JP5915122B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、記録媒体上に転写されたトナー像を加熱および加圧して記録媒体上に定着させる定着装置を備える。定着装置は、加熱された状態で周方向に周回し、外周面に接触した記録媒体に対して熱を与える定着部材と、その定着部材の外周面に対して記録媒体を圧接する加圧部材とを有する。そして、定着部材と加圧部材との間に記録媒体を挟持・搬送して、記録媒体上のトナー像を加熱と加圧により記録媒体に定着させる。

定着装置には、ローラ定着方式の定着装置とベルト定着方式の定着装置がある。ローラ定着方式の定着装置は、定着部材として、内部にヒータなどの熱源を備える定着ローラを用いる。ベルト定着方式の定着装置は、定着部材として、外部の熱源により加熱された状態で周回する無端状の定着ベルトを用いる。ローラ定着方式とベルト定着方式のいずれの定着装置でも、熱源や定着部材の近傍に温度検出手段が配置され、この温度検出手段により検出された温度に応じて、熱源が温度制御される。

しかし、従来の定着装置では、定着部材の外周面の温度を周方向に均一に保つことが難しく、定着部材の外周面に温度斑が発生して、定着性が安定しなくなる場合があった。定着部材の外周面に温度斑が発生する要因としては、例えば、定着部材の外周面の周方向における位置によって熱源からの距離が異なること、定着部材から該定着部材の外周面に接触した記録媒体に熱が移動することにより局所的な温度低下が生じることなどが挙げられる。

定着部材の外周面に温度斑が発生すると、定着部材の周方向の位置によって記録媒体上のトナーに与える熱量が変化するため、定着不良を起こす場合がある。この問題に対して、熱源の温度調整を行うことで、定着部材の外周面の温度斑の発生を抑制する方法が知られている。

例えば、特許文献１には、印刷待機時に加圧部材の内部に設けた内部熱源を動作させて定着部材の予熱を行い、印刷待機状態から印刷動作に復帰するための復帰モードにおいて、定着部材の外周面の温度が低い非加熱領域を局所加熱源によって加熱される位置に移動させて所定時間停止させ、印刷動作のときよりも多くの電力量を局所加熱源に投入して温度を上昇させる、という技術が開示されている。

しかし、特許文献１に記載の技術など、従来技術の多くは、印刷動作を行う前に熱源の温度調整を行って、定着部材の外周面に温度斑がない状態にしてから印刷動作を行うものであった。このため、印刷動作中における温度斑の発生を抑制することができない。例えば、連続印刷時に定着装置に順次供給される記録媒体が定着部材の外周面の同じ箇所に繰り返し接触すると、記録媒体が接触する部分と接触しない部分との温度差が大きくなり、温度斑が発生する。しかし、印刷動作を行う前に熱源の温度調整を行う従来技術では、上記のような印刷動作中における温度斑の発生を抑制することができない。

また、例えば、印刷動作中における熱源の温度調整により、印刷動作中に発生した温度斑を解消させようとしても、熱源の温度調整では定着部材の外周面の温度が高い部分と温度が低い部分との温度差がさらに大きくなる場合があり、温度斑を解消させることが難しい。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、印刷動作中における温度斑の発生を有効に抑制し、定着性の安定化を図ることができる定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る定着装置は、加熱された状態で周方向に周回し、外周面に接触した記録媒体に対して熱を与える定着部材と、前記定着部材の外周面の温度を検出する温度検出手段と、前記定着部材の外周面の、前記温度検出手段により検出された温度が相対的に高い高温部と、前記温度検出手段により検出された温度が相対的に低い低温部のうち、前記高温部に前記記録媒体が接触するように、前記定着部材の周方向位置を調整する周方向位置調整手段と、を備え、前記温度検出手段は前記定着部材の周方向に沿って複数設置され、複数の前記温度検出手段が、前記定着部材の外周面の周方向における温度検出領域を分担していることを特徴とする。

また、本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る定着装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、定着部材の外周面の高温部に記録媒体が接触するように、定着部材の周方向位置を調整するので、印刷動作中における温度斑の発生を有効に抑制し、定着性の安定化を図ることができるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 図２は、実施形態に係る定着装置の概略構成図である。 図３は、位置検出手段の一例を説明する図である。 図４は、印刷動作中における温度斑の発生を抑制する制御を説明するフローチャートである。

以下に添付図面を参照して、この発明に係る定着装置、画像形成装置および定着装置の制御方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下で説明する実施形態は、ベルト定着方式の定着装置に本発明を適用した例であるが、本発明は、ローラ定着方式の定着装置に対しても有効に適用可能である。ローラ定着方式の定着装置に本発明を適用する場合は、以下の実施形態で示す定着ベルトを定着ローラに置き換えればよい。

図１は、本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。この図１に示す画像形成装置は、電子写真方式により４色フルカラーの画像を形成する構成の画像形成装置である。画像形成装置は、図１に示すように、転写ベルト１０の走行方向（図中矢印Ｂ方向）に沿って配置された４つの画像形成ユニット１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを備える。

画像形成ユニット１ａは、感光体ドラム２ａと、ドラム帯電装置３ａと、露光装置４ａと、現像装置５ａと、転写装置６ａと、クリーニング装置７ａとを備える。ドラム帯電装置３ａ、露光装置４ａ、現像装置５ａ、転写装置６ａおよびクリーニング装置７ａは、感光体ドラム２ａの回転方向（図中矢印Ａ方向）に沿って配置されている。

画像形成ユニット１ｂ〜１ｄも、画像形成ユニット１ａと同様に、感光体ドラム２ｂ〜２ｄと、ドラム帯電装置３ｂ〜３ｄと、露光装置４ｂ〜４ｄと、現像装置５ｂ〜５ｄと、転写装置６ｂ〜６ｄと、クリーニング装置７ｂ〜７ｄとを備える。画像形成ユニット１ａ〜１ｄは、それぞれ異なる色の画像を形成する。例えば、画像形成ユニット１ａがイエローの画像を形成し、画像形成ユニット１ｂがマゼンタの画像を形成し、画像形成ユニット１ｃがシアンの画像を形成し、画像形成ユニット１ｄがブラックの画像を形成する。

感光体ドラム２ａは、図示しない制御装置から画像形成動作の開始指示信号を受けると、図中矢印Ａ方向に回転を始め、画像形成動作が終了するまで回転を続ける。感光体ドラム２ａが回転を開始すると、ドラム帯電装置３ａに高電圧が印加され、感光体ドラム２ａの表面に負の電荷が均一に帯電される。

その後、均一に帯電した感光体ドラム２ａの表面に対して、露光装置４ａから画像データに応じてオン／オフ制御されたレーザ光が照射される。これにより、感光体ドラム２ａの表面に、レーザ光が照射された部分と照射されない部分とが形成される。

そして、露光装置４ａからのレーザ光の照射により感光体ドラム２ａ表面の電荷の低下した部分が、感光体ドラム２ａの回転に伴って現像装置５ａと対向する位置に到達すると、感光体ドラム２ａ表面の電荷の低下した部分に、負電荷に帯電したトナーが引き付けられる。これにより、感光体ドラム２ａ上に、画像データに応じたトナー像が形成される。

感光体ドラム２ａ上に形成されたトナー像は、転写ベルト１０を挟んで転写装置６ａと対向する位置に到達すると、転写装置６ａに印加された高電圧の作用によって転写ベルト１０側に引きつけられ、図中矢印Ｂ方向に走行している転写ベルト１０上に転写される。なお、転写ベルト１０に転写されずに感光体ドラム２ａ上に残留したトナーは、クリーニング装置７ａにより清掃される。

画像形成ユニット１ａに続いて画像形成ユニット１ｂでも同様に画像形成動作が行われ、感光体ドラム２ｂ上に形成されたトナー像が、転写装置６ｂに印加された高電圧の作用により転写ベルト１０上に転写される。このとき、画像形成ユニット１ａで形成されて転写ベルト１０上に転写された画像が、転写装置６ｂと対向する位置に到達するタイミングと、感光体ドラム２ｂ上に形成されたトナー像が、転写ベルト１０を介して転写装置６ｂと対向する位置に到達するタイミングとを合わせることにより、画像形成ユニット１ａにより形成されたトナー像と、画像形成ユニット１ｂにより形成されたトナー像とが、転写ベルト１０上で重ね合わされる。

同様に、画像形成ユニット１ｃの感光体ドラム２ｃに形成されたトナー像と、画像形成ユニット１ｄの感光体ドラム２ｄに形成されたトナー像とが、順次重ね合わされるように転写ベルト１０上に転写される。これにより、転写ベルト１０上に４色フルカラーのトナー像が形成される。

一方、給紙部３１から給紙されたカット紙の記録媒体８は、図中矢印Ｃ方向に搬送され、レジスト部３２に到達する。そして、記録媒体８は、転写ベルト１０の走行に伴ってフルカラーのトナー像が用紙転写装置９と対向する位置に到達するタイミングに合わせて、レジスト部３２から用紙転写装置９と対向する位置に搬送される。このとき、用紙転写装置９に印加された高電圧の作用によって、転写ベルト１０上に形成されたフルカラーのトナー像が記録媒体８上に転写される。なお、記録媒体８上に転写されずに転写ベルト１０上に残存したトナーは、ベルト清掃機構１２によって清掃される。

フルカラーのトナー像が転写された記録媒体８は、定着装置１１へと供給される。そして、定着装置１１によって記録媒体８上のトナー像に対して加熱および加圧が行われ、フルカラーのトナー像が記録媒体８に定着する。

図２は、定着装置１１の概略構成図である。定着装置１１は、定着部材として定着ベルト１３を用いたベルト定着方式の定着装置である。この定着装置１１は、定着ベルト１３のほか、加熱ローラ１４と、定着ローラ１５と、テンションローラ１６と、加圧ローラ１７とを備える。

定着ベルト１３は、樹脂材料からなるベース層上に、弾性層、離型層が順次積層された多層構造の無端状ベルトである。

定着ベルト１３の弾性層は、フッ素ゴム、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴムなどの弾性材料で形成されている。定着ベルト１３の離型層は、ＰＦＡ（４フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）などで形成されている。定着ベルト１３の表層に離型層を設けることにより、トナー像２３に対する離型性（剥離性）が確保される。

定着ベルト１３は、３つのローラ部材（加熱ローラ１４と定着ローラ１５とテンションローラ１６）に張架・支持されている。テンションローラ１６は、３つのローラ部材に張架された定着ベルト１３に一定のテンションを与える役割を持つ。

加熱ローラ１４は、金属材料からなる薄肉の円筒体で構成されたローラ部材である。加熱ローラ１４は、その両端の軸部が定着装置１１の側板に軸受を介して回転自在に取り付けられている。加熱ローラ１４の内部には、ハロゲンヒータまたはカーボンヒータからなるヒータ１８（熱源）が固定して設けられている。ヒータ１８は、その両端部が定着装置１１の側板に固定されている。加熱ローラ１４の内部に設けられたヒータ１８は、図示しない電源部（交流電源）から電力が供給されることで発熱する。このヒータ１８からの輻射熱によって加熱ローラ１４が加熱され、さらに加熱ローラ１４によって加熱された定着ベルト１３の外周面から記録媒体８上のトナー像２３に対して熱が与えられる。

ヒータ１８は、後述する温度検出手段１９により検出された定着ベルト１３の外周面の温度に基づいて、その出力が制御される。例えば、温度検出手段１９により検出された定着ベルト１３の外周面の温度が、後述する定着設定温度に近づくように、電源部からヒータ１８に供給される電力が制御される。

定着ローラ１５は、ステンレススチール（例えば、ＳＵＳ３０４）などからなる芯金１５ａ上に、フッ素ゴム、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴムなどの弾性層１５ｂが形成されたローラ部材である。定着ローラ１５は、その両端の軸部が定着装置１１の側板に軸受を介して回転自在に取り付けられている。定着ローラ１５は、モータ２５によって時計回り（図中矢印Ｅ方向）に回転駆動される。定着ローラ１５の回転に伴って、定着ベルト１３が図中矢印Ｄ方向に周回する。

加圧ローラ１７は、定着ローラ１５とほぼ同じ構成であり、ステンレススチール（例えば、ＳＵＳ３０４）等からなる芯金１７ａ上に、フッ素ゴム、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム等の弾性層１７ｂが形成されたローラ部材である。

定着装置１１では、加圧ローラ１７が定着ベルト１３を介して定着ローラ１５に圧接し、定着ベルト１３と加圧ローラ１７との間に記録媒体８を挟持して搬送する。この際、記録媒体８上のトナー像２３に対して熱および圧力が加えられることにより、記録媒体８上のトナー像２３が記録媒体８に定着する。

定着装置１１に供給された記録媒体８が定着ベルト１３の外周面に接触すると、定着ベルト１３の外周面の記録媒体８が接触した位置の熱が記録媒体８に奪われて、部分的に温度が低下する。定着装置１１に対して記録媒体８が連続して供給される場合は、定着ベルト１３の外周面の記録媒体８が接触した位置の温度低下は大きいものとなり、定着ベルト１３の外周面に温度斑が発生する要因となる。

特に、定着装置１１に順次供給される記録媒体８の搬送周期と定着ベルト１３の周回周期とが一致する場合は、定着ベルト１３の外周面の同じ位置に記録媒体８が繰り返し接触することになり、定着ベルト１３の外周面の記録媒体８が接触した位置の温度低下が最大となる。

定着ベルト１３の外周面に温度斑が発生すると、定着ベルト１３の周方向位置によって記録媒体８上のトナー像２３に与える熱量が変化するため、定着不良を起こす場合がある。そこで、本実施形態に係る定着装置１１は、定着ベルト１３が周回している印刷動作時において、定着ベルト１３の外周面の温度分布を検知し、温度が高い部分に記録媒体８が接触するように定着ベルト１３の周方向位置を調整することで、定着ベルト１３の外周面における極端な温度差を抑え、印刷動作中における温度斑の発生を抑制する。

本実施形態に係る定着装置１１は、印刷動作中における温度斑の発生を抑制する制御を実現するための構成として、温度検出手段１９と、位置検出手段２０と、温度分布検知手段２１と、周方向位置調整手段２２とを備える。なお、温度分布検知手段２１および周方向位置調整手段２２は、例えば、定着装置１１がＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力回路などを備えるマイクロコンピュータを備える場合、このマイクロコンピュータで実行されるプログラム（ソフトウェア）により実現することができる。また、温度分布検知手段２１および周方向位置調整手段２２は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などの専用のハードウェアを用いて構成することもできる。

温度検出手段１９は、例えば、定着ベルト１３の表面付近に設置されたサーモパイルなどからなり、定着ベルト１３の表面の温度を検出する。温度検出手段１９の検出温度は、上述したように、ヒータ１８の出力を制御するために用いられる。本実施形態では、温度検出手段１９の検出温度が、さらに温度分布検知手段２１に入力される。

位置検出手段２０は、例えば、温度検出手段１９の近傍に設置された光学式センサなどからなり、温度検出手段１９により温度が検出された定着ベルト１３の外周面の位置を検出するために用いられる。

図３は位置検出手段２０の一例を説明する図であり、図３（ａ）は位置検出手段２０と定着ベルト１３とを定着ベルト１３の外周面に沿った方向から見た様子を示し、図３（ｂ）は位置検出手段２０と定着ベルト１３とを定着ベルト１３の外周面に垂直な方向から見た様子を示している。

位置検出手段２０は、図３（ａ）に示すように、例えば、一対の発光部２０ａおよび受光部２０ｂを備えた反射型の光学式センサである。この反射型の光学式センサからなる位置検出手段２０により定着ベルト１３の表面の位置を検出するために、定着ベルト１３には、例えばアルミ箔などからなるマーク材３０が埋め込まれている。

定着ベルト１３は、上述したように、ベース層１３ｃ上に弾性層１３ｂと離型層１３ａとが順次積層された多層構造を有する。マーク材３０は、図３（ａ）に示すように、この定着ベルト１３の弾性層１３ｂと離型層１３ａとの間に埋め込まれている。また、定着ベルト１３には、図３（ｂ）に示すように、外周面の面内において図中矢印Ｄで示す周回方向と垂直な方向の両端部に、記録媒体８が接触しない余白領域Ｌ１，Ｌ３が設けられている。マーク材３０は、この定着ベルト１３の余白領域Ｌ１，Ｌ３のうちの一方（例えば余白領域Ｌ３）に埋め込まれている。なお、図中のＬ２は、定着ベルト１３の外周面の記録媒体８が接触する領域を示している。

定着ベルト１３の周回に伴ってマーク材３０が埋め込まれた位置が位置検出手段２０と対向する位置にくると、位置検出手段２０がマーク材３０を検知する。位置検出手段２０がマーク材３０を検知したタイミングと温度検出手段１９が温度を検出したタイミングとの時間差と、定着ベルト１３の周回速度とから、温度検出手段１９により温度が検出された定着ベルト１３の外周面の位置を特定することができる。

なお、以上は位置検出手段２０として光学式センサを用いた例であるが、位置検出手段２０としては、光学式センサのほか、例えば磁気センサなども利用することができる。この場合、マーク材３０を磁性体により構成することで、定着ベルト１３のマーク材３０が埋め込まれた位置が位置検出手段２０と対向する位置にきたときに、位置検出手段２０がマーク材３０を検知する。位置検出手段２０として磁気センサを用いた場合は、マーク材３０を定着ベルト１３の記録媒体８が接触する領域Ｌ２に埋め込むことが可能であり、余白領域Ｌ１，Ｌ３を不要とすることができる。ただし、磁気センサは光学式センサに比べて熱の影響を受けやすいため、位置検出手段２０として磁気センサを用いた場合は、位置検出手段２０に十分な耐熱対策を施しておく必要がある。

温度分布検知手段２１は、温度検出手段１９の検出温度と、位置検出手段２０の出力とに基づいて、定着ベルト１３の外周面における温度分布を検知する。

定着ベルト１３の外周面の温度は、上述したように、ヒータ１８の出力制御によって定着設定温度となるように制御される。定着設定温度とは、使用される記録媒体８の属性（紙種、サイズ、厚さなど）に応じて予め設定される温度である。しかし、定着ベルト１３の外周面の記録媒体８が接触する部分は、記録媒体８に熱が奪われるために定着設定温度よりも低温となる。一方、定着ベルト１３の外周面の記録媒体８が接触しない部分は、定着設定温度に近い温度が維持される。このため、定着ベルト１３の外周面には、相対的に温度が高い部分と相対的に温度が低い部分とを含んだ温度分布が生じる。温度分布検知手段２１は、このような定着ベルト１３の外周面の温度分布を検知する。なお、上述した温度斑は、この温度分布の温度が高い部分と低い部分との温度差が極端に大きくなった状態をいう。

以下では、定着ベルト１３の外周面の相対的に温度が低い部分を低温部といい、定着ベルト１３の外周面の相対的に温度が高い部分を高温部という。高温部は、定着設定温度に近い温度が維持されている部分である。また、温度検出手段１９が検出した低温部の温度を低温部検出温度という。

周方向位置調整手段２２は、温度分布検知手段２１が検知した定着ベルト１３の外周面の温度分布に基づいて、高温部に記録媒体８が接触するように、定着ベルト１３の周方向位置を調整する。例えば、周方向位置調整部２２は、定着設定温度Ｔ１と低温部検出温度Ｔ２との温度差ΔＴ（＝Ｔ１−Ｔ２）を算出し、温度差ΔＴが予め設定される閾値Ｔｔｈを超えた場合に、定着ベルト１３の外周面の高温部に記録媒体８が接触するように、定着ベルト１３の周方向位置を調整する。これにより、定着ベルト１３の外周面の高温部と低温部との温度差を緩和させることができ、印刷動作中における温度斑の発生を有効に抑制することができる。

周方向位置調整手段２２による定着ベルト１３の周方向位置の調整は、例えば、使用する記録媒体８のサイズと印刷速度に応じて設定された記録媒体８の搬送周期に基づき、記録媒体８が定着ベルト１３の外周面と接触する位置に到達するタイミングを認識し、そのタイミングに合わせて定着ベルト１３の外周面の高温部が記録媒体８と接触する位置に到達するように、定着ベルト１３の動作を制御することで実現できる。

具体的には、周方向位置調整手段２２は、例えば、定着ローラ１５を回転駆動して定着ベルト１３を周回させるモータ２５として速度可変型のモータが用いられる場合、この速度可変型のモータ２５の速度を変更することにより、定着ベルト１３の周方向位置を調整する。この場合、モータ２５の速度の変更は、定着装置１１に連続して供給される記録媒体８の紙間で行う。すなわち、先行して定着装置１１に供給された記録媒体８が定着装置１１から排出された後、後続する記録媒体８が定着装置１１に供給されるまでの間に、モータ２５の速度の変更を行って定着ベルト１３の周方向位置を調整する。

印刷動作中は定着ベルト１３が周回するため、温度検出手段１９は、図２に示すように定着ベルト１３の周方向に１箇所のみ設置しておけば、この温度検出手段１９によって、定着ベルト１３の外周面の温度を全周に亘って検出することができる。ただし、温度検出手段１９を定着ベルト１３の周方向に沿って複数設置し、これら複数の温度検出手段１９によって定着部材１３の外周面の周方向における温度検出領域を分担するようにすれば、定着ベルト１３の全周に亘って外周面の温度を検出する時間、つまり、定着ベルト１３の外周面の温度分布を検知するのに要する時間を短縮することができる。

例えば、図２に示すように加熱ローラ１４の近傍のみに温度検出手段１９を設置すると、定着ベルト１３の全周に亘って外周面の温度を検出するまでに、定着ベルト１３を１周させる必要がある。つまり、定着ベルト１３の外周面の温度分布を検知するまでに、定着ベルト１３の１周分の時間を要する。ここで、加熱ローラ１４の近傍に加え、定着ローラ１５の近傍にも温度検出手段１９を設置し、これら２つの温度検出手段１９が定着ベルト１３の外周面の温度検出領域を分担すれば、定着ベルト１３の全周に亘って外周面の温度を検出するまでに、定着ベルト１３を半周させればよく、定着ベルト１３の外周面の温度分布を検知するのに要する時間を半減させることができる。これにより、周方向位置調整手段２２の応答性を高め、定着ベルト１３の外周面における高温部と低温部との温度差をより迅速に緩和させて、温度斑の発生をより有効に抑制することができる。

上述したように、定着装置１１に順次供給される記録媒体８の搬送周期と定着ベルト１３の周回周期とが一致する場合は、定着ベルト１３の外周面の同じ位置に記録媒体８が繰り返し接触することで、低温部の温度低下が大きくなる。そこで、使用する記録媒体８のサイズと印刷速度に応じて設定される記録媒体８の搬送周期が、定着ベルト１３の周回周期と一致する場合は、周方向位置調整手段２２が定着ベルト１３の周方向位置の調整を行うか否かを判定する基準となる閾値Ｔｔｈを、記録媒体８の搬送周期と定着ベルト１３の周回周期とが一致しない場合に設定される規定値よりも小さい値に設定することが望ましい。これにより、定着ベルト１３の外周面における低温部の温度が大幅に低下する前に、周方向位置調整手段２２による定着ベルト１３の周方向位置の調整を行って、高温部と低温部との温度差を迅速に緩和させることができ、定着ベルト１３の外周面における温度斑の発生をより有効に抑制することができる。なお、ここでの一致とは、必ずしも完全に一致している場合に限らず、多少の誤差を含んでいてもよい。

また、記録媒体８との接触により定着ベルト１３の外周面から奪われる熱量は記録媒体８の厚さによって異なり、記録媒体８の厚さが厚い場合は、記録媒体８の厚さが薄い場合よりも多くの熱量が奪われるため、低温部の温度低下が大きくなる。そこで、使用する記録媒体８が所定値よりも大きな紙厚を有する厚紙の場合は、閾値Ｔｔｈを、使用する記録媒体８が所定値以下の紙厚を有する薄紙の場合に設定される規定値よりも小さい値に設定することが望ましい。具体的な例を挙げると、例えば、厚紙と薄紙とを区別する基準となる紙厚の所定値を７０ｇ／ｍ^２とし、使用する記録媒体８が薄紙の場合に設定される閾値Ｔｔｈの既定値を２℃としたときに、使用する記録媒体８が１３５ｇ／ｍ^２の紙厚を有する厚紙の場合は、閾値Ｔｔｈを１℃に設定する。これにより、定着ベルト１３の外周面における低温部の温度が大幅に低下する前に、周方向位置調整手段２２による定着ベルト１３の周方向位置の調整を行って、高温部と低温部との温度差を迅速に緩和させることができ、定着ベルト１３の外周面における温度斑の発生をより有効に抑制することができる。

また、使用する記録媒体８の搬送方向の長さに比べて、定着ベルト１３の周方向の長が短い場合は、記録媒体８が１枚搬送される間に定着ベルト１３が１周以上周回することになる。このとき、定着装置１１に供給された記録媒体８は、定着ベルト１３の外周面における一部に２度接触することになる。つまり、１枚の記録媒体８の搬送方向における先端部と後端部とが、定着ベルト１３の外周面における同じ箇所に続けて接触する。

この場合、定着ベルト１３の外周面の記録媒体８が２度接触した部分は、記録媒体８が１度だけ接触した部分よりも温度が低下し、記録媒体８が２度接触した部分が低温部、記録媒体８が１度だけ接触した部分が高温部となる。そして、定着装置１１に順次供給される記録媒体８が、定着ベルト１３の外周面の同じ位置に繰り返し２度接触すると、高温部と低温部との温度差が大きくなり、温度斑が発生する要因となる。

そこで、定着装置１１に記録媒体８が順次供給され、且つ、記録媒体８の搬送方向の長さよりも定着ベルト１３の周方向の長さが短く、１枚の記録媒体８が定着ベルト１３の外周面における一部に２度接触する場合には、先行して定着装置１１に供給された記録媒体８が２度接触した定着ベルト１３の外周面における一部に、後続する記録媒体８が２度接触しないように、周方向位置調整手段２２が定着ベルト１３の周方向位置を調整することが望ましい。これにより、１枚の記録媒体８が定着ベルト１３の外周面における一部に２度接触する場合であっても、高温部と低温部との温度差が大きくなることを抑制し、定着ベルト１３の外周面における温度斑の発生を有効に抑制することができる。

図４は、印刷動作中における温度斑の発生を抑制する制御を説明するフローチャートである。以下、この図４のフローチャートを参照しつつ、印刷動作中における温度斑の発生を抑制する制御の具体的なステップを説明する。

ステップＳ１：印刷に使用する記録媒体８が厚紙か否かを判定する。例えば、印刷に使用する記録媒体８の紙厚が７０ｇ／ｍ^２以下であれば厚紙でないと判定し（ステップＳ１：Ｎｏ）、ステップＳ２に進む。一方、印刷に使用する記録媒体８の紙厚が７０ｇ／ｍ^２よりも大きければ厚紙と判定し（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、ステップＳ４に進む。

ステップＳ２：記録媒体８のサイズと印刷速度に応じて設定される搬送周期ｔ１が定着ベルト１３の周回周期ｔ２と一致するか否かを判定する。記録媒体８の搬送周期ｔ１が定着ベルト１３の周回周期ｔ２と一致しない場合は（ステップＳ２：Ｎｏ）、ステップＳ３に進む。一方、記録媒体８の搬送周期ｔ１が定着ベルト１３の周回周期ｔ２と一致する場合は（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、ステップＳ４に進む。

ステップＳ３：定着設定温度Ｔ１と低温部検出温度Ｔ２との温度差ΔＴに対する閾値Ｔｔｈを既定値（通常の設定値であり、例えば２℃）に設定し、ステップＳ５に進む。

ステップＳ４：定着設定温度Ｔ１と低温部検出温度Ｔ２との温度差ΔＴに対する閾値Ｔｔｈを既定値よりも小さい値（例えば１℃）に設定し、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５：温度検出手段１９の検出温度と位置検出手段２０の出力とに基づき、定着ベルト１３の外周面における温度分布を検知して、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６：印刷に使用する記録媒体８の属性に応じて定められた定着設定温度Ｔ１と、ステップＳ５で検知された温度分布における低温部の温度（低温部検出温度）Ｔ２との温度差ΔＴが、ステップＳ３またはステップＳ４で設定された閾値Ｔｔｈを超えているか否かを判定する。温度差ΔＴが閾値Ｔｔｈを超えている場合は（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、ステップＳ７に進む。一方、温度差ΔＴが閾値Ｔｔｈ以下であれば（ステップＳ６：Ｎｏ）、ステップＳ８に進む。

ステップＳ７：ステップＳ５で検知された温度分布における高温部に記録媒体８が接触するように、定着ベルト１３の周方向位置を調整し、ステップＳ８に進む。

ステップＳ８：印刷終了が近いか否かを判定する。印刷終了が近いか否かは、例えば、残りの印刷枚数が任意に決められた基準枚数（例えば５〜１０枚程度の少ない枚数）より少なくなっているか否かで判定する。この任意に決められた基準枚数は、印刷終了までに定着ベルト１３の外周面における低温部の温度低下が閾値Ｔｔｈを超えない程度の枚数とする。残りの印刷枚数が基準枚数以上の場合は（ステップＳ８：Ｎｏ）、ステップＳ５に戻って以降の処理を繰り返す。一方、残りの印刷枚数が基準枚数より少ない場合は（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、残りの枚数分の印刷を行って印刷終了とする。

以上、具体的な例を挙げながら詳細に説明したように、本実施形態に係る定着装置１１および定着装置１１を備える画像形成装置は、例えば、定着設定温度Ｔ１と低温部検出温度Ｔ２との温度差ΔＴが閾値Ｔｔｈを超えた場合に、周方向位置調整手段２２が、定着ベルト１３の外周面における高温部に記録媒体８が接触するように、定着ベルト１３の周方向位置を調整する。したがって、定着ベルト１３の外周面における高温部と低温部との温度差が大きくなる前にその温度差を緩和させることができ、印刷動作中における温度斑の発生を有効に抑制することができる。

また、温度検出手段１９を定着ベルト１３の周方向に沿って複数設置し、これら複数の温度検出手段１９によって定着部材１３の外周面の周方向における温度検出領域を分担することで、定着ベルト１３の全周に亘って外周面の温度を検出する時間、つまり、定着ベルト１３の外周面の温度分布を検知するのに要する時間を短縮することができ、周方向位置調整手段２２の応答性を高め、定着ベルト１３の外周面における高温部と低温部との温度差をより迅速に緩和させて、温度斑の発生をより有効に抑制することができる。

また、定着ローラ１５を回転駆動して定着ベルト１３を周回させるモータ２５として速度可変型のモータを用い、この速度可変型のモータ２５の速度を変更することで、定着ベルト１３の周方向位置の調整を簡便に実施することができる。また、この場合は、速度可変型のモータ２５の速度の変更を、定着装置１１に連続して供給される記録媒体８の紙間で行うことにより、定着動作に悪影響を与えることなく、定着ベルト１３の周方向位置を適切に調整することができる。

また、印刷に使用する記録媒体８の厚さが厚い場合は、記録媒体８の厚さが薄い場合よりも、周方向位置調整手段２２が定着ベルト１３の周方向位置の調整を行うか否かを判定する基準となる閾値Ｔｔｈを小さい値に設定することにより、高温部と低温部との温度差を迅速に緩和させることができ、定着ベルト１３の外周面における温度斑の発生をより有効に抑制することができる。

また、記録媒体８の搬送周期ｔ１が定着ベルト１３の周回周期ｔ２と一致する場合は、記録媒体８の搬送周期ｔ１と定着ベルト１３の周回周期ｔ２とが一致しない場合よりも閾値Ｔｔｈを小さい値に設定することにより、高温部と低温部との温度差を迅速に緩和させることができ、定着ベルト１３の外周面における温度斑の発生をより有効に抑制することができる。

また、記録媒体８の搬送方向の長さよりも定着ベルト１３の周方向の長さが短く、１枚の記録媒体８が定着ベルト１３の外周面における一部に２度接触する場合には、先行して定着装置１１に供給された記録媒体８が２度接触した定着ベルト１３の外周面における一部に、後続する記録媒体８が２度接触しないように定着ベルト１３の周方向位置を調整することにより、１枚の記録媒体８が定着ベルト１３の外周面における一部に２度接触する場合であっても、高温部と低温部との温度差が大きくなることを抑制し、定着ベルト１３の外周面における温度斑の発生を有効に抑制することができる。

以上、本発明の具体的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を加えながら具体化することができる。

８ 記録媒体
１１ 定着装置
１３ 定着ベルト
１９ 温度検出手段
２０ 位置検出手段
２１ 温度分布検知手段
２２ 周方向位置調整手段
２５ モータ

特許第４１７０１９７号公報

Claims (8)

1. 加熱された状態で周方向に周回し、外周面に接触した記録媒体に対して熱を与える定着部材と、
   前記定着部材の外周面の温度を検出する温度検出手段と、
   前記定着部材の外周面の、前記温度検出手段により検出された温度が相対的に高い高温部と、前記温度検出手段により検出された温度が相対的に低い低温部のうち、前記高温部に前記記録媒体が接触するように、前記定着部材の周方向位置を調整する周方向位置調整手段と、を備え、
   前記温度検出手段は前記定着部材の周方向に沿って複数設置され、複数の前記温度検出手段が、前記定着部材の外周面の周方向における温度検出領域を分担していることを特徴とする定着装置。
2. 加熱された状態で周方向に周回し、外周面に接触した記録媒体に対して熱を与える定着部材と、
   前記定着部材の外周面の温度を検出する温度検出手段と、
   前記定着部材の外周面の、前記温度検出手段により検出された温度が相対的に高い高温部と、前記温度検出手段により検出された温度が相対的に低い低温部のうち、前記高温部に前記記録媒体が接触するように、前記定着部材の周方向位置を調整する周方向位置調整手段と、
   前記定着部材を駆動する速度可変型のモータと、を備え、
   前記周方向位置調整手段は、前記モータの速度を変更することにより前記定着部材の周方向位置を調整することを特徴とする定着装置。
3. 請求項２に記載の定着装置において、
   前記周方向位置調整手段は、定着装置に複数の前記記録媒体が順次供給される場合に、先行して定着装置に供給された前記記録媒体が定着装置から排出された後、後続する前記記録媒体が定着装置に供給されるまでの間に、前記モータの速度を変更することを特徴とする定着装置。
4. 加熱された状態で周方向に周回し、外周面に接触した記録媒体に対して熱を与える定着部材と、
   前記定着部材の外周面の温度を検出する温度検出手段と、
   前記定着部材の外周面の、前記温度検出手段により検出された温度が相対的に高い高温部と、前記温度検出手段により検出された温度が相対的に低い低温部のうち、前記高温部に前記記録媒体が接触するように、前記定着部材の周方向位置を調整する周方向位置調整手段と、
   前記定着部材に埋め込まれ、該定着部材の周回に伴って移動するマーク材と、
   前記温度検出手段の近傍に設置され、該温度検出手段の近傍を前記マーク材が通過する際に該マーク材を検知する位置検出手段と、
   前記位置検出手段の出力と、前記温度検出手段により検出された温度とに基づいて、前記定着部材の外周面における温度分布を検知する温度分布検知手段と、を備え、
   前記周方向位置調整手段は、前記温度分布検知手段が検知した温度分布に基づいて、前記高温部の位置を特定することを特徴とする定着装置。
5. 加熱された状態で周方向に周回し、外周面に接触した記録媒体に対して熱を与える定着部材と、
   前記定着部材の外周面の温度を検出する温度検出手段と、
   前記定着部材の外周面の、前記温度検出手段により検出された温度が相対的に高い高温部と、前記温度検出手段により検出された温度が相対的に低い低温部のうち、前記高温部に前記記録媒体が接触するように、前記定着部材の周方向位置を調整する周方向位置調整手段と、を備え、
   前記周方向位置調整手段は、使用する前記記録媒体の属性に応じて予め設定される定着設定温度と前記低温部の温度との温度差が、予め設定される閾値を超えた場合に、前記定着部材の周方向位置を調整することを特徴とする定着装置。
6. 請求項５に記載の定着装置において、
   前記記録媒体の搬送周期と前記定着部材の周回周期とが一致する場合は、前記記録媒体の搬送周期と前記定着部材の周回周期とが一致しない場合よりも、前記閾値が小さい値に設定されることを特徴とする定着装置。
7. 加熱された状態で周方向に周回し、外周面に接触した記録媒体に対して熱を与える定着部材と、
   前記定着部材の外周面の温度を検出する温度検出手段と、
   前記定着部材の外周面の、前記温度検出手段により検出された温度が相対的に高い高温部と、前記温度検出手段により検出された温度が相対的に低い低温部のうち、前記高温部に前記記録媒体が接触するように、前記定着部材の周方向位置を調整する周方向位置調整手段と、を備え、
   前記周方向位置調整手段は、定着装置に複数の前記記録媒体が順次供給され、且つ、前記記録媒体の搬送方向の長さよりも前記定着部材の周方向の長さが短く、１枚の前記記録媒体が前記定着部材の外周面における一部に２度接触する場合に、先行して定着装置に供給された前記記録媒体が２度接触した前記定着部材の外周面における一部に、後続する前記記録媒体が２度接触しないように、前記定着部材の周方向位置を調整することを特徴とする定着装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の定着装置を備えた画像形成装置。

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