JP4128087B2

JP4128087B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4128087B2
Application number: JP2003015679A
Authority: JP
Inventors: 敏行浜田; 孝前川
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2003-01-24
Filing date: 2003-01-24
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2023-01-24
Also published as: JP2004226778A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、定着ローラと加圧ローラとを有する定着装置を備えた画像形成装置に関し、より詳細には非通紙領域に設けられた温度検知手段を用いて定着ローラの温度制御を行う画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式を用いた画像形成装置において、ヒータを内蔵した定着ローラと加圧ローラとを圧接させ、このローラ間に、未定着トナー画像を担持した用紙を通過させてトナーを用紙に定着させる熱ローラ定着方式がこれまでから広く用いられている。このような熱ローラ定着方式では、ローラ対のニップ間を用紙が通過するわずかな間にトナーを加熱溶融させる必要があるため、定着ローラの温度は、トナーの結着樹脂の軟化温度より数十度程度高い温度（以下、「定着用温度」と記すことがある、一般的に１４０〜２１０℃）に制御されている。
【０００３】
一方、トナーの定着処理を行わない間も定着ローラをこのような高い定着用温度に保持しておくことは省エネルギーの観点から好ましくなかった。また定着ローラから放散される熱で装置内温度が上昇し、耐熱性の高くない部材に悪影響を及ぼすおそれもあった。そこで、トナーの定着処理を行わないときは、定着ローラの温度を定着用温度よりも低く維持し（いわゆる待機状態）、画像形成処理が開始されたときに定着ローラの温度を定着用温度にまで上げる温度制御が行われている。
【０００４】
また省エネルギーの観点から、２つ以上のヒータを定着ローラに内蔵させて、定着ローラの表面温度を部分的に上げることができるようにし、用紙が通過する領域のローラ表面温度だけを上げて定着することも行われている。例えば、原稿位置合わせを原稿載置台中央で行う装置の場合、定着ローラの軸方向中央部を主として加熱するメインヒータと、軸方向両端部を主として加熱するサブヒータとを定着ローラに内蔵させて、用紙がタテ方向（幅の狭い方向）で搬送されるときにはメインヒータのみを点けてトナーの定着処理を行い節電を図っている。
【０００５】
ところで、定着ローラの表面温度を一定に維持させるために、サーミスタ温度計（以下、「サーミスタ」と略すことがある）などの温度検知手段を定着ローラ表面に取り付け、サーミスタの検知温度に基づき定着ローラに内蔵されたヒータの入切の制御を行っている。定着ローラの表面温度を精度よく検知するには用紙が通過する領域にサーミスタを取り付けるのがよい。しかしながら、サーミスタを定着ローラ表面を取り付けると、サーミスタとの摺擦によって定着ローラ表面に傷がつき、定着ローラの離型性が低下したり、あるいはサーミスタに未定着トナーが付着し、温度検知精度が低下することがあった。そこでこのような不具合を防止するため、定着ローラにおいて用紙が通過しない通紙領域（非通紙領域）に温度検知手段を設けることが行われつつある（例えば特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−３１１５８１号公報（特許請求の範囲、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ヒータは定着ローラの通紙領域を専ら加熱するので、サーミスタが設置されている非通紙領域の表面温度は通紙領域に遅れて上昇することになる。特に、定着ローラの中央部のみを用いて定着を行う場合（メインヒータのみで温度制御）、定着ローラの中央部と非通紙領域との距離が長くなるため、前記中央部では所定の定着用温度に達しているにも拘わらず、サーミスタでは未だ所定温度に達していないと検知してしまう。このため、所定温度にまで上昇したことをサーミスタが検知した時点では、定着ローラ中央部の表面温度が設定温度を超えて上昇し、高温オフセットなどの不具合が発生することがあった。
【０００８】
加えて、定着部が待機状態から定着処理状態となり定着ローラと加圧ローラが駆動し始めると、待機状態の間に放熱などによって温度が低下した加圧ローラの表面が連続して定着ローラと接触するため定着ローラの表面から熱が奪われる。このため、ヒータからの熱の伝わりの遅い非通紙領域ではその表面温度が一時的に急低下する。これにより、定着ローラ中央部とサーミスタが配置された非通紙領域との温度差が一層拡大し、前記不具合がより発生しやすくなっていた。
【０００９】
また、装置の主電源がオンされて、定着ローラが未だ充分に暖まっていない段階で、定着ローラの中央部のみを用いて定着を行う画像形成処理信号が入力された場合にも、前記と同様に高温オフセットが起こりやすかった。
【００１０】
本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、定着ローラの表面温度を検知する手段を非通紙領域に設けた画像形成装置において、待機状態（第１状態）から定着処理状態（第２状態）としたときに、定着ローラ中央部の表面温度とサーミスタの検知温度との温度変化のズレを前提として、定着ローラ中央部が設定温度を超えて過上昇を防止することにある。
【００１１】
また本発明の目的は、定着ローラの表面温度を検知する手段を非通紙領域に設けた画像形成装置において、装置のメイン電源がオンされてから待機状態に至るまでの、いわゆるウォーミングアップ状態の間にコピーボタンがオンされたときに、前記と同様に発生する、定着ローラ中央部が設定温度を超えて過上昇を防止することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明に係る画像形成装置では、ローラ軸方向の中央部を主として加熱する第１の発熱体と、ローラ軸方向の両端部を主として加熱する第２の発熱体とを内蔵した定着ローラと、この定着ローラに圧接した加圧ローラと、前記定着ローラ表面の非通紙領域に設けられた、前記定着ローラの表面温度を検知する温度検知手段と、この温度検知手段による検知温度に基づき第１の発熱体および第２の発熱体への通電を制御する制御部とを備え、前記制御部が、前記温度検知手段が設けられた部位における前記非通紙領域の第１、第２、第３設定温度を有し、前記第１、第２の発熱体を前記検知温度に基づきオン・オフする第１のオン・オフ制御と、前記第１の発熱体を前記検知温度に基づくことなく所定の間隔でオン・オフする第２のオン・オフ制御を有し、前記第１設定温度が、前記第１、第２の発熱体に共に通電し前記第１のオン・オフ制御を介して得られる待機中の第１状態での温度であり、前記第２設定温度が、用紙の通紙領域が定着ローラの中央部と同じ又はそれよりも狭い場合に、前記第２の発熱体への通電を停止させた状態で前記第１の発熱体へ前記第２のオン・オフ制御を介して得られる前記第１設定温度よりも高い第２状態の温度であり、前記第３設定温度が、用紙の通紙領域が定着ローラの中央部よりも広い場合に、前記第１、第２の発熱体を共に通電して得られる前記第２設定温度よりも高い第３状態での温度であり、制御状態が第１状態から第２状態に変更されたとき、前記検知温度が第２設定温度となるまで、予め定められた所定の電力の供給時間および電力の供給停止時間に基づいて前記第２のオン・オフ制御を行い前記第１の発熱体への電力の供給と供給停止とを交互に繰り返し、前記検知温度が第２設定温度に達して以後、前記第２設定温度を維持するように、前記第１のオン・オフ制御を介して前記第１の発熱体への電力の供給と供給停止とを交互に繰り返す構成とした。
【００１３】
また、もう一つの発明に係る画像形成装置では、ローラ軸方向の中央部を主として加熱する第１の発熱体と、ローラ軸方向の両端部を主として加熱する第２の発熱体とを内蔵した定着ローラと、この定着ローラに圧接した加圧ローラと、前記定着ローラ表面の非通紙領域に設けられた、前記定着ローラの表面温度を検知する温度検知手段と、この温度検知手段による検知温度に基づき第１の発熱体および第２の発熱体への通電を制御する制御部とを備え、前記制御部が、前記温度検知手段が設けられた部位における前記非通紙領域の第１、第２、第３設定温度を有し、前記第１、第２の発熱体を前記検知温度に基づきオン・オフする第１のオン・オフ制御と、前記第１の発熱体を前記検知温度に基づくことなく所定の間隔でオン・オフする第２のオン・オフ制御を有し、前記第１設定温度が、前記第１、第２の発熱体に共に通電し前記第１のオン・オフ制御を介して得られる待機中の第１状態での温度であり、前記第２設定温度が、用紙の通紙領域が定着ローラの中央部と同じ又はそれよりも狭い場合に、前記第２の発熱体への通電を停止させた状態で前記第１の発熱体へ前記第２のオン・オフ制御を介して得られる前記第１設定温度よりも高い第２状態の温度であり、前記第３設定温度が、用紙の通紙領域が定着ローラの中央部よりも広い場合に、前記第１、第２発熱体を共に通電して得られる前記第２設定温度よりも高い第３状態での温度であり、装置の電源スイッチが入れられてから前記検知温度が第１設定温度に達していない段階で制御状態が第２状態とされたとき、前記検知温度が第２設定温度となるまで、予め定められた所定の電力の供給時間および電力の供給停止時間に基づいて前記第２のオン・オフ制御を行い前記第１の発熱体への電力の供給と供給停止とを交互に繰り返し、前記検知温度が第２設定温度に達して以後、前記第２設定温度を維持するように、前記第１のオン・オフ制御を介して前記第１の発熱体への電力の供給と供給停止とを交互に繰り返す構成とした。
【００１４】
ここで、省エネルギーの観点から、前記第２のオン・オフ制御における第１の発熱体への電力の供給時間および供給停止時間を、通紙される用紙の定着ローラ軸方向の長さによって変える、あるいは制御状態が第２状態とされたときの検知手段の検知温度によって変えるようにしてもよい。電力供給時間としては５〜２０秒の範囲が好ましく、また供給停止時間としては１〜１０秒の範囲が好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の画像形成装置の大きな特徴は、検知温度に基づきオン・オフする第１のオン・オフ制御と、検知温度に基づくことなく所定の間隔でオン・オフする第２のオン・オフ制御とを有して、待機状態（第１状態）又は電源スイッチが入れられてから待機状態に至るまでの間に、定着ローラの中央部のみを用いて定着を行う定着処理状態（第２状態）に制御状態が変更された場合に、サーミスタ（温度検知手段）の検知温度が第２設定温度となるまで、予め定められた所定の電力の供給時間および電力の供給停止時間に基づいて前記第２のオン・オフ制御を行いメインヒータ（第１の発熱体）への電力の供給と供給停止とを交互に繰り返し、前記検知温度が第２設定温度に達して以後、前記第２設定温度を維持するように、前記第１のオン・オフ制御を介してメインヒータ（第１の発熱体）への電力の供給と供給停止とを交互に繰り返すことにある。かかる構成によれば、定着ローラ中央部と非通紙領域との温度変化のズレが生じても、定着ローラ中央部の表面温度は徐々に上昇するようになるので高温オフセットが生じない。
【００１６】
以下、本発明の画像形成装置を図に基づいて説明する。なお、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。
【００１７】
図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態である複写機の概略構成図である。本体ハウジング１は、上ハウジング１１と、下ハウジング１３と、その間に位置する連結ハウジング１２とを有する。そして上ハウジング１１の上には開閉自在に載置された原稿搬送部２が取り付けられている。
【００１８】
原稿搬送部２は、原稿給紙トレイ２１と原稿搬送部本体２２、原稿排紙トレイ２３、原稿カバー２４とを備える。原稿排紙トレイ２３は、原稿カバー２４上面の一部として一体に形成されている。原稿搬送路ｄの延長上の上流端に原稿給紙トレイ２１が配設され、下流端に原稿排出トレイ２３が配設されている。原稿搬送部本体２２内の原稿搬送路ｄには、原稿搬送方向上流側から順にピックアップローラ２２ａ、搬送ローラ対２２ｂ、レジストローラ対２２ｃ、排出ローラ対２２ｄが設けられている。そして、レジストローラ対２２ｃと排出ローラ対２２ｄの間に画像読取り部２５が設けられている。原稿給紙トレイ２１に画像面を上向きにセットされた画像原稿（不図示）は、コピー開始ボタン（不図示）がオンされると、前記各ローラによって搬送路ｄを搬送され、途中画像読取り部２５で露光部３によって画像が読みとられる。
【００１９】
露光部３は上ハウジング１１に内蔵されている。露光部３は、露光ランプ３１と反射板３２、第１ミラー３３、第２ミラー３４、第３ミラー３５、集光レンズ３６、イメージセンサ（例えばライン型のＣＣＤ）３７を備える。露光ランプ３１と第１ミラー３３は第１キャリッジ（不図示）上に搭載され、第２ミラー３４、第３ミラー３５は第２キャリッジ（不図示）上に搭載されている。いわゆるシートスルー方式で原稿画像を読み取る場合には、第１キャリッジが画像読取り部２５の直下に移動し、露光ランプ３１からの光照射光が移動中の原稿を露光する。照射光は第１ミラー３３、第２ミラー３４、第３ミラー３５、集光レンズ３６を通じてＣＣＤ３７に到達して光電変換処理を経て電気信号となるように読み取られる。他方、原稿固定方式で原稿画像を読み取る場合には、原稿載置板２６上の載置された原稿画像は露光部３による読取走査を受けることにより、ＣＣＤ３７上に縮小結像され、光電変換処理を経て電気信号となるように読み取られる。
【００２０】
下ハウジング１３内には、給紙部４と画像形成部５、定着装置６とが内蔵さている。給紙部４についてまず説明すると、下ハウジング１３の下部には用紙Ｐが収容された給紙カセット４１が配設され、用紙Ｐはここからコロ４２により１枚ずつ搬送路へ送り出される。また、下ハウジング１３の左側下部には開閉可態な給紙トレイ４３が備えられており、ここに用紙Ｐを載置しておくことにより、前記と同様に用紙はコロ４４により１枚ずつ搬送路へ送り出される。
【００２１】
次に画像形成部について説明する。画像形成部５は、感光体ドラム５１と、その周囲に配設された帯電器５２、光走査ユニット５３、現像器５４、転写ローラ５５、クリーニング器５６とを備える。感光体ドラム５１は時計回りに回転し、まず帯電器５２により感光体ドラム５１の表面は均一に帯電される。次に、光走査ユニット５３から感光体ドラム５１の表面にレーザ光が照射されて、画像部分又は背景部分に相当する電荷が消去され、感光体ドラム５１の表面に静電潜像が形成される。そして現像器５４によって感光体ドラム５１上の静電潜像にトナーが供給され静電潜像が顕像化する。
【００２２】
感光体ドラム５１がさらに回転し、トナー画像が転写ローラ５５と対向する位置に来たときに、それに合わせて、感光体ドラム５１と転写ローラ５５との間に用紙Ｐが搬送され来る。このとき転写ローラ５５に、トナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加されることにより、感光体ドラム５１上のトナー画像が用紙Ｐ上に転写される。感光体ドラム５１上の転写されなかった残留トナーはクリーニング器５６によって感光体ドラム５１上から除去される。一方、トナー画像が転写された用紙Ｐは後述する定着部６に搬送され、ここでトナー画像は加熱・加圧されて用紙に定着し、排紙経路を通って排紙トレイ７ａ，７ｂに排出される。
【００２３】
定着装置について次に説明する。定着装置６は、定着ローラ６１と加圧ローラ６２とが圧接してなる。図２に定着装置６の拡大構成図を示す。定着ローラ６１の非通紙領域には定着ローラ６１の表面温度の検知するためのサーミスタ（温度検知手段）６３が設けられている。また、定着ローラ６１にはメインヒータＨ₁（第１の発熱体）とサブヒータＨ₂（第２の発熱体）が内蔵されている。なお、定着ローラ６１及び加圧ローラ６２の具体的構成については後段の実施例で説明する。
【００２４】
図３に、これらのヒータＨ₁，Ｈ₂の配熱パターン例を示す。この図から理解されるように、メインヒータＨ₁は定着ローラ６１の中央部を主として加熱し、サブヒータＨ₂は定着ローラ６１の両端部を主として加熱するように設定されている。また、メインヒータＨ₁とサブヒータＨ₂の両方を点灯したときには定着ローラの軸方向の表面温度分布が一定となるように発熱パターンが組み合わされている。この定着装置における定着ローラ中央部の長さは約２１０ｍｍとされ、Ａ４用紙（２９７ｍｍ×２１０ｍｍ）がタテ方向に搬送されてきた場合の通紙領域と一致させてある。またメインヒータＨ₁とサブヒータＨ₂の全長はどちらも３１０ｍｍとされ、Ａ４用紙がヨコ方向で搬送されてきた場合でもその通紙領域をカバーさせてある。なお、図３において左側が画像形成装置の正面側、右側が画像形成装置の背面側である。
【００２５】
図２おいて、サーミスタ６３によって検知された定着ローラ６１の表面温度は制御部６４に送られ、この検知温度に基づいてメインヒータＨ₁とサブヒータＨ₂の入切制御がなされる。具体的には制御部６４は、用紙の通紙領域が定着ローラ６１の中央部と同じ又はそれよりも狭い場合には、サーミスタ６３による検知温度が第２設定温度を維持するように、サブヒータＨ₂への通電を停止させた状態でメインヒータＨ₁のみを制御する（第２状態）。一方、省エネルギーの観点から制御部６４は、画像形成処理が終了すると、第２設定温度よりも低い第１設定温度を維持するようにメインヒータＨ₁とサブヒータＨ₂への通電を制御する（第１状態）。
【００２６】
なお、用紙の通紙領域が定着ローラ６１の中央部よりも広い場合には、サーミスタ６３による検知温度が第２設定温度よりも高い第３設定温度を維持するように、メインヒータＨ₁及びサブヒータＨ₂への通電を制御する（第３状態）。第２状態と第３状態とで定着ローラ中央部の目標温度は同じであるが、サーミスタ６３による検知温度の設定温度は異なっている。これは、サーミスタ６３の設置位置とヒータ加熱部との距離を考慮したものであって、定着ローラ６１の中央部のみを加熱する場合には、サーミスタ６３の設置位置まで伝導する熱量が少ないため第２設定温度を第３設定温度よりも低い温度としたのである。
【００２７】
このような定着装置の制御において、制御状態が第１状態から第２状態に変更された場合、すなわちコピー開始ボタンが押され、装置が待機状態から定着処理状態なった場合、本発明では、サーミスタの設定温度が第２設定温度となるまで、検知温度に基づくことなく予め定められた所定の電力の供給時間および電力の供給停止時間に基づいて第２のオン・オフ制御を行いメインヒータＨ _１（第 1 の発熱体）への電力の供給と供給停止とを交互に繰り返し、前記検知温度が第２設定温度に達して以後、前記第２設定温度を維持するように、第１のオン・オフ制御を介してメインヒータＨ_１への電力の供給と供給停止とを交互に繰り返すようにする。これによってサーミスタによる検知温度と定着ローラの中央部との温度変化にズレがあったとしても、定着ローラ中央部の表面温度は徐々に上昇するようになるので高温オフセットを効果的に防止できる。
【００２８】
また、複写機のメイン電源がオンされた後、サーミスタによる検知温度が待機温度（第１設定温度）に達していない間にコピーボタンがオンされた場合も前記と同様に、コピーボタンのオンからサーミスタの設定温度が第２設定温度となるまで、サーミスタの検知温度に拘わらずメインヒータへの電力の供給と供給停止とを交互に繰り返すようにする。これによりサーミスタによる検知温度と定着ローラの中央部との温度変化にズレがあっても前記と同様に、高温オフセットを効果的に防止できる。以下、実施例に基づき本発明をより詳細に説明する。
【００２９】
（実施例１）
図１及び図２に示した定着装置を用いて、定着ローラ中央部の表面温度とサーミスタの検知温度との経時変化を調べた。なお、定着ローラ中央部の表面温度はもう一つのサーミスタを用いて測定した。使用した定着ローラ６１（図２を参照）は、外径３７ｍｍ、肉厚１ｍｍのアルミニウム製のローラ本体６１ａの表面に、厚さ２５μｍのＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）層６１ｂが形成されたものである。加圧ローラ６２は、外径２０ｍｍの鉄製の芯金６２ａの表面に厚さ５ｍｍの弾性層６２ｂが形成され、さらにその表面に厚さ５０μｍのＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パー−フルオロアルキルビニルエーテル共重合体）チューブ層６２ｃが形成されたものである。弾性層６２ｂはアスカＣ硬度が５５度のシリコンゴムの発泡体である。定着ローラ６１は感光体ドラム５１（図１に図示）と等速の１７８ｍｍ／ｓｅｃの周速度で駆動回転し、加圧ローラ６２は定着ローラ６１に圧接しているので従動回転する。
【００３０】
図４に、定着ローラ中央部の表面温度とサーミスタの検知温度との経時変化、及びメイン・サブヒータのオン・オフ、定着ローラの駆動回転のオン・オフのタイミングを示す図を示す。待機状態では、サーミスタの検知温度（図４の破線）が１６５℃となるようにメイン・サブヒータがオン・オフ制御（検知温度に基づく第１のオン・オフ制御）される。これにより定着ローラ中央部の表面温度（同図の実線）は１８０℃前後を維持する。そして、コピーボタンがオンされると（Ａ４用紙がタテ方向に給紙）、定着ローラ及び加圧ローラが駆動回転し、温度の低い加圧ローラに熱が奪われる結果、定着ローラの表面温度が下がりサーミスタの検知温度は一時的に急低下する。一方、メインヒータは、サーミスタの検知温度に関係なく所定の時間間隔でオン・オフ（検知温度に基づかない第２のオン・オフ制御）が繰り返される。具体的には、メインヒータを８秒間オンした後、２秒間オフする通電形式を繰り返す。これによって定着ローラの急激な温度上昇が回避され、定着ローラ中央部の表面温度は２００℃まで徐々に上昇する。メインヒータはこの第２のオン・オフ制御におけるオン・オフの繰り返しは、サーミスタの検知温度が第２設定温度である１８０℃に達するまで行われ、この間に、定着ローラ中央部の表面温度とサーミスタの検知温度との温度変化のズレが解消され、これ以後メインヒータへの通電制御はサーミスタの検知温度に基づく第１のオン・オフ制御に戻り、サーミスタの検知温度は１８０℃前後を維持し、定着ローラ中央部の表面温度は２００℃前後を維持する。
【００３１】
なお、第２のオン・オフ制御における電力の供給時間および供給停止時間は、通紙される用紙の軸方向長さやコピーボタンがオンされたときのサーミスタの検知温度などから適宜決定すればよい。電力の供給時間としては５〜２０秒の範囲、供給停止時間としては１〜１０秒の範囲が好ましい。例えば、Ａ４用紙がタテ方向に通紙される場合、メインヒータへの電力の供給時間を８秒間とし供給停止時間を２秒とする。またＦｏｌｉｏ用紙がタテ方向に通紙される場合、メインヒータへの電力の供給時間を１６秒間とし供給停止時間を２秒とする。そしてまた、Ｂ５用紙がタテ方向に通紙される場合、コピーボタンがオンされたときの検知温度が１４０℃未満であればメインヒータへの電力の供給時間を７秒間とし供給停止時間を３秒とする。一方、コピーボタンがオンされたときの検知温度が１４０℃以上であればメインヒータへの電力の供給時間を７秒間とし供給停止時間を６秒とする。
【００３２】
（比較例１）
実施例１と同じ定着装置を用いて、コピーボタンがオンされてからもサーミスタの検知温度に基づきメインヒータＨ₁への通電制御を行う以外は実施例１と同じ条件で、定着ローラ中央部の表面温度とサーミスタの検知温度との経時変化を調べた。図５に、定着ローラ中央部の表面温度とサーミスタの検知温度との経時変化、及びメイン・サブヒータのオン・オフ、定着ローラの駆動のオン・オフのタイミングを示す図を示す。
【００３３】
図５から明らかなように、待機状態では、前記と同様に、サーミスタの検知温度（図５の破線）が１６５℃となるようにメイン・サブヒータがオン・オフ制御（第１のオン・オフ制御）される。これにより定着ローラ中央部の表面温度（同図の実線）は１８０℃の前後を維持する。そして、コピーボタンがオン（Ａ４用紙がタテ方向に給紙）されると、メインヒータがオンとなり定着ローラ中央部の表面温度は急激に上昇する。一方、前記中央部から離れた位置にあるサーミスタでの検知温度は、定着ローラと加圧ローラとが回転開始することにより加圧ローラへ熱が奪われる結果、待機状態のときよりも下がってしまう。このため、定着ローラ中央部の表面温度とサーミスタの検知温度との温度変化に大きなズレが生じ、定着ローラ中央部が定着用温度に達しているにも拘わらずメインヒータは点灯し続けてしまい、定着ローラ中央部の表面温度は２２０℃を大きく超えて高温オフセットが生じた。
【００３４】
（実施例２）
実施例１と同じ装置と同じ定着条件にて、複写機のメイン電源がオンされてからサーミスタの検知温度が待機温度（第１設定温度）になるまでの間にコピーボタンがオンされた場合の、定着ローラ中央部の表面温度とサーミスタの検知温度との経時変化を調べた。図６に、定着ローラ中央部の表面温度とサーミスタの検知温度との経時変化、及びメイン・サブヒータのオン・オフ、定着ローラの駆動のオン・オフのタイミングを示す図を示す。
【００３５】
図６によれば、複写機のメイン電源がオンされると、メインヒータ及びサブヒータがオンとなり定着ローラ中央部の表面温度およびサーミスタの検知温度は上昇する。そしてサーミスタの検知温度が第１設定温度（１６５℃）に達していない段階で、コピーボタンがオンされると（Ａ４用紙がタテ方向に給紙）、サブヒータはオフとなり、メインヒータはサーミスタの検知温度に関係なく所定の時間間隔でオン・オフ（第２のオン・オフ制御）が繰り返される。第２のオン・オフ制御におけるメインヒータのオン・オフ時間間隔は実施例１と同じである。これによって定着ローラの急激な温度上昇が回避され、定着ローラ中央部の表面温度は２００℃まで徐々に上昇する。メインヒータはこのオン・オフの繰り返しは、サーミスタの検知温度が第２設定温度である１８０℃に達するまで行われ、この間に、定着ローラ中央部の表面温度とサーミスタの検知温度との温度変化のズレが解消され、これ以後メインヒータへの通電制御はサーミスタの検知温度に基づく第１のオン・オフ制御に戻り、サーミスタの検知温度は１８０℃前後を維持し、定着ローラ中央部の表面温度は２００℃前後を維持する。
【００３６】
（比較例２）
実施例２と同じ定着装置を用いて、コピーボタンがオンされてからもサーミスタの検知温度に基づきメインヒータＨ₁への通電制御を行う以外は実施例２と同じ条件で、定着ローラ中央部の表面温度とサーミスタの検知温度との経時変化を調べた。図７に、定着ローラ中央部の表面温度とサーミスタの検知温度との経時変化、及びメイン・サブヒータのオン・オフ、定着ローラの駆動のオン・オフのタイミングを示す図を示す。
【００３７】
図７から明らかなように、コピーボタンがオン（Ａ４用紙がタテ方向に給紙）されると、メインヒータがオンとなり定着ローラ中央部の表面温度は急激に上昇する。一方、定着ローラの回転に伴って加圧ローラが回転開始することによって定着ローラの熱が加圧ローラへ奪われる結果、前記中央部から離れた位置にあるサーミスタでの検知温度は、待機状態のときよりも下がってしまう。このため、定着ローラ中央部の表面温度とサーミスタの検知温度との温度変化に大きなズレが生じ、定着ローラ中央部が定着用温度に達しているにも拘わらずメインヒータは点灯し続けてしまい、定着ローラ中央部の表面温度は２２０℃を大きく超えて高温オフセットが生じた。
【００３８】
なお、本発明において、定着ローラ本体６１ａ（図２を参照）としてはアルミニウムの他、鉄や銅、ニッケル、ステンレスなどの金属材料を使用できる。また、定着ローラ本体の肉厚としては特に限定はないが０．５ｍｍ〜３ｍｍの範囲が好ましい。定着ローラ本体の表面に離型性層６１ｂを設ける場合には、ＰＴＦＥの他、ＰＦＡ層やＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）、ＥＣＴＦＥ（エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体）などのフッ素樹脂などを用いることができる。この離型性層の肉厚としては、１０〜１００μｍの範囲から好ましい。
【００３９】
また本発明で使用する加圧ローラとしては、芯金６２ａの表面に弾性層６２ｂを設けたものが好ましく、弾性層６２ｂの厚さとしては２〜１５ｍｍの範囲が好ましい。弾性層６２ｂはアスカＣ硬度が５〜９０度の弾性ゴムが好適である。弾性層６２ｂの表面に離型性層６２ｃを設ける場合には、ＰＴＦＥの他、ＰＶＦやＥＣＴＦＥなどのフッ素樹脂などを用いることができる。また、この離型性層６２ｃの肉厚としては２０〜１００μｍの範囲が好ましい。
【００４０】
本発明で使用する発熱体としては従来公知のものを使用できるが、中でも瞬暖性が得られることからハロゲンヒータが好ましい。また本発明で使用する温度検知手段としては従来公知のものを使用できる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明に係る画像形成装置では、制御状態が待機状態から定着ローラの中央部を用いて定着処理する状態に変更されたとき、サーミスタの検知温度が所定の設定温度となるまで、検知温度に基づくことなく予め定められた所定の電力の供給時間および電力の供給停止時間に基づいて第２のオン・オフ制御を行いメインヒータ（第 1 の発熱体）への電力の供給と供給停止とを交互に繰り返し、前記検知温度が第２設定温度に達して以後、前記第２設定温度を維持するように、第１のオン・オフ制御を介してメインヒータへの電力の供給と供給停止とを交互に繰り返すようにしたので、定着ローラ中央部の表面温度とサーミスタの検知温度との温度変化のズレが生じても、定着ローラ中央部が設定温度を超えて過上昇することがない。
【００４２】
また、装置の電源スイッチが入れられてからサーミスタの検知温度が待機温度に達していない段階で制御状態が定着処理状態とされたときにも前記同様に、サーミスタの検知温度が所定温度となるまで、検知温度に基づくことなく予め定められた所定の電力の供給時間および電力の供給停止時間に基づいて第２のオン・オフ制御を行いメインヒータ（第 1 の発熱体）への電力の供給と供給停止とを交互に繰り返し、前記検知温度が第２設定温度に達して以後、前記第２設定温度を維持するように、検知温度に基づく第１のオン・オフ制御を介してメインヒータ体への電力の供給と供給停止とを交互に繰り返すことにより、前記と同様の効果が得られる。
【００４３】
第２のオン・オフ制御を介して行うメインヒータへの電力の供給時間および供給停止時間を、通紙される用紙の定着ローラ軸方向の長さによって変える、あるいは制御状態が定着処理状態とされたときのサーミスタの検知温度によって変えることにより、定着ローラ中央部の表面温度を迅速且つ無駄なく設定温度に上昇させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】図１の画像形成装置で使用する定着装置の概略構成図である。
【図３】定着ローラのヒータの配熱分布と用紙の通紙領域とを示す図である。
【図４】本発明の画像形成装置における、定着ローラ中央部の表面温度とサーミスタの検知温度の経時変化、及びメイン・サブヒータのオン・オフ、定着ローラの駆動のオン・オフのタイミングを示す図である。
【図５】従来の画像形成装置における、定着ローラ中央部の表面温度とサーミスタの検知温度の経時変化、及びメイン・サブヒータのオン・オフ、定着ローラの駆動のオン・オフのタイミングを示す図である。
【図６】本発明の画像形成装置における、定着ローラ中央部の表面温度とサーミスタの検知温度の経時変化、及びメイン・サブヒータのオン・オフ、定着ローラの駆動のオン・オフのタイミングを示す図である。
【図７】従来の画像形成装置における、定着ローラ中央部の表面温度とサーミスタの検知温度の経時変化、及びメイン・サブヒータのオン・オフ、定着ローラの駆動のオン・オフのタイミングを示す図である。
【符号の説明】
Ｈ₁ メインヒータ（第１の発熱体）
Ｈ₂ サブヒータ（第２の発熱体）
６１定着ローラ
６２加圧ローラ
６３サーミスタ（温度検知手段）
６４制御部

Claims

ローラ軸方向の中央部を主として加熱する第１の発熱体と、ローラ軸方向の両端部を主として加熱する第２の発熱体とを内蔵した定着ローラと、この定着ローラに圧接した加圧ローラと、前記定着ローラ表面の非通紙領域に設けられた、前記定着ローラの表面温度を検知する温度検知手段と、この温度検知手段による検知温度に基づき第１の発熱体および第２の発熱体への通電を制御する制御部とを備え、
前記制御部が、前記温度検知手段が設けられた部位における前記非通紙領域の第１、第２、第３設定温度を有し、前記第１、第２の発熱体を前記検知温度に基づきオン・オフする第１のオン・オフ制御と、前記第１の発熱体を前記検知温度に基づくことなく所定の間隔でオン・オフする第２のオン・オフ制御を有し、
前記第１設定温度が、前記第１、第２の発熱体に共に通電し前記第１のオン・オフ制御を介して得られる待機中の第１状態での温度であり、前記第２設定温度が、用紙の通紙領域が定着ローラの中央部と同じ又はそれよりも狭い場合に、前記第２の発熱体への通電を停止させた状態で前記第１の発熱体へ前記第２のオン・オフ制御を介して得られる前記第１設定温度よりも高い第２状態の温度であり、前記第３設定温度が、用紙の通紙領域が定着ローラの中央部よりも広い場合に、前記第１、第２の発熱体を共に通電して得られる前記第２設定温度よりも高い第３状態での温度であり、
制御状態が第1状態から第２状態に変更されたとき、前記検知温度が第２設定温度となるまで、予め定められた所定の電力の供給時間および電力の供給停止時間に基づいて前記第２のオン・オフ制御を行い前記第1の発熱体への電力の供給と供給停止とを交互に繰り返し、前記検知温度が第２設定温度に達して以後、前記第２設定温度を維持するように、前記第１のオン・オフ制御を介して前記第1の発熱体への電力の供給と供給停止とを交互に繰り返すことを特徴とする画像形成装置。
ローラ軸方向の中央部を主として加熱する第１の発熱体と、ローラ軸方向の両端部を主として加熱する第２の発熱体とを内蔵した定着ローラと、この定着ローラに圧接した加圧ローラと、前記定着ローラ表面の非通紙領域に設けられた、前記定着ローラの表面温度を検知する温度検知手段と、この温度検知手段による検知温度に基づき第１の発熱体および第２の発熱体への通電を制御する制御部とを備え、
前記制御部が、前記温度検知手段が設けられた部位における前記非通紙領域の第１、第２、第３設定温度を有し、前記第１、第２の発熱体を前記検知温度に基づきオン・オフする第１のオン・オフ制御と、前記第１の発熱体を前記検知温度に基づくことなく所定の間隔でオン・オフする第２のオン・オフ制御を有し、
前記第１設定温度が、前記第１、第２の発熱体に共に通電し前記第１のオン・オフ制御を介して得られる待機中の第１状態での温度であり、前記第２設定温度が、用紙の通紙領域が定着ローラの中央部と同じ又はそれよりも狭い場合に、前記第２の発熱体への通電を停止させた状態で前記第１の発熱体へ前記第２のオン・オフ制御を介して得られる前記第１設定温度よりも高い第２状態の温度であり、前記第３設定温度が、用紙の通紙領域が定着ローラの中央部よりも広い場合に、前記第１、第２の発熱体を共に通電して得られる前記第２設定温度よりも高い第３状態での温度であり、
装置の電源スイッチが入れられてから前記検知温度が第１設定温度に達していない段階で制御状態が第２状態とされたとき、前記検知温度が第２設定温度となるまで、予め定められた所定の電力の供給時間および電力の供給停止時間に基づいて前記第２のオン・オフ制御を行い前記第1の発熱体への電力の供給と供給停止とを交互に繰り返し、前記検知温度が第２設定温度に達して以後、前記第２設定温度を維持するように、前記第１のオン・オフ制御を介して前記第１の発熱体への電力の供給と供給停止とを交互に繰り返すことを特徴とする画像形成装置。
前記第２のオン・オフ制御における前記第１の発熱体への電力の供給時間および供給停止時間を、通紙される用紙の定着ローラ軸方向の長さによって変える請求項１又は２記載の画像形成装置。
前記第２のオン・オフ制御における前記第１の発熱体への電力の供給時間および供給停止時間を、制御状態が第２状態とされたときの前記検知手段の検知温度によって変える請求項１又は２記載の画像形成装置。
前記電力の供給時間が５〜２０秒の範囲であり、前記供給停止時間が１〜１０秒の範囲である請求項３又は４記載の画像形成装置。