(57)【要約】【課題】低熱容量化により復帰時間短縮化を図った定着装置においても、様々な使用状況において安定した画像品質を得ることが可能な定着装置およびその定着装置を搭載した画像形成装置を提供する。【解決手段】定着ローラ１０１と、加圧ローラ１０２と、加熱手段１０３と、定着ローラ温度センサ１０４と加圧ローラ温度センサ１０５と、内雰囲気温度センサ１０６と、加熱制御装置１０７とを備えた定着装置１００であって、加熱制御装置１０７は、加圧定着温度および内雰囲気温度に基づいて目標温度を調整し、加圧ローラ１０２の温度が目標温度となるように前記加熱手段を制御する。加熱制御装置１０７は、蓄熱回転状態において定着装置１００が印刷要求を受信した場合においては第１の調整方法で目標温度を調整し、待機状態において定着装置１００が印刷要求を受信した場合においては、前記第１の調整方法とは異なる第２の調整方法で目標温度を調整する。【選択図】図２
2016173424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に設けられ、記録紙に転写された未定着トナーを定着させる定着手段と、
回転可能に設けられ、前記定着手段に圧接して、前記記録紙を前記定着手段に押圧する加圧手段と、
電源の供給を受けて前記定着手段を加熱する加熱手段と、
前記定着手段または前記加圧手段の温度である加圧定着温度を検知する加圧定着温度検知手段と、
前記加圧手段の温度が、前記未定着トナーの前記記録紙への定着が良好となる目標温度となるように前記加熱手段を制御する加熱制御手段と
を備える定着装置であって、
前記定着装置は、さらに前記定着装置の内雰囲気温度を検知する内雰囲気温度検知手段を備え、
前記加熱制御手段は、前記定着装置が印刷要求を受信した後に、前記加圧定着温度検知手段により検知された前記加圧定着温度および前記内雰囲気温度検知手段により検知された前記内雰囲気温度に基づいて、前記目標温度の調整を行い、
前記加熱制御手段は、前記加熱手段が前記電源の供給を受けていて、かつ、前記定着手段と前記加圧手段が回転している蓄熱回転状態において前記定着装置が印刷要求を受信した場合においては、第１の調整方法で前記目標温度の調整を行い、前記定着手段と前記加圧手段が回転していない待機状態において前記定着手段が印刷要求を受信した場合においては、前記第１の調整方法とは異なる第２の調整方法で前記目標温度の調整を行うことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記蓄熱回転状態において前記定着装置が前記印刷要求を受信した場合には、前記加熱制御手段は、前記内雰囲気温度に基づいて前記目標温度を調整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】
前記待機状態において前記定着装置が前記印刷要求を受信した場合には、前記加熱制御手段は、前記定着手段と前記加圧手段が回転を開始してから所定時間経過後に検知された前記加圧定着温度および前記内雰囲気温度に基づいて前記目標温度を調整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４】
前記定着手段と前記加圧手段は、前記定着装置が前記印刷要求を受信したことに応じて、モータによって回転され、前記加熱制御手段は、前記モータの回転速度が安定した後に検知された前記加圧定着温度および前記内雰囲気温度に基づいて前記目標温度を調整することを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記待機状態においては、前記定着装置は前記加熱手段に前記電力を供給しないことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項６】
前記定着装置が前記待機状態において印刷要求を受信した場合には、前記加熱制御手段は、前記加熱手段に電力が供給される前に検知された前記加圧定着温度および前記内雰囲気温度に基づいて前記目標温度を調整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７】
前記加圧定着温度検知手段は、非接触温度センサにより構成されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項８】
前記定着手段は、前記定着手段の周辺の気流の流量を検知する気流検知手段をさらに設け、
前記気流検知手段により検知された気流の流量が所定の流量以上である場合には、前記加熱制御手段は、前記加圧定着温度に基づいて前記目標温度を調整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９】
前記加熱制御手段が、前記目標温度の調整を開始した後に、前記加圧定着温度および前記内雰囲気温度が所定の条件を満たしたときは、前記加熱制御手段は、前記目標温度の調整を終了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１０】
請求項１から請求項９までのいずれか一つに記載の定着装置を搭載した画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ・複写機・ファクシミリなどの画像形成装置などにおいてトナーを熱と圧力とで記録紙など記録媒体上に定着する定着装置およびその定着装置を搭載した画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ・複写機・ファクシミリなどの画像形成装置に対し、近年、省エネルギー化・高速化についての市場要求が強くなってきている。画像形成装置では、電子写真記録・静電記録・磁気記録等の画像形成プロセスにより、画像転写方式もしくは直接方式により未定着トナー画像が記録材シート・印刷紙・感光紙・静電記録紙などの記録材に形成される。未定着トナー画像を定着させるための定着装置としては、熱ローラ方式、フィルム加熱方式、電磁誘導加熱方式等の接触加熱方式の定着装置が広く採用されている。
【０００３】
このような定着装置の一例として、ベルト方式の定着装置（例えば、特許文献１）が知られている。ベルト方式の定着装置では、近年、さらなるウォームアップ時間（電源投入時など、常温状態から印刷可能な所定の温度（リロード温度）までに要する時間）や、ファーストプリント時間（印刷要求を受けた後、印刷準備を経て印字動作を行い排紙が完了するまでの時間）を含む復帰時間の短縮化が望まれている。
【０００４】
かかる復帰時間の短縮化を実現する方法として、セラミックヒータを用いたサーフ定着が提案されている（例えば、特許文献２）。この方式により、ベルト方式の定着装置に比べ、低熱容量化が可能となり、復帰時間の短縮化が実現できた。しかし、この方式ではニップ部のみを局所加熱しているため、その他の部分では加熱されておらず、ニップの用紙などの入口においてベルトは最も冷えた状態にあり、定着不良が発生しやすくなるという問題がある。特に、高速機においてはベルトの回転が速く、ニップ部以外でのベルトの放熱が多くなるため、より定着不良が発生しやすくなるという問題がある。
【０００５】
かかるニップ部分以外が加熱されないという問題を解決するために、定着ローラに金属材料を用いる構成として、低熱容量化を図ることにより、その定着ローラの外側の定着ベルト全体を温めることを可能にし、加熱待機時からのファーストプリントタイムを短縮することができ、かつ高速回転時の熱量不足を解消して、高生産の画像形成装置に搭載されても、良好な定着性を得ることができるようにした定着装置が提案されている（例えば、特許文献３）。
【０００６】
図７は、特許文献３に記載の定着装置の概略図である。無端ベルト２０１の内部にパイプ状の金属熱伝導体２０２を、無端ベルト２０１の移動をガイドすることが可能な態様で固定し、金属熱伝導体２０２内の熱源２０３により金属熱伝導体２０２を介して無端ベルト２０１を加熱する。さらに無端ベルト２０１を介して金属熱伝導体２０２に接してニップ部２００Ｎを形成する加圧ローラ２０４を備え、該加圧ローラ２０４の回転に連れ回りするようにして無端ベルト２０１を周方向に移動させる。この構成により、無端ベルト２０１の熱容量を小さくして定着装置を構成する無端ベルト全体を温めることを可能にし、加熱待機時からのファーストプリントタイムを短縮することができ、かつ高速回転時の熱量不足を解消することが可能となっている。この構成により、当該定着装置を搭載した画像形成装置の省エネルギー化・高速化を実現することができている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献３に記載された定着装置では低熱容量化により復帰時間の短縮化を図った結果、定着装置において加熱源の熱量分布が顕著に定着部材表面温度として現れるようになった。そのため定着装置が冷えた状態からの通紙においては、従来よりも用紙端部の温度低下に起因するコールドオフセットがより顕著に発生するようになった。
【０００８】
かかるコールドオフセット解消のため、通紙初期に目標温度を上げるという方策が考えられるが、この方策では、定着装置、定着部材、加圧部材が熱間にある状態からの通紙においては、逆に熱量過多となってしまい、光沢低下、ひいてはホットオフセットが発生するという問題が発生する。その原因は、熱間時には加圧温度が高くなることで、定着品質良好温度領域が低温側にシフトすることにある。また、近年低温定着トナーを用いるようになったことで、熱間時のホットオフセット、光沢低下がより顕著にあらわれるようになっている。
【０００９】
ここで、「コールドオフセット」とはトナーと用紙との界面付近が低温のためトナーが充分溶かされず，定着ローラとの接着力や静電吸着力のためトナー画像の一部が取り去られることにより印刷画像に欠落が生じる現象をいい、「ホットオフセット」とはトナーと用紙との界面付近が高温のためトナーが過加熱され、トナーの凝集力が定着ローラおよび用紙との接着力を下回り，トナー層が分断して印刷画像に欠落を生じる現象をいう。
【００１０】
この問題を解決するためには、定着装置の蓄熱状態に応じて、通紙初期の目標温度を適宜調整することが必要になる。ところが、蓄熱回転中では、用紙端部領域での定着部材温度は低下してしまうが、加圧部材の温度は高く、一方、待機中には、用紙端部領域での定着部材温度は低下しているが、その領域での加圧部材温度も低い。すなわち、蓄熱回転中と待機中とでは定着装置内の各部の温度分布の特性が異なり、このため、どのような状態からの通紙においても、同じ方法で温度調整を行うことはできない。
【００１１】
本発明は、上述した点に鑑み案出されたもので、本発明は低熱容量化により復帰時間短縮化を図った定着装置においても、様々な使用状況において安定した画像品質を得ることが可能な定着装置およびその定着装置を搭載した画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る定着装置は、上記課題を解決するため、回転可能に設けられ、記録紙に転写された未定着トナーを定着させる定着手段と、回転可能に設けられ、前記定着手段に圧接して、前記記録紙を前記定着手段に押圧する加圧手段と、電源の供給を受けて前記定着手段を加熱する加熱手段と、前記定着手段または前記加圧手段の温度である加圧定着温度を検知する加圧定着温度検知手段と、前記加圧手段の温度が目標温度となるように前記加熱手段を制御する加熱制御手段とを備える定着装置であって、前記定着装置は、さらに前記定着装置の内雰囲気温度を検知する内雰囲気温度検知手段を備え、前記加熱制御手段は、前記定着装置が印刷要求を受信した後に、前記加圧定着温度検知手段により検知された前記加圧定着温度および前記内雰囲気温度検知手段により検知された前記内雰囲気温度に基づいて、前記目標温度の調整を行い、前記加熱制御手段は、前記加熱手段が前記電源の供給を受けていて、かつ、前記定着手段と前記加圧手段が回転している蓄熱回転状態において前記定着装置が印刷要求を受信した場合においては、第１の調整方法で前記目標温度の調整を行い、前記定着手段と前記加圧手段が回転していない待機状態において前記定着手段が印刷要求を受信した場合においては、前記第１の調整方法とは異なる第２の調整方法で前記目標温度の調整を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
この構成により、定着装置の蓄熱状態に応じて、目標温度の調整を行うことが可能になるため、冷えた状態からの通紙でコールドオフセットを防止することが出来、かつ、暖かい状態からの通紙においては、ホットオフセットを防止することが可能となる。よって、低熱容量化により復帰時間短縮化を図った定着装置においても、様々な使用状況において安定した画像品質を得ることが可能な定着装置およびその定着装置を搭載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】
【００１４】
【図１】一実施形態に係る画像形成装置の概略図
【図２】一実施形態に係る定着装置の断面図
【図３】一実施形態に係る温度調整量を決定する模式図
【図４】一実施形態に係る蓄熱回転状態と待機状態からの調整量の違いの模式図
【図５】一実施形態に係る温度調整を適用しない場合の温度推移模式図
【図６】一実施形態に係る温度調整を適用した場合の温度推移模式図
【図７】従来構成の定着装置の一実施形態を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して一実施形態を説明する。まず、構成を説明する。図１は、一実施形態に係る画像形成装置の概略図である。図１に示した画像形成装置１０００は、複数の色画像を形成する作像部がベルトの展張方向に沿って並置されたタンデム方式を用いるカラープリンタである。しかし、本発明はこの方式に限ることはなく、またプリンタだけではなく複写機やファクシミリ装置などを対象とすることも可能である。
【００１６】
図１において画像形成装置１０００は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色に色分解された色にそれぞれ対応する像としての画像を形成可能な像担持体としての感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋを並設したタンデム構造が採用されている。
【００１７】
図１に示す構成の画像形成装置１０００は、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに形成された可視像が、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに対峙しながら矢印Ａ１方向に移動可能な無端ベルトが用いられる中間転写体（以下、転写ベルトという）１１に対して１次転写行程を実行してそれぞれの画像が重畳転写され、その後、記録シートなどが用いられる記録紙Ｓに対して２次転写行程を実行することで一括転写されるようになっている。
【００１８】
各感光体ドラムの周囲には、感光体ドラムの回転に従い画像形成処理するための装置が配置されている。例えば、感光体ドラム２０Ｂｋについては、感光体ドラム２０Ｂｋの回転方向に沿って画像形成処理を行う帯電装置３０Ｂｋ，現像装置４０Ｂｋ、１次転写ローラ１２Ｂｋおよびクリーニング装置５０Ｂｋが配置されている。帯電後に行われる書き込みは、光書込装置８が用いられる。
【００１９】
転写ベルト１１に対する重畳転写は、転写ベルト１１がＡ１方向に移動する過程において、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに形成された可視像が、転写ベルト１１の同じ位置に重ねて転写されるよう、転写ベルト１１を挟んで各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに対向して配設された１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋによる電圧印加によって、Ａ１方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして行われる。
【００２０】
各感光体ドラム感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋは、Ａ１方向の上流側からこの順で並んでいる。各感光体ドラム感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの画像をそれぞれ形成するための画像ステーションに備えられている。
【００２１】
画像形成装置１０００は、色毎の画像形成処理を行う４つの画像ステーションと、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋの上方に対向して配設され、転写ベルト１１及び１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋを備えた転写ベルトユニット１０と、転写ベルト１１に対向して配設され転写ベルト１１に従動し、連れ回りする転写部材としての転写ローラである２次転写ローラ５と、転写ベルト１１に対向して配設され転写ベルト１１上をクリーニングする中間転写ベルトクリーニング装置１３と、これら４つの画像ステーションの下方に対向して配設された光書き込み装置としての光書込装置８とを有している。
【００２２】
光書込装置８は、光源としての半導体レーザ、カップリングレンズ、ｆθレンズ、トロイダルレンズ、折り返しミラーおよび偏向手段としての回転多面鏡などを装備しており、各感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋに対して色毎に対応した書き込み光Ｌｂ（図７では、便宜上、ブラック画像の画像ステーションのみを対象として符号が付けてあるが、その他の画像ステーションも同様である）を出射して感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋに静電潜像を形成する構成とされている。
【００２３】
画像形成装置１０００には、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋと転写ベルト１１との間に向けて搬送される記録紙Ｓを積載した給紙カセットとしてのシート給送装置６１と、シート給送装置６１から搬送されてきた記録紙Ｓを、画像ステーションによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋと転写ベルト１１との間の転写部に向けて繰り出すレジストローラ対４と、記録紙Ｓの先端がレジストローラ対４に到達したことを検知するセンサとが設けられている。
【００２４】
画像形成装置１０００には、トナー像が転写された記録紙Ｓにトナー像を定着させるためのローラ定着方式の定着ユニットとしての定着装置１００と、定着済みの記録紙Ｓを画像形成装置１０００の本体外部に排出する排紙ローラ７と、画像形成装置１０００の本体上部に配設されて排出ローラ７により画像形成装置１０００の本体外部に排出された記録紙Ｓを積載する排紙トレイ１７と、排紙トレイ１７の下側に位置し、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーを充填されたトナーボトル９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｂｋとが備えられている。
【００２５】
図２は一実施形態に係る定着装置の断面図である。定着装置１００は、回転可能に設けられ、記録紙に転写された未定着トナーを定着させる定着ローラ１０１（定着手段）と、回転可能に設けられ、定着ローラ１０１に圧接して回転し、記録紙を定着ローラ１０１に押圧する加圧ローラ１０２（加圧手段）と、電源の供給を受けて定着ローラ１０１を加熱するハロゲンヒータ１０３（加熱手段）と、定着ローラ１０１の温度を検知する定着ローラ温度センサ１０４（加圧定着温度検知手段）と、加圧ローラ１０２の温度を検知する加圧ローラ温度センサ１０５（加圧定着温度検知手段）と、加圧ローラ１０２の温度が未定着トナーの定着が良好となる目標温度となるようにハロゲンヒータ１０３を制御する加熱制御装置１０７（加熱制御手段）と、定着装置１００の筐体外に設置され、周辺の気流の流量を検知する気流センサ１１５（気流検知手段）を備えている。
【００２６】
定着ローラ１０１は、定着ベルト１０８とニップ形成部材１０９を備えている。定着ベルト１０８は定着ローラ１０１の外周に張架され、ハロゲンヒータ１０３により内周側から直接加熱される。ニップ形成部材１０９は、定着ベルト１０８を介して対向する加圧ローラ１０２とともにニップ部Ｎを形成し、定着ベルト１０８の内面と直接、もしくは摺動シートを介して間接的に摺動するようになっている。
【００２７】
本実施形態ではニップ形成部材１０９の形状が平坦状であるが、凹形状やその他の形状であっても良い。ニップ形成部材１０９の形状は凹形状の方が、記録紙先端の排出方向が加圧ローラ１０２寄りになり、分離性が向上するのでジャム（紙詰まり）の発生が抑制される。
【００２８】
定着ベルト１０８は、ニッケルやＳＵＳなどの金属ベルトやポリイミドなどの樹脂材料を用いた無端ベルト（もしくはフィルム）により構成される。定着ベルト１０８の表層は、ＰＦＡまたはＰＴＦＥ層などの離型層を有し、トナーが定着ベルト１０８に付着しないように離型性を持たせている。定着ベルト１０８の基材とＰＦＡまたはＰＴＦＥ層の間には、シリコーンゴム層などの弾性体で形成されるゴム層があってもよい。
【００２９】
シリコーンゴム層がない場合は熱容量が小さくなり、定着性が向上するが、未定着トナーを押し潰して定着させるときにベルト表面の微小な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部にユズ肌状の光沢ムラ（ユズ肌画像）が残るという不具合が生じる。これを改善するにはシリコーンゴム層を１００［μｍ］以上設ける必要がある。シリコーンゴム層の変形により、微小な凹凸が吸収され、いわゆるユズ肌画像が解消することにより、印刷画像の品質が向上する。
【００３０】
定着ベルト１０８の内部にはニップ部Ｎを支持するための支持部材１１０（ステー）を設け、加圧ローラ１０２により圧力を受けるニップ形成部材１０９の撓みを防止し、軸方向で均一なニップ幅を得られるようにしている。
【００３１】
この支持部材１１０は両端部で保持部材１１１（フランジ）に保持固定され位置決めされている。また、ハロゲンヒータ１０３と支持部材１１０の間に反射部材１１２を備え、ハロゲンヒータ１０３からの輻射熱などにより支持部材１１０が加熱されてしまうことによる無駄なエネルギー消費を抑制している。
【００３２】
ここで反射部材１１２を備える代わりに支持部材１１０の表面に断熱処理または鏡面処理を行っても同様の効果を得ることか可能となる。加熱手段としては、図示したハロゲンヒータ１０３でもよいが、ＩＨであってもよいし、抵抗発熱体、カーボンヒータ等であってもよい。
【００３３】
加圧ローラ１０２は、芯金１１３と弾性ゴム層１１４を有し、離型性を得るために表面に離型層（ＰＦＡまたはＰＴＦＥ層）が設けてある。加圧ローラ１０２は画像形成装置１０００に設けられたモータなどの駆動源からギヤを介して駆動力が伝達され回転する。
【００３４】
また、加圧ローラ１０２は、スプリングなどにより定着ベルト１０８側に押し付けられており、弾性ゴム層１１４が押し潰されて変形することにより、所定のニップ幅を有している。加圧ローラ１０２は中空のローラであっても良く、あるいは、加圧ローラ１０２にハロゲンヒータなどの加熱源を有していてもよい。
【００３５】
弾性ゴム層１１４はソリッドゴムでも良いが、加圧ローラ１０２内部にヒータが無い場合は、スポンジゴムを用いてもよい。スポンジゴムの方が、断熱性が高まり定着ベルトの熱が奪われにくくなるので、より望ましい。
【００３６】
定着ローラ１０１は、加圧ローラ１０２により連れ回り回転する。図２の場合は加圧ローラ１０２が駆動源により回転し、ニップ部Ｎで定着ローラ１０１に駆動力が伝達されることにより定着ローラ１０１が回転する。定着ローラ１０１はニップ部Ｎで挟み込まれて回転し、ニップ部Ｎ以外では両端部で保持部材１１１（フランジ）にガイドされ、回転する。
【００３７】
定着ローラ温度センサ、加圧ローラ温度センサ１０５および内雰囲気温度センサ１０６は、それぞれ加熱制御装置１０７と電気的に接続されており、検知した温度を表す電気信号を加熱制御装置１０７に送信するようになっている。なお、定着ローラ温度センサ１０４および加圧ローラ温度センサ１０５は、非接触温度センサにより構成されてもよい。
【００３８】
本実施形態においては、定着ローラ１０１または加圧ローラ１０２の温度を検知する加圧定着温度検知手段として、定着ローラ温度センサ１０４および加圧ローラ温度センサ１０５の２つの温度センサで構成されている。しかし、加圧定着温度検知手段としては、これらいずれか一方により構成されてもよい。
【００３９】
本実施形態においては、定着ローラ１０１または加圧ローラ１０２の温度を検知する加圧定着温度検知手段として、定着ローラ温度センサ１０４および加圧ローラ温度センサ１０５の２つの温度センサで構成されている。しかし、加圧定着温度検知手段としては、例えば、記録紙の通紙領域内における定着ローラ１０１の温度を検知するセンサおよび記録紙の通紙領域外における定着ローラ１０１の温度を検知するセンサならびに、記録紙の通紙領域内における加圧ローラ１０２の温度を検知するセンサおよび記録紙の通紙領域外における加圧ローラ１０２の温度を検知するセンサ、都合計４つのセンサあるいはそれ以上の数のセンサを加圧温度検知手段として用いてもよい。これにより、定着ローラおよび加圧ローラ１０２の各箇所における温度を検知して、温度検知の精度をより向上させることができる。
【００４０】
加熱制御手段を構成する加熱制御装置１０７は、定着装置１００が印刷要求を受信した後に、定着ローラ温度センサ１０４または加圧温度センサにより検知された加圧定着温度および内雰囲気温度センサ１０６により検知された加圧定着温度に基づいて、加圧ローラ１０２を加熱する目標温度を調整する。なお、加熱手段を構成するハロゲンヒータ１０３は加圧ローラ１０２の方ではなく定着ローラ１０１の方に内蔵されているのである。しかし、加圧ローラ１０２は定着ローラに圧接するため、すなわち加圧ローラ１０２は定着ローラ１０１に当接しているので、定着ローラ１０１の熱源であるハロゲンヒータ１０３による熱は、定着ローラ１０１のみならず、加圧ローラ１０２にも伝達される。これによってハロゲンヒータ１０３が内蔵されている定着ローラ１０１のみならず、加圧ローラ１０２も加熱される。定着ローラ１０１を加熱するハロゲンヒータ１０３は、加熱制御装置１０７と電気的に接続されており、加熱制御装置１０７から送信される制御信号に基づいて定着ローラ１０１を加熱する。  
【００４１】
加熱制御装置１０７は、例えば、マイクロコンピュータ、電子チップなどの電子機器により構成されている。加熱制御装置１０７は、定着ローラ温度センサ１０４、加圧ローラ温度センサ１０５、内雰囲気温度センサ１０６から送信される定着ローラ１０１の温度、加圧ローラ１０２の温度および定着装置１００の内雰囲気温度を表す電気信号を受信するようになっている。加熱制御装置１０７には、後述する温度調整方法を実施して温度調整方法の結果を目標温度として算出するためのソフトウェアが内蔵されている。該ソフトウェアは、温度調整結果を目標温度として算出する。該電子機器は該ソフトウェアを稼働するために必要なＣＰＵ，メインメモリー、ＲＯＭ，ＲＡＭ、ハードディスク等の情報処理リソースを備えている。そして、加熱制御装置１０７は、加圧ローラ１０２の温度を該ソフトウェアが算出した目標温度にするために、電気的に接続されたハロゲンヒータ１０３に制御信号を送信することにより、ハロゲンヒータ１０３を制御するようになっている。
【００４２】
本実施形態（特に図２）においては、加熱制御装置１０７が定着装置１００の筐体１２０内に設けられるように図示されている。しかし、本発明はかかる構成に限定されず、例えば、加熱制御手段が、定着装置が搭載される画像形成装置の一部として、定着装置の筐体１２０の外に設けられる構成も含まれる。
【００４３】
ここで、目標温度の調整方法について説明する。目標温度とは定着装置１００における記録紙への未定着トナーの定着が良好であるための加圧ローラ１０２の温度である。
【００４４】
図３は、定着良好となる領域を加圧ローラ１０２の温度と定着ローラ１０１の温度により示す模式図である。図３のグラフは、縦軸の定着ローラ１０１の温度と横軸の加圧ローラ１０２の温度によって定まるグラフ上の点が、図３において定着良好範囲として示される領域に入っていれば定着良好であることを示している。図３に示される通り、定着良好範囲は定着装置１００が印刷要求を受信したタイミングが待機状態（冷間）時か蓄熱回転（熱間）時かによって異なっている。本実施形態に係る定着装置１００では、該定着良好範囲に含まれる一つの点（定着良好な状態を示す加圧ローラ１０２の温度と定着ローラ１０１の温度の組み合わせ）を基準点として目標温度が定められ、さらにそこから定着装置の蓄熱状態に応じて目標温度が調整されるという構成になっている。より具体的には、定着装置１００が印刷要求を受信したタイミングが待機状態（冷間）時か蓄熱回転（熱間）時かによって異なる方法で調整量が算出され、該調整量に応じて目標温度が調整されるという構成となっている。ここで、「待機状態」とは、定着ローラ１０１および加圧ローラ１０２が回転していない状態をいう。本実施形態においては「待機状態」を「冷間」と別称する場合がある。また、「蓄熱回転状態」とは、ハロゲンヒータ１０３が電源の供給を受けていて、かつ、定着ローラ１０１および加圧ローラ１０２が回転している状態をいう。本実施形態においては「蓄熱回転状態」を「熱間」と別称する場合がある。
【００４５】
なお、かかる定着良好となる領域は定着装置の構成、プロセススピードなどにより異なるため、例えば、実験等によりあらかじめ求めておく必要がある。また別の構成として、冷間時を基準点として設定することもできる。この構成では、熱間時の場合は調整量を小さくすれば良いだけなので、温度制御上の管理はしやすくなる。
【００４６】
次に、図４を参照して目標温度の調整について説明する。蓄熱回転状態においては、定着ローラ１０１の端部の温度は低下したままであるが、その他の部材（加圧ローラ１０２等）は高温になりやすい。一方、待機状態（冷間）においては、用紙端部領域での定着ローラ１０１の温度は低下しているが、加圧ローラ１０２の温度も低くなっている。このように、定着装置１００の蓄熱状態は、蓄熱回転状態と待機状態とでは大きく異なる。このため、目標温度の調整量と定着装置１００の各構成要素の温度との相関関係は、蓄熱回転状態と待機状態とでは大きく異なる。
【００４７】
例えば、蓄熱回転状態においては上記のとおり加圧ローラ１０２の温度が高い状態で飽和している。このため、図４上図に示すように、蓄熱回転状態からの通紙においては、横軸に示される加圧ローラ温度は縦軸に示される温度調整量との間でほとんど相関関係がないことがわかる。よって、蓄熱回転状態からの通紙においては、温度調整量の設定すなわち目標温度の調整にあたり、加圧ローラ１０２の温度は考慮する必要がない。
【００４８】
ところが、これとは対照的に、待機状態においては上記のとおり加圧ローラ１０２の温度は低くなっているため、待機状態からの通紙においては、横軸に示される加圧ローラ温度は縦軸に示される温度調整量との間で強い相関関係にあることがわかる。このため、待機状態からの通紙においては、温度調整量の設定すなわち目標温度の調整にあたり、加圧ローラ１０２の温度を考慮する必要がある。
【００４９】
なお、図４下図に示すように、目標温度の調整量は内雰囲気温度との関係では相関が弱いため、このような場合は例えば蓄熱回転状態における温度調整量は一律固定値としても問題ない。
【００５０】
上述のとおり、蓄熱回転状態からの通紙における目標温度の調整量は、待機状態（冷間）からの通紙における目標温度の調整量とは異なる設定とする必要がある。熱間時と冷間時とでは定着装置１００内の蓄熱状態が大きく異なるので、本実施形態に係る定着装置１００の加熱制御装置１０７では、定着装置１００が印刷要求を受信したタイミングが熱間時である場合と冷間時である場合とでは、異なる温度調整方法が適用されている。すなわち、加熱制御装置１０７は、蓄熱回転状態において定着装置１００が印刷要求を受信した場合においては第１の調整方法で目標温度を定め、待機状態において定着装置１００が印刷要求を受信した場合においては、第１の調整方法とは異なる第２の調整方法で目標温度を調整する。
【００５１】
第１の調整方法の構成例としては、加熱制御装置１０７は、蓄熱回転状態において定着装置１００が印刷要求を受信した場合には、内雰囲気温度のみに基づいて目標温度を調整するという構成がある。
【００５２】
第２の調整方法の構成例としては、加熱制御装置１０７は、待機状態において定着装置１００が印刷要求を受信した場合には、定着ローラ１０１および加圧ローラ１０２を駆動させるモータの回転速度が安定した後に、加圧定着温度および内雰囲気温度に基づいて目標温度を調整するという構成がある。
【００５３】
ここで、目標温度の調整量を決定するタイミングについて説明する。待機状態においては定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２は回転しておらず、定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２は印刷要求を受信してから回転を始める。このため、回転安定時までは取得できる温度にばらつきがある。そこで、例えば数秒間回転安定待ちをしてから各温度を取得する構成としている。他の手段としては、各温度は常時監視（例えば１００ｍｓに１回等）するようにしても良いが、その調整を開始するタイミングを回転開始後規定時間経過後、等で規定しても問題はない。
【００５４】
また、ハロゲンヒータ１０３点灯前に温度調整量を決定して、ハロゲンヒータ１０３点灯初期からその目標温度に基づいてハロゲンヒータ１０３を制御することで、応答遅れを防止することが可能となる。
【００５５】
上記待機状態においてハロゲンヒータ１０３点灯直後からの印刷要求受信の場合、回転安定待ちをしても、定着ローラ１０１、加圧ローラ１０２の周方向温度偏差が収まるまでには多少の時間を要する。温度が安定するまで回転していたのでは印刷完了までの時間が延びてしまう。そのため、この調整制御を使用する場合は、待機状態においてにハロゲンヒータ１０３を点灯させないことが望ましい。または、待機状態においてハロゲンヒータ１０３を点灯したとしても、その後の回転で十分に周方向温度偏差が解消できる場合には、待機状態においてハロゲンヒータ１０３を点灯しても問題はない。
【００５６】
ここで、気流との関連について説明する。例えば、定着装置１００の周辺を流れる気流があり、それによって定着装置１００の外装が冷やされる場合がある。その結果、定着装置１００内の温度である内雰囲気温度がその影響を受け、内雰囲気温度と定着ローラ１０１の温度、加圧ローラ１０２の温度との相関が崩れる。定着装置１００の周辺に気流が流れ、かかる相関の崩れが著しい場合には、かかる外的要因の影響下にある内雰囲気温度を目標温度調整量の算出に使用しないことが望ましい。すなわち、気流センサ１１５により検知された気流の流量が所定の流量以上である場合には、加熱制御装置１０７は、内雰囲気温度を用いず、加圧定着温度のみに基づいて加圧ローラ１０２を加熱する目標温度を調整する。
【００５７】
ここで、調整終了のタイミングについて説明する。調整終了は、通紙開始後、予め規定したタイミングで終了してもよい。通紙域内、通紙域外の検知温度により、用紙端部が十分に暖まったと判断できる場合には、それらの結果に基づいて調整を終了してもよい。もしくは、初期から通紙終了まで、目標温度の調整を継続してもよい。
【００５８】
すなわち、加熱制御装置１０７が目標温度の調整を開始した後に、加圧定着温度および内雰囲気温度が所定の条件を満たし、用紙端部が十分に暖まり用紙端部の定着性が十分確保できると判断された後に、加熱制御装置１０７は、目標温度の調整を終了するという構成としてもよい。
【００５９】
上記のような構成により安価で、ウォームアップが速い定着装置を実現することが可能となる。
【００６０】
一実施形態に係る作用効果を、図５および図６を用いて示す。図５は、一実施形態に係る目標温度の調整をしない場合の、待機状態からの通紙と蓄熱回転状態からの通紙における温度推移を模式的に表した図である。冷間からの通紙では、用紙中央領域温度がコールドオフセットの温度からホットオフセットの温度までの定着良好範囲の領域に入っている。しかしながら、熱間からの通紙では加圧温度が高くなることから、定着良好範囲となる領域が低温側にシフトし、このため熱間からの通紙では用紙中央領域温度がホットオフセットの温度を超え、その結果、用紙中央領域においてホットオフセットが発生してしまう。
【００６１】
図６は、一実施形態による目標温度を調整した場合の温度推移を模式的に表した図である。熱間からの通紙においては、図６下図に示すとおり、目標温度を調整して下げることで、定着良好範囲の領域内での動作が可能になり、上記ホットオフセットを解消できる。なお、冷間からの通紙においては、図６上図に示すとおり、図５上図と同様に用紙中央領域温度がコールドオフセットの温度からホットオフセットの温度までの定着良好範囲の領域に入っているため、コールドオフセットは発生しない。以上により、目標温度を調整することにより、ホットオフセットおよびコールドオフセットのいずれをも解消できることがわかる。
【００６２】
本実施形態においては、蓄熱回転状態において定着装置１００が印刷要求を受信した場合には、内雰囲気温度のみに基づいて目標温度を調整するという構成としているので、たとえ蓄熱回転中に加圧ローラ１０２の温度が高い状態で飽和してしまったとしても、加圧ローラ１０２の温度以外の温度、すなわち内雰囲気温度に基づいて、定着装置１００の蓄熱状態を判定して、目標温度を適切に調整することができる。
【００６３】
本実施形態においては、待機状態において定着装置１００が印刷要求を受信した場合には、加熱制御装置１０７は、定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２が回転を開始してから所定時間経過後に検知された加圧定着温度および内雰囲気温度に基づいて目標温度を調整するという構成としているので、回転安定後の温度を検知することで、定着装置１００の適正な蓄熱状態を判定することができる。
【００６４】
本実施形態においては、待機状態においては、定着装置１００はハロゲンヒータ１０３に電力を供給しない構成としているので、定着ローラ１０１、加圧ローラ１０２の周方向温度偏差がある場合においても、定着装置１００の蓄熱状態を適正に判断できる。
【００６５】
本実施形態においては、定着装置１００が待機状態において印刷要求を受信した場合には、ハロゲンヒータ１０３が前記加熱手段に前記電力を供給する前に検知された前記定着手段の表面温度および周辺温度に基づいて前記目標温度を設定する構成としているので、ハロゲンヒータ点灯開始前の温度を検知することで、定着装置１００の適正な蓄熱状態を判定することができる。
【００６６】
本実施形態においては、定着ローラ温度センサ１０４および加圧ローラ温度センサ１０５は、非接触温度センサにより構成されているので、定着ローラ１０１、加圧ローラ１０２に傷が付かず、印刷画像の光沢ムラを防止することができる。
【００６７】
また、本実施形態においては、気流センサ１１５により検知された気流の流量が所定の流量以上である場合には、加熱制御装置１０７は、加圧定着温度の温度のみに基づいて目標温度を調整する構成としているので、定着装置１００の周辺に気流が流れており、定着装置１００が外部から冷やされ、内雰囲気温度が低下していくことに起因して定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２の温度を精度よく推定することができない場合は、かかる外的要因の影響下にある内雰囲気温度を、加圧ローラ１０２の温度調整のための情報として用いず、加圧定着温度のみを用いて精度よく定着装置１００の蓄熱状態を推定することができる。
【００６８】
さらに、本実施形態においては、加熱制御装置１０７が、目標温度の調整を開始した後に、加圧定着温度および内雰囲気温度が所定の条件を満たしたときは、加熱制御装置１０７は、目標温度の調整を終了するという構成としているので、蓄熱状態を監視し、用紙端部の定着性が十分確保できることを判断した後に温度調整を終了させることで、用紙端部のコールドオフセット、ホットオフセットを防止することができる。すなわち、かかる温度調整を一定時間で切り上げるとすれば、ある一つの蓄熱状態を想定して該一定時間を定めざるを得ず、この場合には、想定していない蓄熱状態において用紙端部熱量不足／過剰になるという不具合が発生し得るが、蓄熱状態を監視して定着性を見届けた上で温度調整を終了する構成にすれば、かかる不具合の発生を防止することができる。
【００６９】
以上説明したとおり、本発明はプリンタ・複写機・ファクシミリなどの画像形成装置などにおいてトナーを熱と圧力とで記録紙など記録媒体上に定着する定着装置およびその定着装置を搭載した画像形成装置の分野において有用な発明である。
【符号の説明】
【００７０】
１００    定着装置
１０１    定着ローラ（定着手段）
１０２    加圧ローラ（加圧手段）
１０３    ハロゲンヒータ（加熱手段）
１０４    定着ローラ温度センサ（加圧定着温度検知手段）
１０５    加圧ローラ温度センサ（加圧定着温度検知手段）
１０６    内雰囲気温度センサ（内雰囲気温度検知手段）
１０７    加熱制御装置（加熱制御手段）
１０８    定着ベルト
１０９    ニップ形成部材
１１０    支持部材
１１１    保持部材
１１２    反射部材
１１３    芯金
１１４    弾性ゴム層
１１５    気流センサ（気流検出手段）
Ｎ  ニップ部
１０００  画像形成装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７１】
【特許文献１】特開２００４−２８６９９２号公報
【特許文献２】特許第２８１２８０号
【特許文献３】特開２００７−３３４２０５号公報
【図１】
2016173424.tif 000003
【図２】
2016173424.tif 000004
【図３】
2016173424.tif 000005
【図４】
2016173424.tif 000006
【図５】
2016173424.tif 000007
【図６】
2016173424.tif 000008
【図７】
2016173424.tif 000009