JP6822053B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置で用いられる定着装置、及びこれを備える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（像担持体）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又は間接的に用紙に転写させた後、加熱、加圧して定着させることにより用紙に画像を形成する。

このようにトナー像を定着させる定着装置としては、定着ベルトと、定着ベルトに圧接される加圧ローラーとによって形成された定着ニップで、トナー像が転写された用紙を通紙しながら、加熱及び加圧するベルト方式の定着装置がある。

従来のベルト方式の定着装置では、エンボス紙のような、凹凸の大きな表面形状を有する用紙（以下、凹凸紙）に対して定着処理を行う場合、凹凸紙の凹部内のトナーが定着ベルトに接触しにくく、定着ベルトから凹部内のトナーに十分な熱が伝わらず、凹部内のトナーについて良好な定着性を得ることができないという問題があった。

上記の問題を鑑み、ベルト方式の定着装置の定着ニップ部のニップ幅を増大することで、定着ベルトから凹部内のトナーに十分な熱を伝えようとする技術も提案されている（特許文献１）。

特開２０１５−１７２６１３号公報

ベルト方式の定着装置は、メディアの種類拡大に伴って、紙種の違いに応じた定着性が求められる。紙種には普通紙の他、例えば、坪量の小さい用紙（以下、薄紙）、坪量の大きい用紙（以下、厚紙）、又は、エンボス紙のような凹凸紙等が挙げられる。

定着ニップを形成し、トナー像が転写された用紙を通紙しながら、加熱及び加圧するベルト方式の定着装置によって定着処理を行う場合、紙種の違いによって異なる問題が生じる。薄紙については、薄紙は剛性が弱く、定着ニップを通過後に定着ニップを形成する定着ベルト又は加圧ローラー等に貼り付きやすいという分離性の問題がある。凹凸紙については、凹部内のトナーが剥がれてしまうことやトナーが凹部でずれてしまうといった定着性の問題がある。

凹凸紙の定着性を上げるために、上記の特許文献１に記載されている、ニップ部幅を増大させる方法の他に、定着ベルトの硬度を下げる方法や弾性層を厚くする方法も考えられるが、このような方法を適用すると、用紙の分離性を低下させ、薄紙に不利になってしまう。逆に、用紙の分離性を向上させるために、定着ベルトの硬度を上げる方法や弾性層を薄くする方法も考えられるが、このような方法を適用すると、凹凸紙への定着性が低下してしまう。従って、弾性層の硬度や厚みを変更するだけでは、薄紙の分離性と凹凸紙の定着性を両立することは困難である。

本発明は、薄紙の分離性と凹凸紙の定着性とを両立し得る定着装置及びこのような定着装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、以下の手段によって解決される。

（１）無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトが捲回され、少なくともどちらか一方が加熱ローラーである２つの支持ローラーである第１及び第２支持ローラーと、前記定着ベルトを介して前記第１支持ローラーを加圧し、前記定着ベルトとの間に定着ニップ部を形成する第１加圧ローラーと、前記第１及び第２支持ローラーの間にある前記定着ベルトの平面部を、前記第１加圧ローラーと前記第１支持ローラーの各回転軸を含む基準面に対して、前記定着ニップ部を通過する用紙の用紙搬送方向の上流側及び下流側に傾ける傾角変更手段とを備え、前記傾角変更手段は、前記定着ベルトの平面部に対向して設けられた当接部材と、前記当接部材を前記定着ベルトに圧接又は離間するように移動させる当接部材移動手段とを有することを特徴とする定着装置。

（２）（１）の定着装置に加えて、前記当接部材は、円柱状又は円筒状の形状であって、前記定着ベルトに対して周方向に従動回転することを特徴とする定着装置。

（３）無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトが捲回され、少なくともどちらか一方が加熱ローラーである２つの支持ローラーである第１及び第２支持ローラーと、前記定着ベルトを介して前記第１支持ローラーを加圧し、前記定着ベルトとの間に定着ニップ部を形成する第１加圧ローラーと、前記第１及び第２支持ローラーの間にある前記定着ベルトの平面部を、前記第１加圧ローラーと前記第１支持ローラーの各回転軸を含む基準面に対して、前記定着ニップ部を通過する用紙の用紙搬送方向の上流側及び下流側に傾ける傾角変更手段と、前記定着ニップ部を通過する用紙の紙種に関する情報と、前記平面部と前記基準面との傾角に関する情報とを関連づけて記憶する記憶部と、前記傾角変更手段の動作を制御する制御部とを備え、前記定着ニップ部を通過する用紙が、表面に凹凸を有する凹凸紙である場合、前記制御部は、前記記憶部の情報に基づいて、前記傾角変更手段を制御し、前記定着ベルトの平面部を用紙搬送方向に対して下流側に傾けることを特徴とする定着装置。

（４）無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトが捲回され、少なくともどちらか一方が加熱ローラーである２つの支持ローラーである第１及び第２支持ローラーと、前記定着ベルトを介して前記第１支持ローラーを加圧し、前記定着ベルトとの間に定着ニップ部を形成する第１加圧ローラーと、前記第１及び第２支持ローラーの間にある前記定着ベルトの平面部を、前記第１加圧ローラーと前記第１支持ローラーの各回転軸を含む基準面に対して、前記定着ニップ部を通過する用紙の用紙搬送方向の上流側及び下流側に傾ける傾角変更手段と、前記定着ニップ部を通過する用紙の紙種に関する情報と、前記平面部と前記基準面との傾角に関する情報とを関連づけて記憶する記憶部と、前記傾角変更手段の動作を制御する制御部とを備え、前記定着ニップ部を通過する用紙の坪量に対して、予め定めた坪量に関する坪量閾値を設け、前記定着ニップ部を通過する用紙の坪量が、前記坪量閾値以下の場合、前記制御部は、前記記憶部の情報に基づいて、前記傾角変更手段を制御し、前記定着ベルトの平面部を用紙搬送方向に対して上流側に傾けることを特徴とする定着装置。

（５）（３）又は（４）の定着装置に加えて、前記傾角変更手段は、前記第２支持ロー
ラーを、用紙搬送面に対して上下方向及び用紙搬送方向に対して上流側又は下流側に移動させるローラー移動手段を含むことを特徴とする定着装置。

（６）（３）又は（４）の定着装置に加えて、前記傾角変更手段は、前記定着ベルトの平面部に対向して設けられた当接部材と、前記当接部材を前記定着ベルトに圧接又は離間するように移動させる当接部材移動手段とを有することを特徴とする定着装置。

（７）（６）の定着装置に加えて、前記当接部材は、円柱状又は円筒状の形状であって、前記定着ベルトに対して周方向に従動回転することを特徴とする定着装置。

（８）（１）乃至（７）の何れかの定着装置に加えて、前記第１支持ローラーは第２加圧ローラーであり、前記第２支持ローラーは前記定着ベルトを加熱する加熱ローラーであることを特徴とする定着装置。

（９）用紙にトナー画像を形成する画像形成部と、用紙に形成されたトナー画像を定着する（１）乃至（８）の何れかの定着装置とを備える画像形成装置。

本発明の定着装置及び定着装置を備えた画像形成装置は、薄紙の分離に適した状態と凹凸紙の定着に適した状態のいずれかに切り替えることができ、薄紙に対する分離性と凹凸紙に対する定着性とを両立できる。これにより、紙種に関わらず良好な定着処理を行うことができる。

本実施の形態における画像形成装置の概略構成図である。 本実施の形態における画像形成装置１の制御系の主要部を示すブロック図である。 定着部６０の概略構成図である。（ａ）は定着部６０の、用紙搬送面に対して垂直方向の断面図である。（ｂ）は定着部６０の斜視図である。 加熱ローラー２１０が直立状態から、用紙搬送方向の上流側又は下流側に移動する状態を示す模式図である。 凹凸紙に対して、定着ベルト２３０を用紙搬送方向の上流側、下流側に傾けた場合、又は直立状態の場合の定着性及び分離性について評価した結果である。 普通紙に対して、定着ベルト２３０を用紙搬送方向の上流側、下流側に傾けた場合、又は直立状態の場合の定着性及び分離性について評価した結果である。 コート紙に対して、定着ベルト２３０を用紙搬送方向の上流側、下流側に傾けた場合、又は直立状態の場合の定着性及び分離性について評価した結果である。 定着ベルト２３０の面を用紙搬送方向に対して上流側、下流側に傾ける、又は直立状態にする制御を示すフローチャートである。 ベルト移動部材を用いて、定着ベルト２３０の面を上流側又は下流側に傾ける、定着部６０の変形例を示す概略構成図である。（ａ）は定着ベルトの用紙搬送方向に対して上流側の面と下流側の面とを用紙搬送方向に対して上流側に傾けた状態であって、（ｂ）は定着ベルトの用紙搬送方向に対して上流側の面と下流側の面とを用紙搬送方向に対して下流側に傾けた時の状態を示している。

以下、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

＜画像形成装置１の構成＞
図１は、本発明の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２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１、２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に転写（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に転写（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。

図２に示すように、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、通信部７１、記憶部７２、駆動部８０及び制御部１００を備える。

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ー（いわゆるフラッシュメモリー）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を受信し、この画像データ（入力画像データ）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及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Ｅ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は、原稿トレイに載置された多数枚の原稿Ｅの画像（両面を含む）を連続して一挙に読み取ることができる。

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又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及び操作部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、画像の状態表示、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、初期設定又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。図示及び説明の便宜上、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、又はＫを添えて示すこととする。図１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、及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、例えばドラム径が８０［ｍｍ］の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。電荷発生層は、電荷発生材料（例えばフタロシアニン顔料）を樹脂バインダー（例えばポリカーボネイト）に分散させた有機半導体からなり、露光装置４１１による露光により一対の正電荷と負電荷を発生する。電荷輸送層は、正孔輸送性材料（電子供与性含窒素化合物）を樹脂バインダー（例えばポリカーボネイト樹脂）に分散させたものからなり、電荷発生層で発生した正電荷を電荷輸送層の表面まで輸送する。

制御部１００が感光体ドラム４１３を回転させる駆動モーター（図示略）に供給される駆動電流を制御することにより、感光体ドラム４１３は一定の周速度で回転する。

帯電装置４１４は、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こととなる。

現像装置４１２は、例えば二成分現像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。

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、及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。例えば、Ｋ成分用の一次転写ローラー４２２よりもベルト走行方向下流側に配置されるローラー４２３Ａが駆動ローラーであることが好ましい。これにより、一次転写部におけるベルトの走行速度を一定に保持しやすくなる。駆動ローラー４２３Ａが回転することにより、中間転写ベルト４２１は矢印Ａ方向に一定速度で走行する。

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ローラー４２３Ｂ（以下「バックアップローラー４２３Ｂ」と称する）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。

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（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、二次転写ローラー４２４に二次転写バイアスを印加し、用紙Ｓの裏面側（二次転写ローラー４２４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、トナー像は用紙Ｓに静電的に転写される。トナー像が転写された用紙Ｓは定着部６０に向けて搬送される。

ベルトクリーニング装置４２６は、中間転写ベルト４２１の表面に摺接するベルトクリーニングブレード等を有し、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。なお、二次転写ローラー４２４に代えて、二次転写ローラーを含む複数の支持ローラーに、二次転写ベルトがループ状に張架された構成（いわゆるベルト式の二次転写ユニット）を採用しても良い。

定着部６０は、用紙Ｓの定着面（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（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、及び加熱源等を備える。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を定着ニップ部で加熱、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。

用紙搬送部５０は、給紙部５１、排紙部５２、及び搬送経路部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用紙Ｓが予め設定された種類ごとに収容される。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を有する。

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。

駆動部８０は、制御部１００から制御命令を受けて、加熱ローラー２１０を移動させる。駆動部８０は、例えば、モーター、ギア及びカム等の組み合わせにより構成される。駆動部８０は、加熱ローラー２１０を用紙搬送方向に沿って移動させるが、定着ベルト２３０の張力を一定に保つために、用紙搬送方向に対して、上下にも移動させる。

＜定着ニップ部２００を形成する構成＞
次に、図３を参照し、定着ニップ部２００を形成する構成について説明する。定着ニップ部２００は、定着部６０の上側定着部６０Ａと下側定着部６０Ｂとが圧接することで形成される。なお、以下の説明では材質を具体的に記載しているが、これはあくまでも一例であり、種々の材質を取り得ることは言うまでもない。

上側定着部６０Ａは、加熱ローラー２１０と、第２加圧ローラー２２０とを有する。加熱ローラー２１０と第２加圧ローラー２２０との間には、無端状の定着ベルト２３０（定着面側部材）が巻き掛けられている。加熱ローラー２１０と第２加圧ローラー２２０は定着ベルト２３０の支持ローラーとしての役割を担っている。

下側定着部６０Ｂは、裏面側支持部材としても機能する第１加圧ローラー２４０を有する。第１加圧ローラー２４０は、定着ベルト２３０を介して第２加圧ローラー２２０を所定の定着荷重で加圧する。このようにして、第２加圧ローラー２２０と第１加圧ローラー２４０との間には、用紙Ｓを狭持して搬送する上凸形状の定着ニップ部２００が形成される。また、本実施の形態に限らず、第１加圧ローラー２４０を、定着ベルト２３０を介して加熱ローラー２１０に加圧し、第１加圧ローラー２４０と定着ベルト２３０との間に定着ニップ部２００を形成する構成をとってもよい。

定着ベルト２３０は、トナー像が形成された用紙Ｓに接触して、この用紙Ｓを定着温度で加熱する。ここで、定着温度とは、用紙Ｓ上のトナーを溶融するのに必要な熱量を供給しうる温度であり、画像形成される用紙Ｓの紙種、坪量等によって異なる。

定着ベルト２３０は、例えば、基体としてＰＩ（ポリイミド）を用い、基体の外周面を弾性層として耐熱性のシリコンゴムで被覆し、更に、表層に耐熱性樹脂であるＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）のコーティングをしている。

定着ベルト２３０は、第１加圧ローラー２４０及び第２加圧ローラー２２０がそれぞれ矢印Ｂ方向及び矢印Ｃ方向に回転することによって、矢印Ｄ方向に回転する。第１加圧ローラー２４０は駆動回転し、第１加圧ローラー２４０の駆動回転により、第２加圧ローラー２２０及び定着ベルト２３０は従動回転する。加熱ローラー２１０は、定着ベルト２３０の回転とともに、従動回転する。

加熱ローラー２１０は、定着ベルト２３０を加熱する加熱源としてハロゲンヒーター２５０ａを内蔵している。加熱ローラー２１０は、例えば、アルミニウム等から形成された円筒状の芯金の外周面を、ＰＴＦＥでコーティングした樹脂層で被覆されている。

ハロゲンヒーター２５０ａの温度は、制御部１００によって制御される。ハロゲンヒーター２５０ａによって加熱ローラー２１０が加熱され、その結果、定着ベルト２３０が加熱される。定着ベルト２３０の温度は、温度センサー２８０によって測定される。

第２加圧ローラー２２０は、第１加圧ローラー２４０とともに、定着ニップ部２００を形成する。第２加圧ローラー２２０の駆動制御（例えば、回転のオン／オフ、回転数等）は、制御部１００によって行われる。

第２加圧ローラー２２０は、例えば、鉄等の金属から形成された円柱状の芯金を、表層部の弾性層として耐熱性のシリコンゴムで被覆し、更に、低摩擦で耐熱性樹脂であるＰＴＦＥでコーティングした樹脂層で被覆している。

第１加圧ローラー２４０は、定着ニップ部２００を用紙Ｓが通過する場合（通紙時）、押圧手段（図示略）により定着ベルト２３０を介して第２加圧ローラー２２０のシリコンゴムに圧接する一方、定着ニップ部２００を用紙Ｓが通過しない場合、第２加圧ローラー２２０のシリコンゴムから離間する。第１加圧ローラー２４０の駆動制御（例えば、回転のオン／オフ、回転数等）は、制御部１００によって行われる。

第１加圧ローラー２４０は、アルミニウム等から形成された円筒状の芯金の外周面を、弾性層として耐熱性のシリコンゴムで被覆し、更に、ＰＦＡチューブの樹脂層で被覆している。第１加圧ローラー２４０は、内部にハロゲンヒーター２５０ｂを内蔵している。ハロゲンヒーター２５０ｂによって第１加圧ローラー２４０は加熱される。

本実施の形態では、第２加圧ローラー２２０と第１加圧ローラー２４０との夫々の中心に位置する回転軸２２０ａ，２４０ａを含む仮想的な平面２７０を基準面とする。定着部６０は、加熱ローラー２１０の回転軸２１０ａが基準面２７０の延長線上にある場合を直立状態とする。

加熱ローラー２１０は、駆動部８０によって、用紙搬送方向に対して、上流側又は下流側に移動する（図４参照）。基準面２７０と定着ベルト２３０の面とのなす角度を傾角とし、上流側に傾く場合を正の傾角、下流側に傾く場合を負の傾角で表す。加熱ローラー２１０が移動することによって、定着ベルト２３０の面の傾角は、直立状態からθ［°］傾く。駆動部８０は、定着ベルト２３０の面の傾角変更手段として働き、加熱ローラー２１０が移動し、定着ベルト２３０の面の傾角が直立状態からθ［°］傾いた状態で、用紙への定着処理を行うことができる。駆動部８０は、加熱ローラー２１０を用紙搬送面に対し上下方向にも移動でき、加熱ローラー２１０を用紙搬送方向に対して上流側又は下流側に移動する際、加熱ローラー２１０の移動前後の加熱ローラー２１０と第２加圧ローラー２２０の距離が同一となる位置へ上下に移動させ、加熱ローラー２１０の移動前後で定着ベルト２３０の張力を一定に保つようにする。

ここで、本実施の形態においては、用紙が凹凸紙か否か、用紙が普通紙の場合にその坪量閾値以上か否かによって、加熱ローラー２１０を用紙搬送方向に対して、上流側又は下流側に移動し、定着ベルト２３０の傾角を変化させるようにしている。これは、以下に説明するように、定着ベルト２３０を用紙搬送方向の上流側に傾けるか、又は下流側に傾けるかによって、定着性や分離性に違いが生じることに基づいている。

以下、定着ベルト２３０の傾きによる定着性・分離性への影響を確認するための具体的な実施例を説明する。定着ベルト２３０の面の傾角を変化させて、トナーが転写された用紙に定着処理を行った。加熱ローラー２１０には、表面をＰＴＦＥコーティングした外径５０［ｍｍ］のアルミニウムのローラーを使用した。第２加圧ローラー２２０には、アルミニウムで形成された外径４０［ｍｍ］のローラーの表面に、厚さ１０［ｍｍ］のシリコンゴムを被覆させ、表面にＰＴＦＥコーティングを施したものを使用した。第１加圧ローラー２４０には、アルミニウムで形成された外径５０［ｍｍ］のローラーの表面に、厚さ１［ｍｍ］のシリコンゴムを被覆させ、表面に３０［μｍ］のＰＦＡコーティングしたものを使用した。定着ベルト２３０には、外径８０［ｍｍ］、厚さ７０［μｍ］のＰＩの基体に、厚さ２５０［μｍ］のシリコンゴムを被覆させ、表面に厚さ３０［μｍ］のＰＦＡコーティングしたものを使用した。定着ベルト２３０の外径は、加熱ローラー２１０と第２加圧ローラー２２０とに捲回することで、１００［ｍｍ］となる。用紙を搬送する速度は、２５０［ｍｍ／ｓ］とした。第１加圧ローラー２４０の第２加圧ローラー２２０を加圧する荷重は、１５００［Ｎ］とした。定着ベルト２３０の張力は、２５０［Ｎ］とした。定着温度は、ハロゲンヒーター２５０ａによって熱せられた定着ベルト２３０の表面温度である。定着温度は、温度センサー２８０によって測定される。トナー付着量は、用紙に転写するトナーの量である。定着ベルト２３０の傾角は、直立状態からの傾角であり、基準面２７０から時計回りになす角度を正とし、反時計回りになす角を負とする。また、坪量が１２８［ｇ／ｍ^２］以下である紙を、薄紙としている。

まず、凹凸紙に対して、定着処理を行った時の実験条件を示す。
紙種 ： 凹凸紙
坪量 ： １５１，２０３，３０２［ｇ／ｍ^２］
定着温度 ： １６０，１７０，１８０，１９０，２００，２１０［℃］
トナー付着量 ： ４，８［ｇ／ｍ^２］
定着ベルト２３０の傾角： ０，±３０［°］

凹凸紙として、特殊東海製紙株式会社のレザック（登録商標）６６を使用し、凹凸紙の表面に均一にトナーを付着させてベタ画像を形成する。

図５は、凹凸紙に対して上記の実験条件で定着処理を行った時の実験結果である。図５は、凹凸紙の上記各坪量、各定着温度、各トナー付着量における、各傾角での定着性を下記の手順で評価したものである。

定着処理後の凹部・凸部のいずれにもトナーずれは認めらない用紙に対して、紙製のウエス（キンバリー・クラーク社のキムワイプ（登録商標））を擦り付け、トナーが剥がれたか否かを目視で確認する擦り試験を行い、その結果、凸部凹部ともにトナー剥がれが生じない、上記実験条件に挙げた中で最も低い温度を、図５では（トナー付着量４［ｇ／ｍ^２］の時の定着温度［℃］）／（トナー付着量８［ｇ／ｍ^２］の時の定着温度［℃］）と示している。最も低い温度の結果を抽出したのは、トナーの定着性は温度に依存し、低温であるほど定着性が落ちてしまうからである。

実験結果から明らかなように、用紙の坪量とトナー付着量によって、良好な定着性が得られる温度域がシフトしていが、明らかに−３０［°］の傾角の場合に、低い定着温度で良好な定着性を確保できていることがわかる。なお、分離性はいずれの条件でも問題なかった。

次に、普通紙に対して、定着処理を行った時の実験条件を示す。
紙種 ： 普通紙
坪量 ： ９０，１３６［ｇ／ｍ^２］
定着温度 ： １６０，１７０，１８０，１９０［℃］
トナー付着量 ： ４，６，８［ｇ／ｍ^２］
定着ベルト２３０の傾角： ０，±３０［°］

普通紙として、Ｍｏｎｄｉ社のＭｏｎｄｉ（登録商標）９０を使用し、普通紙の表面に均一にトナーを付着させてベタ画像を形成する。

図６は、普通紙に対して上記の実験条件で定着処理を行った時の実験結果である。図６は、普通紙の上記各坪量、各定着温度、各トナー付着量における、各傾角での分離性と定着性について下記の手順で評価したものである。

定着ベルト２３０又は第１加圧ローラー２４０に巻き付かず搬出された用紙の画像を目視し、画像が荒れていないかを確認する試験を行い、その結果、全体にわたって画像荒れが生じていない、上記の実験条件に挙げた中で最も高い温度を、図６では（トナー付着量８［ｇ／ｍ^２］の時の定着温度［℃］）／（トナー付着量６［ｇ／ｍ^２］の時の定着温度［℃］）／（トナー付着量４［ｇ／ｍ^２］の時の定着温度［℃］）と示している。最も高い温度の結果を抽出したのは、用紙の分離性は温度に依存し、高温であるほど分離性が落ちてしまうからである。

実験結果から明らかなように、用紙の坪量とトナー付着量によって、良好な分離性及び定着性が得られる温度域に違いがあるが、明らかに３０［°］の傾角の場合に高い定着温度でも良好な分離性及び定着性が得られることがわかる。

次に、コート紙に対して、定着処理を行った時の実験条件を示す。
紙種 ： コート紙
坪量 ： ８５［ｇ／ｍ^２］
定着温度 ： １６０，１７０，１８０，１９０［℃］
トナー付着量 ： ４，６，８［ｇ／ｍ^２］
定着ベルト２３０の傾角： ０，±３０［°］

コート紙として、王子製紙株式会社（登録商標）のＯＫトップコート＋を使用し、コート紙の表面に均一にトナーを付着させてベタ画像を形成する。

図７は、コート紙に対して上記の実験条件で定着処理を行った時の実験結果である。図７は、コート紙の上記各坪量、各定着温度、各トナー付着量における、各傾角での分離性と定着性について下記の手順で評価したものである。

定着ベルト２３０又は第１加圧ローラー２４０に巻き付かず搬出された用紙の画像を目視し、画像が荒れていないかを確認する試験を行い、その結果、全体にわたって画像荒れが生じていない、上記の実験条件に挙げた中で最も高い温度を、図７では（トナー付着量８［ｇ／ｍ^２］の時の定着温度［℃］）／（トナー付着量６［ｇ／ｍ^２］の時の定着温度［℃］）／（トナー付着量４［ｇ／ｍ^２］の時の定着温度［℃］）と示している。最も高い温度の結果を抽出したのは、用紙の分離性は温度に依存し、高温であるほど分離性が落ちてしまうからである。

コート紙の場合でも、普通紙の結果と同じ傾向が見受けられ、＋３０［°］の傾角で、トナー付着量に関わらずもっとも良好な分離性及び定着性を示すことがわかる。

定着ベルト２３０の面の傾角をθ［°］傾けた状態で、トナーが転写された用紙に定着処理を行った実験から、定着ベルト２３０の面を用紙搬送方向に対して、上流側に傾けると用紙の分離性が良好になる効果が得られ、下流側に傾けると凹凸紙の凹部のトナー定着性が良好になる効果が得られることがわかる。定着ベルト２３０を傾けることで、用紙の分離性や凹凸紙のトナー定着性が良好になる効果が得られる理由は明らかではないが、定着ベルト２３０の面が傾くことで、駆動回転する第１加圧ローラー２４０と従動回転する定着ベルト２３０の回転速度との間の差に変化が生じていることが、用紙の分離性やトナー像の定着性に影響を与えていることが一因と推測される。

定着ベルト２３０が、用紙搬送方向に対して上流側又は下流側に傾いた状態にするための制御について述べる。

画像形成される用紙の紙種や坪量に関する情報は制御部１００内のＲＡＭ１０３に記憶される。制御部１００は、ＲＡＭ１０３に記憶された情報に基づいて、記憶部７２に記憶された制御指令を駆動部８０に出して、駆動部８０を動作させる。駆動部８０は、用紙搬送方向に対して上流側又は下流側へ、加熱ローラー２１０を移動させる。駆動部８０は、モーター、ギア及びカム等によって構成され、定着ベルト２３０の張力を一定に保てるように、加熱ローラー２１０と第２加圧ローラー２２０との距離を一定に保ちながら、所定の位置へ加熱ローラー２１０を移動させる。加熱ローラー２１０の移動によって、定着ベルト２３０は基準面２７０に対して、時計回り又は反時計回りに傾角を得る。

図８は、制御部１００が、定着処理を行う際に、加熱ローラー２１０を移動させることで、定着ベルト２３０の面を用紙搬送方向に対して上流側又は下流側に傾ける、若しくは直立状態にする流れを示すフローチャートである。

制御部１００は、画像形成される用紙の紙種や坪量に関する情報を、ＲＡＭ１０３から取得する（ステップＳ１）。

制御部１００は、画像形成される用紙が、凹凸紙である場合（ステップＳ２ではＹＥＳ）、記憶部７２に記憶された、加熱ローラー２１０を用紙搬送方向に対して下流側に移動する制御の情報に基づいて、加熱ローラー２１０が上流側又は直立状態である場合は、駆動部８０を動作させて下流側に加熱ローラー２１０を移動し（ステップＳ４）、制御を終了する。画像形成される用紙が、凹凸紙でない場合（ステップＳ２ではＮＯ）、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、制御部１００は、画像形成される用紙の坪量を、記憶部７２に記憶された良好な分離性が得られる予め定めた閾値と比較する。画像形成される用紙の坪量が閾値未満である場合（ステップＳ３ではＮＯ）、記憶部７２に記憶された、加熱ローラー２１０を用紙搬送方向に対して上流側に移動する制御の情報に基づいて、加熱ローラー２１０が下流側又は直立状態である場合は、駆動部８０を動作させて上流側に加熱ローラー２１０を移動し（ステップＳ５）、制御を終了する。画像形成される用紙の坪量が、閾値以上である場合（ステップＳ３ではＹＥＳ）、記憶部７２に記憶された、加熱ローラー２１０を定着ベルト２３０の面を直立状態にする制御の情報に基づいて、加熱ローラー２１０が上流側又は下流側にある場合は、駆動部８０を動作させて直立状態に移動し（ステップＳ６）、制御を終了する。

制御部１００は、加熱ローラー２１０の位置設定が完了したことを確認し、定着処理を始める。

本実施の形態では、モーター、ギア及びカム等によって構成される駆動部８０によって、加熱ローラー２１０を用紙搬送方向に対して上流側又は下流側に移動させ、定着ベルト２３０の面を傾けているが、本発明はこの構成に限定されず、例えば以下の変形例に示すような、定着ベルト２３０を傾ける他の手段を備えても良い。なお、上記実施形態においては、傾角を±３０［°］としているが、これに限るものではなく、用紙の坪量、凹凸紙の凹部の深さ、コート紙の厚さ等に応じて、種々の値にすることができる。また、傾角を多段階で設定できるようにしても良いし、傾角を無段階で設定できるようにしても良い。

＜変形例＞
図９は、定着ベルト２３０の面を傾ける他の形態を示している。

定着部６０は、定着ベルト２３０に当接する当接部材として、ベルト移動部材を備える。ベルト移動部材は、当接部材移動手段としての駆動手段によって駆動され、定着ベルト２３０に圧接することで、定着ベルト２３０の面を傾けることができる傾角変更手段を構成する。駆動手段は、カム機構だけでなく、ソレノイドやバネを用いた構成であってもよい。駆動手段は、制御部１００によって制御される。ベルト移動部材は、第２加圧ローラー２２０近傍の第２加圧ローラー２２０に接していない定着ベルト２３０の面が、基準面２７０に対して上流側又は下流側に傾くように圧接する。定着ベルト２３０の面を傾けることによって、定着ベルト２３０の張力が変わることを防ぐため、駆動部８０は定着ベルト２３０の張力を一定に保つために加熱ローラー２１０を上下方向に移動させる（図示略）。

本実施の形態では、定着ベルト２３０の第２加圧ローラー２２０近傍の用紙搬送方向上流側及び下流側の面をベルト移動部材によって移動させるために、４つのベルト移動部材２６０ａ，２６０ｂ，２６０ｃ，２６０ｄを備える。ベルト移動部材２６０ａ，２６０ｂが一対で移動し、ベルト移動部材２６０ｃ，２６０ｄが一対で移動するように構成されている。ベルト移動部材２６０ａ，２６０ｂは互いに一定の距離を置いて平行に配置されており、ベルト移動部材２６０ｃ，２６０ｄも同様である。上記したような加熱ローラー２１０を用紙搬送方向に対して上流側又は下流側に移動させ、定着ベルト２３０の面を傾ける構成により実現されるのと同様に、ベルト移動部材の接触している線上の部位と第２加圧ローラー２２０の接触している部位とを含む面が、用紙搬送方向に対して上流側又は下流側に傾くようにする。

定着ベルト２３０を上流側に傾ける場合は、ベルト移動部材２６０ａを定着ベルト２３０の用紙搬送方向下流側の外周面に圧接する。ベルト移動部材２６０ａの圧接により、定着ベルト２３０の用紙搬送方向下流側の面は、用紙搬送方向上流側に傾く。また、ベルト移動部材２６０ｃを定着ベルト２３０の用紙搬送方向上流側の内周面に圧接する。ベルト移動部材２６０ｃの圧接により、定着ベルト２３０の用紙搬送方向上流側の面は、用紙搬送方向上流側に傾く。

定着ベルト２３０を下流側に傾ける場合は、ベルト移動部材２６０ｂを定着ベルト２３０の用紙搬送方向下流側の内周面に圧接する。ベルト移動部材２６０ｂの圧接により、定着ベルト２３０の用紙搬送方向下流側の面は、用紙搬送方向下流側に傾く。また、ベルト移動部材２６０ｄを定着ベルト２３０の用紙搬送方向上流側の外周面に圧接する。ベルト移動部材２６０ｄの圧接により、定着ベルト２３０の用紙搬送方向上流側の面は、用紙搬送方向下流側に傾く。

各ベルト移動部材は、円柱状の形状を持ち、自由に回動できるような構成を取ることが望ましい。回転する定着ベルト２３０に圧接するため、上記の形状を持つことで、定着ベルト２３０及びベルト移動部材の摩耗を抑制することができる。特に、自由に回動できるようにしておくことでベルトの移動に従動して回転するので、より摩耗を抑えることができる。また、例えばＵ字状の部材を用いるなどして、ベルト移動部材を定着ベルト２３０の幅方向の端部にのみ接する構成を取るようにしても良い。定着ベルト２３０の幅方向端部のみに接することで、定着ベルト２３０表面の摩耗をより抑えることができる。なお、変形例においても、用紙の坪量、凹凸紙の凹部の深さ、コート紙の厚さ等に応じて、ベルトの傾角を種々の値にすることができる。また、傾角を多段階で設定できるようにしても良いし、傾角を無段階で設定できるようにしても良い。また、上流側への傾角と下流側への傾角とを異なる値としても良い。

１ 画像形成装置
６０ 定着部
８０ 駆動部
１００ 制御部
２００ 定着ニップ部
２１０ 加熱ローラー
２２０ 第２加圧ローラー
２３０ 定着ベルト
２４０ 第１加圧ローラー
２６０ａ ベルト移動部材
２６０ｂ ベルト移動部材
２６０ｃ ベルト移動部材
２６０ｄ ベルト移動部材

Claims (9)

1. 無端状の定着ベルトと、
   前記定着ベルトが捲回され、少なくともどちらか一方が加熱ローラーである２つの支持ローラーである第１及び第２支持ローラーと、
   前記定着ベルトを介して前記第１支持ローラーを加圧し、前記定着ベルトとの間に定着ニップ部を形成する第１加圧ローラーと、
   前記第１及び第２支持ローラーの間にある前記定着ベルトの平面部を、前記第１加圧ローラーと前記第１支持ローラーの各回転軸を含む基準面に対して、前記定着ニップ部を通過する用紙の用紙搬送方向の上流側及び下流側に傾ける傾角変更手段とを備え、
   前記傾角変更手段は、前記定着ベルトの平面部に対向して設けられた当接部材と、
   前記当接部材を前記定着ベルトに圧接又は離間するように移動させる当接部材移動手段とを有することを特徴とする定着装置。
2. 前記当接部材は、円柱状又は円筒状の形状であって、前記定着ベルトに対して周方向に従動回転することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 無端状の定着ベルトと、
   前記定着ベルトが捲回され、少なくともどちらか一方が加熱ローラーである２つの支持ローラーである第１及び第２支持ローラーと、
   前記定着ベルトを介して前記第１支持ローラーを加圧し、前記定着ベルトとの間に定着ニップ部を形成する第１加圧ローラーと、
   前記第１及び第２支持ローラーの間にある前記定着ベルトの平面部を、前記第１加圧ローラーと前記第１支持ローラーの各回転軸を含む基準面に対して、前記定着ニップ部を通過する用紙の用紙搬送方向の上流側及び下流側に傾ける傾角変更手段と、
   前記定着ニップ部を通過する用紙の紙種に関する情報と、前記平面部と前記基準面との傾角に関する情報とを関連づけて記憶する記憶部と、
   前記傾角変更手段の動作を制御する制御部とを備え、
   前記定着ニップ部を通過する用紙が、表面に凹凸を有する凹凸紙である場合、
   前記制御部は、前記記憶部の情報に基づいて、前記傾角変更手段を制御し、前記定着ベルトの平面部を用紙搬送方向に対して下流側に傾けることを特徴とする定着装置。
4. 無端状の定着ベルトと、
   前記定着ベルトが捲回され、少なくともどちらか一方が加熱ローラーである２つの支持ローラーである第１及び第２支持ローラーと、
   前記定着ベルトを介して前記第１支持ローラーを加圧し、前記定着ベルトとの間に定着ニップ部を形成する第１加圧ローラーと、
   前記第１及び第２支持ローラーの間にある前記定着ベルトの平面部を、前記第１加圧ローラーと前記第１支持ローラーの各回転軸を含む基準面に対して、前記定着ニップ部を通過する用紙の用紙搬送方向の上流側及び下流側に傾ける傾角変更手段と、
   前記定着ニップ部を通過する用紙の紙種に関する情報と、前記平面部と前記基準面との傾角に関する情報とを関連づけて記憶する記憶部と、
   前記傾角変更手段の動作を制御する制御部とを備え、
   前記定着ニップ部を通過する用紙の坪量に対して、予め定めた坪量に関する坪量閾値を設け、
   前記定着ニップ部を通過する用紙の坪量が、前記坪量閾値以下の場合、
   前記制御部は、前記記憶部の情報に基づいて、前記傾角変更手段を制御し、前記定着ベルトの平面部を用紙搬送方向に対して上流側に傾けることを特徴とする定着装置。
5. 前記傾角変更手段は、前記第２支持ローラーを、用紙搬送面に対して上下方向及び用紙搬送方向に対して上流側又は下流側に移動させるローラー移動手段を含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の定着装置。
6. 前記傾角変更手段は、前記定着ベルトの平面部に対向して設けられた当接部材と、
   前記当接部材を前記定着ベルトに圧接又は離間するように移動させる当接部材移動手段とを有することを特徴とする請求項３又は４に記載の定着装置。
7. 前記当接部材は、円柱状又は円筒状の形状であって、前記定着ベルトに対して周方向に従動回転することを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
8. 前記第１支持ローラーは第２加圧ローラーであり、前記第２支持ローラーは前記定着ベルトを加熱する加熱ローラーであることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の定着装置。
9. 用紙にトナー画像を形成する画像形成部と、用紙に形成されたトナー画像を定着する請求項１乃至８の何れか一項に記載の定着装置とを備える画像形成装置。

Images