JP2013218225A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
媒体に対するベルトのずれ動きが抑制された定着装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】
定着装置６０において、循環移動する無端のベルト６１と、ベルト６１を加熱する加熱源６７と、ベルト６１の内面に宛がわれる宛て面６５ａを有する宛て部材６５と、ベルト６１の外面を宛て面６５ａに向けて加圧し、回転することでベルト６１を回転させるとともに、定着前のトナー像を保持した媒体をベルト６１との間に受け入れベルト６１と共同してトナー像を媒体Ｐに定着させる加圧ロール６６とを備え、上記宛て面６５ａを、ベルト６１のうち宛て面６５ａに沿って移動する移動方向Ｆについて上流側の領域と下流側の領域とに二分したときに上流側の領域および下流側の領域双方が移動方向Ｆについて凹の曲面を有するとともに、上流側の領域の曲面である第１曲面６５ｕが下流側の曲面である第２曲面６５ｄよりも大きい平均曲率を有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。

例えば特許文献１には、加熱される無端状の定着ベルトと、定着ベルトの内部にある押圧部材と、押圧部材が定着ベルトを介して圧接する加圧ローラとを備えた定着装置が示されている。押圧部材は支持部材に保持されている。この定着装置では、分離特性を高めるよう、支持部材の、シートの搬送方向における上流部分の曲率半径が、下流部分の曲率半径以上となっている。

また、特許文献２には、加熱装置によって加熱される定着ベルトと、この定着ベルトの外周面と対向する加圧ロールと、定着ベルトの内周面に当てられ、定着ベルトを加圧ロール側に押し付ける押圧部材とを備えた定着装置が示されている。この押圧部材では、記録媒体を定着ベルトから剥離するよう、定着ベルトの移動方向における上流部が加圧ロールと同方向の曲率を有し、下流側で曲率が反転している。

特開２００４−１８４４４６号公報 特開２００５−２２１５３３号公報

本発明は、媒体に対するベルトのずれ動きが抑制された定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る定着装置は、
循環移動する無端のベルトと、
上記ベルトを加熱する加熱源と、
上記ベルトの内面に宛がわれる宛て面を有する宛て部材と、
上記ベルトの外面を上記宛て面に向けて加圧し、回転することでこのベルトを回転させるとともに、定着前のトナー像を保持した媒体をこのベルトとの間に受け入れこのベルトと共同してトナー像をこの媒体に定着させる加圧ロールとを備え、
上記宛て面を、上記ベルトのうちこの宛て面に沿って移動する移動方向について上流側の領域と下流側の領域とに二分したときにこの上流側の領域およびこの下流側の領域双方がこの移動方向について凹の曲面を有するとともに、この上流側の領域の曲面である第１曲面がこの下流側の曲面である第２曲面よりも大きい平均曲率を有する曲面であることを特徴とする。

請求項２に係る定着装置は、上記第１曲面および上記第２曲面の双方が上記移動方向について円弧の曲面を有するものであることを特徴とする。

請求項３に係る定着装置は、上記第１曲面が、上記第２曲面に、この第２曲面と共通の接平面を有して繋がるものであることを特徴とする。

請求項４に係る画像形成装置は、
静電潜像を形成しトナーで現像してトナー像を形成しこのトナー像を媒体に引き渡す像形成部と、
上記媒体に引き渡された未定着のトナー像をこの媒体上に定着させる定着部とを有し、
上記定着部が、
循環移動する無端のベルトと、
上記ベルトを加熱する加熱源と、
上記ベルトの内面に宛がわれる宛て面を有する宛て部材と、
上記ベルトの外面を上記宛て面に向けて加圧し、回転することでこのベルトを回転させるとともに、定着前のトナー像を保持した媒体をこのベルトとの間に受け入れこのベルトと共同してこのトナー像をこの媒体に定着させる加圧ロールとを備え、
上記宛て面を、上記ベルトのうちこの宛て面に沿って移動する移動方向について上流側の領域と下流側の領域とに二分したときにこの上流側の領域およびこの下流側の領域双方がこの移動方向について凹の曲面を有するとともに、この上流側の領域の曲面である第１曲面がこの下流側の曲面である第２曲面よりも大きい平均曲率を有する曲面であることを特徴とする。

請求項１に係る定着装置および請求項４に係る画像形成装置によれば、本構成を有していない場合と比較して、媒体に対するベルトのずれ動きが抑制される。

請求項２に係る定着装置は、円弧の曲面でない場合と比較して構造が単純である。

請求項３に係る定着装置は、本構成を有していない場合と比較して、曲面の境界におけるベルトの局所的なずれが抑制される。

本発明の画像形成装置の一実施形態を示す構成図である。 図１に示す定着装置の内部構造を示す構成図である。 図２に示す定着装置のヒータおよび温度センサに関する電気的構成を示すブロック図である。 宛て面の形状と、無端ベルトのニッブ領域における歪みを説明する図である。 画像形成装置の動作を説明するフローチャートである。 第１パッド温度センサの検出温度と目標温度との関係を示す表である。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態を示す構成図である。

図１に示す画像形成装置１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の各色毎に画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを並列的に配置してなるタンデム型のカラープリンタである。画像形成装置１は、単色の画像をプリントすることができるほか、４色のトナー像からなるフルカラーの画像をプリントすることができる。トナーカートリッジ１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋには、ＹＭＣＫ各色のトナーが収容されている。

４つの画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、ほぼ同様の構成を有しているため、これらを代表してイエローに対応する画像形成部１０Ｙを取り上げて説明する。画像形成部１０Ｙは、感光体ドラム１１Ｙ、帯電器１２Ｙ、露光器１３Ｙ、現像装置１４Ｙ、一次転写器１５Ｙ、および感光体クリーナ１６Ｙを備えている。

感光体ドラム１１Ｙは円筒状の基体表面に感光体層が設けられたものであり、表面に形成される像を保持して円筒の軸周りである矢印Ａ方向に回転する。帯電器１２Ｙ、露光器１３Ｙ、現像装置１４Ｙ、一次転写器１５Ｙ、および感光体クリーナ１６Ｙは、感光体ドラム１１Ｙの周囲に矢印Ａの方向の順に配置されている。

帯電器１２Ｙは、感光体ドラム１１Ｙの表面を帯電させる装置である。帯電器１２Ｙは、感光体ドラム１１Ｙの表面に接触する帯電ロールである。帯電器１２Ｙには、現像装置１４Ｙにおけるトナーと同極性の電圧が印加されており、接触する感光体ドラム１１Ｙの表面を帯電させる。露光器１３Ｙは、感光体ドラム１１Ｙの表面に露光光を照射して露光する装置である。露光器１３Ｙは、画像形成装置１外部から供給される画像信号に応じたレーザ光を発光し、レーザ光で感光体ドラム１１Ｙを走査する。現像装置１４Ｙは、現像剤を用いて感光体ドラム１１Ｙの表面を現像する。現像装置１４Ｙにはトナーカートリッジ１８Ｙからトナーが供給される。現像装置１４Ｙは、磁性キャリアとトナーが混合された現像剤を撹拌することでトナーおよび磁性キャリアを帯電し、帯電したトナーで感光体ドラム１１Ｙ表面を現像する。一次転写器１５Ｙは、中間転写ベルト３０を挟んで感光体ドラム１１Ｙに対向したロールである。一次転写器１５Ｙは、感光体ドラム１１Ｙに対する電圧が印加されることで、感光体ドラム１１Ｙ上のトナー像を中間転写ベルト３０に転写する。感光体クリーナ１６Ｙは、感光体ドラム１１Ｙの表面のうち、一次転写器１５Ｙで転写が行われた部分に残ったトナー等の不要物を除去することによって、感光体ドラム１１Ｙの表面を清掃する。

画像形成装置１には、中間転写ベルト３０、定着装置６０、用紙搬送部８０、および制御部１Ａも備えられている。中間転写ベルト３０は、ベルト支持ロール３１〜３５に架け渡された無端のベルトである。中間転写ベルト３０は、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ、および二次転写器５０を経由する矢印Ｂの方向に循環移動する。中間転写ベルト３０には、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋから各色のトナー像が転写される。中間転写ベルト３０は、これら各色のトナー像を保持しながら移動する。

二次転写器５０は、ベルト支持ロール３１〜３５の一つであるバックアップロール３４との間に中間転写ベルト３０および用紙Ｐを挟んで回転するロールである。二次転写器５０は、トナーの帯電極性とは逆極性の電圧が印加されることで、中間転写ベルト３０上のトナー像を用紙Ｐに転写する。このようにして、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋから用紙Ｐにトナー像が引き渡される。画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ、中間転写ベルト３０および二次転写器５０の組合せが、本発明にいう像形成部の一例に相当する。

定着装置６０は、トナー像を用紙Ｐ上に定着させる装置である。定着装置６０は、ベルトとロールとの間に用紙Ｐを挟んで通過させることにより、トナーを加熱・加圧して、トナー像を用紙Ｐ上に定着させる。定着装置６０の構成については後述する。

用紙搬送部８０は、用紙Ｐを、二次転写器５０および定着装置６０を経由する用紙搬送路Ｒに沿って搬送する。用紙搬送部８０は、取出ロール８１、搬送ロール８２、レジストレーションロール８４、搬送ベルト８５、および排出ロール８６を備えている。取出ロール８１は用紙収容器Ｔに収容された用紙Ｐを取り出し、搬送ロール８２は取り出された用紙Ｐを搬送する。レジストレーションロール８４は用紙Ｐを二次転写器５０に搬送し、排出ロール８６は、用紙Ｐを外部に排出する。

図１に示す画像形成装置１の基本動作を説明すると、イエローの画像形成部１０Ｙでは、感光体ドラム１１Ｙが矢印Ａ方向に回転駆動され、感光体ドラム１１Ｙの表面が帯電器１２Ｙによって帯電する。露光器１３Ｙは、感光体ドラム１１Ｙに、画像信号中の各色に対応するデータに応じた露光光をそれぞれ照射する。露光器１３Ｙは、外部から供給される画像信号のうちのイエローに対応する画像信号に基づく露光光を感光体ドラム１１Ｙの表面に照射することで、感光体ドラム１１Ｙの表面に静電潜像を形成する。現像装置１４Ｙには、トナーカートリッジ１８Ｙからイエローのトナーが供給される。現像装置１４Ｙは、感光体ドラム１１Ｙの静電潜像をトナーで現像することで、トナー像を形成する。感光体ドラム１１Ｙは、表面に形成されたイエローのトナー像を保持して回転する。感光体ドラム１１Ｙの表面に形成されたトナー像は、一次転写器１５Ｙによって中間転写ベルト３０に転写される。転写後、感光体ドラム１１Ｙに残留したトナーは、感光体クリーナ１６Ｙによって除去される。

中間転写ベルト３０は、矢印Ｂ方向に巡回移動している。イエロー以外の色に対応する画像形成部１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、画像形成部１０Ｙと同様、それぞれの色に対応するトナー像を形成し、トナー像を中間転写ベルト３０に重ねて転写していく。

用紙収容器Ｔからは、用紙Ｐが取出ロール８１によって取り出される。用紙Ｐは、搬送ロール８２およびレジストレーションロール８４によって、用紙搬送路Ｒを二次転写器５０に向かう矢印Ｃ方向に搬送される。レジストレーションロール８４は、用紙Ｐを、中間転写ベルト３０上にトナー像が転写されるタイミングに基づいて二次転写器５０に送り込む。二次転写器５０は、中間転写ベルト３０のトナー像を用紙Ｐに転写する。トナー像が転写された用紙Ｐは二次転写器５０から搬送ベルト８５によって定着装置６０に搬送され、用紙Ｐ上に転写されたトナー像が定着される。このようにして、用紙Ｐ上に画像が形成される。画像が形成された用紙Ｐは排出ロール８６によって画像形成装置１の外部に排出される。二次転写器５０による転写後、中間転写ベルト３０に残留したトナーは、ベルトクリーナ７０によって除去される。

［定着装置］
図２は、図１に示す定着装置の内部構造を示す構成図である。

図１に示す定着装置６０は、無端ベルト６１、張架ロール６２、２つの位置決めロール６３、外部加熱ロール６４、固定パッド６５、加圧ロール６６、および清掃ロール６８を備えている。張架ロール６２、位置決めロール６３、外部加熱ロール６４、および加圧ロール６６のそれぞれは、定着装置６０の図示しないフレームに回転自在に支持されており、固定パッド６５はフレームに固定されている。

無端ベルト６１は、張架ロール６２、２つの位置決めロール６３および固定パッド６５に掛け渡された無端のベルトである。無端ベルト６１は、基材の上に、ゴム層および離型層が設けられた構造を有する。例えば、基材はポリイミド製であり、ゴム層はシリコーンゴム製である。また、離型層はフッ素系の樹脂、例えばＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）である。無端ベルト６１は、本発明にいうベルトの一例に相当する。

外部加熱ロール６４は、無端ベルト６１の外面に押し当てられている。張架ロール６２および外部加熱ロール６４のそれぞれの内部には、無端ベルト６１を加熱するロールヒータ６７が設けられている。また、無端ベルト６１の外面に対向する位置には、無端ベルト６１の温度を検出するベルト温度センサ６９が設けられている。制御部１Ａは、ベルト温度センサ６９が検出する温度に基づいて、ロールヒータ６７の発熱量を制御する。

また、清掃ロール６８は、位置決めロール６３との間に無端ベルト６１を挟む位置に備えられている。清掃ロール６８は、トナー像定着後の無端ベルト６１に付着している異物を除去する。

固定パッド６５は無端ベルト６１の内面に宛がわれている。固定パッド６５は、例えば金属材料で形成されており、外部加熱ロール６４および加圧ロール６６の回転軸に沿った方向に長い概略直方体形状を有している。固定パッド６５の側面のうち加圧ロール６６を向いた面は、無端ベルト６１の内面に宛がわれた宛て面６５ａとなっている。固定パッド６５が、本発明にいう宛て部材の一例に相当する。

固定パッド６５の内部には、固定パッド６５を加熱するパッドヒータ６５１が備えられている。また、固定パッド６５の内部の、パッドヒータ６５１と宛て面６５ａとの間には、第１パッド温度センサ６５２が設けられており、パッドヒータ６５１を挟んで宛て面６５ａの反対側には、温度を検出する第２パッド温度センサ６５３が設けられている。

第１パッド温度センサ６５２は、固定パッド６５の、パッドヒータ６５１と宛て面６５ａとの間の温度を検出する。第２パッド温度センサ６５３は、固定パッド６５の、パッドヒータ６５１を挟んで宛て面６５ａとは反対側の部分の温度を検出する。

定着装置６０は、主加熱源と補助加熱源の２種類の加熱源を有する。主加熱源は、張架ロール６２および外部加熱ロール６４に内蔵されたロールヒータ６７であり、無端ベルト６１に対する主要な加熱を担う。補助加熱源は、固定パッド６５に内蔵されたパッドヒータ６５１であり、固定パッド６５を介して無端ベルト６１を加熱する。パッドヒータ６５１の主な機能は、無端ベルト６１の熱が固定パッド６５から奪われないように固定パッド６５を加熱する。また、パッドヒータ６５１は、無端ベルト６１の（固定パッド６５の熱容量を含めた）見かけの熱容量を増加させ、無端ベルト６１の急激な温度低下を抑える。

図３は、図２に示す定着装置のヒータおよび温度センサに関する電気的構成を示すブロック図である。

制御部１Ａは、演算処理を行うＣＰＵ１０１と、ＣＰＵ１０１によって実行されるプログラムやデータを記録する記録媒体としてのメモリ１０２と、定着装置６０の各部と信号のやり取りを行うインターフェース（ＩＦ）１０３とを有する。制御部１Ａは、ベルト温度センサ６９が検出する温度に基づいて、ロールヒータ６７の発熱量を制御するとともに、２つのパッド温度センサ６５２，６５３が検出する温度に基づいて、パッドヒータ６５１の発熱量を制御する。制御部１Ａには、用紙搬送部８０から定着装置６０に供給される用紙の種類を表す情報を受け付ける設定受付部１Ｂも接続されている。設定受付部１Ｂは、例えば、操作者が操作するタッチパネルである。

再び図２を参照して、定着装置６０の説明を続ける。加圧ロール６６は、無端ベルト６１の外面を固定パッド６５の宛て面６５ａに向けて加圧するように配置されている。加圧ロール６６の押圧により、この加圧ロール６６と、固定パッド６５の宛て面６５ａが内面に宛がわれた無端ベルト６１との間に、用紙Ｐを挟む加圧領域（ニップ領域）Ｎが形成される。

加圧ロール６６は、図示しない駆動機構によって、ニップ領域Ｎが形成された状態で矢印Ｄ方向に回転駆動される。加圧ロール６６は回転することで無端ベルト６１を循環移動させる。すなわち、加圧ロール６６が回転すると、無端ベルト６１が、加圧ロール６６の回転に従動して矢印Ｅ方向に循環移動する。この循環移動時には、無端ベルト６１が、固定パッド６５の宛て面６５ａを摺擦する。

加圧ロール６６は、矢印Ｃ方向に搬送されてきた用紙Ｐを無端ベルト６１との間のニップ領域Ｎに受け入れ、無端ベルト６１と協同して加圧する。用紙Ｐに保持された未定着のトナー像は、ニップ領域Ｎを移動方向Ｆに通過する間に、無端ベルト６１と加圧ロール６６から加えられる熱と加圧力によって用紙Ｐに定着される。

本実施形態における固定パッド６５の宛て面６５ａは、ニップ領域Ｎの長さを確保するよう、加圧ロール６６の円筒状周面に相応して凹面を有している。つまり、宛て面６５ａを、移動方向Ｆについて上流側領域と下流側領域とに二分したとき、上流側領域が有する第１曲面６５ｕと下流側領域が有する第２曲面６５ｄの双方は、無端ベルト６１の移動方向Ｆについて凹面を有している。本実施形態では、上流側領域の第１曲面６５ｕが、下流側領域の第２曲面６５ｄよりも大きい平均曲率を有する曲面となっている。

［宛て面の形状設定］
加圧ロール６６が回転するとき、無端ベルト６１は、ニップ領域Ｎで無端ベルト６１の延伸方向すなわち移動方向Ｆに駆動力を受ける。無端ベルト６１は加圧ロール６６によって固定パッド６５の宛て面６５ａに押し付けられているため、無端ベルト６１には、宛て面６５ａとの摩擦によって、無端ベルト６１の移動方向Ｆにせん断力が生じる。無端ベルト６１は、ニップ領域Ｎにおいて、移動方向Ｆに延び縮みすることで歪む。

図４は、宛て面の形状と、無端ベルトのニッブ領域における歪みを説明する図である。

図４のパート（Ａ）は、図２に示す固定パッド６５の宛て面６５ａが、仮に、単一の曲率を有する曲面で形成された場合における、無端ベルト６１のニッブ領域Ｎにおける歪みを示す参考のグラフである。グラフの横軸は、ニップ領域における無端ベルト６１の移動方向Ｆでの位置を表している。また、縦軸は、無端ベルト６１の歪みの量を表しており、歪みが０から離れるほど伸び量または縮み量が大きいことを意味している。

宛て面６５ａが、仮に、単一の曲率を有する曲面で形成された場合、移動方向Ｆの上流側では、無端ベルト６１が加圧ロール６６によって移動方向Ｆに引っ張られるように駆動されるため、伸び量が相対的に大きい。無端ベルト６１の伸びは弾性変形であるため、無端ベルト６１が移動するに従い延び量は低下する。そして、移動方向Ｆの下流側では、上流側で生じた弾性変形の伸びが解放され縮みが生じる。ニップ領域Ｎにおける無端ベルト６１の延び縮みが、無端ベルト６１と用紙Ｐとの摩擦力の限度を超えると、無端ベルト６１が用紙に対してずれ動き、用紙Ｐ上のトナー像に、にじみやボケが生じたり、紙しわが生じたりするおそれがある。

ここで、加圧ロール６６の駆動によって無端ベルト６１が縮む量は、宛て面６５ａの曲率によっても異なる。すなわち、宛て面６５ａの曲率が大きいほど縮み量（歪み）は大きく、逆に宛て面６５ａの曲率が小さいほど縮み量（歪み）は小さい。

図４のパート（Ｂ）は、本実施形態に係る固定パッド６５の宛て面６５ａの形状を示す図である。

固定パッド６５の宛て面６５ａにおいて、上流側領域の第１曲面６５ｕは、下流側領域の第２曲面６５ｄよりも大きい平均曲率を有する。より詳細には、上流側の第１曲面６５ｕは、曲率半径Ｒｕを有する円弧であり、下流側の第２曲面６５ｄは曲率半径Ｒｄを有する円弧である。ここで、上流側の曲率半径Ｒｕは、下流側の曲率半径Ｒｄよりも小さい。また、第１曲面６５ｕは第２曲面６５ｄに、第２曲面６５ｄと共通の接平面Ｑを有して繋がっている。

図４のパート（Ｃ）は、第１曲面６５ｕにおける平均的な歪みと第２曲面６５ｄについて、無端ベルト６１の平均的な歪みを仮想的に示すグラフである。

第１曲面６５ｕと第２曲面６５ｄとを比較した場合、第１曲面６５ｕは曲率が大きいため相対的な平均的縮み量が大きい。逆に、第２曲面６５ｄは相対的な平均的縮み量が小さい。

図４のパート（Ｄ）は、パート（Ｂ）に示した本実施形態の宛て面６５ａにおける無端ベルト６１の歪みを示すグラフである。

図４のパート（Ｄ）のグラフに示す歪みは、パート（Ａ）に示した歪みとパート（Ｃ）に示した歪みの合成に対応している。すなわち、本実施形態の宛て面６５ａにおける第１曲面６５ｕおよび第２曲面６５ｄは、それぞれの曲率に起因する歪みの差が、それぞれ上流側および下流側にあることに起因する歪みの差を減少させる傾向にある。したがって、ニップ領域Ｎに亘って生じる歪みの幅（最大値と最小値の差）が、パート（Ａ）に示した単一の曲率を有する曲面の場合に比べて小さい。よって、単一の曲率を有する曲面の場合に比べ、無端ベルト６１が用紙に対してずれ動き画像が乱れる事態や紙しわの発生が減少する。

また、本実施形態に係る宛て面６５ａにおける第１曲面６５ｕおよび第２曲面６５ｄは、共通の接平面Ｑを有して繋がっているため、第１曲面６５ｕおよび第２曲面６５ｄの境界における無端ベルト６１の局所的なずれが、共通の接平面Ｑを有しない場合に比べて、小さい。

また、本実施形態に係る第１曲面６５ｕおよび第２曲面６５ｄは双方とも円弧からなっているため、円弧でない場合に比べて、固定パッド６５の宛て面６５ａの形状が単純である。このため、円弧以外の曲面で形成されている場合と比べて、ベルトの歪みを低減するための曲率の設定や製造の工程が単純化する。

［形状維持制御］
再び図２を参照して、固定パッド６５の形状変化について説明する。図２に示す定着装置６０は、定着動作の際に、主加熱源であるロールヒータ６７が、張架ロール６２および外部加熱ロール６４を介して無端ベルト６１を加熱する。また、補助加熱源であるパッドヒータ６５１が固定パッド６５を加熱する。

固定パッド６５の宛て面６５ａは、無端ベルト６１と面接触している。このため、固定パッド６５のうち、宛て面６５ａ部分の温度は、無端ベルト６１からの熱の影響を受けやすい。より詳細には、固定パッド６５のうち宛て面６５ａ寄りの部分の温度は、無端ベルト６１の温度が、ロールヒータ６７の加熱で上昇するのに伴い上昇し、ニップ領域Ｎを用紙が通過して無端ベルト６１の温度が低下するのに伴い低下する。この一方、パッドヒータ６５１を挟んだ、宛て面６５ａとは反対側の部分は、相対的に無端ベルト６１の温度の影響を受けにくい。この部分の温度は、より詳細には、パッドヒータ６５１からの熱供給量と、上面への熱放出量に基づいている。

固定パッド６５は、熱膨張に起因し各部分の温度変化に応じて形状が変化する。固定パッド６５の形状は、標準的な定着動作時における温度分布において、先に説明した宛て面６５ａの形状が設定されている。仮に、宛て面６５ａの部分の温度変化に起因して、その反対側の部分との温度差が変動すると、固定パッド６５の形状が変化し、宛て面６５ａ形状も設定形状とは異なるものとなる。

本実施形態の定着装置６０では、固定パッド６５の内部に設けられた第１パッド温度センサ６５２が検出した温度、および第２パッド温度センサ６５３が検出した温度に基づいて、補助加熱源であるパッドヒータ６５１の発熱量が制御されている。

図５は、画像形成装置の動作を説明するフローチャートである。

定着装置６０を含む画像形成装置１の動作は制御部１Ａによって制御されている。まず、制御部１Ａは、設定受付部１Ｂから、定着装置６０に供給される用紙の種類の設定を読み出す（ステップＳ１１）。次に、制御部１Ａは、ベルト温度センサ６９の検知結果に基づいて無端ベルト６１の温度を検知し（ステップＳ１２）、無端ベルト６１が用紙の種類に応じて定められた目標温度になるようベルト温度制御を行う（ステップＳ１３）。具体的には、ロールヒータ６７がオンになる時間割合を、目標温度と無端ベルト６１の温度との差に応じて制御し、ロールヒータ６７の発熱量を調整する。ステップＳ１２からＳ１３までの処理を繰り返すことで、無端ベルト６１の温度が、用紙の種類に応じて定められた目標温度に近づく。

次に、制御部１Ａは、固定パッド６５の温度目標設定タイミングであるか否か判定する（ステップＳ１４）。温度目標設定タイミングは、図５に示す処理フローの繰り返し間隔に比べて長い間隔に設定されている。温度目標設定タイミングは、例えば３秒に１回程度の割合となるよう定められている。

温度目標設定タイミングの場合（ステップＳ１４でＹｅｓ）、制御部１Ａは、第１パッド温度センサ６５２の検知結果に基づいて、固定パッド６５の、宛て面６５ａとパッドヒータ６５１との間の部分の温度を検出する（ステップＳ１５）。次に、制御部１Ａは、用紙の種類の設定を読み出し（ステップＳ１６）、パッドの目標温度設定を行う（ステップＳ１７）。この目標温度設定の処理で、制御部１Ａは、第１パッド温度センサ６５２が検出した温度に基づいて目標温度を設定する。

図６は、第１パッド温度センサの検出温度と目標温度との関係を示す表である。

制御部１Ａは、用紙の種類が厚紙よりも薄い普通紙の場合、目標温度を第１パッド温度センサ６５２の検出温度より予め定めた温度差、例えば３０℃高い温度に設定する。ただし、検出された温度が固定パッド６５の上限温度（例えば２００℃）以上の場合には、目標温度を上限温度に維持する。目標設定処理は、例えば図６に示す対応関係を予め記憶したメモリからのデータの読出しによって実行されるが、演算によって行ってもよい。なお、本実施形態において、普通紙は、坪量が１０６ｇ／ｍ^２未満の用紙であり、厚紙は、坪量が１０６ｇ／ｍ^２以上の用紙である。

次に、制御部１Ａは、固定パッド６５（図２参照）の、パッドヒータ６５１を挟んで宛て面６５ａとは反対側部分の温度を第２パッド温度センサ６５３によって検出する（ステップＳ１９）。そして、制御部１Ａは、検出した温度が、ステップＳ１７で設定した目標温度となるよう、パッドヒータ６５１を制御する（ステップＳ２１）。具体的には、パッドヒータ６５１がオンになる時間割合を制御して、パッドヒータ６５１の発熱量を調整する。上記ステップＳ１８，Ｓ１９の処理が繰り返されることで、固定パッド６５の、第２パッド温度センサ６５３の部分の温度が、目標温度に近づく。つまり、第２パッド温度センサ６５３が検出する温度と、第１パッド温度センサ６５２が検出する温度の温度差が約３０℃となる。

この後、制御部１Ａは、画像形成装置１の各部を制御して画像形成のための処理を行う（ステップＳ２１）。

本実施形態の定着装置６０では、上記ステップＳ１８，Ｓ１９による温度差制御が実施される。したがって、上述した温度差制御を実施しない場合と比べ、定着動作時における固定パッド６５の熱膨張に起因する形状変化が低減し、宛て面６５ａ形状変動も低減する。また、本実施形態の定着装置６０では、上記ステップＳ１５，Ｓ１７による、目標温度設定が実施される。したがって、上記目標温度設定を実施しない場合とは異なり、宛て面６５ａの形状変動が低減しつつ、固定パッド６５の温度が無端ベルト６１の温度変化に追従する。

また、定着装置６０は、用紙設定で設定された用紙Ｐが、予め定めた厚みよりも厚い厚紙の場合には、普通紙の場合よりも高い目標温度を設定する。詳細には、制御部１Ａは、上記ステップＳ１６，Ｓ１７において、用紙Ｐが厚紙の場合には、図６の表に示すように、目標温度を第１パッド温度センサ６５２の検出温度より５０℃高い温度に設定する。厚紙の場合には、宛て面６５ａ形状変動による紙しわの発生が少ない。この一方で、厚紙は普通紙に比べて熱容量が大きい分、定着処理による無端ベルト６１の温度低下が大きい。このような場合に、本実施形態の定着装置６０では、普通紙の場合に比べて固定パッド６５の目標温度がより高く設定されるため、このような温度設定を行わない場合と比べて供給熱量が高く、厚紙の処理による無端ベルト６１の温度低下量が低減する。

なお、上述した実施形態では、本発明にいう定着装置の例として、無端ベルト６１が、張架ロール６２、位置決めロール６３および固定パッド６５に掛け渡された構成の定着装置６０が示されている。ただし、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、ベルトが固定パッド以外のロールに掛け渡されておらず、ベルトに張力が付与されない構成であってもよい。

また、上述した実施形態では、本発明にいう宛て部材の例として、無端ベルト６１が直接押し付けられた固定パッド６５が示されている。ただし、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、宛て部材は、ベルトとの間に介在する摺擦シートを備えたものであってもよい。また、上述した実施形態では、本発明にいう宛て部材の例として、金属材料からなる固定パッド６５が示されている。ただし、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、宛て部材自体が樹脂製であってもよい。

また、上述した実施形態では、画像形成装置の例としてタンデム型のカラープリンタが示されている。ただし、本発明にいう画像形成装置はこれに限られず、例えば、中間転写ベルトを有しないモノクロ専用プリンタであってもよい。

また、上述した実施形態では、画像形成装置の例としてプリンタが示されている。ただし、本発明にいう画像形成装置はプリンタに限られず、例えば、複写機やファクシミリであってもよい。

１ 画像形成装置
１Ａ 制御部
１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ 画像形成部
３０ 中間転写ベルト
５０ 二次転写器
６０ 定着装置
６１ 無端ベルト
６２ 張架ロール
６３ 位置決めロール
６４ 外部加熱ロール
６５ 固定パッド
６５ａ 宛て面
６５ｕ 第１曲面
６５ｄ 第２曲面
６５１ パッドヒータ
６５２ 第１パッド温度センサ
６５３ 第２パッド温度センサ
６６ 加圧ロール
６７ ロールヒータ

Claims (4)

1. 循環移動する無端のベルトと、
   前記ベルトを加熱する加熱源と、
   前記ベルトの内面に宛がわれる宛て面を有する宛て部材と、
   前記ベルトの外面を前記宛て面に向けて加圧し、回転することで該ベルトを回転させるとともに、定着前のトナー像を保持した媒体を該ベルトとの間に受け入れ該ベルトと共同して該トナー像を該媒体に定着させる加圧ロールとを備え、
   前記宛て面を、前記ベルトのうち該宛て面に沿って移動する移動方向について上流側の領域と下流側の領域とに二分したときに該上流側の領域および該下流側の領域双方が該移動方向について凹の曲面を有するとともに、該上流側の領域の曲面である第１曲面が該下流側の曲面である第２曲面よりも大きい平均曲率を有する曲面であることを特徴とする定着装置。
2. 前記第１曲面および前記第２曲面の双方が前記移動方向について円弧の曲面を有するものであることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 前記第１曲面は、前記第２曲面に、該第２曲面と共通の接平面を有して繋がるものであることを特徴とする請求項１または２記載の定着装置。
4. 静電潜像を形成しトナーで現像してトナー像を形成し該トナー像を媒体に引き渡す像形成部と、
   前記媒体に引き渡された未定着のトナー像を該媒体上に定着させる定着部とを有し、
   前記定着部が、
   循環移動する無端のベルトと、
   前記ベルトを加熱する加熱源と、
   前記ベルトの内面に宛がわれる宛て面を有する宛て部材と、
   前記ベルトの外面を前記宛て面に向けて加圧し、回転することで該ベルトを回転させるとともに、定着前のトナー像を保持した媒体を該ベルトとの間に受け入れ該ベルトと共同して該トナー像を該媒体に定着させる加圧ロールとを備え、
   前記宛て面を、前記ベルトのうち該宛て面に沿って移動する移動方向について上流側の領域と下流側の領域とに二分したときに該上流側の領域および該下流側の領域双方が該移動方向について凹の曲面を有するとともに、該上流側の領域の曲面である第１曲面が該下流側の曲面である第２曲面よりも大きい平均曲率を有する曲面であることを特徴とする画像形成装置。

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