定着装置及び画像形成装置
【課題】加熱部材および定着ベルトの熱変形を一定量以下に抑制することで、定着ベルトを含む各構成部品が破損を防止できる定着装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】定着ベルト２１と、パイプ状の金属体によって構成され、定着ベルト２１を加熱する加熱パイプ２２と、加熱パイプ２２を輻射熱により加熱するヒータ２５と、定着ベルト２１を回転させる加圧ローラ３１と、定着ベルト２１を介して加圧ローラ３１と当接するニップ形成部材２６と、定着ベルト２１の表面温度を検出する温度センサ２８と、検出した表面温度に基づいて定着ベルト２１の表面温度を予め設定された表面温度となるようにヒータ２５を制御する本体制御部１１０と、定着ベルト２１を介して加熱パイプ２２の変形を検出する変位検出手段２７と、を備え、加熱パイプ２２の変形を検出した場合に、本体制御部１１０によって加熱パイプ２２への伝熱量を減少させる。
【解決手段】定着ベルト２１と、パイプ状の金属体によって構成され、定着ベルト２１を加熱する加熱パイプ２２と、加熱パイプ２２を輻射熱により加熱するヒータ２５と、定着ベルト２１を回転させる加圧ローラ３１と、定着ベルト２１を介して加圧ローラ３１と当接するニップ形成部材２６と、定着ベルト２１の表面温度を検出する温度センサ２８と、検出した表面温度に基づいて定着ベルト２１の表面温度を予め設定された表面温度となるようにヒータ２５を制御する本体制御部１１０と、定着ベルト２１を介して加熱パイプ２２の変形を検出する変位検出手段２７と、を備え、加熱パイプ２２の変形を検出した場合に、本体制御部１１０によって加熱パイプ２２への伝熱量を減少させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無端ベルトの定着部材を有する定着装置及び該定着装置を備える電子写真方式、静電記録方式等を利用したＦＡＸ、プリンタ、複写機またはそれらの複合機等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置として、電子写真方式を利用した画像形成装置が種々考案されており公知技術となっている。その画像形成プロセスは、像担持体である感光ドラムの表面に静電潜像を形成し、感光ドラム上の静電潜像を現像剤であるトナー等によって現像して可視像化し、現像された画像を転写装置により記録紙（用紙、記録媒体ともいう) に転写して画像を担持させ、圧力や熱等を用いる定着装置によって記録紙上のトナー画像を定着する過程により成立している。
【０００３】
この定着装置では、対向するローラもしくはベルトもしくはそれらの組み合わせにより構成された定着部材及び加圧部材が当接してニップ部を形成するように配置されており、該ニップ部に記録紙を挟みこみ、熱および圧力を加えて前述したトナー像を記録紙上に定着することを行っている。
【０００４】
前記定着装置の一例を挙げると、複数のローラ部材に張架された定着ベルトを定着部材として用いる技術が知られている（例えば、特許文献１参照) 。このような定着ベルトを用いた装置は、定着部材としての定着ベルト（無端状ベルト)と 、定着ベルトを張架・支持する定着ローラおよび加熱ローラを含む複数のローラ部材と、複数のローラ部材のうち１つのローラ部材に内設されたヒータと、加圧ローラ（加圧部材) と、を含んで構成されている。ヒータは、ローラ部材を介して定着ベルトを加熱する。そして、定着ベルトと加圧ローラとの間に形成されたニップ部に向けて搬送された記録媒体上のトナー像は、ニップ部にて熱と圧力とを受けて記録媒体上に定着される（ベルト定着方式) 。
【０００５】
また、前述したような複数のローラ部材によって張架・支持する定着ベルトを備えた定着装置に替えて次に説明する定着装置が知られている（例えば、特許文献２参照)。
【０００６】
特許文献２に開示された定着装置は、無端状のベルト部材で構成された定着ベルトと、定着ベルトの内周面に対向するように固設され、定着ベルトを介して加圧ローラに当接してニップ部を形成する加熱部材と、ニップ部における加熱部材の強度を補強する補強部材と、補強部材と加熱部材との間に設けられる断熱部材と、熱源としてのヒータと、定着ベルトに圧接して、双方の部材間に所望のニップ部を形成する加圧ローラと、定着ベルトに対向して設けられた温度センサと、を備えている。加熱部材は、パイプ状の金属熱伝導体からなり、ヒータの輻射熱により加熱されるようになっており、定着ベルトにその熱が伝達される。また加熱部材は、定着ベルトの加熱効率を向上させるために、パイプ状の加熱部材（金属熱伝導体）をできるだけ薄肉化する必要がある。
【０００７】
このような構成により、特許文献２に開示された定着装置は、製造コストが比較的安価であって、定着ベルトの加熱効率が高くてウォームアップ時間やファーストプリント時間が短く、装置を高速化した場合であっても定着不良等の不具合が生じるのを抑止することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の特許文献２に開示された定着装置にあっては、加熱部材に対して定着ベルトが相対的に回転可能になっているため、加圧ローラからの回転駆動で定着ベルトを回転させた場合、断面方向でかつニップ部下流方向で定着ベルトにたるみが生じ、加熱部材のニップ部上流側とニップ部下流側で温度差が生じてしまう。このため、加熱部材を構成する金属導電体がニップ部上流側で特に軸方向中央部が凸形状に熱変形し、軸方向両端部で加熱部材と定着ベルトに隙間が生じてしまう。この結果、加熱部材の特に軸方向両端部において異常発熱してしまい定着ベルトを含む各構成部品が破損する恐れがあった。
【０００９】
また、従来の特許文献２に開示された定着装置にあっては、定着ベルトの内面を黒色化し加熱部材を設けずに熱源からの輻射熱を利用して定着ベルトを直接加熱することも考えられるが、この場合も定着ベルトがニップ部上流側で特に軸方向中央部が凸形状に熱変形し、定着ベルトを含む各構成部品が破損する恐れがあった。
【００１０】
本発明は、以上のように従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、加熱部材および定着ベルトの熱変形を一定量以下に抑制することで、定着ベルトを含む各構成部品が破損を防止できる定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る定着装置は、上記目的達成のため、可撓性を有する無端ベルト状の定着部材と、前記定着部材の内部に配置されるとともにパイプ状の金属体によって構成され、前記定着部材の内周面に直接または間接的に摺接して前記定着部材を加熱する加熱部材と、前記加熱部材を加熱する熱源と、前記定着部材の外周側で該定着部材を押圧可能に配置され、前記定着部材を摺動させつつ回転させる加圧部材と、前記定着部材の内部で前記加圧部材と対向するとともに、前記定着部材を介して前記加圧部材と当接してニップ部を形成するニップ形成部材と、前記定着部材の表面温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段によって検出された表面温度に基づいて前記熱源を制御して前記定着部材の表面温度を予め設定された表面温度に制御する制御手段と、を備えた定着装置であって、前記定着部材を介して前記加熱部材の変形を検出する変位検出手段をさらに備え、前記変位検出手段によって前記加熱部材の変形を検出した場合に、前記制御手段によって前記加熱部材への伝熱量を減少させるよう構成されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、加熱部材および定着ベルトの熱変形を一定量以下に抑制することで、定着ベルトを含む各構成部品が破損することを防止できる定着装置及び画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す全体構成図である。
【図２】本発明に係る第１の実施の形態に係る定着装置の一部断面図である。（ａ）は、冷間状態を示し、（ｂ）は、第１の定着ベルトの変形状態を示し、（ｃ）は、第２の定着ベルトの変形状態を示す。
【図３】本発明に係る第１の実施の形態に係る定着装置を構成する加熱パイプの周辺部品の斜視図である。
【図４】本発明に係る第１の実施の形態に係る変位検出手段を説明するための定着装置の概略上面図である。
【図５】本発明に係る第１の実施の形態に係る本体制御部を説明するための図である。
【図６】本発明に係る第１の実施の形態に係る本体制御部の処理を表すフロー図である。
【図７】本発明に係る第１の実施の形態に係る画像形成装置の変位検出手段が有る場合と無い場合とのそれぞれにおける定着ベルトの変形量と、ヒータ点灯率と、定着ベルトおよび加熱パイプの表面温度とを説明するためのグラフである。
【図８】本発明に係る第２の実施の形態に係る定着装置の一部断面図である。（ａ）は、冷間状態を示し、（ｂ）は、第１の定着ベルトの変形状態を示し、（ｃ）は、第２の定着ベルトの変形状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
（第１の実施の形態）
まず、構成について説明する。
図１に示すように、画像形成装置１は、タンデム型カラープリンタである。画像形成装置本体１の上方にあるボトル収容部１０１には、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック) に対応した４つのトナーボトル１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋが着脱自在に設置されている。このため、これらの４つのトナーボトル１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋは、ユーザ等によって交換自在になっている。
【００１５】
ボトル収容部１０１の下方には中間転写ユニット８５が配設されている。その中間転写ユニット８５の中間転写ベルト７８に対向するように、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック) に対応した作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋが並設されている。
【００１６】
各作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋには、それぞれ、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋが配設されている。また、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの周囲には、それぞれ、帯電部７５、現像部７６、クリーニング部７７、不図示の除電部等が配設されている。そして、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程) が行われて、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に各色の画像が形成されることになる。
【００１７】
感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、不図示の駆動モータによって図１中の時計方向に回転駆動される。そして、帯電部７５の位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面が一様に帯電される（帯電工程である）。その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、露光部３から発せられたレーザ光Ｌの照射位置に達して、この位置での露光走査によって各色に対応した静電潜像が形成される（露光工程である) 。
【００１８】
その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、現像装置７６との対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、各色のトナー像が形成される（現像工程である) 。その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、中間転写ベルト７８および第１転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上のトナー像が中間転写ベルト７８上に転写される(第１転写工程である) 。このとき、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
【００１９】
その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、クリーニング部７７との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に残存した未転写トナーがクリーニング部７７のクリーニングブレードによって機械的に回収される（クリーニング工程である) 。
最後に、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の残留電位が除去される。こうして、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上で行われる、一連の作像プロセスが終了する。
【００２０】
その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト７８上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト７８上にカラー画像が形成される。ここで、中間転写ユニット８５は、中間転写ベルト７８の４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋ、２次転写バックアップローラ８２、クリーニングバックアップローラ８３、テンションローラ８４、中間転写クリーニング部８０等で構成される。中間転写ベルト７８は、３つのローラ８２〜８４によって張架・支持されるとともに、１つのローラ８２の回転駆動によって図１中の矢印方向に無端移動される。
【００２１】
４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト７８を感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋとの間に挟みこんで１次転写ニップを形成している。そして、１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋに、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。そして、中間転写ベルト７８は、矢印方向に走行して、各１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋ の１次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト７８上に重ねて１次転写される。
【００２２】
その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト７８は、２次転写ローラ８９との対向位置に達する。この位置では、２次転写バックアップローラ８２が、２次転写ローラ８９との間に中間転写ベルト７８を挟みこんで２次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト７８上に形成された４色のトナー像は、この２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐ上に転写される。このとき、中間転写ベルト７８には、記録媒体Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存する。その後、中間転写ベルト７８は、中間転写クリーニング部８０の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト７８上の未転写トナーが回収される。こうして、中間転写ベルト７８上で行われる、一連の転写プロセスが終了する。
【００２３】
ここで、２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐは、装置本体１の下方に配設された給紙部１２から、給紙ローラ９７やレジストローラ対９８等を経由して搬送されたものである。詳しくは、給紙部１２には、転写紙等の記録媒体Ｐが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ９７が図１中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Ｐがレジストローラ対９８のローラ間に向けて給送される。
【００２４】
レジストローラ対９８に搬送された記録媒体Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ対９８のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト７８上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対９８が回転駆動されて、記録媒体Ｐが２次転写ニップに向けて搬送される。こうして、記録媒体Ｐ上に、所望のカラー画像が転写される。
【００２５】
その後、２次転写ニップの位置でカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、定着装置２０の位置に搬送される。そして、この位置で、定着ベルト２１および加圧ローラ３１による熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。その後、記録媒体Ｐは、排紙ローラ対９９のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対９９によって装置外に排出された被転写画像を有する記録媒体Ｐは、出力画像として、スタック部１００上に順次スタックされる。こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００２６】
次に、図２、３を参照して、定着装置２０の構成について詳細に説明する。
【００２７】
定着装置２０は、図２、３に示すように、定着ベルト２１、加熱部材としての加熱パイプ２２、ニップ形成部材２６、支持部材２３、熱源としてのヒータ２５、加圧部材としての加圧ローラ３１、温度検出手段としての温度センサ２８、本体制御部を備えている。
【００２８】
定着ベルト２１は、薄肉で可撓性を有する無端状ベルトにより形成されており、図２に示す矢印Ａ方向に走行する。定着ベルト２１は、ニップ形成部材２６との摺接面となる内周面２１ａ側から、基材層、弾性層、離型層が順次積層され、全体の厚さが１ｍｍ以下となるよう形成されている。
【００２９】
定着ベルト２１の基材層は、層厚が２５〜３５μｍであり、ニッケル、ステンレス等の金属材料やポリイミド等の樹脂材料により形成されている。定着ベルト２１の弾性層は、層厚が１００〜３００μｍであり、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴムあるいはフッ素ゴム等のゴム材料で形成されている。この弾性層が設けられることにより、定着ニップ部３８における定着ベルト２１の表面の微小な凹凸が形成されなくなり、記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに均一に熱が伝わりユズ肌画像の発生が抑止される。
【００３０】
定着ベルト２１の離型層は、層厚が１０〜５０μｍであって、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）、ＰＴＦＥ（４フッ化エチレン樹脂）、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）、等により形成されている。この離型層が設けられることにより、トナー像Ｔに対する離型性（剥離性）が担保される。
【００３１】
また、定着ベルト２１の直径は１５〜１２０ｍｍに設定されると好適である。本実施の形態においては、定着ベルト２１の直径は３０ｍｍ程度に設定されている。
【００３２】
また、定着ベルト２１は、本発明に係る定着部材を構成している。なお、ニッケルやＳＵＳ等の金属材料やポリイミド等の樹脂材料を用いたフィルムでもよい。定着ベルト２１の内周面側には、加熱パイプ２２、ニップ形成部材２６、支持部材２３、ヒータ２５、第１の板金２９および第２の板金４１が設けられている。
【００３３】
加熱パイプ２２は、定着ベルト２１の内部に配置され、その肉厚が０．１ｍｍで断面が略パイプ形状となっている。また、加熱パイプ２２は、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス等の熱伝導性を有する金属により構成されている。ここで、加熱パイプ２２の肉厚を０．２ｍｍ以下に設定した場合には、加熱パイプ２２の加熱効率が向上するため、定着ベルト２１の加熱効率も向上することとなり好適である。
【００３４】
加熱パイプ２２は、定着ニップ部３８を除く位置では定着ベルト２１の内周面に直接的に摺接するように形成されており、一方、定着ニップ部３８の範囲では、定着ベルト２１の内周面に間接的に摺接するように形成されている。このため、加熱パイプ２２は、定着ニップ部３８の位置において内部に凹状に形成されるとともに開口部２２ａ（図３参照）を有している。加熱パイプ２２は、第１の板金２９および第２の板金４１によって挟みこんだ状態で第１の板金２９と第２の板金４１とをネジ止めにて固定される。これにより、加熱パイプ２２は、後述するフランジ部３５に、その形状を維持した状態で固定される。また、この凹状に形成された凹部に、ニップ形成部材２６が嵌め込まれるようになっている。
【００３５】
また、加熱パイプ２２は、内周側に設置されているヒータ２５の輻射熱により加熱され、この加熱された加熱パイプ２２により定着ベルト２１が加熱されるようになっている。すなわち、加熱パイプ２２がヒータ２５より直接的に加熱され、定着ベルト２１が加熱パイプ２２を介して間接的に加熱される。
【００３６】
定着ベルト２１と加熱パイプ２２とは、加熱領域（本実施の形態の場合には定着ニップ部３８の上流側の領域）において接触して摺動する構成、もしくは０．３ｍｍ以下のギャップδを有する構成としている。これにより、定着ベルト２１を加熱パイプ２２により効率的に加熱することが可能となるが、加熱領域において両者が接触して摺動する構成とした方が加熱効率が高くより望ましい。但し、加熱領域において定着ベルト２１と加熱パイプ２２とを密着させる場合には、加熱領域における定着ベルト２１と加熱パイプ２２との圧接力が大きくなりすぎても定着ベルト２１のトルクが増大し、磨耗を加速する恐れがある。そこで、かかる場合には定着ベルト２１と加熱パイプ２２との圧接力は０．３ｋｇｆ／ｃｍ２以下になるようにすることが好ましい。
【００３７】
また、加熱パイプ２２の外周部には、定着ベルト２１の磨耗が軽減されるよう潤滑剤としてのフッ素グリスが塗布されている。なお、加熱パイプ２２と定着ベルト２１との摺動抵抗を低下させるために、加熱パイプ２２の摺接面を摩擦係数の低い材料で形成したり、定着ベルト２１の内周面２１ａにフッ素を含む材料からなる表面層を形成してもよい。
【００３８】
ニップ形成部材２６は、定着ベルト２１の内周面に摺接するように固定されている。このニップ形成部材２６が定着ベルト２１を介して加圧ローラ３１に圧接することにより、記録媒体Ｐを搬送する定着ニップ部３８が形成される。したがって、ニップ形成部材２６は、定着ベルト２１の内周側に配置され、加圧ローラ３１の押圧により定着ベルト２１を介して加圧ローラ３１と当接して定着ニップ部３８を形成するようになっている。
【００３９】
ニップ形成部材２６は、幅方向の両端部が定着装置２０の後述するフランジ３５に固定支持されている。なお、ニップ形成部材２６の構成については、後でさらに詳しく説明する。
【００４０】
図２に示すように熱源としてのヒータ２５は、軸方向に複数のハロゲンヒータを備えており、両端部のハロゲンヒータがフランジ３５の開口部より突出してフランジ３５を介して定着装置２０の本体（例えば、側板など）に固定されている。
【００４１】
また、ヒータ２５は、ＩＨであってもよいし、抵抗発熱体、カーボンヒータ等であってもよいが、ベルトを昇温させる領域は図２中下側でニップ直前の領域とする方が効率良く加熱できる。
【００４２】
温度センサ２８は、定着ベルト２１の表面に対向するように設けられており、公知のサーミスタ等により構成されている。温度センサ２８は、例えば定着ベルト２１の長手方向の中央領域と端部領域とに配置され、定着ベルト２１の温度を検出するようになっている。温度センサ２８は、定着ベルト２１の表面温度を検出するので、本発明に係る温度検出手段を構成している。
【００４３】
温度センサ２８は、前述したように、中央部および端部のそれぞれ、最も近接した位置に各温度センサを設けているため、より高精度に温度検知することができ、温度制御することが可能となるのでより高品質な画像を得られる。温度センサ２８は定着ベルト２１と非接触にした方がその表面を摺動により傷つけることがないのでより好ましい。非接触式のものとしては、サーモパイルや非接触式のサーミスタが挙げられる。接触式のものとしては、接触タイプのサーミスタが挙げられる。
【００４４】
また、ヒータ２５は、装置本体１の電源部から電力が供給されており、後述する本体制御部１１０により、出力制御されている。本体制御部１１０は、温度センサ２５による定着ベルト２１の表面温度の検出結果を表す信号を取得し、この信号に応じてヒータ２５の出力を制御するようになっている。また、本体制御部は、ヒータ２５を消点灯させる制御により、定着ベルト２１の温度（定着温度）を所望の温度に設定することができる。
【００４５】
また、定着ベルト２１は、特に定着ニップ部３８の上流側で加熱パイプ２２を介して加熱され、定着ニップ部３８を通過する。これにより、加熱された定着ベルト２１の表面から記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに熱が加えられる。
【００４６】
このように、本実施の形態における定着装置２０は、ヒータ２５によって定着ベルト２１が定着ニップ部３８よりも回転方向上流側近傍の位置を中心にして周方向にわたって広範囲に加熱されるので、記録媒体Ｐの搬送を高速化した場合においても定着ベルト２１が充分に加熱されて定着不良の発生を抑止することができる。したがって、比較的簡易な構成で効率良く定着ベルト２１を加熱できるために、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短縮化されるとともに、装置の小型化が達成される。
【００４７】
支持部材２３は、定着ニップ部３８を形成するニップ形成部材２６を支持するようになっており、定着ベルト２１の内周面側に配置されている。支持部材２３は、ニップ形成部材２６を加圧ローラ３１の押圧方向に対して保持している。
【００４８】
また、支持部材２３は、ニップ形成部材２６と略同じ長さを有しており、その幅方向両端部がフランジ３５を介して定着装置２０の本体（例えば、側板）に固定されている。また、支持部材２３は、ステンレスや鉄等の機械的強度が高い金属材料で形成されている。この構成により、支持部材２３がニップ形成部材２６および定着ベルト２１を介して加圧ローラ３１に当接するため、ニップ形成部材２６が定着ニップ部３８において加圧ローラ３１から加圧力を受けて大きく変形することを抑止できる。このように、支持部材２３は、ニップ形成部材２６を加圧ローラ３１の押圧方向に対して保持するようになっている。
【００４９】
支持部材２３は、加熱パイプ２２を効率良く加熱するために、図示しない反射板がヒータ２５側の面に取り付けられている。このため、支持部材２３が、反射板を設けることにより加熱されるのを防止することで，装置の無駄なエネルギー消費を抑制することができるとともに、加熱パイプ２２の後述する加熱範囲に集光させることができる。本実施の形態では、反射板が支持部材２３に取り付けられているが、これに代えて支持部材２３のヒータ２５側の表面に鏡面処理が施されていてもよい。
【００５０】
加圧ローラ３１は、定着ベルト２１の外周面に加圧回転体として圧接し、双方の部材間に所望の定着ニップ部３８を形成するようになっている。本実施の形態においては、加圧ローラ３１は、直径が３０ｍｍに設定されており、中空構造の芯金３４上に弾性層３６が形成されている。加圧ローラ３１の弾性層３６は、発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の材料により形成されている。なお、加圧ローラ３１は、弾性層３６の表層にＰＦＡ、ＰＴＦＥ等からなる薄肉の離型層を設けていてもよい。加圧ローラ３１は、図示しないスプリング等により定着ベルト２１側に押し付けられており、ゴム層が押しつぶされて変形することにより，所定のニップ幅を有している。加圧ローラ３１は中実のローラであってもよいが、中空のほうが熱容量は少なくてよい。
【００５１】
加圧ローラ３１は、図示しない駆動機構により、加圧ローラ３１は図２の矢印Ｂ方向に回転駆動される。また、加圧ローラ３１は、その幅方向両端部が定着装置２０の側板にベアリングを介して回転自在に支持されている。なお、加圧ローラ３１の内部に、ハロゲンヒータ等の熱源を設けてもよい。
【００５２】
加圧ローラ３１の弾性層３６が発泡性シリコーンゴム等のスポンジ状の材料で形成される場合には、定着ニップ部３８に作用する加圧力を減ずることができるために、ニップ形成部材２６に生じる撓みを軽減することができる。また、加圧ローラ３１の断熱性が高まり定着ベルト２１の熱が加圧ローラ３１に移動しにくくなるため、定着ベルト２１の加熱効率が向上する。なお、弾性層３６は、ソリッドゴムでもよい。
【００５３】
加圧ローラ３１は、定着ベルト２１の外周側で定着ベルト２１を押圧可能に配置され、定着ベルト２１を摺動させつつ回転させるので、本発明に係る加圧部材を構成している。
【００５４】
ニップ形成部材２６は、平板形状で定着ベルト２１の軸方向に長さを有し、少なくとも定着ベルト２１を介して加圧ローラ３１と圧接する部分がＬＣＰ（液晶ポリマー）やＰＡＩ（ポリアミドイミド樹脂）やＰＩ（ポリイミド樹脂）などの耐熱性を有する樹脂部材からなるものであり、支持部材２３により定着ベルト２１の内周側の所定位置に保持された状態で固定されている。
【００５５】
また、ニップ形成部材２６の定着ベルト２１の内周面と接する部分は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）の繊維を編み込んだメッシュ状シートや、テフロン（登録商標）シート等の摺動性及び耐磨耗性の優れた図示しないシート材料が巻きつけられた状態で固定されている。また、ニップ形成部材２６は、突部２２ａが軸方向に複数設けられており、支持部材２３と当接するようになっている。
【００５６】
ニップ形成部材２６は、定着ベルト２１の内部で加圧ローラ２５と対向しており、定着ベルト２１を介して加圧ローラ２６と当接して定着ニップ部３８（ニップ部）を形成するので、本発明に係るニップ形成部材を構成している。このように、定着ベルト２１は、ニップ形成部材２６と加圧ローラ３１との間に挟みこまれて回転するが、定着ニップ部３８の上流側はベルトの張り側となり、定着ニップ部３８に記録媒体Ｐが案内される。
【００５７】
図３に示すように、第１の板金２９は、厚さが１．５ｍｍのステンレス板をコの字状に形成したものであって、支持部材２３がニップ形成部材２６と当接するように複数の溝２９ｂが形成されている。
【００５８】
また、第２の板金４１は、第１の板金２９よりも薄いステンレス板をコの字状に形成したものであって、支持部材２３がニップ形成部材２６と当接するように第１の板金２９と同様に複数の溝４１ａが形成されている。第２の板金４１は、定着ベルト２１の内周面側からニップ形成部材２６を覆うようになっている。
【００５９】
第１の板金２９および第２の板金４１は、ボルト締めによって固定される。また、第１の板金２９には、定着ベルト２１の軸方向に延びる板状突起２９ａが形成されており、この板状突起２９ａはフランジ３５に形成された開口部３５ｃを通して挿入されるようになっている。このため、第１の板金２９は、フランジ３５を介して定着装置２０の図示しない側板に固定され、同時に第２の板金４１も定着装置２０の側板に固定される。
【００６０】
また、ニップ形成部材２６は、第２の板金４１のコの字状の部分に嵌まるようになっており、しかも両端部に設けられた端部２６ｂによりフランジ３６の突起３５ｃに嵌まるようになっている。このため、ニップ形成部材２６は、第２の板金４１、第１の板金２９およびフランジ３５を介して定着装置２０の側板に固定される。
【００６１】
図３に示すように、フランジ３５は、定着ベルト２１の両端部でその内周面部と摺接する第１フランジ部３５ａと、定着ベルト２１の両端エッジ部と摺接して軸方向の位置決めを行う第２フランジ部３５ｆと、を有している。
【００６２】
さらに、フランジ３５は、支持部材２３の両端部を収容する開口部３５ｄが形成され、このフランジ３５には、支持部材２３の位置決めを可能にする溝３５ｅが形成されている。これにより、フランジ３５は、支持部材２３の周方向の回転を規制することが可能になり、結果として、ニップ形成部材２６を安定して保持することが可能になっている。また、フランジ３５は、図示していないが、支持部材２３の軸方向への移動を規制する溝が形成されている。
【００６３】
また、フランジ３５には、第１の板金２９の端部２９ａおよびニップ形成部材２６の端部２６ｂを挿入する開口部３５ｂが形成されており、ニップ形成部材２６の端部２６ｂに形成されたＵ字溝２６ｃと係合する突起３５ｃが形成されている。このため、第１の板金２９およびニップ形成部材２６が、定着装置２０の組み付け時に、本体１に固定されるようになっている。
【００６４】
フランジ３５の第１フランジ部３５ａは、加熱パイプ２２の両端部でその内周面と直接的に摺接することで、加熱パイプ２２の形状を維持するようになっている。また、フランジ３５の第１フランジ部３５ａは、定着ベルト２１の両端部でその内周面と間接的に摺接することで、定着ベルト２１の形状を維持するようになっている。
【００６５】
図２、４に示すように、変位検出手段２７は、回転軸２７ａと、接触コロ２７ｂと、第１フィラー部２７ｃと、第２フィラー部２７ｄと、第１センサ２７ｅと、第２センサ２７ｆと、を備えている。
【００６６】
回転軸２７ａは、棒状部材によって構成されており、装置本体１に回転可能に支持されている。回転軸２７ａは、図示しないねじりバネにより後述する接触コロ２７ｂが定着ベルト２１に接触する方向に付勢されている。
【００６７】
接触コロ２７ｂは、定着ベルト２１の軸方向中心付近で回転軸２７ａに支持部材２７ｇを介して固定されており、定着ベルト２１との接触時に連れ回りするようになっており、定着ベルト２１の表面に影響を与えないようになっている。したがって、コロ部材によって構成された接触コロ２７ｂは、本発明に係る接触部を構成している
【００６８】
第１フィラー部２７ｃは、平板状の部材で構成され、第１センサ２７ｅの方向に延在するように回転軸２７ａに固定されている。一方第２フィラー部２７ｄは、平板状の部材で構成され、中央部付近で第２センサ２７ｆの方向に延在するよう回転軸２７ａに固定されている。
【００６９】
第１センサ２７ｅは、第１フィラー部２７ｃを検出する公知のセンサであって、図２（ｂ）に示す接触コロ２７ｂが第１の位置に移動した場合に第１フィラー部２７ｃを検出する位置に配置されている。ここで第１の位置は、定着ベルトの変形が許容可能な変形量を検出可能な位置を意味し、定着昇温時間を著しく低下させない位置に設定される。
【００７０】
一方第２センサ２７ｆは、第２フィラー部２７ｄを検出する公知のセンサであって、図２（ｃ）に示す接触コロ２７ｂが第２の位置に移動した場合に第２フィラー部２７ｄを検出する位置に配置されている。ここで第２の位置は、定着ベルトの変形が許容不可能な変形量を検出可能な位置を意味し、加熱パイプの温度上昇が耐熱温度Ｔｐｍａｘを超えないような値に設定されている。
【００７１】
図４に示すように、変位検出手段２７は、回転軸２７ａの端部付近に放射外方に向けて突出する突起部２７ｉと、一方装置本体１の側板に固定されており回転軸２７ａの回転を規制するよう突起部２７ｉと係合する規制部材２７ｈと、備えている。規制部材２７ｈは、図示しないねじりバネに付勢方向に対抗するとともに、図２（ａ）に示す定着ベルト２１が変形していない状態（冷間状態）のときに、接触コロ２７ｂが定着ベルト２１と所定間隔で位置するように回転軸２７ａの回転を規制するようになっている。このような、回転軸２７ａの回転を接触コロ２７ｂが定着ベルト２１に接触しない位置で規制する構成はこれに限定されない。
【００７２】
変位検出手段２７を構成する接触コロ２７ｂは、定着ベルト２１の軸方向に対し中央近傍に配置され、かつ、加熱パイプ２７ｂの断面方向に対して加熱範囲に配置されている。ここで、加熱範囲とは、図２（Ｘ）を基準に反時計回りに２２５°〜２７０°の範囲を意味している。また、加熱パイプ２２と定着ベルト２１は、軸方向の長さが略同一で有るため、定着ベルト２１の軸方向に対し中央近傍は、加熱パイプ２２の軸方向に対し中央近傍でもある。
【００７３】
変位検出手段２７は、ヒータ２５が非加熱の状態で接触コロ２７ｂが定着ベルト２１と接触しない位置に配置され、ヒータ２５によって定着ベルト２１が前述した加熱範囲側に変形した第１の位置を検出し、ヒータ２５によって定着ベルト２１がさらに加熱範囲側に変形した第２の位置を検出するようになっている。
【００７４】
図５に示すように、本体制御部１１０は、本発明に係る制御手段を構成しており、装置本体１を制御するための各種演算を行うＣＰＵ（central processing unit）１１０ａ、読み出し専用のメモリであるＲＯＭ（Read Only Memory）１１０ｂ、一時記憶用のＲＡＭ（Random Access Memory）１１０ｃ、図示しない入出力インターフェイスを含んでいる。本体制御部１１０は、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに記憶された制御プログラムを含む制御プログラムを実行するようになっている。
【００７５】
具体的には、本体制御部１１０は、例えば、第１の位置を検出する第１のセンサ１１１、第２の位置を検出する第２のセンサ１１２、上述した温度センサ２８、定着ニップ部３８の排出側の排紙経路に設けられた排紙センサ１１３からの検出情報に基づいて、ヒータ駆動回路１１４および駆動装置１１５を制御する。
【００７６】
ヒータ駆動回路１１４は、外部の電源とヒータ２５とに接続され、本体制御部１１０からの制御信号により、電源からヒータ２５に供給される電力供給量が制御される。したがって、ヒータ２５はヒータ駆動回路１１４に所望の点灯率となるように制御される。
【００７７】
また、ＲＯＭには、温度センサ２８から出力された検出温度や、変位検出手段によって検出された変形量に応じてヒータ２５への電力供給量が対応付けられた制御マップを有しており、これにより所望の点灯率に制御される。
【００７８】
このように、本体制御部１１０は、温度センサ２８によって検出された定着ベルト２１の表面温度に基づいてヒータ２５を制御して定着ベルトの表面温度を予め設定された表面温度に制御するようになっている。さらに、本体制御部１１０は、変位検出手段によって加熱パイプ２２の変形を検出した場合には加熱パイプ２２への伝熱量、すなわちヒータ２５の点灯率を減少させるようになっている。
【００７９】
具体的には、本体制御部１１０は、変位検出手段２７によって第１の位置への変形が検出された場合には、ヒータ２５の点灯率を最大点灯率１００％から７５％に減少させるようヒータ駆動回路１１４を制御し、さらに第２の位置への変形が検出された場合には、ヒータ２５を消灯させるようヒータ駆動回路１１４を制御するようになっている。ここで、ヒータ２５の点灯率は、単なる例示であってこれに限定されないし、本体制御部１１０は、ヒータ２５の点灯率をさらに２段階以上に減少させるよう制御するようにしてもよい。
【００８０】
次に、作用について説明する。
【００８１】
次に、図２を参照して、定着装置２０の動作について説明する。
まず、画像形成装置が出力信号を受けると（例えばユーザの操作パネルの操作等により画像形成装置に印刷要求があると) 、定着装置２０において、加圧脱圧手段により加圧ローラ３１が定着ベルト２１を介してニップ形成部材２６を押圧し、定着ニップ部３８を形成する。
【００８２】
ついで、不図示の駆動装置によって、加圧ローラ３１が図２の時計回り方向（矢印Ｂ方向）に回転駆動されると、定着ベルト２１も連れ回りして反時計回り方向（矢印Ａ方向）に回転する。
【００８３】
そして、それと同期して外部の電源からヒータ２５に電力が供給され、加熱パイプ２２はヒータ２５から周方向、軸方向全幅において効率的に熱が伝達され、急速に加熱される。さらに、定着ベルト２１には加熱パイプ２２からの熱が伝達され、急速に加熱される。なお、駆動装置の動作とヒータ２５による加熱は同時刻に同時に開始する必要はなく、適宜時間差を設けて開始してもよい。
【００８４】
このとき、温度センサ２８で検知される温度により定着ニップ部３８における定着ベルト２１が所定の温度となるように、ヒータ２５による加熱制御が行われており、定着に必要な温度まで昇温された後、保持され、記録媒体Ｐの通紙が開始される。
【００８５】
このように、定着装置２０では、定着ベルト２１およびヒータ２５の熱容量が小さいため、省エネを図りつつウォームアップ時間やファーストプリント時間を短くすることができる。
【００８６】
また、画像形成装置１への出力信号がない場合、通常は消費電力を抑えるために加圧ローラ３１および定着ベルト２１は非回転で、ヒータ２５は通電を停止されているが、すぐに再出力を開始したい(復帰させたい) 場合は、加圧ローラ３１及び定着ベルト２１が非回転の状態でもヒータ２５に通電しておくことが可能である。この場合は、ヒータ２５に定着ベルト２１の全体を保温させておく程度の通電を行う。
【００８７】
次に、図６を参照して、本実施の形態に係る画像形成装置１の処理フローについて説明する。なお、以下の処理は、装置本体１の電源が入っており、ユーザにより操作パネルからコピースタートボタンが押されたことを条件に開始される。また、以下の処理は、後述するように処理間隔Ｔで実行されるようになっている。
【００８８】
本体制御部１１０は、ヒータ駆動回路１１４に最大点灯率１００％で電力供給を開始させるよう制御する（ステップＳ１０）。
【００８９】
次いで、本体制御部１１０は、変位検出手段２７が第１の位置を検出したか否かを判定する（ステップＳ１１）。本体制御部１１０は、変位検出手段２７が第１の位置を検出しない場合には、ヒータ駆動回路に最大点灯率１００％で電力供給をさせるよう制御する（ステップＳ１６）。一方、本体制御部１１０は、変位検出手段２７が第１の位置を検出した場合には、ステップＳ１２に移行する。
【００９０】
次いで、本体制御部１１０は、変位検出手段２７が第２の位置を検出したか否かを判定する（ステップＳ１２）。本体制御部１１０は、変位検出手段２７が第２の位置を検出しない場合には、ヒータ駆動回路に点灯率７５％で電力供給をさせるよう制御する（ステップＳ１５）。一方、本体制御部１１０は、変位検出手段２７が第２の位置を検出した場合には、ヒータ駆動回路１１４に点灯率０％にさせるよう制御し、電力供給を遮断させる（ステップＳ１３）。
【００９１】
次いで、本体制御部１１０は、通紙が終了したか判定する（ステップＳ１４）。具体的には、最後の記録媒体Ｐが排紙センサ１１３により検出されなくなったか否かにより判定する（ステップＳ１４）。本体制御部１１０は、排紙センサ１１３からの信号が検出されている場合には、ステップＳ１１に移行し、一方排紙センサ１１３からの信号が検出されなくなった場合には、終了する。
【００９２】
次に、図７を参照して、本実施の形態に係る画像形成装置１の変位検出手段２７が有る場合と無い場合とのそれぞれにおける、定着ベルト２１の変形量と、ヒータ２５の点灯率と、定着ベルト２１および加熱パイプ２２の表面温度とについて説明する。
【００９３】
まず、図７（ａ）に示すように、変位検出手段２７が無い場合には、点灯率が１００％に移行後直ぐ時刻ｔＡで定着ベルト２１及び加熱パイプ２２の表面温度は上昇する。このとき、定着ベルト２１の変形量は、Ｘｍａｘに到達する。その後記録媒体Ｐによって定着ベルト２１及び加熱パイプ２２の温度は下がるが、記録媒体Ｐが定着装置２０を通過後は、再び上昇する。このとき、定着ベルト２１の変形量も定着ベルト２１及び加熱パイプ２２の温度上昇に追従するように上昇する。
【００９４】
その後、時刻ｔＢにおいて加熱パイプ２２の温度が定着ベルト２１を含む構成部品の耐熱温度Ｔｐｍａｘを超えてしまう。このように、加熱パイプ２２は、軸方向両端部で定着ベルト２１との間に隙間が生じてしまうことに起因して、加熱パイプ２２の特に軸方向両端部において異常発熱が生じることとなる。
【００９５】
次に、図６（ｂ）に示すように、変位検出手段２７が有る場合には、点灯率が１００％に移行後直ぐに定着ベルト２１及び加熱パイプ２２の表面温度は上昇する。
【００９６】
次いで、ｔ１に到達すると、定着ベルト２１及び加熱パイプ２２の表面温度はさらに上昇し、定着ベルト２１の変形量は、第１の位置に到達する。このため、本体制御部１１０は、ヒータ駆動回路１１４に点灯率７５％でヒータを制御する。このように、図６（ａ）の変位検出手段２７が無しの場合に比較して加熱パイプ２２の表面温度の上昇速度を抑えているのが分かる。
【００９７】
次いで、ｔ２に到達すると、定着ベルト２１及び加熱パイプ２２の表面温度はさらに上昇し、定着ベルト２１の変形量は、第２の位置に到達する。このため、本体制御部１１０は、ヒータ駆動回路１１４に点灯率０％でヒータ２５を制御する。この結果、少なくとも加熱パイプ２２の表面温度が耐熱温度を超えないように制御することができる。
【００９８】
次いで、ｔ３に到達すると、ヒータ２５の点灯率に加え記録媒体Ｐの通過も伴って定着ベルト２１及び加熱パイプ２２の表面温度は下降し、定着ベルト２１の変形量は、第１の位置を下回っている。このため、本体制御部１１０は、ヒータ駆動回路１１４に再び点灯率１００％でヒータ２５を制御させる。
【００９９】
次いで、ｔ４に到達すると、定着ベルト２１及び加熱パイプ２２の表面温度は再度上昇し、定着ベルト２１の変形量は、再び第１の位置に到達する。このため、本体制御部１１０は、ヒータ駆動回路１１４に点灯率７５％でヒータ２５を制御させる。
【０１００】
次いで、ｔ５に到達すると、定着ベルト２１及び加熱パイプ２２の表面温度は下降し、定着ベルト２１の変形量は、再び第１の位置を下回っている。このため、本体制御部１１０は、ヒータ駆動回路１１４に点灯率１００％でヒータ２５を制御させる。
【０１０１】
次いで、ｔ６に到達すると、定着ベルト２１及び加熱パイプ２２の表面温度は再度上昇し、定着ベルト２１の変形量は、再び第１の位置に到達する。このため、本体制御部１１０は、ヒータ駆動回路１１４に点灯率７５％でヒータ２５を制御させる。
【０１０２】
次いで、ｔ７に到達すると、定着ベルト２１及び加熱パイプ２２の表面温度は下降し、定着ベルト２１の変形量は、再び第１の位置を下回っている。このため、本体制御部１１０は、ヒータ駆動回路１１４に点灯率１００％でヒータ２５を制御させる。
【０１０３】
このように、変位検出手段２７が有る場合には、点灯率を可変制御することにより、加熱パイプ２２の温度が定着ベルト２１を含む構成部品の耐熱温度Ｔｐｍａｘを超えることがない。なお、図７（ｂ）におけるｔ１からｔ７の間隔は、上述した本体制御部１１０における処理間隔Ｔに対応している。
【０１０４】
以上説明したように、本実施の形態に係る定着装置は、定着ベルト２１を介して加熱パイプ２２の変形を検出した場合には、加熱パイプ２２への伝熱量を減少させることにより、少なくとも加熱パイプ２２の変形を一定量以下に抑制することができるので、加熱パイプ２２と定着ベルト２１との隙間を抑制し加熱パイプ２２の過昇温を防止することができる。この結果、定着ベルト２１を含む各構成部品が破損することを防止できる。
【０１０５】
また、本実施の形態に係る定着装置は、定着ベルト２１の変形によるその検出位置を軸方向に対して中央近傍、かつ断面方向に対して加熱範囲に配置することにより、定着ベルト２１の変形が最大となる位置で検出可能となり、定着ベルト２１の変形を高精度に検出することができる。
【０１０６】
また、本実施の形態に係る定着装置は、加熱パイプ２２の変形に起因して定着ベルト２１が変形しても、定着ベルト２１の変形を検出することによって、加熱パイプ２２の変形を検出することができる。しかも、定着ベルト２１の変形を段階的に検出することができるので、ヒータ２５の点灯率を段階的に減少させることができ、加熱パイプ２２への伝熱量を最適に制御することができる。具体的には、加熱パイプ２２の変形が許容可能な変形量までは本体制御部１１０によってヒータ２５の点灯率を低下させることによって定着温度までの昇温時間を著しく低下させることなくその変形を一定量以下に抑制でき、一方、加熱パイプ２２の変形が許容できないまで変形した場合は、本体制御部１１０によってヒータ２５を消灯させることによって加熱パイプ２２の過昇温および定着ベルト２１を含む構成部品の破損を防止することができる。
【０１０７】
また、本実施の形態に係る定着装置は、接触コロ２７ｂが定着ベルト２１に接触することによる定着ベルト２１を構成するベルト表面の局部的な磨耗を防止することができ、これにより画質低下を抑制することができる。
【０１０８】
また、本実施の形態に係る画像形成装置は、加熱パイプ２２の変形を検出した場合には、加熱パイプ２２への伝熱量を減少させることにより、加熱パイプ２２の変形を一定量以下に抑制することができるので、定着ベルト２１を含む各構成部品が破損することを防止できる。
【０１０９】
（第２の実施の形態）
次に、図８を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置について説明する。
本実施の形態に係る画像形成装置においては、第１の実施の形態に係る画像形成装置とは、加熱パイプを有しない点でその構成が異なるが、他の構成は略同様に構成されている。したがって、図１〜７に示した第１の実施の形態と同一の符号を用いて説明し、特に相違点のみ詳述する。
【０１１０】
図８に示すように、定着ベルト２１の内周面部２１ａには、フランジ部３５ａと摺接しない部分に、定着ベルト２１の内部に配置された熱源からの輻射熱を効率良くかつすばやくベルト表面まで伝えるために熱吸収率の高い黒色にすべく黒色に塗装されている。これにより、定着ベルト２１の長手方向の中央付近、すなわち定着ニップ部３８において未定着トナーを永久定着する箇所において熱源からの熱を効率良く定着ベルト２１の表面に伝達することができる。
【０１１１】
このように、第２の実施の形態に係る画像形成装置は、加熱パイプを除去した定着装置を備えている。この第２の実施の形態に係る画像形成装置も第１の実施の形態に係る画像形成装置と同様に定着ベルト２１が変形するので、第１の実施の形態に係る画像形成装置と同様に変位検出手段２７が設けられている。したがって、第２の実施の形態に係る画像形成装置も第１の実施の形態に係る画像形成装置と同様に各種センサの検出結果に基づいて本体制御部１１０が図６に示した制御フローにしたがって変位検出手段２７を制御する。
【０１１２】
本体制御部１１０は、変位検出手段によって定着ベルト２１の変形を検出した場合には定着ベルト２１への伝熱量、すなわちヒータ２５の点灯率を減少させるようになっている。
【０１１３】
具体的には、本体制御部１１０は、変位検出手段２７によって第１の位置への変形が検出された場合には、ヒータ２５の点灯率を最大点灯率１００％から７５％に減少させるようヒータ駆動回路１１４を制御し、さらに第２の位置への変形が検出された場合には、ヒータ２５を消灯させるようヒータ駆動回路１１４を制御するようになっている。
【０１１４】
以上説明したように、本実施の形態に係る定着装置および画像形成装置は、定着ベルト２１の変形を検出した場合には、定着ベルト２１への伝熱量を減少させることにより、少なくとも定着ベルト２１の変形を一定量以下に抑制することができるので、定着ベルト２１を含む各構成部品が破損することを防止できる。
【０１１５】
また、本実施の形態に係る定着装置は、定着ベルト２１の変形を段階的に検出することができるので、ヒータ２５の点灯率を段階的に減少させることができ、定着ベルト２１への伝熱量を最適に制御することができる。具体的には、定着ベルト２１の変形が許容可能な変形量までは本体制御部１１０によってヒータ２５の点灯率を低下させることによって定着温度までの昇温時間を著しく低下させることなくその変形を一定量以下に抑制でき、一方、加熱パイプ２２の変形が許容出来ないまで変形した場合は、本体制御部１１０によってヒータ２５を消灯させることによって定着ベルト２１を含む構成部品の破損を防止することができる。
【０１１６】
また、本実施の形態に係る画像形成装置は、定着ベルト２１の変形を検出した場合には、定着ベルト２１への伝熱量を減少させることにより、定着ベルト２１の変形を一定量以下に抑制することができるので、定着ベルト２１を含む各構成部品が破損することを防止できる。
【符号の説明】
【０１１７】
１ 画像形成装置
２０ 定着装置
２１ 定着ベルト（定着部材）
２２ 加熱パイプ（加熱部材）
２３ 支持部材
２５ ヒータ（熱源）
２６ ニップ形成部材
２７ 変位検出手段
２７ｂ 接触コロ（接触部）
２８ 温度センサ（温度検出手段）
２９ 第１の板金
３１ 加圧ローラ（加圧部材）
３５ フランジ
３８ 定着ニップ部
４１ 第２の板金
１１０ 本体制御部（制御手段）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１８】
【特許文献１】特開２００７−２０６２６５号公報
【特許文献２】特開２００９−３４１０号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無端ベルトの定着部材を有する定着装置及び該定着装置を備える電子写真方式、静電記録方式等を利用したＦＡＸ、プリンタ、複写機またはそれらの複合機等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置として、電子写真方式を利用した画像形成装置が種々考案されており公知技術となっている。その画像形成プロセスは、像担持体である感光ドラムの表面に静電潜像を形成し、感光ドラム上の静電潜像を現像剤であるトナー等によって現像して可視像化し、現像された画像を転写装置により記録紙（用紙、記録媒体ともいう) に転写して画像を担持させ、圧力や熱等を用いる定着装置によって記録紙上のトナー画像を定着する過程により成立している。
【０００３】
この定着装置では、対向するローラもしくはベルトもしくはそれらの組み合わせにより構成された定着部材及び加圧部材が当接してニップ部を形成するように配置されており、該ニップ部に記録紙を挟みこみ、熱および圧力を加えて前述したトナー像を記録紙上に定着することを行っている。
【０００４】
前記定着装置の一例を挙げると、複数のローラ部材に張架された定着ベルトを定着部材として用いる技術が知られている（例えば、特許文献１参照) 。このような定着ベルトを用いた装置は、定着部材としての定着ベルト（無端状ベルト)と 、定着ベルトを張架・支持する定着ローラおよび加熱ローラを含む複数のローラ部材と、複数のローラ部材のうち１つのローラ部材に内設されたヒータと、加圧ローラ（加圧部材) と、を含んで構成されている。ヒータは、ローラ部材を介して定着ベルトを加熱する。そして、定着ベルトと加圧ローラとの間に形成されたニップ部に向けて搬送された記録媒体上のトナー像は、ニップ部にて熱と圧力とを受けて記録媒体上に定着される（ベルト定着方式) 。
【０００５】
また、前述したような複数のローラ部材によって張架・支持する定着ベルトを備えた定着装置に替えて次に説明する定着装置が知られている（例えば、特許文献２参照)。
【０００６】
特許文献２に開示された定着装置は、無端状のベルト部材で構成された定着ベルトと、定着ベルトの内周面に対向するように固設され、定着ベルトを介して加圧ローラに当接してニップ部を形成する加熱部材と、ニップ部における加熱部材の強度を補強する補強部材と、補強部材と加熱部材との間に設けられる断熱部材と、熱源としてのヒータと、定着ベルトに圧接して、双方の部材間に所望のニップ部を形成する加圧ローラと、定着ベルトに対向して設けられた温度センサと、を備えている。加熱部材は、パイプ状の金属熱伝導体からなり、ヒータの輻射熱により加熱されるようになっており、定着ベルトにその熱が伝達される。また加熱部材は、定着ベルトの加熱効率を向上させるために、パイプ状の加熱部材（金属熱伝導体）をできるだけ薄肉化する必要がある。
【０００７】
このような構成により、特許文献２に開示された定着装置は、製造コストが比較的安価であって、定着ベルトの加熱効率が高くてウォームアップ時間やファーストプリント時間が短く、装置を高速化した場合であっても定着不良等の不具合が生じるのを抑止することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の特許文献２に開示された定着装置にあっては、加熱部材に対して定着ベルトが相対的に回転可能になっているため、加圧ローラからの回転駆動で定着ベルトを回転させた場合、断面方向でかつニップ部下流方向で定着ベルトにたるみが生じ、加熱部材のニップ部上流側とニップ部下流側で温度差が生じてしまう。このため、加熱部材を構成する金属導電体がニップ部上流側で特に軸方向中央部が凸形状に熱変形し、軸方向両端部で加熱部材と定着ベルトに隙間が生じてしまう。この結果、加熱部材の特に軸方向両端部において異常発熱してしまい定着ベルトを含む各構成部品が破損する恐れがあった。
【０００９】
また、従来の特許文献２に開示された定着装置にあっては、定着ベルトの内面を黒色化し加熱部材を設けずに熱源からの輻射熱を利用して定着ベルトを直接加熱することも考えられるが、この場合も定着ベルトがニップ部上流側で特に軸方向中央部が凸形状に熱変形し、定着ベルトを含む各構成部品が破損する恐れがあった。
【００１０】
本発明は、以上のように従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、加熱部材および定着ベルトの熱変形を一定量以下に抑制することで、定着ベルトを含む各構成部品が破損を防止できる定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る定着装置は、上記目的達成のため、可撓性を有する無端ベルト状の定着部材と、前記定着部材の内部に配置されるとともにパイプ状の金属体によって構成され、前記定着部材の内周面に直接または間接的に摺接して前記定着部材を加熱する加熱部材と、前記加熱部材を加熱する熱源と、前記定着部材の外周側で該定着部材を押圧可能に配置され、前記定着部材を摺動させつつ回転させる加圧部材と、前記定着部材の内部で前記加圧部材と対向するとともに、前記定着部材を介して前記加圧部材と当接してニップ部を形成するニップ形成部材と、前記定着部材の表面温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段によって検出された表面温度に基づいて前記熱源を制御して前記定着部材の表面温度を予め設定された表面温度に制御する制御手段と、を備えた定着装置であって、前記定着部材を介して前記加熱部材の変形を検出する変位検出手段をさらに備え、前記変位検出手段によって前記加熱部材の変形を検出した場合に、前記制御手段によって前記加熱部材への伝熱量を減少させるよう構成されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、加熱部材および定着ベルトの熱変形を一定量以下に抑制することで、定着ベルトを含む各構成部品が破損することを防止できる定着装置及び画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す全体構成図である。
【図２】本発明に係る第１の実施の形態に係る定着装置の一部断面図である。（ａ）は、冷間状態を示し、（ｂ）は、第１の定着ベルトの変形状態を示し、（ｃ）は、第２の定着ベルトの変形状態を示す。
【図３】本発明に係る第１の実施の形態に係る定着装置を構成する加熱パイプの周辺部品の斜視図である。
【図４】本発明に係る第１の実施の形態に係る変位検出手段を説明するための定着装置の概略上面図である。
【図５】本発明に係る第１の実施の形態に係る本体制御部を説明するための図である。
【図６】本発明に係る第１の実施の形態に係る本体制御部の処理を表すフロー図である。
【図７】本発明に係る第１の実施の形態に係る画像形成装置の変位検出手段が有る場合と無い場合とのそれぞれにおける定着ベルトの変形量と、ヒータ点灯率と、定着ベルトおよび加熱パイプの表面温度とを説明するためのグラフである。
【図８】本発明に係る第２の実施の形態に係る定着装置の一部断面図である。（ａ）は、冷間状態を示し、（ｂ）は、第１の定着ベルトの変形状態を示し、（ｃ）は、第２の定着ベルトの変形状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
（第１の実施の形態）
まず、構成について説明する。
図１に示すように、画像形成装置１は、タンデム型カラープリンタである。画像形成装置本体１の上方にあるボトル収容部１０１には、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック) に対応した４つのトナーボトル１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋが着脱自在に設置されている。このため、これらの４つのトナーボトル１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋは、ユーザ等によって交換自在になっている。
【００１５】
ボトル収容部１０１の下方には中間転写ユニット８５が配設されている。その中間転写ユニット８５の中間転写ベルト７８に対向するように、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック) に対応した作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋが並設されている。
【００１６】
各作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋには、それぞれ、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋが配設されている。また、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの周囲には、それぞれ、帯電部７５、現像部７６、クリーニング部７７、不図示の除電部等が配設されている。そして、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程) が行われて、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に各色の画像が形成されることになる。
【００１７】
感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、不図示の駆動モータによって図１中の時計方向に回転駆動される。そして、帯電部７５の位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面が一様に帯電される（帯電工程である）。その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、露光部３から発せられたレーザ光Ｌの照射位置に達して、この位置での露光走査によって各色に対応した静電潜像が形成される（露光工程である) 。
【００１８】
その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、現像装置７６との対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、各色のトナー像が形成される（現像工程である) 。その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、中間転写ベルト７８および第１転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上のトナー像が中間転写ベルト７８上に転写される(第１転写工程である) 。このとき、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
【００１９】
その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、クリーニング部７７との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に残存した未転写トナーがクリーニング部７７のクリーニングブレードによって機械的に回収される（クリーニング工程である) 。
最後に、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の残留電位が除去される。こうして、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上で行われる、一連の作像プロセスが終了する。
【００２０】
その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト７８上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト７８上にカラー画像が形成される。ここで、中間転写ユニット８５は、中間転写ベルト７８の４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋ、２次転写バックアップローラ８２、クリーニングバックアップローラ８３、テンションローラ８４、中間転写クリーニング部８０等で構成される。中間転写ベルト７８は、３つのローラ８２〜８４によって張架・支持されるとともに、１つのローラ８２の回転駆動によって図１中の矢印方向に無端移動される。
【００２１】
４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト７８を感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋとの間に挟みこんで１次転写ニップを形成している。そして、１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋに、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。そして、中間転写ベルト７８は、矢印方向に走行して、各１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋ の１次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト７８上に重ねて１次転写される。
【００２２】
その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト７８は、２次転写ローラ８９との対向位置に達する。この位置では、２次転写バックアップローラ８２が、２次転写ローラ８９との間に中間転写ベルト７８を挟みこんで２次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト７８上に形成された４色のトナー像は、この２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐ上に転写される。このとき、中間転写ベルト７８には、記録媒体Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存する。その後、中間転写ベルト７８は、中間転写クリーニング部８０の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト７８上の未転写トナーが回収される。こうして、中間転写ベルト７８上で行われる、一連の転写プロセスが終了する。
【００２３】
ここで、２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐは、装置本体１の下方に配設された給紙部１２から、給紙ローラ９７やレジストローラ対９８等を経由して搬送されたものである。詳しくは、給紙部１２には、転写紙等の記録媒体Ｐが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ９７が図１中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Ｐがレジストローラ対９８のローラ間に向けて給送される。
【００２４】
レジストローラ対９８に搬送された記録媒体Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ対９８のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト７８上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対９８が回転駆動されて、記録媒体Ｐが２次転写ニップに向けて搬送される。こうして、記録媒体Ｐ上に、所望のカラー画像が転写される。
【００２５】
その後、２次転写ニップの位置でカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、定着装置２０の位置に搬送される。そして、この位置で、定着ベルト２１および加圧ローラ３１による熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。その後、記録媒体Ｐは、排紙ローラ対９９のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対９９によって装置外に排出された被転写画像を有する記録媒体Ｐは、出力画像として、スタック部１００上に順次スタックされる。こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００２６】
次に、図２、３を参照して、定着装置２０の構成について詳細に説明する。
【００２７】
定着装置２０は、図２、３に示すように、定着ベルト２１、加熱部材としての加熱パイプ２２、ニップ形成部材２６、支持部材２３、熱源としてのヒータ２５、加圧部材としての加圧ローラ３１、温度検出手段としての温度センサ２８、本体制御部を備えている。
【００２８】
定着ベルト２１は、薄肉で可撓性を有する無端状ベルトにより形成されており、図２に示す矢印Ａ方向に走行する。定着ベルト２１は、ニップ形成部材２６との摺接面となる内周面２１ａ側から、基材層、弾性層、離型層が順次積層され、全体の厚さが１ｍｍ以下となるよう形成されている。
【００２９】
定着ベルト２１の基材層は、層厚が２５〜３５μｍであり、ニッケル、ステンレス等の金属材料やポリイミド等の樹脂材料により形成されている。定着ベルト２１の弾性層は、層厚が１００〜３００μｍであり、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴムあるいはフッ素ゴム等のゴム材料で形成されている。この弾性層が設けられることにより、定着ニップ部３８における定着ベルト２１の表面の微小な凹凸が形成されなくなり、記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに均一に熱が伝わりユズ肌画像の発生が抑止される。
【００３０】
定着ベルト２１の離型層は、層厚が１０〜５０μｍであって、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）、ＰＴＦＥ（４フッ化エチレン樹脂）、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）、等により形成されている。この離型層が設けられることにより、トナー像Ｔに対する離型性（剥離性）が担保される。
【００３１】
また、定着ベルト２１の直径は１５〜１２０ｍｍに設定されると好適である。本実施の形態においては、定着ベルト２１の直径は３０ｍｍ程度に設定されている。
【００３２】
また、定着ベルト２１は、本発明に係る定着部材を構成している。なお、ニッケルやＳＵＳ等の金属材料やポリイミド等の樹脂材料を用いたフィルムでもよい。定着ベルト２１の内周面側には、加熱パイプ２２、ニップ形成部材２６、支持部材２３、ヒータ２５、第１の板金２９および第２の板金４１が設けられている。
【００３３】
加熱パイプ２２は、定着ベルト２１の内部に配置され、その肉厚が０．１ｍｍで断面が略パイプ形状となっている。また、加熱パイプ２２は、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス等の熱伝導性を有する金属により構成されている。ここで、加熱パイプ２２の肉厚を０．２ｍｍ以下に設定した場合には、加熱パイプ２２の加熱効率が向上するため、定着ベルト２１の加熱効率も向上することとなり好適である。
【００３４】
加熱パイプ２２は、定着ニップ部３８を除く位置では定着ベルト２１の内周面に直接的に摺接するように形成されており、一方、定着ニップ部３８の範囲では、定着ベルト２１の内周面に間接的に摺接するように形成されている。このため、加熱パイプ２２は、定着ニップ部３８の位置において内部に凹状に形成されるとともに開口部２２ａ（図３参照）を有している。加熱パイプ２２は、第１の板金２９および第２の板金４１によって挟みこんだ状態で第１の板金２９と第２の板金４１とをネジ止めにて固定される。これにより、加熱パイプ２２は、後述するフランジ部３５に、その形状を維持した状態で固定される。また、この凹状に形成された凹部に、ニップ形成部材２６が嵌め込まれるようになっている。
【００３５】
また、加熱パイプ２２は、内周側に設置されているヒータ２５の輻射熱により加熱され、この加熱された加熱パイプ２２により定着ベルト２１が加熱されるようになっている。すなわち、加熱パイプ２２がヒータ２５より直接的に加熱され、定着ベルト２１が加熱パイプ２２を介して間接的に加熱される。
【００３６】
定着ベルト２１と加熱パイプ２２とは、加熱領域（本実施の形態の場合には定着ニップ部３８の上流側の領域）において接触して摺動する構成、もしくは０．３ｍｍ以下のギャップδを有する構成としている。これにより、定着ベルト２１を加熱パイプ２２により効率的に加熱することが可能となるが、加熱領域において両者が接触して摺動する構成とした方が加熱効率が高くより望ましい。但し、加熱領域において定着ベルト２１と加熱パイプ２２とを密着させる場合には、加熱領域における定着ベルト２１と加熱パイプ２２との圧接力が大きくなりすぎても定着ベルト２１のトルクが増大し、磨耗を加速する恐れがある。そこで、かかる場合には定着ベルト２１と加熱パイプ２２との圧接力は０．３ｋｇｆ／ｃｍ２以下になるようにすることが好ましい。
【００３７】
また、加熱パイプ２２の外周部には、定着ベルト２１の磨耗が軽減されるよう潤滑剤としてのフッ素グリスが塗布されている。なお、加熱パイプ２２と定着ベルト２１との摺動抵抗を低下させるために、加熱パイプ２２の摺接面を摩擦係数の低い材料で形成したり、定着ベルト２１の内周面２１ａにフッ素を含む材料からなる表面層を形成してもよい。
【００３８】
ニップ形成部材２６は、定着ベルト２１の内周面に摺接するように固定されている。このニップ形成部材２６が定着ベルト２１を介して加圧ローラ３１に圧接することにより、記録媒体Ｐを搬送する定着ニップ部３８が形成される。したがって、ニップ形成部材２６は、定着ベルト２１の内周側に配置され、加圧ローラ３１の押圧により定着ベルト２１を介して加圧ローラ３１と当接して定着ニップ部３８を形成するようになっている。
【００３９】
ニップ形成部材２６は、幅方向の両端部が定着装置２０の後述するフランジ３５に固定支持されている。なお、ニップ形成部材２６の構成については、後でさらに詳しく説明する。
【００４０】
図２に示すように熱源としてのヒータ２５は、軸方向に複数のハロゲンヒータを備えており、両端部のハロゲンヒータがフランジ３５の開口部より突出してフランジ３５を介して定着装置２０の本体（例えば、側板など）に固定されている。
【００４１】
また、ヒータ２５は、ＩＨであってもよいし、抵抗発熱体、カーボンヒータ等であってもよいが、ベルトを昇温させる領域は図２中下側でニップ直前の領域とする方が効率良く加熱できる。
【００４２】
温度センサ２８は、定着ベルト２１の表面に対向するように設けられており、公知のサーミスタ等により構成されている。温度センサ２８は、例えば定着ベルト２１の長手方向の中央領域と端部領域とに配置され、定着ベルト２１の温度を検出するようになっている。温度センサ２８は、定着ベルト２１の表面温度を検出するので、本発明に係る温度検出手段を構成している。
【００４３】
温度センサ２８は、前述したように、中央部および端部のそれぞれ、最も近接した位置に各温度センサを設けているため、より高精度に温度検知することができ、温度制御することが可能となるのでより高品質な画像を得られる。温度センサ２８は定着ベルト２１と非接触にした方がその表面を摺動により傷つけることがないのでより好ましい。非接触式のものとしては、サーモパイルや非接触式のサーミスタが挙げられる。接触式のものとしては、接触タイプのサーミスタが挙げられる。
【００４４】
また、ヒータ２５は、装置本体１の電源部から電力が供給されており、後述する本体制御部１１０により、出力制御されている。本体制御部１１０は、温度センサ２５による定着ベルト２１の表面温度の検出結果を表す信号を取得し、この信号に応じてヒータ２５の出力を制御するようになっている。また、本体制御部は、ヒータ２５を消点灯させる制御により、定着ベルト２１の温度（定着温度）を所望の温度に設定することができる。
【００４５】
また、定着ベルト２１は、特に定着ニップ部３８の上流側で加熱パイプ２２を介して加熱され、定着ニップ部３８を通過する。これにより、加熱された定着ベルト２１の表面から記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに熱が加えられる。
【００４６】
このように、本実施の形態における定着装置２０は、ヒータ２５によって定着ベルト２１が定着ニップ部３８よりも回転方向上流側近傍の位置を中心にして周方向にわたって広範囲に加熱されるので、記録媒体Ｐの搬送を高速化した場合においても定着ベルト２１が充分に加熱されて定着不良の発生を抑止することができる。したがって、比較的簡易な構成で効率良く定着ベルト２１を加熱できるために、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短縮化されるとともに、装置の小型化が達成される。
【００４７】
支持部材２３は、定着ニップ部３８を形成するニップ形成部材２６を支持するようになっており、定着ベルト２１の内周面側に配置されている。支持部材２３は、ニップ形成部材２６を加圧ローラ３１の押圧方向に対して保持している。
【００４８】
また、支持部材２３は、ニップ形成部材２６と略同じ長さを有しており、その幅方向両端部がフランジ３５を介して定着装置２０の本体（例えば、側板）に固定されている。また、支持部材２３は、ステンレスや鉄等の機械的強度が高い金属材料で形成されている。この構成により、支持部材２３がニップ形成部材２６および定着ベルト２１を介して加圧ローラ３１に当接するため、ニップ形成部材２６が定着ニップ部３８において加圧ローラ３１から加圧力を受けて大きく変形することを抑止できる。このように、支持部材２３は、ニップ形成部材２６を加圧ローラ３１の押圧方向に対して保持するようになっている。
【００４９】
支持部材２３は、加熱パイプ２２を効率良く加熱するために、図示しない反射板がヒータ２５側の面に取り付けられている。このため、支持部材２３が、反射板を設けることにより加熱されるのを防止することで，装置の無駄なエネルギー消費を抑制することができるとともに、加熱パイプ２２の後述する加熱範囲に集光させることができる。本実施の形態では、反射板が支持部材２３に取り付けられているが、これに代えて支持部材２３のヒータ２５側の表面に鏡面処理が施されていてもよい。
【００５０】
加圧ローラ３１は、定着ベルト２１の外周面に加圧回転体として圧接し、双方の部材間に所望の定着ニップ部３８を形成するようになっている。本実施の形態においては、加圧ローラ３１は、直径が３０ｍｍに設定されており、中空構造の芯金３４上に弾性層３６が形成されている。加圧ローラ３１の弾性層３６は、発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の材料により形成されている。なお、加圧ローラ３１は、弾性層３６の表層にＰＦＡ、ＰＴＦＥ等からなる薄肉の離型層を設けていてもよい。加圧ローラ３１は、図示しないスプリング等により定着ベルト２１側に押し付けられており、ゴム層が押しつぶされて変形することにより，所定のニップ幅を有している。加圧ローラ３１は中実のローラであってもよいが、中空のほうが熱容量は少なくてよい。
【００５１】
加圧ローラ３１は、図示しない駆動機構により、加圧ローラ３１は図２の矢印Ｂ方向に回転駆動される。また、加圧ローラ３１は、その幅方向両端部が定着装置２０の側板にベアリングを介して回転自在に支持されている。なお、加圧ローラ３１の内部に、ハロゲンヒータ等の熱源を設けてもよい。
【００５２】
加圧ローラ３１の弾性層３６が発泡性シリコーンゴム等のスポンジ状の材料で形成される場合には、定着ニップ部３８に作用する加圧力を減ずることができるために、ニップ形成部材２６に生じる撓みを軽減することができる。また、加圧ローラ３１の断熱性が高まり定着ベルト２１の熱が加圧ローラ３１に移動しにくくなるため、定着ベルト２１の加熱効率が向上する。なお、弾性層３６は、ソリッドゴムでもよい。
【００５３】
加圧ローラ３１は、定着ベルト２１の外周側で定着ベルト２１を押圧可能に配置され、定着ベルト２１を摺動させつつ回転させるので、本発明に係る加圧部材を構成している。
【００５４】
ニップ形成部材２６は、平板形状で定着ベルト２１の軸方向に長さを有し、少なくとも定着ベルト２１を介して加圧ローラ３１と圧接する部分がＬＣＰ（液晶ポリマー）やＰＡＩ（ポリアミドイミド樹脂）やＰＩ（ポリイミド樹脂）などの耐熱性を有する樹脂部材からなるものであり、支持部材２３により定着ベルト２１の内周側の所定位置に保持された状態で固定されている。
【００５５】
また、ニップ形成部材２６の定着ベルト２１の内周面と接する部分は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）の繊維を編み込んだメッシュ状シートや、テフロン（登録商標）シート等の摺動性及び耐磨耗性の優れた図示しないシート材料が巻きつけられた状態で固定されている。また、ニップ形成部材２６は、突部２２ａが軸方向に複数設けられており、支持部材２３と当接するようになっている。
【００５６】
ニップ形成部材２６は、定着ベルト２１の内部で加圧ローラ２５と対向しており、定着ベルト２１を介して加圧ローラ２６と当接して定着ニップ部３８（ニップ部）を形成するので、本発明に係るニップ形成部材を構成している。このように、定着ベルト２１は、ニップ形成部材２６と加圧ローラ３１との間に挟みこまれて回転するが、定着ニップ部３８の上流側はベルトの張り側となり、定着ニップ部３８に記録媒体Ｐが案内される。
【００５７】
図３に示すように、第１の板金２９は、厚さが１．５ｍｍのステンレス板をコの字状に形成したものであって、支持部材２３がニップ形成部材２６と当接するように複数の溝２９ｂが形成されている。
【００５８】
また、第２の板金４１は、第１の板金２９よりも薄いステンレス板をコの字状に形成したものであって、支持部材２３がニップ形成部材２６と当接するように第１の板金２９と同様に複数の溝４１ａが形成されている。第２の板金４１は、定着ベルト２１の内周面側からニップ形成部材２６を覆うようになっている。
【００５９】
第１の板金２９および第２の板金４１は、ボルト締めによって固定される。また、第１の板金２９には、定着ベルト２１の軸方向に延びる板状突起２９ａが形成されており、この板状突起２９ａはフランジ３５に形成された開口部３５ｃを通して挿入されるようになっている。このため、第１の板金２９は、フランジ３５を介して定着装置２０の図示しない側板に固定され、同時に第２の板金４１も定着装置２０の側板に固定される。
【００６０】
また、ニップ形成部材２６は、第２の板金４１のコの字状の部分に嵌まるようになっており、しかも両端部に設けられた端部２６ｂによりフランジ３６の突起３５ｃに嵌まるようになっている。このため、ニップ形成部材２６は、第２の板金４１、第１の板金２９およびフランジ３５を介して定着装置２０の側板に固定される。
【００６１】
図３に示すように、フランジ３５は、定着ベルト２１の両端部でその内周面部と摺接する第１フランジ部３５ａと、定着ベルト２１の両端エッジ部と摺接して軸方向の位置決めを行う第２フランジ部３５ｆと、を有している。
【００６２】
さらに、フランジ３５は、支持部材２３の両端部を収容する開口部３５ｄが形成され、このフランジ３５には、支持部材２３の位置決めを可能にする溝３５ｅが形成されている。これにより、フランジ３５は、支持部材２３の周方向の回転を規制することが可能になり、結果として、ニップ形成部材２６を安定して保持することが可能になっている。また、フランジ３５は、図示していないが、支持部材２３の軸方向への移動を規制する溝が形成されている。
【００６３】
また、フランジ３５には、第１の板金２９の端部２９ａおよびニップ形成部材２６の端部２６ｂを挿入する開口部３５ｂが形成されており、ニップ形成部材２６の端部２６ｂに形成されたＵ字溝２６ｃと係合する突起３５ｃが形成されている。このため、第１の板金２９およびニップ形成部材２６が、定着装置２０の組み付け時に、本体１に固定されるようになっている。
【００６４】
フランジ３５の第１フランジ部３５ａは、加熱パイプ２２の両端部でその内周面と直接的に摺接することで、加熱パイプ２２の形状を維持するようになっている。また、フランジ３５の第１フランジ部３５ａは、定着ベルト２１の両端部でその内周面と間接的に摺接することで、定着ベルト２１の形状を維持するようになっている。
【００６５】
図２、４に示すように、変位検出手段２７は、回転軸２７ａと、接触コロ２７ｂと、第１フィラー部２７ｃと、第２フィラー部２７ｄと、第１センサ２７ｅと、第２センサ２７ｆと、を備えている。
【００６６】
回転軸２７ａは、棒状部材によって構成されており、装置本体１に回転可能に支持されている。回転軸２７ａは、図示しないねじりバネにより後述する接触コロ２７ｂが定着ベルト２１に接触する方向に付勢されている。
【００６７】
接触コロ２７ｂは、定着ベルト２１の軸方向中心付近で回転軸２７ａに支持部材２７ｇを介して固定されており、定着ベルト２１との接触時に連れ回りするようになっており、定着ベルト２１の表面に影響を与えないようになっている。したがって、コロ部材によって構成された接触コロ２７ｂは、本発明に係る接触部を構成している
【００６８】
第１フィラー部２７ｃは、平板状の部材で構成され、第１センサ２７ｅの方向に延在するように回転軸２７ａに固定されている。一方第２フィラー部２７ｄは、平板状の部材で構成され、中央部付近で第２センサ２７ｆの方向に延在するよう回転軸２７ａに固定されている。
【００６９】
第１センサ２７ｅは、第１フィラー部２７ｃを検出する公知のセンサであって、図２（ｂ）に示す接触コロ２７ｂが第１の位置に移動した場合に第１フィラー部２７ｃを検出する位置に配置されている。ここで第１の位置は、定着ベルトの変形が許容可能な変形量を検出可能な位置を意味し、定着昇温時間を著しく低下させない位置に設定される。
【００７０】
一方第２センサ２７ｆは、第２フィラー部２７ｄを検出する公知のセンサであって、図２（ｃ）に示す接触コロ２７ｂが第２の位置に移動した場合に第２フィラー部２７ｄを検出する位置に配置されている。ここで第２の位置は、定着ベルトの変形が許容不可能な変形量を検出可能な位置を意味し、加熱パイプの温度上昇が耐熱温度Ｔｐｍａｘを超えないような値に設定されている。
【００７１】
図４に示すように、変位検出手段２７は、回転軸２７ａの端部付近に放射外方に向けて突出する突起部２７ｉと、一方装置本体１の側板に固定されており回転軸２７ａの回転を規制するよう突起部２７ｉと係合する規制部材２７ｈと、備えている。規制部材２７ｈは、図示しないねじりバネに付勢方向に対抗するとともに、図２（ａ）に示す定着ベルト２１が変形していない状態（冷間状態）のときに、接触コロ２７ｂが定着ベルト２１と所定間隔で位置するように回転軸２７ａの回転を規制するようになっている。このような、回転軸２７ａの回転を接触コロ２７ｂが定着ベルト２１に接触しない位置で規制する構成はこれに限定されない。
【００７２】
変位検出手段２７を構成する接触コロ２７ｂは、定着ベルト２１の軸方向に対し中央近傍に配置され、かつ、加熱パイプ２７ｂの断面方向に対して加熱範囲に配置されている。ここで、加熱範囲とは、図２（Ｘ）を基準に反時計回りに２２５°〜２７０°の範囲を意味している。また、加熱パイプ２２と定着ベルト２１は、軸方向の長さが略同一で有るため、定着ベルト２１の軸方向に対し中央近傍は、加熱パイプ２２の軸方向に対し中央近傍でもある。
【００７３】
変位検出手段２７は、ヒータ２５が非加熱の状態で接触コロ２７ｂが定着ベルト２１と接触しない位置に配置され、ヒータ２５によって定着ベルト２１が前述した加熱範囲側に変形した第１の位置を検出し、ヒータ２５によって定着ベルト２１がさらに加熱範囲側に変形した第２の位置を検出するようになっている。
【００７４】
図５に示すように、本体制御部１１０は、本発明に係る制御手段を構成しており、装置本体１を制御するための各種演算を行うＣＰＵ（central processing unit）１１０ａ、読み出し専用のメモリであるＲＯＭ（Read Only Memory）１１０ｂ、一時記憶用のＲＡＭ（Random Access Memory）１１０ｃ、図示しない入出力インターフェイスを含んでいる。本体制御部１１０は、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに記憶された制御プログラムを含む制御プログラムを実行するようになっている。
【００７５】
具体的には、本体制御部１１０は、例えば、第１の位置を検出する第１のセンサ１１１、第２の位置を検出する第２のセンサ１１２、上述した温度センサ２８、定着ニップ部３８の排出側の排紙経路に設けられた排紙センサ１１３からの検出情報に基づいて、ヒータ駆動回路１１４および駆動装置１１５を制御する。
【００７６】
ヒータ駆動回路１１４は、外部の電源とヒータ２５とに接続され、本体制御部１１０からの制御信号により、電源からヒータ２５に供給される電力供給量が制御される。したがって、ヒータ２５はヒータ駆動回路１１４に所望の点灯率となるように制御される。
【００７７】
また、ＲＯＭには、温度センサ２８から出力された検出温度や、変位検出手段によって検出された変形量に応じてヒータ２５への電力供給量が対応付けられた制御マップを有しており、これにより所望の点灯率に制御される。
【００７８】
このように、本体制御部１１０は、温度センサ２８によって検出された定着ベルト２１の表面温度に基づいてヒータ２５を制御して定着ベルトの表面温度を予め設定された表面温度に制御するようになっている。さらに、本体制御部１１０は、変位検出手段によって加熱パイプ２２の変形を検出した場合には加熱パイプ２２への伝熱量、すなわちヒータ２５の点灯率を減少させるようになっている。
【００７９】
具体的には、本体制御部１１０は、変位検出手段２７によって第１の位置への変形が検出された場合には、ヒータ２５の点灯率を最大点灯率１００％から７５％に減少させるようヒータ駆動回路１１４を制御し、さらに第２の位置への変形が検出された場合には、ヒータ２５を消灯させるようヒータ駆動回路１１４を制御するようになっている。ここで、ヒータ２５の点灯率は、単なる例示であってこれに限定されないし、本体制御部１１０は、ヒータ２５の点灯率をさらに２段階以上に減少させるよう制御するようにしてもよい。
【００８０】
次に、作用について説明する。
【００８１】
次に、図２を参照して、定着装置２０の動作について説明する。
まず、画像形成装置が出力信号を受けると（例えばユーザの操作パネルの操作等により画像形成装置に印刷要求があると) 、定着装置２０において、加圧脱圧手段により加圧ローラ３１が定着ベルト２１を介してニップ形成部材２６を押圧し、定着ニップ部３８を形成する。
【００８２】
ついで、不図示の駆動装置によって、加圧ローラ３１が図２の時計回り方向（矢印Ｂ方向）に回転駆動されると、定着ベルト２１も連れ回りして反時計回り方向（矢印Ａ方向）に回転する。
【００８３】
そして、それと同期して外部の電源からヒータ２５に電力が供給され、加熱パイプ２２はヒータ２５から周方向、軸方向全幅において効率的に熱が伝達され、急速に加熱される。さらに、定着ベルト２１には加熱パイプ２２からの熱が伝達され、急速に加熱される。なお、駆動装置の動作とヒータ２５による加熱は同時刻に同時に開始する必要はなく、適宜時間差を設けて開始してもよい。
【００８４】
このとき、温度センサ２８で検知される温度により定着ニップ部３８における定着ベルト２１が所定の温度となるように、ヒータ２５による加熱制御が行われており、定着に必要な温度まで昇温された後、保持され、記録媒体Ｐの通紙が開始される。
【００８５】
このように、定着装置２０では、定着ベルト２１およびヒータ２５の熱容量が小さいため、省エネを図りつつウォームアップ時間やファーストプリント時間を短くすることができる。
【００８６】
また、画像形成装置１への出力信号がない場合、通常は消費電力を抑えるために加圧ローラ３１および定着ベルト２１は非回転で、ヒータ２５は通電を停止されているが、すぐに再出力を開始したい(復帰させたい) 場合は、加圧ローラ３１及び定着ベルト２１が非回転の状態でもヒータ２５に通電しておくことが可能である。この場合は、ヒータ２５に定着ベルト２１の全体を保温させておく程度の通電を行う。
【００８７】
次に、図６を参照して、本実施の形態に係る画像形成装置１の処理フローについて説明する。なお、以下の処理は、装置本体１の電源が入っており、ユーザにより操作パネルからコピースタートボタンが押されたことを条件に開始される。また、以下の処理は、後述するように処理間隔Ｔで実行されるようになっている。
【００８８】
本体制御部１１０は、ヒータ駆動回路１１４に最大点灯率１００％で電力供給を開始させるよう制御する（ステップＳ１０）。
【００８９】
次いで、本体制御部１１０は、変位検出手段２７が第１の位置を検出したか否かを判定する（ステップＳ１１）。本体制御部１１０は、変位検出手段２７が第１の位置を検出しない場合には、ヒータ駆動回路に最大点灯率１００％で電力供給をさせるよう制御する（ステップＳ１６）。一方、本体制御部１１０は、変位検出手段２７が第１の位置を検出した場合には、ステップＳ１２に移行する。
【００９０】
次いで、本体制御部１１０は、変位検出手段２７が第２の位置を検出したか否かを判定する（ステップＳ１２）。本体制御部１１０は、変位検出手段２７が第２の位置を検出しない場合には、ヒータ駆動回路に点灯率７５％で電力供給をさせるよう制御する（ステップＳ１５）。一方、本体制御部１１０は、変位検出手段２７が第２の位置を検出した場合には、ヒータ駆動回路１１４に点灯率０％にさせるよう制御し、電力供給を遮断させる（ステップＳ１３）。
【００９１】
次いで、本体制御部１１０は、通紙が終了したか判定する（ステップＳ１４）。具体的には、最後の記録媒体Ｐが排紙センサ１１３により検出されなくなったか否かにより判定する（ステップＳ１４）。本体制御部１１０は、排紙センサ１１３からの信号が検出されている場合には、ステップＳ１１に移行し、一方排紙センサ１１３からの信号が検出されなくなった場合には、終了する。
【００９２】
次に、図７を参照して、本実施の形態に係る画像形成装置１の変位検出手段２７が有る場合と無い場合とのそれぞれにおける、定着ベルト２１の変形量と、ヒータ２５の点灯率と、定着ベルト２１および加熱パイプ２２の表面温度とについて説明する。
【００９３】
まず、図７（ａ）に示すように、変位検出手段２７が無い場合には、点灯率が１００％に移行後直ぐ時刻ｔＡで定着ベルト２１及び加熱パイプ２２の表面温度は上昇する。このとき、定着ベルト２１の変形量は、Ｘｍａｘに到達する。その後記録媒体Ｐによって定着ベルト２１及び加熱パイプ２２の温度は下がるが、記録媒体Ｐが定着装置２０を通過後は、再び上昇する。このとき、定着ベルト２１の変形量も定着ベルト２１及び加熱パイプ２２の温度上昇に追従するように上昇する。
【００９４】
その後、時刻ｔＢにおいて加熱パイプ２２の温度が定着ベルト２１を含む構成部品の耐熱温度Ｔｐｍａｘを超えてしまう。このように、加熱パイプ２２は、軸方向両端部で定着ベルト２１との間に隙間が生じてしまうことに起因して、加熱パイプ２２の特に軸方向両端部において異常発熱が生じることとなる。
【００９５】
次に、図６（ｂ）に示すように、変位検出手段２７が有る場合には、点灯率が１００％に移行後直ぐに定着ベルト２１及び加熱パイプ２２の表面温度は上昇する。
【００９６】
次いで、ｔ１に到達すると、定着ベルト２１及び加熱パイプ２２の表面温度はさらに上昇し、定着ベルト２１の変形量は、第１の位置に到達する。このため、本体制御部１１０は、ヒータ駆動回路１１４に点灯率７５％でヒータを制御する。このように、図６（ａ）の変位検出手段２７が無しの場合に比較して加熱パイプ２２の表面温度の上昇速度を抑えているのが分かる。
【００９７】
次いで、ｔ２に到達すると、定着ベルト２１及び加熱パイプ２２の表面温度はさらに上昇し、定着ベルト２１の変形量は、第２の位置に到達する。このため、本体制御部１１０は、ヒータ駆動回路１１４に点灯率０％でヒータ２５を制御する。この結果、少なくとも加熱パイプ２２の表面温度が耐熱温度を超えないように制御することができる。
【００９８】
次いで、ｔ３に到達すると、ヒータ２５の点灯率に加え記録媒体Ｐの通過も伴って定着ベルト２１及び加熱パイプ２２の表面温度は下降し、定着ベルト２１の変形量は、第１の位置を下回っている。このため、本体制御部１１０は、ヒータ駆動回路１１４に再び点灯率１００％でヒータ２５を制御させる。
【００９９】
次いで、ｔ４に到達すると、定着ベルト２１及び加熱パイプ２２の表面温度は再度上昇し、定着ベルト２１の変形量は、再び第１の位置に到達する。このため、本体制御部１１０は、ヒータ駆動回路１１４に点灯率７５％でヒータ２５を制御させる。
【０１００】
次いで、ｔ５に到達すると、定着ベルト２１及び加熱パイプ２２の表面温度は下降し、定着ベルト２１の変形量は、再び第１の位置を下回っている。このため、本体制御部１１０は、ヒータ駆動回路１１４に点灯率１００％でヒータ２５を制御させる。
【０１０１】
次いで、ｔ６に到達すると、定着ベルト２１及び加熱パイプ２２の表面温度は再度上昇し、定着ベルト２１の変形量は、再び第１の位置に到達する。このため、本体制御部１１０は、ヒータ駆動回路１１４に点灯率７５％でヒータ２５を制御させる。
【０１０２】
次いで、ｔ７に到達すると、定着ベルト２１及び加熱パイプ２２の表面温度は下降し、定着ベルト２１の変形量は、再び第１の位置を下回っている。このため、本体制御部１１０は、ヒータ駆動回路１１４に点灯率１００％でヒータ２５を制御させる。
【０１０３】
このように、変位検出手段２７が有る場合には、点灯率を可変制御することにより、加熱パイプ２２の温度が定着ベルト２１を含む構成部品の耐熱温度Ｔｐｍａｘを超えることがない。なお、図７（ｂ）におけるｔ１からｔ７の間隔は、上述した本体制御部１１０における処理間隔Ｔに対応している。
【０１０４】
以上説明したように、本実施の形態に係る定着装置は、定着ベルト２１を介して加熱パイプ２２の変形を検出した場合には、加熱パイプ２２への伝熱量を減少させることにより、少なくとも加熱パイプ２２の変形を一定量以下に抑制することができるので、加熱パイプ２２と定着ベルト２１との隙間を抑制し加熱パイプ２２の過昇温を防止することができる。この結果、定着ベルト２１を含む各構成部品が破損することを防止できる。
【０１０５】
また、本実施の形態に係る定着装置は、定着ベルト２１の変形によるその検出位置を軸方向に対して中央近傍、かつ断面方向に対して加熱範囲に配置することにより、定着ベルト２１の変形が最大となる位置で検出可能となり、定着ベルト２１の変形を高精度に検出することができる。
【０１０６】
また、本実施の形態に係る定着装置は、加熱パイプ２２の変形に起因して定着ベルト２１が変形しても、定着ベルト２１の変形を検出することによって、加熱パイプ２２の変形を検出することができる。しかも、定着ベルト２１の変形を段階的に検出することができるので、ヒータ２５の点灯率を段階的に減少させることができ、加熱パイプ２２への伝熱量を最適に制御することができる。具体的には、加熱パイプ２２の変形が許容可能な変形量までは本体制御部１１０によってヒータ２５の点灯率を低下させることによって定着温度までの昇温時間を著しく低下させることなくその変形を一定量以下に抑制でき、一方、加熱パイプ２２の変形が許容できないまで変形した場合は、本体制御部１１０によってヒータ２５を消灯させることによって加熱パイプ２２の過昇温および定着ベルト２１を含む構成部品の破損を防止することができる。
【０１０７】
また、本実施の形態に係る定着装置は、接触コロ２７ｂが定着ベルト２１に接触することによる定着ベルト２１を構成するベルト表面の局部的な磨耗を防止することができ、これにより画質低下を抑制することができる。
【０１０８】
また、本実施の形態に係る画像形成装置は、加熱パイプ２２の変形を検出した場合には、加熱パイプ２２への伝熱量を減少させることにより、加熱パイプ２２の変形を一定量以下に抑制することができるので、定着ベルト２１を含む各構成部品が破損することを防止できる。
【０１０９】
（第２の実施の形態）
次に、図８を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置について説明する。
本実施の形態に係る画像形成装置においては、第１の実施の形態に係る画像形成装置とは、加熱パイプを有しない点でその構成が異なるが、他の構成は略同様に構成されている。したがって、図１〜７に示した第１の実施の形態と同一の符号を用いて説明し、特に相違点のみ詳述する。
【０１１０】
図８に示すように、定着ベルト２１の内周面部２１ａには、フランジ部３５ａと摺接しない部分に、定着ベルト２１の内部に配置された熱源からの輻射熱を効率良くかつすばやくベルト表面まで伝えるために熱吸収率の高い黒色にすべく黒色に塗装されている。これにより、定着ベルト２１の長手方向の中央付近、すなわち定着ニップ部３８において未定着トナーを永久定着する箇所において熱源からの熱を効率良く定着ベルト２１の表面に伝達することができる。
【０１１１】
このように、第２の実施の形態に係る画像形成装置は、加熱パイプを除去した定着装置を備えている。この第２の実施の形態に係る画像形成装置も第１の実施の形態に係る画像形成装置と同様に定着ベルト２１が変形するので、第１の実施の形態に係る画像形成装置と同様に変位検出手段２７が設けられている。したがって、第２の実施の形態に係る画像形成装置も第１の実施の形態に係る画像形成装置と同様に各種センサの検出結果に基づいて本体制御部１１０が図６に示した制御フローにしたがって変位検出手段２７を制御する。
【０１１２】
本体制御部１１０は、変位検出手段によって定着ベルト２１の変形を検出した場合には定着ベルト２１への伝熱量、すなわちヒータ２５の点灯率を減少させるようになっている。
【０１１３】
具体的には、本体制御部１１０は、変位検出手段２７によって第１の位置への変形が検出された場合には、ヒータ２５の点灯率を最大点灯率１００％から７５％に減少させるようヒータ駆動回路１１４を制御し、さらに第２の位置への変形が検出された場合には、ヒータ２５を消灯させるようヒータ駆動回路１１４を制御するようになっている。
【０１１４】
以上説明したように、本実施の形態に係る定着装置および画像形成装置は、定着ベルト２１の変形を検出した場合には、定着ベルト２１への伝熱量を減少させることにより、少なくとも定着ベルト２１の変形を一定量以下に抑制することができるので、定着ベルト２１を含む各構成部品が破損することを防止できる。
【０１１５】
また、本実施の形態に係る定着装置は、定着ベルト２１の変形を段階的に検出することができるので、ヒータ２５の点灯率を段階的に減少させることができ、定着ベルト２１への伝熱量を最適に制御することができる。具体的には、定着ベルト２１の変形が許容可能な変形量までは本体制御部１１０によってヒータ２５の点灯率を低下させることによって定着温度までの昇温時間を著しく低下させることなくその変形を一定量以下に抑制でき、一方、加熱パイプ２２の変形が許容出来ないまで変形した場合は、本体制御部１１０によってヒータ２５を消灯させることによって定着ベルト２１を含む構成部品の破損を防止することができる。
【０１１６】
また、本実施の形態に係る画像形成装置は、定着ベルト２１の変形を検出した場合には、定着ベルト２１への伝熱量を減少させることにより、定着ベルト２１の変形を一定量以下に抑制することができるので、定着ベルト２１を含む各構成部品が破損することを防止できる。
【符号の説明】
【０１１７】
１ 画像形成装置
２０ 定着装置
２１ 定着ベルト（定着部材）
２２ 加熱パイプ（加熱部材）
２３ 支持部材
２５ ヒータ（熱源）
２６ ニップ形成部材
２７ 変位検出手段
２７ｂ 接触コロ（接触部）
２８ 温度センサ（温度検出手段）
２９ 第１の板金
３１ 加圧ローラ（加圧部材）
３５ フランジ
３８ 定着ニップ部
４１ 第２の板金
１１０ 本体制御部（制御手段）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１８】
【特許文献１】特開２００７−２０６２６５号公報
【特許文献２】特開２００９−３４１０号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有する無端ベルト状の定着部材と、
前記定着部材の内部に配置されるとともにパイプ状の金属体によって構成され、前記定着部材の内周面に直接または間接的に摺接して前記定着部材を加熱する加熱部材と、
前記加熱部材を加熱する熱源と、
前記定着部材の外周側で該定着部材を押圧可能に配置され、前記定着部材を摺動させつつ回転させる加圧部材と、
前記定着部材の内部で前記加圧部材と対向するとともに、前記定着部材を介して前記加圧部材と当接してニップ部を形成するニップ形成部材と、
前記定着部材の表面温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段によって検出された表面温度に基づいて前記熱源を制御して前記定着部材の表面温度を予め設定された表面温度に制御する制御手段と、を備えた定着装置であって、
前記定着部材を介して前記加熱部材の変形を検出する変位検出手段をさらに備え、前記変位検出手段によって前記加熱部材の変形を検出した場合に、前記制御手段によって前記加熱部材への伝熱量を減少させることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
内面が黒色化された可撓性を有する無端ベルト状の定着部材と、
前記定着部材の内部に配置されるとともに、前記定着部材を加熱する熱源と、
前記定着部材の外周側で該定着部材を押圧可能に配置され、前記定着部材を摺動させつつ回転させる加圧部材と、
前記定着部材の内部で前記加圧部材と対向するとともに、前記定着部材を介して前記加圧部材と当接してニップ部を形成するニップ形成部材と、
前記定着部材の表面温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段によって検出された表面温度に基づいて前記熱源を制御して前記定着部材の表面温度を予め設定された表面温度に制御する制御手段と、を備えた定着装置であって、
前記定着部材の変形を検出する変位検出手段をさらに備え、前記変位検出手段によって前記定着部材の変形を検出した場合に、前記制御手段によって前記定着部材への伝熱量を減少させることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
前記変位検出手段は、前記定着部材の軸方向に対し中央近傍に配置され、かつ、前記定着部材の断面方向に対して加熱範囲に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記変位検出手段は、前記熱源が非加熱の状態で前記定着部材と接触しない位置に配置され、前記熱源によって前記定着部材が前記加熱範囲側に変形した第１の位置を検出し、前記熱源によって前記定着部材がさらに前記加熱範囲側に変形した第２の位置を検出し、
前記変位検出手段によって前記第１の位置への変形が検出された場合には、前記制御手段によって前記熱源の点灯率を減少させ、さらに前記第２の位置への変形が検出された場合には、前記制御手段によって前記熱源を消灯させることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記変位検出手段は、前記定着部材と接触した場合に連れ回り可能なコロ部材で形成された接触部を有することを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の定着装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れかに記載の定着装置を用いて、記録媒体に転写されたトナー像を熱および圧力により定着させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
可撓性を有する無端ベルト状の定着部材と、
前記定着部材の内部に配置されるとともにパイプ状の金属体によって構成され、前記定着部材の内周面に直接または間接的に摺接して前記定着部材を加熱する加熱部材と、
前記加熱部材を加熱する熱源と、
前記定着部材の外周側で該定着部材を押圧可能に配置され、前記定着部材を摺動させつつ回転させる加圧部材と、
前記定着部材の内部で前記加圧部材と対向するとともに、前記定着部材を介して前記加圧部材と当接してニップ部を形成するニップ形成部材と、
前記定着部材の表面温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段によって検出された表面温度に基づいて前記熱源を制御して前記定着部材の表面温度を予め設定された表面温度に制御する制御手段と、を備えた定着装置であって、
前記定着部材を介して前記加熱部材の変形を検出する変位検出手段をさらに備え、前記変位検出手段によって前記加熱部材の変形を検出した場合に、前記制御手段によって前記加熱部材への伝熱量を減少させることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
内面が黒色化された可撓性を有する無端ベルト状の定着部材と、
前記定着部材の内部に配置されるとともに、前記定着部材を加熱する熱源と、
前記定着部材の外周側で該定着部材を押圧可能に配置され、前記定着部材を摺動させつつ回転させる加圧部材と、
前記定着部材の内部で前記加圧部材と対向するとともに、前記定着部材を介して前記加圧部材と当接してニップ部を形成するニップ形成部材と、
前記定着部材の表面温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段によって検出された表面温度に基づいて前記熱源を制御して前記定着部材の表面温度を予め設定された表面温度に制御する制御手段と、を備えた定着装置であって、
前記定着部材の変形を検出する変位検出手段をさらに備え、前記変位検出手段によって前記定着部材の変形を検出した場合に、前記制御手段によって前記定着部材への伝熱量を減少させることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
前記変位検出手段は、前記定着部材の軸方向に対し中央近傍に配置され、かつ、前記定着部材の断面方向に対して加熱範囲に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記変位検出手段は、前記熱源が非加熱の状態で前記定着部材と接触しない位置に配置され、前記熱源によって前記定着部材が前記加熱範囲側に変形した第１の位置を検出し、前記熱源によって前記定着部材がさらに前記加熱範囲側に変形した第２の位置を検出し、
前記変位検出手段によって前記第１の位置への変形が検出された場合には、前記制御手段によって前記熱源の点灯率を減少させ、さらに前記第２の位置への変形が検出された場合には、前記制御手段によって前記熱源を消灯させることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記変位検出手段は、前記定着部材と接触した場合に連れ回り可能なコロ部材で形成された接触部を有することを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の定着装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れかに記載の定着装置を用いて、記録媒体に転写されたトナー像を熱および圧力により定着させることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−５７８９６（Ｐ２０１３−５７８９６Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９７４１１（Ｐ２０１１−１９７４１１）
【出願日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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