(57)【要約】【課題】立ち上がり動作時に駆動回転体の芯金と弾性層との界面に大きなせん断力が働くのを抑制できる定着装置及びその定着装置を備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】芯金と弾性層とからなり回転可能に支持された駆動回転体と、駆動回転体に対向して設けられた対向部材と、駆動回転体と対向部材との一方を他方に向かって付勢して駆動回転体と対向部材とを圧接させる付勢手段と、駆動回転体を回転駆動させる駆動手段と、対向部材と駆動回転体との少なくとも一方を加熱する加熱手段とを備えた定着装置において、立ち上がり動作の開始時から完了時までの間で、付勢手段による駆動回転体または対向部材への付勢力を定着動作時の付勢力まで段階的に大きくし、駆動回転体の回転速度を駆動手段により定着動作時の回転速度まで段階的に大きくする。【選択図】図１
2012113243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯金と弾性層とからなり回転可能に支持された駆動回転体と、
前記駆動回転体に対向して設けられた対向部材と、
前記駆動回転体と前記対向部材との一方を他方に向かって付勢して該駆動回転体と該対向部材とを圧接させる付勢手段と、
前記駆動回転体を回転駆動させる駆動手段と、
前記対向部材と前記駆動回転体との少なくとも一方を加熱する加熱手段とを備え、
前記加熱手段により前記対向部材と前記駆動回転体との少なくとも一方が加熱されて、前記駆動手段により前記駆動回転体が回転され、前記駆動回転体と前記対向部材とで形成されたニップ部に送り込まれたトナー像の付着した記録媒体を狭持搬送しつつ、熱や圧力によって前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着装置において、
立ち上がり動作の開始時から完了時までの間で、前記付勢手段による前記駆動回転体または前記対向部材への付勢力を定着動作時の付勢力まで段階的に大きくし、前記駆動回転体の回転速度を前記駆動手段により定着動作時の回転速度まで段階的に大きくすることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１の定着装置において、
任意の印刷要求に対し最後の記録媒体が上記ニップ部を通過した後、上記付勢手段による上記駆動回転体または上記対向部材への付勢力を段階的に小さくすることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１または２の定着装置において、
任意の印刷要求に対し最後の記録媒体が上記ニップ部を通過した後、上記駆動回転体の回転速度を上記駆動手段により段階的に小さくすることを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項１、２または３の定着装置において、
上記駆動手段は、上記駆動回転体の軸方向両端部に駆動伝達部材を介して駆動を伝達させることを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１、２、３または４の定着装置において、
上記駆動回転体の表面温度を検知する温度検知手段を有しており、
前記温度検知手段の検知結果に応じて上記駆動手段により前記駆動回転体の回転速度を調整することを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４または５の定着装置において、
上記駆動回転体の上記弾性層は発泡シリコーンゴムからなることを特徴とする定着装置。
【請求項７】
請求項１、２、３、４、５または６の定着装置において、
上記対向部材は可撓性を有する無端状のベルト部材であり、
前記ベルト部材を両端で回転可能に支持部材と、
前記ベルト部材の内部に設けられ該ベルト部材を介して上記駆動回転体と対向し上記ニップ部を形成するニップ形成部材とを備えることを特徴とする定着装置。
【請求項８】
潜像担持体と、
潜像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、
該潜像担持体上の潜像を現像し像形成物質からなるトナー像を形成する現像手段と、
該トナー像を記録媒体に定着する定着手段とを備えた画像形成装置において、
前記定着手段として、請求項１、２、３、４、５、６または７の定着装置を用い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、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置に用いられる定着装置、及び、その定着装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置においては、像担持体上の潜像が現像装置から供給されたトナーによって現像され、像担持体上に顕像としてのトナー像が形成される。この像担持体上のトナー像は転写装置によって記録材に転写され、定着装置によって記録材上に定着される。
【０００３】
特許文献１に記載の定着装置では、回転軸である芯金の外側に弾性層が設けられた加圧ローラと、加圧ローラに対向して設けられた対向部材である定着ベルトとを、付勢バネからの付勢力で加圧ローラと定着ベルトとの一方を他方に向かって付勢して圧接させることにより定着ニップが形成される。また、定着ベルトと加圧ローラとを圧接させたときに、加圧ローラの弾性層が弾性変形することで良好な定着ニップを形成することができる。
【０００４】
このような定着装置では、定着ベルトの温度を所定の温度まで昇温させる立ち上げ動作で、熱源であるヒータにより定着ベルトを熱しながら、駆動装置により加圧ローラを回転駆動させ、その加圧ローラの回転に従動させて定着ベルトを回転させる。そして、定着ベルトが所定の温度に達し立ち上げ動作が完了した後に、トナー像の付着した記録紙を前記ニップ部に挟み込んで搬送することにより、熱や圧力によって記録材上のトナー像が記録材に定着される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、加圧ローラを停止した状態から回転させた際に、定着ベルトと加圧ローラとの間の静止摩擦係数に応じた静止摩擦力が定着ニップで発生し、加圧ローラには駆動装置による回転駆動方向とは反対方向に静止摩擦力が働く。そのため、定着装置の立ち上がり動作の開始時に定着時の圧力で定着ベルトと加圧ローラとが圧接していると、大きな静止摩擦力が発生し加圧ローラの芯金と弾性層との界面で大きなせん断力が働き、芯金から弾性層が剥がれる虞がある。同様に、定着装置の立ち上げ動作の開始時に加圧ローラを停止した状態から急激に定着動作時の回転速度まで上げて回転させた場合でも、加圧ローラの弾性層と芯金との界面に大きなせん断力が働き、芯金から弾性層が剥がれる虞がある。
【０００６】
また、像担持体上のトナー像を中間転写ベルトに一次転写した後、中間転写ベルト上のトナー像を記録材に二次転写して、定着装置によりトナー像を記録材上に定着させる中間転写方式の画像形成装置に用いられる定着装置でも、上述したのと同様の問題が生じる。
【０００７】
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、立ち上がり動作時に駆動回転体の芯金と弾性層との界面に大きなせん断力が働くのを抑制できる定着装置及びその定着装置を備え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】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、芯金と弾性層とからなり回転可能に支持された駆動回転体と、前記駆動回転体に対向して設けられた対向部材と、前記駆動回転体と前記対向部材との一方を他方に向かって付勢して該駆動回転体と該対向部材とを圧接させる付勢手段と、前記駆動回転体を回転駆動させる駆動手段と、前記対向部材と前記駆動回転体との少なくとも一方を加熱する加熱手段とを備え、前記加熱手段により前記対向部材と前記駆動回転体との少なくとも一方が加熱されて、前記駆動手段により前記駆動回転体が回転され、前記駆動回転体と前記対向部材とで形成されたニップ部に送り込まれたトナー像の付着した記録媒体を狭持搬送しつつ、熱や圧力によって前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着装置において、立ち上がり動作の開始時から完了時までの間で、前記付勢手段による前記駆動回転体または前記対向部材への付勢力を定着動作時の付勢力まで段階的に大きくし、前記駆動回転体の回転速度を前記駆動手段により定着動作時の回転速度まで段階的に大きくすることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の定着装置において、任意の印刷要求に対し最後の記録媒体が上記ニップ部を通過した後、上記付勢手段による上記駆動回転体または上記対向部材への付勢力を段階的に小さくすることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の定着装置において、任意の印刷要求に対し最後の記録媒体が上記ニップ部を通過した後、上記駆動回転体の回転速度を上記駆動手段により段階的に小さくすることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２または３の定着装置において、上記駆動手段は、上記駆動回転体の軸方向両端部に駆動伝達部材を介して駆動を伝達させることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３または４の定着装置において、上記駆動回転体の表面温度を検知する温度検知手段を有しており、前記温度検知手段の検知結果に応じて上記駆動手段により前記駆動回転体の回転速度を調整することを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４または５の定着装置において、上記駆動回転体の上記弾性層は発泡シリコーンゴムからなることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１、２、３、４、５または６の定着装置において、上記対向部材は可撓性を有する無端状のベルト部材であり、前記ベルト部材を両端で回転可能に支持部材と、前記ベルト部材の内部に設けられ該ベルト部材を介して上記駆動回転体と対向し上記ニップ部を形成するニップ形成部材とを備えることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、潜像担持体と、潜像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像し像形成物質からなるトナー像を形成する現像手段と、該トナー像を記録媒体に定着する定着手段とを備えた画像形成装置において、前記定着手段として、請求項１、２、３、４、５、６または７の定着装置を用いることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明においては、立ち上がり動作の開始時から動作完了時まで、付勢手段による駆動回転体または対向部材への付勢力を定着動作時の付勢力まで段階的に大きくするので、前記ニップ部で圧接している駆動回転体と対向部材との間の圧力が定着動作時の圧力まで段階的に大きくなる。これにより、立ち上がり動作の開始時に定着動作時の圧力で駆動回転体と対向部材とが圧接している場合よりも、駆動回転体と対向部材との間で生じる静止摩擦力が小さくなる。よって、前記静止摩擦力が小さくなる分、駆動回転体の芯金と弾性層との界面で生じるせん断力を低減させることができる。また、立ち上がり動作の開始時から動作完了時まで、駆動回転体の回転速度を駆動手段により定着動作時の回転速度まで段階的に大きくすることで、立ち上がり動作の開始時に定着動作時の回転速度で駆動回転体が回転する場合よりも、駆動回転体の芯金と弾性層との界面で生じるせん断力を低減させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上、本発明によれば、立ち上がり動作時に駆動回転体の芯金と弾性層との界面に大きなせん断力が働くのを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】立ち上がり時間と加圧力及びプロセス線速との関係を示すグラフ。
【図２】本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図３】本実施形態に係る定着装置の概略構成図。
【図４】定着装置の立ち上がり動作時における定着装置の概略図。
【図５】停止時間と加圧力及びプロセス線速との関係を示すグラフ。
【図６】定着ベルト、加圧ローラ及び駆動ローラの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照にして本発明の実施形態を説明する。
図２は、本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。図２に示すように、画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黒（Ｋ）の複数色からなるカラートナー像が形成される像担持体である中間転写体としての中間転写ベルト１と、カラートナー像用の各色トナーを補給するトナーボトル２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋとを、画像形成装置本体内に収納するように構成されている。中間転写ベルト１は張架ローラ１ａや中間転写ベルト駆動ローラ１ｂなどにより回転可能に張架されており、中間転写ベルト駆動ローラ１ｂが図中反時計回りに回転することで中間転写ベルト１も図中反時計回りに回転する。
【００１３】
また、画像形成装置は、画像形成装置本体の下部の給紙トレイ８に積載されて収納された転写紙Ｓを、中間転写ベルト１に対向する二次転写位置に所定のタイミングで搬送し、中間転写ベルト１上のカラートナー像を転写紙Ｓに転写しさらに転写紙Ｓ上のカラートナー像を定着させて、定着後の転写紙Ｓを上部から排出するように構成されている。すなわち、画像形成装置の下部から上部に掛けて、１枚の転写紙Ｓをフィードする給紙コロ７と、トナー像転写用の搬送タイミングを確保するレジストローラ対６と、中間転写ベルト１に接するように中間転写ベルト駆動ローラ１ｂと対向配置され中間転写ベルト１との間に所定圧を確保した二次転写ニップを形成した２次転写ローラ５と、所定に加熱および加圧する定着装置４と、転写紙Ｓを装置外部に排出する排紙ローラ対３とが配置されており、転写紙Ｓに対して、これらのコロやローラによって形成した搬送経路を搬送する過程で、順次、二次転写ニップにより中間転写ベルト１からトナー像を転写し、定着装置４により転写紙Ｓ上に転写したトナー像を定着している。
【００１４】
カラー画像を形成するための各色を担当してその色のトナー像を形成する４つのカラー画像形成部である画像ステーションとしてプロセスカートリッジ１０１Ｙ，１０１Ｃ，１０１Ｍ，１０１Ｋは、図中の斜め左上がりに傾斜して配設された中間転写ベルト１の長手方向に沿って配置されている。これらのプロセスカートリッジ１０１Ｙ，１０１Ｃ，１０１Ｍ，１０１Ｋからなる各画像ステーションには、像担持体として感光体ドラム２１Ｙ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｋをそれぞれ有している。
【００１５】
また、各感光体ドラム２１Ｙ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｋは、中間転写ベルト１を介して一次転写ローラ１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｋに所定圧を確保して接している。感光体ドラム２１Ｙ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｋの回りには、それぞれ専用の帯電装置１５Ｙ，１５Ｃ，１５Ｍ，１５Ｋと、現像手段としての現像装置１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋと、感光体をクリーニングするクリーニング手段としての感光体クリーニング装置１４Ｙ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｋとを有している。
【００１６】
プロセスカートリッジ１０１Ｙ，１０１Ｃ，１０１Ｍ，１０１Ｋの下方には、各感光体ドラム２１Ｙ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｋの表面をレーザー光によって所定に露光させて静電潜像を書き込む書き込みユニット９が配置されている。
【００１７】
また、中間転写ベルト１の長手方向の一方の端部側には、中間転写ベルト１上の残留トナーを収集してクリーニングするクリーニング手段であるベルトクリーニング装置１２が、中間転写ベルト１を介して張架ローラ１ａに対向して設けられている。
【００１８】
現像装置１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋにトナーを供給するトナーボトル２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋは、装置内の上部で図中の左側から右側に順次、複数個、配置され、画像形成装置本体に着脱して交換可能に設けられている。これら複数のトナーボトル２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋそれぞれには、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、黒のトナーが充填されている。各トナーボトル２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋから図示しない搬送経路を介して、各トナーボトル２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋに対応した各色の現像装置１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋにトナー供給可能に接続され、所定の補給量だけ各色のトナーが補給される。
【００１９】
このように構成された画像形成装置では、転写紙Ｓが給紙コロ７でフィードされ、その先端がレジストローラ対６まで到達すると、転写紙Ｓの先端が図示しないセンサによって検知される。そして、この検出信号に基づき同期のタイミングを取りながら、レジストローラ対６によって転写紙Ｓを２次転写ローラ５と中間転写ベルト１とにより形成したニップに搬送し、中間転写ベルト１から転写紙Ｓに中間転写ベルト１上に形成した画像を２次転写する。
【００２０】
感光体ドラム２１Ｙ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｋは、あらかじめ帯電装置１５Ｙ，１５Ｃ，１５Ｍ，１５Ｋによって一様に帯電され、次に書き込みユニット９によって画像データに基づいてレーザー光が露光走査され、感光体ドラム２１Ｙ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｋ上に静電潜像が作られる。各静電潜像は、それぞれ各色の現像装置１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋにより現像され、これにより感光体ドラム２１Ｙ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｋの表面にイエロー、シアン、マゼンタ、黒のトナー像が形成される。次に、一次転写ローラ１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｋに電圧が印加され各感光体ドラム２１Ｙ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｋ上のトナーが、中間転写ベルト１上に順次転写されていく。このとき、各色の作像動作は、そのトナー像が中間転写ベルト１の同じ位置に重ねて転写されるように、中間転写ベルト１の送り方向における上流側から下流側に向けてタイミングをずらして実行される。中間転写ベルト１上に形成されたトナー画像は、２次転写ローラ５が対向する二次転写位置まで搬送され、転写紙Ｓに２次転写される。各色からなるカラートナー像が転写された転写紙Ｓは定着装置４に搬送されてそのトナー像が圧力と熱とにより定着され、排紙ローラ対３で排紙される。
【００２１】
図３に定着装置４の拡大図を示す。定着装置４内には、回転可能な加圧部材である加圧ローラ４１や、回転可能に支持部材によって張架された無端状ベルトである定着ベルト４２などが設けられている。また、定着ベルト４２内には、断熱材４５からニップ形成部材４３がベルト内面に臨むように断熱材４５を介して支持体４６により支持可能に設けられており、メッシュ状の潤滑シート４４を介して間接的にベルト内面とニップ形成部材４３とが摺動するようになっている。なお、潤滑シート４４を介さずにニップ形成部材４３とベルト内面とが直接摺動するように構成しても良い。定着ベルト４２は熱源であるハロゲンヒータ４７によって加熱され、サーミスト４８により定着ベルト４２の温度が検出される。
【００２２】
図３では加圧ローラ４１と定着ベルト４２とが圧接して形成されるニップ部である定着ニップの形状が凹形状であるが、平坦形状やその他の形状であってもよい。定着ニップの形状が凹形状のほうが、用紙先端の排出方向が加圧ローラ４１よりになり加圧ローラ４１の曲率による用紙の分離性が向上するのでジャムの発生が抑制される。
【００２３】
加圧ローラ４１は、芯金４１ａである中空の金属ローラの表面にシリコーンゴム層からなる弾性層４１ｂを接着させたものであり、離型性を得るために弾性層４１ｂの外側表面に離型層（ＰＦＡまたはＰＴＦＥ層）が設けてある。
【００２４】
加圧ローラ４１は、画像形成装置に設けられた図示しないモータや駆動ローラやギヤななどからなる駆動装置により駆動力が伝達され回転し、画像形成装置本体に設けられたＣＰＵやメモリーなどからなる制御部により駆動装置を制御することによって、所定のタイミングで加圧ローラ４１の回転速度であるプロセス線速を自在に変更することができる。
【００２５】
また、加圧ローラ４１は図示しないスプリングなどにより定着ベルト４２側に押し付けられており、加圧ローラ４１と定着ベルト４２とが圧接して弾性層４１ｂが押しつぶされて変形することにより、定着ニップで所定のニップ幅を得ている。なお、前記スプリングによる加圧ローラ４１への加圧力の変更は、図示しない汎用的に用いられているカム機構によりスプリングを伸縮させて行うことができ、前記制御部によりカム機構を制御して動かすことによって所望のタイミングでスプリングによる加圧ローラ４１への加圧力の変更を行うことができる。
【００２６】
なお、スプリングなどによりニップ形成部材４３を介して定着ベルト４２を加圧ローラ４１側に押し付けて、加圧ローラ４１と定着ベルト４２とを圧接させて定着ニップを形成させるような構成を採用しても良い。
【００２７】
加圧ローラ４１の芯金４１ａである金属ローラは、中空ではなく中実のローラであっても良いが、中空のほうが熱容量は少なくて良い。また、加圧ローラ４１にハロゲンヒータなどの加熱源を有していても良い。
【００２８】
弾性層４１ｂとして用いるシリコーンゴム層はソリッドゴムでもよいが、加圧ローラ４１内部にヒータが無い場合は、スポンジゴムを用いてもよい。スポンジゴムのほうが、シリコーンゴム層やソリッドゴムよりも断熱性が高まり定着ベルト４２の熱が奪われにくくなるので、より望ましい。
【００２９】
定着ベルト４２は、ニッケルやステンレス鋼（ＳＵＳ）などの金属ベルトや、ポリイミドなどの樹脂材料を用いた無端状ベルトもしくはフィルムとする。定着ベルト４２の表層はＰＦＡまたはＰＴＦＥ層などの離型層を有し、トナーが付着しないように離型性をもたせている。
【００３０】
定着ベルト４２の基材と離型層との間には、シリコーンゴムの層などで形成する弾性層があってもよい。基材と離型層との間に弾性層がない場合は定着ベルト４２の熱容量が小さくなり定着性が向上するが、未定着画像を押しつぶして定着するときに、ベルト表面の微妙な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部にユズ肌状の跡が残るという不具合が生じ得る。これを改善するには、基材と離型層との間に弾性層を１００［μｍ］以上設ける必要がある。基材と離型層との間に弾性層を１００［μｍ］以上設けることがで弾性層の変形により、ベルト表面の微妙な凹凸が吸収され画像のベタ部にユズ肌状の跡が残るのを抑制することができる。
【００３１】
定着ベルト４２を昇温させる熱源は、図示したハロゲンヒータ４７でもよいが、ＩＨであってもよいし、また、抵抗発熱体やカーボンヒータ等であってもよい。
【００３２】
定着ベルト４２は外部のローラにより連れ回り回転し、本実施形態においては加圧ローラ４１が前記駆動装置により回転し、定着ニップで加圧ローラ４１から定着ベルト４２に駆動力が伝達されることにより定着ベルト４２が回転する。定着ベルト４２は定着ニップでニップ形成部材４３と加圧ローラ４１とにより挟み込まれて回転するが、定着ニップ以外では両端から保持する保持部材にガイドされており、定着ベルト４２の断面形状は安定的に円形状を維持している。
【００３３】
図４は、定着装置４の立ち上がり動作時における定着装置４の概略図である。
定着装置４の立ち上がり動作時において、定着ニップでの加圧によって、加圧ローラ４１の芯金４１ａと弾性層４１ｂとの接着界面に大きなせん断力が働く。そのため、この立ち上がり動作時のみ、所定のニップ幅を確保するための通常の加圧力より低い加圧力で加圧し、図１に示すように段階的に通常の加圧力になるようにする。
【００３４】
本実施形態の定着装置４では、図１に示すように、定着装置４の立ち上がり時の回転動作を、定着動作時における通常の加圧力をＦ［ＭＰａ］、立ち上がり時間をＴ［ｓ］とした場合に、０［ｓ］〜Ｔ／３［ｓ］まではＦ／３［Ｍｐａ］で加圧し、Ｔ／３［ｓ］〜２Ｔ／３［ｓ］では２Ｆ／３［Ｍｐａ］で加圧し、以降の立ち上がり動作完了まで（２Ｔ／３［ｓ］〜Ｔ［ｓ］まで）を通常の加圧力Ｆ［Ｍｐａ］で加圧回転させる。すなわち、立ち上がり動作の開始時から加圧力を３段階に分けてＦ／３［ＭＰａ］ずつ大きくして、立ち上がり動作完了時に加圧力が定着動作時における通常の加圧力Ｆ［ＭＰａ］となるようにしている。理想的には、立ち上がり時間に対する加圧力の増加が正比例になる事が望ましい。しかし、機構や制御が複雑になる事が懸念されるため、本実施形態の定着装置４では、時間と圧力とを３段階に区切った制御を行っている。
【００３５】
定着装置４の立ち上がり動作の開始時から動作完了時まで、スプリングによる加圧ローラ４１への加圧力（付勢力）を定着動作時の加圧力まで段階的に大きくすることで、定着ニップで圧接している加圧ローラ４１と定着ベルト４２との間の圧力が定着動作時の圧力まで段階的に大きくなる。これにより、定着装置４の立ち上がり動作の開始時に定着動作時の圧力で加圧ローラ４１と定着ベルト４２とが圧接している場合よりも、加圧ローラ４１と定着ベルト４２との間で生じる静止摩擦力が小さくなる。よって、前記静止摩擦力が小さくなる分、加圧ローラ４１の芯金４１ａと弾性層４１ｂとの界面で生じるせん断力を低減させることができる。
【００３６】
また、スプリングなどによりニップ形成部材４３を介して定着ベルト４２を加圧ローラ４１側に押し付けて、加圧ローラ４１と定着ベルト４２とを圧接させる構成の場合でもスプリングによる加圧対象が変わるだけで、上述したのと同様に、立ち上がり動作の開始時から動作完了時まで、段階的に加圧力を大きくなるように変更することで上述した効果を得ることができる。
【００３７】
なお、加圧力の最小値（Ｆ／３）は、定着ベルト４２を連れ周りさせる最低の加圧力以上とする。また、加圧力の変更は、所定のタイミング毎でスプリングが縮まるようにカム機構を制御部により制御して行う。
【００３８】
また、定着装置４の立ち上がり時の回転動作を、定着動作時の通常のプロセス線速をＶ［ｍｍ／ｓ］、立ち上がり時間をＴ［ｓ］とした場合に、０［ｓ］〜Ｔ／３［ｓ］まではＶ／３［ｍｍ／ｓ］で回転し、Ｔ／３［ｓ］〜２Ｔ／３［ｓ］では２Ｖ／３［ｍｍ／ｓ］で回転し、以降の立ち上がり動作完了まで（２Ｔ／３［ｓ］〜Ｔ［ｓ］まで）を通常のプロセス線速Ｖ［ｍｍ／ｓ］で回転させている。すなわち、定着装置４の立ち上がり動作の開始時からプロセス線速を３段階に分けてＶ／３［ｍｍ／ｓ］ずつ大きくして、定着装置４の立ち上がり動作完了時にプロセス線速が定着動作時における通常のプロセス線速Ｖ［ｍｍ／ｓ］となるようにしている。
【００３９】
定着装置４の立ち上がり動作の開始時から動作完了時まで、所定のタイミングで前記制御部により前記駆動装置を制御して加圧ローラ４１の回転速度であるプロセス線速を定着動作時のプロセス線速まで段階的に大きくすることで、定着装置４の立ち上がり動作の開始時に定着動作時のプロセス線速で加圧ローラ４１が回転する場合よりも、加圧ローラ４１の芯金４１ａと弾性層４１ｂとの界面で生じるせん断力を低減させることができる。
【００４０】
また、低圧、低速立ち上げを行うことで、加熱対象である定着ベルト４２から加圧ローラ４１への熱の流入が減少し、定着装置４の立ち上がり時間が短縮できるため、消費電力を減らすことも可能になる。
【００４１】
図５に示すように、任意の印刷要求に対し、その最終の記録紙後端が定着ニップを通過した時刻を０［ｓ］とし、動作停止までの時間をｔ［ｓ］とした場合に、０［ｓ］〜ｔ／２［ｓ］までは２Ｆ／３［Ｍｐａ］で加圧し、ｔ／２［ｓ］〜ｔ［ｓ］ではＦ／３［Ｍｐａ］で加圧し、ｔ［ｓ］以降は完全に離間し動作を停止させる。
【００４２】
また、任意の印刷要求に対し、その最終の記録紙後端が定着ニップを通過した時刻を０［ｓ］とし、動作停止までの時間をｔ［ｓ］とした場合に、０［ｓ］〜ｔ／２［ｓ］までは２Ｖ／３［ｍｍ／ｓ］で回転し、ｔ／２［ｓ］〜ｔ［ｓ］ではＶ／３［ｍｍ／ｓ］で回転し、ｔ［ｓ］以降は完全に動作を停止させる。
【００４３】
一般に、接着剤は耐熱性に課題があるため、印刷要求の終了時などのように定着装置４の高温時には加圧ローラ４１の弾性層４１ｂと芯金４１ａとの接着界面の強度が弱くなっている。そのため、本実施形態の定着装置４のように、段階的に加圧力とプロセス線速とを落としていくことが好ましい。
【００４４】
なお、スプリングなどによりニップ形成部材４３を介して定着ベルト４２を加圧ローラ４１側に押し付けて、加圧ローラ４１と定着ベルト４２とを圧接させる構成の場合でもスプリングによる加圧対象が変わるだけで、上述したのと同様に、任意の印刷要求に対し、その最終の記録紙後端が定着ニップを通過した後から動作停止まで、段階的に加圧力が小さくなるように変更することで上述した効果を得ることができる。
【００４５】
上述したように段階的に加圧力とプロセス線速とを段階的に変化させることにより、加圧ローラ４１の弾性層４１ｂと芯金４１ａとの接着界面への負荷を低減させているが、加圧ローラ４１の軸方向片側だけに駆動をかける片側駆動の場合では、加圧ローラ４１の軸方向駆動側と非駆動側とではねじれが発生しやすい。このようなねじれが発生すると、加圧ローラ４１の弾性層４１ｂと芯金４１ａとの接着界面への負荷が大きくなる。
【００４６】
加圧ローラ４１の弾性層４１ｂと芯金４１ａとの接着界面への負荷をさらに低減するためには、このねじれを解消することが望ましく、図６に示すように前記駆動装置に設けられる駆動ローラ５１の回転軸であるシャフト５１の軸方向両端部に設けた駆動ギヤ５２から、加圧ローラ４１の軸方向両側に設けた伝達ギヤ５３を介して加圧ローラ４１へ回転駆動力を伝達することで、駆動ローラ５０から加圧ローラ４１へ均等に駆動をかけることが可能になる。これにより、上述したような加圧ローラ４１のねじれを解消することができ、加圧ローラ４１の弾性層４１ｂと芯金４１ａとの接着界面への負荷を低減させることができる。
【００４７】
本実施形態の定着装置４では、樹脂や金属材料で加工されたニップ形成部材４３と、弾性層４１ｂが設けられた加圧ローラ４１とを加圧することで定着ニップ幅を確保しているが、片方の部材が硬く弾性変形をしないような構成では、加圧ローラ４１の弾性層４１ｂを厚くしなければ十分な量のニップ幅を確保することが難しい。
【００４８】
しかしながら、加圧ローラ４１の弾性層４１ｂを厚くすることで、熱膨張による加圧ローラ４１の外径変化が大きくなる。加圧ローラ４１で駆動しているため、この外径変化は、そのままプロセス線速の変化となり、紙搬送が不安定になって、シワやジャムなどの搬送問題が発生することがある。そこで、本実施形態の定着装置４では、加圧ローラ４１の表面温度を検知する温度検知手段であるサーミスタ４９を設けており、サーミスタ４９で加圧ローラ表面の温度を検出して、その検出した温度に応じて加圧ローラ４１のプロセス線速（回転数）を調整することにより、加圧ローラ４１の膨張によるプロセス線速の変化を抑制するすることができる。
【００４９】
また、定着装置４のプロセス線速を速くするにつれて、ニップ幅確保のために、加圧ローラ４１の弾性層４１ｂを厚くする必要があるため、低熱容量である発泡シリコーンゴムを弾性層４１ｂに用いることで、定着装置４の省エネルギー化が可能になる。
【００５０】
以上、本実施形態によれば、芯金４１ａと弾性層４１ｂとからなり回転可能に支持された駆動回転体である加圧ローラ４１と、加圧ローラ４１に対向して設けられた対向部材である定着ベルト４２と、加圧ローラ４１と定着ベルト４２との一方を他方に向かって付勢して加圧ローラ４１と定着ベルト４２とを圧接させる付勢手段である前記スプリングと、加圧ローラ４１を回転駆動させる駆動手段である前記駆動装置と、定着ベルト４２と加圧ローラ４１との少なくとも一方を加熱する加熱手段であるハロゲンヒータ４７とを備え、ハロゲンヒータ４７により定着ベルト４２と加圧ローラ４１との少なくとも一方が加熱されて、駆動装置により加圧ローラ４１が回転され、加圧ローラ４１と定着ベルト４２とで形成されたニップ部である定着ニップに送り込まれたトナー像の付着した記録媒体である転写紙Ｓを狭持搬送しつつ、熱や圧力によって前記トナー像を転写紙Ｓに定着させる定着装置４において、立ち上がり動作の開始時から完了時までの間で、スプリングによる加圧ローラ４１または定着ベルト４２への付勢力である加圧力を定着動作時の加圧力まで段階的に大きくし、加圧ローラ４１の回転速度であるプロセス線速を駆動装置により定着動作時のプロセス線速まで段階的に大きくする。これにより、前記定着ニップで圧接している加圧ローラ４１と定着ベルト４２との間の圧力が定着動作時の圧力まで段階的に大きくなる。よって、立ち上がり動作の開始時に加圧ローラ４１と定着ベルト４２との間で生じる静止摩擦力が、定着動作時の圧力で加圧ローラ４１と定着ベルト４２とが圧接している場合よりも小さくなるので、前記静止摩擦力が小さくなる分、加圧ローラ４１の芯金４１ａと弾性層４１ｂとの界面で生じるせん断力を低減させることができる。また、立ち上がり動作の開始時から完了時までの間で、加圧ローラ４１のプロセス線速を駆動装置により定着動作時のプロセス線速まで段階的に大きくすることで、加圧ローラ４１の芯金４１ａと弾性層４１ｂとの界面で生じるせん断力を低減させることができる。
また、本実施形態によれば、任意の印刷要求に対し最後の転写紙Ｓが定着ニップを通過した後、スプリングによる加圧ローラ４１への加圧力を段階的に小さくすることで、前記定着ニップで圧接している加圧ローラ４１と定着ベルト４２との間の圧力が段階的に小さくなり、加圧ローラ４１の芯金４１ａと弾性層４１ｂとの界面で生じるせん断力を低減させることができ、高温時に加圧ローラ４１の弾性層４１ｂと芯金４１ａとの接着界面の強度が弱くなっていても、芯金から弾性層が剥がれるのを抑制することができる。
また、本実施形態によれば、任意の印刷要求に対し最後の転写紙Ｓが定着ニップを通過した後、加圧ローラ４１のプロセス線速を駆動装置により段階的に小さくすることで、加圧ローラ４１の芯金４１ａと弾性層４１ｂとの界面で生じるせん断力を低減させることができ、高温時に加圧ローラ４１の弾性層４１ｂと芯金４１ａとの接着界面の強度が弱くなっていても、芯金から弾性層が剥がれるのを抑制することができる。
また、本実施形態によれば、駆動装置に設けられる駆動ローラ５０は、加圧ローラ４１の軸方向両端部に駆動伝達部材である駆動ギヤ５１を介して駆動を伝達させることで、加圧ローラ４１の軸方向でねじれが生じるのが抑えられ、加圧ローラ４１の弾性層４１ｂと芯金４１ａとの接着界面への負荷を低減させることができる。
また、本実施形態によれば、加圧ローラ４１の表面温度を検知する温度検知手段であるサーミスタ４９を有しており、サーミスタ４９の検知結果に応じて駆動装置により加圧ローラ４１のプロセス線速を調整することで、加圧ローラ４１の膨張によるプロセス線速の変化を抑制するすることができる。
また、本実施形態によれば、加圧ローラ４１の弾性層４１ｂが発泡シリコーンゴムからなることで、定着装置４の省エネルギー化が可能になる。
また、本実施形態によれば、上記従動回転体は可撓性を有する無端状のベルト部材である定着ベルト４２であり、定着ベルト４２を加熱する熱源であるハロゲンヒータ４７と、定着ベルト４２を両端で回転可能に支持する支持部材である支持体４６と、定着ベルト４２の内部に設けられ定着ベルト４２を介して加圧ローラ４１と対向し上記定着ニップを形成するニップ形成部材４３とを備える定着装置４の構成を採用することができる。
また、本実施形態によれば、潜像担持体である感光体ドラム２１と、感光体ドラム２１上に潜像を形成する潜像形成手段である書き込みユニット９と、感光体ドラム２１上の潜像を現像し像形成物質からなるトナー像を形成する現像手段である現像装置１０と、トナー像を転写紙Ｓに定着する定着手段とを備えた画像形成装置において、前記定着手段として、本発明を採用した定着装置４を用いることにより、加圧ローラ４１の芯金４１ａと弾性層４１ｂとの界面で生じるせん断力を低減させることができ、芯金から弾性層が剥がれるのを抑制することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１      中間転写ベルト
１ａ    張架ローラ
１ｂ    中間転写ベルト駆動ローラ
２      トナーボトル
３      排紙ローラ対
４      定着装置
５      ２次転写ローラ
６      レジストローラ対
７      給紙コロ
８      給紙トレイ
９      書き込みユニット
１０    現像装置
１１    一次転写ローラ
１２    ベルトクリーニング装置
１４    感光体クリーニング装置
１５    帯電装置
２１    感光体ドラム
４１    加圧ローラ
４１ａ  芯金
４１ｂ  弾性層
４２    定着ベルト
４３    ニップ形成部材
４４    潤滑シート
４５    断熱材
４６    支持体
４７    ハロゲンヒータ
１０１  プロセスカートリッジ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５２】
【特許文献１】特開２００９−１５１１１８号公報
【図１】
2012113243.tif 000003
【図２】
2012113243.tif 000004
【図３】
2012113243.tif 000005
【図４】
2012113243.tif 000006
【図５】
2012113243.tif 000007
【図６】
2012113243.tif 000008