JP2011123373A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着加圧部を通過した記録材の温度推移をより適切に制御することができ、定着したトナー像の光沢度のばらつきを抑制して画像の品質を確保することができる定着装置を提供する。
【解決手段】用紙Ｐにトナー像を定着する定着ベルト６１０と、定着ベルト６１０との間に未定着トナー像を保持した用紙Ｐが通過するためのニップ部Ｎを形成する加圧ロール６２と、定着ベルト６１０を挟み加圧ロール６２と対向して配される定着ロール６１１と、用紙Ｐを定着ベルト６１０から剥離させる剥離パッド６４と、加圧ロール６２の外側に配され加圧ロール６２の表面温度を調整する加熱器１１０および冷却器１２０と、用紙Ｐがニップ部Ｎを通過した後の温度推移を調整するために加熱器１１０および冷却器１２０を制御する温度調整手段制御部と、を備えることを特徴とする定着ユニット６０。
【選択図】図２

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ等の画像形成装置に用いられる定着装置として、複数のロールによって張架されたベルト部材（定着ベルト）によって構成された加熱部材を備えたものが知られている。
特許文献１には、フルカラーセンサによって基準画像の濃度を読取り、この濃度に基づいて、温度調節回路部によって熱ローラ定着器の加熱温度を可変設定する。そして、温度調節回路部によって設定された熱ローラ定着器の加熱温度により転写紙を定着し、目標とするグロスを得るようにする画像形成装置が記載されている。
また特許文献２では、少なくとも、相互に圧接して定着ニップ部を形成しつつ回転する加熱回転体および加圧回転体からなり、未定着トナー画像が形成された被記録材を定着ニップ部に挿通させる定着動作により、未定着トナー画像を定着してトナー画像を得る定着装置であって、少なくとも被記録材表面の特定角度における光沢度に応じて、定着条件を制御する光沢度制御手段を備えることを特徴とする定着装置が記載されている。

特開平９−３０５０５８号公報 特開２００４−２８６９９２号公報

ここで一般に、ニップ部において与えられる熱と圧力により未定着のトナー像が用紙に定着される。そしてニップ部を通過した用紙は、冷却しつつ搬送される。ところが、用紙の冷却の過程における温度推移がばらつくことに起因して、定着したトナー像の光沢度にばらつきが生じ、画像の品質が低下する場合があった。
本発明は、ニップ部を通過した用紙の温度推移をより適切に制御することができ、定着したトナー像の光沢度のばらつきを抑制して画像の品質を確保することができる定着装置等を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、記録材にトナー像を定着する定着部材と、前記定着部材の外周面に圧接することで当該定着部材との間に未定着トナー像を保持した記録材が通過するための定着加圧部を形成する加圧部材と、前記定着部材を挟み前記加圧部材と対向して配され、当該定着部材を張架する張架部材と、前記定着加圧部の下流側領域であって前記張架部材に隣接する位置に配され、前記記録材を前記定着部材から剥離させる剥離部材と、前記加圧部材の外側に配され、当該加圧部材の表面温度を調整する温度調整手段と、前記記録材が前記定着加圧部を通過した後の温度推移を調整するために前記温度調整手段を制御する温度調整手段制御部と、を備えることを特徴とする定着装置である。

請求項２に記載の発明は、前記温度調整手段は、前記加圧部材表面の加熱を行なう加熱手段および前記加圧部材表面の冷却を行なう冷却手段からなることを特徴とする請求項１に記載の定着装置である。
請求項３に記載の発明は、前記温度調整手段は、調整を行なうときは前記加圧部材の外周面に接触して当該加圧部材の温度を調整し、調整を行なわないときには当該加圧部材の外周面から離間するように移動する移動機構を更に有することを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置である。
請求項４に記載の発明は、前記温度調整手段は、前記加圧部材とは非接触にて当該加圧部材の温度を調整するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置である。
請求項５に記載の発明は、前記温度調整手段制御部は、前記記録材の種類を取得する記録材種類取得部を有し、当該記録材の種類に基づき前記温度調整手段を制御することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の定着装置である。
請求項６に記載の発明は、前記温度調整手段制御部は、前記加圧部材の表面温度および前記定着加圧部の下流側領域の空間温度の少なくとも一方を温度情報として取得する温度情報取得部を有し、当該温度情報に基づき前記温度調整手段を制御することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の定着装置である。

請求項７に記載の発明は、記録材にトナー像を定着する定着部材と、前記定着部材の外周面に圧接することで当該定着部材との間に未定着トナー像を保持した記録材が通過するための定着加圧部を形成する加圧部材と、前記定着部材を挟み前記加圧部材と対向して配され、当該定着部材を張架する張架部材と、前記定着加圧部の下流側領域であって前記張架部材に隣接する位置に配され、前記記録材を前記定着部材から剥離させる剥離部材と、前記記録材に定着したトナー像の光沢度のばらつきを抑制するように前記加圧部材の温度を調整する温度調整手段と、を備えることを特徴とする定着装置である。

請求項８に記載の発明は、トナー像を形成するトナー像形成手段と、前記トナー像形成手段によって形成された前記トナー像を記録材上に転写する転写手段と、記録材にトナー像を定着する定着部材と、当該定着部材の外周面に圧接することで当該定着部材との間に未定着トナー像を保持した記録材が通過するための定着加圧部を形成する加圧部材と、当該定着部材を挟み当該加圧部材と対向して配され当該定着部材を張架する張架部材と、当該定着加圧部の下流側領域であって当該張架部材に隣接する位置に配され当該記録材を当該定着部材から剥離させる剥離部材と、当該加圧部材の外側に配され当該加圧部材の表面温度を調整する温度調整手段と、を備える定着手段と、前記記録材が前記定着加圧部を通過した後の温度推移を調整するために前記温度調整手段を制御する温度調整手段制御部と、を備えることを特徴とする画像形成装置である。

請求項１の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、定着加圧部を通過した記録材の温度推移をより適切に制御することができ、定着したトナー像の光沢度のばらつきを抑制して画像の品質を確保することができる定着装置を提供することができる。
請求項２の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、加圧部材の表面温度の制御をより適切に行なうことができる。
請求項３の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、加圧部材の表面温度をより迅速に変更することができる。
請求項４の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、加圧部材の表面に傷が生じにくくなる。
請求項５の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、記録材の種類によって加圧ロールの表面温度を変更することができる。
請求項６の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、記録材の温度推移を制御するために必要な温度情報をより適切なものとすることができる。
請求項７の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、定着したトナー像の光沢度のばらつきを抑制して画像の品質を確保することができる定着装置を提供することができる。
請求項８の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、より良好な画質を得ることができる画像形成装置が提供できる。

本実施の形態に係る定着装置が適用される画像形成装置の構成例を示した図である。 本実施の形態の定着ユニットの構成を説明するための断面構成図である。 加圧ロールの表面温度の調整を行なう温度調整手段制御部の構成について説明したブロック図である。 温度調整手段制御部の動作の流れを説明したフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
＜画像形成装置の説明＞
図１は本実施の形態に係る定着ユニット（定着器）６０が適用される画像形成装置１の構成例を示した図である。図１に示す画像形成装置１は、所謂「タンデム型」のカラープリンタであり、画像データに基づき画像形成を行う画像形成部１０と、画像形成装置１全体の動作制御や例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等との通信、画像データに対して行う画像処理等を実行する主制御部５０と、ユーザからの操作入力の受付やユーザに対する各種情報の表示を行うユーザインターフェース（ＵＩ）部９０と、を備えている。

＜画像形成部の説明＞
画像形成部１０は、例えば電子写真方式により画像を形成する機能部であって、並列的に配置されるトナー像形成手段の一例としての６つの画像形成ユニット１１Ｃ,１１Ｍ,１１ＨＣ,１１ＨＭ,１１Ｙ,１１Ｋ（以下、「画像形成ユニット１１」）を備えている。各画像形成ユニット１１は、機能部材として、例えば、静電潜像が形成され、その後に各色トナー像が形成される感光体ドラム１２と、感光体ドラム１２の表面を予め定められた電位で帯電する帯電器１３と、帯電器１３により帯電された感光体ドラム１２を画像データに基づいて露光する露光器１４と、感光体ドラム１２上に形成された静電潜像を各色トナーにより現像する現像器１５と、転写後の感光体ドラム１２表面を清掃するクリーナ１６と、を備えている。
各画像形成ユニット１１の現像器１５各々は、各色トナーを貯蔵するトナー容器１７Ｃ,１７Ｍ,１７ＨＣ,１７ＨＭ,１７Ｙ,１７Ｋ（以下、「トナー容器１７」）とトナー搬送路（不図示）で連結されている。そして、トナー搬送路中に設けられた補給用スクリュー（不図示）によりトナー容器１７から現像器１５に各色トナーが補給されるように構成されている。

画像形成ユニット１１各々は、現像器１５に収容されるトナーを除いて略同様に構成され、それぞれがＣ（シアン）色、Ｍ（マゼンタ）色、ＨＣ（高彩度シアン）色、ＨＭ（高彩度マゼンタ）色、Ｙ（イエロー）色、Ｋ（ブラック）色のトナー像を形成する。ここでのＨＣ色は、シアン色系の色相を有し、Ｃ色よりも色調が明るく彩度が相対的に高いシアン色であり、ＨＭ色は、マゼンタ色系の色相を有し、Ｍ色よりも色調が明るく彩度が相対的に高いマゼンタ色である。

また、画像形成部１０は、各画像形成ユニット１１の感光体ドラム１２に形成された各色トナー像が転写される中間転写ベルト２０と、各画像形成ユニット１１にて形成された各色トナー像を中間転写ベルト２０に転写（一次転写）する一次転写ロール２１と、を備えている。さらに、中間転写ベルト２０上に重畳して転写された各色トナー像を記録材（記録紙）である用紙に一括転写（二次転写）する二次転写ロール２２と、二次転写された各色トナー像を用紙上に定着させる定着手段（定着装置）の一例としての定着ユニット６０と、を備えている。
加えて、画像形成部１０は、定着ユニット６０にて用紙上に定着された各色トナー像を冷却し、用紙上への各色トナー像の定着を促進する冷却ユニット８０と、用紙の曲がり（カール）を矯正するカール矯正ユニット８５と、を備えている。
なお、本実施の形態の画像形成装置１では、中間転写ベルト２０、一次転写ロール２１、および二次転写ロール２２により転写手段が構成される。また、二次転写ロール２２が配置され、中間転写ベルト２０上の各色トナー像が用紙に二次転写される領域を、以下、「二次転写領域Ｔｒ」という。

＜用紙搬送系の説明＞
また、画像形成部１０は、用紙搬送系として、用紙を収容する複数（本実施の形態では２個）の用紙収容容器４０Ａ,４０Ｂと、この用紙収容容器４０Ａ,４０Ｂに収容された用紙を繰り出して搬送する繰出しロール４１Ａ,４１Ｂと、用紙収容容器４０Ａからの用紙を搬送する第１搬送路Ｒ１と、用紙収容容器４０Ｂからの用紙を搬送する第２搬送路Ｒ２と、を備えている。さらに、画像形成部１０は、用紙収容容器４０Ａおよび用紙収容容器４０Ｂからの用紙を二次転写領域Ｔｒに向けて搬送する第３搬送路Ｒ３と、を備えている。加えて、画像形成部１０は、二次転写領域Ｔｒにて各色トナー像が転写された用紙を定着ユニット６０、冷却ユニット８０、およびカール矯正ユニット８５を通過するように搬送する第４搬送路Ｒ４と、カール矯正ユニット８５からの用紙を画像形成装置１の排出部に設けられた用紙積載部４４に向けて搬送する第５搬送路Ｒ５と、を備えている。
第１搬送路Ｒ１から第５搬送路Ｒ５は、それぞれに沿って搬送ロールや搬送ベルトが配置され、送られてくる用紙を順次、搬送する。

＜両面搬送系の説明＞
また、画像形成部１０は、両面搬送系として、定着ユニット６０で第１面に各色トナー像が定着された用紙を一旦保持する中間用紙収容容器４２と、カール矯正ユニット８５からの用紙を中間用紙収容容器４２に向けて搬送する第６搬送路Ｒ６と、中間用紙収容容器４２に収容された用紙を上記の第３搬送路Ｒ３に向けて搬送する第７搬送路Ｒ７と、を備えている。さらに、画像形成部１０は、カール矯正ユニット８５の用紙搬送方向下流側に配置され、用紙を用紙積載部４４に向けて搬送する第５搬送路Ｒ５と中間用紙収容容器４２に搬送する第６搬送路Ｒ６とに選択的に振り分ける振分機構部４３と、中間用紙収容容器４２に収容された用紙を繰り出して第７搬送路Ｒ７に向けて搬送する繰出しロール４５と、を備えている。

＜画像形成動作の説明＞
次に、本実施の形態に係る画像形成装置１での基本的な画像形成動作について説明する。
画像形成部１０の画像形成ユニット１１各々は、上記の機能部材を用いた電子写真プロセスによりＣ色,Ｍ色,ＨＣ色,ＨＭ色,Ｙ色,Ｋ色の各色トナー像を形成する。各画像形成ユニット１１にて形成された各色トナー像は、一次転写ロール２１により中間転写ベルト２０上に順に一次転写され、各色トナーが重畳された合成トナー像を形成する。中間転写ベルト２０上の合成トナー像は、中間転写ベルト２０の移動（矢印方向）に伴って二次転写ロール２２が配置された二次転写領域Ｔｒに搬送される。

一方、用紙搬送系では、各画像形成ユニット１１での画像形成の開始タイミングに合わせて繰出しロール４１Ａ,４１Ｂが回転動作し、用紙収容容器４０Ａおよび用紙収容容器４０Ｂの中から例えばＵＩ部９０にて指定された方の用紙が繰出しロール４１Ａ,４１Ｂにより繰り出される。繰出しロール４１Ａ,４１Ｂにより繰り出された用紙は、第１搬送路Ｒ１または第２搬送路Ｒ２と、第３搬送路Ｒ３とに沿って搬送され、二次転写領域Ｔｒに到達する。
二次転写領域Ｔｒでは、二次転写ロール２２により形成された転写電界によって、中間転写ベルト２０上に保持された合成トナー像が用紙に一括して二次転写される。

その後、合成トナー像が転写された用紙は、中間転写ベルト２０から分離され、第４搬送路Ｒ４に沿って定着ユニット６０に搬送される。定着ユニット６０に搬送された用紙上の合成トナー像は、定着ユニット６０によって定着処理を受けて用紙上に定着される。そして、定着画像が形成された用紙は、冷却ユニット８０にて冷却され、カール矯正ユニット８５にて用紙の曲がりが矯正される。その後、カール矯正ユニット８５を通過した用紙は、振分機構部４３により、片面印刷時には第５搬送路Ｒ５に導かれて、用紙積載部４４に向けて搬送される。
なお、一次転写後に感光体ドラム１２に付着しているトナー（一次転写残トナー）、および二次転写後に中間転写ベルト２０に付着しているトナー（二次転写残トナー）は、それぞれクリーナ１６、およびベルトクリーナ２６によって除去される。

一方、両面印刷時には、上述した過程によって用紙の第１面上に定着画像が形成された用紙は、カール矯正ユニット８５を通過した後、振分機構部４３により第６搬送路Ｒ６に導かれ、第６搬送路Ｒ６を中間用紙収容容器４２に向けて搬送される。そして再び、各画像形成ユニット１１による第２面の画像形成の開始タイミングに合わせて繰出しロール４５が回転し、中間用紙収容容器４２から用紙が繰り出される。繰出しロール４５により繰り出された用紙は、第７搬送路Ｒ７および第３搬送路Ｒ３に沿って搬送され、二次転写領域Ｔｒに到達する。
二次転写領域Ｔｒでは、第１面の場合と同様にして、二次転写ロール２２により形成された転写電界によって、中間転写ベルト２０上に保持された第２面の各色トナー像が用紙に一括して二次転写される。

そして、両面にトナー像が転写された用紙は、第１面の場合と同様に定着ユニット６０にて定着され、冷却ユニット８０にて冷却され、さらにはカール矯正ユニット８５にて用紙の曲がりが矯正される。その後、カール矯正ユニット８５を通過した用紙は、振分機構部４３により第５搬送路Ｒ５に導かれて、用紙積載部４４に向けて搬送される。
このようにして、画像形成装置１での画像形成処理がプリント枚数分のサイクルだけ繰り返し実行される。

＜定着ユニットの構成の説明＞
次に、本実施の形態の画像形成装置１に用いられる定着ユニット６０について説明する。
図２は、本実施の形態の定着ユニット６０の構成を説明するための断面構成図である。この定着ユニット６０は、定着ベルトモジュール６１と、定着ベルトモジュール６１に対して接離自在に構成される加圧部材の一例としての加圧ロール６２とで主要部が構成されている。

定着ベルトモジュール６１は、用紙Ｐにトナー像を定着する定着部材の一例としての定着ベルト６１０と、定着ベルト６１０を挟み加圧ロール６２と対向して配され、定着ベルト６１０を張架しながら回転動作する張架部材の１つであって、定着ベルトモジュール６１と加圧ロール６２とが圧接（互いに押圧されながら接触）する領域であるニップ部（定着加圧部）Ｎにて定着ベルト６１０を内側から加熱する定着ロール６１１と、定着ベルト６１０を内側から張架しながら定着ベルト６１０を加熱する内部加熱手段の一例としての内部加熱ロール６１２、定着ベルト６１０を外側から張架しながら定着ベルト６１０を加熱する外部加熱手段の一例としての外部加熱ロール６１３と、を備えている。また、定着ベルトモジュール６１は、定着ロール６１１と内部加熱ロール６１２との間（ニップ部Ｎの上流側）で定着ベルト６１０を張架する張架ロール６１４と、ニップ部Ｎの下流側領域であって定着ロール６１１に隣接する位置に配される剥離部材の一例としての剥離パッド６４と、ニップ部Ｎの下流側において定着ベルト６１０を張架する張架ロール６１５と、を備えている。

定着ベルト６１０は、例えば、ポリイミド樹脂で形成されたベース層と、ベース層の表面側（外周面側）に積層されたシリコーンゴムからなる弾性体層と、さらに弾性体層上に被覆されたＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）からなる離型層とで構成されている。ここでは、弾性体層は、特にカラー画像に対する画質向上のために設けられたものである。すなわち、定着対象となる用紙Ｐに保持されるトナー像は、粉体である各色トナーが積層して形成されている。そのため、ニップ部Ｎにおいてトナー像の全体に均一に熱を供給するには、用紙Ｐ上のトナー像の凹凸に倣って定着ベルト６１０表面が変形することが好ましいからである。
定着ロール６１１は、例えばアルミニウムやＳＵＳで形成された円筒状ロールであり、図示しない駆動モータからの回転駆動力を受けて、図中矢印方向に回転する。そして、定着ロール６１１の内部に配置された加熱源としての例えば３本のハロゲンヒータ７１により、定着ロール６１１は予め定められた温度（例えば、１５０℃）に加熱される。

内部加熱ロール６１２は、例えばアルミニウムやＳＵＳで形成された円筒状ロールである。そして、内部に配置された加熱源としての例えば４本のハロゲンヒータ７２により、内部加熱ロール６１２は予め定められた温度（例えば、１９０℃）に加熱される。
また、内部加熱ロール６１２は、その両端部に定着ベルト６１０を内側から外側に向けて押圧するバネ部材（不図示）が配置され、定着ベルト６１０全体の張力を例えば１５ｋｇｆに設定している。
さらには、内部加熱ロール６１２には、定着ベルト６１０の蛇行（ベルトウォーク）を制御するための機構が設けられている。すなわち、内部加熱ロール６１２の近傍には、定着ベルト６１０の端部位置（エッジ位置）を検知するベルトエッジ位置検知機構（不図示）が配置されている。また、内部加熱ロール６１２には、内部加熱ロール６１２の一方の端部を内部加熱ロール６１２の軸方向と直行する方向に変位させる変位機構（不図示）が設けられている。そして、この変位機構は、ベルトエッジ位置検知機構の検知結果に応じて内部加熱ロール６１２の一方の端部を変位させることで定着ベルト６１０を内部加熱ロール６１２の軸方向に変位させる。それにより、定着ベルト６１０のベルトウォークを制御している。

外部加熱ロール６１３は、例えばアルミニウムやＳＵＳで形成された円筒状ロールである。そして、内部に配置された加熱源としての例えば３本のハロゲンヒータ７３により、外部加熱ロール６１３は予め定められた温度（例えば、１９０℃）に加熱される。
このように、本実施の形態の定着ユニット６０では、定着ロール６１１と内部加熱ロール６１２と外部加熱ロール６１３とによって定着ベルト６１０が加熱される構成を採用している。

剥離パッド６４は、例えばＳＵＳ等の金属や樹脂等の剛体で構成された、断面が略円弧形状のブロック部材である。そして、加圧ロール６２が定着ベルト６１０を介して定着ロール６１１に圧接される領域（以下、「ロールニップ部Ｎ１」）の下流側近傍位置にて、定着ロール６１１の軸方向全域に亘って固定配置されている。そして、剥離パッド６４は、定着ベルト６１０を介して加圧ロール６２を予め定められた幅領域（例えば、定着ベルト６１０の進行方向に沿って５ｍｍのニップ幅）に亘って予め定められた荷重（例えば、平均１０ｋｇｆ）で均一に押圧するように設置され、ロールニップ部Ｎ１に連なる「剥離パッドニップ部Ｎ２」を形成している。

加圧ロール６２は、定着ベルト６１０の外周面に圧接することで、定着ベルト６１０との間に未定着トナー像を保持した用紙Ｐが通過するためのニップ部Ｎを形成する部材である。加圧ロール６２は、例えば、アルミニウムやＳＵＳからなる円柱状ロールを基体として、基体側から順に、シリコーンゴムからなる弾性層と、ＰＦＡチューブからなる離型層とが積層されて構成されている。そして、加圧ロール６２は、定着ベルトモジュール６１に接離するように配置され、定着ベルトモジュール６１を押圧しながら接触（圧接）するように設定された場合には、定着ベルトモジュール６１の定着ロール６１１が矢印方向へ回転するのに伴い、定着ロール６１１に従動して矢印方向に回転する。

＜定着ユニットでの定着動作についての説明＞
次に、本実施の形態の定着ユニット６０での定着動作について説明する。
画像形成装置１の二次転写領域Ｔｒ（図１参照）において合成トナー像（未定着トナー像）が静電転写された用紙Ｐは、第４搬送路Ｒ４（図１参照）に沿って定着ユニット６０のニップ部Ｎ（図２参照）に向けて搬送される。そして、ニップ部Ｎを通過する用紙Ｐ表面の未定着トナー像は、主としてロールニップ部Ｎ１に作用する圧力と熱とにより用紙Ｐに定着される。

すなわち、本実施の形態の定着ユニット６０では、ロールニップ部Ｎ１に作用する熱は主に定着ベルト６１０によって供給される。定着ベルト６１０は、定着ロール６１１の内部に配置されたハロゲンヒータ７１から定着ロール６１１を介して供給される熱と、内部加熱ロール６１２の内部に配置されたハロゲンヒータ７２から内部加熱ロール６１２を介して供給される熱と、外部加熱ロール６１３の内部に配置されたハロゲンヒータ７３から外部加熱ロール６１３を介して供給される熱とによって加熱される。それにより、定着ロール６１１だけでなく、内部加熱ロール６１２および外部加熱ロール６１３からも熱エネルギーが補給されるので、ロールニップ部Ｎ１においては、プロセススピードが高速であっても充分な熱量が確保される。

本実施の形態の定着ユニット６０では、直接的な加熱部材として機能する定着ベルト６１０は、極めて熱容量を小さく構成することができる。加えて、定着ベルト６１０は、熱供給部材である定着ロール６１１と、内部加熱ロール６１２および外部加熱ロール６１３のそれぞれにおいて広いラップ面積（大きなラップ角度）で接触するように構成されている。そのため、定着ベルト６１０が１回転する短い期間に、定着ロール６１１や内部加熱ロール６１２および外部加熱ロール６１３から充分な熱量が供給されるので、定着ベルト６１０を必要な定着温度に短時間で復帰させることが可能となる。それにより、ロールニップ部Ｎ１においては、予め定められた定着温度が維持される。
その結果、本実施の形態の定着ユニット６０では、高速で連続通紙されても定着温度が略一定に維持される。また、高速での定着動作の開始時に定着温度が落ち込む現象（所謂「温度ドループ現象」）の発生が抑制される。特に、熱容量の大きな厚紙等に対する定着においても、定着温度の維持および温度ドループ現象の発生が抑制され、さらには、紙種に対応させて定着温度を途中で切り替える（定着温度のアップおよびダウンの双方を含む。）必要がある場合にも、定着ベルト６１０は熱容量が小さいので、ハロゲンヒータ７１、さらにはハロゲンヒータ７２、ハロゲンヒータ７３の出力調整により、温度の切り替えを容易としている。

また、本実施の形態の定着ユニット６０は、定着ロール６１１がアルミニウムやＳＵＳ等で形成されたハードロールであり、加圧ロール６２が弾性層を被覆したソフトロールである。そのため、ロールニップ部Ｎ１では、定着ロール６１１は殆ど撓まず、加圧ロール６２表面が撓むことによって定着ベルト６１０の進行方向に幅を持ったニップ領域が形成されている。このように、ロールニップ部Ｎ１においては、定着ベルト６１０がラップされている側の定着ロール６１１が殆ど変形しない。そのため、定着ベルト６１０は移動速度を略一定に維持しながらロールニップ部Ｎ１を通過する。それにより、ロールニップ部Ｎ１において定着ベルト６１０にシワや歪みが生じることが抑制されるので、良質の定着画像が安定的に提供される。

引き続いて、ロールニップ部Ｎ１を通過した後には、用紙Ｐは剥離パッドニップ部Ｎ２に搬送される。剥離パッドニップ部Ｎ２は、加圧ロール６２に剥離パッド６４が押圧されて、定着ベルト６１０が加圧ロール６２に圧接するように構成されている。したがって、ロールニップ部Ｎ１は定着ロール６１１の曲率によって下に凸である湾曲した形状を有するのに対し、剥離パッドニップ部Ｎ２は、略平面に加工された剥離パッド６４の定着ベルト６１０との接触面形状に沿った形状を有している。
そのため、ロールニップ部Ｎ１において定着ロール６１１の曲率のもとで加熱加圧された用紙Ｐは、剥離パッドニップ部Ｎ２において加圧ロール６２による相反する方向に向いた曲率に進行方向が変化させられる。その際に、用紙Ｐ上のトナー像と定着ベルト６１０表面との間で微小なマイクロスリップが生じる。それによって、トナー像と定着ベルト６１０との付着力が弱められ、用紙Ｐは定着ベルト６１０から剥離され易い状態が形成される。このように、剥離パッドニップ部Ｎ２は、最終の剥離工程で確実に剥離が行なわれるための準備工程にも位置付けられる。

そして、剥離パッドニップ部Ｎ２の出口では、定着ベルト６１０は剥離パッド６４に巻き付くように搬送されるので、定着ベルト６１０の搬送方向はそこで急激に変化する。すなわち、定着ベルト６１０は剥離パッド６４の外側面に沿って移動するため、定着ベルト６１０の屈曲は大きなものとなる。そのため、剥離パッドニップ部Ｎ２内において定着ベルト６１０との付着力が予め弱められた用紙Ｐは、用紙Ｐ自身が有している紙の弾性によって定着ベルト６１０から分離する。

そして、定着ベルト６１０から分離された用紙Ｐは、剥離パッドニップ部Ｎ２の下流側に配置された剥離案内部材の一例としての剥離案内板６９により、その進行方向が導かれる。剥離案内板６９により案内された用紙Ｐは、その後、排紙案内部材の一例としての排紙ガイド７８、および排紙ベルト７９によって冷却ユニット８０に向けて搬送される。即ち、剥離案内板６９は、定着ベルト６１０から剥離した用紙Ｐを、完全に定着ベルト６１０から分離し、用紙Ｐの進行方向を規定するための部材である。そして排紙ガイド７８および排紙ベルト７９は、剥離案内板６９により進行方向が規定された用紙Ｐを円滑に冷却ユニット８０に誘導するための部材である。
以上述べた動作により定着ユニット６０での定着処理が完了する。

＜用紙の温度推移の調整についての説明＞
ここで、ニップ部Ｎを通過した用紙Ｐは、上述の通り定着ベルト６１０から分離し、冷却ユニット８０に向けて搬送される。冷却ユニット８０では、上述の通り用紙Ｐ上に定着された各色トナー像の冷却を行なう。ただしニップ部Ｎを通過した後の用紙Ｐの周囲の空間温度は、用紙Ｐの温度より低いため、ニップ部Ｎから冷却ユニット８０に用紙Ｐが到達する間においても用紙Ｐは冷却され、その温度は低下し続ける。ここで用紙Ｐの周囲の空間温度により冷却するのが速すぎた場合は、ニップ部Ｎにおいて溶融したトナーが溶融しているときの表面状態で用紙Ｐに定着される。この場合、定着画像は、必要以上に高い光沢を有する。そして必要以上に光沢度が高いとトナーの溶融ムラや粒状性の視認性が上がる。即ち形成された画像の画質の低下が生じる。一方、適切な温度推移で、用紙Ｐが冷却された場合は、ニップ部Ｎにおいて溶融したトナーが一部凝集を生じ、その表面が凝集を生じた状態で用紙Ｐに定着される。この場合、定着画像は、適度な光沢を有し、画質の低下を抑制できる。

本実施の形態では、加圧ロール６２の表面温度を調整することで、この冷却の過程における用紙Ｐの温度推移の調整を行なう。
即ち、図２に示すように本実施の形態の定着ユニット６０は、加圧ロール６２表面の加熱を行なう加熱手段の一例である加熱器１１０と、加圧ロール６２表面の冷却を行なう冷却手段の一例である冷却器１２０とを備える。加熱器１１０と冷却器１２０は、加圧ロール６２の外側に配され、加圧ロール６２の表面温度を調整する温度調整手段の一例と把握することができる。また加圧ロール６２の表面温度を検知する温度センサ１３０ａと、ニップ部Ｎの下流側領域に配され、この箇所の空間温度を測定する温度センサ１３０ｂとを備える。この温度センサ１３０ａ，１３０ｂは、温度検知手段の一例と把握することができる。また更に温度センサ１３０ａ，１３０ｂにより検知された温度に基づき、用紙Ｐがニップ部Ｎを通過した後の温度推移を調整するために加熱器１１０および冷却器１２０を制御する温度調整手段制御部（図示せず）を備える。

加熱器１１０は、例えば、ハロゲンヒータ等の輻射熱源とリフレクタ（熱反射板）を組み合わせ、熱放射源から放射された赤外線等により加熱を行なう非接触式のものや、ハロゲンヒータ等を内蔵した加熱ロールを接触させることで加熱を行なう接触式のものが使用できる。
また冷却器１２０は、例えば、冷却ファンとダクトを組み合わせ冷却ファンによる空気流により冷却を行なう非接触式のものや、冷却液を流通させることができるヒートパイプを内蔵した冷却ロールを接触させることで冷却を行なう接触式のものが使用できる。
温度センサ１３０ａ，１３０ｂは、測定すべき対象の温度を測定できるものであればその種類は限定されるものではないが、例えば、サーミスタ式の温度センサが使用できる。

このように加圧ロール６２の内部ではなく外側から温度を調整する加熱器１１０や冷却器１２０を設けることで、内部にこのような装置を設けるよりも、より迅速に加圧ロール６２の表面温度の調整を行なうことができる。そしてニップ部Ｎを通過した後の用紙Ｐの温度推移の調整を、より適切に行なうことができる。

ここで加熱器１１０や冷却器１２０に、加圧ロール６２に接触して加熱や冷却を行なう接触式のものを使用した場合は、接触することにより直接熱のやりとりができるため、より迅速に加圧ロール６２の表面温度の調整を行なうことができる。またこの場合、加圧ロール６２の表面温度の調整を行なうときは加圧ロール６２の外周面に接触し、調整を行なわないときは加圧ロール６２の外周面から離間するように移動する移動機構（図示せず）を備えることが好ましい。この移動機構を設けることにより加熱や冷却を行なう必要がなくなったときは、その接触を瞬時に断つことができる。これにより加圧ロール６２の表面温度の制御をより適切に行なうことができる。即ち、例えば用紙Ｐの種類が変更になったときでも、迅速に加圧ロール６２の表面温度を変更することができる。そのためより迅速に定着動作を再開することができるようになる。

一方、加熱器１１０や冷却器１２０に接触式のものを使用した場合は、加熱器１１０や冷却器１２０が加圧ロール６２に接触するために加圧ロール６２の表面に傷が付きやすくなる。加圧ロール６２の表面に傷が生じた場合、特に両面印刷時に問題になることがある。つまり両面印刷時には、図１において上述した通り、第１面上に定着画像が形成された用紙Ｐは、第６搬送路Ｒ６、第７搬送路Ｒ７、および第３搬送路Ｒ３に沿って搬送され、第２面の各色トナー像が用紙Ｐに一括して二次転写される。そして用紙Ｐは、二次転写後は第４搬送路Ｒ４を経由して、第２面のトナー像の定着を行なうために再度定着ユニット６０に入る。このとき第１面上の定着画像は、加圧ロール６２の側に形成されている。そして第１面上の定着画像を形成するトナーが、ニップ部Ｎにおいて供給される熱によりその一部が再溶融することがある。ニップ部Ｎにおいて、熱と共に圧力が付与される結果、定着ロール６２に生じた傷が第１面に転写され定着画像の画質に欠陥が生じる。

そのためこの観点からは、加圧ロール６２に接触せずに加熱や冷却を行なう非接触式のものを使用した方が好ましい。加熱器１１０や冷却器１２０に接触式のものを使用するか、非接触式のものを使用するかは、定着装置６０の設計において随時選択することができる。

＜温度調整手段制御部について説明＞
次に加熱器１１０、冷却器１２０、および温度センサ１３０ａ，１３０ｂを使用して加圧ロール６２の表面温度の調整を行なう温度調整手段制御部について説明を行なう。
図３は、加圧ロール６２の表面温度の調整を行なう温度調整手段制御部の構成について説明したブロック図である。また図４は、温度調整手段制御部の動作の流れを説明したフローチャートである。

図３に示すように、温度調整手段制御部は、温度情報を取得する温度情報取得部１０１と、用紙の種類の情報を取得する記録材種類取得部の一例としての用紙種類取得部１０２と、温度情報および用紙の種類の情報と加圧ロール６２の表面温度の設定温度との関係を記憶する記憶部１０３と、温度情報および用紙の種類の情報を温度情報取得部１０１および用紙種類取得部１０２から取得して、これに対応する加圧ロール６２表面の設定温度の情報を記憶部１０３から取得する温度設定部１０４とからなる。

以下、図３と図４を使用して温度調整手段制御部の動作について説明を行なう。
まず温度情報取得部１０１が、温度情報を取得する（ステップ１０１）。本実施の形態においてこの温度情報は、上述した温度センサ１３０ａ，１３０ｂにより測定された温度についての情報である。

次に用紙種類取得部１０２が用紙の種類の情報を取得する（ステップ１０２）。用紙の種類の情報は、例えば、用紙の型番の情報であるが、用紙の大きさや厚さの情報、あるいは用紙の熱容量についての情報であってもよい。つまり用紙の温度推移を決定する要因の１つとして用紙の熱容量が挙げられる。そのためその情報により用紙の温度推移が予測できるため、温度設定部１０４が加圧ロール６２の表面温度を設定する際に重要な情報となり、より正確な制御が期待できるためである。また熱容量は、用紙の大きさや厚さと関連があるためこの情報についても加圧ロール６２の表面温度を設定する際に重要な情報になり得る。用紙の種類の情報は、例えば、画像形成装置１により自動的に検出することができる。また画像形成装置１を操作するユーザが入力することもできる。

次に温度設定部１０４が、温度情報取得部１０１と用紙種類取得部１０２から温度情報と用紙の種類の情報をそれぞれ取得する（ステップ１０３）。そして温度情報および用紙の種類の情報を取得した温度設定部１０４は、これに対応した加圧ロール６２表面の設定温度を記憶部１０３から取得し、加圧ロール６２表面の設定温度を決定する（ステップ１０４）。そして温度設定部１０４は、加熱器１１０や冷却器１２０を制御する制御信号を出力する（ステップ１０５）。この場合加圧ロール６２の表面温度を上昇させたい場合は、加熱器１１０により加熱を行ない、加圧ロール６２の表面温度を下降させたい場合は、冷却器１２０により冷却を行なうことになる。

定着ユニット６０が、以上のような構成を採ることにより、ニップ部Ｎを通過した後の用紙Ｐの温度推移をより適切に制御することができる。そして定着したトナー像の光沢度のばらつきを抑制して画像の品質を確保することができる。
また本実施の形態の定着ユニット６０では、定着したトナー像の光沢度のばらつきを抑制するためにニップ部Ｎにおける用紙Ｐの加熱時間を変える必要がない。即ち、加熱時間を変えることで用紙Ｐの温度を変えることができるが、そのためには用紙Ｐの送り速度を変更する必要がある。一方、本実施の形態では、用紙Ｐの送り速度を変更する必要はない。用紙Ｐの送り速度を変更した場合、画像形成の生産性に影響を及ぼすが、本実施の形態では、用紙Ｐの送り速度の変更を行なう必要がないため、画像形成の生産性に影響を与えにくい。

なお上述した定着ユニット６０では、加熱器１１０および冷却器１２０の両方が備えられていたが、これに限られるものではなくどちらか一方でもよい。ただし加圧ロール６２の表面温度の制御をより適切に行なうという観点からは、両方が備えられる方がより好ましい。
また上述した定着ユニット６０では、温度センサは温度センサ１３０ａおよび温度センサ１３０ｂの２つが備えられていたが、加圧ロール６２の表面温度の制御を適切に行なうことができれば、これに限られるものではなくどちらか一方でもよい。また更に多数の箇所に温度センサを設置し、それぞれの温度情報を取得してもよい。

そして上述した温度調整手段制御部は、定着ユニット６０（図２参照）の内部に設けてもよく、画像形成装置１（図１参照）内であるが定着ユニット６０の外部に設けてもよい。また画像形成装置１内であるが定着ユニット６０の外部に設ける場合は、温度調整手段制御部は、主制御部５０（図１参照）の一部として設けることができる。

１…画像形成装置、６０…定着ユニット、６１…定着ベルトモジュール、６２…加圧ロール、６４…剥離パッド、１１０…加熱器、１２０…冷却器、１３０ａ，１３０ｂ…温度センサ、６１１…定着ロール、６１２…内部加熱ロール、６１３…外部加熱ロール、Ｎ…ニップ部、Ｐ…用紙

Claims (8)

1. 記録材にトナー像を定着する定着部材と、
   前記定着部材の外周面に圧接することで当該定着部材との間に未定着トナー像を保持した記録材が通過するための定着加圧部を形成する加圧部材と、
   前記定着部材を挟み前記加圧部材と対向して配され、当該定着部材を張架する張架部材と、
   前記定着加圧部の下流側領域であって前記張架部材に隣接する位置に配され、前記記録材を前記定着部材から剥離させる剥離部材と、
   前記加圧部材の外側に配され、当該加圧部材の表面温度を調整する温度調整手段と、
   前記記録材が前記定着加圧部を通過した後の温度推移を調整するために前記温度調整手段を制御する温度調整手段制御部と、
   を備えることを特徴とする定着装置。
2. 前記温度調整手段は、前記加圧部材表面の加熱を行なう加熱手段および前記加圧部材表面の冷却を行なう冷却手段からなることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記温度調整手段は、調整を行なうときは前記加圧部材の外周面に接触して当該加圧部材の温度を調整し、調整を行なわないときには当該加圧部材の外周面から離間するように移動する移動機構を更に有することを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
4. 前記温度調整手段は、前記加圧部材とは非接触にて当該加圧部材の温度を調整するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
5. 前記温度調整手段制御部は、前記記録材の種類を取得する記録材種類取得部を有し、当該記録材の種類に基づき前記温度調整手段を制御することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の定着装置。
6. 前記温度調整手段制御部は、前記加圧部材の表面温度および前記定着加圧部の下流側領域の空間温度の少なくとも一方を温度情報として取得する温度情報取得部を有し、当該温度情報に基づき前記温度調整手段を制御することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の定着装置。
7. 記録材にトナー像を定着する定着部材と、
   前記定着部材の外周面に圧接することで当該定着部材との間に未定着トナー像を保持した記録材が通過するための定着加圧部を形成する加圧部材と、
   前記定着部材を挟み前記加圧部材と対向して配され、当該定着部材を張架する張架部材と、
   前記定着加圧部の下流側領域であって前記張架部材に隣接する位置に配され、前記記録材を前記定着部材から剥離させる剥離部材と、
   前記記録材に定着したトナー像の光沢度のばらつきを抑制するように前記加圧部材の温度を調整する温度調整手段と、
   を備えることを特徴とする定着装置。
8. トナー像を形成するトナー像形成手段と、
   前記トナー像形成手段によって形成された前記トナー像を記録材上に転写する転写手段と、
   記録材にトナー像を定着する定着部材と、当該定着部材の外周面に圧接することで当該定着部材との間に未定着トナー像を保持した記録材が通過するための定着加圧部を形成する加圧部材と、当該定着部材を挟み当該加圧部材と対向して配され当該定着部材を張架する張架部材と、当該定着加圧部の下流側領域であって当該張架部材に隣接する位置に配され当該記録材を当該定着部材から剥離させる剥離部材と、当該加圧部材の外側に配され当該加圧部材の表面温度を調整する温度調整手段と、を備える定着手段と、
   前記記録材が前記定着加圧部を通過した後の温度推移を調整するために前記温度調整手段を制御する温度調整手段制御部と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。

Images