JP3844201B2 - 定着装置及びこれを有する画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、定着装置、特にいわゆる無端ベルトを有するベルト定着装置及びこの定着装置を有する複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、ファクシミリ、プリンタ、印刷機等の画像形成装置には一般に、被定着画像としてのトナー像を形成された用紙等のシート状媒体に、トナー像を、加熱及び加圧により定着するための定着装置を有している。
【０００３】
定着装置としては、内部に熱源を有し回転駆動される定着ローラとも言われる加熱ローラと、この加熱ローラに圧接され加熱ローラに従動回転する加圧ローラとを有し、トナー像を担持したシート状媒体を、両ローラによって形成される圧接部としてのニップ部に、両ローラの回転により通過させ、加熱加圧してトナー像を定着する熱ローラ対タイプの定着装置がある。
【０００４】
熱ローラ対タイプの定着装置において、加熱ローラとしては、シート状媒体のトナー像を担持する側すなわち画像面側の面に対向するよう配設され、金属製の基体である金属パイプの表面にゴム層を有しているとともに、金属パイプの内側に熱源としてのハロゲンヒータを備えているものが知られ、また、加圧ローラとしては、用紙のトナー像を担持する側とは反対の面すなわち非画像面に対向するよう配設され、金属製の基体である金属パイプの表面にゴム層を有しているとともに、金属パイプの内部にハロゲンヒータを備えているものが知られている。
【０００５】
熱ローラ対タイプの定着装置においては、上述のように、トナー画像を担持したシート状媒体を、ニップ部に通すことで、トナー画像が熱と圧力の作用を受け、シート状媒体上に定着される。したがって、定着においては、加える熱量が定着性能の良否に影響を与えるため、加熱ローラや加圧ローラの表面温度を、温度検知手段としてのセンサにより検知し、フィードバック制御によりハロゲンヒータを明滅し例えば約１７０℃の一定温度となるように制御することで、定着に適した熱量を与えるようになっている。
【０００６】
しかし、これら両ローラ表面に形成されたゴム層は、熱伝導率が低いため、ゴム層の厚さが厚い場合には、ハロゲンヒータによって与えられる熱がゴム層の表面まで伝達されず、ゴム層と金属パイプの境界面温度が、ローラの表面温度に比較して数十℃高くなり、ゴム層と金属パイプとを接着している接着剤の耐熱温度である約２００度をオーバーしてしまい、ゴム層が金属パイプから剥離して定着不能になる虞があった。
【０００７】
そこで、このような問題を解決するため、定着ベルトを用いたベルトタイプの定着装置いわゆるベルト定着装置の開発が行われた。ベルト定着装置は、トナーを定着されるシート状媒体を搬送するための無端の定着ベルトと、定着ベルトを巻き掛けられた加熱ローラ及び定着ローラと、定着ベルトを介して定着ローラに対向・圧接して配置される加圧ローラ等を構成要素とするタイプの定着装置である。
【０００８】
加熱ローラは金属製の基体である金属パイプとこの金属パイプの内側に熱源としてのハロゲンヒータを備えているものであり、また、定着ベルトは基体がポリイミド樹脂製で加圧ローラに当接する側の表層にシリコーンゴムコーティングのゴム層が形成されている。ベルト定着装置において、ニップ部は、定着ローラと加圧ローラとの対向部における定着ベルトと加圧ローラとの圧接部により形成される。
【０００９】
このような構成のベルト定着装置では、定着ローラにはヒータが配設されておらず定着ローラによる加熱を行わないため、定着ローラのゴム層を厚くすることができ、加圧ローラの加圧力を比較的小さくしても必要なニップ幅を得ることが可能である。よって定着ローラ、加圧ローラともに比較的小径化、薄肉化が可能となり、低熱容量化が可能となるという利点がある。また加熱ローラは定着ベルトを巻き掛けているだけで、定着ローラや加圧ローラ等と異なり加圧力を加えられることがないため、小径化、薄肉化することができ、ゴム層も不用であるから、定着ローラ、加圧ローラよりもさらに熱容量を小さくすることができるという利点がある。
【００１０】
かかる定着装置においては、トナー画像を担持したシート状媒体を、定着ベルトと加圧ローラとの圧接部により形成されるニップ部に通すことで、トナー画像が熱と圧力の作用を受け、シート状媒体上に定着される。ベルト定着装置においても、加える熱量が定着性能の良否に影響を与えるため、加熱ローラや加圧ローラの表面温度を、温度検知手段としてのセンサにより検知し、フィードバック制御によりハロゲンヒータを明滅し例えば約１７０℃の一定温度となるように制御することで、定着に適した熱量を与えるようになっている。なお、加熱ローラ表面温度は、加熱ローラ上の定着ベルト表面の温度をセンサによって検知することで制御することが行われている。
【００１１】
このような定着装置においては、定着ローラを加熱する手段を有していないため、通紙に伴って定着ベルトの回転動作を開始したときに、定着ベルトや加圧ローラの熱が定着ローラに奪われ、定着ベルト表面の温度が下がる現象が生じる。そこで、従来においては、通紙モード中すなわち通紙時には、加熱ローラもしくは加熱ローラ上の定着ベルト及び加圧ローラの設定温度を、良好な定着を行うに十分な熱量を与える１５０℃とするとともに、待機時におけるかかる設定温度を、かかる温度低下を見込んで、１５０℃よりも高い１７０℃としている。
【００１２】
かかる定着装置において、電源投入後数時間した後は、待機モード中すなわち待機時に約１７０℃で加熱されている加熱ローラの熱で、この定着装置を含む定着ユニット内の雰囲気温度が高くなり、定着ローラ温度も高くなっている。よってこのとき、定着ベルトの回転開始直後の温度は、約１５０℃まで落ち込むが、設定温度はあらかじめかかる温度低下を見込んで設定された１５０℃であるため、通紙中は定着ベルトの温度が常に一定の温度に維持されることとなる。
【００１３】
しかし、電源投入直後などは定着ユニット内の雰囲気温度が低く定着ローラ温度も低い。そのため定着ベルトの回転開始直後の温度は約１４０℃まで低下する。この状態で通紙が開始されると、定着ベルトの熱は定着ローラや加圧ローラのみならずシート状媒体にも奪われるため、設定温度の１５０℃まで復帰するのに時間を要してしまう。１４０℃から１５０℃になる間に通過したシート状媒体は設定より低い温度で定着を行われているためトナーの定着が不十分となる場合があるという問題がある。
【００１４】
そこで、特開平１１−３４４８８４号公報においては、このようなベルト定着装置の通紙中の定着ベルト温度を良好に安定させる手段として、待機中は加熱ローラ温度に基づいて加熱ローラに備えられたハロゲンヒータを明滅制御し、通紙中は定着ローラ温度に基づいて加熱ローラに備えられたハロゲンヒータを明滅制御する技術が提案されている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、通紙時に定着ローラの温度に基づいて加熱ローラ温度を制御しても回転開始直後に落ち込んだ定着ベルト温度を設定温度に復帰するまでには時間を要することに変わりはなく、前述の問題の解決には至らない。また、定着ローラの温度に基づいて加熱ローラ温度を制御する技術として、特開２００１−１７５１１５号公報、特開２００１−１３４１３２号公報において提案された技術が挙げられる。
【００１６】
しかし、特開２００１−１７５１１５号公報記載の技術は、待機中は加熱ローラに接しているセンサすなわちサーミスタで加熱ローラ温度を制御し、通紙中は定着ローラに接しているサーミスタで加熱ローラの温度を制御する定着ベルト装置において、定着ローラの温度に基づいて待機中か通紙中かを判断するものであり、特開２００１−１３４１３２号公報記載の技術は、待機中は加熱ローラに接しているセンサすなわちサーミスタで加熱ローラ温度を制御し、通紙中は定着ローラに接しているサーミスタで加熱ローラの温度を制御する定着ベルト装置において、定着ローラの駆動の有無に基づいて待機中か通紙中かを判断するものであるため、やはり前述の問題を解決するものではない。
【００１７】
一方、加熱ローラの温度を検知・測定するセンサは、一般に、加熱ローラに巻き付いている定着ベルトの表面に接触させている。そのため定着ベルトの表面にセンサ幅の微少な傷が生じ、センサを通紙領域内に設けた場合にはトナー画像にこの傷が転写されてしまい、定着画像にスジが生じ良好な画像が得られないという問題がある。
【００１８】
かかる傷対策としてセンサを通紙領域外に設けた場合には、通紙部の温度が検知できず、良好な定着を保証できない可能性がある。特に、はがきなどの小サイズ紙に連続して定着を行う場合、通紙によって熱量を奪われる通紙部と、通紙しても熱量を奪われることのない通紙領域外の温度差が大くなるうえ、定着性能を左右する通紙部と、実際に温度を検知している通紙領域外との距離が大きいため、センサにより検知した温度と実際に定着に関与している部分の温度との差が大きくなり、良好な定着が行われない等の不具合が発生しやすい。
【００１９】
上述した特開平１１−３４４８８４号公報においても、この問題が指摘されており、この点に関し、その実施例においては、段落「００６４」で述べられているように、加熱ローラのサーミスタを非通紙部、定着ローラのサーミスタを通紙部にそれぞれ配設し、また段落「０１００」では通紙中に定着ローラに配設したサーミスタで温度制御を行うと述べられている。この方式においては通紙中に通紙部の温度で制御を行うため定着を保証できる。しかし、通紙部に設けたサーミスタが接触方式の場合、定着ベルトに摩擦傷が生じ、上述と同様の問題が発生する。
【００２０】
本発明は、定着ベルトの回転による温度低下に対応した温度制御を行うことで、定着が良好となるよう温度のコントロールを的確に行い、定着性が安定化したベルトタイプの定着装置及びこの定着装置を有する画像形成装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【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記載の発明は、トナーを定着されるシート状媒体を搬送するための無端の定着ベルトと、上記定着ベルトを巻き掛けられた加熱ローラ及び定着ローラと、上記定着ベルトを介して上記定着ローラに対向して配置される加圧ローラと、上記加熱ローラの温度を検知するための第１の温度検知手段と、上記定着ローラの温度を検知するための第２の温度検知手段と、上記加熱ローラの温度を、第１の温度検知手段の検知温度に基づいて設定温度となるよう制御する制御手段とを有する定着装置において、上記定着ベルトの待機時における回転停止時の第２の温度検知手段の検知温度に基づいて、上記定着ベルトの待機時における回転停止時の上記加熱ローラの設定温度を決定する設定温度決定手段を有し、上記設定温度決定手段は、第２の温度検知手段の検知温度が基準温度を下回る場合には、基準温度を下回らない場合に比して上記加熱ローラの設定温度を高く設定することを特徴とする。
【００２２】
請求項２記載の発明は、トナーを定着されるシート状媒体を搬送するための無端の定着ベルトと、上記定着ベルトを巻き掛けられた加熱ローラ及び定着ローラと、上記定着ベルトを介して上記定着ローラに対向して配置される加圧ローラと、上記加熱ローラの温度を検知するための第１の温度検知手段と、上記定着ローラの温度を検知するための第２の温度検知手段と、上記加熱ローラの温度を、第１の温度検知手段の検知温度に基づいて設定温度となるよう制御する制御手段とを有する定着装置において、上記定着ベルトの待機時における回転停止時の第２の温度検知手段の検知温度に基づいて、上記定着ベルトの回転時の上記加熱ローラの設定温度を決定する設定温度決定手段を有し、上記設定温度決定手段は、第２の温度検知手段の検知温度が基準温度を下回る場合には、基準温度を下回らない場合に比して上記加熱ローラの設定温度を高く設定することを特徴とする。
【００２３】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の定着装置において、第１の温度検知手段はシート状媒体の非通紙部に配設され、第２の温度検知手段はシート状媒体の通紙部に配設されていることを特徴とする。
【００２４】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の定着装置において、第１の温度検知手段を接触タイプとし、第２の温度検知手段を非接触タイプとしたことを特徴とする。
【００２５】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４の何れか１つに記載の定着装置において、上記加圧ローラは熱源を備えることを特徴とする。
【００２６】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし５の何れか１つに記載の定着装置を有する画像形成装置にある。
【００２７】
【実施例】
図１に本発明を適用した定着装置及びこの定着装置を有する画像形成装置の概略を示す。画像形成装置は複写機、ファクシミリ、プリンタ等周知のものであり、本発明を適用した定着装置を用いることができるタイプの画像形成装置であればどのようなものでも良い。本実施例の画像形成装置はカラー画像を形成するものであるが、単色の画像を形成するものであっても良い。
【００２８】
画像形成装置２０は、原稿画像に応じて各色ごとの画像を形成する作像装置２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｍ、２１ＢＫと、作像装置２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｍ、２１ＢＫに対向して配置された転写装置２２と、各作像装置２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｍ、２１ＢＫと転写装置２２とが対向する転写領域に各種シート状媒体を供給するシート状媒体供給手段としての手差しトレイ２３、給紙カセット２４、２４と、手差しトレイ２３、給紙カセット２４、２４から搬送されてきたシート状媒体を作像装置２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｍ、２１ＢＫによる作像のタイミングにあわせて供給するレジストローラ３０と、転写領域においてトナー像を転写された後のシート状媒体の定着を行う定着装置１とを有している。
【００２９】
画像形成装置２０は、一般にコピー等に用いられる普通紙と、ＯＨＰシートや、カード、ハガキといった９０Ｋ紙、坪量約１００ｇ／ｍ２相当以上の厚紙や、封筒等の、普通紙よりも熱容量が大きないわゆる特殊シートとの何れをもシート状媒体として用いることが可能である。以下これらをシート状媒体と記載する。
【００３０】
各作像装置２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｍ、２１ＢＫはそれぞれシアン、イエロー、マゼンタ、ブラックの各色の現像を行うものであり、用いるトナーの色が異なるが、その構成はほぼ同様であるから、作像装置２１Ｃの構成を各作像装置２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｍ、２１ＢＫの代表として説明する。作像装置２１Ｃは、静電潜像担持体としての感光体ドラム２５Ｃ、感光体ドラム２５Ｃの回転方向Ａにおいて順に配置されている帯電装置２７Ｃ、現像装置２６Ｃ、クリーニング装置２８Ｃ等を有し、帯電装置２７Ｃと現像装置２６Ｃとの間で露光光２９Ｃを受ける周知の構成である。静電潜像担持体はドラム状でなく、ベルト状としても良い。
【００３１】
図２に示すように、定着装置１は、トナーを定着されるシート状媒体を搬送するための無端の定着ベルト２と、定着ベルト２を巻き掛けられた加熱ローラ３及び定着ローラ４と、定着ベルト２を介して定着ローラ４に対向して配置される加圧ローラ５と、加熱ローラ３、加圧ローラ５の内部にそれぞれ備えられたヒータ６、７と、定着ベルト２にシリコンオイルを主成分とする離型剤を供給するオイル塗布装置としての離型剤供給手段１９等を有している。
【００３２】
定着装置１はまた、定着ベルト２を介して加熱ローラ３に対向して加熱ローラ３の温度を検知するために配置され加熱ローラ３上に位置する定着ベルト２の温度を検知する第１の温度検知手段としてのサーミスタ８と、定着ベルト２を介して定着ローラ４に対向して定着ローラ４の温度を検知するために配置され定着ローラ４上に位置する定着ベルト２の温度を検知する第２の温度検知手段としてのサーミスタ１７と、加圧ローラ５に対向して配置され加圧ローラ５の温度を検知する第３の温度検知手段としてのサーミスタ１８とを有している。
【００３３】
定着ベルト２に適当な所定の張力を与えるため、定着ベルト２の外周面には、図示しないテンションローラが弾性的に当接している。定着ベルト２の外周面にはまた、定着ベルト２の回転方向における定着ローラ４の下流側で加熱ローラ３の上流側の部分において、定着ベルト２のクリーニングを行うクリーニングローラ３１が弾性的に当接している。
【００３４】
加熱ローラ３は、径を３０ｍｍとされ、芯金は熱伝導性の良好なアルミニウム製のパイプであって長手方向の温度ムラを防止されており、肉厚を２ｍｍとされている。芯金表面は定着ベルト２との摩擦による磨耗を防止するためアルマイト処理されている。芯金の中心にヒータ６が内蔵されている。
【００３５】
加圧ローラ５は、径を３０ｍｍとされ、鋼性の金属パイプによって構成されている基体としての芯金３７と、この芯金３７を被覆する、耐熱多孔質のシリコンゴム製の厚さ１ｍｍの弾性体層５７とを有し、芯金３７の中心にヒータ７が内蔵されている。加圧ローラ５は、バネなどの図示しない弾性体により、定着ローラ４に圧接する向きに付勢されている。加圧ローラ５は、定着ベルト２を介して定着ベルト５に対向する位置において定着ローラ４に当接しており、これにより、加圧ローラ５が定着ベルト２を介して定着ローラ４に当接するニップとしての定着部１６が形成されている。
【００３６】
定着ローラ４は、径を３０ｍｍとされ、鋼性の金属パイプによって構成されている基体としての芯金９と、この芯金９を被覆する、耐熱多孔質のシリコンゴム製の厚さ４ｍｍの弾性体層１０と、弾性体層１０の表面に形成され弾性体層１０を離型剤から隔離するためのフッ素ゴム製の隔離層４０とを有している。隔離層４０は、弾性体層１０の表面のみならず、定着ローラ４の側面をも覆い、定着ローラ４の内部は隔離層４０により離型剤から完全に遮断されている。隔離層４０の材質はフッ素ゴムの他、フロロシリコン、テフロン（登録商標）、ラテックス等であっても良い。
【００３７】
弾性体層１０の材質は、熱伝導率が小さく断熱作用のある耐熱多孔質の弾性体であるから、ベルトの熱を奪うことを低減し、立上り後の温度落ち込みを小さくするとともに温度回復のためのプレ回転時間を短縮している。また、弾性体層１０が比較的低硬度であるため、加圧ローラ５の圧接力が小さくても十分なニップ幅を得ることができ、比較的低温かつ低圧の条件下でも良好な定着性能を得ることができる。弾性体層１０の層厚は５ｍｍとされ、隔離層４０の層厚は３０μｍとされている。
【００３８】
定着ローラ４は一体に図示しないギアを有しており、ギアが図示しないユニット駆動ギアにより回転駆動されることで、定着ローラ４が回転駆動され、加熱ローラ３の従動回転により定着ベルト２が駆動される。ユニット駆動ギアは、画像形成装置２０本体側に配設された図示しない本体駆動ギアによって回転駆動される。ユニット駆動ギアは一体に駆動手段としてのギアを有しており、このギアにより、離型剤供給手段１９を駆動する。
【００３９】
離型剤供給手段１９は、かかるギアに噛み合った図示しないアイドラと、アイドラと一体で同心の図示しないギアに噛み合ったアイドラ３８と、アイドラ３８に噛み合った供給ギア３９と、供給ギア３９と一体の供給ローラ４１と、供給ローラ４１に離型剤を供給する供給部材としての塗布フェルトであるフェルト４５とを有している。
【００４０】
離型剤供給手段１９はまた、供給ローラ４１に弾性的に当接し供給ローラ４１上の離型剤の層厚を均す均し部材としてのブレードである離型剤規制ブレード４２と、供給ローラ４１に当接し供給ローラ４１によって離型剤を供給されるとともに、定着ベルト２に当接し定着ベルト２に連れ回り可能な、定着ベルト２を介して加熱ローラ３に対向する位置に配設された塗布ローラ４３とを有している。
【００４１】
離型剤供給手段１９はまた、供給ローラ４１を塗布ローラ４３に当接する向きに付勢し塗布ローラ４３を定着ベルト２に所定の圧力で圧接するための、図示しないスプリングを内蔵した付勢手段４４と、供給ローラ４１及びフェルト４５等の下方に配設されたオイル受け３６とを有している。供給ローラ４１と塗布ローラ４３とは何れも、シリコンゴムでコーティングされている。なおフェルト４５は図示しないオイル供給装置から供給されたオイルを含浸したものである。
【００４２】
定着ベルト２の線速すなわち移動速度、言い換えるとシート状媒体の搬送速度は１００ｍｍ／ｓであって、供給ローラ４１の周速よりも大きく設定されているが、塗布ローラ４と定着ベルト２との摩擦、塗布ローラ４３と供給ローラ４１との摩擦の関係から、塗布ローラ４３は定着ベルト２に連れ回りするようになっている。
【００４３】
また塗布ローラ４３を、定着ベルト２を介して加熱ローラ３に対向する位置に配設したため、塗布ローラ４３と加熱ローラ３との間で定着ベルト２を挟んだ状態となっているから、定着ベルト２のテンションに影響を与えることなく、定着ベルト２の、図２の紙面垂直方向への寄りを防止することができる。
【００４４】
塗布ローラ４３が定着ベルト２に連れ回りすることは、塗布ローラ４３の定着ベルト２に対する摺動抵抗がないことから、定着ベルト２の寄りの防止に寄与しており、さらに、定着ベルト２の寄りの防止を良好にするには、加熱ローラ３と塗布ローラ４３との軸間距離を一定にするよう構成することが望ましい。定着ベルト２の寄りを防止するため、定着ローラ４に対向して、これらの条件を少なくとも１つ満たしたベルト寄りローラを配設しても良い。また定着ベルト２のよりの防止のため、定着ローラ４の両端部に配設した図示しない寄り止めリングによりベルト寄りが規制されている。
【００４５】
定着部１６の、定着ベルト２及び加圧ローラ５の回転方向上流側、言い換えるとシート状媒体搬送方向上流側には、画像形成装置２０本体側に拡開し、転写装置２２によって搬送されてきた、定着を行われるべきシート状媒体を、定着部１６に向けて案内する入り口上ガイドとしての上ガイド１２及び入り口下ガイドとしての下ガイド１５が配設されている。
【００４６】
定着部１６の、定着ベルト２及び加圧ローラ５の回転方向下流側、言い換えるとシート状媒体搬送方向下流側には、定着部１６側に拡開し、定着を行われ定着ベルト２の回転に伴って搬送されて来たシート状媒体を定着装置１本体外部に向けて案内する出口上ガイド５４及び出口下ガイド５５が配設され、さらに出口上ガイド５４、出口下ガイド５５の、シート状媒体搬送方向下流側には、出口上ガイド５４、出口下ガイド５５により案内されてきたシート状媒体を定着装置１本体外部に排出する排紙コロ５３が配設されている。
【００４７】
定着ベルト２は、耐熱性の高いポリイミド樹脂の厚さ１００μｍの基体の表層上に２００μｍのシリコンゴム製の離型層が形成されたものであり、熱容量が小さく、熱応答性を良好にされている。基体はステンレス製、ニッケル製その他の金属製でも、ゴム製でもよく、可撓性を考慮すると厚さは０．０５〜０．２ｍｍ程度であればよい。離型層は、シリコンゴムを用いる場合は厚さ０．１〜０．２ｍｍ程度が望ましく、フッ素樹脂系を用いる場合は厚さ１０〜５０μｍ程度が望ましい。
【００４８】
離型層は、その他シリコンゴムとフッ素樹脂の２層構造、例えばシリコンゴムの上にフッ素樹脂系を重ねた構成としてもよいし、シリコンゴムとフッ素樹脂の混合体であっても良い。定着ベルト２は、ホットオフセットを生じない程度に瞬時に加熱される特性が望まれるが、他方では、定着領域において、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していなければならない。定着ベルト２の上記材質及びその厚さはこの条件を満たすものである。
【００４９】
定着ベルト２は、テンションローラにより、３ｋｇｆ／片側の張力を与えられている。この張力は、テンションローラの配設位置を調整することにより設定でき、１ｋｇｆ（９．８Ｎ）〜３ｋｇｆ（２９．４Ｎ）の範囲で設定することが、良好な定着を行う上で好ましい。上述のように、加熱ローラ３と加圧ローラ５とは、それぞれ薄肉円筒状の芯金からなっている。よって低熱容量化が図られ、加熱ローラ３の熱容量は２６ｃａｌ／℃以下、加圧ローラ５の熱容量は３６ｃａｌ／℃以下とされている。
【００５０】
加熱ローラ３を低熱容量とすることにより、連続定着等により温度が低下してもその回復までの時間が短縮される。ヒータ６は、加熱ローラ３及び加熱ローラ３を介して定着ベルト２を加熱するものであり、ヒータ６の温度はサーミスタ８による検知信号がフィードバックされることで制御される。
【００５１】
加圧ローラ５を低熱容量とすることにより、定着ベルト２が回転してもその熱を奪うことが少なく、加圧ローラ５はヒータ７を有するので定着ベルト２の温度を低下させて定着に悪影響を与えることや立上り時間が長引くことが防止されている。さらに連続定着等により温度が低下してもその回復までの時間が短縮される。ヒータ７は、加圧ローラ５の温度を上げ、立ち上げ時間を短縮するとともに、定着の際にはシート状媒体の背面からも熱を供給してより安定した定着性能を得るものである。図２において符号Ｓはシート状媒体、符号Ｔはトナー像を構成するトナーを示している。
【００５２】
図３に示すように、ヒータ６は第１の電圧印加手段としての電源４６に、ヒータ７は第２の電圧印加手段としての電源４７に、それぞれ接続され、これら電源４６、４７により電圧を印加されることで発熱する。これら電源４６、４７の電圧は何れも１００Ｖであり、ヒータ６の出力Ｗ１は６５０Ｗ、ヒータ７の出力Ｗ２は５００Ｗとされている。
【００５３】
電源４６とサーミスタ８とは制御手段４８を介して接続され、電源４７とサーミスタ１８とは制御手段４９を介して接続されている。サーミスタ１７と制御手段４８とは、制御手段４８に備えられた設定温度決定手段５０を介して接続されている。設定温度決定手段５０は、サーミスタ１７の検知信号すなわちサーミスタ１７が検知した定着ローラ４の温度に基づいて加熱ローラ３の設定温度を決定するものである。なお、設定温度決定手段５０は必ずしも制御手段４８に備えられている必要はなく、制御手段４８とは別に設けても良い。
【００５４】
サーミスタ８によって検知した温度は制御手段４８において設定温度、例えば１７０℃と比較され、１７０℃を超える場合には電源４６によるヒータ６への電圧印加を停止するようになっている。サーミスタ１８によって検知した温度は制御手段４９において設定温度である１７０℃と比較され、１７０℃を超える場合には電源４７によるヒータ７への電圧印加を停止するようになっている。
【００５５】
このように、ヒータ６、サーミスタ８及び制御手段４８、並びにヒータ７、サーミスタ１８及び制御手段４９によりフィードバック制御が行われるようになっている。ヒータ６、７の出力は電源スイッチ投入時の突入電流、ヒータのオン、オフ時の蛍光灯のちらつき現象を考慮して７００Ｗ以下とすることが望ましいことが分かっている。
【００５６】
定着ローラ４の回転中心を頂点とする、定着ローラ４の回転中心と加熱ローラ３の回転中心を結ぶ線Ｌ１と、定着ローラ４の回転中心と加圧ローラ５の回転中心とを結ぶ線とが挟む角θは２００度とされている。θは９０°〜２７０°の範囲で設定することができる。かかる範囲で設定すれば、定着部１６は、定着ベルト２を介して定着ローラ４と加圧ローラ５とが圧接された領域のみで形成されるため、従来の熱ローラ対タイプの定着装置と同様に、シート状媒体の搬送性に優れている。定着ベルト２は、主に加熱ローラ３によって加熱されるが、加熱ローラ３による定着ベルト２の巻き付け角は、定着ベルト２の回転時に定着ベルト２の温度が加熱ローラ３の温度と略等しくなるよう、十分な角度とされている。
【００５７】
このような定着装置１を用い、サーミスタ８で検知した加熱ローラ３の温度とサーミスタ１７で検知した定着ローラ４の温度出力状態を、図４ないし図７に示す。図中実線は加熱ローラ３の温度、破線は定着ローラ４の温度を示している。グラフ中の時間Ｒから回転動作すなわち通紙動作を開始している。したがって時間Ｒは回転開始時を示しており、時間Ｒより以前は待機モードの時間帯、言い換えると定着ベルト２の回転が停止している待機時、時間Ｒ以後は通紙モードの時間帯、言い換えると定着ベルト２の回転時である。
【００５８】
なお、サーミスタ８とサーミスタ１７とは加熱ローラ３、定着ローラ４の長手方向すなわち図２における紙面垂直方向においてほぼ同じ中央の位置に、定着ベルト２に当接するように配設している。また、回転時においては、サーミスタ８による検知温度とサーミスタ１７による検知温度はほぼ一定であるため、図４ないし図７にはサーミスタ８による検知温度のみを示した。
【００５９】
図４は、画像形成装置２０に電源が投入され定着装置１にも電源が投入された後数時間したときの検知温度を示している。加熱ローラ３の待機モード中の設定温度は１７０℃であり、加熱ローラ３の温度は図に示したように設定温度である１７０℃に制御され、またこの時定着ローラ４は約１２０℃で安定している。この状態から回転動作が始まると加熱ローラ３の温度は待機モード中の温度から２０℃低い１５０℃に低下する。
【００６０】
一方、定着ローラ４の温度は、回転動作が始まると待機モード中の温度から３０℃高い１５０℃に上昇する。通紙が行われる通紙モード中すなわち定着ベルト２の回転動作が行われているときの設定温度は、この１５０℃に設定しているため、通紙時において加熱ローラ３は一定温度を保っている。
【００６１】
図５は、画像形成装置２０に電源が投入され定着装置１にも電源が投入されてから３分後の状態である。この場合は定着装置１内が十分に暖まっていないため、定着ローラ４の温度は図４の場合に比して低く、約９０℃である。この状態から回転動作が始まると加熱ローラ３の温度は待機モード中の設定温度より３０℃低い１４０℃まで落ち込み、その後徐々に、時間Ｒから符号Ｗにて示す時間範囲において、通紙モード中の設定温度の１５０℃に上昇する。
【００６２】
時間Ｗの間は定着ベルト２の熱がシート状媒体に奪われるため、設定温度に復帰するまでに時間がかかり、この場合では１５枚通紙後に設定温度の１５０℃になった。この１５枚は本来の設定温度で定着が行われていないため定着性が甘くなるという不具合が発生する虞がある。また、フルカラーコピーなど、フルカラーの画像形成時には定着温度によって画像の光沢度がシビアに変化するため、通紙開始直後の画像と１５枚目以降の画像では光沢度が異なって出力されてしまう。
【００６３】
図６は、待機モード中の定着ローラ４の温度が１００℃以下の場合、待機モード中の加熱ローラ３の設定温度を基準の設定温度である１７０℃に比して１０℃高い１８０℃にするという制御を行った場合である。すなわち、サーミスタ１７の検知信号すなわちサーミスタ１７が検知した待機モード中の定着ローラ４の温度が１００℃以下の場合、設定温度決定手段５０が、加熱ローラ３の待機モード中の設定温度を１８０℃に決定し、制御手段４８は、待機モード中において、サーミスタ８の検知信号に基づくフィードバック制御により加熱ローラ３の温度を１８０℃に保つようになっている。
【００６４】
このような制御を行うことで、定着ローラ４の温度が比較的低い１００℃以下の場合には、加熱ローラ３の待機モード中の設定温度は＋１０℃の１８０℃となり、画像形成装置２０、定着装置１への電源投入からの時間経過が昇温に十分でない場合や、環境温度が低い場合など、定着装置１が十分に暖まっていない状態で回転動作が開始され、３０℃の温度低下が生じても、加熱ローラ３は通紙モード中の設定温度の１５０℃までしか落ち込まず、通紙モード中の温度を一定に保つことが可能となる。よって図５に示した場合のような不具合の発生はない。
【００６５】
図７は、待機モード中の定着ローラ４の温度が１００℃以下の場合、待機モード中の加熱ローラ３の設定温度を基準の設定温度である１７０℃に比して２０℃高い１９０℃とし、かつ通紙モード中の加熱ローラ３の設定温度を基準の設定温度である１５０℃に比して１０℃高い１６０℃とするという制御を行った場合である。
【００６６】
すなわち、サーミスタ１７の検知信号すなわちサーミスタ１７が検知した待機モード中の定着ローラ４の温度が１００℃以下の場合、設定温度決定手段５０が、加熱ローラ３の待機モード中の設定温度を１９０℃に決定するとともに通紙モード中の設定温度を１６０℃に決定し、制御手段４８は、サーミスタ８の検知信号に基づくフィードバック制御により、加熱ローラ３の温度を、待機モード中においては１９０℃に保つとともに、通紙モード中において１６０℃に保つようになっている。
【００６７】
このような制御を行うことで、定着ローラ４の温度が比較的低い１００℃以下の場合には、加熱ローラ３の、待機モード中の設定温度は＋２０℃の１９０℃、通紙モード中の設定温度は＋１０℃の１６０℃となり、画像形成装置２０、定着装置１への電源投入からの時間経過が昇温に十分でない場合や、環境温度が低い場合など、定着装置１が十分に暖まっていない状態で回転動作が開始され、３０℃の温度低下が生じても、加熱ローラ３は通紙モード中の設定温度の１６０℃までしか落ち込まず、通紙モード中の温度を一定に保つことが可能となる。
【００６８】
また、通紙モード中の設定温度が１０℃高く設定されていることから、例えば熱容量の大きな材質が多く用いられている場合など、定着装置１の特性によっては、図６に示した制御の例では定着性が十分でないような場合であっても、良好な定着を行うことができ、また図５に示した場合のような不具合の発生もない。
【００６９】
図４ないし図７に沿って説明した実施例に基づいて構成された、より好適な制御を行う実施例における制御の例を、図８に示す。図８は、定着ローラ４の温度に基づいて決定される待機モード中すなわち待機時、及び通紙モード中すなわち通紙時における加熱ローラ３の設定温度を示している。
【００７０】
つまり設定温度決定手段５０は、サーミスタ１７の検知信号すなわちサーミスタ１７が検知した定着ローラ４の温度に応じ、図８に示されたテーブルにしたがって、各モード中における加熱ローラ３の設定温度を決定するようになっている。そして、制御手段４８は、サーミスタ８の検知信号に基づくフィードバック制御により、加熱ローラ３の温度を、設定温度決定手段５０が決定した設定温度に保つようになっている。なお、かっこ内は、それぞれのモードにおける基準温度に比して設定温度がどのような温度となっているかを示している。
【００７１】
待機モード中の設定温度と通紙モード中の設定温度との差は、図中における回転時の温度の落ち込み、すなわち回転開始によって低下する温度と同じ温度となっており、かつ、通紙モード時の設定温度は、待機モード中の定着ローラ４の温度から推定される、良好な定着を行うに十分な温度とされている。
【００７２】
このように待機モード中の定着ローラ４の温度が低いほど定着性が低下することを考慮し、定着ローラ４の温度によって通紙モード中の加熱ローラ３の設定温度を切り替え、また回転開始時の温度落ち込みを考慮して待機モード中の設定温度の変更、決定をも行うことで、通紙モード時の温度変化を一定に保ち、安定した定着を行うことが可能となっている。なお、定着ローラ４の温度が１００℃未満の設定温度は図７に沿って説明した制御と同様となっている。
【００７３】
以上の制御の例は、サーミスタ８とサーミスタ１７とを、加熱ローラ３、定着ローラ４の長手方向においてほぼ同じ中央の位置に、定着ベルト２に当接するように配設した構成において説明したが、かかる配設態様によれば、上述の「発明が解決しようとする課題」の欄で説明したように、定着ベルト２の表面に傷が生じ、定着画像にスジが生じるという問題が生じる。
【００７４】
そこで、サーミスタ８とサーミスタ１７とは、図９に示すように配設することが望ましい。図９は図２を右方向から見た簡略図である。図中符号Ｘは、定着部１６に通紙可能な、すなわち定着装置１において定着可能であり画像形成装置２０において画像形成可能なシート状媒体のうち最大サイズのシート状媒体Ｓ１が、定着部１６を通過する領域を示しており、図中符号Ｙは、定着部１６に通紙される最小サイズのシート状媒体Ｓ２が、定着部１６を通過する領域を示している。なお、本例においては通紙が中央基準で行われるため、領域Ｙは中央部に位置しているが、通紙が片側基準で行われる場合には、領域Ｙは、基準となる当該片側に位置することとなる。
【００７５】
領域Ｙは常にシート状媒体が通過する通紙部であり、領域Ｘの外側はシート状媒体が通過することのない非通紙部である。サーミスタ８は非通紙部に配設されており、サーミスタ１７は通紙部に配設されている。サーミスタ８を非通紙部に配置することで、定着ベルト２上にサーミスタによる摩擦傷が生じても、摩擦傷が画像上に転写されず、定着画像にスジが生じることはない。
【００７６】
サーミスタ８は接触タイプとされ、定着ベルト２に接触して配設されている。サーミスタ８を、傷防止のため、定着ベルト２に対して非接触で配設することも考えられるが、非接触で配設すると、接触方式のサーミスタと比較して温度検知精度、追従性などが低いため、２００℃近い高い温度で比較的高精度で温度を制御する必要がある加熱ローラ３の制御には問題が生じる可能性があり、したがってサーミスタ８は接触タイプとすることが望ましい。なおサーミスタ８は非通紙部における加熱ローラ３上に配設してもよい。
【００７７】
一方、加熱ローラ３の設定温度を補正する役目である定着ローラ４の温度検知を行うサーミスタ１７は非接触タイプとし、定着ベルト２から微小距離を置いて配設した非接触方式とした。このような配置のサーミスタ８、１７にて最小サイズのシート状媒体Ｓ２を通紙したときの温度の推移を図１０に示す。
【００７８】
回転開始時Ｒの直後はサーミスタ８とサーミスタ１７の温度がほぼ同じとなるが、通紙を続けていくとサーミスタ１７の検知温度がサーミスタ８の検知温度の１５０℃より１０℃低い１４０℃となった。これは、加熱ローラ３内のヒータ６が加熱ローラ３の長手方向全体を加熱しているのに対し、通紙によって熱が奪われていく部分は中央部の領域Ｙのみであるため、通紙部に比較して非通紙部の温度が高くなるからである。しかし、加熱ローラ３の制御は非通紙部の温度に基づいて行われているため、相対的に通紙部の温度が低下する。そのため定着が十分に行われないという不具合が発生する虞がある。
【００７９】
そこで、サーミスタ８及びサーミスタ１７をかかる配置とした場合には、待機モード中のサーミスタ１７の検知温度に基づいて加熱ローラ３の設定温度を決定する上述の各制御態様に加えて、通紙モード中の定着ローラ４の温度が所定温度より低くなった場合に、通紙モード中の加熱ローラ３の設定温度を上げるという制御とすることが望ましい。
【００８０】
すなわち、サーミスタ１７の検知信号すなわちサーミスタ１７が検知した通紙モード中の定着ローラ４の温度が一定温度以下の場合、設定温度決定手段５０が、加熱ローラ３の通紙モード中の設定温度をそれまでの設定温度より所定温度上げる決定を行い、制御手段４８は、サーミスタ８の検知信号に基づくフィードバック制御により、通紙モード中の加熱ローラ３の温度を、かかる決定後の温度に保つようにする。
【００８１】
本例においては、加熱ローラ３の設定温度を上げる条件となる定着ローラ３の上記所定温度を一定の１４５℃、加熱ローラ３の温度の上げ幅である上記所定温度を一定の＋５℃とし、通紙モード中の定着ローラ４の温度が１４５℃以下となったときに加熱ローラ３の設定温度を５℃上げるようにとしている。
【００８２】
一旦設定温度を５℃上げた後、さらに通紙を継続し、定着ローラ４の温度が再度１４５℃に下がったら、再び加熱ローラ３の設定温度を５℃上げ、トータルで＋１０℃とする。設定温度決定手段５０は、サーミスタ１７からの検知信号を所定時間毎例えば１０秒毎に１４５℃と比較し、１４５℃以下であれば設定温度を５℃上げるようになっている。かかる所定時間は、ヒータ６への通電による昇温によって定着ローラ４の温度が上昇する応答時間以上とされるものであり、１０秒に限られるものではない。
【００８３】
このように接触型のサーミスタ８を加熱ローラ３側、非接触型のサーミスタ１７を定着ローラ４側に設け、サーミスタ８を非通紙部に配設し、サーミスタ１７を通紙部に配設した構成において、定着ローラ４の温度に基づいて通紙モード中の加熱ローラ３の設定温度を変更する制御を行うこととすれば、加熱ローラ３の設定温度が通紙部に配設されたサーミスタ１７の検知温度により補正されるので、通紙によって熱量を奪われる通紙部と、通紙しても熱量を奪われることのない通紙領域外の温度差が大きいこと、及び定着性能を左右する通紙部と、実際に温度を検知している通紙領域外との距離が大きいことに起因する、サーミスタ８により検知した非通紙部の温度と実際に定着に関与している通紙部の温度との差が大きくなり良好な定着が行われない等の不具合、および接触型サーミスタによる定着ベルトの傷の発生という不具合を防止することができる。
【００８４】
サーミスタ１７は非接触で配設されているため、接触タイプほどの高精度で温度検知を行うことはできない。しかし、サーミスタ１７の検知温度は、加熱ローラ３の設定温度の決定に用いられるだけで、高精度で行うことを要するフィードバック制御に直接関与するものではない。よってサーミスタ１７を非接触タイプとしたことにより定着性に与える影響は無視できる程度であり、良好な定着が行われる。
【００８５】
加熱ローラ３の設定温度を上げる条件となる定着ローラ３の上記所定温度は、加熱ローラ３の設定温度を変更する度に漸次上昇または下降するようにしても良いし、加熱ローラ３の温度の上げ幅である上記所定温度についても、加熱ローラ３の設定温度を変更する度に漸次上昇または下降するようにしても良い。
【００８６】
なお、定着ローラ４の温度に基づく制御をすると、定着ベルト２が切れた場合には、加熱ローラ３の熱が定着ベルト２を介して定着ローラ４に移行しなくなり、定着ローラ４の温度が上がらないため加熱ローラ３の設定温度が次々と上昇されていき、異常昇温するという危険性があり、また、非接触サーミスタであるサーミスタ１７が何らかの異常をきたした場合にも、同じように異常昇温するといったような危険性があるが、加熱ローラ３の設定温度の上限をあらかじめ設けば、このような異常発生時でも加熱ローラ３の温度が異常温度に達することはなく、安全性が担保される。
【００８７】
以上各構成態様及び各制御態様の実施例を説明したが、サーミスタ８とサーミスタ１７とを長手方向に互いに異なる位置に配置したとしても、図４ないし図７に沿って説明した制御態様を行うことができる。また、本発明は定着ローラの温度が積極的に制御されていないベルト定着装置に有効であって、定着ローラ４にも小容量の補助ヒータを設け、定着ローラ４を予熱するようなベルト定着装置においても、補助ヒータが加熱ローラ３のヒータ６と並列接続されている場合には、定着ローラ４の温度が一定に制御されている状態とはならないため、本発明を適用することが可能である。
【００８８】
本実施例は以上の構成により、画像形成装置２０の電源が投入されると、制御手段４８、４９の制御によって所定の設定温度となって立上りが完了し、画像形成及び定着が可能な状態となる。操作者が画像形成を開始する周知の操作を行うと、感光体ドラム２５Ｃの方向Ａへの回転にともない、感光体ドラム２５Ｃは帯電装置２７Ｃより帯電され、露光光２９Ｃにより原稿画像に応じた静電潜像が形成され、この静電潜像が現像装置２６Ｃにより現像され、感光体ドラム２５Ｃ上に形成されたトナー像が転写装置２２上を矢印Ｂ方向に搬送されるシート状媒体上に転写され、転写後に感光体ドラム２５Ｃ上に残留しているトナーがクリーニング装置２８Ｃによって掻き取られて感光体２５がクリーニングされ、次の帯電に供される。
【００８９】
シアンのトナーが転写されたシート状媒体は、転写装置２２により矢印Ｂ方向に搬送されつつ、作像装置２１Ｃにおける上述の作像工程と同様の作像工程を行う作像装置２１Ｙ、２１Ｍ、２１ＢＫにより順次それぞれイエロー、マゼンタ、ブラックのトナー像を適宜転写され、画像形成に必要なすべてのトナー像を転写された後、転写装置２２から定着装置１に受け渡され、上ガイド１２、下ガイド１５によって定着部１６に案内される。
【００９０】
シート状媒体は定着ベルト２の移動により搬送されつつ、定着部１６においてトナー像を構成しているトナーが加熱加圧されシート状媒体上に溶融定着される。この際、待機モード中、通紙モード中の定着ローラ４の温度に基づいて、設定温度決定手段５０により、待機モード中、通紙モード中の加熱ローラ３の設定温度が決定され、制御手段４８により加熱ローラ３の温度が設定温度に保たれるとともに、制御手段４９により加圧ローラ５の温度が設定温度に保たれるので、定着ベルト２が回転を開始しても、また連続して通紙、定着が行われても、ヒータ６、７の加熱により、定着を中断して再加熱を行う必要などは生じず、良好な定着を行うことができる温度とされ、良好な定着画像が得られる。
【００９１】
定着にともなって、離型剤は、シート状媒体に付着することにより消費されるが、定着ベルト２の回転にともない、塗布ローラ４３が従動回転するため、塗布ローラ４３上の離型剤が定着ベルト２に供給される。塗布ローラ４３に対しては、供給ローラ４１により離型剤が供給されるが、供給ローラ４１上の離型剤は、フェルト４５により供給された後、離型剤規制ブレード４２により適当な層厚に均一に均されているので、塗布ローラ４３には均一且つ適量の離型剤が供給される。したがって定着ベルト２にも均一且つ適量に良好に制御された離型剤が供給される。離型剤の供給は、定着ベルト２に連れ回りするローラ状の塗布ローラ４３により行われるため定着ベルト２の劣化も抑制されている。
定着後のシート状媒体は出口上ガイド５４、出口下ガイド５５により案内され、排紙コロ５３により搬送されて画像形成装置２０外に排出される。
【００９２】
【発明の効果】
本発明によれば、トナーを定着されるシート状媒体を搬送するための無端の定着ベルトと、上記定着ベルトを巻き掛けられた加熱ローラ及び定着ローラと、上記定着ベルトを介して上記定着ローラに対向して配置される加圧ローラと、上記加熱ローラの温度を検知するための第１の温度検知手段と、上記定着ローラの温度を検知するための第２の温度検知手段と、上記加熱ローラの温度を、第１の温度検知手段の検知温度に基づいて設定温度となるよう制御する制御手段とを有する定着装置において、上記定着ベルトの待機時における回転停止時の第２の温度検知手段の検知温度に基づいて、上記定着ベルトの待機時における回転停止時の上記加熱ローラの設定温度を決定する設定温度決定手段を有し、上記設定温度決定手段は、第２の温度検知手段の検知温度が基準温度を下回る場合には、基準温度を下回らない場合に比して上記加熱ローラの設定温度を高く設定するので、定着ベルトの回転による温度低下に対応した温度制御を行うことで、通紙時の温度を一定に保つことが可能であり、定着が良好となるよう温度のコントロールを的確に行い、定着性が安定化した、良好な定着を行うことができる定着装置を提供することができる。
また、定着ベルトの待機時における回転停止時の定着ローラ温度によって回転開始時の温度落ち込み量を予測し、定着ベルトの待機時における回転停止時の加熱ローラ設定温度を切り替えているため、回転動作開始から、定着温度を一定に制御することが可能であり、定着が良好となるよう温度のコントロールを的確に行い、定着性が安定化した、良好な定着を行うことができる定着装置を提供することができる。
【００９３】
トナーを定着されるシート状媒体を搬送するための無端の定着ベルトと、上記定着ベルトを巻き掛けられた加熱ローラ及び定着ローラと、上記定着ベルトを介して上記定着ローラに対向して配置される加圧ローラと、上記加熱ローラの温度を検知するための第１の温度検知手段と、上記定着ローラの温度を検知するための第２の温度検知手段と、上記加熱ローラの温度を、第１の温度検知手段の検知温度に基づいて設定温度となるよう制御する制御手段とを有する定着装置において、上記定着ベルトの待機時における回転停止時の第２の温度検知手段の検知温度に基づいて、上記定着ベルトの回転時の上記加熱ローラの設定温度を決定する設定温度決定手段を有し、上記設定温度決定手段は、第２の温度検知手段の検知温度が基準温度を下回る場合には、基準温度を下回らない場合に比して上記加熱ローラの設定温度を高く設定することとすれば、定着ローラ温度が低い、すなわち電源投入直後の場合や環境温度が低い場合のような、定着装置が十分に暖まっていない状態でも、定着装置が十分に暖まった状態と同様の定着性を確保することが可能であり、定着性が安定した、良好な定着を行うことができる定着装置を提供することができる。
【００９４】
第１の温度検知手段はシート状媒体の非通紙部に配設され、第２の温度検知手段はシート状媒体の通紙部に配設されていることとすれば、シート状媒体の幅方向における異なる部分で定着ローラの温度を検知しても、通紙中の定着ローラ温度によって加熱ローラ側の制御温度を補正しているため、通紙によって熱量を奪われる通紙部と、通紙しても熱量を奪われることのない通紙領域外の温度差が大きいこと、及び定着性能を左右する通紙部と、実際に温度を検知している通紙領域外との距離が大きいことに起因する、第１の温度検知手段により検知した非通紙部の温度と実際に定着に関与している通紙部の温度との差が大きくなり良好な定着が行われない等の不具合を防止し、通紙部の温度を定着に適した温度に保つことができ、良好な定着を行うことができる定着装置を提供することができる。
【００９５】
第１の温度検知手段を接触タイプとし、第２の温度検知手段を非接触タイプとしたこととすれば、非通紙部に配設した第１の温度検知手段が検知精度に優れた接触式サーミスタであるから、定着ベルトの通紙部における摩擦傷が発生せず、定着画像にスジを生じることを防止でき良好な定着画像を得ることができるとともに、比較的高精度で温度を制御する必要がある加熱ローラの温度を高精度で制御することができ、また、第２の温度検知手段は通紙部に配設されるが非接触タイプであるから、定着ベルトの摩擦傷が発生せず、定着画像にスジを生じることを防止でき良好な定着画像を得ることができるとともに、第２の温度検知手段の検知信号は加熱ローラの設定温度を決定するに用いられるのみであるから非接触タイプであっても加熱ローラの温度制御を良好に行うことができるので、通紙部の温度を定着に適した温度に保つことができ、良好な定着を行うことができる定着装置を提供することができる。
【００９７】
本発明は、請求項１ないし５の何れか１つに記載の定着装置を有する画像形成装置にあるので、上述の各効果を奏することができる定着装置を有し、安定して高画質の定着画像を得ることができる画像形成装置を提供することができる。
【００９８】
なお、請求項３記載の定着装置において加熱ローラの設定温度の上限を設ければ、定着ローラの温度に基づいて加熱ローラの温度制御を行っても、定着ベルトの破損や断裂時において、加熱ローラの熱が定着ベルトを介して定着ローラに移行しなくなり、定着ローラの温度が上がらないため加熱ローラの設定温度が過度に上昇して加熱ローラの異常昇温を生ずるという不具合を防止できるとともに、非接触タイプである第２の温度検知手段に何らかの異常が生じた場合にも同じように異常昇温するといったような危険性があるがこれを防止できるから、加熱ローラの過度の温度上昇を防止して火災等の危険を回避できる、安全性の高い定着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した定着装置及びこの定着装置を備えたカラー画像形成が可能な画像形成装置の概略を示す側面図である。
【図２】図１に示した定着装置の側視図である。
【図３】図１に示した定着装置の制御ブロック図である。
【図４】図１に示した定着装置においてある制御を行った場合の加熱ローラ及び定着ローラの温度と時間との関係を示した相関図である。
【図５】図１に示した定着装置において別の制御を行った場合の加熱ローラ及び定着ローラの温度と時間との関係を示した相関図である。
【図６】図１に示した定着装置においてまた別の制御を行った場合の加熱ローラ及び定着ローラの温度と時間との関係を示した相関図である。
【図７】図１に示した定着装置においてさらに別の制御を行った場合の加熱ローラ及び定着ローラの温度と時間との関係を示した相関図である。
【図８】図１に示した定着装置においてさらにまた別の制御を行うための制御テーブルである。
【図９】図１に示した定着装置における第１の温度検知手段と第２の温度検知手段の配設態様の一例を示す正面図である。
【図１０】図１０に示した定着装置において最小サイズのシート状媒体を用いて連続して定着を行った場合における加熱ローラ及び定着ローラの温度と時間との関係を示した相関図である。
【図１１】図１０に示した定着装置において好適な制御にて最小サイズのシート状媒体を用いて連続して定着を行った場合における加熱ローラ及び定着ローラの温度と時間との関係を示した相関図である。
【符号の説明】
１ 定着装置
２ 定着ベルト
３ 加熱ローラ
４ 定着ローラ
５ 加圧ローラ
８ 第１の温度検知手段
１７ 第２の温度検知手段
２０ 画像形成装置
４８ 制御手段
５０ 設定温度決定手段
Ｓ シート状媒体
Ｔ トナー
【発明の属する技術分野】
本発明は、定着装置、特にいわゆる無端ベルトを有するベルト定着装置及びこの定着装置を有する複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、ファクシミリ、プリンタ、印刷機等の画像形成装置には一般に、被定着画像としてのトナー像を形成された用紙等のシート状媒体に、トナー像を、加熱及び加圧により定着するための定着装置を有している。
【０００３】
定着装置としては、内部に熱源を有し回転駆動される定着ローラとも言われる加熱ローラと、この加熱ローラに圧接され加熱ローラに従動回転する加圧ローラとを有し、トナー像を担持したシート状媒体を、両ローラによって形成される圧接部としてのニップ部に、両ローラの回転により通過させ、加熱加圧してトナー像を定着する熱ローラ対タイプの定着装置がある。
【０００４】
熱ローラ対タイプの定着装置において、加熱ローラとしては、シート状媒体のトナー像を担持する側すなわち画像面側の面に対向するよう配設され、金属製の基体である金属パイプの表面にゴム層を有しているとともに、金属パイプの内側に熱源としてのハロゲンヒータを備えているものが知られ、また、加圧ローラとしては、用紙のトナー像を担持する側とは反対の面すなわち非画像面に対向するよう配設され、金属製の基体である金属パイプの表面にゴム層を有しているとともに、金属パイプの内部にハロゲンヒータを備えているものが知られている。
【０００５】
熱ローラ対タイプの定着装置においては、上述のように、トナー画像を担持したシート状媒体を、ニップ部に通すことで、トナー画像が熱と圧力の作用を受け、シート状媒体上に定着される。したがって、定着においては、加える熱量が定着性能の良否に影響を与えるため、加熱ローラや加圧ローラの表面温度を、温度検知手段としてのセンサにより検知し、フィードバック制御によりハロゲンヒータを明滅し例えば約１７０℃の一定温度となるように制御することで、定着に適した熱量を与えるようになっている。
【０００６】
しかし、これら両ローラ表面に形成されたゴム層は、熱伝導率が低いため、ゴム層の厚さが厚い場合には、ハロゲンヒータによって与えられる熱がゴム層の表面まで伝達されず、ゴム層と金属パイプの境界面温度が、ローラの表面温度に比較して数十℃高くなり、ゴム層と金属パイプとを接着している接着剤の耐熱温度である約２００度をオーバーしてしまい、ゴム層が金属パイプから剥離して定着不能になる虞があった。
【０００７】
そこで、このような問題を解決するため、定着ベルトを用いたベルトタイプの定着装置いわゆるベルト定着装置の開発が行われた。ベルト定着装置は、トナーを定着されるシート状媒体を搬送するための無端の定着ベルトと、定着ベルトを巻き掛けられた加熱ローラ及び定着ローラと、定着ベルトを介して定着ローラに対向・圧接して配置される加圧ローラ等を構成要素とするタイプの定着装置である。
【０００８】
加熱ローラは金属製の基体である金属パイプとこの金属パイプの内側に熱源としてのハロゲンヒータを備えているものであり、また、定着ベルトは基体がポリイミド樹脂製で加圧ローラに当接する側の表層にシリコーンゴムコーティングのゴム層が形成されている。ベルト定着装置において、ニップ部は、定着ローラと加圧ローラとの対向部における定着ベルトと加圧ローラとの圧接部により形成される。
【０００９】
このような構成のベルト定着装置では、定着ローラにはヒータが配設されておらず定着ローラによる加熱を行わないため、定着ローラのゴム層を厚くすることができ、加圧ローラの加圧力を比較的小さくしても必要なニップ幅を得ることが可能である。よって定着ローラ、加圧ローラともに比較的小径化、薄肉化が可能となり、低熱容量化が可能となるという利点がある。また加熱ローラは定着ベルトを巻き掛けているだけで、定着ローラや加圧ローラ等と異なり加圧力を加えられることがないため、小径化、薄肉化することができ、ゴム層も不用であるから、定着ローラ、加圧ローラよりもさらに熱容量を小さくすることができるという利点がある。
【００１０】
かかる定着装置においては、トナー画像を担持したシート状媒体を、定着ベルトと加圧ローラとの圧接部により形成されるニップ部に通すことで、トナー画像が熱と圧力の作用を受け、シート状媒体上に定着される。ベルト定着装置においても、加える熱量が定着性能の良否に影響を与えるため、加熱ローラや加圧ローラの表面温度を、温度検知手段としてのセンサにより検知し、フィードバック制御によりハロゲンヒータを明滅し例えば約１７０℃の一定温度となるように制御することで、定着に適した熱量を与えるようになっている。なお、加熱ローラ表面温度は、加熱ローラ上の定着ベルト表面の温度をセンサによって検知することで制御することが行われている。
【００１１】
このような定着装置においては、定着ローラを加熱する手段を有していないため、通紙に伴って定着ベルトの回転動作を開始したときに、定着ベルトや加圧ローラの熱が定着ローラに奪われ、定着ベルト表面の温度が下がる現象が生じる。そこで、従来においては、通紙モード中すなわち通紙時には、加熱ローラもしくは加熱ローラ上の定着ベルト及び加圧ローラの設定温度を、良好な定着を行うに十分な熱量を与える１５０℃とするとともに、待機時におけるかかる設定温度を、かかる温度低下を見込んで、１５０℃よりも高い１７０℃としている。
【００１２】
かかる定着装置において、電源投入後数時間した後は、待機モード中すなわち待機時に約１７０℃で加熱されている加熱ローラの熱で、この定着装置を含む定着ユニット内の雰囲気温度が高くなり、定着ローラ温度も高くなっている。よってこのとき、定着ベルトの回転開始直後の温度は、約１５０℃まで落ち込むが、設定温度はあらかじめかかる温度低下を見込んで設定された１５０℃であるため、通紙中は定着ベルトの温度が常に一定の温度に維持されることとなる。
【００１３】
しかし、電源投入直後などは定着ユニット内の雰囲気温度が低く定着ローラ温度も低い。そのため定着ベルトの回転開始直後の温度は約１４０℃まで低下する。この状態で通紙が開始されると、定着ベルトの熱は定着ローラや加圧ローラのみならずシート状媒体にも奪われるため、設定温度の１５０℃まで復帰するのに時間を要してしまう。１４０℃から１５０℃になる間に通過したシート状媒体は設定より低い温度で定着を行われているためトナーの定着が不十分となる場合があるという問題がある。
【００１４】
そこで、特開平１１−３４４８８４号公報においては、このようなベルト定着装置の通紙中の定着ベルト温度を良好に安定させる手段として、待機中は加熱ローラ温度に基づいて加熱ローラに備えられたハロゲンヒータを明滅制御し、通紙中は定着ローラ温度に基づいて加熱ローラに備えられたハロゲンヒータを明滅制御する技術が提案されている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、通紙時に定着ローラの温度に基づいて加熱ローラ温度を制御しても回転開始直後に落ち込んだ定着ベルト温度を設定温度に復帰するまでには時間を要することに変わりはなく、前述の問題の解決には至らない。また、定着ローラの温度に基づいて加熱ローラ温度を制御する技術として、特開２００１−１７５１１５号公報、特開２００１−１３４１３２号公報において提案された技術が挙げられる。
【００１６】
しかし、特開２００１−１７５１１５号公報記載の技術は、待機中は加熱ローラに接しているセンサすなわちサーミスタで加熱ローラ温度を制御し、通紙中は定着ローラに接しているサーミスタで加熱ローラの温度を制御する定着ベルト装置において、定着ローラの温度に基づいて待機中か通紙中かを判断するものであり、特開２００１−１３４１３２号公報記載の技術は、待機中は加熱ローラに接しているセンサすなわちサーミスタで加熱ローラ温度を制御し、通紙中は定着ローラに接しているサーミスタで加熱ローラの温度を制御する定着ベルト装置において、定着ローラの駆動の有無に基づいて待機中か通紙中かを判断するものであるため、やはり前述の問題を解決するものではない。
【００１７】
一方、加熱ローラの温度を検知・測定するセンサは、一般に、加熱ローラに巻き付いている定着ベルトの表面に接触させている。そのため定着ベルトの表面にセンサ幅の微少な傷が生じ、センサを通紙領域内に設けた場合にはトナー画像にこの傷が転写されてしまい、定着画像にスジが生じ良好な画像が得られないという問題がある。
【００１８】
かかる傷対策としてセンサを通紙領域外に設けた場合には、通紙部の温度が検知できず、良好な定着を保証できない可能性がある。特に、はがきなどの小サイズ紙に連続して定着を行う場合、通紙によって熱量を奪われる通紙部と、通紙しても熱量を奪われることのない通紙領域外の温度差が大くなるうえ、定着性能を左右する通紙部と、実際に温度を検知している通紙領域外との距離が大きいため、センサにより検知した温度と実際に定着に関与している部分の温度との差が大きくなり、良好な定着が行われない等の不具合が発生しやすい。
【００１９】
上述した特開平１１−３４４８８４号公報においても、この問題が指摘されており、この点に関し、その実施例においては、段落「００６４」で述べられているように、加熱ローラのサーミスタを非通紙部、定着ローラのサーミスタを通紙部にそれぞれ配設し、また段落「０１００」では通紙中に定着ローラに配設したサーミスタで温度制御を行うと述べられている。この方式においては通紙中に通紙部の温度で制御を行うため定着を保証できる。しかし、通紙部に設けたサーミスタが接触方式の場合、定着ベルトに摩擦傷が生じ、上述と同様の問題が発生する。
【００２０】
本発明は、定着ベルトの回転による温度低下に対応した温度制御を行うことで、定着が良好となるよう温度のコントロールを的確に行い、定着性が安定化したベルトタイプの定着装置及びこの定着装置を有する画像形成装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【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記載の発明は、トナーを定着されるシート状媒体を搬送するための無端の定着ベルトと、上記定着ベルトを巻き掛けられた加熱ローラ及び定着ローラと、上記定着ベルトを介して上記定着ローラに対向して配置される加圧ローラと、上記加熱ローラの温度を検知するための第１の温度検知手段と、上記定着ローラの温度を検知するための第２の温度検知手段と、上記加熱ローラの温度を、第１の温度検知手段の検知温度に基づいて設定温度となるよう制御する制御手段とを有する定着装置において、上記定着ベルトの待機時における回転停止時の第２の温度検知手段の検知温度に基づいて、上記定着ベルトの待機時における回転停止時の上記加熱ローラの設定温度を決定する設定温度決定手段を有し、上記設定温度決定手段は、第２の温度検知手段の検知温度が基準温度を下回る場合には、基準温度を下回らない場合に比して上記加熱ローラの設定温度を高く設定することを特徴とする。
【００２２】
請求項２記載の発明は、トナーを定着されるシート状媒体を搬送するための無端の定着ベルトと、上記定着ベルトを巻き掛けられた加熱ローラ及び定着ローラと、上記定着ベルトを介して上記定着ローラに対向して配置される加圧ローラと、上記加熱ローラの温度を検知するための第１の温度検知手段と、上記定着ローラの温度を検知するための第２の温度検知手段と、上記加熱ローラの温度を、第１の温度検知手段の検知温度に基づいて設定温度となるよう制御する制御手段とを有する定着装置において、上記定着ベルトの待機時における回転停止時の第２の温度検知手段の検知温度に基づいて、上記定着ベルトの回転時の上記加熱ローラの設定温度を決定する設定温度決定手段を有し、上記設定温度決定手段は、第２の温度検知手段の検知温度が基準温度を下回る場合には、基準温度を下回らない場合に比して上記加熱ローラの設定温度を高く設定することを特徴とする。
【００２３】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の定着装置において、第１の温度検知手段はシート状媒体の非通紙部に配設され、第２の温度検知手段はシート状媒体の通紙部に配設されていることを特徴とする。
【００２４】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の定着装置において、第１の温度検知手段を接触タイプとし、第２の温度検知手段を非接触タイプとしたことを特徴とする。
【００２５】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４の何れか１つに記載の定着装置において、上記加圧ローラは熱源を備えることを特徴とする。
【００２６】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし５の何れか１つに記載の定着装置を有する画像形成装置にある。
【００２７】
【実施例】
図１に本発明を適用した定着装置及びこの定着装置を有する画像形成装置の概略を示す。画像形成装置は複写機、ファクシミリ、プリンタ等周知のものであり、本発明を適用した定着装置を用いることができるタイプの画像形成装置であればどのようなものでも良い。本実施例の画像形成装置はカラー画像を形成するものであるが、単色の画像を形成するものであっても良い。
【００２８】
画像形成装置２０は、原稿画像に応じて各色ごとの画像を形成する作像装置２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｍ、２１ＢＫと、作像装置２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｍ、２１ＢＫに対向して配置された転写装置２２と、各作像装置２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｍ、２１ＢＫと転写装置２２とが対向する転写領域に各種シート状媒体を供給するシート状媒体供給手段としての手差しトレイ２３、給紙カセット２４、２４と、手差しトレイ２３、給紙カセット２４、２４から搬送されてきたシート状媒体を作像装置２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｍ、２１ＢＫによる作像のタイミングにあわせて供給するレジストローラ３０と、転写領域においてトナー像を転写された後のシート状媒体の定着を行う定着装置１とを有している。
【００２９】
画像形成装置２０は、一般にコピー等に用いられる普通紙と、ＯＨＰシートや、カード、ハガキといった９０Ｋ紙、坪量約１００ｇ／ｍ２相当以上の厚紙や、封筒等の、普通紙よりも熱容量が大きないわゆる特殊シートとの何れをもシート状媒体として用いることが可能である。以下これらをシート状媒体と記載する。
【００３０】
各作像装置２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｍ、２１ＢＫはそれぞれシアン、イエロー、マゼンタ、ブラックの各色の現像を行うものであり、用いるトナーの色が異なるが、その構成はほぼ同様であるから、作像装置２１Ｃの構成を各作像装置２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｍ、２１ＢＫの代表として説明する。作像装置２１Ｃは、静電潜像担持体としての感光体ドラム２５Ｃ、感光体ドラム２５Ｃの回転方向Ａにおいて順に配置されている帯電装置２７Ｃ、現像装置２６Ｃ、クリーニング装置２８Ｃ等を有し、帯電装置２７Ｃと現像装置２６Ｃとの間で露光光２９Ｃを受ける周知の構成である。静電潜像担持体はドラム状でなく、ベルト状としても良い。
【００３１】
図２に示すように、定着装置１は、トナーを定着されるシート状媒体を搬送するための無端の定着ベルト２と、定着ベルト２を巻き掛けられた加熱ローラ３及び定着ローラ４と、定着ベルト２を介して定着ローラ４に対向して配置される加圧ローラ５と、加熱ローラ３、加圧ローラ５の内部にそれぞれ備えられたヒータ６、７と、定着ベルト２にシリコンオイルを主成分とする離型剤を供給するオイル塗布装置としての離型剤供給手段１９等を有している。
【００３２】
定着装置１はまた、定着ベルト２を介して加熱ローラ３に対向して加熱ローラ３の温度を検知するために配置され加熱ローラ３上に位置する定着ベルト２の温度を検知する第１の温度検知手段としてのサーミスタ８と、定着ベルト２を介して定着ローラ４に対向して定着ローラ４の温度を検知するために配置され定着ローラ４上に位置する定着ベルト２の温度を検知する第２の温度検知手段としてのサーミスタ１７と、加圧ローラ５に対向して配置され加圧ローラ５の温度を検知する第３の温度検知手段としてのサーミスタ１８とを有している。
【００３３】
定着ベルト２に適当な所定の張力を与えるため、定着ベルト２の外周面には、図示しないテンションローラが弾性的に当接している。定着ベルト２の外周面にはまた、定着ベルト２の回転方向における定着ローラ４の下流側で加熱ローラ３の上流側の部分において、定着ベルト２のクリーニングを行うクリーニングローラ３１が弾性的に当接している。
【００３４】
加熱ローラ３は、径を３０ｍｍとされ、芯金は熱伝導性の良好なアルミニウム製のパイプであって長手方向の温度ムラを防止されており、肉厚を２ｍｍとされている。芯金表面は定着ベルト２との摩擦による磨耗を防止するためアルマイト処理されている。芯金の中心にヒータ６が内蔵されている。
【００３５】
加圧ローラ５は、径を３０ｍｍとされ、鋼性の金属パイプによって構成されている基体としての芯金３７と、この芯金３７を被覆する、耐熱多孔質のシリコンゴム製の厚さ１ｍｍの弾性体層５７とを有し、芯金３７の中心にヒータ７が内蔵されている。加圧ローラ５は、バネなどの図示しない弾性体により、定着ローラ４に圧接する向きに付勢されている。加圧ローラ５は、定着ベルト２を介して定着ベルト５に対向する位置において定着ローラ４に当接しており、これにより、加圧ローラ５が定着ベルト２を介して定着ローラ４に当接するニップとしての定着部１６が形成されている。
【００３６】
定着ローラ４は、径を３０ｍｍとされ、鋼性の金属パイプによって構成されている基体としての芯金９と、この芯金９を被覆する、耐熱多孔質のシリコンゴム製の厚さ４ｍｍの弾性体層１０と、弾性体層１０の表面に形成され弾性体層１０を離型剤から隔離するためのフッ素ゴム製の隔離層４０とを有している。隔離層４０は、弾性体層１０の表面のみならず、定着ローラ４の側面をも覆い、定着ローラ４の内部は隔離層４０により離型剤から完全に遮断されている。隔離層４０の材質はフッ素ゴムの他、フロロシリコン、テフロン（登録商標）、ラテックス等であっても良い。
【００３７】
弾性体層１０の材質は、熱伝導率が小さく断熱作用のある耐熱多孔質の弾性体であるから、ベルトの熱を奪うことを低減し、立上り後の温度落ち込みを小さくするとともに温度回復のためのプレ回転時間を短縮している。また、弾性体層１０が比較的低硬度であるため、加圧ローラ５の圧接力が小さくても十分なニップ幅を得ることができ、比較的低温かつ低圧の条件下でも良好な定着性能を得ることができる。弾性体層１０の層厚は５ｍｍとされ、隔離層４０の層厚は３０μｍとされている。
【００３８】
定着ローラ４は一体に図示しないギアを有しており、ギアが図示しないユニット駆動ギアにより回転駆動されることで、定着ローラ４が回転駆動され、加熱ローラ３の従動回転により定着ベルト２が駆動される。ユニット駆動ギアは、画像形成装置２０本体側に配設された図示しない本体駆動ギアによって回転駆動される。ユニット駆動ギアは一体に駆動手段としてのギアを有しており、このギアにより、離型剤供給手段１９を駆動する。
【００３９】
離型剤供給手段１９は、かかるギアに噛み合った図示しないアイドラと、アイドラと一体で同心の図示しないギアに噛み合ったアイドラ３８と、アイドラ３８に噛み合った供給ギア３９と、供給ギア３９と一体の供給ローラ４１と、供給ローラ４１に離型剤を供給する供給部材としての塗布フェルトであるフェルト４５とを有している。
【００４０】
離型剤供給手段１９はまた、供給ローラ４１に弾性的に当接し供給ローラ４１上の離型剤の層厚を均す均し部材としてのブレードである離型剤規制ブレード４２と、供給ローラ４１に当接し供給ローラ４１によって離型剤を供給されるとともに、定着ベルト２に当接し定着ベルト２に連れ回り可能な、定着ベルト２を介して加熱ローラ３に対向する位置に配設された塗布ローラ４３とを有している。
【００４１】
離型剤供給手段１９はまた、供給ローラ４１を塗布ローラ４３に当接する向きに付勢し塗布ローラ４３を定着ベルト２に所定の圧力で圧接するための、図示しないスプリングを内蔵した付勢手段４４と、供給ローラ４１及びフェルト４５等の下方に配設されたオイル受け３６とを有している。供給ローラ４１と塗布ローラ４３とは何れも、シリコンゴムでコーティングされている。なおフェルト４５は図示しないオイル供給装置から供給されたオイルを含浸したものである。
【００４２】
定着ベルト２の線速すなわち移動速度、言い換えるとシート状媒体の搬送速度は１００ｍｍ／ｓであって、供給ローラ４１の周速よりも大きく設定されているが、塗布ローラ４と定着ベルト２との摩擦、塗布ローラ４３と供給ローラ４１との摩擦の関係から、塗布ローラ４３は定着ベルト２に連れ回りするようになっている。
【００４３】
また塗布ローラ４３を、定着ベルト２を介して加熱ローラ３に対向する位置に配設したため、塗布ローラ４３と加熱ローラ３との間で定着ベルト２を挟んだ状態となっているから、定着ベルト２のテンションに影響を与えることなく、定着ベルト２の、図２の紙面垂直方向への寄りを防止することができる。
【００４４】
塗布ローラ４３が定着ベルト２に連れ回りすることは、塗布ローラ４３の定着ベルト２に対する摺動抵抗がないことから、定着ベルト２の寄りの防止に寄与しており、さらに、定着ベルト２の寄りの防止を良好にするには、加熱ローラ３と塗布ローラ４３との軸間距離を一定にするよう構成することが望ましい。定着ベルト２の寄りを防止するため、定着ローラ４に対向して、これらの条件を少なくとも１つ満たしたベルト寄りローラを配設しても良い。また定着ベルト２のよりの防止のため、定着ローラ４の両端部に配設した図示しない寄り止めリングによりベルト寄りが規制されている。
【００４５】
定着部１６の、定着ベルト２及び加圧ローラ５の回転方向上流側、言い換えるとシート状媒体搬送方向上流側には、画像形成装置２０本体側に拡開し、転写装置２２によって搬送されてきた、定着を行われるべきシート状媒体を、定着部１６に向けて案内する入り口上ガイドとしての上ガイド１２及び入り口下ガイドとしての下ガイド１５が配設されている。
【００４６】
定着部１６の、定着ベルト２及び加圧ローラ５の回転方向下流側、言い換えるとシート状媒体搬送方向下流側には、定着部１６側に拡開し、定着を行われ定着ベルト２の回転に伴って搬送されて来たシート状媒体を定着装置１本体外部に向けて案内する出口上ガイド５４及び出口下ガイド５５が配設され、さらに出口上ガイド５４、出口下ガイド５５の、シート状媒体搬送方向下流側には、出口上ガイド５４、出口下ガイド５５により案内されてきたシート状媒体を定着装置１本体外部に排出する排紙コロ５３が配設されている。
【００４７】
定着ベルト２は、耐熱性の高いポリイミド樹脂の厚さ１００μｍの基体の表層上に２００μｍのシリコンゴム製の離型層が形成されたものであり、熱容量が小さく、熱応答性を良好にされている。基体はステンレス製、ニッケル製その他の金属製でも、ゴム製でもよく、可撓性を考慮すると厚さは０．０５〜０．２ｍｍ程度であればよい。離型層は、シリコンゴムを用いる場合は厚さ０．１〜０．２ｍｍ程度が望ましく、フッ素樹脂系を用いる場合は厚さ１０〜５０μｍ程度が望ましい。
【００４８】
離型層は、その他シリコンゴムとフッ素樹脂の２層構造、例えばシリコンゴムの上にフッ素樹脂系を重ねた構成としてもよいし、シリコンゴムとフッ素樹脂の混合体であっても良い。定着ベルト２は、ホットオフセットを生じない程度に瞬時に加熱される特性が望まれるが、他方では、定着領域において、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していなければならない。定着ベルト２の上記材質及びその厚さはこの条件を満たすものである。
【００４９】
定着ベルト２は、テンションローラにより、３ｋｇｆ／片側の張力を与えられている。この張力は、テンションローラの配設位置を調整することにより設定でき、１ｋｇｆ（９．８Ｎ）〜３ｋｇｆ（２９．４Ｎ）の範囲で設定することが、良好な定着を行う上で好ましい。上述のように、加熱ローラ３と加圧ローラ５とは、それぞれ薄肉円筒状の芯金からなっている。よって低熱容量化が図られ、加熱ローラ３の熱容量は２６ｃａｌ／℃以下、加圧ローラ５の熱容量は３６ｃａｌ／℃以下とされている。
【００５０】
加熱ローラ３を低熱容量とすることにより、連続定着等により温度が低下してもその回復までの時間が短縮される。ヒータ６は、加熱ローラ３及び加熱ローラ３を介して定着ベルト２を加熱するものであり、ヒータ６の温度はサーミスタ８による検知信号がフィードバックされることで制御される。
【００５１】
加圧ローラ５を低熱容量とすることにより、定着ベルト２が回転してもその熱を奪うことが少なく、加圧ローラ５はヒータ７を有するので定着ベルト２の温度を低下させて定着に悪影響を与えることや立上り時間が長引くことが防止されている。さらに連続定着等により温度が低下してもその回復までの時間が短縮される。ヒータ７は、加圧ローラ５の温度を上げ、立ち上げ時間を短縮するとともに、定着の際にはシート状媒体の背面からも熱を供給してより安定した定着性能を得るものである。図２において符号Ｓはシート状媒体、符号Ｔはトナー像を構成するトナーを示している。
【００５２】
図３に示すように、ヒータ６は第１の電圧印加手段としての電源４６に、ヒータ７は第２の電圧印加手段としての電源４７に、それぞれ接続され、これら電源４６、４７により電圧を印加されることで発熱する。これら電源４６、４７の電圧は何れも１００Ｖであり、ヒータ６の出力Ｗ１は６５０Ｗ、ヒータ７の出力Ｗ２は５００Ｗとされている。
【００５３】
電源４６とサーミスタ８とは制御手段４８を介して接続され、電源４７とサーミスタ１８とは制御手段４９を介して接続されている。サーミスタ１７と制御手段４８とは、制御手段４８に備えられた設定温度決定手段５０を介して接続されている。設定温度決定手段５０は、サーミスタ１７の検知信号すなわちサーミスタ１７が検知した定着ローラ４の温度に基づいて加熱ローラ３の設定温度を決定するものである。なお、設定温度決定手段５０は必ずしも制御手段４８に備えられている必要はなく、制御手段４８とは別に設けても良い。
【００５４】
サーミスタ８によって検知した温度は制御手段４８において設定温度、例えば１７０℃と比較され、１７０℃を超える場合には電源４６によるヒータ６への電圧印加を停止するようになっている。サーミスタ１８によって検知した温度は制御手段４９において設定温度である１７０℃と比較され、１７０℃を超える場合には電源４７によるヒータ７への電圧印加を停止するようになっている。
【００５５】
このように、ヒータ６、サーミスタ８及び制御手段４８、並びにヒータ７、サーミスタ１８及び制御手段４９によりフィードバック制御が行われるようになっている。ヒータ６、７の出力は電源スイッチ投入時の突入電流、ヒータのオン、オフ時の蛍光灯のちらつき現象を考慮して７００Ｗ以下とすることが望ましいことが分かっている。
【００５６】
定着ローラ４の回転中心を頂点とする、定着ローラ４の回転中心と加熱ローラ３の回転中心を結ぶ線Ｌ１と、定着ローラ４の回転中心と加圧ローラ５の回転中心とを結ぶ線とが挟む角θは２００度とされている。θは９０°〜２７０°の範囲で設定することができる。かかる範囲で設定すれば、定着部１６は、定着ベルト２を介して定着ローラ４と加圧ローラ５とが圧接された領域のみで形成されるため、従来の熱ローラ対タイプの定着装置と同様に、シート状媒体の搬送性に優れている。定着ベルト２は、主に加熱ローラ３によって加熱されるが、加熱ローラ３による定着ベルト２の巻き付け角は、定着ベルト２の回転時に定着ベルト２の温度が加熱ローラ３の温度と略等しくなるよう、十分な角度とされている。
【００５７】
このような定着装置１を用い、サーミスタ８で検知した加熱ローラ３の温度とサーミスタ１７で検知した定着ローラ４の温度出力状態を、図４ないし図７に示す。図中実線は加熱ローラ３の温度、破線は定着ローラ４の温度を示している。グラフ中の時間Ｒから回転動作すなわち通紙動作を開始している。したがって時間Ｒは回転開始時を示しており、時間Ｒより以前は待機モードの時間帯、言い換えると定着ベルト２の回転が停止している待機時、時間Ｒ以後は通紙モードの時間帯、言い換えると定着ベルト２の回転時である。
【００５８】
なお、サーミスタ８とサーミスタ１７とは加熱ローラ３、定着ローラ４の長手方向すなわち図２における紙面垂直方向においてほぼ同じ中央の位置に、定着ベルト２に当接するように配設している。また、回転時においては、サーミスタ８による検知温度とサーミスタ１７による検知温度はほぼ一定であるため、図４ないし図７にはサーミスタ８による検知温度のみを示した。
【００５９】
図４は、画像形成装置２０に電源が投入され定着装置１にも電源が投入された後数時間したときの検知温度を示している。加熱ローラ３の待機モード中の設定温度は１７０℃であり、加熱ローラ３の温度は図に示したように設定温度である１７０℃に制御され、またこの時定着ローラ４は約１２０℃で安定している。この状態から回転動作が始まると加熱ローラ３の温度は待機モード中の温度から２０℃低い１５０℃に低下する。
【００６０】
一方、定着ローラ４の温度は、回転動作が始まると待機モード中の温度から３０℃高い１５０℃に上昇する。通紙が行われる通紙モード中すなわち定着ベルト２の回転動作が行われているときの設定温度は、この１５０℃に設定しているため、通紙時において加熱ローラ３は一定温度を保っている。
【００６１】
図５は、画像形成装置２０に電源が投入され定着装置１にも電源が投入されてから３分後の状態である。この場合は定着装置１内が十分に暖まっていないため、定着ローラ４の温度は図４の場合に比して低く、約９０℃である。この状態から回転動作が始まると加熱ローラ３の温度は待機モード中の設定温度より３０℃低い１４０℃まで落ち込み、その後徐々に、時間Ｒから符号Ｗにて示す時間範囲において、通紙モード中の設定温度の１５０℃に上昇する。
【００６２】
時間Ｗの間は定着ベルト２の熱がシート状媒体に奪われるため、設定温度に復帰するまでに時間がかかり、この場合では１５枚通紙後に設定温度の１５０℃になった。この１５枚は本来の設定温度で定着が行われていないため定着性が甘くなるという不具合が発生する虞がある。また、フルカラーコピーなど、フルカラーの画像形成時には定着温度によって画像の光沢度がシビアに変化するため、通紙開始直後の画像と１５枚目以降の画像では光沢度が異なって出力されてしまう。
【００６３】
図６は、待機モード中の定着ローラ４の温度が１００℃以下の場合、待機モード中の加熱ローラ３の設定温度を基準の設定温度である１７０℃に比して１０℃高い１８０℃にするという制御を行った場合である。すなわち、サーミスタ１７の検知信号すなわちサーミスタ１７が検知した待機モード中の定着ローラ４の温度が１００℃以下の場合、設定温度決定手段５０が、加熱ローラ３の待機モード中の設定温度を１８０℃に決定し、制御手段４８は、待機モード中において、サーミスタ８の検知信号に基づくフィードバック制御により加熱ローラ３の温度を１８０℃に保つようになっている。
【００６４】
このような制御を行うことで、定着ローラ４の温度が比較的低い１００℃以下の場合には、加熱ローラ３の待機モード中の設定温度は＋１０℃の１８０℃となり、画像形成装置２０、定着装置１への電源投入からの時間経過が昇温に十分でない場合や、環境温度が低い場合など、定着装置１が十分に暖まっていない状態で回転動作が開始され、３０℃の温度低下が生じても、加熱ローラ３は通紙モード中の設定温度の１５０℃までしか落ち込まず、通紙モード中の温度を一定に保つことが可能となる。よって図５に示した場合のような不具合の発生はない。
【００６５】
図７は、待機モード中の定着ローラ４の温度が１００℃以下の場合、待機モード中の加熱ローラ３の設定温度を基準の設定温度である１７０℃に比して２０℃高い１９０℃とし、かつ通紙モード中の加熱ローラ３の設定温度を基準の設定温度である１５０℃に比して１０℃高い１６０℃とするという制御を行った場合である。
【００６６】
すなわち、サーミスタ１７の検知信号すなわちサーミスタ１７が検知した待機モード中の定着ローラ４の温度が１００℃以下の場合、設定温度決定手段５０が、加熱ローラ３の待機モード中の設定温度を１９０℃に決定するとともに通紙モード中の設定温度を１６０℃に決定し、制御手段４８は、サーミスタ８の検知信号に基づくフィードバック制御により、加熱ローラ３の温度を、待機モード中においては１９０℃に保つとともに、通紙モード中において１６０℃に保つようになっている。
【００６７】
このような制御を行うことで、定着ローラ４の温度が比較的低い１００℃以下の場合には、加熱ローラ３の、待機モード中の設定温度は＋２０℃の１９０℃、通紙モード中の設定温度は＋１０℃の１６０℃となり、画像形成装置２０、定着装置１への電源投入からの時間経過が昇温に十分でない場合や、環境温度が低い場合など、定着装置１が十分に暖まっていない状態で回転動作が開始され、３０℃の温度低下が生じても、加熱ローラ３は通紙モード中の設定温度の１６０℃までしか落ち込まず、通紙モード中の温度を一定に保つことが可能となる。
【００６８】
また、通紙モード中の設定温度が１０℃高く設定されていることから、例えば熱容量の大きな材質が多く用いられている場合など、定着装置１の特性によっては、図６に示した制御の例では定着性が十分でないような場合であっても、良好な定着を行うことができ、また図５に示した場合のような不具合の発生もない。
【００６９】
図４ないし図７に沿って説明した実施例に基づいて構成された、より好適な制御を行う実施例における制御の例を、図８に示す。図８は、定着ローラ４の温度に基づいて決定される待機モード中すなわち待機時、及び通紙モード中すなわち通紙時における加熱ローラ３の設定温度を示している。
【００７０】
つまり設定温度決定手段５０は、サーミスタ１７の検知信号すなわちサーミスタ１７が検知した定着ローラ４の温度に応じ、図８に示されたテーブルにしたがって、各モード中における加熱ローラ３の設定温度を決定するようになっている。そして、制御手段４８は、サーミスタ８の検知信号に基づくフィードバック制御により、加熱ローラ３の温度を、設定温度決定手段５０が決定した設定温度に保つようになっている。なお、かっこ内は、それぞれのモードにおける基準温度に比して設定温度がどのような温度となっているかを示している。
【００７１】
待機モード中の設定温度と通紙モード中の設定温度との差は、図中における回転時の温度の落ち込み、すなわち回転開始によって低下する温度と同じ温度となっており、かつ、通紙モード時の設定温度は、待機モード中の定着ローラ４の温度から推定される、良好な定着を行うに十分な温度とされている。
【００７２】
このように待機モード中の定着ローラ４の温度が低いほど定着性が低下することを考慮し、定着ローラ４の温度によって通紙モード中の加熱ローラ３の設定温度を切り替え、また回転開始時の温度落ち込みを考慮して待機モード中の設定温度の変更、決定をも行うことで、通紙モード時の温度変化を一定に保ち、安定した定着を行うことが可能となっている。なお、定着ローラ４の温度が１００℃未満の設定温度は図７に沿って説明した制御と同様となっている。
【００７３】
以上の制御の例は、サーミスタ８とサーミスタ１７とを、加熱ローラ３、定着ローラ４の長手方向においてほぼ同じ中央の位置に、定着ベルト２に当接するように配設した構成において説明したが、かかる配設態様によれば、上述の「発明が解決しようとする課題」の欄で説明したように、定着ベルト２の表面に傷が生じ、定着画像にスジが生じるという問題が生じる。
【００７４】
そこで、サーミスタ８とサーミスタ１７とは、図９に示すように配設することが望ましい。図９は図２を右方向から見た簡略図である。図中符号Ｘは、定着部１６に通紙可能な、すなわち定着装置１において定着可能であり画像形成装置２０において画像形成可能なシート状媒体のうち最大サイズのシート状媒体Ｓ１が、定着部１６を通過する領域を示しており、図中符号Ｙは、定着部１６に通紙される最小サイズのシート状媒体Ｓ２が、定着部１６を通過する領域を示している。なお、本例においては通紙が中央基準で行われるため、領域Ｙは中央部に位置しているが、通紙が片側基準で行われる場合には、領域Ｙは、基準となる当該片側に位置することとなる。
【００７５】
領域Ｙは常にシート状媒体が通過する通紙部であり、領域Ｘの外側はシート状媒体が通過することのない非通紙部である。サーミスタ８は非通紙部に配設されており、サーミスタ１７は通紙部に配設されている。サーミスタ８を非通紙部に配置することで、定着ベルト２上にサーミスタによる摩擦傷が生じても、摩擦傷が画像上に転写されず、定着画像にスジが生じることはない。
【００７６】
サーミスタ８は接触タイプとされ、定着ベルト２に接触して配設されている。サーミスタ８を、傷防止のため、定着ベルト２に対して非接触で配設することも考えられるが、非接触で配設すると、接触方式のサーミスタと比較して温度検知精度、追従性などが低いため、２００℃近い高い温度で比較的高精度で温度を制御する必要がある加熱ローラ３の制御には問題が生じる可能性があり、したがってサーミスタ８は接触タイプとすることが望ましい。なおサーミスタ８は非通紙部における加熱ローラ３上に配設してもよい。
【００７７】
一方、加熱ローラ３の設定温度を補正する役目である定着ローラ４の温度検知を行うサーミスタ１７は非接触タイプとし、定着ベルト２から微小距離を置いて配設した非接触方式とした。このような配置のサーミスタ８、１７にて最小サイズのシート状媒体Ｓ２を通紙したときの温度の推移を図１０に示す。
【００７８】
回転開始時Ｒの直後はサーミスタ８とサーミスタ１７の温度がほぼ同じとなるが、通紙を続けていくとサーミスタ１７の検知温度がサーミスタ８の検知温度の１５０℃より１０℃低い１４０℃となった。これは、加熱ローラ３内のヒータ６が加熱ローラ３の長手方向全体を加熱しているのに対し、通紙によって熱が奪われていく部分は中央部の領域Ｙのみであるため、通紙部に比較して非通紙部の温度が高くなるからである。しかし、加熱ローラ３の制御は非通紙部の温度に基づいて行われているため、相対的に通紙部の温度が低下する。そのため定着が十分に行われないという不具合が発生する虞がある。
【００７９】
そこで、サーミスタ８及びサーミスタ１７をかかる配置とした場合には、待機モード中のサーミスタ１７の検知温度に基づいて加熱ローラ３の設定温度を決定する上述の各制御態様に加えて、通紙モード中の定着ローラ４の温度が所定温度より低くなった場合に、通紙モード中の加熱ローラ３の設定温度を上げるという制御とすることが望ましい。
【００８０】
すなわち、サーミスタ１７の検知信号すなわちサーミスタ１７が検知した通紙モード中の定着ローラ４の温度が一定温度以下の場合、設定温度決定手段５０が、加熱ローラ３の通紙モード中の設定温度をそれまでの設定温度より所定温度上げる決定を行い、制御手段４８は、サーミスタ８の検知信号に基づくフィードバック制御により、通紙モード中の加熱ローラ３の温度を、かかる決定後の温度に保つようにする。
【００８１】
本例においては、加熱ローラ３の設定温度を上げる条件となる定着ローラ３の上記所定温度を一定の１４５℃、加熱ローラ３の温度の上げ幅である上記所定温度を一定の＋５℃とし、通紙モード中の定着ローラ４の温度が１４５℃以下となったときに加熱ローラ３の設定温度を５℃上げるようにとしている。
【００８２】
一旦設定温度を５℃上げた後、さらに通紙を継続し、定着ローラ４の温度が再度１４５℃に下がったら、再び加熱ローラ３の設定温度を５℃上げ、トータルで＋１０℃とする。設定温度決定手段５０は、サーミスタ１７からの検知信号を所定時間毎例えば１０秒毎に１４５℃と比較し、１４５℃以下であれば設定温度を５℃上げるようになっている。かかる所定時間は、ヒータ６への通電による昇温によって定着ローラ４の温度が上昇する応答時間以上とされるものであり、１０秒に限られるものではない。
【００８３】
このように接触型のサーミスタ８を加熱ローラ３側、非接触型のサーミスタ１７を定着ローラ４側に設け、サーミスタ８を非通紙部に配設し、サーミスタ１７を通紙部に配設した構成において、定着ローラ４の温度に基づいて通紙モード中の加熱ローラ３の設定温度を変更する制御を行うこととすれば、加熱ローラ３の設定温度が通紙部に配設されたサーミスタ１７の検知温度により補正されるので、通紙によって熱量を奪われる通紙部と、通紙しても熱量を奪われることのない通紙領域外の温度差が大きいこと、及び定着性能を左右する通紙部と、実際に温度を検知している通紙領域外との距離が大きいことに起因する、サーミスタ８により検知した非通紙部の温度と実際に定着に関与している通紙部の温度との差が大きくなり良好な定着が行われない等の不具合、および接触型サーミスタによる定着ベルトの傷の発生という不具合を防止することができる。
【００８４】
サーミスタ１７は非接触で配設されているため、接触タイプほどの高精度で温度検知を行うことはできない。しかし、サーミスタ１７の検知温度は、加熱ローラ３の設定温度の決定に用いられるだけで、高精度で行うことを要するフィードバック制御に直接関与するものではない。よってサーミスタ１７を非接触タイプとしたことにより定着性に与える影響は無視できる程度であり、良好な定着が行われる。
【００８５】
加熱ローラ３の設定温度を上げる条件となる定着ローラ３の上記所定温度は、加熱ローラ３の設定温度を変更する度に漸次上昇または下降するようにしても良いし、加熱ローラ３の温度の上げ幅である上記所定温度についても、加熱ローラ３の設定温度を変更する度に漸次上昇または下降するようにしても良い。
【００８６】
なお、定着ローラ４の温度に基づく制御をすると、定着ベルト２が切れた場合には、加熱ローラ３の熱が定着ベルト２を介して定着ローラ４に移行しなくなり、定着ローラ４の温度が上がらないため加熱ローラ３の設定温度が次々と上昇されていき、異常昇温するという危険性があり、また、非接触サーミスタであるサーミスタ１７が何らかの異常をきたした場合にも、同じように異常昇温するといったような危険性があるが、加熱ローラ３の設定温度の上限をあらかじめ設けば、このような異常発生時でも加熱ローラ３の温度が異常温度に達することはなく、安全性が担保される。
【００８７】
以上各構成態様及び各制御態様の実施例を説明したが、サーミスタ８とサーミスタ１７とを長手方向に互いに異なる位置に配置したとしても、図４ないし図７に沿って説明した制御態様を行うことができる。また、本発明は定着ローラの温度が積極的に制御されていないベルト定着装置に有効であって、定着ローラ４にも小容量の補助ヒータを設け、定着ローラ４を予熱するようなベルト定着装置においても、補助ヒータが加熱ローラ３のヒータ６と並列接続されている場合には、定着ローラ４の温度が一定に制御されている状態とはならないため、本発明を適用することが可能である。
【００８８】
本実施例は以上の構成により、画像形成装置２０の電源が投入されると、制御手段４８、４９の制御によって所定の設定温度となって立上りが完了し、画像形成及び定着が可能な状態となる。操作者が画像形成を開始する周知の操作を行うと、感光体ドラム２５Ｃの方向Ａへの回転にともない、感光体ドラム２５Ｃは帯電装置２７Ｃより帯電され、露光光２９Ｃにより原稿画像に応じた静電潜像が形成され、この静電潜像が現像装置２６Ｃにより現像され、感光体ドラム２５Ｃ上に形成されたトナー像が転写装置２２上を矢印Ｂ方向に搬送されるシート状媒体上に転写され、転写後に感光体ドラム２５Ｃ上に残留しているトナーがクリーニング装置２８Ｃによって掻き取られて感光体２５がクリーニングされ、次の帯電に供される。
【００８９】
シアンのトナーが転写されたシート状媒体は、転写装置２２により矢印Ｂ方向に搬送されつつ、作像装置２１Ｃにおける上述の作像工程と同様の作像工程を行う作像装置２１Ｙ、２１Ｍ、２１ＢＫにより順次それぞれイエロー、マゼンタ、ブラックのトナー像を適宜転写され、画像形成に必要なすべてのトナー像を転写された後、転写装置２２から定着装置１に受け渡され、上ガイド１２、下ガイド１５によって定着部１６に案内される。
【００９０】
シート状媒体は定着ベルト２の移動により搬送されつつ、定着部１６においてトナー像を構成しているトナーが加熱加圧されシート状媒体上に溶融定着される。この際、待機モード中、通紙モード中の定着ローラ４の温度に基づいて、設定温度決定手段５０により、待機モード中、通紙モード中の加熱ローラ３の設定温度が決定され、制御手段４８により加熱ローラ３の温度が設定温度に保たれるとともに、制御手段４９により加圧ローラ５の温度が設定温度に保たれるので、定着ベルト２が回転を開始しても、また連続して通紙、定着が行われても、ヒータ６、７の加熱により、定着を中断して再加熱を行う必要などは生じず、良好な定着を行うことができる温度とされ、良好な定着画像が得られる。
【００９１】
定着にともなって、離型剤は、シート状媒体に付着することにより消費されるが、定着ベルト２の回転にともない、塗布ローラ４３が従動回転するため、塗布ローラ４３上の離型剤が定着ベルト２に供給される。塗布ローラ４３に対しては、供給ローラ４１により離型剤が供給されるが、供給ローラ４１上の離型剤は、フェルト４５により供給された後、離型剤規制ブレード４２により適当な層厚に均一に均されているので、塗布ローラ４３には均一且つ適量の離型剤が供給される。したがって定着ベルト２にも均一且つ適量に良好に制御された離型剤が供給される。離型剤の供給は、定着ベルト２に連れ回りするローラ状の塗布ローラ４３により行われるため定着ベルト２の劣化も抑制されている。
定着後のシート状媒体は出口上ガイド５４、出口下ガイド５５により案内され、排紙コロ５３により搬送されて画像形成装置２０外に排出される。
【００９２】
【発明の効果】
本発明によれば、トナーを定着されるシート状媒体を搬送するための無端の定着ベルトと、上記定着ベルトを巻き掛けられた加熱ローラ及び定着ローラと、上記定着ベルトを介して上記定着ローラに対向して配置される加圧ローラと、上記加熱ローラの温度を検知するための第１の温度検知手段と、上記定着ローラの温度を検知するための第２の温度検知手段と、上記加熱ローラの温度を、第１の温度検知手段の検知温度に基づいて設定温度となるよう制御する制御手段とを有する定着装置において、上記定着ベルトの待機時における回転停止時の第２の温度検知手段の検知温度に基づいて、上記定着ベルトの待機時における回転停止時の上記加熱ローラの設定温度を決定する設定温度決定手段を有し、上記設定温度決定手段は、第２の温度検知手段の検知温度が基準温度を下回る場合には、基準温度を下回らない場合に比して上記加熱ローラの設定温度を高く設定するので、定着ベルトの回転による温度低下に対応した温度制御を行うことで、通紙時の温度を一定に保つことが可能であり、定着が良好となるよう温度のコントロールを的確に行い、定着性が安定化した、良好な定着を行うことができる定着装置を提供することができる。
また、定着ベルトの待機時における回転停止時の定着ローラ温度によって回転開始時の温度落ち込み量を予測し、定着ベルトの待機時における回転停止時の加熱ローラ設定温度を切り替えているため、回転動作開始から、定着温度を一定に制御することが可能であり、定着が良好となるよう温度のコントロールを的確に行い、定着性が安定化した、良好な定着を行うことができる定着装置を提供することができる。
【００９３】
トナーを定着されるシート状媒体を搬送するための無端の定着ベルトと、上記定着ベルトを巻き掛けられた加熱ローラ及び定着ローラと、上記定着ベルトを介して上記定着ローラに対向して配置される加圧ローラと、上記加熱ローラの温度を検知するための第１の温度検知手段と、上記定着ローラの温度を検知するための第２の温度検知手段と、上記加熱ローラの温度を、第１の温度検知手段の検知温度に基づいて設定温度となるよう制御する制御手段とを有する定着装置において、上記定着ベルトの待機時における回転停止時の第２の温度検知手段の検知温度に基づいて、上記定着ベルトの回転時の上記加熱ローラの設定温度を決定する設定温度決定手段を有し、上記設定温度決定手段は、第２の温度検知手段の検知温度が基準温度を下回る場合には、基準温度を下回らない場合に比して上記加熱ローラの設定温度を高く設定することとすれば、定着ローラ温度が低い、すなわち電源投入直後の場合や環境温度が低い場合のような、定着装置が十分に暖まっていない状態でも、定着装置が十分に暖まった状態と同様の定着性を確保することが可能であり、定着性が安定した、良好な定着を行うことができる定着装置を提供することができる。
【００９４】
第１の温度検知手段はシート状媒体の非通紙部に配設され、第２の温度検知手段はシート状媒体の通紙部に配設されていることとすれば、シート状媒体の幅方向における異なる部分で定着ローラの温度を検知しても、通紙中の定着ローラ温度によって加熱ローラ側の制御温度を補正しているため、通紙によって熱量を奪われる通紙部と、通紙しても熱量を奪われることのない通紙領域外の温度差が大きいこと、及び定着性能を左右する通紙部と、実際に温度を検知している通紙領域外との距離が大きいことに起因する、第１の温度検知手段により検知した非通紙部の温度と実際に定着に関与している通紙部の温度との差が大きくなり良好な定着が行われない等の不具合を防止し、通紙部の温度を定着に適した温度に保つことができ、良好な定着を行うことができる定着装置を提供することができる。
【００９５】
第１の温度検知手段を接触タイプとし、第２の温度検知手段を非接触タイプとしたこととすれば、非通紙部に配設した第１の温度検知手段が検知精度に優れた接触式サーミスタであるから、定着ベルトの通紙部における摩擦傷が発生せず、定着画像にスジを生じることを防止でき良好な定着画像を得ることができるとともに、比較的高精度で温度を制御する必要がある加熱ローラの温度を高精度で制御することができ、また、第２の温度検知手段は通紙部に配設されるが非接触タイプであるから、定着ベルトの摩擦傷が発生せず、定着画像にスジを生じることを防止でき良好な定着画像を得ることができるとともに、第２の温度検知手段の検知信号は加熱ローラの設定温度を決定するに用いられるのみであるから非接触タイプであっても加熱ローラの温度制御を良好に行うことができるので、通紙部の温度を定着に適した温度に保つことができ、良好な定着を行うことができる定着装置を提供することができる。
【００９７】
本発明は、請求項１ないし５の何れか１つに記載の定着装置を有する画像形成装置にあるので、上述の各効果を奏することができる定着装置を有し、安定して高画質の定着画像を得ることができる画像形成装置を提供することができる。
【００９８】
なお、請求項３記載の定着装置において加熱ローラの設定温度の上限を設ければ、定着ローラの温度に基づいて加熱ローラの温度制御を行っても、定着ベルトの破損や断裂時において、加熱ローラの熱が定着ベルトを介して定着ローラに移行しなくなり、定着ローラの温度が上がらないため加熱ローラの設定温度が過度に上昇して加熱ローラの異常昇温を生ずるという不具合を防止できるとともに、非接触タイプである第２の温度検知手段に何らかの異常が生じた場合にも同じように異常昇温するといったような危険性があるがこれを防止できるから、加熱ローラの過度の温度上昇を防止して火災等の危険を回避できる、安全性の高い定着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した定着装置及びこの定着装置を備えたカラー画像形成が可能な画像形成装置の概略を示す側面図である。
【図２】図１に示した定着装置の側視図である。
【図３】図１に示した定着装置の制御ブロック図である。
【図４】図１に示した定着装置においてある制御を行った場合の加熱ローラ及び定着ローラの温度と時間との関係を示した相関図である。
【図５】図１に示した定着装置において別の制御を行った場合の加熱ローラ及び定着ローラの温度と時間との関係を示した相関図である。
【図６】図１に示した定着装置においてまた別の制御を行った場合の加熱ローラ及び定着ローラの温度と時間との関係を示した相関図である。
【図７】図１に示した定着装置においてさらに別の制御を行った場合の加熱ローラ及び定着ローラの温度と時間との関係を示した相関図である。
【図８】図１に示した定着装置においてさらにまた別の制御を行うための制御テーブルである。
【図９】図１に示した定着装置における第１の温度検知手段と第２の温度検知手段の配設態様の一例を示す正面図である。
【図１０】図１０に示した定着装置において最小サイズのシート状媒体を用いて連続して定着を行った場合における加熱ローラ及び定着ローラの温度と時間との関係を示した相関図である。
【図１１】図１０に示した定着装置において好適な制御にて最小サイズのシート状媒体を用いて連続して定着を行った場合における加熱ローラ及び定着ローラの温度と時間との関係を示した相関図である。
【符号の説明】
１ 定着装置
２ 定着ベルト
３ 加熱ローラ
４ 定着ローラ
５ 加圧ローラ
８ 第１の温度検知手段
１７ 第２の温度検知手段
２０ 画像形成装置
４８ 制御手段
５０ 設定温度決定手段
Ｓ シート状媒体
Ｔ トナー
Claims (6)
- トナーを定着されるシート状媒体を搬送するための無端の定着ベルトと、
上記定着ベルトを巻き掛けられた加熱ローラ及び定着ローラと、
上記定着ベルトを介して上記定着ローラに対向して配置される加圧ローラと、
上記加熱ローラの温度を検知するための第１の温度検知手段と、
上記定着ローラの温度を検知するための第２の温度検知手段と、
上記加熱ローラの温度を、第１の温度検知手段の検知温度に基づいて設定温度となるよう制御する制御手段とを有する定着装置において、
上記定着ベルトの待機時における回転停止時の第２の温度検知手段の検知温度に基づいて、上記定着ベルトの待機時における回転停止時の上記加熱ローラの設定温度を決定する設定温度決定手段を有し、
上記設定温度決定手段は、第２の温度検知手段の検知温度が基準温度を下回る場合には、基準温度を下回らない場合に比して上記加熱ローラの設定温度を高く設定することを特徴とする定着装置。 - トナーを定着されるシート状媒体を搬送するための無端の定着ベルトと、
上記定着ベルトを巻き掛けられた加熱ローラ及び定着ローラと、
上記定着ベルトを介して上記定着ローラに対向して配置される加圧ローラと、
上記加熱ローラの温度を検知するための第１の温度検知手段と、
上記定着ローラの温度を検知するための第２の温度検知手段と、
上記加熱ローラの温度を、第１の温度検知手段の検知温度に基づいて設定温度となるよう制御する制御手段とを有する定着装置において、
上記定着ベルトの待機時における回転停止時の第２の温度検知手段の検知温度に基づいて、上記定着ベルトの回転時の上記加熱ローラの設定温度を決定する設定温度決定手段を有し、
上記設定温度決定手段は、第２の温度検知手段の検知温度が基準温度を下回る場合には、基準温度を下回らない場合に比して上記加熱ローラの設定温度を高く設定することを特徴とする定着装置。 - 請求項１または２に記載の定着装置において、
第１の温度検知手段はシート状媒体の非通紙部に配設され、
第２の温度検知手段はシート状媒体の通紙部に配設されていることを特徴とする定着装置。 - 請求項３記載の定着装置において、第１の温度検知手段を接触タイプとし、第２の温度検知手段を非接触タイプとしたことを特徴とする定着装置。
- 請求項１乃至４の何れか１つに記載の定着装置において、
上記加圧ローラは熱源を備えることを特徴とする定着装置。 - 請求項１乃至５の何れか１つに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
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