JP4757046B2

JP4757046B2 - 定着装置

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Publication number: JP4757046B2
Application number: JP2006024449A
Authority: JP
Inventors: 真史片桐; 健彦鈴木; 孝亮赤松
Original assignee: Canon Inc
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Priority date: 2006-02-01
Filing date: 2006-02-01
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2026-02-01
Also published as: JP2007206327A

Description

本発明は、被加熱材を狭持搬送させて被加熱材を加熱する加熱装置である定着装置に関する。特に、転写材に担持されたトナー像を加熱・加圧して定着させる定着装置を備えた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転写材に間接（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、転写材面に永久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。

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。また、金属から成るフィルム自体を発熱させる電磁誘導加熱方式の加熱装置も提案されている。以下、それぞれについて説明する。

ａ）フィルム加熱方式加熱装置
フィルム加熱方式の加熱装置は、例えば下記特許文献１ないし４等に提案されている。

図３にフィルム加熱方式の加熱装置の概略構成を示す。フィルム加熱方式の加熱装置は、加熱体としてのセラミックヒータ２３と、加圧部材としての加圧ローラ２１との間に耐熱性フィルム２０（以下、定着ベルト）を挟ませて圧接ニップ部Ｎ（以下、定着ニップ部）を形成する。該定着ニップ部Ｎにおいて、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間に未定着トナー画像ｔを形成担持させた転写材Ｐを導入し、定着ベルト２０と一緒に狭持搬送させる。これにより、定着ベルト２０を介してセラミックヒータ２３の熱を転写材Ｐに与えながら、定着ニップ部Ｎにおける加圧ローラ２１の加圧力で未定着トナー画像ｔを転写材面に定着させる。

近年、画像形成装置の小型化に伴い、定着ベルト２０の外径（フィルム外径）は小さくなる傾向にある。しかしながら、弾性層を有する加圧ローラ２１は、定着ニップを確保すべく、ある程度の大きさが必要である。さらに、定着ベルト２０と加圧ローラ２１が同径の場合、オフセットトナーが同一周期で周り続けてしまい、定着ベルト２０や加圧ローラ２１にダメージを与えてしまう可能性もある。このため、定着ベルト２０と加圧ローラ２１の外径が異なる場合が多い。

このフィルム加熱方式の加熱装置は、セラミックヒータ２３及び定着ベルト２０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。このオンデマンドタイプの装置であれば、画像形成動作実行時のみ熱源のセラミックヒータ２３に通電して、所定の定着温度に発熱させればよい。そのため、画像形成装置の電源オンから画像形成動作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得られる。

ｂ）定着ベルトに金属フィルムを用いた加熱装置
近年、画像形成装置の高速化、カラー化に伴い、フィルム加熱方式の加熱装置において、定着ベルトとして、ＳＵＳ（ＳｔｅｅｌＵｓｅＳｔａｉｎｌｅｓｓ）やニッケル等の金属フィルムを用いた加熱装置が提案されている。また、さらに金属フィルム上に弾性層を設けた定着ベルトを用いた加熱装置が提案されている。

従来、定着ベルトの基材としては、耐熱性樹脂等が用いられてきた。しかし、画像形成装置の高速化に伴い、定着ベルトの熱伝導率を高くし、セラミックヒータの熱をより効率的に転写材に伝える必要が生じた。そのため、定着ベルト基材としては、樹脂よりも熱伝導率の高い金属を用いることが好ましい。このような金属製定着ベルトを用いた加熱装置は、長寿命の加熱装置を構成するために、充分な強度を持ち耐久性に優れた金属製スリーブとして、厚さ２０μｍ以上１００μｍ以下が最適である（例えば、下記特許文献５あるいは特許文献６参照）。

また、画像形成装置のカラー化に伴い、定着ベルトの基材上に弾性層を設ける必要が生じた。このような定着ベルト及び画像形成装置の例は、例えば下記特許文献７あるいは特許文献８等に開示されている。

これは、従来のフィルム加熱装置では、トナー画像の多重に転写された部分においては、トナー画像の形状に定着ベルト表面が追随することができず、部分的に定着性のムラが生じるためである。この定着性のムラは、画像の光沢ムラとして現れる。また、ＯＨＴ（オーバーヘッドプロジェクタ用透明シート）においては透過性のムラとなり、投影した際に、この透過性のムラが画像欠陥として現れるという問題点があった。

これに対して、定着ベルト上に弾性層を設けることにより、弾性層がトナー層に沿って変形することで、不均一に載っているトナーが弾性層によって包み込まれ、均一に熱が与えられて、トナー画像の均一な定着が達成される。

ｃ）電磁誘導加熱方式の加熱装置
例えば、下記特許文献９には、磁束により定着ベルトの金属層（発熱層）に渦電流を誘導させて、そのジュール熱で発熱させる誘導加熱装置が開示されている。これは、誘導電流の発生を利用することで直接定着ベルトを発熱させることができ、ハロゲンランプを熱源とする熱ローラ方式の加熱装置よりも高効率の定着プロセスを達成している。

このような電磁誘導加熱方式の加熱装置は、定着ベルトとして、５０μｍ程度の薄い金属を用いている。また、カラー画像形成装置に電磁誘導加熱方式の加熱装置を適用する場合は、金属層上に弾性層を設けた、定着ベルトを使用している。

＜温度制御＞
上記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ＣＰＵに取り込む。そして、その情報を基にトライアックにより加熱体に通電するＡＣ電圧の位相、波数制御等を行う。これにより、加熱体通電電力を制御することで行う。

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（例えば、下記特許文献１０参照）。また、上述したような画像形成装置の小型化、クイックスタート化に伴い、定着ベルトや加圧ローラが小径になっている。そのため、加圧ローラの熱容量が小さくなり、転写材の通過によって加圧ローラの熱が転写材に奪われた場合に、温度の下がった部分での転写材（主に転写材後端）へのトナー画像の定着性が悪くなることがあった。これに対しては、一枚の転写材内で転写材先端から後端にかけて定着温調温度を上昇させている（例えば、下記特許文献１１参照）。
特開昭６３−３１３１８２号公報特開平２−１５７８７８号公報特開平４−４４０７５号公報特開平４−２０４９８０号公報特開２００３−０４５６１５号公報特開２００３−１５６９５４号公報特開平１０−１０８９３号公報特開平１１−１５３０３号公報実開昭５１−１０９７３９号公報特開２００４−１１７８５３号公報特開２００１−１００５８８号公報

しかしながら、上述したように画像形成装置のカラー化に伴い、定着ベルトの基材上に弾性層を設けたことで加熱部材の熱伝導率が下がってしまい、加圧ローラ同様に蓄熱効果が生まれてしまう。したがって従来例によれば、定着ベルトから転写材に対しての熱の供給が大きく不足してしまう。その結果、加圧ローラ周期のみならず定着ベルト周期でも熱の供給不足による周期ムラが発生してしまうという問題があった。この周期ムラは、特に高光沢を要求されるカラー画像において、光沢ムラとして顕著に現れてしまう。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、光沢ムラの発生を抑え、安定した画像品位を得ることができる定着装置を提供することを目的とする。

本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、以下の構成を備える。

（１）筒状の定着ベルトと、前記定着ベルトの内面に接触するヒータと、前記定着ベルトを介して前記ヒータと共に定着ニップ部を形成する加圧ローラと、前記ヒータの温度を検知する温度検知素子と、前記温度検知素子の検知温度が設定温度を維持するように前記ヒータへ供給する電力を制御する制御手段と、を有し、前記定着ニップ部でトナー像を担持する記録紙を挟持搬送しつつ記録紙上にトナー像を加熱定着する定着装置において、
前記制御手段は、一枚の記録紙が前記定着ニップ部を移動する期間内で前記設定温度を前記加圧ローラの周長を周期として徐々に上昇させる第１の制御と、一枚の記録紙が前記定着ニップ部を移動する期間内で前記設定温度を前記定着ベルトの周長を周期として徐々に上昇させる第２の制御と、を設定可能であり、前記第２の制御は前記第１の制御を設定する時よりも前記加圧ローラが昇温している時に設定されることを特徴とする定着装置。
（２）複数枚の記録紙を連続して定着処理する際、前記第２の制御は前記第１の制御を設定する期間よりも処理枚数が多い期間で設定されることを特徴とする前記（１）に記載の定着装置。
（３）前記第１の制御は、記録紙が前記定着ニップ部を前記定着ベルト一周分通過した後に開始されることを特徴とする前記（１）に記載の定着装置。

本発明によれば、光沢ムラの発生を抑え、安定した画像品位を得ることができる定着装置を提供することができる。

本発明を実施するための最良の形態を、以下の実施例に基づいて説明する。

ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、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。

以下、本実施例に係る加熱装置及び該加熱装置を備えた画像形成装置について、前述のフィルム加熱方式の加熱装置を採用したフルカラー画像形成装置を例に説明する。図２は、本実施例に係る画像形成装置の概略断面図である。

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フルカラー画像形成装置である。本実施例に係るフルカラー画像形成装置のプロセススピードは、９０ｍｍ／ｓｅｃである。また、一分間の印字枚数はＵＳレターサイズ紙で１６枚である。さらに、一枚目プリント（ＦｉｒｓｔＰａｇｅＯｕｔ）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。

図２において、１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋは像担持体としての感光体ドラム、３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋは帯電手段としての帯電ローラである。また、２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋ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、４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋは感光体ドラム１Ｙ〜１Ｋの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。本実施例に係る画像形成装置は、感光体ドラム１Ｙ〜１Ｋ、帯電ローラ３Ｙ〜３Ｋ、現像ローラ２Ｙ〜２Ｋ、クリーニングブレード４Ｙ〜４Ｋ等を一つの容器にまとめた、いわゆるオールインワントナーカートリッジを使用している。

前記トナーカートリッジとしては、不図示の現像容器に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の各トナーを充填したイエローカートリッジ、マゼンタカートリッジ、シアンカートリッジ、ブラックカートリッジを使用している。

また、感光体ドラム１Ｙ〜１Ｋに露光を行って静電潜像を形成する露光手段としての光学系が、各トナーカートリッジに対応して設けられている。本実施例においては、光学系としてレーザ走査露光光学系であるレーザビームスキャナ５を用いている。

レーザビームスキャナ５からの画像データに基づいた走査光が、帯電ローラ３Ｙ〜３Ｋにより一様に帯電された感光体ドラム１Ｙ〜１Ｋ上を露光する。これにより、感光体ドラム１Ｙ〜１Ｋの表面に画像データに対応する静電潜像が形成される。また、不図示のバイアス電源より現像ローラ２Ｙ〜２Ｋに印加される現像バイアスを、帯電電位と潜像（露光部）電位の間の適切な値に設定することで、トナーが負極性に帯電される。そして、負極性に帯電されたトナーが、感光体ドラム１Ｙ〜１Ｋ上の静電潜像に選択的に付着されることにより、現像が行われる。

感光体ドラム１Ｙ〜１Ｋ上に現像された単色トナー像は、感光体ドラム１Ｙ〜１Ｋと同期して略等速で回転する中間転写体としての中間転写ベルト６上へ転写される。中間転写ベルト６は、駆動ローラ７によって駆動され、テンションローラ８によって張架されている。一次転写手段としての一次転写ローラ９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｋが、中間転写ベルト６へ感光体ドラム１Ｙ〜１Ｋ上のトナー像を転写する。一次転写ローラ９Ｙ〜９Ｋ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、中間転写ベルト６に対してトナー像が一次転写される。

トナー像の一次転写後、感光体ドラム１Ｙ〜１Ｋ上に残った転写残トナーは、クリーニングブレード４Ｙ〜４Ｋ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、マゼンタ、シアン、ブラックの各色について行い、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、転写材供給部となる転写材カセット１０にセットされた、被加熱材としての転写材は、給送ローラ１１により給送される。本実施例において、転写材は記録紙Ｐである。給送された記録紙Ｐは、レジストローラ１２により、所定のタイミングで、中間転写ベルト６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、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像は、記録紙Ｐ上に一括転写される。１４は、二次転写ローラ対向ローラである。

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、クリーニングブレード４Ｙ〜４Ｋ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。

記録紙Ｐ上に二次転写されたフルカラートナー像は、定着手段としての加熱装置Ｆを通過することで、記録紙Ｐ上に溶融定着され、画像形成装置の出力画像となる。以下、加熱装置Ｆについて詳細に説明する。

図３は本実施例に係る加熱装置Ｆの概略断面図である。本実施例に係る加熱装置Ｆは、フィルム加熱方式の加熱装置であり、また、加圧用回転体駆動方式（テンションレスタイプ）の加熱装置である。

図３において、２０は加熱部材としての定着ベルトである。定着ベルト２０は外径１８ｍｍである。また、定着ベルト２０は、厚さ３０μｍのＳＵＳで形成したベルト上に、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、さらにその上に、離型性層として厚さ３０μｍのＰＦＡ樹脂チューブを被覆してなる。シリコーンゴム層には、極力熱伝導率の高い材質を用い、定着ベルト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定着ベルト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る。加圧ローラ２１は外径２０ｍｍである。また、加圧ローラ２１は、ステンレス製の外径１４ｍｍの芯金に、射出成形により厚み約３ｍｍのシリコーンゴム層を形成し、その上に厚み約４０μｍのＰＦＡ樹脂チューブを被覆してなる。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。また、加圧ローラ２１は、芯金の両端部を不図示の画像形成装置フレームの奥側と手前側の側板間に、回転自由に軸受保持させて配設してある。

２２は加熱体保持部材としてのヒータホルダであり、横断面略半円弧状樋型であって耐熱性・剛性を有する。ヒータホルダ２２は、耐熱性の高い液晶ポリマー樹脂で形成し、後述する定着ヒータ２３を保持し、定着ベルト２０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。定着ベルト２０はこのヒータホルダ２２にルーズに外嵌させてある。

２３は加熱体としての定着ヒータであり、ヒータホルダ２２の下面にヒータホルダ２２の長手方向に沿って配設してある。本実施例の定着ヒータ２３は、窒化アルミの基板上に、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膜状に塗布して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である。

なお、定着ベルト２０、加圧ローラ２１、ヒータホルダ２２、定着ヒータ２３の構成は特にこれらに限定されるものではない。

加圧ローラ２１は、不図示の駆動手段により図中の矢印方向に所定の周速度で回転駆動される。それに伴って円筒状の定着ベルト２０が従動回転状態となる。また定着ヒータ２３に通電がなされ、定着ヒータ２３が昇温して所定の温度に立ち上げ温調される。この状態で、定着ベルト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を担持した記録紙Ｐが導入される。導入された記録紙Ｐは、定着ニップ部Ｎにおいて記録紙Ｐの未定着トナー像担持面側が定着ベルト２０の外面に密着し、定着ベルト２０と一緒に通紙方向に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。

この挟持搬送過程において、定着ヒータ２３の熱が定着ベルト２０を介して記録紙Ｐに付与され、記録紙Ｐ上の未定着トナー像ｔが記録紙Ｐ上に加熱・加圧されて溶融定着される。定着ニップ部Ｎを通過した記録紙Ｐは定着ベルト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。

図４を用いて、加熱装置Ｆの温度制御系について説明する。定着ヒータ２３には、温度検知素子としてのサーミスタ２４が接触配置されている。このサーミスタ２４は、図４に示すようにＡ／Ｄ変換器２６を介して制御手段としてのＣＰＵ２５に接続されている。さらにＣＰＵ２５は、トライアック２７を介して定着ヒータ２３への通電を制御するようになっている。この通電制御は、例えばＡＣ電圧を位相制御または波数制御することにより行われる。すなわち、ＣＰＵ２５は、サーミスタ２４から出力されＡ／Ｄ変換器２６でＡ／Ｄ変換された加圧ローラ２１及び加熱体２３の温度情報信号を基に、トライアック２７により定着ヒータ２３への通電を制御するように設定されている。

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、加圧ローラ２１から記録紙Ｐへの熱の供給不足を補うために、加圧ローラ２１の回転周期に応じて温度を上昇させる制御を行っている。

しかしながら、上述したように画像形成装置のカラー化に伴い、定着ベルト２０の基材上に弾性層を設けたために、その分熱伝導率が下がってしまい、加圧ローラ同様に蓄熱効果が生まれてしまう。これにより、定着ベルト２０から記録紙Ｐに対しての熱の供給が大きく不足してしまい、その結果、加圧ローラ周期のみならず定着ベルト周期でも、熱の供給不足による光沢ムラが発生してしまうことがあった。以下に詳細を述べる。

図５に、連続通紙時における加圧ローラ２１と定着ベルト２０の温度推移を示す。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、定着ベルト温度は、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、温調温度をプリント枚数に応じて下げているためである。

図６に、記録紙中における定着ベルト２０と加圧ローラ２１の温度推移を示す。加圧ローラ２１の温度変化は、プリント６０枚目まではΔ１５℃と大きく、加圧ローラ温度が飽和する６１枚目以降は、比較的熱容量が大きいため（本実施例では、２０４Ｊ／Ｋ）、Δ５℃と小さくなる。一方、定着ベルトの温度変化は、熱容量が小さいため（本実施例では、２８．５Ｊ／Ｋ）、プリント枚数に寄らずΔ１０℃となっている。

つまり、上述した加圧ローラ周期の光沢ムラは、加圧ローラ温度が飽和温度に達する前で顕著に発生し、飽和後はほとんど発生しない。逆に、加圧ローラ温度の飽和後は、加圧ローラ２１に比べて熱容量の小さな定着ベルト周期の光沢ムラが顕著に目立つようになってしまう。

本実施例に係る加熱装置では、上述した認識に基づき、温調温度切り替え周期をプリント枚数に応じて変更する温度制御を行うことにより、上記光沢ムラを防止するように構成した。

以下、本実施例における温度制御について、表１及び図７を参照して説明する。

表１は、本実施例における、プリント枚数に応じた記録紙中の温調温度の切り替え周期を示している。なお、表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。

表１において、加圧ローラ温度が飽和していない、つまり、加圧ローラ２１から記録紙Ｐへの熱の供給不足が大きい１〜６０枚目までは、記録紙中の温調温度を紙先端から後端にかけて、加圧ローラ周期（６２．８ｍｍ）で上げるように制御する。そして、加圧ローラ温度が飽和し始める６１枚目以降は、定着ベルト周期（５６．５ｍｍ）で温調温度を上げるように制御する。

＜実験例＞
以下、本実施例の構成の加熱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加熱装置は、プリント枚数によらず常に加圧ローラ周期（６２．８ｍｍ）で記録紙中の温調温度を切り替える制御を行うものである。上記２種類の制御の加熱装置について、コールド状態から連続通紙した際の、光沢ムラレベルを比較した。図７に実験結果を示す。

プリント枚数が１〜６０枚の時は、共に加圧ローラ周期で温調温度を切り替えているため、定着ベルト周期の光沢ムラが発生する。加圧ローラ温度が飽和する６１枚目以降は、比較例の方は定着ベルト周期の光沢ムラが発生してしまう。一方、本実施例の方は定着ベルト周期で温調温度を切り替えているため、定着ベルト周期の光沢ムラは発生しない。また、加圧ローラ周期の光沢ムラについては、定着ベルト２０に比べて熱容量が大きく、かつ加圧ローラ温度が飽和しているため、ほとんど発生しない。

本実施例の大きな特徴は、上述した認識に基づき、温調温度切り替え周期をプリント枚数に応じて変更する温度制御を行うことである。これにより、光沢ムラを抑制・防止し、連続プリントにおける画像品位の悪化を防止した定着装置及び画像形成装置を提供できるようになる。

実施例１では、温調温度切り替え周期をプリント枚数に応じて変更する温度制御を行うことにより、光沢ムラの発生を抑制・防止した。しかしながら、加圧ローラ温度が飽和する前、つまり連続プリント前半時には、依然として定着ベルト周期の光沢ムラが発生してしまう。

図８に上記光沢ムラを示す。記録紙先端（１周目）は熱容量の少ない定着ベルト周期の光沢ムラが顕著に表れ、紙後端にかけて、定着ベルト２０に比べて熱容量の大きな加圧ローラ周期の光沢ムラが顕著に出る傾向にある。

本実施例においては、温調温度の切り替え周期を記録紙中で変更することにより、上記光沢ムラを防止することである。

以下、本実施例における温度制御について、図１、表２、図９を参照して説明する。なお、本実施例については、実施例１と異なる点についてのみ説明し、実施例１と同一の構成については同一の符号を付し、説明は省略する。

図１は、本実施例における１枚の記録紙中における温調温度の切り替え周期を示す図である。なお、図１中、縦軸は温調温度を示し、横軸は温調温度の切り替え周期を示している。

本実施例では、記録紙中の温調温度切り替え周期を上述した光沢ムラに対応させて、１周目は、定着ベルト周期（５６．５ｍｍ）、それ以降は、加圧ローラ周期（６２．８ｍｍ）としている。ただし、２周目については、記録紙先端から換算した周期が、定着ベルト２０と加圧ローラ２１とで異なるため、加圧ローラ２周分から定着ベルト１周分を引いた周期となるようにしている。なお、プリント枚数に応じた制御については、表２に示されるように、連続プリント枚数１〜６０枚目までは上述した切り替え周期を適用し、６１枚目以降は、実施例１に記載の通り、定着ベルト周期としている。

＜実験例＞
以下、本実施例に係る加熱装置と従来の加熱装置との比較実験の結果を述べる。比較例として用いた加熱装置は、実施例１の温度制御を行う加熱装置及び、プリント枚数に寄らず、常に加圧ローラ周期（６２．８ｍｍ）で記録紙中の温調温度を切り替える制御を行う加熱装置を用いた。この３種類の制御の加熱装置について、コールド状態から連続通紙した際の、光沢ムラレベルを比較した。図９に実験結果を示す。

比較例及び実施例１の構成については、実施例１にて記載のように、プリント枚数が１〜６０枚の時は定着ベルト周期の光沢ムラが発生する。しかし、実施例１では連続プリント後半（６１枚目以降）は、定着ベルト周期で温調温度を切り替えている。そのため、実施例１では定着ベルト周期の光沢ムラは発生しない。一方、本実施例の温度制御の加熱装置では、記録紙中における温調温度の切り替え周期を変更しているため、プリント枚数に寄らず、光沢ムラは発生しない。これにより、定着ベルト周期で発生していた光沢ムラを抑制することができる。

本実施例の大きな特徴は、上述した認識に基づき、温調温度切り替え周期を１枚の記録紙中で変更する温度制御を行うことである。これにより、光沢ムラを抑制・防止し、連続プリントにおける画像品位の悪化を防止した定着装置及び画像形成装置を提供できるようになる。

なお、実施例１及び２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及び２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２４で定着ヒータ２３の温度を検知し、その検知結果に応じて、温調温度の切り替え周期を変更する。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、実施例１及び２における定着ベルト２０及び加圧ローラ２１の熱容量は、それぞれ２８．５Ｊ／Ｋ、２０４Ｊ／Ｋと規定したが、特にこれに限定されるものではない。例えば熱容量が１０Ｊ／Ｋ（蓄熱効果がある位の熱容量）以上であれば、同様の効果を得ることができる。

また、実施例１及び２に係る画像形成装置のプロセススピードは、９０ｍｍ／ｓｅｃと規定したが、特にこれに限定されるものではなく、プロセススピードが２５ｍｍ／ｓｅｃ以上のものにおいても同様の効果を得ることができる。特に、プロセススピードが速いほど熱伝達が遅れるため、本発明の効果は大きくなる。

また、実施例１及び２では、フルカラー画像形成装置を例に説明したが、特に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よい。該画像形成装置における加熱装置に本発明を適用しても同様の効果を得ることができる。

また、実施例１及び２では、フィルム加熱方式の加熱装置を例に説明したが、特にこれに限定されるものではない。例えば、電磁誘導加熱方式の加熱装置や熱容量の小さな薄肉タイプのローラ方式の加熱定着装置であってもよく、該加熱装置に本発明を適用しても同様の効果を得ることができる。

また実施例１及び２では、画像形成装置としてプリンターを例に説明したが、特に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、あるいはこれらの機能を組み合わせた複合機等の画像形成装置、転写材担持体を使用し、該転写材担持体に担持された転写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よい。該画像形成装置における加熱装置に本発明を適用しても同様の効果を得ることができる。

実施例２における温調温度の切り替え周期を示す図実施例１及び２に係る画像形成装置の概略断面図従来例及び、実施例１及び２に係る加熱装置の概略断面図加熱装置の温度制御系を示すブロック図実施例１における定着ベルトと加圧ローラの温度推移を示す図実施例１における定着ベルトと加圧ローラの温度推移を示す図実施例１と比較例との実験結果を示す図記録紙中の光沢ムラを説明する図実施例２と比較例との実験結果を示す図

符号の説明

２０定着ベルト（加熱部材に対応）
２１加圧ローラ（加圧部材に対応）
２３定着ヒータ（加熱体に対応）
２４サーミスタ（温度検知素子に対応）
２５ＣＰＵ（制御手段に対応）
Ｎ定着ニップ部
Ｐ記録紙（転写材、被加熱材に対応）

Claims

筒状の定着ベルトと、前記定着ベルトの内面に接触するヒータと、前記定着ベルトを介して前記ヒータと共に定着ニップ部を形成する加圧ローラと、前記ヒータの温度を検知する温度検知素子と、前記温度検知素子の検知温度が設定温度を維持するように前記ヒータへ供給する電力を制御する制御手段と、を有し、前記定着ニップ部でトナー像を担持する記録紙を挟持搬送しつつ記録紙上にトナー像を加熱定着する定着装置において、
前記制御手段は、一枚の記録紙が前記定着ニップ部を移動する期間内で前記設定温度を前記加圧ローラの周長を周期として徐々に上昇させる第１の制御と、一枚の記録紙が前記定着ニップ部を移動する期間内で前記設定温度を前記定着ベルトの周長を周期として徐々に上昇させる第２の制御と、を設定可能であり、前記第２の制御は前記第１の制御を設定する時よりも前記加圧ローラが昇温している時に設定されることを特徴とする定着装置。
複数枚の記録紙を連続して定着処理する際、前記第２の制御は前記第１の制御を設定する期間よりも処理枚数が多い期間で設定されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
前記第１の制御は、記録紙が前記定着ニップ部を前記定着ベルト一周分通過した後に開始されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。