JP5446802B2

JP5446802B2 - 定着装置、および画像形成装置

Info

Publication number: JP5446802B2
Application number: JP2009277714A
Authority: JP
Inventors: 井上　　徹; 泰徳藤本; 洋子下村; 晃一木村
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2009-12-07
Filing date: 2009-12-07
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2029-12-07
Also published as: JP2011118291A

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おいて、内部にヒータ等の加熱部材を備えた複数のロール部材により張架されたベルト部材（定着ベルト）を用いてトナー像を定着する定着装置を備えたものが知られている。
例えば特許文献１には、定着ローラと加熱ローラとに張架された定着ベルトと、定着ベルトの外周面に接触して定着ベルトとの間でニップを形成する加圧ローラとを備えるとともに、定着ベルトを介して定着ローラと加圧ローラとによって形成されるニップの出口分離部に対応した位置であって定着ベルトの内側に、出口分離部面を曲率の大きな形状部とした固定部材を備えた定着装置が記載されている。

２００３−５５６６号公報

本発明は、ベルト部材に付着したトナー成分によって定着画像の光沢に不均一が生じることを抑制することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、循環移動しながら記録材にトナーを定着するベルト部材と、前記ベルト部材を外側から張架しながら内部に配置された発熱体により当該ベルト部材を加熱するとともに、表面の離型性が当該ベルト部材表面の離型性よりも低く構成された外部加熱ロール部材と、前記外部加熱ロール部材に接触して配置され、当該外部加熱ロール部材の表面を清掃する清掃部材とを備え、前記外部加熱ロール部材は、駆動源からの回転駆動力を受けて回転駆動されるとともに、前記ベルト部材から受ける回転力が当該駆動源からの当該回転駆動力よりも大きい場合に当該回転駆動力の伝達を停止する回転伝達制限部材が当該回転駆動力の伝達経路中に配置された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、前記外部加熱ロール部材と前記ベルト部材を挟んで対向する位置に、当該外部加熱ロール部材からの押圧力を受けながら当該ベルト部材を支持する支持部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の定着装置である。
請求項３に記載の発明は、前記外部加熱ロール部材は、表面の硬度が前記清掃部材よりも高く構成されたことを特徴とする請求項１記載の定着装置である。

請求項４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、前記記録材上に転写された前記トナー像を当該記録材に定着する定着手段とを有し、前記定着手段は、循環移動しながら前記記録材に前記トナー像を定着するベルト部材と、前記ベルト部材を外側から張架しながら内部に配置された発熱体により当該ベルト部材を加熱するとともに、表面の離型性が当該ベルト部材表面の離型性よりも低く構成された外部加熱ロール部材と、前記外部加熱ロール部材に接触して配置され、当該外部加熱ロール部材の表面を清掃する清掃部材とを備え、前記定着手段の前記外部加熱ロール部材は、駆動源からの回転駆動力を受けて回転駆動されるとともに、前記ベルト部材から受ける回転力が当該駆動源からの当該回転駆動力よりも大きい場合に当該回転駆動力の伝達を停止する回転伝達制限部材が当該回転駆動力の伝達経路中に配置されたことを特徴とする画像形成装置である。

請求項５に記載の発明は、前記定着手段は、前記外部加熱ロール部材と前記ベルト部材を挟んで対向する位置に、当該外部加熱ロール部材からの押圧力を受けながら当該ベルト部材を支持する支持部材をさらに備えたことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置である。
請求項６に記載の発明は、前記定着手段の前記外部加熱ロール部材は、表面の硬度が前記清掃部材よりも高く構成されたことを特徴とする請求項４記載の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、ベルト部材に付着したトナ
ー成分によって定着画像の光沢に不均一が生じることを抑制し、また、外部加熱ロール部材表面の清掃のために清掃部材が摺動するように設定された構成において、ベルト部材の移動速度が不安定となることを抑制することができる。
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、ベルト部材の表面に付着し
たトナー成分を外部加熱ロール部材の表面に転移させる機能を向上させることができる。
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、外部加熱ロール部材表面の
平滑性が維持され、ベルト部材の表面に付着したトナー成分を外部加熱ロール部材の表面
に転移させる機能を維持することができる。

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、ベルト部材に付着したトナ
ー成分によって定着画像の光沢に不均一が生じることを抑制し、また、外部加熱ロール部材表面の清掃のために清掃部材が摺動するように設定された構成において、ベルト部材の移動速度が不安定となることを抑制することができる。
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、ベルト部材の表面に付着し
たトナー成分を外部加熱ロール部材の表面に転移させる機能を向上させることができる。
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、外部加熱ロール部材表面の
平滑性が維持され、ベルト部材の表面に付着したトナー成分を外部加熱ロール部材の表面
に転移させる機能を維持することができる。

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。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。外部加熱ロールが定着ベルトを外側から加熱する領域の断面構成図である。外部加熱ロールの断面層構成図である。外部加熱ロールを定着ベルトと等速に回転させるための駆動機構を示す図である。

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装置（定着ユニット）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４１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４１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、用紙を加熱する定着ベルトモジュール６１と、定着ベルトモジュール６１に設けられた定着ベルト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ロール部材の一例としての外部加熱ロール６１３と、外部加熱ロール６１３の表面を清掃するロール清掃機構部６５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た加圧ロール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、循環移動するベルト部材の一例としての定着ベルト６１０と、定着ベルト６１０を張架しながら回転動作し、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ロール６１２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内の下流側領域であって定着ロール６１０の近傍位置に配置された剥離部材の一例としての剥離パッド６４と、ニップ部Ｎと外部加熱ロール６１３との間（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、外部加熱ロール６１３からの押圧力を受けながら定着ベルト６１０を支持する支持部材の一例としての支持ロール６１６と、を備えている。そして、定着ベルトモジュール６１は、画像形成装置１に対し着脱自在に構成されている。

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発熱体の一例としての例えば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、内部に配置された発熱体の一例としての例えば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。

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。

次に、外部加熱ロール６１３は、例えばアルミニウムやＳＵＳを基体とする表面が例えば窒化処理されて構成された円筒状ロールである。そして、内部に配置された発熱体の一例としての例えば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。なお、外部加熱ロール６１３に関しては、後段で詳述する。
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。

次に、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＞
続いて、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、直接的な定着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は加圧ロール６２の曲率によって上に凸である湾曲し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は、用紙自身が有している紙のコシ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は、その後、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、それにより定着ユニット６０での定着処理が完了する。

＜外部加熱ロールについての説明＞
次に、本実施の形態の外部加熱ロール６１３について説明する。
図３は、外部加熱ロール６１３が定着ベルト６１０を外側から加熱する領域の断面構成図である。図３に示すように、外部加熱ロール６１３は、定着ベルト６１０を押圧力Ｆ１で押圧しながら定着ベルト６１０と接触する。一方、外部加熱ロール６１３が定着ベルト６１０と接触する位置における定着ベルト６１０の内側（外部加熱ロール６１３と定着ベルト６１０を挟んで対向する位置）には、外部加熱ロール６１３からの押圧力Ｆ１に対抗する押圧力Ｆ２（Ｆ１＝Ｆ２）が付与されながら定着ベルト６１０を支持する支持部材の一例としての支持ロール６１６が配置されている。それにより、外部加熱ロール６１３と定着ベルト６１０との間において、例えばニップ幅３ｍｍで例えば０．７５ｋｇｆ/ｃｍ^２以上の押圧力Ｆ１が設定される。

また、外部加熱ロール６１３には、外部加熱ロール６１３の表面を清掃するロール清掃機構部６５が配置されている。ロール清掃機構部６５は、繊維をシート状に形成した清掃部材の一例としてのウェブ６５１が巻き付けられた巻付きロール６５２と、巻付きロール６５２に巻き付けられたウェブ６５１を徐々に巻き取る巻取りロール６５３と、ウェブ６５１を外部加熱ロール６１３表面に押圧力Ｆ３（例えば、３〜６ｋｇｆ/ｃｍ^２）で押圧しながら接触させる押圧ロール６５４と、で構成されている。
巻取りロール６５３は、外部加熱ロール６１３の周速よりも遅い移動速度で、外部加熱ロール６１３の回転方向とは逆方向にウェブ６５１を徐々に巻き取る。そして、巻取りロール６５３および巻付きロール６５２は着脱自在に構成され、巻取りロール６５３が巻付きロール６５２に巻き付けられたウェブ６５１をすべて巻き取った時点で、巻付きロール６５２および巻取りロール６５３は、新しいものと交換される。

＜外部加熱ロールの表面層についての説明＞
本実施の形態の外部加熱ロール６１３は、例えばアルミニウムやＳＵＳを基体として、定着ベルト６１０と接触する表面が例えば窒化処理されて構成されている。
ここで、図４は、外部加熱ロール６１３の断面層構成図である。図４に示したように、外部加熱ロール６１３は、例えばＳＵＳからなる基体層６１３ａと、表面層６１３ｂとで構成されている。表面層６１３ｂは、一例として、化学式がＣｒＮで表される窒化クロムおよび化学式がＣｒ_２Ｎで表される窒化クロムの何れか一方で構成されるか、またはその双方が混合して構成されている。化学式がＣｒＮで表される窒化クロムと化学式がＣｒ_２Ｎで表される窒化クロムとの「混合」とは、ＣｒＮで構成される層とＣｒ_２Ｎで構成される層とにより多層に構成される場合や、ＣｒＮとＣｒ_２Ｎとを混ぜ合わせて一層構成とする場合が含まれる。
このように外部加熱ロール６１３の表面層６１３ｂを窒化処理して構成することにより、外部加熱ロール６１３の表面層６１３ｂを、例えばＰＦＡからなる離型層で形成された定着ベルト６１０の表面よりも離型性を低く設定している。

上記したように、本実施の形態の定着ユニット６０においては、ニップ部Ｎを通過する用紙表面の未定着トナー像は、定着ベルト６１０との接触により定着ベルト６１０からの熱を受けて用紙に定着される。そのために、トナーを構成するポリプロピレン（ＰＰ）やポリエチレン（ＰＥ）等のトナー成分が定着ベルト６１０の表面に付着（オフセット）し易い。それにより、定着によりトナー像が形成された画像部分に直接接触した定着ベルト６１０の表面部分には、ＰＰやＰＥ等のトナー成分が付着する。その一方で、トナー像が形成されていない非画像部分と接触した定着ベルト６１０の表面部分には、トナー成分は付着しない。そのために、定着ベルト６１０表面にトナー成分が付着した部分とトナー成分が付着していない部分とが形成される。

定着ベルト６１０にトナー成分が付着した表面部分とトナー成分が付着していない表面部分とが形成されると、その次の定着時に、定着ベルト６１０の表面上において、定着ベルト６１０から未定着トナー像への熱の伝導に差異をもたらす。すなわち、定着ベルト６１０表面のトナー成分が付着した領域では、トナー成分の介在により定着ベルト６１０から未定着トナー像への熱の伝導が相対的に小さくなり、トナー成分が付着していない領域では、未定着トナー像への熱の伝導が相対的に大きくなる。そのために、トナー成分の付着をもたらせた前回の定着のその次（今回）の定着においては、トナー成分が付着した定着ベルト６１０表面と接触した今回の画像領域内の部分においてトナーの溶融が相対的に不充分となり、他の画像領域と比較して光沢が低くなる。それによって、前回の画像部分の履歴として今回の定着画像に光沢の低い領域が形成されることとなり、画像品質を低下させる。

そこで、本実施の形態の定着ユニット６０では、外部加熱ロール６１３の表面層６１３ｂを例えば窒化処理して構成している。それにより、外部加熱ロール６１３の表面層６１３ｂでの離型性が定着ベルト６１０の表面での離型性よりも低くなるように構成している。
すなわち、本実施の形態では、定着ベルト６１０の表面の方が外部加熱ロール６１３の表面層６１３ｂよりも、ＰＰやＰＥ等のトナー成分に対する接着エネルギーが低く構成されている。そのため、定着ベルト６１０の表面と外部加熱ロール６１３の表面層６１３ｂとが接触する領域では、定着ベルト６１０の表面に付着したトナー成分が、相対的に定着ベルト６１０の表面から離れ易く（離型性が高い）、外部加熱ロール６１３の表面層６１３ｂに付着し易い（離型性が低い）状態が形成される。それにより、定着ベルト６１０の表面に付着したトナー成分は、定着ベルト６１０と外部加熱ロール６１３との接触領域において、外部加熱ロール６１３の表面層６１３ｂに転移（吸着）することとなる。それによって、定着ベルト６１０の表面に付着したトナー成分は、外部加熱ロール６１３側に除去される。

この場合に、外部加熱ロール６１３の表面の平滑性を高めるとともに（例えば、Ｒａ≦０．２）、かつ、外部加熱ロール６１３が例えば０．７５ｋｇ/ｃｍ以上の押圧力Ｆ１で定着ベルト６１０を押圧することが好ましい。それにより、外部加熱ロール６１３の表面と定着ベルト６１０の表面との密着性が高まるので、定着ベルト６１０の表面に付着したトナー成分を外部加熱ロール６１３の表面層６１３ｂに転移させる機能が向上する。

＜外部加熱ロールの表面の清掃についての説明＞
上記したように、外部加熱ロール６１３には、外部加熱ロール６１３の表面を清掃するロール清掃機構部６５が配置されている。そして、ウェブ６５１が押圧ロール６５４によって外部加熱ロール６１３表面に押圧されながら移動する。それにより、定着ベルト６１０表面から外部加熱ロール６１３表面に転移したトナー成分やトナーはウェブ６５１の繊維によって掻き取られ、外部加熱ロール６１３の表面層６１３ｂにおけるトナー吸着能力が維持される。

この場合に、ウェブ６５１が押圧ロール６５４によって外部加熱ロール６１３表面に押圧されながら移動するが、その際の巻取りロール６５３の巻取速度は、外部加熱ロール６１３の周速よりも遅い。そのため、外部加熱ロール６１３表面とウェブ６５１との間には、摺擦が生じる。ところが、本実施の形態の外部加熱ロール６１３の表面層６１３ｂは、例えば化学式がＣｒＮやＣｒ_２Ｎで表される窒化クロム等で窒化処理して構成している。そのため、外部加熱ロール６１３表面（表面層６１３）のビッカース硬度は、１０００〜２５００Ｈｖとウェブ６５１よりも硬い。それにより、ウェブ６５１との間の摺擦によっても、外部加熱ロール６１３の表面層６１３ｂは傷が付き難く、外部加熱ロール６１３の表面と定着ベルト６１０の表面との密着性を高めるための外部加熱ロール６１３表面の平滑性は維持される。その結果として、定着ベルト６１０の表面に付着したトナー成分を外部加熱ロール６１３の表面層６１３ｂに転移させる機能が維持される。

その一方で、外部加熱ロール６１３表面とウェブ６５１との間の摺擦により、外部加熱ロール６１３は回転速度を低減させる方向の摺動摩擦を受ける。それにより、外部加熱ロール６１３の回転速度を減速させるような構成が設定されている。外部加熱ロール６１３の回転速度が減速すると、定着ベルト６１０と外部加熱ロール６１３との接触領域においては、定着ベルト６１０の移動速度を低減させる方向の摺動摩擦が生じ、定着ベルト６１０の移動速度を不安定にする要因となる。
そこで、本実施の形態の定着ユニット６０では、外部加熱ロール６１３を定着ベルト６１０と等速に回転させるための駆動機構を設けている。

＜外部加熱ロールの駆動機構についての説明＞
次の図５は、外部加熱ロール６１３を定着ベルト６１０と等速に回転させるための駆動機構を示す図である。
図５に示すように、駆動側ギヤ９１が固定された回転軸９２は、駆動源の一例としての駆動モータ（不図示）に連結されて、駆動モータからの回転駆動力が伝達される。また、外部加熱ロール６１３の回転軸６１３ｃには、回転駆動力を受け取るロール側ギヤ９７が固定されている。そして、回転軸９４に同軸に固定された第１の伝達ギヤ部材９３および第２の伝達ギヤ部材９５により、駆動側ギヤ９１からの回転駆動力がロール側ギヤ９７に伝達される。すなわち、第１の伝達ギヤ部材９３は、駆動モータ側の駆動側ギヤ９１とギヤ結合され、第２の伝達ギヤ部材９５は、外部加熱ロール６１３側のロール側ギヤ９７とギヤ結合されている。それにより、駆動モータの回転駆動力は、回転軸９２→駆動側ギヤ９１→第１の伝達ギヤ部材９３→回転軸９４→第２の伝達ギヤ部材９５→ロール側ギヤ９７といった経路で伝達される。
ここで、本実施の形態の定着ユニット６０では、駆動側ギヤ９１と、第１の伝達ギヤ部材９３と、第２の伝達ギヤ部材９５と、ロール側ギヤ９７とのギヤ比は、外部加熱ロール６１３の周速が定着ベルト６１０の移動速度よりも僅かながら速く（例えば、１％）なるように設定されている。
なお、外部加熱ロール６１３の回転軸６１３ｃ、回転軸９４、および回転軸９２は、定着ユニット６０本体の筐体（不図示）に支持される。

そして、第２の伝達ギヤ部材９５と回転軸９４との間には、回転軸９４と同軸に、回転伝達制限部材の一例としてのワンウェイクラッチ９６が配置されている。ワンウェイクラッチ９６は、外部加熱ロール６１３が定着ベルト６１０から受ける回転トルク（回転力）が駆動モータからの回転トルク（回転駆動力）よりも大きくなった場合に、駆動モータから外部加熱ロール６１３への回転駆動力の伝達を停止するように作用する。それにより、外部加熱ロール６１３は、定着ベルト６１０の移動速度と等しい周速で回転する。

このように、外部加熱ロール６１３は、ウェブ６５１からの摺動摩擦に抗して回転速度を維持するように、駆動モータ（不図示）からの回転駆動力を受けて回転するように構成されている。そして、外部加熱ロール６１３の周速が定着ベルト６１０の移動速度よりも僅かながら速くなるように各ギヤのギヤ比が設定され、それとともに、駆動モータから外部加熱ロール６１３への回転駆動力の伝達経路中にワンウェイクラッチ９６が配置されている。それにより、外部加熱ロール６１３が定着ベルト６１０から受ける回転トルクが駆動モータからの回転トルクよりも大きくなった場合に、駆動モータから外部加熱ロール６１３への回転駆動力の伝達を停止させる。それによって、定着ベルト６１０と外部加熱ロール６１３との接触領域において、外部加熱ロール６１３が定着ベルト６１０の移動速度と等しい周速で安定して回転する。
そのため、外部加熱ロール６１３表面をウェブ６５１との摺動により清掃するように構成しても、定着ベルト６１０の移動速度が不安定となることが抑制される。

以上説明したように、本実施の形態の定着ユニット６０では、外部加熱ロール６１３の表面層６１３ｂでの離型性が定着ベルト６１０の表面での離型性よりも低くなるように構成している。それによって、定着ベルト６１０の表面に付着したトナー成分を外部加熱ロール６１３に転移させて、定着ベルト６１０の表面からトナー成分を除去している。それにより、それ以前に定着された画像部分が履歴としてその次の定着画像に光沢の低い領域として形成されるために画像品質が低下することを抑制する。
また、外部加熱ロール６１３は、駆動モータからの回転駆動力をワンウェイクラッチ９６を介して受けて回転するように構成されている。それによって、外部加熱ロール６１３表面をウェブ６５１との摺動により清掃するように構成しても、定着ベルト６１０の移動速度が不安定となることが抑制される。

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、６５…ロール清掃機構部、７１,７２,７３…ハロゲンヒータ、９６…ワンウェイクラッチ、６１０…定着ベルト、６１１…定着ロール、６１２…内部加熱ロール、６１３…外部加熱ロール

Claims

循環移動しながら記録材にトナーを定着するベルト部材と、
前記ベルト部材を外側から張架しながら内部に配置された発熱体により当該ベルト部材を加熱するとともに、表面の離型性が当該ベルト部材表面の離型性よりも低く構成された外部加熱ロール部材と、
前記外部加熱ロール部材に接触して配置され、当該外部加熱ロール部材の表面を清掃する清掃部材と
を備え、
前記外部加熱ロール部材は、駆動源からの回転駆動力を受けて回転駆動されるとともに、前記ベルト部材から受ける回転力が当該駆動源からの当該回転駆動力よりも大きい場合に当該回転駆動力の伝達を停止する回転伝達制限部材が当該回転駆動力の伝達経路中に配置されたことを特徴とする定着装置。
前記外部加熱ロール部材と前記ベルト部材を挟んで対向する位置に、当該外部加熱ロール部材からの押圧力を受けながら当該ベルト部材を支持する支持部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
前記外部加熱ロール部材は、表面の硬度が前記清掃部材よりも高く構成されたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
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、
前記記録材上に転写された前記トナー像を当該記録材に定着する定着手段とを有し、
前記定着手段は、
循環移動しながら前記記録材に前記トナー像を定着するベルト部材と、
前記ベルト部材を外側から張架しながら内部に配置された発熱体により当該ベルト部材を加熱するとともに、表面の離型性が当該ベルト部材表面の離型性よりも低く構成された外部加熱ロール部材と、
前記外部加熱ロール部材に接触して配置され、当該外部加熱ロール部材の表面を清掃する清掃部材と
を備え、
前記定着手段の前記外部加熱ロール部材は、駆動源からの回転駆動力を受けて回転駆動されるとともに、前記ベルト部材から受ける回転力が当該駆動源からの当該回転駆動力よりも大きい場合に当該回転駆動力の伝達を停止する回転伝達制限部材が当該回転駆動力の伝達経路中に配置されたことを特徴とする画像形成装置。
前記定着手段は、前記外部加熱ロール部材と前記ベルト部材を挟んで対向する位置に、当該外部加熱ロール部材からの押圧力を受けながら当該ベルト部材を支持する支持部材をさらに備えたことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
前記定着手段の前記外部加熱ロール部材は、表面の硬度が前記清掃部材よりも高く構成されたことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。