JP4595404B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば複写機、プリンタ、ファクシミリなどの電子写真方式を利用した画像形成装置に関する。

一般に、電気写真方式を利用した画像形成装置においては、記録材などの一面に転写されている未定着トナー像を当該記録材に定着させるために、当該記録材の一面に接する加熱ローラと、この加熱ローラに圧着されるよう配置された加圧ローラとを備えてなる熱ローラ定着方式の定着部が広く用いられている。

近年、このような画像形成装置においては、主電源が投入されてから定着部において加熱ローラが動作可能な温度にまで加熱されて当該画像形成装置自体が画像形成動作可能な状態とされるまでのウォームアップ時間の短縮化、省エネルギー化などの要請があり、このような要請に応えるべく、加熱ローラとして肉厚の小さな円筒状の基体よりなるものを用いた定着部を有するものが提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。

しかしながら、このような定着部を備えた画像形成装置は、基体の肉厚を小さくすることによって加熱ローラの熱容量を小さくし、これにより、消費電力量を低減させて省エネルギー化を図ると共に、加熱ローラの温度の立ち上がり時間を短縮させてウォームアップ時間の短縮化を図っているため、加熱ローラが温度変化速度が大きいものとなり、画像形成動作中において加熱ローラ温度が大きく変化してしまう、という問題がある。具体的には、特にウォームアップ動作の完了直後の画像形成動作中には加熱ローラ温度が大きく低下してしまうことから加熱ローラの設定温度を高温とする必要があり、一方では、画像形成動作中に加熱ローラ温度が過度に高温となってしまう場合がある。

特開２０００−１７２１０４号公報 特開２０００−１４７９３３号公報

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、省エネルギー化およびウォームアップ時間の短縮化を実現することができると共に、画像形成動作中において加熱ローラ温度が大きく変化することを抑制することのできる画像形成装置を提供することにある。

本発明の画像形成装置は、加熱源を有し、円筒状の基体よりなる加熱ローラと、この加熱ローラに圧着されるよう配置された加圧ローラとにより構成された定着部を備えてなる画像形成装置において、
前記定着部における加熱ローラを構成する基体の肉厚が１ｍｍ以下であり、加圧ローラ温度を検知する加圧ローラ温度検知手段と、加圧ローラ温度が特定の温度以上とされた時刻からの経過時間を測定する経過時間測定手段とが設けられていると共に、画像形成動作中における加圧ローラ温度と、加圧ローラ温度が特定の温度以上とされた時刻からの経過時間とに基づいて加熱ローラ温度を制御する加熱ローラ温度制御手段が設けられており、 画像形成動作中における加圧ローラ温度が特定の温度未満である条件下においては、加熱ローラは予め定められた初期設定温度で制御され、
画像形成動作中における加圧ローラ温度が特定の温度以上である条件下においては、下記式（１）によって算出される温度Ｔ１が下記式（２）によって算出される温度Ｔ２以上となる場合には加熱ローラの設定温度が温度Ｔ１とされて制御され、温度Ｔ１が温度Ｔ２未満となる場合には加熱ローラは初期設定温度で制御されることを特徴とする。
下記式（１）において、特定経過時間は加熱ローラ温度検知手段によって検知される加熱ローラ温度が一定の温度を超えた時刻から一定の時間が経過した条件下において、加圧ローラ温度が特定の温度以上とされた時刻からの経過時間であり、初期設定温度は１８０〜２２０℃、調整係数は２〜２０であり、下記式（２）において、調整温度は０〜７０℃である。

本発明の画像形成装置によれば、定着部における加熱ローラを構成する基体の肉厚が小さく、当該加熱ローラの熱容量が小さいため、定着プロセスにおける消費電力量が低減されることから省エネルギー化を図ることができ、また加熱ローラの温度の立ち上がり時間が短縮されることからウォームアップ時間の短縮化を図ることができると共に、加熱ローラ温度制御手段により、画像形成動作中に定着部の環境条件に応じて加熱ローラの設定温度が調整され、この調整された設定温度に基づいて加熱ローラ温度の制御がなされるため、加熱ローラが熱容量が小さくて温度変化速度が大きいものであっても、画像形成動作中に加熱ローラ温度が大きく変化することが抑制される。
従って、この画像形成装置によれば、定着部において定着温度を一定の温度域に維持することができるため、高い画質の可視画像を得ることができる。

以下、本発明について詳細に説明する。

〔第１の実施の形態〕 図１は、本発明の画像形成装置の構成の一例を示す説明図である。
この画像形成装置は、回転される像担持体であるドラム状の感光体１０を備え、この感光体１０の周面に沿って、感光体１０の表面を一様に帯電させる帯電手段１１、感光体１０の表面を露光して静電潜像を形成する露光手段１２、感光体１０上の静電潜像を現像領域においてトナーを含む現像剤を用いて顕像化する現像手段１３、感光体１０上のトナー像を転写領域Ｔにおいて記録材Ｐに転写する転写手段１４、感光体１０に密着した状態にある記録材Ｐを感光体１０から分離させる分離手段１５および転写領域Ｔを通過した感光体１０上の残留トナーを除去するクリーニング手段１６が、感光体１０の回転方向（図１においては時計方向）に対して動作順に並ぶよう配設されており、記録材Ｐの搬送方向における転写領域Ｔより下流の位置には、記録材Ｐ上に転写された未定着トナー像を定着させる定着部２０が設けられている。
図１において、１８は、加熱ローラの温度を検知するための非接触方式の温度センサよりなる加熱ローラ温度検知手段である。

感光体１０は、ドラム状の金属基体と、この金属基体の外周面に形成された有機光導電性化合物よりなる感光層とにより構成されており、図１において紙面に対して垂直な方向に伸びる状態で配設されている。

帯電手段１１としては、例えば制御グリッドと帯電極とを有するスコロトロン方式帯電器を用いることができる。
露光手段１２としては、例えば半導体レーザ装置を用いることができる。

現像手段１３としては、例えばマグネットを内蔵し、現像領域を介して感光体１０と対向して配置された、現像剤を保持して回転する現像スリーブ１３Ａと、当該現像スリーブ１３Ａと感光体１０との間にバイアス電圧を印加する電圧印加装置（図示せず）とが設けられてなるものを用いることができる。

転写手段１４は、適正な大きさに制御された転写電圧が印加されて転写電界が形成され、この転写電界が作用されることにより、感光体１０上に形成されたトナー像を転写領域Ｔにおいて記録材Ｐに転写させる構成のものであり、例えばコロトロン帯電器を用いることができる。

分離手段１５は、感光体１０に密着した状態にある記録材Ｐの電荷を除去することによってこの記録材Ｐを感光体１０から分離させるものであり、例えばコロトロン帯電器を用いることができる。

クリーニング手段１６は、例えばポリウレタンゴムなどの弾性体よりなり、その基端部分が支持部材（図示せず）によって支持されると共に、先端部分が感光体１０の表面に当接されるよう設けられたゴムブレード１６Ａを有してなるものであり、このゴムブレード１６Ａの基端側から伸びる方向は、当接箇所における感光体１０の回転による移動方向と反対の方向である、いわゆるカウンター方向とされている。

定着部２０は、記録材Ｐの未定着トナー像が担持された面（図１においては、記録材Ｐの上面）に接するよう配設された加熱ローラ２１と、この加熱ローラ２１に圧着されて定着領域である定着ニップ部Ｎが形成されるよう設けられた加圧ローラ２６とを有してなる。
加熱ローラ２１の内部には、例えば２本の棒状のハロゲンヒータランプ２２よりなる加熱源が設けられている。
ここに、加熱ローラ２１は、加熱源としてその内部に配設された２本のハロゲンヒータランプ２２を備えてなるものであるが、加熱ローラは、このような構成のものに限定されず、誘導加熱方式の加熱源を有するものであってもよい。

加熱ローラ２１は、搬送される記録材Ｐの幅方向（図１においては、紙面に対して垂直な方向）に伸びる、金属よりなる円筒状の基体である芯金２３と、この芯金２３の表面に形成されたフッ素樹脂よりなる離型層２５とにより構成されている。
ここに、加熱ローラ２１は、芯金２３と離型層２５とにより構成されてなるものであるが、加熱ローラは、このような構成のものに限定されず、円筒状の基体（芯金）と、この基体の表面に弾性層が形成され、この弾性層の表面に離型層が形成されてなる構成のものであってもよい。

芯金２３を構成する金属としては、特に限定されず種々のものを用いることができ、その具体例としては、アルミニウム、鉄、銅などの金属またはそれらの合金を挙げることができる。

そして、芯金２３の肉厚は、１ｍｍ以下とされ、特に０．５〜０．７ｍｍであることが好ましい。

芯金２３の肉厚が過大である場合には、加熱ローラ２１の熱容量が大きくなるため、定着プロセスに要する消費電力量が大きくなると共に、加熱ローラ２１の温度の立ち上がり時間が大きくなることから、省エネルギー化およびウォームアップ時間の短縮化を十分に図ることができない。

また、芯金２３の外径は、例えば２０〜６０ｍｍであることが好ましい。

離型層２５を構成するフッ素樹脂としては、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）などを例示することができる。
離型層２５の厚みは、例えば１０〜１００μｍであることが好ましく、より好ましくは１０〜４０μｍである。

加圧ローラ２６は、芯金２７と、この芯金２７の表面に形成された弾性層２８と、この弾性層２８の表面に形成された離型層２９とにより構成されている。
ここに、芯金２７および離型層２９を構成する材料としては、それぞれ、加熱ローラ２１を構成するものとして例示したものを用いることができる。

加圧ローラ２６を構成する芯金２７は、外径が例えば１５〜６０ｍｍのものであることが好ましく、肉厚が例えば１〜３ｍｍのものであることが好ましい。

加圧ローラ２６を構成する離型層２９は、その厚みが、例えば１０〜１００μｍであることが好ましく、より好ましくは３０〜７０μｍである。

弾性層２８を構成する弾性体としては、特に限定されるものではなく、ウレタンゴム、シリコーンゴムなどの各種軟質ゴムおよびスポンジゴムなどを挙げることができる。
弾性層２８の厚みは、例えば０．５〜１０ｍｍであることが好ましく、より好ましくは５〜７ｍｍである。
弾性層２８の硬度は、例えばアスカーＣ硬度が５０〜７０°であることが好ましく、より好ましくは５８〜６５°である。ここに、アスカーＣ硬度は、荷重条件を１０００ｇとして測定された値である。

そして、この画像形成装置には、加圧ローラ温度を検知するための加圧ローラ温度検知手段３１が設けられている。

加圧ローラ温度検知手段３１としては、例えば加圧ローラ２６の表面温度を加圧ローラ温度として検知するものであり、具体的には、例えば赤外温度センサなどの非接触方式の温度センサを用いることができる。
ここに、加熱ローラ温度検知手段としては、サーミスタなどの接触方式の温度センサを用いることもできる。

また、この画像形成装置には、加圧ローラ温度検知手段３１によって検知される主電源が投入された時点の加圧ローラ温度（以下、「初期加圧ローラ温度」ともいう。）と、主電源が投入されてから定着部において加熱ローラを動作可能な温度にまで加熱することによって当該画像形成装置自体を画像形成動作可能な状態とするためのウォームアップ動作が完了した時刻からの経過時間（以下、「ウォームアップ経過時間」ともいう。）と、画像形成動作中において加圧ローラ温度検知手段３１によって検知される加圧ローラ温度（以下、「画像形成加圧ローラ温度」ともいう。）とに基づいて加熱ローラ温度を制御する加熱ローラ温度制御手段（以下、「第１の加熱ローラ温度制御手段」ともいう。）が設けられている。

第１の加熱ローラ温度制御手段は、画像形成動作中において、初期加圧ローラ温度、画像形成加圧ローラ温度およびウォームアップ経過時間の３つの条件に基づいて加熱ローラ２１の設定温度を調整して再設定し、この設定温度に基づいて、例えば加熱源である２本のハロゲンヒータランプ２２をＯＮ／ＯＦＦ制御することによって加熱ローラ温度を制御する装置である。

この第１の加熱ローラ温度制御手段によれば、基本的に、初期加圧ローラ温度が低い場合には、主電源の投入時には定着部２０自体が冷えた状態にあり、画像形成動作中に加熱ローラ２１から加圧ローラ２６等の定着部２０の構成部材などに伝達される熱量が大きくなるおそれがあるため、加熱ローラ２１の設定温度が高めに設定される。また、ウォームアップ経過時間が大きい場合には、主電源の通電中に定着部２０自体が十分に温まった状態とされることから、画像形成動作中に加圧ローラ２６等の定着部２０の構成部材などに伝達される加熱ローラ２１の熱量が小さくなるため、加熱ローラ２１の設定温度が低めに設定される。更に、画像形成加圧ローラ温度が高い場合には、加圧ローラ２６が十分に加熱された状態にあり、画像形成動作中に加熱ローラ２１から加圧ローラ２６に伝達される熱量が小さくなることから、加熱ローラ２１の設定温度が低めに設定される。

第１の加熱ローラ温度制御手段による加熱ローラ温度制御の具体的な一例を、下記（１）〜（５）に場合分けして示す。

（１）初期加圧ローラ温度が５０℃未満であってウォームアップ経過時間が２分間以内である条件下においては、画像形成加圧ローラ温度が７０℃未満である場合には、加熱ローラが設定温度２１０℃で制御され、また画像形成加圧ローラ温度が７０℃以上である場合には、加熱ローラが設定温度２０５℃で制御される。
（２）初期加圧ローラ温度が５０℃未満であってウォームアップ経過時間が２分間を超えて４分間以内である条件下においては、画像形成加圧ローラ温度が７０℃未満である場合には、加熱ローラが設定温度２０５℃で制御され、また画像形成加圧ローラ温度が７０℃以上である場合には、加熱ローラが設定温度２００℃で制御される。
（３）初期加圧ローラ温度が５０℃未満であってウォームアップ経過時間が４分間を超えて１０分間以内である条件下においては、画像形成加圧ローラ温度が７０℃未満である場合には、加熱ローラが設定温度２００℃で制御され、また画像形成加圧ローラ温度が７０℃以上である場合には、加熱ローラが設定温度１９５℃で制御される。
（４）初期加圧ローラ温度が５０℃未満であってウォームアップ経過時間が１０分間を超える条件下においては、画像形成加圧ローラ温度が７０℃未満である場合には、加熱ローラが設定温度１９５℃で制御され、また画像形成加圧ローラ温度が７０℃以上である場合には、加熱ローラが設定温度１９０℃で制御される。
（５）初期加圧ローラ温度が５０℃以上である条件下においては、ウォームアップ経過時間がいかなる条件であっても、画像形成加圧ローラ温度が７０℃未満である場合には、加熱ローラが設定温度１９５℃で制御され、また画像形成加圧ローラ温度が７０℃以上である場合には、加熱ローラが設定温度１９０℃で制御される。

この図の例においては、第１の加熱ローラ温度制御手段は、ウォームアップ経過時間と、初期加圧ローラ温度とに基づいて画像形成動作開始時における加熱ローラの設定温度を設定する機能を有すると共に、ウォームアップ経過時間を測定する経過時間測定機能を有するものである。

このような構成の画像形成装置は、主電源が投入され、ウォームアップ動作が完了することによって画像形成動作可能な状態とされ、次のようにして画像形成動作が行われる。 先ず、感光体１０が回転駆動され、この感光体１０の表面が帯電手段１１によって所定の極性、例えば負極性に帯電され、次いで、露光手段１２によって露光されることにより、露光領域の電位が低下されて原稿画像に対応した静電潜像が感光体１０上に形成され、現像手段１３によってトナーが感光体１０上の静電潜像に付着してトナー像が形成される。

次いで、感光体１０上におけるトナー像の形成と同期して転写領域Ｔに搬送された記録材Ｐ上に、転写手段１４によって感光体１０上のトナー像が転写された後、分離手段１５により感光体１０と密着した状態にある記録材Ｐが分離される。
一方、転写領域Ｔを通過した感光体１０上に残留する未転写トナー（残留トナー）がクリーニング手段１６により除去される。

そして、未定着トナー像が形成された記録材Ｐが定着部２０に送られ、当該定着部２０の定着ニップ部Ｎにおいて、２本のハロゲンヒータランプにより加熱された加熱ローラ２１と、当該加熱ローラ２１から熱が伝達されて加熱された加圧ローラ２６とによって当該記録材Ｐが挟圧されて熱定着が行われ、これにより、可視画像が形成される。

このような動作中においては、主電源が投入された際に加圧ローラ温度検知手段３１によって初期加圧ローラ温度が検知され、またウォームアップ動作が完了した際には第１の加熱ローラ温度制御手段の経過時間測定機能が動作を開始し、その後、画像形成動作が開始されると、第１の加熱ローラ温度制御手段により、当該第１の加熱ローラ温度制御手段の経過時間測定機能によって測定された、ウォームアップ動作が完了した時刻から画像形成動作が開始されるまでの経過時間と、初期加圧ローラ温度とに基づいて画像形成動作開始時の加熱ローラ２１の設定温度が設定される。
そして、画像形成動作中においては、加圧ローラ温度検知手段３１によって継続的に画像形成加圧ローラ温度が検知され、第１の加熱ローラ温度制御手段により、当該加圧ローラ温度検知手段３１によって検知された画像形成加圧ローラ温度と、この画像形成加圧ローラ温度が検知された時点におけるウォームアップ経過時間と、初期加圧ローラ温度との３つの条件に基づいて加熱ローラ２１の設定温度が調整されると共に、この調整された設定温度に応じて、加熱ローラ温度検知手段１８によって検知される加熱ローラ温度が設定温度よりも過大となった場合には、２本のヒータランプ２２を消灯させて加熱ローラ温度を下降させ、一方、加熱ローラ温度が設定温度よりも過小となった場合には、２本のヒータランプ２２を再び点灯させて加熱ローラ温度を上昇させる、いわゆるＯＮ／ＯＦＦ制御によって加熱源である２本のハロゲンヒータランプ２２が制御され、これにより、加熱ローラ温度が制御される。

このように、第１の画像形成装置によれば、定着部２０における加熱ローラ２１を構成する芯金２３の肉厚が小さく、当該加熱ローラ２１の熱容量が小さいため、定着プロセスにおける消費電力量が低減されることから省エネルギー化を図ることができ、また加熱ローラ２１の温度の立ち上がり時間が短縮されることからウォームアップ時間の短縮化を図ることができる。
また、画像形成動作中に、第１の加熱ローラ温度制御手段により、初期加圧ローラ温度、画像形成加圧ローラ温度およびウォームアップ経過時間に基づく定着部２０の環境条件に応じて加熱ローラ２１の設定温度を調整して再設定し、この設定温度に基づいて加熱ローラ温度が制御されることから、この加熱ローラ温度の制御に、加圧ローラ温度を測定することによって間接的に測定される加熱ローラ温度と共に、当該画像形成動作中に加熱ローラ２１から定着部２０を構成する他の構成部材に伝達されるであろう熱量の大きさを反映させることができるため、加熱ローラ２１が熱容量が小さくて温度変化速度が大きいものであっても、加熱ローラ温度が大きく変化することを抑制することができる。
従って、この画像形成装置によれば、定着部２０において定着温度を一定の温度域に維持することができるため、高い画質の可視画像を得ることができる。

この第１の画像形成装置によれば、定着部２０の環境条件に応じて画像形成動作開始時の加熱ローラ２１の設定温度が設定され、画像形成動作中においても、定着部２０の環境条件に応じて加熱ローラ２１の設定温度が適宜に調整されるため、例えばウォームアップ動作完了直後などの定着部２０自体が冷えた状態で行われる画像形成動作中においては、加熱ローラ２１の設定温度が高めに設定されることによって加熱ローラ温度が大きく低下してしまうことが防止され、定着部２０が温まった状態となった場合には、加熱ローラ２１の設定温度が低めに調整されて設定されることとなるため、加熱ローラ２１が過度に高温となることを防止することができる。

以上、本発明の第１の実施の形態について説明したが、本発明の第１の実施の形態は上記の態様に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、第１の実施の形態に係る画像形成装置は、第１の加熱ローラ温度制御手段が経過時間測定機能を有するものでなく、ウォームアップ完了経過時間を測定するための経過時間測定手段を備えてなるものであってもよい。

また、第１の実施の形態に係る画像形成装置は、加熱ローラを構成する円筒状の基体の肉厚が１ｍｍ以下であり、加圧ローラ温度検知手段と、初期加圧ローラ温度、ウォームアップ経過時間および画像形成加圧ローラ温度に基づいて加熱ローラ温度を制御する加熱ローラ温度制御手段とを有するものであれば、その他の構成は適宜に設定することができる。

〔第２の実施の形態〕
第２の実施の形態に係る画像形成装置は、第１の実施の形態に係る図１で示される画像形成装置において、加圧ローラ温度が特定の温度以上とされた時刻からの経過時間（以下、「特定経過時間」ともいう。）を測定する経過時間測定手段（以下、「特定経過時間測定手段」ともいう。）が備えられていると共に、第１の加熱ローラ温度制御手段に代えて、画像形成動作中に加圧ローラ温度検知手段によって検知される加圧ローラ温度（画像形成加圧ローラ温度）と、特定経過時間測定手段によって検知される特定温度経過時間とに基づいて加熱ローラ温度を制御する加熱ローラ温度制御手段（以下、「第２の加熱ローラ温度制御手段」ともいう。）が備えられていること以外は、第１の実施の形態に係る画像形成装置と同様の構成を有するものである。

ここに、「加圧ローラ温度が特定の温度以上とされた時刻」とは、加圧ローラが一定の温度以上とされた時刻、および特定の条件下において加圧ローラが一定の温度以上とされた時刻を含む概念を示すものである。

特定経過時間測定手段としては、例えば加圧ローラ温度検知手段によって検知される加圧ローラ温度が特定の温度以上とされた時刻を起点として駆動するタイマー装置を用いることができる。

第２の加熱ローラ温度制御手段は、画像形成動作中において、画像形成加圧ローラ温度および特定温度経過時間の２つの条件に基づいて加熱ローラの設定温度を調整して再設定し、この設定温度に基づいて、例えば加熱源であるハロゲンヒータをＯＮ／ＯＦＦ制御することによって加熱ローラ温度を制御する装置である。

この第２の加熱ローラ温度制御手段によれば、基本的に、画像形成動作開始時においては、加熱ローラの設定温度は予め定められた設定温度（以下、「初期設定温度」ともいう。）に設定され、画像形成加圧ローラ温度が特定温度以上とされた場合に、加熱ローラの設定温度が調整されて設定される。

第２の加熱ローラ温度制御手段による加熱ローラ温度の具体的な一例としては、画像形成加圧ローラ温度が特定の温度未満である条件下においては、加熱ローラは予め定められた初期設定温度で制御され、一方、画像形成加圧ローラ温度が特定温度以上である条件下においては、下記式（１）によって算出される温度Ｔ１が、下記式（２）によって算出される温度（以下、「下限温度」ともいう。）Ｔ２以上となる場合には、加熱ローラの設定温度が温度Ｔ１とされて制御され、温度Ｔ１が下限温度Ｔ２未満となる場合には、加熱ローラは初期設定温度で制御される。
ここに、加熱ローラの設定温度を下限温度Ｔ２とした場合には、定着部における定着温度が小さくなって十分な定着性が得られなくなるおそれがある。

上記式（１）および式（２）において、初期設定温度は、用いられる現像剤の種類、記録材の種類などに基づいて決定されるが、通常、１８０〜２２０℃であることが好ましく、特に２００〜２１０℃であることが好ましい。

上記式（１）において、特定経過時間は、加熱ローラ温度検知手段によって検知される加熱ローラ温度が一定の温度を超えた時刻から一定の時間が経過した条件（以下、「特定条件」ともいう。）下において、加圧ローラ温度が一定の温度以上とされた時刻からの経過時間を示す。

このような特定経過時間を測定する特定経過時間測定手段としては、加熱ローラ温度検知手段によって検知される加熱ローラ温度が一定の温度以上となった時刻を起点として一定の時間が経過するまでの時点を測定するタイマー機能を有するものであってもよい。

特定経過時間を、特定条件下において加圧ローラ温度が一定の温度以上とされた時刻からの経過時間とすることにより、加圧ローラ温度検知手段によって検知される加圧ローラの表面温度が一定の温度以上とされていても当該加圧ローラが十分に加熱されていない状態において、加熱ローラの設定温度が低めに設定されることを防止することができる。

特定条件の具体的な一例としては、加熱ローラ温度が１８５℃を超えた時刻から３００秒間が経過した条件が挙げられる。

また、上記式（１）において、調整係数は、加熱ローラの設定温度の変更スピードを緩やかにするための係数であり、２〜２０であることが好ましく、特に４〜１６であることが好ましい。
その理由は、加熱ローラの設定温度の変更スピードが大きい場合には、加熱源であるヒータランプが消灯された状態（加熱源ＯＦＦ状態）が連続し、加熱ローラ温度が急速に低下してしまう（加熱ローラ温度のアンダーシュート現象の発生）おそれがあり、一方、加熱ローラの設定温度の変更スピードが小さい場合には、加熱源であるヒータランプに過剰な電力が供給されることを十分に抑制することができずに定着プロセスにおける消費電力量を十分に小さくすることができなくなるおそれがある。

上記式（２）において、調整温度は、加熱ローラの下限温度を適宜な温度に設定するための補正温度であり、例えば０〜７０℃であることが好ましく、特に３０〜５０℃であることが好ましい。
その理由は、加熱ローラ温度と加圧ローラ温度とに基づいて定められる定着温度を、実用上必要とされる定着性を確保することができる目標温度とする（最低温度以上とする）ことができるためである。

このような構成の画像形成装置であって、第２の加熱ローラ温度制御手段として、画像形成加圧ローラ温度が特定の温度未満である条件下においては、加熱ローラを予め定められた初期設定温度で制御し、一方、画像形成加圧ローラ温度が特定温度以上である条件下においては、温度Ｔ１が、下限温度Ｔ２以上となる場合には、加熱ローラの設定温度を温度Ｔ１として制御し、温度Ｔ１が下限温度Ｔ２未満となる場合には、加熱ローラを初期設定温度で制御する装置を用い、特定経過時間測定手段として、加熱ローラ温度検知手段によって検知される加熱ローラ温度が一定の温度以上となった時刻を起点として一定の時間が経過するまでの時点を測定するタイマー機能を有するものを用いたものの加熱ローラ温度制御動作を下記に示す。

この画像形成装置は、画像形成動作開始時には、加熱ローラの設定温度が初期設定温度に設定され、画像形成動作中においては、加圧ローラ温度検知手段によって継続的に画像形成加圧ローラ温度が検知され、また加熱ローラ温度検知手段によって検知される加熱ローラ温度が一定の温度以上となると、特定経過時間測定手段のタイマー機能が動作を開始する。そして、このタイマー機能によって加熱ローラが一定の温度以上となってから一定の時間が経過したことが確認された後、加圧ローラ温度検知手段によって検知される画像形成加圧ローラ温度が一定の温度以上とされると、その時刻を起点として特定経過時間測定手段が特定経過時間の測定を開始し、更に、第２の加熱ローラ温度制御手段により、当該加圧ローラ温度検知手段によって検知された画像形成加圧ローラ温度と、特定経過時間測定手段によって測定された特定経過時間との２つの条件に基づいて加熱ローラの設定温度が調整されると共に、この調整された設定温度に応じて、加熱ローラ温度検知手段によって検知される加熱ローラ温度が設定温度よりも過大となった場合には、ヒータランプを消灯させて加熱ローラ温度を下降させ、一方、加熱ローラ温度が設定温度よりも過小となった場合には、ヒータランプを再び点灯させて加熱ローラ温度を上昇させる、いわゆるＯＮ／ＯＦＦ制御によって加熱源であるハロゲンヒータランプが制御され、これにより、加熱ローラ温度が制御される。

このように、第２の画像形成装置によれば、定着部における加熱ローラを構成する芯金の肉厚が小さく、当該加熱ローラの熱容量が小さいため、定着プロセスにおける消費電力量が低減されることから省エネルギー化を図ることができ、また加熱ローラの温度の立ち上がり時間が短縮ささることからウォームアップ時間の短縮化を図ることができる。
また、画像形成動作中に、第２の加熱ローラ温度制御手段により、画像形成加圧ローラ温度および特定経過時間に基づく定着部の環境条件に応じて加熱ローラの設定温度を調整して設定し、この設定温度に基づいて加熱ローラ温度が制御されることから、この加熱ローラ温度の制御に、加圧ローラ温度を測定することによって間接的に測定される加熱ローラ温度と共に、当該画像形成動作中に加熱ローラから定着部を構成する他の構成部材に伝達されるであろう熱量の大きさを反映させることができるため、加熱ローラが熱容量が小さくて温度変化速度が大きいものであっても、加熱ローラ温度が大きく変化することを抑制することができる。
従って、この画像形成装置によれば、定着部において定着温度を一定の温度域に維持することができるため、高い画質の可視画像を得ることができる。

この第２の画像形成装置によれば、初期設定温度を高めに設定しておくことにより、例えばウォームアップ動作完了直後などの定着部２０自体が冷えた状態で行われる画像形成動作中においては、加熱ローラ温度が大きく低下してしまうことを防止することができ、、定着部２０が温まった状態となった場合には、定着部の環境条件に応じて加熱ローラの設定温度が適宜に調整されるため、加熱ローラ２１の設定温度が低めに調整されて設定されることとなるため、加熱ローラが過度に高温となることを防止することができる。

以上、本発明の第２の実施の形態について説明したが、本発明の第２の実施の形態は上記の態様に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、第２の実施の形態に係る画像形成装置は、特定経過時間測定手段がタイマー機能を有するものでなく、加熱ローラ温度が一定の温度以上となった時刻を起点として一定の時間が経過するまでの時点を測定するためのタイマー手段を備えてなるものであってもよい。

また、第２の実施の形態に係る画像形成装置は、加熱ローラを構成する円筒状の基体の肉厚が１ｍｍ以下であり、加圧ローラ温度検知手段と、画像形成加圧ローラ温度および特定経過時間に基づいて加熱ローラ温度を制御する加熱ローラ温度制御手段とを有するものであれば、その他の構成は適宜に設定することができる。

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらにより限定されるものではない。

〔実施例１〕
図１の構成に従って、加圧ローラ温度検知手段および第１の加熱ローラ温度制御手段を備えてなる画像形成装置（以下、「画像形成装置（１）」ともいう。）を作製した。

この画像形成装置（１）の構成部材としては、下記のものを用いた。
感光体としては、外径が８０ｍｍであり、アルミニウム製のドラム状金属基体と、フタロシアニン顔料をポリカーボネートに分散させてものからなる感光層とにより構成されてなるものを用いた。
帯電手段としては、帯電電圧−７５０Ｖで作用するスコロトロン帯電器を用いた。
露光手段としては、表面標準出力４９０μＷの半導体レーザ装置を用いた。
現像手段としては、内部にマグネットを内蔵し、外径４０ｍｍの現像スリーブと、バイアス電圧（表面基準出力）−６００Ｖで作用する電圧印加装置とを備えた接触現像方式のものを用いた。
転写手段としては、正放電特性を有するコロトロン帯電器を用いた。
分離手段としては、負放電特性を有するコロトロン帯電器を用いた。
クリーニング手段としては、ポリウレタンゴムよりなるゴムブレードを備えてなるものを用いた。
また、画像形成装置（１）には、転写動作と同時にＬＥＤ露光動作を行う分離補助手段が設けられている。

定着部は、肉厚０．７ｍｍ、外径３５ｍｍの鉄よりなる芯金および厚み２０μｍのテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）よりなる離型層により構成されてなる加熱ローラと、肉厚２ｍｍ、外径２１ｍｍであり、鉄よりなる芯金、肉厚７ｍｍ、アスカーＣ硬度が６１°のシリコーンゴムよりなる弾性層および厚み５０μｍのテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）よりなる離型層により構成されてなる加圧ローラとを備えてなるものである。

加熱ローラ温度検知手段および加圧ローラ温度検知手段としては、各々、赤外温度センサ（非接触方式温度センサ）を用いた。

第１の加熱ローラ温度制御手段としては、画像形成動作中において、初期加圧ローラ温度、画像形成加圧ローラ温度およびウォームアップ経過時間の３つの条件に基づいて加熱ローラの設定温度を調整して再設定し、この設定温度に基づいて、２本のハロゲンランプをＯＮ／ＯＦＦ制御することによって加熱ローラ温度を制御すると共に、ウォームアップ経過時間を測定する経過時間測定機能、およびウォームアップ経過時間と、初期加圧ローラ温度とに基づいて画像形成動作開始時における加熱ローラの設定温度を設定する機能を有する装置を用いた。

この第１の加熱ローラ温度制御手段は、下記（１）〜（５）に示すようにして加熱ローラ温度制御を行うものである。

（１）初期加圧ローラ温度が５０℃未満であってウォームアップ経過時間が２分間以内である条件下においては、画像形成加圧ローラ温度が７０℃未満である場合には、加熱ローラを設定温度２１０℃で制御し、また画像形成加圧ローラ温度が７０℃以上である場合には、加熱ローラを設定温度２０５℃で制御する。
（２）初期加圧ローラ温度が５０℃未満であってウォームアップ経過時間が２分間を超えて４分間以内である条件下においては、画像形成加圧ローラ温度が７０℃未満である場合には、加熱ローラを設定温度２０５℃で制御し、また画像形成加圧ローラ温度が７０℃以上である場合には、加熱ローラを設定温度２００℃で制御する。
（３）初期加圧ローラ温度が５０℃未満であってウォームアップ経過時間が４分間を超えて１０分間以内である条件下においては、画像形成加圧ローラ温度が７０℃未満である場合には、加熱ローラを設定温度２００℃で制御し、また画像形成加圧ローラ温度が７０℃以上である場合には、加熱ローラを設定温度１９５℃で制御する。
（４）初期加圧ローラ温度が５０℃未満であってウォームアップ経過時間が１０分間を超える条件下においては、画像形成加圧ローラ温度が７０℃未満である場合には、加熱ローラを設定温度１９５℃で制御し、また画像形成加圧ローラ温度が７０℃以上である場合には、加熱ローラを設定温度１９０℃で制御する。
（５）初期加圧ローラ温度が５０℃以上である条件下においては、ウォームアップ経過時間がいかなる条件であっても、画像形成加圧ローラ温度が７０℃未満である場合には、加熱ローラを設定温度１９５℃で制御し、また画像形成加圧ローラ温度が７０℃以上である場合には、加熱ローラを設定温度１９０℃で制御する。

作製した画像形成装置（１）により、現像剤として負帯電トナーを用い、プロセス線速３２０ｍｍ／ｓの条件で画像形成テストを行った。

この画像形成装置（１）においては、ウォームアップ動作完了直後の画像形成動作中においても、加熱ローラ温度が大きく変化することがなく、また、得られた可視画像は、ウォームアップ動作完了直後の画像形成動作によって得られたものを含むすべてのものが実用上問題のない画質を有することが確認された。
また、この画像形成装置（１）は、定着部を構成する加熱ローラの円筒状の基体の肉厚が１ｍｍ以上である構成の画像形成装置に比して、定着プロセスにおける消費電力が小さく、またウォームアップに要する時間が小さくなることが確認された。

〔実施例２〕
実施例１に係る画像形成装置（１）において、経過時間測定手段が備えられていると共に、第１の加熱ローラ温度制御手段に代えて第２の加熱ローラ温度制御手段を備えてなること以外は画像形成装置（１）と同様の構成を有する画像形成装置（以下、「画像形成装置（２）」ともいう。）を作製した。

この画像形成装置（２）において、経過時間測定手段としては、加圧ローラ温度検知手段によって検知される加圧ローラ温度が特定の温度以上とされた時刻を起点として駆動するタイマー装置を用いた。
この経過時間測定手段は、加熱ローラ温度検知手段によって検知される加熱ローラ温度が１８５℃を超えた時刻から３００秒間が経過した後に、加圧ローラ温度検知手段によって検知される加圧ローラ温度が７０℃以上となった時刻からの経過時間を特定経過時間として測定するものである。

第２の加熱ローラ温度制御手段としては、画像形成動作中において、画像形成加圧ローラ温度および特定温度経過時間の２つの条件に基づいて加熱ローラの設定温度を調整して再設定し、この設定温度に基づいて、２本のハロゲンランプをＯＮ／ＯＦＦ制御することによって加熱ローラ温度を制御する装置を用いた。

この加熱ローラ温度制御手段は、初期設定温度を２１０℃とし、画像形成加圧ローラ温度が７０℃未満である条件下においては、加熱ローラを設定温度２１０℃で制御し、画像形成加圧ローラ温度が７０℃以上である条件下においては上記式（１）において、調整係数を８とすることによって算出される温度Ｔ１が、上記式（２）において、調整温度を４０℃とすることによって算出される温度Ｔ２以上となる場合には、加熱ローラの設定温度を温度Ｔ１として制御し、温度Ｔ１が温度Ｔ２未満となる場合には、加熱ローラを設定温度２１０℃で制御することにより、加熱ローラ温度の制御を行うものである。

作製した画像形成装置（２）により、現像剤として負帯電トナーを用い、プロセス線速３２０ｍｍ／ｓの条件で画像形成テストを行った。

この画像形成装置（２）においては、ウォームアップ動作完了直後の画像形成動作中においても、加熱ローラ温度が大きく変化することがなく、また、得られた可視画像は、ウォームアップ動作完了直後の画像形成動作によって得られたものを含むすべてのものが実用上問題のない画質を有することが確認された。
また、この画像形成装置（２）は、定着部を構成する加熱ローラの円筒状の基体の肉厚が１ｍｍ以上である構成の画像形成装置に比して、定着プロセスにおける消費電力が小さく、またウォームアップに要する時間が小さくなることが確認された。

本発明の画像形成装置の構成の一例を示す説明図である。

符号の説明

１０ 感光体
１１ 帯電手段
１２ 露光手段
１３ 現像手段
１３Ａ 現像スリーブ
１４ 転写手段
１５ 分離手段
１６ クリーニング手段
１６Ａ ゴムブレード
１８ 加熱ローラ温度検知手段
２０ 定着部
２１ 加熱ローラ
２２ ハロゲンヒータランプ
２３ 芯金
２５ 離型層
２６ 加圧ローラ
２７ 芯金
２８ 弾性層
２９ 離型層
３１ 加圧ローラ温度検知手段

Claims (1)

1. 加熱源を有し、円筒状の基体よりなる加熱ローラと、この加熱ローラに圧着されるよう配置された加圧ローラとにより構成された定着部を備えてなる画像形成装置において、
   前記定着部における加熱ローラを構成する基体の肉厚が１ｍｍ以下であり、加圧ローラ温度を検知する加圧ローラ温度検知手段と、加圧ローラ温度が特定の温度以上とされた時刻からの経過時間を測定する経過時間測定手段とが設けられていると共に、画像形成動作中における加圧ローラ温度と、加圧ローラ温度が特定の温度以上とされた時刻からの経過時間とに基づいて加熱ローラ温度を制御する加熱ローラ温度制御手段が設けられており、 画像形成動作中における加圧ローラ温度が特定の温度未満である条件下においては、加熱ローラは予め定められた初期設定温度で制御され、
   画像形成動作中における加圧ローラ温度が特定の温度以上である条件下においては、下記式（１）によって算出される温度Ｔ１が下記式（２）によって算出される温度Ｔ２以上となる場合には加熱ローラの設定温度が温度Ｔ１とされて制御され、温度Ｔ１が温度Ｔ２未満となる場合には加熱ローラは初期設定温度で制御されることを特徴とする画像形成装置。
   

   

   

   上記式（１）において、特定経過時間は加熱ローラ温度検知手段によって検知される加熱ローラ温度が一定の温度を超えた時刻から一定の時間が経過した条件下において、加圧ローラ温度が特定の温度以上とされた時刻からの経過時間であり、初期設定温度は１８０〜２２０℃、調整係数は２〜２０であり、上記式（２）において、調整温度は０〜７０℃である。

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