(57)【要約】【課題】比較的簡単な構造で画像の光沢度を調整することが可能な定着装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】定着装置６０は、第１ローラ６１と、第２ローラ６２と、第２ローラを押圧する押圧部材６４と、画像の光沢度を示す信号に基づいて、押圧部材６４が第２ローラ６２を押圧する押圧方向Ａと、第１ローラ６１の中心と第２ローラ６２の中心とを結ぶ直線Ｂと、のなす角θが変化するように、第１ローラ６１の位置、第２ローラ６２の位置および押圧部材６４による押圧方向Ａの少なくとも一つを制御する制御部６８と、を備える。【選択図】図３
2020134864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ローラと、
前記第１ローラとともに定着ニップ部を形成する第２ローラと、
前記第２ローラを押圧する押圧部材と、
画像の光沢度を示す信号に基づいて、前記押圧部材が前記第２ローラを押圧する押圧方向と、前記第１ローラの中心と前記第２ローラの中心とを結ぶ直線と、のなす角が変化するように、前記第１ローラの位置、前記第２ローラの位置および前記押圧部材による前記押圧方向の少なくとも一つを制御する制御部と、を備える、定着装置。
【請求項２】
前記第２ローラを支持する支持部をさらに備え、
前記第２ローラは、
中央部と前記中央部の両端に設けられた両端部とを有する第２芯金と、
前記第２芯金の前記中央部を被覆する第２弾性層と、を有し、
前記支持部は、前記第２芯金の前記両端部を支持しており、
前記押圧部材は、前記支持部を介して前記第２ローラの前記両端部を押圧している、請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記押圧部材は、前記支持部を押圧する方向を変えられるように構成されており、
前記制御部は、前記信号に基づいて、前記押圧部材による前記支持部の前記押圧方向を制御する、請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記支持部及び前記押圧部材は、前記第２ローラの周方向に一体的に移動可能に構成されており、
前記制御部は、前記信号に基づいて、前記支持部による前記第２芯金の前記両端部の支持位置を制御する、請求項２に記載の定着装置。
【請求項５】
前記第２ローラは、前記第１ローラの周方向又は前記第１ローラの軸方向と直交する方向に移動可能に構成されており、
前記制御部は、前記信号に基づいて、前記第１ローラに対する前記第２ローラの相対位置を制御する、請求項１に記載の定着装置。
【請求項６】
前記第１ローラは、前記第２ローラの周方向又は前記第２ローラの軸方向と直交する方向に移動可能に構成されており、
前記制御部は、前記信号に基づいて、前記第２ローラに対する前記第１ローラの相対位置を制御する、請求項１に記載の定着装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記信号を受信したとき、前記定着ニップ部の長さが前記信号を受信する前における前記定着ニップ部の長さと等しくなるように前記押圧部材による押圧力を制御する、請求項１から６のいずれかに記載の定着装置。
【請求項８】
前記第１ローラは、トナーに接するように配置された定着ローラであり、
前記第２ローラは、記録媒体を前記定着ローラに押し付ける加圧ローラである、請求項１から７のいずれかに記載の定着装置。
【請求項９】
加熱ローラと、
定着ベルトと、をさらに備え、
前記第１ローラは、記録媒体が通過する経路の上方に配置された上加圧ローラであり、
前記第２ローラは、前記経路の下方に配置された下加圧ローラであり、
前記定着ベルトは、前記加熱ローラと前記第１ローラとにかけ回されている、請求項１から７のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１０】
前記第１ローラの硬度は、前記第２ローラの硬度よりも小さい、請求項８または９に記載の定着装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記信号の受信前における光沢度よりも大きな光沢度を示す前記信号を受信したとき、前記記録媒体が前記定着ニップ部を通過する方向と前記押圧方向とのなす角が前記信号の受信前におけるそれよりも小さくなるように前記押圧部材による前記押圧方向を制御する、請求項１０に記載の定着装置。
【請求項１２】
前記第１ローラは、スポンジからなり、
前記第２ローラは、ゴムからなる、請求項１０または１１に記載の定着装置。
【請求項１３】
前記第１ローラにおけるアスカーＣ硬度は、４０度以下であり、
前記第２ローラにおけるアスカーＣ硬度は、６０度以上である、請求項１０から１２のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１４】
前記第１ローラは、駆動源により駆動される駆動ローラであり、
前記第２ローラは、前記第１ローラの駆動によって従動回転する従動ローラである、請求項１から１３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれかに記載の定着装置を備える、画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置における定着装置において、画像の光沢度を調整する方法として、定着温度を変更すること、定着ニップ圧を変更すること、定着後に冷却手段を設けること等が知られている。例えば、特開２０１０−２１１０８０号公報（以下、「特許文献１」という。）には、定着ベルトと、複数のローラと、を備える定着装置が開示されている。各ローラは、定着ベルトにテンションを与えながら圧接することで記録媒体が搬送される定着ニップ部を形成する。各ローラの外径は、互いに異なっている。この定着装置では、所望の光沢度に応じて、定着ベルトに接するローラが変更されるように構成されている。定着ベルトに接するローラが変更させることにより、定着ニップ部の長さ、つまり、記録媒体の受熱量が変化するため、光沢度が変更される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２１１０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されるような定着装置は、定着ニップ部の長さを変更するために複数のローラが必要であり、構造が複雑である。
【０００５】
本発明の目的は、比較的簡単な構造で画像の光沢度を調整することが可能な定着装置及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する方法として、本発明者らは、定着ニップ部において、トナー画像に接するローラとトナー画像との間に生じるせん断力を調整することにより、画像の光沢度を調整可能であることを見出した。具体的に、画像の光沢度は、トナー画像の表面の平滑化度合い及びワックスの染み出し量によって変化し、これらの要素は、定着ニップ部においてトナー画像に作用するせん断力によって変化するため、このせん断力を調整することにより、画像の光沢度の調整が可能となることに想到した。本発明は、以上の観点に基づいてなされたものである。
【０００７】
この発明の一局面に従った定着装置は、第１ローラと、前記第１ローラとともに定着ニップ部を形成する第２ローラと、前記第２ローラを押圧する押圧部材と、画像の光沢度を示す信号に基づいて、前記押圧部材が前記第２ローラを押圧する押圧方向と、前記第１ローラの中心と前記第２ローラの中心とを結ぶ直線と、のなす角が変化するように、前記第１ローラの位置、前記第２ローラの位置および前記押圧部材による前記押圧方向の少なくとも一つを制御する制御部と、を備える。
【０００８】
本定着装置では、制御部が第１ローラの位置、第２ローラの位置及び押圧部材による押圧方向の少なくとも一つを制御することにより、定着ニップ部を通過する記録媒体のトナー画像に作用するせん断力の向きないし大きさが変化する。これにより、トナー画像の表面の平滑化度合い及びワックスの染み出し量が変化するため、画像の光沢度が有効に変化する。このように、本定着装置では、比較的簡単な構造で画像の光沢度を調整することが可能となる。
【０００９】
また、前記定着装置において、前記第２ローラを支持する支持部をさらに備え、前記第２ローラは、中央部と前記中央部の両端に設けられた両端部とを有する第２芯金と、前記第２芯金の前記中央部を被覆する第２弾性層と、を有し、前記支持部は、前記第２芯金の前記両端部を支持していてもよい。この場合において、前記押圧部材は、前記支持部を介して前記第２ローラの前記両端部を押圧していることが好ましい。
【００１０】
例えば、前記押圧部材は、前記支持部を押圧する方向を変えられるように構成されており、前記制御部は、前記信号に基づいて、前記押圧部材による前記支持部の前記押圧方向を制御してもよい。
【００１１】
あるいは、前記支持部及び前記押圧部材は、前記第２ローラの周方向に一体的に移動可能に構成されており、前記制御部は、前記信号に基づいて、前記支持部による前記第２芯金の前記両端部の支持位置を制御してもよい。
【００１２】
あるいは、前記第２ローラは、前記第１ローラの周方向又は前記第１ローラの軸方向と直交する方向に移動可能に構成されており、前記制御部は、前記信号に基づいて、前記第１ローラに対する前記第２ローラの相対位置を制御してもよい。
【００１３】
あるいは、前記第１ローラは、前記第２ローラの周方向又は前記第２ローラの軸方向と直交する方向に移動可能に構成されており、前記制御部は、前記信号に基づいて、前記第２ローラに対する前記第１ローラの相対位置を制御してもよい。
【００１４】
また、前記制御部は、前記信号を受信したとき、前記定着ニップ部の長さが前記信号を受信する前における前記定着ニップ部の長さと等しくなるように前記押圧部材による押圧力を制御することが好ましい。
【００１５】
このようにすれば、信号の受信前後におけるトナーの定着性や記録媒体の搬送性の変化を抑制しつつ、画像の光沢度を調整することが可能となる。なお、前記信号の受信前後における定着ニップ部の長さは、完全に等しい場合に限らず、前記信号の受信前後において、トナーの定着性や記録媒体の搬送性が実質的に変化しない範囲において相違する場合を含む。
【００１６】
例えば、前記第１ローラは、トナーに接するように配置された定着ローラであり、前記第２ローラは、記録媒体を前記定着ローラに押し付ける加圧ローラであってもよい。
【００１７】
あるいは、前記定着装置において、加熱ローラと、定着ベルトと、をさらに備え、前記第１ローラは、記録媒体が通過する経路の上方に配置された上加圧ローラであり、前記第２ローラは、前記経路の下方に配置された下加圧ローラであり、前記定着ベルトは、前記加熱ローラと前記第１ローラとにかけ回されていてもよい。
【００１８】
また、前記第１ローラの硬度は、前記第２ローラの硬度よりも小さいことが好ましい。
【００１９】
この場合において、前記制御部は、前記信号の受信前における光沢度よりも大きな光沢度を示す前記信号を受信したとき、前記記録媒体が前記定着ニップ部を通過する方向と前記押圧方向とのなす角が前記信号の受信前におけるそれよりも小さくなるように前記押圧部材による前記押圧方向を制御することが好ましい。
【００２０】
このようにすれば、トナーが溶融し始める通紙方向の上流側において、トナー画像に生じるせん断力が信号受信前のそれよりも大きくなるため、トナー画像の表面の平滑化度合い及びワックスの染み出し量が増大する。よって、画像の光沢度が有効に増大する。
【００２１】
例えば、前記第１ローラは、スポンジからなり、前記第２ローラは、ゴムからなってもよい。
【００２２】
例えば、前記第１ローラにおけるアスカーＣ硬度は、４０度以下であり、前記第２ローラにおけるアスカーＣ硬度は、６０度以上であってもよい。
【００２３】
また、前記第１ローラは、駆動源により駆動される駆動ローラであり、前記第２ローラは、前記第１ローラの駆動によって従動回転する従動ローラであることが好ましい。
【００２４】
この態様では、駆動ローラが押圧部材によって押圧される場合に比べ、駆動ローラの駆動ドッキング位置の変更による不具合の発生が抑制される。
【００２５】
この発明の一局面に従った画像形成装置は、前記定着装置を備える。
【００２６】
この画像形成装置では、比較的簡単な構造で画像の光沢度を調整することが可能となる。
【発明の効果】
【００２７】
以上に説明したように、この発明によれば、比較的簡単な構造で画像の光沢度を調整することが可能な定着装置及び画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態の定着装置を備える画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。
【図２】定着装置の構成（θ＝０度）を概略的に示す図である。
【図３】定着装置の構成（θ＝１５度）を概略的に示す図である。
【図４】定着装置の構成（θ＝−１５度）を概略的に示す図である。
【図５】図２に示される状態（θ＝０度）における、第１ローラのニップ形成部でのニップ幅方向の位置とせん断力との関係を示すグラフである。
【図６】図３に示される状態（θ＝１５度）における、第１ローラのニップ形成部でのニップ幅方向の位置とせん断応力との関係を示すグラフである。
【図７】図４に示される状態（θ＝−１５度）における、第１ローラのニップ形成部でのニップ幅方向の位置とせん断応力との関係を示すグラフである。
【図８】第１ローラに生じるせん断力と第２ローラ（トナー画像）に生じるせん断力とを説明するための図である。
【図９】第１ローラ（ポアソン比０．４９）のニップ形成部でのニップ幅方向の位置とせん断力との関係を示すグラフである。
【図１０】第１ローラ（ポアソン比０）のニップ形成部でのニップ幅方向の位置とせん断力との関係を示すグラフである。
【図１１】第１ローラ（ポアソン比０．２）のニップ形成部でのニップ幅方向の位置とせん断力との関係を示すグラフである。
【図１２】本発明の第２実施形態の定着装置を備える画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。
【図１３】角θを変更する構成の変形例を示す図である。
【図１４】角θを変更する構成の変形例を示す図である。
【図１５】角θを変更する構成の変形例を示す図である。
【図１６】角θを変更する構成の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【００３０】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態の定着装置を備える画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。この画像形成装置１は、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置である。画像形成装置１は、感光体ドラム４１３上に形成されたＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）およびＫ（ブラック）の各色トナー像を中間転写ベルト２１に一次転写する。画像形成装置１は、中間転写ベルト２１上で４色のトナー像を重ね合わせた後、搬送される記録媒体に二次転写することにより画像形成する。記録媒体は、たとえば、普通紙である。
【００３１】
画像形成装置１には、タンデム方式が採用されている。タンデム方式では、ＹＭＣＫの４色に対応する各感光体ドラム４１３が、中間転写ベルト２１の走行方向（図１中の矢印Ｔに示す方向）に沿って配置されている。タンデム方式では、一回の手順で、ＹＭＣＫの４色のトナー像が順次、中間転写ベルト２１上に転写される。
【００３２】
画像形成装置１は、操作部２と、画像読取部１０と、画像処理部３０と、画像形成部４０と、搬送部５０と、定着装置６０と、を有している。
【００３３】
操作部２は、ユーザーによる各種操作情報の入力が行われる部位である。
【００３４】
画像読取部１０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿給紙装置１１および原稿画像走査装置（スキャナー）１２を有する。自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿Ｊを搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１２へ送り出す。自動原稿給紙装置１１により、原稿トレイに載置された多数の原稿Ｊの画像（両面を含む）を連続して一挙に読み取ることが可能となる。
【００３５】
原稿画像走査装置１２は、自動原稿給紙装置１１からコンタクトガラス上に搬送された原稿またはコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査する。原稿画像走査装置１２は、原稿からの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ１２ａの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部１０は、原稿画像走査装置１２による読取結果に基づいて入力画像データーを生成する。この入力画像データーには、画像処理部３０において所定の画像処理が施される。
【００３６】
画像処理部３０は、画像読取部１０により生成された入力画像データーに対して、初期設定またはユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を有する。たとえば、画像処理部３０は、階調補正データー（階調補正テーブル）に基づいて階調補正を行う。
【００３７】
画像処理部３０は、入力画像データーに対して、階調補正の他、色補正、シェーディング補正等の各種補正処理、および、圧縮処理等を施す。これらの処理が施された画像データーに基づいて、画像形成部４０が制御される。
【００３８】
画像形成部４０は、画像形成ユニット４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋと、中間転写ユニット４２とを有する。画像形成ユニット４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋと、中間転写ユニット４２とは、画像処理部３０により処理が施された画像データーに基づいて、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分およびＫ成分の各色のトナーによる画像を形成する。
【００３９】
画像形成ユニット４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋは、同様の構成を有する。図示および説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋを添えて示すこととする。図１では、Ｙ成分用の画像形成ユニット４１Ｙの構成要素についてのみ符号が付され、その他の画像形成ユニット４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋの構成要素については符号が省略されている。
【００４０】
画像形成ユニット４１は、露光装置４１１と、現像装置４１２と、感光体ドラム４１３と、帯電装置４１４と、ドラムクリーニング装置４１５とを有する。感光体ドラム４１３は、アルミニウム製の導電性円筒体（アルミ素管）を有する負帯電型の有機感光体（ＯＰＣ：Organic Photo-conductor）である。感光体ドラム４１３のドラム径は、たとえば、８０［ｍｍ］である。感光体ドラム４１３の外周面には、アンダーコート層（ＵＣＬ：Under Coat Layer）、電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）および電荷輸送層（ＣＴＬ：Charge Transport Layer）が順次積層されている。感光体ドラム４１３は、駆動モーター（不図示）から動力が伝達されることにより回転する。
【００４１】
電荷発生層は、電荷発生材料（たとえば、フタロシアニン顔料）を樹脂バインダー（たとえば、ポリカーボネイト）に分散させた有機半導体である。電荷発生層は、露光装置４１１により露光され、一対の正電荷と負電荷を生じる。
【００４２】
電荷輸送層は、正孔輸送性材料（電子供与性含窒素化合物）を樹脂バインダー（たとえば、ポリカーボネイト）に分散させたものからなる。電荷輸送層は、電荷発生層で発生した正電荷を電荷輸送層の表面まで輸送する。
【００４３】
帯電装置４１４は、光導電性を有する感光体ドラム４１３の表面を一様に負極性に帯電させる。露光装置４１１は、たとえば、半導体レーザーで構成される。露光装置４１１は、感光体ドラム４１３に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射する。
【００４４】
感光体ドラム４１３の電荷発生層で正電荷が発生し、電荷輸送層の表面まで輸送されることにより、感光体ドラム４１３の表面電荷（負電荷）が中和される。感光体ドラム４１３の表面には、周囲との電位差により各色成分の静電潜像が形成される。
【００４５】
現像装置４１２は、二成分現像方式の現像装置である。現像装置４１２は、感光体ドラム４１３の表面に各色成分のトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。
【００４６】
ドラムクリーニング装置４１５は、感光体ドラム４１３の表面に摺接されるドラムクリーニングブレードを有する。ドラムクリーニング装置４１５は、一次転写後に感光体ドラム４１３の表面に残存するトナーを除去する。
【００４７】
中間転写ユニット４２は、中間転写ベルト２１と、一次転写ローラー４２２と、複数の支持ローラー４２３と、二次転写部２３と、ベルトクリーニング装置４２６とを有する。中間転写ベルト２１は、無端状である。中間転写ベルト２１は、複数の支持ローラー４２３にループ状に張架される。複数の支持ローラー４２３のうちの少なくとも１つは、駆動ローラーで構成され、その他は従動ローラーで構成される。
【００４８】
たとえば、Ｋ成分用の一次転写ローラー４２２Ｋよりも中間転写ベルト２１の走行方向の下流側に配置されるローラー４２３Ａが駆動ローラーであることが好ましい。これにより、中間転写ベルト２１の走行速度を一定に保持しやすくなる。ローラー４２３Ａが回転することにより、中間転写ベルト２１は矢印Ｔ方向に一定速度で走行する。
【００４９】
中間転写ベルト２１は、導電性および弾性を有する。中間転写ベルト２１は、表面に体積抵抗率がたとえば８〜１１［ｌｏｇΩ・ｃｍ］である高抵抗層を有する。中間転写ベルト２１については、導電性および弾性を有するものであれば、材質、厚さおよび硬度を限定しない。
【００５０】
一次転写ローラー４２２は、中間転写ベルト２１の内周面側に配置される。一次転写ローラー４２２は、感光体ドラム４１３に対向して配置される。一次転写ローラー４２２は、中間転写ベルト２１を挟んで、感光体ドラム４１３に圧接される。これにより、一次転写ニップ部Ｎ１が形成される。
【００５１】
中間転写ベルト２１が一次転写ニップ部Ｎ１を通過する際、感光体ドラム４１３上のトナー像が中間転写ベルト２１に順次重ねて一次転写される。具体的には、一次転写ローラー４２２に一次転写バイアスを印加し、中間転写ベルト２１の裏面側（一次転写ローラー４２２と当接する側）にトナーと逆極性の電荷を付与する。これにより、トナー像は中間転写ベルト２１に静電的に転写される。
【００５２】
中間転写ベルト２１上に静電転写されたトナー像は、その後二次転写部２３に搬送される。記録媒体が二次転写部２３を通過する際、中間転写ベルト２１上のトナー像が記録媒体に二次転写される。具体的には、二次転写ローラー３３に二次転写バイアスを印加し、記録媒体の二次転写ローラー３３と当接する側にトナーと逆極性の電荷を付与する。これにより、トナー像は記録媒体に静電的に転写される。
【００５３】
ベルトクリーニング装置４２６は、中間転写ベルト２１の外周面に接触する。ベルトクリーニング装置４２６は、二次転写後に中間転写ベルト２１の表面に残留するトナーを除去する。
【００５４】
トナー像が転写された記録媒体は二次転写部２３を通過した後、定着装置６０に搬送される。定着装置６０は、トナー像が二次転写された記録媒体を加熱および加圧することにより、記録媒体にトナー像を定着させる。定着装置６０の詳細については後述する。
【００５５】
搬送部５０は、記録媒体を搬送する。搬送部５０は、給紙部５１と、排紙部５２と、搬送経路部５３とを有する。給紙部５１は、給紙トレイユニット５１ａ，５１ｂ，５１ｃを有する。給紙トレイユニット５１ａ，５１ｂ，５１ｃには、坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙Ｓ（規格用紙、特殊用紙）が予め設定された種類毎に収容される。
【００５６】
給紙トレイユニット５１ａ，５１ｂ，５１ｃに収容されている用紙Ｓは、最上部から一枚ずつ送出され、搬送経路部５３に搬送される。搬送経路部５３は、レジストローラー対５３ａを含む複数の搬送ローラー対を有する。レジストローラー対５３ａが配設されたレジストローラー部は、記録媒体の傾きおよび片寄りを補正する。記録媒体は、搬送経路部５３を通じて二次転写部２３に搬送される。二次転写部２３において、中間転写ベルト２１上のトナー像が用紙Ｓの一方の面に一括して二次転写され、その後の定着装置６０において定着工程が施される。
【００５７】
定着装置６０を通過した記録媒体は、排紙部５２に搬送される。排紙部５２は、搬送ローラー対（排紙ローラー対）５２ａを有する。画像形成された記録媒体は、搬送ローラー対５２ａを通じて外部に排出される。
【００５８】
続いて、定着装置６０の構造について詳細に説明する。図２は、定着装置の構成（θ＝０度）を概略的に示す図である。
【００５９】
定着装置６０は、第１ローラ６１と、第２ローラ６２と、支持部６３と、押圧部材６４と、制御部６８と、を有している。
【００６０】
第１ローラ６１は、記録媒体が通過する経路の上方に配置されている。本実施形態では、第１ローラ６１は、トナーに接するように配置された定着ローラである。第１ローラ６１は、第１芯金６１ａと、第１弾性層６１ｂと、を有している。
【００６１】
第１芯金６１ａは、円筒状に形成されている。第１芯金６１ａは、金属（アルミニウム等）からなる。図１に示されるように、第１芯金６１ａの内側には、ヒータが設けられている。第１芯金６１ａは、図示略の駆動源によって回転駆動される。つまり、第１ローラ６１は、駆動ローラである。
【００６２】
第１弾性層６１ｂは、第１芯金６１ａの軸方向における第１芯金６１ａの中央部を被覆している。第１弾性層６１ｂは、例えば、スポンジからなる。ただし、第１弾性層６１ｂは、ゴム等で形成されてもよい。第１弾性層６１ｂのアスカーＣ硬度は、４０度以下であることが好ましい。第１弾性層６１ｂのポアソン比は、０〜０．４９程度であることが好ましい。第１弾性層６１ｂのヤング率は、０．６ＭＰａ程度であることが好ましい。
【００６３】
第２ローラ６２は、記録媒体が通過する経路の下方に配置されている。第２ローラ６２は、第１ローラ６１とともに定着ニップ部（トナーを記録媒体に定着させる部位）Ｎを形成する。本実施形態では、第２ローラ６２は、記録媒体を第１ローラ６１（定着ローラ）に押し付ける加圧ローラである。第２ローラ６２は、第１ローラ６１の駆動によって従動回転する従動ローラである。第２ローラ６２は、第２芯金６２ａと、第２弾性層６２ｂと、を有している。
【００６４】
第２芯金６２ａは、円筒状に形成されている。第２芯金６２ａは、金属（アルミニウム等）からなる。第２芯金６２ａは、当該第２芯金６２ａの軸方向における中央部（図示略）と、軸方向における中央部の両端に設けられた両端部６２ａ１と、を有している。
【００６５】
第２弾性層６２ｂは、第２芯金６２ａの中央部を被覆している。第２弾性層６２ｂは、両端部６２ａ１の周囲には設けられていない。つまり、両端部６２ａ１は、露出している。第２弾性層６２ｂは、例えば、ゴムからなる。第２弾性層６２ｂのアスカーＣ硬度は、６０度以上であることが好ましい。つまり、第１ローラ６１の第１弾性層６１ｂの硬度は、第２ローラ６２の第２弾性層６２ｂの硬度よりも小さい。第２弾性層６２ｂのポアソン比は、０．４９程度であることが好ましい。第２弾性層６２ｂのヤング率は、１．２ＭＰａ程度であることが好ましい。
【００６６】
支持部６３は、第２芯金６２ａの両端部６２ａ１を支持している。支持部６３は、両端部６２ａ１を支持する支持面を有しており、この支持面は、当該両端部６２ａ１の外周面に沿う円弧状に形成されている。
【００６７】
押圧部材６４は、第２ローラ６２を押圧する部材である。本実施形態では、押圧部材６４は、コイルバネにより構成されている。押圧部材６４の一端は、支持部６３の下面に接続されている。押圧部材６４は、支持部６３を介して第２ローラ６２の第２芯金６２ａを押圧している。
【００６８】
図２に示されるように、定着装置６０は、押圧部材６４の他端部の移動を案内する押圧部材案内部６４Ａを有している。押圧部材案内部６４Ａは、押圧部材６４による押圧方向Ａが、第１ローラ６１の中心と第２ローラ６２の中心とを結ぶ直線Ｂに対して交差するように押圧部材６４の他端部を案内する。つまり、本実施形態では、押圧部材６４は、支持部６３を押圧する方向を変えられるように構成されている。押圧部材６４の他端部は、図示略の押圧部材用アクチュエータによって押圧部材案内部６４Ａに沿って移動される。
【００６９】
押圧部材６４が第２ローラ６２を押圧することにより、第２ローラ６２は、第１ローラ６１に押し付けられる。これにより、第１ローラ６１のニップ部形成部（定着ニップ部Ｎを形成する部位）には、通紙方向（記録媒体が定着ニップ部Ｎを通過する方向）と平行な方向のせん断力Ｓ１が生じる。これにより、定着ニップ部Ｎを通過する記録媒体のトナー画像には、せん断力Ｓ１の向きと反対向きでかつせん断力Ｓ１の大きさと同じ大きさのせん断力Ｓｔが作用する。その結果、トナー画像の表面の平滑化度合い及びワックスの染み出し量が変化するため、画像の光沢度が変化する。したがって、せん断力Ｓ１の向きないし大きさを調整することにより、画像の光沢度の調整が可能となる。せん断力Ｓ１の向きないし大きさは、例えば、押圧部材６４による第２ローラ６２の押圧方向を調整することにより行われる。
【００７０】
図２には、押圧部材６４による押圧方向Ａが、第１ローラ６１の中心と第２ローラ６２の中心とを結ぶ直線Ｂと平行となるように、押圧部材６４の他端部が直線Ｂ上に位置する状態（以下、この状態を「基準状態」と称する。）が示されている。つまり、基準状態では、押圧方向Ａと直線Ｂとのなす角θは、０度である。
【００７１】
図３には、押圧方向Ａと通紙方向とのなす角が基準状態におけるそれ（約９０度）よりも小さくなるように、押圧部材６４の他端部が通紙方向における上流側に向かって移動した状態が示されている。この図３の例では、押圧方向Ａと直線Ｂとのなす角θは、１５度である。
【００７２】
図４には、押圧方向Ａと通紙方向とのなす角が基準状態におけるそれ（約９０度）よりも大きくなるように、押圧部材６４の他端部が通紙方向における下流側に向かって移動した状態が示されている。この図４の例では、押圧方向Ａと直線Ｂとのなす角θは、−１５度である。
【００７３】
図５は、図２に示される状態（θ＝０度）における、第１ローラのニップ形成部でのニップ幅方向の位置とせん断力との関係を示すグラフである。図６は、図３に示される状態（θ＝１５度）における、第１ローラのニップ形成部でのニップ幅方向の位置とせん断応力との関係を示すグラフである。図７は、図４に示される状態（θ＝−１５度）における、第１ローラのニップ形成部でのニップ幅方向の位置とせん断応力との関係を示すグラフである。なお、図５〜図７において、ニップ幅方向の位置（横軸の値）が０（ゼロ）である点は、第１ローラ６１のニップ形成部のうち通紙方向における下流側の端部を意味している。
【００７４】
図８は、第１ローラに生じるせん断力と第２ローラ（トナー画像）に生じるせん断力とを説明するための図である。図８に示されるように、第１ローラ６１に対して第２ローラ６２から作用するせん断力Ｓ１は、通紙方向と逆方向が正であり、第１ローラ６１から記録媒体のトナー画像に作用するせん断力Ｓｔは、通紙方向と同方向が正である。
【００７５】
図５に示されるように、図２に示される状態（θ＝０度）では、第１ローラ６１のニップ部形成部のうち通紙方向における上流側の部位には、通紙方向と同方向のせん断力Ｓ１が生じる一方、第１ローラ６１のニップ部形成部のうち通紙方向における下流側の部位には、通紙方向と逆方向のせん断力Ｓ１が生じる。
【００７６】
図６に示されるように、図３に示される状態（θ＝１５度）では、第１ローラ６１のニップ部形成部には、通紙方向と同方向のせん断力Ｓ１が生じる。特に、第１ローラ６１のニップ形成部のうち通紙方向における上流側の部位には、通紙方向と同方向の大きなせん断力Ｓ１が生じる。定着ニップ部Ｎのうち通紙方向における上流側の領域では、トナーが溶融し始めるため、この領域において大きなせん断力Ｓ１（せん断力Ｓｔ）がトナー画像に作用することにより、トナー画像の表面の平滑化度合い及びワックスの染み出し量が有効に増大する。よって、画像の光沢度が大きく高まる。
【００７７】
図７に示されるように、図４に示される状態（θ＝−１５度）では、第１ローラ６１のニップ部形成部には、通紙方向と逆方向のせん断力Ｓ１が生じる。特に、第１ローラ６１のニップ形成部のうち通紙方向における下流側の部位には、通紙方向と逆方向の大きなせん断力Ｓ１が生じる。定着ニップ部Ｎのうち通紙方向における下流側の領域は、上流側の領域と比べて、トナー画像にせん断力Ｓｔが作用した場合における当該トナー画像の表面の平滑化度合い及びワックスの染み出し量の増大量が少なくなる。このため、通紙方向における下流側の領域においてトナー画像に比較的大きなせん断力Ｓｔが作用した場合における画像の光沢度の上昇量は、図６に示される場合よりも小さくなる。
【００７８】
次に、制御部６８について説明する。制御部６８は、画像の光沢度を示す信号（例えば、操作部２から入力された信号）に基づいて、押圧方向Ａと直線Ｂとのなす角θが変化するように、押圧部材６４による押圧方向Ａを制御する。具体的に、制御部６８は、押圧部材用アクチュエータを制御する。例えば、制御部６８は、前記信号の受信前における光沢度よりも大きな光沢度を示す前記信号を受信したとき、通紙方向と押圧方向Ａとのなす角が前記信号の受信前におけるそれよりも小さくなるように（前記角θの値が大きくなるように）、換言すれば、押圧部材６４の他端部が通紙方向における上流側に変位するように、押圧部材用アクチュエータを制御する。
【００７９】
制御部６８は、前記信号を受信したとき、定着ニップ部Ｎの長さ（定着ニップ部Ｎの上流側の端部から下流側の端部までの長さ）が前記信号を受信する前における定着ニップ部Ｎの長さと等しくなるように、押圧部材６４による押圧力を制御する。前記押圧力の制御は、押圧部材６４の長さ（復元力の大きさ）の制御により行われる。なお、前記信号の受信前後における定着ニップ部Ｎの長さは、完全に等しい場合に限らず、前記信号の受信前後において、記録媒体へのトナーの定着性や記録媒体の搬送性が実質的に変化しない範囲において相違する場合を含む。
【００８０】
図９は、第１ローラ（ポアソン比０．４９）のニップ形成部でのニップ幅方向の位置とせん断力との関係を示すグラフである。図９における矢印Ｓ１は、第１ローラ６１に作用する正方向のせん断力を意味し、矢印Ｓｔは、画像トナーに作用する正方向のせん断力を意味する。この図９は、次の条件下で行われたシミュレーション結果を示している。
【００８１】
第１芯金６１ａ（アルミニウム相当）の径：６０ｍｍ、
第１弾性層６１ｂの厚さ：５ｍｍ、
第１弾性層６１ｂのヤング率：０．６ＭＰａ、
第１弾性層６１ｂのポアソン比：０．４９、
第２芯金６２ａ（アルミニウム相当）の径：６０ｍｍ、
第２弾性層６２ｂの厚さ：５ｍｍ、
第２弾性層６２ｂのヤング率：１．２ＭＰａ、
第２弾性層６２ｂのポアソン比：０．４９、
押圧部材６４による押圧力（荷重）：定着ニップ部Ｎにおいて１．５ｍｍだけ食い込む量、
トルク：１Ｎ／ｍ。
【００８２】
図９から、以下のことが分かった。
（１）角θが−３０度及び−１５度の場合、通紙方向における下流側でのせん断力Ｓ１が大きく、かつ、通紙方向における上流側でのせん断力Ｓ１も発生している。
（２）角θが−５度の場合、通紙方向における下流側でのせん断力Ｓ１が大きい。
（３）角θが５度の場合、通紙方向における下流側でのせん断力Ｓ１が小さい。
（４）角θが１５度及び３０度の場合、せん断力Ｓ１の向きが通紙方向であり、かつ、せん断力Ｓ１が大きい。
【００８３】
以上より、第１ローラ６１の硬度が第２ローラ６２の硬度よりも小さい場合において、画像の光沢度を効果的に高める方法の一つとして、制御部６８は、角θが大きくなるように押圧部材６４の押圧方向Ａを制御すればよいことが挙げられる。このようにすれば、通紙方向における上流側でのせん断力Ｓｔが大きくなるため、画像の光沢度が効果的に高まる。
【００８４】
また、例えば、各ローラ６１，６２のヤング率を変え、通紙方向における上流側で生じるせん断力Ｓ１が小さくなるように角θを制御することにより、画像の光沢度を下げることが可能となる。
【００８５】
図１０及び図１１は、上記の条件と第１弾性層６１ｂのポアソン比のみが異なる場合のシミュレーション結果である。図１０は、第１ローラ（ポアソン比０）のニップ形成部でのニップ幅方向の位置とせん断力との関係を示すグラフである。図１１は、第１ローラ（ポアソン比０．２）のニップ形成部でのニップ幅方向の位置とせん断力との関係を示すグラフである。
【００８６】
図１０及び図１１から、第１弾性層６１ｂのポアソン比が小さくなると、第１弾性層６１ｂの伸び変形量が小さくなるため、せん断力Ｓ１の絶対値が小さくなることが分かった。
【００８７】
また、第１弾性層６１ｂのポアソン比が第２弾性層６２ｂのポアソン比よりも小さくなると、第１ローラ６１の変形量と第２ローラ６２の変形量との関係が図９に示されるシミュレーション時の関係と逆になるため、通紙方向の上流側で発生するせん断力Ｓ１の向き及び下流側で発生するせん断力Ｓ１の向きも、図９に示されるシミュレーション時に生じるせん断力Ｓ１の向きと逆になる。よって、第１弾性層６１ｂがスポンジ（ポアソン比０．２程度）からなる場合、より剛性（ヤング率）の小さな材料からなるものを用いることが好ましいことが分かった。
【００８８】
以上に説明したように、本実施形態の定着装置６０では、制御部６８が押圧部材６４による押圧方向Ａを制御することにより、定着ニップ部Ｎを通過する記録媒体のトナー画像に作用するせん断力Ｓｔの向きないし大きさが変化する。これにより、トナー画像の表面の平滑化度合い及びワックスの染み出し量が変化するため、画像の光沢度が有効に変化する。このように、定着装置６０では、比較的簡単な構造で画像の光沢度を調整することが可能となる。
【００８９】
また、制御部６８は、前記信号を受信したとき、定着ニップ部Ｎの長さが前記信号を受信する前における定着ニップ部Ｎの長さと等しくなるように押圧部材６４による押圧力を制御する。このため、前記信号の受信前後における記録媒体へのトナーの定着性や記録媒体の搬送性の変化を抑制しつつ、画像の光沢度を調整することが可能となる。
【００９０】
また、制御部６８は、前記信号の受信前における光沢度よりも大きな光沢度を示す前記信号を受信したとき、通紙方向と押圧方向Ａとのなす角が前記信号の受信前におけるそれよりも小さくなるように押圧部材６４による押圧方向Ａを制御する。この態様では、トナーが溶融し始める通紙方向の上流側において、トナー画像に生じるせん断力Ｓｔが信号受信前のそれよりも大きくなるため、トナー画像の表面の平滑化度合い及びワックスの染み出し量が増大する。よって、画像の光沢度が有効に増大する。
【００９１】
また、第１ローラ６１は駆動ローラであり、第２ローラ６２は従動ローラであるため、駆動ローラが押圧部材６４によって押圧される場合に比べ、駆動ローラの駆動ドッキング位置の変更によく不具合の発生が抑制される。
【００９２】
（第２実施形態）
次に、図１２を参照しながら、本発明の第２実施形態の定着装置６０について説明する。図１２は、本発明の第２実施形態の定着装置を備える画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。なお、第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明を行い、第１実施形態と同じ構造、作用及び効果の説明は繰り返さない。
【００９３】
本実施形態の定着装置６０は、加熱ローラ６５と、定着ベルト６６と、をさらに備えている。
【００９４】
加熱ローラ６５は、第１ローラ６１の上方に配置されている。加熱ローラ６５の内側には、ヒータが設けられている。定着ベルト６６は、第１ローラ６１と加熱ローラ６５とにかけ回されている。
【００９５】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００９６】
例えば、上記実施形態では、押圧部材６４による押圧方向Ａと直線Ｂとのなす角θを変更する方法として、押圧部材６４の他端部を押圧部材案内部６４Ａに沿って移動させる例が示されたが、図１３及び図１４に示されるように、支持部６３及び押圧部材６４を一体的に回転移動させる構成であってもよい。この例では、押圧部材６４が支持部６３の底面を押圧する方向は変化せず、支持部６３が当該支持部６３の移動を案内する支持部案内部６３Ａに沿って移動する。支持部案内部６３Ａは、支持部６３の支持面が第２芯金６２ａの両端部６２ａ１に対して摺動するように支持部６３を案内する。この態様では、押圧部材６４が支持部６３を介して第２芯金６２ａを押圧する部位及び押圧部材６４から第２芯金６２ａに作用する押圧方向Ａが変更される。この態様では、制御部６８は、支持部６３及び押圧部材６４をまとめて移動させるアクチュエータ（図示略）を制御する。
【００９７】
あるいは、図１５及び図１６に示されるように、角θを変更する方法として、第２ローラ６２が移動する構成とされてもよい。この例では、第２ローラ６２は、第２ローラ６２の移動を案内する第２ローラ案内部６２Ａに沿って移動する。第２ローラ案内部６２Ａは、第１ローラ６１の周方向又は第１ローラ６１の軸方向と直交する方向（例えば水平方向）に第２ローラ６２が移動するように第２ローラ６２を案内する。この態様では、押圧部材６４による押圧方向Ａ（図１５及び図１６では上向き）は変化せず、直線Ｂと通紙方向とのなす角が変化するように第２ローラ６２が移動する。この態様では、制御部６８は、第２ローラ６２、支持部６３及び押圧部材６４をまとめて移動させるアクチュエータ（図示略）を制御する。
【００９８】
なお、図示は省略するが、図１５及び図１６に示される態様と同様に、第１ローラ６１が、第２ローラ６２の周方向又は第２ローラ６２の軸方向と直交する方向（例えば水平方向）に移動可能に構成され、制御部６８は、第１ローラ６１を移動させるアクチュエータ（図示略）を制御してもよい。
【００９９】
また、制御部６８は、第１ローラ６１の位置、第２ローラ６２の位置および押圧部材６４による押圧方向Ａの少なくとも一つを制御してもよい。
【符号の説明】
【０１００】
１  画像形成装置、２  操作部、１０  画像読取部、３０  画像処理部、４０  画像形成部、５０  搬送部、６０  定着装置、６１  第１ローラ、６１ａ  第１芯金、６１ｂ  第１弾性層、６２  第２ローラ、６２Ａ  第２ローラ案内部、６２ａ  第２芯金、６２ａ１  両端部、６２ｂ  第２弾性層、６３  支持部、６３Ａ  支持部案内部、６４  押圧部材、６４Ａ  押圧部材案内部、６５  加熱ローラ、６６  定着ベルト、６８  制御部。
【図１】
2020134864.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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