JP5486770B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に関し、特に、加圧部材等によって用紙を搬送する定着装置を備えた画像形成装置に関するものである。

従来の画像形成装置における定着装置は、所定の温度に維持された加熱ローラと、この加熱ローラに圧接する加圧ローラとを備え、この加圧ローラと加熱ローラとの圧接によって形成されたニップ部により、未定着トナー像を担持した用紙（転写材）を挟持搬送しつつ加熱処理するローラ定着方式が知られている。加えて最近では、加圧ローラに対向配置される定着ローラと、加熱ローラと、定着ローラと加熱ローラとの間に張架される無端状の定着ベルトとを備え、加圧ローラと定着ベルトとの圧接によって形成されたニップ部にて、定着ベルトを介して加熱ローラの熱を転写材に与えることで、未定着トナー像を転写材に加圧定着させるベルト定着方式が実施されている。

しかしながら、ローラ定着方式やベルト定着方式のように、ニップ部に転写材を導入して転写材を加熱加圧処理すると、加圧ローラや加熱ローラ等の構成部材の温度状態によって、転写部材の挟持搬送速度に変動を生じることがあった。

例えば、ベルト定着方式では、加圧ローラを回転駆動させることで、定着ベルトを従動回転させつつ、転写材をニップ部に挟持搬送させるが、加圧ローラの回転駆動に伴って、加熱された定着ベルトの熱が加圧ローラに伝わることによって、加圧ローラの温度が上昇して、ゴム材等で形成された加圧ローラは、ゴム材が熱膨張し、その外径が大きくなる。これに対し、加圧ローラを一定の回転数で駆動させていた場合には、加圧ローラが高温になるにつれて外径が大きくなることで、この加圧ローラの周速度が増加し、その結果、転写材の挟持搬送速度が速くなる。ローラ定着方式においても同様であり、装置の駆動に伴い、加圧ローラの外径が大きくなることから、転写材を挟持搬送する速度も増加する。

一方で、定着装置よりも上流の例えば画像転写部での転写材の搬送は所定の一定速度で制御されているため、転写材が画像転写部と定着装置のニップ部の両方において挟持搬送状態になっている状態では、ニップ部の温度によっては定着装置の搬送速度の方が画像転写部での搬送速度より速くなることから、定着装置が転写材を引っ張ることとなり、画像転写部において転写の画像ズレが生じていた。

このような転写の画像ズレを解消するには、画像転写部と定着装置との間を搬送される転写材に、たるみとしてのループを形成するように、定着装置の挟持搬送速度を画像転写部での搬送速度よりも初期から遅く設定すれば、その間で転写材が引っ張られるという現象の発生を未然に防ぐことが可能となる。逆に画像転写部における転写材の搬送速度が定着装置における挟持搬送速度を上回り過ぎると、転写材に必要以上のループが形成されることになるために、定着装置への転写材の入射角等が不安定となって、定着装置でのオフセット等が発生する。従って、画像転写部と定着装置との間では、転写材は適度なループを形成して搬送される事が必要となる。

そこで、特許文献１では、転写材が画像転写部と定着装置とに同時に保持された状態で画像転写部と定着装置との間に転写材が形成するループの量を検知するループ量検知手段と、このループ量検知手段の検知結果に応じて定着装置のニップ部における転写部材の挟持搬送速度を切り替え制御するために、加圧ローラを回転駆動させる定着モータの回転数を切り替えている。このときに、加圧ローラ表面にサーミスタを配置して、このサーミスタの検知温度によって、定着温度制御状況に応じた各部品の熱膨張を考慮し、定着装置の挟持搬送速度を設定している。また別実施形態では、ニップ部とは反対側面に設置されているサーミスタの温度をモニタして、簡易的に加圧ローラの温度、つまり膨張量を予測している。

しかしながら、上述した従来技術では、熱膨張を算出するための専用サーミスタを加圧ローラに配設しているので、加圧ローラそのものから検知した温度に基づいて、加圧ローラの熱膨張を導き、定着装置のニップ部の挟持搬送速度を正確に設定することができるが、サーミスタとそれに係わる部品数が増えることになり、生産コスト上高くなるという不都合があった。また、ニップ部の反対側面にサーミスタを設置している場合には、簡易的にしか膨張量を予測することができていないで、加熱ベルト等の初期の加熱温度から定着時の温度までの幅広い温度範囲において、熱膨張に伴う加圧ローラ径の変化を正確に予測しづらく、ニップ部の挟持搬送速度を補正することが困難であるという問題があった。
特開２００７−７２２８９号公報（段落［００３７］〜［００４０］、［００５５］、図２）

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、簡単な装置構成で、定着装置の温度変化に応じて、定着ニップ部の挟持搬送速度を正確に補正する画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、熱源を有する加熱部材と、前記加熱部材に圧接して配置された加圧部材と、前記加熱部材の温度を検知する温度検知部材と、前記加圧部材を回転駆動する駆動手段と、前記駆動手段の回転を制御する制御部とを備え、前記加熱部材と前記加圧部材との圧接によって形成されるニップ部に、未定着トナー像を担持した用紙を通紙して加熱定着を行う画像形成装置において、前記制御部は、前記温度検知部材の検知温度に基づいて、前記駆動手段の回転数を制御して、前記加圧部材の温度に係わらずに前記加圧部材を所定の周速度にすることを特徴としている。

この構成によれば、熱源により加熱された加熱部材が加圧部材に圧接すると、加熱部材の熱が加圧部材に伝わり、加熱部材の温度が下降する。この下降温度を温度検知部材によって検知する。制御部は、加熱部材の下降温度に基づいて加圧部材の温度を推定して、加圧部材を所定の周速度で回転させるように、駆動手段の回転数を制御する。

また、請求項２に記載の発明では、前記制御部は、前記駆動手段の回転開始時に検知する前記温度検知部材の検知温度と、回転開始時から所定時間後に検知する前記温度検知部材の検知温度との加熱部材温度差に基づいて、前記駆動手段の回転数を制御することを特徴としている。この構成によれば、加熱部材から加圧部材に熱が伝わると加熱部材の温度が下降するが、温度検知部材が駆動手段の回転開始時から所定時間までに加熱部材の下降する温度差を検知し、制御部がその温度差に基づいて加圧部材の温度を推定する。

また、請求項３に記載の発明では、前記制御部は、前記駆動手段の回転開始時から第１及び第２の所定時間後に検知する前記温度検知部材の検知温度との加熱部材温度差に基づいて、前記駆動手段の回転数を制御することを特徴としている。この構成によれば、加熱部材から加圧部材に熱が伝わると加熱部材の温度が下降するが、熱源により加熱部材が均一に加熱された状態で、温度検知部材が加熱部材の下降する温度差を検知し、制御部がその温度差に基づいて加圧部材の温度を推定する。

また、請求項４に記載の発明では、前記制御部は、前記加熱部材温度差が所定温度より低い場合には、前記駆動手段の回転数を前記所定温度における前記駆動手段の所定回転数より小さくし、前記加熱部材温度差が前記所定温度より高い場合には、前記駆動手段の回転数を前記所定回転数より大きくすることを特徴としている。この構成によれば、加熱部材温度差が所定温度より低い場合には、駆動手段の回転数を、所定温度における所定の回転数より小さくすることによって、温度が高くなって外径が大きくなった加圧部材の周速度を小さくし、加熱部材温度差が前記所定温度より高い場合には、駆動手段の回転数を所定回転数より大きくすることによって、温度が低くなって外径が小さくなった加圧部材の周速度を大きくしている。

また、請求項５に記載の発明では、用紙が前記ニップ部を連続して通紙されるときに、前記制御部は、通紙枚数が増えると、前記駆動手段の回転数を前記所定回転数に近づけることを特徴としている。

また、請求項６に記載の発明では、前記駆動手段が前記加圧部材を連続して回転駆動させるときに、前記制御部は、前記駆動手段の回転駆動時間が長くなると、前記駆動手段の回転数を前記所定回転数に近づけることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、熱源により加熱された加熱部材が加圧部材に圧接すると、加熱部材の熱が加圧部材に伝わり、加熱部材の温度が下降する。この下降温度を温度検知部材によって検知する。制御部は、加熱部材の下降温度に基づいて加圧部材の温度を推定して、加圧部材を所定の周速度で回転させるように、駆動手段の回転数を制御するので、加圧部材に温度検知部材等を設けなくとも、加圧部材の温度に係わらずに、ニップ部の用紙の挟持搬送速度が一定になり、用紙の転写画像ズレや用紙シワの発生を抑制した用紙搬送をニップ部で行うことができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、加熱部材から加圧部材に熱が伝わると加熱部材の温度が下降するが、温度検知部材が駆動手段の回転開始時から所定時間までに加熱部材の下降する温度差を検知し、制御部がその温度差に基づいて、加圧部材の温度を推定し、加圧部材を所定の周速度で回転させるので、ニップ部の挟持搬送速度が正確に補正される。

また、請求項３に記載の発明によれば、加熱部材から加圧部材に熱が伝わると加熱部材の温度が下降するが、熱源により加熱部材が均一に加熱された状態で、温度検知部材が加熱部材の下降する温度差を検知し、制御部がその温度差に基づいて、加圧部材の温度を推定し、加圧部材を所定の周速度で回転させるので、ニップ部の挟持搬送速度が正確に補正される。

また、請求項４に記載の発明によれば、加熱部材温度差が所定温度より低い場合には、駆動手段の回転数を、所定温度における所定の回転数より小さくすることによって、温度が高くなって外径が大きくなった加圧部材の周速度を小さくしているので、加圧部材の温度に係わらずに、ニップ部の挟持搬送速度を一定にすることができる。また、加熱部材温度差が前記所定温度より高い場合には、駆動手段の回転数を、所定回転数より大きくすることによって、温度が低くなって外径が小さくなった部材の周速度を大きくしているので、加圧部材の温度に係わらずに、ニップ部の挟持搬送速度を一定にすることができる。

また、請求項５に記載の発明によれば、通紙枚数が増えると、加圧部材は所定温度に対応する温度に近づくために、駆動手段の回転数を所定回転数に近づけて、通紙枚数に係わらずにニップ部の挟持搬送速度を一定にすることができる。

また、請求項６に記載の発明によれば、加圧部材の回転駆動時間が増えると、加圧部材は所定温度に対応する温度に近づくために、駆動手段の回転数を所定回転数に近づけて、回転駆動時間に係わらずにニップ部の挟持搬送速度を一定にすることができる。

以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は、この実施形態に限定されない。本発明の実施形態は発明の最も好ましい形態を示すものであり、また発明の用途やここで示す用語等はこれに限定されるものではない。

（第１実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の内部構成を概略的に示す断面正面図である。画像形成装置１はタンデム型のカラープリンタであり、回転自在である感光体１１ａ〜１１ｄは、感光層を形成する感光材料として、有機感光体（ＯＰＣ感光体）が用いられ、ブラック（Ｂ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）及びマゼンタ（Ｍ）の各色に対応させて配される。感光層はアモルファスシリコンでもよい。各感光体１１ａ〜１１ｄの周囲に、現像装置２ａ〜２ｄ、露光ユニット１２、帯電器１３ａ〜１３ｄ及び除電器１４ａ〜１４ｄが配設される。

現像装置２ａ〜２ｄは、感光体１１ａ〜１１ｄの右斜め下方に対向して配置され、感光体１１ａ〜１１ｄにトナーを供給する。帯電器１３ａ〜１３ｄは、現像装置２ａ〜２ｄの感光体回転方向上流側であって感光体１１ａ〜１１ｄの表面に対向して配置され、感光体１１ａ〜１１ｄ表面を一様に帯電させ、また、除電器１４ａ〜１４ｄは、現像装置２ａ〜２ｄの感光体回転方向下流側であって感光体１１ａ〜１１ｄの表面に対向して配置され、感光体１１ａ〜１１ｄ表面に現像後に残った電荷を除電する。

露光ユニット１２は、パーソナルコンピュータ等から画像入力部（図略）に入力された文字や絵柄などの画像データに基づいて、各感光体１１ａ〜１１ｄを走査露光するためのものであり、現像装置２ａ〜２ｄの下方で帯電器１３ａ〜１３ｄの感光体回転方向下流側に設けられる。露光ユニット１２には、レーザ光源、ポリゴンミラーが設けられ、各感光体１１ａ〜１１ｄに対応して反射ミラー及びレンズが設けられる。レーザ光源から出射されたレーザ光が、ポリゴンミラー、反射ミラー及びレンズを介して各感光体１１ａ〜１１ｄの表面に照射され、照射されたレーザ光により、各感光体１１ａ〜１１ｄ表面には静電潜像が形成される。この静電潜像が各現像装置２ａ〜２ｄによりトナー像に現像される。

中間転写ベルト１７は、テンションローラ６、駆動ローラ２５及び従動ローラ２７に張架されている。この中間転写ベルト１７に接触するように各感光体１１ａ〜１１ｄが中間転写ベルト１７の下方で搬送方向（図１の矢印方向）に沿って上流側から隣り合うように対向して配列されている。各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄは、中間転写ベルト１７を挟んで各感光体１１ａ〜１１ｄと対向して中間転写ベルト１７に接触するよう配置され、図１における上下方向に移動可能であって、必要に応じて中間転写ベルト１７を介して各感光体１１ａ〜１１ｄに圧接して１次転写ニップ部を形成し、また離間する。この１次転写ニップ部において、各感光体１１ａ〜１１ｄで形成されたトナー像が中間転写ベルト１７表面に転写される。そして、中間転写ベルト１７の回転とともに所定のタイミングで各感光体１１ａ〜１１ｄのトナー像が中間転写ベルト１７に順次転写されることにより、中間転写ベルト１７表面にはシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナー像が重ね合わされたフルカラートナー像が形成される。ベルトクリーニング３１が転写後に中間転写ベルト１７に残存するトナーを清掃する。

２次転写ローラ３４は、中間転写ベルト１７を挟んで駆動ローラ２５と対向し、中間転写ベルト１７に圧接して２次転写ニップ部を形成して、この２次転写ニップ部において、中間転写ベルト１７表面のトナー像を用紙Ｐに転写する。

画像形成装置１内の下方には、用紙Ｐを収納する給紙カセット３２が配設され、画像形成装置１の中間部には、手差しの用紙を供給するスタックトレイ３５が配設される。画像形成装置１の左部には、給紙カセット３２から繰り出された用紙Ｐを中間転写ベルト１７で形成される２次転写ニップ部に搬送する第１搬送路３３が配設され、右部から左部にかけては、スタックトレイ３５から繰り出された用紙を２次転写ニップ部に搬送する第２搬送路３６が配設される。また、画像形成装置１の左上部には、画像が形成された用紙Ｐに対して定着処理を行う定着装置１８と、定着処理の行われた用紙を用紙排出部３７に搬送する第３搬送路３９とが配設される。

給紙カセット３２は、装置の外部（図１において手前側）に引き出すことにより用紙の補充を可能にしたもので、収納されている用紙Ｐがピックアップローラ３３ｂ及び捌きローラ３３ａにより１枚ずつ第１搬送路３３側に繰り出される。

第１搬送路３３と第２搬送路３６とはレジストローラ３３ｃの手前で合流しており、レジストローラ３３ｃにより、中間転写ベルト１７における画像形成動作と給紙動作とのタイミングを取って、用紙Ｐが２次転写ニップ部に搬送される。２次転写ニップ部に搬送された用紙Ｐは、バイアス電位（トナーの帯電極性と逆極性）が印加された２次転写ローラ３４によって、中間転写ベルト１７上のフルカラーのトナー画像を２次転写されて、定着装置１８に搬送される。

定着装置１８は、ヒータにより加熱される定着ベルトと、定着ベルトに圧接して配設された加圧ローラ等とを備え、転写材としてのトナー像が転写された用紙Ｐを加熱及び加圧することにより定着処理を行う。用紙Ｐは、定着装置１８で定着された後、必要に応じて第４搬送路４０で反転されて用紙の裏面にも２次転写ローラ３４でフルカラーのトナー画像が２次転写され、定着装置１８で定着されて、第３搬送路３９を通って、排出ローラ１９ａにより用紙排出部３７に排出される。

図２は、上述の画像形成装置１に用いられる定着装置１８の概略の構成を示す断面正面図である。定着装置１８は、ベルト定着方式であり、加熱部材としての定着ベルト５２と、定着ローラ５３と、加圧部材としての加圧ローラ５４と、熱ローラ５５と、モータと減速ギアを有する駆動手段５７と、サーモスタットユニット６０、及びサーミスタ８４とを備えている。そして、熱ローラ５５の中空内には、定着装置１８の熱源としてヒータランプ５５ａが設けられている。定着ローラ５３、加圧ローラ５４及び熱ローラ５５は、定着装置１８の筐体（図略）の長手方向に回転可能に軸支され、駆動手段５７、ヒータランプ５５ａ、サーモスタットユニット６０、及びサーミスタ８４は、筐体（図略）に固定保持されている。

定着ベルト５２は、定着ローラ５３及び熱ローラ５５に掛け回され、駆動手段５７によって加圧ローラ５４を介して、図２に示す矢印ｘ方向に回転駆動される。この定着ベルト５２は、厚さ４０μｍのニッケル薄板で形成される無端ベルトであって、外周表面にシリコンゴム膜等のオフセット防止剤がコーティングされたものである。

定着ローラ５３と加圧ローラ５４とは、対向して配置されるゴムローラであり、加圧ローラ５４が定着ベルト５２を介して定着ローラ５３の中心方向に加圧されることにより、加圧ローラ５４と定着ベルト５２との間でニップ部Ｎが形成される。熱ローラ５５は、定着ベルト５２にテンションを与えるものであり、円筒形をしたアルミ管で形成される。定着ローラ５３と加圧ローラ５４が長手方向で定着ベルト５２より長く形成されているために、加圧ローラ５４は定着ベルト５２とともに定着ローラ５３にも圧接している。

駆動手段５７は、モータと減速ギア列を備えて、加圧ローラ５４にギア接続され、図２に示す矢印方向に回転駆動すると、加圧ローラ５４が矢印方向に回転する。加圧ローラ５４の回転により、加圧ローラ５４に圧接する定着ローラ５３と定着ベルト５２が同速で図２示す矢印方向に回転し、さらに熱ローラ５５が定着ベルト５２に従動回転する。熱ローラ５５の中空内に配設されたヒータランプ５５ａからの熱が、熱ローラ５５を介して定着ベルト５２に伝わり、定着ベルト５２が加熱される。加圧ローラ５４と定着ベルト５２の互いの逆回転により、用紙Ｐのトナー像Ｔをニップ部Ｎで加熱溶融させながら、用紙Ｐが装置の上方に搬送される。

上記構成の定着装置１８においては、トナー像Ｔを形成された用紙Ｐは、定着ベルト５２の用紙搬送方向の上流側に配された定着前ガイド２１から、図２に示す矢印ｙ方向に搬送され、用紙Ｐのトナー像がニップ部Ｎで加熱溶融されることによって、トナー像Ｔが定着される。その後、用紙Ｐは、用紙搬送方向下流側に配された定着後ガイド２２及び搬送ローラ２３ａ、２３ｂにより、用紙排出部３７（図１参照）に排出される。

次に、サーモスタットユニット６０とサーミスタ８４について説明する。サーモスタットユニット６０は、熱ローラ５５の周面に向けて配設され、熱ローラ５５の温度を逐一検知し、熱ローラ５５の温度が予め設定された温度範囲を超えた場合には、ヒータランプ５５ａへの通電を遮断して、ローラの過加熱を防止するものである。サーモスタットユニット６０は、定着ベルト５２の内側に形成される中空部に配され、サーモスタット６２、サーモスタット支持部材６３、コイルバネ６４、及びそれらを内部に保持する保持部材６１を備え、サーモスタット６２が、コイルバネ６４の付勢力により、保持部材６１から熱ローラ５５方向に移動自在に突出して、サーモスタット６２の検知面は熱ローラ５５周面に常に接触して温度検知することができるようになっている。

温度検知手段としてのサーミスタ８４は、定着ベルト５２の外側でかつ熱ローラ５５により張架される部分に配され、接触している定着ベルト５２の温度を検知している。この検知温度に基づいて、トナー像Ｔの定着に関わるニップ部Ｎの温度が制御され、また、後述するように、駆動手段５７の回転数が制御され、ニップ部Ｎの定着時の温度変化に係らずに、常に一定の挟持搬送速度にて、用紙Ｐがニップ部Ｎを通過することができるようになっている。

次に、制御部による画像形成装置の要部の制御について図３に基づいて説明する。図３は、制御部を備える画像形成装置の構成を示すブロック図である。

画像形成装置１は、帯電部１３、現像装置２、感光体１１、中間転写ベルト等の転写部７２を含む画像形成部７１と、加圧ローラ５４、ヒートランプ５５ａ、サーモスタット６２及びサーミスタ８４を含む定着装置１８と、加圧ローラ５４等の装置各部を駆動する駆動手段５７、及び給紙カセット３２の他に、制御部７４と、記憶部７５と、操作パネル７９と、主電源８３と、現像モータ８１、及び給紙モータ８２を備えて構成されている。

記憶部７５は、ＲＡＭ７６、ＲＯＭ７７、及び画像メモリ７８を備えており、ＲＡＭ７６及びＲＯＭ７７は制御部７４の処理プログラムや処理内容等を記憶して、画像メモリ７８はパーソナルコンピュータ等から画像入力部（図略）に入力された文字や絵柄などの画像データを記憶している。

操作パネル７９は、複数の操作キーからなる操作部と、設定条件や装置の状態等を表示する表示部（いずれも図略）とから構成されており、ユーザが装置の主電源８３のオン・オフや、用紙のサイズ・種類、印刷枚数等の印刷条件等の設定を行う他、画像形成装置１がファクシミリ機能を有する場合には、記憶部７５にファクシミリ送信先を登録し、さらに登録された送信先の読み出しや書き換えを行う等の種々の設定にも使用される。

駆動手段５７は、制御部７４からの制御信号に応じて、感光体１１、転写部７２の駆動ローラ２５（図１参照）、定着装置１８の加圧ローラ５４を回転駆動させる。現像モータ８１は、制御部７４からの制御信号に応じて現像装置２内のトナー撹拌スクリューと現像ローラを駆動させる。給紙モータ８２は、制御部７４からの制御信号に応じて給紙カセット３２内の給紙ローラを駆動させる。

サーモスタット６２は、熱ローラ５５（図２参照）の温度を検知する。検知された温度に応じて、熱ローラ５５が予め設定された上限温度を超えるとサーモスタット６２の接点が開止されてヒートランプ５５ａへの電力の供給が停止される。サーミスタ８４は、定着ベルト５２の表面温度を検知して、検知された温度信号が制御部７４に送出される。制御部７４がその温度信号に基づいて、定着ベルト５２が定着を良好に行える定着可能温度を維持するように、ヒートランプ５５ａのオン・オフを制御し、また、定着時の温度にかかわらず、加圧ローラ５４の周速度が一定になるように、駆動手段５７のモータの回転数を制御する。

制御部７４は、マイクロコンピュータ等で構成され、ＲＡＭ７６及びＲＯＭ７７に設定されたプログラムに従って、画像形成部７１、給紙カセット３２、定着装置１８、モータ８１、８２、及び駆動手段５７を全般的に制御する。また、制御部７４は、サーミスタ８４の検知温度と、ＲＯＭ７７に記憶された回転数補正テーブルとに基づいて、駆動手段５７のモータの回転数を制御する。

回転数補正テーブルは、定着ベルト５２の温度と駆動手段５７の回転数とに関するものであり、図２、図３とともに、図４及び図５に基づいて説明する。図４は、先回の定着から所定時間放置後に、駆動手段５７を駆動させて加圧ローラ５４と定着ベルト５２を回転させたときの、加圧ローラ５４と定着ベルト５２の温度変化を示す図であり、縦軸は温度（単位は℃）、横軸は時間（単位は秒）を示す。図４は、１時間放置した後、駆動手段５７のモータを駆動させた状態を示し、図５は、１分間放置した後、駆動手段５７のモータを駆動させた状態を示す。

尚、回転数補正テーブルを作成する装置モデルには、本実施形態の加圧ローラ５４の外周にサーミスタ８４を配設して、加圧ローラ５４の外周温度を測定しているが、本実施形態では、加圧ローラ用のサーミスタが配設されておらず、この装置モデルで作成された回転数補正テーブルが搭載されている。

図４に示すように、定着ベルト５２が定着可能温度（１８０〜１９０℃）を維持し、定着ベルト５２から熱が伝わり、加圧ローラ５４が略一定の温度（６０℃）を維持した状態で、駆動手段５７が駆動開始される。駆動手段５７の回転駆動によって、加圧ローラ５４が回転し、定着ベルト５２が回転すると、定着ベルト５２の熱が加圧ローラ５４に伝わって、その伝熱分だけ伝達定着ベルト５２の温度が下がる。同様に、定着ベルト５２を定着可能温度（１８０〜１９０℃）に維持して、加圧ローラ５４の他の温度においても、定着ベルト５２の加圧ローラ５４への伝熱による下降温度を調べる。このとき、定着ベルト５２と加圧ローラ５４の温度差が大きいと、定着ベルト５２の温度が急速に下降し、この温度差が小さいと、定着ベルト５２の温度がゆっくりと下降する。定着ベルト５２の時間当たりのこの下降温度から加圧ローラ５４の温度を推定して、この下降温度に対応させて、駆動手段５７のモータの回転数を決定する。

具体的には、図４において、駆動手段５７の駆動開始から１秒後と２秒後において、定着ベルト５２のサーミスタ８４による各検知温度は、１６９℃と１５４℃であり、加圧ローラ５４の検知温度は６０℃である。１秒後と２秒後の温度差は１５°あり、加圧ローラ５４が６０℃である場合には、定着ベルト５２から１５°相当の熱が伝わることがわかる。次に、図５に示すように、駆動手段５７の先回の駆動から１分間後では、加圧ローラ５４の検知温度が１２０℃になっていて、駆動手段５７の駆動開始から１秒後と２秒後の定着ベルト５２のサーミスタ８４による各検知温度は、１７６℃と１６７℃である。１秒後と２秒後の温度差は９°あり、加圧ローラ５４が１２０℃である場合には、定着ベルト５２から９°相当の熱が伝わることがわかる。尚、ここで駆動開始から１秒後と２秒後に温度を検知しているのは、定着ベルト５２が駆動開始から１回移転して、定着ベルト５２全周にヒータランプ５５ａからの熱が均一に加熱された状態で、加圧ローラ５４の回転に伴う定着ベルト５２の下降温度を検知するためである。

同様に、６０℃〜１２０℃における加圧ローラ５４の検知温度においても、定着ベルト５２の下降温度を調べると、加圧ローラ５４の検知温度が８０℃では温度差が１３°あり、加圧ローラ５４の検知温度が１００℃では、温度差が１０°あり、以上の加圧ローラ５４の温度と定着ベルト５２の温度差は、表１のような結果になる。

本実施形態では、加圧ローラ５４は外径３５ｍｍのゴムローラであり、加圧ローラ５４の周面の変動温度範囲は上記の６０〜１２０℃であり、この範囲の温度変化では、熱膨張により、加圧ローラ５４の外径が略０．４ｍｍ変化することになる。そこで、この外径が変化しても加圧ローラ５４の周速度を略一定にするために、表１に示す定着ベルト５２の温度差と加圧ローラ５４の温度に基づいて、駆動手段５７の回転数を補正する。この回転数補正テーブルが表２である。

この表２では、定着ベルト５２の温度差が１０＜ΔＸ≦１３にあるエリアＣでは、加圧
ローラ５４の温度が８０〜１００℃（基準温度とする）の範囲にある。通常、連続通紙時には、この基準温度を維持して、この基準温度において駆動手段５７の回転数が設定されているので、エリアＣにおける駆動手段５７の回転数を基準回転数として、各エリアの温度差に応じて、駆動手段５７の回転数を補正することになる。

つまり、エリアＡ、Ｂでは、定着ベルト５２の温度差がエリアＣに比べると小さい、つまり加圧ローラ５４の温度がエリアＣの加圧ローラ５４の基準温度より高くなっているので、加圧ローラ径がエリアＣのものより大きくなっている。従って駆動手段５７の回転数を、エリアＡでは、基準回転数に対して０．８％小さくし、エリアＢでは、基準回転数に対して０．４％小さくする。ここで、エリアＡは、エリアＢより加圧ローラ５４の温度が高くなっているので、エリアＢよりさらに駆動手段５７の回転数を小さくしている。一方、エリアＤ、Ｅでは、定着ベルト５２の温度差がエリアＣに比べると大きい、つまり加圧ローラ５４の基準温度より高くなっているので、加圧ローラ径がエリアＣのものより小さくなっている。従って駆動手段５７の回転数を、エリアＤでは、基準回転数に対して０．４％大きくし、エリアＥでは、基準回転数に対して０．８％大きくする。ここでエリアＥは、エリアＤより加圧ローラ５４の温度が低くなっているので、エリアＤよりさらに駆動手段５７の回転数を大きくしている。

このように、表２に示す回転数補正テーブルは、基準回転数に回転数補正係数を掛け算して、駆動手段５７の回転数を補正して、定着時の温度にかかわらず、加圧ローラ５４の周速度を一定にするものであり、ＲＯＭ７７に記憶されている。

次に、定着装置の駆動手段５７の駆動制御について、図２とともに図３に基づいて説明する。

制御部７４は熱ローラ５５（図２参照）のヒートランプ６６ａを制御する。ヒートランプ５５ａが通電オンされて、定着ベルト５２（図２参照）が定着可能温度に上昇するまで、通電オン状態を維持する（ウォームアップする）ように制御が行われる。サーミスタ８４の温度検知により、定着ベルト５２の表面温度が定着可能温度に到達すると、ヒートランプ５５ａへの通電はそのまま継続され、その定着可能温度を安定して維持するように、サーミスタ８４の検知温度に基づいて、ヒートランプ５５ａのオン・オフ制御が行われる。

画像形成動作の開始信号が制御部７４に入力されると、制御部７４は駆動手段５７を制御する。開始信号の入力が定着ベルトのウォームアップ中であるなら、定着可能温度になるまで待機し、定着可能温度になると、駆動手段５７を基準回転数で回転駆動させ、この駆動手段５７によって加圧ローラ５４が回転させられる。

加圧ローラ５４の回転により、図２に示すように、定着ベルト５２が回転すると、制御部７４は、駆動手段５７の駆動開始から１秒後と２秒後に入力されるサーミスタ８４の検知温度に基づいて、１秒後と２秒後との温度差を算出する。ＲＯＭ７７の回転数補正テーブル（表２）を参照して、この温度差に対応する回転数補正係数を割り出し、駆動手段５７の回転数を補正する。この回転数の補正によって、加圧ローラ５４の周速度も補正されると、図２に示す矢印ｙ方向に搬送された用紙Ｐがニップ部Ｎに突入し、ニップ部Ｎにおいて加熱加圧されることによって、トナー像Ｔが定着されながら、所定の挟持搬送速度で定着後ガイド２２に搬送される。

トナー像を形成した用紙Ｐを連続通紙するときには、制御部７４は、ニップ部Ｎを通過する用紙枚数を計数して、その計数値が所定枚数（例えば２５枚）を超えると、駆動手段５７の回転数を回転数補正テーブル（表２）の基準回転数に近づけるように補正（回転数がエリアＡにあると、エリアＢに補正、またはエリアＥにあるとエリアＤに補正）する。さらに、用紙枚数の計数値が大きくなると（例えば５０枚）、駆動手段５７を基準回転数に補正（エリアＢまたはエリアＤをエリアＣに補正）して回転駆動させる。

また、駆動手段５７を連続駆動するときには、駆動手段５７の駆動開始から時間を係数して、所定時間（例えば、１分）経過すると、駆動手段５７の回転数を基準回転数に近づけるように補正（エリアＡからエリアＢに補正、またはエリアＥからエリアＤに補正）して、さらに時間（例えば、２分）が経過すると、駆動手段５７を基準回転数に補正（エリアＢまたはエリアＤからエリアＣに補正）して回転駆動させる。

上記第１実施形態によれば、画像形成装置１は、ヒータランプ５５ａを内蔵する熱ローラ５５と定着ローラ５３との間に張架される無端状の定着ベルト５２と、この定着ベルト５２に圧接して配置された加圧ローラ５４と、定着ベルト５２の温度を検知するサーミスタ８４と、加圧ローラ５４を回転駆動するモータを有する駆動手段５７と、この駆動手段５７の回転を制御する制御部７４とを備え、定着ベルト５２と加圧ローラ５４との圧接によって形成されるニップ部Ｎに、未定着トナー像を担持した用紙Ｐを通紙して加熱定着を行う。制御部７４は、サーミスタ８４の検知温度に基づいて、駆動手段５７の回転数を制御して、加圧ローラ５４の温度に係わらずに加圧ローラ５４を所定の周速度にする。

この構成によると、加熱された定着ベルト５２が加圧ローラ５４に圧接すると、定着ベルト５２の熱が加圧ローラ５４に伝わり、定着ベルト５２の温度が下降する。この下降した温度をサーミスタ８４によって検知する。制御部７４は、定着ベルト５２の下降温度に基づいて、加圧ローラ５４の温度を推定して、加圧ローラ５４を所定の周速度で回転させるように、駆動手段の回転数を制御する。このことによって、加圧ローラに専用のサーミスタを設けることなく、加圧ローラ５４の温度に係わらずに、ニップ部Ｎの用紙Ｐの挟持搬送速度が一定になり、用紙の転写画像ズレや用紙シワの発生を抑制した用紙搬送をニップ部で行うことができる。

また、上記第１実施形態によると、制御部７４は、駆動手段５７の回転開始時から第１及び第２の所定時間（１秒と２秒）後に検知するサーミスタ８４の検知温度との温度差に基づいて、駆動手段５７の回転数を制御する。定着ベルト５２から加圧ローラ５４に熱が伝わると定着ベルト５２の温度が下降するが、ヒータランプ５５ａにより定着ベルト５２全周が均一に加熱された状態で、サーミスタ８４が定着ベルト５２の下降温度を検知し、その下降温度に基づいて、加圧ローラ５４の温度を推定し、加圧ローラ５４を所定の周速度で回転させるために、ニップ部Ｎの挟持搬送速度が正確に補正される。

また、上記第１実施形態によると、制御部７４は、第１及び第２の所定時間後（１秒後と２秒後）の温度差が所定温度（回転数補正テーブルのエリアＣ）より低い場合には、駆動手段５７の回転数を、所定温度における所定の回転数（基準回転数）より小さくすることによって、温度が高くなって外径が大きくなった加圧ローラ５４の周速度を小さくしているので、加圧ローラ５４の温度に係わらずに、ニップ部Ｎの用紙Ｐの挟持搬送速度を一定にすることができる。また、ニップ部Ｎの挟持搬送速度が正確に補正される。また、第１及び第２の所定時間後（１秒後と２秒後）の温度差が所定温度より高い場合には、駆動手段５７の回転数を、所定回転数（基準回転数）より大きくことによって、温度が低くなって外径が小さくなった加圧ローラ５４の周速度を大きくしているので、加圧ローラ５４の温度に係わらずに、ニップ部Ｎの用紙Ｐの挟持搬送速度を一定にすることができる。

また、上記第１実施形態によると、用紙Ｐがニップ部Ｎを連続して通紙されるときには、制御部７４は、通紙枚数が増えると、駆動手段５７の回転数を所定回転数（基準回転数）に近づけることによって、通紙枚数が増えると、加圧ローラ５４は基準温度対応する温度に近づくために、駆動手段５７の回転数を所定回転数（基準回転数）に近づけて、通紙枚数に係わらずにニップ部Ｎの用紙Ｐの挟持搬送速度を一定にすることができる。

また、上記第１実施形態によると、駆動手段５７が加圧ローラ５４を連続して回転駆動させるときには、制御部７４は、回転駆動時間が長くなると、駆動手段５７の回転数を所定回転数（基準回転数）に近づけることによって、加圧ローラ５４の回転駆動時間が増えると、加圧ローラ５４は基準温度に対応する温度に近づくために、駆動手段５７の回転数を所定回転数（基準回転数）に近づけて、回転駆動時間に係わらずにニップ部Ｎの用紙Ｐの挟持搬送速度を一定にすることができる。

（第２実施形態）
本発明は上記の第１実施形態に限らず、第１実施形態と同じ構成の定着ベルト方式において、駆動開始時から所定時間における定着ベルト５２の下降温度に基づいて、回転数補正テーブルを作成して、回転数補正テーブルをＲＯＭ７７に記憶させてもよい。図２、図４及び図５に基づいて説明する。

図４において、駆動手段５７の駆動開始時と駆動開始から１秒後において、定着ベルト５２のサーミスタ８４による各検知温度は、１９１℃と１６９℃であり、加圧ローラ５４の検知温度は６０℃である。駆動開始時とその１秒後の温度差は２２°あり、加圧ローラ５４が６０℃である場合には、定着ベルト５２から２２°相当の熱が伝わることがわかる。次に、図５において、加圧ローラ５４の検知温度が１２０℃になっていて、駆動手段５７の駆動開始時とその１秒後との定着ベルト５２のサーミスタ８４による各検知温度は、１８９℃と１７６℃である。駆動開始時とその１秒後の温度差は１３°あり、加圧ローラ５４が１２０℃である場合には、定着ベルト５２から１３°相当の熱が伝わることがわかる。

同様に、６０℃〜１２０℃における加圧ローラ５４の検知温度においても、定着ベルト５２の下降温度を調べると、加圧ローラ５４の検知温度が８０℃では温度差が２１°あり、加圧ローラ５４の検知温度が１００℃では、温度差が１７°あり、以上の加圧ローラ５４の温度と定着ベルト５２の温度差は、表３のような結果になる。

本実施形態では、加圧ローラ５４のサイズ、材料を勘案して、上記の変動温度範囲６０〜１２０℃において、熱膨張により、加圧ローラ５４の外径が変化しても加圧ローラ５４の周速度を略一定にするために、表３に示す定着ベルト５２の温度差と加圧ローラ５４の温度に基づいて、駆動手段５７の回転数を補正すると、表４に示す回転数補正テーブルになる。

この表４では、定着ベルト５２の温度差が１７＜ΔＸ≦２１にあるエリアＣでは、加圧
ローラ５４の温度が８０〜１００℃（基準温度とする）の範囲にある。通常、連続通紙時には、この基準温度を維持して、この基準温度において駆動手段５７の回転数が設定されているので、エリアＣにおける駆動手段５７の回転数を基準回転数として、各エリアの温度差に応じて、駆動手段５７の回転数を補正することになる。

（第３実施形態）
第３実施形態は、第２実施形態と同様に、駆動開始時から所定時間までの定着ベルト５２の下降温度に基づいて、回転数補正テーブルを作成して、回転数補正テーブルをＲＯＭ７７に記憶させているが、所定時間が第２実施形態と異なる。図２、図４及び図５を基づいて説明する。

図４において、駆動手段５７の駆動開始時と駆動開始から２秒後における定着ベルト５２のサーミスタ８４による温度差と、加圧ローラ５４の検知温度６０℃に基づいて、また図５において、加圧ローラ５４の検知温度１２０℃における定着ベルト５２のサーミスタ８４による温度差と、さらに、加圧ローラ５４の検知温度８０℃及び１００℃に基づいて、表５のような結果を得る。

上表の変動温度範囲において、加圧ローラ５４のサイズ、材料を勘案して、熱膨張により、加圧ローラ５４の外径が変化しても加圧ローラ５４の周速度を略一定にするために、表５に示す定着ベルト５２の温度差と加圧ローラ５４の温度に基づいて、駆動手段５７の回転数を補正すると、表６に示す回転数補正テーブルになる。

上記第２及び３実施形態によれば、制御部７４は、駆動手段５７の回転開始時に検知するサーミスタ８４の検知温度と、回転開始時から所定時間（１秒または２秒）後に検知するサーミスタ８４の検知温度との温度差に基づいて、駆動手段５７の回転数を制御する。定着ベルト５２から加圧ローラ５４に熱が伝わると定着ベルト５２の温度が下降するが、サーミスタ８４が回転開始時から所定時間までの定着ベルト５２の下降温度を検知し、その下降温度に基づいて、加圧ローラ５４の温度を推定し、加圧ローラ５４を所定の周速度で回転させるために、ニップ部Ｎの挟持搬送速度が正確に補正される。

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に利用することができ、特に、加圧部材等によって用紙を搬送する定着装置を備えた画像形成装置に利用することができる。

は、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の概略の構成を示す断面正面図である。 は、本発明の第１実施形態に係る定着装置の概略の構成を示す断面正面図である。 は、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の構成を示すブロック図である。 は、本発明の第１〜第３実施形態に係る画像形成装置の先回の定着から１分間放置した後、定着用のモータを駆動させた状態の定着装置の温度変化を示す図である。 は、本発明の第１〜第３実施形態に係る画像形成装置の先回の定着から１時間放置した後、定着用のモータを駆動させた状態の定着装置の温度変化を示す図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ａ〜２ｄ 現像装置
１１ａ〜１１ｄ 感光体
１７ 中間転写ベルト
１８ 定着装置
５２ 定着ベルト
５３ 定着ローラ
５４ 加圧ローラ
５５ 熱ローラ
５５ａ ヒータランプ（熱源）
５７ 駆動手段
６０ サーモスタットユニット
６２ サーモスタット
７１ 画像形成部
７４ 制御部
８３ 主電源
８４ サーミスタ（温度検知部材）
Ｎ ニップ部
Ｐ 用紙（転写材）
Ｔ トナー像

Claims (6)

1. 熱源によって加熱される定着ベルトと、
   前記定着ベルトの外周に配置された加圧ローラと、
   前記定着ベルトの内周に配置され前記定着ベルトを介して前記加圧ローラと押圧する定着ローラと、
   前記定着ベルトの内周に配置され前記定着ローラとともに前記定着ベルトを張架するローラと、
   前記定着ベルトの温度を検知する温度検知部材と、
   前記加圧ローラを回転駆動させる駆動手段と、
   前記駆動手段の回転数を補正するための回転数補正テーブルを記憶する記憶部と、
   前記温度検知部材の検知結果に基づいて前記熱源を制御するとともに、前記温度検知部材の検知結果及び前記回転数補正テーブルに基づいて前記駆動手段の回転を制御する制御部とを備え、
   前記定着ベルトと前記加圧ローラとの圧接によって形成されるニップ部に、未定着トナー像を担持した用紙を通紙して加熱定着を行う画像形成装置であって、
   前記制御部は、前記駆動手段の駆動開始時から前記ニップ部に前記用紙を搬送する前までの間に、前記定着ベルトの熱が前記加圧ローラに伝わって前記定着ベルトの温度が下ったときに、前記温度検知部材が検知した下降温度に基づき、前記回転数補正テーブルを参照して、前記駆動手段の回転数を制御することで、前記加圧ローラの温度に係わらずに前記加圧ローラを所定の周速度にすることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記駆動手段の回転開始時に検知する前記温度検知部材の検知温度と、回転開始時から所定時間後に検知する前記温度検知部材の検知温度との温度差に基づいて、前記駆動手段の回転数を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記駆動手段の回転開始時から第１の所定時間後に検知する前記温度検知部材の検知温度と、前記駆動手段の回転開始時から第２の所定時間後に検知する前記温度検知部材の検知温度との温度差に基づいて、前記駆動手段の回転数を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、前記温度検知部材が検知した温度差が所定温度より低い場合には、前記所定温度における前記駆動手段の所定回転数に対して、前記駆動手段の回転数を小さくし、前記温度検知部材が検知した温度差が前記所定温度より高い場合には、前記所定回転数に対して前記駆動手段の回転数を大きくすることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の画像形成装置。
5. 用紙が前記ニップ部を連続して通紙されるときに、前記制御部は、通紙枚数が所定の通紙枚数より増えると、前記駆動手段の回転数を前記所定回転数に近づけることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記駆動手段が前記加圧ローラを連続して回転駆動させるときに、前記制御部は、前記駆動手段の回転駆動時間が所定時間より長くなると、前記駆動手段の回転数を前記所定回転数に近づけることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。

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