JP2017076091A - 定着装置およびこれを備える画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単且つ安価な構成で、定着ニップが異なる状態のいずれであるかを認識する定着装置等提供する。
【解決手段】定着装置１２は、定着ベルト３０に圧接して定着ニップＮを形成する加圧ローラー３１と、ニップ圧を変更する圧力変更部５０と、加圧ローラー３１の回転を検知する回転検知センサー４８と、ニップ圧を検知する圧力検知センサー６０と、２つのセンサー４８，６０の検知結果に基づいて定着ニップＮの状態を認識する制御装置と、を備え、圧力変更部５０は、第１〜第３の圧力の間でニップ圧を変更し、制御装置は、定着ベルト３０の回転を検知し、且つ第１の圧力を検知した場合、加圧状態Ｈであることを認識し、定着ベルト３０の回転を検知し、且つ第１の圧力を検知しない場合、減圧状態であることを認識し、定着ベルト３０の回転を検知せず、且つ第１の圧力を検知しない場合、ジャム処理状態であることを認識する。
【選択図】図４

Description

本発明は、シートにトナー像を定着させる定着装置およびこれを備える画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、用紙等のシート上に転写されたトナー像を定着させる定着装置を備えている。

例えば、特許文献１に記載の定着装置は、発熱ベルトに圧接される加圧ローラーを回転させるモーターを備えている。発熱ベルトと加圧ローラーとの間には、用紙を挟み込む定着ニップが形成されている。モーターが加圧ローラーを用紙の搬送方向（第１の方向）に回転させると、ニップ圧切り替え機構は定着ニップを加圧状態に保持する。一方、モーターが加圧ローラーを第１の方向とは逆方向（第２の方向）に回転させると、ニップ圧切り替え機構は定着ニップを減圧状態に保持する。この定着装置は、定着ニップを加圧状態から減圧状態にすることで、ニップ圧を低下させ、発熱ベルトと加圧ローラーとの相互圧接による変形を防止している。

特開２０１４−１６４１７３号公報

ところで、上記のような定着装置では、定着ニップにおいて用紙詰り（ジャム）が発生することがある。詰まった用紙を除去する場合、定着ニップは、減圧状態よりも更に減圧された状態（ジャム処理状態）に移行（遷移）されることが好ましい。すなわち、定着ニップは、加圧状態、減圧状態およびジャム処理状態の３つの状態のいずれかに保持されることが好ましい。

しかしながら、上記した定着装置は、モーターの正逆回転に対応した２つの状態に定着ニップを保持することしかできなかった。つまり、上記した定着装置は、異なる３つの状態のいずれかに定着ニップを保持することができなかった。

仮に、上記した定着装置において、異なる３つの状態のいずれかに定着ニップを保持する場合、３つの状態に対応する３通りのニップ圧を検知する必要がある。通常、３通りのニップ圧を検知するためには、２つの圧力検知用のセンサーが、２つのアクチュエーターの位置を検知することが必要になる。このように複数のセンサーや複数のアクチュエーターが必要になるため、装置の複雑化やコスト増加という問題が生じる。

他にも、ホームポジションに移動させたアクチュエーターを基準にして、１つの圧力検知用のセンサーで３通りのニップ圧を検知することも考えられる。この場合、センサーがどのニップ圧を検出していても必ずアクチュエーターをホームポジションに移動させなければならない。このため、アクチュエーターの不必要な移動が発生すると共に動作制御が複雑になるという問題もあった。

本発明は上記した課題を解決すべく、簡単且つ安価な構成で、定着ニップが異なる３つの状態のいずれであるかを認識するための定着装置およびこれを備える画像形成装置を提供する。

上記した目的を達成するため、本発明の定着装置は、回転可能に設けられ、熱源に加熱される定着部材と、回転可能に設けられ、前記定着部材に圧接して定着ニップを形成する加圧部材と、前記加圧部材を変位させて前記定着ニップに働くニップ圧を変更する圧力変更部と、前記定着部材の回転を検知する回転検知部と、前記ニップ圧を検知する圧力検知部と、前記回転検知部と前記圧力検知部との検知結果に基づいて前記定着ニップの状態を認識する制御部と、を備え、前記圧力変更部は、トナー像を定着させるシートを挟持可能な第１の圧力と、前記第１の圧力よりも減圧された第２の圧力と、前記第２の圧力よりも減圧された第３の圧力と、の間で前記ニップ圧を変更可能に構成され、前記制御部は、前記回転検知部が前記定着部材の回転を検知し、且つ前記圧力検知部が前記第１の圧力を検知した場合、前記圧力変更部が前記ニップ圧を前記第１の圧力とした加圧状態であることを認識し、前記回転検知部が前記定着部材の回転を検知し、且つ前記圧力検知部が前記第１の圧力を検知しない場合、前記圧力変更部が前記ニップ圧を前記第２の圧力とした減圧状態であることを認識し、前記回転検知部が前記定着部材の回転を検知せず、且つ前記圧力検知部が前記第１の圧力を検知しない場合、前記圧力変更部が前記ニップ圧を前記第３の圧力としたジャム処理状態であることを認識する。

ところで、定着装置は、定着部材の局所的な加熱を防止するために、定着部材の回転状態を検知する回転検知部を標準的に備えている。この構成によれば、制御部は、標準的に設けられる回転検知部と１つの圧力検知部との検知結果を利用して、異なる３つの状態のいずれかに保持された定着ニップ（ニップ圧）を認識する。これにより、１つの圧力検知部を追加するだけという簡単且つ安価な構成で、定着ニップが異なる３つの状態のいずれであるかを制御部に認識させることができる。つまり、制御部は、ニップ圧を管理することができる。

この場合、前記回転検知部が前記定着部材の回転を検知せず、且つ前記圧力検知部が前記第１の圧力を検知した場合、前記制御部は、前記圧力変更部を制御して前記圧力検知部が前記第１の圧力を検知しないように前記ニップ圧を低下させる減圧処理と、前記減圧処理後に、前記回転検知部の検知結果を再確認するリトライ処理と、を実行することが好ましい。

ここで、回転検知部が定着部材の回転を検知せず、且つ圧力検知部が第１の圧力を検知した場合、定着部材および加圧部材の回転開始に必要なトルク（初期トルク）が、第１の圧力よりも大きいことが想定される。この場合、定着部材を回転させることができない。この構成によれば、制御部が圧力変更部を制御してニップ圧を低下させるため、定着部材および加圧部材の回転を開始させることができる。また、制御部がリトライ処理を行うことで、減圧処理後における定着部材および加圧部材の回転を適切に認識することができる。

この場合、前記回転検知部が前記定着部材の回転を検知した後に前記定着部材の回転を検知しなくなった場合、前記制御部は、前記圧力変更部を制御して前記回転検知部が前記定着部材の回転を検知するように前記ニップ圧を増加させる加圧処理と、前記加圧処理後に、前記回転検知部の検知結果を再確認するリトライ処理と、を実行することが好ましい。

ここで、回転検知部が途中で定着部材の回転を検知しなくなった場合、ニップ圧が第２の圧力と第３の圧力との中間の圧力であることが想定される。この構成によれば、制御部が圧力変更部を制御してニップ圧を増加させるため、定着部材を再び回転させることができる。また、制御部がリトライ処理を行うことで、加圧処理後における定着ニップの状態を適切に認識することができる。

この場合、前記加圧部材を回転駆動させる定着駆動部と、可撓性を有し無端状に形成される前記定着部材としての定着ベルトを前記加圧部材に押し付ける押圧部材と、前記定着ベルトの回転軸方向両端部に装着される一対のキャップと、を更に備え、前記一対のキャップは、前記ニップ圧を前記第１の圧力または前記第２の圧力とした場合に前記定着ベルトと共に回転し、前記ニップ圧を前記第３の圧力とした場合に回転を停止し、前記回転検知部は、前記一対のキャップの少なくとも一方の回転を検知することが好ましい。

この構成によれば、各キャップは、定着ベルトに連れ回り可能に設けられ、ニップ圧に応じて回転または回転停止する。これにより、回転検知部はキャップを介して定着ベルトの回転状態を適切に検知することができる。

この場合、前記圧力変更部は、前記加圧部材を回転可能に支持し、前記定着部材に対して接離方向に移動可能に設けられる保持部と、前記保持部にカム面を接触させつつ前記回転軸を中心に回転することで前記ニップ圧を変更する偏心カムと、前記偏心カムを回転駆動させるカム駆動部と、を含むことが好ましい。

この構成によれば、偏心カムの回転角度を制御することで、ニップ圧を一意的に切り替えることができる。

上記した目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、シートにトナー像を転写させる画像形成部と、前記シートに前記トナー像を定着させる上記のいずれかの定着装置と、を備えている。

この構成によれば、定着部材の過剰加熱を防止するために標準的に設けられる回転検知部と１つの圧力検知部との検知結果を利用して、制御部は、異なる３つの状態のいずれかに保持された定着ニップ（ニップ圧）を簡単且つ安価に認識することができる。

本発明によれば、簡単且つ安価な構成で、定着ニップが異なる３つの状態のいずれであるかを認識することができる。

本発明の一実施形態に係るプリンターの内部構造を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置を模式的に示す縦断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置（加圧状態）を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置（減圧状態）を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置（ジャム処理状態）を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係るプリンターの制御装置等を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の初期化処理を示すフローチャートである。

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下、各図に示す方向を基準に説明する。

図１を参照して、本実施形態に係る画像形成装置としてのプリンター１について説明する。図１はプリンター１の内部構造を模式的に示す断面図である。

プリンター１は、装置本体２と、給紙カセット３と、排紙トレイ４と、を備えている。給紙カセット３は、装置本体２の下部で前後方向に挿脱可能に設けられている。給紙カセット３には、枚葉のシートＳ（の束）が収容されている。排紙トレイ４は、装置本体２の上面に設けられている。なお、シートＳは、紙製に限らず、樹脂フィルム等であってもよい。

また、プリンター１は、給紙部１０と、画像形成部１１と、定着装置１２と、排紙部１３と、制御装置１４と、を装置本体２内に備えている。給紙部１０は、給紙カセット３から排紙トレイ４まで延びる搬送路１５の上流側に設けられている。画像形成部１１は、搬送路１５の中間部に設けられている。定着装置１２は、搬送路１５にて画像形成部１１よりも下流側に設けられている。排紙部１３は、搬送路１５の下流端部に設けられている。制御装置１４（制御部）は、プリンター１の動作を統括制御する。なお、搬送路１５の下方には、シートＳの両面に印刷を行うための反転搬送路１６が形成されている。

給紙部１０は、給紙カセット３内のシートＳを１枚ずつ搬送路１５の下流側に向けて送り出す。画像形成部１１は、シートＳにトナー像を転写させる。画像形成部１１は、トナーコンテナ２０と、ドラムユニット２１と、光走査装置２２と、を有している。トナーコンテナ２０および光走査装置２２は、排紙トレイ４の下側に設けられている。ドラムユニット２１は、光走査装置２２の下側に設けられている。

トナーコンテナ２０は、例えば、黒色のトナー（現像剤）を収容している。ドラムユニット２１は、感光体ドラム２３と、帯電装置２４と、現像装置２５と、転写ローラー２６と、クリーニング装置２７と、を有している。感光体ドラム２３は、駆動機構（図示せず）に回転駆動される。帯電装置２４、現像装置２５、転写ローラー２６およびクリーニング装置２７は、感光体ドラム２３の周囲に転写プロセス順に配置されている。転写ローラー２６は、下側から感光体ドラム２３に圧接して転写ニップ２６ａを形成している。

定着装置１２は、いわゆる摺動ベルト方式を採用しており、可撓性を有する定着ベルト３０に圧接して定着ニップＮを形成する加圧ローラー３１を含んでいる。なお、定着装置１２の詳細は後述する。

ここで、プリンター１の動作について説明する。制御装置１４は、入力された画像データに基づいて、以下のように画像形成処理を実行する。

帯電装置２４は、感光体ドラム２３の表面を帯電させる。光走査装置２２は、感光体ドラム２３に向けて画像データに対応した露光（図１の破線矢印参照）を行う。現像装置２５は、感光体ドラム２３の表面に形成された静電潜像をトナー像に現像する。一方、給紙カセット３から供給されたシートＳは、搬送路１５を搬送されて転写ニップ２６ａまで到達する。転写バイアスが印加された転写ローラー２６は、転写ニップ２６ａを通過するシートＳにトナー像を転写させる。定着装置１２は、定着ニップＮを通過するシートＳを加圧しながら加熱して、シートＳにトナー像を定着させる。定着処理後のシートＳは、排紙部１３によって排紙トレイ４上に排出される。クリーニング装置２７は、転写後に感光体ドラム２３の表面に残ったトナーを除去する。

次に、図２ないし図７を参照して、定着装置１２について説明する。図２は定着装置１２を模式的に示す縦断面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。図４は定着装置１２（加圧状態Ｈ）を示す側面図である。図５は定着装置１２（減圧状態Ｌ）を示す側面図である。図６は定着装置１２（ジャム処理状態Ｊ）を示す側面図である。図７は制御装置１４等を示すブロック図である。

図２に示すように、定着装置１２は、定着ベルト３０と、加圧ローラー３１と、定着駆動部３２と、ＩＨ定着ユニット３３と、押圧部材３４と、左右一対のキャップ３５と、回転検知機構３６と、圧力変更機構３７と、を含んでいる。

図２および図３に示すように、定着部材としての定着ベルト３０は、可撓性を有し無端状に形成されている。定着ベルト３０は、例えば、外径２０〜５０ｍｍ程度の左右方向（回転軸方向）に長い円筒状に形成されている。定着ベルト３０は、回転軸Ａを中心に回転（周回走行）可能に設けられている。なお、図示は省略するが、定着ベルト３０は、内側から基材層、弾性層、離型層を積層して形成されている。基材層は、例えば、ニッケル（厚さ３０〜５０μｍ）またはポリイミド樹脂（厚さ５０〜１００μｍ）で形成されている。ポリイミド樹脂には、銅、銀、アルミニウム等の金属粉末が混合されることが好ましい。弾性層は、例えば、シリコンゴム（厚さ１００〜５００μｍ）で形成され、離型層は、例えば、フッ素系樹脂（厚さ１５〜５０μｍ）で形成されている。

加圧部材としての加圧ローラー３１は、前後方向に長い円筒状に形成されている。加圧ローラー３１は、回転軸Ｂを中心に回転可能に設けられている。加圧ローラー３１は、定着ベルト３０の下側から定着ベルト３０に圧接するように配置されている。定着ベルト３０と加圧ローラー３１との間には、定着ニップＮが形成されている。加圧ローラー３１は、円筒状の芯材３１ａの周面に弾性層３１ｂと離型層３１ｃとを積層して形成されている。芯材３１ａは、例えば、ステンレスやアルミニウム等の金属で形成されている。弾性層３１ｂは、例えば、シリコンゴムやシリコンスポンジで形成され、離型層３１ｃは、例えば、フッ素系樹脂で形成されている。

定着駆動部３２は、モーターやギア列（図示せず）を含んでいる。定着駆動部３２は、芯材３１ａの一端部（右端部）に固定された駆動ギア３８に接続されている。定着駆動部３２は、加圧ローラー３１を軸周りに回転駆動させる。

ＩＨ定着ユニット３３は、定着ベルト３０の上側（定着ニップＮの反対側）に配置されている。ＩＨ定着ユニット３３は、ユニットケース３３ａと、ＩＨコイル３３ｂと、を含んでいる。ユニットケース３３ａは、定着ベルト３０の上側外面に沿って円弧状に形成されている。熱源としてのＩＨコイル３３ｂは、ユニットケース３３ａの内部に収納されている。ＩＨコイル３３ｂに高周波電流を流すことで磁界が発生し、定着ベルト３０が加熱される。

押圧部材３４は、定着ベルト３０を加圧ローラー３１に押し付けるために、定着ベルト３０の内側に配置されている。押圧部材３４は、支持部材４０と、押圧パッド４１と、ベルトガイド４２と、を含んでいる。

支持部材４０は、固定部４０ａと、左右一対のシャフト部４０ｂと、を有している。固定部４０ａは、左右方向に長い略直方体状に形成され、定着ベルト３０の内側に配置されている。左右一対のシャフト部４０ｂは、固定部４０ａの左右両端部に連設されている（図２参照）。左右一対のシャフト部４０ｂは、定着ベルト３０の左右両端部から外側に突出している。なお、図示は省略するが、各シャフト部４０ｂは、円柱状に形成されている。

押圧パッド４１は、例えば、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂製で、左右方向に長い略直方体状に形成されている。押圧パッド４１は、固定部４０ａの下面に固定されている。押圧パッド４１の下面には、摺接シート４３が固定されている。すなわち、押圧パッド４１は、摺接シート４３および定着ベルト３０を挟んで加圧ローラー３１に対向して配置されている。なお、押圧パッド４１の下面には、エラストマーの層が形成されていることが好ましい。摺接シート４３は、例えば、耐熱性および耐摩耗性を有するフッ素系樹脂で形成されている。定着ベルト３０の内周面には、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＴＦＥ等から成るコーティングが施されている。

ベルトガイド４２は、固定部４０ａの上面に固定されている。ベルトガイド４２は、定着ベルト３０の上側内面に沿って円弧状に形成されている。ベルトガイド４２の外周面（上面）は、定着ベルト３０の内周面に接触している。すなわち、押圧部材３４は、定着ベルト３０の内側に張架されている。このため、定着ベルト３０は、上下方向に長い楕円形に変形している。ベルトガイド４２は、透磁率の大きな合金で形成され、ＩＨコイル３３ｂによって加熱される。なお、支持部材４０の固定部４０ａ、押圧パッド４１およびベルトガイド４２は、それぞれ、略同一の左右方向の長さに形成されている。

図２に示すように、左右一対のキャップ３５は、それぞれ、有底円筒状に形成されている。左右一対のキャップ３５は、定着ベルト３０の左右方向（回転軸方向）両端部に装着されている。詳細には、キャップ３５の内部に定着ベルト３０の外端部が嵌り込むようになっている。各キャップ３５の外周面には、第１接続ギア３５ａが形成されている。各キャップ３５の底部（左右外端面）の中央には、シャフト部４０ｂを遊挿させるための円形の挿通穴３５ｂが穿設されている。なお、各シャフト部４０ｂには、各キャップ３５の離脱を防止するための寄り止め部材４０ｃが固定されている。

各キャップ３５の内周面と定着ベルト３０の各端部外周面との間には、弾性部材４４が介設されている。各弾性部材４４は、例えば、シリコンゴム製で円環状に形成されている。なお、各弾性部材４４は、キャップ３５の内周面に接着されている。

図２および図４に示すように、回転検知機構３６は、第２接続ギア４５と、第３接続ギア４６と、回転パルス板４７と、回転検知センサー４８と、を備えている。

第２接続ギア４５は、右側のキャップ３５の第１接続ギア３５ａに噛み合っている。第３接続ギア４６は、第２接続ギア４５に噛み合っている。回転パルス板４７は、第３接続ギア４６の右側で、第３接続ギア４６と同軸上に固定されている。回転パルス板４７には、３つの遮光片４７ａが周方向に等間隔に並設されている。

回転検知部としての回転検知センサー４８は、例えば、フォトインタラプターであって、回転パルス板４７（各遮光片４７ａ）を挟み込むように発光部４８ａと受光部４８ｂとが配置されている。回転パルス板４７が回転すると、各遮光片４７ａは、発光部４８ａと受光部４８ｂとの間を通過するときに発光部４８ａから受光部４８ｂに向かう光を遮る。回転パルス板４７の回転に伴って各遮光片４７ａが遮光と遮光解除とを繰り返すことで、回転検知センサー４８は、定着ベルト３０（キャップ３５）の回転を検知する。

なお、回転検知センサー４８は、各接続ギア３５ａ，４５，４６を介して右側のキャップ３５の回転を検知しているが、本発明はこれに限定されない。回転検知センサー４８は、単一または複数設けられ、左右一対のキャップ３５の少なくとも一方の回転を検知すればよい。

圧力変更機構３７は、圧力変更部５０と、圧力検知センサー６０と、を有している。圧力変更部５０は、加圧ローラー３１を変位させて定着ニップＮに働くニップ圧を変更する。圧力検知部としての圧力検知センサー６０は、ニップ圧を検知する。

圧力変更部５０は、保持部５１と、左右一対の偏心カム５２と、アクチュエーター５３と、カム駆動部５４と、を含んでいる。保持部５１は、定着ベルト３０に対して接離方向（上下方向）に移動可能に設けられている。各偏心カム５２は、カム回転軸５２ａを中心に回転可能に設けられている。カム駆動部５４は、各偏心カム５２を回転駆動させる。

図４に示すように、保持部５１は、左右一対の保持アーム５５と、左右一対の押圧アーム５６と、左右一対の押圧バネ５７と、を有している。

左右一対の保持アーム５５は、加圧ローラー３１の下側（定着ニップＮの反対側）に配置されている。左右一対の保持アーム５５は、加圧ローラー３１の芯材３１ａの左右両側を回転可能に支持している。各保持アーム５５の前部には、アーム回動軸５５ａが設けられている。各保持アーム５５は、アーム回動軸５５ａを中心にして回動可能に設けられている。

左右一対の押圧アーム５６は、左右一対の押圧アーム５６の下側に配置されている。各保持アーム５５と同様に、各押圧アーム５６も、アーム回動軸５５ａを中心にして回動可能に設けられている。各押圧アーム５６の下面には、偏心カム５２のカム面５８が摺接するカムフォロア部５６ａが形成されている。

左右一対の押圧バネ５７は、保持アーム５５と押圧アーム５６との間に架設されている。各押圧バネ５７は、各アーム５５，５６の後部に配置されている。各押圧バネ５７は、保持アーム５５に対して押圧アーム５６を引き離す方向に付勢している。

各偏心カム５２は、外周面に沿ってカム面５８を形成し、カム回転軸５２ａからカム面５８までの距離を一定としない所謂円板カムである。各偏心カム５２は、保持部５１（各押圧アーム５６のカムフォロア部５６ａ）にカム面５８を接触させつつ回転することでニップ圧を変更する。なお、各押圧バネ５７の付勢力によって、各押圧アーム５６（カムフォロア部５６ａ）は、各偏心カム５２（カム面５８）に押し付けられている。なお、左右一対の偏心カム５２は、同一形状であるため、以下、１つの偏心カム５２に着目して説明する。

カム面５８は、加圧カム面５８ａと、減圧カム面５８ｂと、ジャム処理カム面５８ｃと、を連続させて形成されている。加圧カム面５８ａは、保持部５１を介して加圧ローラー３１を定着ベルト３０に向けて押圧し、ニップ圧を第１の圧力（Ｐ１）にするような偏心半径を有している。減圧カム面５８ｂは、保持部５１を介して加圧ローラー３１を定着ベルト３０に向けて押圧し、ニップ圧を第２の圧力（Ｐ２）にするような偏心半径を有している（図５参照）。ジャム処理カム面５８ｃは、定着ベルト３０に対する加圧ローラー３１の押圧を解除して、ニップ圧を第３の圧力（Ｐ３）にするような偏心半径を有している（図６参照）。

以上のように、圧力変更部５０は、各偏心カム５２を回転させることで、第１の圧力（Ｐ１）と、第２の圧力（Ｐ２）と、第３の圧力（Ｐ３）と、の間でニップ圧を変更可能に構成されている。すなわち、偏心カム５２の回転角度を制御することで、ニップ圧を一意的に切り替えることができる。なお、第１の圧力（Ｐ１）は、通常の画像形成を行う際のニップ圧であって、トナー像を定着させるシートＳを挟持可能な圧力である。第２の圧力（Ｐ２）は第１の圧力（Ｐ１）よりも減圧されており、第３の圧力（Ｐ３）は第２の圧力（Ｐ２）よりも減圧されている。

アクチュエーター５３は、各偏心カム５２のカム回転軸５２ａの一側（右側）に固定されている。つまり、アクチュエーター５３は、カム回転軸５２ａを中心に各偏心カム５２と一体となって回転する。

カム駆動部５４は、モーターやギア列（図示せず）を含んでいる。カム駆動部５４は、カム回転軸５２ａの一端部（右端部）に固定された入力ギア（図示せず）に接続されている。カム駆動部５４は、カム回転軸５２ａを中心に各偏心カム５２を回転駆動させる。

図２に示すように、圧力検知センサー６０は、例えば、フォトインタラプターであって、アクチュエーター５３を挟み込むように発光部６０ａと受光部６０ｂとが配置されている。アクチュエーター５３は、カム回転軸５２ａ周りに回転し、発光部６０ａと受光部６０ｂとの間に位置するときに発光部６０ａから受光部６０ｂに向かう光を遮る。これにより、圧力検知センサー６０は、アクチュエーター５３を検知する。

なお、圧力検知センサー６０がアクチュエーター５３を検知した状態で、偏心カム５２は、加圧カム面５８ａを保持部５１のカムフォロア部５６ａに接触させた状態になっている。つまり、このとき、圧力検知センサー６０は、ニップ圧として第１の圧力（Ｐ１）を検知する。

図７に示すように、定着駆動部３２、回転検知センサー４８、カム駆動部５４および圧力検知センサー６０等は、制御装置１４に電気的に接続され、制御装置１４によって制御される。制御装置１４（制御部）は、回転検知センサー４８と圧力検知センサー６０との検知結果に基づいて定着ニップＮの状態を認識する。なお、図示は省略するが、制御装置１４には、プリンター１の各部（装置）も接続されて適宜制御される。

なお、ニップ圧を第１の圧力（Ｐ１）または第２の圧力（Ｐ２）とした場合、加圧ローラー３１は、定着ベルト３０に食い込むように押し付けられる。一方、ニップ圧を第３の圧力（Ｐ３）とした場合、加圧ローラー３１は、定着ベルト３０に軽く接触または定着ベルト３０から離間している。制御装置１４は、圧力変更部５０（カム駆動部５４）を制御して、ニップ圧を適宜設定する。具体的には、プリンター１の電源が投入されると、制御装置１４は、画像形成部１１や定着装置１２等の各部を制御して画像形成処理の開始準備（初期化）を実行する。初期化処理が実行されると、ニップ圧は第２の圧力（Ｐ２）に設定される。そして、画像形成（印刷）を行う場合、ニップ圧は第１の圧力（Ｐ１）に設定される。定着ニップＮにおいてシートＳの搬送不良（ジャム）が発生すると、ニップ圧は第３の圧力（Ｐ３）に設定される。

上記した左右一対のキャップ３５は、ニップ圧を第１の圧力（Ｐ１）または第２の圧力（Ｐ２）とした場合に定着ベルト３０と共に回転し、ニップ圧を第３の圧力（Ｐ３）とした場合に回転を停止する。したがって、ニップ圧が第１の圧力（Ｐ１）または第２の圧力（Ｐ２）である場合、定着ベルト３０は、回転する加圧ローラー３１に従動して回転する。これに対し、ニップ圧が第３の圧力（Ｐ３）である場合、定着ベルト３０は、加圧ローラー３１に従動して回転しない。以上のように、各キャップ３５は、定着ベルト３０に連れ回り可能に設けられ、ニップ圧に応じて回転または回転停止する。これにより、回転検知センサー４８はキャップ３５を介して定着ベルト３０の回転状態を適切に検知することができる。

ここで、定着装置１２の作用について説明する。プリンター１の電源が投入されると、制御装置１４は、初期化処理を実行し、定着装置１２は、定着ニップＮのニップ圧を第２の圧力（Ｐ２）とした減圧状態Ｌに遷移するように制御される。定着ニップＮを減圧状態Ｌにすることで、ニップ圧を低下させ、定着ベルト３０と加圧ローラー３１との相互圧接による変形を防止している。

以下、主に図８を参照して、定着装置１２の初期化処理について説明する。図８は定着装置１２の初期化処理を示すフローチャートである。

まず、定着駆動部３２は、制御装置１４に駆動制御され、駆動ギア３８を介して加圧ローラー３１を回転させる（ステップＳ１）。なお、このとき、ＩＨコイル３３ｂは駆動されておらず、定着ベルト３０は加熱されていない。

続いて、制御装置１４は、圧力検知センサー６０の検出結果を参照する（ステップＳ２）。圧力検知センサー６０がアクチュエーター５３を検知（第１の圧力（Ｐ１）を検知）した場合（ステップＳ２でＹＥＳ）、制御装置１４は、回転検知センサー４８の検出結果を参照する（ステップＳ３）。回転検知センサー４８が定着ベルト３０の回転を検知した場合（ステップＳ３でＹＥＳ）、制御装置１４は、ニップ圧を第１の圧力（Ｐ１）とした加圧状態Ｈ（図４参照）であることを認識する（ステップＳ４）。

続いて、制御装置１４は、ニップ圧を第１の圧力（Ｐ１）から第２の圧力（Ｐ２）になるように、カム駆動部５４を制御する（ステップＳ５）。すなわち、圧力検知センサー６０がアクチュエーター５３（第１の圧力（Ｐ１））を検知しなくなるように、制御装置１４がカム駆動部５４の駆動を制御する。なお、制御装置１４のメモリー（図示せず）には、ニップ圧の変更に対応するカム駆動部５４の駆動時間（または回転角度）等が予め記憶されている。

制御装置１４は、メモリーに記憶された駆動時間等に基づいてカム駆動部５４を駆動させる。カム駆動部５４は、減圧カム面５８ｂをカムフォロア部５６ａに圧接させるまで偏心カム５２を回転させる（図４で時計周りに回転）。保持部５１のカムフォロア部５６ａは、相対的に加圧カム面５８ａから減圧カム面５８ｂに摺動する。減圧カム面５８ｂがカムフォロア部５６ａに圧接した状態では、アクチュエーター５３が圧力検知センサー６０の発光部６０ａと受光部６０ｂとの間から離脱する（図５参照）。このため、圧力検知センサー６０は、アクチュエーター５３（第１の圧力（Ｐ１））を検知しなくなり、制御装置１４は、ニップ圧を第２の圧力（Ｐ２）とした減圧状態Ｌであることを認識する（ステップＳ６）。そして、制御装置１４は、初期化処理を終了する。

次に、ステップＳ３において、回転検知センサー４８が定着ベルト３０の回転を検知しない場合（ステップＳ３でＮＯ）、ニップ圧が第１の圧力（Ｐ１）で、且つ、定着ベルト３０および加圧ローラー３１の回転開始に必要なトルク（初期トルク）が、第１の圧力（Ｐ１）よりも大きいことが想定される。この場合、定着ベルト３０を回転させることができない。そこで、制御装置１４は、圧力変更部５０を制御して圧力検知センサー６０が第１の圧力（Ｐ１）（アクチュエーター５３）を検知しないようにニップ圧を低下させる減圧処理を実行する（ステップＳ７）。減圧処理では、カム駆動部５４は、制御装置１４に駆動制御され、減圧カム面５８ｂをカムフォロア部５６ａに圧接させるまで偏心カム５２を回転させる（図５参照）。

続いて、制御装置１４は、減圧処理後に、回転検知センサー４８の検知結果を再確認するリトライ処理を実行する（ステップＳ８）。リトライ処理では、回転検知センサー４８が定着ベルト３０の回転を検知した場合（ステップＳ８でＹＥＳ）、制御装置１４は、ニップ圧を第２の圧力（Ｐ２）とした減圧状態Ｌであることを認識する（ステップＳ６）。そして、制御装置１４は、初期化処理を終了する。なお、回転検知センサー４８が定着ベルト３０の回転を検知しない場合（ステップＳ８でＮＯ）、制御装置１４は、エラー処理（例えば、液晶画面（図示せず）にエラーメッセージを表示）を行い（ステップＳ９）、初期化処理を終了する。

次に、圧力検知センサー６０がアクチュエーター５３を検知しない（第１の圧力（Ｐ１）を検知しない）場合（ステップＳ２でＮＯ）、制御装置１４は、回転検知センサー４８の検出結果を参照する（ステップＳ１０）。回転検知センサー４８が定着ベルト３０の回転を検知した場合（ステップＳ１０でＹＥＳ）、制御装置１４は、定着ニップＮのニップ圧を第２の圧力（Ｐ２）とした減圧状態Ｌであることを認識する（ステップＳ１１）。

続いて、制御装置１４は、所定時間経過後に、回転検知センサー４８の検知結果を参照し定着ベルト３０が回転しているか否かを判断する（ステップＳ１２）。回転検知センサー４８が定着ベルト３０の回転を検知した場合（ステップ１２でＹＥＳ）、制御装置１４は、減圧状態Ｌの維持を認識し（ステップＳ１３）、初期化処理を終了する。なお、制御装置１４のメモリーには、ステップＳ１１からステップＳ１２を実行するまでの所定時間が予め記憶されている。

次に、回転検知センサー４８が途中で定着ベルト３０の回転を検知しなくなった場合（ステップＳ１２でＮＯ）、ニップ圧が第２の圧力（Ｐ２）と第３の圧力（Ｐ３）との中間の圧力（以下、「中間圧力」ともいう。）であることが想定される。つまり、カムフォロア部５６ａが、減圧カム面５８ｂとジャム処理カム面５８ｃとの間のカム面５８に接触している。そこで、制御装置１４は、圧力変更部５０を制御して回転検知センサー４８が定着ベルト３０の回転を検知するようにニップ圧を増加させる加圧処理を実行する（ステップＳ１４）。加圧処理では、制御装置１４は、ニップ圧を中間圧力から第２の圧力（Ｐ２）になるように、カム駆動部５４を駆動制御する。すなわち、カム駆動部５４は、減圧カム面５８ｂをカムフォロア部５６ａに圧接させるまで偏心カム５２を回転させる（図５参照）。

続いて、制御装置１４は、加圧処理後に、回転検知センサー４８の検知結果を再確認するリトライ処理を実行する（ステップＳ８）。リトライ処理では、回転検知センサー４８が定着ベルト３０の回転を検知した場合（ステップＳ８でＹＥＳ）、制御装置１４は、減圧状態Ｌであることを認識し（ステップＳ６）、初期化処理を終了する。なお、回転検知センサー４８が定着ベルト３０の回転を検知しない場合（ステップＳ８でＮＯ）、制御装置１４は、例えば、エラー処理を実行し（ステップＳ９）、初期化処理を終了する。

次に、ステップＳ１０において、回転検知センサー４８が定着ベルト３０の回転を検知しない場合（ステップＳ１０でＮＯ）、制御装置１４は、定着ニップＮのニップ圧を第３の圧力（Ｐ３）としたジャム処理状態Ｊ（図６参照）であることを認識する（ステップＳ１５）。

続いて、制御装置１４は、ニップ圧を第３の圧力（Ｐ３）から第２の圧力（Ｐ２）になるように、カム駆動部５４を駆動制御し（ステップＳ１６（図６で偏心カム５２を反時計周りに回転））、初期化処理を終了する。

次に、定着装置１２による定着処理について説明する。制御装置１４は、定着駆動部３２およびＩＨコイル３３ｂを駆動制御する。定着駆動部３２は、駆動ギア３８を介して加圧ローラー３１を回転させる。ここで、定着ニップＮは減圧状態Ｌになっているため、定着ベルト３０は、加圧ローラー３１に従動して回転する（図５参照）。また、ＩＨコイル３３ｂには、電源（図示せず）から高周波電流が供給され、ＩＨコイル３３ｂから磁界が発生する。この磁界の作用によって定着ベルト３０に渦電流が発生し、定着ベルト３０が加熱される。なお、当該磁界はベルトガイド４２を加熱し、定着ベルト３０はベルトガイド４２によっても加熱される。なお、制御装置１４は、回転検知センサー４８の検知結果に基づいて定着ベルト３０の回転状態を判定する。仮に、定着ベルト３０が回転していない場合は、定着ベルト３０の局所的な加熱を防止するために、ＩＨコイル３３ｂの駆動と停止する。

次に、制御装置１４は、ニップ圧を第２の圧力（Ｐ２）（図５参照）から第１の圧力（Ｐ１）（図４参照）になるように、カム駆動部５４を駆動制御する。すなわち、カム駆動部５４は、加圧カム面５８ａをカムフォロア部５６ａに圧接させるまで偏心カム５２を回転させる。なお、第１の圧力（Ｐ１）へのニップ圧の変更は、定着駆動部３２およびＩＨコイル３３ｂの駆動制御よりも前に実行されてもよい。

次に、制御装置１４は、既に説明した画像形成処理（定着処理を除く。）を実行する。定着装置１２は、定着ニップＮを通過するシートＳを加熱しながら加圧して、トナー像をシートＳに定着させる。

以上説明したように、回転検知センサー４８が定着ベルト３０の回転を検知し、且つ圧力検知センサー６０が第１の圧力（Ｐ１）を検知した場合、制御装置１４は、圧力変更部５０がニップ圧を第１の圧力（Ｐ１）とした加圧状態Ｈ（図４参照）であることを認識する。また、回転検知センサー４８が定着ベルト３０の回転を検知し、且つ圧力検知センサー６０が第１の圧力（Ｐ１）を検知しない場合、制御装置１４は、圧力変更部５０がニップ圧を第２の圧力（Ｐ２）とした減圧状態Ｌ（図５参照）であることを認識する。さらに、回転検知センサー４８が定着ベルト３０の回転を検知せず、且つ圧力検知センサー６０が第１の圧力（Ｐ１）を検知しない場合、制御装置１４は、圧力変更部５０がニップ圧を第３の圧力（Ｐ３）としたジャム処理状態Ｊ（図６参照）であることを認識する。

以上説明した本実施形態に係る定着装置１２によれば、制御装置１４は、標準的に設けられる回転検知センサー４８と１つの圧力検知センサー６０との検知結果を利用して、異なる３つの状態のいずれかに保持された定着ニップＮ（ニップ圧）を認識する。これにより、１つの圧力検知センサー６０を追加するだけという簡単且つ安価な構成で、定着ニップＮが異なる３つの状態のいずれであるかを制御装置１４に認識させることができる。つまり、制御装置１４は、ニップ圧を管理することができる。

また、回転検知センサー４８が定着ベルト３０の回転を検知せず、且つ圧力検知センサー６０が第１の圧力（Ｐ１）を検知した場合、制御装置１４は、圧力変更部５０を制御してニップ圧を低下させる（ステップＳ７）。このため、定着ベルト３０および加圧ローラー３１の回転を開始させることができる。また、制御装置１４がリトライ処理を行うことで、減圧処理後における定着ベルト３０および加圧ローラー３１の回転を適切に認識することができる。

また、回転検知センサー４８が定着ベルト３０の回転を検知した後に定着ベルト３０の回転を検知しなくなった場合、制御装置１４は、圧力変更部５０を制御してニップ圧を増加させる（ステップＳＳ１４）。このため、定着ベルト３０を再び回転させることができる。また、制御装置１４がリトライ処理を行うことで、加圧処理後における定着ニップＮの状態を適切に認識することができる。

なお、本実施形態では、制御装置１４は、プリンター１を統括制御するものであったが、これに限らず、定着装置１２を制御する専用の制御部を設けてもよい。上記した初期化処理の手順は、一例であって、適宜、実行手順を変更してもよい。

なお、本実施形態の説明では、一例として、本発明をモノクロのプリンター１に適用した場合を示したが、これに限らず、例えば、カラープリンター、複写機、ファクシミリまたは複合機等に本発明を適用してもよい。

なお、上記実施形態の説明は、本発明に係る定着装置およびこれを備える画像形成装置における一態様を示すものであって、本発明の技術範囲は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態における構成要素は、適宜、既存の構成要素等との置き換えや組み合わせが可能であって、上記実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

１ プリンター（画像形成装置）
１１ 画像形成部
１２ 定着装置
１４ 制御装置（制御部）
３０ 定着ベルト（定着部材）
３１ 加圧ローラー（加圧部材）
３２ 定着駆動部
３３ｂ ＩＨコイル（熱源）
３４ 押圧部材
３５ キャップ
４８ 回転検知センサー（回転検知部）
５０ 圧力変更部
５１ 保持部
５２ 偏心カム
５４ カム駆動部
６０ 圧力検知センサー（圧力検知部）
Ｎ 定着ニップ

Claims (6)

1. 回転可能に設けられ、熱源に加熱される定着部材と、
   回転可能に設けられ、前記定着部材に圧接して定着ニップを形成する加圧部材と、
   前記加圧部材を変位させて前記定着ニップに働くニップ圧を変更する圧力変更部と、
   前記定着部材の回転を検知する回転検知部と、
   前記ニップ圧を検知する圧力検知部と、
   前記回転検知部と前記圧力検知部との検知結果に基づいて前記定着ニップの状態を認識する制御部と、を備え、
   前記圧力変更部は、トナー像を定着させるシートを挟持可能な第１の圧力と、前記第１の圧力よりも減圧された第２の圧力と、前記第２の圧力よりも減圧された第３の圧力と、の間で前記ニップ圧を変更可能に構成され、
   前記制御部は、
   前記回転検知部が前記定着部材の回転を検知し、且つ前記圧力検知部が前記第１の圧力を検知した場合、前記圧力変更部が前記ニップ圧を前記第１の圧力とした加圧状態であることを認識し、
   前記回転検知部が前記定着部材の回転を検知し、且つ前記圧力検知部が前記第１の圧力を検知しない場合、前記圧力変更部が前記ニップ圧を前記第２の圧力とした減圧状態であることを認識し、
   前記回転検知部が前記定着部材の回転を検知せず、且つ前記圧力検知部が前記第１の圧力を検知しない場合、前記圧力変更部が前記ニップ圧を前記第３の圧力としたジャム処理状態であることを認識することを特徴とする定着装置。
2. 前記回転検知部が前記定着部材の回転を検知せず、且つ前記圧力検知部が前記第１の圧力を検知した場合、前記制御部は、
   前記圧力変更部を制御して前記圧力検知部が前記第１の圧力を検知しないように前記ニップ圧を低下させる減圧処理と、
   前記減圧処理後に、前記回転検知部の検知結果を再確認するリトライ処理と、を実行することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記回転検知部が前記定着部材の回転を検知した後に前記定着部材の回転を検知しなくなった場合、前記制御部は、
   前記圧力変更部を制御して前記回転検知部が前記定着部材の回転を検知するように前記ニップ圧を増加させる加圧処理と、
   前記加圧処理後に、前記回転検知部の検知結果を再確認するリトライ処理と、を実行することを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
4. 前記加圧部材を回転駆動させる定着駆動部と、
   可撓性を有し無端状に形成される前記定着部材としての定着ベルトを前記加圧部材に押し付ける押圧部材と、
   前記定着ベルトの回転軸方向両端部に装着される一対のキャップと、を更に備え、
   前記一対のキャップは、前記ニップ圧を前記第１の圧力または前記第２の圧力とした場合に前記定着ベルトと共に回転し、前記ニップ圧を前記第３の圧力とした場合に回転を停止し、
   前記回転検知部は、前記一対のキャップの少なくとも一方の回転を検知することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の定着装置。
5. 前記圧力変更部は、
   前記加圧部材を回転可能に支持し、前記定着部材に対して接離方向に移動可能に設けられる保持部と、
   前記保持部にカム面を接触させつつ前記回転軸を中心に回転することで前記ニップ圧を変更する偏心カムと、
   前記偏心カムを回転駆動させるカム駆動部と、を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の定着装置。
6. シートにトナー像を転写させる画像形成部と、
   前記シートに前記トナー像を定着させる請求項１ないし５のいずれかに記載の定着装置と、を備えていることを特徴とする画像形成装置。
   

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