(57)【要約】【課題】低消費電力化を実現し、かつ、紙種やトナー付着量によらず、良好な定着性を得ることができる定着装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】圧力定着で良好な定着性が得られる場合は、圧力定着モードが選択され、未定着トナー像が形成された用紙が、加圧ニップ５１へ搬送され、未定着トナー像が、用紙に圧力定着される。一方、圧力定着では、定着不良が生じる場合は、熱定着モードが選択され、未定着トナー像が形成された用紙が、加熱ニップ５２へ搬送され、未定着トナー像が、用紙に熱定着される。【選択図】図２
2012032423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧されて互いに接触して加圧ニップを形成する一対の加圧部材を有し、上記加圧ニップに未定着トナー像が形成された記録部材を通過させて未定着トナー像の定着を行う定着装置において、
内部に熱源を備え、上記一対の加圧部材のいずれか一方に当接して加熱ニップを形成する加熱部材と、
上記熱源に給電せずに上記加圧ニップで上記記録部材に形成された未定着トナー像を圧力定着する圧力定着モードにするか、上記熱源に給電して加熱部材を加熱し、上記加熱ニップで上記記録部材に形成された未定着トナー像を熱定着する熱定着モードにするかを選択する選択手段を備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１の定着装置において、
上記加熱ニップは、上記加圧ニップよりも記録部材搬送方向下流側に配置されており、
上記熱定着モードが選択されたとき、加圧ニップを経由して、上記加熱ニップへ記録部材が搬送されることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項２の定着装置において、
上記熱源に給電して、上記加圧ニップで、上記記録部材に形成された未定着トナー像を熱定着する第二の熱定着モードを備え、
上記選択手段は、上記圧力定着モードにするか、上記熱定着モードにするか、上記第二の熱定着モードにするかを選択することを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれかの定着装置において、
上記選択手段は、搬送される記録部材の用紙搬送方向に直交する方向の幅に基づいて、モードを選択することを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれかの定着装置において、
上記選択手段は、記録部材の種類に基づいて、モードを選択することを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれかの定着装置において、
上記加熱部材が接触する一方の加圧部材は、少なくとも中心部材と、中心部部材を覆う表層部材とからなり、上記表層部部材を、上記中心部材の熱伝導率よりも高い材質を用いたことを特徴とする定着装置。
【請求項７】
請求項１乃至６いずれかの定着装置において、
上記加熱部材を、上記一方の加圧部材に対して接離させる接離手段を設けたことを特徴とする定着装置。
【請求項８】
記録部材にトナー像を形成するトナー像形成手段と、記録部材に形成された未定着トナー像を記録部材に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置において、
上記定着手段として、請求項１乃至７いずれかの定着装置を用いた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、トナー像を記録部材に定着させる定着装置および定着装置を備える画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を使用した画像形成装置において、記録部材たる用紙に転写したトナー像を定着する定着装置として熱定着方式の定着装置が用いられている。この熱定着方式の定着装置は、内部に熱源を有した加熱部材たる加熱ローラと、加熱ローラに当接する加圧部材たる加圧ローラとを備え、二つのローラ部材を圧接回転させる構成である。このような構成により、二つのローラ部材の圧接部が形成する加熱ニップを通過する用紙上の未定着トナー像を加熱加圧して定着する。
【０００３】
熱定着方式は、トナーを溶融定着するために加熱ローラ表面温度を通常１５０℃以上に設定する必要があり、用紙に奪われる熱エネルギーや外部に放熱される熱エネルギーが大きい。特に、高速で連続して画像形成する場合、多量の熱エネルギーを供給する必要がある。近年、環境保護のためにＯＡ機器の低消費電力化が強く求められているが、熱定着方式の定着装置では、定着に必要とされる多量の熱エネルギーにより、低消費電力化の妨げとなっている。
【０００４】
また、一対の加圧部材たる加圧ローラを備え、この一対加圧ローラの加圧ニップ部を通過する用紙上の未定着トナー像を加圧力のみで定着する圧力定着方式が知られている（例えば、特許文献１）。この圧力定着方式は、加圧ニップ部に強い圧力を印加して、加熱を行わずに、トナーを加圧変形させて用紙上に定着する。このため、消費電力の観点からは非常に優れた方法である。また、熱定着方式のように、定着ローラが設定温度になるまで待機する必要がない。さらに、シートを搬送する速度を増しても定着性が低下することがなく、高速の画像形成装置に適するといった利点もある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、圧力定着方式は熱定着方式と比べて定着性が良くないといった欠点がある。熱定着方式ではトナーが溶融、溶解することにより紙の繊維に浸み込み、その後固化するため比較的強固に紙に固着する。一方、圧力定着方式は、固体状態のトナーが、紙に突き刺さる効果（投鋲効果）によって定着されるため熱定着方式に比べて定着性は劣る。特に、高濃度画像においては上側のトナーは紙との投鋲効果が得られないためこの傾向が強い。また、用紙の種類によっては、投鋲効果が得にくい場合もある。
【０００６】
このように、圧力定着方式では、紙種やトナー付着量などにより、十分な定着性を得られない場合があった。
【０００７】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、低消費電力化を実現し、かつ、紙種やトナー付着量によらず、良好な定着性を得ることができる定着装置および画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、加圧されて互いに接触して加圧ニップを形成する一対の加圧部材を有し、上記加圧ニップに未定着トナー像が形成された記録部材を通過させて未定着トナー像の定着を行う定着装置において、内部に熱源を備え、上記一対の加圧部材のいずれか一方に当接して加熱ニップを形成する加熱部材と、上記熱源に給電せずに上記加圧ニップで上記記録部材に形成された未定着トナー像を圧力定着する圧力定着モードにするか、上記熱源に給電して加熱部材を加熱し、上記加熱ニップで上記記録部材に形成された未定着トナー像を熱定着する熱定着モードにするかを選択する選択手段を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の定着装置において、上記加熱ニップは、上記加圧ニップよりも記録部材搬送方向下流側に配置されており、上記熱定着モードが選択されたとき、加圧ニップを経由して、上記加熱ニップへ記録部材が搬送されることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２の定着装置において、上記熱源に給電して、上記加圧ニップで、上記記録部材に形成された未定着トナー像を熱定着する第二の熱定着モードを備え、上記選択手段は、上記圧力定着モードにするか、上記熱定着モードにするか、上記第二の熱定着モードにするかを選択することを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３いずれかの定着装置において、上記選択手段は、搬送される記録部材の用紙搬送方向に直交する方向の幅に基づいて、モードを選択することを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至４いずれかの定着装置において、上記選択手段は、記録部材の種類に基づいて、モードを選択することを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１乃至５いずれかの定着装置において、上記加熱部材が接触する一方の加圧部材は、少なくとも中心部材と、中心部部材を覆う表層部材とからなり、上記表層部部材を、上記中心部材の熱伝導率よりも高い材質を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１乃至６いずれかの定着装置において、上記加熱部材を、上記一方の加圧部材に対して接離させる接離手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、記録部材にトナー像を形成するトナー像形成手段と、記録部材に形成された未定着トナー像を記録部材に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置において、上記定着手段として、請求項１乃至７いずれかの定着装置を用いたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、記録部材に形成された未定着トナー像を、加圧ニップで圧力定着するか、加熱ニップで熱定着するかを選択することができるので、次の効果を得ることができる。すなわち、圧力定着では、十分な定着性が得られない場合、加熱部材を加熱し、記録部材を加熱ニップへ搬送して、熱定着により未定着トナー像を定着することができる。また、圧力定着で十分な定着性が得られる場合は、加熱部材を加熱せず、記録部材を加圧ニップへ搬送して、未定着トナー像を圧力定着する。このように、圧力定着でも十分な定着性が得られる場合は、圧力定着で未定着トナー像を定着することができるので、熱定着のみしか行えない装置に比べて、低消費電力化を実現できる。また、紙種やトナー付着量により、圧力定着では、十分な定着性が得られない場合は、熱定着で未定着トナー像を定着できるので、圧力定着のみしか行えない装置に比べて、良好な定着性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る複写機の要部を示す概略構成図。
【図２】定着装置の概略構成図。
【図３】接離機構と、加圧ローラ対とを示す概略構成図。
【図４】第一加圧ローラの断面図。
【図５】定着装置を制御する制御ブロック図。
【図６】記録紙製品を示す斜視図。
【図７】定着装置の制御フローの一例を示す図。
【図８】第１定着モード、第３定着モードのときの用紙搬送経路を示す図。
【図９】第２定着モードのときの用紙搬送経路を示す図。
【図１０】用紙の情報として、用紙種類情報に基づいて、定着モードを選択する定着装置の制御フロー図。
【図１１】用紙の情報として、用紙種類情報に基づいて、定着モードを選択する定着装置の他の制御フロー図。
【図１２】定着装置の変形例を示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を、画像形成装置としての電子写真方式の複写機（以下、単に複写機という）に適用した一実施形態について説明する。
まず、本実施形態に係る複写機の基本的な構成について説明する。図１は、この複写機の要部を示す概略構成図である。図において、この複写機は、原稿読取部１と、原稿自動供給部２と、プリンタ部２０と、給紙部３０とを備えている。
【００１２】
上記原稿自動供給部２は、その上面に載置された図示しない原稿を後述のコンタクトガラス１１上に自動で供給する。
上記原稿読取部１は、図示しない原稿の画像を読み取るためのものである。ユーザーの手作業により、原稿読取部１の上部に固設されたコンタクトガラス１１上に原稿が置かれた状態で、図示しないスタートスイッチが操作されると、原稿読取部１による原稿読取が直ちに開始される。また、上記原稿自動供給部２上に原稿が置かれた状態でスタートスイッチが操作されると、その原稿がコンタクトガラス１１上に自動給紙された後、原稿読取部１による原稿読取が開始される。読取開始により、コンタクトガラス１１上に置かれた原稿は図中右方向へ移動する不図示の光源によって光照明される。原稿からの反射光像は、反射光像を読み取るためのＣＣＤ等からなるイメージセンサ１２に検知されて画像情報が読み取られる。
【００１３】
上記プリンタ部２０は、記録部材としての用紙上に画像としてのトナー像を形成するためのもので、光書込ユニット４やドラム状感光体３を備えている。また、潜像担持体たるドラム状感光体３の周囲に、帯電装置５、現像手段たる現像器６、ドラムクリーニング装置８などを備えている。更には、定着装置１０なども備えている。上記スタートスイッチが操作されると、図示しない駆動手段によるドラム状感光体３の回転駆動が開始され、帯電装置５により感光体表面が一様帯電される。
【００１４】
上記光書込ユニット４は、原稿読取部１で読み取られた画像信号に基づいてレーザ光を光変調し、潜像担持体としてのドラム状感光体３を露光して静電潜像を形成する。上記光書込ユニット４による露光でドラム状感光体３上に形成された静電潜像は、現像器６によって現像されてトナー像となった後、転写ニップに進入する。
【００１５】
一方、上記レジストローラ対８９は、上記スタートスイッチの操作に基づいて給紙部３０から送られてくる用紙をローラ間に挟み込む。そして、用紙を転写ニップにてドラム状感光体３上のトナー像に重ね合わせ得るタイミングで送り出す。レジストローラ対８９により送り出された用紙は、複数の張架ローラによってテンション張架されながら無端移動する紙搬送ベルト９により転写ニップへ搬送される。転写ニップでは、紙搬送ベルト９を介して感光体３と対向する転写ローラ７に印加された転写バイアスにより、感光体３上のトナー像が、用紙表面に転写される。転写ニップを通過した用紙は、紙搬送ベルト９によって定着装置１０内に送られ、トナー像を用紙上に定着する。
【００１６】
定着装置１０を通過した用紙は、機外の排紙トレイ８５に排紙する。但し、両面コピーモードがユーザーによって選択されている場合には、用紙を反転部９０に通して裏表反転させた後、上記レジストローラ対８９に向けて搬送する。これにより、その用紙はレジストローラ対８９から上記転写ニップに向けて再び送られ、先にトナー像が転写された面とは反対側の面に、新たなトナー像が転写される。
【００１７】
上記ドラムクリーニング装置８は、上記転写ニップを通過した後のドラム状感光体３表面に付着している転写残トナーをクリーニングして、トナー収容器たる図示しない回収タンクに収容する。
【００１８】
上記給紙部３０は、多段配設された３つの給紙カセット８３を備えており、それぞれに複数枚の用紙を収容している。また、複数組の搬送ローラ対８１を有する給紙路も備えている。給紙カセット８３は、内部に収容している用紙の最上紙に給紙ローラ８２を押し当てており、その回転駆動によって最上紙を送り出す。上記スタートスイッチが操作されると、何れか１つの給紙カセットから用紙が送り出され、複数組の搬送ローラ対８１によってプリンタ部２０のレジストローラ８９に向けて給紙する。
【００１９】
次に、本実施形態の特徴点である定着装置１０について説明する。
図２は、定着装置１０の概略構成図である。図２は、第一レバー１０３の加熱ローラ３５付近のみ、構成がわかりやすいように、断面としている。
図に示すように、定着装置１０は、第一加圧ローラ３１と、第二加圧ローラ３２とからなる加圧ローラ対と、第一加圧ローラ３１と第二加圧ローラ３２との当接部である加圧ニップ５１に所定の圧力を発生させる圧力発生機構１００とを有している。圧力発生機構１００は、第一レバー１０３、第二レバー１０４、軸１０５、ボルト１０６、ナット１０７、圧縮スプリング１０８を有しており、加圧ローラの両軸端部に設けられている。
【００２０】
第一加圧ローラ３１は、ベアリング１０９を介して第一レバー１０３に回転自在に支持され、第二加圧ローラ３２は、ベアリング１１０を介して第二レバー１０４に回転自在に支持される。第一レバー１０３、第二レバー１０４は、装置本体に設けられた軸１０５に回動可能に支持されている。第一、第二レバーの軸１０５が挿入された部分と反対側の端部は、圧縮スプリング１０８を介してボルト１０６とナット１０７とによって固定されている。ボルト１０６を締めることにより、加圧ニップ５１に所定の圧力が発生する。
【００２１】
また、加圧ニップ５１よりも用紙搬送方向下流側には、内部に熱源３６を有する加熱ローラ３５が設けられ、第一加圧ローラ３１に当接して、加熱ニップ５２を形成している。加圧ニップ５１と加熱ニップ５２との間には、分岐板３７が設けられている。分岐板３７は、装置本体に回動自在に支持され、分岐ソレノイド１３７によって、回動せしめられる。
【００２２】
図３は、加熱ローラ３５を第一加圧ローラ３１に対して接離させる接離機構７０と、加圧ローラ対とを示す概略構成図である。
加熱ローラ３５の軸を軸受けするベアリング７１は、第一レバー１０３に設けられたガイド７６にスライド自在に取り付けられている。ベアリング７１の第一加圧ローラ３１に対向する面と反対側の面には、圧縮スプリング７２の一端が取り付けられており、圧縮スプリング７２の他端は、ガイド７６の端部に取りけられている。圧縮スプリング７２が、ベアリング７１を介して加熱ローラ３５を第一加圧ローラ側へ付勢することによって、加熱ローラ３５が、所定の圧力で第一加圧ローラ３１に当接する。
【００２３】
接離機構７０は、揺動レバー７３と揺動ソレノイド７５とを有している。揺動レバー７３は、第一レバー１０３に設けられた揺動軸７４に揺動自在に取り付けられており、揺動レバー７３の一端は、ベアリング７１の第一加圧ローラ３１に対向する面に当接しており、他端には、揺動ソレノイド７５が取り付けられている。揺動ソレノイド７５を駆動して、揺動レバー７３を図中時計回りに回動させると、揺動レバー７３が、ベアリング７１を第一加圧ローラ３１から離間する方向へ押圧する。これにより、ベアリング７１が、圧縮スプリング７２の付勢力に抗して、第一加圧ローラ３１から離間する方向へ移動する。その結果、加熱ローラ３５が第一加圧ローラ３１から離間する。
【００２４】
図４は、第一加圧ローラ３１の断面図である。
第一加圧ローラ３１は、中心部部材３１ｂと、中心部部材３１ｂを覆う表層部部材３１ａとで構成されている。後述するように、第二の熱定着モードである第三定着モードでは、加圧ニップで用紙上の未定着トナー像を熱定着させるため、第一加圧ローラ３１の表面がすばやく所定の温度になるのが好ましい。このため、第一加圧ローラ３１の中心部への熱の伝達は少ないほうが望ましい。また、第一加圧ローラ３１には、加圧ニップで比較的高い圧力が加わるため、ローラのたわみを抑える剛性が必要である。これらの要求を満たすために、加圧ローラ３１の中心部部材３１ｂは剛性が高く、かつ熱伝導が比較的低い材質を用いる。一方、第一加圧ローラ３１の表層部部材３１ａには熱伝導率の高い材質を用いる。
【００２５】
一方、第二加圧ローラ３２は、ローラの強度を保つために、金属剛体ローラ、表面をクロムメッキなどの表面硬化処理したローラ、又は、金属剛体ローラ表面に離型性を得るため、数十μｍ程度のフッ素樹脂などを被覆したローラなどを使用する。
【００２６】
図５は、定着装置を制御する制御ブロック図である。
制御手段たる制御部２００は、例えばマイクロコンピュータで構成され、演算処理手段としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）２０１、記憶手段としての不揮発性メモリのＲＡＭ（Random Access Memory）２０２及びＲＯＭ（Read Only Memory）２０３等を有している。この制御部２００には、操作パネル２０５、揺動ソレノイド７５、熱源３６、分岐ソレノイド１３７などが電気的に接続されている。そして、制御部２００は、ＲＡＭ２０２内に記憶している制御プログラムに基づいて、これらの各種の機器を制御するようになっている。
【００２７】
本実施形態の定着装置は、３つの定着モードを有している。圧力定着モードである第一定着モードは、熱源３６への給電を行わず、用紙に形成された未定着トナー像を加圧ニップにおける圧力で定着するモードである。熱定着モードである第二定着モードは、熱源３６に給電して、加熱ローラ３５を加熱するとともに、第一加圧ローラ３１の表層部部材３１ａを加熱して、加圧ニップと、加熱ニップとで、用紙に形成された未定着トナー像を熱で定着するモードである。第二の熱定着モードである第三定着モードは、熱源３６に給電して、加熱ローラ３５と第一加圧ローラ３１の表層部部材３１ａとを加熱し、加圧ニップで用紙に形成された未定着トナー像を熱定着するモードである。
【００２８】
制御部２００は、定着装置１０へ搬送される用紙の情報に基づいて、第一定着モードにするか、第二定着モードにするか、第三定着モードにするかの選択を行う。すなわち、制御部２００が、選択手段としての機能を有している。そして、制御部２００は、選択した定着モードに基づいて、揺動ソレノイド７５、分岐ソレノイド１３７、熱源３６などを制御する。
【００２９】
入力手段としての操作パネル２０５で、ユーザーにより用紙情報を入力させることで、定着装置１０へ搬送される用紙の情報を検知する。例えば、給紙カセット８３に用紙がセットされたことを検知したら、給紙カセット８３にセットした用紙の情報を入力する旨をユーザーに報知する。また、操作パネル２０５に給紙カセット８３にセットされた用紙の情報を入力するための表示を行う。ユーザーが操作パネル２０５の表示内容に基づいて、用紙の情報を入力する。ユーザーが操作パネル２０５に入力する情報としては、例えば、用紙を包装する包装紙に貼付される図６に示すようなラベルに記載されている商品番号（Ｈ）が挙げられる。不揮発性記憶手段であるＲＡＭ２０２には、商品番号と定着モードとが関連づけられて記憶されており、入力された商品番号から定着モードを特定する。そして、ＲＡＭ２０２に定着モードと給紙カセットとを関連付けて記憶する。また、ラベルを原稿読取部１で読取り、周知のＯＣＲ（Optical Character Reader）処理により、ラベル画像に含まれる商品番号の文字列画像を文字として読取り、用紙の商品番号を特定してもよい。
【００３０】
図７は、定着装置の制御フローの一例を示す図である。
図７に示す制御フローでは、用紙の情報として、用紙幅情報に基づいて、定着モードを選択するものである。加圧ニップを通過するときに用紙の単位長さあたりにかかる圧力は、用紙の幅によって変化する。すなわち、圧力を発生させる圧縮スプリング１０８の荷重が一定である場合、用紙の幅が狭い場合は単位長さあたりにかかる圧力が高く、用紙の幅が広い場合は単位長さあたりにかかる圧力が低くなる。そのため、用紙幅が広くなると、用紙に形成された未定着トナー像にかかる単位長さの圧力が低下し、圧力定着では十分な定着性を得られなくなる。
【００３１】
図７に示すように、画像形成動作がスタートされたら、制御部２００は、定着装置１０に搬送される用紙情報を検知する。具体的には、制御部２００は、どの給紙カセット８３から用紙が送り出されるのかを特定し、特定された給紙カセット８３情報に基づき、この給紙カセットに収納されている用紙の情報をＲＡＭ２０２から読み出す。この図７においては、用紙情報として、用紙サイズ情報が給紙カセット８３に関連づけてＲＡＭ２０２に記憶されている。
【００３２】
ＲＡＭ２０２から読み出された用紙サイズ情報に基づき、搬送される用紙の幅が、１０５［ｍｍ］以下か否かをチェックする（Ｓ２）。搬送される用紙の幅が、１０５［ｍｍ］以下の場合（Ｓ２のＹｅｓ）は、用紙に形成された未定着トナー像を圧力定着により良好に定着することができるので、制御部２００は、第一定着モードを選択する（Ｓ３）。第一定着モードが選択されたら、制御部２００は、揺動ソレノイド７５を制御して、加熱ローラ３５を第一加圧ローラ３１から離間させる。また、分岐ソレノイド１３７を制御して、分岐板３７の先端を第一加圧ローラ３１側へ位置させる。これにより、定着装置１０に搬送された用紙に形成された未定着トナー像は、加圧ニップ５１を通過するときに圧力によって用紙に定着される。そして、用紙は、図８に示す一点鎖線で示すような搬送経路を通って、定着装置１０から排紙される。
【００３３】
一方、用紙の幅が、１０５［ｍｍ］を超える場合、圧力定着では、良好な定着性が得られないので、熱定着により用紙に形成された未定着トナー像の定着を行う。熱定着においては、用紙の幅が広いほど、トナー像を溶融させるための熱エネルギーが多く必要となる。よって、用紙幅が、２１０［ｍｍ］（Ａ４縦送り）以下の場合（Ｓ４のＹｅｓ）は、第三定着モードが選択され（Ｓ５）、Ａ３縦搬送の場合など、用紙幅が２１０［ｍｍ］を超える場合（Ｓ４のＮｏ）は、第二定着モードが選択される（Ｓ６）。
【００３４】
第三定着モードが選択された場合、制御部２００は、揺動ソレノイド７５を制御して、加熱ローラ３５を第一加圧ローラ３１に当接させる。また、分岐ソレノイド１３７を制御して、分岐板３７の先端を第一加圧ローラ３１側へ位置させる。また、加熱ローラ内部の熱源３６に給電を行い、加熱ローラ３５の加熱を行う。加熱ローラ３５が加熱されることにより、第一加圧ローラ３１が加熱される。用紙を加圧ニップ５１へ搬送し、第一加圧ローラ３１の熱により用紙に形成されたトナーを溶融させて、用紙に形成された未定着トナー像を加圧ニップ５１で用紙に熱定着させる。加圧ニップ５１を抜けた用紙は、先の図８に示す一点鎖線で示す搬送経路を通って、定着装置１０から排紙される。
【００３５】
一方、第二定着モードが選択された場合、制御部２００は、揺動ソレノイド７５を制御して、加熱ローラ３５を第一加圧ローラ３１に当接させる。また、分岐ソレノイド１３７を制御して、分岐板３７の先端を第二加圧ローラ３２側へ位置させる。また、加熱ローラ３５内部の熱源３６に給電を行い、加熱ローラ３５の加熱を行う。用紙を加圧ニップ５１へ搬送し、第一加圧ローラ３１の熱によりトナー像を予備加熱する。加圧ニップ５１を抜けた用紙は、図９に示す一点鎖線で示すように、分岐板３７に案内されて、第一加圧ローラ３１に巻き付くように搬送されて、加熱ニップ５２へ突入する。加熱ニップ５２へ搬送された用紙は、加熱ローラ３５の熱と第一加圧ローラ３１の熱とによりさらに加熱される。これにより、用紙に十分な熱エネルギーが供給され、幅の広い用紙に形成されたトナーが良好溶融して、用紙に熱定着する。そして、図９に示す一点鎖線で示すように、加熱ローラ３５に巻き付くような搬送経路をとって、定着装置１０から排紙される。
このように、第二定着モードにおいては、長時間、用紙上のトナーが加熱されるため、幅の広い用紙に形成されたトナーを良好に溶融せしめることができ、良好な定着性を得ることができる。また、手差しトレイなどから給紙されるなど、搬送される用紙についての情報がない場合も、第二定着モードを選択する。
【００３６】
本実施形態においては、用紙幅が狭く、圧力定着でも良好な定着性が得られる場合は、熱源３６への給電を行わずに、圧力定着で用紙に形成されたトナー像の定着を行うことで、省電力化を図ることができる。また、用紙幅が広く、圧力定着では良好な定着性が得られないときは、熱定着により定着を行うことで、幅の広い用紙でも、良好な定着性を得ることができる。これにより、用紙幅によらずに、良好な定着性を得ることができる。
【００３７】
また、本実施形態においては、加熱ローラ３５を、第一加圧ローラ３１に当接させて、加熱ニップ５２を形成することで、加圧ローラ対とは別に加圧ローラを設けて、その加圧ローラに加熱ローラを当接させて加熱ニップを形成する場合に比べて、装置の小型化を図ることができる。また、圧力定着を行う第一定着モードのときは、加熱ローラ３５を第一加圧ローラ３１から離間させるので、加熱ローラ３５の磨耗を抑制することができ、加熱ローラ３５の寿命を延ばすことができる。
【００３８】
図１０は、用紙の情報として、用紙種類情報に基づいて、定着モードを選択する定着装置の制御フロー図である。
【００３９】
制御部２００のＲＡＭ２０２には、紙種と定着モードとを関連付けて記憶しておく。例えば、特公平４−２８１００号公報で開示されているような静電記録層が特定の混合物から成り、かつ、平滑度がある値以上であるなど圧力定着性に優れた用紙の場合は、第一定着モードと関連付けて記憶される。同様に、熱定着性に優れた用紙の場合は、第三定着モードと関連付けて記憶される。
図１０に示すように、搬送される用紙の種類が、予め定着モードが指定されていない用紙の場合（Ｓ１２のＮｏ）は、制御部２００は、第二定着モードを選択する（Ｓ１３）。一方、搬送される用紙が、圧力定着性に優れた用紙で、予め第一定着モードが指定している紙種の場合（Ｓ１４のＹｅｓ）は、第一定着モードを選択し、圧力定着性に優れた用紙で、予め第三定着モードが指定している紙種の場合（Ｓ１４のＮｏ）は、第三定着モードを選択する（Ｓ１５）。
【００４０】
具体的には、ＲＡＭ２０２に、商品番号と定着モードとが関連づけられて記憶されており、給紙カセット８３に用紙がセットされたときに、入力される商品番号に基づいて、予め定着モードが指定されている用紙か否かをチェックする。そして、定着モードが指定されている用紙の場合は、ＲＡＭ２０２に定着モードと給紙カセットとを関連付けて記憶する。一方、給紙カセット８３にセットされた用紙が、予め定着モードが指定されている用紙ではない場合は、ＲＡＭ２０２に第二定着モードと給紙カセット８３を関連付けて記憶する。制御部２００は、画像形成時に選択された給紙カセット情報に基づいて、定着モードを特定することで、紙種に応じた定着モードに設定できる。
【００４１】
図１０に示す制御フローにおいても、圧力定着性に優れた用紙が搬送されたときは、第一定着モードが選択されて、加圧ニップ５１で圧力定着が行われる。このとき、加熱ローラ内の熱源には、電力が供給されないので、省電力化を図ることができる。一方、圧力定着性に優れていない用紙が搬送された場合は、熱定着で用紙上の未定着トナー像が用紙に定着されるので、圧力定着性に優れていない用紙が搬送された場合でも、良好な定着性を得ることができる。また、厚紙など、熱容量が大きく熱定着性に優れていない用紙の場合は、加圧ニップ５１で加圧ローラから熱エネルギーを付与しただけでは、用紙上のトナーが溶融しない。よって、このように、熱定着性に優れない用紙の場合は、第二定着モードが選択され、加圧ローラと加熱ニップとで、熱エネルギーが付与され、用紙上の未定着トナー像を良好に用紙に熱定着させることができる。
【００４２】
圧力定着性に優れた用紙を用いた場合でも、トナー層が１層を超える高濃度画像においては上側のトナーは紙との投鋲効果が得られないため、圧力定着では、定着不良が生じる場合がある。
よって、図１１に示すように、用紙に形成されるトナー像が、トナー層が１層を超える高濃度画像の場合（Ｓ２２のＹｅｓ）は、紙種に基づく定着モードを行わずに、第二定着モードを選択する（Ｓ２４）。高濃度画像のとき、第二定着モードを選択するのは、トナー量が多いため、用紙上のトナー量を溶融させるための熱エネルギーが多く必要になる。よって、第二定着モードを選択することで、加圧ニップと加熱ニップとで用紙上のトナーが加熱されることになるため、トナー量が多くても、良好に用紙上トナーが溶融し、良好な熱定着性を得ることができる。一方、トナー層が一層以下の場合は、先の図１０に示した制御フロー同様、紙種に応じて定着モードを選択する（Ｓ２３〜Ｓ２７）。
【００４３】
また、定着装置１０の構成は、先の図２に示す構成に限られず、例えば、図１２に示すような構成でもよい。この図１２の構成は、第一加圧ローラ３１の図中上方に加熱ローラ３５を設け、分岐板３７を加圧ローラ対よりも用紙搬送方向上流側に設けている。
圧力定着で良好な定着性が得られる場合は、圧力定着モードが選択され、分岐板３７を図中点線の位置へ揺動させる。これにより、未定着トナー像が形成された用紙が、加圧ニップ５１へ搬送され、未定着トナー像が、用紙に圧力定着される。一方、圧力定着では、定着不良が生じる場合は、熱定着モードが選択され、分岐板３７を図中実線の位置へ揺動させる。これにより、未定着トナー像が形成された用紙が、加熱ニップ５２へ搬送され、未定着トナー像が、用紙に熱定着される。
図１２のような構成でも、圧力定着で良好な定着性が得られる場合は、圧力定着が行われ、省電力化を実現できる。一方、圧力定着では定着不良となる場合は、熱定着が行われるので、圧力定着では定着不良となる場合においても、良好な定着性を得ることができる。
【００４４】
以上、本実施形態の定着装置１０によれば、加圧されて互いに接触して加圧ニップ５１を形成する一対の加圧ローラ３１、３２と、内部に熱源３６を備え、第一加圧ローラ３１に当接して加熱ニップ５２を形成する加熱ローラ３５とを備えている。また、上記熱源３６に給電せずに上記加圧ニップ５１で、上記用紙に形成された未定着トナー像を圧力定着する圧力定着モードとしての第一定着モードにするか、上記熱源３６に給電して加熱ローラ３５を加熱し、上記加熱ニップで、用紙に形成された未定着トナー像を熱定着する熱定着モードとしての第二定着モードにするかを選択する選択手段たる制御部２００を備えている。
かかる構成を有することで、圧力定着で良好に未定着トナー像を用紙に定着できる場合は、圧力定着モードを選択することで、熱定着しか行えない装置に比べて、省電力化を実現することができる。また、圧力定着では、定着不良となる場合は、熱定着モードを選択することで、圧力定着しか行えない装置に比べて、良好な定着性を得ることができる。
【００４５】
また、本実施形態の定着装置１０によれば、加熱ニップ５２は、加圧ニップ５１よりも用紙搬送方向下流側に配置されており、第二定着モードが選択されたとき、加圧ニップ５１を経由して、加熱ニップ５２へ用紙が搬送される。第一加圧ローラ３１は、加熱ローラ３５により加熱されているので、用紙が加圧ニップを経由することにより、加圧ニップにおいて第一加圧ローラ３１から熱エネルギーが付与され、予備加熱することができる。これにより、加熱ニップで、良好に用紙上の未定着トナー像を溶融させることができ、未定着トナー像が良好に用紙に熱定着させることができる。
【００４６】
また、熱源３６に給電して、上記加圧ニップ５１で、用紙に形成された未定着トナー像を熱定着する第二の熱定着モードとして第三定着モードを備えることで、薄紙など、熱容量が少なくい用紙に対しては、第三定着モードを選択することで、トナーの加熱しすぎを抑制することができ、高温オフセットを抑制することができる。
【００４７】
また、制御部２００は、搬送される用紙の幅が、所定値未満の場合は、第一定着モードを選択する。用紙幅が広くなると、用紙幅方向におけるトナー付着量が多くなるため、加圧ニップで用紙上の未定着トナー像に加わる単位長さ当りの圧力が小さくなる場合があり、圧力定着では、定着不良となる場合がある。このように用紙幅によって、圧力定着では、定着不良になる場合があるので、搬送される用紙の幅に基づいて、モードを選択することによって、用紙の幅によらず、良好な定着性を得ることができる。
【００４８】
また、記録部材の種類に基づいて、モードを選択することで、圧力定着を良好に行える紙種の場合は、圧力定着で行い、それ以外は、熱定着で定着を行えることができる。これにより、紙種によらずに、良好な定着性を得ることができる。
【００４９】
また、加熱ローラ３５が接触する一方の加圧ローラである第一加圧ローラ３１は、少なくとも中心部部材３１ｂと、中心部部材３１ｂを覆う表層部部材３１ａとからなり、上記表層部部材３１ａを、上記中心部部材３１ｂの熱伝導率よりも高い材質を用いた。これにより、第一加圧ローラ３１の表面温度をすばやく上昇させることができる。これにより、加圧ローラで熱定着する第三定着モードを行うときの待機時間を短縮することができる。
【００５０】
また、加熱ローラ３５を、第一加圧ローラ３１に対して接離させる接離手段たる接離機構７０を設けたので、圧力定着を行う第一定着モードのとき、加熱ローラ３５を第一加圧ローラ３１から離間させることができる。これにより、圧力定着を行うときも加熱ローラ３５を第一加圧ローラ３１に当接させたものに比べて、加熱ローラ３５・第一加圧ローラ３１の磨耗を抑制することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１０：定着装置
３０：給紙部
３１：第一加圧ローラ
３１ａ：表層部部材
３１ｂ：中心部部材
３２：第二加圧ローラ
３５：加熱ローラ
３６：熱源
３７：分岐板
５１：加圧ニップ
５２：加熱ニップ
７０：接離機構
１００：圧力発生機構
２００：制御部
２０５：操作パネル
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５２】
【特許文献１】特開平８−１２３２４７号公報
【図１】
2012032423.tif 000003
【図２】
2012032423.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2012032423.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2012032423.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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