JP6414517B2 - 定着装置およびこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、シートに定着処理を施す定着装置およびこれを備えた画像形成装置に関するものである。

従来、シートに定着処理を施す定着装置として、特許文献１に記載された技術が知られている。定着装置は、定着ローラーと、加圧ローラーとを備える。加圧ローラーが定着ローラーに押圧されることで、両者の間に定着ニップ部が形成される。シートが定着ニップ部を通過すると、シート上に形成されたトナー像に定着処理が施される。

特開平３−８９３８３号公報

上記のような定着装置では、定着動作が開始されるまでに、定着ローラーを予め加熱する昇温時間が長く必要となるという問題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、回転体を昇温するための昇温時間が低減された定着装置およびこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の一局面に係る定着装置は、ハウジングと、前記ハウジング内の温度を検出する温度検出部と、前記ハウジング内に配置され、回転される第１回転体と、前記ハウジング内に配置され、回転され、前記第１回転体との間でシートが通過する定着ニップ部を形成する第２回転体と、前記第１回転体および前記第２回転体を回転させる駆動力を発生する駆動部と、前記第１回転体を加熱する加熱部と、前記駆動部および前記加熱部を制御する制御部と、前記第１回転体の前記第２回転体に対する押圧力を調整する押圧力調整機構と、を備え、前記押圧力調整機構は、前記ハウジングに揺動可能に支持され、前記第１回転体を支持する揺動ホルダと、前記定着ニップ部よりも前記シートの搬送方向の下流側に配置された、前記揺動ホルダの揺動における支点部と、前記定着ニップ部よりも前記搬送方向の上流側に配置された、前記揺動ホルダの揺動における力点となる加圧部と、を有し、前記加圧部が変位されると前記揺動ホルダが揺動し前記定着ニップ部が作用点として機能することで前記第１回転体の前記第２回転体に対する押圧力が調整されるように構成され、前記第１回転体は、無端状ベルトからなる定着ベルトであり、前記第２回転体は、ローラー形状を有する加圧ローラーであり、前記駆動部は、前記加圧ローラーを回転させ、前記定着ベルトは、前記加圧ローラーに従動して回転し、前記加熱部は、前記定着ベルトの内周部に配置され、前記定着ベルトの内周面に当接し、前記定着ベルトを前記加圧ローラーに押圧するニップ板であって、当該ニップ板は、前記加圧ローラーの周面に沿った湾曲形状を備える対向面を有し、前記ニップ板のうち前記定着ベルトの回転方向上流側部分よりも前記ニップ板のうち前記回転方向下流側部分の方が肉厚とされている、ニップ板を更に備え、
前記制御部は、前記第１回転体および前記第２回転体の回転開始前に、前記温度検出部によって前記ハウジング内の温度を検出し、前記温度が所定の閾値よりも低い場合に、前記押圧力調整機構を制御して、前記第１回転体の前記第２回転体に対する押圧力を第１の押圧力に設定するとともに、前記駆動部を制御して、前記第１回転体および前記第２回転体を第１の回転速度で回転させた状態で前記加熱部によって前記第１回転体を加熱し、前記加熱に伴って前記温度が前記閾値よりも高くなると、前記押圧力調整機構を制御して、前記第１回転体の前記第２回転体に対する押圧力を前記第１の押圧力よりも大きな第２の押圧力に設定するとともに、前記駆動部を制御して、前記第１回転体および前記第２回転体を前記第１の回転速度よりも大きな第２の回転速度で回転させ、前記制御部が、前記押圧力調整機構を制御して、前記定着ベルトの前記加圧ローラーに対する押圧力を前記第１の押圧力に設定すると、前記ニップ板の前記回転方向上流側部分の前記加圧ローラーに対する押圧力よりも、前記ニップ板の前記回転方向下流側部分の前記加圧ローラーに対する押圧力の方が大きくなるように設定されていることを特徴とする。

本構成によれば、第１回転体および第２回転体が第１の回転速度で回転されながら、第１回転体が加熱されることで、第１回転体の昇温時間が早められる。また、回転開始時に駆動部に必要とされるトルクが低減される。この結果、第１回転体が所定の温度に至るまでの間に、第１回転体および第２回転体が空回しされる回転数が低減される。したがって、第１回転体および第２回転体を回転させるための駆動機構の摩耗量を抑制することができる。また、本構成によれば、定着ベルトおよび加圧ローラーが第１の回転速度で回転されながら、定着ベルトが加熱されることで、定着ベルトの一部に局所的な昇温が生じることが防止される。このため、定着ベルトの破損が防止される。また、定着ベルトがニップ板によって加圧ローラーに押圧される構成においても、回転開始時に駆動部に必要とされるトルクが低減される。更に、本構成によれば、加圧ローラーを回転させる駆動部の回転トルクを低減することができる。

上記の構成において、前記制御部は、前記第１回転体および前記第２回転体の回転開始前に、前記温度検出部によって検出された前記温度が前記閾値よりも高い場合に、前記駆動部を制御して、前記第１回転体および前記第２回転体を前記第２の回転速度で回転させた状態で、前記加熱部によって前記第１回転体を加熱することが望ましい。

本構成によれば、温度検出部によって検出された温度が所定の閾値よりも高い場合には、速やかに定着動作に移行可能とされる。

上記の構成において、前記閾値は、前記シートが前記定着ニップ部を通過する際の定着温度よりも低く設定されていることが望ましい。

本構成によれば、第１回転体が閾値温度から定着温度に上昇するまでの時間を利用して、定着ニップ部における定着条件を設定することができる。

上記の構成において、前記温度検出部は、前記ハウジング内の前記第１回転体の温度を検出することが望ましい。

本構成によれば、第１回転体の温度が直接検出されることで、第１回転体の昇温が安定して実現される。

本発明の他の局面に係る画像形成装置は、シートに画像を形成する画像形成部と、上記の何れか１に記載の定着装置と、を有することを特徴とする。

本構成によれば、第１回転体の昇温時間が早められるとともに、回転開始時に駆動部に必要とされるトルクが低減される。また、画像形成動作を速やかに開始することができる。

上記の構成において、前記第１回転体および前記第２回転体とは異なる部材であって、前記駆動部が発生する駆動力によって回転される第３回転体を更に有することが望ましい。

本構成によれば、第１回転体が所定の温度に至るまでの間に、第３回転体が空回しされる回転数が低減される。したがって、第３回転体を回転させるための駆動機構の摩耗量を抑制することができる。

上記の構成において、前記第３回転体は、前記画像形成部に配置され、表面に静電潜像が形成される感光体ドラムであることが望ましい。

本構成によれば、第１回転体が所定の温度に至るまでの間に、感光体ドラムが空回しされる回転数が低減される。この結果、感光体ドラムの摩耗が抑制される。

本発明によれば、回転体を昇温するための昇温時間が低減された定着装置およびこれを備えた画像形成装置が提供される。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部構造を示す模式的な断面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の断面図である。 本発明の一実施形態に係る第１回転体および第２回転体の断面図である。 本発明の一実施形態に係る第１回転体および第２回転体の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る第１回転体および第２回転体の分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の加圧機構の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の加圧機構の分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の加圧機構の側面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の加圧機構の一部の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の加圧機構の一部の分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の加圧機構の加圧状態の側面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の加圧機構の加圧状態の側面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の加圧機構の減圧状態の側面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の加圧機構の減圧状態の側面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るプリンター１００（画像形成装置）の内部構造を概略的に示す断面図である。図１に示される画像形成装置としてのプリンター１００は、いわゆるモノクロプリンター機であるが、他の実施形態において、画像形成装置は、カラープリンター、ファクシミリ装置、これらの機能を備える複合機やトナー画像をシートに形成するための他の装置であってもよい。尚、以下の説明で用いられる「上」や「下」、「前」や「後」、「左」や「右」といった方向を表す用語は、単に、説明の明瞭化を目的とするものであり、画像形成装置の原理を何ら限定するものではない。

プリンター１００は、シートＳに画像を形成するための様々な装置を収容する筐体１０１を備える。筐体１０１は、筐体１０１の上面を規定する上壁１０２と、筐体１０１の底面を規定する底壁１０３（図２）と、上壁１０２と底壁１０３との間の本体後壁１０５（図２）と、本体後壁１０５の前方に位置する本体前壁１０４と、を含む。筐体１０１は、各種の装置が配置される本体内部空間１０７を備える。筐体１０１の本体内部空間１０７には、シートＳが所定の搬送方向に搬送されるシート搬送路ＰＰが延設されている。

上壁１０２の中央部には、排紙部１０２Ａが配置される。排紙部１０２Ａは、上壁１０２の前方部分から後方部分にかけて、下方に傾斜した傾斜面からなる。排紙部１０２Ａには、後記の画像形成部１２０において、画像が形成されたシートＳが排出される。また、本体前壁１０４の上下方向の中央部には、手差しトレイ１０４Ａが配置される。手差トレイ１０４Ａは、下端を支点として、上下に回動可能である（図２の矢印ＤＴ）。

図２を参照して、プリンター１００は、給紙カセット１１０と、ピックアップローラー１１２と、第１給紙ローラー１１３と、第２給紙ローラー１１４と、搬送ローラー１１５と、レジストローラー対１１６と、画像形成部１２０と、定着装置５とを備える。

給紙カセット１１０は、内部にシートＳを収容する。給紙カセット１１０は、リフト板１１１を備える。リフト板１１１は、シートＳの先頭縁を押し上げるように傾斜する。給紙カセット１１０は、筐体１０１に対して、前方に引き出し可能とされる。

ピックアップローラー１１２は、リフト板１１１によって押し上げられたシートＳの先頭縁上に配置される。ピックアップローラー１１２が回転すると、シートＳは給紙カセット１１０から引き出される。

第１給紙ローラー１１３は、ピックアップローラー１１２の下流に配設され、シートＳを更に下流に送り出す。第２給紙ローラー１１４は、手差トレイ１０４Ａ上のシートＳを筐体１０１内に引き込む。

搬送ローラー１１５は、第１給紙ローラー１１３、第２給紙ローラー１１４のシート搬送方向（以下、単に搬送方向ともいう）の下流（以下、単に下流ともいう）に配設される。搬送ローラー１１５は、第１給紙ローラー１１３、第２給紙ローラー１１４によって送り出されたシートＳを更に下流へ搬送する。

レジストローラー対１１６は、シートＳの斜め搬送を矯正する機能を有する。これにより、シートＳ上に形成される画像の位置が調整される。レジストローラー対１１６は、画像形成部１２０による画像形成のタイミングに合わせて、シートＳを画像形成部１２０に供給する。

画像形成部１２０は、感光体ドラム１２１と、帯電器１２２と、露光装置１２３と、現像装置２０と、トナーコンテナ３０と、転写ローラー１２６と、クリーニング装置１２７とを備える。

感光体ドラム１２１は、円筒形状を有する。感光体ドラム１２１は、静電潜像が形成される表面を有するとともに、前記表面に該静電潜像に応じたトナー画像（現像剤像）を担持する。帯電器１２２は、所定の電圧が印加され、感光体ドラム１２１の周面を略一様に帯電させる。

露光装置１２３は、帯電器１２２によって帯電された感光体ドラム１２１の周面に、レーザー光を照射する。該レーザー光は、プリンター１００に通信可能に接続されたパーソナルコンピュータなどの外部装置（図示せず）から出力された画像データに従って、照射される。この結果、感光体ドラム１２１の周面には、画像データに対応する静電潜像が形成される。

現像装置２０は、静電潜像が形成された感光体ドラム１２１の周面にトナーを供給する。トナーコンテナ３０は、現像装置２０へトナーを供給する。トナーコンテナ３０は、筐体１０１内の現像装置２０に対して着脱自在に配設されている。現像装置２０がトナーを感光体ドラム１２１に供給すると、感光体ドラム１２１の周面に形成された静電潜像が現像（可視化）される。この結果、感光体ドラム１２１の周面に、トナー画像（現像剤像）が形成される。

転写ローラー１２６は、感光体ドラム１２１の下方においてシート搬送路ＰＰを挟んで感光体ドラム１２１に対向して配置される。転写ローラー１２６は、感光体ドラム１２１との間で転写ニップ部を形成し、トナー画像をシートＳに転写させる。クリーニング装置１２７は、シートＳへトナー画像が転写された後に、感光体ドラム１２１の周面に残るトナーを除去する。

定着装置５は、画像形成部１２０よりも搬送方向下流側に配置され、シートＳ上のトナー画像を定着させる。定着装置５の詳細については、後記で説明する。

プリンター１００は、定着装置５の下流に配設された搬送ローラー対１３３と、搬送ローラー対１３３の下流に配設された排出ローラー対１３４と、を更に備える。シートＳは、搬送ローラー対１３３によって上方に搬送され、最終的に、排出ローラー対１３４によって、筐体１０１から排出される。筐体１０１から排出されたシートＳは、排紙部１０２Ａ上に積み重ねられる。

図２は、本発明の一実施形態に係る定着装置５の断面図である。図３は、本実施形態に係る定着ベルト５２０およびプレスローラー５１の断面図である。図４は、定着ベルト５２０およびプレスローラー５１の斜視図である。更に、図５は、定着ベルト５２０およびプレスローラー５１の分解斜視図である。

図２を参照して、定着装置５は、定着ハウジング５Ｈ（ハウジング）と、定着ベルト５２０（第１回転体）と、ニップ板５２１と、プレスローラー５１（第２回転体、加圧ローラー）と、定着排出ローラー対５５と、サーモセンサー５Ｓ（温度検出部）と、制御部６０と、を備える。

定着ハウジング５Ｈは、定着装置５の各部材を支持するハウジングとして機能する。定着ハウジング５Ｈは、略直方体形状からなる。シートＳは、前方から定着ハウジング５Ｈの内部に搬入される。

定着ベルト５２０は、定着ハウジング５Ｈ内に配置され、回転される無端状ベルトである。定着ベルト５２０は、薄いＳＵＳ材からなる。なお、定着ベルト５２０の軸方向の両端部には、不図示のキャップが挿入されている。当該キャップは、定着ベルト５２０を略円筒形状に維持する。定着ベルト５２０は、後記のハロゲンヒーター５２２によって加熱される。

ニップ板５２１は、定着ベルト５２０の内周面に当接し、前記定着ベルト５２０をプレスローラー５１に押圧する機能を備えている。ニップ板５２１は、ＬＣＰ（Liquid Crystal Polymer：液晶ポリマー）樹脂からなる。ニップ板５２１は、対向面５２１Ｓを備える。対向面５２１Ｓは、ニップ板５２１のうちプレスローラー５１に対向する面であり、プレスローラー５１の周面に沿った湾曲形状を備えている。また、図３に示すように、ニップ板５２１のニップ板上流部５２１Ａよりもニップ板５２１Ｂは、肉厚とされている。

プレスローラー５１は、定着ハウジング５Ｈに配置され、ローラー形状を有する。プレスローラー５１は、定着ハウジング５Ｈに回転可能に支持されている。プレスローラー５１は、回転され、定着ベルト５２０との間でシートが通過する定着ニップ部Ｎ（図３）を形成する。プレスローラー５１は、金属製の基材の上に、スポンジ層を備え、更に、スポンジ層の表面には、ＰＦＡ（ポリテトラフルオロエチレン）チューブが配置されている。定着排出ローラー対５５は、定着ニップ部Ｎを通過したシートＳを定着ハウジング５Ｈの外部に搬出する。

サーモセンサー５Ｓは、定着ハウジング５Ｈ内の温度を検出する非接触式の温度センサーである。本実施形態では、サーモセンサー５Ｓは、定着ベルト５２０の表面温度を検出する。

制御部６０は、定着装置５内の各部材の動作を制御する。特に、制御部６０は、後記のハロゲンヒーター５２２、第１モーターＭ１および第２モーターＭ２を制御する。

更に、図３乃至図５を参照して、定着装置５は、ハロゲンヒーター５２２（加熱部）と、ステイ５２３と、反射板５２４と、摺動シート５２５と、第１モーターＭ１（図３）（駆動部）と、を備える。

ハロゲンヒーター５２２は、定着ベルト５２０の内周部に配置され、定着ベルト５２０を加熱する。ハロゲンヒーター５２２は、ステイ５２３に支持されている。

ステイ５２３は、定着ベルト５２０の円筒内部において、定着ベルト５２０の回転における軸方向に延びている。ステイ５２３は複数の板金部材が溶接されることで形成されている。ステイ５２３の両端部は、後記の加圧機構７の揺動ホルダ７１０に支持されている。

反射板５２４は、光輝アルミからなる部材であって、定着ベルト５２０の軸方向に延びるように配置されている。反射板５２４は、ハロゲンヒーター５２２とステイ５２３との間に位置し、ステイ５２３に固定支持されている。ステイ５２３は、ハロゲンヒーター５２２の熱を反射し、定着ベルト５２０に照射する。

摺動シート５２５は、ニップ板５２１の回りに嵌められたチューブ状の部材である。摺動シート５２５は、ＰＦＡなどのフッ素樹脂からなる。摺動シート５２５には、オイルが含浸されている。摺動シート５２５は、ニップ板５２１によって押圧された定着ベルト５２０の回転を促進する。

第１モーターＭ１（図３）は、プレスローラー５１の回転軸５１１（図４）に連結されたモーターである。第１モーターＭ１は、プレスローラー５１を回転させる駆動力を発生する。この際、プレスローラー５１は、図３の矢印Ｄ３１方向に回転される。第１モーターＭ１は、制御部６０によって制御される。なお、プレスローラー５１に当接する定着ベルト５２０は、プレスローラー５１に従動して、図３の矢印Ｄ３２方向に回転する。また、本実施形態では、第１モーターＭ１は、画像形成部１２０の感光体ドラム１２１（第３回転体）や排出ローラー対１３４を回転させる駆動力を発生する。すなわち、感光体ドラム１２１や排出ローラー対１３４は、定着装置５の定着ベルト５２０およびプレスローラー５１とは異なる部材であって、第１モーターＭ１によって回転される回転体である。

図６Ａは、本実施形態に係る定着装置５の加圧機構７の斜視図である。図６Ｂは、加圧機構７の分解斜視図である。図７は、加圧機構７の側面図である。図８Ａは、加圧機構７の一部の斜視図である。図８Ｂは、加圧機構７の一部の分解斜視図である。

定着装置５は、加圧機構７（押圧力調整機構）を備える。加圧機構７は、定着ベルト５２０のプレスローラー５１に対する押圧力を調整する。この結果、定着ニップ部Ｎのニップ圧が調整される。加圧機構７は、定着ハウジング５Ｈ（図２）に装着されている。

図６Ａおよび図６Ｂを参照して、加圧機構７は、揺動ホルダ７１０と、左支点部７１１と、右支点部７１２と、駆動シャフト７１３と、一対のカム７１４（図８Ｂ）と、一対の支持部材７１５と、一対の支持シャフト７１６と、一対のコロ７１７と、を備える。

揺動ホルダ７１０は、定着ベルト５２０の上方に配置された板金からなるフレームである。揺動ホルダ７１０は、定着ハウジング５Ｈに揺動可能に支持されている。揺動ホルダ７１０は、定着ベルト５２０の内周部に配置された前述のニップ板５２１、ハロゲンヒーター５２２、ステイ５２３、反射板５２４および摺動シート５２５を支持している。揺動ホルダ７１０は、一対の支点係止部７１０Ａと、一対の加圧部７１０Ｂと、一対の開口部７１０Ｃと、を備える。支点係止部７１０Ａは、揺動ホルダ７１０の左右の側壁に形成された円弧状の切欠き部である。なお、図６Ｂでは、一対の支点係止部７１０Ａのうちの一方の支点係止部７１０Ａのみが現れている。一対の支点係止部７１０Ａには、それぞれ、左支点部７１１および右支点部７１２が挿通されている。左支点部７１１および右支点部７１２は、定着ハウジング５Ｈに軸支されている。左支点部７１１および右支点部７１２は、揺動ホルダ７１０の揺動における支点部となる。一対の加圧部７１０Ｂは、揺動ホルダ７１０の左右方向の両端部から、前方に向かって突設されている。左支点部７１１および右支点部７１２を支点として、加圧部７１０Ｂが上下に移動することで、定着ベルト５２０のプレスローラー５１に対する押圧力が調整される。加圧部７１０Ｂには、不図示の孔部が形成されている。当該孔部には、後記の牽引シャフト７２０が挿通される。開口部７１０Ｃは、揺動ホルダ７１０の一対の側板に開口された開口部である。なお、図６Ｂでは、一対の開口部７１０Ｃのうちの一方の開口部７１０Ｃのみが現れている。図７に示すように、開口部７１０Ｃには、ステイ５２３が嵌め込まれている。

駆動シャフト７１３は、プレスローラー５１の前方で、左右方向に延びるように配置されたシャフトである。駆動シャフト７１３は、定着ハウジング５Ｈに回転可能に支持されている。カム７１４は、駆動シャフト７１３の両端部に固定されている。カム７１４は、周方向に沿って半径が異なる形状を備えている。支持部材７１５は、駆動シャフト７１３の両端部に配置されている。支持部材７１５は、左右方向に間隔をおいて配置された一対の壁部と、当該一対の壁部を上方において連接する連接部とからなる。支持部材７１５は、駆動シャフト７１３に対して上下に移動可能とされる。前述のカム７１４は、支持部材７１５の一対の壁部の間に配置されている。支持部材７１５は、一対のスリット７１５Ｈと、孔部７１５Ｓとを備える。一対のスリット７１５Ｈには、駆動シャフト７１３の端部が挿通される。孔部７１５Ｓには、後記の牽引シャフト７２０が挿通される。また、支持部材７１５の左右方向の内側には、軸受７１３Ｊが配置されている。軸受７１３Ｊは、定着ハウジング５Ｈに支持されており、駆動シャフト７１３を回転可能に支持する。

支持シャフト７１６は、支持部材７１５の一対の壁部の下端部に支持されたシャフトである。コロ７１７は、支持シャフト７１６に回転可能に支持されている。カム７１４が駆動シャフト７１３と一体的に回転すると、支持部材７１５、支持シャフト７１６およびコロ７１７が一体的に上下に移動する。

また、加圧機構７は、アクチュエータ７１８（図８Ｂ）と、入力ギア７１９と、ＰＩセンサー７Ｓと、伝達機構Ｇ１（図７）と、第２モーターＭ２（図７）と、を備える。

アクチュエータ７１８は、左側の支持部材７１５を貫通した駆動シャフト７１３のＤ軸部７１３Ａに固定された、半円状の板状部材である。アクチュエータ７１８は駆動シャフト７１３と一体的に回転する。入力ギア７１９は、アクチュエータ７１８を貫通したＤ軸部７１３Ａに固定された回転ギアである。入力ギア７１９は、駆動シャフト７１３と一体的に回転する。

ＰＩセンサー７Ｓは、アクチュエータ７１８に対向するように定着ハウジング５Ｈに固定されている。ＰＩセンサー７Ｓは、不図示の発光部と受光部とを備える。ＰＩセンサー７Ｓは、アクチュエータ７１８の回転を検知する。半円状のアクチュエータ７１８が、ＰＩセンサー７Ｓの検出光を遮光するタイミングによって、駆動シャフト７１３に固定されたカム７１４の回転位置が検出される。

第２モーターＭ２は、定着ハウジング５Ｈに固定されたモーターである。第２モーターＭ２は、揺動ホルダ７１０を揺動する駆動力を発生する。第２モーターＭ２は、出力シャフト７５０（図７）を備える。第２モーターＭ２の回転は、制御部６０（図７）によって制御される。伝達機構Ｇ１は、第２モーターＭ２から入力ギア７１９に駆動力を伝達する複数のギアである（図７）。伝達機構Ｇ１は、第１〜第４ギア７５１〜７５４を備える。第１ギア７５１は、出力シャフト７５０に連結されている。また、第４ギア７５４は、入力ギア７１９に連結されている。

更に、加圧機構７は、一対の牽引シャフト７２０と、一対のスプリング７２１と、一対のスクリュー７２２と、を備える（図８Ｂ）。

牽引シャフト７２０は、支持部材７１５の内部から、孔部７１５Ｓ（図８Ｂ）を介して上方に突出するように延びた円筒部材である。牽引シャフト７２０は、ピン７２０Ｈを備える。ピン７２０Ｈは、牽引シャフト７２０の下端部から左右方向に突出した一対の突起部である。ピン７２０Ｈは、支持部材７１５のスリット７１５Ｈに挿通される。

スプリング７２１は、牽引シャフト７２０に外嵌されたコイル状のばね部材である。スプリング７２１の弾性力によって、定着ベルト５２０のプレスローラー５１に対する押圧力が調整される。スクリュー７２２は、牽引シャフト７２０の上端面に形成された不図示のネジ穴に締結される。スクリュー７２２は、円板状のフランジ部７２２Ｆ（図８Ｂ）を備えている。スプリング７２１は、スクリュー７２２のフランジ部７２２Ｆと、揺動ホルダ７１０の加圧部７１０Ｂとの間で圧縮して配置される。

図９Ａおよび図９Ｂは、本実施形態に係る定着装置５の加圧機構７の加圧状態の側面図である。図１０Ａおよび図１０Ｂは、本実施形態に係る定着装置５の加圧機構７の減圧状態の側面図である。

制御部６０によって第２モーターＭ２が回動されると、図９Ｂに示すように、カム７１４の長径部７１４Ａが下方に位置し、コロ７１７を押圧する。そして、支持部材７１５が図９Ａの矢印Ｄ９１方向に移動される。この結果、牽引シャフト７２０が下方に引っ張られ、スクリュー７２２がスプリング７２１を下方に押圧する。スプリング７２１が圧縮変形しながら、揺動ホルダ７１０の加圧部７１０Ｂを下方に押圧することで、揺動ホルダ７１０が、左支点部７１１回りに図９Ａの矢印Ｄ９２方向に回動する。揺動ホルダ７１０は、ステイ５２３を支持しているため（図７）、ニップ板５２１が定着ベルト５２０をプレスローラー５１に向かって押圧する。図９Ａおよび図９Ｂに示される状態において、定着ベルト５２０のプレスローラー５１に対する押圧力が第２の押圧力と定義される。本実施形態では、当該第２の押圧力が付与された状態において、シートが定着ニップ部Ｎを通過し、定着処理が施される。本実施形態では、第２の押圧力は７５Ｎに設定されている。なお、制御部６０は、アクチュエータ７１８がＰＩセンサー７Ｓの検出光を遮光した状態から、当該遮光が解除された状態への変化によって、図９Ａおよび図９Ｂに示されるように、第２の押圧力が付与されたことを検出する。

一方、図９Ａおよび図９Ｂに示される状態から、制御部６０によって第２モーターＭ２が更に回動されると、図１０Ｂに示すように、カム７１４の短径部７１４Ｂが下方に位置し、コロ７１７を押圧する。そして、カム７１４の長径部７１４Ａと短径部７１４Ｂとの差分だけ、支持部材７１５が図１０Ａの矢印Ｄ１０１方向に移動される。この結果、牽引シャフト７２０が上方に移動し、スクリュー７２２がスプリング７２１を下方に押圧する力が弱められる。そして、スプリング７２１の圧縮変形が僅かに復元され、揺動ホルダ７１０の加圧部７１０Ｂが僅かに上方に移動することで、揺動ホルダ７１０が、左支点部７１１回りに図１０Ａの矢印Ｄ１０２方向に回動する。この結果、定着ベルト５２０のプレスローラー５１に対する押圧力が減圧される。図１０Ａおよび図１０Ｂに示される状態において、定着ベルト５２０のプレスローラー５１に対する押圧力が第１の押圧力と定義される。本実施形態では、当該第１の押圧力は、定着装置５の起動時などの予備動作において付与され、本実施形態では２５Ｎに設定されている。なお、制御部６０は、アクチュエータ７１８がＰＩセンサー７Ｓの検出光の遮光が解除された状態から、検出光が遮光された状態への変化によって、図１０Ａおよび図１０Ｂに示されるように、第１の押圧力が付与されたことを検出する。

図３を参照して、本実施形態では、加圧機構７（図６Ａ）によって、定着ベルト５２０がプレスローラー５１に強く押圧された状態で、シートへの定着処理が施される。特に、ニップ板５２１の対向面５２１Ｓ（図３）が定着ベルト５２０を押圧しているため、定着ベルト５２０とプレスローラー５１とはシートの搬送方向に沿って広幅の面接触状態となる。このため、プレスローラー５１を回転させる第１モーターＭ１には、高いトルクが要求されやすい。本実施形態では、プレスローラー５１および定着ベルト５２０の回転条件、ハロゲンヒーター５２２による定着ベルト５２０の加熱条件、および、加圧機構７による定着ベルト５２０の加圧条件が好適に設定されることで、第１モーターＭ１に要求されるトルクが低減される。

制御部６０は、定着ベルト５２０およびプレスローラー５１の回転開始前に、サーモセンサー５Ｓ（図２）によって定着ハウジング５Ｈ内の定着ベルト５２０の温度を検出する。制御部６０は、定着ベルト５２０の温度が予め設定された閾値よりも低い場合に、加圧機構７を制御して、定着ベルト５２０のプレスローラー５１に対する押圧力を第１の押圧力に設定する（図１０Ａ、図１０Ｂ）。なお、本実施形態では、上記の閾値は、トナーを定着するための定着温度よりも低く設定されることが望ましく、例えば８０度に設定されている。そして、制御部６０は、第１モーターＭ１を制御して、定着ベルト５２０およびプレスローラー５１を第１の回転速度で回転させた状態でハロゲンヒーター５２２によって定着ベルト５２０を加熱する。第１の回転速度は、例えば、通常の定着動作における回転速度（後記の第２の回転速度）の３分の１に設定されている。このように、予め定着ベルト５２０が回転された状態で、ハロゲンヒーター５２２の加熱が開始されることで、定着ベルト５２０の一部にハロゲンヒーター５２２の熱が集中することが抑止される。この結果、定着ベルト５２０の破損が防止される。更に、定着ベルト５２０が低速の第１の回転速度で回転されながら、ハロゲンヒーター５２２によって加熱されるため、定着ベルト５２０の昇温時間が早められる。また、ハロゲンヒーター５２２によって定着ベルト５２０が加熱されると、摺動シート５２５（図５）に含浸されたオイル成分が軟化する。この結果、摺動シート５２５と定着ベルト５２０との摺動抵抗が下がり、プレスローラー５１および定着ベルト５２０の回転に要するトルクが低減される。このため、定着ベルト５２０のプレスローラー５１に対する押圧力が第１の押圧力に設定されることとあいまって、回転開始時に第１モーターＭ１が大きな出力トルクを備える必要が抑制される。したがって、第１モーターＭ１のコストを低減することが可能となる。

ハロゲンヒーター５２２による加熱に伴って、定着ハウジング５Ｈ内の定着ベルト５２０の温度が上記の閾値よりも高くなると、制御部６０は、加圧機構７を制御して、定着ベルト５２０のプレスローラー５１に対する押圧力を第２の押圧力に設定する（図９Ａ、図９Ｂ）。更に、制御部６０は、第１モーターＭ１を制御して、定着ベルト５２０およびプレスローラー５１を第１の回転速度よりも大きな第２の回転速度で回転させる。そして、サーモセンサー５Ｓによって検出される定着ベルト５２０の温度がトナーを定着するために設定された定着温度に至ると、プリンター１００における印刷動作が開始される。例えば、サーモセンサー５Ｓによって検出される定着温度は１６０度である。給紙カセット１１０から送り出され、画像形成部１２０においてトナー像が形成されたシートＳは、定着装置５に搬入され、定着ニップ部Ｎに進入する。この結果、シートＳにトナー像の定着処理が施される。本実施形態では、前述のように、制御部６０によって参照される閾値は、トナーを定着するための定着温度よりも低く設定されている。この場合、定着ベルト５２０が閾値温度から定着温度に上昇するまでの時間を利用して、加圧機構７の押圧動作（定着ニップ部における定着条件の設定）を実行することができる。換言すれば、加圧機構７による押圧動作の準備時間を待つことなく、速やかに定着動作を実行することができる。

なお、プリンター１００における印刷動作が開始されるにあたって、直前で実施された定着処理時の余熱によって、定着ベルト５２０の温度が高温に維持されている場合がある。したがって、定着ベルト５２０およびプレスローラー５１の回転開始前に、ハロゲンヒーター５２２によって検出された定着ベルト５２０の温度が上記の閾値よりも高い場合には、制御部６０は、第１モーターＭ１を制御して、定着ベルト５２０およびプレスローラー５１を第２の回転速度で回転させる。また、制御部６０は、加圧機構７を制御して、定着ベルト５２０のプレスローラー５１に対する押圧力を第２の押圧力に設定する（図９Ａ、図９Ｂ）。そして、制御部６０は、ハロゲンヒーター５２２によって定着ベルト５２０を加熱しながら、シートＳを定着ニップ部Ｎに進入させる。したがって、ハロゲンヒーター５２２によって検出された定着ベルト５２０の温度が上記の閾値よりも高い場合には、速やかに定着動作に移行可能とされる。

このように、本実施形態では、定着動作のために定着ベルト５２０を加熱するにあたって、初期的に、加圧機構７の加圧条件、並びに、定着ベルト５２０およびプレスローラー５１の回転条件を調整する。特に、定着ベルト５２０およびプレスローラー５１が第１の回転速度で回転されることで、定着ベルト５２０の昇温時間が早められる。この結果、定着ベルト５２０が所定の温度に至るまでの間に、定着ベルト５２０およびプレスローラー５１が空回しされる回転数が低減される。したがって、プレスローラー５１を回転させるためのギアの摩耗量を抑制することができる。更に、本実施形態では、前述のように、第１モーターＭ１は、感光体ドラム１２１や排出ローラー対１３４を回転させるモーターである。このため、プレスローラー５１が回転される時間が縮小されることで、感光体ドラム１２１や排出ローラー対１３４が空回転される時間が縮小される。このため、これらの部材の回転に寄与するギアの摩耗量が同様に抑制される。したがって、第１モーターＭ１と、感光体ドラム１２１や排出ローラー対１３４との間に、クラッチなどの駆動切替機構が配設される必要が低減される。更に、感光体ドラム１２１が空回転される時間が縮小されることで、感光体ドラム１２１の摩耗が低減される。

また、本実施形態では、サーモセンサー５Ｓによって定着ベルト５２０の温度が直接検出されることで、定着ベルト５２０の昇温動作が安定して実現される。

更に、プリンター１００の印刷動作が終了すると、ハロゲンヒーター５２２の加熱が停止され、プレスローラー５１および定着ベルト５２０の回転が停止される。その後、定着ベルト５２０の温度が上記の閾値（８０度）よりも低くなると、制御部６０は、加圧機構７を制御して、定着ベルト５２０のプレスローラー５１に対する押圧力を第１の押圧力に設定する（図１０Ａ、図１０Ｂ）。この結果、定着ベルト５２０とプレスローラー５１との間に強い第２の押圧力が設定されたまま、定着ベルト５２０の温度が８０度以下にさがることがない。このため、定着ベルト５２０に変形が生じることや、定着ベルト５２０上に残存したトナーが定着ベルト５２０の表面に強く付着することが抑制される。

また、本実施形態では、プリンター１００がスリープモードを備えている。スリープモードでは、画像形成部１２０などへの電力供給を抑制することで、プリンター１００の消費電力が縮小される。このようなスリープモードへの移行時にも、制御部６０は、加圧機構７を制御して、定着ベルト５２０のプレスローラー５１に対する押圧力を第１の押圧力に設定する（図１０Ａ、図１０Ｂ）。この場合も、定着ベルト５２０に変形が生じることや、トナーが定着ベルト５２０の表面に強く付着することが抑制される。

更に、本実施形態では、定着装置５は、シート検出部５Ａ（図２）を備える。シート検出部５Ａは、定着ニップ部Ｎの下流側で、定着ハウジング５Ｈに回動可能に支持されたアクチュエーターである。シート検出部５Ａは、定着ニップ部にシートＳが挟持された状態で、シートＳの搬送が停止したことを検出する。そして、制御部６０は、シート検出部５ＡによってシートＳの搬送の停止が検出されると、加圧機構７を制御して、定着ベルト５２０のプレスローラー５１に対する押圧力を第１の押圧力に設定する（図１０Ａ、図１０Ｂ）。この結果、プリンター１００の使用者によるシートＳの除去が容易とされる。

更に、本実施形態では、揺動ホルダ７１０の揺動における支点（左支点部７１１、右支点部７１２）は、定着ニップ部ＮよりもシートＳの搬送方向下流側に配置されている。一方、揺動ホルダ７１０の揺動における力点（加圧部７１０Ｂ）は、定着ニップ部ＮよりもシートＳの搬送方向上流側に配置されている。そして、定着ニップ部Ｎが、揺動ホルダ７１０の揺動における作用点として機能する。制御部６０が、加圧機構７を制御して、定着ベルト５２０のプレスローラー５１に対する押圧力を第１の押圧力に設定する（減圧する）（図１０Ａ、図１０Ｂ）場合、ニップ板上流部５２１Ａよりも定着ベルト５２０の回転方向下流側に配置されたニップ板下流部５２１Ｂの方が、プレスローラー５１に対する押圧力が僅かに大きくなるように設定されている。このため、ニップ板下流部５２１Ｂの周辺において、第１の回転速度で回転される定着ベルト５２０の姿勢が不安定になることが抑制される。

以上、本発明の実施形態に係る定着装置５を備えたプリンター１００について説明した。本発明はこれらに限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を採用することができる。

（１）上記の実施形態では、第１モーターＭ１がプレスローラー５１を回転させ、定着ベルト５２０がプレスローラー５１に従動して回転する態様にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。第１モーターＭ１は、定着ベルト５２０を直接回転させるものでもよい。また、ハロゲンヒーター５２２の上方において、定着ベルト５２０の内周面に当接する他の駆動ローラーが配置され、当該駆動ローラーが第１モーターＭ１によって回転駆動され、定着ベルト５２０が回転されてもよい。

（２）また、上記の実施形態では、制御部６０は、定着ベルト５２０の温度が予め設定された閾値よりも低い場合に、加圧機構７を制御して、定着ベルト５２０のプレスローラー５１に対する押圧力を第１の押圧力に設定するとともに、定着ベルト５２０およびプレスローラー５１を第１の回転速度で回転させた状態でハロゲンヒーター５２２によって定着ベルト５２０を加熱する態様にて説明した。本発明はこれに限定されるものではない。制御部６０は、定着ベルト５２０の温度が予め設定された閾値よりも低い場合に、加圧機構７を制御して、定着ベルト５２０のプレスローラー５１に対する押圧力を直接第２の押圧力に設定するとともに、定着ベルト５２０およびプレスローラー５１を第１の回転速度で回転させた状態でハロゲンヒーター５２２によって定着ベルト５２０を加熱する態様でもよい。この場合であっても、定着ベルト５２０が第１の回転速度で回転されることによって、定着ベルト５２０の昇温時間を低減することが可能となる。

１００ プリンター（画像形成装置）
１２０ 画像形成部
５ 定着装置
５１ プレスローラー（第２回転体、加圧ローラー）
５２０ 定着ベルト（第１回転体）
５２１ ニップ板（ニップ形成部材）
５２２ ハロゲンヒーター（加熱部）
５Ｈ 定着ハウジング（ハウジング）
５Ｓ サーモセンサー（温度検出部）
６０ 制御部
７ 加圧機構
Ｍ１ 第１モーター（駆動部）
Ｍ２ 第２モーター

Claims (7)

1. ハウジングと、
   前記ハウジング内の温度を検出する温度検出部と、
   前記ハウジング内に配置され、回転される第１回転体と、
   前記ハウジング内に配置され、回転され、前記第１回転体との間でシートが通過する定着ニップ部を形成する第２回転体と、
   前記第１回転体および前記第２回転体を回転させる駆動力を発生する駆動部と、
   前記第１回転体を加熱する加熱部と、
   前記駆動部および前記加熱部を制御する制御部と、
   前記第１回転体の前記第２回転体に対する押圧力を調整する押圧力調整機構と、
   を備え、
   前記押圧力調整機構は、
   前記ハウジングに揺動可能に支持され、前記第１回転体を支持する揺動ホルダと、
   前記定着ニップ部よりも前記シートの搬送方向の下流側に配置された、前記揺動ホルダの揺動における支点部と、
   前記定着ニップ部よりも前記搬送方向の上流側に配置された、前記揺動ホルダの揺動における力点となる加圧部と、
   を有し、前記加圧部が変位されると前記揺動ホルダが揺動し前記定着ニップ部が作用点として機能することで前記第１回転体の前記第２回転体に対する押圧力が調整されるように構成され、
   前記第１回転体は、無端状ベルトからなる定着ベルトであり、
   前記第２回転体は、ローラー形状を有する加圧ローラーであり、
   前記駆動部は、前記加圧ローラーを回転させ、前記定着ベルトは、前記加圧ローラーに従動して回転し、
   前記加熱部は、前記定着ベルトの内周部に配置され、
   前記定着ベルトの内周面に当接し、前記定着ベルトを前記加圧ローラーに押圧するニップ板であって、当該ニップ板は、前記加圧ローラーの周面に沿った湾曲形状を備える対向面を有し、前記ニップ板のうち前記定着ベルトの回転方向上流側部分よりも前記ニップ板のうち前記回転方向下流側部分の方が肉厚とされている、ニップ板を更に備え、
   前記制御部は、前記第１回転体および前記第２回転体の回転開始前に、前記温度検出部によって前記ハウジング内の温度を検出し、前記温度が所定の閾値よりも低い場合に、前記押圧力調整機構を制御して、前記第１回転体の前記第２回転体に対する押圧力を第１の押圧力に設定するとともに、前記駆動部を制御して、前記第１回転体および前記第２回転体を第１の回転速度で回転させた状態で前記加熱部によって前記第１回転体を加熱し、前記加熱に伴って前記温度が前記閾値よりも高くなると、前記押圧力調整機構を制御して、前記第１回転体の前記第２回転体に対する押圧力を前記第１の押圧力よりも大きな第２の押圧力に設定するとともに、前記駆動部を制御して、前記第１回転体および前記第２回転体を前記第１の回転速度よりも大きな第２の回転速度で回転させ、
   前記制御部が、前記押圧力調整機構を制御して、前記定着ベルトの前記加圧ローラーに対する押圧力を前記第１の押圧力に設定すると、前記ニップ板の前記回転方向上流側部分の前記加圧ローラーに対する押圧力よりも、前記ニップ板の前記回転方向下流側部分の前記加圧ローラーに対する押圧力の方が大きくなるように設定されていることを特徴とする定着装置。
2. 前記制御部は、前記第１回転体および前記第２回転体の回転開始前に、前記温度検出部によって検出された前記温度が前記閾値よりも高い場合に、前記駆動部を制御して、前記第１回転体および前記第２回転体を前記第２の回転速度で回転させた状態で、前記加熱部によって前記第１回転体を加熱することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記閾値は、前記シートが前記定着ニップ部を通過する際の定着温度よりも低く設定されてい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. 前記温度検出部は、前記ハウジング内の前記第１回転体の温度を検出することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の定着装置。
5. シートに画像を形成する画像形成部と、
   請求項１乃至３の何れか１項に記載の定着装置と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
6. 前記第１回転体および前記第２回転体とは異なる部材であって、前記駆動部が発生する駆動力によって回転される第３回転体を更に有することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記第３回転体は、前記画像形成部に配置され、表面に静電潜像が形成される感光体ドラムであることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。