JP2020086086A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着装置において加熱部材と加圧部材を圧離させて加圧部材の温度制御を行う際に、圧離動作の頻繁な発生や加圧部材の大きな温度変化を抑制しながら、加圧部材の温度を制御することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】加熱手段１０１を有する加熱部材１００と、加熱部材に圧接して用紙を通過させるニップ部Ｎを形成し、加熱部材と接触して加熱される加圧部材２００を有する定着装置３０と、加圧部材の温度を検出する温度検出手段３０１と、加熱部材と加圧部材の少なくとも一方を圧離方向に駆動してニップ幅を変更するためのニップ幅変更手段５００と、検出された加圧部材の温度の変化と目標温度に基づいて、ニップ幅変更手段による加熱部材と加圧部材のうちの少なくとも一方の圧離方向への駆動量を算出する駆動量算出手段４００と、算出駆動量でニップ幅変更手段を動作させる制御手段４００を備えている。【選択図】図３

Description

この発明は、加熱ローラ等の加熱部材と、この加熱部材に対して圧接して用紙を通過させるニップ部を形成するとともに、加熱部材との接触により加熱される加圧ローラ等の加圧部材とを有する定着装置を備えた、複写機、プリンタ等の画像形成装置に関する。

上記のような定着装置として、コストダウンや小型化のために、加圧ローラ等の加圧部材に直接の加熱源を有していないものが存在する。また、加圧部材内に加熱源を有してはいるが熱容量が大きいために昇温に時間がかかってしまうものも存在する。このため、このような定着装置では、加圧部材を加熱部材に接触させて加熱しているのが一般的である。

ところで、加熱部材の温度は紙種により調整されることが望ましく、また加圧部材の温度も調整されることが望ましい。加熱部材と加圧部材の温度差が大きいと用紙がカールしやすくなり、また両面印字時に加圧部材の温度が高すぎると１面目のトナー像が過溶融になり品質が悪くなる恐れがある。

加圧部材を加熱部材に接触させて加熱する場合、加熱部材と加圧部材のニップ部の幅であるニップ幅を広くする、つまり加熱部材と加圧部材をより接近方向に圧接することで、加熱部材から加圧部材へ移動する熱量を増やすことができる。逆に、ニップ幅を狭くする、つまり加熱部材と加圧部材を離間方向に駆動して圧接力を弱めることで、加熱部材から加圧部材へ移動する熱量を減らすことができる。こうして、加熱部材と加圧部材の温度を個々に調整することができる。

特許文献１には、加圧部材を加熱状態の加熱部材と接触させて加熱するとともに加圧部材の温度を検知し、所定の温度未満の場合には印字中と同じ圧接力とし、所定の温度以上である場合には印字中より低い圧接力とすることで、ウォームアップ時やアイドリング時の加圧部材の温度を制御する画像形成装置が開示されている。

特開２０１３−２３５２３１号公報

しかし、特許文献１のように、検知した加圧部材の温度が所定の温度未満かどうに応じて、圧接状態を切り替える方法では、加圧部材の温度が閾値付近になると圧接方向と離間方向への駆動を繰り返すことになり、圧離動作が頻繁に発生して定着装置の耐久性に問題を生じるおそれがある。

なお、圧離動作の頻繁な発生を防止するために、図１３（Ａ）（Ｂ）に示すように、加圧部材の温度が温度閾値まで達すると、一旦離間させて圧接動作を一定時間禁止し、一定時間経過後に再度圧接動作を行い、これを繰り返すことで圧離動作の頻度を下げることは可能であるが、この場合は、加圧部材の温度変化が大きくなってしまうという別の問題が発生する。

この発明は、このような技術的背景に鑑みてなされたものであって、定着装置において加熱部材と加圧部材を圧離させて加圧部材の温度制御を行う際に、圧離動作の頻繁な発生や加圧部材の大きな温度変化を抑制しながら、加圧部材の温度を制御することができる画像形成装置の提供を目的とする。

上記目的は以下の手段によって達成される。
（１）加熱手段を有する加熱部材と、加熱部材に対して圧接して用紙を通過させるニップ部を形成するとともに、加熱部材との接触により加熱される加圧部材と、を有する定着装置と、前記加圧部材の温度を検出する温度検出手段と、前記加熱部材と加圧部材の少なくとも一方を圧離方向に駆動して、前記ニップ部のニップ幅を変更するためのニップ幅変更手段と、前記温度検出手段により検出された前記加圧部材の温度の変化と加圧部材の目標温度とに基づいて、前記ニップ幅変更手段による加熱部材と加圧部材の少なくとも一方の圧離方向への駆動量を算出する駆動量算出手段と、前記駆動量算出手段により算出された駆動量で前記ニップ幅変更手段を動作させる制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
（２）前記加熱部材と加圧部材が予め設定された最大圧接状態に達したことを検出する第１の検出手段を備え、前記第１の検出手段により加熱部材と加圧部材が最大圧接状態に達したことが検出された場合、前記制御手段は、前記ニップ幅変更手段による駆動を停止する前項１に記載の画像形成装置。
（３）前記加熱部材と加圧部材が最大圧接状態に達したときの前記ニップ幅は印字中のニップ幅よりも広くなるように設定されている前項２に記載の画像形成装置。
（４）前記加熱部材と加圧部材が予め設定された最大離間状態に達したことを検出する第２の検出手段を備え、前記第２の検出手段により加熱部材と加圧部材が最大離間状態に達したことが検出された場合、前記制御手段は、前記ニップ幅変更手段による駆動を停止する前項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
（５）前記最大離間状態は前記加熱部材と加圧部材が接触している範囲で設定されている前項４に記載の画像形成装置。
（６）印字前のウォームアップ中に前記加圧部材を目標温度である印字開始温度で一定時間維持したのち、印字を開始する前項１〜５のいずれかに記載の画像形成装置。
（７）印字前のウォームアップ中に前記加圧部材の目標温度を印字開始温度よりも高く設定し、目標温度に到達後に目標温度を印字開始温度に変更し、一定時間経過後に印字を開始する前項１〜５のいずれかに記載の画像形成装置。
（８）印字前のウォームアップ中に前記加圧部材の目標温度を印字開始温度よりも高く設定し、目標温度に到達後は一定時間目標温度を維持し、一定時間経過後に目標温度を印字開始温度に変更し、前記加圧部材の温度が変更された目標温度に到達したときに印字を開始する前項１〜５のいずれかに記載の画像形成装置。
（９）前記ニップ幅変更手段はＤＣモータを駆動源とするものであり、前記駆動量算出手段により算出される駆動量は、前記駆動源の駆動時間である前項１〜８のいずれかに記載の画像形成装置。
（１０）前記ニップ幅変更手段はステッピングモータを駆動源とするものであり、前記駆動量算出手段により算出される駆動量は、前記駆動源の駆動ステップ数である前項１〜８のいずれかに記載の画像形成装置。
（１１）前記ニップ幅変更手段の駆動量に応じたパルスを出力するパルス出力手段を備え、前記駆動量算出手段により算出される駆動量は前記パルスの数である前項１〜８のいずれかに記載の画像形成装置。
（１２）前記加圧部材は、該加圧部材を内部から加熱する加圧部材用加熱手段を備え、前記駆動量算出手段により算出された駆動量で前記ニップ幅変更手段を動作させることと前記加圧部材用加熱手段とにより、前記加圧部材を加熱した後、前記加圧部材用加熱手段のみの制御により前記加圧部材の温度制御を行う前項１〜１１のいずれかに記載の画像形成装置。

前項（１）に記載の発明によれば、温度検出手段により検出された加圧部材の温度の変化と加圧部材の目標温度とに基づいて、ニップ幅変更手段による加熱部材と加圧部材の少なくとも一方の圧離方向への駆動量が算出され、この算出された駆動量でニップ幅変更手段が動作するから、加熱部材と加圧部材の圧接量、ひいてはニップ幅を細かく調整して加圧部材の温度制御を行うことができる。このため、温度閾値未満かどうかに応じて圧離動作を切り替える場合のような頻繁な圧離動作の発生を抑制することができ、定着装置の耐久性に及ぼす影響を軽減できる。しかも、加圧部材の温度が温度閾値まで達すると、一旦離間させて圧接動作を一定時間禁止し、一定時間経過後に再度圧接動作を行い、これを繰り返す制御ではないから、加圧部材の温度変化が大きくなることも抑制することができる。

前項（２）に記載の発明によれば、加熱部材と加圧部材が予め設定された最大圧接状態に達したことが検出された場合、ニップ幅変更手段による駆動が停止されるから、加熱部材と加圧部材が過度の圧接状態となるのを防止できる。

前項（３）に記載の発明によれば、加熱部材と加圧部材が最大圧接状態に達したときのニップ幅は印字中のニップ幅よりも広くなるように設定されているから、ウォームアップ時のニップ幅を印字中のニップ幅よりも広くすることで、加熱部材から加圧部材へ伝達される熱量を多くすることができ、加圧ローラをより早く目標温度にすることができる。

前項（４）に記載の発明によれば、加熱部材と加圧部材が予め設定された最大離間状態に達したことが検出された場合、ニップ幅変更手段による駆動が停止されるから、加熱部材と加圧部材が離間方向に無駄に駆動されるのを防止できる。

前項（５）に記載の発明によれば、最大離間状態は加熱部材と加圧部材が接触している範囲で設定されているから、加熱部材と加圧部材が非接触状態となるのを防止でき、両部材の接触時と非接触時とで大きな温度差が発生することを防止できる。

前項（６）に記載の発明によれば、印字前のウォームアップ中に加圧部材を目標温度である印字開始温度で一定時間維持して加圧部材に蓄熱を行ったのち、印字が開始されるから、連続印字の場合の加圧部材の温度低下を低減でき、良好な印字を実行することができる。

前項（７）に記載の発明によれば、印字前のウォームアップ中に加圧部材の目標温度を印字開始温度よりも高く設定し、目標温度に到達後に目標温度を印字開始温度に変更し、一定時間経過後に印字が開始されるから、前項（６）に記載の発明に対して加圧部材への蓄熱にかかる時間を短くできる。

前項（８）に記載の発明によれば、印字前のウォームアップ中に加圧部材の目標温度を印字開始温度よりも高く設定し、目標温度に到達後は一定時間目標温度を維持し、一定時間経過後に目標温度を印字開始温度に変更し、加圧部材の温度が変更された目標温度に到達したときに印字が開始されるから、前項（６）に記載の発明に対して加圧部材への蓄熱にかかる時間を短くできる。

前項（９）に記載の発明によれば、ニップ幅変更手段を構成するＤＣモータの駆動時間が算出され、算出された駆動時間だけＤＣモータが駆動されるから、加熱部材と加圧部材のうちの少なくとも一方を圧離方向に簡単かつ高精度に駆動して、所定のニップ幅を実現できる。

前項（１０）に記載の発明によれば、ニップ幅変更手段を構成するステッピングモータのステップ数が算出され、算出されたステップ数だけステッピングモータが駆動されるから、加熱部材と加圧部材のうちの少なくとも一方を圧離方向に簡単かつ高精度に駆動して、所定のニップ幅を実現できる。

前項（１１）に記載の発明によれば、パルス出力手段から出力されるパルス数が算出され、算出されたパルス数だけニップ幅変更手段が駆動されるから、加熱部材と加圧部材のうちの少なくとも一方を圧離方向に簡単かつ高精度に駆動して、所定のニップ幅を実現できる。

前項（１２）に記載の発明によれば、駆動量算出手段により算出された駆動量でニップ幅変更手段を動作させることと加圧部材用加熱手段とにより、加圧部材を加熱した後、加圧部材用加熱手段のみの制御により加圧部材の温度制御が行われるから、加圧部材の目標温度までの加熱時間を短縮することができる。

この発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 定着装置の概略構成図である。 画像形成装置の制御部によって行われる加圧部材の温度制御処理の一例を説明するためのフローチャートである。 加圧部材の温度の変化と目標温度とに基づいて、ニップ幅変更手段の駆動方向と駆動量が設定されたテーブルを示す図である。 （Ａ）（Ｂ）は本実施形態による加圧部材の温度制御の様子を示すグラフである。 加圧部材の温度制御を終了させる場合の処理例を説明するための図である。 加圧部材の温度制御を終了させる場合の他の処理例を説明するための図である。 図７の処理を行う場合のフローチャートである。 加圧部材の温度制御を終了させる場合のさらに他の処理例を説明するための図である。 図９の処理を行う場合のフローチャートである。 図８及び図１０のフローチャートに示した処理で実施される温度制御サブルーチンの処理内容を示すフローチャートである。 画像形成装置の制御部によって行われる加圧部材の温度制御処理の他の例を説明するためのフローチャートである。 （Ａ）（Ｂ）は従来例による加圧部材の温度制御の様子を示すグラフである。

以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、この発明の一実施形態に係る画像形成装置１の概略構成図である。この例では、画像形成装置１としてタンデム型のカラープリンタが用いられている。

図１において、この画像形成装置１は、装置本体１Ａの下部に給紙部２０が、中央部に画像形成部１０が、上部に排紙部６０がそれぞれ配置されて構成されている。給紙部２０には複数（この例では２個）の給紙カセット２１が備えられ、各給紙カセット２１から排紙部６０に渡っては給紙部２０から繰り出された用紙Ｓを上方へ搬送する用紙搬送路２２が形成されている。

画像形成部１０は、装置本体１Ａの上下方向の略中央に配置された駆動ローラ１６及び従動ローラ１５と、これら駆動および従動ローラ１６，１５間に水平に掛設されて矢印方向へ走行する中間転写ベルト１４と、この走行方向に沿って配置されたイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の各色の作像ユニットである感光体ユニット１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋとを備えている。

各感光体ユニット１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋで作成されたトナー画像を重ね合わせて転写ベルト１４に転写し、用紙搬送路２２を搬送されてくる用紙Ｓに対して転写ベルト１４の搬送端（図中右端）で２次転写を行い、用紙Ｓを定着装置３０に送給してトナー画像の定着を行うようになっている。定着装置３０については後述する。

各感光体ユニット１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋは、静電複写方式により作像するもので、それらの周囲に配設された帯電器と、現像器１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋと、感光体ドラム１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋと、転写器等とを備えている。また、４個のレーザーダイオード、ポリゴンミラー、および走査レンズ等を有するプリントヘッド４１ならびに４つの反射ミラー４２等を備えた露光部４０の各レーザーダイオードにより、帯電器により帯電された各感光体ドラム１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋの表面が露光され、該表面に静電潜像が形成されるようになっている。

また、各感光体ユニット１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋの現像器１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋにトナーを補給する補給機構として、トナーカートリッジ７０Ｙ，７０Ｍ，７０Ｃ，７０Ｋおよびサブホッパ８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃ，８０Ｋが前記感光体ユニット１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋの上方位置に配置されている。

なお、図１中、符号５０はキー部や表示部を備えた操作パネル部である。

図２は定着装置３０の概略構成を示す図である。定着装置３０は、加熱部材である加熱ローラ１００と加圧部材である加圧ローラ２００を備えている。

加熱ローラ１００内には加熱ローラ１００を加熱するためのヒータ１０１が配置されるとともに、加熱ローラ１００の温度を検出するための加熱ローラ温度センサ１０３が設けられている。加熱ローラヒータ制御部１０２は、加熱ローラ１００が目的の温度となるように、加熱ローラ温度センサ１０３で検出した温度に基づいてヒータ１０１の点灯制御を行う。

加圧ローラ２００の回転軸２０１には、第１のアーム部材６１０の一端が連結されており、第１のアーム部材６１０の他端は支軸６１１に回動可能に連結されている。また、第１のアーム部材６１０と同じ支軸６１１に第２のアーム部材６２０の他端が回動可能に取り付けられ、第２のアーム部材６２０の一端と第１のアーム部材６１０の一端との間には、コイル状の弾性体６３０が介在配置されている。

第２のアーム部材６２０の近傍には駆動モータ（ニップ幅変更手段に相当）５００が配置され、駆動モータ５００の回転軸にはねじ歯車（ウォーム）５０１が取り付けられ、このねじ歯車５０１ははす歯歯車（ウォームホイール）５１０と噛み合っており、駆動モータ５００の回転軸を回転させるとねじ歯車５０１が回転し、ひいてははす歯歯車５１０が持軸周りに回転するようになっている。

また、はす歯歯車５１０と同軸で一体回転する半円形状の偏心カム５２０が設けられるとともに、偏心カム５２０の弧状周縁部５２１は第２のアーム部材６２０の側面部に接している。そして、駆動モータ５００の回転駆動によりはす歯歯車５１０が回転すると、偏心カム５２０が回動して第２のアーム部材６２０を第１のアーム部材６１０に対して接近方向に移動させ、この移動により弾性体６３０を介して第１のアーム部材６１０を支軸６１１を中心に加熱ローラ１００側へと回動させ、第１のアーム部材６１０の一端に連結された加圧ローラ２００を加熱ローラ１００との圧接方向へ移動させることができ、加圧ローラ２００と加熱ローラ１００との接触部に形成されるニップ部Ｎの通紙方向（図２に矢印で示す）のニップ幅を広くできるようになっている。

また、駆動モータ５００を逆回転させると、偏心カム５２０が逆方向へ回動して第２のアーム部材６２０を第１のアーム６１０との接近方向に移動させる力が弱まり、このため第１のアーム部材６１０の一端に連結された加圧ローラ２００を加熱ローラ１００から離間する方向へ移動させることができ、ニップ幅を狭くできるようになっている。

更に、第２のアーム部材６２０の先端には第２のアーム部材６２０と一体で移動する検出用突片６２１が形成され、この検出用突片６２１を検出する最大圧接位置検出センサ３０２と最大離間位置検出センサ３０３が配置されている。最大圧接位置検出センサ３０２は、第２のアーム部材６２０が予め設定された最大圧接位置まで第１のアーム部材６１０側へと移動したときに、第２のアーム部材６２０の検出用突片６２１を検出して検出信号を出力する。一方、最大離間位置検出センサ３０３は、第２のアーム部材６２０が予め設定された最大離間位置まで第１のアーム部材６１０と離間する方向へと移動したときに、第２のアーム部材６２０の検出用突片６２１を検出して検出信号を出力する。これらの最大圧接位置検出センサ３０２及び最大離間位置検出センサ３０３からの検出信号は、圧離制御部４００に入力され、圧離制御部４００は、ウォームアップ温調制御中に最大圧接位置検出センサ３０２及び最大離間位置検出センサ３０３から検出信号が入力されたときは、駆動モータ５００の駆動を停止し、駆動モータ５００の駆動停止により第２のアーム部材６２０も移動を停止するものとなされている。

つまり、ウォームアップ温調制御中に、第２のアーム部材６２０は、最大離間位置検出センサ３０３による検出位置である最大離間位置と、最大圧接位置検出センサ３０２の検出位置である最大圧接位置との間で移動し、それぞれの位置で停止するが、第２のアーム部材６２０が最大圧接位置にあるときに、加熱ローラ１００と加圧ローラ２００との圧接力及びニップ幅が最大となり、最大離間位置にあるときに、加熱ローラ１００と加圧ローラ２００との圧接力及びニップ幅が最小となる。

加熱ローラ１００と加圧ローラ２００の圧接力が大きくなりすぎると物理的な故障等の不具合の原因となることから、このような不具合を防ぐために最大圧接位置が設定されている。また、最大圧接位置は印字中のニップ幅よりも広いニップ幅となる位置に設定されており、このため、最大圧接位置が印字中の圧接位置と同じ設定の場合に較べて加熱ローラ１００から加圧ローラ２００へ伝達される熱量を多くすることができる。

一方、加熱ローラ１００と加圧ローラ２００の圧接力が弱くなると、加圧ローラ２００の位置を変えても加熱ローラ１００から加圧ローラ２００へ伝わる熱量は大きく変わらなくなるため、加圧ローラ２００を加熱ローラ１００から必要以上に離間させることは無駄な動作となる。そこで、このような無駄な動作を防ぐために、最大離間位置が設定されており、加圧ローラ２００のそれ以上の離間方向への移動を防止している。また、最大離間位置は加圧ローラ２００と加熱ローラ１００が接触している範囲に設定されており、加熱ローラ１００と加圧ローラ２００が非接触状態に離間するのを防止することで、両ローラの接触時と非接触時とで大きな温度差が発生することを防止している。

加圧ローラ２００の表面近傍には加圧ローラ２００の温度を検出する加圧ローラ温度検出センサ３０１が設けられている。この加圧ローラ温度検出センサ３０１により検出された温度は圧離制御部４００に入力され、圧離制御部４００は入力された加圧ローラ２００の温度に基づいて、駆動モータ５００の駆動方向と駆動量、換言すれば加熱ローラ１００に対する加圧ローラ２００の圧離方向と駆動量を算出するとともに、算出した駆動量となるように駆動モータ５００を回転させる。

なお、加熱ローラ１００と加圧ローラ２００の少なくとも一方は、図示しない他の駆動モータにより回転駆動されるようになっている。

印字前に、定着装置３０のウォーミングアップの開始タイミングで、加熱ローラ１００と加圧ローラ２００を圧接した状態で回転駆動を開始し、加熱ローラ１００の加熱を開始する。加熱ローラ１００の加熱により、加熱ローラ１００に圧接している加圧ローラ２００も加熱が開始される。加熱開始時の加圧ローラ２００の位置は、加圧ローラ２００の加熱を早めるために一旦最大圧接位置まで移動させておき、この状態で加圧ローラ２００の温度制御を開始するのが望ましい。

図３は、画像形成装置１の圧離制御部４００によって行われる加圧ローラ２００の温度制御処理の一例を説明するためのフローチャートである。

まずステップＳ１０１で、加圧ローラ２００の温度Ｔ１を加圧ローラ温度センサ３０１を介して検出し、ステップＳ１０２で、時間ｔ１（例えば１０ｍｓｃ）の経過を待ち（ステップＳ１０２でＮＯ）、経過すると（ステップＳ１０２でＹＥＳ）、ステップＳ１０３で、加圧ローラ２００の温度Ｔ２を加圧ローラ温度センサ３０１にて再度検出する。ステップＳ１０４では、これらの測定温度Ｔ１、Ｔ２と加圧ローラ２００の目標温度ＴＴから、圧離制御部４００にて加圧ローラ２００（駆動モータ５００）の圧離方向（駆動方向）と圧離量（駆動量）を算出し、ステップＳ１０５で駆動を開始する。

圧離制御部４００による加圧ローラ２００の圧離方向と圧離量の算出は、図４に示すようなテーブルを用いて行われる。図４に示すテーブルでは、加圧ローラ２００の温度の変化Ｔ１、Ｔ２と、目標温度ＴＴとに基づいて、加圧ローラ２００の圧離方向と圧離量が設定されている。

具体的には、目標温度ＴＴよりも測定温度Ｔ２が高い場合（Ｔ２＞＝ＴＴ）と低い場合（Ｔ２＜ＴＴ）とに分けられ、更にそれぞれ目標温度ＴＴに対して測定温度Ｔ２が近付いている場合と（Ｔ２＞＝ＴＴの場合はＴ１＞＝Ｔ２、Ｔ２＜ＴＴの場合はＴ１＜Ｔ２）、遠ざかっている場合（Ｔ２＞＝ＴＴの場合はＴ１＜Ｔ２、Ｔ２＜ＴＴの場合はＴ１＞＝Ｔ２）に分けられている。さらに場合分けされた各場合について、測定温度と目標温度との差｜Ｔ２−ＴＴ｜が大きい場合（大）と、中位の場合と（中）、小さい場合（小）に分けられるとともに、大、中、小それぞれの場合について、測定温度Ｔ１とＴ２の変化速度が大きい場合（大）と、中位の場合と（中）、小さい場合（小）に分けられ、場合分けされたそれぞれについて、加圧ローラ２００の圧離方向と圧離量がそれぞれ設定されている。測定温度と目標温度との差｜Ｔ２−ＴＴ｜が小さく、かつ測定温度Ｔ１とＴ２の変化速度が小さい場合に、加圧ローラ２００の温度はほぼ目標温度となり、加圧ローラ２００の圧離方向と圧離量はゼロ（表では「−」で示している）となる。

算出される圧離量（駆動量）の単位は、駆動モータ５００の種類によって異なる。例えば駆動モータ５００がＤＣモータの場合、駆動量は駆動モータ５００の駆動時間で規定される。駆動モータ５００がステッピングモータの場合、駆動量は駆動モータ５００の駆動ステップ数で規定される。また、駆動モータ５００にロータリエンコーダのようなパルス出力手段が設けられており、駆動量をパルス数によって表示可能な場合、駆動量はパルス数によって規定される。このように、駆動モータ５００の種類に応じて駆動量が設定されるから、加圧ローラ２００を圧離方向に簡単かつ高精度に駆動して所定の位置に移動させることができ、所定のニップ幅を実現できる。

図４に示したテーブルに従い、加圧ローラ２００の温度の変化Ｔ１、Ｔ２と、目標温度ＴＴとに基づいて、加圧ローラ２００（駆動モータ５００）の圧離方向（駆動方向）と圧離量（駆動量）を制御することにより、図５（Ａ）（Ｂ）のグラフに示すように、小さな移動量での移動を繰り返しながら少ない圧離動作で加圧ローラ２００を目標温度に調整し維持することができる。このため、従来のように、温度閾値未満かどうかに応じて圧離動作を切り替える場合のような頻繁な圧離動作の発生を抑制することができ、定着装置３０の耐久性に及ぼす影響を軽減できる。しかも、加圧ローラ２００の温度が温度閾値まで達すると、一旦離間させて圧接動作を一定時間禁止し、一定時間経過後に再度圧接動作を行い、これを繰り返す制御ではないから、加圧ローラ２００の温度変化が大きくなることも抑制することができる。

図３に戻って、加圧ローラ２００の移動中には、ステップＳ１０６で、加圧ローラ２００が最大圧接位置と最大離間位置の間にあるかどうかを最大圧接位置検出センサ３０２と最大離間位置検出センサ３０３にて確認し、最大圧接位置と最大離間位置の間にあれば（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、ステップＳ１０７で、算出した圧離量だけ駆動したかどうかを判断する。駆動していなければ（ステップＳ１０７でＮＯ）、ステップＳ１０６に戻る。駆動している場合（ステップＳ１０７でＹＥＳ）、ステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０６で、加圧ローラ２００が最大圧接位置と最大離間位置の間にない場合も（ステップＳ１０６でＮＯ）、ステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０８では駆動モータ５００による加圧ローラ２００の圧離駆動を停止する。次いで、ステップＳ１０９で、加圧ローラ２００の温度制御を終了させるかどうかを判断し、終了させない場合（ステップＳ１０９でＮＯ）、ステップＳ１０１に戻る。この処理を繰り返すことにより、加圧ローラ２００の温度が目標温度ＴＴに調整される。温度制御を終了させる場合（ステップＳ１０９でＹＥＳ）は、制御処理を終了する。

ステップＳ１０９における加圧ローラ２００の温度制御を終了させるかどうかの判断については、印字開始を速くすることを優先する場合には加熱ローラ１００と加圧ローラ２００の温度がそれぞれの目標温度に達したらウォームアップが完了したと判断し、加圧ローラ２００の温度制御を終了し、加圧ローラ２００をプリントのための圧接位置に移動させ、プリント動作を開始しても良い。

逆に、加圧ローラ２００の表面温度が印字時の目標温度に達していても、加圧ローラ２００の内部が温まっていない状態で連続プリントが行われると温度低下が起きやすく、定着不良の原因となる。このため圧離制御部４００は図６に示すように、加圧ローラ温度センサ３０１により検出される加圧ローラ２００の表面温度が印字開始温度（印字時目標温度）に達した後、加圧ローラ２００の内部を温めるのに十分な予め決められた一定時間ｔ２だけ加圧ローラ２００の温度制御を行ったのち、印字を開始してもよい。

また、加圧ローラ２００の内部を温める時間を短縮するために、圧離制御部４００は図７に示すように、加圧ローラ温度制御の目標温度を印字開始温度より高い値Ｔａに設定して加熱ローラ２００への熱量を多くし、目標温度Ｔａに到達後、加圧ローラ温度制御の目標温度を印字開始温度（印字時目標温度）に変更し、加圧ローラ２００の内部を温めるのに十分な予め決められた一定時間ｔ３だけ、印字開始温度になるように加熱ローラ２００の温度制御を行ったのち、印字を開始してもよい。

この処理を図８のフローチャートで説明する。ステップＳ２０１で、目標温度ＴＴ＝Ｔａ、終了条件＝目標温度に設定して、後述の温度制御サブルーチンを実施する。次いでステップＳ２０２で、目標温度ＴＴ＝印字時目標温度、終了条件＝終了時間、終了時間＝ｔ３に設定して、温度制御サブルーチンを実施したのち、印字動作を開始する。

ステップＳ１０９における加圧ローラ２００の温度制御を終了させるかどうかの判断については、さらに、加圧ローラ２００の内部を温める時間を短縮するために、圧離制御部４００は図９に示すように、加圧ローラ温度制御の目標温度を印字開始温度より高い値Ｔｂに設定して加熱ローラ２００への熱量を多くし、目標温度Ｔｂに到達後、加圧ローラ２００の内部を温めるのに十分な予め決められた一定時間ｔ４だけ加圧ローラ２００の温度制御を行い、時間ｔ４の経過後に、加圧ローラ温度制御の目標温度を印字開始温度（印字時目標温度）に変更し、加圧ローラ２００の温度が印字開始温度になったら印字を開始してもよい。

この処理を図１０のフローチャートで説明する。ステップＳ３０１で、目標温度ＴＴ＝Ｔｂ、終了条件＝目標温度に設定して、後述の温度制御サブルーチンを実施する。次いでステップＳ３０２で、目標温度ＴＴ＝Ｔｂ、終了条件＝終了時間、終了時間＝ｔ４に設定して、温度制御サブルーチンを実施し、さらにステップＳ３０３で、目標温度ＴＴ＝印字時目標温度、終了条件＝目標温度に設定して、温度制御サブルーチンを実施したのち、印字動作を開始する。

図１１は、図８及び図１０のフローチャートの各ステップで実施される温度制御サブルーチンの処理内容を示すフローチャートである。

ステップＳ４０１では、タイマーをリセットし計時を開始する。次のステップＳ１０１〜Ｓ１０８は、図３のフローチャートに示したステップＳ１０１〜Ｓ１０８と同一であるので、同じステップ番号を付し、詳細な説明は省略する。

ステップＳ１０８でモータ５００による圧離駆動を停止した後、ステップＳ４０２で終了条件として目標温度か終了時間のいずれが設定されているかを調べる。目標温度が設定されている場合は、ステップＳ４０３に進み、加圧ローラ２００の温度を測定したのち、ステップＳ４０４で、測定した温度が目標温度ＴＴに達しているかどうかを判断する。

目標温度に達していれば（ステップＳ４０４でＹＥＳ）、ステップＳ４０５で温度制御終了と判断してステップＳ４０６に進む。目標温度に達していなければ（ステップＳ４０４でＮＯ）、そのままステップＳ４０６に進む。

一方、ステップＳ４０２において、終了条件として終了時間が設定されている場合はステップＳ４０７に進み、タイマーを確認する。次いでステップＳ４０８で、設定された時間が経過しているかどうかを調べ、経過していれば（ステップＳ４０８でＹＥＳ）、ステップＳ４０９で温度制御終了と判断してステップＳ４０６に進む。設定された時間が経過していなければ（ステップＳ４０８でＮＯ）、そのままステップＳ４０６に進む。

ステップＳ４０６では、温度制御終了と判断されているかどうかを判断し、されていなければ（ステップＳ４０６でＮＯ）、ステップＳ１０１に戻り温度制御を継続する。温度制御終了と判断されていれば（ステップＳ４０６でＹＥＳ）、サブルーチンの処理を終了し、それぞれ図８及び図１０に示したフローチャートの各ステップに戻る。

図１２は、圧離制御部４００によって行われる加圧ローラ２００の温度制御処理の他の例を説明するためのフローチャートである。この例では、加圧ローラ２００の内部に、加圧ローラ２００を加熱するための熱源（例えばヒータ）を有し、加圧ローラ温度センサ３０１により任意の温度に制御できるようになっている。剛性確保等のために熱容量が大きい加圧ローラ２００を内部熱源のみで加熱する構成では、加圧ローラ２００の表面温度を上げるのに時間がかかるため、加圧ローラ側より昇温が速い加熱ローラ１００の熱と、加圧ローラ２００の内部熱源の両方を利用することで、ウォームアップ時間を短縮できる。

ステップＳ５０１で、加熱ローラ１００及び加圧ローラ２００の回転を開始したのち、ステップＳ５０２で、加熱ローラ温度センサ１０３を用いた加熱ローラ１００の内部ヒータ１０１の点灯制御による加熱を開始し、ステップＳ５０３で、加圧ローラ２００の内部ヒータの全点灯による加熱を開始する。

次いでステップＳ５０４で、加圧ローラ２００を最大圧接位置まで移動させて加熱ローラ１００と圧接させ、ステップＳ５０５で、加圧ローラ２００の温度Ｔ１を加圧ローラ温度センサ３０１を介して検出する。ステップＳ５０６では時間ｔ１（例えば１０ｍｓｃ）の経過を待ち（ステップＳ５０６でＮＯ）、経過すると（ステップＳ５０６でＹＥＳ）、ステップＳ５０７で、加圧ローラ２００の温度Ｔ２を加圧ローラ温度センサ３０１にて再度検出する。

次にステップＳ５０８で、これらの測定温度Ｔ１、Ｔ２と加圧ローラ２００の目標温度ＴＴから、圧離制御部４００にて加圧ローラ２００（駆動モータ５００）の圧離方向（駆動方向）と圧離量（駆動量）を算出し、ステップＳ５０９で駆動を開始する。圧離方向と圧離量の算出は、図３のフローチャートで説明した処理と同様に、図４のテーブルに基づいて行われる。

ステップＳ５１０では、加圧ローラ２００が最大離間位置に達しているかどうかを判断し、達していなければ（ステップＳ５１０でＮＯ）、ステップＳ５１２で、加圧ローラ２００が最大圧接位置に達しているかどうかを判断する。達していなければ（ステップＳ５１２でＮＯ）、ステップＳ５１３で、算出した圧離量だけ駆動したかどうかを判断する。駆動していなければ（ステップＳ５１３でＮＯ）、ステップＳ５１０に戻る。駆動している場合（ステップＳ５１３でＹＥＳ）、ステップＳ５１４に進む。ステップＳ５１２で、加圧ローラ２００が最大圧接位置に達している場合も（ステップＳ５１２でＹＥＳ）、ステップＳ５１４に進む。

一方、ステップＳ５１０で、加圧ローラ２００が最大離間位置に達していれば（ステップＳ５１０でＹＥＳ）、ステップＳ５１１で、加圧ローラ１２０が十分に温まったと判断し、ステップＳ５１４に進む。

ステップＳ５１４では駆動モータ５００による加圧ローラ２００の圧離駆動を停止する。次いで、ステップＳ５１５で、加圧ローラ２００は十分温まったと判断されているかどうかを調べ、十分暖まったと判断されていなければ（ステップＳ５１５でＮＯ）、ステップＳ５０５に戻る。十分温まったと判断されていると（ステップＳ５１５でＹＥＳ）、ステップＳ５１６に進む。

ステップＳ５１６では、加圧ローラ２００の内部ヒータの点灯制御を、全点灯制御から加圧ローラ温度センサ３０１を用いた温調点灯制御に切り替えたのち、ステップＳ５１７で加圧ローラ２００を離間させる。

ステップＳ５１８では、加熱ローラ１００、加圧ローラ２００共にそれぞれの目標温度に到達しているかどうかを調べる。到達していなければ（ステップＳ５１８でＮＯ）、ステップＳ５１８に留まり、加熱ローラ１００と加圧ローラ２００がそれぞれの目標温度になるまで、それぞれ温調制御を行う。目標温度に到達すると（ステップＳ５１８でＹＥＳ）、ウォームアップを終了する。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることはない。例えば、加圧ローラ２００のみを加熱ローラ１００に対して圧離方向に移動させるものとしたが、加熱ローラ１００のみを加圧ローラ２００に対して圧離方向に移動させても良いし、加熱ローラ１００と加圧ローラ２００の両方を圧離方向に移動させる構成であっても良い。

１ 画像形成装置
３０ 定着装置
１００ 加熱ローラ
１０１ ヒータ
１０２ 加熱ローラヒータ制御部
１０３ 加熱ローラ温度センサ
２００ 加圧ローラ
３０１ 加圧ローラ温度センサ
３０２ 最大圧接位置検出センサ
３０３ 最大離間位置検出センサ
４００ 圧離制御部
５００ 駆動モータ
５０１ ねじ歯車
５１０ はす歯歯車
５２０ 偏心カム
６１０ 第１のアーム部材
６１１ 支軸
６２０ 第２のアーム部材
６２１ 検出用突片
６３０ 弾性体
Ｎ ニップ部

Claims (12)

1. 加熱手段を有する加熱部材と、加熱部材に対して圧接して用紙を通過させるニップ部を形成するとともに、加熱部材との接触により加熱される加圧部材と、を有する定着装置と、
   前記加圧部材の温度を検出する温度検出手段と、
   前記加熱部材と加圧部材の少なくとも一方を圧離方向に駆動して、前記ニップ部のニップ幅を変更するためのニップ幅変更手段と、
   前記温度検出手段により検出された前記加圧部材の温度の変化と加圧部材の目標温度とに基づいて、前記ニップ幅変更手段による加熱部材と加圧部材の少なくとも一方の圧離方向への駆動量を算出する駆動量算出手段と、
   前記駆動量算出手段により算出された駆動量で前記ニップ幅変更手段を動作させる制御手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記加熱部材と加圧部材が予め設定された最大圧接状態に達したことを検出する第１の検出手段を備え、
   前記第１の検出手段により加熱部材と加圧部材が最大圧接状態に達したことが検出された場合、前記制御手段は、前記ニップ幅変更手段による駆動を停止する請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記加熱部材と加圧部材が最大圧接状態に達したときの前記ニップ幅は印字中のニップ幅よりも広くなるように設定されている請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記加熱部材と加圧部材が予め設定された最大離間状態に達したことを検出する第２の検出手段を備え、
   前記第２の検出手段により加熱部材と加圧部材が最大離間状態に達したことが検出された場合、前記制御手段は、前記ニップ幅変更手段による駆動を停止する請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記最大離間状態は前記加熱部材と加圧部材が接触している範囲で設定されている請求項４に記載の画像形成装置。
6. 印字前のウォームアップ中に前記加圧部材を目標温度である印字開始温度で一定時間維持したのち、印字を開始する請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 印字前のウォームアップ中に前記加圧部材の目標温度を印字開始温度よりも高く設定し、目標温度に到達後に目標温度を印字開始温度に変更し、一定時間経過後に印字を開始する請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 印字前のウォームアップ中に前記加圧部材の目標温度を印字開始温度よりも高く設定し、目標温度に到達後は一定時間目標温度を維持し、一定時間経過後に目標温度を印字開始温度に変更し、前記加圧部材の温度が変更された目標温度に到達したときに印字を開始する請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記ニップ幅変更手段はＤＣモータを駆動源とするものであり、前記駆動量算出手段により算出される駆動量は、前記駆動源の駆動時間である請求項１〜８のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記ニップ幅変更手段はステッピングモータを駆動源とするものであり、前記駆動量算出手段により算出される駆動量は、前記駆動源の駆動ステップ数である請求項１〜８のいずれかに記載の画像形成装置。
11. 前記ニップ幅変更手段の駆動量に応じたパルスを出力するパルス出力手段を備え、前記駆動量算出手段により算出される駆動量は前記パルスの数である請求項１〜８のいずれかに記載の画像形成装置。
12. 前記加圧部材は、該加圧部材を内部から加熱する加圧部材用加熱手段を備え、
    前記駆動量算出手段により算出された駆動量で前記ニップ幅変更手段を動作させることと前記加圧部材用加熱手段とにより、前記加圧部材を加熱した後、前記加圧部材用加熱手段のみの制御により前記加圧部材の温度制御を行う請求項１〜１１のいずれかに記載の画像形成装置。

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