(57)【要約】【課題】定着ベルトまたは定着ローラーへの用紙の巻付きがなく、画質劣化がない長寿命の定着手段を実現する。【解決手段】  定着手段が、少なくとも第１のローラーと、前記第１のローラーに押付ける第２のローラーと、前記第２のローラーの押付力を調整する押付力調整手段とを有し、画像形成装置は用紙の剛性を検知する剛性検知手段と、用紙に転写されたトナー画像を認識する画像パターン認識手段と、その剛性検知手段とその画像パターン認識手段の信号から、その押付力調整手段を制御する制御手段とを有し、その制御手段の信号によってその押付力調整手段は、前記第２のローラーの押付力を変化させる。【選択図】  図１
2010139817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体上に潜像を形成する潜像形成手段と、前記潜像にトナーを付着させトナー画像を形成する現像手段と、前記感光体上のトナー画像が転写される中間転写体と、前記感光体上のトナー画像を前記中間転写体に転写する第１の転写手段と、用紙を搬送する用紙搬送手段と、前記中間転写体上のトナー画象を前記用紙に転写する第２の転写手段と、前記用紙上のトナー画像を溶融定着する定着手段とを有する画像形成装置において、前記定着手段は、少なくとも第１のローラーと、その第１のローラーに押付ける第２のローラーと、前記第２のローラーの押付力を調整する押付力調整手段とを有し、前記用紙の剛性を検知する剛性検知手段と、その用紙に転写されたトナー画像を認識する画像パターン認識手段と、前記剛性検知手段と画像パターン認識手段の信号から、前記押付力調整手段を制御する制御手段とを有し、その制御手段の信号によって前記押付力調整手段は前記第２のローラーの押付力を調整することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、前記定着手段が、定着ベルトと、その定着ベルトを加熱する加熱ローラーと、表面が弾性体である前記第１のローラーである加圧ローラーと、張力ローラーと、前記定着ベルトを介して前記加圧ローラーに向かって押付ける前記第２のローラーであるバックアップローラーとを有し、前記加圧ローラーの表面は前記バックアップローラーの表面より相対的に硬度が低いことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２記載の画像形成装置において、前記定着手段が、前記定着ベルトの表面温度を下げるための冷却ローラーと、その冷却ローラーを前記定着ベルトに接触、退避可能にするリトラクト手段とを有し、前記制御手段の信号によって前記押付力調整手段が前記バックアップローラーの押付力を増加させた際は、前記リトラクト手段は前記冷却ローラーを前記定着ベルトに接触させ、前記バックアップローラーの押付力を戻す際は、前記冷却ローラーの退避を行うことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナーを用紙上に加熱定着する定着手段を用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、定着ローラーの弾性層のゴム硬度を加圧ローラーの弾性層のゴム硬度に対して小さくし、ニップ部において、定着ローラーが加圧ローラーによって押し込まれて定着ローラーのニップ部出口の曲率半径を小さくした、用紙の巻付きが起きにくい構成が述べられている。また、定着ローラーから離間した位置に媒体分離材（剥離爪）を設け、縁なし印刷を行う際に、媒体の坪量や厚さ、媒体のサイズ、媒体の搬送方向等の媒体種別情報を得て、この種別情報に基づいて縁なし印刷が可能か否かを判断し、可能と判断した場合に縁なし印刷を実行するようにする構成が述べられている。
【０００３】
特許文献２に開示の定着手段では、剥離部材を設け、その剥離部材先端をベルト部材に接触させている。定着ローラーに相当するベルト部材が、ベルト部材が掛け渡された圧力部材（ローラー）から浮いているところで接触させることで、剥離部材の接触力を弱め、ベルト部材への傷つきを防止している。ニップの形状は、圧力部材側が凹む形状にして、剥離しやすくしている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−７８７８８号公報
【特許文献２】特開２００４−１９１４０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電子写真方式の画像形成装置は、感光体上にレーザー走査により静電気的な潜像を形成し、現像手段で潜像に粉体のトナーを付着させ、そのトナー画像を転写手段で中間転写体に転写し、第２の転写手段で中間転写体から用紙にトナー画像を転写し、定着手段で熱と圧力でトナーを用紙上に溶融定着する構成になっている。
【０００６】
前記定着手段では、加熱した定着ベルトまたは定着ローラーに、バックアップローラーを押し当て用紙を挟むニップ部を形成し、用紙を搬送させながら用紙上のトナーに熱と圧力を加える。ここで用紙が薄く剛性が低い場合、溶融したトナーの付着力により用紙が定着ベルトまたは定着ローラーに巻付く場合がある。
【０００７】
そこで、特許文献１および２では、定着ベルト側のローラーを変形させてニップを凹形状にし、ニップの出口で用紙を定着ベルトから離れる方向に排出させ、かつ、ニップ出口の曲率半径が小さくなるようにして、用紙の巻付きを防止する構成が提案されている。
【０００８】
このような構成でバックアップローラーの押付力を増加させると、用紙の排出方向は定着ベルトからさらに遠ざかる方向になり、かつ、ニップ出口の曲率半径がより小さくなり、用紙はさらに巻付きにくくなる。しかしながら、押付力を増すとローラーの弾性層のひずみが増加し、弾性層の寿命が短くなり定着手段としての寿命も短くなる。
【０００９】
一方、剥離爪を用い、画像を用紙の先端まで形成しないようにし、たとえ画像が形成された領域が巻付いても、画像が形成されない余白部とベルトの間に剥離爪の先端が入り込むようにして用紙を剥離させ、定着ベルトまたは定着ローラーへの巻付きを防止する構成がある。
【００１０】
用紙の先端余白はできるだけ少ない方が望ましいため、剥離爪と定着ベルトまたは定着ローラーの隙間をできるだけ小さく設定する。しかしながら、用紙の搬送速度ばらつき等で余白がより少なくなる場合があり、剥離爪の隙間に用紙が入りこみ巻付いてしまうことがある。その対策として、剥離爪を弱い力で定着ベルトに接触させる構成が提案されている。この構成では巻付きはなくなるが、剥離爪の接触により定着ベルトまたは定着ローラーの表面が傷つき、その跡が画像に現れる画質劣化の課題がある。
【００１１】
また、特許文献１では用紙の情報を得ることで、剥離が可能か否か判断する構成について述べている。しかし、剥離が不可と判断した場合は印刷自体を行わないようにオペレータに表示するに留まり、そのよう用紙に対しても印刷を行うための手法について記載されていない。
【００１２】
本発明の目的は、用紙の巻付きがなく、画質劣化がない長寿命の定着手段を備えた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するため本発明は、感光体上に潜像を形成する潜像形成手段と、前記潜像にトナーを付着させトナー画像を形成する現像手段と、前記感光体上のトナー画像が転写される中間転写体と、前記感光体上のトナー画像を前記中間転写体に転写する第１の転写手段と、用紙を搬送する用紙搬送手段と、前記中間転写体上のトナー画象を前記用紙に転写する第２の転写手段と、前記用紙上のトナー画像を溶融定着する定着手段とを有する画像形成装置を対象とするものである。
【００１４】
そして本発明の第１の手段は、前記定着手段が、少なくとも第１のローラーと、その第１のローラーに押付ける第２のローラーと、前記第２のローラーの押付力を調整する押付力調整手段とを有し、前記用紙の剛性を検知する剛性検知手段と、その用紙に転写されたトナー画像を認識する画像パターン認識手段と、前記剛性検知手段と画像パターン認識手段の信号から、前記押付力調整手段を制御する制御手段とを有し、その制御手段の信号によって前記押付力調整手段は前記第２のローラーの押付力を調整することを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記定着手段が、定着ベルトと、その定着ベルトを加熱する加熱ローラーと、表面が弾性体である前記第１のローラーである加圧ローラーと、張力ローラーと、前記定着ベルトを介して前記加圧ローラーに向かって押付ける前記第２のローラーであるバックアップローラーとを有し、前記加圧ローラーの表面は前記バックアップローラーの表面より相対的に硬度が低いことを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の第３の手段は前記第２の手段において、前記定着手段が、前記定着ベルトの表面温度を下げるための冷却ローラーと、その冷却ローラーを前記定着ベルトに接触、退避可能にするリトラクト手段とを有し、
前記制御手段の信号によって前記押付力調整手段が前記バックアップローラーの押付力を増加させた際は、前記リトラクト手段は前記冷却ローラーを前記定着ベルトに接触させ、前記バックアップローラーの押付力を戻す際は、前記冷却ローラーの退避を行うことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は前述のような構成になっており、定着ベルトあるいは定着ローラーへの用紙の巻付きがなく、画質劣化がない長寿命の定着手段を備えた画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１から図３を用いて本発明の第１の実施例の構成と動作の説明をする。
【００１９】
図１は本発明の実施例に係る定着手段と制御手段の概略構成図であり、第２のローラーであるバックアップローラー６４の押付力が通常値で、冷却ローラー６６が退避した状態を示している。
【００２０】
用紙を挟持搬送するための定着ベルト６１は、第１のローラーである加圧ローラー６３と加熱ローラー６２とテンションローラー６５に張り渡されている。定着ベルト６１は、材質が８０〜１００μｍ厚のポリイミドであるポリイミド層を有し、剥離性を向上させるためポリイミド層の表面に３０μm程度のフッ素樹脂がコートされたコート層を有する。また、定着ベルト６１は表面の粗い用紙に対し、用紙４の凹凸に沿ってトナーを押付けて定着性を改善するため、表面のコート層とポリイミド層の間に数百μmのシリコンゴム層を設けてもよい。
【００２１】
加熱ローラー６２内にはヒーター６８があって、温度センサー６９で定着ベルト６１表面温度を測定し、所定の定着温度を維持するよう制御される。加熱ローラー６２はアルミニウム等の熱伝導率のよい金属で構成され、表面は汚れを防ぐためフッ素樹脂等でコートされる。加圧ローラー６３およびバックアップローラー６４は図示されない駆動機構により回転し、用紙４を図中矢印a方向に搬送する。
【００２２】
加圧ローラー６３はアルミニウム等の芯金上に低硬度ゴム層６３１が形成され、バックアップローラー６４はアルミニウム等の芯金上に高硬度ゴム層６４１が形成されている。バックアップローラー６４を用紙４、定着ベルト６１を介して加圧ローラー６３に押付けることで、ニップ形状は加圧ローラー６３側が凹になり、用紙４は定着ベルト６１の表面から離れる方向に排出されるため、定着ベルト６１に巻付きにくくなる。
【００２３】
例えば、加圧ローラー６３の直径は６０ｍｍ、低硬度ゴム層６３１は厚さ１０ｍｍ、ゴム硬度は１０°（ＪＩＳ  Ａ型）、バックアップローラー６４の直径は６０ｍｍ、高硬度ゴム層６４１は厚さ１０ｍｍ、ゴム硬度は３０°（ＪＩＳ  Ａ型）、幅を２５０ｍｍとした場合では押付力を５００Ｎ以上、望ましくは６００〜７００Ｎとして構成する。
【００２４】
次に、押付力調整手段について説明する。バックアップローラー６４を加圧ローラー６３に向かって押付ける加圧バネ６４２は、加圧レバー６４３に一端を支持される。加圧レバー６４３は、支点６４６を中心に、カム駆動モーター６４４に取付けられたカム６４５の回転により回動し、加圧バネ６４２のバネ長を変化させて、バックアップローラー６４の加圧ローラー６３に対する押付力を変化させる。
【００２５】
次に、リトラクト手段について説明する。冷却ローラー６６はアルミニウム等の金属ローラーで、表面に汚れの付着を防止するためフッ素樹脂がコートされる。中空として空気を流せば、より安定して冷却することが可能になる。リトラクト手段は、回動レバー６６５とレバーモーター６６４から構成される。冷却ローラー６６は、回動レバー６６５に取付けられ、レバーモーター６６４の回動により定着ベルト６１に対し接触、退避を行う。冷却ローラー６６は例えば、直径２０ｍｍのアルミニウムローラーで構成する。
【００２６】
剥離爪６７は、加圧ローラー６３とバックアップローラー６４のニップ部出口近傍に配置される。
【００２７】
剛性検知手段２０１は、画像形成のために搬送されてくる用紙４の剛性を検知する。画像パターン認識手段２０２は、用紙に形成する画像が２色以上のベタ画像か、用紙の幅方向にどれだけの比率で画像が形成されるか、用紙の先端近くまで画像が形成されているかを認識する。温度センサー６９は、定着ベルト６１の表面温度を検知する。制御手段６０１は、剛性検知手段２０１、画像パターン認識手段２０２の情報により、カム駆動モーター６４４の動作を判断し、モータードライバーＡ６４７に信号を送る。また、温度センサー６９の情報により、レバーモーター６６４の動作を判断し、モータードライバーＢ６６６に信号を送る。
【００２８】
図２は、本発明の実施例の定着手段でバックアップローラー６４の押付力を増し、冷却ローラー６６を定着ベルト６１に接触させた状態である。
【００２９】
剛性検知手段２０１により用紙の剛性が低く（例えば、用紙の厚さが０．１ｍｍ以下で、用紙４の搬送方向が用紙４のＣＤ（クロスディレクション）方向と一致する場合）、かつ、画像パターン認識手段２０２により、用紙４に形成される画像が２色以上のベタ画像で、用紙４の幅方向に広く形成され、用紙４の先端近くまで画像が形成されていると認識され、それらの情報から制御手段６０１が、用紙４が定着ベルト６１に巻付く可能性があると判断すると、制御手段６０１は、モータードライバーＡ６４７に信号を送り、カム駆動モーター６４４を動作させ、カム６４５を回転させて加圧レバー６４３を回動させて、加圧バネ６４２を押し上げる。それにより、バックアップローラー６４の加圧ローラー６３に対する押付力が増し、低硬度ゴム層６３１の凹状の変形が増し、用紙４のニップ出口からの排出方向が、定着ベルト６１からより離れる方向になるため確実に用紙４を剥離できるようになる。バックアップローラー６４の押付力は、８００〜１３００Ｎ、望ましくは１０００〜１３００Ｎに設定する。
【００３０】
この時、温度センサー６９で計測される定着ベルト６１の温度が、押付力の増加によるニップ幅の増加と、用紙４の剛性から想定される用紙厚さにより規定される温度より高い場合、制御手段６０１は、モータードライバーＢ６６６に信号を送り、レバーモーター６６４を動作させ、レバー６６５を回動させて冷却ローラー６６を定着ベルト６１に接触させる。冷却ローラー６６は定着ベルト６１の表面から熱を奪い温度を低下させ、用紙４のトナーのホットオフセットを防止する。この時、用紙４の温度も低くなるため、温度上昇による用紙４の剛性低下が少なくなり、確実に剥離するようになる。
【００３１】
図３は本発明の実施例の定着手段の動作を示すフローチャートである。なお、以下カッコ内の記述は図中の表記に対応する。
【００３２】
初めに、バックアップローラー６４の押付力を通常の用紙厚さ、剛性用に設定し、冷却ローラー６６を退避させ初期状態とする。定着ベルト６１の温度制御に関しては、ここでは述べない。印字指示があり、用紙４が用紙カセットから送りだされると（ＹＥＳ）、画像パターン認識手段２０２は、用紙４の先端余白の情報を制御手段６０１に送る（余白は十分か）。制御手段６０１は、余白が十分あると判断した（ＹＥＳ）場合、押付力が増加しているか確認し、増加していれば（ＹＥＳの場合）モータードライバーＡ６４７に信号を送り、カム駆動モーター６４４を動作させ、カム６４５を回転させて加圧レバー６４３を回動させて、加圧バネ６４２を戻す（押付力戻し）。次に、制御手段６０１は冷却ローラー６６が定着ベルト６１に接しているか確認し、接していれば（ＹＥＳ）、モータードライバーＢ６６６に信号を送り、レバーモーター６６４を動作させ、レバー６６５を回動させて冷却ローラー６６を定着ベルト６１から離した後に印字を行う（冷却ローラー戻し）。冷却ローラー６６が接していなければ（ＮＯ）、そのまま印字を行う。また、押付力が増加していなければ（ＮＯ）印字を行う。
【００３３】
そして、次頁の印字指示の有無を確認する。
【００３４】
印字指示の後、余白が十分ではないと判断された場合（ＮＯ）は、次に画像が２色以上のベタ画像で、用紙４の全幅に近いか確認する。単色、あるいは全幅近くなく、例えば幅の５０％以下であれば（ＮＯ）、前に述べたように、押付力および冷却ローラー６６の接触を確認し、それぞれに応じた動作を行った後印字を行う。
【００３５】
画像が２色以上のベタ画像で、用紙４の全幅に近い場合（ＹＥＳ）は、剛性検知手段２０１の情報により制御手段６０１は用紙４の剛性が十分か判断する。用紙４が厚く、剛性が十分であれば（ＹＥＳ）、前に述べたように、押付力および冷却ローラー６６の接触を確認し、それぞれに応じた動作を行った後印字を行う。
【００３６】
剛性が不十分な場合（ＮＯ）、制御手段６０１は、モータードライバーＡ６４７に信号を送り、カム駆動モーター６４４を動作させ、カム６４５を回転させて加圧レバー６４３を回動させて、加圧バネ６４２を押し上げ、押付力を増加させる。
【００３７】
次に、温度センサー６９の情報により、定着ベルト６１の温度が剛性の低い薄い用紙４に適正か判断する。ここまで、通常の厚さの用紙４の印字を行って、定着ベルト６１の温度が高い場合（高）は、制御手段６０１は、モータードライバーＢ６６６に信号を送り、レバーモーター６６４を動作させ、回動レバー６６５を回動させて冷却ローラー６６を定着ベルト６１に接触させ、定着ベルト６１の温度を低下させてから印字を行う。
【００３８】
定着ベルト６１の温度が、剛性の低い薄い用紙４に適正な場合（適正）は、冷却ローラー６６を定着ベルト６１に接触させずに印字を行う。
【００３９】
図４は、剛性検知手段の概略構成図である。
【００４０】
厚さ検知ローラー２７は、図中上下可能に支持され、スプリングＣ２６により、搬送ローラー２５に押付けられている。厚さ検知ローラー２７と搬送ローラー２５の下流には、用紙検知センサー２９が配置される。
【００４１】
搬送ローラー２５は図示されていない駆動手段により、図中矢印e方向に回転する。変位センサーＡ２０は、厚さ検知ローラー２７の上下動を計測する。
搬送ローラー２５は、用紙を搬送するための摩擦駆動力を確保するため、ゴムローラーが望ましく、また、厚さ検知精度を上げるためにはゴム硬度５０°（ＪＩＳ  Ａ型）以上が望ましい。
【００４２】
剛性検知レバー３３は、支点Ｂ３６を中心に、回動可能に支持される。スプリングＢ３２は、剛性検知レバー３３を図中矢印ｆ方向に引き、ストッパ３７に突き当てる。変位センサーＢ３０は、剛性検知レバー３３の回転変位を計測する。
【００４３】
搬送されてきた用紙は、厚さ検知ローラー２７を押し上げ、変位センサーＡ２０がその変位を計測する。
【００４４】
さらに、剛性検知レバー３３をその剛性で回動させ、変位センサーＢ３０の出力を変化させる。用紙の剛性が高いほど剛性検知レバーの回動角が大きく、変位センサーＢ３０の出力を変化も大きくなる。変位センサーＡ２０、変位センサーＢ３０の出力は、データ処理手段３８に入力されデータ処理手段３８は用紙の剛性を求める。
【００４５】
用紙の剛性は、変位センサーＡ２０の値により求められる用紙の厚さのみで求めてもよい。ただし、用紙が重送した場合、見かけ上厚さは厚いが用紙一枚の剛性が低く巻付く恐れがある。変位センサーＢ３０の値を用いれば、剛性を確実に検知できる。
用紙検知センサー２９は用紙の先端を検知し、そこから所定の距離用紙を搬送するようにする。
【００４６】
所定の距離とは、レジストローラーＡ４１とレジストローラーＢ４２のニップ部に用紙先端を押し付け、たわませてスキューを補正できる量であり、その距離に設定される。表面が金属であるレジストローラーＡ４１、表面がゴムであるレジストローラーＢ４２が配置され、レジストローラーＢ４２は図示されていない駆動機構により回転し、用紙を図中矢印ｇ方向に搬送する。
【００４７】
スキュー補正後、レジストローラーＡ４１とレジストローラーＢ４２が用紙を搬送する。
【００４８】
図５は、本発明の実施例に係る画像形成装置の概略構成図のである。
【００４９】
画像形成装置１は、現像手段である各色の現像ユニットを中間転写体である転写ベルト２上に配置し、転写ベルト２上にトナーによるカラー像を形成し、そのカラー像を用紙堆積手段４１から搬送される用紙に転写し、定着手段６０で熱と圧力でトナーを溶融定着してカラー画像を形成する。
【００５０】
現像ユニットは４式あり、それぞれ、黒色トナーを有するK現像ユニット５０１、シアン色トナーを有するC現像ユニット５０２、マゼンタ色トナーを有するM現像ユニット５０３、イエロー色トナーを有するY現像ユニット５０４である。現像ユニットは、トナーを貯めるトナーホッパ５３、トナー層を形成し感光体である感光体ドラム５４にトナーを接触させる現像ローラー５２、感光体ドラム５４上をクリーニングするドラムクリーナ５７、感光体ドラム５４上を帯電させる帯電器５６、感光体ドラム５４上に静電潜像を書き込む露光器５５で構成される。
【００５１】
中間転写ベルト２は、複数のローラーに張架され、ベルト駆動ローラー３で搬送される。ベルトクリーナ９１は中間転写ベルト２上の残留トナーを除去する。転写手段である一次転写ローラー５８は、感光体ドラム５４に対向して中間転写ベルト２内側に配置される。
【００５２】
用紙搬送経路８は、用紙を堆積する用紙堆積手段４１から、ピックローラー９、分離ローラー１１、剛性検知手段２０１を経て、二次転写ローラー７と中間転写ベルト２の間を通過し、搬送ベルト８１から定着手段６０へ至る。剛性検知装置２０１の下流には、搬送路を切り替える搬送路切り替えガイド７０を有し、用紙の厚さと剛性から重送と判断した用紙を重送紙退避路７１から、重送紙退避部７２へ送ることもできる。
【００５３】
画像を形成する場合、感光体ドラム５４上を帯電器５６で帯電させ、露光器５５で画像に応じた光をあてて、感光体ドラム５４上の電位を落とす。その部位が感光体ドラム５４の回転により、現像ローラー５２に達し、トナー層と接すると帯電しているトナーが画像位置に付着する。
【００５４】
感光体ドラム５４上のトナー画像は、一次転写ローラー５８が中間転写ベルト２を押付ける部位で、中間転写ベルト２上に転写される。
【００５５】
感光体ドラム５４上のトナー画像は、中間転写ベルト２上に転写され、カラーのトナー画像が形成される。そして、中間転写ベルト２の搬送により、二次転写ローラー７の部位で搬送されてきた用紙上にトナー画像は転写される。トナー画像が転写された用紙は、搬送ベルト８１により定着手段６０に搬送され、熱と圧力により、トナーが溶融定着されカラー画像が形成される。
【００５６】
画像パターン認識手段２０２と剛性検知手段２０１の情報から制御手段６０１で、押付力の増加が必要と判断された場合は、押付力を増加させ確実に剥離を行い、温度センサー６９の情報から制御手段６０１で定着ベルト６１の冷却が必要と判断された場合は冷却ローラー６６を定着ベルト６１に接触させる。
【００５７】
本実施例によれば、用紙の定着ベルト６１への巻付きを確実に防止すると共に、バックアップローラー６４の押付力を上げる頻度を下げることで加圧ローラー６３の寿命を延ばすことが可能になる。また、冷却ローラー６６で定着ベルト６１の温度を低下させ、速やかに薄い用紙に適正な温度にすることで、印刷間隔をあけずに連続して印刷が可能になる。さらに、用紙の剛性は温度上昇で低下するため、冷却ローラー６６で定着ベルト６１の温度を下げると用紙の温度も下がるため剛性の低下が少なく、より巻付きが起きにくくなる。
【００５８】
図６は、本発明の第２の実施例に係る定着手段と制御手段の概略構成図である。
【００５９】
第１の実施例の定着手段と異なるのは、定着ベルト６１を用いずに定着ローラー６３２を用いることである。
【００６０】
定着ローラー６３２はアルミニウム等の芯金上に低硬度ゴム層６３３が形成され、剥離性を向上させるため表面は３０μm程度のフッ素樹脂がコートされる。バックアップローラー６４はアルミニウム等の芯金上に高硬度ゴム層６４１が形成されている。バックアップローラー６４を定着ローラー６３２に押付けることで、ニップ形状は定着ローラー６３２側が凹になり、用紙４は定着ローラー６３２の表面から離れる方向に排出されるため、巻付きにくくなる。
【００６１】
例えば、定着ローラー６３２の直径は６０ｍｍ、低硬度ゴム層６３２は厚さ１０ｍｍ、ゴム硬度は１０°（アスカーＡ型）、バックアップローラー６４の直径は６０ｍｍ、高硬度ゴム層６４１は厚さ１０ｍｍ、ゴム硬度は３０°（アスカーＡ型）、幅を２５０ｍｍとした場合では押付力を５００Ｎ以上、望ましくは６００〜７００Ｎとして構成する。加熱ローラー６２内にはヒーター６８があって、温度センサー６９で定着ローラー６３２の表面温度を測定し、所定の定着温度を維持するよう制御される。加熱ローラー６２はアルミニウム等の熱伝導率のよい金属で構成され、表面は汚れを防ぐためフッ素樹脂等でコートされる。定着ローラー６３２およびバックアップローラー６４は図示されない駆動機構により回転し、用紙４を図中矢印a方向に搬送する。
【００６２】
定着ローラー６３２は、ニップ形状を定着ローラー６３２側に凹とするため、厚い低硬度ゴム層を有する。定着ローラー６３２の芯金内にヒーター等を置くと、定着ローラー６３２表面を用紙上にトナーを定着するための温度まで上昇させるのに時間がかかり、また、通紙により表面の温度が低下した場合に、規定の温度まで復帰するのにも時間がかかり、高速の連続印刷に適さない。
【００６３】
本実施例のように、加熱ローラー６２を熱伝導率のよい金属で構成し、その内にヒーター６８を配置して定着ローラー６３２の表面を直接加熱することで、表面の温度を高める時間を短縮可能で、かつ、高速の連続印刷も可能になる。
【００６４】
バックアップローラー６４の押付力の変更、冷却ローラー６６の動作は、第一の実施例と同様である。
【００６５】
本実施例によれば、用紙の巻付きを確実に防止しながら、バックアップローラーの押付力を上げる頻度を下げることで定着ローラーの寿命を延ばすことが可能になる。また、冷却ローラーで定着の温度を低下させ、速やかに薄い用紙に適正な温度にすることで、印刷間隔をあけずに連続して印刷が可能になる。さらに、用紙の剛性は温度上昇で低下するため、冷却ローラー６６で定着ローラー６３２の表面温度を下げると用紙の温度も下がるため剛性の低下が少なく、より巻付きが起きにくくなる。さらに、定着ベルト６１を用いないため構成が簡略になる。
【００６６】
また、実施例においては、２色以上のトナー画像が幅広のべた画像で形成されていなければ、用紙が薄く剛性が低くとも巻付かないため、画像パターン認識手段２０２で画像を認識しその結果を制御手段６０１により判断し、バックアップローラー６４の押付力を増加させることは行なわなくてもよい。
【００６７】
また、用紙が厚く剛性が高ければ、用紙の先端近くに2色以上のトナー画像がほぼ全面に形成されても巻付くことはないため、剛性検知手段２０１の結果を制御手段６０１で判断しバックアップローラー６４の押付力を増加させなくてもよい。このようにバックアップローラー６４の押付力を上げる頻度を下げることで加圧ローラー６３の寿命を延ばすことが可能になる。
【００６８】
また、定着ベルト６１の表面温度を下げるための冷却ローラー６６と、冷却ローラー６６を定着ベルト６１に接触、退避可能にするリトラクト手段とを有し、制御手段６０１の信号によって押付力調整手段がバックアップローラー６４の押付力を増加させた際に、そのリトラクト手段はその冷却ローラー６６を接触ざせ、バックアップローラー６４の押付力を戻す際にはその冷却ローラーの離接を行う。
【００６９】
画像パターンと用紙の剛性から、バックアップローラーの押付力の増加が必要と判断されて押付力が増すと、加圧ローラーとバックアップローラーのニップ幅が広がる。用紙に加えられる熱量も増すため、薄い用紙の場合熱量が過剰になりホットオフセットが発生する。剛性が低い用紙は、厚さも薄いため剥離のためのバックアップローラーの荷重増により、ホットオフセットがより起きやすくなる。
【００７０】
薄い用紙でホットオフセットが起きないように、定着ベルトの温度を他の標準的な厚さの用紙を定着する場合より低くすればよいが、定着温度が低下するまで、用紙の定着手段への通紙を停止する必要があり、画像形成装置の印刷効率が低下してしまう。例えば、複数の厚さの用紙が混合して用紙カセットに入れられている場合、複数の用紙カセットから厚さの異なる用紙が送られて来るような場合等で、厚い用紙や標準的な用紙の後に薄い用紙が搬送されてくる場合に、通紙を停止する必要がある。
【００７１】
そこで、冷却ローラーで定着ベルトの温度を低下させ、速やかに薄い用紙に適正な温度にすることで、印刷間隔をあけずに連続して印刷が可能になる。さらに、用紙の剛性は温度上昇で低下するため、冷却ローラーで定着ベルトの温度を下げると用紙の温度も下がるため剛性の低下が少なく、より巻付きが起きにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１の実施例に係る定着手段と制御手段の概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る定着手段と制御手段の概略構成図である。
【図３】本発明の第１の実施例に係る動作フローチャートである。
【図４】本発明の実施例に係る剛性検知手段の概略構成図である。
【図５】本発明の実施例に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図６】本発明の第２の実施例に係る定着手段と制御手段の概略構成図である。
【符号の説明】
【００７３】
１：画像形成装置、２：中間転写ベルト、４：用紙堆積手段、７：転写ローラー、８：搬送路、３３：剛性検知レバー、３５：スプリングＣ、３８：剛性判断手段、５２：現像ローラー、５４：感光体ドラム、５５：露光器、５６：帯電器、５８：一次転写ローラー、６０：定着器、６１：定着ベルト、６２：加熱ローラー、６３：加圧ローラー、６４：バックアップローラー、６５：テンションローラー、６６：冷却ローラー、２０１：剛性検知手段、２０２：画像パターン認識手段、５０１〜５０４：現像ユニット、６０１：制御手段。
【図１】
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【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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