JP4356511B2

JP4356511B2 - 定着装置および両面画像形成装置

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Publication number: JP4356511B2
Application number: JP2004145258A
Authority: JP
Inventors: 秀敏片柳
Original assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Current assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date: 2004-05-14
Filing date: 2004-05-14
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2024-05-14
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Description

本発明は、定着装置および両面画像形成装置に関する。

一般に、電子写真方式による両面画像形成装置においては、紙などの転写材の一面に形成されたトナー像を当該転写材に熱定着させるために、当該転写材の一面に接する一方の定着用回転体と、この一方の定着用回転体に圧接されるよう配置された他方の定着用回転体とを具えてなる定着装置が広く用いられている。

このような定着装置においては、一方の定着用回転体である定着ローラおよび他方の定着用回転体である加圧ローラの圧接部によって形成される定着ニップ部に紙などの転写材が挟圧されながら搬送されて当該転写材に形成された未定着トナー像が加熱により定着されるが、この定着処理中において、定着ローラの表面にトナーなどが転写材から移行して付着するオフセット現象が発生し、これに起因して、得られる定着画像に画像汚れが生じてしまうことや、トナー量の多いトナー像が形成された転写材についての定着においては当該転写材が定着ローラに巻きついてしまうなどの問題があり、これらの問題を解決するために、従来、定着用回転体にシリコーンオイルを塗布する構成の定着装置が提案されている（例えば、特許文献１〜特許文献３参照。）。

しかしながら、このような定着装置においては、定着用回転体に塗布されたシリコーンオイルが転写材に移行してしまう結果、転写材においてべたつき感が発生し、得られる定着画像の品質が低いものとなる。

そこで、シリコーンオイルを使用しない方法として、トナー像を形成するトナーを、トナー樹脂および離型作用を有するワックスが含有されてなるものとすることが行われている。
離型作用を有するワックスが含有されているトナーによれば、定着処理中に付与された熱によってトナーが溶融された際にワックスがトナー樹脂と定着ローラとの間にしみ出すことによりトナー樹脂の定着ローラに対する付着力が低減され、トナーが定着ローラに移行したり、トナーを多量に担持した転写材が定着ローラに巻きつくことが抑止される。
しかしながら、特に転写材上のトナー量の多いカラー両面画像形成装置においては、トナーの変更だけで転写材が定着ローラに巻きつくことを防止することが難しい場合があり、定着ローラと加圧ローラとで形成される定着ニップ部の断面形状を、例えば使用する当該定着ローラや当該加圧ローラの材料の硬度などを選択することなどによって調整することにより、転写材が定着ローラに巻きつくことを防止している。このような場合、片面だけに画像を形成する場合は、定着ニップ部に断面形状が定着ローラ側に凸であるほど巻きつき防止に有利になるが、このような形状である場合、転写材の両面に画像を形成する場合のもう一面の画像定着時に、加圧ローラ側へ巻きつきやすくなってしまう、という問題がある。

一方、転写材を強制的に定着ローラや加圧ローラから剥離する目的で、これらのローラに対向させて板状の剥離部材よりなる強制剥離手段を設け、例えば定着ローラと剥離部材との距離を０．００５〜０．１ｍｍもしくは０．０５〜０．３ｍｍに保つ装置が提案されている（例えば、特許文献４および特許文献５参照。）。

ところが、定着ローラと剥離部材との距離は上記の範囲に保つ必要があるが、当該距離は、交換用の加圧ローラの外径ばらつきの程度に対してあまりにも小さいために、剥離部材の真直度や加圧ローラにおいて部品交換が行われた場合などを考慮すると現実的な解決策とはいえない。
特開２００２−２５８６５７号公報特開平７−１０４６０２号公報特開平９−１６６９３３号公報特開平１１−１８４３００号公報特開２００１−８３８３２号公報

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、簡単な構成で転写材の定着用回転体に対する良好な剥離性を得ることができると共に、離型作用を有するワックスを含有するトナーを使用して定着用回転体の表面に傷が生じることが抑止され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、上記の定着装置を具えた両面画像形成装置を提供することにある。

本発明の定着装置は、離型作用を有するワックスが含有されたトナーによるトナー像が形成された転写材を挟圧しながら搬送して当該トナー像を加熱により定着するための、互いに圧接されて定着ニップ部が形成される２つの定着用回転体を具えてなり、
一方の定着用回転体または他方の定着用回転体に接触して外部接触回転体が設けられており、一方の定着用回転体、他方の定着用回転体、および外部接触回転体のうち、少なくともいずれか１つの回転体の表面に接触して、ワックス展延用ブレードが設けられており、
定着ニップ部においては、転写材の一面に接する一方の定着用回転体に対して他方の定着用回転体が凸となる形状が形成されており、他方の定着用回転体の表面に接触して設けられた、転写材を他方の定着用回転体より剥離するための、板状部材よりなり、この板状部材における少なくとも他方の定着用回転体に接触する先端部分の外表面にフッ素樹脂よりなる離型層が設けられている強制剥離手段を有することを特徴とする。

ワックス展延用ブレードは、その幅が、転写材における最大の幅以上の大きさに設定されている構成とすることができる。

本発明の定着装置において、ワックスは、その融点が６０℃以上１１０℃以下であることが好ましい。

本発明の定着装置においては、一方の定着用回転体は、厚さが０．２ｍｍ以上の、耐熱性の弾性体よりなる耐熱弾性層を有し、一方の定着用回転体および他方の定着用回転体の最表面には、テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルコキシエチレンとの共重合体（ＰＦＡ）、およびテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体（ＦＥＰ）から選ばれたフッ素樹脂を含有する離型性樹脂よりなるトナー離型層が設けられていることが好ましい。

本発明の両面画像形成装置は、上記の定着装置を具えることを特徴とする。

本発明の定着装置によれば、定着ニップ部において転写材の一面に接する一方の定着用回転体に対して他方の定着用回転体が凸となる形状が形成されているために転写材が定着ニップ部から他方の定着用回転体に接近した特定の方向に搬出されるようになるが、この他方の定着用回転体に接触して強制剥離手段が設けられているために転写材が確実に当該他方の定着用回転体から剥離され、しかも、トナー像を形成するトナーはワックスが含有されたものであるために、当該ワックスが他方の定着用回転体と強制剥離手段との間において滑剤として機能するため、当該強制剥離手段によって他方の定着用回転体の表面に傷がつけられることが抑止される。

また、一方の定着用回転体、他方の定着用回転体および外部接触回転体のいずれかに接触してワックス展延用ブレードが設けられている構成によれば、定着ニップ部で溶融されたトナーからしみ出したワックスが、当該一方の定着用回転体、他方の定着用回転体または外部接触回転体に接触して設けられたワックス展延用ブレードによって均一にならされるために、転写材上に形成されたトナー像の多くが、当該転写材上における搬送方向と垂直方向のごく一部の特定位置だけに存在する場合にも、最終的に他方の定着用回転体の表面において均一にワックスが行き渡り、従って、より一層強制剥離部材によって他方の定着用回転体の表面に傷がつくことが抑止される。

本発明の両面画像形成装置によれば、上記の定着装置を具えているために、長期間にわたって良好な定着画像を得ることができる。

＜第１の実施の形態＞
以下、本発明について図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の両面画像形成装置の構成の一例を示す説明図である。
この例における両面画像形成装置は、カラー両面画像形成装置であって、画像形成装置本体内に、原稿を光学的に走査して原稿画像を読み取って画像データを形成する画像読取部１１と、当該画像読取部１１よりの画像データに基づいて、各々表面にトナー像が形成される感光体３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋと、この感光体３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋに対してトナー像を形成するための現像装置３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋと、この現像装置３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋの各々で形成されたトナー像を、当該感光体３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋを圧接する圧接用ローラ３６Ｙ、３６Ｍ、３６Ｃ、３６Ｋによって一次転写して担持するための中間転写体５１と、当該中間転写体５１の表面に形成された一次転写トナー像を紙などの転写材Ｐの表面に転写する二次転写部３９と、転写材Ｐの表面に転写された二次転写トナー像を加熱により定着させるための定着装置４０と、転写材Ｐを搬送する搬送機構と、可視画像形成が完了した転写材Ｐを排出する排出口１５とを備えてなる。
同図において、３７Ｙ、３７Ｍ、３７Ｃ、３７Ｋの各々は感光体用クリーニング部、５４は中間転写体用クリーニング部であり、１８ａ、１８ｂ、１８ｃは転写材収容カセットである。

感光体３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋは、例えば複数のローラ５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄによって移動可能に支持された、図１において矢印方向に循環移動する無端状ベルトよりなる中間転写体５１の直線状の下向部分に沿って、当該中間転写体５１の循環方向に並列配置されており、これらの感光体３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋの各々に対応するよう現像装置３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋが配置されている。
ここで、現像装置３０Ｙによれば黄色のトナー像が形成され、現像装置３０Ｍによればマゼンタ色のトナー像が形成された、現像装置３０Ｃによればシアン色のトナー像が形成され、現像装置３０Ｋによれば黒色のトナー像が形成される。

現像装置３０Ｙには、中間転写体５１と転写位置において順方向（図１において矢印方向）に移動するよう回転する感光体３１Ｙの外周面領域に、その回転方向に沿って、当該感光体３１Ｙを、例えばグリッドとコロナ放電ワイヤによるコロナ放電によって一様に帯電するための帯電器３２Ｙと、一様に帯電した感光体３１Ｙに対して画像読取部１１の画像データに基づいて、例えばレーザーダイオード（図示せず）からレーザー光を放射して露光を行うことにより、その表面に静電荷像を形成する像露光部３３Ｙと、感光体３１Ｙの表面に形成された静電荷像を現像する現像器３４Ｙとが備えられている。
また、他の現像装置３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋも、各々、上記の現像装置３０Ｙと同様の構成を有するものとされている。

このような両面画像形成装置においては、４つの現像装置３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋのすべてが作動されることにより、いわゆるフルカラーのカラー画像を形成することができると共に、当該４つの現像装置３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋのうちの１つである現像装置３０Ｋを選択的に用いることにより、例えば黒色のトナーのみによりモノクロ画像を形成することができる。

定着装置４０は、図２に示すように、転写材Ｐの未定着トナー像が形成された一面（図２においては、例えば転写材Ｐの上面）に接するよう配置された一方の定着用回転体である定着ローラ４１と、これに圧接されるよう設けられた他方の定着用回転体である加圧ローラ４３と、定着ローラ４１の表面に接触するよう設けられた外部接触回転体である外部加熱回転体４５と、加圧ローラ４３にその先端縁が接触するよう設けられた強制剥離手段４７と、外部加熱回転体４５を押圧するよう設けられたワックス展延用ブレード４６とを備えており、この定着ローラ４１と加圧ローラ４３との圧接部により、定着ローラ４１に対して加圧ローラ４３が凸となる形状の定着ニップ部Ｎが形成されている。図２において、４９ａおよび４９ｂは非接触型の温度検知手段である。

定着ローラ４１は、例えばハロゲンランプなどのヒータランプよりなる加熱源ＨＬａを内蔵したものであって、当該加熱源ＨＬａが内部に配置された円筒状の芯金４１ａと、当該芯金４１ａの外周面に形成された耐熱弾性層４１ｂと、例えばフッ素ゴムとフッ素樹脂の混合ラテックスを塗布焼成したものなどよりなる接着層（図示せず）を介して当該耐熱弾性層４１ｂの表面に形成された被覆層４１ｃとよりなるソフトローラである。

ここで、加熱源ＨＬａは、芯金４１ａの内部において、定着ローラ４１の長さ方向に伸びるよう配置されており、直接の加熱対象である定着ローラ４１の外周面の温度が設定温度域に維持されるよう、温度検知手段４９ａによって検知される定着ローラ４１の表面温度に基づき、図示しない制御手段により、例えば点灯状態がオン−オフ制御される。

耐熱弾性層４１ｂを構成する耐熱性弾性体材料としては、例えばシリコーンゴム、発泡シリコーンゴム、フッ素ゴムなどが挙げられるが、特にシリコーンゴムを用いることが好ましい。この耐熱弾性層４１ｂの厚みは、１．０ｍｍ〜４．０ｍｍの範囲であることが好ましい。
耐熱弾性層４１ｂの厚さが０．２ｍｍ以下である場合には、定着ローラ４１の表面が熱定着すべきトナー像を担持している転写材Ｐの表面の凹凸にならい難くなって高い画質の可視画像を形成することができなくなるおそれがある。また、耐熱弾性層４１ｂの厚さが１．０ｍｍ未満である場合には、加圧ローラ４３に対して定着ローラ４１が凸となり、定着ニップ部Ｎの幅を確保することが難しくなる。
一方、耐熱弾性層４１ｂの厚さが過大である場合には、芯金４１ａの内部に配置された加熱源ＨＬａによって定着ローラ４１の表面を加熱する際の熱応答性を十分に確保することができないおそれがある。

芯金４１ａを構成する材料としては特に限定されるものではないが、アルミニウム、鉄、銅などの金属またはそれらの合金を挙げることができる。

被覆層４１ｃは、トナーが付着することを防ぐためのトナー離型層としての機能を有する層であって、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルコキシエチレンとの共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体（ＦＥＰ）から選択されるフッ素樹脂を含有する離型性樹脂よりなり、その厚さが５０μｍ以下であることが好ましい。

被覆層４１ｃがフッ素樹脂よりなることにより、その離型作用によってトナー自体に対する定着ローラ４１の表面離型性が高くなるため、シリコーンオイルなどの離型用オイルを定着ローラ４１に塗布せずとも定着処理中にトナーに由来の付着物が定着ローラ４１表面に付着しにくくなると共に、転写材Ｐの定着ローラ４１からの剥離性が高くなる。

被覆層４１ｃの厚さを５０μｍ以下とすることにより、定着ローラ４１の表面が未定着トナー像が形成された転写材Ｐの表面の凹凸にならい易くなることから、画像劣化を抑制することができる。
なお、均一な被覆層４１ｃを形成しやすくするためには、その厚さを２０μｍ以上とすることがより好ましい。

この被覆層４１ｃは、具体的に、例えば（１）ディスパージョン状態の離型性樹脂を塗布焼成することにより、厚さ２０〜５０μｍに形成すること、（２）厚さ２０〜５０μｍに成形された離型性樹脂チューブを被覆接着することによって形成すること、などができる。

定着ローラ４１の硬度は、高分子計器株式会社製のＡｓｋｅｒ−Ｃ型測定器を用いて荷重９．８Ｎで測定されるアスカーＣ硬度で６０〜８５°である。

加圧ローラ４３としては、図２に示すように、例えば円筒状の芯金４３ａと、当該芯金４３ａの外周面に形成された耐熱弾性層４３ｂと、当該耐熱弾性層４３ｂの表面に形成された被覆層４３ｃとよりなるソフトローラを用いることができる。
この図の例において、加圧ローラ４３は、定着ローラ４１と同様に、加熱源ＨＬａを内蔵しているものである。この加熱源ＨＬａは、芯金４３ａの内部において、加圧ローラ４３の長さ方向に伸びるよう配置されており、直接の加熱対象である加圧ローラ４３の外周面の温度が設定温度域に維持されるよう、温度検知手段４９ｂによって検知される加圧ローラ４３の表面温度に基づき、図示しない制御手段により、例えば点灯状態がオン−オフ制御される。

耐熱弾性層４３ｂを構成する耐熱性弾性体材料としては、例えばシリコーンゴム、発泡シリコーンゴム、フッ素ゴムなどが挙げられるが、特にシリコーンゴムを用いることが好ましい。この耐熱弾性層４３ｂの厚みは、耐熱弾性層４１ｂおよび耐熱弾性層４３ｂが同程度の硬度のものよりなるならば、定着ローラ４１の耐熱弾性層４１ｂの厚みより薄いものとされ、通常、０．５〜３ｍｍである。
加圧ローラ４３の耐熱弾性層４３ｂの厚みが、定着ローラ４１の耐熱弾性層４１ｂより薄いものであることにより、定着ニップ部Ｎにおいて、一方の定着用回転体である定着ローラ４１に対して他方の定着用回転体である加圧ローラ４３が凸となる形状を得ることができる。

芯金４３ａを構成する材料としては特に限定されるものではないが、アルミニウム、鉄、銅などの金属またはそれらの合金を挙げることができる。

被覆層４３ｃを構成する材料の具体例としては、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルコキシエチレンとの共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体（ＦＥＰ）等のフッ素樹脂を主成分とする樹脂などが挙げられる。
具体的には、被覆層４３ｃは、例えば（１）ディスパージョン状態のフッ素樹脂を塗布焼成することにより、厚さ２０〜５０μｍに形成すること、（２）厚さ２０〜５０μｍに成形されたフッ素樹脂チューブを芯金４３ａに被覆させることによって形成すること、などができる。

加圧ローラ４３は、定着ローラ４１の硬度以上の硬度を有するものであることが好ましく、例えば、アスカーＣ硬度で６５〜９０°である。

外部加熱回転体４５としては、例えばハロゲンヒータランプなどよりなる加熱源ＨＬａを内蔵した円筒状の芯金と、当該芯金の外周面に形成された被覆層とよりなるものを用いることができる。

強制剥離手段４７としては、例えば、厚さ０．２ｍｍの薄いステンレス鋼板にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂よりなる薄いフィルムをラミネートすることにより離型層を形成させた板状部材よりなり、先端縁の厚さが０．２ｍｍであり、その真直度（板状部材の直線性におけるずれ）が０．５ｍｍ以下であるものを用いることができる。

ワックス展延用ブレード４６は、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどの弾性体材料により成型されたものであり、その厚みは、例えば３ｍｍとされ、外部加熱回転体４５の回転方向と同方向に伸びるよう当該外部加熱回転体４５の表面に接触して押圧するよう設けられており、その押圧力は、例えば１００〜５００ｍＮ／ｃｍの範囲に設定されている。ワックス展延用ブレード４６は、その表面にフッ素樹脂がコーティングされたものであってもよい。

以上のような構成の両面画像形成装置においては、現像剤としてトナーとキャリアとよりなる２成分現像剤、またはトナーのみよりなる１成分現像剤が用いられる。

トナーとしては、例えば結着樹脂と着色剤とを含有してなるトナー樹脂、および離型作用を有するワックスにより構成されるものが用いられ、特に無機微粉末などがトナー粉末に添加混合されたものが好ましい。

トナーの結着樹脂は、特に限定されるものではないが、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル共重合体樹脂、ポリエステル樹脂などの公知の樹脂を用いることができる。

トナーに用いられる着色剤としては、例えば黒トナーのためにはカーボンブラック、ニグロシン染料などが使用され、イエロー、マゼンタ、シアントナーに必要な顔料としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：６、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー６８、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド４８−３、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２１２、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５７−１、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１７、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー８１、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１５４などを好適に用いることができる。

トナーの粒子には、さらに必要に応じて荷電制御剤、流動化剤、滑剤、クリーニング助剤、その他の添加剤を含有させることもでき、構成される材料には公知のものを用いることができる。

トナーの製造方法としては、乳化重合法や懸濁重合法などを利用してトナーを得る重合法を利用することができる。この製造方法によれば、特定の形状係数を有し球形の程度が高く、粒径分布や帯電量分布などの物性分布がシャープであるトナー、あるいは小径のトナーを容易に得ることができる。これらのうちでも、特願２００３−１４６００７などに記載されているような乳化重合法によるものが好ましい。
また、この方法においては、外添剤として無機微粉末を添加混合することもできる。

トナーとしては、離型作用を有するワックスを内包した樹脂粒子を水系媒体中において融着させてなるもの（以下、「ワックス含有トナー」ともいう。）を好ましく用いることができる。具体的に、ワックス含有トナーは、例えばミニエマルジョン重合法などによって離型作用を有するワックスを内包してなる樹脂粒子を得、この樹脂粒子と、着色剤粒子とを水系媒体中において塩析／融着させることにより、微細に当該ワックスが分散されてなるトナーを得る手法によって製造することができる。

離型作用を有するワックスとしては、数平均分子量が１，５００〜９，０００である低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレンなどが好ましく用いられ、特に好ましくは、下記一般式（１）で表されるエステル基を有する結晶性化合物が用いられる。

一般式（１）：Ｒ¹−（ＯＣＯ−Ｒ²）_n

一般式（１）において、Ｒ¹およびＲ²は、それぞれ独立に置換基を有していてもよい炭化水素基を示し、ｎは１〜４の整数であり、Ｒ¹は、炭素数１〜４０、好ましくは１〜２０、更に好ましくは２〜５であり、Ｒ²は、炭素数１〜４０、好ましくは１６〜３０、更に好ましくは１８〜２６である。また、ｎは、１〜４の整数であるが、好ましくは２〜４、更に好ましくは３〜４、特に好ましくは４である。

具体的には、高級脂肪酸エステル、カルバナワックス、ライスワックスなどの天然ワックス、および結晶性ポリエステルなどが挙げられる。

トナーの粒子中における離型作用を有するワックスの含有割合は、トナーの粒子全体に対して１〜３０質量％であることが好ましく、特に７〜２３質量％であることが好ましい。
離型作用を有するワックスの含有割合を７質量％以上とすることにより、定着処理中の定着ニップ部Ｎにおいてトナー像を形成するトナーから適宜の量の溶融した当該ワックスがしみ出すこととなり、これにより、オフセット現象の発生や、転写材Ｐの巻き付きの発生をより一層抑制することができる。
一方、離型作用を有するワックスの含有割合を２３質量％以下とすることにより、定着ローラ４１への過剰量の当該ワックスの付着をより一層抑制することができる。

離型作用を有するワックスは、その融点が６０〜１１０℃であることが好ましく、特に７０〜９０℃であることが好ましい。
このような範囲の融点の離型作用を有するワックスを含有してなるトナーによれば、定着処理中の定着ニップ部Ｎにおいてトナー像を形成するトナーから適宜の量の溶融した当該ワックスがしみ出すこととなり、これにより、オフセット現象の発生や、転写材Ｐの巻き付きの発生をより一層抑制することができる。
ここに、離型作用を有するワックスの融点とは、示差熱量分析装置（ＤＳＣ）によって測定される値である。具体的には、０℃から２００℃まで１０℃／ｍｉｎの条件で昇温（第一昇温過程）したときに測定される吸熱ピークの最大ピークを示す温度を融点とする。

以上のような両面画像形成装置の動作は次のとおりである。
すべての現像装置３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋが作動されてカラー画像を形成する場合には、画像読取部１１によって原稿の画像が読み込まれて画像データが得られ、この画像データに基づいて、各々の現像装置３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋの像露光部３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋにおいて露光を行うことにより、感光体３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋの各々の表面に静電荷像が形成され、この静電荷像の現像が現像器３４Ｙ、３４Ｍ、３４Ｃ、３４Ｋで行われることにより異なる色のトナー像が得られる。そして、感光体３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋの表面に形成された各々のトナー像を、一次転写部３５Ｙ、３５Ｍ、３５Ｃ、３５Ｋにおいてこの順に循環移動する中間転写体５１の表面に転写することにより一次転写トナー像が重畳形成される。
ここで、一次転写後の感光体３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋは、それぞれ感光体用クリーニング部３７Ｙ、３７Ｍ、３７Ｃ、３７Ｋを通過することにより、表面に残留しているトナーが除去される。
一方、搬送機構により、例えば転写材収容カセット１８ａから転写材Ｐが送り出され、中間転写体５１と同期した状態で二次転写部３９に向けて搬送される。

このようにして中間転写体５１の表面に形成された一次転写トナー像は、二次転写部３９において搬送された転写材Ｐに二次転写される。その後、二次転写トナー像が転写された転写材Ｐは、定着装置４０に向かって搬送され、当該定着装置４０においてトナー像が熱定着されて転写材Ｐに原稿の画像に対応した可視画像が形成される。そして、この可視画像が形成された転写材Ｐは、搬送機構によって搬送されて排出口１５から外部に排出され、これにより、カラー画像が形成される。
また、転写材Ｐが分離された後の中間転写体５１は、中間転写体用クリーニング部５４を通過することにより、表面に残留しているトナーが除去される。

一方、４つの現像装置３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋのうち１つの現像装置のみが作動されてモノクロ画像を形成する場合には、画像読取部１１によって原稿の画像が読み込まれた画像データに基づいて、現像装置３０Ｋのみにより感光体３１Ｋの表面にトナー像が形成され、一次転写部３５Ｋにおいて一次転写が行われること以外は上述のカラー画像を形成する場合と同様の画像形成プロセスが行われることにより、モノクロ画像が形成される。

以上のような両面画像形成装置の可視画像形成作動中において、定着装置４０においては、定着ローラ４１と加圧ローラ４３とにより転写材Ｐが挟圧されながら搬送され、定着ニップ部Ｎにおいて加熱源ＨＬａによって加熱された定着ローラ４１および加圧ローラ４３の熱が転写材Ｐに付与され、転写材Ｐ上のトナー像を加熱により定着する定着処理が行われる。

そして、定着処理後の転写材Ｐは、定着ニップ部Ｎが、一方の加熱回転体である定着ローラ４１に対して他方の加熱回転体である加圧ローラ４３が凸となる、特定の形状を有することから、加圧ローラ４３に接近する特定の方向に搬出されるが、この加圧ローラ４３の表面には、強制剥離手段４７が接触して設けられているので、確実に加圧ローラ４３から剥離され、排出口１５から機外へ搬出される。転写材の両面に定着画像を形成させる場合は、その表面に定着画像が形成された転写材Ｐの定着処理後に、適宜の反転搬送手段が使用されてその裏面に対して同様にトナー像形成工程、転写工程および定着工程が行われ、その後、排出口１５から機外へ搬出される。

以上のような両面画像形成装置によれば、定着ニップ部Ｎにおいて転写材Ｐの一面に接する一方の定着用回転体である定着ローラ４１に対して他方の定着用回転体である加圧ローラ４３が凸となる形状が形成されているために転写材Ｐが定着ニップ部Ｎから加圧ローラ４３に接近した特定の方向に搬出されるようになるが、この加圧ローラ４３に接触して強制剥離手段４７が設けられているために転写材Ｐが確実に当該加圧ローラ４３から剥離され、しかも、トナー像を形成するトナーはワックスが含有されたものであるために、当該ワックスが加圧ローラ４３と強制剥離手段４７との間において滑剤として機能するため、当該強制剥離手段４７によって加圧ローラ４３の表面に傷がつけられることが抑止され、常に表面が平坦な状態に維持される。

転写材Ｐ上に形成されたトナー像の多くが、当該転写材Ｐ上における搬送方向と垂直方向のごく一部の特定位置だけに存在する場合には、トナーからしみ出して定着ローラ、加圧ローラなどに移行するワックスが、転写材Ｐと接触する部分の全面に行き渡らず、強制剥離手段４７によって加圧ローラ４３の一部に傷がついてしまう場合があるが、外部加熱回転体４５に接触してワックス展延用ブレード４６が設けられているために、定着ニップ部Ｎで溶融されたトナーからしみ出したワックスが、当該ワックス展延用ブレード４６によって均一にならされるために、定着ローラ４１の表面を介して最終的に加圧ローラ４３の表面において均一にワックスが行き渡り、従って、より一層強制剥離部材４７による加圧ローラ４３の表面に傷がつけられることが抑止される。
さらに、強制剥離手段４７に離型層が設けられていることにより、転写材Ｐからトナーなどが移行して付着することがない。

以上、本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記の例に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、ワックス展延用ブレード４６は、その目的が達成できれば外部加熱回転体４５のような外部接触回転体の表面に接触するよう設けられることには限定されず、定着ローラ４１または加圧ローラ４３の表面に接触して設けられていてもよいが、ワックス展延用ブレード４６が接触する定着ローラ４１もしくは加圧ローラ４３の耐熱弾性層の厚みが０．５ｍｍ以上である場合は、ブレードが接触することにより、定着ローラ４１もしくは加圧ローラ４３の回転トルクの上昇を生じることから、外部加熱回転体４５の表面に接触して設けられることが好ましい。
また、例えば、定着ニップ部Ｎにおける一方の定着用回転体である定着ローラ４１に対して他方の定着用回転体である加圧ローラ４３が凸となる形状が得られるのであれば、定着ローラ４１の耐熱弾性層４１ｂの厚みと加圧ローラ４３の耐熱弾性層４３ｂの厚みとを違うものにさせることに限定はされない。
さらに、外部加熱回転体４５は、内部に加熱源を有さないものであっても、定着ローラ４１または加圧ローラ４３に接触回転してその表面温度がワックスの融点より高くなるものであればよい。

以上においては、本発明の定着装置をカラー両面画像形成装置に適用した場合について説明したが、当該定着装置は、これに限定されるものではなく、例えばモノクロ両面画像形成装置などに適用することもできる。

＜第２の実施の形態＞
この例の両面画像形成装置は、定着装置が以下の構成を有するものである。
この定着装置４０Ｂは、図３に示されているように、転写材Ｐにおけるトナー像が形成された一面に接する一方の定着用回転体である定着ローラ４１と、外部加熱回転体４５と、ワックス展延用ブレード４６と、後述する、ニップ部形成用ローラ６２、加熱回転体６４、支持ローラ６５、これらニップ部形成用ローラ６２、加熱回転体６４、支持ローラ６５に懸架された無端状の定着ベルト６１および押さえパッド６３よりなる、他方の定着用回転体である加圧回転体６０と、加圧回転体６０にその先端縁が接触するよう設けられた強制剥離手段６７とよりなるものであり、これら定着ローラ４１と加圧回転体６０のニップ部形成用ローラ６２との圧接部により、定着ローラ４１に対して加圧回転体６０が凸となる形状の定着ニップ部Ｎが形成されている。

定着ローラ４１、外部加熱回転体４５、ワックス展延用ブレード４６および温度検知手段４９ａは、第１の実施の形態と同様の構成のものである。また、この例の定着装置４０Ｂには、加圧回転体６０の温度を検知するための温度検知手段６９ｂが、当該加圧回転体６０の表面に当接または近接した状態で設けられているが、この温度検知手段６９ｂは、第１の実施の形態における温度検知手段４９ｂと同様の構成のものである。さらに、強制剥離手段６７としては、第１の実施の形態における強制剥離手段４７と同様の形状および材質のものを用いることができる。

加圧回転体６０は、定着ローラ４１を押圧するニップ部形成用ローラ６２と、加熱源ＨＬａを内蔵した加熱回転体６４と、支持ローラ６５と、これらニップ部形成用ローラ６２、加熱回転体６４および支持ローラ６５に懸架された無端状の定着ベルト６１と、定着ベルト６１を介して定着ローラ４１に当接する押さえパッド６３とにより構成される。

外部加熱回転体６４は、第１の実施の形態における外部加熱回転体４５と同様の構成のものである。

ニップ部形成用ローラ６２は、芯金６２ａと、この芯金６２ａの外周面に形成された耐熱弾性層６２ｂとよりなるものであり、定着ベルト６１を介して定着ローラ４１を、例えば０．５〜２ｍＮ／ｃｍの範囲の押圧力で押圧するものである。

芯金６２ａを構成する金属としては特に限定されるものではないが、例えば鉄、アルミニウム、銅などの金属あるいはこれらの合金を挙げることができる。

耐熱弾性層６２ｂを構成する耐熱弾性体材料としては、例えばシリコーンゴム、フッ素ゴムなどが挙げられるが、特にシリコーンゴムを用いることが好ましい。この耐熱弾性層６２ｂの厚みは、耐熱弾性層４１ｂおよび耐熱弾性層６２ｂが同程度の硬度のものよりなるならば、定着ローラ４１の耐熱弾性層４１ｂの厚みよりも小さく、例えば、０．１〜３ｍｍとされる。

この例の定着装置においては、耐熱弾性層６２ｂの外周面に、被覆層６２ｃを設けることができ、この被覆層６２ｃは、例えばフッ素樹脂により形成される。

また、ニップ部形成用ローラ６２の硬度は、定着ローラ４１の硬度以上の硬度を有するものであることが好ましく、例えばアスカーＣ硬度で６５°以上とされる。

定着ベルト６１としては、無端状のベルト基材の表面に弾性層を介して被覆層が形成されてなるものを好適に用いることができる。
ベルト基材を構成する材料としては、ニッケル、ステンレス鋼などの金属材料、ポリイミドなどの樹脂材料を用いることができる。また、ベルト基材の厚みは、金属材料により形成する場合には、例えば４０〜６０μｍ、樹脂材料により構成する場合には、例えば５０〜９０μｍである。
弾性層を構成する材料としては、例えばシリコーンゴムなどを用いることができる。また、弾性層の厚みは、例えば１５０〜２５０μｍである。
被覆層を構成する材料としては、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、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（ＰＦＡ）およびテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体（ＦＥＰ）から選ばれるフッ素樹脂を用いることができる。また、被覆層の厚みは、例えば２０〜５０μｍである。

強制剥離手段６７は、ニップ形成用ローラ６２が内側にある位置において定着ベルト６１に当接するよう設けられている。

支持ローラ６５は、金属により構成されており、このような金属としては特に限定されるものではないが、例えば鉄、アルミニウム、銅などの金属あるいはこれらの合金を挙げることができる。この支持ローラ６５の外周面には、ベルト走行安定性の観点から、フッ素樹脂などをコーティングしてもよい。

押さえパッド６３は、例えばシリコーンゴムなどの材料により成型されており、定着ベルト６１を定着ローラ４１に沿って接触させるよう、定着ベルト６１を介して定着ローラ４１に当接されている。

押さえパッド６３が定着ベルト６１を介して定着ローラ４１に当接されると共にニップ部形成用ローラ６２が定着ベルト６１を介して定着ローラ４１を押圧することによって定着ベルト６１と定着ローラ４１との間に定着ニップ部Ｎ２が形成される。そして、定着ローラ４１を構成する耐熱弾性層４１ｂの厚みが、加圧回転体６０のニップ部形成用ローラ６２を構成する耐熱弾性層６２ｂの厚みよりも大きいために、定着ローラ４１と定着ベルト６１とがニップ部形成用ローラ６２によって形成される定着ニップ部Ｎにおいて、一方の定着用回転体である定着ローラ４１に対して他方の定着用回転体である加圧回転体６０が凸となる形状が得られる。

このような定着装置を有する両面画像形成装置においては、第１の実施の形態におけるものと同様の作用、効果を得ることができる。

＜第３の実施の形態＞
この例の両面画像形成装置は、定着装置が以下の構成を有するものである。

定着装置４０Ｃは、図４に示されているように、転写材Ｐにおけるトナー像が形成された一面に接する一方の定着用回転体である、後述するニップ部形成用ローラ７２、加熱回転体７５およびこれらニップ部形成用ローラ７２、加熱回転体７５に懸架された定着ベルト７１よりなる定着回転体７０と、ワックス展延用ブレード７６と、他方の定着用回転体である加圧ローラ４３と、加圧ローラ４３にその先端縁が接触するよう設けられた強制剥離手段４７とよりなり、これら定着回転体７０のニップ部形成用ローラ７２との圧接部により、定着回転体７０に対して加圧ローラ４３が凸となる形状の定着ニップ部Ｎが形成されている。

加圧ローラ４３、強制剥離手段４７および温度検知手段４９ｂは、第１の実施の形態と同様の構成のものであり、加熱回転体７５は、第１の実施の形態における外部加熱回転体４５と同様の構成のものである。また、この例の定着装置４０Ｃには、定着回転体７０の温度を検知するための温度検知手段７９ａが、当該定着回転体７０の表面に当接または近接した状態で設けられているが、この温度検知手段７９ａは、第１の実施の形態における温度検知手段４９ａと同様の構成のものである。

定着回転体７０は、ニップ部形成用ローラ７２と、加熱回転体７５と、これらニップ部形成用ローラ７２および加熱回転体７５に懸架された定着ベルト７１とにより構成されるものである。

ニップ部形成用ローラ７２は、例えば、金属よりなる芯金７２ａと、この芯金７２ａの外周面に形成された耐熱弾性層７２ｂとにより構成されている。
芯金７２ａを構成する材料としては特に限定されるものではないが、例えば鉄、アルミニウム、銅などの金属あるいはこれらの合金を挙げることができる。
耐熱弾性層７２ｂを構成する耐熱弾性体材料としては、例えばシリコーンゴム、発泡シリコーンゴム、フッ素ゴムなどが挙げられるが、特に発泡シリコーンゴムを用いることが好ましい。この耐熱弾性層７２ｂの厚みは、加圧ローラ４３の耐熱弾性層４３ｂの厚みよりも大きく、例えば、３〜８ｍｍとされる。
この例の定着装置においては、耐熱弾性層７２ｂの外周面に、被覆層７２ｃを設けることができ、この被覆層７２ｃは、例えばフッ素樹脂により形成される。
また、ニップ部形成用ローラ７２の硬度は、加圧ローラ４３の硬度以下の硬度であることが好ましく、アスカーＣ硬度で、３５〜８０°とされる。

定着ベルト７１としては、無端状のベルト基材の表面に弾性層を介して被覆層が形成されてなるものを好適に用いることができる。
ベルト基材を構成する材料としては、ニッケル、ステンレス鋼などの金属材料、ポリイミドなどの樹脂材料を用いることができる。また、ベルト基材の厚みは、金属材料により形成する場合には、例えば４０〜６０μｍ、樹脂材料により構成する場合には、例えば５０〜９０μｍである。
弾性層を構成する材料としては、例えばシリコーンゴムなどを用いることができる。また、弾性層の厚みは、例えば１５０〜２５０μｍである。
被覆層は、トナーが付着するのを防ぐためのトナー離型層としての機能を有する層であって、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、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（ＰＦＡ）およびテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体（ＦＥＰ）から選択されるフッ素樹脂よりなり、その厚さが例えば２０〜５０μｍであることが好ましい。

ワックス展延用ブレード７６は、例えばシリコーンゴム、フッ素ゴムなどの弾性体材料により成型されたものであり、その厚みは３ｍｍとされ、定着ベルト７１を介して当該定着ベルト７１の移動方向と同方向に伸びるよう加熱回転体７５に当接して押圧するよう設けられており、その押圧力は例えば１００〜５００ｍＮ／ｃｍの範囲に設定されている。ワックス展延用ブレード７６は、その表面にフッ素樹脂がコーティングされたものであってもよい。

定着回転体７０のニップ部形成用ローラ７２は、定着ベルト７１を介して加圧ローラ４３によって例えば２Ｎ／ｃｍの押圧力で押圧されており、これにより、定着ベルト７１と加圧ローラ４３との間に定着ニップ部Ｎが形成される。そして、定着回転体７０のニップ部形成用ローラ７２を構成する耐熱弾性層７２ｂの厚みが、加圧ローラ４３構成する耐熱弾性層４３ｂの厚みよりも大きいために、定着ニップ部Ｎにおいて、一方の定着用回転体である定着回転体７０に対して他方の定着用回転体である加圧ローラ４３が凸となる形状が得られる。

本発明の両面画像形成装置の構成の一例を示す説明図である。図１の両面画像形成装置における定着装置の構成の一例を示す説明図である。図１の両面画像形成装置における定着装置の他の構成の一例を示す説明図である。図１の両面画像形成装置における定着装置の更に他の構成の一例を示す説明図である。

符号の説明

１１画像読取部
１５排出口
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ転写材収容カセット
３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋ現像装置
３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋ感光体
３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ帯電器
３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋ像露光部
３４Ｙ、３４Ｍ、３４Ｃ、３４Ｋ現像器
３５Ｙ、３５Ｍ、３５Ｃ、３５Ｋ一次転写部
３６Ｙ、３６Ｍ、３６Ｃ、３６Ｋ圧接用ローラ
３７Ｙ、３７Ｍ、３７Ｃ、３７Ｋ感光体用クリーニング部
３９二次転写部
４０、４０Ｂ、４０Ｃ定着装置
４１定着ローラ
４１ａ芯金
４１ｂ耐熱弾性層
４１ｃ被覆層
４３加圧ローラ
４３ａ芯金
４３ｂ耐熱弾性層
４３ｃ被覆層
４５外部加熱回転体
４６ワックス展延用ブレード
４７強制剥離手段
４９ａ、４９ｂ温度検知手段
５１中間転写体
５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄローラ
５４中間転写体用クリーニング部
６０加圧回転体
６１定着ベルト
６２ニップ部形成用ローラ
６２ａ芯金
６２ｂ耐熱弾性層
６２ｃ被覆層
６３押さえパッド
６４加熱回転体
６５支持ローラ
６７強制剥離手段
６９ｂ温度検知手段
７０定着回転体
７１定着ベルト
７２ニップ部形成用ローラ
７２ａ芯金
７２ｂ耐熱弾性層
７２ｃ被覆層
７５加熱回転体
７６ワックス展延用ブレード
７９ａ温度検知手段
Ｐ転写材
Ｎ定着ニップ部
ＨＬａ加熱源

Claims

離型作用を有するワックスが含有されたトナーによるトナー像が形成された転写材を挟圧しながら搬送して当該トナー像を加熱により定着するための、互いに圧接されて定着ニップ部が形成される２つの定着用回転体を具えてなり、
一方の定着用回転体または他方の定着用回転体に接触して外部接触回転体が設けられており、一方の定着用回転体、他方の定着用回転体、および外部接触回転体のうち、少なくともいずれか１つの回転体の表面に接触して、ワックス展延用ブレードが設けられており、
定着ニップ部においては、転写材の一面に接する一方の定着用回転体に対して他方の定着用回転体が凸となる形状が形成されており、他方の定着用回転体の表面に接触して設けられた、転写材を他方の定着用回転体より剥離するための、板状部材よりなり、この板状部材における少なくとも他方の定着用回転体に接触する先端部分の外表面にフッ素樹脂よりなる離型層が設けられている強制剥離手段を有することを特徴とする定着装置。
ワックス展延用ブレードは、その幅が、転写材における最大の幅以上の大きさに設定されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
一方の定着用回転体は、厚さが０．２ｍｍ以上の耐熱性の弾性体よりなる耐熱弾性層を有し、一方の定着用回転体および他方の定着用回転体の最表面には、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルコキシエチレンとの共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、およびテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体（ＦＥＰ）から選ばれたフッ素樹脂を含有する離型性樹脂よりなるトナー離型層が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の定着装置。
請求項１〜請求項３のいずれか一に記載の定着装置を具えることを特徴とする両面画像形成装置。