JP4219760B2

JP4219760B2 - 定着装置及びこれを備えた画像形成装置

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Publication number: JP4219760B2
Application number: JP2003206346A
Authority: JP
Inventors: 一也岩林
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-08-06
Filing date: 2003-08-06
Publication date: 2009-02-04
Anticipated expiration: 2023-08-06
Also published as: JP2005055527A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ装置、ファクシミリ装置等の画像形成装置に搭載される定着装置を効率よく加熱制御するための加熱制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複写機、プリンタ装置、ファクシミリ装置等の画像形成装置にあっては、ローラ部材の間にトナー像が転写された用紙を挟持して搬送することによってトナー像を用紙上に定着させる定着装置を備えている。この定着装置は、互いに対向配置されてなる一対のローラ部材のうち、少なくとも一方に、用紙の所定範囲を定着温度に加熱する加熱手段が設けられ、この加熱手段に対する電力の供給をＯＮまたはＯＦＦ切り換えすることによって、定着装置（一方のローラ部材）を所望する定着温度の範囲内に制御することが行われている。
【０００３】
このような定着装置の加熱制御に関しては、低電力／速熱化の観点から様々な方式が提案されている。
【０００４】
例えば、加熱ローラ内に消費電力の大きいメインヒータと、消費電力の小さいサブヒータとを備え、印字可能温度範囲内に、定着設定温度と判断基準となる温度とを設定し、印字を行う時点で、加熱ローラの温度が判断基準となる温度に対して低い場合は、消費電力の大きなメインヒータを駆動して定着立ち上げ時間を短縮し、判断基準となる温度よりも加熱ローラの温度が高い場合は、消費電力の小さなサブヒータを駆動させて低消費電力を計るようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、メインヒータとサブヒータのそれぞれに駆動開始温度と駆動停止温度とを設定し、同一ポイントで検出された温度が前述の設定された温度に対してどのような位置にあるか、及びどのような温度推移をしているかを判断してメインヒータとサブヒータを交互に駆動することで、ヒータランプの長寿命化及びラッシュ電流の低減化を計るようにした技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−６５３５９公報
【特許文献２】
特開平９−１６０１５公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術に示した２つの加熱制御方式では、２本のヒータランプを駆動する上で、加熱ローラ上の温度分布を均一に保つことが困難であり、通紙する用紙サイズによっては、加熱ローラのセンター付近とサイド付近で温度のアンバランスを引き起こす可能性が大きいといった問題があった。
【０００８】
本発明は係る問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、このような温度のアンバランス（温度分布不均一）を解決し、かつ、通紙中のラッシュ電流を低減させることを可能とした定着装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の定着装置は、加熱ローラと、この加熱ローラを加熱する第１加熱手段及び第２加熱手段と、前記第１加熱手段で加熱された部分の温度を検出する第１温度検出手段と、前記第２加熱手段で加熱された部分の温度を検出する第２温度検出手段と、これら第１及び第２温度検出手段の検出温度に基づいて前記第１加熱手段及び第２加熱手段を個別に駆動して前記加熱ローラを加熱制御する制御手段とを備えた定着装置において、電源投入から印字可能な状態になるまでまたは待機中から印字可能な状態になるまで前記加熱ローラを加熱制御するウォームアップ動作時、前記制御手段は、前記加熱ローラを印字開始温度に引き上げるまでは前記両加熱手段を駆動し、前記第１温度検出手段または前記第２温度検出手段によるいずれかの検出温度が印字開始温度に達すると、達した方の加熱手段の駆動を停止し、以後は他方の加熱手段により印字動作時の制御温度となるように温度調節動作を行うことを特徴としている。
【００１０】
ここで、前記第１加熱手段は、前記加熱ローラの幅方向の中央部付近を重点的に加熱するメインヒータからなり、前記第２加熱手段は、前記加熱ローラの幅方向の両端付近を重点的に加熱するサブヒータからなっている。
【００１１】
すなわち、本発明では、加熱ローラの温度分布の不均一が発生しないように、第１加熱手段であるメインヒータ及び第２加熱手段であるサブヒータが重点的に加熱を行う加熱ローラ上の主加熱部分に、それぞれ独立したサーミスタ（第１温度検出手段及び第２温度検出手段）を設けている。そして、これら複数のサーミスタが検出した温度の関係に基づいて、加熱手段の駆動切り替えタイミングを決定することで、加熱ローラの温度分布が均一になり、かつ、ラッシュ電流を低減した定着装置を実現している。
【００１２】
また、本発明によれば、前記ウォームアップ動作の終了後において、前記制御手段は、ウォームアップ動作終了時点で駆動を停止した加熱手段の温度が印字可能な温度領域の下限値を下回ると当該加熱手段の駆動を開始する一方、それまで駆動していた加熱手段の駆動をその時点で停止し、以降は駆動を開始した前記加熱手段により前記温度調節動作を行うことを特徴としている。このように、ヒーターランプの温度分布の均一性を保ちつつ、ウォームアップ動作終了後は、メインヒータまたはサブヒータのいずれか一方しか駆動しないため、印字動作時の消費電力を低減することができる。
【００１３】
また、本発明によれば、前記制御手段は、駆動を停止した加熱手段の温度が印字可能な温度領域の下限値を下回るたびに、当該加熱手段の駆動開始と他方の加熱手段の駆動停止とを繰り返して前記温度調節動作を継続することを特徴としている。ウォームアップ動作終了後は、このような２つの加熱手段の駆動と停止を交互に繰り返すことにより、ヒーターランプの温度分布の均一性を保ちつつ、低消費電力状態で印字動作を継続することができる。
【００１４】
また、本発明によれば、印刷を開始する際、前記制御手段は、前記第１温度検出手段または前記第２温度検出手段のいずれか一方または両方が印字可能な温度範囲を下回っている温度を検出した場合には、前記第１加熱手段及び前記第２加熱手段の両方を駆動するとともに先に印字開始温度に達した加熱手段の駆動を停止し、他方の加熱手段が印字動作時の制御温度に達してから印字動作を開始する一方、前記第１温度検出手段及び前記第２温度検出手段の両方が印刷可能な温度領域の範囲内の温度を検出している場合には、前記第１及び第２温度検出手段のうち低い温度を示している加熱手段により印字動作時の制御温度となるように温度調節動作を行いつつ即座に印字動作を開始することを特徴としている。
【００１５】
このような特徴を有する本発明によれば、印字を開始する際に、加熱ローラが印字可能な温度範囲を下回っている場合には、第１加熱手段及び第２加熱手段の両方を駆動することで、印字開始までの時間を短縮することができる。また、印字を開始する際に、加熱ローラが印字可能な温度範囲内にある場合には、余分な電力をカットして直ちに印字動作を開始することができる。
【００１６】
また、本発明によれば、印字可能な温度領域の範囲内において、前記印字開始温度を前記印字動作時の制御温度よりも低い温度に設定している。これにより、印字動作時の制御温度に対して温度が上昇し過ぎるといったオーバーシュートを防止することができ、印字動作を安全に制御することができる。
【００１７】
また、本発明の画像形成装置は、上記各構成の定着装置を備えるとともに、用紙を画像形成領域まで搬送する用紙搬送手段をさらに備えており、前記制御手段は、前記第１加熱手段及び前記第2加熱手段の両方を駆動している間は前記用紙搬送手段の駆動を停止し、前記第１加熱手段または前記第２加熱手段のいずれか一方が駆動しているときに前記用紙搬送手段を駆動することを特徴としている。これにより、第１及び第２加熱手段の両方が駆動しているようなウォームアップ期間は用紙搬送などの動力を停止することで、第１加熱手段の駆動、第２加熱手段の駆動、及び用紙搬送手段の駆動にそれぞれ必要な電力が重複せず、画像形成装置である例えば複写機の最大動作電力を低減することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本発明の定着装置を備えた画像形成装置の内部を示す概略構成図である。
【００２０】
この画像形成装置１は、多機能型のものであって、複写機、印刷機及びファクシミリ装置としての機能を兼ね備えている。この画像形成装置１は、プリンタ２、スキャナ３、自動原稿搬送装置４、排紙処理装置５及び多段給紙装置６を装備している。以下、各部の構成について説明する。
【００２１】
自動原稿搬送装置４は、電力消費装置としての原稿搬送機構４１を備えており、原稿セットトレイ４０に載置された原稿をプラテンガラス３０上に搬送して位置決めし、スキャナ３によって画像が読み取られた原稿を原稿排出トレイ４２へ搬送して排出するようになっている。また、搬送不可能な原稿をプラテンガラス３０上に配置し得るように、自動原稿搬送装置４の一辺（図１における奥側の一辺）は枢支され、装置４全体の開閉が可能に構成されている。
【００２２】
スキャナ３は、自動読み取りモード及びマニュアル操作読み取りモードのいずれかを選択して設定することが可能となっている。前者の自動読み取りモードを選択した場合は、自動原稿搬送装置４によるプラテンガラス３０上への原稿の搬送と連動して、スキャナ３が原稿の画像を読み取る。後者のマニュアル操作読み取りモードを選択した場合は、マニュアル操作に応答して、プラテンガラス３０上に配置された原稿の画像をスキャナ３が読み取る。いずれのモードであっても、電力消費装置としての第１及び第２走査ユニット３１，３２を相互に所定の速度関係を維持しつつ移動させ、プラテンガラス３０上に配置された原稿の画像を第１走査ユニット３１によって露光し、第１及び第２走査ユニット３１，３２によって原稿からの反射光をレンズ３３へと導き、レンズ３３によって原稿の画像を光電変換素子（ＣＣＤ）３４上に結像する。このＣＣＤ３４は、原稿の画像を主走査方向に繰り返し走査して読み取り、原稿画像に基づく画像データを出力するようになっている。そして、スキャナ３は、原稿画像に基づく画像データによって、記録用紙の種別がつけられるようになっている。
【００２３】
プリンタ２は、スキャナ３からの画像データや外部装置（例えばパーソナルコンピュータ）からの画像データを入力し、この画像データによって示される画像を記録用紙に記録するものである。
【００２４】
このプリンタ２に備えられたプリンタ制御部２４は、電子写真プロセス部２０を制御したり、外部装置からの画像データを受け入れるためのインターフェイスの役目を果たす。画像制御部２５は、外部装置からの画像データに所定の画像処理を施したり、画像データに応じて電力消費装置としての光走査ユニット２２を駆動制御する。
【００２５】
電子写真プロセス部２０は、感光体ドラム２００、帯電ローラ２０１、光走査ユニット２２、現像ユニット２０２、転写ユニット２０３、クリーニングユニット２０４、及び除電ユニット（図示せず）等を備えている。感光体ドラム２００は、図示しないドラムモータ（電力消費装置）によって一方向に回転している。帯電ローラ２０１は、感光体ドラム２００表面を均一に帯電させる。光走査ユニット２２は、画像データに応じて変調された光ビーム（光像）を形成し、光ビームによって感光体ドラム２００表面を主走査方向に繰り返し走査して、感光体ドラム２００表面に静電潜像を形成する。現像ユニット２０２は、トナーを感光体２００表面に供給する。このトナーが感光体ドラム２００表面の静電潜像に付着して、トナー像が形成される。転写ユニット２０３は、下方から搬送されてきた記録用紙と感光体ドラム２００とを重ね合わせ、トナー像を感光体ドラム２００から記録用紙へと転写する。クリーニングユニット２０４は、感光体ドラム２００表面に残留しているトナーを除去する。除電ユニットは、感光体ドラム２００表面の電荷を除去する。
【００２６】
電子写真プロセス部２０の上方には、定着装置２３が配置されている。定着装置２３は、記録用紙を加熱及び加圧して、トナー像を記録用紙に定着させる。このトナー像が定着された後の記録用紙は、電力消費装置としての各排出ローラ２８によって搬送され、排紙処理装置５の電力消費装置としての中継パスユニット８へと受け渡される。
【００２７】
また、記録用紙の裏面にも画像を記録する場合には、記録用紙の搬送が一旦停止され、記録用紙が中継パスユニット８からプリンタ２へと逆向きに搬送される。プリンタ２では、分岐爪２５１を回転させ、分岐爪２５１により記録用紙を反転用搬送路２５０へと導き、記録用紙を反転用搬送路２５０通じて再び電子写真プロセス２０へと搬送し、これにより記録用紙の表裏を反転させ、記録用紙の裏面に画像を記録する。こうして表裏に画像を記録された記録用紙は、各排出ローラ２８によって搬送され、排紙処理装置５の中継パスユニット８へと受け渡される。
【００２８】
また、プリンタ２の下部には用紙給紙部２１が備えられている。この用紙給紙部２１は、記録用紙を積層して収容する用紙収容カセット２１０と、用紙収容カセット２１０から記録用紙を１枚ずつ分離して取り出し、記録用紙を電子写真プロセス部２０へと供給する電力勝負装置としての取り出しユニット２１１とを備えている。この取り出しユニット２１１により取り出された記録用紙は、転写ユニット２０３へと搬送され、更に定着装置２３を介して各排出ローラ２８により搬送される。この記録用紙は、定着装置２３の中央（後述する加熱ローラ２３１の軸線方向中央）に対し搬送方向と直行する中央を基準にして位置合わせしたセンタ基準で搬送される。なお、用紙収容カセット２１０は、画像形成装置本体から引き出すことができ、引き出した状態で、記録用紙を用紙収容カセット２１０に補給できるようになっている。
【００２９】
排紙処理装置５は、オプションであって、画像形成装置１に対して着脱自在であり、中継パスユニット８及び後処理ユニット９を備えている。
【００３０】
中継パスユニット８は、プリンタ２から記録用紙を受け取って、記録用紙を後処理ユニット９へと搬送する中継パス８４と、プリンタ２から記録用紙を一旦受け取り、記録用紙をプリンタ２へと戻すスイッチバックパス８３と、プリンタ２からの記録用紙を中継パス８４及びスイッチバックパス８３のいずれかに導くゲート板８１とを有する。ゲート板８１は、揺動可能であり、その先端を上方に向けると、記録用紙が中継パス８４へと導かれ、またその先端を下方に向けると、記録用紙がスイッチバックパス８３へと導かれる。
【００３１】
中継パス８４には、一方向に回転する搬送ローラ８５が設けられており、搬送ローラ８５によって記録用紙を後処理ユニット９へと導く。また、スイッチバックパス８３には、記録用紙を載置する載置板８６、及び正逆回転可能な搬送ローラ８７が設けられている。この搬送ローラ８７だけでなく、プリンタ２の各搬送ローラ２８も正逆回転可能である。記録用紙をスイッチバックパス８３へと導いたときには、記録用紙の後端をプリンタ２の搬送ローラ２８間に挟み込み、記録用紙を載置板８６上に載せた状態で、各搬送ローラ８７，２８を停止して、記録用紙の搬送を一旦停止する。この後、各搬送ローラ８７，２８を逆回転し、記録用紙をプリンタ２へと逆向きに搬送する。プリンタ２では、先に述べた様に分岐爪２５１により記録用紙を反転用搬送路２５０へと導き、記録用紙を反転用搬送路２５０を経て再び電子写真プロセス２０へと搬送し、記録用紙の裏面に画像を記録する。
【００３２】
後処理ユニット９では、記録用紙をプリンタ２から中継パス８４を通じて受け取り、記録用紙に対して後処理を施す。この後処理としては、ステープル処理やソート処理等がある。そして、この処理を行った記録用紙を、複数の排紙トレイ５６，５９のうちの一つに対して排紙するようになっている。
【００３３】
上記プリンタ２及び排紙処理装置５は多段給紙装置６上に載置されている。また、スキャナ３及び自動原稿搬送装置４は、システムラック７上に載置されている。多段給紙装置６の底には、各移動コロ６９及び各固定部６８が設けられている。各固定部６８を多段給紙装置６の底にねじ込んで、各固定部６８を床面から離間させ、各移動コロ６９によって多段給紙装置６を支持すれば、多段給紙装置６を移動させることができる。この状態で、多段給紙装置６、プリンタ２及び排紙処理装置５をシステムラック７の内側に移動させて配置する。この後、各固定部６８を回転し突出させて、各固定部６８を床面に接触させることにより多段給紙装置６を固定する。このとき、排紙処理装置５の中継パスユニット８とスキャナ３との間には、空間が形成される。
【００３４】
上記多段給紙装置６は、オプションであって、画像形成装置１に対して着脱自在である。多段給紙装置６においては、複数種類の記録用紙をそれぞれの用紙収容カセット６１，６２，６３に収納している。本形態の多段給紙装置６にあっては、上方に位置して比較的大サイズ（例えばＡ３サイズ）の記録用紙を収容可能な上側カセット６１と、この上側カセット６１の下方において並設され、使用頻度の高いサイズ（例えばＡ４サイズ）の記録用紙をそれぞれ収容可能な一対の下側カセット６２，６３とを備えている。
【００３５】
多段給紙装置６の内部には鉛直方向に延びる用紙ガイド通路６５が設けられており、各カセット６１，６２，６３から取り出された記録用紙は、この用紙ガイド通路６５を経てプリンタ２へ供給されるようになっている。このプリンタ２の下面には用紙ガイド通路６５に対応した位置に用紙受口２７が形成されており、用紙ガイド通路６５を経た記録用紙は用紙受口２７を通過してプリンタ２に導かれるようになっている。
【００３６】
上記上側カセット６１の排紙側（図中左側）には取り出しユニット６１１が設けられている。この取り出しユニット６１１は、上側カセット６１に収容されている記録用紙を１枚ずつ分離して取り出し、その記録用紙を用紙ガイド通路６５及び用紙受口２７を経て電子写真プロセス部２０へと送り出すようになっている。なお、この上側カセット６１は、多段給紙装置本体としての給紙装置フレーム６６から図中手前側に引き出すことができ、引き出した状態で、記録用紙の補給が可能となっている。
【００３７】
次に、本発明の特徴部分である定着装置２３の構成について、図２及び図３を参照して説明する。
【００３８】
定着装置２３は、図２に示すように、加熱部材である定着加熱体としての加熱ローラ２３１と、この加熱ローラ２３１を加熱する加熱手段としてのハロゲンヒータ２３２と、加熱ローラ２３１を回転駆動させる駆動手段（図示せず）と、加熱ローラ２３１の温度を検出する温度センサ（サーミスタ）２３３と、加熱ローラ２３１と対をなすように対向配置された加圧ローラ２３４とを備えている。
【００３９】
ハロゲンヒータ２３２は、加熱ローラ２３１内部に配置されており、図３に示すように、その軸線方向中央部において記録用紙のセンタ基準に合わせてランプを配置してなるメインヒータ２３２ａと、このメインヒータ２３２ａの軸線方向両側にそれぞれランプを配置してなるサブヒータ２３２ｂとを備えている。
【００４０】
また、温度センサ（サーミスタ）２３３は、メインヒータ２３２ａが重点的に加熱する最も検出効率の良いポイントにメインサーミスタ２３３ａが配置され、サブヒータ２３３ｂが重点的に加熱する最も検出効率の良いポイントにサブサーミスタ２３３ｂが配置されており、こられサーミスタ２３３ａ，２３３ｂの出力が温度検出部２３６に導かれている。温度検出部２３６は、メインサーミスタ２３３ａ及びサブサーミスタ２３３ｂのそれぞれから検出された抵抗値を温度に換算処理するようになっており、この温度検出部２３６の出力が定着駆動部２３７に導かれている。定着駆動部２３７は、温度検出部２３６により検出された温度に基づいて、メインサーミスタ２３３ａ及びサブサーミスタ２３３ｂをそれぞれ駆動するようになっている。
【００４１】
また、図４は、このような構成の定着装置２３を備えた画像形成装置の電気的構成を示している。ただし、ここでは本発明に係わる部分のみを図示している。すなわち、温度検出部２３６の出力が、検出温度に基づいてエンジンを制御するエンジン制御部２３７１に接続されており、エンジン制御部２３７１の出力が、メインサーミスタ２３３ａ及びサブサーミスタ２３３ｂをそれぞれ駆動するヒータ駆動部２３７２と、画像を形成するための記録用紙を画像形成領域まで搬送する用紙搬送駆動部２３８とに接続されている。なお、図３に示した定着駆動部２３７は、図４ではエンジン制御部２３７１とヒータ駆動部２３７２とに対応している。
【００４２】
メインヒータ２３２ａ及びサブヒータ２３２ｂは、エンジン制御部２３７１からの指令に基づき、ヒータ駆動部２３７２を介して通電されることによって、所定の発熱分布（中央部及び左右両側部）で発光し、赤外線が放射されて、加熱ローラ２３１の内周面を加熱するようになっている。メインヒータ２３２ａとサブヒータ２３２ｂは、エンジン制御部２３７１によってそれぞれ独立に温度制御される。
【００４３】
加熱ローラ２３１は、メインヒータ２３２ａ及びサブヒータ２３２ｂにより印字動作時の制御温度（例えば２００℃）に加熱されて、定着装置２３のニップ部Ｋ（加熱ローラ２３１と加圧ローラ２３４との間のニップ部Ｋ）を通過する被加熱媒体である記録用紙を加熱する。
【００４４】
次に、上記構成の定着装置による印字動作開始時の各ヒータの駆動制御の実施例について説明する。
【００４５】
＜実施例１＞
本実施例は、電源投入から印字可能な状態になるまでまたは待機中から印字可能な状態になるまで前記加熱ローラを加熱制御するウォームアップ動作時の各ヒータの駆動制御の実施例である。以下、図５に示す各ヒータの温度変化のグラフ、及び図６に示すフローチャートを参照して説明する。
【００４６】
本実施例１では、メインヒータ２３２ａとサブヒータ２３２ｂは、電源ＯＮ時のウォームアップ動作の開始と同時（時刻ｔ１）に両方駆動される（ステップＳ１〜ステップＳ３）。エンジン制御部２３７１は、電源ＯＮ時点から、メインヒータ２３２ａの駆動またはサブヒータ２３２ｂの駆動による加熱ローラ２３１の温度が印字開始温度Ｔｓに到達したかどうかを監視する（ステップＳ４）。ここで、図５に示す例では、加熱ローラ２３１の温度は、メインヒータ２３２ａの駆動による温度の方が、サブヒータ２３２ｂの駆動による温度より先に印字開始温度Ｔｓに到達している。
【００４７】
そのため、メインヒータ２３２ａの駆動による加熱ローラ２３１の温度が印字開始温度Ｔｓに達すると（時刻ｔ２）、エンジン制御部２３７１は、その時点でメインヒータ２３２ａの駆動を停止する（ステップＳ５）。従って、以降はサブヒータ２３２ｂにより印字動作時の制御温度（以下「印字制御温度」という。）Ｔｃとなるように温度調整動作（以下「温調制御」という。）を行う（ステップＳ６）。この制御状態は、メインヒータ２３２ａの駆動による加熱ローラ２３１の温度が、印字可能な温度領域（以下「印字可能温度範囲」いう。）Ｔｗの下限値Ｔｗｌを下回るまで（ステップＳ７でＹｅｓと判断されるまで）継続される。
【００４８】
そして、メインヒータ２３２ａの駆動による加熱ローラ２３１の温度が下限値Ｔｗｌを下回った時点（時刻ｔ３）で、サブヒータ２３２ｂをＯＦＦすると同時にメインヒータ２３２ａをＯＮし（ステップＳ８，ステップＳ９）、以降はメインヒータ２３２ａにより印字制御温度Ｔｃとなるように温調制御を行う（ステップＳ１０）。この制御状態は、サブヒータ２３２ｂの駆動による加熱ローラ２３１の温度が印字可能温度範囲Ｔｗの下限値Ｔｗｌを下回る時刻ｔ４まで（ステップＳ１１でＹｅｓと判断されるまで）継続される。
【００４９】
そして、サブヒータ２３２ｂの駆動による加熱ローラ２３１の温度が下限値Ｔｗｌを下回った時点（時刻ｔ４）で、サブヒータ２３２ｂをＯＮすると同時に（ステップＳ１２）、メインヒータ２３２ａをＯＦＦする（ステップＳ８）。以後、ステップＳ５〜ステップＳ１２の処理動作を繰り返すことによって、温調制御を継続する。
【００５０】
このような動作を行うことで、メインヒータ２３２ａ及びサブヒータ２３２ｂの駆動による加熱ローラ２３１の温度が印字可能温度範囲Ｔｗを外れることがなく、また、両方のヒータ２３２ａ，２３２ｂが印刷中に同時に駆動されることがないので、低電力での安定した印刷動作が可能になる。
【００５１】
なお、上記実施例１では、図５に示すように、ウォームアップ動作から一方のヒータ（ここでは、メインヒータ２３２ａ）を停止するタイミングとなる印字開始温度Ｔｓを、印字制御温度Ｔｃよりも低い温度に設定している。
【００５２】
すなわち、実施例１では、ウォームアップ動作期間の終了時点はメインヒータ２３２ａが印字開始温度Ｔｓに到達した時点（時刻ｔ２）となり、そのタイミングでメインヒータ２３２ａは停止させるが、サブヒータ２３２ｂは駆動を継続しているため、メインヒータ２３２ａが主に加熱する加熱ローラ２３１の中央付近についても、サブヒータ２３２ｂが引き続き加熱する加熱ローラ２３１のサイド付近からの伝熱により、メインヒータ２３２ａの停止直後はオーバーシュートが生じる可能性がある。従って、オーバーシュートが発生しても影響のないようにするためには、ウォームアップ動作の開始から一方のヒータ（ここでは、メインヒータ２３２ａ）を停止するタイミングとなる印字開始温度Ｔｓを、印字制御温度Ｔｃよりも低い温度に設定することが有効である。
【００５３】
＜実施例２＞
上記実施例１では、電源ＯＮ時のウォームアップ動作の開始時点からの各ヒータの駆動制御について説明しているが、本実施例２では、印字開始要求があったときの各ヒータによる加熱ローラの加熱状態に応じた駆動制御の実施例について、図７に示すフローチャートを参照して説明する。
【００５４】
印刷開始要求が本画像形成装置に対して行われると（ステップＳ３１）、エンジン制御部２３７１では、メインサーミスタ２３３ａ及び２３３ｂの検出抵抗値による検出温度に基づいて、メインヒータ２３２ａ及びサブヒータ２３２ｂの駆動による加熱ローラ２３１のそれぞれの部位の温度状態を確認し（ステップＳ３２，ステップＳ３３）、加熱ローラ２３１の各部位の温度が印字可能温度範囲Ｔｗ内であるか否かを判断する。
【００５５】
その結果、メインサーミスタ２３３ａまたはサブサーミスタ２３３ｂのいずれか一方または両方が印字可能温度範囲Ｔｗを下回っている温度を検出した場合（ステップＳ３２でＮｏまたはステップＳ３３でＮｏと判断された場合）には、エンジン制御部２３７１は、メインヒータ２３２ａ及びサブヒータ２３２ｂの両方を駆動する（ステップＳ３４，ステップＳ３５）。そして後、メインヒータ２３２ａの駆動による加熱ローラ２３１の温度、またはサブヒータ２３２ｂの駆動による加熱ローラ２３１の温度が印字開始温度Ｔｓに達したかどうかを監視する（ステップＳ３６）。
【００５６】
その結果、サブヒータ２３２ｂの駆動による加熱ローラ２３１の温度が先に印字開始温度Ｔｓに達した場合には、その時点でサブヒータ２３２ｂの駆動を停止し（ステップＳ３７）、メインヒータ２３２ａの駆動はそのまま継続する（ステップＳ３８）。そして、メインヒータ２３２ａの駆動による加熱ローラ２３１の温度が印字制御温度Ｔｓに達すると（ステップＳ３９でＹｅｓと判断されると）、メインヒータ２３２ａの駆動による温調制御を行って、印字を開始する（ステップＳ４０，ステップＳ４１）。
【００５７】
一方、ステップＳ３６において、メインヒータ２３２ａの駆動による加熱ローラ２３１の温度が先に印字開始温度Ｔｓに達した場合には、その時点でメインヒータ２３２ａの駆動を停止し（ステップＳ４２）、サブヒータ２３２ｂの駆動はそのまま継続する（ステップＳ４３）。そして、サブヒータ２３２ｂの駆動による加熱ローラ２３１の温度が印字制御温度Ｔｓに達すると（ステップＳ４４でＹｅｓと判断されると）、サブヒータ２３２ｂの駆動による温調制御を行って、印字を開始する（ステップＳ４５，ステップＳ４１）。
【００５８】
一方、印刷開始要求が本画像形成装置に対して行われた時点で、メインサーミスタ２３３ａ及びサブサーミスタ２３３ｂの両方が印字可能温度範囲Ｔｗ内の温度を検出した場合（ステップＳ３２でＹｅｓ、ステップＳ３３でＹｅｓと判断された場合）には、エンジン制御部２３７１は、その時点でメインヒータ２３２ａによる加熱ローラ２３１の温度、またはサブヒータ２３２ｂによる加熱ローラ２３１の温度のどちらの温度が低いかを確認する（ステップＳ４６）。なお、この時点では両ヒータ２３２ａ，２３２ｂともに停止状態となっている。
【００５９】
その結果、メインヒータ２３２ａによる加熱ローラ２３１の温度の方が低い場合には、メインヒータ２３２ａを駆動し（ステップＳ４７）、メインヒータ２３２ａの駆動による加熱ローラ２３１の温度が印字開始温度Ｔｓに達した時点で（ステップＳ４９でＹｅｓと判断された時点で）、印字を開始する（ステップＳ４１）。一方、ステップＳ４６において、サブヒータ２３２ｂによる加熱ローラ２３１の温度の方が低い場合には、サブヒータ２３２ｂを駆動し（ステップＳ４８）、サブヒータ２３２ｂの駆動による加熱ローラ２３１の温度が印字開始温度Ｔｓに達した時点で（ステップＳ４９でＹｅｓと判断された時点で）、印字を開始する（ステップＳ４１）。
【００６０】
このように、印字の開始要求がなされた時点で、各ヒータ２３２ａ，２３２ｂの駆動による加熱ローラ２３１の温度状況を確認し、その状態に合わせて最適なヒータの駆動を行うことにより、不要電力のカット、及び印刷時間の短縮を図ることができる。
【００６１】
＜実施例３＞
本実施例３は、本実施形態の画像形成装置による印字動作時の実施例である。
【００６２】
図８に示すように、本画像形成装置を稼動する主な電力の種類として、メインヒータ２３２ａの駆動電力（７００W）、サブヒータ２３２ｂの駆動電力（５００W）、用紙搬送駆動部２３８の動力（２００W）が挙げられる。
【００６３】
これらの電力をすべて加算すると、トータルで１４００Ｗの電力が必要となるが、本実施形態においては、メインヒータ２３２ａ及びサブヒータ２３２ｂの両方が駆動しているようなウォームアップ動作期間は、加熱ローラ２３１の定着温度が印字可能温度範囲Ｔｗ内に達していないため、用紙搬送駆動部２３８などの動力を停止する。これにより、ウォームアップ動作期間のトータル電力は１２００Ｗとなる。
【００６４】
すなわち、メインヒータ２３２ａ及びサブヒータ２３２ｂの両方が駆動しているようなウォームアップ期間は用紙搬送などの動力を停止することで、メインヒータ２３２ａの駆動、サブヒータ２３２ｂの駆動、及び用紙搬送駆動部２３８の駆動にそれぞれ必要な電力が重複せず、画像形成装置の最大動作電力を２００Ｗ低減することができる。
【００６５】
そして、上記実施例１及び実施例２のように、メインヒータ２３２ａまたはサブヒータ２３２ｂのいずれか一方が駆動しているときに、用紙搬送駆動部２３８を駆動して印字動作を行う。これにより、印字動作時のトータル電力は、サブヒータ２３２ｂが駆動しているときで７００Ｗ、メインヒータ２３２ａが駆動しているときで９００Ｗとなる。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の定着装置によれば、ウォームアップ動作時に、第１加熱手段及び第２加熱手段の両方を駆動することで、印字開始までの時間短縮が図れ、かつ、第１加熱手段及び第２加熱手段の両方の温度を検出することで温度分布を均一に保ちつつ印字動作を行うことができる。
【００６７】
また、本発明の定着装置によれば、温度分布を均一に保ちつつ、ウォームアップ動作終了後は第１加熱手段または第２加熱手段のいずれか一方しか駆動しないため、消費電力を低減した印字動作が可能となる。
【００６８】
また、本発明の定着装置によれば、印字を開始する際に、加熱ローラが印字可能な温度範囲を下回っている場合には、第１加熱手段及び第２加熱手段の両方を駆動することで、印字開始までの時間を短縮することができる。また、印字を開始する際に、加熱ローラが印字可能な温度範囲内にある場合には、余分な電力をカットして直ちに印字動作を開始することができる。
【００６９】
また、本発明によれば、印字可能な温度領域の範囲内において、印字開始温度を印字動作時の制御温度よりも低い温度に設定することにより、印字動作時の制御温度に対して温度が上昇し過ぎるといったオーバーシュートを防止することができ、印字動作を安全に制御することができる。
【００７０】
また、本発明の画像形成装置によれば、第１及び第２加熱手段の両方が駆動しているようなウォームアップ期間は用紙搬送などの動力を停止することで、第１加熱手段の駆動、第２加熱手段の駆動、及び用紙搬送手段の駆動にそれぞれ必要な電力が重複せず、画像形成装置の最大動作電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の定着装置を備えた画像形成装置の内部を示す概略構成図である。
【図２】定着装置の概略構成を示す側面図である。
【図３】加熱ローラ上の各サーミスタの配置位置及び電気的構成を示す説明図である。
【図４】本発明の画像形成装置の要部の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】ウォームアップ動作時の各ヒータの駆動制御により加熱される加熱ローラの該当部位の温度変化を示すグラフである。
【図６】ウォームアップ動作時の各ヒータの駆動制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】印字開始要求があったときの各ヒータによる加熱ローラの加熱状態に応じた駆動制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】メインヒータ、サブヒータ、用紙搬送駆動部の駆動タイミングを示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１画像形成装置
２３定着装置
２３１加熱ローラ
２３２ハロゲンヒータ
２３２ａメインヒータ
２３２ｂサブヒータ
２３３ａメインサーミスタ
２３３ｂサブサーミスタ
２３６温度検出部
２３７定着駆動部
２３７１エンジン制御部
２３７２ヒータ駆動部
２３８用紙搬送駆動部

Claims

加熱ローラと、この加熱ローラを加熱する第１加熱手段及び第２加熱手段と、前記第１加熱手段で加熱された部分の温度を検出する第１温度検出手段と、前記第２加熱手段で加熱された部分の温度を検出する第２温度検出手段と、これら第１及び第２温度検出手段の検出温度に基づいて前記第１加熱手段及び第２加熱手段を個別に駆動して前記加熱ローラを加熱制御する制御手段とを備えた定着装置において、
電源投入から印字可能な状態になるまでまたは待機中から印字可能な状態になるまで前記加熱ローラを加熱制御するウォームアップ動作の終了後において、前記制御手段は、ウォームアップ動作終了時点で駆動を停止した加熱手段で加熱された部分の温度が印字可能な温度領域の下限値を下回ると当該加熱手段の駆動を開始する一方、それまで駆動していた加熱手段の駆動をその時点で停止し、以降は駆動を開始した前記加熱手段により前記温度調節動作を行うとともに、駆動を停止した加熱手段で加熱された部分の温度が印字可能な温度領域の下限値を下回るたびに、当該加熱手段の駆動開始と他方の加熱手段の駆動停止とを繰り返して前記温度調節動作を継続することを特徴とする定着装置。
加熱ローラと、この加熱ローラを加熱する第１加熱手段及び第２加熱手段と、前記第１加熱手段で加熱された部分の温度を検出する第１温度検出手段と、前記第２加熱手段で加熱された部分の温度を検出する第２温度検出手段と、これら第１及び第２温度検出手段の検出温度に基づいて前記第１加熱手段及び第２加熱手段を個別に駆動して前記加熱ローラを加熱制御する制御手段とを備えた定着装置において、
印刷を開始する際、前記制御手段は、前記第１温度検出手段または前記第２温度検出手段のいずれか一方または両方が印字可能な温度範囲を下回っている温度を検出した場合には、前記第１加熱手段及び前記第２加熱手段の両方を駆動するとともに先に印字開始温度に達した加熱手段の駆動を停止し、他方の加熱手段が印字動作時の制御温度に達してから印字動作を開始する一方、前記第１温度検出手段及び前記第２温度検出手段の両方が印刷可能な温度領域の範囲内の温度を検出している場合には、前記第１及び第２温度検出手段のうち低い温度を示している加熱手段により印字動作時の制御温度となるように温度調節動作を行いつつ即座に印字動作を開始することを特徴とする定着装置。
加熱ローラと、この加熱ローラを加熱する第１加熱手段及び第２加熱手段と、前記第１加熱手段で加熱された部分の温度を検出する第１温度検出手段と、前記第２加熱手段で加熱された部分の温度を検出する第２温度検出手段と、これら第１及び第２温度検出手段の検出温度に基づいて前記第１加熱手段及び第２加熱手段を個別に駆動して前記加熱ローラを加熱制御する制御手段とを備えた定着装置において、
電源投入から印字可能な状態になるまでまたは待機中から印字可能な状態になるまで前記加熱ローラを加熱制御するウォームアップ動作時、前記制御手段は、前記加熱ローラを印字開始温度に引き上げるまでは前記両加熱手段を駆動し、前記第１温度検出手段または前記第２温度検出手段によるいずれかの検出温度が印字開始温度に達すると、達した方の加熱手段の駆動を停止し、以後は他方の加熱手段により印字動作時の制御温度となるように温度調節動作を行うとともに、印刷開始時、前記制御手段は、前記第１温度検出手段または前記第２温度検出手段のいずれか一方または両方が印字可能な温度範囲を下回っている温度を検出した場合には、前記第１加熱手段及び前記第２加熱手段の両方を駆動するとともに先に印字開始温度に達した加熱手段の駆動を停止し、他方の加熱手段が印字動作時の制御温度に達してから印字動作を開始する一方、前記第１温度検出手段及び前記第２温度検出手段の両方が印刷可能な温度領域の範囲内の温度を検出している場合には、前記第１及び第２温度検出手段のうち低い温度を示している加熱手段により印字動作時の制御温度となるように温度調節動作を行いつつ即座に印字動作を開始することを特徴とする定着装置。
印刷を開始する際、前記制御手段は、前記第１温度検出手段または前記第２温度検出手段のいずれか一方または両方が印字可能な温度範囲を下回っている温度を検出した場合には、前記第１加熱手段及び前記第２加熱手段の両方を駆動するとともに先に印字開始温度に達した加熱手段の駆動を停止し、他方の加熱手段が印字動作時の制御温度に達してから印字動作を開始する一方、前記第１温度検出手段及び前記第２温度検出手段の両方が印刷可能な温度領域の範囲内の温度を検出している場合には、前記第１及び第２温度検出手段のうち低い温度を示している加熱手段により印字動作時の制御温度となるように温度調節動作を行いつつ即座に印字動作を開始することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の定着装置。
前記第１加熱手段が、前記加熱ローラの幅方向の中央部付近を重点的に加熱するメインヒータからなり、前記第２加熱手段が、前記加熱ローラの幅方向の両端付近を重点的に加熱するサブヒータからなることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の定着装置。
印字可能な温度領域の範囲内において、前記印字開始温度が前記印字動作時の制御温度よりも低い温度に設定されていることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の定着装置を備えた画像形成装置において、
用紙を画像形成領域まで搬送する用紙搬送手段をさらに備えており、
前記制御手段は、前記第１加熱手段及び前記第２加熱手段の両方を駆動している間は前記用紙搬送手段の駆動を停止し、前記第１加熱手段または前記第２加熱手段のいずれか一方が駆動しているときに前記用紙搬送手段を駆動することを特徴とする画像形成装置。