JP2008268957A - 画像形成装置の定着装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 トナー層を上下から加熱する定着装置にて、定着操作開始まで長く待たせて、ユーザの利便性を損なうことがなく、消費電力を節約して、省エネルギー化を得る。
【解決手段】 定着装置１１のヒートローラ２２及びプレスローラ２３の温度を検知して、検知結果に応じて、セレクト回路４８から、夫々の動作モード毎に、夫々、第１乃至第３の誘導加熱コイル２７ａ〜２７ｃ或は第１及び第２のハロゲンランプヒータ２８ａ、２８ｂに供給する電力量を可変制御する。
【選択図】図４

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真プロセスを用いる画像形成装置にて形成されるトナー像をシート紙等に加熱加圧定着するための画像形成装置の定着装置及びその制御方法に関する。

複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真プロセスを用いる画像形成装置に組み込まれる加熱加圧方式の定着装置において、カラー画像等、層厚が厚いトナー画像の定着時に、ヒートローラの温度を上げると、トナー層の表面のみが過剰に溶けてしまい、高温オフセットを生じる恐れがある。しかもカラー画像の場合には、トナー層の溶け方が均等でない場合に画像に色差を生じ、一定の画質を得られない恐れがある。このため従来、カラー複写機の定着電力制御方法として、定着ローラを加熱すると共に、シート紙の背面を支持する加圧ローラを加熱する制御方法がある（例えば特許文献１参照。）。
特開昭６２−１５７０７９号公報(第２頁右下欄第１８行目〜第３頁左上欄第１８行目、図２)

しかしながら特許文献1のような従来の制御方法においては、定着ローラ及び加圧ローラの加熱制御は、動作モード毎に、所定の印加電力にて、ヒータをＯＮ／ＯＦＦ制御するのみであった。このため定着ローラ及び加圧ローラは、温度リップルを生じ易く、この温度リップルによって、定着画像に色差を生じるおそれがあった。

他方近年画像形成装置にあっては、省エネルギー化が求められている。画像形成装置では、一般に定着装置での消費電力が大きく、定着装置の省エネルギー化が、装置全体の省エネルギー化に大きく影響を与える。従来画像形成装置の電源をＯＮすると、ウォーミングアップ時及びコピー時に、定着装置に電力が供給される。更に定着装置では、レディ後に次のコピーを待機する間にも、電力が供給される。このように待機時に電力を供給すると、コピー開始までの待ち時間を短く出来、利便性に優れる反面、省エネルギー化が損なわれる。しかもヒートローラ及びプレスローラの両方を加熱するカラー用の定着装置では、待機時における電力消費が多くなるおそれがある。

そこで本発明は上記課題を解決するものであり、カラートナー像等の定着時において、色差を生じること無く安定した定着画像を得る際に、ユーザの利便性を損なうことなく、省エネルギー化を得ることが出来る画像形成装置の定着装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するための手段として、画像側回転部材と、前記画像側回転部材と共にトナー像を有する被定着媒体を所定方向に挟持搬送する非画像側回転部材と、前記画像側回転部材を加熱する第１の加熱源と、前記非画像側回転部材の回転軸方向の全長に渡る全長幅と、前記全長幅より狭い第２の幅を含む複数種類の加熱幅で、前記非画像側回転部材を加熱可能な第２の加熱源と、前記画像側回転部材の温度を検知する第１の温度検知部材と、前記非画像側回転部材の温度を検知する第２の温度検知部材と、前記画像側回転部材が任意の動作モードを実施している間に、前記第１の温度検知部材の検知結果及び前記第２の温度検知部材の検知結果を参照し、前記任意の動作モードに応じて、前記第１の加熱源及び／又は前記第２の加熱源に供給する電力を可変制御する制御部とを有するものである。

本発明によれば、ユーザの利便性を損なうこと無く、省エネルギー化を得られ、トナー層の厚さにかかわらず安定した定着画像を得ることが出来る。

以下にこの発明の実施例を図１乃至図４を参照して詳細に説明する。図１はこの発明の実施例のカラー画像形成装置１を示す概略構成図である。カラー画像形成装置１の上面には自動原稿送り装置４により供給される原稿を読取るスキャナ部６を備える。カラー画像形成装置１は、画像形成ユニット１０に被定着媒体であるシート紙Ｐを供給するカセット機構３を備える。

カセット機構３は第１及び第２の給紙カセット３ａ、３ｂを備える。各給紙カセット３ａ、３ｂから、画像形成ユニット１０に至る搬送路７には、給紙カセット３ａ、３ｂからシート紙を取り出すピックアップローラ７ａ、７ｂ、分離搬送ローラ７ｃ、７ｄ、搬送ローラ７ｅ及びレジストローラ８が設けられる。画像形成ユニット１０の下流には、画像形成ユニット１０にてシート紙Ｐに形成されるトナー像を定着する定着装置１１を有する。定着装置１１の下流には、排紙ローラ４３ａが設けられ、定着後のシート紙Ｐを排紙部１ｂに搬送する排紙搬送路４３ｂが設けられる。

画像形成ユニット１０は、イエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像形成ステーション１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋを有する。各画像形成ステーション１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋは、矢印ｑ方向に回転される転写ベルト１０ａに沿って、タンデムに配列される。

イエロ（Ｙ）の画像形成ステーション１８Ｙは、矢印ｒ方向に回転する像担持体である感光体ドラム１２Ｙの周囲に、プロセス部材である帯電器１３Ｙ、現像装置１４Ｙ、転写ローラ１５Ｙ、クリーナ１６Ｙ、除電器１７Ｙを配置してなっている。またイエロ（Ｙ）の画像形成ステーション１８Ｙ上方には、感光体ドラム１２Ｙにレーザビームを照射するレーザ露光装置１９が設けられる。

マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像形成ステーション１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋは、イエロ（Ｙ）の画像形成ステーション１８Ｙと同様の構成を有している。

イエロ（Ｙ）の画像形成ステーション１８Ｙにて、感光体ドラム１２Ｙ及びその周囲の帯電器１３Ｙ、現像装置１４Ｙ、クリーナ１６Ｙ、除電器１７Ｙは、プロセスカートリッジを構成していて、本体１ａに対して一体的に着脱自在となっている。尚プロセスカートリッジの構成は限定されず、少なくとも帯電器、現像器あるいはクリーナのどれか１つと感光体ドラムとを一体的に支持して、画像形成装置本体に対して着脱可能であれば良い。例えば、感光体ドラム周囲の現像器及びクリーナのみを一体化したプロセスカートリッジとして、画像形成装置本体に対して、一体的に着脱自在にする等、任意である。

画像形成ユニット１０において、プリント操作が開始されると、イエロ（Ｙ）の画像形成ステーション１８Ｙにあっては、感光体ドラム１２Ｙが矢印ｒ方向に回転され、帯電器１３Ｙにより一様に帯電される。次いで感光体ドラム１２Ｙは、レーザ露光装置１９により、スキャナ部６で読取った画像情報に対応する露光々を照射されて静電潜像が形成される。この後感光体ドラム１２Ｙは現像装置１４Ｙにてトナー像を形成され、転写ローラ１５Ｙ位置にて、転写ベルト１０ａにより矢印ｑ方向に搬送されるシート紙Ｐ上にトナー像を転写する。転写終了後、感光体ドラム１２Ｙはクリーナ１６Ｙにより残留トナーをクリーニングされ、除電器１７Ｙにより感光体ドラム１２Ｙ表面を除電され、次のプリント可能となる。

マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像形成ステーション１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋは、イエロ（Ｙ）の画像形成ステーション１８Ｙと同様に画像形成操作を行い、各色のトナー像をシート紙Ｐに重ねて転写して、シート紙Ｐ上にフルカラートナー像を形成する。この後シート紙Ｐは、誘導加熱定着装置である定着装置１１により加熱加圧定着され、プリント画像を完成されて排紙部１ｂに排紙される。

次に定着装置１１について述べる。図２は、定着装置１１を示す概略構成図である。図３は、定着装置１１を側面から見た説明図である。定着装置１１は、画像側回転部材であるφ４０ｍｍのヒートローラ２２と非画像側回転部材であるφ４０ｍｍのプレスローラ２３を有する。ヒートローラ２２は、駆動モータ２５により矢印Ｓ方向に駆動する。プレスローラ２３は、加圧スプリング２４ａによりヒートローラ２２に圧接される。これによりヒートローラ２２及びプレスローラ２３間に一定幅のニップ２６が形成される。プレスローラ２３は、ヒートローラ２２に従動して矢印ｔ方向に回転する。

ヒートローラ２２は、芯金２２ａ周囲に厚さ５ｍｍの連続泡あるいは独立泡のシリコーンゴムによる発泡ゴム(スポンジ）２２ｂ、耐熱樹脂層２２ｃ、ニッケル（Ｎｉ）からなる厚さ４０μｍの金属導電層２２ｄ、厚さ２００μｍのソリッドゴム層２２ｅ及び、厚さ３０μｍの離型層２２ｆからなっている。金属導電層２２ｄは、ニッケルに限らず、ステンレス、アルミニウム、あるいはステンレスとアルミニウムの複合材等であっても良い。

プレスローラ２３は、中空の芯金２３ａの周囲に、厚さ０．５ｍｍのシリコーンゴム層２３ｂ及び、フッ素ゴム層２３ｃを被覆して構成されている。シート紙Ｐは、このようなヒートローラ２２及びプレスローラ２３間のニップ２６を通過することにより、シート紙Ｐ上のトナー像を加熱加圧定着される。プレスローラ２３のシリコーンゴム層２３ｂの層厚は限定されないが、加熱源を芯金２３ａの中空部に設けた場合に、熱伝導率を考慮して、シリコーンゴム層２３ｂの内側と外側の温度差が小さくなるように、０．２ｍｍ〜３ｍｍ程度に薄くすることが好ましい。

定着装置１１は、ヒートローラ２２の外周に、約３ｍｍのギャップを介して、ヒートローラ２２を加熱する第１の加熱源である誘導加熱コイル２７を有する。誘導加熱コイル２７はヒートローラ２２と略同軸形状となっている。更にヒートローラ２２の外周には、被定着媒体であるシート紙Ｐが定着後に巻きつくのを防止するためヒートローラ２２と０．５ｍｍ程度のギャップを持って支持される剥離プレート３１、ヒートローラ２２の表面温度を検出する、第１の温度検知部材である第１乃至第３のサーミスタ３３ａ〜３３ｃ及び、ヒートローラ２２の表面温度の異常を検知して、誘導加熱コイル２７による加熱を遮断するためのサーモスタット３４が設けられる。尚、剥離プレート３１に代えて剥離爪を設けても良いし、ヒートローラ２２にシート紙Ｐが巻きつくおそれがなければ、剥離プレートを配置しなくても良い。

プレスローラ２３は、中空の芯金２３ａ内に、第２の加熱源である第１及び第２の２本のハロゲンランプヒータ２８ａ、２８ｂを有する。第１のハロゲンランプヒータ２８ａの、プレスローラ２３の軸方向の加熱領域は２６０ｍｍである。第２のハロゲンランプヒータ２８ｂの、プレスローラ２３の軸方向の加熱領域は３２０ｍｍである。第２のハロゲンランプヒータ２８ｂは、プレスローラ２３の定着領域の全長を加熱する。第１のハロゲンランプヒータ２８ａは、プレスローラ２３の全長幅より狭い、第２の幅であるプレスローラ２３の中央部の２６０ｍｍの領域を加熱する。第１のハロゲンランプヒータ２８ａの消費電力は２００Ｗであり、第２のハロゲンランプヒータ２８ｂの消費電力は３００Ｗである。これによりプレスローラ２３側では、第１及び第２のハロゲンランプヒータ２８ａ、２８ｂにより最大５００Ｗの電力が出力可能となるように設定されている。

プレスローラ２３の周上には、プレスローラ２３の回転方向に沿って、シート紙Ｐをプレスローラ２３から剥離するための剥離爪３７、プレスローラ２３の表面温度を検出する、第２の温度検知部材である第４及び第５のサーミスタ３８ａ、３８ｂ、クリーニング部材４０及びサーモスタット４１が設けられる。第４のサーミスタ３８ａは、第１のハロゲンランプヒータ２８ａ及び／又は第２のハロゲンランプヒータ２８ｂにより加熱されるプレスローラ２３のほぼ中央部の温度を検知する。第５のサーミスタ３８ｂは、第２のハロゲンランプヒータ２８ｂにより加熱されるプレスローラ２３の側部の温度を検知する。

誘導加熱コイル２７は、第１乃至第３の誘導加熱コイル２７ａ、２７ｂ、２７ｃに分割されて、ヒートローラ２２の全長を加熱可能となっている。第１乃至第３の誘導加熱コイル２７ａ、２７ｂ、２７ｃの磁性体コア２９ａ、２９ｂ、２９ｃは、ヒートローラ２２とほぼ同軸状となっている。磁性体コア２９ａ、２９ｂ、２９ｃは、第１乃至第３の誘導加熱コイル２７ａ、２７ｂ、２７ｃによる磁束をヒートローラ２２に集中させる。磁性体コア２９ａ、２９ｂ、２９ｃは、両側に磁気遮蔽材３０ａ、３０ｂ、３０ｃが凸設されていて、ヒートローラ２２に磁束を更に集中させることが出来る。第１の誘導加熱コイル２７ａは、長さが２００ｍｍである。第１の誘導加熱コイル２７ａは、ヒートローラ２２の全長幅より狭い、第１の幅であるヒートローラ２２の中央部の２００ｍｍの領域を加熱する。第２及び第３の誘導加熱コイル２７ｂ、２７ｃは、第１の誘導加熱コイル２７ａの両側に配置される。第１乃至第３の誘導加熱コイル２７ａ、２７ｂ、２７ｃにより、ヒートローラ２２の定着領域の全長である、長さ３２０ｍｍの領域を加熱する。

これによりプレスローラ２３の第１のハロゲンランプヒータ２８ａは、第１の誘導加熱コイル２７ａの加熱幅の長さである２００ｍｍと、定着装置１１の定着領域の全長である３２０ｍｍとのほぼ中間の長さである２６０ｍｍに設定されている。即ちプレスローラ２３の第１のハロゲンランプヒータ２８ａの両端部の位置は、第１の誘導加熱コイル２７ａの両端部の位置と異なっている。

第２及び第３の誘導加熱コイル２７ｂ、２７ｃは、直列接続され、同じ制御で駆動される。第１の誘導加熱コイル２７ａと、第２及び第３の誘導加熱コイル２７ｂ、２７ｃは、交互に切り替えて出力され、いずれも最大１５００Ｗを出力可能となるように設定されている。

誘導加熱コイル２７は高周波電流を印加することにより磁束を発生する。この磁束により、磁界の変化を妨げるように、ヒートローラ２２に渦電流を発生させる。この渦電流と、ヒートローラ２２の抵抗によって金属導電層２２ｄにジュール熱が発生し、ヒートローラ２２は加熱される。

誘導加熱コイル２７は、線径０．１〜０．５ｍｍの銅線材を複数本撚ったリッツ線を用いる。銅線の絶縁材は、耐熱性のポリアミドイミドを用いる。電線及び絶縁材はこれに限定されないし、線径の大きさも任意である。誘導加熱コイル２７は、リッツ線を磁性体コア２９ａ、２９ｂ、２９ｃに巻きつけてなる。尚、誘導加熱コイル２７と、ヒートローラ２２とのギャップは３ｍｍに限定されず、１〜５ｍｍ程度の範囲であれば、ヒートローラ２２を効率的に加熱可能である。

第１のサーミスタ３３ａは、第１の誘導加熱コイル２７ａにより加熱されるヒートローラ２２の中央部分の温度を検知し、第２のサーミスタ３３ｂは、第２の誘導加熱コイル２７ｂにより加熱されるヒートローラ２２の温度を検知し、第３のサーミスタ３３ｃは、第３の誘導加熱コイル２７ｃにより加熱されるヒートローラ２２の温度を検知する。

次に図４のブロック図を参照して、定着装置１１の制御部である制御ユニット４７について述べる。制御ユニット４７は、ヒートローラ２２を加熱する誘導加熱コイル２７及びプレスローラを加熱する第１及び第２のハロゲンランプヒータ２８ａ、２８ｂへの電力供給を制御する。誘導加熱コイル２７には制御ユニット４７により、高周波出力（電流および電圧）が変動可能に供給される。

第１及び第２のハロゲンランプヒータ２８ａ、２８ｂには制御ユニット４７により夫々所定の電力が供給される。制御ユニット４７は、第１の誘導加熱コイル２７ａあるいは第２、第３の誘導加熱コイル２７ｂ、２７ｃに電力を供給可能とし、第１及び第２のハロゲンランプヒータ２８ａ、２８ｂに電力を供給可能とするセレクト回路４８と、セレクト回路４８に制御信号を供給する定着ドライバ５０を有する。セレクト回路４８は、ＡＣ／ＤＣコンバータ６２を介して、インバータ回路６１に直流を供給する。インバータ回路６１は、第１の誘導加熱コイル２７ａあるいは第２、第３の誘導加熱コイル２７ｂ、２７ｃに、高周波電力を供給する。

更に制御ユニット４７は、ヒートローラ２２の温度を検出する第１乃至第３のサーミスタ３３ａ〜３３ｃ及び、プレスローラ２３の温度を検出する第４及び第５のサーミスタ３８ａ、３８ｂに接続される温度検知部５２を有する。

ヒートローラ２２の発熱温度は、第１〜第３のサーミスタ３３ａ〜３３ｃによる第１の検知工程の検知結果に応じて、セレクト回路４８から第１乃至第３の誘導加熱コイル２７ａ〜２７ｃに出力される電力量を制御することで、調整可能である。プレスローラ２３の発熱温度は、第４及び第５のサーミスタ３８ａ、３８ｂによる第２の検知工程の検知結果に応じて第１及び第２のハロゲンランプヒータ２８ａ、２８ｂへの出力を切り換え制御することで調整可能である。

第１乃至第３の誘導加熱コイル２７ａ〜２７ｃ及び第１及び第２のハロゲンランプヒータ２８ａ、２８ｂに供給される商用電源５５からの電力は、例えば電力検知回路５４により常時監視される。電力検知回路５４による監視結果は、所定のタイミングで定着ドライバ５０にフィードバックされる。また、電力検知回路５４の出力はＡＣ／ＤＣコンバータ５６ａで直流に変換されて、カラー画像形成装置１の主制御装置５６に入力される。

主制御装置５６は、カラー画像形成装置１のメインモータ５７、カセット機構３及びスキャナ部６を制御する。更にオプションとして、フィニッシャ５８あるいは大容量給紙装置６０を装備する場合には、主制御装置５６は、フィニッシャ５８あるいは大容量給紙装置６０を制御する。カラー画像形成装置１のメインモータ５７、カセット機構３及びスキャナ部６の消費電力は例えば２００Ｗ程度であり、フィニッシャ５８の消費電力は例えば１００Ｗ程度、大容量給紙装置６０の消費電力は例えば１００Ｗ程度である。

制御ユニット４７は、電力検知回路５４にて、定着装置１１を含めカラー画像形成装置１の消費電力が、商用電源５５の電力規定値を超えないよう監視している。即ち、商用電力を用いた場合に、カラー画像形成装置１全体で使用可能な電力規定値は１５００Ｗときまっている。従って、電力検知回路５４は、定着装置１１に使用可能な消費電力量が、最大でも、１５００Ｗから、メインモータ５７等の駆動源に使用する電力量及び、フィニッシャ５８等のオプション機能に使用する電力量を減算した残りの電力量となるように監視する。このことから定着装置１１にあっては、第１乃至第３の誘導加熱コイル２７ａ〜２７ｃ及び第１及び第２のハロゲンランプヒータ２８ａ、２８ｂに供給される電力の加算値は、商用電源５５の電力規定値を超えないように制御される。電力検知回路５４は、メインモータ５７或はオプション機能等、定着装置１１以外に使用する消費電力を各機構に流れ込む入力電流と電圧を積算して求めている。

次に実際の動作モードである、カラー画像形成装置１によるウォーミングアップモード時、コピーモード時或はコピー待機モード時に、第１乃至第３の誘導加熱コイル２７ａ〜２７ｃ及び第１及び第２のハロゲンランプヒータ２８ａ、２８ｂに供給される電力の可変制御について説明する。

（１）ウォーミングアップモード
ウォーミングアップモード時には、電源投入後、例えばヒートローラ２２の表面温度を１６０℃、プレスローラ２３の表面温度を１３０℃に設定するよう、第１乃至第３の誘導加熱コイル２７ａ〜２７ｃ及び第１及び第２のハロゲンランプヒータ２８ａ、２８ｂに電力を供給する。電力の配分は、第１乃至第３のサーミスタ３３ａ〜３３ｃ及び第４及び第５のサーミスタ３８ａ、３８ｂの検知結果に従う。

ウォーミングアップモード時に、定着装置１１に供給可能な最大電力量は、商用電源５５による電力規定値１５００Ｗから、メインモータ５７、カセット機構３及びスキャナ部６等に要する消費電力２００Ｗを減算した１３００Ｗとなる。この１３００Ｗをヒートローラ２２とプレスローラ２３とで配分する。但し電力を配分する場合に、ヒートローラ２２側を優先する。即ち、ヒートローラ２２側で、第１乃至第３の誘導加熱コイル２７ａ〜２７ｃへの供給電力とし１０００Ｗ必要であれば、残りは３００Ｗなので、プレスローラ２３側では、３００Ｗの第２のハロゲンランプヒータ２８ｂのみをＯＮすることとなる。これに対して、ヒートローラ２２側で、第１乃至第３の誘導加熱コイル２７ａ〜２７ｃへの供給電力として８００Ｗ必要であれば、残りは５００Ｗなので、第１及び第２のハロゲンランプヒータ２８ａ、２８ｂの両方をＯＮ可能となる。

ウォーミングアップモード時に、定着装置１１に供給可能な最大電力量は、例えば、主制御装置５６のメモリ等にデータとして格納されている。電力検知回路５４は、このデータを参照してヒートローラ２２側あるいはプレスローラ２３側へ供給する電力を配分する。

本実施例のヒートローラ２２は、第１乃至第３の誘導加熱コイル２７ａ〜２７ｃに１０００Ｗを供給した場合、約３０秒で、２５℃から１６０℃に加熱される。又、プレスローラ２３は、第１のハロゲンランプヒータ２８ａに加熱され約３０秒で、２５℃から１３０℃に達する。

もし第１乃至第３のサーミスタ３３ａ〜３３ｃによりヒートローラ２２が１６０℃に達したことを検知したときに、プレスローラ２３が１３０℃に達していない場合には、ヒートローラ２２側およびプレスローラ２３側への電力の配分を変えて制御する。即ち、ヒートローラ２２が先にウォーミングアップ温度である１６０℃に到達した場合は、例えば第１乃至第３の誘導加熱コイル２７ａ〜２７ｃへの供給電力を、２００Ｗ下げて８００Ｗにする。一方、プレスローラ２３側では、第１のハロゲンランプヒータ２８ａに、２００Ｗを供給する。

これによりプレスローラ２３は、第１及び第２のハロゲンランプヒータ２８ａ、２８ｂにより加熱され、ウォーミングアップ温度である１３０℃への到達時間が高速化される。この後、プレスローラ２３がウォーミングアップ温度に到達されると、定着装置１１はレディ状態となる。

この結果、電源ＯＮから約３０秒でヒートローラ２２及びプレスローラ２３が共にウォーミングアップ温度に到達し、ウォーミングアップモードを完了する。このように本実施例では、ウォーミングアップモード中に、第１乃至第３の誘導加熱コイル２７ａ〜２７ｃへの供給電力及び第１及び第２のハロゲンランプヒータ２８ａ、２８ｂへの供給電力を可変制御できる。即ち、ウォーミングアップモードにおける電力供給を、ヒートローラ２２或はプレスローラ２３の特性に応じて、適正に調整することにより、ウォーミングアップ時間の高速化が可能となる。

尚、ヒートローラ２２側或はプレスローラ２３側への供給電力の制御はこれに限定されず、ヒートローラ２２及びプレスローラ２３が同じタイミングで所定のウォーミングアップ温度に到達するように制御する等しても良い。

又、ヒートローラ２２がプレスローラ２３より先にウォーミングアップ温度に到達した後に、プレスローラ２３の第１のハロゲンランプヒータ２８ａをＯＮするのに必要とする電力以上に、第１乃至第３の誘導加熱コイル２７ａ〜２７ｃへの供給電力を低減して、省エネルギー化を図るようにしても良い。但し定着装置１１の温度リップルを防止するためには、第１乃至第３の誘導加熱コイル２７ａ〜２７ｃへの供給電力の可変は１５００Ｗ以内が適している。ウォーミングアップ完了後、コピーがあれば、直ちにコピーモードを開始する。

（２）コピーモード
コピーモード時には、ヒートローラ２２の表面温度を１６０±１０℃、プレスローラ２３の表面温度を１３０±１５℃、に維持する。カラー画像形成装置１がオプション機能として、例えばフィニッシャ５８及び大容量給紙装置６０を装備しているとする。この場合、コピーモード時に、定着装置１１に供給可能な最大電力量は、商用電源５５による電力規定値１５００Ｗから、メインモータ５７、カセット機構３及びスキャナ部６等に要する消費電力２００Ｗ、フィニッシャ５８及び大容量給紙装置６０に要する消費電力２００Ｗを減算した１１００Ｗとなる。

従って、この範囲で、ヒートローラ２２側の第１乃至第３の誘導加熱コイル２７ａ〜２７ｃ及びプレスローラ２３側の第１及び第２のハロゲンランプヒータ２８ａ、２８ｂの供給電力を可変制御して、供給電力の最適化を図る。コピーモード時に、定着装置１１に供給可能な最大電力量も、主制御装置５６のメモリ等にデータとして格納されている。尚、コピーモード時に定着装置１１に供給可能な最大電力量は、カラー画像形成装置１のオプション機能の有無により変わる。

（Ａ３サイズ）
例えば、ＪＩＳ規格Ａ３サイズのシート紙Ｐを定着する場合には、第１乃至第３の誘導加熱コイル２７ａ〜２７ｃに８００Ｗを供給して、第２のハロゲンランプヒータ２８ｂに３００Ｗを供給する。コピーを行う間に、第１乃至第３のサーミスタ３３ａ〜３３ｃによる温度検知結果に応じて、第１乃至第３の誘導加熱コイル２７ａ〜２７ｃへ供給する電力を可変制御する。但し、プレスローラ２３側では、定着領域全長を加熱可能な加熱源は第２のハロゲンランプヒータ２８ｂのみであることから、第５のサーミスタ３８ｂによる温度検知結果に応じて、第２のハロゲンランプヒータ２８ｂを、ＯＮ／ＯＦＦ制御する。

（Ｂ４サイズ）
次に、ＪＩＳ規格Ｂ４サイズのシート紙Ｐの定着であれば、第１乃至第３の誘導加熱コイル２７ａ〜２７ｃに８００Ｗを供給して、第１のハロゲンランプヒータ２８ａに２００Ｗを供給する。コピーを行う間に、第１乃至第３のサーミスタ３３ａ〜３３ｃ或は、第４及び第５のサーミスタ３８ａ、３８ｂによる温度検知結果に応じて、供給電力を可変制御する。ヒートローラ２２側では第１乃至第３の誘導加熱コイル２７ａ〜２７ｃへ供給する電力を可変制御する。但しプレスローラ２３側で、第５のサーミスタ３８ｂによる検知温度が、コピー待機モード時の表面温度である５０℃より低下した場合は、第１のハロゲンランプヒータ２８ａへの電力供給をＯＦＦして、第２のハロゲンランプヒータ２８ｂをＯＮするように、電力供給を切り換える。或は、商用電源５５の電力規定値を超えない範囲であれば、第１及び第２のハロゲンランプヒータ２８ａ、２８ｂの両方ＯＮするように電力供給しても良い。

（Ａ４サイズ）
次に、例えば、ＪＩＳ規格Ａ４サイズのシート紙Ｐを定着するのであれば、先ず、ヒートローラ２２側では第１の誘導加熱コイル２７ａのみに８００Ｗを供給し、プレスローラ２３側では第１のハロゲンランプヒータ２８ａに２００Ｗを供給する。コピーを行う間に、第１のサーミスタ３３ａ或は、第４及び第５のサーミスタ３８ａ、３８ｂによる温度検知結果に応じて、供給電力を可変制御する。

ヒートローラ２２側では第１の誘導加熱コイル２７ａへ供給する電力を可変制御する。但しヒートローラ２２側で、第２あるいは第３のサーミスタ３３ｂ、３３ｃによる検知温度が、コピー待機モード時の表面温度である８０℃より低下した場合は、第１の誘導加熱コイル２７ａと共に第２及び第３の誘導加熱コイル２７ｂ、２７ｃにも電力供給する。

プレスローラ２３側では、第５のサーミスタ３８ｂによる検知温度が、コピー待機モード時の表面温度である５０℃より低下した場合は、電力供給を、第１のハロゲンランプヒータ２８ａから第２のハロゲンランプヒータ２８ｂに切り換える。或は、商用電源５５の電力規定値を超えない範囲であれば、第１及び第２のハロゲンランプヒータ２８ａ、２８ｂの両方に電力供給しても良い。

上記各種サイズのコピーモード中においても、ウォーミングアップモード中と同様で、ヒートローラ２２側あるいはプレスローラ２３側への供給電力を可変制御できる。このように供給電力を可変制御することにより、コピーモード中において、ヒートローラ２２或はプレスローラ２３の温度を適正に調整可能となる。更にヒートローラ２２側の第１の誘電加熱コイル２７ａによる加熱幅と第１のハロゲンランプヒータ２８ａによる加熱幅とが異なることから、シート紙Ｐサイズに応じて、ヒートローラ２２或はプレスローラ２３の温度を、より適正に調整可能となる。従ってヒートローラ２２或はプレスローラ２３を細かく温度制御でき、層厚の厚いフルカラートナー像等であっても、常にトナー層を同じ状態で溶融することが可能となる。この結果、コピー毎の色差を小さく出来、安定した画質のカラー定着画像を得られる。

又コピー時に、どの誘導加熱コイル或はハロゲンランプヒータに、どのくらいの電力を供給するかは、第１乃至第３のサーミスタ３３ａ〜３３ｃ或は第４及び第５のサーミスタ３８ａ、３８ｂによる、ヒートローラ２２或いはプレスローラ２３の温度検知結果に応じて、可変制御されている。したがって、ヒートローラ２２及びプレスローラ２３を定着領域全長に渡り、所望の温度に調整可能となる。この結果各種サイズのシート紙Ｐを連続的に定着操作したとしても、シート紙Ｐのサイズにかかわらず、安定した画質の定着画像を得られる。

尚、ウォーミングアップモード時と同様に、第１乃至第３の誘導加熱コイル２７ａ〜２７ｃへの供給電力の可変幅は任意である。但しコピー中における定着装置１１の温度リップルを防止するためには、第１乃至第３の誘導加熱コイル２７ａ〜２７ｃへの供給電力の可変幅は５００Ｗ以内が適している。このようにしてコピーを終了した後は、コピー待機モードとなる。

(３)コピー待機モード
コピー待機モード時には、ヒートローラ２２の表面温度を１００℃、プレスローラ２３の表面温度を７０℃に維持する。コピー待機モード時のヒートローラ２２及びプレスローラ２３温度を、このように低く維持することにより、省エネルギー化を図ることが出来る。一方、コピージョブを要求された時には、ウォームアップによりコピー可能温度に達するまでの時間を短くして、ユーザの使い勝手の向上を図ることとなる。

即ちコピー待機モード時、フィニッシャ５８及び大容量給紙装置６０を装備している場合は、定着装置１１に供給可能な電力量は、最大１１００Ｗとなる。従って、第１乃至第３のサーミスタ３３ａ〜３３ｃ或は、第４及び第５のサーミスタ３８ａ、３８ｂによる温度検知結果に応じて、コピー待機温度を維持するよう、ヒートローラ２２及びプレスローラ２３への電力供給を可変制御する。コピー待機モード時に、定着装置１１に供給可能な最大電力量も、主制御装置５６のメモリ等にデータとして格納されている。

例えばコピー終了後、先ず、第１乃至第３の誘導加熱コイル２７ａ〜２７ｃへの供給電力及び、第１及び第２のハロゲンランプヒータ２８ａ、２８ｂを共にＯＦＦする。時間の経過により、ヒートローラ２２及びプレスローラ２３温度が、コピー待機モードの設定温度未満となった場合には、第１乃至第３の誘導加熱コイル２７ａ〜２７ｃに３００Ｗを供給すると共に、第２のハロゲンランプヒータ２８ｂに３００Ｗを供給する。

この後、第１乃至第３のサーミスタ３３ａ〜３３ｃ或は、第４及び第５のサーミスタ３８ａ、３８ｂによる温度検知結果に応じて、ヒートローラ２２側及びプレスローラ２３側の供給電力を適宜可変制御する。これによりコピー待機モード時においても、ヒートローラ２２或はプレスローラ２３の温度を適正に調整可能となる。尚コピー待機モード時の、ヒートローラ２２及びプレスローラ２３の温度設定は任意であり、コピージョブを要求された時に、ウォーミングアップ完了までユーザが長く待たされることが無く、且つ省エネルギー化をより効果的に図るよう設定可能である。

尚、例えば室温からウォーミングアップ完了までの時間が、３０秒程度と短く、ユーザの使い勝手が損なわれない装置であれば、コピー待機モードを設けなくても良い。この場合は、常時はヒートローラ２２及びプレスローラ２３への電力供給を停止する。コピージョブの要求があった場合に、上記の、（１）ウォーミングアップモードを実施して、ウォーミングアップを完了したら、直ちに上記の（２）コピーモードを実施して、コピージョブを行うこととなる。

この実施例によれば、カラー画像形成装置１の定着装置１１において、夫々の動作モード毎に、ヒートローラ２２及びプレスローラ２３の温度に応じて、夫々、第１乃至第３の誘導加熱コイル２７ａ〜２７ｃ或は第１及び第２のハロゲンランプヒータ２８ａ、２８ｂに供給する電力を可変制御している。従って、ウォーミングアップモード時には、省エネルギー化を損なうことなく、ウォーミングアップ時間の高速化を得られ、ユーザの利便性を向上できる。又コピーモード時には、各シート紙Ｐのサイズに応じて、ヒートローラ２２或はプレスローラ２３の温度を適正に調整制御している。このように、ヒートローラ２２或はプレスローラ２３を細かく温度制御することにより、省エネルギー化を損なうことなく、層厚の厚いトナー層であっても、トナーを、同じ状態で溶融可能となり、コピー毎の色差を小さく出来、均等な画質のカラー定着画像を得られる。

更に、ヒートローラ２２の長手方向における誘導加熱コイル２７の分割位置と、第１及び第２のハロゲンランプヒータ２８ａ、２８ｂの加熱幅とが異なることから、コピーモード時に、各種シート紙Ｐのサイズに応じて、ヒートローラ２２或はプレスローラ２３の温度及び加熱幅をより適正に調整可能となる。従って、ヒートローラ２２或はプレスローラ２３のより細かい温度制御により、ユーザの使い勝手を損なうことなく、省エネルギー化を得られる。

尚この発明は、上記実施例に限られるものではなく、この発明の範囲内で種々変更可能であり、例えば、画像側回転部材あるいは非画像側回転部材の形状や構造は限定されず、エンドレスベルト等であっても良い。又第１或は第２の加熱源も限定されず、例えば第１の加熱源として、誘導加熱コイルの構造や加熱領域等限定されない。又第１の加熱源は誘導加熱コイルでなく、画像側回転部材内部に設けられる、消費電力量や加熱領域が異なる複数本のハロゲンランプヒータであっても良い。この場合、任意の動作モード中に、画像側回転部材への供給電力を可変制御して、使用するハロゲンランプヒータを切り替えても、画像側回転部材を適正に温度調整可能となる。同様に第２の加熱源として、誘導加熱コイルや赤外線ヒータを用いる等しても良い。更に第１の加熱源の第１の幅、或は第２の加熱源の第２の幅等も限定されず、シート紙サイズに応じて、良好な温度調整を得られるように設定可能である。

この発明の実施例の定着装置を搭載する画像形成装置を示す概略構成図である。 この発明の実施例の定着装置を示す概略構成図である。 この発明の実施例の定着装置を示す側面から見た説明図である。 この発明の実施例の定着装置の制御ユニットを示すブロック図である。

符号の説明

１…カラー画像形成装置
１０…画像形成ユニット
１１…定着装置
２２…ヒートローラ
２２ｄ…金属導電層
２３…プレスローラ
２７…誘導加熱コイル
２７ａ、２７ｂ、２７ｃ…第１、第２、第３の誘導加熱コイル
２８ａ、２８ｂ…第１、第２のハロゲンランプヒータ
２９ａ、２９ｂ、２９ｃ…磁性体コア
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ…第１、第２、第３のサーミスタ
３８ａ、３８ｂ…第４、第５のサーミスタ
４７…制御ユニット
４８…セレクト回路
５２…温度検知部

Claims (7)

1. 画像側回転部材と、
   前記画像側回転部材と共にトナー像を有する被定着媒体を所定方向に挟持搬送する非画像側回転部材と、
   前記画像側回転部材を加熱する第１の加熱源と、
   前記非画像側回転部材の回転軸方向の全長に渡る全長幅と、前記全長幅より狭い第２の幅を含む複数種類の加熱幅で、前記非画像側回転部材を加熱可能な第２の加熱源と、
   前記画像側回転部材の温度を検知する第１の温度検知部材と、
   前記非画像側回転部材の温度を検知する第２の温度検知部材と、
   前記画像側回転部材が任意の動作モードを実施している間に、前記第１の温度検知部材の検知結果及び前記第２の温度検知部材の検知結果を参照し、前記任意の動作モードに応じて、前記第１の加熱源及び／又は前記第２の加熱源に供給する電力を可変制御する制御部とを具備することを特徴とする画像形成装置の定着装置。
2. 前記第１の加熱源は、前記画像側回転部材の回転軸方向の全長に渡る全長幅と、前記全長幅より狭い第１の幅を含む複数種類の加熱幅を有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置の定着装置。
3. 前記第２の加熱源の前記第２の幅は、前記第１の加熱源の前記複数種類の加熱幅と異なることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置の定着装置。
4. 前記第１の加熱源が複数に分割される誘導加熱コイルであり、前記第２の加熱源の前記第２の幅の端部が、前記誘導加熱コイルの分割位置と異なることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置の定着装置。
5. 第１の加熱源により加熱される画像側回転部材と、回転軸方向の全長に渡る全長幅と、前記全長幅より狭い第２の幅を含む複数種類の加熱幅で加熱可能な第２の加熱源により加熱される非画像側回転部材とを、加圧回転する工程と、
   前記画像側回転部材の温度を検知する第１の検知工程と、
   前記非画像側回転部材の温度を検知する第２の検知工程と、
   前記画像側回転部材が任意の動作モードを実施している間に、前記第１の検知工程及び前記第２の検知工程の検知結果を参照し、前記任意の動作モードに応じて、前記第１の加熱源及び／又は前記第２の加熱源の消費電力量を可変制御する工程とを具備することを特徴とする画像形成装置の定着装置の制御方法。
6. 前記第１の加熱源は、前記画像側回転部材の回転軸方向の全長に渡る全長幅と、前記全長幅より狭い第１の幅を含む複数種類の加熱幅を有することを特徴とする請求項５記載の画像形成装置の定着装置の制御方法。
7. 前記第２の加熱源の前記第２の幅は、前記第１の加熱源の前記複数種類の加熱幅と異なることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置の定着装置の制御方法。

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