JP2008145454A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】常に搬送部の温度上昇の勾配に見合った温度検知手段の応答性を得ることができるとともに、搬送部と温度検知手段との間に生じる摩耗を抑制することができる定着装置を提供する。
【解決手段】複写機やプリンタの定着装置９１１であって、ウォームアップやプリント時は発熱の電力上限値を大きくして温度検知手段５を無端ベルト２に当接させる。待機時は発熱の電力上限値を小さくして温度検知手段５を無端ベルト２から離間させる。待機時に温度検知手段５を無端ベルト２から離間させることで、摩耗に有利になる。その場合、温度検知手段５の応答性が懸念されるが、電力上限値を小さくすることで、温度検知手段５が追従できる程度の温度上昇に抑える。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置に設けられ、トナー画像が転写されたシートを挟持搬送しつつ加熱、加圧処理を施して、シート上のトナー画像を該シートに定着させる定着装置および該定着装置を備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置には、定着装置が設けられている。定着装置は、所定の画像形成プロセスを経てトナー画像が転写されたシートを挟持搬送するローラー対、或いは無端ベルト対等の搬送部を備えており、シート上の未定着のトナー画像に加熱、加圧処理を施して、該トナー画像をシート上に固定像として定着させる。

従来のこの種の定着装置としては、例えば、無端ベルトに磁性体を用い、誘導加熱によりベルトを自己発熱させてシート上の未定着トナー画像を加熱するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、無端ベルトの内面には、加熱制御に用いる温度検知手段が当接している。

この提案では、待機時に無端ベルトを均一に加熱するためには、常にベルトを回転駆動させておく必要があるが、この場合、ベルトと該ベルトに当接する温度検知手段との間で摩耗が進行し、温度検知手段もしくはベルトの表面が傷ついてしまう。

そこで、初期加熱時のみ温度検知手段をベルトに当接させ、初期加熱時以外はベルトから温度検知手段を離間させることで、ベルトと温度検知手段との間に生じる摩耗を抑制する定着装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００１−２４２７３２号公報 特開平１０−３１２１３１号公報

しかし、上記特許文献２では、急激な温度上昇が可能な定着装置の場合は、初期加熱以外のときにもベルトに温度検知手段が当接しなければ温度検知手段の検知がその温度上昇に追従できない。

この場合、ベルトの温度を一定に保つ目的であれば温度制御が不安定になるし、過昇温の温度検知では、応答が遅くなることで過昇温の検知が遅れ、その遅れた期間に温度はさらに上昇する。

そこで、本発明は、常に搬送部の温度上昇の勾配に見合った温度検知手段の応答性を得ることができるとともに、搬送部と温度検知手段との間に生じる摩耗を抑制することができる定着装置および該定着装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の定着装置は、トナー画像が転写されたシートを挟持搬送しつつ加熱、加圧処理を施して、シート上のトナー画像を該シートに定着させる定着装置であって、トナー画像が転写されたシートを挟持搬送する搬送部と、前記搬送部に当接可能に配置された温度検知手段と、前記温度検知手段を前記搬送部に対して接近離間移動させ、接近移動時に該搬送部に当接させる駆動手段と、前記駆動手段を制御する駆動制御手段と、前記搬送部を加熱する加熱手段と、前記加熱手段に対する駆動電力の上限値を設定する上限値設定手段と、を備え、前記上限値設定手段は、前記温度検知手段が前記搬送部から離間したときの前記加熱手段に対する駆動電力の上限値を前記温度検知手段が前記搬送部に当接したときの前記加熱手段に対する駆動電力の上限値より小さい値に設定する、ことを特徴とする。

本発明の画像形成装置は、シートに所定の画像を形成する画像形成装置であって、請求項１〜５のいずれか一項に記載の定着装置を備える、ことを特徴とする。

本発明によれば、温度検知手段が搬送部から離間したときの加熱手段に対する駆動電力の上限値が温度検知手段が搬送部に当接したときの加熱手段に対する駆動電力の上限値より小さい値に設定される。

このため、温度検知手段が搬送部に当接しているときは搬送部の急激な温度上昇に対して温度検知手段による温度検知の追従性が確保される。また、温度検知手段が搬送部から離間しているときは、加熱手段の発熱量が制限されて温度検知手段による温度検知が追従できる程度の温度上昇に抑えることができる。

これにより、常に搬送部の温度上昇の勾配に見合った温度検知手段の応答性を得られるとともに、搬送部から温度検知手段が離間することで、搬送部と温度検知手段との間に生じる摩耗を抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。

図１〜図１９は本発明の第１の実施形態である定着装置を説明するための図、図２０〜図２７は本発明の第２の実施形態である定着装置を説明するための図である。

まず、説明の便宜上、図１９を参照して、本発明の第１又は第２の実施形態である定着装置が組み込まれる画像形成装置について説明する。

図１９に示すように、画像形成装置９００は、感光体ドラム９０１ｙ，９０１ｍ，９０１ｃ．９０１ｂｋを備えている。

感光体ドラム９０１ｙは図の反時計回りに回転し、１次帯電ローラー９０２ｙを通過する際に、１次帯電ローラー９０２ｙによって表面が均一にマイナス帯電される。１次帯電ローラー９０２ｙは、感光体ドラム９０１ｙの表面の帯電を均一に行うために、ＤＣ成分マイナス３００Ｖ〜マイナス７００Ｖの電圧にＡＣ成分１３００Ｖ〜２０００Ｖが重畳されている。前記ＤＣ成分の電流の大きさを制御して感光体ドラム９０１ｙの帯電量を制御している。

均一に帯電した感光体ドラム９０１ｙの表面には、レーザーユニット９０３ｙからレーザーが照射されて露光される。そして、露光された部分は感光してインピーダンスが低下して帯電量が低下する。レーザーユニット９０３ｙはＯＮ／ＯＦＦ制御、ＰＷＭ制御により露光量を制御しており、感光体ドラム９０１ｙの表面に帯電量の分布に応じて潜像画像が形成される。

潜像画像が形成された感光体ドラム９０１ｙの表面は現像ブレード９０４ｙを通過する。この現像ブレード９０４ｙと感光体ドラム９０１ｙの間のギャップは高精度に管理されており、現像ブレード９０４ｙにＤＣ成分マイナス１５０Ｖ〜マイナス５００Ｖの高圧を加えることで、感光体ドラム９０１ｙの表面と現像ブレード９０４ｙの間に電界が発生する。

この電界の向きと強度は帯電量に影響され、感光体ドラム９０１ｙの表面の未露光の領域ではマイナス帯電量の大きいままなので、現像ブレード９０４ｙから感光体ドラム９０１ｙに向かう電界が生じる。

一方、感光体ドラム９０１ｙの表面の露光済み領域では、帯電量が小さくなっているので、感光体ドラム９０１ｙから現像ブレード９０４ｙに向かう電界が生じる。そして、現像ブレード９０４ｙ上のマイナスに帯電したイエロー色のトナーが現像ブレード９０４ｙと感光体ドラム９０１ｙの表面の電界の向きと反対方向に力をうける。この電界の向きと強弱により、先の露光によって形成された感光体ドラム９０１ｙ上の潜像画像がイエロー色のトナー画像として形成される。

次に、感光体ドラム９０１ｙの表面は、中間転写ベルトの９０６と接する。中間転写ベルト９０６の感光体ドラム９０１ｙの反対側には１次転写ローラー９０５ｙが配置されている。この１次転写ローラー９０５ｙには、プラス５００Ｖ〜プラス１２００Ｖの電圧が加えられ、マイナスに帯電したイエロー色のトナーを感光体ドラム９０１ｙから１次転写ローラー９０５ｙ側に引き寄せる。これにより、感光体ドラム９０１ｙの表面に形成されたイエロー色のトナー像が中間転写ベルト９０６に転写される。

同様にして、感光体ドラム９０１ｍ、９０１ｃ、９０１ｂｋのそれぞれに、マゼンタ色、シアン色、ブラック色のトナー像が形成され、各色のトナー像が中間転写ベルト９０６に重ねて転写され、フルカラー画像が形成される。なお、９０２ｍ〜９０５ｍ、９０２ｃ〜９０５ｃ、９０２ｂｋ〜９０５ｂｋは９０２ｙ〜９０５ｂｋと同様の構成なので説明は省略する。

そして、中間転写ベルト９０６が２次転写内ローラー９０７と２次転写外ローラー９０８との間を通過するとき、中間転写ベルト９０６と２次転写外ローラー９０８との間をシート１１が挟持搬送される。２次転写外ローラー９０８には、プラス５００〜プラス７０００Ｖの電圧が加えられており、これにより、マイナスに帯電した中間転写ベルト９０６側のトナー像がシート１１上に転写される。

シート１１は用紙カセット９１０から給紙されて、矢印９１２−１、９１２−２、９１２−３、９１２−４の方向へと搬送される。２次転写ローラー対９０７，９０８を通過したシート１１のトナー像は未定着で、シート１１から容易に剥がれる状態である。

この状態のシート１１が定着装置９１１に搬送されて高温にされ、トナーが柔らかくなった状態で圧力が加えられることで、トナー像がシート１１の表面に固定像として定着する。そして、定着装置９１１を通過したシート１１は、矢印９１２−５、９１２−６、９１２−７、９１２−８、９１２−９の方向へと搬送されて排出トレイに積載される。

次に、図１〜図１８を参照して、本発明の第１の実施形態である定着装置について説明する。

図１は本発明の第１の実施形態である定着装置を説明するための断面図、図２は図１の上方から見た図である。

図１および図２に示すように、本発明の第１の実施形態である定着装置９１１は、２次転写ローラー対９０７，９０８（図１９参照）から送り出されたシート１１を挟持搬送する無端ベルト対（搬送部）２，７を備えている。

ベルト２，７は、例えば、７５μｍの厚みのニッケル母材の表面に３００μｍのゴム層が被覆されており、また、ベルト２，７の幅（図２では上下の幅）は３７０ｍｍで、Ａ３サイズの用紙幅の２７９ｍｍよりも大きな寸法になっている。なお、この実施形態では、ベルト２，７は円形にすると、φ５０のサイズである。そして、各ベルト２，７のうちの図１の上側のベルト２が誘導加熱コイル（加熱手段）１によって誘導加熱される。

誘導加熱コイル１は、例えば、コイルのターン数が６ターンとされて、２つの端子を持ち、端子間に高周波の交流電流を流すことで、交流の磁界が発生する。この磁界によりベルト２が誘導加熱される。

また、ベルト２の内周側でベルト７とは逆側には、ベルト２の温度を検知するサーミスタ（温度検知手段）５が内面に当接可能に配置されている。サーミスタ５は、図５に示すように、ベルト２の内面に当接する方向に移動したり、図６に示すように、ベルト２の内面への当接の度合いを緩めるようにベルト２から離れる方向に移動したりすることができる。

サーミスタ５は、温度が低いほど高い抵抗値となる抵抗体であり、サーミスタ５で検知される温度を目標の温度である例えば２００°Ｃにするように、誘導加熱コイル１の駆動を制御して温度調整する。

また、図１に示すように、ベルト２の内周側には、ベルト２が掛け渡される入口上ローラー３と出口上ローラー４とがシート１１の搬送方向に互いに離間して配置されている。そして、出口上ローラー４が駆動モータ（不図示）により図１の時計回り方向に回転駆動されることで、ベルト２が駆動され、また、入口上ローラー３が図１の時計回り方向に回転する。

ベルト７の内周側にも、ベルト７が掛け渡される入口上ローラー８と出口上ローラー９とがシート１１の搬送方向に互いに離間して配置されている。そして、出口下ローラー９が図１の反時計回り方向に回転することで、ベルト７が駆動され、また、入口下ローラー８が図１の反時計回り方向に回転する。

各ベルト２，７の互いに対向する部分の内面には、それぞれ上パッド６および下パッド１０が設けられている。上パッド６と下パッド１０との間には、例えば約４００Ｎの力がかかっている。また、入口上ローラー３と入口下ローラー８との間には、例えば約２００Ｎの力がかかっており、出口上ローラー４と出口下ローラー９との間には、例えば約３００Ｎの力がかかっている。

ベルト２はサーミスタ５によって約２００°Ｃに温調されており、入口上ローラー３と入口下ローラー８との間では約１８０°Ｃ前後に温度調整されている。また、ベルト２は、上パッド６と下パッド１０との間では約１７０°Ｃ前後に温度調整され、出口上ローラー４と出口下ローラー９との間では約１６０°Ｃ前後に温度調整されている。

２次転写ローラー対９０７，９０８（図１９参照）から送り出されたシート１１上には、未定着のトナー１２により画像が形成されている。このシート１１は、図１の矢印１３の方向に進んで、上下の入口ローラー３，８側からベルト２とベルト７との間に進入する。そして、ベルト２とベルト７との間に進入したシート１１は、上下のパッド６，１０間を通過し、さらに上下の出口ローラー４，９間を通過して排出される。この間にシート１１に加熱、加圧処理が施され、シート１１上の未定着のトナー画像１２が該シート１１に定着される。

次に、図８を参照して、本発明の第１の実施形態である定着装置の制御系について説明する。

図８に示すように、誘導加熱コイル１は、コイルのインピーダンスのうちインダクタ成分３１と抵抗成分３２とを有しており、抵抗成分３２が発熱する。誘導加熱コイル１は、誘導加熱駆動回路２９により駆動され、誘導加熱駆動回路２９は制御回路３０から出力される制御信号により制御される。

制御信号Ｓｉｇ３がハイレベルのとき、誘導加熱駆動回路２９は動作し、ローレベルのとき、誘導加熱駆動回路２９は動作を停止する。制御信号Ｓｉｇ４は誘導加熱コイル１の駆動電力の大きさを上下させる信号であって、このＳｉｇ４の周波数が低いほど誘導加熱コイル１に対して高い駆動電力が供給されるようになっている。

誘導加熱駆動回路２９には交流電源２７から例えば周波数５０Ｈｚ、正弦波のＡＣ１００Ｖの電力が供給され、誘導加熱駆動回路２９に供給される電力は電力供給回路２８によって検知される。電力検知回路２８は、制御回路３０に対して電圧値Ｓｉｇ１、電流値Ｓｉｇ２の信号を出力し、制御回路３０はこれらの電流値と電圧値から消費電力を算出する。なお、この算出では、力率はほぼ１なので、力率１として計算している。

また、制御回路３０に対しては、サーミスタ５、位置センサ２５、その他の入力装置３５から信号が出力され、制御回路３０は、サーミスタ５からの信号Ｓｉｇ５に基づいて誘導加熱駆動回路２９を制御して、誘導加熱コイル１を駆動する。

また、制御回路３０は、位置センサ２５からの信号Ｓｉｇ６に基づいてモータ駆動回路３３を制御して、サーミスタ５をベルト２に対して接近離間移動させるステッピングモーター（駆動手段）３４を制御する。

次に、図３〜図６を参照して、ベルト２の内面に対して接近離間移動するサーミスタ５について説明する。

図３はサーミスタの断面図、図４は図３の側面図、図５はサーミスタがベルト内面に当接した状態を示す断面図、図６はサーミスタがベルト内面から離間した状態を示す断面図である。

図３および図４に示すように、サーミスタ５は、サーミスタホルダ２６に板ばね１７を介して取り付けられた検知部としてのスポンジ１６、サーミスタチップ１４およびカプトンテープ１５を備える。

サーミスタホルダ２６は、図５および図６に示すように、ばね押え２２に、圧縮コイルばね２０を介してベルト２に向けて接近離間移動可能に支持されている。サーミスタホルダ２６の一方の端部（検知部とは反対側）にはカム軸１９によって回転する偏心カム１８が当接している。

この偏心カム１９の回転により、サーミスタホルダ２６が圧縮コイルばね２０の付勢力に抗してベルト２に接近する方向に移動したり、圧縮コイルばね２０の付勢力によりベルト２から離間する方向に移動したりする。

そして、サーミスタホルダ２６が圧縮コイルばね２０の付勢力に抗してベルト２に接近する方向に移動すると、図５に示すように、サーミスタチップ１４がカプトンテープ１５を介してベルト２の内面に当接する。

一方、サーミスタホルダ２６が圧縮コイルばね２０の付勢力によりベルト２から離間する方向に移動すると、図６に示すように、サーミスタチップ１４がベルト２の内面から離れた位置に配置される。

ここで、図５に示すように、サーミスタチップ１４がカプトンテープ１５を介してベルト２の内面に当接した状態では、サーミスタ５の温度検知の応答が速くなる。一方、図６に示すように、サーミスタチップ１４がベルト２の内面から離れた位置に配置された状態では、サーミスタ５の温度検知の応答が図５の状態に比べて遅くなる。また、サーミスタ５のカプトンテープ１５とベルト２との間の摩耗については、図５の状態では摩耗が進行しやすく、図６の状態では、図５の状態に比べてベルト２との接触面積が少ないので、ほとんど摩耗しない。

また、図７に示すように、カム軸１９の端部には、位置検知回転円盤２３が取り付けられている。位置検知回転円盤２３は、光を透過しない部材とされているが、円周方向の一部に光を透過するスリット２４が形成されている。位置検知回転円盤２３には、該位置検知回転円盤２３を軸方向に挟む受光素子と発光素子とを備えた位置センサ２５が配置されている。

この位置センサ２５は、発光素子と受光素子との間が遮光されているか否かを検知し、位置検知回転円盤２３のスリット２４が発光素子と受光素子との間に位置すると、それを検知してＬｏｗレベルを出力し、それ以外のときはＨｉｇｈレベルを出力する。この実施の形態では、サーミスタ５が図５の状態にあるときに位置検知回転円盤２３のスリット２４が発光素子と受光素子との間に位置し、Ｌｏｗレベルを出力し、その出力がＳｉｇ６として制御回路３０に入力される（図８参照）。

カム軸１９は、ステッピングモーター３４で回転駆動され、２０００ステップ(パルス)で１回転し、図５の状態から図６の状態までは１０００パルスで移動する。図８に示すように、ステッピングモーター３４は、制御回路３０から出力されたＳｉｇ７によってモータ駆動回路３３を介して制御される。これにより、ステッピングモーター３４が、サーミスタ５をベルト２の内面に対して接近離間移動させ、接近移動時にベルト２の内面に当接させる。

次に、図９〜図１２を参照して、制御回路３０の動作について説明する。

図９はベルトに対してサーミスタを接近離間移動させる処理を説明するためのフローチャート図、図１０は駆動電力の上限値の切替設定処理を説明するためのフローチャート図である。図１１は駆動電力の制御を説明するためのフローチャート図、図１２は目標温度の切替設定処理を説明するためのフローチャート図である。

ここで、この実施の形態では、制御回路３０は、本発明の駆動制御手段、上限値設定手段、加熱制御手段、目標温度設定手段を含んでいる。すなわち、図９の処理は駆動制御手段が実行し、図１０の処理は上限値設定手段が実行し、図１１の処理は加熱制御手段が実行し、図１２の処理は目標温度設定手段が実行する。そして、これらの各処理は制御回路３０によって並行して処理される。

まず、図９において、まず、電源が入ると、制御回路３０は、サーミスタ５がベルト２内面に当接（図５参照）するようにモータ駆動回路３３を介してステッピングモーター３４を制御する（ステップＳ１０２）。そして、制御回路３０は、サーミスタ５の温度が２００°Ｃに達したか否か、即ち、ウォームアップが完了したか否かを判断する（ステップＳ１０３）。ウォームアップが完了すると制御回路３０は、サーミスタ５がベルト２内面から離間（図６参照）するようにモータ駆動回路３３を介してステッピングモーター３４を制御する（ステップＳ１０４）。

次に、制御回路３０は、プリントの要求があるまで待機し、要求があると（ステップＳ１０５のＹｅｓ）、サーミスタ５がベルト２内面に当接（図５参照）するようにモータ駆動回路３３を介してステッピングモーター３４を制御する（ステップＳ１０６）。そして、サーミスタ５がベルト２内面に当接した状態のままプリントが終了するのを待機する（ステップＳ１０７）。プリントが終了すると制御回路３０は、サーミスタ５がベルト２内面から離間（図６参照）するようにモータ駆動回路３３を介してステッピングモーター３４を制御する（ステップＳ１０４）。

次に、図１０において、まず、制御回路３０は電源が投入された直後から、サーミスタ５がベルト２内面に当接した状態（図５参照）であるか否かを常に判断する（ステップＳ２０２）。そして、サーミスタ５がベルト２内面に当接した状態であれば（ステップＳ２０２のＹｅｓ）、制御回路３０は誘導加熱駆動回路２９から誘導加熱コイル１に供給される駆動電力の上限値を１１００Ｗに設定する（ステップＳ２０３）。一方、サーミスタ５がベルト２内面に当接していない状態（離間状態）であれば（ステップＳ２０２のＮｏ）、制御回路３０は誘導加熱駆動回路２９から誘導加熱コイル１に供給される駆動電力の上限値を３００Ｗに設定する（ステップＳ２０４）。

次に、図１１において、まず、電源が投入されると、制御回路３０は、サーミスタ５による検知温度が目標の温度以下であるか否かを判断する（ステップＳ３０２）。そして、サーミスタ５による検知温度が目標の温度を超えていれば（ステップＳ３０２のＮｏ）、制御回路３０は誘導加熱駆動回路２９から誘導加熱コイル１に供給される駆動電力をダウンするように制御する（ステップＳ３０５）。

また、サーミスタ５による検知温度が目標温度以下であれば（ステップＳ３０２のＹｅｓ）、制御回路３０は誘導加熱コイル１の駆動電力が上限値以下であるか否かを判断する（ステップＳ３０３）。そして、誘導加熱コイル１の駆動電力が上限値を超えていれば（ステップＳ３０３のＮｏ）、制御回路３０は誘導加熱駆動回路２９から誘導加熱コイル１に供給される駆動電力をダウンするように制御する（ステップＳ３０５）。一方、誘導加熱コイル１の駆動電力が上限値以下であれば（ステップＳ３０３のＹｅｓ）、制御回路３０は誘導加熱駆動回路２９から誘導加熱コイル１に供給される駆動電力をアップするように制御する（ステップＳ３０４）。

次に、図１２において、まず、電源が投入されると、制御回路３０は、目標温度を２００°Ｃに設定する（ステップＳ４０２）。そして、温度が２００°Ｃに達してウォームアップが完了すると（ステップＳ４０３のＹｅｓ）、制御回路３０は目標温度を１８０°Ｃに変更する（ステップＳ４０４）。

次に、プリント開始の要求があると（ステップＳ４０５のＹｅｓ）、制御回路３０は目標温度を２００°Ｃに変更し（ステップＳ４０６）、プリントが終了すると（ステップＳ４０７のＹｅｓ）、目標温度を１８０°Ｃに変更する（ステップＳ４０４）。

次に、図１３〜図１８に、誘導加熱コイル１の駆動電力、サーミスタ５の位置、開始温度の条件を変更したときのそれぞれのサーミスタ５の当接位置でのベルト２内面の温度とサーミスタ５の検知温度との推移を示す。いずれの図も２つの曲線があって、上側の線（温度の高い方）がベルト２内面の温度の推移、下側の線（温度の低い方）がサーミスタ５の検知温度の推移である。各条件と対応する図との関係を表１に示す。

条件１では、誘導加熱コイル１の駆動電力が１１００Ｗでサーミスタ５が図５の位置（ベルト２内面に当接）にあり、駆動開始時のベルト２内面の温度とサーミスタ５の検知温度を２５°Ｃとしている。この条件１に対応する図が図１３である。

条件２では、誘導加熱コイル１の駆動電力が１１００Ｗでサーミスタ５が図６の位置（ベルト２内面から離間）にあり、駆動開始時のベルト２内面の温度とサーミスタ５の検知温度を２５°Ｃとしている。この条件２に対応する図が図１４である。

条件３では、誘導加熱コイル１の駆動電力が１１００Ｗでサーミスタ５が図５の位置（ベルト２内面に当接）にあり、駆動開始時のベルト２内面の温度とサーミスタ５の検知温度を２００°Ｃとしている。この条件２に対応する図が図１５である。

条件４では、誘導加熱コイル１の駆動電力が１１００Ｗでサーミスタ５が図６の位置（ベルト２内面から離間）にあり、駆動開始時のベルト２内面の温度とサーミスタ５の検知温度を２００°Ｃとしている。この条件４に対応する図が図１６である。

条件５では、誘導加熱コイル１の駆動電力が３００Ｗでサーミスタ５が図５の位置（ベルト２内面に当接）にあり、駆動開始時のベルト２内面の温度とサーミスタ５の検知温度を２００°Ｃとしている。この条件５に対応する図が図１７である。

条件６では、誘導加熱コイル１の駆動電力が３００Ｗであり、サーミスタ５が図６の位置（ベルト２内面から離間）にあり、駆動開始時のベルト２内面の温度とサーミスタ５の検知温度を２００°Ｃとしている。この条件６に対応する図が図１８である。

図１３と図１４を比較すると、室温程度の２５°Ｃから誘導加熱コイル１の駆動電力１１００Ｗで温度上昇するときには、サーミスタ５をベルト２内面から離間させると当接させたときに比べて、ベルト２の内面の温度とサーミスタ５の検知温度との差が大きくなっている。従って、サーミスタ５の検知温度が２００°Ｃに達した時点で駆動電力を制御してベルト２の温度を一定に保つのは困難である。

同様に、図１５と図１６を比較すると、温度が２００°Ｃから誘導加熱コイル１の駆動電力１１００Ｗで温度上昇するときにも、サーミスタ５をベルト２内面から離間させると当接させたときに比べてベルト２の内面の温度とサーミスタ５の検知温度との差が大きくなっている。従って、サーミスタ５の検知温度に基づいて駆動電力を制御してベルト２の温度を一定に保つのは困難である。

次に、図１７と図１８を比較すると、温度が２００°Ｃから誘導加熱コイル１の駆動電力３００Ｗで温度上昇するときには、サーミスタ５をベルト２内面から離間させると当接させたときに比べてベルト２の内面の温度とサーミスタ５の検知温度との差が大きくなる。しかし、駆動電力１１００Ｗである図１４、図１６と比べるとその差はかなり小さい。従って、サーミスタ５の検知温度に基づいて駆動電力を制御してベルト２の温度を一定に保つことが可能となる。

即ち、図１０に示したように、サーミスタ５が図５の位置（ベルト２内面に当接）にある場合、ベルト２の温度変化に対してサーミスタ５の応答が速くなる。従って、駆動電力の上限値が高く（１１００Ｗ）設定されることにより、ベルト２の急激な温度上昇があっても温度制御が容易である。一方、サーミスタ５が図６の位置（ベルト２内面から離間）にある場合、ベルト２の温度変化に対してサーミスタ５の応答が遅くなる。従って、駆動電力の上限値が低く（３００Ｗ）設定されることにより、ベルト２の温度上昇が緩やかとなり、温度制御が容易になる。

これにより、常にベルト２内面の温度上昇の勾配に見合ったサーミスタ５の応答性を得ることができるとともに、ベルト２内面からサーミスタ５が離間することで、ベルト２内面とサーミスタ５との間に生じる摩耗を抑制することができる。

次に、図２０〜図２７を参照して、本発明の第２の実施形態である定着装置について説明する。

図２０は本発明の第２の実施形態である定着装置を説明するための断面図、図２１はサーミスタを示す図、図２２はサーミスタが上ローラーから離間した状態を示す断面図である。

本発明の第２の実施形態である定着装置は、ベルトを使用したものではなく、ローラ対を使用した構成となっている。２次転写ローラー対９０７，９０８（図１９参照）から送り出されたシート１１を挟持搬送する上下のローラー対（搬送部）２０２，２０５を備えている。上ローラー２０２の内部には、該上ローラー２０２を加熱するハロゲンヒータ（加熱手段）２０１が内蔵されている。

また、上ローラー２０２の表面には、上ローラー２０２の表面温度を検知するサーミスタ（温度検知手段）２０６のサーミスタチップ２０７が当接しており、該サーミスタ２０６は上ローラー２０２の表面から接近離間移動可能に配置されている。

サーミスタ２０６は、図２０および図２１に示すように、モールド部２１１と、モールド部２１１から互いに平行に延びるＳＵＳ等の一対の板ばね２０８，２０９と、一対の板ばね２０８，２０９間に取り付けられたサーミスタチップ２０７とを備えている。なお、サーミスタチップ２０７は、ポリイミド等の耐熱テープ２１０で保護されている。また、モールド部２１１には、サーミスタ２０６をサーミスタ可動部材２１６（図２０参照）に固定するためのビス２３０の穴２１２（図２１参照）が形成されている。

サーミスタ２０６による上ローラー２０２表面の検知温度に基づいて上ローラー２０２の表面温度が目標とする温度になるようにハロゲンヒータ２０１を制御することで、上ローラー２０２を一定の温度に保つことができる。

上ローラー２０２と下ローラー２０５との間には所定の圧力が付与されており、上ローラー２０２は図２０の時計回りに回転し、下ローラー２０５は反時計回りに回転する。そして、上ローラー２０２と下ローラー２０５との間をシート１１が通過し、シート１１上の未定着のトナー１２をシート１１に定着させる。

サーミスタ可動部材２１６は、断面Ｌ字状の部材で形成されており、サーミスタ２０６がビス２３０を介して取り付けられるサーミスタ取付部２１６ａと、ソレノイド接続部２１６ｂとから構成されている。また、サーミスタ可動部材２１６は、サーミスタ取付部２１６ａとソレノイド接続部２１６ｂとの角部が上ローラー２０２と平行な軸部２１８を介して回転可能に支持されている。

サーミスタ可動部材２１６のソレノイド接続部２１６ｂと固定物２１９との間には、サーミスタ２０６を上ローラー２０２の表面に当接する方向に付勢する引っ張りコイルばね２１７が掛け渡されている。また、サーミスタ可動部材２１６のソレノイド接続部２１６ｂには、引っ張りコイルばね２１７の反対側でソレノイド（駆動手段）２１３の可動部２１４が接続されている。

可動部２１４は、図２０の矢印２１５方向に伸縮駆動され、ソレノイド２１４をＯＮすると可動部２１４が収縮する。これにより、サーミスタ可動部材２１６が軸部２１８を中心として引っ張りコイルばね２１７の付勢力に抗して図２０の反時計回りに回転し、サーミスタ２０６のサーミスタチップ２０７が上ローラー２０２の表面から離間する（図２２参照）。このとき、ソレノイド接続部２１６ｂによって位置検知スイッチ２２２が押され、サーミスタ５の位置が検知される。

一方、ソレノイド２１４をＯＦＦすると、可動部２１４が自由になる。これにより、引っ張りコイルばね２１７の付勢力によってサーミスタ可動部材２１６が軸部２１８を中心として図２０の時計回り方向に回転し、サーミスタ２０６のサーミスタチップ２０７が上ローラー２０２の表面に当接する（図２０参照）。

次に、図２３を参照して、本発明の第２の実施形態である定着装置の制御系について説明する。

図２３に示すように、ハロゲンヒータ２０１はヒータ駆動回路２２５によって駆動され、ヒータ駆動回路２２５は制御回路２２６から出力される制御信号により制御される。制御信号Ｓｉｇ２３がハイレベルのとき、ヒータ駆動回路２２５は動作し、ローレベルのとき、ヒータ駆動回路２２５は動作を停止する。制御信号Ｓｉｇ２４はハロゲンヒータ２０１の駆動電力の大きさを上下させる信号であって、このＳｉｇ２４の電圧が高いほどハロゲンヒータ２０１へ高い駆動電力が供給される。

ヒータ駆動回路２２５には、交流電源２２３から周波数５０Ｈｚ、正弦波のＡＣ１００Ｖの電力が供給され、ヒータ駆動回路２２５に供給される電力は電力検知回路２２４によって検知される。電力検知回路２２４は、電圧値をＳｉｇ２１、電流値をＳｉｇ２２として制御回路２２６に出力する。制御回路２２６では、これらの電流値と電圧値とから消費電力を算出する。この算出では、力率はほぼ１なので、力率１として計算している。

また、制御回路２２６に対しては、サーミスタ２０６から信号Ｓｉｇ２５が出力され、位置検知スイッチ２２２から信号Ｓｉｇ２６が出力される。この信号Ｓｉｇ２６により、制御回路２２６は、サーミスタ２０６が、上ローラー２０２に当接した状態(図２０)であるか、上ローラー２０２から離間した状態(図２２)であるかを判別することができる。

また、制御回路２２６は、ソレノイド駆動回路２２７を介してソレノイド２１３をＯＮ／ＯＦＦ制御する。さらに、制御回路２２６にはその他の入力装置２２８やその他の出力装置２２９が接続されている。

次に、図２４〜図２７を参照して、制御回路２２６の動作について説明する。

図２４は上ローラーに対してサーミスタを接近離間移動させる処理を説明するためのフローチャート図、図２５は駆動電力の上限値の切替設定処理を説明するためのフローチャート図である。図２６は駆動電力の制御を説明するためのフローチャート図、図２７は目標温度の切替設定処理を説明するためのフローチャート図である。

ここで、この実施の形態では、制御回路２２６は、本発明の駆動制御手段、上限値設定手段、加熱制御手段、目標温度設定手段を含んでいる。すなわち、図２４の処理は駆動制御手段が実行し、図２５の処理は上限値設定手段が実行し、図２６の処理は加熱制御手段が実行し、図２７の処理は目標温度設定手段が実行する。そして、これらの各処理は制御回路２２６によって並行して処理される。

まず、図２４において、電源が入ると、制御回路２２６は、サーミスタ２０６が上ローラー２０２に当接（図２０参照）するようにソレノイド駆動回路２２７を介してソレノイド２１３を制御する（ステップＳ５０２）。そして、制御回路２２６は、サーミスタ２０６の温度が２００°Ｃに達したか否か、即ち、ウォームアップが完了したか否かを判断する（ステップＳ５０３）。ウォームアップが完了すると制御回路２２６は、サーミスタ２０６が上ローラー２０２から離間（図２２参照）するようにソレノイド駆動回路２２７を介してソレノイド２１３を制御する（ステップＳ５０４）。

次に、制御回路２２６は、プリントの要求があるまで待機し、要求があると（ステップＳ５０５のＹｅｓ）、サーミスタ２０６が上ローラー２０２に当接（図２０参照）するようにソレノイド駆動回路２２７を介してソレノイド２１３を制御する（ステップＳ５０６）。そして、サーミスタ２０６が上ローラー２０２に当接した状態のままプリントが終了するのを待機する（ステップＳ５０７）。プリントが終了すると制御回路２２６は、サーミスタ２０６が上ローラー２０２から離間（図２２参照）するようにソレノイド駆動回路２２７を介してソレノイド２１３を制御する（ステップＳ５０４）。

次に、図２５において、まず、制御回路２２６は電源が投入された直後から、サーミスタ２０６が上ローラー２０２に当接した状態（図２０参照）であるか否かを常に判断する（ステップＳ６０２）。

そして、サーミスタ２０２が上ローラー２０２に当接した状態であれば（ステップＳ６０２のＹｅｓ）、制御回路２２６は、ヒータ駆動回路２２５からハロゲンヒータ２０１に供給される駆動電力の上限値を５００Ｗに設定する（ステップＳ６０３）。一方、サーミスタ２０６が上ローラー２０２に当接していない状態（離間状態）であれば（ステップＳ６０２のＮｏ）、制御回路２２６は、ヒータ駆動回路２２５からハロゲンヒータ２０１に供給される駆動電力の上限値を１５０Ｗに設定する（ステップＳ６０４）。

次に、図２６において、まず、電源が投入されると、制御回路２２６はサーミスタ２０６による検知温度が目標の温度以下であるか否かを判断する（ステップＳ７０２）。そして、サーミスタ２０６による検知温度が目標の温度を超えていれば（ステップＳ７０２のＮｏ）、制御回路２２６は、ヒータ駆動回路２２５からハロゲンヒータ２０１に供給される駆動電力をダウンするように制御する（ステップＳ７０５）。

また、サーミスタ２０６による検知温度が目標温度以下であれば（ステップＳ７０２のＹｅｓ）、制御回路２２６は、ハロゲンヒータ２０１の駆動電力が上限値以下であるか否かを判断する（ステップＳ７０３）。

そして、ハロゲンヒータ２０１の駆動電力が上限値を超えていれば（ステップＳ７０３のＮｏ）、制御回路２２６は、ヒータ駆動回路２２５からハロゲンヒータ２０１に供給される駆動電力をダウンするように制御する（ステップＳ７０５）。

一方、ハロゲンヒータ２０１の駆動電力が上限値以下であれば（ステップＳ７０３のＹｅｓ）、制御回路２２６は、ヒータ駆動回路２２５からハロゲンヒータ２０１に供給される駆動電力をアップするように制御する（ステップＳ７０４）。

次に、図２７において、まず、電源が投入されると、制御回路２２６は目標温度を２００°Ｃに設定する（ステップＳ８０２）。そして、温度が２００°Ｃに達してウォームアップが完了すると（ステップＳ８０３のＹｅｓ）、制御回路２２６は目標温度を１８０°Ｃに変更する（ステップＳ８０４）。

次に、プリント開始の要求があると（ステップＳ８０５のＹｅｓ）、制御回路２２６は目標温度を２００°Ｃに変更し（ステップＳ８０６）、プリントが終了すると（ステップＳ８０７のＹｅｓ）、目標温度を１８０°Ｃに変更する（ステップＳ８０４）。

以上説明したように、サーミスタ２０６が図２０の位置（上ローラ２０２に当接）にある場合、上ローラー２０２の温度変化に対してサーミスタ２０６の応答が速くなる。従って、駆動電力の上限値が高く設定されることにより、急激な温度上昇があっても温度制御が容易になる。一方、サーミスタ２０６が図２２の位置（上ローラ２０２から離間）にある場合、上ローラー２０２の温度変化に対してサーミスタ２０６の応答が遅くなる。従って、駆動電力の上限値が低く設定されることにより、緩やかな温度上昇しかなく、サーミスタ２０６の応答に見合った温度上昇となる。

これにより、常に上ローラー２０２の温度上昇の勾配に見合ったサーミスタ２０６の応答性を得ることができるとともに、上ローラー２０２からサーミスタ２０６が離間することで、上ローラー２０２とサーミスタ２０６との間に生じる摩耗を抑制することができる。

なお、本発明の搬送部、駆動手段、加熱手段、温度検知手段、駆動制御手段、上限値設定手段、加熱制御手段、目標温度設定手段、画像形成装置等の構成は上記実施の形態に例示したものに限定されない。すなわち、これらの構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

例えば、上記実施の形態では、温度検知手段として温度で抵抗値が変化するサーミスタを例示したが、これに代えて、バイメタルで温度を検知してスイッチするものであってもよい。

本発明の第１の実施形態である定着装置を説明するための断面図である。 図１の上方から見た図である。 サーミスタの断面図である。 図３の側面図である。 サーミスタがベルト内面に当接した状態を示す断面図である。 サーミスタがベルト内面から離間した状態を示す断面図である。 カム軸を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態である定着装置の制御ブロック図である。 ベルトに対してサーミスタを接近離間移動させる処理を説明するためのフローチャート図である。 駆動電力の上限値の切替設定処理を説明するためのフローチャート図である。 駆動電力の制御を説明するためのフローチャート図である。 目標温度の切替設定処理を説明するためのフローチャート図である。 条件１でのベルトの内面温度とサーミスタの検知温度との推移を示すグラフ図である。 条件２でのベルトの内面温度とサーミスタの検知温度との推移を示すグラフ図である。 条件３でのベルトの内面温度とサーミスタの検知温度との推移を示すグラフ図である。 条件４でのベルトの内面温度とサーミスタの検知温度との推移を示すグラフ図である。 条件５でのベルトの内面温度とサーミスタの検知温度との推移を示すグラフ図である。 条件６でのベルトの内面温度とサーミスタの検知温度との推移を示すグラフ図である。 画像形成装置の一例を説明するための概略断面図である。 本発明の第２の実施形態である定着装置を説明するための断面図である。 サーミスタを示す図である。 サーミスタがローラーから離間した状態を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態である定着装置の制御ブロック図である。 ローラーに対してサーミスタを接近離間移動させる処理を説明するためのフローチャート図である。 駆動電力の上限値の切替設定処理を説明するためのフローチャート図である。 駆動電力の制御を説明するためのフローチャート図である。 目標温度の切替設定処理を説明するためのフローチャート図である。

符号の説明

１ 誘導加熱コイル（加熱手段）
２ 無端ベルト（搬送部）
５ サーミスタ（温度検知手段）
７ 無端ベルト（搬送部）
１１ シート
３０ 制御回路（駆動制御手段、上限値設定手段、加熱制御手段、目標温度設定手段）３４ ステッピングモーター（駆動手段）
２０１ ハロゲンヒータ（加熱手段）
２０２ 上ローラー（搬送部）
２０５ 下ローラー（搬送部）
２０６ サーミスタ（温度検知手段）
２１３ ソレノイド（駆動手段）
２２６ 制御回路（駆動制御手段、上限値設定手段、加熱制御手段、目標温度設定手段）９００ 画像形成装置
９０１ 感光体ドラム
９０２ １次帯電ローラー
９０３ レーザーユニット
９０４ 現像シリンダ
９０５ １次転写ローラー
９０６ 中間転写ベルト
９０７ ２次転写内ローラー
９０８ ２次転写外ローラー
９０９ クリーニングブレード
９１０ 用紙カセット
９１１ 定着装置

Claims (6)

1. トナー画像が転写されたシートを挟持搬送しつつ加熱、加圧処理を施して、シート上のトナー画像を該シートに定着させる定着装置であって、
   トナー画像が転写されたシートを挟持搬送する搬送部と、
   前記搬送部に当接可能に配置された温度検知手段と、
   前記温度検知手段を前記搬送部に対して接近離間移動させ、接近移動時に該搬送部に当接させる駆動手段と、
   前記駆動手段を制御する駆動制御手段と、
   前記搬送部を加熱する加熱手段と、
   前記加熱手段に対する駆動電力の上限値を設定する上限値設定手段と、を備え、
   前記上限値設定手段は、前記温度検知手段が前記搬送部から離間したときの前記加熱手段に対する駆動電力の上限値を前記温度検知手段が前記搬送部に当接したときの前記加熱手段に対する駆動電力の上限値より小さい値に設定する、
   ことを特徴とする定着装置。
2. 前記駆動制御手段は、前記温度検知手段を前記搬送部に接触させた状態で該搬送部から離間移動させるように前記駆動手段を制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記駆動制御手段は、前記加熱手段のウォームアップ時、およびシートへの画像形成処理時に前記温度検知手段を前記搬送部に接近移動させて該搬送部に当接させるように前記駆動手段を制御する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記温度検知手段による検知温度が予め設定された目標温度に一致するように前記加熱手段を制御する加熱制御手段を備える、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の定着装置。
5. 前記目標温度を設定する目標温度設定手段を備え、
   該目標温度設定手段は、前記温度検知手段が前記搬送部から離間したときの目標温度を前記温度検知手段が前記搬送部に当接したときの目標温度より低い値に設定する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. シートに所定の画像を形成する画像形成装置であって、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の定着装置を備える、
   ことを特徴とする画像形成装置。

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