(57)【要約】【課題】加圧ローラ蓄熱量を高い精度で予測し、プリントの組合せが複雑になった場合や、設計者が想定外の記録材を通紙した際にも目標温度を最適に補正し、画像品質を高い水準に保つようにする。【解決手段】加熱手段及び材質を異にする複数の部材を内包する可撓性回転体と、前記加熱手段の温度を検出する加熱手段温度検出手段と、前記加熱手段温度検出手段によって検出された温度と加熱手段目標温度との差に応じて前記加熱手段への供給電力を制御する温度制御手段と、該可撓性回転体に加圧圧接してニップ部を形成するための加圧手段とを有し、未定着画像を担持した記録材を、該ニップ部に通して加熱する、該可撓性回転体の熱容量は、該加圧手段の熱容量より小さい関係にある画像加熱装置において、該可撓性回転体に内包された複数の部材のうち、最も熱容量の大きく、かつ最も熱伝導率の高い部材を検出する部材温度検出手段を有し、その部材温度検出結果を反映して、前記加熱手段目標温度を調整する。【選択図】図２
2013142840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性回転体と、可撓性回転体を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段を支持する支持部材と、
前記可撓性回転体または前記加熱手段の温度を検出する第一の温度検出手段と、
第一の温度検出手段によって検出された温度と目標温度との差に応じて
前記加熱手段への供給電力を制御する温度制御手段と、
前記可撓性回転体に加圧圧接してニップ部を形成するための加圧手段とを有し、
未定着画像を担持した記録材を、該ニップ部に通して加熱する、
画像加熱装置において、
前記支持部材の温度を検出する第二の温度検出手段を有し、
前記第二の温度検出結果を反映して、前記目標温度を調整すること
を特徴とする画像加熱装置。
【請求項２】
前記第二の温度検出手段が温度を検出する支持部材が
金属製部材であることを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。
【請求項３】
環境温度を検知する環境温度検知手段を有し、
前記部材温度検出手段によって検出された温度と、環境温度検出結果に応じて
前記加熱手段目標温度を調整すること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザプリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真記録方式を利用する画像形成装置の、特に画像加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置における加熱定着装置としては、熱ローラ方式やベルト加熱方式が広く用いられている。特に、スタンバイ時に加熱定着装置に電力を供給せず、消費電力を極力低く抑えたベルト加熱方式として、例えば、特許文献１の方式がある。この方式は、発熱体が形成されたヒータと、ヒータ背面には、温度検知手段としてのサーミスタが配置されており、検知温度は通電制御部へフィードバックされる。通電制御部はサーミスタで検知されるヒータ温度が目標温度に維持されるように、発熱体に対する通電を制御する。このヒータと接触しつつ回転する熱容量の小さな定着ベルトと、定着ベルト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し、定着ベルトと加圧ローラの間に未定着画像を担持する記録材を通過させて未定着画像を加熱定着する。
【０００３】
以上のような定着装置は、熱容量の小さな定着ベルトを用いることですばやく昇温させることが出来る。そのため、消費電力や一枚目のプリント開始から終了までに要する時間Ｆｉｒｓｔ  Ｐｒｉｎｔ  Ｏｕｔ  Ｔｉｍｅ（以下ＦＰＯＴと略記）の点で優れており、特に小型の画像形成装置で好適に用いられている。
【０００４】
しかしながら、熱容量の小さな定着ベルトを介して未定着画像を加熱定着する装置は、定着器全体が十分温まった状態でプリントすると、記録材に定着されるべきトナーへの熱供給が過剰となってしまう場合がある。トナーへの熱供給が過剰となってしまうと、トナーは定着ベルト表面にオフセットし、それ以降定着装置に送られる記録材に付着して汚してしまうという画像問題（ホットオフセット）を引き起こしてしまう。特に、長時間使用した後、本現象は顕著に発生する。
【０００５】
この画像問題等への対策として、定着装置の動作状況から定着器全体の蓄熱量を予測して、ヒータ目標温度を補正する制御が行われている。例えば特許文献２においては、定着装置の起動時間間隔と、定着装置が起動される回数によって計数値を更新し、その計数値に従ってヒータの目標温度を設定して、定着装置の温度調整を行う構成が提案されている。この装置は、定着器蓄熱量の判断基準として定着装置の起動時間間隔と定着装置が起動される回数を参照している。
【０００６】
しかしながら、特許文献２の方法を用いた場合には、複数種類の記録材を間欠印刷するなど、プリントの組合せが複雑になった場合には、予測精度が不十分となることがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平２−１５７８７８号公報
【特許文献２】特開２００１−１５９８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本出願に係わる発明の目的は、定着器全体の蓄熱量を高い精度で予測し、プリントの組合せが複雑になった場合にも目標温度を最適に補正し、画像品質を高い水準に安定して保つことが出来る制御を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本出願に係る第1の発明は、
可撓性回転体と、可撓性回転体を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段を支持する支持部材と、
前記可撓性回転体または前記加熱手段の温度を検出する第一の温度検出手段と、
第一の温度検出手段によって検出された温度と目標温度との差に応じて
前記加熱手段への供給電力を制御する温度制御手段と、
前記可撓性回転体に加圧圧接してニップ部を形成するための加圧手段とを有し、
未定着画像を担持した記録材を、該ニップ部に通して加熱する、
画像加熱装置において、
前記支持部材の温度を検出する第二の温度検出手段を有し、
前記第二の温度検出結果を反映して、前記目標温度を調整すること
を特徴とする画像加熱装置である。
【００１０】
上記目的を達成するために、本出願に係る第２の発明は、
前記第二の温度検出手段が温度を検出する支持部材が金属製部材であること
を特徴とする第１の発明に記載の画像加熱装置である。
【００１１】
上記目的を達成するために、本出願に係る第３の発明は、
環境温度を検知する環境温度検知手段を有し、
前記部材温度検出手段によって検出された温度と、環境温度検出結果に応じて
前記加熱手段目標温度を調整することを特徴とする
第１又は第２の発明に記載の画像加熱装置
である。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明によれば、定着器全体の蓄熱量を精度良く予想し、その結果最適なヒータ目標温度を選択することが出来る。それにより、連続印刷時や間欠印刷時を問わず、画像品質を高い水準に安定して保つことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１の画像形成装置を説明する図
【図２】実施例１で用いた定着装置を説明する図
【図３】実施例１で用いた定着装置の定着フィルムを説明する図
【図４】図実施例１で用いた定着装置のヒータ及びヒータ制御部を説明する図
【図５】通紙枚数と最適ヒータ目標温度の関係を説明する図
【図６】熱移動の概念を説明する図
【図７】熱収支のバランスを保った場合の各部材温度の関係を説明する図
【図８】ターゲット温度下がり幅ΔＴと各部材温度の関係を説明する図
【図９】実施例１の制御フローチャートを説明する図
【図１０】各通紙モードにおけるヒータ目標温度初期値の表
【図１１】各通紙モードにおけるヒータ目標温度修正式の表
【図１２】実施例１の評価結果を説明する図
【図１３】実施例２の画像形成装置を説明する図
【図１４】実施例２で用いた定着装置のヒータ及びヒータ制御部を説明する図
【図１５】実施例２の制御フローチャートを説明する図
【図１６】各通紙モードにおける環境温度とヒータ目標温度初期値の表
【図１７】実施例２の評価結果を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［実施例１］
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例を詳しく説明する。まず、本発明の装置構成の説明と、各構成の基本的な動作、制御について説明する。
【００１５】
［画像形成装置］
図１は、本実施例１に係るカラー画像形成装置の記録部の構成を説明する概略構成図である。尚、本実施例に係る画像形成装置は、電子写真方式のタンデム型フルカラープリンタの場合を用いて説明する。本実施例の画像形成装置は、イエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの４色のトナー画像を記録材上に形成するフルカラー画像形成装置である。印字可能サイズは、長手幅で最大２１６ｍｍであり、ＵＳレターサイズ紙に対応している。この装置のプロセススピードは４７ｍｍ／秒、１分間の印字枚数はＵＳレターサイズ紙で８枚である。ここで、プロセススピードとは記録材に画像形成を行う速度をいう。また、ＦＰＯＴは約２０秒である。
【００１６】
画像形成装置本体は、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１Ｋ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。各画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋには、それぞれ感光ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋが設置されている。各感光ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋの周囲には、帯電ローラ３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ、現像容器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ、一次転写ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ、ドラムクリーニング装置６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋがそれぞれ設置されており、帯電ローラ３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋと現像容器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ間の左方向には露光装置７が設置されている。各現像容器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋには、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーと現像ローラ４ＹＲ，４ＭＲ，４ＣＲ，４ＫＲが収容されている。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、感光ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋは、所定のプロセススピードで回転駆動し、当接・従動回転している帯電ローラ３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋは、画像形成動作中約−１３００Ｖが印加され、感光ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ表面を約−７００Ｖに一様に帯電することができる。そして、露光装置７は、カラー色分解された画像信号をレーザ出力部（不図示）にて光信号に変換し、その変換された光信号であるレーザ光ＬＹ，ＬＭ，ＬＣ，ＬＫを、帯電された各感光ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ上に走査露光して静電潜像を形成する。このとき、被露光部の電位は約−１２０Ｖとなる。現像ローラ４ＹＲ，４ＭＲ，４ＣＲ，４ＫＲは不図示の現像バイアス電源により、−３５０Ｖの電位が印加される。本実施例においては、露光部電位が−１２０Ｖであるため、現像コントラストは２３０Ｖとなる。現像ローラ４ＹＲ，４ＭＲ，４ＣＲ，４ＫＲ上に担持されたトナーは、上記現像コントラストにより感光ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ上に供給されて静電潜像を顕像化し、現像画像となる。このトナー像は、一次転写ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋが中間転写ベルト８を介して各感光ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋに当接している一次転写部にて一次転写バイアス（トナーと逆極性（正極性））を印加され、回転している中間転写ベルト８上に一次転写される。こうしてイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を各一次転写部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８上に形成する。一次転写時において、感光ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ上に残留している一次転写残トナーは、ドラムクリーニング装置６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋによって除去されて回収される。
【００１７】
この中間転写ベルト８は、駆動ローラ８ａ、支持ローラ８ｂに張架されており、駆動ローラ８ａの回転駆動によって矢印方向（時計回り方向）に回転（移動）される。中間転写ベルト８上のフルカラーのトナー像は、二次転写ローラ９と中間転写ベルト８とのニップ部に移動される。レジストローラ１３は、そのトナー像の移動タイミングに合わせて、記録材（転写材）Ｐを給紙トレイ１２から二次転写部に搬送する。そしてこの記録材Ｐに二次転写バイアス（トナーと逆極性（正極性））が印加された二次転写ローラ９によりフルカラーのトナー像が一括して転写される。フルカラーのトナー像が転写された記録材Ｐは定着装置１１に搬送されてトナー像を加熱、加圧して記録材Ｐの表面にカラー画像を溶融定着する。その後、記録材Ｐは装置外部の排紙トレイ１３に排出されて画像形成装置の出力画像となる。また中間転写ベルト８の外側の駆動ローラ８ａ近傍には、ベルトクリーニング装置１０が設置されており、中間転写ベルト８の表面に残った転写残トナーを除去して回収する。こうして一連の画像形成動作を終了する。
【００１８】
［定着装置１１の全体］
図２は、未定着画像を担持した記録材をニップ部Ｎに通して加熱する画像加熱装置としての、定着装置１１概略構成である。
【００１９】
１１１は加熱手段としてのセラミックヒータ、１１２はヒータ温度を検知する温度検出手段としてのメインサーミスタ、１１３は加熱体支持部材としての耐熱性樹脂製ヒータホルダであり、１１４は加熱体支持部材としての、剛性を有する金属製Ｕ字形状のステーである。１１５は、ステー１１４の温度を検知する温度検知手段としてのサブサーミスタである。１１６は可撓性回転体としての定着ベルトである。定着ベルト１１６は、ヒータ１１１、メインサーミスタ１１２、ヒータホルダ１１３、ステー１１４、サブサーミスタ１１５を内包してルーズに外嵌させてあり、回転可能となっている。１１７は定着ベルトに加圧圧接してニップ部Ｎを形成するための加圧手段としての加圧ローラである。加圧ローラ１１７が矢印方向に回転駆動され、それに伴って定着ベルト１１６が従動回転状態になり、またヒータ１１１に通電がなされると、ヒータ１１１が昇温する。この状態において、定着ベルト１１６と加圧ローラ１１７との定着ニップ部Ｎに未定着トナー像Ｔを担持した記録材Ｐが矢印方向に案内されると、定着ニップ部Ｎにおいて記録材Ｐのトナー像担持面側が定着ベルト１１６の外面に密着して定着ベルト１１６と一緒に定着ニップ部Ｎにより挟持搬送されていく。この挟持搬送過程において、ヒータ１１１の熱が定着ベルト１１６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Ｔが加熱及び加圧されて溶融定着され、定着画像Ｔ’となる。
【００２０】
ここで、本発明の装置構成に関わる特徴は、定着ベルト１１６に内包された複数の部材（ヒータ１１１、メインサーミスタ１１２、ヒータホルダ１１３、ステー１１４、サブサーミスタ１１５）のうち、最も熱容量の大きい部材であるステー１１４の温度を検出する部材温度検出手段としてのサブサーミスタ１１５を有することである。
【００２１】
以下、各構成の詳細について詳述する。
【００２２】
［ヒータホルダ］
ヒータホルダ１１３はＰＰＳ、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、フェノール樹脂等の耐熱性樹脂で型成形により作られる。本実施例においては、液晶ポリマーを用い、ヒータ１１１を保持し、定着ベルト１１６をガイドする役割を果たす。
【００２３】
［ステー］
厚さ１．６ｍｍのステンレス板材から形成されたＵ字形状のステー１１４は、不図示の加圧機構により総圧１７６．４Ｎの力で、加圧ローラ１１７に加圧している。これにより、ヒータ１１１は定着ベルト１１６を介して加圧ローラ１１７に圧接させ、加熱定着に必要な７．０ｍｍの定着ニップ部Ｎを形成させてある。
【００２４】
［サーミスタ］
メインサーミスタ１１２は、ヒータの温度を検出する手段として用いており、図２に示すように、ヒータ上面に接触するよう配置されている。図３で示すとヒータ裏面側のアルミナ基板１１１ａに接触している。サブサーミスタ１１５は、ステー１１４内面のＵ字の頂点に配設されている。このサブサーミスタ１１５は、ステー１１４の温度を検出している。
【００２５】
［加圧ローラ］
加圧ローラ１１７は、直径１８ｍｍの弾性回転体である。ステーおよび加圧機構によって与えられた力に対し、軸の変形を極力少なくするため高い剛性が必要であり、芯金１１７ａは直径１２ｍｍのステンレス製としている。また、適度な弾性を確保して所定幅の定着ニップ部Ｎを形成する必要があるため、芯金外側に厚さ３ｍｍのシリコーンゴム層（弾性層）１１７ｂを形成している。その上に厚さ３０μｍのＰＦＡ樹脂チューブ（離型層）１１７ｃを被覆してなる。
【００２６】
［定着ベルト］
本実施例において、定着ベルト１１６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）の部材である。具体的には、図３に示す３層構造をしており、直径１８ｍｍ、厚さ３０μｍのＳＵＳフィルムを円筒状に形成したエンドレスベルト（ベルト基材）１１６ａ上に、厚さ２００μｍのシリコーンゴム層（弾性層）１１６ｂを形成し、厚さ２０μｍのＰＦＡ樹脂チューブ（離型層）１１６ｃを被覆してなる。
【００２７】
図４は、本実施例に係る定着装置のヒータと、温度制御手段としての制御部１６とヒータ駆動回路１５のブロック図である。
【００２８】
［ヒータ］
ヒータ構成と、温度調整制御の基本構造について説明する。熱源としてのヒータ１１１は、本実施例では、アルミナの基板１１１ａ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１１１ｂを形成し、折り返し点には導電部１１１ｃを形成し、その上に耐圧ガラスによるガラスコート１１１ｄを施している。このヒータ１１１は、表面側を定着ベルトに接触させ、裏面側をヒータホルダ１１３に接触して支持させてある。このヒータ１１１の第１と第２の電極部１１１ｅ，１１１ｆには、不図示の給電用コネクタが装着される。ヒータ駆動回路１５から電極部１１１ｅ，１１１ｆに給電されることにより、抵抗発熱体層１１１ｂが発熱して迅速に昇温する。ヒータ駆動回路１５は制御部１６により制御される。
【００２９】
［ヒータ駆動回路］
ヒータ駆動回路１５において、１５ａは交流電源、１５ｂはゼロクロス信号発生回路、１５ｃはトライアックである。トライアック１５ｃは制御部１６により制御される。交流電源１５ａは、ゼロクロス検知回路１５ｂを介して制御部１６にゼロクロス信号を送出する。ヒータ裏面の温度を検知するメインサーミスタ１１２とステー１１４の温度を検知するサブサーミスタ１１５の出力は、それぞれＡ／Ｄコンバータ１１２ａ，１１５ａを介して制御部１６に取り込まれる。制御部１６は、１６ａに示すマイクロプロセッサなどのＣＰＵ、ＣＰＵ１６ａの制御プログラムやデータを記憶しているＲＯＭ１６ｂ、ＣＰＵ１６ａによる制御実行時にワークエリアとして使用され、各種データを一時的に保存するＲＡＭ１６ｃ、後述する制御情報などを不揮発に記憶するＥＥＰＲＯＭ１６ｄなどを備えている。これにより制御部１６は、メインサーミスタ１１２からの温度情報を基に、トライアック１５ｃによりヒータ１１１に通電する電力を制御して、ヒータ１１１の温度が所定の目標温度に維持されるように制御する。この際、本発明の定着装置はサブサーミスタ１１５の温度によって目標温度の値を調整する。詳細はフローチャートを用いて後述する。
【００３０】
［実機における通紙枚数と最適ヒータ温度の関係］
図５（Ａ）は、横軸に通紙枚数、縦軸に最適ヒータ目標温度をプロットしたものである。最適ヒータ目標温度は、所定の枚数においてヒータ目標温度を変えて実際に画像形成動作を行い、ホットオフセットの発生が無く、かつ十分なグロスが得られる温度を選択した。初期１６８℃に対して、徐々に下がる傾向にある。この最適ヒータ目標温度の初期値１６８℃からの下がり幅をΔＴと定義する。図５（Ｂ）は、横軸に通紙枚数、縦軸に下がり幅ΔＴをプロットしたものである。ΔＴは徐々に増加してゆく。
【００３１】
［ヒータ目標温度が徐々に下がる理由］
ヒータ目標温度が徐々に下がる理由について詳述する。図６（Ａ）は、定着器内部の熱の流れを示す概念図である。ヒータから発生する熱は、定着ベルト１１６、ヒータホルダ１１３に伝わる。ここで定着ベルト１１６に与える熱をＱＢ、ヒータホルダ１１３の昇温に費やされる熱量ＱＨとする。
【００３２】
熱ＱＢは、定着ベルト１１６自身の昇温と、記録材Ｐへの伝熱ｑｐによって消費される。定着ベルト１１６は、熱ＱＢを受け、基材１１６ｃ、弾性層１１６ｂ、離型層１１６ａの順に昇温し、熱ｑｐを記録材Ｐに与える。ここで、定着ベルト１１６は熱容量が小さいため、速やかに昇温し、基材１１６ａ、弾性層１１６ｂ、離型層１１６ｃは数秒間で等温になる。
【００３３】
多数の記録材Ｐが連続してニップを通過すると、昇温した定着ベルト１１６に対し、熱ＱＢのうち大部分は転写材を加熱するｑｐとして消費される。一方、熱ＱＨはヒータホルダ１１３自身の昇温と、ステー１１４への伝熱ｑｓとして消費される。
【００３４】
このステー１１４は、熱容量が大きいため、定着ベルトのように通紙前に瞬時に昇温することはなく、通紙を繰り返すうちに徐々に昇温する。高温状態になると熱の流れは図６（Ｂ）のように変化する。（Ａ）との違いは、ヒータホルダ１１３とステー１１４が温まって熱平衡状態になり、流れる熱量ｑｓ、ＱＨは減少していることである。
【００３５】
これに対し、ヒータから発生する総熱量は、両者（Ａ）、（Ｂ）において記録材Ｐへの伝熱ｑｐを一定に保つべく調整しなければならない。つまり、低温時（Ａ）においては、ヒータ目標温度を高く、高温時（Ｂ）においては、ヒータ目標温度を低く設定して、熱収支のバランスをとる必要がある。熱収支のバランスを取り、一定の熱ｑｐを記録材Ｐに与えつづけた時、ヒータ裏面１１１Ｔ部分、フィルム基材部分１１６Ｔ、Ｐステー１１３Ｔ部分、Ｔステー内側頂点１１４Ｔ部分の温度の時間変化をグラフに示すと、図７のようになる。△で示したヒータ裏面１１１Ｔ、＊で示したフィルム基材部分１１６Ｔの温度は徐々に低くなる傾向があり、□で示したＰステー１１３Ｔ部分、●で示したステー部分は徐々に高くなる傾向がある。
【００３６】
［制御式の導出］
図８は、本実施例の画像形成装置によって求められた、ヒータ目標温度下がり幅ΔＴと、定着ベルトに内包されている各部材（ヒータ１１１、ヒータホルダ１１３、ステー１１４）温度の関係を示したものである。従来のヒータ制御においては、定着器全体の昇温を、ヒータ起動時間等から予測することによって、ヒータ目標温度の補正を行っていた。本実施例においては、ヒータ目標温度の下がり幅ΔＴは、ステー１１４の温度を基に導出する。ステー１１４は、定着ベルトに内包されている部材（ヒータ１１１、ヒータホルダ１１３、ステー１１４）の中で、最も熱容量の高い材質である。そのステー１１４の温度上昇と、ヒータ目標温度の下がり幅ΔＴは、線形関係にある。よって、ヒータ目標温度下がり幅ΔＴとステー１１４の温度との関係は、
ΔＴ（普通紙）＝（ステー温度）×０．１＋（切片Ｓ＝−３．０）・・・（式１）
で表すことが出来る。一方、ヒータとヒータホルダも、ΔＴと線形関係にあるものの、熱容量が低いため、直線の傾きが大きい。直線の傾きが大きいと、部材温度から下がり幅ΔＴを導出する際、精度を得にくいという問題がある。従って、出来る限り熱容量が大きく、温度変化のすくない部材の温度を基準にヒータ目標温度下がり幅ΔＴを求めることが望ましい。また、熱伝導率が低い部材は測定箇所によって温度がばらつき、測定結果の信頼性が低くなってしまうという問題がある。以上の理由により、本実施例では、ステンレス製のステー１１４にサブサーミスタを取り付け、式１を用いてヒータ目標温度を修正する制御を行う。これにより、記録材の通紙1ページ毎に最適なヒータ目標温度を選択することが出来る。
【００３７】
なお、この式１の定数０．１と切片―３．０の部分は、紙種によって個別に求める必要がある。この場合普通紙と同様の実験を行うことにより、厚紙、薄紙のターゲット温度下がり幅ΔＴとステー温度の関係を求めることができる。本実施例の画像形成装置においては、それぞれ以下のようになった。
【００３８】
ΔＴ（薄紙）＝（ステー温度）×０．０８−２．５・・・（式２）
ΔＴ（厚紙）＝（ステー温度）×０．１４−３．８・・・（式３）
［温度制御手段］
以下、本実施例におけるサーミスタ目標温度の決定方法について説明する。本発明に特徴的な部分は、部材温度検出結果としてのサブサーミスタの検知温度を反映して、加熱手段としてのヒータ目標温度を調整することである。本制御は、プリント時に実行される。図９は、プリント時の制御フローチャートであり、この処理を実行するプログラムはＲＯＭ１５ｂに記憶されている。この処理はプリント時に開始される。ステップＳ１で、通紙モードを確認する。ステップＳ２で、サブサーミスタの温度を検知する。ステップＳ３で、図１０に示す表より各通紙モードに対するヒータ目標温度初期値を選択し、図１１に示す表よりΔＴを算出、両者からヒータ目標温度を決定する。Ｓ４で、通紙動作を行う。最初の1枚目であればヒータＯＮ、モータ回転を開始し、通紙動作に入る。2枚目以降であれば、継続して通紙動作に入る。ステップＳ５で、次の通紙がある場合にはステップＳ１に戻り、次の通紙がない場合には、制御フローを終了する。
【００３９】
本制御の利点としては、加圧ローラ温度を印字枚数や加熱時間から計上して間接的に予測する方式に比べて、積算誤差が生じにくいこと、タイマー等を要しない簡易な制御であること、印字1枚毎に最適なヒータ目標温度を算出できること、の３点である。
【００４０】
［本実施例を用いた場合の画像出力実験結果］
次に本実施例を用いた場合の画像出力結果について説明する。
【００４１】
（１）実験方法  「普通紙モード」→「厚紙モード」→「薄紙モード」を1枚ずつ繰り返して間欠印刷（1枚印字してヒータ及びモータ停止、再び印字開始する印刷方法）→５分休止、のサイクルを２０回繰り返し、各２０枚のグロスを測定した。普通紙として、Ｘｅｒｏｘ  ＃４２００（７５ｇ／ｍ2）、厚紙として、Ｘｅｒｏｘ  ＃４２００（１０５ｇ／ｍ2）、薄紙として、オフィスプランナーＳＫ（６８ｇ／ｍ2）を用いた。定着後画像のグロスについては、測定器として、日本電色工業株式会社製の光沢度計ＰＧ―１を使用し、ＪＩＳ  Ｚ  ８７４１における７５度鏡面光沢度測定方法により測定を行った。
【００４２】
（２）実験結果  次に実験結果について説明する。図１２（Ａ）は、間欠印刷した各２０枚に関する、グロスの測定結果である。縦軸はグロス、横軸は通紙枚数である。３０を中心とした安定したグロスを示し、ホットオフセットなどの画像不良を発生することもなかった。
【００４３】
［比較例１］
（１）実験方法
次に従来例を用いた場合の画像出力結果について説明する。従来例として、特許文献２に記載の方法、ヒータ目標温度の決定には定着装置の起動時間間隔と、定着装置が起動される回数によって計数値を更新し、その計数値に従って発熱体の目標温度を設定して、定着装置の温度調整を行う制御を行い、先述のものと同等の実験を行った。
【００４４】
（２）実験結果  実験結果について説明する。図１２（Ｂ）は、従来例の制御を用いて間欠印刷した各２０枚に関する、グロスの測定結果である。縦軸はグロス、横軸は通紙枚数である。通紙枚数の増加と共にグロスは上昇する傾向があり、薄紙でより顕著に現れている。これは、複数の紙種を間欠印刷した際に生じた計数値の積算誤差が原因であると考えられる。
【００４５】
以上説明したように本実施例１によれば、ステーの温度を計測するサブサーミスタ検出値を用いてヒータ目標温度を決定することで、定着装置の使用状態によらず、最適なヒータ目標温度を選択することができる。なお、ステーに限らず熱容量の高い部材、熱伝導率の高い部材を用いることで同様の効果が得られる。また、温度測定点を最適に選ぶことで、非金属部材を用いることも可能である。
【００４６】
［実施例２］
本実施例２における画像形成装置の概略構成を図１３に示す。本実施例では、実施例１にて説明した定着装置１１と、環境温度を検知する環境温度検知センサ１７を用いて、周囲の環境温度が変動しても最適なヒータ目標温度を選択することが出来る制御方法について説明する。実施例１と異なる点は、画像形成装置に環境温度検知センサ１７を有する点、その環境温度検知結果を制御に反映させる点である。その他定着装置の構成、及び図１１に示すΔＴの算出式は実施例１と同様であり、その説明は省略する。
【００４７】
［構成１：環境センサ］
図１４に示すように、画像形成装置に環境センサ１７（環境温度検知サーミスタ）を具備させる。環境センサ１７の電気的な環境検知情報は、図１４に示すように、Ａ／Ｄコンバータ１７ａを介して制御部１６に入力する。制御部１６は環境センサ１７から入力する環境検知情報に基づいて制御を行う。尚、その他の条件は前記第1の実施例と同様であり再度の説明は省略する。
【００４８】
［制御：温度制御手段］
図１５は、プリント時の制御フローチャートであり、この処理を実行するプログラムはＲＯＭ１５ｂに記憶されている。この処理はプリント時に開始される。ステップＳ１で、通紙モードを確認する。ステップＳ２で、環境センサの温度を検知する。ステップＳ３で、サブサーミスタの温度を検知する。ステップＳ４で、図１６に示す表より、ステップ２で検知した環境温度と各通紙モードに対するヒータ目標温度初期値を選択し、図１１に示す修正式でΔＴを算出、ヒータ目標温度を決定する。ステップＳ５で、通紙動作を行う。最初の1枚目であればヒータＯＮ、モータ回転を開始し、通紙動作に入る。2枚目以降であれば、継続して通紙動作に入る。ステップＳ６で、次の通紙がある場合にはステップＳ１に戻り、次の通紙がない場合には、制御フローを終了する。本制御の利点としては、電源投入時に初期温度を決定する実施例１の方式に比べて、ＥＥＰＲＡＭを要しない簡易な制御であること、印字中に環境が変動しても最適な温調温度を選択できること、の２点である。
【００４９】
（１）実験方法  １０℃、２０℃、３０℃の３種類の環境温度で、「普通紙モード」を1枚間欠印刷（1枚印字してヒータ及びモータ停止、再び印字開始を繰り返す印刷）→５分休止、を２０回繰り返した。各２０枚のグロスの測定を測定した。紙種、グロス測定方法は実施例１と同様なので説明を省略する。
【００５０】
（２）実験結果  次に実験結果について説明する。図１７（Ａ）は、間欠印刷した各２０枚に関する、グロスの測定結果である。各環境温度においてグロス３０％を中心とした安定したグロスを示し、ホットオフセットなどの画像不良を発生することもなかった。
【００５１】
［比較例２］
（１）実験方法
ヒータ目標温度を決定する際に、環境温度を考慮していない本実施例１の画像形成装置の制御を行い、先述のものと同等の実験を行った。
【００５２】
（２）実験結果  実験結果について説明する。図１７（Ｂ）は、本実施例１の制御を用いて「普通紙モード」で間欠印刷した各２０枚に関する、グロスの測定結果である。本結果は、環境温度１０℃ではやや低め、環境温度３０℃ではやや高めに維持されており、環境によるグロスの結果に差異が生じている。これは、低温時に熱供給量が不足し、高温時に熱供給量が過多になっていることが原因である。
【００５３】
以上説明したように本実施例２によれば、ステーの温度を計測するサブサーミスタ検出値と環境温度センサを用いてヒータ目標温度を決定することで、定着装置の使用状態によらず常に最適なヒータ目標温度を選択することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ‥‥プロセスステーション
２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ‥‥感光体ドラム
３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ‥‥帯電ローラ
４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ‥‥現像手段
５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ‥‥１次転写手段
６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ‥‥クリーニング装置
ＬＹ，ＬＭ，ＬＣ，ＬＫ‥‥レーザー光
７‥‥露光装置
８‥‥中間転写ベルト
８ａ‥‥駆動ローラ
８ｂ‥‥従動ローラ
９‥‥２次転写ローラ
１０‥‥クリーニング手段
１１‥‥定着装置
１２‥‥給送カセット
１３‥‥給送ローラ
１４‥‥排紙トレイ
１１１‥‥ヒータ
１１１ａ‥‥アルミナの基板
１１１ｂ‥‥抵抗発熱体
１１１Ｃ‥‥導電部
１１１ｄ‥‥ガラスコート
１１１ｅ‥‥電極部
１１１ｆ‥‥電極部
１１２‥‥メインサーミスタ
１１３‥‥ヒータホルダ
１１４‥‥ステー
１１５‥‥サブサーミスタ
１１６‥‥定着フィルム
１１６ａ‥‥ベルト基材
１１６ｂ‥‥シリコーンゴム層
１１６Ｃ‥‥ＰＦＡ樹脂チューブ
１１７‥‥加圧ローラ
１１８ａ‥‥筐体（上）
１１８ｂ‥‥筐体（下）
Ｐ‥‥転写材としてのシート
Ｔ‥‥未定着トナー像
Ｔ‘‥‥定着後のトナー像
Ｎ‥‥ニップ領域
１５‥‥定着ヒータ駆動回路
１５ａ‥‥交流電源
１５ｂ‥‥ゼロクロス発生回路
１５Ｃ‥‥トライアック
１６‥‥制御部
１６ａ‥‥ＣＰＵ
１６ｂ‥‥ＲＯＭ
１７‥‥環境温度検知センサ
１７ａ‥‥Ａ／Ｄコンバータ
１１２ａ‥‥Ａ／Ｄコンバータ
１１５ａ‥‥Ａ／Ｄコンバータ
ＱＦ‥‥定着フィルムから紙表面のトナー像へ供給される熱量
ＱＫ‥‥加圧ローラから紙表面のトナー像へ供給される熱量
【図１】
2013142840.tif 000003
【図２】
2013142840.tif 000004
【図３】
2013142840.tif 000005
【図４】
2013142840.tif 000006
【図５】
2013142840.tif 000007
【図６】
2013142840.tif 000008
【図７】
2013142840.tif 000009
【図８】
2013142840.tif 000010
【図９】
2013142840.tif 000011
【図１０】
2013142840.tif 000012
【図１１】
2013142840.tif 000013
【図１２】
2013142840.tif 000014
【図１３】
2013142840.tif 000015
【図１４】
2013142840.tif 000016
【図１５】
2013142840.tif 000017
【図１６】
2013142840.tif 000018
【図１７】
2013142840.tif 000019