JP2006243465A - 定着装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 記録媒体が定着ニップ部を通過する際の定着ベルトの速度変動の影響を排除し、均一な光沢を有する良質な画像を得ることができる定着装置及びこれを用いた画像形成装置を簡易に提供する。
【解決手段】 トナー像が形成された記録媒体Ｐを、加熱ローラ４１，４７と定着ベルト４５及び加圧ローラ４２，４８とにより形成される定着ニップ部Ｎ０，Ｎ１に挿通させてトナー像を定着する定着装置４０において、記録媒体Ｐの搬送間隔を制御する搬送間隔制御手段ＣＴを備えると共に、定着ニップ部Ｎ０，Ｎ１は、記録媒体Ｐの搬送方向に沿って複数形成されており、搬送間隔制御手段ＣＴは、複数の定着ニップ部Ｎ０，Ｎ１の間隔よりも、記録媒体Ｐの搬送間隔を長くするように搬送制御することを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置の定着装置に関し、より詳しくは、無端ベルト状の定着ベルトを備えた定着装置及びこれを用いた画像形成装置に係るものである。

特開平０９−３２５６３１号公報 特開２００１−２６５１５８号公報 特開平０８−０３０１４０号公報

従来から複写機やプリンタなどの電子写真方式を用いた画像形成装置が広く知られており、白黒のみならず、フルカラーの画像形成を行うものも多く商品化されている。また電子写真方式の画像形成装置が様々な分野で使用されるのに伴い、例えば、光沢感を有するフルカラー画像の形成等、画質に対する要求も益々高度なものとなっている。

ここで、画質、特にフルカラー画像の光沢度を決定付ける要因の一つとしては、出力画像の平滑性が挙げられる。このような平滑性のある高光沢画像を得るために、複数のローラに張架された無端状の定着ベルトを用い、記録媒体をベルト表面に密着させたまま、記録媒体が冷却固化するまで保持した後剥離させることにより、記録媒体表面を定着ベルト表面に倣わせ、極めて光沢の高い画像を得ることができるベルト式定着装置が採用されている。

また、このような光沢感を有する画像を得るためには、表面に熱可塑性の樹脂からなる受像層を設けた記録媒体（例えば、塗工紙）を用い、トナー像と記録媒体の受像層とを融解させて、受像層にトナー画像を埋没させる画像形成方法が採用されている。そして、こうした画像形成においては、セルロースを主体とした通常の記録媒体の表面にトナー画像を定着させる場合に比べて、定着時の温度と圧力を高くする必要がある。

しかし、定着時の温度や圧力を高くした場合には、記録媒体中の水分が気化、膨張し、この気化、膨張した水分（水蒸気）がトナー画像中に斑点となって現れる画像欠陥、いわゆるブリスター現象を発生させてしまう。

そこで、上述のようなブリスター現象を防止するために、定着ニップ部を通過する前にあらかじめ予備加熱を行う定着装置が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。

例えば、特許文献１では、記録媒体が塗工紙であることを検知すると、定着ニップ部に入る記録媒体を６０℃以上に予備加熱する定着装置が提案されている。

また、特許文献２では、記録媒体の搬送方向に沿って配設された第一の定着手段と第二の定着手段とを備え、上流側に配設された第一の定着手段による加熱温度を第二の定着手段による加熱温度よりも低く設定し、記録媒体の表面に形成された未定着画像を一括して定着可能な両面画像定着装置が提案されている。

さらに、特許文献３では、記録媒体に定着すべきトナー像を予備加熱する予備加熱手段と、主加熱手段と、これら予備加熱手段及び主加熱手段の発熱エネルギーの総和を一定値以内に抑える制御手段とを備えた定着装置が提案されている。

しかしながら、上述の先行技術において、画像形成された記録媒体の表面を平滑化するためには、記録媒体の表面の受像層の樹脂中にトナー画像を埋め込む必要があり定着時の圧力を高く均一にすることが要求される。また、このような平滑な画像は写真やグラフィックスとして扱われるため、記録媒体としては厚いものが求められる。そのため、図８に模式的に示されるように、定着時に記録媒体Ｐの後端が定着ニップ部から出る際には、定着ロール１０１及び加圧ロール１０２が記録媒体Ｐの後端を加圧し、定着ロール１０１及び加圧ロール１０２には、記録媒体Ｐから受ける反力により、これらのロールを搬送方向に回転させる力Ｆ＝Ｆ１＋Ｆ２が働き、定着ロール１０１の駆動部のバックラッシュ等による回転方向の自由度分だけロールがより高速で回転する。これは、駆動部に用いられている各ギアが駆動側に接触していたにも関らず駆動方向とは反対の方向に力が加わったために各駆動ギアのバックラッシュ分だけロールが動いてしまうためである。これに伴い、定着ベルト１０５も一瞬高速で動いてしまい、上流側に配設された図示しないプレヒート部にある次の記録媒体Ｐは、該定着ベルト１０５が高速に動いた瞬間にプレヒート部に狭合していた部分のみ十分な熱が伝わらず、その部分のみが温度低下する。そのため、当該記録媒体には、プレヒート部でトナーが十分に溶融しない部分が発生し、下流側の定着部により定着を終えた後でも十分に熱が加わった部分と不十分な加熱部分とで光沢感が異なるといった問題が生じていた。なお、記録媒体Ｐの後端以外の定着時には、図９に模式的に示されるように、定着ニップ部の入り口と出口とで定着ロール１０１、加圧ロール１０２が記録媒体Ｐを加圧するため、記録媒体Ｐから受ける反力が相殺（Ｆ１＋Ｆ２＝Ｆ３＋Ｆ４）され、定着ロール１０１、加圧ロール１０２を搬送方向に回転させる力は働かない。従って、記録媒体Ｐの後端が定着ニップ部を通過する際の定着ベルト１０５の速度変動（加速）が問題となる。

そこで、本発明は上述のような従来技術の問題点に鑑みて、記録媒体が定着ニップ部を通過する際の定着ベルトの速度変動の影響を排除し、均一な光沢を有する良質な画像を得ることができる定着装置及びこれを用いた画像形成装置を簡易に提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の定着装置は、加熱ローラを含む複数のローラに張架され回転自在に形成された無端状の定着ベルトと、該加熱ローラに対して該定着ベルトを介して圧接する加圧ローラとを有し、トナー像が形成された記録媒体を、前記加熱ローラと定着ベルト及び加圧ローラとにより形成される定着ニップ部に挿通させてトナー像を定着する定着装置において、前記記録媒体の搬送間隔を制御する搬送間隔制御手段を備えると共に、前記定着ニップ部は、記録媒体の搬送方向に沿って複数形成されており、前記搬送間隔制御手段は、前記複数の定着ニップ部の間隔よりも、前記記録媒体の搬送間隔を長くするように搬送制御することを特徴とするものである。

このように構成した本発明の定着装置によれば、トナー像が形成された記録媒体を、加熱ローラと定着ベルト及び加圧ローラとにより形成される定着ニップ部に挿通させてトナー像を定着する定着装置において、記録媒体の搬送間隔を制御する搬送間隔制御手段を備えると共に、定着ニップ部は、記録媒体の搬送方向に沿って複数形成されており、搬送間隔制御手段は、複数の定着ニップ部の間隔よりも、記録媒体の搬送間隔を長くするように搬送制御するので、先行している記録媒体の後端が下流側の定着ニップ部から押し出されるまで、次の記録媒体が上流側の定着ニップ部に進入することがない。これにより、記録媒体が定着ニップ部を通過する際に生じる定着ベルトの速度変動の影響を排除し、均一な光沢を有する良質な画像を得ることができる定着装置を簡易な構成で実現することができる。

ここで、前記搬送間隔制御手段は、１５０μｍ以上の厚さの記録媒体に形成されたトナー画像の定着を行う場合に、前記複数の定着ニップ部の間隔よりも、前記記録媒体の搬送間隔を長くするように搬送制御してもよい。

このように構成した場合には、搬送間隔制御手段が、表面の平滑性に基づく光沢度が問題となる所定の厚さの記録媒体の画像定着を行なう場合のみ、所定の搬送間隔制御を行うので、通常の記録媒体に対する生産性を損なうことなく、形成画像に応じた生産性を向上させることができる。

また、本発明の画像形成装置は、上述の定着装置と、複数種類の記録媒体に応じて該記録媒体を収納供給する複数の供給手段と、画像情報に基づいて記録媒体上にトナー像を形成する画像形成手段とを備え、前記搬送間隔制御手段は、前記複数の供給手段のうち、１５０μｍ以上の厚さの記録媒体を収納した供給手段から該記録媒体が供給される場合に、前記複数の定着ニップ部の間隔よりも、前記記録媒体の搬送間隔を長くするように搬送制御することを特徴とするものである。

このように構成した場合には、搬送間隔制御手段が、複数の供給手段のうち、所定の厚さの記録媒体を収納した供給手段から記録媒体が供給された場合のみ、所定の搬送間隔制御を行うので、厚さ検出センサ等を付加することなく、記録媒体に応じた搬送間隔の制御を簡易に低コストに実現することができる。

記録媒体が定着ニップ部を通過する際の定着ベルトの速度変動の影響を排除し、均一な光沢を有する良質な画像を得ることができる定着装置及びこれを用いた画像形成装置を簡易に実現することが可能となる。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
＜実施の形態１＞

まず、本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の概要について、図１を参照して説明する。図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す側断面図である。なお、本画像形成装置は、主にデジタルスチルカメラ等の写真画像データの出力用として好適な装置である。

図１に示されるように、本発明に係る画像形成装置は、装置上方に着脱可能に配設された各色トナーカートリッジＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋと、この下方に配設された露光装置２３と、感光体２１とを備え、さらに、この感光体２１の周囲には、各色用の現像ユニットが内蔵され回転自在に形成されたロータリー型の現像ユニット２４、帯電装置２２、中間転写ベルト２６等が配置されている。そして、装置下方に配設された給紙ユニット３０ａ〜３０ｄと中間転写ベルト２６との間には、記録媒体Ｐを搬送する所定の搬送路が設けられており、さらに、中間転写ベルト２６の搬送方向下流側には、定着装置４０が設けられていると共に、この定着装置４０と中間転写ベルト２６との間は、トランスポート３１により接続されている。そして、これらの構成機器は、その動作が図示しない装置コントローラにより制御されると共に、この装置コントローラは、搬送間隔制御手段として、記録媒体Ｐの搬送間隔も制御するように構成されている。

このように構成された本発明に係る画像形成装置においては、まず所定の方向に回転する感光体２１が帯電装置２２で一様に帯電された後、画像情報に応じて色分解、変調された光ビームが光ビーム露光装置２３により感光体２１上に照射され、静電潜像が形成される。この静電潜像は、ロータリー型現像器２４内のイエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色のトナーが収められた現像器２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋにより、各色に対応した静電潜像が現像され、トナー像が形成される。この各色トナー像は、感光体２１と中間転写ベルト２６を介して対向配置された１次転写ロール２５により静電的に中間転写ベルト２６に転写され、４回これを繰り返すことで、中間転写ベルト２６上にカラーのトナー像が形成される。

次に、異種サイズの記録媒体Ｐが収容された複数の給紙ユニット３０ａ〜３０ｄから、画像情報に応じたサイズの記録媒体Ｐが送り出され、中間転写ベルト２６を介して互いに対向する２次転写ロール２７と対向ロール２８とで形成される転写電界により中間転写ベルト２６上のトナー像が記録媒体Ｐ上に転写される。そして、未定着のトナー像が形成された記録媒体Ｐは、トランスポート３１を経由してベルト式定着装置４０で定着され、排紙ロール５１を通って排紙トレイ５３に排紙される。以上の一連の工程で写真調の光沢を有するカラー画像が得られるようになっている。

なお、本発明が適用される画像形成装置は、上述のような１本の感光体２１を使用して感光体２１の４回転でカラー画像を得るいわゆるロータリー方式の画像形成装置に限定されるものではなく、より高速化が可能で各色用に４本の感光体を直列に並べたいわゆるタンデム方式の画像形成装置についても適用可能である。また、本実施の形態では公知の中間転写ベルト２６を使用した方式について説明したが、中間転写ロールを使用した方式や、中間転写体を使用せずに感光体から直接トナー像を記録媒体Ｐに転写させる方式にも当然に適用可能である。

また、写真画像出力用の記録媒体としては、図３に示されるように、基材１０ａの画像形成側表面に無色透明の熱可塑性樹脂１０ｂを設けたものが好適である。ここで、基材１０ａに用いる材料としては、特に限定されるものではなく、従来知られている記録媒体の基材材料を任意に選択して用いることができる。しかし、写真調の画像出力の際は、高級感を持たせるために白色度が高く、厚みが１５０〜２２０μｍ程度のものが好適である。熱可塑性樹脂１０ｂとしては、スチレン−（メタ）アクリル共重合体、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリウレタン等を単独あるいは混合した形で使用することができる。特に、透明性、機械的強度の観点からは、ポリエステル樹脂を使用することが好ましい。また、これらの透明樹脂１０ｂの厚さは、２μｍから３０μｍが好ましい。この範囲を下回ると、トナーを透明樹脂層中に十分に埋め込むことができず、表面に凹凸がある画像となってしまい、透明樹脂１０ｂの厚さがこの範囲を超えると、記録媒体Ｐを湾曲させた時に透明樹脂層１０ｂにクラックが発生しやすくなり画像耐久性が低下してしまうからである。

このような透明樹脂を定着時にトナーと同時に溶融させ、トナーを透明樹脂中に埋め込むと同時に画像表面全体を後述する定着装置４０の定着ベルト表面にならわせることで、高光沢の画像が得られる。そして、画像表面全体の平滑化は、記録媒体Ｐ上の透明樹脂とトナーの結着樹脂の溶融粘度、さらに定着条件を装置コントローラによりコントロールすることにより達成される。

さらに、透明樹脂層１０ｂを設けた記録媒体Ｐを使用した際に、定着ベルトからの離型性を向上させるために透明樹脂層中に離型剤を含有させても良い。この離型剤としては、例えば、低分子量ポリオレフィン類、シリコーン類、カルボン酸エステル、カルボン酸アミド、植物系ワックス、動物系ワックス、石油系ワックス、およびそれらの変性物などがあげられる。これらの内、カルナバワックス、パラフィン系ワックスや低分子量ポリオレフィン系ワックスが好適である。これらの離型剤を透明樹脂中に０．５〜１０重量％混入させると良い。

また、記録媒体の他の例としては、図４に示されるように、基材１０ａの両面をポリエチレン等の透気性の低い樹脂１０ｃでコートした表面に熱可塑性樹脂１０ｂを設けたものでもよい。この場合は、高湿時に基材１０ａが水分を含んで膨張して、カールや画像面にクラックが発生することを良好に防止することができる。

本実施の形態において、使用されるトナーとしては特に限定されるものではないが、結着樹脂としては、記録媒体上に形成される透明樹脂と同様のスチレン‐（メタ）アクリル共重合体、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリウレタン等を単独あるいは混合した形で使用することができる。また、定着ベルトからの離型性を向上させるためにトナー中に離型剤を含有させても良い。この離型剤としては、例えば、低分子量ポリオレフィン類、シリコーン類、カルボン酸エステル、カルボン酸アミド、植物系ワックス、動物系ワックス、石油系ワックス、およびそれらの変性物などがあげられる。特に、パラフィン系ワックスや低分子量ポリオレフィン系ワックスが好適である。これらの離型剤を結着樹脂中に０．５〜１０重量％混入させると良い。

これらのトナーの結着樹脂に混合する着色剤としては、公知の顔料、染料が使用できる。また、帯電制御、転写性向上の目的で、従来知られているトナー用外添剤を使用することができる。

次に、本発明に係る定着装置の詳細について図２を参照して以下に説明する。

図２に示されるように、本発明に係る定着装置４０は、回転自在に形成された無端状の定着ベルト４５と、この定着ベルト４５の内側に配設された定着ロール４１と、定着ベルト４５を介して定着ロール４１を押圧する加圧ロール４２と、定着ロール４１の記録媒体Ｐの搬送方向上流側の定着ベルト４５の内側に配設されたプレヒートロール４７と、このプレヒートロール４７を定着ベルト４５を介して押圧するプレ加圧ロール４８と、定着ロール４１の記録媒体Ｐの搬送方向下流側の定着ベルト４５の内周面に接するように配設され、定着ベルト４５と密着した記録媒体を冷却する冷却装置４６と、この冷却装置４６の下流側に設けられた剥離ロール４３と、定着ベルト４５を張架するステアリングロール４４、ベルト保持ロール４９とを備えている。すなわち、本発明に係る定着装置４０は、複数のロール（例えば、定着ロール４１、剥離ロール４３、ステアリングロール４４、プレヒートロール４７、ベルト保持ロール４９）の間に張架され、定着ロール４１に従動回転する定着ベルト４５を有し、定着ロール４１と加圧ロール４２及び定着ベルト４５とにより形成される定着ニップ部Ｎ１と、プレヒートロール４７とプレ加圧ロール４８及び定着ベルト４５とにより形成されるプレニップ部Ｎ０（以下、プレヒート部ともいう）の２つの定着ニップ部を備えている。

このように複数の定着ニップ部Ｎ０，Ｎ１を備えることにより、定着ニップ部Ｎ０にて予備的に加熱定着を行い、これにより主たる定着部である定着ニップ部Ｎ１における加熱温度を低減することができ、単独の定着ニップ部にて加熱定着する場合に比し、ブリスターの発生を効果的に防止することが可能となる。

定着ベルト４５は、記録媒体Ｐ上のトナー像との密着性を高める構成が好ましく、例えば、ベース層と、このベース層の表面に設けられた耐熱性離型層から形成することができる。ベース層の材質としては、耐熱性、強度と表面平滑性を考慮すると、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド等の耐熱性樹脂や、アルミニウム、ステンレス等の金属で構成されていることが好ましく、その厚さは１５〜２５０μｍ程度であることが好ましい。また、耐熱性離型層としては、トナーと記録媒体の透明樹脂層に対する離型性と、トナーによる凹凸に追随させることを考慮して、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の中から適宜選択され、その厚さは５〜１００μｍ程度であることが好ましい。シリコーンゴム、フッ素ゴムは成形後の表面平滑性が非常に高く、透明樹脂層を設けた記録媒体と組み合わせると、出力画像の表面光沢度が、ＪＩＳ Ｚ８７４１−１９９７に準じた２０度鏡面光沢度で８０以上と印画紙とほぼ変わらない値を得ることができる。さらに、ベース層の耐熱性樹脂と耐熱性離型層には、カーボンブラック、金属酸化物粉末、グラファイト粉体等の導電率調製剤を含有させてもよい。これは、定着ベルト４５の抵抗が高すぎると、表面が帯電しやすくなり、記録媒体Ｐを静電吸着したり、トナーを飛散させたりして定着前のトナー像を乱してしまうからである。この定着ベルト４５の全体の厚みは２０〜３００μｍ、より好ましくは５０〜２００μｍの範囲であることが好ましい。これは、あまり薄すぎるとベルトの強度や曲げ剛性が低下してしまい、逆に３００μｍ以上の厚みでは、熱容量の増大に伴い、加熱エネルギーが大きくなるため、定着速度を遅くしなければならないという弊害が生じるためである。

定着ロール４１は、金属製のコア４１ａ（円筒状芯金）中に、ハロゲンランプなどの加熱源４１ｃを備え、定着ベルト４５とトナー像が形成された記録媒体Ｐを加熱する。このコア４１ａの材質としては、鉄、アルミニウム、ステンレス等の熱伝導率の高いものを使用することができる。さらに、その外周に、シリコーンゴムなどの弾性層４１ｂを設けても良い。また、異物の付着を防止するために、最表面にＰＦＡなどのフッ素樹脂層を設けることもできる。

加圧ロール４２は、定着時の記録媒体Ｐに圧力を印加させると同時に、ハロゲンランプなどの加熱源４２ｃを備えて記録媒体Ｐを裏面から加熱する。その構成は、定着ロール４１とほぼ同様に、金属製のコア４２ａの周囲に弾性層４２ｂと、トナー等の付着を防止するためのフッ素樹脂を設けると良い。このロール表面の弾性層は、定着ロール４１及び加圧ロール４２の双方に設けても良いし、また片方のロールだけに設けても良い。しかし、少なくとも片方のロールに設けていないと、金属同士の接触となってしまうため、ニップ幅が狭くなり、加熱時間の不足による定着不良となってしまう。

ここで、定着ロール４１と加圧ロール４２によって構成される定着ニップ部Ｎ１の圧力は、実験の結果０．５ＭＰａ〜３ＭＰａ、より望ましくは１〜２ＭＰａが好適である。

プレヒートロール４７及びプレ加圧ロール４８の構成は、それぞれ定着ロール４１及び加圧ロール４２と同様の構成である。しかし、プレヒート部（プレニップ部）Ｎ０のニップ圧は、記録媒体Ｐを所定温度に上げることが目的であるため、０．５ＭＰａ以下でも構わない。また、プレヒート部Ｎ０以降でも記録媒体Ｐは定着ベルト４５に接しているためプレニップ部Ｎ０は狭くてもよく、各ロール４７，４８は定着ロール４１よりも外径が小さくても良い。

剥離ロール４３は、定着ベルト４５との摩耗を減少させることを考慮すると、アルミニウム、ステンレス、鉄、真鍮等の金属で構成されていることが好ましい。また、定着ベルト４５に曲率を持たせ記録媒体Ｐを剥離させることを考慮すると、その直径は６５ｍｍ以下であることが望ましい。また、本実施の形態のようにロール状のものに限定されるわけではなく、定着ベルトの安定な走行を妨げない限りは、固定部材であっても構わない。

ステアリングロール４４は、定着ベルト４５を回転させることによる片寄りによるベルト端部の破損を防止するためのものであり、図示しない駆動装置により定着ロール４１に対して傾かせることで、定着ベルト４５が片寄った場合に逆方向にベルトの進行方向を変える役割を果たす。

また、定着ベルト４５の内周面にはベルトと一体になった記録媒体Ｐを冷却するための冷却装置４６が設置されている。冷却装置４６は、記録媒体Ｐ表面の溶融した透明樹脂層とトナー像とを冷却し、画像表面全体を定着ベルト４５表面にならった平滑な状態で固化させる機能を有する。冷却装置４６の種類としては、ヒートシンク、ヒートパイプ、クーリングファン等が考えられるが、中でもヒートシンクが好ましい。これは、定着ベルト４５の定着ロール４１と剥離ロール４３との間の内周面に当接させることで、場所を取らずに簡易な構成で記録媒体Ｐを均一に冷却させることができるからである。このヒートシンクの熱を奪うためには、片側開口部から反対側開口部に向かってファンで風を送り込むようにさせると良い。

次に、写真調の画像を出力する場合を例にして、ベルト式定着装置４０の一連の動作について図２を参照して説明する。

トナー像が形成された記録媒体Ｐは、矢印で示す方向にベルト式定着装置４０に送られ、図示しないモーターにより回転駆動される定着ロール４１に従動し、図中反時計方向に回転する定着ベルト４５及びプレ加圧ロール４８とプレヒートロール４７とで形成されるプレヒート部（プレニップ部）Ｎ０に進入して圧接され、これにより記録媒体Ｐ表面の透明樹脂層とトナー画像とが溶融して定着ベルト４５に密着する。その後、定着ロール４１と加圧ロール４２により形成される定着ニップ部Ｎ１で、トナー画像は記録媒体Ｐ表面に設けられた透明樹脂層に埋め込まれる。ここで、加熱溶融後すぐに定着ベルト４５と記録媒体Ｐとを剥離させた場合には、光沢はある程度高いものの表面平滑性が劣り、必ずしも高品位画像にならない上、オフセットが発生する虞が生じる。

そこで、本実施の形態では、記録媒体Ｐは、加熱溶融後、定着ベルト４５と密着したまま搬送され、冷却装置４６で定着ベルト４５の裏面が冷却装置４６の表面と接触することで冷却される。その後、トナー像と透明樹脂層とが冷却固化された記録媒体Ｐは、剥離ロール４３により定着ベルト４５から剥離される。このように、トナー像と記録媒体Ｐ上の透明樹脂層とを加熱後すぐに定着ベルト４５から剥離させるのではなく、冷却固化するまで定着ベルト４５と密着させておくことで、画像表面が平滑な定着ベルト４５の表面にならい、あたかも表面をラミネート処理したかのような高光沢画像を得ることができる。

また、冷却装置４６により冷却された記録媒体Ｐは、剥離爪等による強制剥離手段を設けることなく、剥離ロール４３の地点で定着ベルト４５から自然に剥離する。これは、剥離ロール４３の曲率による剥離力と記録媒体Ｐの剛性が、定着ベルト４５と記録媒体Ｐとの付着力を上回るからである。

さらに、本実施の形態における定着装置４０は、以上のような構成に加えて、記録媒体Ｐの搬送間隔を制御する搬送間隔制御手段ＣＴを備えている。そして、この搬送感覚制御手段ＣＴにより、先行している記録媒体Ｐの後端が定着ニップ部Ｎ１を出るまで、次の記録媒体Ｐの先端がプレヒート部（プレ定着部）Ｎ０に進入しないように、各記録媒体Ｐの搬送間隔を制御する。具体的には、記録媒体Ｐの搬送間隔（先行する記録媒体の後端と、次の記録媒体の先端との距離）をＡとし、ニップ部Ｎ０，Ｎ１間の距離（記録媒体の搬送方向に沿った間隔）をＢとした場合に、Ａ＞Ｂとなるように搬送制御を行う。

このように記録媒体Ｐの搬送間隔の制御を行うことにより、記録媒体Ｐが定着ニップ部Ｎ１から押し出された瞬間に、定着ロール４１が加速され、これに伴い定着ベルト４５が加速されても、次の記録媒体Ｐは、プレヒート部Ｎ０に進入していないので、定着ベルト４５の速度変動の影響を受けることがない。

なお、この搬送間隔制御手段ＣＴとしては、新たな制御装置を付加することなく、前述した装置コントローラを流用することができる。

さらに、前述したような、記録媒体Ｐが定着ニップ部Ｎ１を通過する際の定着ベルト４５の加速現象は、記録媒体Ｐが厚くなると顕著に発生するが、記録媒体Ｐの厚さが１００μｍ程度までは発生しないことが以下の実施例により判明した。

本発明に係る定着装置４０を用いて、記録媒体Ｐの厚さ及び記録媒体Ｐの搬送間隔を変化させた場合の光沢ムラの発生について、検証評価した結果を実施例として以下に示す。

まず、本実施例に用いた定着装置の構成を表１に示す。

上記構成において、記録媒体Ｐの厚さを変えて、図５に示すように記録媒体Ｐの搬送間隔Ａをプレヒート部Ｎ０と定着ニップ部Ｎ１の距離Ｂよりも短くして、定着後の記録媒体Ｐ表面の光沢ムラの発生の有無を確認した結果を表２に示す。

表２から理解されるように、記録媒体Ｐの厚さが厚くなると、具体的には、１５０μｍ以上の厚さになると、光沢ムラが発生していることがわかる。これは、前述した記録媒体Ｐが定着ニップ部Ｎ１を通過する際に、定着ロール４１、定着ベルト４５等の加速現象が発生したためであると考えられる。

一方、１２０μｍ以下の厚さの記録媒体Ｐの場合には、光沢ムラが発生していないことがわかる。

これは、記録媒体Ｐが定着ニップ部Ｎ１から押し出される際に、定着ロール４１、加圧ロール４２が記録媒体Ｐから受ける反力が小さく、定着ロール４１等の回転部の摩擦等による抵抗負荷に相殺されるためであると考えられる。

次に、図６に示すように、記録媒体Ｐの搬送間隔Ａをプレヒート部Ｎ０と定着ニップ部Ｎ１との距離Ｂよりも長くして、定着後の記録媒体Ｐ表面の光沢ムラの発生の有無を確認した結果を表３に示す。

表３から明らかなように、記録媒体Ｐの厚さに関わらず、表面には光沢ムラが発生していないことがわかる。

以上のように、記録媒体Ｐの搬送間隔Ａをプレヒート部Ｎ０と定着ニップ部Ｎ１との距離Ｂよりも長くすることにより、記録媒体Ｐの厚さによらず、定着後の記録媒体Ｐ表面の光沢ムラの発生が防止されることが確認できた。
＜実施の形態２＞

次に、本発明の別の実施の形態について、図面を参照して以下に説明する。

なお、本実施の形態は、先の実施の形態における定着装置４０を、図７に示されるようなタンデム方式の画像形成装置に適用したものであり、先の実施の形態と同様な機能を有する部材には同様な符号を付し、その詳細な説明は省略する。

本実施の形態に係るタンデム方式の画像形成装置は、図７に示されるように、各色の感光体２１Ｙ〜２１Ｋと露光装置２３Ｙ〜２３Ｋ、現像装置２４Ｙ〜２４Ｋ等を有しており、順次、中間転写体２６上にトナー画像を積層した後に記録媒体Ｐ上に未転写画像を形成し、その後、記録媒体Ｐ上にトナー画像を形成、定着して画像形成するものである。構成は公知なものであり、詳細については説明を省略するが、各色Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋごとに連続して画像形成が可能であるため、記録媒体Ｐの搬送間隔を短くでき生産性を向上させることができる。しかし、実施の形態１のように、常に、記録媒体Ｐの搬送間隔Ａをプレヒート部Ｎ０と定着ニップ部Ｎ１の距離Ｂより大きくして搬送制御を行うと、光沢ムラの発生しない記録媒体（例えば、表２における１２０μｍ以下の厚さの記録媒体）についての生産性を低下させてしまう。

搬送速度５０ｍｍ／ｓのときのＡ４サイズ（長手が軸方向）の記録媒体の搬送間隔と生産性とを比較した結果を表４に示す。

このように、用紙の搬送速度が大きいほど生産性は低下するため、本実施の形態においては、所定の厚さを越える記録媒体Ｐに画像形成する場合には、記録媒体Ｐの搬送間隔Ａをプレヒート部Ｎ０と定着ニップ部Ｎ１との距離Ｂより大きくするように搬送制御を行うと共に、所定の厚さよりも薄い記録媒体Ｐの場合には、搬送間隔Ａをプレヒート部Ｎ０と定着ニップ部Ｎ１との距離Ｂより小さく（通常の搬送間隔）して生産性を向上させることが望ましい。具体的には、記録媒体Ｐを収納供給する供給手段である複数の給紙部３０ａ〜３０ｃの中で所定の厚さの記録媒体Ｐを収納供給する給紙部（例えば、３０ａ）を設定しておき、厚い記録媒体Ｐを収納した給紙部３０ａからの給紙が選択された場合には、記録媒体Ｐの搬送間隔Ａをプレヒート部Ｎ０と定着ニップ部Ｎ１との距離Ｂより大きくなるように装置コントローラにより搬送制御を行い、他の給紙部（例えば、３０ｂ，３０ｃ）からの給紙が選択された場合には、記録媒体Ｐの搬送間隔Ａをプレヒート部Ｎ０と定着ニップ部Ｎ１との距離Ｂより小さくするように搬送制御して全体的な生産性を向上させる。このように、記録媒体Ｐの厚さにより搬送間隔Ａを制御することで厚い記録媒体の定着時には、記録媒体の通過に伴う定着ベルト４５の速度変動の影響を排除して画質欠陥を防止すると共に、所定の厚さより薄い記録媒体については、生産性の低下を防止することができる。

なお、このように記録媒体の厚さに応じて、搬送間隔を切り換える制御は、画像形成装置の操作部から所定の処理モードを指定して、選択した処理モードに応じて、記録媒体の搬送間隔を切り換えるようにしてもよい。

さらに、例えば、給紙部３０ａ〜３０ｃから記録媒体Ｐが給紙された後に記録媒体Ｐの厚さを検知する厚さセンサを設けて、この厚さセンサの検出結果に応じて、記録媒体の搬送間隔Ａを制御するようにしてもよい。ただし、制御の簡易化、コストダウン、小型化等の観点からは、前述したように、所定の厚さの記録媒体を収納供給する給紙部を予め設定しておき、この給紙部から記録媒体が供給された場合に、搬送間隔Ａを変更するように制御する方が簡易に低コストに搬送間隔制御を実現することができ、より好適である。

本発明の実施の形態１に係る画像形成装置を示す概略構成図である。 本発明に係る定着装置を示す概略構成図である。 本発明に係る記録媒体の一例を示す断面図である。 本発明に係る記録媒体の別の例を示す断面図である。 本発明に係る定着装置における定着ニップ部の間隔が記録媒体の搬送間隔よりも長い場合の説明図である。 本発明に係る定着装置における定着ニップ部の間隔が記録媒体の搬送間隔よりも短い場合の説明図である。 本発明の実施の形態２に係る画像形成装置を示す概略構成図である。 定着ニップ部を通過する際に、記録媒体の後端に作用する力を説明するための模式図である。 記録媒体が定着ニップ部を通過する際に作用する力を説明するための模式図である。

符号の説明

２１：感光体、２２：帯電装置、２３：露光装置、２４：現像装置、２６：中間転写ベルト、３０：給紙ユニット、４０：定着装置、４１：定着ローラ、４２：加圧ロール、４３：剥離ロール、４４：ステアリングロール、４５：定着ベルト、４６：冷却装置、４７：プレヒートロール、４８：プレ加圧ロール、４９：ベルト保持ロール、１０１：定着ロール、１０２：加圧ロール、１０５：定着ベルト、Ａ：搬送間隔、Ｂ：ニップ部間隔、Ｎ０，Ｎ１：定着ニップ部、ＣＴ：搬送間隔制御手段、Ｐ：記録媒体

Claims (3)

1. 加熱ローラを含む複数のローラに張架され回転自在に形成された無端状の定着ベルトと、該加熱ローラに対して該定着ベルトを介して圧接する加圧ローラとを有し、トナー像が形成された記録媒体を、前記加熱ローラと定着ベルト及び加圧ローラとにより形成される定着ニップ部に挿通させてトナー像を定着する定着装置において、
   前記記録媒体の搬送間隔を制御する搬送間隔制御手段を備えると共に、前記定着ニップ部は、記録媒体の搬送方向に沿って複数形成されており、
   前記搬送間隔制御手段は、前記複数の定着ニップ部の間隔よりも、前記記録媒体の搬送間隔を長くするように搬送制御することを特徴とする定着装置。
2. 前記搬送間隔制御手段は、１５０μｍ以上の厚さの記録媒体に形成されたトナー画像の定着を行う場合に、前記複数の定着ニップ部の間隔よりも、前記記録媒体の搬送間隔を長くするように搬送制御することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 請求項１又は２に記載の定着装置と、
   複数種類の記録媒体に応じて該記録媒体を収納供給する複数の供給手段と、
   画像情報に基づいて記録媒体上にトナー像を形成する画像形成手段と
   を備え、
   前記搬送間隔制御手段は、前記複数の供給手段のうち、１５０μｍ以上の厚さの記録媒体を収納した供給手段から該記録媒体が供給される場合に、前記複数の定着ニップ部の間隔よりも、前記記録媒体の搬送間隔を長くするように搬送制御することを特徴とする画像形成装置。

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