(57)【要約】【課題】加熱部材の温度ムラがあっても、良好な定着性能を得ることができ、かつ、加圧部材の熱膨張に応じて加圧部材の駆動速度を最適速度に変更し、画像ズレを防止することができる安価な定着装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】定着ベルトの温度を検知するための二つの温度センサと、定着装置の定着条件を制御するための制御手段とを備え、制御手段が、二つの温度センサからのそれぞれの検知温度の差に基づいて加圧ローラの温度を予測し、予測加圧ローラ温度に基づいて定着ベルトの目標温度を変更し、定着ベルトを前記目標温度に制御する。【選択図】図４
2009276580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱部材と加圧部材が圧接し、かつ、前記加熱部材と前記加圧部材の圧接で形成されるニップで未定着トナー画像を担持した用紙を挟持搬送させて加熱する定着装置であって、
前記加熱部材の温度を検知するための二つの温度検知手段と、前記定着装置の定着条件を制御するための制御手段とを備え、
前記制御手段が、前記二つの温度検知手段からのそれぞれの検知温度の差に基づいて前記加圧部材の温度を予測し、予測加圧部材温度に基づいて前記定着装置の所定の目標定着条件を変更すること、
を特徴とする、定着装置。
【請求項２】
前記制御手段が、前記予測加圧部材温度に基づいて前記加熱部材の目標温度を変更し、前記加熱部材を前記目標温度に制御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】
変更した前記加熱部材の目標温度を、前記二つの温度検知手段からのそれぞれの検知温度の差に基づいて元に戻すことを特徴とする、請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記制御手段が、前記予測加圧部材温度に基づいて前記加圧部材の目標駆動速度を変更し、前記加圧部材を前記目標駆動速度に制御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５】
変更した前記加圧部材の目標駆動速度を、前記二つの温度検知手段からのそれぞれの検知温度の差に基づいて元に戻すことを特徴とする、請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記二つの温度検知手段のうち、一の温度検知手段が前記加熱部材の通紙域の中央部に配設され、他の温度検知手段が前記加熱部材の非通紙域に配設されていることを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする、画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真複写機やプリンタ、ファクシミリなどの定着装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の省エネルギ化の要求にともない、ウォームアップタイムが短い定着装置が求められている。そのために定着装置の低熱容量化を行ったり、待機時の制御温度を下げたりしている。しかし、低熱容量化や待機時の制御温度の低下によって加熱ローラの蓄熱量が下がり、ウォームアップ動作や省エネモードからの復帰時において加熱ローラの温度ムラが生じやすくなっている。
【０００３】
この対策として、特許文献１には、加熱ローラのヒータの点灯比を変更したり、制御温度を高くしたりして加熱ローラの温度を制御する技術が記載されている。また、ウォームアップ直後の加圧ローラの温度は、特別な場合（加圧ローラの温度を制御している場合）を除いて低いため、加熱ローラの温度を高温に変更する必要がある。なお、加圧ローラの温度を予測する技術は特許文献２に記載されているが、目標温度のみの比較で加熱ローラの温度ムラがある場合などは考慮されず、ウォームアップタイムが短い定着装置では不向きである。
【０００４】
また、カラー定着装置の場合、良好な定着性能を得るため、画像側にベルトを用いたものが提案されている。画像側にベルトを用いた定着装置は、駆動の安定性から加圧ローラ駆動である。しかし、加圧ローラ駆動の場合、加圧ローラが冷状態から加熱状態に移行することによるローラ径の熱膨張の変化が大きくなり、用紙の搬送速度が変わり画像ズレが発生してしまう。
【０００５】
この不具合を回避するために、特許文献３にはエンコーダを用いて速度制御を行う技術が記載されている。特許文献４には、用紙のループ量をセンサで検知し速度制御を行う技術が記載されている。また、特許文献５には、ベルトを掛け渡された二つのローラのうち、定着側ローラではないローラの回転速度を検知手段により検知し、速度制御を行う技術が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１７４９８９号公報
【特許文献２】特開平８−２６２８９６号公報
【特許文献３】特開平１１−１０２１３４号公報
【特許文献４】特開２０００−８９６０５号公報
【特許文献５】特開２００２−７２７５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１，２に記載の技術は、加熱ローラの温度ムラが考慮されておらず、良好な定着性能を得ることができないという不具合があった。また、特許文献３〜５に記載の技術は、ローラ径の熱膨張によって用紙の搬送速度が変わり画像ズレが発生してしまうという不具合を回避できるが、高価な速度検知センサなどを必要とするため、製造コストが高い定着装置となってしまう。
【０００８】
それゆえに、本発明の主たる目的は、ウォームアップ動作や省エネモードからの復帰において、加熱部材の温度ムラがあっても、また、加圧部材の到達温度が低くても、良好な定着性能を得ることができる定着装置および画像形成装置を提供することである。また、本発明の目的は、加圧部材の熱膨張に応じて加圧部材の駆動速度を最適速度に変更し、画像ズレを防止することができる安価な定着装置およ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】
【０００９】
請求項１に係る発明は、加熱部材と加圧部材が圧接し、かつ、加熱部材と加圧部材の圧接で形成されるニップで未定着トナー画像を担持した用紙を挟持搬送させて加熱する定着装置であって、加熱部材の温度を検知するための二つの温度検知手段と、定着装置の定着条件を制御するための制御手段とを備え、制御手段が、二つの温度検知手段からのそれぞれの検知温度の差に基づいて加圧部材の温度を予測し、予測加圧部材温度に基づいて定着装置の所定の目標定着条件を変更すること、を特徴とする、定着装置である。
【００１０】
請求項１の発明では、制御手段が、二つの温度検知手段からのそれぞれの検知温度の差に基づいて加圧部材の温度を予測し、予測加圧部材温度に基づいて定着装置の所定の目標定着条件を変更するため、加圧部材の温度と加熱部材の温度ムラを考慮した最適な定着が可能となる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明に従属する発明であって、制御手段が、予測加圧部材温度に基づいて加熱部材の目標温度を変更し、加熱部材を前記目標温度に制御することを特徴とする、定着装置である。
【００１２】
請求項２の発明では、二つの温度検知手段からのそれぞれの検知温度の差から加熱部材の温度ムラの程度が判断される。そして、前記検知温度差に基づいて加圧部材の温度が予測される。前記予測加圧部材温度から加圧部材の温度が目標温度より低いと判断されると、加熱部材の目標温度を高目に変更する。これにより、加圧部材の温度と加熱部材の温度ムラを考慮した最適な温度制御が可能となる。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明に従属する発明であって、変更した加熱部材の目標温度を、二つの温度検知手段からのそれぞれの検知温度の差に基づいて元に戻すことを特徴とする、定着装置である。
【００１４】
加熱部材の目標温度を高目に変更した状態で、定着装置の稼動を続けると、加熱部材の温度ムラが逆に多くなったり、また、加圧部材の温度が高くなり過ぎたりして定着性能が低下する場合が生じる。そこで、請求項３の発明では、変更した加熱部材の目標温度を、二つの温度検知手段からのそれぞれの検知温度の差に基づいて元に戻すことにより、加熱部材や加圧部材の温度補正を行い、定着性能の低下を防止する。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項１に係る発明に従属する発明であって、制御手段が、予測加圧部材温度に基づいて加圧部材の目標駆動速度を変更し、加圧部材を前記目標駆動速度に制御することを特徴とする、定着装置である。
【００１６】
請求項４の発明では、二つの温度検知手段からのそれぞれの検知温度の差から加熱部材の温度ムラの程度が判断される。そして、前記検知温度差に基づいて加圧部材の温度が予測される。例えば、前記予測加圧部材温度から加圧部材の温度が目標温度より低いと判断されると、加圧部材の熱膨張が小さ過ぎると判断され,加圧熱材の目標駆動速度を高目に変更する。これにより、加圧部材の熱膨張不足による駆動速度が補正され、最適な駆動速度が達成される。この結果、画像ズレ防止が可能となる。
【００１７】
請求項５に係る発明は、請求項４に係る発明に従属する発明であって、変更した加圧部材の目標駆動速度を、二つの温度検知手段からのそれぞれの検知温度の差に基づいて元に戻すことを特徴とする、定着装置である。
【００１８】
定着装置の稼動を続けると、二つの温度検知手段からのそれぞれの検知温度の差が縮み、加熱部材の温度が目標温度に近づいて加圧部材の熱膨張が適正値になる。従って、加圧部材の駆動速度を高目に変更した状態を続けると、駆動速度が速過ぎて画像ズレが生じる場合が発生する。そこで、請求項５の発明では、変更した加圧部材の目標駆動速度を、二つの温度検知手段からのそれぞれの検知温度の差に基づいて元に戻すことにより、加圧部材の駆動速度補正を行い、画像ズレを防止する。
【００１９】
請求項６に係る発明は、請求項１〜請求項５のいずれかに係る発明に従属する発明であって、二つの温度検知手段のうち、一の温度検知手段が加熱部材の通紙域の中央部に配設され、他の温度検知手段が加熱部材の非通紙域に配設されていることを特徴とする、定着装置である。
【００２０】
請求項６の発明では、一の温度検知手段が加熱部材の通紙域の中央部に配設され、他の温度検知手段が加熱部材の非通紙域に配設されているため、加熱部材の温度ムラを正確に把握できる。
【００２１】
請求項７に係る発明は、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の現像装置を備えていることを特徴とする、画像形成装置である。
【００２２】
請求項７の発明では、ウォームアップ動作や省エネモードからの復帰において、加熱部材の温度ムラがあっても、また、加圧部材の到達温度が低くても、良好な定着性能を得ることができる画像形成装置が得られる。また、加圧部材の熱膨張に応じて加圧部材の駆動速度を最適速度に変更し、画像ズレを防止することができる安価な画像形成装置が得られる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、制御手段が、二つの温度検知手段からのそれぞれの検知温度の差に基づいて加圧部材の温度を予測し、予測加圧部材温度に基づいて定着装置の所定の目標定着条件を変更するため、加圧部材の温度と加熱部材の温度ムラを考慮した最適な定着が可能となる。この結果、ウォームアップ動作や省エネモードからの復帰において、加熱部材の温度ムラがあっても、また、加圧部材の到達温度が低くても、良好な定着性能を得ることができる定着装置および画像形成装置を得ることができる。また、加圧部材の熱膨張に応じて加圧部材の駆動速度を最適速度に変更し、画像ズレを防止することができる安価な定着装置および画像形成装置を得ることができる。
【００２４】
本発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための最良の形態の説明から一層明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
（画像形成装置）
図１は本発明に係る画像形成装置（カラーレーザプリンタ）の１例を示す概略構成図である。
【００２６】
画像形成装置１の本体下部には、積載された用紙束を収容する給紙カセット等の給紙部２が設けられている。この給紙部２の一端部には、積載された用紙Ｐを最上位紙から１枚ずつ給紙するための分離給送手段３が設けられている。
【００２７】
給紙部２の上方には、本体右側面部から本体左側面部へ略水平に延び、さらに上方へ延びて本体上面に形成された排紙トレイ４に至る搬送路５が形成されている。この搬送路５に沿って上流側から順に分離給送手段３、搬送ローラ対６、二次転写ローラ７、定着装置８、搬送ローラ対９，１０及び排紙ローラ対１１が配置されている。
【００２８】
水平方向の搬送路５の上方には無端状の中間転写ベルト１２が回転自在に配設されている。中間転写ベルト１２は、駆動ローラ１３、従動ローラ１４、テンションローラ１５および一次転写ローラ１６に懸架されており、駆動ローラ１３が回転駆動されることにより、ローラ１４，１５，１６とともに矢印のように時計方向に回転されるようになっている。また、駆動ローラ１３は中間転写ベルト１２を介して二次転写ローラ７と当接し、中間転写ベルト１２の回転方向においてこの当接部（二次転写領域）の下流部にクリーニングブレード１７が駆動ローラ１３に圧接するように中間転写ベルト１２に当接している。一次転写ローラ１６は中間転写ベルト１２を介して静電潜像担持体である感光体ドラム１８と当接している。感光体ドラム１８はアモルファスシリコンなどからなる。
【００２９】
感光体ドラム１８は図示しない駆動装置によって反時計方向に回転駆動され、その回転方向に沿って順に非接触型帯電器である帯電チャージャ１９、現像ユニット２０、一次転写ローラ１６、クリーニングローラ２１、クリーニングブレード２２が配設されている。現像ユニット２０の上方には、既知の光学系を利用したレーザ光学ユニット２４が配置されている。
【００３０】
現像ユニット２０は、全体が略円筒形状であり、その両端部で回転自在に支持されている。この現像ユニット２０の内部は、十字型の仕切り壁２０ａにより４つの部屋に区切られ、ここにイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、およびブラック（Ｋ）の各色のトナーに対応して４つの現像器２５Ｙ，２５Ｍ，２５Ｃ，２５Ｋがそれぞれ構成されている。なお、図示する現像器の配置は一例であって、これには限定されない。
【００３１】
各現像器２５Ｙ，２５Ｍ，２５Ｃ，２５Ｋは、個別に回転駆動される現像ローラ２６，２７，２８，２９をそれぞれ備えている。また、現像ユニット２０には、駆動部がクラッチを介して接続されており（図示しない）、この駆動部を駆動することで現像ユニット２０が回転して、いずれかの現像器の現像ローラを選択的に感光体ドラム１８に対向配置させ、現像動作が行われるようになっている。
【００３２】
次に、以上の構成からなる画像形成装置１による画像形成動作について説明する。まず、感光体ドラム１８が回転駆動されることにより、帯電チャージャ１９が放電を開始し、感光体ドラム１８の表面１８ａが一様に帯電される。そして、入力された画像信号に基づいて、レーザ光学ユニット２４が動作し、帯電後の感光体ドラム１８上にレーザ光Ｌが照射され、感光体ドラム１８の表面１８ａに静電潜像が形成される。こうして形成された静電潜像は現像ユニット２０によって以下のようにして現像される。
【００３３】
すなわち、モノクロ画像形成の場合には、現像器２５Ｋの現像ローラ２９のみを静電潜像の形成された感光体ドラム１８に対向配置させてブラックのトナー像を感光体ドラム１８の表面１８ａに形成する。カラー画像形成の場合には、駆動部を駆動することで現像ユニット２０を回転させ、４つの現像器２５Ｙ，２５Ｍ，２５Ｃ，２５Ｋの各現像ローラ２６，２７，２８，２９を順次選択的に感光体ドラム１８に対向配置させ、各色のトナー像を感光体ドラム１８の表面１８ａに形成する。
【００３４】
このようにして感光体ドラム１８の表面１８ａに形成されたトナー像は、一次転写ローラ１６によって、時計方向に回転する中間転写ベルト１２上に一次転写される。すなわち、モノクロ画像形成の場合には、感光体ドラム１８の表面１８ａに形成されたブラックのトナー像を一次転写ローラ１６によって回転する中間転写ベルト１２上に転写してモノクロ画像を形成する。カラー画像形成の場合には、感光体ドラム１８の表面１８ａに形成された各色のトナー画像を一次転写ローラ１６によって順次回転する中間転写ベルト１２上に転写し、これらを重ね合わせてカラー画像を形成する。なお、カラー画像形成の場合、一次転写動作中にはクリーニングブレード１７は中間転写ベルト１２より離間されている。
【００３５】
そして、所定の二次転写領域において、分離給送手段３によって給紙部２から給紙され、さらに搬送ローラ対６により搬送路５を搬送されてきた用紙Ｐ上に、二次転写ローラ７によって中間転写ベルト１２上のモノクロ画像又はカラー画像が一括で二次転写される。
【００３６】
このようにして、モノクロ画像又はカラー画像が転写された用紙Ｐは、搬送路５を略水平方向に搬送され、定着装置８により用紙Ｐ上のトナー像が加熱されて定着される。定着後、用紙Ｐは搬送ローラ対９の下流部で搬送方向を上方に変えられ、搬送ローラ対１０によりさらに搬送路５を搬送され、最終的に排紙ローラ対１１により排紙トレイ４上に排紙される。
【００３７】
なお、一次転写されないで感光体ドラム１８上に残ってしまう未転写トナーは、クリーニングローラ２１及びクリーニングブレード２２で除去される。二次転写されないで中間転写ベルト１２上に残った未転写トナーはクリーニングブレード１７によって除去される。除去されたトナーは回収スクリューなどのトナー回収装置によって図示しない廃棄ボトルへと搬送される。
【００３８】
（定着装置）
図２は本発明に係る定着装置８の一例を示す概略構成図である。定着装置８は加熱部材と加圧部材を有している。加熱部材は、弾性層をもつ定着ローラ５０、加熱ローラ５４、定着ローラ５０と加熱ローラ５４に掛け渡された薄肉ゴム層を有する定着ベルト５２にて構成されている。加圧部材は加圧ローラ５８にて構成されている。加熱ローラ５４内にはヒータ５６が設けられている。ヒータ５６は複数本のヒータでもよい。
【００３９】
定着ローラ５０と加圧ローラ５８は定着ベルト５２を間にして圧接し、かつ、定着ベルト５２と加圧ローラ５８の圧接で形成されるニップで未定着トナー画像を担持した用紙Ｐを挟持搬送させて加熱する。一般に、駆動の安定性から、加圧ローラ５８をモータで駆動し、定着ローラ５０や加熱ローラ５４などを従動させる構造となっている。ヒータ５６の温度制御や加圧ローラ５８の駆動回転速度などは、画像形成装置１内に設けられている制御装置３０（図１参照）によって制御されている。
【００４０】
加熱ローラ５４の近傍には、定着ベルト５２の温度を検知するための二つの温度センサ６０ａ，６０ｂが設けられている。図３に示すように、温度センサ６０ａは、定着ベルト５２の中央部分（言い換えると、通紙域の中央部分）の位置に配設され、その部分の温度Ｔ１を測定するメインの温度検知手段である。一方、温度センサ６０ｂは、定着ベルト５２の端部分（言い換えると、非通紙域の部分）の位置に配設され、その部分の温度Ｔ２を測定するサブの温度検知手段である。温度センサ６０ａが定着ベルト５２の通紙域の中央部に配設され、温度センサ６０ｂが定着ベルト５２の非通紙域に配設されているため、定着ベルト５２の温度ムラを正確に把握できる。
【００４１】
（定着装置の第１の制御）
図４は、定着装置８の第１の制御のフローチャートである。この定着装置８は、定着ベルト５２の温度ムラがあっても、また、加圧ローラ５８の到達温度が低くても、良好な定着性能を得ることができるものである。画像形成装置１の操作パネルのスイッチをＯＮすることによってウォームアップ動作が開始されると、制御装置３０は、ステップＳ１でヒータ５６を点灯して輻射熱で加熱ローラ５４を温め、定着ベルト５２に熱を伝える。
【００４２】
ステップＳ２で、通紙領域の中央部に配設されたメインの温度センサ６０ａが、定着ベルト５２の中央部の温度が目標制御温度Tｔ（本実施形態の場合は１４０℃に設定した）に到達したことを検知すれば、定着装置８がＲＥＡＤＹ状態となったと判断する。ＲＥＡＤＹ状態になれば、ヒータ５６をＯＮ／ＯＦＦ制御しながら目標制御温度Ｔｔを維持する。次に、ステップＳ３で、温度センサ６０ａ、６０ｂのそれぞれが定着ベルト５２の温度Ｔ１およびＴ２を測定し、その差を計算する。そして、ステップＳ４で、温度差Ｔ１−Ｔ２が所定値Ｘ未満と判断されると、ステップＳ１２で、定着ベルト５２の温度ムラは小さく、既に良好な定着性能を発揮できる状態にあると判断され、定着ベルト５２の目標制御温度Ｔｔは変更されない。
【００４３】
一方、ステップＳ４で、温度差Ｔ１−Ｔ２が所定値Ｘ以上と判断されると、ステップＳ５で、定着ベルト５２の温度ムラは大きく、良好な定着性能を発揮できる状態にないと判断され、二つの温度センサ６０ａ、６０ｂからの検知温度の差Ｔ１−Ｔ２から定着ベルト５２の温度ムラの程度が判断される。そして、検知温度差Ｔ１−Ｔ２に基づいて加圧ローラ５８の温度が予測される。そして、前記予測加圧部材温度から加圧ローラ５８の温度が目標制御温度Ｔｔより低いと判断されると、加圧ローラ５８の目標制御温度を高目に変更する。これにより、加圧ローラ５８の温度と定着ベルト５２の温度ムラを考慮した最適な温度制御が可能となる。
【００４４】
加圧ローラ５８の温度予測方法を図５と図６を参照してより詳細に説明する。図５は、ウォームアップ時の温度センサ６０ａ、６０ｂによる定着ベルト５２の温度測定結果と、加圧ローラ５８の温度上昇特性を示すグラフである。通紙域の中央部に設けられた温度センサ６０ａによる定着ベルト５２の温度Ｔ1が目標制御温度Ｔｔ（１４０℃）になるまでヒータ５６を点灯し続け、１４０℃になれば、ヒータ５６をＯＮ／ＯＦＦ制御しながら目標制御温度Ｔｔを維持する。定着ベルト５２の端部分（言い換えると、非通紙域の部分）の位置に配設された温度センサ６０ｂは、非通紙域の部分の温度Ｔ２を測定するサブの温度検知手段である。
【００４５】
非通紙域の部分の温度Ｔ２は、ウォームアップ動作時は、ヒータ５６の熱の多くが加熱ローラ５４の端部に流れ込むため、定着ベルト５２の中央部と端部との温度差Ｔ１−Ｔ２は大きくなる。しかし、ウォームアップ後もヒータ５６のＯＮ／ＯＦＦ制御が繰り返されていると、加熱ローラ５４の端部に流れ込む熱が減り、定着ベルト５２の中央部と端部との温度差Ｔ１−Ｔ２が縮まってくる。図６は、図５に示したグラフより得られたウォームアップ後の加圧ローラ５８の温度と温度センサ６０ａ、６０ｂの温度差Ｔ１−Ｔ２との関係を示すグラフである。
【００４６】
なお、参考までに数式を用いて解析する。前記従来技術の欄で記載した
【特許文献２】の特開平８−２６２８９６号公報に記載されている式（７）より、式（１）および式（２）が得られる。なお、ＴＰは加圧ローラ５８の中央部の位置の温度であり、Ｔｔは定着ベルト５２の中央部分の位置の目標制御温度であり、Ｔ１は定着ベルト５２の中央部分の位置の測定温度であり、Ｔ２は定着ベルト５２の端部分の位置の測定温度である。また、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆは定数である。
【００４７】
ＴＰ＝ＡＴ１−ＢＴｔ−Ｃ    …（１）
Ｔ２＝ＤＴ１−ＥＴｔ−Ｆを変形して、
Ｔｔ＝（Ｄ／Ｅ）Ｔ１−（Ｆ／Ｅ）−（１／Ｅ）Ｔ２    …（２）
式（２）に式（１）を代入すると、
ＴＰ＝ＡＴ１−Ｂ[（Ｄ／Ｅ）Ｔ１−（Ｆ／Ｅ）−（１／Ｅ）Ｔ２]−Ｃ
＝ＡＴ１−（ＢＤ／Ｅ）Ｔ１−（ＢＦ／Ｅ）−（Ｂ／Ｅ）Ｔ２−Ｃ
＝[Ａ−(ＢＤ／Ｅ)]Ｔ１−(Ｂ／Ｅ)Ｔ２−[(ＢＥ／Ｅ)＋Ｃ]
＝αＴ１−βＴ２−γ    …（３）
（α、β，γ：定数）
【００４８】
式（３）より加圧ローラ５８の温度ＴＰをＴ１とＴ２の温度差によって予測することが可能である。すなわち、加圧ローラ５８の予測温度ＴＰのラインは、式（３）よりα＝β＝４．５４、γ＝１６０．７とすると、図６において青ラインで表示される。図６より加圧ローラ５８の温度ＴＰは９０℃〜１４０℃程度までなら正確に予測することが可能である。なお、このときの予測温度は、加圧ローラ５８のローラ軸方向において中央部位置の予測温度である。
【００４９】
加圧ローラ５８に対する補正値は表１のようになり、定着ベルト５２の温度ムラに対する補正値は表２のようになる。最終的な目標制御温度は表１と表２から求め、それぞれの補正値を加えることで求められる。例えば、表１において、加圧ローラ５８の予測温度が９０℃のときは、定着性を満足する定着ベルト５２の中央部分の温度Ｔ１を１５０℃以上にする必要があるため、１０℃高めに設定する。また、表２において、定着ベルト５２の温度差Ｔ１−Ｔ２が１１℃のときは、定着性を満足する定着ベルト５２の中央部分の温度Ｔ１を１４５℃以上にする必要があるため、５℃高めに設定する。従って、最終的な目標制御温度は１０＋５＝１５℃となる。
【００５０】
【表１】
2009276580.tif 000003
【００５１】
【表２】
2009276580.tif 000004
【００５２】
次に、ステップＳ６で、最終的に予測した加圧ローラ５８の温度と加熱ローラ５４の温度ムラを考慮して、定着ベルト５２の目標制御温度をＴｔ＋Ｙ℃に変更する。ステップＳ７で、定着ベルト５２はヒータ５６によって、変更された目標制御温度Ｔｔ＋Ｙ℃まで加熱される。目標制御温度に到達すると、温度センサ６０ａからの信号に基づいてヒータ５６のＯＮ／ＯＦＦ制御が繰り返される。
【００５３】
定着ベルト５２の目標制御温度を高目に変更した状態で、定着装置８の稼動を続けると、定着ベルト５２の温度ムラが逆に多くなったり、また、加熱ローラ５４の温度が高くなり過ぎたりして定着性能が低下する場合が生じる。そこで、変更した定着ベルト５２の目標制御温度Ｔｔ＋Ｙ℃を、温度センサ６０ａ、６０ｂからの検知温度の差Ｔ１−Ｔ２に基づいて元のＴｔ℃に戻すことにより、定着ベルト５２や加圧ローラ５８の温度補正を行い、定着性能の低下を防止する。
【００５４】
具体的には、ステップＳ８で、温度センサ６０ａ、６０ｂからの検知温度差Ｔ１−Ｔ２を確認する。ステップＳ９で、温度差Ｔ１−Ｔ２が一定値未満（例えば５℃以下）であれば、ステップＳ１０で、定着ベルト５２の温度ムラは低減され、またヒータ５６のＯＮ／ＯＦＦ動作によって加圧ローラ５８も良好な定着性能を十分発揮できる温度まで温まったと判断される。そして、ステップＳ１１で、定着ベルト５２の目標制御温度をＴｔ＋Ｙ℃から元のＴｔ℃に戻す。
【００５５】
以上の構成からなる定着装置８は、加熱ローラ５４近傍に設けられた二つの温度センサ６０ａ、６０ｂからのそれぞれの検知温度の差に基づいて、加圧ローラ５８の温度を予測し、温度ムラも考慮した定着制御温度にすることで定着不良をおこさず、安定した定着装置８となる。つまり、ウォームアップ動作や省エネモードからの復帰において、加熱部材の温度ムラがあっても、また、加圧ローラ５８の温度が低くても、加熱ローラ５４の温度ムラが少なくなり、また、加圧ローラ５８の温度も高くなり、良好な定着性能を得ることができる。また加圧ローラ５８の温度を予測することで加圧ローラ５８の温度センサを必要とせず低コストとなる。
【００５６】
（定着装置の第２の制御）
図７は、定着装置８の第２の制御のフローチャートである。この定着装置８は、加圧ローラ５８の熱膨張に応じて加圧ローラ５８の駆動回転速度を最適速度に変更し、画像ズレを防止するものである。画像形成装置１の操作パネルのスイッチをＯＮすることによってウォームアップ動作が開始されると、制御装置３０は、ステップＳ２１でヒータ５６を点灯して輻射熱で加熱ローラ５４を温め、定着ベルト５２に熱を伝える。
【００５７】
ステップＳ２２で、通紙領域の中央部に配設されたメインの温度センサ６０ａが、定着ベルト５２の中央部の温度Ｔ１が目標制御温度Tｔ（本実施形態の場合は１４０℃に設定した）に到達したことを検知すれば、定着装置８がＲＥＡＤＹ状態となったと判断する。ＲＥＡＤＹ状態になれば、ヒータ５６をＯＮ／ＯＦＦ制御しながら目標制御温度Ｔｔを維持する。次に、ステップＳ２３で、温度センサ６０ａ、６０ｂのそれぞれが定着ベルト５２の温度Ｔ１およびＴ２を測定し、その差を計算する。そして、ステップＳ２４で、温度差Ｔ１−Ｔ２が所定値Ｘ未満と判断されると、ステップＳ３２で、加圧ローラ５８の温度は既に目標制御温度に到達して画像ズレのない良好な定着性能を発揮できる状態にあると判断され、加圧ローラ５８の目標駆動回転数（回転速度）は変更されない。
【００５８】
一方、ステップＳ２４で、温度差Ｔ１−Ｔ２が所定値Ｘ以上と判断されると、ステップＳ２５で、加圧ローラ５８の温度は目標制御温度に到達しておらず、加圧ローラ５８の熱膨張が小さくて加圧ローラ５８の径が小さく、画像ズレのない良好な定着性能を発揮できる状態にないと判断される。そして、検知温度差Ｔ１−Ｔ２に基づいて加圧ローラ５８の温度が予測される。加圧ローラ５８の予測温度から加圧ローラ５８の熱膨張率に対応した加圧ローラ５８の目標駆動回転数が高目に変更される。これにより、加圧ローラ５８の温度と目標駆動回転数を考慮した最適な駆動回転数制御が可能となる。
【００５９】
加圧ローラ５８の中央部分の温度予測方法は、前記「第１の制御」で図５と図６を参照して詳細に説明しているので省略する。加圧ローラ５８の中央部分の予測温度に対する目標駆動回転数の補正値は表３のようになる。例えば、表３において、加圧ローラ５８の予測温度が目標制御温度の１４０℃より低い９０℃のときは、熱膨張が不足して加圧ローラ５８のローラ径が目標値より小さいので、加圧ローラ５８の駆動回転数を１％アップするように設定する。なお、加圧ローラ５８の温度と加圧ローラ５８の外径の関係を図８に示す。
【００６０】
【表３】
2009276580.tif 000005
【００６１】
次に、ステップＳ２６で、予測した加圧ローラ５８の温度を考慮して、加圧ローラ５８の目標駆動回転数に変更する。ステップＳ２７で、定着ベルト５２は変更された目標駆動回転数で回転される。
【００６２】
加圧ローラ５８の目標駆動回転数を高目に変更した状態で、定着装置８の稼動を続けると、温度センサ６０ａ、６０ｂからの検知温度の差Ｔ１−Ｔ２が縮み、加熱ローラ５４の温度が目標温度に近づいて加圧ローラ５８の熱膨張が適正値（目標値）になる。従って、加圧ローラ５８の目標駆動回転数を高目に変更した状態を続けると、駆動回転数が速過ぎて画像ズレが生じる場合が発生する。そこで、変更した加圧ローラ５８の目標駆動回転数を、温度センサ６０ａ、６０ｂからの検知温度の差Ｔ１−Ｔ２に基づいて元に戻すことにより、加圧ローラ５８の駆動回転数補正を行い、画像ズレを防止する。
【００６３】
具体的には、ステップＳ２８で、温度センサ６０ａ、６０ｂからの検知温度差Ｔ１−Ｔ２を確認する。ステップＳ２９で、温度差Ｔ１−Ｔ２が一定値未満（例えば５℃以下）であれば、ステップＳ３０で、ヒータ５６のＯＮ／ＯＦＦ動作によって加圧ローラ５８が良好な定着性能を十分発揮できる温度まで温まったと判断される。そして、ステップＳ３１で、加圧ローラ５８の目標駆動回転数を元に戻す。
【００６４】
以上の構成からなる定着装置８は、加熱ローラ５４近傍に設けられた二つの温度センサ６０ａ、６０ｂからのそれぞれの検知温度の差に基づいて、加圧ローラ５８の温度を予測し、加圧ローラ５８の熱膨張によって生じる定着ベルト５２の速度変化を予測して画像ズレを防止することができる。また、熱膨張に起因する加圧ローラ５８の周速度変化を高価な速度検知センサを用いないで、制御できるため低コストの定着装置８となる。
【００６５】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変形される。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る定着装置の一例を示す概略構成図である。
【図３】温度センサと定着ベルトの位置関係を示す概略平面図である。
【図４】定着装置の第１の制御を示すフローチャートである。
【図５】ウォームアップ時の温度センサによる定着ベルトの温度測定結果と、加圧ローラの温度上昇特性とを示すグラフである。
【図６】加圧ローラ温度と温度差Ｔ１−Ｔ２との関係を示すグラフである。
【図７】定着装置の第１の制御を示すフローチャートである。
【図８】加圧ローラの温度と加圧ローラの外径の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６７】
１  画像形成装置
８  定着装置
３０  制御装置
５０  定着ローラ
５２  定着ベルト
５４  加圧ローラ
５６  ヒータ
５８  加圧ローラ
６０ａ，６０ｂ  温度センサ
【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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