JP2013148721A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小サイズ紙の連続通紙や、大サイズ紙から小サイズ紙への切替時にも温度落ち込みやオーバシュートがない適切な温度制御を実施することが可能な定着装置及びこれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】中央部に最大発熱部を有するサブヒータ２５ｃと、サブヒータよりも外側に最大発熱部を有するメインヒータ２５ａ，２５ｂと、温度検知手段４０ａ，４０ｂ、４０ｃとを備え、ウォームアップ開始時及び大サイズ紙を通紙する場合にはメインヒータをオンし、小サイズ紙を通紙する場合にはメインヒータをオフさせてサブヒータによるＰＩＤ温度制御を開始する、メインヒータとサブヒータとが選択的に作動される定着装置において、サブヒータのＰＩＤ温度制御の開始時における各温度検知手段による検知温度と印刷ジョブの通紙目標温度との差分に応じて、サブヒータのＰＩＤ温度制御開始時における初期点灯比率を決定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これ等の複合機等の画像形成装置に関し、詳しくは形成後の画像を記録紙に定着させる定着装置に関する。

従来、複写機、プリンタ、これ等の複合機等の画像形成装置において、複数のローラに張架された定着ベルトを定着部材として用いる技術が知られている。このような定着ベルトを用いた定着装置は、無端状ベルトからなる定着ベルト、定着ベルトを張架及び支持する複数のローラ部材、複数のローラ部材の内の１つに内蔵されたヒータ、定着ベルトに圧接する加圧部材である加圧ローラ等で構成されている。ヒータはローラ部材を介して定着ベルトを加熱し、定着ベルトと加圧ローラとの間に形成されたニップ部に搬送された記録媒体上のトナー像はニップ部にて熱と圧力とを受けて記録媒体上に定着される。

定着装置の一例として、例えば「特許文献１」には、ウォームアップ時間が短いオンデマンド方式の定着装置が開示されている。オンデマンド方式の定着装置は、定着部材としての定着フィルム（エンドレスフィルム）、加圧部材としての加圧ローラ、セラミックヒータ等のヒータ等で構成されている。ヒータは定着フィルムの内部に設けられ、定着フィルムを介して加圧ローラに当接してニップ部を形成すると共に定着フィルムを加熱する。ニップ部に向けて搬送された記録媒体上のトナー像は、ニップ部にて熱と圧力とを受けて記録媒体上に定着される。この構成において小サイズ紙が連続通紙され非通紙部が温度上昇した場合には、冷却ファンにより非通紙部を冷却することで生産性を落とすことなく連続通紙を行うことができる。また「特許文献２」には、記録媒体の中央部を加熱する第１ヒータと端部を加熱する第２ヒータとを備え、小サイズ紙が連続通紙された場合には第１ヒータのみを用い、大サイズ紙が通紙された場合には第１及び第２ヒータを用いることにより非通紙部の温度上昇を抑制する技術が開示されている。

「特許文献１」に開示された定着装置は、ファンを用いて非通紙部を冷却するために装置の構造が複雑となり大型化してしまうという問題点があるほか、気流により軸方向の温度偏差も生じ易い。「特許文献２」に開示された定着装置は、中央部と端部の２つのヒータのみであるため、２種類の通紙幅には対応できるものの中央ヒータよりも小さなサイズのハガキや封筒等の小サイズ紙を連続通紙する場合には生産性を落とさなければならないという問題点がある。

本発明は上述の問題点を解消し、ハガキや封筒等の小サイズ紙を連続通紙しても生産性を落とすことなく、また大サイズ紙通紙時から小サイズ紙通紙時への切替時にも適切な温度制御を実施することにより適切な定着性を確保することが可能な定着装置及びこれを備えた画像形成装置の提供を目的とする。

請求項１記載の発明は、その軸方向で異なる通紙領域を加熱する複数の加熱部を有し記録媒体を加熱する定着部材及び前記定着部材に圧接する加圧部材を有し、前記加熱部は、最小通紙幅よりも内側に最大発熱部を有するサブヒータと、少なくとも前記サブヒータよりも外側に最大発熱部を有するメインヒータと、前記メインヒータの最大発熱部近傍における前記定着部材の温度を検知する第１温度検知手段と、前記サブヒータの最大発熱部近傍における前記定着部材の温度を検知する第２温度検知手段とを備え、ウォームアップ開始時及び受信した印刷ジョブの通紙幅が所定値を超える場合には前記メインヒータをオンし、受信した印刷ジョブの通紙幅が所定値以下である場合には前記メインヒータをオフさせて前記サブヒータによるＰＩＤ温度制御を開始し、前記メインヒータと前記サブヒータとが選択的に作動される定着装置において、前記サブヒータのＰＩＤ温度制御の開始時における前記各温度検知手段による検知温度と前記印刷ジョブの通紙目標温度との差分に応じて、温度落ち込みやオーバシュートがないように前記サブヒータのＰＩＤ温度制御開始時における初期点灯比率を決定することを特徴とする。

本発明によれば、サブヒータのＰＩＤ温度制御の開始時における各温度検知手段による検知温度と印刷ジョブの通紙目標温度との差分に応じて、温度落ち込みやオーバシュートがないようにサブヒータのＰＩＤ温度制御開始時における初期点灯比率を決定するので、メインヒータによる制御からサブヒータによる制御への切換時において生産性を低下させることなく適切な定着性を確保することができる。

本発明の一実施形態を適用可能な画像形成装置の概略図である。 本発明の一実施形態を適用可能な定着装置の概略図である。 本発明の一実施形態に用いられる定着装置のヒータ及び温度センサを説明する概略図である。 本発明の一実施形態に用いられる定着部材の概略図である。 本発明の一実施形態における動作を説明するフローチャートである。 本発明の一実施形態における定着装置の温度と状態とを示す線図である。 本発明の一実施形態における各ヒータの状態と定着ベルトの点灯比率とを説明する概略図である。 本発明の一実施形態における定着装置の幅方向位置と温度との関係を説明する概略図である。 本発明の一実施形態における定着装置の幅方向位置と温度との関係を説明する概略図である。

図１は、本発明の一実施形態を適用可能な画像形成装置を示している。同図においてタンデム型カラープリンタである画像形成装置１の本体上方に配設されたボトル収容部１０１には、各色（イエロ、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した４つのトナーボトル１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋがそれぞれ着脱自在に設けられている。

ボトル収容部１０１の下方には中間転写ベルト７８を有する中間転写ユニット８５が配設されており、中間転写ベルト７８と対向するように各色に対応した作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋが並設されている。各作像部４にはそれぞれ感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋが配設されており、各感光体ドラム５の周囲には、それぞれ帯電部７５、現像部７６、クリーニング部７７、図示しない除電部等が配設されている。そして、各感光体ドラム５上で作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）が行われて、各感光体ドラム５上に各色の画像が形成される。

各感光体ドラム５は、図示しない駆動モータによって図１の時計回り方向に回転駆動され、帯電部７５の位置で各感光体ドラム５の表面が一様に帯電される（帯電工程）。その後、各感光体ドラム５の表面は、露光部３から発せられたレーザ光の照射位置に達し、この位置で露光走査によって各色に対応した静電潜像が形成される（露光工程）。その後、各感光体ドラム５の表面は現像装置７６との対向位置に達し、この位置で静電潜像が現像されて各色のトナー像が形成される（現像工程）。その後、各感光体ドラム５の表面は中間転写ベルト７８及び第１転写バイアスローラ７９Ｙ，７９Ｍ，７９Ｃ，７９Ｋとの対向位置に達し、この位置で各感光体ドラム５上のトナー像が中間転写ベルト７８上に転写される（１次転写工程）。このとき、各感光体ドラム５上には僅かながら未転写トナーが残存する。その後、各感光体ドラム５の表面はクリーニング部７７との対向位置に達し、この位置で各感光体ドラム５上に残存した未転写トナーがクリーニング部７７のクリーニングブレードによって機械的に回収される（クリーニング工程）。最後に、各感光体ドラム５の表面は図示しない除電部との対向位置に達し、この位置で各感光体ドラム５上の残留電位が除去される。こうして各感光体ドラム５上で行われる一連の作像プロセスが終了する。その後、現像工程を経て各感光体ドラム５上に形成した各色トナー像を中間転写ベルト７８上に重畳転写することにより、中間転写ベルト７８上にカラー画像が形成される。

ここで中間転写ユニット８５は、中間転写ベルト７８、各１次転写バイアスローラ７９、２次転写バックアップローラ８２、クリーニングバックアップローラ８３、テンションローラ８４、中間転写クリーニング部８０等で構成される。中間転写ベルト７８は、３個のローラ８２，８３，８４によって張架及び支持されると共にローラ８２の回転駆動により図１の矢印方向に走行駆動される。各１次転写バイアスローラ７９は、それぞれ中間転写ベルト７８を各感光体ドラム５との間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。各１次転写バイアスローラ７９には、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。

中間転写ベルト７８は、矢印方向に走行して各１次転写バイアスローラ７９の１次転写ニップを順次通過する。これにより各感光体ドラム５上の各色トナー像が中間転写ベルト７８上に重ねて１次転写される。その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト７８は、２次転写ローラ８９との対向位置に到達する。この位置では、２次転写バックアップローラ８２が２次転写ローラ８９との間に中間転写ベルト７８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。中間転写ベルト７８上に形成された４色のトナー像は、２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐ上に転写される。このとき中間転写ベルト７８には、記録媒体Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存する。その後、中間転写ベルト７８は中間転写クリーニング部８０の位置に到達し、この位置で中間転写ベルト７８上の未転写トナーが回収される。これにより中間転写ベルト７８上で行われる一連の転写プロセスが終了する。

ここで、２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐは、装置本体の下方に配設された給紙部１２から給紙ローラ９７、レジストローラ対９８等を経由して搬送されたものである。給紙部１２には、転写紙等の記録媒体Ｐが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ９７が図１において反時計回り方向に回転駆動されると、最上位の記録媒体Ｐがレジストローラ対９８のローラ間に向けて給送される。レジストローラ対９８に搬送された記録媒体Ｐは、回転を停止したレジストローラ対９８のニップ間位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト７８上のカラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ対９８が回転駆動され、記録媒体Ｐが２次転写ニップに向けて搬送される。これにより記録媒体Ｐ上に所望のカラー画像が転写される。その後、２次転写ニップ位置でカラー画像が転写された記録媒体Ｐは定着装置２０に搬送され、定着ベルト２１及び加圧ローラ３１による熱と圧力とにより表面に転写されたカラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。その後、記録媒体Ｐは排紙ローラ対９９により装置外へと排出され、出力画像としてスタック部１００上に順次スタックされる。これにより画像形成装置１における一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、図２、図３、図４を用いて定着装置２０の構成及び動作を説明する。図２に示すように定着装置２０は、定着部材としての定着ベルト２１、補強部材２３、加熱部を構成するヒータ２５、加圧部材としての加圧ローラ３１、温度センサ４０等で構成されている。

定着ベルト２１は薄肉で可撓性を有する無端状ベルトであり、図２において反時計回り方向に走行する。定着ベルト２１は、基材上に弾性層、離型層が順次積層されていて、厚み１ｍｍ以下となるように構成されている。定着ベルト２１の基材は、層厚が３０〜５０μｍのニッケルやステンレス等の金属材料、あるいはポリイミド等の樹脂材料によって形成されている。定着ベルト２１の弾性層は、層厚が１００〜３００μｍのシリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム等のゴム材料で形成されている。弾性層を設けることによりニップ部における定着ベルト２１表面の微小な凹凸が形成されなくなり、記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに対して均一に熱が伝わり、ゆず肌画像の発生が抑制される。定着ベルト２１の離型層は層厚が１０〜５０μｍのＰＦＡ（４フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）、ＰＴＦＥ（４フッ化エチレン樹脂）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）等の材料で形成されている。離型層を設けることによりトナーＴに対する離型性（剥離性）が担保される。定着ベルト２１の直径は１５〜１２０ｍｍとなるように設定されており、本実施形態では定着ベルト２１の直径は３０ｍｍに設定されている。

定着ベルト２１の内部（内周面側）には、ヒータ２５、補強部材２３等が固設されている。定着ベルト２１は、補強部材２３によって補強された当接部材２６及び摺動部材２７に押圧されて、加圧ローラ３１との間にニップ部を形成する。本実施形態では、ニップ部における当接部材２６及び摺動部材２７の強度を補強する補強部材２３が定着ベルト２１の内周面側に固定されている。補強部材２３は、幅方向の長さが当接部材２６及び摺動部材２７と同等となるように形成されており、図４に示すようにその幅方向両端部が定着装置２０の側板２２に固定支持されている。そして、補強部材２３が当接部材２６、摺動部材２７、定着ベルト２１を介して加圧ローラ３１に当接することで、ニップ部において当接部材２６、摺動部材２７が加圧ローラ３１の圧力を受けて大きく変形してしまう不具合の発生を抑制している。すなわち、補強部材２３を設けない場合には、当接部材２６、摺動部材２７は加圧ローラ３１から圧力を受けて撓んでしまう。

しかし本実施形態では、当接部材２６、摺動部材２７の変形を制限する位置に補強部材２３が設置されているため、当接部材２６及び摺動部材２７の撓みを軽減することができる。補強部材２３としては、上述した機能を満足するためにステンレスや鉄等の機械的強度が高い金属材料で形成することが好ましい。さらに加圧ローラ３１による加圧方向に沿って横長の断面を有するように補強部材２３を形成することで、断面係数が大きくなり補強部材２３の機械的強度を高めることができる。また、補強部材２３における、ヒータ２５に対向する面の一部または全部に、断熱部材を設けたり鏡面処理を施したりすることも可能である。これによりヒータ２５から補強部材２３に向かう熱（補強部材２３を加熱する熱）が定着ベルト２１の加熱に用いられることとなるため、定着ベルト２１の加熱効率がさらに向上することとなる。

ハロゲンヒータやカーボンヒータからなるヒータ２５はその両端部を側板２２に固定されており、装置本体の電源部より出力制御されたヒータ２５の輻射熱により定着ベルト２１が加熱される。さらに加熱された定着ベルト２１の表面から記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに熱が加えられる。ヒータ２５の出力制御は、定着ベルト２１の表面に対向するサーモパイル等の温度センサ４０によるベルト表面温度の検知結果に基づいて行われ、この出力制御により定着ベルト２１の温度（定着温度）を所望の温度に設定できる。

このように本実施形態の定着装置２０は、定着ベルト２１の一部のみが局所的に加熱されることなく、定着ベルト２１が周方向にわたってほぼ全体的に加熱されるため、装置を高速化した場合であっても定着ベルト２１が十分に加熱されて定着不良の発生を抑制することができる。すなわち、比較的簡易な構成で効率よく定着ベルト２１を加熱できるため、ウォームアップ時間やファーストプリントタイムが短縮されると共に装置の小型化を図ることができる。

図２に示すように、加圧ローラ３１は直径が３０ｍｍであり、中空構造の芯金３２上に弾性層３３を形成したものである。弾性層３３は、発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の材料で形成されている。弾性層３３の表層にＰＦＡ、ＰＴＦＥ等からなる薄肉の離型層を設けることもできる。加圧ローラ３１は定着ベルト２１に圧接して双方の部材間に所望のニップ部を形成する。

また、加圧ローラ３１には図示しない駆動機構の駆動ギヤに噛合する図示しないギヤが設けられており、加圧ローラ３１は図２において時計回り方向に回転駆動される。加圧ローラ３１の幅方向両端部は、側板２２に図示しない軸受を介して回転自在に支持されている。なお加圧ローラ３１の内部にハロゲンヒータ等の熱源を設けることも可能である。

加圧ローラ３１の弾性層３３を発泡性シリコーンゴム等のスポンジ状の材料で形成した場合には、ニップ部に作用する圧力を減ずることができるため、当接部材２６及び摺動部材２７に生じる撓みをさらに軽減することができる。さらに加圧ローラ３１の断熱性が高められて定着ベルト２１の熱が加圧ローラ３１側に移動しにくくなるため、定着ベルト２１の加熱効率が向上する。

また本実施形態では、定着ベルト２１の直径が加圧ローラ３１の直径と同等となるように形成したが、定着ベルト２１の直径が加圧ローラ３１の直径よりも小さくなるように形成してもよい。この場合、ニップ部における定着ベルト２１の曲率が加圧ローラ３１の曲率よりも小さくなるため、ニップ部から送り出される記録媒体Ｐが定着ベルト２１から分離され易くなる。

以下、上述した定着装置２０の動作について説明する。
装置本体の電源スイッチが投入されると、ヒータ２５に電力が供給されると共に加圧ローラ３１の回転駆動が開始される。これにより、加圧ローラ３１との摩擦力によって定着ベルト２１も従動走行する。その後、給紙部１２から記録媒体Ｐが給送され、２次転写ローラ８９の位置で記録媒体Ｐ上に未定着のカラー画像が転写される。未定着画像Ｔ（トナー像）が担持された記録媒体Ｐは、ガイド板２８に案内されながら図２の矢印Ｙ方向に搬送され、圧接状態にある定着ベルト２１と加圧ローラ３１とのニップ部に送り込まれる。そして、ヒータ２５によって加熱された定着ベルト２１による加熱と補強部材２３によって補強された当接部材２６及び摺動部材２７と加圧ローラ３１との押圧力とにより、記録媒体Ｐの表面にトナー像Ｔが定着される。その後、ニップ部から送り出された記録媒体Ｐは矢印Ｙ方向に搬送される。

以下、上述したウォームアップ時間を短縮するために低熱容量化した定着装置において、ハガキや封筒等の小サイズ紙を連続通紙しても生産性を落とすことなく、また大サイズ紙通紙時から小サイズ紙通紙時への切替時にも適切な温度を維持する本発明の特徴部である制御方法について説明する。

図３に示すように、ヒータ２５は最大通紙幅よりも内側に最大発熱部を有する第１ヒータ２５ａと、第１ヒータ２５ａよりも外側に最大発熱部を有する第２ヒータ２５ｂと、第１ヒータ２５ａよりも内側に最大発熱部を有する第３ヒータ２５ｃとを有している。ここで、第１ヒータ２５ａの最大発熱部は２１０ｍｍ（Ａ４サイズ縦の通紙幅に相当）、第２ヒータ２５ｂの最大発熱部は４５ｍｍ、第３ヒータ２５ｃの最大発熱部は１２０ｍｍとしている。第３ヒータ２５ｃの最大発熱部長さを１２０ｍｍとしているのは、ハガキサイズや封筒サイズの通紙幅に合わせるためである。

温度センサ４０は、第１ヒータ２５ａの最大発熱部付近の定着ベルト２１の温度を検知するサーモパイルからなる第１センサ４０ａ、第２ヒータ２５ｂの最大発熱部付近の定着ベルト２１の温度を検知するサーモパイルからなる第２センサ４０ｂを有している。また加圧ローラ３１の温度を検知するサーミスタからなる第３センサ４０ｃは、第３ヒータ２５ｃの最大発熱部よりも軸方向外側に配置され、第３ヒータ２５ｃの微小発熱部と軸方向においてほぼ等しい位置に配置されている。上述の構成において、第１ヒータ２５ａ及び第２ヒータ２５ｂによってメインヒータが、第３ヒータ２５ｃによってサブヒータが構成され、メインヒータとサブヒータとはそのオンオフが選択的に切り替えられる。

次に、図５及び図６を参照して、第１ヒータ２５ａ及び第２ヒータ２５ｂ、すなわちメインヒータによる制御から、第３ヒータ２５ｃ、すなわちサブヒータへの切替方法について説明する。
ウォームアップ開始時において（ＳＴ１）、第１ヒータ２５ａと第２ヒータ２５ｂとをオンさせて第３ヒータ２５ｃをオフさせる（ＳＴ２）。印刷ジョブを受信し（ＳＴ３）、受信したジョブの通紙幅が１２０ｍｍ以下であるか否かを判断し（ＳＴ４）、通紙幅が１２０ｍｍ以下でない場合には第１ヒータ２５ａと第２ヒータ２５ｂとをオンさせて第３ヒータ２５ｃをオフさせ（ＳＴ５）、通常の制御を行う（ＳＴ６）。

ステップＳＴ４において通紙幅が１２０ｍｍ以下である場合には、第１ヒータ２５ａ及び第２ヒータ２５ｂによるＰＩＤ温度制御（実際の温度と目標温度との差に応じてヒータの単位時間あたりの稼働量を制御）をオフし、第３ヒータ２５ｃによるＰＩＤ温度制御を開始する。このとき、第１ヒータ２５ａ及び第２ヒータ２５ｂと第３ヒータ２５ｃとでは、距離、単位長さ当たりの出力Ｗ数、障害物の有無、効率等に応じて同じ出力が引き継げない。このとき、第１ヒータ２５ａ及び第２ヒータ２５ｂと第３ヒータ２５ｃとでは、距離、単位長さ当たりの出力Ｗ数、障害物の有無、効率等が異なるため、同じ出力Ｄｕｔｙを引き継ぐと温度がオーバシュートしたり落ち込んだりするという課題がある。

そこで、第３ヒータ２５ｃのＰＩＤ温度制御の開始時に、第１センサ４０ａの検知温度と印刷ジョブの通紙目標温度（本実施形態では１５０℃）との差分に応じて、第３ヒータ２５ｃのＰＩＤ温度制御開始時における初期点灯比率（初期Ｄｕｔｙ）を決定する（ＳＴ７）。ここで、温度差分値が２０℃以上であるとき初期点灯比率を１００％とし、温度差分値が２０℃以下であるとき初期点灯比率を６０％とし、通紙目標温度１５０℃よりも高い温度のとき初期点灯比率を２０％として設定する。このように初期点灯比率を多段階で設定することにより、図７に示すように第１ヒータ２５ａ及び第２ヒータ２５ｂによる制御から第３ヒータ２５ｃによる制御への切換時において、温度落ち込みやオーバシュートの発生を低減でき、生産性を低下させることなく適切な定着性を確保することができる。

次に、受信した印刷ジョブの通紙幅が１２０ｍｍ以下である場合における印刷ジョブの開始条件について説明する。印刷ジョブの開始条件は、定着ベルト２１の温度が１５０℃以上かつ加圧ローラ３１の温度が８０℃以上となっていることである（ＳＴ８）。ここで、加圧ローラ３１の温度を検知する第３センサ４０ｃは、図３に示すように第３ヒータ２５ｃの最大発熱部よりも軸方向外側に配置されているため、通紙領域である１２０ｍｍ以下の領域以外は昇温しないことから、第３ヒータ２５ｃの温度を検出することができない。しかし第３ヒータ２５ｃには微小発熱部２５ｄが設けられており、第３センサ４０ｃが微小発熱部２５ｄと軸方向においてほぼ等しい位置に配置されていることから、この微小発熱部２５ｄの温度を第３センサ４０ｃで検出することにより、加圧ローラ３１の通紙領域である１２０ｍｍ以下の領域の昇温を検出することができる。この検出結果に基づき、定着ベルト２１の温度が１５０℃以上かつ加圧ローラ３１の温度が８０℃以上となっていることが確認されると通紙が開始される（ＳＴ９）。

次に、印刷ジョブが終了した後の制御について説明する。通紙終了後（ＳＴ１０）、第３ヒータ２５ｃのみで加熱しながら通紙した直後は、図８に示すように第３ヒータ２５ｃの最大発熱部である中央１２０ｍｍ以外の温度が落ち込んでいるため、軸方向温度分布を均一化させ、次の印刷ジョブが１２０ｍｍ以上の通紙幅であっても端部まで定着性を確保する必要がある。通紙直後に、定着ベルト２１の端部に位置する第２センサ４０ｂが中央に位置する第１センサ４０ａと同じ温度となるまで加熱することにより、軸方向温度分布を均一化させることができる。本実施形態では、印刷ジョブが終了した直後に第３ヒータ２５ｃによるＰＩＤ温度制御をオフすると共に、第１ヒータ２５ａ及び第２ヒータ２５ｂによるＰＩＤ温度制御を開始し（ＳＴ１１）、第１センサ４０ａ及び第２センサ４０ｂの検知温度が共に所定温度（本実施形態では１３０℃）以上となったとき（ＳＴ１２）第１ヒータ２５ａ及び第２ヒータ２５ｂによるＰＩＤ温度制御をオフする（ＳＴ１３）。その後、次の印刷ジョブがあるか否かを判断し（ＳＴ１４）、ある場合にはステップＳＴ２に戻り、ない場合には終了する。

また、通紙幅１２０ｍｍ以下の印刷ジョブを通紙中であるときに１２０ｍｍ以上の通紙幅となる印刷ジョブを受信した場合には、上述の動作を実施してから次の印刷ジョブを開始する。上述の構成により、定着装置２０の軸方向（用紙幅方向）における温度分布を均一化させることができ、用紙サイズに拘わらず良好な定着を継続的に行うことができ、良好な印刷物を継続して得ることができる。

上述の構成において、第３ヒータ２５ｃの最大発熱部である１２０ｍｍ以下の印刷ジョブを連続通紙する場合には、各ヒータ２５ａ，２５ｂ，２５ｃを全てオフさせて定着装置２０を所定時間空転させた後、第１ヒータ２５ａ及び第２ヒータ２５ｂをオンさせて所定温度まで運転した後、第１ヒータ２５ａ及び第２ヒータ２５ｂをオフさせると共に第３ヒータ２５ｃをオンさせる。この構成により、連続通紙後の１枚目の印刷物から良好な定着を行うことができ、良好な印刷物を１枚目から連続して得ることができる。このときに１２０ｍｍ以上の通紙幅となる印刷ジョブを受信した場合には、図５に示した動作を実施してから次の印刷ジョブを開始することにより、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述の構成において、第３ヒータ２５ｃの最大発熱部よりも小さい１１０ｍｍ以下の通紙幅となる印刷ジョブを連続通紙するときに連続通紙枚数が３０枚以上となった場合には、図９に示すように、第３ヒータ２５ｃの最大発熱部の両端部における温度が、用紙が通過する中央部に比して高くなり、その後に１２０ｍｍ以上の通紙幅で印刷ジョブを行う際に定着不良が発生してしまうという問題点がある。これは、本実施形態の構成では第３ヒータ２５ｃのみで加熱しつつ通紙した場合には非通紙部の温度上昇を検知できないためである。そこで、連続通紙枚数が３０枚以上の場合には、印刷ジョブの印刷速度を落とすこととする。本発明ではＰＩＤ制御を行っているので、印刷速度を落とすことによって点灯比率が下がり、結果として過度の昇温を防止することにより良好な印刷物を得ることができる。

また、印刷速度を落として印刷ジョブを行った後には、ジョブ終了後に各ヒータ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ２を全てオフさせ、連続通紙枚数に応じた所定時間、定着装置２０を空転させることが望ましい。これにより図９において突出している最大発熱部両端部の温度が低下し、定着装置２０の軸方向における温度分布を均一化させることができ、用紙サイズに拘わらず良好な定着を継続的に行うことができ、良好な印刷物を継続して得ることができる。

本実施形態は、熱源にハロゲンヒータを用いた構成を例として説明したが、本発明はこれには限定されず、ニップ部にセラミック製のヒータを備える構成や可撓性を有し加熱部材の内面上に固設された面状ヒータを用いた構成に適用してもよい。

１ 画像形成装置
２０ 定着装置
２１ 定着部材（定着ベルト）
２５ａ メインヒータ（第１ヒータ）
２５ｂ メインヒータ（第２ヒータ）
２５ｃ サブヒータ（第３ヒータ）
３１ 加圧部材（加圧ローラ）
４０ａ 第１温度検出手段（第１センサ）
４０ｂ 第１温度検出手段（第２センサ）
４０ｃ 第２温度検出手段（第３センサ）

特開２００７−７９０４０号公報 特開２０１０−６６３７６号公報

Claims (9)

1. その軸方向で異なる通紙領域を加熱する複数の加熱部を有し記録媒体を加熱する定着部材及び前記定着部材に圧接する加圧部材を有し、前記加熱部は、最小通紙幅よりも内側に最大発熱部を有するサブヒータと、少なくとも前記サブヒータよりも外側に最大発熱部を有するメインヒータと、前記メインヒータの最大発熱部近傍における前記定着部材の温度を検知する第１温度検知手段と、前記サブヒータの最大発熱部近傍における前記定着部材の温度を検知する第２温度検知手段とを備え、ウォームアップ開始時及び受信した印刷ジョブの通紙幅が所定値を超える場合には前記メインヒータをオンし、受信した印刷ジョブの通紙幅が所定値以下である場合には前記メインヒータをオフさせて前記サブヒータによるＰＩＤ温度制御を開始し、前記メインヒータと前記サブヒータとが選択的に作動される定着装置において、
   前記サブヒータのＰＩＤ温度制御の開始時における前記各温度検知手段による検知温度と前記印刷ジョブの通紙目標温度との差分に応じて、温度落ち込みやオーバシュートがないように前記サブヒータのＰＩＤ温度制御開始時における初期点灯比率を決定することを特徴とする定着装置。
2. 請求項１記載の定着装置において、
   前記サブヒータのＰＩＤ温度制御開始時における初期点灯比率は、ＰＩＤ温度制御開始時における前記定着部材の温度と前記印刷ジョブの通紙目標温度との差分値に基づいて多段階で決定されることを特徴とする定着装置。
3. 請求項１または２記載の定着装置において、
   前記サブヒータがオフして前記メインヒータのＰＩＤ温度制御が開始された後、前記各温度検知手段の検知温度が所定値以上となったときに前記メインヒータをオフさせることを特徴とする定着装置。
4. 請求項３記載の定着装置において、
   前記サブヒータの最大発熱部よりも内側の通紙幅となる印刷ジョブを連続通紙する場合には、前記メインヒータ及び前記サブヒータをオフさせて所定時間空転させた後、前記メインヒータをオンさせて所定温度まで運転した後、前記メインヒータをオフさせて前記サブヒータをオンさせることを特徴とする定着装置。
5. 請求項３または４記載の定着装置において、
   前記印刷ジョブを通紙中に前記サブヒータの最大発熱部よりも所定値以上外側の通紙幅となる次の印刷ジョブを受信した場合には、前記サブヒータがオフして前記メインヒータのＰＩＤ温度制御が開始された後、前記各温度検知手段の検知温度が所定値以上となったときに前記メインヒータをオフさせ、その後に前記次の印刷ジョブを開始することを特徴とする定着装置。
6. 請求項１ないし５の何れか１つに記載の定着装置において、
   ジョブ中に前記サブヒータの最大発熱部よりも内側の通紙幅となる印刷ジョブを連続通紙する場合には、連続通紙枚数が所定値以上となったときに前記ジョブの印刷速度を落とすことを特徴とする定着装置。
7. 請求項６記載の定着装置において、
   ジョブ終了後、前記メインヒータ及び前記サブヒータをオフさせ、前記連続通紙枚数に応じた所定時間空転させることを特徴とする定着装置。
8. 請求項１ないし７の何れか１つに記載の定着装置において、
   前記各ヒータの最大発熱部と対応する位置に前記加圧ローラの表面温度を検知する表面温度検知手段を有することを特徴とする定着装置。
9. 請求項１ないし８の何れか１つに記載の定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。

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