JP2010204222A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着ベルトを用いた場合であって、定着補助ローラの外径に変動が生じてもニップ部におけるニップ幅が最適化され、出力画像の生産性が低下する等の副作用が生じることなく、経時においても良好な定着性が安定的に維持される、定着装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナー像を加熱・溶融して記録媒体上に定着する定着ベルト２１と、定着補助ローラ２２と加圧部材３１とのニップ部における加圧力を調整する加圧力調整機構５５〜５８と、定着補助ローラ２２の外径の変動を検知する検知手段４５と、を備える。そして、検知手段４５の検知結果に基いて加圧力調整機構５５〜５８を稼動してニップ部における加圧力を調整する。
【選択図】図３

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の画像形成装置とそこに設置されるベルト方式の定着装置とに関するものである。

従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置では、定着部材として定着ベルトを用いた定着装置を用いた定着装置が、広く知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
特許文献１等において、ベルト定着方式の定着装置は、定着補助ローラ（定着ローラ）やテンションローラ等の複数のローラ部材に張架・支持された定着ベルト、定着ベルトを介して定着補助ローラに圧接してニップ部を形成する加圧ローラ、等で構成される。そして、定着ベルトと加圧ローラとの間（ニップ部である。）に記録媒体が搬送されて、記録媒体上のトナー像が定着される。このようなベルト定着方式の定着装置は、ローラ定着方式のものに比べて定着部材を低熱容量化できるために、装置の立ち上がり時間の短縮化や消費電力の低減化を達成できるものとして知られている。

一方、特許文献２等には、ベルト方式の定着装置であって、ニップ部におけるニップ幅の変化によって定着性にばらつきが生じるのを防止することを目的として、ニップ部におけるニップ幅のばらつきをテンションローラ（加熱ローラ）の位置から検知して、その検知結果に基いて記録媒体の搬送速度や定着ベルトの温度を変更する技術が開示されている。

従来のベルト定着方式の定着装置は、経時に定着補助ローラの外径が変動してニップ部におけるニップ幅が変化して、定着性が安定しなくなっていた。
詳しくは、トナー像を加熱・溶融して記録媒体に定着させるには、記録媒体の搬送速度や、定着ベルトの温度や、定着補助ローラと加圧ローラとのニップ部におけるニップ幅等の諸条件を、通紙する記録媒体の種類（紙種）や厚さ（紙厚）に応じて適切に設定する必要がある。しかし、上述した諸条件のうち、ニップ幅は、経時的な定着補助ローラの外径の変動にともない変化しやすい値である。定着補助ローラの外径の変動は、主として、受熱時間の違いによって発生する熱膨張によるものである。通常、装置のプリント動作が開始されると、定着補助ローラの外径が徐々に大きくなっていき、それにともないニップ幅も徐々に増加していく。そして、ニップ幅が適正値よりも大きな状態で定着工程がおこなわれると、ニップ部において記録媒体に与えられる熱量や圧力が大きくなり、カラー画像の光沢性が不充分になって良好な定着性を得られなくなってしまう。

一方、上述した特許文献２の技術は、ニップ部におけるニップ幅のばらつきをテンションローラ（加熱ローラ）の位置から検知して、その検知結果に基いて記録媒体の搬送速度や定着ベルトの温度を変更しているために、ニップ幅の変化によって定着性にばらつきが生じるのを防止する効果が期待できる。
しかし、特許文献２の技術は、定着ベルトを張架するテンションローラの位置でニップ幅のばらつきを検知するものであって、定着補助ローラの外径の変動をダイレクトに応答性を高めて検知できない可能性があった。また、ニップ幅のばらつきに基いて記録媒体の搬送速度を変更する場合には、画像形成装置における出力画像の生産性が低下してしまう可能性があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、定着ベルトを用いた場合であって、定着補助ローラの外径に変動が生じてもニップ部におけるニップ幅が最適化され、出力画像の生産性が低下する等の副作用が生じることなく、経時においても良好な定着性が安定的に維持される、定着装置及び画像形成装置を提供することにある。

この発明の請求項１記載の発明にかかる定着装置は、トナー像を加熱・溶融して記録媒体上に定着する定着ベルトと、少なくとも１つのローラ部材とともに前記定着ベルトを張架する定着補助ローラと、前記定着ベルトを介して前記定着補助ローラに圧接することで記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧部材と、前記定着補助ローラと前記加圧部材との前記ニップ部における加圧力を調整する加圧力調整機構と、前記定着補助ローラの外径の変動を検知する検知手段と、を備え、前記検知手段の検知結果に基いて前記加圧力調整機構を稼動して前記ニップ部における加圧力を調整するものである。

また、請求項２記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記検知手段を、前記定着補助ローラに直接的又は間接的に対向する位置であって前記定着補助ローラの法線方向に配設された測距センサとしたものである。

また、請求項３記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記検知手段は、前記定着補助ローラの回転軸方向に複数設置されたものである。

また、請求項４記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記検知手段によって検知される前記定着補助ローラの外径の変動の大きさに応じて前記ニップ部におけるニップ幅が適正値になるように前記加圧力調整機構を稼動するものである。

また、請求項５記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、通紙される記録媒体の種類又は／及び厚さから前記ニップ部におけるニップ幅の適正値を求め、前記検知手段によって検知される前記定着補助ローラの外径の変動の大きさに応じて前記ニップ部におけるニップ幅が前記適正値になるように前記加圧力調整機構を稼動してから記録媒体の通紙をおこなうものである。

また、この発明の請求項６記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の定着装置を備えたものである。

本発明は、定着ベルトを用いた場合であって、定着補助ローラの外径の変動を検知して、その検知結果に基いて加圧力調整機構を稼動してニップ部における加圧力を調整しているため、定着補助ローラの外径に変動が生じてもニップ部におけるニップ幅が最適化され、出力画像の生産性が低下する等の副作用が生じることなく、経時においても良好な定着性が安定的に維持される、定着装置及び画像形成装置を提供することができる。

この発明の実施の形態１における画像形成装置を示す全体構成図である。 定着装置を示す概略断面図である。 定着装置を示す概略正面図である。 定着補助ローラの外径変動にともないニップ幅が変動する状態を示す模式図である。 定着補助ローラの外径変動量と、ニップ幅の変動量と、の関係を示すグラフである。 定着補助ローラの外径変動量と、加圧位置の補正量と、の関係を示すグラフである。 この発明の実施の形態２における定着装置を示す構成図である。

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１〜図６にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、１は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機の装置本体、２は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、３は原稿Ｄを原稿読込部４に搬送する原稿搬送部、４は原稿Ｄの画像情報を読み込む原稿読込部、７は転写紙等の記録媒体Ｐが収容される給紙部、９は記録媒体Ｐの搬送タイミングを調整するレジストローラ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像が形成される感光体ドラム、１２は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上を帯電する帯電部、１３は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成される静電潜像を現像する現像部、１４は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐ上に重ねて転写する転写バイアスローラ（１次転写バイアスローラ）、１５は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の未転写トナーを回収するクリーニング部、を示す。

また、１６は中間転写ベルト１７を清掃する中間転写ベルトクリーニング部、１７は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、１８は中間転写ベルト１７上のカラートナー像を記録媒体Ｐ上に転写するための２次転写バイアスローラ、２０は記録媒体Ｐ上のトナー像（未定着画像）を定着するベルト方式の定着装置、を示す。

以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部３の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部４のコンタクトガラス５上に載置される。そして、原稿読込部４で、コンタクトガラス５上に載置された原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。

詳しくは、原稿読込部４は、コンタクトガラス５上の原稿Ｄの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Ｄにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Ｄのカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。

そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部２に送信される。そして、書込み部２からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光（露光光）が、それぞれ、対応する感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に向けて発せられる。

一方、４つの感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫは、それぞれ、図１の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫの表面は、帯電部１２との対向部で、一様に帯電される（帯電工程である。）。こうして、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部２において、４つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程である。）。

イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から１番目の感光体ドラム１１Ｙ表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム１１Ｙの回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電部１２にて帯電された後の感光体ドラム１１Ｙ上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。

同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から２番目の感光体ドラム１１Ｍ表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から３番目の感光体ドラム１１Ｃ表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から４番目の感光体ドラム１１ＢＫ表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。

その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、現像部１３との対向位置に達する。そして、各現像部１３から感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の潜像が現像される（現像工程である。）。
その後、現像工程後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、中間転写ベルト１７との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、中間転写ベルト１７の内周面に当接するように転写バイアスローラ１４が設置されている。そして、転写バイアスローラ１４の位置で、中間転写ベルト１７上に、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される（１次転写工程である。）。

そして、転写工程後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、クリーニング部１５との対向位置に達する。そして、クリーニング部１５で、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程である。）。
その後、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫにおける一連の作像プロセスが終了する。

他方、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の各色のトナーが重ねて転写（担持）された中間転写ベルト１７は、図中の時計方向に走行して、２次転写バイアスローラ１８との対向位置に達する。そして、２次転写バイアスローラ１８との対向位置で、記録媒体Ｐ上に中間転写ベルト１７上に担持されたカラーのトナー像が転写される（２次転写工程である。）。
その後、中間転写ベルト１７表面は、中間転写ベルトクリーニング部１６の位置に達する。そして、中間転写ベルト１７上に付着した未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部１６に回収されて、中間転写ベルト１７における一連の転写プロセスが終了する。

ここで、中間転写ベルト１７と２次転写バイアスローラ１８との間（２次転写ニップである。）に搬送される記録媒体Ｐは、給紙部７からレジストローラ９等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Ｐを収納する給紙部７から、給紙ローラ８により給送された記録媒体Ｐが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ９に導かれる。レジストローラ９に達した記録媒体Ｐは、タイミングを合わせて、２次転写ニップに向けて搬送される。

そして、フルカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、搬送ベルトによって定着装置２０に導かれる。定着装置２０では、定着ベルトと加圧ローラとのニップ部にて、カラー画像（トナー）が記録媒体Ｐ上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Ｐは、排紙ローラによって、装置本体１外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、図２及び図３にて、画像形成装置本体１に設置される定着装置２０の構成・動作について詳述する。
図２は、定着装置２０を示す概略断面図である。図３は、定着装置２０を示す概略正面図であって、主として加圧力調整機構の構成を示す図である。
図２に示すように、定着装置２０は、定着補助ローラ２２、加熱ローラ２３（ローラ部材）、定着ベルト２１、テンションローラ２４、加圧部材としての加圧ローラ３１、温度センサ４０、検知手段としての測距センサ４５、ガイド板３５、等で構成される。

ここで、定着ベルト２１は、樹脂材料からなるベース層上に、弾性層、離型層が順次積層された多層構造の無端状ベルトである。定着ベルト２１の弾性層は、フッ素ゴム、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム等の弾性材料で形成されている。定着ベルト２１の離型層は、ＰＦＡ（４フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）、等で形成されている。定着ベルト２１の表層に離型層を設けることにより、トナーＴ（トナー像）に対する離型性（剥離性）が担保されることになる。定着ベルト２１は、３つのローラ部材（定着補助ローラ２２と加熱ローラ２３とテンションローラ２４とである。）に張架・支持されて、図２中の矢印方向に走行する。テンションローラ２４は、定着ベルト２１の外周面に当接していて、定着ベルト２１に所定の張力を与えている。定着部材として熱容量の低い定着ベルト２１を用いることで、装置の昇温特性が向上する。

定着補助ローラ２２は、ＳＵＳ３０４等の芯金２２ａ上に、層厚が１５ｍｍ程度の発泡シリコーンゴムからなる弾性層２２ｂ（アスカーＣ硬度が２５〜５０程度のものである。）が形成された外径５２ｍｍ程度のローラ部材であって、加圧部材としての加圧ローラ３１に定着ベルト２１を介して圧接してニップ部を形成する。弾性層２２ｂを発泡材料で形成することで、ニップ部におけるニップ幅（ニップ量）を比較的大きく設定できるとともに、定着ベルト２１の熱が定着補助ローラ２２に移行しにくくなる。定着補助ローラ２２は、図２中の時計方向に回転する。
なお、本実施の形態１では、弾性層２２ｂの材料として発泡シリコーンゴムを用いたが、弾性層２２ｂの材料としてフッ素ゴム、シリコーンゴム等を用いることもできる。

加熱ローラ２３は、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属材料からなる外径が３８ｍｍ程度の中空構造のローラ部材であって、その円筒体の内部にはヒータ２５（熱源）が固設されている。なお、加熱ローラ２３は、耐食性を向上させるために、その表面にアルマイト処理が施されている。
加熱ローラ２３のヒータ２５は、ハロゲンヒータであって、その両端部が定着装置２０の側板（不図示である。）に固定されている。そして、装置本体１の電源部（交流電源）により出力制御されたヒータ２５からの輻射熱によって加熱ローラ２３が加熱されて、さらに加熱ローラ２３によって加熱された定着ベルト２１の表面から記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに熱が加えられる。ヒータ２５の出力制御は、定着ベルト２１表面に非接触で対向する温度センサ４０（サーモパイル）によるベルト表面温度の検知結果に基いておこなわれる。詳しくは、温度センサ４０の検知結果に基づいて定められる通電時間だけ、ヒータ２５に交流電圧が印加される。このようなヒータ２５の出力制御によって、定着ベルト２１の温度（定着温度）を所望の温度（目標制御温度）に調整制御することができる。

なお、本実施の形態１では、テンションローラ２４を設置して定着ベルト２１に所定の張力を与えたが、テンションローラ２４を設置せずに加熱ローラ２３をテンションローラとして機能させることもできる。具体的に、加熱ローラ２３を定着装置２０の側板に対して図２の左右方向に揺動可能に保持して、加熱ローラ２３をテンションプレートによって図２の右側に付勢することで、加熱ローラ２３が定着ベルト２１に所定の張力を与えるテンションローラとして機能することになる。このような場合、定着ベルト２１は、２つのローラ部材（定着補助ローラ２２と加熱ローラ２３とである。）に張架・支持されることになる。

また、加圧部材としての加圧ローラ３１は、外径が５０ｍｍ程度であって、主として、芯金３２と、芯金３２の外周面に接着層を介して形成された弾性層３３（層厚が３ｍｍ程度のものである。）と、からなる。加圧ローラ３１の弾性層３３は、フッ素ゴム、シリコーンゴム等のソリッドゴム材料で形成されている。なお、弾性層３３の表層にＰＦＡ等からなる薄肉の離型層を設けることもできる。
そして、加圧ローラ３１は、図３に示す加圧力調整機構５５〜５８によって定着ベルト２１を介して定着補助ローラ２２に圧接する。こうして、加圧ローラ３１と定着ベルト２１との間に、所望のニップ部が形成される。なお、本実施の形態１では、定着補助ローラ２２の弾性層２２ｂの圧縮量が３〜４ｍｍ程度であって、ニップ部のニップ幅が１４ｍｍ程度（通常時の適正値である。）に設定されている。なお、加圧力調整機構５５〜５８は、定着装置２０の幅方向両端部にそれぞれ設置されている。

加圧力調整機構５５〜５８（ニップ幅調整機構）は、定着補助ローラ２２と加圧ローラ３１とのニップ部における加圧力（圧接力）を調整するものである。
詳しくは、図３を参照して、加圧ローラ３１は、その両端の軸部が軸受３４を介して定着装置２０の側板に回転自在に保持されている。また、軸受３４は、定着装置２０の側板に形成された長穴に、上下方向に移動可能に保持されている。図３に示すように、加圧力調整機構は、加圧ローラ３１の軸受３４に係合する加圧レバー５５、加圧レバー５５に作用して加圧ローラ３１を定着補助ローラ２２に向けて付勢するカム部材５６（偏心カム）、カム部材５６を回転駆動する駆動モータ６１、カム部材５６の回転方向の姿勢を検知する位置センサ５７、加圧レバー５５をカム部材５６に当接させるために加圧レバー５５を付勢するスプリング５８、等で構成される。加圧レバー５５は、定着装置２０の側板に、支軸５５ａを中心に回動可能に保持されている。
そして、カム部材５６は、加圧レバー５５をニップ部の加圧力を増減する方向に移動させる。すなわち、ニップ部の加圧力を高く設定したいときには、カム部材５６を図３の状態から時計方向に回転駆動して、加圧レバー５５が軸受３４を介して加圧ローラ３１を上方に押し上げて、定着ベルト２１（定着補助ローラ２２）に対する加圧ローラ３１の加圧力を増加させる。これに対して、ニップ部の加圧力を低く設定したいときには、カム部材５６を図３の状態から反時計方向に回転駆動して、加圧レバー５５が加圧ローラ３１の自重とニップ部における反発力とスプリング５８の付勢力とにより下方に移動して、定着ベルト２１（定着補助ローラ２２）に対する加圧ローラ３１の加圧力を減少させる。
なお、カム部材５６の回転方向の姿勢は、カム部材５６の軸部に固設されてカム部材５６と一体的に回転する被検知板５６ａの有無を位置センサ５７によって光学的に検知することによって認識される。

このように、加圧力調整機構５５〜５８（ニップ幅調整機構）は、定着補助ローラ２２に対する加圧ローラ３１の加圧位置を調整するものである。そして、加圧力調整機構５５〜５８は、定着補助ローラ２２の外径の変動を検知する検知手段としての測距センサ４５の検知結果に基いて、ニップ部における加圧力（加圧位置）を調整するように稼動される。
詳しくは、図３を参照して、検知手段としての測距センサ４５は、定着ベルト２１を介して定着補助ローラ２２に間接的に対向する位置であって、定着補助ローラ２２の法線方向に配設されていて、定着補助ローラ２２との対向距離の変動を検知することで定着補助ローラ２２の外径の変動を検知する。測距センサ４５としては、レーザ変位計等を用いることができる。

そして、測距センサ４５によって検知される定着補助ローラ２２の外径の変動の大きさに応じてニップ部におけるニップ幅が適正値になるように加圧力調整機構５５〜５８が稼動される。
具体的に、測距センサ４５によって検知された定着補助ローラ２２の外径変動についての情報は、制御部６０に送られる。ここで、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）を参照して、加圧レバー５５の位置を固定した場合、定着補助ローラ２２の外径Ｒが熱膨張等によりΔだけ変動すると、それにともないニップ幅Ｎもδだけ変動することになる。この定着補助ローラ２２の外径Ｒの変動量Δと、ニップ幅Ｎの変動量δと、の関係は、図５に示すように相関がある（本実施の形態１の場合には、線形的な関係である。）。そのため、定着補助ローラ２２の外径Ｒの変動量Δに応じて、加圧力調整機構５５〜５８を稼動して、加圧ローラ３１の加圧位置を調整（補正）してやることで、定着補助ローラ２２の外径ＲがΔだけ変動しても、ニップ幅Ｎを変動させずに適正値に維持することができる。図６は、ニップ幅Ｎを適正値に維持するための、定着補助ローラ２２の外径Ｒの変動量Δと、加圧ローラ３１の加圧位置の補正量（調整量）と、の関係（本実施の形態１の場合には、線形的な関係である。）を示すグラフであって、この相関データが制御部６０の記憶部にインプットされている。
そして、測距センサ４５の検知結果が制御部６０に送られると、制御部６０にインプットされた定着補助ローラ２２の外径変動量Δと加圧位置の補正量との相関データを照合して、カム部材５６の回転方向と回転角度とが決定される。その後、決定された結果に基いて駆動モータ６１が駆動されて、加圧ローラ３１の加圧力（加圧位置）が可変されて、ニップ幅が適正化される。このような制御をおこなうことで、定着補助ローラ２２に外径変動が生じても良好な定着性を維持することができる。
なお、本実施の形態１では、定着補助ローラ２２の外径変動量Δとニップ幅変動量δとの関係や、定着補助ローラ２２の外径変動量Δと加圧位置との関係が線形的な関係となっているが、それらの関係が非線形的なものであっても、その非線形的な関係に基いて上述した制御をおこなうことができる。

ここで、「ニップ幅の適正値」とは、ニップ部において記録媒体Ｐに与えられる熱量や圧力が適当な大きさであって、カラー画像の光沢性が良好で、オフセット等の定着不良が生じることなく、良好な定着性を得るための条件である。
本実施の形態１では、通紙される記録媒体Ｐの種類（紙種）や厚さ（紙厚）からニップ幅の適正値を求めている。具体的には、制御部６０の記憶部に、記録媒体Ｐの種類や厚さと、ニップ幅の適正値と、の相関データがインプットされている。そして、その相関データに基いて、通紙される記録媒体Ｐに対するニップ幅の適正値を求める。そして、測距センサ４５よって検知される定着補助ローラ２２の外径の変動の大きさに応じてニップ幅がその適正値になるように加圧力調整機構５５〜５８を稼動してから記録媒体の通紙をおこなう。
このような制御をおこなうことで、通紙される記録媒体Ｐの種類や厚さに関わらず、定着補助ローラ２２に外径変動が生じても良好な定着性を維持することができる。

図２を参照して、定着ベルト２１と加圧ローラ３１との当接部（ニップ部である。）の入口側と出口側には、それぞれ、記録媒体Ｐの搬送を案内するガイド板３５が配設されている。ガイド板３５は、定着装置２０の側板に固設されている。
また、図示は省略するが、定着ベルト２１の外周面に対向する位置であって、ニップ部の出口側近傍には、分離板が配設されている。分離板は、定着工程後の記録媒体Ｐが定着ベルト２１の走行に沿って定着ベルト２１に巻き付いてしまう不具合を抑止する。

最後に、上述のように構成された定着装置２０の、通紙時の動作について説明する。
装置本体１の電源スイッチが投入されると、交流電源からヒータ２５に交流電圧が印加（給電）されるとともに、定着ベルト２１（定着補助ローラ２２、加熱ローラ２３）及び加圧ローラ３１の図２中の矢印方向の回転駆動が開始される。これと同時に、制御部６０では、通紙される記録媒体Ｐの種類や厚さに応じてニップ幅の適正値が求められる。そして、測距センサ４５で検知した定着補助ローラ２２の外径変動の検知結果に基いて、ニップ幅が適正値になるように加圧力調整機構５５〜５８が稼動される。
その後、給紙部７から記録媒体Ｐが給送されて、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の各色のトナーが記録媒体Ｐ上に未定着画像として担持される。未定着画像Ｔ（トナー像）が担持された記録媒体Ｐは、図２の矢印Ｙ１０方向に搬送されて、圧接状態にある定着ベルト２１及び加圧ローラ３１のニップ部に送入される。そして、定着ベルト２１による加熱と、定着ベルト２１（定着補助ローラ２２）及び加圧ローラ３１の押圧力とによって、記録媒体Ｐの表面にトナー像Ｔが定着される。その後、回転する定着ベルト２１及び加圧ローラ３１によってそのニップ部から送出された記録媒体Ｐは、矢印Ｙ１１方向に搬送される。
なお、連続通紙をおこなう場合には、連続通紙中に定期的に測距センサ４５による検知をおこなって、その検知結果に基いて加圧力調整機構５５〜５８を適宜に稼動して加圧位置の調整をおこなう。この場合の加圧ローラ３１の加圧位置の調整は、微小なものであるため、連続通紙の動作を中断することなくおこなうことができる。

以上説明したように、本実施の形態１では、定着ベルト２１を用いた場合であって、定着補助ローラ２２の外径の変動を検知して、その検知結果に基いて加圧力調整機構５５〜５８を稼動してニップ部における加圧力を調整しているため、定着補助ローラ２２の外径に変動が生じてもニップ部におけるニップ幅が最適化され、出力画像の生産性が低下する等の副作用が生じることなく、経時においても良好な定着性を安定的に維持することができる。

なお、本実施の形態１では、１つの測距センサ（検知手段）を用いて定着補助ローラ２２の外径変動を検知したが、定着補助ローラ２２の外径変動が回転軸方向の位置によって大きく異なる場合（例えば、幅方向中央部と幅方向両端部とで異なる場合である。）等には、定着補助ローラ２２の回転軸方向に複数の測距センサ（検知手段）を設置することもできる。そして、例えば、複数の測距センサの検知結果の平均値を定着補助ローラ２２の外径変動量として、その検知結果（平均値）に基いて加圧力調整機構５５〜５８を稼動することができる。
また、本実施の形態では、測距センサ４５を定着ベルト２１を介して定着補助ローラ２２に間接的に対向する位置に配設したが、測距センサ４５を定着補助ローラ２２に直接的に対向する位置（定着ベルト２１の内側であって、定着補助ローラ２２に対向する位置である。）に配設することもできる。
そして、これらの場合であっても、本実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態１では、加圧力調整機構にカム機構を用いたが、加圧力調整機構はこのような機構のものに限定されることなく、例えば、ソレノイドやモータを用いて加圧レバー５５を揺動させるような機構のものであってもよい。
また、本実施の形態１では、加圧レバー５５を軸受３４を介して加圧ローラ３１に間接的に係合させた。これに対して、加圧レバー５５を加圧ローラ３１に直接的に係合させることもできる。
これらの場合であっても、本実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

実施の形態２．
図７にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
図７は、実施の形態２における定着装置を示す構成図である。本実施の形態２における定着装置は、定着ベルト２１を誘導加熱部６５によって電磁誘導加熱している点が、定着ベルト２１をヒータ２５によって間接的に加熱している前記実施の形態１のものとは相違する。

図７に示すように、本実施の形態２における定着装置２０は、誘導加熱部６５、定着ベルト２１、加熱ローラ２３、定着補助ローラ２２、加圧ローラ３１、加圧ローラ３１を加熱するヒータ３４、検知手段としての測距センサ４５、等で構成される。

ここで、定着補助ローラ２２は、ステンレス鋼等からなる芯金の表面に、シリコーンゴム等の弾性層を形成したものである。定着補助ローラ２２の弾性層は、肉厚が１〜１０ｍｍで、アスカー硬度が３０〜６０度となるように形成されている。
加熱ローラ２３は、ステンレス鋼等で形成された円筒体である。加熱ローラ２３や定着補助ローラ２２は、図７の反時計方向に回転する。
定着ベルト２１は、発熱層を備えていて、加熱ローラ２３及び定着補助ローラ２２に張架・支持されている。定着ベルト２１は、内周面側から、ベース層、弾性層、発熱層、シリコーンゴム層、離型層、が積層されている。そして、定着ベルト２１の発熱層は、誘導加熱部６５から発せられる磁束によって電磁誘導加熱される。
誘導加熱部６５は、励磁コイル６６、コア６７、コイルガイド６８等で構成されている。
そして、本実施の形態２においても、前記実施の形態１と同様に、定着補助ローラ２２の外径変動を検知する測距センサ４５が設置されている。また、図示は省略するが、前記実施の形態１と同様に、ニップ部における加圧力（加圧位置）を調整する加圧力調整機構が設置されている。そして、本実施の形態２においても、測距センサ４５の検知結果に基いて、加圧力調整機構が稼動されてニップ幅が最適化される。

このように構成された定着装置１９は、定着工程時に次のように動作する。
定着補助ローラ２２の回転駆動によって、定着ベルト２１は図７の反時計方向に周回するとともに、加熱ローラ２３も反時計方向に回転して、加圧ローラ３１も時計方向に回転する。定着ベルト２１は、誘導加熱部６５との対向位置で加熱される。
詳しくは、不図示の電源部から励磁コイル６６に１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは、２０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚである。）の高周波交番電流を流すことで、発熱層に向けて磁力線が双方向に交互に切り替わるように形成される。このように交番磁界が形成されることで、定着ベルト２１の発熱層に渦電流が生じて、発熱層の電気抵抗によってジュール熱が発生して、発熱層が加熱される。こうして、定着ベルト２１は、自身の発熱層の発熱によって加熱される。

その後、誘導加熱部６５によって加熱された定着ベルト２１表面は、加圧ローラ３１との当接部（ニップ部）に達する。そして、搬送される記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔ（トナー）を加熱して溶融する。ニップ部を通過した定着ベルト２１表面は、その後に再び誘導加熱部６５との対向位置に達する。このような一連の動作が連続的に繰り返されて、画像形成プロセスにおける定着工程が完了する。

なお、本実施の形態２では、誘導加熱部６５によって誘導加熱される発熱層を定着ベルト２１に設けたが、発熱層を加熱ローラ２３に設けることもできる。このような場合には、誘導加熱部６５によって加熱ローラ２３が電磁誘導加熱されて、定着ベルト２１が加熱ローラ２３によって間接的に加熱されることになる。

以上説明したように、本実施の形態２でも、前記実施の形態１と同様に、定着ベルト２１を用いた場合であって、定着補助ローラ２２の外径の変動を検知して、その検知結果に基いて加圧力調整機構５５〜５８を稼動してニップ部における加圧力を調整しているため、定着補助ローラ２２の外径に変動が生じてもニップ部におけるニップ幅が最適化され、出力画像の生産性が低下する等の副作用が生じることなく、経時においても良好な定着性を安定的に維持することができる。

なお、前記各実施の形態では加圧部材として加圧ローラ３１を用いたが、加圧部材として加圧ベルトや加圧パッドを用いてもよい。その場合にも、前記各実施の形態とほぼ同様の効果を得ることができる。

なお、本発明が前記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

１ 画像形成装置本体（装置本体）、
２０ 定着装置、
２１ 定着ベルト、
２２ 定着補助ローラ、
２３ 加熱ローラ（ローラ部材）、
２５ ヒータ、
３１ 加圧ローラ（加圧部材）、
４５ 測距センサ（検知手段）、
５５ 加圧レバー（加圧力調整機構）、
５６ カム部材（加圧力調整機構）、 Ｐ 記録媒体。

特開２００５−１５６７６９号公報 特開２００８−１３９７２４号公報

Claims (6)

1. トナー像を加熱・溶融して記録媒体上に定着する定着ベルトと、
   少なくとも１つのローラ部材とともに前記定着ベルトを張架する定着補助ローラと、
   前記定着ベルトを介して前記定着補助ローラに圧接することで記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧部材と、
   前記定着補助ローラと前記加圧部材との前記ニップ部における加圧力を調整する加圧力調整機構と、
   前記定着補助ローラの外径の変動を検知する検知手段と、
   を備え、
   前記検知手段の検知結果に基いて前記加圧力調整機構を稼動して前記ニップ部における加圧力を調整することを特徴とする定着装置。
2. 前記検知手段は、前記定着補助ローラに直接的又は間接的に対向する位置であって前記定着補助ローラの法線方向に配設された測距センサであることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記検知手段は、前記定着補助ローラの回転軸方向に複数設置されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
4. 前記検知手段によって検知される前記定着補助ローラの外径の変動の大きさに応じて前記ニップ部におけるニップ幅が適正値になるように前記加圧力調整機構を稼動することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の定着装置。
5. 通紙される記録媒体の種類又は／及び厚さから前記ニップ部におけるニップ幅の適正値を求め、前記検知手段によって検知される前記定着補助ローラの外径の変動の大きさに応じて前記ニップ部におけるニップ幅が前記適正値になるように前記加圧力調整機構を稼動してから記録媒体の通紙をおこなうことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の定着装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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