定着装置および画像形成装置
【課題】定着装置における冷却効率の向上を図る。
【解決手段】定着ローラ５１と、該定着ローラ５１を含む複数のローラに張架されて回動する定着ベルト５３と、該定着ベルト５３を介して定着ローラ５１に圧接してニップ部を形成する加圧ローラ５２と、定着ベルト５３を冷却する冷却手段と、を有し、ニップ部を通過させたトナー画像が形成された記録材を冷却手段により冷却した後に定着ベルト５３より剥離する定着装置５０において、冷却手段は、定着ベルト５３の内周側に設けられ、金属製の冷却ローラ５６と、該冷却ローラ５６を含む複数のローラに張架されて回動する金属製の冷却ベルト５７と、からなり、冷却ベルト５７は、定着ベルト５３と接触した状態で回動する。
【解決手段】定着ローラ５１と、該定着ローラ５１を含む複数のローラに張架されて回動する定着ベルト５３と、該定着ベルト５３を介して定着ローラ５１に圧接してニップ部を形成する加圧ローラ５２と、定着ベルト５３を冷却する冷却手段と、を有し、ニップ部を通過させたトナー画像が形成された記録材を冷却手段により冷却した後に定着ベルト５３より剥離する定着装置５０において、冷却手段は、定着ベルト５３の内周側に設けられ、金属製の冷却ローラ５６と、該冷却ローラ５６を含む複数のローラに張架されて回動する金属製の冷却ベルト５７と、からなり、冷却ベルト５７は、定着ベルト５３と接触した状態で回動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。さらに詳述すると、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に装着される定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置として、電子写真方式を利用した画像形成装置が種々考案されており公知技術となっている。その画像形成プロセスは、像担持体である感光ドラムの表面に静電潜像を形成し、感光ドラム上の静電潜像を現像剤であるトナー等によって現像して可視像化し、現像された画像を転写装置により記録紙（用紙、記録媒体、記録材ともいう）に転写して画像を担持させ、圧力や熱等を用いる定着装置によって記録紙上のトナー画像を定着する過程により成立している。
【０００３】
この定着装置では、対向するローラもしくはベルトもしくはそれらの組み合わせにより構成された定着部材及び加圧部材が当接してニップ部を形成するように配置されており、該ニップ部に記録紙を挟みこみ、熱および圧力を加え、トナー像を熱で溶融すると同時に両部材間の圧力によって記録紙上に定着することを行っている。
【０００４】
また、定着装置として、従来から、定着ベルトを加熱してトナーを溶融した後、分離せず定着ベルトとトナーが密着した状態のまま冷却し、トナー面が所定の温度まで冷却され、トナーが固化した状態で分離する定着装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
このような定着装置によれば、トナーが固化した状態で定着面から分離することができるため、分離定着面の平滑性を写し取ることができる（光沢性の向上）。
【０００６】
ところで、定着装置における「冷却」は「加熱」に比べ非常に難しいことが知られている。これは、加熱の場合は、素早く加熱するためには必要とする所定の温度に対して加熱温度を大幅に上げ、熱勾配を大きくすることができるのに対し、冷却の場合は、室温より冷却すると空気中の湿気が結露現象を起こすため、冷却温度は室温近傍に設定することになってしまうためである。
【０００７】
例えば、熱源として定着ローラ内にハロゲンヒータを使用した場合は、定着ローラを１００〜２００℃に昇温するために定着ローラ内面を８００℃以上に加熱することができ、その温度勾配は６００〜７００ｄｅｇに達する。しかしながら、冷却の場合は、例えば、１４０〜１６０℃程度の定着面を４０℃程度まで冷却するために、２０〜３０℃程度で冷却しても温度勾配は１００ｄｅｇ＋αであり、圧倒的に冷却の効率が悪いことがわかる。したがって、冷却する場合には加熱と異なり、時間をかけてゆっくり冷却することとなる。
【０００８】
また、定着ベルトを利用した加熱の場合、加熱されてから温度が上昇し、高温の間は加熱されたトナーの粘着力で定着面とトナーとは強固に接着している。しかし、加熱後に記録材を定着ベルトと共に冷却し、トナーの温度が充分に下がってしまうと、トナーは冷却につれて固化し、定着ベルトとの接着力が低下し、部分的に浮き上がりが発生し画像ムラの原因となってしまう場合がある。
【０００９】
また、特に、冷却中の定着ベルトの進行方向のベクトルが大きく変化した場合（搬送経路上の曲率が変化する場合）、所謂曲率分離を生じさせ、本来分離すべき位置に到達する前に部分的にあるいは全面的に定着ベルトと画像が分離してしまい、画像に冷却ムラの発生や搬送不良が発生するという問題がある。
【００１０】
すなわち、定着ベルト及び記録材を冷却する場合、定着ベルトに接する冷却部材の表面のＲ形状を大きくすることができないので、必然的に平面に近い形状とせざるを得ないこととなる（例えば、特許文献２）。
【００１１】
このような問題に対し、例えば、冷却部材として金属ローラ部材（以下、冷却ローラ）に定着ベルトを巻き付けたような構成では、効率的に定着ベルトを冷却することは困難である。すなわち、このような構成とすると、曲率の変化を生じさせないためには、冷却ローラと定着ベルトとが僅かに接触する配置関係にしかできないため、結局、冷却ローラと定着ベルトの間の熱交換が僅かとなり、効率的な冷却が困難である。また、冷却ローラを用いて、十分な冷却効率を得ようとすると、ローラ径を大きくして巨大なローラにする必要があり、装置が大型化するという問題が生じる。また、小径の冷却ローラを多数配列することも考えられるが、構造が複雑になり、コスト高となる。
【００１２】
また、冷却部材を回転させることなく定着ベルトと摺動方式とするものもあるが、冷却部材を摺動方式のものとすると、冷却部材と定着ベルト面の摩擦により磨耗が発生するという問題がある。また、冷却部材は定着ベルトから熱の移動を受け、効率の良い熱の排出が行われず（冷媒の温度は室温近傍であるため）、冷却部材表面に定着ベルトから受けた熱の滞留が発生し、冷却効果を定着ベルトに対し発生させることが難しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
以上説明したように、従来技術では、冷却部材をローラ形状のものとするとローラ径が大きいローラを用いる必要があり、定着装置が大型化してしまう等の問題があった。また、冷却部材を固定して摺動方式のものとすると、冷却部材と定着ベルトとの摺動により磨耗が発生し、熱の滞留により冷却効率が低下してしまう等の問題があった。
【００１４】
そこで本発明は、定着装置の大型化をすることなく、冷却効率の向上を図ることができる定着装置およびこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
かかる目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、定着ローラと、該定着ローラを含む複数のローラに張架されて回動する定着ベルトと、該定着ベルトを介して定着ローラに圧接してニップ部を形成する加圧ローラと、定着ベルトを冷却する冷却手段と、を有し、ニップ部を通過させたトナー画像が形成された記録材を冷却手段により冷却した後に定着ベルトより剥離する定着装置において、冷却手段は、定着ベルトの内周側に設けられ、金属製の冷却ローラと、該冷却ローラを含む複数のローラに張架されて回動する金属製の冷却ベルトと、からなり、冷却ベルトは、定着ベルトと接触した状態で回動するものである。
【００１６】
また、本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る定着装置を備えるものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、定着装置の大型化をすることなく、冷却効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る定着装置の一実施形態の構成を示す断面図である。
【図２】本発明に係る定着装置の他の実施形態の構成を示す断面図である。
【図３】本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す断面図である。
【図４】定着装置の従来構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る構成を図１から図４に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
（定着装置）
本実施形態に係る定着装置は、図１に示すように、定着ローラ５１と、該定着ローラ５１を含む複数のローラ（テンションローラ５４、駆動ローラ５５）に張架されて回動する定着ベルト５３と、該定着ベルト５３を介して定着ローラ５１に圧接してニップ部を形成する加圧ローラ５２と、定着ベルト５３を冷却する冷却手段と、を有し、ニップ部を通過させたトナー画像が形成された記録材を冷却手段により冷却した後に定着ベルト５３より剥離する定着装置５０において、冷却手段は、定着ベルト５３の内周側に設けられ、金属製の冷却ローラ５６と、該冷却ローラ５６を含む複数のローラ（図１の例では２つの冷却ローラ５６ａ，５６ｂ）に張架されて回動する金属製の冷却ベルト５７と、からなり、冷却ベルト５７は、定着ベルト５３と接触した状態で回動するものである。
【００２１】
定着装置による加熱では、熱源を内蔵した定着ローラ（加熱ローラ）を定着ベルトの張架ローラの一つとして使えるため、定着ベルトとの接触時間が長く取れ、更に熱勾配も大きいので、熱交換をスムーズに進めることができる。
【００２２】
しかしながら、加熱後の冷却においては、加熱工程により定着ベルトと記録材が定着密着状態となっており、上述のように、曲率分離を回避するため定着ベルトの搬送方向を急激に変化させることができない。
【００２３】
したがって、冷却部材として、冷却ローラのみを用いて定着ベルトを冷却する構成では、冷却ローラに定着ベルトを巻きつけることができないため、冷却ローラとの接触幅（接触時間）を長くとれないことになる。
【００２４】
すなわち、冷却ローラと定着ベルトの接触幅を確保するためには、冷却ローラにベルトを実際にある張力のもと巻いてやればよいのではあるが、そうするとベルトの走行が大きな曲率のもと通されるので、加熱されベルトに張り付いた状態の記録紙が冷却される前に剥離が始まってしまい。所望の光沢度を得ることができない。以上から、記録紙が完全に冷却されるまでは定着ベルトの走行は極力直線的であることが望ましいこととなる。
【００２５】
そこで、本実施形態に係る定着装置は、図１に示すように、トナー画像を加熱溶融後、冷却分離する定着装置５０であって、張架された定着ベルト５３内に、加熱部を含まず、少なくとも１以上の冷却ローラ５６に張架された冷却ベルト５７を定着ベルト５３内面に密着させることで、定着ベルト５３の熱を奪い定着ベルト５３を冷却するようにしている。
【００２６】
すなわち、加熱後に冷却すべき定着ベルト５３を冷却するために、定着ベルト内部に冷却用の金属ベルト（冷却ベルト５７）を配置し、その冷却ベルト５７の冷却を、回転するローラ（冷却ローラ５６）で冷却するようにし、さらに、冷却ベルト５７と定着ベルト５３とを密着状態とすることで、定着ベルト５３から冷却ベルト５７へ熱移動が生じさせ、時間と共に冷却ベルト５７の温度を上昇させて、相対的に定着ベルト５３の温度を低下させるものである。
【００２７】
このように、冷却ベルト５７を冷却ローラ５６に張架することで冷却ベルト５７と冷却ローラ５６との接触時間が充分確保され、摺動ではなく密着による接触なので摺動熱抵抗がなく効率良く冷却が行うことができる。また、冷却ベルト５７と定着ベルト５３のベルト同士の密着であるため、磨耗も殆ど生じない。
【００２８】
また、回動により定着ベルト５３と接触を離れた部分の冷却ベルト５７は冷却ローラ５６に対して大きく巻かれているので、冷却ローラ５６により所定温度まで再度冷却され、再び定着ベルト５３に接触する時には常に安定な冷却温度に到達した状態となるものである。
【００２９】
なお、冷却ローラ５６は、定着ベルト５３の回転に、冷却ベルト５７を介して従動回転するものであるが、別途、冷却ローラ５６の駆動手段を設けて冷却ローラ５６を駆動回転させるものであっても良い。
【００３０】
本実施形態に係る定着装置５０によれば、冷却の際に、確実な熱交換を行なうことが可能となり、従来の摺動型の定着ベルト冷却装置や、定着ベルトを直接冷却ローラで冷やす構成の定着装置に比して、熱の滞留を防止して高効率の熱交換を可能とし、冷却効率の向上を図ることができる。また、回転接触による摺動を回避することができるため定着ベルト等の長寿命化を図ることができる。また、大径の冷却ローラ等を用いる必要がないため、定着装置の小型化を図ることも可能となる。
【００３１】
ここで、冷却ローラ５６の材質としては、全ての汎用金属が考えられ、例えば、鉄、アルミニウム、銅などを用いることができる。また、冷却ローラ５６の表面には、薄い弾性層や樹脂層を設けることが好ましく、これにより、冷却ベルト５７への密着性を向上させることができる。なお、冷却ローラ５６の肉厚は、例えば、０．５〜２０ｍｍ程度が好ましく、冷却ベルト５７の厚みは例えば、０．０４〜０．４ｍｍ程度が望ましい。
【００３２】
なお、定着ローラ５１は、内部に熱源５８としてのハロゲンランプを有している。また、定着ベルト５３は、定着ローラ５１、テンションローラ５４および駆動ローラ５５に張架されており、駆動ローラ５５の回転に従動して回転するものである。
【００３３】
また、図１に示す例では、冷却ベルト５７は、２つの冷却ローラ５６ａ，５６ｂに張架されているが、少なくとも１つの冷却ローラ５６に張架されていればよく、例えば、冷却ローラ５６とテンションローラ等に張架されていても良い。
【００３４】
また、冷却ベルト５７の張力は、冷却ベルト５７を構成する金属の弾性（自己バネ性）により維持される。したがって、冷却ベルト５７は冷却ローラ５６に接触していない部分においては見かけ弛み状態であるが、実際は円筒状のベルトを冷却ベルト５７に懸架しているので冷却ベルト５７のバネ性の反発に対抗する張力が冷却ベルト５７にかかっている。
【００３５】
この冷却ベルト５７のバネ性は非常に重要であり、冷却ローラ５６と張架された冷却ベルト５７を定着ベルト５３の内面から押し付ける際に、定着ベルト５３に対して少し弛んだ冷却ベルト５７によりベルトの反発力で定着ベルト５３との密着が維持される。更に定着ベルト５３の張力による反発で冷却ベルト５７が押し付けられ、弛んだ冷却ベルト５７の膨らみは抑えられ、スムーズな定着ベルト５３の搬送曲線を実現することができる。
【００３６】
冷却ローラ５６の冷却方法は、特に限られるものではないが、例えば、ファン等の空冷手段を設け冷却ローラ内部を空冷しても良いし、また、冷却ローラ内部を、液体を冷媒として用いて冷却するようにしても良い（液体冷却手段）。
【００３７】
また、冷却ローラ５６の内周側に、冷却フィンを設けることも好ましい。これにより、空冷を効果的に行うことが可能となり、また、冷媒との接触面積を増加させることも可能となり、熱交換効率の上昇を図ることができる。
【００３８】
また、冷媒として液体を使用する場合には、冷却ローラ５６に液体冷媒を通すためにロータリージョイント（回転継手）を用いることも好ましい。
【００３９】
なお、冷却ローラ５６の冷却は、上述の複数の手段を適宜組み合わせて用いるようにしても良いのは勿論である。
【００４０】
また、図２にしめすように、冷却ローラ５６ａ，５６ｂおよびこれに張架される冷却ベルト５７により構成される冷却ユニット（冷却手段）を搬送方向に沿って複数備えるようにすることも好ましい。図２に示す例では、冷却ユニットを２つ設けた例を示しているが、ユニット数は、３以上であっても良いのは勿論である。このように複数の冷却ユニットを用いることにより、冷却効率を更に向上させることができ、効率的に所望の冷却温度とすることが可能となる。
【００４１】
（画像形成装置）
図３に、本発明に係る画像形成装置の一実施形態であるカラー複写機の全体概略構成を示す。図中符号１００は、複写機本体である。複写機本体１００には、中央に、無端ベルト状の中間転写体１０を、図示例では駆動ローラ１４と第１の従動ローラ１５と第２の従動ローラ１６に掛け回して図中時計まわりに回転搬送可能に設ける。もちろん、別途中間転写体１０の片寄りを調整するローラに掛け回すなど、４つ以上のローラに掛け回すようにしてもよい。なお、中間転写体１０は、図示例ではほぼ水平に張り渡すが、水平ではなく、斜めに傾斜して張り渡すようにしてもよい。
【００４２】
この図示例では、図示省略するが、第２の従動ローラ１６に近接し、画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去するベルトクリーニング装置を設ける。
【００４３】
また、駆動ローラ１４と第２の従動ローラ１６間に張り渡した中間転写体１０上には、その搬送方向に沿って、ブラック・イエロ・マゼンタ・シアンの４つの単色作像手段１８を横に並べて配置してタンデム作像装置２０を設ける。タンデム作像装置２０の上には、さらに露光装置２１を設ける。
【００４４】
一方、中間転写体１０の張り渡し領域の下方には、ローラを用いた２次転写装置２２を備える。２次転写装置２２は、第１の従動ローラ１５に押し当てて中間転写体１０上の画像を記録媒体Ｐに転写する。２次転写装置２２の横には、図示例では、２つのローラ２３間に、無端ベルトである搬送ベルト２４を掛け渡して設ける。搬送ベルト２４の横には、記録媒体Ｐ上の転写画像を定着する定着装置５０を設ける。
【００４５】
上述した２次転写装置２２には、画像転写後の記録媒体Ｐを搬送する媒体搬送機能も備えている。もちろん、２次転写装置２２として、非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、この媒体搬送機能を併せて備えることは難しくなる。
【００４６】
さて、このような２次転写装置２２、搬送ベルト２４、および定着装置５０の下方には、用紙・ＯＨＰフィルム等の記録媒体Ｐを収納する媒体収納カセット２８を備える。
【００４７】
ところで、いまこのカラー複写機を用いてコピーをとるときは、スキャナ２００の原稿台３０上に原稿Ｇをセットし、不図示の原稿押えで押さえる。そして、不図示のスタートスイッチを押すと、スキャナ２００を駆動して原稿内容を読み取ることができる。すなわち、ハロゲンランプ等の光源３１で原稿Ｇを照射してその反射光をミラー３２で反射し、レンズ３３を透して集光してＣＣＤ３４に入れ、画像を電気信号に変換する。
【００４８】
また、不図示のスタートスイッチを押すと、同時に不図示の駆動モータで駆動ローラ１４を回転駆動して従動ローラ１５・１６を従動回転し、中間転写体１０を回転搬送する。同時に、個々の単色作像手段１８でその像担持体４０を回転して各像担持体４０上にそれぞれ、ブラック・イエロ・マゼンタ・シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写体１０の搬送とともに、それらの単色画像を順次重ね１次転写して中間転写体１０上に合成カラー画像を形成する。
【００４９】
一方、不図示のスタートスイッチを押すと、給紙コロ３５を回転し、媒体収納カセット２８から記録媒体Ｐを繰り出し、給紙路３６に入れてレジストローラ３７に突き当てて止める。
【００５０】
そして、中間転写体１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ３７を回転し、中間転写体１０と２次転写装置２２との間に記録媒体Ｐを送り込み、２次転写装置２２で中間転写体１０上の合成カラー画像を一括して２次転写して記録媒体Ｐ上にカラー画像を形成する。
【００５１】
画像転写後の記録媒体Ｐは、搬送ベルト２４で搬送して定着装置５０へと送り込み、定着装置５０で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、排紙トレイ３８上にスタックする。この定着装置５０として、上述の定着装置（図１、図２）を用いることにより、定着装置の大型化をすることなく、かつ、定着装置における冷却効率の向上を図ることができる画像形成装置を構成することができる。
【００５２】
一方、画像転写後の中間転写体１０は、不図示のベルトクリーニング装置で、画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去し、タンデム作像装置２０による再度の画像形成に備える。
【００５３】
さて、上述したタンデム作像装置２０において、各単色作像手段１８は、詳しくは、ドラム状の像担持体４０のまわりに、帯電装置４１、現像装置４２、１次転写装置４３、クリーニング装置４４、不図示の除電装置などを備えてなる。
【００５４】
図示省略するが、これら単色作像手段１８を構成する部分の全部または一部でプロセスカートリッジを形成し、複写機本体１００に対して一括して着脱自在としてメンテナンス性を向上するようにしてもよい。
【００５５】
単色作像手段１８を構成する部分のうち、帯電装置４１は、図示例では帯電ローラを用い、像担持体４０に接触して電圧を印加することによりその像担持体４０の帯電を行う。
【００５６】
現像装置４２は、図示例では、磁性キャリアと非磁性トナーとよりなる二成分現像剤を使用する。
【００５７】
１次転写装置４３は、ローラ状とし、中間転写体１０を挟んで像担持体４０に押し当てて設ける。なお、ローラ状に限らず、ブラシや非接触のチャージャであってもよい。
【００５８】
クリーニング装置４４は、像担持体４０に接触してクリーニングブレードやクリーニングブラシなどのクリーニング部材を備え、そのクリーニング部材で像担持体４０上の残留トナーを除去する。
【００５９】
不図示の除電装置は、例えばランプであり、光を照射して像担持体４０の表面電位を初期化する。
【００６０】
そして、像担持体４０の回転とともに、まず帯電装置４１で像担持体４０の表面を一様に帯電し、次いでスキャナ２００の読取り内容に応じ、上述した露光装置２１において、レーザやＬＥＤ等による書込み光Ｌをポリゴンミラー４７で反射してさらにミラー４８で反射し、像担持体４０に照射して像担持体４０上に静電潜像を形成する。
【００６１】
その後、現像装置４２によりトナーを付着してその静電潜像を可視像化し、その可視像を１次転写装置４３で中間転写体１０上に転写する。画像転写後の像担持体４０の表面は、クリーニング装置４４で残留トナーを除去して清掃し、除電装置で除電して再度の画像形成に備える。
【００６２】
その後、記録媒体Ｐは、排紙ローラ対９９のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対９９によって装置外に排出された被転写Ｐは、出力画像として、スタック部１００上に順次スタックされる。こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００６３】
尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【実施例】
【００６４】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により、何等限定されるものではない。
【００６５】
＜実施例１＞
実施例１では、図１に示す定着装置５０において、以下の構成、条件下で、記録材の通紙を行った。
定着ローラ５１：アルミニウム、直径１００ｍｍ、厚み１ｍｍ
定着ベルト５３：ＰＩ（ポリイミド）、ベルト長２０００ｍｍ、厚み０．０９ｍｍ、表層の厚み０．０４ｍｍ
冷却ローラ５６：アルミニウム、直径７０ｍｍ、厚み０．８ｍｍ、表層（シリコンゴム）厚み０．０５ｍｍ
冷却ベルト５７：Ｓｕｓ３０４（オーステナイト系ステンレス）、ベルト長２５０ｍｍ、厚み０．２ｍｍ
熱源５８：ハロゲンランプ
定着時設定温度：１６０℃
分離時定着ベルト面設定温度：４０℃
線速：１００ｍｍ／ｓｅｃ
冷却ゾーン長さ：２９０ｍｍ
【００６６】
実施例１の条件で通紙を行ったところ、ムラのない良好な光沢画像を得ることを確認できた（光沢度６０％）。
【００６７】
＜比較例１＞
比較例１では、従来構成である冷却用のジャケット（冷却ジャケット５９）に対して定着ベルト５３を摺動させ、冷却する定着装置（図４）を、以下の条件で用いた。
【００６８】
定着ローラ５１：アルミニウム、直径１００ｍｍ、厚み１ｍｍ
定着ベルト５３：ＰＩ、ベルト長２０００ｍｍ、厚み０．０９ｍｍ、表層の厚み０．０４ｍｍ
冷却ジャケット５９：アルミニウム、厚み０．８ｍｍ、表層アルマイト厚み０．０５ｍｍ
熱源５８：ハロゲンランプ
定着時設定温度：１６０℃
分離時定着ベルト面設定温度：４０℃
線速：１００ｍｍ／ｓｅｃ
冷却ゾーン長さ：７００ｍｍ
【００６９】
比較例１では、通紙前の空回転で分離時定着ベルト設定温度が４０℃のところ６０℃まで上昇してしまった。このような構成では、定着ベルトと冷却ジャケットとの摩擦が生じ、摺動による接触熱抵抗が大きいことと、同じ面が常に熱の移動を受け続けることによる熱の滞留があり、冷却効率があまりあがらないことを確認した。
【００７０】
＜比較例２＞
比較例２では、従来構成である冷却用のジャケット（冷却ジャケット５９）に対して定着ベルト５３を摺動させ、冷却する定着装置（図４）を、以下の条件で用いた。
【００７１】
定着ローラ５１：アルミニウム、直径１００ｍｍ、厚み１ｍｍ
定着ベルト５３：ＰＩ、ベルト長２０００ｍｍ、厚み０．０９ｍｍ、表層の厚み０．０４ｍｍ
冷却ジャケット５９：アルミニウム、厚み０．８ｍｍ、表層アルマイト厚み０．０５ｍｍ
熱源５８：ハロゲンランプ
定着時設定温度：１６０℃
分離時定着ベルト面設定温度：４０℃
線速：２００ｍｍ／ｓｅｃ
冷却ゾーン長さ：７００ｍｍ
【００７２】
線速の異なる比較例２でも、比較例１と同様に、通紙前の空回転で分離時定着ベルト設定温度が４０℃のところ６０℃まで上昇してしまい、冷却効率があまりあがらないことを確認した。
【００７３】
＜実施例２＞
実施例２では、図１に示す定着装置５０において、以下の構成、条件下で、記録材の通紙を行った。
定着ローラ５１：アルミニウム、直径１００ｍｍ、厚み１ｍｍ
定着ベルト５３：ＰＩ、ベルト長２０００ｍｍ、厚み０．０９ｍｍ、表層の厚み０．０４ｍｍ
冷却ローラ５６：アルミニウム、直径７０ｍｍ、厚み０．８ｍｍ、表層（シリコンゴム）厚み０．０５ｍｍ
冷却ベルト５７：Ｓｕｓ３０４、ベルト長２５０ｍｍ、厚み０．２ｍｍ
熱源５８：ハロゲンランプ
定着時設定温度：１６０℃
分離時定着ベルト面設定温度：４０℃
線速：２００ｍｍ／ｓｅｃ
冷却ゾーン長さ：２９０ｍｍ
【００７４】
線速の異なる実施例２でも、実施例１と同様に、ムラのない良好な光沢画像を得ることを確認できた（光沢度６０％）。
【００７５】
＜実施例３＞
実施例３では、図２に示す定着装置５０において、以下の構成、条件下で、記録材の通紙を行った。
定着ローラ５１：アルミニウム、直径１００ｍｍ、厚み１ｍｍ
定着ベルト５３：ＰＩ、ベルト長２０００ｍｍ、厚み０．０９ｍｍ、表層の厚み０．０４ｍｍ
冷却ローラ５６：アルミニウム、直径７０ｍｍ、厚み０．８ｍｍ、表層（シリコンゴム）厚み０．０５ｍｍ
冷却ベルト５７：Ｓｕｓ３０４、ベルト長２５０ｍｍ、厚み０．２ｍｍ
熱源５８：ハロゲンランプ
定着時設定温度：１６０℃
分離時定着ベルト面設定温度：４０℃
線速：２００ｍｍ／ｓｅｃ
冷却ゾーン長さ：７００ｍｍ（冷却ユニット２つ）
【００７６】
空回転時設定温度と表示温度の差がないことを確認後、上記条件で通紙を行ったところ、ムラのない良好な光沢画像を得ることを確認できた（光沢度６０％以上）。
【００７７】
＜実施例４＞
実施例４では、図２に示す定着装置５０において、以下の構成、条件下で、記録材の通紙を行った。
定着ローラ５１：アルミニウム、直径１００ｍｍ、厚み４ｍｍ
定着ベルト５３：ＰＩ、ベルト長２０００ｍｍ、厚み０．０９ｍｍ、表層の厚み０．０４ｍｍ
冷却ローラ５６：アルミニウム、直径７０ｍｍ、厚み０．８ｍｍ、表層（シリコンゴム）厚み０．０５ｍｍ
冷却ベルト５７：Ｓｕｓ３０４、ベルト長２５０ｍｍ、厚み０．３ｍｍ
熱源５８：ハロゲンランプ
定着時設定温度：１６０℃
分離時定着ベルト面設定温度：４０℃
線速：２００ｍｍ／ｓｅｃ
冷却ゾーン長さ：７００ｍｍ（冷却ユニット２つ）
【００７８】
空回転時設定温度と表示温度の差がないことを確認後、上記条件で通紙を行ったところ、ムラのない良好な光沢画像を得ることを確認できた（光沢度６０％以上）。
【００７９】
＜実施例５＞
実施例５では、図２に示す定着装置５０において、以下の構成、条件下で、記録材の通紙を行った。
定着ローラ５１：アルミニウム、直径１００ｍｍ、厚み１ｍｍ
定着ベルト５３：ＰＩ、ベルト長２０００ｍｍ、厚み０．０９ｍｍ、表層の厚み０．０４ｍｍ
冷却ローラ５６：アルミニウム、直径７０ｍｍ、厚み０．８ｍｍ、表層（シリコンゴム）厚み０．０５ｍｍ
冷却ベルト５７：Ｓｕｓ３０４、ベルト長２５０ｍｍ、厚み０．０６ｍｍ
熱源５８：ハロゲンランプ
定着時設定温度：１６０℃
分離時定着ベルト面設定温度：４０℃
線速：１００ｍｍ／ｓｅｃ
線速：２００ｍｍ／ｓｅｃ
冷却ゾーン長さ：７００ｍｍ（冷却ユニット２つ）
【００８０】
空回転時設定温度と表示温度の差がないことを確認後、上記条件で通紙を行ったところ、２線速ともにムラのない良好な光沢画像を得ることを確認できた（光沢度６０％以上）。
【００８１】
＜実施例６＞
実施例６では、図２に示す定着装置５０において、以下の構成、条件下で、記録材の通紙を行った。
定着ローラ５１：アルミニウム、直径１００ｍｍ、厚み０．５ｍｍ
定着ベルト５３：ＰＩ、ベルト長２０００ｍｍ、厚み０．０９ｍｍ、表層の厚み０．０４ｍｍ
冷却ローラ５６：アルミニウム、直径７０ｍｍ、厚み０．８ｍｍ、表層（シリコンゴム）厚み０．０５ｍｍ
冷却ベルト５７：Ｓｕｓ３０４、ベルト長２５０ｍｍ、厚み０．１ｍｍ
熱源５８：ハロゲンランプ
定着時設定温度：１６０℃
分離時定着ベルト面設定温度：４０℃
線速：１００ｍｍ／ｓｅｃ
線速：２００ｍｍ／ｓｅｃ
冷却ゾーン長さ：７００ｍｍ（冷却ユニット２つ）
【００８２】
空回転時設定温度と表示温度の差がないことを確認後、上記条件で通紙を行ったところ、２線速ともにムラのない良好な光沢画像を得ることを確認できた（光沢度６０％以上）。以上の実施例より、本発明の有効性を確認することができた。
【符号の説明】
【００８３】
１０ 中間転写体
１４ 駆動ローラ
１５ 第１の従動ローラ
１６ 第２の従動ローラ
１８ 単色作像手段
２０ タンデム作像装置
２１ 露光装置
２２ ２次転写装置
２３ ローラ
２４ 搬送ベルト
２８ 媒体収納カセット
３０ 原稿台
３１ 光源
３２ ミラー
３３ レンズ
３４ ＣＣＤ
３５ 給紙コロ
３６ 給紙路
３７ レジストローラ
３８ 排紙トレイ
４０ 像担持体
４１ 帯電装置
４２ 現像装置
４３ １次転写装置
４４ クリーニング装置
４７ ポリゴンミラー
４８ ミラー
５０ 定着装置
５１ 定着ローラ
５２ 加圧ローラ
５３ 定着ベルト
５４ テンションローラ
５５ 駆動ローラ
５６，５６ａ，５６ｂ 冷却ローラ
５７ 冷却ベルト
５８ 熱源
５９ 冷却ジャケット
１００ 複写機本体
２００ スキャナ
Ｇ 原稿
Ｌ 書込み光
Ｐ 記録媒体（用紙）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８４】
【特許文献１】特開２００５−２９２５７８号公報
【特許文献２】特開２００７−１２１６５３号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。さらに詳述すると、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に装着される定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置として、電子写真方式を利用した画像形成装置が種々考案されており公知技術となっている。その画像形成プロセスは、像担持体である感光ドラムの表面に静電潜像を形成し、感光ドラム上の静電潜像を現像剤であるトナー等によって現像して可視像化し、現像された画像を転写装置により記録紙（用紙、記録媒体、記録材ともいう）に転写して画像を担持させ、圧力や熱等を用いる定着装置によって記録紙上のトナー画像を定着する過程により成立している。
【０００３】
この定着装置では、対向するローラもしくはベルトもしくはそれらの組み合わせにより構成された定着部材及び加圧部材が当接してニップ部を形成するように配置されており、該ニップ部に記録紙を挟みこみ、熱および圧力を加え、トナー像を熱で溶融すると同時に両部材間の圧力によって記録紙上に定着することを行っている。
【０００４】
また、定着装置として、従来から、定着ベルトを加熱してトナーを溶融した後、分離せず定着ベルトとトナーが密着した状態のまま冷却し、トナー面が所定の温度まで冷却され、トナーが固化した状態で分離する定着装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
このような定着装置によれば、トナーが固化した状態で定着面から分離することができるため、分離定着面の平滑性を写し取ることができる（光沢性の向上）。
【０００６】
ところで、定着装置における「冷却」は「加熱」に比べ非常に難しいことが知られている。これは、加熱の場合は、素早く加熱するためには必要とする所定の温度に対して加熱温度を大幅に上げ、熱勾配を大きくすることができるのに対し、冷却の場合は、室温より冷却すると空気中の湿気が結露現象を起こすため、冷却温度は室温近傍に設定することになってしまうためである。
【０００７】
例えば、熱源として定着ローラ内にハロゲンヒータを使用した場合は、定着ローラを１００〜２００℃に昇温するために定着ローラ内面を８００℃以上に加熱することができ、その温度勾配は６００〜７００ｄｅｇに達する。しかしながら、冷却の場合は、例えば、１４０〜１６０℃程度の定着面を４０℃程度まで冷却するために、２０〜３０℃程度で冷却しても温度勾配は１００ｄｅｇ＋αであり、圧倒的に冷却の効率が悪いことがわかる。したがって、冷却する場合には加熱と異なり、時間をかけてゆっくり冷却することとなる。
【０００８】
また、定着ベルトを利用した加熱の場合、加熱されてから温度が上昇し、高温の間は加熱されたトナーの粘着力で定着面とトナーとは強固に接着している。しかし、加熱後に記録材を定着ベルトと共に冷却し、トナーの温度が充分に下がってしまうと、トナーは冷却につれて固化し、定着ベルトとの接着力が低下し、部分的に浮き上がりが発生し画像ムラの原因となってしまう場合がある。
【０００９】
また、特に、冷却中の定着ベルトの進行方向のベクトルが大きく変化した場合（搬送経路上の曲率が変化する場合）、所謂曲率分離を生じさせ、本来分離すべき位置に到達する前に部分的にあるいは全面的に定着ベルトと画像が分離してしまい、画像に冷却ムラの発生や搬送不良が発生するという問題がある。
【００１０】
すなわち、定着ベルト及び記録材を冷却する場合、定着ベルトに接する冷却部材の表面のＲ形状を大きくすることができないので、必然的に平面に近い形状とせざるを得ないこととなる（例えば、特許文献２）。
【００１１】
このような問題に対し、例えば、冷却部材として金属ローラ部材（以下、冷却ローラ）に定着ベルトを巻き付けたような構成では、効率的に定着ベルトを冷却することは困難である。すなわち、このような構成とすると、曲率の変化を生じさせないためには、冷却ローラと定着ベルトとが僅かに接触する配置関係にしかできないため、結局、冷却ローラと定着ベルトの間の熱交換が僅かとなり、効率的な冷却が困難である。また、冷却ローラを用いて、十分な冷却効率を得ようとすると、ローラ径を大きくして巨大なローラにする必要があり、装置が大型化するという問題が生じる。また、小径の冷却ローラを多数配列することも考えられるが、構造が複雑になり、コスト高となる。
【００１２】
また、冷却部材を回転させることなく定着ベルトと摺動方式とするものもあるが、冷却部材を摺動方式のものとすると、冷却部材と定着ベルト面の摩擦により磨耗が発生するという問題がある。また、冷却部材は定着ベルトから熱の移動を受け、効率の良い熱の排出が行われず（冷媒の温度は室温近傍であるため）、冷却部材表面に定着ベルトから受けた熱の滞留が発生し、冷却効果を定着ベルトに対し発生させることが難しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
以上説明したように、従来技術では、冷却部材をローラ形状のものとするとローラ径が大きいローラを用いる必要があり、定着装置が大型化してしまう等の問題があった。また、冷却部材を固定して摺動方式のものとすると、冷却部材と定着ベルトとの摺動により磨耗が発生し、熱の滞留により冷却効率が低下してしまう等の問題があった。
【００１４】
そこで本発明は、定着装置の大型化をすることなく、冷却効率の向上を図ることができる定着装置およびこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
かかる目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、定着ローラと、該定着ローラを含む複数のローラに張架されて回動する定着ベルトと、該定着ベルトを介して定着ローラに圧接してニップ部を形成する加圧ローラと、定着ベルトを冷却する冷却手段と、を有し、ニップ部を通過させたトナー画像が形成された記録材を冷却手段により冷却した後に定着ベルトより剥離する定着装置において、冷却手段は、定着ベルトの内周側に設けられ、金属製の冷却ローラと、該冷却ローラを含む複数のローラに張架されて回動する金属製の冷却ベルトと、からなり、冷却ベルトは、定着ベルトと接触した状態で回動するものである。
【００１６】
また、本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る定着装置を備えるものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、定着装置の大型化をすることなく、冷却効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る定着装置の一実施形態の構成を示す断面図である。
【図２】本発明に係る定着装置の他の実施形態の構成を示す断面図である。
【図３】本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す断面図である。
【図４】定着装置の従来構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る構成を図１から図４に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
（定着装置）
本実施形態に係る定着装置は、図１に示すように、定着ローラ５１と、該定着ローラ５１を含む複数のローラ（テンションローラ５４、駆動ローラ５５）に張架されて回動する定着ベルト５３と、該定着ベルト５３を介して定着ローラ５１に圧接してニップ部を形成する加圧ローラ５２と、定着ベルト５３を冷却する冷却手段と、を有し、ニップ部を通過させたトナー画像が形成された記録材を冷却手段により冷却した後に定着ベルト５３より剥離する定着装置５０において、冷却手段は、定着ベルト５３の内周側に設けられ、金属製の冷却ローラ５６と、該冷却ローラ５６を含む複数のローラ（図１の例では２つの冷却ローラ５６ａ，５６ｂ）に張架されて回動する金属製の冷却ベルト５７と、からなり、冷却ベルト５７は、定着ベルト５３と接触した状態で回動するものである。
【００２１】
定着装置による加熱では、熱源を内蔵した定着ローラ（加熱ローラ）を定着ベルトの張架ローラの一つとして使えるため、定着ベルトとの接触時間が長く取れ、更に熱勾配も大きいので、熱交換をスムーズに進めることができる。
【００２２】
しかしながら、加熱後の冷却においては、加熱工程により定着ベルトと記録材が定着密着状態となっており、上述のように、曲率分離を回避するため定着ベルトの搬送方向を急激に変化させることができない。
【００２３】
したがって、冷却部材として、冷却ローラのみを用いて定着ベルトを冷却する構成では、冷却ローラに定着ベルトを巻きつけることができないため、冷却ローラとの接触幅（接触時間）を長くとれないことになる。
【００２４】
すなわち、冷却ローラと定着ベルトの接触幅を確保するためには、冷却ローラにベルトを実際にある張力のもと巻いてやればよいのではあるが、そうするとベルトの走行が大きな曲率のもと通されるので、加熱されベルトに張り付いた状態の記録紙が冷却される前に剥離が始まってしまい。所望の光沢度を得ることができない。以上から、記録紙が完全に冷却されるまでは定着ベルトの走行は極力直線的であることが望ましいこととなる。
【００２５】
そこで、本実施形態に係る定着装置は、図１に示すように、トナー画像を加熱溶融後、冷却分離する定着装置５０であって、張架された定着ベルト５３内に、加熱部を含まず、少なくとも１以上の冷却ローラ５６に張架された冷却ベルト５７を定着ベルト５３内面に密着させることで、定着ベルト５３の熱を奪い定着ベルト５３を冷却するようにしている。
【００２６】
すなわち、加熱後に冷却すべき定着ベルト５３を冷却するために、定着ベルト内部に冷却用の金属ベルト（冷却ベルト５７）を配置し、その冷却ベルト５７の冷却を、回転するローラ（冷却ローラ５６）で冷却するようにし、さらに、冷却ベルト５７と定着ベルト５３とを密着状態とすることで、定着ベルト５３から冷却ベルト５７へ熱移動が生じさせ、時間と共に冷却ベルト５７の温度を上昇させて、相対的に定着ベルト５３の温度を低下させるものである。
【００２７】
このように、冷却ベルト５７を冷却ローラ５６に張架することで冷却ベルト５７と冷却ローラ５６との接触時間が充分確保され、摺動ではなく密着による接触なので摺動熱抵抗がなく効率良く冷却が行うことができる。また、冷却ベルト５７と定着ベルト５３のベルト同士の密着であるため、磨耗も殆ど生じない。
【００２８】
また、回動により定着ベルト５３と接触を離れた部分の冷却ベルト５７は冷却ローラ５６に対して大きく巻かれているので、冷却ローラ５６により所定温度まで再度冷却され、再び定着ベルト５３に接触する時には常に安定な冷却温度に到達した状態となるものである。
【００２９】
なお、冷却ローラ５６は、定着ベルト５３の回転に、冷却ベルト５７を介して従動回転するものであるが、別途、冷却ローラ５６の駆動手段を設けて冷却ローラ５６を駆動回転させるものであっても良い。
【００３０】
本実施形態に係る定着装置５０によれば、冷却の際に、確実な熱交換を行なうことが可能となり、従来の摺動型の定着ベルト冷却装置や、定着ベルトを直接冷却ローラで冷やす構成の定着装置に比して、熱の滞留を防止して高効率の熱交換を可能とし、冷却効率の向上を図ることができる。また、回転接触による摺動を回避することができるため定着ベルト等の長寿命化を図ることができる。また、大径の冷却ローラ等を用いる必要がないため、定着装置の小型化を図ることも可能となる。
【００３１】
ここで、冷却ローラ５６の材質としては、全ての汎用金属が考えられ、例えば、鉄、アルミニウム、銅などを用いることができる。また、冷却ローラ５６の表面には、薄い弾性層や樹脂層を設けることが好ましく、これにより、冷却ベルト５７への密着性を向上させることができる。なお、冷却ローラ５６の肉厚は、例えば、０．５〜２０ｍｍ程度が好ましく、冷却ベルト５７の厚みは例えば、０．０４〜０．４ｍｍ程度が望ましい。
【００３２】
なお、定着ローラ５１は、内部に熱源５８としてのハロゲンランプを有している。また、定着ベルト５３は、定着ローラ５１、テンションローラ５４および駆動ローラ５５に張架されており、駆動ローラ５５の回転に従動して回転するものである。
【００３３】
また、図１に示す例では、冷却ベルト５７は、２つの冷却ローラ５６ａ，５６ｂに張架されているが、少なくとも１つの冷却ローラ５６に張架されていればよく、例えば、冷却ローラ５６とテンションローラ等に張架されていても良い。
【００３４】
また、冷却ベルト５７の張力は、冷却ベルト５７を構成する金属の弾性（自己バネ性）により維持される。したがって、冷却ベルト５７は冷却ローラ５６に接触していない部分においては見かけ弛み状態であるが、実際は円筒状のベルトを冷却ベルト５７に懸架しているので冷却ベルト５７のバネ性の反発に対抗する張力が冷却ベルト５７にかかっている。
【００３５】
この冷却ベルト５７のバネ性は非常に重要であり、冷却ローラ５６と張架された冷却ベルト５７を定着ベルト５３の内面から押し付ける際に、定着ベルト５３に対して少し弛んだ冷却ベルト５７によりベルトの反発力で定着ベルト５３との密着が維持される。更に定着ベルト５３の張力による反発で冷却ベルト５７が押し付けられ、弛んだ冷却ベルト５７の膨らみは抑えられ、スムーズな定着ベルト５３の搬送曲線を実現することができる。
【００３６】
冷却ローラ５６の冷却方法は、特に限られるものではないが、例えば、ファン等の空冷手段を設け冷却ローラ内部を空冷しても良いし、また、冷却ローラ内部を、液体を冷媒として用いて冷却するようにしても良い（液体冷却手段）。
【００３７】
また、冷却ローラ５６の内周側に、冷却フィンを設けることも好ましい。これにより、空冷を効果的に行うことが可能となり、また、冷媒との接触面積を増加させることも可能となり、熱交換効率の上昇を図ることができる。
【００３８】
また、冷媒として液体を使用する場合には、冷却ローラ５６に液体冷媒を通すためにロータリージョイント（回転継手）を用いることも好ましい。
【００３９】
なお、冷却ローラ５６の冷却は、上述の複数の手段を適宜組み合わせて用いるようにしても良いのは勿論である。
【００４０】
また、図２にしめすように、冷却ローラ５６ａ，５６ｂおよびこれに張架される冷却ベルト５７により構成される冷却ユニット（冷却手段）を搬送方向に沿って複数備えるようにすることも好ましい。図２に示す例では、冷却ユニットを２つ設けた例を示しているが、ユニット数は、３以上であっても良いのは勿論である。このように複数の冷却ユニットを用いることにより、冷却効率を更に向上させることができ、効率的に所望の冷却温度とすることが可能となる。
【００４１】
（画像形成装置）
図３に、本発明に係る画像形成装置の一実施形態であるカラー複写機の全体概略構成を示す。図中符号１００は、複写機本体である。複写機本体１００には、中央に、無端ベルト状の中間転写体１０を、図示例では駆動ローラ１４と第１の従動ローラ１５と第２の従動ローラ１６に掛け回して図中時計まわりに回転搬送可能に設ける。もちろん、別途中間転写体１０の片寄りを調整するローラに掛け回すなど、４つ以上のローラに掛け回すようにしてもよい。なお、中間転写体１０は、図示例ではほぼ水平に張り渡すが、水平ではなく、斜めに傾斜して張り渡すようにしてもよい。
【００４２】
この図示例では、図示省略するが、第２の従動ローラ１６に近接し、画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去するベルトクリーニング装置を設ける。
【００４３】
また、駆動ローラ１４と第２の従動ローラ１６間に張り渡した中間転写体１０上には、その搬送方向に沿って、ブラック・イエロ・マゼンタ・シアンの４つの単色作像手段１８を横に並べて配置してタンデム作像装置２０を設ける。タンデム作像装置２０の上には、さらに露光装置２１を設ける。
【００４４】
一方、中間転写体１０の張り渡し領域の下方には、ローラを用いた２次転写装置２２を備える。２次転写装置２２は、第１の従動ローラ１５に押し当てて中間転写体１０上の画像を記録媒体Ｐに転写する。２次転写装置２２の横には、図示例では、２つのローラ２３間に、無端ベルトである搬送ベルト２４を掛け渡して設ける。搬送ベルト２４の横には、記録媒体Ｐ上の転写画像を定着する定着装置５０を設ける。
【００４５】
上述した２次転写装置２２には、画像転写後の記録媒体Ｐを搬送する媒体搬送機能も備えている。もちろん、２次転写装置２２として、非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、この媒体搬送機能を併せて備えることは難しくなる。
【００４６】
さて、このような２次転写装置２２、搬送ベルト２４、および定着装置５０の下方には、用紙・ＯＨＰフィルム等の記録媒体Ｐを収納する媒体収納カセット２８を備える。
【００４７】
ところで、いまこのカラー複写機を用いてコピーをとるときは、スキャナ２００の原稿台３０上に原稿Ｇをセットし、不図示の原稿押えで押さえる。そして、不図示のスタートスイッチを押すと、スキャナ２００を駆動して原稿内容を読み取ることができる。すなわち、ハロゲンランプ等の光源３１で原稿Ｇを照射してその反射光をミラー３２で反射し、レンズ３３を透して集光してＣＣＤ３４に入れ、画像を電気信号に変換する。
【００４８】
また、不図示のスタートスイッチを押すと、同時に不図示の駆動モータで駆動ローラ１４を回転駆動して従動ローラ１５・１６を従動回転し、中間転写体１０を回転搬送する。同時に、個々の単色作像手段１８でその像担持体４０を回転して各像担持体４０上にそれぞれ、ブラック・イエロ・マゼンタ・シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写体１０の搬送とともに、それらの単色画像を順次重ね１次転写して中間転写体１０上に合成カラー画像を形成する。
【００４９】
一方、不図示のスタートスイッチを押すと、給紙コロ３５を回転し、媒体収納カセット２８から記録媒体Ｐを繰り出し、給紙路３６に入れてレジストローラ３７に突き当てて止める。
【００５０】
そして、中間転写体１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ３７を回転し、中間転写体１０と２次転写装置２２との間に記録媒体Ｐを送り込み、２次転写装置２２で中間転写体１０上の合成カラー画像を一括して２次転写して記録媒体Ｐ上にカラー画像を形成する。
【００５１】
画像転写後の記録媒体Ｐは、搬送ベルト２４で搬送して定着装置５０へと送り込み、定着装置５０で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、排紙トレイ３８上にスタックする。この定着装置５０として、上述の定着装置（図１、図２）を用いることにより、定着装置の大型化をすることなく、かつ、定着装置における冷却効率の向上を図ることができる画像形成装置を構成することができる。
【００５２】
一方、画像転写後の中間転写体１０は、不図示のベルトクリーニング装置で、画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去し、タンデム作像装置２０による再度の画像形成に備える。
【００５３】
さて、上述したタンデム作像装置２０において、各単色作像手段１８は、詳しくは、ドラム状の像担持体４０のまわりに、帯電装置４１、現像装置４２、１次転写装置４３、クリーニング装置４４、不図示の除電装置などを備えてなる。
【００５４】
図示省略するが、これら単色作像手段１８を構成する部分の全部または一部でプロセスカートリッジを形成し、複写機本体１００に対して一括して着脱自在としてメンテナンス性を向上するようにしてもよい。
【００５５】
単色作像手段１８を構成する部分のうち、帯電装置４１は、図示例では帯電ローラを用い、像担持体４０に接触して電圧を印加することによりその像担持体４０の帯電を行う。
【００５６】
現像装置４２は、図示例では、磁性キャリアと非磁性トナーとよりなる二成分現像剤を使用する。
【００５７】
１次転写装置４３は、ローラ状とし、中間転写体１０を挟んで像担持体４０に押し当てて設ける。なお、ローラ状に限らず、ブラシや非接触のチャージャであってもよい。
【００５８】
クリーニング装置４４は、像担持体４０に接触してクリーニングブレードやクリーニングブラシなどのクリーニング部材を備え、そのクリーニング部材で像担持体４０上の残留トナーを除去する。
【００５９】
不図示の除電装置は、例えばランプであり、光を照射して像担持体４０の表面電位を初期化する。
【００６０】
そして、像担持体４０の回転とともに、まず帯電装置４１で像担持体４０の表面を一様に帯電し、次いでスキャナ２００の読取り内容に応じ、上述した露光装置２１において、レーザやＬＥＤ等による書込み光Ｌをポリゴンミラー４７で反射してさらにミラー４８で反射し、像担持体４０に照射して像担持体４０上に静電潜像を形成する。
【００６１】
その後、現像装置４２によりトナーを付着してその静電潜像を可視像化し、その可視像を１次転写装置４３で中間転写体１０上に転写する。画像転写後の像担持体４０の表面は、クリーニング装置４４で残留トナーを除去して清掃し、除電装置で除電して再度の画像形成に備える。
【００６２】
その後、記録媒体Ｐは、排紙ローラ対９９のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対９９によって装置外に排出された被転写Ｐは、出力画像として、スタック部１００上に順次スタックされる。こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００６３】
尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【実施例】
【００６４】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により、何等限定されるものではない。
【００６５】
＜実施例１＞
実施例１では、図１に示す定着装置５０において、以下の構成、条件下で、記録材の通紙を行った。
定着ローラ５１：アルミニウム、直径１００ｍｍ、厚み１ｍｍ
定着ベルト５３：ＰＩ（ポリイミド）、ベルト長２０００ｍｍ、厚み０．０９ｍｍ、表層の厚み０．０４ｍｍ
冷却ローラ５６：アルミニウム、直径７０ｍｍ、厚み０．８ｍｍ、表層（シリコンゴム）厚み０．０５ｍｍ
冷却ベルト５７：Ｓｕｓ３０４（オーステナイト系ステンレス）、ベルト長２５０ｍｍ、厚み０．２ｍｍ
熱源５８：ハロゲンランプ
定着時設定温度：１６０℃
分離時定着ベルト面設定温度：４０℃
線速：１００ｍｍ／ｓｅｃ
冷却ゾーン長さ：２９０ｍｍ
【００６６】
実施例１の条件で通紙を行ったところ、ムラのない良好な光沢画像を得ることを確認できた（光沢度６０％）。
【００６７】
＜比較例１＞
比較例１では、従来構成である冷却用のジャケット（冷却ジャケット５９）に対して定着ベルト５３を摺動させ、冷却する定着装置（図４）を、以下の条件で用いた。
【００６８】
定着ローラ５１：アルミニウム、直径１００ｍｍ、厚み１ｍｍ
定着ベルト５３：ＰＩ、ベルト長２０００ｍｍ、厚み０．０９ｍｍ、表層の厚み０．０４ｍｍ
冷却ジャケット５９：アルミニウム、厚み０．８ｍｍ、表層アルマイト厚み０．０５ｍｍ
熱源５８：ハロゲンランプ
定着時設定温度：１６０℃
分離時定着ベルト面設定温度：４０℃
線速：１００ｍｍ／ｓｅｃ
冷却ゾーン長さ：７００ｍｍ
【００６９】
比較例１では、通紙前の空回転で分離時定着ベルト設定温度が４０℃のところ６０℃まで上昇してしまった。このような構成では、定着ベルトと冷却ジャケットとの摩擦が生じ、摺動による接触熱抵抗が大きいことと、同じ面が常に熱の移動を受け続けることによる熱の滞留があり、冷却効率があまりあがらないことを確認した。
【００７０】
＜比較例２＞
比較例２では、従来構成である冷却用のジャケット（冷却ジャケット５９）に対して定着ベルト５３を摺動させ、冷却する定着装置（図４）を、以下の条件で用いた。
【００７１】
定着ローラ５１：アルミニウム、直径１００ｍｍ、厚み１ｍｍ
定着ベルト５３：ＰＩ、ベルト長２０００ｍｍ、厚み０．０９ｍｍ、表層の厚み０．０４ｍｍ
冷却ジャケット５９：アルミニウム、厚み０．８ｍｍ、表層アルマイト厚み０．０５ｍｍ
熱源５８：ハロゲンランプ
定着時設定温度：１６０℃
分離時定着ベルト面設定温度：４０℃
線速：２００ｍｍ／ｓｅｃ
冷却ゾーン長さ：７００ｍｍ
【００７２】
線速の異なる比較例２でも、比較例１と同様に、通紙前の空回転で分離時定着ベルト設定温度が４０℃のところ６０℃まで上昇してしまい、冷却効率があまりあがらないことを確認した。
【００７３】
＜実施例２＞
実施例２では、図１に示す定着装置５０において、以下の構成、条件下で、記録材の通紙を行った。
定着ローラ５１：アルミニウム、直径１００ｍｍ、厚み１ｍｍ
定着ベルト５３：ＰＩ、ベルト長２０００ｍｍ、厚み０．０９ｍｍ、表層の厚み０．０４ｍｍ
冷却ローラ５６：アルミニウム、直径７０ｍｍ、厚み０．８ｍｍ、表層（シリコンゴム）厚み０．０５ｍｍ
冷却ベルト５７：Ｓｕｓ３０４、ベルト長２５０ｍｍ、厚み０．２ｍｍ
熱源５８：ハロゲンランプ
定着時設定温度：１６０℃
分離時定着ベルト面設定温度：４０℃
線速：２００ｍｍ／ｓｅｃ
冷却ゾーン長さ：２９０ｍｍ
【００７４】
線速の異なる実施例２でも、実施例１と同様に、ムラのない良好な光沢画像を得ることを確認できた（光沢度６０％）。
【００７５】
＜実施例３＞
実施例３では、図２に示す定着装置５０において、以下の構成、条件下で、記録材の通紙を行った。
定着ローラ５１：アルミニウム、直径１００ｍｍ、厚み１ｍｍ
定着ベルト５３：ＰＩ、ベルト長２０００ｍｍ、厚み０．０９ｍｍ、表層の厚み０．０４ｍｍ
冷却ローラ５６：アルミニウム、直径７０ｍｍ、厚み０．８ｍｍ、表層（シリコンゴム）厚み０．０５ｍｍ
冷却ベルト５７：Ｓｕｓ３０４、ベルト長２５０ｍｍ、厚み０．２ｍｍ
熱源５８：ハロゲンランプ
定着時設定温度：１６０℃
分離時定着ベルト面設定温度：４０℃
線速：２００ｍｍ／ｓｅｃ
冷却ゾーン長さ：７００ｍｍ（冷却ユニット２つ）
【００７６】
空回転時設定温度と表示温度の差がないことを確認後、上記条件で通紙を行ったところ、ムラのない良好な光沢画像を得ることを確認できた（光沢度６０％以上）。
【００７７】
＜実施例４＞
実施例４では、図２に示す定着装置５０において、以下の構成、条件下で、記録材の通紙を行った。
定着ローラ５１：アルミニウム、直径１００ｍｍ、厚み４ｍｍ
定着ベルト５３：ＰＩ、ベルト長２０００ｍｍ、厚み０．０９ｍｍ、表層の厚み０．０４ｍｍ
冷却ローラ５６：アルミニウム、直径７０ｍｍ、厚み０．８ｍｍ、表層（シリコンゴム）厚み０．０５ｍｍ
冷却ベルト５７：Ｓｕｓ３０４、ベルト長２５０ｍｍ、厚み０．３ｍｍ
熱源５８：ハロゲンランプ
定着時設定温度：１６０℃
分離時定着ベルト面設定温度：４０℃
線速：２００ｍｍ／ｓｅｃ
冷却ゾーン長さ：７００ｍｍ（冷却ユニット２つ）
【００７８】
空回転時設定温度と表示温度の差がないことを確認後、上記条件で通紙を行ったところ、ムラのない良好な光沢画像を得ることを確認できた（光沢度６０％以上）。
【００７９】
＜実施例５＞
実施例５では、図２に示す定着装置５０において、以下の構成、条件下で、記録材の通紙を行った。
定着ローラ５１：アルミニウム、直径１００ｍｍ、厚み１ｍｍ
定着ベルト５３：ＰＩ、ベルト長２０００ｍｍ、厚み０．０９ｍｍ、表層の厚み０．０４ｍｍ
冷却ローラ５６：アルミニウム、直径７０ｍｍ、厚み０．８ｍｍ、表層（シリコンゴム）厚み０．０５ｍｍ
冷却ベルト５７：Ｓｕｓ３０４、ベルト長２５０ｍｍ、厚み０．０６ｍｍ
熱源５８：ハロゲンランプ
定着時設定温度：１６０℃
分離時定着ベルト面設定温度：４０℃
線速：１００ｍｍ／ｓｅｃ
線速：２００ｍｍ／ｓｅｃ
冷却ゾーン長さ：７００ｍｍ（冷却ユニット２つ）
【００８０】
空回転時設定温度と表示温度の差がないことを確認後、上記条件で通紙を行ったところ、２線速ともにムラのない良好な光沢画像を得ることを確認できた（光沢度６０％以上）。
【００８１】
＜実施例６＞
実施例６では、図２に示す定着装置５０において、以下の構成、条件下で、記録材の通紙を行った。
定着ローラ５１：アルミニウム、直径１００ｍｍ、厚み０．５ｍｍ
定着ベルト５３：ＰＩ、ベルト長２０００ｍｍ、厚み０．０９ｍｍ、表層の厚み０．０４ｍｍ
冷却ローラ５６：アルミニウム、直径７０ｍｍ、厚み０．８ｍｍ、表層（シリコンゴム）厚み０．０５ｍｍ
冷却ベルト５７：Ｓｕｓ３０４、ベルト長２５０ｍｍ、厚み０．１ｍｍ
熱源５８：ハロゲンランプ
定着時設定温度：１６０℃
分離時定着ベルト面設定温度：４０℃
線速：１００ｍｍ／ｓｅｃ
線速：２００ｍｍ／ｓｅｃ
冷却ゾーン長さ：７００ｍｍ（冷却ユニット２つ）
【００８２】
空回転時設定温度と表示温度の差がないことを確認後、上記条件で通紙を行ったところ、２線速ともにムラのない良好な光沢画像を得ることを確認できた（光沢度６０％以上）。以上の実施例より、本発明の有効性を確認することができた。
【符号の説明】
【００８３】
１０ 中間転写体
１４ 駆動ローラ
１５ 第１の従動ローラ
１６ 第２の従動ローラ
１８ 単色作像手段
２０ タンデム作像装置
２１ 露光装置
２２ ２次転写装置
２３ ローラ
２４ 搬送ベルト
２８ 媒体収納カセット
３０ 原稿台
３１ 光源
３２ ミラー
３３ レンズ
３４ ＣＣＤ
３５ 給紙コロ
３６ 給紙路
３７ レジストローラ
３８ 排紙トレイ
４０ 像担持体
４１ 帯電装置
４２ 現像装置
４３ １次転写装置
４４ クリーニング装置
４７ ポリゴンミラー
４８ ミラー
５０ 定着装置
５１ 定着ローラ
５２ 加圧ローラ
５３ 定着ベルト
５４ テンションローラ
５５ 駆動ローラ
５６，５６ａ，５６ｂ 冷却ローラ
５７ 冷却ベルト
５８ 熱源
５９ 冷却ジャケット
１００ 複写機本体
２００ スキャナ
Ｇ 原稿
Ｌ 書込み光
Ｐ 記録媒体（用紙）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８４】
【特許文献１】特開２００５−２９２５７８号公報
【特許文献２】特開２００７−１２１６５３号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラと、
該定着ローラを含む複数のローラに張架されて回動する定着ベルトと、
該定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接してニップ部を形成する加圧ローラと、
前記定着ベルトを冷却する冷却手段と、を有し、
前記ニップ部を通過させたトナー画像が形成された記録材を前記冷却手段により冷却した後に前記定着ベルトより剥離する定着装置において、
前記冷却手段は、前記定着ベルトの内周側に設けられ、
金属製の冷却ローラと、
該冷却ローラを含む複数のローラに張架されて回動する金属製の冷却ベルトと、からなり、
前記冷却ベルトは、前記定着ベルトと接触した状態で回動することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記冷却ベルトは、複数の冷却ローラに張架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。
【請求項３】
前記冷却ローラ内部を空冷する空冷手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記冷却ローラ内部を、液体を用いて冷却する液体冷却手段を備えたことを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記液体冷却手段としてロータリージョイントを備えたことを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記冷却ローラは、内部に冷却フィンを有することを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
前記冷却ローラと、該冷却ローラに張架される冷却ベルトからなる冷却手段を、前記定着ベルトの回転方向に複数備えたことを特徴とする請求項１から６までのいずれかに記載の定着装置。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
定着ローラと、
該定着ローラを含む複数のローラに張架されて回動する定着ベルトと、
該定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接してニップ部を形成する加圧ローラと、
前記定着ベルトを冷却する冷却手段と、を有し、
前記ニップ部を通過させたトナー画像が形成された記録材を前記冷却手段により冷却した後に前記定着ベルトより剥離する定着装置において、
前記冷却手段は、前記定着ベルトの内周側に設けられ、
金属製の冷却ローラと、
該冷却ローラを含む複数のローラに張架されて回動する金属製の冷却ベルトと、からなり、
前記冷却ベルトは、前記定着ベルトと接触した状態で回動することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記冷却ベルトは、複数の冷却ローラに張架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。
【請求項３】
前記冷却ローラ内部を空冷する空冷手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記冷却ローラ内部を、液体を用いて冷却する液体冷却手段を備えたことを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記液体冷却手段としてロータリージョイントを備えたことを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記冷却ローラは、内部に冷却フィンを有することを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
前記冷却ローラと、該冷却ローラに張架される冷却ベルトからなる冷却手段を、前記定着ベルトの回転方向に複数備えたことを特徴とする請求項１から６までのいずれかに記載の定着装置。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−９２６４６（Ｐ２０１３−９２６４６Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３４６６０（Ｐ２０１１−２３４６６０）
【出願日】平成２３年１０月２６日（２０１１．１０．２６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２６日（２０１１．１０．２６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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