JP3592485B2

JP3592485B2 - 定着装置

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Publication number: JP3592485B2
Application number: JP15538897A
Authority: JP
Inventors: 重夫黒高; 和政平井
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-06-12
Filing date: 1997-06-12
Publication date: 2004-11-24
Anticipated expiration: 2017-06-12
Also published as: JPH112982A; US6198888B1; CN1114843C; CN1202641A; US6055390A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置における定着装置に関し、特に、カラー画像形成装置の定着装置におけるオイルレス化を目的として、ホットオフセット防止と立ち上がり時間の短縮を図ることのできるベルト定着方式の定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置としては、内部に熱源を有する定着ローラーとこれに圧接する加圧ローラーとにより、未定着トナー像を担持する転写紙を挾持搬送して定着を行なう熱ローラー定着装置がよく知られている。このような熱ローラー定着装置の温度制御方法として、例えば特開平１−２８２５８６号公報記載の温度制御方法においては、メインスイッチＯＮによるウォームアップ直後の定着ローラー設定温度を安定時の設定温度より高くし、その後、漸次（時間または通紙枚数とともに）設定温度を安定時の温度に下げるように制御している。
【０００３】
このような熱ローラー定着装置の場合、定着ローラー内部に熱源を有し、加熱及び定着工程が同じであるため、温度制御に関しては上記公報記載の方法のように比較的安定した定着温度制御が可能である。
しかし、このような所謂熱ローラー定着方式は、ローラー対により形成される定着ニップ部の幅に限界があり、省エネルギーを考慮して低温定着を実現しようとした場合には、転写紙が定着ニップ部を搬送される時間（ニップ時間）を長くするのに定着ローラーと加圧ローラーの線速度を低くしなければならず、高速化が困難である。また、定着ローラー表面は常に内部のヒーターから熱供給を受けて高温に保たれており、ニップ時間の増加によるトナーの温度上昇率が高く、トナーの定着上限温度であるホットオフセット温度が低くなるので、定着離型温度幅（トナーの定着が可能な定着温度幅）の余裕度が小さくなる不具合があった。
【０００４】
そこで上記のような熱ローラー定着装置の不具合を解消することを目的として定着ベルトを用いたベルト定着方式の定着装置が提案されている。
例えば、特開平４−２７３２７９号公報には、シリコンオイル等の離型剤を全く使用しないか使用してもごく僅かな使用で定着後の画像においてトナーの溶融が充分確保され光沢性がすぐれた色再現性の高い定着装置を提供することを目的として、無端ベルトのベルト面を介して圧着状態にある一対のローラーの一方のローラーと一定距離だけ離れた位置にある搬送用ローラーとの間に前記無端ベルトが巻回して設けられ、前記一対のローラーの少なくとも一方に加熱用のヒータが設けられ、電子写真の未定着トナー像を有する転写材がこれ等一対のローラーと無端ベルトの一部を通過することにより該トナーを該転写材上に定着させる定着装置であって、前記無端ベルトは基体上に離型剤の層を有する構成であり、該ベルトが架けられた加熱側のローラーの該ベルトが接触しない位置の外周面と、該ローラーにベルトを介して圧接する他のローラーの外周面とに対向して温度検知手段を設けたことが記載されている。
【０００５】
また、特開平４−３６２９８４号公報には、トナー画像の乱れの無い良好な定着ができ、定着ローラーや定着ベルトを損傷せず、転写紙に対する定着温度を正確に制御できるとともに、転写紙のコピースピードを変化させずに、各転写紙の紙厚に対応した最適な定着条件が得られる定着装置を提供することを目的として、表面に離型層の形成された薄肉のシームレス金属よりなる定着部材で、転写紙に未定着のトナー像を加熱定着する定着装置において、上記定着部材を無端ベルト状に形成した定着ベルトで構成するとともに、剛体もしくは剛体に薄肉弾性体を表面に設けてなる加圧ローラーの外周に沿って、熱源を内蔵した加熱ローラーと少なくとも１本以上の他のローラーとで上記定着ベルトを掛け渡すことにより、上記定着ベルトと上記加圧ローラーとの圧接部にニップを形成する一方、上記転写紙に対する定着温度を検知する温度検知素子を設け、この温度検知素子により上記熱源の温度制御を行なうことが記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平４−２７３２７９号公報記載の定着装置では、転写材に対して、最初にベルトを介してトナー像を定着する定着工程があり、その後にベルトにより搬送する搬送工程と、定着したトナー像をベルトから剥離する剥離工程があるので、転写材のシワ（皺）や未定着画像のこすれ現象は発生しにくいものの、定着工程を経た転写材の搬送が不安定であり、光沢ムラ及びホットオフセットが発生しやすい。つまり、定着ニップ部を通過した転写材及びトナーは更にベルトの余熱を受けることになるので、トナーが過剰に溶融してオフセット現象が起こり、転写材の搬送が不安定であるために転写材の画像面に部分的な温度ムラが生じて光沢ムラの原因となる。
【０００７】
また、特開平４−３６２９８４号公報記載の定着装置では、加圧ローラーの外周に沿って定着ベルトを湾曲させて定着ベルトと加圧ローラーの圧接部に定着ニップを形成しているので、定着圧力が小さくて転写紙のシワは発生し難いが、逆に定着性が不十分であると考えられる。また、この定着装置では、定着ベルトと加圧ローラーとの圧接部において両者に速度差が生じると、定着ベルトにより転写紙の未定着画像が擦られる恐れもある。
【０００８】
そこで本発明者らは先に、カラー画像形成装置の定着装置におけるオイルレス化を図れ、且つホットオフセット防止と立ち上がり時間の短縮を図ることのできるベルト定着方式の定着装置として、図９に示すように、定着ローラー２と、加熱ローラー１と、定着ローラー２と加熱ローラー１間に張架された無端状の定着ベルト３と、その定着ベルト３を介して定着ローラー２に対向して設けられた加圧ローラー４と、加圧ローラー４と加熱ローラー１のうち少なくとも加熱ローラー１の内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒーター５とを備え、加熱ローラー１により定着ベルト３を加熱する加熱工程域と、加圧ローラー４が定着ローラー２を加圧することなく定着ベルト３に接触する第１の定着工程部と該加圧ローラー４が定着ベルト３を介して定着ローラー２を加圧する第２の定着工程部とからなる定着工程域を有するベルト定着装置を提案した。
【０００９】
この定着装置では、定着ベルト３の加熱工程域と、転写紙１３上の未定着トナー像を定着する定着工程域を各々独立して設けた構成が特徴となっており、定着ベルト３は加熱工程域で加熱ローラー１によって加熱され、その定着ベルト３の加熱部が定着工程域を通過する際に、第１の定着工程部の定着ニップで定着ベルト３により未定着トナー像を担持した転写紙１３を加熱し、第２の定着工程部の定着ニップで転写紙１３を挾持搬送して加熱及び加圧によりトナー像を転写紙１３に定着するので、第１の工程部における定着ベルト３と加圧ローラー４との接触圧、第２の定着工程部における加圧ローラー４による加圧力、定着ベルト３の熱容量等を最適化することで、安定した定着性能が得られ、ホットオフセットの防止と、立ち上がり時間の短縮を図ることができる。
【００１０】
しかし一方ではその方式上、プリントスタート時及び連続プリント時において定着温度の安定化を図ることが大きな課題であった。以下、その課題について説明する。
【００１１】
ベルト定着装置における従来の温度制御方式として、前述の特開平４−２７３２７９号公報記載の定着装置では、定着ベルト内側の定着ローラーと、その定着ローラーにベルトを介して圧接する加圧ローラーの外周面に温度検知手段としてサーミスタを設け、熱源を何れか一方のローラーに設けて温度制御することが記載されている。また、特開平４−３６２９８４号公報記載の定着装置では、加熱ローラーの表面やベルト定着の定着ニップ部のベルト内側に温度検知手段としてサーミスタを接触して設け、加熱ローラーと加圧ローラーの熱源を同時に点灯制御させることが記載されている。
【００１２】
上記従来技術では、何れも温度検知手段としてのサーミスタをベルト内側の、内部に熱源を有するローラーの表面等に設けており、定着ベルト温度を、その内側にある加熱手段を持つローラー（定着ローラーあるいは加熱ローラー）を介して間接的に制御している。しかし、係る方法では、本来定着ベルト温度を直接検出、制御する方法に比べると定着温度が不安定になりやすい。すなわち、定着ベルトの熱容量により、熱応答性と言う問題が大なり小なり生ずるため、定着ベルト表面を常に所定の温度に安定的に維持することは極めて難しいと言える（プリント速度が早いほど、またカラー定着のように画質の安定を問う場合は課題が極めて大きい）。
【００１３】
ここで、本発明者らが先に提案したベルト定着装置における温度制御方法の一例を説明する。ベルト定着装置の基本構成は図９に示した通りである。また、図１６にこの定着装置を用いた画像形成装置で連続プリント動作時のプリント時間と定着ベルト表面温度（以下、定着ベルト温度と記す）の関係を、加熱ローラー部中部（転写ベルトが加熱ローラーと接触している領域（加熱工程域）の略中間部で加熱ローラー軸方向の中央部であり、図９に示すサーミスタ７の位置に相当する）と定着ニップ出口部（定着工程域の出口部）とで測定した結果を示す。
【００１４】
図１６に示すように、通常、待機時のように定着ベルト３が停止している状態では加熱ローラー部中部の定着ベルト３は加熱ローラー１によって所定の設定温度（例えば約１５０℃）で制御されている。プリント開始にあたって定着ベルト３が回転を始めると、定着工程域の定着ニップ部においては定着ベルト３表面は加圧ローラー４に接触し、また一方では定着ベルト３内面が定着ローラー２に接触しているため、定着ベルト３の熱が奪われ、加熱ローラー部中部の定着ベルト温度は急激に低下する（例えば１３０℃前後に低下する）。その後、定着ベルト３の回転時間（プリント時間）の経過と共に、定着ベルト３からの熱供給により加圧ローラー４及び定着ローラー２温度は上昇していく。それに伴って、定着ニップ部温度は漸次上昇して、加熱ローラー部中部の所定の定着ベルト温度（例えば約１５０℃）に近づいてくる。尚、ここで定着ニップ部温度は、その代用として定着ベルト３の定着ニップ出口部温度で置き換えることにする。と言うのは、基本的には未定着トナーを溶融定着した直後であるところの定着ニップ部に最も近い出口部の定着ベルト温度がトナーの軟化点以上にあることが定着可能な条件として考えて良いからである。従って、ここでは検知または測定が難しい定着ニップ部の温度を論ずるよりは、定着ベルト３の定着ニップ出口部温度で表現した方が好ましい（以後、定着ニップ部温度を論ずるときは定着ニップ出口部温度に置き換えて述べることにする）。
【００１５】
係る状態においては、定着ベルト３の定着ニップ出口部温度が回転時間と共に上昇していくため、特に連続プリント中は、例えば、定着性、光沢性、オフセットといった定着品質が安定せず、一定の（バラツキの少ない）画像が出力されないといった不具合があった。また、連続プリント時間が長くなると定着ニップ出口部温度が加熱ローラー部中部の定着設定温度近くまで上昇し、定着ニップ出口部の上限温度（例えば、１３５℃前後）を越えてしまうことがありホットオフセットが発生する恐れもある。これらの不具合を解決するには、定着ニップ出口部温度を定着可能な所定の温度範囲内に維持するようにすることが定着工程におけるトナーへの熱供給をより安定的に行なう上で、望ましい方法と言える。
【００１６】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、ベルト定着装置における上述の課題を解決するため、プリント中の定着温度（定着ニップ出口部温度）を、何時、如何なる条件においても安定的に制御して、定着性、オフセット等の定着品質においてバラツキの少ない画像を出力する手段を提示することを目的とし、特には、連続プリント時におけるカラー画像の光沢度の安定化を図ることを目的としている。そして具体的には、温度検知手段の定着ベルト面上の設置場所及び温度制御方法による簡易な構成で上記目的を達成するものである。
【００１７】
より具体的には、請求項１の発明は、定着品質（定着性、オフセット等）の安定化を図ることができ、特にカラー画像形成時の連続プリント時の定着性の安定化及びホットオフセット防止を図ることができる定着装置を提供することを目的とする。
請求項２の発明は、請求項１の目的に加え、特に連続プリント時のカラー画像の光沢度の安定化を図ることができる定着装置を提供することを目的とする。
請求項３の発明は、請求項１，２の目的に加え、定着品質（定着性、オフセット等）のより安定化を図ることができ、特に連続プリント時のカラー画像の光沢度のより安定化を図ることができる定着装置を提供することを目的とする。
請求項４の発明は、請求項１〜３の構成よりも簡易な構成で定着品質（定着性、オフセット等）の安定化を図ることができ、連続プリント時のカラー画像の光沢度の安定化を図ることができる定着装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、定着ローラーと、加熱ローラーと、前記定着ローラーと加熱ローラー間に張架された無端状の定着ベルトと、該定着ベルトを介して前記定着ローラーに対向して設けられた加圧ローラーと、前記加熱ローラーの内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒーターとを備え、前記加熱ローラーにより前記定着ベルトを加熱する加熱工程域と、前記加圧ローラーが前記定着ローラーを加圧することなく前記定着ベルトに接触する第１の定着工程部と該加圧ローラーが定着ベルトを介して前記定着ローラーを加圧する第２の定着工程部とからなる定着工程域を有するベルト定着装置において、前記加熱工程域の定着ベルト表面温度を検知する温度検知手段と、該加熱工程域の前記定着ベルト表面温度を所定の温度に制御する温度制御手段を備え、前記加熱工程域の少なくとも２つの定着ベルト表面設定温度を有し、該定着ベルト表面設定温度の切り換えを行なうタイミングとして、画像形成動作の開始信号を受けて定着ベルトが回転を開始した時、あるいはその回転開始後の給紙開始信号を受けた時、あるいは画像形成動作の開始信号を受けて定着ベルトが回転を開始してから一定時間経過後の定着開始信号を受けた時（以下、定着開始時と言う）に、前記温度制御手段により、前記加熱工程域の定着ベルト表面設定温度が、定着可能な高温側設定温度から、定着可能な低温側設定温度に切り換えられて制御される構成としたものである。
【００１９】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の定着装置において、前記定着ベルトの回転開始後の定着ベルト表面設定温度と定着ニップ出口部温度の関係を予め実験により求めておき、前記加熱工程域の前記定着ベルト表面の低温側設定温度と、前記定着工程域の定着開始時の定着ニップ出口部温度との差が２０℃以下になるように、前記加熱工程域の定着ベルト表面温度が設定されている構成としたものである。
【００２０】
請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の定着装置において、前記温度検知手段を、前記定着ベルトの回転方向に対して前記加熱ローラー部上流側（加熱ローラー部上流側とは加熱ローラー部位内の範囲においての上流側を意味する）の前記定着ベルトが最初に該加熱ローラーに接触する位置もしくはその近傍に設けた構成としたものである。
【００２１】
請求項４に係る発明は、定着ローラーと、加熱ローラーと、前記定着ローラーと加熱ローラー間に張架された無端状の定着ベルトと、該定着ベルトを介して前記定着ローラーに対向して設けられた加圧ローラーと、前記加熱ローラーの内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒーターとを備え、前記加熱ローラーにより前記定着ベルトを加熱する加熱工程域と、前記加圧ローラーが前記定着ローラーを加圧することなく前記定着ベルトに接触する第１の定着工程部と該加圧ローラーが定着ベルトを介して前記定着ローラーを加圧する第２の定着工程部とからなる定着工程域を有するベルト定着装置において、前記加熱工程域の定着ベルト表面温度を検知する温度検知手段と、該温度検知手段の検知信号により、前記定着ベルト表面温度を所定の温度に制御する温度制御手段を備え、前記温度検知手段を、前記定着ベルトの回転方向に対して前記加熱ローラー部上流側（加熱ローラー部上流側とは加熱ローラー部位内の範囲においての上流側を意味する）の前記定着ベルトが最初に該加熱ローラーに接触する位置もしくはその近傍に設けた構成としたものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
まず、本発明に係るベルト定着装置の基本的な構成、動作及び作用効果について詳細に説明する。本発明に係る定着装置の基本構成は図９と同様である。また、図１０は図９に示す定着装置の加熱工程域及び定着工程域の説明図である。図９、図１０において、符号１は加熱ローラー、２は定着ローラー、３は無端状の定着ベルト、４は加圧ローラー、５は定着ベルト加熱用ヒーター、６は入り口ガイド板、７はサーミスタからなる温度検知手段、８は第１の定着工程部、９は第２の定着工程部、１０は加圧スプリングからなる加圧手段、１１はテンションスプリングからなるテンション付与手段、１２は加熱工程域である。
【００２４】
定着ベルト３は加熱ローラー１及び定着ローラー２に張架され（引張して架設され）、加圧ローラー４は定着ベルト３を介して定着ローラー２に対向して設けられる。加圧ローラー４は、加圧スプリング１０により第２の定着工程部９では定着ベルト３を介して定着ローラー２を加圧し、第１の定着工程部８では定着ローラー２を加圧せずに定着ベルト３に圧接されている。
【００２５】
ヒーター５を内蔵した加熱ローラー１は本装置の立ち上がりを早くするために、小径かつ薄肉の金属パイプ（例えばアルミニウム、鉄、銅またはステンレスからなるパイプ）を使用して低容量化してある。定着ベルト３はヒーター５により加熱ローラー１を介して加熱され、サーミスタ７は定着ベルト３の加熱ローラー１で加熱される部分の表面温度を検知する。そして図示しない温度制御部（後述する）は、サーミスタ７の温度検知信号に基づいてヒーター５への通電を制御し、定着ベルト表面温度（以下、定着ベルト温度と記す）が所定の設定温度に保たれるように制御する。
【００２６】
定着ローラー２、加熱ローラー１、加圧ローラー４は図示しない駆動源による回転駆動で図中の矢印方向に回転し、定着ベルト３が図中の矢印Ａ方向に回転する。図示しない画像形成部で公知の電子写真プロセス（帯電、露光、現像、転写）により未定着トナー像が転写された転写紙１３は、図示しない搬送手段により入り口ガイド板６に沿って定着装置内に搬入され、定着ベルト３と加圧ローラー４との間の第１の定着工程部８、第２の定着工程部９の順に定着工程域を通過し、第１の定着工程部８で定着ベルト３により加熱され、さらに第２の定着工程部９で加熱及び加圧されて転写紙１３上にトナー像が定着される。この際、第１の定着工程部８では、定着圧（定着ベルト３と加圧ローラー４との接触圧）が転写紙１３にシワが発生しない程度に低く設定され、第２の定着工程部９では、定着圧（定着ベルト３を介して定着ローラー２に圧接する加圧ローラー４の圧力）が所望の定着性が得られるように設定されている。
【００２７】
加熱ローラー１は移動可能に設けられてテンションスプリング１１により定着ベルト３に押圧され、加圧ローラー４は加圧スプリング１０により定着ベルト３を介して定着ローラー２を加圧する。第１の定着工程部８における定着圧の設定は、テンションスプリング１１により定着ベルト３のテンションを調整することによって行なわれ、第２の定着工程部９における定着圧の設定は加圧スプリング１０により行なわれる。尚、加圧スプリング１０が定着ローラー２を押圧することにより加圧ローラー４が定着ベルト３を介して定着ローラー２に加圧するようにしてもよい。
【００２８】
図９，１０に示した構成の定着装置の作用効果としては以下のことが期待できる。ヒーター５が低容量化した加熱ローラー１を介して定着ベルト３を加熱するので、瞬時の立ち上がりが可能である。また、定着工程域が第１の定着工程部８と第２の定着工程部９とからなっていて定着ニップ部が十分に長いこと、定着ベルト３の自己冷却作用（定着工程部８，９の未定着画像面側に加熱源が無いため定着工程域内で定着ベルト３の表面が冷える現象）とにより、定着良好な温度領域が得られ、オフセット余裕度が増す。さらに、転写紙１３の侵入側である第１の定着工程部８における定着圧を十分に低く設定することにより、転写紙１３がスムーズに定着ベルト３と加圧ローラー４とのニップ部に入り込むので転写紙１３のシワの発生率を低減できる。
【００２９】
図９，１０に示した構成の定着装置では、上述したように定着良好な温度領域が得られてオフセット余裕度が増すが、この点について図１１のモデルを用いて説明する。このモデルは、定着ローラー２１の内部にヒーターを持ち、定着ローラー２１がアルミニウムからなる芯金２１ａ上にシリコンゴム層２１ｂを設けた熱ローラー定着装置のモデルである。図１１は、このモデルにおいて、定着ローラー２１と加圧ローラー２４との定着ニップ部に転写紙２３が侵入して定着ローラー２１に転写紙２３上の未定着トナー２２が接触したときの時間の経過（転写紙が定着ニップ部を搬送されるニップ時間の経過）とともに変化する各層内非定常温度分布状態を表している。
【００３０】
定着ローラー２１には内部のヒーターから常に一定の熱量が供給されるという仮定のもとにおいて、最初は定着ローラー２１が一定の温度Ｔ_０に保たれている。各層内温度分布は、転写紙２３が定着ニップ部に進入した直後にはｔ１の温度分布をなし、時間が経過するにつれてｔ２、ｔ３のように変化していく。この時、シリコンゴム層２１ｂと転写紙２３上の未定着トナー２２との境界面は一定の温度Ｔ_１（トナー２２の上面温度に相当する）を維持している。
【００３１】
また、時間の経過と共にトナー２２の内部に熱が伝わり、トナー２２と転写紙２３との境界温度Ｔｆ（トナー２２の下面温度に相当する）は上昇する。ニップ時間が十分に長いと、その後は各層内温度分布がｔ４のような経過をたどり、シリコンゴム層２１ｂと転写紙２３上の未定着トナー２２との境界の温度Ｔ_１は上昇していく。もちろんＴｆも上昇していく。
【００３２】
一方、本発明に係る図９，１０に示した構成のベルト定着装置では、定着ベルト３の自己冷却作用（定着ベルト３と加圧ローラー４との定着ニップ部内における未定着画像面側に加熱源がないために定着ベルト３の表面が転写紙１３に熱を奪われて時間と共にその温度が低下する現象）を有しているので、内部に熱源を有する従来の熱ローラー定着方式に比べると先ほどのＴｆは時間と共に上昇するが、Ｔ_１に関しては温度上昇が小さい。すなわちＴ_１に関しても時間が十分に長ければ同様に上昇するが、従来の熱ローラー定着方式のような急激な温度上昇は起こりにくい。
【００３３】
また、図１１の定着ローラー２１の温度Ｔ_０のうち、ホットオフセット発生時の温度をＴ_０１とし、定着可能な下限温度をＴ_０２とする。一方、ホットオフセット現象は定着ローラー２１とこれに接触するトナー２２との界面において、界面接着力がトナー２２の溶融時の粘弾性変化に伴う凝集力を上回ったときに起こり、すなわち、界面温度Ｔ_１の大きさが影響する。
【００３４】
また一方では、定着は、転写紙２３とこれに接触するトナー２２との界面において、その界面接着力がトナー２２の溶融時の粘弾性変化に伴う凝集力を上回ったときに起こり、すなわち、界面温度Ｔｆの大きさが影響する。この時、先ほど述べた定着良好な定着温度領域として、定着ローラー２１の温度Ｔ_０がＴ_０１のときのＴ_１から、Ｔ_０がＴ_０２のときのＴｆまでが定義付けられる。
【００３５】
ここで、図１２は本発明に係るベルト定着方式（図９）の定着可能温度領域の幅を示すモデル図であり、図１３は従来の内部に熱源を有する熱ローラー定着方式（図１１）の定着可能温度領域の幅を示すモデル図である。図１２、図１３において、ホットオフセットラインはホットオフセット発生温度（ホットオフセットが発生する下限温度）を示すラインであり、定着下限ラインは定着可能な下限温度を示すラインである。ここで、トナーが溶融してトナーの粘弾性が低下してトナーが定着される又はホットオフセットが発生する条件は、トナーが軟化点温度以上にある時間（ニップ時間）も影響することが考えられ、ニップ時間が大きくなると定着下限温度がＴ_０２からそれより低いＴ_０２’に下がり、ホットオフセットが発生する下限温度もＴ_０１’に下がるが、熱ローラー定着方式ではベルト定着方式に比べると、より大きく低下する。しかし、その影響の度合い、すなわちトナーの粘弾性による凝集力の低下を測定等により求めることは困難である。
本発明のベルト定着装置では、予め加熱ローラーから定着ベルトに供給された熱容量で定着工程で定着が行われる。従って、ホットオフセットラインはニップ時間が長くてもそれほど下がらない。すなわちホットオフセットラインの温度変化がニップ時間にそれ程左右されず、影響が少ないという特徴があり、熱ローラー定着方式に比べて定着可能温度領域の幅が広くなるという効果がある。しかし、実際に本発明に係るベルト定着方式の効果がどの程度有るかは実験により確認しなければならない。
【００３６】
図１４はその実験結果の一例を示す図である。図１４に示す定着可能領域を表す温度分布は図１２、図１３に示す定着可能領域を示す温度分布のモデルと良い相関を示している。このことから、ホットオフセットは転写紙上のトナーと定着ローラー２１または定着ベルト３との定着界面温度が影響し、また、定着下限温度は転写紙上のトナーと加圧ローラー２４、４との定着界面温度が影響すると考えられる。
【００３７】
本発明に係るベルト定着装置と従来の熱ローラー定着装置とを比較すると、定着下限温度についてはニップ時間の増加と共に同様な大きさで低下していく。その一方、ホットオフセット発生温度については本発明に係るベルト定着装置ではニップ時間が増加しても、それほど低下する傾向は見られない。しかし、従来の熱ローラー定着装置では大きく低下し、全体としては定着可能領域を狭めていることが確認された。この結果から、本発明に係るベルト定着装置は従来の熱ローラー定着装置に比べると、ニップ時間の影響が少なく定着可能領域の幅が広いため、定着品質（定着性、オフセット等）の安定化を図ることができ、十分に効果があるということが実証された。
【００３８】
尚、本発明に係るベルト定着装置に用いる定着ベルト３は言うまでもなく熱容量の小さな構成であり、図１５に示すように基体３ａ上に離型層３ｂが設けられたものである。この定着ベルト３は、例えば、薄い基体３ａ（ニッケルあるいはポリイミドからなる基体の場合は厚さが好ましくは３０〜１５０μｍ位が適当）上に、離型層３ｂとしてシリコンゴム層（厚さが好ましくは５０〜３００μｍ）あるいはフッ素系樹脂層（厚さが好ましくは１０〜５０μｍ）を薄く形成し、熱応答性を良好にする。
【００３９】
定着ベルト３は、加熱ローラー１により加熱部で瞬時に加熱され、定着ニップ部で表面が瞬時に冷却される特性が望まれる。しかし、他方では、定着ベルト３は、定着ニップ部内で、トナーを十分に溶かして定着させるのに必要な熱容量を有するように設計されなくてはならない。従って、定着ベルト３の厚さはこれらの両方の要件を満たす範囲にあるように設定される。
【００４０】
以上、本発明に係るベルト定着装置の基本的な構成、動作及び作用効果について説明したが、このようなベルト定着装置では、加熱ローラー部の定着ベルト温度を所定の定着ベルト表面設定温度（以下、定着設定温度と記す）で制御すると、前述の課題のところで説明したように、ベルト回転時間と共に定着ニップ出口部温度（定着ニップ出口部の定着ベルト温度）が上昇して安定しないため（図１６）、定着品質上の不具合が発生することを指摘した。そこで本発明では、ベルト回転中の定着温度、言い換えれば定着可能な定着ニップ出口部温度を如何に安定的に制御するかという課題を解決して安定した定着画像を提供することが目的である。
【００４１】
そのための達成手段の一つとして、本発明では図９に示した構成のベルト定着装置において、少なくとも２つの定着設定温度を有し、定着ベルトが回転を開始した後の定着開始時に、その定着設定温度が高い方から低い方の、ホットオフセットや定着不良の発生がない定着可能な所定の温度に切り換えられ、温度検知手段であるサーミスタ及び温度制御手段により制御される構成とするものである。より具体的には、加熱ローラー１により定着ベルト３を加熱する加熱工程域１２の定着ベルト３の表面温度を検知するサーミスタ７等の温度検知手段と、該加熱工程域の定着ベルト表面温度を所定の温度に制御する温度制御手段を備え、加熱工程域の少なくとも２つの定着設定温度を有し、画像形成動作の開始信号を受けて定着ベルトが回転開始後の定着開始時に、温度制御手段により、加熱工程域の定着設定温度が、定着可能な高温側設定温度から、定着可能な低温側設定温度に切り換えられて制御される構成とした。
【００４２】
尚、定着可能な高温側設定温度は、ウォームアップ直後の状態ではホットオフセットが発生するような十分高温側に温度設定されていても問題ない。何故なら、ウォームアップ直後のベルト回転によって、定着ベルト温度は自己冷却作用によりホットオフセットが発生しない定着可能な温度まで直ぐに下がるためである。しかし、連続通紙直後、直ぐに次のプリント開始作業がなされるような場合は、定着ローラーや加圧ローラーの温度も上昇しているため、定着ベルトの回転によってそれほど定着ベルト温度が下がらないため、十分高温側に温度設定されているとホットオフセットが発生してしまう場合も考えられる。従って、高温側設定温度はホットオフセットの発生のない定着可能な範囲にあることが必要である。以下、本発明の実施例を説明する。
【００４３】
【実施例】
（実施例１）
まず、請求項１に関する実施例を説明する。図１は本発明の一実施例を示す図であって、ベルト定着装置とその制御系の概略構成を示すブロック図である。定着装置の基本構成は図９と同様であり、定着ローラー２と、加熱ローラー１と、定着ローラー２と加熱ローラー１間に張架された無端状の定着ベルト３と、定着ベルト３を介して定着ローラーに対向して設けられた加圧ローラー４と、加熱ローラー１の内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒーター５とを備え、加熱ローラー１に定着ベルト３が接触し、加熱ローラー１により定着ベルト３を加熱する加熱工程域（図１０の符号１２で示す領域）と、加圧ローラー４が定着ローラー２を加圧することなく定着ベルト３に接触する第１の定着工程部８と加圧ローラー４が定着ベルト３を介して定着ローラー２を加圧する第２の定着工程部９とからなる定着工程域を有している。
【００４４】
さらに本実施例の定着装置では、加熱工程域の定着ベルト３の表面温度を検知する温度検知手段としてのサーミスタ７と、ヒーター５への通電制御回路３３を制御して加熱工程域の定着ベルト表面温度を所定の温度に制御する温度制御部３４を備え、且つ加熱工程域の定着ベルト表面設定温度を少なくとも２つの定着設定温度に切り換える温度設定切り換え部３５を有している。そして、図示しない画像形成装置本体の制御部からのプリンタ開始信号３６を受けると、駆動制御部３２により定着ローラー２回転用のモーター３１が回転され、定着ベルト３の回転が開始される。尚、定着ベルト３は待機時及び回転開始時には温度制御部３４によりホットオフセットの発生しない定着可能な高温側設定温度に制御されている。そして、定着ベルト３の回転開始後に例えば制御部から定着開始信号３７が送信されると、温度設定切り換え部３５から定着設定温度の切り換え信号が温度制御部３４に送られ、温度制御部３４により、加熱工程域の定着ベルト表面設定温度が、ホットオフセットの発生しない定着可能な高温側設定温度から、定着可能な低温側設定温度に切り換えられて制御される。以下、その作用効果について具体的に説明する。
【００４５】
図２は本発明に係る定着装置により実際にプリント（定着）動作を行なった場合の実験結果を示す図である。本実施例では定着ベルト３が停止している所謂待機状態にある時は、定着ベルト回転後のプリント１枚目がホットオフセットの発生しない定着可能な温度として、例えば１５０℃で加熱ローラー１部分（加熱工程域）の定着ベルト温度（ここでは図９と同様にサーミスタ７で検知される加熱ローラー部中部（加熱工程域の略中間部で加熱ローラー軸方向の中央部）の定着ベルト温度）が制御されている。係る状態では、プリント開始信号３６を受けて駆動制御３２によりモーター３１が回転され定着ベルト３が回転すると、定着ベルト３は定着ローラー２及び加圧ローラー４によって熱を奪われるため、加熱ローラー部中部の定着ベルト温度は約１３０℃まで低下する。一方、定着ニップ出口部温度（定着ニップ出口部の定着ベルト温度）は１００℃位まで上昇し定着可能な状態になる。係る状態で連続プリントを開始した場合、加熱ローラー部中部の定着ベルト温度は、温度制御部３４により上記の高温側設定温度１５０℃から、定着可能な低温側設定温度、例えば１４０℃に切り換えられて制御されるので、連続プリント中も定着ニップ出口部温度の上昇率は、図１６に示したような定着設定温度が一つのみ（約１５０℃）の場合に比べて小さく、より安定して制御されることが確認され、それに伴い定着性、光沢性、オフセットといった定着品質上の問題もなく安定した画像を出力できることが判った。
【００４６】
尚、本実施例では温度設定切り換え部３５により切り換えられる設定温度として少なくとも２つの温度によってその目的が達成されるが、連続するプリント枚数が多いときは温度設定切り換え部３５による切り換え用の設定温度を更に増やして温度が安定するように細かく制御することも可能である。また、定着ベルト回転直後、定着可能な所定の定着ニップ出口部温度が得られるような温度にするには、加熱ローラー１部分の定着ベルト３の温度が、定着ベルト３の回転直前には、ホットオフセットの発生のない定着可能な範囲で十分に高く設定されていなければならない。そうでないと、定着ベルト３の回転直後、定着可能な所定の定着ニップ出口部温度が得られるまで、プレ回転時間を長くとることが必要となってくるからである。
【００４７】
さて、図１に示す構成の定着装置を備えた画像形成装置においては、図示しない本体制御からのプリント開始信号３６を受けて画像形成のための一連の動作がスタートする。すなわち、感光体（図示せず）上においては画像形成工程が開始され、本発明に係る定着装置の定着工程においては定着ベルト３が回転を開始後、定着開始にあたってプリント１枚目が定着可能になるように、設定温度が高い方から連続プリント時においても定着可能な低い方へ切り換えられる。さらには転写紙搬送工程においては、感光体上に形成された画像の先端が転写部において転写紙先端の所定の位置に合致するように給紙がスタートする。また、定着ベルト３が回転開始後、定着温度設定の切り換えを行なうタイミングとしては、プリント開始信号３６を受けて定着ベルト３が回転を開始した時、あるいはその後の給紙開始信号を受けた時、あるいは上述のようにプリント開始信号３６を受けて定着ベルト３が回転を開始してから一定時間経過後、定着開始信号３７を受けた時等に切り換えることができる。
【００４８】
（実施例２）
次に請求項２に関する実施例を説明する。本実施例では、図１の定着装置において、加熱ローラー１部の定着ベルト表面の低温側設定温度と定着開始時の定着ニップ出口部温度との差が２０℃以下になるように加熱工程域の定着ベルト表面温度が設定されている。このように設定することにより、実施例１（請求項１）の効果に加えて、加熱工程域における低温側の設定温度を定着開始時の定着温度（ここでは、定着ニップ出口部温度を意味する）に近づけることで連続プリント時における定着温度の上昇はより少なくなる。図３に実際にプリント（定着）動作を行なった場合の実験結果を示す。図３の結果を見ると明らかなように、加熱ローラー部中部の定着ベルト表面の低温側設定温度（約１３０℃）と定着開始時の定着ニップ出口部温度（ニップ出口部の定着ベルト温度）（約１１０℃）との差を２０℃以下に設定すれば、定着ニップ出口部の定着ベルト温度上昇は１０℃以下となる。尚、定着ニップ出口部温度（約１１０℃）は、この装置の定着設定温度に対してのベルト回転後の定着開始時の定着ニップ出口部温度を予め実験により求めておいたものである。
【００４９】
ここで、図４に画像光沢度と定着ニップ出口部の定着ベルト温度の関係を測定した実験結果を示すが、定着ニップ出口部の定着ベルト温度上昇を１０℃以下の範囲にすれば、すなわち図４に示すように、定着可能なレベルの定着設定温度に対しての温度変化の幅が１０℃以下であれば光沢度差は１０％以下に抑えることができる。その場合は視覚的に目立たず支障のないレベルである。従って、連続プリント時のカラー画像の光沢度の安定化を図ることができる。
【００５０】
（実施例３）
次に請求項３に関する実施例を説明する。図５は本発明に係るベルト定着装置において、定着ベルト３の回転後、加熱工程において定着ベルト３が所定の温度に回復した時点でのプリント動作を行った場合の定着ベルト周方向の温度分布を測定した結果を示す図であり、（ａ）は定着ベルト周方向の温度分布測定個所▲１▼〜▲６▼を示し、（ｂ）が測定結果である。定着ニップ部（第１、第２の定着工程部８，９）では自己冷却作用により定着ベルト３の温度は大きく低下するが、定着ニップ部以外では大気中への放熱による温度低下は少なく、定着ベルト３の温度低下は殆ど見られない。実験結果では、定着設定温度１５０℃に対して、定着ベルト３の温度測定場所が▲１▼（加熱ローラー部中部）で約１５０℃、▲２▼〜▲３▼で２℃前後低下して約１４８℃、▲３▼から▲４▼の定着ニップ部通過の間で約２０℃前後低下して約１２５℃、▲４▼（定着ニップ出口部）〜▲６▼（加熱ローラー部上部）の間で５℃前後低下して約１２０℃となる。この時、▲４▼（定着ニップ出口部）の温度が１２５℃前後、▲６▼（加熱ローラー部上部）の温度が１２０℃前後で、▲４▼と▲６▼の間では定着ベルト３の温度差は５℃以下であり、定着ニップ出口部と加熱ローラー部上部の温度差は小さいと言える。尚、上記の加熱ローラー部上部とは、定着ベルト３の回転方向Ａに対して加熱ローラー部上流側（加熱ローラー部位内の範囲（加熱工程域）においての上流側を意味する）の定着ベルト３が加熱ローラー１に接触を開始する位置のことである。
【００５１】
ここで、定着温度を安定的に制御するためには、前述の課題のところで述べたように定着ニップ出口部温度を安定制御することが最善の方策である。従って本発明のベルト定着装置においては、サーミスタ７を定着ニップ出口部により近い側に設けた方が好ましいことは言うまでもない。一例として図６に示すように、サーミスタ７を、定着ベルト３の回転方向Ａに対して加熱ローラー１上流側の定着ベルト３が最初に加熱ローラー１に接触する位置（加熱ローラー部上部）に設けた時の実施例を基に説明する。ここでは加熱ローラー部の最上部にサーミスタ７を設けている。このとき、そのサーミスタ７を配置した加熱ローラー部上部（図５（ａ）の▲６▼の位置）においては定着ニップ出口部（図５（ａ）の▲４▼の位置）と定着ベルト温度が殆ど同じであるため（図５（ｂ）参照）、定着ニップ出口部温度を直接検知して制御することとほぼ同じになる。従ってこの場合の効果として、請求項１，２に比べると定着ニップ出口部温度をより安定的に維持することができる。
【００５２】
図７は、図６に示すように加熱ローラー部上部の加熱ローラー軸心方向の中央部にサーミスタ７を設けてこの位置で定着ベルト温度を検知し、連続プリントを行なった時の温度制御状態を表したものである。本実施例では、定着ベルト３の回転前（待機時）は加熱ローラー部上部の定着ベルト温度は１５０℃になっているが、回転開始後の定着開始時には、加熱ローラー部上部の定着ベルト温度は約１２５℃近くまで低下し、定着ニップ出口部温度に近い温度となる。そこで、回転開始後の定着開始時に定着設定温度を、定着ニップ出口部の定着ベルト温度とほぼ同じ定着可能な温度として１２０℃に切り換えた結果、定着ニップ出口部温度が制度良く、安定して制御されていることが判った。従って、本実施例によればプリント中の定着温度（定着ニップ出口部温度）が安定的に制御されるようになり、定着品質（定着性、オフセット等）のより安定化を図ることができ、特に、カラー画像形成時の連続プリント時の光沢度のより安定化を図ることができる。
【００５３】
（実施例４）
次に請求項４に関する実施例を説明する。請求項４のベルト定着装置では、図９に示す構成のベルト定着装置において、加熱工程域１２の定着ベルト表面温度を検知する温度検知手段であるサーミスタ７の検知信号により、定着ベルト表面温度を所定の温度に制御する温度制御手段を備え、サーミスタ７を、定着ベルトの回転方向に対して加熱ローラー部上流側（加熱ローラー部上流側とは加熱ローラー部位内の範囲においての上流側を意味する）の定着ベルト３が最初に該加熱ローラー１に接触する位置もしくはその近傍に設けた構成としたものである。すなわち本実施例では、請求項１〜３と同様に、定着ベルト３の回転後、定着開始に当たって所望の定着ニップ出口部温度（定着ニップ出口部の定着ベルト温度）が得られるような定着設定温度に制御するように、温度検知手段であるサーミスタ７を、加熱ローラー１部分の当該位置である、定着ベルトの回転方向に対して加熱ローラー上流側の定着ベルト３が最初に加熱ローラー１に接触する位置もしくはその近傍（図６と同様の位置であり、加熱ローラー部上部の加熱ローラー軸心方向の中央部）に設ける。この場合、請求項１〜３の実施例の構成と異なるのは、図１に示す制御系の温度切り換え部３５を持たない構成としたことであり、その他の構成は図１と同様である。
【００５４】
図８は、請求項４の構成で連続プリントを行なった時の温度制御状態を表したものである。本実施例では、定着設定温度を１３０℃としたとき、加熱ローラー部上部のサーミスタ７で検知した定着ベルト温度は、定着ベルト回転直前には１３０℃であり、定着ベルト３の回転直後には自己冷却作用により１１０℃前後に下がるが、その後徐々に上昇してほぼ１３０℃となる。また、定着可能な定着ニップ出口部温度（定着ニップ出口部の定着ベルト温度）は、定着ベルト３の回転直後には約８０℃であるが、定着ベルト３の回転により定着開始時には１００℃を超え、その後、定着ニップ出口部温度はプリント時間の経過と共に上昇し、定着設定温度の１３０℃に徐々に近づいていく。このように請求項４の定着装置では、請求項１〜３のような定着温度設定の切り換え手段を設けなくても、定着ニップ出口部温度の安定的な温度制御を行なうことができる。従って、請求項１〜３よりも簡易な構成で、プリント中の定着温度（定着ニップ出口部温度）が安定的に制御されるようになり、定着品質（定着性、オフセット等）の安定化を図ることができ、特に、カラー画像形成時の連続プリント時の定着性の安定化及びホットオフセット防止を図ることができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、定着ローラーと、加熱ローラーと、前記定着ローラーと加熱ローラー間に張架された無端状の定着ベルトと、該定着ベルトを介して前記定着ローラーに対向して設けられた加圧ローラーと、前記加熱ローラーの内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒーターとを備え、前記加熱ローラーにより前記定着ベルトを加熱する加熱工程域と、前記加圧ローラーが前記定着ローラーを加圧することなく前記定着ベルトに接触する第１の定着工程部と該加圧ローラーが定着ベルトを介して前記定着ローラーを加圧する第２の定着工程部とからなる定着工程域を有するベルト定着装置において、前記加熱工程域の定着ベルト表面温度を検知する温度検知手段と、該加熱工程域の前記定着ベルト表面温度を所定の温度に制御する温度制御手段を備え、前記加熱工程域の少なくとも２つの定着ベルト表面設定温度を有し、該定着ベルト表面設定温度の切り換えを行なうタイミングとして、画像形成動作の開始信号を受けて定着ベルトが回転を開始した時、あるいはその回転開始後の給紙開始信号を受けた時、あるいは画像形成動作の開始信号を受けて定着ベルトが回転を開始してから一定時間経過後の定着開始信号を受けた時（定着開始時）に、前記温度制御手段により、前記加熱工程域の定着ベルト表面設定温度が、定着可能な高温側設定温度から、定着可能な低温側設定温度に切り換えられて制御される構成としたので、プリント中の定着温度（定着ニップ部出口部温度）が安定的に制御されるようになり、定着品質（定着性、オフセット等）の安定化を図ることができ、特に、カラー画像形成時の連続プリント時の定着性の安定化及びホットオフセット防止を図ることができる。
【００５６】
請求項２に係る発明によれば、請求項１記載の定着装置において、前記定着ベルトの回転開始後の定着ベルト表面設定温度と定着ニップ出口部温度の関係を予め実験により求めておき、加熱工程域の定着ベルト表面の低温側設定温度と、定着工程域の定着開始時の定着ニップ出口部温度との差が２０℃以下になるように、加熱工程域の定着ベルト表面温度が設定されている構成としたので、請求項１の効果に加えて、加熱工程域における低温側の設定温度を定着開始時の定着温度（定着ニップ部出口温度）に近付けることで連続プリント時、定着温度の上昇を光沢度差の許容される必要最小限の範囲に留めることができ、連続プリント時のカラー画像の光沢度の安定化を図ることができる。
【００５７】
請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の定着装置において、温度検知手段を、定着ベルトの回転方向に対して加熱ローラー部上流側（加熱ローラー部上流側とは加熱ローラー部位内の範囲においての上流側を意味する）の定着ベルトが最初に該加熱ローラーに接触する位置もしくはその近傍に設けた構成としたので、請求項１または２の効果に加えて、温度検知手段が加熱ローラー部上流側の、定着ニップ出口部に最も近い位置に設けられることになり、当該位置での定着ベルト温度は定着ニップ出口部温度に近く、係る位置に温度検知手段であるサーミスタを設けることにより定着温度の安定的な制御が制度良く行なえるようになる。従って、定着品質（定着性、オフセット等）のより安定化を図ることができ、特に、連続プリント時のカラー画像の光沢度のより安定化を図ることができる。
【００５８】
請求項４に係る発明によれば、定着ローラーと、加熱ローラーと、前記定着ローラーと加熱ローラー間に張架された無端状の定着ベルトと、該定着ベルトを介して前記定着ローラーに対向して設けられた加圧ローラーと、前記加熱ローラーの内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒーターとを備え、前記加熱ローラーにより前記定着ベルトを加熱する加熱工程域と、前記加圧ローラーが前記定着ローラーを加圧することなく前記定着ベルトに接触する第１の定着工程部と該加圧ローラーが定着ベルトを介して前記定着ローラーを加圧する第２の定着工程部とからなる定着工程域を有するベルト定着装置において、前記加熱工程域の定着ベルト表面温度を検知する温度検知手段と、該温度検知手段の検知信号により、前記定着ベルト表面温度を所定の温度に制御する温度制御手段を備え、前記温度検知手段を、定着ベルトの回転方向に対して加熱ローラー部上流側（加熱ローラー部上流側とは加熱ローラー部位内の範囲においての上流側を意味する）の前記定着ベルトが最初に該加熱ローラーに接触する位置もしくはその近傍に設けた構成としたので、温度検知手段が加熱ローラー部上流側の、定着ニップ出口部に最も近い位置に設けられることになり、当該位置での定着ベルト温度は定着ニップ出口部温度に近く、係る位置に温度検知手段であるサーミスタを設けることにより定着温度の安定的な制御が制度良く行なえるようになる。また、請求項１〜３のような定着温度設定の切り換え手段を設けることなく安定的な温度制御が行なえるようになったので、より簡易な構成で、定着品質（定着性、オフセット等）の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す図であって、定着装置とその制御系の概略構成を示すブロック図である。
【図２】請求項１に係る定着装置を用いてプリント動作を行なった場合の定着温度制御の実験結果を示す図であって、連続プリント時のプリント時間と、加熱ローラー部中部と定着ニップ出口部とで測定した定着ベルト温度の関係を示す図である。
【図３】請求項２に係る定着装置を用いてプリント動作を行なった場合の定着温度制御の実験結果を示す図であって、連続プリント時のプリント時間と、加熱ローラー部中部と定着ニップ出口部とで測定した定着ベルト温度の関係を示す図である。
【図４】請求項２に係る定着装置を用いてプリント動作を行なった場合の実験結果を示す図であって、定着ニップ出口部の定着ベルト温度とプリント画像の光沢度の関係を示す図である。
【図５】請求項３に係る定着装置において、定着ベルトの回転後、加熱工程において定着ベルトが所定の温度に回復した時点でのプリント動作を行った場合の、定着ベルト周方向の温度分布を測定した結果を示す図であり、（ａ）は定着ベルト周方向の温度分布測定個所を示す図、（ｂ）は温度分布の測定結果を示す図である。
【図６】請求項３，４の一実施例を示す定着装置の概略要部構成図である。
【図７】請求項３に係る定着装置を用いてプリント動作を行なった場合の定着温度制御の実験結果を示す図であって、連続プリント時のプリント時間と、加熱ローラー部上部と定着ニップ出口部とで測定した定着ベルト温度の関係を示す図である。
【図８】請求項４に係る定着装置を用いてプリント動作を行なった場合の定着温度制御の実験結果を示す図であって、連続プリント時のプリント時間と、加熱ローラー部上部と定着ニップ出口部とで測定した定着ベルト温度の関係を示す図である。
【図９】本発明に係る定着装置の基本構成を示す概略構成図である。
【図１０】図９に示す定着装置の加熱工程域及び定着工程域の説明図である。
【図１１】従来の熱ローラー定着装置において、定着ニップ部に転写紙が進入して定着ローラーに転写紙上の未定着トナーが接触したときの時間の経過とともに変化する各層内非定常温度分布状態を表す図である。
【図１２】本発明に係る定着装置の定着可能な温度領域の幅を示す図である。
【図１３】従来の熱ローラー定着装置の定着可能な温度領域の幅を示す図である。
【図１４】本発明に係る定着装置と従来の熱ローラー定着装置において、定着可能領域を表すニップ時間と定着温度の関係を測定した実験結果を示す図である。
【図１５】本発明に係る定着装置の定着ベルトの構成を示す断面図である。
【図１６】本発明に係る定着装置で定着設定温度を固定してプリント動作を行なった場合の定着温度制御の実験結果を示す図であって、連続プリント時のプリント時間と、加熱ローラー部中部と定着ニップ出口部とで測定した定着ベルト温度の関係を示す図である。
【符号の説明】
１加熱ローラー
２定着ローラー
３定着ベルト
４加圧ローラー
５定着ベルト加熱用ヒーター
６入り口ガイド板
７サーミスタ（温度検知手段）
８第１の定着工程部（定着工程域）
９第２の定着工程部（定着工程域）
１０加圧スプリング
１１テンションスプリング
１２加熱工程域
１３転写紙
３１モーター
３２駆動制御部
３３通電制御回路
３４温度制御部（温度制御手段）
３５温度設定切り換え部

Claims

定着ローラーと、加熱ローラーと、前記定着ローラーと加熱ローラー間に張架された無端状の定着ベルトと、該定着ベルトを介して前記定着ローラーに対向して設けられた加圧ローラーと、前記加熱ローラーの内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒーターとを備え、前記加熱ローラーにより前記定着ベルトを加熱する加熱工程域と、前記加圧ローラーが前記定着ローラーを加圧することなく前記定着ベルトに接触する第１の定着工程部と該加圧ローラーが定着ベルトを介して前記定着ローラーを加圧する第２の定着工程部とからなる定着工程域を有するベルト定着装置において、
前記加熱工程域の定着ベルト表面温度を検知する温度検知手段と、該加熱工程域の前記定着ベルト表面温度を所定の温度に制御する温度制御手段を備え、前記加熱工程域の少なくとも２つの定着ベルト表面設定温度を有し、該定着ベルト表面設定温度の切り換えを行なうタイミングとして、画像形成動作の開始信号を受けて定着ベルトが回転を開始した時、あるいはその回転開始後の給紙開始信号を受けた時、あるいは画像形成動作の開始信号を受けて定着ベルトが回転を開始してから一定時間経過後の定着開始信号を受けた時（以下、定着開始時と言う）に、前記温度制御手段により、前記加熱工程域の定着ベルト表面設定温度が、定着可能な高温側設定温度から、定着可能な低温側設定温度に切り換えられて制御されることを特徴とする定着装置。
請求項１記載の定着装置において、前記定着ベルトの回転開始後の定着ベルト表面設定温度と定着ニップ出口部温度の関係を予め実験により求めておき、前記加熱工程域の前記定着ベルト表面の低温側設定温度と、前記定着工程域の定着開始時の定着ニップ出口部温度との差が２０℃以下になるように、前記加熱工程域の定着ベルト表面温度が設定されていることを特徴とする定着装置。
請求項１または２記載の定着装置において、前記温度検知手段を、前記定着ベルトの回転方向に対して前記加熱ローラー部上流側（加熱ローラー部上流側とは加熱ローラー部位内の範囲においての上流側を意味する）の前記定着ベルトが最初に該加熱ローラーに接触する位置もしくはその近傍に設けたことを特徴とする定着装置。
定着ローラーと、加熱ローラーと、前記定着ローラーと加熱ローラー間に張架された無端状の定着ベルトと、該定着ベルトを介して前記定着ローラーに対向して設けられた加圧ローラーと、前記加熱ローラーの内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒーターとを備え、前記加熱ローラーにより前記定着ベルトを加熱する加熱工程域と、前記加圧ローラーが前記定着ローラーを加圧することなく前記定着ベルトに接触する第１の定着工程部と該加圧ローラーが定着ベルトを介して前記定着ローラーを加圧する第２の定着工程部とからなる定着工程域を有するベルト定着装置において、
前記加熱工程域の定着ベルト表面温度を検知する温度検知手段と、該温度検知手段の検知信号により、前記定着ベルト表面温度を所定の温度に制御する温度制御手段を備え、前記温度検知手段を、前記定着ベルトの回転方向に対して前記加熱ローラー部上流側（加熱ローラー部上流側とは加熱ローラー部位内の範囲においての上流側を意味する）の前記定着ベルトが最初に該加熱ローラーに接触する位置もしくはその近傍に設けたことを特徴とする定着装置。