JP4181494B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

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。

従来、電子写真方式のプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置においては、記録媒体上の未定着のトナー像を定着させて画像を形成するために定着装置が配設されるようになっている。該定着装置は、発熱体を内蔵し、トナー像のトナーを溶融させる加熱ローラ、該加熱ローラと対向させて配設された加圧パッド、該加圧パッドを内包する定着ベルトを備える。

前記構成の定着装置においては、加熱ローラに定着ベルトを介して加圧パッドが押し付けられるのに伴って、加熱ローラ及び定着ベルトにニップ領域が形成される（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−２５９０２４号公報

しかしながら、前記従来の定着装置においては、各種の記録媒体を使用したときに、ニップ領域を均一に形成するのが困難であり、画像品位が低下してしまう。

本発明は、前記従来の定着装置の問題点を解決して、ニップ領域を均一に形成することができ、画像品位を向上させ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を目的とする。

そのために、本発明の定着装置においては、加熱部材と、該加熱部材と接触させて配設され、加熱部材との間に定着領域を形成するベルト部材と、該ベルト部材と接触させて、かつ、前記加熱部材と対向させて配設され、前記ベルト部材を介して加熱部材を所定の押圧力で押圧する加圧部材と、該加圧部材におけるベルト部材と接触する面とは反対側の面を押圧し、加熱部材に伝達される押圧力によって、幅方向において異なる厚さを有する記録媒体が通過する媒体幅の領域内に、記録媒体の厚さに応じて設定され、軸方向において異なる押圧力による押圧力分布を形成する押圧部材とを有する。

本発明によれば、定着装置においては、加熱部材と、該加熱部材と接触させて配設され、加熱部材との間に定着領域を形成するベルト部材と、該ベルト部材と接触させて、かつ、前記加熱部材と対向させて配設され、前記ベルト部材を介して加熱部材を所定の押圧力で押圧する加圧部材と、該加圧部材におけるベルト部材と接触する面とは反対側の面を押圧し、加熱部材に伝達される押圧力によって、幅方向において異なる厚さを有する記録媒体が通過する媒体幅の領域内に、記録媒体の厚さに応じて設定され、軸方向において異なる押圧力による押圧力分布を形成する押圧部材とを有する。

この場合、押圧部材によって、記録媒体が通過する媒体幅の領域内に、加熱部材の軸方向において異なる押圧力による押圧力分布が形成されるので、幅方向に異なる厚さを有する各種の記録媒体を使用したときに、押圧力分布を調整して均一にすることができる。したがって、ニップ領域を均一に形成することができ、画像品位を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、画像形成装置のうちのプリンタについて説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態における定着装置の第１の状態を示す断面図、図２は図１のＸ−Ｘ断面図、図３は本発明の第１の実施の形態におけるニップ領域調整装置を示す概念図、図４は本発明の第１の実施の形態におけるニップ領域の第１の特性図である。なお、図４において、横軸に軸方向の位置を、縦軸にニップ幅及び押圧力を採ってある。

図において、１１は、金属製の芯（しん）金１１ａの周囲に弾性層１１ｂを備え、該弾性層１１ｂの外周面にコーティング層１１ｃが被覆された加熱部材としての加熱ローラであり、該加熱ローラ１１は、内部に加熱源としての発熱体１２を備えるとともに、両端においてベアリング１９によって回転自在に支持される。制御部２６の図示されない加熱処理手段は、加熱処理を行い、前記発熱体１２を発熱させ、加熱ローラ１１を所定の温度に加熱し、前記制御部２６の図示されない駆動処理手段は、駆動処理を行い、図示されない定着用の駆動部としてのモータを駆動し、前記加熱ローラ１１を所定の回転速度で回転させる。なお、前記加熱ローラ１１の外周には、温度検出部としての図示されないサーミスタが配設され、該サーミスタによって加熱ローラ１１の外周面の温度、すなわち、表面温度が検出される。

また、前記加熱ローラ１１と対向させて、耐熱性及び弾性を有する材料から成る加圧部材としての加圧パッド１４が、加熱ローラ１１の軸方向に延在させて配設される。前記加圧パッド１４は、長方形の断面を有し、任意の押圧力を受けると変形し、かつ、前記押圧力を対向する加熱ローラ１１に伝達する。なお、前記加圧パッド１４は、支持部材１５によってプリンタの装置本体に固定される。

また、前記加圧パッド１４を所定の押圧力で押圧するために、前記加圧パッド１４の下方（前記加熱ローラ１１と反対側）には押圧部材としての、かつ、偏心部材としての、回転体から成るカムシャフト１３が配設され、該カムシャフト１３の両端が、ベアリング２０によって回転自在に支持される。該カムシャフト１３の外周面によって基準のカム面１３ａが形成され、該カム面１３ａは加圧パッド１４と干渉する寸法関係で形成され、加圧パッド１４との干渉量に対応する押圧力が加圧パッド１４に加えられる。また、前記カムシャフト１３の軸方向における所定の領域にわたって、かつ、カムシャフト１３の円周方向における所定の領域にわたって、前記基準のカム面１３ａより径方向外方に向けて突出させて、押圧力分布調整部としての特別カム部Ｐｒ１が特定の形状で形成され、該特別カム部Ｐｒ１の外周面に特別カム面１３ｂが形成される。

また、前記カムシャフト１３の一端に、円周方向における所定の箇所に切欠２３ａが形成された円形の遮蔽（へい）板２３が取り付けられ、該遮蔽板２３を両側から挟むように、フォトセンサから成る位置検出センサ２４が配設される。

さらに、前記カムシャフト１３の前記一端には、所定のギヤ列２１が連結され、該ギヤ列２１を介して更に調整用の駆動部としてのパルスモータ２２が連結され、該パルスモータ２２を駆動することによってカムシャフト１３を回転させることができる。

また、前記加圧パッド１４及びカムシャフト１３より下方には、弧状の断面を有するベルトガイド１７が配設され、加圧パッド１４、カムシャフト１３及びベルトガイド１７を内包するように、また、前記加熱ローラ１１と加圧パッド１４との間を通り、かつ、ベルトガイド１７に沿って回転動作が可能な無端のベルト部材が、定着ベルト２８として配設される。したがって、前記加圧パッド１４は、定着ベルト２８を介して加熱ローラ１１と対向させて配設され、定着ベルト２８を介して加熱ローラ１１を所定の押圧力で押圧する。なお、前記加圧パッド１４、カムシャフト１３、ベルトガイド１７及び定着ベルト２８によって定着ベルトユニットが形成される。

前記加圧パッド１４は、カムシャフト１３から押圧力を受け、加熱ローラ１１に向かう方向に定着ベルト２８を加熱ローラ１１に対して押圧し、押圧力を伝達する。その結果、前記加熱ローラ１１と加圧パッド１４との間に形成され、さらに、前記加熱ローラ１１と定着ベルト２８との間に、定着領域を表すニップ領域Ｎが形成される。

そして、前記加熱ローラ１１が回転させられると、定着ベルト２８は前記押圧力によって発生する摩擦力で回転し、用紙、ＯＨＰシート等の記録媒体２９を搬送する。

本実施の形態においては、前記加圧パッド１４は、長方形の断面を有し、押圧力を受けると変形して、天面（前記加熱ローラ１１側の面）に円弧状の凹部が形成されるようになっているが、前記天面に、前記加熱ローラ１１の外周面に沿うように、円弧状の凹部をあらかじめ形成することができる。この場合、前記ニップ領域Ｎの形状を安定させることができる。

次に、前記構成の定着装置の動作について説明する。この場合、記録媒体２９として、幅、すなわち、媒体幅がＷであり、均一な厚さを有するカットシートを使用してカラーの印刷を行う場合について説明する。

まず、プリンタが、パソコン等のホストコンピュータである図示されない上位装置から印刷命令が送信されると、図示されない給紙部によって、前記記録媒体２９が記録媒体収容部としての用紙カセットから繰り出され、続いて、図示されない搬送部としてのローラ等によって、図示されないシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色の画像形成部に送られる。

該各画像形成部においては、上位装置から送られた画像データに基づいて、各色のトナーから成るトナー像が形成され、各色のトナー像が記録媒体２９に順次転写され、記録媒体２９に未定着のカラーのトナー像１８が形成される。

ところで、前記定着装置においては、各画像形成部における画像形成プロセスと並行して、以下の動作が行われる。

すなわち、定着装置内のカムシャフト１３は、初期状態において、加圧パッド１４に最も小さい押圧力を与える位置に位置決めされる。これは、前記発熱体１２による加熱及び加圧パッド１４による押圧によって加熱ローラ１１及び加圧パッド１４が変形したり、変質したりするのを防止するためである。

そのために、前記制御部２６の図示されない回転角度位置検出処理手段は、回転角度位置検出処理を行い、パルスモータ２２を駆動し、前記切欠２３ａが、位置検出センサ２４の光軸上にくると、位置検出センサ２４は、所定のセンサ出力を発生させ、該センサ出力を検出器２５に送り、該検出器２５は、前記センサ出力を受けて切欠２３ａの検出信号を発生させ、制御部２６に送り、設定部２７にあらかじめ記録された基準位置にカムシャフト１３が位置していることを制御部２６に知らせる。このようにして、カムシャフト１３の回転角度が検出されると、前記回転角度位置検出処理手段は、パルスモータ２２を停止させる。

その後、制御部２６の図示されない押圧力分布調整処理手段は、押圧力分布調整処理を行い、所定のパルス数の駆動信号を発生させてパルスモータ２２に送ると、パルスモータ２２は、固有のステップ角に従って、カムシャフト１３を所望の角度だけ回転させ、所定の回転角度位置に置くことができる。したがって、加熱ローラ１１に伝達された押圧力の軸方向における分布である押圧力分布を調整することができる。

そして、上位装置から前記印刷命令が送信されると、前記発熱体１２は加熱ローラ１１の加熱を開始する。

また、プリンタが、上位装置から記録媒体２９のサイズ、厚さ、形状、材質等の諸元を記録媒体情報として受信すると、前記押圧力分布調整処理手段は、所定のパルス数の駆動信号を発生させてパルスモータ２２に送り、カムシャフト１３を回転させ、基準位置から、図１及び２に示される所定の回転角度位置に置く。したがって、カムシャフト１３は軸中心から均一な距離を有するカム面１３ａにおいて、加圧パッド１４に押圧力を加える。その結果、所定の押圧力分布で押圧力を加熱ローラ１１に伝達することができる。なお、図１及び２に示されるような、普通紙に対して印刷を行う際に最適なカムシャフト１３の回転角度位置を普通紙ポジションとする。

そして、前記サーミスタによって検出された加熱ローラ１１の表面温度が、規定の温度に達すると、前記駆動処理手段は、モータを駆動し、前記加熱ローラ１１を所定の回転速度で回転させ、これに伴って定着ベルト２８を回転させ、加熱ローラ１１及び定着ベルト２８の表面を均一な温度に維持する。

なお、前記カムシャフト１３を回転させるタイミングを、加熱ローラ１１が回転を開始する前に設定し、各画像形成部における画像形成プロセスと並行させて、ニップ領域Ｎの調整を行うようにしているので、印刷時間を短くすることができるだけでなく、印刷動作が行われるときと同じ押圧力分布で加熱ローラ１１に押圧力を伝達し、加熱ローラ１１及び定着ベルト２８を予熱し、ニップ領域Ｎの温度を安定して高くすることができる。なお、記録媒体２９がニップ領域Ｎに到達する前であれば、どのタイミングでもニップ領域Ｎの調整を行うことができる。

続いて、カラーのトナー像１８が形成された記録媒体２９が定着装置に到達すると、前記ニップ領域Ｎにおいて、トナー像１８のトナーは、適正な定着温度で加熱され溶融させられ、適正な押圧力を受けて記録媒体２９に押圧され、その結果、トナー像１８は記録媒体２９に定着させられる。

ところで、前記記録媒体２９が普通紙である場合、押圧力分布は、図４に示されるように、加熱ローラ１１の軸方向においてほぼ均一である。したがって、記録媒体２９の全体にわたって、良好に定着を行うことができる。なお、図４に示されるように、押圧力は、ニップ領域Ｎの幅を表すニップ幅とほぼ等しい。

次に、記録媒体が、同じ媒体幅Ｗを有し、貼（はり）合せ部等を備え、不均一な厚さを有するもの、例えば、封筒である場合について説明する。なお、図１及び２と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。

図５は本発明の第１の実施の形態における定着装置の第２の状態を示す断面図、図６は図５のＹ−Ｙ断面図、図７は本発明の第１の実施の形態におけるニップ領域の第２の特性図、図８は従来の定着装置におけるニップ領域の特性図である。なお、図７及び８において、横軸に軸方向の位置を、縦軸にニップ幅及び押圧力を採ってある。

この場合、上位装置から印刷命令が送信されると、前記発熱体１２は、加熱ローラ１１の加熱を開始するが、記録媒体３０が封筒である場合、記録媒体３０の厚さ、しわの発生のしやすさ等が記録媒体２９と異なるので、加熱ローラ１１を加熱するための温度制御テーブルが図示されない記録装置に記録されている。そのために、各種の記録媒体を使用して印刷動作についてあらかじめ実験が行われ、実験結果に基づいて、記録媒体の種類と適正な温度とを対応させて温度制御テーブルが作成される。

また、プリンタが、上位装置から記録媒体３０のサイズ、厚さ、形状、材質等の記録媒体情報を受信すると、前記押圧力分布調整処理手段は、所定のパルス数の駆動信号を発生させてパルスモータ２２に送り、カムシャフト１３を回転させ、基準位置から、図５及び６に示される所定の回転角度位置に置く。

ところで、封筒においては、両端に貼合せ部３０ａが形成されるので、記録媒体３０の厚さは、貼合せ部３０ａにおいて大きく、貼合せ部３０ａより内側において小さくなる。そこで、前記特別カム部Ｐｒ１は、図６に示されるように、カムシャフト１３の軸方向における媒体幅Ｗより狭く、記録媒体３０の貼合せ部３０ａより内側の幅Ｗ′にわたって、軸心からの距離が大きくなるように形成される。そして、カムシャフト１３が、図５及び６に示される位置に置かれると、カムシャフト１３は特別カム面１３ｂで加圧パッド１４に押圧力を加え、前記加圧パッド１４は前記押圧力を加熱ローラ１１に伝達する。

すなわち、本実施の形態においては、特別カム面１３ｂにおいて、幅Ｗ′にわたって軸心からの距離が大きく設定されているので、貼合せ部３０ａより内側の部分において押圧力を大きくすることができる。したがって、押圧力分布は、図６に示されるようにほぼ均一になるので、記録媒体３０の全面にわたって定着を良好に行うことができる。なお、図５及び６に示されるような、封筒に対して印刷を行う際に最適なカムシャフト１３の回転角度位置を封筒ポジションとする。

このように、本実施の形態においては、各種の記録媒体を使用したときに、押圧力分布を調整して均一にすることができるので、ニップ領域Ｎを均一に形成することができ、画像品位を向上させることができる。

また、押圧力分布を調整するためにカムシャフト１３を回転させるだけでよいので、加圧スプリングの組合せを変えたり、定着装置と装置本体とで精密な位置決めな行ったりする必要がないので、押圧力にばらつきが発生するのを防止することができる。

なお、従来の定着装置においては、図８に示されるように、カットシートのような記録媒体２９を使用した場合は、記録媒体２９の媒体幅Ｗにわたって押圧力分布を均一にすることができるが、封筒のような記録媒体３０を使用した場合は、貼合せ部３０ａに対応させてニップ幅が調整されてしまうので、貼合せ部３０ａにおいて押圧力が大きく、貼合せ部３０ａより内側の部分において押圧力が小さくなってしまう。したがって、定着を良好に行うことができない。

また、ニップ幅を調整するために、加熱ローラ１１の外径を大きくしたり、コーティング層１１ｃを厚くしたりする必要がないので、プリンタが大型化することがなく、加熱ローラ１１の熱容量が大きくならない。したがって、消費電力を小さくすることができる。

本実施の形態においては、カム面１３ａ、１３ｂは、軸心に対して１８０〔°〕対向する位置に形成されるようになっているが、１８０〔°〕以外の角度、例えば、９０〔°〕の角度の位置に形成することもできる。

また、前記カムシャフト１３の回転角度位置として、普通紙ポジション及び封筒ポジションのほかに、押圧力を無くすリリースポジション、記録媒体として厚紙を使用し、押圧力を大きくした厚紙ポジション、記録媒体として薄紙を使用し、押圧力を小さくした薄紙ポジション等を設定することもできる。

なお、本実施の形態においては、部分的に厚さが異なる記録媒体３０として、封筒が使用されるようになっているが、部分的に剥（はく）離紙が貼（は）り付けられたラベル紙、ＯＨＰ媒体等を使用することもできる。

また、部分的に厚さが異なる記録媒体３０のほかに、部分的にコーティングされ、表面の状態が異なる記録媒体等においても、押圧力分布を均一にすることができる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

図９は本発明の第２の実施の形態における定着装置の断面図、図１０は図９のＺ−Ｚ断面図、図１１は本発明の第２の実施の形態におけるニップ領域の特性図である。なお、図１１において、横軸に軸方向の位置を、縦軸にニップ幅及び押圧力を採ってある。

この場合、加圧部材としての加圧パッド３４の下面（加熱部材としての加熱ローラ１１と反対側）に、押圧力分布整合部材としてのパッドプレート３８が配設される。該パッドプレート３８は、軸方向に沿って変形自在の薄型の弾性体であり、例えば、ＳＵＳの薄板によって形成される。なお、前記加圧パッド３４及びパッドプレート３８は支持部材１５によって装置本体に固定される。

前記パッドプレート３８の下方（前記加熱ローラ１１と反対側）には、両端をベアリング２０によって回転自在に支持された押圧部材及び偏心部材としてのカムシャフト１３が配設され、該カムシャフト１３の外周面によって基準のカム面１３ａが形成され、該カム面１３ａは加圧パッド３４及びパッドプレート３８と干渉する寸法関係で形成され、加圧パッド１４及びパッドプレート３８との干渉量に対応する押圧力が加圧パッド１４に加えられる。また、前記カムシャフト１３の軸方向における複数箇所、本実施の形態においては、中央から所定の長さだけ離れ、かつ、貼合せ部３０ａより内側の幅Ｗ′より更に中央側の２箇所に、前記カムシャフト１３の円周方向における所定の領域にわたって特定の形状で、本実施の形態においては、前記基準のカム面１３ａより径方向外方に向けて突出させて押圧力分布調整部としての特別カム部Ｐｒ２が形成され、該特別カム部Ｐｒ２の外周面に特別カム面１３ｃが形成される。

そして、記録媒体２９として、均一な厚さを有するカットシートが使用される場合、前記制御部２６の前記押圧力分布調整処理手段は、所定のパルス数の駆動信号を発生させてパルスモータ２２に送り、カムシャフト１３を封筒ポジションに置く。

また、記録媒体３０として、幅方向で部分的に厚さが異なる封筒が使用される場合、前記押圧力分布調整処理手段は、所定のパルス数の駆動信号を発生させてパルスモータ２２に送り、カムシャフト１３を、図９及び１０に示される封筒ポジションに置く。

この場合、前記特別カム部Ｐｒ２においては、軸心からの距離が大きい特別カム面１３ｃが形成されるので、カムシャフト１３は、前記特別カム面１３ｃによってパッドプレート３８及び加圧パッド３４を円弧状に変形させ、加熱ローラ１１の方向に押圧する。

したがって、貼合せ部３０ａより内側の部分において押圧力を大きくすることができるので、押圧力分布は、図１１に示されるようにほぼ均一になり、記録媒体３０の媒体幅Ｗにわたって定着を良好に行うことができる。

また、本実施の形態においては、加圧パッド３４とカムシャフト１３との間にパッドプレート３８を配設することによって加圧パッド３４の変形量を調整することができるので、所望のニップ領域Ｎを形成するためにカムシャフト１３の形状を複雑に加工する必要がない。したがって、定着装置のコストを低くすることができる。

また、特別カム部Ｐｒ２の寸法を小さくすることができるので、カムシャフト１３の円周上に特別カム部Ｐｒ２と同様の多くの突起を形成することができる。したがって、使用される各種の記録媒体に対応させて押圧力分布を調整することができる。

さらに、パッドプレート３８の弾性を利用して押圧力を調整しているので、滑らかな押圧力分布を得ることができ、記録媒体２９として厚さが均一な普通紙等を使用した場合に、定着性能を向上させることができる。

次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第２の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

図１２は本発明の第３の実施の形態における定着装置の断面図、図１３は図１２のＡ−Ａ断面図、図１４は本発明の第３の実施の形態における押圧機構の動作を示す第１の図、図１５は本発明の第３の実施の形態における押圧機構の動作を示す第２の図、図１６は本発明の第３の実施の形態における印刷システムを示す図、図１７は本発明の第３の実施の形態における押圧力分布調整処理手段の動作を示すフローチャートである。

図において、５１は上位装置、５２はプリンタであり、該プリンタ５２は、上位装置５１からプリンタ５２に厚さ、形状、材質等の諸元を記録媒体情報として送信するとともに、画像データを送信する。

この場合、加圧部材としての加圧パッド３４の下面（加熱部材としての加熱ローラ１１と反対側）に押圧力分布整合部材としてのパッドプレート３８が配設される。該パッドプレート３８は、軸方向に沿って変形自在の薄型の弾性体であり、例えば、ＳＵＳの薄板によって形成される。なお、前記加圧パッド３４及びパッドプレート３８は支持部材１５によって装置本体に固定される。

前記パッドプレート３８の下方（前記加熱ローラ１１と反対側）には、加熱ローラ１１の軸方向において、複数箇所に、本実施の形態においては、８箇所に、押圧部材としての押圧機構Ｍｉ（ｉ＝１、２、…、８）が、支持部材４３によって支持された状態で配設され、各押圧機構Ｍｉは、各駆動部としての電磁アクチュエータＡＣｉ（ｉ＝１、２、…、８）、及びリンク機構Ｌｉ（ｉ＝１、２、…、８）によって、独立に作動させられて加圧パッド３４を押圧する。

各押圧機構Ｍｉは、圧縮スプリング４０、該圧縮スプリング４０の上端に取り付けられた押圧ピン４１、及び前記支持部材４３に固定され、前記圧縮スプリング４０の下端において圧縮スプリング４０を支持するスプリングポスト４２を備える。また、前記リンク機構Ｌｉは、一端が電磁アクチュエータＡＣｉの稼働部に連結され、他端に、揺動自在に配設されたリンクＬａｉ（ｉ＝１、２、…、８）を備える。そして、各リンクＬａｉは、揺動させられるのに伴って、前記支持部材４３に形成された図示されないスリットを介してスプリングポスト４２の下端を選択的に押圧する。

前記各電磁アクチュエータＡＣｉが励磁されていない場合、図１４に示されるように、リンクＬａｉは、スプリングポスト４２の下端から離れた位置に置かれ、押圧ピン４１は下方位置に置かれ、パッドプレート３８に押圧力を加えない。また、各電磁アクチュエータＡＣｉが励磁されると、図１５に示されるように、電磁アクチュエータＡＣｉの稼働部が電磁アクチュエータＡＣｉ内に吸引され、リンクＬａｉがスプリングポスト４２の下端を押し上げ、押圧ピン４１上方位置に置かれ、加圧パッド３４及びパッドプレート３８を変形させ、加熱ローラ１１の方向に押圧する。

したがって、制御部２６の前記押圧力分布調整処理手段は、所定の電磁アクチュエータＡＣｉを作動させ、対応するリンクＬａｉによってスプリングポスト４２の下端を押すと、それに伴って押圧ピン４１が上昇させられ、加圧パッド３４及びパッドプレート３８を任意の形状に変形させることができる。

そして、押圧力分布をほぼ均一にして、記録媒体３０の全面にわたって定着を良好に行うことができる。

なお、本実施の形態においては、８個の押圧機構Ｍｉが配設されるようになっているが、記録媒体の種類、形状等によって、押圧機構Ｍｉの数を少なくして、定着装置の構造を簡素化したり、押圧機構Ｍｉの数を多くして、各電磁アクチュエータＡＣｉ及びリンク機構Ｌｉを小型化したりすることができる。

本実施の形態においては、各押圧機構Ｍｉを作動させるために、電磁アクチュエータＡＣｉ及びリンクＬｉを使用するようになっているが、各押圧機構Ｍｉを独立して作動させることがとできるものであれば、電磁アクチュエータＡＣｉ及びリンクＬｉ以外のものを使用することもできる。

次に、前記押圧力分布調整処理手段の動作について説明する。

まず、押圧力分布調整処理手段は、プリンタ５２において受信された記録媒体情報を読み込み、押圧力分布調整処理手段の記録媒体情報処理手段としての記録媒体情報処理部は、記録媒体情報処理を行い、記録媒体の種類を判定し、定着装置のアクチュエータ制御部は、記録媒体の種類に対応させて各押圧機構Ｍｉの位置、すなわち、ポジションを選択する。各ポジションにおいては、定着プロセスとして、所定の定着温度、所定の印刷速度及び所定の押圧力の組合せが設定される。

そして、前記記録媒体情報処理部は、記録媒体が封筒である場合、封筒ポジションを選択し、記録媒体が、均一の厚さを有しながら、基準よりも厚い厚紙である場合、厚紙ポジションを選択し、基準よりも薄い薄紙である場合、薄紙ポジションを選択し、基準の厚さを有する普通紙である場合、普通紙ポジションを選択する。記録媒体がＯＨＰ等の特殊なものである場合にも、あらかじめ設定された押圧力分布のパターンに基づいて、所定のポジションを選択することができる。

そして、前記アクチュエータ制御部は、記録媒体が、例えば、図１３に示されるような、大形の封筒である場合であって、封筒ポジションが選択されると、電磁アクチュエータＡＣ３〜ＡＣ８をオフにし、電磁アクチュエータＡＣ１、ＡＣ２をオンにする。また、厚紙ポジションが選択されると、電磁アクチュエータＡＣ１〜ＡＣ８をオフにし、薄紙ポジションが選択されると、電磁アクチュエータＡＣ１〜ＡＣ８をオンにし、普通紙ポジションが選択されると、電磁アクチュエータＡＣ１、ＡＣ３〜ＡＣ６、ＡＣ８をオフにし、電磁アクチュエータＡＣ２、ＡＣ７をオンにする。

なお、例えば、図１３に示されるような大型の封筒が使用される場合には、記録媒体３０の幅方向の一方だけに貼合せ部３０ａが形成され、他方にフラップ３０ｄが形成される。この場合、貼合せ部３０ａにおいて厚さが大きくなり、フラップ３０ｄにおいて厚さが小さくなる。そこで、図１３に示されるように、各押圧機構Ｍｉのうち、記録媒体の厚さが小さい部分に対応する押圧機構Ｍ１、Ｍ２を作動させ、パッドプレート３８及び加圧パッド３４を押圧すると、記録媒体３０に合わせて押圧力分布を調整することができ、記録媒体３０の全面にわたって良好な定着性能を得ることができる。

なお、記録媒体３０として前記第１、第２の実施の形態における左右に貼合せ部３０ａを備えた封筒、寸法の異なる封筒等を使用する場合には、封筒ポジションを複数設定しておき、各封筒ポジションに対応させて、各押圧機構Ｍｉのうちの所定のものを作動させることにより、押圧力分布を調整することができ、ニップ領域Ｎを調整することができる。

このように、各押圧機構Ｍｉのうち任意のものを作動させることによって、パッドプレート３８及び加圧パッド３４を任意の形状に変形させ、加熱ローラ１１の方向に押圧することができるので、各種の記録媒体を使用したときに、確実に押圧力分布を調整することができ、画像品位を向上させることができる。

また、押圧部材を交換することなく、押圧力分布を調整することができるので、定着装置のコストを低くすることができる。

次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１ 記録媒体情報を読み込む。
ステップＳ２ 記録媒体が封筒であるかどうかを判断する。記録媒体が封筒である場合はステップＳ３に、封筒でない場合はステップＳ５に進む。
ステップＳ３ 封筒ポジションを選択する。
ステップＳ４ 電磁アクチュエータＡＣ３〜ＡＣ８をオフに、電磁アクチュエータＡＣ１、ＡＣ２をオンにする。
ステップＳ５ 記録媒体が厚紙であるかどうかを判断する。記録媒体が厚紙である場合はステップＳ６に、厚紙でない場合はステップＳ８に進む。
ステップＳ６ 厚紙ポジションを選択する。
ステップＳ７ 電磁アクチュエータＡＣ１〜ＡＣ８をオフにする。
ステップＳ８ 記録媒体が薄紙であるかどうかを判断する。記録媒体が薄紙である場合はステップＳ９に、薄紙でない場合はステップＳ１１に進む。
ステップＳ９ 薄紙ポジションを選択する。
ステップＳ１０ 電磁アクチュエータＡＣ１〜ＡＣ８をオンにする。
ステップＳ１１ 普通紙ポジションを選択する。
ステップＳ１２ 電磁アクチュエータＡＣ１、ＡＣ３〜ＡＣ６、ＡＣ８をオフにし、電磁アクチュエータＡＣ２、ＡＣ７をオンにする。

なお、本実施の形態においては、普通紙ポジションが選択されると、電磁アクチュエータＡＣ２、ＡＣ７をオンにするようになっているが、これに限らず、厚紙より押圧力が小さく、薄紙より押圧力が大きくなるように数箇所の電磁アクチュエータＡＣｉをオンにするように設定することもできる。

次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、第３の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

図１８は本発明の第４の実施の形態における定着装置の断面図、図１９は本発明の第４の実施の形態における画像データを示す図、図２０は本発明の第４の実施の形態における押圧力分布調整処理手段の動作を示すフローチャートである。

ところで、印刷画像の場合、画像面積が大きかったり、記録媒体の画像形成可能領域に占める画像領域の割合が大きかったり、画像濃度が高かったりしてデューティ、本実施の形態においては、印刷デューティが大きい場合、特に、４色のトナーを使用してカラー画像を形成する際に印刷デューティが大きい場合、定着装置の押圧力が不足すると、オフセット等の定着不良が発生し、画像品位が低下してしまう。

そこで、本実施の形態においては、画像領域が押圧部材としての押圧機構Ｍｉの数、本実施の形態においては、８個の短冊状の領域に分割され、印刷デューティが大きい部分、すなわち、高デューティ部において押圧力を大きくするようにしている。

そのために、前記記録媒体情報処理部が記録媒体の種類を判定すると、前記押圧力分布調整処理手段の画像情報処理手段としての画像情報処理部は、画像情報処理を行い、画像データを読み込み、該画像データの画像面積、記録媒体の画像形成可能領域に占める画像領域の割合、画像濃度等に基づいて、印刷デューティを判定し、印刷画像に高デューティ部があるかどうかを判断する。

そして、例えば、図１８及び１９に示されるように、記録媒体２９における領域ｐ１〜ｐ８から成る画像領域において、中央付近の領域ｐ５に高デューティ部がある場合、押圧機構Ｍｉのうちの領域ｐ５に対応する押圧機構Ｍ５によって、押圧力分布整合部材としてのパッドプレート３８及び加圧部材としての加圧パッド３４を押圧する。

したがって、記録媒体の種類の判定において、例えば、普通紙ポジションが選択されると、前記アクチュエータ制御部は電磁アクチュエータＡＣ２、ＡＣ７に加えて電磁アクチュエータＡＣ５をオンにする。

このように、本実施の形態においては、記録媒体の諸元だけでなく、印刷デューティによっても押圧力分布を調整することができるので、画像品位を一層向上させることができる。

次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ２１ 記録媒体情報を読み込む。
ステップＳ２２ 記録媒体が封筒であるかどうかを判断する。記録媒体が封筒である場合はステップＳ２３に、封筒でない場合はステップＳ２４に進む。
ステップＳ２３ 封筒ポジションを選択する。
ステップＳ２４ 記録媒体が厚紙であるかどうかを判断する。記録媒体が厚紙である場合はステップＳ２５に、厚紙でない場合はステップＳ２６に進む。
ステップＳ２５ 厚紙ポジションを選択する。
ステップＳ２６ 記録媒体が薄紙であるかどうかを判断する。記録媒体が薄紙である場合はステップＳ２７に、薄紙でない場合はステップＳ２８に進む。
ステップＳ２７ 薄紙ポジションを選択する。
ステップＳ２８ 普通紙ポジションを選択する。
ステップＳ２９ 画像データを読み込む。
ステップＳ３０ 高デューティ部があるかどうかを判断する。高デューティ部がある場合はステップＳ３１に、ない場合はステップＳ３２に進む。
ステップＳ３１ 電磁アクチュエータＡＣ１、ＡＣ３、ＡＣ４、ＡＣ６、ＡＣ８をオフにし、電磁アクチュエータＡＣ２、ＡＣ５、ＡＣ７をオンにする。
ステップＳ３２ 電磁アクチュエータＡＣ１、ＡＣ３〜ＡＣ６、ＡＣ８をオフにし、電磁アクチュエータＡＣ２、ＡＣ７をオンにする。

本実施の形態においては、押圧力分布を調整するために、記録媒体情報及び画像データを使用するようになっているが、記録媒体情報及び画像データのほかに、プリンタ及び記録媒体が置かれた使用環境、すなわち、温度、湿度等の条件を併せて使用することもできる。その場合、温度、湿度等の条件が変化して、例えば、記録媒体の端部にしわが発生しやすいような場合に、部分的に定着装置の押圧力を変化させて、しわが発生するのを防止することができる。

前記各実施の形態においては、ソフトローラ形式の加熱ローラ１１を使用した定着装置について説明しているが、本発明をハードローラ形式、ベルト定着方式等の加熱ローラを使用した定着装置に適用することができる。

また、前記第１、第２の実施の形態においては、カムシャフト１３を回転させることによって押圧力分布を調整するようにしているが、加圧パッド１４、３４と対向する面に所定の形状の凸部、突起等を備えた平板形状の押圧部材を、記録媒体の搬送方向に沿って前後させたり、加圧パッド１４、３４と対向する面に所定の形状の凸部、突起等を備えた円弧形状の押圧部材を揺動させたりして、押圧力分布を調整することもできる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の第１の実施の形態における定着装置の第１の状態を示す断面図である。 図１のＸ−Ｘ断面図である。 本発明の第１の実施の形態におけるニップ領域調整装置を示す概念図である。 本発明の第１の実施の形態におけるニップ領域の第１の特性図である。 本発明の第１の実施の形態における定着装置の第２の状態を示す断面図である。 図５のＹ−Ｙ断面図である。 本発明の第１の実施の形態におけるニップ領域の第２の特性図である。 従来の定着装置におけるニップ領域の特性図である。 本発明の第２の実施の形態における定着装置の断面図である。 図９のＺ−Ｚ断面図である。 本発明の第２の実施の形態におけるニップ領域の特性図である。 本発明の第３の実施の形態における定着装置の断面図である。 図１２のＡ−Ａ断面図である。 本発明の第３の実施の形態における押圧機構の動作を示す第１の図である。 本発明の第３の実施の形態における押圧機構の動作を示す第２の図である。 本発明の第３の実施の形態における印刷システムを示すである。 本発明の第３の実施の形態における押圧力分布調整処理手段の動作を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施の形態における定着装置の断面図である。 本発明の第４の実施の形態における画像データを示す図である。 本発明の第４の実施の形態における押圧力分布調整処理手段の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１１ 加熱ローラ
１３ カムシャフト
１４、３４ 加圧パッド
２６ 制御部
２８ 定着ベルト
３８ パッドプレート
Ｍ１〜Ｍ８ 押圧機構
Ｐｒ１、Ｐｒ２ 特別カム部

Claims (7)

1. （ａ）加熱部材と、
   （ｂ）該加熱部材と接触させて配設され、加熱部材との間に定着領域を形成するベルト部材と、
   （ｃ）該ベルト部材と接触させて、かつ、前記加熱部材と対向させて配設され、前記ベルト部材を介して加熱部材を所定の押圧力で押圧する加圧部材と、
   （ｄ）該加圧部材におけるベルト部材と接触する面とは反対側の面を押圧し、加熱部材に伝達される押圧力によって、幅方向において異なる厚さを有する記録媒体が通過する媒体幅の領域内に、記録媒体の厚さに応じて設定され、軸方向において異なる押圧力による押圧力分布を形成する押圧部材とを有することを特徴とする定着装置。
2. （ａ）前記押圧部材は回転体から成り、
   （ｂ）該回転体の外周面に押圧力分布調整部が特定の形状で形成される請求項１に記載の定着装置。
3. 前記加圧部材と押圧部材との間に、軸方向に沿って変形自在な押圧力分布整合部材が配設される請求項２に記載の定着装置。
4. （ａ）加熱部材と、
   （ｂ）該加熱部材と接触させて配設され、加熱部材との間に定着領域を形成するベルト部材と、
   （ｃ）該ベルト部材と接触させて、かつ、前記加熱部材と対向させて配設され、前記ベルト部材を介して加熱部材を所定の押圧力で押圧する加圧部材と、
   （ｄ）該加圧部材におけるベルト部材と接触する面とは反対側の面を押圧し、加熱部材に伝達される押圧力によって、記録媒体が通過する媒体幅の領域内に、軸方向において異なる押圧力による押圧力分布を形成する押圧部材とを有するとともに、
   （ｅ）該押圧部材は軸方向における複数箇所に配設され、
   （ｆ）各押圧部材は、独立に作動させらされて加圧部材を押圧することを特徴とする定着装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置を備えた画像形成装置において、
   前記押圧力分布を調整する押圧力分布調整処理手段を有することを特徴とする画像形成装置。
6. 前記押圧力分布調整処理手段は、記録媒体情報に基づいて押圧力分布を調整する請求項５に記載の画像形成装置。
7. （ａ）加熱部材と、
   （ｂ）該加熱部材と接触させて配設され、加熱部材との間に定着領域を形成するベルト部材と、
   （ｃ）該ベルト部材と接触させて、かつ、前記加熱部材と対向させて配設され、前記ベルト部材を介して加熱部材を所定の押圧力で押圧する加圧部材と、
   （ｄ）該加圧部材におけるベルト部材と接触する面とは反対側の面を押圧し、加熱部材に伝達される押圧力によって、記録媒体が通過する媒体幅の領域内に、軸方向において異なる押圧力による押圧力分布を形成する押圧部材と、
   （ｅ）前記押圧力分布を調整する押圧力分布調整処理手段とを有するとともに、
   （ｆ）該押圧力分布調整処理手段は、画像データに基づいてデューティを判定し、デューティに対応させて押圧力分布を調整することを特徴とする画像形成装置。

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