JP2009075439A - 画像加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 定着ヒータや定着ベルトの温度検出結果のみを用いて温度制御を行う従来の構成では、定着ベルトの温度変動が大きく、定着不良が発生してしまう恐れがあった。
【解決手段】 定着ヒータの温度を検出するメインサーミスタの温度検出結果を基に温度制御を行いつつ、定着ベルトの温度を検出するサブサーミスタの温度検出結果に応じてメインサーミスタ用に設定された目標温度を補正する。この目標温度の補正により、定着ベルトの温度変動を小さくし、定着ベルトの温度を目標温度に安定的に維持させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明はシート上のトナー像を加熱する画像加熱装置に関する。この画像加熱装置としては、シート上の未定着トナー像を定着する定着装置や、シートに定着されたトナー像を加熱することにより画像の光沢度を向上させる光沢向上装置を挙げることができる。また、この画像加熱装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、もしくはこれらの機能を複数備えた複合機などの画像形成装置に用いられる。

近年、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置の立ち上がり時間を短縮化することが求めらている。この立ち上がり時間の短縮化には画像形成装置に搭載された定着装置の立ち上がり時間を短縮化することで対応が可能である。

そこで、立ち上がり時間を短くすることができる定着装置が、特許文献１、２に提案されている。具体的には、加圧ローラとの間で定着ベルトを挟み込むように設置されたヒータにより定着ベルトを加熱することでシートに形成されたトナー像の定着を行う定着装置が提案されている。

この特許文献１に記載された定着装置では次のような温度制御方式が採用されている。具体的には、ヒータ基板の裏面にサーミスタを設置し、このサーミスタの温度検出結果に応じてヒータへ供給する電力を制御している。つまり、ヒータの温度を制御することによって、定着ベルトの温度を間接的に適切な温度に維持しようというものである。

また、特許文献２に記載された定着装置では次のような温度制御方式が採用されている。具体的には、定着ニップから離れた位置で定着ベルトの裏面と接触するようにサーミスタを設置し、このサーミスタの温度検出結果に応じてヒータへ供給する電力を制御している。つまり、定着ベルトの温度を直接的に適切な温度に維持しようというものである。

なお、特許文献２に記載された定着装置ではヒータ基板の裏面にもサーミスタを設置しているが、このサーミスタの役割はヒータが過昇温しないようにモニターする安全装置として使用されているに過ぎない。
特開平４−２０４９８０号公報 特開平２００４−７８１８１号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載された温度制御方式では、後述するように、定着ベルトの温度を適切な温度に安定的に維持するには、改善の余地がある。

特許文献１の温度制御方式の場合、サーミスタが定着ベルトと接触していないヒータ裏面の温度を検出する構成のため、サーミスタの温度検出結果と定着ベルトの定着ニップにおける実際の温度との間にズレが生じてしまう。

このような現象は、例えば、装置の稼動直後やプリント開始直後のような加圧ローラが冷えた状態にあるときが顕著である。つまり、通電によりヒータの温度は適切となっているものの、定着ベルトの熱が加圧ローラに奪われてしまうことで、定着ベルトの温度が実際にはヒータよりも低くなってしまう。

このように、ヒータの温度と定着ベルトの実際の温度との間に大きなズレが生じると、定着不良が発生する恐れがある。

次に、特許文献２の温度制御方式の場合、サーミスタが定着ニップから離れた位置の定着ベルトの温度を検出する構成のため、サーミスタの温度検出結果と定着ベルトの定着ニップにおける実際の温度との間にズレが生じてしまう。

これは、サーミスタがシートとの接触により温度低下した定着ベルトの部位の温度を検出していることも一因である。また、サーミスタがヒータから離れているため検知タイミングに遅れ（タイムラグ）が生じることも一因である。

その結果、定着ベルトの温度変動が大きくなってしまい、定着不良が発生してしまう。このような現象は、坪量や熱容量の大きいシートに画像形成を行う際に顕著である。

そこで、本発明の目的は、ベルトの温度を適切な温度に維持することによりシート上のトナー像の加熱を良好に行うことができる、定着装置をはじめとする画像加熱装置を提供することである。

本発明によれば上記目的を達成することができる。
つまり、本発明は、
シート上のトナー像をニップ部にて加熱するエンドレスベルトと、
このベルトをニップ部にてその裏面から加熱するヒータと、
このヒータの加熱面とは反対側に設けられヒータの温度を検出するヒータ温度センサと、
このヒータ温度センサの出力に応じてヒータが設定温度となるようにヒータへの通電を制御する制御手段と、ベルトの温度を検出するベルト温度センサと、
このベルト温度センサの出力に応じて設定温度を補正する補正手段と、を有し、
複数のシートに連続して画像加熱処理を行うとき、シートと接触したベルトの領域の温度検出結果を用いて設定温度の補正を行うとともに後続のシートに対する画像加熱処理の際にこの補正された設定温度を用いてヒータへの通電制御を行うことを特徴とするものである。

本発明によれば、ベルトの温度を適切な温度に維持することによりシート上のトナー像の加熱を良好に行うことができる。

以下、本発明にかかる画像加熱装置について図面に則して詳細に説明する。

まず、画像形成装置の画像形成部の説明を行う。

図２はカラーレーザプリンタの画像形成部の一例の構成略図である。本例では、電子写真プロセスを利用して画像を形成するカラーレーザプリンタを例に説明する。

（画像形成部）
１０１は像担持体としての感光ドラムであり、矢示の反時計方向に所定のプロセス速度（周速度）で回転駆動される。感光ドラム１０１はその回転過程で帯電ローラ等の帯電装置１０２により所定極性に帯電処理される。

次いで、その帯電処理面にレーザ光学系１１０から出力されるレーザ光１０３により、入力された画像情報に基づき露光処理される。レーザ光学系１１０は不図示の画像読み取り装置等の画像信号発生装置からの目的画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調（オン／オフ）したレーザ光１０３を出力して感光ドラム１０１面を走査露光するものである。その結果、この走査露光により感光ドラム１０１面には画像情報に対応した静電潜像が形成される。１０９はレーザ光学系１１０からの出力レーザ光１０３を感光ドラム１０１の露光位置に偏向させるミラーである。

そして、感光ドラム上に形成された静電潜像は、現像装置１０４のうちのイエロー現像器１０４Ｙによりイエロートナーにて可視像化される。このイエロートナー像は感光ドラム１０１と中間転写ドラム１０５との接触部である１次転写部Ｔ１において中間転写ドラム１０５面に転写される。なお、中間転写ドラム１０５面上に残留するトナーはクリーナ１０７によりクリーニングされる。

上記のような帯電・露光・現像・一次転写・清掃のプロセスサイクルが、マゼンタトナー像（現像器１０４Ｍが作動）、シアントナー像（現像器１０４Ｃが作動）、ブラックトナー画像（現像器１０４ＢＫが作動）を形成すべく、同様に繰り返される。

このようにして中間転写ドラム１０５上に順次重ねて形成された各色のトナー像は、転写ローラ１０６との接触部である二次転写部Ｔ２において、シートＰ（記録材）上に一括して二次転写される。

中間転写ドラム１０５上に残留するトナークリーナ１０８によりクリーニングされる。なお、このクリーナ１０８は、中間転写ドラム１０５に対し接離可能とされており、中間転写ドラム１０５をクリーニングする時に限り中間転写ドラム１０５に接触した状態となるように構成されている。

また、転写ローラ１０６も、中間転写ドラム１０５に対し接離可能とされており、二次転写時に限り中間転写ドラム１０５に接触した状態となるように構成されている。

二次転写部Ｔ２を通過したシートＰは、画像加熱装置としての定着装置１００に導入され、その上に担持した未定着トナー像の定着処理（画像加熱処理）を受ける。そして、定着処理を受けたシートＰは、機外に排出されて、一連の画像形成動作が終了する。

（定着装置）
図１は、定着装置１２の概略構成模型図である。

２０は弾性層を備えた円筒状の定着ベルト（エンドレスベルト）である。２２は定着ベルトとの間で定着ニップを形成する加圧部材としての加圧ローラである。１６は加熱体としての定着ヒータであり、１７は横断面が略半円弧状で樋型とされた耐熱性を有するヒータホルダである。ヒータ１６は、ヒータホルダ１７の下面に該ヒータホルダの長手に沿って固定されており、定着ベルトとその加熱面が摺動可能な構成とされている。そして、定着ベルト２０はこのヒータホルダ１７にルーズに外嵌されている。

ヒータホルダ１７は、耐熱性の高い液晶ポリマー樹脂で形成されており、定着ヒータ１６を保持するとともに定着ベルト２０をガイドする役割を果たしている。本例では、液晶ポリマーとして、デュポン社のゼナイト７７５５（商品名）を使用した。

加圧ローラ２２は、ステンレス製の芯金上に、厚み約３ｍｍのシリコーンゴム層、さらに厚み約４０μｍのＰＦＡ樹脂チューブが順に積層された多層構造とされている。この加圧ローラ２２の芯金の両端部が装置フレーム２４の不図示の奥側と手前側の側板間に回転可能に軸受保持されている。

この加圧ローラ２２の上側に、定着ヒータ１６、ヒータホルダ１７、定着ベルト２０を備えた定着ユニットが設置される。この定着ユニットは、ヒータ１６側を下向きにして加圧ローラ２２に平行に設置されている。

ヒータホルダ１７の両端部は不図示の加圧機構によりその一端側が１５６．８Ｎ（１６ｋｇｆ）、総圧３１３．６Ｎ（３２ｋｇｆ）の力で加圧ローラ２２の軸線方向に付勢されている。その結果、定着ヒータ１６の下面（加熱面）を、定着ベルト２０を介して加圧ローラ２２の弾性層に抗して所定の押圧力をもって圧接させ、定着に必要な所定幅の定着ニップ部２７が形成されている。

１９と１８は、それぞれ温度検知手段としてのメインサーミスタ、サブサーミスタである。

メインサーミスタ１９（ヒータ温度センサ、第１の温度検知素子）は、熱源である定着ヒータ１６の裏面（加熱面とは反対側の面）に設置され、定着ヒータ１６の温度を検知する機能を担っている。

サブサーミスタ１８（ベルト温度センサ、第２の温度検知素子）は、ヒータホルダ１７の上方において、定着ベルト２０の内面に弾性的に接触するように設置され、定着ベルト２０の内面の温度を検知する機能を担っている。具体的には、ヒータホルダ１７に固定支持させたステンレス製のアーム２５の先端にサーミスタが取り付けられている。そして、アーム２５が弾性揺動することにより、定着ベルト２０の内面の動きが不安定になった状態においても、サーミスタが定着ベルト２０の内面に常に接する状態に保たれる。なお、本例では、定着ベルトをその内面からサブサーミスタによって支持する構成としているので、定着ベルトの安定走行に寄与している。

図３に、定着ヒータ１６、メインサーミスタ１９、サブサーミスタ１８の位置関係をあらわす斜視模型図を示す。メインサーミスタ１９およびサブサーミスタ１８は定着ベルト２０の長手方向（幅方向）中央付近に配設され、それぞれ定着ベルト２０の内面、定着ヒータ１６の裏面に接触するよう配置されている。つまり、メインサーミスタ１９とサブサーミスタ１８は、画像形成装置に使用可能な最小幅サイズのシートと接触し得る定着ベルトの領域に対応する領域に配置された関係となっている。言い換えると、定着ニップをシートが通過する際に定着ベルト２０（間接的には定着ヒータ１６も）が熱を奪われる現象を温度制御に精度良く反映させることができるような配置関係となっている。

メインサーミスタ１９及びサブサーミスタ１８は、それぞれＡ／Ｄコンバータ６４・６５を介して制御手段としての制御回路部（ＣＰＵ）２１に接続されている。この制御回路部２１はそれぞれのサーミスタからの出力を所定の周期でサンプリングしており、このように得られた温度情報を温度制御に反映させる構成となっている。

つまり、制御回路部２１は、メインサーミスタ１９、サブサーミスタ１８の出力をもとに、定着ヒータ１６の温調制御内容を決定し、電力供給部であるヒータ駆動回路部２８（図２、図４）によって定着ヒータ１６への通電を制御する。

加圧ローラ２２は矢印の方向に所定の周速度で回転駆動される。これと圧接された関係にある定着ベルト２０は加圧ローラ２２によって従動し所定の速度で回転する。

このとき、定着ベルト２０の内面が定着ヒータ１６の下面に密着して摺動しながらヒータホルダ１７の外回りを矢印の方向に従動回転状態になる。定着ベルト２０内面にはグリスが塗布され、ヒータホルダ１７と定着ベルト２０内面との摺動性を確保している。

加圧ローラ２２が回転駆動され、それに伴って円筒状の定着ベルト２０が従動回転状態になると、定着ヒータ１６に通電が行われる。そして、定着ヒータ１６の温度が設定温度に立ち上げり温調された状態のとき、定着ニップ部２７に未定着トナー像を担持したシートＰが入り口ガイド２３に沿って案内されて導入される。

定着ニップ部２７において、シートＰのトナー像担持面側が定着ベルト２０の外面に密着し、シートが定着ベルト２０と共に移動する。シートが定着ニップでの挟持搬送過程において、定着ヒータ１６からの熱が定着ベルト２０を介してシートＰに付与され、未定着トナー像ｔがシートＰ上に溶融定着される。定着ニップ部２７を通過したシートＰは定着ベルト２０から曲率分離され、定着排紙ローラ２６で排出される。

次に、上述した定着装置に内蔵された各部材に関して詳細に説明する。

尚、本実施例で示す温度推移はサブサーミスタ１８の検知温度推移であるが、定着ベルト２０の温度推移はサブサーミスタ１８と同様の傾向をもつため、サブサーミスタ１８の温度が安定的に維持されれば、定着ベルト２０の温度推移も安定する。

メインサーミスタ１９は、図３に示すように、定着ヒータ１６の裏面に接触するよう配置され、定着ヒータ１６の温度を検出する。そして、制御回路部（ＣＰＵ）２１は、定着ヒータ１６の温度が定着ヒータの目標温度（設定温度）となるように定着ヒータへの通電を制御する役割を果たしている。

サブサーミスタ１８は、図２，３に示すように、定着ベルト２０の内面に接触するよう配置され、定着ベルト２０の温度を検出する。そして、制御回路部（ＣＰＵ）２１は、詳細な動作は後述するが、サブサーミスタ１８により検知される定着ベルト２０の温度に基づき上述の目標温度の補正を行う役割も果たしている。

具体的には、サブサーミスタ１８用に設定された目標温度とその検出温度との差分温度に応じて、メインサーミスタ１９の目標温度の補正を行っている。従って、定着ベルト２０の温度はその変動が大きくならずに安定的に維持される。

定着ヒータ１６は、アルミナの基板１２ａと、この上に、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１０μｍ程度の厚さの膜状に塗布された抵抗発熱体Ｂを有している。さらに、定着ヒータは、さらに、この上に、耐圧ガラスによるガラスコートｇが施された、セラミックヒータとされている。

定着ヒータ１６はヒータホルダ１７に固定して支持される。更に、定着ベルト２０との接触面側の基板１２ａには摺動層として厚さ１０μｍ程度のポリイミド層が設けられている。このポリイミド層により、定着ベルト２０と定着ヒータ１６との摺擦抵抗を低減することで、駆動トルクの低減および定着ベルト１６内面の磨耗を防止している。

定着ベルト２０は、ステンレスを厚み３０μｍの円筒状に形成した円筒状の基材上に、厚み約３００μｍのシリコーンゴム層（弾性層）をリングコート法により形成されている。さらに、その上に、厚み２０μｍのＰＦＡ樹脂チューブ（最表面層）が被覆された構造となっている。

（定着装置の温調制御）
次に、制御回路部（ＣＰＵ）２１による定着装置の温調制御（ヒータへの通電制御）について説明する。

本例では、ヒータ１２の裏面に設置されたメインサーミスタ１９の温度検出結果を基に定着ベルトの温度制御を行っている。つまり、図６に示すように、メインサーミスタ１９の検知温度とその目標温度との偏差（温度差）に比例した電力を、ヒータ１２に印加する制御を行っている。ここで、この制御方式を比例制御方式と呼ぶが、制御方式としてはこのような方式に限らず、所謂ＰＩＤ制御方式等他の方式を採用可能である。

尚、ここで、本例で用いたトナーは、坪量が６４ｇ／ｍ^２のシートを用いる場合、後述する定着ベルトの温度が１８０℃以上となると、所謂ホットオフセットが発生してしまう。また、坪量が１０５ｇ／ｍ^２のシートを用いる場合、定着ベルトの温度が１６０℃以下となると、所謂コールドオフセットが発生し、画像品質が著しく損なわれてしまう。従って、定着ベルトの温度が上述した温度とならないように後述する温度制御を行っている。

次に、メインサーミスタ１９用に設定されている目標温度（設定温度）を補正する方法について説明する。

本例では、定着ベルトの裏面に接触するように設置されたサブサーミスタ１８の検知温度に応じて、メインサーミスタ１９用に設定されている目標温度（設定温度）の補正を行っている。つまり、サブサーミスタ１８の検知温度と、サブサーミスタ１８用に設定された目標温度との差分値に応じて、メインサーミスタ１９用の目標温度の補正を行っている。以下、フローチャートを用いて説明する。なお、メインサーミスタ１９用及びサブサーミスタ１８用の目標温度Ｔ２、Ｔ１は、記憶手段としての不揮発性のメモリに格納されており、制御回路部が必要に応じてこれらのデータを読み出す構成となっている。また、本例では、これらの目標温度Ｔ１、Ｔ２は、図７に示すようにペーパーモード毎に設定されており、これらの各データがメモリに格納されている。

図４は、補正手段としての制御回路部（ＣＰＵ）２１によるメインサーミスタ１９用の目標温度を補正するフローチャートである。

まず、複写モードの設定が行われる（Ａ２）。この複写モードの設定工程では、画像形成に用いられるシートの種類やサイズのシート設定が行われる。ここで、図７に示すようにシートの種類毎にペーパーモードが用意されており、以下、使用するシートが普通紙であると設定された場合について説明する。

そして、ペーパーモードが普通紙であると判断されると（Ａ２）、図７に示すペーパーモード毎に設定されていメインサーミスタ用の目標温度Ｔ２および、サブサーミスタ用の目標温度Ｔ１が設定さる（Ａ３）。

このように設定された目標温度Ｔ２に基づき、ヒータ１２への通電が開始される（Ａ４）。

その後、メインサーミスタの検知温度が１９０℃になると（Ａ５）、感光ドラム１０１上への画像形成が開始される（Ａ６）。この場合、メインサーミスタの検知温度が目標温度Ｔ２である２２０℃に達するタイミングでシートが定着ニップに達するように各種タイミングが設定されている。この時のサブサーミスタ１８の検知温度はほぼ目標温度Ｔ１と同じ１７０℃となる（図５の時刻ｔ０）。

制御回路部は、複写モードのシート設定からシートの搬送方向のサイズを読み出し、シートの搬送方向後端から１０ｍｍ上流側に離れた部分と接触した定着ベルト２０の部位の温度検出結果を抽出する。

そして、抽出されたサブサーミスタの温度検出結果と目標温度Ｔ１との差分温度Ｔｍｄを算出する（Ａ７）。

ここで、サブサーミスタからの出力を抽出するタイミングは、定着ベルト２０と目標温度Ｔ１とのずれを十分に反映させるため、シートの搬送方向中央部よりも後端寄りに近い部位を反映するタイミングとするのがより望ましい。

シートの後端が定着ニップを通過すると、図８に示すペーパーモード毎に設定される差分温度Ｔｍｄと補正温度Ｔｃｏｎとの関係を定めるテーブルから補正温度Ｔｃｏｎを決定する。そして、新しい目標温度Ｔ２をＴ２＋Ｔｃｏｎとなるように補正する（Ａ８）。

なお、本例では、この差分温度Ｔｍｄと補正温度Ｔｃｏｎとの関係を定めるテーブルデータは、上述したメモリに格納されており、制御回路部が必要に応じてデータを読み出す構成となっている。

本例では、シートの面内でのグロスの均一性を保証するために、目標温度Ｔ２の補正は、定着ニップにシートが無い期間で行っている。言い換えると、複数のシートに連続して画像形成を行う、先行シートが定着ニップを通過した後から、後続シートが定着ニップに到達する前までの期間に、目標温度Ｔ２の補正を行っている。

その後も、必要とされる枚数のシートへの画像形成が終了するまで、シートが定着ニップを通過する毎に、同様のフロ−に従って目標温度Ｔ２の補正が行われる。

従って、サブサーミスタ１８の温度推移、つまり、定着ベルト２０の温度を安定的に１７０℃に維持することができる。

ここで、Ａ３サイズのようにシートの搬送方向長さが４５０ｍｍ程度であれば、シートの搬送方向後端から１０ｍｍ上流側のシートの部分と接触した定着ベルト２０の検出温度に基づく制御により定着ベルト２０の温度推移は安定する。しかし、例えば、シートの搬送方向長さが１２００ｍｍ以上となるシートでは、上述の制御では定着ベルトの温度が多少変動する恐れがある。このような場合、搬送方向長さが４５０ｍｍを超えるシートに関しては、４５０ｍｍ周期でサブサーミスタ１８からの出力の抽出を行い、これら複数の抽出データに応じて目標温度Ｔ２の補正を行うとより好ましい。この場合、新たな目標温度Ｔ２へ切替えるタイミングにおいて若干のグロスむらが発生する恐れがあるが、ホットオフセットおよびコールドオフセットを防止することができる。

図５（ａ）は、坪量が６４ｇ／ｍ^２でありＡ３サイズであるシート（２０枚）に連続して定着処理を施す際（連続画像形成ジョブ）の、定着ヒータおよびサブサーミスタ１８の温度推移を示したものである。これを用いて、定着ベルトの温度変動が小さくなったことを説明する。

繰り返しになるが、ペーパーモードが普通紙モードであることから、目標温度Ｔ２が２２０℃、目標温度Ｔ１が１７０℃に設定され、目標温度Ｔ２を目標に通電が開始される。メインサーミスタ１９の検知温度が１９０℃になると、感光ドラム１０１上への画像形成が開始され、メインサーミスタの検知温度が２２０℃に達するタイミングでシートが定着ニップに達する。この時のサブサーミスタ１８の検知温度はほぼ目標温度Ｔ１と同じ１７０℃である（時刻ｔ０）。

その後、サブサーミスタ１８の出力のうち、シートの搬送方向後端から１０ｍｍ先端側の部分と接触した定着ベルト２０の部分の温度を抽出し、目標温度Ｔ１との差分温度Ｔｍｄを算出する。この時の差分温度は−１℃であり、図８のテーブルから補正温度Ｔｃｏｎは０℃となり、目標温度Ｔ２の補正は行われない。さらに、その後も、２枚目から５枚目のシートに対する定着処理の際の差分温度Ｔｍｄが何れも±２℃の範囲にあるので、補正は行われない（時刻ｔ０〜ｔ１の間）。

一方、６枚目のシートに対する定着処理の際には差分温度Ｔｍｄが＋４℃であったので、図８のテーブルから補正温度Ｔｃｏｎは−２℃となり、６枚目のシートが定着ニップを通過直後に目標温度Ｔ２は２１８℃に補正される（時刻ｔ１）。この補正により、７枚目のシートに対する定着処理の際にはサブサーミスタ１８の検知温度は、再び１７０℃近傍に維持される。

その後、７〜１５枚目のシートに対する定着処理の際の差分温度Ｔｍｄは、何れも±３℃の範囲にあるので補正は行われない（時刻ｔ１〜ｔ２の間）。

１６枚目のシートに対する定着処理の際の差分温度Ｔｍｄは＋４℃となり、補正温度Ｔｃｏｎは−２℃となるので、１６枚目のシートが定着ニップを通過後に第２目標温度Ｔ２は２１６℃に補正される（時刻ｔ２）。１７枚目のシートに対する定着処理の際にはサブサーミスタ１８の検知温度は、再び１７０℃近傍に維持される。

以後、２０枚目のシートへの画像形成が終了するまで同様の補正制御が行われ、サブサーミスタ１８の検知温度は１７０℃近傍に維持される。この時、ベルト表面温度は坪量が６４ｇ／ｍ^２のシートに於いてホットオフセットが発生する１８０℃を超えることが無かった。

次に、図５（ｂ）は坪量が１０５ｇ／ｍ^２でありＡ３サイズであるシート（２０枚）に連続して定着処理を施す際（連続画像形成ジョブ）の、定着ヒータおよびサブサーミスタ１８の温度推移を示したものである。この場合もペーパーモードは普通紙モードであるので、目標温度Ｔ２が２２０℃、目標温度Ｔ１が１７０に設定される。

メインサーミスタ１９の検知温度が２２０℃、サブサーミスタ１８の検知温度が１７０℃に達するタイミングで１枚目のシートが定着ニップに達する（時刻ｔ０）。

１枚目のシートに対する定着処理の際の差分温度Ｔｍｄは−５℃であり、図８のテーブルから補正温度Ｔｃｏｎは＋４℃となり、１枚目のシートが定着ニップを通過後に目標温度Ｔ２は２２４℃に補正される（時刻ｔ１）。

２枚目のシートに対する定着処理の際のサブサーミスタ１８の検知温度は、先程の目標温度Ｔ２の補正により、１枚目よりも１７０℃に近付く方向に推移する。この時の、差分温度Ｔｍｄは−３℃となり、図８のテーブルから補正温度Ｔｃｏｎは＋２℃となり、２枚目のシートが定着ニップを通過後に第２目標温度Ｔ２は２２６℃に補正される（時刻ｔ２）。

更に、３枚目のシートに対する定着処理の際のサブサーミスタ１８の検知温度は、先程の目標温度Ｔ２の補正により、サブサーミスタ１８の検知温度推移は２枚目よりも更に１７０℃に近付く方向に推移する。この時の、差分積算温度Ｔｍｄは−２℃となり、図８のテーブルから補正温度Ｔｃｏｎは０℃となり、目標温度Ｔ２の補正は行われない。

以後４枚目から１６枚目のシートに対する定着処理の際の差分温度Ｔｍｄは何れも±２℃の範囲にあるので補正は行われない（時刻ｔ２〜ｔ３の間）。

そして、１７枚目のシートに対する定着処理の際の差分温度Ｔｍｄは３℃であり、図８のテーブルから補正温度Ｔｃｏｎは−２℃となるので、１７枚目のシートが定着ニップを通過後に目標温度Ｔ２は２２４℃に補正される（時刻ｔ３）。この補正により、１８枚目のシートが定着ニップを通過する際のサブサーミスタ１８の検知温度は１７０℃近傍に維持される。

以後、２０枚目のシートへの画像形成が終了するまで、同様の補正制御が行われ、サブサーミスタ１８の検知温度は１７０℃近傍に維持される。この時、ベルトの表面温度は坪量が１０５ｇ／ｍ^２のシートに於いてコールドオフセットが発生する１６０℃を下回ることが無かった。

また、図５（ａ）、（ｂ）を用いて説明した連続画像形成ジョブ中において、グロスむらが発生することも無かった。これは、定着ヒータへの印加電力の制御を定着ヒータの温度を検知するメインサーミスタ１９で行うため、定着中に生じる定着ベルトの温度リップルを無視できる程度に小さくできたことに起因している。

つまり、本例の温度制御方式であれば、定着ヒータと定着ベルト間の温度差の違いによって発生するコールドオフセットやホットオフセットを防止しつつ、定着ベルトの温度リップルを低減することができた。

（比較例１）
ここで、図９に、特許文献１の温度制御方式を採用した場合の温度推移を示す。図の縦軸は温度を示しており、横軸は時間を示している。そして、実線は２種類のシート（坪量が６４ｇ／ｍ^２、１０５ｇ／ｍ^２）を使用した際の定着ベルトの温度推移を示しており、破線は定着ヒータの温度推移を示している。

先述した特許文献１では、ヒータ基板の裏面にサーミスタを設置し、このサーミスタの出力に基づいてヒータへの通電を制御する方式を採用している。

そのため、図９に示すように、ヒータの温度と定着ベルトの定着ニップにおける実際の温度には大きなズレが生じており、坪量（熱容量）の大きいシート（１０５ｇ／ｍ^２）の場合に顕著であることが分かる。

その結果、定着ベルトの温度が高過ぎる場合には所謂ホットオフセットが発生してしまい、定着ベルトの温度が低過ぎる場合には所謂コールドオフセットが発生してしまうことになる。つまり、定着不良の発生により定着後の画像品質が著しく損なわれてしまうことになる。

このように、定着ベルトの温度が大きくズレてしまうことから、ヒータの温度検出結果だけを基に温度制御を行うのは困難である。つまり、上述した実施例１のような目標温度の補正制御の有効性が確認された。

（比較例２）
次に、図１０に、特許文献２の温度制御方式を採用した場合の温度推移を示す。図の縦軸は温度を示しており、横軸は時間を示している。そして、実線が定着ベルトの温度推移を示しており、破線は定着ヒータの温度推移を示している。

先述した特許文献２では、定着ベルトの裏面と接触するようにサーミスタを設置し、このサーミスタの出力に基づいてヒータへの通電を制御する方式を採用している。

そのため、図１０に示すように、サーミスタの設置位置が定着ニップから離れていることから、定着時に定着ベルトがシートから熱を奪われることにより定着ベルトの温度変化（温度リップル）が大きくなっていることが分かる。

その結果、定着ベルトの温度が高過ぎる場合には所謂ホットオフセットが発生してしまい、定着ベルトの温度が低過ぎる場合には所謂コールドオフセットが発生してしまうことになる。つまり、定着不良の発生により定着後の画像品質が著しく損なわれてしまうことになる。

このように、定着ベルトの温度変化が大きくなってしまうと、定着ベルトの温度検出結果だけを基に温度制御を行うのは困難である。つまり、上述した実施例１のような目標温度の補正制御の有効性が確認された。

本例では、サブサーミスタからの出力を後述するタイミングで複数回抽出した結果を用いて、目標温度Ｔ２を補正している。つまり、本例は、このような点を除き、上述した実施例１と同様な構成であるので、これ以外の点についての詳細な説明を省略する。なお、後述する図１３は、定着ヒータと定着ベルトの温度推移を示したものであり、縦軸は温度、横軸は時間（時刻）を表している。

具体的には、本例では、シートの搬送方向中央部よりも後端寄りの領域と接触した定着ベルトの領域の温度を所定の時間間隔を置いて検出、抽出している。そして、本例では、このようにして得られた複数個の定着ベルトの温度情報を用いて、メインサーミスタ用の目標温度Ｔ２の補正を行っている。以下、詳述する。

図１１は、制御回路部２１によるメインサーミスタ用の目標温度Ｔ２を補正するフローチャートである。以下、複写モードの設定工程において設定されたシートが普通紙である場合について説明する。

複写モードのシート設定からペーパーモードが普通紙モードであることを判断し（Ｂ２）、図７に示すテーブルからメインサーミスタ１９用の目標温度Ｔ２および、サブサーミスタ用の目標温度Ｔ１が読み出されて設定される（Ｂ３）。

そして、設定された目標温度Ｔ２に基づき定着ヒータへの通電が開始される（Ｂ４）。

その後、メインサーミスタ１９の検知温度が１９０℃になると、感光ドラム１０１上への画像形成が開始される（Ｂ６）。この場合、メインサーミスタの検知温度が目標温度Ｔ２である２２０℃に達するタイミングでシートが定着ニップに達する。この時のサブサーミスタ１８の検知温度はほぼ目標温度Ｔ１と同じ１７０℃となる（図１３の時刻ｔ０）。シートの定着ニップへの搬送が開始されると、複写モードのシート設定からシートの搬送方向サイズを読み出す。

そして、シート搬送方向中央部と接触した定着ベルトの部位がサブサーミスタ１８位置に達するタイミングから、５０ｍｓｅｃ間隔で、５００ｍｓｅｃの期間に亘り、サブサーミスタ１８からの温度出力の抽出を行う。つまり、１枚のシートにつき定着ベルトの温度抽出が１０回行われる。さらに、抽出された複数個の温度データと目標温度Ｔ１との差分温度を積分した値である差分積算温度ＴｍＩを算出する（Ｂ７）。ここで、精度の良い温度制御のためには、シートの搬送方向中央部よりも搬送方向後端寄りの部分と接触した定着ベルトの部位の温度を抽出するのが望ましい。

シートの搬送方向後端が定着ニップを通過すると（Ｂ８）、図１２に示すペーパーモード毎に設定された差分積算温度ＴｍＩと補正温度Ｔｃｏｎとのテーブルから補正温度Ｔｃｏｎを読み出す。そして、新しい目標温度Ｔ２をＴ２−Ｔｃｏｎとなるように補正し、これを設定する。そして、この補正後の目標温度Ｔ２を用いて後続のシートに対する定着処理のための温調を開始する。

その後もシートが定着ニップを通過する毎に同様に、目標温度Ｔ２を補正し、上記制御を行うことで、サブサーミスタ１８の温度推移、つまり、定着ベルト２０の温度を安定的に１７０℃に維持することができる。

次に、坪量が６４ｇ／ｍ^２のシート（Ａ３サイズの普通紙）に連続して画像形成（定着処理）を行う場合の、温度推移について図１３を用いて説明する。この連続画像形成ジョブでは２０枚のシートに画像が形成される。

上述したように、目標温度Ｔ２は２２０℃、目標温度Ｔ１は１７０℃に設定され、目標温度Ｔ２となるようにヒータへの通電が開始される。

メインサーミスタ１９の検知温度が１９０℃になると、感光ドラム１０１上への画像形成が開始され、メインサーミスタの検知温度が２２０℃に達するタイミングでシートが定着ニップに達する。この時のサブサーミスタ１８の検知温度はほぼ目標温度Ｔ１と同じ１７０℃である（時刻ｔ０）。

その後、サブサーミスタ１８が定着ベルトの温度を検知し、目標温度Ｔ１との差分温度を積分した温度である差分積算温度ＴｍＩを算出する。この時の差分積算温度は−１３℃であり、図１２の差分積算温度ＴｍＩと補正温度Ｔｃｏｎとのテーブルから補正温度Ｔｃｏｎは０℃となり、目標温度Ｔ２の補正は行われない。

その後の２枚目から５枚目のシートに対する定着処理の際の差分積算温度は何れも±１５℃の範囲にあるので、同様に補正は行われなかった（時刻ｔ０〜ｔ１の間）。

６枚目のシートに対する定着処理の際には差分積算温度ＴｍＩは１８℃となり、図１２のテーブルから補正温度Ｔｃｏｎは−２℃となり、６枚目のシートが定着ニップを通過後に目標温度Ｔ２は２１８℃に補正される（時刻ｔ１）。この補正により、７枚目のシートが定着ニップに到達する前の時点で、サブサーミスタ１８の検知温度は再び、１７０℃近傍に維持される。

その後は、７〜１５枚目のシートに対する定着処理の際の差分積算温度は、何れも±１５℃の範囲にあるので補正は行われない（時刻ｔ１〜ｔ２の間）。

１６枚目のシートに対する定着処理の際には差分積算温度ＴｍＩは１８℃となり、補正温度Ｔｃｏｎは−２℃となるので、１６枚目のシートが定着ニップを通過後に目標温度Ｔ２は２１６℃に補正される（時刻ｔ２）。従って、１７枚目のシートが定着ニップに到達する前の時点で、サブサーミスタ１８の検知温度は再び、１７０℃近傍に維持される。

以後、２０枚目のシートへの画像形成が終了するまで同様の補正制御が行われ。サブサーミスタ１８の検知温度は１７０℃近傍に安定的に維持される。この時、ベルト表面温度は坪量が６４ｇ／ｍ^２のシートに於いてホットオフセットが発生する１８０℃を超えることが無かった。

また、坪量が６４ｇ／ｃｍ２および１０５ｇ／ｃｍ２のシートを連続して通紙した際にはグロスむらの発生はほとんど無かった。

これは、定着ヒータへの印加電力の制御を定着ヒータの温度を検知するメインサーミスタ１９で行ったために、連続画像形成ジョブ中における温度リップルが数度程度と非常に小さいことに起因している。

このように、定着ベルト２０の温度検出結果を複数個用いることで、実施例１の構成に比して、定着ベルトの温度リップルをより小さくすることができ、より安定的に定着ベルトの温度を維持することができる。

（変形例）
以上、本発明の適用例として２つの実施例について説明を行ったが、本発明はこれらの実施例の構成にのみ限定されず、本発明の思想の範囲内において種々の構成を変更可能である。

例えば、定着装置の温度制御を行う際の、各種目標温度は使用するトナーの特性などにより適宜決定すれば良く、上述の例に限定されるものでは無い。

そして、サブサーミスタからの定着ベルトの温度検出結果の抽出タイミング（サンプリングタイミング）や、抽出間隔（サンプリング間隔）についても、上述の例に限定されるものではない。但し、定着ベルトの温度低下状況を正確に反映させて温度制御をより適切に行うためには、上述した実施例１、２で説明した例がより望ましい。

また、上記実施例においては、サブサーミスタが定着ベルトの内面と接触配置された例を説明したがこれに限らず、定着ベルトの表面の温度を検出する方式や、定着ベルトの温度を非接触に検出する方式を採用しても構わない。なお、非接触式の温度センサとしては、定着ベルトからの放射熱を検出するものを用いると良い。

さらに、上述の実施例では、画像加熱装置の例として、シート上の未定着トナー像を加熱、加圧することにより定着する定着装置を説明したが、このような例だけに限られない。例えば、シートに定着されたトナー像を加熱、加圧することにより画像の光沢度を向上させる光沢向上装置のような装置にも本発明を同様に適用することが可能である。

定着装置の概略断面図である。 画像形成装置の概略断面図である。 定着装置を概略斜視図である。 実施例１の目標温度を補正する制御のフローチャートを説明する図である。 定着ベルトと定着ヒータの温度推移を示す図であり、（ａ）は６４ｇ／ｍ^２のシートを用いた場合、（ｂ）は１０５ｇ／ｍ^２のシートを用いた場合である。 温度制御方式を説明する図である。 シートの種類と目標温度Ｔ１、Ｔ２との関係を示すテーブルである。 差分温度と補正温度との関係を示すテーブルである。 比較例１における定着ベルトと定着ヒータの温度推移を示す図である。 比較例２における定着ベルトと定着ヒータの温度推移を示す図である。 実施例２の目標温度を補正する制御のフローチャートを説明する図である。 実施例２の差分積算温度と補正温度との関係を示すテーブルである。 実施例２における定着ベルトと定着ヒータの温度推移を示す図である。

符号の説明

１６ 定着ヒータ
１７ ヒータホルダ
１８ サブサーミスタ
１９ メインサーミスタ
２０ 定着ベルト
２１ 制御回路部
２２ 加圧ローラ
２３ 入口ガイド
２６ 定着排紙ローラ
２７ 定着ニップ部
２８ ヒータ駆動回路部
４５ センサ
１００ 定着装置
１０１ 感光ドラム
１０２ 帯電装置
１０３ レーザー
１０４ 現像器
１０５ 中間転写ドラム
１０６ 転写ローラ
１０７ クリーナ
１０８ クリーナ

Claims (3)

1. シート上のトナー像をニップ部にて加熱するエンドレスベルトと、
   このベルトをニップ部にてその裏面から加熱するヒータと、
   このヒータの加熱面とは反対側に設けられヒータの温度を検出するヒータ温度センサと、
   このヒータ温度センサの出力に応じてヒータが設定温度となるようにヒータへの通電を制御する制御手段と、ベルトの温度を検出するベルト温度センサと、
   このベルト温度センサの出力に応じて設定温度を補正する補正手段と、を有し、
   複数のシートに連続して画像加熱処理を行うとき、シートと接触したベルトの領域の温度検出結果を用いて設定温度の補正を行うとともに後続のシートに対する画像加熱処理の際にこの補正された設定温度を用いてヒータへの通電制御を行うことを特徴とする画像加熱装置。
2. 上記補正手段はシートの搬送方向中央よりも後端寄りの部分と接触した上記ベルトの領域の温度検出結果を用いて設定温度の補正を行うことを特徴とする請求項１の画像加熱装置。
3. 上記ベルト温度センサは、上記ニップ部とは異なる位置で、上記装置で使用し得る最小幅のシートと接触した上記ベルトの領域の温度を検出するように設けられていることを特徴とする請求項１又は２の画像加熱装置。

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