(57)【要約】【課題】定着ローラからの記録媒体（用紙）の分離性能を向上する定着装置及びこれを含んでいる画像形成装置を提供する。【解決手段】内部に加熱源１４を有する回転自在な定着ローラ１５と、この定着ローラ１５と圧接して加圧する加圧ローラ１６を含み、前記定着ローラ１６と前記加圧ローラ１６のニップ部間で未定着のトナー画像を記録媒体Ｓとともに加熱及び加圧して定着する定着装置において、未定着画像の定着に必要な定着ローラ温度をＴ１、前記記録媒体Ｓが前記ニップ部を通過後前記定着ローラ１５から剥離する際の分離抵抗力が所定の値以下となる定着ローラ温度をＴ２とした時、前記ニップ部直前の定着ローラ温度ＴｉｎがＴ１以上、前記ニップ部直後の定着ローラ温度ＴｏｕｔがＴ２以下であり、かつＴ１＞Ｔ２に制御される。【選択図】図１
2008058833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に加熱源を有する回転自在な定着ローラと、この定着ローラと圧接して加圧する加圧ローラを含み、前記定着ローラと前記加圧ローラのニップ部間で未定着のトナー画像を記録媒体とともに加熱及び加圧して定着する定着装置において、未定着画像の定着に必要な定着ローラ温度をＴ１、前記記録媒体が前記ニップ部を通過後前記定着ローラから剥離する際の分離抵抗力が所定の値以下となる定着ローラ温度をＴ２とした時、前記ニップ部直前の定着ローラ温度ＴｉｎがＴ１以上、前記ニップ部直後の定着ローラ温度ＴｏｕｔがＴ２以下であり、かつＴ１＞Ｔ２に制御されることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記定着ローラ内部に配置され且つ前記定着ローラ内を選択的に遮蔽する遮蔽部材を有することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記遮蔽部材は、前記定着ローラと前記加圧ローラにより形成されるニップ近傍部を遮蔽し且つ加熱源から前記ニップ部の直接加熱を避けることを特徴とする請求項２記載の定着装置。
【請求項４】
前記遮蔽部材は、前記定着ローラ内を移動可能に構成されていることを特徴とする請求項３記載の定着装置。
【請求項５】
前記遮蔽部材の遮蔽範囲を変更可能に構成していることを特徴とする請求項３記載の定着装置。
【請求項６】
前記遮蔽部材は、記録媒体搬送速度に応じて、当該遮蔽部材の位置及び範囲を選択することを特徴とする請求項４又は５記載の定着装置。
【請求項７】
前記遮蔽部材は、設置環境に応じて、当該遮蔽部材の位置及び範囲を選択することを特徴とする請求項４又は５記載の定着装置。
【請求項８】
前記遮蔽部材は、通紙枚数に応じて、当該遮蔽部材の位置及び範囲を変更していくことを特徴とする請求項４又は５記載の定着装置。
【請求項９】
前記遮蔽部材は、ウォームアップ動作時、待機時、通紙時において、それぞれ異なるその位置及び範囲を選択することを特徴とする請求項４又は５記載の定着装置。
【請求項１０】
前記遮蔽部材は、通紙する記録媒体サイズに応じて、当該遮蔽部材の位置及び範囲を変更していくことを特徴とする請求項５記載の定着装置。
【請求項１１】
前記定着ローラからの記録媒体分離手段として、非接触の分離手段を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項記載の定着装置。
【請求項１２】
前記記録媒体分離手段と前記定着ローラのギャップから前記ニップ部に向けて送風する送風手段を有することを特徴とする請求項１１記載の定着装置。
【請求項１３】
電子写真方式を実施する画像形成装置において、請求項１乃至１２のいずれか１項記載の定着装置を備えてい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、複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置における定着装置及びこの定着装置を備えている画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、とくに白黒画像形成装置では定着ニップの下流側に先端の尖った爪状の部材を当接して用紙の分離を行っているが色々な条件下では分離が不十分となり、用紙ジャムが発生することがあった。
また、カラー画像形成装置では白黒画像形成装置に比べ画質に対する要求が厳しく、白黒画像形成装置で主に用いられてきた定着部材に先端の尖った爪状の部材を当接させて強制分離するような方法は、直接定着部材に接する部分にて定着部材の表面性が他の部分と異なってしまうことに起因して、例えば、画像光沢ムラのような画質劣化を招いてしまう。
画像形成装置における用紙ジャム発生、画像光沢ムラのような画質劣化等の不都合を解消するために、従来から定着部の温度を制御する技術が種々提案されている（例えば、特許文献１乃至６参照）。
【０００３】
特許文献１では、定着分離ローラから冷却した空気を吹き付ける技術、特許文献２では、用紙サイズに応じて遮蔽板を移動させ、加熱手段からの熱を遮る技術そして特許文献３では、遮蔽板を用い、非通紙部へのヒータからの照射を少なくする技術等が開示されている。
特許文献４及び５では、定着ベルトを用いた場合のベルトと用紙の剥離時の温度及び冷却方法について記載している。それぞれ冷却手段を設けているので冷却効果は認められるが、特別な冷却手段を用いていること、ベルト定着方式を用いているため部品点数が多くなっていること、それぞれから、コスト面で高価になってしまう点、スペースが必要となる点が課題として挙げられる。
【０００４】
また、特許文献６では、定着ローラを用いて冷却手段を併せ持っていることが開示されている。冷却手段による効果は認められるが、ニップ部から冷却分離までの用紙がローラと接する部分においてヒータの熱を直接受けるので当該部分での冷却効果が得られないばかりかヒータ点灯のタイミングによっては逆に加熱されてしまうことがあり、さらに、特別な冷却手段を用いることによるコストアップが課題として挙げられる。
【特許文献１】特開２００４−３４７８２５公報
【特許文献２】特開２００６−０９８４７５公報
【特許文献３】特開２００２−００６６６５公報
【特許文献４】特開２００５−１８１４７４公報
【特許文献５】特開平５−２７３８７６号公報
【特許文献６】特開２００１−２３５９５６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述の従来技術においては、用紙が定着ニップにて加熱された後、定着部材から分離される時に十分冷却されることによる画質向上を目的としている。冷却されることによる他の効果として定着部材からの用紙の分離性が挙げられる。
そこで、カラー画像形成装置においては、例えば、定着部材に微小なギャップを持って近接された通紙幅全域に渡る板状部材（分離板）のような非接触式の分離方法が用いられているが、接触式に比べて分離性能が低下することは否めない。分離性能に寄与する要因として用紙と定着部材が分離する時の定着部材温度が挙げられる。
【０００６】
特許文献５の記載にあるように冷却された時のほうが、「トナー同士の凝集力」＞「トナーと定着部材の接着力」の傾向が強くなり分離性能が向上する。従来技術において冷却手段について開示されているが、ベルト定着装置である点、特別な冷却手段を用いている点から、コスト面、スペース面での課題があった。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、汎用的に用いられかつ構成も簡素であるローラ定着方式における分離部での定着ローラの温度冷却を安価かつ省スペースな構成で達成することにより、定着ローラからの記録媒体（用紙）の分離性能を向上する定着装置及びこれを含んでいる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】
【０００７】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、内部に加熱源を有する回転自在な定着ローラと、この定着ローラと圧接して加圧する加圧ローラを含み、前記定着ローラと前記加圧ローラのニップ部間で未定着のトナー画像を記録媒体とともに加熱及び加圧して定着する定着装置において、未定着画像の定着に必要な定着ローラ温度をＴ１、前記記録媒体が前記ニップ部を通過後前記定着ローラから剥離する際の分離抵抗力が所定の値以下となる定着ローラ温度をＴ２とした時、前記ニップ部直前の定着ローラ温度ＴｉｎがＴ１以上、前記ニップ部直後の定着ローラ温度ＴｏｕｔがＴ２以下であり、かつＴ１＞Ｔ２に制御される定着装置を特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、前記定着ローラ内部に配置されかつ前記定着ローラ内を選択的に遮蔽する遮蔽部材を有する請求項１記載の定着装置を特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、前記遮蔽部材が、前記定着ローラと前記加圧ローラにより形成されるニップ近傍部を遮蔽しかつ加熱源から前記ニップ部の直接加熱を避ける請求項２記載の定着装置を特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、前記遮蔽部材が、前記定着ローラ内を移動可能に構成されている請求項３記載の定着装置を特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、前記遮蔽部材の遮蔽範囲を変更可能に構成している請求項３記載の定着装置を特徴とする。
【０００９】
また、請求項６に記載の発明は、前記遮蔽部材は、記録媒体搬送速度に応じて、当該遮蔽部材の位置及び範囲を選択する請求項４又は５記載の定着装置を特徴とする。
また、請求項７に記載の発明は、前記遮蔽部材は、設置環境に応じて、当該遮蔽部材の位置及び範囲を選択する請求項４又は５記載の定着装置を特徴とする。
また、請求項８に記載の発明は、前記遮蔽部材は、通紙枚数に応じて、当該遮蔽部材の位置及び範囲を変更していく請求項４又は５記載の定着装置を特徴とする。
また、請求項９に記載の発明は、前記遮蔽部材が、ウォームアップ動作時、待機時、通紙時において、それぞれ異なるその位置及び範囲を選択する請求項４又は５記載の定着装置を特徴とする。
【００１０】
また、請求項１０に記載の発明は、前記遮蔽部材は、通紙する記録媒体サイズに応じて、当該遮蔽部材の位置及び範囲を変更していく請求項５記載の定着装置を特徴とする。
また、請求項１１に記載の発明は、前記定着ローラからの記録媒体分離手段として、非接触の分離手段を有する請求項１乃至１０のいずれか１項記載の定着装置を特徴とする。
また、請求項１２に記載の発明は、前記記録媒体分離手段と前記定着ローラのギャップから前記ニップ部に向けて送風する送風手段を有する請求項１１記載の定着装置を特徴とする。
また、請求項１３に記載の発明は、電子写真方式を実施する画像形成装置において、請求項１乃至１２のいずれか１項記載の定着装置を備えている画像形成装置を特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、定着に必要な定着ローラ温度をＴ１、記録媒体（用紙）がニップ部を通過後定着ローラから剥離する際の分離力が所定の値以下となる定着ローラ温度をＴ２とした時に、定着ローラと加圧ローラにより形成されるニップ部直前の定着ローラ温度がＴ１以上、ニップ部直後の定着ローラ温度がＴ２以下であり、かつＴ１＞Ｔ２に制御しているので、定着ローラからの記録媒体の分離を安価な構成で達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。本発明を、画像形成装置であるカラーレーザプリンタ（以下、単に「プリンタ」という）に適用した実施の形態について説明する。
図１は本発明を実施するプリンタの実施の形態を示す概略構成図である。このプリンタＡは、イエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの４つの画像形成手段を横に並べて配置してタンデム画像形成部を構成する。
【００１３】
タンデム画像形成部においては、個々のトナー像形成手段である画像形成手段１３Ｙ、１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｋが、図中、左から順に配置されている。ここで、各符号の添字Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、黒用の部材であることを示す。
また、タンデム画像形成部においては、個々の画像形成手段１３Ｙ、１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｋの周りに、帯電装置、現像装置１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋ、感光体クリーニング装置等を備えている。
プリンタＡの上部には、イエロー、シアン、マゼンタ、黒の各色トナーが充填されたトナーボトル２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋが配置されている。そして、このトナーボトル２Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋから図示しない搬送経路によって、所定の補給量だけ各色現像装置１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋに各色トナーが補給される。
【００１４】
また、タンデム画像形成部の下部に潜像形成手段としての光書き込みユニット９を設ける。この光書き込みユニット９は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を備え、画像データに基づいて各感光体１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｋの表面にレーザ光を走査しながら照射するように構成されている。
また、タンデム画像形成部の直ぐ上には、中間転写体として無端ベルト状の中間転写ベルト１を設けている。この中間転写ベルト１は、支持ローラ１ａ、１ｂに掛け回され、この支持ローラのうち、駆動ローラ１ａの回転軸には駆動源としての図示しない駆動モータが連結されている。
【００１５】
この駆動モータを駆動させると、中間転写ベルト１が図中反時計回りに回転移動するとともに、従動可能な支持ローラ１ｂが回転する。中間転写ベルト１の内側には、感光体１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｋ上に形成されたトナー像を中間転写ベルト１上に転写するための１次転写装置１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｋを設ける。
また、１次転写装置１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｋより中間転写ベルト１の駆動方向下流に２次転写装置としての２次転写ローラ４を設ける。この２次転写ローラ４と中間転写ベルト１を挟んで反対の側には、支持ローラ１ｂが配置されており、押圧部材としての機能を果たしている。
また、給紙カセット８、給紙コロ７、レジストローラ６等を備えている。さらに、２次転写ローラ４によりトナー画像を転写された記録媒体Ｓの進行方向に関して２次転写ローラ４の下流部には、記録媒体Ｓ上のトナー画像を定着する定着装置５、排紙ローラ３を備えている。
【００１６】
次に、上記プリンタＡの動作を説明する。個々の画像形成手段でその感光体１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｋを回転し、これらの感光体１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｋの回転とともに、まず、帯電装置で感光体１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｋの表面を一様に帯電する。
次いで、画像データを光書き込みユニット９からのレーザによる書き込み光を照射して感光体１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｋ上に静電潜像を形成する。その後、現像装置１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋによりトナーが付着され、静電潜像を可視像化して各感光体ド１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｋ上にそれぞれ、イエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの単色画像を形成する。
【００１７】
また、図示してない駆動モータで駆動ローラ１ａを回転駆動して他の従動ローラ１ｂ、２次転写ローラ４を従動回転し、中間転写ベルト１を回転搬送して、その可視像を１次転写装置１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｋで中間転写ベルト１上に順次転写する。
これによって中間転写ベルト１上に合成カラー画像を形成する。画像転写後の感光体１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｋの表面は感光体クリーニング装置で残留トナーを除去して清掃し、再度の画像形成に備える。
また、上記画像形成のタイミングに合わせて、給紙カセット８からは記録媒体Ｓ先端が給紙コロ７により繰り出され、レジストローラ６まで搬送され、いったん停止する。そして、上記画像形成動作とタイミングを取りながら、２次転写ローラ４と中間転写ベルト１の間に搬送される。
【００１８】
ここで、中間転写ベルト１と２次転写対向ローラ４とは記録媒体Ｓを挟んでいわゆる２次転写ニップを形成し、２次転写ローラ４にて中間転写ベルト１上のトナー像を記録媒体Ｓ上に２次転写する。
画像転写後の記録媒体Ｓは定着装置５へと送り込まれ、加熱源１４を内部に有し、温度制御手段によって表面を所定の温度に維持される定着ローラ１５と、この定着ローラ１５に対向しかつ定着ローラ１５に圧接される加圧ローラ１６によりニップ部（定着ニップ部）が形成され、このニップ部が記録媒体Ｓを挟持・搬送することによって記録媒体Ｓ上のトナー像を加熱・加圧して記録媒体Ｓに定着させる。
また、ニップ部から排出された記録媒体Ｓは分離部材（図示せず）により分離された後、排紙ローラ３から機外に排出される。一方、画像転写後の中間転写ベルト１は、中間転写体クリーニング装置１８で、画像転写後に中間転写ベルト１上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成部による再度の画像形成に備える。
【００１９】
上述したように、定着装置５は、定着ローラ１５に圧接される加圧ローラ１６により形成されたニップ部に記録媒体Ｓを挟持・搬送することで記録媒体Ｓ上のトナー像を加熱・加圧して記録媒体Ｓに定着させる。本発明に関する定着装置５において、トナー像を記録媒体Ｓに定着させるためには定着ニップ部での所定の定着温度、所定の圧力、所定の加熱加圧時間が必要である。
この所定の条件は主にトナーの特性に起因するもの、トナーの単位面積当たりの付着量、装置の設置環境、記録媒体（用紙）の種類等により決定するが、それらはその定着装置により固有の範囲を持った値である。
【００２０】
ここで、以上の種々の条件から決定されるトナー像を記録媒体に定着させる定着最適温度をＴ１とする。最適温度は範囲を持った値であるが、ここでは最適範囲中の下限を示す意味合いが大きい。次に、定着ニップ部から排出される記録媒体の定着ローラ１５からの分離について考える。
従来技術に関連して述べているように記録媒体の分離に対して定着温度は低い方が有利である。定着ローラ１５からの記録媒体分離の条件もその定着装置により固有の範囲を持った値であるが、定着ローラ１５からの分離を達成できる上限温度をＴ２とする。
ここで、分離達成可否を判断する指標として定着ニップ部を通過した記録媒体（用紙）と定着ローラ１５の剥離力を考える。トナーの付着量を一定の値になるように統一された記録媒体を定着装置に通過させる。
【００２１】
図２は記録媒体の押し付け力を測定する測定装置を説明する概略図である。図２において、記録媒体Ｓは測定爪２８に押し付けられる形で搬送される。この時の押し付け力を測定爪２８他端に設けたロードセル２７により読み取る。測定爪２８は、図２に示すように、定着ニップ部直後、定着ローラ１５側に設けられる。
ロードセル２７により読み取られた値が記録媒体Ｓを定着ローラ１５から剥離するのに必要な力であり、これを分離抵抗力とする。この所定の条件の基に測定された分離抵抗力の大小により定着ローラ１５からの記録媒体Ｓの分離が可能か否かを判断する。
【００２２】
図３は定着温度と定着ローラと記録媒体の分離抵抗力の関係をグラフで示す図である。図３には、定着温度を横軸に、定着ローラ１５（図１）と記録媒体Ｓ（図１）の分離抵抗力を縦軸に取ったグラフの一例を示している。
個々の値については、装置固有の条件、設置環境等外的条件により変動するけれども、その傾向は同一であり、定着最適温度付近をピークとし、遠ざかるにつれ分離抵抗力は減少していく。
本例の場合で、定着温度１６０℃〜１７０℃の分離抵抗力をピークに、定着温度が低くなるとそれに伴って分離抵抗力も低くなっている。この定着装置においては分離抵抗力が３０ｇｆ以下であれば、定着ローラ１５から記録媒体Ｓの分離が達成できることが判っている。
ここで言う分離が達成できるレベルは、分離部材として分離爪を用いている場合は記録媒体Ｓの先端までトナー画像が印字された状態においても記録媒体Ｓがジャムすることなく通紙可能であることを言う。分離部材として非接触の分離板を用いている場合は記録媒体Ｓの先端余白を２ｍｍ確保して印字された状態において記録媒体Ｓがジャムすることなく通紙可能であることを言う。
【００２３】
図４は定着最適温度Ｔ１と定着温度Ｔ２の関係をグラフで示す図である。本実施の形態の定着装置においては、定着最適温度は１６０℃〜１８０℃である。このＴ１とＴ２の関係を図４に示している。図中、曲線は図３に示した分離抵抗力と定着温度の関係であり、横破線で示す線が分離可能な分離抵抗力上限とする。
この曲線と横破線の交点で示される定着温度が上述のＴ２である。一方、定着可能最適温度Ｔ１を縦破線にて示す。先に述べた通り、図４に示す定着最適温度近傍における分離抵抗力はそのピーク値を取り、定着最適領域と分離可能領域が両立する範囲が得られないことが多い。その分離抵抗力は定着最適温度Ｔ１から１０℃〜２０℃低下すると半減し、この時、分離可能領域となっている場合が多い。
【００２４】
図５は定着装置の定着ローラと加熱ローラを示す概略図である。ここで、定着温度Ｔについて図５に示すようにニップ部入口温度Ｔｉｎとニップ部出口温度Ｔｏｕｔに分けて考える。図５には、さらに、加熱源１４、定着ローラ１５、加圧ローラ１６、温度制御手段１７及び記録媒体Ｓを示している。
定着性を確保するために必要な熱量はＴｉｎからＴｏｕｔにかけての全域温度であるが、温度制御しているのはニップ部入口前の温度であり、ニップ部入口温度Ｔｉｎが代表値として考えられる。
これに対し分離に影響する温度はニップ部直後のトナー温度であり、定着ニップ部から排出された直後の定着ローラ温度、すなわち、ニップ部出口温度Ｔｏｕｔが代表値として考えられる。一般的には、定着最適温度Ｔ１、及び分離可能温度Ｔ２を考える場合はともにニップ部入口温度Ｔｉｎを持って判断することが多い。
これはニップ部出口温度Ｔｏｕｔがニップ部入口温度Ｔｉｎからニップ部で奪われる熱量を一律に減じた温度と考えているからである。しかしながら、本発明では定着最適温度Ｔ１についてはニップ部入口温度Ｔｉｎ、分離可能温度Ｔ２についてはニップ部出口温度Ｔｏｕｔにて考える。前述のようにニップ部前後では記録媒体及び加圧ローラ１６に熱を奪われるためニップ部入口温度Ｔｉｎ＞ニップ部出口温度Ｔｏｕｔとなる。
【００２５】
図６は定着ローラ温度の温度推移の一例をグラフで示す図である。図６に示すように、通常、定着温度は、温度制御手段１７（図５）によって、定着入口温度Ｔｉｎを定着最適温度Ｔ１（以上）になるように制御される。
ニップ部出口温度Ｔｏｕｔについては、とくに制御されていないが、上述のようにニップ部で熱を奪われるため、図中、破曲線で示すように、Ｔｉｎの温度から奪熱分減じられた温度推移をニップ部入口からニップ部出口までの回転時間分遅れて現れる（ブロック矢印にて示す遅れ）。
今まで述べたニップ中で熱を奪われることによるニップ部入口温度Ｔｉｎとニップ部出口温度Ｔｏｕｔとの関係と、定着可能温度Ｔ１から一定の温度を減じた値が分離可能温度Ｔ２である関係から一般的な定着装置においてはこのニップ部出口温度Ｔｏｕｔが分離可能温度Ｔ２以下となっていることが見受けられる。
【００２６】
ところが、定着温度制御は、通常、ニップ部入口温度近くの温度を検知しながら行っていてニップ部入口温度Ｔｉｎを制御していると言ってよい。このため、ニップ部出口温度Ｔｏｕｔは加熱源１４の点灯タイミングによりＴｏｕｔ＞Ｔ２となってしまう場合がある。
これは図６中の円内に囲んで示す場合であり、図５の検知部温度Ｔｓ（Ｔｉｎ）が低くなると加熱源１４は点灯される。この時、定着ローラ１５（図５）は温度検知部のみならず全周にわたって加熱されるため、ニップ部出口温度Ｔｏｕｔはその時の温度によることなく一律に加熱され、ニップ部出口温度Ｔｏｕｔは上昇してしまう。
この時のニップ部出口温度Ｔｏｕｔがニップ部可能温度Ｔ２ぎりぎりの値を示していた場合などは、図中、Ｔｏｕｔ’にて示すように分離可能範囲を逸脱してしまう結果となる。
このように、定着ローラ１５上の温度検知している部分から下流範囲、主にニップ部分が必要以上に加熱され、かつ分離可能温度Ｔ２を越えてしまうことを防止するために、加熱源１４の熱量をニップ部に直接与えないことを考える。
【００２７】
図７は定着ローラのニップ部の内側と加熱源との間に設けられた遮蔽板を示す概略図である。図７に示すように、定着ローラ１５内のニップ部の内側と加熱源１４との間に遮蔽板１９を設けることによりニップ部の直接加熱を防止する。図７には、さらに、加圧ローラ１６、温度制御手段１７、検知部温度Ｔｓ、ニップ部入口温度Ｔｉｎ及びニップ部出口温度Ｔｏｕｔを示している。
この結果、図６のＴｏｕｔ’に示した分離可能温度Ｔ２を越えていた定着ローラ温度挙動は、ニップ部入口温度Ｔｉｎからニップ部による奪熱分を減じた破線Ｔに示す温度挙動となり、ニップ部出口温度Ｔｏｕｔは分離可能温度Ｔ２以下に制御される。
このように、定着ローラ１５内部に配置されかつこの定着ローラ１５内を選択的に加熱することを可能とする遮蔽部材（遮蔽板）１９を有するので、定着ローラ１５からの記録媒体の分離を安価な構成で達成することができる。
また、遮蔽部材１９は定着ローラ１５と加圧ローラ１６により形成されるニップ近傍部を遮蔽し、加熱源１４からニップ部の直接加熱を避けるので、定着ローラ１５からの記録媒体の分離を安価な構成で達成することができる。
【００２８】
図８は遮蔽板の実施の形態を示す概略斜視図である。図８において、遮蔽板１９は定着ローラ１５内側に加熱源１４と概略平行に配置され、通紙幅全域に渡りニップ部への熱量伝達を規制している。遮蔽板１９の取り付け方法はその両端を筐体の一部に熱膨張吸収を考慮して段付きネジ等で固定されている。
定着ローラ１５の肉厚、定着ローラ１５の回転速度等の条件が異なる場合について考える。定着性を確保するための定着温度Ｔ１と分離性を確保するための定着温度Ｔ２を両立させる、遮蔽板１９による遮蔽範囲及び遮蔽位置の適正範囲はその条件毎により異なる。
遮蔽位置及び遮蔽範囲は、定着ローラ１５の肉厚、材質により決定される加熱源１４からの熱を受け取る定着ローラ１５の内周面からトナーに直接触れてその熱を与える外周面までの熱伝達時間、及びその伝達時間中に定着ローラ１５が回転により移動する距離を考慮して決定する必要がある。
【００２９】
例えば、定着ローラ１５の肉厚が厚くなるほど熱伝達時間が長くなるので定着ローラ１５がより上流で受け取った熱量がニップ部でトナーに伝達されることになる。つまり、肉厚が厚いほどニップ部よりも上流を遮蔽する必要があり、遮蔽範囲を広くする必要が生じる。
ただし、肉厚が厚くなり、定着ローラ１５の蓄熱量が大きくなると、ニップ部で奪われる熱量を定着ローラ１５の蓄熱量で十分に補えるためにニップ部出口温度Ｔｏｕｔの温度降下量が小さくなり、本発明の効果が小さくなることに注意が必要である。
同様に、定着ローラ１５の回転速度が速いほど、定着ローラ１５がより上流で受け取った熱量がニップ部でトナーに伝達されることになる。回転速度が速いほどニップ部よりも上流を遮蔽する必要があり、遮蔽範囲を上流側に配置する必要がある。
【００３０】
ここで、画素密度を上げるため高画質印字時は線速を半分にする等の線速可変の場合を考える。この場合、上述の理由から分離可能温度が最適に得られる遮蔽範囲又は位置は線速によって変化する。
このような場合には、遮蔽板１９の範囲又は位置を可変とし線速により最適な範囲又は位置に変更することが考えられる。上述の理由から低速印字時は、図７に示すように、ニップ部を直接遮蔽する遮蔽板１９の位置にすることが有効と考えられる。
このように、複数の記録媒体（用紙）搬送速度に応じて遮蔽板（遮蔽部材）１９の位置及び範囲を選択しているので、記録媒体搬送速度により異なる分離最適条件に対応した定着ローラ１５の記録媒体分離時温度を安価な構成で制御することによって定着ローラ１５からの記録媒体の分離を達成することができる。
【００３１】
図９は定着ローラの回転上流側に配置される遮蔽板を示す概略図である。また、高速印字時は、定着ローラの回転上流側に移動させた図９に示すような遮蔽板１９位置とすることが有効と考えられる。図９には、さらに、加熱源１４、定着ローラ１５、加圧ローラ１６、温度制御手段１７、検知部温度Ｔｓ、ニップ部入口温度Ｔｉｎ及びニップ部出口温度Ｔｏｕｔを示している。
【００３２】
図１０は２重構造とした遮蔽板を示す概略図である。また、同様に遮蔽範囲を変更する場合を考える。遮蔽範囲を変更する手段の一例として、図１０に示すように、遮蔽板を２重構造とすることを考える。
同様に、上述の理由から低速印字時は、図１０に示すように遮蔽板１９と遮蔽板１９ａを２枚重ねた遮蔽範囲が狭い状態とすることで分離可能温度が最適となると考えられる。図１０には、さらに、加熱源１４、定着ローラ１５、加圧ローラ１６、温度制御手段１７、検知部温度Ｔｓ、ニップ部入口温度Ｔｉｎ及びニップ部出口温度Ｔｏｕｔを示している。
【００３３】
図１１は一方を移動可能にした２重構造の遮蔽板を示す概略図である。また、高速印字時は、図１１に示すように遮蔽板１９ａを移動させ、遮蔽範囲を広い状態とすることで分離可能温度が最適となると考えられる。
図１１には、さらに、加熱源１４、定着ローラ１５、加圧ローラ１６、温度制御手段１７、検知部温度Ｔｓ、ニップ部入口温度Ｔｉｎ及びニップ部出口温度Ｔｏｕｔを示している。
このように、遮蔽部材（遮蔽板）１９ａは定着ローラ１５内を移動可能に構成されているので、印刷条件により異なる分離最適条件に対応した定着ローラ１５の記録媒体分離時温度を安価な構成で制御することで定着ローラ１５からの記録媒体（用紙）の分離を達成することができる。
【００３４】
図１２は遮蔽板位置可変機構の実施の形態を示す概略斜視図である。図１２に示すように、遮蔽板１９は両端を揺動可能な保持部材２０によって保持されている。保持部材２０は回転支点を中心に回転可能であり、図７及び図９に示したような遮蔽板１９の可動範囲を移動させることが可能である。移動に際しては、図１２に示すように、ソレノイド２１と弾性部材２２の組み合せで実施することが一般的である。
【００３５】
図１３は遮蔽板移動の駆動源としてステッピングモータを使用する実施の形態を示す概略図である。また、遮蔽板を移動するために、図１３に示すように、ステッピングモータ２４を駆動源とすることも可能である。遮蔽板１９の遮蔽位置を検出するために保持部材２０の位置を検知する位置センサ２３を設ける。
この位置センサ２３により検出された位置情報に基づいて保持部材２０に連結されたギヤ列２５を介してステッピングモータ２４を駆動制御して狙いの遮蔽範囲及び位置を得ることが可能となる。
ステッピングモータ２４を用いた場合には、遮蔽板１９位置の細かい変更制御が可能である。また、前記の移動可能な遮蔽板構成に固定された遮蔽板１９ａを組み合わせれば、図１０及び図１１に示した遮蔽範囲変更に対応することが可能となる。
遮蔽部材１９は遮蔽範囲を変更可能に構成されているので、印刷条件により異なる分離最適条件に対応した定着ローラ１５（図１１）の記録媒体分離時温度を安価な構成で制御することで定着ローラ１５からの記録媒体の分離を達成することができる。
【００３６】
今まで述べてきたような遮蔽範囲及び位置変更を用いて最適分離条件の異なる状況に対応が可能となる。その１つとして装置設置環境により遮蔽範囲を変更することが考えられる。定着ローラ１５の温度は温度検知手段１７により温度検知しているので所定の温度に維持されているが、記録媒体が設置環境の影響を受けることで分離最適温度が変化してくる。
とくに、記録媒体の含水分によりこの記録媒体のこしが変化するため分離最適温度も変化することが考えられる。そこで、装置に温湿度検知手段を設け、その検出値により遮蔽範囲を切り換えることを考える。例えば、設置環境が高湿の場合は記録媒体のこしが弱く分離に対しては不利な状態である。
このような時は分離に有利なように図１１に示すような遮蔽範囲を広くすることが考えられる。逆に、設置環境が低湿の場合には、図１０に示すように遮蔽範囲を狭くすることが有効である。ここでは分離性に寄与の大きい湿度の場合について述べたが、環境温度によって切り換えることも考えられる。
【００３７】
装置設置環境により遮蔽板（遮蔽部材）１９の位置及び範囲を選択しているので、設置環境により異なる分離最適条件に対応した定着ローラ１５の記録媒体分離時温度を安価な構成で制御することによって定着ローラ１５からの記録媒体の分離を達成することができる。
同様に、通紙枚数により遮蔽範囲を変更することが考えられる。すなわち、通紙を繰り返すことにより加圧ローラ１６の温度は上昇していく。この結果、定着性と分離性を両立させる定着温度範囲が変化してくる。そのため、通紙枚数により遮蔽板１９の位置の補正をすることで通紙枚数に左右されずに定着性と分離性を両立させることが可能となる。
例えば、通紙枚数が少ない時は加圧ローラ１６の温度は低い状態である。この時、加圧ローラ１６からの熱が得られず、定着性の観点からは熱量が不足する状態であり、通紙初期は設定温度を高くすることで熱量不足を補うことが一般的に行われている。
一方、分離の観点からは、加圧ローラ１６の温度が低い場合に、定着ローラ１５に巻き付く方向に分離される傾向が確認されており、定着性とは逆に設定温度を低くする方向が有利である。
この通紙初期の相反する状態において、遮蔽板１９による遮蔽範囲を図１１に示すように広くすることでニップ入口温度Ｔｉｎを高くしつつ、ニップ出口温度Ｔｏｕｔを低く押さえることが可能となり、定着性と分離の両立が可能となる。
【００３８】
また、通紙枚数が多くなるに従って、定着性、及び分離性に余裕が生じるので、定着温度を下げるとともに遮蔽板１９の位置を図１０に示すように遮蔽範囲を狭くしていくことでさらに熱量の余裕ができる。また、加圧ローラ１６内に加熱源を有し、加圧ローラ１６の温度を制御している定着装置の場合には、加圧ローラ１６の制御温度により制御位置範囲を変更することもできる。
通紙時の遮蔽板最適位置は上述の通りである。装置の状態が異なる場合、例えば、ウォームアップ時、待機時における遮蔽板の適正範囲位置も異なってくる。ウォームアップ時は加熱源１４の熱量は全て定着ローラ１５に与えることが好ましい。
このように、通紙枚数に応じて遮蔽板（遮蔽部材）１９の位置及び範囲を変更しているので、通紙枚数により異なる分離最適条件に対応した定着ローラ１５の記録媒体分離時温度を安価な構成で制御することで定着ローラ１５からの記録媒体の分離を達成することができる。
【００３９】
しかしながら、遮蔽板自体は熱を妨げるものなのでウォームアップ時の遮蔽範囲は設定可能な一番小さい範囲が良い（例えば、図１０の状態）。また、温度検知手段１７と遮蔽板１９の位置関係であるが、定着ローラ１５回転中は上流から蓄熱された状態の温度を検知するので温度検知手段１７は遮蔽板１９の遮蔽範囲直前の位置が好ましい。
しかし、ウォームアップ時の定着ローラ１５の回転が停止している場合は、遮蔽板１９の遮蔽範囲近傍にあると遮蔽の影響で定着ローラ１５の昇温が鈍い部分の温度を検知することとなり、温度検知手段１７は遮蔽板１９に近すぎないほうが良い。このことからもウォームアップ時の遮蔽板１９の遮蔽範囲は設定可能な最小な範囲が好ましい。
また、ウォームアップ終了直後のオーバーシュートがしばしば問題となることがあるが、ウォームアップ終了直前に遮蔽板１９の遮蔽範囲を大きくすることで定着ローラ１５の温度上昇速度を鈍化させ、オーバーシュートの軽減を図ることも可能である。
待機時は定着ローラ１５全体が均一な温度分布で、正確に温度検知されていることが好ましい。このため、待機時の場合に遮蔽範囲はなるべく小さい方が良く（例えば、図１０の状態）、また、温度検知手段１７からも遠ざかっていることが好ましい。これはウォームアップ時と同様の理由である。
【００４０】
一般的に、記録媒体の分離はこの記録媒体のこしが弱くなる記録媒体端部が最も不利である。すなわち、定着性最適温度と分離可能温度のバランスを考える場合に記録媒体の端部を分離に対して余裕のある設定とし、その他の部分を定着性に対して余裕のある設定とすることが考えられる。
このように、ウォームアップ動作時、待機時、通紙時それぞれ異なる遮蔽板（遮蔽部材）１９の位置及び範囲を選択するので、記録媒体分離とウォームアップ時間の短縮、通紙開始直後の温度落ち込み防止等の要求項目を成立することができる。
【００４１】
図１４は記録媒体幅方向によって遮蔽範囲の異なる遮蔽板の第１の実施の形態を示す概略斜視図である。図１５は記録媒体幅方向によって遮蔽範囲の異なる遮蔽板の第２の実施の形態を示す概略斜視図である。ここで、図１４及び図１５に示すような記録媒体幅方向によって遮蔽範囲の異なる遮蔽板を考える。
遮蔽板１９ｂは通紙可能最大記録媒体幅近傍のサイズに対応するものであり、両端部の遮蔽範囲が広くなるように中央部よりも回転方向の遮蔽範囲が広く設定されている。このように記録媒体端部の遮蔽範囲を広くすることで記録媒体端部のニップ部出口温度Ｔｏｕｔは中央よりも低くなり分離最適となる。
【００４２】
通常、最大幅記録媒体の使用頻度が最も高いので、最大幅近傍の遮蔽範囲を大きくすることが有効である。遮蔽板１９ｃは遮蔽板１９ｂよりも小さいサイズの用紙に対応する幅の遮蔽範囲を大きくしている。ここで、遮蔽板１９ｃは通紙される記録媒体のサイズに対応して移動可能である。
最大幅近傍に記録媒体を通紙する場合には、図１４に示すように、遮蔽板１９ｃは遮蔽板１９ｂと重なる位置に配置され、遮蔽範囲は遮蔽板１９ｂの遮蔽範囲と同じであり、大サイズ記録媒体端部のニップ部出口温度Ｔｏｕｔが分離最適に制御される。
【００４３】
一方、小サイズの記録媒体が通紙される場合は、図１５に示すように、遮蔽板１９ｃの遮蔽範囲の狭い部分に遮蔽板１９ｃを回転移動させ、小サイズの記録媒体の端部近傍の遮蔽範囲が広くなるように設置する。このようにすることで小サイズ記録媒体端部のニップ部出口温度Ｔｏｕｔが分離最適に制御される。
この時の遮蔽板１９ｃの移動については、前述の図１２及び図１３の動作と同様である。また、記録媒体サイズにより移動可能である遮蔽板１９の別の効果として小サイズ連続通紙時の端部温度上昇防止に用いることが考えられる。
小サイズ連続通紙時は記録媒体が通過する定着ローラ１５の中央部のみが熱を奪われるため端部の温度が高くなり過ぎるものでああるが、小サイズ通紙時は遮蔽板の端部の遮蔽面積を大きく設定することにより定着ローラ１５端部への熱量を小さくすることができるので、定着ローラの端部温度上昇を防止することができる。
このように、通紙する記録媒体のサイズにより遮蔽板（遮蔽部材）１９の位置及び範囲を変更しているので、用紙サイズにより異なる分離最適条件に対応した定着ローラ１５の記録媒体分離時温度を安価な構成で制御することによって定着ローラ１５からの記録媒体の分離を達成することができる。
【００４４】
以上のように、遮蔽板１９を用いてニップ部出口温度Ｔｏｕｔを制御することにより定着ローラ１５からの記録媒体の分離を達成することが可能となる。その結果、従来、カラー機では達成できていなかった定着ローラ１５と加圧ローラ１６の組み合せによる定着装置において非接触の分離手段を用いての分離可能な条件範囲を広げることが可能となった。
その結果、定着ローラ１５と加圧ローラ１６という低コストの組み合せにおいて非接触分離部材を採用することが可能となり、高画質化が達成できる。このように、非接触分離手段においても定着ローラからの用紙の分離を安価な構成で達成することができる。
【００４５】
図１６は分離板と定着ローラとの微小ギャップにエアを流す構成を示す概略図である。図１６では、この定着ローラ１５とこの近傍に適宜な方法で配置された非接触分離板２６との組み合せによる分離余裕度をさらに上げる手段として、分離板２６と定着ローラ１５との微小ギャップにエアを流すようにしている。
図１６に示すように、分離板２６と定着ローラ１５とのギャップからニップ部に向けてエアを流すことで、記録媒体先端を持ち上げる力が加わる。これにより、記録媒体分離が有利になるという従来からのエア分離効果に加えて、本発明の遮蔽板１９と組み合わせることができる。
これによって遮蔽板１９によるニップ部出口温度Ｔｏｕｔ低下作用に加えて、エア送風により定着ローラ１５外部からもニップ部出口温度Ｔｏｕｔを下げる効果が加わり、ニップ部入口温度Ｔｉｎに影響を与えることなく分離に有利なニップ部出口温度Ｔｏｕｔの設定が達成できる。
このように、非接触分離手段（分離板）２６と定着ローラ１５のギャップから定着ニップ部に向けて送風する送風手段（詳細は図示せず）を有するので、記録媒体分離時温度をより低下させること、及び強制的な分離力を加えることにより定着ローラ１５からの記録媒体の非接触分離を確実に達成することができる。
【００４６】
本発明の実施形態として加圧ローラ１本の場合を述べてきたが、この構成に特化されるものではない。その他の構成として、加圧ローラ複数本の場合、加圧ローラの代わりに加圧ベルトを用いた場合等が考えられるがいずれの場合も同様の効果が得られると考えられる。
このように、定着ローラ１５からの記録媒体の分離を確実に達成できる定着装置を搭載するので、記録媒体分離を確実に達成する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】
【００４７】
【図１】本発明を実施するプリンタの実施の形態を示す概略構成図である。
【図２】記録媒体の押し付け力を測定する測定装置を説明する概略図である。
【図３】定着温度と定着ローラと記録媒体の分離抵抗力の関係をグラフで示す図である。
【図４】定着最適温度Ｔ１と定着温度Ｔ２の関係をグラフで示す図である。
【図５】定着装置の定着ローラと加熱ローラを示す概略図である。
【図６】定着ローラ温度の温度推移の一例をグラフで示す図である。
【図７】定着ローラのニップ部の内側と加熱源との間に設けられた遮蔽板を示す概略図である。
【図８】遮蔽板の実施の形態を示す概略斜視図である。
【図９】定着ローラの回転上流側に配置される遮蔽板を示す概略図である。
【図１０】２重構造とした遮蔽板を示す概略図である。
【図１１】一方を移動可能にした２重構造の遮蔽板を示す概略図である。
【図１２】遮蔽板位置可変機構の実施の形態を示す概略斜視図である。
【図１３】遮蔽板移動の駆動源としてステッピングモータを使用する実施の形態を示す概略図である。
【図１４】記録媒体幅方向によって遮蔽範囲の異なる遮蔽板の第１の実施の形態を示す概略斜視図である。
【図１５】記録媒体幅方向によって遮蔽範囲の異なる遮蔽板の第２の実施の形態を示す概略斜視図である。
【図１６】分離板と定着ローラとの微小ギャップにエアを流す構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４８】
Ａ  画像形成装置（プリンタ）
Ｓ  記録媒体（用紙）
１４  加熱源
１５  定着ローラ
１６  加圧ローラ
１７  温度制御手段（温度検知手段）
１９  遮蔽部材
１９ａ  遮蔽部材
２６  非接触分離手段（分離板）
【図１】
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【図２】
2008058833.tif 000004
【図３】
2008058833.tif 000005
【図４】
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【図５】
2008058833.tif 000007
【図６】
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【図７】
2008058833.tif 000009
【図８】
2008058833.tif 000010
【図９】
2008058833.tif 000011
【図１０】
2008058833.tif 000012
【図１１】
2008058833.tif 000013
【図１２】
2008058833.tif 000014
【図１３】
2008058833.tif 000015
【図１４】
2008058833.tif 000016
【図１５】
2008058833.tif 000017
【図１６】
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