(57)【要約】【課題】使用によりローラ部材の弾性層の劣化が進んでも，良好な画質を維持することのできる定着装置および画像形成装置を提供すること。【解決手段】本発明の定着装置１は，加熱ヒータ２４が設けられた加熱ローラ１１と，耐熱弾性体層２６を有する加圧ローラ１２とを有するものであって，加熱ローラ１１と加圧ローラ１２とを互いに圧接させるとともに，その圧接力を調整できるカム３２と，カム３２の圧接力を制御する制御部３３と，耐熱弾性体層２６の硬度の上昇を示すパラメータを取得する温度センサ３４とを有し，制御部３３は，温度センサ３４によって取得されたパラメータの上昇とともに，カム３２の圧接力を強めていくものである。【選択図】図２
2010072173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方に弾性層が設けられたローラ対と，前記ローラ対の少なくとも一方を加熱する加熱部材とを有する定着装置において，
前記ローラ対を互いに圧接させるとともに，その圧接力を調整できる圧接部材と，
前記圧接部材の圧接力を制御する制御部と，
前記弾性層の硬度の上昇を示すパラメータを取得する硬度パラメータ取得部とを有し，
前記制御部は，
前記硬度パラメータ取得部によって取得された前記パラメータの上昇とともに，前記圧接部材の圧接力を強めていくことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の定着装置において，
前記弾性層の温度を取得する温度センサを有し，
前記硬度パラメータ取得部は，前記温度センサによって取得された温度が予め定めた値を超えていた時間の積算値を前記パラメータとして取得することを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１に記載の定着装置において，
前記硬度パラメータ取得部は，定着枚数の積算値を前記パラメータとして取得することを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項１に記載の定着装置において，
前記硬度パラメータ取得部は，前記加熱部材によって前記ローラ対の少なくとも一方が加熱されていた時間の積算値を前記パラメータとして取得することを特徴とする定着装置。
【請求項５】
画像形成部と，少なくとも一方に弾性層が設けられたローラ対と前記ローラ対の少なくとも一方を加熱する加熱部材とを有する定着装置とを有し，前記画像形成部によって付与されたトナー像を担持しているシートを前記ローラ対の間に通過させることにより，トナー像をシート上に定着して画像を形成する画像形成装置において，
前記定着装置は，
前記ローラ対を互いに圧接させるとともに，その圧接力を調整できる圧接部材と，
前記圧接部材の圧接力を制御する制御部と，
前記弾性層の硬度の上昇を示すパラメータを取得する硬度パラメータ取得部とを有し，
前記制御部は，
前記硬度パラメータ取得部によって取得された前記パラメータの上昇とともに，前記圧接部材の圧接力を強めていくことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，ローラ対によって定着する定着装置および画像形成装置に関する。さらに詳細には，ローラ対の少なくとも一方に弾性層が設けられた定着装置および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より，ローラ対のニップに被定着部材を通過させ，その通過中に加熱および加圧することにより定着処理を行う定着装置が使用されている。例えば，芯金の内部に熱源を備えた加熱ローラとゴム等による弾性層を有する加圧ローラとを有するものがある。そして，加圧ローラと加熱ローラとを互いに圧接させて，その弾性層の弾性変形によってそれらの間に定着ニップを形成する。それとともに，熱源によって定着ニップの加熱を行うものがよく知られている。
【０００３】
このようなローラの弾性層は，弾性変形の繰り返しと加熱による熱負荷とによって劣化しやすい。そのため，スタンバイ中にはヒータへの通電をオフすることにより，ローラの寿命を長くする工夫がなされている（例えば，特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００６−０３０６１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら，前記した従来の定着装置においても，弾性層の劣化を完全に止めることはできない。特にゴム等による弾性層は不可避的に，熱を受けることによって次第に硬度が上昇するからである。そのため，定着処理を繰り返すことによりローラの弾性層が硬くなり，定着ニップが次第に小さくなる傾向がある。定着ニップが小さくなりすぎると，定着不良が発生するおそれがある。
【０００５】
本発明は，前記した従来の定着装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，使用によりローラ部材の弾性層の劣化が進んでも，良好な画質を維持することのできる定着装置および画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の定着装置は，少なくとも一方に弾性層が設けられたローラ対と，ローラ対の少なくとも一方を加熱する加熱部材とを有する定着装置であって，ローラ対を互いに圧接させるとともに，その圧接力を調整できる圧接部材と，圧接部材の圧接力を制御する制御部と，弾性層の硬度の上昇を示すパラメータを取得する硬度パラメータ取得部とを有し，制御部は，硬度パラメータ取得部によって取得されたパラメータの上昇とともに，圧接部材の圧接力を強めていくものである。
【０００７】
本発明の定着装置によれば，硬度パラメータ取得部によって，弾性層の硬度の上昇を示すパラメータが取得される。例えば，加熱によって劣化し，硬度が上昇する弾性層であれば，加熱の程度を取得してパラメータとして使用できる。弾性層の硬度が上昇すると，圧接力が同じなら定着ニップが小さくなる。本発明では，弾性層の硬度の上昇をパラメータによって把握し，それに応じて圧接部材の圧接力を強めていくので，定着ニップの大きさは維持される。従って，使用によりローラ部材の弾性層の劣化が進んでも，良好な画質を維持することができる。
【０００８】
さらに本発明では，弾性層の温度を取得する温度センサを有し，硬度パラメータ取得部は，温度センサによって取得された温度が予め定めた値を超えていた時間の積算値をパラメータとして取得することが望ましい。
弾性層が予め定めた値を超えた温度となると，その硬度が上昇する。このようなものであれば，弾性層の硬度が上昇した程度を正確に把握できるので，それに対応して圧接部材の圧接力を強めていけば，定着ニップの大きさを維持することができる。
【０００９】
あるいは，硬度パラメータ取得部は，定着枚数の積算値をパラメータとして取得するものであってもよい。あるいは，硬度パラメータ取得部は，加熱部材によってローラ対の少なくとも一方が加熱されていた時間の積算値をパラメータとして取得するものであってもよい。
このようなものであっても，弾性層の硬度が上昇した程度を正確に把握できる。
【００１０】
また本発明は，画像形成部と，少なくとも一方に弾性層が設けられたローラ対とローラ対の少なくとも一方を加熱する加熱部材とを有する定着装置とを有し，画像形成部によって付与されたトナー像を担持しているシートをローラ対の間に通過させることにより，トナー像をシート上に定着して画像を形成する画像形成装置であって，定着装置が，ローラ対を互いに圧接させるとともに，その圧接力を調整できる圧接部材と，圧接部材の圧接力を制御する制御部と，弾性層の硬度の上昇を示すパラメータを取得する硬度パラメータ取得部とを有し，制御部は，硬度パラメータ取得部によって取得されたパラメータの上昇とともに，圧接部材の圧接力を強めていく画像形成装置にも及ぶ。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の定着装置および画像形成装置によれば，使用によりローラ部材の弾性層の劣化が進んでも，良好な画質を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，電子写真方式の画像形成装置に本発明を適用したものである。
【００１３】
本形態の画像形成装置１００は，図１に概略構成を示すように，中間転写ベルト１０１を有する，いわゆるタンデム方式のカラープリンタである。中間転写ベルト１０１は，無端状ベルト部材であり，その図中両端部がローラ１０２，１０３によって支持されている。中間転写ベルト１０１の図中下部に沿って，イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の各色の画像形成部１０４Ｙ，１０４Ｍ，１０４Ｃ，１０４Ｋおよび画像濃度センサ１０５が配置されている。
【００１４】
各色の画像形成部１０４Ｙ，１０４Ｍ，１０４Ｃ，１０４Ｋはいずれも同様の構成である。それぞれ，感光体ドラム１０６とその周囲に配置された帯電装置１０７，露光装置１０８，現像装置１０９，クリーナ装置１１０を有している。また，中間転写ベルト１０１を挟んで感光体ドラム１０６に対向する位置に，１次転写装置１１１が配置されている。図１中では画像形成部１０４Ｙによって代表して示している。
【００１５】
図１中で下方に示すのは，用紙Ｐを収容する給紙装置１１２である。給紙装置１１２の上部には，用紙Ｐを送り出す給紙ローラ１１３が設けられている。用紙Ｐは，給紙装置１１２から搬送経路１１４に沿って上方へ送られる。搬送経路１１４を挟んで，ローラ１０３と対面する位置に，２次転写装置１１５が配置されている。さらにその下流側（図中上方）には，定着装置１が配置されている。定着装置１は，加熱ローラ１１，加圧ローラ１２を有している。定着装置１については，後に詳述する。定着装置１より搬送経路１１４のさらに下流側には，排紙ローラ１１６および排紙トレイ１１７が配置されている。
【００１６】
次に，本形態の画像形成装置１００の動作を簡単に説明する。この画像形成装置１００は，画像形成の指示を受けると，その画像信号から各色の画像データを生成する。生成された各色の画像データは，対応する画像形成部１０４Ｙ，１０４Ｍ，１０４Ｃ，１０４Ｋにそれぞれ送出される。各色の画像形成部１０４Ｙ，１０４Ｍ，１０４Ｃ，１０４Ｋは，画像データに基づいて，それぞれの感光体ドラム１０６を帯電・露光して静電潜像を形成する。さらに，形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する。
【００１７】
形成されたトナー像は，順次，１次転写装置１１１によって中間転写ベルト１０１に転写され，重ね合わせられる。中間転写ベルト１０１に重ね合わせられたトナー像は，２次転写装置１１５によって用紙Ｐに転写される。トナー像を担持した用紙Ｐは，さらに搬送されて定着装置１に至り，定着装置１によって加熱されるとともに加圧される。これによりトナー像が用紙Ｐに定着される。トナー像が定着された用紙Ｐは，排紙ローラ１１６によって排紙トレイ１１７に排出される。
【００１８】
本形態の定着装置１は，図２に示すように，加熱ローラ１１と加圧ローラ１２とを有している。加熱ローラ１１は，Ａｌ，Ｆｅ等の金属製の芯金２１と，その表面上に設けられた耐熱弾性体層２２，離型層２３を有している。芯金２１の内部には，ハロゲンランプ等の加熱ヒータ２４が備えられている。耐熱弾性体層２２としては，シリコンゴム，フッ素ゴム，またはこれらの発泡材等が適している。離型層２３としては，ＰＦＡ（四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体），ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン）等の塗膜層，またはチューブ層が適している。
【００１９】
さらに，加熱ローラ１１には，その少なくとも一方の端部に駆動ギアやモータ等の駆動機構が接続されている。これにより，定着処理の実行時に加熱ローラ１１は，図２中に矢印で示す向きに回転される。また，加圧ローラ１２は，加熱ローラ１１とほぼ同様の層構成を有するものである。すなわち，芯金２５と，その外周面上に設けられた耐熱弾性体層２６，離型層２７を有している。
【００２０】
さらに，本形態の定着装置１では，図２に示すように，加圧ローラ１２の軸方向の両端部に圧接機構が設けられている。すなわち，加圧ローラ１２の芯金２５を加熱ローラ１１に向けて圧接する圧接バネ３１と，圧接バネ３１による圧接力を調整するカム３２とを有している。これにより，加圧ローラ１２が加熱ローラ１１に圧接され，加熱ローラ１１の回転駆動によって，加圧ローラ１２は従動回転される。本形態では，加圧ローラ１２の耐熱弾性体層２６の方が加熱ローラ１１の耐熱弾性体層２２より大きく圧縮される。さらに本形態では，カム３２の回転位置を制御する制御部３３と，加圧ローラ１２の温度を測定する温度センサ３４とを有している。
【００２１】
本形態では，図３と図４とに示すように，カム３２の回転位置によって，加圧ローラ１２の加熱ローラ１１に対する圧接力を調整することができる。図３に示しているのは，比較的小さい圧接力が加えられている状態である。図４に示しているのは，図３の状態よりも大きい圧接力が加えられている状態である。ここでは，カム３２の回転角に１対１に対応して，加圧ローラ１２の加熱ローラ１１に対する圧接力が得られるように，カム３２の形状が選択されている。なお，このカム３２の回転は，加熱ローラ１１の回転駆動とは別の機構によって行われる。
【００２２】
このように圧接力を調整することにより，定着ニップの大きさを調整することができる。定着ニップは，加圧ローラ１２が加熱ローラ１１に圧接されることにより変形し，互いに密着している領域のことである。ここでは，図５に示すように，定着ニップのローラ周方向（通紙方向）の長さをニップ幅Ｎという。すなわち，ニップ幅Ｎは，カム３２の回転位置によって調整される。なお，この図では加圧ローラ１２のみが変形してニップを形成しているように示したが，通常，両ローラがともに多少とも変形する。また，加熱ローラ１１が主に変形するものでもよい。
【００２３】
ここで，耐熱弾性体層２６は，上記のように，シリコンゴムまたはフッ素ゴム等のゴム材で形成されているため，劣化が進むにつれて，次第に硬度を増す。これは，耐熱弾性体層２６の素材自体が，図６に示すように，限界温度（材質ごとに一意に決定される）を超える高温状態におかれている時間の積算値に比例して，硬度が上昇する性質を有しているからである。定着温度は通常，この高温状態の範囲に相当するので，定着処理を繰り返すことによって耐熱弾性体層２６の硬度は上昇する。そのため，定着装置１を使用し続けるにつれて，両ローラ間の圧接力が同じ大きさであれば，定着ニップ幅Ｎは次第に小さくなってしまう。
【００２４】
これに対し，本形態においては，耐熱弾性体層２６の硬度が上昇しても，新品時と同様の定性を維持できるようにしている。そのために，制御部３３は，定着装置１の使用状況に基づいて，加圧ローラ１２の耐熱弾性体層２６の劣化による硬度の上昇を示すパラメータを取得し，そのパラメータに応じてカム３２の回転位置を調整する。すなわち，この硬度の上昇に応じてカム３２を回転させ，加圧ローラ１２の加熱ローラ１１に対する圧接力を次第に上昇させる。このようにすることにより，耐熱弾性体層２６の硬度が上昇しても，定着ニップのニップ幅Ｎをほぼ一定の大きさに維持することができる。ニップ幅Ｎが一定であれば，最低限の定性は得られるからである。
【００２５】
例えば，定着装置１が新しい間は，図３に示すように，圧接力を比較的小さくする位置にカム３２の回転角を合わせる。加圧ローラ１２の耐熱弾性体層２６の劣化が進んでいなければ，小さい圧接力でも十分なニップ幅Ｎを得ることができるからである。劣化が進んだ状態では，図４に示すように，カム３２の回転位置を調整し，圧接力を初期の例えば１．５倍程度まで上昇させる。なお，この程度まで圧接力を上昇させるためには，カム３２の調節代は例えば数ｍｍ程度あれば十分である。
【００２６】
なお，本形態では，耐熱弾性体層２６の劣化による硬度の上昇を示すパラメータとして以下のものを利用できる。例えば図７に示すように，温度センサ３４によって加圧ローラ１２の温度を検出し，その温度が予め定めた温度を超えていた時間（図中で時間ｔ２，ｔ４）の積算値を算出してパラメータとして使用すればよい。
【００２７】
あるいは，定着処理を実行した時間の積算値をパラメータとして使用することもできる。耐熱弾性体層２６は，例えば図７に示すように，定着処理時（図中で時間ｔ２，ｔ４に相当する）には上記の予め定めた温度を超える温度まで加熱されるが，非定着処理時（図中で時間ｔ１，ｔ３に相当する）にはその温度を下回る。省電力のために，非定着処理時には加熱ローラ１１の加熱を停止して，温度を低下させているからである。すなわち，耐熱弾性体層２６の硬度を示すパラメータとして，定着処理を実行した時間の積算値を算出して使用してもよい。
【００２８】
またあるいは，定着処理を実行した時間の積算値は，定着枚数にほぼ対応している。そこで，定着枚数の積算値をパラメータとしてもよい。あるいは，加熱ローラ１１内の加熱ヒータ２４に通電されていた時間の積算値をパラメータとして使用することもできる。いずれの方法であっても，パラメータとして取得した値に基づいて，カム３２の回転角を決定し，適切な圧接力とすることができる。
【００２９】
以上詳細に説明したように本形態の定着装置１によれば，加圧ローラ１２の耐熱弾性体層２６の硬度の上昇をパラメータによって取得することができ，そのパラメータに応じて圧接力が調整される。従って，耐熱弾性体層２６の硬度が上昇するにつれて圧接力を上昇させ，定着ニップ幅が大きく変化しないように保持することができる。これにより，耐熱弾性体層を有するローラ部材による定着装置において，耐熱弾性体層の劣化が進んでも，良好な画質を保持することのできる定着装置となっている。
【００３０】
なお，本形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
例えば，加圧ローラ１２の耐熱弾性体層２６だけでなく，加熱ローラ１１の耐熱弾性体層２２の硬度も考慮するようにしてもよい。また，圧接機構は，加熱ローラ１１に設けられていても良いし，両ローラにともに設けられていても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本形態の画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】本形態の定着装置を示す断面図である。
【図３】使用の初期におけるカムの回転位置を示す断面図である。
【図４】耐久後におけるカムの回転位置を示す断面図である。
【図５】定着ニップの大きさを示す説明図である。
【図６】高温時間の積算値と耐熱弾性体層の硬度との関係を示すグラフ図である。
【図７】耐熱弾性体層の温度変化の例を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  定着装置
１１  加熱ローラ
１２  加圧ローラ
２４  加熱ヒータ
２６  耐熱弾性体層
３２  カム
３３  制御部
３４  温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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