JP2010008502A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】使用環境に左右されずに印刷待機時における加熱ローラの表面全体の温度を保持する。
【解決手段】定着装置４は、円筒部材４１ａにより形成される加熱ローラ４１を有し、円筒部材４１ａ内に軸方向に３以上のヒータ６１〜６５が併設される。加熱ローラ４１の温度を温度検出部５の温度センサ５１により検出する。温度センサ５１は、円筒部材４１ａの各ヒータ６１〜６５に対応する位置の温度を検出するよう３以上備える。ヒータ駆動制御部８４は、待機状態において、温度検出結果に基づいて、各ヒータ６１〜６５の単位面積当たりの発熱量が軸方向中央部よりも外側の方が大きくなるように各ヒータ６１〜６５の駆動を制御する。待機状態のときに、温度低下を起こし易い加熱ローラ４１の軸方向両端部を中央部よりも多く加熱して、加熱ローラ４１の表面全体の温度を均一に維持する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、プリンタ装置、ファクシミリ装置、複写機、複合機など、ヒータで加熱された定着手段によって記録紙に転写されたトナー画像を定着する画像形成装置に関する。

加熱された定着手段により、記録紙に転写されたトナー画像を定着する画像形成装置は、上記定着手段の温度を検出する温度センサと、温度センサにより検出された定着手段の温度に基づいてヒータの駆動を制御する制御手段とを有している。

また、上記定着手段としては、ヒータが内蔵される加熱ローラと、この加熱ローラに圧接する加圧ローラとにより構成されたものがある（例えば特許文献１を参照）。このような定着手段は、加熱ローラ及び加圧ローラにより記録紙を挟持して、上記加熱ローラの熱で記録紙に転写されたトナー画像を定着させるようになっている。そして、定着手段となる上記加熱ローラ及び上記加圧ローラは、記録紙の搬送方向と直交する方向である記録紙の幅方向に延びるように配置されている。
特開平１０−３０１４４０号公報

ところで、上記加熱ローラは、ローラ表面の温度を定着温度に維持するように、ヒータの駆動制御を行っている。上記加熱ローラは、印刷を行っている時だけでなく、印刷を行っていない待機状態の時にも、記録紙に対して直ぐに定着を行えるようにするためにヒータを駆動制御して所定の温度を維持するようにしている。このように、上記ヒータは、印刷時及び待機時に、上記加熱ローラの温度を所定の温度に維持するためにＯＮ動作とＯＦＦ動作とを繰り返し行っている。

しかしながら、上記加熱ローラは、待機時において、軸方向中央部と両端部とでは、熱の変化量が大きく異なる場合がある。即ち、上記加熱ローラの軸方向中央部は、記録紙が通過しないので、記録紙により加熱ローラの熱が奪われることがなく、ヒータを切っても温度の低下が遅い。これに対し、加熱ローラの軸方向両端部は、接触する他の部材など外部から熱が奪われ易く、ヒータを駆動させていても、軸方向中央部よりも温度が低下してしまう場合がある。

従って、印刷待機時において上記加熱ローラの軸方向中央部が所定の温度に維持されていても、軸方向両端部の温度が所定の温度に満たない場合が生じ、このような状態で、印刷を開始して記録紙の定着を行うと定着ムラが生じる可能性がある。

また、画像形成装置の使用状態や使用環境により、上記加熱ローラの表面温度は、軸方向両端部においてそれぞれ異なる場合があり、記録紙の定着を行った際に、記録紙の幅方向両端部において、定着状態が異なる可能性もある。

さらに、上記ヒータの駆動制御は、ＯＮ動作とＯＦＦ動作とを繰り返すため、ＯＮ動作の度に大きな電流が流れ、最大消費電流が非常に大きくなる。従って、電源容量も大きくする必要がある。

本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、画像形成装置の使用環境または使用状況に左右されずに、印刷待機時における定着手段の加熱ローラの表面全体の温度を一定に保持することができる画像形成装置を提供することを目的とする。また、本発明は、最大消費電流をできるだけ小さくして、電源容量を小さくすることができる画像形成装置を提供することを目的とする。

第１の本発明による画像形成装置は、３以上のヒータを有し、上記記録紙に転写されたトナー画像を加熱して定着させる定着手段と、上記定着手段の温度を検出する温度検出手段と、上記温度検出手段による検出結果に基づいて、上記ヒータの駆動制御を行うヒータ駆動制御手段とを備えている。上記定着手段は、加熱ローラを形成する円筒部材を備え、３以上の上記ヒータは、上記円筒部材の内部に配置され、記録紙の搬送方向と直交する方向であって、円筒部材の軸方向に併設されている。また、上記温度検出手段は、上記円筒部材における上記各ヒータに対応する位置の温度を検出する３以上の温度センサを有している。上記ヒータ駆動制御手段は、上記記録紙へのトナー画像の定着を行わない待機状態において、上記各ヒータの単位面積当たりの発熱量が軸方向中央部に比較して外側の方が大きくなるように各ヒータの駆動を制御するように構成されている。

本発明の画像形成装置は、加熱ローラに３以上のヒータを備え、これらのヒータに対応する上記円筒部材の表面温度を個別に上記温度センサで検出するので、上記円筒部材の長さ全体に亘る温度を検出することができ、しかも、上記待機状態において、軸方向中央部における発熱量よりも外側の発熱量の方が大きくなるように各ヒータを駆動させることにより、上記加熱ローラの表面全体を所定の温度に維持することができる。

従って、本発明の画像形成装置は、待機中に、上記加熱ローラの軸方向両端部の温度が外部から熱を奪われても上記ヒータは、軸方向両端部の発熱量を軸方向中央部よりも大きくしているので、上記加熱ローラ表面全体の温度を略均一に維持することができ、印刷状態に移った時に記録紙へのトナー画像の定着を定着ムラが生じることなく良好に行うことができる。

また、本発明の画像形成装置は、各ヒータに対応する上記円筒部材の表面温度を個別に上記温度センサで検出して、上記円筒部材の長さ全体に亘る温度を検出することができるので、画像形成装置の使用環境または使用状況に応じて、上記円筒部材の表面全体を所定の温度に維持するために各ヒータの発熱量を制御することができる。その結果、常に、加熱ローラの表面温度を均一にすることができ、良好なトナー画像の定着を行うことができる。

例えば、画像形成装置内において上記加熱ローラの軸方向に対して内部温度に違いが生じている場合、上記加熱ローラの軸方向両端部は、検出温度に大きな差が生じる可能性がある。このような場合には、各温度センサの温度検出結果に基づいて各ヒータをそれぞれ個別に駆動制御し、上記加熱ローラの表面温度を所定の温度に維持することができる。

第２の本発明による画像形成装置は、上記各構成に加えて、上記ヒータ駆動制御手段は、上記待機状態において、上記円筒部材の軸方向中央部に配置される上記ヒータを駆動させないように制御する構成としている。

本発明の画像形成装置は、上記待機状態において、加熱ローラを形成する上記円筒部材の軸方向中央部は幅方向外側に配置される上記ヒータの熱により熱が奪われ難くなるため、所定温度を維持することが可能となる。従って、軸方向中央部に配置される上記ヒータを駆動させなくても、隣接するヒータによって円筒部材を加熱することにより、上記円筒部材の軸方向中央部の温度を所定の温度に維持することができる。その結果、待機状態のときは、軸方向中央部に配置される上記ヒータを駆動させないので、消費電力を軽減することができる。特に上記円筒部材をガラスなどの蓄熱材料により形成する場合には、さらに上記円筒部材の軸方向中央部の保温性を良好にできる。

第３の本発明による画像形成装置は、上記各構成に加えて、上記ヒータ駆動制御手段は、２以上の上記ヒータを同時に駆動させないように上記ヒータの駆動を制御する構成としている。本発明の画像形成装置は、上記ヒータを１つずつ駆動させるので、最大消費電流をできるだけ小さくして、電源容量を小さくすることができる。特に、上記円筒部材をガラスなどの蓄熱材料によって形成する場合には、上記ヒータを１つずつ駆動させても、上記円筒部材の表面全体を略均一な温度に維持することが可能となるし、上記ヒータを停止させる時間を長くできるので全体としての消費電力の低減が可能となる。

第４の本発明による画像形成装置は、上記各構成に加えて、上記ヒータ駆動制御手段は、上記円筒部材の軸方向中心を挟んで交互に上記ヒータを駆動するように制御する構成としている。本発明の画像形成装置は、上記円筒部材の軸方向中心を挟んで交互に上記ヒータを駆動することにより、上記円筒部材の軸方向の一方側に温度低下が生じることを防止でき、上記加熱ローラの表面温度をさらに良好に均一に維持することができる。

本発明の画像形成装置は、上記各ヒータを個別に駆動制御すると共に、上記待機状態において、軸方向外側の上記ヒータの発熱量を軸方向中央部の発熱量よりも大きくなるように上記ヒータを駆動制御するので、印刷待機状態における上記加熱ローラの表面全体の温度を略均一に保持することができ、印刷運転に移っても、記録紙に対して良好なトナー画像の定着を行うことができる。また、本発明の画像形成装置は、各温度センサの検出温度に基づいて各ヒータを個別に駆動させることができるので、画像形成装置内の温度にばらつきがあっても、上記加熱ローラの表面全体の温度を略均一に保持することができる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態による画像形成装置の一構成例を示したブロック図であり、画像形成装置の一例として複合機１が示されている。この複合機１は、スキャナ１４を用いて紙原稿から画像を読み取ることができ、画像データに対して様々な加工処理を行うことができ、そして、プリンタ１５を用いて画像を紙媒体に印刷することができる。

複合機１は、ＭＰＵ(Micro Processing Unit)からなる制御部１０と、この制御部１０に対してパラレル通信路１１を介してそれぞれ接続されたＲＯＭ(Read-Only Memory)１２、ＲＡＭ(Random Access Memory)１３、スキャナ１４、プリンタ１５、コーデック１６、画像メモリ１７、操作部１８、通信部１９、印刷制御部２０、温度検出部５を備えている。

制御部１０は、この装置を構成する各部を制御する。ＲＯＭ１２には、制御部１０が実行するコンピュータプログラムが記憶されており、制御部１０のプログラム処理に基づいて、必要なデータがＲＡＭ１３に格納される。スキャナ１４は、原稿に向けて光を照射し、原稿からの反射光を受光することにより、その受光量に応じた信号を出力する。

プリンタ１５は、感光ドラム３１、露光器３２、帯電器３３、現像装置３４及び転写ローラ３５などから構成されるトナー画像形成部３と、定着装置４とを備えており、画像データに基づいて記録紙に画像を印刷する。例えば、コピーモードでは、スキャナ１４で読み取った原稿の画像データに基づいて、プリンタ１５で記録紙に画像が印刷される。

コーデック１６は、ファクシミリ送受信又は電子メール送受信の際、送信する画像データを符号化したり、受信画像データを複合化したりする。画像メモリ１７には、ファクシミリや電子メールにより受信した受信画像データや、スキャナ１４で読み取った画像データなどの各種画像データが格納される。操作部１８は、ユーザが入力操作を行うための複数の操作キー及びタッチパネルを備えており、各種モードを選択する操作や、各種設定操作を行うことができる。

通信部１９は、図示していないが、電話回線などの公衆通信回線を介して他のファクシミリ装置と接続され、ＷＡＮ（広域通信網）を介してメールサーバに接続され、ＬＡＮ(Local Area Network)を介して他の端末装置と接続される。通信部１９は、図示していないが、公衆通信回線、ＷＡＮ、ＬＡＮにそれぞれ接続されるインターフェースを備えている。このように複合機１は、公衆通信回線を介して他のファクシミリ装置との間でファクシミリ送受信を行うことができるし、ＷＡＮ及びメールサーバを介して電子メールを送受信することができる。また、通信部１９は、ＬＡＮを介して、複数の端末装置との間でデータ通信を行うことができる。

印刷制御部２０は、プリンタ１５により記録紙に画像データを印刷する際の印刷制御を行う。印刷制御部２０は、プリンタ１５の感光ドラム３１、露光器３２、帯電器３３、現像装置３４、転写ローラ３５及び定着装置４などの各部の駆動制御を行う。印刷制御部２０は、記録紙の大きさに合わせて、定着装置４の加熱制御を行う。

温度検出部５は、プリンタ１５における定着装置４の加熱ローラ４１の温度を検出する。温度検出部５は、本実施の形態では、８つの温度センサ５１により構成されており、加熱ローラ４１の記録紙の搬送方向と直交する方向の８箇所の温度を検出する。

図２は、本実施の形態に係る複合機１におけるプリンタ１５の一構成例を示すブロック図である。記録紙の搬送方向上流側に感光ドラム３１が配置され、この感光ドラム３１の下流側に定着装置４が配置されている。

感光ドラム３１は、外周面に光導電膜を有しており、モータにより回転するようになっている。この感光ドラム３１の周囲には、帯電器３３、露光器３２、現像装置３４、転写ローラ３５が配置されている。

帯電器３３は、非接触型放電方式のコロトロン型及びスコロトロン型や、接触方式の帯電ローラや帯電ブラシにより構成することができる。本実施の形態では、非接触型放電方式の帯電器３３を用いている。帯電器３３は、感光ドラム３１の外周面を所定の電圧に一様に帯電させる。

露光器３２は、レーザや、ＬＥＤを用いて構成することができる。本実施の形態では、露光器３２は、記録紙の搬送方向と直交する方向に、複合機１において印刷可能な最も大きなサイズの記録紙全幅に至るように多数のＬＥＤを並設して構成されている。露光器３２は、入力された画像情報に基づき感光ドラム３１の外周面に光を照射し、この感光ドラム３１の外周面に画像情報に対応する静電潜像を形成する。

現像装置３４は、供給ローラ３４ａ及び現像ローラ３４ｂを備える。供給ローラ３４ａは、トナーを収容するトナーケース（図示せず）からトナーを帯電させた状態で現像ローラ３４ｂに供給する。供給ローラ３４ａには、所定のバイアス電圧が印加される。現像ローラ３４ｂは、供給ローラ３４ａと感光ドラム３１との間に、これらローラに接触して配置される。現像ローラ３４ｂは、所定のバイアス電圧が印加されて、感光ドラム３１にトナーを載せる。

転写ローラ３５は、感光ドラム３１の外周面に接触するように配置され、この転写ローラ３５と感光ドラム３１との間を記録紙が通過するようになっている。転写ローラ３５は、モータにより回転し、所定のバイアス電圧が印加される。バイアス電圧が印加された転写ローラ３５により、感光ドラム３１上のトナーによる鏡像を記録紙へ移すようになっている。

定着装置４は、５つのヒータ６を有する加熱ローラ４１と、加圧ローラ４２とを備える。加熱ローラ４１は、蓄熱性に優れたガラスからなる円筒部材４１ａを備える。この円筒部材４１ａの内面側にポリイミドなどの絶縁材料を塗布し、更にその内面側に抵抗発熱体を塗布することによりヒータ６が形成される。抵抗発熱体からなるヒータ６は、電源供給されることにより、抵抗により発熱し、円筒部材４１ａを加熱するようになっている。

円筒部材４１ａを構成する材料としてガラスを用いることにより、保温性を良好にできる。従って、定着温度まで上昇した加熱ローラ４１は、ヒータによる加熱を停止しても、定着温度をしばらくの間は維持することができる。

図３は、本実施の形態の定着装置４を示した概略斜視図であり、ヒータ６は、円筒部材４１ａの軸方向を分割するように円筒部材４１ａ内部に５つのヒータ６１〜６５が設けられている。それぞれのヒータ６１〜６５は、相互に重なり合わないように配置されている。各ヒータ６１〜６５は、印刷制御部２０により、それぞれ個別に加熱制御される。

円筒部材４１ａの軸方向中央部に配置する第１ヒータ６１の軸方向長さは、葉書サイズの記録紙の大きさに対応させた長さ（ａ）となっている。また、第１ヒータ６１に隣接する第２ヒータ６２及び第３ヒータ６３は軸方向長さが等しく、第１ヒータ６１、第２ヒータ６２及び第３ヒータ６３を含む軸方向の全長（ｂ）がＡ４サイズの記録紙の短幅の長さとなるように第２ヒータ６２及び第３ヒータ６３が形成されている。そして、円筒部材４１ａの軸方向端部に配置する第４ヒータ６４及び第５ヒータ６５は軸方向長さが等しく、第１ヒータ６１から第５ヒータ６５の全てを含む軸方向の全長（ｃ）がＡ３サイズの記録紙の長幅の長さよりも少し長くなるように第４ヒータ６４及び第５ヒータ６５が形成されている。

定着装置４は、転写ローラ３５によってトナー画像が感光ドラム３１から転写された記録紙を加熱ローラ４１と加圧ローラ４２により加熱圧接して、記録紙上のトナー画像を定着させるようになっている。なお、加熱ローラ４１の円筒部材４１ａは保温性に優れたガラスにより形成されているので、定着を良好に行える。

また、図３に示すように、加熱ローラ４１における加圧ローラ４２とは反対側の外周面の近くには、温度検出部５を構成する８つの温度センサ５１が配置されている。加熱ローラ４１における第１ヒータ６１、第４ヒータ６４及び第５ヒータ６５が設けられている部分には、これらヒータの軸方向両端部に対応させて温度センサ５１が配置されている。また、加熱ローラ４１における第２ヒータ６２及び第３ヒータ６３が設けられている部分には、これらヒータの軸方向中央部に対応させて温度センサ５１が配置されている。各温度センサ５１により検出した温度は、印刷制御部２０に入力される。

本実施の形態では、幅の大きい第１ヒータ６１、第４ヒータ６４及び第５ヒータ６５に対しては、幅方向端部に温度センサ５１を設けているので、通過域の境界部分の温度変化を良好に検出することができる。

なお、図示していないが、プリンタ１５には、給紙側に、給紙カセット記録紙を１枚ずつ取り出すための給紙機構が設けられている。

図４は、印刷制御部２０、プリンタ１５及び温度検出部５の構成を示すブロック図である。印刷制御部２０は、記録紙サイズ指定部７１と、トナー画像形成制御部７２と、定着制御部７３を備える。

記録紙サイズ指定部７１は、ユーザにより操作部１８を操作して記録紙のサイズが指定された場合には、この指定操作により記録紙サイズを指定し、また、スキャナ１４で原稿の画像を自動で読み取る場合には、その画像が印刷されている原稿を複合機１にセットしたときに、自動的に印刷する記録紙のサイズを検出して記録紙サイズを指定する。記録紙サイズ指定部７１において指定された記録紙のサイズのデータは、トナー画像形成制御部７２と、定着制御部７３の温度制御部８におけるプリンタ運転状態検出部８１及びヒータ温度決定部８２とに入力される。

トナー画像形成制御部７２は、プリンタ１５におけるトナー画像形成部３の感光ドラム３１、帯電器３３、露光器３２及び現像装置３４などを駆動制御する。

定着制御部７３は、温度制御部８と加圧ローラ制御部９とを備えている。温度制御部８は、各ヒータ６の加熱温度を制御し、加圧ローラ制御部９は、記録紙のトナー画像の状態に応じて加圧ローラ４２が記録紙を押圧する力を制御する。

温度制御部８は、さらに、プリンタ運転状態検出部８１、ヒータ温度決定部８２、ヒータ温度比較部８３及びヒータ駆動制御部８４を備える。

プリンタ運転状態検出部８１は、記録紙サイズ指定部７１で記録紙サイズが指定されると、この記録紙サイズが指定された時を基準にして、プリンタ１５が印刷状態であるか、又は、印刷待機状態であるかを検出する。例えば、記録紙サイズが指定された時から印刷が終了するまでの時間を印刷状態とし、印刷が終了した時から次に記録紙サイズが指定されるまでの時間を待機状態とすることができる。なお、複合機１に電源が投入されて、ウォーミングアップを行うときは、全てのヒータ６１〜６５を駆動させるようになっている。複合機１の電源投入後、すぐに印刷を行わない場合には、ウォーミングアップ後は待機状態を維持する。プリンタ１５の運転状態の検出結果は、ヒータ温度決定部８２に入力される。

ヒータ温度決定部８２は、記録紙サイズ指定部７１において指定された記録紙のサイズに合わせて、記録紙に載せられているトナー画像を定着させるための定着用ヒータを５つのヒータ６１〜６５の中から選択する。そして、選択された定着用ヒータに対しては、印刷状態のときに定着用ヒータに対応する加熱ローラ４１の表面温度が定着温度に維持されるようにヒータの温度（定着用温度）を決定する。また、定着用ヒータとして選択されなかった残りのヒータのうち、定着用ヒータに隣接するヒータが補助ヒータとなる。補助ヒータに対しては、印刷状態のときに加熱ローラ４１における記録紙が通過しない領域の表面温度が定着温度よりも低い温度に維持されるようにヒータの温度（補助加熱温度）を決定する。

例えば、葉書サイズの記録紙を定着させる場合には、加熱ローラ４１の軸方向中央部に配置される第１ヒータ６１が定着用ヒータとして選択され、この第１ヒータ６１に対して定着用温度で駆動することが決定される。また、第１ヒータ６１に隣接する第２ヒータ６２及び第３ヒータ６３が補助ヒータとして選択される。第２ヒータ６２及び第３ヒータ６３に対して補助加熱温度で駆動することが決定される。

また、Ａ４サイズ又はＢ５サイズの記録紙を定着させる場合には、加熱ローラ４１の軸方向中央部に配置される第１ヒータ６１と、この第１ヒータ６１に隣接する第２ヒータ６２及び第３ヒータ６３が定着用ヒータとして選択される。第４ヒータ６４及び第５ヒータ６５が補助ヒータとして選択される。また、Ｂ４サイズ又はＡ３サイズの記録紙を定着させる場合には、全てのヒータ６が定着用ヒータとなる。

さらに、ヒータ温度決定部８２は、待機状態のときの各ヒータの待機温度も決定するようになっている。待機状態のときは、第５ヒータ６５及び第４ヒータ６４の加熱時間（ＯＮ動作時間）が第３ヒータ６３及び第２ヒータ６２の加熱時間よりも長くなるように各ヒータ６１〜６５の待機温度と加熱時間とが決定される。軸方向両端に配置される第５ヒータ６５及び第４ヒータ６４は、内側の第３ヒータ６３及び第２ヒータ６２の発熱量よりも発熱量が多くなるように加熱時間を第３ヒータ６３及び第２ヒータ６２よりも長くしている。

図５は、本実施の形態に係るヒータ６１〜６５の待機状態におけるＯＮ／ＯＦＦの制御図を示している。図５に示すように、待機状態のときは、第１ヒータ６１は駆動しないようにしている。さらに、第５ヒータ６５及び第４ヒータ６４の加熱時間を第２ヒータ６２及び第３ヒータ６３の加熱時間よりも長くしている。

ヒータ温度決定部８２により決定されたプリンタ運転状態毎の各ヒータ６の決定温度（定着用温度、補助加熱温度及び待機温度）の情報は、ヒータ温度比較部８３及びヒータ駆動制御部８４に入力される。

そして、ヒータ温度比較部８３は、印刷状態と待機状態とに応じて各ヒータ６１〜６５に対して決定された温度と温度検出部５の温度センサ５１で検出された温度とを比較する。なお、温度検出部５の８つの温度センサ５１で検出された温度は、ヒータ温度比較部８３に入力される。

ヒータ温度比較部８３は、印刷状態のとき、ヒータ温度決定部８２により決定された定着用ヒータに対しては、定着用ヒータに対応して設けられている温度センサ５１によって検出された温度とヒータ温度決定部８２で決定された定着用温度とを比較する。また、ヒータ温度比較部８３は、印刷状態のときの補助ヒータに対しては、補助ヒータに対応して設けられている温度センサ５１によって検出された温度とヒータ温度決定部８２で決定された補助加熱温度とを比較する。

また、ヒータ温度比較部８３は、待機状態のときは、ヒータ温度決定部８２により各ヒータ６１〜６５に対して決定された待機温度と、各ヒータ６１〜６５に対応する温度センサ５１による検出温度とを比較する。

本実施の形態では、ヒータ温度比較部８３は、検出した温度と決定温度との差を求める。この比較結果は、ヒータ駆動制御部８４に入力される。

ヒータ駆動制御部８４は、印刷待機状態のときは、ヒータ温度比較部８３で求めた温度差に基づいて加熱ローラ４１の円筒部材４１ａの表面全体の温度が待機温度を維持するように各ヒータ６１〜６５をＯＮ動作とＯＦＦ動作とを繰り返すように駆動制御する。このとき、各ヒータ６１〜６５は、図５に示すように、ＯＮ動作が重ならないように、時間をずらして１つずつ駆動するように制御される。ヒータ駆動制御部８４は、加熱ローラ４１の軸方向両端側から交互に、第５ヒータ６５、第４ヒータ６４、第３ヒータ６３、そして、第２ヒータ６５の順を繰り返して、これら４つのヒータを駆動させる。

本実施の形態では、ヒータ駆動制御部８４は、第５ヒータ６５、第４ヒータ６４、第３ヒータ６３、そして、第２ヒータ６５を順次に駆動させた後、全てのヒータ６１〜６５の駆動を停止させた状態が所定時間継続し、その後、各ヒータ６１〜６５を順次駆動するように各ヒータ６１〜６５の駆動を制御する。なお、本実施の形態では、第５ヒータ６５及び第４ヒータ６４の加熱時間は所定の発熱量を確保するために所定時間よりも短くならないようにしており、第５ヒータ６５及び第４ヒータ６４の加熱時間は、検出温度に基づいてこの所定時間より短くならない加熱時間で変動する。また、第３ヒータ６３及び第２ヒータ６５の加熱時間は、検出温度に基づいて変動する。

図６は、ヒータ６の待機状態におけるＯＮ／ＯＦＦ制御に関する他の制御図を示している。図６に示すように、ヒータ駆動制御部８４によるヒータ６の駆動制御は、第２駆動ヒータ６２を駆動させた後に、第１ヒータ６１も待機温度を維持するように駆動させるようにすることもできる。この場合、円筒部材４１ａが蓄熱性の良好なガラスにより形成されているので、円筒部材４１ａの軸方向中央部の表面温度は低下し難い。そのため、第１ヒータ６１の加熱時間は、最も短くなるように決定される。

この場合も、第５ヒータ６５、第４ヒータ６４、第３ヒータ６３、第２ヒータ６５、そして、第１ヒータ６１を順次に駆動させた後、全てのヒータ６を駆動停止させた状態が所定時間継続し、その後、各ヒータ６１〜６５を順次駆動するように各ヒータ６１〜６５の駆動を制御する。

図７は、ヒータ６の待機状態におけるＯＮ／ＯＦＦ制御に関する他の制御図を示している。図７に示すように、ヒータ駆動制御部８４によるヒータ６の駆動制御は、第２駆動ヒータ６２を駆動させた後に、第１ヒータ６１を駆動させ、この第１ヒータ６１の駆動停止後、直ぐに、第５ヒータ６５を駆動するように制御することもできる。この場合も、第１ヒータ６１の加熱時間は、最も短くなるように決定される。このように、各ヒータ６１〜６５を連続して順次に繰り返し駆動させることにより、加熱ローラ４１の全体が、常時加熱された状態にすることができる。

本実施の形態では、ヒータ駆動制御部８４は、待機状態において各ヒータ６１〜６５を１つずつ駆動させるように制御している。この場合、各ヒータ６１〜６５は、短い時間で何度も加熱することが好ましい。このように短い時間で各ヒータ６１〜６５を順次に駆動させることにより、決定温度からオーバーシュートすることを低減できる。

また、ヒータ駆動制御部８４は、印刷状態のときは、ヒータ温度比較部８３で求めた温度差に基づいて加熱ローラ４１の円筒部材４１ａの表面のうち、記録紙が通過する通過域の表面温度を定着温度に維持し、記録紙が通過しない領域であって、通過域に隣接する領域に対応するヒータ６を補助加熱温度に維持するように各ヒータ６１〜６５を駆動制御する。印刷状態のときは、各ヒータ６１〜６５は、加熱ローラ４１の表面における各ヒータ６１〜６５が対向する部分が、決められた温度に維持されるように、各温度センサ５１の検出温度に基づいて、それぞれ個別に温度制御される。

なお、本実施の形態では、ヒータ駆動制御部８４による待機状態での各ヒータ６１〜６５の駆動制御は、図５から図７に示すように、各ヒータ６１〜６５を１つずつ駆動させるようにしたが、２以上のヒータ６が同時に駆動される制御を行ってもよい。ヒータ駆動制御部８４は、印刷状態でのヒータ制御と同様に、加熱ローラ４１の表面における各ヒータ６１〜６５が対向する部分の温度が決められた温度に維持されるように、各温度センサ５１の検出温度に基づいて、それぞれ個別に温度制御することもできる。この場合も、軸方向外側に設けるヒータ６４，６５の加熱時間を他のヒータ６１〜６３よりも長くなるように決定される。

このように、ヒータ駆動制御部８４は、待機状態において、各ヒータ６１〜６５を順次に１つずつ駆動させることもできるし、２以上のヒータ６が検出温度に基づいて同時にＯＮ動作できるように駆動させることもできる。なお、各ヒータ６１〜６５を順次に１つずつ駆動させる場合、各ヒータ６１〜６５は、検出温度が待機温度に至るまでＯＮ動作を行い、その後、次のヒータを駆動するように制御される。

また、ヒータ駆動制御部８４は、待機状態のとき、２以上のヒータ６が検出温度に基づいて同時にＯＮ動作できるように駆動させることにより、ヒータ毎に用途、環境に応じて個別にＯＮ動作の時間を制御できる。例えば、ヒータを駆動させる順序にこだわらず、加熱ローラ４１の表面温度が待機温度より下がった箇所のヒータ６だけを駆動させたることができる。また、加熱ローラ４１の表面温度が待機温度に維持されている部分や、温度の下降度合いが緩やかな部分に対しては、ヒータ６を停止させておくことができる。

また、印刷状態においては、通紙後の熱の奪われ具合によって加熱ローラ４１の表面温度が部分的に変化するので、ヒータ駆動制御部８４は、下がった部分だけ加熱するように個別にヒータ６を駆動させることができる。

本実施の形態の複合機１は、印刷時及び待機時の何れにおいても、検出温度に基づいて各ヒータ６１〜６５の駆動を制御することにより、全体としての消費電力を低減できる。

本実施の形態の複合機１により印刷を行う場合には次の動作で印刷が行われる。まず、トナー画像形成部３において、帯電器３３により感光ドラム３１が所定の電圧に帯電される。そして、その感光ドラム３１に露光器３２により画像情報に対応する静電潜像が形成され、現像装置３４により感光ドラム３１上の静電潜像にトナーが吸着されて、感光ドラム３１上にトナー画像が形成される。そして、転写ローラ３５により感光ドラム３１上のトナー画像が記録紙に転写される。

トナー画像が記録紙に転写されると、定着装置４においてトナー画像が定着される。定着装置４では、加熱ローラ４１と加圧ローラ４２により記録紙が加熱・加圧され、記録紙にトナー画像が定着される。

また、複合機１が待機状態になったときは、加熱ローラ４１には記録紙が通過しないので、最大消費電流及び消費電力を低減するために、ヒータ６を１つずつ駆動させる。しかも、加熱ローラ４１の軸方向外側のヒータ６４，６５に対しては、発熱量が大きくなるように加熱時間が長くなるように制御している。待機状態のとき、加熱ローラは、軸方向端部から熱が外部に奪われていっても、軸方向両端部に設けるヒータ６４，６５の発熱量が大きいので、加熱ローラ４１の表面全体の温度は略均一に維持することができる。

次に、複合機１が印刷待機状態のときの定着装置４における加熱ローラ４１の制御について図８に示すフローチャートを用いて説明する。

印刷制御部２０における記録紙サイズ指定部７１において、画像データを印刷する記録紙のサイズが指定されると（ステップＳ１０１）、記録紙のサイズの情報が、印刷制御部２０の温度制御部８におけるプリンタ運転状態検出部８１と、ヒータ温度決定部８２とに送られる。

プリンタ運転状態検出部８１は、記録紙のサイズの指定動作に基づいて、プリンタ１５が印刷状態であるか、又は、待機状態であるのかの検出を行う（ステップＳ１０２）。

プリンタ１５が待機状態のときは（ステップＳ１０２でＹｅｓ）、ヒータ温度決定部８２は待機状態での各ヒータの待機温度を決定する（ステップＳ１０３）。各ヒータの待機温度は全て同じであるが、軸方向外側のヒータ６４，６５の加熱時間が、これらヒータ６４，６５よりも軸方向内側のヒータ６１〜６３の加熱時間よりも長くなるように決定される。

各ヒータ６１〜６５の待機温度及び加熱時間が決定されると、ヒータ温度比較部８３は、温度センサ５１で検出した各ヒータ６１〜６５に対応する円筒部材４１ａの表面温度と、各ヒータ６１〜６５に定められた待機温度とを比較して温度差を求める（ステップＳ１０４）。ヒータ温度比較部８３により求められた温度差に基づいて、ヒータ駆動制御部８４は、各ヒータ６１〜６５の駆動を制御する（ステップＳ１０５）。

プリンタ１５が印刷状態のときは（ステップＳ１０２でＮｏ）、ヒータ温度決定部８２は印刷状態での各ヒータに対する定着用温度と補助加熱温度とを決定する（ステップＳ１０６）。定着用温度及び補助加熱温度が決定されると、ヒータ温度比較部８３は、温度センサ５１で検出した各ヒータ６１〜６５に対応する円筒部材４１ａの表面温度と、各ヒータ６１〜６５に定められた定着用温度及び補助加熱温度とを比較して温度差を求める（ステップＳ１０７）。ヒータ温度比較部８３により求められた温度差に基づいて、ヒータ駆動制御部８４は、各ヒータ６１〜６５の駆動を制御する（ステップＳ１０８）。

以上のように、本実施の形態に係る複合機１は、待機状態において、各ヒータ６１〜６５を１つずつ順次に駆動させ、しかも、軸方向両端部のヒータ６４，６５の発熱量が大きくなるように各ヒータ６１〜６５を駆動させているので、加熱ローラ４１の表面全体の温度を均一に保持することができる。その結果、印刷状態に移ったときに、定着ムラが生じることなく定着を良好に行うことができる。

さらに、本実施の形態に係る各ヒータ６１〜６５は、順次１つずつ駆動させていく動作を繰り返し、しかも、各ヒータ６１〜６５の温度を温度センサ５１で検出して、この検出結果に基づいて各ヒータ６１〜６５を駆動制御することができるので、ヒータの最大消費電流を低減して電源容量を小さくでき、しかも、全体としての消費電力を低減できる。

また、上記実施の形態では、画像形成装置としてプリント、ファクシミリ送信及び電子メール送信を行う複合機を用いた場合について説明したが、本発明の画像形成装置は、複合機には限定されず、画像データのプリント処理を行っている種々の画像形成装置に適用することができる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置としての複合機の一構成例を示したブロック図である。 本発明の実施の形態に係る複合機におけるプリンタの一構成例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係るプリンタの定着装置を示した概略斜視図である。 本発明の実施の形態に係る複合機の印刷制御部、プリンタ及び温度検出部の構成を示すブロック図である。 加熱ローラにおける各ヒータの待機状態におけるＯＮ／ＯＦＦ制御を示す説明図である。 加熱ローラにおける各ヒータの待機状態における他のＯＮ／ＯＦＦ制御を示す説明図である。 加熱ローラにおける各ヒータの待機状態における他のＯＮ／ＯＦＦ制御を示す説明図である。 本発明の実施の形態に係る複合機の定着装置における加熱ヒータの駆動制御を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 複合機
１０ 制御部
１１ パラレル通信路
１２ ＲＯＭ
１３ ＲＡＭ
１４ スキャナ
１５ プリンタ
１６ コーデック
１７ 画像メモリ
１８ 操作部
１９ 通信部
２０ 印刷制御部
３ トナー画像形成部
３１ 感光ドラム
３２ 露光器
３３ 帯電器
３４ 現像装置
３４ａ 供給ローラ
３４ｂ 現像ローラ
３５ 転写ローラ
４ 定着装置
４１ 加熱ローラ
４１ａ 円筒部材
４２ 加圧ローラ
５ 温度検出部
５１ 温度センサ
６ ヒータ
６１ 第１ヒータ
６２ 第２ヒータ
６３ 第３ヒータ
６４ 第４ヒータ
６５ 第５ヒータ
７１ 記録紙サイズ指定部
７２ トナー画像形成制御部
７３ 定着制御部
８ 温度制御部
８１ プリンタ運転状態検出部
８２ ヒータ温度決定部
８３ ヒータ温度比較部
８４ ヒータ駆動制御部
９ 加圧ローラ制御部

Claims (4)

1. ３以上のヒータを有し、上記記録紙に転写されたトナー画像を加熱して定着させる定着手段と、
   上記定着手段の温度を検出する温度検出手段と、
   上記温度検出手段による検出結果に基づいて、上記ヒータの駆動制御を行うヒータ駆動制御手段とを備え、
   上記定着手段は、加熱ローラを形成する円筒部材を備え、
   ３以上の上記ヒータは、上記円筒部材の内部に配置され、記録紙の搬送方向と直交する方向であって、円筒部材の軸方向に併設され、
   上記温度検出手段は、上記円筒部材における上記各ヒータに対応する位置の温度を検出する３以上の温度センサを有し、
   上記ヒータ駆動制御手段は、上記記録紙へのトナー画像の定着を行わない待機状態において、上記各ヒータの単位面積当たりの発熱量が軸方向中央部に比較して外側の方が大きくなるように各ヒータの駆動を制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 上記ヒータ駆動制御手段は、上記待機状態において、上記円筒部材の軸方向中央部に配置される上記ヒータを駆動させないように制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 上記ヒータ駆動制御手段は、２以上の上記ヒータを同時に駆動させないように上記ヒータの駆動を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 上記ヒータ駆動制御手段は、上記円筒部材の軸方向中心を挟んで交互に上記ヒータを駆動するように制御することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。

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