JP2006337954A - 画像形成装置及びその定着部材の温度制御方法 - Google Patents

Abstract

【目的】 画像形成装置の定着部材において用紙と接触しない部分の熔解を防ぐ。
【構成】 定着部材である定着ベルトに接触して加熱する加熱ローラ５２と、この加熱ローラ５２を誘導加熱する複数の誘導コイル７１，７２，７３と、これら誘導コイル７１，７２，７３のそれぞれの通電状態を制御するスイッチ７４，７５，７６とを有し、用紙の幅方向の長さを検出して定着ベルトにおける用紙と接触する領域と接触しないと判断し、用紙と接触する領域ではトナーの定着に必要な定着温度以上となるよう加熱し、用紙と接触しない領域ではトナー定着温度より低くなるように複数の誘導コイル７１，７２，７３のそれぞれの通電状態を制御する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、用紙に転写されたトナー画像を加熱定着する定着部材を有する定着装置を備えた複写機、ファクシミリ装置、プリンタ等の画像形成装置及びその定着部材の温度制御方法に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、用紙上に転写されたトナー画像を定着装置によって加熱定着させる。この定着装置は、定着ローラや定着ベルトなどの定着部材を有し、それを加熱部材によって加熱し、その加熱により高温になった定着部材で用紙とトナーを加圧しながら加熱する。
そして、例えば特許文献１に記載されているように、誘導加熱により定着部材を加熱する誘導加熱装置と、それを電子写真の定着装置に利用した画像処理装置が知られている。
特開２００２−３４２４１号公報

近年では、定着ローラのウォームアップ時間を短くするため定着ローラが薄肉になって熱伝達効率が向上してきている。しかし、誘導コイルが定着ローラの全領域に渡って均一に加熱する構成は従来のままであり、定着ローラの全領域を通らないような幅の小さい用紙が搬送されてそのトナーを定着する場合には、定着ローラの両端部付近の領域は用紙と接触しないため、用紙に接触する領域と比較して高温になり、その高温になった定着ローラの表面が熔解してしまう恐れがあった。

この発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、定着装置の定着部材における用紙と接触しない部分が高温になり過ぎて熔解するのを防ぐことを目的とする。

この発明は、トナーが付着した用紙が搬送されてそのトナーを定着する定着装置と、その定着装置の定着部材に接触してその定着部材を加熱する加熱部材と、その加熱部材を誘導加熱する複数の誘導コイルとを備えた画像形成装置において、上記の目的を達成するため、上記用紙の搬送方向と直交する方向の幅を検出する用紙幅検出手段と、その用紙幅検出手段の検出結果から上記定着部材が用紙と接触する領域と接触しない領域を判別し、該定着部材の用紙と接触する領域はトナーの定着に必要な定着温度以上になるよう加熱し、該定着部材の用紙と接触しない領域は上記定着温度より低くなるように、上記複数の誘導コイルの各通電状態を制御する通電制御手段とを設けたものである。

この画像形成装置において、上記通電制御手段は、上記定着部材の用紙と接触しない領域に対応する誘導コイルの通電を停止するようにしてもよい。
あるいは、上記通電制御手段は、上記定着部材の用紙と接触しない領域に対応する誘導コイルの通電電流を、該定着部材の用紙と接触する領域に対応する誘導コイルの通電電流より小さくするようにしてもよい。
さらに、上記定着部材の用紙が接触する領域の温度を検出する温度センサを設け、上記通電制御手段は、上記定着部材の用紙と接触する領域に対して設定した目標温度と、上記温度センサによる検出温度とに応じて上記複数の誘導コイルの各通電率を制御するようにするとなおよい。

この発明はまた、トナーが付着した用紙が搬送されてそのトナーを定着する定着装置と、その定着装置の定着部材に接触して該定着部材を加熱する加熱部材と、その加熱部材を誘導加熱する複数の誘導コイルとを備えた画像形成装置における定着部材の温度制御方法も提供する。
その定着部材の温度制御方法は、上記用紙の搬送方向と直交する方向の幅を検出し、その検出結果から上記定着部材が用紙と接触する領域と接触しない領域を判別し、その定着部材の用紙と接触する領域はトナーの定着に必要な定着温度以上になるよう加熱し、その定着部材の用紙と接触しない領域は上記定着温度より低くなるように、上記複数の誘導コイルの各通電状態を制御することを特徴とする。

この画像形成装置における定着部材の温度制御方法において、上記定着部材の用紙と接触しない領域に対応する誘導コイルの通電を停止するとよい。
あるいは、上記定着部材の用紙と接触しない領域に対応する誘導コイルの通電電流を、該定着部材の用紙と接触する領域に対応する誘導コイルの通電電流より小さくしてもよい。
さらに、上記定着部材の用紙が接触する領域の温度を検出し、その検出した温度と該領域に対して設定した目標温度とに応じて上記複数の誘導コイルの各通電率を制御するとなおよい。

以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
〔各実施例に共通の構成〕
まず、この発明の各実施例に共通する画像形成装置の構成について説明する。図２はその画像形成装置のハードウェア構成を概略的に示すブロック図であり、図３はエンジン制御プログラムのソフトウェア構成を概略的に示すブロック図であり、図４はプリンタエンジンの主要構成部のみを模式的に示した図である。
図２に示す画像形成装置は、複写機とプリンタの両方の機能を有する複合機１である。この複合機１は、ＣＰＵ２、ＲＯＭ３、ＲＡＭ４、ＮＶＲＡＭ５、モデム６、ホストＩ／Ｆ７、パネル制御部８、エンジン制御部９、ディスクドライバ１０及び通信制御部１１を全てシステムバス１２に接続して備えている。そして、操作パネル１３がパネル制御部８に接続され、定着装置を含むスキャナ／プリンタエンジン１４がエンジン制御部９に接続され、記憶装置１５がディスクドライバ１０に接続されて設けられている。

ＣＰＵ２は、ＲＯＭ３に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより複合機の全体の動作を統括制御する中央処理装置である。
ＲＯＭ３は、ＣＰＵ２が解読して実行可能なプログラム、フォント、及びその他の固定データを記憶するリードオンリメモリである。ＲＡＭ４は、ＣＰＵ２が処理中のプログラム、画像データ又はパラメータなどを記憶する揮発性のランダムアクセスメモリである。ＮＶＲＡＭ５は、電源のオン／オフに関わらず各種データを保持する不揮発性メモリである。

モデム６は、公衆回線と接続され、外部の機器との通信を可能にするインタフェースである。
ホストＩ／Ｆ７は、例えばセントロニクスやＲＳ−２３２Ｃなどの方式によって外部のホストＰＣ１６との通信を可能にするインタフェースである。
操作パネル１３は、複合機１の状態やメッセージを表示する表示部を含み、ユーザからの画像形成操作、制御モード、画像形成条件などを入力するものであり、パネル制御部８はこの操作パネル１３とＣＰＵ２との間でデータや指示の送受信を行う。

スキャナ／プリンタエンジン１４は、紙原稿の画像を光学的に読み込んで電子イメージデータに変換するスキャナと、後述する定着装置を備え、画像データを用紙上に形成して出力するプリンタエンジン（図４参照）からなる。エンジン制御部９は、このスキャナ／プリンタエンジン１４とＣＰＵ２との間でデータや指示の送受信を行うとともに、ＣＰＵ２に代わって補助的にスキャナ／プリンタエンジンを制御する。
記憶装置１５は、ハードディスク装置などからなり、フォントデータや印字データなどの様々なデータやプログラムを大量に記憶したり、データベースの記憶場所として利用される。ディスクドライバ１０は、記憶装置１５とＣＰＵ２との間で各種データやプログラムの送受信を行うインタフェースである。
通信制御部１１は、イーサネット（登録商標）などの方式に従ったＬＡＮなどのネットワーク１８に接続され、外部のクライアントＰＣ１７などの機器と通信を可能にするインタフェースである。

次に、この複合機１のエンジン制御プログラムのソフトウェア構成について説明する。図３に示すエンジン制御プログラムは、ＣＰＵ２がプリンタエンジンを制御するためのプログラムであり、概略的には図示するように定着制御プログラム２１、作像制御プログラム２２、給紙搬送制御プログラム２３及びこれらを統括する全体制御プログラム２４で構成されている。

定着制御プログラム２１は、後述する定着装置の制御プログラムであり、この発明による定着部材の温度制御を行う。
作像制御プログラム２２は、プリンタエンジンにおいて用紙上にトナーを付着させて画像形成する作像部の制御プログラムである。
給紙搬送制御プログラム２３は、プリンタエンジンにおいて画像形成する際の用紙の給紙と搬送を行う給紙搬送部の制御プログラムである。
全体制御プログラム２４は、定着制御プログラム２１、作像制御プログラム２２及び給紙搬送制御プログラム２３を含めたプリンタエンジンの制御に関係するプログラム全体を管理し司るプログラムである。

次に、プリンタエンジンの構成及び動作について説明する。
図４において、プリンタエンジン３１は、用紙Ｐを格納及び給紙する給紙トレイ３２と、複数の搬送ガイドと搬送ローラ対からなり、用紙Ｐを搬送する搬送装置３３と、用紙Ｐにトナー画像を形成する作像装置３４および用紙Ｐ上のトナー画像を定着させる定着装置３５とを備えている。
このプリンタエンジン３１が画像形成作業を開始させると、作像装置３４の感光体ドラム３６が矢示Ｒ方向に回転し、その表面が帯電ローラ３７により一様に帯電され、その帯電面が図示しない露光装置からのレーザ光Ｌにより露光され、そこに静電潜像が形成される。その静電潜像は、現像装置３８によりトナーが付着されて顕像化される。

また、プリンタエンジン３１の下部に設けられている給紙トレイ３２から用紙Ｐが給紙され、それがレジストローラ対３９で一旦停止された後に、感光体ドラム３６上の画像と一致する正確なタイミングで転写ローラ４０のある転写位置に向けて搬送される。そして、その用紙Ｐに感光体ドラム３６上のトナー像が転写ローラ４０により転写され、その用紙Ｐは定着装置３５へ搬送され、そこでトナー像が熱と加圧力により定着される。
そして、その用紙Ｐは、排紙口から機外に排出されて、図示しない排紙トレイ等にスタックされる。また、トナー画像の転写と用紙Ｐとの分離が終了した感光体ドラム３６の表面は、クリーニング装置のクリーニングブレード４１により残留トナーが除去され、次の画像形成に備える。

図５は図４中の定着装置を拡大して示す図であり、以下この図を参照して定着装置について説明する。この定着装置３５はベルト型の定着装置であり、定着部材である定着ベルト５１、加熱部材である加熱ローラ５２、定着ローラ５３、加圧ローラ５４、分離爪５５、温度センサ５６、誘導コイル５７を備えている。定着ベルト５１は定着ローラ５３と加熱ローラ５２に張架されており、図示しない駆動源が定着ローラ５３を駆動することによって定着ベルト５１が回動される。また、加圧ローラ５４は定着ベルト５１を定着ローラ５３に押圧するよう設けられている。

加熱ローラ５２は軸方向で３つの加熱領域に分けられており、３つの誘導コイル５７がそれぞれ各加熱領域を誘導加熱するよう加熱ローラ５２に並設されている。各誘導コイル５７は、それぞれスイッチ５８のオン・オフ（以下、スイッチングという）により交流電源５９による通電状態が制御されるようになっている。そして、各スイッチ５８とそれらのスイッチング制御を行う図２に示したエンジン制御部９及びＣＰＵ２が通電制御手段を構成している。なお、図５では、図示の便宜上１つの誘導コイル５７と１つのスイッチ５８で簡略化して示しているが、誘導コイル５７の具体的な接続構成と配置については後述する各実施例でそれぞれ詳しく説明する。

この構成において、定着ベルト５１が定着ローラ５３により回動されている際に、加熱ローラ５２が誘導コイル５７によって誘導加熱されることによって、加熱ローラ５２に接触する定着ベルト５１も全周に渡って加熱される。そして、トナーを担持した用紙Ｐが定着ベルト５１と加圧ローラ５４の間に挟持されて搬送され、定着ベルト５１は用紙Ｐを搬送しつつトナーを加圧・加熱して定着させる。さらに、定着ベルト５１の搬送方向の終端では、楔形状の分離爪５５が用紙Ｐを定着ベルト５１から分離させる。また、温度センサ５６は定着ベルト５１の表面上で搬送方向に直交する方向（以下、幅方向という）における中央領域の外周表面温度を検出する。

またプリンタエンジン３１は、用紙幅検出部（用紙幅検出手段）を設けており、給紙しようとする給紙トレイ３２に搭載された用紙Ｐの定形サイズまたは搬送方向に直交する方向の長さである幅を検出できる。図６は複合機本体から給紙トレイを引き出した状態で用紙幅検出部付近の構成を示す斜視図であり、図７は図６におけるサイズ検出ダイヤルを拡大して示す図、図８は図６におけるサイズ検出スイッチを拡大して示す図である。
図６において、用紙幅検出部６１は給紙トレイ３２に設けたサイズ検出ダイヤル６２と複合機本体６３に設けたサイズ検出スイッチ６４とからなる。なお、図６ではサイズ検出スイッチ６４を実線で示しているが、実際には複合機本体６３の筐体の内側に取付けられている。ユーザは給紙トレイ３２に用紙Ｐをセットし、図７に示すようにサイズ検出ダイヤル６２を回転して該当する用紙サイズのマーク６５が出るよう回転位置を合わせる。そして給紙トレイ３２を複合機本体６３に収納すると、サイズ検出ダイヤル６２の背面がサイズ検出スイッチ６４の前面に近接する。

特に図示しないが、サイズ検出ダイヤル６２の背面には同心４重の円周上にそれぞれ多数の突起が形成されており、サイズ検出ダイヤル６２とサイズ検出スイッチ６４の近接時には、ダイヤルの回転位置に対応した数と位置の突起がサイズ検出スイッチ６４の前面にある４つの押圧スイッチ６４ａ〜６４ｄ（図８参照）のいずれかを押圧する。図２のＣＰＵ２がエンジン制御部９を介してどの押圧スイッチが押圧されたかを検出し、例えば下記の表１に示すような対応表から用紙Ｐのサイズを検出できる。

なお、この用紙幅検出部６１の構成は一例であり、他にも用紙Ｐが定形以外のサイズである場合などには、用紙束を固定する固定ガイドの位置を検出することによって、用紙の幅を検出する構成なども適用できる。

以上の構成によるこの発明の画像形成装置は、通電制御手段が用紙幅検出部６１の検出結果により定着ベルト５１が用紙Ｐと接触する領域と接触しない領域を判別し、その用紙Ｐと接触する領域をトナーの定着に必要な定着温度以上に加熱し、用紙Ｐと接触しない領域は定着温度より低い温度にするように、各誘電コイルの通電状態を制御することによって、定着ベルト５１における用紙Ｐと接触しない部分の熔解を防ぐものである。
以下、そのように定着ベルトを領域別に加熱するための誘導コイルの具体的な配置及びその通電回路の構成と、それに対応する温度制御方法について各実施例ごとに詳しく説明する。

〔第１実施例〕
図１は、この発明の第１実施例における加熱部材である加熱ローラ５２に対する複数の誘導コイルの配置とその通電回路の構成を示す回路図である。この図１において、３個の誘導コイル７１、７２、７３は加熱ローラ５２の軸線方向に沿って一列に並んで互いに端部を近接させて配置され、そのコイル列全体が加熱ローラ５２の表面に近接して且つ軸線方向に沿った直線状に配列されている。これら３つの誘導コイル７１、７２、７３で構成するコイル列が、図５中の誘導コイル５７に相当する。そして、加熱ローラ５２の軸方向の長さと図５に示した定着ベルト５１の幅は一致しており、Ａ３サイズの用紙の短辺の長さ（２９７ｍｍ）より少し長く形成されている。また、定着ベルト５１は加熱ローラ５２と幅方向の両端が揃った状態で張架されている。

Ａ３サイズの用紙が搬送される場合には、その短辺の長さが定着ベルト５１の幅と一致し、長辺の方向に沿って搬送される。また、Ａ４サイズの用紙が搬送される場合には、定着ベルト５１の幅方向の中心線とＡ４サイズの用紙の短辺方向の中心線とが一致するようにして、長辺の方向に沿って搬送される。
つまり、Ａ４サイズの用紙を搬送する場合には、定着ベルト５１の幅方向における中間のＡ４サイズの用紙の短辺の長さ２１１ｍｍに対応する範囲（中央領域という）が用紙と接触する領域となる。そして、図１に示す一列に配置された３個の誘導コイル７１，７２，７３のうち、加熱ローラ５２の軸線方向の中間部に配置された誘導コイル７２が、定着ベルト５１の上記中央領域の幅に対応する長さに形成され、その幅に対応する位置に固定されている。他の２個の両側の誘導コイル７１，７３は、それぞれ上記定着ベルト５１がＡ４サイズの用紙と接触する領域より幅方向で外側の接触しない領域（両側領域という）の幅とほぼ同じ長さに形成され、その幅方向の位置に対応する位置に固定されている。なお、この加熱ローラ５２と３個の誘導コイル７１，７２，７３の配置に関する構成は、後述する他の実施例においても同じである。

この各誘導コイル７１，７２，７３は、それぞれ同一の交流電源５９に並列に接続されており、その各通電回路中にそれぞれスイッチ７４，７５，７６が設けられている。この３個のスイッチ７４，７５，７６が、図５中のスイッチ５８に相当する。なお、これらのスイッチ７４，７５，７６は、機械的にスイッチングを行うリレーで構成したり、あるいは電気的にスイッチングを行うＦＥＴなどのスイッチングトランジスタで構成してもよく、それぞれ図２に示したＣＰＵ２の指示により、エンジン制御部９によってそのオン・オフを制御可能になっている。

そして、このように構成した定着装置３５を備えた第１実施例の動作としては、画像を形成する用紙のサイズがＡ４より大きいか小さいかを判断し、その判断結果により定着ベルト５１の外側領域の目標温度を中央領域の目標温度と同じ温度に設定するか、もしくはそれより低く設定するかの判断を行い、トナーを加熱定着させる際にそれらの目標温度に従って各スイッチ７４，７５，７６のオン・オフによる各誘導コイル７１，７２，７３への通電率（オン時間の比率）を個別に制御する。

例えば、画像を形成する用紙がＡ４サイズより大きいＡ３サイズである場合には、大サイズ処理として、全て領域の目標温度をトナーの加熱定着に必要な定着温度に設定し、その目標温度に対応して各スイッチ７４，７５，７６の通電率を制御することによって定着ベルト５１を全幅に渡って定着温度まで加熱する。また、用紙がＡ４サイズより小さい場合には、小サイズ処理として、定着ベルト５１に用紙が接触する中央領域の目標温度だけを定着温度に設定し、用紙が接触しない両側領域の目標温度は定着温度より１０℃程度低い温度に設定して、その各目標温度に対応して各スイッチ７４，７５，７６の通電率を制御することによって、定着ベルト５１への加熱温度を幅方向の領域によって異ならせる。

なお、通電率の制御については、温度センサ５６で検出した定着ベルト５１の中央領域における現在温度と必要な加熱速度との関係から、下記の表２に示す通電率テーブルに従って通電率を制御する。この表２において、Ａ℃＝目標温度−現在温度、Ｂ℃＝現在温度−１秒前の温度、である。

これは、加熱不足や過剰加熱を抑え、迅速に目標温度となるよう加熱制御させるためのものである。つまり、通電率を大きくすることはそれだけ多くの電力を誘導コイルに供給して急速に温度上昇させるよう加熱することであり、現在温度が目標温度より低くその温度差Ａ℃が大きい場合や、温度の上昇速度Ｂ℃が遅いためにそのままでは用紙を加熱定着させるタイミングにトナー定着温度までの加熱が間に合わない場合に通電率を最も大きい１００％に設定して加熱速度を速めるようにしている。また、現在温度と目標温度の温度差Ａ℃が十分に小さい場合や、温度の上昇速度Ｂ℃が十分に速い場合には、過剰加熱とならないように通電率を抑えるようにしている。

図９は、第１実施例において、図２に示したＣＰＵ２が行う上述した通電率制御処理を示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示す処理は、図３に示した定着制御プログラムの一部であり、ＣＰＵ２がＲＯＭ３などに記載されたプログラムに従って実行する処理手順を示している。またこのフローチャートでは、各処理のステップをＳと略記している。以後のフローチャートにおいても同様である。

この第１実施例の画像形成装置が画像形成作業をすぐに行える待機モードの状態において、マルチタスクなどの時間切り換えにより、ＣＰＵ２が図９のフローチャートに示す処理を順次行う。まず、ステップ１０１で画像形成作業を開始するよう指令されたか否かをチェックする。この指令は、ユーザから図２に示した操作パネル１３の操作により得られる指令や、外部のホストＰＣ１６又はクライアントＰＣ１７からの指令が該当する。この指令がされていない場合は指令が来るまでステップ１０１のチェックを繰り返して待機する。画像形成作業の開始指令を受けると、ステップ１０２へ進んで画像を形成する用紙の幅方向の長さが２１０ｍｍ（Ａ４サイズの用紙の短辺の長さに相当）より長いか否かを判断する。長いと判断した場合は大サイズ処理としてステップ１０３〜ステップ１０７の処理を行い、短いと判断した場合には小サイズ処理としてステップ１１０〜ステップ１１６の処理を行う。

まず、大サイズ処理について説明する。ステップ１０３で、温度センサ５６により定着ベルト５１の中央領域における現在温度を検出し、次にステップ１０４で、定着ベルト５１の全ての領域に対し目標温度をトナー定着温度に設定する。そしてステップ１０５に進み、その共通の目標温度から現在温度を引いた温度差Ａ℃と、現在温度からその１秒前の温度を引いた１秒当たりの温度の上昇速度Ｂ℃を算出する。そして、ステップ１０６でその算出したＡ℃とＢ℃に基づいて、表２の通電率テーブルからスイッチ７４，７５，７６に共通の通電率を導出し、ステップ１０７でこの共通の通電率に従って全てのスイッチ７４，７５，７６を一律にスイッチングさせる。この際、ＣＰＵ２が通電率を指定して各スイッチ７４，７５，７６にスイッチングさせるよう指示した後には、エンジン制御部９が同じ通電率で継続してスイッチング制御を行う。これにより、３個の誘導コイル７１，７２，７３は全て同じ誘導加熱を行い、定着ベルト５１が幅方向全体に渡ってトナー定着温度まで加熱される。

以上の大サイズ処理を行った後に、ステップ１０８で１秒間待機するウェイト処理を行い、次のステップ１０９で全ての用紙を加熱定着して画像形成作業が終了したか否かをチェックする。終了していると判断した場合には、ステップ１０１に戻って次の画像形成作業の開始指令まで待機する。画像形成作業がまだ継続すると判断した場合には、ステップ１０２へ戻って次の用紙のサイズを検出し、大サイズ処理と小サイズ処理の振り分けを行う。

次に、ステップ１１０〜ステップ１１６の小サイズ処理について説明する。まず、ステップ１１０で温度センサにより定着ベルト５１の中央領域における現在温度を検出する。次にステップ１１１で用紙との接触する領域である中央領域の目標温度をトナー定着温度に設定し、用紙と接触しない両側領域の目標温度をトナー定着温度より１０℃低い温度に設定する。ステップ１１２に進み、中央領域の目標温度から現在温度を引いた温度差Ａ℃と、現在温度からその１秒前の温度を引いた１秒当たりの温度の上昇速度Ｂ℃を算出する。そして、ステップ１１３でこの算出したＡ℃とＢ℃に基づいて、表２の通電率テーブルから中央のスイッチ７５の通電率を導出する。

次に、ステップ１１４に進んで両側領域の目標温度から現在温度を引いた温度差Ａ℃と、現在温度からその１秒前の温度を引いた１秒当たりの温度の上昇速度Ｂ℃を算出し、ステップ１１５でその算出したＡ℃とＢ℃に基づいて、表２の通電率テーブルから両側のスイッチ７４，７６の通電率を導出する。そして、ステップ１１６でそれぞれの通電率に従って各スイッチ７４，７５，７６を個別にスイッチング制御する。これにより、中央の誘導コイル７２は高い通電率で誘導加熱を行い、用紙と接触する定着ベルト５１の中央領域だけがトナー定着温度まで加熱される。その一方で両側の誘導コイル７１，７３においては比較的低い通電率で誘導加熱を行い、用紙と接触しない定着ベルト５１の両側領域はトナー定着温度より低い温度に抑えられる。以上の小サイズ処理を行った後には、ステップ１０８に進む。

このような処理を行うことにより、この実施例の画像形成装置が備える定着装置はＡ３以下のどのようなサイズの用紙に対してもその全面に対してトナー定着温度で加熱定着することができる。そして、Ａ４より小さいサイズの用紙を加熱定着させる場合には、定着ベルト５１の用紙と接触しない両側領域を比較的低い温度に下げることができるため、その領域における定着ベルト５１の熔解を防ぐことができる。また、定着ベルト５１の両側領域においてもある程度の温度を維持させるため、小サイズ処理から大サイズ処理に切り換える際には両側領域をトナー定着温度まで迅速に上昇させることができ、複数のサイズの用紙を混合して用いる場合の画像形成作業の連続性を確保することができる。

なお、誘導コイル７１，７２，７３の加熱操作は、加熱ローラ５２に交番磁力線を通過させることによる電磁誘導加熱であるため、中央の誘導コイル７２から発生する磁力線が近接する両側領域の端部に対しても加熱作用を多少及ぼすことになるが、中央領域の近辺では用紙が通過することによる吸熱作用が働くため、その部分においては熔解することはない。

また、Ａ４サイズとＡ３サイズ以外の他のサイズの用紙を用いる場合でも、その用紙の幅方向の長さをＡ４の幅方向の長さ（２１０ｍｍ）と比較して大サイズ処理と小サイズ処理の振り分けを行えばよい。もしくは、そのような他のサイズの幅方向の長さに対応する接触領域を設定し、それに合わせて誘導コイルを幅方向に分割しそれぞれ通電回路を独立に設けて、個別にスイッチング制御できるようにしてもよい。

また、Ａ４サイズの用紙が通過する領域は定着ベルト５１の幅方向の中央部に限られるものではなく、いずれかの端部に偏るか又は一致する位置を通過する構成にしてもよい。そして幅方向の長さが小さいサイズの用紙が、幅方向の一方の端縁を定着ベルト５１の幅方向の一端縁に一致させて通過する場合には、誘導コイルおよびスイッチを含む通電回路はそれぞれ２組設けるだけでよい。また、Ａ４サイズの用紙をその長辺を定着ベルト５１の幅方向にして搬送する場合には大サイズ処理を行えばよい。このように用紙の通過領域をどのように配置するとしても、定着ベルト５１の用紙と接触する領域をトナー定着温度以上に加熱し、用紙と接触しない領域をトナー定着温度より低くするよう加熱制御することによって、この発明の効果である定着ベルト５１の熔解の防止が可能となる。

〔第２実施例〕
以下、この発明による画像形成装置の第２実施例について説明する。
この第２実施例における定着装置３５のハード構成は図１に示した第１実施例と同様である。第１実施例と相違するのは、ＣＰＵ２による処理、及びＲＯＭ３に記憶されている処理のプログラムだけであり、それによる相違点のみを説明する。その他の構成及び作用・効果は第１実施例と同じであるので、説明を省略する。

この第２実施例は、用紙のサイズがＡ４より小さい場合の小サイズ処理において、用紙と接触しない両側領域に対応する両側の誘導コイル７１，７３には全く通電せず、加熱動作を停止させる点が第１実施例と異なっている。このような第２実施例の温度制御方法に係る処理について、図１０のフローチャートにより説明する。
図１０は、図２に示したものと同様な画像形成装置において、待機モードの状態でマルチタスクなどの時間切り換えによりＣＰＵ２が順次行う処理を示すフローチャートである。この図１０のフローチャートにおいて、図９に示したフローチャートと相違する処理は、小サイズ処理を行うステップ２１０〜２１４だけであり、以下にその相違する処理のみを説明する。その他のステップは図９における対応する各ステップと同じステップ番号を付してあり、それらの説明は省略する。

この実施例におけるＣＰＵ２による小サイズ処理は、まずステップ２１０で温度センサにより定着ベルト５１の中央領域における現在温度を検出し、次のステップ２１１で用紙と接触する領域である中央領域の目標温度をトナー定着温度に設定する。そしてステップ２１２に進み、中央領域の目標温度から現在温度を引いた温度差Ａ℃と、現在温度からその１秒前の温度を引いた１秒当たりの温度の上昇速度Ｂ℃を算出する。次に、ステップ２１３でその算出したＡ℃とＢ℃に基づいて、表２の通電率テーブルから中央のスイッチ７５の通電率を導出する。そして、ステップ２１４で両側のスイッチ７４，７６をオフにし、中央のスイッチ７５を導出した通電率に従ってスイッチングする。

これにより、中央の誘導コイル７２は高い通電率で誘導加熱を行い、定着ベルト５１の用紙と接触する中央領域はトナー定着温度まで加熱される。その一方で、両側の誘導コイル７１、７３は通電が停止されるため加熱動作を行わず、定着ベルト５１の用紙と接触しない両側領域は低い温度に抑えられる。以上の小サイズ処理を行った後には、ステップ１０８に進む。
このような処理を行うことにより、この第２実施例によっても第１実施例と同様な効果が得られるとともに、小サイズ処理において両側誘導コイルの加熱動作を行わずにすむため、消費電力を大幅に低減できる効果がある。

〔第３実施例〕
次に、この発明による画像形成装置の第３実施例について説明する。
図１１は、この第３実施例における各誘導コイルの配置とその通電回路の構成を示す回路図である。この図１１に示す第３実施例は、定格電流が異なる２つの交流電源５９，６０を備えており、３個の誘導コイル７１，７２，７３がそれぞれスイッチ７４，７５，７６を設けた通電回路によって定格電流の大きい方の交流電源５９と並列に接続されている。また、２個の両側の誘導コイル７１，７３は、それぞれ定格電流の小さい方の交流電源６０ともスイッチ７７，７８を設けた通電回路によって並列に接続されている。なお、定格電流の大きい方の交流電源５９は、上記第１、第２実施例で使用したものと同じものであり、前述した各実施例の場合と同じ表２の通電率テーブルを用いて通電率を求めることができる。

そして、この定着装置を備えた第３実施例の動作は、画像を形成する用紙のサイズがＡ４より大きいか小さいかを判断し、その判断結果により両側の誘導コイル７１，７３に通電する電流を中央の誘導コイル７２に通電する電流と同じにするか、もしくはそれよりも小さくするかの判断を行い、トナーを加熱定着させる際にはそれぞれの電流設定に対応するスイッチを選択してそれを同じ通電率で一律にスイッチング制御する。

つまり、大サイズ処理の場合には、全ての誘導コイル７１，７２，７３を大電流側のスイッチ７４，７５，７６で同じ通電率によりスイッチング制御し、定着ベルト５１を全幅に渡ってトナー定着温度まで加熱する。このとき、スイッチ７７，７８はオフのままにする。また、小サイズ処理の場合には、中央の誘導コイル７２が大サイズ処理と同じスイッチ７５のスイッチング制御によって大電流の通電がなされる一方で、両側の誘導コイル７１，７３には小電流側のスイッチ７７，７８が同じ通電率でスイッチング制御されて（大電流側のスイッチ７４，７６はオフのまま）小電流の通電がなされる。それにより、定着ベルト５１に対する加熱温度を幅方向の領域によって異ならせる。

図１２は、この第３実施例の画像形成装置において、ＣＰＵ２が順次行う通電制御処理を示すフローチャートである。この図１２のフローチャートにおいて、図９に示したフローチャートと相違する処理は、大サイズ処理におけるステップ３０７と、小サイズ処理を行うステップ３１０〜３１４だけであり、以下にその相違する処理のみを説明してその他の処理の説明は第２実施例の場合と同様に省略する。

ＣＰＵ２は、図１２の示す処理における大サイズ処理においては、ステップ１０６まででの処理で全てのスイッチに共通する通電率を導出した後に、ステップ３０７において小電流側の両側のスイッチ７７，７８をオフにしたまま、大電流側の全てのスイッチ７４，７５，７６を導出した共通の通電率に従って一律にスイッチングさせる。これにより、３個の誘導コイル７１，７２，７３は全て同じ大電流で誘導加熱動作を行い、定着ベルト５１が幅方向全体に渡ってトナー定着温度まで加熱される。そして、この大サイズ処理を行った後には、ステップ１０８に進む。

小サイズ処理を行う際には、まずステップ３１０で温度センサ５６により定着ベルト５１の中央領域における現在温度を検出し、次のステップ３１１で用紙との接触する領域である中央領域の目標温度をトナー定着温度に設定する。そしてステップ３１２に進み、中央領域の目標温度から現在温度を引いた温度差Ａ℃と、現在温度からその１秒前の温度を引いた１秒当たりの温度の上昇速度Ｂ℃を算出する。次に、ステップ３１３でその算出したＡ℃とＢ℃に基づいて、表２の通電率テーブルから各スイッチ７５，７７，７８の通電率を導出する。そして、ステップ３１４で大電流側の両側のスイッチ７４，７６をオフにしたまま、小電流側の両側スイッチ７７，７８と中央のスイッチ７５を導出した共通の通電率に従って一律にスイッチングさせる。これにより、中央の誘導コイル７２は大電流で誘導加熱動作を行い、定着ベルト５１の用紙と接触する中央領域はトナー定着温度まで加熱される。その一方で、両側の誘導コイル７１，７３は小電流で誘導加熱動作を行い、定着ベルト５１の用紙と接触しない両側領域は比較的低い温度に抑えられる。この小サイズ処理を行った後もステップ１０８に進む。

このような処理を行うことにより、この第３実施例でも第１実施例と同様な効果が得られる。また、この第３実施例においては全ての誘導コイル７１，７２，７３に対するスイッチング制御を常に同じ通電率で一律に行えるため、エンジン制御部９の構成を簡素化できる利点がある。なお、小サイズ処理において中央の誘導コイル７２と両側の誘導コイル７１，７３のそれぞれのスイッチング制御を異なる通電率で行うことも可能であるが、その場合でも定着ベルト５１の両側領域がトナー定着温度より低い温度となるように通電率を求めることが必要である。また、定格電流が異なる２つの交流電源５９，６０を備える以外にも、１つの交流電源から異なる定格電流を供給する構成を適用することも勿論可能である。

以上、この発明の各実施例について説明したが、この発明の温度制御方法を適用できる定着装置は前述したベルト型のものに限らず、ローラ型の定着装置などに適用することも可能である。その場合には、加熱ローラの内部に設置する誘導コイルを用紙の通過領域に対応して分割し、加熱ローラの表面温度に基づいて各誘導コイルの通電状態を制御すればよい。また上述の各実施例に共通して、各部の仕様やハードウェア及びソフトウェアの構成は上述したものに限定されることはなく、この発明の主旨に沿う範囲内で種々の仕様や構成を変更することが可能である。

この発明は、モノクロ及びカラーの複写機、プリンタ、ファクシミリ装置及びそれらの機能を複合した複合機等の各種の画像形成装置に適用することができる。そして、画像形成装置の定着部材において用紙と接触しない部分の熔解を防ぐことができ、画像形成装置の耐久性、信頼性を向上させることができる。

この発明の第１実施例における加熱ローラに対する複数の誘導コイルの配置とその通電回路の構成を示す回路図である。 この発明の各実施例に共通する画像形成装置のハードウェア構成を概略的に示すブロック図である。 同じくそのエンジン制御プログラムのソフトウェア構成を概略的に示すブロック図である。 同じくそのプリンタエンジンの主要構成部のみを模式的に示した図である。

図４中の定着装置を拡大して示す図である。 図４に示したプリンタエンジンの用紙幅検出部付近の構成を示す斜視図である。 図６におけるサイズ検出ダイヤルを拡大して示す斜視図である。 図６におけるサイズ検出スイッチを拡大して示す斜視図である。 この発明の第１実施例による定着装置に対してＣＰＵが行う通電制御処理を示すフローチャートである。

この発明の第２実施例による定着装置に対してＣＰＵが行う通電制御処理を示すフローチャートである。 この発明の第３実施例における各誘導コイルの配置とその通電回路の構成を示す回路図である。 この発明の第３実施例による定着装置に対してＣＰＵが行う通電制御処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１：複合機（画像形成装置） ２：ＣＰＵ（通電制御手段）
９：エンジン制御部（通電制御手段） ３１：プリンタエンジン
３５：定着装置 ５１：定着ベルト（定着部材） ５２：加熱ローラ（加熱部材）
５６：温度センサ ５７：誘導コイル ５８：スイッチ ５９，６０：交流電源
６１：用紙幅検出部（用紙幅検出手段） ７１，７２，７３：誘導コイル
７４，７５，７６，７７，７８：スイッチ

Claims (8)

1. トナーが付着した用紙が搬送されてそのトナーを定着する定着装置と、
   該定着装置の定着部材に接触して該定着部材を加熱する加熱部材と、
   該加熱部材を誘導加熱する複数の誘導コイルとを備えた画像形成装置において、
   前記用紙の搬送方向と直交する方向の幅を検出する用紙幅検出手段と、
   該用紙幅検出手段の検出結果から前記定着部材が前記用紙と接触する領域と接触しない領域を判別し、該定着部材の前記用紙と接触する領域はトナーの定着に必要な定着温度以上になるように加熱し、該定着部材の前記用紙と接触しない領域は前記定着温度より低くなるように、前記複数の誘導コイルの各通電状態を制御する通電制御手段とを設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置において、前記通電制御手段は、前記定着部材の前記用紙と接触しない領域に対応する誘導コイルの通電を停止することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１記載の画像形成装置において、前記通電制御手段は、前記定着部材の前記用紙と接触しない領域に対応する誘導コイルの通電電流を、該定着部材の前記用紙と接触する領域に対応する誘導コイルの通電電流より小さくすることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１記載の画像形成装置において、前記定着部材の前記用紙が接触する領域の温度を検出する温度センサを設け、
   前記通電制御手段は、前記定着部材の前記用紙と接触する領域に対して設定した目標温度と、前記温度センサによる検出温度とに応じて前記複数の誘導コイルの各通電率を制御することを特徴とする画像形成装置。
5. トナーが付着した用紙が搬送されてそのトナーを定着する定着装置と、
   該定着装置の定着部材に接触して該定着部材を加熱する加熱部材と、
   該加熱部材を誘導加熱する複数の誘導コイルとを備えた画像形成装置において、
   前記用紙の搬送方向と直交する方向の幅を検出し、その検出結果から前記定着部材が前記用紙と接触する領域と接触しない領域を判別し、該定着部材の前記用紙と接触する領域はトナーの定着に必要な定着温度以上になるよう加熱し、該定着部材の前記用紙と接触しない領域は前記定着温度より低くなるように、前記複数の誘導コイルの各通電状態を制御することを特徴とする定着部材の温度制御方法。
6. 請求項５記載の画像形成装置における定着部材の温度制御方法において、前記定着部材の前記用紙と接触しない領域に対応する誘導コイルの通電を停止することを特徴とする定着部材の温度制御方法。
7. 請求項５記載の画像形成装置における定着部材の温度制御方法において、前記定着部材の前記用紙と接触しない領域に対応する誘導コイルの通電電流を、該定着部材の前記用紙と接触する領域に対応する誘導コイルの通電電流より小さくすることを特徴とする定着部材の温度制御方法。
8. 請求項５記載の画像形成装置における定着部材の温度制御方法において、前記定着部材の前記用紙が接触する領域の温度を検出し、その検出した温度と該領域に対して設定した目標温度とに応じて前記複数の誘導コイルの各通電率を制御することを特徴とする定着部材の温度制御方法。
   
   

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