(57)【要約】【課題】用紙の幅方向の端部での定着不良を防止する。【解決手段】画像形成装置は、印刷画像に対応したトナー像４ａが転写された用紙１に対して、熱と圧力によりそのトナー像４ａを用紙１に定着させる定着器１０を備えている。定着器１０は、搬送方向に対して直交する方向に所定の幅を有する用紙１に対してその用紙１の幅方向に延びる長手方向を有し、その用紙１へ熱を供給する加圧ローラ１４，１５及び定着ベルト１１を有している。更に、定着ベルト１１の長手方向へ熱を供給する定着ヒータ１２と、この定着ヒータ１２の長手方向における中央部の温度を検知するサーミスタ１３と、定着ヒータ１２の長手方向における中央部及び端部を目標温度に加熱制御する加熱制御部と、サーミスタ１３で検知された検知温度と閾値とを比較した比較結果に応じて、前記目標温度を設定する温度設定部とを有している。【選択図】図１
2010217565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送方向に対して直交する方向に所定の幅を有する媒体に対して前記媒体の幅方向に延びる長手方向を有し、前記媒体へ熱を供給する定着手段と、
前記定着手段の長手方向へ熱を供給する加熱手段と、
前記定着手段の長手方向における中央部の温度を検知する温度検知手段と、
前記定着手段を目標温度に加熱制御する加熱制御手段と、
前記温度検知手段による加熱前の検知温度と前記目標温度との差に基づいて前記目標温度を補正する補正手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記温度検知手段は、サーミスタであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記定着手段は、前記媒体と接触し、前記媒体の搬送方向へ移動して前記媒体へ熱を供給する定着ベルトであることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記定着手段は、前記媒体を加圧して前記媒体へ熱を供給する定着ローラであることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記加熱手段は、前記定着手段の長手方向に延びる面状発熱体であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記加熱手段は  ハロゲンヒータであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記加熱手段は、前記定着手段の長手方向へ供給する前記熱の長手方向発熱量が一定であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記補正手段は、前記加熱前の検知温度と前記目標温度との差が閾値よりも小さいときに前記目標温度を高く設定することを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記補正手段は、前記加熱前の検知温度と前記目標温度との差が閾値よりも小さい場合のみ前記目標温度を補正することを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記加熱手段は、前記定着手段の長手方向へ供給する前記熱の長手方向端部の発熱量が中央部よりも大きいことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記補正手段は、前記加熱前の検知温度と前記目標温度との差が閾値より大きいときに前記目標温度を高く設定することを特徴とする請求項１０記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記補正手段は、前記加熱前の検知温度と前記目標温度との差が閾値よりも大きい場合のみ前記目標温度を補正することを特徴とする請求項１０記載の画像形成装置。
【請求項１３】
搬送方向に対して直交する方向に所定の幅を有する媒体に対して前記媒体の幅方向に延びる長手方向を有し、前記媒体へ熱を供給する定着部と、
前記定着部の長手方向へ熱を供給する加熱部と、
前記定着部の長手方向における中央部の温度を検知する温度検知部と、
前記定着部を目標温度に加熱制御する加熱制御部と、
前記温度検知部で検知された検知温度と閾値とを比較した比較結果に応じて、前記目標温度を設定する温度設定部と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
前記定着部は、
前記媒体と接触して前記媒体へ熱を供給する定着ベルトと、
前記定着ベルトを前記媒体の搬送方向へ移動させ、前記定着ベルトを介して前記媒体を加圧する加圧ローラと、
を有することを特徴とする請求項１３記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記加熱部は、前記定着部の長手方向に延びる定着ヒータであることを特徴とする請求項１３又は１４記載の画像形成装置。
【請求項１６】
前記温度検知部は、サーミスタであることを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を媒体に定着させる定着手段を有する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、下記の特許文献１に記載された画像形成装置では、印刷画像に対応したトナーが転写された媒体である用紙に対して、熱と圧力によりそのトナーを用紙に定着させる定着器を備えている。定着器は、搬送方向に対して直交する方向に所定の幅を有する用紙に対してこの用紙の幅方向に延びる長手方向を有し、その用紙へ熱を供給する定着部材と、この定着部材の長手方向へ熱を供給するヒータと、定着部材の長手方向における中央部に配設されてその中央部の温度を検知するサーミスタとを備えている。そして、サーミスタで検知した検知温度に基づき、定着部材を目標温度になるように制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１４１２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の画像形成装置では、定着部材の長手方向における中央部と端部との間での温度差により、定着不良が発生するという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の画像形成装置は、搬送方向に対して直交する方向に所定の幅を有する媒体に対して前記媒体の幅方向に延びる長手方向を有し、前記媒体へ熱を供給する定着手段と、前記定着手段の長手方向へ熱を供給する加熱手段と、前記定着手段の長手方向における中央部の温度を検知する温度検知手段と、前記定着手段を目標温度に加熱制御する加熱制御手段と、前記温度検知手段による加熱前の検知温度と前記目標温度との差に基づいて前記目標温度を補正する補正手段とを有することを特徴とする。
【０００６】
本発明の他の画像形成装置は、搬送方向に対して直交する方向に所定の幅を有する媒体に対して前記媒体の幅方向に延びる長手方向を有し、前記媒体へ熱を供給する定着部と、前記定着部の長手方向へ熱を供給する加熱部と、前記定着部の長手方向における中央部の温度を検知する温度検知部と、前記定着部を目標温度に加熱制御する加熱制御部と、前記温度検知部で検知された検知温度と閾値とを比較した比較結果に応じて、前記目標温度を設定する温度設定部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の画像形成装置によれば、定着手段あるいは定着部における中央部及び端部共に定着良好な温度範囲となるため、搬送方向に対して直交する方向に所定の幅を有する媒体の幅方向の端部での定着不良を防止できる。従って、温度検知手段あるいは温度検知部を定着手段あるいは定着部の端部に配設する必要が無いので、部品点数を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は本発明の実施例１における図２中の定着器１０を示す概略の構成図である。
【図２】図２は本発明の実施例１における画像形成装置を示す概略の構成図である。
【図３】図３は図２の画像形成装置を制御するための制御装置の構成を示す概略のブロック図である。
【図４】図４は図１中の定着ヒータ１２を示す構成図である。
【図５】図５は定着ベルト１１の加熱前における目標温度との差であるヒータ加熱前温度差を変えた時の温度波形を示す特性図である。
【図６】図６は定着ベルト１１におけるヒータ加熱前温度差と端部温度の関係を示す図である。
【図７】図７は図１の定着器１０における温度制御動作を示すフローチャートである。
【図８】図８は図１の定着器１０に対する温度制御の効果を示す図である。
【図９】図９は本発明の実施例２における図２の画像形成装置を制御するための制御装置の構成を示す概略のブロック図である。
【図１０】図１０は本発明の実施例２における図９中の定着器１０Ａを示す概略の構成図である。
【図１１】図１１は定着ベルト１１のヒータ加熱前温度差を変えた時の温度波形を示す特性図である。
【図１２】図１２は実施例２の定着ベルト１１におけるヒータ加熱前温度差と端部温度の関係を示す図である。
【図１３】図１３は図１０の定着器１０Ａにおける温度制御動作を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は図１０の定着器１０Ａに対する温度制御の効果を示す図である。
【図１５】図１５は変形例であるローラ方式定着器１０Ｂを示す概略の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明を実施するための形態は、以下の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、明らかになるであろう。但し、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。
【実施例１】
【００１０】
（実施例１の構成）
図２は、本発明の実施例１における画像形成装置を示す概略の構成図である。
【００１１】
この画像形成装置は、例えば、プリンタであり、媒体（例えば、用紙）１を搬送する用紙搬送部２を備えている。用紙搬送路２上には、記録光を露光する露光部材（例えば、発光素子（以下「ＬＥＤ」という。））ヘッド３と、このＬＥＤヘッド３に隣接して配置され、記録光に応じたトナー像を形成するトナー像形成部４と、このトナー像形成部４の下流側に配置され、用紙１上にトナー像を定着させる定着器１０等とが設けられている。
【００１２】
図３は、図２の画像形成装置を制御するための制御装置の構成を示す概略のブロック図である。
【００１３】
この制御装置は、印刷動作を制御するための中央処理装置（以下「ＣＰＵ」という。）等で構成された印刷制御部２０を有している。印刷制御部２０には、ＬＥＤヘッド３、トナー像形成部４に対して駆動電圧を印加するトナー像形成部電源３１、モータ駆動電力を供給するモータ電源３２、定着器１０へ加熱用電力を供給するヒータ電源３４、及び、定着器１０の温度を検知する温度検知手段あるいは温度検知部（例えば、ベルトサーミスタ）１３等が接続されている。
【００１４】
モータ電源３２には、用紙搬送モータ３３が接続されている。用紙搬送モータ３３は、用紙１を搬送する用紙搬送部２に設けられ、モータ電源３２から供給されるモータ駆動電力により回転してその用紙搬送部２を駆動する機器である。ヒータ電源３４に接続された定着器１０は、用紙１と接触し、この用紙１の搬送方向へ移動して用紙１へ熱を供給する定着手段（例えば、定着ベルト）１１と、この定着ベルト１１を加熱する加熱手段あるいは加熱部（例えば、定着ヒータ）１２と、定着ベルト１１の温度を検知するベルトサーミスタ１３等とを有している。
【００１５】
印刷制御部２０は、ベルトサーミスタ１３の検知温度に基づき、定着ベルト１１を目標温度に加熱制御するためにヒータ電源３４を制御する加熱制御手段（例えば、加熱制御部）２１と、ベルトサーミスタ１３で検知された検知温度と閾値とを比較した比較結果に応じて前記目標温度を設定する温度設定部２２等とを有している。温度設定部２２内には、ベルトサーミスタ１３による加熱前の検知温度と前記目標温度との差に基づいて前記目標温度を補正する補正手段（例えば、補正部）２２ａが設けられている。
【００１６】
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例１における図２中の定着器１０を示す概略の構成図であり、同図（ａ）は定着器１０の側面から見た断面図、及び、同図（ｂ）は定着器１０の正面図である。
【００１７】
定着器１０は、トナー像４ａが形成された用紙１を加圧する定着ローラ（例えば、相互に圧接された一対の上加圧ローラ１４及び下加圧ローラ１５）と、上加圧ローラ１４と対向する位置に離間して配置され、定着ヒータ１２を支持するヒータ支持部材１６とを備えている。上加圧ローラ１４、ヒータ支持部材１６、及び定着ヒータ１２には、用紙１に熱を供給し、且つ用紙１を搬送するための無端の定着ベルト１１が張架されている。定着ベルト１１の長手方向に対して直交する幅方向における中央部の表面温度を検知するために、ベルトサーミスタ１３が配置されている。ベルトサーミスタ１３は、定着ベルト１１における中央部の表面に接触している。なお、このベルトサーミスタ１３は、定着ベルト１１の内面に接触したり、あるいは、定着ベルト１１の表面に対して非接触状態に配置してもよい。
【００１８】
上加圧ローラ１４は、例えば、外形が４０ｍｍで、鉄製の金属中実シャフトによって構成されている基体としての芯金１４ａと、この芯金１４ａを被覆する耐熱多孔質スポンジ製の厚さ４ｍｍの弾性層１４ｂを有している。この上加圧ローラ１４は、図示しないギアを有しており、このギアが用紙搬送部２により回転駆動されることで、下加圧ローラ１５が回転駆動される構成になっている。
【００１９】
下加圧ローラ１５は、定着ベルト１１を介して上加圧ローラ１４と接触している。この下加圧ローラ１５は、ばね等の図示しない弾性体により、上加圧ローラ１４に対して圧接する向きに押し付けられている。下加圧ローラ１５は、定着ベルト１１を介して上加圧ローラ１４に対向する位置において上加圧ローラ１４に当接しており、これにより、下加圧ローラ１５が定着ベルト１１を介して上加圧ローラ１４に当接するニップ部が形成されている。
【００２０】
定着ベルト１１は、例えば、耐熱性の高いポリイミド樹脂で厚さ１００μｍの基体の表層上に２００μｍのシリコンゴム製の離型層が形成されたものであり、熱容量が小さく、熱応答性を良好にされている。基体はステンレス製、ニッケル製の金属性でも、ゴム製でも良い。
【００２１】
ベルトサーミスタ１３は、温度に応じて抵抗値が変化する素子であり、印刷制御部２０がその抵抗値を検知してベルトサーミスタ１３の温度を検知する構成になっている。本実施例１では、温度の増加に従って抵抗値が減少する特性のベルトサーミスタ１３を用いている。
【００２２】
図４（ａ）、（ｂ）は、図１中の定着ヒータ１２を示す構成図であり、同図（ａ）は定着ヒータ１２の分解斜視図、及び、同図（ｂ）は定着ヒータ１２の位置に対するヒータ発熱量の特性を示す図である。
【００２３】
図４（ａ）に示すように、定着ヒータ１２は、用紙１の幅方向に延びる面状発熱体であり、帯状の基板１２ａを有し、この上に、帯状の電気絶縁層１２ｂと、Ｕ字状の抵抗発熱体１２ｃと、この抵抗発熱体１２ｃの端部に形成された電極１２ｄと、帯状の保護層１２ｅとが順に積層されている。
【００２４】
この定着ヒータ１２では、例えば、ステンレス（ＳＵＳ４３０）等の基板１２ａ上に、電気絶縁層１２ｂとして薄くガラス膜が形成されている。電気絶縁膜１２ｂ上には、ニッケル−クロム合金あるいは銀−パラジウム合金の粉末がスクリーン印刷によってペースト状に塗布されて抵抗発熱体１２ｃが形成されている。抵抗発熱体１２ｃの端部には、銀等の化学的に安定で電気抵抗の小さい金属やタングステン等の高融点金属によって電極１２ｄが形成されている。これらの全面は、ガラス、あるいはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）、ＦＥＰ（パープルオロエチレン−プロペンコポリマー）等の代表的なフッ素系樹脂による保護層１２ｅにより覆われて保護されている。
【００２５】
図４（ｂ）に示すように、定着ヒータ１２の長手方向の発熱量は、長手方向の中央部１２ｆから両端部１２ｇ，１２ｈに亘って一定になっている。定着ヒータ１２の電極１２ｄは、図３のヒータ電源３４に接続され、この電源３４より電圧が印加されて発熱する。電圧は例えば１００Ｖであり、定着ヒータ１２の出力電力は例えば１２００Ｗである。
【００２６】
（実施例１の動作）
本実施例１の画像形成装置における全体の動作（１）と、定着器１０の動作（２）と、定着器１０の温度制御動作（３）とを、以下説明する。
【００２７】
（１）  画像形成装置における全体の動作
図２及び図３に示す画像形成装置では、この装置を制御する印刷制御部２０が、画像形成装置本体から印刷指示を受けると、用紙搬送部２によって画像形成のタイミングに合わせて用紙１をトナー像形成部４へ搬送する。ＬＥＤヘッド３が、印刷情報に応じた記録光をトナー像形成部４へ照射すると、トナー像形成部４は、照射された記録光に応じたトナー像４ａを用紙１上に形成する。その後、用紙搬送部２によって定着器１０へ用紙１が搬送されると、定着器１０の熱と圧力によって用紙１上のトナー像４ａが定着された後に排出される。
【００２８】
（２）  定着器１０の動作
図１〜図４において、印刷制御部２０が画像形成装置本体から印刷指示を受けると、用紙搬送部２により図示しないギアを介して下加圧ローラ１５が回転する。更に、印刷制御部２０内の加熱制御部２１により、定着器１０のベルトサーミスタ１３で検知した温度が、予め決定しておいた印刷可能温度範囲内であるか否かを判断し、範囲内であれば用紙１の搬送を開始する。
【００２９】
印刷可能温度範囲とは、用紙１へトナーを定着させることができる温度範囲であり、下限温度Ｔ１（例えば、１７５℃）と上限温度Ｔ２（例えば、２０５℃）を持つ。上限温度Ｔ２よりも高い温度であった場合、加熱制御部２１は、ヒータ電源３４から定着ヒータ１２への電力供給を停止して定着ベルト１１の温度を低下させる（以下これを「クールダウン」という。）。逆に、下限温度Ｔｌよりも低い温度であった場合、加熱制御部２１は、ヒータ電源３４から定着ヒータ１２への電力供給を行うことで、定着ベルト１１の温度を上昇させる（以下これを「ウォームアップ」という。）。
【００３０】
図５（ａ）、（ｂ）は、定着ベルト１１の加熱前における目標温度との差であるヒータ加熱前温度差を変えた時の温度波形を示す特性図、即ち、定着ヒータ１２のウォームアップ動作時における温度の時間変化を示す特性図である。
【００３１】
図５（ａ）、（ｂ）では、電源を投入する前と、所定の印刷等の動作を行った後に定着ベルト１１の長手方向温度（即ち、幅方向温度）が所定温度範囲内に収まった状態として動作後所定時間が経過した後の結果が示されている。図中の実線は定着ベルト１１の長手方向中央部（即ち、幅方向中央部）の温度変化を示し、破線は定着ベルト１１の長手方向端部（即ち、幅方向端部）の温度変化を示している。
【００３２】
図５（ａ）は、定着器１０の全部材の温度が室温である２５℃となった状態から定着ヒータ１２の加熱制御を開始（時刻ｔ００）して、目標温度１９０℃まで温度を上昇させ（時刻ｔ００〜ｔ０１のウォームアップ期間）、印刷可能な温度に到達した後に印刷を開始（時刻ｔ０１）した時の定着ベルト１１の温度の時間変化を示す図である。
【００３３】
ここで、「２５℃」とは、室温（外気温度）と同じ温度という意味であり、このような温度条件は、加熱しない状態で十分な時間（例えば、２〜３時間以上の数時間）が経過すると満たされる。
【００３４】
図５（ｂ）は、定着ベルト１１の温度が目標温度１９０℃に近い温度１７４℃の状態から定着ヒータ１２の加熱制御を開始（時刻ｔ１０）して、目標温度１９０℃まで温度を上昇させ（時刻ｔ１０〜ｔ１１のウォームアップ期間）、印刷可能な温度に到達した後に印刷を開始（時刻ｔ１１）した時の定着ベルト１１の温度の時間変化を示す図である。
【００３５】
ここで、時刻ｔ１０における「温度１７４℃の状態」は、定着器１０の特性（例えば、部材の熱容量、ヒータ出力、ヒータ配熱分布等）や、条件（例えば、時刻ｔ１０前の動作状況であるウォームアップ、多量印刷後等）によって変わる。時刻ｔ１０では、定着ベルト１１において端部温度＜中央部温度となっている。図５（ａ）の時刻ｔ０１で定着ベルト１１における端部温度＝中央部温度となるような特性の定着器１０では、ウォームアップや印刷動作の後に、時刻ｔ１０において端部温度＜中央部温度の状態になる。定着器１０の前記特性は、定着器１０の構造等（例えば、ヒータ支持部材１６への放熱量）や、定着ヒータ１２の図４のような配熱設計により決定される。
【００３６】
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、ウォームアップ開始時刻ｔ００，ｔ１０におけるヒータ加熱前温度差が変化すると、ウォームアップ完了時刻ｔ０１，ｔ１１での定着ベルト１１の中央部と端部との温度差が変化する。
【００３７】
図５（ａ）のように、定着ヒータ１２により定着ベルト１１へ投入する熱量が多い場合、定着ベルト１１の端部においてシャーシ等へ流出する熱量よりも非常に多くの熱量が投入される。更にこの時、ヒータ支持部材１６は中央部と端部共に低温であり、放熱量は中央部と端部で等しいため、端部も十分温度が上昇する。そのため、時刻ｔ０１時に、定着ベルト１１の温度は端部温度＝中央部温度となる。
【００３８】
これに対し、図５（ｂ）のように、定着ベルト１１へ投入する熱量が少ない場合、シャーシ等へ流出する熱量が相対的に大きいため、ヒータ支持部材１６において端部が中央部よりも大きく温度が低下し、端部の温度がより低温となる。そのため、時刻ｔ１１時に、定着ベルト１１の温度は端部温度＜中央部温度となる。
【００３９】
以上のように、定着ベルト１１へ投入される熱量とウォームアップ完了時点（時刻ｔ０１，ｔ１１）での中央部と端部の温度差には相関がある。
【００４０】
又、定着ベルト１１へ投入される熱量は、定着ヒータ１２の熱出力が一定であるため、ウォームアップ中に定着ヒータ１２を加熱している時間と比例する。更に、定着ヒータ１２の熱出力が一定であり、単位時間当たりに上昇する温度が一定であるため、ウォームアップ中に定着ヒータ１２を加熱している時間は、定着ベルト１１の加熱前における目標温度との差である加熱前温度差に比例する。
【００４１】
これらのことから、前記加熱前温度差（時刻ｔ００，ｔ１０）とウォームアップ完了時（時刻ｔ０１，ｔ１１）との各部温度とに相関がある。
【００４２】
図６は、定着ベルト１１におけるヒータ加熱前温度差と端部温度の関係を示す図である。
この図６には、定着ベルト１１の中央部と端部の温度との相関が示されている。図６中の黒丸印は中央制御温度（即ち、中央部目標温度）であり、×印が加圧ローラ端部温度である。
【００４３】
図６に示すように、定着ベルト１１の目標温度に対する加熱前温度差と端部温度とには比例関係がある。加熱前温度差が大きい場合（つまり、加熱前の定着ベルト１１の温度が低い場合）、ウォームアップ完了時の端部温度は十分上昇するので、中央部温度と共に定着良好温度範囲内に収まる。しかし、加熱前温度差が小さい場合、端部温度が十分加熱されずに定着良好温度範囲よりも低下し、用紙１に十分な熱量が与えられないために定着不良を発生させてしまう。
【００４４】
そこで本実施例１では、ウォームアップ完了時における定着ベルト１１の端部温度を中央部温度と共に定着良好温度範囲内に収めるために、図３の温度設定部２２内の補正部２２ａにおいて、加熱前温度差に応じて目標温度をより高く補正する制御を行う。更に、その補正制御は、閾値である制御切り替え判定温度Ｔｔｈ＿ｌｏｗよりも小さい場合にのみ補正を行うことで、必要な条件でのみ目標温度を補正し、加熱前温度差によらず端部温度も定着良好温度範囲内に制御することができる。ここで、切り替え判定温度Ｔｔｈ＿ｌｏｗとは、目標温度の補正が必要となる加熱前温度差の最大値のことである（図６では、Ｔｔｈ＿ｌｏｗ＝７０℃）。このとき補正に使用する補正式は、図６における加熱前温度差とウォームアップ完了時の端部温度との関係から、次式（１）のように導き出せる。
Ｔｃｏｍｐ＝Ａ×△Ｔ＋Ｂ・・・（１）
但し、Ｔｃｏｍｐ；必要な補正温度
Ａ，Ｂ；補正値
ΔＴ；加熱前温度差
【００４５】
式（１）の補正値Ａ，Ｂは実験により算出される値であり、図６よりＡ＝−１５／７０、Ｂ＝１５となる。
【００４６】
図５（ｂ）の条件（加熱前温度差が小さい場合）では、例えば、目標温度＝１９０℃とすると、加熱前温度が１７５℃であるので、加熱前温度差△Ｔ＝１５℃となる。切り替え判定温度Ｔｔｈ＿ｌｏｗ＝７０℃よりも小さいため、目標温度補正が行われる。その結果、補正温度Ｔｃｏｍｐは、
Ｔｃｏｍｐ＝−１５／７０×１５＋１５＝１２℃
となるため、補正部２２ａは目標温度を１２℃高く補正する。
【００４７】
同様に、図５（ａ）の条件（加熱前温度差が大きい場合）では、例えば、加熱前温度差△Ｔ＝１９０℃−２５℃＝１６５℃であり、切り替え判定温度Ｔｔｈ＿ｌｏｗよりも大きいために、目標温度の補正は行わない。その結果、目標温度＝１９０℃とすると、目標温度は１９０℃のままとなる。
【００４８】
（３）  定着器１０の温度制御動作
図７は、図１の定着器１０における温度制御動作を示すフローチャートである。
【００４９】
印刷制御部２０の制御により、定着器１０に対して以下のステップＳ１〜Ｓ９の動作が行われる。
【００５０】
定着器１０の動作が開始され、ステップＳ１において、印刷制御部２０がウォームアップの発生を検知し、ウォ−ムアップ発生有りの場合は（Ｙ）、ステップＳ２へ進む。ステップＳ２において、印刷制御部２０は、定着ヒータ１２の加熱制御を開始する前に、ベルトサーミスタ１３の温度を検知してこれをＴ０とし、更に目標温度Ｔｐｒｎを設定する。補正部２２ａは、ステップＳ３において、加熱前温度差ΔＴを算出し（ΔＴ＝Ｔｐｒｎ−Ｔ０）、ステップＳ４において、加熱前温度差ΔＴと切り替え判定温度Ｔｔｈ＿ｌｏｗとを比較する。
【００５１】
ステップＳ４の比較結果がΔＴ≦Ｔｔｈ＿ｌｏｗの場合（Ｙ）、補正部２２ａは、目標温度補正を行うため、ステップＳ５において、補正値を算出し（Ｔｃｏｍｐ＝Ａ×ΔＴ＋Ｂ）、ステップＳ６において、目標温度を補正し（Ｔｓｐ＝Ｔｐｒｎ＋Ｔｃｏｍｐ）、ステップＳ８へ進む。ステップＳ４の比較結果がΔＴ＞Ｔｔｈ＿ｌｏｗの場合（Ｎ）、ステップＳ７において、補正部２２ａは、目標温度の補正を行わないで（Ｔｓｐ＝Ｔｐｒｎ）、ステップ８へ進む。
【００５２】
ステップＳ８において、加熱制御部２１は、定着ベルト１１の温度が目標温度Ｔｓｐとなるように、定着ヒータ１２の加熱制御を行い、ステップＳ９へ進む。ステップＳ９において、印刷制御部２０は、定着ベルト１１の温度が印刷可能温度範囲に到達した後に（Ｙ）、ウォームアップを完了し、温度制御動作を終了する。
【００５３】
その後、印刷制御部２０の制御により、画像形装置本体から印刷要求がある場合は、印刷動作を行い、印刷要求がない場合は、待機動作へ移行する。
【００５４】
（実施例１の効果）
図８（ａ）、（ｂ）は、図１の定着器１０に対する温度制御の効果を示す図であり、同図（ａ）は図５（ｂ）に対応する図、及び、同図（ｂ）は図６に対応する図である。
【００５５】
図８（ａ）に示すように、定着ベルト１１の端部温度が不足していた条件でも、本実施例１によれば、上記のような温度制御動作を行うことにより、ヒータ加熱前温度差によらず、定着ベルト１１の中央部、端部共に定着良好温度範囲内に収めることができる。
【００５６】
以上のことから、本実施例１によれば、１つの定着ヒータ１２と１つのベルトサーミスタ１３を使用して、定着ベルト１１の加熱前における目標温度との差であるヒータ加熱前温度差に応じて、定着ベルト１１の目標温度を必要に応じて補正するようにしたので、定着ベルト１１の長手方向（即ち、幅方向）の温度を定着良好温度範囲内に収めることができ、簡単な構成、及び簡単な制御でも、印刷不良の発生を防止することができる。従って、定着ベルト１１の中央部に配置したベルトサーミスタ１３のみで印刷不良の発生を防止することができるので、部品点数の削減が可能となる。
【実施例２】
【００５７】
（実施例２の構成）
本発明の実施例２における画像形成装置の全体の構成は、実施例１を示す図２の画像形成装置と同様である。
【００５８】
図９は、本発明の実施例２における図２の画像形成装置を制御するための制御装置の構成を示す概略のブロック図であり、実施例１を示す図３中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００５９】
本実施例２の制御装置では、実施例１の定着器１０及び印刷制御部２０に代えて、これとは機能あるいは構成の異なる定着器１０Ａ及び印刷制御部２０Ａが設けられている。
【００６０】
定着器１０Ａは、実施例１と同様のヒータ電源３４を介して印刷制御部２０Ａに接続されており、実施例１と同様の定着ベルト１１と、実施例１の定着ヒータ１２とは構成が異なるものであって、定着ベルト１１を加熱する加熱手段あるいは加熱部（例えば、定着ヒータ）１８と、実施例１と同様のベルトサーミスタ１３等とを有している。
【００６１】
印刷制御部２０Ａは、印刷動作を制御するためのＣＰＵ等で構成されており、実施例１と同様に、ベルトサーミスタ１３の検知温度に基づき、定着ベルト１１を目標温度に加熱制御するためにヒータ電源３４を制御する加熱制御部２１と、実施例１の温度設定部２２とは機能の異なるものであって、ベルトサーミスタ１３で検知された検知温度と閾値とを比較した比較結果に応じて前記目標電圧を設定する温度設定部２３等とを有している。温度設定部２３内には、ベルトサーミスタ１３による加熱前の検知温度と前記目標温度との差に基づいて前記目標温度を補正する補正手段（例えば、補正部）２３ａが設けられている。
【００６２】
制御装置の他の構成は、実施例１と同様である。
図１０（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施例２における図９中の定着器１０Ａを示す概略の構成図であり、同図（ａ）は定着器１０Ａの側面から見た断面図、同図（ｂ）は定着器１０Ａの正面から見た断面図、及び、同図（ｃ）は同図（ａ）中の定着ヒータ１８の位置に対するヒータ発熱量の特性を示す図である。この図１０（ａ）〜（ｃ）において、実施例１を示す図１（ａ）、（ｂ）及び図４（ｂ）中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００６３】
図１０（ａ）、（ｂ）に示す定着器１０Ａは、用紙１を加圧する定着ローラ（例えば、実施例１と同様の相互に圧接された一対の上加圧ローラ１４及び下加圧ローラ１５）と、上加圧ローラ１４と対向する位置に離間して配置され、実施例１とは構成の異なる定着ヒータ１８を支持するための実施例１とほぼ同様のヒータ支持部材１６とを備えている。上加圧ローラ１４、ヒータ支持部材１６、及び定着ヒータ１８には、用紙１に熱を供給し、且つ用紙１を搬送するための実施例１と同様の無端の定着ベルト１１が張架されている。定着ベルト１１の長手方向に対して直交する幅方向における中央部の表面温度を検知するために、実施例１と同様のベルトサーミスタ１３が配置されている。
【００６４】
定着器１０Ａの上加圧ローラ１４及び下加圧ローラ１５は、支持部材１７により支持されている。又、上加圧ローラ１４及び下加圧ローラ１５は、定着ベルト１１を介して対向されて配置されており、更にその間に用紙１を挟んで搬送するため、上加圧ローラ１４及び下加圧ローラ１５を回転可能とするために、その支持は端部で行われる構成になっている。
【００６５】
支持部材１７は、強度を確保するために金属等で構成され、且つ、上加圧ローラ１４及び下加圧ローラ１５全体を保持するための強度を確保するために体積が大きいので、その熱容量が大きい。そのため、支持部材１７は、定着ベルト１１と比較してその温度上昇が遅く、共に同一温度となった状態からのウォームアップ時では、定着ベルト１１の温度上昇が完了した場合でも、その支持部材１７の温度上昇は非常に微小である。従って、定着器１０Ａの構造によっては、上加圧ローラ１４及び下加圧ローラ１５と支持部材１７とが接触するローラ端部からの熱の流出により、上加圧ローラ１４及び下加圧ローラ１５の端部温度が低下し、更に上加圧ローラ１４及び下加圧ローラ１５と接触する定着ベルト１１の端部温度も低下することで、用紙１に十分な熱量が与えられずに定着不良が発生してしまう虞がある。この場合、定着ヒータ１８は１つのみ使用しているために、端部のみに熱量を与えることは制御上できないので、端部の温度低下を防止するためには中央部よりも端部の発熱量を大きくする必要がある。
【００６６】
そこで本実施例２では、実施例１の定着ヒータ１２に代えて、図１０（ｃ）に示すように、端部１８ｇ，１８ｈの発熱量を中央部１８ｆよりも大きくした定着ヒータ１８を使用している。本実施例２の定着ヒータ１８は、実施例１の定着ヒータ１２を示す図４（ａ）とほぼ同様の構成であるが、基板１２ａ上に電気絶縁膜１２ｂを介して形成される抵抗発熱体１２ｃは、例えば、スクリーン印刷によってペースト状に塗布されるため、抵抗発熱体１２ｃにおける端部の単位長さ当たりの塗布面積を中央部の塗布面積よりも大きくすることで、容易に配熱を調整することができる。
【００６７】
（実施例２の動作）
本実施例２の画像形成装置における全体の動作は、実施例１と同様である。以下、実施例１とは異なる動作として、定着器１０Ａの動作（Ｉ）と、定着器１０Ａの温度制御動作（ＩＩ）とを説明する。
【００６８】
（Ｉ）  定着器１０Ａの動作
図９及び図１０において、印刷制御部２０Ａが画像形成装置本体から印刷指示を受けると、実施例１と同様に、図２の用紙搬送部２により図示しないギアを介して下加圧ローラ１５が回転する。更に、印刷制御部２０Ａ内の加熱制御部２１により、定着器１０Ａのベルトサーミスタ１３で検知した温度が、予め決定しておいた印刷可能温度範囲内であるか否かを判断し、範囲内であれば用紙１の搬送を開始する。
【００６９】
実施例１と同様に、印刷可能温度範囲とは、用紙１へトナーを定着させることができる温度範囲であり、下限温度Ｔ１（例えば、１７５℃）と上限温度Ｔ２（例えば、２０５℃）を持つ。上限温度Ｔ２よりも高い温度であった場合、加熱制御部２１は、ヒータ電源３４から定着ヒータ１２への電力供給を停止して定着ベルト１１の温度を低下させるためのクールダウン制御を行う。逆に、下限温度Ｔｌよりも低い温度であった場合、加熱制御部２１は、ヒータ電源３４から定着ヒータ１２への電力供給を行うことで、定着ベルト１１の温度を上昇させるためのウォームアップ制御を行う。
【００７０】
図１１（ａ）、（ｂ）は、定着ベルト１１のヒータ加熱前温度差を変えた時の温度波形を示す特性図、即ち、ヒータ加熱前温度差を変えてウォームアップさせた時の温度波形を示す特性図である。この図１１（ａ）、（ｂ）は、実施例１の図５（ａ）、（ｂ）に対応している。
【００７１】
本実施例２の図１１（ａ）、（ｂ）では、実施例１の図５（ａ）、（ｂ）と同様に、電源を投入する前と、所定の印刷等の動作を行った後に定着ベルト１１の長手方向温度（即ち、幅方向温度）が所定温度範囲内に収まった状態として動作後所定時間が経過した後の結果が示されている。
【００７２】
図１１（ａ）は、定着器１０Ａの全部材の温度が室温である２５℃となった状態から定着ヒータ１８の加熱制御を開始（時刻ｔ２０）して、目標温度１９０℃まで温度を上昇させ（時刻ｔ２０〜ｔ２１のウォームアップ期間）、印刷可能な温度に到達した後に印刷を開始（時刻ｔ２１）した時の定着ベルト１１の温度の時間変化を示す図である。
【００７３】
ここで、時刻ｔ２１では、定着ベルト１１において端部温度＞中央部温度となっている。これは、定着ヒータ１８において中央部１８ｆよりも端部１８ｇ，１８ｈの発熱量が大きいからである。
【００７４】
図１１（ｂ）は、定着ベルト１１の温度が目標温度１９０℃に近い温度１８０℃の状態から定着ヒータ１８の加熱制御を開始（時刻ｔ３０）して、目標温度１９０℃まで温度を上昇させ（時刻ｔ３０〜ｔ３１のウォームアップ期間）、印刷可能な温度に到達した後に印刷を開始（時刻ｔ３１）した時の定着ベルト１１の温度の時間変化を示す図である。
【００７５】
ここで、時刻ｔ３０における「温度１８０℃の状態」は、定着器１０Ａの特性や、条件によって変わる。図１１（ａ）の時刻ｔ２１で端部温度＞中央部温度となるような特性の定着器１０Ａでは、ウォームアップや印刷動作の後の時刻ｔ３０において、端部温度＝中央部温度の状態になる。
【００７６】
図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、実施例１と同様に、ウォームアップ開始時刻ｔ２０，ｔ３０におけるヒータ加熱前温度差が変化すると、ウォームアップ完了時刻ｔ２１，ｔ３１での定着ベルト１１の中央部と端部との温度差が変化する。
【００７７】
図１２は、本実施例２の定着ベルト１１におけるヒータ加熱前温度差と端部温度の関係を示す図である。
【００７８】
この図１２は、実施例１の図６に対応する図であり、定着ベルト１１の中央部と端部の温度との相関が示されている。図１２中の黒丸印は中央制御温度（即ち、中央部目標温度）であり、×印が加圧ローラ端部温度である。
【００７９】
図１２に示すように、本実施例２では、実施例１と同様に、加熱前温度差と端部温度とに相関があるが、その関係は実施例１とは異なり、加熱前温度差が大きい場合に定着良好温度範囲よりも高い温度となっている。これは定着ヒータ１８の端部発熱量を増やしたためであり、この状態では定着不良が発生する。
【００８０】
そこで本実施例２では、温度設定部２３内の補正部２３ａにおいて、加熱前温度差に応じて目標温度をより低く補正する制御を行う。更に、その補正制御は、閾値である制御切り替え判定温度Ｔｔｈ＿ｈｉｇｈよりも高い場合にのみ補正を行うことで、必要な条件でのみ目標温度を補正し、加熱前温度差によらず端部温度も定着良好温度範囲内に制御することができる。ここで、制御切り替え判定温度Ｔｔｈ＿ｈｉｇｈとは、目標温度の補正が必要となる加熱前温度差の最小値のことである（図１２では、Ｔｔｈ＿ｈｉｇｈ＝１００℃）。このとき補正に使用する補正式は、次式（２）に示すように、実質的に実施例１と同一であり、この式（２）に基づき、補正値を変更する。
Ｔｃｏｍｐ＝Ｃ×ΔＴ＋Ｄ・・・（２）
但し、Ｔｃｏｍｐ；必要な補正温度
Ｃ、Ｄ；補正係数
ΔＴ；加熱前温度差
【００８１】
式（２）の補正係数Ｃ，Ｄは実験により算出される値であり、図１２より  Ｃ＝−１５／６０、Ｂ＝２５となる。
【００８２】
図１１（ａ）の条件（加熱前温度差が大きい場合）では、例えば、加熱前温度＝２５℃で、目標温度＝１９０℃とすると、加熱前温度差△Ｔ＝１６５℃となる。切り替え判定温度Ｔｔｈ＿ｈｉｇｈ＝１００℃よりも大きいため、目標温度補正が行われる。その結果、補正温度Ｔｃｏｍｐは、
Ｔｃｏｍｐ＝−１５／６０×１６０＋２５＝−１５℃
となるため、補正部２３ａは目標温度を１５℃低く設定する。
【００８３】
同様に、図１１（ｂ）の条件（加熱前温度差が小さい場合）では、例えば、加熱前温度差△Ｔ＝１９０℃−１７５℃＝１５℃であり、切り替え判定温度Ｔｔｈ＿ｈｉｇｈ＝１００℃よりも小さいために、目標温度の補正は行わない。その結果、目標温度＝１９０℃とすると、目標温度は１９０℃のままとなる。
【００８４】
（ＩＩ）  定着器１０Ａの温度制御動作
図１３は、図１０の定着器１０Ａにおける温度制御動作を示すフローチャートであり、実施例１を示す図７中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００８５】
印刷制御部２０Ａの制御により、定着器１０Ａに対して以下のステップＳ１〜Ｓ３，Ｓ１４〜Ｓ１７，Ｓ８，Ｓ９の動作が行われる。但し、本実施例２の動作では、実施例１のステップＳ４〜Ｓ７に代えて、これとは異なる内容のステップＳ１４〜Ｓ１７の動作が行われる。
【００８６】
定着器１０の動作が開始され、実施例１と同様に、ステップＳ１において、印刷制御部２０Ａがウォームアップの発生を検知し、ウォ−ムアップ発生有りの場合は（Ｙ）、ステップＳ２へ進む。ステップＳ２において、印刷制御部２０Ａは、定着ヒータ１８の加熱制御を開始する前に、ベルトサーミスタ１３の温度を検知してこれをＴ０とし、更に目標温度Ｔｐｒｎを設定する。補正部２３ａは、ステップＳ３において、加熱前温度差ΔＴを算出した後（ΔＴ＝Ｔｐｒｎ−Ｔ０）、ステップＳ１４において、加熱前温度差ΔＴと切り替え判定温度Ｔｔｈ＿ｈｉｇｈとを比較する。
【００８７】
ステップＳ１４の比較結果がΔＴ≧Ｔｔｈ＿ｈｉｇｈの場合（Ｙ）、補正部２３ａは、目標温度補正を行うため、ステップＳ１５において、補正値を算出し（Ｔｃｏｍｐ＝Ｃ×ΔＴ＋Ｄ）、ステップＳ１６において、目標温度を補正し（Ｔｓｐ＝Ｔｐｒｎ＋Ｔｃｏｍｐ）、ステップＳ８へ進む。ステップＳ１４の比較結果がΔＴ＜Ｔｔｈ＿ｈｉｇｈの場合（Ｎ）、ステップＳ１７において、補正部２３ａは、目標温度の補正を行わないで（Ｔｓｐ＝Ｔｐｒｎ）、ステップＳ８へ進む。
【００８８】
実施例１と同様に、ステップＳ８において、加熱制御部２１は、定着ベルト１１の温度が目標温度Ｔｓｐとなるように、定着ヒータ１８の加熱制御を行い、ステップＳ９へ進む。ステップＳ９において、印刷制御部２０Ａは、定着ベルト１１の温度が印刷可能温度範囲に到達した後に（Ｙ）、ウォームアップを完了し、温度制御動作を終了する。
【００８９】
その後、実施例１と同様に、印刷制御部２０Ａの制御により、画像形装置本体から印刷要求がある場合は、印刷動作を行い、印刷要求がない場合は、待機動作へ移行する。
【００９０】
（実施例２の効果）
図１４（ａ）、（ｂ）は、図１０の定着器１０Ａに対する温度制御の効果を示す図であり、同図（ａ）は図１１（ａ）に対応する図、及び、同図（ｂ）は図１２に対応する図である。この図１４（ａ）、（ｂ）は、実施例１の図８（ａ）、（ｂ）に対応している。
【００９１】
図１４（ａ）に示すように、定着ベルト１１の端部温度が過大になっていた条件でも、本実施例２によれば、上記のような温度制御動作を行うことにより、定着ヒータ１８の長手方向配熱が異なる場合でも、ヒータ加熱前温度差ΔＴによらず、定着ベルト１１の中央部、端部共に定着良好温度範囲内に収めることができる。
【００９２】
以上のことから、本実施例２によれば、１つの定着ヒータ１８と１つのベルトサーミスタ１３を使用して、定着ベルト１１の加熱前における目標温度との差であるヒータ加熱前温度差ΔＴに応じて、定着ベルト１１の目標温度を必要に応じて補正するようにしたので、定着ヒータ１８の端部発熱量が中央部よりも高い場合であっても、定着ベルト１１の長手方向（即ち、幅方向）の温度を定着良好温度範囲内に収めることができ、簡単な構成、及び簡単な制御でも、印刷不良の発生を防止することができる。従って、定着ベルト１１の中央部に配置したベルトサーミスタ１３のみで印刷不良の発生を防止することができるので、部品点数の削減が可能となる。
【００９３】
（変形例）
本発明は、上記実施例１、２に限定されず、種々の利用形態や変形が可能である。この利用形態や変形例としては、例えば、次の（ａ）、（ｂ）のようなものがある。
【００９４】
（ａ）  図１５（ａ）、（ｂ）は、変形例であるローラ方式定着器１０Ｂを示す概略の構成図であり、同図（ａ）は定着器１０Ｂの側面から見た断面図、及び、同図（ｂ）は定着器１０Ｂの正面から見た断面図である。この図１５（ａ）、（ｂ）において、実施例２を示す図１０（ａ）、（ｂ）中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００９５】
変形例のローラ方式定着器１０Ｂは、相互に圧接された一対の上加圧ローラ１４Ｂ及び下加圧ローラ１５を備え、これらが支持部材１７により支持されている。上加圧ローラ１４Ｂの内部には、ハロゲンヒータ１８Ｂが複数設けられ、上加圧ローラ１４Ｂの長手方向温度を制御する構成になっている。
【００９６】
このような変形例のローラ方式定着器１０Ｂにおいても、ウォームアップ期間中に複数のハロゲンヒータ１８Ｂを同時に駆動する制御の場合では、実施例１又は２が適用でき、中央部に配置した温度検知手段のみを使用してウォームアップ完了時のローラ長手方向の温度を定着良好温度範囲内に収めることが可能である。
【００９７】
（ｂ）  本発明の画像形成装置は、実施例１、２で説明したプリンタに限らず、複合機（ＭＦＰ）、ファクシミリ装置、複写装置等にも適用できる。
【符号の説明】
【００９８】
１      用紙
４      トナー像形成部
１０，１０Ａ      定着器
１１      定着ベルト
１２，１８      定着ヒータ
１３      サーミスタ
１４      上加圧ローラ
１５      下加圧ローラ
２０，２０Ａ      印刷制御部
２１      加熱制御部
２２，２３      温度設定部
２２ａ，２３ａ      補正部
【図１】
2010217565.tif 000003
【図２】
2010217565.tif 000004
【図３】
2010217565.tif 000005
【図４】
2010217565.tif 000006
【図５】
2010217565.tif 000007
【図６】
2010217565.tif 000008
【図７】
2010217565.tif 000009
【図８】
2010217565.tif 000010
【図９】
2010217565.tif 000011
【図１０】
2010217565.tif 000012
【図１１】
2010217565.tif 000013
【図１２】
2010217565.tif 000014
【図１３】
2010217565.tif 000015
【図１４】
2010217565.tif 000016
【図１５】
2010217565.tif 000017