(57)【要約】【課題】記録材の変更や光沢度の変更があった場合に、待ち時間を発生せず、且つ、生産性を低下させない画像形成装置を提供する。【解決手段】定着ベルトとニップ形成ローラとを有し、記録材の変更や光沢度の変更があった場合に、定着ベルトのニップ形成ローラに対する巻き付き長さを変更する。【選択図】図２
2011158810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ローラと、
該第１ローラの記録材搬送方向下流側に配置された第２ローラと、
前記第１ローラと前記第２ローラとに張架された無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトが前記第２ローラに接触している位置から、前記定着ベルトが前記第２ローラから離れている位置に亘り、前記定着ベルトに接触し、定着ニップを形成するニップ形成ローラと、
前記定着ベルトと前記ニップ形成ローラとが接触する範囲である巻き付き長さを調整して前記定着ニップのニップ幅を調整する巻き付き長さ調整手段と、
を有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の定着装置と、
巻き付き長さの調整量に対応する情報に応じて、前記巻き付き長さを変更するように前記巻き付き長さ調整手段を制御する制御部と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記巻き付き長さの調整量に対応する情報は、記録材の厚さもしくは種類に関する情報であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記巻き付き長さの調整量に対応する情報は、定着後の画像の光沢度に関する情報であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記巻き付き長さ調整手段は、前記第１ローラを移動させる移動手段を有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６】
前記第１ローラと前記第２ローラとの間に配置され前記定着ベルトを前記ニップ形成ローラに押圧する押圧部材を有し、前記巻き付き長さ調整手段は前記押圧部材と、前記押圧部材を移動させる移動手段とを有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７】
前記第２ローラは、記録材の分離を行うことを特徴とする請求項１、５又は６に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真プロセスにより画像を形成する画像形成装置に関し、特に、画像形成装置における定着装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスにより形成される画像の定着にはトナーを加熱し、融着させる熱定着装置が多く用いられている。
【０００３】
紙等の記録材に画像を熱定着する場合、記録材の厚さ、種類等が異なると、最適な定着条件が変わる。このために、例えば、特許文献１では、記録材の種類に応じて、定着温度、記録材搬送速度等の定着条件を変更する技術が開示されている。
【０００４】
また、写真画像等を形成する場合には、光沢度を適宜選択して画像を形成することが行われているが、電子写真プロセスでは、トナーの溶融度を変えることにより光沢度が変更される。したがって、光沢度を変更する場合にも、定着温度や記録材搬送速度を変更して記録材に付与される熱量を変更し、トナーの溶融度を変えることが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−９１１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
記録材の厚さや種類に応じて、或いは、光沢度を指定するモードの設定に応じて定着温度を変更する場合、変更を設定してから、画像形成が可能になるまでに待ち時間ができるという問題がある。即ち、定着ローラ、定着ベルト等の定着部材があるレベルの温度に設定されているときに、定着部材が他のレベルの温度に変更されるには時間を要するために、待ち時間ができる。
【０００７】
また、記録材の厚さや種類に応じて、或いは、光沢度を指定するモードの設定に応じて記録材搬送速度を変更する場合、画像形成装置全体のプロセス速度、即ち、画像が形成される感光体ドラムの回転速度及び給紙から排紙までの記録材の搬送速度が変更されるために、画像形成の生産性、即ち、単位時間当たり形成される画像の枚数が変化する。例えば、厚紙に対する画像形成では、定着装置における記録材搬送速度が下げられるが、これにより画像形成の生産性が低下する。
【０００８】
本発明はこのような問題を解決し、待ち時間を発生させることなく、また、生産性を変化することなく、多様な厚さ、種類の記録材に対する画像形成を可能とし、又は、種々の光沢度の画像を形成することを可能にした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】
【０００９】
前記目的は、下記の発明により達成される。
【００１０】
１．第１ローラと、
該第１ローラの記録材搬送方向下流側に配置された第２ローラと、
前記第１ローラと前記第２ローラとに張架された無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトが前記第２ローラに接触している位置から、前記定着ベルトが前記第２ローラから離れている位置に亘り、前記定着ベルトに接触し、定着ニップを形成するニップ形成ローラと、
前記定着ベルトと前記ニップ形成ローラとが接触する範囲である巻き付き長さを調整して前記定着ニップのニップ幅を調整する巻き付き長さ調整手段と、
を有することを特徴とする定着装置。
【００１１】
２．前記１に記載の定着装置と、
巻き付き長さの調整量に対応する情報に応じて、前記巻き付き長さを変更するように前記巻き付き長さ調整手段を制御する制御部と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【００１２】
３．前記巻き付き長さの調整量に対応する情報は、記録材の厚さもしくは種類に関する情報であることを特徴とする前記２に記載の画像形成装置。
【００１３】
４．前記巻き付き長さの調整量に対応する情報は、定着後の画像の光沢度に関する情報であることを特徴とする前記２に記載の画像形成装置。
【００１４】
５．前記巻き付き長さ調整手段は、前記第１ローラを移動させる移動手段を有することを特徴とする前記１に記載の定着装置。
【００１５】
６．前記第１ローラと前記第２ローラとの間に配置され前記定着ベルトを前記ニップ形成ローラに押圧する押圧部材を有し、前記巻き付き長さ調整手段は前記押圧部材と、前記押圧部材を移動させる移動手段とを有することを特徴とする前記１に記載の定着装置。
【００１６】
７．前記第２ローラは、記録材の分離を行うことを特徴とする前記１、５又は６に記載の定着装置。
【発明の効果】
【００１７】
本発明においては、ニップ形成ローラに対する定着ベルトの巻き付き長さを変更することで、記録材の厚さや種類の変更、又は、光沢度の変更に対応している。これにより記録材を変更したり、光沢度の設定を変更したりする場合にも、待ち時間なしで、且つ、画像形成の生産性を変えないで画像を形成することができる画像形成装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る定着装置の一例を示す図である。
【図３】定着ベルトの層構成を示す図である。
【図４】制御系のブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る定着装置の他の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に本発明の実施の形態に基づき本発明を説明するが、本発明は、該実施の形態に限られない。
＜画像形成装置＞
図１は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図である。
【００２０】
画像形成装置は画像形成装置本体ＧＨと画像読取装置ＹＰとから構成される。画像形成装置本体ＧＨは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ、無端ベルト状の中間転写体である中間転写ベルト６を有する中間転写ユニット６０、転写装置７０、給紙搬送手段、定着装置８０及び、排紙装置９０等からなる。
【００２１】
画像形成装置本体ＧＨの上部には、自動原稿送り装置２０１と原稿画像走査露光装置２０２から成る画像読取装置ＹＰが設置されている。自動原稿送り装置２０１の原稿台上に載置された原稿ｄは搬送手段により搬送され、原稿画像走査露光装置２０２の光学系により原稿の片面又は両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサＣＣＤに読み込まれる。
【００２２】
ラインイメージセンサＣＣＤにより光電変換されて形成された信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等が行われた後、露光手段３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに送られる。
【００２３】
イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、感光体ドラム１Ｙと、感光体ドラム１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像装置４Ｙ及びクリーニング手段８Ｙとを備える。マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、感光体ドラム１Ｍと、感光体ドラム１Ｍの周囲に配置された帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像装置４Ｍ及びクリーニング手段８Ｍとを備える。シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、感光体ドラム１Ｃと、感光体ドラム１Ｃの周囲に配置された帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像装置４Ｃ及びクリーニング手段８Ｃとを備える。黒（Ｂｋ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｋは、感光体ドラム１Ｋと、感光体ドラム１Ｋの周囲に配置された帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像装置４Ｋ及びクリーニング手段８Ｋとを備える。そして、帯電手段２Ｙと露光手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと露光手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと露光装置３Ｃ、及び帯電手段２Ｋと露光装置３Ｋは、潜像形成手段を構成する。
【００２４】
中間転写ベルト６は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。
【００２５】
定着装置８０は、進入ローラ８３と、分離ローラ８４と、ニップ形成ローラ８５とを備える。定着装置８０は、未定着画像を担持する記録材Ｐを搬送し、搬送する過程で未定着トナー像を記録材Ｐに定着する。
【００２６】
画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋにおいて形成された各色の画像は、回動する中間転写ベルト６上に転写手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋにより逐次重ね合わせて転写されて（一次転写）、カラー画像が合成された画像が形成される。給紙カセット２０内に収容された記録材Ｐは、給紙手段２１により給紙され、給紙ローラ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、レジストローラ２３等を経て、転写装置７０に搬送され、記録材Ｐ上にカラー画像が転写される（二次転写）。カラー画像が転写された記録材Ｐは定着装置８０において加熱され、記録材Ｐ上のカラー画像が定着される。その後、排紙装置９０の排紙ローラ９１、ピンチローラであるコルゲーションローラ９２に挟持されて機外の排紙トレイ２５上に載置される。
【００２７】
一方、転写装置７０により記録材Ｐにカラー画像を転写した後、記録材Ｐを曲率分離した中間転写ベルト６は、クリーニング手段８Ａにより残留トナーが除去される。
〔定着装置〕
＜実施の形態１＞
図２、３により本発明の実施の形態１に係る定着装置を説明する。
【００２８】
定着装置８０は、ヒータ８１と、定着ベルト８２と、第１ローラとしての進入ローラ８３と、第２ローラとしての分離ローラ８４と、ニップ形成ローラ８５と、進入ガイド部材８６と、補助ヒータ８７とを有する。
【００２９】
進入ガイド部材８６によりガイドされて定着装置８０に搬入された記録材Ｐは、定着ニップＮを通過する際に、定着ベルト８２により加熱される。定着ベルト８２による加熱で記録材Ｐに担持されているトナー像が加熱され、溶融して記録材Ｐに定着される。
【００３０】
分離ローラ８４の半径は、記録材Ｐが記録材自身の剛性により定着ベルト８２から分離するような小さな値に設定されており、記録材Ｐは定着ニップＮを出る際に、定着ベルト８２から分離する。
【００３１】
ヒータ８１は定着ベルト８２を定着温度にまで加熱する。ヒータ８１は、コイルに高周波電流が供給され、抵抗体に誘導電流が発生することにより熱を発生する誘導発熱体、例えば、特開２００５−１８１９３８号公報、特開２００５−２２８４３８号公報、特開２００６−３８８９号公報等に開示されているものが用いられる。誘導発熱体を用いた誘導加熱方式の定着装置は、ウォームアップタイムが短いと言う利点を有する。しかしながら、ヒータとしては、ハロゲンランプ、抵抗発熱体等を用いることもできる。
【００３２】
定着ベルト８２は図３に示すように、ニッケル、ポリイミド等からなる基体８２ａ上にシリコンゴムからなる弾性層８２ｂ、さらにその上にＰＦＡ（パーフルオロアルキルビニルエーテル）もしくはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂からなる離型性の表面層８２ｃが形成された無端ベルトからなる。
【００３３】
第１ローラとしての進入ローラ８３は、アルミニウム合金、炭素鋼、ステンレス等のパイプからなる。第２ローラとしての分離ローラ８４は、アルミニウム合金、炭素鋼、ステンレス等のパイプからなる基体８４ａと、その上に形成されたシリコンゴムからなる弾性層８４ｂを有する。図示のように、定着ベルト８２は記録材Ｐの搬送方向に移動し、進入ローラ８３は記録材搬送方向に関して上流側に、分離ローラ８４は、記録材搬送方向に関し下流側にそれぞれ配置されている。
【００３４】
ニップ形成ローラ８５はアルミニウム合金、炭素鋼、ステンレス等のパイプからなる基体８５ａと、その上に形成されたシリコンゴムからなる弾性層８５ｂとその上に形成されたＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂からなる表面層８５ｃを有する。
【００３５】
補助ヒータ８７はヒータ８１により加熱された定着ベルト８２の温度を維持するためのヒータでありハロゲンランプからなる。
【００３６】
進入ローラ８３は記録材Ｐが、コピーや印刷に通常用いられる厚さの紙である標準紙や薄紙である場合には、実線の位置にあるが、記録材Ｐが標準紙よりも厚い厚紙の場合には、点線で示す位置に移動する。なお、進入ローラ８３の移動に対応してヒータ８１が点線の位置に移動して、定着ベルト８２に対する加熱能力が一定に維持される。
【００３７】
定着ニップＮは定着ベルト８２がニップ形成ローラ８５に接触している範囲で形成される。進入ローラ８３が実線の位置にあるときは、定着ベルト８２がニップ形成ローラ８５に接触している点Ｎａと点Ｎｃとの間に定着ニップＮが形成される。これに対して、進入ローラ８３が点線の位置にあるときは、定着ベルト８２がニップ形成ローラ８５に接触している点Ｎｂと点Ｎｃとの間で定着ニップＮが形成される。実線の位置から点線の位置まで、進入ローラ８３が下方に移動することにより、定着ニップＮの上流側端は点Ｎａから点Ｎｂに、記録材Ｐの搬送方向に関して上流側に移動する。即ち、進入ローラ８３が実線位置から点線位置に移動することにより、定着ベルト８２がニップ形成ローラ８５に接触する記録材搬送方向での範囲が長くなる。定着ニップＮは定着ベルト８２がニップ形成ローラ８５に接触する範囲で形成される。
【００３８】
点Ｎｃにおいては、定着ベルト８２は分離ローラ８４とニップ形成ローラ８５とによりニップされている。即ち、点Ｎｃにおいては、定着ベルト８２が分離ローラ８４に接触している。これに対して、点Ｎａ、Ｎｂにおいては、定着ベルト８２は分離ローラ８４から離れており、ニップ形成ローラ８５にのみ接触している。このように、定着ベルト８２が分離ローラ８４から離間し、ニップ形成ローラ８５に接触している点を点Ｎａから点Ｎｂに変更することによりニップ幅が変更される。
【００３９】
定着ベルト８２がニップ形成ローラ８５に接触する範囲、即ち、定着ニップＮを形成する範囲を以下において巻き付き長さという。巻き付き長さが変化することにより、記録材Ｐに付与される熱量が変化する。言い換えると、定着ベルト８２の温度の変更や記録材Ｐの搬送速度を変更することなく、巻き付き長さを変更することにより、記録材Ｐに付与される熱量が変更される。
【００４０】
厚紙にトナー像を定着する場合は、標準紙にトナー像を定着する場合に比較して多量の熱量が必要であるが、前記のように定着ベルト８２のニップ形成ローラ８５に対する巻き付き長さを変更することにより、記録材Ｐに付与される熱量が変化し、厚紙に対する良好な定着が行われる。
【００４１】
なお、図示の例では、進入ローラ８３を実線位置と点線位置の２点間で移動させているが、３以上の位置に移動させて記録材Ｐの様々な厚さに対応させることが可能である。さらには、コート紙、ＯＨＰ用シート等、記録材の種類に対応して定着ベルト８２の巻き付き長さを変更することも可能である。
【００４２】
図示のように進入ローラ８３は移動するが、分離ローラ８４は移動しない。このように進入ローラ８３の移動時に、ニップ形成ローラ８５と分離ローラ８４との位置関係が不変であるので、記録材Ｐの定着ベルト８２からの分離位置が常に一定である。これにより、定着装置８０内における記録材Ｐの搬送性は、進入ローラ８３の移動による定着性能の調整により変化することはない。
【００４３】
また、記録材Ｐが定着装置８０から離れる際に、記録材Ｐから水蒸気が急激に放出されることにより、記録材表面に凹凸が形成されるブリスタと称される現象があり、定着性を調整したときに、ブリスタが発生する場合がある。
【００４４】
図示の実施の形態では、分離ローラ８４は、巻き付き長さが変更された場合でも、常に一定の圧力で記録材Ｐをニップ形成ローラ８５に押圧する。これにより、巻き付き長さの変更により定着性を変更した場合でもブリスタが防止される。
【００４５】
画像の表面性、即ち、光沢度は定着工程において、記録材Ｐに付与する熱量を調整することにより調整される。
【００４６】
図に示し、前記に説明した定着ベルト８２のニップ形成ローラ８５に対する巻き付き長さを調整することにより光沢度を調整することができる。即ち、光沢画像など、光沢度の高い画像を形成する場合には、進入ローラ８３を点線の位置に移動させ、定着ベルト８２の巻き付き長さが大きくなるように設定される。
【００４７】
図４は記録材の厚さや種類又は画像の光沢度に応じて、進入ローラ８３を移動させる制御系のブロック図である。
【００４８】
操作部ＯＰでは、記録材の厚さ、種類等の情報がオペレータの操作により入力されるとともに、光沢仕上げなど光沢度を設定するオペレータの操作により光沢が設定される。同様に、外部機器からも記録材厚さ、種類の情報や、光沢度を指示する情報が入力され、通信部ＴＳを介して制御部ＣＳに入力される。制御部ＣＳは入力された情報に対応する進入ローラ８３の実際の調整量を有しており、制御部ＣＳは操作部ＯＰ又は通信部ＴＳからの情報に基づき調整量を得て、標準紙と厚紙との間で用紙切り替えがあった時又はノーマルモードと光沢モードとの間でモード切り替えがあったときに、移動手段としてのモータＭＴを作動させて進入ローラ８３を移動させてその位置を変更し、定着ベルト８２のニップ形成ローラ８５に対する巻き付き長さを変更する。このように、制御部ＣＳは、進入ローラ８３と進入ローラ８３を移動させるモータＭＴとで構成される巻き付き長さ調整手段を制御して、定着ベルト８２のニップ形成ローラ８５に対する巻き付き長さを変更し、制御部ＣＳは、それぞれが、紙種情報発生部と光沢度情報発生部とを構成する操作部ＯＰ、通信部ＴＳからの情報に基づいて巻き付き長さの変更を行う。
＜実施の形態２＞
図５は実施の形態２に係る定着装置８０を示す。図５において、図２と同一の部品には同一の符号が付されている。実施の形態２においては、進入ローラ８３と分離ローラ８４との間において押圧部材としての押圧ローラ８８が定着ベルト８２をニップ形成ローラ８５に接触させている。
【００４９】
巻き付き長さ調整手段を構成する押圧ローラ８８は図４のモータＭＴにより駆動されて実線の位置から点線の位置に移動することにより定着ニップＮの上流端を形成する点が点Ｎａから点Ｎｂに移動して、定着ベルト８２のニップ形成ローラ８５に対する巻き付き長さが変更され、定着ニップＮのニップ幅が変更される。
【００５０】
８９はテンションローラである。
【００５１】
以上説明した実施の形態は、加熱された定着ベルト８２がトナー像を加熱し、定着する定着装置の例であるが、加熱ローラによりトナー像を加熱し定着する定着装置にも本発明を適用することが可能である。
【００５２】
このような定着装置では、ヒータにより加熱される加熱ローラに対して定着ベルトが接触して定着ニップが形成される。定着ニップを通過する記録材は加熱ローラにより加熱されて定着処理される。ニップ形成ローラとしての加熱ローラに対する定着ベルトの巻き付き長さを変更することにより、記録材に付与される熱量が変更され、定着性が調整される。
【００５３】
なお、巻き付き長さを調整する情報としては、上記に限られるものではなく、画像形成装置の使用時の環境変化（温度、湿度）、或いは画像形成時の処理に応じて変更するようにしてもよい。また、必要に応じてサービスマンなどが調整量を直接入力できるようにしてもよい。
【実施例】
【００５４】
下記の構成を有する図２に示す定着装置を用いた。
【００５５】
ヒータ８１：誘電発熱ヒータ
定着ベルト８２：電鋳Ｎｉからなり厚さ４０μｍの基体上に厚さ２００μｍのシリコンゴム層（ゴム硬度２０°）、さらにその上にＰＦＡ層を形成した無端ベルト
進入ローラ８３：アルミ合金からなり外径φ３０のハードローラ
分離ローラ８４：アルミ合金からなる基体上に厚さ２ｍｍのシリコンゴム層（ゴム硬度５０°）を形成した外径３５φのローラ
ニップ形成ローラ：アルミ合金からなる基体上に厚さ１．５ｍｍのシリコンゴム層（ゴム硬度５０°）、その上にＰＦＡ層を形成した外径４５φのローラ
補助ヒータ８７：ハロゲンヒータ
記録材搬送速度：３００ｍｍ／ｓｅｃ
標準紙と厚紙との切り替え時及びノーマルモードと光沢モードの切り替え時に、巻き付き長さを変更した。
【００５６】
以下の比較例では、図２に示す定着装置を用い、巻き付き長さを変更することなく、定着温度の変更又は搬送速度の変更により定着性を調整した。
【００５７】
比較例１
定着温度を変更することにより、標準紙定着、厚紙定着、ノーマルモード及び、光沢モードでの定着を行った。
【００５８】
比較例２
記録材搬送速度を変更することにより、標準紙定着、厚紙定着、ノーマルモード及び、光沢モードでの定着を行った。
【００５９】
表１に実施例と比較例１、２とにおける待ち時間と生産性とを示す。表１において、標準紙→厚紙のように、矢印で表す表示は画像形成プロセスが標準紙に対する画像形成プロセスから厚紙に対する画像形成モードに切り替わったことを示す。また、待ち時間は、切り替え操作から定着可能となるまでの待ち時間である。
【００６０】
【表１】
2011158810.tif 000003
【００６１】
比較例１では、記録材の切り替え時及びモードの切り替え時に待ち時間ができた。
【００６２】
比較例２では、標準紙から厚紙への切り替え時及びノーマルモードから光沢モードへの切り替え時に生産性が低下した。
【００６３】
これに対して、実施例では、前記の切り替え時に、待ち時間が発生せず、且つ、生産性の低下もなかった。
【符号の説明】
【００６４】
８０  定着装置
８１  ヒータ
８２  定着ベルト
８３  進入ローラ
８４  分離ローラ
８５  ニップ形成ローラ
ＣＳ  制御部
ＯＰ  操作部
ＴＳ  通信部
【図１】
2011158810.tif 000004
【図２】
2011158810.tif 000005
【図３】
2011158810.tif 000006
【図４】
2011158810.tif 000007
【図５】
2011158810.tif 000008