JP4902259B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機・レーザプリンタ・ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

従来、電子写真プロセス等の画像形成手段で、記録材に間接（すなわち転写）あるいは直接に形成担持させた未定着トナー画像を、記録材面に固着画像として加熱定着させる加熱装置として、熱ローラ方式の加熱装置が広く用いられている。

熱ローラ方式の加熱装置は、内部加熱源あるいは外部加熱源で加熱される加熱部材としての定着ローラと、これに圧接させた加圧部材としての弾性加圧ローラを基本構成とする。そして、この一対のローラを回転させて、圧接ニップ部に記録材を給送して挟持搬送させることで、定着ローラの熱と圧接ニップ部の加圧力で記録材上の未定着トナー画像を定着させるものである。

近年では、クイックスタート化や省エネルギー化の観点から、フィルム加熱方式の加熱装置が実用化されている。

フィルム加熱方式の加熱装置は、特許文献１等に開示されており、固定支持された加熱体と、一方面がこの加熱体と摺動し、他方の面が未定着トナー画像を担持した記録材と接して共に移動する加熱部材を有する。加熱体としては、一般に、セラミックヒーターが用いられている。加熱部材は、具体的には、耐熱性、可撓性を有するフィルム部材（定着フィルム）である。未定着トナー画像は定着フィルムを介した加熱体の熱により加熱されて記録材面に定着される。

このフィルム加熱方式の加熱装置は、セラミックヒーター及び定着フィルムに低熱容量の部材を用いてオンデマンドタイプの装置を構成することができる。従って、画像形成装置の画像形成実行時のみ熱源のセラミックヒーターに通電して所定の定着温度に発熱させた状態にすればよい。そのため、画像形成装置の電源オンから画像形成実行可能状態までの待ち時間が短く、スタンバイ時の消費電力も大幅に小さい等の利点がある。

上記のようなフィルム加熱方式の加熱装置の温度制御は以下のようにして行われる。すなわち、セラミックヒーター上に設けられた温度検知素子としてのサーミスタの出力をＡ／Ｄ変換し制御回路部（ＣＰＵ）に取り込む。そして、制御回路部はその情報を基にトライアックによりセラミックヒーターに通電するＡＣ電圧の位相、波数制御等を行なう。これにより、加熱体通電電力を制御することで行なう。

このとき、目標温度設定は、プリント枚数を重ねることによる、加圧部材である加圧ローラの温度の上昇を考慮し、１ジョブのプリント枚数に応じて複数の段階に変化させる（例えば、特許文献２参照）。

また、サイズ（紙幅）の異なる記録材（以下、紙と記す）を通紙した場合、紙に熱量が奪われない非通紙部の温度は徐々に上昇していき、スリップやトナーのホットオフセットが発生してしまうことがあった。これに対しては、非通紙部にサーミスタ等の温度検知部材を設け、通紙部と非通紙部のサーミスタの温度差が所定温度（スループットダウン検知温度）に到達するとスループットを低下させる制御も行なっている（例えば、特許文献３参照）
特開平４−４４０７５号公報 特開２００４−１１７８５３号公報 特開平５−８０６０４号公報

しかしながら、上述したような従来の制御方法では、加圧ローラの温度によっては、予想を越える非通紙部昇温が発生してしまう場合がある。

このような非通紙部昇温が発生した直後に、装置に通紙可能な最大通紙幅の記録材を通紙すると、非通紙部昇温が発生している定着ニップ部では、記録材への熱供給が過多になる。これにより、定着ニップ部内での記録材上のトナー像が定着フィルムから分離せずに、定着フィルム１周後にオフセット画像として現れるホットオフセットが発生してしまう。また、定着フィルムが高温・高加圧環境下で連続的に回転することによって、潤滑グリースの粘性劣化、定着フィルムの耐久劣化が生じ、更には、フィルム回転トルクの上昇による回転安定性不良（スリップ、異音）などの不具合が発生する場合もある。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、ホットオフセットやトルク上昇等の発生を抑え、安定した品位を得ることができる画像形成装置を提供することを目的とする。

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、記録材にトナー像を形成する画像形成部と、エンドレスベルトと、前記エンドレスベルトの内面に接触するヒーターと、前記エンドレスベルトを介して前記ヒーターと共にトナー像を担持する記録材を挟持搬送する定着ニップ部を形成する加圧ローラと、所定の最小サイズの記録材が通過する領域の前記ヒーターの温度を検知する第１の温度検知素子と、前記最小サイズの記録材が通過する領域外の前記ヒーターの温度を検知する第２の温度検知素子と、前記第１の温度検知素子の検知温度が目標温度を維持するように前記ヒーターへ供給する電力を制御する電力制御部と、を有し、複数枚の記録材に連続してプリントする場合、前記目標温度を徐々に低下させる定着部と、記録材の搬送を制御する搬送制御部と、を有し、前記第１の温度検知素子と前記第２の温度検知素子の検知温度の温度差が所定の温度差に達すると、前記搬送制御部が前記定着ニップ部へ進入する先行する記録材と後続の記録材の間隔を広げる制御を行う画像形成装置において、前記所定の温度差は、連続プリント中のプリント枚数の増加に伴って小さくなり、前記所定の温度差が小さくなるタイミングは連続プリントを開始してからのプリント枚数を基準に設定されていることを特徴とする。

本発明によれば、ホットオフセットやトルク上昇等の発生を抑え、安定した品位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。

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている装置や構成の仕様、部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がないかぎりは、この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。

（１）画像形成装置例
図１は、本発明に係る画像形成装置例の概略構成図である。

本実施例に係る画像形成装置は、電子写真方式を用いて、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色のトナー像を重ね合わせることでフルカラー画像を得るカラープリンタである。プロセススピードは９０ｍｍ／ｓｅｃ、一分間の印字枚数はＵＳ−ＬＴＲ紙で１６枚（以下、１６ｐｐｍ）、一枚目プリント(First Page Out)までの時間（ＦＰＯＴ）は約１５秒である。しかしながら、プロセススピード、一分間の印字枚数、ＦＰＯＴは当然これらに限定されるものではない。

Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋはそれぞれイエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの色トナー像を形成する４つの電子写真プロセスカートリッジであり、下から上に順に配列してある。各カートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋにおいて、１は像担持体としての感光体ドラム（以下、ドラムと記す）、２は帯電手段としての帯電ローラ、３は静電潜像を顕像化するための現像手段としての現像ローラ、４はクリーニング手段としてのクリーニングブレードである。各カートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋはこれらの機器１〜４等を一つの容器にまとめた、いわゆるオールインワンカートリッジを使用している。

カートリッジＹの現像器にはイエロートナーを、カートリッジＣの現像手段にはシアントナーを、カートリッジＭの現像器にはマゼンタトナーを、カートリッジＫの現像器にはブラックトナーを、それぞれ充填してある。

ドラム１に露光を行うことにより静電潜像を形成する光学系５が上記４色のカートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋに対応して設けられている。光学系５としてはレーザ走査露光光学系であるレーザビームスキャナを用いている。

各カートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋにおいて、ドラム１が矢印の反時計方向に所定の速度にて回転駆動され、その周面が、帯電ローラ２により、本例では一様に負帯電される。そして、そのドラムの帯電処理面に対して、光学系５より、画像データに基づいた走査露光がなされることにより、ドラム表面に走査露光画像に対応する静電潜像が形成される。画像データは、パーソナルコンピュータ・イメージリーダ・ファクシミリ等の外部ホスト装置１０５（図５）側からプリンタ側の制御回路部１００に入力する。

そして、その静電潜像が現像ローラ３によりトナー像として現像される。すなわち、不図示のバイアス電源より現像ローラ３に印加される現像バイアスを、帯電電位と潜像（露後部）電位の間の適切な値に設定することで、負極性に帯電されたトナーがドラム１上の静電潜像に選択的に付着して反転現像が行われる。

このようにして、各カートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋのドラム１には、それぞれ、イエロートナー像、シアントナー像、マゼンタトナー像、ブラックトナー像が所定の制御タイミングにて形成される。

各カートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋのドラム１上に形成された上記の色トナー像は、各ドラム１の回転と同期して略等速で、矢印の時計方向に回転する中間転写体としてのベルト６上へ所定の位置合わせ状態で順に重畳されて一次転写される。これにより、中間転写ベルト６上にフルカラートナー画像が合成形成される。

中間転写ベルト６は、駆動ローラ７、二次転写ローラ対向ローラ１４、テンションローラ８の３本のローラに懸回して張架したエンドレスベルトであり、駆動ローラ７によって回転駆動される。

各カートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋのドラム１上から中間転写ベルト６上へのトナー像の一次転写手段としては、一次転写ローラ９を用いている。一次転写ローラ９に対して、不図示のバイアス電源より、トナーと逆極性の一次転写バイアスを印加することにより、各カートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋのドラム１上から中間転写ベルト６に対してトナー像が一次転写される。

各カートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋにおいて、ドラム１上から中間転写ベルト６への一次転写後、ドラム１上に残った転写残トナーは、クリーニングブレード４により除去される。本実施例においては、クリーニングブレード４として、ウレタンブレードを用いている。

上記動作を中間転写ベルト６の回転に同調して、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のカートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋにおいて行なわせて、中間転写ベルト６上に各色の一次転写トナー画像を順次重ねてフルカラートナー画像を形成する。単色のみの画像形成（単色モード）時には、上記動作は目的の色についてのみ行われる。

また、記録材供給部となる記録材カセット１０にセットされた記録材（転写材）Ｐは、給送ローラ１１により給送される。そして、レジストローラ１２により、所定の制御タイミングで、二次転写ローラ対向ローラ１４に懸回されている中間転写ベルト６部分と二次転写手段としての二次転写ローラ１３とのニップ部に搬送される。二次転写ローラ１３には不図示のバイアス印加手段によりトナーと逆極性のバイアスが印加される。これにより、中間転写ベルト６上に形成された一次転写フルカラートナー画像が、記録材Ｐ上に一括転写される。

二次転写後に中間転写ベルト６上に残った二次転写残トナーは、中間転写ベルトクリーニング手段としてのクリーニングブレード１５により除去される。本実施例においては、ドラム１のクリーニングブレード４と同様、ウレタンブレードにより中間転写ベルト６のクリーニングを行っている。

以上が、記録材にトナー像を形成する画像形成部である。記録材Ｐ上に二次転写されたフルカラートナー画像は、定着手段（定着部）としての定着装置Ｆを通過することで、記録材Ｐ上に溶融定着（混色）され、排紙パス１６を通って排紙トレイ１７に送り出されて画像形成装置の出力画像となる。

（２）定着装置Ｆ
図２は本実施例における定着装置Ｆの拡大横断側面模型図、図３は正面模型図、図４は縦断正面模型図である。この定着装置Ｆは基本的には特開平４−４４０７５〜４４０８３、４−２０４９８０〜２０４９８４号公報等に開示の、フィルム（ベルト）加熱方式、加圧用回転体駆動方式（テンションレスタイプ）の像加熱装置である。

２０は加熱部材としての定着フィルム（以下、フィルムと記す）であり、金属製の基層上に、弾性層、離型性層を形成した、可撓性を有する、外径１８ｍｍの円筒状部材（エンドレスベルト）である。より具体的には、図６の層構成模型図のように、ＳＵＳで形成した厚さ３０μｍの円筒状フィルムを基層２０ａとし、その外周面に、弾性層２０ｂとして、厚さ２００μｍのシリコーンゴム層をリングコート法により形成している。さらに、その弾性層２０ｂの外周面に、離型性層２０ｃとして、厚さ３０μｍのＰＦＡ樹脂チューブを被覆してある。

シリコーンゴム層２０ｂには、極力熱伝導率の高い材質を用い、フィルム２０の熱容量を小さくすることが、温度立ち上げの観点からは望ましい。本実施例においては、熱伝導率が約４．２×１０^−１Ｗ／ｍ・Ｋと、シリコーンゴムとしては熱伝導率が高い部類に属する材質を用いた。このようにして形成したフィルム２０の熱容量を測定したところ、２８．５Ｊ／Ｋであった。

２１は加圧部材としての加圧ローラであり、ステンレス製の芯金２１ａに、射出成形により厚み約３ｍｍのシリコーンゴム層２１ｂを形成し、その上に、厚み約４０μｍのＰＦＡ樹脂チューブ２１ｃを被覆した、外径２０ｍｍの弾性ローラである。このようにして形成した加圧ローラの熱容量は２０４Ｊ／Ｋであった。

この加圧ローラ２１は、芯金２１ａの両端部を装置フレーム３０の奥側と手前側の側板３１・３２間に軸受部材３３・３４を介して回転自由に保持させて配設してある。

２２は加熱体支持部材としての、横断面略半円弧状樋型の耐熱性・剛性を有するヒーターホルダ（以下、ホルダと記す）である。ホルダ２２は、耐熱性の高い液晶ポリマー樹脂で形成し、後述する加熱体としての定着ヒーター（以下、ヒーターと記す）２３を保持し、フィルム２０の回転をガイドする役割を果たす。本実施例においては、液晶ポリマーとして、デュポン社のゼナイト７７５５（商品名）を使用した。ゼナイト７７５５の最大使用可能温度は約２７０℃である。フィルム２０はこのホルダ２２にルーズに外嵌させてある。

２６は横断面下向きＵ字形のステーであり、ホルダ２２の内側に配設してある。２５はこのステー２６の両端部の外方突出腕部２６ａにそれぞれ嵌着した端部ホルダ、２４はこの端部ホルダ２５と一体のフランジ部である。

加圧ローラ２１の上側に、上記のフィルム２０・ホルダ２２・ヒーター２３・ステー２６・端部ホルダ２５の組立て体（加熱アセンブリ）を、ヒーター２３側を下向にして加圧ローラ２１に並行に配列する。そして、手前側と奥側の端部ホルダ２５と手前側と奥側の固定のばね受け部材２７との間に加圧ばね２８を縮設することで、ステー２６に押し下げ力を作用させている。これにより、ホルダ２２の下面のヒーター２３がフィルム２０を挟んで加圧ローラ２１に弾性層２１ｂの弾性に抗して圧接してフィルム２０と加圧ローラ２１との間に、記録材搬送方向において所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。

加圧ローラ２１は定着モータＭにより、図２において矢印の反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ２１の回転駆動による該加圧ローラ２１とフィルム２０の外面との定着ニップ部Ｎにおける摩擦力で円筒状のフィルム２０に回転力が作用する。その結果、該フィルム２０が内面を定着ニップ部Ｎにおいてヒーター２３の下面に密着して摺動しながら矢印の時計方向にホルダ２２の外回りを回転する（加圧ローラ駆動方式）。フィルム２０は、加圧ローラ２１の回転周速度にほぼ対応した周速度をもった回転状態となる。手前側と奥側のフランジ２４は、回転するフィルム２０がホルダ２２の長手に沿って手前側または奥側に寄り移動したとき寄り移動側のフィルム端部を受け止めてフィルム２０の寄り移動を規制する役目をしている。フィルム２０の内面には潤滑グリース（潤滑剤）が塗布され、ヒーター２３・ホルダ２２とフィルム２０との摺動性を確保している。

プリントスタート信号に基づいて、加圧ローラ２１が回転駆動され、それに伴って円筒状のフィルム２０が従動回転状態になる。また、ヒーター２３に通電がなされ、該ヒーター２３が昇温して所定の目標温度に立ち上げられて温調される。この状態において、フィルム２０と加圧ローラ２１との間の定着ニップ部Ｎに未定着トナー像ｔを担持した記録材Ｐが導入される。定着ニップ部Ｎにおいて記録材Ｐのトナー像担持面側がフィルム２０の外面に密着してフィルム２０と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。

この挟持搬送過程において、ヒーター２３の熱がフィルム２０を介して記録材Ｐに付与され、記録材Ｐ上の未定着トナー像ｔが記録材Ｐ上に加熱・加圧されて溶融定着される。定着ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐはフィルム２０から曲率分離され、不図示の定着排紙ローラで排出される。

ここで、本例の画像形成装置において、記録材Ｐの通紙・搬送は、大小各種幅サイズの記録材の何れも記録材の幅中心を基準とする所謂「中央基準搬送」である。記録材幅は記録材の搬送方向に直交する方向の寸法である。図３・図４において、Ｏはその中央基準搬送線（仮想線）である。Ａはヒーター２３の有効加熱領域幅、Ｂは最大通紙幅（装置に通紙できる最大幅の記録材の通紙部領域幅）、Ｃは最小通紙幅（装置に通紙できる最小幅の記録材（所定の最小サイズの記録材）の通紙部領域幅）である。ヒーター２３の有効加熱領域幅Ａは最大通紙幅Ｂと同じか、少し広く設定されている。本例の画像形成装置において、最大通紙幅Ｂの記録材（以下、最大サイズ紙と記す）はＬＴＲサイズ紙（２１５．９ｍｍ×２７９．４ｍｍ縦送り）である。

最大サイズ紙の幅よりも小さい幅の記録材を小サイズ紙と記す。Ｄは小サイズ紙を通紙した時の非通紙部領域幅（最大通紙幅Ｂと小サイズ紙通紙幅との差領域の幅）である。図３・図４の非通紙部領域幅Ｄは、装置に通紙できる最小幅の記録材を通紙した時の幅である。非通紙部領域幅Ｄは、通紙される小サイズ紙の幅の大小により異なる。

図５はヒーター２３の構造と制御系統の説明図である。本実施例におけるヒーター２３は、窒化アルミの基板上に抵抗発熱体を形成し、その上に耐圧ガラスによるガラスコートを施したセラミックヒーターである。より具体的には、このヒーター２３は、記録材搬送方向と直交する方向に細長い窒化アルミ製の基板ａを有する。この基板ａの表面側（一方面側）に、長手に沿って、銀・パラジウム合金を含んだ導電ペーストをスクリーン印刷法によって均一な厚さの細膜状（線状或いは帯状）に塗布して抵抗発熱体ｂを形成してある。また、この抵抗発熱体ｂに対する給電用パターンとして、銀ペーストのスクリーン印刷によって、第１と第２の給電電極部ｃ・ｄと延長電路部ｅ・ｆを形成してある。上記の抵抗発熱体ｂと延長電路部ｅ・ｆの保護と絶縁性を確保するために、それらの上に保護層としてガラスコートｇが形成してある。抵抗発熱体ｂの長さ範囲がヒータ２３の有効発熱領域幅Ａに対応している。

また、基板ａの裏面側（他方面側）には、第１の温度検知素子と第２の温度検知素子としてのメインサーミスタＴＨ１とサブサーミスタＴＨ２、および安全素子としてのサーモスイッチＴＨＳが接触配設される。メインサーミスタＴＨ１とサーモスイッチＴＨＳは、最小通紙幅範囲の内側に対応するヒ−ター部分に配置される。サブサーミスタＴＨ２は、小サイズ紙が通紙されたときの非通紙部に対応するヒーター部分の温度を検知するように、最小通紙幅範囲の外側（最小サイズ記録材が通過する領域外）で、最大通紙幅範囲の内側に配置される。本実施例では、最大通紙幅範囲の端部寄り位置に対応するヒーター部分に配置している。

上記のヒーター２３は抵抗発熱体ｂを形成具備させた表面側を外側に露呈させてホルダ２２に固定して支持させてあり、そのヒーター２３の表面側にフィルム２０の内面が接して摺動移動する。

ヒーター２３の第１と第２の給電電極部ｃ・ｄにはヒーター２３に装着した給電用コネクタ３５を介してＡＣ電源１０１とトライアック１０２を含む給電回路から給電される。サーモスイッチＴＨＳはこの給電回路に直列に接続してある。ヒーター２３は第１と第２の給電電極部ｃ・ｄ間に給電されることで、抵抗発熱体ｂの全長部が発熱して、有効発熱領域幅Ａのヒーター部分が迅速急峻に昇温する。

そのヒーターの昇温がメインサーミスタＴＨ１とサブサーミスタＴＨ２のそれぞれによって検知される。メインサーミスタＴＨ１による検知温度の電気的アナログ情報がＡ／Ｄ変換器１０３に入力し、デジタル化されて、制御手段（電力制御部・搬送制御部）としての制御回路部（ＣＰＵ）１００に入力する。また、サブサーミスタＴＨ２による検知温度の電気的アナログ情報がＡ／Ｄ変換器１０４に入力し、デジタル化されて、制御回路部１００に入力する。

制御回路部１００は、メインサーミスタＴＨ１から入力する検知温度に関する電気的情報が所定の目標温度に対応する電気的情報に維持されるように、給電回路のトライアック１０２を制御して、ヒーター２３への通電を制御（電力供給制御）する。この通電制御は、例えばＡＣ電圧を位相制御または波は数数制御することにより行われる。これにより、通紙する記録材の幅サイズの大小にかかわらず、通紙部に対応するヒーター部分の温度が所定の目標温度に温調される。

サブサーミスタＴＨ２は、小サイズ紙を通紙した場合の非通紙部に対応するヒーター部分の温度を検知するために配設してある。制御回路部１００は、サブサーミスタＴＨ２から入力する検知温度に関する電気的情報から、小サイズ紙を通紙した場合の非通紙部に対応するヒーター部分の非通紙部昇温状態をモニターしている。

サーモスイッチＴＨＳは、制御回路部１００やトライアック１０２の故障によりヒーターへの通電が無制御状態に陥って通電が連続化することで、ヒーター温度が許容以上の過加熱状態になったときに電路遮断する動作をする。

（３）スループットダウン制御
本実施例において、メインサーミスタＴＨ１の検知温度に基づく、ヒーター２３の目標温度温調制御は、プリント枚数を重ねることによる加圧ローラ温度の上昇を考慮し、１ジョブのプリント枚数に応じて複数の段階に変化させる。

また、小サイズ紙を通紙した場合の非通紙部昇温の対策として、サブサーミスタＴＨ２により非通紙部の温度上昇を検知する。そして、メインサーミスタＴＨ１とサブサーミスタＴＨ２の温度差が所定温度（以下、スループットダウン検知温度と記す）に到達すると、スループットを低下させる制御（定着ニップ部へ進入する先行する記録材と後続の記録材の間隔を広げる制御）を行なっている。以下に詳細を述べる。

図７に、コールドスタートからの連続通紙時（複数枚の記録材を連続してプリントする場合）におけるフィルム２０の温度と、加圧ローラ２１の温度及び目標温度の推移を示す。ここで、コールドスタートとは、加圧ローラ２１の温度が室温の状態の時からプリント動作をスタートさせた場合である。

図７のグラフ中、縦軸は温度を示し、横軸はプリント枚数を示している。加圧ローラ温度は、プリント開始から６０枚目付近まで徐々に上昇し、６１枚目以降は１２０℃付近で飽和する傾向にある。一方、フィルム温度は、プリント開始数枚で１４０℃付近まで一気に上昇し、その後徐々に下がっていく傾向にある。これは、加圧ローラ温度の昇温具合を考慮して、ヒーター２３の温調目標温度を、Ｚｏｎｅ１→Ｚｏｎｅ２→Ｚｏｎｅ３→・・・のように、プリント枚数に応じて下げているためである。また、加圧ローラ温度が飽和し始めた６０枚目以降もヒーター２３の温調目標温度を下げているのは、フィルム２０に比べて加圧ローラ２１の熱容量が大きい為、蓄熱効果により加圧ローラ表面だけでなく内面も含めた系全体が暖まるのを想定しているからである。

以上より、ヒーター２３の温調目標温度は通紙枚数に応じて、Ｚｏｎｅ１〜５のように５段階に制御されている。

図８に、従来の、小サイズ紙を通紙した際の、スループットダウン検知温度ΔＴを示す。グラフ中、縦軸は温度を示し、横軸はプリント枚数（Ｚｏｎｅ）を示している。各目標温度に対して一律Δ５０℃となるように、スループットダウン検知温度ΔＴが設定されている。実際は、上記ヒーター２３の温調目標温度になるようにメインサーミスタ値を制御するため、スループットダウン検知温度ΔＴはメインサーミスタＴＨ１とサブサーミスタＴＨ２との温度差となる。

また、スループットダウン方法は、プリント中にサブサーミスタＴＨ２の温度が目標温度＋スループットダウン検知温度ΔＴに達した場合に、次の紙の給紙を遅らせて、スループットをダウンさせる（１６ｐｐｍ→４ｐｐｍ）。これにより、給紙タイミングを遅らせ、紙間を広げることで、非通紙部の昇温をできるだけ緩和させるようにする。

なお、上述した通紙枚数による目標温度制御、スループットダウン制御方法は、特にこれらに限定されるものではない。

しかしながら、上述したような従来の制御方法では、加圧ローラ２１の温度によっては、予想を越える非通紙部昇温が発生してしまう場合がある。このような非通紙部昇温が発生した直後に、最大サイズ紙（この場合ではＬＴＲサイズ）を通紙すると、非通紙部の昇温が発生している定着ニップ部では、記録材への熱供給が過多になる。これにより、定着ニップ部内での記録材上のトナー像がフィルム２０から分離せずに、フィルム１周後に記録材上にオフセット画像として現れるホットオフセットが発生してしまう。

上述したような非通紙部昇温後の大幅紙のホットオフセットは、加圧ローラ２１が暖まったＺｏｎｅ３以降において、非通紙部の昇温がなかなか緩和されないため、顕著に発生する。反対に、加圧ローラ温度が比較的低いＺｏｎｅ１，２では、非通紙部の昇温が比較的早く緩和されるため、ほとんど発生しない。

本実施例に係る定着装置Ｆでは、上述した認識に基づき、小サイズ紙を通紙した際のスループットダウン検知温度ΔＴ、つまり、メインサーミスタＴＨ１とサブサーミスタＴＨ２の温度差を通紙枚数（Ｚｏｎｅ）に応じて変更する温度制御を行なう。これにより、上記ホットオフセットを防止した装置を提供できるようになる。

以下、本発明の大きな特徴である温度制御の構成について図９〜１２を参照して説明する。

図９・図１０は、本実施例における、プリント枚数（Ｚｏｎｅ）に応じた、スループットダウン検知温度制御を示している。なお、図中に示されるプリント枚数は、コールド状態（加圧ローラ２１の温度が室温の状態）から連続プリントした場合のプリント枚数を示している。加圧ローラ温度が暖まっていく、つまりプリント枚数が増えていくにつれて、スループットダウン検知温度ΔＴが小さく、つまり、メインサーミスタＴＨ１とサブサーミスタＴＨ２の温度差が小さくなっていく。

また、図１１は、上記温度差を従来例と比較したものである。従来例と比較すると、上記温度差は、加圧ローラ２１が暖まっていく、つまりプリント枚数が増えるにつれて差が大きくなっていくのが分かる。

＜実験例＞
以下、本実施例の構成の定着装置と従来の加熱装置との比較実験の結果について述べる。

比較例として用いた従来の定着装置は、上述したように、プリント枚数（Ｚｏｎｅ）によらず常に一定のスループットダウン検知温度ΔＴ＝Δ５０℃でスループットダウン制御を行なうものである。上記２種類の制御の定着装置について、各Ｚｏｎｅのホットオフセットレベルを確認した。図１２に実験結果を示す。

実験方法は、コールド状態から最大サイズ紙（ＬＴＲ）の記録材を各Ｚｏｎｅに入るまで連続通紙し、続けて小サイズ紙（Ａ５縦送り）を通紙し、スループットダウンモードに入るまで通紙する。その後、再び最大サイズ紙（ＬＴＲ）を通紙し、オフセットレベルを確認する。

Ｚｏｎｅ１，２の時は、加圧ローラ２１が暖まっていないため、何れもオフセットが発生しない。しかし、加圧ローラ温度が飽和するＺｏｎｅ３以降は、比較例の方はオフセットが発生してしまう。一方、本実施例の方は加圧ローラ温度が暖まるにつれて、スループットダウン検知温度ΔＴを小さくしているため、加圧ローラ２１の昇温による非通紙部の昇温を抑制することができ、小サイズ紙通紙後の大サイズ紙のホットオフセットは発生しない。

以上、本実施例における大きな特徴である、スループットダウン制御について説明をした。

本実施例の大きな特徴は、上述した認識に基づき、小サイズ紙を通紙した際のスループットダウン検知温度ΔＴ、つまり、メインサーミスタＴＨ１とサブサーミスタＴＨ２の温度差を通紙枚数（Ｚｏｎｅ）に応じて変更する温度制御を行なうことである。即ち、前記所定の温度差が、連続プリント中のプリント枚数の増加に伴って小さくなるように設定されている。これにより、ホットオフセット防止し、小サイズ通紙における画像品位の悪化を防止した像加熱装置及び画像形成装置を提供できるようになる。

本実施例は先に説明をした実施例１に関する他の例であり、画像形成装置の構成等は実施例１におけるものと同様である。

実施例１では、小サイズ紙を通紙した際のスループットダウン検知温度ΔＴ、つまり、メインサーミスタＴＨ１とサブサーミスタＴＨ２の温度差を通紙枚数（Ｚｏｎｅ）に応じて変更することで、ホットオフセットを防止した。

しかしながら、上記非通紙部昇温時に、フィルム２０の高温・高加圧環境下での連続的な回転によって、潤滑グリースの粘性劣化が生じ、更には、フィルム回転トルクの上昇による回転安定性不良（スリップ、異音）などの不具合が発生してしまう場合もある。

本現象は、特に、低速時に顕著に発生する傾向にある。なお、一般的に定着速度は、厚紙や光沢紙など、熱容量が大きな記録材や、高光沢度を要求される記録材を定着させる場合、通常の速度より遅い速度（例えば１／２速）で定着し、時間を掛けて十分に熱を与え、定着性や高光沢度を達成させるようにしている。

本実施例においては、小サイズ紙を通紙した際のスループットダウン検知温度ΔＴ、つまり、メインサーミスタＴＨ１とサブサーミスタＴＨ２の温度差を定着速度に応じて変更する。即ち、前記定着部における搬送速度を複数有しており、前記所定の温度差が前記定着部の搬送速度に応じて設定されることを特徴とする。これにより、上記フィルム回転トルクの上昇によるフィルム回転安定性不良を防止することができる。

以下、本実施例における温度制御について図１３〜１５を参照して説明する。図１３は、本実施例における、プリント枚数（Ｚｏｎｅ）及び定着速度に応じた、スループットダウン検知温度（メインサーミスタとサブサーミスタの温度差）を示している。比較のため、従来例、実施例１の値も載せている。なお、実施例１と同様、プリント枚数は、コールド状態（加圧ローラ２１の温度が室温の状態）から連続プリントした場合のプリント枚数を示している。

図１３において、実施例１と同様、加圧ローラ温度が暖まっていく、つまりプリント枚数が増えていくにつれて、スループットダウン検知温度が小さく、つまり、メインサーミスタＴＨ１とサブサーミスタＴＨ２の温度差が小さくなっていく。また、図１３・図１４のように、本実施例では、定着速度が遅くなると、上記温度差が小さくなっているのが分かる。

＜実験例＞
以下、本実施例に係る定着装置と従来の定着装置との比較実験の結果を述べる。

比較例として用いた定着装置は、実施例１の温度制御を行なう定着装置及び、プリント枚数（Ｚｏｎｅ）、定着速度によらず常に一定のスループットダウン検知温度（Δ５０℃）でスループットダウン制御を行なうものである。この３種類の制御の定着装置について、小サイズ通紙時の異音発生有無を比較した。図１５に実験結果を示す。

実験方法は、各速度において、コールド状態から最大サイズ紙（ＬＴＲ）の記録材を各Ｚｏｎｅに入るまで連続通紙し、続けて小サイズ紙（Ａ５縦送り）をスループットダウンモードに入るまで通紙し、非通紙部が昇温した時の異音レベルを確認する。

比較例及び実施例１の構成については、定着速度が遅い時（１／２速）に異音が発生する。特に比較例の方は、加圧ローラが暖まっている時に、顕著に発生する傾向にある。

一方、本実施例においては、低速時に上記スループットダウン検知温度を小さくしているため、非通紙部の昇温を抑制することができ、定着速度、通紙枚数によらず異音は発生しない。また、実験結果には記載していないものの、実施例１で確認したホットオフセットについても、当然ながら発生しないことは確認済である。

以上、本実施例における大きな特徴である、スループットダウン制御について説明をした。

本実施例の大きな特徴は、上述した認識に基づき、小サイズ紙を通紙した際のスループットダウン検知温度ΔＴ、つまり、メインサーミスタＴＨ１とサブサーミスタＴＨ２の温度差に応じて変更することである。これにより、フィルム回転トルクの上昇による回転安定性不良（異音、スリップ）及びホットオフセットを防止し、安定した品位の像加熱装置及び画像形成装置を提供できるようになる。

本実施例は先に説明をした実施例１、２に関する他の例であり、画像形成装置の構成等は先の実施例におけるものと同様である。

実施例２では、小サイズ紙を通紙した際のスループットダウン検知温度ΔＴ、つまり、メインサーミスタＴＨ１とサブサーミスタＴＨ２の温度差を定着速度及び通紙枚数（Ｚｏｎｅ）に応じて変更する。これにより、フィルム回転トルクの上昇による回転安定性不良（異音、スリップ）及びホットオフセットを防止した。

しかしながら、定着速度が１／１速（例えば普通紙）で小サイズ紙を通紙し、続けて、定着速度が１／２速（例えば厚紙）の紙を通紙した場合、非通紙部が昇温している為に、上述したフィルムの回転安定性不良（異音、スリップ）が発生してしまうことがある。

上記不具合は、定着速度が１／１速から１／２速に変わる際の待ち時間が、一定時間以上あれば、非通紙部昇温が緩和されるため、問題とはならない。

本実施例の大きな特徴は、スループットダウン検知温度を、次に通紙する紙の種類（定着速度）に応じて変更することにより、定着速度が切り替わった直後も、上記フィルム回転トルクの上昇によるフィルム回転安定性不良を防止することである。即ち、先行する記録材の前記定着部における搬送速度と後続の記録材の前記定着部における搬送速度が異なる場合、先行する記録材を前記定着部で搬送する際の前記所定の温度差を、それぞれの搬送速度に応じて設定されている前記所定の温度差のうち小さいほうに設定することを特徴とする。

以下、本実施例における温度制御について、表３を参照して説明する。

図１６は、本実施例における、連続プリント時における定着速度の切り替わりに応じた、スループットダウン検知温度（メインサーミスタとサブサーミスタの温度差）を示している。

図１６において、ケース１の場合、つまり定着速度が１/１速から１/２速に変わる際のスループットダウン検知温度は、次の紙の定着速度に応じたスループットダウン検知温度を現在通紙の紙の温度に適用する。

ケース２の場合、つまり、定着速度が１/２速から１/１速に変わる際のスループットダウン検知温度は、変更しない。すなわち、次の紙のスループットダウン検知温度が前の紙よりも低い場合に、前の紙のスループットダウン検知温度を低い方にそろえるようにする。

これにより、定着速度が１／１速から１／２速に連続的に切り替わった場合における、非通紙部の昇温をできるだけ抑え、フィルム回転トルクの上昇による回転安定性不良（異音、スリップ）及びホットオフセットを防止する。

以上、本実施例１〜３について説明をした。なお、前述した実施例では、コールドスタート（加圧ローラ２１の温度が室温）の状態からの連続プリントを行った場合について説明したが、特にこれに限定されるものではない。例えば、間欠プリント時は以下に示す制御を行っても実施例１から３と同様の効果が得られる。

例えば、間欠プリント時は、プリントの間隔を測定するタイマー等でプリント間隔を測定する。そして、測定結果が所定値以下の場合には、間欠プリントの枚数を連続プリント時の枚数カウントと同様にカウントし、連続プリント時と同様の温調制御を行なう。

一方、プリント間隔が所定値より大きい場合は、サーミスタＴＨ１・ＴＨ２でヒーター２３の温度を検知し、その検知結果に応じて、目標温度（Ｚｏｎｅ）を変更する。これにより、加圧ローラ２１の温度上昇を抑制することが可能となり、間欠プリント時も実施例１及び２と同様の効果が得られる。

また、前述した実施例では、カラー画像形成が可能な画像形成装置を例示している。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、モノクロ画像形成が可能な画像形成装置であっても良く、該画像形成装置における定着装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

また、前述した実施形態では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であってもよい。また、記録材担持体を使用し、該記録材担持体に担持された記録材に各色のトナー像を順次重ねて転写する画像形成装置であっても良く、該画像形成装置における定着装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

（その他）
１）実施例の定着装置において、加熱部材としてのフィルム２０は加圧ローラ駆動方式としたが、エンドレスベルト状のフィルムを駆動ローラとテンションローラによって張架して駆動ローラによって駆動する構成にすることもできる。

また、加熱部材としてのフィルム２０は、ロール巻きにした長尺の有端部材にし、これを加熱体を経由させて繰り出し走行移動させる装置構成にすることもできる。

２）加熱体２３はセラミックヒーターに限られるものではなく、他の各種ヒーターを使用できる。例えば鉄板等の電磁誘導発熱部材を加熱体２３とすることもできる。

３）加熱体２３は必ずしも定着ニップ部Ｎに位置していなくてもよい。たとえば、加熱体２３を定着ニップ部Ｎよりもフィルム移動方向上流側に位置させて配設する装置構成にすることもできる。

４）フィルム２０の加熱形態は内部加熱方式に限られず、外部加熱方式とすることもできるし、フィルム自体を電磁誘導発熱させる加熱方式等にすることもできる。

５）加圧部材もローラ体に限られず、回動するエンドレスベルト体等の形態にすることができる。

６）加熱部材はフィルムの形態に限られず、剛性のある円筒状部材あるいはローラ状部材の形態であってもよい。

７）像加熱装置及び画像形成装置の記録材の通紙基準は片側通紙基準であってもよい。

実施例の画像形成装置の概略構成図 実施例の定着装置の拡大横断側面模型図 同じく正面模型図 同じく縦断正面模型図 ヒーターの構造と制御系統の説明図 フィルムの層構成模型図 連続プリント時における、フィルム温度、加圧ローラ温度、目標温度の推移を示す図 従来例におけるプリント枚数に応じたスループットダウン検知温度を示す図 実施１におけるプリント枚数に応じたスループットダウン検知温度を示す図 実施１におけるプリント枚数に応じたスループットダウン検知温度制御のフロー図 実施例１と比較例とのスループットダウン検知温度との比較図 実施例１と比較例との実験結果を示す図 実施例２と比較例との実験結果を示す図 実施２における、定着速度１／２速時の、プリント枚数に応じたスループットダウン検知温度制御のフロー図 実施例２と比較例との実験結果を示す図 実施例３における、連続プリント時の定着速度の切り替りに応じた、スループットダウン検知温度を示す図

符号の説明

Ｆ・・定着装置（像加熱装置）、２０・・定着フィルム（加熱用回転体）、２１・・加圧ローラ（加圧用回転体）、２２・・ヒーターホルダ（ガイド部材）、２３・・ヒーター（加熱体、加熱手段）、Ｎ・・定着ニップ部、Ｐ・・記録材、ｔ・・トナー像、ＴＨＩ・ＴＨ２・・サーミスタ（温度検知素子）、１００・・制御回路部（ＣＰＵ）、１０１・・ＡＣ電源、１０２・・トライアック、１０３・１０４・・トライアック

Claims (3)

1. 記録材にトナー像を形成する画像形成部と、
   エンドレスベルトと、前記エンドレスベルトの内面に接触するヒーターと、前記エンドレスベルトを介して前記ヒーターと共にトナー像を担持する記録材を挟持搬送する定着ニップ部を形成する加圧ローラと、所定の最小サイズの記録材が通過する領域の前記ヒーターの温度を検知する第１の温度検知素子と、前記最小サイズの記録材が通過する領域外の前記ヒーターの温度を検知する第２の温度検知素子と、前記第１の温度検知素子の検知温度が目標温度を維持するように前記ヒーターへ供給する電力を制御する電力制御部と、を有し、複数枚の記録材に連続してプリントする場合、前記目標温度を徐々に低下させる定着部と、
   記録材の搬送を制御する搬送制御部と、
   を有し、前記第１の温度検知素子と前記第２の温度検知素子の検知温度の温度差が所定の温度差に達すると、前記搬送制御部が前記定着ニップ部へ進入する先行する記録材と後続の記録材の間隔を広げる制御を行う画像形成装置において、
   前記所定の温度差は、連続プリント中のプリント枚数の増加に伴って小さくなり、前記所定の温度差が小さくなるタイミングは連続プリントを開始してからのプリント枚数を基準に設定されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記装置は前記定着部における記録材の搬送速度を複数有しており、前記所定の温度差が前記定着部の搬送速度に応じて設定されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 先行する記録材の前記定着部における搬送速度と後続の記録材の前記定着部における搬送速度が異なる場合、先行する記録材を前記定着部で搬送する際の前記所定の温度差を、それぞれの搬送速度に応じて設定されている前記所定の温度差のうち小さいほうに設定することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。