JP2007133213A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成でニップ量を適正な量に制御し、使用の初期においても過度のニップ量を必要とせず、使用の末期においても所望のニップ量が得られる定着装置を提供する。
【解決手段】この発明の定着装置は、駆動側回転体１と、従動側回転体２と、この従動側回転体２を上記駆動側回転体１に接近または離隔させる接近離隔移動部４と、この接近離隔移動部４を制御する制御部８とを有する。そして、この制御部８によって、上記駆動側回転体１および上記従動側回転体２を相対的に接近させるときに、上記駆動側回転体１と上記従動側回転体２が接触し始めるときの上記従動側回転体２の基準位置を検出して、この基準位置から上記駆動側回転体１の軸および上記従動側回転体２の軸を相対的に一定量近づける。したがって、上記駆動側回転体１および上記従動側回転体２の使用初期から寿命末期までの間、所望のニップ量を安定して正確に保つ事ができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、電子写真複写機やプリンター等の画像形成装置に用いられる定着装置、および、この定着装置を備える画像形成装置に関する。

従来、定着装置としては、互いに圧接するヒートローラおよびバックアップローラを備えている。そして、上記バックアップローラを上記ヒートローラに圧接させるアームを有し、このアームの角度を検出するセンサを設けている。このセンサは、上記アームの角度位置情報を検出し、上記両方のローラの軸間距離を計測して、上記両方のローラのニップ量を算出していた（特開平６−２７８４９号公報：特許文献１参照）。

この定着装置では、図９Ａに示すように、使用の初期において、上記ヒートローラ１１０と上記バックアップローラ１２０を圧接した状態では、適度なニップ量Ｗ１が確保され、適切な定着性能が得られる。

しかしながら、時間が経過するにつれて、スポンジ材質の上記ヒートローラ１１０は、ニップ圧によって、変形収縮して、上記ヒートローラ１１０の径は、図９Ｂに示すように、Ｒ１からＲ２に減少する。したがって、ニップ量もＷ１からＷ２に減少して、所望のニップ量が得られずに、定着性能が劣化する。

そこで、上記ヒートローラに形状の変化の少ない材料を使用し、かつ、使用による上記ヒートローラの径の経時変化を見込んで、初期状態で、ニップ量を多めにして、寿命末期まで所望のニップ量を保てるように設定していた。または、使用量に応じて上記ヒートローラの形状の変化を予測し、上記ローラの圧接量を変化させていた。

しかしながら、初期状態でニップ量を多めにする場合、過度のニップ量は、結局、上記ローラに対する圧力を過剰にするので、上記ローラの寿命が短くなってしまうという問題があった。さらに、上記ヒートローラに形状の変化の少ない材料を使用すると、使用する材料が限られるという問題があった。また、上記ローラの形状の変化を予測して圧接量を変化させる場合、実物のニップ量に対して予測が難しく、精度が得にくいという問題があった。
特開平６−２７８４９号公報

そこで、この発明の課題は、簡単な構成でニップ量を適正な量に制御し、使用の初期においても過度のニップ量を必要とせず、使用の末期においても所望のニップ量が得られる定着装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の定着装置は、
回転駆動部によって回転駆動される駆動側回転体と、
この駆動側回転体に接触して、この駆動側回転体に従動して回転する従動側回転体と、
上記駆動側回転体と上記従動側回転体が相対的に接近または離隔するように、上記駆動側回転体および上記従動側回転体の少なくとも一方の回転体を移動する接近離隔移動部と、
上記駆動側回転体と上記従動側回転体の接触および非接触を判断するために、上記駆動側回転体および上記従動側回転体の少なくとも一方の回転体の回転状態の変化を検出する回転変化検出部と、
離隔状態の上記駆動側回転体および上記従動側回転体を相対的に接近させるときに、上記回転変化検出部の出力に基づいて上記駆動側回転体と上記従動側回転体が接触し始めていると判断されたときの上記接近離隔移動部によって移動される上記少なくとも一方の回転体の位置を基準位置として検出し、または、接触状態の上記駆動側回転体および上記従動側回転体を相対的に離隔させるときに、上記回転変化検出部の出力に基づいて上記駆動側回転体と上記従動側回転体が離隔し始めていると判断されたときの上記接近離隔移動部によって移動される上記少なくとも一方の回転体の位置を基準位置として検出して、この基準位置から、上記駆動側回転体の軸および上記従動側回転体の軸を相対的に一定量近づけるように、上記接近離隔移動部を制御する制御部と
を備えることを特徴としている。

この発明の定着装置によれば、上記制御部によって、上記駆動側回転体および上記従動側回転体を相対的に接近（または離隔）させるときに、上記駆動側回転体と上記従動側回転体が接触（または離隔）し始めるときの上記少なくとも一方の回転体の基準位置を検出して、この基準位置から上記駆動側回転体の軸および上記従動側回転体の軸を相対的に一定量近づけるので、上記駆動側回転体および上記従動側回転体の使用初期から寿命末期までの間、所望のニップ量を安定して正確に保つ事ができる。

したがって、上記駆動側回転体および上記従動側回転体の径変化による定着品質の低下を防ぐ。また、過度のニップ量設定による上記駆動側回転体および上記従動側回転体の材料への負担を軽減して、短寿命化を防止する。また、上記駆動側回転体および上記従動側回転体の硬度の増加による悪影響を防止し、上記駆動側回転体および上記従動側回転体の材料選択の自由度が広がり、上記駆動側回転体および上記従動側回転体を長期間有効に使用することができる。

また、一実施形態の定着装置では、上記回転変化検出部は、上記従動側回転体の回転状態の変化を検出する。

この実施形態の定着装置によれば、上記回転変化検出部は、上記従動側回転体の回転状態の変化を検出するので、上記駆動側回転体と上記従動側回転体が接触したときに、上記従動側回転体は回転して、この従動側回転体の回転を上記回転変化検出部によって検出する。したがって、上記駆動側回転体と上記従動側回転体の接触および非接触を正確に判断することができる。

また、一実施形態の定着装置では、上記回転変化検出部は、上記回転駆動部のトルクの変動を検出して、上記駆動側回転体の回転状態の変化を検出する。ここで、「回転駆動部のトルクの変動を検出する」とは、回転駆動部のトルクの変動を直接的にまたは間接的に検出することをいう。

この実施形態の定着装置によれば、上記回転変化検出部は、上記回転駆動部のトルクの変動を検出して、上記駆動側回転体の回転状態の変化を検出するので、上記駆動側回転体と上記従動側回転体が接触したときに、上記回転駆動部のトルクは大きくなって、このトルクの変動を上記回転変化検出部によって検出する。したがって、簡単な構成で、上記駆動側回転体と上記従動側回転体の接触および非接触を判断することができる。

また、一実施形態の定着装置では、上記制御部は、上記少なくとも一方の回転体の上記基準位置、および、上記駆動側回転体の軸および上記従動側回転体の軸を相対的に近づける上記一定量を、上記接近離隔移動部の出力に基づいて、検出する。

ここで、上記接近離隔移動部の出力とは、例えば、上記接近離隔移動部の部品の（回転量や移動量等の）動作量、または、上記接近離隔移動部のモータの出力値をいう。

この実施形態の定着装置によれば、上記制御部は、上記基準位置および上記一定量を、上記接近離隔移動部の出力に基づいて、検出するので、上記駆動側回転体および上記従動側回転体の移動量を検出する機構を、別途、設けなくてよく、部品数の減少およびコストの低減を図ることができる。

また、一実施形態の定着装置では、上記接近離隔移動部は、上記制御部からの入力に基づいて、上記駆動側回転体および上記従動側回転体の移動量を制御される。

この実施形態の定着装置によれば、上記接近離隔移動部は、上記制御部からの入力に基づいて、上記駆動側回転体および上記従動側回転体の移動量を制御されるので、上記少なくとも一方の回転体の上記基準位置、および、上記駆動側回転体の軸および上記従動側回転体の軸を相対的に近づける上記一定量を、上記接近離隔移動部の出力を検出しなくても、上記制御部からの入力により決定できる。

また、一実施形態の定着装置では、上記制御部は、上記接近離隔移動部に供給される電流または電圧の変動を検出して、上記少なくとも一方の回転体の上記基準位置、および、上記駆動側回転体の軸および上記従動側回転体の軸を相対的に近づける上記一定量を、検出する。

この実施形態の定着装置によれば、上記制御部は、上記接近離隔移動部に供給される電流または電圧の変動を検出して、上記基準位置および上記一定量を検出するので、上記駆動側回転体および上記従動側回転体の移動量を検出する機構を、別途、設けなくてよく、部品数の減少およびコストの低減を図ることができる。

また、一実施形態の定着装置では、上記接近離隔移動部は、予め決められた速度で上記少なくとも一方の回転体を移動し、上記制御部は、上記接近離隔移動部によって上記少なくとも一方の回転体を移動する時間および上記予め決められた速度から、上記少なくとも一方の回転体の上記基準位置、および、上記駆動側回転体の軸および上記従動側回転体の軸を相対的に近づける上記一定量を、算出する。

この実施形態の定着装置によれば、上記制御部は、上記接近離隔移動部によって上記少なくとも一方の回転体を移動する時間および上記予め決められた速度から、上記基準位置および上記一定量を算出するので、上記接近離隔移動部の出力（例えば、上記接近離隔移動部の動作量）を得ることなしに、上記基準位置および上記一定量を、簡単な構成で得ることができる。

また、この発明の画像形成装置は、上記定着装置を備えていることを特徴としている。

この発明の画像形成装置によれば、上記定着装置を備えているので、画像品質を向上できる。

この発明の定着装置によれば、上記制御部によって、上記駆動側回転体および上記従動側回転体を相対的に接近（または離隔）させるときに、上記駆動側回転体と上記従動側回転体が接触（または離隔）し始めるときの上記少なくとも一方の回転体の基準位置を検出して、この基準位置から上記駆動側回転体の軸および上記従動側回転体の軸を相対的に一定量近づけるので、上記駆動側回転体および上記従動側回転体の使用初期から寿命末期までの間、所望のニップ量を安定して正確に保つ事ができる。

この発明の画像形成装置によれば、上記定着装置を備えているので、画像品質を向上できる。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１は、この発明の定着装置の一実施形態である簡略構成図を示している。この定着装置は、電子写真複写機やプリンター等の画像形成装置に用いられる。この定着装置は、駆動側回転体１と、この駆動側回転体１に接触して、この駆動側回転体１に従動して回転する従動側回転体２とを備える。

上記駆動側回転体１は、駆動ローラ１０と、加熱ローラ１１と、上記駆動ローラ１０と上記加熱ローラ１１に架け回されるベルト１２とを有する。上記駆動ローラ１０は、（モータ等の）回転駆動部３によって、回転駆動される。上記加熱ローラ１１は、内部に、ヒートランプ等の発熱源を有する。

上記駆動ローラ１０の回転に追従して、上記加熱ローラ１１および上記ベルト１２が回転する。このとき、上記ベルト１２は、上記加熱ローラ１１によって加熱されており、定着ベルトとして作用する。

上記従動側回転体２は、上記駆動ローラ１０とともに上記ベルト１２を挟む従動ローラ２０を有する。この従動ローラ２０は、上記ベルト１２に圧接し上記ベルト１２の回転に追従して回転し、加圧ローラとして作用する。

そして、上記ベルト１２と上記従動ローラ２０との相互の接触部によって、ニップ部を形成している。このニップ部で、図示しない（シート等の）記録材を挟んで搬送しつつ、上記記録材の未定着のトナーを上記ベルト１２の熱によって定着する。

上記従動ローラ２０には、（モータ等の）接近離隔移動部４が設けられている。この接近離隔移動部４は、上記駆動ローラ１０と上記従動ローラ２０が相対的に接近または離隔するように、上記従動ローラ２０を移動する。

上記従動ローラ２０には、（センサ等の）回転変化検出部５が設けられている。この回転変化検出部５は、上記従動ローラ２０の回転状態の変化を検出して、上記ベルト１２と上記従動ローラ２０の接触および非接触を判断する。つまり、上記ベルト１２と上記従動ローラ２０が接触すると、上記従動ローラ２０は回転し、この従動ローラ２０の回転を上記回転変化検出部５によって検出する。一方、上記ベルト１２と上記従動ローラ２０が離れると、上記従動ローラ２０の回転は減速し、この従動ローラ２０の回転の減速を上記回転変化検出部５によって検出する。

上記回転変化検出部５の出力に基づいて、上記接近離隔移動部４を制御する制御部８が設けられている。

この制御部８は、離隔状態の上記ベルト１２および上記従動ローラ２０を相対的に接近させるときに、上記回転変化検出部５の出力に基づいて上記ベルト１２と上記従動ローラ２０が接触し始めていると判断されたときの上記従動ローラ２０の位置を基準位置として検出する。または、この制御部８は、接触状態の上記ベルト１２および上記従動ローラ２０を相対的に離隔させるときに、上記回転変化検出部５の出力に基づいて上記ベルト１２と上記従動ローラ２０が離隔し始めていると判断されたときの上記従動ローラ２０の位置を基準位置として検出する。

そして、この制御部８は、上記基準位置から、上記ベルト１２の軸および上記従動ローラ２０の軸を相対的に一定量近づけるように、上記接近離隔移動部４を制御する。

具体的に述べると、上記従動ローラ２０には、初期位置検出部６および移動量検出部７が設けられている。なお、上記初期位置検出部６および上記移動量検出部７は、上記制御部８の制御動作において、必須の構成ではない。

上記初期位置検出部６は、上記従動ローラ２０が上記ベルト１２から離れた初期位置にあるか否かを検出する。上記移動量検出部７は、上記接近離隔移動部４によって移動される上記従動ローラ２０の移動量を検出する。

そして、上記制御部８は、上記初期位置検出部６によって検出される初期位置から上記従動ローラ２０の圧接動作を開始して、上記移動量検出部７によって所定の圧接量となるように、上記従動ローラ２０の圧接量を制御する。

上記制御部８は、図２に示すように、検出信号処理部８ａと、ＣＰＵ８ｂと、駆動源制御部８ｃとを有する。上記検出信号処理部８ａは、上記回転変化検出部５、上記初期位置検出部６および上記移動量検出部７から信号を受けて、この信号を上記ＣＰＵ８ｂに出力する。上記駆動源制御部８ｃは、上記ＣＰＵ８ｂから信号を受けて、この信号に基づいて、上記回転駆動部３および上記接近離隔移動部４を制御する。

なお、上記初期位置検出部６は、画像形成装置に電源が投入された際や、画像形成動作の開始時あるいは終了時に、上記従動ローラ２０の初期位置や待機位置を特定するための基準検出に用いることが主な使用用途となり、上記従動ローラ２０が、正常な動作範囲外に移動して、画像形成装置に損傷を与えてしまうことを防止するという役目もある。

また、上記従動ローラ２０の圧接量を制御するために、上記初期位置を利用しているが、この従動ローラ２０の位置は、上記初期位置に限らず、上記従動ローラ２０と上記ベルト１２の位置関係を一意に特定できれば、どの位置でもよい。

次に、図３と図４を用いて、上記制御部８による制御を説明する。なお、図３と図４では、上記ベルト１２を省略して描いている。

図３は、駆動ローラ１０が使用初期の状態である場合を示す。一点鎖線に示すように初期位置にある従動ローラ２０を、矢印に示すように、回転状態の駆動ローラ１０に近づけていく。すると、上記従動ローラ２０は、二点鎖線に示すように、上記駆動ローラ１０（上記ベルト１２）に接触し始めて、上記駆動ローラ１０に追従して回転し始める。この従動ローラ２０の回転を上記回転変化検出部５によって検出する。

上記制御部８は、回転が検出された上記従動ローラ２０の位置を、基準位置として検出し、この基準位置を、上記駆動ローラ１０（上記ベルト１２）と上記従動ローラ２０の圧接位置０、すなわちニップ量０として判断する。

その後、上記制御部８は、上記接近離隔移動部４を制御して、この基準位置から、上記駆動ローラ１０の軸および上記従動ローラ２０の軸を相対的に一定量Ａ近づける。つまり、この一定量Ａは、ニップ量０からの圧接量であり、ニップ量は、Ｗとなる。ここで、上記一定量Ａは、上記移動量検出部７によって検知される量であり、予め決められている量である。

図４は、駆動ローラ１０が使用により変形収縮している状態を示す。この駆動ローラ１０は、長期間の使用によって、一点鎖線から実線に示すように、初期の状態から縮径している。図３と同様に、上記制御部８は、上記従動ローラ２０を一点鎖線から矢印に示すように駆動ローラ１０に近づけていく。そして、上記制御部８は、上記回転変化検出部５の出力に基づいて上記従動ローラ２０が上記駆動ローラ１０（上記ベルト１２）に接触し始めていると判断されたときの上記従動ローラ２０の位置（つまり、二点鎖線に示す上記従動ローラ２０の位置）を、基準位置として検出する。

その後、上記制御部８は、上記接近離隔移動部４を制御して、この基準位置から、上記駆動ローラ１０の軸および上記従動ローラ２０の軸を相対的に一定量Ａ近づける。つまり、ニップ量は、図３と同じ量Ｗとなる。

このように、上記駆動ローラ１０の径が変化しても、ニップ量０の位置（つまり、上記基準位置）を検知可能であるため、この位置を基準として、さらに上記一定量Ａだけ、上記接近離隔移動部４により圧接を行うことによって、ニップ量０からの圧接量を、上記駆動ローラ１０の径変化にかかわらず一定にすることが可能となる。

なお、バネ力を介して圧接を行う機構においては、圧接時のバネの変化量が常に一定になるようにして、圧接力を一定にすることで、径変化によらずニップ量を一定に保つことができるが、この方法では、駆動ローラ１０の硬度が劣化により増加してしまった場合、圧接力を一定にすると、ニップ量が相対的に小さくなってしまう。しかし、本発明では、ニップ量０からの圧接量として必要な量Ｗを得ることができるので、駆動ローラ１０の硬度の増加に対するニップ量変化に対しても有効である。

上述の図４に示す制御部８の制御方法では、圧接動作時に従動ローラ２０が回転し始める基準位置を検出していたが、この基準位置の検出を離間時に行うことも可能である。つまり、接触状態の上記駆動ローラ１０および上記従動ローラ２０を相対的に離隔させると、上記従動ローラ２０に対する駆動力が失われた際に、上記従動ローラ２０自体の負荷トルクによって、上記従動ローラ２０の速度が減速し始める。このときの上記従動ローラ２０の位置を、上記制御部８によって、ニップ量０である基準位置として検出してもよい。

この場合、ニップ量０と判定した基準位置から、上記初期位置検出部６が上記従動ローラ２０の離間を検出するまでの動作量Ｂを、引き続き、上記移動量検出部７により検出する。そして、次の画像形成動作が始まる際に、上記動作量Ｂと同じ量を圧接させることで、ニップ量０の位置（基準位置）を判断することができる。

このとき、ニップ量０の位置を明示的に判断する必要はなく、上記従動ローラ２０を、上記初期位置検出部６によって検出される初期位置から、圧接量Ｃ（＝上記一定量Ａ十上記動作量Ｂ）だけ、移動することにより、所望の上記ニップ量Ｗが得られる。

また、上記制御部８の制御では、上記初期位置検出部６は必ずしも必要ではない。つまり、ニップ量０の位置（基準位置）を基準として、上記初期位置検出部６によって検出される位置まで達しない、任意の離間待機位置で、上記従動ローラ２０を待機してもよい。 そして、再度、画像形成動作を行う際は、上記従動ローラ２０を上記ベルト１２に圧接させるときに、上記制御部８によって、上記従動ローラ２０の回転開始を検出し、ニップ量０の位置（基準位置）を検出できる。このとき、微少にニップ量０の位置が変化していた場合においても、ニップ量０の位置を更新して補正することは言うまでもない。

具体的に述べると、図５に示すように、圧接動作処理を開始して（Ｓ１０）、上記駆動ローラ１０の駆動源であるモータをＯＮにする（Ｓ１１）と共に、上記接近離隔移動部４の駆動源であるモータをＯＮにして、上記従動ローラ２０を圧接方向に移動する（Ｓ１２）。

そして、上記制御部８によって、上記従動ローラ２０の回転状態の変化を検出する（Ｓ１３）と、このときの上記従動ローラ２０の位置を、上記制御部８によって、ニップ量０位置である基準位置として検出する。

そして、上記移動量検出部７によって、上記従動ローラ２０の圧接動作量の検出を開始し（Ｓ１４）、上記従動ローラ２０が上記一定量Ａを動作する（Ｓ１５）と、上記接近離隔移動部４の駆動源であるモータをＯＦＦにして（Ｓ１６）、圧接動作を終了する（Ｓ１７）。

一方、離間動作でニップ量０の位置を判定する際も、離間時に、上記従動ローラ２０の回転が変化（減速）し始めた位置をニップ量０（基準位置）と判定してから、任意の所定量Ｄだけ離間する。

そして、再度、画像形成動作を行う際は、上記従動ローラ２０を上記ベルト１２に圧接させるときに、上記従動ローラ２０を、圧接量Ｅ（＝上記一定量Ａ十上記所定量Ｄ）だけ、移動することにより、所望のニップ量に制御することができる。このとき、微少にニップ量０の位置が変化していた場合においても、画像形成動作終了時の離間動作において、ニップ量０の位置（基準位置）を更新して補正することは言うまでもない。

具体的に述べると、図６に示すように、画像形成終了後の離間動作処理を開始して（Ｓ２０）、上記接近離隔移動部４の駆動源であるモータをＯＮにして、上記従動ローラ２０を離間方向に移動する（Ｓ２１）。

そして、上記制御部８によって、上記従動ローラ２０の回転状態の変化を検出する（Ｓ２２）と、このときの上記従動ローラ２０の位置を、上記制御部８によって、ニップ量０位置である基準位置として検出する。

そして、上記移動量検出部７によって、上記従動ローラ２０の離間動作量の検出を開始すると共に上記駆動ローラ１０の駆動源であるモータをＯＦＦにし（Ｓ２３）、上記従動ローラ２０が所定量Ｄを動作する（Ｓ２４）と、上記接近離隔移動部４の駆動源であるモータをＯＦＦにして（Ｓ２５）、離間動作を終了する（Ｓ２６）。

その後、図７に示すように、圧接動作処理を開始して（Ｓ３０）、上記駆動ローラ１０の駆動源であるモータをＯＮにすると共に、上記接近離隔移動部４の駆動源であるモータをＯＮにして、上記従動ローラ２０を圧接方向に移動し、かつ、上記移動量検出部７によって、上記従動ローラ２０の圧接動作量の検出を開始する（Ｓ３１）。

そして、上記従動ローラ２０を、圧接量Ｅ（＝上記一定量Ａ十上記所定量Ｄ）だけ動作する（Ｓ３２）と、上記接近離隔移動部４の駆動源であるモータをＯＦＦにして（Ｓ３３）、圧接動作を終了する（Ｓ３４）。

このニップ量０の位置を検知できることの応用として、定着装置の部品のばらつきや組み立てのばらつきが大きいことによる、ニップ量のばらつきの影響も、抑えることが可能である。さらに、上記駆動ローラ１０の径変化によらず、上記従動ローラ２０の離間動作時に、ニップ量０からの、上記駆動ローラ１０と上記従動ローラ２０の離間距離を、一定にすることができると共に、上記従動ローラ２０を、上記初期位置検出部６によって検出される初期位置まで、戻す必要が無く、次回の画像形成動作の開始を行う際に、余分な距離を圧接させる必要が無いため、圧接時間の短縮にもつながる。

次に、上記従動ローラ２０の回転を検出する上記回転変化検出部５について述べる。上記回転変化検出部５は、例えば、上記従動ローラ２０軸にロータリーエンコーダを取り付けた構成が考えられるが、回転しているか否かを検知できればよいので、分解能が低い安価なものでもよい。

このエンコーダは、光式の物や磁気式の物など、方式は限らない。また、ローラ軸以外でも、例えばコロ付きエンコーダ等のローラの動作に連動して動作する部材の動作情報を検出する構成でも可能である。

さらに、ロータリーエンコーダではなくても、回転するローラの端部外周に幾つかの突起を設け、アクチュエータレバーをはじく構成とし、それをフォトインタラプタタイプのセンサを用いて検出する事で回転を検知する事も可能である。

また、電磁誘導加熱（ＩＨ）方式の定着装置には、従動ローラが停止していると、同じ箇所が過度に発熱してしまうため、従動ローラが回転しているかどうかの検出手段を設け、回転していないときには、加熱しないような構成になっているものもある。このような場合、この回転検出手段を、そのまま、本発明の回転検出手段として利用できるため、回転を検出するために、特別に検出手段を設ける必要はない。

なお、上述の回転検出手段は、上記従動ローラ２０側の動作を検出する方式であるが、上記従動ローラ２０を回転させる際には、上記従動ローラ２０側の負荷トルクが、上記駆動ローラ１０を介して、上記回転駆動部３にかかる事になる。この際に、上記回転駆動部３に対して、トルク変動が生じるため、その情報を利用して、上記従動ローラ２０の動作状態、つまり回転が開始したかどうかを検知する事も可能である。

例えば、トルクセンサなどのトルク検知手段でも可能であるが、このようなセンサがない場合でも、上記回転駆動部３に供給されるエネルギー、例えば電流などの変動を検知する事でも可能である。また、上記回転駆動部３が定速制御モータである場合、その定速制御系から、トルク増加時にも速度を維持するために、出力される内部指令信号を利用して、トルク変動を検知する事も可能である。このトルク変動が生じた事が分かれば、上記従動ローラ２０の回転が検知できる。

次に、上記駆動ローラ１０と上記従動ローラ２０の接近離隔の移動量を検出する機構（例えば、上記移動量検出部７）について述べる。

まず、上記制御部８は、上記従動ローラ２０の上記基準位置、および、上記一定量Ａを、上記接近離隔移動部４の出力に基づいて、検出するようにしてもよい。例えば、上記接近離隔移動部４の駆動源の回転軸、または、この駆動源に連動する部材に、ロータリーエンコーダを取り付けた構成が考えられる。

具体的に述べると、図８に示すように、上記従動ローラ２０の軸に、アーム５６の一端が取り付けられている。このアーム５６の中央部には、支点５７が設けられている。このアーム５６の他端には、円弧状のギアが取り付けられ、この円弧状のギアに、第１の減速ギア５５が噛み合っている。この第１の減速ギア５５に第２の減速ギア５４が噛み合っている。この第２の減速ギア５４に、駆動モータ５２のモータギア５３が噛み合っている。上記第２の減速ギア５４には、エンコーダ５８が取り付けられ、このエンコーダ５８を検知するセンサ５９が設けられている。

そして、上記駆動モータ５２が、矢印方向に回転すると、上記第２の減速ギア５４および上記第１の減速ギア５５が、矢印方向に回転し、上記アーム５６は、矢印方向に揺動して、上記従動ローラ２０は、矢印方向に、上記駆動ローラ１０に接近する。このとき、上記エンコーダ５８および上記センサ５９によって、上記従動ローラ２０の移動量を検出する。

また、上記接近離隔移動部４の駆動源に回転および動作情報を出力する機能を持ったものを使用しても、同様に回転量検出の機能が得られる。例えば、エンコーダ内蔵のモータや、回転量に応じたパルスを発生するモータ等が考えられるが、回転量に応じた情報を出力する物であれば、これに限らない。その他に、回転量情報を明示的に出力する機能をあらかじめ組み込んだモータでなくても、ブラシモータの様に、回転に伴い、そのロータ位置に対応した電流変化を検出することでも、回転量を検知することは可能である。

さらに、上記接近離隔移動部４は、上記制御部８からの入力（入力値）に基づいて、上記駆動ローラ１０および上記従動ローラ２０の移動量を制御されるようにしてもよい。つまり、上記接近離隔移動部４の駆動源の動作量を検出しなくても、上記制御部８により指令した量だけ動作する駆動源を用いる事で、動作量の判定が可能である。例えば、ステッピングモータを用いた場合は、駆動量をあらかじめ決めることができる特徴があるため、駆動源側の動作量情報を得ること無しに、駆動量を上記制御部８側で管理できることはいうまでもない。ステッピングモータの他には、位置制御モータ、例えば位置サーボ機能を有するモータ、あるいは制御手段と連携して同等の位置制御が可能になるモータも含まれる。

または、上記制御部８は、上記接近離隔移動部４に供給される電流または電圧の変動を検出して、上記従動ローラ２０の上記基準位置、および、上記一定量Ａを、検出するようにしてもよい。つまり、上記接近離隔移動部４の駆動源の駆動量に対応して、この駆動源に供給される電流または電圧の変動を元に駆動量を検出して、上記駆動ローラ１０および上記従動ローラ２０の圧接離間の位置情報および動作量として利用する。

あるいは、上記接近離隔移動部４は、予め決められた速度で上記従動ローラ２０を移動し、上記制御部８は、上記接近離隔移動部４によって上記従動ローラ２０を移動する時間および上記予め決められた速度から、上記従動ローラ２０の上記基準位置、および、上記一定量Ａを、算出するようにしてもよい。つまり、決まったパターンの速度で回転する駆動源、例えば定速制御モータであれば、この場合も、回転量を駆動源側から得ること無しに、駆動を行った時間と、その速度を乗じる処理を上記制御部８で行うことで、その処理結果は、結果的に駆動量を示すので、動作量の検知が可能である。定速制御モータでは、起動・停止の過渡状態では定速値に達するまで、および、停止するまでの動作のばらつきにより、前述の回転量計算処理に誤差が含まれてしまうが、過渡状態の時間が、全体の駆動時間に占める割合が大きくなければ、その誤差は問題ないレベルと見なすことができる。

上記構成の定着装置によれば、上記制御部８によって、上記駆動側回転体１および上記従動側回転体２を相対的に接近（または離隔）させるときに、上記駆動側回転体１と上記従動側回転体２が接触（または離隔）し始めるときの上記従動側回転体２の基準位置を検出して、この基準位置から上記駆動側回転体１の軸および上記従動側回転体２の軸を相対的に一定量近づけるので、上記駆動側回転体１および上記従動側回転体２の使用初期から寿命末期までの間、所望のニップ量Ｗを安定して正確に保つ事ができる。

したがって、上記駆動側回転体１および上記従動側回転体２の径変化による定着品質の低下を防ぐ。また、過度のニップ量設定による上記駆動側回転体１および上記従動側回転体２の材料への負担を軽減して、短寿命化を防止する。また、上記駆動側回転体１および上記従動側回転体２の硬度の増加による悪影響を防止し、上記駆動側回転体１および上記従動側回転体２の材料選択の自由度が広がり、上記駆動側回転体１および上記従動側回転体２を長期間有効に使用することができる。

また、上記回転変化検出部５は、上記従動側回転体２の回転状態の変化を検出するので、上記駆動側回転体１と上記従動側回転体２が接触したときに、上記従動側回転体２は回転して、この従動側回転体２の回転を上記回転変化検出部５によって検出する。したがって、上記駆動側回転体１と上記従動側回転体２の接触および非接触を正確に判断することができる。

または、上記回転変化検出部５は、上記回転駆動部３のトルクの変動を検出して、上記駆動側回転体１の回転状態の変化を検出するので、上記駆動側回転体１と上記従動側回転体２が接触したときに、上記回転駆動部３のトルクは大きくなって、このトルクの変動を上記回転変化検出部５によって検出する。したがって、簡単な構成で、上記駆動側回転体１と上記従動側回転体２の接触および非接触を判断することができる。

ここで、「回転駆動部３のトルクの変動を検出する」とは、上記回転駆動部３のトルクの変動を直接的にまたは間接的に検出することをいう。つまり、上記回転駆動部３に対する負荷トルクが変化したことによって現れる現象全般のいずれかを検出する。例えば、トルクの変動のみでなく、トルク変動によって生じる電流、電力、または、回転駆動部３への供給電流の変化を、含む。

または、上記制御部８は、上記基準位置および上記一定量Ａを、上記接近離隔移動部４の出力に基づいて、検出するので、上記駆動側回転体１および上記従動側回転体２の移動量を検出する機構を、別途、設けなくてよく、部品数の減少およびコストの低減を図ることができる。

または、上記接近離隔移動部４は、上記制御部８からの入力に基づいて、上記駆動側回転体１および上記従動側回転体２の移動量を制御されるので、上記基準位置および上記一定量Ａを、上記接近離隔移動部４の出力を検出しなくても、上記制御部８からの入力により決定できる。

または、上記制御部８は、上記接近離隔移動部４に供給される電流または電圧の変動を検出して、上記基準位置および上記一定量Ａを検出するので、上記接近離隔移動部４の出力を検出しなくても、上記駆動側回転体１および上記従動側回転体２の移動量を検出する機構を、別途、設けなくてよく、部品数の減少およびコストの低減を図ることができる。

または、上記制御部８は、上記接近離隔移動部４によって上記従動側回転体２を移動する時間および上記予め決められた速度から、上記基準位置および上記一定量Ａを算出するので、上記接近離隔移動部４の出力（例えば、上記接近離隔移動部４の動作量）を得ることなしに、上記基準位置および上記一定量Ａを、簡単な構成で得ることができる。

また、図示しないが、本発明の画像形成装置は、上記記録材に未定着のトナーを付着して画像を形成する作像装置と、上記トナーを溶融して上記記録材に定着させる上記定着装置とを備えている。したがって、この発明の画像形成装置によれば、上記定着装置を備えているので、画像品質を向上できる。

なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、上記駆動側回転体１は、ローラであってもよい。上記従動側回転体２は、ベルトであってもよい。

また、上記駆動側回転体１を加圧側とし、かつ、上記従動側回転体２を定着側としてもよく、上記駆動側回転体１と上記従動側回転体２で形成されるニップ部で、記録材を挟んで搬送しつつ、この記録材の未定着のトナーを定着すればよい。

また、上記接近離隔移動部４の代わりに、上記駆動側回転体１および上記従動側回転体２の少なくとも一方の回転体を移動する接近離隔移動部であってもよい。また、上記回転変化検出部５の代わりに、上記駆動側回転体１および上記従動側回転体２の少なくとも一方の回転体の回転状態の変化を検出する回転変化検出部であってもよい。

本発明の定着装置の一実施形態を示す簡略構成図である。 制御部のブロック図である。 初期のローラにおけるニップ量の制御を示す説明図である。 径変化後のローラにおけるニップ量の制御を示す説明図である。 圧接動作を利用したニップ量の制御を示すフローチャートである。 離間動作を利用したニップ量の制御を示す第１のフローチャートである。 離間動作を利用したニップ量の制御を示す第２のフローチャートである。 接近離隔移動部の簡略構成図である。 従来の定着装置における初期のローラでのニップ量を示す説明図である。 従来の定着装置における径変化後のローラでのニップ量を示す説明図である。

符号の説明

１ 駆動側回転体
１０ 駆動ローラ
１１ 加熱ローラ
１２ ベルト
２ 従動側回転体
２０ 従動ローラ
３ 回転駆動部
４ 接近離隔移動部
５ 回転変化検出部
６ 初期位置検出部
７ 移動量検出部
８ 制御部
Ａ 一定量

Claims (8)

1. 回転駆動部によって回転駆動される駆動側回転体と、
   この駆動側回転体に接触して、この駆動側回転体に従動して回転する従動側回転体と、
   上記駆動側回転体と上記従動側回転体が相対的に接近または離隔するように、上記駆動側回転体および上記従動側回転体の少なくとも一方の回転体を移動する接近離隔移動部と、
   上記駆動側回転体と上記従動側回転体の接触および非接触を判断するために、上記駆動側回転体および上記従動側回転体の少なくとも一方の回転体の回転状態の変化を検出する回転変化検出部と、
   離隔状態の上記駆動側回転体および上記従動側回転体を相対的に接近させるときに、上記回転変化検出部の出力に基づいて上記駆動側回転体と上記従動側回転体が接触し始めていると判断されたときの上記接近離隔移動部によって移動される上記少なくとも一方の回転体の位置を基準位置として検出し、または、
   接触状態の上記駆動側回転体および上記従動側回転体を相対的に離隔させるときに、上記回転変化検出部の出力に基づいて上記駆動側回転体と上記従動側回転体が離隔し始めていると判断されたときの上記接近離隔移動部によって移動される上記少なくとも一方の回転体の位置を基準位置として検出して、
   この基準位置から、上記駆動側回転体の軸および上記従動側回転体の軸を相対的に一定量近づけるように、上記接近離隔移動部を制御する制御部と
   を備えることを特徴とする定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置において、
   上記回転変化検出部は、上記従動側回転体の回転状態の変化を検出することを特徴とする定着装置。
3. 請求項１に記載の定着装置において、
   上記回転変化検出部は、上記回転駆動部のトルクの変動を検出して、上記駆動側回転体の回転状態の変化を検出することを特徴とする定着装置。
4. 請求項１に記載の定着装置において、
   上記制御部は、上記少なくとも一方の回転体の上記基準位置、および、上記駆動側回転体の軸および上記従動側回転体の軸を相対的に近づける上記一定量を、上記接近離隔移動部の出力に基づいて、検出することを特徴とする定着装置。
5. 請求項１に記載の定着装置において、
   上記接近離隔移動部は、上記制御部からの入力に基づいて、上記駆動側回転体および上記従動側回転体の移動量を制御されることを特徴とする定着装置。
6. 請求項１に記載の定着装置において、
   上記制御部は、上記接近離隔移動部に供給される電流または電圧の変動を検出して、上記少なくとも一方の回転体の上記基準位置、および、上記駆動側回転体の軸および上記従動側回転体の軸を相対的に近づける上記一定量を、検出することを特徴とする定着装置。
7. 請求項１に記載の定着装置において、
   上記接近離隔移動部は、予め決められた速度で上記少なくとも一方の回転体を移動し、
   上記制御部は、上記接近離隔移動部によって上記少なくとも一方の回転体を移動する時間および上記予め決められた速度から、上記少なくとも一方の回転体の上記基準位置、および、上記駆動側回転体の軸および上記従動側回転体の軸を相対的に近づける上記一定量を、算出することを特徴とする定着装置。
8. 請求項１に記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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