(57)【要約】【課題】高い定着性を確保しつつ、搬送性を高めて搬送シワや搬送ジャム等の不具合の発生を防ぐことができる定着装置を提供すること。【解決手段】本発明に係る定着装置１１は、モータ（駆動源）２６によって回転駆動される定着ローラ（第１のローラ）１５と、従動回転する加熱ローラ（第２のローラ）１４と、定着ローラ１５に圧接されてニップ部Ｎを形成する加圧ローラ（第３のローラ）１７と、加熱ローラ１４の回転速度を検出するためのフォトセンサ（回転速度検出手段）２５と、定着ローラ１５の熱膨張量が閾値以上となった場合に加圧ローラ１７の位置を調整してニップ幅を調整制御する加熱ローラ移動機構（ニップ幅調整制御手段）１８と、ニップ幅の調整制御実施から次の用紙（記録媒体）Ｐがニップ部Ｎに到達するまでの間に定着ローラ１５の回転速度を調整制御する回転速度調整制御手段と、を備える。【選択図】図２
2019144309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源と、
前記駆動源によって回転駆動される第１のローラと、
従動回転する第２のローラと、
前記第１のローラに圧接されてニップ部を形成する第３のローラと、
前記第１のローラと前記第２のローラとの間に架け渡された定着ベルトと、
前記定着ベルトを加熱するための加熱手段と、
前記第２のローラの回転速度を検出するための回転速度検出手段と、
前記回転速度検出手段によって検出された前記第２のローラの回転速度が一定となるように前記駆動源の回転速度を制御する制御手段と、
前記第１のローラの熱膨張量が閾値以上となった場合に前記第３のローラの位置を調整してニップ幅を調整制御するニップ幅調整制御手段と、
前記ニップ幅調整制御手段によるニップ幅の調整制御実施から次の記録媒体がニップ部に到達するまでの間に前記第１のローラの回転速度を調整制御する回転速度調整制御手段と、
を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
駆動源と、
前記駆動源によって回転駆動される第１のローラと、
従動回転する第２のローラと、
前記第１のローラに圧接されてニップ部を形成する第３のローラと、
前記第１のローラと前記第２のローラとの間に架け渡された定着ベルトと、
前記定着ベルトを加熱するための加熱手段と、
前記第２のローラの回転速度を検出するための回転速度検出手段と、
前記回転速度検出手段によって検出された前記第２のローラの回転速度が一定となるように前記駆動源の回転速度を制御する制御手段と、
前記第１のローラの熱膨張量が閾値以上となった場合に前記第３のローラの位置を調整してニップ幅を調整制御するニップ幅調整制御手段と、
前記第１のローラの回転速度を調整制御する回転速度調整制御手段を
を備えた定着装置の制御方法であって、
前記回転速度調整制御手段は、前記ニップ幅調整制御手段によるニップ幅の調整制御実施から次の記録媒体がニップ部に到達するまでの間に前記第１のローラの回転速度を調整制御することを特徴とする定着装置の制御方法。
【請求項３】
次の記録媒体がニップ部に到達するまでに前記回転速度調整制御手段による前記第１のローラの回転速度調整制御を実施することができないと判定した場合には、次の記録媒体のニップ部への到達を一時的に遅らせることを特徴とする請求項２記載の定着装置の制御方法。
【請求項４】
次の記録媒体がニップ部に到達するまでに前記回転速度調整制御手段による前記第１のローラの回転速度調整制御を実施することができないと判定した場合には、前記制御手段によって前記第１のローラの回転速度を一時的に上げて前記回転速度検出手段による前記第２のローラの速度検出間隔を短縮して回転速度調整制御に必要な速度検出回数を確保することを特徴とする請求項２記載の定着装置の制御方法。
【請求項５】
前記回転速度調整制御手段による前記第１のローラの回転速度調整制御は、前記回転検出手段によって前記第２のローラの回転速度を所定回数検出した結果の平均値Ｖcurと狙いの回転速度Ｖtar及び前記駆動源の現在のクロック数ＣＬＫcurから次式：
ＣＬＫnext＝ＣＬＫcur×Ｖtar／Ｖcur
によって算出される調整後のクロック数ＣＬＫnextに基づいてなされることを特徴とする請求項４記載の定着装置の制御方法。
【請求項６】
次の記録媒体がニップ部に到達するまでに前記回転速度調整制御手段による前記第１のローラの回転速度調整制御を実施することができないと判定した場合には、前記第１のローラの回転速度調整制御に必要な前記第２のローラの速度検出回数を減らすことを特徴とする請求項２記載の定着装置の制御方法。
【請求項７】
請求項１記載の定着装置を備え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、定着装置とその制御方法及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式を用いる画像形成装置に関しては、今までに種々の提案がなされている。この種の画像形成装置は、像担持体である感光ドラムの表面に静電潜像を形成し、この感光ドラム上の静電潜像を現像剤であるトナーによって現像してトナー像として可視像化し、現像されたトナー像を転写装置によって記録媒体である用紙に転写し、この用紙上に転写されたトナー像を定着装置によって加熱や加圧等して用紙上に定着させるという一連の画像形成プロセスを経て画像を形成するものである。
【０００３】
ところで、定着装置としては、様々な方式を採用するものが提案されている。例えば、所定温度に維持された定着ローラと該定着ローラに圧接された加圧ローラとを備え、互いに圧接された加熱ローラと加圧ローラ間に形成される定着ニップ部（ニップ部）によって、未定着トナー像を担持した用紙を搬送しつつ加熱及び加圧してトナー像を用紙に定着させるローラ定着方式が知られている。
【０００４】
又、他の方式として、加圧ローラに対向配置された定着ローラと、熱源によって加熱される加熱ローラとの間に張架された無端状の定着ベルトとを備え、加圧ローラと定着ローラとの定着ベルトを介しての圧接によって形成されたニップ部において、加熱ローラの熱を定着ベルトを介して用紙に与えることによって、用紙に担持された未定着トナー像を加熱及び加圧して用紙上に定着させるベルト定着方式が知られている。
【０００５】
而して、定着装置においては、加圧ローラと定着ローラ間のニップ部を通過する用紙上の未定着トナー像に最適な熱量を与えて安定した定着性能を得るために、特許文献１には、ニップ部の幅（ニップ幅）を適切に制御することが提案されている。
【０００６】
又、特許文献２には、熱膨張による定着ローラ表面の線速変動が大きな定着装置において、熱膨張量に応じて定着ローラの回転速度を制御することによって該定着ローラの線速変動を小さく抑える技術が提案されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１，２に記載された技術を定着装置に適用した場合、紙間で定着ニップ幅調整制御を実施した後に定着ローラの回転速度調整制御を行って線速調整したいが、定着ニップ幅調整制御を実施してから次の用紙が定着ニップ部に到達するまでの時間が短いため、定着ローラの回転速度調整制御に必要な回転速度のサンプリングが間に合わないという事態が発生する。このような場合は、定着ニップ幅調整制御を実施してから用紙数枚分は所望の線速で通紙することができず、用紙に搬送シワが発生したり、搬送ジャムが発生する等の不具合を招く原因となる。
【０００８】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、紙間でニップ幅調整制御と回転速度調整制御を行うことによって、高い定着性を確保しつつ、搬送性を高めて搬送シワや搬送ジャム等の不具合の発生を防ぐことができる定着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、駆動源と、前記駆動源によって回転駆動される第１のローラと、従動回転する第２のローラと、前記第１のローラに圧接されてニップ部を形成する第３のローラと、前記第１のローラと前記第２のローラとの間に架け渡された定着ベルトと、前記定着ベルトを加熱するための加熱手段と、前記第２のローラの回転速度を検出するための回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段によって検出された前記第２のローラの回転速度が一定となるように前記駆動源の回転速度を制御する制御手段と、前記第１のローラの熱膨張量が閾値以上となった場合に前記第３のローラの位置を調整してニップ幅を調整制御するニップ幅調整制御手段と、前記ニップ幅調整制御手段によるニップ幅の調整制御実施から次の記録媒体がニップ部に到達するまでの間に前記第１のローラの回転速度を調整制御する回転速度調整制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、紙間で定着ニップ幅調整制御と回転速度調整制御を行うことによって高い定着性を確保しつつ、搬送性を高めて搬送シワや搬送ジャム等の不具合の発生を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る画像形成装置（カラーレーザプリンタ）の概略構成図である。
【図２】本発明に係る定着装置の構成を示す概略図である。
【図３】本発明に係る定着装置の制御手順を示すフローチャートである。
【図４】加熱過程及び冷却過程における定着ローラの芯金温度と熱膨張量との関係を示す図である。
【図５】加熱過程及び冷却過程における定着ローラの芯金温度とニップ幅との関係を示す図である。
【図６】冷却過程７０℃から通紙を開始した場合の定着ローラの芯金温度とニップ幅との関係を示す図である。
【図７】次の用紙が定着ニップに到達するまでに回転速度調整制御を実施する方法（用紙搬送を遅らせる方法）を示すタイミングチャートである。
【図８】次の用紙が定着ニップに到達するまでに回転速度調整制御を実施する方法（定着ローラの回転速度を増加させる方法）を示すタイミングチャートである。
【図９】次の用紙が定着ニップに到達するまでに回転速度調整制御を実施する方法（回転速度検出のサンプリング数を減らす方法）を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
［画像形成装置］
図１は本発明に係る画像形成装置の一例としてのカラーレーザプリンタの概略構成図であり、図示のカラーレーザプリンタ１００においては、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の４色分の画像形成ユニット１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが転写ベルト１０の走行方向（図示矢印Ｂ方向）に沿って順次タンデムに配置されている。
【００１４】
上記画像形成ユニット１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、像担持体である感光ドラム２ａ〜２ｄ、ドラム帯電器３ａ〜３ｄ、露光装置４ａ〜４ｄ、現像装置５ａ〜５ｄ、転写器６ａ〜６ｄ、清掃装置７ａ〜７ｄをそれぞれ備えている。
【００１５】
上記感光ドラム２ａ〜２ｄは、不図示の駆動源によって図示矢印Ａ方向に回転駆動され、前記ドラム帯電器３ａ〜３ｄは、回転駆動される感光ドラム２ａ〜２ｄの表面を一様に帯電させる。前記露光装置４ａ〜４ｄは、ドラム帯電器３ａ〜３ｄによって表面が帯電された感光ドラム２ａ〜２ｄの表面にレーザ光を露光走査することによって、画像データに基づく静電潜像を感光ドラム２ａ〜２ｄの表面にそれぞれ形成する。
【００１６】
そして、前記現像装置５ａ〜５ｄは、露光装置４ａ〜４ｄの露光によって感光ドラム２ａ〜２ｄの表面に形成された静電潜像をトナーによって現像してトナー像として可視像化する。前記転写器６ａ〜６ｄは、現像装置５ａ〜５ｄによって感光ドラム２ａ〜２ｄ上に形成されたトナー像を転写ベルト１０に転写する。前記清掃装置７ａ〜７ｄは、トナー像が転写された後の感光ドラム２ａ〜２ｄの表面を清掃する。
【００１７】
而して、カラーレーザプリンタ１００においては、画像形成ユニット１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄによって形成されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４色のトナー像が転写ベルト１０上に重畳転写されることによって、転写ベルト１０上には４色フルカラーのトナー像が形成される。そして、転写ベルト１０上に形成されたトナー像は、これが用紙転写器９に到達すると同時に用紙転写器９に印加された高電圧の作用によって、図示矢印Ｈ方向に搬送されて転写ベルト１０と用紙転写器９との間を通過する用紙Ｐ上に転写される。用紙Ｐ上に転写されたトナー像は、本発明に係る定着装置１１によって用紙Ｐ上に定着される。尚、転写ベルト１０上に残留する未転写トナーは、ベルト清掃装置８によって回収される。
【００１８】
次に、本発明に係る定着装置１１について説明する。
【００１９】
［定着装置］
（定着装置の構成）
図２は定着装置の詳細を示す構成図であり、図示の定着装置１１は、定着部材として定着ベルト１３を用いたベルト定着方式を採用するものであって、定着ベルト１３の他、加熱ローラ１４、定着ローラ１５、加圧ローラ１７、加圧ローラ移動機構１８、定着ベルト温度センサ１９、加圧ローラ温度センサ２０、定着ローラ温度センサ２１、制御手段である制御部２２等を備えている。
【００２０】
定着部材としての定着ベルト１３は、樹脂材料から成るベース層上に、弾性層、離型層が順次積層された多層構造の無端ベルトである。定着ベルト１３の弾性層は、フッ素ゴム、シリコーンゴム、発泡性シリコンゴム等の弾性材料で構成されている。定着ベルト１３の離型層は、ＰＦＡ（４フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）等で構成されている。定着ベルト１３の表層に離型層を設けることによって、トナー像Ｔに対する離型性（剥離性）が担保されることになる。定着ベルト１３は、加熱ローラ１４と定着ローラ１５に張架されて走行可能に支持されている。尚、定着ベルト１３に一定のテンションを与えるためのテンションローラを設けても良い。
【００２１】
前記加熱ローラ１４は、金属材料から成る薄肉の円筒体部材であって、その内部には加熱手段としてのヒータ２４が配置されている。ここで、加熱ローラ１４は、その両端軸部が定着装置１１の側板に軸受によって回転可能に支持されている。
【００２２】
前記ヒータ２４は、例えば、ハロゲンヒータやカーボンヒータであって、その軸方向両端部が定着装置１１の不図示の固定板に固定されている。このヒータ２４は、カラーレーザプリンタ１００の電源部（交流電源）から出力制御された電力が供給されることによって発熱する。ヒータ２４からの輻射熱によって加熱ローラ１４が加熱され、この加熱された加熱ローラ１４からの熱伝導によって加熱された定着ベルト１３の表面から用紙Ｐ上のトナー像Ｔに熱が加えれる。
【００２３】
定着ベルト１３の表面温度は、定着ベルト１３の表面に対向して配置されたサーモパイル等の定着ベルト温度センサ１９によって検出され、定着ベルト１３の表面温度が所望の制御温度（定着温度）で一定となるように、ヒータ２４の出力が制御される。ここで、加熱ローラ１４は、金属材料によって構成されており、その線膨張係数は定着ローラ１５のそれよりも極めて小さい。このため、加熱ローラ１４の外径の温度による変化も極めて小さく、従って、本実施の形態では、加熱ローラ１４の回転速度を検出するようにしている。
【００２４】
即ち、加熱ローラ１４には、外周部に多数のスリットが等角度ピッチで放射状に形成されたスリット板（不図示）が取り付けられており、このスリット板の近傍には、透過光型のフォトセンサ２５が配置されている。このフォトセンサ２５は、スリット板における遮光と通光によって発生するパルス状の信号を制御部２２に対して出力するものであって、制御部２２は、遮光の時間間隔によって加熱ローラ１４の回転速度を求め、その回転速度が一定となるように後述のモータ２６を制御する。ここで、スリット板とフォトセンサ２５は、加熱ローラ１４の回転速度を検出する回転速度検出手段を構成している。
【００２５】
定着ローラ１５は、ステンレススチール（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４２０）等から成る芯金１５ａ上に、フッ素ゴム、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム等の弾性層１５ｂが形成されたローラ部材である。この定着ローラ１５は、その両端軸部が定着装置１１の側板に軸受によって回転可能に支持されており、加圧ローラ１７の回転に連れて時計回り（図示矢印Ｃ方向）に回転する。すると、定着ベルト１３も図示矢印Ｄ方向に走行する。ここで、定着ローラ１５は、駆動源であるモータ２５によって図示矢印Ｃ方向に回転駆動され、その回転速度は、前述のように制御部２２によって制御される。
【００２６】
加圧ローラ１７は、ステンレススチール（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４２０）等から成る芯金１７ａ上に、フッ素ゴム、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム等の弾性層１７ｂが形成されたローラ部材である。この加圧ローラ１７は、その両端軸部が定着装置１１の側板に軸受を介して回転可能に支持されており、モータ等の不図示の駆動源によって回転駆動される。
【００２７】
加圧ローラ温度センサ２０は、加圧ローラ１７の表面に対向して配置されたサーモパイル等の温度センサであって、加圧ローラ１７の表面温度を検知する。
【００２８】
定着装置１１においては、加圧ローラ１７が定着ベルト１３を介して定着ローラ１５に圧接されることによってニップ部Ｎが形成されている。定着装置１１は、ニップ部Ｎを形成するために、定着ローラ１５の弾性層１５ｂの厚さを加圧ローラ１７の弾性層１７ｂのそれよりも厚くしている。例えば、加圧ローラ１７の弾性層１７ｂの厚さを３ｍｍ、定着ローラ１５の弾性層１５ｂの厚さを１５ｍｍに設定している。
【００２９】
前記加圧ローラ移動機構１８は、揺動アーム１８ａを備えており、加圧ローラ１７は、その両端が不図示の軸受によって揺動アーム１８ａに回転可能に支持されている。揺動アーム１８ａは、その一端側に設けられた揺動軸１８ｂを中心として揺動可能に支持されている。又、揺動アーム１８ａの他端側には、ベアリング１８ｃが固定されている。そして、ベアリング１８ｃの図中下方に接触する位置には、カム１８ｄが設けられている。このカム１８ｄは、例えばステッピングモータ等のカム回転角を制御可能なモータによって駆動される。又、カム１８ｄには、遮蔽版１８ｅが備えられており、カム位置検出手段１８ｆが遮蔽板１８ｅの位置を検出することによってカム１８ｄの基準位置を把握できるようになっている。
【００３０】
上記カム１８ｄは、揺動アーム１８ａに接続された揺動アームスプリング１８ｇの張力によってベアリング１８ｃに接触した状態に保たれている。そして、モータの駆動によってカム１８ｄが図示矢印Ｅ方向に回転すると、ベアリング１８ｃが図示矢印Ｆ方向に移動する。これによって、揺動アーム１８ａに支持された加圧ローラ１７が図示矢印Ｇ方向（定着ローラ１５に近づく方向）に移動することとなる。一方、モータの駆動によってカム１８ｄが図示矢印Ｅ’方向に回転すると、ベアリング１８ｃが図示矢印Ｆ’方向に移動する。これによって、揺動アーム１８ａに支持された加圧ローラ１７が図示矢印Ｇ’方向（定着ローラ１５から離間する方向）に移動することとなる。
【００３１】
前記制御部２２は、定着ベルト温度センサ１９の検出結果に基づいてヒータ２４の出力を制御することによって、定着ベルト１３の表面温度が所望の定着温度となるように制御する。このとき、加圧ローラ温度センサ２０の検出結果を併せて用いても良い。
（定着装置の制御）
用紙Ｐ上のトナー像Ｔを加熱溶融させて用紙Ｐ上に安定的に定着させるには、定着ローラ１５と加圧ローラ１７との間で用紙Ｐを挟み込む部分であるニップ部Ｎの幅（ニップ幅）を、使用する用紙Ｐの種類に応じて適切に設定し、トナー像Ｔに最適な熱量を与えるようにする必要がある。このため、本実施の形態では、加圧ローラ移動機構１８とこれを制御する制御部２２によって構成されるニップ幅調整制御手段によってニップ幅を最適に調整制御するようにしている。
【００３２】
又、用紙Ｐの搬送速度を適正に制御して紙シワや搬送ジャム等の不具合の発生を防ぐ必要がある。このため、本実施の形態では、制御部２２に設けられた回転速度調整制御手段によって定着ローラ１５の回転速度を調整制御するようにしている。
【００３３】
而して、本実施の形態に係る定着装置１１においては、ニップ部Ｎに用紙が無い紙間においてニップ幅調整制御手段によってニップ幅の調整制御を行うとともに、このニップ幅の調整制御実施から次の用紙Ｐがニップ部Ｎに到達するまでの間に定着ローラ１５の回転速度を調整制御する回転速度調整制御を実行するようにしている。
【００３４】
以下、紙間において実施されるニップ幅調整制御と回転速度調整制御についてそれぞれ説明する。
【００３５】
＜ニップ幅調整制御＞
ニップ幅は、加圧ローラ移動機構１８を利用して加圧ローラ１７を定着ローラ１５に対して接離する方向に移動させ、定着ローラ１５に対する加圧ローラ１７の位置を制御することによって調整することができる。
【００３６】
しかしながら、定着ローラ１５の弾性層１５ｂの温度上昇に伴って膨張する定着ローラ１５の外径が大きくなると、定着ローラ１５に対する加圧ローラ１７の位置を所定位置に設定してもニップ幅に変動が生じ、結果として定着性にバラツキを招いてしまう場合がある。
【００３７】
そこで、本実施の形態に係る定着装置１１においては、ニップ幅調整制御手段によって、加圧ローラ移動機構１８が加圧ローラ１７を定着ローラ１５側に移動させる量を制御してニップ幅を調整するようにしているが、ニップ幅調整制御手段は、定着ローラ１５の予測された熱膨張量に応じて加圧ローラ１７の移動量を制御してニップ幅を調整するようにしている。
【００３８】
即ち、図３のフローチャートに示すように、ジョブがスタートすると（ステップＳ１）、定着ローラ１５の熱膨張量が閾値以上であるか否かが判定され（ステプＳ２）、熱膨張量が閾値以上である場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）には、ニップ幅調整制御が実施され（ステップＳ３）、熱膨張量が閾値未満である場合（ステップＳ２：Ｎｏ）にはジョブが終了か否かが判定される（ステップＳ７）。この判定の結果、ジョブが終了している場合（ステップＳ７：Ｙｅｓ）には、処理が終了し（ステップＳ８）、ジョブが終了していない場合（ステップＳ７：Ｎｏ）には、引き続いてニップ幅調整制御が実施される（ステップＳ３）。
【００３９】
定着装置１１は、定着ローラ１５の温度を検出するための定着ローラ温度センサ２１と、不図示の芯金温度検出手段と、ヒータ２４による加熱開始からの経過時間を検出する計測手段を更に備えている。ここで、熱膨張量予測手段は、定着ローラ温度センサ２１及び／又は芯金温度検出手段によって検出された温度及び計測手段（タイマー）によって検出された経過時間に基づいて定着ローラ１５の熱膨張量を予測する。
【００４０】
尚、芯金温度検出手段は、定着ローラ１５の芯金１５ａの温度を検出する接触式のセンサであって、例えば、芯金１５ａの端部に設けられ、芯金１５ａの温度を常時監視する。この芯金温度検出手段の例としては、特許第５５９８２３８号公報の図２に開示された芯金端部の回転軸の温度をサーミスタによって検出するものがある。
【００４１】
前記計測手段は、印刷ジョブを受け付けた時点からの経過時間を検出するものであることが好ましく、少なくとも、定着ローラ１５が加熱過程にあるか、冷却過程にあるかを検知可能であるものが好ましい。即ち、本実施の形態に係る定着装置１１は、定着ローラ１５の芯金１５ａの温度と加熱開始から定着ローラ１５の外径変位量を算出し、定着ローラ１５の外径変位量に基づいて加圧ローラ移動機構１８が加圧ローラ１７を定着ローラ１５側に移動させる量（以下、「加圧量」とも称する）を制御することによって、最適なニップ幅を得ることができる。
【００４２】
以下、芯金温度検出手段によって検出された定着ローラ１５の芯金１５ａの温度と定着ローラ１５の熱膨張量との関係を図４に示し、加圧量が一定の条件下における芯金温度検出手段によって検出された芯金１５ａの温度とニップ幅との関係を図５に示す。
【００４３】
図４（ｉ）に示すように、定着ローラ１５が加熱過程にある場合、芯金温度と定着ローラ１５の熱膨張量とは高い相関を有している。又、図５（ｉ）に示すように、芯金温度とニップ幅とも同様に相関を有している。従って、加熱過程においては、芯金温度に応じて加圧量を調整することによってニップ幅を一定に保つことが可能であると考えられる。
【００４４】
一方、定着ローラ１５が冷却過程にある場合、図４（ii）及び図５（ii）に示すように、芯金温度は、定着ローラ１５の熱膨張量及びニップ幅とそれぞれ相関を有しているものの、加熱過程における熱膨張量及びニップ幅とはズレが発生している。これは、外部加熱及び放熱が原因である。
【００４５】
外部加熱を行った場合、定着ローラ１５は、ゴムから成る弾性層１５ｂから温められるため、芯金１５ａに熱が達するときには、弾性層１５ｂは、十分に加熱されて熱膨張した状態になっている。これに対し、冷却過程においては、放熱が弾性層１５ｂから行われ、芯金１５ａが冷えるよりも早く弾性層１５ｂが冷えて熱膨張量は小さくなる。
【００４６】
このように、加熱過程及び冷却過程におけるそれぞれの熱膨張量とニップ幅は乖離が大きく、芯金１５ａの温度のみに基づく制御では、ニップ幅を一意的に決定することが困難である。
【００４７】
そこで、本実施の形態に係る定着装置１１においては、定着ローラ１５の熱膨張量を、加熱開始からの経過時間と芯金温度の両方から推測し，ニップ幅を一定に維持するようにしている。
【００４８】
図４（iii）及び図５（iii）に示すように、冷却過程から加熱を開始した場合、芯金温度は一定のまま、熱膨張量及びニップ幅だけが加熱過程の値まで上昇する。これは、前述したように加熱過程と冷却過程におけるズレの発生で説明される。このため、本実施の形態では、加熱過程における芯金温度を必ず読むことによってニップ幅を一意的に決定するようにしている。具体的には、通紙開始からの一定時間を除外し、一定時間経過後に検出された芯金温度を用いて加圧量を調整するようにしている。
【００４９】
上述の「一定時間経過後に検出された芯金温度」とは、
（１）加熱開始から一定時間（ｔ）が経過した場合、又は
（２）芯金温度が一定温度（Ｔ）だけ上昇した場合
の条件が満たされた場合に検出された芯金温度を言う。
【００５０】
実際の時間ｔは、１００秒〜６００秒程度であることが好ましく、温度Ｔは、２℃〜５℃程度であることが好ましい。
【００５１】
図６に冷却過程７０℃から通紙を開始した場合の定着ローラ１５の芯金温度とニップ幅との関係を示す。
【００５２】
図６に示すグラフは、加圧量の補正を行わない「制御なし」、芯金温度のみに基づいて熱膨張量を予測した「制御１」、芯金温度及び経過時間に基づく本実施の形態の「制御２」における関係をそれぞれ示している。尚、狙いのニップ幅は３ｍｍである。
【００５３】
「制御なし」の場合、芯金温度の上昇と共にニップ幅がズレて一定に維持されていない。「制御１」の場合、当初のニップ幅が所望の値からズレている。これに対し、本実施の形態における「制御２」では、芯金温度に関わらずニップ幅が一定に維持されている。
【００５４】
而して、以上説明したニップ幅調整制御においては、加熱過程における芯金温度に基づいて定着ローラ１５の熱膨張量を予測し、この予測された熱膨張量に基づいて加圧量を調整するため、用紙Ｐがニップ幅の適正な調整制御を必要とする場合において最適なニップ幅を得ることができ、定着品質を低下させることなく安定した定着性能を確保することができる。
【００５５】
＜回転速度調整制御＞
本実施の形態に係る定着装置１１においては、前述のように、前記ニップ幅調整制御手段によるニップ幅の調整制御実施から次の用紙Ｐがニップ部Ｎに到達するまでの間に定着ローラ１５の回転速度を調整制御する回転速度調整制御が実施される。この場合、定着ニップ幅調整制御を実施してから次の用紙Ｐがニップ部Ｎに到達するまでの時間が短いため、定着ローラ１５の回転速度調整制御に必要な回転速度のサンプリングが間に合わないという事態が発生する。
【００５６】
そこで、本実施の形態では、図３のフローチャートに示すように、ニップ幅調整制御が実施されると（ステップＳ３）、次の用紙Ｐがニップ部Ｎに到達するまでに回転速度調整制御手段による定着ローラ１５の回転速度調整制御を実施することが可能であるか否かが判定される（ステップＳ４）。この判定の結果、次の用紙Ｐがニップ部Ｎに到達するまでに定着ローラ１５の回転速度調整制御の実施が可能である場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）には、回転速度調整制御手段によって定着ローラ１５の回転速度が調整制御される（ステップＳ５）。尚、定着ローラ１５の回転速度調整制御は、前述のようにフォトセンサ２５を含む回転速度検出手段によって検出される加熱ローラ１４の回転速度に基づいて制御部２２がモータ２６をフィードバック制御することによってなされる。
【００５７】
他方、次の用紙Ｐがニップ部Ｎに到達するまでに定着ローラ１５の回転速度調整制御の実施が不可能であると判定された場合（ステップＳ４：Ｎｏ）には、以下に示す３つの方法の何れかが実施される（ステップＳ６）。
（１）次の用紙Ｐのニップ部Ｎへの到達を一時的に遅らせる方法
（２）制御部２２によって定着ローラ１５の回転速度を一時的に上げて回転速度検出手段による加熱ローラ１４の速度検出間隔を短縮して回転速度調整制御に必要な速度検出回数（サンプリング数）を確保する方法
（３）定着ローラ１５の回転速度調整制御に必要な加熱ローラ１４の速度検出回数（サンプリング数）を減らす方法
以下、上記方法のそれぞれについて説明する。
（１）次の用紙Ｐのニップ部Ｎへの到達を一時的に遅らせる方法：
この方法においては、図７のタイミングチャートに示すように、フォトセンサ２５（図２参照）によるｎ回（図示例では５回）のサンプリング（速度検出）によって得られる加熱ローラ１４の回転速度を平均化する。尚、ニップ幅の調整制御の前後でニップ幅は非連続的に変動するため、同様に検出を続けると回転速度も変動してしまう。このため、ニップ幅の調整制御開始時点でフォトセンサ２５の周期検出は中断し、それまでの検出結果をリセットし、ニップ幅の調整制御終了時から回転速度の周期検出を再開して次の用紙Ｐがニップ部Ｎに到達する前に回転速度の調整制御を実施する。
【００５８】
而して、本方法においては、次の用紙Ｐの先端がニップ部Ｎに到達するタイミングを図７に鎖線にて示す本来のタイミングから実線にて示すタイミングへと遅らせることによって、回転速度調整制御を実施するようにしている。その具体的な方法としては、次の用紙Ｐの給紙タイミングを遅らせる方法、次の用紙Ｐを基準位置で停止させる方法、次の用紙Ｐの搬送速度を低下させる方法等が考えられる。
【００５９】
この方法によれば、フォトセンサ２５によるｎ回（５回）のサンプリングによって得られた定着ローラ１５の回転速度（調整前回転速度）を、良好な搬送性が得られる回転速度（調整後回転速度）へと調整することができる。尚、回転速度の切り替えには、図示の時間遅れ（タイムラグ）が存在する。
【００６０】
以上の結果、次の用紙Ｐがニップ部Ｎに到達するまでに定着ローラ１５の回転速度の調整制御を実施することができる。
（２）制御部２２によって定着ローラ１５の回転速度を一時的に上げて回転速度検出手段による加熱ローラ１４の速度検出間隔を短縮して回転速度調整制御に必要な速度検出回数（サンプリング数）を確保する方法：
この方法においては、図８のタイミングチャートに示すように、ニップ幅の調整制御が終了すると同時に定着ローラ１５の回転速度（調整前回転速度Ｖcur）を図示の回転速度Ｖmaxまで一次的に高める。尚、この場合、調整前回転速度ＶcurからＶmaxへの切り替えには時間遅れ（タイムラグ）が存在する。
【００６１】
上述のように定着ローラ１５の回転速度を一時的に上げると、フォトセンサ２５による加熱ローラ１４の速度検出間隔が短縮され、次の用紙ＰがニップＮに到達するまでにフォトセンサ２５による速度検出回数（サンプリング数ｎ（５回））を確保することができる。そして、ｎ回のサンプリングによって得られた加熱ローラ１４の回転速度に基づいて定着ローラ１５の回転速度を狙いの回転速度Ｖtarへと調整することができる。尚、この速度の切り替えにも図示の時間遅れ（タイムラグ）が存在する。
【００６２】
ところで、回転速度調整制御手段による定着ローラ１５の回転速度調整制御は、フォトセンサ２５によって加熱ローラ１４の回転速度を所定回数検出した結果の平均値Ｖcurと狙いの回転速度Ｖtar及びモータ２６（図２参照）の現在のクロック数ＣＬＫcurから次式：
ＣＬＫnext＝ＣＬＫcur×Ｖtar／Ｖcur
によって算出される調整後のクロック数ＣＬＫnextに基づいてなされる。
【００６３】
而して、本発明においても、次の用紙Ｐがニップ部Ｎに到達するまでに定着ローラ１５の回転速度の調整制御を実施することができる。
（３）定着ローラ１５の回転速度調整制御に必要な加熱ローラ１４の速度検出回数（サンプリング数）を減らす方法：
この方法は、図９のタイミングチャートに示すように、定着ローラ１５の回転速度調整制御に必要な加熱ローラ１４の速度検出回数（サンプリング数ｎ）を減らす方法であって、図示例では、サンプリング数ｎを５回から３回に減らしている。この方法によれば、フォトセンサ２５による加熱ローラ１４の回転速度の検出精度が若干落ちるが、次の用紙Ｐがニップ部Ｎに到達するまでに定着ローラ１５の回転速度の調整制御を実施することができる。
【００６４】
以上３つの方法の何れかを実施し(図３のステップＳ６）、次の用紙Ｐがニップ部Ｎに到達するまでに定着ローラ１５の回転速度調整制御を実施すると（ステップＳ５）、ジョブが終了したか否かの判定がなされる（ステップＳ７）。この判定の結果、ジョブが終了した場合（ステップＳ７：Ｙｅｓ）には、全ての処理を終了し（ステップＳ８）、ジョブか終了していない場合（ステップＳ７：Ｎｏ）には、ステップＳ３以降の処理を繰り返す。
【００６５】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、紙間においてニップ幅の調整制御と定着ローラ１５の回転速度調整制御を実施するようにしたため、高い定着性を確保しつつ、搬送性を高めて搬送シワや搬送ジャム等の不具合の発生を防ぐことができるという効果が得られる。
【符号の説明】
【００６６】
１１      定着装置
１３      定着ベルト
１４      加熱ローラ（第２のローラ）
１５      定着ローラ（第１のローラ）
１７      加圧ローラ（第３のローラ）
１８      加圧ローラ移動機構（ニップ幅調整制御手段）
１９      定着ベルト温度センサ
２０      加圧ローラ温度センサ
２１      定着ローラ温度センサ
２２      制御部（制御手段）
２４      ヒータ（加熱手段）
２５      フォトセンサ（回転速度検出手段）
２６      モータ（駆動源）
１００    カラーレーザプリンタ（画像形成装置）
Ｎ        ニップ部
Ｐ        用紙（記録媒体）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６７】
【特許文献１】特開２０１７−０９７１８３号公報
【特許文献２】特許第４３１４７３２号公報
【図１】
2019144309.tif 000003
【図２】
2019144309.tif 000004
【図３】
2019144309.tif 000005
【図４】
2019144309.tif 000006
【図５】
2019144309.tif 000007
【図６】
2019144309.tif 000008
【図７】
2019144309.tif 000009
【図８】
2019144309.tif 000010
【図９】
2019144309.tif 000011