JP2007033917A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複写機等に用いられる定着装置の加熱ローラの温度を精度よく制御する。
【解決手段】本定着装置４では、加熱ローラ１４と、加熱ローラ１４の軸方向中央部としての中央通紙域２１を加熱するための中央ヒータとしての第１のヒータ１６と、加熱ローラ１４の軸方向端部２２を加熱するための端部ヒータとしての第２のヒータ１７と、加熱ローラ１４の軸方向端部２２の非通紙域２０の温度を検出するための温度センサ１８と、制御部６とを有する。制御部６は、定着動作中に予め定める目標温度と温度センサ１８による検出温度との差に基づいて、第１および第２のヒータ１６，１７を所定の関係の下に連動通電制御を行い、定着動作終了から待機中は、定着動作終了直前の第２のヒータ１７への通電が停止されているときに、第１のヒータ１６を所定時間通電し、加熱ローラ１４の軸方向中央部が軸方向端部２２よりも低温であることを解消する。
【選択図】 図３

Description

この発明は、複写機、プリンタ等の画像形成装置に用いられて、トナー像を用紙等に定着するための定着装置に関する。

従来の定着装置には、省エネルギーのために、定着動作しない待機時の加熱ローラの温度（待機温度）を、定着動作のための通紙時の加熱ローラの温度よりも低くした定着装置がある。通例、待機時の加熱ローラは、軸方向に均等に温度制御される。
また、従来の定着装置には、加熱ローラを軸方向について均等に加熱するヒータを有し、定着動作時の通紙枚数に応じて加熱ローラの待機温度を変化させるようにした定着装置がある（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−１４９９９１号公報

ところで、例えば、多数の小サイズの用紙を通紙する定着動作では、加熱ローラの軸方向中央部からのみ熱が奪われる結果、加熱ローラの軸方向中央部の温度が軸方向端部の温度よりも低くなることがある。その後に、待機状態を挟んで、次回の定着動作が実行される場合に、加熱ローラの軸方向中央部の温度が低く、定着不良が発生することがある。
従来の定着装置では、待機時の加熱ローラの温度を軸方向について均等に制御していたので、加熱ローラの軸方向中央部の温度が軸方向端部の温度よりも低くなると、加熱ローラの温度を精度よく制御できず、その結果、上述のように定着不良が生じてしまう。

また、加熱ローラの軸方向中央部の温度を確実に高くしようとして、加熱ローラ全体の温度を高くすると、軸方向端部の温度が過度に高くなることがある。その結果、加熱ローラに劣化が生じる虞がある。また、消費エネルギーも大きい。特許文献１の定着装置でも同様の課題がある。
そこで、この発明の目的は、加熱ローラの適切な温度制御を確実に実行できる定着装置を提供することである。

本発明は、トナーを転写された転写材のトナーを定着する定着装置であって、軸方向に長手の加熱ローラと、加熱ローラの軸方向中央部を加熱するための中央ヒータと、加熱ローラの軸方向端部を加熱するための端部ヒータと、加熱ローラの軸方向端部の非通紙域の温度を検出するための温度センサと、定着動作中は、予め定める目標温度と上記温度センサによる検出温度との差に基づいて、上記中央ヒータおよび端部ヒータを所定の関係の下に連動通電制御を行い、定着動作終了から待機中は、定着動作終了直前の端部ヒータへの通電状態に基づき上記中央ヒータおよび端部ヒータの通電制御を行う通電制御手段と、を含むことを特徴とする。

この発明によれば、予め定める目標温度と上記温度センサによる検出温度との差に基づいて、上記中央ヒータおよび端部ヒータを所定の関係の下に連動通電制御を行うことにより、定着動作中に多数の小サイズの用紙が通紙される場合でも、そうでない場合でも、加熱ローラの温度を適切に制御でき、例えば軸方向の温度分布を適切に維持することができる。定着動作終了後には、定着動作終了直前の端部ヒータへの通電状態に基づくことにより、この通電状態に関連する加熱ローラの軸方向中央部と端部との温度差の大小を判断することができる。この判断結果に基づいて、定着動作終了から待機中に、中央ヒータおよび端部ヒータを所定の態様で通電することにより、軸方向の温度差を適切にすることが可能となる。その結果、例えば、多数の小サイズの用紙を通紙した後に生じる軸方向中央部の温度低下を、定着動作終了から待機中に、解消することができる。従って、待機中および次回の定着動作において、加熱ローラの軸方向中央部と軸方向端部とのそれぞれを適切に温度制御することができる。

具体的には、本発明において、通電制御手段は、定着動作終了直前に端部ヒータが通電されていた場合、定着動作終了から待機中は、中央ヒータおよび端部ヒータの両方に通電制御する場合がある。この場合、定着動作終了直前に端部ヒータが通電されていたことに基づいて、定着動作終了後の加熱ローラの温度が軸方向に均等であると判断できる。従って、定着動作終了から待機中に、温度センサによる検出温度が待機中の目標温度になるように、中央ヒータおよび端部ヒータの両方への通電が制御されることにより、加熱ローラの温度を例えば軸方向に均等にすることができる。

また、本発明において、通電制御手段は、定着動作終了直前に端部ヒータが通電されていない場合、定着動作終了から待機中の一定期間は、中央ヒータのみに通電制御する場合がある。この場合、例えば、定着動作終了直前に端部ヒータが通電されていないことに基づいて、定着動作終了後の加熱ローラの軸方向中央部の温度が軸方向端部の温度よりも低下していると判断できる。従って、中央ヒータのみが上記一定期間で通電されることにより、加熱ローラの軸方向中央部の温度を高めて、加熱ローラの温度を例えば軸方向に均等にすることができる。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態では、定着装置が画像形成装置としての複写機に適用された場合に則して説明するが、本発明はこれに限らず、例えば、定着装置が画像形成装置としてのプリンタやファクシミリに適用されてもよい。
図１は、本発明の一実施形態の定着装置を含む複写機の概略構成の模式図である。図１を参照する。

複写機１は、原稿画像を読み取るための読取部２と、この読取部２により得られる原稿画像に応じた画像データに基づきトナー像を形成し所定の転写材としての用紙に転写する画像形成部３と、この画像形成部３により転写されたトナー像を用紙に加熱定着させる定着装置４と、画像形成部３に用紙を供給し搬送する用紙供給部５と、複写機１の動作を制御するための制御部６とを有している。

用紙供給部５は、異なるサイズの用紙を収容できるように複数の用紙トレイ７を有している。用紙トレイ７ごとに、異なるサイズの複数の用紙が積層されて収容されている。一方の用紙トレイ７には、幅寸法（用紙の搬送方向に対して直角に交差する方向であって用紙の厚み方向と直角に交差する方向の寸法）が相対的に大きな用紙（大サイズの用紙ともいう。）が収容され、他方の用紙トレイ７には、幅寸法が相対的に小さな用紙（小サイズの用紙ともいう。）が収容されている。画像形成部３での画像形成のタイミングに合わせて、何れかの用紙トレイ７から順に一枚ずつ用紙が繰り出され、画像形成部３へ搬送される。

画像形成部３は、画像データに応じた所定のビーム光を得るための光学部８と、ビーム光に応じた潜像を形成するための円柱形状をなす像担持体としての感光体ドラム９と、高電圧を印加されることにより感光体ドラム９を帯電させるメインチャージャ１０（帯電チャージャ）と、感光体ドラム９に形成された静電潜像をトナーにより顕像化する現像装置１１と、感光体ドラム９に形成されたトナー像を用紙に転写するための転写部１２と、トナー像が転写された後の感光体ドラム９の表面をクリーニングするためのクリーナ１３とを有している。

画像形成部３によりトナー像を転写された用紙は定着装置４に搬送される。定着装置４は、トナーを転写された用紙に、そのトナーを定着する。
定着装置４は、搬送された用紙および用紙上に転写されたトナーＴを加熱する加熱ローラ１４と、この加熱ローラ１４と対向し接触する加圧部材としての加圧ローラ１５と、加熱ローラ１４の温度を上昇させるための第１および第２のヒータ１６，１７と、加熱ローラ１４の温度を検出するための温度センサ１８とを有している。

加熱ローラ１４は、金属製の円筒形状部材の表面にフッ素樹脂をコートした中空形状をなす筒状部材であり、その軸方向に長く形成されている。
加圧ローラ１５は、金属筒の表面に耐熱性を有する弾性体層が比較的に厚く形成されていて、その軸方向に長く形成されている。
加熱ローラ１４および加圧ローラ１５は、回転自在にそれぞれ支持部材（図示せず）により支持され、互いに対向して平行に配置され、相対向する外周面１４ａ，１５ａのニップ部同士で接触している。加圧ローラ１５は、加熱ローラ１４の外周面１４ａを押圧している。加熱ローラ１４は、駆動源としての電動モータ（図示せず）により所定の回転方向に駆動される。加熱ローラ１４の回転に連動して、加圧ローラ１５が逆向きに回転する。未定着のトナーを転写された用紙を、加熱ローラ１４と加圧ローラ１５とのニップ部同士の間に通して、用紙上のトナーを加熱および加圧することにより用紙に溶着する。

図２は、定着装置４の要部の平面視での断面図である。図２を参照する。
加熱ローラ１４の外周面１４ａは、定着処理するときに用紙と接する通紙域１９と、定着処理するときに用紙と接することがない一対の非通紙域２０とを有する。
一対の非通紙域２０は、通紙域１９以外の外周面１４ａの残りの部分であり、加熱ローラ１４の端面から軸方向Ｓに所定距離までの部分である。

通紙域１９は、定着処理可能な最大幅（加熱ローラ１４の軸方向についての寸法）の用紙（上述の大サイズの用紙に相当する）を定着処理するときに当該最大幅の用紙と接する領域と一致している。通紙域１９の軸方向寸法は、具体的には、ＪＩＳ規格のＡ３サイズの用紙の短手寸法に等しく設定されている。また、通紙域１９内には、加熱ローラ１４の軸方向中央部としての中央通紙域２１が設定されている。

中央通紙域２１は、定着処理可能な予め定める相対的に小さなサイズの用紙（上述の小サイズの用紙に相当する。）を定着処理するときに、当該用紙と接する領域である。中央通紙域２１の軸方向寸法は、通紙域１９の軸方向寸法の値未満で設定され、具体的には、ＪＩＳ規格のＡ４サイズの用紙の短手寸法に等しく設定されている。また、通紙域１９と中央通紙域２１の軸方向中央位置は、互いに一致している。

第１のヒータ１６は、加熱ローラ１４の軸方向中央部としての中央通紙域２１を加熱することができ、このための中央ヒータとして機能する。具体的には、第１のヒータ１６は、その軸線方向に長いヒータランプであり、発熱する発熱部が、第１のヒータ１６の長手方向の中央部に重点的に配置されている。第１のヒータ１６に通電することにより、加熱ローラ１４の中央通紙域２１が主に加熱される。

第２のヒータ１７は、加熱ローラ１４の外周面１４ａの軸方向端部２２を加熱することができ、このための端部ヒータとして機能する。具体的には、第２のヒータ１７は、その軸線方向に長いヒータランプであり、発熱する発熱部が、第２のヒータ１７の長手方向の端部に重点的に配置されている。第２のヒータ１７に通電することにより、加熱ローラ１４の軸方向端部２２が主に加熱される。ここで、軸方向端部２２は、具体的には、中央通紙域２１以外の外周面１４ａの残りの部分であり、非通紙域２０の少なくとも一部を含んでいる。

第１および第２のヒータ１６，１７は、加熱ローラ１４の内部に配置されていて、支持部材（図示せず）により支持されている。加熱ローラ１４の軸方向Ｓに沿って、第１および第２のヒータ１６，１７の長手方向が延びている。
温度センサ１８は、検出素子としてのサーミスタを有している。温度センサ１８は、加熱ローラ１４の外周面１４ａの軸方向の一方の端部であって非通紙域２０にあって両ヒータ１６，１７により加熱される部分に接触状態で対向して配置され、この部分の温度を検出することができる。本実施形態の定着装置４は、加熱ローラ１４の温度を検出するために、非通紙域２０に対向した単一の温度センサ１８のみを有している。

また、定着装置４は、加熱ローラ１４の温度を制御するための上述の制御部６と、制御部６により制御されて第１および第２のヒータ１６，１７へ選択的に通電するための駆動回路２３とを有している。
制御部６は、制御中枢としてのマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）と、記憶手段としてのメモリとを有している。制御部６は、予め記憶されたプログラムに基づいて、複写機１全体および定着装置４の動作を制御する。

制御部６は、駆動回路２３を介して第１および第２のヒータ１６，１７に接続されていて、第１および第２のヒータ１６，１７への通電を制御するための通電制御手段として機能する。
制御部６は、第１および第２のヒータ１６，１７への通電量を互いに独立して調節でき、通電量に応じた出力を得ることができる。以下の説明では、第１のヒータ１６の出力を、最大出力に対する比率（％）により示す。第２のヒータ１７への通電量も同様に示す。また、制御部６は、第１および第２のヒータ１６，１７への通電を所望のタイミングで自在に開始し、または停止することができる。

制御部６は、第１および第２ヒータ１６，１７を選択的に駆動することができる。制御部６は、第２のヒータ１７の出力を０％になるように通電を制御し、第１のヒータ１６のみを出力させることができる。また、第１および第２のヒータ１６，１７の出力が同時に１００％であるときには、加熱ローラ１４の通紙域１９が軸方向Ｓについて均等に加熱されるようになっている。

また、制御部６には、温度センサ１８が接続されている。制御部６は、温度センサ１８からの出力信号に基づいて、加熱ローラ１４の外周面１４ａ上の非通紙域２０の温度を検出することができる。
制御部６は、所定時間ごとに、予め設定された目標温度と、温度センサ１８により検出された温度（検出温度ともいう。）とを比較し、検出温度と目標温度との差に基づいて、第１および第２のヒータ１６，１７への通電を制御する。目標温度としては、定着動作のための定着目標温度と、これよりも低い待機時の待機目標温度とが設定されている。

制御部６は、複写機１が画像形成動作を開始するために使用者が操作するための操作部２４と接続されている。操作部２４としては、操作スイッチの他、パーソナルコンピュータ等の外部機器であってもよい。この外部機器は、制御部６に接続されたときに、操作部として機能する。
制御部６は、画像形成のための画像形成モードと、待機状態にあるときの待機モードとを有している。画像形成モードと待機モードとは、択一的に切り換えられる。画像形成モードでは、複写機１全体としては画像形成動作としてのコピー動作が行われ、定着装置４としては定着動作が行われる。

また、制御部６には、用紙の搬送状態を検知するための検知センサとしての第１および第２の検知スイッチ２５，２６が接続されている。第１および第２のスイッチ２５，２６は、用紙搬送路に臨んで配置され、用紙の近接に感応して、出力信号のＯＮ／ＯＦＦ状態が切り換わる。
第１のスイッチ２５は、用紙搬送方向について一対のレジストローラ２７よりも上流側に配置されている。用紙が、用紙トレイ７から供給されて一対のレジストローラ２７に到達すると、第１のスイッチ２５の出力信号はＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り換わる。この状態変化に応答して、制御部６は、感光体ドラム９にトナー像を形成するとともに、所定のタイミングでレジストローラ２７を駆動して、用紙を画像形成部３に送り出す。用紙がレジストローラ２７から送り出されると、第１のスイッチ２５の出力信号は、ＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り換わる。

第２のスイッチ２６は、用紙搬送方向に沿って下流側の端部に配置されている。用紙が、定着装置４から外部の排紙トレイ２８へ送り出される際に、第２のスイッチ２６の近傍を通過し、これに伴い、第２のスイッチ２６の出力信号はＯＦＦ状態からＯＮ状態を経てＯＦＦ状態に順に切り換わる。この状態変化に応答して、制御部６は、次の用紙へのコピー動作を開始したり、または、コピー動作を終了する。

図３は、制御部６の制御内容のフローチャートである。図１と図３を参照して、主に定着装置４の制御について説明する。なお、図３では、第１および第２のヒータ１６，１７を、中央ヒータおよび端部ヒータと示した。
電源が投入されると、待機モードが実行される。
待機モードでは、検出温度が待機目標温度、例えば１７０度になるように、待機目標温度と検出温度との差に基づいて、第１および第２のヒータ１６，１７への通電を、互いに同様に制御する。検出温度が目標温度未満で低い場合に、第１および第２のヒータ１６，１７への通電が互いに同様に行われ、検出温度が目標温度以上に高い場合に、第１および第２のヒータ１６，１７への通電が互いに同様に停止される。

制御部６は、操作部２４からの信号を受けると、画像形成モードに移行し、コピー動作を開始する。例えば、用紙一枚ごとに、画像形成部３でトナー像が用紙に転写され、この用紙が定着装置４に搬送される。
定着動作中には、温度センサ１８により、加熱ローラ１４の温度が検出される（ステップＳ１）。制御部６は、検出温度Ｔが定着目標温度Ｔ０、例えば１９０度になるように、定着目標温度Ｔ０と検出温度Ｔとの差に基づいて、第１および第２のヒータ１６，１７を所定の関係の下に連動通電制御を行う（ステップＳ２〜Ｓ１２）。

連動通電制御での上記所定の関係としては、具体的には、定着目標温度Ｔ０と検出温度Ｔとの差に応じて第１および第２のヒータ１６，１７の出力が予め定められている。
すなわち、定着目標温度Ｔ０と検出温度Ｔとが、Ｔ＜（Ｔ０−１０）の関係を満たす場合、具体的には、検出温度Ｔが１８０度未満の場合（ステップＳ２でＹＥＳ）には、第１および第２のヒータ１６，１７はともに出力１００％で駆動される（ステップＳ３）。

定着目標温度Ｔ０と検出温度Ｔとが、（Ｔ０−１０）≦Ｔ＜（Ｔ０−５）の関係を満たす場合、具体的には、検出温度Ｔが１８０度以上且つ１８５度未満の場合（ステップＳ２でＮＯ、ステップＳ４でＹＥＳ）には、第１のヒータ１６は出力１００％で駆動され、第２のヒータ１７は出力５０％で駆動される（ステップＳ５）。
定着目標温度Ｔ０と検出温度Ｔとが、（Ｔ０−５）≦Ｔ＜（Ｔ０＋５）の関係を満たす場合、具体的には、検出温度Ｔが１８５度以上且つ１９５度未満の場合（ステップＳ２，４でＮＯ、ステップＳ６でＹＥＳ）には、第１のヒータ１６の出力が３０％以上且つ８０％以下の範囲内の所定値になるように制御される。第２のヒータ１７の出力が０％以上且つ２０％以下の範囲内の所定値になるように制御される（ステップＳ７〜Ｓ１１）。

具体的には、第１および第２のヒータ１６，１７の出力が、予め記憶された値になるように制御される（ステップＳ７）。上述の予め記憶された値は、第１のヒータ１６の出力の初期値として８０％に設定され、第２のヒータ１７の出力の初期値として２０％に設定されている。また、出力についての予め記憶された値は、以下のように変更され、その結果、変更された出力が得られるように、通電が制御される。

ステップＳ８では、検出温度Ｔの状態が判断される。具体的には、温度検出は所定時間ごとに行われていて、最新の検出温度と、その直前の検出温度とを比較する。
検出温度Ｔが低下しつつある場合には、出力について予め記憶された値は、少なくとも一方のヒータ１６，１７の出力が高くなるように、表１に示す値から選択されて変更される（ステップＳ９）。

表１には、中央ヒータとしての第１のヒータ１６の出力の値と、端部ヒータとしての第２のヒータ１７の出力の値とが、対をなして横に並んで記載され、複数の対が、縦に並んで記載されている。変更前の対をなす値よりも一行上に記載された対をなす値が、ステップＳ９で選択される。また、変更前の対をなす値が、最も上の行の値である場合には、変更しない。

検出温度Ｔが変化していない場合には、出力について予め記憶された値は変更されない（ステップＳ１０）。
検出温度Ｔが上昇しつつある場合には、出力について予め記憶された値は、少なくとも一方のヒータ１６，１７の出力が低くなるように、表１に示す値から選択されて変更される（ステップＳ１１）。表１において、変更前の対をなす値よりも一行下に記載された対をなす値が、ステップＳ１１で選択される。また、変更前の対をなす値が、最も下の行の値である場合には、変更しない。

ステップＳ６で、定着目標温度Ｔ０と検出温度Ｔとが、（Ｔ０＋５）≦Ｔの関係を満たす場合、具体的には、検出温度Ｔが１９５度以上の場合（ステップＳ２，４，６でＮＯ）には、第１および第２のヒータ１６，１７の出力はともに０％とされ、通電はともに停止される（ステップＳ１２）。
予め定められた枚数の用紙に画像が形成されると、画像形成モードが終了する（ステップＳ１３でＹＥＳ）。

本実施形態では、制御部６は、定着動作終了直前の第２のヒータ１７への通電状態を記憶し、待機モードに移行する。記憶された通電状態に基づいて、定着動作終了から待機中において第１および第２のヒータ１６，１７の通電が以下のように制御される（ステップＳ１４〜１６）。
画像形成動作中に、制御部６は、定着動作終了直前の所定の期間中に、第２のヒータ１７への通電が、所定の停止時間以上で停止されたことを記憶している。

本実施形態では、定着動作終了直前の所定の期間中は、画像形成モードにおいて最後に画像形成された用紙（最終紙ともいう。）にコピー動作または定着動作が行われている間であり、より詳細には、最終紙が第１の検知スイッチ２５の位置を通過したタイミング（第１のスイッチ２５の出力信号がＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り換わったタイミングに相当する。）から最終紙が第２のスイッチ２６の位置を通過したタイミング（第２のスイッチ２６の出力信号がＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り換わったタイミングに相当する。）までの間である。

所定の停止時間は、後述するように加熱ローラ１４の軸方向についての温度の変化を確実に判断できるような値である。本実施形態では、所定の停止時間は、一枚の用紙にコピー動作または定着動作が行われるのに要する時間と等しい値またはこの値に近似した値に設定されている。第２のヒータ１７への通電が全く行われずに最終紙の定着動作がなされた場合に、通電が停止されたことが記憶される。

ステップＳ１４では、定着動作終了直前に第２のヒータ１７への通電が停止されたか否かを判断する。
ステップＳ１４において、通電が行われていたと判断される場合には（ステップＳ１４でＹＥＳ）、加熱ローラ１４の軸方向中央部の温度が軸方向端部２２の温度に比べて低下していないか、または低下していたとしても許容できる程度の低下量であると判断できる。この場合、定着動作終了から待機中は、第１および第２のヒータ１６，１７への通電を互いに同様に制御する（ステップＳ１５）。

ステップＳ１５では、定着動作終了直後には、第１および第２のヒータ１６，１７への通電をともに停止する。検出温度が待機目標温度にまで低下した後は、待機目標温度と検出温度とが等しくなるように、待機目標温度と検出温度との差に基づいて、両ヒータ１６，１７への通電を、同じ出力で同時に行い、同時に停止する。
ステップＳ１４において、通電が停止されていたと判断される場合には（ステップＳ１４でＮＯ）、定着動作終了直後からの一定期間、第１のヒータ１６のみに所定通電量で通電する（ステップＳ１６）。その後、第１のヒータ１６への通電は停止される。以後、検出温度が待機目標温度になるように、第１および第２のヒータ１６，１７が互いに同様に制御される（ステップＳ１５）。

ステップＳ１６での第１のヒータ１６への通電の所定時間および所定通電量は、軸方向中央部の温度が軸方向端部２２の温度よりも所定温度差で高くなるように設定されている。なお、所定時間および所定通電量が、軸方向中央部および軸方向端部２２の温度がほぼ等しくて、その温度差が所定量以下に小さくなるように設定されていてもよい。
次に、多数の小サイズの用紙に画像形成がなされる場合について、図１および図３を参照して具体的に説明する。

待機モードから画像形成モードに移行した直後には、検出温度は１７０度である。第１および第２のヒータ１６，１７の出力は、１００％に制御される（ステップＳ３）。時間が経過すると、加熱ローラ１４の温度が上昇し、検出温度も上昇する。
検出温度が１７５度に到達すると、制御部６は、プリント信号を発し、画像形成部３により、画像形成動作が開始され、定着装置４では定着動作が開始される。小サイズの用紙は、加熱ローラ１４の軸方向中央部から熱を奪い、その一方で、第１のヒータ１６が、加熱ローラ１４の軸方向中央部を加熱する。その結果、加熱ローラ１４の軸方向中央部の温度は、通紙時に急低下し、その後緩やかに上昇し続ける。一方で、小サイズの用紙は、加熱ローラ１４の軸方向端部２２から熱を奪わず、第２のヒータ１７による加熱も継続されるので、軸方向端部２２の温度は上昇し続ける。これとともに、検出温度も上昇する。

用紙の定着が順次行われ、検出温度が１８０度に到達すると（ステップＳ４でＹＥＳ）、第１のヒータ１６の出力は１００％に維持され、第２のヒータ１７の出力は５０％に下げられる（ステップＳ５）。さらに、検出温度が１８５度に到達すると（ステップＳ６でＹＥＳ）、第１のヒータ１６の出力は８０％に下げられ、第２のヒータ１７の出力は２０％に下げられる（ステップＳ７）。加熱ローラ１４の軸方向中央部の温度は、上昇度合いが緩やかになって上昇し続ける。一方で、軸方向端部２２の温度は、上昇し続けるがその上昇度合いがさらに低下する。この間、軸方向中央部と軸方向端部２２との温度差はさらに小さくなる。検出温度も、端部の温度に比例して上昇し続ける。

また、検出温度が１８５度に到達すると、両ヒータ１６，１７の出力が、表１の一段階低い値に変更される。検出温度がさらに上昇して１８６度になると、第１のヒータ１６の出力が、変更後の値である７５％に下げられ、第２のヒータ１７の出力が、変更後の０％に下げられ（ステップＳ７）、両ヒータ１６，１７が駆動される。加熱ローラ１４の軸方向中央部の温度は、より一層緩やかに上昇し続ける。一方で、軸方向端部２２の温度は、上昇しなくなる。この間、軸方向中央部と軸方向端部２２との温度差は、さらに小さくなる。検出温度も、端部の温度と同様に上昇しなくなり、時間的に変化しなくなるが、前回の検出温度よりも高い温度を検出しているので、両ヒータ１６，１７の出力としては、表１の一段階低い値に変更される。その後も、検出温度は維持されて１８６度であるので、第１のヒータ１６の出力は、変更後の７０％に下げられ、第２のヒータ１７の出力は０％で維持される（ステップＳ７）。加熱ローラ１４の軸方向中央部の温度は、時間的に一定に維持され、軸方向端部２２の温度は時間的に一定に維持され、検出温度も時間的に一定になる。この状態で、定着動作が継続される。

このように、定着動作中に多数の小サイズの用紙が通紙されると、加熱ローラ１４の軸方向中央部からのみ熱が奪われるので、上記温度センサ１８の検出温度は高くなる傾向にあり、定着目標温度と検出温度との差が小さくなる。この場合には、第１のヒータ１６のみを通電するようにして、加熱ローラ１４の軸方向中央部の温度を高め、加熱ローラ１４の温度を軸方向について適切な温度差の範囲内に維持するようにしている。

最終紙が通されるときには、用紙が通過するのに伴って、加熱ローラ１４の軸方向中央部の温度が急低下し、その後第１のヒータ１６により加熱ローラ１４の軸方向中央部が短時間だけ加熱される。その結果、加熱ローラ１４の軸方向中央部の温度が相対的に低く、軸方向端部２２の温度が相対的に高くなっている。
最終紙が通されるときに、第２のヒータ１７は停止されていたので（ステップＳ１４でＮＯ）、その後、第１のヒータ１６を所定時間および所定通電量で通電する（ステップＳ１６）。その結果、加熱ローラ１４の軸方向中央部の温度が所定温度上昇し、軸方向端部２２よりも所定温度高くなる。その後、検出温度が待機目標温度になるように、両ヒータ１６，１７が互いに同様に制御される（ステップＳ１５）。その結果、加熱ローラ１４の軸方向中央部の温度が、軸方向端部２２の温度よりも所定温度高い状態を維持される。

次に、多数の大サイズの用紙に画像形成される場合を具体的に説明する。
大サイズの用紙が定着装置４に通紙される場合、大サイズの用紙は、加熱ローラ１４の軸方向中央部および端部から、軸方向に均等に熱を奪う。その一方で、両ヒータ１６，１７により、加熱ローラ１４は、軸方向について均等に加熱される。その結果、軸方向端部２２の温度は上昇し、小サイズの用紙が通されたときの加熱ローラ１４の軸方向端部２２の温度に比べて上昇度合いが低くなる。軸方向端部２２の温度に比例して、検出温度も上昇する。用紙が順次定着されるのに伴い、検知温度が１７５度〜１８０度の範囲内の値に達すると、検出温度は時間的にほぼ一定になり、軸方向中央部および端部の温度も同様に一定になる。加熱ローラ１４の軸方向中央部の温度は、軸方向端部２２の温度よりも所定温度高く維持され、画像形成モード開始前と同様の傾向に維持される。

このように、定着動作中に大サイズの用紙が通紙されると、加熱ローラ１４の軸方向に均等に熱が奪われるので、上記温度センサ１８の検出温度は、低くなる傾向にあり、定着目標温度と検出温度との差が大きくなる。この場合には、第１および第２のヒータ１６，１７をともに通電するようにして、加熱ローラ１４の温度を軸方向に均等に維持できるようにしている。

最終紙が通紙されるときに、第２のヒータ１７は通電されるので（ステップＳ１４でＹＥＳ）、画像形成動作が終了した後は、第１および第２のヒータ１６，１７は互いに同様に制御される（ステップＳ１５）。その結果、加熱ローラ１４の軸方向中央部の温度と、軸方向端部２２の温度は、同様に変化し、軸方向中央部の温度が軸方向端部２２の温度よりも高く維持され、検出温度が待機目標温度に等しくなる。

このように本発明の実施形態によれば、定着動作中に予め定める目標温度と上記温度センサ１８による検出温度との差に基づいて、上記第１および第２のヒータ１６，１７を所定の関係の下に連動通電制御を行うことにより、定着動作中に多数の小サイズの用紙が通紙される場合でも、そうでない場合でも、加熱ローラ１４の温度を適切に制御できる。例えば加熱ローラ１４の軸方向の温度分布を適切に維持することができ、より具体的には上記実施形態のように加熱ローラ１４の軸方向中央部の温度を軸方向端部２２よりも高く維持することができる。または、加熱ローラ１４の温度を軸方向に均等に維持することもできる。

定着動作終了後には、定着動作終了直前の端部ヒータとしての第２のヒータ１７への通電状態に基づくことにより、この通電状態に関連する加熱ローラ１４の軸方向中央部と軸方向端部２２との温度差の大小を判断することができる。この判断結果に基づいて、定着動作終了から待機中に、第１および第２のヒータ１６，１７を所定の態様で通電することにより、軸方向の温度差を適切にすることが可能となる。その結果、例えば、多数の小サイズの用紙を通紙した後に生じる軸方向中央部の温度低下を、定着動作終了から待機中に、解消することができる。従って、待機中および次回の定着動作において、加熱ローラ１４の軸方向中央部と軸方向端部２２とのそれぞれを適切に温度制御することができる。

具体的には、定着動作終了直前に第２のヒータ１７が通電されていた場合、これに基づいて、定着動作終了直後に加熱ローラ１４の温度が軸方向について均等に低下していると判断できる。従って、ステップＳ１５の定着動作終了から待機中に、温度センサ１８による検出温度が待機中の目標温度になるように、中央ヒータ１６，１７および端部ヒータ１６，１７の両方への通電が制御されて、加熱ローラ１４の温度が、軸方向に均等に所要の温度で上昇または低下する。その結果、加熱ローラ１４の温度を軸方向に適切に維持することができ、例えば加熱ローラ１４の温度を軸方向に均等することができる。

また、定着動作終了直前に第２のヒータ１７が通電されていない場合、これに基づいて、定着動作終了直後に加熱ローラ１４の軸方向中央部の温度が軸方向端部２２の温度よりも低下していると判断できる。従って、ステップＳ１６の定着動作終了から待機中に、第１のヒータ１６のみが上記一定期間で通電制御され、加熱ローラ１４の軸方向中央部の温度が高められ、加熱ローラ１４の軸方向中央部の温度が所要の温度で高められる。その結果、加熱ローラ１４の温度を軸方向に適切な温度分布に直して維持することができ、例えば加熱ローラ１４の温度を軸方向に均等にすることができる。

また、定着動作終了直前の端部ヒータ１７への通電状態に基づくことにより、加熱ローラ１４の状況を精度良く判断することができる。従って、加熱ローラ１４の軸方向中央部の軸方向端部２２に対する温度低下を確実に解消することができる。
また、加熱ローラ１４が、薄肉であり且つ小径の場合、撓みが大きく、軸方向中央部になるほどにニップ部が狭くなるので、軸方向に均一に定着し難くなる。このような加熱ローラ１４であっても、加熱ローラ１４の軸方向中央部の温度を、軸方向端部２２の温度よりも高くしてあるので、軸方向に均一に定着することができる。

また、加熱ローラ１４の軸方向中央部のみを所定時間加熱することで、加熱ローラ１４の温度を軸方向に均等にできるので、省エネルギーにも寄与する。
また、検出温度と目標温度との差に基づくことにより、加熱ローラ１４の軸方向中央部の温度を、非通紙域２０の温度センサ１８のみを用いて知ることができる。従って、温度センサ１８が少なくてすむ。

また、温度センサ１８は非通紙域２０に接触状態で配置されている。これにより、非通紙域２０の温度を介してこれに隣接する通紙域１９の温度を高精度に測定することができ、通紙域１９に配置したときに生じる不具合を防止することができる。すなわち、加熱ローラ１４の通紙域１９の表面を傷つけるおそれもなく、傷つきに起因して加熱ローラ１４から用紙が離れ難くなることもない。また、未定着のトナーが温度センサ１８に付着することを抑制することができ、未定着トナーの付着に起因する温度検出精度の低下を防止することができる。

また、本実施形態について、以下のような変形例を考えることができる。以下の説明では、上述の実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
例えば、定着動作終了直前の第２のヒータ１７への通電状態を判断するための処理について以下のようにしてもよい。所定の停止時間としては、上述の設定の他、最終紙のコピー動作または定着動作に要する時間の半分以上の時間に設定することも考えられる。また、定着動作終了直前の所定の期間中としては、定着動作終了直前の複数枚の用紙にコピー動作または定着動作が行われている期間に設定してもよい。また、この場合の所定の停止時間としては、定着動作終了直前の所定の期間中として設定された複数の用紙に、コピー動作または定着動作が行われるのに要する時間と等しい値またはこの値に近似した値に設定されるのが好ましい。

また、ステップＳ１６において第１のヒータ１６への一定期間の通電は、定着動作終了直後に開始されていたが、これには限らず、例えば、画像形成動作終了から所定時間の経過後に開始されてもよいし、待機中の任意のタイミングで開始されてもよく、定着動作終了から待機中の一定期間に実行されればよい。
温度センサ１８としては、加熱ローラ１４の端部の外周に所定量の隙間を開けて対向して配置されて、非接触状態で温度を検出する温度センサ１８を利用してもよい。また、温度センサ１８としては、サーミスタ以外の温度センサ１８を、例えば光学式の温度センサ１８を利用してもよい。また、温度センサ１８を複数個配置してもよく、少なくとも一つがあればよい。

第１および第２のヒータ１６，１７としては、ハロゲンランプ、キセノンランプ等のヒータランプを利用でき、また、ヒータランプ以外の加熱手段を利用することもできる。また、第１のヒータ１６は、加熱ローラ１４の軸方向中央部のみを加熱するヒータであってもよい。また、第２のヒータ１７は、加熱ローラ１４の軸方向端部２２のみを加熱するヒータであってもよく、この軸方向端部２２は、少なくとも一方の端部であってもよい。この他、第１および第２のヒータ１６，１７の配置および構造は種々考えられる。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

本発明の一実施形態の定着装置を含む複写機の概略構成の模式図である。 図１に示す定着装置の要部の平面視での断面図である。 図１の制御部の制御内容のフローチャートである。

符号の説明

１…定着装置
６…制御部（通電制御手段）
１４…加熱ローラ
１６…第１のヒータ（中央ヒータ）
１７…第２のヒータ（端部ヒータ）
１８…温度センサ
２０…非通紙域
２１…中央通紙域（軸方向中央部）
２２…軸方向端部
Ｓ…軸方向

Claims (3)

1. トナーを転写された転写材のトナーを定着する定着装置であって、
   軸方向に長手の加熱ローラと、
   加熱ローラの軸方向中央部を加熱するための中央ヒータと、
   加熱ローラの軸方向端部を加熱するための端部ヒータと、
   加熱ローラの軸方向端部の非通紙域の温度を検出するための温度センサと、
   定着動作中は、予め定める目標温度と上記温度センサによる検出温度との差に基づいて、上記中央ヒータおよび端部ヒータを所定の関係の下に連動通電制御を行い、定着動作終了から待機中は、定着動作終了直前の端部ヒータへの通電状態に基づき上記中央ヒータおよび端部ヒータの通電制御を行う通電制御手段と、を含むことを特徴とする定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置において、
   通電制御手段は、定着動作終了直前に端部ヒータが通電されていた場合、定着動作終了から待機中は、中央ヒータおよび端部ヒータの両方に通電制御することを特徴とする定着装置。
3. 請求項１に記載の定着装置において、
   通電制御手段は、定着動作終了直前に端部ヒータが通電されていない場合、定着動作終了から待機中の一定期間は、中央ヒータのみに通電制御することを特徴とする定着装置。

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