JP4382050B2 - 定着装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ、複合機等の電子写真プロセスを利用した画像形成装置に搭載される定着装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。

複写機やプリンタ等の電子写真プロセスを利用した画像形成装置に搭載される定着装置としては、従来、熱ローラ定着方式が一般的に用いられている。熱ローラ定着方式では、加熱された定着ローラとこれに圧接された加圧ローラ間に、未定着のトナー像を有する用紙（記録材）を通過させて、トナー像を溶融して用紙に定着させる。

また、近年、画像形成装置の省エネルギー化や、定着装置における定着ローラのライフ特性の向上を目的として、定着ローラの内部に複数のヒータ（熱源、加熱部材）を配置し、定着ローラを部分的に加熱する手法が用いられている。

複数のヒータを配置した一構成例として、定着ローラの中央部を加熱するメインヒータと、定着ローラの両端部を加熱するサブヒータとの２本を配置するものがある。メインヒータは、画像形成装置で処理可能な用紙のうちの小サイズ紙が通過する定着ローラの中央部を加熱し、サブヒータは、用紙が大サイズ紙である場合に通過する定着ローラの端部側を加熱する。

定着ローラの表面温度制御では、定着ローラの表面が予め定める定着設定温度を保持するように制御される。一般的には、検出した定着ローラの表面温度が定着設定温度を超えるとヒータをＯＦＦ（ヒータへの通電をＯＦＦ）し、定着設定温度を下回るとヒータをＯＮ（ヒータへの通電をＯＮ）するといった制御を行う。複数のヒータを配置する構成では、定着ローラの表面温度を検出する温度センサを、各ヒータの加熱領域にそれぞれ設け、各温度センサの検出結果に基づいて、対応するヒータのＯＮ／ＯＦＦを制御する。

ところで、定着ローラの表面温度を検出するにあたり、精度的には温度センサを定着ローラの表面に接触させて配置することが望ましい。しかしながら、複数のヒータを定着ローラに接触させて配置させることは、ヒータと定着ローラとが擦れ、定着ローラの表面にキズを発生させ、定着品位の低下を招来する虞がある。特に、定着ローラに対して圧接して配置されている場合、定着ローラが定着設定温度に到達した時の熱膨張にて圧接力が増大するため、キズ発生の要因となりやすい。

このような不具合を回避するため、小サイズ紙から大サイズ紙まで通過する、定着ローラの中央部（メインヒータの加熱領域）の温度検出を行う温度センサ（以下、中央部温度センサと称する）は、定着ローラの表面に非接触に配置し、他方、小サイズ紙は通過しない定着ローラの端部側（サブヒータの加熱領域）の温度検出を行う温度センサ（以下、端部温度センサと称する）は、当該画像形成装置にて使用可能な最大サイズ紙の通過領域である最大通過領域外に、定着ローラの表面と接触させて配置するのが一般的である。

また、従来、連続プリント時の定着不良をなくするために、例えば、特許文献１には、記録材と記録材の間がヒータを通過する時間にヒータをオンして、ヒータ通電前のサーミスタの検出温度に基づいて、検出温度が低いほど定着設定温度を上げる、或いは、ヒータをオンして、温度上昇量を計測し、上昇量が小さい（上昇速度が遅い）ほど設定温度を上げる構成が開示されている。
特開平１０−１８６９０９号公報（平成１０年７月１４日公開）

しかしながら、このように中央部温度センサ及び端部温度センサを配置して、定着ローラの温度制御を行うと、用紙のサイズによっては、連続印字を行った場合に、定着不良が発生するといった問題がある。

これは、端部温度センサの検出結果に基づくサブヒータの通電制御に起因する。つまり、端部温度センサは、最大用紙通過領域外に配置されており、用紙が実際に通過した部分の温度を直接検出するものではない。そのため、サブヒータの通電制御には、端部温度センサの検出温度に基づいて、通過領域の表面温度を推測するようになっている。実際には、端部温度センサの検出温度と定着ローラ端部側における用紙通過部分の温度との関係を実験的に求め、用紙通過部分の温度が定着設定温度となるように、端部温度センサの検出温度で制御温度を管理している。

しかしながら、最大用紙通過領域外に配された温度センサにて用紙通過部分の温度を定着設定温度となるように制御することは難しい。

図９に、連続印字処理中の定着ローラの表面温度の推移を、用紙が通過する通過部分と通過しない非通過部分とにわけて示す。なお、図９は、定着ローラ内のヒータを１本とした場合のものである。

待機モード中、ヒータのＯＮ／ＯＦＦが制御されることで、定着ローラの表面温度は、定着設定温度にて保持される。この状態で、印字処理が開始されると、通過部分の表面温度は、用紙に熱が奪われることで低下しはじめ、定着下限温度近くまで低下する。表面温度が定着設定温度を下回った時点で、ヒータがＯＮされるため、定着ローラ内における熱伝播のタイムロスはあるが、表面温度は上昇し始め、定着設定温度に復帰後、定着設定温度に保持される。その後、印字が終了すると、待機モード時の定着ローラの温度制御にて、定着設定温度に保持される。

一方、非通過部分の表面温度は、印字処理が開始されて定着ローラが回転されることで若干低下するが、用紙により熱が奪われることはない。そして、ヒータがＯＮされることで、急速に上昇した後、徐々に上昇していき、定着上限温度を上限として、その近傍に保持される。その後、印字終了にてヒータがＯＦＦされることで低下し始め、待機モード時の温度制御にて、定着設定温度に保持される。

図９よりわかるように、連続印字処理のおいては、処理の最初と終わりとで、通過部分と非通過部分との間の温度差が異なる。そのため、最大用紙通過領域外に配置された端部温度センサの検出温度に基づいて、サブヒータのＯＮ／ＯＦＦを制御すると、大サイズ紙を用いた印字において、サブヒータがＯＮしなければならない状態でもＯＮされないといった事態が発生する。

これを、図１０（ａ）〜図１０（ｄ）に基づいて説明する。図１０（ａ）〜図１０（ｄ）は、印字開始前と、大サイズ紙を使って連続印字した場合の印字開始直後、印字継続中、及び印字終了時における、定着ローラの軸方向位置と表面温度との関係を示す。

図１０（ａ）に示すように、印字直前の定着ローラの表面温度は、定着ローラの軸方向全域において、定着設定温度に一定に保持されている。このような状態で印字が開始されて大サイズ紙が通過すると、用紙通過部分の温度は定着設定温度よりも低下するため、中央部温度センサの検出温度が、制御温度よりも低下し、メインヒータがＯＮされる。一方、端部温度センサの検出温度自体も、低下した用紙通過部分に熱が奪われる結果低下するので、サブヒータもＯＮされる。

印字開始直後では、図１０（ｂ）に示すように、メインヒータ及びサブヒータが共にＯＮされるので、用紙通過領域の表面温度は、定着ローラの軸方向において一定となる。なお、定着設定温度よりも若干下回っているのは、定着ローラ内部の熱伝播のロス等によるものである。定着ローラにおける端部側の用紙が通過しない部分（以下、非用紙通過部分）は、サブヒータのＯＮにて加熱されるため、その表面温度は定着設定温度を上回る。端部温度センサは、この部分に配置されているため、用紙通過部分との温度差は広がることとなる。そして、用紙が通過しない部分の表面温度は、サブヒータがＯＮされ続けるとますます上昇するため、印字が継続されるほどに上記温度差は大きくなる。

用紙通過部分の表面温度と非用紙通過部分の表面温度との間の差が大きくなると、端部温度センサの検出温度が制御温度を下回ることがなくなり、図１０（ｃ）に示すように、用紙通過部分の温度は、実際には定着設定温度に到達していないにもかかわらず、サブヒータがＯＮされなくなり、メインヒータのみがＯＮされるといった事態が発生する。しかも、メインヒータのみのＯＮによっても、用紙通過領域外の温度は上昇し続ける。

これは、メインヒータの不要な熱供給によるものである。つまり、メインヒータに係らずサブヒータも同様であるが、発熱領域を部分的に変更したヒータの場合、発熱を不要とする部分においても若干の発熱がある。図１１に、定着ローラの軸方向の位置と熱供給率との関係を、メインヒータ及びサブヒータそれぞれについて示す。

メインヒータがＯＮされ続けると、このようなメインヒータの不要な熱供給により、その際に定着ローラの端部側に対して不要な熱供給があり、空気中への放熱或いは熱伝導による定着ローラ内部への熱の移動程度しか放熱手法のない、端部温度センサ配置部分の表面温度は、徐々にではあってもさらに上昇してしまう。

その結果、図１０（ｄ）に示すように、印字終了時においては、定着ローラの中央部では定着設定温度を保持するものの、その端部側では定着設定温度よりも低くなってしまう。

このような定着ローラの表面における温度ムラは、温度の高い中央部を通過した部分に対して、温度の低い端部を通過した部分の光沢が劣るといった定着不良が発生する。

なお、上記した特許文献１は、定着ローラの内部に複数のヒータが配置され、部分的に加熱可能な定着装置を前提としたものではなく、また、最大用紙通過領域外に配置された温度センサにて用紙通過部分の温度を推測するものでもないため、上記課題を解決しえるものではない。

本願発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、定着ローラの内部に複数のヒータが配置され、部分的に加熱可能な定着装置であって、定着ローラにおける端部の最大用紙通過領域外に温度センサを配置し、その検出温度に基づいて端部側のヒータの通電を制御する構成でありながら、大サイズの用紙に対する連続印字を行っても定着不良が発生することのない定着装置、及び画像形成装置を提案することを目的としている。

本発明に係る定着装置は、上記課題を解決するために、回転可能な定着部材と該定着部材を圧接する加圧部材との間に記録材を通過させ、該記録材に形成されたトナー像を定着させる定着装置において、定着部材の内部に配された、互いに加熱領域の異なる複数の熱源と、定着部材の表面側に前記各熱源に対応して配された、定着部材の表面温度を検出する複数の温度検出部材と、前記温度検出手段の検出温度に基づき、前記各熱源への電力供給を制御して、前記定着部材の表面温度を予め定める定着設定温度にて保持させる制御手段とを備え、前記温度検出部材のうち、定着部材の端部に配された端部温度検出部材は、定着部材における使用可能な最大サイズの記録材の通過領域外に配され、前記制御手段は、連続印字処理においては、前記端部温度検出部材の検出温度に基づいて前記定着部材の端部に配された前記熱源への電力供給を制御するための制御温度を変化させることを特徴としている。

本発明の画像形成装置は、上記課題を解決するために、回転可能な定着部材と該定着部材を圧接する加圧部材との間に記録材を通過させ、該記録材に形成されたトナー像を定着させる定着装置を備えた画像形成装置において、定着部材の内部に配された、互いに加熱領域の異なる複数の熱源と、定着部材の表面側に前記各熱源に対応して配された、定着部材の表面温度を検出する複数の温度検出部材と、前記温度検出手段の検出温度に基づき、前記各熱源への電力供給を制御して、前記定着部材の表面温度を予め定める定着設定温度にて保持させる制御手段とを備え、前記温度検出部材のうち、定着部材の端部に配された端部温度検出部材は、定着部材における使用可能な最大サイズの記録材の通過領域外に配され、前記制御手段は、連続印字処理においては、前記端部温度検出部材の検出温度に基づいて前記定着部材の端部に配された前記熱源への電力供給を制御するための制御温度を変化させることを特徴としている。

定着部材の端部に配された熱源（以下、端部熱源）への電力供給を行う必要のあるサイズの用紙を連続印字した場合、定着部材の端部側の記録材通過部分では表面温度が低下しても、記録材の通過しない部分に配された端部温度検出部材の検出温度が上昇し、端部熱源への電力供給が実施されないといったことが発生する。

しかしながら、上記構成によれば、制御手段は、連続印字処理時、定着部材の使用可能な最大サイズの記録材の通過領域外に配された端部温度検出部材の検出温度に基づいて定着部材の端部に配された端部熱源への電力供給を制御するための制御温度を変化させるようになっており、より具体的には、１連続印字処理における処理済枚数が増加するほど制御温度を高くするようになっている。

したがって、たとえ記録材の通過しない部分に配された端部温度検出部材の検出温度が上昇しても、制御温度自体を変化させることで、端部熱源への電力供給を実施させることができる。

制御温度を変化させるにあたり、例えば、制御手段が、１連続印字処理における処理済枚数を基に制御温度を変化させる、或いは、１連続印字処理における定着部材の連続通過枚数を基に変化させることなどが考えられる。

また、前記制御手段は、連続印字処理が中断した後に再開されるときは、前記制御温度を初期値に復帰させることが好ましく、連続印字処理の中断としては、記録材のジャム発生時、若しくは印字品位を一定化するためのプロセスコントロール実施時等が考えられる。

連続印字処理であっても、途中、処理が中断されることで各熱源への電力供給は一旦停止されるので、定着部材における記録材の通過しない部分の表面温度も低下する。したがって、連続印字処理が再開されるときに、制御温度を高いままにしておくと、端部熱源への電力供給が行われなくなり、定着部材の表面に温度ムラを発生させてしまう。

このような構成を実現する制御手段としては、例えば、連続印字処理における処理済枚数を計測する計測手段と、処理済枚数に対応して制御温度が設定されているテーブルを備え、前記計測手段による計測結果に基づいて、制御温度を選択する制御温度変更部と、端部温度検出部材の検出温度と、制御温度変更部にて選択された制御温度とに基づいて、定着部材の端部に配された熱源への電力供給の有無を決定する決定部とを有することで、容易に実現できる。

これによれば、計測手段が、連続印字処理における処理済枚数を計測し、制御温度変更部が、計測手段による計測結果に基づいて、処理済枚数に対応して制御温度が設定されているテーブルを参照して制御温度を選択し、決定部が、選択された制御温度と端部温度検出部材の検出温度とに基づいて、端部熱源への電力供給を行うか否かを決定する。

また、この場合、前記計測手段及び制御温度変更部には、当該連続印字処理の中断を指示する中断信号が入力されるようになっており、前記計測手段は中断信号が入力されると計測値をゼロに戻し、前記制御温度変更部は中断信号が入力されると制御温度を初期値に復帰させる構成とすることが好ましい。

本発明に係る定着装置及び画像形成装置は、以上のように、定着部材の内部に配された、互いに加熱領域の異なる複数の熱源と、定着部材の表面側に前記各熱源に対応して配された、定着部材の表面温度を検出する複数の温度検出部材と、前記温度検出手段の検出温度に基づき、前記各熱源への電力供給を制御して、前記定着部材の表面温度を予め定める定着設定温度にて保持させる制御手段とを備え、前記温度検出部材のうち、定着部材の端部に配された端部温度検出部材は、定着部材における使用可能な最大サイズの記録材の通過領域外に配され、前記制御手段は、連続印字処理においては、前記端部温度検出部材の検出温度に基づいて前記定着部材の端部に配された前記熱源への電力供給を制御するための制御温度を変化させることを特徴としている。

これにより、定着部材の内部に複数のヒータが配置され、部分的に加熱可能な定着装置であって、定着部材における端部の最大用紙通過領域外に温度センサを配置し、その検出温度に基づいて端部側の熱源を制御する構成であっても、大サイズの記録材の連続印字処理において、定着不良の招来を回避できる。

本発明の一実施の形態に係る画像形成装置について図１から図８に基づいて説明すると以下の通りである。

図２に、本実施の形態に係る画像形成装置１の概略断面図を示す。本実施の形態に係る画像形成装置１は、外部から伝送された画像データや、画像形成装置１自身が読み取った画像データに応じて、所定のシート（記録用紙）に対して単色画像を形成するものである。画像形成装置１は、図示するように、露光ユニット２、現像器３、感光体ドラム１０、転写ユニット１１、帯電器４、クリーニング装置５、定着ユニット（定着装置）６、給紙トレイ８、排紙トレイ９、及び制御部５０などを備えている。

帯電器４は、感光体ドラム１０の表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段である。帯電器４としては、図２に示すような非接触式の放電器型の帯電器４を用いてもよいし、ローラ型やブラシ型の接触式の帯電器を用いてもよい。

露光ユニット２は、帯電器４によって均一に帯電された感光体ドラム１０に対して、上記画像データに応じて露光を行い、画像データに対応する静電潜像を感光体ドラム１０の表面に形成するものである。

露光ユニット２としては、図１に示すようにレーザ照射部２ａ及び反射ミラー２ｂを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）を用いてもよいし、発光素子（例えばＥＬやＬＥＤ）をアレイ状に並べた書き込みヘッドを用いてもよい。なお、本実施の形態の画像形成装置１では、高速印字処理を行うために、複数のレーザ光を利用することにより照射タイミングの高速化を低減する２ビーム手法を採用している。

現像器３は、感光体ドラム１０の表面上に形成された静電潜像をトナー、ここでは黒トナーによって顕像化し、トナー像を形成するものである。

転写ユニット１１は、現像器３によって感光体ドラム１０に顕像化されたトナー像を、搬送された用紙に転写するものである。

定着ユニット６は、回転可能な定着ローラ（定着部材）１２と該定着ローラ１２を圧接する加圧ローラ（加圧部材）１３との間（以下「定着ニップ部」という）に、転写ユニット１１で未定着のトナー像が転写された用紙を通過させて、用紙上のトナー像を溶融し、用紙上に定着させるものである。定着ユニット６の詳細については後述する。

クリーニングユニット５は、現像・画像転写後の感光体ドラム１０上の表面に残留するトナーを、除去・回収するものである。

給紙トレイ８は、画像形成に使用する用紙を蓄積しておくためのトレイである。本実施形態では、高速印字処理を大量の用紙に対して行うために、画像形成装置１の下部に複数の給紙トレイ８・８が配置され、各トレイには定型サイズの用紙がそれぞれ５００〜１５００枚収納されている。また、給紙トレイ８に加えて、画像形成装置１の側部には、複数の用紙種類を多量に収納可能な大容量給紙カセット（ＬＣＣ）８１、並びに主として不定型サイズの用紙に対して印字を行う際に用いる手差しトレイ８２がさらに配置されている。

排紙トレイ９は、画像形成が完了した用紙を保持するものである。排紙トレイ９は、画像形成装置１の、手差しトレイ８２とは反対側の側部に配置されている。また、本実施の形態の画像形成装置１は、排紙トレイ９に代えて、画像形成後の用紙に対してステープル処理・パンチ処理などを行う後処理装置や、複数段の排紙トレイをオプションとして配置することも可能になっている。

制御部５０は、上述した各部に対する動作制御や画像データに対する画像処理を行うためのものである。制御部５０は、ＣＰＵ及びＲＡＭを少なくとも含むマイクロコンピュータであり、図示しない記録媒体に記録されたプログラムを読み込むことによって機能している。詳細については後述するが、後述する定着制御部（制御手段）３０は、この制御部５０にて構成されている。

次に、定着ユニット６について詳細に説明する。図３（ａ）（ｂ）に、定着ユニット６の概略断面図を示す。このうち、図３（ａ）は、定着ローラ１２及び加圧ローラ１３の中央部分の断面図であり、図３（ｂ）は定着ローラ１２及び加圧ローラ１３の端部側の断面図である。また、図４に、上記定着ローラ１２内部に配置された熱源の発熱領域の関係と、を示す。

定着ローラ１２は、所定の温度に加熱されて、定着ニップ部を通過するトナー像（未定着）が形成された用紙を加熱するものである。定着ローラ１２は、例えば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属或いはそれらの合金等よりなる素管に、弾性層としてシリコンゴム（２〜３ｍｍ）が巻きつけられた構成である。シリコンゴムよりなる層には、蓄熱効果を持たせる機能もある。また、この弾性層上に、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂よりなる離型層（図示せず）を設けてもよい。

定着ローラ１２は、素管内部に、当該定着ローラ１２の表面をトナー像の定着のために必要な温度とするための加熱手段を内部に有している。定着ローラ１２の表面は、該熱源により、予め定める定着設定温度（ここでは１８０℃、１６０〜２００℃が一般的）に加熱される。ここでは、加熱手段は、メインヒータ（中央側熱源、メイン熱源）１５及びサブヒータ（端部側熱源、サブ熱源）１６の２つの熱源を有しており、定着ローラ１２の表面を、中央部分と端部側とに分けて部分的に加熱できる構成となっている。

図４に示すように、メインヒータ１５はローラ中央部分でフィラメントＦが巻かれており、この部分が発熱領域であり、定着ローラ１２の中央部分を加熱するようになっている。一方、サブヒータ１６は、メインヒータ１５の発熱領域外側の両端部側でフィラメントＦがそれぞれ巻かれており、この部分が発熱領域であり、定着ローラ１２の両端部側を加熱するようになっている。

また、定着ローラ１２の中央部分及び端部側には、定着ローラ１２の表面の温度を検出するためのサーミスタ等よりなる温度センサ１９・２０が配置されている。これら温度センサ１９・２０が、定着ローラ１２の表面を部分的に加熱可能な加熱手段のメインヒータ１５及びサブヒータ１６の各加熱領域に対応する部分の表面温度を検出する温度検出手段を構成している。

このうち、中央部分の温度を検出する中央部温度センサ１９は、定着ローラ１２の表面に非接触で配置され、端部側の温度を検出する端部温度センサ２０は、定着ローラ１２に接触して配置されている。また、小サイズ紙は通過しない定着ローラの端部側（サブヒータの加熱領域）の温度検出を行う温度センサ（以下、端部温度センサと称する）は、当該画像形成装置１にて使用可能な最大サイズ紙の通過領域外に、定着ローラの表面と接触して配置されている。

一方、加圧ローラ１３は、その端部に圧接機構（図示せず）を有しており、該圧接機構により、定着ローラ１２に対して所定の圧力で圧接される。加圧ローラ１３は、例えば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属或いはそれらの合金等よりなる素管に、弾性層としてシリコンゴム（５〜１０ｍｍ）が巻きつけられた構成である。定着ローラ１２と同様に、シリコンゴムよりなる層には、蓄熱効果を持たせる機能もある。

そして、本実施の形態では、加圧ローラ１３の内部にも加熱手段であり熱源であるヒータ（以下、加圧側ヒータ）１７が配されており、加圧ローラ１３が定着ローラ１２より奪う熱量を抑える構成となっている。加圧側ヒータ１７の発熱領域も、加圧ローラ１３と同様、全領域となっている。

このような定着ローラ１２及び加圧ローラ１３のそれぞれの外周には、定着ローラ１２或いは加圧ローラ１３の外周に巻き付く用紙を剥離するための用紙剥離爪２２・２２が配置されている。また、定着ローラ１２の外周には、定着ローラ１２の表面に付着したトナーを除去するクリーニングユニット２１が設けられている。

転写ユニット１１（図２参照）よりペーパーガイド２３に沿って案内された用紙は、定着ニップ部を通過したのち、用紙剥離爪２２・２２にて定着ローラ１２或いは加圧ローラ１３より剥離され、その後、ペーパーガイド２４・２５に沿って搬送される。また、用紙が剥離された後の定着ローラ１２の表面は、クリーニングユニット２１にてその表面が清掃される。

さらに、本実施の形態の画像形成装置１では、高速印字処理を行うために、定着ローラ１２をその表面側より加熱する外部加熱ローラ１４がさらに設けられている。外部加熱ローラ１４は、アルミや鉄等の極めて薄い素管の内部に、加熱手段であり熱源であるヒータ（以下、外部加熱用ヒータ）加熱１８が配置された構成である。外部加熱ローラ１４の素管の厚みは、材質にもよるが０．２〜０．５ｍｍであり、外部加熱用ヒータ１８からの熱にて素早く温度が立ち上がり、定着ローラ１２の表面を加熱できるようになっている。外部加熱ローラ１４の内部に配された外部加熱用ヒータ１８の発熱領域も、図４に示すように、外部加熱ローラ１４の全領域となっている。

また、定着ユニット６において、定着ローラ１２、加圧ローラ１３、及び外部加熱ローラ１４のうち、定着ローラ１２のみが駆動源に接続されて回転駆動され、加圧ローラ１３及び外部加熱ローラ１４は、各々のローラ表面が定着ローラ１２の表面と接触することで、定着ローラ１２の回転に従動するよう構成されている。

図５に、上記定着ユニット６の制御系のブロック図を示す。図５において、３０は定着制御部（制御手段）であり、温度検出手段である中央部温度センサ１９及び端部温度センサ２０の検出温度に基づき、定着ローラ１２の回転駆動及び上記各ヒータ１５〜１８への電力供給を制御して、定着ローラ１２の表面温度を予め定める定着設定温度にて保持させるものである。

定着制御部３０は、モータ制御部３１と、温度制御部３２とを有する。モータ制御部３１は、温度制御部３２から送られてくる温度データおよび排出検知センサ３３の出力により、モータドライバ３４を介して定着ローラ１２を回転させる駆動源であるモータ３５を制御する。排出検知センサ３３は、画像形成装置１本体外への用紙の排出を検知するセンサである。

温度制御部３２は、中央部温度制御部２９、端部温度制御部２８とを有する。なお、温度制御部３２には、この他、外部加熱ローラ１４や加圧ローラ１３の各温度を制御するものを具備する構成とすることも考えられるが、ここでは、便宜上、外部加熱ローラ１４や加圧ローラ１３の温度制御についての説明は省略する。

中央部温度制御部２９は、上記した中央部温度センサ１９の検出温度に基づいて、メインヒータ１５の出力（発熱量）を、メインヒータ用ドライバ３６で調整して、定着ローラ１２の中央部の表面温度を上記した定着設定温度にて保持するものである。

端部温度制御部２８は、上記した端部温度センサ２０の検出温度に基づいて、サブヒータ１６の各出力（発熱量）を、サブヒータ用ドライバ３７で調整して、定着ローラ１２の端部側の表面温度を上記した定着設定温度にて保持するものである。

これら中央部温度制御部２９及び端部温度制御部２８は、メインヒータ１５或いはサブヒータ１６の各出力（発熱量）の調整として、メインヒータ用ドライバ３６或いはサブヒータ用ドライバ３７にて、メインヒータ１５或いはサブヒータ１６への電力供給を調整するようになっている。ここでは、メインヒータ１５或いはサブヒータ１６への電力の供給（通電）をＯＮ／ＯＦＦしている。

そして、中央部温度制御部２９は、定着ローラ１２の中央部の表面温度が、上記した定着設定温度となるように、メインヒータ１５のＯＮ／ＯＦＦを決定する中央部定着制御温度を有している。中央部温度制御部２９は、中央部温度センサ１９の検出温度が、中央部定着制御温度を下回ると、定着ローラ１２の中央部の表面温度が定着設定温度を下回ったとしてメインヒータ１５をＯＮし、逆に、中央部定着制御温度を超えると、定着ローラ１２の中央部の表面温度が定着設定温度を超えたとして、メインヒータ１５をＯＦＦする。

一方、端部温度制御部２８は、前述したように、端部温度センサ２０が定着ローラ１２の最大用紙通過領域外に配されており、実際には、端部温度センサ２０の検出温度と定着ローラ１２における実際の用紙通過部分の温度との関係を実験的に求め、端部温度センサ２０の検出温度でサブヒータ１６の通電を管理している。

端部温度制御部２８は、定着ローラ１２の端部側における用紙通過部分の表面温度が、上記した定着設定温度となるように、サブヒータ１６のＯＮ／ＯＦＦを決定する端部側定着制御温度を有している。端部温度制御部３０は、端部温度センサ２０の検出温度が、端部側定着制御温度を下回ると、定着ローラ１２の端部側における用紙通過領域の表面温度が定着設定温度を下回ったとしてサブヒータ１６をＯＮし、逆に、端部側定着制御温度を超えると、定着ローラ１２の端部側における用紙通過領域の表面温度が定着設定温度を超えたとして、サブヒータ１６をＯＦＦする。端部温度センサ２０は、非通過部分の温度を検出しているため、端部側定着制御温度は、定着設定温度よりも高い値となる。

そして、注目すべきは、該端部温度制御部２８が、連続印字処理に際しては、サブヒータ１６へのＯＮ／ＯＦＦを制御するための端部側定着制御温度を変化させるように構成されている点である。端部温度制御部２８は、１連続印字処理における処理済枚数、或いは定着ニップ部を連続して通過した用紙枚数が増加するほど、端部側定着制御温度を高くするようになっている。

図１に、端部温度制御部２８の構成をより詳細に示す。端部温度制御部２８は、印字処理枚数カウント部（計測手段）４０と、端部側定着制御温度変更部４１と、サブヒータＯＮ／ＯＦＦ決定部４２とを有している。印字処理枚数カウント部４０は、１つの連続印字処理ジョブにおける処理済枚数を計測するカウンタ等よりなるものである。

端部側定着制御温度変更部４１は、処理済枚数に対応して制御温度が設定されているテーブルを備え、印字処理枚数カウント部４０による計測結果に基づいて、端部側定着制御温度を選択するものである。選択された端部側定着制御温度は、サブヒータＯＮ／ＯＦＦ決定部４２に送られる。なお、印字処理枚数カウント部４０に代えて、１つの連続印字処理ジョブにおける定着ニップ部の連続通過枚数を計測する構成とすることもできる。

図６に、処理済枚数に対応して制御温度が設定されているテーブルの内容の一例を示す。図６の例では、設定ランク１〜５までの５段階の変更が可能であり、印字済枚数１〜１０では、設定ランク１として、端部側定着制御温度は１８５℃の初期値が選択される。印字済枚数１１〜３０では、設定ランク２として、端部側定着制御温度は１９０℃が選択される。印字済枚数１１〜３０では、設定ランク２として、端部側定着制御温度は１９０℃が選択される。印字済枚数３１〜５０では、設定ランク３として、端部側定着制御温度は１９５℃が選択され、印字済枚数５１〜７５では、設定ランク４として、端部側定着制御温度は２００℃が選択される。そして、印字済枚数７６以上では、設定ランク５として、端部側定着制御温度は２０５℃が選択される。

サブヒータＯＮ／ＯＦＦ決定部４２は、端部温度センサ２０の検出温度と、端部側定着制御温度変更部４１にて選択された制御温度とに基づいて、サブヒータ１６のＯＮ／ＯＦＦを決定するものであり、結果が、サブヒータ用ドライバ３８へと出力される。

図７に、端部温度制御部２８における、連続印字処理時の定着ローラ１２の表面温度制御のフローの一例を示す。

待機中、連続印字処理におけるジョブの印字要求があると（Ｓ１）、端部側定着制御温度を設定ラック１の初期値とする（Ｓ２）。そして、印字処理を実行し（Ｓ３）、１枚の用紙に対する印字処理を実行するごとに、排紙検知センサ３３の検知に基づいて、印字処理枚数カウント部４０の計測値を１つ加算すると共に（Ｓ４）、印字処理枚数カウント部４０の計測値が端部側定着制御温度を変更する枚数に達したかどうかを判断する（Ｓ５）。

Ｓ５にて、達したと判断すると、端部側定着制御温度を１ランク上昇させ（Ｓ７）、その後、次印字があるかどうかを判断する（Ｓ６）。一方、Ｓ５にて達していない場合は、そのままＳ６に移行して、次印字があるかどうかを判断する。

Ｓ６にて次印字があると判断すると、Ｓ３に戻り、次ページの印字処理を実行する。一方、次印字がないと判断すると、端部側定着制御温度を設定ランク１の初期値に戻し（Ｓ８）、待機モードに入る。

図８（ａ）〜図８（ｄ）に、本画像形成装置１における、印字開始前と、大サイズ紙を使って連続印字した場合の印字開始直後、印字継続中、及び印字終了時における、定着ローラの軸方向位置と表面温度との関係を示す。

図８（ｃ）、（ｄ）に示すように、サブヒータ１６は、連続印字処理の印字終了まで、適切にそのＯＮ／ＯＦＦが制御されるので、印字終了時においては、定着ローラ１２の表面温度は、最大用紙通過領域全域において定着設定温度に保持される。

また、上記端部温度制御部２８は、連続印字処理が中断した後に再開されるとき、例えば、記録材のジャム発生時や、印字品位を一定化するためのプロセスコントロールが実施された時には、端部側定着制御温度を設定ランク１の初期値に復帰させる。

これは、たとえ連続印字処理であっても、途中、処理が中断されると、メインヒータ１５及びサブヒータ１６への電力供給は一旦停止されるため、端部温度センサ２０が配置されている部分の表面温度も低下する。したがって、連続印字処理が再開されるときに、端部側定着制御温度を高いままにしておくと、サブヒータ１６がＯＮされなくなり、定着ローラ１２の表面に温度ムラを発生させてしまう。

そこで、図１に示すように、本実施形態の画像形成装置１では、印字処理枚数カウント部４０及び端部側定着制御温度変更部４１には、連続印字処理の中断を指示する中断信号が入力されており、印字処理枚数カウント部４０は中断信号が入力されると計測値をゼロに戻し、端部側定着制御温度変更部４１は中断信号が入力されると端部側定着制御温度を設定ランク１の初期値に復帰させるようになっている。

以上のように、定着ローラ１２における最大用紙通過領域外に端部温度センサ２０を配置し、その検出温度に基づいて、サブヒータ１６の通電を制御する構成とすると、サブヒータ１６への通電を行う必要のある大サイズ紙を連続印字した場合に、サブヒータ１６への電力供給が実施されないといったことが発生するが、本画像形成装置１によれば、端部温度制御部２８は、連続印字処理時、定着部材の使用可能な最大サイズの記録材の通過領域外に配された端部温度センサ２０の検出温度に基づいてサブヒータ１６のＯＮ／ＯＦＦを制御するため端部側定着制御温度を変化させる、より具体的には、１連続印字処理における処理済枚数が増加するほど制御温度を高くするようになっている。

したがって、たとえ端部温度センサ２０の検出温度が上昇しても、端部側定着制御温度自体を変化させることで、サブヒータ１６への電力供給を不具合なく実施することができ、大サイズの記録材の連続印字処理において、定着ローラ１２の表面温度のムラによる定着不良を招来することがない。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、上述した実施形態において開示された各技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の実施形態を示すものであり、定着ユニットの端部温度制御部の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態を示すもので、定着ユニットが搭載された画像形成装置の構成を示す縦断面図である。 （ａ）は、上記定着ユニットの中央部分の断面図であり、（ｂ）は定着ユニットの端部側の断面図である。 上記定着ユニットの備えられる定着ローラの内部に配置された熱源の発熱領域の関係を示す図面である。 上記定着ユニットの制御系の構成を示すブロック図である。 上記端部温度制御部における端部側定着制御温度変更部に搭載されたテーブルの内容を示す図面である。 上記端部温度制御部における、連続印字処理時の表面温度制御の一例を示すフローチャートである。 （ａ）〜（ｄ）は、本画像形成装置における、大サイズ紙を使って連続印字した場合の印字開始直後、印字継続中、及び印字終了時における、定着ローラの軸方向位置と表面温度との関係を示す図面である。 一般的な画像形成装置における、連続印字処理中の定着ローラの表面温度の推移を、用紙が通過する通過部分と通過しない非通過部分とにわけて示す図面である。 （ａ）〜（ｄ）は、従来構成の画像形成装置における、大サイズ紙を使って連続印字した場合の印字開始直後、印字継続中、及び印字終了時における、定着ローラの軸方向位置と表面温度との関係を示す図面である。 定着ローラの軸方向の位置と熱供給率との関係を、メインヒータ及びサブヒータそれぞれについて示す図面である。

符号の説明

１ 画像形成装置
６ 定着ユニット（定着装置）
１２ 定着ローラ（定着部材）
１３ 加圧ローラ（加圧部材）
１５ メインヒータ（熱源）
１６ サブヒータ（熱源）
１９ 中央部温度センサ（温度検出部材）
２０ 端部温度センサ（温度検出部材）
２８ 端部温度制御部
３１ 定着制御部（制御手段）
４０ 印字処理枚数カウント部（計測手段）
４１ 端部側定着制御温度変更部（制御温度変更手段）
４２ サブヒータＯＮ／ＯＦＦ決定部（決定部）
５０ 制御部（制御手段）

Claims (9)

1. 回転可能な定着部材と該定着部材を圧接する加圧部材との間に記録材を通過させ、該記録材に形成されたトナー像を定着させる定着装置において、
   前記定着部材の内部に配された、互いに加熱領域の異なる複数の熱源と、
   前記定着部材の表面側に前記各熱源に対応して配された、前記定着部材の表面温度を検出する複数の温度検出部材と、
   前記温度検出部材の検出温度に基づき、前記各熱源のＯＮ／ＯＦＦを制御して、前記定着部材の表面温度を予め定める定着設定温度にて保持させる制御手段とを備え、
   前記複数の熱源はそれぞれ、主たる加熱領域と副たる加熱領域とを有し、主たる加熱領域が互いに異なり、副たる加熱領域が、他の熱源の主たる加熱領域と重なる構成であり、
   前記複数の温度検出部材のうち、前記定着部材の端部に配された端部温度検出部材は、前記定着部材における使用可能な最大サイズの記録材の通過領域外に配され、
   前記複数の熱源のうちの前記定着部材の端部に配された端部熱源の主たる加熱領域及び前記端部熱源以外の熱源の副たる加熱領域は、前記定着部材における使用可能な最大サイズの記録材の通過領域外にまで至り、前記端部温度検出部材が設けられた部位も加熱するようになっており、
   前記制御手段は、前記端部熱源をＯＮさせるサイズの記録材に対する連続印字処理においては、前記端部温度検出部材の検出温度に基づいて前記端部熱源のＯＮ／ＯＦＦを制御する閾値である端部制御温度を、連続印字した処理枚数が増加するほど高くなるように変化させることを特徴とする定着装置。
2. 前記制御手段は、前記連続印字処理における処理済枚数を基に前記端部制御温度を変化させることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記制御手段は、前記連続印字処理における前記定着部材の連続通過枚数を基に前記端部制御温度を変化させることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
4. 前記制御手段は、前記連続印字処理が中断した後に再開されるときは、前記端部制御温度を初期値に復帰させることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
5. 前記連続印字処理の中断が、記録材のジャム発生時、若しくは印字品位を一定化するためのプロセスコントロール実施時であることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 前記制御手段は、１つの前記連続印字処理における処理済枚数を計測する計測手段と、
   処理済枚数に対応して前記端部制御温度が設定されているテーブルを備え、前記計測手段による計測結果に基づいて、前記端部制御温度を選択する端部制御温度変更部と、
   前記端部温度検出部材の検出温度と、前記端部制御温度変更部にて選択された前記端部制御温度とに基づいて、前記端部熱源のＯＮ／ＯＦＦを決定する決定部とを有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
7. 前記計測手段及び前記端部制御温度変更部には、前記連続印字処理の中断を指示する中断信号が入力されるようになっており、
   前記計測手段は、中断信号が入力されると計測値をゼロに戻し、
   前記端部制御温度変更部は、中断信号が入力されると前記端部制御温度を初期値に復帰させることを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
8. 請求項１〜７の何れか１項に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
9. 回転可能な定着部材と該定着部材を圧接する加圧部材との間に記録材を通過させ、該記録材に形成されたトナー像を定着させる定着装置を備えた画像形成装置において、
   前記定着部材の内部に配された、互いに加熱領域の異なる複数の熱源と、
   前記定着部材の表面側に前記各熱源に対応して配された、前記定着部材の表面温度を検出する複数の温度検出部材と、
   前記温度検出部材の検出温度に基づき、前記各熱源のＯＮ／ＯＦＦを制御して、前記定着部材の表面温度を予め定める定着設定温度にて保持させる制御手段とを備え、
   前記複数の熱源はそれぞれ、主たる加熱領域と副たる加熱領域とを有し、主たる加熱領域が互いに異なり、副たる加熱領域が、他の熱源の主たる加熱領域と重なる構成であり、
   前記複数の温度検出部材のうち、前記定着部材の端部に配された端部温度検出部材は、前記定着部材における使用可能な最大サイズの記録材の通過領域外に配され、
   前記複数の熱源のうちの前記定着部材の端部に配された端部熱源の主たる加熱領域及び前記端部熱源以外の熱源の副たる加熱領域は、前記定着部材における使用可能な最大サイズの記録材の通過領域外にまで至り、前記端部温度検出部材が設けられた部位も加熱するようになっており、
   前記制御手段は、前記端部熱源をＯＮさせるサイズの記録材に対する連続印字処理においては、前記端部温度検出部材の検出温度に基づいて前記端部熱源のＯＮ／ＯＦＦを制御する閾値である端部制御温度を、連続印字した処理枚数が増加するほど高くなるように変化させることを特徴とする画像形成装置。

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