JP6638412B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。

一般に、電子写真プロセス技術を利用した画像形成装置（プリンター、複写機、ファクシミリ等）は、帯電した感光体ドラム（像担持体）に対して、画像データに基づくレーザー光を照射（露光）することにより静電潜像を形成する。そして、静電潜像が形成された感光体ドラムへ現像装置よりトナーを供給することにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。さらに、このトナー像を直接または間接的に用紙に転写させた後、定着ニップで加熱、加圧して定着させることにより用紙にトナー像を形成する。

図１Ａは、公知の定着装置の構成を示す図である。図１Ａに示す定着装置は、定着ベルト１６１と、定着ベルト１６１に巻き掛けられた加熱ローラー１６２および定着ローラー１６３と、定着ローラー１６３との間で定着ベルト１６１を挟むことで定着ニップを形成する加圧ローラー１６４とを備えている。

図１Ｂは、図１Ａにおける定着ベルト１６１の拡大図である。図１Ｂに示すように、定着ベルト１６１は、一般的に基層１６１Ａと、基層１６１Ａの外側に配置された弾性層１６１Ｂと、弾性層１６１Ｂの外側に配置され、定着ニップを通過する用紙に対して離型性を有する表層１６１Ｃとを備えている（例えば、特許文献１も参照）。

定着ベルト１６１は、定着ニップにおける定着ローラーに巻き掛けられた部分で弾性層１６１Ｂが弾性変形することで定着性を向上させつつ、表層１６１Ｃにおいて用紙に対して離型しやすい構成となっている。

特開２０１０−２０４３７１号公報

ところで、例えばエンボス紙のような凹凸を有する凹凸紙を印刷する場合、定着ベルト１６１の弾性層１６１Ｂを厚くすると、弾性変形した弾性層１６１Ｂが凹凸紙の凹みに入り込みやすくなるので、凹凸紙に対する定着ベルト１６１の密着性が良好になり、定着性が向上する。

しかしながら、定着ベルト１６１の弾性層１６１Ｂを厚くすると、定着ベルト１６１の内側と外側との距離が大きくなるので、定着ベルト１６１の内外の温度差が大きくなりやすい。具体的には、例えば定着ベルト１６１の周長よりも長い用紙を通紙するとき、定着ベルト１６１の所定部分が定着ニップを通過後１周して再び定着ニップに戻ってくるまでの間に、所定部分の加熱が追い付かず、定着ベルト１６１の所定部分における内外の温度差が大きくなる場合がある。そのため、定着ベルト１６１の所定部分が最初に定着ニップを通過したときと、その後１周して再び定着ニップに戻ってきたときとの間で、定着温度に差が生じてしまい、その結果、凹凸紙に印刷された画像において光沢段差が発生するという問題が生じる。

また、定着ベルト１６１は、定着ニップを通過する部分における弾性層１６１Ｂが引き伸ばされ、それに追従して表層１６１Ｃも引き伸ばされる。この定着ベルト１６１の引き伸ばされた部分が、定着ニップを通過後、弾性層１６１Ｂにおいて元の形状に戻ろうとする戻り力（図１Ｂの矢印参照）が発生する。この戻り力は、表層１６１Ｃを剥離しようとする力となるが、表層１６１Ｃと弾性層１６１Ｂとの接着力が戻り力より大きければ、表層１６１Ｃが弾性層１６１Ｂから剥離することなく定着ベルト１６１の引き伸ばされた部分が元の形状に戻る。

図１Ｃは、弾性層１６１Ｂを厚くした定着ベルト１６１における定着ニップを通過した後の状態を示す図である。しかしながら、弾性層１６１Ｂは、加熱されることで熱膨張するので、その厚みが大きくなる程、定着ニップにおける変形量、つまり、引き伸ばされる量が大きくなる。

そのため、図１Ｃに示すように、定着ベルト１６１の引き伸ばされた部分が定着ニップを通過すると、弾性層１６１Ｂの戻り力（図１Ｃの矢印参照）が、図１Ｂの場合と比較して大きくなるので、表層１６１Ｃと弾性層１６１Ｂとの接着力よりも大きくなりやすくなる。そのため、表層１６１Ｃが弾性層１６１Ｂから剥がれて浮きやすくなり、定着ベルト１６１における耐久性が著しく悪化するという問題が生じる。

本発明の目的は、凹凸紙に印刷された画像に光沢段差が発生するのを抑制し、定着ベルトにおける耐久性を向上させることが可能な定着装置および画像形成装置を提供することである。

本発明に係る定着装置は、
定着ローラーと、
第１ローラーと、
前記定着ローラーおよび前記第１ローラーに張架される第１定着ベルトと、
前記定着ローラーとの間で前記第１定着ベルトを挟むことで定着ニップを形成する加圧ローラーと、
前記第１定着ベルトの内側における前記定着ニップから離間する位置に配置される第２ローラーと、
前記第１定着ベルトの内側に配置され、前記定着ローラーおよび前記第２ローラーに張架される第２定着ベルトと、
を備え、
前記第２定着ベルトは、前記定着ニップで前記第１定着ベルトと前記定着ローラーに挟まれる。

本発明に係る画像形成装置は、
定着ローラーと、
第１ローラーと、
前記定着ローラーおよび前記第１ローラーに張架される第１定着ベルトと、
前記定着ローラーとの間で前記第１定着ベルトを挟むことで定着ニップを形成する加圧ローラーと、
前記第１定着ベルトの内側における前記定着ニップから離間する位置に配置される第２ローラーと、
前記第１定着ベルトの内側に配置され、前記定着ローラーおよび前記第２ローラーに張架される第２定着ベルトと、
を備え、
前記第２定着ベルトは、前記定着ニップで前記第１定着ベルトと前記定着ローラーに挟まれる。

本発明によれば、凹凸紙に印刷された画像に光沢段差が発生するのを抑制し、定着ベルトにおける耐久性を向上させることができる。

公知の定着装置の構成を示す図である。 本実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。 本実施の形態に係る画像形成装置の制御系の主要部を示す図である。 本実施の形態に係る定着部を示す図である。 定着部における定着ニップ部分の拡大図である。 各加熱ローラーを各可変位置に移動させた状態を示す図である。 分離部材を分離位置に移動させたときの状態を示す図である。 画像形成装置における印刷制御を実行するときの動作例の一例を示すフローチャートである。 オイル塗布部を備えた定着部を示す図である。 ３つの加熱ローラーを備えた定着部を示す図である。

以下、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図２は、本実施の形態に係る画像形成装置１の全体構成を概略的に示す図である。図３は、本実施の形態に係る画像形成装置１の制御系の主要部を示す図である。

図２、３に示す画像形成装置１は、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置である。すなわち、画像形成装置１は、感光体ドラム４１３上に形成されたＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色トナー像を中間転写ベルト４２１に一次転写し、中間転写ベルト４２１上で４色のトナー像を重ね合わせた後、用紙Ｓに二次転写することにより、画像を形成する。

また、画像形成装置１には、ＹＭＣＫの４色に対応する感光体ドラム４１３を中間転写ベルト４２１の走行方向に直列配置し、中間転写ベルト４２１に一回の手順で各色トナー像を順次転写させるタンデム方式が採用されている。

画像形成装置１は、画像読取部１０、操作表示部２０、画像処理部３０、画像形成部４０、用紙搬送部５０、定着部６０、温度検出部９０および制御部１００を備える。定着部６０は、本発明の「定着装置」に対応する。

制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３等を備える。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ１０３に展開し、展開したプログラムと協働して画像形成装置１の各ブロックの動作を集中制御する。このとき、記憶部７２に格納されている各種データが参照される。記憶部７２は、例えば不揮発性の半導体メモリ（いわゆるフラッシュメモリ）やハードディスクドライブで構成される。

制御部１００は、通信部７１を介して、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）等の通信ネットワークに接続された外部の装置（例えばパーソナルコンピューター）との間で各種データの送受信を行う。制御部１００は、例えば、外部の装置から送信された画像データ（入力画像データ）を受信し、この画像データに基づいて用紙Ｓに画像を形成させる。通信部７１は、例えばＬＡＮカード等の通信制御カードで構成される。

画像読取部１０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿給紙装置１１および原稿画像走査装置１２（スキャナー）等を備えて構成される。

自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿Ｄを搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１２へ送り出す。自動原稿給紙装置１１により、原稿トレイに載置された多数枚の原稿Ｄの画像（両面を含む）を連続して一挙に読み取ることが可能となる。

原稿画像走査装置１２は、自動原稿給紙装置１１からコンタクトガラス上に搬送された原稿またはコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー１２ａの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部１０は、原稿画像走査装置１２による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部３０において所定の画像処理が施される。

操作表示部２０は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）で構成され、表示部２１および操作部２２として機能する。表示部２１は、制御部１００から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像の状態、各機能の動作状況等の表示を行う。操作部２２は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部１００に出力する。

画像処理部３０は、入力画像データに対して、初期設定またはユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を備える。例えば、画像処理部３０は、制御部１００の制御下で、階調補正データ（階調補正テーブル）に基づいて階調補正を行う。また、画像処理部３０は、入力画像データに対して、階調補正の他、色補正、シェーディング補正等の各種補正処理や、圧縮処理等を施す。これらの処理が施された画像データに基づいて、画像形成部４０が制御される。

画像形成部４０は、入力画像データに基づいて、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分の各有色トナーによる画像を形成するための画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ、中間転写ユニット４２等を備える。

Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分用の画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、同様の構成を有する。図示および説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にＹ、Ｍ、Ｃ、またはＫを添えて示すこととする。図２では、Ｙ成分用の画像形成ユニット４１Ｙの構成要素についてのみ符号が付され、その他の画像形成ユニット４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの構成要素については符号が省略されている。

画像形成ユニット４１は、露光装置４１１、現像装置４１２、感光体ドラム４１３、帯電装置４１４、およびドラムクリーニング装置４１５等を備える。

感光体ドラム４１３は、例えばアルミニウム製の導電性円筒体（アルミ素管）の周面に、アンダーコート層（ＵＣＬ：Under Coat Layer）、電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）、電荷輸送層（ＣＴＬ：Charge Transport Layer）を順次積層した負帯電型の有機感光体（ＯＰＣ：Organic Photo-conductor）である。

帯電装置４１４は、コロナ放電を発生させることにより、光導電性を有する感光体ドラム４１３の表面を一様に負極性に帯電させる。

露光装置４１１は、例えば半導体レーザーで構成され、感光体ドラム４１３に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射する。感光体ドラム４１３の電荷発生層で正電荷が発生し、電荷輸送層の表面まで輸送されることにより、感光体ドラム４１３の表面電荷（負電荷）が中和される。感光体ドラム４１３の表面には、周囲との電位差により各色成分の静電潜像が形成される。

現像装置４１２は、二成分逆転方式の現像装置であり、感光体ドラム４１３の表面に各色成分のトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。現像装置４１２は、現像剤に含まれるトナーを感光体ドラム４１３に供給することによって感光体ドラム４１３の表面にトナー像を形成する。

ドラムクリーニング装置４１５は、感光体ドラム４１３の表面に摺接されるドラムクリーニングブレード等を有し、一次転写後に感光体ドラム４１３の表面に残存する転写残トナーを除去する。

中間転写ユニット４２は、中間転写ベルト４２１、一次転写ローラー４２２、複数の支持ローラー４２３、二次転写ローラー４２４およびベルトクリーニング装置４２６等を備える。

中間転写ベルト４２１は、無端状ベルトで構成され、複数の支持ローラー４２３にループ状に張架される。複数の支持ローラー４２３のうちの少なくとも一つは駆動ローラーで構成され、その他は従動ローラーで構成される。駆動ローラーが回転することにより、中間転写ベルト４２１はＡ方向に一定速度で走行する。

中間転写ベルト４２１は、導電性および弾性を有するベルトであり、制御部１００からの制御信号によって回転駆動される。

一次転写ローラー４２２は、各色成分の感光体ドラム４１３に対向して、中間転写ベルト４２１の内周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、一次転写ローラー４２２が感光体ドラム４１３に圧接されることにより、感光体ドラム４１３から中間転写ベルト４２１へトナー像を転写するための一次転写ニップが形成される。

二次転写ローラー４２４は、駆動ローラー４２３Ａのベルト走行方向下流側に配置されるバックアップローラー４２３Ｂに対向して、中間転写ベルト４２１の外周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、二次転写ローラー４２４がバックアップローラー４２３Ｂに圧接されることにより、中間転写ベルト４２１から用紙Ｓへトナー像を転写するための二次転写ニップが形成される。

ベルトクリーニング装置４２６は、二次転写後に中間転写ベルト４２１の表面に残留する転写残トナーを除去する。

一次転写ニップを中間転写ベルト４２１が通過する際、感光体ドラム４１３上のトナー像が中間転写ベルト４２１に順次重ねて一次転写される。具体的には、一次転写ローラー４２２に一次転写バイアスを印加し、中間転写ベルト４２１の裏面側、つまり、一次転写ローラー４２２と当接する側にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は中間転写ベルト４２１に静電的に転写される。

その後、用紙Ｓが二次転写ニップを通過する際、中間転写ベルト４２１上のトナー像が用紙Ｓに二次転写される。具体的には、バックアップローラー４２３Ｂに二次転写バイアスを印加し、用紙Ｓの表面側、つまり、中間転写ベルト４２１と当接する側にトナーと同極性の電荷を付与することにより、トナー像は用紙Ｓに静電的に転写される。

定着部６０は、用紙Ｓの定着面であるトナー像が形成されている面側に配置される定着面側部材を有する上側定着部６０Ａ、用紙Ｓの裏面である定着面の反対の面側に配置される裏面側支持部材を有する下側定着部６０Ｂ等を備える。定着面側部材に裏面側支持部材が圧接されることにより、用紙Ｓを狭持して搬送する定着ニップが形成される。

定着部６０は、トナー像が二次転写され、搬送されてきた用紙Ｓを定着ニップで加熱、加圧することにより、用紙Ｓにトナー像を定着させる。定着部６０は、定着器Ｆ内にユニットとして配置される。また、定着器Ｆには、エアを吹き付けることにより、定着面側部材または裏面側支持部材から用紙Ｓを分離させるエア分離ユニットが配置されていても良い。

上側定着部６０Ａは、定着面側部材である第１定着ベルト６１、第１加熱ローラー６２、定着ローラー６３、第２定着ベルト６５および第２加熱ローラー６６を有する。下側定着部６０Ｂは、裏面側支持部材である加圧ローラー６４を有する。定着部６０の詳細については後述する。

用紙搬送部５０は、給紙部５１、排紙部５２、および搬送経路部５３等を備える。給紙部５１を構成する３つの給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃには、坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙Ｓ（規格用紙、特殊用紙）が予め設定された種類毎に収容される。

搬送経路部５３は、レジストローラー対５３ａ等の複数の搬送ローラー対、用紙Ｓを画像形成部４０および定着部６０を通過させ機外に排出する通常搬送路５３ｂと、定着部６０を通った用紙Ｓの表裏を反転させた後、画像形成部４０の上流で再び通常搬送路５３ｂに合流させる反転搬送路５３ｃとを有する。両面印刷時には、最初に通常搬送路５３ｂを通る際に用紙Ｓの表面にトナー像が形成され、反転搬送路５３ｃを通過した後、再び通常搬送路５３ｂを通る際に用紙Ｓの裏面にトナー像が形成されるようになっている。

給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃに収容されている用紙Ｓは、最上部から一枚ずつ送出され、搬送経路部５３により画像形成部４０に搬送される。このとき、レジストローラー対５３ａが配設されたレジストローラー部により、給紙された用紙Ｓの傾きが補正されるとともに搬送タイミングが調整される。そして、画像形成部４０において、中間転写ベルト４２１のトナー像が用紙Ｓの一方の面に一括して二次転写され、定着部６０において定着工程が施される。画像形成された用紙Ｓは、排紙ローラー５２ａを備えた排紙部５２により機外に排紙される。

温度検出部９０は、第１定着ベルト６１の温度を検出するためのサーミスター等の温度センサーであり、検出した温度を制御部１００に出力する。

次に、定着部６０の詳細について説明する。図４は、本実施の形態に係る定着部６０を示す図である。

図４に示すように、定着部６０は、上述したように、第１定着ベルト６１と、第１加熱ローラー６２と、定着ローラー６３と、加圧ローラー６４と、第２定着ベルト６５と、第２加熱ローラー６６とを備えている。第１加熱ローラー６２は、本発明の「第１ローラー」に対応し、第２加熱ローラー６６は、本発明の「第２ローラー」に対応する。なお、定着部６０は、定着荷重が２６５０Ｎ、各ベルトの張力が４００Ｎに設定されている。

第１定着ベルト６１は、無端状のベルト（外径が例えば１５０ｍｍ）であり、第１加熱ローラー６２と定着ローラー６３に張架されている。図５に示すように、第１定着ベルト６１は、第１基層６１Ａと、第１基層６１Ａの外側に配置される第１弾性層６１Ｂと、第１弾性層６１Ｂの外側に配置される表層６１Ｃとを有している。

第１基層６１Ａは、ポリイミド等の樹脂からなる。第１弾性層６１Ｂは、シリコンゴム等のゴムからなる。表層６１Ｃは、ＰＦＡ（フッ素樹脂）チューブ等の樹脂からなり、定着ニップを通過する用紙に対して離型性を有する。

図４に示すように、第１加熱ローラー６２は、表面がＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）でコーティングされたローラー（外径が例えば５８ｍｍ）であり、ハロゲンヒーター等の加熱源を内蔵している。この加熱源により、第１加熱ローラー６２が加熱される結果、第１定着ベルト６１が加熱される。

定着ローラー６３は、芯金の外周をゴム層で被覆したローラー（外径が例えば７０ｍｍ）であり、制御部１００によって駆動制御されることで時計回り方向に回転する。定着ローラー６３が回転することにより、第１定着ベルト６１および第１加熱ローラー６２は、時計回り方向に従動回転する。

定着ローラー６３のゴム層は、例えば、厚みが２０ｍｍであり、アスカーＣ硬度が４０°となっている。凹凸紙の場合、凹み部分に対して第１定着ベルト６１を追従しやすくする観点から、定着ローラー６３を硬くして面圧を高くして第１定着ベルト６１を凹凸紙の凹凸に対する密着性を良好にする必要がある。そのため、定着ローラー６３のゴム層は、アスカーＣ硬度が４０°以上であるのが好ましい。

加圧ローラー６４は、芯金の外周をゴム層で被覆したローラー（外径が例えば６０ｍｍ）であり、第１定着ベルト６１との間で用紙を挟持して搬送する定着ニップを形成している。加圧ローラー６４は、制御部１００によって駆動制御されることで反時計回りに回転する。加圧ローラー６４のゴム層は、例えば、厚みが２〜４ｍｍであり、ＪＩＳ−Ａ硬度が３０°となっている。

第２定着ベルト６５は、定着ローラー６３と第２加熱ローラー６６に張架されることで定着ニップの部分で第１定着ベルト６１と定着ローラー６３に挟まれている。図５に示すように、第２定着ベルト６５は、第２基層６５Ａと、第２基層６５Ａの外側に配置される第２弾性層６５Ｂとを有している。

第２基層６５Ａは、ポリイミド等の樹脂からなる。第２弾性層６５Ｂは、シリコンゴム等のゴムからなる。また、凹凸紙の凹凸に対する第１定着ベルト６１の硬度の寄与が大きいことから、第２定着ベルト６５の硬度が第１定着ベルト６１の硬度より大きくなっている。具体的に、第１定着ベルト６１および第２定着ベルト６５は、ＪＩＳ−Ａ硬度で１８°以下であるのが好ましい。

通常、定着ベルトは、弾性層の外側に表層が設けられることで、用紙に対する離型性を確保している。この表層は、弾性層よりも硬度が大きいので、表層が存在することにより、定着ベルトの表面の硬度が大きくなり、凹凸紙の凹凸に対する定着ベルトの密着性が悪くなる要因となり得る。

しかし、本実施の形態における第２定着ベルト６５は、直接凹凸紙と接触するわけではなく、凹凸紙に対する離型性を確保する必要がない。そのため、第１定着ベルト６１のような表層を有しない第２定着ベルト６５を第１定着ベルト６１に重ねることで、定着ベルトを全体として柔らかい状態にすることが可能となり、凹凸紙の凹凸に対する第１定着ベルト６１の追従性が良好となる。

また、第２定着ベルト６５が表層を有しないことにより、表層がある構成と比較して熱伝導性が良好になるので、第２加熱ローラー６６による加熱効率が向上する。また、第１定着ベルト６１および第２定着ベルト６５の熱伝導率は、０．７Ｗ／（ｍ・ｋ）以上であるのが好ましい。

また、第２定着ベルト６５の厚みは、第１定着ベルト６１の厚みよりも大きくなっている。第１定着ベルト６１の第１弾性層６１Ｂの厚みを大きくし過ぎると、表層６１Ｃが第１弾性層６１Ｂから剥がれやすくなるので、可能な限り厚みを薄くするのが好ましい。そのため、第２定着ベルト６５の第２弾性層６５Ｂの厚みを大きくすることで、定着ベルト全体としての厚みを確保することが可能となり、ひいては凹凸紙への定着性が良好になる。

具体的には、第１基層６１Ａの厚みは、１５μｍ未満であり、第１弾性層６１Ｂの厚みは、２００μｍ以上３００μｍ以下であるのが好ましく、第２基層６５Ａの厚みは、１５μｍより大きく、７０μｍ未満であり、第２弾性層６５Ｂの厚みは、２００μｍ以上１０００μｍ以下であるのが好ましい。

図４に示すように、第２加熱ローラー６６は、表面がＰＴＦＥでコーティングされたローラー（外径が例えば５８ｍｍ）であり、ハロゲンヒーター等の加熱源を内蔵している。この加熱源により、第２加熱ローラー６６が加熱される結果、第２定着ベルト６５が加熱される。第２定着ベルト６５および第２加熱ローラー６６は、定着ローラー６３の回転により時計回り方向に従動回転する。

また、第１加熱ローラー６２および第２加熱ローラー６６は、図示しない定着器内の側壁に移動可能に支持されている。具体的に、第１加熱ローラー６２は、付勢部材６２Ａに付勢されることで上下に移動可能に構成されている。第２加熱ローラー６６は、付勢部材６６Ａに付勢されることで上下に移動可能に構成されている。

第１加熱ローラー６２および第２加熱ローラー６６は、制御部１００の制御の下、各付勢部材６２Ａ，６６Ａの付勢力を調整されることで、第１定着ベルト６１および第２定着ベルト６５の張力を調節することが可能となっている。付勢部材６２Ａ，６６Ａおよび制御部１００は、本発明の「張力調整部」に対応する。

そして、第１加熱ローラー６２および第２加熱ローラー６６が最も上側に付勢された状態のとき、第２定着ベルト６５は、第２加熱ローラー６６に巻き掛かった部分以外の部分が第１定着ベルト６１の内面に接触した状態となる。これにより、第２定着ベルト６５による第１定着ベルト６１の加熱効率が向上する。

また、第１定着ベルト６１は、定着ニップの部分で上方に持ち上げられた状態となっているので、上下に弾性変形しにくい。そのため、凹凸紙の凹凸に対して密着性が悪化し、第１定着ベルト６１の追従性が不足してしまう可能性がある。

このような場合、第１加熱ローラー６２および第２加熱ローラー６６を下方に下げることで、第１定着ベルト６１および第２定着ベルト６５の張力が緩められる。第１定着ベルト６１および第２定着ベルト６５が緩められることで、第１定着ベルト６１の定着ローラー６３に巻き掛けられた部分であるバルジ部が解放され、定着ニップにおける定着ベルト全体が厚くなり、柔らかくなる。そのため、凹凸紙の凹凸に対して密着性が良好になり、第１定着ベルト６１の追従性が向上する。

一方、第２加熱ローラー６６を下方に下げることで、第２定着ベルト６５が、第１定着ベルト６１の内面から離間してしまうと、第１定着ベルト６１の内部で放熱してしまい、加熱効率が悪化する可能性がある。この場合、制御部１００が、第１加熱ローラー６２および第２加熱ローラー６６内の各加熱源の加熱量を調整することで、放熱による加熱効率の悪化を低減することができる。制御部１００は、本発明の「加熱量調整部」に対応する。

また、本実施の形態は、第１加熱ローラー６２および第２加熱ローラー６６は、図４における定着ローラー６３の上方の位置から、図６に示すように、図示における右から左へ向かう方向である用紙の搬送方向（以下、「搬送方向」）の、定着ローラー６３より上流側又は下流側の位置に移動可能に構成されている。

具体的には、第１加熱ローラー６２は、図４の位置から定着ローラー６３よりも搬送方向の上流側の第１可変位置に移動可能に構成されている。第２加熱ローラー６６は、図４の位置から定着ローラー６３よりも搬送方向の下流側の第２可変位置に移動可能に構成されている。

このように第１加熱ローラー６２および第２加熱ローラー６６が各可変位置に移動することで、第１定着ベルト６１が定着ニップに対して、搬送方向における上流側および下流側に引っ張られた状態となる。

ここで、図４に示すように、第１定着ベルト６１および第２定着ベルト６５は、定着ニップの部分で上方に持ち上げられた状態となっているので、各弾性部が上下に変形しにくくなっている。そのため、第１定着ベルト６１の凹凸紙の凹凸に対して密着性が悪化し、第１定着ベルト６１の追従性が不足してしまう可能性がある。

しかし、図６に示すように、第１加熱ローラー６２および第２加熱ローラー６６を各可変位置に移動させることで、第１定着ベルト６１が定着ニップの部分で横に広がった状態となる。そのため、上方に持ち上げられた状態と比較して、第１定着ベルト６１の定着ローラー６３に巻き掛けられた部分であるバルジ部が解放され、各弾性部が上下に変形しやすくなるので、第１定着ベルト６１および第２定着ベルト６５が全体として柔らかくなり、用紙に対する第１定着ベルト６１の追従性が向上する。

ここで、例えば、凹凸紙における坪量が所定量（例えば、３００ｇｓｍ）以上の厚紙の場合、定着ニップの部分で第１定着ベルト６１のつぶれ量が大きくなるので、より定着ニップ部分を柔らかくする構成とするのが望ましい。

そのため、本実施の形態では、制御部１００が、凹凸紙の坪量に応じて、図４の構成および図６の構成の何れかを選択する。

具体的には、制御部１００は、凹凸紙の坪量が所定量未満である場合、図４の構成を選択し、凹凸紙の坪量が所定量以上である場合、図６の構成を選択する。

なお、本実施の形態では、第１加熱ローラー６２および第２加熱ローラー６６が移動することで、定着部６０が図４の構成および図６の構成の双方の構成となり得たが、これに限定されず、何れか一方の構成のみであっても良い。

また、図７に示すように、本実施の形態における定着部６０には、分離部材６７が設けられている。分離部材６７は、逆クラウン形状の部材（外径が例えば１５ｍｍ）であり、図示しない定着器の側壁に移動可能に支持されている。

分離部材６７は、第１定着ベルト６１の内部に配置されており、制御部１００の制御の下、二点鎖線で示す退避位置と、実線で示す分離位置とを移動するようになっている。分離部材６７は、退避位置のとき、どの部材とも接触しない。

分離部材６７は、分離位置のとき、定着ローラー６３よりも搬送方向の下流側における第１定着ベルト６１の内面に接触する。これにより、定着ニップの下流側における第１定着ベルト６１の曲率を、分離部材６７が退避位置のときと比較して、大きくすることが可能となっている。分離部材６７および制御部１００は、本発明の「曲率変更部」に対応する。

上記したように、本実施の形態では、定着ベルトが全体として厚くて柔らかいので、用紙に対する密着性が良い。そのため、凹凸紙以外の用紙、特に坪量の小さい薄紙（例えば、１３０ｇｓｍ）の通紙性が悪化する問題が生じやすい。

しかし、分離部材６７を分離位置に位置させて、定着ニップの下流側における第１定着ベルト６１の曲率を大きくすることで、第１定着ベルト６１の薄紙に対する接触圧を小さくし、第１定着ベルト６１の薄紙に対する分離性を向上させることが可能となっている。

次に、以上のような制御部１００を備えた画像形成装置１における印刷制御を実行するときの動作例について説明する。図８は、画像形成装置１における印刷制御を実行するときの動作例の一例を示すフローチャートである。図８における処理は、例えば、印刷ジョブの実行指示を受け付けたときに実行される。

図８に示すように、制御部１００は、薄紙印刷であるか否かについて判定する（ステップＳ１０１）。判定の結果、薄紙印刷でない場合（ステップＳ１０１、ＮＯ）、処理はステップＳ１０３に遷移する。一方、薄紙印刷である場合（ステップＳ１０１、ＹＥＳ）、制御部１００は、分離部材６７を分離位置に移動させる（ステップＳ１０２）。

次に、制御部１００は、用紙が凹凸紙であるか否かについて判定する（ステップＳ１０３）。判定の結果、用紙が凹凸紙でない場合（ステップＳ１０３、ＮＯ）、処理はステップＳ１１０に遷移する。一方、用紙が凹凸紙である場合（ステップＳ１０３、ＹＥＳ）、制御部１００は、用紙の坪量が所定量未満であるか否かについて判定する（ステップＳ１０４）。

判定の結果、用紙の坪量が所定量以上である場合（ステップＳ１０４、ＮＯ）、制御部１００は、各加熱ローラーを各可変位置に移動させる（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５の後、処理はステップＳ１１０に遷移する。一方、用紙の坪量が所定量未満である場合（ステップＳ１０４、ＹＥＳ）、制御部１００は、定着性が良好であるか否かについて判定する（ステップＳ１０６）。具体的には、制御部１００は、印刷不良の指令がない場合、定着性が良好であると判定し、印刷不良の指令がある場合、定着性が良好でないと判定する。

判定の結果、定着性が良好である場合（ステップＳ１０６、ＹＥＳ）、処理はステップＳ１１０に遷移する。一方、定着性が良好でない場合（ステップＳ１０６、ＮＯ）、制御部１００は、各定着ベルトの張力を下げる（ステップＳ１０７）。

次に、制御部１００は、第１定着ベルト６１の温度が所定温度未満であるか否かについて判定する（ステップＳ１０８）。判定の結果、第１定着ベルト６１の温度が所定温度以上である場合（ステップＳ１０８、ＮＯ）、処理はステップＳ１１０に遷移する。

一方、第１定着ベルト６１の温度が所定温度（例えば、紙種がレザック６６白の厚さ３０２ｇの場合、２００℃）未満である場合（ステップＳ１０８、ＹＥＳ）、制御部１００は、第２加熱ローラー６６の加熱量を大きくする（ステップＳ１０９）。次に、制御部１００は、印刷制御を実行し（ステップＳ１１０）、本制御を終了する。

以上、詳しく説明したように、本実施の形態における定着部６０は、定着ローラー６３と、加熱源を含む第１加熱ローラー６２と、定着ローラー６３および第１加熱ローラー６２に張架される第１定着ベルト６１と、定着ローラー６３との間で第１定着ベルト６１を挟むことで定着ニップを形成する加圧ローラー６４と、加熱源を含み、第１定着ベルト６１の内側に配置される第２加熱ローラー６６と、第１定着ベルト６１の内側に配置され、定着ローラー６３および第２加熱ローラー６６に張架されることで定着ローラー６３に巻き掛けられた部分で第１定着ベルト６１と定着ローラー６３に挟まれる第２定着ベルト６５と、を備える。

このように構成した本実施の形態によれば、定着ニップにおいて、第１定着ベルト６１および第２定着ベルト６５の厚みが全体として大きくなるので、凹凸紙の凹凸に対する第１定着ベルト６１の密着性が向上する。これにより、凹凸紙を通紙する際に、光沢段差が発生するのを抑制することができる。また、凹凸紙に対する定着性が良好なので、凹凸紙の搬送速度を落とす必要がなく、生産性が低下するのを抑制することができる。

また、第２定着ベルト６５の第２弾性層６５Ｂが設けられることで、表層６１Ｃが設けられた第１定着ベルト６１の第１弾性層６１Ｂを比較的薄くしても、定着ベルト全体として十分に柔らかい状態とすることができる。そのため、第１弾性層６１Ｂから表層６１Ｃが剥がれるのを抑制でき、ひいては第１定着ベルト６１の耐久性を向上させることができる。

また、第１定着ベルト６１の内側に第２加熱ローラー６６が配置されているので、第１定着ベルト６１の定着ローラー６３に巻き掛けられた部分と、第１加熱ローラー６２に巻き掛けられた部分との間の距離を長くすることができる。当該距離を、第１定着ベルト６１の所定部分が定着ニップを通過後１周して再び定着ニップに戻ってくるまでの間に、用紙が定着ニップを完全に通過する程度の長さに設定することで、第１定着ベルト６１の加熱が、比較的搬送方向に長い用紙を印刷する際において追いつかなくなるのを抑制することができる。

また、第１定着ベルト６１の内面に第２定着ベルト６５を接触させることで、第１定着ベルト６１の加熱効率を向上させることができる。

また、２つの加熱ローラーにより、第１定着ベルト６１を加熱するので、凹凸紙の加熱効率を向上させることができる。

また、第２定着ベルト６５の硬度が第１定着ベルト６１の硬度よりも小さいので、定着ベルト全体としての硬度を柔らかい状態にすることができ、凹凸紙の凹凸に対する第１定着ベルト６１の追従性を良好なものとすることができる。

また、第２定着ベルト６５が第１定着ベルト６１のような表層を有しないので、定着ベルトを全体として柔らかい状態にすることができ、凹凸紙の凹凸に対する第１定着ベルト６１の追従性を良好なものとすることができる。また、第２定着ベルト６５が表層を有しないことにより、表層がある構成と比較して熱伝導性が良好になるので、第２加熱ローラー６６による加熱効率を向上させることができる。

また、定着ローラー６３の硬度が比較的高いので、定着ニップにおける面圧が確保される。そのため、凹凸紙の凹凸に対する第１定着ベルト６１の密着性を向上させることができる。

なお、上記実施の形態では、第１定着ベルト６１の第１弾性層６１Ｂおよび第２定着ベルト６５の第２弾性層６５Ｂがともにシリコンゴムからなる構成であったが、本発明はこれに限定されず、互いに異なる材料から構成されていても良い。

例えば、第２弾性層６５Ｂが、第１弾性層６１Ｂよりも動摩擦係数が小さい材料（例えば、フッ素ゴム）から構成されていても良い。通常、定着ベルトの弾性層には、シリコンゴムが用いられるが、シリコンゴムは比較的動摩擦係数が高いので、耐久が進行するにつれ、第１定着ベルト６１と第２定着ベルト６５の接触抵抗が上がっていく。

そのため、第２弾性層６５Ｂをシリコンゴムにすると、定着ベルトが破損したり、モーター等の駆動力が伝達されるローラーに負荷がかかって、モーター等が脱調するという問題が生じる。

しかし、第２弾性層６５Ｂを、動摩擦係数が小さい材料から構成することで、第１定着ベルト６１の内面と、第２定着ベルト６５との接触抵抗が増加するのを抑制することができる。

また、図９に示すように、オイル塗布部６８を備えた構成としても良い。オイル塗布部６８は、本発明の「抵抗調整部」に対応する。

オイル塗布部６８は、第２定着ベルト６５にオイルを塗布可能に構成されており、オイルが収容されたオイル収容部６８Ａと、オイル収容部６８Ａおよび第２定着ベルト６５の外周に接触するオイルローラー６８Ｂとを備えている。

オイルローラー６８Ｂは、回転することでオイル収容部６８Ａ内のオイルを第２定着ベルト６５に塗布する。このようなオイル塗布部６８は、制御部１００の制御の下、第２定着ベルト６５を張架するローラーのうち駆動する側のローラーのトルクが所定トルク（例えば、３．０Ｎ・ｍ）以上になった際にオイル塗布を行うようにしても良い。また、オイル塗布部６８は、制御部１００の制御の下、印刷枚数が所定枚数（２０００００枚）となる度にオイル塗布を行うようにしても良い。

このような構成であっても、第１定着ベルト６１の内面と、第２定着ベルト６５の接触抵抗が増加するのを抑制することができる。

また、上記実施の形態では、２つの加熱ローラーからなる構成であったが、本発明はこれに限定されず、例えば、図１０に示すように、３つの加熱ローラーからなる構成であっても良い。

この構成における定着部は、上記実施の形態に備えられた部材の他に、第３加熱ローラー６９と、第３定着ベルト７０とを備えている。第３加熱ローラー６９は、第１加熱ローラー６２および第２加熱ローラー６６と同様の構成である。

第３定着ベルト７０は、略三角形状になるように第１加熱ローラー６２、定着ローラー６３および第３加熱ローラー６９に張架されている。第３定着ベルト７０は、第１加熱ローラー６２と定着ローラー６３の間の部分における内周面が、当該部分に対応する第１定着ベルト６１の外周面と接触している。

この構成における第３定着ベルト７０は、上記実施の形態における第１定着ベルト６１と略同様の構成となっている。また、この構成における第１定着ベルト６１は、上記実施の形態における第２定着ベルト６５と略同様の構成となっている。

このような構成では、定着ローラー６３と加圧ローラー６４が、第２定着ベルト６５、第１定着ベルト６１および第３定着ベルト７０を挟んだ構成となっている。このため、定着ベルト全体の弾性層による厚みを増加させることができる。

また、第３定着ベルト７０が略三角形状となっているので、定着ニップの部分において第３定着ベルト７０の曲率が大きくなった状態となっている。そのため、定着ニップの部分における定着ベルトが全体として厚くて柔らかい状態となっているので、用紙に対する第３定着ベルト７０の追従性を向上させることができる。

また、この構成では、加熱ローラーが３つ設けられているので、定着ニップにおける加熱効率をさらに向上させることができる。

その他、上記実施の形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

最後に、本実施の形態に係る画像形成装置１における評価実験について説明する。
本実験では、図２に示す画像形成装置１を用いて、定着ベルトの硬度および定着ニップにおける面圧に対する凹凸紙の定着性について確認した。

表１に、本実験における評価結果を示す。

表１における「○」は、良好な定着性が得られたことを示し、「△」は、見た目は良好だが、一部トナー剥がれが発生していることを示し、「×」は、定着不良が発生したことを示している。

表１の結果に示すように、定着ベルトの硬度が３０°の場合、良好な定着性が得られず、また、定着ベルトの硬度が１８°の場合、面圧が２００ｋＰａのとき、良好な定着性が得られていない。それに対し、定着ベルトの硬度が７°の場合、良好な定着性が得られていることが確認できる。つまり、定着ベルトが比較的柔らかい場合に、良好な定着性が得られることが確認できる。

１ 画像形成装置
６０ 定着部
６１ 第１定着ベルト
６２ 第１加熱ローラー
６３ 定着ローラー
６４ 加圧ローラー
６５ 第２定着ベルト
６６ 第２加熱ローラー

Claims (12)

1. 定着ローラーと、
   第１ローラーと、
   前記定着ローラーおよび前記第１ローラーに張架される第１定着ベルトと、
   前記定着ローラーとの間で前記第１定着ベルトを挟むことで定着ニップを形成する加圧ローラーと、
   前記第１定着ベルトの内側における前記定着ニップから離間する位置に配置される第２ローラーと、
   前記第１定着ベルトの内側に配置され、前記定着ローラーおよび前記第２ローラーに張架される第２定着ベルトと、
   を備え、
   前記第２定着ベルトは、前記定着ニップで前記第１定着ベルトと前記定着ローラーに挟まれる、
   定着装置。
2. 前記第２定着ベルトの硬度は、前記第１定着ベルトの硬度より大きい、
   請求項１に記載の定着装置。
3. 前記第１定着ベルトは、表面に離型性を有する表層を有し、
   前記第２定着ベルトは、表面に離型性を有する表層を有さない、
   請求項１または請求項２に記載の定着装置。
4. 前記第２定着ベルトの厚みは、前記第１定着ベルトの厚みよりも大きい、
   請求項１〜３の何れか１項に記載の定着装置。
5. 前記定着ニップにおける前記第１定着ベルトと前記第２定着ベルトとの間の接触抵抗を調整する抵抗調整部を備える、
   請求項１〜４の何れか１項に記載の定着装置。
6. 前記第２定着ベルトが有する弾性層は、前記第１定着ベルトが有する弾性層よりも動摩擦係数が小さい、
   請求項３または請求項４に記載の定着装置。
7. 前記定着ローラーの回転方向において前記定着ローラーの上流側および下流側の何れか一方に前記第１ローラーが配置され、他方に前記第２ローラーが配置される、
   請求項１〜６の何れか１項に記載の定着装置。
8. 前記定着ニップに対して前記定着ローラーの回転方向における下流側において、前記定着ニップにおける前記第１定着ベルトの曲率を変更する曲率変更部を備える、
   請求項１〜７の何れか１項に記載の定着装置。
9. 前記第１定着ベルトおよび前記第２定着ベルトの張力を調整する張力調整部を備える、
   請求項１〜８の何れか１項に記載の定着装置。
10. 前記定着ニップを通過する用紙の種類に応じて前記第１ローラーおよび前記第２ローラーにおける加熱量を調整する加熱量調整部を備える、
    請求項１〜９の何れか１項に記載の定着装置。
11. 前記第１ローラーおよび前記第２ローラーは、加熱源を内蔵している、
    請求項１〜１０の何れか１項に記載の定着装置。
12. 定着ローラーと、
    第１ローラーと、
    前記定着ローラーおよび前記第１ローラーに張架される第１定着ベルトと、
    前記定着ローラーとの間で前記第１定着ベルトを挟むことで定着ニップを形成する加圧ローラーと、
    前記第１定着ベルトの内側における前記定着ニップから離間する位置に配置される第２ローラーと、
    前記第１定着ベルトの内側に配置され、前記定着ローラーおよび前記第２ローラーに張架される第２定着ベルトと、
    を備え、
    前記第２定着ベルトは、前記定着ニップで前記第１定着ベルトと前記定着ローラーに挟まれる、
    画像形成装置。

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