JP4687043B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

本発明は、未定着像を担持する用紙を加熱された定着回転体に接触通過させることで定着を行う定着装置に係り、特に、その定着回転体に用紙が巻き付いたときの当該回転体の過熱を防止する機能を備えた定着装置に関するものである。

一般に、電子写真方式、静電記録方式等の所定の画像形成方式を利用して用紙上に（乾式）トナーからなる画像を形成するプリンタ、複写機、ファクシミリ、複合機等の画像形成装置では、用紙上に転写する未定着のトナー像（未定着像）を定着するための定着装置が使用されている。

かかる定着装置としては、たとえば、ヒータにより所定の温度に加熱されて回転する定着ローラと、この定着ロールに定着ニップ部を形成するように圧接して回転する加圧ローラとを備え、その定着ロールと加圧ローラの圧接域である定着ニップ部に未定着のトナー像が転写された用紙を導入して通過させ、そのトナー像を加熱溶融させると同時に用紙の受像面に圧着させることにより用紙に固定するものが知られている。

また、この種の定着装置では、通常、その定着ロールの周面の温度を温度センサで検出し、その検出した温度に応じてヒータの加熱動作をＯＮ・ＯＦＦする等の制御をすることで定着ローラを所定の温度に加熱するように構成されている。さらに、その温度センサまたは別の温度センサで検出した温度が異常な高温であった場合には、ヒータの加熱動作を停止するようにしている。

ところが、このような定着装置においては、その定着ニップ部を通過した後の用紙が定着ローラの周面から剥離されずそのまま巻き付いてしまうことがあり、これにより定着ローラがヒータによって必要以上に加熱されて過熱状態になることがある。

特に上記温度センサを定着ローラの用紙通過領域内（たとえば回転軸方向における中央部付近）となる周面に接触させた状態で配置している場合には、その温度センサが巻き付いた用紙を介して定着ローラの温度を検出することになるため、定着ローラの正確な温度を検出することができない。すなわち、用紙が巻き付いた定着ローラ本来の温度よりも低い温度として誤検知されることが多い。この結果、前述したようなヒータの加熱動作を停止させる制御が適切に行われなくなり、そのため定着ローラが過熱状態になってそのローラ表面などに形成される樹脂層等がダメージを受け、さらにはその影響で定着画像の品質の劣化を誘発する等の不具合が生じていた。

これに対し、従来においても、かかる定着ローラへの用紙の巻き付きに起因した不具合の発生を防止する等の目的から、温度検出手段を定着ローラの通紙（用紙通過）領域の外に接触させるように配置し、その温度検出手段で検出された温度が所定の過熱温度を超えるとヒータへの通電を遮断する過熱防止手段を備えるように構成した定着装置が提案されている（特許文献１）。

特開平１１−２４２４０５号公報（請求の範囲、図２など）

しかしながら、この提案に係る定着装置においても次のような課題がある。

まず、温度検出手段を定着ローラの最大通紙領域の外側に配置しているため、たとえば最大の通紙幅の用紙が定着ローラに巻き付いた場合において異常過熱の温度状態を正確に検出するためには、ヒータによる加熱領域が最大通紙領域の外側の領域に至るようにヒータの発熱部位をその分だけ余分に延長して配置する必要がある。このような対応をすると、かかるヒータの加熱動作による通紙領域内での熱エネルギーの密度が低下してしまい、熱エネルギーを有効に利用して定着ローラを効率よく加熱することができない。

また、定着ローラを独立して制御可能な複数のヒータによって加熱する定着装置にあっては、温度検出手段をその各ヒータの加熱領域に合わせてそれぞれ設置しなければならない。このため、温度検出手段の設置する数がヒータの設置数に応じて増えてしまい、コスト高となる。

本発明は、このような課題を主に解決するためになされたものであり、定着回転体に用紙が巻き付いたときの当該回転体の過熱を、用紙通過領域の加熱効率の低下やコストアップを招くことなくより適切に防止することができる定着装置を提供するものである。

本発明の定着装置は、未定着像が担持された用紙が接触して通過する周面を有し、ヒータの加熱動作により所定の温度に加熱される定着回転体と、この定着回転体の軸方向に対して最大の用紙通過領域の内側となる周面部分の温度を検出する温度検出手段と、この温度検知手段で検知される温度が所定の過熱温度を超えたときに前記ヒータの加熱動作を停止させる制御手段と、前記ヒータの加熱動作の開始時点からの連続加熱時間を計測する計測手段を備え、前記制御手段は、前記計測手段で計測される連続加熱時間が所定の加熱予定時間を超えたときにも前記ヒータの加熱動作を停止させることを特徴とするものである。

この定着装置においては、その温度検出手段を、前記最大の用紙通過領域の次に広い用紙通過領域の外側となる周面部分の温度を検出するように配置するとよい。

また、この定着装置において、そのヒータについて、加熱担当領域幅が前記最大の用紙通過領域内で互いに異なりかつ加熱動作が独立して制御される複数のヒータで構成した場合、前記温度検出手段は、その複数のヒータのうち最大用紙通過領域の最も端部側の領域を加熱するヒータの当該端部を含む加熱担当領域内の周面温度を検出するように配置するとよい。

さらに、上記各定着装置において、その制御手段は、前記ヒータの加熱動作がウォームアップ時のものであるときには前記加熱予定時間としてウォームアップ所要時間を採用するとともに、その加熱動作がスタンバイ時のものであるときには前記加熱予定時間としてスタンバイ所要時間を採用する構成にするとよい。ここで、ウォームアップ時とは、定着ローラを定着可能な温度になるまで加熱する動作時期である。スタンバイ時とは、定着動作がしばらく実行されない待ち受け時間に定着ローラを少し低めの温度で予備的に加熱する動作時期である。

この発明の定着装置によれば、定着回転体に用紙が巻き付いた場合、温度検出手段がその用紙を介して定着回転体の温度を検出することがあるが、そのような場合に温度検出手段が所定の過熱温度を超えないという温度検出を行っていることがあっても、そのときのヒータの加熱動作の開始時点からの連続加熱時間が計測手段で計測されており、その計測される連続加熱時間が所定の加熱予定時間を超えたときには制御手段により当該ヒータの加熱動作が停止させられる。

また、この定着装置では、その温度検出手段が定着回転体の用紙通過領域（通紙領域）内に設置されるため、ヒータの発熱部分をその通紙領域外側に延長する必要がなく、その通紙領域内のみに配置することができるため、最大通紙領域に対して無駄のない配熱分布を行うことができる。しかも、ヒータとして複数のヒータが設置されることがあっても、そのヒータの設置数に相応する数だけ温度検出手段を設置する必要がない。

従って、この定着装置では、定着回転体に用紙が巻き付いたときの当該回転体の過熱を、用紙通過領域の加熱効率の低下やコストアップを招くことなく、より適切に防止することが可能である。

また、このような加熱連続時間が所定値を超えると加熱動作を停止させるという機能を兼備する定着装置は、定着回転体として特に温度検出手段の検出には不利な特性を有するもの、つまり、回転軸方向に熱移動が少ない材質（鉄など）のもの（たとえば熱伝導率が３００Ｋにおいて２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下となる特性のもの）や、肉薄等の形態のように蓄熱効果が少ない形態のもの（たとえば通紙領域で最も薄い部位の肉厚が１ｍｍ以下に形成されているもの）を使用することが可能である。そして、これにより、省エネルギー性能を具備させるいわゆるインスタント定着装置（たとえば定着回転体の加熱に必要な熱エネルギーの低減化を目標にして構成される定着装置）にも適用することができるため有益である。

また、温度検出手段を最大の用紙通過領域の次に広い用紙通過領域の外側となる周面部分の温度を検出するように配置した場合には、その次に広い通紙領域内を通過する幅の用紙が定着回転体に巻き付いたときには、温度検出手段はその巻き付いた用紙のない定着回転体の周面の温度を通常通り直接検出することができ、この結果、その検出温度が過熱温度を超えることでヒータの加熱動作が停止されることになるため、定着回転体の過熱を適切に防止することができる。

また、ヒータについて、加熱担当領域幅が最大の用紙通過領域内で互いに異なりかつ加熱動作が独立して制御される複数のヒータで構成し、しかも温度検出手段を、その複数のヒータのうち最大用紙通過領域の最も端部側の領域を加熱するヒータの当該端部を含む加熱担当領域内の周面温度を検出するように配置した場合には、次の効果がある。

すなわち、その温度検出手段を設置した最大通紙領域の最も端部部分を含まない通紙領域を加熱するヒータの加熱領域を通過する用紙が定着回転体に巻き付いたときには、その温度検出手段が設置される領域には巻き付いた用紙が存在しないもののその領域を加熱担当するヒータが加熱動作をしていない動作パターンもあるため、その温度検出手段で検出される温度が過熱温度を超えることがない場合がある。しかし、この場合であっても、巻き付いた用紙が存在する領域を加熱担当するヒータの連続加熱時間が所定の加熱予定時間を超えることで当該ヒータの加熱動作が停止させられるため、定着回転体の過熱を適切に防止することができる。

さらに、制御手段について、ヒータの加熱動作がウォームアップ時のものであるときには加熱予定時間としてウォームアップ所要時間を採用するとともに、その加熱動作がスタンバイ時のものであるときには加熱予定時間としてスタンバイ所要時間を採用するようにした場合には、ヒータの加熱動作のレベルの違い等に適切に応じた加熱予定時間（ウォームアップ所要時間またはスタンバイ所要時間）が選択されて適用されるため、その各加熱予定時間にそれぞれ対応した制御（加熱動作の停止）が行われるようになり、これによっても定着回転体の過熱を適切に防止することができる。

［実施の形態１］
図１及び図２は本発明を適用した実施の形態１に係る定着装置の要部を示すものであり、図１はその正面側からみたときの概要図、図２はその一部の説明図である。

この定着装置１Ａは、図１に示すように、所定の方向に回転駆動するように設置される円筒状の定着ローラ２と、この定着ローラ１に圧接して定着ニップ部ＦＮを形成するように設置される円筒状の加圧ローラ３と、定着ロール２の円筒中空部に配設されてそのロールを加熱する通電発熱式のヒータ４と、このヒータ４に加熱のための電力を供給する電源装置５と、定着ロール２の周面の温度を検出する接触式の温度センサ６と、この定着装置１Ａの全体の動作について制御する制御装置７とを主に備えたものであって、その定着ニップ部ＦＮに未定着のトナー像Ｔを担持する用紙Ｐを導入して通過させるように構成されている。図中の矢付き１点鎖線は用紙Ｐの正式な搬送経路を示す。

上記定着ロール２は、基本的に、アルミニウム、鉄等の金属材料にて円筒状に形成された金属製ロールであり、必要に応じてそのロール表面に離型層を積層したものである。また、定着ロール２は、駆動モータ、回転伝達機構等で構成される駆動装置（符号１０：図３参照）からの動力を受けて矢印方向に回転駆動するように構成されている。特に、定着ロール２の金属製ロール（コア）としては、必要に応じてその軸方向に対する熱伝導率の低いもの（熱伝導率が３００Ｋにおいて２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下のもの）や、蓄熱作用が低いもの（鉄製のロール）を使用することができる。上記加圧ロール３は、ステンレス等の金属材料にて円柱状に形成されたものであり、必要に応じてそのロール表面に弾性層、離型層などを積層したものである。この加圧ロール３は、その回転軸を介して図示しない加圧機構により定着ロール２側にむけて所定の圧力で付勢されている。

上記ヒータ４は、図２に示すように、定着ロール２の軸方向において最大幅の用紙Ｐ１が接触して通過する領域（最大通紙領域）Ｅ１を加熱することができる発熱部分を備えた通電発熱式のヒータ（具体的にはたとえばハロゲンランプ）である。このヒータ４は、電源装置５から所定の電力が供給（通電）されることにより発熱し、それにより定着ロール２を中空内部から加熱するようになっている。

上記温度センサ６は、ヒータ４の加熱動作により定着ロール２を所定の温度（主に定着温度）の範囲内に加熱して保持するための制御に使用するものであり、この実施形態では定着ロール２の回転軸方向に対して最大通紙領域Ｅ１のほぼ中央部となる周面に接触した状態で配設している。この中央部の位置は、たとえば用紙の搬送を用紙搬送路の中央線を基準にして搬送するいわゆる「センターレジ搬送」を行う場合にはすべてのサイズの用紙が通過する部位である。この温度センサ６は制御装置７と接続され、その検出情報を送信するようになっている。

上記制御装置７は、演算処理装置、記憶装置等を備えたマイクロコンピュータ等によって構成されるものであり、その記憶装置には必要な制御プログラムやデータなどが格納されている。この制御装置７には、図３等に示すように、前記したように温度センサ６から出力される検出情報（信号）が入力されるとともに、この定着装置を利用する画像形成装置本体側からの画像形成動作等に関する必要な情報信号（電源ＯＮ−ＯＦＦ信号、画像形成動作の開始及び終了の信号、使用する用紙Ｐのサイズや種類の識別信号など）が入力されるようになっている。

また、制御装置７は、電源装置（の制御部）５や、前記駆動装置１０を制御する制御部１２等と接続されている。これにより、制御装置７は温度センサ６等から入力される情報に基づいて電源装置５のヒータ４に対する通電動作に関する制御を行ったり、あるいは、所定の情報信号に基づいて駆動装置１０の駆動動作に関する制御を行う。特に電源装置５の通電動作に関する制御については、温度センサ６が検出した温度情報に基づいて行うものであり、たとえば定着動作中において、その検出した温度が定着温度（範囲）の上限値を少し超えた温度になると通電動作を停止し、また、その下限値を少し下回った温度になると通電動作を再開する制御を行うものである。

そして、この定着装置１Ａにおいては、図１や図２に示すように、定着ロール２の軸方向に対して最大の用紙通過領域Ｅ１の内側となる周面部分の温度を検出する第２の温度センサ８が設置されており、また、ヒータ４の加熱動作が開始された時点からその動作が連続して行われるときの時間（連続加熱時間）をカウントするタイマーカウンタ９が設けられている。

第２の温度センサ８は、前記温度センサ６と同じ接触式のものであり、また、最大の用紙通過領域Ｅ１の次に広い用紙通過領域Ｅ２の外側となる周面部分（領域Ｅ１から領域Ｅ２を除いた領域）の温度を検出するように配置している。タイマーカウンタ９は、制御装置７内に具備させるように構成しているが、制御装置７とは別体のカウント装置として構成してもよい。

さらに、この定着装置１Ａにおいては、図１〜３に示すように制御装置７に上記第２の温度センサ８を接続しているとともに、タイマーカウンタ９を具備させている。そして、この制御装置７は、第２の温度センサ８により検知される温度（Ｈ）が所定の過熱温度（Ｈｘ）を超えたときにヒータ４の加熱動作を停止させる制御動作と、タイマーカウンタ９でカウントされる連続加熱時間（Ｔ）が所定の加熱予定時間（Ｔｘ）を超えたときにもヒータ４の加熱動作を停止させる制御動作とを行うように構成されている。ちなみに、この制御装置４による上記前者の制御動作は温度センサ６の検知情報を利用して行うことも可能である。

ここで、上記所定の過熱温度（Ｈｘ）は、図４に示すように定着温度（下限値Ｈ_Lから上限値Ｈ_Hの間の温度範囲）の上限値（Ｈ_H）よりも高い温度であって、定着ロール２が過熱状態になる少し手前（低め）の温度である。

また、上記所定の加熱予定時間（Ｔｘ）は、たとえば、図４に示すように、或る基準初期温度（Ｈ₀）の状態にある定着ロール２をヒータ４の加熱動作により加熱し続けたときの定着ロール２の表面温度を測定して得られる加熱特性曲線（Ｊ）を用意し、その加熱特性曲線に基づいて基準温度から目標の温度に加熱されるまでに要する時間（Ｔ）を算出して設定される。

この実施形態では、その加熱予定時間（Ｔｘ）として、ヒータ４の加熱動作の違いを考慮し、ウォームアップ時の電力（Ｐw）のもの（ウォームアップ所要時間：Ｔｗ )を用意して使用した。ウォームアップ所要時間（Ｔw）は、ウォームアップ時の目標上限温度：Ｈｗに加熱されるまでの所要時間（＝Ｔw−Ｔ₀）である。また、このウォームアップ所要時間（Ｔw）は、ウォームアップ時の電力のままで加熱した場合、その電力のヒータ４への供給を停止した後にいわゆるオーバーシュートで温度が上昇したとしても、過熱温度（Ｈｘ）に達しない加熱時間でもある。この他にも、その加熱予定時間（Ｔｘ）として、スタンバイ時の電力のもの（スタンバイ所要時間）を、たとえば各種モードの電力ごとに用意して使用する。

次に、この定着装置１Ａの動作について説明する。

まず、この定着装置を適用する画像形成装置本体から定着動作開始の信号が入力されると、定着ロール２がヒータ４のウォームアップ時における加熱動作によって所定の温度（たとえば前記ウォームアップ時の目標温度Ｈｗ）になるまで加熱される一方、定着ローラ４が所定の方向に回転駆動し始める。また、定着ロール２が所定の温度まで加熱されると、その後は前述したように温度センサ６からの検出情報に基づいて定着ロール２が定着温度の範囲内に保たれるようにヒータ４への通電動作が制御装置７により制御される。

一方、定着ロール２が所定の温度まで加熱されると、定着ロール２と加圧ロール３の間の定着ニップ部ＦＮに対して定着対象であるトナー像Ｔが転写された用紙Ｐが送り込まれる。そして、用紙Ｐが定着ニップ部ＦＮにおいて定着ロール２の周面に圧接しながら通過することによりトナー像Ｔが加熱加圧されて用紙に定着される。この定着が終了した用紙Ｐは、定着ニップＦＮから排出される。連続した定着が行われない場合には、定着動作が終了して所定時間が経過した時点で定着ロール２の回転駆動が停止する。

また、この定着装置１Ａにおいては、連続した定着が行われる場合には、以上の工程が繰り返されることになる。さらに、最後の定着動作が終了した後に次の定着動作開始の信号が所定の時間を経過しても入力されない場合には、制御装置７がスタンバイモード時の制御状態となる。これにより、定着ローラ２は、その後ヒータ４のスタンバイ時における加熱動作（たとえばヒータ４に供給する電圧のレベルをウォームアップ時のそれよりも低下させ、温度センサ６の検知信号に基づいてヒータ４への通電動作が制御されながらの加熱動作）によって所定の温度（スタンバイ時の目標温度）に保たれるように加熱される。

そして、この定着装置１Ａでは、用紙Ｐが定着ロール２に巻き付いた場合には以下のように動作する。

すなわち、図５に示すように、たとえばウォームアップ時におけるヒータ４による加熱動作が開始されると、第２の温度センサ８による定着ロール２の温度（Ｈ）の検出とタイマーカウンタ９によるヒータ４の継続加熱時間（Ｔ）のカウントが開始される（ステップ１０：Ｓ１０）。この検出情報は制御装置７に入力されて把握される。

その後、温度センサ８で検出される定着ロール２の温度（Ｈ）が過熱温度（Ｈｘ）以上になるか否かが判断される（Ｓ１１）。

この際、その検出温度（Ｈ）が過熱温度（Ｈｘ）以上になれば、定着ロール２に用紙Ｐが巻き付いているとみなし、制御装置７により電源装置５からヒータ４への通電動作が停止され、この結果、ヒータ４による加熱動作が停止させられる（Ｓ１３）。

実際、このようなパターンで加熱動作が停止するのは、定着ロール２に巻き付いた用紙Ｐが最大通紙領域Ｅ１を通過する最大幅の用紙Ｐ１ではなく、次に広い通紙領域Ｅ２を通過する用紙Ｐ２またはそれよりもさらに幅の狭い用紙である場合である。

このようなサイズの用紙Ｐが巻き付いたときには、温度センサ８は通紙領域Ｅ２の外側に設置されているため、その巻き付いた用紙が存在することなく、定着ロール２の周面を正常に検出することになる。一方、このとき温度センサ６は、通紙領域Ｅ２内の部位に設置されているため巻き付いた用紙Ｐを介して定着ロール２の温度を検出することになり、その検出温度が低めの温度（定着温度の上限値よりも低い温度）である場合には、定着温度に保つ制御による通電動作の停止がなされない。

従って、この場合は、定着ローラ２がヒータ４の加熱動作により加熱され続けるため過熱状態になり始めるが、その定着ロール２の温度上昇が温度センサ８によって正常に検出されることになるため、最終的に検出温度（Ｈ）が過熱温度（Ｈｘ）以上になれば前述したような制御装置７による制御動作が働いて加熱動作が停止させられることなる。

また、ステップＳ１１において温度センサ８による検出温度（Ｈ）が過熱温度（Ｈｘ）に達しない場合は、タイマーカウンタ９でカウントされる連続加熱時間（Ｔ）がウォームアップ時の加熱予定時間Ｔｘとしてのウォームアップ所要時間（Ｔw）以上であるか否かが判断される（Ｓ１２）。

この際、その連続加熱時間（Ｔ）が加熱予定時間（Ｔｘ）としてのウォームアップ所要時間（Ｔw）に達していない場合には、前記した温度センサ８による温度（Ｈ）の検出とタイマーカウンタ９による継続加熱時間（Ｔ）のカウント（Ｓ１０）が続行されるとともに、ステップＳ１１およびＳ１２における前記判断がそれぞれ繰り返される。

一方、ステップＳ１２において連続加熱時間（Ｔ）がウォームアップ所要時間（Ｔw）以上になれば、定着ロール２に用紙Ｐが巻き付いているとみなし、制御装置７により電源装置５からヒータ４への通電動作が停止され、ヒータ４による加熱動作が停止させられる（Ｓ１３）。なお、加熱動作が停止されたときは、いずれの場合においてもタイマーカウンタ９はリセットされる。

実際、このようなパターンで加熱動作が停止するのは、定着ロール２に巻き付いた用紙が最大通紙領域Ｅ１を通過する最大幅の用紙Ｐ１である場合である。このようなサイズの用紙Ｐが巻き付いたときには、温度センサ８は最大通紙領域Ｅ１内に設置されているため、その巻き付いた用紙Ｐ１を介して温度検出を行うことになり、定着ロール２の周面の温度を正確に検出できない。このため、温度センサ８の検出温度（Ｈ）は過熱温度（Ｈｘ）以上になることがないため、温度センサ８の検出結果に基づいてヒータ４の加熱動作が停止されることはない。

従って、この場合は、定着ローラ２がヒータ４の加熱動作により加熱され続けるため過熱状態になり始めるが、そのときのヒータ４の連続加熱時間（Ｔ）がカウントされているため、最終的に連続加熱時間（Ｔ）がウォームアップ所要時間（Ｔw）以上になることで制御装置７によって前述したような制御動作が働くことにより加熱動作が停止させられることなる。

このように定着装置１Ａによれば、ウォームアップ時においてその定着ロール２に用紙Ｐが巻き付いた場合、さらには温度センサ８が巻き付いた用紙を介して定着ロール２の温度を検出するような状態が発生した場合であっても、ヒータ４の加熱動作が正常に停止されるため、定着ロール２が過熱状態になることが適切に防止される。

また、この定着装置１Ａでは、スタンバイ時の加熱動作が行われているときにも、上述したような温度センサ８による温度検出とタイマーカウンタ９による連続加熱時間のカウントが行われる。

これにより、スタンバイ時において定着ロール２に用紙が巻き付いたとしても、上記ウォームアップ時の場合と同様にして制御装置７の制御動作によってヒータ４の加熱動作が正常に停止させられる。ただし、この場合、タイマーカウンタ９による連続加熱時間（Ｔ）を対比させる加熱予定時間Ｔｘが「ウォームアップ所要時間Ｔw」から「スタンバイ所要時間」に変更される点で異なるのみである。

従って、定着装置１Ａによれば、スタンバイ時においてその定着ロール２に用紙Ｐが巻き付いた場合、さらには温度センサ８が巻き付いた用紙を介して定着ロール２の温度を検出するような状態が発生した場合であっても、ヒータ４の加熱動作が正常に停止されるため、定着ロール２が過熱状態になることが適切に防止される。

［実施の形態２］
図６及び図７は本発明の実施の形態２に係る定着装置の要部を示すものであり、図６はその正面側からみたときの概要図、図７はその一部の説明図である。

この定着装置１Ｂは、定着ロール２を加熱するヒータとして加熱担当領域幅が異なる２つのヒータ４１，４２を使用するとともに、第２の温度センサ８の設置位置をその複数のヒータの加熱担当領域に応じて設定した以外は実施の形態１に係る定着装置１Ａと同様の構成からなるものである。したがって、定着装置１Ｂにおいて定着装置１Ａと同じ構成部分については同じ符号を付し、異なる内容がある場合を除いてはその構成部分の説明を省略する。

上記２つのヒータ４１，４２は、図８に示すように、最大通紙領域Ｅ１を３つの分割した領域Ｅ１ａ，Ｅ１ｂ，Ｅ１ｃをそれぞれ担当して加熱することができる発熱部分を備えた通電発熱式のヒータである。また、このヒータ４１、４２は、電源装置５から所定の電力が別々に供給（通電）されることにより発熱し、これにより定着ロール２を中空内部から個々に加熱するようになっている。つまり、ヒータ４１，４２は、その加熱動作が独立して制御されるように構成されている（図３）。

ヒータ４１は、その発熱部分が、最大通紙領域Ｅ１の両端部に相当する分割領域Ｅ１ａ，Ｅ１ｃを加熱できるように形成されている。一方、ヒータ４２は、その発熱部分が、最大通紙領域Ｅ１の中央部に相当する分割領域Ｅ１ｂ（換言すれば領域Ｅ１ａ，Ｅ１ｃ以外の領域）を加熱できるように発熱部分が形成されている。

特にヒータ４２により加熱する中央部の分割領域Ｅ１ｂは、最大通紙領域Ｅ１の全域を使用して通過する用紙Ｐ１よりも通紙幅の狭い用紙Ｐ３の通紙領域にほぼ相当する。これにより、その用紙Ｐ３の定着を行う場合には、ヒータ４２のみが通電発熱して定着ロール２の分割領域Ｅ１ｂを加熱するようになっている。また、用紙Ｐ１の定着を行う場合には、最大通紙領域Ｅ１の全域を加熱するためヒータ４１，４２の双方が通電発熱して分割領域（Ｅ１ａ，Ｅ１ｂ，Ｅ１ｃ）のすべてを加熱するようになっている。

ちなみに、このように２つのヒータ４１，４２によって、図８に示すように最大通紙領域Ｅ１を全域にわたって所定の温度で加熱することができるとともに、その一部の領域（Ｅ１ｃ）のみを所定の温度で加熱することもできる。従って、最大通紙領域Ｅ１を無駄のない配熱分布でもって効率よく加熱することが可能となる。また、中央部の分割領域Ｅ１ｂは、実施形態１における最大通紙領域Ｅ１の次に広い通紙領域Ｅ２（図２）と同じであってもあるいは異なっていてもよいが、いずれにしろ使用する用紙Ｐのサイズと使用頻度の関係によって決定される。

一方、第２の温度センサ８は、最大通紙領域Ｅ１の最も端部側の領域を加熱するヒータ４１の当該端部を含む加熱担当領域（Ｅ１ａ，Ｅ１ｃのいずれか）内の周面温度を検出するよう設置される。この実施の形態２では、温度センサ８を２つある分割領域Ｅ１ｃ側に設置しているが、他方の分割領域Ｅ１ａ側に設置してもよい。

また、制御装置７の温度センサ６、８およびタイマーカウンタ９の各検知情報を利用した制御動作は、基本的に実施の形態１の場合と同様である。ただし、タイマーカウンタ９では、２つのヒータ４１，４２の連続加熱時間（Ｔ）のカウントはその双方が同時に作動する場合には共通して行われるが、加熱担当領域が中央部のみのヒータ４２のみが作動する場合にはその作動するヒータについてだけ行われる。これにより、加熱予定時間Ｔｘについてはヒータ４１，４２の双方を使用する場合のもののほか、一方のヒータ４２のみが作動する場合のことを考慮してヒータ４２が単独で加熱動作するときの加熱予定時間Ｔｘをウォームアップ時とスタンバイ時にも分けて用意しておく。

次に、この定着装置１Ｂの動作について説明する。

まず、実施の形態１の場合と同様に定着動作開始の信号が入力されると、定着ロール２がヒータ４１，４２のウォームアップ時における加熱動作（ヒータ４１，４２の双方が同時に作動する）によって所定の温度（たとえば前記ウォームアップ時の目標温度Ｈ₁）になるまで加熱される一方、定着ローラ４が所定の方向に回転駆動し始める。また、定着ロール２が所定の温度まで加熱されると、実施の形態１の場合と同様に、その後は前述したように温度センサ６からの検出情報に基づいて定着ロール２が定着温度に保たれるようにヒータ４１，４２への通電動作が制御装置７により制御される。なお、この定着温度に保つ段階においては、定着対象の用紙Ｐの通紙幅が狭いものであるときにはヒータ４２の加熱動作だけで行うことがある。

一方、定着ロール２が所定の温度まで加熱されると、定着ロール２と加圧ロール３の間の定着ニップ部ＦＮに対して定着対象であるトナー像Ｔが転写された用紙Ｐが送り込まれて、実施の形態１の場合と同様にして定着が行われる。

また、この定着装置１Ｂにおいても、最後の定着動作が終了した後に次の定着動作開始の信号が所定の時間を経過しても入力されない場合には、制御装置７がスタンバイモードの制御体制となる。これにより、定着ローラ２は、その後ヒータのスタンバイ時における加熱動作（たとえばヒータ４１，４２に対して印加する電圧がウォームアップ時に比べて低電圧に変更された条件下でも加熱動作）によって所定の温度（スタンバイ時の目標温度）に保たれるように加熱される。

そして、この定着装置１Ｂでは、用紙Ｐが定着ロール２に巻き付いた場合には以下のように動作する。

すなわち、実施の形態１の場合と同様に図５に示すように、たとえばウォームアップ時におけるヒータ４１，４２による加熱動作が開始されると、第２の温度センサ８による定着ロール２の温度（Ｈ）の検出とタイマーカウンタ９によるヒータ４１，４２の継続加熱時間（Ｔ）のカウントが開始される（Ｓ１０）。

その後、温度センサ８で検出される定着ロール２の温度（Ｈ）が過熱温度（Ｈｘ）以上になるか否かが判断される（Ｓ１１）。

この際、その検出温度（Ｈ）が過熱温度（Ｈｘ）以上になれば、定着ロール２に用紙Ｐが巻き付いているとみなし、制御装置７により電源装置５からヒータ４への通電動作が停止され、この結果、ヒータ４による加熱動作が停止させられる（Ｓ１３）。

実際、このようなパターンで加熱動作が停止するのは、定着ロール２に巻き付いた用紙Ｐが最大通紙領域Ｅ１を通過する最大幅の用紙Ｐ１ではなく、ヒータ４２の加熱担当領域でもある狭い通紙領域Ｅ３を通過する用紙Ｐ３またはそれよりもさらに幅の狭い用紙である場合である。これに加えて、ヒータ４１，４２の双方の加熱動作が実行されているときである（実際にはこのようなケースは少ない）。

このようなサイズの用紙Ｐが巻き付いたときには、温度センサ８は通紙領域Ｅ２の外側に設置されているため、その巻き付いた用紙が存在することなく、定着ロール２の周面を正常に検出することになる。ちなみに、この際、ヒータ４１は作動しておらずヒータ４２の加熱動作が行われている場合には、温度センサ８が設定されている分割領域Ｅ１ｃは加熱されていないため、定着ロール２の表面温度を正確に検出することができない。一方、このときの温度センサ６の検出状態やその検出結果からでは通電動作が停止されない事情は実施の形態１の場合と同様である。

従って、この場合は、定着ローラ２がヒータ４１，４２の双方の加熱動作により加熱され続けるため過熱状態になり始めるが、その定着ロール２の温度上昇が温度センサ８によって正常に検出されることになるため、最終的に検出温度（Ｈ）が過熱温度（Ｈｘ）以上になれば前述したような制御装置７による制御動作が働いて加熱動作が停止させられることなる。

また、ステップＳ１１において温度センサ８による検出温度（Ｈ）が過熱温度（Ｈｘ）に達しない場合は、タイマーカウンタ９でカウントされる連続加熱時間（Ｔ）がウォームアップ時の加熱予定時間Ｔｘ（ウォームアップ所要時間：Ｔw)以上であるか否かが判断される（Ｓ１２）。

この際、その連続加熱時間（Ｔ）が加熱予定時間Ｔｘ（Ｔw)に達していない場合には、実施の形態１の場合と同様に、前記した温度センサ８による温度（Ｈ）の検出とタイマーカウンタ９による継続加熱時間（Ｔ）のカウントが続行される（Ｓ１０）とともに、ステップＳ１１およびＳ１２における前記判断がそれぞれ繰り返される。

一方、ステップＳ１２において連続加熱時間（Ｔ）が加熱予定時間Ｔｘ（Ｔw)以上になれば、定着ロール２に用紙Ｐが巻き付いているとみなし、制御装置７により電源装置５からヒータ４１およびヒータ４２への通電動作がいずれも停止され、ヒータ４１，４２による加熱動作が停止させられる（Ｓ１３）。

実際、このようなパターンで加熱動作が停止するのは、定着ロール２に巻き付いた用紙が最大通紙領域Ｅ１を通過する最大幅の用紙Ｐ１である場合である。この他にも、定着ロール２に巻き付いた用紙Ｐが、狭い通紙領域Ｅ３を通過する用紙Ｐ３またはそれよりもさらに幅の狭い用紙である場合で、かつ、ヒータ４２による加熱動作のみが行われている場合である。

このようなサイズの用紙Ｐ１が巻き付いたとき、または、幅の狭い用紙Ｐ３（もしくはそれよりも狭い用紙）が巻き付きかつヒータ４２のみによる加熱が行われているときには、温度センサ８は最大通紙領域Ｅ１内に設置されているため、そのいずれの場合であっても、巻き付いた用紙Ｐ１を介して温度検出を行うことになり、定着ロール２の周面の温度を正確に検出できない。特に後者の場合には、温度センサ８の設置位置である分割領域Ｅ１ｃが加熱（ヒータ４１による加熱が）されていないため、さらに正確な温度検出ができない状況にある。このため、温度センサ８の検出温度（Ｈ）は過熱温度（Ｈｘ）以上になることがないため、温度センサ８の検出結果に基づいてヒータ４２の加熱動作が停止されることはない。

従って、この場合は、定着ローラ２の一部（分割領域Ｅ１ｂ）がヒータ４２により加熱され続けるため過熱状態になり始めるが、そのときのヒータ４２の連続加熱時間（Ｔ）がカウントされているため、最終的にその連続加熱時間（Ｔ）が加熱予定時間Ｔｘ（Ｔw）以上になれば制御装置７による前述したような制御動作が働いて加熱動作が停止させられることなる。

このように定着装置１Ｂによれば、ウォームアップ時においてその定着ロール２に用紙Ｐが巻き付いた場合、さらには温度センサ８が巻き付いた用紙を介して定着ロール２の温度を検出するような状態が発生した場合であっても、ヒータ４１、４２の双方またはヒータ４２の加熱動作がそれぞれ正常に停止されるため、定着ロール２が過熱状態になることから適切に防止される。

また、この定着装置１Ｂでは、スタンバイ時の加熱動作が行われているときにも、上述したような温度センサ８による温度検出とタイマーカウンタ９による連続加熱時間のカウントが行われる。

これにより、スタンバイ時において定着ロール２に用紙が巻き付いたとしても、上記ウォームアップ時の場合と同様にして制御装置７の制御動作によってヒータ４１，４２の加熱動作が正常に停止させられる。ただし、この場合、実施の形態１の場合と同様に、タイマーカウンタ９による連続加熱時間（Ｔ）を対比させる加熱予定時間Ｔｘが「ウォームアップ所要時間：Ｔw」から「スタンバイ所要時間」に変更される点で異なるのみである。

従って、定着装置１Ｂによれば、スタンバイ時においてその定着ロール２に用紙Ｐが巻き付いた場合、さらには温度センサ８が巻き付いた用紙を介して定着ロール２の温度を検出するような状態が発生した場合であっても、ヒータ４１，４２の加熱動作が正常に停止されるため、定着ロール２が過熱状態になることが適切に防止される。

［他の実施の形態］
実施の形態１、２では、定着装置１Ａ，１Ｂとして加熱ローラ１０と加圧ローラ２０を使用するタイプのものを例示したが、必要により、そのいずれか一方または双方をベルト形態の加熱回転体や加圧回転体に代えた構成の定着装置としても構わない。この場合、温度センサ６，８は、そのベルトの外周面に接触させて設置することも可能であるが、そのベルトを加熱する加熱ロールや定着ニップ部に配置されるバックアップロールの表面に接触させるように設置してもよい。

また、必要により、実施の形態１に係る定着装置１Ａにおいては、温度センサ６を設けず、第２の温度センサ８の検出情報を定着温度の制御のために利用するように構成してもよい。また、実施の形態２に係る定着装置においては、ヒータの数を３以上にしたり、あるいは、最大通紙領域Ｅ１の分割領域を４以上の数の領域に細分割するようにしてもよい。また、実施の形態２では、複数のヒータ（４１，４２）の加熱担当領域（Ｅ１ａ，Ｅ１ｂ，Ｅ１ｃ）がいずれも重複することなく整然と分割されている場合について例示したが、その各ヒータの各分割領域はその領域幅が互いに異なっていれば、重複した部分を有するものであっても構わない。

本発明の実施の形態１に係る定着装置の要部を示す概要図である。 図１の定着装置の一部の構成を示す説明図である。 図１の定着装置の主な制御系の構成を示すブロック図である。 ヒータの定着ロールに対する加熱特性と加熱予測（所要）時間の設定との関係を示す説明図である。 用紙が巻き付いたときの定着ロールの過熱状態を防止するための制御動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る定着装置の要部を示す概要図である。 図７の定着装置の一部の構成を示す説明図である。 ２つのヒータの加熱担当領域の関係を示す説明図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ…定着装置、２…定着ロール（定着回転体）、４，４１，４２…ヒータ、７…制御装置（制御手段）、８…温度センサ（温度検出手段）、９…タイマーカウンタ（計測手段）、Ｔ…トナー像（未定着像）、Ｐ（１〜３）…用紙、ＦＮ…定着ニップ部、Ｅ１…最大の通紙領域（用紙通過領域）、Ｅ２…次に広い通紙領域、Ｅ１ａ，Ｅ１ｂ，Ｅ１ｃ…加熱担当領域。

Claims (3)

1. 未定着像が担持された用紙が接触して通過する周面を有し、ヒータの加熱動作により所定の温度に加熱される定着回転体と、
   この定着回転体の軸方向に対して最大の用紙通過領域の内側となる周面部分の温度を検出する温度検出手段と、
   この温度検知手段で検知される温度が所定の過熱温度を超えたときに前記ヒータの加熱動作を停止させる制御手段と、
   前記ヒータの加熱動作の開始時点からの連続加熱時間を計測する計測手段を備え、
   前記制御手段は、前記計測手段で計測される連続加熱時間が所定の加熱予定時間を超えたときにも前記ヒータの加熱動作を停止させるとともに、前記加熱予定時間として前記連続加熱時間による前記ヒータの加熱動作を停止した後に前記過熱温度に達しない加熱時間を適用し、
   かつ、前記制御手段は、前記ヒータの加熱動作がウォームアップ時のものであるときには前記加熱予定時間としてウォームアップ所要時間を採用し、その加熱動作がスタンバイ時のものであるときには前記加熱予定時間としてスタンバイ所要時間を採用し、
   前記ウォームアップ所要時間として、ウォームアップ時に前記定着回転体が、その基準初期温度（Ｈ ₀ ）であるときの時間（Ｔ ₀ ）から、定着温度の下限値（Ｈ _L ）から上限値（Ｈ _H ）の間の温度範囲内で設定される目標温度（Ｈ _w ）に加熱されるまでの所要時間（＝Ｔ _w −Ｔ ₀ ）を適用することを特徴とする定着装置。
2. 前記温度検出手段を、前記最大の用紙通過領域の次に広い用紙通過領域の外側となる周面部分の温度を検出するように配置する請求項１に記載の定着装置。
3. 前記ヒータは、加熱担当領域幅が前記最大の用紙通過領域内で互いに異なりかつ加熱動作が独立して制御される複数のヒータで構成され、
   前記温度検出手段は、その複数のヒータのうち最大用紙通過領域の最も端部側の領域を加熱するヒータの当該端部を含む加熱担当領域内の周面温度を検出するように配置される請求項１に記載の定着装置。

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