(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体を搬送しながら該記録媒体上の未定着トナー像を該記録媒体上に定着する定着ニップを形成し、無端移動するように構成された２つの定着ニップ形成部材と、該定着ニップを通過する該記録媒体に熱を加える加熱手段とを備える定着装置において、
該２つの定着ニップ形成部材の少なくとも何れか一方を、該記録媒体の面方向に対して直交する方向と、該記録媒体の面方向に沿った方向との２方向へ加圧可能な加圧手段と、
該定着ニップを通過する該記録媒体の面方向から外れた面外変形量を検知する面外変形量検知手段と、
上記記録媒体の面外変形量を記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶された面外変形量と上記面外変形量検知手段の検知結果とに基づいて、上記加圧手段が２つの定着ニップ形成部材の少なくとも何れか一方を加圧する加圧量を制御する制御手段とを備え、
上記制御手段は、上記記憶手段に記憶された面外変形量と上記面外変形量検知手段で検知された面外変形量とに基づいて上記加圧手段を制御するとともに、上記面外変形量検知手段の検知結果が、上記記憶手段で予め記憶された限界面外変形量に達しているか否かを判定し、達していると判定した場合に紙しわが発生している虞がある旨を報知するための報知処理を行うことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
記録媒体を搬送しながら該記録媒体上の未定着トナー像を該記録媒体上に定着する定着ニップを形成し、無端移動するように構成された２つの定着ニップ形成部材と、該定着ニップを通過する該記録媒体に熱を加える加熱手段とを備える定着装置において、
該２つの定着ニップ形成部材の少なくとも何れか一方を、該記録媒体の面方向に対して直交する方向と、該記録媒体の面方向に沿った方向との２方向へ加圧可能な加圧手段と、
該定着ニップを通過する該記録媒体の面方向から外れた面外変形量を検知する面外変形量検知手段と、
上記記録媒体の面外変形量を記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶された面外変形量と上記面外変形量検知手段の検知結果とに基づいて、上記加圧手段が２つの定着ニップ形成部材の少なくとも何れか一方を加圧する加圧量を制御する制御手段とを備え、
上記記憶手段は、上記面外変形量検知手段が検知した検知結果を時系列に記憶しており、
上記制御手段は、上記記憶手段に記憶された面外変形量と上記面外変形量検知手段で検知された面外変形量とに基づいて上記加圧手段を制御するとともに、上記記録手段に時系列で記憶された面外変形量に基づいて定着装置の寿命を予測し、寿命であると予測した場合に上記定着ニップ形成部材を交換する必要がある旨を報知するための報知処理を行うことを特徴とする定着装置。
【請求項３】
記録媒体を搬送しながら該記録媒体上の未定着トナー像を該記録媒体上に定着する定着ニップを形成し、無端移動するように構成された２つの定着ニップ形成部材と、該定着ニップを通過する該記録媒体に熱を加える加熱手段とを備える定着装置において、
該２つの定着ニップ形成部材の少なくとも何れか一方を、該記録媒体の面方向に対して直交する方向と、該記録媒体の面方向に沿った方向との２方向へ加圧可能な加圧手段と、
該定着ニップを通過する該記録媒体の面方向から外れた面外変形量を検知する面外変形量検知手段と、
上記記録媒体の面外変形量を記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶された面外変形量と上記面外変形量検知手段の検知結果とに基づいて、上記加圧手段が２つの定着ニップ形成部材の少なくとも何れか一方を加圧する加圧量を制御する制御手段とを備え、
上記記憶手段は、上記記録媒体の種類毎に上記面外変形量検知手段が検知した検知結果を時系列に記憶しており、
上記制御手段は、上記記憶手段に記憶された面外変形量と上記面外変形量検知手段で検知された面外変形量とに基づいて上記加圧手段を制御するとともに、上記記録手段に時系列で記憶された面外変形量に基づいて、該記録媒体の種類毎に紙しわの発生率が高くなる面外変形量の閾値を算出し、該閾値を超える記録紙が使用される場合に紙しわが発生する確率が高い旨を報知するための報知処理を行うことを特徴とする定着装置。
【請求項４】
記録媒体を搬送しながら該記録媒体上の未定着トナー像を該記録媒体上に定着する定着ニップを形成し、無端移動するように構成された２つの定着ニップ形成部材と、該定着ニップを通過する該記録媒体に熱を加える加熱手段とを備える定着装置において、
該２つの定着ニップ形成部材の少なくとも何れか一方を、該記録媒体の面方向に対して直交する方向と、該記録媒体の面方向に沿った方向との２方向へ加圧可能な加圧手段と、
該定着ニップを通過する該記録媒体の面方向から外れた面外変形量を検知する面外変形量検知手段と、
上記記録媒体の面外変形量を記憶する記憶手段と、
上記面外変形量検知手段は、定着ニップ通過後の上記記録媒体の面外変形量を検知し、
上記制御手段は、上記記憶手段に記憶された面外変形量と上記面外変形量検知手段で検知された面外変形量とに基づいて上記加圧手段を制御するとともに、上記面外変形量検知手段の検知結果が上記記憶手段で予め記憶された限界面外変形量に達しているか否かを判定し、達していると判定した場合に紙しわが発生した旨を報知するための報知処理を行うことを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一の定着装置において、
上記定着ニップ形成部材は、回転軸を中心として回転する回転体であり、
上記加圧手段は、上記記録媒体の面方向に沿った方向に加圧することにより、該回転体の軸方向中央部を該記録媒体の搬送方向に向かって撓ませることを特徴とする定着装置。
【請求項６】
像担持体上に形成された静電潜像をトナー像として可視像化する現像装置と、該トナー像を転写材に転写する転写装置と、該転写材上の未定着画像を熱定着させる定着装置を備えた画像形成装置において、
上記定着装置が請求項１乃至５の何れか一の定着装置である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、記録媒体上の未定着画像を定着せしめる定着装置及びこれを用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を利用した画像形成装置では、記録紙に転写された未定着トナー像を定着させるための定着装置が搭載されている。定着装置は、例えば駆動源により回転駆動される定着ローラと該定着ローラ圧接して回転する加圧ローラとの間に形成された定着ニップにトナー像が転写された記録紙を通過させることで記録紙上にトナー像を定着させる。
【０００３】
この種の定着装置においては、定着工程時に記録紙がうねりにより平面形状から局所的に面外変形する所謂紙しわが生じてしまうことがあった。そのため、例えば、特許文献１には、図９に示すように、定着ローラ１００の弾性層１０１の両端部の厚みを中央部よりも厚くして、定着ローラ１００の形状を両端部よりも中央部が小径の所謂「逆クラウン形状」とした定着装置が記載されている。定着ローラ１００の形状を逆クラウン形状にすることで、外径の大きい端部の紙搬送速度が中央部に比べて速くなり、定着ニップの記録紙に搬送方向と直交する方向（以下、紙幅方向という）の外側に引っ張る力が働く。定着ニップを通過する記録紙が、このような紙幅方向外側に引っ張る力を受けることで、紙しわの発生を抑制することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図８に示すように、定着ローラ１００を逆クラウン形状にした場合、中央部のニップ圧が低下してしまい、中央部の定着性能が両端部に比べて低下してしまう。特に、記録紙として厚紙を用いた場合、中央部に定着不良が生じる虞があった。そこで、定着ローラ１００の両端部の外径と中央部の外径との差を小さくし、中央部のニップ圧の低下を抑制し、中央部の定着性能の低下を抑制することも考えられる。しかし、この場合、長時間の使用により弾性層が劣化し、定着ニップから定着ローラ１００の回転中心までの距離が定着ローラ２８の両端部と中央部とでほぼ同じになり、記録紙の紙しわを経時で抑制できなくなってしまうという問題があった。さらに、薄紙等の紙しわが生じやすい記録紙の場合は、十分に紙しわを抑制できないという問題もあった。
【０００５】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、幅広い紙種の記録紙に対して良好な定着性を保ちつつ紙しわの発生を経時にわたり抑制することができる定着装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１乃至６の発明は、記録媒体を搬送しながら該記録媒体上の未定着トナー像を該記録媒体上に定着する定着ニップを形成し、無端移動するように構成された２つの定着ニップ形成部材と、該定着ニップを通過する該記録媒体に熱を加える加熱手段とを備える定着装置において、該２つの定着ニップ形成部材の少なくとも何れか一方を、該記録媒体の面方向に対して直交する方向と、該記録媒体の面方向に沿った方向との２方向へ加圧可能な加圧手段と、該定着ニップを通過する該記録媒体の面方向から外れた面外変形量を検知する面外変形量検知手段と、該面外変形量検知手段の検知結果に基づいて、該加圧手段が２つの定着ニップ形成部材の少なくとも何れか一方を加圧する加圧量を制御する制御手段とを備えている。
また、上記記録媒体の面外変形量を記憶する記憶手段を備え、上記制御手段は、該記憶手段に記憶された面外変形量と上記面外変形量検知手段で検知された面外変形量とに基づいて上記加圧手段を制御する。
以上の基本構成を備えている。
そして、請求項１の発明は、上記基本構成において、上記制御手段は、上記面外変形量検知手段の検知結果が、上記記憶手段で予め記憶された限界面外変形量に達しているか否かを判定し、達していると判定した場合に紙しわが発生している虞がある旨を報知するための報知処理を行うことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、上記基本構成において、上記記憶手段は、上記面外変形量検知手段が検知した検知結果を時系列に記憶しており、上記制御手段は、該記録手段に時系列で記憶された面外変形量に基づいて定着装置の寿命を予測し、寿命であると予測した場合に上記定着ニップ形成部材を交換する必要がある旨を報知するための報知処理を行うことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、上記基本構成において、上記記憶手段は、上記記録媒体の種類毎に上記面外変形量検知手段が検知した検知結果を時系列に記憶しており、上記制御手段は、該記録手段に時系列で記憶された面外変形量に基づいて、該記録媒体の種類毎に紙しわの発生率が高くなる面外変形量の閾値を算出し、該閾値を超える記録紙が使用される場合に紙しわが発生する確率が高い旨を報知するための報知処理を行うことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、上記基本構成において、上記面外変形量検知手段は、定着ニップ通過後の上記記録媒体の面外変形量を検知し、上記制御手段は、該面外変形量検知手段の検知結果が上記記憶手段で予め記憶された限界面外変形量に達しているか否かを判定し、達していると判定した場合に紙しわが発生した旨を報知するための報知処理を行うことを特徴とするものである。
更に、請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れか一の定着装置において、上記定着ニップ形成部材は、回転軸を中心として回転する回転体であり、上記加圧手段は、上記記録媒体の面方向に沿った方向に加圧することにより、該回転体の軸方向中央部を該記録媒体の搬送方向に向かって撓ませることを特徴とするものである。
請求項６の発明は、像担持体上に形成された静電潜像をトナー像として可視像化する現像装置と、該トナー像を転写材に転写する転写装置と、該転写材上の未定着画像を熱定着させる定着装置を備えた画像形成装置において、上記定着装置が請求項１乃至５の何れかか一の定着装置であることを特徴とするものである。
請求項１乃至５の定着装置は、２つの定着ニップ形成部材の間に定着ニップを形成する。加圧手段は、定着ニップ形成部材の少なくとも何れか一方に、記録媒体の面方向に対して直交する方向へ加圧して所定のニップ圧をかけ、さらに記録媒体の面方向に沿った方向に加圧して、定着ニップ部材を記録媒体の面方向に沿って撓ませることができる。例えば、定着ニップを通過する記録媒体が面外変形していても、定着ニップ形成部材を面方向に撓ませることにより、定着ニップで記録媒体搬送方向と直交する方向（紙幅方向）に働く力が外側を向き、すなわち記録媒体を該方向に引っ張ることになり、紙しわの発生を抑制することができる。定着ニップ形成部材を撓ませても、実用上の撓み量においてはニップ幅の均一性が保たれることが確認されている。よって、逆クラウン形状のローラ使用時に見られるような局所的なニップ圧の低下は生じず、記録媒体搬送方向と直交する方向（ローラ軸方向）で一様な定着性能を持たせることができる。また、記録媒体の面外変形量と、記録媒体の紙しわの発生確率とには相関関係があることが確認されているので、制御手段は面外変形量検知手段の検知結果に基づいて記録媒体に紙しわが発生するか否かを把握することができる。よって、制御手段は、面外変形量検知手段が検知した記録媒体の面外変形量に応じて定着ニップ形成部材の撓み量を制御することによって、記録媒体に紙しわが発生しない必要最小限の撓み量にすることができる。すなわち、経時に亘って紙幅方向での均一な定着性を保ちながら記録媒体への紙しわの発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、広い紙種の記録紙に対して良好な定着性を保ちつつ紙しわの発生を経時にわたり抑制することができる定着装置及びこれを用いた画像形成装置を提供できるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係るプリンタの概略構成図。
【図２】同プリンタに採用される定着装置の制御ブロック図を含む概略構成図。
【図３】同定着装置の要部構成を説明する断面図。
【図４】同定着装置の定着ニップ周辺を紙搬送方向から見た構成を示す概略構成図。
【図５】定着装置の定着ニップ周辺を上部から見た構成を示す概略構成図。
【図６】（ａ）は、加熱ローラの撓み状態を説明する模式図、（ｂ）は定着ニップで記録紙に対して記録紙幅方向へ働く力の向きを示した模式図、（ｃ）は定着ニップの幅を示した模式図。
【図７】（ａ）は、紙しわが発生する際のラインパタンＬＰの形状と面外変形量検知結果を示す模式図、（ｂ）は、紙しわが発生しない際のラインパタンＬＰの形状と面外変形量検知結果を示す模式図。
【図８】撓み量調整の制御手順を説明する制御フロー図。
【図９】従来の定着ローラの構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を電子写真方式の画像形成装置であるプリンタに適用した実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るプリンタの概略構成図である。図１に示すように、このプリンタは、潜像担持体としての感光体ドラム５１を有している。感光体ドラム５１は、図中矢印方向に回転駆動されながら、感光体ドラム５１に接触する一様帯電手段としての帯電ローラ５２により、その表面を一様に帯電される。その後、潜像形成手段としての光書込ユニット５３により画像情報に基づき走査露光されて、感光体ドラム５１の表面に静電潜像が形成される。感光体ドラム５１上に形成された静電潜像は、現像装置５４により現像され、感光体ドラム５１上にトナー像が形成される。感光体ドラム５１上に形成されたトナー像は、転写ローラ５５により、給紙トレイ５６から給紙ローラ５７及びレジストローラ対５８を経て搬送される記録紙Ｐ上に転写される。転写終了後の記録紙Ｐは、定着装置１によりトナー像が定着され、排紙ローラ対５９によって排紙トレイ６０上に排出積載される。なお、転写されずに感光体ドラム５１上に残留した転写残トナーは、クリーニング手段としてのクリーニングユニット６１により感光体ドラム５１の表面から除去される。また、感光体ドラム５１上の残留電荷は、除電手段としての除電ランプ６２で除去される。
【００１０】
次に、本実施形態のプリンタの特徴部である定着装置１について詳しく説明する。図２は、本実施形態のプリンタに採用される定着装置の制御ブロック図を含む概略構成図である。図３は定着装置の要部構成を説明する断面図である。この定着装置１は、図２に示すように、ニップ形成部材としての加熱ローラ２と加圧ローラ３とを備えている。また、加圧ローラ３には、図示しない駆動源により回転駆動される駆動ローラ４が圧接している。
【００１１】
上記加熱ローラ２は、図２及び図３に示すように記録紙Ｐに担持されているトナー像に接触する側に配置され、金属からなる芯金部２１とシリコンゴム等の弾性体２２からなる軸芯２０と、軸芯２０を囲んで設けられたシリコンゴム等からなる円筒状の弾性層２３とによって構成されている。加熱ローラ２の軸芯２０は、芯金部２１が弾性体２２で挟まれた構成となっており、軸芯２０全体としては円柱状の形状となっている。そして、加熱ローラ２の芯金部２１の両端は、固定の軸受を介して、装置本体の不図示の側壁に取り付けられている。上記軸芯２０の外周には、潤滑剤２４が塗布されており、円筒状の弾性層２３が回転自在に配置されている。加熱ローラ２の弾性層２３は、駆動ローラ４の回転駆動により、加圧ローラ３を介して従動回転することになる。また、加熱ローラ２は、定着ニップＮで挟持される記録紙Ｐを加熱する加熱手段としての機能も兼ね備える。例えば、本実施形態に係る加熱ローラ２は、弾性層２３の外側に薄い金属膜２５が巻かれ、不図示の電磁誘導加熱器により表面の金属層１９が加熱される。
【００１２】
上記加圧ローラ３も同様に、金属からなる芯金部３１とシリコンゴム等の弾性体３２からなる軸芯３０と、軸芯３０を囲んで設けられたシリコンゴム等からなる円筒状の弾性層３３とによって構成されている。加圧ローラ３の軸芯３０は、芯金部３１が弾性体３２で挟まれた構成となっており、軸芯３０全体としては円柱状の形状となっている。そして、加圧ローラ３の芯金部３１の両端は、固定の軸受を介して、装置本体の不図示の側壁に取り付けられている。上記軸芯３０の外周には、潤滑剤３４が塗布されており、円筒状の弾性層３３が回転自在に配置されている。加圧ローラ３の弾性層３３は、駆動ローラ４の回転駆動により従動回転することになる。
【００１３】
図４は定着装置の定着ニップ周辺を紙搬送方向から見た構成を示す概略構成図、図５は定着装置の定着ニップ周辺を上部から見た構成を示す概略構成図である。図４に示すように、上記加熱ローラ２の芯金部２１の両端に取り付けられた軸受２６ａ、２６ｂには、加圧手段たる加圧調整装置２７ａ、２７ｂが設けられている。この加圧調整装置２７は、図中矢印Ｗｖ方向で示すように、記録紙Ｐの面方向に沿った方向とは略直交する方向に、加熱ローラ２を加圧ローラ３に向かう方向に押し付けて圧接させ定着ニップＮを形成するための調整機構である。この加圧調整装置２７は、具体的には、装置内に組み込まれたプランジャ２８ａ、２８ｂを加圧ローラ３に向けて移動させることにより、加熱ローラ２を加圧ローラ３に向かう方向に押圧して定着ニップＮを形成する。
【００１４】
また、図５に示すように上記加熱ローラ２の芯金部２１の両端には、加圧手段たる加圧調整装置４０ａ、４０ｂが設けられている。この加圧調整装置４０は、図中矢印Ｗｈ方向で示すように、加熱ローラ２の芯金部２１の両端を記録紙Ｐの面方向に沿った図中矢印Ａ方向で示す紙搬送方向Ａの逆方向に押圧し、加熱ローラ２の軸方向中央部を紙搬送方向に向かって撓ませるための力を加圧するための調整機構である。この加圧調整装置４０は、具体的には、装置内に組み込まれたプランジャ４１ａ、４１ｂを紙搬送方向Ａとは反対側へ移動させる。これにより、加熱ローラ２は軸受け２６ａ、２６ｂを支点として図中２点斜線Ｂに示すように軸方向中央部が紙搬送方向Ａへ撓む。加圧調整装置４０のプランジャ４１の移動量が増加すると、加熱ローラ２及び加圧ローラ３の撓み量が増加する。加圧調整装置４０のプランジャ４１の移動量を制御することにより、加熱ローラ２の撓み量を制御することができる。
【００１５】
また、図示しないが、上記加圧ローラ３の芯金部３１の両端にも、加圧手段たる加圧調整装置が設けられている。この加圧調整装置は、上記加圧調整装置４０と同様に、加圧ローラ３の芯金部３１の両端を紙搬送方向Ａの逆方向に押圧し、加圧ローラ３の軸方向中央部を紙搬送方向Ａに向かって撓ませるための力を加圧するための調整機構である。この加圧調整装置３は、具体的には、上述したように、装置に組み込まれたプランジャを紙搬送方向Ａとは反対側へ移動させる。これにより、加圧ローラ３は軸受け３６ａ、３６ｂを支点として紙搬送方向Ａへ撓む。
【００１６】
すなわち、本実施形態では、上記加熱ローラ２を矢印Ｗｖ方向に加圧する加圧調整装置２７、上記加熱ローラ２及び加圧ローラ３を矢印Ｗｈ方向に加圧するための加圧調整装置４０と図示しない加圧調整装置とによって、定着ニップ形成部材である加熱ローラ２及び加圧ローラ３を２方向Ｗｖ、Ｗｈへ加圧する加圧手段を構成している。なお、加圧手段の構成は、本実施形態の構成に限定されず、例えば、上記加熱ローラ２と加圧ローラ３のどちらか一方のローラのみに、軸方向中央部を紙搬送方向Ａに向かって撓ませるために、矢印Ｗｈ方向に加圧する加圧調整装置を設けてもよい。
【００１７】
図６（ａ）は、加熱ローラの撓み状態を説明する模式図、（ｂ）は定着ニップで記録紙に対して記録紙幅方向へ働く力の向きを示した模式図、（ｃ）は定着ニップの幅を示した模式図である。図６（ａ）に示すように、加熱ローラ２及び加圧ローラ３に撓みを持たせた場合、各ローラ２，３が定着ニップＮ内で記録紙Ｐを搬送しようとする力は、図６（ｂ）中矢印Ｃ方向で示すように、記録紙Ｐの幅方向の外向きに働く。そのため、定着ニップＮ内では、記録紙Ｐの幅方向両端部が外側へ引っ張られるため、紙しわは発生しにくくなる。
【００１８】
ここで、定着ニップＮの紙搬送方向の幅は図６（ｃ）に示すとおり、加熱ローラ２及び加圧ローラ３の撓み量が大きくなければ記録紙幅方向に対してほぼ均一となる。加熱ローラ２及び加圧ローラ３の撓み量を大きく過ぎると中央部での定着ニップＮの紙搬送方向の幅は端部での幅より狭くなり不均一となる。しかしながら、加熱ローラ２及び加圧ローラ３の実用上の撓み量においては、プランジャ４１による加圧の変化や記録紙Ｐの種類に依存せず、記録紙幅方向のニップ幅の均一性は保たれる。このため、逆クラウン形状のローラ使用時と比較して、記録紙幅方向について一様な定着性能を持たせることができる。
【００１９】
さらに、本実施形態に係る定着装置１においては、図２に示すように、定着ニップＮの出入口の上方に、パタン投影機５及びエリアセンサ６が設けられている。図２において、記録紙Ｐは加熱ローラ２と加圧ローラ３とによって形成される定着ニップＮを図中矢印Ａ方向に搬送される。パタン投影機５は定着ニップＮの入口側に、記録紙Ｐの記録面に対して所定の角度を設けて設置され、記録紙Ｐの定着ニップＮの入口側近傍の記録紙全幅にわたり、ラインパタンＬＰａを照射する。エリアセンサ６は、記録紙ＰのラインパタンＬＰａ形成側で記録紙Ｐの記録面に対してパタン投影機５とは異なる所定の角度を設けて配置され、記録紙Ｐ上に形成されているラインパタンＬＰａを撮影する。記録紙Ｐに撓みのない場合には、エリアセンサ６はラインパタンＬＰａを直線として捉えられる。一方、記録紙Ｐに撓みが発生すると、記録紙Ｐの高さが局所的に変化して、面方向から外れて変形する面外変形が生じるため、エリアセンサ５は、パタン投影機６から記録紙Ｐの記録面に対して斜めに照射されているラインパタンＬＰａを歪んだ曲線として捉え、これを面外変化量として検知する。記録紙Ｐの面外変形量が大きくなり所定の値を超えると、その近傍で紙しわが発生することがわかっているので、記録紙Ｐの面外変形量を検知することで紙しわが発生するかどうかを予測することができる。また、記録紙Ｐの高さとラインパタンＬＰａの位置関係を予め検知しておくことで、エリアセンサ６の出力から記録紙Ｐの面外変形量を求めることができる。
【００２０】
図７は、１枚の記録紙が搬送される過程でエリアセンサにより測定されたラインパタンＬＰの形状を示す模式図であり、ラインパタンＬＰから求めた記録紙Ｐの面外変形量を時刻ｔ０から時刻ｔｎまで時系列的に記載している。図７（ａ）は、紙しわが発生する際のラインパタンＬＰの形状と面外変形量検知結果を示す模式図である。図７（ａ）では、微小すべりが発生するなどして記録紙Ｐの幅方向両端部に対して内側に移動する力が生じて撓みが発生し、検知される面外変形量が記録紙Ｐの搬送量に伴って次第に大きくなっている。本実施形態においては、最大高さと最小高さの差分を最大面外変形量δとして、後述する制御部による各種判断に用いている。図７（ｂ）は、紙しわが発生しない際のラインパタンＬＰの形状と面外変形量検知結果を示す模式図である。記録紙に記録紙幅方向外側向きに力が働く場合には、記録紙Ｐにうねりが生じず平坦のまま搬送されるため、測定されるラインパタンＬＰの形状は平坦となり、本実施形態において検知される面外変形量としては略ゼロとなる。
【００２１】
また、本実施形態に係る定着装置１において、制御手段たる制御部１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどで構成され、所定のプログラムを実行することにより、各手段の機能を実現している。図１に示すように、制御部１０はエリアセンサ６の出力値から、定着ニップＮの入口及び出口の記録紙Ｐの幅方向の面外変形量を演算している。すなわち、本実施形態においては、パタン投影機５、エリアセンサ６及び制御部１０とで面外変形量検知手段を構成している。また、制御部１０には、記憶手段たる不揮発性メモリ１１が接続されており、不揮発性メモリ１１には、予め実験で求めた基準の面外変形量や後述する限界面外変形量等が格納されている。また、この不揮発性メモリ１１には検知した面外変形量を紙種毎に時系列で格納することができる。また、制御部１０は、加圧調整装置４０の加圧力を制御してニップ圧や加熱ローラ２及び加圧ローラ３の撓み量や、不図示の電磁誘導加熱器の電源１２を制御して定着熱量を制御している。さらに、制御部１０には、報知手段たるスピーカや表示器を備えた報知部１３が接続されており、報知部１３を制御して使用者に所定の情報を報知することができる。また、制御部１０には、ユーザーによる入力が可能な操作部１４が接続されている。
【００２２】
上記加熱ローラ２及び加圧ローラ３の撓み量は、記録紙Ｐの性質に応じて紙しわの発生しない必要最低限の量にするのが好ましい。さらに、加熱ローラ２及び加圧ローラ３の経時劣化に起因する紙しわの発生を抑制する必要がある。そこで、本実施形態においては、エリアセンサ６で定着ニップＮの入口の記録紙Ｐの幅方向の面外変形量を検知し、その検知結果に基づいて、加熱ローラ２及び加圧ローラ３の撓み量を調整することで、紙しわの発生を経時で抑制し、紙種に応じた最適な撓み量にすることができる。
【００２３】
以下、撓み量調整の制御について具体的に説明する。図８は撓み量調整の制御手順を説明する制御フロー図である。まず、制御部１０は面外変形量を計測する紙種を特定する（Ｓ１）。紙種は、例えばユーザーに操作部１４により記録紙型番を入力させる。また、制御部１０は、その型番に相当する厚さや種類等の過去の実験値の記憶情報を不揮発性メモリ１１から読み込む。次に、パタン投影機５でラインパタンＬＰａを記録紙Ｐ上に投射し（Ｓ２）、ラインセンサ６で記録紙Ｐの搬送中のラインパタンＬＰａの形状を測定して、定着ニップＮの入口及び出口での面外変形形状を測定する（Ｓ３）。
【００２４】
記録紙Ｐの後端に浮きが生じ、面外変形量を持った状態で記録紙Ｐの後端が定着ニップＮへ搬送されるとき、記録紙Ｐの後端の浮きが僅かであれば、定着ニップＮ内で紙しわなどが生じることはない。しかし、記録紙Ｐの後端の浮きが大きい場合、定着ニップＮで紙しわが発生する確率が高くなる。
【００２５】
不揮発性メモリ１１には、この記録紙Ｐの後端の浮きの閾値である、限界面外変形量が、記録紙Ｐの種類毎に記憶されており、制御部１０は、不図示の温湿度計により環境を検知し、検知した環境と紙種情報とに基づいて、対応する限界面外変形量を読み出す。また、制御部１０は、エリアセンサ６により検知した面外変形形状に基づいて、最大面外変形量δを算出し、算出した最大面外変形量δが限界面外変形量を超えているか否かを判断する（Ｓ４）。最大面外変形量δが限界面外変形量を上回っている場合（Ｓ４のＹＥＳ）は、定着装置１に大きな不具合が発生している可能性があり、その紙種を用いる場合は、紙しわが確実に発生してしまう。そのため、制御部１０は、最大面外変形量δが限界面外変形量を上回っている場合は、報知部１３によりスピーカからアラームを発信するとともに、定着装置１を交換する旨を表示器に表示する（Ｓ９）。
【００２６】
一方、制御部１０は、最大面外変形量δが限界面外変形量以下の場合（Ｓ４のＮＯ）、エリアセンサ６により検知した面外変形形状に基づいて、加圧制御機構４０による加圧量、すなわち撓み量を演算する（Ｓ５）。不揮発性メモリ１１には、最適な記録紙幅方向の面外変形量が記憶されており、この情報は記録紙の種類や環境によって異なる値を持つ。そして、制御部１０は、検知した面外変形量が不揮発性メモリ１１に記憶された面外変形量に近くなるよう撓み量を求める。そして、制御部１０は、撓み量を求めたら、加圧力調整機構４０を制御し、加熱ローラ２及び加圧ローラ３を求めた撓み量分だけ撓ませる（Ｓ６、Ｓ７のＮＯ、Ｓ８）。また、撓み量調整中に調整の限界（プランジャ４１の移動限界）になった場合（Ｓ７のＹＥＳ）、制御部１０は加熱ローラ２の寿命であると判定し、報知部１３によりアラームを発信するとともに、定着装置１を交換する旨を表示部に表示する（Ｓ９）。
【００２７】
図１に示すプリンタにおいては、ひとつの給紙トレイ５６のみを図示しているが、互いに異なる種類の記録紙Ｐを収容可能な複数の給紙トレイを備えていてもよい。このように画像形成に使用される記録紙Ｐの種類が複数の場合は、各給紙トレイに収容されているそれぞれの記録紙Ｐに対して、面外変形形状を測定して、撓み量調整が必要か否かなどを判定する。具体的には、制御部１０は、面外変形形状を計測する紙種を特定する。紙種の特定は、例えば、給紙トレイに記録紙Ｐをセットする際に、ユーザーに給紙トレイにセットされる記録紙Ｐの厚さや種類の情報を操作部１４により入力させ、入力した情報を不揮発性メモリ１１に記憶しておく。制御部１０は、不揮発性メモリ１１に記憶されている給紙トレイにセットされている記録紙Ｐの紙種情報を読み出すことで、面外変形形状を計測する紙種を特定することができる。このように、面外変形形状を計測する紙種を特定したら、不揮発性メモリ１１に記憶されているその紙種に対応する撓み量を読み出し、撓み量を調整してから、上述同様、パタン投影機５によりラインパタンＬＰａを照射し、ラインパタンＬＰａの面外変形形状を測定する。そして、給紙トレイに収容されている記録紙Ｐについて、定着装置１の寿命と判定された場合、その給紙トレイを使用禁止にする。また、給紙トレイに収容されている記録紙Ｐについて撓み量調整が必要な場合、その記録紙Ｐについて、加熱ローラ２及び加圧ローラ３の撓み量を求める。そして、不揮発性メモリ１１に各記録紙Ｐの種類毎に記憶されている撓み量を、求めた撓み量に書き換える。画像形成動作時には、使用される給紙トレイを特定し、その給紙トレイに収容されている記録紙に対応した撓み量を、不揮発性メモリから読み出し、読み出した撓み量に調整してから画像形成動作を行う。
【００２８】
また、紙種毎に検知した面外変形量を時系列で不揮発性メモリ１１に記憶しておき、ある給紙トレイに収納されている記録紙Ｐに対応する撓み量が、調整の限界（プランジャ４１の移動限界）になった場合、この記録紙Ｐに対応する時系列の面外変形量データから、上述と同様にして、この記録紙Ｐの面外変形量が、限界面外変形量に達するまでの時間若しくは印刷枚数を求める。このようにして求められた時間若しくは印刷枚数から、紙しわの発生確率が高くなる閾値を設定し、時間若しくは印刷枚数が閾値に達したら、この給紙トレイに収容されている記録紙Ｐを使用する場合、画像形成動作を開始する前に、この記録紙を使用すると、紙しわが発生する確率が高い旨をアラームとともに警告表示する。また、定着装置１の交換を促す表示を行う。そして、求められた時間若しくは印刷枚数に達したら、この記録紙が収容されている給紙トレイの使用を禁止する。これにより、紙しわが生じる定着装置が使用されることはないため、記録紙の無駄が防止できる。
【００２９】
更に、本実施形態に係る定着装置１においては、上記のとおり記録紙の面外変形量を監視しても、紙しわ発生を防止できなかった場合に備え、エリアセンサは、ニップ出口付近のレーザパタンＬＰｂを常時監視する。ニップ入口のレーザパタンＬＰａの場合と同様で、紙しわが発生しない場合にパタンは直線であるが、紙しわが発生した場合にパタンに歪みが生じる。これにより、制御部１０は紙しわが発生したか否かを判定することができ、発生した場合は報知部８により、その旨を報知することができる。
【００３０】
以上、本実施形態の定着装置１は、定着ニップ形成部材且つ加熱手段を兼ねる加熱ローラ２と、定着ニップ形成部材たる加圧ローラ３との間に定着ニップＮを形成する。制御部１０は、面外変形量検知手段であるエリアセンサ６が検知した記録紙Ｐの面外変形量に応じて加熱ローラ２・加圧ローラ３の撓み量を制御することによって、記録紙Ｐに紙しわが発生しない必要最小限の撓み量にすることができる。すなわち、経時に亘って紙幅方向での均一な定着性を保ちながら記録紙Ｐへの紙しわの発生を抑制することができる。
また、本実施形態に係る定着装置１において、上記加圧調整装置４０は、上記加熱ローラ２（及び加圧ローラ３）の回転軸たる芯金部５の両端を記録紙Ｐの面方向に沿った方向に加圧して、加熱ローラ１の軸方向中央部を記録紙Ｐの搬送方向に向かって撓ませる。これにより、定着ニップＮで記録紙幅方向に働く力は外向きとなるため、記録紙Ｐは幅方向両端へ引っ張られる。これにより、記録紙Ｐの紙しわが抑制される。
また、本実施形態に係る定着装置１は、記憶手段たる不揮発性メモリ１１を備え、紙種や環境に応じた適正な面外変形量を記憶する。よって、記憶する適正な面外変形量と検知した面外変形量データとに基づいて、加熱ローラ２・加圧ローラ３の撓み量を制御することで、適正な面外変形量となるように両ローラの撓み量を調整することができる。
また、本実施形態に係る定着装置１において、制御部１０は、エリアセンサ６が検知した面外変形量が、不揮発性メモリ１１に記憶された限界面外変形量に達している場合には、紙しわが発生している虞がある旨を報知部８（スピーカ及び表示器）に報知するための報知処理を行い、定着動作を禁止する。これにより紙しわが発生する定着装置が使用されることがなくなり、記録紙Ｐの無駄を抑制することができる。
また、本実施形態に係る定着装置１において、不揮発性メモリ１１は、エリアセンサ６が検知した面外変形量を時系列に記憶している。そして、制御部１０は、時系列で記憶された面外変形量に基づいて、上記定着装置１の寿命を予測し、寿命であると予測した場合には、定着装置１を交換する必要がある旨を報知するための報知処理を行う。これにより、紙しわが発生する前に定着装置１の交換がなされ、装置のダウンタイムが生じるのを抑制することができる。
また、本実施形態に係る定着装置１において、不揮発性メモリ１１はエリアセンサ６で検知された面外変形量データを時系列で記憶している。そして、制御部１０は、この記憶された面外変形量データに基づいて、記録紙Ｐの種類毎に紙しわの発生確率が高くなる閾値を算出し、閾値を超える記録紙Ｐが使用される場合、紙しわが発生する確率が高い旨を報知するための報知処理を行う。これにより、使用する記録紙Ｐを他のものに切り替える等の動作が促され、紙しわの発生を抑制することがきる。
また、本実施形態に係る定着装置１において、エリアセンサ６により定着ニップＮ通過後の記録紙Ｐの面外変形量を検知する。これにより、紙しわの発生を防止できず紙しわが発生した場合でも、これを検知することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１  定着装置
２  加熱ローラ
３  加圧ローラ
４  駆動ローラ
５  パタン投影機
６  エリアセンサ
１０  制御部
２７、４０  加圧調整機構
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３２】
【特許文献１】特開平５−４０４２８号公報
【図１】
0005553224.tif 000002
【図２】
0005553224.tif 000003
【図３】
0005553224.tif 000004
【図４】
0005553224.tif 000005
【図５】
0005553224.tif 000006
【図６】
0005553224.tif 000007
【図７】
0005553224.tif 000008
【図８】
0005553224.tif 000009
【図９】
0005553224.tif 000010