(57)【要約】【課題】定着部の加熱回転体の熱伝導特性に係らず定着性とクイックスタート性を両立できるようにする。【解決手段】記録材Ｐ上にトナー画像ｔを形成する画像形成部Ａと、前記画像形成部に記録材を送り出す記録材送り部Ｂと、通電により発熱する加熱体２０と前記加熱体により加熱される加熱回転体であって弾性層２５２を有する加熱回転体２５と前記加熱回転体を介して前記加熱体とニップ部Ｎを形成するバックアップ部材２６とを有する定着部と、を有し、前記ニップ部で記録材を挟持搬送しつつトナー画像を記録材に加熱定着する画像形成装置において、前記加熱体に通電する電圧が一定であり、前記記録材送り部の記録材の送り出しのタイミングを制御する制御部３１を有し、前記加熱回転体の記録材搬送方向と直交する方向の熱伝導特性に関する情報に応じて、記録材の送り出しタイミングの変更を行うことを特徴とする。【選択図】図１
2011099959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材上にトナー画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部に記録材を送り出す記録材送り部と、通電により発熱する加熱体と前記加熱体により加熱される加熱回転体であって弾性層を有する加熱回転体と前記加熱回転体を介して前記加熱体とニップ部を形成するバックアップ部材とを有する定着部と、を有し、前記ニップ部で記録材を挟持搬送しつつトナー画像を記録材に加熱定着する画像形成装置において、前記加熱体に通電する電圧が一定であり、前記記録材送り部の記録材の送り出しのタイミングを制御する制御部を有し、前記加熱回転体の記録材搬送方向と直交する方向の熱伝導特性に関する情報に応じて、記録材の送り出しタイミングを変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
記録材上にトナー画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部に記録材を送り出す記録材送り部と、通電により発熱する加熱体と前記加熱体により加熱される加熱回転体であって弾性層を有する加熱回転体と前記加熱回転体を介して前記加熱体とニップ部を形成するバックアップ部材とを有する定着部と、を有し、前記ニップ部で記録材を挟持搬送しつつトナー画像を記録材に加熱定着する画像形成装置において、前記加熱体に通電する電圧が可変であり、前記記録材送り部の記録材の送り出しのタイミングを制御する制御部を有し、前記加熱体に通電したときの可変の印加電圧と対応する前記加熱回転体の記録材搬送方向と直交する方向の熱伝導特性に関する情報に応じて、記録材の送り出しタイミングを変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記加熱体の温度を検知する温度検知部材を有し、前記温度検知部材の所定の温度範囲の立ち上がり時間を、前記加熱回転体の記録材搬送方向と直交する方向の熱伝導特性に関する情報として用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記加熱回転体の記録材搬送方向と直交する方向における前記弾性層の厚みの寸法公差を、前記加熱回転体の記録材搬送方向と直交する方向の熱伝導特性に関する情報として用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記加熱回転体の重量公差を、前記加熱回転体の記録材搬送方向と直交する方向の熱伝導特性に関する情報として用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項６】
記録材上にトナー画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部に記録材を送り出す記録材送り部と、通電により発熱する加熱体と前記加熱体により加熱される加熱回転体であって弾性層を有する加熱回転体と前記加熱回転体と共にニップ部を形成するバックアップ部材とを有する定着部と、を有し、前記ニップ部で記録材を挟持搬送しつつトナー画像を記録材に加熱定着する画像形成装置において、前記加熱体に通電する電圧が一定であり、前記記録材送り部の記録材の送り出しのタイミングを制御する制御部を有し、前記加熱回転体の記録材搬送方向と直交する方向の熱伝導特性に関する情報に応じて、記録材の送り出しタイミングを変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
前記加熱回転体の温度を検知する温度検知部材を有し、前記温度検知部材の所定の温度範囲の立ち上がり時間を、前記加熱回転体の記録材搬送方向と直交する方向の熱伝導特性に関する情報として用いることを特徴とする請求項６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、電子写真プリンタ、電子写真複写機などの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の複写機やプリンタには定着装置（定着器）が搭載されている。この定着装置として、セラミックス製の基板上に通電発熱抵抗層を有するヒータと、このヒータに接触しつつ移動する定着フィルムと、定着フィルムを介してヒータとニップ部を形成する加圧ローラと、を有するものがある。特許文献１、特許文献２、特許文献３には、このような構成のフィルム加熱方式の定着装置が記載されている。未定着トナー画像を担持する記録材は定着装置のニップ部で挟持搬送されつつ加熱され、これにより記録材上の画像は記録材に加熱定着される。この定着装置は、ヒータへの通電を開始し定着可能温度まで昇温するのに要する時間が短いというメリットを有する。従って、この定着装置を搭載するプリンタは、プリント指令の入力後、１枚目の画像を出力するまでの時間（ＦＰＯＴ：Ｆｉｒｓｔ  Ｐｒｉｎｔ  Ｏｕｔ  Ｔｉｍｅ）を短くできる。またこのタイプの定着装置は、プリント指令を待つ待機中の消費電力が少ないというメリットもある。高速印刷可能な画像形成装置、或いはカラートナーを用いた画像形成装置に搭載される定着装置では、トナー画像の定着性を十分に満たし定着ムラを防止するために、定着フィルムに、シリコーンゴム等を材料とする弾性層を基層と離型層の間に設けている。特許文献４と特許文献５には、弾性層を有する定着フィルムが開示されている。定着フィルムに弾性層を設けることにより、記録材上のトナー画像がニップ部を通過する際に、弾性層がトナー画像に沿って変形することで、トナー画像が弾性層により包み込まれる。これによりトナー画像に均一に熱を与えることができ、定着ムラが無く高光沢で良質な画像を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−３１３８２号公報
【特許文献２】特開平２−１５７８７８号公報
【特許文献３】特開平４−４４０７５号公報
【特許文献４】特開平１０−１０８９３号公報
【特許文献５】特開平１１−１５３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
定着装置では、トナー画像を加熱定直する加熱回転体として、弾性層を有するフィルム状の定着スリーブ、或いは弾性層を有するローラ状の定着ローラを用いることがある。この場合、定着スリーブ、或いは定着ローラに一旦蓄熱した上で、記録材が通過するときにその蓄えた熱を放出させて、記録材上にトナー画像を加熱定着させる。弾性層を有する定着スリーブ、或いは定着ローラにおいては、基層と表層の厚さが弾性層厚さに比べ薄肉であるため、熱伝導特性のバラツキは弾性層厚みのバラツキの影響を大きく受ける。即ち、弾性層が厚い場合、熱伝導率は小さく、熱容量は大きくなる。一方、弾性層が薄い場合、熱伝導率は大きく、熱容量は小さくなる。定着スリーブ、或いは定着ローラの熱容量が大きい場合、十分に蓄熱されるため、定着性が良好となるが、その一方で所定の定着温度まで温めるための時間が遅くなってしまう。定着スリーブ、或いは定着ローラの熱容量が小さい場合、所定の定着温度まで温めるための時間は早いが、定着スリーブ、或いは定着ローラに蓄熱される熱量だけでは十分でないため、定着不良が発生することがある。この定着不良を発生させないためには、記録材の送り出しタイミングを遅らせるなどの方法で、トナー画像を定着させるために十分な熱量を、定着スリーブ、或いは定着ローラにだけでなく加圧ローラにも蓄熱させる必要がある。しかしながら、記録材の送り出しタイミングを遅らせるという方法では、定着スリーブ、或いは定着ローラの熱容量が大きい場合、元々所定の定着温度まで温める時間が遅いにも係らず、さらに記録材の送り出しタイミングを遅らせることになる。そのため、定着装置のクイックスタート性が悪化してしまう。定着スリーブ、或いは定着ローラにおいて、上記のような弾性層の厚みがばらつくことに起因する問題は、製法の改善及び製造後の選別により対処できるが、製造に要する時間及び製造コストが増大するという問題がある。本発明の目的は、定着部の加熱回転体の熱伝導特性に係らず定着性とクイックスタート性を両立できるようにし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】
【０００５】
上記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、記録材上にトナー画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部に記録材を送り出す記録材送り部と、通電により発熱する加熱体と前記加熱体により加熱される加熱回転体であって弾性層を有する加熱回転体と前記加熱回転体を介して前記加熱体とニップ部を形成するバックアップ部材とを有する定着部と、を有し、前記ニップ部で記録材を挟持搬送しつつトナー画像を記録材に加熱定着する画像形成装置において、前記加熱体に通電する電圧が一定であり、前記記録材送り部の記録材の送り出しのタイミングを制御する制御部を有し、前記加熱回転体の記録材搬送方向と直交する方向の熱伝導特性に関する情報に応じて、記録材の送り出しタイミングの変更を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、定着部の加熱回転体の熱伝導特性に係らず定着性とクイックスタート性を両立できるようにした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】
【０００７】
【図１】（ａ）は実施例１に係る画像形成装置の一例の構成模式図、（ｂ）は実施例１に係る画像形成装置の定着装置の横断側面模式図
【図２】（ａ）は実施例１の画像形成装置に係る記録材送り出しタイミングの変更制御を行うハード構成のブロック図、（ｂ）は実施例２の画像形成装置に係る記録材送り出しタイミングの変更制御を行うハード構成のブロック図
【図３】（ａ）は実施例３に係る画像形成装置の定着装置の横断側面模式図、（ｂ）は実施例３の画像形成装置に係る記録材送り出しタイミングの変更制御を行うハード構成のブロック図
【図４】（ａ）は実施例４に係る画像形成装置の定着装置の横断面模式図、（ｂ）は実施例４の画像形成装置に係る記録材送り出しタイミングの変更制御を行うハード構成のブロック図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
［実施例１］画像形成装置の構成：図１の（ａ）は本実施例１に係る画像形成装置の一例の構成模式図である。この画像形成装置は、１００Ｖの電源電圧で用いられる比較的廉価なレーザープリンタである。本実施例１に示す画像形成装置は、大別して、記録材上にトナー画像を形成する画像形成部Ａと、画像形成部Ａに記録材を送り出す記録材送り部Ｂと、記録材上のトナー画像を記録材に加熱定着する定着部Ｃを有している。画像形成部Ａは、像担持体としてドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）１を有している。この感光ドラム１は、画像形成装置の筐体を構成する画像形成装置本体（以下、装置本体と記す）Ｍに回転自在に支持されている。感光ドラム１の外周面（表面）の周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電ローラ（帯電部材）２と、レーザースキャナ（露光手段）３と、現像装置（現像手段）４と、転写ローラ（転写部材）５と、クリーニング装置（クリーニング手段）６が配設されている。記録材送り部Ｂは、送出しローラ１１を有している。この送出しローラ１１は、搬送駆動モータ３２（図２の（ａ）参照）によって矢印方向に所定のタイミングで回転され、カセット７に積載収納されている記録材Ｐを1枚ずつ分離して搬送ローラ８に送り出すようになっている。そしてこの搬送ローラ８から記録材Ｐの搬送経路に沿って順に、トップセンサ９と、搬送ガイド１０と、定着部（以下、定着装置と記す）Ｃ、搬送ローラ１２と、排出ローラ１３と、排出トレイ１４が配設されている。
【０００９】
本実施例１の画像形成装置は、画像形成部Ａと記録材送り部Ｂと定着装置Ｃなどを制御する制御部（制御手段）３１を有している。制御部３１はＣＰＵとＲＯＭやＲＡＭなどのメモリからなり、メモリには画像形成に必要な各種プログラムが記憶されている。この制御部３１は、ホストコンピュータなどの外部装置からプリント信号を取り込み、そのプリント信号に基づいて所定の画像形成制御シーケンスを実行する。これによりドラムモータが回転駆動され、感光ドラム１は所定の周速度（プロセススピード）で矢印方向に回転する。回転された感光ドラム１表面は、帯電ローラ２によって所定の極性・電位に一様に帯電される。この感光ドラム１表面の帯電面に対しレーザースキャナ３が画像情報に基づいてレーザー光Ｌを走査し、感光ドラム１表面を露光する。そしてこの露光によって露光部分の電荷が除去され、感光ドラム１表面に静電潜像が形成される。現像装置４は、現像ローラ４１と、トナーを収納するトナー容器４２などを有している。この現像装置４は、現像ローラ４１に現像バイアス電源（不図示）よりバイアスが印加されることによって感光ドラム１表面の静電潜像にトナーを電位差を利用して付着させ静電潜像をトナー画像として現像する。感光ドラム１表面に形成されたトナー画像は、転写ローラ５によって記録材Ｐに転写される。また記録材送り部Ｂに設けられている搬送駆動モータ３２が回転駆動され、送出しローラ１１はカセット７から記録材Ｐを搬送ローラ８に送り出す。この記録材Ｐは搬送ローラ８によって搬送され、トップセンサ９を介して感光ドラム１表面と転写ローラ５の外周面（表面）との間の転写ニップ部に搬送される。このとき記録材Ｐはトップセンサ９によって先端が検知され、感光ドラム１表面に形成されたトナー画像の転写タイミングと同期が取られる。また、転写ローラ５には転写バイアスが印加され、これにより感光ドラム１表面のトナー画像が記録材Ｐ上の所定の位置に転写される。未定着のトナー画像が転写された記録材Ｐは搬送ガイド１０に沿って定着装置Ｃに搬送され、この定着装置Ｃで記録材Ｐ上のトナー画像が加熱及び加圧されて記録材Ｐ上に加熱定着される。トナー画像が加熱定着された記録材Ｐは、搬送ローラ１２、排出ローラ１３の順に搬送されて装置本体Ｍ上面の排出トレイ１４に排出される。トナー画像を記録材Ｐに転写した後の感光ドラム１表面は、感光ドラム１表面に残留している転写残トナーがクリーニング装置６のクリーニングブレード６１によって除去され、次の画像形成に供される。以上の動作を繰り返すことで順次プリントを行うようになっている。本実施例１の画像形成装置は、２２枚／分（プロセススピード１５０ｍｍ／ｓｅｃ）のプリント速度でプリントを行うことができるように構成されている。
【００１０】
定着装置の構成：以下の説明において、定着装置及びこの定着装置を構成する部材に関し、長手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向である。短手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と平行な方向である。長さとは長手方向の寸法である。幅とは短手方向の寸法である。記録材に関し、幅方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向である。幅とは幅方向の寸法である。
【００１１】
図１の（ｂ）は本実施例１に係る画像形成装置の定着装置の横断側面模式図である。本実施例１の定着装置Ｃは、加熱体としてのセラミックスヒータ２０と、支持部材としてのヒータホルダ２９と、加熱回転体としてのエンドレスの定着スリーブ２５と、加圧回転体（バックアップ部材）としての加圧ローラ２６などを有している。ヒータホルダ２９は、剛性を有する耐熱性材料によって横断面略樋形状に形成されている。そしてヒータホルダ２９の短手方向中央の下面に設けられた溝部２９ａでセラミックスヒータ（以下、ヒータと記す）２０を支持している。定着スリーブ２５は、ヒータ２０を支持させたヒータホルダ２９の外周にルーズに外嵌されている。加圧ローラ２６は、定着スリーブ２５の下方で定着スリーブ２５と平行に配置されている。そしてこの加圧ローラ２６とヒータ２０とで定着スリーブ２５をその状態に加圧ローラ２６を所定の加圧機構（不図示）によりヒータ２０側に加圧している。これにより加圧ローラ２６の外周面（表面）を定着スリーブ２５の外周面（表面）に加圧状態に接触させ後述の弾性層２６２を弾性変形させることによって定着スリーブ２５表面と加圧ローラ２６表面との間に所定幅の定着ニップ部（ニップ部）Ｎを形成している。
【００１２】
加圧ローラ２６、ヒータ２０、ヒータホルダ２９、定着スリーブ２５について、更に詳しく説明する。加圧ローラ２６は、芯軸部２６１の外周に弾性層２６２を有し、弾性層２６２の外周に離型層２６３を有している。加圧ローラ２６の外径は約１８ｍｍである。芯軸部２６１の材料は、アルミニウム、鉄などを用いてもよいし、或いは高強度、低熱容量で断熱効果の高いセラミックス多孔質体を用いてもよい。弾性層２６２は、シリコーンゴムを材料とするソリッドゴム層であってもよいし、或いは断熱効果を持たせるためにシリコーンゴムを発泡して形成されたスポンジ層であってもよい。また弾性層２６２は、より断熱効果を持たせるために、シリコーンゴム層内に中空フィラーや吸水性ポリマーおよび水を添加することで形成された多孔質を有する気泡ゴム層であっても良い。この際、加圧ローラ２６の熱容量が大きく、さらに熱伝導率が少しでも大きいと、定着スリーブ２５表面から熱を吸収しやすくなって定着スリーブ２５の表面温度が上昇しにくくなる。定着スリーブ２５の表面温度の立ち上がり時間を短縮することにより定着スリーブ２５のクイックスタート性を向上させるためには、定着スリーブ２５の表面温度が速やかに上昇する構成が望まれる。即ち、加圧ローラ２６はできるだけ低熱容量で熱伝導率が低く断熱効果の高い材質の方が、定着スリーブ２５の表面温度の立ち上がり時間の短縮に有利である。一方で、定着装置Ｃをカラー画像形成装置や高速印刷可能な画像形成装置に搭載する場合には、加圧ローラ２６からの熱の供給がグロスや定着性の向上に必要であるため、加圧ローラ２６の熱容量・熱伝導率はある程度高いほうが望ましい。即ち、加圧ローラ２６の熱容量・熱伝導率は、画像形成装置の印字スピードなどを考慮して適切な値に設定されるものである。離型層２６３の材料としてはフッ素樹脂などが用いられている。加圧ローラ２６の長さは記録材Ｐの幅よりも長い。
【００１３】
ヒータ２０は、窒化アルミニウム、アルミナなどの細長い耐熱性のヒータ基板２１を有している。そしてこのヒータ基板２１の表面（定着ニップ部Ｎ側の面）に通電により発熱する通電発熱抵抗層としての抵抗体パターン２２を例えば印刷によってヒータ基板２１の長手方向に沿って形成している。そしてその抵抗体パターン２２表面を保護層としてのガラス層２３で被覆している。また、ヒータ基板２１の裏面（定着ニップ部Ｎと反対側の面）には、ヒータ２０の温度を検知する温度検知部材としてのサーミスタ２４が配設されている。このヒータ２０のヒータ基板２１及び抵抗体パターン２２長さは記録材Ｐの幅よりも長い。
【００１４】
ヒータホルダ２９の材料として、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫなどの耐熱性樹脂が用いられている。このヒータホルダ２９は、上述したように横断面略樋形状に形成されることによって、ヒータ２０を支持する支持部材として作用するとともに定着スリーブ２５の回転をガイドするガイド部材としても作用する。
【００１５】
定着スリーブ２５は、図１の定着スリーブ層構成図に示すように、内側から基層２５１、弾性層２５２、離型層２５３が設けられた複層構造を有するエンドレスのフィルム状の部材である。基層２５１は薄肉の可撓性を有するエンドレスのフィルムである。基層２５１の材料として、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ等の薄肉耐熱性樹脂が用いられている。また基層２５１の材料として、より熱伝導性を高めるために、ＳＵＳ、Ｎｉ等の薄肉金属を用いてもよい。本実施例１では、基層２５１の材料にＳＵＳを用いた。また基層２５１は熱容量を小さくすることで定着スリーブ２５のクイックスタート性を満足させ、さらに一定の機械的強度も満足させる必要があるため、厚みは５μｍ以上１００μｍ以下、好ましくは２０μｍ以上８５μｍ以下とすることが望ましい。本実施例１においては、基層２５１の厚さを３５μｍ±５μｍとした。基層２５１の外周にはシリコーンゴム等で形成される弾性層２５２が形成されている。弾性層２５２を設けることで、高光沢で定着ムラのない良質画像を得ることが可能になる。本実施例１では、弾性層３１として厚さ２００μｍのシリコーンゴムを基層２５１の外周に被覆した。すなわち、弾性層２５２が定着ニップ部Ｎで記録材Ｐ上のトナーや、記録材Ｐの紙繊維の形状に対して変形し、未定着のトナー画像を包み込むことによって、トナー画像に対して均一に熱を与えることができるようになる。特にハーフトーン画像などで定着ムラの発生を抑え、また、トナー画像を記録材Ｐ上に均一に定着させることで、高光沢な画像を得ることができる。弾性層２５２の厚みは薄すぎると弾性が十分に発揮できないため、高光沢で定着ムラのない画像を得ることができず、厚すぎると定着スリーブ２５の熱容量が大きくなってしまい、定着スリーブ２５のクイックスタート性が低下してしまう。そのため、弾性層２５２の厚みとしては、３０μｍ以上５００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以上３００μｍ以下とすることが望ましい。本実施例１の弾性層２５２の厚みは２００μｍであり、この弾性層２５２の厚み公差は±５０μｍである。一方で、弾性層２５２はシリコーンゴム単体では熱伝導率が低い。熱伝導率が低いと、ヒータ２０から記録材Ｐに対して効果的に熱を伝えることが困難になり、加熱不足による定着ムラなどの画像不良を生じるおそれがある。そのため、本実施例１では、弾性層２５２の熱伝導率を上げるために、弾性層２５２に高熱伝導性フィラー（以下フィラーと称する）を混入させる構成とした。フィラーとしては、ＳｉＣ、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＭｇＯ、カーボン等が用いられる。これらのフィラーは単一で用いても良いし、２種類以上を混合物として使用してもよい。これらフィラーを弾性層２５２に混入させることで、弾性層２５２に導電性を付与することも可能である。弾性層２５２の外周には、パーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン樹脂（ＦＥＰ）等のフッ素樹脂から形成される離型層２５３が設けられている。本実施例１では、厚さ１５μｍ±５μｍのＰＦＡを弾性層２５２の外周にコーティングした。離型層２５３は、１〜５０μｍ程度の厚���であることが好ましく、チューブを被覆させたものでも、表面を塗料でコートしたものであってもよい。
【００１６】
定着装置の加熱定着動作：図２の（ｂ）において、回転駆動部２８に設けられているＣＰＵ２８２がプリント信号の入力に応じて定着駆動モータ２８１を回転駆動する。定着駆動モータ２８１の回転駆動により加圧ローラ２６の芯軸部２６１の長手方向一端部に設けられている駆動ギア（不図示）が回転され、これにより加圧ローラ２６は矢印方向へ所定の周速度（プロセススピード）で回転する。この加圧ローラ２６の回転は、定着ニップ部Ｎにおける加圧ローラ２６表面と定着スリーブ２５表面との摩擦力によって、定着スリーブ２５表面に伝わる。これにより定着スリーブ２５は定着スリーブ２５の内周面（内面）がヒータ２０のガラス層２３の表面と接触しながら加圧ローラ２６の回転に追従してヒータホルダ２９の周りを回転する。また、通電制御部２７に設けられているＣＰＵ２７１がプリント信号の入力に応じてトライアック２７２をＯＮする。トライアック２７２がＯＮすることによりヒータ２０の抵抗体パターン２２に通電される。これにより抵抗体パターン２２が発熱しヒータ２０は急速に昇温する。ヒータ２０の熱は回転している定着スリーブ２５に伝わり、その熱によって定着スリーブ２５は加熱される。サーミスタ２４はヒータ基板２１の裏面温度を検知し信号を出力する。ＣＰＵ２７１はサーミスタ２４からの出力信号を取り込み、この出力信号に基づいてヒータ２０が所定の定着温度（目標温度）を維持するようにトライアック２７２を制御してヒータ２０の温調を行う（温調制御）。本実施例１では定着温度を１８０℃に設定している。加圧ローラ２６と定着スリーブ２５を回転させ、かつヒータ２０を温調している状態(以下、通紙前回転状態と記す）において、未定着のトナー画像ｔを担持する記録材Ｐがトナー画像担持面を上側にして定着ニップ部Ｎに通紙（導入）される。記録材Ｐは定着ニップ部Ｎで定着スリーブ２５表面と加圧ローラ２６表面とにより挟持搬送される。そしてこの搬送過程においてトナー画像ｔは定着スリーブ２５の熱と定着ニップ部Ｎの圧力を受けることによって記録材Ｐ上に加熱定着される。
【００１７】
定着スリーブの熱伝導特性の説明：弾性層２５２を有する薄肉フィルムを定着スリーブ２５として用いる場合、定着スリーブに一旦蓄熱した上で、記録材Ｐが定着ニップ部Ｎを通過するときに、その蓄えた熱を放出させて記録材Ｐにトナー画像ｔを加熱定着する。このため、定着スリーブ２５の熱容量を適切に管理することが重要である。定着スリーブ２５において、熱容量が小さい場合は、トナー画像ｔを記録材Ｐに加熱定着させるために必要な熱量が定着スリーブ２５に蓄えられず定着不良を生じるおそれがある。一方、熱容量が大き過ぎる場合は、定着スリーブ２５を温めるために時間がかかってしまいクイックスタート性が低下してしまう。本実施例１の定着スリーブ２５では、上述したように、基層２５１と離型層２５３の厚さがそれぞれ、３０μｍ、１５μｍと薄肉であるため、基層２５１及び離型層２５３のみでの熱容量は小さい。従って、定着スリーブ２５の熱容量は、弾性層２５２の厚さの影響を大きく受けることになる。つまり、基層２５１と離型層２５３の厚さが弾性層２５２の厚さに比べ薄肉であるため、定着スリーブ２５の厚さ方向の熱伝導特性のバラツキは弾性層２５２の厚みのバラツキの影響を大きく受ける。ここで、定着スリーブ２５の厚さ方向の熱伝導特性とは、定着スリーブ２５の記録材搬送方向と直交する方向の定着スリーブ２５内面（基層２５１の内周面）から定着スリーブ２５表面(離型層２５３の外周面）までの熱伝導率を指す。例えば、本実施例１のように弾性層２５２の厚みが２００μｍ±５０μｍである場合、弾性層２５２の厚みの公差上限の定着スリーブ２５の熱容量は公差下限の約１．５倍となる。この場合、弾性層２５２の厚み公差が下限の定着スリーブ２５では、定着スリーブ２５の熱容量が小さいため定着不良が発生していた。この定着不良を改善するためには、記録材送り部Ｂの記録材送り出しタイミングに延長時間（以下、ウェイトタイムと称する）を設定し、記録材Ｐ上にトナー画像ｔを加熱定着させるために十分な熱量を、加圧ローラ２６に蓄熱する方法が効果的である。しかし、定着スリーブ２５の弾性層２５２の厚みに係らず、一律でウェイトタイムを設定してしまうと、次のような問題が生じる。弾性層２５２の厚み公差が上限の定着スリーブ２５では、もともと弾性層２５２の熱容量が大きく、定着スリーブ２５が温まるまでに時間がかかる上に、ウェイトタイムを取るため、クイックスタート性が満たされないという問題が発生する。つまり、弾性層２５２を有する定着スリーブ２５では、弾性層２５２の厚みのバラツキによって、弾性層２５２の厚み公差の上限と下限とで定着性とクイックスタート性を両立できない、という問題点があった。
【００１８】
記録材送り出しタイミングの変更制御の説明：本実施例１の画像形成装置は、上記の問題を解決するために、定着スリーブ２５の厚さ方向の熱伝導特性に関する情報に応じて、記録材Ｐの送り出しタイミングを変更するようにしている。本実施例１では、定着スリーブ２５の厚さ方向の熱伝導特性に関する情報として、サーミスタ２４の所定の検知温度範囲における立ち上がり時間を用いている。以下、この立ち上がり時間をサーミスタ立ち上がり時間と記す。図２の（ａ）は本実施例１の画像形成装置に係る記録材送り出しタイミングの変更制御を行うハード構成のブロック図である。制御部３１のメモリには、後述する表１に示されるサーミスタ立ち上がり時間−ウェイトタイム設定テーブルが記憶されている。このテーブルには、定着スリーブ２５の弾性層２５２の厚みのバラツキに対応するように６つのモードａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆが設定されている。そしてこの６つのモードａ〜ｆには、それぞれ、定着スリーブ２５の弾性層２５２の厚みのバラツキに対応させてサーミスタ立ち上がり時間が設定されている。このサーミスタ立ち上がり時間は、サーミスタ２４が１００℃を検知してから１５０℃を検知するまでに要した時間である。そしてこの６つのモードａ〜ｆのサーミスタ立ち上がり時間毎に、サーミスタ立ち上がり時間に応じて記録材送り部Ｂの搬送駆動モータ３２の回転駆動の開始タイミングを変更するためのウェイトタイムが設定されている。本実施例１の画像形成装置では、定着装置Ｃの通紙前回転状態において、制御部３１は、サーミスタ２４からの出力信号に基づいて、サーミスタ２４が１００℃を検知してから１５０℃を検知するまでに要したサーミスタ立ち上がり時間をモニタする。そして上記テーブルよりこのモニタ時間と等しいサーミスタ立ち上がり時間を求め、このサーミスタ立ち上がり時間と対応するウェイトタイムだけ搬送駆動モータ３２の回転駆動の開始タイミングを遅らせる。このように搬送駆動モータ３２の回転駆動の開始タイミングをウェイトタイムだけ遅らせることにより、記録材送り部Ｂの記録材Ｐの送り出しタイミングを変更している。
【００１９】
本実施例１の画像形成装置では、ヒータ２０に通電するときの電圧（入力電圧）は１００Ｖであり一定である。この場合、通紙前回転時のサーミスタ立ち上がり時間は定着スリーブ２５の熱容量の影響を大きく受ける。即ち、定着スリーブ２５の熱容量が小さい場合、定着スリーブ２５が温まりやすいため、単位時間当たりのサーミスタ２４の温度変化量が大きくなり、サーミスタ２４の立ち上がり時間が短くなる。一方、定着スリーブ２５の熱容量が大きい場合、定着スリーブ２５が温まりにくいため、単位時間当たりのサーミスタ２４の温度変化量が小さくなり、サーミスタ２４の立ち上がり時間が長くなる。従って、表１に示すように、サーミスタ立ち上がり時間が短い場合はウェイトタイムを長く取り、逆にサーミスタ立ち上がり時間が遅い場合は、ウェイトタイムを短く取るように設定する。これにより、定着スリーブ２５の弾性層２５２の厚みのバラツキに係らず定着性とクイックスタート性を両立することができる。なお、表１に示すモードのａ〜ｆはユーザーが任意に設定可能であっても良い。
【００２０】
【表１】
2011099959.tif 000003
【００２１】
本実施例１の画像形成装置と従来の画像形成装置との比較結果：本実施例１の画像形成装置のように、サーミスタ立ち上がり時間に応じてウェイトタイムを変更するようにした場合の効果を検証した。表２に、本実施例１の画像形成装置、従来例１の画像形成装置及び従来例２の画像形成装置における定着スリーブの定着性とクイックスタート性を比較した結果を示す。ここで、従来例１の画像形成装置は、サーミスタ立ち上がり時間に係らずウェイトタイムを取らないようにした点を除いて、本実施例１の画像形成装置と同じ構成としてある。従来例２の画像形成装置は、サーミスタ立ち上がり時間に係らずウェイトタイムを一律で０．６秒取るようにした点を除いて、本実施例１の画像形成装置と同じ構成としてある。ここで、表２の弾性層公差下限の定着性において、○は定着不良がないレベルを示し、×は定着不良が発生し実用上問題があるレベルを示す。弾性層公差上限のクイックスタート性において、プリント信号を入力してから１枚目の記録材がプリントアウトされるまでの時間が、○は８．０秒以下である場合を示し、×は８．０秒以上である場合を示す。本検証を行った条件を詳述する。本検証で用いた画像形成装置は、プリントスピード２２枚／分、搬送スピード１５０ｍｍ／Ｓｅｃ、定着スリーブの加圧ローラへの加圧力は１３２．３Ｎ（１３．５ｋｇｆ）、ニップ幅は６．７ｍｍ、試験環境は室温２３℃湿度５０％である。そして記録材にはＸＥＲＯＸ４２００（普通紙、レターサイズ、坪量７５ｇ／ｍ２）を用いた。また、ヒータはヒータ基板の裏面（定着スリーブと摺擦しない方の表面）の温度が１８０℃になるように一定に温調した。また、電源電圧は１００Ｖで一定とした。
【００２２】
表２に示すように、従来例１のようにウェイトタイムを取らなかった場合において、弾性層公差上限の場合はクイックスタート性は満たされるが、弾性層公差下限の場合に定着不良が発生した。一方、従来例２のように、サーミスタ立ち上がり時間に係らず一律でウェイトタイムを０．６秒に設定した場合において、弾性層公差下限の場合は定着性は満たされるが、弾性層公差上限の場合にクイックスタート性が満たされない。これに対して、本実施例１のようにウェイトタイムを表１に従って変更するようにした場合、従来例１と従来例２の問題を解決できる。定着スリーブ２５の弾性層２５２の厚さが１５０μｍとなる弾性層公差下限の場合、定着スリーブ２５は熱容量が小さいため速やかに温まり、サーミスタ２４の検知温度が１００℃から１５０℃に達するまでの時間は２．０秒であった。これは、表１中のモードａに相当するためウェイトタイムは０．６秒となる。この場合、定着スリーブ２５及び加圧ローラ２６に記録材Ｐ上のトナー画像ｔを加熱定着させるために十分な熱量を蓄熱することができるため、表２に示すように定着性を満足する。一方、定着スリーブ２５の弾性層２５２の厚さが２５０μｍとなる弾性層公差上限の場合、定着スリーブ２５の熱容量が大きいため加熱するための時間がかかり、サーミスタ２４の検知温度が１００℃から１５０℃に達するまでの時間は２．９秒であった。これは、表１中のモードｆに相当するためウェイトタイムは「なし」であり、表２に示すようにクイックスタート性は満たされる。
【００２３】
【表２】
2011099959.tif 000004
【００２４】
本実施例１の画像形成装置のように、サーミスタ立ち上がり時間に応じてウェイトタイムを変更することにより、定着スリーブ２５の弾性層厚さが公差下限の場合の定着性と公差上限の場合のクイックスタート性を満たすことができる。従って、本実施例１の画像形成装置によれば、定着スリーブ２５の弾性層厚さのバラツキによらず定着スリーブ２５の定着性能とクイックスタート性能を両立することが可能になる。本実施例１では、ヒータ２０の温度をサーミスタ２４で検知しフィードバックする構成を説明したが、定着スリーブ２５の温度をサーミスタ（不図示）で検知しフィードバックする構成であっても同様の作用効果を得ることができる。この場合、サーミスタとして、定着スリーブ内面又は定着スリーブ表面に接触させて定着スリーブの温度を検知するタイプのもの、或いは定着スリーブ内面又は定着スリーブ表面に非接触で定着スリーブの温度を検知するタイプのものを用いることができる。
【００２５】
[実施例２]
画像形成装置の他の例を説明する。本実施例２に示す画像形成装置は、実施例１のサーミスタ立ち上がり時間−ウェイトタイム設定テーブルに代えて、表３に示す弾性層厚さ−ウェイトタイム設定テーブルを用いている。本実施例２では、実施例１の画像形成装置と同じ部材・部分に同一の符号を付して再度の説明を省略する。
【００２６】
記録材送り出しタイミングの変更制御の説明：本実施例２の画像形成装置は、定着スリーブ２５の厚さ方向の熱伝導特性に関する情報として、定着スリーブ２５の弾性層２５２の厚さを用いている。そしてこの定着スリーブ２５の弾性層２５２の厚さに応じて、記録材の送り出しタイミングを変更するようにしている。図２の（ｂ）は本実施例２の画像形成装置に係る記録材送り出しタイミングの変更制御を行うハード構成のブロック図である。制御部３１のメモリには、後述する表２に示される弾性層厚さ−ウェイトタイム設定テーブルが記憶されている。このテーブルは、定着スリーブ２５の弾性層２５２の厚さのバラツキに対応するように６つのモードａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆが設定されている。そしてこの６つのモードａ〜ｆには、それぞれ、定着スリーブ２５の弾性層２５２の厚みのバラツキが弾性層厚さとして設定されている。そしてこの弾性層厚さ毎に、弾性層厚さに応じて記録材送り部Ｂの搬送駆動モータ３２の回転駆動の開始タイミングを変更するためのウェイトタイムが設定されている。弾性層厚さは、マイクロメータ等を用いて定着スリーブ２５の全体の厚さを測定し、この測定値から基層厚さ（３５μｍ）と表層厚さ（１０μｍ）を引いたものである。ここで、基層２５１と表層２５３の厚さの公差は、弾性層２５２の厚さの公差に比べて小さいため、無視することができる。画像形成装置組立工場の所定の製造ラインで制御部３１は画像形成装置に搭載される。また定着装置Ｃを画像形成装置に搭載する前に測定された定着スリーブ２５の弾性層２５２の測定厚さがオペレータによって所定の入力装置３３に入力される。画像形成装置に搭載された制御部３１は、入力装置３３からの出力信号を取り込み、この出力信号に基づいて上記テーブルより弾性層２５２の測定厚さと等しい弾性層厚さを求める。そして上記テーブルよりこの弾性層厚さと対応するウェイトタイムを求め、このウェイトタイムをメモリに記憶する。本実施例２の画像形成装置では、制御部３１は、プリント信号の入力に応じてメモリからウェイトタイムを読み出し、定着装置Ｃの通紙前回転状態において、このウェイトタイムだけ搬送駆動モータ３２の回転駆動の開始タイミングを遅らせる。このように搬送駆動モータ３２の回転駆動の開始タイミングをウェイトタイムだけ遅らせることにより、記録材送り部Ｂの記録材Ｐの送り出しタイミングを変更している。
【００２７】
本実施例２の画像形成装置では、ヒータ２０に通電するときの電圧（入力電圧）は１００Ｖであり一定である。この場合、定着スリーブ２５の基層２５１と離型層２５３の厚さが弾性層２５２の厚さに比べ薄肉であるため、厚さ方向の定着スリーブ２５の熱伝導特性のバラツキは弾性層厚さのバラツキの影響を大きく受ける。即ち、弾性層が厚い場合、熱伝導性は小さく、熱容量は大きくなる。熱容量が大きい場合、十分に定着スリーブに蓄熱されるため、トナー画像の記録材への定着性は良好となるが、定着スリーブを所定の定着温度まで温めるための時間が長くなってしまう。一方、弾性層が薄い場合、熱伝導性は大きく、熱容量は小さくなる。熱容量は小さい場合、定着スリーブを所定の定着温度まで温めるための時間は短いが、定着スリーブに蓄熱される熱量だけでは十分でないため、トナー画像に定着不良が発生することがある。従って、表３に示すように、弾性層が薄い場合はウェイトタイムを長く取り、逆に弾性層が厚い場合は、ウェイトタイムを短く取るように設定する。これにより定着スリーブ２５の弾性層２５２の厚みのバラツキに係らず、定着スリーブ２５の定着性とクイックスタート性を両立することができる。なお、表３に示すモードのａ〜ｆはユーザーが任意に設定可能であっても良い。
【００２８】
【表３】
2011099959.tif 000005
【００２９】
本実施例２の画像形成装置と従来の画像形成装置との比較結果：本実施例１の画像形成装置のように、定着スリーブ２５の弾性層厚さに応じてウェイトタイムを変更するようにした場合の効果を検証した。表４に、本実施例２の画像形成装置、従来例１の画像形成装置及び従来例２の画像形成装置の定着スリーブの定着性とクイックスタート性を比較した結果を示す。ここで、従来例１の画像形成装置は、定着スリーブの弾性層厚さに係らずウェイトタイムを取らないようにした点を除いて、本実施例２の画像形成装置と同じ構成としてある。従来例２の画像形成装置は、定着スリーブの弾性層厚さに係らずウェイトタイムを一律で０．６秒取るようにした点を除いて、本実施例２の画像形成装置と同じ構成としてある。ここで、表４の弾性層公差下限の定着性において、○は定着不良がないレベルを示し、×は定着不良が発生し実用上問題があるレベルを示す。弾性層公差上限のクイックスタート性において、プリント信号を入力してから１枚目の記録材がプリントアウトされるまでの時間が、○は８．０秒以下である場合を示し、×は８．０秒以上である場合を示す。本検証で用いた画像形成装置の条件は、実施例１の場合と同じである。
【００３０】
表４に示すように、従来例１のようにウェイトタイムを取らなかった場合において、弾性層公差上限の場合はクイックスタート性は満たされるが、弾性層公差下限の場合に定着不良が発生した。一方、従来例２のように、サーミスタ立ち上がり時間に係らず一律でウェイトタイムを０．６秒に設定した場合において、弾性層公差下限の場合は定着性は満たされるが、弾性層公差上限の場合にクイックスタート性が満たされない。これに対して、本実施例２のようにウェイトタイムを表３に従って変更するようにした場合、従来例１と従来例２の問題を解決できる。即ち、定着スリーブ２５の弾性層測定厚さが１５０μｍとなる弾性層公差下限の場合、定着スリーブ２５は熱容量が小さいため速やかに温まる。これは、表３中のモードａに相当するためウェイトタイムは０．６秒となる。この場合、定着スリーブ２５及び加圧ローラ２６に記録材Ｐ上のトナー画像ｔを加熱定着させるために十分な熱量を蓄熱することができるため、表４に示すように定着性を満足する。一方、弾性層測定厚さが２５０μｍとなる弾性層公差上限の場合、定着スリーブ２５は熱容量が大きいため加熱に時間がかかる。これは、表３中のモードｆに相当するためウェイトタイムは「なし」であり、表４に示すようにクイックスタート性は満たされる。
【００３１】
【表４】
2011099959.tif 000006
【００３２】
本実施例２の画像形成装置のように、定着スリーブ２５の弾性層厚さに応じてウェイトタイムを変更することにより、定着スリーブ２５の弾性層厚さが公差下限の場合の定着性と公差上限の場合のクイックスタート性を満たすことができる。従って、本実施例２の画像形成装置によれば、定着スリーブ２５の弾性層厚さがばらついた場合でも、定着スリーブ２５の定着性能とクイックスタート性能を両立することが可能になる。本実施例２では、定着スリーブ２５の厚さ方向の熱伝導特性に関する情報として弾性層２５２の厚みの寸法公差を用いているが、定着スリーブ２５の厚さ方向の熱伝導特性に関する情報はこれに限られず下記のものを用いることができる。即ち、定着スリーブ２５内面から定着スリーブ表面までの厚みの寸法公差、或いは定着スリーブ２５の重量公差を用いることができる。
【００３３】
［実施例３］
画像形成装置の他の例を説明する。本実施例３に示す画像形成装置は、実施例１のサーミスタ立ち上がり時間−ウェイトタイム設定テーブルに代えて、表５に示すサーミスタ立ち上がり時間−動作電圧−ウェイトタイム設定テーブルを用いている。本実施例３では、実施例１の画像形成装置と同じ部材・部分には同一の符号を付して再度の説明を省略する。本実施例３の画像形成装置は、電源電圧が８５Ｖ以上１３０Ｖ未満の電源電圧のうち任意の電源電圧で使用可能であって、低速から高速まで印刷動作が可能なレーザープリンタである。このため、本実施例３の画像形成装置は、実施例１の画像形成装置とは異なり、ヒータ２０に通電するときの電圧が一定とは限らない。つまりヒータ２０に通電するときの電圧（入力電圧）は可変である。従って、本実施例３の画像形成装置では、実施例１の画像形成装置のようにサーミスタ立ち上がり時間だけを用いて定着スリーブ２５の熱容量を推測することは困難である。本実施例３の画像形成装置では、定着温度を２３０℃に設定している。
【００３４】
記録材送り出しタイミングの変更制御の説明：本実施例３の画像形成装置は、上記の問題を解決するために、以下のような構成とした。即ち、定着スリーブ２５の厚さ方向の熱伝導特性に関する情報として、画像形成装置の動作電圧と対応するサーミスタ２４の所定の温度範囲におけるサーミスタ立ち上がり時間を用いる。そしてこのサーミスタ立ち上がり時間に応じて、記録材Ｐの送り出しタイミングを変更するようにしている。図３において、（ａ）は本実施例３に係る画像形成装置の定着装置の横断側面模式図、（ｂ）は本実施例３の画像形成装置に係る記録材送り出しタイミングの変更制御を行うハード構成のブロック図である。制御部３１のメモリには、後述する表５に示されるサーミスタ立ち上がり時間−動作電圧−ウェイトタイム設定テーブルが記憶されている。このテーブルは、定着スリーブ２５の弾性層２５２の厚みのバラツキに対応するように６つのモードａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆが設定されている。またテーブルには、６つの各モードａ〜ｆに対応させて、８５Ｖ以上１３０Ｖ未満の電源電圧を４つのグループに分けた動作電圧が設定されている。この６つのモード〜ｆには、それぞれ、定着スリーブ２５の弾性層２５２の厚みのバラツキに対応させてサーミスタ２４の所定の検知温度範囲におけるサーミスタ立ち上がり時間が設定されている。そしてこの６つのモードａ〜ｆのサーミスタ立ち上がり時間と４つの動作電圧に対応するように、記録材送り部Ｂの搬送駆動モータ３２の回転駆動の開始タイミングを変更するためのウェイトタイムが設定されている。本実施例３では、サーミスタ２４の所定の温度範囲におけるサーミスタ立ち上がり時間として、サーミスタ２４が１００℃を検知してから１８０℃を検知するまでに要した時間を設定している。上記４つの動作電圧として、８５Ｖ以上９５Ｖ未満、９５Ｖ以上１０５Ｖ未満、１０５Ｖ以上１２５Ｖ未満、１２５Ｖ以上１３０Ｖ未満の電圧を設定している。そして通電制御部２７のトライアック２７２とヒータ２０の抵抗体パターン２２との間の通電回路中に電力検知部材(電圧検出部材）としての電圧センサ３４（図３の（ａ））を設けている。この電圧センサ３４はトライアック２７２からヒータ２０に印加される電圧（印加電圧）を検知し信号を出力する。本実施例３の画像形成装置では、定着装置Ｃの通紙前回転状態において、制御部３１は、電圧センサ３４からの出力信号に基づいて、画像形成装置の動作電圧をモニタする。また制御部３１は、サーミスタ２４からの出力信号に基づいて、サーミスタ２４が１００℃を検知してから１８０℃を検知するまでのヒータ２０の立ち上がり時間をモニタする。そして上記テーブルよりモニタ動作電圧と等しい動作電圧を求めると共にモニタ時間と等しいヒータ立ち上がり時間を求め、この動作電圧及びヒータ立ち上がり時間のそれぞれに対応するウェイトタイムだけ搬送駆動モータ３２の回転駆動の開始タイミングを遅らせる。このように搬送駆動モータ３２の回転駆動の開始タイミングを遅らせることにより、記録材送り部Ｂの記録材Ｐの送り出しタイミングを変更している。なお、表５に示すモードのａ〜ｆはユーザーが任意に設定可能であってもよい。
【００３５】
【表５】
2011099959.tif 000007
【００３６】
本実施例３の画像形成装置と従来の画像形成装置との比較結果：本実施例１の画像形成装置のように、画像形成装置の動作電圧に対応するサーミスタ立ち上がり時間に応じてウェイトタイムを変更するようにした場合の効果を検証した。表６に、８５Ｖ、１００Ｖ、１２０Ｖの各動作電圧で、本実施例３の画像形成装置、従来例１の画像形成装置及び従来例２の画像形成装置の定着スリーブの定着性とクイックスタート性を比較した結果を示す。ここで、従来例１の画像形成装置は、画像形成装置の動作電圧に対応するサーミスタ立ち上がり時間に係らずウェイトタイムを取らないようにした点を除いて、本実施例１の画像形成装置と同じ構成としてある。従来例２の画像形成装置は、画像形成装置の動作電圧に対応するサーミスタ立ち上がり時間に係らずウェイトタイムを一律で０．８秒取るようにした点を除いて、本実施例１の画像形成装置と同じ構成としてある。ここで、表６の弾性層公差下限の定着性において、○は定着不良がないレベルを示し、△は定着不良が発生するが実用上問題ないレベルを示し、×は定着不良が発生し実用上問題があるレベルを示す。弾性層公差上限のクイックスタート性において、プリント信号を入力してから１枚目の記録材がプリントアウトされるまでの時間が、○は８．０秒以下である場合を示し、×は８．０秒以上である場合を示す。本検証を行った条件を詳述する。本検証で用いた画像形成装置は、プリントスピード５５枚／分、搬送スピード３１１ｍｍ／Ｓｅｃ、定着スリーブの加圧ローラへの加圧力は１７６．４Ｎ（１８ｋｇｆ）、ニップ幅は８ｍｍ、試験環境は室温２３℃湿度５０％である。そして記録材にはＸＥＲＯＸ４２００（普通紙、レターサイズ、坪量７５ｇ／ｍ２）を用いた。また、ヒータはヒータ基板の裏面（定着スリーブ２５と摺擦しない方の表面）の温度が２３０℃になるように一定に温調した。また、電源電圧は８５Ｖ、１００Ｖ、１２０Ｖの３種類とし、この３種類の電源電圧でプリントした。
【００３７】
表６に示すように、従来例１のようにウェイトタイムを取らなかった場合において、弾性層厚公差上限の場合はクイックスタート性は満足するが、いずれの電源電圧においても、弾性層公差下限で定着不良が発生した。従来例２のようにサーミスタ立ち上がり時間に係らず一律でウェイトタイムを０．８秒に設定した場合において、弾性層厚公差下限の場合は定着性は満足するが、弾性層公差上限の場合は電源電圧が８５Ｖ、１００Ｖのときにクイックスタート性が満たされない。これに対して、本実施例３のようにウェイトタイムを表５に従って変更するようにした場合、従来例１と従来例２の問題を解決できる。定着スリーブ２５の弾性層２５２の厚さが１５０μｍとなる弾性層公差下限の場合、電源電圧がそれぞれ８５Ｖ、１００Ｖ、１２０Ｖのときのサーミスタ立ち上がり時間はそれぞれ２．７秒、２．５秒、２．４秒であった。表５のテーブルを参照すると、ウェイトタイムはそれぞれ０．６秒、０．５秒、０．４秒となり、表６に示すように何れの場合も定着性を満たす。一方、定着スリーブ２５の弾性層２５２の厚さが２５０μｍとなる弾性層公差上限の場合、電源電圧がそれぞれ８５Ｖ、１００Ｖ、１２０Ｖのときのサーミスタ立ち上がり時間はそれぞれ３．７秒、３．５秒、３．３秒であった。表５のテーブルを参照すると、ウェイトタイムは何れも「なし」であり、表６に示すようにクイックスタート性は満たされる。
【００３８】
【表６】
2011099959.tif 000008
【００３９】
本実施例３の画像形成装置のように、動作電圧と対応するサーミスタ立ち上がり時間に応じてウェイトタイムを変更することにより、定着スリーブ２５の弾性層厚さが公差下限の場合の定着性と公差上限の場合のクイックスタート性を満たすことができる。従って、本実施例３の画像形成装置によれば、異なる電源電圧で用いられても定着スリーブ２５の弾性層厚さのバラツキに係らず定着性能とクイックスタート性能を両立することが可能になる。本実施例３では、定着スリーブ２５の厚さ方向の熱伝導特性に関する情報として弾性層２５２の厚みの寸法公差を用いているが、定着スリーブ２５の厚さ方向の熱伝導特性に関する情報はこれに限られず実施例２と同じものを用いることができる。
【００４０】
［実施例４］
画像形成装置の他の例を説明する。本実施例４の画像形成装置全体の構成は定着装置を除き実施例１の画像形成装置と同じ構成であるため再度の説明を省略する。本実施例４に示す画像形成装置は、高耐久性能を要求されるレーザープリンタであり、定着装置として熱ローラ方式の定着装置を搭載している。熱ローラ方式の定着装置は、加熱用回転体として、ハロゲンヒータにより加熱される定着ローラを用いている。
【００４１】
定着装置の構成：図４の（ａ）は本実施例４の画像形成装置に係る定着装置の横断面模式図である。定着装置Ｃにおいて、定着ローラ６０は、中空芯金状の素管６４と、素管６４の外周を覆う弾性層６２と、弾性層６２の外周を覆う離型層６１と、を有している。素管６４はアルミニウムやステンレス等の金属材料を用いて形成され、この素管６４の厚さは２．５±０．１ｍｍである。弾性層６２はシリコーンゴム等で形成され、この弾性層６２の厚さは２５０±５０μｍである。離型層６１はＰＦＡのチューブからなり、この離型層６２厚さは５０±１０μｍである。定着ローラ６０の外径は３５ｍｍである。定着ローラ６０の素管６４の内部には加熱体としてのハロゲンランプ（以下、ランプと記す）６５が配置されている。定着ローラ６０の外周面（表面）には温度検知部材としてのサーミスタ６６が当接されており、このサーミスタ６６で定着ローラ６０表面の温度を検知する。加圧用回転体（バックアップ部材）としての加圧ローラ７０は、芯金７３と、芯金７３の外周を覆う弾性層７２と、弾性層７２の外周を覆う離型層７１と、を有している。芯金７３は所定の金属材料からなる。弾性層７２は、シリコーンゴム、あるいはシリコーンゴムを発泡することで得られるスポンジ弾性層で形成されている。離型層７１はフッ素樹脂等の材料からなる。加圧ローラ７０は、定着ローラ６０の下方で定着ローラ６０と平行に配置されている。そしてこの加圧ローラ７０を定着ローラ６０側に所定の加圧機構（不図示）により加圧するとともに、定着ローラ６０を加圧ローラ７０側に所定の加圧機構（不図示）により加圧している。これにより加圧ローラ７０の外周面（表面）を定着ローラ６０表面に加圧状態に接触させそれぞれのローラの弾性層７２、６２を弾性変形させることによって定着ローラ６０表面と加圧ローラ７０表面との間に所定幅の定着ニップ部（ニップ部）Ｎを形成している。
【００４２】
定着装置の加熱定着動作：本実施例４の定着装置Ｃは、回転駆動部２８に設けられているＣＰＵ２８２がプリント信号の入力に応じて定着駆動モータ２８１を回転駆動する。定着駆動モータ２８１の回転駆動により加圧ローラ７０の芯金７３の長手方向一端部に設けられている駆動ギア（不図示）が回転され、これにより加圧ローラ７０は矢印方向へ所定の周速度（プロセススピード）で回転する。この加圧ローラ７０の回転は、定着ニップ部Ｎにおける加圧ローラ７０表面と定着ローラ６０表面との摩擦力によって、定着ローラ６０表面に伝わる。これにより定着ローラ６０は加圧ローラ２６の回転に追従して回転する。また、通電制御部２７に設けられているＣＰＵ２７１がプリント信号に応じてトライアック２７２をＯＮする。トライアック２７２がＯＮすることによりランプ６５に通電される。これによりランプ６５が点灯して発熱しランプ６５は急速に昇温する。ランプ６５の熱は回転している定着ローラ６０に伝わり、その熱によって定着ローラ６０は加熱される。サーミスタ６６は定着ローラ６０の表面温度を検知し信号を出力する。ＣＰＵ２７１はサーミスタ６６からの出力信号を取り込み、この出力信号に基づいてランプ６５が所定の定着温度（目標温度）を維持するようにトライアック２７２を制御してランプ６５の温調を行う（温調制御）。本実施例４では定着温度を１９０℃に設定している。加圧ローラ７０と定着ローラ６０が回転し、ランプ６５を温調している状態において未定着のトナー画像ｔを担持する記録材Ｐがトナー画像担持面を上側にして定着ニップ部Ｎに通紙される。記録材Ｐは定着ニップ部Ｎで定着ローラ６０表面と加圧ローラ７０表面とにより挟持搬送される。そしてこの搬送過程においてトナー画像ｔは定着ローラ６０の熱と定着ニップ部Ｎの圧力を受けることによって記録材Ｐ上に加熱定着される。
【００４３】
定着ローラの熱伝導特性の説明：弾性層６２を有するローラ状の部材を定着ローラ６０として用いる場合、定着ローラ６０に一旦蓄熱した上で、記録材Ｐがニップ部Ｎを通過するときに、その蓄えた熱を放出させて記録材Ｐにトナー画像を加熱定着する。このため、前述の定着スリーブ２５と同様、定着ローラ６０の熱容量を適切に管理することが重要である。本実施例４の定着装置Ｃにおける定着ローラ６０は離型層６１の厚さが５０μｍ程度と薄いため、定着ローラ６０の熱容量は素管６４と弾性層６２の熱容量の影響を大きく受ける。例えば本実施例４の定着ローラ６０のように素管６４の厚みが２．５±０．１ｍｍであり、弾性層６２の厚みが２５０±５０μｍである場合、共に弾性層６２の厚み交差上限の定着ローラ６０の熱容量は交差下限の約１．５倍となる。この場合においても、弾性層６２の厚み交差上限ではクイックスタート性が失われ、交差下限では定着不良が発生していた。
【００４４】
記録材送り出しタイミングの変更制御の説明：本実施例４の画像形成装置は、上記の問題を解決するために、定着ローラ６０の厚さ方向の熱伝導特性に関する情報として、サーミスタ６６の所定の温度範囲におけるサーミスタ立ち上がり時間を用いている。そしてこのサーミスタ立ち上がり時間に応じて、記録材Ｐの送り出しタイミングを変更するようにしている。図４の（ｂ）は本実施例４の画像形成装置に係る記録材送り出しタイミングの変更制御を行うハード構成のブロック図である。制御部３１のメモリには、後述する表７に示されるサーミスタ立ち上がり時間−ウェイトタイム設定テーブルが記憶されている。このテーブルには、定着ローラ６０の弾性層６２の厚みのバラツキに対応するように６つのモードａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆが設定されている。そしてこの６つのモードａ〜ｆには、それぞれ、定着ローラ６０の弾性層６２の厚みのバラツキに対応させてサーミスタ立ち上がり時間が設定されている。このサーミスタ立ち上がり時間は、サーミスタ２４が通紙前回転時のサーミスタ２４のスタンバイ温調である１８０℃を検知してから１８６℃を検知するまでに要した時間である。そしてこの６つのモードａ〜ｆのサーミスタ立ち上がり時間毎に、サーミスタ立ち上がり時間に応じて記録材送り部Ｂの搬送駆動モータ３２の回転駆動の開始タイミングを変更するためのウェイトタイムが設定されている。本実施例１の画像形成装置では、定着装置Ｃの通紙前回転状態において、制御部３１は、サーミスタ２４からの出力信号に基づいて、サーミスタ２４が１８０℃を検知してから１８６０℃を検知するまでのサーミスタ６６の立ち上がり時間をモニタする。そして上記テーブルよりこのモニタ時間と等しいサーミスタ立ち上がり時間を求め、このサーミスタ立ち上がり時間と対応するウェイトタイムだけ搬送駆動モータ３２の回転駆動の開始タイミングを遅らせる。このように搬送駆動モータ３２の回転駆動の開始タイミングをウェイトタイムだけ遅らせることにより、記録材送り部Ｂの記録材Ｐの送り出しタイミングを変更している。
【００４５】
本実施例４の画像形成装置では、ランプ６５に通電するときの電圧（入力電圧）は一定である。この場合、通紙前回転時のサーミスタ立ち上がり時間は定着ローラ６０の熱容量の影響を大きく受ける。即ち、定着ローラ６０の熱容量が小さい場合、定着ローラ６０が温まりやすいため、単位時間当たりのサーミスタ６６の温度変化量が大きくなり、サーミスタ６６の立ち上がり時間が短くなる。一方、定着ローラ６０の熱容量が大きい場合、定着ローラ６０が温まりにくいため、単位時間当たりのサーミスタ６６の温度変化量が小さくなり、サーミスタ６６の立ち上がり時間が長くなる。従って、表７に示すように、サーミスタ立ち上がり時間が短い場合はウェイトタイムを長く取り、逆にサーミスタ立ち上がり時間が遅い場合は、ウェイトタイムを短く取るように設定する。これにより、定着ローラ６０の弾性層６２の厚みのバラツキに係らず、定着ローラ６０の定着性とクイックスタート性を両立することができる。なお、表７に示すモードのａ〜ｆはユーザーが任意に設定可能であっても良い。
【００４６】
【表７】
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【００４７】
本実施例４の画像形成装置と従来の画像形成装置との比較結果：本実施例４の画像形成装置のように、サーミスタ立ち上がり時間に応じてウェイトタイムを変更するようにした場合の効果を検証した。表８に、本実施例４の画像形成装置、従来例１の画像形成装置及び従来例２の画像形成装置の定着ローラの定着性とクイックスタート性を比較した結果を示す。ここで、従来例１の画像形成装置は、サーミスタ立ち上がり時間に係らずウェイトタイムを取らないようにした点を除いて、本実施例４の画像形成装置と同じ構成としてある。従来例２の画像形成装置は、サーミスタの立ち上がり時間に係らず、ウェイトタイムを一律で０．６秒取るようにした点を除いて、本実施例４の画像形成装置と同じ構成としてある。ここで、表８の弾性層公差下限の定着性において、○は定着不良がないレベルを示し、△は定着不良が発生するが実用上問題ないレベルを示し、×は定着不良が発生し実用上問題があるレベルを示す。弾性層公差上限のクイックスタート性において、プリント信号を入力してから１枚目の記録材がプリントアウトされるまでの時間が、○は８．０秒以下である場合を示し、×は８．０秒以上である場合を示す。本検証を行った条件を詳述する。本検証で用いた画像形成装置は、プリントスピード５０枚／分、搬送スピード２３５ｍｍ／Ｓｅｃ、定着ローラの加圧ローラへの加圧力は５８８Ｎ（６０ｋｇｆ）、ニップ幅は４ｍｍ、試験環境は室温２３℃湿度５０％である。記録材にはＸＥＲＯＸ４２００（普通紙、レターサイズ、坪量７５ｇ／ｍ２）を用いた。また、ランプ６５は定着ローラ６０の表面温度が１９０℃になるように一定に温調した。
【００４８】
表８に示すように、従来例１のようにウェイトタイムを取らなかった場合において、弾性層公差上限の場合はクイックスタート性は満足するが、弾性層公差下限の場合は定着不良が発生した。一方、従来例２のようにサーミスタ立ち上がり時間に係らず一律でウェイトタイムを０．６秒に設定した場合において、弾性層公差下限の場合は定着性は満足するが、弾性層公差上限の場合はクイックスタート性が満たされない。これに対して、本実施例４のようにウェイトタイムを表７に従って変更するようにした場合、従来例１と従来例２の問題を解決できる。定着ローラ６０の素管厚さが２．４ｍｍ、弾性層厚さが２００μｍとなる公差下限の場合、サーミスタ立ち上がり時間は３．５秒であった。表７のテーブルを参照すると、サーミスタ立ち上がり時間が３．５秒のときウェイトタイムは０．６秒となり、表８に示すように定着性を満たす。定着ローラ６０の素管厚さが２．６ｍｍ、弾性層厚さが３００μｍとなる公差上限の場合、サーミスタ立ち上がり時間は４．３秒であった。表７のテーブルを参照すると、サーミスタ立ち上がり時間が４．３秒のときウェイトタイムは「なし」であり、表８に示すようにクイックスタート性は満たされる。
【００４９】
【表８】
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【００５０】
本実施例４の画像形成装置のように、定着ローラ方式の定着装置Ｃを用いた場合でも、定着ローラ６０の素管６４及び弾性層６２の厚さが公差下限の場合の定着性と公差上限の場合のクイックスタート性を満たすことができる。従って、本実施例４の画像形成装置によれば、定着ローラ６０の素管６４及び弾性層６２の厚さのバラツキに係らず定着性能とクイックスタート性能を両立することが可能になる。
【符号の説明】
【００５１】
２０：セラミックヒータ、２５：定着スリーブ、２５２：弾性層、２６：加圧ローラ、３１：制御部、６０：定着ローラ、６２：弾性層、６５：ハロゲンランプ、７０：加圧ローラ、Ａ：画像形成部、Ｂ：記録材送り部、Ｃ：定着部、Ｎ：ニップ部、Ｐ：記録材、ｔ：トナー画像
【図２】
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【図３】
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【図１】
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【図４】
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