(57)【要約】【課題】ウォームアップ時間の短縮化および小サイズ化を図った場合でも、ウォームアップ直後における記録紙搬送性を良好に保つ。【解決手段】加熱制御部３１は、ウォームアップ時には、加熱ローラ１４の表面温度に基づいてヒータ駆動部３３を制御して、加熱ローラ１４の表面が予め設定された温度になるようにヒータランプ２６を駆動する。さらに、加圧ローラ１５の表面温度Ｔp１と加圧ローラ１５の芯金温度Ｔp０との温度差「Ｔp１−Ｔp０」に基づいて加圧ローラ駆動部３６を制御して、「Ｔp１−Ｔp０」が予め設定された温度差になるように回転ギア２５を駆動する。こうして、ウォームアップ時間の短縮のため加熱ローラ１４の温度が急激に上昇された場合や、小サイズ化によって後端の跳ね上げ時の画像擦れを防止する空間が確保できない場合でも、ウォームアップ直後において、記録紙搬送性を良好に保つようにする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部によって回転自在に支持された加熱ローラと、
上記加熱ローラを加熱する熱源と、
上記熱源を加熱駆動することによって、上記加熱ローラの加熱を行う熱源駆動部と、
上記加熱ローラの表面温度を検出する第１温度センサと、
上記加熱ローラの表面に回転可能に圧接されると共に、上記加熱ローラとの圧接により記録媒体の表面に形成されている未定着のトナー画像を上記記録媒体に定着させる加圧ローラと、
上記加圧ローラを回転駆動することによって、上記加圧ローラを介する上記加熱ローラの回転および上記記録媒体の搬送を行う加圧ローラ駆動部と、
上記加圧ローラの表面温度を検出する第２温度センサと、
上記加圧ローラにおける芯金の温度を検出する第３温度センサと、
上記第１温度センサによって検出された上記加熱ローラの表面温度に基づいて、上記加熱ローラの表面温度が予め設定された設定温度になるように上記熱源駆動部を制御すると共に、上記加熱ローラの温度が上記設定温度に到達するまでの期間に、上記第２温度センサによって検出された上記加圧ローラの表面温度から上記第３温度センサによって検出された上記芯金の温度を差し引いた温度差に基づいて、上記温度差が予め設定された設定温度差になるように、上記加圧ローラ駆動部を制御して上記加圧ローラの回転速度を制御する加熱制御部と
を備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の定着装置において、
上記加熱制御部は、
上記温度差が上記設定温度差以上である場合には、上記加圧ローラの回転速度が現在の回転速度よりも遅くなるように上記加圧ローラ駆動部を制御する一方、上記温度差が上記設定温度差よりも小さい場合あるいは負の場合には、上記加圧ローラの回転速度が現在の回転速度よりも速くなるように上記加圧ローラ駆動部を制御する
ことを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１あるいは請求項２に記載の定着装置において、
上記加熱制御部は、
上記加熱ローラの温度が上記設定温度に到達しても、上記温度差が上記設定温度差を含む予め設定された温度範囲内になければ、さらに上記温度差が上記設定温度差になるように上記加圧ローラ駆動部を制御して上記加圧ローラの回転速度を制御する
ことを特徴とする定着装置。
【請求項４】
記録媒体の表面に、帯電したトナーによって未定着のトナー画像を形成する画像形成部と、
請求項１から請求項３までの何れか一つに記載の定着装置と
を備え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】
この発明は、記録紙等の画像形成媒体上にトナーを熱定着させる定着装置およびそれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、記録紙等の画像形成媒体上にトナーを熱定着させる定着装置として、特開２００３‐１４９９８４号公報(特許文献１)に開示された定着装置の温度制御方法がある。
【０００３】
上記特許文献１に開示された「定着装置の温度制御方法」においては、定着ローラの弾性層部中央部に定着ローラ温調用サーミスタを設け、定着ローラの弾性層部端部に非通紙部昇温検知用サーミスタを設け、定着ローラの端部に芯金温度検知用サーミスタを設けている。そして、非通紙部昇温検知用サーミスタと芯金温度検知用サーミスタとの何れかの検知温度が「許容限界温度−１０℃」を越えた場合に、定着ローラを回転させたまま画像形成動作は停止させて上記非通紙部の温度低下を図る。そして、非通紙部昇温検知用サーミスタあるいは芯金温度検知用サーミスタの検知温度が「許容限界温度−１０℃」に到達したら再び画像形成動作を開始する。こうして、印字時間の延長やユーザーによる煩雑な記録材サイズ設定作業等を伴うことなく、非通紙部の昇温に基づく周辺の構成部材の熱ダメージを防止するようにしている。
【０００４】
上記定着ローラの内部には、加熱源が設けられている。そして、この定着ローラの外周面には、加圧ローラが圧接されて回転駆動される。また、上記加圧ローラは弾性層を有して、定着ローラとの圧接部で圧接ニップ領域を形成するようになっている。
【０００５】
ところで、上述のような定着装置においては、上記加圧ローラの弾性層に軸方向の温度勾配が生じた場合には、上記弾性層の熱膨張によって軸方向への外径差に変動が生ずる。その場合には、搬送される記録紙の搬送速度に上記加圧ローラの軸方向への変動が生ずることになる。しかしながら、上記特許文献１には、上記加圧ローラの弾性層に軸方向の温度勾配が生じた場合の対処法については、全く記載されてはいない。
【０００６】
上記加圧ローラへの熱の供給は、上記定着ローラ内の加熱源→上記定着ローラ→上記加圧ローラの順に行われるのであるが、上記加圧ローラの端部に供給された熱は加熱領域外に移動するために、加熱領域内であっても温度勾配が生ずる。特に、室温に近い温度からウォームアップを行う場合には、上記加圧ローラにおける弾性層の軸方向の温度勾配が大きくなり、上記加圧ローラの外径(＝記録紙の搬送速度)が「中央部≧両端部」となる。その場合には、記録紙に皺や波打ち(皺が生ずる前段階で波打っている状態)が発生する。そこで、通常、定着装置では、記録紙の両端部を中央部に対してやや早めに搬送することによって、上記皺や上記波打ちが生じないようにしている。つまり、上記加圧ローラの外径も、所定の範囲内で両端部が中央部に対してやや大きく設定されている。
【０００７】
その場合、上記加熱源の上記加圧ローラの両端部配熱を増やすことによって、ウォームアップ終了時における上記皺や上記波打ちに対する対策を行うと、用紙サイズが小さい場合に非通紙部となる端部が必要以上に加熱されて、定着装置の破損に至るという危険性が生ずる。
【０００８】
また、小サイズ紙に連続して印字する場合には、上記定着ローラおよび上記加圧ローラにおける通紙部では、記録紙の加熱のために消費された熱が温調系によって補償されて所定温度に維持されるのに対して、記録紙の加熱によって熱が消費されない非通紙部では熱が蓄積されて上記通紙部よりも昇温される。その結果、上記加圧ローラの外径が「中央部≪両端部」となり、記録紙の中央部が両端によって引っ張られて記録紙の後端が浮く所謂「後端跳ね上げ」という現象が生じ、画像擦れが発生する。
【０００９】
以上のことより、上記後端跳ね上げが生じない範囲で、記録紙の両端部の搬送速度を中央部の搬送速度よりも早く設定して、記録紙に皺が生じなく且つ上記後端跳ね上げも生じないようにしている。
【００１０】
ところが、上述したように、上記特許文献１においては、上記加圧ローラの弾性層に軸方向の温度勾配が生じた場合の対処法については、全く記載されていない。したがって、上記特許文献１に開示された定着装置では、上記加圧ローラの弾性層に軸方向の温度勾配が生じた場合には、上記弾性層に軸方向への外径差に変動が生じて記録紙の搬送速度に上記加圧ローラの軸方向への変動が生ずる。そのために、上記両端部と上記中央部との搬送速度差が上記設定範囲から外れ、記録紙に皺が生じたり、上記後端跳ね上げが生じたりして、安定した記録紙の搬送ができなくなるという問題がある。
【００１１】
上述のような記録紙搬送状態の不安定化は、主に、上記定着装置に電力を供給してから定着可能になるまでのウォームアップが行われた直後と、上記定着ローラが長時間所定温度に維持される連続印字状態とに発生する。その場合、上記後端跳ね上げに対しては、跳ね上がった記録紙後端が何にも触れないように記録紙の搬送経路にな空間を設けること等によって、品質確保を行っている。
【００１２】
近年、消費電力削減を目的とした上記ウォームアップ時間の短縮や、上記定着装置が搭載される画像形成装置の設置スペースおよび占有体積の削減を目的とした上記定着装置の小サイズ化が、望まれている。
【００１３】
ところが、上記定着装置のウォームアップ時間の短縮を図った場合には、急激な上記定着ローラの温度上昇に伴って、駆動側である上記加圧ローラの弾性層における両端部と中央部との温度差が「中央部＞両端部」となり易く、上記「皺」や「波打ち」が発生し易くなるという問題がある。
【００１４】
また、上記小サイズ化を図った場合には、記録紙の上記後端の跳ね上げに対して、画像擦れが生じないような空間の確保が困難になるため、画像擦れによる汚れが発生し易くなるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００３‐１４９９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
そこで、この発明の課題は、ウォームアップ時間の短縮化および小サイズ化を図った場合でも、ウォームアップ直後における記録紙搬送性を良好に且つ安定に保つことができる定着装置およびそれを備えた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するため、この発明の定着装置は、
支持部によって回転自在に支持された加熱ローラと、
上記加熱ローラを加熱する熱源と、
上記熱源を加熱駆動することによって、上記加熱ローラの加熱を行う熱源駆動部と、
上記加熱ローラの表面温度を検出する第１温度センサと、
上記加熱ローラの表面に回転可能に圧接されると共に、上記加熱ローラとの圧接により記録媒体の表面に形成されている未定着のトナー画像を上記記録媒体に定着させる加圧ローラと、
上記加圧ローラを回転駆動することによって、上記加圧ローラを介する上記加熱ローラの回転および上記記録媒体の搬送を行う加圧ローラ駆動部と、
上記加圧ローラの表面温度を検出する第２温度センサと、
上記加圧ローラにおける芯金の温度を検出する第３温度センサと、
上記第１温度センサによって検出された上記加熱ローラの表面温度に基づいて、上記加熱ローラの表面温度が予め設定された設定温度になるように上記熱源駆動部を制御すると共に、上記加熱ローラの温度が上記設定温度に到達するまでの期間に、上記第２温度センサによって検出された上記加圧ローラの表面温度から上記第３温度センサによって検出された上記芯金の温度を差し引いた温度差に基づいて、上記温度差が予め設定された設定温度差になるように、上記加圧ローラ駆動部を制御して上記加圧ローラの回転速度を制御する加熱制御部と
を備えたことを特徴としている。
【００１８】
上記構成によれば、加熱ローラの表面温度が予め設定された設定温度に到達するまでの期間に、加熱制御部によって、加圧ローラの表面温度からこの加圧ローラの芯金の温度を差し引いた温度差が予め設定された設定温度差になるように、上記加圧ローラの回転速度を制御するようにしている。したがって、上記設定温度差を、上記記録媒体である記録紙に皺が生じなく且つ上記後端跳ね上げも生じないように予め設定しておけば、上記期間が終了した時点で、記録紙に皺が生じなく且つ上記後端跳ね上げも生じないようにすることが可能になる。
【００１９】
すなわち、この発明によれば、ウォームアップ時間の短縮が図られて、上記定着ローラの温度が急激に上昇された場合であっても、ウォームアップ直後における記録紙搬送性を良好に且つ安定に保つことができる。さらに、上述したように、記録紙の後端が浮く所謂「後端跳ね上げ」が発生しないので、小サイズ化が図られて、上記後端の跳ね上げによる画像擦れが生じないような空間の確保が困難な場合あっても、ウォームアップ直後における記録紙搬送性を良好に且つ安定に保つことができる。
【００２０】
また、１実施の形態の定着装置では、
上記加熱制御部は、
上記温度差が上記設定温度差以上である場合には、上記加圧ローラの回転速度が現在の回転速度よりも遅くなるように上記加圧ローラ駆動部を制御する一方、上記温度差が上記設定温度差よりも小さい場合あるいは負の場合には、上記加圧ローラの回転速度が現在の回転速度よりも速くなるように上記加圧ローラ駆動部を制御する。
【００２１】
この実施の形態によれば、上記温度差が上記設定温度差以上である場合には、上記加圧ローラの回転速度を遅くするので、上記加熱ローラから上記加圧ローラへの熱の供給量が低減される。したがって、上記加圧ローラの軸方向への温度勾配が低下される。また、上記温度差が上記設定温度差よりも小さい場合または負の場合には、上記加圧ローラの回転速度を速くするので、上記加熱ローラから上記加圧ローラへの熱の供給量が増加される。したがって、上記加圧ローラの軸方向への温度勾配が上昇される。こうして、上記加圧ローラの表面温度から上記加圧ローラの芯金の温度を差し引いた温度差の値が、上記設定温度差に集束される。
【００２２】
また、１実施の形態の定着装置では、
上記加熱制御部は、
上記加熱ローラの温度が上記設定温度に到達しても、上記温度差が上記設定温度差を含む予め設定された温度範囲内になければ、さらに上記温度差が上記設定温度差になるように上記加圧ローラ駆動部を制御して上記加圧ローラの回転速度を制御する。
【００２３】
この実施の形態によれば、上記加熱ローラの温度が上記設定温度に到達しても、上記温度差が上記設定温度差を含む所定の温度範囲内にない場合には、さらに上記温度差が上記設定温度差になるように上記加圧ローラの回転速度を制御するようにしている。したがって、上記加熱ローラの温度を上記設定温度にすることと、上記温度差を上記設定温度差にすることとの両立を図ることができる。
【００２４】
すなわち、この実施の形態によれば、ウォームアップ直後において、確実に、記録紙に皺が生じなく且つ上記後端跳ね上げも生じないようにすることができるのである。
【００２５】
また、この発明の画像形成装置は、
記録媒体の表面に、帯電したトナーによって未定着のトナー画像を形成する画像形成部と、
この発明の定着装置と
を備えたことを特徴としている。
【００２６】
上記構成によれば、ウォームアップ時間の短縮化および小サイズ化を図った場合でも、ウォームアップ直後における記録紙搬送性を良好に且つ安定に保つことが可能な定着装置が備えられている。したがって、「皺」,「波打ち」および「後端跳ね上げ」等が発生しない良好且つ安定な記録紙搬送性が可能であって、ウォームアップ時間が短く小型の画像形成装置を提供することが可能になる。
【発明の効果】
【００２７】
以上より明らかなように、この発明の定着装置は、第１温度センサで検出された加熱ローラの表面温度が予め設定された設定温度に到達するまでの期間に、加熱制御部により、第２温度センサで検出された加圧ローラの表面温度から第３温度センサで検出された上記加圧ローラの芯金の温度を差し引いた温度差が予め設定された設定温度差になるように、加圧ローラ駆動部を制御して、上記加圧ローラの回転速度を制御するようにしている。したがって、上記設定温度差を、記録紙に皺が生じなく且つ上記後端跳ね上げも生じないように予め設定しておけば、上記期間が終了した段階で、記録紙に皺が生じなく且つ上記後端跳ね上げも生じないようにすることが可能になる。
【００２８】
すなわち、この発明によれば、ウォームアップ時間の短縮が図られて上記定着ローラの温度が急激に上昇された場合であっても、小サイズ化が図られて上記後端の跳ね上げによる画像擦れが生じないような空間の確保が困難な場合あっても、ウォームアップ直後における記録紙搬送性を良好に且つ安定に保つことができる。
【００２９】
また、この発明の画像形成装置は、ウォームアップ時間の短縮化および小サイズ化を図った場合でも、ウォームアップ直後における記録紙搬送性を良好に且つ安定に保つことが可能な定着装置が備えられている。したがって、「皺」,「波打ち」および「後端跳ね上げ」等が発生しない良好且つ安定な記録紙搬送性が可能であって、ウォームアップ時間が短く小型の画像形成装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の定着装置が搭載された画像形成装置における概略構成図である。
【図２】図１における定着装置の構成を示す斜視図である。
【図３】図２における加熱ローラおよび加圧ローラの断面構造を示す模式図である。
【図４】図２における加熱制御部の制御の下に行われる定着ウォームアップ制御処理動作のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。図１は、本実施の形態の定着装置を備えた画像形成装置１における概略構成図である。
【００３２】
図１において、画像形成装置１の内部における上下方向略中央部に、ベルト部材として中間転写ベルト２が配設されている。この中間転写ベルト２の下側には、イエロー(Ｙ),マゼンタ(Ｍ),シアン(Ｃ)およびブラック(Ｋ)の各色用の４つの作像ユニット３Ｙ,３Ｍ,３Ｃ,３Ｋが、中間転写ベルト２に沿って水平に並んで配置されている。作像ユニット３Ｙ,３Ｍ,３Ｃ,３Ｋの夫々は、感光体ドラム４Ｙ,４Ｍ,４Ｃ,４Ｋを有している。
【００３３】
上記各感光体ドラム４Ｙ,４Ｍ,４Ｃ,４Ｋの周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電器５Ｙ,５Ｍ,５Ｃ,５Ｋと、プリントヘッド部６Ｙ,６Ｍ,６Ｃ,６Ｋと、現像器７Ｙ,７Ｍ,７Ｃ,７Ｋと、１次転写ローラ８Ｙ,８Ｍ,８Ｃ,８Ｋとが、配置されている。ここで、１次転写ローラ８Ｙ,８Ｍ,８Ｃ,８Ｋは、中間転写ベルト２を挟んで、各感光体ドラム４Ｙ,４Ｍ,４Ｃ,４Ｋと対向している。
【００３４】
上記中間転写ベルト２は無端状のベルトであり、中間転写ベルト駆動ローラ９と従動ローラ１０とによって張架されている。そして、中間転写ベルト駆動ローラ９がベルト駆動モータ(図示せず)によって駆動されることによって、中間転写ベルト２は矢印(Ａ)の方向に回転駆動される。
【００３５】
上記中間転写ベルト２と中間転写ベルト駆動ローラ９とが接触している部分には、２次転写ローラ１１が圧接されており、２次転写ローラ１１と中間転写ベルト２とのニップ部が２次転写領域１２を形成している。そして、２次転写領域１２の下流側における搬送路１３には、加熱ローラ(定着ローラ)１４および加圧ローラ１５を含んで構成される定着装置１７が配置されている。そして、加熱ローラ１４と加圧ローラ１５との圧接部が定着ニップ領域１８となっている。
【００３６】
本画像形成装置１の内部下部には、給紙カセット１９が着脱可能に配置されている。給紙カセット１９内に積載収容された上記記録媒体としての用紙Ｐは、給紙ローラ２０の回転によって最上部から１枚ずつ搬送路２１に送り出される。また、中間転写ベルト２における最下流側のブラック用の作像ユニット３Ｋと２次転写領域１２との間には、レジストセンサを兼用するＡＩＤＣ(画像濃度)センサ２２が設置されている。
【００３７】
以下、上記構成を有する画像形成装置１の概略動作について説明する。パソコン等の外部装置から本画像形成装置１の画像信号処理部(図示せず)に画像信号が入力されると、上記画像信号処理部では、この画像信号をイエロー(Ｙ),マゼンタ(Ｍ),シアン(Ｃ)およびブラック(Ｋ)に色変換したデジタル画像信号を作成し、得られたデジタル画像信号に基づいて各作像ユニット３Ｙ,３Ｍ,３Ｃ,３Ｋのプリントヘッド部６Ｙ,６Ｍ,６Ｃ,６Ｋを発光させて露光を行う。
【００３８】
これにより、上記各感光体ドラム４Ｙ,４Ｍ,４Ｃ,４Ｋ上に形成された静電潜像は、各現像器７Ｙ,７Ｍ,７Ｃ,７Ｋによって現像されて各色のトナー画像となる。そして、各色のトナー画像は、各１次転写ローラ８Ｙ,８Ｍ,８Ｃ,８Ｋの作用によって、矢印Ａの方向に移動する中間転写ベルト２上に順次重ね合わせて１次転写される。
【００３９】
このようにして上記中間転写ベルト２上に形成されたトナー画像は、中間転写ベルト２の移動に従って２次転写領域１２に達する。そして、この２次転写領域１２において、重ね合わされた各色トナー画像は、２次転写ローラ１１の作用によって用紙Ｐに一括して２次転写される。
【００４０】
次に、上記用紙Ｐに２次転写されたトナー画像は、定着ニップ領域１８に達する。そして、この定着ニップ領域１８において、トナー画像は後述する熱源によって加熱されている加熱ローラ１４と加圧ローラ１５との作用により、用紙Ｐに定着される。トナー画像が定着された用紙Ｐは、排紙ローラ２３を介して排紙トレイ２４に排出される。
【００４１】
図２は、上記定着装置１７の構成を示す斜視図である。図２において、加熱ローラ１４と、加圧ローラ１５とは、平行に配列されており、夫々両端側を軸受部材(図示せず)によって回転自在に支持されている。そして、バネ等を用いて構成された加圧機構(図示せず)によって、加圧ローラ１５を加熱ローラ１４に回転軸と直交する方向に付勢し、加圧ローラ１５を加熱ローラ１４に予め設定された加圧力で圧接させることによって、圧接ニップ部を形成している。
【００４２】
上記加圧ローラ１５は、回転ギア２５によって、後に詳述するようにして設定された周速度で回転駆動される。それに連れて、加熱ローラ１４は、上記圧接ニップ部での加圧ローラ１５との圧接摩擦力によって、加圧ローラ１５の回転に従動して回転する。加熱ローラ１４の内部には、上記熱源としてハロゲンランプ等でなるヒータランプ２６が設けられており、トナーを定着するために加熱ローラ１４を加熱する。そうすると、加熱ローラ１４からの上記圧接ニップ部を介した熱伝達によって、加圧ローラ１５が加熱される。
【００４３】
図３は、上記加熱ローラ１４および加圧ローラ１５の断面構造を示す模式図である。加熱ローラ１４は、アルミニウム,ステンレスあるいは鉄等でなる円筒状の芯金２７の上にシリコンゴムあるいはフッ素ゴム等の耐熱弾性層２８を設け、さらに離形層としてＰＦＡ(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)チューブ(図示せず)を被覆して構成されている。また、加圧ローラ１５は、アルミニウム,ステンレスあるいは鉄等でなる円筒状の芯金２９の上にシリコンゴムあるいはフッ素ゴム等の耐熱弾性層３０を設け、さらに離形層として上記ＰＦＡチューブ(図示せず)を被覆して構成されている。
【００４４】
上記加熱ローラ１４および加圧ローラ１５の加熱および温調制御は、加熱制御部３１によって以下のように行われる。先ず、加熱ローラ１４表面の軸方向中間部には、サーミスタ素子で構成される第１温度センサ３２が設けられている。そして、第１温度センサ３２は、加熱ローラ１４の表面温度を検出し、この検出温度を表す加熱ローラ表面温度検出信号を加熱制御部３１に出力する。そうすると、加熱制御部３１は、加熱ローラ表面温度検出信号に基づいてヒータ駆動部３３を制御して、加熱ローラ１４の表面が予め設定された設定温度になるようにヒータランプ２６を駆動する。
【００４５】
上記加圧ローラ１５表面の軸方向一端部にはサーミスタ素子で構成される第２温度センサ３４が設けられている。また、芯金２９表面の軸方向一端部にはサーミスタ素子で構成される第３温度センサ３５が設けられている。そして、第２温度センサ３４は、加圧ローラ１５の表面温度を検出し、この検出温度を表す加圧ローラ表面温度検出信号を加熱制御部３１に出力する。また、第３温度センサ３５は、加圧ローラ１５における芯金２９の表面温度を検出し、この検出温度を表す芯金温度検出信号を加熱制御部３１に出力する。そうすると、加熱制御部３１は、上記加圧ローラ表面温度検出信号と芯金温度検出信号とに基づいて、加圧ローラ駆動部３６を制御して、「加圧ローラ表面温度−加圧ローラ芯金温度」が予め設定された設定温度差になるように回転ギア２５を駆動する。
【００４６】
すなわち、本実施の形態においては、「加圧ローラ表面温度−加圧ローラ芯金温度」の値を代用値として、加圧ローラ１５の耐熱弾性層３０における軸方向の温度勾配を推定する。そして、この推定値が、用紙Ｐに皺が生じなく且つ上記後端跳ね上げも生じないように予め設定された設定値になるように、加圧ローラ１５の回転速度(つまり、加圧ローラ１５の加熱量)を制御するのである。
【００４７】
上記定着装置１７による定着動作は、以下のように行われる。すなわち、上記加圧ローラ１５が回転駆動されると、これに伴って加熱ローラ１４も従動回転される。さらに、ヒータランプ２６によって加熱ローラ１４が加熱され、加圧ローラ１５の耐熱弾性層３０における軸方向の温度勾配の上記推定値が上記設定値になり、且つ定着ローラ１４の表面が上記設定温度になるように自動制御される。そして、この状態において、加熱ローラ１４と加圧ローラ１５との上記圧接ニップ部である定着ニップ領域１８に、作像ユニット３Ｙ,３Ｍ,３Ｃ,３Ｋで中間転写ベルト２上に１次転写された未定着トナー像を２次転写領域１２で２次転写されて担持した用紙Ｐが導入される。この場合、用紙Ｐにおける未定着トナー像が形成担持されている側の面が加熱ローラ１４に対面するように導入される。こうして、加熱ローラ１４と加圧ローラ１５との定着ニップ領域１８に導入された用紙Ｐは、定着ニップ領域１８内を挟持搬送されながら加熱ローラ１４で加熱されて、未定着トナー像が用紙Ｐに溶融定着され、排出搬送されるのである。
【００４８】
その場合、上記加圧ローラ１５の耐熱弾性層３０における軸方向の温度勾配の上記推定値が、用紙Ｐに皺が生じなく且つ上記後端跳ね上げも生じないように予め設定された設定値になるように、「加圧ローラ表面温度−加圧ローラ芯金温度」を代用値として設定されている。したがって、排出搬送される用紙Ｐには皺が生じたり上記後端跳ね上げが生じたりすることがなく、安定した良好な用紙Ｐの搬送性を得ることができるのである。
【００４９】
図４は、上記加熱制御部３１による制御の下に行われる定着ウォームアップ制御処理動作を示すフローチャートである。以下、ヒータランプ２６が１０００Ｗ、加圧ローラ１５の外径が３５mmφ、室温での加圧ローラ１５における「両端外径−中央外径」の値が＋０.０４mm、加圧ローラ１５の耐熱弾性層３０の厚みが２.５mm、加圧ローラ１５の耐熱弾性層３０の熱伝導率が０.４４Ｗ/mＫの場合を例に説明する。
【００５０】
図４において、本画像形成装置１の電源オンあるいは省電力モードや待機モードからの復帰指示があると、定着ウォームアップ制御処理動作がスタートする。
【００５１】
ステップＳ1で、上記第１温度センサ３２によって、加熱ローラ１４の表面温度(加熱ローラ表面温度)Ｔh１が検出される。また、第２温度センサ３４によって、加圧ローラ１５の表面温度(加圧ローラ表面温度)Ｔp１が検出される。また、第３温度センサ３５によって、加圧ローラ１５における芯金２９の表面温度(加圧ローラ芯金温度)Ｔp０が検出される。
【００５２】
ステップＳ2で、上記ステップＳ1において検出された加熱ローラ表面温度Ｔh１が、上記設定温度としての１８０℃以上であるか否かが判別される。その結果、１８０℃以上であればステップＳ6に進み、そうでなければステップＳ3に進む。
【００５３】
ステップＳ3で、上記ステップＳ1において検出された加圧ローラ表面温度Ｔp１からステップＳ1において検出された加圧ローラ芯金温度Ｔp０を差し引いた値が、上記設定温度差としての３０℃以上であるか否かが判別される。その結果、３０℃以上であればステップＳ4に進み、３０℃に至っていなければステップＳ5に進む。
【００５４】
ステップＳ4で、上記加圧ローラ駆動部３６が制御されて、加圧ローラ１５の回転速度が３０rpmになるように回転ギア２５が駆動される。上述したように、加圧ローラ１５には、加熱ローラ１４との上記圧接ニップ部を介して加熱ローラ１４から熱が伝達される。したがって、加圧ローラ１５の回転数が低い程、単位時間当たりの加熱ローラ１４との接触回数が低下するため加圧ローラ１５への熱の供給量が低下する。そこで、「Ｔp１−Ｔp０」の値が３０℃以上であって、加圧ローラ１５の耐熱弾性層３０における軸方向の温度勾配が大き過ぎると推定される場合には、加圧ローラ１５の回転速度を３０rpmの低い値に設定して加圧ローラ１５への熱の供給量を低減させる。こうして、耐熱弾性層３０の軸方向への温度勾配を低下させるのである。そうした後に、ステップＳ1に戻って、加熱ローラ表面温度Ｔh１,加圧ローラ表面温度Ｔp１および加圧ローラ芯金温度Ｔp０の検出が行われる。
【００５５】
ステップＳ5で、上記加圧ローラ駆動部３６が制御されて、加圧ローラ１５の回転速度が１５０rpmになるように回転ギア２５が駆動される。「Ｔp１−Ｔp０」の値が３０℃を下回り、加圧ローラ１５の耐熱弾性層３０における軸方向の温度勾配が小さ過ぎると推定される場合には、加圧ローラ１５の回転速度を１５０rpmの高い値に設定して加圧ローラ１５への熱の供給量を増加させる。こうして、耐熱弾性層３０の軸方向への温度勾配を上昇させるのである。そうした後、ステップＳ1に戻って、加熱ローラ表面温度Ｔh１,加圧ローラ表面温度Ｔp１および加圧ローラ芯金温度Ｔp０の検出が行われる。
【００５６】
ステップＳ6で、上記ステップＳ1において検出された加圧ローラ表面温度Ｔp１と加圧ローラ芯金温度Ｔp０とに基づいて、「Ｔp１−Ｔp０」の値が「３０℃±α(α：上記設定温度差の許容範囲)」内にあるか否かが判別される。その結果、３０℃±α内にあればステップＳ7に進み、そうでなければ上記ステップＳ3に戻って、「Ｔp１−Ｔp０」に基づく加圧ローラ１５の回転速度制御が継続される。
【００５７】
ステップＳ7で、上記加圧ローラ駆動部３６が制御されて、上記加圧ローラ１５の回転速度が０rpm(停止)になるように回転ギア２５が駆動される。ステップＳ8で、例えば、メモリ(図示せず)等に設定されたウォームアップモード設定部に「０」が格納されて、ウォームアップ動作が終了される。ステップＳ9で、例えば、上記メモリ等に設定された待機モード設定部に「１」が格納されて、待機モードに入る。そうした後、定着ウォームアップ制御処理動作を終了する。
【００５８】
ここで、上記定着ウォームアップ制御処理動作においては、上記ステップＳ3において「Ｔp１−Ｔp０」の値が３０℃を下回ると判別された場合に、上記ステップＳ5において加圧ローラ１５の回転速度を１５０rpmにしている。しかしながら、「Ｔp１−Ｔp０」の値が３０℃を下回る場合、あるいは、「Ｔp１−Ｔp０」の値が負である場合に、加圧ローラ１５の回転速度を１５０rpmにするようにしてもよい。室温の状態から定着ウォームアップを行う場合には、室温によっては「Ｔp１−Ｔp０」の値が負になる場合がある。そこで、加圧ローラ１５の回転速度を１５０rpmにする条件に「(Ｔp１−Ｔp０)＜０」を含めることによって、このような場合にも対処することが可能になるのである。
【００５９】
上述のように、本実施の形態においては、上記第１温度センサ３２によって検出される加熱ローラ表面温度Ｔh１が上記設定温度(１８０℃)以上になることをウォームアップ完了条件としており、第２温度センサ３４によって検出される加圧ローラ表面温度Ｔp１および第３温度センサ３５によって検出される加圧ローラ芯金温度Ｔp０を、ウォームアップ完了条件とはしていない。したがって、ウォームアップ完了時における加熱ローラ１４の表面温度を、未定着トナー像を用紙Ｐに確実に溶融定着させることが可能な温度に設定することができるのである。
【００６０】
以上の如く、本実施の形態においては、上記加熱ローラ１４表面の中間部に第１温度センサ３２を設け、加圧ローラ１５表面の一端部に第２温度センサ３４を設け、加圧ローラ１５の芯金２９表面の一端部に第３温度センサ３５を設ける。そして、加熱制御部３１により、電源オン時あるいは省電力モードや待機モードからの復帰時における定着ウォームアップ時には、第１温度センサ３２で検出された加熱ローラ１４の表面温度に基づいてヒータ駆動部３３を制御して、加熱ローラ１４の表面が予め設定された１８０℃以上になるようにヒータランプ２６を駆動する。さらに、第２温度センサ３４で検出された加圧ローラ１５の表面温度Ｔp１と第３温度センサ３５で検出された加圧ローラ１５の芯金温度Ｔp０との温度差「Ｔp１−Ｔp０」に基づいて加圧ローラ駆動部３６を制御して、「Ｔp１−Ｔp０」が予め設定された３０℃±α内になるように回転ギア２５を駆動する。そして、加熱ローラ１４の表面が１８０℃以上になり、且つ、「Ｔp１−Ｔp０」の値が３０℃±α内になると、定着ウォームアップを終了するようにしている。
【００６１】
このように、上記定着ウォームアップ時には、「Ｔp１−Ｔp０」の値を代用値として、加圧ローラ１５の耐熱弾性層３０における軸方向の温度勾配を推定し、この推定値が、用紙Ｐに皺が生じなく且つ上記後端跳ね上げも生じないように予め設定された３０℃±α内になるように、加圧ローラ１５の回転速度(つまり、加圧ローラ１５の加熱量)を制御し、「Ｔp１−Ｔp０」が３０℃±α内であり且つ加熱ローラ１４の表面が１８０℃以上になるようにしている。したがって、上記定着ウォームアップ時間の短縮のために加熱ローラ１４の温度上昇が急激に行われた場合や、上記小サイズ化が行われて上記後端の跳ね上げ時に画像擦れが生じないような空間の確保ができない場合でも、ウォームアップ直後において、用紙Ｐに皺が生じなく且つ上記後端跳ね上げも生じないようにすることができ、用紙Ｐの搬送性を良好に且つ安定に保つことができるのである。
【００６２】
尚、本実施の形態においては、上記加圧ローラ１５の耐熱弾性層３０における軸方向の温度勾配の推定値における「用紙Ｐに皺が生じなく且つ上記後端跳ね上げも生じない」ような設定値を、「３０℃±α」としている。この設定値「３０℃±α」は、ヒータランプ２６の電力、加圧ローラ１５の外径、室温での加圧ローラ１５における「両端外径−中央外径」の値、加圧ローラ１５の耐熱弾性層３０の厚み、耐熱弾性層３０の熱伝導率等の、数多くの装置条件よって導かれるものであり、実験によって設定される。すなわち、上記設定値は「３０℃±α」に限定されるものではなく、定着装置１７の構成によって異なる値となる。
【００６３】
同様に、上記加圧ローラ１５の回転速度を低下させる際の設定値３０rpmおよび上昇させる際の設定値１５０rpmも、その値に限定されるものではなく、定着装置１７の構成によって異なる値となる。
【００６４】
以上のごとく、本実施の形態によれば、上記定着ウォームアップ動作中に、加圧ローラ１５の回転速度を変更することによって、加圧ローラ１５ヘの熱供給量を「搬送安定性が確保できる最大量」に制御することができるのである。
【００６５】
また、本実施の形態においては、上記加熱ローラ１４を加熱するための上記熱源を、加熱ローラ１４の内部に設けられたヒータランプ２６で構成しているが、この発明はこれに限定されるものではない。例えば、加熱ローラ１４の内部あるいは外部近傍に設けられた誘導加熱装置で構成しても差し支えない。あるいは、発熱層を有すると共に、加熱ローラ１４に掛け回された定着ベルトを加熱するものであってもよい。
【００６６】
また、本実施の形態においては、「Ｔp１−Ｔp０」が３０℃以上の場合には、加圧ローラ１５の回転速度を３０rpmまで一気に低下させる一方、「Ｔp１−Ｔp０」が３０℃を下回る場合には、加圧ローラ１５の回転速度を１５０rpmまで一気に上昇させるようにしている。しかしながら、この発明はこれに限定されるものではなく、例えば、「Ｔp１−Ｔp０」の値と３０℃との差に応じて段階的に上昇あるいは下降させてもよい。あるいは、図４のフローチャートのステップＳ3で「Ｔp１−Ｔp０」が３０℃以上であると判断された回数に応じて段階的に下降させる一方、「Ｔp１−Ｔp０」が３０℃に至っていないと判断された回数に応じて段階的に上昇させてもよい。要は、「Ｔp１−Ｔp０」が３０℃以上の場合には、加圧ローラ１５の回転速度を現在の回転速度よりも遅くする一方、「Ｔp１−Ｔp０」が３０℃を下回る場合には、加圧ローラ１５の回転速度を現在の回転速度よりも速くすればよいのである。
【００６７】
また、本実施の形態においては、上記第１温度センサ３２を加熱ローラ１４表面の軸方向中間部に設けているが、加熱ローラ１４の表面温度を正しく検出できれば、設置位置は上記中間部に限定されるものではない。同様に、第２温度センサ３４を加圧ローラ１５表面の軸方向一端部に設けているが、加圧ローラ１５の表面温度を正しく検出できれば設置位置を特定するものではない。
【００６８】
また、本実施の形態においては、上記第１温度センサ３２,第２温度センサ３４および第３温度センサ３５を接触式のサーミスタ素子で構成しているが、非接触赤外線センサ等で構成し、加熱ローラ１４の表面温度,加圧ローラ１５の表面温度および芯金２９の表面温度を非接触で検出するようにしても差し支えない。
【符号の説明】
【００６９】
１…画像形成装置、
２…中間転写ベルト、
３Ｙ,３Ｍ,３Ｃ,３Ｋ…作像ユニット、
９…中間転写ベルト駆動ローラ、
１１…２次転写ローラ、
１４…加熱ローラ、
１５…加圧ローラ、
２５…回転ギア、
２６…ヒータランプ、
２７…芯金、
２８…耐熱弾性層、
２９…芯金、
３０…耐熱弾性層、
３１…加熱制御部、
３２,３４,３５…温度センサ、
３３…ヒータ駆動部、
３６…加圧ローラ駆動部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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