JP2019200304A - 画像形成装置および制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ゴム層の厚みが厚い定着ローラーのみを回転駆動する場合において、良好な定着を実現する画像形成装置および制御プログラムを提供する。【解決手段】表面に所定の厚みの弾性層２３２を備える第１ローラー２３０と、表面に当該第１ローラー２３０よりも厚みが小さい弾性層２４２を備える第２ローラー２４０と、第１ローラー２３０に掛架され、第２ローラー２４０との間に定着ニップ部Ｎを構成する定着ベルト２２０と、第１および第２ローラー２３０，２４０をそれぞれ駆動する第１および２駆動モーター２５０，２６０と、を備える。第１駆動モーター２５０によって第１ローラー２３０を回転駆動し、第２ローラー２４０を第１ローラー２３０および定着ベルト２２０に従動して回転させる場合、第２駆動モーター２６０に発生する起電流が所定値になるように、第１駆動モーター２５０の駆動電流を制御する。【選択図】図３

Description

本発明は、画像形成装置および制御プログラムに関する。

用紙に安定して高品質の画像を定着できる定着装置が求められている。電子写真方式の画像形成装置では、画像形成部においてトナー画像が形成された用紙を、定着装置の定着ニップ部を通過させて、加熱・加圧処理することにより、用紙に画像を定着する。定着ニップ部は、定着ベルトを有する構成では、加熱ローラーおよび定着ローラーに架け渡された定着ベルトと加圧ローラーとの間に形成され、定着ベルトを有しない構成では、定着ローラーと加圧ローラーとの間に形成される。

これに関連して、特許文献１には、比較的細い芯金の周りに厚いゴム層が形成された定着ローラーと、比較的太い芯金の周りに薄いゴム層が形成された加圧ローラーと、を有する定着装置が開示されている。このように、定着ローラーのゴム層が加圧ローラーのゴム層よりも厚く形成されているので、定着ニップ部において定着ローラーが加圧ローラーよりも相対的に柔らかくなり、加圧ローラーの表面は凸形状である一方で定着ローラーの表面は凹形状になる。その結果、定着ローラーの表面が用紙の微小な凹凸に密着しやすくなるとともに、加圧ローラーの表面の凸形状により用紙を定着ローラーから分離しやすくなるという利点がある。

ところが、厚いゴム層が形成された定着ローラーは、加熱される際の熱膨張により径が大きく変化しうる。その結果、定着ローラーに圧接する加圧ローラーの回転速度が不安定になるおそれがある。

これに対して、特許文献１には、加熱によって定着ローラーおよび加圧ローラーとで異なる径変化が生じる場合でも、両ローラーを安定して回転駆動でき、良好な定着を行えることが開示されている。

特開２０１３−２４８９３号公報

しかし、特許文献１には、定着ローラーおよび加圧ローラーを有する構成において、両ローラーを安定して回転駆動できることは開示されているものの、ゴム層の厚みが厚い定着ローラーのみを駆動する場合において、良好な定着を実現する技術は開示されていない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ゴム層の厚みが厚い定着ローラーのみを回転駆動する場合において、良好な定着を実現する画像形成装置および制御プログラムを提供することを目的とする。

本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。

（１）用紙にトナー画像を形成する画像形成部と、
表面に所定の厚みの弾性層を備える第１ローラーと、表面に当該第１ローラーよりも厚みが小さい弾性層を備える第２ローラーと、前記第１ローラーに掛架され、前記第２ローラーによって圧接されることにより前記第２ローラーとの間に定着ニップ部を構成する定着ベルトと、前記第１ローラーを駆動する第１駆動モーターおよび前記第２ローラーを駆動する第２駆動モーターと、を備え、前記用紙にトナー画像を定着する定着部と、前記第１駆動モーターによって前記第１ローラーを回転駆動し、前記第２ローラーを前記第１ローラーおよび前記定着ベルトに従動して回転させる場合、前記第２駆動モーターに発生する起電流が所定値になるように、前記第１駆動モーターの駆動電流を制御する制御部と、を有する、画像形成装置。

（２）用紙にトナー画像を形成する画像形成部と、表面に所定の厚みの弾性層を備える第１ローラーと、表面に当該第１ローラーよりも厚みが小さい弾性層を備え、前記第１ローラーとの間に定着ニップ部を構成する第２ローラーと、前記第１ローラーを駆動する第１駆動モーターおよび前記第２ローラーを駆動する第２駆動モーターと、を備え、前記用紙にトナー画像を定着する定着部と、前記第１駆動モーターによって前記第１ローラーを回転駆動し、前記第２ローラーを前記第１ローラーに従動して回転させる場合、前記第２駆動モーターに発生する起電流が所定値になるように、前記第１駆動モーターの駆動電流を制御する制御部と、を有する、画像形成装置。

（３）前記制御部は、非通紙時において、前記第２駆動モーターに発生する起電流が所定値になるように、前記第１駆動モーターの駆動電流を制御する、上記（１）または（２）に記載の画像形成装置。

（４）前記第１ローラーは、前記定着ニップ部に搬送された用紙上の前記トナー画像に接触する定着ローラーである、上記（１）または（２）に記載の画像形成装置。

（５）前記用紙を前記定着ニップ部へガイドする進入ガイドと、前記進入ガイドにガイドされ、前記定着ニップ部に進入する前記用紙のループ量を検知するループ量検知部と、をさらに有し、前記制御部は、通紙時において、前記第１駆動モーターによって前記第１ローラーを回転駆動し、前記第２ローラーを前記第１ローラーに従動して回転させる場合、前記用紙のループ量が一定になるように前記第１駆動モーターの駆動電流を制御することで、前記第１ローラーの回転速度を制御する、上記（３）に記載の画像形成装置。

（６）用紙にトナー画像を形成する画像形成部と、表面に所定の厚みの弾性層を備える第１ローラーと、表面に当該第１ローラーよりも厚みが小さい弾性層を備える第２ローラーと、前記第１ローラーに掛架され、前記第２ローラーによって圧接されることにより前記第２ローラーとの間に定着ニップ部を構成する定着ベルトと、前記第１ローラーを駆動する第１駆動モーターおよび前記第２ローラーを駆動する第２駆動モーターと、を備え、前記用紙にトナー画像を定着する定着部と、を有する画像形成装置の制御プログラムであって、前記第１駆動モーターによって前記第１ローラーを回転駆動し、前記第２ローラーを前記第１ローラーおよび前記定着ベルトに従動して回転させる場合、前記第２駆動モーターに発生する起電流が所定値になるように、前記第１駆動モーターの駆動電流を制御する手順（ａ）を、前記画像形成装置に実行させるための制御プログラム。

（７）用紙にトナー画像を形成する画像形成部と、表面に所定の厚みの弾性層を備える第１ローラーと、表面に当該第１ローラーよりも厚みが小さい弾性層を備え、前記第１ローラーとの間に定着ニップ部を構成する第２ローラーと、前記第１ローラーを駆動する第１駆動モーターおよび前記第２ローラーを駆動する第２駆動モーターと、を備え、前記用紙にトナー画像を定着する定着部と、を有する画像形成装置の制御プログラムであって、前記第１駆動モーターによって前記第１ローラーを回転駆動し、前記第２ローラーを前記第１ローラーに従動して回転させる場合、前記第２駆動モーターに発生する起電流が所定値になるように、前記第１駆動モーターの駆動電流を制御する手順（ａ）を、前記画像形成装置に実行させるための制御プログラム。

（８）前記手順（ａ）では、非通紙時において、前記第２駆動モーターに発生する起電流が所定値になるように、前記第１駆動モーターの駆動電流を制御する、上記（６）または（７）に記載の制御プログラム。

（９）前記画像形成装置は、前記用紙を前記定着ニップ部へガイドする進入ガイドと、前記進入ガイドにガイドされ、前記定着ニップ部に進入する前記用紙のループ量を検知するループ量検知部と、をさらに有し、前記制御プログラムは、前記手順（ａ）の後に手順（ｂ）をさらに有し、当該手順（ｂ）では、通紙時において、前記第１駆動モーターによって前記第１ローラーを回転駆動し、前記第２ローラーを前記第１ローラーに従動して回転させる場合、前記用紙のループ量が一定になるように前記第１駆動モーターの駆動電流を制御することで、前記第１ローラーの回転速度を制御する、上記（８）に記載の制御プログラム。

本発明によれば、表面に互いに厚みの異なる弾性層を備える第１ローラーおよび第２ローラーを有する定着部において、弾性層の厚みが大きい第１ローラーのみを駆動する場合においても定着速度が安定する。したがって、第１ローラーのみを回転駆動する場合においても、良好な定着を実現することが可能になる。

一実施の形態の画像形成装置の構成を例示する概略断面図である。 図１に示す画像形成装置の構成を例示する概略ブロック図である。 図１に示す定着部の主要な構成を例示する模式的な図である。 図１に示す定着部の定着ニップ部付近を拡大した模式図である。 ヒーターの加熱による加圧ローラーの熱膨張を例示する模式図である。 ヒーターの加熱による定着ローラーの熱膨張を例示する模式図である。 図１に示す定着部のウォームアップから連続通紙後までの３つの段階における定着ローラーの弾性層の温度分布を例示するグラフである。 定着ローラーおよび加圧ローラーについて、温度変化に対する周速度変動を例示するグラフである。 一実施の形態の画像形成装置の制御方法の処理手順を例示するフローチャートである。 画像形成装置の動作を時間の経過を追って説明するための模式図である。 図１に示す定着部における非通紙時制御について例示する模式図である。 図１に示す定着部における通紙時制御について例示する模式図である。 定着ベルトを有しない定着部における非通紙時制御について例示する模式図である。 定着ベルトを有しない定着部における通紙時制御について例示する模式図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

（一実施の形態）
＜画像形成装置１００＞
図１は一実施の形態の画像形成装置１００の構成を例示する概略断面図であり、図２は図１に示す画像形成装置１００の構成を例示する概略ブロック図である。

画像形成装置１００は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、原稿から画像を読み取り、読み取った画像を用紙に形成（印刷）する。また、画像形成装置１００は、ネットワークを通じて外部のクライアント端末からＰＤＬ（Ｐａｇｅ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ Ｌａｎｇｕａｇｅ）形式の印刷データおよび印刷設定情報を含む印刷ジョブを受信し、これに基づいて用紙に画像を形成する。クライアント端末は、たとえばパーソナルコンピューター、タブレット端末、スマートフォンなどでありうる。

図２に示すように、画像形成装置１００は、画像読取部１１０、画像処理部１２０、画像形成部１３０、給紙部１４０、用紙搬送部１５０、定着部２００、通信部３００、操作表示部４００、および制御部５００を有する。これらの構成要素は、内部バス１０１により相互に通信可能に接続されている。

画像読取部１１０は、原稿を読み取り、画像情報信号を出力する。原稿台１１１上に載置された原稿は画像読み取り装置１１２の査露光装置の光学系により画像が走査露光され、ラインイメージセンサーに読み込まれる。光電変換された画像情報信号は、画像処理部１２０において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、印刷画像データとして画像形成部１３０の光書込部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ（後述）に入力される。

画像形成部１３０は、帯電、露光、現像、および転写の各工程を含む電子写真方式などの周知の作像プロセスを用いて、印刷画像データに基づいて画像（トナー画像）を用紙上に形成する。画像形成部１３０は、それぞれ、イエロー（Ｙ）色、マゼンタ（Ｍ）色、シアン（Ｃ）色、および黒（Ｋ）色の画像を形成する４組のサブユニット１３Ｙ、サブユニット１３Ｍ、サブユニット１３Ｃ、およびサブユニット１３Ｋを有する。

サブユニット１３Ｙは、感光体ドラム１Ｙ、その周囲に配置された帯電部２Ｙ、光書込部３Ｙ、現像装置４Ｙおよびドラムクリーナ５Ｙを有して構成される。

同様に、サブユニット１３Ｍは、感光体ドラム１Ｍ、その周囲に配置された帯電部２Ｍ、光書込部３Ｍ、現像装置４Ｍおよびドラムクリーナ５Ｍを、サブユニット１３Ｃは、感光体ドラム１Ｃ、その周囲に配置された帯電部２Ｃ、光書込部３Ｃ、現像装置４Ｃおよびドラムクリーナ５Ｃを、サブユニット１３Ｋは、感光体ドラム１Ｋ、その周囲に配置された帯電部２Ｋ、光書込部３Ｋ、現像装置４Ｋおよびドラムクリーナ５Ｋを有して構成される。

サブユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋにおけるそれぞれの感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ、帯電部２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ、光書込部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ、およびドラムクリーナ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋはそれぞれ共通する内容の構成である。以下、特に区別が必要な場合を除き符号Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを付さずに表記することにする。

画像形成部１３０は、光書込部３にて印刷画像データを感光体ドラム１に書き込み、感光体ドラム１に印刷画像データに基づく潜像を形成する。そして潜像は現像装置４により現像され、感光体ドラム１上に可視画像であるトナー画像が形成される。

サブユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋのそれぞれ感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに、それぞれ、イエロー（Ｙ）色、マゼンタ（Ｍ）色、シアン（Ｃ）色、黒（Ｋ）色、の画像が形成される。

中間転写ベルト６は、複数のローラーにより巻き回され、走行可能に支持されている。サブユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋより形成された各色のトナー画像は、走行する中間転写ベルト６上に一次転写部７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋにより逐次転写されてＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）の各色層が重畳したカラー画像が形成される。

給紙部１４０は、記録材としての用紙１０を画像形成部１３０に供給する。給紙部１４０は、上段トレイ１４１、中段トレイ１４２、および下段トレイ１４３を有し、各々のトレイには、たとえばＡ４サイズやＡ３サイズなどのサイズの異なる用紙が収容されている。

用紙搬送部１５０は、用紙１０を搬送する。上段トレイ１４１、中段トレイ１４２、または下段トレイ１４３から供給された用紙１０は、レジストローラー１５１を経て、二次転写部７Ａに搬送され、用紙１０上に中間転写ベルト６上のカラー画像が転写される。

また、用紙搬送部１５０は、用紙反転部１５２を備えており、定着がなされた用紙１０を用紙反転部１５２に導いて表裏を反転し排出、あるいは用紙１０の両面に画像形成を行うことを可能としている。

定着部２００は、用紙１０に形成されたトナー画像を定着する。カラー画像が定着された用紙１０は、排紙部１５３を通じて画像形成装置１００の外部に排出される。定着部２００の詳細については後述する。

通信部３００は、ネットワークを経由して、たとえばパーソナルコンピューターなどのクライアント端末に接続し、印刷ジョブなどのデータを送受信する。

操作表示部４００は、入力部および出力部を有する。入力部は、たとえば、キーボードおよびタッチパネルを備え、文字入力、各種設定、印刷指示などの各種指示（入力）をユーザーが行うために利用される。また、出力部は、ディスプレイを備え、機器構成、印刷ジョブの実施状況、用紙搬送における異常（ジャム）の発生状況などを、ユーザーに提示するために使用される。

制御部５００は、画像読取部１１０、画像処理部１２０、画像形成部１３０、給紙部１４０、用紙搬送部１５０、定着部２００、通信部３００、および操作表示部４００を制御する。制御部５００は、ＣＰＵ５１０、補助記憶部５２０、ＲＡＭ５３０、およびＲＯＭ５４０を有する。

ＣＰＵ５１０は、画像形成装置用の制御プログラムを実行する。制御プログラムは、補助記憶部５２０に記憶されており、ＣＰＵ５１０によって実行される際に、ＲＡＭ５３０にロードされる。補助記憶部５２０は、たとえば、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリーなどの大容量の記憶装置を備える。ＲＡＭ５３０には、ＣＰＵ５１０の実行に伴う演算結果などが格納される。ＲＯＭ５４０には、各種のパラメーター、各種プログラムなどが記憶されている。ＣＰＵ５１０は、上記制御プログラムを実行し、様々な機能を実現する。

＜定着部２００の構成＞
次に、定着部２００の具体的な構成について、図３を参照しながら説明する。図３は、図１に示す定着部２００の主要な構成を例示する模式的な図である。また、図４は、定着部２００の定着ニップ部Ｎ付近を拡大した模式図である。なお、図４では、図３における非接触温度センサー２０１、進入ガイド２８０、およびループセンサー２９０の図示を省略している。

定着部２００は、非接触温度センサー２０１、加熱ローラー２１０、定着ベルト２２０、定着ローラー２３０、加圧ローラー２４０、第１駆動モーター２５０、第２駆動モーター２６０、電流計測部２７０、進入ガイド２８０、およびループセンサー２９０を有する。

加熱ローラー２１０は、たとえば、アルミニウム等の金属から形成された円筒状の芯金そのまま、またはその外周面を、フッ素系樹脂等でコーティングしたものであり、その外径は、たとえば５０〜６０［ｍｍ］程度である。加熱ローラー２１０は、定着ベルト２２０を加熱する加熱部としてのヒーター（たとえば、ハロゲンヒーター）２１１を内蔵している。

定着ベルト２２０は、たとえば、厚さ７０［μｍ］のポリイミド（ＰＩ：Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）の基体の外周面を弾性層で被覆し、さらに表層を耐熱性樹脂で被覆したものである。弾性層としては、たとえば厚さ２００［μｍ］の耐熱性のシリコーンゴム（硬度ＪＩＳ−Ａ３０［°］）が使用されうる。また、耐熱性樹脂としては、たとえば厚さ５０［μｍ］のＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）チューブが使用されうる。定着ベルト２２０は、無端状のベルトであり、加熱ローラー２１０と定着ローラー２３０との間に所定のベルト張力（たとえば、２５０［Ｎ］）で張架されている。

定着ベルト２２０は、トナー画像が形成された用紙１０に接触して、用紙１０を定着温度で加熱する。ここで、定着温度とは、用紙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（たとえば、１６０〜２００［℃］）であり、画像形成される用紙１０の紙種等によって異なる。なお、定着ベルト２２０の表面温度は、非接触温度センサー２０１により検知され、制御部５００によりヒーター２１１の加熱を制御し、所定の設定温度に維持される。

定着ローラー２３０は、第１ローラーとして機能し、内側から順に円筒形の金属からなる芯金２３１、その表面に形成されたシリコーンゴムや発泡シリコーンゴム等の素材からなる弾性層２３２、およびフッ素樹脂等の離型層（不図示）を備える。定着ローラー２３０の外径は、たとえば６５〜７５［ｍｍ］程度であり、弾性層２３２の厚さは、たとえば１５〜２５［ｍｍ］程度、好ましくは２０［ｍｍ］程度でありうる。定着ローラー２３０の軸方向の長さは、搬送可能な最大の用紙幅（たとえば、３００［ｍｍ］）に十分対応した長さである。

定着ローラー２３０は、第１駆動モーター２５０から動力が伝達されることにより、たとえば図３のＲ方向、すなわち時計回りに回転駆動される。定着ローラー２３０の周速度は、たとえば２００［ｍｍ／ｓ］程度に設定されうる。定着ベルト２２０は、定着ローラー２３０の回転に従動して回転する。したがって、定着ローラー２３０は、定着ベルト２２０を介してヒーター２１１によって間接的に加熱されることになる。

なお、本実施形態では、第１駆動モーター２５０が定着ローラー２３０を駆動する場合、第２駆動モーター２６０の駆動は停止し、加圧ローラー２４０は、定着ローラー２３０および定着ベルト２２０に従動して回転する。

第１駆動モーター２５０は、たとえばブラシレスモーターでありうる。この場合、制御部５００は、第１駆動モーター２５０のＵ、Ｖ、Ｗの各相に印加する電圧の大きさおよび向きを制御することにより、各相の巻線に流れる電流を制御する。第１駆動モーター２５０の電流制御には、たとえばインバーター回路およびＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）回路を使用することができる。

加圧ローラー２４０は、第２ローラーとして機能し、内側から順に、円筒形の金属からなる芯金２４１、その表面に形成されたシリコーンゴムや発泡シリコーンゴム等の素材からなる弾性層２４２、および離型層（不図示）を備える。本実施形態では、加圧ローラー２４０の外径は、ヒーター２１１による加熱前の常温で定着ローラー２３０の外径と同一になるように設定されている。また、加圧ローラー２４０の軸方向の長さおよび離型層についても、定着ローラー２３０と同様でありうる。一方、本実施形態では、加圧ローラー２４０の弾性層２４２の厚みは、定着ローラー２３０の弾性層２３２よりも小さく、たとえば、２〜５［ｍｍ］程度、好ましくは３［ｍｍ］程度に形成されうる。

このように、定着ローラー２３０の弾性層２３２の厚みが加圧ローラー２４０の弾性層２４２の厚みよりも大きく形成されているので、定着ニップ部Ｎにおいて定着ローラー２３０が加圧ローラー２４０よりも相対的に柔らかくなる。図４に示すように、加圧ローラー２４０が定着ベルト２２０を介して定着ローラー２３０に対して所定の定着荷重で圧接させると、相対的に硬い加圧ローラー２４０の変形量は小さいため表面形状は凸形状である一方で、定着ローラー２３０の表面形状は凹形状となる。その結果、定着ベルト２２０の表面が、用紙１０の微小な凹凸に密着しやすくなるとともに、加圧ローラー２４０の表面の凸形状により、用紙１０が加圧ローラー２４０の曲率に沿って排紙されるので、用紙１０が定着ベルト２２０から分離されやすくなるという利点がある。

また、加圧ローラー２４０は、第２駆動モーター２６０から動力が伝達されることにより、上記Ｒ方向とは反対の方向、すなわち反時計回りに回転駆動されうる。なお、本実施形態では、第２駆動モーター２６０が加圧ローラー２４０を駆動する場合、第１駆動モーター２５０は停止し、定着ベルト２２０および定着ローラー２３０は、加圧ローラー２４０の回転に従動して回転する。第２駆動モーター２６０も第１駆動モーター２５０と同様に、たとえばブラシレスモーターでありうる。

電流計測部２７０は、第１駆動モーター２５０が定着ローラー２３０を駆動する場合、制御部５００の指示にしたがって、第２駆動モーター２６０に発生する起電流を計測する。第２駆動モーター２６０には、加圧ローラー２４０の回転の周速度に比例した起電流が流れる。電流計測部２７０によって計測された起電流の計測値は、制御部５００へ伝達される。

進入ガイド２８０は、画像形成部１３０から搬送された用紙１０の定着ニップ部Ｎへの進入をガイドする。進入ガイド２８０は、画像形成部１３０から定着部２００へ至る搬送路から定着ニップ部Ｎへ向けて配置されている。

また、画像形成部１３０から定着部２００への用紙１０の搬送速度に比べて定着速度が遅い場合、進入ガイド２８０上において用紙１０がたわむ。進入ガイド２８０上には、画像形成部１３０から搬送された用紙１０のたるみ（ループ）量を検出するループセンサー２９０が設置されている。

ループセンサー２９０は、進入ガイド２８０上に先端が突出するように配置された棒状のアクチュエーターを備える。アクチュエーターは、進入ガイド２８０上に搬送された用紙１０が接触することより、用紙１０のループ量に応じて進入ガイド２８０に対する角度が変化するように構成されている。ループセンサー２９０は、用紙１０のループ量に応じて変化したアクチュエーターの角度を検出し、制御部５００に伝達する。制御部５００は、アクチュエーターの角度に応じて用紙１０のループ量を算出する。制御部５００およびループセンサー２９０は、ループ量検知部として機能する。なお、ループセンサーとしては、光学式等の非接触のセンサーを用いてもよい。また、後述するように、本実施形態では、制御部５００は、通紙時において、第１駆動モーター２５０によって定着ローラー２３０を回転駆動する場合、用紙１０のループ量が一定になるように第１駆動モーター２５０の駆動電流を制御することで定着ローラー２３０の回転速度（回転数）を制御する。 ＜定着速度の安定性＞
図５Ａ〜図７を参照して、定着部２００における定着速度の安定性について説明する。図５Ａおよび図５Ｂは、それぞれヒーター２１１の加熱による加圧ローラー２４０および定着ローラー２３０の熱膨張を例示する模式図である。図５Ａおよび図５Ｂにおいて、破線は、ヒーター２１１の加熱により熱膨張した弾性層２３２，２４２の外郭を示す。また、図６は定着部２００のウォームアップから連続通紙後までの３つの段階における定着ローラー２３０の弾性層２３２の温度分布を例示するグラフである。また、図７は、定着ローラー２３０および加圧ローラー２４０について、温度変化に対する周速度変動を例示するグラフである。

定着部２００における定着速度、すなわち定着ニップ部Ｎにおける用紙１０の搬送速度が変動する主要な要因として定着ローラー２３０および加圧ローラー２４０の温度変化が挙げられる。上述のとおり、定着ローラー２３０および加圧ローラー２４０の外径は、ヒーター２１１による加熱前の常温で同一になるように設定され、定着ローラー２３０の弾性層２３２は、加圧ローラー２４０の弾性層２４２のよりも厚く形成されている。一方、定着ローラー２３０の芯金３２１は、加圧ローラー２４０の芯金よりも外径が小さく形成されている。弾性層２３２，２４２は、シリコーンゴムや発泡シリコーンゴム等の素材から形成されているので、金属で形成されている芯金２３１，２４１に比べて熱膨張係数が大きい。

図５Ａに示すように、加圧ローラー２４０に関しては、芯金２４１の外径が大きく、弾性層２４２の厚みが小さいので、加圧ローラー２４０の外径の温度に対する変化は小さい。したがって、加圧ローラー２４０を一定の角速度で回転駆動する場合、加圧ローラー２４０の周速度は、温度変化に対して大きく変動しない。その結果、定着速度も、温度変化により大きく変動しない。

一方、図５Ｂに示すように、定着ローラー２３０に関しては、芯金２３１の外径が小さく、弾性層２３２の厚みが大きいので、定着ローラー２３０の外径の温度に対する変化は大きい。したがって、定着ローラー２３０を一定の角速度で回転駆動する場合、定着ローラー２３０の周速度は、温度変化に対して大きく変動しうる。その結果、定着速度も温度変化により大きく変動しうる。

定着ローラー２３０の弾性層２３２の温度は、定着部２００の稼働が開始されてから定着動作の各段階に応じて変化しうる。また、弾性層２３２内の部位によっても温度に差が生じうる。

図６に示すように、ウォームアップ直後では、弾性層２３２はまだ十分に温まっていない場合があり、弾性層２３２の表面と芯金に近い部分で４０［℃］の差がある。この場合、弾性層２３２の膨張は小さく、定着ローラー２３０の外径は加熱前の外径から大きく変化しない。

その後、３０分のアイドリングにより、弾性層２３２の外側から内側へ熱が拡散し、弾性層２３２の表面と芯金に近い部分との差は２０［℃］となる。そして、連続通紙後では、弾性層２３２は芯金２３１に近い部分まで十分に温まるため、弾性層２３２の表面と芯金に近い部分との差は１５［℃］まで縮まる。この場合、弾性層２３２は、膨張し、定着ローラー２３０の外径は加熱前に比べて大きくなる。

なお、弾性層２３２全体が十分に温まった状態でも、印刷ジョブが開始され、定着ローラー２３０および加圧ローラー２４０が回転し始めると、定着ローラー２３０の熱が加圧ローラー２４０によって奪われ、定着ローラー２３０の温度が急激に下がりうる。これにより、定着ローラー２３０の外径が小さくなることもある。

このように、定着ローラー２３０において、ウォームアップ直後と連続通紙後では、弾性層２３２の芯金２３１に近い部分において２５℃程度の温度差がある。

図７に示すように、定着ローラー２３０および加圧ローラー２４０について、温度変化に対する周速度変動を計算により求めた。たとえば、弾性層２３２，２４２がシリコーンゴムで形成されている場合、線膨張係数は、２．５〜４×１０^−４［／℃］であり、体積膨張係数は、線膨張係数の３倍、すなわち０．０７５〜０．１２［％／℃］となる。図７に示す例では、体積膨張係数を０．１２［％／℃］、定着ローラー２３０の外径および弾性層２３２の厚みをそれぞれ７０および２０［ｍｍ］、加圧ローラー２４０の外径および弾性層２４２の厚みをそれぞれ７０および３［ｍｍ］とした。図６に示す例では、ウォームアップ直後と連続通紙後で弾性層２３２に２５℃程度の温度変化があり、図７に示すように、この温度変化は、周速度変動１．２５［％］に相当する。

このように、定着ローラー２３０または加圧ローラー２４０を一定の角速度で駆動する場合、定着ローラー２３０を駆動するよりも、加圧ローラー２４０を駆動する方が、定着速度が安定する。したがって、制御部５００は、通常モードでは、加圧ローラー２４０を駆動し、定着ローラー２３０および定着ベルト２２０を加圧ローラー２４０の回転に従動して回転させるように制御する。

一方、本実施形態では、画像形成装置１００は、通常モードに加えて光沢度調整モードを有する。光沢度調整モードでは、制御部５００は、定着ローラー２３０を回転駆動する。定着ローラー２３０を回転駆動すると、通常モードの加圧ローラー２４０を駆動したときと定着ベルト２２０と加圧ローラー２４０の定着ニップ部Ｎ内の微細な速度差が変化し、印刷画像の光沢度が変化する。画像形成装置１００は、定着ローラー２３０を回転駆動し、加圧ローラー２４０を従動して回転させる場合、以下の制御を実行し、定着速度の安定化を図る。

＜画像形成装置１００の制御方法＞
図８は本実施形態の画像形成装置１００の制御方法の処理手順を例示するフローチャートであり、図９は画像形成装置１００の動作を時間の経過を追って説明するための模式図である。また、図１０Ａは定着部２００における非通紙時制御について例示する模式図であり、図１０Ｂは定着部２００における通紙時制御について例示する模式図である。

まず、印刷ジョブを開始する（ステップＳ１０１）。たとえば、ユーザーがクライアント端末から印刷の実行を指示した場合、クライアント端末から画像形成装置１００に印刷ジョブが送信される。画像形成装置１００は、印刷ジョブを受信し、制御部５００は、印刷ジョブの印刷設定情報に応じて各部を制御する。

続いて、定着部２００のウォームアップを実施する（ステップＳ１０２）。制御部５００は、ヒーター２１１を加熱し、定着ニップ部Ｎを定着温度まで上昇させるように制御する。

続いて、非通紙時制御を実施する（ステップＳ１０３）。図９に示すように、制御部５００は、光沢調整モードである場合、１枚目の用紙の印刷が開始される前（非通紙時）に、定着部２００において以下の非通紙時制御を実施する。

制御部５００は、第１駆動モーター２５０によって定着ローラー２３０を回転駆動し、加圧ローラー２４０を定着ローラー２３０および定着ベルト２２０に従動して回転させる場合、第２駆動モーター２６０に発生する起電流が所定値になるように、第１駆動モーター２５０の駆動電流を制御する。

すなわち、図１０Ａに示すように、定着ローラー２３０を回転駆動するために、第１駆動モーター２５０が駆動され、これにより、定着ベルト２２０の回転に従動して加圧ローラー２４０が回転する。そして、加圧ローラー２４０の回転により、第２駆動モーター２６０に発生する起電流が電流計測部２７０によって検知される。上述のように、定着ローラー２３０は温度変化によりその外径が大きく変動しうるが、加圧ローラー２４０は温度変化による外径の変化が小さい。したがって、第１駆動モーター２５０の駆動電流を制御して第２駆動モーター２６０に発生する起電流が所定値になるように維持すれば、加圧ローラー２４０は一定の周速度で回転する。このように、非通紙時制御では、駆動および制御対象を第１駆動モーターとし、検知対象を第２駆動モーターとすることにより、弾性層２３２の温度変化による定着ローラー２３０の外径変化の影響を回避して、定着速度の安定化を実現している。

続いて、印刷を開始する（ステップＳ１０４）。制御部５００は、印刷ジョブの印刷設定情報に基づいて、設定された種類および枚数の用紙を給紙部１４０から順次画像形成装置へ供給する。画像形成部１３０は、印刷ジョブの印刷データに基づいて、用紙１０に画像を形成する。画像が形成された用紙１０は、定着部２００へ搬送される。

また、制御部５００は、通紙時制御を実施する（ステップＳ１０５）。図９に示すように、制御部５００は、光沢調整モードである場合、印刷が開始された場合（通紙時）に、定着部２００において以下の通紙時制御を実施する。

制御部５００は、第１駆動モーター２５０によって定着ローラー２３０を回転駆動し、加圧ローラー２４０を定着ローラー２３０および定着ベルト２２０に従動して回転させる場合、用紙１０のループ量が一定になるように第１駆動モーター２５０の駆動電流を制御する。

すなわち、図１０Ｂに示すように、定着ローラー２３０を回転駆動するために、第１駆動モーター２５０が駆動されるとともに、基準となる所定の搬送速度で用紙１０が画像形成部１３０から定着ニップ部Ｎへ向けて搬送される。用紙１０は、進入ガイド２８０上においてループ量がループセンサー２９０によって検知される。定着速度が所定の搬送速度よりも大きい場合、用紙１０のループ量は減少し、定着速度が所定の搬送速度よりも小さい場合、用紙１０のループ量は増大する。したがって、第１駆動モーター２５０の駆動電流を制御して用紙１０のループ量を一定に維持すれば、画像形成部１３０から定着ニップ部Ｎへの用紙１０の搬送速度と定着速度は一致する。このように、通紙時制御では、駆動および制御対象を第１駆動モーター２５０とし、検知対象をループセンサー２９０とすることにより、温度変化による定着ローラー２３０の外径変化の影響を回避して、定着速度を画像形成部１３０から定着ニップ部Ｎへの用紙１０の搬送速度と一致させることができる。

次に、印刷が完了したか否かを判断する（ステップＳ１０６）。制御部５００は、印刷ジョブの印刷設定情報で設定されている印刷枚数および部数の印刷が完了したか否かを判断する。印刷が完了した場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、制御部５００は、処理を終了する（エンド）。一方、印刷が完了していない場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）、制御部５００は、ステップＳ１０５の処理に移行する。

以上で説明した図８のフローチャートの処理では、非通紙時制御において、定着ローラー２３０を回転駆動し、加圧ローラー２４０を従動回転させる場合、第２駆動モーター２６０に発生する起電流が所定値になるように、第１駆動モーター２５０の駆動電流を制御する。また、通紙時制御において、定着ローラー２３０を回転駆動し、加圧ローラー２４０を従動回転させる場合、定着ニップ部Ｎへ進入する用紙１０のループ量が一定になるように、第１駆動モーター２５０の駆動電流を制御する。

なお、画像形成装置１００の後段に後処理装置が接続されている場合、印刷開始後、後処理の待ち等で紙間が大きく空くことがある。制御部５００は、通紙が所定時間無い場合、通紙が再開されるまで非通紙時制御を実施してもよい。

（変形例）
以上では、定着部２００が、加熱ローラー２１０と定着ローラー２３０との間に掛架された定着ベルト２２０と、加圧ローラー２４０との間に定着ニップ部Ｎを有する場合について述べた。本変形例では、定着部６００が、定着ベルトを有しておらず、定着ローラー６１０と加圧ローラー６２０との間に定着ニップ部Ｎを有する場合について述べる。

図１１Ａは定着ベルトを有しない定着部６００における非通紙時制御について例示する模式図であり、図１１Ｂは定着ベルトを有しない定着部６００における通紙時制御について例示する模式図である。

図１１Ａに示すように、定着部６００は、非接触温度センサー６０１、定着ローラー６１０、加圧ローラー６２０、第１駆動モーター６３０、第２駆動モーター６４０、電流計測部６５０、進入ガイド６６０、およびループセンサー６７０を有する。

定着ローラー６１０は、芯金６１１および弾性層６１２を有する。芯金６１１および弾性層６１２は、それぞれ芯金２３１および弾性層２３２と同様の構成であるので、詳細な説明を省略する。

また、加圧ローラー６２０は、芯金６２１、弾性層６２２、およびヒーター６２３を有する。芯金６２１、弾性層６２２、およびヒーター６２３は、それぞれ芯金２４１、弾性層２４２、およびヒーター２１１と同様の構成であるので、詳細な説明を省略する。

また、第１駆動モーター６３０、第２駆動モーター６４０、電流計測部６５０、進入ガイド６６０、およびループセンサー６７０は、それぞれ第１駆動モーター２５０、第２駆動モーター２６０、電流計測部２７０、進入ガイド２８０、およびループセンサー２９０と同様の構成であるので、詳細な説明を省略する。

制御部５００は、非通紙時において、第１駆動モーター６３０によって定着ローラー６１０を回転駆動し、加圧ローラー６２０を定着ローラー６１０に従動して回転させる場合、第２駆動モーター６４０に発生する起電流が所定値になるように、第１駆動モーター６３０の駆動電流を制御する。

また、図１１Ｂに示すように、制御部５００は、通紙時において、第１駆動モーター６３０によって定着ローラー６１０を回転駆動し、加圧ローラー６２０を定着ローラー６１０に従動して回転させる場合、用紙１０のループ量が一定になるように第１駆動モーター６３０の駆動電流を制御する。

以上で説明した本実施形態の画像形成装置１００は、下記の効果を奏する。

表面に互いに厚みの異なる弾性層を備える定着ローラーおよび加圧ローラーを有する定着部２００，６００において、弾性層の厚みが大きい定着ローラーのみを駆動する場合においても定着速度が安定する。したがって、定着ローラーのみを回転駆動する場合においても、良好な定着を実現することが可能になる。

とくに、印刷ジョブ開始後、ウォームアップ直後の１枚目の用紙や、先行する用紙に対して間隔が大きく空いた用紙について、定着速度が安定するので、定着ニップ部Ｎへ搬送される用紙の搬送速度と定着速度とのずれに起因する画像不良の発生を防止できる。

以上のように、実施形態において、画像形成装置１００および制御プログラムについて説明した。しかしながら、本発明は、その技術思想の範囲内において当業者が適宜に追加、変形、および省略することができることはいうまでもない。

たとえば、上述の実施の形態では、定着ローラーの弾性層が加圧ローラーの弾性層よりも厚みが大きく、定着ローラーを回転駆動する場合について説明した。しかしながら、本発明は、このような場合に限定されず、加圧ローラーの弾性層が定着ローラーの弾性層よりも厚みが大きく、加圧ローラーを回転駆動するように構成されてもよい。

また、画像形成装置１００の制御プログラムは、ＵＳＢメモリー、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭなどのコンピューター読み取り可能な記録媒体によって提供されてもよいし、インターネット等のネットワークを介してオンラインで提供されてもよい。この場合、コンピューター読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラムは、通常、メモリーやストレージなどに転送され記憶される。また、この制御プログラムは、たとえば、単独のアプリケーションソフトとして提供されてもよいし、画像形成装置１００の一機能としてその各装置のソフトウェアに組み込んでもよい。

１００ 画像形成装置、
１１０ 画像読取部、
１２０ 画像処理部、
１３０ 画像形成部、
１４０ 給紙部、
１５０ 用紙搬送部、
２００ 定着部、
２０１ 非接触温度センサー、
２１０ 加熱ローラー、
２１１ ヒーター、
２２０ 定着ベルト、
２３０ 定着ローラー、
２４０ 加圧ローラー、
２５０ 第１駆動モーター、
２６０ 第２駆動モーター、
２７０ 電流計測部、
２８０ 進入ガイド、
２９０ ループセンサー、
３００ 通信部、
４００ 操作表示部、
５００ 制御部、
５１０ ＣＰＵ、
５２０ 補助記憶部、
５３０ ＲＡＭ、
５４０ ＲＯＭ、
６００ 定着部、
６０１ 非接触温度センサー、
６１０ 定着ローラー、
６２０ 加圧ローラー、
６３０ 第１駆動モーター、
６４０ 第２駆動モーター、
６５０ 電流計測部、
６６０ 進入ガイド、
６７０ ループセンサー。

Claims (9)

1. 用紙にトナー画像を形成する画像形成部と、
   表面に所定の厚みの弾性層を備える第１ローラーと、表面に当該第１ローラーよりも厚みが小さい弾性層を備える第２ローラーと、前記第１ローラーに掛架され、前記第２ローラーによって圧接されることにより前記第２ローラーとの間に定着ニップ部を構成する定着ベルトと、前記第１ローラーを駆動する第１駆動モーターおよび前記第２ローラーを駆動する第２駆動モーターと、を備え、前記用紙にトナー画像を定着する定着部と、
   前記第１駆動モーターによって前記第１ローラーを回転駆動し、前記第２ローラーを前記第１ローラーおよび前記定着ベルトに従動して回転させる場合、前記第２駆動モーターに発生する起電流が所定値になるように、前記第１駆動モーターの駆動電流を制御する制御部と、
   を有する、画像形成装置。
2. 用紙にトナー画像を形成する画像形成部と、
   表面に所定の厚みの弾性層を備える第１ローラーと、表面に当該第１ローラーよりも厚みが小さい弾性層を備え、前記第１ローラーとの間に定着ニップ部を構成する第２ローラーと、前記第１ローラーを駆動する第１駆動モーターおよび前記第２ローラーを駆動する第２駆動モーターと、を備え、前記用紙にトナー画像を定着する定着部と、
   前記第１駆動モーターによって前記第１ローラーを回転駆動し、前記第２ローラーを前記第１ローラーに従動して回転させる場合、前記第２駆動モーターに発生する起電流が所定値になるように、前記第１駆動モーターの駆動電流を制御する制御部と、
   を有する、画像形成装置。
3. 前記制御部は、
   非通紙時において、前記第２駆動モーターに発生する起電流が所定値になるように、前記第１駆動モーターの駆動電流を制御する、請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記第１ローラーは、前記定着ニップ部に搬送された用紙上の前記トナー画像に接触する定着ローラーである、請求項１または２に記載の画像形成装置。
5. 前記用紙を前記定着ニップ部へガイドする進入ガイドと、
   前記進入ガイドにガイドされ、前記定着ニップ部に進入する前記用紙のループ量を検知するループ量検知部と、をさらに有し、
   前記制御部は、
   通紙時において、前記第１駆動モーターによって前記第１ローラーを回転駆動し、前記第２ローラーを前記第１ローラーに従動して回転させる場合、前記用紙のループ量が一定になるように前記第１駆動モーターの駆動電流を制御することで、前記第１ローラーの回転速度を制御する、請求項３に記載の画像形成装置。
6. 用紙にトナー画像を形成する画像形成部と、表面に所定の厚みの弾性層を備える第１ローラーと、表面に当該第１ローラーよりも厚みが小さい弾性層を備える第２ローラーと、前記第１ローラーに掛架され、前記第２ローラーによって圧接されることにより前記第２ローラーとの間に定着ニップ部を構成する定着ベルトと、前記第１ローラーを駆動する第１駆動モーターおよび前記第２ローラーを駆動する第２駆動モーターと、を備え、前記用紙にトナー画像を定着する定着部と、を有する画像形成装置の制御プログラムであって、
   前記第１駆動モーターによって前記第１ローラーを回転駆動し、前記第２ローラーを前記第１ローラーおよび前記定着ベルトに従動して回転させる場合、前記第２駆動モーターに発生する起電流が所定値になるように、前記第１駆動モーターの駆動電流を制御する手順（ａ）を、前記画像形成装置に実行させるための制御プログラム。
7. 用紙にトナー画像を形成する画像形成部と、表面に所定の厚みの弾性層を備える第１ローラーと、表面に当該第１ローラーよりも厚みが小さい弾性層を備え、前記第１ローラーとの間に定着ニップ部を構成する第２ローラーと、前記第１ローラーを駆動する第１駆動モーターおよび前記第２ローラーを駆動する第２駆動モーターと、を備え、前記用紙にトナー画像を定着する定着部と、を有する画像形成装置の制御プログラムであって、
   前記第１駆動モーターによって前記第１ローラーを回転駆動し、前記第２ローラーを前記第１ローラーに従動して回転させる場合、前記第２駆動モーターに発生する起電流が所定値になるように、前記第１駆動モーターの駆動電流を制御する手順（ａ）を、前記画像形成装置に実行させるための制御プログラム。
8. 前記手順（ａ）では、
   非通紙時において、前記第２駆動モーターに発生する起電流が所定値になるように、前記第１駆動モーターの駆動電流を制御する、請求項６または７に記載の制御プログラム。
9. 前記画像形成装置は、
   前記用紙を前記定着ニップ部へガイドする進入ガイドと、
   前記進入ガイドにガイドされ、前記定着ニップ部に進入する前記用紙のループ量を検知するループ量検知部と、をさらに有し、
   前記制御プログラムは、
   前記手順（ａ）の後に手順（ｂ）をさらに有し、当該手順（ｂ）では、
   通紙時において、前記第１駆動モーターによって前記第１ローラーを回転駆動し、前記第２ローラーを前記第１ローラーに従動して回転させる場合、前記用紙のループ量が一定になるように前記第１駆動モーターの駆動電流を制御することで、前記第１ローラーの回転速度を制御する、請求項８に記載の制御プログラム。