JP2017122768A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像加熱装置４０を有する画像形成装置１において、温度検知素子を増やすことなく、小サイズ通紙時の非通紙部昇温を検知しつつ、プリント中の温度リップルによる画像不良を防止する。
【解決手段】スリーブ温度検知素子６３とヒータ温度検知素子６４ｃの一方を最小通紙域内に設け、他方を最小通紙域外かつ最大通紙域内に設ける。一方の温度検知素子と他方の温度検知素子との双方を用いてヒータ６０へ供給する電力の制御を行う第１の電力制御モードと、他方の温度検知素子のみを用いてヒータへ供給する電力の制御を行う第２の電力制御モードと、を実行可能である。制御部１００は記録材を連続して導入して画像形成を実行する際に、使用される記録材の幅に応じて、第１の電力制御モードと、第２の電力制御モードと、を変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像加熱装置を備え、記録材に画像を形成する、電子写真方式などの複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。

従来、画像形成装置に搭載される画像加熱装置としての定着装置には、熱ローラ方式やベルト（フィルム）加熱方式等の装置が採用されている。熱ローラ方式は熱効率や信頼性等が良好な装置である。ベルト加熱方式はクイックスタート性（オンデマンド性）を有しスタンバイ時に電力を極力供給せず、消費電力を極力低く抑えた、省エネルギータイプの装置である。

ベルト加熱方式の定着装置は、加熱体としてのセラミックヒータと、加圧部材としての加圧ローラとの間に耐熱性の無端状のベルト（以下、スリーブと記す）を挟ませてニップ部（定着ニップ部）を形成する。そして、このニップ部において、スリーブと加圧ローラとの間に未定着トナー像を担持した記録材（以下、用紙と記す）を導入してスリーブとともに挟持搬送する。このようにすることによってニップ部において、スリーブを介してセラミックヒータの熱を用紙に与え、さらにニップ部の加圧力にて未定着トナー像を用紙に固着像として定着させるものである。

セラミックヒータおよび定着部材としてのスリーブは熱容量が小さいため、ウォームアップタイムの短縮を図ることができる。しかしながら、熱容量の小さいセラミックヒータおよびスリーブはウォームアップタイムの短縮に有利である一方で、非通紙部昇温対策と安定した温度制御が課題となる。

非通紙部昇温とは装置に使用可能な最大幅の用紙よりも幅狭の用紙を連続して通紙した時に、ニップ部において用紙が通過しない領域（以下、非通紙部と記す）においては用紙が熱を奪っていかないために熱が蓄積していき、温度が上昇する現象のことである。非通紙部昇温による装置構成部材の破損を防止しつつ、単位時間当たりのプリント可能枚数（スループット：以下生産性と記す）を向上させる手段の一例が特許文献１に記載されている。すなわち、非通紙部のセラミックヒータ温度を検知する温度検知素子を配置し、温度検知素子が所定温度に到達すると用紙の搬送タイミングを遅らせるというものである。

また、安定した温度制御を実現する手段の一例が特許文献２に記載されている。すなわち、スリーブに温度検知素子を設け温度検知素子の検知結果をセラミックヒータへの通電へフィードバックするというものである。

さらに、熱源であるセラミックヒータとスリーブの間の熱抵抗が大きい場合でも、温度リップルを防止し、より精度よく温度制御を実現する手段が特許文献３に記されている。すなわち、スリーブの温度を検知する温度検知素子に加えて、セラミックヒータの温度を検知する温度検知素子を用いてスリーブの温度を適切に制御しているものである。

特開２００２−９１２２６号公報 特開２００４−７８１８１号公報 特開２００９−７５４３９号公報

近年は、さまざまな用紙サイズの生産性が重要となってきているため、非通紙部昇温検知用の温度検知素子を複数個配置した構成をとっているものもある。しかし、スリーブ内に配置する温度検知素子の増加に伴い、温度検知素子を配置するスペースの確保が困難となる。また、温度検知素子の信号線の這いまわし、電気回路の複雑化、温度検知素子増加によるコストアップ等生じてしまう。

本発明は上記従来技術を更に発展させたものである。その目的とするところは、温度検知素子を増やすことなく、非通紙部昇温を検知しつつ、プリント中の温度リップルによる画像不良を防止することにある。

上記の目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、バックアップ部材と、前記バックアップ部材に接して摺動しつつ移動する移動部材と、前記移動部材を加熱する加熱体と、前記バックアップ部材との間に前記移動部材を挟んで当接するニップ形成部材と、前記移動部材と前記ニップ形成部材との間に形成されるニップ部で画像を担持した記録材を挟持搬送することで加熱する画像加熱装置を有する画像形成装置であって、前記加熱体に電力を供給して発熱させる電源部と、前記移動部材の温度を検知する第１の温度検知素子と、前記加熱体の温度を検知する第２の温度検知素子と、前記温度検知素子の検知温度情報に基づいて前記電源部から前記加熱体への電力供給を制御して前記加熱体の温度制御を行う制御部と、を有し、前記第１と第２の温度検知素子の一方が、装置に使用可能な最小幅の記録材が導入されたときの通過領域の領域内に配置されており、他方が、前記最小幅の記録材の通過領域の領域外で、且つ、装置に使用可能な最大幅の記録材が導入されたときの通過領域の領域内に配置されており、前記一方の温度検知素子と前記他方の温度検知素子との双方を用いて前記加熱体へ供給する電力の制御を行う第１の電力制御モードと、前記他方の温度検知素子のみを用いて前記加熱体へ供給する電力の制御を行う第２の電力制御モードと、を実行可能であり、前記制御部は記録材を連続して導入して画像形成を実行する際に、使用される記録材の幅に応じて、前記第１の電力制御モードと、前記第２の電力制御モードと、を変更することを特徴とする。

本発明によれば、温度検知素子を増やすことなく、非通紙部昇温を検知しつつ、プリント中の温度リップルによる画像不良を防止することができる。

制御フロー図 画像形成装置の一例の模式図 実施例の定着装置の要部の横断面模式図 図３の部分的な拡大模式図 制御系統のブロック図 実施例１における温度検知素子の配置を説明する図 実施例１における定着温度と画像不良の関係を説明する図 実施例１における用紙幅サイズ毎の制御を説明する図 比較例２における温度検知素子の配置を説明する図 実施例１および比較例２におけるスリーブサーミスタ温度推移図 比較例１におけるスリーブサーミスタ温度推移図 実施例１および比較例１、２におけるヒータ長手温度分布とサーミスタ配置を説明する図 実施例２における温度検知素子の配置を説明する図

以下に本発明の実施形態を例示的に詳細に説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の材質、形状、その相対的配置などは、特に記載のない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

《実施例１》
＜画像形成装置＞
図２は本実施例における画像形成装置１の構成略図である。この画像形成装置１は、タンデム方式−中間転写方式の４色フルカラーの電子写真レーザープリンタであり、Ｙ（イエロー）色、Ｍ（マゼンタ）色、Ｃ（シアン）色、Ｋ（ブラック）色のトナー像を形成する４つの画像形成部ＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、ＵＫを有する。

各画像形成部は、それぞれ、感光ドラム２、帯電器３、レーザスキャナ４、現像器５、一次転写帯電器６、ドラムクリーナ７を有する。なお、図の煩雑を避けるため画像形成部ＵＹ以外の画像形成部ＵＭ、ＵＣ、ＵＫにおけるこれらの機器に対する符号の記入は省略した。また、これら画像形成部の電子写真プロセスや作像動作は公知であるからその説明は割愛する。

各画像形成部のドラム２から回動する中間転写ベルト８に対して各色のトナー像が所定に重畳されて一次転写される。これによりベルト８上に４色重畳のトナー像が形成される。一方、記録材（シート：以下、用紙と記す）Ｐを収容しているカセット９から用紙Ｐが一枚分離給送される。その用紙Ｐがレジストローラ対１０を含む搬送路１１を通って所定の制御タイミングでベルト８と二次転写ローラ１２との圧接部である二次転写ニップ部１３に導入される。これにより、用紙Ｐに対してベルト８上の４色重畳のトナー像が一括して二次転写される。

その用紙Ｐが定着装置（画像加熱装置）４０に導入されてトナー像の定着処理を受ける。定着装置４０を出た用紙Ｐは排出ローラ対１４によって排出トレイ１５上に排出される。なお、各画像形成部において、感光ドラム２、帯電器３、現像器５、ドラムクリーナ７は画像形成装置本体の所定の装着部に対して一括して着脱可能なプロセスカートリッジとされている。

ここで、本実施例の画像形成装置１は、最大プロセス速度１３５ｍｍ／ｓ、スループット３０ｐｐｍ（Ａ４サイズ横送り）である。使用可能（通紙可能）な用紙Ｐの最大幅（最大紙幅）は２９７ｍｍ（Ａ４サイズ横送りまたはＡ３サイズ縦送り）、最小幅（最小紙幅）は７６ｍｍである。また、大小各幅サイズの用紙Ｐの搬送は用紙幅中心の所謂中央基準でなされる。所謂片側基準で用紙搬送を行う装置構成であってもよい。

＜定着装置＞
図３は定着装置４０の要部の拡大横断面模式図、図４は図３の部分的な拡大図、図５は制御系統のブロック図である。この定着装置４０はベルト（フィルム）加熱方式−加圧部材駆動方式（テンションレスタイプ）のオンデマンド定着装置（ＯＭＦ定着器）である。定着装置４０は、大別して、ベルトユニットＢＵと、このベルトユニットＢＵと協働してニップ部（定着ニップ部）Ｎを形成するニップ形成部材としての加圧ローラ４２と、これらを収容している装置枠体（筐体）４３（図２）を有する。

（ベルトユニット）
ベルトユニットＵＦは、移動部材（伝熱部材）としての無端状のベルト（エンドレスベルト、第１の回転体：以下、スリーブと記す）４１を有する。また、スリーブ４１の内部に配設され、バックアップ部材を兼ねている加熱体としてのヒータ６０、このヒータ６０を保持しているヒータホルダ６１、このヒータホルダ６１を支持しているステイ６２を有する。これらのスリーブ内部部材６０〜６２は何れもスリーブ４１の長手方向（幅方向）に長い部材である。

ステイ６２は一端部と他端部がそれぞれスリーブ４１の両端部から外方に突出しており、その突出部に対してそれぞれ一端側と他端側のフランジ部材（不図示）が嵌着されている。スリーブ４１はその一端側と他端側のフランジ部材の対向面間においてスリーブ内部部材６０〜６２の外側にルーズに外嵌されている。

本実施例におけるスリーブ４１は、エンドレスベルト状に形成した基層４１ａの外周に弾性層４１ｂを形成し、その弾性層４１ｂの外周に離型性層４１ｃを形成したもので、全体に可撓性を有する。このスリーブ４１は自由状態においては外径が２４ｍｍの円筒形状をしている。

基層４１ａには、ポリイミド等の樹脂系材料、もしくはＳＵＳ等の金属系材料が用いられる。本実施例においては、強度との兼ね合いから厚さ３０μｍのＳＵＳスリーブを用いた。弾性層４１ｂはクイックスタートの観点から極力熱伝導率の高い材質を用いることが望ましい。よって本実施例においては、弾性層４１ｂとして、熱伝導率が約１．０×１０^-3ｃａｌ／ｓｅｃ・ｃｍ・Ｋのシリコーンゴムで、厚みが約２５０μｍのものを用いた。

離型性層４１ｃは、スリーブ４１の表面にトナーが一旦付着し、用紙Ｐに再度移動することで発生するオフセット現象を防止するために設けられている。離型性層４１ｃの材料として、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ等のフッ素樹脂、シリコーン樹脂等が用いられる。本実施例においては、離型性層４１ｃを厚さ約３０μｍのＰＦＡチューブとし、そのＰＦＡチューブを弾性層４１ｂであるシリコーンゴムの外周面に被覆している。

本実施例におけるヒータ６０は発熱抵抗体層に対する通電により全体に急峻な立ち上がり特性で昇温する低熱容量のセラミックヒータである。ヒータ６０は細長い基板（ベース）６０ａを有する。この基板６０ａはアルミナや窒化アルミ等のセラミックから成る良熱伝導性の絶縁性基板である。本実施例では基板６０ａは、熱容量と強度との兼ね合いから厚み１ｍｍ、幅８ｍｍ、長手サイズ３７５ｍｍの長方形に形成したアルミナ基板を用いている。

基板６０ａの裏面（スリーブ４１の内面と接触する側の反対面）には、基板６０ａの長手方向に沿って発熱体としての抵抗発熱体の層６０ｂが形成されている。抵抗発熱体層６０ｂは、ＡｇＰｄ合金や、ＮｉＳｎ合金、ＲｕＯ２合金等を主成分とするものであり、厚さ約１０μｍ、長さ３１０ｍｍ、幅４ｍｍに成型されている。抵抗発熱体層６０ｂは両端部の電極部（不図示）から制御部（ＣＰＵ）１００で制御される電源部１０１により通電（電力が供給）されることにより発熱する。

基板６０ａの裏面には抵抗発熱体層６０ｂをオーバーコートして絶縁ガラス層６０ｃが形成されている。この絶縁ガラス層６０ｃは外部導電性部材との絶縁性を確保する他、抵抗発熱体層６０ｂについて酸化等による抵抗値変化を防ぐための耐食機能、さらに機械的な損傷を防止する役割などをもつ。絶縁ガラス層６０ｃの厚さは３０μｍである。

基板６０ａの表面にはスリーブ４１の内周面と摺動する摺動層６０ｄが設けられている。摺動層６０ｄはポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂を成分とする厚さ６μｍの層である。摺動層６０ｄは、耐熱性、潤滑性、耐摩耗性に優れた機能を有し、スリーブ４１の内周面との滑らかな摺動性を与える。

ヒータ６０はヒータホルダ６１の表面に長手に沿って形成されている溝部６１ａにヒータ表面側（摺動層６０ｄ側の面）を外向きにして嵌め入れて耐熱性接着剤等により固定して配設されている。ヒータホルダ６１は、ヒータ６０のスリーブ４１へのバックアップ、加圧ローラ４２と圧接することで形成されるニップ部Ｎの加圧、スリーブ４１の回転時の搬送安定性を図る。ヒータホルダ６１は摺動、耐熱及び断熱特性が求められるので液晶ポリマー樹脂を使用している。

ヒータホルダ６１を支持するステイ６２はニップ部Ｎに圧力を加えるために剛性が必要であり、例えば鉄製である。ヒータホルダ６１のヒータ６０の側とは反対側の面に押し当てることでヒータホルダ６１及びヒータ６０に強度を持たせ、ニップ部Ｎを確保する。これとともに、前述のフランジ部材と結合することでベルトユニットＢＵの強度を確保するためのものである。

ヒータ６０にはヒータの温度を検知するヒータサーミスタ（温度検知素子）６４（６４ａ、６４ｂ、６４ｃ）が配設されている。また、ヒータホルダ６１の長手中央部には弾性支持部材６５を介してスリーブ４１の温度を検知するスリーブサーミスタ（第１の温度検知素子）６３が配設されている。このスリーブサーミスタ６３はスリーブ４１の幅方向中央部の内面に弾性的に当接している。これにより、回転するスリーブ４１のセンサ当接面が波打つなどの位置変動が生じたとしてもスリーブサーミスタ６３がこれに追従してスリーブ４１の内面との良好な接触状態が維持される。

（加圧ローラ）
加圧ローラ４２は、芯金４２ａと、芯金４２ａの外周に同心一体的に成形被覆させた弾性層４２ｂとから構成される。更に表層（離型層）４２ｃを設けることもできる。弾性層４２ｂはシリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴム、あるいはシリコーンゴムの発泡体などである。表層４２ｃはＰＦＡチューブなどである。加圧ローラ４２は装置枠体４３の長手方向の一端側と他端側の側板（不図示）間に芯金４２ａの一端側と他端側がそれぞれベアリングを介し回動可能に支持されて配設されている。

ベルトユニットＢＵはこの加圧ローラ４２に対してヒータ６０の側を対向させて加圧ローラ４２に平行に配置されている。一端側と他端側のフランジ部材がそれぞれ装置枠体４３の一端側と他端側の側板に対して加圧ローラ４２の方向にスライド移動可能な状態で保持されている。そして、一端側と他端側のフランジ部材にそれぞれ加圧機構（不図示）により加圧ローラ４２の方向に所定の加圧力（荷重）が加えられる。

この加圧力によりステイ６２およびヒータホルダ６１が加圧ローラ４２に向って付勢されてヒータ６０がスリーブ４１を介して加圧ローラ４２に対して弾性層４２ｂの弾性に抗して圧接する。これにより、スリーブ４１と加圧ローラ４２との間に用紙搬送方向（記録材搬送方向）ａに関して所定幅のニップ部Ｎが形成される。

（定着動作）
加圧ローラ４２の芯金４２ａに対して制御部１００で制御される駆動モータ（駆動手段）Ｍの駆動力が駆動力伝達機構（不図示）を介して伝達される。これにより加圧ローラ４２が駆動回転体として図３において矢印Ｒ４２の時計方向に所定の周速度で回転駆動される。加圧ローラ４２が回転駆動されることで、ベルトユニットＢＵのスリーブ４１は内面がヒータ６０の摺動層６０ｄの面（ヒータ６０の表面）に密着して摺動しながら矢印Ｒ４１の反時計方向に従動して回転する。ヒータホルダ６１はこのスリーブ４１の回転ガイド部材としても機能している。

また、ヒータ４２の抵抗発熱体層６０ｂに対して制御部１００で制御される電源部１０１から給電される。この給電により抵抗発熱体層６０ｂが発熱してヒータ４２の有効発領域（抵抗発熱体層６０ｂの全長部）が急峻な立ち上がり特性で昇温する。

ヒータ４２の温度がヒータサーミスタ６４で検知され、スリーブ４１の温度がスリーブサーミスタ６３で検知され、それらの検知温度情報が制御部１００にフィードバックされる。制御部１００はそのフィードバックされる検知温度情報に基づいてヒータ６０の温度が所定の制御温度（目標温度）に維持されるように電源部１０１から抵抗発熱体層６０ｂへの供給電力を制御する。即ち、制御部１００は、上記のヒータサーミスタ６４とスリーブサーミスタ６３の検知結果に基づいてヒータ６０への電力供給を制御してヒータ６０の温度制御を行う。これについては後述する。

画像形成部の側から定着装置４０に搬送された未定着トナー像ｔを担持した用紙Ｐはニップ部Ｎに進入して挟持搬送される。これにより、ニップ部Ｎで用紙Ｐの加熱と加圧が同時に行われ、トナー像ｔは用紙Ｐに固着像として定着される。ニップ部Ｎを通過した用紙Ｐはスリーブ４１の面から曲率分離して排出搬送されていく。

（制御部）
図５の制御系統において、制御部１００はパソコン（ＰＣ）・イメージリーダー等のホスト装置２００から入力するプリントジョブの画像情報信号に基づいて画像形成装置１の画像形成動作を統括的に制御する。図５は主として定着装置４０に関わる制御系統を示している。

１０２は画像形成装置１の操作部である。操作部１０２は制御部１００と電気的情報の授受を行うユーザーインタフェース（ＵＩ：User Interface、入力手段、表示手段）である。この操作部１０２により制御部１００に対してユーザー（操作者、使用者）からの画像形成モード設定及び指示の入力を行う。また、制御部１００から操作部１０２に対してユーザーへの装置の状態報知等がなされる。

操作部１０２は、メインスイッチＭ−ＳＷ、入力部（操作パネル）１０３、表示部（ディスプレイ：ＵＩ画面）１０４を有する。入力部１０３には、値数入力を行うためのテンキー群、プリント開始ボタン、ストップキー、節電ボタン等の各種の操作キーが配設されている。表示部１０４はタッチパネル方式の液晶画面であり、使用する用紙の選択が可能な用紙表示などの各種の情報表示がなされると共に、各種の操作ボタンの表示もなされる（パネルメニュー）。表示された操作ボタンによっても画像形成装置が行う動作の各種設定が制御部１００に入力される。

（温度検知素子の配置）
ベルトユニットＢＵにおける前述のスリーブサーミスタ６３およびヒータサーミスタ６４（６４ａ、６４ｂ、６４ｃ）の配置関係を、図６を用いて説明する。本実施例の画像形成装置１は中央基準で用紙Ｐを搬送している。Ｏはその中央基準線（通紙基準：仮想線）である。スリーブサーミスタ６３はその中央基準線Ｏとの関係において、通紙可能な最小紙幅の用紙（本実施例では７６ｍｍ幅）を通紙した時においても通紙域となるように中央基準線Ｏからスリーブ４１の長手方向において一方側に２０ｍｍの位置に配置してある。

即ち、スリーブ４１の温度を検知する第１の温度検知素子としてのスリーブサーミスタ６３は装置に使用可能な最小幅の用紙が導入されたときの通過領域の領域内に配置されており、その領域内に対応するスリーブ部分の温度を検知する。

ヒータサーミスタ６４はヒータ基板６０ａの裏面側の３個所に３個のヒータサーミスタの６４ａ、６４ｂ、６４ｃが配設されている。ヒータサーミスタの６４ａと６４ｂはそれぞれ端部サーミスタとして中央基準線Ｏからヒータ基板６０ａの長手方向において一方側と他方側にそれぞれ１４５ｍｍの位置に配置されている。これにより、通紙可能な最大紙幅の用紙（本実施例では２９７ｍｍ幅）より幅狭である２９０ｍｍ未満の紙幅の用紙を通紙した時のヒータ６０の非通紙部昇温を検知できるようにしている。

また、ヒータサーミスタ６４ｃは中央部サーミスタ（第２の温度検知素子）として、中央基準線Ｏからヒータ基板６０ａの長手方向において他方側に７５ｍｍ位置に配置されている。これにより、１５０ｍｍ未満の紙幅の用紙を通紙した時のヒータ６０の非通紙部昇温を検知できるようにしている。

即ち、ヒータ６０の温度を検知する第２の温度検知素子としてのヒータサーミスタ６４ｃは、最小幅の用紙の通過領域の領域外で、且つ、装置に使用可能な最大幅の用紙が導入されたときの通過領域の領域内に配置されている。

（用紙幅検知手段）
通紙される用紙の幅（記録材サイズ：用紙サイズ）はカセット９に収容用紙の幅を認識する紙幅センサ１０５が配設されていれば、制御部１００は、その紙幅センサ１０５からの入力情報により通紙される用紙の幅を取得することができる。

また、カセット９から定着装置４０の間の用紙搬送路１１に搬送している用紙の幅を認識する紙幅センサ１０６が配設されていれば、制御部１００はその紙幅センサ１０６からの入力情報により通紙される用紙の幅を取得することができる。

また、通紙される用紙の幅検知手段は上記の手段に関わらず、ユーザーがプリント時に操作部１０２やホスト装置２００から制御部１００に入力した設定情報等であっても構わない。

（用紙サイズに応じた搬送速度決定）
本実施例では上記の用紙幅検知手段の検知結果（使用される記録材の幅）に応じて画像形成装置１のプロセス速度（記録材搬送速度）を変更している。これは、通紙可能な最大紙幅の用紙よりも幅狭の用紙（以下、、小サイズ紙と記す）を連続して導入して画像形成（連続プリント）を実行する際に、定着装置４０の非通紙部昇温を抑制し、生産性を向上させるために広く知られている手段である。例えば特開２００１−２２７９号公報に記載がある。

具体的には、本実施例の画像形成装置１においては、制御部１００はプロセス速度を第１の搬送速度（高速モード）と第１の搬送速度よりも遅い第２の搬送速度（低速モード）に変更可能である。

そして、図１の制御フローのように、用紙幅が２２０ｍｍ以上（第２のしきい値の値以上）の場合は第１の搬送速度としてのプロセス速度１３５ｍｍ／ｓでプリントを行っている。用紙幅が２２０ｍｍ未満（第２のしきい値の値未満）の場合は第１の搬送速度よりも遅い第２の搬送速度としてのプロセス速度６７．５ｍｍ／ｓでプリントを行っている。プロセス速度を遅くすると、小サイズ紙の生産性向上だけでなく、定着温度に対する画像不良の発生を抑制する効果も期待できる。以下に説明する。

プロセス速度が１３５ｍｍ／ｓの場合と６７．５ｍｍ／ｓの場合の定着温度と画像不良の関係を、図７を用いて説明する。スリーブ４１の温度が高すぎると、溶融したトナーの一部がスリーブ４１に残り、スリーブ１周後に用紙に付着してしまう所謂ホットオフセットという画像不良が発生してしまう。一方、スリーブ４１の温度が低すぎると、用紙上のトナーの溶融が不十分となり、定着後にトナーが用紙から容易に剥がれてしまう所謂定着不良が発生してしまう。図７はプロセス速度１３５ｍｍ／ｓと６７．５ｍｍ／ｓの場合の定着不良とホットオフセット発生状況を表している。

プロセス速度６７．５ｍｍ／ｓの場合はプロセス速度１３５ｍｍ／ｓと比較して、ニップ部Ｎを通過時間する時間が長くなるため、低い温度で定着不良を防止できている。また、ホットオフセットに関しては与える熱量だけでなく、絶対温度に依存している部分も大きいため、ホットオフセットが発生し始める温度はそれほど大きく変わらない。その結果、図７のように、定着不良とホットオフセットの発生しない画像良好な温度領域は６７．５ｍｍ／ｓの方が広くとることができている。

（温度制御）
ヒータ６０の温調制御（ヒータへ供給する電力の制御）について説明する。ヒータ６０の温調制御は、上記の用紙幅検知結果に応じて以下のように変更する。

１）用紙幅が１６０ｍｍ以上の場合
用紙幅が１６０ｍｍ以上（第１のしきい値の値以上）の場合は、用紙の搬送位置ずれや用紙サイズのばらつきがあっても確実にスリーブサーミスタ６３とヒータサーミスタ６４ｃがともに通紙域内となる。そのため、スリーブサーミスタ６３とヒータサーミスタ６４ｃの両方（双方）を用いて温調制御を行う。

つまり、制御部１００は用紙を連続して導入して画像形成を実行する際に、使用される用紙の幅に応じてヒータ６０の温度制御の制御モード（電力制御モード）を変更する。この場合、使用される用紙の幅が所定の第１のしきい値の値以上の場合には温度制御をスリーブサーミスタ６３とヒータサーミスタ６４ｃの両方を用いた制御モード（第１の電力制御モード）とする。

すなわち、スリーブサーミスタ６３に目標温度を設定し、スリーブサーミスタ６３の検知温度と目標温度を比較する。そして、スリーブサーミスタ６３の検知温度と目標温度の差分に応じてヒータサーミスタ６４ｃの制御温度を変更する。

以上の制御モードによってスリーブサーミスタ温度を目標温度に精度良く維持しつつ、非通紙部昇温はヒータサーミスタ６４ａおよび６４ｂで検知する。

２）用紙幅が１６０ｍｍ未満の場合
用紙幅が１６０ｍｍ未満（第１のしきい値の値未満）の場合は、用紙の搬送位置ずれや記録材のばらつきを考慮すると、確実に通紙域内にあるのはスリーブサーミスタ６３のみである。そのため、スリーブサーミスタ６３を用いて温度制御を行う。つまり、制御部１００は使用される用紙の幅が所定の第１のしきい値の値未満の場合には温度制御をスリーブサーミスタ６３のみを用いた制御モード（第２の電力制御モード）とする。

また、用紙幅が１５０ｍｍ未満の場合はヒータサーミスタ６４ｃを非通紙部昇温検知に用いることができるため、小サイズ紙の生産性を確保することができる。

一方でスリーブサーミスタ６３のみを用いて温度制御を行っているため、目標温度に対するスリーブサーミスタ６３の温度の上下変動（温度リップル）が発生してしまう。

しかしながら、前述したとおり用紙幅が２２０ｍｍ未満の場合はプロセス速度を６７．５ｍｍ／ｓとしている。したがって、図７に示すように画像良好な温度領域が広いため、スリーブサーミスタ６３の温度が変動しても定着不良やホットオフセットの発生しない良好な画像が得られる。

これらの制御モードと前述の搬送速度の組み合わせは図８のようになっており、スリーブサーミスタ６３のみを用いた制御モードの温度制御を実施する場合はプロセス速度が６７．５ｍｍ／ｓとなっている。

（性能比較）
以上のような実施例１の構成及び温度制御においてスリーブ温度の制御安定性と小サイズ通紙時の非通紙部昇温検知性能を確認した。また、比較例１と比較例２おいても同様の確認を行った。

比較例１は、温度検知素子であるスリーブサーミスタ６３とヒータサーミスタ６４ａ、６４ｂ、６４ｃの配置は実施例１（図６）と同じであるが、用紙幅によらずスリーブサーミスタ６３のみを用いた制御モードの温度制御を行った場合である。

比較例２は、安定した温度制御を優先して、ヒータサーミスタ６４ｃを図９のように中央基準線Ｏからヒータ基板６０ａの長手方向において他方側に２０ｍｍ位置に配置した場合である。スリーブサーミスタ６３とヒータサーミスタ６４ａ、６４ｂの配置は実施例１（図６）と同じである。

結果を以下に示す。

１）スリーブ裏温度推移
坪量が８１ｇ／ｍ²のＡ４サイズ紙を横送り（幅２９７ｍｍ、長さ２１０ｍｍ）で１３５ｍｍ／ｓ（３０ｐｐｍ）の連続プリントを行った時のスリーブサーミスタ６３の温度推移を図１０および図１１に示す。

実施例１および比較例２においては図１０のようにスリーブサーミスタ６３とヒータサーミスタ６４ｃの両方を用いた制御モードの温度制御を行っているため、目標温度から大きく外れることなく制御できている。一方、比較例１は図１１のようにスリーブサーミスタ６３のみを用いた制御モードの温度制御を行っているため、温度リップルが大きく、目標温度から外れてしまうことがある。プロセス速度１３５ｍｍ／ｓにおける画像が良好な温度領域は比較的狭いため、スリーブサーミスタ温度が目標温度から外れた場合に定着不良やホットオフセットが発生する可能性がある。

２）小サイズ通紙時の非通紙部昇温検知
坪量が８１ｇ／ｍ²のＡ６サイズ紙の縦送り（幅１０５ｍｍ、長さ１４８ｍｍ）を６７．５ｍｍ／ｓで連続プリントした。

連続プリント時のスリーブ長手温度分布と温度検知素子の位置関係を図１２に示す。実施例１および比較例１においてはヒータサーミスタ６４ｃによって非通紙部昇温を検知することができている。一方で比較例２においてはＡ６サイズ紙の通紙域内にヒータサーミスタ６４ｃを配置しているため、非通紙部昇温を検知できない。また、両端に配置されたヒータサーミスタ６４ａおよび６４ｂの位置では非通紙部昇温が低くなっている位置であるため、検知精度がかなり低下してしまう。

一方で実施例１および比較例１においてはスリーブサーミスタ６３のみを用いた制御モードの温度制御を行っているため、温度リップルが比較的大きい。しかしながら、図７に示すようにプロセス速度が６７．５ｍｍ／ｓにおける画像が良好な温度領域が広いため、定着不良やホットオフセットが発生する可能性はほとんどない。

スリーブサーミスタ温度推移と小サイズ通紙時の非通紙部昇温の確認結果をまとめると表１のようになる。

以上説明したように、スリーブサーミスタ６３を最小紙幅内に配置し、ヒータサーミスタ６４ｃを最小紙幅外かつ最大紙幅内に配置した構成において、通紙される用紙幅サイズに応じて温調制御の制御モードを変更する。これにより、温度検知素子を増やすことなく非通紙部昇温を検知することができ、温度リップルによる画像不良も防止することができる。

《実施例２》
以下に実施例２について説明する。本実施例の画像形成装置および定着装置の構成は実施例１で示した図２〜図４と同様であるため再度の説明を省く。

本実施例２では図１３のように最小紙幅の通紙域に第３のヒータサーミスタ６４ｃを配置し、最小紙幅の非通紙域かつ最大紙幅の通紙域にスリーブサーミスタ６３を配置した構成とする。上記構成において用紙幅（記録材サイズ）検知結果に応じた温調制御は以下のようにする。

１）記録材サイズが１６０ｍｍ以上の場合
記録材サイズが１６０ｍｍ以上の場合は、実施例１と同様の制御（第１の電力制御モード）となる。すなわち、スリーブサーミスタ６３に目標温度を設定し、スリーブサーミスタ６３の検知温度と目標温度を比較する。そして、スリーブサーミスタ６３の検知温度と目標温度の差分に応じてヒータサーミスタ６４ｃの制御温度を変更する。

以上の制御方法によってスリーブサーミスタ温度を目標温度に精度良く維持しつつ、非通紙部昇温はヒータサーミスタ６４ａおよび６４ｂで検知する。

２）用紙幅が１６０ｍｍ未満の場合
用紙幅が１６０ｍｍ未満の場合は、用紙の搬送位置ずれや用紙のばらつきを考慮すると、確実に通紙域内にあるのはヒータサーミスタ６４ｃのみである。そのため、そのヒータサーミスタ６４ｃを用いて温度制御（第２の電力制御モード）を行う。

また、用紙幅が１５０ｍｍ未満の場合はスリーブサーミスタ６３を非通紙部昇温検知に用いることができるため、小サイズ紙の生産性を確保することができる。

一方で、ヒータサーミスタ６４ｃのみで温調制御を行った場合、スリーブ表面の温度を所定の値に保つことが困難である。スリーブ表面とヒータサーミスタ６４ｃの間には図４に示すようにスリーブ４１に加えてヒータ６０の熱抵抗と熱容量があり、スリーブ表面の温度変化を第ヒータサーミスタ６４ｃのみで精度良く予測するのは困難なためである。

しかしながら、用紙のプリント枚数や画像形成装置に配設した環境センサ１０７（図５）で検知される環境温度等の情報によりスリーブ４１の温度変化をある程度予測することができる。また、前述したとおりプロセス速度を６７．５ｍｍ／ｓとすることにより、図７に示すように画像良好な温度領域が広いため、定着不良やホットオフセットの発生しない良好な画像が得られる。

以上説明したように、ヒータサーミスタ６４ｃを最小紙幅内に配置し、スリーブサーミスタ６３を最小紙幅外かつ最大紙幅内に配置した構成において、用紙幅に応じて温調制御の制御モードを変更する。これにより、温度検知素子を増やすことなく非通紙部昇温を検知することができ、温度リップルによる画像不良も防止することができる。

実施例１及び２の制御構成をまとめると次のとおりである。移動部材としてのスリーブ４１の温度を検知する第１の温度検知素子６３と加熱体としてのヒータ６０の温度を検知する第２の温度検知素子６４ｃを有する。温度検知素子の検知温度情報に基づいて電源部１０１からヒータ６０への電力供給を制御してヒータ６０の温度制御を行う制御部１００）を有する。

第１と第２の温度検知素子６３、６４ｃの一方が、装置に使用可能な最小幅の用紙（記録材）Ｐが導入されたときの通過領域の領域内に配置されている。そして、他方が、最小幅の用紙の通過領域の領域外で、且つ、装置に使用可能な最大幅の用紙が導入されたときの通過領域の領域内に配置されている。一方の温度検知素子と他方の温度検知素子との双方を用いてヒータ６０へ供給する電力の制御を行う第１の電力制御モードと、他方の温度検知素子のみを用いてヒータ６０へ供給する電力の制御を行う第２の電力制御モードと、を実行可能である。

制御部１００は用紙Ｐを連続して導入して画像形成を実行する際に、使用される用紙Ｐの幅に応じて、第１の電力制御モードと、第２の電力制御モードと、を変更する。制御部１００は、使用される用紙の幅が所定のしきい値の値以上の場合には第１の電力制御モードを実行し、所定のしきい値の値未満の場合には第２の電力制御モードを実行する。

制御部１００は、用紙搬送速度を第１の搬送速度と第１の搬送速度よりも遅い第２の搬送速度に変更可能であり、使用される用紙の幅が所定のしきい値の値未満の場合には用紙搬送速度を第２の搬送速度にする。制御部１００は、第２の電力制御モードを実行する場合は、用紙搬送速度を第２の搬送速度にする。

実施例１も実施例２も用紙幅サイズに応じて温度制御の制御モード（電力制御モード）を切り替えることにより、最小通紙幅外に配置した温度検知素子を温度制御用又は非通紙部昇温検知用として使い分けることができる。そのため、温度検知素子の数を減らすことができる。

《その他の事項》
（１）実施例の定着装置４０はヒータ６０を移動部材であるスリーブ４１のバックアップ部材に兼用させているが、ヒータ６０とは別にバックアップ部材を具備させ、ヒータ６０はバックアップ部材とは異なる個所に配設した装置構成にすることもできる。

（２）移動部材４１は円筒形状やエンドレスベルトの形態に限られない。ロール巻きにした有端のウエブ形態にすることもできる。

（３）移動部材４１は複数の支持部材間に懸回張設されて回転駆動されるエンドレスベルトにした装置構成にすることもできる。

（４）移動部材４１を加熱する加熱体６０はセラミックヒータに限られない。ニクロム線ヒータ、励磁コイルで誘導加熱するＩＨヒータ、ハロゲンヒータなどの接触型又は非接触型のヒータを用いた装置構成にすることもできる。移動部材４１を内側から加熱する内部加熱方式に限られず、外側から加熱する外部加熱方式の装置構成にすることもできる。

（５）温度制御の制御モードを変更するための用紙幅のしきい値は３つ以上の設定にすることもできる。生産性（スループット）制御は、用紙の搬送速度は変更せずに、複数枚連続の用紙の搬送間隔を変更する方式にすることもできる。

（６）画像加熱装置は、実施例では、用紙上（記録材上）に形成された未定着トナー像を加熱して定着する定着装置を例にして説明したがこれに限られない。未定着画像を用紙上に仮定着させる加熱装置、画像を担持した用紙を再加熱してつや等の画像表面性を改質する装置なども含まれる。

（７）画像形成装置は実施例のようなフルカラーの画像を形成する画像形成装置に限られず、モノクロの画像を形成する画像形成装置でもよい。また画像形成装置は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、複写機、ＦＡＸ、及び、これらの機能を複数備えた複合機等、種々の用途で実施できる。

１・・画像形成装置、４０・・画像加熱装置（定着装置）、４１・・移動部材（定着スリーブ）、４２・・ニップ形成部材（加圧ローラ）、６０・・加熱体（バックアップ部材）、６３・・第１の温度検知素子（スリーブサーミスタ）、６４ｃ・・第２の温度検知素子（ヒータサーミスタ）、Ｎ・・ニップ部（定着ニップ部）、Ｐ・・記録材、ｔ・・画像、１００・・制御部、１０１・・電源部

Claims (8)

1. バックアップ部材と、前記バックアップ部材に接して摺動しつつ移動する移動部材と、前記移動部材を加熱する加熱体と、前記バックアップ部材との間に前記移動部材を挟んで当接するニップ形成部材と、前記移動部材と前記ニップ形成部材との間に形成されるニップ部で画像を担持した記録材を挟持搬送することで加熱する画像加熱装置を有する画像形成装置であって、
   前記加熱体に電力を供給して発熱させる電源部と、
   前記移動部材の温度を検知する第１の温度検知素子と、
   前記加熱体の温度を検知する第２の温度検知素子と、
   前記温度検知素子の検知温度情報に基づいて前記電源部から前記加熱体への電力供給を制御して前記加熱体の温度制御を行う制御部と、を有し、
   前記第１と第２の温度検知素子の一方が、装置に使用可能な最小幅の記録材が導入されたときの通過領域の領域内に配置されており、他方が、前記最小幅の記録材の通過領域の領域外で、且つ、装置に使用可能な最大幅の記録材が導入されたときの通過領域の領域内に配置されており、
   前記一方の温度検知素子と前記他方の温度検知素子との双方を用いて前記加熱体へ供給する電力の制御を行う第１の電力制御モードと、前記他方の温度検知素子のみを用いて前記加熱体へ供給する電力の制御を行う第２の電力制御モードと、を実行可能であり、
   前記制御部は記録材を連続して導入して画像形成を実行する際に、使用される記録材の幅に応じて、前記第１の電力制御モードと、前記第２の電力制御モードと、を変更することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、使用される記録材の幅が所定のしきい値の値以上の場合には前記第１の電力制御モードを実行し、前記所定のしきい値の値未満の場合には前記第２の電力制御モードを実行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. 前記制御部は、記録材搬送速度を第１の搬送速度と前記第１の搬送速度よりも遅い第２の搬送速度に変更可能であり、使用される記録材の幅が所定のしきい値の値未満の場合には記録材搬送速度を前記第２の搬送速度にすることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、前記第２の電力制御モードを実行する場合は、前記記録材搬送速度を前記第２の搬送速度にすることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記加熱体が前記移動部材に接触するヒータであって、アルミナ基板をベースとして、前記移動部材と接触する側の反対面に抵抗発熱体を形成したセラミックヒータであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記バックアップ部材が前記ヒータであることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記移動部材がエンドレスベルトであることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記ニップ形成部材が駆動回転体であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の画像形成装置。