JP2013117551A - 画像加熱制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録材の種類や、環境温度に関係なく、安定した画像加熱性を迅速に確保できる画像加熱装置を提供する。
【解決手段】通紙部温度検出手段の検出温度が予め定められる第１の温度に制御されるように、加熱源に供給する電力供給量を制御する電力供給量制御手段と、非通紙部温度検出手段で検出される温度が予め定められる第２の温度に到達する際の電力供給量を検出する電力供給量検出手段と、第２の温度に到達する際に、電力供給量検出手段で検出された電力供給量の大小に応じて、電力供給量がより大きい場合には送風手段の送風量をより大きくするように送風手段による冷却のための送風を開始する送風制御手段を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式や静電記録方式等を採用した、プリンタ、複写機、ファクシミリ、或いはそれらの機能を複数備えた複合機等の画像形成装置に用いられ、記録材上の画像を加熱する画像加熱制御装置に関する。

この画像加熱制御装置としては、例えば、記録材上の未定着画像を定着する定着装置や、記録材に定着された画像を加熱することにより画像の光沢を増大させる光沢増大化装置等を挙げることができる。

電子写真方式を用いた画像形成装置において、記録材上の未定着トナー画像を定着する定着装置としては、熱ローラ方式の定着装置やフィルム（フィルム）定着方式の定着装置が多く用いられている。熱ローラ方式の定着装置は、互いに圧接して回転する、加熱回転体としての定着ローラと加圧回転体としての加圧ローラを有する。定着ローラは、金属製の中空ローラ基体の外周に離型層、或いは弾性層と離型層等の所望の機能層を形成具備させてある。

そして、中空ローラ基体の内部に配設したハロゲンランプ等のヒータにより内側より加熱され、定着ローラ外面が所定の定着温度に維持されるように温調制御される。加圧ローラは、芯金に耐熱弾性ゴムローラ部を形成した弾性ローラであり、定着ローラに対して弾性に抗して圧接して定着ローラとの間に所定幅の定着ニップ部を形成する。そして、定着ニップ部に対して未定着トナー画像を担持した記録材を導入して挟持搬送させることで、定着ローラの熱とニップ圧により未定着トナー画像を記録材面に固着画像として定着させるものである。

フィルム定着方式の定着装置は、固定支持されたセラミックヒータ等の加熱体と、該加熱体に密着して摺動しつつ搬送される加熱回転体としての可撓性を有するエンドレスフィルム体（以下、定着フィルムと記す）を有する。また、該定着フィルムを介して加熱体に圧接して定着フィルムとの間に定着ニップ部を形成する弾性加圧ローラを有する。定着ニップ部に対して未定着トナー画像を担持した記録材を導入して定着フィルムと一緒に挟持搬送させることで、加熱体で加熱される定着フィルムの熱とニップ圧で未定着トナー画像を記録材面に固着画像として定着させるものである。

このフィルム定着方式の定着装置は、定着フィルムを直接加熱することになり、電源投入後、定着ニップ部は短時間で所定の温度に達するので、電源投入後の待ち時間を大幅に短縮することができる。また、定着フィルムの必要部分のみを加熱するので、電力消費も少ない利点がある。加熱体としてのセラミックヒータ及び加熱回転体としての定着フィルムに低熱容量の部材を用いてオンデマンドタイプの装置を構成することができる。

その結果、画像形成実行時のみ熱源であるセラミックヒータに通電して所定の定着温度に発熱させればよく、装置電源オンから画像形成実行可能状態までの待ち時間が短く（クイックスタート性）、スタンバイ時の消費電力も大幅に小さい（省電力）等の利点がある。
ところで、上記のような熱ローラ方式やフィルム定着方式の定着装置においては、装置に通紙可能な最大幅の最大サイズ記録材よりも幅が小さい小サイズ記録材を連続的に通紙して定着を実行させた場合に、加熱回転体の非通紙領域の表面温度が過度に上昇する。いわゆる、非通紙部昇温現象が起きる。

これは、小サイズ記録材を連続的に通紙すると、定着ニップ部の記録材の通過しない非通紙領域では記録材による奪熱が無い分だけ、部分的に蓄熱されるためである。この現象は、定着装置の端部昇温あるいは非通紙部昇温と称され、この非通紙部昇温が高温になると、ホットオフセットの発生や装置構成部品の熱劣化につながる。これを、より具体的に説明すると、最大サイズ記録材、例えばＡ４横紙（２９７ｍｍサイズ）の全域を定着するためには、加熱回転体の幅方向の温度をこの最大サイズ記録材の幅以上は均一にする必要がある。

然しながら、最大サイズ記録材よりも幅が小さい小サイズ記録材、例えばＡ４縦紙（２１０ｍｍサイズ）を連続通紙すると、加熱回転体の温度は非通紙領域が過度に上昇し、定着用部材の温度が通紙領域部分と非通紙領域部分とで温度差が生じる。そのため、次に、最大サイズ記録材、若しくは連続通紙を行った小サイズ転写材よりも幅が大きな中サイズ記録材（例えばＢ４縦紙）を通紙すると、小サイズ記録材の非通紙部に相当する部分でホットオフセットが生じて、画質を著しく低下させていた。

上記の小サイズ記録材の連続通紙時に発生する加熱回転体の非通紙領域の過度の温度上昇は、省エネルギー化を目指すために加熱回転体の熱容量を低減したフィルム定着方式の定着装置において特に顕著である。この非通紙領域の過度の温度上昇に伴って発生するホットオフセットを防止するため、従来の定着装置では、小サイズ記録材の連続した通紙後に、非通紙領域を自己放熱冷却する期間を設けていた。

即ち、小サイズ記録材の連続した通紙後に、所定の時間若しくは非通紙領域の加熱回転体若しくは加圧回転体の温度を検知する検知手段の信号値が所定値となるまで、非通紙領域を自己放熱冷却する期間を設けていた。そして、加熱回転体若しくは加圧回転体の幅方向全域の温度分布がほぼ均一となった後に、最大サイズ記録材等の通紙を行っていた。しかしながら、自己放熱冷却を行って、加熱回転体若しくは加圧回転体の幅方向全域の温度分布をほぼ均一にするには、数十秒から数分程度の冷却時間（以下、ダウンタイムと称す）が必要となる。つまり、ダウンタイムの分だけ次の通紙が出来なく、生産性の向上を妨げていた。

また、定着装置に冷却ファンを設け、定着ローラおよび加圧ローラの両端の非通紙部に送風する冷却システムを搭載することにより、その温度上昇を抑制する構成が知られている（特許文献１、２、３）。特許文献１では、定着装置に配置した冷却ファンから両端部の非通紙域側に、冷却風を選択的に送風している。また、特許文献２では、冷却ファンから前記非通紙域側に、冷却風を送風する際に、使用する用紙の幅に応じて、送風口の幅方向の長さを調節することによって、両端部の冷却効果を調整し、異なったサイズの紙に対しても、前記非通紙部昇温を防止している。

また、特許文献３では、定着用部材の非通紙領域部分の温度を検知する手段を設け、検知した温度に応じて冷却ファンの送風を調整することによって両端部の冷却効果を調整し、異なったサイズの紙に対しても、前記非通紙部昇温を防止している。

特開平４−５１１７９号公報 特開２００３−０７６２０９号公報 特開２０１０-０７２３９９号公報

しかしながら前述した従来のような、冷却ファンを設けて非通紙部の加熱ローラおよび加圧ローラに送風する冷却システムを搭載した定着装置においては、以下の課題があった。通紙する紙種類によって冷却ファンによる冷却能力が適正なレベルとならず、定着不良、ホットオフセットといった問題が生じる場合があった。図１（ａ）は冷却ファンを備えた定着器の概略構成と、セラミックヒータ部の温度分布の関係を示した図である。４０１は記録紙、４０４はセラミックヒータ発熱部、４０２、４０３は冷却ファンである。記録紙４０１はセラミックヒータ４０４の中央部を通る破線Ｂを中心に搬送される。

セラミックヒータ発熱部４０４の発熱量は、セラミックヒータ発熱部４０４の中央部のＱ点に設けられた温度検出手段の結果に基づいて調整され、セラミックヒータ発熱部４０４中央部が所望の温度に制御される。線Ｋ，破線Ｊはそれぞれ、熱容量が異なる記録紙を通紙した場合の、セラミックヒータ発熱部４０４の温度分布である。破線Ｊは熱容量が大きい記録紙を通紙した場合、線Ｋは熱容量が破線Ｊに比べて小さい記録紙を流した場合の温度分布を示す。図に示すように熱容量が大きい記録紙ほど、非通紙部Ｇ、Ｈの温度が高くなっている。

セラミックヒータ発熱部４０４で発生した熱は、通紙される記録紙に伝達される。このとき、記録紙の熱容量が大きいほど、伝達される熱量も大きくなる。即ち、記録紙の熱容量が大きいほど、セラミックヒータ発熱部４０４の記録紙通紙領域と非通紙部：Ｇ，Ｈの温度差が大きくなる。非通紙領域Ｇ，Ｈの温度上昇により、記録紙端部Ｌ、Ｍの温度が上昇しホットオフセットが発生する。ホットオフセットを防止するには、冷却ファンの送風量を一律に高くし、非通紙領域Ｇ、Ｈを冷却をする方法が考えられる
しかしながら、この場合は熱容量が小さい記録紙の通紙に、記録紙端部Ｌ、Ｍの温度が低下し、定着不良が発生する問題があった。また、記録紙の熱容量を検知する手段あるいは環境温度を検知する手段を装置に設け、その結果に応じて冷却ファンの風量を調整することで上記問題を解決する方法もあるが、この場合は装置のコストアップが生じる問題があった。

また、記録紙の非通紙部の温度を検出する端部サーミスタを設け、その結果に応じて冷却ファンの送風量を調整することで上記問題を解決する方法もある。しかしながら、ファン駆動開始時のファン送風量初期値から適正値までの送風量の差が大きい場合、冷却ファンの送風量を適正値に調整するまでに時間を要し、冷却ファンの送風量を適正化するまでの間に、定着不良やホットオフセットが発生する問題があった。

即ち、端部サーミスタに関し、小サイズ紙を連続通紙した際の端部昇温速度は、通紙している記録材の厚み（坪量）や装置の置かれた環境によって変わる。端部サーミスタの温度を基準にファンを稼働する際に、ファン稼働開始時の風量を決める必要があるが、端部昇温速度が速い場合に合わせた送風量に一律に設定した場合は、過冷却で定着不良が発生する可能性がある。また、端部昇速度が遅い場合に合わせた送風量に設定した場合には、冷却能力不足で端部では加熱回転体（フィルム）がダメージを受けることがある。

本発明の目的は、記録材の種類（熱容量）、又は装置外部の環境温度に関係なく、安定した画像加熱性を迅速に確保できる画像加熱制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る画像加熱制御装置の代表的な構成は、加熱源によって加熱される回転可能な加熱回転体と、前記加熱回転体との間で記録材が挟持搬送されて通紙されるニップ部を形成する加圧部材と、前記加熱回転体、前記加圧部材の少なくとも一方の非通紙部に送風する送風手段と、前記加熱回転体における各サイズの幅の記録材が通紙される通紙部の温度を検出する通紙部温度検出手段と、前記加熱回転体における通紙可能な最小サイズの幅の記録材が通過しない非通紙部の温度を検出する非通紙部温度検出手段と、通紙に際し、前記通紙部温度検出手段の検出温度が予め定められる第１の温度に制御されるように、前記加熱源に供給する電力供給量を制御する電力供給量制御手段と、前記非通紙部温度検出手段で検出される温度が予め定められる第２の温度に到達する際の前記電力供給量を検出する電力供給量検出手段と、前記第２の温度に到達する際に、前記電力供給量検出手段で検出された前記電力供給量の大小に応じて、前記電力供給量がより大きい場合には前記送風手段の送風量をより大きくするように前記送風手段による冷却のための送風を開始する送風制御手段と、を有することを特徴とする。

また本発明に係る画像加熱制御装置の他の代表的な構成は、加熱源によって加熱される回転可能な加熱回転体と、前記加熱回転体との間で記録材が挟持搬送されて通紙されるニップ部を形成する加圧部材と、前記加熱回転体、前記加圧部材の少なくとも一方の非通紙部に送風する送風手段と、前記加熱回転体における各サイズの幅の記録材が通紙される通紙部の温度を検出する通紙部温度検出手段と、前記加熱回転体における通紙可能な最小サイズの幅の記録材が通過しない非通紙部の温度を検出する非通紙部温度検出手段と、通紙に際し、前記通紙部温度検出手段の検出温度が予め定められる第１の温度に制御されるように、前記加熱源に供給する電力供給量を制御する電力供給量制御手段と、前記非通紙部温度検出手段で検出される温度が予め定められる第２の温度に到達する際の前記電力供給量を検出する電力供給量検出手段と、前記第２の温度に到達する際に、前記電力供給量検出手段で検出された前記電力供給量の大小および前記記録材の搬送される方向と交差する方向のサイズの大小に応じて、前記電力供給量がより大きい場合には前記送風手段の送風量をより大きくすると共に、前記サイズがより小さい場合には前記送風手段の送風量をより大きくするように前記送風手段による冷却のための送風を開始する送風制御手段と、を有することを特徴とする。

（作用）
送風手段の送風稼働開始直前に加熱源に供給されている電力供給量を検出することで端部昇温速度を認識し、その端部昇温速度に応じた送風量に設定して送風手段による送風を行う。

本発明によれば、記録材の種類（熱容量）、又は装置外部の環境温度に関係なく、安定した画像加熱性を迅速に確保できる。

（ａ）は課題を説明する図、（ｂ）は第１の実施形態に係る画像加熱制御装置の概要を説明する図である。 本実施形態に係る画像加熱制御装置を搭載した画像形成装置の全体構成図である。 第１の実施形態の画像加熱制御装置としての定着装置の構成図である。 第１の実施形態におけるセラミックヒータの構成図である。 第１の実施形態における電力制御回路を説明する図である。 第１の実施形態におけるシャッター位置の説明図である。 第１の実施形態における紙サイズがＢ群の場合の送風手段の説明図である。 第１の実施形態の送風手段におけるファン駆動回路の説明図である。 第１の実施形態における紙サイズがＣ群の場合のシャッタ位置の説明図である。 第１の実施形態における紙サイズがＡ群の場合のシャッタ位置の説明図である。 第１の実施形態の送風手段における送風制御フロー図である。 第１の実施形態のタイミングチャート図である。 第１の実施形態のファン駆動電圧設定表である。 第２の実施形態のタイミングチャート図である。 第２の実施形態の送風手段における送風制御フロー図である。 第２の実施形態における冷却ファンの駆動電圧を調整する段階の送風制御フロー図である。

《第１の実施形態》
（画像形成装置）
図２は本実施形態の画像加熱装置としての定着装置を搭載したレーザビームプリンタ１００の構成図である。レーザプリンタ１００は、記録紙Ｐを収納するデッキ１０１を有し、デッキ１０１内の記録紙Ｐの有無を検知するデッキ紙有無センサ、デッキ１０１内の記録紙Ｐのサイズを検知する紙サイズ検知センサ１０３が設けられる。更に、デッキ１０１から記録紙Ｐを繰り出すピックアップローラ１０４、繰り出された記録紙Ｐを搬送するデッキ給紙ローラ１０５、デッキ給紙ローラ１０５と対をなし、記録紙Ｐの重送を防止するためのリタードローラ１０６が設けられている。

そして、デッキ給紙ローラ１０５の下流には、デッキ１０１と、後述する両面反転部からの給紙搬送状態を検知する給紙センサ１０７が設けられる。さらに下流へと記録紙Ｐを搬送するための給紙搬送ローラ１０８、記録紙Ｐを印刷タイミングと同期して搬送するレジストローラ対１０９、レジストローラ対１０９への記録紙Ｐの搬送状態を検知するレジ前センサ１１０が配設されている。また、レジストローラ対の下流には、ビデオコントローラ１２８からの画像情報に基づいて、レーザスキャナ部１１１からレーザ光を発光し感光ドラム１上にトナー像を形成するプロセスカートリッジ１１２が設けられる。

そして、感光ドラム１上に形成されたトナー像を記録紙Ｐ上に転写するためのローラ部材１１３（以後転写ローラと記す）、記録紙Ｐ上の電荷を除去し感光ドラム１からの分離を促進するための放電部材１１４（以後除電針と記す）が配設されている。さらに、除電針１１４の下流には搬送ガイド１１５、記録紙Ｐ上に転写されたトナー像を熱定着する定着装置１１６、定着装置１１６からの搬送状態を検知する定着排紙センサ１１９が設けられる。そして、定着装置１１６から搬送されてきた記録紙Ｐに対し、排紙部か両面反転部に行き先を切り替えるための両面フラッパ１２０が配設されている。

また、排紙部側の下流には排紙部の紙搬送状態を検知する排紙センサ１２１、記録紙を排紙する排紙ローラ対１２２が配設されている。一方、記録紙Ｐの両面に印字するために片面印字終了後の記録紙Ｐを表裏反転させ、再度画像形成部へと給紙するための両面反転部が設けられている。両面反転部側には、正逆転によって記録紙Ｐをスイッチバックさせる反転ローラ対１２３、反転ローラ１２３への紙搬送状態を検知する反転センサ１２４が設けられる。

また、記録紙Ｐの横方向位置を合わせるための横方向レジスト部（不図示）から記録紙Ｐを搬送するためのＤカットローラ１２５、両面反転部の記録紙Ｐ搬送状態を検知する両面センサ１２６が設けられる。更に、両面反転部から給紙部へと記録紙Ｐを搬送するための両面搬送ローラ対１２７が配設されている。本画像形成装置の一連の制御は、エンジンコントローラ４に搭載されたＣＰＵ（中央演算処理装置）５によって行われる。

（画像加熱制御装置）
本発明に係わる画像加熱制御装置は、画像加熱装置と、画像形成装置内に設けられる制御装置とを結合したものを例示するが、制御装置が画像加熱装置内に設けられるものであっても良い。

図１（ｂ）に本実施形態に拘る画像加熱制御装置の上面図を示す。記録材４０１はＡ方向に通紙され、セラミックヒータ発熱部４０４の長手方向中央部Ｑに位置するサーミスタ（温度検出手段）の検出温度が所定温度となるように、電流制御手段２００でセラミックヒータ発熱部４０４への電流量が制御される。

そして、後述するように送風量を制御する制御値（電流）値が、電力供給量検出手段としての制御値（電流値）検出手段３００で検出され、送風制御手段４００によって制御値（電流値）に応じた送風量で非通紙部への冷却のための送風がなされる。ここで、通紙部が各サイズの幅の記録材が通紙される領域であるに対し、非通紙部は通紙可能な最大サイズの記録材の幅よりも小さい記録材を通紙する際に生ずる通紙されない領域である。電流制御手段２００、送風制御手段４００については、後述する説明においてＣＰＵ５（画像形成装置内）が両方の機能を有するものとする。

図３は、本実施形態に係るフィルム加熱方式の定着装置の概略構成の模型図である。２０４は、セラミックヒータ固定兼フィルム内面ガイド用の耐熱性・断熱性・剛体ステーであり、記録紙２１０の搬送路を横断する方向（図面に垂直方向）を長手とする横長部材である。２０５は、後述するセラミックセラミックヒータであり、ステー２０４の下面に長手に沿って形成した溝部に嵌入して耐熱性接着剤で固定支持させた、転写材搬送路を横断する方向を長手とする横長部材である。

２０１は、円筒状の耐熱性フィルム部材（以下、定着フィルムと記す）であり、加熱源としてのセラミックヒータ２０５を取り付けたステー２０４にルーズに外嵌させてある。ヒータ２０５によって加熱され回転可能な加熱回転体としての定着フィルム２０１は、例えば、厚さ４０〜１００μｍ程度であり、以下のような材質で構成される。

即ち、耐熱性・離型性・強度・耐久性等を有するＰＴＦＥ、ＰＦＡなどの円筒状単層フィルム、あるいはポリイミド、ポリアミドなどの円筒状フィルムの外周面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰなどをコーティングした複合層フィルムである。２０２は加圧ローラであり、芯金２０３の外周にシリコーンゴム等の耐熱性弾性層２０４をローラ状に同心一体に設けた弾性ローラである。

この加圧ローラ２０２と、ステー２０４側のセラミックヒータ２０５とを、定着フィルム２０１を挟ませて、加圧ローラ２０２の弾性に抗して圧接させてある。矢印Ｎで示した範囲がその圧接により形成される定着ニップ部である。加圧ローラ２０４は非図示の定着駆動モータにより矢示Ｂの方向に所定の周速度で回転駆動される。この加圧ローラ２０４の回転駆動により、定着ニップ部Ｎにおける該ローラ２０４と定着フィルム２０１の外面との摩擦力で定着フィルム２０１に直接的に回転力が作用する。

即ち、記録材としての記録紙２１０が矢印Ａ方向で定着ニップ部Ｎに導入されたときは、記録紙２１０を介して定着フィルム２０１に回転力が間接的に作用し、定着フィルム２０１がセラミックヒータ２０５の下面に圧接摺動しつつ、時計方向Ｃに回転駆動される。これによって、加熱源としてのセラミックヒータ２０５が、定着フィルム２０１の内周面と摺擦するように設けられているため、定着フィルム２０１が加熱される。

ステー２０４は、フィルム内面ガイド部材としても機能して、定着フィルム２０１の回転を容易にする。定着フィルム２０１の内面と、セラミックヒータ２０５の下面との摺動抵抗を低減するために、両者の間に耐熱性グリス等の潤滑剤を少量介在させることもできる。

加圧ローラ２０２の回転による定着フィルム２０１の回転が定常化し、セラミックヒータ２０５の温度が所定に立ち上がった状態において、記録紙２１０が導入される。即ち、フィルム２０１を挟んでセラミックヒータ２０５と加圧ローラ２０２とで形成される定着ニップ部Ｎの定着フィルム２０１と加圧ローラ２０２との間に、画像定着すべき記録紙２１０が導入される。すると、定着フィルム２０１と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されることにより、セラミックヒータ２０５の熱がフィルム２０１を介して記録紙２１０の未定着画像に付与され、記録紙２１０上の未定着画像が記録紙２１０面に加熱定着されるものである。

定着ニップ部Ｎを通った記録紙２１０は、定着フィルム２０１の面から分離されて搬送される。なお、図３における矢印Ａは記録紙２１０の搬送方向を示す。２０６はサーミスタであり、セラミックヒータ２０５上に所定の圧で押し当てられ、セラミックヒータ２０５表面の温度を検出する。セラミックヒータ２０５の表面の温度を検出することは、間接的に加熱回転体としての定着フィルム２０１の温度を検出することに相当する。

即ち、通紙部に対応した位置のサーミスタ３０５（図４）は、加熱回転体としての定着フィルム２０１の通紙部における温度に関連して、加熱回転体としての定着フィルム２０１の通紙部に対応した位置の温度を検出する温度検出手段として機能する。サーミスタの詳細構成は後述する。

図３で２２１は送風手段で、記録材の搬送される方向と交差する方向のサイズが小さい記録紙（小サイズ記録紙）を連続通紙した場合に生じる、加熱ローラ２０２の非通紙領域の過度の温度上昇を送風によって冷却する冷却手段として機能する。２２２は冷却ファンであり、矢印Ｄの方向に送風する。ダクト２２３によって冷却風は定着フィルム２０１に当てられ、フィルムを冷却する。冷却手段はセラミックヒータの両端に設けられている。冷却手段の詳細構成は後述する。

（セラミックヒータ）
図４はセラミックヒータの構成図である。セラミックヒータ２０５は、記録紙の搬送方向に対して直交する方向に長く配設されている。基材としてはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を用いており、一面側に印刷によって発熱パターン３０２が形成されている。また、発熱パターン３０２は電気絶縁層としてのガラス保護膜によって被覆されている。３０３ａ、３０３ｂは給電電極であり、発熱パターン３０２の両端に電圧を印加できるように形成されている。

（温度検出手段）
本実施形態の定着装置では、図４に示すように、セラミックヒータ２０５の温度を測定するための温度検出手段としてサーミスタを３個有し、各サーミスタはセラミックヒータ上に所定の圧で押し当てられている。図４において、３０５、３０６、３０７がサーミスタの配置位置を示している。３つのサーミスタはセラミックヒータ長手方向に配置され、３０５はセラミックヒータ中央部、３０６、３０７は端部に配置している。各サーミスタは不図示の温度検出回路を介して、画像形成装置のＣＰＵ５（図２）に入力されている。

（電力制御回路）
次にセラミックヒータ２０５に電力を供給する電力制御回路について説明する。図５は電力供給制御回路の接続図である。５はＣＰＵ、５０３はトライアック、５０４はＡＣ電源である。トライアック５０３とセラミックヒータ２０５は直列接続されており、ＡＣ電源５０４によって電圧が印加される。トライアック５０３はＣＰＵ５からヒータ駆動信号Ｓ１によってＯＮ・ＯＦＦ制御され、セラミックヒータ２０５への通電が行われる。前述のサーミスタの検出出力に基づいてヒータ駆動信号Ｓ１をＯＮ・ＯＦＦ制御することで、セラミックヒータ２０５を所定温度に温調制御する。

本実施形態では、通紙部であるセラミックヒータ中央部３０５（図４）に配置されたサーミスタの検出値が予め定められる第１の温度として２００℃に制御されるように、セラミックヒータ３０２の加熱のための電力供給量を制御する。具体的には、図５の電流検知回路５０５が、セラミックヒータ３０２に印加される電力供給量としての電流量を検出する。電流検知回路５０５は、特開２００９−２５１０３０号公報等で開示されている構成であって、定着装置に流れる電流を逐次検出する方式のものである。

電流検知回路５０５の検知結果は信号Ｓ３（図５）によってＣＰＵ５に入力され、検出された電流値がＣＰＵ５によって２乗演算処理され、更に時間平均処理が行われて、電流値の確定値が得られる。なお、平均処理は１秒毎に行われ、逐次更新される。セラミックヒータ２０５の電力は、印加される電流値の２乗に比例することから、電流検知回路５０５の検出結果としての信号Ｓ３によって、セラミックヒータ２０５に印加される電力値を検出することができる。

（送風手段）
次に定着装置に搭載されている定着冷却のための送風手段の構成を図７を用いて詳細に説明する。定着冷却のための送風手段は、ファン２２１、７０２を定着装置の両端部に有している。ファン２２１、７０２は冷却ファン制御回路７５１によって駆動され、ファン２２１、７０２が駆動すると、ファン２２１、７０２から冷風が送出される。冷風は、ダクト７１５、７１６を通過して、矢印Ｌ、Ｍの方向で定着フィルム２０１に当てられ、これにより定着フィルム２０１を冷却する。

７０３と７０４はシャッターであり、ファン２２１、７０２から送出された冷風の風路を調整するため、非図示の駆動手段によって変位される。シャッターの位置は、図７に示す位置Ａと、図９に示す位置Ｂの２モードであり、各モードによって冷風の風路が切り替わる。シャッターの位置は、図６に示すシャッター位置設定表に基づいて決定される。記録紙が図６のＢ群に属する場合は、シャッター７０３、７０４は位置Ａ（図７）に設定され、Ｃ群に属する場合は、位置Ｂ（図９）に設定される。

このように記録紙のサイズに応じて、送風口の幅方向の長さを調節することによって、両端部の冷却効果を調整し、異なったサイズの紙に対しても、非通紙部昇温を防止できる。なお、Ａ群に属する記録紙を通紙する場合、図１０に示すようにシャッター７０３、７０４は閉じた状態に設定する。Ａ群に属する記録紙は記録紙幅がセラミックヒータ２０５の発熱体幅がほぼ同じであるため、非通紙部昇温は発生しない。よってプリント中の冷却ファンは停止し、シャッター７０３、７０４も閉じた状態とする。

（送風制御回路）
図８で、送風制御回路である冷却ファン制御回路７５１（図７）の内部構成を説明する。冷却ファン制御回路７５１は、ファン２２１及び７０２の２つのファンを駆動し、それぞれＣＰＵ５から出力される信号Ｓ８、Ｓ９によって制御される。ＣＰＵ５から出力される信号Ｓ８、Ｓ９はパルス幅変調された信号である。端子８１５から入力された信号Ｓ８は、抵抗８０３、コンデンサ８０４で構成されたフィルタによって直流電圧に変換され、オペレーションアンプ８１７の正入力端子に入力される。

オペレーションアンプ８１７の出力端子に電圧が発生すると、抵抗８０２を介してトランジスタ８０１のベースに電流が印加され、トランジスタ８０１がオン状態となり、ファン２２１に電圧が印加される。一方、オペアンプの負入力端子には、トランジスタ８０１のエミッタが抵抗８０６、８０６を介して接続されている。このような回路によって、信号Ｓ８に応じた電圧レベルがファン２２１に印加される。ファン２２１を駆動する駆動電圧Ｖ２２１は下記式で表すことができる。

Ｖ２２１＝（Ｒ８０５＋Ｒ８０６）／Ｒ８０５×Ｖｃ×ＤＵＴＹ（Ｓ８）・・・（式１）
また、同様に冷却ファン７０２を駆動する駆動電圧Ｖ７０２は下記式で表すことができる。

Ｖ７０２＝（Ｒ８１０＋Ｒ８１１）／Ｒ８１０×Ｖｃ×ＤＵＴＹ（Ｓ９）・・・（式２）
ここで、Ｒ８０５、Ｒ８０６、Ｒ８１０、Ｒ８１１は、夫々抵抗８０５、抵抗８０６、抵抗８１０、抵抗８１１の抵抗値である。また、Ｖｄは信号Ｓ８、Ｓ９の振幅電圧である。

（送風制御方法）
以下、本実施形態における冷却ファンの制御方法を説明する。本実施形態では、非通紙部に設けられる温度検出手段である端部サーミスタで検出される温度が所定温度に到達する際の電力供給量としての電流値を、送風手段の送風量を制御するための制御値として用いる。図１２は、連続プリント時ヒータ電流、サーミスタ温度、及び冷却ファン駆動のタイミング図を示している。また、図１１は冷却ファンの一連の制御方法を示すフロー図である。図１２において、タイミングＴ０１でプリントが開始すると、定着装置１１６が駆動すると共に、前述した電力制御回路の駆動によってセラミックヒータ２０５に電流が印加される。

これによって、セラミックヒータ２０５の中央部に配置されたサーミスタＴｈ１（通紙部温度検出手段）、端部に配置されたサーミスタＴｈ２、Ｔｈ３（非通紙部温度検出手段）の温度が上昇する。本実施形態では、サーミスタＴｈ２、Ｔｈ３（非通紙部温度検出手段）は、通紙可能な最小サイズの幅の記録材が通過しない非通紙部であって各サイズの幅の記録材に対して兼用した位置に設けられる。

セラミックヒータ２０５に流れる電流は、セラミックヒータ２０５の中央部に配置されたサーミスタＴｈ１の温度が、所定のターゲット温度Ｔｔｇｔとなるよう電力制御回路によって制御される。サーミスタＴｈ１の温度が上昇を続け、Ｔｈ１の温度が目標温度Ｔｔｇｔに到達すると、記録紙がデッキ１０１から給紙される（タイミングＴ０２）。

そして、前述の電子写真プロセス処理工程後に記録紙が定着装置１１６に到達し（タイミングＴ０３）、記録紙への定着処理が行われる。定着装置１１６に記録紙が通紙した後、サーミスタＴｈ１はターゲット温度Ｔｔｇｔで推移する。

一方、セラミックヒータ２０５の端部に配置されたサーミスタＴｈ２及びＴｈ３は、前述した非通紙部昇温現象によってターゲット温度Ｔｔｇｔを超えて上昇を続ける。サーミスタＴｈ２、Ｔｈ３のいずれかが予め定められる第２の温度として送付ファン駆動温度Ｔｆｄに到達した時点で、冷却のための送風を行う冷却ファンの駆動を開始する（タイミングＴ０４）。冷却ファンによる冷却後は、サーミスタＴｈ２、Ｔｈ３の温度は低下する。所定の記録動作が終了した時点（タイミングＴ０５）で、ヒータ電流を停止すると共に、冷却ファンを停止する。次に、図１１を用いて、冷却ファンの制御手順を説明する。

Ｔ０１（図１２）のタイミングでは、ステップ１１０２（Ｓ１１０２）でプリントする記録紙が図１０に示したＡ群、Ｂ群、Ｃ群に分類され、Ａ群であるか否かの判断を行う。ここでＡ群の場合は、Ｓ１１１３に移行し、ファン駆動ファンを行わずにプリント処理を行う。Ａ群の場合は前述した通り、セラミックヒータ３０２の発熱幅にほぼ等しいサイズの記録紙であり、非通紙領域の温度上昇が小さいため、冷却ファンによる定着器の冷却を行わない。一方、Ｂ群またはＣ群の場合はＳ１１０３以降の一連の処理でファンの冷却動作を実行する。

タイミングＴ０２（図１２）で、サーミスタＴｈ１の温度が目標温度Ｔｔｇｔに到達すると、Ｓ１１０３では定着装置１１６への記録紙の通紙状況を確認し、記録紙が通過した時点でＳ１１０４に移行し、前述の電流検知回路によるヒータ電流の計測をスタートする。更に、Ｓ１１０５において端部サーミスタ：Ｔｈ２、Ｔｈ３の温度を監視し、いずれかの温度が第２の温度である冷却ファン動作温度Ｔｆｄに到達した時点で、Ｓ１１０６からＳ１１０９までを行う。即ち、電流値確定、ファン風量算出、シャッター移動、送風ファン駆動を実行する。Ｓ１１０６ではＳ１１０４で開始したヒータ電流の計測を停止し、確定した制御値（電流値）をＩｆｄを得る。

このようにして、通紙に際し、通紙部の温度検出手段であるサーミスタＴｈ１で検出される温度が予め定められる第１の温度に制御されるように、加熱回転体の加熱のための電力供給量が電力供給量制御手段によって制御される。一方、非通紙部の温度検出手段であるサーミスタＴｈ２、Ｔｈ３が予め定められる第２の温度であるＴｆｄに到達する際の制御値（電流値）Ｉｆｄが送風量制御用に確定する。ヒータ電流値は前述した通り、１秒間隔での移動平均値が測定されているので、制御値（電流値）ＩｆｄはタイミングＴ０４よりも１秒前区間の平均値となる（なお、制御値（電流値）ＩｆｄをタイミングＴ０４の時点の電流値とすることもできる）。

続いて、Ｓ１１０７でファン送風量を決定する処理を行う。ファン送風量は制御値（電流値）Ｉｆｄと、通紙している紙サイズに応じて設定する。具体的には、図１３に示すファン駆動電圧設定表を用いて決定する。記録紙は主走査方向に紙サイズに応じて決められたＩ群からＩＶ群まで分類される。また、ヒータ電流値は４種類に分類化し、ヒータ電流と紙サイズの組み合わせで冷却ファン駆動電圧を決める。例えば記録紙がＬＴＲ横で、ヒータ電流値が８Ａの場合、紙サイズはII群、ヒータ電流値は７Ａ≦Ｉｆｄ＜９Ａの群に分類れるので、ファン駆動電圧は１０Ｖに決定される。

図１３に示すように、ファン駆動電圧はヒータ電流値Ｉｆｄが大きい程、高く設定する。即ち、加熱回転体である定着フィルムの加熱のための電力供給量の大小に応じて、電力供給量がより大きい場合に送風量をより大きくするように送風量制御を行う。その理由は、ヒータ電流値が高い程、非通紙部領域の温度上昇が大きくなり、非通紙部の温度上昇を抑えるためには冷却ファン２２１、７０２による強い冷却が必要になるからである。

また紙サイズによって異なるファン駆動電圧を設定する理由は、主走査方向の紙の長さによって、温調制御するのに必要な電流が異なるからである。この方法で冷却ファン駆動電圧を設定することで、非通紙部昇温を抑えるのに適正な冷却ファンの冷却性能を設定することができる。

このようにして、図１１のＳ１１０８で前述した通り、図１０に従ってシャッターが所定位置に移動した後に、Ｓ１１０９でＳ１１０７で決定したファン駆動電圧でファン駆動を開始する（タイミングＴ０４）。そして、Ｓ１１１０でプリントが終了したと判断した場合は、Ｓ１１１１で冷却ファン停止、Ｓ１１１２でシャッターを閉口し、一連の処理を終える。

本実施形態によれば、冷却ファンの送風量をセラミックヒータに印加する電力と記録紙のサイズに応じて調整する。このことで、通紙される記録紙の種類、記録紙のサイズに拘らず、冷却ファンの冷却能力が適正値となり、定着不良、ホットオフセットといった問題を回避することが可能となる。

以上説明した通り、本実施形態の画像加熱装置においては、端部サーミスタＴｈ２、Ｔｈ３の温度が所定温度以上となった場合に、電流値確定、ファン風量算出、シャッター移動、送風ファン駆動を行う。このような制御を行うことで、冷却ファン２２１及び７０２による冷却能力が紙種類に関わらず適正値となり、定着不良、ホットオフセットといった問題を回避することが可能となる。

《第２の実施形態》
本実施形態における画像加熱装置の基本構成は、第１の実施形態の画像加熱装置と同じであり、冷却ファン制御方法のみが異なる。

（共通点）
本実施形態では、第１の実施形態と同様に、セラミックヒータ２０５に流れる電流は、セラミックヒータ２０５の中央部に配置されたサーミスタＴｈ１の温度が所定のターゲット温度Ｔｔｇｔとなるよう、電力制御回路によって制御される。そして、セラミックヒータ２０５の端部に配置されたサーミスタＴｈ２、Ｔｈ３は、前述した非通紙部昇温現象によってターゲット温度Ｔｔｇｔを超えて上昇を続け、いずれかが送付ファン駆動温度Ｔｆｄに到達した時点で、冷却ファンの駆動を開始する。

これにより、送付ファン駆動温度Ｔｆｄに到達しない時点で、冷却ファンの駆動を開始してしまう場合に比べ、省エネルギー化が達成される。サーミスタＴｈ２、Ｔｈ３は、このように冷却ファンの駆動開始タイミングを図ることに用いられる一方、サーミスタＴｈ１は上述したようにセラミックヒータ２０５に流れる電流を検出する（これにより、冷却ファンによる送風量が決定される）ことに用いられる。即ち、ヒータ電流に応じて決定した送風量で冷却ファンを駆動することにより、セラミックセラミックヒータ２０５の端部の冷却が行なわれる。

（相違点）
本実施形態の画像形成装置では、第１の実施形態と同様の方法で冷却ファンの駆動電圧を決定した後に、サーミスタの検知結果に応じて冷却ファンの駆動電圧を調整することを特徴とする。以下、第１の実施形態と異なる箇所を説明する。

図１５に、プリント動作時の定着冷却手段の一連の制御フローを示す。第１の実施形態における制御と異なるのは、図１５のＳ１５１５、Ｓ１５１６において、２つの冷却ファン２２１，７０２の送風量を調整する処理である。図１６において、Ｓ１６０１〜Ｓ１６０６はＳ１５１５内の制御フロー、Ｓ１６５１〜Ｓ１６５６はＳ１５１６内の制御フローを示している。

Ｓ１６０２にて、セラミックセラミックヒータ２０５の端部に配置されたサーミスタＴｈ２７１１と、冷却ファン動作温度Ｔｆｄを比較する。そして、サーミスタＴｈ２７１１の温度がＴｆｄに対し５℃以上高い場合（図１４）は、Ｓ１６０３にて冷却ファン２２１の駆動電圧Ｖ２２１を１Ｖ上昇させる。次に、Ｓ１６０３でサーミスタＴｈ２７１１の温度がＴｆｄに対し５℃以上低い場合は、Ｓ１６０３にて冷却ファン２２１の駆動電圧Ｖ２２１を１Ｖ下降させる。図１３は、Ｓ１５１５にて冷却ファン２２１の風量が調整された場合の、ヒータ電流、サーミスタ温度、及び冷却ファン駆動のタイミング図を示している。

タイミングＴ０４にて、Ｓ１５０９の処理によってファン駆動電圧Ｖ２２１が出力される。冷却ファン２２１によってセラミックヒータ２０５の端部が冷却され、サーミスタＴｈ２は低下する。その後、サーミスタＴｈ２は上昇する。これは冷却ファン２２１の風量が最適でなく、冷却能力が不十分な場合に発生する現象である。冷却能力が最適に設定されない原因としては、記録紙が搬送方向中心に対してずれて搬送される、片寄状態の搬送された場合等がある。

サーミスタＴｈ２が上昇を続け、冷却ファン動作温度：Ｔｆｄよりも５℃高くなったタイミングＴ０５で、Ｓ１６０２，Ｓ１６０３の処理が行われ、ファン駆動電圧Ｖ２２１が１Ｖ上昇し、これによりサーミスタＴｈ２は再び下降し、安定する。このような制御を行うことで、Ｓ１５０１〜Ｓ１５０９の処理によって、冷却ファン２２１の送風量が最適値に設定されなかった場合であっても、Ｓ１５１５の処理で送風量が再び調整され、短時間で送風量を最適レベルに設定することができる。冷却ファン７０２の制御に関しても、Ｓ１６５１〜Ｓ１６５６の処理で同様の制御が行われる。

以上説明した通り、本実施形態においては、端部サーミスタＴｈ２、Ｔｈ３の温度が所定温度以上となった場合に、電流値確定、ファン風量算出、シャッター移動、送風ファン駆動を行う。更に、前記方法で決定した送風量でのファン駆動後に、サーミスタの検知結果に応じて冷却ファンの送風量を調整することで、片寄状態での搬送時においても、冷却ファン２２１及び７０２による冷却能力を短期間で紙種類に関わらず適正値に設定できる。これにより、定着不良、ホットオフセットといった問題を回避することが可能となる。

なお、上記説明では、冷却ファン２２１による送風を端部サーミスタＴｈ２、Ｔｈ３の温度が所定温度以上となったＴ０４のタイミングで開始していた。これに替えて、定着器１１６への通紙が行われるＴ０３のタイミングでヒータ電流を測定して冷却ファン２２１による送風を開始する方法でも同様の効果を得ることができる。

この他、本発明の範囲内で、上述した技術事項を適宜組合せ、あるいは変形させても良い。変形例としては、例えば以下に示す通りである。

（変形例１）
上述した実施形態においては、定着フィルムの加熱のための電力供給量として電流量を制御したが、電圧量を制御してもよい。

（変形例２）
上述した実施形態においては、セラミックヒータ２０５の中央部に配置されたサーミスタＴｈ１の他に、セラミックヒータ２０５の端部に各サイズの幅の記録材に対して兼用した位置に配置されたサーミスタＴｈ２、Ｔｈ３を用いたが、本発明はこれに限られない。即ち、端部側のサーミスタとして、幅の異なる記録材に対して夫々の位置（各記録材の非通紙部となる位置）が異なる複数個のサーミスタを設け、記録材の幅に応じて位置が異なるサーミスタを用いるようにすることもできる。

（変形例３）
上述した実施形態においては、加熱回転体の通紙部における温度に関連して、加熱回転体の通紙部に対応した位置の温度を検出する温度検出手段として、セラミックヒータ２０５の中央部に配置されたサーミスタＴｈ１を用いた。サーミスタＴｈ１により、セラミックヒータ２０５の表面温度を検出（加熱回転体としての定着フィルムの温度を間接的に検出）したが、微小化した温度検出手段を用いて、加熱回転体としての定着フィルムの温度を直接検出するようにしても良い。

（変形例４）
上述した実施形態においては、加熱回転体の非通紙部に送風するようにしたが、加熱回転体、前記加圧部材の少なくとも一方の非通紙部に送風するようにすれば良い。

（変形例５）
上述した実施形態においては、加圧部材として加圧ローラを用いたが、加圧ローラの替わりに、固定された加圧パッドを用いてもよい。

２００・・電流制御手段、２０１・・定着フィルム、２０２・・加圧ローラ、２０５・・セラミックヒータ、２２１・・冷却ファン、３００・・制御値（電流値）検出手段、４００・・送風制御手段、Ｔｈ１・・サーミスタ（通紙部温度検出手段）、Ｔｈ２、Ｔｈ３・・サーミスタ（非通紙部温度検出手段）

Claims (6)

1. 加熱源によって加熱される回転可能な加熱回転体と、
   前記加熱回転体との間で記録材が挟持搬送されて通紙されるニップ部を形成する加圧部材と、
   前記加熱回転体、前記加圧部材の少なくとも一方の非通紙部に送風する送風手段と、
   前記加熱回転体における各サイズの幅の記録材が通紙される通紙部の温度を検出する通紙部温度検出手段と、
   前記加熱回転体における通紙可能な最小サイズの幅の記録材が通過しない非通紙部の温度を検出する非通紙部温度検出手段と、
   通紙に際し、前記通紙部温度検出手段の検出温度が予め定められる第１の温度に制御されるように、前記加熱源に供給する電力供給量を制御する電力供給量制御手段と、
   前記非通紙部温度検出手段で検出される温度が予め定められる第２の温度に到達する際の前記電力供給量を検出する電力供給量検出手段と、
   前記第２の温度に到達する際に、前記電力供給量検出手段で検出された前記電力供給量の大小に応じて、前記電力供給量がより大きい場合には前記送風手段の送風量をより大きくするように前記送風手段による冷却のための送風を開始する送風制御手段と、
   を有することを特徴とする画像加熱制御装置。
2. 加熱源によって加熱される回転可能な加熱回転体と、
   前記加熱回転体との間で記録材が挟持搬送されて通紙されるニップ部を形成する加圧部材と、
   前記加熱回転体、前記加圧部材の少なくとも一方の非通紙部に送風する送風手段と、
   前記加熱回転体における各サイズの幅の記録材が通紙される通紙部の温度を検出する通紙部温度検出手段と、
   前記加熱回転体における通紙可能な最小サイズの幅の記録材が通過しない非通紙部の温度を検出する非通紙部温度検出手段と、
   通紙に際し、前記通紙部温度検出手段の検出温度が予め定められる第１の温度に制御されるように、前記加熱源に供給する電力供給量を制御する電力供給量制御手段と、
   前記非通紙部温度検出手段で検出される温度が予め定められる第２の温度に到達する際の前記電力供給量を検出する電力供給量検出手段と、
   前記第２の温度に到達する際に、前記電力供給量検出手段で検出された前記電力供給量の大小および前記記録材の搬送される方向と交差する方向のサイズの大小に応じて、前記電力供給量がより大きい場合には前記送風手段の送風量をより大きくすると共に、前記サイズがより小さい場合には前記送風手段の送風量をより大きくするように前記送風手段による冷却のための送風を開始する送風制御手段と、
   を有することを特徴とする画像加熱制御装置。
3. 前記電力供給量は、電流量または電圧量であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像加熱制御装置。
4. 前記加熱回転体はフィルム部材であって、前記加熱源は前記フィルム部材の内周面と摺擦するように設けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像加熱制御装置。
5. 前記加圧部材は加圧ローラであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像加熱制御装置。
6. 前記加圧部材は加圧パッドであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像加熱制御装置。