JPH10254266A

JPH10254266A - 定着装置

Info

Publication number: JPH10254266A
Application number: JP5669797A
Authority: JP
Inventors: Tasuke Kamimura; 太介上村; Shogo Yokota; 昌吾横田; Toru Okuda; 徹奥田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-03-11
Filing date: 1997-03-11
Publication date: 1998-09-25
Anticipated expiration: 2017-03-11
Also published as: JP3276580B2

Abstract

(57)【要約】【課題】オイルを塗布せずに、カラートナーの定着が
可能で、且つオフセットが生じ難い定着装置を提供す
る。【解決手段】外部から表面が加熱された定着ローラ５
１と、第１加圧ローラ５２ｂと第２加圧ローラ５２ｃと
によって張架され、上記定着ローラ５１の外周面を押圧
する加圧ベルト５２ａとで形成された定着ニップ部に、
トナーＴが付着した用紙Ｐを搬送することによりトナー
Ｔを熱溶融して定着させる。上記定着ニップ部には、用
紙Ｐの搬送方向上流側から、トナーＴの軟化点以上の温
度に設定された定着ニップ入口領域Ｗａと、溶融された
トナーＴを冷却固化するために必要な温度に設定された
定着ニップ出口領域Ｗｂとが順に形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ、プリンタ等の電子写真プロセスを利用した電子写
真機器に使用する定着装置に関し、特に、フルカラー印
刷が可能な電子写真機器に使用する定着装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、複写機、ファクシミリ、プリ
ンタ等の電子写真プロセスを利用した電子写真機器に使
用されている定着装置は、例えば図１２に示すように、
定着ローラ１０１と、この定着ローラ１０１を圧接する
加圧ローラ１０２とを有している。上記定着ローラ１０
１の内部には、加熱源としてのヒータランプ１０３が配
設されており、定着ローラ１０１の表面を内部から加熱
するようになっている。

【０００３】上記構成の定着装置は、表面が所定の温度
に加熱された定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２との
圧接部分（定着部分）に、未定着のトナーＴで形成され
た画像を担持した用紙（記録材）Ｐを搬入することで、
トナーＴを熱溶融してトナーＴを用紙Ｐに定着させるよ
うになっている。このように、定着ローラ１０１の表面
を加熱するために、ヒータランプ１０３等の加熱源を該
定着ローラ１０１内部に設けたものを内部加熱方式の定
着装置と称する。

【０００４】また、用紙Ｐ上に担持されたトナーがカラ
ートナー等の離型性の悪いトナーであれば、定着の際に
定着ローラ１０１表面へのトナーの付着、所謂オフセッ
ト現象が生じる。このため、上記定着装置には、定着ロ
ーラ１０１表面にオイルを塗布するためのオイル塗布機
構１０５と、定着後の用紙Ｐを定着ローラ１０１から剥
離するための剥離爪１０６とが設けられている。このオ
イル塗布機構１０５は、オフセット防止用のオイル１０
４を、一対の塗布用ローラ１０７・１０７を介して定着
ローラ１０１表面に塗布するようになっている。

【０００５】また、定着装置として、上記オフセット用
のオイルを必要としないものがある。例えば、特開昭６
３−３１３１８２号公報、特開平４−３５８１８６号公
報、特開平５−２３４９号公報に開示されているよう
に、用紙と同期して移動する薄いエンドレスフィルム
（エンドレスベルト）を介して、未定着トナー画像を担
持した用紙を加熱して該トナーを定着する方式（以下、
フィルム加熱方式と称する）の定着装置が提案されてい
る。

【０００６】このフィルム加熱方式の定着装置は、例え
ば図１３に示すように、記録材の搬送方向に張設された
エンドレスフィルム状の定着ベルト２０１と加圧ローラ
２０３との圧接部に、未定着のトナーＴで形成された画
像を担持した用紙Ｐを搬入することで、未定着のトナー
Ｔで形成された画像を用紙Ｐに定着させるようになって
いる。

【０００７】上記定着ベルト２０１の加圧ローラ２０３
側の内面側には、発熱体２０２が配置され、上記定着ベ
ルト２０１と加圧ローラ２０３との間に形成される定着
部を加熱するようになっている。従って、上記定着部を
通過する用紙Ｐは、発熱体２０２からの熱エネルギーに
よって加熱され、用紙Ｐに担持されたトナーが熱溶融さ
れて定着される。

【０００８】上記の定着装置では、トナー定着済みの用
紙Ｐを、定着ベルト２０１の下流側で冷却（以下、自己
冷却と称する）させて該定着ベルト２０１と用紙Ｐとを
分離させるようになっている。従って、このフィルム加
熱方式の定着装置では、定着ベルト２０１の下流側では
自己冷却されているので、トナーが定着ベルト２０１に
付着することがなくなる。これにより、オフセット防止
用のオイルを塗布する必要がなくなる。

【０００９】つまり、上記のフィルム加熱方式によれ
ば、定着ベルト２０１として熱容量の小さいものを用い
ることができ、加熱部を通過後直ちに放熱による冷却が
なされるため、トナーＴが冷却して凝集力が増加し、相
対的に定着ベルト２０１との付着力が弱まるので、原理
的にオフセットを防止することが可能である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
各加熱方式の定着装置では、以下に示すような問題が生
じる。

【００１１】（Ｉ）内部加熱方式の定着装置の問題点：
内部に加熱源がありゴム層の熱伝達が悪いため、ウォー
ムアップ時間が長く、さらに、定着ローラ芯材１０１ａ
とゴム層１０１ｂとの境界温度が上昇し、ゴム層１０１
ｂが劣化剥離しやすくなるという問題が生じる。

【００１２】また、特に、フルカラー電子写真プロセス
を利用した定着装置の場合、定着温度を高くし、多層形
成されたカラートナーに熱エネルギーを多量に供給し、
トナーを高い溶融状態にして発色させる必要がある。こ
のように、トナーを高い溶融状態で定着ローラ１０１か
ら剥離させると、定着ローラ１０１とトナーとの付着力
よりもトナー内部の凝集力が低下しているため、トナー
は内部で分断されオフセットが発生する。

【００１３】従って、定着ローラ１０１とトナーとの付
着力を内部凝集力よりも低くするために、上述したよう
に、オフセット防止用のオイル１０４を定着ローラ１０
１の表面に塗布する必要がある。

【００１４】しかしながら、オフセット防止用のオイル
１０４を定着ローラ１０１表面に塗布する場合には、以
下に示すような問題が生じる。

【００１５】オイル１０４を均一に定着ローラ１０
１に塗布するには複雑な機構が必要となり装置のコスト
アップを招来する。オイル１０４により定着ローラ１０１のゴム層１０
１ｂが劣化、膨潤し定着ローラ１０１の寿命が短くな
る。オイル１０４がこぼれて、装置が汚れたり、他の機
器に悪影響を与える。オイル１０４が用紙Ｐに付着し、ユーザーの手を汚
したり不快感を与える。用紙ＰにＯＨＰを使用した場合、オイル１０４がＯ
ＨＰ表面に付着することによりＯＨＰの透過率を低下さ
せる。オイル１０４の補強等の定期的なメンテナンスが必
要となり、ユーザーフレンドリーでない。

【００１６】（II) フィルム加熱方式の定着装置：フィ
ルム加熱方式の定着装置では、オフセット防止のために
オイルを塗布する必要がないという利点がある。他に、
定着手段として用いるフィルムの熱容量が定着ローラに
比べて小さいので、ウォームアップ時間が短縮できると
いう利点もある。

【００１７】しかしながら、図１３に示すように、定着
ベルト２０１はエンドレスベルト状であるので、該定着
ベルト２０１に加えるテンションの制御、定着ベルト２
０１の蛇行防止、定着ベルト２０１の熱膨張によるしわ
防止等の機構が必要となるので、定着ベルト２０１の駆
動機構が非常に複雑なものとなり、装置のコストアップ
を招来するという問題が生じる。

【００１８】また、定着ベルト２０１は、熱容量を小さ
くするために厚みを薄くしているので、ローラ状の定着
ローラに比べて寿命が短い。特に、定着ベルト２０１は
発熱体２０２に摺動するようになるので、磨耗してその
寿命が短くなる。しかも、印刷速度を向上させるため
に、定着ベルト２０１の回転速度を速めた場合、定着ベ
ルト２０１の寿命はさらに短くなる。このため、印刷速
度の速い電子写真機器に対応させることができないとい
う問題が生じる。

【００１９】上記定着ベルト２０１の厚みを厚くするこ
とで、上記の各問題点をある程度解決することができ
る。しかしながら、定着ベルト２０１の厚みを厚くする
ことで定着ベルト２０１の熱容量が大きくなる。これに
よって、ウォームアップ時間が長くなり、フィルム加熱
方式の定着装置のウォームアップ時間を短縮させるとい
う利点が薄れる。

【００２０】また、定着ベルト２０１の熱容量が大きく
なれば、定着後の用紙上のトナーを固体状態になるまで
十分に冷却することができず、オフセット現象が生じる
虞がある。このため、オフセット現象を防止するために
は、定着後の用紙上のトナーを固体状態になるまで十分
に冷却するために、定着ベルト２０１の移動方向下流側
に送風手段等の強制冷却手段が必要となる。この場合、
熱効率が悪くなり、装置が複雑化、大型化するという問
題が生じる。

【００２１】本発明は、上記の各問題点を解決するため
になされたもので、その目的は、ウォームアップ時間が
短く、熱効率、温度均一性に優れ、オイルを塗布せずに
カラートナーの定着が可能で、且つ高速プリントにも対
応することができ、耐久性、安全性に優れ、構成が簡単
で製造費の安価な定着装置を提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】請求項１の定着装置は、
上記の課題を解決するために、外部から表面が加熱され
た定着ローラと、該定着ローラと平行に配置された複数
の加圧ローラによって張架され、該定着ローラの外周面
を押圧する加圧ベルトとを含み、上記定着ローラと加圧
ベルトとで形成された圧接部に、未定着トナー像の形成
された記録材を搬送することにより該記録材にトナーを
熱溶融して定着させる定着装置において、上記圧接部に
は、記録材の搬送方向上流側から、トナーの軟化点以上
の温度に設定された蓄熱領域と、溶融されたトナーを冷
却固化するために必要な温度に設定された放熱領域とが
順に形成されていることを特徴としている。

【００２３】上記の構成によれば、定着ローラと加圧ベ
ルトとで形成された圧接部において、先ず、蓄熱領域で
記録材上のトナーが、発色するのに十分な高温溶融状態
となり、続いて、放熱領域で溶融されたトナーが冷却固
化される。このとき、上記圧接部の放熱領域において、
トナーは、冷却固化されるまで冷やされるので、このと
きの凝集力がトナーと定着ローラとの付着力よりも大き
くなり、記録材上に完全に定着される。

【００２４】これにより、定着後のオフセット防止のた
めに、オフセット防止用のオイルを定着ローラに塗布す
る必要がないので、オフセット防止用オイルに起因する
種々の問題を解消することができる。特に、オフセット
防止用オイルを塗布する機構を必要としないので、装置
を簡略化でき、この定着装置を備えたプリンタ等の画像
形成装置を安価に提供することができる。

【００２５】請求項２の定着装置は、上記の課題を解決
するために、請求項１の構成に加えて、加圧ベルトは、
熱伝導性を有する素材で形成されると共に、複数の加圧
ローラのうち、少なくとも１本の加圧ローラが上記蓄熱
領域内で上記加圧ベルトを介して定着ローラに接触配置
されていることを特徴としている。

【００２６】上記の構成によれば、加圧ベルトは、熱伝
導性を有する素材で形成されているので、定着ローラか
らの熱エネルギーが伝わりやすくなる。しかも、複数の
加圧ローラのうち、少なくとも１本の加圧ローラが上記
蓄熱領域内で上記加圧ベルトを介して接触配置されてい
ることで、加圧部の蓄熱領域内で定着ローラからの熱エ
ネルギーが加圧ベルトを介して、上記の定着ローラと接
触配置された加圧ローラに供給されるようになる。

【００２７】これにより、加圧ベルトを介して定着ロー
ラに接触している加圧ローラに、熱エネルギーが溜まる
ので、蓄熱領域内に搬送された記録材上のトナーは、定
着ローラからの熱エネルギーと、上記加圧ローラからの
熱エネルギーが流れ込むようになる。このため、蓄熱領
域は、高温溶融状態となり、記録材上のトナーに対して
効率良く熱エネルギーを供給することができる。

【００２８】請求項３の定着装置は、上記の課題を解決
するために、請求項２の構成に加えて、定着ローラに加
圧ベルトを介して接触配置されている加圧ローラは、蓄
熱材からなることを特徴としている。

【００２９】上記の構成によれば、請求項２の作用に加
えて、定着ローラに加圧ベルトを介して接触配置されて
いる加圧ローラに、定着ローラから流れ込む熱エネルギ
ーが蓄積されやすくなるので、定着部の蓄熱領域におい
て、少ない熱エネルギーで高温状態に保つことができ
る。これにより、定着ローラを加熱するために必要なエ
ネルギーが少なくて済むので、経済的な定着装置を提供
することができる。

【００３０】請求項４の定着装置は、上記の課題を解決
するために、請求項２または３記載の構成に加えて、放
熱領域内に存在する加圧ローラは、断熱材からなること
を特徴としている。

【００３１】上記の構成によれば、放熱領域内におい
て、加圧ベルトから流れ込む熱エネルギーが加圧ローラ
に蓄積されないので、記録材上の溶融トナーを効果的に
冷却固化させることができる。

【００３２】請求項５の定着装置は、上記の課題を解決
するために、請求項３または４記載の構成に加えて、圧
接部への記録材の搬送タイミングが、上記蓄熱材からな
る加圧ローラが上記定着ローラからの熱により蓄熱され
た後に設定されていることを特徴としている。

【００３３】上記の構成によれば、圧接部に記録材が搬
送される前に、十分に加熱された状態とすることができ
るので、記録材上の未定着トナーを、圧接部入口領域か
ら確実に溶融させることができる。これにより、トナー
がカラーであった場合、温度不足による発色不良を無く
すことができ、高品位のカラー画像を提供することがで
きる。

【００３４】請求項６の定着装置は、上記の課題を解決
するために、請求項１ないし５の何れかの構成に加え
て、圧接部の記録材搬送方向上流側に、定着ローラの表
面を外部から加熱する加熱ローラが設けられていること
を特徴としている。

【００３５】上記の構成によれば、定着ローラは、圧接
部の記録材搬送方向上流側に設けられた加熱ローラによ
って加熱されるようになるので、圧接部の記録材入口側
から加熱されるようになる。これにより、加熱ローラか
ら圧接部までの間における、加熱ローラから定着ローラ
に供給される熱エネルギーの損失をできるだけ小さくす
ることが可能となる。したがって、少ないエネルギー
で、トナー溶融に必要な温度まで定着ローラを加熱する
ことができるので、定着装置に係るエネルギーを削減す
ることができる。

【００３６】請求項７の定着装置は、上記の課題を解決
するために、請求項１ないし６の何れかの構成に加え
て、加圧ベルトは、多数の通気孔が形成されていること
を特徴としている。

【００３７】上記の構成によれば、加圧ベルトに、多数
の通気孔を形成することで、圧接部の放熱領域に澱む高
温空気をベルト外部に積極的に放出し、対流熱伝達率を
大きくして加圧ベルトの放熱性能を向上安定化させ、ト
ナーの冷却効果を高めることができる。これにより、圧
接部の放熱領域での放熱効果を高めることができるの
で、蓄熱領域で溶融されたトナーをこの放熱領域で確実
に冷却固化させることができる。この結果、トナーを記
録材に完全に定着させることができるので、オフセット
を確実に無くすことができる。

【００３８】請求項８の定着装置は、上記の課題を解決
するために、請求項１ないし７の何れかの構成に加え
て、加圧ベルトが、金属からなることを特徴としてい
る。

【００３９】上記の構成によれば、加圧ベルトが金属か
らなることで、熱伝導性に優れ、熱容量が小さく放熱冷
却効果が高いベルトにすることができる。これにより、
蓄熱領域での定着ローラからの熱エネルギーを効率良
く、該定着ローラに加圧ベルトを介して接触配置されて
いる加圧ローラに伝達することができる。また、放熱領
域での定着ローラからの熱エネルギーを加圧ベルト外部
に効率良く放出することができる。したがって、定着ロ
ーラと加圧ベルトとの間の圧接部では、トナーに安定し
た温度変化を与えることができるので、オフセットが無
く安定した定着を行うことができる。

【００４０】請求項９の定着装置は、上記の課題を解決
するために、請求項１ないし８の何れかの構成に加え
て、定着ローラは、中心部が空洞構造であることを特徴
としている。

【００４１】上記の構成によれば、定着ローラの中心部
を空洞にすることで、定着ローラ表面からの熱エネルギ
ーが内部に蓄積されないので、定着ローラ内部の蓄熱に
よる圧接部の放熱領域への影響を無くすことができる。
これにより、圧接部の放熱領域におけるトナーの冷却効
果を高めることができる。

【００４２】請求項１０の定着装置は、上記の課題を解
決するために、請求項１ないし９の何れかの構成に加え
て、加圧ベルトの定着ローラとの圧接部の記録材出口近
傍を冷却する冷却手段が設けられていることを特徴とし
ている。

【００４３】上記の構成によれば、加圧ベルトの圧接部
の記録材出口近傍を冷却する冷却手段が設けられている
ことで、加圧ベルトを強制的に冷却することができる。
これにより、加圧ベルトの対流熱伝達率を大きくし、加
圧ベルトの放熱性能を向上安定化させ、放熱領域におけ
るトナーの冷却効果を高めることができる。

【００４４】請求項１１の定着装置は、上記の課題を解
決するために、請求項１０の構成に加えて、冷却手段
は、加圧ベルトと加圧ローラとで囲まれた領域に設けら
れていることを特徴としている。

【００４５】上記の構成によれば、請求項１０の作用に
加えて、冷却手段によって加圧ベルトと加圧ローラとで
囲まれた領域に澱む高温空気を強制的に排出させること
ができるので、加圧ベルトの冷却効果をさらに高めるこ
とができる。

【００４６】請求項１２の定着装置は、上記の課題を解
決するために、請求項１０または１１の構成に加えて、
圧接部の記録材出口近傍の加圧ベルトの温度を検知する
温度検知手段と、上記温度検知手段の検知情報に基づい
て、冷却手段の冷却能力を制御する冷却制御手段とが設
けられていることを特徴としている。

【００４７】上記の構成によれば、冷却手段の冷却能力
が加圧ベルトが定着ローラから離脱する直近の加圧ベル
トの温度に基づいて制御されているので、圧接部の放熱
領域における温度を一定に保つことができる。これによ
り、上記放熱領域でのトナーの冷却効果を安定化させる
ことができる。

【００４８】

【発明の実施の形態】

〔実施の形態１〕本発明の実施の一形態について図１な
いし図５および図８に基づいて説明すれば、以下の通り
である。尚、本実施の形態では、定着装置を電子写真機
器としてモノクロ用のレーザプリンタに適用した場合に
ついて説明する。

【００４９】本実施の形態に係るレーザプリンタは、図
２に示すように、給紙部１０、画像形成装置２０、レー
ザ走査部３０、定着装置５０を有している。

【００５０】上記構成のレーザプリンタは、給紙部１０
から用紙Ｐを画像形成装置２０に搬送する。この画像形
成装置２０は、レーザ走査部３０によるレーザ光３４に
基づいてトナー像を形成し、このトナー像を、搬送され
た記録材としての用紙Ｐに転写するようになっている。
そして、トナー像の転写された用紙Ｐを、定着装置５０
に搬送して、トナー像を用紙Ｐに固定する。最後に、ト
ナー像が定着された用紙Ｐは、定着装置５０の用紙搬送
下流側に設けられた用紙排紙ローラ４１・４２によって
装置外部に排出される。つまり、用紙Ｐは、図に示す矢
印Ｅの経路に沿って、給紙トレイ１１、画像形成装置２
０、定着装置５０の順に搬送され、装置外部に排出され
る。

【００５１】上記給紙部１０は、給紙トレイ１１、給紙
ローラ１２、用紙分離摩擦板１３、加圧バネ１４、用紙
検知アクチュエータ１５、用紙検知センサ１６、及び制
御回路１７を備えている。

【００５２】上記給紙トレイ１１は、複数の用紙Ｐが装
着可能となっている。給紙ローラ１２は、矢印方向に回
転することで、上記給紙トレイ１１に装着された用紙Ｐ
を画像形成装置２０側に給送するようになっている。こ
のとき、用紙分離摩擦板１３は、加圧バネ１４によって
給紙ローラ１２に圧接され、給紙トレイ１１に装着され
た複数の用紙Ｐを一枚ずつ分離するようになっている。

【００５３】上記用紙検知センサ１６は、例えば光セン
サからなると共に、上記用紙検知アクチュエータ１５
は、給紙ローラ１２によって給送される用紙Ｐによって
用紙搬送方向に傾倒自在な部材からなる。つまり、用紙
検知センサ１６は、用紙検知アクチュエータ１５が傾倒
されていない状態では、光路が遮断され、ＯＦＦ状態を
示し、用紙検知アクチュエータ１５が傾倒した状態で
は、光路が通じて、ＯＮ状態を示す。

【００５４】従って、用紙検知センサ１６は、用紙検知
アクチュエータ１５が傾倒することで、センサがＯＮ状
態となり、用紙Ｐが画像形成装置２０側に給送されたこ
とを検知し、この検知信号を制御回路１７に出力するよ
うになっている。

【００５５】上記制御回路１７は、用紙検知センサ１６
からの検知信号に基づいて、画像信号をレーザ走査部３
０のレーザダイオード発光ユニット３１に送り、発光ダ
イオードード３１ａの点灯／非点灯を制御するようにな
っている。尚、制御回路１７は、後述する定着装置５０
の加熱制御手段を兼ねている。

【００５６】上記レーザ走査部３０は、上記レーザダイ
オード発光ユニット３１、走査ミラー３２、走査ミラー
モータ３３、及び反射ミラー３５、３６、３７を備えて
いる。

【００５７】上記走査ミラーモータ３３は、走査ミラー
３２の下部に設けられ、該走査ミラー３２を高速且つ定
速に回転させるようになっている。また、上記レーザダ
イオード発光ユニット３１は、走査ミラー３２に設けら
れており、該走査ミラー３２と共に回転するようになっ
ている。つまり、レーザダイオード発光ユニット３１
は、高速且つ定速に回転しながら、発光ダイオードード
３１ａからレーザ光３４を反射ミラー３６に照射するよ
うになっている。照射されたレーザ光３４は、反射ミラ
ー３６、３５、３７の順で反射され、画像形成装置２０
の露光ポイントＸに導かれる。

【００５８】上記レーザダイオード発光ユニット３１
は、上述した制御回路１７からの点灯／非点灯の情報に
基づいて、画像形成装置２０の感光体２１を選択的に露
光するようになっている。

【００５９】上記画像形成装置２０は、感光体２１、転
写ローラ２２、帯電部材２３、現像ローラ２４、現像ユ
ニット２５、及びクリーニングユニット２６を備えてい
る。

【００６０】感光体２１は、帯電部材２３によって表面
に予め帯電された電荷が、レーザ走査部３０からのレー
ザ光３４により選択的に放電され、表面に静電潜像が形
成される。

【００６１】現像ユニット２５は、感光体２１にトナー
を供給するための現像ローラ２４を有し、内部に蓄積し
たトナーを撹拌することで、該トナーに電荷を付与し、
上記現像ローラ２４表面にトナーを付着させる。そし
て、現像ローラ２４に与えられた現像バイアス電圧およ
び感光体２１表面の電位により形成される電界の作用に
よって、感光体２１表面に形成された静電潜像に応じた
トナー像を感光体２１上に形成するようになっている。

【００６２】また、画像形成装置２０では、転写ローラ
２２が、印加された転写電圧の与える電界の作用により
感光体２１表面に形成されたトナー像を、感光体２１と
転写ローラ２２との間に給送された用紙Ｐに吸引し、転
写する。このとき、感光体２１上のトナーは転写ローラ
２２により用紙Ｐに転写されると共に、未転写トナーは
クリーニングユニット２６によって回収される。

【００６３】画像形成装置２０にてトナー像の転写され
た用紙Ｐは、定着装置５０に搬送され、トナー像が定着
される。即ち、定着装置５０では、表面温度が１８０℃
に保たれた定着ローラ５１と、約１４０℃に蓄熱された
加圧手段としての加圧機構５２とによって適度な温度と
圧力が用紙Ｐに付与される。そして、トナーが熱溶融し
て用紙Ｐに固定され、堅牢な画像となる。尚、上記定着
装置５０については、後で詳細に述べる。

【００６４】定着装置５０にて、トナー像の定着された
用紙Ｐは、該定着装置５０の用紙側に設けられた用紙搬
送ローラ４１・４２によって装置外部に搬送される。

【００６５】尚、上記の定着装置５０は、上記定着ロー
ラ５１に接触配置された加熱ローラ５３によって定着ロ
ーラ５１を加熱する外部加熱方式である。

【００６６】ここで、定着装置５０について、図１を参
照しながら以下に説明する。上記定着装置５０は、図１
に示すように、定着ローラ５１、加圧機構５２、加熱手
段としての加熱ローラ５３を有している。

【００６７】はじめに、加圧機構５２について説明す
る。上記加圧機構５２は、上記定着ローラ５１の直下に
設けられた第１加圧ローラ５２ｂと、定着ローラ５１に
沿って上記第１加圧ローラ５２ｂよりも用紙Ｐの搬送方
向下流側に配置された第２加圧ローラ５２ｃと、上記第
１加圧ローラ５２ｂと第２加圧ローラ５２ｃとの間に配
置された第３加圧ローラ５２ｄと、これらローラ５２ｂ
・５２ｃ・５２ｄによって所定の張力で張架された加圧
ベルト５２ａとからなっている。

【００６８】上記第１〜第３加圧ローラ５１ｂ〜５１ｄ
は、定着ローラ５１と平行に配置されている。

【００６９】上記加圧ベルト５２ａは、上記の第１〜第
３加圧ローラ５１ｂ〜５１ｄによって、定着ローラ５１
に圧接され、圧接部（定着ニップ部）を形成している。
この定着ニップ部は、用紙Ｐ上のトナーＴを定着させる
ためものである。

【００７０】上記定着ニップ部には、上記第１加圧ロー
ラ５２ｂおよび第３加圧ローラ５２ｄによって、加圧ベ
ルト５２ａが定着ローラ５１に圧接されることで、定着
ニップ部の入口領域である定着ニップ入口領域Ｗａが形
成される。この定着ニップ入口領域Ｗａは、定着ローラ
５１と第１加圧ローラ５２ｂとの圧接開始点Ｑと、定着
ローラ５１と第３加圧ローラ５２ｄとの圧接終了点Ｒと
の間で示される定着ローラ５１と加圧ベルト５２ａとの
圧接領域である。

【００７１】また、上記定着ニップ部は、上記第２加圧
ローラ５２ｃと第３加圧ローラ５２ｄによって、加圧ベ
ルト５２ａを定着ローラ５１に圧接し、定着ニップ部の
出口領域である定着ニップ出口領域Ｗｂが形成される。
この定着ニップ出口領域Ｗｂは、定着ローラ５１と第３
加圧ローラ５２ｄとの圧接終了点Ｒと、定着ローラ５１
と加圧ベルト５２ａとの圧接終了点Ｓとの間で示される
定着ローラ５１と加圧ベルト５２ａとの圧接領域であ
る。

【００７２】上記定着ニップ入口領域Ｗａは、用紙Ｐ上
のトナーＴを溶融するために定着ローラ５１からの熱エ
ネルギーを蓄積する蓄熱領域である。一方、定着ニップ
出口領域Ｗｂは、用紙Ｐ上の溶融されたトナーＴを冷却
固化するために、定着ニップ入口領域Ｗａで与えられた
熱エネルギーを放出する放熱領域である。

【００７３】それ故、上記定着ローラ５１と加圧機構５
２とで形成される定着ニップ部は、用紙Ｐ上のトナーＴ
を溶融するための蓄熱領域と、溶融されたトナーＴを冷
却固化するための放熱領域とを有した構造となってい
る。尚、上記定着ニップ部の各領域における温度設定に
ついては、後述する。

【００７４】上記構成の加圧機構５２では、定着ローラ
５１が矢印Ａ方向に回転すると、これに従動して、加圧
機構５２を構成する加圧ベルト５２ａおよび第１〜第３
ローラ５２ｂ〜５２ｄが矢印Ｂ方向に回転するようにな
っている。

【００７５】このとき、上記第１加圧ローラ５２ｂおよ
び第３加圧ローラ５２ｄは、加圧ベルト５２ａを介して
定着ローラ５１に接触するように配置される一方、上記
第２加圧ローラ５２ｃは、加圧ベルト５２ａを定着ロー
ラ５１側に押圧させるようになっているが、定着ローラ
５１とは接触しないように配置されている。

【００７６】これにより、上記第１加圧ローラ５２ｂお
よび第３加圧ローラ５２ｄには、定着ローラ５１からの
熱エネルギーが流れ込むようになっているのに対して、
上記第２加圧ローラ５２ｃには、定着ローラ５１からの
熱エネルギーが流れ込まないようになっている。この定
着ローラ５１からの熱エネルギーの流れについては、後
述する。

【００７７】本実施の形態では、上記定着ニップ入口領
域Ｗａの幅を約１０ｍｍ、定着ニップ出口領域Ｗｂの幅
を約１５ｍｍにするように、上記第１〜第３加圧ローラ
５２ｂ〜５２ｄによる加圧ベルト５２ａへの張力を調整
している。

【００７８】上記加圧ベルト５２ａは、周長６０ｍｍ、
肉厚０．０５ｍｍの、アルミニウムやニッケル等の熱伝
導性に優れ、熱容量が小さく放熱冷却効果の高い金属材
料を用いて形成されている。この加圧ベルト５２ａは、
定着ローラ５１との接触面を金属面そのままにしても良
いが、その表面に、耐熱性と離型性に優れた合成樹脂材
料、例えばシリコンゴムやフッ素ゴム等の高分子材料、
またはＰＦＡ（四フッ化エチレン＝パーフオロアルキル
ビニルエーテル共重合樹脂）、ＰＴＦＥ（四フッ化エチ
レン樹脂）等のフッ素樹脂やフッ素樹脂とフッ素ゴムと
を混合したものをコーティングしても良い。

【００７９】このように、上記加圧ベルト５２ａが熱伝
導性に優れ、熱容量が小さく放熱冷却効果の高い金属材
料からなることで、蓄熱領域である定着ニップ入口領域
Ｗａでの定着ローラ５１からの熱エネルギーを効率良
く、該定着ローラ５１に加圧ベルト５２ａを介して接触
配置されている第１および第３加圧ローラ５２ｂ・５２
ｄに伝達することができる一方、放熱領域である定着ニ
ップ出口領域Ｗｂの定着ローラ５１からの熱エネルギー
を加圧ベルト５２ａ外部に効率良く放出することができ
る。

【００８０】したがって、定着ローラ５１と加圧ベルト
５２ａとの間の定着ニップ部では、トナーに安定した温
度変化を与えることができるので、オフセットが無く安
定した定着を行うことができる。

【００８１】また、上記第１加圧ローラ５２ｂおよび第
３加圧ローラ５２ｄは、直径２０ｍｍ・１０ｍｍのアル
ミニウムやステンレス等の蓄熱効果の高い金属製中実ロ
ーラを用いている。

【００８２】これにより、第１加圧ローラ５２ｂおよび
第３加圧ローラ５２ｄが蓄熱材である金属材料からなる
ことで、定着ローラ５１に加圧ベルト５２ａを介して接
触配置されている第１および第３加圧ローラ５２ｂおよ
び５２ｄに、定着ローラ５１から流れ込む熱エネルギー
が蓄積されやすくなるので、定着ニップ入口領域Ｗａに
おいて、少ない熱エネルギーで高温状態に保つことがで
きる。これにより、定着ローラ５１を加熱するために必
要なエネルギーが少なくて済むので、経済的な定着装置
を提供することができる。

【００８３】また、テンションローラである第２加圧ロ
ーラ５２ｃは、直径２０ｍｍの断熱性を有するゴム等の
弾性を有する樹脂からなる弾性ローラが用いられてい
る。このように、放熱領域である定着ニップ出口領域Ｗ
ｂ内に存在する第２加圧ローラ５２ｃは、断熱材からな
っているので、定着ニップ出口領域Ｗｂ内において、加
圧ベルト５２ａから流れ込む熱エネルギーが第２加圧ロ
ーラ５２ｃに蓄積されない。これにより、定着ニップ出
口領域Ｗｂ内では、用紙Ｐ上で溶融されたトナーＴを効
果的に冷却固化させることができる。

【００８４】次に、加熱ローラ５３について説明する。
上記加熱ローラ５３は、内部に加熱源としてのヒータラ
ンプ５４を有し、定着ローラ５１の回転方向に対し、定
着ニップ部の上流側に設けられている。このとき、加熱
ローラ５３は、その中心が定着ローラ５１の中心とほぼ
水平となる位置に配置され、該定着ローラ５１に所定の
押圧力をもって圧接するようになっている。

【００８５】図１では、加熱ローラ５３は、定着ローラ
５１に接触した状態を示しており、定着ローラ５１と加
熱ローラ５３との間に形成された圧接部を加熱ニップ部
Ｗｃとする。本実施の形態では、加熱ニップ部Ｗｃの幅
は５ｍｍである。また、上記加熱ローラ５３は、定着ロ
ーラ５１に圧接することで、加圧ベルト５２ａと同様に
定着ローラ５１の回転に従動して矢印Ｃ方向に回転す
る。

【００８６】加熱ローラ５３は、アルミニウムやステン
レス等からなる中空円筒状のものを用いる。アルミニウ
ムやステンレスをそのまま使用しても良いが、その表面
に耐熱性と離型性に優れた合成樹脂材料、例えばシリコ
ンゴムやフッ素ゴム等の高分子材料、またはＰＦＡ、Ｐ
ＴＦＥ等のフッ素樹脂やフッ素樹脂とフッ素ゴムとを混
合したものをコーティングしても良い。

【００８７】尚、本実施の形態では、直径１５ｍｍ、肉
厚０．５ｍｍのアルミニウム製円筒ローラを用いてい
る。また、加熱ローラ５３の内部に配置されたヒータラ
ンプ５４の定格出力は４００Ｗとする。

【００８８】上記加熱ローラ５３の周面には、温度検知
手段としてのサーミスタ（図示せず）が配設され、加熱
ローラ５３の表面温度を検知するようになっている。ま
た、上記定着ローラ５１の回転方向に対し、加熱ニップ
部Ｗｃの下流側近傍には、定着ローラ５１の表面温度を
検知するための温度検知手段としてのサーミスタ５５が
配置されている。

【００８９】また、上記加熱ローラ５３は、定着ニップ
部の記録材搬送方向上流側に設けられている。これによ
り、定着ローラ５１は、定着ニップ部の記録材搬送方向
上流側に設けられた加熱ローラ５３によって加熱される
ようになるので、定着ニップ部の記録材入口側から加熱
されるようになる。したがって、加熱ローラ５３から定
着ニップ部までの間における、加熱ローラ５３から定着
ローラ５１に供給される熱エネルギーの損失をできるだ
け小さくすることが可能となる。この結果、少ないエネ
ルギーで、トナー溶融に必要な温度まで定着ローラ５１
を加熱することができるので、定着装置に係るエネルギ
ーを削減することができる。

【００９０】次いで、定着ローラ５１について説明す
る。上記定着ローラ５１は、直径３０ｍｍのローラ状の
ものであり、図１に示すように、芯材５１ａ上に耐熱性
弾性材からなる断熱層５１ｂが形成され、この断熱層５
１ｂ上に耐熱離型材からなる被覆層５１ｃが被覆された
構成となっている。

【００９１】芯材５１ａは、定着ローラ５１の強度を得
るものでアルミニウムやステンレス等を中実円筒状また
は中空円筒状に加工したもの等を用いる。尚、本実施の
形態では、芯材５１ａとして直径１５ｍｍ、肉厚２ｍｍ
のステンレス製中実円筒シャフトを用いる。中空円筒状
の芯材５１ａの説明は、後の実施の形態２で説明する。

【００９２】断熱層５１ｂは、加熱ローラ５３によって
加熱された被覆層５１ｃの熱を定着ローラ５１内部に逃
がさない目的と、加圧ベルト５２ａを介して第１加圧ロ
ーラ５２ｂおよび第２加圧ローラ５２ｃにより適度に弾
性変形し所定のニップ幅を得る目的とのために設けられ
たものである。

【００９３】断熱層５１ｂを構成する耐熱性弾性材とし
ては、フッ素ゴム、シリコンゴム等の耐熱性に優れたゴ
ム材がある。本実施の形態では、断熱層５１ｂとしてシ
リコンゴム発泡体を厚さ７．５ｍｍに成型して用いる。
このシリコンゴム発泡体は、熱伝導率が低く断熱性に優
れ、また、硬度も低く低圧力で所定のニップ幅を得るの
に好適である。

【００９４】被覆層５１ｃは、加熱ニップ部Ｗｃで加熱
ローラ５３から熱を受け取り、定着ニップ部でその熱を
用紙Ｐ上のトナーＴに与えることで、トナーＴの定着を
行う目的と、定着ローラ５１表面へのトナー等の付着に
よる汚染を防止する目的とのために設けられたものであ
る。

【００９５】被覆層５１ｃを構成する耐熱離型材として
は、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂を用いる。本実施
の形態では、被覆層５１ｃとして、厚さ５０μｍのＰＦ
Ａチューブが用いられている。

【００９６】ここで、上記定着ローラ５１と加圧機構５
２とで形成される定着ニップ部における熱エネルギーの
流れについて、以下に説明する。

【００９７】上記定着ニップ部での熱エネルギーの流れ
について、図３を参照しながら以下に説明する。

【００９８】はじめに、定着装置５０の定着ニップ入口
領域Ｗａの熱エネルギーの流れについて説明する。定着
開始時には、定着ローラ５１および第１・第３加圧ロー
ラ５２ｂ・５２ｄが所定の温度に蓄熱され、定着ニップ
入口領域Ｗａをトナーの軟化点以上の高温状態に保持し
ている。

【００９９】そして、定着ニップ入口領域Ｗａに搬送さ
れた用紙Ｐ上のトナーＴは、定着ローラ５１の断熱層５
１ｂに蓄積された熱エネルギー、および第１加圧ローラ
５２ｂに蓄積された熱エネルギーが付与される。この定
着ニップ入口領域Ｗａでは、用紙Ｐ上のトナーＴを溶融
するのに十分な熱エネルギーが付与されるようになって
いる。尚、上記第１加圧ローラ５２ｂは、定着ローラ５
１に上記加圧ベルト５２ａを介して接触しているので、
用紙Ｐが定着ニップ入口領域Ｗａまで搬送される間に、
十分に蓄熱された状態となっている。

【０１００】しかも、定着ニップ入口領域Ｗａでは、第
１加圧ローラ５２ｂと第２加圧ローラ５２ｃとの間に配
設された第３加圧ローラ５２ｄが金属製のローラで構成
され、定着ローラ５１と加圧ベルト５１ａを介して接触
している。これにより、上記第３加圧ローラ５２ｄは、
定着ローラ５１からの熱により蓄熱されており、定着ニ
ップ入口領域Ｗａにて用紙Ｐ上のトナーＴに熱エネルギ
ーを付与するようになっている。

【０１０１】次に、定着装置５０の定着ニップ出口領域
Ｗｂの熱エネルギーの流れについて説明する。定着ニッ
プ出口領域Ｗｂに搬送された用紙Ｐ上のトナーＴは、上
記定着ニップ入口領域Ｗａで蓄積された熱が金属製の加
圧ベルト５２ａを介して放出され、冷却される。これに
より、トナーＴは、定着ニップ入口領域Ｗｂで固化さ
れ、用紙Ｐ上に定着される。

【０１０２】上記定着装置５０における定着ニップ部の
定着ニップ入口領域Ｗａおよび定着ニップ出口領域Ｗｂ
は、トナーの温度が定着ニップ部内で図４に示すグラフ
で示す温度分布となるように設定されている。

【０１０３】即ち、定着ニップ入口領域Ｗａは、トナー
の温度が室温からトナーの軟化点Ｔ_Nを越えて、定着ニ
ップ出口領域Ｗｂとの境目でピークの温度Ｔ_Oまで上昇
するように設定された蓄熱領域である。一方、定着ニッ
プ出口領域Ｗｂは、トナーの温度が上記ピークの温度Ｔ
_Oからトナー軟化点Ｔ_Nを越えて、さらに、オフセット
発生限界温度Ｔ_Gを越えるまで冷却するように設定され
た放熱領域である。

【０１０４】上記オフセット発生限界温度とは、溶融さ
れたトナーが冷却固化し、その凝集力がトナーと定着ロ
ーラとの付着力よりも大きくなる温度である。

【０１０５】但し、上記のトナーの軟化点およびオフセ
ット発生限界温度は、トナーの種類によって異なるの
で、トナーに応じて設定する必要がある。

【０１０６】尚、本実施の形態では、定着ローラ５１の
表面温度を制御し、且つ、定着ニップ部の幅を変更する
ことで、定着ニップ部内を通過する用紙Ｐ上のトナーＴ
の温度分布が図４に示すように、蓄熱領域である定着ニ
ップ入口領域Ｗａと放熱領域である定着ニップ出口領域
Ｗｂとを形成している。

【０１０７】ここで、上記構成の定着装置５０の動作に
ついて図１を参照しながら以下ん説明する。上記定着装
置５０において、プリント動作時には、定着ローラ５１
が矢印Ａ方向に周速１５０ｍｍ／ｓｅｃで回転し、加熱
ローラ５３がヒータランプ５４により加熱される。

【０１０８】このとき、定着ローラ５１は、加熱された
加熱ローラ５３との加熱ニップ部Ｗｃにて表面が加熱さ
れ、サーミスタ５５によってその表面温度が検知され
る。そして、加熱ローラ５３は、定着ローラ５１の表面
温度がサーミスタ５５によって検出され、この検出信号
に基づいて上記ヒータランプ５４への通電が通電制御回
路（図示せず）によって制御される。

【０１０９】つまり、上記定着ローラ５１の表面温度
は、上記サーミスタ５５による検知信号に基づいて所定
の温度（本実施の形態では１８０℃）になるように制御
されている。

【０１１０】このとき、定着ローラ５１からの熱エネル
ギーは、加圧ベルト５２ａを介して第１加圧ローラ５２
ｂに流れ込んでいる。そして、第１加圧ローラ５２ｂが
所定温度に達した後、即ち所定量の熱が蓄積された後、
用紙Ｐが定着ニップ部に搬送される。

【０１１１】つまり、定着ローラ５１と加圧機構５２と
の間の定着ニップ入口領域Ｗａに、画像形成装置２０か
ら未定着のトナーＴで形成された画像を担持した用紙Ｐ
が、第１加圧ローラｂが蓄熱された後、矢印Ｄ方向から
定着ニップ出口領域Ｗｂに搬送される。

【０１１２】上記定着ニップ部の定着ニップ入口領域Ｗ
ａに搬送された用紙Ｐは、定着ローラ５１、第１および
第３加圧ローラ５２ｂ・５２ｄからの熱エネルギー、お
よび定着ニップ部の圧力が付与される。これにより、用
紙Ｐ上に静電付着しているトナーＴが熱溶融される。そ
して、定着ニップ部の定着ニップ出口領域Ｗｂに搬送さ
れた用紙Ｐ上の熱溶融されたトナーＴは、圧力が付与さ
れると共に冷却固化され、用紙Ｐ上に完全に熱圧定着さ
れる。

【０１１３】定着後、用紙Ｐは加圧ローラ５２の表面に
沿って定着ローラ５１から剥離し、その後加圧ローラ５
２から剥離される。

【０１１４】上述のように、定着ニップ部への用紙Ｐの
搬送タイミングが、上記蓄熱材からなる第１加圧ローラ
５２ｂが上記定着ローラ５１からの熱により蓄熱された
後に設定されていれば、定着ニップ部に用紙Ｐが搬送さ
れる前に、十分に加熱された状態とすることができる。

【０１１５】これにより、用紙Ｐ上の未定着トナーを、
定着ニップ入口領域Ｗａから確実に溶融させることがで
きるので、トナーがカラーであった場合、温度不足によ
る発色不良等を無くすことができ、高品位のカラー画像
を提供することができる。

【０１１６】ここで、本実施の形態における外部加熱方
式の定着装置と、従来からある内部加熱方式の定着装置
とのオフセットの発生の有無、およびウォームアップ時
間について実験によって比較した結果を以下の表１に示
す。

【０１１７】

【表１】

【０１１８】表１から、内部加熱方式では、定着ニップ
部出口の定着ローラ表面温度がトナーの軟化点である融
点（１０５℃）以上の１６３℃となっており、オフセッ
トが発生している。一方、外部加熱方式では、自己冷却
作用により、定着ニップ部出口の定着ローラ表面温度が
トナーの軟化点である融点（１０５℃）以下の９０℃と
なっており、オフセットは発生していない。さらに、外
部加熱方式では、内部加熱方式に比べてウォームアップ
時間も大幅に短縮されていることが分かる。

【０１１９】また、外部加熱方式は、内部加熱方式に比
べて定着ニップ部における入口温度と出口温度との差、
即ち温度降下の幅が大きくなっている。これにより、溶
融されたトナーは、定着ニップ部内で十分に冷却される
ので、オフセットの発生を低減することができる。

【０１２０】したがって、オフセットを確実に低減させ
るには、トナーの軟化点を確保しつつ、温度降下の幅を
大きくすることが必要であることが分かる。この温度降
下の幅を大きくする方法として、定着ニップ部における
放熱効果を高めることが考えられる。

【０１２１】上記定着ニップ部の放熱効果を高めるに
は、例えば、図５に示すように、加圧ベルト５２ａに、
直径０．２〜０．３ｍｍの微小な通気孔５２ｅ…を形成
すれば良い。

【０１２２】このように、加圧ベルト５２ａに、多数の
通気孔５２ｅ…が形成されていることで、定着ニップ出
口領域Ｗｂに澱む高温空気を加圧ベルト５２ａ外部に積
極的に放出し、対流熱伝達率を大きくして加圧ベルト５
２ａの放熱性能を向上安定化させ、トナーＴの冷却効果
を高めることができる。

【０１２３】これにより、圧接部の放熱領域での放熱効
果を高めることができるので、定着ニップ入口領域Ｗａ
で溶融されたトナーＴをこの定着ニップ出口領域Ｗｂで
確実に冷却固化させることができる。この結果、トナー
Ｔを用紙Ｐに完全に定着させることができるので、オフ
セットを確実に無くすことができる。

【０１２４】但し、上記通気孔５２ｅは、単位面積当た
りの通気孔全体の面積の割合を高めれば、加圧ベルト５
２ａの冷却効果は高まるが、定着に必要な加圧力を損な
わない程度に形成する必要がある。

【０１２５】以上のことから、上記構成の定着装置５０
では、定着ニップ入口領域Ｗａにて、所定の温度に温度
調整された定着ローラ５１と、定着ローラ５１から流れ
込む熱エネルギーを蓄熱した金属製の第１加圧ローラ５
２ｂおよび第３加圧ローラ５２ｄから、用紙Ｐに積極的
に熱エネルギーが流れ込み、該用紙Ｐ上のトナーＴは軟
化点Ｔ_N以上の温度Ｔ₀に達して発色するのに十分な高
温溶融状態となる。これにより、カラートナーのように
高温溶融して発色するトナーにも十分に対応させること
ができる。

【０１２６】一方、定着ニップ出口領域Ｗｂにて、上記
定着ニップ入口領域Ｗａで軟化点以上に昇温されたトナ
ーＴは、金属製の加圧ベルト５２ａを介して放熱され、
軟化点よりも低温状態となり、冷却固化される。この冷
却固化時のトナーの凝集力は、非常に大きくなるので、
トナーＴは、定着ローラ５１に対する付着力が低下し、
用紙Ｐ上に完全に定着されることになる。

【０１２７】しかも、従来のように、オフセット防止の
ためのオイルを必要とせず、この結果、複雑なオイル塗
布機構が不要となるので、装置の低コスト化を実現でき
る。また、定着ローラ５１に対してオイル塗布等のオフ
セット防止のための操作をしないで済むので、定着ロー
ラ５１の寿命を延ばすことができる。

【０１２８】上述したように、定着ニップ入口領域Ｗａ
において、加圧ベルト５２ａを、熱伝導性に優れ、熱容
量が小さく放熱冷却効果が高い金属製のベルトで構成
し、第１および第３加圧ローラ５２ｂ・５２ｄを、蓄熱
効果の高い金属製のローラで構成することで、定着ニッ
プ入口領域Ｗａに搬送された用紙ＰのトナーＴに対して
安定して熱エネルギーを供給することができる。したが
って、定着ニップ入口領域Ｗａの温度変化は、安定した
ものとなる。

【０１２９】〔実施の形態２〕本発明の他の実施の形態
について以下に説明する。尚、説明の便宜上、前記実施
の形態１と同一機能を有する部材には、同一記号を付与
し、その説明は省略する。

【０１３０】本実施の形態に係る定着装置は、図６に示
すように、定着ローラ５１の芯材５１ａが中空のアルミ
ローラ、断熱層５１ｂがシリコンゴム発泡体、被覆層５
１ｃがＰＦＡで構成されている。

【０１３１】このように、定着ローラ５１の中心部を空
洞とすることで、定着ローラ５１自身を冷却し易くし、
定着ニップ出口領域ＷｂにおけるトナーＴの冷却効果を
高めるようになっている。

【０１３２】さらに、定着ローラ５１を冷却させる手段
としては、例えば上記芯材５１ａの内部に、ファンを配
置し、定着ローラ５１の定着ニップ出口領域Ｗｂを強制
的に冷却するようにしても良い。

【０１３３】また、上記ファンの代わりにヒートパイプ
を用いても良い。この場合、図示しないが、ヒートパイ
プを芯材５１ａの幅方向に配設し、定着ローラ５１内部
に蓄積される熱を上記ヒートパイプを介して外部に逃が
すようにしている。

【０１３４】以上のように、上記構成の定着装置によれ
ば、トナーに熱エネルギーを付与するための定着ローラ
５１を強制的に冷却するための各手段を設けることで、
定着ニップ出口領域Ｗｂの放熱効果を高めることができ
る。このとき、定着ニップ入口領域Ｗａにおける蓄熱効
果が低下しないように、加熱ローラ５３のヒートローラ
５４の通電を制御する。

【０１３５】したがって、上記構成の定着装置は、定着
ニップ出口領域Ｗｂの放熱効果が高められた構成である
ので、定着ニップ出口領域ＷｂにおいてトナーＴの冷却
固化を確実に行わせることができる。これにより、オフ
セットの防止が図れ、トナーの定着不良等を低減するこ
とができるので、高品位の画像を形成することができ
る。

【０１３６】上記実施の形態２においては、定着ニップ
出口領域Ｗｂの放熱効果を高めるために、定着ローラ５
１の冷却効果を高める構成としている。しかしながら、
定着ニップ出口領域Ｗｂの放熱効果を高めるためには、
例えば、加圧機構５２自身の冷却効果を高める構成とし
ても良く、このことについて以下の実施の形態３および
４にて説明する。

【０１３７】〔実施の形態３〕本発明のさらに他の実施
の形態について以下に説明する。説明の便宜上、前記実
施の形態１と同一機能を有する部材には、同一記号を付
与し、その説明は省略する。

【０１３８】本実施の形態に係る定着装置は、図７に示
すように、加圧ベルト５２ａの内部の定着ニップ出口領
域Ｗｂに対応する位置に冷却手段として、ファン５６が
配置された構成である。つまり、上記定着装置は、定着
ニップ出口領域Ｗｂの放熱効果を高めるために、加圧機
構５２自身の冷却効果を高める構成となっている。

【０１３９】このように、加圧ベルト５２ａの内部の定
着ニップ出口領域Ｗｂに対応する位置にファン５６が配
置されていることで、加圧ベルト５２ａの放熱特性を向
上させることができる。この結果、定着ニップ出口領域
Ｗｂに搬送された用紙Ｐ上のトナーＴを効果的に冷却す
ることができる。

【０１４０】上記加圧ベルト５２ａの冷却手段として、
上記のファン５６の他に次のような方法が考えられる。

【０１４１】ヒートパイプで冷却された低温部材を用
いて、加圧ベルト５２ａを冷却する方法。

【０１４２】加圧ベルト５２ａの内側を黒色に着色し
て放射冷却する方法。

【０１４３】加圧ベルト５２ａの定着ニップ出口領域
Ｗｂに外部の風が入り込むように吸気口を設ける方法。

【０１４４】ここで、上記ないしの方法のうち、
の場合について図８を参照しながら以下に説明する。
尚、図８（ａ）は、図７に示す定着装置を上部側から見
た概略平面図を示している。

【０１４５】で使用される低温部材は、図８（ｂ）に
示すように、略板状のＳＵＳ６１と、このＳＵＳ６１に
貫通して設けられたヒートパイプ６２とで構成されてい
る。

【０１４６】上記ＳＵＳ６１は、図８（ａ）に示すよう
に、加圧ベルト５２ａ内部の定着ニップ出口領域Ｗｂに
対応する位置に、該加圧ベルト５２ａの幅方向に延設さ
れている。このＳＵＳ６１は、一端部が上記加圧ベルト
５２ａの幅方向から突出するように、該加圧ベルト５２
ａの幅よりも長く形成されている。

【０１４７】また、ＳＵＳ６１は、加圧ベルト５２ａに
近接して設けられており、該加圧ベルト５２ａから熱エ
ネルギーが流れ込むようになっている。そして、ＳＵＳ
６１の内部のヒートパイプ６２を介して熱エネルギーが
伝達される。

【０１４８】上記定着装置には、加圧ベルト５２ａから
突出したＳＵＳ６１を冷却するためのファン６３が設け
られている。このファン６３によってＳＵＳ６１の突出
部分に風を吹き付けることで、ヒートパイプ６２を冷却
し、ＳＵＳ６１全体を冷却することができる。

【０１４９】これにより、定着ニップ出口領域Ｗｂに対
応する位置で加圧ベルト５２ａを効果的に冷却すること
ができるので、定着ニップ出口領域Ｗｂの温度低下不良
によるオフセットを防止することができる。

【０１５０】〔実施の形態４〕本発明のさらに他の実施
の形態について図９ないし図１１に基づいて、以下に説
明する。尚、説明の便宜上、前記の各実施の形態と同一
機能を有する部材には、同一記号を付与し、その説明は
省略する。

【０１５１】本実施の形態に係る定着装置は、図９に示
すように、前記の実施の形態３に記載の定着装置と同
様、加圧ベルト５２ａ内部の定着ニップ出口領域Ｗｂに
対応する位置にファン５６が設けられている。さらに、
加圧ベルト５２ａの内部には、該加圧ベルト５２ａが定
着ローラ５１と離れる直近（定着ニップ出口領域Ｗｂ近
傍）において、加圧ベルト５２ａの温度を検出するセン
サ５７を設け、このセンサ５７からの検知信号に基づい
て上記ファン５６の回転、即ち冷却能力を制御するよう
になっている。

【０１５２】具体的には、上記センサ５７とファン５６
とが、図１０に示すように、制御回路１７に接続され、
上記センサ５７の検知信号に基づいて、上記制御回路１
７がファン５６の回転を制御するようになっている。

【０１５３】ここで、上記ファン５６の回転制御につい
て、図１１に示すフローチャートを参照しながら以下に
説明する。

【０１５４】先ず、制御回路１７は、レーザプリンタの
電源がＯＮされ、定着装置等のウォーミングアップが行
われると、ファン５６の回転数をＭに設定して、この回
転数Ｍでファン５６を回転駆動させる（Ｓ１）。このと
き、定着ニップ出口領域Ｗｂ近傍の加圧ベルト５２ａの
温度Ｔ₁を検出する。

【０１５５】次いで、上記温度Ｔ₁が所定の温度Ｔα以
上であるか否かを判定する（Ｓ２）。ここで、温度Ｔ₁
が所定の温度Ｔα以上であれば、定着ニップ出口領域Ｗ
ｂ近傍の加圧ベルト５２ａの温度Ｔ₁がトナーのオフセ
ット発生限界温度に近い値まで上昇していると判定さ
れ、ファン５６の回転数をＭから所定回数αだけ多いＭ
＋αに設定し（Ｓ３）、この回転数Ｍ＋αでファン５６
を回転駆動させる。

【０１５６】次に、上記温度Ｔ₁が所定の温度Ｔβ以下
であるか否かを判定する（Ｓ４）。ここで、温度Ｔ₁が
所定の温度Ｔβ以下であれば、定着ニップ出口領域Ｗｂ
近傍の加圧ベルト５２ａの温度Ｔ₁が必要以上に低下し
たと判定され、ファン５６の回転数をＭ＋αから再びＭ
に設定し（Ｓ５）、この回転数Ｍでファン５６を回転駆
動させる。

【０１５７】以上のように、ファン５６の回転数を定着
ニップ出口領域Ｗｂ近傍の加圧ベルト５２ａの温度Ｔ₁
に応じて変化させることで、定着ニップ出口領域Ｗｂの
温度を一定に保つことができる。

【０１５８】一般に、トナーは溶融されることで、発色
するようになっている。このため、定着ニップ入口領域
Ｗａでは、トナーを十分に溶融させる必要がある。ま
た、トナーを用紙に定着させるには、トナーを十分に冷
却し、その凝集力を大きくする必要がある。

【０１５９】したがって、定着ニップ出口領域Ｗｂの温
度が高くなりすぎると、トナーが固化しきれずに、用紙
に完全に定着しないようになり、オフセットが発生して
しまう。一方、定着ニップ出口領域Ｗｂの温度が低くな
りすぎると、定着ニップ入口領域Ｗａの温度も低下して
しまう虞がある。この場合、用紙が、定着ニップ入口領
域Ｗａにてトナーを十分に溶融しないまま、定着ニップ
出口領域Ｗｂに移動するようになるので、トナーの発色
を十分に行わせることができないという問題が生じる。

【０１６０】これらのことから、上述のように、定着ニ
ップ出口領域Ｗｂの温度を一定に保つことで、定着ニッ
プ入口領域Ｗａにおける蓄熱効果と、定着ニップ出口領
域Ｗｂにおける放熱効果とを常に一定に保つことができ
る。したがって、常に、高品位の画像を得ることができ
る。

【０１６１】さらに、トナーＴの冷却効果を高めるに
は、加圧ベルト５２ａの冷却効果を高めると共に、定着
ローラ５１の冷却効果を高めれば良い。このために、上
記のように、加圧ベルト５２ａ内部にファン５６を設け
る他に、前記実施の形態２のように、定着ローラ５１の
芯材５１ａを中空のアルミローラで構成すれば良い。

【０１６２】以上のように、上記各実施の形態では、定
着ニップ部が加圧ベルト５２ａと定着ローラ５１との圧
接にて形成されているので、該定着ニップ部の幅を互い
にローラ同士にて形成される定着ニップ部の幅よりも広
くすることができる。これにより、定着ニップ部内で十
分にトナーの溶融と冷却固化とを行うことができるの
で、用紙Ｐが定着ニップ部を高速に通過しても、オフセ
ットが無く安定した定着を行うことができる。したがっ
て、高速のプリントにも対応することができる。

【０１６３】しかも、本願の定着装置は、外部から定着
ローラ５１の表面を加熱する外部加熱方式を採用してい
るので、定着ニップ部が所定の温度になるまでの昇温時
間を大幅に短縮することができる。

【０１６４】また、外部加熱方式では、内部加熱方式の
定着装置と比べて、外部から定着ローラ５１表面に定着
するのに必要な熱容量分だけ加熱されるので、熱効率に
優れ、ウォームアップ時間を短縮することができる。さ
らに、ゴムからなる断熱層５１ｂと芯材５１ａとの境界
温度を低く抑えることができるので、断熱層５１ｂの剥
離が生じにくくなり、定着ローラ５１の寿命を大幅に向
上させることができる。

【０１６５】

【発明の効果】請求項１の発明の定着装置は、以上のよ
うに、外部から表面が加熱された定着ローラと、該定着
ローラと平行に配置された複数の加圧ローラによって張
架され、該定着ローラの外周面を押圧する加圧ベルトと
を含み、上記定着ローラと加圧ベルトとで形成された圧
接部に、未定着トナー像の形成された記録材を搬送する
ことにより該記録材にトナーを熱溶融して定着させる定
着装置において、上記圧接部には、記録材の搬送方向上
流側から、トナーの軟化点以上の温度に設定された蓄熱
領域と、溶融されたトナーを冷却固化するために必要な
温度に設定された放熱領域とが順に形成されている構成
である。

【０１６６】それゆえ、定着後のオフセット防止のため
に、オフセット防止用のオイルを定着ローラに塗布する
必要がないので、オフセット防止用オイルに起因する種
々の問題を解消することができる。特に、オフセット防
止用オイルを塗布する機構を必要としないので、装置を
簡略化でき、この定着装置を備えたプリンタ等の画像形
成装置を安価に提供することができるという効果を奏す
る。

【０１６７】請求項２の発明の定着装置は、以上のよう
に、請求項１の構成に加えて、加圧ベルトは、熱伝導性
を有する素材で形成されると共に、複数の加圧ローラの
うち、少なくとも１本の加圧ローラが上記蓄熱領域内で
上記加圧ベルトを介して定着ローラに接触配置されてい
る構成である。

【０１６８】それゆえ、請求項１の構成による効果に加
えて、加圧ベルトを介して定着ローラに接触している加
圧ローラに、熱が溜まりやすくなり、蓄熱領域内に搬送
された記録材上のトナーは、定着ローラからの熱エネル
ギーと、上記加圧ローラからの熱エネルギーが流れ込む
ので、高温溶融状態となる。このように、蓄熱領域にお
いて、記録材上のトナーに対して効率良く熱エネルギー
を供給することができるという効果を奏する。

【０１６９】請求項３の発明の定着装置は、以上のよう
に、請求項２の構成に加えて、定着ローラに加圧ベルト
を介して接触配置されている加圧ローラは、蓄熱材から
なる構成である。

【０１７０】それゆえ、請求項２の構成による効果に加
えて、定着ローラに加圧ベルトを介して接触配置されて
いる加圧ローラは、定着ローラから流れ込む熱エネルギ
ーを蓄熱することができるので、定着部の蓄熱領域にお
いて、少ない熱エネルギーで高温状態に保つことができ
る。これにより、定着ローラを加熱するために必要なエ
ネルギーが少なくて済むので、経済的な定着装置を提供
することができるという効果を奏する。

【０１７１】請求項４の発明の定着装置は、以上のよう
に、請求項２または３の構成に加えて、放熱領域内に存
在する加圧ローラは、断熱材からなる構成である。

【０１７２】それゆえ、請求項２または３の構成による
効果に加えて、放熱領域内において、加圧ベルトから流
れ込む熱エネルギーが加圧ローラに蓄積されないので、
記録材上の溶融トナーを効果的に冷却固化させることが
できるという効果を奏する。

【０１７３】請求項５の定着装置は、以上のように、請
求項３または４記載の構成に加えて、圧接部への記録材
の搬送タイミングが、上記蓄熱材からなる加圧ローラが
上記定着ローラからの熱により蓄熱された後に設定され
ている構成である。

【０１７４】それゆえ、請求項３または４記載の構成に
よる効果に加えて、圧接部に記録材が搬送される前に、
十分に加熱された状態とすることができるので、記録材
上の未定着トナーを、圧接部入口領域から確実に溶融さ
せることができる。これにより、トナーがカラーであっ
た場合、温度不足による発色不良を無くすことができ、
高品位のカラー画像を提供することができるという効果
を奏する。

【０１７５】請求項６の発明の定着装置は、以上のよう
に、請求項１ないし５の何れかの構成に加えて、圧接部
の記録材搬送方向上流側に、定着ローラの表面を外部か
ら加熱する加熱ローラが設けられている構成である。

【０１７６】それゆえ、請求項１ないし５の何れかの構
成による効果に加えて、加熱ローラによって、定着ロー
ラが圧接部の記録材搬送方向上流側から加熱されるよう
になるので、加熱ローラと圧接部との間での熱の損失を
低減することができる。これにより、少ないエネルギー
で、トナーを溶融に必要な温度まで定着ローラを加熱す
ることができるので、定着装置に係るエネルギーを削減
することができるという効果を奏する。

【０１７７】請求項７の発明の定着装置は、以上のよう
に、請求項１ないし６の何れかの構成に加えて、加圧ベ
ルトは、多数の通気孔が形成されている構成である。

【０１７８】それゆえ、請求項１ないし６の何れかの構
成による効果に加えて、圧接部の放熱領域に澱む高温空
気をベルト外部に積極的に放出し、対流熱伝達率を大き
くして加圧ベルトの放熱性能を向上安定化させ、トナー
の冷却効果を高めることができる。これにより、圧接部
の放熱領域での放熱効果を高めることができるので、蓄
熱領域で溶融されたトナーはこの放熱領域で確実に冷却
固化させることができる。この結果、トナーを記録材に
完全に定着させることができるので、オフセットを確実
に無くすことができるという効果を奏する。

【０１７９】請求項８の発明の定着装置は、以上のよう
に、請求項１ないし７の何れかの構成に加えて、加圧ベ
ルトが、金属からなる構成である。

【０１８０】それゆえ、請求項１ないし７の何れかの構
成による効果に加えて、蓄熱領域での定着ローラからの
熱エネルギーを効率良く、該定着ローラに加圧ベルトを
介して接触配置されている加圧ローラに伝達することが
できる。また、放熱領域での定着ローラからの熱エネル
ギーを加圧ベルト外部に効率良く放出することができ
る。したがって、定着ローラと加圧ベルトとの間の圧接
部では、トナーに安定した温度変化を与えることができ
るので、オフセットの無い安定して定着を行うことがで
きるという効果を奏する。

【０１８１】請求項９の発明の定着装置は、以上のよう
に、請求項１ないし８の何れかの構成に加えて、定着ロ
ーラは、中心部が空洞構造である構成である。

【０１８２】それゆえ、請求項１ないし８の何れかの構
成による効果に加えて、定着ローラの中心部を空洞にす
ることで、定着ローラ表面からの熱エネルギーが内部に
蓄積されないので、定着ローラ内部の蓄熱による圧接部
の放熱領域への影響を無くすことができる。これによ
り、圧接部の放熱領域におけるトナーの冷却効果を高め
ることができるという効果を奏する。

【０１８３】請求項１０の発明の定着装置は、以上のよ
うに、請求項１ないし９の何れかの構成に加えて、加圧
ベルトの定着ローラとの圧接部の記録材出口近傍を冷却
する冷却手段が設けられている構成である。

【０１８４】それゆえ、請求項１ないし９の何れかの構
成による効果に加えて、加圧ベルトの圧接部の記録材出
口近傍を冷却する冷却手段が設けられていることで、加
圧ベルトを強制的に冷却することができる。これによ
り、加圧ベルトの対流熱伝達率を大きくし、加圧ベルト
の放熱性能を向上安定化させ、放熱領域におけるトナー
の冷却効果を高めることができるという効果を奏する。

【０１８５】請求項１１の発明の定着装置は、以上のよ
うに、請求項１０の構成に加えて、冷却手段は、加圧ベ
ルトと加圧ローラとで囲まれた領域に設けられている構
成である。

【０１８６】それゆえ、請求項１０の構成による効果に
加えて、冷却手段によって加圧ベルトと加圧ローラとで
囲まれた領域に澱む高温空気を強制的に排出させること
ができるので、加圧ベルトの冷却効果をさらに高めるこ
とができるという効果を奏する。

【０１８７】請求項１２の定着装置は、以上のように、
請求項１０または１１の構成に加えて、圧接部の記録材
出口近傍の加圧ベルトの温度を検知する温度検知手段
と、上記温度検知手段の検知情報に基づいて、冷却手段
の冷却能力を制御する冷却制御手段とが設けられている
構成である。

【０１８８】それゆえ、請求項１０または１１の構成に
よる効果に加えて、冷却手段の冷却能力が加圧ベルトが
定着ローラから離脱する直近の加圧ベルトの温度に基づ
いて制御されているので、圧接部の放熱領域における温
度を一定に保つことができる。これにより、上記放熱領
域でのトナーの冷却効果を安定化させることができると
いう効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施の形態に係る定着装置の概略構
成図である。

【図２】図１に示す定着装置を備えたレーザプリンタの
概略構成図である。

【図３】図１に示す定着装置の定着ニップ部における熱
エネルギーの流れを示す説明図である。

【図４】図１に示す定着装置の定着ニップ部におけるト
ナーの温度分布を示すグラフである。

【図５】図１に示す定着装置に備えられている加圧ベル
トの一例を示す概略平面図である。

【図６】本発明の他の実施の形態に係る定着装置の概略
構成図である。

【図７】本発明のさらに他の実施の形態に係る定着装置
の概略構成図である。

【図８】図７に示す定着装置における加圧ベルトを冷却
するための冷却手段の一例を示す説明図である。

【図９】本発明のさらに他の実施の形態に係る定着装置
の概略構成図である。

【図１０】図９に示す定着装置に備えられた制御回路に
おける冷却制御を示すブロック図である。

【図１１】図１０に示す制御回路における冷却制御の流
れを示すフローチャートである。

【図１２】従来の定着装置の概略構成図である。

【図１３】従来の定着装置の概略構成図である。

【符号の説明】

１７制御回路（冷却制御手段）５０定着装置５１定着ローラ５１ａ芯材５２ａ加圧ベルト５２ｂ第１加圧ローラ（加圧ローラ）５２ｃ第２加圧ローラ（加圧ローラ）５２ｄ第３加圧ローラ（加圧ローラ）５２ｅ通気孔５３加熱ローラ５６ファン（冷却手段）５７センサ（温度検知手段）Ｐ用紙（記録材）ＴトナーＷａ定着ニップ入口領域（蓄熱領域）Ｗｂ定着ニップ出口領域（放熱領域）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外部から表面が加熱された定着ローラと、
該定着ローラと平行に配置された複数の加圧ローラによ
って張架され、該定着ローラの外周面を押圧する加圧ベ
ルトとを含み、上記定着ローラと加圧ベルトとで形成さ
れた圧接部に、未定着トナー像の形成された記録材を搬
送することにより該記録材にトナーを熱溶融して定着さ
せる定着装置において、上記圧接部には、記録材の搬送方向上流側から、トナー
の軟化点以上の温度に設定された蓄熱領域と、溶融され
たトナーを冷却固化する温度に設定された放熱領域とが
順に形成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】上記加圧ベルトは、熱伝導性を有する素材
で形成されると共に、上記複数の加圧ローラのうち、少なくとも１本の加圧ロ
ーラが上記蓄熱領域内で上記加圧ベルトを介して定着ロ
ーラに接触配置されていることを特徴とする請求項１記
載の定着装置。
【請求項３】上記定着ローラに加圧ベルトを介して接触
配置されている加圧ローラは、蓄熱材からなることを特
徴とする請求項２記載の定着装置。
【請求項４】上記放熱領域内に存在する加圧ローラは、
断熱材からなることを特徴とする請求項２または３記載
の定着装置。
【請求項５】上記圧接部への記録材の搬送タイミング
が、上記蓄熱材からなる加圧ローラが上記定着ローラか
らの熱により蓄熱された後に設定されていることを特徴
とする請求項３または４記載の定着装置。
【請求項６】上記圧接部の記録材搬送方向上流側に、上
記定着ローラの表面を外部から加熱する加熱ローラが設
けられていることを特徴とする請求項１ないし５の何れ
かに記載の定着装置。
【請求項７】上記加圧ベルトは、多数の通気孔が形成さ
れていることを特徴とする請求項１ないし６の何れかに
記載の定着装置。
【請求項８】上記加圧ベルトは、金属からなることを特
徴とする請求項１ないし７の何れかに記載の定着装置。
【請求項９】上記定着ローラは、中心部が空洞構造であ
ることを特徴とする請求項１ないし８の何れかに記載の
定着装置。
【請求項１０】上記加圧ベルトの上記定着ローラとの圧
接部の記録材出口近傍を冷却する冷却手段が設けられて
いることを特徴とする請求項１ないし９の何れかに記載
の定着装置。
【請求項１１】上記冷却手段は、加圧ベルトと加圧ロー
ラとで囲まれた領域に設けられていることを特徴とする
請求項１０に記載の定着装置。
【請求項１２】上記圧接部の記録材出口近傍の加圧ベル
トの温度を検知する温度検知手段と、上記温度検知手段
の検知情報に基づいて、上記冷却手段の冷却能力を制御
する冷却制御手段とが設けられていることを特徴とする
請求項１０または１１に記載の定着装置。