(57)【要約】【課題】  生産性の低下を抑制と画質の確保との両立が図られた画像形成装置、および、この画像形成装置に好適な定着装置を提供する。【解決手段】  発熱ロールの周面に押し付けられ、発熱ロールとの間に、未定着のトナー像を保持した記録媒体が送り込まれて挟み込む、発熱ロールの回転と共に循環移動する循環ベルトと、循環ベルトの内側に配置され循環ベルトを発熱ロールに押し付けて記録媒体のトナー像に圧力を加えることでトナー像を記録媒体に定着させる第１押付部と、循環ベルトの内側に配置され循環ベルトを発熱ロールに、第１押付部が循環ベルトを押し付けている箇所よりも循環ベルトの循環移動の下流側で押し付ける、押付力が可変の第２押付部と、第２押付部による押付力を、記録媒体の厚みが薄い場合よりも厚い場合の方が押付力が小さくなるように制御する押付力制御部とを備えた。【選択図】  図２
2009229726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱し回転する発熱ロールと、
前記発熱ロールの周面に押し付けられ、該発熱ロールとの間に、未定着のトナー像を保持した記録媒体が送り込まれて挟み込む、該発熱ロールの回転と共に循環移動する循環ベルトと、
前記循環ベルトの内側に配置され該循環ベルトを前記発熱ロールに押し付けて前記記録媒体のトナー像に圧力を加えることで該トナー像を該記録媒体に定着させる第１押付部と、
前記循環ベルトの内側に配置され該循環ベルトを前記発熱ロールに、前記第１押付部が該循環ベルトを押し付けている箇所よりも該循環ベルトの循環移動の下流側で押し付ける、押付力が可変の第２押付部と、
前記第２押付部による押付力を、前記記録媒体の厚みが薄い場合よりも厚い場合の方が押付力が小さくなるように制御する押付力制御部とを備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記発熱ロールが、所定上限までの厚みの記録媒体における定着に適した熱を発するものであり、
前記押付力制御部が、前記記録媒体の厚みが前記所定上限に未達である場合には前記第２押付部に所定の押付力を維持させ、該記録媒体の厚みが該所定上限に達した場合には該第２押付部に押付力を低減させるものであることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
表面に像が形成され、その形成された像を保持する像保持体；
トナーにより前記像保持体の表面にトナー像を形成し、該像保持体に保持されたトナー像を記録媒体上に直接または間接に転写する像形成部；および
記録媒体上に転写されたトナー像を該記録媒体上に定着する定着部；を備え、
前記定着部が、
発熱し回転する発熱ロールと、
前記発熱ロールの周面に押し付けられ、該発熱ロールとの間に、未定着のトナー像を保持した記録媒体が送り込まれて挟み込む、該発熱ロールの回転と共に循環移動する循環ベルトと、
前記循環ベルトの内側に配置され該循環ベルトを前記発熱ロールに押し付けて前記記録媒体のトナー像に圧力を加えることで該トナー像を該記録媒体に定着させる第１押付部と、
前記循環ベルトの内側に配置され該循環ベルトを前記発熱ロールに、前記第１加圧部が該循環ベルトを押し付けている箇所よりも該循環ベルトの循環移動の下流側で押し付ける、押付力が可変の第２押付部と、
前記第２押付部による押付力を、前記記録媒体の厚みが薄い場合よりも厚い場合の方が押付力が小さくなるように制御する押付力制御部とを備えたものであ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、記録媒体上の未定着トナー像を加圧および加熱することにより、その未定着トナー像を記録媒体上に定着する定着装置、および、この定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式では、静電潜像を保持する像保持体上に形成された静電潜像に、帯電させたトナーを静電的に移行させることで像保持体上にトナー像を形成し、そのトナー像を最終的に記録用紙上に転写する。この電子写真方式の複写機やプリンタあるいはファクシミリなどに用いられる画像形成装置には、記録用紙上に転写された未定着のトナー像を加熱および加圧することによりそのトナー像を記録用紙上に定着する定着装置が備えられている。このような定着装置として、内部に熱源を有する加熱ロールと弾性層が設けられた圧力ロールとを用いた、いわゆるロール−ロール型の定着装置が知られている。このロール−ロール型の定着装置では、これら１対の回転体の周面を互いに接触させて形成した、記録用紙を挟み込むニップ領域を、未定着のトナー像が転写された記録用紙が通過することで、未定着トナー像に熱および圧力が加えられる。このロール−ロール型の定着装置では、ロール同士の密着性向上のために、加熱ロールにも厚めの弾性層が設けられている。このため、このロール−ロール型の定着装置には、加熱ロールの熱容量の増大により、加熱ロールを室温から定着可能な温度に上昇させるまでの時間（ウォームアップタイム）が長くなってしまうという問題がある。そこで、圧力ロールを無端ベルトに代え熱容量を小さくした、いわゆるロール−ベルト型の定着装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このロール−ベルト型の定着装置には、加熱ロールと、環状ベルトと、環状ベルトの表面を加熱ロールに押し付けるための押圧部材とを備え、押圧部材の、循環ベルトの循環移動方向の下流側の部分を上流側よりも加熱ロール側に突出させておくことで、加熱ロールと循環ベルトとの間のニップ領域を通過してくる記録用紙を加熱ロールから離れる方向に屈曲させて加熱ロールからの剥離を促すものがある。
【０００４】
ロール−ベルト型の定着装置を備えた画像形成装置には、定着装置の定着温度を、通常は、使用頻度の高い薄紙の定着に合わせた低めの温度設定としておき、厚紙の定着時には、定着装置の定着温度を厚紙用の定着温度に上昇させて対応するものがある。
【特許文献１】特開２００７−３０４３４４号公報
【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、上述の画像形成装置では、厚紙の定着時には定着温度を上昇させて対処するが、定着温度が厚紙の定着に支障が出ない程度に上昇するまでは、コールドオフセットと呼ばれる画質不良を抑えるために厚紙への画像形成を待機する必要があり、また、厚紙への画像形成が終了した後に薄紙への画像形成を行う場合には、今度は定着温度が薄紙の定着に支障が出ない程度に低下するまでは、ホットオフセットと呼ばれる画質不良を抑えるために薄紙への画像形成を待機する必要があり、いずれの場合にも生産性が低下するおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑み、生産性の低下の抑制と画質の確保との両立が図られた画像形成装置、および、この画像形成装置に好適な定着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】
【０００７】
上記目的を解決する本発明の定着装置は、
発熱し回転する発熱ロールと、
上記発熱ロールの周面に押し付けられ、この発熱ロールとの間に、未定着のトナー像を保持した記録媒体が送り込まれて挟み込む、この発熱ロールの回転と共に循環移動する循環ベルトと、
上記循環ベルトの内側に配置されこの循環ベルトを上記発熱ロールに押し付けて上記記録媒体のトナー像に圧力を加えることでこのトナー像をこの記録媒体に定着させる第１押付部と、
上記循環ベルトの内側に配置されこの循環ベルトを上記発熱ロールに、上記第１加圧部がこの循環ベルトを押し付けている箇所よりもこの循環ベルトの循環移動の下流側で押し付ける、押付力が可変の第２押付部と、
上記第２押付部による押付力を、上記記録媒体の厚みが薄い場合よりも厚い場合の方が押付力が小さくなるように制御する押付力制御部とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
第２押付部は、循環ベルトを発熱ロール側に押し付けることで、これら発熱ロールと循環ベルトとの間を通過する記録媒体を屈曲させて、発熱ロールの表面に貼り付きがちな記録媒体を発熱ロールから剥離させる。また、記録媒体は、厚みが厚い方が薄いものよりも剛性が強いと考えられることから、厚みの厚い記録媒体については第２押付部による押付力を弱めても発熱ロールからの剥離は可能である。そこで、本発明の定着装置では、記録媒体の厚みが厚い場合は、薄い場合よりも第２押付部による押付力を小さくすることで、第２押付部による剥離促進をあまり行わさせずに発熱ロールに貼り付いたままの状態をなるべく維持させてトナー像を溶融するための熱量を確保する。また、記録媒体の厚みが薄い場合は、厚い場合よりも第２押付部による押付力を大きくすることで、第２押付部による剥離促進を積極的に行い、発熱ロールに貼り付いたままの状態をなるべく早期に解除する。つまり、本発明の定着装置では、定着を行う記録媒体の厚みに応じて定着温度の設定を変えなくても、定着を行う記録媒体の厚みに応じて第２押付部による押付力を変更することで、記録媒体の厚みに応じて定着温度を変更したのと同じ効果を得ることができる。
したがって、本発明の定着装置によれば、定着温度の変更に伴う待ち時間の省略が可能であることから、画質の低下の抑制と生産性の低下の抑制との両立に寄与することができる。
【０００９】
ここで、上記発熱ロールが、所定上限までの厚みの記録媒体における定着に適した熱を発するものであり、
上記押付力制御部が、上記記録媒体の厚みが上記所定上限に未達である場合には上記第２押付部に所定の押付力を維持させ、この記録媒体の厚みがこの所定上限に達した場合にはこの第２押付部に押付力を低減させるものであってもよい。
【００１０】
上記目的を解決する本発明の画像形成装置は、
表面に像が形成され、その形成された像を保持する像保持体；
トナーにより上記像保持体の表面にトナー像を形成し、この像保持体に保持されたトナー像を記録媒体上に直接または間接に転写する像形成部；および
記録媒体上に転写されたトナー像をこの記録媒体上に定着する定着部；を備え、
上記定着部が、
発熱し回転する発熱ロールと、
上記発熱ロールの周面に押し付けられ、この発熱ロールとの間に、未定着のトナー像を保持した記録媒体が送り込まれて挟み込む、この発熱ロールの回転と共に循環移動する循環ベルトと、
上記循環ベルトの内側に配置されこの循環ベルトを上記発熱ロールに押し付けて上記記録媒体のトナー像に圧力を加えることでこのトナー像をこの記録媒体に定着させる第１押付部と、
上記循環ベルトの内側に配置されこの循環ベルトを上記発熱ロールに、上記第１加圧部がこの循環ベルトを押し付けている箇所よりもこの循環ベルトの循環移動の下流側で押し付ける、押付力が可変の第２押付部と、
上記第２押付部による押付力を、上記記録媒体の厚みが薄い場合よりも厚い場合の方が押付力が小さくなるように制御する押付力制御部とを備えたものであることを特徴とする。
【００１１】
本発明の画像形成装置によれば、画質の低下の抑制と生産性の低下の抑制とを両立することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、画質の低下の抑制と生産性の低下の抑制との両立が図られた画像形成装置、および、この画像形成装置に好適な定着装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
図１は、フルカラー対応の画像形成装置の概略構成を示す図である。
【００１５】
図１に示す画像形成装置１には、ロール−ベルト型の定着装置１００が組み込まれている。また、この画像形成装置１は、感光体ドラム１０および中間転写ベルト２０も備えている。感光体ドラム１０は、時計回りに回転する。中間転写ベルト２０は、複数の支持ロールに張架されて感光体ドラム１０の表面に接触するように配置されている。
【００１６】
また、この画像形成装置１では、中間転写ベルト２０を挟んで感光体ドラム１０と対向する位置に、１次転写ロール４０が配設されている。感光体ドラム１０と中間転写ベルト２０とが接する部分が１次転写位置である。
【００１７】
感光体ドラム１０の周囲には、帯電器１２、露光器１３、現像装置５０、クリーニング装置１５、および除電ランプ１６が備えられている。この画像形成装置１は、本発明の画像形成装置の一実施形態に相当し、定着装置１００は、本発明の定着装置の一実施形態に相当する。
【００１８】
帯電器１２は、感光体ドラム１０の表面に接触した状態で回転する帯電ロール１２１と、その帯電ロール１２１に電力を供給する電源１２２を備えている。この電源１２２は、帯電ロール１２１に、直流電圧に交流電圧を重畳させた帯電バイアスを印加する。帯電ロール１２１は、感光体ドラム１０に接触して回転する半導電性のものであり、感光体ドラム１０との接触部近傍の微小空隙で放電を発生させることにより感光体ドラム１０を帯電させる。
【００１９】
露光器１３は、感光体ドラム１０の表面に向けて、画像情報に基づくレーザ光を照射する。このレーザ光の照射によって、感光体ドラム１０の表面には静電潜像が形成される。
【００２０】
現像装置５０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の現像器５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋを周方向に沿って配置した回転式の現像装置である。この現像装置５に備えられた４つの現像器５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋそれぞれには、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色うちの１色のトナーを収容したトナーカートリッジが装着されている。
【００２１】
これらの現像器５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、全て同様に構成されているので、ここでは、イエロー（Ｙ）のトナーを収容したトナーカートリッジが装着された現像器５Ｙを例にあげて説明する。
【００２２】
図１に示す現像器５Ｙは、トナーカートリッジ５１が本体部に対して着脱自在に装着されている。本体部には、装着されたトナーカートリッジ５１から新しいトナーが供給されるトナー保持部５２が設けられており、このトナー保持部５２には、トナーとキャリアとを含む現像剤が保持されている。
【００２３】
また、トナー保持部５２には、紙面に垂直な方向に延びた２本の撹拌搬送部材５３、５４が配設されている。さらに、この現像器５Ｙには、これらの撹拌搬送部材５３、５４と平行に延びた現像ロール５５も配備されている。図１に示す現像器５Ｙでは、現像ロール５５が回転すると、右上側の撹拌搬送部材５４が、トナー保持部５２に保持されている現像剤を紙面と垂直な一方向に攪拌しながら搬送する。一方、左下側の撹拌搬送部材５３は、右上側の撹拌搬送部材５４の搬送方向とは逆方向に現像剤を攪拌しながら搬送して、現像剤を現像ロール５５に均等に供給する。現像ロール５５は、内部に固定した状態で配設されるマグネットロール（不図示）によって、現像剤に含まれるキャリアを磁力で吸着し、現像ロール５５の表面に現像剤の磁気ブラシを形成し、キャリアとの摩擦帯電により静電的にキャリアに付着したトナーを感光体ドラム１０と対向する現像領域へと搬送する。そして、現像ロール５５は、現像バイアスの作用によって感光体ドラム１０の表面の静電潜像にトナーを供給し、静電潜像がトナーによって現像される。こうした現像動作が行われると、トナー保持部５２に保持されていたトナーが消費され、消費されたトナー量に見合った量のトナーがトナーカートリッジ５１からトナー保持部５２へ補給される。
【００２４】
中間転写ベルト２０の周囲には、１次転写位置の下流側に、２次転写部材としてのバイアスロール６０が設けられ、さらに、中間転写ベルト２０を挟んでバイアスロール６０と対向する位置には、バックアップロール７０が設けられている。この画像形成装置１では、バイアスロール６０とバックアップロール７０とで挟まれた位置が２次転写位置になり、この２次転写位置には、同じサイズながら厚さの異なる用紙をそれぞれ収容した、図１における上から順に、第１カセット８０ａ、第２カセット８０ｂ、第３カセット８０ｃ、および第４カセット８０ｄから供給される用紙が送り込まれる。ここで、４つのカセットのうち、どのカセットにどのような厚みの用紙が収容されているかは、オペレータが各カセットに備えられているビットスイッチを操作することでＣＰＵ５に認識されるようになっており、画像形成装置１の上部に備えられた操作パネル２０２には、画像形成装置１における各カセットの略図に、収容されている用紙の厚みを対応させた表示がなされる。
【００２５】
画像形成は、この画像形成装置１に各色の画像信号が入力され、オペレータにより用紙の厚みとプリント枚数が指定された後、不図示のスタートボタンが操作されて開始される。
【００２６】
ここで、図１に示す画像形成装置１に入力される画像信号は、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの４色の画像信号である。これらの画像信号が入力されると、この画像形成装置１では、感光体ドラム１０の表面を、帯電器１２により一様に帯電した後、入力された各色の画像信号のうち、シアンの画像信号に応じたレーザ光を露光器１３から感光体ドラム１０に向けて照射することで感光体ドラム１０の表面に静電潜像を形成し、感光体ドラム１０の表面に形成された静電潜像を、現像装置５０に備えられたシアントナーを収納した現像器５Ｃにより現像し、感光体ドラム１０の表面にシアントナー像を形成する。シアントナー像の形成を終えた現像装置５０は所定のタイミングで回転駆動し、マゼンタトナーを収納した現像器５Ｍの現像ロールが、感光体ドラム１０と対向する現像位置へ移動する。１次転写位置においては、感光体ドラム１０上のシアントナー像を中間転写ベルトに１次転写する。シアントナー像が中間転写ベルト２０に１次転写された後の感光体ドラム１０の表面からは、クリーニング装置１５によって残留物が除去され、除電ランプ１６によって残存電荷が除去される。
【００２７】
続いて、感光体ドラム１０の表面に、同様にしてマゼンタトナー像を形成し、マゼンタトナー像の形成を終えた現像装置５０は所定のタイミングで再び回転駆動し、今度はイエロートナーを収納した現像器５Ｙの現像ロール５２が、感光体ドラム１０と対向する現像位置へ移動する。１次転写位置においては、マゼンタトナー像を、中間転写ベルト２０に先に１次転写されたシアントナー像と重なるように中間転写ベルト２０に１次転写する。
【００２８】
以降、イエロートナー像およびブラックトナー像を順次形成し、１次転写位置において、中間転写ベルト２０に先に１次転写されたトナー像と重なるように順次１次転写する。こうすることにより、中間転写ベルト２０には、ベルト表面側からシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの順で１つに重なり合ったトナー像が形成される。
【００２９】
続いて、この１つに重なり合ったトナー像を、バイアスロール６０とバックアップロール７０とで挟まれた２次転写位置において用紙に２次転写する。こうして、トナー像が用紙に転写され、トナー像が転写された用紙は定着装置１００に送られる。定着装置１００では、未定着トナー像が転写された用紙を所定のニップ領域を通過させることでその未定着トナー像に熱を加えるとともに圧力も加え、未定着トナー像を用紙に定着する。トナー像が定着した用紙は、この画像形成装置１に備えられた排出用紙カセット９０に排出される。
【００３０】
なお、ここでは、中間転写ベルト２０を備えた画像形成装置について説明したが、本発明は、中間転写ベルトに代えて中間転写ドラムを備えた画像形成装置に適用することもでき、さらには、用紙を静電的に吸着して搬送し、感光体ドラム１０に形成されたトナー像を、搬送されてきた用紙に、転写コロトロンや転写ロール等を用いて直接転写する直接転写方式にも適用することができる。また、本発明は、複数の感光体ドラムを中間転写ベルトの循環移動方向に並べて配置したいわゆるタンデム方式の画像形成装置にも適用することができる。
【００３１】
図２は、図１に示す画像形成装置に組み込まれた定着装置の概略構成図である。
【００３２】
図２に示す定着装置１００は、ベルトニップ方式が採用された定着装置であって、無端状の定着ベルト１１０を備える他、加熱ロール１２０も備えており、この定着装置１００では、加熱ロール１２０に定着ベルト１１０が接触することで、用紙Ｐを挟み込むニップ領域Ｎが形成されている。用紙Ｐに転写された未定着トナー像Ｔは、加熱ロール１２０側を向いてニップ領域Ｎまで搬送されてくる（図中矢印Ｃ参照）。すなわち、この図２では、未定着トナー像Ｔが転写された用紙Ｐが、図の右側から左側に向けて搬送され、ニップ領域Ｎを通過する。
【００３３】
加熱ロール１２０には、不図示の駆動モータから駆動力が伝達され、この加熱ロール１２０は所定の回転軸１２０ａを中心に矢印Ｒｍ方向に回転する。一方、定着ベルト１１０は、接触する加熱ロール１２０の回転を受けて矢印Ｒｓ方向に循環し、ニップ領域Ｎに用紙Ｐが送り込まれると、ニップ領域Ｎを通過する用紙Ｐの移動に従って矢印Ｒｓ方向に循環する。
【００３４】
加熱ロール１２０は、アルミニウム製の中空構造のコア１２１の外周面にシリコーンゴムによる弾性層１２２が形成され、その弾性層１２２の表面にはフッ素樹脂等による離型層１２３が形成されたものである。弾性層１２２の厚みはロール−ロール型の加熱ロールの弾性層の厚みよりも薄く、加熱ロール１２０の熱容量は低く抑えられている。アルミニウム製のコア１２１内には、熱源としてハロゲンランプ１２４が配備されており、加熱ロール１２０の表面１２０ｂの温度が所望の温度となるように、図示しない温度コントローラにより制御されている。ニップ領域Ｎまで用紙Ｐに転写され搬送されてきた未定着トナー像Ｔは、加熱ロール１２０の表面１２０ｂに接し、ハロゲンランプ１２４からの熱によって加熱される。ニップ領域Ｎでは、用紙Ｐに転写された未定着トナー像Ｔが加熱ロール表面１２０ｂに接した状態で圧力が加えられる。
【００３５】
この定着装置１００は、ハロゲンランプ１２４からの熱が定着装置１００の外に拡散するのを抑制するために、断熱カバー１０００を備えている。断熱カバー１０００は、図に示すように、加熱ロール１２０の周りと、定着ベルト１１０の周りにそれぞれ備えられており、この２つの断熱カバー２０の間の隙間を利用して、未定着トナー像Ｔが転写された用紙Ｐが、図の右側から定着装置１００内に搬送されて来る構成となっている。
【００３６】
定着ベルト１１０は、この定着ベルト１１０の裏面を構成する基材１１１と、樹脂表面層１１２とで構成されている。
【００３７】
さらに、図２に示す定着装置１００は、無端状の定着ベルト１１０の内周面側に、弾性部材１３１と、加圧部材１３２と、フレーム１３３と、ベルト走行ガイド１３４と、潤滑剤供給手段１３５とを有している。
【００３８】
図２に示す弾性部材１３１は、用紙Ｐの通過方向に関し、加熱ロール１２０の回転軸１２０ａを含む所定範囲Ｓに配備されたシリコンゴム製のものである。この弾性部材１３１は、定着ベルト外周面を加熱ロール周面１２０ｂに押し付け、ニップ領域Ｎを形成すると共に所定のニップ圧力を付与するものである。弾性部材１３１は、フレーム１３３に設けられた凹部１３３１に収容されているが、図２には、加熱ロール１１０に押し付けられ、凹部１３２１内に多少押し込まれた状態の弾性部材１３１が示されている。また、この弾性部材１３１は、定着ベルト１１０の内周面に接しているが、定着ベルト内周面と弾性部材１３１との間の摩擦抵抗は、定着ベルト外周面と加熱ロール１２０との間の摩擦抵抗よりも小さい。このため、定着ベルト１１０は、加熱ロール１２０の回転に伴ってスムーズに従動循環する。
【００３９】
ベルト走行ガイド１３４は、定着ベルト１１０の循環方向の弛みを規制し、スムーズに回転するようにフレーム１３３に取り付けられている。
【００４０】
潤滑剤供給手段１３５は、定着べルト１１０の内周面に接したフェルト１３５１を備えている。フェルト１３５１には、潤滑剤としてのヒンダードアミンオイルが含浸されており、このフェルト１３５１が、定着べルト１１０の内周面に潤滑剤を塗布する。
【００４１】
加圧部材１３２は、ニップ領域Ｎにおける用紙Ｐの通過方向下流側に配備されており、弾性部材１３１よりも硬い、アルミニウム製のものである。この加圧部材１３２は、加圧部材１３２の下部に備えられたカム１３２１が駆動軸１３２２を中心として回転することによって、定着ベルト１１０側に突出（図３参照）したり、図２に示すようにフレーム１３３側に引っ込むようになっている。
【００４２】
図３は、加圧部材の突出状態を示す図である。
【００４３】
図３に示すように、カム１３２１は図２の状態に比べて駆動軸１３２２を中心に反時計回りに９０度回転しており、加圧部材１３２は、図２の状態に比べて循環ベルト１１０側に突出している。このように、加圧部材１３２が定着ベルト１１０側に突出している状態では、加圧部材１３２は、ニップ領域Ｎを通過する用紙に対して弾性部材１３１が付与する圧力よりも高い圧力を付与する。また、カム１３２１が、図３の状態から駆動軸１３２２を中心に時計回りに９０度回転すると、図２に示す状態に戻る。
【００４４】
この画像形成装置１では、画像形成が行われる用紙Ｐの厚みが坪量換算で１００ｇ／ｍ２未満である場合には、加圧部材１３２は定着ベルト１１０側に突出（図３参照）し、１００ｇ／ｍ２以上である場合には、加圧部材１３２はフレーム１３３側に引っ込む。なお、この画像形成装置１では、用紙Ｐの厚みの閾値として１００ｇ／ｍ２が採用されているが、本発明では、ニップ領域Ｎにかかるニップ圧力に応じてこの閾値を変更してもよい。
【００４５】
図４および図５は、加圧部材を動作させるための機構を示す図である。
【００４６】
図４には、加圧部材１３２が定着ベルト側に突出している状態を、図２中の矢印Ｃで示す向きに見た場合が示され、図５には、加圧部材１３２がフレーム側に引っ込んでいる状態を、図２中の矢印Ｃで示す向きに見た場合が示されている。
【００４７】
図４および図５に示すように、加圧部材１３２の下部には、加圧部材１３２に沿って延びたカム１３２１が備えられており、このカム１３２１によって加圧部材１３２が支持されている。駆動軸１３２２の端部にはギア１４３が備えられており、駆動軸１３２２の網一方の端部には、不図示の機構により回転自在に支持されている。ギア１４３は、モータ１４１の回転駆動力を受けて回転するピニオン１４２と噛み合っており、ピニオン１４２の回転によって従動回転する。図４および図５に示すように、カム１３２１は、駆動軸１３２２に対して偏芯しており、駆動軸１３２２の回転とともにカム１３２１が回転すると、カム１３２１によって支持されている加圧部材１３２が、上下方向に移動する。図４には、加圧部材１３２が上側に移動した状態が示されており、この状態が、図２に示す、加圧部材１３２が定着ベルト１１０側に突出している状態に対応する。図５には、加圧部材１３２が下側に移動した状態が示されており、この状態が、図３に示す、加圧部材１３２がフレーム側に引っ込んでいる状態に対応する。このようなモータ１４１の駆動は、図１に示すＣＰＵ５によって制御されている。ＣＰＵ５は、この画像形成装置１に対しオペレータが指定した用紙の厚みを坪量に換算して、その坪量が１００ｇ／ｍ２未満である場合には、モータ１４１を駆動させて加圧部材１３２を図４のように上方向に移動させ、一方、用紙の厚みが坪量換算で１００ｇ／ｍ２以上である場合には、加圧部材１３２を図５のように下方向に移動させる。
【００４８】
一般的に、上述したような加圧部材は、常時、循環ベルトの一部を発熱ロール側に局所的に押し付ける、すなわち、循環ベルトの発熱ロールに対する接触圧力を局所的に高くしておくことでその部分を通過する用紙を屈曲させて、発熱ロールの表面に貼り付きがちな用紙を発熱ロールから剥離させるためのものである。用紙は、厚みが厚い方が薄いものよりも剛性が強いことから、厚みの厚い用紙についてはこの局所部分の接触圧力を弱めても発熱ロールからの剥離は可能である。そこで、本実施形態の定着装置１００では、加圧部材１３２を突出させた状態と引っ込めた状態とで切り換えられるようにし、坪量換算で１００ｇ／ｍ２以上の厚みの用紙については、加圧部材１３２を引っ込めることで上記局所部分の接触圧力を弱める。これにより、坪量換算で１００ｇ／ｍ２以上の厚みの厚い用紙が発熱ロール１２０に貼り付いたままの状態をなるべく維持させて、厚みに厚い用紙の定着に必要な熱量を確保する。また、坪量換算で１００ｇ／ｍ２未満の厚みの用紙については、加圧部材１３２を突出させることで上記局所部分の接触圧力を高める。これにより、坪量換算で１００ｇ／ｍ２未満の厚みの薄い用紙が発熱ロール１２０に貼り付いた状態を早期に解消させて過加熱を防止する。つまり、本実施形態の定着装置１００では、用紙Ｐの厚みが厚い場合は、薄い場合よりも加圧部材１３２を引っ込めることで上記局所部分の接触圧力を小さくし、加圧部材１３２による剥離をあまり行わさせずに発熱ロール１２０に貼り付いたままの状態をなるべく維持させて定着に必要な熱量を確保する。また、用紙Ｐの厚みが薄い場合は、厚い場合よりも加圧部材１３２を突出させることで上記局所部分の接触圧力を大きくし、加圧部材１３２による剥離促進を積極的に行い、発熱ロール１２０に貼り付いたままの状態をなるべく早期に解除する。これにより、本実施形態の定着装置１００では、定着を行う用紙の厚みに応じて定着温度の設定を変えなくても、定着を行う用紙の厚みに応じて加圧部材１３２による押付力を変更することで、用紙の厚みに応じて定着温度を変更したのと同じ効果を得ることができる。したがって、本実施形態の定着装置１００によれば、定着温度の変更に伴う待ち時間の省略が可能であることから、画質の低下の抑制と生産性の低下の抑制との両立に寄与することができる。
【００４９】
以下、本発明について行った実験について説明する。
【００５０】
この実験は、図１に示す様なロール−ベルト型の定着装置を備える、富士ゼロックス社製のフルカラープリンタを改造し、図２および図３に示す様な、ニップ領域Ｎの用紙搬送方向下流側において上下方向に移動可能な加圧部材を備えると共にニップ領域Ｎでの定着温度を１００℃から２００℃の範囲で自在に設定できるようにした改造機を用いて行ったものである。
【００５１】
この実験では、用紙の厚みを坪量換算で、厚みの厚い方からＡ紙（１０４ｇ／ｃｍ２）、Ｂ紙（７０ｇ／ｃｍ２）、およびＣ紙（５２ｇ／ｃｍ２）を共通に使用して、各紙上に同一の形状かつ同一の大きさのイエロ、マゼンタ、シアンの各トナー像を重ねて転写して、循環ベルトへの加圧部材の突出度合が異なる定着装置に送り込み、１００℃から１０℃刻みに２００℃までの異なる定着温度それぞれで定着した場合のトナー像の画質を調べたものである。
【００５２】
実験１は、加圧部材の可動域の中で、循環ベルトへの突出度を最も上げた場合である。
【００５３】
実験２は、加圧部材の可動域の中で、循環ベルトへの突出度を最も下げた場合である。したがって、実験２においては、特に薄紙の場合には加熱ロールからの剥離性が低下するため、画質については、加熱ロールに巻き付いた用紙については、加熱ロールから外して調べた。
【００５４】
画質については、以下のように評価した。
【００５５】
○：問題なし
コールドオフセット：定着温度が低すぎることによるトナー溶融不足
ホットオフセット：定着温度が高すぎることによるトナー溶融過多
画像浮き：定着温度が低いことによるコールドオフセットの手前の状態
画像ムラ：定着温度が高いことによるホットオフセットの手前の状態。
【００５６】
【表１】
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【００５７】
表１には、上段に実験１についての実験結果、中段に実験２についての実験結果が示されており、実験１および実験２それぞれにおいては、Ａ、Ｂ、Ｃ各紙について各定着温度で定着されたトナー像の画質の評価と、Ａ、Ｂ、Ｃ各紙について共通して画質に問題がなかった定着温度域が表示されている。また、下段には、坪量換算で１００ｇ／ｍ２以上の厚みのＡ紙については、加圧部材の突出度を下げた実験２の実験結果を採用し、坪量換算で１００ｇ／ｍ２未満の厚みのＢ紙およびＣ紙については、加圧部材の突出度を上げた実験１の実験結果を採用した場合の、Ａ、Ｂ、Ｃ各紙について共通して画質に問題がなかった定着温度域が表示されている。
【００５８】
実験１については、加圧部材の突出度が高いことから加熱ロールからの剥離作用が機能しており、厚みの厚いＡ紙については、定着温度が１５０℃以上でないと画質に問題が残る結果となった。また、厚みが薄いＣ紙については、定着温度が１８０℃以下になれば画質が確保される結果となった。厚みが中程度のＢ紙については、Ａ紙とＣ紙の中間的な結果となり、定着温度が１３０℃以上１９０℃以下であれば画質が確保される結果となった。
【００５９】
実験２については、加圧部材の突出度が低いことから加熱ロールからの剥離作用があまり機能せず、厚みの厚いＡ紙については、定着温度が１４０℃と低くても画質が確保されるという結果となった。また、厚みが薄いＣ紙については、定着温度が１７０℃以下にならないと画質に問題が残る結果となった。厚みが中程度のＢ紙については、Ａ紙とＣ紙の中間的な結果となり、定着温度が１２０℃以上１８０℃以下であれば画質が確保される結果となった。
【００６０】
以上の実験結果から、Ｃ紙については、加圧部材の突出度を上げることで、画質に悪影響が出ない定着温度の限界を１７０℃から１８０℃まで上昇させることができ、Ａ紙については、加圧部材の突出度を下げることで、画質に悪影響が出ない定着温度の限界を１５０℃から１４０℃まで低下させられる点が確認できた。したがって、本実施形態の定着装置１００のように加圧部材１３２の突出度を制御することで、用紙の厚みに応じて定着温度を変更したのと同じ効果を得られることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】フルカラー対応の画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す画像形成装置に組み込まれた定着装置の概略構成を示す図である。
【図３】加圧部材の突出状態を示す図である。
【図４】加圧部材が定着ベルト側に突出している状態を示す図である。
【図５】加圧部材がフレーム側に引っ込んでいる状態を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１  画像形成装置
５    ＣＰＵ
１０  像保持体
１２  帯電器
１３  露光器
１５  クリーニング装置
１６  除電ランプ
２０  中間転写ベルト
４０  １次転写ロール
５０  現像装置
５２  トナー保持部
６０  バイアスロール
７０  バックアップロール
８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ  用紙カセット
１００  定着装置
１１０  定着ベルト
１２０  加熱ロール
１３０  支持体
１３１  弾性部材
１３２  加圧部材
１３２１  カム
１３２２  駆動軸
１３３  フレーム
１３４  ベルト走行ガイド
１３５  潤滑剤供給手段
１４１  モータ
１４２  ギア
１４３  歯車
【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】
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