特許 7574550 画像形成装置、押圧力制御方法および押圧力制御プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-21

(45)【発行日】2024-10-29

(54)【発明の名称】画像形成装置、押圧力制御方法および押圧力制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/20 20060101AFI20241022BHJP

   G03G 15/00 20060101ALI20241022BHJP

【ＦＩ】

G03G15/20 535

G03G15/00 303

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020101135

(22)【出願日】2020-06-10

(65)【公開番号】P2021196425

(43)【公開日】2021-12-27

【審査請求日】2023-03-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000001270

【氏名又は名称】コニカミノルタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108523

【弁理士】

【氏名又は名称】中川 雅博

(72)【発明者】

【氏名】羽田野 英紀

【審査官】内藤 万紀子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０２５９６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１１６７０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１８００４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１４５５４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０９５３２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１４６９１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－００３０５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１５９８５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１４２９９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６５８０８９４（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特開２００８－２９８９３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１０７１４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０４６５０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０９５１９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｇ １５／２０

Ｇ０３Ｇ １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

加圧ローラーと、
前記加圧ローラーを回転駆動する駆動部と、
前記加圧ローラーに対向して設けられ、前記加圧ローラーとの間でニップ部を形成する加熱部と、
前記加圧ローラーと前記加熱部との一方を他方に向けて押圧する押圧力を調整する押圧力調整部と、 前記ニップ部を通過する記録媒体のサイズに基づいて前記押圧力を決定する決定手段と、
前記加熱部が回転する負荷を検出する負荷検出手段と、を備え、
前記加熱部は、前記加圧ローラーに対向する位置に配置された押圧部材と、
前記押圧部材と前記加圧ローラーとの間を通り、前記ニップ部の少なくとも一部で前記加圧ローラーと直接接触し、前記加圧ローラーの回転に伴って前記押圧部材に対して摺動する無端の定着ベルトと、を含み、
前記決定手段は、前記負荷が所定の閾値以上の場合に、前記記録媒体のサイズが大きいほど前記押圧力を大きな値に決定する、画像形成装置。

【請求項2】

前記記録媒体の前記サイズは、前記ニップ部を通過する前記記録媒体の前記加圧ローラーの回転軸と平行な方向の長さである、請求項１に記載の画像形成装置。

【請求項3】

前記所定の閾値は、前記記録媒体の前記サイズに対して定められる、請求項１または２に記載の画像形成装置。

【請求項4】

前記負荷検出手段は、前記駆動部が前記加圧ローラーを回転駆動するためのトルクを検出する、請求項１～３のいずれかに記載の画像形成装置。

【請求項5】

前記負荷検出手段は、前記駆動部が前記加圧ローラーを回転駆動する累積回数を検出する、請求項１～４のいずれかに記載の画像形成装置。

【請求項6】

装置の環境を示す環境情報を取得する環境情報取得手段をさらに備え、
前記決定手段は、前記環境情報にさらに基づいて前記閾値を変更する、請求項１～５のいずれかに記載の画像形成装置。

【請求項7】

前記押圧力調整部は、前記ニップ部を前記記録媒体が通過する間に前記加圧ローラーを押圧する、請求項１～６のいずれかに記載の画像形成装置。

【請求項8】

前記押圧力に応じて前記加熱部の発熱量を調整する発熱量調整手段を、さらに備えた請求項１～７のいずれかに記載の画像形成装置。

【請求項9】

画像形成装置で実行される押圧力制御方法であって、
前記画像形成装置は、
加圧ローラーと、
前記加圧ローラーを回転駆動する駆動部と、
前記加圧ローラーに対向して設けられ、前記加圧ローラーとの間でニップ部を形成する加熱部と、
前記加圧ローラーと前記加熱部との一方を他方に向けて押圧する押圧力を調整する押圧力調整部と、を備え、
前記加熱部は、前記加圧ローラーに対向する位置に配置された押圧部材と、
前記押圧部材と前記加圧ローラーとの間を通り、前記ニップ部の少なくとも一部で前記加圧ローラーと直接接触し、前記加圧ローラーの回転に伴って前記押圧部材に対して摺動する無端の定着ベルトと、を含み、
前記ニップ部を通過する記録媒体のサイズに基づいて前記押圧力を決定する決定ステップと、
前記押圧力調整部を制御して決定された前記押圧力に調整させる押圧力制御ステップと、を含み、
前記決定ステップは、前記加熱部が回転する負荷が所定の閾値以上の場合に、前記記録媒体のサイズが大きいほど前記押圧力を大きな値に決定することを含む押圧力制御方法。

【請求項10】

画像形成装置を制御するコンピューターで実行される押圧力制御プログラムであって、
前記画像形成装置は、
加圧ローラーと、
前記加圧ローラーを回転駆動する駆動部と、
前記加圧ローラーに対向して設けられ、前記加圧ローラーとの間でニップ部を形成する加熱部と、
前記加圧ローラーと前記加熱部との一方を他方に向けて押圧する押圧力を調整する押圧力調整部と、を備え、
前記加熱部は、前記加圧ローラーに対向する位置に配置された押圧部材と、
前記押圧部材と前記加圧ローラーとの間を通り、前記ニップ部の少なくとも一部で前記加圧ローラーと直接接触し、前記加圧ローラーの回転に伴って前記押圧部材に対して摺動する無端の定着ベルトと、を含み、
前記ニップ部を通過する記録媒体のサイズに基づいて前記押圧力を決定する決定ステップと、
前記押圧力調整部を制御して、決定された前記押圧力に調整させる押圧力制御ステップと、を前記コンピューターに実行させ、
前記決定ステップは、前記加熱部が回転する負荷が所定の閾値以上の場合に、前記記録媒体のサイズが大きいほど前記押圧力を大きな値に決定することを含む、押圧力制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、画像形成装置、押圧力制御方法および押圧力制御プログラムに関し、特に、記録媒体を加圧および加熱することによりトナーを記録媒体に定着させる画像形成装置、その画像形成装置で実行される押圧力制御方法およびその押圧力制御方法を画像形成装置を制御するコンピューターに実行させる押圧力制御プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置は、トナーで構成される画像が形成された用紙を加圧および加熱することにより用紙にトナーを定着させる定着装置が設けられている。例えば、特開２０１４－１７８６３３号公報には、可撓性を有する無端状の定着部材と、前記定着部材を加熱する加熱源と、前記定着部材とニップを形成する加圧部材と、前記定着部材の内部で前記加圧部材と対向しニップを形成するニップ形成部材と、前記ニップ形成部材を支持する支持部材と、前記定着部材の軸方向の両端部を保持する一対の保持部材と、前記加圧部材を回転させる回転駆動手段と、前記回転駆動手段によって前記加圧部材を回転させるトルクを計測するトルク計測手段と、を備え、前記トルク計測手段により計測して得たトルク情報から前記回転駆動手段の回転数を制御することを特徴とする定着装置が記載されている。

【0003】

特開２０１４－１７８６３３号公報に記載の定着装置は、定着部材と加圧部材との間の摩擦の状態が静止摩擦から動摩擦に移り空転しているような状態で急激にトルクが低下する現象を検出し、空転を防止するために回転数を制御するものである。

【0004】

しかしながら、定着部材と加圧部材とが滑ると、定着部材および加圧部材に接触する用紙が滑るため、用紙に形成されたトナーが擦れて画質が低下するといった問題がある。このため、定着部材と加圧部材とが滑らないようにするのが好ましい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１４－１７８６３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

この発明の目的の１つは、記録媒体が滑ることにより画質が低下するのを防止した画像形成装置を提供することである。

【0007】

この発明の他の目的は、記録媒体が滑ることにより画質が低下するのを防止した押圧力制御方法を提供することである。

【0008】

この発明のさらに他の目的は、記録媒体が滑ることにより画質が低下するのを防止した押圧力制御プログラムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

この発明のある局面によれば、画像形成装置は、加圧ローラーと、加圧ローラーを回転駆動する駆動部と、加圧ローラーに対向して設けられ、加圧ローラーとの間でニップ部を形成する加熱部と、加圧ローラーと加熱部との一方を他方に向けて押圧する押圧力を調整する押圧力調整部と、ニップ部を通過する記録媒体のサイズに基づいて押圧力を決定する決定手段と、加熱部が回転する負荷を検出する負荷検出手段と、を備え、加熱部は、加圧ローラーに対向する位置に配置された押圧部材と、押圧部材と加圧ローラーとの間を通り、ニップ部の少なくとも一部で加圧ローラーと直接接触し、加圧ローラーの回転に伴って押圧部材に対して摺動する無端の定着ベルトと、を含み、決定手段は、負荷が所定の閾値以上の場合に、記録媒体のサイズが大きいほど押圧力を大きな値に決定する。

【0010】

この局面に従えば、ニップ部を通過する記録媒体のサイズに基づいて決定された押圧力で、加圧ローラーと加熱部との一方が他方に向けて押圧される。このため、記録媒体のサイズの違いにより、加圧ローラーと加熱部との間の摩擦力の変動を少なくすることができる。また、加圧ローラーと加熱部との間の摩擦力を加熱部が回転する負荷よりも大きくすることができる。その結果、記録媒体が滑ることにより画質が低下するのを防止した画像形成装置を提供することができる。

【0011】

好ましくは、記録媒体のサイズは、ニップ部を通過する記録媒体の加圧ローラーの回転軸と平行な方向の長さである。

【0012】

この局面に従えば、加圧ローラーと加熱部とが直接接触する面積に対応して押圧力を決定することができる。

【0015】

好ましくは、所定の閾値は、記録媒体のサイズに対して定められる。

【0016】

この局面に従えば、記録媒体のサイズに対して定められる閾値を用いて押圧力が決定される。このため、加圧ローラーと加熱部とが直接接触する面積が変動する場合に、加圧ローラーと加熱部との間の摩擦力を加熱部が回転する負荷よりも大きくすることができる。

【0017】

好ましくは、負荷検出手段は、駆動部が加圧ローラーを回転駆動するためのトルクを検出する。

【0018】

この局面に従えば、加圧ローラーを回転駆動するためのトルクから加熱部が回転する負荷が求められるので、加熱部が回転する負荷が変動する場合に変動後の負荷を検出できる。

【0019】

好ましくは、加圧ローラーを回転駆動する駆動部を、さらに備え、負荷検出手段は、駆動部が加圧ローラーを回転駆動する累積回数を検出する。

【0020】

この局面に従えば、加圧ローラーが回転駆動する累積回数から加熱部が回転する負荷が求められるので、消耗により加熱部が回転する負荷の変動する場合であっても加熱部が回転する負荷を検出できる。

【0021】

好ましくは、装置の環境を示す環境情報を取得する環境情報取得手段をさらに備え、決定手段は、環境情報にさらに基づいて閾値を変更する。

【0022】

この局面に従えば、装置の環境の変化に対応して、押圧力を決定することができる。例えば、絶対湿度が高いほど記録媒体と加圧ローラーまたは加熱部との間の摩擦力が低下するので、この摩擦力の低下に応じた押圧力を決定することができる。

【0023】

好ましくは、押圧力調整部は、ニップ部を記録媒体が通過する間に加圧ローラーを押圧する。

【0024】

この局面に従えば、ニップ部を記録媒体が通過する間に加圧ローラーが加熱部に押圧されるので、加圧ローラーの形状の変形を記録媒体が通過する間に制限することができる。

【0025】

好ましくは、押圧力に応じて加熱部の発熱量を調整する発熱量調整手段をさらに備える。

【0026】

この局面に従えば、押圧力が大きいほど発熱量を少なくできるので、消費電力を低減できる。

【0029】

この発明の他の局面によれば、押圧力制御方法は、画像形成装置で実行される押圧力制御方法であって、画像形成装置は、加圧ローラーと、加圧ローラーを回転駆動する駆動部と、加圧ローラーに対向して設けられ、加圧ローラーとの間でニップ部を形成する加熱部と、加圧ローラーと加熱部との一方を他方に向けて押圧する押圧力を調整する押圧力調整部と、を備え、加熱部は、前記加圧ローラーに対向する位置に配置された押圧部材と、押圧部材と加圧ローラーとの間を通り、ニップ部の少なくとも一部で加圧ローラーと直接接触し、加圧ローラーの回転に伴って押圧部材に対して摺動する無端の定着ベルトと、を含み、ニップ部を通過する記録媒体のサイズに基づいて押圧力を決定する決定ステップと、押圧力調整部を制御して決定された押圧力に調整させる押圧力制御ステップと、を含み、決定ステップは、加熱部が回転する負荷が所定の閾値以上の場合に、記録媒体のサイズが大きいほど押圧力を大きな値に決定することを含む。

【0030】

この局面に従えば、記録媒体が滑ることにより画質が低下するのを防止した押圧力制御方法を提供することができる。

【0031】

この発明の他の局面によれば、押圧力制御プログラムは、画像形成装置を制御するコンピューターで実行される押圧力制御プログラムであって、画像形成装置は、加圧ローラーと、加圧ローラーを回転駆動する駆動部と、加圧ローラーに対向して設けられ、加圧ローラーとの間でニップ部を形成する加熱部と、加圧ローラーと加熱部との一方を他方に向けて押圧する押圧力を調整する押圧力調整部と、を備え、加熱部は、加圧ローラーに対向する位置に配置された押圧部材と、押圧部材と加圧ローラーとの間を通り、ニップ部の少なくとも一部で加圧ローラーと直接接触し、加圧ローラーの回転に伴って押圧部材に対して摺動する無端の定着ベルトと、を含み、ニップ部を通過する記録媒体のサイズに基づいて押圧力を決定する決定ステップと、押圧力調整部を制御して、決定された押圧力に調整させる押圧力制御ステップと、をコンピューターに実行させ、決定ステップは、加熱部が回転する負荷が所定の閾値以上の場合に、記録媒体のサイズが大きいほど押圧力を大きな値に決定することを含む。

【0032】

この局面に従えば、記録媒体が滑ることにより画質が低下するのを防止した押圧力制御プログラムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】本発明の実施の形態の１つにおけるプリンターの外観を示す第１の斜視図である。

【図2】プリンターのハードウエア構成の一例を示すブロック図である。

【図3】プリンターの内部構成の一例を模式的に示す断面図である。

【図4】定着装置の断面図である。

【図5】定着ベルトと加圧ローラーとが接触する面積の変化を説明するための第１の図である。

【図6】定着ベルトと加圧ローラーとが接触する面積の変化を説明するための第２の図である。

【図7】押圧力調整機構を示す第１の図である。

【図8】押圧力調整機構を示す第２の図である。

【図9】累積駆動回数と定着ベルトの負荷との関係の一例を示す図である。

【図10】加圧ローラーを回転させるトルクと押圧力との関係の一例を示す図である。

【図11】本実施の形態におけるプリンターが備えるＣＰＵが有する機能の一例を示すブロック図である。

【図12】押圧力制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0034】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。以下の説明では同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

【0035】

図１は、本発明の実施の形態の１つにおけるプリンターの外観を示す第１の斜視図である。図２は、プリンターのハードウエア構成の一例を示すブロック図である。図１および図２を参照して、プリンター１００は、画像形成装置の一例であり、メイン回路１１０と、画像データに基づいて用紙等に画像を形成するための画像形成部１４０と、画像形成部１４０に用紙を供給するための給紙部１５０と、ユーザーインターフェースとしての操作パネル１６０とを含む。

【0036】

メイン回路１１０は、プリンター１００の全体を制御するＣＰＵ（中央演算処理装置）１１１と、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）部１１２と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１１３と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１１４と、大容量記憶装置としてのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１１５と、外部記憶装置１１７と、を含む。ＣＰＵ１１１は、画像形成部１４０、給紙部１５０および操作パネル１６０と接続され、プリンター１００の全体を制御する。

【0037】

給紙部１５０は、給紙カセットに収納された用紙を画像形成部１４０に搬送する。画像形成部１４０は、ＣＰＵ１１１により制御され、周知の電子写真方式により画像を形成するものであって、ＣＰＵ１１１から入力される画像データに基づいて、給紙部１５０により搬送される用紙に画像を形成し、画像を形成した用紙を排紙トレイ３９に排出する。ＣＰＵ１１１が画像形成部１４０に出力する画像データは、外部のパーソナルコンピューター等から受信されるプリントデータ等の画像データを含む。

【0038】

ＲＯＭ１１３は、ＣＰＵ１１１が実行するプログラム、またはそのプログラムを実行するために必要なデータを記憶する。ＲＡＭ１１４は、ＣＰＵ１１１がプログラムを実行する際の作業領域として用いられる。

【0039】

操作パネル１６０は、プリンター１００の上面に設けられる。操作パネル１６０は、表示部１６１と操作部１６３とを含む。表示部１６１は、例えば、液晶表示装置（ＬＣＤ）であり、ユーザーに対する指示メニューや取得した画像データに関する情報等を表示する。なお、ＬＣＤに代えて、画像を表示する装置であれば、例えば、有機ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイを用いることができる。

【0040】

操作部１６３は、タッチパネル１６５と、ハードキー部１６７とを含む。ハードキー部１６７は、複数のハードキーを含む。ハードキーは、例えば接点スイッチである。タッチパネル１６５は、表示部１６１の表示面中でユーザーにより指示された位置を検出する。

【0041】

通信Ｉ／Ｆ部１１２は、ネットワークにプリンター１００を接続するためのインターフェースである。通信Ｉ／Ｆ部１１２は、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）またはＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）等の通信プロトコルで、ネットワークに接続された他のコンピューターと通信する。なお、通信Ｉ／Ｆ部１１２が接続されるネットワークは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）であり、接続形態は有線または無線を問わない。またネットワークは、ＬＡＮに限らず、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）、インターネット等であってもよい。

【0042】

外部記憶装置１１７は、ＣＰＵ１１１により制御され、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１１８、または半導体メモリが装着される。本実施の形態においては、ＣＰＵ１１１は、ＲＯＭ１１３に記憶されたプログラムを実行する例を説明するが、ＣＰＵ１１１は、外部記憶装置１１７を制御して、ＣＤ－ＲＯＭ１１８からＣＰＵ１１１が実行するためのプログラムを読み出し、読み出したプログラムをＲＡＭ１１４に記憶し、実行するようにしてもよい。

【0043】

なお、ＣＰＵ１１１が実行するためのプログラムを記憶する記録媒体としては、ＣＤ－ＲＯＭ１１８に限られず、フレキシブルディスク、カセットテープ、光ディスク（ＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｃ）／ＭＤ（Ｍｉｎｉ Ｄｉｓｃ）／ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ））、ＩＣカード、光カード、マスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）などの半導体メモリ等の媒体でもよい。さらに、ＣＰＵ１１１がネットワークに接続されたコンピューターからプログラムをダウンロードしてＨＤＤ１１５に記憶する、または、ネットワークに接続されたコンピューターがプログラムをＨＤＤ１１５に書込みするようにして、ＨＤＤ１１５に記憶されたプログラムをＲＡＭ１１４にロードしてＣＰＵ１１１で実行するようにしてもよい。ここでいうプログラムは、ＣＰＵ１１１により直接実行可能なプログラムだけでなく、ソースプログラム、圧縮処理されたプログラム、暗号化されたプログラム等を含む。

【0044】

図３は、プリンターの内部構成の一例を模式的に示す断面図である。以下、説明のため、図３の左右の方向を左右方向といい、表裏の方向を奥行方向という。左右方向で左から右に向かう方向を右側面方向といい、右から左に向かう方向を左側面方向という。奥行方向の表から裏に向かう方向を正面方向といい、裏から表に向かう方向を背面方向という。

【0045】

プリンター１００は、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックそれぞれの画像形成ユニット２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋを備える。ここで、“Ｙ”、“Ｍ”、“Ｃ”および“Ｋ”は、それぞれイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックを表す。画像形成ユニット２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋの少なくとも１つが駆動されることにより、画像が形成される。画像形成ユニット２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋのすべてが駆動されると、フルカラーの画像が形成される。画像形成ユニット２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋには、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの印字用データがそれぞれ入力される。画像形成ユニット２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋは、取扱うトナーの色彩が異なるのみなので、ここでは、イエローの画像を形成するための画像形成ユニット２０Ｙについて説明する。

【0046】

画像形成ユニット２０Ｙは、イエローの印字用データが入力される露光装置２１Ｙと、像担持体である感光体ドラム２３Ｙと、感光体ドラム２３Ｙの表面を一様に帯電するための帯電ローラー２２Ｙと、現像器２４Ｙと、感光体ドラム２３Ｙ上に形成されたトナー像を電界力の作用で像担持体である中間転写ベルト３０上に転写するための１次転写ローラー２５Ｙと、感光体ドラム２３Ｙ上の転写残トナーを除去するためのドラム清掃ブレード２７Ｙと、トナーボトル４１Ｙと、トナーホッパー４２Ｙと、を備える。

【0047】

トナーボトル４１Ｙは、イエローのトナーを収容する。トナーボトル４１Ｙは、トナーボトルモーターを駆動源として回転し、トナーを外部に排出する。トナーボトル４１Ｙから排出されたトナーは、トナーホッパー４２Ｙに供給される。トナーホッパー４２Ｙは、現像器２４Ｙに収容されたトナーの残量が予め定められた下限値以下になることに応じて現像器２４Ｙにトナーを供給する。

【0048】

感光体ドラム２３Ｙの周辺に、帯電ローラー２２Ｙ、露光装置２１Ｙ、現像器２４Ｙ、１次転写ローラー２５Ｙ、ドラム清掃ブレード２７Ｙが、感光体ドラム２３Ｙの回転方向に沿って順に配置される。

【0049】

感光体ドラム２３Ｙは、帯電ローラー２２Ｙによって帯電された後、露光装置２１Ｙが発光するレーザー光が照射される。露光装置２１Ｙは、感光体ドラム２３Ｙの表面の画像対応部を露光して静電潜像を形成する。これにより、感光体ドラム２３Ｙに静電潜像が形成される。続いて、現像器２４Ｙが、感光体ドラム２３Ｙに形成された静電潜像を帯電したトナーで現像する。具体的には、感光体ドラム２３Ｙに形成された静電潜像上に電界力の作用でトナーが載せられることにより、トナー像が感光体ドラム２３Ｙに形成される。感光体ドラム２３Ｙ上に形成されたトナー像は、像担持体である中間転写ベルト３０上に１次転写ローラー２５Ｙにより電界力の作用で転写される。感光体ドラム２３Ｙ上で転写されずに残ったトナーは、ドラム清掃ブレード２７Ｙにより感光体ドラム２３Ｙから除去される。

【0050】

一方、中間転写ベルト３０は、駆動ローラー３３と従動ローラー３４とにより弛まないように懸架されている。駆動ローラー３３が図２中で反時計回りに回転すると、中間転写ベルト３０が所定の速度で図中反時計回りに回転する。中間転写ベルト３０の回転に伴って、従動ローラー３４が、反時計回りに回転する。

【0051】

これにより、画像形成ユニット２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋが、順に中間転写ベルト３０上にトナー像を転写する。画像形成ユニット２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋそれぞれが、中間転写ベルト３０上にトナー像を転写するタイミングは、中間転写ベルト３０に付された基準マークを検出することにより、調整される。これにより、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックのトナー像が中間転写ベルト３０上に重畳される。

【0052】

中間転写ベルト３０に形成されたトナー像は、転写部材である２次転写ローラー２６によって電界力の作用で用紙に転写される。タイミングローラー３１により搬送される用紙は、中間転写ベルト３０と２次転写ローラー２６とが接するニップ部に搬送される。トナー像が転写された用紙は、定着装置５０に搬送され、加熱および加圧される。これにより、トナーが溶かされて用紙に定着する。その後、用紙は排紙トレイ３９に排出される。

【0053】

中間転写ベルト３０の画像形成ユニット２０Ｙの上流に、ベルト清掃ブレード２８が設けられている。ベルト清掃ブレード２８は、中間転写ベルト３０上で用紙に転写されずに残ったトナーを除去する。

【0054】

プリンター１００は、フルカラーの画像を形成する場合、画像形成ユニット２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋのすべてを駆動するが、モノクロの画像を形成する場合、画像形成ユニット２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋのいずれか１つを駆動する。また、画像形成ユニット２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋの２以上を組み合わせて画像を形成することもできる。なお、ここでは、プリンター１００は、用紙に４色のトナーそれぞれを形成する画像形成ユニット２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋを備えたタンデム方式を採用する例について説明するが、１つの感光体ドラムで４色のトナーを順に用紙に転写する４サイクル方式を採用してもよい。

【0055】

給紙カセット３５には、複数枚の用紙がセットされている。給紙カセット３５に収容された用紙は、給紙カセット３５に取付けられている取出ローラー３６により、１枚ずつ順に搬送経路へ供給され、給紙ローラー３７によりタイミングローラー３１へ送られる。また、手差カセット３５Ａに、１枚以上の用紙がセットされる場合、手差カセット３５Ａにセットされた１枚以上の用紙は、手差カセット３５Ａに取付けられている取出ローラー３６Ａにより、１枚ずつ順に搬送経路へ供給され、給紙ローラー３７によりタイミングローラー３１へ送られる。

【0056】

用紙の搬送経路は、画像形成経路４５、第１搬送経路４６、第２搬送経路４７および表裏反転経路４８を含む。画像形成経路４５は、タイミングローラー３１から経路切換ゲート４９までの経路であり、タイミングローラー３１から順に、２次転写ローラー２６、および定着装置５０が配置される。タイミングローラー３１は、給紙カセット３５または手差カセット３５Ａから搬送される用紙を画像形成経路４５に送り出す。タイミングローラー３１は、中間転写ベルト３０に形成されたトナー像が２次転写ローラー２６に到達するタイミングで用紙が２次転写ローラー２６に到達するように、用紙の搬送を開始する。タイミングローラー３１により搬送される用紙は、２次転写ローラー２６により中間転写ベルト３０に押し当てられ、中間転写ベルト３０上に重畳して形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像が用紙に転写される。

【0057】

２次転写ローラー２６から搬送される用紙は、定着装置５０に搬送される。定着装置５０は、用紙を加熱するとともに加圧する。これにより、用紙にトナーが定着される。その後、用紙は経路切換ゲート４９により第１搬送経路４６および第２搬送経路４７のいずれかに搬送される。

【0058】

第１搬送経路４６は、経路切換ゲート４９から排紙ローラー４３までの経路である。第１搬送経路４６に搬送される用紙は、排紙ローラー４３によって排紙トレイ３９に排紙される。

【0059】

第２搬送経路４７は、経路切換ゲート４９から反転ローラー４４までの経路である。第２搬送経路４７は、経路切換ゲート４９において、画像形成経路４５と表裏反転経路４８と繋がる。経路切換ゲート４９から第２搬送経路４７に進入する用紙は、反転ローラー４４まで搬送される。反転ローラー４４は、待機動作と、反転動作と、排紙動作と、の３つの動作をする。反転ローラー４４は、待機動作をする場合、正回転して、タイミングローラー３１が駆動してから所定の時間経過後に停止する。これにより、反転ローラー４４は、経路切換ゲート４９から進入する用紙を、その後端が経路切換ゲート４９を通過した状態で保持する。反転ローラー４４は、待機動作後に反転動作をする。反転ローラー４４は、反転動作をする場合、逆回転し、保持した用紙を経路切換ゲート４９側に搬送する。これにより、用紙は、反転ローラー４４により第２搬送経路４７を搬送され、経路切換ゲート４９により表裏反転経路４８に導かれる。また、反転ローラー４４は、排出動作をする場合、正回転して用紙を排紙トレイ３９に排紙する。

【0060】

表裏反転経路４８は、経路切換ゲート４９と画像形成経路４５中のタイミングローラー３１とを結ぶ経路である。経路切換ゲート４９から表裏反転経路４８に進入する用紙は、搬送ローラー３８によりタイミングローラー３１まで搬送される。したがって、用紙が最初に画像形成経路４５を通過する間に用紙の表面に画像が形成され、その用紙が表裏反転経路４８を経由して再度画像形成経路４５を通過する間に用紙の裏面に画像が形成される。裏面に画像が形成された用紙は、経路切換ゲート４９により第１搬送経路４６に導かれ、排紙トレイ３９に排紙される。

【0061】

図４は、定着装置の断面図である。図４では、定着装置５０を加圧ローラー５９の回転軸を法線とする面で切断した断面を示している。図３を参照して、定着装置５０は、加熱部５１と、加圧ローラー５９と、を含む。加熱部５１は、加圧ローラー５９に対向して設けられ、加圧ローラー５９との間でニップ部Ｎを形成する。ニップ部Ｎは、加熱部５１と加圧ローラー５９とが接触する部分である。加圧ローラー５９は、加熱部５１に向かって所定の押圧力で加圧される。

【0062】

トナー像Ｔｏをその表面に担持する用紙Ｐａが定着装置５０の下方から上方に向かって搬送され、用紙Ｐａがニップ部Ｎを通過する。用紙Ｐａがニップ部Ｎを通過する間に用紙Ｐａが加圧ローラー５９と加熱部５１とにより加熱および加圧され、トナー像Ｔｏが用紙Ｐａに定着する。

【0063】

加圧ローラー５９は、芯金、中間層、表層から構成されている。本実施の形態では、加圧ローラー５９の外径は３０ｍｍである。芯金は、アルミまたは鉄製であり、芯金の厚さは、２～３ｍｍである。中間層は、弾性層であり、シリコーンゴムやシリコーンスポンジなどの耐熱性および弾性を有する材料から形成される。中間層は、厚さ２～５ｍｍ程度が好ましい。表層は、フッ素チューブなどの離型性を有する材料から形成され、表層離型層の厚さは、２０～８０μｍ程度が好ましい。

【0064】

加熱部５１は、加熱ローラー５３と、加圧部５５と、無端状の定着ベルト５７と、サーミスター９１と、を含む。定着ベルト５７は、可撓性を有する無端状のベルトである。定着ベルト５７は、加熱ローラー５３と加圧部５５とにより弛まないように懸架される。定着ベルト５７は、基層と弾性層から構成されている。基層は、内径４０ｍｍ、幅３４０ｍｍ、厚さ７０μｍのポリイミドフィルムで構成されている、弾性層は、シリコーンゴムを用い厚さ１００～１５０μｍ程度が好ましい、また、表層には、厚さ３０μｍ程度のフッ素コートからなる離型層を被覆して形成している。

【0065】

加熱ローラー５３は、定着ベルト５７の回転に従動して回転する。なお、加熱ローラー５３を回転しないようにして、定着ベルト５７が加熱ローラー５３の表面を摺動するようにしてもよい。

【0066】

加圧部５５は、定着パッド６３と、グリス塗布部６５と、を有する。定着パッド６３は、ニップ部Ｎに対応する部分が加圧ローラー５９の曲率に近似する形状を有する。このため、加圧ローラー５９の弾性変形量を小さくしつつ、ニップ部Ｎの面積をできるだけ大きくすることができる。ニップ部Ｎの面積を大きくできるので、用紙を加圧および加熱する時間を長くすることができる。また、加圧ローラーの外径を所定の値以下にできるので、定着装置５０を小型化することができる。また、加圧ローラー５９の弾性変形量を小さくできるので、加圧ローラー５９を加圧する押圧力を小さくすることができる。このため、加圧ローラー５９の強度を所定の値以下にすることができるので、加圧ローラー５９の肉厚を小さくして、熱容量を小さくすることができる。さらに、加圧ローラー５９の熱容量を小さくできるので、電力の消費量が小さくなる。

【0067】

定着パッド６３のニップ部Ｎ側には、定着パッド６３の表面の摺動性を高めるために摺動シートが固定されている。摺動シートは、材料は耐熱性を有するガラスクロスにフッ素樹脂をコーティングしたものであり、耐熱性、耐摩耗性、摺動性を備えている。定着ベルト５７は摺動シートと接触する。このため、定着ベルト５７が摩擦により消耗する度合いをできるだけ小さくできる。

【0068】

グリス塗布部６５は、グリスを蓄積しており、定着ベルト５７と接触する部分で、定着ベルト５７にグリスを塗布する。定着ベルト５７がグリス塗布部６５を通過する間に、定着ベルト５７とグリス塗布部６５との摩擦によって、定着ベルト５７の内側の面にグリスが塗布される。これにより、定着ベルト５７が定着パッド６３から受ける摩擦抵抗が小さくなるので、定着ベルト５７を加熱ローラー５３と加圧部５５の周りで回転させるために受ける負荷が小さくなる。

【0069】

加熱ローラー５３は、中空円筒形状の部材であり、内部に熱源６１を内蔵する。加熱ローラー５３の内径は、熱源６１が接触しないサイズに設定されている。加熱ローラー５３はステンレス製である。加熱ローラー５３をステンレス製とするので、強度があり、加工性も良い。この場合、加熱ローラー５３の厚みは、０．１ｍｍ～０．２ｍｍ前後にできる。なお、加熱ローラー５３をアルミニウム製としてもよい。この場合、ベンディングや局部的な変形に対する強度を確保するために、加熱ローラー５３の厚みは０．２５ｍｍ以上にすることが好ましい。また、加熱ローラー５３を、ＳＴＫＭ（機械構造用炭素鋼鋼管）等の鉄系金属製としてもよい。

【0070】

熱源６１は、例えば、ハロゲンヒーターである。本実施の形態においては、熱源６１として、発光長の異なる２本のハロゲンヒーターが用いられる。なお、熱源６１はハロゲンヒーターに限定されず、抵抗発熱体またはＩＨ（Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｈｅａｔｉｎｇ）が用いられてもよい。

【0071】

熱源６１が発熱することにより、加熱ローラー５３が加熱され、加熱ローラー５３の温度が上昇する。サーミスター９１によって、加熱ローラー５３の温度が検出される。このサーミスター９１が検出した温度に応じて、熱源６１がオン／オフに制御され、加熱ローラー５３が所定の温度になるように制御される。加熱ローラー５３を薄肉化することで、加熱ローラー５３の熱容量が小さくなる。このため、加熱ローラー５３の昇温速度が速くなるので、加熱ローラー５３が所定の温度に達するまでのウォームアップ時間を短くすることができる。また、熱源６１の消費電力量を低減することができる。

【0072】

定着ベルト５７は、加熱ローラー５３と接触する間に加熱ローラー５３から伝達される熱により所定の温度まで熱せられる。

【0073】

加圧ローラー５９は、駆動モーター５９Ｂにより回転される。加圧ローラー５９の回転に伴って、定着ベルト５７が従動回転する。定着ベルト５７は回転される間に加熱ローラー５３によって加熱される。定着ベルト５７が所定の温度に加熱された後、トナー像Ｔｏを担持する用紙Ｐａがニップ部Ｎに進入するように制御される。用紙Ｐａがニップ部Ｎを通過する間に熱と圧力によってトナー像Ｔｏが用紙Ｐａに定着される。

【0074】

なお、本実施の形態においては、定着ベルト５７を加熱するために、加熱ローラー５３の熱が伝導により伝達される例を示すが、加熱ローラー５３から放射される輻射熱を利用して定着ベルト５７を加熱してもよい。この場合、定着ベルト５７と加熱ローラー５３とは接触する必要がない。したがって、定着ベルト５７は、加熱ローラー５３と加圧部５５とにより懸架される必要はない。具体的には、定着ベルト５７は、加圧部５５と加圧ローラー５９との間で加圧され、加圧部５５と加圧ローラー５９とによって支持される。また、定着ベルト５７は、加圧ローラー５９の回転に伴って定着パッド６３に対して摺動する。これにより、定着ベルト５７が加圧部５５および加熱ローラー５３の周りを回転する。

【0075】

また、加熱ローラー５３は、定着ベルト５７の外側に配置されてもよい。この場合、定着ベルト５７が加圧部５５の周りを回転する。また、加熱ローラー５３は、円柱形状である必要はなく、熱源として機能する誘導加熱装置やセラミックヒーターを用いることができる。

【0076】

定着ベルト５７と加圧ローラー５９との間の摩擦力は、定着ベルト５７と加圧ローラー５９とが接触する面積と、加圧ローラー５９が定着ベルト５７を押圧する押圧力と所定の関係を有する。面積が大きいほど摩擦力が大きくなり、押圧力が大きいほど摩擦力が大きくなる。定着ベルト５７と加圧ローラー５９とが接触する面積は、用紙がニップ部Ｎを通過する際に小さくなる。このため、本実施の形態における定着装置５０は、用紙のサイズに応じて、加圧ローラー５９が定着ベルト５７を押圧する押圧力を調整する。具体的には、ニップ部Ｎを通過する用紙のサイズが異なる場合には、定着ベルト５７と加圧ローラー５９とが接触する面積は、用紙のサイズが大きくなるほど小さくなるので、用紙のサイズが大きいほど加圧ローラー５９が定着ベルト５７を押圧する押圧力を大きくする。

【0077】

図５は、定着ベルト５７と加圧ローラー５９とが接触する面積の変化を説明するための第１の図である。図６は、定着ベルト５７と加圧ローラー５９とが接触する面積の変化を説明するための第２の図である。以下、定着装置５０を通過する用紙の加圧ローラー５９の回転軸と平行な方向の長さを用紙のサイズという。用紙のサイズは、用紙種類と用紙方向とにより定まる。用紙種類は、Ａ３，Ｂ４，Ａ４などの用紙の種類を示す。用紙方向は、用紙が搬送される方向を示す。用紙が搬送される方向は、用紙が搬送される方向と用紙の長手方向とが平行な縦方向と、用紙が搬送される方向と用紙の短手方向とが平行な横方向と、を含む。以下、用紙のサイズを用紙種類と用紙方向との組み合わせで示す。例えば、用紙種類がＡ３で用紙方向が縦方向における用紙のサイズはＡ３縦で示され、用紙種類がＢ４で用紙方向が縦方向における用紙のサイズはＢ４縦で示され、用紙種類がＡ４で用紙方向が縦方向における用紙のサイズはＡ４縦で示される。用紙のサイズは、Ａ３縦，Ｂ４縦，Ａ４縦の順に大きい。

【0078】

図５においては、種類がＡ４の用紙Ｐａ１を、用紙方向が縦方向で搬送される場合を例に示している。用紙Ｐａ１の用紙のサイズはＬ２である。図６においては、種類がＡ３の用紙Ｐａ２を、用紙方向が縦方向で搬送される場合を例に示している。用紙Ｐａ２の用紙サイズはＬ４である。

【0079】

図５および図６を参照して、加圧ローラー５９は、その回転軸が駆動モーター５９Ｂと接続されており、駆動モーター５９Ｂが駆動することにより回転する。加圧ローラー５９が回転することにより、定着ベルト５７が従動回転するとともに、ニップ部Ｎに送られた用紙ｐａ１，Ｐａ２が搬送される。定着ベルト５７は、回転する間に加熱ローラー５３から熱が供給され、定着ベルト５７の円周面が一様に熱せられる。

【0080】

ここで、ニップ部Ｎのうち用紙Ｐａ１，Ｐａ２と接触する領域を通紙領域といい、用紙Ｐａ１，Ｐａ２と接触することなく、定着ベルト５７と加圧ローラー５９とが直接接触する領域を接触領域という。

【0081】

定着装置５０において用紙Ｐａ１が通過する場合の接触領域の長さの合計は２×Ｌ１であり、定着装置５０において用紙Ｐａ２が通過する場合の接触領域の長さの合計は２×Ｌ３である。Ｌ１＞Ｌ２である。

【0082】

加圧ローラー５９から定着ベルト５７への回転力は、接触領域では加圧ローラー５９から定着ベルト５７に直接伝達され、通紙領域では用紙を介して伝達される。用紙Ｐａ１，Ｐａ２と定着ベルト５７とが擦れると、用紙Ｐａ１，Ｐａ２に担持されたトナー像Ｔｏがこすれるので画質が低下する。このため、加圧ローラー５９と定着ベルト５７とが滑らないようにする必要がある。このため、定着装置５０において用紙Ｐａ１が通過する場合における接触領域は、用紙Ｐａ２が通過する場合における接触領域よりも大きい。このため、定着装置５０を通過する用紙のサイズが異なると、加圧ローラー５９から定着ベルト５７に伝達される回転力が異なる。具体的には、加圧ローラー５９が加熱部５１を押圧する押圧力が一定の場合、用紙が定着装置５０を横切る方向の長さが大きいほど加圧ローラー５９から定着ベルト５７に伝達される回転力が小さくなる。

【0083】

本実施の形態におけるプリンター１００は、加圧ローラー５９が加熱部５１を押圧する押圧力を調整する押圧力調整機構を備えている。

【0084】

図７および図８は、押圧力調整機構を示す図である。図７および図８を参照して、定着装置５０は、加圧フレーム７１と、レバー部材７３と、荷重可変ギア７５と、ばね７７と、を含む。加圧部５５は、その両端が本体フレームに固定的に支持されている。

【0085】

加圧フレーム７１は、加圧フレーム回転軸７１Ａを中心に回転可能に軸支されている。加圧フレーム回転軸７１Ａは本体フレームに固定的に支持されている。加圧フレーム７１は、加圧ローラー５９の回転軸５９Ａを軸支する。このため、加圧ローラー５９の回転軸５９Ａは、加圧フレーム回転軸７１Ａを中心に回転可能である。また、加圧フレーム７１は、ばね７７の一端と接続される第１接続部７１Ｂを有する。

【0086】

レバー部材７３は、レバー部材回転軸７３Ａを中心に回転可能に軸支されている。レバー部材回転軸７３Ａは本体フレームに固定的に支持されている。また、レバー部材７３は、ばね７７の他端と接続される第２接続部７３Ｃを有する。ばね７７は、第１接続部７１Ｂと第２接続部７３Ｃとの間の距離を短くする方向に付勢する。このため、加圧フレーム７１は、加圧フレーム回転軸７１Ａを中心に反時計回りの方向にばね７７により付勢され、レバー部材７３は、レバー部材回転軸７３Ａを中心に時計回りの方向にばね７７により付勢される。したがって、加圧ローラー５９が加熱部５１に向かう方向に押圧される。

【0087】

荷重可変ギア７５は、本体フレームに軸支されたギア回転軸７５Ａと、ギア回転軸７５Ａと平行な調整棒７５Ｂを有する。荷重可変ギア７５は、駆動モーターにより回転し、ギア回転軸７５Ａを中心に回転する。

【0088】

レバー部材７３は、荷重可変ギア７５の調整棒７５Ｂが貫通する調整穴７３Ｂが形成されている。荷重可変ギア７５が時計回りに回転すると、調整棒７５Ｂが調整穴７３Ｂの側面に当接し、その後摺動する。これにより、レバー部材７３がレバー部材回転軸７３Ａを中心に回転する。これにより、ばね７７の他端を引っ張るので、ばね７７の付勢力が増加する。このため、加圧ローラー５９を加熱部５１に向かう方向に押圧する押圧力が増加する。

【0089】

また、定着ベルト５７を加熱ローラー５３と加圧部５５との周りを回転させる際に所定の負荷が発生する。特に、定着装置５０の使用回数が増加するにつれて負荷が増加する。例えば、定着ベルト５７の内面に摩耗紛が徐々に蓄積されるなどして、摺動負荷が増加する。

【0090】

図９は、累積駆動回数と定着ベルトの負荷との関係の一例を示す図である。累積駆動回数は、プリンター１００が設定されてから定着装置５０を用紙が通過した回数の累積値である。定着ベルトの負荷は、定着ベルト５７を回転させる際に発生する負荷である。図９を参照して、累積駆動回数と、定着ベルトの負荷とは比例し、累積駆動回数が大きくなるほど定着ベルトの負荷が大きくなる。

【0091】

また、上述の通り加圧ローラー５９が加熱部５１を押圧する押圧力が一定の場合、用紙が定着装置５０を横切る方向の長さが大きいほど加圧ローラー５９から定着ベルト５７に伝達される回転力が小さくなる。図９においては、用紙のサイズ別に、加圧ローラー５９と定着ベルト５７とが滑りだす定着ベルトの負荷と累積駆動回数とが示される。加圧ローラー５９が加熱部５１を押圧する押圧力が一定の場合、用紙のサイズがＡ３縦，Ｂ４縦，Ａ４縦の順に、加圧ローラー５９と定着ベルト５７とが滑りだす場合の定着ベルトの負荷と累積駆動回数とが小さいことが示される。

【0092】

図１０は、加圧ローラー５９を回転させるトルクと押圧力との関係の一例を示す図である。押圧力は、加圧ローラー５９が加熱部５１を押圧する力である。図１０においては、用紙のサイズ別に、加圧ローラー５９を回転させるトルクに対して定められる押圧力の一例を示す。

【0093】

図１０に示される、加圧ローラー５９を回転させるトルクと押圧力との関係は、加圧ローラー５９と定着ベルト５７とが滑らない状態を維持するのに十分な関係を示す。なお、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４であり、Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗ３＜Ｗ４である。

【0094】

具体的には、用紙のサイズがＡ４縦より小さいサイズの場合は、トルクに関わらず押圧力Ｗ１が定められる。用紙のサイズがＡ４縦の場合は、トルクがＴ３までは押圧力Ｗ１が定められ、トルクがＴ３以上では押圧力Ｗ２が定められる。用紙のサイズがＢ４縦の場合は、トルクがＴ２までは押圧力Ｗ１が定められ、トルクがＴ２以上Ｔ３までは押圧力Ｗ２が定められ、トルクがＴ３以上では押圧力Ｗ３が定められる。用紙のサイズがＡ３縦の場合は、トルクがＴ１までは押圧力Ｗ１が定められ、トルクがＴ１以上Ｔ２までは押圧力Ｗ２が定められ、トルクがＴ２以上Ｔ３までは押圧力Ｗ３が定められ、トルクがＴ３以上では押圧力Ｗ４が定められる。

【0095】

図１１は、本実施の形態におけるプリンターが備えるＣＰＵが有する機能の一例を示すブロック図である。図１１に示す機能は、プリンター１００が備えるＣＰＵ１１１がＲＯＭ１１３、ＨＤＤ１１５またはＣＤ－ＲＯＭ１１８に記憶された押圧力制御プログラムを実行することによりＣＰＵ１１１により実現される機能である。図１１を参照して、プリンター１００が備えるＣＰＵ１１１は、定着装置５０を制御する定着装置制御部２０１と、押圧力を決定する決定部２０３と、プリンター１００に設置されるセンサーを制御するセンサー制御部２０７と、給紙部１５０を制御する搬送制御部２０５と、を含む。

【0096】

定着装置制御部２０１は、駆動制御部２１１と、押圧力制御部２１３と、熱量制御部２１５と、を含む。決定部２０３は、負荷検出部２２１と、環境情報取得部２２３と、サイズ検出部２２５と、閾値決定部２２７と、閾値変更部２２９と、比較部２３１と、押圧力決定部２３３と、を含む。

【0097】

駆動制御部２１１は、駆動モーター５９Ｂを制御し、駆動モーター５９Ｂを駆動する。具体的には、駆動制御部２１１は、加圧ローラー５９の回転速度が一定となるように駆動モーター５９Ｂを駆動する。本実施の形態においては、駆動制御部２１１は、駆動モーター５９Ｂを電流制御する。駆動制御部２１１は、駆動モーター５９Ｂに流れる電流の値を負荷検出部２２１に出力する。

【0098】

負荷検出部２２１は、加圧ローラー５９を回転させる駆動モーター５９Ｂに流れる電流に基づいて定着ベルト５７の負荷を検出する。定着ベルト５７の負荷は、一定速度で回転する定着ベルト５７の負荷である。定着ベルト５７と加圧ローラー５９とが滑らない場合、定着ベルト５７の負荷は、加圧ローラー５９を一定速度で回転させるためのトルクと同じとみなせる。負荷検出部２２１は、加圧ローラー５９を一定速度で回転させるためのトルクを定着ベルト５７の負荷として決定する。駆動モーター５９Ｂに流れる電流の値は、加圧ローラー５９を一定速度で回転させるためのトルクと処理の関係を有する。負荷検出部２２１は、予め実験などで求めた電流値とトルクとの関係を用いて、駆動制御部２１１から入力される電流値から加圧ローラー５９を一定速度で回転させるためのトルクを検出する。負荷検出部２２１は、加圧ローラー５９を一定速度で回転させるためのトルクを比較部２３１に出力する。

【0099】

センサー制御部２０７は、給紙カセット３５の内部に設置された温度センサーおよび湿度センサーを制御し、温度センサーおよび湿度センサーの出力を環境情報取得部２２３に出力する。なお、温度センサーおよび湿度センサーは、給紙カセット３５の外部に設定されてもよい。

【0100】

環境情報取得部２２３は、プリンター１００の環境を示す環境情報を取得し、環境情報を閾値変更部２２９に出力する。環境情報は、温度と湿度である。環境情報取得部２２３は、センサー制御部２０７から入力される温度センサーの出力と湿度センサーの出力とを、環境情報として閾値変更部２２９に出力する。

【0101】

搬送制御部２０５は、給紙部１５０を制御し、給紙カセット３５に収容された用紙を搬送する。搬送制御部２０５は、搬送される用紙に関する情報をサイズ検出部２２５に出力する。用紙に関する情報は、用紙種類と、用紙方向とを含む。用紙種類は、Ａ３，Ｂ４，Ａ４などの用紙の種類を示す。用紙方向は、用紙が搬送される方向を示す。用紙が搬送される方向は、用紙が搬送される方向と用紙の長手方向とが平行な縦方向と、用紙が搬送される方向と用紙の短手方向とが平行な横方向と、を含む。

【0102】

サイズ検出部２２５は、用紙のサイズを検出する。用紙のサイズは、定着装置５０を横切る用紙の加圧ローラー５９の回転軸と平行な方向の長さである。サイズ検出部２２５は、搬送制御部２０５から入力される用紙種類および用紙方向に基づいて用紙のサイズを決定する。サイズ検出部２２５は、用紙のサイズを閾値決定部２２７に出力する。

【0103】

閾値決定部２２７は、用紙のサイズに基づいて、閾値を決定する。閾値決定部２２７は、図１０に示した加圧ローラー５９を回転させるトルクと押圧力との関係を用いて、閾値を決定する。具体的には、用紙のサイズがＡ４縦の場合は、押圧力Ｗ２に対する閾値としてトルクＴ３が定められる。用紙のサイズがＢ４の場合は、押圧力Ｗ２に対する閾値としてトルクＴ２が定められ、押圧力Ｗ３に対する閾値としてトルクＴ３が定められる。用紙のサイズがＡ３の場合は、押圧力Ｗ２に対する閾値としてトルクＴ１が定められ、押圧力Ｗ３に対する閾値としてトルクＴ２が定められ、押圧力Ｗ４に対する閾値としてトルクＴ３が定められる。用紙のサイズがＡ４縦より小さい場合は、閾値は定められない。閾値決定部２２７は、決定された閾値を閾値変更部２２９に出力する。

【0104】

閾値変更部２２９は、閾値決定部２２７から閾値が入力され、環境情報取得部２２３から環境情報が入力される。環境情報は、温度と湿度である。定着装置５０を横切る用紙において、用紙がニップ部Ｎを通過する際に、ニップ部Ｎで用紙内の水分が表面に出て、加圧ローラー５９との間の摩擦力、定着ベルト５７との間の摩擦力が低下することが経験上知られている。このため、閾値変更部２２９は、用紙が含有する水分の量に基づいて閾値を変更する。

【0105】

具体的には、閾値変更部２２９は、温度と湿度から絶対湿度を決定し、絶対湿度と給紙カセット３５に用紙が収容される時間とから水分量を予測する。閾値変更部２２９は、給紙カセット３５の開閉を検出するセンサー出力に基づいて、給紙カセット３５が閉じられてからの経過時間を、用紙が収容される時間に決定する。閾値決定部２２７において決定される閾値は、基準となる水分量に対して定められた値である。閾値変更部２２９は、決定された水分量と基準となる水分量との比率に基づいて、閾値を変更する。閾値変更部２２９は、決定された水分量が基準となる水分量よりも大きい場合は閾値をより大きな値に変更し、決定された水分量が基準となる水分量よりも小さい場合は閾値をより小さな値に変更する。水分量と閾値との関係を実験などで求めておき、その関係に基づいて閾値を変更する。水分量と閾値との関係は、テーブルで定められてもよいし、演算式で定められてもよい。

【0106】

なお、用紙が含有する水分の量をセンサーで検出することができる。例えば、用紙の搬送経路で定着装置５０よりも上流の位置に、水分量検知用のローラーが配置される場合、水分検知用のローラーに流れる電流を検出することにより、用紙が含有する水分の量を測定することができる。この場合には、温度センサーおよび湿度センサーに代えて、水分検知用のローラーに流れる電流を検知するセンサーが設けられてもよい。

【0107】

比較部２３１は、負荷検出部２２１から加圧ローラー５９のトルクが入力され、閾値変更部２２９から閾値が入力される。比較部２３１は、加圧ローラー５９のトルクと閾値とを比較し、比較結果を押圧力決定部２３３に出力する。

【0108】

押圧力決定部２３３は、比較結果に基づいて押圧力を決定する。押圧力決定部２３３は、決定された押圧力を押圧力制御部２１３および熱量制御部２１５に出力する。具体的には、押圧力決定部２３３は、用紙のサイズがＡ４縦の場合は、比較結果が加圧ローラー５９のトルクが押圧力Ｗ２に対する閾値Ｔ３より小さい場合は押圧力Ｗ１に決定し、加圧ローラー５９のトルクが閾値Ｔ３以上の場合は押圧力Ｗ２に決定する。押圧力決定部２３３は、用紙のサイズがＢ４縦の場合は、比較結果が加圧ローラー５９のトルクが押圧力Ｗ２に対する閾値Ｔ２より小さい場合は押圧力Ｗ１に決定し、加圧ローラー５９のトルクが閾値Ｔ２以上かつ押圧力Ｗ３に対する閾値Ｔ３より小さい場合は押圧力Ｗ２に決定し、加圧ローラー５９のトルクが閾値Ｔ３以上の場合は押圧力Ｗ３に決定する。押圧力決定部２３３は、用紙のサイズがＡ３縦の場合は、比較結果が加圧ローラー５９のトルクが押圧力Ｗ２に対する閾値Ｔ１より小さい場合は押圧力Ｗ１に決定し、加圧ローラー５９のトルクが閾値Ｔ１以上かつ押圧力Ｗ３に対する閾値Ｔ２より小さい場合は押圧力Ｗ２に決定し、加圧ローラー５９のトルクが閾値Ｔ２以上かつ押圧力Ｗ４に対する閾値Ｔ３より小さい場合は押圧力Ｗ３に決定し、加圧ローラー５９のトルクが閾値Ｔ３以上の場合は押圧力Ｗ４に決定する。

【0109】

押圧力制御部２１３は、押圧力調整機構を制御し、押圧力を調整する。具体的には、加圧ローラー５９が定着ベルト５７を押圧する押圧力が、押圧力決定部２３３から入力される押圧力と同じ値になるように、荷重可変ギア７５を回転させる。

【0110】

熱量制御部２１５は、熱源６１を制御し、加熱ローラー５３の温度を調整する。押圧力が大きいほどニップ部Ｎでトナーを用紙の繊維内に定着させる性能が向上する。このため、押圧力が大きいほど定着ベルト５７の温度を低くすることができる。熱量制御部２１５は、押圧力に対して加熱ローラー５３の温度が予め定められた温度となるように熱源６１を制御する。例えば、押圧力が５０Ｎ高くなるごとに、加熱ローラー５３の温度を３℃低下させる。これにより、熱源６１で消費される電力を低くすることができる。

【0111】

押圧力を大きくするとともに定着ベルト５７の温度を下げることにより、用紙がニップ部Ｎで加熱される間に用紙の内部から排出される水分の量を抑制することができ、ニップ部Ｎにおいて用紙と定着ベルト５７または加圧ローラー５９との間の摩擦力が低下するのを抑制できる。このため、用紙が定着ベルト５７または加圧ローラー５９のいずれに対しても滑らないようにでき、用紙を搬送する性能が低下しないようにできる。

【0112】

図１２は、押圧力制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。押圧力制御処理は、プリンター１００が備えるＣＰＵ１１１がＲＯＭ１１３、ＨＤＤ１１５またはＣＤ－ＲＯＭ１１８に記憶された押圧力制御プログラムを実行することによりＣＰＵ１１１により実行される処理である。図１２を参照して、プリンター１００が備えるＣＰＵ１１１は、定着装置５０の駆動を開始する（ステップＳ０１）。これにより、駆動モーター５９Ｂが駆動し、熱源６１により加熱される。駆動モーター５９Ｂの駆動にともない、加圧ローラー５９が回転する。さらに、加圧ローラー５９の回転に伴い定着ベルト５７が回転する。次のステップＳ０２においては、加圧ローラー５９のトルクが検出される。駆動モーター５９Ｂに流れる電流から加圧ローラー５９のトルクが検出される。そして、定着ベルト５７の負荷が決定され（ステップＳ０３）、処理はステップＳ０４に進む。加圧ローラー５９のトルクと定着ベルト５７の負荷とは所定の関係がある。ここでは、加圧ローラーのトルクが定着ベルト５７の負荷に決定される。

【0113】

ステップＳ０４においては、絶対湿度が検出され、処理はステップＳ０５に進む。温度センサーおよび湿度センサーにより検出された温度と湿度とから絶対湿度が検出される。ステップＳ０５においては、用紙のサイズが取得され、処理はステップＳ０６に進む。画像形成の対象となる用紙のサイズが決定される。用紙のサイズは、定着装置５０を通過する用紙の加圧ローラー５９の回転軸と平行な方向の長さである。用紙のサイズは、用紙種類と用紙方向により定まる。

【0114】

ステップＳ０６においては、閾値が決定され、処理はステップＳ０７に進む。用紙の際に対応する閾値が決定される。図１０に示した加圧ローラー５９を回転させるトルクと押圧力との関係を用いて、閾値が決定される。具体的には、用紙のサイズがＡ４縦の場合は、押圧力Ｗ２に対する閾値としてトルクＴ３が定められる。用紙のサイズがＢ４の場合は、押圧力Ｗ２に対する閾値としてトルクＴ２が定められ、押圧力Ｗ３に対する閾値としてトルクＴ３が定められる。用紙のサイズがＡ３の場合は、押圧力Ｗ２に対する閾値としてトルクＴ１が定められ、押圧力Ｗ３に対する閾値としてトルクＴ２が定められ、押圧力Ｗ４に対する閾値としてトルクＴ３が定められる。用紙のサイズがＡ４縦より小さい場合は、閾値は定められない。

【0115】

次のステップＳ０７においては、絶対湿度に基づき閾値が変更され、処理はステップＳ０８に進む。ステップＳ０４において検出された絶対湿度が、基準となる絶対湿度より大きいほど閾値がより小さい値に変更され、基準となる絶対湿度より小さいほど閾値がより大きな値に変更される。これにより、用紙がニップ部Ｎを通過する際に用紙が含有する水分が表面に出ることにより用紙と定着ベルト５７または加圧ローラー５９との間の摩擦力が低下する場合であっても、用紙が定着ベルト５７または加圧ローラー５９と滑らないようにできる。

【0116】

ステップＳ０８においては、定着ベルト５７の負荷が閾値と比較される。ステップＳ０３において決定された定着ベルト５７の負荷が閾値以上ならば処理はステップＳ０９に進むが、そうでなければ処理はステップＳ１０に進む。ステップＳ０９においては、定着ベルト５７の負荷に対応する押圧力が決定され、処理はステップＳ１１に進む。具体的には、ステップＳ０５において決定された用紙のサイズがＡ４縦の場合は、ステップＳ０６において押圧力Ｗ２に対する閾値Ｔ３が決定されている。定着ベルト５７の負荷、換言すれば、加圧ローラー５９の負荷が閾値Ｔ３以上の場合、処理はステップＳ０９に進むが、そうでなければ処理はステップＳ１０に進む。ステップＳ０９においては、加圧ローラー５９の負荷に対する押圧力Ｗ２が決定される。ステップＳ１０においては、押圧力が基準値に決定される。基準値は押圧力Ｗ１である。

【0117】

ステップＳ０５において決定された用紙のサイズがＢ４縦の場合は、ステップＳ０６において押圧力Ｗ２に対する閾値Ｔ２と押圧力Ｗ３に対する閾値Ｔ３が決定されている。定着ベルト５７の負荷、換言すれば、加圧ローラー５９の負荷が閾値Ｔ２以上の場合、処理はステップＳ０９に進むが、そうでなければ処理はステップＳ１０に進む。ステップＳ０９においては、加圧ローラー５９の負荷が閾値Ｔ３より小さい場合に押圧力Ｗ２が決定され、加圧ローラー５９の負荷が閾値Ｔ３以上の場合に押圧力Ｗ３が決定される。ステップＳ１０においては、押圧力が基準値に決定される。基準値は押圧力Ｗ１である。

【0118】

ステップＳ０５において決定された用紙のサイズがＡ３縦の場合は、ステップＳ０６において押圧力Ｗ２に対する閾値Ｔ１と、押圧力Ｗ３に対する閾値Ｔ２と、押圧力Ｗ４に対する閾値Ｔ３と、が決定されている。定着ベルト５７の負荷、換言すれば、加圧ローラー５９の負荷が閾値Ｔ１以上の場合、処理はステップＳ０９に進むが、そうでなければ処理はステップＳ１０に進む。ステップＳ０９においては、加圧ローラー５９の負荷が閾値Ｔ２より小さい場合に押圧力Ｗ２が決定され、加圧ローラー５９の負荷が閾値Ｔ２以上かつＴ３より小さい場合に押圧力Ｗ３が決定され、加圧ローラー５９の負荷が閾値Ｔ３以上の場合に押圧力Ｗ４が決定される。ステップＳ１０においては、押圧力が基準値に決定される。基準値は押圧力Ｗ１である。

【0119】

ステップＳ０９またはステップＳ１０において押圧力が決定されると、処理はステップＳ１１に進む。ステップＳ１１においては、押圧力に調整され、処理はステップＳ１２に進む。加圧ローラー５９が定着ベルト５７を押圧する押圧力が、ステップＳ０９またはステップＳ１０で決定された押圧力と同じ値になるように、荷重可変ギア７５が回転される。

【0120】

ステップＳ１２においては、ステップＳ０９またはステップＳ１０において決定された押圧力から加熱温度が決定される。加熱温度は、加熱ローラー５３の温度である。押圧力が大きいほど加熱温度が低い値に決定される。次のステップＳ１３においては、加熱ローラー５３の温度が調整され、処理はステップＳ１４に進む。加熱ローラー５３の温度がステップＳ１２において決定された加熱温度になるように熱源６１が制御される。

【0121】

ステップＳ１４においては、用紙が定着装置５０を通過したか否かが判断される。用紙が定着装置５０を通過したならば処理はステップＳ１５に進むが、そうでなければ処理はステップＳ１３に戻る。ステップＳ１５においては、次に処理対象なるべき用紙が存在するか否かが判断される。処理対象になるべき用紙が存在するならば処理はステップＳ０３に戻るが、そうでなければ処理は終了する。

【0122】

＜第１の変形例＞
押圧力は、用紙のサイズのみから決定されてもよい。例えば、用紙のサイズがＡ４縦より小さい場合に押圧力Ｗ１にし、用紙のサイズがＡ４縦の場合に押圧力Ｗ２にし、用紙のサイズがＢ４縦の場合に押圧力Ｗ３にし、用紙のサイズがＡ３縦の場合に押圧力Ｗ４にする。

【0123】

＜第２の変形例＞
絶対湿度に基づいて閾値が変更されないようにしてもよい。この場合、図１１のブロック図において、センサー制御部２０７、環境情報取得部２２３、閾値変更部２２９は、不要である。比較部２３１においては、閾値決定部２２７において決定された閾値と負荷検出部２２１において検出された定着ベルト５７の負荷とが比較される。

【0124】

なお、本実施の形態においては、加圧ローラー５９を加熱部５１に向かう方向に押圧する押圧力が段階的に調整される例が示されたが、押圧力が線形的に変化するようにしてもよい。この場合、押圧力調整機構は、定着装置５０を通過する用紙のサイズが異なる場合であっても加圧ローラー５９から定着ベルト５７に伝達される回転力を同じにできる。

【0125】

また、本実施の形態においては、加圧ローラー５９が加熱部５１に押圧されるが、加熱部５１が加圧ローラー５９に押圧されてもよい。

【0126】

また、本実施の形態においては、定着ベルト５７の負荷が加圧ローラー５９のトルクから求められるが、定着ベルト５７の負荷が定着装置５０の駆動回数または回転距離から求められてもよい。図９に示したように、定着ベルト５７の負荷は定着装置５０の駆動回数に比例する。このため、実験などにより、定着ベルト５７の負荷と定着装置５０の駆動回数との関係を求めておくことで、定着ベルト５７の負荷を定着装置５０の駆動回数から求めることができる。定着装置５０の駆動回数は、加圧ローラー５９の回転数の累積値を用いてもよいし、定着ベルト５７の回転数の累積値を用いてもよい。また、比較部２３１は、定着ベルト５７の負荷を閾値と比較するようにしたが、駆動回数を閾値と比較してもよい。この場合における閾値は、定着装置５０の駆動回数と押圧力との関係を予め定めておくことにより決定される。

【0127】

なお、本実施の形態においては、加圧ローラー５９が定着ベルト５７に押圧される例を示したが、定着装置５０が駆動していない間は、加圧ローラー５９は定着ベルト５７から離間してもよい。好ましくは、加圧ローラー５９は、少なくとも用紙がニップ部Ｎを通過する間に加熱部５１に押圧される。これにより、加圧ローラーが弾性変形する期間を記録媒体が通過する間に制限することができる。

【0128】

また、本実施の形態においては、画像形成装置の一例としてプリンター１００が例に説明されたが、画像形成装置は、複写機、レーザービームプリンター、ファクシミリ装置、これらを組み合わせた複合機（Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）などあってもよい。

【0129】

また、本実施の形態では、画像形成装置の一例として、タンデム型のカラーの画像を形成するプリンター１００が説明されたが、これに限られるものではなく、モノクロの画像を形成する画像形成装置であってもよい。画像形成ユニット２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋ、露光装置２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋ、帯電ローラー２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋ、感光体ドラム２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｋ、現像器２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋ、１次転写ローラー２５Ｙ，２５Ｍ，２５Ｃ，２５Ｋ、２次転写ローラー２６、定着装置５０の構成や配置は、本実施の形態に限定されず、他の構成や配置であっても良い。

【0130】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【0131】

＜付記＞
（１） 好ましくは、前記加熱ローラーは、中空円筒形状であり、
前記加熱ローラーの内部に配置され、熱を発する熱源が配置される。

【符号の説明】

【0132】

１００ プリンター、１１１ ＣＰＵ、１４０ 画像形成部、１５０ 給紙部、５０ 定着装置、５１ 加熱部、５３ 加熱ローラー、５５ 加圧部、５７ 定着ベルト、５９ 加圧ローラー、５９Ａ 回転軸、５９Ｂ 駆動モーター、６１ 熱源、６３ 定着パッド、６５ グリス塗布部、７１ レバー部材、７１Ａ レバー部材回転軸、７１Ｂ 第１接続部、７３ 加圧フレーム、７３Ａ 加圧フレーム回転軸、７３Ｂ 調整穴、７３Ｃ 第２接続部、７５ 荷重可変ギア、７５Ａ ギア回転軸、７５Ｂ 調整棒、７７ ばね、９１ サーミスター、２０１ 定着装置制御部、２０３ 決定部、２０５ 搬送制御部、２０７ センサー制御部、２１１ 駆動制御部、２１３ 押圧力制御部、２１５ 熱量制御部、２２１ 負荷検出部、２２３ 環境情報取得部、２２５ サイズ検出部、２２７ 閾値決定部、２２９ 閾値変更部、２３１ 比較部、２３３ 押圧力決定部、Ｎ ニップ部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】