JP3975794B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式等を利用したプリンタ、複写機、ファクシミリ、これらの複合機等の画像形成装置に使用される定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の定着装置としては、通常、熱源を備えた加熱ロールと加圧ロール等の加圧用回転体とを圧接対向させて配置し、その加熱ロールと加圧用回転体との圧接部における温度及び圧力を所定の定着条件に保持したうえで、その圧接部に定着対象のトナー像を担持する記録シートを導入して通過させることにより加熱加圧して定着を行うロール式の定着装置が多用されているが、以下に例示するようなベルト式の定着装置も提案され試作されている（特開平４−２１６５８０号公報など）。
【０００３】
すなわち、ベルト式の定着装置とは、加熱ロールとこの加熱ロールから所定の間隔をあけて配置される支持ロールとに少なくとも張架されて回転する無端状の定着ベルトと、この定着ベルトを挟んで前記加熱ロールに圧接して配置される加圧ロール等の加圧用回転体と、その加熱ロールから支持ロールに達する途上にある定着ベルトを冷却する放熱板、空冷装置等の冷却装置とを備えたものであり、その定着ベルトと加圧用回転体の圧接部に定着対象のトナー像を担持する記録シートを導入して通過させるとともに定着ベルトに密着した状態で搬送して冷却装置を通過した後に定着ベルトから剥離させるものである。
【０００４】
特に、このようなベルト式の定着装置では、トナー像を担持する記録シートが、上記圧接部を通過して加熱加圧された後に、定着ベルトに密着した状態で搬送されるとともに冷却装置の通過時に冷却されることにより、トナー像に定着ベルト表面の平滑性がほぼそのまま転写され、光沢感に優れた画像が得られるという利点がある。このため、例えば写真調のカラー画像を形成する場合には有効となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ベルト式の定着装置等においては、その定着ベルトの表面にＰＦＡ，ＰＴＴＥ，ＰＥＰ等のフッ素樹脂や、シリコーンゴム、フッ素ゴム等のゴム材料からなる表面離型層を形成し、定着動作のときに定着ベルトへのトナー等の付着を防止するようになっている。
【０００６】
しかし、フッ素樹脂からなる表面離型層を形成した場合は、その樹脂が比較的柔らかいため、定着時に記録シートのエッジや加圧ロールとの擦れなどによってベルト表面に傷がついてしまい、その傷が定着される画像に反映されて画質の低下を招くという不具合がある。一方、シリコーンゴムからなる表面離型層を形成した場合は、初期的にはベルト表面に傷がつきにくく良好な離型性も得られるものの、定着処理を繰り返すにつれて、そのシリコーンゴムのトナーとの付着力が経過時に増大し、次第にベルト表面からトナーを剥離して除去することができなくなる。このため、シリコーンオイル等の離型用オイルを定着ベルトの表面離型層に塗布する対策が考えられるが、この場合には、定着後のシート表面にオイル筋が発生して画質が劣化したり、また、そのシート表面における加筆性の低下や付箋などの接着性の低下が起こるという新たな不具合が発生してしまう。
【０００７】
また、近年、チューブ状のベルト本体の外表面にフロオロカーボンシロキサンゴム層を形成した定着用ベルトが提案されている（特許第２９０３９７２号）。この定着用ベルトは、そのゴム層がシリコーンゴムと同等以上のトナー離型性を示し、シリコーンオイルによる膨潤が小さく、高画質の画像を得ることができるというものである。
【０００８】
しかし、このようなゴム層を形成した定着ベルトは、一般的な定着温度である１４０〜１８０℃程度の温度下で使用した場合、ポリエステル等の熱可塑性樹脂をバインダー樹脂として形成されるトナーとの付着力が大きくなるため定着ベルトに付着したトナーを除去しにくくなる。また、定着動作中に記録シートにしわが発生した場合や、定着動作途中に紙詰まり、停電が発生して装置が停止した場合や、連続した定着動作により定着温度が必要以上に上昇した場合などにおいては、定着ベルトに転移して付着（オフセット）するトナー等の量も多くなり、このように付着したトナーを取り除くことはより一層困難となる。
【０００９】
この場合、前記したようなロール式の定着装置に一般的に使用されるフェルト式やウエブ式のクリーニング装置を使用して前記定着ベルトに付着したトナーを除去しようとしても、かかる方式のクリーニング装置ではトナーに対する除去性能が比較的弱いため除去することができずクリーニング不良となる。また、金属板やポリイミド樹脂、ゴム等のブレードを用いるブレード式のクリーニング装置を使用した場合には、比較的柔らかめのゴムブレードであっても、そのベルト表面（ゴム層）が傷つきやすく、その傷が定着による画像に反映されて画質の低下を招くようになり、定着ベルトの寿命も短くなってしまう。
【００１０】
以上のごとき各問題は、例えばロール式の定着装置の加熱ロール等に上記ゴム層を表面層として形成したような場合において同様に発生し得るものである。また、より光沢感に富む画像を得る観点等から、表面に透明な熱可塑性樹脂層を受像層として形成したような記録シートを使用した場合には、かかる熱可塑性樹脂層の一部も定着ベルトや加熱ロールに転移して付着してしまうこともあり、このような樹脂からなる付着物を除去する困難性も増える結果となる。
【００１１】
また、上記ゴム層を形成した定着ベルトによる定着を行った場合は、得られる画像に光沢むら（色むら）が発生するという問題がある。
【００１２】
本発明者らの研究によれば、この光沢むらは以下のような原因で発生しているものと究明されている。つまり、図１７に示すように定着ベルト３１０と加圧ロール３２０の圧接部Ｎｐから冷却装置３３０までの間における様子を目視観察したところ、定着ベルト３１０にしわ３１０ａが発生しており、そのしわ３１０ａが発生した定着ベルト３１０が冷却装置３３０の底部に接して通過する際に強制的に平滑化される直前に、かかるベルト表面から記録シートＰの一部が離間して浮き上がった状態となることが確認された。このしわ３１０ａは、定着ベルト３１０が冷却装置３３０で急激に冷却されるために発生しているものと推測される。そして、その記録シートの浮き上がった部分で定着のむらが発生し、これにほぼ相応して光沢むらになっていることが判明した。図中の符号３４０は剥離ロールを示す。
【００１３】
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、その主な目的とするところは、上記したようなゴム層等を表面離型層として形成した定着ベルトや加熱ロールにトナー等が付着しても容易に除去することができる定着装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、上記したようなゴム層等を表面離型層として形成した定着ベルトを用いて定着を行う場合に、定着ベルトのしわに起因した光沢むらが発生のない良好な定着を行う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】
上記目的を達成し得る本発明（第１発明）の定着装置は、熱源を備えた加熱ロールと、この加熱ロールから所定の間隔をあけて配置される支持ロールと、この支持ロールと前記加熱ロールとに少なくとも張架されて回転する無端状の定着ベルトと、この定着ベルトを挟んで前記加熱ロールに圧接して配置される加圧用回転体と、前記加熱ロールから支持ロールに達する途上にある前記定着ベルトを冷却する冷却装置とを備え、その定着ベルトと加圧用回転体との圧接部に、定着対象のトナー像を担持する記録シートをそのトナー像担持面が定着ベルト側に位置する姿勢で導入して通過させるとともに前記冷却装置を通過した後に前記定着ベルトから剥離させる定着装置において、
前記定着ベルトの外周面側に、トナーと記録シートの少なくとも一方に使用される熱可塑性樹脂との付着力が温度上昇に伴って低下した後に再び増加するような変曲域をもつ特性のフッ素ゴムからなる表面離型層を形成し、かつ、この表面離型層に付着する前記熱可塑性樹脂からなる付着物を除去する際、少なくともその除去を行う領域における前記定着ベルトの温度が前記フッ素ゴムの変曲域の温度になる温度制御を行う制御手段を設けたことを特徴とするものである。
【００１５】
上記熱可塑性樹脂との付着力は、後述する測定方法により求められる付着力のことをいう。変曲域は、付着力が温度上昇に伴って低下する状態から増加に転ずる際のある幅をもった特性領域をさす。この変曲域は、定着ベルトの上記フッ素ゴムに付着する上記熱可塑性樹脂からなる付着物を除去しやすい付着力を示す領域（温度領域）であることを基準にして決定すればよい。このような特性を有するフッ素ゴムとしては、上記特性を有して表面離型層として適したものであれば基本的に使用可能である。具体的には、例えば、主鎖にパーフロオロアルキルエーテル基等を有するフルオロカーボンシロキサンゴム等が挙げられるが、勿論これに限定されるものではない。
【００１６】
上記制御手段は、定着ベルトの該当領域の温度を所定の温度に制御することが可能なものであれば、その構成や実際の制御対象等については特に制約されない。その温度制御を行うための対象としては、例えば、加熱ロールの熱源の加熱設定温度や冷却装置の冷却設定温度等が挙げられる。この制御手段による温度制御は、定着ベルトの表面離型層に付着する熱可塑性樹脂からなる付着物を除去する際に行われる。この付着物の除去は、通常、定着動作工程とは独立した動作工程、例えば「クリーニングモード」として選択的に又は定期的に実行するように構成するとよい。
【００１７】
上記付着物を除去する際とは、その付着物を除去する手段による除去動作を行うことを指し、その除去手段としては公知のクリーニング装置を適用することも可能であるが、好ましくは、後述するようなクリーニング用シートやクリーニングロールを適用する。
【００１８】
この第１発明の定着装置においては、熱可塑性樹脂からなる表面層が形成されたクリーニング用シートを使用し、前記付着物の除去の際に、そのクリーニング用シートを前記圧接部に供給して導入するとともに、少なくともそのクリーニング用シートを定着ベルトから剥離させる領域における定着ベルトの温度が前記フッ素ゴムの変曲域の温度になるように前記制御手段により温度制御するように構成するとよい。
【００１９】
上記クリーニング用シートの熱可塑性樹脂は、定着ベルトに付着する付着物との付着力が強い特性を示すもの（例えば同類のもの）を適宜選択して使用することが好ましく、例えば、トナーや記録シートに使用する熱可塑性樹脂と同じものを使用することができる。このクリーニング用シートとしては、熱可塑性樹脂層を形成した記録シートを転用するようにしてもよい。また、このクリーニングシートは、その熱可塑性樹脂層が定着ベルトの外周面に接するような姿勢で圧接部に供給されるが、その際、少なくとも定着ベルトの前記付着物が付着した部位に接するタイミングで圧接部に供給する必要がある。
【００２０】
また、第１発明の定着装置においては、熱可塑性樹脂からなる表面層とこの表面層の熱可塑性樹脂を加熱軟化させる熱源を有するクリーニングロールを前記定着ベルトの外周面に対して接離可能に配置し、前記付着物の除去の際に、そのクリーニングロールを前記熱源により表面層を加熱した状態で前記定着ベルトに当接させるとともに、少なくともそのクリーニングロールを当接させる領域における定着ベルトの温度が前記フッ素ゴムの変曲域の温度になるように前記制御手段により温度制御するように構成するとよい。
【００２１】
上記クリーニングロールの表面層を構成する熱可塑性樹脂は、定着ベルトに付着する付着物との付着力が強い特性を示す種類（例えば同類のもの）を適宜選択して使用することが好ましく、例えば、トナーや記録シートに使用する熱可塑性樹脂と同じものを使用することができる。
【００２２】
さらに、以上のような第１発明の各定着装置においては、定着動作の際に、前記冷却装置により冷却される定着ベルトの温度が前記フッ素ゴムの変曲域の温度よりも高い温度になるように前記制御手段により温度制御するように構成するとよい。
【００２３】
変曲域よりも高い温度とは、定着温度よりも低い温度であって、定着ベルトのフッ素ゴムからなる表面離型層が前記熱可塑性樹脂との前記付着力がある程度以上得られる範囲にある温度をいう。
【００２４】
また、上記目的を達成し得る本発明（第２発明）の定着装置は、熱源を備えた加熱ロールと、この加熱ロールに圧接して配置される加圧用回転体とを備え、その加熱ロールと加圧用回転体との圧接部に、定着対象のトナー像を担持する記録シートをそのトナー像担持面が当該加熱ロール側に位置する姿勢で導入して通過させる定着装置において、少なくとも前記加熱ロールの外周面側に、トナーと記録シートの少なくとも一方に使用される熱可塑性樹脂との付着力が温度上昇に伴って低下した後に再び増加するような変曲域をもつ特性のフッ素ゴムからなる表面離型層を形成し、かつ、この表面離型層に付着する前記熱可塑性樹脂からなる付着物を除去する際、少なくともその除去を行う領域における当該加熱ロールの温度が前記フッ素ゴムの変曲域の温度になる温度制御を行う制御手段を設けたことを特徴とするものである。
【００２５】
上記付着物を除去する際とは、第１発明における場合と同様のものであり、その除去手段としては公知のクリーニング装置を適用することも可能である。例えば、クリーニングブレードを用いたブレード式のクリーニング装置を適用することが可能であるが、この場合には、そのブレードを加熱ロールに接離可能に配置し、付着物の除去のときにだけ加熱ロールに当接するように構成することが好ましい。しかし、より好ましくは、その除去手段としては後述するようなクリーニング用シートやクリーニングロールを適用する。また、上記フッ素ゴムからなる表面離型層は、加熱ロールのみに形成するほか、加熱ロールと加圧用回転体の双方に形成してもよい。
【００２６】
この第２発明の定着装置においては、熱可塑性樹脂からなる表面層が形成されたクリーニング用シートを使用し、前記付着物の除去の際に、そのクリーニング用シートを前記圧接部に供給して導入するとともに、少なくともその圧接部における加熱ロールの温度が前記フッ素ゴムの変曲域の温度になるように前記制御手段により温度制御するように構成するとよい。
【００２７】
また、第２発明の定着装置においては、熱可塑性樹脂からなる表面層とこの表面層の熱可塑性樹脂を加熱軟化させる熱源を有するクリーニングロールを前記加熱ロールの外周面に対して接離可能に配置し、前記付着物の除去の際に、そのクリーニングロールを前記熱源により表面層を加熱した状態で前記加熱ロールに当接させるとともに、少なくともそのクリーニングロールを当接させる領域における加熱ロールの温度が前記フッ素ゴムの変曲域の温度になるように前記制御手段により温度制御するように構成するとよい。
【００２８】
ここで、第１発明及び第２発明における上記熱源は、加熱ロール等を所定の温度（定着温度など）に一様に加熱できるものが使用される。上記加圧用回転体は、少なくとも加熱ロールとの間で前記した圧接部（定着ニップ部）を形成して回転し得る構造物であればよい。具体的には、例えば、ロール形態のもの、ベルト形態のものである。加圧用回転体には必要に応じて熱源を配置してもよい。
【００２９】
記録シートは、基本的に、定着対象のトナー像を担持させることができるとともに定着ニップ部を通過させて定着処理を行うことできるものであれば特に制約されるものではない。例えば、記録用紙、厚紙、印画紙、ＯＨＰシートなどが使用可能である。また、光沢感に富む画像を得る観点からは、少なくともトナー像が担持される面に受像層として無色透明の熱可塑性樹脂層を形成した記録シートを使用することが好ましい。特に、このような受像層を有する記録シートをベルト式の定着装置に使用した場合には、定着時においてトナー像がその受像層内に埋め込まれたような状態で定着されるとともに、その定着後の記録シート表面（受像層の表面）が定着ベルトの平滑な表面にならって平滑性に優れた状態となる定着が行われる。
【００３０】
以上のような第１発明及び第２発明に係る各定着装置は、画像情報に応じた多色又は単色のトナー像を形成し、そのトナー像を記録シートに転写して定着することにより画像の形成を行う画像形成装置において、そのトナー像を記録シートに定着する定着装置として使用することが有効である。この場合、定着装置は、画像形成装置の本体内部に装備させた状態で使用するように構成するか、あるいは、画像形成装置とは別体でその本体外部に連結接続させた状態で使用するように構成することが可能である。
【００３１】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１及び図２は本発明の実施の形態１を示すものであり、図１は実施の形態１に係るベルト式の定着装置６とこれを第２の定着装置として使用するカラー画像形成装置１を示す概略構成図、図２はその定着装置６を示す要部構成図である。
【００３２】
カラー画像形成装置１は、その本体１０の内部に中間転写方式を採用した作像手段が装備されている。作像手段は、有機感光材料層等が形成され、矢印方向に所定の速度で回転する感光ドラム１１と、この感光ドラム１１の周囲に配置される帯電装置１２、原稿読取装置やホストコンピュータ等から入力される画像情報に基づくレーザビームＬＢを照射する潜像書き込み装置１３、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｂ）の各色のトナー（現像剤）が配分されて収容された４つの現像器が回転支持体に配置されたロータリ式の現像装置１４、転写電圧が印加されるロール状等の転写部材を使用する一次転写装置１５、クリーニング装置１６等でその主要部が構成されている。
【００３３】
感光ドラム１１の下方には、中間転写ベルト２０を用いた中間転写手段が配置されている。中間転写ベルト２０は、カーボンブラック等の導電化剤を含有させたポリイミド等の合成樹脂にて無端ベルト状に形成されたものであり、感光ドラム１１の一次転写装置１５が配置される一次転写位置となる表面に当接する状態となるように複数の支持ロール２１〜２４（例えば、駆動ロール２１、従動ロール２２、テンションロール２３、転写電圧が印加される二次転写バックアップロール２４）に張架され、矢線方向へ所定の速度で回転するように配設されている。図中の符号２５はバックアップロール２４に架けられた中間転写ベルト２０の部位（二次転写位置）に接離可能に配置される二次転写ロール、２６は駆動ロール２１に架けられた中間転写ベルト２０の部位に接離可能に配置されるクリーニング装置である。
【００３４】
また、本体１０の内部には、上記作像手段の二次転写位置に記録用紙Ｐを供給するための給紙手段が配置されている。この給紙手段は、記録用紙Ｐをそのサイズ別、送り方向別等の条件に応じて収容することができる複数の収容トレイ３０ａ，３０ｂと、この各トレイ３０から記録用紙Ｐをそれぞれ送り出す送出機構３１と、この各送出機構３１により各収容トレイ３０から送り出される記録用紙Ｐを二次転写位置まで導いて搬送する複数の搬送ロール対３２，３３や搬送ガイド部材からなる給紙路等にて構成されている。図中の矢付破線は記録用紙Ｐが搬送され得る経路を示す。
【００３５】
さらに、本体１０の内部には、第１の定着装置としてのロール式の定着装置４が配置されている。この第１定着装置４は、回転駆動する加熱ロール４０とこの加熱ロール４０に圧接して回転する加圧ロール４５とでその主要部が構成されている。加熱ロール４０と加圧ロール４５は、そのいずれも金属材料等からなる円筒状のロール基体の外周面に所定の厚さ及びゴム硬度等からなる弾性層を設けたロール構造からなるものであり、また、少なくとも加熱ロール４０の内部にはハロゲンランプ等の熱源が配置されている。
【００３６】
図１中の符号３５は二次転写後の記録用紙Ｐを定着装置４まで搬送するベルト式の用紙搬送装置、３６は定着後の記録用紙Ｐを装置本体１０の外に排出する排出ロール対である。また、符号３７は反転排出時又は両面画像形成時に定着後の記録用紙Ｐの表裏面を反転させた後に所定の搬送路に送り出すスイッチバック式の反転路を構成する用紙搬送ロール対、３８は両面画像形成時に反転された記録用紙Ｐを前記給紙路に再送する再送路を構成する用紙搬送ロール対、３９は記録用紙Ｐ等を載置して給紙路に送り込むための手差しトレイを示す。さらに、符号５２は第１定着後の記録用紙Ｐを排紙部５１にむけて搬送排出する排紙路を構成する用紙搬送ロール対、５３は第１定着後の記録用紙Ｐの搬送先を上記排紙路又は第２定着装置６側に送る搬送路のいずれか一方に切り換える切り換えつめである。
【００３７】
このような画像形成装置１による画像形成は以下のようにして行われる。
【００３８】
はじめに、作像手段において、矢印方向に回転する感光ドラム１１が帯電装置１２により所定の電位に一様に帯電された後、その表面に潜像書き込み装置１３から画像情報に応じて各色成分ごとに変調されたレーザビームＬＢが照射されて静電潜像が形成される。次いで、その静電潜像が、対応する色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂ）のトナーを収容する現像装置１４の現像器により現像される。この際、１色のトナー像からなる単色画像を形成する場合には以上の作像工程が１回実行されるだけであるのに対し、複数色のトナー像を重ね合わせてなるカラー画像を形成する場合には以上の作像工程がその色成分の数だけ同様に繰り返される。
【００３９】
これにより感光ドラム１１上にトナー像が形成され、そのトナー像が一次転写装置１５により中間転写ベルト２０に一次転写される。一次転写後の感光ドラム１１は、その表面に付着するトナー等がクリーニング装置１６により除去されて清掃される。中間転写ベルト２０に転写されたトナー像は、単色画像を形成するときには直ちに二次転写位置で記録用紙Ｐに二次転写され、また、カラー画像を形成するときには、作像手段で順次形成される複数色のトナー像が中間転写ベルト２０に順次一次転写されて重ね合わされた後に、二次転写位置で記録用紙Ｐに一括して二次転写される。
【００４０】
続いて、トナー像が転写された記録用紙Ｐは、中間転写ベルト２０から剥離された後に用紙搬送装置３５により定着装置４のロール間（定着ニップ部）に送り込まれて加熱加圧されることにより定着処理される。この第１定着装置４により定着された後の記録用紙Ｐは、第２定着装置６による第２定着を行わない場合には、本体１０に連結接続され、その定着装置６が組み込まれた外付け装置５の本体５０の上部に形成された排紙部５１に排出される。
【００４１】
次に、第２の定着装置６について説明する。
【００４２】
定着装置６は、図１や図２に示すように、画像形成装置１の本体１０に連結接続される外付け装置５の本体５０内部に配置されるベルト式の定着装置であって、画像形成装置１側の第１定着装置４による第１の定着（仮定着）を行った後に、さらに第２の定着を行う必要がある場合に使用されるものである。このような定着装置６は、加熱ロール６１と、加圧ロール６５と、剥離用ロール６８と、テンションロール６９と、定着ベルト７０と、冷却装置７５とでその主要部が構成されている。図１中の符号６０は定着装置６の本体（筐体）、５５は画像形成装置１から排出される第１定着後の記録用紙Ｐを定着装置６に搬送するベルト式の用紙搬送装置、５６は記録用紙Ｐ等を収容する排紙トレイ、５７は定着装置６による定着終了後の記録用紙Ｐを排紙トレイ５７に排出する排出ロールを示す。
【００４３】
加熱ロール６１は、アルミニウム、鉄等からなる円筒状のロール芯材６２の周面にシリコーンゴム等の弾性層６３を形成し、その芯材６２の中空内部に加熱用のハロゲンランプ６４を配置してなるロール構造のものである。また、加熱ロール６１は、そのロール芯材６２が回転可能に支持されているとともに、図示しない回転駆動源から伝達される回転駆動力により所定の速度で矢印Ｂ方向に回転駆動するようになっている。この加熱ロール６１は、必要に応じて、その弾性層６３の上にフッ素系樹脂（ＰＦＡ等）等からなる離型層を設けてもよい。また、定着ニップ部の圧力を高めてトナー像の記録用紙Ｐの受像層への埋め込み性を向上させる観点からは、弾性層６３としてゴム硬度の高いものを適用したり、あるいは弾性層６３等を設けないでロール芯材６２のみにて加熱ロール６１を構成してもよい。
【００４４】
加圧ロール６５は、ロール芯材６６の外周面にシリコーンゴム等からなる弾性層６７を形成し、その芯材６６の中空内部に加熱用のハロゲンランプ６４を配置してなるロール構造のものである。加圧ロール６５は、そのロール芯材６６が回転自在に支持されているとともに、図示しない加圧機構により加熱ロール６１に定着ベルト６１を介して所定の圧力で圧接されるようになっている。この加圧ロール６５の圧接により定着ベルト７０との間に所定の幅（用紙進行方向に対する幅）からなる圧接部（定着ニップ部）Ｎが形成される。
【００４５】
上記加圧機構による加圧力については、定着ニップ部Ｎの圧力が０．２〜３ＭＰａ、好ましくは０．３〜１．５ＭＰａとなるように設定されている。また、加熱ロール６１及び加圧ロール６５の各ハロゲンランプ６４は、各ロール外周面に設置された温度センサＴＳ１，ＴＳ２による各ロール表面温度の検知情報に基づいて所定の温度の加熱を行うように供給電力等に関してフィードバック制御されている。定着動作時における温度は、通常１２０〜１８０℃の範囲内に設定される。
【００４６】
剥離ロール６８は、定着ベルト７０を所定の曲率で曲げた状態で張架することによりそのベルト７０に密着した状態で搬送される記録用紙Ｐがベルト７０から剥がれることを促すための従動回転ロールである。この剥離ロール６８は、そのベルト７０の磨耗を少なくする観点からアルミニウム、ステンレス、鉄、真鍮等の金属材料にて形成されている。テンションロール６９は、定着ベルト７０に例えば０．１〜１．０Ｎ／ｍｍ程度の張力を付与している。
【００４７】
冷却装置７５は、定着ベルト７０に密着した状態で搬送されるときの記録用紙Ｐをそのベルト内周面側から間接的に冷却するためのものであり、この実施の形態ではヒートシンク（放熱体）と空冷機構とで構成されている。冷却装置７５としては、この他にも例えばヒートパイプ、冷却ファン等も使用可能である。
【００４８】
ヒートシンク７６としては、放熱基板７６ａの上面側に複数枚の放熱フィン７６ｂが定着ベルト７０の幅方向（加熱ロール６１の軸方向と平行する方向）に沿ってほぼ平行に並んで直立した状態で形成され、その基板の底面が定着ベルト７０の内周面に当接する当接（吸熱）面として形成されたアルミニウム製のものを使用している。空冷機構は、ヒートシンク７６と送風又は吸気を行う冷却ファン７７との間をダクト７８で接続し、その冷却ファン７７を駆動させてヒートシンク７６にダクト７８を介して風を送るか又はヒートシンク７６から放出される熱をダクト７８経由で本体６０外部に排出する吸気を行う仕組みになっている。
【００４９】
このような冷却装置７５では、冷却ファン７７の送風量（吸気量）を変更することによりヒートシンク７６による冷却性能を調整することができる。また、この冷却装置７５では、定着ベルト７０の内周面をヒートシンク７６の底部当接面に押し付けて良好に密接させるための押し付けロール７８を設けている。
【００５０】
定着ベルト７０は、ベルト基材７１の外周面に表面離型層７２を設けた２層構造のベルトであり（図２ｂ）、加熱ロール６１、剥離ロール６８及びテンションロール６９に張架されて加熱ロール６１の回転駆動により矢印方向に回転走行するようになっている。
【００５１】
上記ベルト基材７１としては、耐熱性や強度及び表面平滑性を考慮して、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ、ＰＦＡ等の耐熱性合成樹脂等を用いて無端ベルト形状に形成したものが使用される。その基材の厚さは３０〜２００μｍ、好ましくは４０〜１５０μｍ、より好ましくは５０〜１３０μｍである。この厚さが３０μｍよりも薄いと、加熱冷却時の寸法安定性や強度が不足する。反対に厚さが２００μｍを超えると、定着ベルトの比熱が増大して熱移動量が低下して定着速度や定着サイクル時間の低下を招き生産性が落ちる。
【００５２】
上記表面離型層７２は、トナーにバインダー樹脂として使用される熱可塑性樹脂と記録用紙Ｐの受像層として使用される熱可塑性樹脂との一方又は双方との付着力が温度上昇に伴って低下した後に再び増加するような変曲域をもつ特性のフッ素ゴムを用いて形成されている。その層厚については５〜１００μｍ、より好ましくは２０〜６０μｍに設定し、また、その硬度については好ましくはゴム硬度で２０〜６０°に設定する。
【００５３】
このような第２の定着装置６では、基本的に以下のようにして第２の定着が行われる。
【００５４】
まず、画像形成時になると、加熱ロール６１が回転駆動することにより定着ベルト７０が矢印方向に回転走行し、その定着ベルト７０を挟んで加熱ロール６１に圧接される加圧ロール６５が従動回転する。また、ハロゲンヒータ６４が加熱動作して加熱ロール６１及び加圧ロール６５を加熱して定着用ニップ部Ｎの温度が所定の加熱温度（定着温度：例えば１２０〜１８０℃）に維持される。
【００５５】
定着時には、画像形成装置１内の第１定着装置４で仮定着された後のトナー像Ｔを担持する記録用紙Ｐが用紙搬送装置５５により搬送され、そのトナー担持面が定着ベルト７０側に位置する姿勢で定着用ニップ部Ｎに導き入れて通過させる。この定着ニップ部Ｎを通過する過程によりトナー像Ｔが加熱加圧されて溶融される。
【００５６】
そして、定着ニップ部Ｎを通過して排出される記録用紙Ｐは、定着ベルト５０の外周面に密着した状態のままで搬送され、剥離用ロール６８に到達した時点で定着ベルト７０から剥離される。この際、定着ニップ部Ｎの通過から剥離されるまでの過程では、記録用紙Ｐが定着ベルト７０から直ぐに剥がれることなく密着した状態のままで搬送されるとともに、冷却装置７５を通過する時点で溶融されたトナー像（用紙Ｐに受像層がある場合にはその樹脂層も含む）が定着ベルト７０に密着した状態のままで冷却固化されるため、トナー像が定着ベルト７０の平らな表面にならい平滑性に優れたものとなる。
【００５７】
その後、剥離用ロール６８を通過する時点では、記録用紙Ｐが、ロール６８の周面の曲率に沿って曲げられた定着ベルト７０による剥離力と記録用紙Ｐ自体の剛性とにより、定着ベルト７０から自力で剥離される。このように自力で剥離されることにより、記録用紙Ｐを定着ベルト７０から剥離させる剥離爪や、その剥離を補助するために定着ベルト７０にシリコーンオイル等の離型剤を塗布する装置を設置しなくとも対応可能となる。定着ベルト７０から剥離された記録用紙Ｐは、排出ロール対５７により排出トレイ５６に積載されるように排出される。これにより、定着装置６による第２の定着処理が完了する。
【００５８】
そして、この第２定着装置６では、さらに以下の構成を採用している。
【００５９】
まず、定着ベルト７０の表面離型層７２を構成するフッ素ゴムの前記したような特性の確認については、次のごとき付着力（剥離力）の測定方法に基づいて行っている。
【００６０】
図６ａに示すように、定着ベルト７０のベルト基材（材質：ポリイミド、厚さ１００μｍ、幅１５０ｍｍ×長さ２２０ｍｍの四角形に切断してシート状にしたもの）７１の片面に、表面離型層７２を構成する各種材料をそれぞれ乾燥時の厚さが５０μｍとなるように塗布形成したものをベルトサンプル７０Ａとして用意する。本実施形態では、上記材料としてフロオロカーボンシロキサンゴム（信越化学製：ＳＩＦＦＬ）、フッ素ゴム（ＰＦＡ）を使用した。また、比較のため、例えばシリコーン（Ｓｉ）ゴムを使用したサンプルも作成した。
【００６１】
一方、図６ａに示すように、Ａ４サイズの記録用紙（基材Ｐａに透明なポリエステル樹脂層Ｐｂを２０μｍ厚で形成した坪量２００ｇｓｍの用紙）の縁を残す全面にテスト画像（Ｙ，Ｍ，Ｃの３色のハーフトーントナー像（濃度７０％）を重ね合わせたベタ画像（２１０％））Ｔｎを縁あり状態で形成した定着対象用紙Ｐｎを用意する。また、この転写対象用紙としては、第１の定着装置４による仮定着を行わない未定着のもの（Ｓ：シングル定着）と、その定着を行った仮定着後のもの（Ｗ：ダブル定着）を用意する。トナーとしては、平均粒径が６〜７μｍのポリエステル系樹脂をバインダー樹脂とするものを使用した。
【００６２】
用意したベルトサンプル７０Ａと転写対象用紙Ｐｎとをその表面離型層７２面と画像面とが対峙する状態で重ね合わせた後、第２定着装置６による定着を行う。このときの定着装置（定着条件）は以下の構成とした。定着温度を約１５０℃、ニップ圧力を１．２ＭＰａ、定着ニップ部Ｎの幅を５ｍｍ、定着速度６０ｍｍ／ｓｅｃとした。定着ベルト７０としてはポリイミドのベルト基材７１にフルオロカーボンシロキサンゴム層を形成したものを使用した。
【００６３】
続いて、定着により一体となったシート材料を、その用紙Ｐ１を下面にしてホットプレート３００に貼り付けて固定する。貼り付けは、用紙送り方向の先端部及び後端部を耐熱性粘着テープにより貼り付けることで行った。この状態で、ホットプレート５００を所定の温度範囲（例えば３０〜１５０℃）内の各温度にそれぞれ加熱し、その各加熱温度下においてシート材料のベルトサンプル７０Ａの一端部（後端部）をフォースゲージにより剥離角度９０°（真上方向）で一定の引っ張り速度（例えば３０ｍｍ／ｓｅｃ）でもって剥がすように引っ張り上げる。そのときのフォースゲージが示した最大値をベルトサンプル７０Ａの幅寸法で割ったものを単位幅当たりの剥離力とし、それをトナーと定着ベルト（各表面離型層）との付着力とした。
【００６４】
図７は、この付着力の測定結果を示すものである。この図から明らかなように、ＰＦＡのフッ素ゴムからなる表面離型層を形成した場合とシリコーン（Ｓｉ）ゴムからなる表面離型層を形成した場合には、温度上昇に伴い徐々に増加するという特性があることが確認される。一方、フロオロカーボンシロキサンゴム（ＳＩＦＦＬ）からなる表面離型層を形成した場合には、温度上昇に伴って付着力が低下した後に反転して増加する変曲域をもつ特性があることが確認される。具体的には、８５〜１１０℃の温度範囲が変曲域として認められる。すなわち、この温度範囲にあるときにトナーに対する付着力が確実に低くなる。これは通常の定着温度よりも低い温度範囲である。
【００６５】
このことから、実施の形態１では、厚さ１００μｍのポリイミドフィルムからなるベルト基材７１上に、定着ベルトの表面離型層７３としてフロオロカーボンシロキサンゴム（ＳＩＦＦＬ）からなる層（厚さ５０μｍ）を形成した。この表面離型層７３の形成は、ベルト基材７１にフロオロカーボンシロキサンゴムの前駆体で塗布し、架橋剤により硬化させることで形成するほか、ｍ−キシレンヘキサフロライド、ベンゾトリフロライド等の有機溶剤で希釈して適当な粘土の塗工液としてから塗布形成する。
【００６６】
なお、このフロオロカーボンシロキサンゴム（主鎖にパーフロオロアルキルエーテル基を有するフッ素ゴム）にあっては、その基油、フィラー、架橋剤、助剤等の含有比率を変化させても、前記した付着力については上方又は下方にほぼ平行してシフトするだけであり、温度上昇に伴い付着力が前記したように変化する変曲域をもつ特性が共通して得られる。
【００６７】
また、定着装置６では、このような特性の表面離型層７３を有する定着ベルト７０を使用する関係上、定着動作により定着ベルト７０の表面離型層７３に付着するトナー等を除去するため、定着動作とは独立した以下のクリーニングモードを実行するようにしている。
【００６８】
すなわち、図３に示すように、定着動作中に紙詰まりや停電等の発生により記録用紙Ｐが定着ニップ部Ｎを通過中に停止した場合に、定着ベルト７０に大量のトナーが付着（オフセット）するため、定着ニップ部Ｎを通過中に停止したときに、その定着ニップ部Ｎにクリーニング用シート２００を供給して導入するとともに、少なくともそのクリーニング用シート２００を定着ベルト７０から剥離させる領域における定着ベルト７０の温度がフロオロカーボンシロキサンゴムの変曲域の温度になるように温度制御が行われている。
【００６９】
図５は、この温度制御を行うための制御系の構成を示すブロック図である。図中において符号１００は演算処理装置、記憶手段等にて構成される制御装置であり、この制御装置１００に定着時の記録用紙Ｐが定着ニップ部Ｎに導入されて正常に通過すること（用紙先端部がセンサを通過したときから所定時間内にその用紙の後端部がセンサを通過すること）を検知するため用紙検知センサＰＳ、加熱ロール６１及び加圧ロール６５の表面温度を検知する温度検知センサＴＳ１，ＴＳ２、定着終了時の記録用紙Ｐが剥離される付近の定着ベルト７０の温度を検知する温度検知センサＴＳ３等が接続されており、それら各センサの検知情報が入力されるようになっている。また、制御装置１００は、加熱ロール６１を回転駆動させる駆動モータのＯＮ／ＯＦＦ動作や回転速度の調整を行う駆動モータコントローラ１１０、加熱ロール６１及び加圧ロール６５のハロゲンランプ６４のＯＮ／ＯＦＦ動作や供給電力の調整を行うランプコントローラ１２０、１３０と、冷却装置７５における冷却ファン７７の駆動モータのＯＮ／ＯＦＦ動作や回転速度の調整を行うファンモータコントローラ１４０、クリーニングシート２００の供給動作を制御するクリーニングシート供給コントローラ１５０等が制御対象として接続されている。
【００７０】
また、この制御装置１００は、定着動作中において紙詰まりや停電等が発生して画像形成装置１及び定着装置６の動作が停止された場合、オペレータの選択操作等によりクリーニングモードが選択されると、後述するようなクリーニング動作を実行するような制御プログラム等が記憶手段に格納されている。オペレータの選択操作は、画像形成装置１（又は外付け装置５）側に配置される図示しない操作パネル上から行われる。
【００７１】
一方、クリーニングシート２００は、図４に示すようにシート基材２０１に熱可塑性樹脂層２０２を形成したものであり、クリーニングシート専用の収容（保管）トレイ２３０に収容しておき、クリーニングモード実行時に所定のタイミングで定着装置６に供給される。この実施の形態１では、クリーニングシート２００としては、特に第２定着を行う場合に主に使用する熱可塑性樹脂からなる受像層を形成した記録用紙Ｐを使用している。また、このシート専用の収容トレイ２３０は、画像形成装置１の本体１０又は外付け装置５の本体５０内に配置される。図中の符号２３１はクリーニングシート２００を収容トレイ２３０から１枚ずつ送り出す送出機構である。収容トレイ２３０から送り出されるクリーニングシート２００は、画像形成装置１内の既存の用紙搬送路や画像形成装置１内又は外付け装置５内に設置する専用の用紙搬送路を介して定着装置６の直前の用紙搬送装置５５まで送られる。
【００７２】
次に、この定着装置６において、その定着動作中に紙詰まりや停電等が発生して装置が停止したときの動作について説明する。
【００７３】
紙詰まりや停電等が発生すると、画像形成装置１を含め定着装置６が停止してスタンバイモードになる。すなわち、定着装置６では、加熱ロール４１等の回転駆動の停止、加熱ロール等のハロゲンランプ６４への電力供給の遮断、冷却装置７５の冷却ファン７７の回転等が停止される。
【００７４】
この停止の際、定着装置６の定着ニップ部Ｎを通過中の記録用紙Ｐがあると、図１１ａに示すように、定着ニップ部Ｎでは記録用紙Ｐ上のトナー像Ｔが過度に加熱されて平常の定着時よりも溶融した状態となり、トナーどうしの凝集力が低い状態（低粘度状態）になるため、ニップ部Ｎ内にあるトナー像Ｔはそのニップ部Ｎの上流側及び下流側に押しのけられてトナー像の段差部Ｔｄが形成される。この状態にあるトナー像を有する記録シートＰが除去されると、図１１ｂに示すようにその段差部Ｔｄの一部のトナーＴＸがトナー層の内部で分断されて定着ベルト７０側に転移付着してしまう。このときの定着ベルト７０とトナー像（層）Ｔとの付着力をＦ１、記録用紙Ｐとトナー像Ｔとの付着力をＦ２、トナーどうしの凝集力をＦ３とすると、上記トナーの付着（トナーオフセット）は「Ｆ１＞Ｆ３かつＦ２＞Ｆ３であってＦ３が最小である」という条件下で発生するものとされている。
【００７５】
このような装置停止が発生した際、図８に示すように、オペレータの操作パネルからの選択操作によりクリーニングモードが選択されると（ステップ１０。以下、このような場合は「Ｓ１０」と略記する）、画像形成装置１及び定着装置６が再起動し（Ｓ１１）、定着装置６内にある記録用紙Ｐの位置について検知される（Ｓ１２）。すなわち、この段階では、定着ニップ部Ｎ内に定着途中の記録用紙Ｐが存在するか否かが、そのニップ部Ｎの手前側位置に配置された用紙検知センサＰＳからの検知情報（記録用紙後端部の通過検知の有無）に基づいて検知される（Ｓ１３）。
【００７６】
ステップＳ１３において定着ニップ部Ｎに記録用紙Ｐがないと判断されると、そのニップ部Ｎ以外の場所にある記録用紙Ｐの除去が行われてクリーニング動作が行われず制御動作が終了するが（Ｓ１６）、定着ニップ部Ｎに記録用紙Ｐがあると判断された場合には、そのニップ部Ｎにある記録用紙Ｐの除去が行われる（Ｓ１４）。記録用紙Ｐの除去は、定着装置６を回転駆動させて装置外に搬送排出させるか、あるいはオペレータの手作業により排除する。
【００７７】
そして、定着ニップ部Ｎにある記録用紙Ｐの除去が終了した後に、クリーニング動作が実行される（Ｓ１５）。このときのクリーニング動作は、図９に示すように、まず定着ベルト７０の表面温度（厳密には表面離型層７２）がその表面離型層７２を構成するフッ素ゴムの特性である変曲域の温度になるように調整される（Ｓ２０）。
【００７８】
この実施の形態１では、この後で供給されるクリーニングシート２００が定着ベルト７０から剥離される剥離ロール６８における定着ベルト７０部分の表面温度が変曲域の温度内になるように、温度センサＴＳ３による定着ベルト７０の実際の温度が検知されるとともに、加熱ロール６１の回転駆動の条件、加熱ロール６１及び加圧ロール６５のハロゲンランプ６４の設定温度条件（供給する電力条件）および冷却ファン７７の回転駆動の条件が変更され、その変更内容で定着装置６等が稼動する。具体的には、再起動時における温度センサＴＳ３による定着ベルト７０の表面温度が５０℃であった場合、加熱ロール６１の回転速度を２０ｍｍ／ｓｅｃ（平常の定着速度６０ｍｍ／ｓｅｃ）に、ハロゲンランプ６４の加熱温度を１５０℃に設定するとともに、冷却ファン７７の回転を停止させた。これにより定着ベルト７０の上記表面温度が変曲域内の温度である「８５℃」になるようにした。
【００７９】
続いて、この定着ベルト７０の表面温度の調整が行われるとほぼ同時に、クリーニングシート２００が定着ニップ部Ｎに供給される（Ｓ２１）。この際、クリーニングシート２００は、少なくとも定着ベルト７０のトナーＴｘが付着した部分と接触するようなタイミングで定着ニップ部Ｎにむけて供給する。また、そのシート２００の熱可塑性樹脂層２０２が定着ベルト７０の表面離型層７２と対峙する姿勢で供給する。
【００８０】
このタイミングは、例えば、クリーニングシート２００の収容トレイ１３０から定着ニップ部Ｎまでの搬送距離及び速度から求められるシート２００のニップ部Ｎへの搬送所要時間と、定着ベルト７０の周長及び回転速度から求められるベルト１周の所要時間などに基づいて算出される。この実施の形態では、定着ベルト７０の周長が６００ｍｍ、その回転速度が２０ｍｍ／ｓｅｃであることから、定着ベルト７０の回転を再開してから２０秒後にクリーニングシート２００がニップ部Ｎに達するようなタイミングに設定した。もちろん、少し早めにクリーニングシート２００を供給するようにしてもよい。この実施の形態でも、クリーニングシート２００が２秒程度早めにニップ部Ｎに達するように設定した。
【００８１】
定着ニップ部Ｎに供給されたクリーニングシート２００は、定着動作とほぼ同様に、ニップ部Ｎに導入されて通過した後、定着ベルト７０に密着した状態で冷却装置７５を通過し、剥離ロール６８に達した位置で定着ベルト７０から剥離される。
【００８２】
この際、クリーニングシート２００は、その熱可塑性樹脂層２０２が定着ベルト７０の表面離型層７２と対峙した状態でニップ部Ｎに導入されて加熱され、これによりその熱可塑性樹脂層２０２が少し溶融した状態となる。一方、定着ベルト７０は、冷却装置７５を通過して剥離ロール６８に達する頃には、その表面温度が表面離型層７２を構成するフッ素ゴムの変曲域の温度になり、このため、表面離型層７２のトナーに対する付着力は低下した状態にある。そして、このような表面温度にある定着ベルト７０からクリーニングシート２００が剥離されることにより、図１０に例示するように定着ベルト７０の表面離型層７２に付着していた付着トナーＴｘが、クリーニングシート２００の熱可塑性樹脂層２０２に付着するように転移して除去される。このトナー除去は、表面離型層７２のトナーに対する付着力が低下し、その付着力がクリーニングシート２００の熱可塑性樹脂層２０２のトナーに対する付着力よりも劣った関係にあるためである。
【００８３】
このトナー除去が終了したクリーニングシート２００は、定着装置６から排出された後、排紙トレイ５６に排出される（Ｓ２２）。これにより、定着ベルト７０に付着したトナーＴｘがクリーニングシート２００によって除去され、クリーニングモードが終了する。なお、このクリーニングモードが終了すると、定着装置６のクリーニングモード用の設定条件はキャンセルされる。
【００８４】
また、この実施の形態１では、前記制御手段１００により、定着装置６の定着動作時に冷却装置７５により冷却される定着ベルト７０の表面温度が前記フッ素ゴムの変曲域（８５〜１１０℃）の温度よりも高い温度（例えば１２０℃以上であって少なくとも定着温度よりも低い温度）になるような温度制御を行うようになっている。
【００８５】
この温度制御は、冷却装置７５の冷却ファン７７の駆動（送風量）を適宜設定することにより、定着ニップ部Ｎを通過した後の定着ベルト７０の表面温度（表面離型層７２の温度）が上記目標温度になるように制御している。この際、冷却装置７５を通過するときの定着ベルト７０の温度は、定着ベルト７０を冷却装置７５に押し付けている押し付けロール７８の表面温度を温度センサＴＳ４で測定することで確認している。温度センサＴＳ４は、制御装置１００に接続されている。
【００８６】
このような定着動作時における定着ベルト７０の温度制御を行うことにより、定着ニップ部Ｎから冷却装置７５の間における定着ベルト７０のしわの発生を抑制できるとともに、その定着ベルト７０から記録用紙Ｐが一部浮き上がって剥がれる現象の発生を防止でき、かかる現象に起因した光沢むらが発生することを防止することが可能となる。
【００８７】
以下、上記光沢むらの防止効果に関する定着試験を行った。
【００８８】
テスト画像を形成した記録用紙Ｐの定着を下記の各定着条件に設定した定着装置６によりそれぞれ行い、その各定着にて得られたテスト画像の光沢むらの有無について観察した。テスト画像は、Ａ４版サイズの記録用紙Ｐに３０ｍｍ角のベタ状のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ色トナー像（濃度７０％）を画像形成装置１により形成した。これを定着装置４による第１定着を行わないで定着装置６により定着した。
【００８９】
定着条件は、加熱ロール６１としてシコーンゴムからなる厚さ２ｍｍの弾性層６３を形成した外径５０ｍｍのロールを使用し、加圧ロール６５としてシコーンゴムからなる厚さ２ｍｍの弾性層６７を形成した外径５０ｍｍのロールを使用した。定着ベルト７０としては前記フロオロカーボンシロキサンゴムからなる表面離型層を形成したものを使用した。定着ニップ部Ｎの圧力（荷重）を０．６ＭＰａとしたときのニップ幅を８ｍｍとした。定着温度は１６０℃とし、定着速度は６０ｍｍ／ｓｅｃとした。この場合、ニップ部Ｎの通過所要時間は１３０ｍｓｅｃであり、またニップ部Ｎを通過した直後の定着ベルト７０及び記録用紙Ｐの温度は約１３５℃であった。ちなみに、雰囲気温度が２５℃の環境下では、定着ベルト７０の定着ニップ部Ｎを抜け出てから冷却装置７５に達するまでの所要時間が１秒（ＳＥＣ）以下であれば、定着ベルト７０の温度低下が２〜３℃程度であるため、センサＴＳ４による定着ベルト７０の温度測定にはほとんど影響がなく無視することができる。
【００９０】
また、冷却装置７５のヒートシンク７６としては、その基部７６ａの底面サイズがプロセス方向（定着ベルト進行搬送）８０ｍｍ、定着ベルト７０の幅方向の長さ４００ｍｍで、放熱フィン７６ｂの高さが２０ｍｍのものを使用した。そして、押え付けロール６８における定着ベルト７０の表面温度が５０℃、７０℃、９０℃、１１０℃、１３５℃となるように、冷却ファン７７の送風量を調整して定着試験を行った。実際、この定着条件に設定した定着装置６では、送風量を０．５ｍ³／ｍｉｎ（分）にしたときの上記定着ベルト７０の温度が約１２５℃、送風量を１．０ｍ³／ｍｉｎにしたときの上記定着ベルト７０の温度が約１１０℃になった。このときの測定結果を表１に示す。
【００９１】
【表１】

【００９２】
表１の結果から明らかなように、冷却装置７５の押し付けロール７８位置における定着ベルト７０の表面温度が１１０℃よりも低い温度である場合には光沢むらが確認されたが、その表面温度が１１０℃以上である場合には光沢むらがなかった。そして、この１１０℃以上の温度とは、定着ベルト７０の表面離型層を構成するフッ素ゴムの変曲域（８５〜１１０℃）の温度よりも高い温度に相当するものである。このような光沢むらの測定結果は、上記テスト画像の定着を第１定着装置４により仮定着をした後に第２定着装置６により第２定着を行った場合においてもほど同様の結果が得られることが確認されている。また、このときのトナーと定着ベルト７０との付着力は、約１５Ｎ／ｍであり、この値よりも大きい付着力であるときには記録用紙Ｐが定着ベルト７０から自力で剥がれないことが確認されている。
【００９３】
なお、実施の形態１では、第１定着装置４に代わりに第２定着装置６を画像形成装置１内に配置し、その定着をベルト式の定着装置６のみで行うように構成してもよい。
【００９４】
［実施の形態２］
図１２は、本発明の実施の形態２に係るベルト式の定着装置を示す要部構成図である。この実施の形態２に係る定着装置６は、定着ベルトのクリーニングモード時にクリーニングシート２００を供給してクリーニング動作をすることに代えて、クリーニング用ロール８０によりクリーニング動作を行うようにした以外は実施の形態１と同じ構成からなるものである。
【００９５】
クリーニング用ロール８０は、図１３に示すように金属材料等からなる円筒状のロール芯材８１に熱可塑性樹脂層８２を形成してなり、そのロール芯材８１の中空内部に熱可塑性樹脂層８２を加熱溶融させるためのハロゲンヒータ８３を配置した構造のものである。熱可塑性樹脂層８２は、記録用紙Ｐの受像層に使用する熱可塑性樹脂と同じものを使用することができる。この実施の形態では、ポリエステル系樹脂を使用し、層厚が５００μｍ程度の樹脂層を形成した。
【００９６】
また、クリーニング用ロール８０は、回転可能に支持されているとともに、加熱ロール６１にかけられた定着ベルト７０の表面離型層７２に接離可能に設けられている。具体的には、クリーニングモード選択時以外のときは定着ベルト７０から離間した位置に変位し、クリーニングモード選択時のときにだけ定着ベルト７０に当接する位置に変位するようになっている。このロール８０の変位移動は、公知の変位機構を用いて行うことができる。このクリーニング用ロール８０の変位動作を制御するクリーニングロール変位コントローラ１６０は、制御装置１００に接続されている（図５参照）。
【００９７】
さらに、クリーニング用ロール８０は、クリーニング動作時に定着ベルト７０に当接する際には、その熱可塑性樹脂層８２の樹脂がハロゲンヒータ８３により加熱溶融される。このためハロゲンヒータ８３のランプコントローラ１７０も制御装置１００に接続されている（図５参照）。このときの樹脂の溶融は、樹脂とトナーの付着力が定着ベルトとトナーの付着力よりも大きくなる（例えば１００〜１１０℃）となる程度まで行えばよい。
【００９８】
そして、このクリーニング用ロール８０によりクリーニング動作を行う際には、かかるロール８０が当接する領域の定着ベルト７０の表面温度がその表面離型層７２を構成するフッ素ゴムの変曲域（８５〜１１０℃）の温度になるように実施の形態１の場合と同様にして温度制御する。
【００９９】
次に、このクリーニング用ロール８０を備えた定着装置６において、その定着動作中に紙詰まりや停電等が発生して装置が停止したときの動作について説明する。
【０１００】
図８に示すように、紙詰まりや停電等が発生してスタンバイモードになった後にオペレータによりクリーニングモードが選択されると（Ｓ１０）、実施の形態１の場合と同様に、画像形成装置１及び定着装置６が再起動し（Ｓ１１）、定着装置６内にある記録用紙Ｐの位置について検知され（Ｓ１２）、定着ニップ部Ｎ内に定着途中の記録用紙Ｐが存在するか否かが検知される（Ｓ１３）。ステップＳ１３において定着ニップ部Ｎに記録用紙Ｐがあると判断された場合には、そのニップ部Ｎにある記録用紙Ｐの除去が行われた後（Ｓ１４）、以下のクリーニング動作が実行される（Ｓ１５）。
【０１０１】
このときのクリーニング動作は、図１４に示すように、まず定着ベルト７０の表面温度（少なくともクリーニング用ロール８０が当接する領域）がその表面離型層７２を構成するフッ素ゴムの特性である変曲域の温度になるように調整される（Ｓ３０）。この温度調整のための制御は、実施の形態１の場合と同様に行われる。この実施の形態では、定着ベルト７０の表面温度が８５℃になるように制御した。また、この温度制御とほぼ同時に、クリーニング用ロール８０の熱可塑性樹脂層８２をハロゲンランプ８３により加熱する（Ｓ３１）。
【０１０２】
続いて、この定着ベルト７０の表面温度の調整が行われた段階で、クリーニング用ロール８０を変位させて定着ベルト７０に当接させる（Ｓ３２）。この際、表面離型層７２のトナーに対する付着力は低下した状態にある。そして、この状態で定着ベルト７０を２周程度回転させた後、クリーニング用ロール８０を定着ベルト７０から離間させる（Ｓ３３）。これにより、定着ベルト７０に付着したトナーＴｘがクリーニング用ロール８０に転移付着して除去される。
【０１０３】
［実施の形態３］
図１５は、本発明の実施の形態３に係るロール式の定着装置を示す要部構成図である。この実施の形態３に係る定着装置９は、実施の形態１又は２における定着装置６の加熱ロール６１にフロオロカーボンシロキサンゴムからなる表面離型層を形成したものを第１定着装置４に提供するとともに、その加熱ロール６１に対して接離可能なクリーニングブレード９０を配置してクリーニング動作を行うように構成した以外は、実施の形態２に係る定着装置６とほぼ同じ構成からなるものである。
【０１０４】
加熱ロール６１は、金属材料等からなる円筒状のロール芯材６２に前記フロオロカーボンシロキサンゴムからなる表面離型層６３Ａを形成してなり、その芯材４１の中空内部にハロゲンランプ６４を配置したものである。この加熱ロール６１を実施の形態１における第１定着装置４の加熱ロール４０に代えて使用した。また、実施の形態１における定着装置６の加圧ロール６５を実施の形態１における第１定着装置４の加圧ロール４５に代えて使用した。この加熱ロール６１と加圧ロール６１とを圧接配置することによりロール式の定着装置９とした。この定着装置９は画像形成装置１の本体１０に装備した第１定着装置として使用するか、外付け用の第２定着装置として使用する。この実施の形態では、加熱ロール６１として金属ロール芯材にシリコーンゴムからなる厚さ２ｍｍの弾性層を形成したうえで、その弾性層の上に表面離型層６３Ａを厚さ３０μｍで形成して外径を５０μｍとしたロールを使用した。また、加圧ロール６５としては金属ロール芯材にシリコーンゴムからなる厚さ０．５ｍｍの弾性層６７を形成したうえで、その弾性層の上に表面離型層６３Ａを厚さ３０μｍで形成して外径を５０μｍとしたロールを使用した。このときの定着ニップ部Ｎの幅は６．５ｍｍとした。
【０１０５】
クリーニングブレード９０は、ブレード支持体９１に支持した状態で加熱ロール６１の表面離型層６３Ａに接離可能に設けられている。このブレード９０の変位移動は、実施の形態２におけるクリーニング用ロール８０と同様に、公知の変位機構を用いて行うことができるが、この実施の形態では厚さ１ｍｍのポリイミド製のブレード基材の先端エッジ部にフッ素樹脂を塗工したものを使用した。具体的には、クリーニングモード選択時以外のときは加熱ロール６１から離間した位置に変位し、クリーニングモード選択時のときにだけ加熱ロール６１に当接する位置に変位するようになっている。このクリーニングブレード９０の変位動作は、実施の形態２におけるクリーニングロール変位コントローラ１６０（図５参照）と同じ構成のコントローラにて制御されるようになっている。
【０１０６】
そして、このクリーニングブレード９０によりクリーニング動作を行う際には、かかるブレード９０が当接する領域の定着ベルト７０の表面温度がその表面離型層７２を構成するフッ素ゴムの変曲域（８５〜１１０℃）の温度になるようにそのハロゲンランプ６４の加熱条件により温度制御する。
【０１０７】
次に、このクリーニングブレード９０を備えたロール式定着装置９において、その定着動作中に紙詰まりや停電等が発生して装置が停止したときの動作について説明する。この際、加熱ロール６１の表面にニップ部Ｎにある記録用紙Ｐのトナー像ＴのトナーＴｘが付着することになる。
【０１０８】
図８に示すように、紙詰まりや停電等が発生してスタンバイモードになった後にオペレータによりクリーニングモードが選択されると（Ｓ１０）、実施の形態１の場合と同様に、画像形成装置１及び定着装置９が再起動し（Ｓ１１）、定着装置９内にある記録用紙Ｐの位置について検知され（Ｓ１２）、定着ニップ部Ｎ内に定着途中の記録用紙Ｐが存在するか否かが検知される（Ｓ１３）。ステップＳ１３において定着ニップ部Ｎに記録用紙Ｐがあると判断された場合には、そのニップ部Ｎにある記録用紙Ｐの除去が行われた後（Ｓ１４）、以下のクリーニング動作が実行される（Ｓ１５）。
【０１０９】
このときのクリーニング動作は、図１６に示すように、まず加熱ロール６１の表面温度（少なくともクリーニングブレード９０が当接する領域）がその表面離型層６３Ａを構成するフッ素ゴムの特性である変曲域の温度になるように調整される（Ｓ４０）。この温度調整のための制御は、実施の形態１の場合と同様に行われる。この実施の形態では、加熱ロール６１の表面温度が９０℃になるように制御した。
【０１１０】
続いて、この加熱ロール６１の表面温度の調整が行われた段階で、クリーニングブレード９０を変位させて加熱ロール６１に当接させる（Ｓ４１）。この際、表面離型層６３Ａのトナーに対する付着力は低下した状態にある。そして、この状態で加熱ロール６１を数回転させた後、クリーニングブレード９０を加熱ロール６１から離間させる（Ｓ４２）。これにより、加熱ロール６１に付着したトナーＴｘがクリーニングブレード９０に転移付着して除去される。
【０１１１】
なお、前記実施の形態１〜３において、定着ベルト７０や加熱ロール６１に付着するものは、トナーＴｘの他に記録用紙Ｐの受像層を構成する熱可塑性樹脂もあるが、トナーＴｘと同様にして除去される。
【０１１２】
【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、ゴム層等を表面離型層として形成した定着ベルトや加熱ロールにトナー等が付着しても容易に除去することができる。また、特にゴム層等を表面離型層として形成した定着ベルトを用いて定着を行う場合に、その定着ベルトのしわに起因した光沢むらが発生のない良好な定着を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１等に係る定着装置と画像形成装置とを示す概略構成図。
【図２】 （ａ）は実施の形態１に係るベルト式の第２定着装置の要部を示す一部断面図、（ｂ）は定着ベルトの断面図。
【図３】 実施の形態１に係るベルト式着装置とクリーニング用シートの供給を示す概略構成図。
【図４】 クリーニング用シートを示す断面図。
【図５】 実施の形態１等に係るベルト式定着装置の制御系の構成を示すブロック図。
【図６】 表面離型層のトナー等に対する付着力の測定方法を示す概略説明図。
【図７】 フロオロカーボンシロキサンゴムからなる表面離型層の付着力の測定結果を示すグラフ図。
【図８】 クリーニングモード先端時における基本的動作を示すフローチャート。
【図９】 実施の形態１におけるクリーニング動作の内容を示すフローチャート。
【図１０】 クリーニング用シートによるクリーニング動作の状態を示す要部説明図。
【図１１】 定着ベルトへのトナー付着が発生する場合の状態を示す要部説明図。
【図１２】 実施の形態２に係るベルト式着装置を示す概略構成図。
【図１３】 クリーニング用ロールを示す概略断面図。
【図１４】 実施の形態２におけるクリーニング動作の内容を示すフローチャート。
【図１５】 実施の形態３に係るロール式着装置を示す概略構成図。
【図１６】 実施の形態３におけるクリーニング動作の内容を示すフローチャート。
【図１７】 定着ベルトに発生するしわの状態を示す裏面図。
【符号の説明】
６…定着装置、６１…加熱ロール、６４…ハロゲンランプ（熱源）、６５…加圧ロール、７０…定着ベルト、７２…表面離型層、７５…冷却装置、８０…クリーニング用ロール、９０…クリーニングブレード、１００…制御装置（制御手段）、２００…クリーニング用シート、Ｐ…記録用紙（記録シート）、Ｔ…トナー像、Ｎ…定着ニップ部（圧接部）。

Claims (7)

1. 熱源を備えた加熱ロールと、この加熱ロールから所定の間隔をあけて配置される支持ロールと、この支持ロールと前記加熱ロールとに少なくとも張架されて回転する無端状の定着ベルトと、この定着ベルトを挟んで前記加熱ロールに圧接して配置される加圧用回転体と、前記加熱ロールから支持ロールに達する途上にある前記定着ベルトを冷却する冷却装置とを備え、その定着ベルトと加圧用回転体との圧接部に、定着対象のトナー像を担持する記録シートをそのトナー像担持面が定着ベルト側に位置する姿勢で導入して通過させるとともに前記冷却装置を通過した後に前記定着ベルトから剥離させる定着装置において、前記定着ベルトの外周面側に、トナーと記録シートの少なくとも一方に使用される熱可塑性樹脂との付着力が温度上昇に伴って低下した後に再び増加するような変曲域をもつ特性のフッ素ゴムからなる表面離型層を形成し、
   かつ、この表面離型層に付着する前記熱可塑性樹脂からなる付着物を除去する際、少なくともその除去を行う領域における前記定着ベルトの温度が前記フッ素ゴムの変曲域の温度になる温度制御を行う制御手段を設けたことを特徴とする定着装置。
2. 熱可塑性樹脂からなる表面層が形成されたクリーニング用シートを使用し、
   前記付着物の除去の際に、そのクリーニング用シートを前記圧接部に供給して導入するとともに、少なくともそのクリーニング用シートを定着ベルトから剥離させる領域における定着ベルトの温度が前記フッ素ゴムの変曲域の温度になるように前記制御手段により温度制御する請求項１に記載の定着装置。
3. 熱可塑性樹脂からなる表面層とこの表面層の熱可塑性樹脂を加熱軟化させる熱源を有するクリーニングロールを前記定着ベルトの外周面に対して接離可能に配置し、
   前記付着物の除去の際に、そのクリーニングロールを前記熱源により表面層を加熱した状態で前記定着ベルトに当接させるとともに、少なくともそのクリーニングロールを当接させる領域における定着ベルトの温度が前記フッ素ゴムの変曲域の温度になるように前記制御手段により温度制御する請求項１に記載の定着装置。
4. 定着動作の際に、前記冷却装置により冷却される定着ベルトの温度が前記フッ素ゴムの変曲域の温度よりも高い温度になるように前記制御手段により温度制御する請求項１〜３のいずれかに記載の定着装置。
5. 熱源を備えた加熱ロールと、この加熱ロールに圧接して配置される加圧用回転体とを備え、
   その加熱ロールと加圧用回転体との圧接部に、定着対象のトナー像を担持する記録シートをそのトナー像担持面が当該加熱ロール側に位置する姿勢で導入して通過させる定着装置において、
   少なくとも前記加熱ロールの外周面側に、トナーと記録シートの少なくとも一方に使用される熱可塑性樹脂との付着力が温度上昇に伴って低下した後に再び増加するような変曲域をもつ特性のフッ素ゴムからなる表面離型層を形成し、
   かつ、この表面離型層に付着する前記熱可塑性樹脂からなる付着物を除去する際、少なくともその除去を行う領域における当該加熱ロールの温度が前記フッ素ゴムの変曲域の温度になる温度制御を行う制御手段を設けたことを特徴とする定着装置。
6. 熱可塑性樹脂からなる表面層が形成されたクリーニング用シートを使用し、
   前記付着物の除去の際に、そのクリーニング用シートを前記圧接部に供給して導入するとともに、少なくともその圧接部における加熱ロールの温度が前記フッ素ゴムの変曲域の温度になるように前記制御手段により温度制御する請求項５に記載の定着装置。
7. 熱可塑性樹脂からなる表面層とこの表面層の熱可塑性樹脂を加熱軟化させる熱源を有するクリーニングロールを前記加熱ロールの外周面に対して接離可能に配置し、
   前記付着物の除去の際に、そのクリーニングロールを前記熱源により表面層を加熱した状態で前記加熱ロールに当接させるとともに、少なくともそのクリーニングロールを当接させる領域における加熱ロールの温度が前記フッ素ゴムの変曲域の温度になるように前記制御手段により温度制御する請求項５に記載の定着装置。

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