(57)【要約】【課題】トナー画像の定着性や定着後の用紙搬送性を損なうことなく、定着分離不良を抑制可能な定着装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】無端状の定着ベルト１８３と、定着ベルトの内側に配置され、定着ベルトを加熱する加熱ローラー１８２と、定着ベルトの内側に配置され、定着ベルトを介して用紙に形成されたトナー画像を加熱定着させる定着ローラー１８１と、定着ベルトを介して、定着ローラーに用紙を圧接させる加圧ローラー１８４と、定着ローラーと加圧ローラーとが圧接して形成されたニップ部の下流において、定着ベルトを押圧する押圧部材１９１ａと、を備え、押圧部材による定着ベルトへの押圧量が定着ベルトの回転軸方向に不均一であり、定着ベルトは、押圧部材による押圧によって、ニップ部を通過直後の領域に、定着ベルトの回転軸方向の最小通紙領域に少なくとも一組以上の凹凸形状を形成することを特徴とする。【選択図】図３
2018097281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトの内側に配置され、前記定着ベルトを加熱する加熱ローラーと、
前記定着ベルトの内側に配置され、前記定着ベルトを介して用紙に形成されたトナー画像を加熱定着させる定着ローラーと、
前記定着ベルトを介して、前記定着ローラーに前記用紙を圧接させる加圧ローラーと、
前記定着ローラーと前記加圧ローラーとが圧接して形成されたニップ部の下流において、前記定着ベルトを押圧する押圧部材と、を備え、
前記押圧部材による前記定着ベルトへの押圧量が前記定着ベルトの回転軸方向に不均一であり、
前記定着ベルトは、前記押圧部材による押圧によって、前記ニップ部を通過直後の領域に、前記定着ベルトの回転軸方向の最大通紙領域に少なくとも一組以上の凹凸形状を形成する
ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記定着ベルトは、前記押圧部材による押圧によって、前記ニップ部を通過直後の領域に、前記定着ベルトの回転軸方向の最小通紙領域に少なくとも一組以上の凹凸形状を形成する
ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記押圧部材は、前記定着ベルトの回転軸方向と平行な回転軸を有するローラーであることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記押圧部材は、回転軸方向に凹凸部を有する長尺ローラーであることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記押圧部材は、回転軸部材にミニローラーを間欠に配置した構造を有するローラーであることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項６】
前記押圧部材による前記定着ベルトへの押圧を制御する第１制御手段を備え、
前記第１制御手段は、印刷条件に応じて、前記押圧部材による押圧量を変更することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項７】
前記押圧部材は、前記定着ベルトに圧接した第１の位置と、前記定着ベルトから離間した第２の位置と、の間を移動可能であり
前記第１制御手段は、印刷条件に応じて、前記押圧部材の位置を前記第１の位置と前記第２の位置との間で任意に設定することを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
【請求項８】
前記押圧部材による前記定着ベルトへの押圧を制御する第２制御手段を備え、
前記第２制御手段は、前記用紙の先端付近が前記ニップ部を通過する間のみ、前記押圧部材によって前記定着ベルトを押圧させることを特徴とする請求項６又は７に記載の定着装置。
【請求項９】
前記押圧部材による前記定着ベルトへの押圧を制御する第３制御手段を備え、
前記押圧部材は、前記定着ベルトの回転軸方向に移動可能であり、
前記第３制御手段は、前記押圧部材を前記定着ベルトの回転軸方向に移動させながら、前記押圧部材によって前記定着ベルトを押圧させることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項１０】
前記押圧部材は、前記定着ベルトの内側から前記定着ベルトを押圧することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項１１】
用紙にトナー画像を形成する画像形成部と、
前記用紙を加熱圧接して、前記トナー画像を前記用紙に定着させる請求項１から１０のいずれか一項に記載の定着装置と、
を備える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、定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、感光体上に形成された静電潜像をトナーで現像してトナー画像を形成し、形成されたトナー画像を用紙に転写し、転写されたトナー画像を定着装置における加熱された定着部材と加圧部材とで形成されたニップ部を通紙させることで加熱定着し、用紙上に画像を形成する電子写真方式の画像形成装置が知られている。
【０００３】
このような画像形成装置においては、高速化、薄紙対応範囲の拡大を受けて、定着装置での分離不良が大きな課題となっている。定着分離不良は、溶融したトナーが定着部材と接着し、ニップ部通過後の用紙が定着部材から剥離されないことで起こる用紙詰まりの現象である。即ち、本来であれば、定着部材としての定着ローラーに張架された定着ベルトは、ニップ部出口において曲率を有しているため、用紙は自身の剛性によって湾曲している定着ベルトから剥離する。しかしながら、この現象は、厚紙のように剛度の高い用紙においては安定するが、薄紙やコート紙のように剛度が低い用紙においては、用紙の剛度だけでは接着力に打ち勝つほどの力を発揮できず、用紙が定着ベルトに張り付いたまま搬送され、分離不良が発生することがある。さらに、分離不良は定着温度が高温（高速機など）時に起こりやすい。
【０００４】
分離不良の対応策として、加圧部材としての加圧ローラーの小径化や、パッド定着方式を採用することによってニップ部出口付近の定着部材の曲率を大きくし、用紙の剛性によって用紙を分離する方式が知られている。これに加えて、用紙の見かけ上の剛度をさらに高めて、より分離性を向上させる方法が提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、ニップ部出口付近において、定着ローラーに張架された定着ベルトを加圧ローラー側に押圧する押圧パッドを用いて、用紙をローラーの回転軸方向に変形させる技術が開示されている。
また、特許文献２には、定着ローラー及び加圧ローラーのそれぞれに、回転軸方向にローラー径が異なる領域を複数形成し、二つのローラーの凸部分を互い違いに配置することで、ニップ部のローラー回転軸方向に凹凸形状を生じせしめる技術が開示されている。
また、特許文献３には、定着ローラー及び加圧ローラーのそれぞれに、回転軸方向にローラー硬度分布を形成し、二つのローラーの高剛度部を互い違いに配置することで、ニップ部のローラー回転軸方向に凹凸形状を生じせしめる技術が開示されている。
【０００６】
これらの技術の特徴は、ニップ部において用紙に定着部材の回転軸方向、つまり搬送方向と直交する方向に用紙の波打ちを形成することで、搬送方向の用紙の断面二次モーメントを高め、見かけ上の用紙剛度を高めることにある。これにより、ニップ部出口付近で湾曲している定着部材に用紙が追従しづらくなり、定着部材から用紙が剥離し、分離性が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−６５１３１号公報
【特許文献２】特開２０１３−３７０３５号公報
【特許文献３】特開２０１６−４５２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記先行技術の構成においては、用紙に形成された画像を定着する途中の過程である、ニップ部の内部で用紙に変形を与えており、分離性とは別の課題を誘発する。具体的には、定着部材の回転軸方向の圧力が不均一となり、光沢ムラなどの画質不良につながるほか、回転軸方向で用紙姿勢が不安定となるため、紙シワなどの用紙搬送に関わる不具合も生じる可能性がある。
【０００９】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、トナー画像の定着性や定着後の用紙搬送性を損なうことなく、定着分離不良を抑制可能な定着装置及び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】
【００１０】
上記課題を達成するため、請求項１に記載の定着装置は、
無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトの内側に配置され、前記定着ベルトを加熱する加熱ローラーと、
前記定着ベルトの内側に配置され、前記定着ベルトを介して用紙に形成されたトナー画像を加熱定着させる定着ローラーと、
前記定着ベルトを介して、前記定着ローラーに前記用紙を圧接させる加圧ローラーと、
前記定着ローラーと前記加圧ローラーとが圧接して形成されたニップ部の下流において、前記定着ベルトを押圧する押圧部材と、を備え、
前記押圧部材による前記定着ベルトへの押圧量が前記定着ベルトの回転軸方向に不均一であり、
前記定着ベルトは、前記押圧部材による押圧によって、前記ニップ部を通過直後の領域に、前記定着ベルトの回転軸方向の最大通紙領域に少なくとも一組以上の凹凸形状を形成する
ことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の定着装置は、請求項１に記載の定着装置において、
前記定着ベルトは、前記押圧部材による押圧によって、前記ニップ部を通過直後の領域に、前記定着ベルトの回転軸方向の最小通紙領域に少なくとも一組以上の凹凸形状を形成する
ことを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の定着装置は、請求項１又は２に記載の定着装置において、
前記押圧部材は、前記定着ベルトの回転軸方向と平行な回転軸を有するローラーであることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の定着装置は、請求項３に記載の定着装置において、
前記押圧部材は、回転軸方向に凹凸部を有する長尺ローラーであることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の定着装置は、請求項３に記載の定着装置において、
前記押圧部材は、回転軸部材にミニローラーを間欠に配置した構造を有するローラーであることを特徴とする。
【００１５】
請求項６に記載の定着装置は、請求項１から５のいずれか一項に記載の定着装置において、
前記押圧部材による前記定着ベルトへの押圧を制御する第１制御手段を備え、
前記第１制御手段は、印刷条件に応じて、前記押圧部材による押圧量を変更することを特徴とする。
【００１６】
請求項７に記載の定着装置は、請求項６に記載の定着装置において、
前記押圧部材は、前記定着ベルトに圧接した第１の位置と、前記定着ベルトから離間した第２の位置と、の間を移動可能であり
前記第１制御手段は、印刷条件に応じて、前記押圧部材の位置を前記第１の位置と前記第２の位置との間で任意に設定することを特徴とする。
【００１７】
請求項８に記載の定着装置は、請求項６又は７に記載の定着装置において、
前記押圧部材による前記定着ベルトへの押圧を制御する第２制御手段を備え、
前記第２制御手段は、前記用紙の先端付近が前記ニップ部を通過する間のみ、前記押圧部材によって前記定着ベルトを押圧させることを特徴とする。
【００１８】
請求項９に記載の定着装置は、請求項１から８のいずれか一項に記載の定着装置において、
前記押圧部材による前記定着ベルトへの押圧を制御する第３制御手段を備え、
前記押圧部材は、前記定着ベルトの回転軸方向に移動可能であり、
前記第３制御手段は、前記押圧部材を前記定着ベルトの回転軸方向に移動させながら、前記押圧部材によって前記定着ベルトを押圧させることを特徴とする。
【００１９】
請求項１０に記載の定着装置は、請求項１から９のいずれか一項に記載の定着装置において、
前記押圧部材は、前記定着ベルトの内側から前記定着ベルトを押圧することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１１に記載の画像形成装置は、
用紙にトナー画像を形成する画像形成部と、
前記用紙を加熱圧接して、前記トナー画像を前記用紙に定着させる請求項１から１０のいずれか一項に記載の定着装置と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、トナー画像の定着性や定着後の用紙搬送性を損なうことなく、定着分離不良を抑制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】
【００２２】
【図１】本発明を適用した実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る画像形成装置の主要な機能構成を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態に係る画像定着部の概略構成を示す図である。
【図４】第２実施形態に係る画像形成装置の主要な機能構成を示すブロック図である。
【図５】第２実施形態に係る画像定着部の概略構成を示す図である。
【図６】第２実施形態に係る画像形成装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】第１実施形態に係る定着装置の効果を示す図である。
【図８】第２実施形態に係る定着装置の効果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
［第１実施形態］
以下、本発明の画像形成装置に係る実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明の実施形態ではカラーの画像形成装置を例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばモノクロの画像形成装置に適用することも可能である。
【００２４】
図１は、第１実施形態に係る画像形成装置１ａの概略構成を示す図である。図２は、画像形成装置１ａの主要な機能構成を示すブロック図である。
【００２５】
画像形成装置１ａは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０２及びＲＯＭ（Read Only Memory）１０３を有する制御部１０、記憶部１１、操作部１２、表示部１３、インターフェース１４、スキャナー１５、画像処理部１６、画像形成部１７、画像定着部１８、及び搬送部２０等を備える。制御部１０は、バス２１を介して記憶部１１、操作部１２、表示部１３、インターフェース１４、スキャナー１５、画像処理部１６、画像形成部１７、画像定着部１８、及び搬送部２０と接続されている。
【００２６】
ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０３又は記憶部１１に記憶されている制御用プログラムを読み出して実行し、各種演算処理を行う。
【００２７】
ＲＡＭ１０２は、ＣＰＵ１０１に作業用のメモリー空間を提供し、一時データを記憶する。
【００２８】
ＲＯＭ１０３は、ＣＰＵ１０１により実行される各種制御用のプログラムや設定データ等を格納する。なお、ＲＯＭ１０３に代えてＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）やフラッシュメモリー等の書き換え可能な不揮発性メモリーが用いられてもよい。
【００２９】
これらのＣＰＵ１０１、ＲＡＭ１０２及びＲＯＭ１０３を備える制御部１０は、上述の各種制御用プログラムに従って画像形成装置１ａの各部を統括制御する。例えば、制御部１０は、画像処理部１６に画像データに対する所定の画像処理を行わせて記憶部１１に記憶させる。また、制御部１０は、搬送部２０に用紙を搬送させ、記憶部１１に記憶された画像データに基づいて画像形成部１７により用紙に画像を形成させる。
【００３０】
記憶部１１は、半導体メモリーであるＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）やＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記憶手段により構成され、スキャナー１５により取得された画像データや、インターフェース１４を介して外部から入力された画像データ等が記憶される。なお、これらの画像データ等はＲＡＭ１０２に記憶されてもよい。
【００３１】
操作部１２は、操作キーや表示部１３の画面に重ねられて配置されたタッチパネル等の入力デバイスを備え、これらの入力デバイスに対する入力操作を操作信号に変換して制御部１０に出力する。
【００３２】
表示部１３は、ＬＣＤ（Liquid crystal display）等の表示装置を備え、画像形成装置１ａの状態や、タッチパネルへの入力操作の内容を示す操作画面等を表示する。
【００３３】
インターフェース１４は、外部のコンピューター、他の画像形成装置などとの間でデータの送受信を行う手段であり、例えば、各種シリアルインターフェースのいずれかにより構成される。
【００３４】
スキャナー１５は、用紙に形成された画像を読み取り、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の色成分毎の単色画像データを含む画像データを生成して記憶部１１に記憶させる。
【００３５】
画像処理部１６は、例えば、ラスタライズ処理部、色変換部、階調補正部、ハーフトーン処理部を備え、記憶部１１に記憶された画像データに各種画像処理を施して記憶部１１に記憶させる。
【００３６】
画像形成部１７は、記憶部１１に記憶された画像データに基づき、用紙に画像を形成する。画像形成部１７は、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）及びＫ（黒）の色成分に各々対応する４組の露光部１７１、感光体ドラム１７２及び現像部１７３を備えている。また、画像形成部１７は、転写体１７４及び２次転写ローラー１７５を備えている。
【００３７】
露光部１７１は、発光素子としてのＬＤ（Laser Diode）を備えている。露光部１７１は、画像データに基づいてＬＤを駆動し、帯電する感光体ドラム１７２上にレーザー光を照射、露光して感光体ドラム１７２上に静電潜像を形成する。現像部１７３は、露光された感光体ドラム１７２上に帯電する現像ローラーにより所定の色（Ｃ、Ｍ、Ｙ及びＫのいずれか）のトナー（色材）を供給して、感光体ドラム１７２上に形成された静電潜像を現像する。
Ｃ、Ｍ、Ｙ及びＫに対応する４つの感光体ドラム１７２上に各々Ｃ、Ｍ、Ｙ及びＫのトナーで形成された画像（単色画像）は、各感光体ドラム１７２から転写体１７４上に順次重ねられて転写される。これにより、転写体１７４上にＣ、Ｍ、Ｙ及びＫを色成分とするカラー画像が形成される。転写体１７４は、複数の転写体搬送ローラーに巻き回された無端ベルトであり、各転写体搬送ローラーの回転に従って回転する。
２次転写ローラー１７５は、転写体１７４上のカラー画像を、給紙トレイ２２又は外部に設けられる給紙装置から給紙された用紙上に転写する。詳しくは、一対の２次転写ローラー１７５が圧接して形成された転写ニップ部において用紙及び転写体１７４を挟持し、２次転写ローラー１７５に所定の転写電圧が印加されることにより、転写体１７４上においてカラー画像を形成しているトナーが用紙側に引き寄せられて用紙に転写される。
【００３８】
画像定着部１８は、トナーが転写された用紙を加熱及び加圧してトナーを用紙に定着させる定着処理を行う。
図３（Ａ）は、画像定着部１８の構成を示す模式図である。画像定着部１８は、定着ローラー１８１、加熱ローラー１８２、定着ベルト１８３、加圧ローラー１８４、押圧部材１９１ａを備える。画像定着部１８及び制御部１０により定着装置が構成される。
【００３９】
定着ベルト１８３は、定着ローラー１８１と加熱ローラー１８２とに張架され、定着ローラー１８１及び加圧ローラー１８４は、当該定着ベルト１８３を介して、用紙を挟持して搬送する圧接部としてのニップ部を構成する。
定着ベルト１８３は、例えば耐熱性のポリイミドからなるフィルム基材の外周面に、シリコーンゴムからなる弾性層と、フッ素系樹脂からなる表面離型層が順に積層した構成を有する。フッ素系樹脂は、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン），ＦＥＰ（四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体）のいずれかを含有、又は好ましくはいずれかを主として構成される。これにより、トナー樹脂やトナー粒子に含まれるワックスに対する定着ベルト１８３の表面離型性が向上し、定着時の定着ベルト１８３へのトナーの付着を防ぐことができる。
【００４０】
加熱ローラー１８２は、アルミニウム等から合成された芯金の外周面に、ＰＦＴＥ等からなる樹脂層が形成された構成を有する。芯金の内部には、回転軸方向に延在するハロゲンランプヒーター１８２ａを備える。ハロゲンランプヒーター１８２ａは、制御部１０による制御下で通電することにより発熱し、芯金及び樹脂層を介して定着ベルト１８３を加熱する。
なお、加熱ローラー１８２を用いず、電磁誘導加熱（IH：Induction Heating）により定着ベルト１８３を加熱する構成としてもよい。この場合、定着ベルト１８３の基体は、Ｎｉ等の電磁誘導発熱可能な材料で構成されるものとする。
【００４１】
定着ローラー１８１は、加圧ローラー１８４の回転に伴って従動回転する。なお、加圧ローラー１８４ではなく、定着ベルト１８３の張架により連動する加熱ローラー１８２が、制御部１０による制御下で図示しないモーター等の回転駆動手段により駆動されて回転し、定着ローラー１８１はこれに伴って従動回転するものとしてもよい。
定着ローラー１８１は、鉄等からなる円柱状の芯金の外周面に、シリコーンゴム等からなる弾性層が形成された構成を有する。さらに、弾性層の外周面に、前述のようなフッ素系樹脂から成る表面離型層を形成することも可能である。
【００４２】
また、図３（Ａ）に示すように、加圧ローラー１８４は、図示しない弾性部材等により定着ローラー１８１に近づく方向に付勢され、定着ベルト１８３を介して定着ローラー１８１に圧着され、定着ローラー１８１との間にニップ部を形成しながら、制御部１０による制御下で図示しないモーター等の回転駆動手段により駆動されて回転する。なお、加圧ローラー１８４は、制御部１０による制御下で図示しないモーター等の回転駆動手段により駆動されて回転する定着ローラー１８１の回転に伴って従動回転するものとしてもよい。
加圧ローラー１８４の構成は定着ローラー１８１の構成と同様であるが、内部にハロゲンヒーター等の加熱源が内蔵されていてもよい。
【００４３】
定着ローラー１８１及び加圧ローラー１８４は、用紙を定着ニップ部で挟持して、所定の搬送方向に搬送しながら用紙を加熱及び加圧し、用紙上のトナーを溶融させて定着させる。ハロゲンランプヒーター１８２aは、加熱ローラー１８２を介して定着ベルト１８３の温度が、例えば１８０℃以上２００℃以下の範囲となるように、加熱ローラー１８２を加熱する。
【００４４】
図１に示すように、搬送部２０は、用紙を挟持した状態で回転することで用紙を搬送する用紙搬送ローラーを複数備え、所定の搬送経路で用紙を搬送する。搬送部２０は、画像定着部１８により定着処理が行われた用紙の表裏を反転させて２次転写ローラー１７５へ搬送する反転機構２０１を備えている。画像形成装置１ａでは、用紙の両面に画像を形成する場合に反転機構２０１による用紙の表裏の反転が行われて両面に画像が形成された後に用紙が排紙トレイ２３に排出される。用紙の片面にのみ画像を形成する場合には、反転機構２０１による用紙の表裏の反転が行われることなく片面に画像が形成された用紙が排紙トレイ２３に排出される。
【００４５】
次に、第１実施形態に係る押圧部材１９１ａについて説明する。
【００４６】
押圧部材１９１ａは、図３（Ａ）に示すように、定着ローラー１８１と定着ベルト１８３の間に配置され、定着ベルト１８３の張力により回転軸方向の全域に亘って定着ベルト１８３に接触しており、定着ベルト１８３を内側から外側へと押圧する。
【００４７】
図３（Ｂ）は、図３（Ａ）におけるＢ−Ｂ方向の断面図である。図３（Ｃ）は、図３（Ａ）におけるＣ−Ｃ方向の断面図である。
図３（Ｂ）に示すように、押圧部材１９１ａは、定着ベルト１８３の回転軸方向の長さと略同一の長さの長尺ローラーであり、定着ベルト１８３の回転軸方向にローラー径の異なる複数の領域を有し、定着ベルト１８３の軸方向における最小通紙領域に、少なくとも一組以上の凹凸部１９２を有する。これにより、押圧部材１９１ａによる定着ベルト１８３への押圧量が、定着ベルト１８３の回転軸方向に不均一となる。さらに、押圧部材１９１ａの凹凸部１９２の凹凸形状が定着ベルト１８３との接触部に転写され、さらにベルトテンションによって定着ベルト１８３の凹凸形状は、図３（Ｃ）に示すようにニップ部出口まで伝播している。
【００４８】
即ち、この状態のニップ部に剛度が低く、分離性の低い用紙Ｓを通紙した場合、用紙Ｓは従来の定着装置同様、ニップ部出口でトナーの接着力によって定着ベルト１８３に貼り付こうとするが、用紙の形状を定着ベルト１８３に倣って軸方向の凹凸形状とすることで、用紙Ｓの見かけ上の剛性が高まり、定着ベルト１８３から剥離する。
なお、押圧部材１９１ａは、駆動機構は有さず定着ベルト１８３の進行に伴って従動回転する。
【００４９】
ここで、定着ベルト１８３からの用紙Ｓの剥離しやすさの点では可能な限りニップ部出口に近いことが望ましい。そのためには凹凸形状がニップ部出口の間際まで伝播していることが必要である。定着ベルト１８３はニップ部通過後も高温であり、用紙Ｓが定着ベルト１８３に接している時間が長くなるほど、定着が進み光沢度などの画像品質に影響を及ぼす可能性があるため、ニップ部通過直後に剥離させることが重要である。
【００５０】
以上説明したように、第１実施形態に係る定着装置においては、ニップ部下流において、凹凸部１９２を有した押圧部材１９１ａが定着ベルト１８３に押圧されることにより、定着ベルト１８３の回転軸方向に凹凸形状を形成することができる。その結果、溶融したトナーの接着力によって定着ベルト１８３と接着して排紙される用紙Ｓに、同様の凹凸形状を形成でき、用紙Ｓの断面二次モーメントが高められ、見かけ上の用紙剛度が高くなるため、分離しにくい薄紙等の条件においても安定して用紙Ｓを分離できる。さらに、ニップ部通過後の用紙Ｓに変形を与える一方、ニップ部内の定着過程の用紙Ｓの形状は平面性を維持していることから、先行技術で生じる定着性や用紙搬送性に関わるその他品質問題を生じない。
【００５１】
また、本実施形態においては、押圧部材１９１ａは、定着ベルト１８３の内側から押圧するため、定着ベルト１８３の用紙との接触面に摩耗が生じず、定着ベルト１８３表面上の傷に起因する画像不良を回避することができる。
【００５２】
また、本実施形態においては、押圧部材１９１ａとしてローラーを用いている。従って定着ベルト１８３の回転に伴って生じる、定着ベルト１８３との間の摩擦が小さいため、定着ベルト１８３の摩耗を低減することができ、定着ベルト１８３の耐久性に与える影響を抑えることができる。
【００５３】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る画像形成装置１ｂについて説明する。
図４は、第２実施形態に係る画像形成装置１ｂの主要な機能構成を示すブロック図である。
図４に示すように、第１実施形態に係る画像形成装置１ａと異なり、第２実施形態に係る画像形成装置１ｂは押圧制御部１９を有する。押圧制御部１９は、押圧部材１９１ｂによる定着ベルト１８３への押圧を制御する。第２実施形態においては、画像定着部１８、制御部１０、及び押圧制御部１９によって定着装置が構成される。
なお、説明の簡略化のため、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００５４】
図５は、第２実施形態に係る画像定着部１８の概略構成を示す図である。
押圧部材１９１ｂは、図５（Ａ）に示すように、定着ベルト１８３の外側に回転軸方向の全域に亘って配置され、定着ベルト１８３を外側から内側へと押圧する。
【００５５】
図５（Ｂ）は、図５（Ａ）におけるＢ−Ｂ方向の断面図である。図５（Ｃ）は、図５（Ａ）におけるＣ−Ｃ方向の断面図である。
図５（Ｂ）に示すように、定着ベルト１８３の回転軸と平行な回転軸上に、金属等から構成されるミニローラーを複数有する。ミニローラーはニップ部下流の定着ベルト１８３を挟んで定着ローラー１８１と対向する位置に、定着ベルト１８３の回転軸方向に一定間隔をおいて設置されており、定着ベルト１８３を介して、定着ローラー１８１を押圧している。定着ローラー１８１は、例えば、厚さ１００μｍの表層と、そのすぐ下に厚さ１０ｍｍの弾性層を有しており、押圧部材１９１ｂの局所的な押圧によりこの弾性層が圧縮し、回転軸方向に凹凸分布を形成する。これにより、図５（Ｂ）に示すように、押圧部材１９１ｂが押し当てられている定着ベルト１８３にも同様の凹凸形状が形成される。その結果、第１実施形態と同様に、図５（Ｃ）に示すように、ニップ部出口まで伝播した定着ベルト１８３の凹凸形状によって、用紙Ｓの見かけ上の剛度が高まり、分離性が向上する。押圧部材１９１ｂの押し込みは局所的であるが、定着ベルト１８３の剛性と定着ローラー１８１の弾性によって、これらの軸方向の形状変化は滑らかなものとなる。
なお、押圧部材１９１ｂは、駆動機構は有さず定着ベルト１８３の進行に伴って従動回転する。
【００５６】
また、本実施形態における定着装置は、図示しない駆動機構によって、押圧部材１９１ｂは、定着ベルト１８３を押圧する第１の位置ｘ１と、定着ベルト１８３から離間された第２の位置ｘ２との間で移動可能であり、押圧部材１９１ｂの位置は、第１の位置ｘ１から第２の位置ｘ２の間で任意に設定可能である。押圧部材１９１ｂの位置（定着ベルト１８３／定着ローラー１８１への押圧量）は定着条件（画像、紙種（コート有無、坪量、厚み等）等）に応じて決定される。最も分離性が悪い条件においては、押圧量が最大の第１の位置ｘ１に配置し、これよりも分離性が高い条件においては、第１の位置ｘ１より押圧量が小さい位置に配置する。また、分離ジャムの発生しない条件においては、押圧部材１９１ｂを定着ベルト１８３から離間した第２の位置ｘ２に配置することで、定着ベルト１８３の耐久性への影響を低減する。
即ち、押圧制御部１９は、第１制御手段として、押圧部材１９１ｂの位置を第１の位置ｘ１と第２の位置ｘ２との間で設定することで、押圧量を変更する。
【００５７】
さらに、押圧部材１９１ｂによる定着ベルト１８３の押圧は用紙Ｓの先端から所定量だけが通過する間に限って行われる。所定量を例えば１００ｍｍとした場合、先端１００ｍｍが分離した用紙Ｓは、定着装置下流の搬送ガイドに保持されるため、押圧部材１９１ｂが退避し、付着力が支配的になった後も定着ベルト１８３に用紙が巻きつくことはない。押圧制御部１９は、第２制御手段として、用紙Ｓの先端付近が定着ニップ部を通過するタイミングで定着ベルト１８３を押圧するように、押圧部材１９１ｂによる定着ベルト１８３への押圧を制御する。
【００５８】
さらに、本実施形態の押圧部材１９１ｂは、定着ベルト１８３に対する相対位置を軸方向に移動するための図示しない駆動機構を有し、これを駆動させることで定着ベルト１８３の押圧位置を軸方向に変更することが可能である。これにより定着ベルト１８３の局所的な磨耗を回避でき、定着ベルト１８３の寿命がさらに向上する。押圧制御部１９は、第３制御手段として、押圧部材１９１ｂの軸方向の移動を制御する。
【００５９】
次に、図６のフローチャートを用いて、第２実施形態に係る画像形成装置１ｂの押圧制御について説明する。
【００６０】
まず、制御部１０はプリントジョブを検出すると（ステップＳ６０１）、押圧制御が必要なプリント条件であるかどうかを判断する（ステップＳ６０２）。ここで、押圧制御の実施の有無は、定着条件が、定着ベルト１８３から用紙Ｓが分離しづらい条件かどうかによって判断する。分離しづらい定着条件は、予め記憶部１１によって記憶されているものとする。
【００６１】
制御部１０は、押圧制御が必要なプリント条件であると判断すると（ステップＳ６０２：Ｙｅｓ）、押圧制御部１９は第１制御手段として機能し、定着条件に基づいて押圧量を決定する（ステップＳ６０３）。
定着条件に応じた押圧量は予めテーブル化され、記憶部１１によって記憶されているものとし、これに基づいて、押圧制御部１９は第１制御手段として押圧部材１９１ｂの位置を第１の位置ｘ１から第２の位置ｘ２の間で設定する。
【００６２】
次に、制御部１０は定着を開始し（ステップＳ６０４）、押圧制御部１９は押圧部材１９１ｂを定着ベルト１８３に圧接させる（ステップＳ６０５）。ステップＳ６０６では、押圧制御部１９は用紙Ｓの先端から所定量だけニップ部を通過したかどうかを判断する。ここで、例えば、用紙搬送方向においてニップ部の上流側に配置されたセンサーによって用紙Ｓの先端を検出し、経過時間から用紙Ｓの通過量を予測することで、用紙Ｓの先端から所定量だけ通過したかどうかを判断することができる。なおセンサーは、用紙Ｓの先端の通過を検出可能であれば特に限定されず、レーザーセンサーなどの非接触式のセンサーや、アクチュエーター等の接触式のセンサーを用いることができる。
或は、用紙Ｓの搬送速度から、用紙の先端から所定量通過するまでに要する時間を算出し、当該時間経過時に用紙先端から所定量がニップ部を通過したと判断することも可能である。
【００６３】
押圧制御部１９が、用紙Ｓの先端から所定量だけニップ部を通過していないと判断した場合（ステップＳ６０６：Ｎｏ）、ステップＳ６０６の処理を繰り返すが、用紙の先端から所定量だけニップ部を通過したと判断した場合（ステップＳ６０６：Ｙｅｓ）、押圧制御部１９は第２制御手段として、押圧部材１９１ｂを定着ベルト１８３から離間させる（ステップＳ６０７）。
【００６４】
次に、制御部１０は所定枚数プリントしたかどうかを判断する（ステップＳ６０８）。制御部１０が所定枚数プリントしていないと判断した場合（ステップＳ６０８：Ｎｏ）、ステップＳ６１０へと進むが、所定枚数プリントしたと判断した場合（ステップＳ６０８：Ｙｅｓ）、押圧制御部１９は第３制御手段として機能し、押圧部材１９１ｂを定着ベルト１８３の回転軸方向に移動させ（ステップＳ６０９）、ステップＳ６１０へと進む。
ここで、押圧部材１９１ｂは定着ベルト１８３の回転軸方向に移動可能であり、ミニローラーの配置間隔にもよるが、例えば３段階で移動を繰り返しながら、定着ベルト１８３の軸方向の押圧位置を変更する。
【００６５】
ステップＳ６１０では、制御部１０は、最終ページまでプリントしたかどうかを判断し、最終ページまでプリントしていないと判断した場合（ステップＳ６１０：Ｎｏ）、ステップＳ６０５へと戻るが、最終ページまで印刷したと判断した場合（ステップＳ６１０：Ｙｅｓ）、定着を終了し（ステップＳ６１１）、押圧制御を終了する。
【００６６】
ステップＳ６０２にて、制御部１０が、押圧制御が必要なプリント条件ではないと判断すると（ステップＳ６０２：Ｎｏ）、定着を開始する（ステップＳ６１２）。制御部１０は、最終ページまでプリントしたかどうかを判断し（ステップＳ６１３）、最終ページまでプリントしていないと判断した場合（ステップＳ６１３：Ｎｏ）、ステップＳ６１３の処理を繰り返すが、最終ページまで印刷したと判断した場合（ステップＳ６１３：Ｙｅｓ）、定着を終了し（ステップＳ６１１）、押圧制御を終了する。
【００６７】
以上説明したように、第２実施形態に係る定着装置は、ニップ部下流において、凹凸形状を有した押圧部材１９１ｂが定着ベルト１８３に押圧されたことにより、定着ベルト１８３が回転軸方向に凹凸形状を形成することができる。その結果、溶融したトナーの接着力によって定着ベルト１８３と接着して排紙される用紙Ｓに、同様の凹凸形状を形成でき、用紙Ｓの断面二次モーメントが高められ、見かけ上の用紙剛度が高くなるため、分離しにくい薄紙等の条件においても安定して用紙Ｓを分離できる。さらに、ニップ部通過後の用紙Ｓに変形を与える一方、ニップ部内の定着過程の用紙Ｓの形状は平面性を維持していることから、先行技術で生じる定着性や用紙搬送性に関わるその他品質問題を生じない。
【００６８】
また、本実施形態においては、回転軸上に複数のミニローラーを配置した押圧部材１９１ｂを用いている。従って、定着ベルト１８３の回転に伴う定着ベルト１８３との間の摩擦が小さいため、定着ベルト１８３の摩耗を低減でき、定着ベルト１８３の耐久性に与える影響を抑えることができる。
【００６９】
また、本実施形態においては、紙種に応じて押圧部材１９１ｂによる定着ベルト１８３の押圧量を変更する。本実施形態は、押圧部材１９１ｂによって定着ベルト１８３を積極的に変形させており、分離性を向上させることができる反面、定着ベルト１８３にかかるストレスが増加することにより磨耗が加速し、寿命の悪化、画質不良につながる虞がある。これに対し、定着条件の違いに応じて押圧量を変更することで、定着ベルト１８３にかかるストレスを低減でき、耐久性の悪化を軽減することが可能である。
【００７０】
また、本実施形態においては、押圧部材１９１ｂによる定着ベルト１８３の押圧は、用紙Ｓの先端が所定量だけが通過する間に限って行われる。従って、押圧部材１９１ｂと定着ベルト１８３の接触時間を減らすことで、定着ベルト１８３表面の磨耗量をさらに低減でき、定着ベルト１８３の寿命を向上させることができる。
【００７１】
また、本実施形態においては、押圧部材１９１ｂは、定着ベルト１８３の押圧位置を軸方向に変更することが可能である。これにより定着ベルト１８３の局所的な磨耗を回避でき、定着ベルト１８３の寿命をさらに向上させることができる。
【００７２】
［実験１］
以下、第１実施形態に係る定着装置の効果を検証した実験１について説明する。
【００７３】
（実験条件）
以下のような定着装置を用いて実験を行った。
（１）定着ベルト１８３
外径φ１００ｍｍの定着ベルトを用いて、加熱ローラー１８２によって、定着時の温度が１６０〜２００℃となるように制御した。
（２）加熱ローラー１８２
外径φ５０ｍｍの加熱ローラーを用いた。制御部１０による制御下でハロゲンランプヒーター１８２aに通電され、定着ベルトを加熱する。
（３）定着ローラー１８１
外径φ６０ｍｍ、芯金径φ４０ｍｍ、弾性層の厚さ１０ｍｍであり、ＰＦＡコートからなる表層を有した定着ローラーを用いた。定着ローラー１８１は、加圧ローラー１８４との間にニップ部を形成しながら、加圧ローラー１８４の回転に伴って従動回転する。ニップ部における線速は４００ｍｍ／ｓである。
（４）加圧ローラー１８４
外径φ６０ｍｍの加圧ローラーを用い、制御部１０による制御下でモーター等の回転駆動手段により駆動されて回転する。定着ベルト１８３との接触により、定着時の温度は８０〜１２０℃となる。
【００７４】
（評価内容）
コート紙（坪量８０ｇ又は１０５ｇ）に、単色全面ベタ画像を印刷した場合の、各条件下における分離性を評価した。
５枚通紙し、定着ローラー１８１への巻き付きが発生せず、全て分離した場合を〇、１枚以上分離不良が発生した場合を×で評価している。
【００７５】
＜比較例１＞
押圧部材１９１ａを有しない定着装置を用いた。
＜実施例１＞
第１実施形態に係る定着装置に対応し、図３に示すような、軸方向に凹凸部１９２を有する長尺ローラーからなる押圧部材１９１ａを、定着ベルト１８３と定着ローラー１８１の間に配置させている。
押圧部材１９１ａは、最も径の大きい部分（凸部）の外径がφ１０ｍｍ、小さい部分（凹部）の外径がφ９．７ｍｍとなっている。また、隣り合う凸部間の間隔は８０ｍｍであり、ローラー径の変化はローラー全長に亘って連続的である。なお、最小用紙幅（最小通紙領域）は９０ｍｍ、最大用紙幅（最大通紙領域）は３００ｍｍであり、従って最小用紙幅に少なくとも１つの凹凸を有し、全ての紙サイズにおいて薄紙対応力を向上させることができる構成とした。
【００７６】
（実験結果）
実験１の結果を図７に示す。
比較例１では、図７（Ａ）に示すように、１０５ｇ紙（厚紙）の場合、画像濃度が高い場合に分離不良がみられた。さらに図７（Ｂ）に示すように、８０ｇ紙（薄紙）の場合、用紙の剛度が厚紙に比べて低いため、より分離不良が生じやすくなり、画像濃度が高い場合及び中程度の場合に、分離不良がみられた。これは画像濃度が高い程、用紙上の溶融トナー量は多く、溶融トナーの定着ベルト１８３への接着力が増し、分離しづらくなったためである。
これに対し、実施例１では、図７（Ａ）に示すように、１０５ｇ紙（厚紙）の場合、全ての画像濃度条件において高い分離性を得られ、また図７（Ｂ）に示すように、８０ｇ紙（薄紙）の場合、画像濃度が中程度の場合の分離性が向上した。即ち、押圧部材１９１ａによって定着ベルト１８３の回転軸方向に凹凸形状を形成するため、用紙にも同様の凹凸形状を形成でき、見かけ上の用紙剛度が高くなるため、分離しにくい薄紙等の条件においても安定して用紙を分離できた。
【００７７】
［実験２］
以下、第２実施形態に係る定着装置の効果を検証した実験２について説明する。
実験条件及び評価内容は、実験１と同様である。
【００７８】
＜実施例２＞
第２実施形態に係る定着装置に対応し、図５に示すような回転軸上に複数のミニローラーを有する押圧部材１９１ｂを、定着ベルト１８３の外側に配置させている。
ミニローラーは、回転軸方向の長さ２０ｍｍ、外径φ１０ｍｍであり、回転軸方向に８０ｍｍの間隔で配置され、定着ベルト１８３を介して定着ローラー１８１を押圧している。なお、最小用紙幅（最小通紙領域）は９０ｍｍ、最大用紙幅（最大通紙領域）は３００ｍｍであり、従って最小用紙幅に少なくとも１つの凹凸を有し、全ての紙サイズにおいて薄紙対応力を向上させることができる構成とした。
押圧部材１９１bの位置を前述した第１の位置ｘ１と第２の位置ｘ２の間で設定し、押圧量が大きくなる条件下（押圧量：大）と、押圧量が小さくなる条件下（押圧量：小）において実験を行った。
なお、各条件下の押圧量は、
押圧量大：定着ベルト１８３の凹部−凸部間の高低差が０．５ｍｍとなる押圧量
押圧量小：上記高低差が０．２ｍｍとなる押圧量
である。
【００７９】
（実験結果）
実験２の結果を図８に示す。
実施例２においては、図８（Ａ）に示すように、１０５ｇ紙の場合、押圧量が大きい条件、小さい条件とも十分な分離性を得られた。このような場合、耐久性の観点から、押圧量を小さくして実施することが好ましい。
図８（Ｂ）に示すように、実施例２においては、８０ｇ紙の場合、押圧量が小さい条件では画像濃度が高い場合及び中程度の場合に分離不良がみられたが、押圧量を大きくすることで、画像濃度が中程度の場合に分離性の向上が確認された。即ち、分離不良が生じにくい条件下では、押圧量を小さくして耐久性に与える影響を抑え、分離不良が生じやすい条件下では、押圧量を大きくすることでより効果的に用紙を分離させることができる。
【００８０】
［他の実施形態］
以上、本発明に係る実施形態に基づいて具体的に説明したが、上記の実施形態は本発明の好適な例であり、これに限定されない。
【００８１】
例えば、第１実施形態においては、押圧部材１９１ａとして長尺ローラーを用いたが、第２実施形態で用いたような、ミニローラーを有するローラーを用いてもよい。同様に、第２実施形態において、押圧部材１９１ｂはミニローラーを有するローラーに限らず、第１実施形態で用いたような、長尺ローラーを用いてもよい。
【００８２】
また、上記実施形態では、押圧部材１９１ａ又は押圧部材１９１ｂとして金属ローラーや回転軸上にミニローラーを有した部材を使用したが、定着ベルト１８３の軸方向に押圧可能な部材であれば、これに限定されない。例えば、定着ベルト１８３の回転軸方向に凹凸形状を有した棒状の部材を用いることも可能である。但し、定着ベルト１８３の耐久を考慮すると、金属等の定着ベルト１８３との摩擦の小さい部材を使用するのが好ましい。
【００８３】
その他、画像形成装置を構成する各装置の細部構成及び各装置の細部動作に関しても、本発明の主旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１ａ、１ｂ  画像形成装置
１０  制御部
１１  記憶部
１２  操作部
１３  表示部
１４  インターフェース
１５  スキャナー
１６  画像処理部
１７  画像形成部
１８  画像定着部
１８１  定着ローラー
１８２  加熱ローラー
１８２ａ  ハロゲンランプヒーター
１８３  定着ベルト
１８４  加圧ローラー
１９  押圧制御部（第１制御手段、第２制御手段、第３制御手段）
１９１ａ、１９１ｂ  押圧部材
１９２  凹凸部
２０  搬送部
Ｓ  用紙
【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】
2018097281.tif 000007
【図６】
2018097281.tif 000008
【図７】
2018097281.tif 000009
【図８】
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