(57)【要約】【課題】より高品質の画像を実現するのに好適な定着装置を提供する。【解決手段】定着装置は、内周面および外周面を有する管状をなし、回転可能に設けられたベルト部材と、そのベルト部材の内周面と対向するように配置された加熱部材と、ベルト部材と加熱部材との間に設けられた潤滑剤と、ベルト部材の外周面を加圧可能に設けられた加圧部材と、ベルト部材に対する加圧部材の圧力を調節する調節部材と、潤滑剤の温度に応じて圧力を変化させるように調節部材を制御する制御部とを備える。【選択図】図３
2019028088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面および外周面を有する管状をなし、回転可能に設けられたベルト部材と、
前記ベルト部材の前記内周面と対向するように配置された加熱部材と、
前記ベルト部材と前記加熱部材との間に設けられた潤滑剤と、
前記ベルト部材の前記外周面を加圧可能に設けられた加圧部材と、
前記ベルト部材に対する前記加圧部材の圧力を調節する調節部材と、
前記潤滑剤の温度に応じて前記圧力を変化させるように前記調節部材を制御する制御部と
を備えた定着装置。
【請求項２】
前記制御部は、
外部からの信号に基づいて前記加熱部材および前記ベルト部材を起動したのち、前記圧力が第１の圧力領域から前記第１の圧力領域と同等以上である第２の圧力領域へ移行するように前記調節部材を制御する
請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記潤滑剤の温度が第１の温度領域である場合に、前記圧力が第１の圧力領域に含まれるように前記調節部材を制御し、
前記潤滑剤の温度が前記第１の温度領域よりも高い第２の温度領域である場合に、前記圧力が前記第１の圧力領域と同等以上である第２の圧力領域に含まれるように前記調節部材を制御する
請求項１記載の定着装置。
【請求項４】
前記第１の温度領域は、８０℃以下であり、
前記第２の温度領域は、８０℃よりも高く１８０℃以下である
請求項３記載の定着装置。
【請求項５】
前記圧力が前記第１の圧力領域に含まれるとき、および前記圧力が前記第２の圧力領域に含まれるときは、いずれも、前記ベルト部材と前記加圧部材とがニップ状態となっている
請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項６】
前記第１の圧力領域は、０．６kgf/cm2 以上０．９kgf/cm2以下であり、
前記第２の圧力領域は、０．６kgf/cm2 以上１．３kgf/cm2以下である
請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項７】
前記ベルト部材が回転する回転面と直交する幅方向において３ｍｍ以上の範囲に亘って前記圧力が０．６kgf/cm2 以上である
請求項２から請求項６のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項８】
前記加圧部材を、前記ベルト部材に押し付ける方向へ付勢する付勢部材をさらに備えた
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項９】
前記加熱部材と前記加圧部材とは、前記ベルト部材を挟んで対向配置されている
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１０】
前記加圧部材は、弾性層を含む回転体である
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１１】
前記潤滑剤の温度を測定する温度センサをさらに備えた
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の定着装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置およびそれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまでに、ベルトを使用して媒体に現像剤像を定着させる定着装置を備えた画像形成装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。このような定着装置では、ベルトと、そのベルトと接するヒータなどとの間にグリスを介在させるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−００３３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような画像形成装置においては、定着装置におけるベルトの回転駆動が形成画像の品質に影響を及ぼす場合がある。
【０００５】
したがって、より高品質の画像を実現するのに好適な定着装置および画像形成装置を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態としての定着装置は、内周面および外周面を有する管状をなし、回転可能に設けられたベルト部材と、そのベルト部材の内周面と対向するように配置された加熱部材と、ベルト部材と加熱部材との間に設けられた潤滑剤と、ベルト部材の外周面を加圧可能に設けられた加圧部材と、ベルト部材に対する加圧部材の圧力を調節する調節部材と、潤滑剤の温度に応じて圧力を変化させるように調節部材を制御する制御部とを備えたものである。
【０００７】
本発明の一実施形態としての画像形成装置は、上記定着装置を備える。
【０００８】
本発明の一実施形態としての定着装置および画像形成装置では、制御部により、ベルト部材に対する加圧部材の圧力が潤滑剤の温度に応じて変化するように調節部材が制御される。このため、ベルト部材に対する加圧部材の圧力を、潤滑剤の粘度に応じて適切に選択できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一実施形態としての定着装置および画像形成装置によれば、より高品質の画像を実現するのに適する。
なお、これは本発明の効果の一例であり、本発明の効果はこれに限定されるものではなく、以下に記載のいずれの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の全体構成例を表す模式図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示した画像形成装置の内部の構成例を模式的に表すブロック図である。
【図２】図１に示した定着装置の外観を拡大して表す斜視図である。
【図３】図２に示した定着装置の断面構造を表す断面図である。
【図４Ａ】図２に示した定着装置における定着ベルトを拡大して表す斜視図である。
【図４Ｂ】図２に示した定着装置における定着ベルトを拡大して表す断面図である。
【図４Ｃ】図２に示した定着装置における定着ベルトを拡大して表す他の断面図である。
【図５Ａ】図２に示した定着装置におけるヒータを拡大して表す斜視図である。
【図５Ｂ】図２に示した定着装置におけるヒータを拡大して表す分解斜視図である。
【図６Ａ】図２に示した定着装置における加圧ローラを拡大して表す斜視図である。
【図６Ｂ】図２に示した定着装置における加圧ローラを拡大して表す断面図である。
【図６Ｃ】図２に示した定着装置における加圧ローラを拡大して表す他の断面図である。
【図７】図２に示した定着装置における幅方向の位置とニップ圧との関係を表す特性図である。
【図８】図２に示した定着装置における定着動作を説明するための流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明は本発明の一具体例であって、本発明は以下の態様に限定されるものではない。また、本発明は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比などについても、それらに限定されるものではない。
【００１２】
＜１．実施の形態＞
［１．１  画像形成装置２００の概略構成］
図１Ａは、本発明の一実施の形態に係る定着装置１を搭載した画像形成装置２００の全体構成例を表す模式図である。図１Ｂは、図１Ａに示した画像形成装置２００の内部構成に対応するブロック図である。画像形成装置２００は、例えば用紙などの媒体（印刷媒体、転写材ともいう。）２０１に対して画像（例えばカラー画像）を形成する、電子写真方式のプリンタである。なお、本明細書では、媒体２０１の搬送方向と直交する方向（図１では紙面と直交する方向）を幅方向という。
【００１３】
画像形成装置２００は、例えば筐体２１０の内部において媒体２０１の搬送方向に沿って上流から下流へ向けて順に、例えば給紙トレイ２０２と、搬送ローラ２０３Ａ〜２０３Ｄと、レジストローラ２０４と、露光装置２０５と、画像形成部２０６と、定着装置１とを備えている。但し、搬送ローラ２０３Ｃおよび搬送ローラ２０３Ｄは定着装置１の下流に位置する。画像形成装置２００は、さらに、全体の動作を制御する印刷制御部２０７を備えている。
【００１４】
給紙トレイ２０２は、媒体２０１を収容する容器であり、例えば筐体２１０の下部に着脱可能に設けられている。
【００１５】
搬送ローラ２０３Ａおよび搬送ローラ２０３Ｂは、上流の給紙トレイ２０２から供給される媒体２０１を下流の画像形成部２０６に搬送するものである。レジストローラ２０４は、印刷制御部２０７の制御により、画像形成部２０６における画像形成のタイミングに合わせて媒体２０１を画像形成部２０６へ搬送するものである。
【００１６】
露光装置２０５は、画像形成部２０６における感光体ドラム２（図１Ｂ）の表層を露光することで、その表層に、印刷制御部２０７からの指示に基づく所定の静電潜像を形成するものである。
【００１７】
画像形成部２０６は、印刷制御部２０７の制御により、露光装置２０５の露光により形成された静電潜像に応じたトナー像を媒体２０１上に形成する装置である。露光装置２０５は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）ヘッド３（図１Ｂ）を有している。画像形成部２０６は、図１Ｂに示したように、例えば、感光体ドラム２と、帯電ローラ４と、現像ローラ５と、供給ローラ６と、転写ローラ７と、搬送ベルト８とを有している。
【００１８】
感光体ドラム２は、静電潜像を表層に担持する円柱状の部材であり、感光体（例えば有機系感光体）を用いて構成されている。感光体ドラム２は、駆動モータ７２１（図１Ｂ）から供給される駆動力により、幅方向に伸びる回転軸を中心として回転可能に構成されている。
【００１９】
ＬＥＤヘッド３は、それと対向する感光体ドラム２の表層を露光し、感光体ドラム２の表層に静電潜像を形成するものである。
【００２０】
帯電ローラ４は、感光体ドラム２の表層を帯電させる部材（帯電部材）であり、感光体ドラム２の表面（周面）に接するように配置されている。
【００２１】
現像ローラ５は、静電潜像を現像するトナーを表面に担持する部材であり、感光体ドラム２の表面（周面）に接するように配置されている。
【００２２】
供給ローラ６は、現像ローラ５に対してトナーを供給するための部材（供給部材）であり、現像ローラ５の表面（周面）に接するように配置されている。
【００２３】
転写ローラ７は、搬送ベルト８を挟んで感光体ドラム２と対向して配置されたものである。感光体ドラム２、搬送ベルト８および転写ローラ７が転写部を構成している。搬送ベルト８は、例えばポリイミド樹脂などの樹脂材料からなる無端の弾性ベルトであり、搬送ベルトモータ８０１（図１Ｂ）からの駆動力の供給により、所定の方向へ循環回転するようになっている。転写ローラ７は、搬送ベルト８と共に媒体２０１を搬送方向に搬送しつつ、画像形成部２０６内で形成されたトナー像を媒体２０１上に静電的に転写するための部材である。転写ローラ７は、例えば、発泡性の半導電性弾性ゴム材により構成されている。
【００２４】
帯電ローラ４、現像ローラ５、供給ローラ６および転写ローラ７は、いずれも、感光体ドラム２と同様、それぞれ幅方向に伸びる回転軸を中心として回転可能な略円柱状の部材である。
【００２５】
定着装置１は、画像形成部２０６から搬送された媒体２０１上のトナー像１１２（図３参照）に対し熱および圧力を付与することで、そのトナー像を媒体２０１上に定着させるための装置である。定着装置１については後に詳述する。
【００２６】
搬送ローラ２０３Ｃおよび搬送ローラ２０３Ｄは、定着装置１においてトナー像が定着された媒体２０１を、筐体２１０の外部へ排出するものである。
【００２７】
印刷制御部２０７は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ，ＲＡＭおよび入出力ポート等により構成され、例えば予め定められたプログラムを実行することにより画像形成装置２００における処理動作の全体を制御するものである。具体的には、印刷制御部２０７は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の外部装置から印刷データや制御コマンドを受信し、露光装置２０５や画像形成部２０６、あるいは定着制御部１１５（後出）などの制御を統括して印刷動作を行う。
【００２８】
［１．２  画像形成装置２００の制御機構］
画像形成装置２００は、図１Ｂに示したように、制御機構として、印刷制御部２０７，Ｉ／Ｆ制御部７１０，受信メモリ７１１，画像データ編集メモリ７１２，操作部７０１およびセンサ群７０２を備えている。画像形成装置２００は、さらに、印刷制御部２０７からの指令をそれぞれ受ける画像形成駆動制御部７２０，ヘッド駆動制御部７３０，帯電電圧制御部７４０，現像電圧制御部７５０，供給電圧制御部７６０，転写電圧制御部７７０，定着制御部１１５，搬送ベルト駆動制御部８００および給紙・搬送駆動制御部８１０を備えている。
【００２９】
印刷制御部２０７は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ，ＲＡＭおよび入出力ポート等により構成され、例えば予め定められたプログラムを実行することにより画像形成装置２００における処理動作の全体を制御するものである。具体的には、印刷制御部２０７は、Ｉ／Ｆ制御部７１０からの印刷データや制御コマンドを受信し、画像形成駆動制御部７２０，ヘッド駆動制御部７３０，帯電電圧制御部７４０，現像電圧制御部７５０，供給電圧制御部７６０，転写電圧制御部７７０，定着制御部１１５，搬送ベルト駆動制御部８００および給紙・搬送駆動制御部８１０の制御を統括して印刷動作を行う。
【００３０】
Ｉ／Ｆ制御部７１０は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などの外部装置からの印刷データや制御コマンドを受信し、あるいは画像形成装置２００の状態に関する信号を送信するものである。
【００３１】
受信メモリ７１１は、ＰＣなどの外部装置からＩ／Ｆ制御部７１０を経由した印刷データを一時的に格納するものである。
【００３２】
画像データ編集メモリ７１２は、受信メモリ７１１に格納された印刷データを受け取り、その印刷データを編集した画像データを格納するものである。
【００３３】
操作部７０１は、例えば画像形成装置２００の状態などの情報を表示するためのＬＥＤランプや、使用者が指示を画像形成装置２００へ与えるための入力部（ボタンやタッチパネル）を有するものである。
【００３４】
センサ群７０２は、画像形成装置２００の動作状態を監視する各種センサ、例えば媒体２０１の搬送路上の位置を検出する位置センサや印刷濃度センサなどを含んでいる。
【００３５】
画像形成駆動制御部７２０は、印刷制御部２０７の指示により、駆動モータ７２１の駆動制御を行うものである。駆動モータ７２１は、感光体ドラム２、帯電ローラ４、現像ローラ５および供給ローラ６の回転駆動を行うものである。
【００３６】
ヘッド駆動制御部７３０は、画像データ編集メモリ７１２に格納された画像データにしたがってＬＥＤヘッド３による露光動作の制御を行うものである。
【００３７】
帯電電圧制御部７４０は、印刷制御部２０７の指示により、帯電ローラ４に対し帯電電圧を印加し、感光体ドラム２の表層を帯電させるように制御を行うものである。
【００３８】
現像電圧制御部７５０は、印刷制御部２０７の指示により、現像ローラ５に対し現像電圧を印加し、感光体ドラム２の表層に形成された静電潜像にトナーを現像するように制御を行うものである。
【００３９】
供給電圧制御部７６０は、印刷制御部２０７の指示により、供給ローラ６に対し供給電圧を印加し、供給ローラ６が現像ローラ５に対しトナーを供給するように制御するものである。
【００４０】
転写電圧制御部７７０は、印刷制御部２０７の指示により、転写ローラ７に対し転写電圧を印加し、媒体２０１にトナー像を転写させるように制御を行うものである。
【００４１】
定着制御部１１５は、印刷制御部２０７の指示により、定着装置１の定着動作を制御するものである。具体的には、ヒータ１０２への印加電圧の制御を行う。定着制御部１１５は、サーミスタなどを用いた温度センサ１１３により測定された定着装置１の温度に基づき、ヒータ１０２への印加電圧のオン・オフ制御を行う。定着制御部１１５は、さらに、定着モータ１１４の動作制御の動作制御をも行う。
【００４２】
搬送ベルト駆動制御部８００は、印刷制御部２０７の指示により、画像形成装置２００に設けられた搬送ベルトモータ８０１の動作制御を行うものである。搬送ベルトモータ８０１は、搬送ベルト８の駆動を行うものである。
【００４３】
給紙・搬送駆動制御部８１０は、印刷制御部２０７の指示により、搬送ローラ２０３Ａ〜２０３Ｄやレジストローラ２０４などを駆動するために画像形成装置２００に設けられた給紙モータや搬送モータの動作制御を行うものである。
【００４４】
［１．３  定着装置１の構成］
次に、図２〜図６を参照して、定着装置１の詳細な構成について説明する。図２は、媒体２０１の搬送方向の上流から眺めた定着装置１の外観を表す斜視図であり、図３は、定着装置１の断面図である。
【００４５】
定着装置１は、例えば定着ベルト１０１と、ヒータ１０２と、ヒータ支持部材１０３と、加圧ローラ１０４と、加圧ローラ支持部材１０５と、付勢部材１０６と、フランジ１０７と、レバー部材１０８と、カム１０９と、ステー１１０と、温度センサ１１３とを有する。定着装置１は、さらに、定着モータ１１４と、定着制御部１１５と、カムモータ１１６とを有している。定着ベルト１０１とヒータ１０２との間には、潤滑剤としての摺動グリス１１１が保持されるようになっている。摺動グリス１１１は、例えばゲル状のグリスであり、それが付着した部材の表面に薄い油膜を形成することで部材間の摩擦力を低減し、摺動性を向上させるように機能するものである。ここでは、摺動グリス１１１は、主に、定着ベルト１０１とヒータ１０２との間の摩擦力を低減し、ヒータ１０２に対する定着ベルト１０１の摺動性を向上させるように機能する。定着制御部１１５は、印刷制御部２０７からの指令により、ヒータ１０２や加圧ローラ１０４、カム１０９、温度センサ１１３および定着モータ１１４等の動作制御を行うものである。定着モータ１１４は、定着制御部１１５からの指示を受けて加圧ローラ１０４の回転駆動を行うものである。また、カムモータ１１６は、定着制御部１１５からの指示を受けてカム１０９の姿勢の変更動作を行うものである。
【００４６】
図４Ａは、定着装置１の一構成要素である定着ベルト１０１の一構成例を表す外観斜視図であり、図４Ｂは、定着ベルト１０１の一部を拡大して表す部分拡大断面図である。図４Ｃは、定着ベルト１０１の他の構成例を拡大して表す部分拡大断面図である。
【００４７】
定着ベルト１０１は、図４Ａに示したように、内周面１Ａおよび外周面１Ｂを有する管状をなす無端（エンドレス）の弾性ベルトである。定着ベルト１０１は、例えば図４Ｂに示したように、内側から外側へ向けて基材３０１と、弾性層３０２と、離型層３０３とが順に積層された３層構造を有する。基材３０１は、例えばポリイミド樹脂などの樹脂材料、またはステンレス鋼もしくはニッケルなどの弾性を有する金属からなる無端の弾性ベルトであり、高い強度と優れた可撓性との両立を図るため、例えば３０μｍ以上８０μｍ以下の厚さを有するとよい。基材３０１の外側に設けられた弾性層３０２は、例えばシリコーンゴムなどの弾性体からなり、低い硬度と高い熱伝導性との両立を図るため、例えば５０μｍ以上３００μｍ以下の厚さを有するとよい。弾性層３０２の外側に設けられた離型層３０３は、弾性層３０２と同様、高い耐熱性と、成型後における低い表面自由エネルギーとの両立を図るため、例えばＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）またはＦＥＰ（パーフルオロエトラフルオロエチレン）などのフッ素系樹脂からなるものである。離型層３０３は、摩耗および高い熱伝導性の確保を考慮して、例えば１０μｍ以上３０μｍ以下の厚さを有するとよい。なお、定着ベルト１０１は、例えば図４Ｃに示したように、弾性層３０２を設けることなく、基材３０１の上に離型層３０３のみを設けるようにした構造であってもよい。
【００４８】
定着ベルト１０１は、幅方向における両端に設けられた１対のフランジ１０７やヒータ１０２、ヒータ支持部材１０３などによって張設（張架）され、幅方向に伸びる軸１０１Ｊ（図２，図３参照）の周囲を図２および図３に示した矢印Ｒ１０１の方向へ循環回転（図３では右回転）可能に設けられている。より詳細には、定着ベルト１０１は、その幅方向の両端においてレバー部材１０８に固定された１対のフランジ１０７により回転自在に支持されている。定着ベルト１０１の外周面１Ｂは、幅方向と直交する方向において定着ベルト１０１と対向する加圧ローラ１０４と当接するように付勢部材１０６により付勢され、ニップ部Ｎを形成する（図３参照）。定着ベルト１０１は、ニップ部Ｎにおける加圧ローラ１０４との摩擦力により、加圧ローラ１０４の回転に従動するように矢印Ｒ１０１の方向へ回転する。ヒータ１０２、ヒータ支持部材１０３、ステー１１０および温度センサ１１３などは、いずれも定着ベルト１０１によって取り囲まれた空間に配置されている。なお、定着ベルト１０１は、本発明の「ベルト部材」に対応する一具体例である。
【００４９】
図５Ａはヒータ１０２の外観斜視図であり、図５Ｂはヒータ１０２の分解斜視図である。ヒータ１０２は、定着ベルト１０１を加熱する例えば平板状の部材であり、定着制御部１１５により制御される抵抗発熱体４０３を含んでいる。具体的には、ヒータ１０２は、図５Ｂに示したように、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ４３０など）からなる基板４０１上に、ガラス薄膜などからなる電気絶縁層４０２を介して抵抗発熱体４０３を設けたものを保護膜４０５で覆ったものである。抵抗発熱体４０３は、例えばニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）または銀パラジウム合金（ＡｇＰｄ）などの粉末をスクリーン印刷によってペースト状に形成したものである。抵抗発熱体４０３の両端には、それぞれ、例えば銀（Ａｇ）などの化学的に安定であると共に電気抵抗率の低い金属、あるいはタングステン（Ｗ）などの高融点金属によって形成された電極４０４が設けられている。保護膜４０５は、例えばＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）またはＦＥＰ（パーフルオロエチレンプロペンコポリマー）などのフッ素系樹脂からなるものである。ヒータ１０２は定着ベルト１０１の内周面１Ａと対向するように配置されている。なお、ヒータ１０２は、本発明の「加熱部材」に対応する一具体例である。
【００５０】
ヒータ支持部材１０３は、幅方向に延在する略直方体形状の物体であり、幅方向において例えば定着ベルト１０１と実質的に同じ寸法を有している。ヒータ支持部材１０３は、１対のフランジ１０７に固定されている。よって、ヒータ支持部材１０３、１対のフランジ１０７、レバー部材１０８および定着ベルト１０１は、加圧ローラ支持部材１０５に支持された加圧ローラ１０４に対し、一体に変位するようになっている。ヒータ支持部材１０３は、図３に示したように、定着ベルト１０１の内周面１Ａとの間にヒータ１０２を保持している。
【００５１】
図６Ａは、加圧ローラ１０４の一構成例を表す外観斜視図であり、図６Ｂは、加圧ローラ１０４の一部を拡大して表す部分拡大断面図である。図６Ｃは、加圧ローラ１０４の他の構成例を拡大して表す部分拡大断面図である。加圧ローラ１０４は、幅方向に延在する略円柱状の外観を有する物体であり、軸１０１Ｊに沿って伸びる軸１０４Ｊの周囲を矢印Ｒ１０４（図２）の方向へ回転可能に設けられたものである。加圧ローラ１０４は、例えば、ステンレス鋼やアルミニウムなどの剛性材料からなり、幅方向に伸びるシャフト５１と、そのシャフト５１を取り巻くように設けられた弾性層５２とを有している。シャフト５１は、その両端近傍において加圧ローラ支持部材１０５により回転自在に支持されている。加圧ローラ支持部材１０５は、例えば筐体２１０に固定されている。弾性層５２は、例えばソリッドタイプのシリコーンゴム、スポンジ状のシリコーンゴム、またはフッ素系ゴムなどの、耐熱性の高いゴム材料を用いることができる。具体的には、弾性層５２は３〜５ｍｍ程度の厚さを有するアスカーＣ硬度４０〜６０°のソリッドタイプのシリコーンゴムもしくはスポンジ状のシリコーンゴムが望ましい。なお、加圧ローラ１０４は、例えば図６Ｃに示したように、弾性層５２を覆うように、表面層５３をさらに設けるようにしてもよい。その表面層５３は、例えば高い耐熱性と、成型後における低い表面自由エネルギーとの両立を図るため、例えばＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）またはＦＥＰ（パーフルオロエチレンプロペンコポリマー）などのフッ素系樹脂からなるとよい。本実施の形態では、加圧ローラ１０４を定着モータ１１４により回転駆動し、定着ベルト１０１を連れ回す構造を採用している。このため、表面層５３は、定着ベルト１０１との間にある程度の摩擦係数を有するものが望ましい。加圧ローラ１０４は、図３に示したように、定着ベルト１０１の外周面１Ｂと当接してニップ部Ｎを形成している。ヒータ１０２は、定着ベルト１０１を挟んで加圧ローラ１０４と対向する位置に設けられている。加圧ローラ１０４は、定着ベルト１０１の外周面１Ｂを加圧可能に設けられた回転部材であり、本発明の「加圧部材」に対応する一具体例である。
【００５２】
レバー部材１０８は、シャフトＰを中心として回動可能に加圧ローラ支持部材１０５の基端部１０５Ａに取り付けられた基端部１０８Ａと有する。レバー部材１０８における、基端部１０８Ａと反対側の先端部１０８Ｂは、コイルばねなどの付勢部材１０６により、加圧ローラ支持部材１０５の先端部１０５Ｂに対し弾性的に連結されている。付勢部材１０６は、先端部１０８Ｂを先端部１０５Ｂへ近づけるように、すなわち図３中の矢印Ｙ１０８Ａで示した方向に先端部１０８Ｂを付勢している。レバー部材１０８には、ステー１１０、ヒータ支持部材１０３、温度センサ１１３、ヒータ１０２および定着ベルト１０１が直接的または間接的に取り付けられている。したがって、レバー部材１０８におけるシャフトＰを中心とした回動動作に伴い、加圧ローラ１０４に対し、ステー１１０、ヒータ支持部材１０３、温度センサ１１３、ヒータ１０２および定着ベルト１０１がレバー部材１０８と一体に変位するようになっている。ここでいう変位とは、加圧ローラ１０４を基準として、自らの位置を変化させることをいう。
【００５３】
カム１０９は、定着ベルト１０１に対する加圧ローラ１０４の圧力を調節する調節部材である。カム１０９は、例えば筐体２１０もしくは加圧ローラ支持部材１０５に対し、幅方向に沿った回転軸を中心として回転可能に保持されている。カム１０９は、その一部がレバー部材１０８と当接しており、カムモータ１１６からの駆動力により回転することで自らの姿勢を変化させる。カム１０９の姿勢の変化により、レバー部材１０８が回動するようになっている。例えば図３は、定着ベルト１０１の軸１０１Ｊと加圧ローラ１０４の軸１０４Ｊとが最も接近した状態、すなわち、付勢部材１０６の付勢力により、定着ベルト１０１に対し加圧ローラ１０４が最も強く押し付けられている状態を表す。このとき、ニップ部Ｎにおけるニップ圧が最大となる（高ニップ圧状態という。）。この状態から、例えばカム１０９が図３に示した矢印Ｙ１０９の方向へ９０°程度回転すると、カム１０９の回転軸とカム１０９の外縁との距離の変化により、レバー部材１０８が矢印Ｙ１０８Ｂの方向へ付勢され、結果としてレバー部材１０８がシャフトＰを中心として回動するようになっている。このように、付勢部材１０６の付勢力に対抗するようにカム１０９がレバー部材１０８の先端部１０８Ｂを加圧ローラ支持部材１０５の先端部１０５Ｂから遠ざけることで、定着ベルト１０１の軸１０１Ｊと加圧ローラ１０４の軸１０４Ｊとの距離が広がる。このため、ニップ部Ｎにおけるニップ圧はやや低下する（低ニップ圧状態という。）。このように、カム１０９は、定着ベルト１０１に対する加圧ローラ１０４の圧力を調節する本発明の「調節部材」として機能する。
【００５４】
［１．４  画像形成装置２００の作用・効果］
（Ａ．基本動作）
画像形成装置２００では、以下のようにして、媒体２０１に対してトナー像が転写される。
【００５５】
具体的には、図１Ａに示したように、まず、給紙トレイ２０２に収納されている媒体２０１が、給紙ローラ（図示せず）によって最上部から１枚ずつピックアップされたのち、搬送ローラ２０３Ａ，２０３Ｂおよびレジストローラ２０４により、斜行が矯正されつつ下流の画像形成部２０６へ搬送される。画像形成部２０６では、以下のようにして、トナー像が媒体２０１上に転写される。
【００５６】
起動状態の画像形成装置２００に対してＰＣなどの外部機器からＩ／Ｆ制御部７１０を介して印刷画像データおよび印刷命令が印刷制御部２０７に入力されると、印刷制御部２０７は、印刷命令に応じて、画像形成駆動制御部７２０などと連携して印刷画像データの印刷動作を開始させる。
【００５７】
画像形成駆動制御部７２０は、駆動モータ７２１を駆動し、感光体ドラム２を所定の方向に一定速度で回転させる。感光体ドラム２が回転すると、その動力がギヤ列などの駆動伝達部を介して、供給ローラ６、現像ローラ５および帯電ローラ４へそれぞれ伝達される。その結果、供給ローラ６、現像ローラ５および帯電ローラ４は、それぞれ所定の方向に回転する。
【００５８】
一方、印刷制御部２０７からの指令により、帯電電圧制御部７４０が帯電ローラ４に対し所定の電圧を印加し、感光体ドラム２の表面を一様に帯電させる。
【００５９】
次いで、ヘッド駆動制御部７３０がＬＥＤヘッド３を起動し、画像信号に基づく印刷画像に対応する光を感光体ドラム２に照射して感光体ドラム２の表層に静電潜像を形成する。さらに、供給電圧制御部７６０により所定の供給電圧が印加された供給ローラ６にトナーが担持され、供給ローラ６の回転と共に現像ローラ５の近傍に移動する。また、現像ローラ５には、現像電圧制御部７５０により所定の現像電圧が印加される。そこで、トナーは現像ローラ５と供給ローラ６との間の電位差により例えば負に帯電し、現像ローラ５へ供給される。現像ローラ５へ供給されたトナーはトナー規制ブレード（図示せず）により所定の厚さに規制されたトナー層を形成する。
【００６０】
さらに、感光体ドラム２の表層に形成された静電潜像に応じて、現像ローラ５上のトナー層が現像されて感光体ドラム２上にトナー像が形成される。そのタイミングに合うように、搬送ベルト駆動制御部８００の指示に基づき搬送ベルトモータ８０１により搬送ベルト８が循環回転し、媒体２０１が搬送される。感光体ドラム２上に現像されたトナー像は、転写電圧制御部７７０により所定の電圧が印加された転写ローラ７と感光体ドラム２との間の電界によって媒体２０１に転写される。
【００６１】
そののち、定着装置１において、媒体２０１上に転写されたトナー像に対し熱および圧力を付与し、そのトナー像を媒体２０１上に定着させる。そののち、トナー像が定着された媒体２０１は搬送ローラ２０３Ｃ，２０３Ｄにより筐体２１０の外部へ排出される。
【００６２】
（Ｂ．定着装置１の動作）
定着装置１では、印刷制御部２０７の指示に基づき、定着制御部１１５の制御により、トナー像の媒体２０１上への定着処理がなされる。具体的には、定着制御部１１５の制御により、ヒータ１０２へ電流が供給されて定着ベルト１０１の加熱が行われると共に、定着モータ１１４が起動し、ギヤなどを介してシャフト５１に駆動力が伝達されて加圧ローラ１０４の回転が開始される。加圧ローラ１０４の回転に伴い、ニップ部Ｎにおいて当接する定着ベルト１０１も従動して回転を開始する。
【００６３】
さらに、この定着装置１では、定着制御部１１５が、温度センサ１１３により検出される摺動グリス１１１の温度に応じてニップ厚を変化させるように、カム１０９の姿勢を制御する。定着制御部１１５は、摺動グリス１１１の温度が例えば室温から８０℃以下の範囲の第１の温度領域である場合に、ニップ圧が第１の圧力領域（例えば０．６kgf/cm2 以上０．９kgf/cm2以下であることが望ましい。）に含まれるようにカムモータ１１６を介してカム１０９の姿勢を調節する。なお、ニップ圧が第１の圧力領域に含まれるときは、定着ベルト１０１と加圧ローラ１０４とがニップ状態となっている。また、定着制御部１１５は、摺動グリス１１１の温度が例えば８０℃よりも高く１８０℃以下の範囲の第２の温度領域である場合に、ニップ圧が第１の圧力領域と同等以上である第２の圧力領域（０．６kgf/cm2 以上１．３kgf/cm2以下）に含まれるようにカムモータ１１６を介してカム１０９の姿勢を調節する。なお、ニップ圧が第２の圧力領域に含まれるときも、定着ベルト１０１と加圧ローラ１０４とがニップ状態となっている。したがって、この定着装置１では、定着ベルト１０１と加圧ローラ１０４とのニップ状態を維持したままニップ圧を変化させることができる。ここで、ニップ圧が本発明の「圧力」に対応する一具体例である。また、「ニップ状態」とは、定着ベルト１０１と加圧ローラ１０４とが直接的または間接的に当接し、互いに付勢力を加えている状態をいう。
【００６４】
摺動グリス１１１は、その温度に応じて異なる粘度を示す。すなわち、比較的低温の領域である第１の温度領域においては比較的高い粘度を示し、比較的高温の領域である第２の温度領域においては比較的低い粘度を示す。このため、摺動グリス１１１の温度が第１の温度領域にある場合、摺動グリス１１１の温度が第２の温度領域にある場合と同様の高いニップ圧をニップ部Ｎに印加すると、加圧ローラ１０４を駆動するのに要する定着モータ１１４の回転トルクが高くなってしまう。また、定着ベルト１０１に及ぶ負荷が増大し、定着ベルト１０１の変形が生じるおそれもある。そこで、本実施の形態では、摺動グリス１１１の温度が比較的低い第１の温度領域にある場合のニップ圧を、摺動グリス１１１の温度が比較的高い第２の温度領域にある場合のニップ圧よりも低く抑えるようにしている。これにより、定着モータ１１４や定着ベルト１０１に及ぶ負荷を低減し、定着ベルト１０１の円滑な循環回転動作を安定して得ることができる。
【００６５】
図７に、定着装置１における、ニップ部Ｎの幅方向の位置とニップ圧との関係の一例を曲線Ｃ１〜Ｃ３として表す。図７において、横軸はニップ部Ｎの幅方向の位置［ｍｍ］を表し、縦軸は圧力（ニップ圧）［gf/cm2］を表している。摺動グリス１１１の温度が比較的低温（第１の温度領域の温度）である場合、ニップ圧が０．９kgf/cm2以下であれば定着モータ１１４の回転トルクや定着ベルト１０１に及ぶ負荷を十分に抑えることができる。一方、摺動グリス１１１の温度が比較的高温（第２の温度領域の温度）である場合は、ニップ圧が１.３kgf/cm2以下であれば定着モータ１１４の回転トルクや定着ベルト１０１に及ぶ負荷を十分に抑えることができる。また、高温時および低温時のいずれにおいても、幅方向における３ｍｍ以上の範囲に亘ってニップ圧が０．６kgf/cm2 以上であれば、媒体２０１に対するトナー像の定着は十分に良好に行われる。すなわち、摺動グリス１１１の温度が第２の温度領域の温度である場合（比較的高温時）は、ニップ圧が矢印Ｔ１で示した０．６kgf/cm2 以上１.３kgf/cm2以下の範囲において、定着ベルト１０１の円滑な循環回転動作を安定して得つつ、良好なトナー像の定着動作を行うことができる。また、摺動グリス１１１の温度が第１の温度領域の温度である場合（比較的低温時）は、ニップ圧が矢印Ｔ２で示した０．６kgf/cm2 以上０.９kgf/cm2以下の範囲において、定着ベルト１０１の円滑な循環回転動作を安定して得つつ、良好なトナー像の定着動作を行うことができる。したがって、図７の例では、比較的高温時の場合には曲線Ｃ１〜Ｃ３のいずれでもよいが、比較的低温時の場合には曲線Ｃ１よりも曲線Ｃ２〜曲線Ｃ３の範囲が好ましい。
【００６６】
本実施の形態では、例えば定着制御部１１５は、印刷制御部２０７からの信号に基づいてヒータ１０２および定着ベルト１０１を起動したのち、ニップ圧が第１の圧力領域から、それと同等以上である第２の圧力領域へ移行するようにカムモータ１１６を制御し、カム１０９の姿勢を変更するとよい。一般に、画像形成装置２００（定着装置１）の起動当初は摺動グリス１１１の温度も室温程度の低い温度領域にあるので、ニップ圧を低く抑えた低ニップ圧状態で運転するとよい。摺動グリス１１１の粘度が比較的高い高粘度状態にあるからである。そののち、ウォームアップが終了する前後において摺動グリス１１１の温度も十分に高まり、摺動グリス１１１の粘度も比較的低い低粘度状態となるので、高ニップ圧状態へ移行することができる。
【００６７】
具体的には、定着制御部１１５により、例えば図８に示した流れ図に従って定着装置１の定着動作が実行される。まず、画像形成装置２００の電源投入により、定着装置１が起動される（ステップＳ１０１）と、温度センサ１１３により摺動グリス１１１の温度検出がなされる（ステップＳ１０２）。次に、取得された摺動グリス１１１の温度が第２の温度領域か否かが判断される（ステップＳ１０３）。摺動グリス１１１の温度が第２の温度領域に含まれる場合（ステップＳ１０３Ｙ）、定着制御部１１５はカムモータ１１６を駆動し、カム１０９の姿勢を制御することでニップ圧を第２の圧力領域に含まれるように調節する（ステップＳ１０４）。そののち、定着動作を含む印刷動作を開始する（ステップＳ１０５）。一方、摺動グリス１１１の温度が第２の温度領域に含まれない場合（ステップＳ１０３Ｎ）は、摺動グリス１１１の温度が第１の温度領域か否かが判断される（ステップＳ２０１）。摺動グリス１１１の温度が第１の温度領域に含まれる場合（ステップＳ２０１Ｙ）、定着制御部１１５はカムモータ１１６を駆動し、カム１０９の姿勢を制御することでニップ圧を第１の圧力領域に含まれるように調節する（ステップＳ２０２）。そののち、定着動作を含む印刷動作を開始する（ステップＳ１０５）。定着動作ののち、さらに印刷データの有無を判断し（ステップＳ１０６）、印刷データが残っている場合には、ステップＳ１０２〜Ｓ１０６の操作を繰り返す。印刷データが残っている場合には定着動作を終了する。なお、ステップＳ２０１において、摺動グリス１１１の温度が第１の温度領域にも含まれないと判断された場合、定着動作を含む印刷動作を中止し、警報を発令する（ステップＳ２０３）。
【００６８】
このように、定着装置１では、温度センサ１１３により検出される摺動グリス１１１の温度に応じて、定着制御部１１５がカム１０９の姿勢制御を行い、ニップ圧の調整が行われる。
【００６９】
（Ｃ．効果）
以上説明したように、本実施の形態では、定着制御部１１５により、定着ベルト１０１に対する加圧ローラ１０４のニップ圧を、摺動グリス１１１の温度に応じて変化させるようにカム１０９の姿勢を制御するようにした。このため、定着ベルト１０１に対する加圧ローラ１０４のニップ圧を、摺動グリス１１１の粘度に応じて適切に選択できる。したがって、定着動作に必要なニップ圧を確保しつつ、加圧ローラ１０４の駆動に要する定着モータ１１４の回転トルクが高くなるのを抑えたり、循環回転する際の定着ベルト１０１に及ぶ負荷の増大を抑えたりすることが容易にできる。その結果、定着ベルト１０１の円滑な循環回転動作を安定して得ることができ、画像形成装置２００では、より高品質の画像を長期に亘って実現することができる。
【００７０】
ところで、画像形成装置の起動後、定着ベルトの循環回転を停止した状態で摺動グリスを加熱する方法も考えられる。しかしながらその場合、ウォームアップに要する時間が待機時間となり、速やかな印刷動作の妨げとなる。また、定着ベルトが局所的に、すなわち加熱部材の近傍のみが高温状態に長く晒されるので、定着ベルトの温度分布に偏りが生じ、結果として媒体上の印刷画像の光沢むらなどの画質への悪影響が懸念される。
【００７１】
これに対し本実施の形態では、画像形成装置の起動直後から定着ベルトの循環回転を行いつつ摺動グリス１１１や定着ベルト１０１の加熱を行うようにしたので、待機時間の短縮化に有利であるうえ、印刷画像の光沢むらなどの画質への悪影響も抑制できる。
【００７２】
＜２．変形例＞
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、１次転写方式（直接転写方式）の画像形成装置について説明したが、本発明は２次転写方式にも適用されうる。
【００７３】
また、上記実施の形態では、潤滑剤としてゲル状の摺動グリス１１１を用いるようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば液体状のシリコーンオイルを吸収材（布など）に染み込ませたものをヒータ１０２およびヒータ支持部材１０３と定着ベルト１０１との間に保持するようにしてもよい。
【００７４】
また、上記実施の形態では、ベルト部材に対する加圧部材の圧力を調節する調節部材としてカム１０９を含むカム機構により実現する例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００７５】
また、上記実施の形態では、定着装置１における熱源として、抵抗線などの発熱体を含む板状のヒータ１０２を用いるようにしたが、本発明では、ヒータ１０２の代わりに、例えばハロゲンランプを熱源として用いてもよい。また、ニップ部Ｎを形成するにあたり、定着ベルト１０１の内周面１Ａを付勢する加圧パッドなどの他の部材をさらに備えるようにしてもよい。
【００７６】
また、上記実施の形態では、定着装置１の起動ののち、ニップ圧が第１の圧力領域から、それと同等以上である第２の圧力領域へ移行するように定着制御部１１５がカムモータ１１６を制御する例を説明した。そこで、定着動作を行うたびに、潤滑剤の温度を検出し、温度領域の判断および圧力領域の選択を行うようにしたが、本発明では、これに限定されない。例えば、一旦、画像形成装置２００の電源を投入した（定着装置１を起動した）あとは、温度領域の判断および圧力領域の選択を一回のみ行うようにしてもよい。
【００７７】
また、上記実施の形態では、露光装置として発光ダイオードを光源とするＬＥＤヘッドを用いるようにしたが、例えばレーザ素子等を光源とした露光装置を用いてもよい。
【００７８】
さらに、上記実施の形態等では、本発明における「画像形成装置」の一具体例として、印刷機能を有する画像形成装置について説明したが、これには限られない。すなわち、そのような印刷機能に加え、例えば、スキャン機能やファックス機能を有する複合機として機能する画像形成装置においても、本発明を適用することが可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１…定着装置、１０１…定着ベルト、１０２…ヒータ、１０３…ヒータ支持部材、１０４…加圧ローラ、１０５…加圧ローラ支持部材、１０６…付勢部材、１０７…フランジ、１０８…レバー部材、１０９…カム、１１０…ステー、１１１…摺動グリス、１１３…温度センサ、１１４…定着モータ、１１５…定着制御部、１１６…カムモータ、２００…画像形成装置、２０１…媒体、２０２…給紙トレイ、２０３Ａ〜２０３Ｄ…搬送ローラ、２０４…レジストローラ、２０５…露光装置、２０６…画像形成部、２…感光体ドラム、３…ＬＥＤヘッド、２０７…印刷制御部、２１０…筐体、３０１…基材、３０２…弾性層、３０３…離型層、４０１…基板、４０２…電気絶縁層、４０３…抵抗発熱体、４０４…電極、４０５…保護膜、５１…シャフト、５２…弾性層、７０１…操作部、７０２…センサ群、７１０…Ｉ／Ｆ制御部、７１１…受信メモリ、７１２…画像データ編集メモリ、７２０…画像形成駆動制御部、７３０…ヘッド駆動制御部、７４０…帯電電圧制御部、７５０…現像電圧制御部、７７０…転写電圧制御部、８００…搬送ベルト駆動制御部、８１０…給紙・搬送駆動制御部。
【図１Ａ】
2019028088.tif 000003
【図１Ｂ】
2019028088.tif 000004
【図２】
2019028088.tif 000005
【図３】
2019028088.tif 000006
【図４Ａ】
2019028088.tif 000007
【図４Ｂ】
2019028088.tif 000008
【図４Ｃ】
2019028088.tif 000009
【図５Ａ】
2019028088.tif 000010
【図５Ｂ】
2019028088.tif 000011
【図６Ａ】
2019028088.tif 000012
【図６Ｂ】
2019028088.tif 000013
【図６Ｃ】
2019028088.tif 000014
【図７】
2019028088.tif 000015
【図８】
2019028088.tif 000016