(57)【要約】【課題】用紙の搬送速度を精度良く制御する。【解決手段】プリンター１の定着装置１３は、用紙に形成されたトナー像を加熱する定着ベルト２０と、定着ベルト２０に対して加圧され、定着ベルト２０との間を通過する用紙を加圧する加圧ローラー２１と、加圧ローラー２１を定着ベルト２０に対して加圧するように加圧ローラー２１を駆動する加圧駆動機構２６と、加圧完了時の加圧駆動機構２６による加圧ローラー２１の加圧状況に基づいて、加圧ローラー２１の表面ひずみを算出し、表面ひずみに基づいて、加圧ローラー２１の表面速度が所定の基準表面速度となるように、加圧ローラー２１を回転させる駆動速度を制御する制御装置１５と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙に形成されたトナー像を加熱する加熱部材と、
前記加熱部材に対して加圧され、前記加熱部材との間を通過する前記用紙を加圧する加圧部材と、
前記加圧部材を前記加熱部材に対して加圧するように前記加圧部材の移動を駆動する加圧駆動機構と、
加圧完了時の前記加圧駆動機構による前記加圧部材の加圧状況に基づいて、前記加圧部材の表面ひずみを算出し、前記表面ひずみに基づいて、前記加圧部材の表面速度が所定の基準表面速度となるように、前記加圧部材を回転させる駆動速度を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記表面ひずみに基づいて、加圧によって表面が伸びる前記加圧部材については前記駆動速度を所定の基準駆動速度よりも速くし、加圧によって表面が縮む前記加圧部材については前記駆動速度を所定の基準駆動速度よりも遅くするように制御することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記加圧駆動機構による前記加圧部材の加圧開始から加圧完了までの駆動時間を前記加圧状況として検出し、前記駆動時間に基づいて前記加圧部材の加圧力を算出し、前記加圧力に基づいて前記表面ひずみを算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記加圧駆動機構によって前記加圧部材を加圧開始から加圧完了まで駆動したときの加圧位置を前記加圧状況として検出し、前記加圧位置に基づいて前記加圧部材の加圧力を算出し、前記加圧力に基づいて前記表面ひずみを算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記加圧状況として前記加圧部材の前記加熱部材に対する加圧力を直接的に検出し、前記加圧力に基づいて前記表面ひずみを算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に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、用紙にトナー像を定着させる定着装置と、この定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置は、用紙にトナー像を定着させる定着装置を備える。定着装置は、トナー像を加熱する加熱部材と、用紙に対してトナー像を加圧する加圧部材とを備え、用紙を搬送しつつ定着処理を行う。定着装置は、画像欠損等の不具合を発生させないために、用紙の搬送速度を精度良く制御する必要がある。例えば、感光体ドラムや中間転写ベルト等の像担持体と転写ローラーとで構成される転写部から所定の搬送速度（線速）で定着装置に用紙が供給されるので、転写部からの用紙の搬送速度に合わせて、定着装置における用紙の搬送速度（線速）が制御される。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の画像形成装置では、中間転写ベルト及び転写ローラーの転写ニップ部と、定着ローラー（加熱部材）及び加圧ローラー（加圧部材）の定着ニップ部との間には搬送ガイドと搬送コロが配置され、搬送ガイドと搬送コロの間に用紙搬送路が形成されている。搬送ガイドの内側には、搬送ガイドのガイド面から用紙までの距離を測定する紙高さセンサーが配置される。制御部は、紙高さセンサーから送信された検知結果に基づいて定着線速を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２０８５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
定着装置では、加圧部材の熱膨張により加圧部材の外径が変化すると、これに伴って加圧部材の外周面の線速も変化し、用紙の搬送速度の制御の精度が低下する恐れがある。これに対して、上記のように、ガイド面からの用紙の高さに基づいて、次の用紙の搬送速度を制御するフィードバック制御の場合、用紙の搬送速度が適切になるまでに時間がかかり、追従性が悪い。
【０００６】
また、定着装置は、加圧部材の温度に基づいて推測した加圧部材の外径変化量に基づいて、用紙の搬送速度を制御するフィードバック制御を適用することがある。しかしながら、温度に基づいて推測した加圧部材の外径変化量と、実際の加圧部材の外径変化量との間に大きなずれが生じた場合、用紙の搬送速度の制御の精度が低下する恐れがある。
【０００７】
そこで、本発明は、用紙の搬送速度を精度良く制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の定着装置は、用紙に形成されたトナー像を加熱する加熱部材と、前記加熱部材に対して加圧され、前記加熱部材との間を通過する前記用紙を加圧する加圧部材と、前記加圧部材を前記加熱部材に対して加圧するように前記加圧部材の移動を駆動する加圧駆動機構と、加圧完了時の前記加圧駆動機構による前記加圧部材の加圧状況に基づいて、前記加圧部材の表面ひずみを算出し、前記表面ひずみに基づいて、前記加圧部材の表面速度が所定の基準表面速度となるように、前記加圧部材を回転させる駆動速度を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
前記制御装置は、前記表面ひずみに基づいて、加圧によって表面が伸びる前記加圧部材については前記駆動速度を所定の基準駆動速度よりも速くし、加圧によって表面が縮む前記加圧部材については前記駆動速度を所定の基準駆動速度よりも遅くするように制御するとよい。
【００１０】
前記制御装置は、前記加圧駆動機構による前記加圧部材の加圧開始から加圧完了までの駆動時間を前記加圧状況として検出し、前記駆動時間に基づいて前記加圧部材の加圧力を算出し、前記加圧力に基づいて前記表面ひずみを算出するとよい。
【００１１】
前記制御装置は、前記加圧駆動機構によって前記加圧部材を加圧開始から加圧完了まで駆動したときの加圧位置を前記加圧状況として検出し、前記加圧位置に基づいて前記加圧部材の加圧力を算出し、前記加圧力に基づいて前記表面ひずみを算出してもよい。
【００１２】
前記制御装置は、前記加圧状況として前記加圧部材の前記加熱部材に対する加圧力を直接的に検出し、前記加圧力に基づいて前記表面ひずみを算出してもよい。
【００１３】
本発明の画像形成装置は、上記した定着装置を備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、用紙の搬送速度を精度良く制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るプリンターを示す断面図である。
【図２】本実施形態に係る定着装置を示す断面図である。
【図３】本実施形態に係る定着装置の一部を示す斜視図である。
【図４】本実施形態に係る定着装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る第１実施例の定着装置の一部を示す斜視図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る第２実施例の定着装置を示す断面図である。
【図７】本発明の更なる実施形態に係る定着装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
先ず、本発明の一実施形態に係るプリンター１（画像形成装置）の全体の構成について図１を参照しながら説明する。以下、説明の便宜上、図１における紙面手前側をプリンター１の前側とする。各図に適宜付される矢印Ｌ、Ｒ、Ｕ、Ｌｏ、Ｆｒ、Ｒｒは、それぞれプリンター１の左側、右側、上側、下側、前側、後側を示している。
【００１７】
プリンター１は、略箱型状のプリンター本体２を備え、プリンター本体２内の下部には用紙を収納した給紙カセットが設けられ、プリンター本体２の上部には排紙トレイが設けられる。
【００１８】
プリンター本体２内の中央部には、所定方向に回転する中間転写ベルト３が複数のローラーに架設されている。中間転写ベルト３の下側に沿って、トナーの色（例えば、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色）毎の４つの画像形成部５が左右方向に並んで設けられる。即ち、プリンター１は、カラープリンターである。また、４つの画像形成部５のそれぞれに対応して、トナーの色（例えば、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色）毎の４つのトナーコンテナが設けられ、各トナーコンテナは、各画像形成部５の現像装置へトナーを補給する。４つの画像形成部５の下方には、レーザー・スキャニング・ユニットからなる露光装置６が配置される。中間転写ベルト３の右端には、二次転写部７が設けられ、中間転写ベルト３の左端には、中間転写ベルト３を清掃するクリーニングユニットが設けられる。二次転写部７は、中間転写ベルト３と二次転写ローラー７ａとで構成される。
【００１９】
４つの画像形成部５は、使用するトナーの色を除いて、同様に構成される。図１に示すように、各画像形成部５は、回転可能な感光体ドラム１０を備える。感光体ドラム１０は、前後方向に長い円柱状に形成され、前後方向に延びた回転軸を有する。感光体ドラム１０の周囲には、帯電装置と、現像装置と、一次転写部と、除電装置と、クリーニング装置とが、電子写真のプロセス順に配置されている。
【００２０】
プリンター本体２内の一側（図面上右側）には、搬送経路１１が上下方向に設けられている。搬送経路１１の上流端には給紙部１２が設けられ、搬送経路１１の中流部には二次転写部７が設けられる。搬送経路１１において二次転写部７よりも下流側には定着装置１３が設けられ、搬送経路１１の下流端には排紙部１４が排紙トレイの近傍に設けられる。更に、プリンター本体２内には、定着装置１３を制御する制御装置１５が備えられる。
【００２１】
次に、プリンター１の画像形成動作について説明する。先ず、各画像形成部５において、感光体ドラム１０が、帯電装置によって帯電された後、露光装置６によって画像データに基づいて露光されることで、感光体ドラム１０上に静電潜像が形成される。感光体ドラム１０上の静電潜像は、現像装置によって各色のトナー像に現像される。感光体ドラム１０上のトナー像は、一次転写部によって中間転写ベルト３の表面に一次転写される。感光体ドラム１０上に残留した電荷及びトナーは、除電装置及びクリーニング装置によって除去される。以上の動作を４つの画像形成部５が順次行うことによって、中間転写ベルト３上にフルカラーのトナー像（カラートナー像）が形成される。カラートナー像は、中間転写ベルト３の回転によって、所定のタイミングで二次転写部７へと供給される。
【００２２】
一方、給紙カセットに収納された用紙は、給紙部１２によって取り出されて搬送経路１１上を搬送される。搬送経路１１上の用紙は、カラートナー像とタイミングを合わせて二次転写部７へと搬送される。二次転写部７では、中間転写ベルト３上のカラートナー像が用紙に二次転写される。カラートナー像を二次転写された用紙は、搬送経路１１において定着装置１３へと搬送されて、定着装置１３によってカラートナー像が用紙に定着される。その後、カラートナー像が定着された用紙は、排紙部１４から排紙トレイへと排出される。
【００２３】
次に、定着装置１３の構成について図２及び図３を参照しながら説明する。定着装置１３は、定着ベルト２０（加熱部材）と、加圧ローラー２１（加圧部材）と、熱源２２と、支持部材２３と、押圧部材２４と、ベルトガイド２５と、加圧駆動機構２６を備える。
【００２４】
定着装置１３の各部は、略箱型状の定着フレーム（図示せず）に取り付けられ、定着フレームは、プリンター本体２に取り付けられる。定着フレーム内では、定着ベルト２０及び加圧ローラー２１は、搬送経路１１を挟んで左側及び右側にそれぞれ配置され、互いに接触して配置される。そして、搬送経路１１には、定着ベルト２０と加圧ローラー２１との間に加圧領域Ｎが形成される。加圧領域Ｎとは、定着ベルト２０と加圧ローラー２１とが接触している領域であって、加圧ローラー２１が加圧完了の場合に、定着ベルト２０及び加圧ローラー２１による用紙への圧力が０Ｐａである搬送方向上流側の位置から、その圧力が最大となる搬送方向の位置を経由して再びその圧力が０Ｐａとなる搬送方向下流側の位置までの領域を示す。
【００２５】
定着ベルト２０は、用紙の搬送方向と交差する用紙の幅方向（前後方向）に長い略円筒形状に形成され、前後方向に延びた回転軸の周りを回転可能に定着フレームに取り付けられる。定着ベルト２０は、可撓性を有していて、例えば、基材層と、基材層に周設される弾性層と、弾性層を被覆する離型層とから構成される。基材層は、金属によって形成され、弾性層は、シリコンゴム等によって形成され、離型層は、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）等によって形成される。
【００２６】
定着ベルト２０は、加圧ローラー２１の回転に従動して回転する摺動ベルトである。また、定着ベルト２０は、熱源２２によって誘導加熱される発熱用ベルトも兼ねていて、トナー像が形成された用紙に接触してトナー像を加熱する。
【００２７】
加圧ローラー２１は、用紙の幅方向（前後方向）に長い略円柱状に形成され、前後方向に延びた回転軸の周りを回転可能に定着フレームに取り付けられる。加圧ローラー２１は、回転軸方向に亘って等しい所定の外径を有し、定着処理時には所定の線速で回転する。加圧ローラー２１は、例えば、円柱状の芯材２１ａと、芯材２１ａに周設される弾性層２１ｂと、弾性層２１ｂを被覆する離型層２１ｃとから構成される。芯材２１ａは、金属によって形成され、弾性層２１ｂは、シリコンゴム等によって形成され、離型層２１ｃは、ＰＦＡ等によって形成される。
【００２８】
加圧ローラー２１（芯材２１ａ）の後端には、駆動ギア（図示せず）が同軸に固定される。加圧ローラー２１は、駆動ギアを介してモーター等のローラー駆動源２７（図４参照）に接続されていて、ローラー駆動源２７からの回転駆動力によって回転する。加圧ローラー２１が回転すると、加圧ローラー２１に接触した定着ベルト２０は、加圧ローラー２１に従動して回転する。また、加圧ローラー２１は、加圧駆動機構２６に駆動されることによって、加圧開始時のホームポジションから定着ベルト２０側に移動して定着ベルト２０に対して加圧され、定着ベルト２０との間の加圧領域Ｎを通過する用紙を加圧する。
【００２９】
熱源２２は、定着ベルト２０を覆うような外包形状を有し、定着ベルト２０の外側（左側）で、定着ベルト２０から所定間隔を空けて配置される。熱源２２は、例えば、コイル２２ａに電流を流すことで磁束を生成し、この磁束を定着ベルト２０に作用させることで定着ベルト２０を誘導加熱（ＩＨ：Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｈｅａｔｉｎｇ）させるＩＨ定着ユニットで構成される。
【００３０】
支持部材２３は、例えば、金属によって、前後方向において定着フレームよりも長い略四角筒状に形成される。支持部材２３は、定着ベルト２０の内部で略中央に配置されていて、前後方向の両端が定着フレームに支持される。
【００３１】
押圧部材２４は、例えば、耐熱性樹脂によって、前後方向に長い略角柱状に形成される。押圧部材２４は、定着ベルト２０の内部において支持部材２３よりも加圧ローラー２１側（右側）で支持部材２３に取り付けられる。押圧部材２４は、定着ベルト２０の内周面を加圧ローラー２１側（右側）に向かって押圧する。
【００３２】
ベルトガイド２５は、コイル２２ａから発生した磁束によって発熱する金属によって、前後方向に長く、左側で湾曲した略半円筒状で形成される。ベルトガイド２５は、定着ベルト２０の内部において支持部材２３の左側で、湾曲した外周面が定着ベルト２０の内周面左側に沿うように配置される。ベルトガイド２５の右部が支持部材２３に取り付けられる。ベルトガイド２５は、定着ベルト２０の回転軌道を補助及び安定させる。また、ベルトガイド２５は、定着ベルト２０を透過した漏洩磁束を吸収して発熱を補助する一方、ベルトガイド２５の内部への漏洩磁束を低減する。
【００３３】
加圧駆動機構２６は、一対の保持アーム３０と、一対の加圧アーム３１と、一対の加圧ばね３２と、一対の加圧カム３３と、カムシャフト３４とを備える。一対の保持アーム３０、一対の加圧アーム３１、一対の加圧ばね３２及び一対の加圧カム３３は、加圧ローラー２１の軸方向の両端側にそれぞれ配置され、対称的な構成を有する。
【００３４】
各保持アーム３０は、上下方向に長形に形成され、各加圧ローラー２１の回転軸となる芯材２１ａの端部を上下方向の中央付近で軸支する。各保持アーム３０は、定着ベルト２０の右側に配置され、芯材２１ａの下側（又は上側）に離間して設けられた支軸３６の周りを揺動可能に定着フレームに取り付けられる。加圧ローラー２１を定着ベルト２０に加圧する前（加圧開始時）には、各保持アーム３０は、定着ベルト２０から離間した側のホームポジション（各加圧アーム３１をホームポジションに維持する位置）に配置されている。加圧ローラー２１を定着ベルト２０に加圧するときには、各保持アーム３０は、定着ベルト２０側に向かって揺動して加圧ローラー２１が加圧完了になるときの位置で停止する。例えば、カムシャフト３４に設けられた被検知板４１をカムセンサー４０で検知する機構（図５参照）等で、加圧ローラー２１の加圧完了が判定されてよい。
【００３５】
各加圧アーム３１は、上下方向に長形に形成され、各保持アーム３０を挟んで定着ベルト２０の反対側（各保持アーム３０の右側）に配置される。各加圧アーム３１は、各保持アーム３０の支軸３６の周りを揺動可能に、各保持アーム３０に取り付けられる。
【００３６】
各加圧ばね３２は、各保持アーム３０と各加圧アーム３１との間で、加圧ローラー２１の上側（又は下側）に配置され、換言すれば、加圧ローラー２１を挟んで各保持アーム３０の支軸３６の反対側に配置される。各加圧ばね３２は、各保持アーム３０及び各加圧アーム３１を互いに離間する方向に付勢する。
【００３７】
加圧ローラー２１を定着ベルト２０に加圧する前（加圧開始時）には、各加圧アーム３１は、各保持アーム３０から離間した側のホームポジションに配置されていて、各加圧ばね３２の負荷は最小限になる。加圧ローラー２１を定着ベルト２０に加圧するときには、各加圧アーム３１は、各保持アーム３０に向かって揺動して、各加圧ばね３２は、各加圧アーム３１からの負荷を受けて各保持アーム３０を定着ベルト２０側に向けて加圧し、各加圧アーム３１は、加圧ローラー２１が加圧完了になるときの位置で停止する。
【００３８】
各加圧カム３３は、各加圧アーム３１を挟んで各保持アーム３０の反対側（加圧アーム３１の右側）に配置され、加圧ローラー２１の軸方向に延びるカムシャフト３４の両端のそれぞれに固定される。カムシャフト３４の端部（例えば、後端）は、モーター等のカム駆動源３５（図４参照）に接続されていて、カムシャフト３４は、カム駆動源３５からの回転駆動力によって回転する。カムシャフト３４の回転におうじて、各加圧カム３３も回転する。各加圧カム３３は、例えば、その周面が各加圧アーム３１に接触した板カムで構成され、回転に応じて、各加圧アーム３１をホームポジションと各保持アーム３０に接近した位置との間で揺動させる。
【００３９】
加圧ローラー２１を定着ベルト２０に加圧する前（加圧開始時）には、各加圧カム３３は、ホームポジション（各加圧アーム３１をホームポジションに維持する位置）に配置されている。加圧ローラー２１を定着ベルト２０に加圧するときには、カム駆動源３５によってカムシャフト３４及び一対の加圧カム３３を回転させ、各加圧カム３３によって各加圧アーム３１を各保持アーム３０側へ押圧する（揺動させる）。
【００４０】
なお、加圧ローラー２１の加圧を解除する際には、カム駆動源３５によってカムシャフト３４及び一対の加圧カム３３を加圧時とは逆に回転させ、各加圧カム３３をホームポジションへと移動させることで、各加圧アーム３１及び各保持アーム３０がホームポジションへと移動する。
【００４１】
次に、制御装置１５及びその周辺構成について図４を参照しながら説明する。制御装置１５は、ＣＰＵ等で構成され、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置１６に接続されている。なお、制御装置１５及び記憶装置１６として、プリンター１の各部を統括制御するメイン制御装置及びメイン記憶装置が適用されてもよい。
【００４２】
制御装置１５は、記憶装置１６に格納された制御プログラムや制御用データに基づいて、制御装置１５に接続された各部を制御する。例えば、制御装置１５は、加圧ローラー２１のローラー駆動源２７、熱源２２、カムシャフト３４のカム駆動源３５等に接続されていて、定着装置１３の定着処理を制御し、特に、加圧ローラー２１の加圧状況に応じて加圧ローラー２１の表面速度（線速）を制御する速度制御を行う。
【００４３】
定着装置１３の定着処理では、制御装置１５は、温度センサー（図示せず）によって定着ベルト２０の表面温度を監視して、定着ベルト２０の表面温度が所定の定着温度になるように、熱源２２を制御して定着ベルト２０を加熱する。
【００４４】
また、制御装置１５は、加圧駆動機構２６のカム駆動源３５を制御して加圧ローラー２１を定着ベルト２０に対して加圧する。制御装置１５は、加圧ローラー２１が加圧完了した状態でローラー駆動源２７を制御して加圧ローラー２１を回転させ、加圧ローラー２１に従動して定着ベルト２０が回転する。そして、トナー像が形成された用紙は、定着装置１３に供給されると、定着ベルト２０及び加圧ローラー２１の回転によって搬送されながら、加圧領域Ｎで定着ベルト２０によって加熱され、定着ベルト２０及び加圧ローラー２１によって加圧される。これにより、トナー像が用紙に定着される。
【００４５】
上記の速度制御では、制御装置１５は、定着処理において加圧ローラー２１が加圧駆動機構２６に駆動されて加圧開始から加圧完了まで移動する間の駆動時間、例えば、各加圧カム３３がホームポジションから加圧完了の位置で停止するまでのカム駆動源３５の駆動時間を、加圧完了時の加圧ローラー２１の加圧状況として計測（検出）しておく。駆動時間が長くなるに連れて、加圧ローラー２１の定着ベルト２０に対する加圧力が大きくなるので、この駆動時間と加圧力との関係を、予めテーブル等に定義して記憶装置１６に記憶しておく。制御装置１５は、この関係に基づいて、計測した駆動時間から加圧ローラー２１の加圧力を算出する。
【００４６】
ところで、加圧ローラー２１が定着ベルト２０に加圧されると、加圧ローラー２１の表面が定着ベルト２０からの反力を受けて伸縮することがある。加圧ローラー２１の表面の伸縮、即ち、表面ひずみεは、加圧ローラー２１の材料に依存する。本実施形態では、加圧ローラー２１の表面ひずみεは、予め測定され、例えば、加圧ローラー２１の加圧力Ｐに応じた関数ｆ（Ｐ）として予め定義されて記憶装置１６に記憶される。制御装置１５は、加圧駆動機構２６の駆動時間から算出した加圧ローラー２１の加圧力Ｐに基づいて、加圧ローラー２１の表面ひずみεを算出することができる。
【００４７】
また、加圧ローラー２１の表面速度は、加圧ローラー２１の表面面積とローラー駆動源２７の回転駆動力（駆動速度）、即ち、加圧ローラー２１を回転させる駆動速度とに基づいて決定する。加圧ローラー２１の表面が伸縮して表面面積が変化する場合、加圧ローラー２１の駆動速度が一定であると、加圧ローラー２１の表面速度も変化してしまう。加圧ローラー２１の表面速度は、定着装置１３の用紙の搬送速度であり、定着装置１３の前後の搬送機構による用紙の搬送速度に合わせて、一定の表面速度（基準表面速度、例えば、１００〜４００ｍｍ／ｓｅｃ）であることが望ましい。本実施形態では、加圧ローラー２１の表面ひずみεに基づいて元の表面面積からの変化、即ち、元の表面速度からの変化を把握（算出）することができる。制御装置１５は、加圧ローラー２１の表面面積に基づいてローラー駆動源２７の駆動速度を制御することで、加圧ローラー２１の表面速度を基準表面速度に調整する。
【００４８】
具体的には、加圧ローラー２１が加圧されていない場合、加圧ローラー２１の表面面積は一定であるので、加圧ローラー２１の表面速度が基準表面速度になるときのローラー駆動源２７の駆動速度（基準駆動速度）は、予め算出又は測定されて記憶装置１６に記憶される。そして、制御装置１５は、基準駆動速度に基づいてローラー駆動源２７を制御することで、加圧されていない加圧ローラー２１の表面速度を基準表面速度にする。
【００４９】
一方、加圧ローラー２１が加圧されている場合、加圧ローラー２１の表面面積は加圧力に応じて変化する。制御装置１５は、加圧前の加圧ローラー２１の表面速度（基準表面速度Ｖｐ１）と加圧後の加圧ローラー２１の表面ひずみεとに基づいて、加圧後の加圧ローラー２１の表面速度Ｖｐ２を算出する。例えば、制御装置１５は、数式Ｖｐ２＝Ｖｐ１×（ε＋１）によって、加圧後の加圧ローラー２１の表面速度Ｖｐ２を算出する。そして、制御装置１５は、加圧前後の加圧ローラー２１の表面速度Ｖｐ１及びＶｐ２の変化分に基づいて、加圧後の加圧ローラー２１の表面速度Ｖｐ２が基準表面速度Ｖｐ１となるように、ローラー駆動源２７の駆動速度（加圧ローラー２１の駆動速度）を制御する。例えば、表面ひずみεが、加圧後の加圧ローラー２１の表面が伸びていることを示す場合、制御装置１５は、加圧ローラー２１の駆動速度を所定の基準駆動速度よりも速く制御する。また、表面ひずみεが、加圧後の加圧ローラー２１の表面が縮んでいることを示す場合、制御装置１５は、加圧ローラー２１の駆動速度を所定の基準駆動速度よりも遅く制御する。
【００５０】
本実施形態によれば、上記のように、プリンター１（画像形成装置）の定着装置１３は、用紙に形成されたトナー像を加熱する定着ベルト２０（加熱部材）と、定着ベルト２０に対して加圧され、定着ベルト２０との間を通過する用紙を加圧する加圧ローラー２１（加圧部材）と、加圧ローラー２１を定着ベルト２０に対して加圧するように加圧ローラー２１を駆動する加圧駆動機構２６と、加圧完了時の加圧駆動機構２６による加圧ローラー２１の加圧状況に基づいて、加圧ローラー２１の表面ひずみεを算出し、表面ひずみεに基づいて、加圧ローラー２１の表面速度が所定の基準表面速度となるように、加圧ローラー２１を回転させる駆動速度を制御する制御装置１５と、を備える。
【００５１】
例えば、制御装置１５は、加圧完了時の加圧ローラー２１の表面ひずみεに基づいて、加圧によって表面が伸びる加圧ローラー２１については駆動速度を所定の基準駆動速度よりも速くし、加圧によって表面が縮む加圧ローラー２１については駆動速度を所定の基準駆動速度よりも遅くするように制御する。
【００５２】
このような構成により、加圧駆動機構２６による加圧ローラー２１の加圧状況に基づいて算出した加圧ローラー２１の表面ひずみεによって、加圧完了時の加圧ローラー２１の表面面積を正確に把握することができる。そのため、加圧ローラー２１の加圧によって、加圧ローラー２１の表面面積が変化して表面速度が変化する場合でも、加圧ローラー２１の表面ひずみεを用いることにより、加圧ローラー２１の表面速度を直接的に制御して基準表面速度に合わせることができる。そのため、加圧ローラー２１の表面速度や用紙の搬送速度を実際に計測することなく、定着装置１３における用紙の搬送速度を、定着装置１３の前後に設けられる用紙の搬送機構での搬送速度に合わせて調整するように、精度良く制御することができる。従って、定着装置１３とその前後とで用紙の搬送速度が異なる場合に生じる用紙上の画像欠損等の不具合を抑制することができる。
【００５３】
例えば、上記した実施形態では、定着装置１３の制御装置１５は、加圧駆動機構２６による加圧ローラー２１の加圧開始から加圧完了までの駆動時間を加圧ローラー２１の加圧状況として検出し、駆動時間に基づいて加圧ローラー２１の加圧力を算出し、加圧力に基づいて加圧ローラー２１の表面ひずみεを算出する。これにより、加圧ローラー２１の駆動時間と加圧力との関係は、予め測定して記憶しておくことができるので、加圧駆動機構２６による加圧ローラー２１の駆動時間を検出するという簡易な構成で、加圧ローラー２１の加圧力を正確に検出することができる。
【００５４】
なお、上記した実施形態では、加圧ローラー２１の定着ベルト２０に対する加圧力を、加圧駆動機構２６による加圧ローラー２１の駆動時間に基づいて検出する例を説明したが、本発明はこの例に限定されない。他の実施形態では、定着装置１３は、加圧駆動機構２６によって加圧ローラー２１を加圧開始から加圧完了まで駆動したときの加圧位置を加圧ローラー２１の加圧状況として検出し、この加圧位置に基づいて加圧ローラー２１の加圧力を検出するように構成される。加圧ローラー２１の加圧位置が、ホームポジションよりも定着ベルト２０側に近くなるに連れて、加圧ローラー２１の加圧力は大きくなる。
【００５５】
先ず、他の実施形態の第１実施例について説明する。例えば、加圧駆動機構２６による加圧ローラー２１の駆動は、各加圧カム３３の駆動に連動しているので、加圧ローラー２１の加圧位置は、各加圧カム３３の加圧位置に依存している。各加圧カム３３がホームポジションから回転（移動）するに連れて、加圧ローラー２１の加圧位置は、定着ベルト２０側に近くなり、加圧ローラー２１の加圧力が大きくなる。そこで、第１実施例の定着装置１３は、図５に示すように、加圧ローラー２１の加圧位置に代えて、一対の加圧カム３３の少なくとも一方の加圧位置（回転方向の位置）を検知するカムセンサー４０（図４及び図５参照）を備える。また、加圧カム３３の加圧位置と加圧ローラー２１の加圧力との関係を、予めテーブル等に定義して記憶装置１６に記憶しておく。
【００５６】
カムセンサー４０は、例えば、加圧カム３３を回転させるカムシャフト３４の軸方向において発光部と受光部とが対向して配置されたフォトインタラプタで構成され、カムシャフト３４の近傍に配置される。カムシャフト３４の周面には、径方向に突出した被検知板４１が設けられ、被検知板４１は、カムシャフト３４の軸方向において、カムセンサー４０の発光部及び受光部の間に対応する位置に配置される。カムセンサー４０は、制御装置１５に接続されていて、被検知板４１を検知している場合にオンの検知信号を出力する一方、被検知板４１を検知していない場合にオフの検知信号を出力する。
【００５７】
制御装置１５は、カムセンサー４０からの検知信号に基づいて、加圧カム３３の回転方向の位置（加圧位置）を検出し、例えば、加圧カム３３のホームポジションや加圧完了時の加圧位置（ホームポジションからの距離）を検出する。制御装置１５は、記憶装置１６に記憶された加圧カム３３の加圧位置と加圧ローラー２１の加圧力との関係に基づいて、カムセンサー４０からの検知信号に基づく加圧カム３３の加圧位置から加圧ローラー２１の加圧力を算出する。なお、１つのカムセンサー４０に対して、１つの被検知板４１をカムシャフト３４に備えてもよいが、２つ以上の被検知板４１を備えることで、複数段階の加圧状態を検出することができる。なお、加圧ローラー２１の加圧力に基づく加圧ローラー２１の表面ひずみεの算出や、表面ひずみεに基づく加圧ローラー２１の駆動速度の制御は、上記した実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００５８】
次に、他の実施形態の第２実施例について説明する。例えば、加圧駆動機構２６による加圧ローラー２１の駆動は、各保持アーム３０の駆動に連動しているので、加圧ローラー２１の加圧位置は、各保持アーム３０の加圧位置に依存している。各保持アーム３０がホームポジションから定着ベルト２０側に移動するに連れて、加圧ローラー２１の加圧位置は、定着ベルト２０側に近くなり、加圧ローラー２１の加圧力が大きくなる。そこで、第２実施例の定着装置１３は、図６に示すように、加圧ローラー２１の加圧位置に代えて、一対の保持アーム３０の少なくとも一方の加圧位置（定着ベルト２０側への移動位置）を検知する測距センサー５０（図４及び図６参照）を備える。また、保持アーム３０の加圧位置と加圧ローラー２１の加圧力との関係を、予めテーブル等に定義して記憶装置１６に記憶しておく。
【００５９】
測距センサー５０は、例えば、検知光を被検知体に向けて発光し、被検知体で反射した検知光を受光して、その受光結果に基づいて、測距センサー５０から被検知体までの距離を検知する反射型のセンサーで構成される。測距センサー５０は、保持アーム３０よりも定着ベルト２０側に配置され、保持アーム３０の定着ベルト２０側の加圧板５１を被検知体として設定し、測距センサー５０から加圧板５１（保持アーム３０）までの距離（図６の破線矢印参照）を検知する。測距センサー５０は、制御装置１５に接続されていて、検知した距離を制御装置１５に出力する。
【００６０】
制御装置１５は、測距センサー５０で検知した距離に基づいて、保持アーム３０の加圧位置を検出し、例えば、保持アーム３０のホームポジションや加圧完了時の加圧位置（ホームポジションからの距離）を検出する。制御装置１５は、記憶装置１６に記憶された保持アーム３０の加圧位置と加圧ローラー２１の加圧力との関係に基づいて、測距センサー５０で検知された距離に基づく保持アーム３０の加圧位置から加圧ローラー２１の加圧力を算出する。なお、加圧ローラー２１の加圧力に基づく加圧ローラー２１の表面ひずみεの算出や、表面ひずみεに基づく加圧ローラー２１の駆動速度の制御は、上記した実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００６１】
若しくは、第２実施例では、測距センサー５０は、保持アーム３０の加圧位置に代えて、加圧アーム３１の加圧位置を検知してもよい。上記と同様に、加圧アーム３１の加圧位置と加圧ローラー２１の加圧力との関係は、予めテーブル等に定義して記憶装置１６に記憶しておく。制御装置１５は、記憶装置１６に記憶された加圧アーム３１の加圧位置と加圧ローラー２１の加圧力との関係に基づいて、測距センサー５０で検知された距離に基づく加圧アーム３１の加圧位置から加圧ローラー２１の加圧力を算出する。
【００６２】
あるいは、第２実施例では、測距センサー５０は、加圧ローラー２１の回転軸である芯材２１ａ（例えば、その軸方向の端部）を被検知体として設定し、測距センサー５０から芯材２１ａ（加圧ローラー２１）までの距離（図６の一点鎖線矢印参照）を検知してもよい。芯材２１ａの移動距離は、加圧ローラー２１の移動距離と等しいので、制御装置１５は、測距センサー５０で検知した距離に基づいて、加圧ローラー２１の加圧位置を検出し、例えば、加圧ローラー２１のホームポジションや加圧完了時の加圧位置（ホームポジションからの距離）を検出することができる。なお、加圧ローラー２１の加圧位置と加圧ローラー２１の加圧力との関係は、予めテーブル等に定義して記憶装置１６に記憶しておく。制御装置１５は、記憶装置１６に記憶された加圧ローラー２１の加圧位置と加圧ローラー２１の加圧力との関係に基づいて、測距センサー５０で検知された距離に基づく加圧ローラー２１の加圧位置から加圧ローラー２１の加圧力を算出する。
【００６３】
他の実施形態によれば、上記のように、定着装置１３の制御装置１５は、加圧駆動機構２６によって加圧ローラー２１を加圧開始から加圧完了まで駆動したときの加圧位置を加圧ローラー２１の加圧状況として検出し、加圧位置に基づいて加圧ローラー２１の加圧力を算出し、加圧力に基づいて加圧ローラー２１の表面ひずみεを算出する。これにより、加圧ローラー２１の加圧位置と加圧力との関係は、予め測定して記憶しておくことができるので、加圧ローラー２１の加圧位置を検出するという簡易な構成で、加圧ローラー２１の加圧力を正確に検出することができる。
【００６４】
また、更なる実施形態では、定着装置１３は、加圧ローラー２１の加圧状況として加圧ローラー２１の加圧力を直接的に検出するように構成される。定着装置１３は、例えば、図７に示すように、支持部材２３のひずみを検出するひずみゲージ６０（図４及び図７参照）を備える。ひずみゲージ６０は、制御装置１５に接続されていて、検出した支持部材２３のひずみを制御装置１５に出力する。加圧ローラー２１が定着ベルト２０に対して加圧されるとき、加圧ローラー２１の加圧力が大きくなるに連れて、定着ベルト２０を支持する支持部材２３のひずみが大きくなる。そこで、支持部材２３のひずみと加圧ローラー２１の加圧力との関係を、予めテーブル等に定義して記憶装置１６に記憶しておく。
【００６５】
制御装置１５は、記憶装置１６に記憶された支持部材２３のひずみと加圧ローラー２１の加圧力との関係に基づいて、ひずみゲージ６０で検出された支持部材２３のひずみから加圧ローラー２１の加圧力を算出する。なお、加圧ローラー２１の加圧力に基づく加圧ローラー２１の表面ひずみの算出や、表面ひずみに基づく加圧ローラー２１の駆動速度の制御は、上記した実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００６６】
更なる実施形態によれば、上記のように、定着装置１３の制御装置１５は、加圧ローラー２１の加圧状況として、加圧ローラー２１の定着ベルト２０に対する加圧力を直接的に検出し、その加圧力に基づいて加圧ローラー２１の表面ひずみを算出する。これにより、簡易な構成で加圧ローラー２１の加圧力を直接的且つ正確に検出することができる。
【００６７】
上記した実施形態では、熱源２２としてコイル２２ａを備えたＩＨ定着ユニットを適用する例について説明したが、更に他の実施形態では、熱源２２は、例えば、ハロゲンヒーターやセラミックヒーターを適用してもよい。また、ハロゲンヒーターやセラミックヒーターからなる熱源２２は、定着ベルト２０の外部に設けられてもよいが、定着ベルト２０の内部に設けられてもよい。
【００６８】
上記した実施形態では、定着装置１３が定着ベルト２０としての加熱部材を備える構成を説明したが、加熱部材はこれに限定されず、例えば、定着ローラーを備えて構成されてもよい。
【００６９】
本実施形態では、カラープリンターの画像形成装置に本発明の構成を適用する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、モノクロのプリンター、複写機、ファクシミリ、複合機等の他の画像形成装置に本発明の構成を適用することも可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１  プリンター（画像形成装置）
３  中間転写ベルト
５  画像形成部
７  二次転写部
１０  感光体ドラム
１１  搬送経路
１３  定着装置
１４  排紙部
１５  制御装置
１６  記憶装置
２０  定着ベルト（加熱部材）
２１  加圧ローラー（加圧部材）
２１ａ  芯材
２２  熱源
２３  支持部材
２６  加圧駆動機構
２７  ローラー駆動源
３０  保持アーム
３１  加圧アーム
３２  加圧ばね
３３  加圧カム
３４  カムシャフト
３５  カム駆動源
４０  カムセンサー
４１  被検知板
５０  測距センサー
５１  加圧板
６０  ひずみゲージ
【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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