(57)【要約】      （修正有）【課題】定着処理を行う記録媒体の種類や画像密度等によらずに、加熱部材の表面温度にバラツキが発生するのを抑制し、当該加熱部材の表面温度を高い精度で制御することが可能な定着装置及びこれを用いた画像形成装置を提供する。【解決手段】加熱源を備えた加熱部材の表面温度を検出する温度検出手段と、前記加熱部材の表面温度が目標とする制御温度に等しくなるように、前記加熱源への通電をオンオフ制御する制御手段と、前記加熱源への通電をオンオフ制御する制御温度を、前記温度検出手段の検出温度に応じて逐次補正する補正手段とを有するように構成して課題を解決した。【選択図】図１
2008134285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱源を備えた加熱部材の表面温度を検出する温度検出手段と、
前記加熱部材の表面温度が目標とする制御温度に等しくなるように、前記加熱源への通電をオンオフ制御する制御手段と、
前記加熱源への通電をオンオフ制御する制御温度を、前記温度検出手段の検出温度に応じて逐次補正する補正手段とを有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記補正手段は、前記温度検出手段によって検出された前記加熱部材の表面温度の温度勾配に基づいて、前記制御温度を補正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】
前記制御手段は、被定着部材の種類、被定着部材の搬送速度、及び被定着部材上の画像密度のうち、少なくとも１つ以上に基づいて制御温度を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記加熱部材は、複数の加熱源を備え、前記制御手段は、加熱源毎に制御温度を設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記加熱部材は、複数の加熱源を備え、前記補正手段は、加熱源毎に制御温度を補正することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記補正手段は、前記加熱部材の表面温度の温度勾配が正か負かによって、制御温度を補正する補正値を算出するための係数を変更することを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項７】
加熱源を備えた加熱部材の表面温度を検出する温度検出手段と、
前記加熱部材の表面温度が目標とする制御温度に等しくなるように、前記加熱源への通電をオンオフ制御する制御手段とを備えた定着装置を用いて、記憶媒体上に未定着画像を定着することにより、画像を形成する画像形成装置において、
前記定着装置は、前記加熱源への通電をオンオフ制御する制御温度を、前記温度検出手段の検出温度に応じて逐次補正する補正手段を有する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、電子写真方式を採用した複写機、プリンタ、ファクシミリあるいはこれらの機能を兼ね備えた複合機等の画像形成装置に用いられる定着装置及びこれを用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特許第３０７７３９５号公報
【０００３】
従来、この種の電子写真方式を適用したフルカラーの複写機、プリンタ、ファクシミリあるいはこれらの機能を兼ね備えた複合機等の画像形成装置に用いられる定着装置としては、例えば、特許第３０７７３９５号公報に開示されているものが既に提案されている。
【０００４】
この特許第３０７７３９５号公報に係る定着装置は、内部に加熱源を有する加熱ロールに加圧ロールを圧接させて転写材上に未定着画像の定着を行う定着装置において、上記加熱ロールの表面温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段によって検出された温度を、加熱ロールのスタンバイ時は第１の制御温度と比較して加熱源をオンオフさせるとともに、定着処理開始直後は加熱ロールの表面温度の上昇を検知した時点で第１の制御温度より低い第２の制御温度と比較して加熱源をオンオフさせ、さらに定着処理終了後は加熱ロールの表面温度が第１の制御温度に達した時点で第１の制御温度と比較して加熱源をオンオフさせる制御手段とを備えるように構成したものである。
【０００５】
そして、上記特許第３０７７３９５号公報に係る定着装置の場合には、定着処理開始直後は、加熱ロールの表面温度の上昇を検知した時点で第１の制御温度より低い第２の制御温度と比較して加熱源をオンオフさせ、加熱源への通電を継続することにより、ドウループの発生を防止するとともに、定着処理終了後は、加熱ロールの表面温度が第１の制御温度に達した時点で第１の制御温度と比較して加熱源をオンオフさせ、加熱源への通電を遮断することにより、オーバーシュートの発生を防止するようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上記特許第３０７７３９５号公報に係る定着装置の場合には、定着処理開始直後におけるドウループの発生や、定着処理終了後におけるオーバーシュートの発生を防止するという点では効果があるものの、定着処理開始後は、加熱ロールの表面温度の上昇を検知した時点で第１の制御温度より低い第２の制御温度と比較して加熱源をオンオフさせるように構成したものであり、当該加熱源をオンオフさせる際にも、ドウループやオーバーシュートが発生し、これらのドウループやオーバーシュートによって定着温度にバラツキが生じ、定着温度を高精度に制御することができないという問題点を有していた。
【０００７】
更に説明すると、上記特許第３０７７３９５号公報に係る定着装置の場合には、定着処理を開始した後は、加熱ロールの表面温度が第１の制御温度より低い第２の制御温度と等しくなるように、加熱源への通電をオンオフさせる制御が行われるが、定着処理時に、加熱ロールの表面温度は、定着処理を行う用紙の種類や画像密度等によって変動し、用紙が厚紙等の場合には、加熱ロールの熱が用紙によって奪われてしまい、ドウループが発生したり、用紙が薄紙等であって画像密度が低い場合などには、用紙によって奪われる加熱ロールの熱量が少ないため、加熱ロールの表面温度が急激に上昇してしまい、オーバーシュートが発生するという問題点を有していた。
【０００８】
そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、定着処理を行う記録媒体の種類や画像密度等によらずに、加熱部材の表面温度にバラツキが発生するのを抑制し、当該加熱部材の表面温度を高い精度で制御することが可能な定着装置及びこれを用い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】
【０００９】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載された発明は、加熱源を備えた加熱部材の表面温度を検出する温度検出手段と、
前記加熱部材の表面温度が目標とする制御温度に等しくなるように、前記加熱源への通電をオンオフ制御する制御手段と、
前記加熱源への通電をオンオフ制御する制御温度を、前記温度検出手段の検出温度に応じて逐次補正する補正手段とを有することを特徴とする定着装置である。
【００１０】
また、請求項２に記載された発明は、前記補正手段は、前記温度検出手段によって検出された前記加熱部材の表面温度の温度勾配に基づいて、前記制御温度を補正することを特徴とする請求項１に記載の定着装置である。
【００１１】
さらに、請求項３に記載された発明は、前記制御手段は、被定着部材の種類、被定着部材の搬送速度、及び被定着部材上の画像密度のうち、少なくとも１つ以上に基づいて制御温度を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置である。
【００１２】
又、請求項４に記載された発明は、前記加熱部材は、複数の加熱源を備え、前記制御手段は、加熱源毎に制御温度を設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の定着装置である。
【００１３】
更に、請求項５に記載された発明は、前記加熱部材は、複数の加熱源を備え、前記補正手段は、加熱源毎に制御温度を補正することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の定着装置である。
【００１４】
また、請求項６に記載された発明は、前記補正手段は、前記加熱部材の表面温度の温度勾配が正か負かによって、制御温度を補正する補正値を算出するための係数を変更することを特徴とする請求項２に記載の定着装置である。
【００１５】
さらに、請求項７に記載された発明は、加熱源を備えた加熱部材の表面温度を検出する温度検出手段と、
前記加熱部材の表面温度が目標とする制御温度に等しくなるように、前記加熱源への通電をオンオフ制御する制御手段とを備えた定着装置を用いて、記憶媒体上に未定着画像を定着することにより、画像を形成する画像形成装置において、
前記定着装置は、前記加熱源への通電をオンオフ制御する制御温度を、前記温度検出手段の検出温度に応じて逐次補正する補正手段を有することを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、定着処理を行う記録媒体の種類や画像密度等によらずに、加熱部材の表面温度にバラツキが発生するのを抑制し、当該加熱部材の表面温度を高い精度で制御することが可能な定着装置及びこれを用いた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】
【００１７】
以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
実施の形態１
図２及び図３はこの発明の実施の形態１に係る定着装置を適用した画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンタを示すものである。尚、図３中の矢印は、各回転部材の回転方向を示している。
【００１９】
図２において、符号101 はフルカラープリンタの本体を示すものであり、このプリンタ本体101 の内部には、図２及び図３に示すように、プリントヘッドデバイス102 が配設されている。このプリントヘッドデバイス102 は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した画像形成ユニット1, 2, 3, 4を構成している。これらの画像形成ユニット1, 2, 3, 4は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）用の各感光体ドラム（像担持体）11, 12, 13, 14を有する画像形成ユニット1, 2, 3, 4と、これら感光体ドラム11, 12, 13, 14に接触する一次帯電用の帯電ロール（接触型帯電装置）21, 22, 23, 24と、現像装置41, 42, 43, 44と、上記４つの感光体ドラム11, 12, 13, 14のうちの２つの感光体ドラム11, 12に接触する第１の一次中間転写ドラム（中間転写体）51及び他の２つの感光体ドラム13, 14に接触する第２の一次中間転写ドラム（中間転写体）52と、上記第１、第２の一次中間転写ドラム51, 52に接触する二次中間転写ドラム（中間転写体）53とを備えている。また、上記二次中間転写ドラム53の表面には、転写ロール（転写部材）60が接触するように配設されている。さらに、上記プリントヘッドデバイス102 と対向する位置には、感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のレーザ光31, 32, 33, 34を照射する露光装置としてのＲＯＳ（Ｒａｓｔｅｒ  Ｏｕｔｐｕｔ  Ｓｃａｎｎｅｒ）103 が配設されている。
【００２０】
感光体ドラム11, 12, 13, 14は、図３に示すように、共通の接平面M を有するように一定の間隔をおいて配置されている。また、第１の一次中間転写ドラム51及び第２の一次中間転写ドラム52は、各回転軸が該感光体ドラム11, 12, 13, 14軸に対し平行かつ所定の対称面を境界とした面対称の関係にあるように配置されている。さらに、二次中間転写ドラム53は、該感光体ドラム11, 12, 13, 14と回転軸が平行であるように配置されている。
【００２１】
イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像情報に応じた信号は、図示しない画像処理ユニットによりラスタライジングされて図２に示すＲＯＳ03に入力される。このＲＯＳ03では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のレーザ光31, 32, 33, 34が変調され、対応する色の感光体ドラム11, 12, 13, 14に照射される。
【００２２】
上記各感光体ドラム11, 12, 13, 14の周囲では、周知の電子写真方式による各色毎の画像形成プロセスが行なわれる。まず、上記感光体ドラム11, 12, 13, 14としては、例えば、直径２０ｍｍのＯＰＣ感光体を用いた感光体ドラム（像担持体）が用いられ、これらの感光体ドラム11, 12, 13, 14は、例えば、95ｍｍ／ｓｅｃの回転速度で回転駆動される。上記感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面は、図３に示すように、接触型帯電装置としての帯電ロール21, 22, 23, 24に、約-840ＶのＤＣ電圧を印加することによって、例えば約-300Ｖ程度に帯電される。なお、上記接触型の帯電装置としては、ロールタイプのもの、フィルムタイプのもの、ブラシタイプのもの等が挙げられるが、どのタイプのものを用いても良い。この実施の形態では、近年、電子写真装置で一般に使用されている帯電ロールを採用している。また、感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面を帯電させるために、この実施の形態では、ＤＣのみ印加の帯電方式をとっているが、ＡＣ＋ＤＣ印加の帯電方式を用いても良い。
【００２３】
その後、感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面には、露光装置としてのＲＯＳ03によってイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応したレーザ光31, 32, 33, 34が照射され、各色毎の入力画像情報に応じた静電潜像が形成される。感光体ドラム11, 12, 13, 14は、レーザ光学ユニットで静電潜像が書き込まれた際に、その画像露光部の表面電位は-60 Ｖ以下程度にまで除電される。
【００２４】
また、上記感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面に形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した静電潜像は、対応する色の現像装置41, 42, 43, 44によって現像され、感光体ドラム11, 12, 13, 14上にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像として可視化される。
【００２５】
この実施の形態では、現像装置41, 42, 43, 44として、磁気ブラシ接触型の二成分現像方式を採用しているが、この発明の適用範囲はこの現像方式に限定されるものではなく、一成分現像方式や非接触型の現像方式など、他の現像方式においてもこの発明を充分に適用することができることは勿論である。
【００２６】
現像装置41, 42, 43, 44には、それぞれ色の異なったイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）色のトナーと、キャリアからなる現像剤が充填されている。これらの現像装置41, 42, 43, 44は、図２に示すトナーカートリッジ04Y ，04M ，04C ，04K からトナーが補給されると、この補給されたトナーは、オーガー404 で充分にキャリアと攪拌されて摩擦帯電される。現像ロール401 の内部には、複数の磁極を所定の角度に配置したマグネットロール（不図示）が固定した状態で配置されている。この現像ロール401 に現像剤を搬送するパドル403 によって、当該現像ロール401 の表面近傍に搬送された現像剤は、現像剤量規制部材402 によって現像部に搬送される量が規制される。この実施の形態では、上記現像剤の量は、30〜50ｇ／ｍ2 であり、また、このとき現像ロール401 上に存在するトナーの帯電量は、概ね-20 〜35μＣ／g 程度である。
【００２７】
上記現像装置41, 42, 43, 44で使用されるトナーとしては、次式で規定される形状係数ＭＬＳ２が１００〜１４０、例えば、ＭＬＳ２＝１３０程度のもので、平均粒径が３μｍ〜１０μｍの所謂" 球形トナー" が用いられる。
ＭＬＳ２＝｛（トナー粒子の絶対最大長）×２）｝
／｛（トナー粒子の投影面積）×π×１／４×１００｝
【００２８】
上記現像ロール401 上に供給されたトナーは、マグネットロールの磁力によって、キャリアとトナーで構成された磁気ブラシ状となっており、この磁気ブラシが感光体ドラム11, 12, 13, 14と接触している。この現像ロール401 にAC＋DCの現像バイアス電圧を印加して、現像ロール401 上のトナーを感光体ドラム11, 12, 13, 14上に形成された静電潜像に現像することにより、トナー像が形成される。この実施の形態では、この現像バイアス電圧はACが4 ｋＨｚ、1.5 ｋＶppで、ＤＣが-230Ｖ程度である。
【００２９】
次に、上記各感光体ドラム11, 12, 13, 14上に形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ  （Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像は、第１の一次中間転写ドラム51及び第２の一次中間転写ドラム52上に、静電的に二次転写される。感光体ドラム11, 12上に形成されたイエロー（Ｙ）及びマゼンタ（Ｍ）色のトナー像は、第１の一次中間転写ドラム51上に、感光体ドラム13, 14上に形成されたシアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）色のトナー像は、第２の一次中間転写ドラム52上に、それぞれ転写される。従って、第１の一次中間転写ドラム51上には、感光体ドラム11または12のどちらから転写された単色像と、感光体ドラム11及び12の両方から転写された２色のトナー像が重ね合わされた二重色像が形成されることになる。また、第２の一次中間転写ドラム52上にも、感光体ドラム13,14 から同様な単色像と二重色像が形成される。
【００３０】
上記第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 上に感光体ドラム11,12,13,14 からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、+250〜500 Ｖ程度である。この表面電位は、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されることになる。この雰囲気温度や湿度は、雰囲気温度や湿度によって抵抗値が変化する特性を持った部材の抵抗値を検知することで簡易的に知ることが可能である。上述のように、トナーの帯電量が-20 〜35μＣ／g の範囲内にあり、常温常湿環境下にある場合には、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 の表面電位は、+380Ｖ程度が望ましい。
【００３１】
この実施の形態で用いる第１、第２の一次中間転写ドラム51, 52は、例えば、外径が42ｍｍに形成され、抵抗値は１０8 Ω程度に設定される。第１、第２の一次中間転写ドラム51, 52は、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはＦｅやＡｌ等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層（Ｒ＝102 〜103 Ω）が、厚さ0.1 〜10mm程度に設けられている。更に、第１、第２の中間転写ドラム51, 52の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ3 〜100 μｍの高離型層（Ｒ＝105 〜109 Ω）として形成し、シランカップリング剤系の接着剤（プライマ）で接着されている。ここで重要なのは、抵抗値と表面の離型性であり、高離型層の抵抗値がＲ＝105 〜109 Ω程度であり、高離型性を有する材料であれば、特に材料は限定されない。
【００３２】
このように第１、第２の一次中間転写ドラム51, 52上に形成された単色又は二重色のトナー像は、二次中間転写ドラム53上に静電的に二次転写される。従って、二次中間転写ドラム53上には、単色像からイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック  （Ｋ）色の四重色像までの最終的なトナー像が形成されることになる。
【００３３】
この二次中間転写ドラム53上へ第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、+600〜1200Ｖ程度である。この表面電位は、感光体ドラム11, 12, 13, 14から第１の一次中間転写ドラム51及び第２の一次中間転写ドラム52へ転写するときと同様に、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されることになる。また、転写に必要なのは、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 と二次中間転写ドラム53との間の電位差であるので、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 の表面電位に応じた値に設定することが必要である。上述のように、トナーの帯電量が-20 〜35μＣ／g の範囲内にあり、常温常湿環境下であって、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 の表面電位が+380Ｖ程度の場合には、二次中間転写ドラム53の表面電位は、+880Ｖ程度、つまり第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 と二次中間転写ドラム53との間の電位差は、+500Ｖ程度に設定することが望ましい。
【００３４】
この実施の形態で用いる二次中間転写ドラム53は、例えば、外径が第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 と同じ42ｍｍに形成され、抵抗値は１０11Ω程度に設定される。また、上記二次中間転写ドラム53も第１、第２の一次中間転写ドラム51, 52と同様、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはＦｅやＡｌ等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層（Ｒ＝102 〜103 Ω）が、厚さ0.1 〜10mm程度に設けられている。更に、二次中間転写ドラム53の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ3 〜100 μｍの高離型層として形成し、シランカップリング剤系の接着剤（プライマ）で接着されている。ここで、二次中間転写ドラム53の抵抗値は、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 よりも高く設定する必要がある。そうしないと、二次中間転写ドラム53が第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 を帯電してしまい、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 の表面電位の制御が難しくなる。このよう条件を満たす材料であれば、特に材料は限定されない。
【００３５】
次に、上記二次中間転写ドラム53上に形成された単色像から四重色像までの最終的なトナー像は、最終転写ロール60によって、用紙搬送路を通る転写用紙P 上に３次転写される。この転写用紙P は、図３に示すような紙送り工程を経てレジストロール対90を通過しな、二次中間転写ドラム53と転写ロール60のニップ部に送り込まれる。この最終転写工程の後、転写用紙P 上に形成された最終的なトナー像は、定着器70によって熱及び圧力で定着され、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００３６】
転写ロール60は、例えば、外径が20ｍｍに形成され、抵抗値は１０8 Ω程度に設定される。この転写ロール60は、金属シャフトの上にウレタンゴム等からなる半導電性の被覆層を設け、この被覆層62の上にポリイミド樹脂またはポリエーテルイミド樹脂に相当する値以上の表面微小硬度を有するチューブを被覆して構成されている。具体的には、チューブとしてポリイミド樹脂またはポリエーテルイミド樹脂からなるものが用いられる。転写ロール60に印加される電圧は、雰囲気温度、湿度、用紙の種類（抵抗値等）等によって最適値が異なり、概ね+1200 〜5000Ｖ程度である。この実施の形態では、定電流方式を採用しており、常温常湿環境下で約+6μＡの電流を通電して、ほぼ適正な転写電圧(+1600〜2000Ｖ) を得ている。
【００３７】
これら一連の転写工程においては、各転写工程の転写部位をトナー像が通過するとき、パッシェン放電や電荷注入により、（−）帯電している像中の正極性トナーの一部が逆極性の（＋）帯電トナーとなることがある。この（＋）帯電トナーは、次工程へ転写されずに、上流側に逆流することになるので、最もマイナス電位が高い帯電装置21, 22, 23, 24に付着、堆積する。これら帯電装置21, 22, 23, 24のトナーが付着した部分は、放電が活発となり、感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面電位が高くなる傾向になるため、トナーの付着が多い部分、トナーの付着が少ない部分、トナーの付着がない部分で感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面電位にムラが生じることになる。感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面電位にムラが生じると、静電潜像を形成させるために当該感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面に画像を一様に露光しても、潜像電位にムラが生じてしまい、現像量に違いが出てきてしまうので、特に中間調画像を現像しようとすると、濃度ムラが目立つことになる。
【００３８】
そこで、このような帯電装置21, 22, 23, 24に付着したトナーによる濃度ムラの発生を防ぐために、この実施の形態では、印字動作前、印字動作後、連続印字持の所定枚数毎など、ある所定のタイミングで以下のようなクリーニング動作を行なうようになっている。
【００３９】
帯電装置21, 22, 23, 24、感光体ドラム11, 12, 13, 14、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 、二次中間転写ドラム53、最終転写ロール60に、最終転写ロール60が最もマイナス電位が高くなるように、順々に電位勾配をつけた電圧を印加することによって、印字動作中に、帯電装置21, 22, 23, 24に付着、堆積した逆極性の（＋）帯電トナーを、最終転写ロール60まで順々に転写して移動し、最終転写ロール60に接触して設けたブレードなどの最終クリーニング部材801 を含んだクリーニング装置80によって回収する。
【００４０】
この実施の形態では、帯電装置21, 22, 23, 24の表面電位を０Ｖ、感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面電位を-300Ｖ、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 の表面電位を-800Ｖ、二次中間転写ドラム53の表面電位を-1300 Ｖ、最終転写ロール60の表面電位を-2000 Ｖに設定している。この電位勾配は、各部材の金属部（シャフト、パイプ）に電圧を給電する方式によって得ているが、例えば、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 又は二次中間転写ドラム53などを電気的に浮かせて、これら部材の抵抗値の関係によって所望の表面電位が得られる場合には、そのような方法をとっても良い。このようなマイナス印加クリーニングモード、つまり逆極性の（＋）帯電トナー回収モードによって帯電装置21, 22, 23, 24に付着したトナーによる濃度ムラの発生を防ぐことができる。
【００４１】
以上が、上記の如く構成されるフルカラープリンタにおける画像形成プロセスであるが、ゼログラフィ方式等では、静電気を利用しているため、環境変動や経時によって画像濃度が変動しやすい。このため、環境変動や経時変化等に対して、プロセスを制御することが望ましい。
【００４２】
ところで、この実施の形態に係る定着装置は、加熱源を備えた加熱部材の表面温度を検出する温度検出手段と、前記加熱部材の表面温度が目標とする制御温度に等しくなるように、前記加熱源への通電をオンオフ制御する制御手段と、前記加熱源への通電をオンオフ制御する制御温度を、前記温度検出手段の検出温度に応じて逐次補正する補正手段とを有するように構成されている。
【００４３】
また、この実施の形態に係る定着装置は、前記補正手段は、前記温度検出手段によって検出された前記加熱部材の表面温度の温度勾配に基づいて、前記制御温度を補正するように構成されている。
【００４４】
さらに、この実施の形態に係る定着装置は、前記制御手段は、被定着部材の種類、被定着部材の搬送速度、及び被定着部材上の画像密度のうち、少なくとも１つ以上に基づいて制御温度を設定するように構成されている。
【００４５】
図４はこの実施の形態に係る定着装置の外観を示す斜視図、図５はこの実施の形態に係る定着装置を示す断面図である。
【００４６】
この実施の形態に係る定着装置70は、図５に示すように、内部に加熱源701 を有する加熱ロール702 と、無端ベルト状の定着ベルト703 と、前記定着ベルト703 が回転自在となるように当該定着ベルト703 の両端を支持するベルトガイド部材704 と、前記定着ベルト703 の内部に配設され、前記加熱ロール702 の表面に定着ベルト703 を圧接させる圧接部材705 と、前記定着ベルト703 の内面にオイルを供給するオイル供給部材としてのフェルト部材706 とを備えるように構成されている。なお、図５中、750 は定着装置70の出口ロールを示している。
【００４７】
上記加熱ロール702 は、図９に示すように、鉄やステンレス等からなる薄肉円筒状の芯金702 ａと、当該芯金の表面に被覆されたシリコンゴム等からなる肉厚０．６５ｍｍ程度の弾性層702 ｂと、当該弾性層の表面の被覆されたＰＦＡ等からなる肉厚３０μｍ程度の離型層702 ｃとから構成されている。また、上記加熱ロール702 の内部には、加熱源として６００Ｗのハロゲンランプ701 が配設されている。
【００４８】
また、上記定着ベルト703 は、ポリイミド等の合成樹脂によって、外径が３０ｍｍ、肉厚が７５μｍの無端ベルト状に形成されており、必要に応じて、表面にＰＦＡ等からなる離型層が設けられる。
【００４９】
さらに、上記ベルトガイド部材704 は、図６に示すように、圧接部材705 に一体的に組み付けられるように構成されている。
【００５０】
この圧接部材705 は、図６及び図７に示すように、合成樹脂製のベルトハウジング707 と、当該ベルトハウジング707 に嵌合状態に装着される断面略コ字形状の金属製のベルトフレーム708 と、定着ベルト703 を加熱ロール702 に圧接させるためのニップヘッド部材710 と、当該ニップヘッド部材710 に装着されるパッド部材709 とから、主に構成されている。
【００５１】
また、上記ベルトガイド部材704 は、図６及び図７に示すように、ベルトフレーム708 の両端部に互いに平行に突設された嵌合部708aに嵌合された状態で、ベルトハウジング707 の両端部に装着されるようになっている。
【００５２】
さらに、上記圧接部材705 は、図８に示すように、ベルトガイド部材704 を介して、アーム部材717 に取り付けられており、このアーム部材717 は、コイルスプリング718 によって圧接部材705 を加熱ロール702 に所定の圧力で圧接させるように構成されている。なお、図７及び図８中、719 は定着ベルト 703と圧接部材705 との間に介在される合成樹脂製のフィルム状のシート部材を示している。
【００５３】
図１は上記フルカラープリンタの制御回路を示すブロック図である。
【００５４】
図において、200 はプリンタの画像形成動作を制御するＣＰＵ、201 はプリンタの記録媒体の種類やプリント枚数等のプリント条件を設定するためのコントローラー、202 は図９に示すように定着装置70の加熱ロール702 の表面温度を検出する温度センサー、203 はＣＰＵ200 が実行する制御プログラムや定着装置70の動作を制御するパラメータ等をテーブルとして記憶したＲＯＭ、204 はプリンタの動作を制御するパラメータ等のデータを一時記憶するＲＡＭ、205 は定着装置70の加熱源701 への通電をオンオフ制御するＳＳＲ等から構成される通電制御回路をそれぞれ示している。
【００５５】
以上の構成において、この実施の形態に係る定着装置を適用したフルカラープリンタでは、次のようにして、定着処理を行う記録媒体の種類や画像密度等によらずに、加熱部材の表面温度にバラツキが発生するのを抑制し、当該加熱部材の表面温度を高い精度で制御することが可能となっている。
【００５６】
すなわち、この実施の形態に係るフルカラープリンタでは、図１０に示すように、定着装置70の温度制御が行なわれる。この定着装置70の温度制御は、同図に示すようなフローチャートの処理を１００ｍｓｅｃ毎に繰り返すように構成されている。なお、この１００ｍｓｅｃという値は、一例であって、他の値に設定しても良いことは勿論である。
【００５７】
まず、上記フルカラープリンタでは、ＣＰＵ200 によって、所定時間１００ｍｓｅｃ経過したか否かが判別され（ステップ１０１）、１００ｍｓｅｃ経過していない場合には、１００ｍｓｅｃ経過するまで判別処理を繰り返すようになっている。また、このフルカラープリンタでは、プリント動作に先立って、コントローラー201 によって記録用紙Ｐの種類及び印字速度が決定される（ステップ１０２）。記録用紙Ｐが普通紙である場合には、印字速度つまり定着処理を行うスピードは、通常の速度に設定される。また、記録用紙Ｐがコート紙等の厚紙である場合には、印字速度つまり定着処理を行うスピードは、通常の１／２程度の遅い速度に設定される。次に、ＣＰＵ200 は、これらの記録用紙Ｐの種類及び印字速度に応じて、定着処理に適した温度が、ＲＯＭ203 に記憶されたテーブルを参照することによって、基本となる目標温度Ｔ0 が設定される（ステップ１０３）。
【００５８】
ＣＰＵ200 は、加熱ロール702 の表面温度を温度センサー202 によって検出した後（ステップ１０４）、ＲＡＭ204 に記憶された２０回前の検出温度から、現在の検出温度を減算することにより、温度勾配を求める（ステップ１０５）。この温度勾配は、ＲＡＭ204 に記憶された２０回前の検出温度から、現在の検出温度を減算することにより求められるため、加熱ロール702 の表面温度が上昇している場合には、温度勾配がマイナスとなり、加熱ロール702 の表面温度が下降している場合には、温度勾配がプラスとなる。
【００５９】
なお、上記ＲＡＭ204 には、温度センサー202 によって検出された加熱ロール702 の表面温度が所定数だけ記憶されており、温度勾配を求める際に、ＲＡＭ204 に記憶された２０回前のすべての検出温度を直線で近似し、当該直線の勾配を求めるようにしても良い。
【００６０】
次に、ＣＰＵ200 は、上記の如く求めた温度勾配に所定の係数を乗算して、制御温度の補正値を算出する（ステップ１０６）。ここで、上記所定の係数は、適宜決定され、当該係数は、例えば、１よりも小さい値に設定されるが、１以上の値に設定しても良いことは勿論である。そして、ＣＰＵ200 は、算出された補正値が−１０℃以上か否かを判別し（ステップ１０７）、算出された補正値が−１０℃以上である場合は、算出された補正値が＋１０℃以下か否かを判別する（ステップ１０８）。また、算出された補正値が−１０℃未満である場合は、補正値を−１０℃に設定する（ステップ１０９）。さらに、ＣＰＵ200 は、算出された補正値が＋１０℃を超えている場合には、補正値を＋１０℃に設定する（ステップ１１０）。
【００６１】
また、ＣＰＵ200 は、算出された補正値が＋１０℃以下である場合は、目標温度に補正値を加算してオンオフ制御温度を算出し（ステップ１１１）、温度センサーの検出温度がオンオフ制御温度より高いか否かを判別する（ステップ１１２）。ＣＰＵ200 は、温度センサー202 の検出温度がオンオフ制御温度より高い場合は、ヒーター701 を消灯（オフ）し（ステップ１１３）、温度センサー202 の検出温度がオンオフ制御温度以下である場合は、ヒーター701 を点灯（オン）し（ステップ１１４）、ステップ１０１に戻る。
【００６２】
このように、上記実施の形態では、図１１に示すように、従来の固定された目標温度301 に対して、加熱源701 への通電をオンオフするのではなく、オンオフ制御温度をリアルタイムで逐次的に補正した値に切り替え、加熱ロール702 の加熱源701 への通電をオンオフ制御するようになっている。
【００６３】
そのため、上記定着装置70では、図１１に示すように、プリント時に、加熱ロール702 の加熱源701 への通電をオンすると、加熱ロール702 の表面温度が図の302 に示すように、上昇していくが、以前の検出温度から現在の検出温度を減算した温度勾配は、例えば、マイナスの大きな値となるため、目標温度に補正値を加算したオンオフ制御温度303 は、目標温度301 より１０℃低い温度に設定される。
【００６４】
そして、ＣＰＵ200 は、図１１の304 に示すように、加熱ロール702 の検出温度302 がオンオフ制御温度を超えると、ヒーター701 が消灯され、加熱ロール702 の表面温度は、そのまでに通電された熱量によって、目標温度301 に近づく温度まで上昇した後、下降することになる。加熱ロール702 の表面温度が下降していくと、以前の検出温度から現在の検出温度を減算した温度勾配は、プラスの値となり、補正されたオンオフ制御温度303 は、徐々に上昇していく。
【００６５】
そして、図１１の305 に示すように、オンオフ制御温度303 が目標温度302 以上となると、ヒーター701 が点灯され、加熱ロール702 の表面温度は、再度、上昇いくことになる。加熱ロール702 の表面温度が上昇していき、オンオフ制御温度303 を超えると、ヒーター701 が消灯される動作を繰り返し、加熱ロール702 の表面温度は、目標温度に略近い値に制御されることになる。
【００６６】
その際、オンオフ制御温度303 は、図１０のステップ１１１に示すように、目標温度301 に対して適宜補正されるようになっている。このオンオフ制御温度303 の補正は、加熱ロール702 の表面温度の温度勾配が上昇している場合には、当該温度勾配に応じて目標温度301 よりも低い値に設定される。この温度勾配が大きく、加熱ロール702 の表面温度が上昇しているときは、図１１の306 に示すように、オーバーシュート現象によって、目標温度301 を大きく超える虞れがあるため、温度勾配に所定の係数を乗算して補正値を演算することにより、オーバーシュート現象を回避することができる。ただし、係数があまり大き過ぎると、加熱ロール702 のヒーター701 への通電が頻繁にオンオフされ、フリッカーが発生する傾向がある。一方、係数があまり小さ過ぎると、加熱ロール702 の目標温度に収束せず、効果が期待できない。
【００６７】
このように、上記実施の形態に係る定着装置を適用したフルカラープリンタでは、定着処理を行う記録媒体Ｐの種類や画像密度等によらずに、加熱ロール702 の表面温度にバラツキが発生するのを抑制し、加熱ロール702 の表面温度を高い精度で制御することが可能となっている。
【００６８】
実施の形態２
この実施の形態２では、前記実施の形態１と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、前記制御手段は、被定着部材の種類、被定着部材の搬送速度、及び被定着部材上の画像密度のうち、少なくとも１つ以上に基づいて補正値を決定する際の係数を変更するように構成されている。
【００６９】
すなわち、この実施の形態２では、図１０のステップ１０６に示すように、実施の形態１と同様の制御において補正値を算出する際に、コントローラー201 で決定された記録媒体Ｐの種類と印字速度に合わせて係数を変更することで、補正に強弱を付け、それぞれに適したオンオフ制御温度を設定することができるようになっている。
【００７０】
具体的には、記録媒体Ｐが普通紙であって、当該普通紙を全速と半速で通紙可能なように定着装置70が構成されている。通常は、普通紙に対して全速で搬送して、定着処理を行なうが、特に、フルカラーの写真画像で光沢を出す場合などには、普通紙を通常の全速の半分の速度で搬送して、定着処理を行なうことがある。
【００７１】
この場合には、普通紙を全速で全速で通紙すると、加熱ロール702 を加熱源701 によって加熱する熱量よりも、普通紙によって奪われる熱量の方が多く、ドウループが大きくなるのに対して、普通紙を半速で通紙する場合は、全速で通紙するときに奪われる熱量と比較して少なくなるため、ドウループが小さいものとなる。
【００７２】
そこで、ＣＰＵ200 は、普通紙を全速で通紙する場合は、図１０のステップ１０６に示すように、補正値を算出する際の係数を大きく設定し、半速で通紙する場合は係数を小さく設定することで、最適なオンオフ制御温度に設定することができ、印字速度の変更による定着不良の発生しにくい温度制御を実現することができる。
【００７３】
その他の構成及び作用は、前記実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００７４】
実施の形態３
図１２はこの発明の実施の形態３を示すものであり、前記実施の形態１と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この実施の形態２では、前記加熱部材は、複数の加熱源を備え、前記制御手段は、加熱源毎に制御温度を設定するように構成されている。
【００７５】
また、この実施の形態３では、前記加熱部材は、複数の加熱源を備え、前記補正手段は、加熱源毎に制御温度を補正するように構成されている。
【００７６】
すなわち、この実施の形態３では、図１２及び図１３に示すように、加熱ロール702 が加熱源としてのヒーター701 ａ，701 ｂを２本備えており、一方のヒーター701 ａが６００Ｗで、他方のヒーター701 ｂが３００Ｗとなっている。また、一方の６００Ｗヒーター701 ａは、発熱領域が通紙領域の中央部であって、Ａ４サイズの用紙のＳＥＦ幅に設定されているのに対して、他方の３００Ｗヒーター701 ｂは、発熱領域が通紙領域の両端部であって、Ａ４サイズの用紙のＳＥＦ幅以外の領域に設定されている。
【００７７】
ところで、この実施の形態３では、実施の形態１と同様の制御を行い、複数の加熱源を有する定着装置70において、図１０のステップ１０６に示すように、補正値を算出する際に、各加熱源701 ａ，701 ｂに対して異なる係数を設定することにより、各加熱源701 ａ，701 ｂが同じフローチャートで最適な制御を行い、点灯のタイミングをずらすことができるため、フリッカー性能に優れた定着装置を提供できるようになっている。
【００７８】
上記２本のヒーター701 ａ，701 ｂが同時に点灯した場合、温度勾配は１本ずつ点灯した場合より大きくなり、２本同時にオンオフを行なうと、図１４に示すように、オーバーシュートが大きくなかなか目標温度に収束しない虞れがある。このような場合、補正値を算出する際の係数を大きく設定すれば収束しやしやすくなるが、点灯消灯間隔が短くなり、フリッカー性能が悪化する。
【００７９】
そこで、補正値を算出する際の係数を、６００Ｗのヒーター701 ａに対しては大きく、３００ｗのヒーター701 ｂに対しては、小さく設定する。これにより、目標温度に近づいた際に、図１５に示すように、６００Ｗのヒーター701 ａの方が先にオフすることで、緩やかな温度勾配で目標温度に収束することが可能となる。
【００８０】
この実施の形態３によれば、２本のヒーター701 ａ，701 ｂのオンオフ制御温度の算出に同じ計算式を使用できるため、ＣＰＵ200 に必要なＲＯＭ容量やソフト開発工程の削減ができる。
【００８１】
また、これにより、２本のヒーター701 ａ，701 ｂのオンオフ制御タイミングがずれるため、大きな電流変動が少なくなり、フリッカー性能も向上する。
【００８２】
その他の構成及び作用は、前記実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００８３】
実施の形態４
図１６はこの発明の実施の形態４を示すものであり、前記実施の形態１と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この実施の形態４では、前記補正手段は、前記加熱部材の表面温度の温度勾配が正か負かによって、制御温度を補正する補正値を算出するための係数を変更するように構成されている。
【００８４】
定着装置70は、その装置やトナーの特性などにより、高温側で不具合の出やすいものと低温側で不具合の出やすいものがある。この場合には、図１０のステップ１０６に示すように、補正値を算出する際の係数を、温度勾配が正の場合と負の場合で変更することにより、ヒーター701 のオンオフ制御による温度振幅の中で、高温側で安定させるか低温側で安定させるかをコントロールすることができる。
【００８５】
この実施の形態４では、高温側でのオフセットは発生しにくいが、低温側での定着不良が発生しやすい定着装置70の場合には、温度勾配が正のときは係数を小さく、温度勾配が負のときは係数を大きくすることにより、図１６に示すように、温度振幅の中で高温側に温度が安定するようになる。そのため、この定着装置70では、低温側に大きく温度が振れにくくなり、定着不良の発生しにくい温度制御を実現できる。
【００８６】
逆に、温度勾配が正の時係数を大きく、負のとき係数を小さくすることにより、図１７に示すように、低温側で温度が安定するようになる。この定着装置70では、高温側に大きく温度が振れにくくになり、高温側でのオフセットは発生しにくくなる。
【００８７】
その他の構成及び作用は、前記実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】図３はこの発明の実施の形態１に係る定着装置を適用した画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンタの制御回路を示すブロック図である。
【図２】図２はこの発明の実施の形態１に係る定着装置を適用した画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンタを示す構成図である。
【図３】図３はこの発明の実施の形態１に係る定着装置を適用した画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンタの画像形成部を示す構成図である。
【図４】図４はこの発明の実施の形態１に係る定着装置を示す外観斜視図である。
【図５】図５はこの発明の実施の形態１に係る定着装置を示す断面斜視図である。
【図６】図６は押圧部材を示す斜視構成図である。
【図７】図７はこの発明の実施の形態１に係る定着装置の一部を示す分解斜視図である。
【図８】図８はこの発明の実施の形態１に係る定着装置を示す断面構成図である。
【図９】図９は加熱ロールを示す断面構成図である。
【図１０】図１０はこの発明の実施の形態１に係る定着装置を適用した画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンタの動作を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は温度特性を示すグラフである。
【図１２】図１２はこの発明の実施の形態２に係る定着装置を示す断面構成図である。
【図１３】図１３はこの発明の実施の形態２に係る定着装置を示す構成図である。
【図１４】図１４は温度特性を示すグラフである。
【図１５】図１５は温度特性を示すグラフである。
【図１６】図１６は温度特性を示すグラフである。
【図１７】図１７は温度特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８９】
２００：ＣＰＵ、２０１：コントローラー、２０２：温度センサー、２０３：ＲＯＭ、２０４：ＲＡＭ、２０５：通電制御回路。
【図１】
2008134285.tif 000003
【図２】
2008134285.tif 000004
【図３】
2008134285.tif 000005
【図４】
2008134285.tif 000006
【図５】
2008134285.tif 000007
【図６】
2008134285.tif 000008
【図７】
2008134285.tif 000009
【図８】
2008134285.tif 000010
【図９】
2008134285.tif 000011
【図１０】
2008134285.tif 000012
【図１１】
2008134285.tif 000013
【図１２】
2008134285.tif 000014
【図１３】
2008134285.tif 000015
【図１４】
2008134285.tif 000016
【図１５】
2008134285.tif 000017
【図１６】
2008134285.tif 000018
【図１７】
2008134285.tif 000019