JP4056853B2

JP4056853B2 - 加熱定着装置

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Publication number: JP4056853B2
Application number: JP2002319472A
Authority: JP
Inventors: 啓一瀬谷; 純由良; 貴史藤田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-11-01
Filing date: 2002-11-01
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2022-11-01
Also published as: JP2004151626A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機、ファクシミリ、プリンタなどの電子写真プロセスを利用した装置に使用される加熱定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図１３に示すにような概略構成の加熱定着装置（以下、第１の加熱定着装置という。）が知られている。図１３に示す第１の加熱定着装置では、画像形成ユニット１０１によって中間転写体１０２上に形成されたトナー像１１１が二次転写部材１０３、１０４によって記録媒体１１２に転写され、熱源１０６を有する加熱部材１０５と加圧部材１０７（以下、加熱部材１０５と加圧部材１０７とを合わせたものを定着部材という）によって狭持搬送されて定着されるようになっている。定着部材（１０５、１０７）の狭持部分をニップという。
【０００３】
しかし、このような従来の第１の加熱定着装置では、定着部材（１０５、１０７）によって記録媒体１１２にトナー像１１１を加熱して定着する処理が同時に行われ、かつ短時間で両者を加熱せざるを得ないため、温度制御が難しいこと、加熱部材１０５を過剰に熱することにより省エネルギーに反すること、いわゆる、オフセットが発生すること等の問題が知られていた。
【０００４】
かかる問題を緩和すべく、図１４に示すような概略構成の加熱定着装置（以下、第２の加熱定着装置という。）が開発された（例えば、特許文献１、２参照。）。図１４に示す第２の加熱定着装置では、画像形成ユニット１０１によって中間転写体１０２上に形成されたトナー像１１１が加熱部材１０５によって加熱された後、記録媒体１１２と共に定着部材（１０５、１０７）によって狭持搬送されて転写定着されるようになっている。
【０００５】
ここで、ニップでの熱移動には、加熱部材１０５側に接するトナー表面の温度とトナー像１１１と接する記録媒体１１２表面の温度が大きく影響することが知られている。トナー表面の温度は光沢などの画質に影響し、記録媒体１１２表面の温度は記録媒体１１２との密着性に大きく影響する。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−６３１２１号公報
【特許文献２】
特開２００２−３１１６５７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の第２の加熱定着装置では、これらの表面温度をモニターしてニップ位置での適切な温度制御を行うことがなされず、加熱部材を過剰に熱することがなされていたため、省エネルギーが図られず、高速で多数枚の画像を形成する際に加熱電力が不足し、像担持体にトナーが固着し、画像形成装置出口で記録媒体同士が接着するなどという問題があった。
【０００８】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、未定着やオフセット等の画像劣化を防止し、かつ、二次転写定着部材のさらなる低温化を可能とし、中間転写体の温度上昇の防止、ひいては省エネルギーを実現できる加熱定着装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以上の点を考慮して、請求項１に係る発明は、トナーによって構成された未定着画像を、中間転写体を介して所定の記録媒体に転写定着するための部材であって、前記未定着画像を加熱する第１の加熱部材および、前記第１の加熱部材との間に前記未定着画像と前記記録媒体を狭持搬送するための第１の加圧部材からなる転写定着部材と、前記第１の加熱部材の表面温度を測定する転写定着部材表面温度センサと、前記記録媒体を表面側から加熱する第２の加熱部材と、前記第２の加熱部材との間に前記記録媒体を狭持搬送するための第２の加圧部材と、前記第２の加熱部材と前記定着部材における前記未定着画像および前記記録媒体を狭持する部分であるニップ位置との中間において前記記録媒体の表面温度を測定する記録媒体表面温度センサと、前記第１の加熱部材と前記第２の加熱部材との温度制御を行う温度制御部とを備え、前記温度制御部は、前記記録媒体表面温度センサ位置での前記記録媒体の表面温度が、前記定着部材における前記未定着画像および前記記録媒体を狭持する部分であるニップ位置での前記記録媒体の表面温度の定着下限目標値より高くなるように前記第２の加熱部材の温度制御を行う加熱定着装置において、前記温度制御部は、前記記録媒体表面温度センサの位置から前記ニップ位置までの前記記録媒体の搬送によって生じる際に前記記録媒体の表面温度が目標温度まで降下する温度降下相当分の情報を、記録媒体の種類と対応させてあらかじめ記憶しており、前記目標温度が記憶された前記種類の何れでも同じであり、前記温度制御部は、搬送される前記記録媒体の種類に対応した前記温度降下相当分の情報の温度と前記目標温度とを加えた温度になるよう前記第２の加熱部材に前記記録媒体の表面を加熱させる構成を有している。
この構成により、第２の加熱部材を設けて記録媒体を加熱すると共に、温度センサを設けて第１の加熱部材の表面温度と記録媒体の表面温度とを検知し、記録媒体表面温度センサ位置での記録媒体の表面温度がニップ位置での記録媒体の表面温度より高くなるように温度制御するため、未定着やオフセット等の画像劣化を防止し、かつ、二次転写定着部材のさらなる低温化を可能とし、中間転写体の温度上昇の防止、ひいては省エネルギーを可能とする加熱定着装置を実現することができる。
【００１４】
また、請求項２に係る発明は、請求項１において、前記温度制御部が、前記記録媒体表面温度センサの位置から前記ニップ位置までの前記記録媒体の搬送によって生じる前記温度降下相当分の情報を、記録媒体の厚さと対応させてあらかじめ記憶し、前記あらかじめ記憶している温度降下相当分の情報に基づいて前記記録媒体の厚さに応じた前記温度制御を行う構成を有している。
この構成により、記録媒体の厚さに応じた温度降下相当分に基づいて温度制御を行うため、記録媒体の厚さに応じたよりきめ細やかな温度制御が可能となり、転写定着性能を維持したまま一層の省エネルギーを可能とする加熱定着装置を実現することができる。
【００１５】
また、請求項３に係る発明は、請求項１において、前記温度制御部は、前記記録媒体表面温度センサの位置から前記ニップ位置までの前記記録媒体の搬送によって生じる前記温度降下相当分の情報を、記録媒体の搬送速度と対応させてあらかじめ記憶し、前記あらかじめ記憶している温度降下相当分の情報に基づいて前記記録媒体の搬送速度に応じた前記温度制御を行う構成を有している。
この構成により、記録媒体の搬送速度に応じた温度降下相当分に基づいて温度制御を行うため、記録媒体の搬送速度に応じたよりきめ細やかな温度制御が可能となり、転写定着性能を維持したまま一層の省エネルギーを可能とする加熱定着装置を実現することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る加熱定着装置の概略のブロック構成を示す図である。図１において、加熱定着装置は、画像形成ユニット１によって中間転写体２上に形成されたトナー像１１を加熱する第１の加熱部材３、このトナー像１１を転写定着する記録媒体１２を加熱するための第２の加熱部材６、記録媒体１２を第２の加熱部材６とで狭持搬送するための第２の加圧部材８、記録媒体１２を第１の加熱部材３とで狭持搬送してトナー像１１を転写定着させるための第１の加圧部材５、第１の加熱部材３の表面温度を計測するための転写定着部材表面温度センサ２１、記録媒体１２の表面温度を計測するための記録媒体表面温度センサ２２、および温度制御部９を含むように構成される。
【００１７】
ここで、第１の加熱部材３は内部に第１の熱源４を有し、第１の熱源４には、温度制御部９によって制御された電力が供給され、供給された電力に応じて第１の加熱部材３の加熱冷却が行われるようになっている。同様に、第２の加熱部材６も第２の熱源７を有し、第２の熱源７に供給された電力に応じて加熱冷却が行われるようになっている。ここで、第１、第２の熱源４、７についての技術は、公知であり、その説明を省略する。以下、第１の加熱部材３と第１の加圧部材５とを一括してを転写定着部材という。
【００１８】
また、転写定着部材表面温度センサ２１が検知する第１の加熱部材３の表面温度（以下、第１加熱部材表面温度という。）をＴｔ、記録媒体表面温度センサ２２が検知する記録媒体１２の表面温度をＴｓ（以下、記録媒体表面温度という。）とする。ここで、第１の加熱部材３の熱容量はトナー像１１の熱容量より十分大きく、かつ、トナー像１１の加熱時間も十分とれるため、第１の加熱部材３の表面温度とトナー像１１の表面温度はほぼ等しいものとみなせる。そのため、以下では、トナー像１１の表面温度もＴｔとする。
【００１９】
また、定着ニップ入口における記録媒体１２の表面温度（以下、ニップ入口表面温度という。）をＴｐとする。ここで、プロセス条件である、トナー種類、紙種類、ニップ時間、転写定着部材材料等を変えて実験を行った結果、定着下限となる第１加熱部材表面温度Ｔｔとニップ入口表面温度Ｔｐとの関係は、いずれも図３に示すグラフのように、１次式（Ｔｔ＝αＴｐ＋β）で近似できることがわかった。ただし、α、βはプロセス条件によって決まる定数である。
【００２０】
本発明は、上記の実験結果を元に、トナー像１１の表面温度や記録媒体表面温度が不必要に高い温度に設定されるのを極力回避しようとするものである。不必要に高い温度に設定されるのを回避するために、上記の１次式（Ｔｔ＝αＴｐ＋β、αおよびβは定数。）に基づいて第１の加熱部材３と第２の加熱部材６の温度を温度制御部９によって制御するものである。
【００２１】
ここで、記録媒体表面温度センサ２２が定着ニップ入口まで離れていることから、その間の移動に伴って記録媒体表面温度降下Ｔｄが発生する。本発明は、温度制御部９がその間の温度降下を考慮して第２の加熱部材６の温度制御を行うものである。なお、記録媒体表面温度降下Ｔｄは、降下時間、記録媒体の厚さ、記録媒体の材料定数によって概ね定まる物理量である。
【００２２】
ニップ入口表面温度Ｔｐも第１加熱部材表面温度Ｔｔの目標値が決まれば定まる温度であり、本発明の第１の実施の形態では、Ｔｐ≦Ｔｓ−Ｔｄ≦Ｔｐ＋３０℃の関係が成り立つようにニップ入口表面温度Ｔｐおよび第１加熱部材表面温度Ｔｔを制御するものである。ここで、上記の関係式中の３０℃という温度は、プロセス構成要素のばらつきを考慮したものである。そして、既に行った試験では、３０℃の温度幅を持たせることによって印刷物中の画像についての不具合は生じていなかった。
【００２３】
図８は、本発明の第１の実施の形態に係る加熱定着装置における温度制御動作を説明するためのフローチャートである。まず、温度制御部９に設定しようとするニップ入口表面温度Ｔｐを決定させ（Ｓ８１０）、記録媒体表面温度センサ２２が定着ニップ入口までの移動に伴って発生する記録媒体表面温度降下Ｔｄを温度制御部９に設定させる（Ｓ８２０）。次に、記録媒体表面温度センサ２２を用いて記録媒体表面温度Ｔｓを計測し（Ｓ８３０）、換算温度Ｔｆ１（＝Ｔｓ−Ｔｄ）を算出する（Ｓ８４０）。換算温度Ｔｆ１が算出されたら、換算温度Ｔｆ１がニップ入口表面温度Ｔｐ以上か否かを判断し（Ｓ８５０）、換算温度Ｔｆ１がニップ入口表面温度Ｔｐ未満と判断された場合は、第２の熱源７に供給される電力を増加させ、記録媒体１２の温度を上昇させる（Ｓ８５１）。一方、換算温度Ｔｆ１がニップ入口表面温度Ｔｐ以上と判断された場合は、換算温度Ｔｆ１がニップ入口表面温度Ｔｐ＋３０℃以下か否かを判断し（Ｓ８５２）、換算温度Ｔｆ１がニップ入口表面温度Ｔｐ＋３０℃を超えると判断した場合、第２の熱源７に供給される電力を減少させて記録媒体１２の温度を降下させる（Ｓ８５３）。換算温度Ｔｆ１がニップ入口表面温度Ｔｐ＋３０℃以内と判断した場合、処理は終了する。なお、上記のステップＳ８３０以降の各ステップでの処理は、転写定着を行う期間、繰り返されることになる。
【００２４】
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態に係る装置は、第２の加熱部材を設けて記録媒体を加熱すると共に、温度センサを設けて第１の加熱部材の表面温度と記録媒体の表面温度とを検知して温度制御を行うため、未定着やオフセット等の画像劣化を防止し、かつ、二次転写定着部材のさらなる低温化を可能とし、中間転写体の温度上昇の防止、ひいては省エネルギーを実現できる。
【００２５】
なお、上記では、加熱定着装置の第２の加熱部材６が記録媒体１２と接触する場合について説明したが、第２の加圧部材８を搬送部材等とするとともに加熱部材６を図２に示すように熱源３０のみとすることにより、非接触で加熱することも可能であり、上記と同様の効果を得ることができる。
【００２６】
（第２の実施の形態）
図９は、本発明の第２の実施の形態に係る温度制御動作を説明するためのフローチャートである。ここで、本発明の第２の実施の形態における温度制御対象の加熱定着装置は、本発明の第１の実施の形態に係る加熱定着装置と同じである。なお、本発明の第１の実施の形態に係る温度制御処理と同一の処理を行うステップについては、同一の番号を付し、その説明を省略する。
【００２７】
本発明の第１の実施の形態では、Ｔｐ≦Ｔｓ−Ｔｄ≦Ｔｐ＋３０℃の関係が成り立つように温度制御を行った。図３に示す条件を満たすのに、Ｔｔ≦ｃ・Ｔｓ−ｃ・Ｔｄ＋ｄ≦Ｔｔ＋３０℃の関係が成り立つようにするものでも良い。ただし、ｃ、ｄは、定数である。本発明の第２の実施の形態に係る温度制御方法では、Ｔｔ≦ｃ・Ｔｓ−ｃ・Ｔｄ＋ｄ≦Ｔｔ＋３０℃の関係が成り立つように温度制御を行い、所定の効果を得ようとするものである。また、上記の関係式中の３０℃という温度は、本発明の第１の実施の形態と同様に、プロセス構成要素のばらつきを考慮したものである。そして、既に行った試験では、３０℃の温度幅を持たせることによって印刷物中の画像に付いての不具合は生じていなかった。
【００２８】
まず、温度制御部９に設定しようとする第１加熱部材表面温度Ｔｔを決定させ（Ｓ９１０）、記録媒体表面温度センサ２２が定着ニップ入口までの移動に伴って発生する記録媒体表面温度降下Ｔｄを温度制御部９に設定させる（Ｓ８２０）。次に、記録媒体表面温度センサ２２を用いて記録媒体表面温度Ｔｓを計測し（Ｓ８３０）、換算温度Ｔｆ２（＝ｃ・Ｔｓ−ｃ・Ｔｄ＋ｄ）を算出する（Ｓ９４０）。換算温度Ｔｆ２が算出されたら、換算温度Ｔｆ２が第１加熱部材表面温度Ｔｔ以上か否かを判断し（Ｓ９５０）、換算温度Ｔｆ２が第１加熱部材表面温度Ｔｔ未満と判断された場合は、第２の熱源７に供給される電力を増加させ、記録媒体１２の温度を上昇させる（Ｓ９５１）。一方、換算温度Ｔｆ２が第１加熱部材表面温度Ｔｔ以上と判断された場合は、換算温度Ｔｆ２が第１加熱部材表面温度Ｔｔ＋３０℃以下か否かを判断し（Ｓ９５２）、換算温度Ｔｆ２が第１加熱部材表面温度Ｔｔ＋３０℃を超えると判断した場合、第２の熱源７に供給される電力を減少させて記録媒体１２の温度を降下させる（Ｓ９５３）。換算温度Ｔｆ２が第１加熱部材表面温度Ｔｔ＋３０℃以内と判断した場合、処理は終了する。なお、上記のステップＳ８３０、ステップＳ９４０〜Ｓ９５３での処理は、転写定着を行う期間、繰り返されることになる。
【００２９】
以上説明したように、本発明の第２の実施の形態に係る装置は、第２の加熱部材を設けて記録媒体を加熱すると共に、温度センサを設けて第１の加熱部材の表面温度と記録媒体の表面温度とを検知して温度制御を行うため、未定着やオフセット等の画像劣化を防止し、かつ、二次転写定着部材のさらなる低温化を可能とし、中間転写体の温度上昇の防止、ひいては省エネルギーを実現できる。
【００３０】
（第３の実施の形態）
上記で説明したように、記録媒体表面温度降下Ｔｄは、降下時間、記録媒体の厚さ、記録媒体の材料定数等に依存して変化する。そのため、本発明の第３の実施の形態では、記録媒体１２の種類を変えて転写定着を行う場合の制御について説明する。以下では、記録媒体１２の種類が、Ａ、Ｂ、Ｃの３種類の場合について説明する。図４に、記録媒体１２の表面温度降下を測定するための装置構成を示す。図４において、第２の加熱部材６と第２の加圧部材８とで狭持搬送された記録媒体１２の表面温度は、サーモグラフカメラ４０を用いて測定される。
【００３１】
図５は、ニップ入口表面温度Ｔｐの目標値（図２では、目標温度として示す。）を６０℃とした場合の記録媒体１２表面の温度降下の様子を示す図である。図５において、横軸は記録媒体１２の搬送時間、縦軸は記録媒体表面温度Ｔｓである。また、グラフの原点はセンサ位置を表すものとし、記録媒体１２の種類Ａ、Ｂ、Ｃは、図５に紙種Ａ、紙種Ｂ、および紙種Ｃとして示す。また、図５では、記録媒体１２を紙として表す。
【００３２】
図５から、ニップ入口表面温度Ｔｐの目標温度が達成されたときの記録媒体表面温度Ｔｓの温度降下が、記録媒体１２の種類Ａについては１０℃、種類Ｂについては１３℃、種類Ｃについては１５℃であることが分かる。なお、第１加熱部材表面温度Ｔｔが変化した場合でも、記録媒体表面温度降下Ｔｄは上記のようにして求めることができ、中間点については、測定データを補間する等によって求めることができる。記録媒体１２の各種類について得られた温度降下のデータと上記本発明の第１の実施の形態に示した温度制御とを用いて、記録媒体１２に応じた温度制御を行うことができる。
【００３３】
図１０は、本発明の第３の実施の形態に係る温度制御動作を説明するためのフローチャートである。で、本発明の第３の実施の形態における温度制御対象の加熱定着装置は、本発明の第１の実施の形態に係る加熱定着装置と同じである。なお、本発明の第１の実施の形態に係る温度制御処理と同一の処理を行うステップについては、同一の番号を付し、その説明を省略する。
【００３４】
まず、温度制御部９に設定しようとするニップ入口表面温度Ｔｐを決定させ（Ｓ８１０）、記録媒体１２の種類を温度制御部９に設定させる（Ｓ１０２０）。ここで、温度制御部９には、記録媒体１２の種類と記録媒体表面温度降下Ｔｄとの上記の関係（この関係を示す表を、以下では、変換テーブルという。）が記憶されているものとする。記録媒体１２の種類が入力されたら、上記の変換テーブルに基づいて記録媒体１２の種類を記録媒体表面温度降下Ｔｄに換算し、記録媒体表面温度降下Ｔｄを温度制御部９に設定する（Ｓ１０２１）。次に、記録媒体表面温度センサ２２を用いて記録媒体表面温度Ｔｓを計測する（Ｓ８３０）ステップ以降のステップでの処理を行う。なお、上記のステップＳ８３０以降の各ステップでの処理は、温度制御を行う期間、繰り返されることになる。
【００３５】
以上説明したように、本発明の第３の実施の形態に係る装置は、あらかじめ記録媒体の種類に応じた記録媒体表面温度降下を記憶しておき、記録媒体の種類を設定させるようになっているため、記録媒体の種類を設定するだけで設定された種類の記録媒体に適した温度制御がなされ、上記の本発明の第１の実施の形態における効果と同様の効果を得ることができる。
【００３６】
なお、上記では、記録媒体表面温度降下Ｔｄのデータを実際に測定して求めたが、数値解析を行うことによっても生成できる。具体的には、以下の式（１）に示す熱伝導方程式を所定の初期条件および境界条件の下に数値演算によって解くのでも良い。
【数１】

ここで、Ｔは温度、ｔは時間、λは熱伝導率、ρは密度、cは比熱、xは距離を表す。
【００３７】
記録媒体１２の種類、Ａ、Ｂ、Ｃと周囲の空気の熱伝導率、密度、比熱を式（１）に入れて、図６に示すような初期温度を設定し、温度の立下りを数値計算によって算出すると、図７に示すような結果が得られた。これは実験で得られた結果とほぼ同等であることから、このようにして記録媒体表面温度降下Ｔｄを算出して変換テーブルを作成し、この変換テーブルを温度制御部９に記憶させておき、上記と同様の制御を行うのでも同様の効果が得られる。
【００３８】
（第４の実施の形態）
上記で説明したように、記録媒体表面温度降下Ｔｄは、降下時間、記録媒体の厚さ、記録媒体の材料定数等に依存して変化する。そのため、本発明の第４の実施の形態では、記録媒体１２の厚さを変えて転写定着を行う場合の制御について説明する。以下では、記録媒体１２の厚さが、Ｄ、Ｅ、Ｆの３種類の場合について説明する。各記録媒体１２の表面温度降下を測定するための装置構成および測定方法は、本発明の第３の実施の形態において説明した図４に示すものと同じである。
【００３９】
測定の結果、ニップ入口表面温度Ｔｐの目標温度が達成されたときの記録媒体表面温度Ｔｓの温度降下は、記録媒体１２の厚さＤについては１０℃、厚さＥについては１２℃、厚さＦについては１４℃となった。なお、第１加熱部材表面温度Ｔｔが変化した場合でも、記録媒体表面温度降下Ｔｄは上記のようにして求めることができ、中間点については、測定データを補間する等によって求めることができる。記録媒体１２の各厚さについて得られた温度降下のデータと上記本発明の第１の実施の形態に示した温度制御とを用いて、記録媒体１２に応じた温度制御を行うことができる。
【００４０】
図１１は、本発明の第４の実施の形態に係る温度制御動作を説明するためのフローチャートである。で、本発明の第４の実施の形態における温度制御対象の加熱定着装置は、本発明の第１の実施の形態に係る加熱定着装置と同じである。なお、本発明の第１の実施の形態に係る温度制御処理と同一の処理を行うステップについては、同一の番号を付し、その説明を省略する。
【００４１】
まず、温度制御部９に設定しようとするニップ入口表面温度Ｔｐを決定させ（Ｓ８１０）、記録媒体１２の厚さを温度制御部９に設定させる（Ｓ１１２０）。ここで、温度制御部９には、記録媒体１２の厚さと記録媒体表面温度降下Ｔｄとの上記の関係（この関係を示す表を、以下では、変換テーブルという。）が記憶されているものとする。記録媒体１２の厚さが入力されたら、上記の変換テーブルに基づいて記録媒体１２の厚さを記録媒体表面温度降下Ｔｄに換算し、記録媒体表面温度降下Ｔｄを温度制御部９に設定する（Ｓ１１２１）。次に、記録媒体表面温度センサ２２を用いて記録媒体表面温度Ｔｓを計測する（Ｓ８３０）ステップ以降のステップでの処理を行う。なお、上記のステップＳ８３０以降の各ステップでの処理は、温度制御を行う期間、繰り返されることになる。
【００４２】
以上説明したように、本発明の第４の実施の形態に係る装置は、あらかじめ記録媒体の厚さに応じた記録媒体表面温度降下を記憶しておき、記録媒体の厚さを設定させるようになっているため、記録媒体の厚さを設定するだけで設定された厚さの記録媒体に適した温度制御がなされ、上記の本発明の第１の実施の形態における効果と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
なお、上記では、記録媒体表面温度降下Ｔｄのデータを実際に測定して求めたが、上記本発明の第３の実施の形態において示したように数値解析を行うことによっても生成できる。このようにして記録媒体表面温度降下Ｔｄを算出して、変換テーブルを作成してもよい。この変換テーブルを温度制御部９に記憶させておき、上記と同様の制御を行うのでも同様の効果が得られる。
【００４４】
（第５の実施の形態）
上記で説明したように、記録媒体表面温度降下Ｔｄは、降下時間、記録媒体の厚さ、記録媒体の材料定数等に依存して変化する。そのため、本発明の第５の実施の形態では、降下時間すなわち定着速度（搬送速度）を変えて転写定着を行う場合の制御について説明する。以下では、定着速度（搬送速度）が、Ｇ、Ｈ、Ｉの３種類の場合について説明する。各記録媒体１２の表面温度降下を測定するための装置構成および測定方法は、本発明の第３の実施の形態において説明した図４に示すものと同じである。
【００４５】
測定の結果、ニップ入口表面温度Ｔｐの目標温度が達成されたときの記録媒体表面温度Ｔｓの温度降下は、定着速度（搬送速度）Ｇについては６℃、定着速度（搬送速度）Ｈについては１１℃、定着速度（搬送速度）Ｉについては１６℃となった。なお、第１加熱部材表面温度Ｔｔが変化した場合でも、記録媒体表面温度降下Ｔｄは上記のようにして求めることができ、中間点については、測定データを補間する等によって求めることができる。定着速度（搬送速度）について得られた温度降下のデータと上記本発明の第１の実施の形態に示した温度制御とを用いて、記録媒体１２に応じた温度制御を行うことができる。
【００４６】
図１２は、本発明の第５の実施の形態に係る温度制御動作を説明するためのフローチャートである。本発明の第５の実施の形態における温度制御対象の加熱定着装置は、本発明の第１の実施の形態に係る加熱定着装置と同じである。なお、本発明の第１の実施の形態に係る温度制御処理と同一の処理を行うステップについては、同一の番号を付し、その説明を省略する。
【００４７】
まず、温度制御部９に設定しようとするニップ入口表面温度Ｔｐを決定させ（Ｓ８１０）、定着速度（搬送速度）を温度制御部９に設定させる（Ｓ１２２０）。ここで、温度制御部９には、定着速度（搬送速度）と記録媒体表面温度降下Ｔｄとの上記の関係（この関係を示す表を、以下では、変換テーブルという。）が記憶されているものとする。定着速度（搬送速度）が入力されたら、上記の変換テーブルに基づいて定着速度（搬送速度）を記録媒体表面温度降下Ｔｄに換算し、記録媒体表面温度降下Ｔｄを温度制御部９に設定する（Ｓ１２２１）。次に、記録媒体表面温度センサ２２を用いて記録媒体表面温度Ｔｓを計測する（Ｓ８３０）処理以降の処理を行う。なお、上記のステップＳ８３０以降の各ステップでの処理は、転写定着を行う期間、繰り返されることになる。
【００４８】
以上説明したように、本発明の第５の実施の形態に係る装置は、あらかじめ定着速度（搬送速度）に応じた記録媒体表面温度降下を記憶しておき、定着速度（搬送速度）を設定させるようになっているため、定着速度（搬送速度）を設定するだけで設定された定着速度（搬送速度）に適した温度制御がなされ、上記の本発明の第１の実施の形態における効果と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
なお、上記では、記録媒体表面温度降下Ｔｄのデータを実際に測定して求めたが、上記本発明の第３の実施の形態において示したように数値解析を行うことによっても生成できる。このようにして記録媒体表面温度降下Ｔｄを算出して、変換テーブルを作成してもよい。この変換テーブルを温度制御部９に記憶させておき、上記と同様の制御を行うのでも同様の効果が得られる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、未定着やオフセット等の画像劣化を防止し、かつ、二次転写定着部材のさらなる低温化を可能とし、中間転写体の温度上昇の防止、ひいては省エネルギーを実現できる加熱定着装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る加熱定着装置の概念的な一構成例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る加熱定着装置の概念的な一構成例を示す図である。
【図３】本発明の、定着下限となる第１加熱部材表面温度Ｔｔとニップ入口表面温度Ｔｐとの関係を説明するための図である。
【図４】記録媒体の表面温度降下を測定するための装置構成を示す図である。
【図５】ニップ入口表面温度Ｔｐの目標値を６０℃とした場合の記録媒体表面の温度降下（実測）の様子を示す図である。
【図６】熱伝導方程式を解く際に用いた初期値を示す図である。
【図７】ニップ入口表面温度Ｔｐの目標値を６０℃とした場合の記録媒体表面の温度降下（計算）の様子を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る加熱定着装置における温度制御動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る温度制御動作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る温度制御動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】本発明の第４の実施の形態に係る温度制御動作を説明するためのフローチャートである。
【図１２】本発明の第５の実施の形態に係る温度制御動作を説明するためのフローチャートである。
【図１３】従来の加熱定着装置の概念的な一構成例を示す図である。
【図１４】従来の加熱定着装置の概念的な一構成例を示す図である。
【符号の説明】
１、１０１画像形成ユニット
２、１０２中間転写体
３、６、１０５加熱部材
４、７、３０、１０６熱源
５、８、１０７加圧部材
９温度制御部
１１、１１１トナー像
１２、１１２記録媒体
２１転写定着部材表面温度センサ
２２記録媒体表面温度センサ
４０サーモグラフカメラ
１０３、１０４二次転写部材

Claims

トナーによって構成された未定着画像を、中間転写体を介して所定の記録媒体に転写定着するための部材であって、
前記未定着画像を加熱する第１の加熱部材および、前記第１の加熱部材との間に前記未定着画像と前記記録媒体を狭持搬送するための第１の加圧部材からなる転写定着部材と、
前記第１の加熱部材の表面温度を測定する転写定着部材表面温度センサと、
前記記録媒体を表面側から加熱する第２の加熱部材と、
前記第２の加熱部材との間に前記記録媒体を狭持搬送するための第２の加圧部材と、
前記第２の加熱部材と前記定着部材における前記未定着画像および前記記録媒体を狭持する部分であるニップ位置との中間において前記記録媒体の表面温度を測定する記録媒体表面温度センサと、
前記第１の加熱部材と前記第２の加熱部材との温度制御を行う温度制御部とを備え、
前記温度制御部は、前記記録媒体表面温度センサ位置での前記記録媒体の表面温度が、前記定着部材における前記未定着画像および前記記録媒体を狭持する部分であるニップ位置での前記記録媒体の表面温度の定着下限目標値より高くなるように前記第２の加熱部材の温度制御を行う加熱定着装置において、
前記温度制御部は、前記記録媒体表面温度センサの位置から前記ニップ位置までの前記記録媒体の搬送によって生じる際に前記記録媒体の表面温度が目標温度まで降下する温度降下相当分の情報を、記録媒体の種類と対応させてあらかじめ記憶しており、前記目標温度が記憶された前記種類の何れでも同じであり、
前記温度制御部は、搬送される前記記録媒体の種類に対応した前記温度降下相当分の情報の温度と前記目標温度とを加えた温度になるよう前記第２の加熱部材に前記記録媒体の表面を加熱させることを特徴とする加熱定着装置。
前記温度制御部は、前記記録媒体表面温度センサの位置から前記ニップ位置までの前記記録媒体の搬送によって生じる前記温度降下相当分の情報を、記録媒体の厚さと対応させてあらかじめ記憶し、前記あらかじめ記憶している温度降下相当分の情報に基づいて前記記録媒体の厚さに応じた前記温度制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の加熱定着装置。
前記温度制御部は、前記記録媒体表面温度センサの位置から前記ニップ位置までの前記記録媒体の搬送によって生じる前記温度降下相当分の情報を、記録媒体の搬送速度と対応させてあらかじめ記憶し、前記あらかじめ記憶している温度降下相当分の情報に基づいて前記記録媒体の搬送速度に応じた前記温度制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の加熱定着装置。
請求項１から請求項３までの何れかに記載の加熱定着装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。