(57)【要約】【課題】装置を高コスト化・大型化することなく、幅方向のサイズが小さな記録媒体を連続通紙した場合等であっても加圧部材の温度制御を適正におこなうことができる、定着装置、及び、画像形成装置を提供する。【解決手段】定着部材２１における最小通紙領域Ｎ内の温度を検知する第１温度検知手段４０Ａと、定着部材２１における最小通紙領域Ｎ外の温度を検知する第２温度検知手段４０Ｂと、加圧部材３１における最小通紙領域Ｎ外の温度を検知する第３温度検知手段４５と、を備える。そして、第１温度検知手段４０Ａと第２温度検知手段４０Ｂと第３温度検知手段４５とのそれぞれの温度検知結果から加圧部材３１における最小通紙領域Ｎ内の温度を予測して、その予測した温度に基いて第２加熱手段３４を制御する。【選択図】図３
2010072122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１加熱手段によって加熱されるとともに、トナー像を溶融して記録媒体に定着する定着部材と、
前記定着部材に圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成するとともに、第２加熱手段によって加熱される加圧部材と、
前記定着部材における最小通紙領域内に対応する位置の温度を検知する第１温度検知手段と、
前記定着部材における最小通紙領域外に対応する位置の温度を検知する第２温度検知手段と、
前記加圧部材における最小通紙領域外に対応する位置の温度を検知する第３温度検知手段と、
を備え、
前記第１温度検知手段と前記第２温度検知手段と前記第３温度検知手段とのそれぞれの温度検知結果から前記加圧部材における最小通紙領域内に対応する位置の温度を予測して、その予測した温度に基いて前記第２加熱手段を制御することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記第１温度検知手段と前記第２温度検知手段との温度検知結果に基いて得られる前記定着部材の幅方向の温度分布と、前記第３温度検知手段の温度検知結果と、から前記加圧部材における最小通紙領域内に対応する位置の温度を予測して、その予測した温度が所定値になるように前記第２加熱手段を制御して前記加圧部材を加熱することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
記録媒体の通紙が終了した後に、前記予測した温度と前記第３温度検知手段によって検知された温度との温度差が所定値以下になるまで、前記定着部材及び前記加圧部材の駆動を続けることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記定着部材及び前記加圧部材の駆動を開始して、前記予測した温度が所定値に達した後に、記録媒体の通紙を開始することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記予測した温度に基いて前記第２加熱手段を制御する第１温度コントローラと、
前記第３温度検知手段によって検知された温度に基いて前記第２加熱手段を制御する第２温度コントローラと、
を備え、
前記第１温度コントローラと前記第２温度コントローラとは切替可能に構成されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記第３温度検知手段は、前記加圧部材における最大通紙領域外に対応する位置で当該加圧部材に接触する接触型温度センサであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
前記第３温度検知手段によって検知された温度が所定値を超えた場合に、前記第２加熱手段による前記加圧部材の加熱を中断することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の定着装置。
【請求項８】
前記第３温度検知手段によって検知された温度が所定値を超えた場合に、前記第１加熱手段による前記定着部材の加熱をも中断することを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
【請求項９】
前記第２加熱手段は、ＰＩＤ制御、ＰＩ制御、Ｉ−ＰＤ制御、Ｉ−Ｐ制御、ＰＩ−Ｄ制御のいずれかで制御されることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１０】
前記第１加熱手段及び前記第２加熱手段は、ヒータであることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１１】
請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の定着装置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、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置とそこに設置される定着装置とに関し、特に、ヒータ等の加熱手段によって加圧部材を直接的に加熱する定着装置、及び、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における定着装置では、ホットオフセットや光沢ムラの発生を防止するために、加圧ローラ等の加圧部材をヒータ等の加熱手段によって加熱する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
詳しくは、このような定着装置には、定着ベルトや定着ローラ等の定着部材を加熱するヒータ（第１加熱手段）の他に、加圧ローラ等の加圧部材を加熱するヒータ（第２加熱手段）が設置されている。そして、定着部材や加圧部材がそれぞれ所望の温度になるように、定着部材の温度（定着温度）や加圧部材の温度を検知する温度センサによる検知温度に基いてそれぞれのヒータが制御される。
【０００３】
一方、特許文献２等には、定着部材の温度を複数個所で検知するとともに、加圧部材の温度を複数個所で検知して、それらの温度差が適正範囲に入ってから定着工程を開始する技術が開示されている。
また、特許文献３等には、加圧部材の幅方向中央部と幅方向端部とに温度センサを設置して、それらの温度センサで検知された温度差に応じて加圧部材の端部を冷却する技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３１６５４４号公報
【特許文献２】特許第３１０９３２２号公報
【特許文献３】特許第３３９８５００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の定着装置は、幅方向のサイズが小さな記録媒体（小サイズ紙）を連続通紙した場合等に、加圧部材の非通紙領域と通紙領域とで大きな温度差が生じてしまい、加圧部材から定着部材への与熱量にも幅方向位置によって差異が生じてその後にプリントされる大サイズ紙の画像上に定着ムラが生じる不具合や、加圧部材の熱膨張の程度にも幅方向位置によって差異が生じて記録媒体に搬送速度差によるシワが生じる不具合や、加熱部材の非通紙領域が過昇温によって熱劣化してしまう不具合が発生することがあった。
【０００６】
このような問題を解決するために、特許文献２、特許文献３等の技術を応用して、加圧部材の温度を複数個所で検知して、その検知温度に基いて加圧部材を加熱する加熱手段（第２加熱手段）を制御する方策が考えられる。しかし、その場合、加圧部材の温度を検知する温度センサを複数設置する制約や、それらの温度センサの設置位置や種類についての制約が生じてしまい、定着装置の低コスト化や小型化の妨げとなってしまう。
例えば、温度センサとして安価な接触型サーミスタを用いる場合には、加圧部材の通紙領域への損傷を避けるために、接触型サーミスタを加圧部材の非通紙領域に接触させて設置する必要があるために、上述した問題を副作用なく解決するのが難しくなる。また、接触型サーミスタを加圧部材の非通紙領域にのみ接触させて設置する場合には、加圧部材を加熱する第２加熱手段が加圧部材の非通紙領域の温度を基準にして制御されてしまうために、小サイズ紙を連続通紙したときに加圧部材の通紙領域の温度が低くなり過ぎて、その後に通紙領域の温度が立ち上がりにくくなってしまう。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、装置を高コスト化・大型化することなく、幅方向のサイズが小さな記録媒体を連続通紙した場合等であっても加圧部材の温度制御を適正におこなうことができる、定着装置、及び、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】
【０００８】
この発明の請求項１記載の発明にかかる定着装置は、第１加熱手段によって加熱されるとともに、トナー像を溶融して記録媒体に定着する定着部材と、前記定着部材に圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成するとともに、第２加熱手段によって加熱される加圧部材と、前記定着部材における最小通紙領域内に対応する位置の温度を検知する第１温度検知手段と、前記定着部材における最小通紙領域外に対応する位置の温度を検知する第２温度検知手段と、前記加圧部材における最小通紙領域外に対応する位置の温度を検知する第３温度検知手段と、を備え、前記第１温度検知手段と前記第２温度検知手段と前記第３温度検知手段とのそれぞれの温度検知結果から前記加圧部材における最小通紙領域内に対応する位置の温度を予測して、その予測した温度に基いて前記第２加熱手段を制御するものである。
【０００９】
また、請求項２記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記第１温度検知手段と前記第２温度検知手段との温度検知結果に基いて得られる前記定着部材の幅方向の温度分布と、前記第３温度検知手段の温度検知結果と、から前記加圧部材における最小通紙領域内に対応する位置の温度を予測して、その予測した温度が所定値になるように前記第２加熱手段を制御して前記加圧部材を加熱するものである。
【００１０】
また、請求項３記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１又は請求項２に記載の発明において、記録媒体の通紙が終了した後に、前記予測した温度と前記第３温度検知手段によって検知された温度との温度差が所定値以下になるまで、前記定着部材及び前記加圧部材の駆動を続けるものである。
【００１１】
また、請求項４記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記定着部材及び前記加圧部材の駆動を開始して、前記予測した温度が所定値に達した後に、記録媒体の通紙を開始するものである。
【００１２】
また、請求項５記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記予測した温度に基いて前記第２加熱手段を制御する第１温度コントローラと、前記第３温度検知手段によって検知された温度に基いて前記第２加熱手段を制御する第２温度コントローラと、を備え、前記第１温度コントローラと前記第２温度コントローラとは切替可能に構成されたものである。
【００１３】
また、請求項６記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明において、前記第３温度検知手段を、前記加圧部材における最大通紙領域外に対応する位置で当該加圧部材に接触する接触型温度センサとしたものである。
【００１４】
また、請求項７記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発明において、前記第３温度検知手段によって検知された温度が所定値を超えた場合に、前記第２加熱手段による前記加圧部材の加熱を中断するものである。
【００１５】
また、請求項８記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項７に記載の発明において、前記第３温度検知手段によって検知された温度が所定値を超えた場合に、前記第１加熱手段による前記定着部材の加熱をも中断するものである。
【００１６】
また、請求項９記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項８のいずれかに記載の発明において、前記第２加熱手段は、ＰＩＤ制御、ＰＩ制御、Ｉ−ＰＤ制御、Ｉ−Ｐ制御、ＰＩ−Ｄ制御のいずれかで制御されるものである。
【００１７】
また、請求項１０記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項９のいずれかに記載の発明において、前記第１加熱手段及び前記第２加熱手段を、ヒータとしたものである。
【００１８】
また、この発明の請求項１１記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の定着装置を備えたものである。
【００１９】
なお、本願において、「最小通紙領域」とは画像形成装置（又は定着装置）において通紙（搬送）することができる複数サイズの記録媒体のうち、最も幅方向（搬送方向に直交する方向である。）のサイズが小さな記録媒体の幅方向の通紙領域であるものと定義する。
また、本願において、「最大通紙領域」とは画像形成装置（又は定着装置）において通紙（搬送）することができる複数サイズの記録媒体のうち、最も幅方向（搬送方向に直交する方向である。）のサイズが大きな記録媒体の幅方向の通紙領域であるものと定義する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、定着部材における最小通紙領域内の温度と、定着部材における最小通紙領域外の温度と、加圧部材における最小通紙領域外の温度と、を検知してそれらの温度検知結果から加圧部材における最小通紙領域内の温度を予測して、その予測した温度に基いて加圧部材を加熱する第２加熱手段を制御している。これにより、装置を高コスト化・大型化することなく、幅方向のサイズが小さな記録媒体を連続通紙した場合等であっても加圧部材の温度制御が適正におこなわれる、定着装置、及び、画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
実施の形態．
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００２２】
まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、１は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機の装置本体、２は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、３は原稿Ｄを原稿読込部４に搬送する原稿搬送部、４は原稿Ｄの画像情報を読み込む原稿読込部、７は転写紙等の記録媒体Ｐが収容される給紙部、９は記録媒体Ｐの搬送タイミングを調整するレジストローラ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像が形成される感光体ドラム、１２は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上を帯電する帯電部、１３は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成される静電潜像を現像する現像部、１４は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐ上に重ねて転写する転写バイアスローラ（１次転写バイアスローラ）、１５は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の未転写トナーを回収するクリーニング部、を示す。
【００２３】
また、１６は中間転写ベルト１７を清掃する中間転写ベルトクリーニング部、１７は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、１８は中間転写ベルト１７上のカラートナー像を記録媒体Ｐ上に転写するための２次転写バイアスローラ、２０は記録媒体Ｐ上のトナー像（未定着画像）を定着する定着装置、を示す。
【００２４】
以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部３の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部４のコンタクトガラス５上に載置される。そして、原稿読込部４で、コンタクトガラス５上に載置された原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。
【００２５】
詳しくは、原稿読込部４は、コンタクトガラス５上の原稿Ｄの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Ｄにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Ｄのカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
【００２６】
そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部２に送信される。そして、書込み部２からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光（露光光）が、それぞれ、対応する感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に向けて発せられる。
【００２７】
一方、４つの感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫは、それぞれ、図１の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫの表面は、帯電部１２との対向部で、一様に帯電される（帯電工程である。）。こうして、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部２において、４つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程である。）。
【００２８】
イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から１番目の感光体ドラム１１Ｙ表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム１１Ｙの回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電部１２にて帯電された後の感光体ドラム１１Ｙ上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
【００２９】
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から２番目の感光体ドラム１１Ｍ表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から３番目の感光体ドラム１１Ｃ表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から４番目の感光体ドラム１１ＢＫ表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
【００３０】
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、現像部１３との対向位置に達する。そして、各現像部１３から感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の潜像が現像される（現像工程である。）。
その後、現像工程後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、中間転写ベルト１７との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、中間転写ベルト１７の内周面に当接するように転写バイアスローラ１４が設置されている。そして、転写バイアスローラ１４の位置で、中間転写ベルト１７上に、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される（１次転写工程である。）。
【００３１】
そして、転写工程後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、クリーニング部１５との対向位置に達する。そして、クリーニング部１５で、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程である。）。
その後、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫにおける一連の作像プロセスが終了する。
【００３２】
他方、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の各色のトナーが重ねて転写（担持）された中間転写ベルト１７は、図中の時計方向に走行して、２次転写バイアスローラ１８との対向位置に達する。そして、２次転写バイアスローラ１８との対向位置で、記録媒体Ｐ上に中間転写ベルト１７上に担持されたカラーのトナー像が転写される（２次転写工程である。）。
その後、中間転写ベルト１７表面は、中間転写ベルトクリーニング部１６の位置に達する。そして、中間転写ベルト１７上に付着した未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部１６に回収されて、中間転写ベルト１７における一連の転写プロセスが終了する。
【００３３】
ここで、中間転写ベルト１７と２次転写バイアスローラ１８との間（２次転写ニップである。）に搬送される記録媒体Ｐは、給紙部７からレジストローラ９等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Ｐを収納する給紙部７から、給紙ローラ８により給送された記録媒体Ｐが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ９に導かれる。レジストローラ９に達した記録媒体Ｐは、タイミングを合わせて、２次転写ニップに向けて搬送される。
【００３４】
そして、フルカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、搬送ベルトによって定着装置２０に導かれる。定着装置２０では、定着ベルトと加圧ローラとのニップにて、カラー画像（トナー）が記録媒体Ｐ上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Ｐは、排紙ローラによって、装置本体１外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００３５】
次に、図２〜図５にて、画像形成装置本体１に設置される定着装置２０の構成・動作について詳述する。
図２及び図３に示すように、定着装置２０は、定着部材としての定着ベルト２１、定着補助ローラ２２、加熱ローラ２３、第１加熱手段としての第１ヒータ２５、第１温度検知手段としての第１温度センサ４０Ａ、第２温度検知手段としての第２温度センサ４０Ｂ、加圧部材としての加圧ローラ３１、第２加熱手段としての第２ヒータ３４、第３温度検知手段としての第３温度センサ４５、分離板３７、ガイド板３５、等で構成されている。
【００３６】
ここで、定着部材としての定着ベルト２１は、ポリイミド等の樹脂材料からなるベース層上に、弾性層、離型層が順次積層された多層構造の無端状ベルト（周長が７０ｍｍ程度に設定されている。）である。定着ベルト２１の弾性層は、フッ素ゴム、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム等の弾性材料で形成されている。定着ベルト２１の離型層は、ＰＦＡ（４フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）等で形成されている。定着ベルト２１の表層に離型層を設けることにより、トナーＴ（トナー像）に対する離型性（剥離性）が担保されることになる。定着ベルト２１は、２つのローラ部材（定着補助ローラ２２と加熱ローラ２３とである。）に張架・支持されて、図２中の矢印方向に走行する。
定着部材として熱容量の低い定着ベルト２１を用いることで、装置の昇温特性が向上する。
【００３７】
定着補助ローラ２２は、ＳＵＳ３０４等の芯金２２ａ上に、発泡性シリコーンゴム等の発泡材料からなる弾性層２２ｂが形成されたローラ部材（外径が５２ｍｍ程度に設定されている。）であって、加圧部材としての加圧ローラ３１に定着ベルト２１を介して圧接してニップ部を形成する。弾性層２２ｂを発泡材料で形成することで、ニップ部におけるニップ幅（ニップ量）を比較的大きく設定できるとともに、定着ベルト２１の熱が定着補助ローラ２２に移行しにくくなる。定着補助ローラ２２は、図２中の時計方向に回転する。
【００３８】
加熱ローラ２３は、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属材料からなる中空構造のローラ部材（円筒体）であって、その円筒体の内部には第１加熱手段としての第１ヒータ２５（熱源）が固設されている。
加熱ローラ２３の肉厚を１ｍｍ以下に設定することで、加熱体の熱容量が低下して装置の昇温特性が向上する（立ち上がり時間が短縮化される。）。ここで、本実施の形態における加熱ローラ２３は、アルミニウムで形成され、肉厚が０．６ｍｍ、外径が３５ｍｍに設定されている。
【００３９】
加熱ローラ２３の第１ヒータ２５（第１加熱手段）は、ハロゲンヒータであって、その両端部が定着装置２０の側板（不図示である。）に固定されている。そして、画像形成装置本体１のメインスイッチがオンされた状態で、商用電源から画像形成装置本体１の制御部５０を介して第１ヒータ２５に電力が供給される。そして、制御部５０により出力制御された第１ヒータ２５からの輻射熱によって加熱ローラ２３が加熱されて、さらに加熱ローラ２３によって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。
第１ヒータ２５の出力制御は、定着ベルト２１表面に非接触で対向する２つの温度センサ（第１温度センサ４０Ａと第２温度センサ４０Ｂとである。）によるベルト表面温度の検知結果に基いておこなわれる。詳しくは、温度センサ４０Ａ、４０Ｂ（サーモパイル）の検知結果に基づいて定められる通電時間だけ、第１ヒータ２５に交流電圧が印加される。このような第１ヒータ２５の出力制御によって、定着ベルト２１の温度（定着温度）を所望の温度（目標制御温度）に調整制御することができる。なお、本実施の形態では、２つの温度センサ４０Ａ、４０Ｂの温度検知結果に基いて第１ヒータ２５の出力制御をおこなったが、第１温度センサ４０Ａの温度検知結果のみに基いて第１ヒータ２５の出力制御をおこなうこともできる。
ここで、本実施の形態では、第１ヒータ２５として、定格ワット数が１２００ワットのものを用いている。このように、第１ヒータ２５の総ワット数を大きくすることで、装置の立ち上がり時間（ウォーミングアップ時間）を短くすることができる。
なお、本実施の形態では、第１温度センサ４０Ａ（第１温度検知手段）が最小通紙領域Ｎ内に配設され、第２温度センサ４０Ｂ（第２温度検知手段）が最小通紙領域Ｎ外に配設されている。これについては、後で詳しく説明する。
【００４０】
また、加圧部材としての加圧ローラ３１は、主として、芯金３２と、芯金３２の外周面に接着層を介して形成された弾性層３３と、からなる。加圧ローラ３１の弾性層３３は、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム等の材料で形成されている。なお、弾性層３３の表層にＰＦＡ等からなる薄肉の離型層を設けることもできる。
そして、加圧ローラ３１は、不図示の加圧機構によって定着ベルト２１を介して定着補助ローラ２２に圧接する。こうして、加圧ローラ３１と定着ベルト２１との間に、所望のニップ部が形成される。なお、上述の加圧機構は加圧解除（又は減圧）ができるように構成されている。
また、本実施の形態では、定着ベルト２１の加熱効率を向上させるために、加圧ローラ３１に第２加熱手段としての第２ヒータ３４（例えば、ハロゲンヒータである。）が内設されている。また、加圧ローラ３１における最大通紙領域Ｗ外に対応する位置には、加圧ローラ３１の表面温度を検知する第３温度検知手段としての第３温度センサ４５（接触型温度センサ（サーミスタ）である。）が加圧ローラ３１に当接するように配設されている。そして、制御部５０によって、第３温度センサ４５の検知結果に基いて第２ヒータ３４の出力制御がおこなわれたり、第１温度センサ４０Ａと第２温度センサ４０Ｂと第３温度センサ４５とのそれぞれの検知結果に基いて第２ヒータ３４の出力制御がおこなわれたりする。この第２ヒータ３４の制御については、後で詳しく説明する。
【００４１】
図２を参照して、定着ベルト２１と加圧ローラ３１との当接部（ニップ部である。）の入口側と出口側には、それぞれ、記録媒体Ｐの搬送を案内するガイド板３５が配設されている。ガイド板３５は、定着装置２０の側板に固設されている。
また、定着ベルト２１の外周面に対向する位置であって、ニップ部の出口側近傍には、分離板３７が配設されている。分離板３７を設置することで、定着工程後の記録媒体Ｐが定着ベルト２１の走行に沿って定着ベルト２１に巻き付いてしまう不具合を軽減することができる。
【００４２】
上述のように構成された定着装置２０は、次のように動作する。
装置本体１のメインスイッチが投入されると、ヒータ２５、３４に交流電圧が印加（給電）される。そして、プリント指令が入力されると、定着ベルト２１（定着補助ローラ２２、加熱ローラ２３）及び加圧ローラ３１の図２中の矢印方向の回転駆動が開始される。
その後、給紙部７から記録媒体Ｐが給送されて、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の各色のトナーが記録媒体Ｐ上に未定着画像として担持される。未定着画像Ｔ（トナー像）が担持された記録媒体Ｐは、図２の矢印Ｙ１０方向に搬送されて、圧接状態にある定着ベルト２１及び加圧ローラ３１のニップ部に送入される。そして、定着ベルト２１による加熱と、定着ベルト２１（定着補助ローラ２２）及び加圧ローラ３１の押圧力とによって、記録媒体Ｐの表面にトナー像Ｔが定着される。その後、回転する定着ベルト２１及び加圧ローラ３１によってそのニップ部から送出された記録媒体Ｐは、矢印Ｙ１１方向に搬送される。
【００４３】
以下、本実施の形態の定着装置２０において特徴的な構成・動作について、詳しく説明する。
図３を参照して、第１温度検知手段としての第１温度センサ４０Ａは、幅方向一端側から距離Ｈ１の位置に配設されていて、定着ベルト２１における最小通紙領域Ｎの領域内に対応する位置の温度を検知する。また、第２温度検知手段としての第２温度センサ４０Ｂは、幅方向一端側から距離Ｈ２の位置に配設されていて、定着ベルト２１における最小通紙領域Ｎの領域外に対応する位置の温度を検知する。
さらに、第３温度検知手段としての第３温度センサ４５は、幅方向一端側から距離Ｈ３の位置に配設されていて、加圧ローラ３１における最小通紙領域Ｎの領域外に対応する位置（さらに、加圧ローラ３１における最大通紙領域Ｗの領域外に対応する位置である。）の温度を検知する。ここで、第３温度センサ４５としては、比較的安価な接触型サーミスタを用いている。
このように、本実施の形態では、加圧ローラ３１の温度制御をおこなうための温度センサ４５として、安価なサーミスタを１つだけ用いているために、定着装置２０が高コスト化・大型化する不具合を抑止することができる。また、第３温度センサ４５（接触型温度センサ）は、加圧ローラ３１の非通紙領域（最大通紙領域Ｗの領域外）に設置されているために、加圧ローラ３１の通紙領域の損傷による記録媒体Ｐの搬送不良や定着不良等の不具合が抑止される。
【００４４】
なお、本実施の形態における画像形成装置１は、通紙可能な記録媒体ＰのサイズがＡ５縦（幅方向１４８ｍｍ×搬送方向２１０ｍｍ）〜Ａ３縦（幅方向２９７ｍｍ×搬送方向４２０ｍｍ）（又は、ＨＬＴ縦（幅方向５．５インチ×搬送方向８．５インチ）〜ＤＬＴ縦（幅方向１１インチ×搬送方向１７インチ））に設定されている。すなわち、本実施の形態における画像形成装置１は、最小通紙領域Ｎの長さが１４８ｍｍ（又は、５．５インチ）、最大通紙領域Ｗの長さが２９７ｍｍ（又は、１１インチ）に設定されている。
また、本実施の形態において、定着装置２０のニップ部に搬送される記録媒体Ｐの横レジストレーションは、幅方向中央基準となるように設定されている。すなわち、最小通紙領域Ｎや最大通紙領域Ｗは、定着装置２０の中央位置（端部からＭ／２の位置である。）をセンター基準として、それぞれ幅方向にＮ／２、Ｗ／２の範囲に形成されている。なお、本実施の形態では、定着ベルト２１、加熱ローラ２３、定着補助ローラ２２、加圧ローラ３１は、いずれも幅方向の長さ（距離Ｍである。）がほぼ等しく設定されている。
【００４５】
そして、本実施の形態では、第１温度センサ４０Ａと第２温度センサ４０Ｂと第３温度センサ４５とのそれぞれの温度検知結果Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３から加圧ローラ３１における最小通紙領域Ｎ内に対応する位置の温度Ｔ４´を予測（シミュレーション）して、その予測した温度Ｔ４´（予測温度、シミュレーション温度）に基いて第２ヒータ３４を制御している。詳しくは、第１温度センサ４０Ａと第２温度センサ４０Ｂとの温度検知結果Ｔ１、Ｔ２に基いて得られる定着ベルト２１の幅方向の温度分布（温度偏差）と、第３温度センサ４５の温度検知結果と、から加圧ローラ３１における最小通紙領域Ｎ内に対応する位置の温度Ｔ４´を予測して、その予測した温度Ｔ４´が所定値になるように第２ヒータ３４を制御して加圧ローラ３１を加熱している。
【００４６】
ここで、本実施の形態における画像形成装置１において、加圧ローラ３１の第２ヒータ３４を制御する制御部５０には、予測した温度Ｔ４´に基いて第２ヒータ３４を制御する第１温度コントローラと、第３温度センサ４５によって検知された温度Ｔ３に基いて第２ヒータ３４を制御する第２温度コントローラと、が設けられている。そして、この第１温度コントローラと第２温度コントローラとは切替可能に構成されている。
【００４７】
図４は、加圧ローラ３１の第２ヒータ３４を制御する制御部（制御回路）５０を示すブロック図である。
図４に示すように、制御部５０には、ＰＩＤ制御をおこなうためのＰＩＤコントローラ５１及びＰＷＭ駆動回路５２や、加圧ローラ３１の幅方向中央部の表面温度を予測（シミュレーション）するためのＣＰＵ（シミュレーションＣＰＵ）５３、等が設けられている。この制御部５０によって第２ヒータ３４に対する通電のデューティ（所定の通電時間（制御周期）あたりに点灯するヒータの点灯率である。）が制御される。シミュレーションＣＰＵ５３には、第３温度センサ４５の検知結果に加えて、第１温度センサ４０Ａの検知結果と第２温度センサ４０Ｂの検知結果とが入力される。
そして、スイッチＳＷ１が接続された場合（第１温度コントローラが選択された場合）、ＰＩＤコントローラ５１は、ＰＩＤ制御のアルゴリズム（所定のアルゴリズム）に基づいて、予め定められた目標制御温度と、予測した温度Ｔ４´と、の偏差からデューティを算出する。これに対して、スイッチＳＷ２が接続された場合（第２温度コントローラが選択された場合）、ＰＩＤコントローラ５１は、ＰＩＤ制御のアルゴリズム（所定のアルゴリズム）に基づいて、予め定められた目標制御温度と、第３温度センサ４５によって検知された温度Ｔ３と、の偏差からデューティを算出する。そして、いずれの場合も、算出されたデューティに基いて、ＰＷＭ駆動回路５２を通じて第２ヒータ３４が点灯される。詳しくは、第２ヒータ３４（ハロゲンヒータ）の両端に、制御周期あたりの定格交流電圧を印加する割合が、制御されることになる。
【００４８】
図５（Ａ）は、小サイズ紙（本実施の形態では、Ａ５縦サイズの記録媒体Ｐである。）を連続通紙したときの、定着ベルト２１の幅方向の温度分布を示すグラフである。図５（Ｂ）は、そのときの加圧ローラ３１の幅方向の温度分布を示すグラフである。
図５において、横軸は定着ベルト２１（又は加熱ローラ２３）や加圧ローラ３１の幅方向一端側からの距離（位置）を示し、縦軸は定着ベルト２１又は加圧ローラ３１の表面温度（温度検知結果）を示す。
図５に示すように、小サイズ紙が連続通紙された場合には、定着ベルト２１、加圧ローラ３１のどちらも、そのサイズに対応した領域Ｎの温度が領域外の温度に比べて落ち込んでしまう。このような状態のとき、第３温度センサ４５で検知される温度Ｔ３はほぼ目標温度に達しているために、第３温度センサ４５で検知される温度Ｔ３にのみ基いて第２ヒータ３４の出力制御をおこなうと、第２ヒータ３４への電力供給がほとんどおこなわれないことになる。したがって、加圧ローラ３１の幅方向中央部の加熱は、ほとんどが幅方向両端部からの熱移動によっておこなわれることになり、加圧ローラ３１の中央部の温度の立ち上がりが非常に遅くなってしまう。
【００４９】
このような不具合に対して、本実施の形態では、第１温度センサ４０Ａと第２温度センサ４０Ｂと第３温度センサ４５とのそれぞれの温度検知結果Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３から加圧ローラ３１における中央部（最小通紙領域Ｎ内に対応する位置）の温度Ｔ４´を予測して、その予測した温度Ｔ４´に基いて第２ヒータ３４を制御しているために、加圧ローラ３１の温度制御が迅速かつ適正におこなわれる。
加圧ローラ３１における中央部（最小通紙領域Ｎ内）の温度Ｔ４´は、直線近似法や対数近似法を用いて求めることができる。以下、具体例として、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）にて、双方の近似法を用いた算出方法について説明する。
第１温度センサ４０Ａの（設置位置、検知温度）を（Ｈ１、Ｔ１）、第２温度センサ４０Ｂの（設置位置、検知温度）を（Ｈ２、Ｔ２）、第３温度センサ４５の（設置位置、検知温度）を（Ｈ３、Ｔ３）、とする。ここで、Ｈ２とＨ３との関係は、Ｈ２＝Ｈ３であっても、Ｈ２≠Ｈ３であってもよい。
（１）直線近似の場合
図５（Ａ）の一点鎖線Ｓ１は、直線近似された直線である。これから、
（Ｔ２−Ｔ１）＝ｋ1（Ｈ２−Ｈ１）
が成立するため、
ｋ1＝（Ｔ２−Ｔ１）／（Ｈ２−Ｈ１）
となる。なお、ｋ1は温度制御周期ごとに算出される係数である。
図５（Ｂ）の一点鎖線Ｓ１´は、直線近似された直線である。同様に、加圧ローラ３１の温度分布についても直線近似式を当てはめると、加圧ローラ３１の中央部（Ｍ／２の位置である。）の予測温度Ｔ４´は、
Ｔ４´＝Ｔ３−ｋ2（Ｍ／２−Ｈ３）
となる。ただし、
ｋ2＝ｑ1×ｋ1
であり、ｑ1は予め定められた係数である。ｑ1は、あらゆるモードを想定して決定しておいてもよいし、通紙モードや環境条件により変更してもよい。
そして、このようにして逐次に求められる予測温度Ｔ４´を、目標値（所定値）に追従させるように、第２ヒータ３４のフィードバック制御をおこなう。
（２）対数近似の場合
図５（Ａ）の二点鎖線Ｓ２は、対数近似された曲線である。これから、
（Ｔ２−Ｔ１）＝ｍ1ｅｘｐ（Ｈ２−Ｈ１）
が成立するため、
ｍ1＝（Ｔ２−Ｔ１）／ｅｘｐ（Ｈ２−Ｈ１）
となる。なお、ｍ1は温度制御周期ごとに算出される係数である。
図５（Ｂ）の二点鎖線Ｓ２´は、直線近似された直線である。同様に、加圧ローラ３１の温度分布についても対数近似式を当てはめると、加圧ローラ３１の中央部（Ｍ／２の位置である。）の予測温度Ｔ４´は、
Ｔ４´＝Ｔ３−ｍ2（Ｍ／２−Ｈ３）
となる。ただし、
ｍ2＝ｑ2×ｍ1
であり、ｑ2は予め定められた係数である。ｑ2は、あらゆるモードを想定して決定しておいてもよいし、通紙モードや環境条件により変更してもよい。
そして、このようにして逐次に求められる予測温度Ｔ４´を、目標値（所定値）に追従させるように、第２ヒータ３４のフィードバック制御をおこなう。
【００５０】
なお、本実施の形態では、直線近似法や対数近似法を用いて加圧ローラ３１における中央部（最小通紙領域Ｎ内）の温度Ｔ４´を算出（予測）したが、高次の多項式等を用いて加圧ローラ３１における中央部の温度Ｔ４´を算出してもよい。
【００５１】
図４を参照して、定着装置２０が稼動しているとき（定着ベルト２１及び加圧ローラ３１が回転駆動しているとき）には、まずスイッチＳＷ１（第１温度コントローラ）が選択される。そして、ＰＩＤコントローラ５１のフィードバック制御に使用する目標温度と実際温度との偏差については、加圧ローラ３１の第３温度センサ４５の検知温度をそのまま使わずに、上述した予測温度Ｔ４´が使用される。これにより、加圧ローラ３１の中央部の温度を迅速かつ適正に立ち上げることが可能になる。
このような制御は、記録媒体Ｐの通紙が終了した後に、予測温度Ｔ４´と第３温度センサ４５によって検知された温度Ｔ３との温度差が所定値以下になるまで、定着装置２０の稼動（定着ベルト２１及び加圧ローラ３１の回転駆動）を続けながらおこなわれる。
定着ベルト２１を駆動（走行）させ続けると、定着ベルト２１から加圧ローラ３１への熱移動によって、加圧ローラ３１の温度が速やか上昇するとともに幅方向の温度分布が均一化される。また、通紙後に上述した制御をおこなうことで加圧ローラ３１の幅方向の温度偏差をなくしてから定着装置２０がスタンバイ状態になるため、次のプリント実行時に加圧ローラ３１に温度偏差がない状態で即座にプリントが開始されることになる。したがって、プリント開始時のお待たせ時間が軽減される。
【００５２】
また、再び通紙を開始する際には、まず、定着装置２０の駆動（定着ベルト２１及び加圧ローラ３１の回転駆動）を開始して、予測温度Ｔ４´が所定値（目標値）に達した後に、記録媒体Ｐの通紙を開始するように制御する。これにより、加圧ローラ３１の幅方向の温度偏差が確実になくなってから定着工程がおこなわれるため、良好な定着画像を得ることができる。
【００５３】
なお、記録媒体Ｐの通紙が終了した後に上述した制御をおこなう場合に、加圧ローラ３１の温度が立ち上がってしまえば、定着装置２０の駆動をそれ以上おこなう必要がなくなるため、定着装置２０の駆動を停止して待機モード（即座に通紙が可能な状態である。）に入る。このように、待機モードに入り定着装置２０が駆動停止している状態では、図４のスイッチＳＷ２（第２温度コントローラ）が選択されて、第３温度センサ４５によって検知される温度Ｔ３が一定になるように第２ヒータ３４が出力制御される。
また、ユーザーが不図示の操作部を操作して、第１温度コントローラによる制御と、第２温度コントローラによる制御と、のいずれかを選択できるように構成することもできる。図５のように大きな温度偏差が生じている場合に、ユーザーが高画質を要望するときには、ユーザーが不図示の操作部を操作して第１温度コントローラによる制御を選択することで、加圧ローラ３１の温度偏差が解消されて良好な定着画像を提供することができる。これに対して、ユーザーが高画質よりも装置の立ち上げ時間の短縮化を優先する場合には、第２温度コントローラによる制御を選択することで、加圧ローラ３１の温度をすばやく立ち上げることができる。このように、２つの温度コントローラを適宜選択可能とすることで、ユーザビリティが向上する。
【００５４】
ここで、本実施の形態では、第３温度センサ４５によって検知された温度Ｔ３が所定値を超えた場合に、第２ヒータ３４による加圧ローラ３１の加熱を中断するように制御している。このような制御をおこなうのは、加圧ローラ３１の中央部の温度Ｔ４´を求めるシミュレーションにおいて、外乱により予測温度Ｔ４´の誤差が大きくなってしまうと、第２ヒータ３４への電力供給量が多くなって、加圧ローラ３１に熱的損傷が生じたりサーモスタットが切れてしまったりする不具合が生じてしまう可能性があるためである。
さらに、第３温度センサ４５によって検知された温度Ｔ３が所定値を超えた場合に、第１ヒータ２５による定着ベルト２１の加熱をも中断するように制御している。これは、外乱により予測温度Ｔ４´の誤差が大きくなって第２ヒータ３４への電力供給量が多くなってしまった場合に、第１ヒータ２５による定着ベルト２１の加熱をも中断することで、過昇温した加圧ローラ３１の温度を速やかに低下させることが可能になるためである。
【００５５】
以上説明したように、本実施の形態では、定着ベルト２１（定着部材）における最小通紙領域Ｎ内の温度と、定着ベルト２１における最小通紙領域Ｎ外の温度と、加圧ローラ３１（加圧部材）における最小通紙領域Ｎ外の温度と、を検知してそれらの温度検知結果から加圧ローラ３１における最小通紙領域Ｎ内の温度Ｔ４´を予測して、その予測した温度Ｔ４´に基いて加圧ローラ３１を加熱する第２ヒータ３４（第２加熱手段）を制御している。これにより、定着装置２０を高コスト化・大型化することなく、幅方向のサイズが小さな記録媒体Ｐを連続通紙した場合等であっても加圧ローラ３１の温度制御を適正におこなうことができる。
【００５６】
なお、本実施の形態では、第２ヒータ３４の出力制御をおこなうためにＰＩＤ制御を用いたが、その他の制御（例えば、ＰＩ制御、Ｉ−ＰＤ制御、Ｉ−Ｐ制御、ＰＩ−Ｄ制御等である。）を用いることもできる。
ＰＩＤ制御を用いた場合には、目標制御温度に追従させるような最適な熱量を供給する制御系の構築が容易となる。
ＰＩ制御を用いた場合には、ステップ状の目標制御温度に対して定常偏差を最小にした最適な熱量を供給する制御系の構築が容易となる。
Ｉ−ＰＤ制御を用いた場合には、目標温度に対しての過度応答の特性を抑制した最適な熱量を供給する制御系の構築が容易となる。
Ｉ−Ｐ制御を用いた場合には、入力外乱の影響を速やかに除去し、安定した最適な熱量を供給する制御系の構築が容易となる。
ＰＩ−Ｄ制御を用いた場合には、入力外乱の影響を速やかに除去し、目標温度に素早く追従する最適な熱量を供給する制御系の構築が容易となる。
【００５７】
また、本実施の形態では、最小通紙領域Ｎ内に設置される第１温度センサ４０Ａ、最小通紙領域Ｎ外に設置される第２温度センサ４０Ｂ、最小通紙領域Ｎ外に設置される第３温度センサ４５を、それぞれ、単数としたが、それらを複数設けることもできる。
また、本実施の形態では、ニップ部に搬送される記録媒体Ｐの横レジストレーションが幅方向中央基準となるように設定された定着装置２０に対して本発明を適用したが、ニップ部に搬送される記録媒体Ｐの横レジストレーションが幅方向端部基準となるように設定された定着装置２０に対しても本発明を適用することができる。
【００５８】
また、本実施の形態では加圧部材として加圧ローラ３１を用いたが、加圧部材として加圧ベルトや加圧パッドを用いてもよい。その場合にも、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態では定着部材として定着ベルト２１を用いた定着装置２０に対して本発明を適用したが、定着部材として定着ローラや定着フィルムや定着パッドを用いた定着装置に対しても、当然に本発明を適用することができる。そして、これらの場合にも、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５９】
また、本実施の形態では、ヒータ２５、３４を用いて輻射熱により定着部材２１や加圧部材３１を加熱する定着装置２０に対して本発明を適用したが、電磁誘導加熱により定着部材や加圧部材を加熱する定着装置に対しても、当然に本発明を適用することができる。その場合にも、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】この発明の実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。
【図２】定着装置を示す構成図である。
【図３】定着装置を幅方向にみた概略図である。
【図４】定着装置を制御する制御回路を示すブロック図である。
【図５】小サイズ紙を連続通紙したときの、（Ａ）定着ベルトの幅方向の温度分布を示すグラフと、（Ｂ）加圧ローラの幅方向の温度分布を示すグラフと、である。
【符号の説明】
【００６２】
１  画像形成装置本体（装置本体）、
２０  定着装置、
２１  定着ベルト（定着部材）、
２２  定着補助ローラ、
２３  加熱ローラ、
２５  第１ヒータ（第１加熱手段）、
３１  加圧ローラ（加圧部材）、
３４  第２ヒータ（第２加熱手段）、
４０Ａ  第１温度センサ（第１温度検知手段）、
４０Ｂ  第２温度センサ（第２温度検知手段）、
４５  第３温度センサ（第３温度検知手段、接触型温度センサ）、
Ｎ  最小通紙領域、  Ｗ  最大通紙領域、  Ｐ  記録媒体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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