(57)【要約】【課題】生産性を低下させることなく最適なニップ幅を得ることができるとともに、安定した定着性能を維持できるようにする。【解決手段】本発明は、加熱源２４と、弾性層１７ｂを芯金１７ａの外周面に形成してなる定着ローラ１５と、この定着ローラ１５の回転数を検知する定着ローラ回転数検知手段２１と、その定着ローラ１５の弾性層１７ｂに圧接してニップ部Ｎを形成する加圧ローラ１７と、上記定着ローラ１５に加圧ローラ１７を接離するように移動させる移動手段１８とを備え、上記定着ローラ１５が加圧ローラ１７に従って回転する定着装置において、通紙動作時に前記定着ローラ１５の回転数に応じてニップ部Ｎの幅を増減調整させるニップ幅調整手段２２Ａを設けている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱源と、
弾性層を芯金の外周面に形成してなる定着ローラと、
前記定着ローラの回転数を検知するための定着ローラ回転数検知手段と、
前記定着ローラの弾性層に圧接してニップ部を形成する加圧ローラと、
前記定着ローラに接離するように前記加圧ローラを移動させる移動手段とを備え、前記定着ローラが前記加圧ローラに従って回転する定着装置において、
通紙動作時に前記定着ローラの回転数に応じて前記ニップ部の幅を増減調整するニップ幅調整手段を設けたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
加熱源と、
弾性層を芯金の外周面に形成してなる定着ローラと、
前記定着ローラの芯金温度を検知するための定着ローラ温度検知手段と、
前記定着ローラの弾性層に圧接してニップ部を形成する加圧ローラと、
前記定着ローラに接離するように前記加圧ローラを移動させる移動手段とを備え、前記定着ローラが前記加圧ローラに従って回転する定着装置において、
通紙動作時に前記定着ローラの芯金温度に応じて前記ニップ部の幅を増減調整するニップ幅調整手段を設けたことを特徴とする定着装置。
【請求項３】
ニップ幅調整手段は、定着ローラの回転数に基づいて、その定着ローラの外径変位量を算出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４】
ニップ幅調整手段は、定着ローラの芯金温度に基づいて、その定着ローラの外径変位量を算出することを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項５】
ニップ幅調整手段は、通紙動作前の定着ローラの回転数に基づいて、通紙開始時の加圧ローラの移動量を決定することを特徴とする請求項１又は３に記載の定着装置。
【請求項６】
ニップ幅調整手段は、通紙動作前の定着ローラの芯金温度に基づいて、通紙開始時の加圧ローラの移動量を決定することを特徴とする請求項２又は４に記載の定着装置。
【請求項７】
ニップ幅調整手段は、通紙動作中における前記ニップ部に用紙がない紙間時の定着ローラの回転数に基づいて、ニップ幅の調整量を算出することを特徴とする請求項１，３又は５に記載の定着装置。
【請求項８】
ニップ幅調整手段は、通紙動作中における前記ニップ部に用紙がない紙間時の定着ローラの芯金温度に基づいて、ニップ幅の調整量を算出することを特徴とする請求項２，４又は６に記載の定着装置。
【請求項９】
ニップ幅調整手段は、前記加圧ローラを前記定着ローラ側に所定量移動させて前記ニップ部の幅を調整するとき、前記加圧ローラを移動前の位置から移動後の位置まで直接移動させることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の定着装置を用いた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、定着装置及びこれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から知られている電子写真方式の複写機，プリンター等の画像形成装置では、用紙に転写されたトナー像を加熱溶融して用紙に定着させる定着装置が設けられている。
上記の定着装置としては、定着ベルトの熱により用紙上のトナー像を加熱溶融するベルト定着方式のものや、定着ローラの熱により用紙上のトナー像を加熱溶融するローラ定着方式のもの等が知られている。
【０００３】
例えば上記したベルト定着方式の定着装置の構成は次のとおりである。
すなわち、この方式の定着装置は、定着ローラや加熱ローラ等に張架された定着ベルトを介して定着ローラに圧接してニップ部を形成する加圧ローラ、この加圧ローラを定着ローラに対して接離する方向に移動させる移動機構等を備えている。
そして、定着ベルトを介して定着ローラと加圧ローラとの間に形成されるニップ部に用紙を挟み込んで送り出す際、定着ベルトの熱により用紙上のトナー像を加熱溶融し、圧力を加えることによって、トナー像を用紙に定着させている。
このような定着装置においては、ニップ部を通過する用紙上の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、ニップ部の幅（以下、ニップ幅という。）を適切に制御することが重要となる。
【０００４】
上記ベルト定着方式の定着装置として特許文献１に開示された構成のものがある。
特許文献１に開示されている定着装置は、加圧ローラを定着ローラに接離させる構成を備えたものである。この構成においては、その加圧ローラが定着ローラに当接する際の、加圧ローラの温度の変化率が基準値を超えた時点における加圧ローラの位置を、その加圧ローラが定着ローラの弾性層に対して接触を開始した接触開始位置として検知している。
【０００５】
そして、用紙の種類に応じ、最適なニップ幅が得られる接触開始位置からの加圧ローラの移動量を算出し、この算出した移動量分だけ加圧ローラを定着ローラ側に移動させている。また、定着ローラの芯金温度に基づいて熱的に過渡状態又は平衡状態であるかを判別し、熱的な過渡状態と判別したときには、膨張する定着ローラに応じて加圧ローラの移動量を調整し、所要のニップ幅を形成している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した特許文献１に記載の定着装置では、次のような課題が未解決のままである。
すなわち、用紙を連続で搬送して定着させる動作（連続通紙）においては、最適な加圧ローラの移動量を得るために加圧ローラの位置を定着ローラと圧接した位置から離間した位置まで移動させてから接触開始位置を求めなければならない。このため、生産性の低下を回避できず、さらには、定着ローラが加圧ローラにより連れ回る構成のものにおいては、この技術を適用することができない。
【０００７】
そこで本発明は、生産性を低下させることなく最適なニップ幅を得ることができるとともに、安定した定着性能を維持できる定着装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、加熱源と、弾性層を外周面に形成してなる定着ローラと、前記定着ローラの回転数を検知する回転数検知手段と、前記定着ローラの弾性層に圧接してニップ部を形成する加圧ローラと、前記定着ローラに接離するように前記加圧ローラを移動させる移動手段とを備え、前記定着ローラが前記加圧ローラに従って回転する定着装置において、通紙動作時に前記定着ローラの回転数に応じて前記ニップ部の幅を増減調整するニップ幅調整手段を設けたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、生産性を低下させることなく最適なニップ幅を得ることができるとともに、安定した定着性能を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】画像形成装置の一例としてのタンデム方式のカラーレーザプリンタの概略構成を示す側面図である。
【図２】本発明の第一の実施形態に係る定着装置の詳細を示す拡大側面図である。
【図３】定着ローラの回転数と定着ローラの外径の関係を示したグラフである。
【図４】カムの回転軸中心からのカム面距離を示すグラフである。
【図５】定着ローラの回転数を定着ローラ回転数検出センサによって検出する様子を示す説明図である。
【図６】本発明の第二の実施形態に係る定着装置における定着ローラの芯金温度と定着ローラ外径の関係を示すグラフである。
【図７】カムの回転軸中心からのカム面距離を示すグラフである。
【図８】第二の実施形態に係る定着装置における定着ローラの芯金温度の推移の一例を示すグラフである。
【図９】通紙時の定着ローラの芯金温度を拡大して示すグラフである。
【図１０】第二の実施形態に係る定着装置における定着ローラの芯金の温度推移の一例を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の第一の実施形態に係る定着装置及びこれを用いた画像形成装置について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態においては、定着装置としてベルト定着方式のものを、また、画像形成装置としてタンデム方式のカラーレーザプリンタを一例として説明する。
【００１２】
図１は、上記したタンデム方式のカラーレーザプリンタの概略構成を示す側面図である。
このカラーレーザプリンタ１００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を備えている。これら画像形成ユニット１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが転写ベルト１０の走行方向（図中矢印Ｂ方向）に沿って順次配置されたタンデム方式のものである。
【００１３】
画像形成ユニット１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、それぞれ感光体２ａ〜２ｄ、ドラム帯電器３ａ〜３ｄ、露光装置４ａ〜４ｄ、現像器５ａ〜５ｄ、転写器６ａ〜６ｄ及び清掃装置７ａ〜７ｄを備えている。
【００１４】
感光体２ａ〜２ｄはドラム形に構成されており、図中矢印Ａ方向に回転操作される。ドラム帯電器３ａ〜３ｄは、回転操作される感光体２ａ〜２ｄを一様に帯電させる。露光装置４ａ〜４ｄは、ドラム帯電器３ａ〜３ｄにより帯電された感光体２ａ〜２ｄの表面にレーザ光を走査し、画像データに基づく静電潜像を形成している。
【００１５】
現像器５ａ〜５ｄは、露光装置４ａ〜４ｄの露光により感光体２ａ〜２ｄに形成された静電潜像をトナーにより現像している。転写器６ａ〜６ｄは、現像器５ａ〜５ｄの現像により感光体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。清掃装置７ａ〜７ｄは、感光体２ａ〜２ｄの表面を清掃するものである。
【００１６】
上記の構成からなるカラーレーザプリンタ１００の動作は、次のとおりである。
画像形成ユニット１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄにより形成されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ４色のトナー像が転写ベルト１０上に重ね合わせて転写されることにより、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。
転写ベルト１０上に形成されたトナー像は、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り、図中矢印Ｈの方向に搬送されて転写ベルト１０と用紙転写器９との間を通過する記録媒体Ｐ上に転写される。また、転写ベルト１０上の未転写トナーはベルト清掃装置１２で回収されるようになっている。なお、記録媒体（以下、「用紙」という。）Ｐ上に転写されたトナー像は、定着装置１１によって用紙Ｐに定着される。
【００１７】
次に、上記した定着装置１１の詳細について図２をも参照して説明する。図２は、第一実施形態に係る定着装置１１の詳細を示す拡大側面図である。
この定着装置１１は、定着ベルト１３を用いたベルト定着方式のものである。その定着装置１１は、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、定着ローラ回転数検知センサ２１及び制御部２２等を備えている。
上記の定着ローラ回転数検知センサ２１は、定着ローラ１５の回転数を検知するための定着ローラ回転数検知手段である。
【００１８】
上記の定着ベルト１３は、加熱ローラ１４と定着ローラ１５に張架・支持されている。この定着ベルト１３は、樹脂材料からなるベース層上に、弾性層、離型層が順次積層された多層構造の無端状のものである。この定着ベルト１３の弾性層は、フッ素ゴム、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム等の弾性材料で形成されている。また、上記の離型層は、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）、等で形成されている。なお、上記定着ベルト１３の表層に離型層を設けることにより、トナー像Ｔに対する離型性（剥離性）が担保されている。
【００１９】
加熱ローラ１４は、金属材料からなる薄肉の円筒体であって、その円筒体の内部にはヒータ２４（加熱源）が配設されている。ヒータ２４は、ハロゲンヒータやカーボンヒータであって、その両端部が定着装置１１の側板（図示しない）に固定されている。
加熱ローラ１４は、これの両端軸部が定着装置１１の側板に軸受を介して回転自在に取り付けられている。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で発熱する。このヒータ２４からの輻射熱によって加熱ローラ１４が加熱されて、さらに加熱ローラ１４からの熱伝導により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に熱が加えられる。
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によって検知され、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。
【００２０】
定着ローラ１５は、弾性層を芯金１５ａの外周面に形成したものである。
具体的には、ステンレススチール（例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４２０）等からなる芯金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が形成されている。
この定着ローラ１５は、その両端軸部が定着装置１１の側板に軸受を介して回転自在に取り付けられており、本実施形態においては加圧ローラ１７に従って回転するようになっている。これにより、定着ベルト１３が駆動されて図中矢印Ｄ方向に走行する。なお、定着ローラ１５は、これを図示しない定着ローラ駆動部によって回転駆動してもよい。
【００２１】
加圧ローラ１７は、定着ローラ１５とほぼ同じ構成のものであり、ステンレススチール（例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４２０）等からなる芯金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。
【００２２】
上記の構成からなる定着装置１１では、加圧ローラ１７が定着ベルト１３を介して定着ローラ１５に圧接してニップ部Ｎ（図２参照）を形成している。本定着装置１１においては、ニップ部Ｎを形成させるために、定着ローラ１５の弾性層１５ｂを、加圧ローラ１７の弾性層１７ｂよりも厚くしている。例として、加圧ローラ１７の弾性層１７ｂは２ｍｍあるのに対して、定着ローラ１５の弾性層１５ｂは１５ｍｍである。
【００２３】
加圧ローラ移動機構１８は、前記定着ローラ１５に加圧ローラ１７を接離するように移動させる移動手段である。
この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の両端軸受けは、その揺動アーム１８ａに回転自在な状態で支持されている。揺動アーム１８ａは、その一端側に設けられた揺動軸１８ｂを中心として揺動自在にされている。また、その揺動アーム１８ａの他端側にはベアリング１８ｃが固定され、そのベアリング１８ｃの図中下方に接触する位置にカム１８ｄが設けられている。
【００２４】
このカム１８ｄは、図示しないモータ、例えばステッピングモータといったカム回転角を制御可能なモータにより駆動される。また、カム１８ｄには遮蔽板１８ｅが備えられ、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。
【００２５】
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、常にベアリング１８ｃに接触した状態に保たれている。そして、モータの駆動によりカム１８ｄが図中矢印Ｅ方向に回転すると、ベアリング１８ｃが図中矢印Ｆ方向に移動する。これにより、揺動アーム１８ａに支持された加圧ローラ１７が図中矢印Ｇ方向、つまり定着ローラ１５に接近する方向に移動することになる。一方、モータの駆動によりカム１８ｄが図中矢印Ｅ’方向に回転すると、ベアリング１８ｃが図中矢印Ｆ’方向に移動する。これにより、揺動アーム１８ａに支持された加圧ローラ１７が図中矢印Ｇ’方向、つまり定着ローラ１５から離間する方向に移動することになる。
【００２６】
用紙Ｐ上のトナー像Ｔを加熱溶融して用紙Ｐ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てトナー像Ｔに最適な熱量を与える必要がある。
【００２７】
ニップ幅は、上記の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できる。しかしながら、定着ローラ１５の弾性層１５ｂが温度上昇に伴って膨張することで定着ローラ１５の外径が大きくなる。これにより、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、結果として定着性のばらつきを招いてしまう場合がある。
【００２８】
そこで、本実施形態に係る定着装置１１では、定着ローラ回転数検知センサ２１によって検知した定着ローラの回転数から定着ローラ１５の外径変位量を算出する。そして、その定着ローラ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側に移動させる量を制御している。これにより、最適なニップ幅を得ることができるようにしている。
【００２９】
ところで、図２に示す制御部２２の入力側には、上記した定着ローラ回転数検知センサ２１が、また、出力側には加圧ローラ移動機構１８や加熱ローラ１４のヒータ２４等がそれぞれ接続されており、所要のプログラムの実行により次の機能を実現している。
【００３０】
（１）通紙動作時において定着ローラ１５の回転数に基づいてニップ部Ｎの幅を増減調整する機能。この機能を「ニップ幅調整手段２２Ａ」という。
本実施形態においては、定着ローラ回転数検知センサ２１によって検知した定着ローラ１５の回転数に基づいて、定着ローラ１５の外径変位量を算出している。そして、定着ローラ１５に接離する方向において、加圧ローラ移動機構１８によって加圧ローラ１７を移動させることによりニップ部Ｎの幅の増減調整を行っている。
【００３１】
上記した図２に加え、図３，４を参照してさらに具体的に説明する。図３は定着ローラ回転数と定着ローラの外径の関係を示したグラフ、図４はカム１８ｄの回転軸中心からのカム面距離を示したグラフである。なお、図３においては、縦軸が定着ローラの外径、横軸が定着ローラの回転数を示している。また、図４においては、縦軸がカム距離、横軸が回転角度を示している。
【００３２】
加圧ローラ１７に従って回転（連れ回る）する定着ローラ１５の外径が小さいときは定着ローラ１５の回転数が高く、定着ローラ１５の弾性層１５ｂが温度上昇により膨張して定着ローラ１５の外径が大きいときは定着ローラ１５の回転数が低い。具体的な回転数は、定着ローラ１５の弾性層１５ｂの厚みや弾性率により異なるが、実験的に容易に求めることができる。
【００３３】
図４に示すように、カム１８ｄの回転角に応じてカム面高さが決定するものである。
上記二つのグラフから、たとえば定着ローラ１５の回転数がある回転数だけ低下したことを定着ローラ回転数検知センサ２１が検知したときに、低下した回転数に応じてどれだけ定着ローラ１５の外径が拡大したかが分かる。また、その外径拡大分に応じて加圧ローラ１７を定着ローラ１５から離間するＧ’方向にどれだけ移動させればよいか分かる。
その移動量に応じてカム面の高さを現在位置からどれだけ変位させるかが一意に求まるので、そのカム面高さ変位量を得るためにカム１８ｄをＥの方向にどれだけ回転させればよいかが分かる。その回転角だけカム１８ｄが不図示のモータにより回ることにより、加圧ローラ移動機構１８が加圧ローラ１７をＧ’方向に所定量移動させる。
【００３４】
定着ローラ回転数がある回転数だけ上昇したときも、上記と同様にして加圧ローラ１７のＧ方向の移動量とその移動量に応じたカム１８ｄの回転角が求まり、加圧ローラ移動機構１８が加圧ローラ１７をＧ方向に所定量移動させる。なお、加圧ローラ１７の移動量を変更するとき、上記の手順で行われることから加圧ローラ１７を基準位置に戻す必要がない。そのため、加圧ローラ１７の移動前の位置から移動後の位置まで直接移動させることが可能である。
【００３５】
また、本実施形態に係る定着装置１１は、通紙動作中におけるニップ部Ｎに用紙Ｐがない紙間時の回転数に基づいてニップ幅の調整量を算出するように設定されている。用紙Ｐがニップ部Ｎに進入すると、用紙Ｐの厚み分だけ定着ローラ１５と加圧ローラ１７に加わる圧力が増加し、圧力に変動が生じると定着ローラ１５の弾性層１５ｂの圧縮量が変動し定着ローラ１５の回転数が変動する。すなわち、用紙Ｐの厚みにより定着ローラ１５の回転数が変動する。定着装置１１には、様々な厚みの紙が混載されて通紙されることから、用紙Ｐの厚みにより変動しない紙間時の定着ローラ１５の回転数をもとにニップ幅の調整量が算出される。
【００３６】
さらに、連続印刷時において本実施形態に係る定着装置１１は、ニップ部Ｎに用紙Ｐがない紙間時にカム１８ｄが回転してニップ幅を調整する。ニップ部Ｎに用紙があるときにカム１８ｄが回転してニップ幅を調整すると、１ページ内で定着性が変動することがあるため、ニップ部Ｎに用紙Ｐがあるときにはニップ幅の調整を行わない。
【００３７】
通紙動作を開始するときの定着ローラ１５の温度は、十分に冷えた冷間状態から前回の通紙動作が終了した直後の熱間状態までと、多岐にわたる。それに伴い、定着ローラ１５の弾性層１５ｂの膨張量は一定ではない。そのため、本実施形態に係る定着装置１１は、用紙Ｐがニップ部Ｎに進入する前である通紙動作前の定着ローラ１５の回転数をもとに加圧ローラ１７の移動量を決定し、用紙Ｐがニップ部Ｎに進入するときに最適なニップ幅で通紙することができる。
【００３８】
次に、定着ローラの回転数を検出する構成について、図５を参照して説明する。図５は、定着ローラの回転数を定着ローラ回転数検知センサ２１によって検出する様子を示す説明図である。
定着ローラ１５の側方には、上記した定着ローラ回転数検知センサ２１が配置され、定着ローラ１５の回転数を検出している。
本実施形態においては、定着ローラ回転数検知センサ２１は例えば発光素子と受光素子を備えた光学センサである。その定着ローラ回転数検知センサ２１によって、定着ローラ１５の表面上にある一定間隔にて形成された光を吸収するパターン１５ｃを通過することを検知する。これにより、受光素子で得られる光量の変化の周期から、制御部２２によって定着ローラ１５の回転数を算出することができる。
【００３９】
定着ローラ１５に形成される光を吸収するパターン１５ｃは定着ローラ１５の内側若しくは定着ローラの側面でもよい。また、定着ローラ回転数検知センサ２１をホールセンサとし、定着ローラ１５上に形成するパターンをある一定間隔の磁性パターンとすることにより、ホールセンサの出力の変動周期から制御部２２によって定着ローラ１５の回転速度を算出することが可能である。この構成では、光学センサを用いた場合よりもトナー粉や紙粉によるセンサ誤検知の影響を受けない定着装置を提供することができる。
【００４０】
次に、第二の実施形態に係る定着装置について、上記した図１，２とともに図６〜１０を参照して説明する。なお、上述した実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００４１】
第二の実施形態に係る定着装置１１は、上記定着ローラ回転数検知センサ２１に代えて、定着ローラ温度検知センサ２１Ａ（図２参照）を配設し、これにより定着ローラ１５の芯金温度を検知している。本実施形態において示す制御部２２は、所要のプログラムの実行により次の機能を実現している。
【００４２】
（２）通紙動作時において定着ローラ１５の芯金温度に基づいて、ニップ部Ｎの幅を増減調整する機能。この機能を「ニップ幅調整手段２２Ｂ」という。
本実施形態においては、定着ローラ温度検知センサ２１Ａによって検知した定着ローラ１５の温度（芯金温度）に基づいて、定着ローラ１５の外径変位量を算出している。そして、定着ローラ１５に接離する方向において、加圧ローラ移動機構１８によって加圧ローラ１７を移動させることによりニップ部Ｎの幅の増減調整を行っている。また、通紙動作中におけるニップ部Ｎに用紙Ｐがない紙間時の芯金温度に基づいてニップ幅の調整量を算出するようにしている。
【００４３】
図６は、第二の実施形態に係る定着装置における定着ローラの芯金温度と定着ローラ外径の関係を示すグラフ、図７は、カムの回転軸中心からのカム面距離を示すグラフである。
図６に示すように、定着ローラ１５の膨張量は、弾性層１５ｂの線膨張率が材質により決まるため、弾性層１５ｂの膨張量を考慮した温度別の定着ローラ１５の外径が求まる。また、図７に示すように、カム１８ｄの回転角に応じてカム面高さが決定するものである。
【００４４】
図６に示すように、定着ローラ芯金１５ａがある温度だけ上昇したことを定着ローラ温度検知センサ２１Ａによって検知したとき、温度上昇分に応じてどれだけ定着ローラ１５の外径が拡大（膨張）したかが分かる。そして、その外径拡大分に応じて加圧ローラ１７を定着ローラ１５から離間するＧ’方向にどれだけ移動させればよいかが分かる。
【００４５】
上記の移動量に応じてカム面の高さを現在位置からどれだけ変位させるかが一意に求まるので、そのカム面の高さ変位量を得るためにカム１８ｄをＥの方向にどれだけ回転させればよいかが分かる。そして、その回転角だけカム１８ｄが不図示のモータにより回動することにより、加圧ローラ移動機構１８が加圧ローラ１７をＧ’方向に所定量移動させる。
定着ローラ芯金１５ａがある温度だけ低下したときにも、上記と同様にして加圧ローラ１７のＧ方向の移動量とその移動量に応じたカム１８ｄの回転角が求まり、加圧ローラ移動機構１８が加圧ローラ１７をＧ方向に所定量移動させる。
【００４６】
なお、加圧ローラ１７の移動量を変更するとき、上記の手順で行われることから加圧ローラ１７を基準位置に戻す必要がない。そのため、加圧ローラ１７の移動前の位置から移動後の位置まで直接移動させることが可能である。
また、連続印刷時において本実施形態にかかる定着装置１１は、ニップ部Ｎに用紙Ｐがない紙間時にカム１８ｄが回転してニップ幅を調整する。ニップ部Ｎに用紙Ｐがあるときにカム１８ｄが回転してニップ幅を調整すると、１ページ内で定着性が変動することがあるため、ニップ部Ｎに用紙Ｐがあるときにはニップ幅の調整を行わない。さらに、本実施形態に係る定着装置１１は、通紙動作中の定着ローラ芯金１５ａの温度検出タイミングが前記ニップ部Ｎに用紙がない紙間時に設定されている。
【００４７】
図８は、第二の実施形態に係る定着装置における定着ローラの芯金温度の推移の一例を示すグラフ、図９は、通紙時の定着ローラの芯金温度を拡大して示すグラフである。
ヒータ２４は定着ベルト１３の表面温度が制御温度に維持されるようにオンオフするが、その間、定着ローラ１５の芯金１５ａは緩やかに温度上昇を続ける。その後、所定時間のウォームアップ時間が経過すると、通紙が開始される。
定着ローラ１５の芯金１５ａの温度は、通紙されるまでは図８に示すように緩やかに温度上昇するが、通紙時には図９に示すように温度が上下する。これは、用紙Ｐがニップ部Ｎを通過するときは用紙Ｐが定着ベルト１３の熱を吸熱し、定着ベルト１３と接する定着ローラ１５も温度が低下する。このために、定着ローラ１５の芯金１５ａの温度がＴ１まで低下するが、用紙Ｐがニップ部Ｎにない紙間では、吸熱されるものがなくなるため温度がＴ２まで上昇するためである。
上記のことから、１ページ内の定着性を安定させかつページ毎の定着性を安定させるために、定着ローラ温度検知センサ２１の検出タイミングは、用紙Ｐがニップ部Ｎを通過した時点に設定されている。通紙が終了してから再度通紙を行うとき、定着ローラ１５の芯金１５ａの温度は、必ずしも同じではない。
【００４８】
図１０は、第二の実施形態に係る定着装置における定着ローラの芯金の温度推移の一例を示したグラフである。なお、図１０において、縦軸は定着ローラの芯金温度、横軸は時間を示している。
最初の通紙が行われるとき、定着ローラ１５の芯金１５ａの温度はＴ３であり、温度Ｔ３に応じた加圧ローラ１７の移動量が決定される。そして、通紙により温度上昇するが温度上昇に合わせ、紙間において加圧ローラ１７の移動量が制御されてニップ幅を一定に保って通紙される。
【００４９】
その後、通紙が終了し待機に入ると、定着ベルト１３の待機時の設定温度は通紙時よりも低いため、定着ローラ１５の芯金１５ａの温度は低下する。再度通紙を行うとき、定着ローラ１５の芯金１５ａの温度Ｔ４は、待機時間の長さに依存するため必ずしもＴ３＝Ｔ４とはならない。そこで、通紙動作前の芯金温度Ｔ４をもとに通紙開始の加圧ローラ１７の移動量が決定されることにより、最適なニップ幅で通紙することができる。
【００５０】
本発明は上述した実施形態に限るものではなく、次のような変形実施が可能である。
例えば、上記の各実施形態においては、ベルト定着方式の定着装置１１を例として説明したが、これに限るものではなく、ローラ定着方式等、他の方式の定着装置に対しても有効に適用可能である。また、上記の実施形態においては、本発明をタンデム方式のカラーレーザプリンタ１００に適用した例について説明したが、本発明は、定着装置を備えるあらゆる画像形成装置に対して有効に適用可能である。
【符号の説明】
【００５１】
２ａ〜２ｄ        感光体
４ａ〜４ｄ        露光装置
９                用紙転写器
１０              転写ベルト
１２              ベルト清掃装置
１４              加熱ローラ
１５              定着ローラ
１５ａ            芯金
１５ｂ            弾性層
１７              加圧ローラ
１７ａ            芯金
１７ｂ            弾性層
１８              移動手段（加圧ローラ移動機構）
１８ａ            揺動アーム
１８ｂ            揺動軸
１８ｄ            カム
１８ｅ            遮蔽板
２１              定着ローラ回転数検知センサ
２１Ａ            定着ローラ温度検知センサ
２２Ａ，２２Ｂ    ニップ幅調整手段
１００            カラーレーザプリンタ
Ｎ                ニップ部
Ｐ                用紙
Ｔ                トナー像
Ｔ４              芯金温度
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５２】
【特許文献１】特開２０１２−４２７５５号公報
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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