(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１加圧ローラーを含む複数の支持ローラーと、
前記複数の支持ローラーに回転可能に張架された定着ベルトと、
前記定着ベルトを間に挟みこんで前記第１加圧ローラーを加圧し、前記定着ベルトとの間に定着ニップを形成する第２加圧ローラーと、
前記定着ベルトのテンションを調整するテンション調整手段と、
前記第１加圧ローラー、前記第２加圧ローラー、前記テンション調整手段を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
第１動作モードが選択されると、前記定着ベルトの表面速度を前記第２加圧ローラーの表面速度より高めるとともに、前記定着ベルトのテンションを通常モードの値より下げ、
第２動作モードが選択されると、前記第２加圧ローラーの表面速度を前記定着ベルトの表面速度より高めるとともに、前記定着ベルトのテンションを前記通常モードの値に設定する、定着装置。
【請求項２】
前記複数の支持ローラーは、前記定着ベルトを張架する加熱ローラーを含み、
前記テンション調整手段は、前記加熱ローラーの回転軸と固定部材との距離を変化させる機構を含む、請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記テンション調整手段は、前記定着ベルトの内周側に前記定着ベルトに接触して配置されるとともに、前記定着ベルトとの接触位置を変更可能に構成されたインレットローラーを含む、請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記第１動作モードが選択されると、前記定着ベルトの表面速度と前記第２加圧ローラーの表面速度との速度差は、前記第２加圧ローラーの表面速度を基準にして０．２〜０．６％の範囲に設定される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
記録媒体としてコート紙が用いられることが検知されると、前記第１動作モードが選択される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項６】
前記第２加圧ローラーにより前記第１加圧ローラーの表面に形成された弾性層が押し込まれるように構成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記通常モードが選択されると、前記定着ベルトの表面速度と前記第２加圧ローラーの表面速度とを一致させる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項８】
入力画像に基づくトナー像を記録媒体上に形成する画像形成部と、
前記画像形成部により前記記録媒体上に形成されたトナー像を定着する定着装置とを備え、
前記定着装置は、
第１加圧ローラーを含む複数の支持ローラーと、
前記複数の支持ローラーに回転可能に張架された定着ベルトと、
前記定着ベルトを間に挟みこんで前記第１加圧ローラーを加圧し、前記定着ベルトとの間に定着ニップを形成する第２加圧ローラーと、
前記定着ベルトのテンションを調整するテンション調整手段と、
前記第１加圧ローラー、前記第２加圧ローラー、前記テンション調整手段を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
第１動作モードが選択されると、前記定着ベルトの表面速度を前記第２加圧ローラーの表面速度より高めるとともに、前記定着ベルトのテンションを通常モードの値より下げ、
第２動作モードが選択されると、前記第２加圧ローラーの表面速度を前記定着ベルトの表面速度より高めるとともに、前記定着ベルトのテンションを前記通常モードの値に設定する、画像形成装置。
【請求項９】
定着装置での定着方法であって、
前記定着装置は、
第１加圧ローラーを含む複数の支持ローラーと、
前記複数の支持ローラーに回転可能に張架された定着ベルトと、
前記定着ベルトを間に挟みこんで前記第１加圧ローラーを加圧し、前記定着ベルトとの間に定着ニップを形成する第２加圧ローラーと、
前記定着ベルトのテンションを調整するテンション調整手段とを備え、
前記定着方法は、
第１動作モードが選択されると、前記定着ベルトの表面速度を前記第２加圧ローラーの表面速度より高めるとともに、前記定着ベルトのテンションを通常モードの値より下げるステップと、
第２動作モードが選択されると、前記第２加圧ローラーの表面速度を前記定着ベルトの表面速度より高めるとともに、前記定着ベルトのテンションを前記通常モードの値に設定するステップと、を備える、定着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、電子写真方式の画像形成装置の定着装置、その定着装置を有する画像形成装置、および定着装置での定着方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式によりさまざまな記録媒体へ画像形成がなされるようになっている。このような記録媒体の一つとして、薄紙上に画像形成したいというニーズがある。一方で、電子写真方式の画像形成装置において、薄紙上に形成された画像についての良好な定着性を実現することは容易ではない。この原因の一つとして、定着装置から薄紙が分離する性能、すなわち定着分離性が相対的に低いことが挙げられる。
【０００３】
このような定着分離性に関して、特開２０１２−４７９０５号公報（特許文献１）は、定着ベルトに傷を付けることなくかつジャムを発生させることなく、用紙を確実に分離することが可能な定着装置およびこれを用いた画像形成装置を開示する。具体的には、特許文献１は、定着ベルト駆動手段と加圧ローラー駆動手段との回転制御によって、定着装置を通過する記録媒体の表裏速度に差を設け、記録媒体移動方向を定着ベルトから離れる方向に制御し、定着分離性を改善する方法を提案する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−４７９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献１に開示された方法によれば、定着ベルトと加圧ローラーとの間の速度差を、記録媒体の移動方向が変化するほどまで大きくすると、画像品質が低下するという課題が生じ得る。すなわち、特許文献１に開示された方法においては、定着分離性の向上と画像品質の維持とを両立することが難しい。
【０００６】
本技術は、このような課題に向けられたものであり、記録媒体上に形成された画像の品質を維持しつつ、記録媒体の定着分離性を向上させることを、目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある局面に従う定着装置は、第１加圧ローラーを含む複数の支持ローラーと、複数の支持ローラーに回転可能に張架された定着ベルトと、定着ベルトを間に挟みこんで第１加圧ローラーを加圧し、定着ベルトとの間に定着ニップを形成する第２加圧ローラーと、定着ベルトのテンションを調整するテンション調整手段と、第１加圧ローラー、第２加圧ローラー、テンション調整手段を制御する制御部とを含む。制御部は、第１動作モードが選択されると、定着ベルトの表面速度を第２加圧ローラーの表面速度より高めるとともに、定着ベルトのテンションを通常モードの値より下げる。
【０００８】
好ましくは、複数の支持ローラーは、定着ベルトを張架する加熱ローラーを含み、テンション調整手段は、加熱ローラーの回転軸と固定部材との距離を変化させる機構を含む。
【０００９】
好ましくは、テンション調整手段は、定着ベルトの内周側に定着ベルトに接触して配置されるとともに、定着ベルトとの接触位置を変更可能に構成されたインレットローラーを含む。
【００１０】
好ましくは、第１動作モードが選択されると、定着ベルトの表面速度と第２加圧ローラーの表面速度との速度差は、第２加圧ローラーの表面速度を基準にして０．２〜０．６％の範囲に設定される。
【００１１】
好ましくは、記録媒体としてコート紙が用いられることが検知されると、第１動作モードが選択される。
【００１２】
好ましくは、第２加圧ローラーにより第１加圧ローラーの表面に形成された弾性層が押し込まれるように構成される。
【００１３】
好ましくは、制御部は、第２動作モードが選択されると、第２加圧ローラーの表面速度を定着ベルトの表面速度より高めるとともに、定着ベルトのテンションを通常モードの値に設定する。
【００１４】
好ましくは、制御部は、通常モードが選択されると、定着ベルトの表面速度と第２加圧ローラーの表面速度とを一致させる。
【００１５】
本発明の別の局面に従う画像形成装置は、入力画像に基づくトナー像を記録媒体上に形成する画像形成部と、画像形成部により記録媒体上に形成されたトナー像を定着する定着装置とを含む。定着装置は、第１加圧ローラーを含む複数の支持ローラーと、複数の支持ローラーに回転可能に張架された定着ベルトと、定着ベルトを間に挟みこんで第１加圧ローラーを加圧し、定着ベルトとの間に定着ニップを形成する第２加圧ローラーと、定着ベルトのテンションを調整するテンション調整手段と、第１加圧ローラー、第２加圧ローラー、テンション調整手段を制御する制御部とを含む。制御部は、第１動作モードが選択されると、定着ベルトの表面速度を第２加圧ローラーの表面速度より高めるとともに、定着ベルトのテンションを通常モードの値より下げる。
【００１６】
本発明のさらに別の局面に従えば定着装置での定着方法が提供される。定着装置は、第１加圧ローラーを含む複数の支持ローラーと、複数の支持ローラーに回転可能に張架された定着ベルトと、定着ベルトを間に挟みこんで第１加圧ローラーを加圧し、定着ベルトとの間に定着ニップを形成する第２加圧ローラーと、定着ベルトのテンションを調整するテンション調整手段とを含む。定着方法は、第１動作モードが選択されると、定着ベルトの表面速度を第２加圧ローラーの表面速度より高めるステップと、定着ベルトのテンションを通常モードの値より下げるステップとを含む。
【発明の効果】
【００１７】
本技術によれば、記録媒体上に形成された画像の品質を維持しつつ、記録媒体の定着分離性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施の形態に従う画像形成装置の要部の装置構成を示す模式図である。
【図２】本実施の形態に従う定着装置の基本的な構成を示す模式図である。
【図３】本実施の形態に従う定着装置のテンション調整機構の構成例１を示す断面模式図である。
【図４】本実施の形態に従う定着装置のテンション調整機構の構成例１を示す平面模式図である。
【図５】本実施の形態に従う定着装置のテンション調整機構の構成例２を示す断面模式図である。
【図６】定着ベルトの表面速度Ｖｂと第２加圧ローラーの表面速度Ｖｒ２との差を示すグラフである。
【図７】定着ベルトのテンション、定着ベルトの表面速度Ｖｂ、および第２加圧ローラーの表面速度Ｖｒ２を変化させたときに生じるニップ出口の断面形状の一例を示す模式図である。
【図８】図２に示す上凸の定着ニップ形状を有する定着ニップの入口および出口の断面形状の一例を示す模式図である。
【図９】本実施の形態に従う定着方法により定着された画像の品質を評価した結果の一例を示す図である。
【図１０】本実施の形態に従う定着装置に採用される動作モードの一例を示す図である。
【図１１】本実施の形態に従う定着装置の制御ハードウェアの一例を示す模式図である。
【図１２】本実施の形態に従う定着装置での処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２０】
［Ａ．装置構成］
まず、本発明の実施の形態に従う定着装置を有する電子写真方式の画像形成装置の構成について説明する。画像形成装置としては、複合機（ＭＦＰ：Multi-Functional Peripheral）、複写機、ファクシミリ、プリンターといったどのような形態で実装されてもよい。
【００２１】
図１は、本実施の形態に従う画像形成装置１の要部の装置構成を示す模式図である。図１には、電子写真方式の画像形成装置の一例として、タンデム式の４色カラー方式を示すが、これらに限られることなく、モノクロ方式であってもよいし、ロータリー式のカラー方式であってもよい。
【００２２】
図１を参照して、画像形成装置１は、電子写真方式で画像を形成する画像形成部として、像担持体である中間転写ベルト２と、感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋと、イメージングユニット４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋと、１次転写ローラー５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋと、２次転写ローラー６と、クリーニング装置７とを含む。この画像形成部は、入力画像に基づくトナー像を記録媒体上に形成する。画像形成装置１は定着装置１００をさらに有しており、定着装置１００は画像形成部により記録媒体上に形成されたトナー像を定着する。
【００２３】
中間転写ベルト２は、複数のローラーに張架されて回転するように構成されており、その回転経路の周囲に配置された感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋおよびイメージングユニット４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋによって、その表目に各色のトナー像が順次形成される。
【００２４】
イメージングユニット４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像を、対応する感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ上にそれぞれ形成する。感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ上にそれぞれ形成された各色のトナー像は、対応する１次転写ローラー５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋによって、それぞれ中間転写ベルト２上に転写される。最終的には、各色のトナー像が重ね合されたフルカラーのトナー像が中間転写ベルト２上に形成される。
【００２５】
中間転写ベルト２上のフルカラーのトナー像は、２次転写ローラー６によって記録媒体へさらに転写され、続いて、定着装置１００が記録媒体上に転写されたトナー像を加熱および加圧して定着する。トナー像が定着された記録媒体は、排出ローラー８によって図示しないトレイへ排出される。
【００２６】
一方、中間転写ベルト２上の残留トナーは、クリーニング装置７のクリーニングブレードにより掻き取り回収される。
【００２７】
［Ｂ．定着装置の基本的な構成］
次に、本実施の形態に従う定着装置１００の基本的な構成について説明する。本実施の形態に従う定着装置１００は、二軸上ベルト方式の定着装置が採用される。
【００２８】
二軸上ベルト方式とは、第１加圧ローラーを含む複数の支持ローラーと、複数の支持ローラーに回転可能に張架された定着ベルトと、定着ベルトを間に挟みこんで第１加圧ローラーを加圧し、定着ベルトとの間に定着ニップを形成する第２加圧ローラーとを主たる要素とする構成を意味する。記録媒体は、第１加圧ローラーに架かった定着ベルトと第２加圧ローラーとの間に形成される定着ニップを通過することで、記録媒体上にトナー像が定着される。このとき、記録媒体のトナー像が形成された面（トナー面）は、定着ベルト側に向けられる。すなわち、記録媒体上に形成されたトナー像は、第２加圧ローラーではなく、定着ベルトと接触することになる。
【００２９】
二軸上ベルト方式は、複数の支持ローラーに回転可能に張架された定着ベルトと、他の回転体との間に定着ニップを形成する構成を包含する概念であり、第２加圧ローラーについては、ローラー単体で構成されていてもよいし、第１加圧ローラーと同様に、複数の支持ローラーおよび当該複数の支持ローラーに張架された定着ベルトを用いる構成を採用してもよい。
【００３０】
少なくとも、複数の支持ローラーに回転可能に張架された定着ベルトを介して定着ニップを加熱することで、トナー像に熱が加えられる構成が採用されている。この定着ニップを加熱するための構成としては、定着ベルトを張架する複数の支持ローラーの少なくとも１つに熱源を有する中空ローラーを採用する構成を採用してもよいし、定着ベルトに近接して配置された加熱体（熱源）で定着ベルトを加熱する構成を採用してもよい。さらに、これらの構成を適宜組み合わせた構成を採用してもよい。
【００３１】
図２は、本実施の形態に従う定着装置１００の基本的な構成を示す模式図である。図２を参照して、定着装置１００は、各々が紙面垂直方向に回転軸を有する加熱ローラー１２および第１加圧ローラー２０と、これらのローラーによって張架された定着ベルト１０とを含む。第１加圧ローラー２０および加熱ローラー１２が定着ベルト１０を張架する複数の支持ローラーに相当する。
【００３２】
加熱ローラー１２は、少なくとも一部が中空になっており、その中空部分のヒーターなどの熱源（図示しない）が配置される。この内部のヒーターの発熱によって、定着ベルト１０が加熱される。加熱ローラー１２は、さらに、加熱ローラー１２の回転軸の外端側を支持する加熱ローラー支持部材１４を有しており、本体部（図示しない）などに固定された固定部材１８と加熱ローラー支持部材１４との間にバネ１６が張架されている。このバネ１６によって、加熱ローラー支持部材１４が固定部材１８へ引っ張られ、定着ベルト１０にテンションが与えられることになる。すなわち、定着ベルト１０は、バネ１６の伸縮力に応じたテンションを与えられて移動することになる。
【００３３】
第１加圧ローラー２０に圧接されて第２加圧ローラー３０が配置されている。第１加圧ローラー２０および第２加圧ローラー３０の表面には、数ｍｍの弾性層が形成されており、このように互いに圧接して配置された第１加圧ローラー２０と第２加圧ローラー３０との間に、弾性層により、記録媒体の通紙経路４２に定着ニップ４０が形成される。典型的には、加熱ローラー１２、第１加圧ローラー２０、および第２加圧ローラー３０は、４０〜６０ｍｍ程度の直径を有している。また、定着ベルト１０は、１００ｍｍ程度の直径を有している。
【００３４】
以下の説明においては、典型的に、第２加圧ローラー３０により第１加圧ローラー２０の弾性層が押し込まれた定着ニップ、いわゆる上凸の定着ニップ形状を例示するが、これに限らず、第２加圧ローラー３０の弾性層が押し込まれた定着ニップを形成するようにしてもよいし、両方の加圧ローラーの弾性層がそれぞれ変形するような定着ニップを形成するようにしてもよい。
【００３５】
本実施の形態においては、第１加圧ローラー２０および第２加圧ローラー３０は、それぞれ独立に駆動モーター２２および３２により回転駆動される。このような互いに独立して回転駆動される駆動モーター２２および３２を採用することで、後述するような、第１加圧ローラー２０および第２加圧ローラー３０の速度制御を実現できる。
【００３６】
［Ｃ．概要］
本実施の形態に従う定着装置１００は、特に、薄い記録媒体（典型的には、薄紙）の定着分離性を向上させるための機構を採用している。定着分離性とは、定着装置にて記録媒体上に形成されたトナー像が加熱および加圧されたときに、加熱体（図２に示す、定着ベルト１０）への記録媒体の張り付き難さの度合いを意味する。すなわち、定着装置において記録媒体上のトナー像が加圧および加熱する処理がなされた後に、当該処理後の記録媒体が定着装置から離れ易さの度合いを意味する。
【００３７】
本願発明者らの鋭意研究によって、次のような新たな知見が得られた。すなわち、定着ベルト１０の表面速度を第２加圧ローラー３０の表面速度より高めることで、両者の間に速度差を生じさせることで、定着ベルト１０と薄い記録媒体上のトナー像との間にせん断力が発生し、定着ベルト１０から薄い記録媒体を分離し易くなる。ここで、「表面速度」とは、他の部材と接触し得る露出面の単位時間当たりの移動距離を意味する。
【００３８】
一方で、表面速度の差によって、定着ニップ４０がニップ上流側に寄り、定着ニップ４０の出口（以下、「ニップ出口」とも称す。）の曲率が小さくなる。本願発明者らは、このようなニップ出口の曲率が小さくなることで、定着分離性は低下してしまうという新たな課題に気付いた。そこで、定着ベルト１０のテンションを下げることで、定着ベルト１０と薄い記録媒体上のトナー像との間に生じるせん断力を維持しながら、ニップ出口の曲率が小さくなってしまうことを抑制し、定着分離性を改善するという解決手段を採用する。
【００３９】
すなわち、本実施の形態に従う二軸上ベルト方式の定着装置１００は、それぞれ独立した駆動源により回転駆動される第１加圧ローラー２０および第２加圧ローラー３０と、定着ベルト１０のテンションを調整するテンション調整機構とを有している。薄い記録媒体を処理する場合において、定着ベルト１０の表面速度を第２加圧ローラー３０の表面速度より高くするとともに、定着ベルト１０のテンションを下げることで、定着分離性を改善することができる。このような構成を採用することで、定着ベルト１０の表面速度と第２加圧ローラー３０の表面速度との速度差を高めなくとも、定着分離性を向上でき、これによって、表面速度が大きくなることにより生じる画像品質の低下を防止できる。
【００４０】
［Ｄ．テンション調整機構の構成例］
次に、上述したような定着ベルト１０のテンションを調整するテンション調整機構の構成例について説明する。
【００４１】
（ｄ１：構成例１）
図３は、本実施の形態に従う定着装置１００のテンション調整機構の構成例１を示す断面模式図である。図４は、本実施の形態に従う定着装置１００のテンション調整機構の構成例１を示す平面模式図である。
【００４２】
図３および図４に示す定着装置１００は、テンション調整機構の構成例１として、加熱ローラー１２の回転軸と固定部材１８との距離を変化させる機構を含む。より具体的には、定着装置１００は、テンション調整機構として、固定部材１８の端部の近傍に回転可能に配置されたカム機構５０を含む。カム機構５０は、モーター５２（図４）によって回転駆動され、そのカム機構５０の回転により、固定部材１８と加熱ローラー支持部材１４との間の距離が変化する。図３（Ａ）に示す標準テンション状態においては、固定部材１８と加熱ローラー支持部材１４との間の距離がＬ１に維持されている一方で、図３（Ｂ）に示す低テンション状態においては、カム機構５０の角度が変化することで、固定部材１８と加熱ローラー支持部材１４との間の距離がＬ２（＜Ｌ１）に変化している。
【００４３】
このように、固定部材１８と加熱ローラー支持部材１４との間の距離を変化させることによって、バネ１６によって加熱ローラー支持部材１４が固定部材１８側へ引き寄せられる力が変化するので、定着ベルト１０に生じるテンションが下がる。典型的な構成例においては、距離Ｌ１と距離Ｌ２との差（移動距離）は、最大７０ｍｍ程度に設定される。
【００４４】
（ｄ２：構成例２）
図５は、本実施の形態に従う定着装置１００のテンション調整機構の構成例２を示す断面模式図である。
【００４５】
図５に示す定着装置１００は、テンション調整機構の構成例２として、定着ベルト１０の内周側に定着ベルト１０に接触して配置されるとともに、定着ベルト１０との接触位置を変更可能に構成されたインレットローラー６０を含む。インレットローラー６０は、所定の経路に沿って移動可能に構成されており、インレットローラー６０が移動することによって、定着ベルト１０の経路が変化して、定着ベルト１０に生じるテンションが変化する。
【００４６】
インレットローラー６０の移動は、例えば、図３および図４に示すカム機構５０と同様のカム機構（図示しない）を採用してもよい。この場合、インレットローラー６０と近接して配置されたカム機構を回転させることで、インレットローラー６０を２つまたは複数の位置のいずれかに位置付けることができる。
【００４７】
図５（Ａ）に示す標準テンション状態においては、加熱ローラー１２と第１加圧ローラー２０とを結ぶ軸に対して、インレットローラー６０が外寄りに位置している一方で、図５（Ｂ）に示す低テンション状態においては、インレットローラー６０が内寄りの位置に変化している。このようなインレットローラー６０を定着ベルト１０の内周に対して、内側へ移動させるほど、定着ベルト１０に生じるテンションは下がることになる。
【００４８】
（ｄ３：構成例３）
上述した構成例１と構成例２とを適宜組み合わせた構成を採用してもよい。
【００４９】
［Ｅ．実験結果］
次に、本願発明者らによる本実施の形態に従う定着方法の効果について検証した実験結果について説明する。
【００５０】
（ｅ１：ニップ出口の曲率）
図６は、定着ベルト１０の表面速度Ｖｂと第２加圧ローラー３０の表面速度Ｖｒ２との差を示すグラフである。図６においては、第２加圧ローラー３０の表面速度Ｖｒ２を一定に維持したまま、定着ベルト１０の表面速度Ｖｂを変化させたときの、定着ベルト１０の表面速度Ｖｂと第２加圧ローラー３０の表面速度Ｖｒ２との間の速度差の一例を示す。この速度差は、せん断力の効果に相当する。
【００５１】
図６に示すグラフを測定するにあたっては、第１加圧ローラー２０と機械的に接続されている駆動モーター２２に制御指令を与えることで、定着ベルト１０の表面速度Ｖｂを調整し、第２加圧ローラー３０と機械的に接続されている駆動モーター３２に制御指令を与えることで、第２加圧ローラー３０の表面速度Ｖｒ２を調整した。
【００５２】
より具体的には、駆動モーター２２としてはステッピングモーターを採用し、駆動モーター３２としてはＡＣサーボモーターを採用した。圧接による定着ニップ形成前の離間時において、定着ベルト１０の表面速度Ｖｂおよび第２加圧ローラー３０の表面速度Ｖｒ２は、例えば、２９０〜３００ｍｍ／ｓおよび３２０ｍｍ／ｓ程度にそれぞれ設定されてもよい。なお、定着ベルト１０の表面速度Ｖｂおよび第２加圧ローラー３０の表面速度Ｖｒ２は、定着ニップ内の圧力、第１加圧ローラー２０および第２加圧ローラー３０の材料・設定温度・設定速度などに応じて適宜設定される。
【００５３】
図６に示すように、ＶｂとＶｒ２との間の速度差∝定着ベルト１０の表面速度Ｖｂの関係が成立し、Ｖｂ＞Ｖｒ２である、オーバーアシスト状態（以下、「ＯＡ状態」とも称す。）において、定着ベルト１０と薄い記録媒体上に形成されたトナー像との間でせん断力が発生する。このせん断力によって、定着分離性を改善できる。以下の説明においては、ＯＡ状態に対して、Ｖｂ＜Ｖｒ２の状態をブレーキ状態（あるいは、「Ｂ状態」）とも称し、Ｖｂ＝Ｖｒ２の状態を従動状態とも称す。なお、「従動状態」とは、定着ベルト１０の表面速度Ｖｂと第２加圧ローラー３０の表面速度Ｖｒ２の表面速度が実質的に同じであることを意味し、一方が他方に対して「従動」していることまでも限定するものではない。
【００５４】
本実施の形態に従う定着装置１００においては、ＯＡ状態の好ましい一形態として、定着ベルト１０の表面速度Ｖｂと第２加圧ローラー２０の表面速度Ｖｒ２との速度差は、第２加圧ローラー２０の表面速度Ｖｒ２を基準にして０．２〜０．６％の範囲に設定される。
【００５５】
図７は、定着ベルト１０のテンション、定着ベルト１０の表面速度Ｖｂ、および第２加圧ローラー３０の表面速度Ｖｒ２を変化させたときに生じるニップ出口の断面形状の一例を示す模式図である。図７には、（１）Ｖｂ＜Ｖｒ２のＢ状態（かつ、標準テンション状態）、（２）Ｖｂ＞Ｖｒ２のＯＡ状態（かつ、標準テンション状態）、（３）Ｖｂ＞Ｖｒ２のＯＡ状態（かつ、低テンション状態）の各場合における、ニップ出口のローラー回転軸に垂直な面での断面形状の一例を示す。
【００５６】
図７のグラフ中の（１）と（２）とを比較すると、
（１）に示すＶｂ＜Ｖｒ２（Ｂ状態）（ならびに、Ｖｂ＝Ｖｒ２（従動状態））に比べて、Ｖｂ＞Ｖｒ２（ＯＡ状態）では、定着ニップがニップ上流側（グラフ下側）に寄り、ニップ出口の曲率が小さくなる。すなわち、Ｖｂ≦Ｖｒ２の状態（（１）に示すＢ状態および従動状態）に比較して、Ｖｂ＞Ｖｒ２の状態（（２）に示すＯＡ状態）では、定着分離性が低下する。
【００５７】
一方で、（１）に示すＶｂ＜Ｖｒ２（Ｂ状態）においては、定着ベルト１０と薄い記録媒体上のトナー像との間にせん断力を発生させるとともに、ニップ出口の曲率が大きくなるので、定着分離性の改善効果が期待されるが、定着分離性の改善とは別に、画像ノイズが発生し、画像品質が低下する場合がある。（１）に示すＶｂ＜Ｖｒ２（Ｂ状態）において画像ノイズが発生するメカニズムは必ずしも明らかにはなっていないが、実験事実として知られている。特に、記録媒体が薄い場合に、このような画像ノイズの影響が顕著になりやすい。
【００５８】
このような定着分離性の向上および画像品質の維持を両立させるために、本実施の形態に従う定着装置１００においては、特に、薄い記録媒体上のトナー像を定着させる際には、（２）に示すＶｂ＞Ｖｒ２の状態（ＯＡ状態）に維持した上で、定着ベルト１０のテンションを下げる。すると、定着ベルト１０と薄い記録媒体上のトナー像との間にせん断力を維持しつつ、（２）に示す出口曲率は（３）に示す出口曲率まで変化し、Ｖｂ≦Ｖｒ２の状態（（１）に示すＢ状態および従動状態）に近づき、定着分離性を改善できる。
【００５９】
このように、図７のグラフ中の（３）には、Ｖｂ＞Ｖｒ２（ＯＡ状態）における、定着ベルト１０のテンションを下げることによる、ニップ出口の曲率変化の例を示す。図７に示す測定例においては、定着ベルト１０のテンション（低テンション状態）の値を、標準テンション状態でのテンションの大きさの１０％まで下げた例を示す。
【００６０】
図８は、図２に示す上凸の定着ニップ形状を有する定着ニップの入口および出口の断面形状の一例を示す模式図である。図８には、（１）Ｖｂ＜Ｖｒ２（Ｂ状態）、（２）Ｖｂ≒Ｖｒ２（従動状態に近い）、（３）Ｖｂ＞Ｖｒ２（ＯＡ状態）の各場合における、ニップ入口およびニップ出口のローラー回転軸に垂直な面での断面形状の一例を示す。
【００６１】
図８に示すように、少なくとも上凸の定着ニップ形状では、（３）に示すＶｂ＞Ｖｒ２（ＯＡ状態）においてニップ出口の曲率が小さくなることが確認されており、本実施の形態に従う定着方法は、上凸の定着ニップ形状に適用することが好ましい。言い換えれば、定着ベルト１０のテンションを下げることによる定着分離性の向上および画像品質の維持という効果は、上凸の定着ニップ形状に適用することでより大きくなる。
【００６２】
（ｅ２：画像品質）
次に、本実施の形態に従う定着方法による画像品質について説明する。図９は、本実施の形態に従う定着方法により定着された画像の品質を評価した結果の一例を示す図である。図９には、記録媒体の一例として「コート紙」を用いるとともに、通常の記録媒体の一例として「普通紙」を用いた。画像品質の評価方法として、Ｖｂ＜Ｖｒ２（Ｂ状態）、Ｖｂ＝Ｖｒ２（従動状態）、Ｖｂ＞Ｖｒ２（ＯＡ状態）のそれぞれについて、低テンション状態で、コート紙および普通紙上に形成されたトナー像を定着させた結果の画像品質を、画像ノイズランクを用いて評価した。また、比較例として、Ｖｂ＝Ｖｒ２（従動状態）の状態で、コート紙および普通紙上に形成されたトナー像を定着させた結果の画像品質についても評価した。
【００６３】
図９に示すように、コート紙については、（基本的には、その厚さにかかわらず）Ｖｂ＜Ｖｒ２（Ｂ状態）において画像品質が低下することが示されており、Ｖｂ＞Ｖｒ２（ＯＡ状態）を用いる。すなわち、図９中の動作点８０でトナー像の定着処理が実行されることが好ましい。
【００６４】
一方、普通紙についても、コート紙と同様に、Ｖｂ＞Ｖｒ２（ＯＡ状態）、かつ低テンション状態において、画像品質を向上できることが分かる。そのため、図９中の動作点８０でトナー像の定着処理が実行されるようにしてもよい。
【００６５】
あるいは、普通紙については、Ｖｂ＜Ｖｒ２（Ｂ状態）とすることでも、画像品質を向上できることが分かる。すなわち、図９中の動作点８２でトナー像の定着処理が実行されるようにしてもよい。この場合、定着ベルト１０のテンションを下げる必要はなく、標準テンション状態で定着処理が実行される。
【００６６】
［Ｆ．制御構成］
次に、本実施の形態に従う定着装置１００での制御構成について説明する。
【００６７】
（ｆ１：動作モード）
上述の図９に示されるような知見に基づいて、本実施の形態に従う定着装置１００では、薄い記録媒体の定着処理に適用される動作モード（以下、「薄紙分離モード」とも称す。）と、それ以外の通常の定着処理に適用される動作モード（以下、「通常定着モード」とも称す。）が用意される。
【００６８】
図１０は、本実施の形態に従う定着装置１００に採用される動作モードの一例を示す図である。図１０を参照して、通常定着モードにおいては、Ｖｂ＝Ｖｒ２（従動状態）に設定されるとともに、標準テンション状態で定着処理が実行される。このような通常定着モードは、通常紙などに適用される。
【００６９】
一方、薄紙分離モードにおいては、Ｖｂ＞Ｖｒ２（ＯＡ状態）に設定されるとともに、低テンション状態で定着処理が実行される。このモードは、図９中の動作点８０に相当する。このような薄紙分離モードは、コート紙や薄標準紙などに適用される。
【００７０】
さらに、薄紙分離モードとして、別の動作モードを採用してもよい。具体的には、Ｖｂ＜Ｖｒ２（Ｂ状態）に設定されるとともに、標準テンション状態で定着処理が実行される。この動作モードは、図９中の動作点８２に相当する。この動作モードは、図９中の動作点８０に相当する。このような薄紙分離モードは、薄標準紙などに適用される。
【００７１】
なお、図１０には、薄紙分離モードとして２つの動作モードを示すが、両方を採用する必要はなく、必要に応じて、いずれか一方のみを採用するようにしてもよい。
【００７２】
（ｆ２：制御ハードウェア）
図１１は、本実施の形態に従う定着装置１００の制御ハードウェアの一例を示す模式図である。図１１を参照して、定着装置１００は、その制御構造として、紙質検知センサー１５８と、制御部１５０と、操作パネル１６０と、入力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）１６２と、出力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）１６４と、ドライバー２４，３４，５４とを含む。
【００７３】
紙質検知センサー１５８は、給紙装置の内部または記録媒体の搬送経路などに配置され、トナー像が形成される対象となる記録媒体の紙質を検知する。例えば、紙質検知センサー１５８としては、重量センサーまたは投光・受光式の光学センサーなどが用いられ、対象の記録媒体の厚み（あるいは、坪量）などを検知する。紙質検知センサー１５８の検知結果は、制御部１５０へ出力される。
【００７４】
操作パネル１６０は、画像形成装置１の外表面に配置され、ユーザー操作を受け付ける。操作パネル１６０に与えられたユーザー操作は、入力インターフェイス１６２を介して、制御部１５０へ与えられる。
【００７５】
制御部１５０は、本実施の形態に従う定着方法を実行するための演算主体であり、第１加圧ローラー２０、第２加圧ローラー３０、テンション調整機構を制御する。例えば、制御部１５０は、プロセッサ１５２、メモリー１５４、制御プログラム１５６などで構成される。プロセッサ１５２は、メモリー１５４に制御プログラム１５６を展開して実行することで、本実施の形態に従う定着方法を実行する。制御プログラム１５６の実行に際して、紙質検知センサー１５８からの信号、および、入力インターフェイス１６２からの信号が入力情報として用いられる。
【００７６】
図１１には、プロセッサベースの制御部１５０を例示するが、実装形態に応じて任意の公知の構成を採用できる。例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの半導体装置を用いて、ハードワイヤードな回路を用いて実装してもよい。
【００７７】
制御部１５０での演算結果は、出力インターフェイス１６４を介して、現実のアクチュエータである、ドライバー２４，３４，５４へ与えられる。ドライバー２４および３４は、出力インターフェイス１６４からの指令に応じて、第１加圧ローラー２０および第２加圧ローラー３０（いずれも図２参照）をそれぞれ回転するための駆動モーター２２および３２へ電力をそれぞれ供給する。ドライバー５４は、出力インターフェイス１６４からの指令に応じて、テンション調整機構であるカム機構５０（図３および図４参照）を駆動するためのモーター５２へ電力を給する。
【００７８】
すなわち、制御部１５０が出力インターフェイス１６４を介してドライバー２４，３４，５４をそれぞれ制御することで、図１０に示すような各動作モードを実現する。
【００７９】
（ｆ３：処理手順）
図１２は、本実施の形態に従う定着装置１００での処理手順を示すフローチャートである。図１２に示す各ステップは、典型的には、図１０に示す制御部１５０のプロセッサ１５２が制御プログラム１５６を実行することにより実現される。
【００８０】
図１２を参照して、制御部１５０は、何らかの入力信号に基づく画像形成処理の開始が指示されたか否かを判断する（ステップＳ１００）。画像形成処理の開始が指示されていなければ（ステップＳ１００においてＮＯの場合）、ステップＳ１００の処理が繰り返される。
【００８１】
画像形成処理の開始が指示されると（ステップＳ１００においてＹＥＳの場合）、制御部１５０は、紙質検知センサー１５８の検知結果に基づいて、対象の記録媒体の薄さを判断する（ステップＳ１０２）。そして、制御部１５０は、記録媒体の薄さの判断結果、および、ユーザー設定などに基づいて、今回の画像形成処理における定着処理に用いる動作モードを決定する（ステップＳ１０４）。その決定された動作モードに応じて、定着ベルト１０のテンション、定着ベルト１０の表面速度Ｖｂ、第２加圧ローラー３０の表面速度Ｖｒ２が制御される。
【００８２】
決定された動作モードが「通常定着モード」の場合（ステップＳ１０６において「通常定着モード」の場合）、制御部１５０は、定着ベルト１０の表面速度Ｖｂと第２加圧ローラー３０の表面速度Ｖｒ２とが一致（従動状態）するように駆動モーター２２および駆動モーター３２の回転数を指示する（ステップＳ１０８）とともに、標準テンション状態となるように、テンション調整機構へ指示を与える（ステップＳ１１０）。このように、制御部１５０は、通常定着モード（通常モード）が選択されると、定着ベルト１０の表面速度Ｖｂと第２加圧ローラー３０の表面速度Ｖｒ２とを一致させる。そして、定着処理が実行される（ステップＳ１２０）。
【００８３】
一方、決定された動作モードが「薄紙分離モードその１」の場合（ステップＳ１０６において「薄紙分離モードその１」の場合）、制御部１５０は、定着ベルト１０の表面速度Ｖｂ＞第２加圧ローラー３０の表面速度Ｖｒ２（ＯＡ状態）となるように駆動モーター２２および駆動モーター３２の回転数を指示する（ステップＳ１１２）とともに、低テンション状態となるように、テンション調整機構へ指示を与える（ステップＳ１１４）。このように、制御部１５０は、薄紙分離モードその１（第１動作モード）が選択されると、定着ベルト１０の表面速度Ｖｂを第２加圧ローラー３０の表面速度Ｖｒ２より高めるとともに、定着ベルト１０のテンションを通常定着モード（通常モード）の値より下げる。そして、定着処理が実行される（ステップＳ１２０）。
【００８４】
一方、決定された動作モードが「薄紙分離モードその２」の場合（ステップＳ１０６において「薄紙分離モードその２」の場合）、制御部１５０は、定着ベルト１０の表面速度Ｖｂ＜第２加圧ローラー３０の表面速度Ｖｒ２（Ｂ状態）となるように駆動モーター２２および駆動モーター３２の回転数を指示する（ステップＳ１１６）とともに、標準テンション状態となるように、テンション調整機構へ指示を与える（ステップＳ１１８）。このように、制御部１５０は、薄紙分離モードその２（第２動作モード）が選択されると、第２加圧ローラー３０の表面速度Ｖｒ２を定着ベルト１０の表面速度Ｖｂより高めるとともに、定着ベルト１０のテンションを通常定着モード（通常モード）の値に設定する。そして、定着処理が実行される（ステップＳ１２０）。
【００８５】
動作モードの決定は、紙質検知センサー１５８の検知結果に基づいて行なってもよいし、ユーザーが予め設定してもよい。また、ユーザー設定および紙質との複数のパラメータの組み合わせによっていずれの動作モードが実行されるのかを予め定義しておいてもよい。典型的には、記録媒体としてコート紙が用いられることが検知されると、薄紙分離モードその１（第１動作モード）が選択される。
【００８６】
［Ｇ．利点］
本実施の形態に従う定着装置１００では、定着ベルトと記録媒体上の形成されたトナー像との間にせん断力を発生させることで、記録媒体が薄い場合であっても、記録媒体を定着ベルトから分離させ易くする。このとき、定着ニップ出口の曲率が小さくなることで定着分離性が低下し得るが、定着ベルトのテンションを下げることで、定着ベルトとトナー像との間に発生するせん断力を維持することで、定着分離性の向上と、画像品質の低下の防止とを両立させる。
【００８７】
このような構成を採用することで、薄い記録媒体であっても、画像品質を低下させることなく、定着分離性を改善できる。
【００８８】
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。
【符号の説明】
【００８９】
１  画像形成装置、２  中間転写ベルト、３Ｃ，３Ｋ，３Ｍ，３Ｙ  感光体、４Ｃ，４Ｋ，４Ｍ，４Ｙ  イメージングユニット、５Ｃ，５Ｋ，５Ｍ，５Ｙ  １次転写ローラー、６  ２次転写ローラー、７  クリーニング装置、８  排出ローラー、１０  定着ベルト、１２  加熱ローラー、１４  加熱ローラー支持部材、１６  バネ、１８  固定部材、２０  第１加圧ローラー、２２，３２  駆動モーター、２４，３４，５４  ドライバー、３０  第２加圧ローラー、４０  定着ニップ、４２  通紙経路、５０  カム機構、５２  モーター、６０  インレットローラー、８０，８２  動作点、１００  定着装置、１５０  制御部、１５２  プロセッサ、１５４  メモリー、１５６  制御プログラム、１５８  紙質検知センサー、１６０  操作パネル、１６２  入力インターフェイス、１６４  出力インターフェイス。
【図１】
0006708959.tif 000002
【図２】
0006708959.tif 000003
【図３】
0006708959.tif 000004
【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】
0006708959.tif 000010
【図１０】
0006708959.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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