JP2009192713A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】省スペース化と省エネ化の実現を図りつつ、通紙領域の温度が想定範囲を超えて低下した場合であっても生産性を維持することができる定着装置を提供する。
【解決手段】加圧ローラ５０５との間の定着ニップ部から遠ざかる方向に向かって幅が広くなる、複数の用紙幅に対応する面状に構成された複数の発熱体（面状ヒータ６０２）を有する発熱体ローラ６００を備える。また、発熱体ローラ６００の温度を検知するサーミスタ５０７、５０８を備える。また、温度調整制御部５０９、５１０を備える。温度調整制御部５０９、５１０は、発熱体ローラ６００の第１の所定温度と第１の所定温度より低い第２の所定温度を有する。そして、温度調整制御部５０９、５１０は、サーミスタ５０７、５０８によって発熱体ローラ６００が第２の所定温度以下となったことが検知された場合に、使用している発熱体よりも幅の広い発熱体を同時に使用するよう制御する。
【選択図】図５

Description

本発明は、電子写真方式を利用して転写材に画像形成を行う複写機、プリンタ等に用いられる定着装置及びその定着装置を搭載する複写機、プリンタ等の画像形成装置に関する。特に、転写材に形成担持された未定着トナーを加熱定着する熱定着方式の定着装置及び画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置においては、定着性の点から、トナー像を加熱して定着させる方式（熱定着方式）が一般的であり、中でも加熱源を内包する回転体に直接トナー像を接触させて定着させる方式が広く用いられている。

従来の定着装置では、通常、プリント動作中における温調制御は、通紙領域が最適になるようにされている。この時、以下の理由によって通紙領域の温度が想定範囲を超えて低下することがあった。
（１）環境や用紙種類の多様化
（２）電力の不足
（１）に関しては、近年の転写材の多様化に伴い、想定紙種以外の用紙の使用が高い頻度で発生することが懸念されている。例えば、坪量が６４ｇ／ｍｍを想定して設定されている状況で、１００ｇ／ｍｍの用紙を通紙した場合、必要な熱量は約１．５倍になる。

上記理由による著しい温度低下は、定着不良やグロスムラ等の画像不良を引き起こす原因となるだけでなく、コールドオフセット等により定着装置寿命が低下する原因となる。更には、著しい温度低下により、装置自体の故障を引き起こす可能性もある。

（２）に関しては、特に、加熱源のサイズと通紙サイズとが大きく異なる時に顕著となる。この場合、加熱源の非通紙領域部分に対しても一様に電力を供給しているため、電力の無駄が生じることになる。電力の無駄な消費により、通紙領域での温度低下が発生したとしても、追加で供給する電力が不足するということにもなりかねない。

また、加熱源の非通紙領域部分への電力供給は、該領域の温度と通紙部領域の温度差を生じさせグロスムラやホットオフセットといった画像不良の原因にもなっていた。

そこで、中央又は端部の温度が所定値以上又は所定値以下になると紙間を広げたり、定着装置にしばらく紙を通さないようダウンシーケンスを入れたりしてローラ全体の温度が所定範囲内になるよう慣らす時間を設ける提案がなされている（特許文献１及び２参照）。
特開平０９−１１４３１８号公報 特開平１０−０２０７１８号公報

しかしながら、上記従来技術では、ダウンシーケンスや紙間の拡大による装置の生産性が大幅に低下するという課題がある。加熱体に内包されている加熱源だけでなく加熱体の外部に更に加熱源を設け、不足している熱量を補う構成も広く知られている。

しかしながら、このような構成を採用すると、必要とするスペースは当然ながら増大し、定着装置の構成が大きくなるという課題があった。更に、近年では定着温度の立ち上げ時間の短縮を狙い、加熱体として、厚肉系から薄肉系樹脂材を使用する構成へと技術動向は変化しており、低熱容量によって、連続通紙時の温度低下はより顕著になりつつある。

また、ヒータ（加熱源）の定格以上に電力を供給することはできないため、供給可能以上に電力を要する場合は、上記課題を解決することができない。逆に、予め供給可能電力にマージンをもってヒータを用意した場合は、コストアップに繋がるという課題もある。

本発明の目的は、省スペース化と省エネ化の実現を図りつつ、通紙領域の温度が想定範囲を超えて低下した場合であっても生産性を維持することができる定着装置及び画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の定着装置は、加圧ローラと、前記加圧ローラとの間で定着ニップ部を形成し、複数の用紙幅に対応する複数の発熱体を有する発熱体ローラと、前記発熱体ローラの温度を検知する温度検知手段と、前記複数の発熱体のうちの１つの発熱体を使用している際に、前記温度検知手段によって前記発熱体ローラが所定温度以下となったことが検知された場合に、使用している前記発熱体よりも幅の広い前記発熱体を追加で使用するよう制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

請求項４記載の画像形成装置は、請求項１記載の定着装置を搭載する。

本発明の定着装置及び画像形成装置によれば、省スペース化と省エネ化の実現を図りつつ、通紙領域の温度が想定範囲を超えて低下した場合であっても生産性を維持することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置（フルカラープリンタ）の構成図である。

図１において、本画像形成装置は、４つの画像形成部（画像形成ユニット）を備えている。即ち、イエロー色の画像を形成する画像形成部１Ｙと、マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１Ｍと、シアン色の画像を形成する画像形成部１Ｃと、ブラック色の画像を形成する画像形成部１Ｂｋである。これら４つの画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋは一定の間隔において一列に配置される。

各画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋには、それぞれドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムという）２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが設置されている。

感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの周囲には、一次帯電器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、転写ローラ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、ドラムクリーナ装置６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄがそれぞれ配置されている。

一次帯電器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄと現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄとの間の下方には、露光装置７が設置されている。

現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄには、それぞれイエロートナー、シアントナー、マゼンタトナー、ブラックトナーが収納されている。

感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、負帯電のＯＰＣ感光体でアルミニウム製のドラム基体上に光導電層を有しており、駆動装置（不図示）によって矢印方向（図１における時計回り方向）に所定のプロセススピードで回転駆動される。

一次帯電器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、帯電バイアス電源（不図示）から印加される帯電バイアスによって感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの表面を負極性の所定電位に均一に帯電する。

現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、トナーを内蔵し、それぞれ感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ上に形成される各静電潜像に各色のトナーを付着させてトナー像として現像（可視像化）する。

転写ローラ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、一次転写部３２ａ〜３２ｄにて中間転写ベルト８を介して感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに当接可能に配置されている。

ドラムクリーナ装置６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄは、感光ドラム２上で一次転写時の残留した転写残トナーを、感光ドラム２から除去するためのクリーニングブレード等を有している。

中間転写ベルト８は、感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの上面側に配置されて、二次転写対向ローラ１０とテンションローラ１１間に張架されている。二次転写対向ローラ１０は、二次転写部３４において、中間転写ベルト８を介して二次転写ローラ１２と当接可能に配置されている。この中間転写ベルト８は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム、ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルム等の誘電体樹脂によって構成されている。

また、この中間転写ベルト８は、感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄとの対向面側に形成された一次転写面（下部平面）８ｂを、二次転写ローラ１２側を下方にして傾斜配置してある。

即ち、中間転写ベルト８は、感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの上面に移動可能に対向配置されて、感光ドラム２との対向面側に形成された一次転写面８ｂを、二次転写部３４側が下方となるように傾斜配置されている。

具体的には、この傾斜角度は約１５°に設定されている。二次転写対向ローラ１０は、二次転写部３４側に配置されて中間転写ベルト８に駆動力を付与する。テンションローラ１１は、一次転写部３２ａ〜３２ｄを挟んで対向側に配置され中間転写ベルト８に張力を付与する。

二次転写対向ローラ１０は、二次転写部３４にて中間転写ベルト８を介して二次転写ローラ１２と当接可能に配置されている。また、無端状の中間転写ベルト８の外側で、テンションローラ１１の近傍には、中間転写ベルト８の表面に残った転写残トナーを除去して回収するベルトクリーニング装置１３が設置されている。また、二次転写部３４よりも転写材Ｐの搬送方向の下流側には、定着装置１６が縦パス構成で設置されている。

露光装置７は、与えられる画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応した発光を行うレーザー発光手段、ポリゴンレンズ、反射ミラー等で構成される。露光装置７は、感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに露光をすることによって、一次帯電器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄで帯電された感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの表面に画像情報に応じた各色の静電潜像を形成する。

本画像形成装置のその他の構成は、以下の画像形成動作と併せて説明する。

画像形成開始信号が発せられると、所定のプロセススピードで回転駆動される各画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋの感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、それぞれ一次帯電器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄによって一様に負極性に帯電される。そして、露光装置７は、外部から入力されるカラー色分解された画像信号をレーザー発光素子から照射し、ポリゴンレンズ、反射ミラー等を経由し感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ上に各色の静電潜像を形成する。

そして、まず感光ドラム２ａ上に形成された静電潜像に、感光ドラム２ａの帯電極性（負極性）と同極性の現像バイアスが印加された現像装置４ａにより、イエローのトナーを付着させてトナー像として可視像化する。

このイエローのトナー像は、感光ドラム２ａと転写ローラ５ａとの間の一次転写部３２ａにて、一次転写バイアス（トナーと逆極性（正極性））が印加された転写ローラ５ａにより、駆動されている中間転写ベルト８上に一次転写される。

イエローのトナー像が転写された中間転写ベルト８は、画像形成部１Ｍ側に移動される。そして、画像形成部１Ｍにおいても、前記と同様にして、感光ドラム２ｂに形成されたマゼンタのトナー像が、中間転写ベルト８上のイエローのトナー像上に重ね合わせて、一次転写部３２ｂにて転写される。

この時、感光ドラム２上に残留した転写残トナーは、ドラムクリーナ装置６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄに設けられたクリーナブレード等により掻き落とされ、回収される。

以下、同様にして、中間転写ベルト８上に重畳転写されたイエロー、マゼンタのトナー像上に画像形成部１Ｃ、１Ｂｋの感光ドラム２ｃ、２ｄで形成されたシアン、ブラックのトナー像を一次転写部３２ａ〜３２ｄにて順次重ね合わせる。このようにして、フルカラーのトナー像を中間転写ベルト８上に形成する。

そして、中間転写ベルト８上のフルカラーのトナー像先端が、二次転写対向ローラ１０と二次転写ローラ１２間の二次転写部３４に移動される。また、このタイミングに合わせて、給紙カセット１７または手差しトレイ２０から選択されて搬送パス１８を通して給紙される転写材（用紙）Ｐが、レジストローラ１９により二次転写部３４に搬送される。

二次転写部３４に搬送された転写材Ｐに、二次転写バイアス（トナーと逆極性（正極性））が印加された二次転写ローラ１２により、フルカラーのトナー像が一括して二次転写される。

フルカラーのトナー像が形成された転写材Ｐは、定着装置１６に搬送されて、フルカラーのトナー像が加熱、加圧されて転写材Ｐの表面に熱定着された後に、排紙ローラ２１によって本体上面の排紙トレイ２２上に排紙されて、一連の画像形成動作を終了する。尚、中間転写ベルト８上に残った二次転写残トナー等は、ベルトクリーニング装置１３によって除去されて回収される。

以上が片面画像形成時の画像形成動作である。

続いて本画像形成装置での両面画像形成動作について説明する。

転写材Ｐが定着装置１６に搬送されるところまでは片面画像形成動作と同様である。フルカラーのトナー像が加熱、加圧されて転写材Ｐの表面に熱定着された後に、排紙ローラ２１によって本体上面の排紙トレイ２２上に転写材Ｐの大部分が排紙された状態で、排紙ローラ２１の回転を停止する。その際、排紙ローラ２１は、転写材Ｐの後端位置が反転位置４２に到達しているように、停止している。

続いて、排紙ローラ２１の回転を停止させたことで搬送が停止された転写材Ｐを両面上ローラ４０、両面下ローラ４１を備えた両面パスへと送り込むべく、排紙ローラ２１を通常回転とは逆回転させる。

排紙ローラ２１を逆回転させることにより、反転位置４２に位置していた転写材Ｐの後端側を先端側とし、両面上ローラ４０に到達させる。

その後、両面上ローラ４０により転写材Ｐを両面下ローラ４１へと搬送し、両面上ローラ４０、両面下ローラ４１によりレジストローラ１９に向かって転写材Ｐを順次搬送して行く。

その間、画像形成開始信号を発生させ、上記の片面画像形成時と同様の動作を行う。即ち、中間転写ベルト８上のフルカラーのトナー像先端が、二次転写対向ローラ１０と二次転写ローラ１２間の二次転写部３４に移動されるタイミングに合わせてレジストローラ１９により二次転写部３４へと転写材Ｐを移動させる。

二次転写部３４にてトナー像先端と転写材Ｐの先端を一致させ、トナー像を転写させた以降は、片面画像形成動作と同様に、定着装置１６にて転写材Ｐ上の画像を定着させる。転写材Ｐは、再度、排紙ローラ２１によって搬送され、最終的に排紙トレイ２２上に排紙されて、一連の画像形成動作を終了する。

図２は、図１の画像形成装置の制御ブロック図である。

図２において、ＣＰＵ１７１は、画像形成装置の基本制御を行うものであり、制御プログラムが書き込まれたＲＯＭ１７４と、処理を行うためのＲＡＭ（ワークＲＡＭ）１７５、入出力ポート（Ｉ／Ｏ）１７３がアドレスバス、データバスにより接続されている。

入出力ポート１７３には、画像形成装置を制御する、モータ、クラッチ等の各種負荷（不図示）や、転写材の位置を検知するセンサ等の入力（不図示）が接続されている。

ＣＰＵ１７１は、ＲＯＭ１７４の内容に従って入出力ポート１７３を介して順次入出力の制御を行い、画像形成動作を実行する。また、ＣＰＵ１７１には、操作部１７２が接続されており、操作部１７２の表示手段、キー入力手段を制御する。

操作者はキー入力手段を通して、画像形成動作モードや、表示の切り替えをＣＰＵ１７１に指示し、ＣＰＵ１７１は、画像形成装置の状態や、キー入力による動作モード設定の表示を行う。

ＣＰＵ１７１には、画像メモリ部３００から転送されたライン画像データを露光装置７に露光させるべく処理が行われる画像形成部１、画像を伸張処理や一時的に蓄積処理等をする画像メモリ部３００が接続されている。また、ＣＰＵ１７１には、ＰＣ等外部機器からの画像データ・処理データ等を送受信する外部Ｉ／Ｆ処理部４００が接続されている。

図３は、図２における画像メモリ部の制御ブロック図である。

図３において、画像メモリ部３００では、ＤＲＡＭ等のメモリで構成されるページメモリ３０１に、メモリコントローラ部３０２を介して外部Ｉ／Ｆ処理部４００から受け取った画像データを書き込む。そして、画像メモリ部３００は、画像形成部１への画像読み出し等画像の入出力のアクセスを行う。

メモリコントローラ部３０２は、外部Ｉ／Ｆ処理部４００から受け取った外部機器からの画像データが圧縮データであるか否かの判断を行い、圧縮データであると判断された場合、圧縮データ伸張処理部３０３を用いて伸張処理を行う。そして、その後、メモリコントローラ部３０２を介してページメモリ３０１へ書き込み処理がなされる。

メモリコントローラ部３０２は、ページメモリ３０１のＤＲＡＭリフレッシュ信号の発生を行い、また、外部Ｉ／Ｆ処理部４００からの書き込み、画像形成部１への読み出しに対するページメモリ３０１へのアクセスの調停を行う。

更に、メモリコントローラ部３０２は、ＣＰＵ１７１の指示に従い、ページメモリ３０１への書き込みアドレス、ページメモリ３０１からの読み出しアドレス、読み出し方向等の制御をする。

図４は、図２における外部Ｉ／Ｆ処理部の制御ブロック図である。

図４において、外部Ｉ／Ｆ処理部４００では、外部装置４１０から送信される画像データ及びプリントコマンドデータをＵＳＢ Ｉ／Ｆ部４０１、セントロＩ／Ｆ部４０２、ネットワークＩ／Ｆ部４０３のいずれかを介して受信する。また、外部Ｉ／Ｆ処理部４００では、ＣＰＵ１７１で判断された画像形成装置の状態情報等を外部装置４１０に対し送信する。ここで外部装置４１０は、コンピュータやワークステーション等である。

外部装置４１０からＵＳＢ Ｉ／Ｆ部４０１、セントロＩ／Ｆ部４０２、ネットワークＩ／Ｆ部４０３のいずれかを介して受信したプリントコマンドデータはＣＰＵ１７１にて処理される。そして、ＣＰＵ１７１は、画像形成部１や図２の入出力ポート１７３等を用いてプリント動作を実行する、設定やタイミングを生成する。

外部装置４１０からＵＳＢ Ｉ／Ｆ部４０１、セントロＩ／Ｆ部４０２、ネットワークＩ／Ｆ部４０３のいずれかを介して受信した画像データは、プリントコマンドデータに基づくタイミングに応じて画像メモリ部３００に送信される。そして、画像メモリ部３００で画像形成部１にて画像形成されるべく、処理される。

図５は、図１における定着装置の外観斜視図である。

図５において、定着ベルト５００は、ポリイミド等の耐熱性樹脂材料を無端ベルト状に成型したものである。定着ベルト５００は、定着ベルト駆動ローラ５０１及び発熱体ローラ６００によって張架されている。定着ベルト駆動ローラ５０１は、定着ベルト駆動モータ５０４によって駆動され、定着ベルト５００を回転させる。発熱体ローラ６００に関しては図６にて後述する。

加圧ローラ５０５は、芯金にシリコンゴム等の弾性層を被覆し、更にその表層に離型層としてフッ素コート層を被服している。加圧ローラ５０５は、加圧ローラ駆動モータ５０６によって回転させられる。

定着ベルト駆動モータ５０４と加圧ローラ駆動モータ５０６は、モータ制御部５１４、５１５によって制御される。サーミスタ５０７、５０８は、定着ベルト５００の表面の端部と中央部の温度を検知する。

サーミスタ５０７、５０８は、検知した温度を電気信号として温度調整制御部５０９、５１０に送る。温度調整制御部５０９、５１０は、定着ベルト５００の表面温度が一定温度となるように発熱体ローラ６００を制御する。

発熱体ローラ６００にはフランジ５０２が圧入されている。発熱体ローラ６００は、発熱体ローラ回転モータ５０３によって回転する。発熱体ローラ位置制御部５１３は、フランジ５０２の回転軸上に取り付けられたセンサフラグ５１１及び位置検知センサ５１２によって発熱体ローラ６００が所定の位置に移動するのを制御している。

本実施の形態では、発熱体ローラ回転モータ５０３をステッピングモータとし、位置検知センサ５１２の入力の変化及びに発熱体ローラ回転モータ５０３へ出力するパルス数を用いて、発熱体ローラ６００を所定の位置に移動させる。

図６は、図５における発熱体ローラの構成図である。

図６において、発熱体ローラ６００は、アルミニウムによって構成されており、そこに面状ヒータ６０２Ａ、６０２Ｂ、６０２Ｃ、６０２Ｄ、６０２Ｅが貼り付けられている。面状ヒータ６０２Ａ、６０２Ｂ、６０２Ｃ、６０２Ｄ、６０２Ｅは、コネクタ６０１を通して電力制御部６０３Ａ、６０３Ｂ、６０３Ｃ、６０３Ｄ、６０３Ｅと接続しており、電力を供給される。

電力制御部６０３Ａ、６０３Ｂ、６０３Ｃ、６０３Ｄ、６０３Ｅは、温度調整制御部５０９、５１０によって必要に応じて制御される。また、発熱体ローラ６００は、対向する位置にある加圧ローラ５０５の方向に加圧されており、加圧ローラ５０５との間で定着ニップを形成している。

次に、本実施の形態における面状ヒータ幅６０４Ａ、６０４Ｂ、６０４Ｃ、６０４Ｄ、６０４Ｅについて説明する。

本実施の形態では、面状ヒータ６０２Ａ、６０２Ｂ、６０２Ｃ、６０２Ｄ、６０２Ｅはそれぞれ異なる幅（幅方向の長さ）で構成されている。これら複数の面状ヒータ６０２Ａ〜Ｅは、用紙の搬送方向上流側に向かって幅が広くなるように、それぞれの面状ヒータが隣接して発熱体ローラ６００に設けられている。

面状ヒータ６０２ＡはＡ４サイズ幅（２９７ｍｍ＋５ｍｍ）、面状ヒータ６０２ＢはＬＴＲサイズ幅（２７９ｍｍ＋５ｍｍ）、面状ヒータ６０２ＣはＢ４サイズ幅（２５７ｍｍ＋５ｍｍ）としている。また、面状ヒータ６０２ＤはＬＧＬサイズ幅（２１６ｍｍ＋５ｍｍ）、面状ヒータ６０２ＥはＡ４Ｒサイズ幅（２１０ｍｍ＋５ｍｍ）としている。

ここで、図７に、面状ヒータ６０２Ａ、６０２Ｂ、６０２Ｃ、６０２Ｄ、６０２Ｅを、連続通紙時に２００℃に保つための消費電力の関係及びに各面状ヒータを点灯した時の余剰電力を示す。

本実施の形態では、１０００Ｗを所定電力とし、追加で点灯可能な余剰電力は（１０００−現在使用している電力）Ｗとなるように制御している。また、図６において、矢印Ｎは定着ニップ部を指す。即ち、定着ニップ部に対して上流側（定着ニップ部から遠ざかる方向）に向かうに連れ、面状ヒータ６０２の幅が広くなる構成となっている。

即ち、発熱体ローラ６００は、加圧ローラ５０５との間の定着ニップ部から遠ざかる方向に向かって幅が広くなる、複数の用紙幅に対応する面状に構成された複数の発熱体（面状ヒータ６０２）を有することになる。

また、サーミスタ５０７、５０８は、発熱体ローラ６００の温度を間接的に検知する温度検知手段として機能する。

また、図７の最右列は、追加点灯する際の面状ヒータ６０２を示しており、使用している面状ヒータ６０２の次に幅の広い面状ヒータを選択するようにしている。

図８は、図６における面状ヒータの断面図である。

面状ヒータ６０２において、発熱部８０１は抵抗体によって構成されている。発熱部８０１は、電力制御部６０３より電力が供給されることによって発熱する。絶縁部８０２、８０３で発熱部８０１を挟み込む構成となっている。

図９は、図６の発熱体ローラにおいて、所定温度とヒータ点灯の関係を示す図である。具体的には、所定温度１（第１の所定温度）と所定温度２（第２の所定温度）の各領域で点灯する面状ヒータ６０２を示す図である。

本実施の形態では、所定温度１を２００℃とし、所定温度２は１６０℃とした。所定温度１以上の領域Ａの時は、対象の面状ヒータ及びその上流側の面状ヒータ６０２を共にオフする。所定温度１未満、所定温度２以上の領域Ｂの時は、対象の面状ヒータ６０２のみをオンする。所定温度２未満の領域Ｃの時は、対象の面状ヒータ６０２及びその上流側の面状ヒータ６０２を共にオンする。これによって、対象とする面状ヒータ６０２だけでは温度を保てない場合であっても熱量を供給することを可能としている。

温度調整制御部５０９、５１０は、サーミスタ５０７、５０８によって発熱体ローラ６００が第２の所定温度以下となったことが検知された場合に、使用している面状ヒータ６０２よりも幅の広い面状ヒータ６０２を追加で使用するよう制御する。ここで、幅の広い面状ヒータ６０２を追加で使用する際は、使用する面状ヒータ６０２に供給する全電力を所定電力以内とする。

次に、本実施の形態における位置検知センサ５１２と発熱体ローラ６００の位置関係について、図１０を用いて説明する。

発熱体ローラ回転モータ５０３を回転させ、センサフラグ５１１が位置検知センサ５１２を遮光した位置が、面状ヒータ６０２Ａが定着ニップ部となる位置である。遮光してから発熱体ローラ回転モータ５０３へ１０パルス出力した位置が、面状ヒータ６０２Ｂが定着ニップ部となる位置である。

また、面状ヒータ６０２Ｃが定着ニップ部に位置している状況において、面状ヒータ６０２Ｅを定着ニップ部に移動させるときは、更に２０パルス出力することによって実現する。逆に、面状ヒータ６０２Ａを定着ニップ部に移動させる時は、発熱体ローラ回転モータ５０３を逆回転の方向に２０パルス出力することで実現している。

以上のように、位置検知センサ５１２の遮光位置からの出力パルスを、発熱体ローラ位置制御部５１３が管理することによって、任意の面状ヒータ６０２を定着ニップ部に移動させることを可能としている。

図１１は、図２の画像形成装置によって実行される図６の発熱体ローラの初期位置出し処理の手順を示すフローチャートである。また、図１２は、図５における発熱体ローラの回転方向を示す図である。

図１１の処理は、図２におけるＣＰＵ１７１の制御の下に実行される。

本実施の形態では、図１２における矢印Ａの方向は正回転、矢印Ｂの方向は逆回転として、発熱体ローラ回転モータ５０３を回転させることによって発熱体ローラ６００を回転する。

図１１において、ＣＰＵ１７１は、まず位置検知センサ５１２をセンサフラグ５１１が遮光しているかを確認する（Ｓ１０１）。遮光している場合は、ＣＰＵ１７１は、位置検知センサ５１２が透光（センサフラグ５１１が位置検知センサ５１２の発光、受光部から外れた状態）するまで発熱体ローラ回転モータ５０３を正回転させる（Ｓ１０２）。

次に、ＣＰＵ１７１は、位置検知センサ５１２の出力に基づき透光するまで待つ（Ｓ１０３）。ステップＳ１０３で透光が確認されたら、ＣＰＵ１７１は、発熱体ローラ回転モータ５０３を停止し（Ｓ１０４）、ステップＳ１０５へ移る。ステップＳ１０１にて位置検知センサ５１２が透光している場合も同様にステップＳ１０５へ移る。

次に、ＣＰＵ１７１は、発熱体ローラ回転モータ５０３を逆回転開始する（Ｓ１０５）。その後、ＣＰＵ１７１は、位置検知センサ５１２をセンサフラグ５１１が遮光するのを待つ（Ｓ１０６）。ステップ１０６で遮光が確認されたら、ＣＰＵ１７１は、発熱体ローラ回転モータ５０３を停止し（Ｓ１０７）、発熱体ローラ６００の初期位置出し処理を終了する。

図１３は、図２の画像形成装置によって実行される画像形成時の定着制御処理の手順を示すフローチャートである。

図１３の処理は、図２におけるＣＰＵ１７１の制御の下に実行される。

図１３において、ＣＰＵ１７１は、まず発熱体ローラ６００の初期位置出しが終了しているかを確認する（Ｓ２０１）。初期位置出しが終了していない場合は、ＣＰＵ１７１は、図１１の初期位置出し処理を実施する（Ｓ２０２）。

次に、ステップＳ２０１で初期位置出しが終了したと判断された場合は、ＣＰＵ１７１は、用紙サイズ（転写材Ｐ）の取得を行う（Ｓ２０３）。用紙サイズは、外部Ｉ／Ｆ処理部４００より通知される処理データに含まれている。そして、ＣＰＵ１７１は、用紙サイズに該当した面状ヒータ６０２が定着ニップ部に位置しているかを確認する（Ｓ２０４）。

用紙サイズとそれに対応する面状ヒータの関係は図１４に示す。該当する面状ヒータ６０２が定着ニップ部に既に移動している場合は、ステップＳ２１０へ進む。異なる面状ヒータ６０２が定着ニップ部に移動している場合は、ＣＰＵ１７１は、一旦画像形成を禁止する（Ｓ２０５）。

次に、ＣＰＵ１７１は、図１０に基づいて、該当する面状ヒータ６０２を移動するために必要な発熱体ローラ回転モータ５０３の出力パルス数を取得する（Ｓ２０６）。そして、ＣＰＵ１７１は、ステップＳ２０６にて取得したパルス数分だけ発熱体ローラ回転モータ５０３の駆動を開始する（Ｓ２０７）。次に、所定パルスを出力するまで待ち（Ｓ２０８）、所定パルスを出力したことを確認した後に、発熱体ローラ回転モータ５０３の駆動を停止する（Ｓ２０９）。

次に、ＣＰＵ１７１は、該当する面状ヒータ６０２の出力電力を図７に基づいて決定し（Ｓ２１０）、温調（温度調整）処理を行い（Ｓ２１１）、画像形成を許可する（Ｓ２１２）。

そして、ＣＰＵ１７１は、全画像形成が終了したかを確認し（Ｓ２１３）、終了していない場合はステップＳ２０３へ戻る。画像形成が終了したと判断された場合は、発熱体ローラ６００の初期位置出し処理を実行し（Ｓ２１４）、本処理を終了する。

図１５は、図１３のステップＳ２１１で実行される温調処理の手順を示すフローチャートである。

図１５において、ＣＰＵ１７１は、まず現在の温度が所定温度１（図９参照）未満か否かを判断する（Ｓ３０１）。現在の温度が所定温度１未満の場合は、ＣＰＵ１７１は、現在の温度が所定温度２（図９参照）未満か否かを判断する（Ｓ３０２）。

現在の温度が所定温度２未満の場合は、ＣＰＵ１７１は、現在対象としている面状ヒータ６０２よりも搬送方向に対して上流側に面状ヒータ６０２が存在するかどうかを確認し（Ｓ３０３）、存在しない場合は、ステップＳ３０６へ進む。上流側に面状ヒータ６０２が存在する場合は、ＣＰＵ１７１は、図７に基づいて、追加で点灯する面状ヒータ６０２及び追加電力を設定する（Ｓ３０４）。

そして、ＣＰＵ１７１は、追加した面状ヒータ６０２の点灯を開始する（Ｓ３０５）。次に、ＣＰＵ１７１は、図７に基づいて対象とする面状ヒータ６０２の出力電力を設定し（Ｓ３０６）、当該面状ヒータ６０２の点灯を開始し（Ｓ３０７）、ステップＳ３０１に戻る。

ステップＳ３０２にて、現在温度が所定温度２以上と判断された場合は、ＣＰＵ１７１は、図７に基づいて、対象とする面状ヒータ６０２の出力電力を設定し（Ｓ３０８）、当該面状ヒータ６０２の点灯を開始する（Ｓ３０７）。次に、ＣＰＵ１７１は、点灯する必要の無い追加面状ヒータ６０２の出力を停止する（Ｓ３１０）。

ステップＳ３０１にて、現在温度が所定温度１以上であると判断された場合は、対象とする面状ヒータ６０２の出力を停止するとともに（Ｓ３１１）、追加面状ヒータ６０２の出力を停止する（Ｓ３１２）。

以上のように、本発明によって、ユーザの用紙設定ミスや様々な環境下において所望する定着温度が得られない場合に、上流側の面状ヒータ６０２を追加で点灯することによって、定着温度低下によるダウンタイムを削減することを可能とする。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成図である。 図１の画像形成装置の制御ブロック図である。 図２における画像メモリ部の制御ブロック図である。 図２における外部Ｉ／Ｆ処理部の制御ブロック図である。 図１における定着装置の外観斜視図である。 図５における発熱体ローラの構成図である。 図５における面状ヒータに関する図表である（１）。 図６における面状ヒータの断面図である。 図６の発熱体ローラにおいて、所定温度とヒータ点灯の関係を示す図である。 図５における面状ヒータに関する図表である（２）。 図２の画像形成装置によって実行される図６の発熱体ローラの初期位置出し処理の手順を示すフローチャートである。 図５における発熱体ローラの回転方向を示す図である。 図２の画像形成装置によって実行される画像形成時の定着制御処理の手順を示すフローチャートである。 図５における面状ヒータに関する図表である（３）。 図１３のステップＳ２１１で実行される温調処理の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

５０５ 加圧ローラ
５０７、５０８ サーミスタ
５０９、５１０ 温度調整制御部
６００ 発熱体ローラ
６０２ 面状ヒータ
Ｎ 定着ニップ部

Claims (5)

1. 加圧ローラと、
   前記加圧ローラとの間で定着ニップ部を形成し、複数の用紙幅に対応する複数の発熱体を有する発熱体ローラと、
   前記発熱体ローラの温度を検知する温度検知手段と、
   前記複数の発熱体のうちの１つの発熱体を使用している際に、前記温度検知手段によって前記発熱体ローラが所定温度以下となったことが検知された場合に、使用している前記発熱体よりも幅の広い前記発熱体を追加で使用するよう制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする定着装置。
2. 前記複数の発熱体は、用紙の搬送方向上流側に向かって幅が広くなるように、それぞれの発熱体が隣接して前記発熱体ローラに設けられていることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 幅の広い前記発熱体は、使用している前記発熱体と幅方向の長さが最も差の少ない前記発熱体であることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
4. 幅の広い前記発熱体を追加で使用する際は、使用する前記発熱体に供給する全電力を所定電力以内とすることを特徴とする請求項１または２記載の定着装置。
5. 請求項１記載の定着装置を搭載する画像形成装置。

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