(57)【要約】【課題】  記録材の種類や状態に左右されることなく、安定した出力画像を得ることができる温度制御が可能な定着装置、また上記定着装置を備えた画像形成装置を提供すること。【解決手段】  従来定着モード毎に固定されていた温調制御を、本発明では記録材の種類や状態に応じて可変とした。具体的には定電力制御とＰＩＤ制御の切替えタイミングや、定電力値、ＰＩＤ制御の出力特性等の温調制御条件を加熱部材の温度変化により適宜切替えることで安定した画像を得ることを可能とした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、加熱体と、前記加熱体に電力を供給する電力供給部と、少なくとも１つ以上の温度検知手段と、記録材と共に移動する第一の回転体と、前記記録材と圧接部を形成し、かつ、前記記録材を搬送する第二の回転体を有し、前記温度検知手段のうち少なくとも１つが温度検知を行う場所は加熱体と異なる場所であり、前記温度検知手段によって検知された温度を基に前記電力供給部から前記加熱体に供給する電力をフィードバック制御する第一の温度制御と、前記電力供給部から前記加熱体に供給する電力を固定する第二の温度制御のいずれかを選択しておこない、前記圧接部で画像を担持した記録材を挟持搬送させつつ加熱する定着装置において、
前記第二の温度制御で記録材先端部分の加熱をおこない、その後前記第一の温度制御に変更して記録材の先端以外部分の加熱をおこなうものであり、
ｎ枚目記録材加熱時における前記第一の回転体の温度変動が規定範囲から外れた場合は、ｎ＋１枚目記録材加熱時における前記第一の温度制御特性をｎ枚目と異なるものとすることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記温度制御特性がフィードバック制御に用いる温度制御テーブルであ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】
少なくとも、加熱体と、前記加熱体に電力を供給する電力供給部と、少なくとも１つ以上の温度検知手段と、記録材と共に移動する第一の回転体と、前記記録材と圧接部を形成し、かつ、前記記録材を搬送する第二の回転体を有し、前記温度検知手段のうち少なくとも１つが温度検知を行う場所は加熱体と異なる場所であり、前記温度検知手段によって検知された温度を基に前記電力供給部から前記加熱体に供給する電力をフィードバック制御する第一の温度制御と、前記電力供給部から前記加熱体に供給する電力を固定する第二の温度制御のいずれかを選択しておこない、前記圧接部で画像を担持した記録材を挟持搬送させつつ加熱する定着装置において、
前記第二の温度制御で記録材先端部分の加熱をおこない、その後前記第一の温度制御に変更して記録材の先端以外部分の加熱をおこなうものであり、
ｎ枚目記録材加熱時における前記第一の回転体の温度変動量に応じて、ｎ＋１枚目記録材先端加熱時の前記第二の温度制御に用いる電力レベルをｎ枚目加熱時と異なるレベルとすることを特徴とする定着装置。
【請求項４】
少なくとも、加熱体と、前記加熱体に電力を供給する電力供給部と、少なくとも１つ以上の温度検知手段と、記録材と共に移動する第一の回転体と、前記記録材と圧接部を形成し、かつ、前記記録材を搬送する第二の回転体を有し、前記温度検知手段のうち少なくとも１つが温度検知を行う場所は加熱体と異なる場所であり、前記温度検知手段によって検知された温度を基に前記電力供給部から前記加熱体に供給する電力をフィードバック制御する第一の温度制御と、前記電力供給部から前記加熱体に供給する電力を固定する第二の温度制御のいずれかを選択しておこない、前記圧接部で画像を担持した記録材を挟持搬送させつつ加熱する定着装置において、
前記第二の温度制御で記録材先端部分の加熱をおこない、その後前記第一の温度制御に変更して記録材の先端以外部分の加熱をおこなう定着モードと、
ｎ枚目記録材加熱時における前記第一の回転体の温度変動が規定量より大きい場合、ｎ＋１枚目記録材加熱時に前記第一の温度制御を禁止し、記録材の全範囲を前記第二の温度制御を用いて加熱する定着モードを有することを特徴とする定着装置。
【請求項５】
前記第一の回転体として、ベルト状部材に弾性層を設けてなる、定着ベルトを用いたことを特徴とする、請求項１ないし４の何れかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記定着ベルト基材が耐熱性樹脂よりなる事を特徴とする、請求項５に記載の定着装置。
【請求項７】
前記定着ベルト基材が金属よりなることを特徴とする、請求項５に記載の定着装置。
【請求項８】
前記定着ベルトの最表層に離型性層を設けることを特徴とする、請求項５ないし７の何れかに記載の定着装置。
【請求項９】
前記加熱体として線状発熱体を用いることを特徴とする、請求項１ないし８の何れかに記載の定着装置。
【請求項１０】
前記加熱体としてセラミック基板上に抵抗発熱体を形成してなるセラミックヒータを用いることを特徴とする、請求項９に記載の定着装置。
【請求項１１】
前記加熱体を保持する加熱体保持部材に樹脂材料を用いたことを特徴とする、請求項１ないし１０の何れかに記載の定着装置。
【請求項１２】
前記加熱体保持部材が液晶ポリマーよりなることを特徴とする、請求項１１に記載の定着装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１２の何れかに記載の定着装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
前記画像形成装置は、複数色のトナー像を重ねることにより、カラー画像を形成する、カラー画像形成装置であることを特徴とする、請求項１３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、定着装置及び画像形成装置に関する。
【０００２】
より詳しくは、少なくとも、加熱体と、前記加熱体に電力を供給する電力供給部（加熱手段）と、少なくとも１つ以上の温度検出手段と、記録材と共に移動する第一の回転体と、前記記録材と圧接部を形成し、かつ、前記記録材を搬送する第二の回転体と、を有し、前記温度検知手段の温度検知を行う場所は加熱体と異なる場所であり、前記温度検出手段によって検知された温度を基に前記電力供給部から前記加熱体に供給する電力をフィードバック制御することで前記第一の回転体の温度制御を行い、前記圧接部で画像を担持した記録材を挟持搬送させて加熱する定着装置、および該定着装置を備えた、例えば、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
近年、プリンタや複写機等の画像形成装置におけるカラー化が進んできている。電子写真方式のカラーの画像形成装置として、各色毎に応じて感光ドラムを１列に複数配置し、各感光ドラム上に形成された各色のトナー像を転写媒体に順次重ね合わせてカラー画像を形成する、いわゆるインライン型の画像形成装置が提案されている。
【０００４】
このようなカラー画像形成装置に使用される定着装置としては、定着部材に弾性層を有する熱ローラ定着が良く知られている。弾性層を有する熱ローラ方式の定着方式においては、熱ローラ自体の熱容量が大きくなってしまい、定着ローラをトナー画像定着に適した温度までに昇温させるまでに必要な時間（ウォームアップタイム）が長いという問題があった。また、定着装置のコストも高価なものとなっていた。
【０００５】
ウォームアップタイムの短い定着装置として、白黒プリンタによく使用されるベルト定着方式の定着装置が良く知られている。このようなベルト定着装置の一例の概略構成模型図を図１３に示す。
【０００６】
２０１は本例のベルト定着装置の全体符号である。２０２は定着ベルトユニットであり、横断面略半円弧状樋型のヒータホルダ２０７、このヒータホルダ２０７の下面にヒータホルダ長手（図面に垂直方向）に沿って固定して配設した定着ヒータ２０４、この定着ヒータ付きのヒータホルダ２０７にルーズに外嵌させた、エンドレスベルト状（円筒状）の薄層の定着ベルト２０３などからなるアセンブリである。
【０００７】
２０５は弾性加圧ローラであり、その芯金の両端部を定着装置の側板間に回転自由に軸受させて配設してある。
【０００８】
定着ベルトユニット２０２は弾性加圧ローラ２０５の上側に、定着ヒータ２０４側を下向きにして加圧ローラ２０５に並行に配列し、ヒータホルダ２０９の両端部側を不図示の付勢手段で所定の押圧力で押し下げ状態にしてある。これにより、定着ヒータ２０４の下面を定着ベルト２０３を挟んで弾性加圧ローラ２０５の上面に加圧ローラの弾性に抗して圧接させて所定幅の定着ニップ部２０６を形成させている。
【０００９】
弾性加圧ローラ２０５は不図示の駆動機構により矢印の反時計方向に所定の周速度にて回転駆動される。この弾性加圧ローラ２０５の回転駆動により、定着ニップ部２０６において弾性加圧ローラ２０５と定着ベルト２０３の外面との摩擦力でベルト４に回転力が作用し、定着ベルト２０３はその内周面が定着ニップ部２０６において定着ヒータ２０４の下面に密着して摺動しながら矢印の時計方向に弾性加圧ローラ２０５の周速度にほぼ対応した周速度をもってヒータホルダ２０７の外回りを従動回転状態になる。
【００１０】
定着ベルト２０３は、例えば、厚さ５０μｍ程度の耐熱性樹脂のエンドレスベルトを用い、その表面に厚さ１０μｍの離形層（フッ素コーティング樹脂など）を形成したものである。また、定着ベルト２０３の熱容量を小さくするため、定着ベルト２０３には弾性層を用いていない。
【００１１】
定着ヒータ２０４は、セラミック基板上に抵抗発熱体を形成したものである。定着ヒータ２０４には温度検知手段２０９が当接され、定着ヒータ２０４の温度が検知され、不図示の制御手段により定着ヒータ２０４の温度が所望の温度になるように定着ヒータ２０４に対する供給電力が制御されて温調制御される。
【００１２】
弾性加圧ローラ２０５が回転駆動され、定着ベルト２０３が従動回転し、定着ヒータ２０４が所定温度に立ち上がって温調制御された状態において、未定着トナー像ｔを担持した記録材Ｐが定着ニップ部２０６の定着ベルト２０３と弾性加圧ローラ２０５との間に導入される。その記録材Ｐは未定着トナー像担持面が定着ベルト２０３の外面に密着して定着ベルト２０３と一緒に定着ニップ部２０６を挟持搬送されていく。その挟持搬送過程において、記録材Ｐに対して定着ヒータ２０４の熱が定着ベルト２０３を介して付与され、また定着ニップ部２０６の加圧力を受け、未定着トナー像ｔが記録材Ｐ上に永久固着画像として熱と圧力で定着される。記録材Ｐは定着ニップ部２０６を通過して定着ベルト２０３の面から曲率分離して排出される。
【００１３】
このような構成の定着装置２０１では、定着ベルト２０３の熱容量が非常に小さくなっているので、定着ヒータ２０４に電力を投入した後、短時間で定着ニップ部２０６をトナー画像の定着可能温度まで昇温させることが可能である。
【００１４】
しかし、このような弾性層を設けていない定着ベルト２０３を使用しているベルト定着装置２０１をカラー画像形成装置の定着装置として使用すると、定着部材である定着ベルト２０３に弾性層が無いために、記録材Ｐの表面の凹凸やトナー層の有無による凹凸、そしてトナー層自体の凹凸などに定着ベルト２０３の表面が追従できず、定着後のトナー像に光沢ムラができてしまう。
【００１５】
記録材ＰがＯＨＰシートの場合には定着後画像を投影した場合、定着後の画像表面が微視的に見て均一でないことに起因する光の散乱が発生し、結果として透過性の低下を招いてしまう。また、弾性層を有しない定着ベルト２０３と、記録材Ｐや未定着トナー像ｔの凹凸部分に満遍なくよく熱が伝わるようにシリコンオイル等を定着ベルト２０３に塗布すると、コストが高くなることや定着後画像および記録材Ｐがオイルでべとつくという問題があった。
【００１６】
そこで、弾性層を有する定着ベルトをベルト定着装置に使用することで、低コストなカラーオンデマンド定着装置を構成する定着装置が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１５３０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
図１２は定着部材として弾性層を有する定着ベルト２０３を用いたベルト定着装置の概略構成模型図である。図１３の装置と共通する構成部材・部分には同一の符号を付して再度の説明を省略する。
【００１８】
この定着装置を用いる場合には、定着ベルト２０３の弾性層に用いられるシリコーンゴム層の熱伝導率が小さいことより定着ベルト２０３の温度応答性は悪く、定着ヒータ２０４の温度に対するスリーブ温度の追従は大きな遅れを伴ってしまう。さらに、定着ヒータ２０４の温度と定着ベルト２０３の温度差は定常状態においても数十℃と大変大きく、またその温度差は空回転時と、通紙時において大きく異なる。このため定着ベルト２０３の温度制御は非常に困難であった。
【００１９】
このため、図１３の装置のように定着ヒータ部ではなく、図１２の装置のように定着ベルト２０３の内面や表面に温度検知手段２０９を配置させて、定着ベルト２０３自身の温度を検出し、ＰＩＤ制御などのフィードバック制御により定着ヒータ２０４の温度を制御することにより定着ベルト２０３の温調を行う方法がある。
【００２０】
このような構成を用いることによって定着ベルト２０３の温度をより精度良く制御することが可能である。
【００２１】
この定着装置においては、立ち上げ温度制御シーケンスは、以下の二段階ａとｂから構成される。
【００２２】
ａ．「立ち上げ制御」
ｂ．「プリント制御」
ａの「立ち上げ制御」は、定着装置温度を速やかに立ち上げ、オンデマンド性を確保する為に投入される電力であり、定着ヒータ２０４には１０００Ｗが投入される。加圧ローラ２０５の回転に伴い、定着ベルト２０３は従動回転しながら定着ヒータ２０４により加熱される。
【００２３】
定着ベルト２０３の温度を検出する温度検知手段２０９の検知温度が所定温度（目標温度−２０℃：例えば、目標温度が１９０℃であれば、１９０℃−２０℃＝１７０℃）に達したときに、ｂの「プリント制御」に移行し、以後は定電力制御とＰＩＤ制御を適宜用いて定着ベルト２０３の温度が目標温度に近づくように定着ヒータ２０４への投入電力は制御される。
【００２４】
ｂの「プリント制御」に関しては、定電力制御とＰＩＤ制御の切替えタイミングや、定電力値、ＰＩＤ制御の出力特性等の温調制御条件は、定着モード毎に固定されたものを用いていたため、プリント（定着）される紙の種類に対して必ずしも最適な条件とはならない場合があった。このため、場合によっては定着不良やグロス（光沢）低下等の画像不良を引き起こす恐れがあった。
【００２５】
従って本発明の目的は、紙の種類や状態、環境に左右されず上記問題の発生を防止し、安定した出力画像を得る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である。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明は下記の構成を特徴とする定着装置および画像形成装置である。
【００２７】
［１］少なくとも、加熱体と、前記加熱体に電力を供給する電力供給部と、少なくとも１つ以上の温度検知手段と、記録材と共に移動する第一の回転体と、前記記録材と圧接部を形成し、かつ、前記記録材を搬送する第二の回転体を有し、前記温度検知手段のうち少なくとも１つが温度検知を行う場所は加熱体と異なる場所であり、前記温度検知手段によって検知された温度を基に前記電力供給部から前記加熱体に供給する電力をフィードバック制御する第一の温度制御と、前記電力供給部から前記加熱体に供給する電力を固定する第二の温度制御のいずれかを選択しておこない、前記圧接部で画像を担持した記録材を挟持搬送させつつ加熱する定着装置において、前記第二の温度制御で記録材先端部分の加熱をおこない、その後前記第一の温度制御に変更して記録材の先端以外部分の加熱をおこなうものであり、ｎ枚目記録材加熱時における前記第一の回転体の温度変動が規定範囲から外れた場合は、ｎ＋１枚目記録材加熱時における前記第一の温度制御特性をｎ枚目と異なるものとすることを特徴とする定着装置。
【００２８】
［２］前記温度制御特性がフィードバック制御に用いる出力テーブルであることを特徴とする前記［１］に記載の定着装置。
【００２９】
［３］少なくとも、加熱体と、前記加熱体に電力を供給する電力供給部と、少なくとも１つ以上の温度検知手段と、記録材と共に移動する第一の回転体と、前記記録材と圧接部を形成し、かつ、前記記録材を搬送する第二の回転体を有し、前記温度検知手段のうち少なくとも１つが温度検知を行う場所は加熱体と異なる場所であり、前記温度検知手段によって検知された温度を基に前記電力供給部から前記加熱体に供給する電力をフィードバック制御する第一の温度制御と、前記電力供給部から前記加熱体に供給する電力を固定する第二の温度制御のいずれかを選択しておこない、前記圧接部で画像を担持した記録材を挟持搬送させつつ加熱する定着装置において、前記第二の温度制御で記録材先端部分の加熱をおこない、その後前記第一の温度制御に変更して記録材の先端以外部分の加熱をおこなうものであり、ｎ枚目記録材加熱時における前記第一の回転体の温度変動量に応じて、ｎ＋１枚目記録材先端加熱時の前記第二の温度制御に用いる電力レベルをｎ枚目加熱時と異なるレベルとすることを特徴とする定着装置。
【００３０】
［４］少なくとも、加熱体と、前記加熱体に電力を供給する電力供給部と、少なくとも１つ以上の温度検知手段と、記録材と共に移動する第一の回転体と、前記記録材と圧接部を形成し、かつ、前記記録材を搬送する第二の回転体を有し、前記温度検知手段のうち少なくとも１つが温度検知を行う場所は加熱体と異なる場所であり、前記温度検知手段によって検知された温度を基に前記電力供給部から前記加熱体に供給する電力をフィードバック制御する第一の温度制御と、前記電力供給部から前記加熱体に供給する電力を固定する第二の温度制御のいずれかを選択しておこない、前記圧接部で画像を担持した記録材を挟持搬送させつつ加熱する定着装置において、前記第二の温度制御で記録材先端部分の加熱をおこない、その後前記第一の温度制御に変更して記録材の先端以外部分の加熱をおこなう定着モードと、ｎ枚目記録材加熱時における前記第一の回転体の温度低下が変動量より大きい場合、ｎ＋１枚目記録材加熱時に前記第一の温度制御を禁止し、記録材の全範囲を前記第二の温度制御を用いて加熱する定着モードを有することを特徴とする定着装置。
【００３１】
［５］前記第一の回転体として、ベルト状部材に弾性層を設けてなる、定着ベルトを用いたことを特徴とする、前記［１］ないし［４］の何れかに記載の定着装置。
【００３２】
［６］前記定着ベルト基材が耐熱性樹脂よりなる事を特徴とする、前記［５］に記載の定着装置。
【００３３】
［７］前記定着ベルト基材が金属よりなることを特徴とする、前記［５］に記載の定着装置。
【００３４】
［８］前記定着ベルトの最表層に離型性層を設けることを特徴とする、前記［５］ないし［７］の何れかに記載の定着装置。
【００３５】
［９］前記加熱体として線状発熱体を用いることを特徴とする、前記［１］ないし［８］の何れかに記載の定着装置。
【００３６】
［１０］前記加熱体としてセラミック基板上に抵抗発熱体を形成してなるセラミックヒータを用いることを特徴とする、前記［９］に記載の定着装置。
【００３７】
［１１］前記加熱体を保持する加熱体保持部材に樹脂材料を用いたことを特徴とする、前記［１］ないし［１０］の何れかに記載の定着装置。
【００３８】
［１２］前記加熱体保持部材が液晶ポリマーよりなることを特徴とする、前記［１１］に記載の定着装置。
【００３９】
［１３］前記［１］ないし［１２］の何れかに記載の定着装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。
【００４０】
［１４］前記画像形成装置は、複数色のトナー像を重ねることにより、カラー画像を形成する、カラー画像形成装置であることを特徴とする、前記［１３］に記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、定着装置において定着モード毎に固定された温調制御では安定した画像が得られないような場合でも、定着ベルト温度を監視しつつ適宜温調制御を最適化することで、想定外の紙を使用する場合や、種類の異なる紙を連続してプリントする場合でも安定した高画質な出力を得ることが可能な定着装置およ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】
【００４２】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施例に限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００４３】
（１）画像形成装置例
図１は、本発明の実施の形態１に係るカラー画像形成装置を示す概略構成図である。本例の画像形成装置は電子写真方式のタンデム型のフルカラープリンタである。
【００４４】
この画像形成装置は、イエロー色の画像を形成する画像形成部１Ｙと、マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１Ｍと、シアン色の画像を形成する画像形成部１Ｃと、ブラック色の画像を形成する画像形成部１Ｂｋの４つの画像形成部（画像形成ユニット）を備えており、これらの４つの画像形成部は一定の間隔をおいて一列に配置されている。
【００４５】
各画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋには、それぞれ感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが設置されている。各感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの周囲には、帯電ローラ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、転写ローラ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、ドラムクリーニング装置６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄがそれぞれ設置されており、帯電ローラ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄと現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ間の上方には露光装置７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄがそれぞれ設置されている。各現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄには、それぞれイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナーが収納されている。
【００４６】
画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋの各感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの各１次転写部Ｎに、転写媒体としての無端ベルト状の中間転写体４０が当接している。中間転写ベルト４０は、駆動ローラ４１、支持ローラ４２、２次転写対向ローラ４３間に張架されており、駆動ローラ４１の駆動によって矢印方向（時計方向）に回転（移動）される。
【００４７】
１次転写用の各転写ローラ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、各１次転写ニップ部Ｎにて中間転写ベルト４０を介して各感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに当接している。２次転写対向ローラ４３は、中間転写ベルト４０を介して２次転写ローラ４４と当接して、２次転写部Ｍを形成している。２次転写ローラ４４は、中間転写ベルト４０に接離自在に設置されている。
【００４８】
中間転写ベルト４０の外側の駆動ローラ４１近傍には、中間転写ベルト４０の表面に残った転写残トナーを除去して回収するベルトクリーニング装置４５が設置されている。また、２次転写部Ｍの記録材Ｐの搬送方向下流側には定着装置１２が設置されている。また、この画像形成装置内には環境センサ５０とメディアセンサ５１が設置されている。
【００４９】
画像形成動作開始信号（プリント開始信号）が発せられると、所定のプロセススピードで回転駆動される画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋの各感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、それぞれ帯電ローラ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄによって一様に本実施の形態では負極性に帯電される。
【００５０】
そして、露光装置７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは、入力されるカラー色分解された画像信号をレーザ出力部（不図示）にて光信号にそれぞれ変換し、変換された光信号であるレーザ光を帯電された各感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ上にそれぞれ走査露光して静電潜像を形成する。
【００５１】
そして、まず静電潜像が形成された感光ドラム２ａ上に、感光ドラム２ａの帯電極性（負極性）と同極性の現像バイアスが印加された現像装置４ａによりイエローのトナーを感光体表面の帯電電位に応じて静電吸着させることで静電潜像を顕像化し、現像像とする。このイエローのトナー像は、１次転写部Ｎにて１次転写バイアス（トナーと逆極性（正極性））が印加された転写ローラ５ａにより、回転している中間転写ベルト４０上に１次転写される。イエローのトナー像が転写された中間転写ベルト４０は画像形成部１Ｍ側に回転される。
【００５２】
そして、画像形成部１Ｍにおいても、前記同様にして感光ドラム２ｂに形成されたマゼンタのトナー像が、中間転写ベルト４０上のイエローのトナー像上に重ね合わせて、１次転写部Ｎにて転写される。
【００５３】
以下、同様にして中間転写ベルト４０上に重畳転写されたイエロー、マゼンタのトナー像上に、画像形成部１Ｃ、１Ｂｋの感光ドラム２ｃ、２ｄで形成されたシアン、ブラックのトナー像を各１次転写部Ｎにて順次重ね合わせて、フルカラーのトナー像を中間転写ベルト４０上に形成する。
【００５４】
そして、中間転写ベルト４０上のフルカラーのトナー像先端が２次転写部Ｍに移動されるタイミングに合わせて、レジストローラ４６により記録材（転写材）Ｐを２次転写部Ｍに搬送して、この記録材Ｐに、２次転写バイアス（トナーと逆極性（正極性））が印加された２次転写ローラ４４によりフルカラーのトナー像が一括して２次転写される。フルカラーのトナー像が形成された記録材Ｐは定着装置１２に搬送されて、定着ベルト２０と加圧ローラ２２間の定着ニップ部でフルカラーのトナー像を加熱、加圧して記録材Ｐ表面に溶融定着した後に外部に排出され、画像形成装置の出力画像となる。そして、一連の画像形成動作を終了する。
【００５５】
尚、画像形成装置内には環境センサ５０を有しており、帯電、現像、１次転写、２次転写のバイアスや定着条件は画像形成装置内の雰囲気環境（温度、湿度）に応じて変更可能な構成となっており、記録材Ｐに形成されるトナー像濃度の調整のためや、最適な転写、定着条件を達成するために用いられる。
【００５６】
上記した１次転写時において、感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ上に残留している１次転写残トナーは、ドラムクリーニング装置６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄによって除去されて回収される。また、２次転写後に中間転写ベルト４０上に残った２次転写残トナーは、ベルトクリーニング装置４５によって除去されて回収される。
【００５７】
（２）定着装置１２
図２は定着装置１２の概略構成模型図である。本例の定着装置１２は、定着ベルト加熱方式、加圧用回転体駆動方式（テンションレスタイプ）の加熱装置である。
【００５８】
１）装置１２の全体的構成
２０は第一の回転体（第一の定着部材）としての定着ベルトであり、ベルト状部材に弾性層を設けてなる円筒状（エンドレスベルト状、スリーブ状）の部材である。この定着ベルト２０は後記３）項で詳述する。
【００５９】
２２は第二の回転体（第二の定着部材）としての加圧ローラである。１７は加熱体保持部材としての、横断面略半円弧状樋型の耐熱性・剛性を有するヒータホルダ、１６は加熱体（熱源）としての定着ヒータであり、ヒータホルダ１７の下面に該ホルダの長手に沿って配設してある。定着ベルト２０はこのヒータホルダ１７にルーズに外嵌させてある。定着ヒータ１６は本実施例では後記２）項で詳述するようなセラミックヒータである。
【００６０】
ヒータホルダ１７は、耐熱性の高い液晶ポリマー樹脂で形成し、定着ヒータ１６を保持し、定着ベルト２０をガイドする役割を果たす。本実施例においては、液晶ポリマーとして、デュポン社のゼナイト７７５５（商品名）を使用した。ゼナイト７７５５の最大使用可能温度は、約２７０℃である。
【００６１】
加圧ローラ２２は、ステンレス製の芯金に、射出成形により、厚み約３ｍｍのシリコーンゴム層を形成し、その上に厚み約４０μｍのＰＦＡ樹脂チューブを被覆してなる。この加圧ローラ２２は芯金の両端部を装置フレーム２４の不図示の奥側と手前側の側板間に回転自由に軸受保持させて配設してある。この加圧ローラ２２の上側に、前記のヒータ１６・ヒータホルダ１７・定着ベルト２０等から成る定着ベルトユニットをヒータ１６側を下向きにして加圧ローラ２２に並行に配置し、ヒータホルダ１７の両端部を不図示の加圧機構により片側９８Ｎ（１０ｋｇｆ）、総圧１９６Ｎ（２０ｋｇｆ）の力で加圧ローラ２２の軸線方向に附勢することで、定着ヒータ１６の下向き面を定着ベルト２０を介して加圧ローラ２２の弾性層に該弾性層の弾性に抗して所定の押圧力をもって圧接させ、加熱定着に必要な所定幅の定着ニップ部２７を形成させてある。加圧機構は、圧解除機構を有し、ジャム処理時等に、加圧を解除し、記録材Ｐの除去が容易な構成となっている。
【００６２】
１８と１９は第一と第二の温度検知手段としてのメインとサブの２つのサーミスタである。第一の温度検知手段としてのメインサーミスタ１８は加熱体である定着ヒータ１６に非接触に配置され、本実施例ではヒータホルダ１７の上方において定着ベルト２０の内面に弾性的に接触させてあり、定着ベルト２０の内面の温度を検知する。第二の温度検知手段としてのサブサーミスタ１９はメインサーミスタ１８よりも熱源である定着ヒータ１６に近い場所に配置され、本実施例では定着ヒータ１６の裏面に接触させてあり、定着ヒータ裏面の温度を検知する。
【００６３】
メインサーミスタ１８は、ヒータホルダ１７に固定支持させたステンレス製のアーム２５の先端にサーミスタ素子が取り付けられ、アーム２５が弾性揺動することにより、定着ベルト２０の内面の動きが不安定になった状態においても、サーミスタ素子が定着ベルト２０の内面に常に接する状態に保たれる。
【００６４】
図３に、本実施例の定着装置における、定着ヒータ１６、メインサーミスタ１８、サブサーミスタ１９の位置関係をあらわす斜視模型図を示す。メインサーミスタ１８は定着ベルト２０の長手中央付近に、サブサーミスタ１９は定着ヒータ１６の長手端部付近に配設され、それぞれ定着ベルト２０の内面、定着ヒータ１６の裏面に接触するよう配置されている。
【００６５】
メインサーミスタ１８、及びサブサーミスタ１９は、制御回路部（ＣＰＵ）２１に接続され、制御回路部２１は、メインサーミスタ１８、サブサーミスタ１９の出力をもとに、定着ヒータ１６の温調制御内容を決定し、電力供給部（加熱手段）としてのヒータ駆動回路部２８（図４）によって定着ヒータ１６への通電を制御する。
【００６６】
２３と２６は装置フレーム２４に組付けた入り口ガイドと定着排紙ローラである。入り口ガイド２３は、二次転写ニップを抜けた記録材Ｐが、定着ニップ部２７に正確にガイドされるよう、転写材を導く役割を果たす。本実施例の入り口ガイド２３は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂により形成されている。
【００６７】
加圧ローラ２２は駆動手段（不図示）により矢印の反時計方向に所定の周速度で回転駆動される。この加圧ローラ２２の回転駆動による該加圧ローラ２２の外面と定着ベルト２０との、定着ニップ部２７における圧接摩擦力により円筒状の定着ベルト２０に回転力が作用して該定着ベルト２０はその内面側が定着ヒータ１６の下向き面に密着して摺動しながらヒータホルダ１７の外回りを矢印の時計方向に従動回転状態になる。定着ベルト２０内面にはグリスが塗布され、ヒータホルダ１７と定着ベルト２０内面との摺動性を確保している。
【００６８】
加圧ローラ２２が回転駆動され、それに伴って円筒状の定着ベルト２０が従動回転状態になり、また定着ヒータ１６に通電がなされ、該定着ヒータ１６が昇温して所定の温度に立ち上げ温調された状態において、定着ニップ部２７の定着ベルト２０と加圧ローラ２２との間に未定着トナー像ｔを担持した記録材Ｐが入り口ガイド２３に沿って案内されて導入され、定着ニップ部２７において記録材Ｐのトナー像担持面側が定着ベルト２０の外面に密着して定着ベルト２０と一緒に定着ニップ部２７を挟持搬送されていく。この挟持搬送過程において、定着ヒータ１６の熱が定着ベルト２０を介して記録材Ｐに付与され、記録材Ｐ上の未定着トナー像が記録材Ｐ上に加熱・加圧されて溶融定着される。定着ニップ部２７を通過した記録材Ｐは定着ベルト２０から曲率分離され、定着排紙ローラ２６で排出される。
【００６９】
２）定着ヒータ１６
熱源としての定着ヒータ１６は、本実施例では、アルミナの基板上に、銀・パラジウム合金を含んだ導電ペーストをスクリーン印刷法によって均一な厚さの膜状に塗布することで抵抗発熱体を形成した上に耐圧ガラスによるガラスコートを施した、セラミックヒータを使用している。
【００７０】
図４はそのようなセラミックヒータの一例の構造模型図であり、（ａ）は一部切欠き表面模型図、（ｂ）は裏面模型図、（ｃ）は拡大横断面模型図である。
【００７１】
この定着ヒータ１６は、
（イ）通紙方向と直交する方向を長手とする横長のアルミナ基板ａ、
（ロ）上記のアルミナ基板ａの表面側に長手に沿ってスクリーン印刷により線状あるいは帯状に塗工した、電流が流れることにより発熱する銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）合金を含んだ導電ペーストの、厚み１０μｍ程度、幅１〜５ｍｍ程度の抵抗発熱体層ｂ、
（ハ）上記の抵抗発熱体層ｂに対する給電パターンとして、同じくアルミナ基板ａの表面側に銀ペーストのスクリーン印刷等によりパターン形成した、第１と第２の電極部ｃ・ｄ及び延長電路部ｅ・ｆ、
（ニ）抵抗発熱体層ｂと延長電路部ｅ・ｆの保護と絶縁性を確保するためにそれ等の上に形成した、定着ベルト２０との摺擦に耐えることが可能な、厚み１０μｍ程度の薄肉のガラスコートｇ、
（ホ）アルミナ基板ａの裏面側に設けたサブサーミスタ１９
等からなる。
【００７２】
上記の定着ヒータ１６は表面側を下向きに露呈させてヒータホルダ１７に固定して支持させてある。上記定着ヒータ１６の第１と第２の電極部ｃ・ｄ側には給電用コネクタ３０が装着される。ヒータ駆動回路部２８から上記の給電用コネクタ３０を介して第１と第２の電極部ｃ・ｄに給電されることで抵抗発熱体層ｂが発熱して定着ヒータ１６が迅速に昇温する。ヒータ駆動回路部２８は制御回路部（ＣＰＵ）２１により制御される。
【００７３】
通常使用においては、加圧ローラ２２の回転開始とともに、定着ベルト２０の従動回転が開始し、定着ヒータ１６の温度の上昇とともに、定着ベルト２０内面温度も上昇していく。定着ヒータ１６への通電は、ＰＩＤ制御によりコントロールされ、定着ベルト２０の内面温度、すなわち、メインサーミスタ１８の検知温度が１９０℃になるように、入力電力が制御される。
【００７４】
３）定着ベルト２０
本実施の形態において、定着ベルト２０はベルト状部材に弾性層を設けてなる円筒状（エンドレスベルト状）の部材であり、具体的には、材質にＳＵＳを用い、厚み３０μｍの円筒状に形成したエンドレスベルト（ベルト基材）上に、厚み約３００μｍのシリコーンゴム層（弾性層）を、リングコート法により形成した上に、厚み３０μｍのＰＦＡ樹脂チューブ（最表面層）を被覆してなる。
【００７５】
（イ）定着ベルトの基層
定着ベルト２０の基層にはポリイミドなどを用いることも出来るが、ポリイミドよりもＳＵＳのほうが、熱伝導率がおよそ１０倍と大きく、より高いオンデマンド性を得ることができることから、本実施の形態においては、定着ベルト２０の基層にはＳＵＳを用いた。
【００７６】
（ロ）定着ベルトの弾性層
定着ベルト２０の弾性層には熱伝導率の高いゴム層（熱伝導率０．８［Ｗ／ｍ／Ｋ］程度）を用いている。これはより高いオンデマンド性を得る為である。本実施の形態で用いた材質は比熱が約１．２［Ｊ／Ｋ／ｇ］である。
【００７７】
（ハ）定着ベルトの離型層
定着ベルト２０の表面には、フッ素樹脂層を設けることで、表面の離型性を向上し、定着ベルト２０表面にトナーが一旦付着し、再度記録材Ｐに移動することで発生するオフセット現象を防止することができる。また、定着ベルト２０表面のフッ素樹脂層を、ＰＦＡチューブとすることで、より簡便に、均一なフッ素樹脂層を形成することが可能となる。
【００７８】
図９を用いて本実施の形態における定着装置の制御シーケンスについて説明する。本実施の形態においては、次のように温度制御を行っている。
【００７９】
「立ち上げ制御」
定着ヒータ１６は電力１０００Ｗが投入される。加圧ローラ２２の回転に伴い、定着ベルト２０は従動回転しながら定着ヒータ１６により加熱される。本実施の形態においては「立ち上げ電力（１０００Ｗ）」をメインサーミスタ１８の検知温度が立ち上げ目標温度１９０℃に到達するまで投入する。
【００８０】
その後、定着ヒータ１６への投入電力をプリント電力に変更し、引き続き定電力制御を継続する。これは、立ち上げ時のオーバーシュートから１枚目被加熱材の温度低下と大きく定着ベルト温度が変動するため、立ち上げ目標温度到達後すぐにＰＩＤ制御（フィードバック制御）に移行すると定着ベルト温度を収束させることができず、発散させてしまうのを避けるためである。
【００８１】
「プリント制御」
本実施例の定着装置ではプリント時の温調を以下の方法でおこなう。
【００８２】
（イ）紙先端：通紙による定着ベルト温度を見込んで定電力制御をおこなう
（ロ）紙中：定着ベルト温度低下量に応じてＰＩＤ制御をおこなう
（ハ）紙間：ＰＩＤ制御をおこなうが、紙中よりも基準電力を下げる
紙先端での定電力値は定着モード毎に初期値が設定されており、連続プリントにおける定着装置自身の蓄熱を考慮して、規定頁で段階的に電力値を減少させることで過剰な電力投入を回避している。
【００８３】
本例の定着装置ではＰＩＤ制御による波数制御で温調をおこなう。
【００８４】
ＰＩＤ制御について以下に説明する。
【００８５】
定着ヒータへの投入電力を決める出力波数は以下により決定される。制御周期は１２５ｍｓｅｃ．（６０Ｈｚ）であり、１周期あたり最大１５波を出力し、その時の最大投入電力は１０００Ｗである。
【００８６】
出力波数（Ｗ）＝Ｐ制御出力波数（Ｐｏｕｔ）＋Ｉ制御出力波数（Ｉｏｕｔ）
＋Ｄ制御出力波数（Ｄｏｕｔ）
＝Ｐ制御出力波数（Ｐｏｕｔ）＋オフセット波数（ＯＳｏｕｔ）
上記関係から判るように、出力波数は主にＰ制御出力波数に左右され、残りの制御出力であるＩ制御波数とＤ制御波数は出力波数におけるオフセット分として働く。
【００８７】
ここで、現在のメインサーミスタ１８の検知温度をＴｐ、定着ベルト２０のプリント中の目標温度（定着温度）をＴｆとして、上記ＰＩＤの各制御出力について述べる。
【００８８】
Ｐ制御出力波数（Ｐｏｕｔ）
定着温度Ｔｆに検知温度Ｔｐを近づける方向に、検知温度Ｔｐの定着温度Ｔｆからの“ずれ（ΔＴ＝定着温度Ｔｆ−検知温度Ｔｐ）に比例した波数を制御周期１２５ｍｓｅｃ．毎に出力する。
【００８９】
実施例３では、上記ΔＴ＞１０℃で＋５波、ΔＴ＝０℃で＋０波、ΔＴ＜−９℃でー５波、その中間値ではΔＴに応じた波数をオフセット波数（ＯＳｏｕｔ）に加算する。
【００９０】
Ｉ制御出力波数（Ｉｏｕｔ）
それまでの制御履歴を反映した値を出力しＰ制御を補うものである。制御周期１２５ｍｓｅｃ．毎にΔＴ＝定着温度Ｔｆ−検知温度Ｔｐを算出し、その累積加算値ΣΔＴの絶対値が２０℃を超えたらオフセット波数（ＯＳｏｕｔ）を変更する。
【００９１】
Ｄ制御出力波数（Ｄｏｕｔ）
急激な定着ベルト温度変動に対して、Ｐ制御を補うものである。電源電圧変動等により定着ベルト温度が急激に変動した場合（１制御周期での定着ベルト温度変化量が大きい場合）、その変化量に応じてオフセット制御波数（ＯＳｏｕｔ）を増減する。
【００９２】
本実施例では連続プリント中に被加熱材種類が変更された場合について考える。
【００９３】
一般的な画像形成装置では、紙種により定着装置の定着モードを選択して、それぞれの紙種に対して最適な定着速度、定着温度を設定する。上記定着モードの選択はユーザーがホストコンピュータよりおこなうか、または画像形成装置の操作パネルよりおこなう。
【００９４】
メディアの種類に応じた定着モードを用いることで、想定されるメディアに対して最適な温調制御がおこなわれ、良好な画像を得ることができる。しかし、選択された定着モードに適さないメディアが実際に定着される場合、定着不良やオフセット等の画像不良、それらに起因するジャムが発生する恐れがある。
【００９５】
メディア検知（判別）をおこなわない画像形成装置において、ユーザーが定着モードの選択を誤って指定してしまうと、これらの問題を回避するのは困難である。また、定着モード切替えは１プリントジョブ毎に選択されるものであり、例えば複数頁をプリントするジョブ中に紙種が変更された場合は、変更された紙種に対して不適な定着モードで定着動作が続けられる。そこで本実施例では、上記のようにジョブ中に突然紙種が変更された場合でも画像不良を発生させないため、以下に記す手段をとる。
【００９６】
本実施例では、温度低下が規定値以上となった場合は、定着温度への復帰を早めるためＰＩＤ制御のＰ制御テーブルを変更する。本例の画像形成装置では、６０ｇ／ｍ２〜１０５ｇ／ｍ２の普通紙は、同一の定着モードで定着をおこなう。上記のように坪量の異なる紙が混在して連続で定着される場合（１プリントジョブ中で被加熱材の紙坪量が異なる場合）、定着ベルト２０から奪われる熱量が頁毎に異なり、温度制御が困難になる。
【００９７】
定着ベルト温度を一定に保とうとしても、大きく振れる検知温度入力に対して、固定した出力制御を用いると、定着ベルト温度安定化には不利である。従って、検知温度と定着温度の差分ΔＴに対するＰ制御出力波数を切替える。急激で大きなΔＴに対しては、ΔＴ量に対するＰ出力波数出力の割合を増やす。ＰＩＤ制御では大きく振れる検知温度入力に対して、Ｐ制御のみでは不足する出力波数の増減を、Ｉ制御出力及びＤ制御出力の増減値を加算することで補足するものである。
【００９８】
しかしＩ制御及びＤ制御は入力に対する出力の応答性がＰ制御と比較して劣る。
Ｉ制御は目標温度からのずれを積分して出力を決定するため、出力波数を決定するのに複数制御周期分の時間が必要となる。また、Ｄ制御は検知温度の単位時間あたり変化量が閾値を超えなければ出力が与えられない。従って、定着ベルト温度が下降しているだけではＤ制御による出力はおこなわれないことになる。
【００９９】
以上の理由から本実施例ではＰ制御テーブルを変更することにより、定着ベルト温度の安定化を図る。連続通紙途中で紙の種類が変更され、定着ベルト温度が不安定になった場合はＰ制御テーブルを最適化し、変更された紙種に対してできるだけ最適な温調制御をおこなう。
【０１００】
本実施例では１頁毎の定着ベルト温度最小値（頁内最低温度）を検知する。この頁内最低温度の推移を監視することで、紙種類の変化や、定着装置の蓄熱状態に左右されること無く状況に応じたＰＩＤ制御を選択して実行する。
【０１０１】
次の二つの例について考えてみる。
【０１０２】
（ａ）途中で重い紙が通紙された場合
図５に本発明における定着装置に普通紙を普通紙定着モードで連続通紙したときの定着ベルト温度推移を示す。図５では１−３頁までは坪量６０ｇ／ｍ２の紙、４頁以降に坪量１０５ｇ／ｍ２の紙が通紙されている。
【０１０３】
図中には本実施例における温調制御（頁内最低温度を参照してＰ制御テーブルを変更する）と、比較例として、Ｐ制御テーブルをデフォルト固定でおこなった場合の定着ベルト温度推移が示されている。比較例の温度推移は実線で示され、頁内最低温度が破線Ａに沿って低下している。本実施例の温度推移は５頁以降破線で示され、頁内最低温度が破線Ｂに沿って復帰している。
【０１０４】
各頁の頁内最低温度はＴＬ１、ＴＬ２．．．．、ＴＬ７で示され、本実施例では時間ｔｃでＰ制御テーブルが変更されている。４頁目で紙種が変更されることにより、ＴＬ４はＴＬ１〜ＴＬ３と比較して大きく温度が低下しており、本実施例におけるＰ制御テーブル切替え温度であるＴＣＬよりも低温となる。比較例では５頁、６頁目と定着ベルト温度の低下は収まらず、６頁目で定着不良が発生する。
【０１０５】
一方、実施例ではＰ制御出力を増加させることで、定着ベルト温度を目標温度Ｔｆ付近に収束させる力が強くなり、５頁目の頁内最低温度ＴＬ５’は比較例のＴＬ５よりも高温に維持できる。
【０１０６】
その後頁を重ねるに従い、頁内最低温度は上昇し１頁〜３頁での頁内最低温度と同等程度に復帰する。実施例の温度推移では、定着ベルト温度が定着不良領域まで低下することがないので１ジョブ内で紙種変更がおこなわれても良好な定着画像が保証される。ここで本実施例でのＰ制御テーブルの設定を表１に記す。
【０１０７】
【表１】
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【０１０８】
定着開始時は通常設定を用い、上述したようにベルト温度の低下が規定値ＴＣ１よりも大きくなった場合は、通常設定より出力波数の多い設定１に切替えることで目標温度Ｔｆ近傍への復帰を早める。
【０１０９】
これにより画像不良を防止し、グロス変動も７程度にすることができた。頁内最低温度がＴＣ１以上となったら通常設定に切替えて（復帰して）定着動作を継続する。
【０１１０】
（ｂ）途中で軽い紙が通紙された場合
図６に本発明における定着装置に普通紙を普通紙定着モードで連続通紙したときの定着ベルト温度推移を示す。図６では１−３頁までは坪量９０ｇ／ｍ２の紙、４頁以降に坪量６０ｇ／ｍ２の紙が通紙されている。図中には本実施例における温調制御（頁内最高温度を参照してＰ制御テーブルを変更する）と、比較例として、Ｐ制御テーブルをデフォルト固定でおこなった場合の定着ベルト温度推移が示されている。比較例の温度推移は実線で示され、頁内最高温度が破線Ａ’に沿って上昇している。
【０１１１】
本実施例の温度推移は５頁以降破線で示され、頁内最高温度が破線Ｂ’に沿って目標温度に近づいている。各頁の頁内最高温度はＴＨ１、ＴＨ２．．．．、ＴＨ７で示され、本実施例では時間ｔｃでＰ制御テーブルが表１の設定２へ変更される。
【０１１２】
４頁目で紙種が変更されることにより、ＴＨ４はＴＨ１〜ＴＨ３と比較して温度上昇が大きく、本実施例におけるＰ制御テーブル切替え温度であるＴＣＨよりも高温となる。比較例では５頁、６頁目と定着ベルト温度は徐々に上昇を続け、６頁目で定着オフセット（ホットオフセット）が発生する。
【０１１３】
一方、実施例ではＰ制御出力を減少させることで、定着ベルト温度を目標温度Ｔｆ付近に収束させる力が強くなり、５頁目の頁内最低温度ＴＨ５’は比較例のＴＨ５よりも低温となる。Ｐ制御出力を減少させることにより過剰な電力投入がおこなわれないため、定着ベルト温度は目標温度Ｔｆ近傍に収束する。実施例の定着ベルト温度は定着オフセット領域に達することなく推移するので、１ジョブ内で紙種変更がおこなわれても良好な定着画像が保証される。
【０１１４】
以上のようにすることで、画像不良を防止し、グロス変動も７程度にすることができた。
【０１１５】
以上述べたように本実施例では、１ジョブ内で紙種が変更されて温調の突発的な乱れが生じても、Ｐ制御テーブルを変更することで、画像不良やエラーを発生させることなくプリントを継続させることが可能となった。また本例では紙種が変更された場合について述べたが、環境条件により紙の温度や吸湿具合が変化してしまった場合に対しても同様の効果を得ることができる。
【０１１６】
実施例１では波数制御でＰ制御出力特性を変更する場合を例にとり説明したが、位相制御を用いる場合や、Ｐ制御出力特性変更をＩ制御出力およびＤ制御出力特性の変更と合わせておこなっても良い。
【実施例２】
【０１１７】
実施例２の画像形成装置及び定着装置の構成は実施例１と同様であり、構成について再度の説明は省略する。
【０１１８】
一般的な画像形成装置では紙の坪量（厚さ）、紙表面の平滑性、材質等の条件に応じて、最適な定着速度、定着温度（定着モード）が複数用意されている。上記定着モードの選択はユーザーがホストコンピュータよりおこなうか、または画像形成装置の操作パネルよりおこなう。
【０１１９】
しかしながら使用する紙に対して最適とおもわれる定着モードでプリントしても定着性が悪かったり、十分なグロスが得られない場合がある。定着モードは代表的な紙を想定して設定されているため、全ての紙に対して完全に対応できるわけではないからである。上記の場合のように、想定外の特殊な紙をプリントする場合について考える。
【０１２０】
実施例２では坪量１０５ｇ／ｍ２で非常に平滑性の良い普通紙を使用する。坪量１０５ｇ／ｍ２は実施例２の普通紙モードに対応する上限の重さであるが、平滑性が非常に良いために定着ベルト表面との接触面積増加により多くの熱を定着ベルト２０から奪うことになる。実施例２の普通紙モードはこのように平滑性の良い紙を考慮して設計されていないため、連続プリントをおこなうとベルト温度が低下しつづけ安定した出力画像を得ることが困難となる。
【０１２１】
また、熱供給が間に合うように厚紙定着モード等の低速モードでプリントをおこなうと、熱供給が過剰となりホットオフセットが発生する。従って連続プリントで安定した画像を得ることが不可能となってしまう。そこで本実施例では、上記のように特殊な紙を使用する場合でも安定した定着をおこなうため、以下に記す手段をとる。
【０１２２】
本例の普通紙モードではプリント中の温調は、紙先端の一定時間は定電力入力、紙中、紙間ではＰＩＤ制御を用いる。通常は上記方法で温調制御をおこなっているが、定着ベルト２０の温度低下量が規定量より大きくなった場合、紙先端時に投入する定電力値を変更することで定着ベルト温度の安定化を図る。ここで図を用いて説明する。
【０１２３】
図７に本実施例における定着ヒータへの電力投入の様子を示している。本例の定着装置では紙先端が定着ニップに突入する２００ｍｓｅｃ．前に定電力投入を開始し、紙突入２００ｍｓｅｃ．後にＰＩＤ制御に移行する。このようにすることで紙突入による定着ベルト温度の急激な落ち込みを緩和することができる。紙先端で投入される定電力値は、各定着モード毎にデフォルト値が設定されている。このデフォルト値は、各定着モードがターゲットとする代表的な紙に対して最適となるような電力値が選ばれている。
【０１２４】
図８に本実施例の定着装置に坪量１０５ｇ／ｍ２の平滑紙を連続通紙した時の定着ベルト温度推移を示す。本実施例では普通紙定着モードでのデフォルト定電力値は２００Ｗである。坪量１０５ｇ／ｍ２の平滑紙を連続通紙した場合、枚数を重ねるごとに定着ベルト温度が低下し、１０枚目でベルト温度が最低となる。
【０１２５】
１０枚目でも完全な定着不良が発生することはないものの、１０枚目では１枚目よりも画像グロス（光沢）が低下し、トナー像の紙への固着度も低下する。図８では本実施例の温度推移を破線で、比較例として紙先端電力がデフォルト２００Ｗに固定した場合の温度推移を実線で示している。本実施例では規定最下点温度ＴＣＬを設定し、連続プリント中に定着ベルト温度がＴＣＬを下回ったら、紙先端定電力値を増加させる。
【０１２６】
図８では４枚目にベルト温度が規定最下点温度ＴＣＬを下回るため、５枚目の紙先端定電力値をデフォルト＋１００Ｗの３００Ｗに変更する。比較例では４枚目以降もベルト温度は低下し続けるが、本実施例でのベルト温度は紙先端電力を増加することにより、目標温度に向かって回復し始める。従って連続プリント時における定着ベルト温度の最低温度は比較例より高温に維持され、従来問題であった頁間のグロス、トナー固着性のバラツキを減少させることができる。
【０１２７】
このように実施例２では通紙による定着ベルト温度低下量を参照し、必要に応じて紙突入時に投入する定電力値を変更することにより、頁間での画質バラツキの少ない安定した定着画像を得ることが可能となった。
【０１２８】
紙先端電力を適宜変更することにより、ＰＩＤ制御移行時における定着ベルト温度と目標温度のずれを減少でき、実施例１よりも温度リップルを小さくなるため、実施例１よりもより画像安定性を向上させることができる。
【０１２９】
画像グロスのバラツキは、坪量１０５ｇ／ｍ２の平滑紙を１０枚連続プリントしたときに１０程度であったが、実施例２では５程度に抑えることができ、トナー像固着性も向上させることができた。
【０１３０】
なお、上記実施例では普通紙定着モードについて説明したが、その他の定着モード（厚紙モード、グロス紙モード等）でも、それぞれに応じた定電力変更値を用意することで上記と同様の効果を得ることができる。
【実施例３】
【０１３１】
実施例２の画像形成装置及び定着装置の構成は実施例１及び実施例２と同様であり、構成について再度の説明は省略する。
【０１３２】
本実施例では実施例１と同様にｎ頁までは坪量６０ｇ／ｍ２の紙、ｎ＋１頁以降に坪量１０５ｇ／ｍ２の紙が通紙された場合について考える。
【０１３３】
一般的な画像形成装置では、紙種により定着装置の定着モードを選択して、それぞれの紙種に対して最適な定着速度、定着温度を設定する。上記定着モードの選択はユーザーがホストコンピュータよりおこなうか、または画像形成装置の操作パネルよりおこなう。
【０１３４】
定着モード切替えは１プリントジョブ毎に選択されるものであり、例えば複数頁をプリントするジョブ中に紙種が変更された場合は、変更された紙種に対して不適な定着モードで定着動作が続けられる。このような場合、定着不良やオフセットといった画像不良が発生する。そこで本実施例では、上記のようにジョブ中に突然紙種が変更された場合でも画像不良を発生させないため、以下に記す手段をとる。
【０１３５】
本例の定着装置では通常プリント中の温調は、紙先端の一定時間は定電力入力、紙中、紙間ではＰＩＤ制御を用いる。通常は上記方法で温調制御をおこなっているが、突然紙種が変更された等の原因で定着ベルト２０の温度低下量が規定量より大きくなった場合、まず実施例１の手法を用いＰ制御テーブルを変更する。
【０１３６】
Ｐ制御テーブルを変更しても規定時間内に規定最下点温度ＴＣＬ以上に定着ベルト温度が復帰しない場合、実施例２の手法を用い紙先端定電力値を変更する。上記の変更をおこなってもなお規定時間内に規定最下点温度ＴＣＬ以上に定着ベルト温度が復帰しない場合、紙中、紙間でのＰＩＤ制御を禁止して、一定時間定電力入力で温調をおこない定着ベルト温度の安定化を図る。
【０１３７】
図１０は本実施例における定着ヒータへの電力投入の様子を示している。本例の定着装置の定着動作開始時には、紙先端が定着ニップに突入する２５０ｍｓｅｃ．前に定電力投入を開始し、紙突入２５０ｍｓｅｃ．後にＰＩＤ制御に移行する温調制御をおこなう（ＳＴＥＰ−０）。このようにすることで紙突入による定着ベルト温度の急激な落ち込みを緩和することができる。
【０１３８】
紙先端で投入される定電力値は、各定着モード毎にデフォルト値が設定されている。このデフォルト値は、各定着モードがターゲットとする代表的な紙に対して最適となるような電力値が選ばれている。
【０１３９】
以下図１０に沿って実施例３のプリント中電力制御について説明する。
【０１４０】
デフォルトのＳＴＥＰ−０制御を実行中に規定最下点温度ＴＣＬよりも定着ベルト温度が低下したことを検知すると、実施例１と同じ方法でＰ制御テーブルを変更する（ＳＴＥＰ−１）。
【０１４１】
制御をＳＴＥＰ−１に変更しても規定最下点温度ＴＣＬ以上に定着ベルト温度が復帰しない場合、実施例２と同じ方法で紙先端定電力値をＰ１からＰ２に増加させる（ＳＴＥＰ−２）。
【０１４２】
ＳＴＥＰ−２で制御してもなお規定最下点温度ＴＣＬ以上に定着ベルト温度が復帰しない場合、紙中でのＰＩＤ制御を禁止して全域を電力Ｐ２固定の定電力制御に切替える（ＳＴＥＰ−３）。
【０１４３】
ＳＴＥＰ−３制御を実行することにより定着ベルト温度が規定最下点温度ＴＣＬ以上に復帰したら、上記と逆の手順（ＳＴＥＰ−３→ＳＴＥＰ−２→ＳＴＥＰ−１→ＳＴＥＰ−０＝デフォルト制御）で電力制御を徐々にデフォルトに復帰させる。復帰途中で規定最下点温度ＴＣＬ以上に定着ベルト温度が低下した場合、復帰を中断して次のステップへ進む。
【０１４４】
図１１に上述した実施例３における温調制御推移フローチャートを示した。上記の動作をプリント終了まで繰り返すことで定着不良が発生することを防止する。
【０１４５】
このように定着ベルト温度を監視しつつ、必要な電力を迅速に投入可能な温調方法に切替えていくことで、時間の経過と共に定着ベルト温度が安定し、画像不良を防止しつつ、実施例１、実施零位２より安定で均一な出力画像を得ることができる。これにより画像不良を防止し、グロス変動も３程度にすることができた。
【０１４６】
実施例３では投入電力不足による定着ベルト温度低下により定着不良が発生する場合について述べたが、逆に投入電力過剰でホットオフセットが発生する場合についても同様の手法を用いることで同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】本発明の実施の形態におけるカラー画像形成装置の概略構成図
【図２】本発明の第一または二の実施の形態における定着装置の断面模式図
【図３】本発明の第一ないし三の実施の形態における定着ヒータ・メインサーミスタ・サブサーミスタの位置関係を示す斜視模型図
【図４】加熱体としてのセラミックヒータの構成模式図
【図５】実施例１の定着ベルト温度推移を示した図（その１）
【図６】実施例１の定着ベルト温度推移を示した図（その２）
【図７】実施例２における定着ヒータへの電力投入の様子を示した図
【図８】実施例２の定着ベルト温度推移を示した図
【図９】本発明の第一の実施の形態における定着装置の立ち上げ電力制御図
【図１０】実施例３における定着ヒータへの電力投入の様子を示した図
【図１１】実施例３における温調制御変更アルゴリズムを示したフローチャート図
【図１２】従来のベルト定着方式において定着ベルト内面当接型のサーミスタを用いた定着装置の断面模式図
【図１３】従来のベルト定着方式の定着装置の断面模式図
【符号の説明】
【０１４８】
１Ｍ、１Ｃ、１Ｙ、１Ｂｋ  画像形成部
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ  感光ドラム
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ  帯電ローラ
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ  現像装置
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ  転写ローラ
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ  ドラムクリーニング装置
１２  定着装置
１６  セラミックヒータ（加熱体）
１８  メインサーミスタ（第一の温度検知手段）
１９  サブサーミスタ（第二の温度検知手段）
２０  定着ベルト（第一の回転体）
２１  制御回路部（ＣＰＵ）
２２  加圧ローラ（第二の回転体）
２８  ヒータ駆動回路部（電力供給部、電源）
４０  中間転写ベルト
４４  ２次転写ローラ
４５  ベルトクリーニング装置
４６  レジストローラ
５０  環境センサ
Ｐ  記録材
Ｎ  （１次）転写部
Ｍ  （２次）転写部
ｔ  トナー
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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