JP2012083454A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着装置の温度変化に応じて良好な定着性を確保する。
【解決手段】熱源２６を有する加熱ローラ２３と、金属芯金２９の外周に弾性層３０を有する定着ローラ２２と、加熱ローラ２３と定着ローラ２２との間に張架される無端状の定着ベルト２４と、定着ベルト２４の外周側に配設される加圧ローラ２１と、を有し、定着ローラ２２と加圧ローラ２１との圧接によって形成される定着ベルト２４と加圧ローラ２１とのニップ部に未定着トナー像を担持した用紙を通紙して加熱定着を行う定着装置２０を有する画像形成装置において、定着ローラ２２の芯金２９の温度を検知する芯金温度検知部材３３と、加熱ローラ２３の温度を制御する加熱ローラ制御部と、を有し、加熱ローラ制御部は、芯金温度検知部材３３の検知温度に基づいて、加熱ローラの温度を制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像形成装置に関する。さらに詳述すると、像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置を備えた画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機等の電子写真式画像形成装置においては、像担持体上に形成した静電潜像を現像装置で現像し、そのトナー像を転写材（用紙、記録媒体ともいう）上に転写し、定着装置によって定着して画像形成を行っている。

定着装置としては、様々な方式のものが提案されており、所定の温度に維持された加熱ローラと、加熱ローラに圧接する加圧ローラとを備え、加圧ローラと加熱ローラとの圧接によって形成されたニップ部により、未定着トナー像を担持した転写材を挟持搬送しつつ加熱し、定着させるローラ定着方式が知られている。

また、加圧ローラに対向配置される定着ローラと、定着ローラと加熱ローラとの間に張架される無端状の定着ベルトとを備え、加圧ローラと定着ベルトとの圧接によって形成されたニップ部にて、定着ベルトを介して加熱ローラの熱を転写材に与えることで、未定着トナー像を転写材に加圧し、定着させるベルト定着方式が知られている。

このようなローラ定着方式やベルト定着方式のように、ニップ部に転写材を導入して、転写材に加熱加圧処理を行う定着装置では、定着ローラや加熱ローラ等の構成部材の温度状態によって、転写材上のトナーの定着性に差が生じることが知られている。

例えば、ベルト定着方式では、定着ローラを回転させることで、定着ベルトを従動回転させつつ、転写材をニップ部に挟持搬送させているが、定着ローラの回転駆動に伴って、加熱された定着ベルトの熱が定着ローラに伝わることによって、定着ローラの温度が上昇して、ゴム材等で形成された定着ローラは、ゴム材が熱膨張し、その外径が大きくなる。

ここで、定着ローラを一定の回転数で駆動させていた場合には、上述のように定着ローラが高温になるにつれて外径が大きくなることで、ニップ幅、食い込み量が増加し、その結果、用紙上のトナーの定着性が良化する。これは、ローラ定着方式においても同様であり、装置の駆動に伴い、定着ローラの外径が大きくなることから、ニップ幅、食い込み量が増加し、定着性が良化する。

また、特に、高速処理がされるカラー画像形成装置に用いるのに好適なベルト定着方式の定着装置においては、熱源を有さず、ゴム層の厚い定着ローラを用いるため、定着装置の定着性の変化が顕著となる。このような定着装置において、定着が良好に行われる動作安定時に定着設定温度を決めてしまうと、電源投入直後に印刷を行う場合等において、良好な定着性が得られず、定着不良（画像不具合）が発生することになってしまう。

このような電源投入直後における定着不良についての問題に対し、特許文献１には、用紙の温度を検出し、定着設定温度にフィードバック制御を行う画像形成装置が開示されている。また、特許文献２には、定着ニップ部近傍に環境センサを設置し、この出力を元に、加圧脱圧機構部で食い込み量を調整する制御を行う画像形成装置が開示されている。

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、搬送パスで用紙温度を検出することによって、定着ローラの暖まり方を予測し、定着設定温度を決めているため、用紙の暖まり方で定着性が変わってしまう等の誤差が生じやすいという問題がある。このため、本来検出したい対象に対して、高い精度で検出できないという問題がある。

また、特許文献２に記載の技術では、必ずしも環境センサの出力と定着ローラの暖まり方が同じとは限らない為、高い精度で検出できないという欠点がある。また、環境センサと加圧ローラに付けたセンサとを用いてフィードバックする制御についても開示されているが、同様に十分な精度が確保できないという問題があり、また、制御が複雑化するという問題もある。

そこで本発明は、定着ローラの芯金の温度に基づいて、定着ローラの加熱状態を正確に推定して、加熱ローラ温度を制御することにより、定着装置の温度変化に応じて、必要十分な定着性を確保できる画像形成装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、請求項１に記載の画像形成装置は、熱源を有する加熱ローラと、金属芯金の外周に弾性層を有する定着ローラと、加熱ローラと定着ローラとの間に張架される無端状の定着ベルトと、定着ベルトの外周側に配設される加圧ローラと、を有し、定着ローラと加圧ローラとの圧接によって形成される定着ベルトと加圧ローラとのニップ部に未定着トナー像を担持した用紙を通紙して加熱定着を行う定着装置を有する画像形成装置において、定着ローラの芯金の温度を検知する芯金温度検知部材と、加熱ローラの温度を制御する加熱ローラ制御部と、を有し、加熱ローラ制御部は、芯金温度検知部材の検知温度に基づいて、加熱ローラの温度を制御するものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、加熱ローラの温度を検知する加熱ローラ温度検知部材を有し、加熱ローラ制御部は、芯金温度検知部材および加熱ローラ温度検知部材の検知温度に基づいて、加熱ローラの温度を制御するものである。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、定着ローラの表面温度を検知する定着ローラ表面温度検知部材を有し、加熱ローラ制御部は、芯金温度検知部材および定着ローラ表面温度検知部材の検知温度に基づいて、加熱ローラの温度を制御するものである。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、加熱ローラ制御部は、芯金温度検知部材の検知温度が所定温度Ａより低い場合に、加熱ローラの温度を基準温度より上げるものである。

また、請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の画像形成装置において、加熱ローラ制御部は、芯金温度検知部材および加熱ローラ温度検知部材の検知温度の平均値が所定温度Ｂより低い場合に、加熱ローラの温度を基準温度より上げるものである。

また、請求項６に記載の発明は、請求項３に記載の画像形成装置において、加熱ローラ対制御部は、芯金温度検知部材および定着ローラ表面温度検知部材の検知温度の平均値が所定温度Ｂより低い場合に、加熱ローラの温度を基準温度より上げるものである。

また、請求項７に記載の発明は、請求項４から６までのいずれかに記載の画像形成装置において、加熱ローラ制御部は、芯金温度検知部材の検知温度が所定温度Ｃより高い場合に、加熱ローラの温度を下げるものである。

また、請求項８に記載の発明は、請求項４から７までのいずれかに記載の画像形成装置において、加熱ローラ制御部は、用紙がニップ部を連続して通紙される場合において、通紙枚数の増加に応じて、増加または減少させた加熱ローラの温度を基準温度に戻していくものである。

また、請求項９に記載の発明は、請求項４から８までのいずれかに記載の画像形成装置において、芯金温度検知部材の温度が所定温度Ａよりも低い温度である所定温度Ｄよりも低い場合に画像形成動作を停止するものである。

本発明によれば、熱源を有さず、ゴム層の厚い定着ローラにおいても、定着ローラの芯金の温度に基づいて、定着ローラの加熱状態（すなわち、外径）を正確に推定して、加熱ローラ温度を制御することで、所望の定着性を得るように定着設定温度をコントロールすることができる。

本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 定着装置の概略構成図の一例である。 芯金温度と定着性との関係を示すグラフの一例である。 加熱ローラ温度制御処理の一例を示すフローチャートである。 芯金温度および加熱ローラ温度の平均温度と定着性との関係を示すグラフの一例である。 加熱ローラ温度制御処理の他の例を示すフローチャートである。 芯金温度および定着ローラ表面温度の平均温度と定着性との関係を示すグラフの一例である。 加熱ローラ温度制御処理の他の例を示すフローチャートである。 加熱ローラ温度制御処理の他の例を示すフローチャートである。

［第１の実施形態］
以下、本発明に係る構成を図１から図９に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。

（画像形成装置の構成）
図１は、画像形成装置本体１内に配置された作像装置（画像形成部）２と、定着装置２０とを有する画像形成装置の概略構成図である。図１に示した作像装置２は、ドラム状の感光体として構成された第１〜第４の像担持体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋを有し、各像担持体上にイエロートナー像、シアントナー像、マゼンタトナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成される。第１〜第４の像担持体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋに対向して中間転写ベルト４が配置され、この中間転写ベルト４は、支持ローラ５，６，７，８に巻き掛けられて矢印方向に回転駆動される。

本実施形態の画像形成装置は、フルカラーモードとモノクロモードを含む複数の印刷モードを有しており、フルカラーモードが選択された際、第１の像担持体３Ｙが図１における時計方向に回転駆動され、このとき帯電ローラ９によって第１の像担持体３Ｙが所定の極性に帯電され、次いでその帯電面に、レーザ書き込みユニット１０から出射する光変調されたレーザビームが照射される。これによって第１の像担持体３Ｙに静電潜像が形成され、その静電潜像が現像装置１１によってイエロートナー像として可視像化される。

中間転写ベルト４を挟んで、第１の像担持体３Ｙと反対側に一次転写ローラ１２が配置され、この一次転写ローラ１２に転写電圧が印加されることにより、第１の像担持体３Ｙ上のトナー像が、矢印方向に走行する中間転写ベルト４上に一次転写される。トナー像転写後の第１の像担持体３Ｙ上に付着する転写残トナーはクリーニング装置１３によって除去される。

同様に第２〜第４の像担持体３Ｃ，３Ｍ，３Ｋ上にシアントナー像、マゼンタトナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成され、これらのトナー像がイエロートナー像の転写された中間転写ベルト４上に順次重ねて一次転写され、中間転写ベルト４上にフルカラートナー像が形成される。

また、図１に示すように、画像形成装置本体１内の下部には、例えば転写紙（記録材）Ｐを収容した給紙カセット１４と、給紙ローラ１５を有する給紙装置が配置され、給紙ローラ１５の回転によって最上位の転写紙Ｐが矢印方向に送り出される。送り出された転写紙Ｐは、レジストローラ対１６によって、所定のタイミングで、支持ローラ５に巻き掛けられた中間転写ベルト４の部分と、これに対置された二次転写ローラ１７との間に給送される。このとき、二次転写ローラ１７には所定の転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト４上の重ねトナー像が転写紙Ｐに二次転写される。

トナー像を二次転写された転写紙Ｐは、さらに上方に搬送されて定着装置２０を通り、このとき転写紙上のトナー像が熱と圧力の作用により定着される。定着装置２０を通過した転写紙Ｐは、排紙ローラ対２７を介して画像形成装置本体１の上部の排紙部１８に排出される。定着ローラ２２、加圧ローラ２１、および加熱ローラ２３は、定着装置２０の筐体の長手方向に回転可能に軸支され、駆動手段、熱源等は、定着装置２０の筐体に固定保持されている。また、トナー像転写後の中間転写ベルト４上に付着する転写残トナーはクリーニング装置１９によって除去される。

また、制御部（図示せず）は、画像形成装置全体の制御を司るＣＰＵと、ＣＰＵが実行するプログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭと、各種データ等を一時格納するＲＡＭと、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための書き換え可能な不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）等を備えている。なお、以下の説明では、制御部のうち加熱ローラ２３の熱源２６を制御して、加熱ローラ２３の温度制御を行う制御ブロックを特に、加熱ローラ制御部と呼ぶ。また、装置各部を駆動する駆動手段を備え、駆動手段は、制御部からの制御信号に応じて、像担持体、定着ローラ等を回転駆動させる。

（定着装置の構成）
次に、定着装置２０について説明する。図２は、ベルト定着方式である定着装置２０の断面図を示しており、熱源２６を有する加熱ローラ２３と、金属芯金２９の外周に弾性層３０を有する定着ローラ２２と、加熱ローラ２３と定着ローラ２２との間に張架される無端状の定着ベルト２４と、定着ベルト２４の外周側に配設される加圧ローラ２１と、加圧ローラ２１の加圧脱圧を駆動制御する圧接量制御手段３４と、を有し、定着ローラ２２と加圧ローラ２１との圧接によって形成される定着ベルト２４と加圧ローラ２１とのニップ部に未定着トナー像を担持した用紙を通紙して加熱定着を行うものである。なお、定着ローラ２２、加圧ローラ２１及び加熱ローラ２３は、定着装置２０の不図示の筐体の長手方向に回転可能に軸支され、各ローラの駆動手段、熱源等は、筐体に固定保持されている。

定着ベルト２４は、定着ローラ２２と加熱ローラ２３の周囲に掛けまわされ、テンションローラ２５で張力を与え、加熱ローラ２３、定着ローラ２２に密着している。このように構成した定着ベルト２４に、定着ローラ２２に対応する箇所に加圧ローラ２１を押し当てることで、定着ニップを構成する。

また、定着ベルト２４は、例えば、厚さ９０μｍの耐熱樹脂の無端フィルムであるＰＩベルトで構成され、表層には、ＰＦＡ（４フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）などのオフセット防止剤がコーティングされている。

加熱ローラ２３の中空内には、熱源２６が設けられているが、定着ローラ２２は、熱源を有しておらず、金属（鉄やアルミ）などの剛性の高い芯材（芯金２９）を、シリコーンゴムなどの厚い弾性層３０で覆ったものである。なお、熱源２６としては、ハロゲンヒーターや赤外線ヒーター、その他の熱抵抗を用いることができる。また、加圧ローラ２１の内側にも、熱源が設けられることが好ましい。

定着ローラ２２と加圧ローラ２１とは、対向して配置されるゴムローラであり、加圧ローラ２１が定着ベルト２４を介して定着ローラ２２の中心方向に加圧されることにより、加圧ローラ２１と定着ベルト２４との間でニップ部が形成される。

また、駆動手段は、モータと減速ギア列を備えて、定着ローラ２２にギア接続され、図２に示す矢印方向に回転駆動すると、定着ローラ２２が矢印方向に回転する。定着ローラ２２の回転により、定着ローラ２２に圧接する加圧ローラ２１および定着ベルト２４が同速で矢印方向に回転する。

そして、加熱ローラ２３の中空内に配設された熱源２６からの熱が、加熱ローラ２３を介して定着ベルト２４に伝わり、定着ベルト２４が加熱され、加圧ローラ２１と定着ベルト２４の互いの逆回転により、用紙のトナー像をニップ部で加熱溶融させながら、搬送される。

なお、テンションローラ２５は、加熱ローラ２３と定着ローラ２２に掛けられた定着ベルト２４のほぼ中間位置に設けられ、ベルトループの外側から図示しないスプリングなどの押し付け部材で加圧されている。テンションローラ２５は、芯材に金属（例えば、円筒形のアルミ管）などの剛性の高い材料を使用し、表層を耐熱フェルトやシリコーンゴムなどのある程度の弾性を有した材料で覆っている。なお、テンションローラ２５は、定着ベルト２４の内側から当てても良い。

次に、温度検知手段としてのサーミスタについて説明する。本実施形態に係る画像形成装置の定着装置２０には、サーミスタが３つ備えられている。先ず、サーミスタ（第１のサーミスタ、加熱ローラ温度検知部材とも呼ぶ）３１は、定着ベルト２４の外側で且つ加熱ローラ表面部分に配置され、接触している定着ベルト２４の温度を検知することで、定着ベルト２４を介した加熱ローラ２３の温度を検知している。

また、サーミスタ（第２のサーミスタ、定着ローラ表面温度検知部材とも呼ぶ）３２は、定着ベルト２４の外側で且つ定着ローラ表面部分に配置され、定着ベルト２４を介した、定着ローラ温度を検知している。さらに、サーミスタ（第３のサーミスタ、芯金温度検知部材とも呼ぶ）３３が、定着ローラ２２の芯金部分に配置され、定着ローラ２２の芯金２９の温度を検知している。

各サーミスタ３１〜３３で検知される温度信号は、制御部に送出され、これを受けた制御部は、当該温度信号に基づいて、定着ベルト２４が定着を良好に行える定着可能温度を維持するように、熱源（ヒータランプ）２６のオン／オフを制御するものである。

本実施形態に係る定着装置２０は、後述のように、これら３つのサーミスタの出力を用いて、加熱ローラ２３の制御温度を決定するものであり、例えば、環境温度が低い状態からの立上直後や、連続通紙時における制御温度を変化させることにより、常に安定した定着画質を得ることができるものである。

上記構成の定着装置２０によれば、トナー像を形成された用紙は、定着ベルト２４の用紙搬送方向の上流側に配された定着前ガイド（図示せず）から、図２に示す矢印方向に搬送され、用紙のトナー像がニップ部で加熱溶融されることによって、トナー像が定着される。その後、用紙は、分離板２８により分離され、用紙搬送方向下流側に配された排紙ローラ対２７により、排紙部１８に排出される。

（画像形成装置の制御）
画像形成装置の制御部は、第３のサーミスタ３３の検知温度（芯金温度ともいう）に基づいて、定着ローラ２２の蓄熱レベルによらず、ある一定以上の定着性が確保できるように加熱ローラ２３の温度を制御するものである。なお、加熱ローラ２３の温度制御は、画像形成装置の印刷動作時（すなわち、印刷ジョブを受けた通紙開始時から画像形成動作の終了時まで）に常時なされることが好ましい。

具体的には、例えば、第３のサーミスタ３３の検知温度と加熱ローラ温度補正量との対応関係を示す加熱ローラ温度補正テーブルにより、加熱ローラ温度を補正制御するものである。表１に加熱ローラ温度補正テーブルの一例を示す。この加熱ローラ温度補正テーブルは、芯金温度が５５℃以下の場合に、所定の基準加熱ローラ温度に対して所定の温度（例えば、５℃）上げる補正を行うものである。なお、加熱ローラ温度補正テーブルは、ＲＯＭ等に予め記憶させておくものであればよく、また、芯金温度に応じて、段階的に複数の補正量との関係を規定するものであっても良い。

図３は、芯金温度（℃）と定着性（定着性ランク）との関係を示すグラフの一例である。図３に示すように、定着装置における定着性は、芯金温度が低いと定着性は悪く、芯金温度が上昇するにつれ、定着性は良化する傾向にある。これは芯金温度の上昇に伴い、定着ローラ２２が熱膨張し、ニップ幅が広くなるため、トナーに与える熱量が大きくなるためである。

本実施形態では、定着性の評価基準として、定着性ランクを５段階で評価している。また、ランク４以上を良好（許容定着性内）と判断し、ランク５を最良（目標定着性）とし、数字が小さくなるに従って、定着性が悪いことを意味している。定着性ランクは、要求される印刷品質等に応じて適宜決定されるものであれば良い。例えば、芯金温度が２５℃程度の場合は、定着性はランク２程度であるが、定着ローラ２２が加熱されローラが蓄熱すると、定着性は良化することを示している。

図３に示される定着性が狙いの定着性（目標定着性）であり、目標定着性となるように各種用紙の設定温度（基準温度）が決定される。また、記録材が分離板等により擦れることで生じる画像不具合や、ジャムの発生がなく、かつ、十分な定着性が確保できる範囲は、図３の網掛け領域の範囲（許容定着性、ランク４以上）となる。そこで、加熱ローラ制御部は、加熱ローラ温度を調整することで、芯金温度が許容定着性の範囲に収まるようにコントロールするものである。

図４は、加熱ローラ制御部が実行する加熱ローラ温度制御方法の一例を示すフローチャートである。先ず、第３サーミスタ３３により芯金温度Ｔｓを検知する（Ｓ１０）。次に、検知した芯金温度Ｔｓが規定温度Ａ（所定温度Ａ、例えば、５５℃）以上であるか否かを判断する（Ｓ１１）。規定温度Ａ以上の場合（Ｓ１１：Ｙｅｓ）は、許容定着性内にあるので、加熱ローラ設定温度の変更は行わない（Ｓ１２）。これに対し、規定温度Ａに満たない場合（Ｓ１１：ＮＯ）は、芯金温度と加熱ローラ温度との補正テーブル（表１）に基づいて、加熱ローラ設定温度を上げる補正（表１の例では、５℃）をし、目標定着性に近づけるようにする（Ｓ１３）。なお、検知した芯金温度Ｔｓに応じて、異なる補正量を補正するようにしても良いのは勿論である。

以上説明した画像形成装置によれば、簡単な装置構成により、熱源を有さず、ゴム層の厚い定着ローラ２２においても、定着ローラ２２の芯金の温度に基づいて、定着ローラ２２の加熱状態（すなわち、外径）を正確に推定して、加熱ローラ温度を制御することで、所望の定着性を得るように定着設定温度をコントロールすることができる。例えば、電源投入直後のように、定着ローラ２２が十分に加熱されていない状態であっても、定着不良を起こさせない状態を作り出すことができる。

以下、本発明に係る画像形成装置のその他の実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同様の点についての説明は省略する。

［第２の実施形態］
図３に示すように、加熱ローラ２３の温度補正に際し、第３のサーミスタ３３のみを用いる場合、加熱時の芯金温度の上昇に対する定着性の変化が急激である。そこで、加熱ローラ制御部は、第３のサーミスタ３３による検知温度（芯金温度）に加えて、第１のサーミスタ３１による検知温度（加熱ローラ上の定着ベルト表面の温度、加熱温度ともいう）も併せて用いて、定着ローラ２２の蓄熱レベルによらず、ある一定以上の定着性が確保できるように加熱ローラ２３の温度を制御するものである。例えば、第１のサーミスタ３１と第３のサーミスタ３３との平均温度を用いて、定着ローラゴム層内部の蓄熱レベルを類推し、最適な定着性を検出するものである。

本実施形態では、第３のサーミスタ３３および第１のサーミスタ３１の検知温度の平均値と加熱ローラ温度補正量との対応関係を示す加熱ローラ温度補正テーブルにより、加熱ローラ温度を制御する。表２に加熱ローラ温度補正テーブルの一例を示す。この加熱ローラ温度補正テーブルは、平均温度が１０５℃以下の場合に、基準加熱ローラ温度に対して所定の温度（例えば、５℃）上げる補正を行うものである。

図５は、芯金温度および加熱温度の平均温度（℃）と定着性（定着性ランク）との関係を示すグラフの一例である。本実施形態でも、図３と同様に、図５に示す目標定着性に近づけるべく、補正テーブルに基づく補正量にて加熱ローラ温度を補正し制御するものである。

図６は、加熱ローラ制御部が実行する加熱ローラ温度制御方法の一例を示すフローチャートである。先ず、第３サーミスタ３３により芯金温度Ｔｓを、第１サーミスタ３１により加熱温度Ｔｐをそれぞれ検知する（Ｓ２０）。次に、検知した芯金温度Ｔｓおよび加熱温度Ｔｐの平均値が規定温度Ｂ（所定温度Ｂ、例えば、１０５℃）以上であるか否かを判断する（Ｓ２１）。規定温度Ｂ以上の場合（Ｓ２１：Ｙｅｓ）は、許容定着性内にあるので加熱ローラ設定温度の変更は行わない（Ｓ２２）。これに対し、規定温度Ｂに満たない場合（Ｓ２１：ＮＯ）は、芯金温度と加熱ローラ温度との補正テーブル（表２）に基づいて、加熱ローラ設定温度を上げる補正（表２の例では、５℃）をし、目標定着性に近づけるようにする（Ｓ２３）。

以上説明した画像形成装置によれば、２つのサーミスタの検知温度を用いて、すなわち、定着ローラ２２の芯金の温度と加熱ローラ２３の温度に基づいて、定着ローラ２２の加熱状態を正確に推定して、加熱ローラ温度を制御することで、所定の定着性を得るように定着設定温度をコントロールすることができるので、定着不良が発生しない安定した画質を得ることができる。

［第３の実施形態］
また、加熱ローラ制御部は、第３のサーミスタ３３による検知温度（芯金温度）に加えて、第２のサーミスタ３２による検知温度（定着ローラ表面温度ともいう）も併せて用いて、定着ローラ２２の蓄熱レベルによらず、ある一定以上の定着性が確保できるように加熱ローラ２３の温度を制御するものである。第２のサーミスタ３２は定着ベルト２４を介した定着ローラ上に配置しているため、第３のサーミスタ３３第２のサーミスタ３２の温度を検知し、その平均値を算出することで、定着ローラゴム層内部の蓄熱レベルを類推し最適な定着性を検出するものである。

本実施形態では、第３のサーミスタ３３および第２のサーミスタ３２の検知温度の平均値と加熱ローラ温度補正量との対応関係を示す加熱ローラ温度補正テーブルにより、加熱ローラ温度を制御する。表３に加熱ローラ温度補正テーブルの一例を示す。この加熱ローラ温度補正テーブルは、平均温度が１０５℃以下の場合に、基準加熱ローラ温度に対して所定の温度（例えば、５℃）上げる補正を行うものである。

図７は、芯金温度および定着ローラ表面温度の平均温度（℃）と定着性（定着性ランク）との関係を示すグラフの一例である。本実施形態でも、図４および図６と同様に、図７に示す目標定着性に近づけるべく、補正テーブルに基づく補正量にて加熱ローラ温度を補正し制御するものである。

図８は、加熱ローラ制御部が実行する加熱ローラ温度制御方法の一例を示すフローチャートである。先ず、第３サーミスタ３３により定着ローラ芯金温度Ｔｓを、第２サーミスタ３２により定着ローラ表面温度Ｔｍをそれぞれ検知する（Ｓ３０）。次に、検知した芯金温度Ｔｓおよび定着ローラ表面温度Ｔｍの平均値が規定温度Ｂ（例えば、１０５℃）以上であるか否かを判断する（Ｓ３１）。規定温度Ｂ以上の場合（Ｓ３１：Ｙｅｓ）は、許容定着性内にあるので加熱ローラ設定温度の変更は行わない（Ｓ３２）。これに対し、規定温度Ｂに満たない場合（Ｓ３１：ＮＯ）は、芯金温度と加熱ローラ温度との補正テーブル（表３）に基づいて、加熱ローラ設定温度を上げる補正（表２の例では、５℃）をし、目標定着性に近づけるようにする（Ｓ３３）。

以上説明した画像形成装置によれば、２つのサーミスタの検知温度を用いて、すなわち、定着ローラ２２の芯金の温度と定着ローラ２２の表面温度に基づいて、定着ローラ２２の加熱状態を正確に推定して、加熱ローラ温度を制御することで、所定の定着性を得るように定着設定温度をコントロールすることができるので、定着不良が発生しない安定した画質を得ることができる。また、定着ローラ２２が停止している状態で、放熱している間も、正確に定着ローラ上の表面温度を検出しているため、長時間にわたり画像形成装置が休止状態から復帰した直後でも正確に定着ローラ２２の蓄熱レベルを検知することが可能となる。

［その他の実施形態］
ここで、図３に示したように、芯金温度が規定温度Ａ以上の場合、定着性ランクは、許容定着性内に収まるが、連続通紙によって、定着ローラ２２が十分に蓄熱した場合や、厚紙等の比較的設定温度を高い印刷が事前に実施されており、芯金温度が十分に高い状態では、定着ローラ２２の蓄熱レベルが通常印刷時よりも大きい場合がある。このような場合に、基準加熱ローラ温度で通紙すると、温度設定値が高すぎることとなり、高光沢な画像となってしまう。そこで、検出した芯金温度が規定温度Ａよりも高い規定温度Ｃ（所定温度Ｃ、例えば、９５℃）以上の場合には、基準加熱ローラ温度から低くする補正を行うことが好ましい。

図９は、加熱ローラ制御部が実行する加熱ローラ温度制御方法の一例を示すフローチャートである。先ず、第３サーミスタ３３により芯金温度Ｔｓを、第２サーミスタ３２により定着ローラ表面温度Ｔｍをそれぞれ検知する（Ｓ４０）。検知した芯金温度Ｔｓが規定温度Ａよりも高い温度である規定温度Ｃ（例えば、９５℃）以上であるか否かを判断する（Ｓ４１）。規定温度Ｃ以上の場合（Ｓ４１：Ｙｅｓ）は、加熱ローラ設定温度を下げる補正（例えば、５℃）をし、目標定着性に近づけるようにする（Ｓ４２）。

一方、規定温度Ｃに満たない場合（Ｓ４１：ＮＯ）は、検知した芯金温度Ｔｓおよび定着ローラ表面温度Ｔｍの平均値が規定温度Ｂ以上であるか否かを判断する（Ｓ４３）。規定温度Ｂ以上の場合（Ｓ４３：Ｙｅｓ）は、許容定着性内にあるので加熱ローラ設定温度の変更は行わない（Ｓ４４）。これに対し、規定温度Ｂに満たない場合（Ｓ４３：ＮＯ）は、加熱ローラ設定温度を上げる補正（例えば、５℃）をし、目標定着性に近づけるようにする（Ｓ４５）。

なお、図９に示す例では、第３のサーミスタ３３および第２のサーミスタ３２を用いる例を説明したが、第２のサーミスタ３２に替えて第１のサーミスタ３１を用いても良いのは勿論である。また、規定温度Ｃとの判断（Ｓ４１）においては、芯金温度Ｔｓとの比較判断をしているが、芯金温度と定着ローラ表面温度（または加熱温度）との平均温度に対して、規定温度を設定して、比較判断を行うようにしても良い。

このように、定着ローラ芯金温度が所定温度より高い場合は、十分に定着ローラ２２が蓄熱できている状態であるため、加熱ローラ２３の温度を低くすることによって、必要以上にトナーに熱を与えすぎないこととして安定した画質を得ることができる。

また、上記実施形態では、印刷動作中、常時、芯金温度を検知して、加熱ローラ２３の温度補正を行っているが、用紙がニップ部を連続して通紙される場合に、通紙枚数が増えると、定着ローラ２２は定着ベルト２４より搬送されてきた熱により蓄熱をするため、通紙枚数に応じて加熱ローラ２３の温度を制御することが好ましい。これにより、通紙枚数によらず安定した定着画質を維持することができる。

具体的には、例えば、制御部がニップ部を通過する用紙枚数を計数し、その計数値が所定枚数（例えば、３００頁）を超えた場合に、補正した加熱ローラ２３の温度設定値を、元の基準加熱ローラ温度に近づける補正をするものである。さらに、用紙枚数の計数値が大きくなった場合（例えば６００頁）、基準加熱ローラ温度に固定して制御するようにするものである。

また、画像形成装置の制御部は、芯金温度が、規定温度Ａよりも低い温度である規定温度Ｄ（所定温度Ｄ、例えば、３５℃）よりも低い場合においては、印刷動作を停止させて、定着ローラ２２を回転させながら、待機状態で温度制御を実施することが好ましい。

例えば、気温の低い冬場の朝における立上げ直後等のように、芯金温度が非常に低い状態のまま、画像形成動作を実行してしまうと、定着不良が発生し、定着ベルト２４を傷つけたり、装置内の搬送ローラが汚れてしまうおそれがある。このように芯金温度が、非常に低い場合は、待機状態で定着ローラ２２を回転させることにより、加熱ローラ２３で暖められた定着ベルト２４がベルトを介して定着ローラ２２を暖め、定着ローラ２２を蓄熱させることで芯金温度高くさせるものである。このように、定着ローラ２２の蓄熱レベルを正確に把握し、加熱ローラ温度にフィードバックすることで安定した定着画質を維持することが可能となる。

尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。

１ 画像形成装置本体
２ 作像装置
３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋ 第１〜第４の像担持体
４ 中間転写ベルト
５，６，７，８ 支持ローラ
９ 帯電ローラ
１０ レーザ書き込みユニット
１１ 現像装置
１２ 一次転写ローラ
１３，１９ クリーニング装置
１４ 給紙カセット
１５ 給紙ローラ
１６ レジストローラ対
１７ 二次転写ローラ
１８ 排紙部
２０ 定着装置
２１ 加圧ローラ
２２ 定着ローラ
２３ 加熱ローラ
２４ 定着ベルト
２５ テンションローラ
２６ 熱源
２７ 排紙ローラ対
２８ 分離板
２９ 芯金
３０ 弾性層
３１ 第１のサーミスタ（加熱ローラ温度検知部材）
３２ 第２のサーミスタ（定着ローラ表面温度検知部材）
３３ 第３のサーミスタ（芯金温度検知部材）
３４ 圧接量制御手段

特開２００５−２４２１８９号公報 特開２０１０−１５２４０２号公報

Claims (9)

1. 熱源を有する加熱ローラと、
   金属芯金の外周に弾性層を有する定着ローラと、
   前記加熱ローラと前記定着ローラとの間に張架される無端状の定着ベルトと、
   前記定着ベルトの外周側に配設される加圧ローラと、を有し、
   前記定着ローラと前記加圧ローラとの圧接によって形成される前記定着ベルトと前記加圧ローラとのニップ部に未定着トナー像を担持した用紙を通紙して加熱定着を行う定着装置を有する画像形成装置において、
   前記定着ローラの芯金の温度を検知する芯金温度検知部材と、
   前記加熱ローラの温度を制御する加熱ローラ制御部と、を有し、
   前記加熱ローラ制御部は、前記芯金温度検知部材の検知温度に基づいて、前記加熱ローラの温度を制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記加熱ローラの温度を検知する加熱ローラ温度検知部材を有し、
   前記加熱ローラ制御部は、前記芯金温度検知部材および前記加熱ローラ温度検知部材の検知温度に基づいて、前記加熱ローラの温度を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記定着ローラの表面温度を検知する定着ローラ表面温度検知部材を有し、
   前記加熱ローラ制御部は、前記芯金温度検知部材および前記定着ローラ表面温度検知部材の検知温度に基づいて、前記加熱ローラの温度を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記加熱ローラ制御部は、
   前記芯金温度検知部材の検知温度が所定温度Ａより低い場合に、前記加熱ローラの温度を基準温度より上げることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記加熱ローラ制御部は、
   前記芯金温度検知部材および前記加熱ローラ温度検知部材の検知温度の平均値が所定温度Ｂより低い場合に、前記加熱ローラの温度を基準温度より上げることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
6. 前記加熱ローラ対制御部は、
   前記芯金温度検知部材および前記定着ローラ表面温度検知部材の検知温度の平均値が所定温度Ｂより低い場合に、前記加熱ローラの温度を基準温度より上げることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
7. 前記加熱ローラ制御部は、
   前記芯金温度検知部材の検知温度が所定温度Ｃより高い場合に、前記加熱ローラの温度を下げることを特徴とする請求項４から６までのいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記加熱ローラ制御部は、
   前記用紙が前記ニップ部を連続して通紙される場合において、
   通紙枚数の増加に応じて、増加または減少させた前記加熱ローラの温度を前記基準温度に戻していくことを特徴とする請求項４から７までのいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記芯金温度検知部材の温度が所定温度Ａよりも低い温度である所定温度Ｄよりも低い場合に画像形成動作を停止することを特徴とする請求項４から８までのいずれかに記載の画像形成装置。