JP4376045B2

JP4376045B2 - 定着装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP4376045B2
Application number: JP2003414641A
Authority: JP
Inventors: 勝博越後; 聡彦馬場; 重夫黒高; 貴史藤田; 尚志菊地; 幸通染矢; 博之国井; 淳中藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2023-12-12
Also published as: JP2005173320A

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成に用いる定着装置及びその定着装置を備えた画像形成装置に関する。

特許文献１には、２色以上の加熱定着性トナーを用いて未定着の多色トナー画像を記録材面に形成担持させる画像形成手段と、該未定着の多色トナー画像を記録材面に定着させる定着手段を有し、上記定着手段は、記録材の多色トナー画像担持面に対して定着フィルムを密着させて該定着フィルムの記録材密着側とは反対側に配設した加熱体により該フィルムを介して記録材面の多色トナー画像を加熱軟化溶融混色させる加熱混色工程と、定着フィルムと記録材とを引続き密着させたまま搬送を続行させてその間で加熱混色トナー画像を放熱させて冷却固化させる冷却工程と、定着フィルムと記録材とを分離させる分離工程と、の順次実行部を有し、前記冷却工程は温度制御手段で温度管理されることを特徴とする画像形成装置について開示されている。この発明は、冷却工程の冷却効果を安定化させることにより、光沢バラツキの無い安定した定着画像を得ることを目的としている。

特許文献２には、シート上に担持された未定着画像を定着する装置であって、対向する展張面が互いに同方向に移動する状態で設けられている一対の熱伝導性ベルトと、上記各熱伝導性ベルトにおいて対向する展張面の展張方向で少なくとも２カ所において該熱伝導性ベルト間に挟持されるシートを押圧するニップ部とを備え、上記ニップ部のうちの一方は上記熱伝導性ベルト同士が常時当接し、他方は熱伝導性ベルト同士が互いに接離する関係とされ、接離状態に応じて上記展張面同士が対向して構成されるシートへの熱伝達領域の長さが変更可能であることを特徴とする定着装置について開示されている。この発明は、シートへの熱伝達領域の長さを変更可能とし、所望の光沢度を得ることを目的としている。

特許文献３には、シート上に担持された未定着画像中のトナーを定着する装置であって、加熱・加圧することにより上記未定着画像中のトナーを上記シートに浸透させる第１，第２の定着手段が上記シートの移動方向に沿って配置され、上記第２の定着手段は、上記トナーの温度（Ｔ１）がガラス転移点（Ｔｇ）以下とならない位置に配置され、上記トナーの表面平滑度を画像の光沢度に応じて温度制御することなく変更可能であることを特徴とする定着装置について開示されている。本発明は、トナーの表面平滑度をあげるために再加圧することを目的とするものである。

特開平５−１０７９６０号公報特開２００２−２２１８６６公報特開２００２−３０４０７２公報

電子写真方式のフルカラー複写機或いはプリンタに用いられる定着装置の課題としては、光沢度安定化と、記録シートの分離性向上が挙げられる。すなわち、フルカラーの作像には、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）のカラートナーを重ね合わせて所望の色再現性を確保するために、トナーを十分に溶融させる必要がある。しかしながら、定着部材とトナーとを分離する分離工程におけるトナー温度が不安定だと、トナー溶融粘度がバラツいてしまい、画像光沢度が安定しない。また、分離工程におけるトナー溶融粘度が低いと、トナーと定着部材との間に粘着力が強く働き、記録シートなどの媒体が定着部材に巻き付いてしまうという現象が知られている。そして、トナーと定着部材との間の粘着力を小さくしようとしてトナーを低温で定着させようとすると、所望の画像光沢度が得られないというトレードオフの関係にあり、これらの両立が困難である。

また、特にプロユースの分野においては、紙種に応じて画像の光沢度を切り換えたいという要請があるが、従来、一般的には光沢度を安定させることと、紙種に対する光沢度の切り換えは両立が困難であるという不具合があった。

これに対し、特許文献１に開示の技術は、冷却工程の温度管理には言及しているものの、あくまでも光沢度の安定化のみが目的であって、光沢度をユーザの所望により切り換えることはできないという不具合があった。

本発明の目的は、電子写真方式で作像する場合に、画像の光沢度をユーザの所望により切り換えることができるようにすることである。

上記目的を達成するために、請求項１の記載の定着装置は、トナー画像の形成された媒体を挟持して搬送する一対のベルトと、前記媒体を前記一対のベルトに挟持された状態で当該ベルトを介して前記トナー画像が乱れない程度の圧力で加圧して該トナー画像を前記媒体上に仮定着する加圧部材と、前記加圧部材と前記一対のベルトを架け渡す回転部材と、前記一対のベルトが架け渡された前記加圧部材と前記回転部材との間で、前記トナー画像が仮定着された前記媒体を、前記一対のベルトに挟持された状態で当該ベルトを介して加熱して該トナー画像のトナーを溶融させ、該媒体の紙繊維中に浸透させて前記トナー画像の該媒体上への本定着を完了させる加熱装置と、前記一対のベルトが架け渡された区間の、前記加熱装置より前記媒体搬送方向の下流側で該媒体を該一対のベルトに挟持された状態で当該ベルトを介して冷却する冷却装置と、ユーザの選択に応じて前記冷却の強度を制御する冷却制御手段と、を備えていることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の定着装置において、前記冷却装置冷却装置より前記媒体搬送方向の下流側で前記ベルトの温度を検出する温度センサと、前記冷却制御手段は、この検出温度及び前記ユーザの選択に応じて前記冷却の強度を制御することを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の定着装置において、前記一対のベルトが架け渡された区間の、前記加熱装置と前記冷却装置との間で前記一対のベルトを介して前記媒体を圧接する圧接部材を備えていることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１又は２に記載の定着装置において、前記一対のベルトが架け渡された区間の、前記加熱装置より前記媒体搬送方向の下流側で前記一対のベルトを介して前記媒体を圧接する圧接部材を備え、該圧接部材に前記冷却装置が形成されていることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項３又は４に記載の定着装置において、前記圧接部材は、所定の駆動機構により駆動されて前記圧接とその解除を行なう複数のローラであることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項３〜５のいずれか一に記載の定着装置において、前記検出温度に応じて前記圧接を行なうときの当該圧接の強度を切り替える制御を行なう圧接制御手段を備えていることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、電子写真方式の画像形成装置であって、定着装置として請求項１〜６のいずれかの一に記載の定着装置を備えていることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項７に記載の画像形成装置において、少なくとも結着樹脂、着色剤、及びワックスを含有したトナーを用いて画像形成を行うことを特徴とするものである。

本発明によれば、ユーザの選択に応じて冷却の強度を制御するので、画像の光沢度をユーザの所望に制御することができる。

発明を実施するための最良の一形態について説明する。

図１は、本発明の一実施の形態である定着装置を備えた、本発明の一実施の形態である画像形成装置を実施するデジタルカラー複写機（以下、単に「複写機」という。）１の全体構成の説明図を示す。なお、本例は、デジタルカラー複写機の例であるが、本発明の画像形成装置は、複写機のほか、ファクシミリ、プリンタ等としても実施することができることはいうまでもない。また、カラー複写機に限らず、カラープリンタ、ファクシミリ装置なども含まれることは勿論であり、白黒トナーを用いた複写機等にも本発明を適用することができる。

複写機１において、画像形成部１Ａは、色分解に対応した色の画像を形成可能な感光体を複数備え（この例では、感光体３Ｂ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙ）、各感光体３Ｂ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙ上で形成された各色のトナー画像を中間転写体である中間転写ベルト２に重畳転写し、この重ね合わされたトナー画像を媒体である記録用紙などのシートに対して一括転写することでカラー画像を形成することができる。

画像形成装置１において、画像形成部１Ａは縦方向の中央部に位置し、その下方には給紙部１Ｂが、さらに画像形成部１Ａの上方には原稿載置台１Ｃ１を備えた原稿走査部１Ｃが、それぞれ配置されている。画像形成部１Ａには、水平方向に展張面を有する前述の中間転写ベルト２が配置されており、中間転写ベルト２の上位には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。

原稿走査部１Ｃには、原稿載置台１Ｃ１上の原稿を露光走査するスキャナ１Ｃ２が備えられており、さらに原稿載置台１Ｃ１の上面には、自動原稿給送装置１Ｃ３が配置されている。自動原稿給送装置１Ｃ３は、原稿載置台１Ｃ１上に繰り出される原稿を反転可能な構成を備え、原稿の表裏各面での走査が行えるようになっている。

書き込み装置５は、原稿走査部１Ｃに有する原稿載置台１Ｃ１上の原稿を走査することにより得られる画像情報あるいは図示しないコンピュータから出力される画像情報により、書き込み光を制御して感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂに対して画像情報に応じた書き込み光を出射して静電潜像を形成する。

画像形成部１Ａには、補色関係にある色のトナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）による画像を担持可能な感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂが中間転写体２の展張面に沿って並んで配置されている。各感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂはそれぞれ同じ方向（図１では反時計方向）に回転可能なドラムで構成されており、その周辺には、回転過程において画像形成処理を実行する帯電装置４、書き込み装置５、現像装置６、１次転写装置７、およびクリーニング装置８が配置されている（便宜上、感光体３Ｙを対象として各装置の符号にＹを付して示し、各感光体３Ｍ，３Ｃ，３Ｂの周りには、これら装置の符号を図示していない）。

書き込み装置５により形成された感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂ上の静電潜像は，現像装置６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｂによってトナーで現像され、中間転写ベルト２に１次転写される。中間転写ベルト２に対して各色のトナー像が重畳転写されると、２次転写装置９によりシートに対して一括して２次転写される。２次転写されたシートは、表面に担持している未定着画像が定着装置１１によって定着される。

中間転写ベルト２は、複数のローラ２Ａ〜２Ｃに掛け回されて感光体との対峙位置において同方向に移動可能な構成を備え、展張面を構成するローラ２Ａ，２Ｂとは別の対向ローラ２Ｃは、中間転写ベルト２を挟んで２次転写装置９に対峙している。なお、図１中、符号１０は、中間転写ベルト２を対象としたクリーニング装置を示している。

複写機１は、用紙などのシートの両面に同時にトナー画像を形成する「同時両面画像形成装置」である。すなわち、中間転写ベルト２の上に作像された第１面側のトナー画像が、２次転写ローラ９Ｂで＋バイアスを印加することで２次転写ベルト９Ａ上に転写される。その後、第１面側のトナー画像は２次転写ベルト９Ａ上を１周回して、再度２次転写ローラ９Ｂ、及び対向ローラ２Ｃの形成するニップ部手前に戻って来る。中間転写ベルト２の上には第２面側のトナー画像が作像されて、第１、第２面側のトナー画像は先端位置が２次転写ニップ位置で同期され、同時にレジストローラ１Ｂ３からシートが給送されて、トナー画像先端とシートの先端が完全に同期される。

２次転写ローラ９Ｂと対向ローラ２Ｃのニップに記録シートが挟み込まれると、２次転写ローラ９Ｂに＋バイアスが印加されているために、先に第２面目のトナー画像が記録シート上面側に転写され、第１面目のトナー画像は２次転写ベルト９Ａ上に付着した状態で保持されている。その後、転写チャージャー９Ｄと対向ローラ９Ｅの作用により２次転写ベルト９Ａ上に保持されていたトナー画像が記録シート裏面側に転写されてシートへ同時両面画像が形成される。シートは２次転写ベルト９Ａ上に静電的に貼り付いているため、最終工程で除電ランプ９Ｆにより除電することで、記録シートは定着装置１１の定着ニップにスムーズにかみこまれる。

給紙部１Ｂは、複数の給紙カセット１Ｂ１と、給紙カセット１Ｂ１から繰り出されるシートの搬送路に配置された複数の搬送ローラ１Ｂ２と、２次転写位置前方に位置するレジストローラ１Ｂ３とを備えている。本実施の形態では、給紙部１Ｂには、給紙トレイ１Ｂ１から繰り出されるシートの搬送路に加えて、給紙カセット１Ｂ１内に収容されていない種類のシートを２次転写位置に向け給送できる構成が備えられており、この構成は、画像形成部１Ａの壁面の一部を起倒可能に設けた手差しトレイ１Ａ１と、繰り出しコロ１Ａ２とを備えている。給紙カセット１Ｂ１からレジストローラ１Ｂ３に向けたシートの搬送路途中には、手差しトレイ１Ａ１から繰り出されたシートの搬送路が合流し、いずれの搬送路から給送されるシートもレジストローラ１Ｂ３によってレジストタイミングが設定される。

定着装置１１を通過したシートは、定着装置１１の後方に配置されている搬送路切り換え爪１２によって搬送方向が切り換えられるようになっており、排紙トレイ１３に向けた搬送路と、反転搬送路とに搬送方向が選択される。なお、定着装置１１に関しては後で詳しく説明する。

以上のような構成を備えた複写機１では、原稿載置台１Ｃ１上に載置された原稿を露光走査することにより、あるいはコンピュータからの画像情報により、一様帯電された感光体３に対して静電潜像が形成され、静電潜像が現像装置６によって可視像処理された後、トナー像が中間転写ベルト２に１次転写される。中間転写ベルト２に転写されたトナー像は、単一色画像の場合にはそのまま給紙部１Ｂから繰り出されたシートに対して転写され、多色画像の場合には１次転写が繰り返されることにより重畳された後、シート両面に対して一括して２次転写される。２次転写後のシートは定着装置１１により未定着画像を定着された後、排紙トレイ１３あるいは、反転されて再度レジストローラ１Ｂ３に向けて給送される。

以下では、複写機１に設けられた定着装置１１について説明する。

図２は、本発明の一実施の形態である定着装置１１の説明図である。図２に示すように、定着装置１１は、２本の定着ベルト１０３ａ，１０３ｂを備えている。

従来のカラートナーを用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ等のＯＡ機器の定着装置においては、定着ベルトの材質として一般的にトナーに対して離型性が良く耐熱性と弾性を併せ持ったシリコーンゴムが用いられ、更にシリコーンゴム上には離型性確保と耐久性向上の点から離型剤としてシリコーンオイルが塗布されていた。

これに対して、本実施の形態の複写機１は、樹脂母材内部に離型剤としてのＷＡＸを内包分散させたオイルレストナーを用いた画像形成装置であり、定着装置１１は、その定着ベルト１０３ａ，１０３ｂの基材としては、例えば、例えば５０〜９０μｍの厚みのポリイミド等の耐熱性樹脂ベルトや、例えば３０〜５０μｍの厚みのＮｉ電鋳、或いはＳＵＳ等からなる金属ベルトなどを用いることができる。ポリイミド等の耐熱性樹脂ベルトを用いる場合は、耐熱性と機械的強度を併せ持ったポリイミド等の樹脂チューブの周囲に、耐熱性と弾性を併せ持ったシリコーンゴム等の材料が成型加工され、更にシリコーンゴムの表層には強度と離型性を併せ持った耐熱性樹脂が離型層として構成されているものを用いることができる。離型層としては、耐熱性があり表面エネルギーの小さい材料が使用され、例えばシリコーン樹脂、フッ素樹脂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共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）などの高分子樹脂などが離型層の材料として使用される。また、ベルト定着装置１１をカラー画像形成装置に用いる場合には、さまざまな表面性の記録シートに対して定着後の画像表面が十分な平滑性を維持するように、基材と離型層の間に弾性層としてシリコーンゴム等の耐熱性ゴム層を例えば４〜１００μｍ程度の厚みの範囲で適宜設けることができる。

定着ベルト１０３ａは定着ローラ１０１ａと分離ローラ１０２ａに、定着ベルト１０３ｂは定着ローラ１０１ｂと分離ローラ１０２ｂに、それぞれ掛け渡されている。そして、定着ベルト１０３ａ，１０３ｂは、定着ローラ１０１ａ，１０１ｂ、または分離ローラ１０２ａ，１０２ｂの回転駆動により、それぞれ時計方向、反時計方向に回転する。これにより、トナー画像の形成された媒体である記録シートＳは定着ベルト１０３ａ，１０３ｂに挟持されて搬送される。定着ローラ１０１ａと１０１ｂとは互いに対向し、分離ローラ１０２ａと１０２ｂとは互いに対向していて、それぞれニップ部Ａ，Ｅで、記録紙などの媒体である記録シートＳを定着ベルト１０３ａ，１０３ｂ間にニップする。

図２において、記録シートＳは、両面にトナー画像Ｔ１を転写された状態で２次転写装置９から定着装置１１へ侵入し、ニップ部Ａに搬送される。ニップ部Ａでは、画像が乱れない程度の圧力で加圧部材である定着ローラ１０１ａ，１０１ｂにより加圧してトナー画像Ｔ１を記録シートＳに仮定着して、記録シートＳが定着ベルト１０３ａ，１０３ｂ間に密着、挟持された状態で、この記録シートＳをニップ部Ｂに搬送し、ニップ部Ｂで記録シートＳ上のトナー画像Ｔ１は加熱されて本定着される（トナー画像Ｔ２）。

加熱装置１０４ａ，１０４ｂは、記録シートＳの搬送方向でニップ部Ａより下流側で、ニップ部Ｅより上流側の位置に配置され、記録シートＳに定着ベルト１０３ａ，１０３ｂの裏側から加熱する。この加熱で、ニップ部Ｂでは記録シートＳ上のトナー画像Ｔ１が１００〜１２０℃の温度になり、これにより溶融したトナーＴ１が記録シートの紙繊維中に浸透して定着工程が完了する（トナー画像Ｔ２）。本実施の形態では、定着ローラ１０１ａ，１０１ｂ及び加熱装置１０４ａ，１０４ｂにより、本定着を行なう加熱定着装置を実現している。加熱工程で用いる加熱装置１０４ａ，１０４ｂの具体的な構成としては、例えば、ハロゲンヒータを熱伝導性の良い金属で構成されたホルダで保持して接触させた装置や、或いは面状発熱体を定着ベルト１０３ａ，０３ｂの裏面側に直接接触させた装置等を用いることができる。熱容量の小さい定着ベルト１０３ａ，１０３ｂの裏側から加熱する場合には、複写機１の線速とＣＰＭの関係から熱源の投入電力を決めており、温度を制御する手段は特に設けていない。

本定着装置１１のように複数の定着ベルト１０３ａ，１０３ｂにより加熱する構成の場合には、加熱時間を十分に確保することができるため、ベルト間の接触圧力は０．５kgf/cm^２以下程度の低面圧でも十分な定着性が得られる。

このようにして、加熱装置１０４ａ，１０４ｂで加熱工程を完了した記録シートＳは、定着ベルト１０３ａ、１０３ｂに挟持されたまま搬送されて、記録シートＳの搬送方向で加熱装置１０４ａ，１０４ｂより下流側で分離ローラ１０２ａ，１０２ｂより上流側に配置されている冷却装置１０５ａ，１０５ｂにおいて、定着ベルト１０３ａ、１０３ｂ間にニップ部Ｄでニップされた状態で、トナー画像Ｔ１が冷却される。冷却装置１０５ａ，１０５ｂの具体的な構成としては、例えば、ヒートパイプを熱伝導性の良い金属で構成されたホルダで保持して定着ベルト１０３ａ，１０３ｂの裏面側に直接接触させるとともに、端部にフィンを設けて冷却ファンで放熱させる装置や、中空パイプを定着ベルト１０３ａ，１０３ｂの裏面側に接触させて中空パイプの内部にエアーを循環させて冷却させる装置、等を用いることができる。この冷却により、ニップ部Ｄでは定着後トナーＴ１の温度を１００℃以下、望ましくは９０℃以下に低減する。

これにより、記録シートＳがニップ部Ｅで分離部材である分離ローラ１０２ａ、１０２ｂから放出される時点でのトナー粘着力を小さくできるため、高線速の画像形成装置においても記録シートＳのニップ部Ｅにおける分離性を良好に維持することが可能となる。また、記録シートＳの分離時の温度を低くするほど、トナー樹脂の糸引き現象を低減できるため、トナー画像Ｔ１の表面粗さを小さくできて光沢度を高くできる。

本実施の形態の定着装置１１で、トナー画像Ｔ１を記録シートＳ上に定着させる工程の作用について説明する。記録シートＳ上のトナー画像Ｔ１は、定着ベルト１０３ａ，１０３ｂを介して低い粘性状態になるまで加熱され、更に加圧作用により記録シートＳの繊維中に浸透する。その後、トナー画像Ｔ１が冷えて固まったときにトナー画像Ｔ１と記録シートＳの紙繊維同士は強固に定着される。但し、このときに定着ベルト１０３ａ，１０３ｂから分離する時点でのトナー層の温度が当該トナーの軟化温度Ｔｓ以下であると、トナーの樹脂は十分に軟化せずに、従って記録シートＳの繊維中にも浸透していかないため、十分な定着強度が得られない。一方、定着ベルト１０３ａ，１０３ｂから分離する時点（ニップ部Ｅを出た時点）でのトナー層の表面温度が、当該トナーの流出開始温度Ｔｆ以上であるとトナーの樹脂粘度が低くなりすぎ、記録シートＳの繊維中には十分浸透していくものの、定着ベルト１０３ａ，１０３ｂの離型層との間の離型性が悪化してしまい、定着ベルト１０３ａ，１０３ｂへのトナーオフセットや定着ベルト１０３への記録シートＳの巻き付きといった不具合が発生してしまう。

そこで、定着装置１１では、前述の構成により、定着後のトナー画像Ｔ２のトナー層の表面温度がＴｓ〜Ｔｆの範囲になるようにしており、望ましくは、そのＴｓ〜Ｔｆの範囲の中央に近い領域で温度偏差（リップル）が小さくなるようにすることが望ましい。

また、分離ローラ１０２ａ，１０２ｂの出口位置には、定着ベルト１０３ａ，１０３ｂ表面温度をそれぞれ検知する温度センサであるサーミスタ１０８ａ，１０８ｂが設けられている。サーミスタ１０８ａ，１０８ｂで分離ローラ１０２ａ，１０２ｂの出口位置での定着ベルト１０３ａ，１０３ｂ表面温度を検知することにより、トナー画像Ｔ２の表面温度を代用特性として検知できるため、その検知温度が所定の温度より高くなった場合には、冷却効果が不足していると考えられるため、冷却装置１０５ａ，１０５ｂの冷却能力を向上させる制御を行なう。

図３〜図５は、かかる制御の簡単な一例を説明するブロック図およびフローチャートである。図３に示すように、定着装置１１を制御する制御装置１２１は、マイクロコンピュータを備え、サーミスタ１０８ａ，１０８ｂの検出信号が入力され、また、冷却装置１０５ａ，１０５ｂに対して制御信号を出力することができる。また、制御装置１２１は、複写機１において、ユーザから各種の操作を受け付ける操作パネル１２２からの制御信号を受け付けることができる。

図４に示すように、制御装置１２１は、画像形成動作中で、定着装置１１が稼動しているときに（ステップＳ１のＹ）、サーミスタ１０８ａの検出温度が所定の基準値より低いときは（ステップＳ２のＹ）、冷却装置１０５ａの冷却能力が十分であると判断して通常の冷却能力に維持し（これをレベル１とする）（ステップＳ３）、所定の基準値より高いときは（ステップＳ２のＮ）、冷却装置１０５ａの冷却能力を通常の冷却能力より所定程度高くする（これをレベル２とする）（ステップＳ４）。同様に、サーミスタ１０８ｂの検出温度が所定の基準値より低いときは（ステップＳ５のＹ）、冷却装置１０５ｂの冷却能力が十分であると判断してレベル１に維持し（ステップＳ６）、所定の基準値より高いときは（ステップＳ５のＮ）、冷却装置１０５ｂの冷却能力を通常の冷却能力より所定程度高くしてレベル２とする（ステップＳ７）。

冷却能力を変えるには、例えば、前述のように冷却装置１０５ａ，１０５ｂが中空パイプを定着ベルト１０３ａ，１０３ｂの裏面側に接触させて中空パイプの内部にエアーを循環させて冷却させる装置であるときは、エアーを循環させるファンを回転する駆動源となるモータの回転数を調節することで容易に行うことができる。

図５は、制御装置１２１が実行する他の処理例で、冷却制御手段を実現するフローチャートである。ユーザは、操作パネル１２２を操作することで、複写機１で形成後の画像について通常より光沢度を高めることを選択する光沢モードを指定することができる。そして、この処理では、画像形成動作中で、定着装置１１が稼動しているときに（ステップＳ１１のＹ）、操作パネル１２２を操作することで光沢モードが選択されているか否かを判断する（ステップＳ１２のＹ）。そして、光沢モードが選択されていないとき（ステップＳ１２のＮ）、すなわち、通常モードのときは、図４と同様の処理を行なう。すなわち、サーミスタ１０８ａの検出温度が所定の基準値より低いときは（ステップＳ１３のＹ）、冷却装置１０５ａの冷却能力が十分であると判断して通常の冷却能力に維持し（前述のレベル１）（ステップＳ１４）、所定の基準値より高いときは（ステップＳ１３のＮ）、冷却装置１０５ａの冷却能力を通常の冷却能力より所定程度高くする（前述のレベル２）（ステップＳ１５）。同様に、サーミスタ１０８ｂの検出温度が所定の基準値より低いときは（ステップＳ１６のＮ）、冷却装置１０５ｂの冷却能力が十分であると判断してレベル１に維持し（ステップＳ１７）、所定の基準値より高いときは（ステップＳ１６のＹ）、冷却装置１０５ｂの冷却能力を通常の冷却能力より所定程度高くしてレベル２とする（ステップＳ１８）。

また、光沢モードが選択されているときは（ステップＳ１２のＹ）、サーミスタ１０８ａの検出温度が所定の基準値より低いときは（ステップＳ２１のＹ）、記録シートＳの定着装置１１からの分離時の温度を低くしてトナー画像Ｔ１の光沢度を高めるため、通常の冷却能力（レベル１）より冷却能力を高め（レベル２）（ステップＳ２２）、所定の基準値より高いときは（ステップＳ２１のＹ）、冷却装置１０５ａの冷却能力をレベル２より強力に冷却するため、レベル２より冷却能力の高いレベル３に設定する（ステップＳ２２）。同様に、サーミスタ１０８ｂの検出温度が所定の基準値より低いときは（ステップＳ２４のＹ）、記録シートＳの定着装置１１からの分離時のトナー画像Ｔ１の光沢度を高めるため通常の冷却能力（レベル１）より冷却能力を高め（レベル２）（ステップＳ２５）、所定の基準値より高いときは（ステップＳ２４のＮ）、冷却装置１０５ｂの冷却能力をレベル２より強力に冷却するため、レベル２より冷却能力の高いレベル３に設定する（ステップＳ２６）。

図５の処理は、記録シートＳのトナー画像Ｔ１の温度の高低にかかわらず、ユーザが光沢モードを選択したときは、記録シートＳを通常モードの場合より一定レベルに強力に冷却する制御を、冷却レベルをレベル１〜３の範囲で可変して簡易に実施しようとするものである。なお、この例に限定することなく、光沢モードの選択の有無により、サーミスタ１０８ａ，１０８ｂの検出温度に応じて、冷却装置１０５ａ，１０５ｂの冷却レベルをより多段階又は無段階に精緻に制御するようにしてもよい。

図６、図７は、定着装置１１のほかの構成例を示す説明図である。同図において図２と同一符号の部材は前述の定着装置１１と同様の部材等であるため、詳細な説明は省略する。

図６、図７の定着装置１１が図２のものと相違する点は、記録シートＳの搬送方向で加熱装置１０４ａ，１０４ｂと冷却装置１０５ａ，１０５ｂとの間の位置に、一対の圧接ローラ１０６ａ，１０６ｂを設けていることである。加熱装置１０４ａ，１０４ｂのニップ部Ｂにおいて、定着工程を完了した直後では、記録シートＳ上のトナーが紙繊維中に浸透しておりトナー自身の粘性は低くなっており、圧接ローラ１０６ａ，１０６ｂのニップ部Ｃでは、定着直後のトナー画像Ｔ１を圧接ローラ１０６ａ，１０６ｂ間に圧接することで、トナー画像Ｔ１の表面がより十分に平滑化される。従来、表面の粗い記録シートＳでは十分な光沢度が得られなかったが、定着ローラ１０１ａ，１０１ｂで定着後に圧接ローラ１０６ａ，１０６ｂで圧接することで、記録シートＳの表面粗さに影響されずにトナー画像Ｔ１の表面粗さを小さくすることが可能となる。また、ユーザが通常モードを場合には（ステップＳ１２のＮ）、制御装置１２１は、図示しない所定のアクチュエータを制御して図７に示すように圧接ローラ１０６ａ，１０６ｂを互いに解除された状態に維持し、ユーザが光沢モードを選択する場合には（ステップＳ１２のＹ）、図６に示すように圧接ローラ１０６ａ，１０６ｂを互いに圧接された状態に維持したまま搬送させることにより、トナー画像Ｔ２の光沢度を切り換えることが可能である。

図６において、海外紙等の表面粗さが非常に大きい記録シートＳで高光沢度のトナー画像Ｔ２を出力する場合には、更に圧接ローラ１０６ａ，１０６ｂの当接圧力を大きくするように制御することで実現可能となる。

また、前述の光沢モードによる光沢度の切り換えとは別の作用として、同じ記録シートＳの連続複写工程における光沢度の安定性も必要である。同じ記録シートＳという条件においては、トナー画像Ｔ２を同一温度で排紙することにより光沢度の変動が抑えられることがわかっているが、特殊な記録シートＳを用いた場合や環境温度が変化した場合、或いは加熱時の電力が変動した場合には、通常モードで複写動作を行っている工程においてもトナー画像Ｔ１の表面温度がバラついて光沢度が変動する場合が考えられる。それを防止するために、記録シートＳの分離直後で、分離ローラ１０２ａ，１０２ｂの位置での定着ベルト１０３ａ，１０３ｂ表面温度を検知するサーミスタ１０８ａ，１０８ｂの検出信号によりトナー画像の表面温度が代用特性として検知できるため、その検知温度が所定の温度より高くなった場合には圧接部材である圧接ローラ１０６ａ，１０６ｂを解除状態から圧接状態に切り換える、或いは既に圧接状態であれば圧力を高める制御を、たとえば制御装置１２１で行うことにより（圧接制御手段）、画像の光沢度の安定化が可能となる。

図８、図９は、定着装置１１の参考の形態の構成例を示す説明図である。図８、図９において、図６、図７と共通の構成については、同一符号を付して詳細な説明は省略する。この定着装置１１においては、加熱装置１０４ａ，１０４ｂに代えて定着ローラ１０１ａ，１０１ｂ内に加熱装置（ハロゲンヒータ）１０７ａ，１０７ｂを設け、定着ローラ１０１ａ，１０１ｂの外部に巻き付けられた定着ベルト１０３ａ，１０３ｂを加熱する構成である。定着ローラ１０１ａ，１０１ｂのニップ部の入口の直前位置には定着ベルト１０３ａ，３ｂの表面をトナー画像の定着に必要な所定の温度に制御するため、定着ベルト１０３ａ，１０３ｂの温度を検出する温度センサである入口サーミスタ１０９ａ，１０９ｂが設けられている。

この定着装置１１においては、定着ローラ１０１ａ，１０１ｂにより構成されるニップ部Ａから、定着ベルト１０３ａ，１０３ｂに挟持搬送されるニップ部Ｂまでの区間でトナー画像Ｔ１が加熱され、溶融したトナーが記録シートＳの紙繊維中に浸透して定着工程が完了する。

定着ローラ１０１ａ，１０１ｂ及び定着ベルト１０３ａ，１０３ｂにより記録シートＳ上のトナー画像を加熱する構成の場合には、加熱ニップ時間を十分に確保することができるため，定着ローラ１０１ａ，１０１ｂ及び定着ベルト１０３ａ，１０３ｂ間の接触圧力は０．５kgf/cm^２以下程度の低面圧でも十分な定着性が得られる。

定着ローラ１０１ａ，１０１ｂ、及び定着ベルト１０３ａ，１０３ｂを加熱する手段としては、上記のように加熱装置１０７ａ，１０７ｂを定着ローラ１０１ａ，１０１ｂの内部に設ける例の他に、
（ａ）定着ローラ１０１ａ，１０１ｂの外部に位置し、かつ定着ベルト１０３ａ，１０３ｂに近接して加熱装置（ハロゲンヒータ）１０７ａ，１０７ｂを設けて，外部から輻射熱で定着ベルト１０３ａ、１０３ｂの表面を加熱する構成（図１０参照）
（ｂ）定着ローラ１０１ａ，１０１ｂの内部又は外部に誘導コイルからなる発熱装置１１１ａ，１１１ｂを設け、定着ローラ１０１ａ，１０１ｂの表面に設けられた発熱層を発熱させる構成（図１１参照）
等が挙げられる。

なお、冷却工程、圧接工程、分離工程の構成・作用は、前述の図２〜図９を参照して説明した例と同様である。

また、前述の各例では、冷却装置１０５ａ，１０５ｂを設けて冷却工程を実施し、加熱定着後のトナー画像の表面温度を制御していたが、他の例としては、
（ａ）圧接ローラ１０６ａ，１０６ｂ自体が冷却工程の作用をする構成、例えば、圧接ローラ１０６ａ，１０６ｂがヒートパイプで構成されており、定着ベルト１０３ａ，１０３ｂの裏面側に接触させて端部にフィンを設けて冷却ファンで放熱させる構成
（ｂ）圧接ローラ１０６ａ，１０６ｂ自体が中空パイプで構成されており、定着ベルト１０３ａ，１０３ｂの裏面側に接触させて中空パイプの内部にエアーを循環させて冷却させる構成
等を用いることができる。

以上説明したように、定着装置１１によれば、図５の処理により（冷却制御手段）、ユーザが光沢モードを選択するか否かに応じてトナー画像Ｔ２の冷却強度を変えることができるので、ユーザの所望に応じた画像の光沢を得ることができる。しかも、この場合には、ユーザの光沢モードを選択の有無のみならず、トナー画像Ｔ２の温度も考慮して冷却強度を変えることができるので、ユーザの所望に応じた画像の光沢を常に適切に実現することができる。

また、圧接ローラ１０５ａ，１０５ｂを設けたことにより、特に画像の高光沢度が欲しい場合には、圧接ローラ１０５ａ，１０５ｂを圧接させる、高強度で圧接させることにより、加熱・定着後のトナー画像Ｔ１が圧延されるため、種々の紙種の記録シートＳに対して高光沢画像が得られる。また、加熱・定着後のトナー粘度が高い状態でベルト１０３ａ，１０３ｂと記録シートＳとを分離できるため、全面画像においても確実な分離性が得られる。

この場合に、圧接ローラ１０５ａ，１０５ｂの圧接とその解除や、その圧接の強度を、トナー画像Ｔ２の温度を考慮して切り替えることにより（圧接制御手段）、連続通紙条件等により冷却による温度制御が追従しなくなった場合でも、圧接ローラの１０５ａ，１０５ｂの圧接力を切り換えることで、画像の光沢度の切り換えが確実に行える。また加熱・定着後のトナー粘度が高い状態で分離できるため、全面画像においても確実な分離性が得られる。

なお、冷却装置１０５ａ，１０５ｂは、圧接部材である圧接ローラ１０６ａ，１０６ｂに設けるようにしてもよい。これにより、圧接ローラ１０６ａ，１０６ｂが冷却工程も実現する複合機能を果たすことで、部品点数とコスト低減を図れる。また加熱・定着後のトナー粘度が高い状態で分離できるため、全面画像においても確実な分離性が得られる。

また、複写機１で使用するトナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤、及びワックスを含有したオイルレストナーである。これにより、分離性に優れ、画像の光沢の安定と光沢度の切り換えを両立させることができる。

本実施の形態のデジタルカラー複写機の全体構成の説明図である。本実施の形態の定着装置の説明図である。定着装置の制御系のブロック図である。定着装置の制御処理のフローチャートである。定着装置の制御処理の別の例（冷却制御手段）のフローチャートである。本実施の形態の定着装置の別の構成例で圧接ローラが閉じた状態の説明図である。図６の例で圧接ローラが開いた状態の説明図である。参考の形態の定着装置の構成例で圧接ローラが閉じた状態の説明図である。図８の例で圧接ローラが開いた状態の説明図である。参考の形態の定着装置の別の構成例の説明図である。参考の形態の定着装置の別の構成例の説明図である。

符号の説明

１画像形成装置
１１定着装置
１０３ａ，１０３ｂベルト
１０１ａ，１０１ｂ加圧部材
１０４ａ，１０４ｂ加熱装置
１０５ａ，１０５ｂ冷却装置
１０６ａ，１０６ｂ圧接部材
１０７ａ，１０７ｂ加熱装置
１０８ａ，１０８ｂ温度センサ
１１１ａ，１１１ｂ加熱装置
Ｓ媒体
Ｔ１、Ｔ２トナー画像

Claims

トナー画像の形成された媒体を挟持して搬送する一対のベルトと、
前記媒体を前記一対のベルトに挟持された状態で当該ベルトを介して前記トナー画像が乱れない程度の圧力で加圧して該トナー画像を前記媒体上に仮定着する加圧部材と、
前記加圧部材と前記一対のベルトを架け渡す回転部材と、
前記一対のベルトが架け渡された前記加圧部材と前記回転部材との間で、前記トナー画像が仮定着された前記媒体を、前記一対のベルトに挟持された状態で当該ベルトを介して加熱して該トナー画像のトナーを溶融させ、該媒体の紙繊維中に浸透させて前記トナー画像の該媒体上への本定着を完了させる加熱装置と、
前記一対のベルトが架け渡された区間の、前記加熱装置より前記媒体搬送方向の下流側で該媒体を該一対のベルトに挟持された状態で当該ベルトを介して冷却する冷却装置と、
ユーザの選択に応じて前記冷却の強度を制御する冷却制御手段と、
を備えている定着装置。
前記冷却装置より前記媒体搬送方向の下流側で前記ベルトの温度を検出する温度センサと、前記冷却制御手段は、この検出温度及び前記ユーザの選択に応じて前記冷却の強度を制御する、請求項１に記載の定着装置。
前記一対のベルトが架け渡された区間の、前記加熱装置と前記冷却装置との間で前記一対のベルトを介して前記媒体を圧接する圧接部材を備えている、請求項１又は２に記載の定着装置。
前記一対のベルトが架け渡された区間の、前記加熱装置より前記媒体搬送方向の下流側で前記一対のベルトを介して前記媒体を圧接する圧接部材を備え、該圧接部材に前記冷却装置が形成されている、請求項１又は２に記載の定着装置。
前記圧接部材は、所定の駆動機構により駆動されて前記圧接とその解除を行なう複数のローラである、請求項３又は４に記載の定着装置。
前記検出温度に応じて前記圧接を行なうときの当該圧接の強度を切り替える制御を行なう圧接制御手段を備えている、請求項３〜５のいずれか一に記載の定着装置。
定着装置として請求項１〜６のいずれかの一に記載の定着装置を備えている、電子写真方式の画像形成装置。
少なくとも結着樹脂、着色剤、及びワックスを含有したトナーを用いて画像形成を行う、請求項７に記載の画像形成装置。