体（定着部材）としての定着ローラと加圧ローラである。加圧ローラ５２は定着ローラ５１に対して圧接してニップ部（定着ニップ部）Ｎを形成する。定着ローラ５１は不図示の駆動系により矢印の時計方向に回転駆動される。加圧ローラ５２はこの定着ローラ５１の回転に従動して回転する。
ここで、第１の定着装置９Ａの定着ローラ５１と加圧ローラ５２が、記録材上の画像を加熱する第１の画像加熱手段である。また、第２の定着装置９Ａの定着ローラ５１と加圧ローラ５２が、第１の画像加熱手段５１・５２よりも記録材搬送方向下流側に設けられ第１の画像加熱手段５１・５２にて加熱された記録材上の画像を加熱する第２の画像加熱手段である。

より具体的には、定着ローラ５１は、外径φ７５．０ｍｍのＡｌからなる中空芯金５１ａ上に、弾性層５１ｂとしてゴム硬度２０°（ＪＩＳ−Ａ１ｋｇ加重）のシリコーンゴムを、第１の定着装置９Ａでは厚さ２．５ｍｍ、第２の定着装置９Ｂでは厚さ１．５ｍｍで成形し、さらにその表面に離型性層５１ｃとして５０μｍ厚みのＰＦＡチューブを被覆した外径約φ８０ｍｍのものを用いた。

定着ローラ５１は、内部に加熱源としてハロゲンヒータ５３を有し、このハロゲンヒータ５３に対して不図示の電源部から電力供給がなされて、該ハロゲンヒータ５３の発熱により定着ローラ５１が内部加熱される。その定着ローラ５１の表面温度が該定着ローラ５１に接触または非接触に配設された温度検知体としてのサーミスタ等の温度センサー５４により検出され、その検出温度情報が不図示の温度制御回路に入力する。温度制御回路は温度センサー５４から入力する検知温度情報が所定の制御温度に維持されるように電源部からハロゲンヒータ５３への電力供給を制御する。本実施例においては、第１の定着装置９Ａにおける定着ローラ５１の表面温度は１８０℃、第２の定着装置９Ｂにおける定着ローラ５１の表面温度は２００℃に維持されるように温調している。

ここで、カラー用の定着装置では定着ローラ５１の表面離型性層５１ｃの代わりにシリコーンオイルを含浸させたシリコーンゴム層やフッ素ゴム層を用いたものもあり、本発明はこれらゴム層を用いた定着装置においても適用可能なものである。

加圧ローラ５２は、外径φ７５ｍｍのＡｌからなる中空芯金５２ａの周囲に、ゴム硬度１６°（ＪＩＳ−Ａ１ｋｇ加重）のシリコーンゴムからなる弾性層５２ｂを、第１の定着装置９Ａでは厚さ２．０ｍｍ、第２の定着装置９Ｂでは厚さ１．５ｍｍで成形し、さらにその表面に離型性層５２ｃとして５０μｍ厚みのＰＦＡチューブを被覆した外径約φ７８ｍｍのものを用いた。

本実施例においてはこの加圧ローラ５２にもその内部に加熱源としてハロゲンヒータ５３を配設してあり、このハロゲンヒータ５３に対して不図示の電源部から電力供給がなされて、該ハロゲンヒータ５３の発熱により加圧ローラ５２が内部加熱される。その加圧ローラ５２の表面温度が該加圧ローラ５２に接触または非接触に配設されたサーミスタ等の温度センサー５４により検出され、その検出温度情報が不図示の温度制御回路に入力する。温度制御回路は温度センサー５４から入力する検知温度情報が所定の制御温度に維持されるように電源部からハロゲンヒータ５３への電力供給を制御する。本実施例においては、第１の定着装置９Ａにおける加圧ローラ５２も、第２の定着装置９Ｂにおける加圧ローラ５２も、共に表面温度１４０℃に維持されるように温調している。

加圧ローラ５２は、第１の定着装置９Ａにおいては定着ローラ５１に対して総圧７００Ｎで加圧して、約１０ｍｍ幅の定着ニップ部Ｎを形成させている。また第２の定着装置９Ｂにおいては定着ローラ５１に対して総圧１０００Ｎで加圧して、約５ｍｍ幅の定着ニップ部Ｎを形成させている。

５５と５６は記録材分離部材であり、定着ニップ部Ｎの記録材出口側近傍において、定着ローラ５１側と加圧ローラ５２側とにそれぞれ配設してある。
ここで、第１の定着装置９Ａの第１の画像加熱手段である定着ローラ５１と加圧ローラ５２に対する記録材分離部材５５・５６が第１の画像加熱手段から記録材を分離する第１の分離手段である。また、第２の定着装置９Ｂの第２の画像加熱手段である定着ローラ５１と加圧ローラ５２に対する記録材分離部材５５・５６が第２の画像加熱手段から記録材を分離する第２の分離手段である。
以下、第１及び第２の定着装置９Ａと９Ｂにおいて、定着ローラ５１側の記録材分離部材５５を上分離爪、加圧ローラ５２側の記録材分離部材５６を下分離爪と記す。

そして、上記の第１及び第２の定着装置９Ａ・９Ｂの定着ローラ５１及び加圧ローラ５２が回転駆動され、且つ定着ローラ５１及び加圧ローラ５２が所定の表面温度に加熱温調されている状態において、第１の定着装置９Ａの定着ニップ部Ｎに作像部側から送られた、未定着トナー像ｔを担持した記録材Ｐが入口側ガイド５７に案内されて導入される。導入記録材Ｐは定着ニップ部Ｎで挟持搬送されながら定着ニップ部Ｎでの熱と圧力によりトナー像の定着処理を受ける。定着ニップ部Ｎを出た記録材Ｐは上下の分離爪５５・５６で定着ローラ５１または加圧ローラ５２の面から分離され、出口側ガイド５８と橋渡しガイド５９に案内されて第２の定着装置９Ｂに導入され、入口側ガイド５７に案内されて第２の定着装置９Ｂの定着ニップ部Ｎに導入される。導入記録材Ｐは定着ニップ部Ｎで挟持搬送されながらトナー像の再度の熱圧定着処理を受ける。定着ニップ部Ｎを出た記録材Ｐは上下の分離爪５５・５６で定着ローラ５１または加圧ローラ５２の面から分離され、出口側ガイド５８でガイドされて第２の定着装置９Ｂから出る。

第１の定着装置９Ａと第２の定着装置９Ｂとにおける上下分離爪５５・５６は、第１の定着装置９Ａと第２の定着装置９Ｂとで異なる構成にしてある。即ち、第１の分離手段と第２の分離手段とでその分離方式を異ならせている。以下、これについて詳述する。

１）第１の定着装置９Ａ側の分離爪構成
図３は図２の第１の定着装置９Ａ側の上下分離爪５５・５６部分の拡大図、図４は上分離爪５５の構造説明図である。上分離爪５５は図４のように先端が鋭利な爪形状をしており、不図示の定着ユニットフレームに固定されたホルダー８０２に軸８０３を中心に回動自由に支持させ、バネ８０１により該上分離爪５５をその先端が定着ローラ５１の表面に当接する方向に回動付勢させて、上分離爪先端を加圧力０．０１〜０．０３Ｎ程度の加圧力で定着ローラ５１の表面に当接させている。この上分離爪５５の表面は、定着ローラ５１との摺動性を上げるために、フッ素樹脂加工がなされている事が好ましい。上分離爪５５の幅は１０ｍｍ程度とし、定着ローラ５１表面を傷つけにくいようになっている。更に好ましくは、爪の当接位置が時間的に変わるようなレシプロ機構を備えていると良い。

上分離爪５５は、記録材の画像濃度が濃い場合や、プリント環境が高湿度状態で記録材のコシが無い場合や、記録材が薄紙でコシが無い場合や、定着ローラ５１の表面温度が低下して充分なトナー溶融を期待できない場合においても、記録材が定着ローラ５１に巻きつく不具合を防止し、確実に第２の定着装置９Ｂへと搬送するように作用する。

下分離爪５６も上分離爪５５と同様の材料および構成をとり、加圧ローラ５２の表面に当接している。下分離爪５６は、両面プリント時において、２面目の画像濃度が濃い場合においても、記録材が加圧ローラに巻きつく不具合を防止し、確実に第２の定着装置９Ｂへと搬送するように作用する。

図５に定着ローラ５１及び加圧ローラ５２の長手方向からみた上分離爪５５および下分離爪５６の配置を示す。上分離爪５５および下分離爪５５はそれぞれ定着ローラ５１及び加圧ローラ５２の長手方向に６箇所配置されている。
このように、第１の定着装置９Ａにおける第１の画像加熱手段５１・５２に対する第１の分離手段５５・５６は第１の画像加熱手段５１・５２に接触した状態で記録材を分離する構成とされている。

２）第２の定着装置９Ｂ側の分離爪構成
図６は図２の第２の定着装置９Ｂ側の上下分離爪５５・５６部分の拡大図である。第２の定着装置９Ｂ側の上分離爪５５は上記の第１の定着装置９Ａ側の上分離爪５５と異なり、加圧構成は無く、定着フレームに固定されて、定着ローラ５１に当接せず非接触に配置されている。上分離爪５１の先端は、定着ローラ５１の表面と０．５ｍｍ〜２．０ｍｍのギャップαで工場出荷時に位置調整されて配置される。

下分離爪５６も上記の上分離爪５５と同構成をとり、加圧ローラ５２に当接せず非接触に配置されている。

第２の定着装置９Ｂにおいても、上記上下の非接触分離爪５５・５６を第１の定着装置９Ａの場合の図５と同様に配置した。
このように、第２の定着装置９Ｂにおける第２の画像加熱手段５１・５２に対する第２の分離手段５５・５６は第２の画像加熱手段５１・５２に非接触の状態で記録材を分離する構成とされている。

第２の定着装置９Ｂ側に分離部材を配置しないと、画像濃度、上下のローラ温度のバランス、記録材中の水分量、記録材のコシなどのバラツキにより第２の定着装置９Ｂ側での排紙方向が変わるため、安定した紙搬送性が得られない。実際に第２の定着装置９Ｂ側分離部材を設けない場合では、カールした紙が定着ユニットとローラの間に入り、ジャムが発生してしまった。

本実施例のように、樹脂を母体とするトナーを、熱ローラ対によって加熱、加圧、搬送する熱ローラ対タイプの定着装置では、未定着トナーを熱溶融する過程で、トナー樹脂の粘性がアップし、定着ローラとの親和力がアップしてしまう。その際に、プリント環境が高湿度状態で記録材のコシが無い場合や、記録材が薄紙でコシが無い場合では、トナーと定着ローラの親和力が、紙のコシと紙搬送による引き離し力に勝り、定着ローラ５１に巻きつく不具合が発生してしまう。また、連続プリント時など、定着ローラ５１の表面温度が低下してしまい、充分なトナー溶融を期待できない場合においても、記録材が定着ローラ５１に巻きつく不具合が発生してしまう。定着巻きつきが発生すると、ジャムとなってしまうため、プリント動作を停止して、ユーザーに定着部の巻きつき紙の処理と、機内に残されたジャム紙の処理を行わなければならず、操作性と生産性が著しく低下してしまう。

一方で、定着ローラに分離爪を当接させると、定着ローラ表面との摺動によって軽微な摺動傷が発生する。また、排出直後の画像が爪に擦れる事による光沢ムラが発生してしまう。これらの問題を解決するために、定着ローラ表面にオイルを染込ませた布（ウェブ）を当接させることで摺動性をアップする、あるいは、溶けにくい硬いトナーを用いて画像光沢を抑えることで、爪との擦れによる光沢ムラを目立たなくする方法がある。

しかし、これらの方法を用いても本質的な解決にはなっておらず、爪部での光沢ムラを抑えつつ光沢度の高い画像を得ることは難しい。

本実施例では、上記のように、第１の定着装置９Ａには分離部材として上下分離爪５５・５６を接触配置し、第２の定着装置９Ｂには分離部材として上下分離爪５５・５６を非接触に配置している。

以下の表１に、本発明の効果を比較するために行った比較実験として、第２の定着装置９Ｂは無しにして、第１の定着装置９Ａのみの構成の場合（比較例１：第１定着後）、及び比較例１の構成で分離爪を非接触に配置した場合（比較例２：第１爪非接触）、本実施例の場合における排紙性能、光沢ムラ、寿命を比較した結果を示す。

比較例１では、分離爪が接触式であるため、定着ローラ巻つきは発生せず良好な排紙性能を得たが、画像が爪に擦れた光沢ムラが発生してしまった。比較例２では、薄紙や画像濃度の高い画像において定着ローラ巻きつきが発生してしまった。本実施例では良好な排紙性を示しつつ、光沢ムラの無い良好な画像を得た。

このメカニズムは以下の様に想定される。すなわち、定着前の画像は記録材上に粉体として未定着のトナーが積層されており、トナーとトナーの間には空気が介入している。図７に定着前の画像ｔの断面イメージを模式的に示す。

一方で、第１の定着装置９Ａにて定着後（第１定着後）の画像は、記録材上の粉体トナーが一度熱溶融されることで、トナー間の空気が排出される。図８に第１定着後の画像ｔの断面イメージを模式的に示す。

実際に本実施例では、粒径７ミクロンのトナーを３色重ねて転写しており、そのトナー高さは２１ミクロン程度となっているが、第１定着後のトナー高さは、１２ミクロン程度となっていた。通常未定着トナー画像の約３０％〜５０％程度は空間であり、空気が混入している。この様なトナー層に混入した空気は、断熱層として作用するため、トナー層内の熱伝導性を極めて悪くする。一方で、定着後のトナーは溶融によって空間が埋められるために空気を含まず、トナー同士が結着しているため熱伝導性が良い。

トナーの熱溶融が十分になされると、トナーの粘性が下がり、液体状の流動状態になり、トナーに内包されたＷＡＸ等の離型成分が効率よく作用し、良好な分離性能が得られる。一方でトナーの熱伝導性が悪いと、トナーに内包されたＷＡＸ等の離型成分が効率よく作用しにくい。さらに、トナーの溶融が遅れるために粘性が下がりにくく、定着ニップ部出口でも粘性が高く、定着ローラに巻きつきやすくなってしまう。

また、一度定着されたトナー画像からは、トナーに内包されたＷＡＸ等の離型成分がトナー層表面に析出し膜を形成しているために、定着ローラとの親和性が低く、巻きつきが発生しにくい。

その他、一度定着した記録材は水分が蒸発する事によってコシが強くなり、良好な分離性能が得られる。

また、第２の定着装置９Ｂによる二度目の定着（第２定着）でトナー表面を再度定着することによって、第１定着で発生した光沢ムラ等の画像表面の乱れを整え、良好な画像性を得ることが可能となる。

以上のような想定メカニズムにより、本実施例の第２定着では分離爪を非接触に配置しても、第１定着以上の良好な排紙性をしめすことが可能となる。また、第１定着で発生した爪との擦れによる光沢ムラを、第２定着で２回定着することによって目立たなくすることが可能となる。また、第２定着では分離爪を非接触としているので、爪の摺動による削れ磨耗をなくし、寿命が第１定着よりも長くなる。

本実施例において画像形成装置は実施例１と同じ形態（図１）を用いた。本実施例においては第１の定着装置９Ａは実施例１の第１の定着装置９Ａと同じであるが、第２の定着装置９Ｂについては実施例１の第２の定着装置９Ｂにおける分離部材構成のみを変更した。

すなわち、本実施例においては第２の定着装置９Ｂの非接触の上下分離爪５５・５６をそれぞれ、図９〜図１１のように、先端が鋭利な板金（以下、分離板金と記す）によって構成した。この上下分離板金５５・５６の表面はトナー離型性の良いフッ素樹脂加工がなされている。

上下分離板金５５・５６はそれぞれ図１０に示すように定着ローラ５１及び加圧ローラ５２の長手に渡って存在するガイドのような構成であり、一定の間隔（ギャップα）を保ち定着ローラ５１及び加圧ローラ５２に近接している。上下分離板金５５・５６の先端と定着ローラ５１及び加圧ローラ５２の表面とのギャップαは、分離板金の両端部のスペーサー８２１を定着ローラ５１及び加圧ローラ５２に突き当てる事で１．０ｍｍに保たれる。

具体的に図１１は上分離板金５５の配設構成を示すものであり、不図示の定着ユニットフレームに固定されたホルダー８０２に軸８０３を中心に回動自由に支持させ、バネ８０１により該上分離板金５５をその先端が定着ローラ５１に寄る方向に回動付勢させて上分離板金５５の両端部のスペーサー８２１を定着ローラ５１に突き当て状態にする事で上分離板金５５の先端と定着ローラの表面との間にギャップαを形成させている。

下分離板金５６も上記の上分離板金５５と同様の構成をとり、加圧ローラ５２の表面との間にギャップαを形成させている。

分離板金５５・５６の先端と定着ローラ５１及び加圧ローラ５２の表面とのギャップαは、他の方法によっても保証する事が可能であるが、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍのギャップαで配置されるのが好ましい。

本実施例においても、実施例１と同様の排紙性をしめし、第１定着で発生した、接触分離爪５５・５６との擦れによる光沢ムラを目立たなくすることが可能となる。また、第２定着では分離爪（分離板金）５５・５６を非接触としているので、分離爪の摺動による削れ磨耗をなくし、寿命が第１定着よりも長くなる。

本実施例において画像形成装置は実施例１と同じ形態（図１）を用いた。本実施例においては第２の定着装置９Ｂは実施例１の第２の定着装置９Ｂと同じであるが、第１の定着装置９Ａについては実施例１の第１の定着装置９Ａにおける分離部材構成のみを変更した。

本実施例では、定着ローラ５１の弾性層５１ｂに低硬度ゴムを用いる事によって、定着ローラ５１の硬度が加圧ローラ５２の硬度よりも低い構成を用いている。

定着ローラ５１の構成として、以下の構成を用いた。

・ゴム厚・・・・・・２．５ｍｍ
・表層フッ素樹脂・・５０μｍ厚被膜
・表面実効硬度・・・６９°（Ａｓｋｅｒ−Ｃ１ｋｇ加重）
・ゴムピース硬度・・１０°（ＪＩＳ−Ａ１ｋｇ加重）
また、加圧ローラ５２の構成として、以下の構成を用いた。

・ゴム厚・・・ ２．０ｍｍ
・表層フッ素樹脂・・５０μｍ厚被膜
・表面実効硬度・・・７５°（Ａｓｋｅｒ−Ｃ１ｋｇ加重）
・ゴムピース硬度・・１６°（ＪＩＳ−Ａ１ｋｇ加重）
上記の構成においては、記録材の定着ニップ部Ｎからの排紙方向が下向きとなるために、定着ローラ５１側の上分離爪５５を当接させ無くても良好な分離性能を得ることが可能である。

そこで本実施例では、図１２のように、第１の定着装置９Ａにおいて、上分離爪５５には実施例２と同じ非接触分離板金５５（図９〜図１１）を用いている。一方で、両面プリント時には記録材Ｐが加圧ローラ５２に巻きつく恐れがあるために下分離爪５６には実施例１と同じ接触分離爪５６を用いて良好な搬送性を得ている。

この様な構成の第１の定着装置９Ａと、実施例１と同じ構成の第２の定着装置９Ｂとを用いることによって、実施例１、２と同等の結果を得た。

本実施例において画像形成装置は実施例１と同じ形態（図１）を用いた。本実施例においては第２の定着装置９Ｂは実施例１の第２の定着装置９Ｂと同じであるが、第１の定着装置９Ａについては実施例１の第１の定着装置９Ａとは異なる構成の定着装置にした。

すなわち、本実施例では、第１の定着装置９Ａに、図１３のように、加熱ローラ５２として、複数のローラ６１〜６３で張架されたエンドレスの加圧ベルト（定着ベルト）を用い、該加圧ベルト５２を定着ローラ５１に当接させ、加圧ベルト５２の内側から、加圧パッド７０および加圧パッド支持部７１とを有した加圧部材で加圧ベルト５２を定着ローラ５１に加圧して定着ニップ部Ｎを形成したベルト定着構成の定着装置を用いている。

定着ローラ５１は矢印の時計方向に回転駆動される。加圧ベルト５２は定着ローラ５１の回転に従動して矢印の方向に回転する。

定着ローラ５１はＡｌ、Ｆｅなどからなる芯金上にシリコーンゴムやフッ素ゴム等の弾性体層を被覆した構成になっている。加圧ベルト５２はポリイミド等の樹脂またはニッケル等の金属からなる基材の表面にシリコーンゴムやフッ素ゴム等の弾性体層を被覆した構成になっている。

定着ローラ５１の内部には、ハロゲンランプ等のヒータ５３が配設されている。また、定着ローラ５１には不図示のサーミスタが接触または非接触に配設されており、温度調節回路を介してヒータ５３への電圧を制御することにより定着ローラ５１の表面の温度調節を行っている。

加圧ベルト５２を懸回させたローラ６１〜６３の内、ローラ６１は金属からなる分離ローラであり、加圧ベルト５２を介して定着ローラ５１に食い込むように加圧することにより、定着ローラ５１の弾性体を変形させ記録材Ｐを定着ローラ５１表面から分離している。

以上のように定着ローラ５１とエンドレスの加圧ベルト５２、加圧パッド７０によって定着ニップ部Ｎを形成すると、加圧ベルト５２により定着ローラ５１の外周に巻きつくように幅広い定着ニップ部Ｎを形成することが可能となり、高速化に対して有利になる。

また、分離ローラ６１を定着ローラ５１の表面に食い込むように加圧することによって、実施例３よりも更に良好な分離性を示し、高速化に対して有利になる。

また従来のローラ対による定着装置の場合は、ニップ幅を広くとる場合は弾性体層を厚くしなければならず、省エネに対して不利になっていたのに対し、このような加圧ベルト５２を用いた定着装置では、定着ローラ５１の弾性体層を厚くすることなく広いニップを形成することが可能となるので弾性体層による熱伝達のロスを防ぐことが可能となり、省エネに有効である。

この様な構成においても、実施例３と同様に、定着ニップ部Ｎからの記録材Ｐの排紙方向が下向きとなるために、定着ローラ５１側の上分離爪を当接させ無くても良好な分離性能を得ることが可能である。

そこで、本実施例においては、ベルト定着構成の定着装置である該第１の定着装置９Ａに具備させるの上分離爪は、図１４のように、実施例２と同じ非接触の分離板金５５を用いている。一方で、両面プリント時には記録材Ｐが加圧ベルト５２に巻きつく恐れがあるために、上分離爪としては、実施例１と同じ接触式の下分離爪５６を用いて良好な搬送性を得ている。

この様な第１の定着装置９Ａの構成を用いても、第２の定着装置として実施例１のような定着装置９Ｂを用いることによって、実施例１、２と同等の結果を得た。

本実施例は実施例１において、第２の定着装置９Ｂにおける上下の非接触分離爪５５・５６を、第１の定着装置９Ａにおける上下の接触分離爪５５・５６とおなじ接触方式の分離爪にしている。ただし、第１の定着装置９Ａにおける分離爪５５・５６の定着ローラ５１及び加圧ローラ５２に対する接触力は０．０１〜０．０３Ｎであるのに対し、第１の定着装置９Ａにおける分離爪５５・５６の定着ローラ５１及び加圧ローラ５２に対する接触力は０．００５〜０．０１Ｎと小さくい設定にした。なお、本実施例では、接触分離爪が被接触体への接触面積は略等しい構成とした。また、接触力は、被接触体と分離爪が接触している状態から、離間するまでの最大力を測定して図ることができる。なお、接触圧は接触圧＝接触力／接触面積の式にから導き出すことができる。

このように、本実施例では、接触面積は略等しいことから、第２の定着装置９Ｂの分離爪の接触圧は、第１の定着装置９Ａの分離爪の接触圧よりも小さい構成になっている。即ち、第１の分離手段と第２の分離手段はそれぞれ第１の画像加熱手段と第２の画像加熱手段に接触した状態で記録材を分離する構成とされ、且つ、第２の分離手段の第２の画像加熱手段への接触圧が第１の分離手段の第１の画像加熱手段への接触圧よりも小さい構成になっている。
また、第１の分離手段と第２の分離手段において、それぞれ、下分離爪５６は、記録材の画像を担持した側とは反対側の面に当接可能な分離部材である。

この様な構成を用いる事で、実施例１と同様の排紙性をしめし、第１の定着装置９Ａ（第１定着）で発生した分離爪との擦れによる光沢ムラを目立たなくすることが可能となる。また、第２の定着装置９Ｂ（第２定着）では分離爪５５・５６を接触させても接触圧を低く設定しているために、高い排紙安定性が得られ、分離爪の摺動による削れ磨耗を軽減し、寿命が第１定着よりも長くなる。

以上実施例１から実施例４の分離部材として、接触方式の分離部材の例として分離爪を当接させたタイプを上げ、非接触方式の分離部材として、分離爪を非接触に配置したタイプとガイド形状の分離板金を上げたが、本発明はこれらになんら限定されるものではない。

以上実施例１から実施例４では、第１の画像加熱手段と第２の画像加熱手段とにより連続して記録材上の画像が加熱される構成であったが、その他の構成として、第１の画像加熱手段と第２の画像加熱手段間に第２の画像加熱手段を通過させない搬送路を設けて、記録材の厚み、選択された光沢度等により第２の画像加熱手段に搬送させない構成であってもいい。

定着装置は第１と第２の２つの配列に限られず、３つ以上多数配列にすることもできる。

実施例１における画像形成装置の概略構成模型図である。 第１と第２の２つの定着装置部分の拡大図である。 第１の定着装置側の上下分離爪部分の拡大図である。 上分離爪の構造説明図である。 第１の定着装置側の定着ローラ及び加圧ローラの長手方向からみた上下分離爪の配置を示す図である。 第２の定着装置側の上下分離爪部分の拡大図である。 定着前の画像の断面イメージを模式的に示した図である。 第１の定着装置による定着後の画像の断面イメージを模式的に示した図である。 実施例２における第２の定着装置側の上下分離爪（図離間板金）部分の拡大図である。 定着ローラ及び加圧ローラの長手方向からみた上下分離爪の配置を示す図である。 上分離爪の構造説明図である。 実施例３における第１の定着装置側の上下分離爪部分の拡大図である。 実施例４における第１の定着装置の概略構成模型図である。 上下分離爪部分の拡大図である。

符号の説明

９・・像加熱装置、９Ａ・・第１の定着装置、９Ｂ・・第２の定着装置，５１・・定着
ローラ、５２・・加圧ローラまたは加圧ベルト、５３・・ハロゲンヒータ、５４・・温度
センサー、５５・・接触式または非接触式の上分離爪、５６・・接触式または非接触式の
下分離爪、Ｎ・・定着ニップ部、Ｐ・・記録材

Claims (4)

1. 記録材上の画像を加熱する第１の画像加熱手段と、この第１の画像加熱手段から記録材を分離させる第１の分離手段と、第１の画像加熱手段よりも記録材搬送方向下流側に設けられ第１の画像加熱手段にて加熱された記録材上の画像を加熱する第２の画像加熱手段と、この第２の画像加熱手段から記録材を分離させる第２の分離手段と、を有する画像加熱装置において、
   第１の分離手段と第２の分離手段とでその分離方式を異ならせたことを特徴とする画像加熱装置。
2. 上記第１の分離手段は上記第１の画像加熱手段に接触した状態で記録材を分離する構成とされ、上記第２の分離手段は上記第２の画像加熱手段に非接触の状態で記録材を分離する構成とされていることを特徴とする請求項１の画像加熱装置。
3. 上記第１の分離手段と上記第２の分離手段はそれぞれ上記第１の画像加熱手段と上記第２の画像加熱手段に接触した状態で記録材を分離する構成とされ、且つ、上記第２の分離手段の上記第２の画像加熱手段への接触圧が上記第１の分離手段の上記第１の画像加熱手段への接触圧よりも小さいことを特徴とする請求項１の画像加熱装置。
4. 上記第１の分離手段と上記第２の分離手段は記録材の画像を担持した側とは反対側の面に当接可能な分離部材をそれぞれ有していることを特徴とする請求項３の画像加熱装置。