JP2012083410A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】記録材を押圧する押圧部材の温度のむらを低減する。
【解決手段】制御部は、用紙Sが予め定められた箇所に到達した場合に、ラッチ機構を駆動し加圧ロール62を定着ベルト61に接触させる。これにより加圧ロール62の回転が開始される。その一方で、用紙Sの搬送は継続され、用紙Sは定着ニップ部Nに到達するようになる。そして本実施形態では、用紙Sが定着ニップ部Nに進入する際、下流側部位Xと上流側部位Yとの間の部位間領域に用紙Sの先端が位置(接触)するようになる。
【選択図】図10
【解決手段】制御部は、用紙Sが予め定められた箇所に到達した場合に、ラッチ機構を駆動し加圧ロール62を定着ベルト61に接触させる。これにより加圧ロール62の回転が開始される。その一方で、用紙Sの搬送は継続され、用紙Sは定着ニップ部Nに到達するようになる。そして本実施形態では、用紙Sが定着ニップ部Nに進入する際、下流側部位Xと上流側部位Yとの間の部位間領域に用紙Sの先端が位置(接触)するようになる。
【選択図】図10
Description
本発明は、画像形成装置に関する。
ウォーミングアップ時に、定着ロールが通常の定着動作時より遅い速度で回転するとともに、加圧ロールが定着ロールから離間する定着装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
本発明の目的は、記録材を押圧する押圧部材の温度のむらを低減することにある。
請求項1に記載の発明は、記録材に画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部から搬送されてきた記録材を加熱し当該記録材上の画像を当該記録材に定着する定着部材と、外周面を有するとともに回転可能に設けられ、前記定着部材から離間した状態から、当該定着部材に対し当該外周面が接触する状態になるように当該定着部材に対して相対的に移動し、当該定着部材と当該外周面との接触部に進入した前記記録材を回転しながら押圧する押圧部材と、前記外周面の一部の領域であって前記定着部材と当該外周面との前記接触がなされた際に当該定着部材に接触し前記押圧部材の回転に伴い前記接触部に繰り返し到達する領域が当該押圧部材の当該回転に伴い当該接触部に到達する際に、搬送されてきた前記記録材が当該接触部に進入するように、当該記録材の搬送および当該領域が当該接触部へ到達する時間を制御する制御手段と、を含む画像形成装置である。
請求項2に記載の発明は、前記制御手段は、搬送されてきた前記記録材の先端と前記領域とが前記接触部にて接触するように、当該記録材の前記搬送および前記到達する時間を制御することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置である。
請求項3に記載の発明は、前記押圧部材は、前記定着部材と接触した後、予め定められた速度で回転を行い、前記制御手段は、前記定着部材に対し前記押圧部材が接触する接触タイミングを制御することで、前記領域の前記接触部への前記到達する時間を制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置である。
請求項4に記載の発明は、記録材に画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部から搬送されてきた記録材を加熱し当該記録材上の画像を当該記録材に定着する定着部材と、外周面を有するとともに回転可能に設けられ、前記定着部材が予め定められた温度に達した場合に、前記定着部材から離間した状態から、当該定着部材に対し当該外周面が接触する状態になるように当該定着部材に対して相対的に移動し、当該定着部材と当該外周面との接触部に進入した前記記録材を回転しながら押圧する押圧部材と、前記外周面の一部の領域であって前記定着部材と当該外周面との前記接触がなされた際に当該定着部材に接触し前記押圧部材の回転に伴い前記接触部に繰り返し到達する領域が当該押圧部材の当該回転に伴い当該接触部に到達する際に、搬送されてきた前記記録材が当該接触部に進入するように、当該記録材の搬送および当該領域が当該接触部へ到達する到達時間を制御する制御手段と、を含む画像形成装置である。
請求項2に記載の発明は、前記制御手段は、搬送されてきた前記記録材の先端と前記領域とが前記接触部にて接触するように、当該記録材の前記搬送および前記到達する時間を制御することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置である。
請求項3に記載の発明は、前記押圧部材は、前記定着部材と接触した後、予め定められた速度で回転を行い、前記制御手段は、前記定着部材に対し前記押圧部材が接触する接触タイミングを制御することで、前記領域の前記接触部への前記到達する時間を制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置である。
請求項4に記載の発明は、記録材に画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部から搬送されてきた記録材を加熱し当該記録材上の画像を当該記録材に定着する定着部材と、外周面を有するとともに回転可能に設けられ、前記定着部材が予め定められた温度に達した場合に、前記定着部材から離間した状態から、当該定着部材に対し当該外周面が接触する状態になるように当該定着部材に対して相対的に移動し、当該定着部材と当該外周面との接触部に進入した前記記録材を回転しながら押圧する押圧部材と、前記外周面の一部の領域であって前記定着部材と当該外周面との前記接触がなされた際に当該定着部材に接触し前記押圧部材の回転に伴い前記接触部に繰り返し到達する領域が当該押圧部材の当該回転に伴い当該接触部に到達する際に、搬送されてきた前記記録材が当該接触部に進入するように、当該記録材の搬送および当該領域が当該接触部へ到達する到達時間を制御する制御手段と、を含む画像形成装置である。
請求項5に記載の発明は、記録材に画像を形成する画像形成部と、予め定められた速度で回転駆動し、前記画像形成部から搬送されてきた記録材を加熱し当該記録材上の画像を当該記録材に定着する定着部材と、外周面を有するとともに回転可能に設けられ、前記定着部材から離間した状態から当該定着部材に対する相対移動を行い当該定着部材に対し当該外周面が接触し当該定着部材から駆動力を受け回転を開始するとともに、当該定着部材と当該外周面との接触部に進入した前記記録材を回転しながら押圧する押圧部材と、前記押圧部材が前記相対的に移動する時間を制御する制御手段と、を備え、前記外周面の一部の領域であって前記定着部材と当該外周面との前記接触がなされた際に当該定着部材に接触した領域は、前記押圧部材の回転に伴い前記接触部に繰り返し到達し、前記制御手段は、搬送されてきた前記記録材が前記接触部に進入する際に前記領域が当該接触部に到達するように、前記押圧部材が前記相対移動を行う前記時間を制御することを特徴とする画像形成装置である。
請求項6に記載の発明は、前記制御手段は、搬送されてきた前記記録材の先端と前記領域とが前記接触部にて接触するように、前記押圧部材が前記相対移動を行う前記時間を制御することを特徴とする請求項5記載の画像形成装置である。
請求項6に記載の発明は、前記制御手段は、搬送されてきた前記記録材の先端と前記領域とが前記接触部にて接触するように、前記押圧部材が前記相対移動を行う前記時間を制御することを特徴とする請求項5記載の画像形成装置である。
請求項1の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、記録材を押圧する押圧部材の温度のむらを低減できる。
請求項2の発明によれば、搬送されてきた記録材の先端と外周面のうちの領域外に位置する部位とが接触する場合に比べ、記録材に形成された画像に光沢のむらが生じにくくなる。
請求項3の発明によれば、記録材の搬送を制御する場合や押圧部材の回転を制御する場合に比べ、制御の簡易化が可能となる。
請求項4の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、記録材を押圧する押圧部材の温度のむらを低減できる。
請求項5の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、記録材を押圧する押圧部材の温度のむらを低減できる。
請求項6の発明によれば、搬送されてきた記録材の先端と外周面のうちの領域外に位置する部位とが接触する場合に比べ、記録材に形成された画像に光沢のむらが生じにくくなる。
請求項2の発明によれば、搬送されてきた記録材の先端と外周面のうちの領域外に位置する部位とが接触する場合に比べ、記録材に形成された画像に光沢のむらが生じにくくなる。
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請求項4の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、記録材を押圧する押圧部材の温度のむらを低減できる。
請求項5の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、記録材を押圧する押圧部材の温度のむらを低減できる。
請求項6の発明によれば、搬送されてきた記録材の先端と外周面のうちの領域外に位置する部位とが接触する場合に比べ、記録材に形成された画像に光沢のむらが生じにくくなる。
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。
図1は、本実施の形態が適用される画像形成装置を示した概略構成図である。図1に示す画像形成装置は、タンデム型、中間転写型の画像形成装置である。この画像形成装置は、電子写真方式により各色成分のトナー像が形成される複数の画像形成ユニット1Y,1M,1C,1K、各画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kにより形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト15に順次転写(一次転写)させる一次転写部10を備えている。また、画像形成装置は、中間転写ベルト15上に転写された重畳トナー画像(未定着トナー像)を用紙Sに一括転写(二次転写)させる二次転写部20、二次転写された画像を用紙S上に定着させる定着装置60を備えている。また、画像形成装置は、各装置(各部)の動作を制御する制御部40、ユーザからの指示を受け付けるためのユーザインタフェース(UI)41、画像形成装置の電源をON/OFFするためのスイッチ2を有している。ここで、画像形成ユニット1Y,1M,1C,1K、中間転写ベルト15、一次転写部10、二次転写部20などは、記録材である用紙Sに画像を形成する画像形成部として捉えることができる。
図1は、本実施の形態が適用される画像形成装置を示した概略構成図である。図1に示す画像形成装置は、タンデム型、中間転写型の画像形成装置である。この画像形成装置は、電子写真方式により各色成分のトナー像が形成される複数の画像形成ユニット1Y,1M,1C,1K、各画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kにより形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト15に順次転写(一次転写)させる一次転写部10を備えている。また、画像形成装置は、中間転写ベルト15上に転写された重畳トナー画像(未定着トナー像)を用紙Sに一括転写(二次転写)させる二次転写部20、二次転写された画像を用紙S上に定着させる定着装置60を備えている。また、画像形成装置は、各装置(各部)の動作を制御する制御部40、ユーザからの指示を受け付けるためのユーザインタフェース(UI)41、画像形成装置の電源をON/OFFするためのスイッチ2を有している。ここで、画像形成ユニット1Y,1M,1C,1K、中間転写ベルト15、一次転写部10、二次転写部20などは、記録材である用紙Sに画像を形成する画像形成部として捉えることができる。
各画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kは、矢印A方向に回転する感光体ドラム11と、感光体ドラム11を帯電する帯電器12、感光体ドラム11上に静電潜像を書込むレーザ露光器13(図中露光ビームを符号Bmで示す)を備えている。また、各画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kは、各色成分トナーが収容されて感光体ドラム11上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器14、感光体ドラム11上に形成された各色成分トナー像を一次転写部10にて中間転写ベルト15に転写する一次転写ロール16、感光体ドラム11上の残留トナーを除去するドラムクリーナ17を有している。これらの画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kは、中間転写ベルト15の移動方向における上流側から、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の順に、略直線状に配置されている。
中間転写ベルト15は、ポリイミドあるいはポリアミド等の樹脂にカーボンブラック等の帯電防止剤を含有させたフィルム状の無端ベルトで構成されている。そして、その体積抵抗率は106〜1014Ωcmとなるように形成されており、その厚みは例えば0.1mm程度に構成されている。中間転写ベルト15は、各種のロールによって図1に示す矢印B方向に予め定められた速度で循環駆動されている。この各種のロールとして、定速性に優れたモータ(図示せず)により駆動されて中間転写ベルト15を回転させる駆動ロール31、各感光体ドラム11の配列方向に沿って略直線状に延びる中間転写ベルト15を支持する支持ロール32、中間転写ベルト15に対して張力を与えると共に中間転写ベルト15の蛇行を防止する補正ロールとして機能するテンションロール33、二次転写部20に設けられるバックアップロール25、中間転写ベルト15上の残留トナーを掻き取るクリーニング部に設けられるクリーニングバックアップロール34が設けられている。
一次転写部10は、中間転写ベルト15を挟んで感光体ドラム11に対向して配置される一次転写ロール16により構成されている。一次転写ロール16は、中間転写ベルト15を挟んで感光体ドラム11に圧接して配置され、さらに一次転写ロール16には、トナーの帯電極性(マイナス極性とする。以下同様。)と逆極性の電圧(一次転写バイアス)が印加されるようになっている。これにより、感光体ドラム11上のトナー像が中間転写ベルト15に順次、静電吸引され、中間転写ベルト15に、重畳されたトナー像が形成されるようになっている。
二次転写部20は、中間転写ベルト15のトナー像保持面側に配置される二次転写ロール22と、バックアップロール25とによって構成される。バックアップロール25は、表面がカーボンを分散したEPDMとNBRとのブレンドゴムのチューブ、内部がEPDMゴムで構成されている。このバックアップロール25は、中間転写ベルト15の裏面側に配置されて二次転写ロール22の対向電極をなし、また、二次転写バイアスが安定的に印加される金属製の給電ロール26が接触して配置されている。一方、二次転写ロール22は、シャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層とで構成されている。そして、二次転写ロール22は中間転写ベルト15を挟んでバックアップロール25に圧接して配置されている。さらに、二次転写ロール22は接地され、バックアップロール25との間に二次転写バイアスが形成され、二次転写部20に搬送される用紙S上にトナー像が二次転写される。
また、二次転写部20の下流側には、二次転写後の中間転写ベルト15上の残留トナーや紙粉を除去し、中間転写ベルト15の表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーナ35が、中間転写ベルト15に対して接離自在に設けられている。一方、イエローの画像形成ユニット1Yの上流側には、各画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kにおける画像形成タイミングをとるための基準となる基準信号を発生する基準センサ(ホームポジションセンサ)42が配設されている。また、黒の画像形成ユニット1Kの下流側には、画質調整を行うための画像濃度センサ43が配設されている。基準センサ42は、中間転写ベルト15の裏側に設けられたマークを認識して基準信号を発生しており、この基準信号の認識に基づく制御部40からの指示により、各画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kは画像形成を開始するように構成されている。
さらに、本実施の形態の画像形成装置では、用紙搬送系として、用紙Sを収容する用紙収容部50、この用紙収容部50に収容された用紙Sを予め定められたタイミングで取り出して搬送するピックアップロール51、ピックアップロール51により繰り出された用紙Sを搬送する搬送ロール52、搬送ロール52により搬送された用紙Sを二次転写部20へと送り込む搬送シュート53、二次転写ロール22により二次転写された後に搬送される用紙Sを定着装置60へと搬送する搬送ベルト55、用紙Sを定着装置60に導く定着入口ガイド56を備えている。
次に、本実施の形態に係る画像形成装置の基本的な作像プロセスについて説明する。図1に示すような画像形成装置では、図示しない画像読取装置や図示しないパーソナルコンピュータ(PC)等から出力される画像データは、図示しない画像処理装置により予め定められた画像処理が施された後、画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kによって作像作業が実行される。画像処理装置では、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度/色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、Y、M、C、Kの4色の色材階調データに変換され、レーザ露光器13に出力される。
レーザ露光器13では、入力された色材階調データに応じて、例えば半導体レーザから出射された露光ビームBmを画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kの各々の感光体ドラム11に照射する。画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kの各感光体ドラム11では、帯電器12によって表面が帯電された後、このレーザ露光器13によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、各々の画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kによって、Y、M、C、Kの各色のトナー像として現像される。
画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kの感光体ドラム11上に形成されたトナー像は、各感光体ドラム11と中間転写ベルト15とが当接する一次転写部10において、中間転写ベルト15上に転写される。より具体的には、一次転写部10において、一次転写ロール16により、中間転写ベルト15の基材に対しトナーの帯電極性(マイナス極性)と逆極性の電圧(一次転写バイアス)が付加され、トナー像を中間転写ベルト15の表面に順次重ね合わせて一次転写が行われる。
トナー像が中間転写ベルト15の表面に順次一次転写された後、中間転写ベルト15は移動しトナー像を二次転写部20へ搬送する。トナー像が二次転写部20に搬送されると、用紙搬送系では、トナー像が二次転写部20に搬送されるタイミングに合わせてピックアップロール51が回転し、用紙収容部50から用紙Sが供給される。ピックアップロール51により供給された用紙Sは、搬送ロール52により搬送され、搬送シュート53を経て二次転写部20に到達する。この二次転写部20に到達する前に、用紙Sは一旦停止される。そして、トナー像を保持した中間転写ベルト15の移動タイミングに合わせてレジストロール(図示せず)が回転し、用紙Sの搬送が再開される。これにより、用紙Sの位置とトナー像の位置との位置合わせがなされる。
二次転写部20では、中間転写ベルト15を介して、二次転写ロール22がバックアップロール25に押圧される。このとき、タイミングを合わせて搬送された用紙Sは、中間転写ベルト15と二次転写ロール22との間に挟み込まれる。その際に、給電ロール26からトナーの帯電極性(マイナス極性)と同極性の電圧(二次転写バイアス)が印加されると、二次転写ロール22とバックアップロール25との間に転写電界が形成される。そして、中間転写ベルト15上の未定着トナー像は、二次転写ロール22とバックアップロール25とによって形成される二次転写部20において、用紙S上に一括して静電転写される。
その後、トナー像が静電転写された用紙Sは、二次転写ロール22によって中間転写ベルト15から剥離された状態でそのまま搬送され、二次転写ロール22の用紙搬送方向下流側に設けられた搬送ベルト55へと搬送される。搬送ベルト55は、定着装置60における用紙Sの搬送速度に合わせて、用紙Sを定着装置60まで搬送する。定着装置60に搬送された用紙S上の未定着トナー像は、定着装置60にて熱および圧力で定着処理を受けることで用紙S上に定着される。そして定着画像が形成された用紙Sは、画像形成装置の排出部に設けられた排紙載置部(不図示)に搬送される。なお、用紙Sへの転写が終了した後、中間転写ベルト15上に残った残留トナーは、中間転写ベルト15の回転にともなってクリーニング部まで搬送され、クリーニングバックアップロール34および中間転写ベルトクリーナ35によって中間転写ベルト15上から除去される。
次に、定着装置60について詳細に説明する。
図2は、定着装置60の構成を示す概略構成図である。
図2に示すように、定着装置60は、無端状に形成され且つ回転可能に設けられた定着ベルト61(定着部材の一例)、回転可能に設けられ定着ベルト61の外周面に接触して配置された加圧ロール62、定着ベルト61の内側に配置され定着ベルト61を介して加圧ロール62に押圧配置される押圧パッド63、押圧パッド63等を支持するパッド支持部材64、定着ベルト61の外周面の形状に倣って形成されるとともに定着ベルト61とは間隙を持って配置され定着ベルト61を長手方向に亘って電磁誘導加熱する電磁誘導加熱部65、定着ベルト61の内側にて定着ベルト61の内周面に沿って配置され定着ベルト61の加熱効率を高めるフェライト部材67、定着ベルト61を駆動する駆動モータ68により主要部が構成されている。
図2は、定着装置60の構成を示す概略構成図である。
図2に示すように、定着装置60は、無端状に形成され且つ回転可能に設けられた定着ベルト61(定着部材の一例)、回転可能に設けられ定着ベルト61の外周面に接触して配置された加圧ロール62、定着ベルト61の内側に配置され定着ベルト61を介して加圧ロール62に押圧配置される押圧パッド63、押圧パッド63等を支持するパッド支持部材64、定着ベルト61の外周面の形状に倣って形成されるとともに定着ベルト61とは間隙を持って配置され定着ベルト61を長手方向に亘って電磁誘導加熱する電磁誘導加熱部65、定着ベルト61の内側にて定着ベルト61の内周面に沿って配置され定着ベルト61の加熱効率を高めるフェライト部材67、定着ベルト61を駆動する駆動モータ68により主要部が構成されている。
ここで、本実施の形態に係る定着装置60では、定着ベルト61が予め定められた速度で回転駆動され、加圧ロール62は、定着ベルト61の回転に伴い定着ベルト61に追従して図中の矢印C方向に予め定められた速度で回転する。付言すると、加圧ロール62は、定着ベルト61から回転駆動力を受け定着ベルト61に連動して回転する。また、加圧ロール62は、定着ベルト61の回転軸と平行に配設されるとともに、その両端部がバネ部材(不図示)によって定着ベルト61側に付勢されている。本実施の形態では、加圧ロール62は、定着ベルト61を介して総荷重294N(30kgf)で押圧パッド63に押圧されている。
さらに、本実施の形態に係る定着装置60では、定着ベルト61と加圧ロール62とを接離できるように構成している。より具体的に説明すると、本実施形態の定着装置60では、定着ベルト61側の取り付け位置を固定する一方で、加圧ロール62を定着ベルト61に対して接離するラッチ機構69を設けている。このラッチ機構69は、例えばモータや偏心カム等を組み合わせたもので構成することができる。より具体的に説明すると、例えば、偏心カムを一方向に回転させ加圧ロール62の回転軸(不図示)をこの偏心カムを用いて変位させることで加圧ロール62を定着ベルト61から離間させることができる。また、偏心カムを反対方向に回転させることで加圧ロール62が定着ベルト61に接近し加圧ロール62が定着ベルト61に接触するようになる。
定着ベルト61は、図3(定着ベルト61の構成を説明するための図)の(a)に示すように、内周面側から順に、耐熱性の高いシート状部材からなる基層61aと、導電層61bと、弾性層61cと、外周面となる表面離型層61dとが積層されて構成されている。
基層61aとしては、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、PEEK樹脂、PES樹脂、PPS樹脂、PFA樹脂、PTFE樹脂、FEP樹脂等のフレキシブルで機械的強度に優れ、耐熱性を有する材料が用いられる。厚さは、10〜150μm、好ましくは厚さ30〜100μmが適している。厚さが10μmより小さい場合には定着ベルト61としての強度が得られず、厚さが150μmより大きい場合には、フレキシブル性が損なわれ、また熱容量が大きくなって温度の立ち上がり時間が長くなるからである。本実施の形態では、厚さ80μmのポリイミド樹脂からなるシート状部材を使用している。
導電層61bは、電磁誘導加熱部65が誘起する磁界により誘導発熱する層(発熱層)であり、鉄、コバルト、ニッケル、銅、アルミニウム、クロム等の金属層を1〜80μm程度の厚さで形成したものが用いられる。また、導電層61bの材質および厚さは、電磁誘導による渦電流によって充分な発熱が得られる固有抵抗値を実現するように選択される。本実施の形態では、厚さ10μm程度の銅を使用している。
弾性層61cは、厚さが10〜500μm、好ましくは50〜300μmであって、耐熱性、熱伝導性に優れたシリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等が用いられる。本実施の形態では、ゴム硬度15°(JIS−A:JIS−K A型試験機)、厚さ200μmのシリコーンゴムを使用している。
また、表面離型層61dは、用紙S上に転写された未定着トナー像と直接的に接触する層であるため、離型性および耐熱性に優れた材料を使用する必要がある。表面離型層61dを構成する材料としては、例えばテトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル重合体(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、フルオロシリコーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム等が用いられる。
なお、上記の定着ベルト61に代えて、図3(b)に示すような定着ベルト161を用いても良い。この定着ベルト161は、耐熱性樹脂層161a,161cが二層に分けて形成され、これらの間に導電層161bが形成されている。そして、表面側に弾性層161dおよび表面離型層161eが積層されている。この定着ベルト161では、金属層である導電層161bを薄く形成しても、繰り返して曲げ変形を受けることによる劣化を抑制することができる。なお、耐熱性樹脂層161a,161cは耐熱性樹脂に限定されるものではない。
次に、加圧ロール62について説明すると、加圧ロール62は、図2に示すように、芯材(コア)としての金属製の円筒状部材62aを有している。また、円筒状部材62aの表面に設けられ、シリコーンゴム、発泡シリコーンゴム、フッ素ゴム、フッ素樹脂等の耐熱性を有する弾性層62bを備えている。さらに加圧ロール62は、最外表面に表面離型層62cを有している。
押圧パッド63は、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の弾性材料や、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルサルフォン(PES)や液晶ポリマー(LCP)等の耐熱性樹脂等で形成されている。そして、押圧パッド63は、定着ベルト61の幅方向において、用紙Sが通過する領域(通紙域)よりもやや広い領域に亘って配設され、押圧パッド63の長手方向の略全長に亘って加圧ロール62が押圧されるように構成されている。また、押圧パッド63の定着ベルト61との接触面は、加圧ロール62の外表面形状に倣って凹状曲面で形成されている。そのため、加圧ロール62との間で充分に広いニップ幅を形成することができる。
さらに、押圧パッド63と定着ベルト61との間には、定着ニップ部Nにおける押圧パッド63と定着ベルト61との摺動性を向上させるため、摺動性に優れ、耐摩耗性が高いポリイミドフィルムやフッ素樹脂を含浸させたガラス繊維シート等からなる摺動シート63aが配設されている。さらに、定着ベルト61の内周面には潤滑剤が塗布されている。潤滑剤としては、アミノ変性シリコーンオイルやジメチルシリコーンオイル等が用いられる。これらにより、定着ベルト61と押圧パッド63との間の摩擦抵抗が小さくなり、定着ベルト61が円滑に回転する。
パッド支持部材64は、定着ベルト61の幅方向に軸線を有する棒状部材である。そして、パッド支持部材64のうちの加圧ロール62と対向する部分には押圧パッド63が取り付けられており、加圧ロール62から押圧パッド63に作用する押圧力をパッド支持部材64が受けている。そのため、パッド支持部材64を構成する材質としては、加圧ロール62から押圧力を受けた際の撓み量が予め定められたレベル以下、好ましくは1mm以下となる程度の剛性を有するものが用いられる。また、後述する電磁誘導加熱部65による磁束の影響によって加熱されにくい必要をも考慮し、例えば、パッド支持部材64には、ガラス繊維入りPPS、フェノール、ポリイミド、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂、耐熱ガラス、固有抵抗が小さく誘導加熱の影響を受けにくいアルミニウム等の金属が用いられる。
また、パッド支持部材64には、高透磁率の材質(例えば、フェライトやパーマロイ等)から構成され電磁誘導加熱部65による加熱効率を高めるためのフェライト部材67や、定着ベルト61の温度を検知するサーミスタ70が固定されている。ここでサーミスタ70は、バネ部材71を介してパッド支持部材64に固定されている。またサーミスタ70は、定着ベルト61の内周面に圧接されるように設けられている。なお本実施形態では、定着ベルト61の長手方向中央部にサーミスタ70が配置され、定着ベルト61の一方の端部に他のサーミスタ(不図示)が配置されている。また、パッド支持部材64には、定着ベルト61に接触または近接して配置されたサーモスイッチ(不図示)も配設されている。なお、定着ベルト61の温度を検知するサーミスタ70等に代えて、または、サーミスタ70等に加えて、加圧ロール62の表面温度を検知するサーミスタを設けることもできる。
また、パッド支持部材64の軸方向両端部には、定着ベルト61を支持するとともに、駆動モータ68(図2参照)からの駆動力を受けこの定着ベルト61を回転させる走行ガイド80(図4参照)が配置されている。ここで、定着ベルト61は、両端部の内周面が走行ガイド80で支持されることで、定着ベルト61は、予め定められた形状(例えば、略円形)を維持しながら回転するようになっている。ここで、図4は、定着ベルト61が走行ガイド80によって支持される構成を説明する図であり、用紙Sの搬送方向上流側から見た際の定着装置60の一方の端部領域を示している。
図4に示すように、走行ガイド80は、定着ベルト61の端部に挿入されて定着ベルト61を支持するエンドキャップ81と、エンドキャップ81と一体的に構成され且つエンドキャップ81よりも定着ベルト61の軸方向外側に配置される駆動ギア82と、パッド支持部材64と一体的に構成されエンドキャップ81および駆動ギア82を回転可能に保持する回転軸83とを有している。ここで本実施形態では、駆動モータ68(図2参照)側から駆動ギア82に対し回転駆動力が伝達されることで、エンドキャップ81および駆動ギア82が回転軸83を中心として回転する。そしてエンドキャップ81および駆動ギア82のこの回転により、定着ベルト61が回転するようになる。なお、ラッチ機構69によって加圧ロール62の外周面が定着ベルト61に接触している場合には、加圧ロール62が定着ベルト61の回転に伴い定着ベルト61に従動して回転する。
次に、電磁誘導加熱部65について述べる。電磁誘導加熱部65は、図2に示すように、定着ベルト61の幅方向に沿って配置され定着ベルト61の外周面形状に倣った曲面を定着ベルト61側に有する台座65aと、台座65aに支持された励磁コイル65bと、この励磁コイル65bに高周波電流を供給する励磁回路65cとで主要部が構成されている。
台座65aは、絶縁性および耐熱性を有する材料からなり、例えば、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、液晶ポリマー樹脂等を用いることができる。また、励磁コイル65bとしては、例えば、耐熱性の絶縁材料(例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等)によって相互に絶縁された直径φ0.1〜0.5mmの銅線材を複数本束ねたリッツ線を長円形状や楕円形状、長方形状等の閉ループ状に複数回(例えば、11ターン)巻いたものが用いられる。そして、励磁コイル65bは接着剤によって固められることでその形状を維持しながら台座65aに固定されている。なお、励磁コイル65bおよびフェライト部材67と、定着ベルト61の導電層61bとの間の距離は、可能な限り近接させて設置することが磁束の吸収効率を高めるために好ましいことから、これらの距離は5mm以内、例えば、2.5mm程度に設定されている。
電磁誘導加熱部65では、励磁回路65cから励磁コイル65bに高周波電流が供給されると、励磁コイル65bの周囲にて磁束が生成消滅を繰り返す。ここで、高周波電流の周波数は、例えば10〜500kHzに設定されるが、本実施の形態では20〜100kHzに設定している。励磁コイル65bからの磁束が定着ベルト61の導電層61bを横切ると、定着ベルト61の導電層61bにはその磁界の変化を妨げるような磁界が発生し、それによって導電層61b内に渦電流が発生する。そして、導電層61bでは、渦電流(I)によって導電層61bの表皮抵抗(R)に比例したジュール熱(W=I2R)が発生し、定着ベルト61は加熱されることとなる。なお、その際には、画像形成装置の制御部40(図1参照)が、サーミスタ70での計測値に基づいて、励磁コイル65bに供給する電力量または高周波電流の供給時間等を制御する。これらにより、定着ベルト61が予め定められた温度に維持される。
また、本実施の形態の画像形成装置においてトナー像を形成する動作が開始されると、定着装置60では、定着ベルト61を駆動する駆動モータ68および電磁誘導加熱部65に電力が供給され、定着装置60が起動する。すると定着ベルト61が回転する。なお、この時点では、加圧ロール62はラッチ機構69によって定着ベルト61から離間している。そして、定着ベルト61が電磁誘導加熱部65と対向する加熱領域を通過することで、定着ベルト61の導電層61bには渦電流が誘導され、定着ベルト61は発熱する。その後、予め定められたタイミングでラッチ機構69によって加圧ロール62の外周面が定着ベルト61に接触する。すると、定着ベルト61に加圧ロール62が従動するようになり、加圧ロール62の回転が開始される。なお、加圧ロール62が定着ベルト61に接触するタイミングについては後述する。
そして、定着ベルト61が予め定められた温度で加熱された状態で、未定着トナー像を有した用紙Sが、定着ベルト61と加圧ロール62とが互いに接触した定着ニップ部N(接触部の一例)に送り込まれる(進入する)。定着ニップ部N内では、用紙Sおよび用紙Sに形成されたトナー像は定着ベルト61により加熱されるとともに定着ベルト61および押圧部材の一例としての加圧ロール62により押圧され、トナー像が用紙S上に定着される。その後、用紙Sは定着ベルト61の曲率の変化によって定着ベルト61から剥離されて、画像形成装置の排出部に設けられた排紙載置部(不図示)に搬送される。なお、定着後の用紙Sを定着ベルト61から分離するための補助手段として、定着ニップ部Nの下流側に、剥離補助部材75を配設することも可能である。
本実施形態の定着装置60では、定着ベルト61の熱容量が極めて小さいため、定着ベルト61を短時間で加熱することができ、ウォームアップタイムが極めて短くなる。また、オンデマンド性に優れるので待機時の電力消費が低減される。また、押圧パッド63により、定着ベルト61と加圧ロール62との間に広いニップ幅が形成され、定着ベルト61から用紙Sに熱が伝達されやすくなる。このため、良好な定着性能が得られる。
次に、定着ベルト61に対する加圧ロール62の接離動作について詳細に説明する。
図5は、図1に示す制御部40の制御ブロック図である。なお、制御部40は、画像形成装置全体の制御を司る機能を有しているが、ここでは、定着装置60の動作に関連するブロックのみを示している。
図5は、図1に示す制御部40の制御ブロック図である。なお、制御部40は、画像形成装置全体の制御を司る機能を有しているが、ここでは、定着装置60の動作に関連するブロックのみを示している。
制御部40のCPU(Central Processing Unit)91は、ROM(Read Only Memory)92に記憶されたプログラムに従い、RAM(Random Access Memory)93との間でデータのやりとりを行いながら処理を実行する。また、制御部40には、入出力インタフェース95を介して、スイッチ2からの電源ON情報、UI41における操作情報、サーミスタ70からの温度情報が入力される。一方、この制御部40は、入出力インタフェース95を介して、定着ベルト61を駆動する駆動モータ68、定着ベルト61に対して加圧ロールを接離させるラッチ機構69、および励磁回路65cに制御信号を出力している。
図6は、定着処理に関し制御部40が実行する処理を示したフローチャートである。
本実施形態では、スイッチ2が操作され電源がONされると、制御部40は、駆動モータ68に制御信号を出力し、定着ベルト61の駆動を開始する(ステップ101)。また、制御部40は、励磁回路65cにも制御信号を出力し、励磁コイル65bに高周波電流を供給することにより定着ベルト61の誘導加熱を開始する(ステップ102)。次に、制御部40は、サーミスタ70による測定温度であるサーミスタ温度Txを取得し(ステップ103)、次いで、取得されたサーミスタ温度Txに基づいて定着ベルト61の表面温度である定着ベルト温度Tを取得する(ステップ104)。
本実施形態では、スイッチ2が操作され電源がONされると、制御部40は、駆動モータ68に制御信号を出力し、定着ベルト61の駆動を開始する(ステップ101)。また、制御部40は、励磁回路65cにも制御信号を出力し、励磁コイル65bに高周波電流を供給することにより定着ベルト61の誘導加熱を開始する(ステップ102)。次に、制御部40は、サーミスタ70による測定温度であるサーミスタ温度Txを取得し(ステップ103)、次いで、取得されたサーミスタ温度Txに基づいて定着ベルト61の表面温度である定着ベルト温度Tを取得する(ステップ104)。
さらに、制御部40は、ステップ104において取得した定着ベルト温度Tが予め定められた設定温度T1以上であるか否かを判断する(ステップ105)。なお、本実施の形態において、この設定温度T1は、この定着装置60で用紙S上の未定着トナー像を定着するのに適した定着温度範囲のうちの下限値が用いられる。そして、制御部40は、定着ベルト温度が設定温度T1以上であると判断した場合に、ラッチ機構69に制御信号を出力して加圧ロール62を定着ベルト61にラッチ(接触)させる(ステップ106)。その後、定着ニップ部Nを用紙Sが通過し、用紙Sにトナー像が定着される。なお、上記ステップ106にて実行されるラッチにより加圧ロール62が定着ベルト61に接触し、加圧ロール62の温度は上昇することとなる。
本実施の形態に係る定着装置60では、ウォームアップ中は定着ベルト61から加圧ロール62を離間させた状態で定着ベルト61を回転させるとともにこの定着ベルト61を誘導加熱する。そして定着ベルト61が予め定められた設定温度に達した場合に定着ベルト61に対し加圧ロール62を接触させる。これにより、ウォームアップ中においては定着ベルト61の熱が加圧ロール62に奪われないようになり、定着ベルト61の温度が速やかに上昇する。そしてこの場合、定着装置60におけるウォームアップ時間の短縮化が図られる。また、このような構成を採用することで、定着装置60をきわめて短時間に使用可能な状態までもっていくことができ、ユーザの待ち時間がより短いものとなる。さらに本実施形態では、定着ベルト61を予熱しておく必要がないため待機電力が抑制される。
図7は、加圧ロール62の温度を説明するための図である。なお図7では、加圧ロール62の温度を実線で表示している。また図7では、加圧ロール62の表面のうちの予め定められた1箇所(以下、「特定箇所」と称する場合がある)の温度の推移を示している。また図7では、定着装置60における消費電力(破線で表示)、定着ベルト61の温度(一点鎖線で表示)も併せて表示している。
ここで本実施形態においては、ウォームアップが行われる際、加圧ロール62側は加熱されず定着ベルト61側が電磁誘導加熱部65によって加熱される。より具体的に説明すると、上記のとおり、ラッチ機構69により加圧ロール62が定着ベルト61から離間している状態にて、定着ベルト61の導電層61bに渦電流が誘導され、定着ベルト61は発熱する。その後、ラッチ機構69によって加圧ロール62が定着ベルト61に接触する。これにより定着ベルト61から加圧ロール62に熱が伝達されるようになる。
ここで図7を参照して詳細に説明すると、符号6Aに示すように定着装置60に対する電力の供給が開示されると、この電力に供給に応じ、符号6Bに示すように定着ベルト61の温度が上昇する。そして本実施形態では、上記にて説明したとおり、定着ベルト61の温度が設定温度T1以上となると、制御部40によりラッチ機構69が駆動され、加圧ロール62が定着ベルト61に接触するようになる。これにより、加圧ロール62の上記特定箇所は、定着ニップ部Nにて定着ベルト61側から熱を受け、符号6Cに示すように温度が上昇する。また、上記特定箇所は、加圧ロール62の1回目の回転が終了することで再び定着ニップ部Nに達し、約15℃温度が上昇する(符号6D参照)。
同様に、特定箇所は、加圧ロール62の2回目の回転が終了することで再び定着ニップ部Nに達し、約10℃温度が上昇する(符号6E参照)。さらに、特定箇所は、加圧ロール62の3回目の回転が終了することで再び定着ニップ部Nに達し、約5℃温度が上昇する(符号6F参照)。なお、加圧ロール62の回転数が多くなるほど、特定箇所の温度が定着ベルト61の温度に近づく。このため、特定箇所が定着ニップ部Nを通過する度になされる特定箇所の温度上昇の率(定着ニップ部Nを通過した後の温度/定着ニップ部Nを通過する前の温度)は、加圧ロール62の回転数が多くなるほど小さくなる。
ここで図8は、加圧ロール62の1回目の回転がなされている際の加圧ロール62の温度を説明するための図である。
定着ベルト61に対し加圧ロール62が接触することで定着ベルト61から加圧ロール62に熱が伝達される。これにより、図8(a)の太線で示すように、加圧ロール62の表面のうち、定着ニップ部Nに接触している部分および定着ニップ部Nに接触しながら定着ニップ部Nを通過した部分に、加熱部が生成される。
定着ベルト61に対し加圧ロール62が接触することで定着ベルト61から加圧ロール62に熱が伝達される。これにより、図8(a)の太線で示すように、加圧ロール62の表面のうち、定着ニップ部Nに接触している部分および定着ニップ部Nに接触しながら定着ニップ部Nを通過した部分に、加熱部が生成される。
なお、符号Xで示す白丸は、加圧ロール62の表面における部位であって、ラッチ機構69によって加圧ロール62が定着ベルト61に接触した際に、定着ニップ部Nの出口部(定着ニップ部Nの下流側における端部)に位置していた部位である(以下、この部位を「下流側部位X」と称する場合がある)。また図8(a)において、符号Yで示す黒丸は、加圧ロール62の表面における部位であって、ラッチ機構69によって加圧ロール62が定着ベルト61に接触した際に、定着ニップ部Nの入口部(定着ニップ部Nの上流側における端部)に位置していた部位である(以下、この部位を「上流側部位Y」と称する場合がある)。
なお、加圧ロール62の表面のうちの下流側部位Xよりも下流側(加圧ロール62の回転方向における下流側)に位置する部位は、定着ベルト61による加熱が未だなされていない未加熱部となっている。また、下流側部位Xは、定着ニップ部Nに留まっていた時間が極めて短いため、その温度は、上記未加熱部における温度に近くなっている。その一方で、上流側部位Yは、定着ニップ部Nの大部分を通過しているため、その温度は高く、上流側部位Yの温度は加熱部における温度に近くなっている。さらに説明すると、加圧ロール62の表面温度は、下流側部位Xから上流側部位Yに向かって次第に高くなっている。
ここで図8(a)に示す状態にて、定着ニップ部Nに対し用紙Sが搬送されてきた場合、用紙Sの搬送方向における先端部且つ裏面(トナー像が形成された形成面とは反対側の面)に対し、加圧ロール62のうちの未加熱部が接触するようになる。すなわち、加圧ロール62のうちの温度が低い部位が接触するようになる。その後、本実施形態では、用紙Sの下流側への移動に伴い、加圧ロール62の外周面のうちの下流側部位Xと上流側部位Yとの間に位置する領域(以下、「部位間領域」と称する場合がある)が用紙Sの裏面に接触するようになる。付言すると、加圧ロール62のうちの温度がやや高い部位が用紙Sの裏面に接触するようになる。その後、用紙Sの裏面に対し、加圧ロール62のうちの加熱部が接触するようになる。付言すると、加圧ロール62のうちの温度が高い部位が接触するようになる。ここで、上記の部位間領域は、加圧ロール62の外周面の一部の領域であって定着ベルト61と加圧ロール62の外周面との接触がラッチ機構69によりなされた際に定着ベルト61に接触し加圧ロール62の回転に伴い定着ニップ部Nに繰り返し到達する領域として捉えることができる。
この結果、本実施形態では、図8(b)に示すようにトナー像Tzの部位によって光沢が異なるようになり、光沢のむらがトナー像Tzに生じるようになる。より具体的には、トナー像Tzのうち、用紙Sの搬送方向下流側に位置する部位の光沢は小さくなり、この搬送方向下流側に位置する部位よりも上流側に位置する部位の光沢は増し、この上流側に位置する部位よりもさらに上流側に位置する部位の光沢はさらに増すようになる。付言すると、用紙Sのうちの上記未加熱部が接触する箇所は供給される熱量が小さくなるため、この未加熱部が接触する箇所に位置するトナー像Tzの光沢は小さくなる。一方で、用紙Sのうちの上記加熱部が接触する箇所は供給される熱量が大きくなるため、この加熱部が接触する箇所に位置するトナー像Tzの光沢は大きくなる。
図9は、加圧ロール62が2回目の回転を開始した後における定着装置60の状態を示した図である。
上記では、加圧ロール62の1回目の回転がなされている際に用紙Sが搬送されてきた場合を例示したが、図9(a)に示すように、加圧ロール62が2回目の回転を開始した後に用紙Sが定着ニップ部Nに搬送されてくる場合もある。なお、図9(a)において、加圧ロール62の内側に太い線が2重で描かれているが、内側に位置する一方の線は、加圧ロール62の1回目の回転がなされた際に定着ベルト61によって加熱された部分を示している。また外側に位置する他方の線は、加圧ロール62の2回目の回転がなされた際に定着ベルト61によって加熱された部分を示している。なお、1回目の加圧ロール62の回転により、加圧ロール62の全周が定着ベルト61に接触するため、上記一方の線(内側の線)には、未加熱部は存在しない。
上記では、加圧ロール62の1回目の回転がなされている際に用紙Sが搬送されてきた場合を例示したが、図9(a)に示すように、加圧ロール62が2回目の回転を開始した後に用紙Sが定着ニップ部Nに搬送されてくる場合もある。なお、図9(a)において、加圧ロール62の内側に太い線が2重で描かれているが、内側に位置する一方の線は、加圧ロール62の1回目の回転がなされた際に定着ベルト61によって加熱された部分を示している。また外側に位置する他方の線は、加圧ロール62の2回目の回転がなされた際に定着ベルト61によって加熱された部分を示している。なお、1回目の加圧ロール62の回転により、加圧ロール62の全周が定着ベルト61に接触するため、上記一方の線(内側の線)には、未加熱部は存在しない。
ここで図9(a)に示す状態にて用紙Sが定着ニップ部Nに侵入する場合、上記と同様、用紙Sの裏面に対し加圧ロール62が接触するようになる。ところで本図に示す状態では、用紙Sの裏面に対し、まず、加圧ロール62のうち過熱が1回だけなされた部位が接触するようになる。その後、本実施形態では、用紙Sの裏面に対し、加圧ロール62のうち加熱が2回なされた部位が接触するようになる。
この結果、同図(b)の領域Aに示すように、トナー像Tzのうち用紙Sの先端部側に位置する部位の光沢は小さくなる。また領域Bに示すように、トナー像Tzのうち用紙Sの後端部側に位置する部位の光沢は大きくなる。即ちこの場合も、光沢のむら(光沢の違い)がトナー像Tzに生じるようになる。なお、加圧ロール62の表面のうち下流側部位Xと上流側部位Yとの間に位置する部位間領域の温度は、2回目の加熱がなされた後であっても、下流側部位Xから上流側部位Yに向かうに従い大きくなる。このため、同図(b)の領域Cに示すように、トナー像Tzのうち光沢が小さい部位と光沢が大きい部位との間に、光沢が中間となる部位が形成される。
本実施形態の定着装置60では、上記のように、定着ニップ部Nに用紙Sが進入するタイミングによって、トナー像Tzに光沢の違いが生じるようになる。そこで本実施形態では、次に説明するようなタイミングで加圧ロール62を定着ベルト61に対し接触させ、光沢の違いを生じにくくしている。
図10は、本実施形態における加圧ロール62の接触タイミングを示した図である。
本実施形態では、制御部40が、用紙Sの搬送経路に設けられたセンサ(不図示)などからの出力に基づき、画像形成装置にて搬送されている各用紙Sの位置を把握している。そして本実施形態における制御部40は、用紙Sが予め定められた箇所に到達した場合に、ラッチ機構69を駆動し加圧ロール62を定着ベルト61に接触させる。これにより加圧ロール62の回転が開始される。その一方で、用紙Sの搬送は継続され、用紙Sは定着ニップ部Nに到達するようになる。そして本実施形態では、図10に示すように、用紙Sが定着ニップ部Nに進入する際、下流側部位Xと上流側部位Yとの間の部位間領域に用紙Sの先端が位置(接触)するようになる。なお本実施形態における画像形成装置では、ラッチ機構69を駆動するタイミング(加圧ロール62を移動させるタイミング)を調整(制御)することで、上記部位間領域に用紙Sの先端を位置させたが、用紙Sの搬送タイミングを制御することで、部位間領域に用紙Sの先端を位置させることもできる。
本実施形態では、制御部40が、用紙Sの搬送経路に設けられたセンサ(不図示)などからの出力に基づき、画像形成装置にて搬送されている各用紙Sの位置を把握している。そして本実施形態における制御部40は、用紙Sが予め定められた箇所に到達した場合に、ラッチ機構69を駆動し加圧ロール62を定着ベルト61に接触させる。これにより加圧ロール62の回転が開始される。その一方で、用紙Sの搬送は継続され、用紙Sは定着ニップ部Nに到達するようになる。そして本実施形態では、図10に示すように、用紙Sが定着ニップ部Nに進入する際、下流側部位Xと上流側部位Yとの間の部位間領域に用紙Sの先端が位置(接触)するようになる。なお本実施形態における画像形成装置では、ラッチ機構69を駆動するタイミング(加圧ロール62を移動させるタイミング)を調整(制御)することで、上記部位間領域に用紙Sの先端を位置させたが、用紙Sの搬送タイミングを制御することで、部位間領域に用紙Sの先端を位置させることもできる。
更に説明すると、本実施形態における定着装置60では、定着ベルト61の移動速度が予め決められた一定の速度となっている。このため、定着ベルト61に対し加圧ロール62が接触してから、上記部位間領域が定着ニップ部N(定着ニップ部Nの入口)に到達するまでの時間は、一定時間となる。また用紙Sの搬送速度も予め定められた速度となっており、上記一定時間が経過する際の用紙Sの移動量も把握可能となる。そこで、本実施形態では、定着ニップ部Nよりも上流側に位置する予め定められた箇所に用紙Sが到達した際に、ラッチ機構69を駆動し加圧ロール62を定着ベルト61に接触させる。これにより、上記部位間領域が加圧ロール62に形成されるとともに、この部位間領域は加圧ロール62の回転に伴い下流側に移動していく。そして図10に示すように、用紙Sの先端が定着ニップ部Nに到達するタイミングに、部位間領域も定着ニップ部Nに到達する。付言すると、部位間領域が定着ニップ部Nに到達する際に用紙Sが定着ニップ部Nに進入するようになる。そしてこの場合、同図に示すように、用紙Sの先端と部位間領域とが接触するようになる。
ここで図10に示す態様では、加圧ロール62の全周が定着ベルト61に接触し、加圧ロール62の表面には、温度のむらが少ない状態となっている。このため本実施形態における態様では、トナー像Tzに光沢の違いが生じにくくなる。なお、図10における拡大図(矢印参照)に示すように、厳密に見ると、加圧ロール62のうち、下流側部位Xと定着ニップ部Nの入口部との間に位置する領域Aは、定着ベルト61に2回接触することとなる。即ち、この領域Aは、定着ベルト61に2回目の接触を行い2回目の加熱がなされることとなる。
ここで、加圧ロール62の回転に伴い2回目の過熱がなされた上記領域Aが用紙Sに接触すると、トナー像Tzのうちのこの領域Aにより加熱された部分の光沢が増すおそれがある。しかしながら、上記にて説明したように、下流側部位Xと上流側部位Yとの間における領域は、定着ベルト61との接触時間が短いため、この領域の表面温度は加圧ロール62の他の部位よりも低くなっている。このため、2回目の加熱が領域Aに対してなされたとしてもこの領域Aの温度上昇は抑えられる。よって、加圧ロール62の温度むらも抑えられ、トナー像Tzに光沢の違いが生じることも抑制される。
また本実施形態における態様であっても、加圧ロール62の温度が低い部位が用紙Sに接触し、トナー像Tzに光沢が小さい領域が発生する可能性はある。加圧ロール62のうち、上流側部位Yと定着ニップ部Nの入口部との間に位置する領域B(図10参照)は、上記にて説明したとおり、上流側部位Yよりも更に上流側に位置する部分よりも温度が低くなっている。このため、トナー像Tzのうちこの領域Bにより加熱される部位は光沢が小さくなってしまう。しかしながら、同図にも示すように、用紙Sの先端には、トナー像Tzが形成されない余白部が形成されることがほとんどである。このため、温度が低い部分である領域Bは用紙Sの余白部に接触することとなり、領域Bがトナー像Tzに影響を与える可能性は小さくなる。そしてこの場合も、トナー像Tzに光沢のむらが生じることが抑えられる。
ここで図11(定着装置60の他の状態を示した図)を参照して補足説明を行う。まず、同図(a)に示すように、加圧ロール62の下流側部位Xよりもさらに下流側に位置する部位と、用紙Sの先端とが接触する場合を説明する。付言すると、加圧ロール62のうち定着ベルト61による加熱が未だなされていない部位(未加熱部)と、用紙Sの先端とが接触する場合を説明する。この場合、同図に示す状態から加圧ロール62が1回転することで、上記未加熱部が用紙Sに接触するようになる。そしてこの場合、加圧ロール62から用紙Sに供給される熱が、未加熱部が用紙Sに接触した場合と加熱部が用紙Sに接触した場合とで異なるようになり、上記と同様に、トナー像Tzに光沢のむらが生じやすくなる。このため、上記のとおり、定着ニップ部Nに用紙Sが進入する際、加圧ロール62のうちの下流側部位Xよりも上流側に位置する部位に用紙Sの先端を接触させることが好ましくなる。
また同図(b)を参照し、加圧ロール62の上流側部位Yよりもさらに上流側に位置する部位と、用紙Sの先端とが接触する場合を説明する。この場合、同図に示すように、加圧ロール62のうち、用紙Sの先端が接触する部位と上流側部位Yとの間に、定着ベルト61による加熱が2回なされた部位(2回加熱部)が形成される。この場合、同図に示す状態から加圧ロール62が1回転することで、加熱が2回なされた上記部位が用紙Sに接触するようになる。そしてこの場合、加圧ロール62から用紙Sに供給される熱が、加熱が2回なされた上記部位が用紙Sに接触した場合と、加圧ロール62の他の部位(加熱が1回なされた部位)が用紙Sに接触した場合とで異なるようになり、上記と同様に、トナー像Tzに光沢のむらが生じやすくなる。このため、上記のとおり、定着ニップ部Nに用紙Sが進入する際、加圧ロール62のうちの上流側部位Yよりも下流側に位置する部位に用紙Sの先端を接触させることが好ましくなる。
なお上記では、加圧ロール62の1回目の回転が終了する際に用紙Sが定着ニップ部Nに到達する場合を説明したが、図12(定着装置60の他の状態を示した図)に示すように、加圧ロール62の2回目の回転が終了する際に用紙Sが定着ニップ部Nに到達するようにしてもよい。また、加圧ロール62の2回目の回転終了時に限られず、3回目の回転終了時や4回目の回転終了時などに、用紙Sが定着ニップ部Nに到達するようにしてもよい。付言すると、加圧ロール62のN回目(Nは整数)の回転が終了する際に、用紙Sを定着ニップ部Nに到達させることができる。
なお上記では説明を省略したが、図7における符号SBは、加圧ロール62の1回目の回転が終了する際に定着ニップ部Nに到達した用紙Sを示している。また符号SDは、加圧ロール62の3回目の回転が終了する際に定着ニップ部Nに到達した用紙Sを示している。これらの場合、上記にて説明したとおり、トナー像Tzに光沢のむらが生じにくくなる。また図7における符号SAは、加圧ロール62の1回目の回転がなされている最中に定着ニップ部Nに到達した用紙Sを示している。また符号SCは、加圧ロール62の2回目の回転がなされている最中に定着ニップ部Nに到達した用紙Sを示している。これらの場合は、上記にて説明したとおり、加圧ロール62に温度のむらが生じ、トナー像Tzに光沢のむらが生じるようになる。
なお上記では、電源がONされた際のウォームアップ時に加圧ロール62を定着ベルト61に接触させた場合を一例に説明したが、このようなウォームアップは、電源がONされた場合に限られず、例えば、図示しない画像読取装置におけるプラテンカバー(不図示)がユーザにより開けられた場合や、画像読取装置における自動原稿送り部(不図示)に原稿がセットされた場合や、PC(不図示)からプリント信号が入力されてきた場合などにも行なわれる。
また上記では、電磁誘導加熱部65を用いて定着ベルト61を加熱したが、これに限られるものではない。例えば、定着ベルト61の内側にセラミックヒータを設け、定着ベルト61を局所加熱することもできる。また、本実施形態では、定着ベルト61を有した定着装置60について説明したが、定着ベルト61に替えてロール状の部材を用いることもできる。なおこのようなロール状部材は、外周面に接触して配置された加熱ロールや、内部に配置されたヒータにより加熱することができる。また本実施形態では、定着ベルト61に対して加圧ロール62を接離するように構成したが、これに限られるものではなく、定着ベルト61側が加圧ロール62に対して接離するような構成としてもよい。
1Y,1M,1C,1K…画像形成ユニット、10…一次転写部、15…中間転写ベルト、20…二次転写部、40…制御部、61…定着ベルト、62…加圧ロール、N…定着ニップ部、S…用紙
Claims (6)
- 記録材に画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部から搬送されてきた記録材を加熱し当該記録材上の画像を当該記録材に定着する定着部材と、
外周面を有するとともに回転可能に設けられ、前記定着部材から離間した状態から、当該定着部材に対し当該外周面が接触する状態になるように当該定着部材に対して相対的に移動し、当該定着部材と当該外周面との接触部に進入した前記記録材を回転しながら押圧する押圧部材と、
前記外周面の一部の領域であって前記定着部材と当該外周面との前記接触がなされた際に当該定着部材に接触し前記押圧部材の回転に伴い前記接触部に繰り返し到達する領域が当該押圧部材の当該回転に伴い当該接触部に到達する際に、搬送されてきた前記記録材が当該接触部に進入するように、当該記録材の搬送および当該領域が当該接触部へ到達する時間を制御する制御手段と、
を含む画像形成装置。 - 前記制御手段は、搬送されてきた前記記録材の先端と前記領域とが前記接触部にて接触するように、当該記録材の前記搬送および前記到達する時間を制御することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
- 前記押圧部材は、前記定着部材と接触した後、予め定められた速度で回転を行い、
前記制御手段は、前記定着部材に対し前記押圧部材が接触する接触タイミングを制御することで、前記領域の前記接触部への前記到達する時間を制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。 - 記録材に画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部から搬送されてきた記録材を加熱し当該記録材上の画像を当該記録材に定着する定着部材と、
外周面を有するとともに回転可能に設けられ、前記定着部材が予め定められた温度に達した場合に、前記定着部材から離間した状態から、当該定着部材に対し当該外周面が接触する状態になるように当該定着部材に対して相対的に移動し、当該定着部材と当該外周面との接触部に進入した前記記録材を回転しながら押圧する押圧部材と、
前記外周面の一部の領域であって前記定着部材と当該外周面との前記接触がなされた際に当該定着部材に接触し前記押圧部材の回転に伴い前記接触部に繰り返し到達する領域が当該押圧部材の当該回転に伴い当該接触部に到達する際に、搬送されてきた前記記録材が当該接触部に進入するように、当該記録材の搬送および当該領域が当該接触部へ到達する到達時間を制御する制御手段と、
を含む画像形成装置。 - 記録材に画像を形成する画像形成部と、
予め定められた速度で回転駆動し、前記画像形成部から搬送されてきた記録材を加熱し当該記録材上の画像を当該記録材に定着する定着部材と、
外周面を有するとともに回転可能に設けられ、前記定着部材から離間した状態から当該定着部材に対する相対移動を行い当該定着部材に対し当該外周面が接触し当該定着部材から駆動力を受け回転を開始するとともに、当該定着部材と当該外周面との接触部に進入した前記記録材を回転しながら押圧する押圧部材と、
前記押圧部材が前記相対的に移動する時間を制御する制御手段と、
を備え、
前記外周面の一部の領域であって前記定着部材と当該外周面との前記接触がなされた際に当該定着部材に接触した領域は、前記押圧部材の回転に伴い前記接触部に繰り返し到達し、
前記制御手段は、搬送されてきた前記記録材が前記接触部に進入する際に前記領域が当該接触部に到達するように、前記押圧部材が前記相対移動を行う前記時間を制御することを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御手段は、搬送されてきた前記記録材の先端と前記領域とが前記接触部にて接触するように、前記押圧部材が前記相対移動を行う前記時間を制御することを特徴とする請求項5記載の画像形成装置。
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