JP2016114691A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】紙種によって設定された定着温度の差を小さくして生産性の低下を抑制しつつ、定着分離不良を防止する。【解決手段】弾性層を有する上加圧ローラーと、上加圧ローラーに巻き掛けられた定着ベルトと、定着ベルトを介して上加圧ローラーを加圧し、記録材を挟持搬送して定着ニップを形成する下加圧ローラーと、上加圧ローラーと下加圧ローラーの加圧荷重を調整する荷重調整部と、定着ベルトの張力を調整する張力調整部と、記録材の情報に基づいて定着ニップを変更するように荷重調整部を制御し、定着ベルトの張力を変更するように張力調整部を制御する制御部を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関するものである。

複写機、プリンター、複合機等の画像形成装置には、トナーにより形成された未定着画像を記録材に定着させるための定着装置が用いられている。定着装置では、内部にハロゲンヒーター等の加熱手段を備えた定着回転部材によって画像形成済みの記録材を挟持搬送することで、定着ニップを形成して記録材に画像を加熱定着させる。定着回転部材としては、加熱手段を備える加熱ローラーと加圧ローラーのローラー対や、複数のローラーに定着ベルトを張架したものなどが用いられる。

定着装置は、多種多様な記録材に対応するために各記録材に適した定着条件が設定されている。例えば、坪量の重い厚紙にトナー画像を定着させるには、熱容量の大きい厚紙に対して供給する熱量を多くする必要があるため、定着温度を上げるなどして厚紙の定着性を確保している。

定着装置に関する技術として、特許文献１には、加熱ローラーに巻回される定着ベルトに張力を与えるテンションローラーを備えることによって、定着ベルト及び加熱ローラーを加熱する加熱機構とベルトとの間の距離を安定させてトナー画像の定着を好適に行えるように構成した技術が提案されている。

特開２０１２−８４８７号公報

ところが、熱容量の大きい厚紙と熱容量の小さい薄紙とでは、設定されている定着温度の差が大きいため、例えば、異なる紙種に切り替えて出力するジョブの場合、厚紙から薄紙紙若しくは薄紙から厚紙に対応する定着温度に切り替える際の待ち時間が長くなってしまい、印刷物の生産性が低下する問題があった。

定着温度の切り替えによる待ち時間を短縮させるためには、定着温度の差を小さくする必要があり、例えば、厚紙の定着温度を下げて薄紙の定着温度に近づける場合、加熱量を従来の定着条件と合せるために定着ニップを大きく必要がある。しかし、定着ニップを大きくするために荷重を上げようとしても、既にニップの変化量は飽和状態に達しているので定着ニップをこれ以上、大きくすることはできない。よって、定着温度差を小さくするためには、薄紙の定着温度を上げて厚紙の定着温度に近づけて対応しなければならない。薄紙の定着温度を上げるためには、加熱量を従来の定着条件と合せるために荷重を下げてニップを小さくする必要があった。しかし、荷重を小さくすると、副作用としてニップ出口付近の定着ベルトの曲率が小さくなるので分離性が低下する。

荷重を下げることによる分離性低下は、次のようなメカニズムで起こると考えられている。図６（ａ）は、厚紙通紙時の定着装置の構成を示す図であり、図６（ｂ）は、厚紙通紙時の定着装置のニップ出口付近を示した拡大図である。

定着装置１２０は、加熱ローラー１３０、上加圧ローラー１４０、無端状の定着ベルト１５０、インレットローラー１６０及び下加圧ローラー１７０を備える。上加圧ローラー１４０は、例えば耐熱ゴムなどの弾性層１４１を有する。加熱ローラー１３０、下加圧ローラー１７０及びインレットローラー１６０は、所定の距離だけ離間して配置されており、加熱ローラー１３０と上加圧ローラー１４０とインレットローラー１６０には、定着ベルト１５０が張架されている。下加圧ローラー１７０は、定着ベルト１５０と上加圧ローラー１４０とが接触している領域において定着ベルト１５０に圧接した状態で配置されている。定着ベルト１５０と下加圧ローラー１７０とが接触する部分には、上凸形状の定着ニップ１８０が形成されている。

定着ニップ１８０では、下加圧ローラー１７０が、上加圧ローラー１４０の弾性層１４１を押圧して凹ませる。図６（ｂ）に示すように、記録材搬送方向に対して定着ニップ１８０の出口側における端部周辺には、上加圧ローラーの弾性層１４１のうち下加圧ローラー１７０の圧接により生じたたわみが曲率の大きい下凸形状となる部分１４２（以下、「バルジ部」）が形成される。定着ニップ１８０の出口側における端部付近の定着ベルト１５０は、バルジ部１４２の下凸形状に沿って密着しており、曲率分離が可能となる大きな曲率形状を有するので分離性に対しては有利である。

一方、図７（ａ）は、薄紙通紙時の定着装置の構成を示す図であり、図７（ｂ）は、薄紙通紙時の定着装置のニップ出口付近を示した拡大図である。厚紙の定着温度から薄紙の定着温度に切り替える場合、荷重を下げて定着ニップ１８０を小さくすると、図７（ｂ）にバルジ部１４２の拡大図を示すように、下加圧ローラー１７０からの圧力が弱まってバルジ部１４２の下凸形状が小さくなり、定着ベルト１５０の曲率が上加圧ローラー１４０の本来の円周曲率に戻る方向に近づいて小さくなるので分離性能が低下する。

本発明の目的は、上記課題に鑑みなされたものであり、紙種によって設定された定着温度の差を小さくして定着温度の切り替えに費やす時間を短縮させて生産性の低下を抑制しつつ、定着分離不良を防止することができる定着装置及び画像形成装置を提供することである。

本発明によれば、定着装置において、弾性層を有する第１加圧部材と、第１加圧部材に巻き掛けられた定着ベルトと、定着ベルトを介して第１加圧部材を加圧し、記録材を挟持搬送して定着ニップを形成する第２加圧部材と、第１加圧部材と第２加圧部材の加圧荷重を調整する荷重調整部と、定着ベルトの張力を調整する張力調整部と、記録材の情報に基づいて定着ニップの記録材搬送方向の幅を変更するように荷重調整部を制御し、定着ベルトの張力を変更するように張力調整部を制御する制御部を備えることを特徴とする。

また、本発明によれば、画像形成装置において、像担持体にトナー像を形成するトナー像形成手段と、トナー像形成手段によって形成されたトナー像を記録材に転写する転写手段と、弾性層を有する第１加圧部材と、第１加圧部材に巻き掛けられた定着ベルトと、定着ベルトを介して第１加圧部材を加圧し、記録材を挟持搬送して定着ニップを形成する第２加圧部材と、第１加圧部材と第２加圧部材の加圧荷重を調整する荷重調整部と、定着ベルトの張力を調整する張力調整部と、記録材の情報に基づいて定着ニップの記録材搬送方向の幅を変更するように荷重調整部を制御し、定着ベルトの張力を変更するように張力調整部を制御する制御部を備えることを特徴とする。

本発明によれば、薄紙を通紙させる場合、荷重を下げることに連動して定着ベルトの張力を下げることでニップ出口付近の定着ベルトの曲率を確保することができるので分離不良を防止することができる。更に、薄紙の定着温度を高く設定したことにより厚紙の定着温度に近づいて定着温度の差を小さくすることができ、紙種による定着温度の切り替えに費やす時間も短縮するので印刷物の生産性の低下を抑制することができる。

本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 本発明に係る画像形成装置の制御ブロック図である。 本発明に係る定着装置の概略構成を示す断面図である。 本発明に係る定着装置の案内部材の配置を示す断面図である。 本発明に係る定着装置の動作制御を示すフローチャート図である。 分離不良のメカニズムを説明する図であり、厚紙通紙時における従来の定着装置構成を示す断面図である。 分離不良のメカニズムを説明する図であり、薄紙通紙時における従来の定着装置構成を示す断面図である。

（画像形成装置の構成）
図１は、画像形成装置１０の概略構成を示す図である。
画像形成装置１０は、自動原稿搬送部１、スキャナー部２、給紙部３、画像形成部２０、定着装置３０、制御部Ｓ、操作表示部１０５等を備えて構成される。

自動原稿搬送部１は、原稿トレイに置かれた原稿Ｄを一枚ずつ所定の搬送経路に搬送する。

スキャナー部２は、搬送される原稿Ｄに光源を照射し、原稿Ｄから反射される反射光を受光する。スキャナー部２は、受光した光信号を電気信号（画像データ）に変換し、変換された画像データを画像形成部２０に出力する。

給紙部３は、複数のトレイに記録材Ｐを収容しており、所定の搬送路を経由して画像形成部２０に記録材Ｐを給紙する。

画像形成部２０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成する４組の画像形成部２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋが配置されている。画像データに基づいて各色に対応した感光体ドラム１１に各色のトナー画像を形成し、一次転写部１３によって中間転写ベルト１６に各色のトナー画像を転写して重ね合わせることでカラー画像を形成する。一次転写されたカラー画像を記録材Ｐに二次転写して定着するまでの一連の画像形成動作を行う。

感光体ドラム１１周辺の構成及び動作について、簡潔に説明する。なお、ここでは、イエロー（Ｙ）色の画像形成部２０Ｙを対象として説明し、他色の構成は、イエロー（Ｙ）色の画像形成部２０Ｙと同構成なので説明を省略する。

帯電部２３Ｙは、感光体ドラム１１Ｙの表面を均一に帯電する。

露光部２２Ｙは、感光体ドラム１１Ｙの表面にトナーを付着させる領域を露光し、露光した部分の電荷を除電することで静電潜像を形成する。

現像部２１Ｙは、感光体ドラム１１Ｙの静電潜像にトナーを付着させてトナー画像を現像する。

一次転写部１３Ｙは、トナーの極性とは逆極性のバイアス電圧を印加して感光体ドラム１１Ｙ上に現像されたトナー画像を中間転写ベルト１６に転写する。

クリーニング部２５Ｙは、中間転写ベルト１６に転写されずに感光体ドラム１１Ｙに付着している残留トナーをブレード等で除去する。

中間転写ベルト１６は無端ベルトであり、複数のローラーにより架設され、走行可能に支持される。画像形成部２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、及び２０Ｋに形成された各色のトナー像は、一次転写部１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、及び１３Ｋにより走行する中間転写ベルト１６上に逐次転写され、各色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）の層が重畳したカラー画像（トナー像）が中間転写ベルト１６上に形成される。

中間転写ベルト１６には、中間転写ベルト１６の表面に摺接されるベルトクリーニングローラー１７及びベルトクリーニングブレード１８を有する中間転写クリーニング部１９が備えられている。二次転写後に、中間転写ベルト１６の表面に残存する転写残トナーを含む残留物は、ベルトクリーニングローラー１７及びベルトクリーニングブレード１８によって掻き取られて除去される。

二次転写ローラー１３Ａは、中間転写ベルト１６を介して二次転写対向ローラー１６ａに当接して配置され、二次転写ローラー１３Ａと二次転写対向ローラー１６ａとの間で形成される二次転写ニップを記録材Ｐが通過することにより、中間転写ベルト１６上のトナー像が、記録材Ｐに二次転写される。二次転写ローラー１３Ａは、画像形成動作のときは、二次転写対向ローラー１６ａに当接されているが、画像形成動作が終了すると二次転写対向ローラー１６ａから離間される構成となっている。

二次転写ローラー１３Ａにおける記録材Ｐの排出側には、定着装置３０が配置されており、搬送されてきた記録材Ｐ上に形成されたトナー像を挟持搬送して記録材Ｐにトナー像を定着させる。トナー像を定着された記録材Ｐは画像形成装置１０の外部に排出される。

画像形成装置１０の上記各部は、制御部Ｓと接続されており、制御部Ｓにより適宜制御される。

操作表示部１０５は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）または有機ＥＬＤ（Electro Luminescence Display）等のディスプレイからなるタッチパネルである。この操作表示部１０５は、ユーザーに対する指示メニューや取得した画像データに関する情報等を表示する。

（画像形成装置の制御ブロック図）
図２は、本発明に係る画像形成装置の制御的な接続のブロック図を示す。画像形成装置１０は、例えば、画像形成装置１０の各部を集中的に制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１と、ＣＰＵ１０１が実行するプログラム等を記憶するためのＲＯＭ（Read Only Memory）１０２と、ＣＰＵ１０１の作業領域として使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）１０３と、を有する。さらに、大容量記憶装置としてのＨＤＤ（Hard disk drive）１０４と、画像形成装置１０の設定や動作を操作する操作表示部１０５を有する。

ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、ＨＤＤ１０４及び操作表示部１０５にそれぞれシステムバス１０６を介して接続され、装置全体を制御する。また、ＣＰＵ１０１は、自動原稿搬送部１、スキャナー部２、画像処理部１１０、画像形成部２０、給紙部３、定着装置３０にシステムバス１０６を介して接続されている。さらに、システムバス１０６には、画像形成装置１０と画像形成装置１０の外部装置との通信を行う外部接続装置インターフェイス（以下、「Ｉ／Ｆ」と記す）１０７が接続されており、ＣＰＵ１０１は、例えば、後処理装置などの外部装置が接続されている場合、Ｉ／Ｆ１０７を介して外部装置を制御することができる。

ＨＤＤ１０４は、例えば、スキャナー部２で読み取られた原稿の画像データや外部の情報処理装置であるＰＣ（Personal Computer）１０８から送信された画像データを記憶したり、出力済みの画像データ等を記憶したりする。操作表示部１０５は、ＬＣＤ又は有機ＥＬＤ等のディスプレイからなるタッチパネルである。この操作表示部１０５は、ユーザーに対する指示メニューや取得した画像データに関する情報等を表示する。さらに、操作表示部１０５は、複数のキーを備え、ユーザーのキー操作による各種の指示、文字、数字などのデータの入力を受け付けて、入力信号をＣＰＵ１０１に出力する。

スキャナー部２で読み取られた画像データや画像形成装置１０に接続された情報処理装置（ＰＣ）から送信される画像データは、画像処理部１１０に送られ、画像処理される。
画像処理部１１０は、受信した画像データに対し、必要に応じて、シェーディング補正、画像濃度調整、画像圧縮等の画像処理を行う。

画像形成部２０は、画像処理部１１０によって画像処理された画像データを受け取り、画像データに基づいて露光部２２による感光体ドラム１１への露光及び現像部２１による現像等を行い、記録材Ｐ上に画像を形成する。

通信部１０９は、例えば、ＰＣ１０８から送信されるジョブ情報を、通信回線を介して受け取る。そして、受け取ったジョブ情報を、システムバス１０６を介してＣＰＵ１０１に送る。

（定着装置の構成）
図３に、本実施例の形態に係る定着装置の概略構成を示す。なお、本実施例の形態では、記録材の坪量が１２８ｇｓｍ以下の記録材であるときに「薄紙」と呼び、１２８ｇｓｍよりも大きい記録材を「厚紙」と呼ぶことにする。また、後述する定着装置における定着条件の標準設定（デフォルト）は、厚紙通紙時の設定とする。

定着装置３０は、加熱ローラー３１、定着ベルト３２、上加圧ローラー３３、下加圧ローラー３４、インレットローラー３６を有している。

加熱ローラー３１は、定着ベルト３２を加熱する加熱手段として軸方向に延在するハロゲンヒーター３５を内蔵している。ハロゲンヒーター３５は、例えば、アルミニウム等から形成された肉厚４ｍｍの円筒状の芯金の外周面を、厚さ３０μｍのＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）でコーティングした樹脂層で被覆されたハードローラーとして構成されている。加熱ローラー３１の外形寸法は、例えば、７０ｍｍである。

ハロゲンヒーター３５は、加熱ローラー３１の内部に配置されており、ハロゲンヒーター３５への通電は後述する制御部Ｓによって制御される。ハロゲンヒーター３５によって加熱ローラー３１が加熱され、その結果、定着ベルト３２が加熱される。
なお、定着ベルト３２は、電磁誘導加熱（ＩＨ：Induction Heating）や抵抗発熱体により加熱されるように構成されてもよい。

また、加熱ローラー３１の支軸は上下方向に移動可能であり、加熱ローラー３１にテンションばね３７が掛けられていて、加熱ローラー３１は上方に付勢されている。従って、テンションばね３７の付勢力を変化させると、定着ベルト３２の張力が変化する。テンションばね３７の付勢力を変化させる駆動源として、ソレノイドやモーターを用いることができる。テンションばね３７の付勢力は、制御部Ｓによって制御される。ＨＤＤ１０４には、各紙種に対応した付勢力の相関テーブルが予め保存されており、制御部Ｓは、紙種情報が入力されることによって相関テーブルから付勢力の所定値を決定する。制御部Ｓは、テンションばね３７を制御して付勢力を所定値に変更することで紙種に対応した定着ベルト３２の張力を実現することができる。

定着ベルト３２は、無端状に形成され、例えば、基体として厚さ７０μｍのＰＩ（ポリイミド）を用い、基体の外周面を弾性層として厚さ２００μｍの耐熱性のシリコーンゴム（硬度ＪＩＳ−Ａ１５°）で被覆し、更に、厚さ３０μｍの低摩擦で耐熱性樹脂であるＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）のコーティングをしている。定着ベルト３２の外径寸法は、例えば１２０ｍｍである。定着ベルト３２は、２５０Ｎの張力によって加熱ローラー３１及び上加圧ローラー３３に張架されている。

定着ベルト３２は、トナー画像が形成された記録材Ｐに接触して、この記録材Ｐを定着温度（例えば、１８０〜２１０℃）で加熱する。ここで、定着温度とは、記録材Ｐ上のトナーを溶融するのに必要な熱量を供給するための温度であり、画像形成される記録材Ｐの紙種等によって異なる。また、加熱ローラー３１の周辺には、定着ベルト３２を介して加熱ローラー３１の温度を検知する温度センサー３８が備えられており、制御部Ｓは、温度センサー３８によって検知された温度情報に基づいて定着温度を制御する。

上加圧ローラー３３は、鉄等の金属から形成された中実の芯金に弾性層３９として厚さ２０ｍｍの耐熱性のシリコーンゴム（硬度ＪＩＳ−Ａ１０°）を被覆し、更に、厚さ３０μｍの低摩擦で耐熱性樹脂であるＰＴＦＥでコーティングした樹脂層で被覆されたソフトローラーとして構成されている。上加圧ローラー３３の外径寸法は、例えば、７０ｍｍである。

下加圧ローラー３４は、アルミニウム等から形成された肉厚４ｍｍの円筒状の芯金４０の外周面を、弾性層として厚さ２ｍｍの耐熱性のシリコーンゴム（硬度ＪＩＳ−Ａ１５°）で被覆し、更に、離型層として厚さ３０μｍのＰＦＡチューブの樹脂層で被覆している。下加圧ローラー３４の外径寸法は、例えば７０ｍｍである。また、下加圧ローラー３４の温度を検知する温度センサー４１が備えられており、制御部Ｓによって下加圧ローラー３４の温度を制御される。下加圧ローラー３４の制御温度は、例えば、８０〜１２０℃である。

上加圧ローラー３３及び下加圧ローラー３４は、例えば、定着ベルト３２を介して荷重調整機構４２によって総圧２２００Ｎの荷重がかけられた状態で配置されており、上加圧ローラー３３と下加圧ローラー３４との圧接部として定着ニップＮが形成される。ＨＤＤ１０４には、各紙種に対応した定着ニップＮの相関テーブルが予め保存されており、制御部Ｓは、紙種情報が入力されることによって相関テーブルから定着ニップＮの所定値を決定する。制御部Ｓは、荷重調整機構４２を制御して定着ニップＮを所定幅に変更することで紙種に対応した定着ニップＮを実現することができる。
本実施例の形態における定着ニップＮとは、上加圧ローラー３３と下加圧ローラー３４との圧接によって形成された通紙方向の接触部の幅のことを示し、厚紙通紙時における定着ニップＮは２５ｍｍに設定されている。

定着装置３０の定着速度は、５００ｍｍ／sである。ここでの定着速度とは、上加圧ローラー３３と下加圧ローラー３４とによって形成される定着ニップＮを、記録材Ｐが通過する速度である。

インレットローラー３６は、ステンレス鋼材（ＳＵＳ４１６）等から形成された中実の芯金に厚さ３０μｍのＰＴＦＥでコーティングされた金属ローラーである。インレットローラー３６は、上加圧ローラー３３の弾性層３９のうち下加圧ローラー３４の圧接により定着ニップＮの記録材搬送方向入口側に形成される膨出部、すなわち圧接により生じたたわみが下凸形状となる部分（バルジ部）４３と定着ベルト３２との接触を剥離するように定着ベルト３２を案内する。インレットローラー３６を設けることによってバルジ部４３に対する定着ベルト３２の巻き掛け量が小さくなる分、定着ベルト３２にうねりが生じにくくなるので、定着ベルト３２及び下加圧ローラー３４に挟持された状態で定着ニップＮを通過した記録材Ｐに皺が生じることを防止することができる。

インレットローラー３６には、定着ニップＮの変化に対応して配置角度を４０度に設定するような角度調整機構４４が備えられている。この角度調整機構４４により紙種によって定着ニップＮの位置が変化しても同じ配置角度を維持することができる。

図４は、インレットローラー３６の配置角度の定義を示す図である。図４に示す定着装置の構成は、図３を踏襲しているが、配置角度の説明のために一部の構成部材の記載を省略している。

インレットローラー３６の配置角度とは、本実施例の形態では、定着ニップＮの記録材搬送方向上流側の端点４５と下流側の端点４６を通る直線Ｌ１を基準線とし、記録材搬送方向に対して定着ニップＮよりも上流側の直線Ｌ１を、端点４５を中心として加熱ローラー３１側に近づく方向に４０度傾けた位置にインレットローラー３６の軸心が配置される直線Ｌ２までの角度のことを言う。また、インレットローラー３６は、上加圧ローラー３３とは非接触の位置に配置される。

（定着装置の動作制御）
図５は、本発明に係る定着装置の動作制御を示すフローチャート図である。

本発明に係る動作制御は、制御部Ｓがジョブを受信するタイミングで開始する。制御部Ｓは、ジョブ受信後、ジョブから紙種情報を入手する（ステップＳ１）。制御部Ｓは、ＨＤＤ１０４に保存されている紙種情報と定着ニップＮとの関係を示す相関テーブルに基づいて、入手した紙種情報に対応した定着ニップＮになるように荷重調整機構４２を制御して定着ニップＮを変更する（ステップＳ２）。

続いて、ＨＤＤ１０４に保存されている紙種情報に対応したテンションばね３７の付勢力を示す相関テーブルに基づいて、入手した紙種情報に対応する付勢力になるようにテンションはね３７を制御して定着ベルト３２の張力を変更する（ステップＳ３）。ステップＳ３にて、定着ベルト３２の張力を変更後は、制御を終了させてジョブを出力する。本発明に係る動作制御は、紙種情報入手後に定着ニップを変更してから定着ベルト張力を変更するフローチャートとしているが、実際の変更順序は逆転していても構わなく、実際の変更タイミングは同時でも構わない。また、本発明に係る動作制御は、記録材が定着ニップＮに搬送されるまでに実行されていればよい。

（実施例）
上記定着装置を備えた画像形成装置を用い、定着ニップを形成する荷重及び定着ベルトのテンションを変化させて行った評価を記す。

［評価内容］
定着ニップＮを形成する荷重を変化させると共に定着ベルト３２のテンションを変化させ、２種類の記録材を通紙して分離性能を確認した。評価は、分離性が良好である場合を○とし、分離不良である場合を×とした。
［評価条件］
画像形成装置：ｂｉｚｈｕｂ ＰＲＥＳＳ Ｃ１１００
定着温度：１８０℃
通紙速度：５００ｍｍ／ｓ
通紙画像：ブルー（（Ｍ）色トナー及び（Ｃ）色トナーの混色）のベタ画像（記録材に対する印字率：１００％）
トナー付着量：８±０．２ｇｓｍ
記録材：
コート紙 坪量８５ｇｓｍ 目方向：縦目 サイズ：Ａ３
上質紙 坪量８１ｇｓｍ 目方向：縦目 サイズ：Ａ３
［評価結果］
評価結果を表１に示す。

実験１は、厚紙通紙時の荷重及び定着ベルトテンションの設定条件であり、実験２〜５は、厚紙と薄紙との定着温度差を小さくするために薄紙通紙時に必要な定着ニップＮを実現するための荷重を１５００Ｎまで下げた状態で定着ベルト３２のテンションを変化させた。評価で通紙させたコート紙は、記録材の表面性が良いため定着ニップや定着ベルトテンションの変化による悪影響を顕著に検出できる記録材である。つまり、荷重を下げて定着ニップを小さくした場合、分離性が大きく悪化するので分離性を検出するために通紙した。

表１の評価結果から、実験１の設定条件では、定着ニップＮの出口付近には下凸形状のバルジ部が発生するため、曲率が大きいので、分離性に対して不利な評価条件で評価紙を通紙させても分離させることが可能である。一方、荷重を１５００Ｎまで下げた状態で定着ベルトテンションを厚紙通紙時の設定である２５０Ｎから下げていくと、厚紙通紙時の設定条件である実験１の条件と同等の分離性能を得るためには、コート紙を通紙する場合、定着ベルトテンションを１００Ｎまで小さくする必要がある。一方、上質紙の場合、定着ベルトテンションを１７５Ｎまで小さくする必要がある。このとき、荷重を下げて分離可能な定着ベルトテンションまで下げたときの定着ニップＮは１８ｍｍとなった。

上加圧ローラー３３と下加圧ローラー３４との間の荷重を下げると、定着ニップＮの出口付近のバルジ部は小さくなるので定着ベルト３２の曲率が小さくなって分離性が悪化する。しかし、荷重を下げる動作に連動して定着ベルトテンションを下げることにより、定着ベルト３２のテンションによって引き上げられていた弾性層３９の弾性ゴムが、弛んだ定着ベルト３２の内周面側に追従して解放されるので厚紙通紙時の設定と遜色ない程度の定着ニップＮ出口の曲率を大きくすることができる。従って、荷重を下げて定着ニップＮを小さくしても分離性を維持することができる。

本発明は、上述のように、紙種による定着温度の差を小さくするために、定着荷重を下げて定着ニップＮを小さくし、なお且つ、定着ベルト３２の張力を下げて定着ニップＮの出口付近の定着ベルトを弛ませることにより曲率を確保するものだが、定着ベルト３２の張力を下げる作用は、単に分離曲率を確保することだけに留まらない。厚紙通紙から薄紙通紙に切り替える場合、薄紙の定着温度が従来の設定温度よりも高く設定しているとは言え、通紙方向における定着ニップＮの幅が短いので未定着トナーが転写された記録材には、定着に必要な加熱量が短時間のうちに急激に加わる。そうなると、従来構成の定着装置の場合では、定着ニップＮ内で記録材上のトナーが一気に溶融して定着した直後に外気に触れて急激に冷却されるために、定着トナーの内部には未だ溶融した状態のままでトナー同士の結合力が弱い部分が存在することがあるのでトナーの一部が定着ベルト３２側に転移する虞がある。

一方、本実施例の構成を備えた定着装置の場合、定着ニップＮ内で記録材上に定着されるトナーは、定着ニップＮの出口直後の定着ベルト３２の弛み部との接触により一気に外気に触れて急激に冷却されることなく、徐々に冷却されながら確実に定着されるので定着ベルト３２側へのトナー転移を防止することができる。つまり、定着ベルトＮの張力緩和は、記録材の分離性確保だけでなく画像品質においても好影響を及ぼしている。

以上、説明した定着装置及び画像形成装置によれば、定着ニップＮを小さくするために上加圧ローラー３３に対して圧接する下加圧ローラー３４の荷重を下げることに連動して定着ベルト３２のテンションを小さくすることによりニップ出口付近の定着ベルト３２の曲率を確保することができるので薄紙の定着温度を高くしても定着分離不良を防止することができる。さらに、紙種による定着温度の切り替えに費やす時間も短縮できるので印刷物の生産性低下を抑制することができる。

本実施例の形態に係る定着装置は、インレットローラー３６備える構成としているが、例えば、インレットローラー３６を備えずに、加熱ローラー３１と上加圧ローラー３３の２軸に定着ローラーを巻き掛けた構成をとしても構わない。また、定着ローラーを巻き掛ける部材の数量は限定されるものではないので複数であっても構わない。

１０ 画像形成装置
３０ 定着装置
３２ 定着ベルト
３３ 上加圧ローラー
３４ 下加圧ローラー
３６ インレットローラー
３７ テンションばね
４２ 荷重調整機構
４４ 角度調整機構
Ｎ 定着ニップ
Ｓ 制御部

Claims (7)

1. 弾性層を有する第１加圧部材と、
   前記第１加圧部材に巻き掛けられた定着ベルトと、
   前記定着ベルトを介して前記第１加圧部材を加圧し、記録材を挟持搬送して定着ニップを形成する第２加圧部材と、
   前記第１加圧部材と前記第２加圧部材の加圧荷重を調整する荷重調整部と、
   前記定着ベルトの張力を調整する張力調整部と、
   前記記録材の情報に基づいて、前記定着ニップの記録材搬送方向の幅を変更するように前記荷重調整部を制御し、前記定着ベルトの張力を変更するように前記張力調整部を制御する制御部を備えることを特徴とする定着装置。
2. 前記制御部は、前記記録材の情報に基づいて、前記荷重調整部による調整値を変更し、前記張力調整部による調整値を変更することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記記録材の情報とは坪量であり、前記制御部は、前記坪量が所定値以下の場合、前記定着ニップの前記記録材搬送方向の幅を小さくするように前記荷重調整部を制御し、前記定着ベルトの張力を下げるように前記張力調整部を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
4. 前記定着装置は、前記定着ベルトの内周面に前記定着ニップに通紙される前記記録材搬送方向に対して前記定着ニップ入口側の前記第１加圧部材から前記定着ベルトを剥離するような位置に配置された案内部材を備えること特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の定着装置。
5. 前記制御部は、前記荷重調整部及び前記張力調整部の制御に基づいて前記案内部材の配置を移動させることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 前記案内部材は、前記定着ニップにおける前記記録材搬送方向の上流側の端点と下流側の端点を通る第１直線を基準線として、前記上流側の端点を中心として前記第１加圧ローラーに近づく方向に４０度傾けた位置に配置されることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の定着装置。
7. 像担持体にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
   前記トナー像形成手段によって形成された前記トナー像を記録材に転写する転写手段と、
   弾性層を有する第１加圧部材と、
   前記第１加圧部材に巻き掛けられた定着ベルトと、
   前記定着ベルトを介して前記第１加圧部材を加圧し、記録材を挟持搬送して定着ニップを形成する第２加圧部材と、
   前記第１加圧部材と前記第２加圧部材の加圧荷重を調整する荷重調整部と、
   前記定着ベルトの張力を調整する張力調整部と、
   前記記録材の情報に基づいて、前記定着ニップの記録材搬送方向の幅を変更するように前記荷重調整部を制御し、前記定着ベルトの張力を変更するように前記張力調整部を制御する制御部を備えることを特徴とする画像形成装置。

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