(57)【要約】【課題】  定着ローラの温度が低い場合においても、ニップ部の温度を最適な印刷温度に迅速に制御し、より少ない時間で印刷を開始することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】  加熱部材と第一の加圧部材との間に張設されたベルト部材を介して前記第一の加圧部材に当接する位置に設けられた第二の加圧部材を有しベルト部材と第二の加圧部材との間で媒体に現像剤像を定着させる定着部を形成する画像形成装置であって、加熱部材を所定の設定温度に加熱制御する加熱制御手段と、前記第一の加圧部材の温度を検知する温度検知手段とを有し、加熱制御手段は温度検知手段の温度測定結果に基づいて設定温度を決定することを特徴とする画像形成装置。【選択図】図１
2009069603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱部材と第一の加圧部材との間に張設されたベルト部材を介して前記第一の加圧部材に当接する位置に設けられた第二の加圧部材を有し前記ベルト部材と前記第二の加圧部材との間で媒体に現像剤像を定着させる定着部を形成する画像形成装置であって、
前記加熱部材を所定の設定温度に加熱制御する加熱制御手段と、
前記第一の加圧部材の温度を検知する温度検知手段とを有し、
前記加熱制御手段は前記温度検知手段の温度測定結果に基づいて前記設定温度を決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
印刷速度を設定する印刷速度設定部と、
前記印刷速度に応じて設定された前記加熱部材の設定温度を格納する設定値選択部とを有し、
前記加熱制御手段は、前記印刷速度設定部で設定された印刷速度に応じて前記設定値選択部から選択された設定温度に基づいて前記加熱部材を加熱制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記加熱部材は前記媒体が前記定着部と接触する部分であるニップ部の媒体搬送方向上流側に配設されることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記温度検知手段は前記ベルト部材の内側かつ媒体通紙領域内に配設されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記温度検知手段は前記第一の加圧部材に接触して配設されていることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記加熱部材の設定温度は前記第一の加圧部材の測定温度が低いほど高い温度に設定されることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記加熱部材は前記ベルト部材の内周面に接触して配設される面状ヒータであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記第一の加圧部材の材料の熱容量は前記ベルト部材の材料の熱容量よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記加熱部材の設定温度は所定の時間間隔で決定されることを特徴とする請求項１又は６記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記加熱部材の設定温度は前記印刷速度が速いほど低い温度に設定されることを特徴とする請求項２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、定着ベルトを有する定着器を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式のプリンタにおける印刷プロセスは、複数の工程から実現される。まず、帯電器により感光ドラムが帯電された後、書込み光により感光ドラム上に静電潜像が形成される。この静電潜像に現像器によりトナーが付着されることで現像され、可視像となる。次に、静電吸引力によりトナーが感光ドラムから用紙に転写された後、用紙に転写されたトナーが定着器による熱や圧力で用紙上に固定化される。
【０００３】
従来の定着器においては、例えば特許文献１に記載されているように、定着器を構成する加熱ローラと定着ローラとに定着ベルトを張架して定着ベルトを加熱し、定着ベルトが加熱ローラと接触する部分の温度を温度検出手段で検知し、その温度が一定となるようにヒータの駆動制御を行うものがあった。用紙上に転写されたトナーは、用紙が、定着ベルトを介して定着ローラに押し当てられている加圧ローラと定着ベルトとの間を通過する間に熱と圧力により用紙に定着する。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１３４６４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献において開示されている従来の定着器では、加熱ローラに接触する定着ベルトの表面温度を一定に制御しても、加圧ローラと用紙が接触する部分（以下、ニップ部と称する）では、定着ベルトが定着ローラと接触するために定着ベルトが保持している熱エネルギーが奪われてしまう。したがって、定着ローラの温度によって用紙に与えられる熱エネルギーが変動することになり、印刷品位が低下するといった問題があった。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、定着ローラの温度が低い場合においても、ニップ部の温度を最適な印刷温度に迅速に制御し、より少ない時間で印刷を開始することができる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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明にかかる画像形成装置は、加熱部材と第一の加圧部材との間に張設されたベルト部材を介して第一の加圧部材に当接する位置に設けられた第二の加圧部材を有しベルト部材と第二の加圧部材との間で媒体に現像剤像を定着させる定着部を形成する画像形成装置であって、加熱部材を所定の設定温度に加熱制御する加熱制御手段と、第一の加圧部材の温度を検知する温度検知手段とを有し、加熱制御手段は温度検知手段の温度測定結果に基づいて設定温度を決定することを特徴とする。
【０００８】
本発明にかかる画像形成装置は、加熱部材を加熱制御する加熱制御手段と、第一の加圧部材の温度を検知する温度検知手段を備える。温度検知手段が測定した第一の加圧部材の温度の測定結果に基づいて、加熱制御手段は加熱部材を制御する。
【発明の効果】
【０００９】
したがって、本発明にかかる画像形成装置によれば、第一の加圧部材の温度に応じて加熱部材の加熱制御が行われるため、第一の加圧部材の温度が変動しても媒体に安定した熱エネルギーを提供することが可能となるため、印刷品位の低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（第１の実施例）
以下、本発明にかかる第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、第１の実施例にかかるプリンタ１００の要部構成を説明する図である。プリンタ１００は、静電潜像担持体として矢印Ａ方向に回転する感光ドラム２と、感光ドラム２に接触して配設され感光ドラム２表面を一様に帯電させる帯電器３と、帯電した感光ドラム２に対して記録光を照射して静電潜像を形成するＬｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ（ＬＥＤ）ヘッド４と、感光ドラム２に接触して配設され感光ドラム２表面上の静電潜像にトナーを付与する現像器５と、静電潜像にトナーが付着することで形成されたトナー像を静電吸引力により媒体８に転写する転写器６と、転写されたトナーを媒体８に定着させる定着器７と、媒体８と、媒体８の有無を検知する用紙残量センサ９と、画像形成の開始タイミングを検知する書き出しセンサ１０と、媒体８の通紙位置を把握する排出センサ１１と、媒体８を保持する用紙カセット１２と、媒体８の搬送機構である搬送ローラ５０とを備える。
【００１１】
図２は、第１の実施例にかかるプリンタ１００の印刷制御部１が制御する要部構成を説明するブロック図である。
印刷制御部１は、マイクロプロセッサ、Ｒｅａｄ―Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＯＭ）、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  ａｎｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＡＭ）、入出力ポート、及びタイマ等を備える制御部であり、パーソナルコンピュータ等の外部の情報処理装置と接続される。また、印刷制御部１は、プリンタ１００全体の動作を制御する上位コントローラ等からの制御信号、ビットマップデータを一元的に配列したデータ等から構成されるビデオ信号に応じて印刷動作処理を実行させる。
【００１２】
印刷制御部１には、感光ドラム２と、ＬＥＤヘッド４と、用紙残量センサ９と、書き出しセンサ１０と、排出センサ１１と、通電制御部１６と、回転制御部１７と、帯電器電源３１と、現像器電源５１と、転写器電源６１と、ヒータ温度検知センサ（以下、ヒータサーミスタと称する）７２と、温度検知手段としての定着ローラ温度検知センサ（以下、定着サーミスタと称する）７６とが接続されている。
【００１３】
さらに、帯電器電源３１には帯電器３が接続されている。帯電器電源３１は、印刷制御部１の指示に基づいて帯電器３に電圧を印加する。例えば、帯電器電源３１は、帯電器３に電圧を印加することで、感光ドラム２を−６００Ｖに帯電させる。現像器電源５１には、現像器５が接続されている。現像器電源５１が印刷制御部１の指示に基づいて現像器５に電圧を印加することで、トナーは負電位に帯電する。その結果、ＬＥＤヘッド３によって感光ドラム２上に形成された静電潜像にトナーが付着し可視像であるトナー像が形成される。転写器電源６１には転写器６が接続されている。転写器電源６１は、印刷制御部１の指示に基づいて転写器６に電圧を印加する。転写器電源６１は、感光ドラム２上に形成されたトナー像が静電吸引力により媒体８に転写されるように、例えば、転写器６に対して＋２０００〜＋３０００Ｖの電圧を印加する。
加熱制御手段としての通電制御部１６には定着器７が備える加熱部材としての定着ヒータ７１が接続されている。また、回転制御部１７には定着モータ１８が接続されている。通電制御部１６、回転制御部１７にかかる装置の説明は後ほどより詳細に説明する。
【００１４】
図３は、本実施例にかかる定着器７の要部構成を説明する図である。
定着器７は、定着ヒータ７１と、ヒータサーミスタ７２と、第一の加圧部材としての定着ローラ７３と、ベルト部材としての定着ベルト７４と、第二の加圧部材としての加圧ローラ７５と、定着サーミスタ７６と、ガイド８０とを備える。
【００１５】
図３に示されているように、定着ローラ７３と円弧形状のガイド８０との間には、媒体８を搬送するための無端の定着ベルト７４が所定の張力を持って張架されている。また、定着ベルト７４を介して定着ローラ７３と対峙する位置に加圧ローラ７５が定着ローラ７３に押し当てられるように配設されている。
【００１６】
ヒータサーミスタ７２は、定着ヒータ７１が定着ベルト７４と接する面とは反対面に配設されている。一方、定着サーミスタ７６は、定着ベルト７４の内側の定着ローラ７３の周面でかつ媒体８の幅方向においてその印刷領域内に配設されている。定着サーミスタ７６を定着ベルト７４の外周面に接するように配設した場合、定着サーミスタ７６が定着ベルト７４の外周面を傷つける恐れがある。したがって、定着サーミスタ７６は、印刷品位の低下を防止するために図３に示される位置に配設される。
【００１７】
定着ローラ７３は、その外径が４０ｍｍとされ、鉄製の金属中実シャフトによって構成されている基体としての芯金７７と、この芯金７７を被覆する耐熱多孔質のスポンジ製の厚さ４ｍｍの弾性層７８を備える。弾性層７８の材質は、熱伝導率が小さく断熱作用のある耐熱多孔質の弾性体であるため、定着ベルト７４が保持している熱エネルギーを奪うことを低減し、温度の立ち上がり後の温度落ち込みを小さくするとともに温度回復のためのプレ回転時間を短縮させている。また、弾性層７８は比較的低硬度であるため十分なニップ幅Ｌ１（媒体８が定着ベルト７４に押されて接触する領域の幅）を得ることができる。
【００１８】
また、定着ローラ７３は、ローラの端部側に図示しないギアを有しており、このギアが図示しないユニット駆動ギアにより回転駆動されることで、定着ローラ７３は回転駆動される。ユニット駆動ギアは、プリンタ１００本体側に配設された図示しない本体駆動ギアによって回転駆動され、本体駆動ギアは、回転制御部１７の指示により図示しない定着モータ１８によって回転駆動される。
【００１９】
定着ベルト７４は、耐熱性の高いポリイミド樹脂の厚さ１００μｍの基体の表層上に２００μｍのシリコンゴム製の離型層が形成された構造となっている。したがって、熱容量が小さく、熱応答性が良い。また、基体はステンレス製、ニッケル等の金属製、及びゴム製としても良い。
【００２０】
加圧ローラ７５は、バネ等の図示しない付勢部材により、定着ローラ７３に圧接する向きに付勢されている。加圧ローラ７５は、定着ベルト７４を介して定着ローラ７３に対向する位置において定着ローラ７３に当接している。したがって、加圧ローラ７５が定着ベルト７４を介して定着ローラ７３に当接するニップとして定着ニップ部７９が形成されている。
【００２１】
図４は、定着ヒータ７１の構成を説明する図である。
定着ヒータ７１には、例えばＳＵＳ４３０等の最下層となる基板７１１上に電気絶縁層７１２としての薄いガラス膜層を形成し、抵抗発熱体７１３としてのニッケルークロム合金又は銀ーパラジウム合金の粉末をスクリーン印刷によってペースト状に塗布後、抵抗発熱体７１３端部に銀等の化学的に安定で電気抵抗が小さい金属やタングステン等の高融点金属を用いた電極７１４を形成したものにガラス、あるいはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）等の代表的なフッ素系樹脂による保護層７１５で保護したものが用いられる。定着ヒータ７１は、保護層７１５の表面のほぼ全面で定着ベルト７４の内面に接触することにより定着ベルト７４を加熱する面状ヒータである。
【００２２】
定着ヒータ７１の電極７１４は通信制御部１６を介して電圧印加手段としての図示していない電源に接続されている。定着ヒータ７１は、この電源より電圧を印加されることで発熱し、印加される電圧は例えば１００Ｖ、出力は６００Ｗとする。
【００２３】
次に、本実施例にかかるプリンタ１００の動作について説明する。
印刷制御部１は、上位コントローラからの印刷指示を検出すると、定着モータ１８を回転するよう回転制御部１７に指示を供給する。また、印刷制御部１は、ヒータサーミスタ７２に定着ヒータ７１を備えた定着器７の温度を検知するよう指示を供給し、ヒータサーミスタ７２が検知した定着器７の温度が、印刷実行可能な温度範囲であるか否かを判断する。定着器７の温度が印刷実行可能な温度に達していない場合、印刷制御部１は、通電制御部１６に定着ヒータ７１に通電するよう指示を供給する。通電指示を受けた通電制御部１６は図示していない電源に対して定着ヒータ７１に所定の電圧を印加するよう指示を供給する。電圧が印加された定着ヒータ７１は発熱し、印刷実行可能な温度に達するまで定着器７を加熱する（ウォーミングアップ期間）。このとき、印刷制御部１は、ヒータサーミスタ７２が検知する温度を監視しており、定着器７が印刷実行可能な温度に到達したことを検知した後に、印刷制御部１は次の印刷動作を開始する（印刷期間）。
【００２４】
印刷制御部１は、用紙カセット１２に媒体８がセットされているか否かを判断するために用紙残量センサ９に検出指示を供給する。印刷に使用する媒体８が用紙カセットにセットされていると判断された場合、印刷制御部１は搬送ローラ５０のローラを回転させ、媒体８をプリンタ１００内部の印刷機構内に搬送させる。
【００２５】
媒体８が書き出しセンサ１０の位置まで到達し、書き出しセンサ１０が媒体８を検知したとき、印刷制御部１は、帯電器電源３１に対し帯電器３に電圧を印加するよう指示を供給する。電圧が印加された帯電器３によって、感光ドラム２の表面は所定の電圧に帯電する。
【００２６】
次に、印刷制御部１は、供給されたビデオ信号を印刷データ信号に変換し、印刷データ信号に対応した記録光を帯電した感光ドラム２表面上に照射するようＬＥＤヘッド４を制御する。記録光が照射された感光ドラム２表面上には印刷データ信号に対応した静電潜像が形成される。
【００２７】
感光ドラム２表面上に静電潜像が形成された後、印刷制御部１は、現像器電源５１に対し現像器５に電圧を印加するよう指示を供給する。電圧を印加された現像器５では、トナー４２が負電位に帯電され、帯電されたトナー４２が感光ドラム２表面上の静電潜像に付着することで、感光ドラム２表面上にはトナー像が形成される。感光ドラム２表面上に形成されたトナー像が感光ドラム２の回転により転写器６に対向する位置に送られると、印刷制御部１は、転写器電源６１に対して転写器６に電圧を印加するよう指示を供給する。電圧が印加された転写器６と感光ドラム２とで形成される転写領域において、転写器６の静電吸引力によって感光ドラム２上に形成されたトナー像は、媒体８に転写される。
【００２８】
トナー像が転写された媒体８が定着ヒータ７１を内蔵する定着器７に搬送されると、トナー像は、定着器７の熱と圧力によって媒体８上に定着される。トナー像が定着した媒体８は、さらに搬送されてプリンタ１００の印刷機構からプリンタ１００外部に排出される。定着器７の媒体搬送方向下流側には排出センサ１１が配設されており、媒体８が排出センサ１１の位置まで到達すると、排出センサ１１は媒体８の位置を検知する。排出センサ１１が媒体８を検知すると、印刷制御部１は、定着モータ１８を停止するよう回転制御部１７に対して指示を供給し、定着モータ１８は回転を停止することで印刷動作が終了する。
【００２９】
次に、本実施例にかかる温度制御動作について説明する。
図５は、プリンタ１００の温度制御動作を説明するフローチャートである。
印刷制御部１は、ヒータサーミスタ７２により定着ヒータ７１の温度、定着サーミスタ７６により定着ローラ７３の温度を検知するよう指示を供給し、ヒータサーミスタ７２及び定着サーミスタ７６が検知した温度を取り込む。
【００３０】
次に、印刷制御部１は、ヒータサーミスタ７２及び定着サーミスタ７６から取得したそれぞれの測定温度を使用し、下記の近似式を用いてヒータサーミスタ７２及び定着サーミスタ７６での測定時におけるニップ部温度を算出する。
Ｔｎｉｐ＝Ａ’×Ｔｈｅａｔ（ｍ）＋Ｂ’×Ｔｒｏｌｌ（ｍ）＋Ｃ’（式１）
ここで、Ｔｎｉｐはニップ部温度、Ｔｈｅａｔ（ｍ）は定着ヒータ温度（測定値）、Ｔｒｏｌｌ（ｍ）は定着ローラ温度（測定値）であり、Ａ’、Ｂ’、Ｃ’は各部材間の熱抵抗から算出される設定値（実験により算出される）とする。
【００３１】
印刷制御部１は、上位コントローラからの印刷条件の情報及び式１で求めたニップ部温度（Ｔｎｉｐ）の計算結果に基づいてニップ部の設定温度を決定する（Ｓ１０１）。
【００３２】
次に、印刷制御部１は、Ｓ１０１で決定した最適なニップ温度とするために、式１を変形した式２を用いて定着ヒータ７１の設定温度を算出する（Ｓ１０２）。
Ｔｈｅａｔ（ｓ）＝Ａ×Ｔｎｉｐ（ｔ）−Ｂ×Ｔｒｏｌｌ（ｍ）＋Ｃ（式２）
ここで、Ｔｈｅａｔ（ｓ）は定着ヒータ７１の設定温度、Ｔｈｉｐ（ｔ）はニップ部の設定温度であり、Ａ、Ｂ、Ｃは各部材間の熱抵抗から算出される設定値（実験により算出される）とする。
前記近似式の算出原理及び各設定値の算出方法は後述する。
【００３３】
印刷制御部１は、ヒータサーミスタ７２で測定した定着ヒータ７１の温度と、Ｓ１０２において算出した設定温度とを比較し（Ｓ１０３）、定着ヒータ７１の温度が設定温度よりも高い場合には（Ｓ１０３  Ｙ）、通電制御部１６に対して図示しない電源からの定着ヒータ７１への電圧印加を停止するよう指示を供給する（Ｓ１０４）。その結果、定着ヒータ７１の発熱が停止し、定着ベルト７４への熱エネルギー供給が遮断され、定着ベルト７４の温度が低下し、最終的にはニップ部温度は低下する。一方、定着ヒータ７１の温度が設定温度よりも低い場合には（Ｓ１０３  Ｎ）、印刷制御部１は、通電制御部１６に対して図示しない電源からの定着ヒータ７１への電圧印加を開始するよう指示を供給する（Ｓ１０５）。その結果、定着ヒータ７１の発熱が始まり、定着ベルト７４への熱エネルギー供給が開始され、定着ベルト７４の温度が上昇し、最終的にはニップ部温度は上昇する。
【００３４】
印刷制御部１は、所定の時間が経過するまで通電制御部１６による定着ヒータ７１の制御の状態を保持する。所定時間が経過した後、印刷制御部１による処理は、再度Ｓ１０１へ戻り、印刷制御部１は同一の処理を新たに開始する（Ｓ１０６）。
【００３５】
図６〜図８は、本実施例にかかる定着ヒータ７１の設定温度算出方法を詳細に説明する図である。
図６（ａ）及び図７（ａ）は、定着ベルト７４と各部材（定着ヒータ７１と定着ローラ７３）との熱抵抗の関係を説明する概念図である。また、図６（ｂ）及び図７（ｂ）は、図示しない定着モータ１８による定着ローラ７３の回転時における定着ベルト７４の各位置（定着ヒータ７１と定着ローラ７３との相対位置を示す）での定着ヒータ７１の温度（Ｔｈ）と定着ベルト７４の温度（Ｔｂｅｌｔ）との関係を説明する概念図である。
【００３６】
図６は、定着ベルト７４が、定着ヒータ７１と接触している位置（位置Ｈ）と、定着ベルト７４が、定着ヒータ７１及び定着ローラ７３に接触していない位置（位置Ｂ）での温度関係を示している。
図６（ａ）に示されるように、位置Ｈにおける熱等価回路としては、定着ベルト７４の表面は定着ヒータ７１と雰囲気温度との間にそれぞれ熱抵抗Ｒａ７４０、Ｒｂ７４１という熱抵抗を介して接続されることになる。定着ヒータ７１から供給された熱エネルギーが定着ベルト７４の温度を上昇させ、やがてその熱エネルギーは定着ベルト７４の表面から雰囲気温度へと放熱される。よって、位置Ｈでの定着ヒータ７１の温度と定着ベルト７４の表面温度との関係は、図６（ｂ）の実線で示される関係となる。
定着ローラ７３の回転により、定着ベルト７４が位置Ｂへと移動すると、定着ヒータ７１からの熱エネルギーの供給は断たれてしまい、位置Ｈで供給された熱エネルギーの雰囲気温度への放熱のみとなるため、定着ベルト７４の表面温度は低下する。よって、位置Ｂでの定着ヒータ７１の温度と定着ベルト７４の表面温度との関係は、図６（ｂ）の一点鎖線で示される関係となる。
【００３７】
図７は、定着ベルト７４が、定着ヒータ７１及び定着ローラ７３に接触していない位置（位置Ｂ）と、定着ベルト７４が、定着ローラ７３と接触している位置（位置Ｎ）での温度関係を示している。
図７（ａ）に示されているように、定着ベルト７４が定着ローラ７３と接する位置（位置Ｎ）まで移動すると、熱等価回路としては、定着ベルト７４表面は定着ローラ７３との間に熱抵抗Ｒｃ７４２を介して接続されることになる。このとき、定着ベルト７４の温度が定着ローラ７３の温度よりも高い場合には、熱エネルギーの移動は定着ベルト７４から定着ローラ７３にかけて生じる。逆に、定着ベルト７４の温度が定着ローラ７３の温度よりも低い場合には、熱エネルギーの移動は定着ローラ７３から定着ベルト７４にかけて生じる。
ここでは、簡略化のために定着ベルト７４の温度が定着ローラ７３の温度よりも高い場合について説明する。
【００３８】
定着ローラ７３の温度が十分高い場合には、定着ヒータ７１の温度と定着ベルト７４の表面温度との関係は、図７（ｂ）の２点鎖線のＸで示される関係となる。一方、定着ローラ７３の温度が非常に低い場合には、定着ヒータ７１の温度と定着ベルト７４の表面温度との関係は、図７（ｂ）のＹで示される関係となる。
つまり、定着ローラ７３の温度が低い場合では、高い場合と比較して、定着ベルト７４の温度はより低下するため、定着ローラ７３の温度変動がそのまま定着ベルト７４と定着ローラ７３が接する位置である位置Ｎでの温度の変動となる。よって、従来技術のように定着ヒータ７１の温度を一定に制御しても、定着ローラ７３の温度変動によってニップ部温度が大きく変動するため、媒体８に与える熱エネルギーが変動し、印刷品位が低下することになる。したがって、本実施例においては、前述の定着ヒータ７１の設定温度を図８に示すような関係から求めることで、定着ローラ７３の温度が大きく変動してもニップ部温度の変動を抑えることができるため、媒体８に熱を安定に供給することができる。
【００３９】
図８は、位置Ｈから位置Ｎまでにおける温度関係から、定着ヒータ７１の設定温度の算出原理を説明する図である。
現在の印刷条件から位置Ｎにおいて最適な定着ベルト７４の温度が図８中のＴｂである場合を考える。このとき、定着ローラ７３の温度が高い場合の定着ヒータ７１の温度Ｔｈと定着ベルト７４の温度Ｔｂｅｌｔとの温度の関係は、図８中の二点鎖線のＸで表される。このとき定着ヒータ７１の設定温度は前記Ｘの関係からＴｌｏｗで示される温度に設定される。
同様にして定着ローラ７３の温度が低い場合の定着ヒータ７１の温度Ｔｈと定着ベルト７４の温度Ｔｂｅｌｔとの温度の関係は図８中の二点鎖線のＹで表される。したがって、このときの定着ヒータ７１の設定温度は、Ｔｈｉｇｈで示される温度に設定される。
【００４０】
上述した定着ヒータ７１、定着ローラ７３、及び定着ベルト７４の温度関係を数式化したのものが前記式１及び式２である。印刷制御部１は、周期的に、例えば１ｓ〜１００ｍｓの間隔でヒータサーミスタ７２が検知した定着ヒータ７１のヒータ温度と定着サーミスタ７６が検知した定着ローラ７３の温度から、位置Ｎにおけるニップ部温度を式１を用いて算出し、ニップ部の設定温度を決定する。次に、印刷制御部１は、式２を用いてニップ部の設定温度となるように定着ヒータ７１の設定温度を算出する。そして、印刷制御部１は、通電制御部１６を介して定着ヒータ７１の発熱を制御することでニップ部温度の変動を抑制する。
【００４１】
ただし、定着ローラ７３の温度が非常に低い場合、定着ヒータ７１の発熱が非常に高温となる場合がある。通常の使用環境においては、このような定着ヒータ７１の異常発熱等は生じないが、例えば定着サーミスタ７６の接触不良や素子自体の不良などによって本来の定着ローラ７３の温度が正確に検知されず、実際の温度よりも著しく低い温度を検知するときがある。このような異常が発生した場合は、定着ヒータ７１の異常発熱により、定着ヒータ７１自体又は定着ベルト７４、ひいては定着器７に深刻な影響を与えたり、最悪の場合、発煙、発火等を引起す可能性がある。そこで、印刷制御部１は、定着ヒータ７１の設定温度が他の各部に損傷を与える温度よりも低い温度となるよう制御する。
【００４２】
図９は、本実施例にかかる温度制御動作によって定着ヒータを制御した場合と、従来技術の温度制御動作によって定着ヒータを制御した場合における、定着ヒータ、定着ベルト、ニップ部、及び定着ローラの各部材の温度変化を示す図である。ここで、実線は定着ヒータの設定温度、二点鎖線は定着ヒータ温度、一点鎖線は定着ベルトが定着ヒータと接触する位置（位置Ｈ）での定着ベルトの表面温度、点線はニップ部温度、破線は定着ローラ温度を示す。
【００４３】
従来技術（図９（ｂ））にかかる温度制御動作では、定着ベルトの表面温度が一定となるように定着ヒータが制御されるため、定着ローラの温度が低い条件においては、ニップ部温度も低くなる。したがって、定着ローラの温度が十分に上昇するまで印刷動作を待機する設定では、定着ローラの熱容量が大きいために、印刷動作を開始するまでに多くの時間を要することになる。
【００４４】
一方、本実施例（図９（ａ））にかかる温度制御動作では、印刷制御部によって、ニップ部温度が所定の温度に到達するように定着ヒータの設定温度を算出し、定着ヒータが制御されるため、定着ローラの温度が低い条件においても、ニップ部温度がより早く最適な温度となるように制御することができる。その結果、より少ない時間で印刷動作を開始することができる。
【００４５】
第１の実施例によれば、印刷制御部１は、定着サーミスタ７６で検知した定着ローラ７３の温度に応じて、定着ヒータ７１の設定温度を制御する。したがって、定着ローラ７３の温度が変動しても、ニップ部温度の変動を抑制することが可能であり、媒体８に安定した熱エネルギーを供給することができるため、印刷品位の低下を防止することが可能となる。
【００４６】
（第２の実施例）
第２の実施例においては、熱エネルギーの移動割合と印刷速度との相関関係を実験的に求め、印刷速度設定部で設定された速度に応じて実験的に設定した設定値を選択し、選択した設定値を用いて最適な定着ヒータ温度を算出することで、印刷速度が高速となってもニップ部温度の変動を制御することができる画像形成装置を提供する。
【００４７】
まず、印刷速度が高速化した場合の設定値の算出原理及び方法を図１０を用いて説明する。図１０（ａ）は、定着ベルト７４と定着ローラ７３との間の熱等価回路を説明する概念図である。熱等価回路としては、定着ベルト７４の表面温度と定着ローラ７３の表面温度との間には、熱抵抗Ｒｄ７４３と、その他に熱容量Ｔｃ７４４とが並列に接続された形となる。ここで、熱容量Ｔｃ７４４とは、ある部材（ここでは定着ベルト７４）の温度を単位温度（例えば１℃）上昇させるために必要となる熱量（単位重量）のことである。つまり、定着ベルト７４の温度を上昇させるためには、ある程度の熱エネルギーを加える必要がある。
さらに、定着ベルト７４の表面と定着ローラ７３の表面間には熱抵抗Ｒｄ７４３が存在する。熱抵抗Ｒｄ７４３とは、定着ベルト７４の表面と定着ローラ７３の表面の両端間で熱エネルギーの移動しづらさを表したものである。つまり、熱抵抗が大きい場合はその部材の中を熱エネルギーが通りにくいことになり、定着ベルト７４の表面と定着ローラ７３の表面の両端間の温度差が大きくなることを示している。
【００４８】
ここで、熱エネルギーが伝達される際の微小時間での温度変化を考える。
図１０（ｂ）は、定着ベルト７４と定着ローラ７３とが接触してからどのように温度が変化するかを説明する図である。図１０（ｂ）では、定着ベルト７４の温度の方が定着ローラ７３よりも高い場合に、ニップ部にて定着ベルト７４に定着ローラ７３が接触したときの定着ベルト７４の表面温度の時間変化（接触時間に対する）を示している。
前述のように、定着ベルト７４の温度が略安定（平衡）となるまで、つまり定着ベルト７４の温度が定着ローラ７３の温度と等しくなるには、熱抵抗Ｒｄ７４３及び熱容量Ｔｃ７４４によって決定される時間（熱時定数）が必要となる。これは、温度が平衡となるには熱容量に応じて所定の熱量を加える必要があり、かつその加える熱エネルギーの伝達が完了する必要があるのに対し、熱抵抗Ｒｄ７４３によって熱エネルギーの移動が妨げられるために熱エネルギーの伝達完了までに有限の時間（熱時定数）が必要であることを示している。定着ベルト７４は少量ながら熱容量を有しており、熱平衡に達するためには熱時定数分の時間が必要となる。
【００４９】
印刷速度が低速の場合は、定着ベルト７４の熱時定数に対して、定着ベルト７４と定着ローラ７３との接触時間が十分長いため、定着ベルト７４から定着ローラ７３への熱エネルギー移動は完了する。そのため、定着ベルト７４の表面温度と定着ローラ７３の温度との関係は一定となる。
一方、印刷速度が高速の場合は、定着ベルト７４の熱時定数に対して、定着ベルト７４と定着ローラ７３との接触時間は短くなる。その結果、定着ベルト７４から定着ローラ７３への熱エネルギー移動が完了しないため、定着ベルト７４の温度と定着ローラ７３の温度との関係に誤差が生じ、定着ベルト７４表面温度は常に定着ローラ７３よりも高い状態となる。したがって、印刷速度に応じて定着ヒータ７１の設定温度を補正する必要がある。
【００５０】
第２の実施例にかかるプリンタ２００の要部構成及び印刷制御部１’が制御する要部構成は、第１の実施例にかかるプリンタ１００及び印刷制御部１と略同一である（図１１）。ただし、印刷制御部１’は、新たに印刷速度設定部１０１と、印刷速度毎に後述する式３の計算に使用される係数が予め決定され登録されている設定値選択部１０２とを備える（図１２）。
【００５１】
図１３は、プリンタ２００の温度制御動作を説明するフローチャートである。
印刷制御部１’によるＳ２０１とＳ２０３〜Ｓ２０６までの処理は、図５で説明した第１の実施例にかかる印刷制御部１の動作と略同一であるため、ここでは説明は省略する。
Ｓ２０２１において、印刷制御部１’は、図示しない上位コントローラからの印刷条件の情報に応じて印刷速度を設定する。印刷速度は、例えば印刷媒体として厚紙やＯＨＰ等が図示しない上位コントローラによって選択された場合、通常の普通紙を媒体とした印刷速度よりも遅い印刷速度に設定され、これらの情報は印刷速度設定部１０１に登録されている。
【００５２】
次に、印刷制御部１’は、設定値選択部１０２に登録されている、後述する式３にかかる係数である設定値Ｄ、Ｅ、及びＦをＳ２０２１で設定した印刷速度に基づいて選択する（Ｓ２０２２）。本設定値は、前述した定着ヒータ、定着ベルト、ニップ部、及び定着ローラ等の各部材の熱抵抗の関係から算出した実施例１の設定値に対して、印刷速度が特に高速化した場合に発生する算出誤差を補正するために印刷速度毎に設定されている。また、本設定値は、実験的に算出されるものであり、熱エネルギーの移動時間と印刷速度（定着ベルト７４と定着ローラ７３との接触時間）によって決定される。
【００５３】
印刷制御部１’は、Ｓ２０２２で選択した設定値Ｄ、Ｅ、及びＦを使用し式３を用いて定着ヒータ７１の設定温度を算出する（Ｓ２０２３）。
Ｔｈｅａｔ（ｓ）＝Ｄ×Ｔｎｉｐ（ｔ）−Ｅ×Ｔｒｏｌｌ（ｍ）＋Ｆ（式３）
ここで、Ｔｈｅａｔ（ｓ）は定着ヒータ７１の設定温度、Ｔｈｉｐ（ｔ）はニップ部の設定温度であり、Ｄ、Ｅ、Ｆは各部材間の熱抵抗から算出される設定値（実験により算出される）とする。
式３の算出方法は、実施例１と同様であり、実施例１と異なるのは定着ヒータ７１の設定温度を算出する際の各係数が印刷速度に応じて異なる点である。
【００５４】
Ｓ２０２３で定着ヒータ７１の設定温度を算出した後、印刷制御部１’は、Ｓ２０３〜Ｓ２０６において、実施例１のＳ１０３からＳ１０６までの処理と同様の処理を実行し、熱エネルギーの移動時間と接触時間（定着ベルト７４と定着ローラ７３との接触時間）との影響を補正した設定値を使用する。その結果、印刷速度が高速化されても定着ヒータ７１の設定温度を最適化することができるため、ニップ部の温度変化を抑制することができる。
【００５５】
図１４は、本実施例にかかる温度制御動作によって定着ヒータ７１を制御した場合の定着ヒータ、定着ベルト、ニップ部、及び定着ローラの各部材の温度変化を示す図である。ここで、実線は低速印刷及び高速印刷時におけるそれぞれの定着ヒータ７１の設定温度、二点鎖線は低速で印刷される場合の定着ヒータ７１の温度変化、一点鎖線は高速で印刷される場合の定着ヒータ７１の温度変化、点線はニップ部温度、破線は定着ローラ７３温度を示す。
【００５６】
図１４に示すように、低速で印刷される場合では、定着ヒータ７１の設定温度は、高い温度に設定され、高速で印刷される場合では、定着ヒータ７１の設定温度は、低い温度に設定される。高速で印刷される場合においては、定着ベルト７４温度は低速で印刷される場合と比較してより高い温度となる。したがって、高速で印刷される場合には、定着ヒータ７１の設定温度を低い温度とすることで、図１４に示すようにニップ部温度の変動を抑制することができる。よって、印刷を高速化しても、印刷品位を低下させることなく印刷を行うことができる。
【００５７】
第２の実施例によれば、印刷制御部１’は、第１の実施例にかかる印刷制御部１の構成に加えて印刷速度設定部１０１と、設定値選択部１０２を備える。印刷制御部１’は、印刷速度に応じて、熱の移動時間及び定着ベルト７４と定着ローラ７３との接触時間を考慮した設定値を用い、式３を使用して最適な定着ヒータ７１の温度を設定する。したがって、印刷速度によらずニップ部温度変更を抑制することができるため、印刷速度の変化に伴う印刷品位の低下を防止することが可能となる。
【００５８】
本実施例は、本発明の好適な実施形態であるが本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、各構成は、適宜変更可能である。
例えば、ＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎ  Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）、ファクシミリ及び複写機等に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】第１の実施例にかかるプリンタ１００の構成を説明する図である。
【図２】印刷制御部１が制御するプリンタ１００の要部構成を説明する図である。
【図３】定着器７の要部構成を説明する図である。
【図４】定着ヒータ７１の構成を説明する図である。
【図５】プリンタ１００の温度制御動作を説明するフローチャートである。
【図６】定着ヒータ７１の設定温度算出方法を説明する図である。
【図７】定着ヒータ７１の設定温度算出方法を説明する図である。
【図８】定着ヒータ７１の設定温度算出方法を説明する図である。
【図９】第１の実施例にかかる温度制御動作によって定着ヒータを制御した場合と、従来技術の温度制御動作によって定着ヒータを制御した場合における、定着ヒータ、定着ベルト、ニップ部、及び定着ローラの各部材の温度変化を示す図である。
【図１０】印刷速度が高速化した場合の設定値の算出原理及び方法を説明する図である。
【図１１】第２の実施例にかかるプリンタ２００の構成を説明する図である。
【図１２】印刷制御部１’が制御するプリンタ２００の要部構成を説明する図である。
【図１３】プリンタ２００の温度制御動作を説明するフローチャートである。
【図１４】第２の実施例にかかる温度制御動作によって定着ヒータ７１を制御した場合の定着ヒータ、定着ベルト、ニップ部、及び定着ローラの各部材の温度変化を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１      印刷制御部
１’    印刷制御部
２      感光ドラム
３      帯電器
４      ＬＥＤヘッド
５      現像器
６      転写器
７      定着器
８      媒体
９      用紙残量センサ
１０    書き出しセンサ
１１    排出センサ
１２    用紙カセット
１６    通電制御部
１７    回転制御部
１８    定着モータ
４２    トナー
３１    帯電器電源
５０    搬送ローラ
５１    現像器電源
６１    転写器電源
７１    定着ヒータ
７２    ヒータサーミスタ
７３    定着ローラ
７４    定着ベルト
７５    加圧ローラ
７６    定着サーミスタ
７７    芯金
７８    弾性層
７９    ニップ部
８０    ガイド
１００  プリンタ
１０１  印刷速度設定部
１０２  設定値選択部
２００  プリンタ
７１１  基板
７１２  電気絶縁層
７１３  抵抗発熱体
７１４  電極
７１５  保護層
７４０  熱抵抗Ｒａ
７４１  熱抵抗Ｒｂ
７４２  熱抵抗Ｒｃ
７４３  熱抵抗Ｒｄ
７４４  熱容量Ｔｃ
Ｌ１    ニップ幅
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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