JP2005156679A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光沢度変更を迅速、かつ、幅広く行うことが出来るベルト定着装置を備える画像形成装置を提供すること。
【解決手段】 定着ローラと、少なくとも前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、当該定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラとを有し、当該加圧ローラと前記定着ベルトとの間を搬送される記録紙上のトナー像を定着する画像形成装置において、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに加圧することなく前記定着ベルトに接触して形成される第１加圧領域と、記録紙の搬送方向に見て前記第１加圧領域より下流側に位置し、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラを加圧して形成される第２加圧領域とを有し、当該第２加圧領域の平均圧力を変更する圧力変更手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成に用いられる定着ベルトを使用する定着装置を備えた画像形成装置に関する。

近年、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の電子写真方式の画像形成装置においては、画質への要求が高まり当該画像形成装置の定着装置によって画像の光沢度を上げる、或いは、制御するという動きが見られている。

従来より、定着装置としては、弾性層を有して所定の温度に維持された発熱ゴムローラと、発熱ゴムローラに圧接し、弾性層を有する加圧ゴムローラとによって、未定着のトナー画像が形成された記録紙を加圧搬送しつつ加熱する熱ローラ定着装置が用いられている。

しかしながら、このような熱ローラ定着装置では、発熱ゴムローラの熱容量が大きいので、ウォーミングアップ時間が長くなるとともに、弾性層内側の温度が高くなり、発熱ゴムローラの寿命を短くしていた。

これらの問題を解決するため、無端状のベルト部材（定着ベルト）を用い、少なくとも、定着ベルトを加熱する発熱体を有する加熱ローラと、定着ローラとにより定着ベルトを張架し、定着ベルトを介して定着ローラに対向して設けられた加圧ローラとを有し、記録紙を定着ベルトと加圧ローラとの間を通過させることにより定着を行うベルト定着装置が用いられている。

一方、同一の画像形成装置で、カラー写真画像、ＯＨＰ画像、白黒文字画像のように異なった光沢度が要求される画像形成が行われるようになり、光沢度を可変にする必要が生じてきた。

熱ローラ定着方式では、定着性（トナーの記録紙への付着力）、光沢度等の定着性能が一対の定着ローラと加圧ローラのみで決められるため、例えば、光沢度を変更しようとして圧力を変化させると、定着ニップ幅、即ち、定着時間も変化し他の定着性能にも影響してしまう。

このことは、定着機能が一箇所に集中しており、正確に光沢度を変化させることが自ずと制限されてしまうことを意味する。

このような熱定着ローラ方式に変わってベルト定着方式を用いて、光沢度を可変にする以下のような技術が提案されている。

１つは、原稿の光沢度を検知し、検知された光沢度情報に基づいて、定着装置の冷却ファンの風量、及び、転写材が定着ベルトから離れる分離点を変化させて、定着温度、定着時間を変更し所望の光沢度を得ようというものである（例えば、特許文献１参照）。

１つは、光沢画質モード、ＯＨＰ画像モード、無光沢画像モードの各モードに応じて、定着速度、定着温度をあらかじめ決められたプログラムに従って変更することにより所望の光沢度を得ようというものである（例えば、特許文献２参照）。

１つは、入力された光沢度モード、加圧ローラの検知温度、荷重ニップ時間等の情報に基づいて、目標加熱ローラ温度を算定し、この目標加熱ローラ温度に対して加熱ローラの加熱源の動作状態を制御して、所望の光沢度を得ようというものである（例えば、特許文献３参照）。
特開平５−３３３６４３号公報 特開２００１−２８２０３４号公報 特開２００３−１４９９８７号公報

しかしながら、特許文献１に記載された方法では、前述した冷却手段により風量変更を行う場合、周囲環境の温度変化を受けてしまい冷却能力が変わり、正確な光沢度制御が出来ない恐れがある。また、前述した分離点を変更した場合、用紙の搬送経路が変化し用紙搬送性に影響を与える恐れがある。

特許文献２に記載された方法では、定着速度を変更すると画像形成装置の生産性が落ちてしまい、また、定着温度を変更する場合には温度変更に時間がかかってしまう。

特許文献３に記載された方法では、加熱ローラの温度変更を行うと、温度変更に時間を要してしまう。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、その目的は、簡単な構成で、迅速に、幅広く、高画質の光沢度を有する画像を得ることが出来る画像形成装置を提供することにある。

本願発明のベルト定着装置は、定着ローラと、少なくとも定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、定着ベルトを介して定着ローラに対向して設けられた加圧ローラとを有し、定着ベルトが加圧ローラに接触し、定着ベルトの張力によりこれらの間を通過する記録紙に温度と圧力を付与する第１加圧領域、定着ベルトを介して定着ローラと加圧ローラにより記録紙に温度と圧力を付与する第２加圧領域を有している。

本発明者らは、このように前記ベルト定着装置が２つの加圧領域を有することに注目し、主に、第１加圧領域で定着性を付与し、第２加圧領域で光沢度を付与し、制御することが可能であるとの考えの基に本発明に至った。

即ち、本発明は、第２加圧領域の平均圧力を変更する圧力変更手段を設けることにより、迅速に、幅広く、かつ、画質上も満足できる光沢度制御可能な画像形成装置を提供するものである。

具体的には、図１のベルト定着装置の概略断面図に示すように、定着ローラ１７０と、少なくとも定着ローラ１７０に張架された無端状定着ベルト１７２と、定着ベルト１７２を介して定着ローラ１７０に対向して設けられた加圧ローラ１７３とを有し、加圧ローラ１７３と定着ベルト１７２との間を搬送される記録紙Ｋ上のトナー像Ｔを定着する画像形成装置において、加圧ローラ１７３が定着ベルト１７２を介して定着ローラ１７０に加圧することなく定着ベルト１７２に接触して形成される第１加圧領域Ｐ１と、記録紙Ｋの搬送方向に見て第１加圧領域Ｐ１より下流側に位置し、加圧ローラ１７３が定着ベルト１７２を介して定着ローラ１７０を加圧して形成される第２加圧領域Ｐ２を有し、第２加圧領域Ｐ２の平均圧力を変更する圧力変更手段を設けたことを特徴とする。

更にまた、本発明は以下のことを特徴とする。

・光沢度ムラを抑制するために、第２加圧領域の平均圧力が１５０ｋＰａ以上であることを特徴とする。

・第２加圧領域Ｐ２の平均圧力を、操作部または、外部の入力装置から入力された光沢度指令に基づいて変更するように制御する制御手段を有することを特徴とする。

・第１加圧領域Ｐ１の定着条件を、アンダーオフセットが発生しないように設定することを特徴とする。

ここで、アンダーオフセットとは、記録紙Ｋ上のトナーＴが第１加圧領域において溶融され記録紙に定着される前に、定着ベルトの表面に付着してしまう現象をいう。

第１加圧領域でアンダーオフセットが発生しないようにベルト定着装置を設定することにより、画像ズレがない高品質の画像を得ることが出来る。

また、低光沢画像検討中に、画像がズレて定着される画像ズレの現象が発生したが、これは、第１加圧領域Ｐ１において、未定着トナーを担持した記録紙Ｋが定着ベルト１７２と加圧ローラ１７３との間に挟まれて搬送される途中、第１加圧領域Ｐ１でアンダーオフセットが起きると、第１加圧領域Ｐ１と第２加圧領域Ｐ２との間でトナーの一部が記録紙Ｋではなく定着ベルト１７２に付着し、定着ベルト１７２と記録紙Ｋの間に僅かではあるが速度差、もしくは経路長差が発生することにより、未定着トナーがズレて記録紙Ｋに再付着し定着されるものと推定した。

上述した知見を基に、本発明は、また、画像ズレを防止するために、第１加圧領域Ｐ１に、定着ベルト１７２を加圧ローラ１７３の方向に押圧する押圧手段１７４を有することを特徴とする。

更に、図１に示すように、定着ローラ１７０とガイド部材１７５の間で、加圧ローラ１７０が定着ベルト１７２に接触して形成される第１加圧領域に、定着ベルト１７２を加圧ローラ１７３側に押圧する押圧手段１７４を有する構成において、第２加圧領域Ｐ２の平均圧力を変更したときに、第１加圧領域Ｐ１の圧力条件が影響を受けないように、加圧ローラ１７３とガイド部材１７５と押圧手段１７４とを、所定の位置関係に維持することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、第２加圧領域の平均圧力を変更する圧力変更手段を設けたことにより、光沢度の変更を迅速に、幅広く行うことが出来る。

請求項２の発明によれば、第２加圧領域の平均圧力を１５０ｋＰａ以上にすることにより、光沢度ムラを抑制できる。

請求項３の発明によれば、光沢度指令に基づいて第２加圧領域の平均圧力が変更可能であるため、所望の光沢度を容易に選択することが出来る。

請求項４の発明によれば、第１加圧領域の定着条件をアンダーオフセットが発生しない条件に設定することにより、画像ズレを防止することが出来る。

請求項５の発明によれば、第１加圧領域に定着ベルトを加圧ローラの方向に押圧する押圧手段を設けることにより画像ズレを抑制できる。

請求項６の発明によれば、加圧ローラとガイド部材と押圧手段とを所定の位置関係に維持することにより、第２加圧領域の平均圧力が変更されても、第１加圧領域の圧力が変動せず、第１加圧領域の定着条件を一定に維持することが出来る。

以下、本願発明の実施の形態の一例を説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、以下の本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。

本発明に係わる定着装置を用いる画像形成装置について、図２を用いて説明する。図２は画像形成装置の概略構成図である。なお、図１を含めて、以降の説明において、機能、構造を同じくする部材には同一番号を付すものとする。

図２によれば、画像形成装置ＧＳは、画像形成装置本体ＧＨと画像形成装置本体ＧＨの上部に設けられる画像読取装置ＳＣとから構成される。

画像形成装置本体ＧＨは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、中間転写体の移動方向に沿ってイエロー、マゼンタ、シアンおよび黒色の各カラートナー像を形成する画像形成ユニットを配置し、各画像形成ユニットの像担持体上に形成したカラートナー像を中間転写体上に多重転写して重ね合わせた後、転写材上に一括転写するものである。

図において、画像形成装置本体ＧＨの上部に配設される画像読取装置ＳＣ上に載置された原稿画像が光学系により走査露光され、ラインイメージセンサＣＣＤに読み込まれ、ラインイメージセンサＣＣＤにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等が行われた後、画像書込手段としての露光光学系３に送られる。

また図において、中間転写体である中間転写ベルト６の周縁部には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒色（Ｋ）の各色毎の画像形成用として４組のプロセスユニット１００がカラートナー像の形成手段として、図の矢印で示す鉛直方向の中間転写ベルト６の回転方向に対して、中間転写ベルト６に沿って垂直方向にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの順に縦列配置されている。

４組のプロセスユニット１００は何れも共通した構造であり、それぞれ、像担持体である感光体ドラム１と、帯電手段としての帯電器２と、画像書込手段としての露光光学系３と、現像手段としての現像器４と像担持体クリーニング手段としての感光体クリーニング装置１９０とからなっている。

感光体ドラム１は、例えば外径が４０〜１００ｍｍ程度のアルミニウム等の金属性の部材によって形成される円筒状の基体の外周に、感光体層として層厚（膜厚）２０〜４０μｍ程度の有機感光体層（ＯＰＣ）の光導電層を形成したものである。感光体ドラム１は、矢印で示す方向に回転される。

感光体ドラム１の周りには、帯電器２、露光光学系３、現像器４を１組とした画像形成部が、図の矢印にて示す感光体ドラム１の回転方向に対して配置される。

帯電器２は、感光体ドラム１の移動方向に対して直交する方向（図において紙面垂直方向）に感光体ドラム１と対峙し近接して取り付けられる。帯電器２は、感光体ドラム１の有機感光体層に対し所定の電位を与えるコロナ放電電極としての放電ワイヤを備え、トナーと同極性のコロナ放電によって帯電作用を行い、感光体ドラム１に対し一様な電位を与える。

露光光学系３は、不図示の半導体レーザ（ＬＤ）光源から発光されるレーザ光を、回転多面鏡（符号なし）により主走査方向に回転走査し、ｆθレンズ（符号なし）、反射ミラー（符号なし）等を経て感光体ドラム１上を画像信号に対応する電気信号による露光（画像書込）を行い、感光体ドラム１の表面の感光体層に原稿画像に対応する静電潜像を形成する。

現像器４は、感光体ドラム１の帯電極性と同極性に帯電されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）若しくは黒色（Ｋ）の各色の２成分現像剤をそれぞれ収容し、現像剤担持体である現像ローラ４ａを備えている。現像ローラ４ａは、突き当てコロ（不図示）により感光体ドラム１と所定の間隙に保たれ、感光体ドラム１の回転方向と順方向に回転するようになっており、現像時、現像ローラ４ａに対してトナーと同極性の直流電圧或いは直流電圧に交流電圧を重畳する現像バイアス電圧を印加することにより、感光体ドラム１上の露光部に対して反転現像が行われる。

中間転写ベルト６は、体積抵抗率が１Ｅ＋７〜１Ｅ＋９Ω・ｃｍ程度で、表面抵抗率が１Ｅ＋１０〜１Ｅ＋１２Ω／□程度の半導電性の無端状（シームレス）の樹脂ベルト部材が用いられる。中間転写ベルト６はテンションローラ６ａを含む複数のローラ部材により巻回され、鉛直方法に回動可能に支持されている。中間転写体としてはドラム状のものを用いることも可能である。

各色毎の第１の転写手段としての１次転写ローラ７は、例えばシリコンやウレタン等の発泡ゴムを用いたローラ状の導電性部材からなり、中間転写ベルト６を挟んで各色毎の感光体ドラム１に対向して設けられ、中間転写ベルト６の背面を押圧して感光体ドラム１との間に転写域を形成する。１次転写ローラ７には定電流制御によりトナーと反対極性の直流定電流が印加され、転写域に形成される転写電界によって、感光体ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト６上に転写される。

画像形成工程（画像形成プロセス）について以下に説明する。

画像記録のスタートにより不図示の感光体駆動モータの始動によりＹの感光体ドラム１が図の矢印で示す方向へ回転され、Ｙの帯電器２によってＹの感光体ドラム１に電位が付与される。Ｙの感光体ドラム１は電位を付与された後、Ｙの露光光学系３によって第１の色信号すなわちＹの画像データに対応する電気信号による露光（画像書込）が行われ、Ｙの感光体ドラム１上にイエロー（Ｙ）の画像に対応する静電潜像が形成される。この潜像はＹの現像器４により反転現像され、Ｙの感光体ドラム１上にイエロー（Ｙ）のトナーからなるトナー像が形成される。Ｙの感光体ドラム１上に形成されたＹのトナー像は１次転写手段としての１次転写ローラ７により中間転写ベルト６上に転写される。

同様のプロセスにより、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒色（Ｋ）のトナー像が順次中間転写ベルト６上に重ね合わせて形成される。

転写後のそれぞれの感光体ドラム１の周面上に残ったトナーは像担持体クリーニング手段としての感光体クリーニング装置１９０によりクリーニングされる。

一方、給紙カセット２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ内に収容された転写材としての記録紙Ｋは、給紙カセット２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃにそれぞれ設けられる送り出しローラ２１および給紙ローラ２２Ａにより給紙され、搬送ローラ２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、レジストローラ２３を経て、トナーと反対極性の電圧が印加される２次転写手段としての２次転写ローラ７Ａに搬送され、２次転写ローラ７Ａの転写域において、中間転写ベルト６上に形成された重ね合わせのカラートナー像が記録紙Ｋ上に一括して転写される。

カラー画像が転写された記録紙Ｋは、後述する定着装置１７により定着処理され、排紙ローラ２４に挟持されて機外の排紙トレイ２５上に載置される。

また、２次転写ローラ７Ａにより記録紙Ｋ上にカラー画像が転写された後、記録紙Ｋを曲率分離した中間転写ベルト６は、中間転写体クリーニング手段としての中間転写体クリーニング装置１９０ａにより残留トナーが除去される。

なお、上記画像形成装置の説明においては、カラー画像形成にて説明したが、モノクロ画像を形成する場合も本発明に含まれるものである。

次に、本発明に係わる定着装置１７の詳細について図１を用いて説明する。

図に示すように、無端状の定着ベルト１７２は、圧縮バネ１７１Ａの作用により一定張力で、定着ローラ１７０、加熱ローラ１７１、ガイド部材１７５、ガイドローラ１７７に張架されている。

加圧ローラ１７３は定着ベルト１７２を介して定着ローラ１７０に対向して設けられ、後述する手段により、定着ローラ１７０の方向に圧力変更可能に押圧されている。

ガイド部材１７５は定着ローラ１７０との間で、定着ベルト１７２が加圧ローラ１７３に接触する領域、即ち、第１加圧領域Ｐ１を形成するように配設されている。

また、第１加圧領域Ｐ１よりも記録紙Ｋの搬送方向に見て下流側であって、加圧ローラ１７３が定着ベルト１７２を介して定着ローラ１７０を加圧する第２加圧領域が形成される。

定着ローラ１７０は不図示の駆動手段により図に示す矢印の方向に回転し、定着ベルト１７２を介して、加熱ローラ１７１、加圧ローラ１７３、ガイドローラ１７７を所定の方向に回転させる。

定着ローラ１７０は、例えばＳＴＫＭ（機械構造用炭素鋼鋼管）を用いた、肉厚２〜５ｍｍ程度の円筒状の金属パイプ１７０Ａと、その外周面に例えばシリコン材からなる、厚さが（肉厚）３〜１０ｍｍで、ゴム硬度が５〜６０Ｈｓ（ＪＩＳ、Ａゴム硬度）の弾性層１７０Ｂと、その表面に厚さ１５〜７０μｍ程度のＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）チューブを被覆した離型層１７０Ｃとからなり、外径３０〜５０ｍｍ程度の軟らかめのソフトローラである。

加熱ローラ１７１は、内部にハロゲンランプＨＬａを有し、例えばアルミ材からなり、肉厚１〜２ｍｍ程度の円筒状の金属パイプ１７１Ｂと、その外周面に被覆した厚さ１５〜５０μｍ程度のＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）コーティングからなる離型層１７１Ｃとを形成した、外径４０〜６０ｍｍ程度のローラである。

定着ベルト１７２は、基体として厚さ２０〜８０μｍ程度の、例えばニッケル電鋳ベルトを用いた無端状の金属ベルトや、厚さ４０〜１５０μｍ程度のポリイミドやポリアミド等を用いた耐熱性の樹脂ベルトの外側（外周面）に、厚さ１００〜３００μｍ程度の絶縁性のシリコンゴムを被覆したものに、離型層として表面に厚さ３０〜５０μｍ程度のＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）チューブを被覆したり、ＰＦＡやＰＴＦＥコーティング加工を施したものを用いる。

加圧ローラ１７３は、例えばアルミを用いた、肉厚２〜５ｍｍ程度の円筒状の金属パイプ１７３Ａと、その外周面に例えばシリコン材を用い、厚さ（肉厚）１〜５ｍｍ厚の薄肉で、ゴム硬度が５Ｈｓ〜６０Ｈｓ（ＪＩＳ、Ａゴム硬度）のゴム層よりなるゴムローラ層１７３Ｂと、その表面に厚さ１５〜５０μｍ程度のＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）チューブを被覆した離型層１７３Ｃとを形成した、外径４０〜６０ｍｍ程度のソフトローラである。また加圧ローラ１７３の内部に、加熱部材としてのハロゲンランプＨＬａを設けてもよい。

押圧手段１７４は、例えば、耐熱性のゴムスポンジ、アルミナ等からなるパッド１７４Ａ、圧縮バネ１７４Ｂ、パッド支持部材１７４Ｃ等で構成されており、圧縮バネの作用によりパッド１７４Ａは定着ベルト１７２を所定の圧力で加圧ローラ１７３に押しつけている。

ガイド部材１７５は、例えばポリイミドやポリアミド等の耐熱性樹脂からなり、定着ベルト１７２を第１加圧領域Ｐ１に滑らかに導入させるためのガイド機能を有する。

温度センサ１７６はサーミスタからなり、加熱ローラ１７１の表面に接触又は非接触に配設されて、加熱ローラの表面温度を測定し、その測定結果に基づき、温度制御手段（不図示）により加熱ローラ１７１が一定温度を維持するように制御される。

ガイドローラ１７７は、例えばＳＴＫＭ（機械構造用炭素鋼鋼管）を用いた、肉厚２〜５ｍｍ程度の円筒状の金属パイプ１７７Ａと、その表面に厚さ１５〜５０μｍ程度のＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）チューブを被覆した離型層１７３Ｂとからなる外径３０〜５０ｍｍ程度のローラである。

次に、第２加圧領域Ｐ２の平均圧力を変更可能な圧力変更手段の詳細について、図３を用いて説明する。

図３は、圧力変更手段の概略構成図である。

圧力変更手段１８は、偏心カム駆動モータ１８０、減速機構１８１、偏心カム１８２、押圧バネ１８３等で構成されている。

偏心カム駆動モータ１８０は、例えば、パルスモータ、サーボモータ等で構成されており、減速機構１８１を介して偏心カム１８２を回転させる。

偏心カム１８２の回転により、押圧バネ１８３とベアリング等の軸受け１７３Ｅを介して加圧ローラ１７３の回転軸１７３Ｄを、図における上下方向に移動させ、加圧ローラ１７３と定着ローラ１７０とのニップ領域、即ち、第２加圧領域Ｐ２の平均圧力を変更する。

ここで第２加圧領域Ｐ２における平均圧力は、加圧ローラ１７３が定着ローラ１７０を加圧する荷重をＷ、加圧ローラ１７３の長手方向の幅をＬ、第２加圧領域Ｐ２のニップ幅をＮＰ２としたときに、Ｐ＝Ｗ／（Ｌ×ＮＰ２）で表される。

なお、圧力変更手段１８の作用により、加圧ローラ１７３の位置が変化しても、加圧ローラ１７３と押圧手段１７４とガイド部材１７５との位置関係が変化することなく、所定の位置関係に維持されるように、加圧ローラ１７３、押圧手段１７４及びガイド部材１７５は共通の支持部材（不図示）上に配設されている。

更に、加圧ローラの移動とともに押圧手段１７４及びガイド部材１７５が移動しても、定着ベルト１７２の張力が変化しないように加圧ローラ１７３の移動量に応じてガイドローラ１７７を図の矢印の方向に所定量移動させるように構成されている。

ガイドローラ１７７の移動は、圧力変更手段１８と同様な構成により達成できるので説明は省略するものとする。

また、ガイドローラ１７７は、加熱ローラ１７１を介して定着ベルト１７２に張力を付与するバネ１７１Ａのバネ常数を適切に（小さく）設定し、バネ圧縮長さが十分に大きくなるように構成することにより省略することも可能である。

上述した構成による定着装置１７の動作について説明する。

操作者が画像形成装置ＧＳの操作部（不図示）から所望の光沢度を入力すると、入力された光沢度指令に基づいて、制御手段（不図示）から圧力変更手段１８の偏心カム駆動モータ１８０に所定のパルス情報が送られて、偏心カム１８２が回転し、加圧ローラ１７３が所定量移動する。

加圧ローラ１７３の移動と同時に、入力された光沢度指令に基づいて、定着ベルト１７２の張力を一定に保つようにガイドローラも所定量移動する。

このように、光沢度指令に基づいて、加圧ローラ１７３及びガイドローラ１７７が各々所定量移動するので、第２加圧領域Ｐ２の平均圧力Ｐを変更できるとともに、第１加圧領域の圧力条件を一定に維持することが出来る。

光沢度指令は、外部入力装置（不図示）から入力するように構成しても良い。

以上述べた構成の基で、光沢度制御、アンダーオフセットと画像ズレとの関係に関する実験を行った。

先ず、図４を用いて光沢度制御に関する実験結果について説明する。

図４は、光沢度実験を行う記録紙を、普通紙、光沢紙の２種類、第２加圧領域の平均圧力を１７０ｋＰａ、２６０ｋＰａの２種類を選び、定着ベルト温度（℃）を変化させた時の光沢度の変化を表している。

▲は普通紙と平均圧力１７０ｋＰａ、●は普通紙と平均圧力２６０ｋＰａ、△は光沢紙と平均圧力１７０ｋＰａ、○は光沢紙と平均圧力２６０ｋＰａとの組み合わせを表している。

ここで、光沢度とは、ＪＩＳ Ｚ８７４１に規定する７５度鏡面光沢度Ｇｓ（７５°）を意味し、例えば、村上色彩研究所製ＧＭＸ−２０３やガードナー社製４５５４により測定することが出来る。

図に示すように、記録紙の種類、定着ベルト温度に拘わらず、第２加圧領域の平均圧力を変化させることにより幅広く光沢度制御が可能であることを示している。

また、第２加圧領域の平均圧力と定着ベルト温度を組み合わせることにより、更に幅広い光沢度制御が可能であることを示している。

第２加圧領域では、定着領域中でトナーや記録紙の温度が最も高くなり、トナー層は変形しやすく、また、記録紙の繊維中に浸潤しやすくなっているが、第２加圧領域の平均圧力を低くしすぎるとトナー層の変形が紙の凹凸に追従できないため、光沢ムラが生じることがある。

上記平均圧力が１５０ｋＰａ以上であれば、通常電子写真方式の画像形成装置で用いられるコーティング層を持たない記録紙でも視覚上支障のない画像の均一性が得られることを確認した。

次に、図５を用いて、アンダーオフセットと画像ズレとの関係に関する実験結果について説明する
図５は、押圧手段１７４のパッド１７４Ａの加圧幅、荷重を下記の条件１、条件２の２段階に設定し、第１加圧領域の加圧時間（ｍｓ）と定着ベルト温度（℃）とを組み合わせたときに、アンダーオフセット、画像ズレの発生が止まる点をプロットしたものである。

アンダーオフセット発生の有無は、図１に示す形態では確認出来ないため、加圧ローラ１７３を解除状態とし、パッド１７４Ａやガイド部材１７５の位置を加圧ローラ１７３の側へ変えて、第１加圧領域Ｐ１のみを形成して実験を行った。

条件１；パッドの厚さ３ｍｍ、加圧ローラの周方向に見た長さ（加圧幅）６．５ｍｍ、加圧ローラの長手方向に見た長さ３５０ｍｍ、パッドにかかる荷重が１５０Ｎである。

条件２；パッドの厚さ６ｍｍ、加圧ローラの周方向に見た長さ１０ｍｍ、加圧ローラの長手方向に見た長さ３５０ｍｍ、パッドにかかる荷重が２４０Ｎである。

ここで、加圧時間とは、上記の加圧幅を定着ベルトの線速度で割った値である。また、使用したパッドは耐熱性のゴムスポンジである。

図中、●は条件１で画像ズレの発生が止まる点、○は条件１でアンダーオフセットの発生が止まる点、■は条件２で画像ズレの発生が止まる点、□は条件２でアンダーオフセットの発生が止まる点を示している。

図からも明らかなように、アンダーオフセット、画像ズレの発生が止まる点はほとんど一致しており、第１加圧領域の定着条件をアンダーオフセットが起きない条件に設定すれば、画像ズレの発生も押さえられることが確認できた。

従って、第１加圧領域でアンダーオフセットが起きない条件に設定し、第２加圧領域で平均圧力を１５０ｋＰａ以上に設定することにより、アンダーオフセット、画像ズレ、光沢ムラのない画像を得ることが可能になった。

なお、アンダーオフセットの評価は次のようにして行った。

ステップ１；第２加圧領域を解除状態にしておく。

ステップ２；定着ベルトの周長より長い記録紙に評価用のトナー画像を形成する。

ステップ３；前記記録紙を第１加圧領域で定着処理する。

ステップ４；評価用のトナー画像から定着ベルト１周分下流位置で、評価用トナー画像に対応する、記録紙上のトナー付着の有無を目視で確認する。

また、画像ズレの評価は、通常の定着動作を行い、定着された画像がズレているかどうか目視で確認する。

以上説明したように、本発明に係わる定着装置においては以下の効果が得られる。

・定着領域が第１加圧領域及び第２加圧領域の二箇所で構成されるため、主に、第１加圧領域で定着性、第２加圧領域で光沢度を付与することが出来る。 このため、第２加圧領域の平均圧力を変更することにより、迅速に、幅広く光沢度の制御を行うことが可能になった。

・第２加圧領域の平均圧力の下限値を１５０ｋＰａとすることにより、光沢ムラを抑制することが出来る。

・光沢度指令に基づいて、所望の光沢度を有する画像を容易に得ることが出来る。

・第１加圧領域の定着条件をアンダーオフセットが起きない条件にすることにより、画像ズレを抑制することが出来る。

・第１加圧領域に押圧手段を設けることにより定着ベルトと加圧ローラとの速度差を解消でき、画像ズレを防止することが出来る。

・加圧ローラを移動させ第２加圧領域の平均圧力を変更しても、加圧ローラ、ガイド部材、押圧手段とを、所定の位置関係に維持出来るため、第１加圧領域の圧力条件が変動しないようにすることが出来る。

ベルト定着装置の概略断面図 画像形成装置の概略構成図 圧力変更手段の概略構成図 光沢度実験結果を示すグラフ アンダーオフセット、画像ズレの実験結果を示すグラフ

符号の説明

１７ 定着装置
１８ 圧力変更手段
１７０ 定着ローラ
１７１ 加熱ローラ
１７１Ａ 圧縮バネ
１７２ 定着ベルト
１７３ 加圧ローラ
１７４ 押圧手段
１７４Ａ パッド
１７４Ｂ 圧縮バネ
１７４Ｃ パット支持部材
１７５ ガイド部材
１７６ 温度センサ
１７７ ガイドローラ
１８０ 偏心カム駆動モータ
１８１ 減速機構
１８２ 偏心カム
１８３ 押圧バネ
Ｋ 記録紙
ＨＬａ ハロゲンランプ
Ｔ トナー
Ｐ１ 第１加圧領域
Ｐ２ 第２加圧領域

Claims (6)

1. 定着ローラと、少なくとも前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、当該定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラとを有し、当該加圧ローラと前記定着ベルトとの間を搬送される記録紙上のトナー像を定着する画像形成装置において、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに加圧することなく前記定着ベルトに接触して形成される第１加圧領域と、記録紙の搬送方向に見て前記第１加圧領域より下流側に位置し、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラを加圧して形成される第２加圧領域とを有し、当該第２加圧領域の平均圧力を変更する圧力変更手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第２加圧領域の平均圧力が、１５０ｋＰａ以上であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 操作部を有し、該操作部から入力された光沢度指令、又は、外部入力装置から入力された光沢度指令に基づいて、前記第２加圧領域の平均圧力を変更するように制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 定着ローラと、少なくとも前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、当該定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラとを有し、当該加圧ローラと前記定着ベルトとの間を搬送される記録紙上のトナー像を定着する画像形成装置において、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラに加圧することなく前記定着ベルトに接触して形成される第１加圧領域と、記録紙の搬送方向に見て前記第１加圧領域より下流側に位置し、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラを加圧して形成される第２加圧領域とを有し、前記第１加圧領域が、アンダーオフセットが発生しない定着条件を有することを特徴とする画像形成装置。
5. 前記第１加圧領域に、前記定着ベルトを前記加圧ローラの方向に押圧する押圧手段を有することを特徴とする請求項１又は請求項４に記載の画像形成装置。
6. 定着ローラと、加熱ローラと、ガイド部材と、少なくとも前記定着ローラ、前記加熱ローラ及び前記ガイド部材に張架された無端状定着ベルトと、当該定着ベルトを介して前記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラとを有し、当該加圧ローラと前記定着ベルトとの間を搬送される記録紙上のトナー像を定着する画像形成装置において、前記定着ローラと前記ガイド部材との間で、前記加圧ローラが前記定着ベルトに接触して形成される第１加圧領域と、当該第１加圧領域において前記定着ベルトを前記加圧ローラの方向に押圧する押圧手段と、記録紙の搬送方向に見て前記第１加圧領域より下流側に位置し、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記定着ローラを加圧して形成される第２加圧領域とを有し、当該第２加圧領域の平均圧力を変更する圧力変更手段を設け、前記加圧ローラと前記ガイド部材と押圧手段とが所定の位置関係に維持されるように構成されていることを特徴とする画像形成装置。

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