JP5134678B2 - 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、トナー像を加熱定着する定着用部材の小サイズ非通紙領域における昇温を抑えるように冷却ファン等の定着冷却手段を設けた定着装置及び画像形成装置に関する。

一般に、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置などの各種装置において、記録媒体上に形成されたトナー像の定着を行う定着装置が広く採用されている。定着装置では、定着用部材である加熱部材と、その加熱部材に当接された加圧部材とのニップ部に定着領域が形成されており、当該定着領域内に、トナー像を形成された記録媒体を搬送させながら、前記加熱部材に設けられた熱源による加熱作用を付与するとともに、前記加圧部材により加圧作用を付与して、記録媒体上のトナー像を定着させるようにしている。このとき、上述した定着領域でトナー像の定着が良好に行われること、すなわち良好な定着性を得るためには、定着領域での加熱温度（温調温度）や、記録媒体の搬送速度（プロセススピード）などの定着パラメータが良好に調整されていることが必要である。そのため、上述した定着用部材としての加熱部材に設けられた熱源（加熱ヒータ）の通電状態を、装置本体内に設けられた定着温度制御手段により制御して定着温調制御を行うようにしている。

ここで、小さいサイズの記録媒体を定着領域内に搬送させる場合には、例えば長手方向の両端部分を記録媒体が通過しなくなることから、その両端部分が小サイズ非通紙領域となる。そして、そのような小さいサイズの記録媒体が連続して使用された場合には、定着用部材における各部の温度推移が図１０のようになる。より具体的には、同図中の実線で表された通紙領域（中央部）の温度は、通紙される記録媒体の吸熱作用によって定着温調制御の目標設定温度である定着温調温度Ｔαの前後で安定的に推移するが、記録媒体が通過しない非通紙部では記録媒体による奪熱が無いことから蓄熱状態となる。その結果、同図中の破線で表された小サイズ非通紙領域（端部）の温度は、記録媒体の連続通紙が終了する時間ｔ４まで連続的に上昇していき、いわゆる非通紙部昇温又は端部昇温と呼ばれる現象が発生することがある。

このような小さいサイズの記録媒体が連続する場合の非通紙部昇温又は端部昇温は、定着用部材である加熱部材や加圧部材のダメージにつながるおそれがあるため、従来から、例えば定着用部材としての加熱部材に冷却ファン等からなる定着冷却手段を小サイズ非通紙領域である長手方向両端部分などに配置することが行われている。そして、小さいサイズの記録媒体を用いる際に冷却運転を行わせて上述した非通紙部昇温又は端部昇温を抑えるようにしている。このような定着冷却手段（冷却ファン）の冷却運転状態と、前記定着用部材としての加熱部材に設けられた熱源の通電状態とは、装置本体に設けられた定着温度制御手段により制御され、いわゆる定着温調制御が行われているが、特に下記の特許文献１，２に開示されている定着冷却手段（冷却ファン）では、使用される記録媒体のサイズ幅に応じて送風口の幅方向長さを調節可能として、異なったサイズの記録媒体についての非通紙部昇温を防止している。

一方、小サイズの記録媒体を連続通紙した直後に大サイズの記録媒体を通紙すると、温度が高くなっている非通紙部領域に通紙が行われることから、いわゆる高温オフセット現象が発生しやすくなる。そのため、下記の特許文献３に開示された装置では、小サイズの記録媒体の通紙を完了した時間ｔ４から画像形成動作を中断して後回転動作に入り、大サイズの給紙を待機状態とするとともに定着加熱部材の熱源への通電を遮断した状態で、定着冷却手段（冷却ファン）の冷却運転状態を維持させる。このような後回転の待機制御動作によって小サイズ非通紙領域の温度を曲線Ｘのように急速に低下させ、上述した時間ｔ４から時間ｔ５までの間に通紙領域の温度Ｔ０と一致させる。そして、そのように両者の温度が一致した略均一な温度分布状態となった時間ｔ５から定着用部材の熱源に対して通電が開始され、次の大サイズの記録媒体に対する目標設定温度Ｔｈαとなる時間ｔ６まで定着用部材全体の温度が略均一状態で昇温された状態で、大サイズ記録媒体の給紙搬送及び画像形成処理が再開されるようになっている。

特開平４−５１１７９号公報 特開２００３−０７６２０９号公報 特開２００３−１７３１０３号公報

しかしながら、近年においては、定着用部材である加熱部材を室温から所定の定着温度まで昇温させるまでの時間（ウエイトタイム）を短縮化するために、加熱部材の熱容量をできるかぎり小さくするとともに、熱源（定着ヒータ）の電力を高くする設計が行われつつある。その結果、連続通紙中の小サイズ非通紙領域における昇温を抑えることが困難になっており、上述した後回転のように均一な温度分布Ｔ０まで低下させるまでの時間が長くなる傾向がある。また、一旦低下された定着用部材の温度を、次の目標設定温度Ｔｈαまで昇温させる時間も、温度を低下させる分だけ長くなっている。

そこで本発明は、簡易な構成で、小サイズの記録媒体を連続して定着した定着用部材に端部昇温が発生した後に、大サイズの記録媒体を定着する際に、定着温度制御手段の定着温調制御を効率的に行わせることができるようにした定着装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明では、定着用部材により形成された定着通紙領域にトナー像を形成された記録媒体を搬送させながら、通電によって前記定着通紙領域の全域を加熱するように前記定着用部材に設けられた熱源による加熱作用で前記記録媒体上のトナー像を定着するものであって、前記定着用部材に通紙可能な記録媒体の中で最大の通紙サイズより小さい小サイズの記録媒体を連続して定着した際に、前記定着用部材に生じる小サイズ非通紙領域における昇温を抑えるように前記定着通紙領域の小サイズ非通紙領域に対して冷却動作を行う定着冷却手段と、前記定着用部材における前記定着通紙領域の中央部の温度及び前記小サイズ非通紙領域の温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段からの出力に基づいて、前記定着冷却手段の冷却運転状態と、前記熱源の通電状態とを制御して、前記中央部及び前記小サイズ非通紙領域の温度を、前記記録媒体を定着する定着温調温度に制御する定着温度制御手段と、を備えた定着装置において、前記定着温度制御手段は、小サイズの記録媒体の定着動作後、前記熱源の通電を遮断した後に、前記小サイズの記録媒体より大きいサイズの記録媒体を定着する際は、前記定着冷却手段の冷却動作を継続させて前記小サイズ非通紙領域の温度を低下させ、その小サイズ非通紙領域の温度が前記定着温調温度より低い設定目標値まで低下した際に、前記定着冷却手段の冷却動作を継続した状態で、前記熱源の通電を開始する早期加熱再開制御動作を行うように構成されている。

このような構成を有する本発明によれば、定着用部材に設けられた熱源の通電を遮断した後も小サイズ非通紙領域に対しては冷却が行われていることから、熱源への通電を行っても小サイズ非通紙領域での昇温が緩やかに行われる一方、通紙領域においては急速な昇温が行われることとなる。従って、従来のように小サイズ非通紙領域の温度と通紙領域の温度とが一致するまで待機させなくても、その前の段階で熱源への通電を行うことによって小サイズ非通紙領域の温度と通紙領域の温度とを早期に一致させることが可能となり、その結果、待機時間の短縮化が図られるようになっている。

また、本発明における前記定着温度制御手段による早期加熱再開制御動作は、通電を開始する際に前記温度検知手段が検知した中央部と小サイズ非通紙領域の温度差に基づいて、前記定着通紙領域の全域を加熱する前記熱源の通電周期を変更し、前記定着用部材における小サイズ非通紙領域の温度が前記定着温調温度に達した際に、前記中央部が前記定着温調温度に達するように前記熱源の通電を制御することが望ましい。

このような構成を有する本発明によれば、定着用部材に設けられた熱源による加熱が無駄なく効率的に行われる。

さらに、本発明における前記定着温度制御手段による早期加熱再開制御動作を、画像形成動作における後回転時に行うようにすることが可能である。

以上述べたように本発明にかかる定着装置及びそれを備えた画像形成装置は、小サイズ非通紙領域に端部昇温が発生した後、定着用部材に設けられた熱源の通電を再開するときに定着温度制御手段の定着温調制御で早期加熱再開制御動作を行わせ、小サイズ非通紙領域に対する冷却を行いつつ熱源への通電を行って小サイズ非通紙領域での昇温を通紙領域の昇温よりも緩やかに行わせることとし、従来のように小サイズ非通紙領域の温度と通紙領域の温度とが一致するまで待機させなくても、その途中での熱源への通電により小サイズ非通紙領域の温度と通紙領域の温度とを一致させることを可能として待機時間の短縮を図るように構成したものであるから、簡易な構成で、定着用部材に設けられた熱源の通電を再開するときにおける定着温度制御手段による定着温調制御を長期の待機時間をおくことなく効率的に行わせることができ、定着装置及びそれを備えた画像形成装置の性能を安価かつ大幅に高めることができる。

本発明を適用する画像形成装置の一例としての複写機における全体構成の概略を表した縦断面説明図である。 図１に表された複写機の画像形成動作を実行する制御系の概略構成を表したブロック図である。 図１に示された複写機に採用されている定着装置の概略構造を表した横断面説明図である。 図３に示された定着装置の概略構造を表した外観斜視説明図である。 図３及び図４に示された定着装置の概略構造を表した平面説明図である。 本発明の一実施形態にかかる定着温度制御手段による早期加熱再開制御動作を実行した場合の定着ベルトの温度推移を表した線図である。 本発明の一実施形態にかかる定着温度制御手段による早期加熱再開制御動作の手順を表した動作フローチャートである。 両サーミスタの温度差から定着ヒータの点灯周期を決定するための制御テーブルの一例を表した表である。 本実施形態にかかる装置と従来技術による装置との性能比較をした結果を表した表である。 一般の定着温度制御手段による加熱再開制御動作を実行した場合の定着ベルトの温度推移を表した線図である。

以下、定着装置及びそれを備えた画像形成装置としての複写機に本発明を適用した実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

先ず、本発明を適用した複写機の全体構成は、図１に示されているように、画像形成装置本体Ａの各部に、スキャナ部Ｂ、画像形成部Ｃ及びシートデッキＤを備えたものとなっている。そして、上記画像形成装置本体Ａの上部に、ブック原稿の画像情報を読み取る画像読取手段であるスキャナ部Ｂが配置されているとともに、その画像形成装置本体Ａの下部には画像形成手段となる画像形成部Ｃが設けられ、さらにその画像形成部Ｃの下部側にシートデッキＤが組み付けられている。

上述したスキャナ部Ｂは、走査系光源２０１、プラテンガラス２０２、画像形成装置本体Ａに対して開閉可能な原稿圧板２０３、ミラー２０４、受光素子（光電変換素子）２０５、及び画像処理部などの各部から構成されている。そして、前記プラテンガラス２０２上に、本や記録紙等からなるブック原稿又はシート状原稿などを原稿面を下向きにして載置して原稿圧板２０３により背面を押圧して静止状態にセットし、不図示の読取スタートキーを押すと、走査系光源２０１がプラテンガラス２０２の下部を矢印方向に走査して原稿面の画像情報を読み取る。走査系光源２０１により読み取られた原稿の画像情報は画像処理部２０６で処理され、電気信号に変換されて、画像形成部Ｃのレーザスキャナ１１１に伝送される。ここで、画像形成装置本体Ａは、画像形成部Ｃのレーザスキャナ１１１に画像処理部の処理信号を入力すれば複写機として機能し、外部装置（コンピュータ）の出力信号を入力すればプリンタとして機能する。また、画像形成装置本体Ａは、他のファクシミリ装置からの信号を受信したり、画像処理部の信号を他のファクシミリ装置に送信したりすれば、ファクシミリ装置としても機能する。

一方、上述した画像形成部Ｃの下部にはシートカセット１が装着されている。このシートカセット１は、下段カセット１ａと上段カセット１ｂの２個で１つの給送ユニットを構成しており、本実施形態では、２つの給送ユニットＵ１及びＵ２による計４個のカセットが装着可能になされている。そして、上方側に配置された１つの給送ユニットＵ１は、前記画像形成装置本体Ａに対して着脱可能に取り付けられ、下方側の給送ユニットＵ２は、シートデッキＤに対して着脱可能に取り付けられている。

このような下段カセット１ａ及び上段カセット１ｂの内部に収容されたシート状記録媒体（用紙）は、給送回転体となるピックアップローラ３により繰り出され、フィードローラ４とリタードローラ５との協同作用により１枚ずつ分離・給送された後、搬送ローラ１０４、１０５によってレジストローラ１０６まで搬送され、該レジストローラ１０６によって後述する画像形成動作に同期するようにして画像形成部Ｃへと給送される。また、前述したシートカセット１とは別に、手差しトレイ６が画像形成装置本体Ａの側面に配置されており、手差しトレイ６上のシートＳは手差し給紙ローラ７により、レジストローラ１０６へと繰り出される。

また、前記画像形成部Ｃは、電子写真感光ドラム１１２、画像書き込み光学系１１３、帯電ローラ１１６、現像器１１４及び転写帯電器１１５等を備えた構成になされている。そして、帯電ローラ１１６により一様に帯電された感光ドラム１１２の表面に、レーザスキャナ１１１から射出された画像情報に対応するレーザ光が画像書き込み光学系１１３により走査されて静電潜像が形成され、その静電潜像が現像器１１４により現像されることによりトナー像が形成される。その感光ドラム１１２上のトナー像は、当該感光ドラム１１２の回転に同期して上記レジストローラ１０６から送り出されたシート状記録媒体（用紙）の第１面に、転写帯電器１１５が配置された転写部で転写されるようになっている。

ここで、図中の符号１１７は、上述したようにしてトナー像を形成されたシート状記録媒体を搬送する搬送部を示し、また符号１１８及び１１９は、定着装置及び排出ローラをそれぞれ示している。上記搬送部１１７は、トナー像を形成されたシート状記録媒体（記録用紙）を搬送可能とする構成になされていて、トナー像を形成されたシート状記録媒体は、上記搬送部１１７により定着装置１１８に搬送され、そこで加熱及び加圧が行われることによってトナー像が表面に定着された後に、排出ローラ１１９の搬送作用で排出トレイ１２０に向かって排出されてそこに積載される構成になされている。このように、図１に示された画像形成装置としての複写機は、本発明にかかる定着装置１１８を画像形成部Ｃに備えたものである。

また、シート状記録媒体（記録用紙）の両面に画像を記録する場合には、上述した定着装置１１８から排出されたシート状記録媒体の後端が前記排出ローラ１１９の直前の分岐点２０７を通過した時点で上記排出ローラ１１９が一旦停止後逆転方向に回転駆動される。それによって上記シート状記録媒体は両面トレイ１２１上に一旦載置され、その後に搬送ローラ１０４、１０５により搬送されてレジストローラ１０６に到達し、その反転されたシート状記録媒体の裏面（第２面）に上述と同様にして画像が形成された後、トレイ１２０に排出・積載される構成になされている。

このとき、上述した画像形成動作を行う各部は、図２に示されているような画像形成制御部Ｅにより制御される。画像形成制御部Ｅは、概略、画像形成動作に必要な制御プログラムや各種データを記憶したメモリ３０１と、制御プログラムを実行することにより画像形成装置の全体の動作を司るＣＰＵ３０２とを備えている。そして、前記定着装置１１８における後述する定着温調制御を実行する定着温度制御手段も、前記画像形成制御部Ｅの一部をなすように構成されている。

一方、上述した定着装置１１８は、例えば図３〜図５に示されているような定着ベルト加熱方式、及び加圧用回転体駆動方式（テンションレスタイプ）を採用した構造になされており、第１の定着用部材として設けられた略円筒状の定着ベルト１１８ａは、ベルト状部材に弾性層を設けてなる円筒状（エンドレスベルト状、スリーブ状）の部材から形成されている。その定着ベルト１１８ａに対しては、第２の定着部材としての加圧ローラ１１８ｂが下方側から加圧接触するように配置されている。

上述した定着ベルト１１８ａは、横断面略半円弧状樋型の耐熱性・剛性を有する加熱体保持部材としてのヒータホルダ１１８ｃに沿って環状に摺動可能となるようにルーズな状態で外嵌されているとともに、長手方向（軸方向）の両端部が定着フランジ１１８ｄにより位置規制されており（図４参照）、前記加圧ローラ１１８ｂの回転駆動に従って環状に移動されるようになっている。また、前記ヒータホルダ１１８ｃの図示下面部分には、当該ヒータホルダ１１８ｃの長手方向に沿って、長尺状をなす定着ヒータ１１８ｅが熱源として取り付けられている。そして、その定着ヒータ１１８ｅの下面側に上述した定着ベルト１１８ａが接触するように配置されている。

ここで、上述した加圧ローラ１１８ｂは、ステンレス製の芯金に対して射出成形により形成された厚さ約３ｍｍのシリコーンゴム層を有するとともに、その上から厚さ約４０μｍのＰＦＡ樹脂チューブが被覆されたものであって、前記芯金の両端部は、定着フレーム１１８ｆの奥側側板と手前側側板との間に回転自由に軸受保持されている。このような加圧ローラ１１８ｂの上側には、上述した定着ヒータ１１８ｅ、ヒータホルダ１１８ｃ、定着ベルト１１８ａ等からなる定着ベルトユニットが略平行に延在するように配置されている。本実施形態におけるヒータホルダ１１８ｃの両端部は、不図示の加圧機構により片側９８Ｎ（１０ｋｇｆ）、総圧１９６Ｎ（２０ｋｇｆ）の力で前記加圧ローラ１１８ｂの軸線方向に附勢されており、それによって前記定着ヒータ１１８ｅの下面が定着ベルト１１８ａを介して加圧ローラ１１８ｂの弾性層に対して所定の押圧力をもって圧接され、それによって定着に必要な所定幅のニップ部からなる定着領域Ｎが形成されている。このときの加圧機構は、圧解除機構を有しており、ジャム処理時等に加圧が解除されることによって、定着領域Ｎ内のシート状記録媒体（記録用紙）Ｐの除去が容易に行われる構成になされている。

また、上述した定着ベルト１１８ａと加圧ローラ１１８ｂとの圧接ニップ部からなる定
着領域Ｎの搬送方向前後位置には、前記定着フレーム１１８ｆに組付けられた入口ガイド１１８ｆ１及び定着排紙ローラ１１８ｆ２がそれぞれ配置されている。上記入口ガイド１１８ｆ１は、転写領域を抜けたシート状記録媒体（記録用紙）Ｐが定着領域Ｎに対して正確に送り込まれるようにガイドする機能を有しており、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂により形成されている。

上述したように加圧ローラ１１８ｂは、図示を省略した駆動手段により矢印の方向に所定の周速度で回転駆動され、その加圧ローラ１１８ｂの回転摩擦力により定着ベルト１１８ａに回転力が作用して当該定着ベルト１１８ａの内周面側が前記定着ヒータ１１８ｅの下面に密着摺動しながらヒータホルダ１１８ｃの外回りを矢印方向に従動回転状態になされるようになっている。このとき、前記定着ベルト１１８ａ内周面にはグリスが塗布されて摺動性が確保されている。

このように加圧ローラ１１８ｂの回転駆動に伴って定着ベルト１１８ａが従動回転状態になされるが、その定着ヒータ１１８ｅは、前述した定着温度制御手段からの制御指令に従って定着温調制御が行われる構成になされている。すなわち、前記熱源としての定着ヒータ１１８ｅへの通電によって当該定着ヒータ１１８ｅは昇温されるが、その定着ヒータ１１８ｅが所定の温度まで立ち上げられた温調状態において、前記定着領域Ｎを形成している定着ベルト１１８ａと加圧ローラ１１８ｂとのニップ部に、未定着トナー像ｔを担持したシート状記録媒体（記録用紙）Ｐが、前記入口ガイド１１８ｆ１に沿って案内されて導入されると、そのシート状記録媒体Ｐのトナー像担持面は、定着ベルト１１８ａの外周面に密着しながら定着ベルト１１８ａと一緒に定着領域Ｎを挟持搬送されていく。この挟持搬送過程において、前記定着ヒータ１１８ｅからの熱が定着ベルト１１８ａを介してシート状記録媒体Ｐに付与され、当該シート状記録媒体Ｐ上の未定着トナー像ｔが加熱・加圧されて溶融定着が行われる。定着領域Ｎを通過したシート状記録媒体Ｐは、定着ベルト１１８ａから曲率分離されて定着排紙ローラ１１８ｆ２を通して外方に排出される構成になされている。

このような定着装置１１８には、メイン及びサブ２系統の温度検知手段が設けられている。すなわち、メインサーミスタ１１８ｈは、熱源である定着ヒータ１１８ｅの上面、つまり裏面側に接触させて配置されており、当該定着ヒータ１１８ｅ裏面の温度を検知する構成になされている。このメインサーミスタ１１８ｈは、定着ヒータ１１８ｅの長手方向の中央部に配置されている。また、サブサーミスタ１１８ｉは、前記ヒータホルダ１１８ｃの上方位置において前記定着ベルト１１８ａの内周面に対して弾性的に接触するように配置されており、当該定着ベルト１１８ａの内周面の温度を検知する構成になされている。このサブサーミスタ１１８ｉは、定着ベルト１１８ａの長手方向における端部（前記小サイズ非通紙領域Ｒに対応する位置）に配設されている。また、サブサーミスタ１１８ｉは、上記位置に限定されず、定着ヒータ１１８ｅ裏面の温度を検知するメインサーミスタ１１８ｈと同様に、定着ヒータ１１８ｅの上面の長手方向の端部（前記小サイズ非通紙領域Ｒに対応する位置）に配置されても良い。

これらのメインサーミスタ１１８ｈ及びサブサーミスタ１１８ｉは、それぞれの出力が図示を省略したＡ／Ｄコンバータを介して、定着温調制御を実行する定着温度制御手段の制御回路部（ＣＰＵ）１１８ｊに接続されている。この定着温度制御手段の制御回路部１１８ｊは、前記メインサーミスタ１１８ｈ及びサブサーミスタ１１８ｉの出力に基づいて検出温度を求めるとともに、その検出温度から定着ヒータ１１８ｅに対する温調制御内容を決定し、図示を省略したヒータ駆動回路部（電力供給部）から定着ヒータ１１８ｅへの通電を制御する機能を有している。

一方、上述した定着領域Ｎは、定着ベルト１１８ａの長手方向である幅方向（軸方向）に長尺状をなすように形成されているが、その定着領域Ｎは、特に図５に示されているように、前記定着ベルト１１８ａの長手方向である幅方向（図示左右方向）において、小サイズのシート状記録媒体（記録用紙）Ｐが常に通過する定着通紙領域Ｑと、その両側の小サイズのシートが通過しない小サイズ非通紙領域Ｒとに区分される。そして、最大サイズよりも幅の狭い小サイズのシート状記録媒体Ｐが定着領域Ｎを通過する際には、当該シート状記録媒体Ｐは定着通紙領域Ｑのみを通過して小サイズ非通紙領域Ｒは通過しない。

ここで、上述した定着用部材としての定着ベルト１１８ａの上部には、前記小サイズ非通紙領域Ｒに対応する位置に一対の冷却ファン１１８ｍ，１１８ｍが配置されている。これらの冷却ファン１１８ｍは、前記定着ベルト１１８ａ、すなわち定着用部材における小サイズ非通紙領域Ｒでの昇温を抑える非通紙領域を冷却する定着冷却手段を構成している。これらの冷却ファン１１８ｍとしては、シロッコファンやクロスフローファンと比べて低コストである軸流ファンが採用されており、各冷却ファン１１８ｍから定着ベルト１１８ａの小サイズ非通紙領域Ｒに向かって送風冷却用ダクト１１８ｎが延びている。

このような小サイズ非通紙領域Ｒに対して設けられた非通紙領域冷却手段としての冷却ファン１１８ｍは、定着温度制御手段からの動作指令に基づいて次のような冷却制御動作を行う。まず、画像形成に用いられるシート状記録媒体（記録用紙）Ｐとして最大サイズよりも幅の小さい小サイズのものが用いられ、その小サイズのシート状記録媒体Ｐに対する定着が連続的に行われる場合には、上述したように非通紙領域Ｒにはシート状記録媒体Ｐが通過しないため、その定着ベルト１１８ａにおける小サイズ非通紙領域Ｒの吸熱作用がなくなって温度が上昇することとなる。この定着ベルト１１８ａにおける小サイズ非通紙領域Ｒの温度は、第２の温度検知手段としてのサブサーミスタ１１８ｉによって検知される。

そして、上述したサブサーミスタ１１８ｉによる検知温度が所定の温度まで達すると、冷却ファン１１８ｍの冷却動作が開始されて定着ベルト１１８ａの小サイズ非通紙領域Ｒの温度上昇が抑えられる。また、その冷却ファン１１８ｍから送られる冷却風で定着ベルト１１８ａの小サイズ非通紙領域Ｒが冷却されてサブサーミスタ１１８ｉによる検出温度が所定の温度まで低下したときには冷却ファン１１８ｍの動作が停止される。このような定着冷却手段としての冷却ファン１１８ｍによる冷却運転は、プリント動作中をはじめとして、１ジョブのプリント動作の終了後における、いわゆる後回転中において共通の冷却制御動作として実行される。

このように本実施形態では、温度検知手段として設けられたメインサーミスタ１１８ｈ及びサブサーミスタ１１８ｉからの出力に基づいて、定着冷却手段としての冷却ファン１１８ｍの冷却運転状態と、前記定着用部材として設けられた定着ベルト１１８ａの熱源である定着ヒータ１１８ｅの通電状態とを、前記定着温度制御手段により適宜に制御して、定着通紙領域Ｑ及び小サイズ非通紙領域Ｒの温度を定着温調温度Ｔαに制御する定着温調制御を行うようにしているが、前記定着温度制御手段による定着温調制御は、さらに次のような早期加熱再開制御動作を含むように構成されている。

すなわち、本実施形態にかかる早期加熱再開制御動作は、前記熱源としての定着ヒータ１１８ｅの通電を遮断した後の後回転中における定着温度制御手段による定着温調制御であり、熱源である定着ヒータ１１８ｅの通電を遮断した後に、前記定着冷却手段としての冷却ファン１１８ｍによる冷却運転を継続させて前記定着用部材としての定着ベルト１１８ａの小サイズ非通紙領域Ｒの温度を低下させる一方、その定着ベルト１１８ａの温度が設定目標値まで低下したときに熱源としての定着ヒータ１１８ｅの通電を開始する制御動作を含む構成になされている。

その早期加熱再開制御動作においては、上述した熱源としての定着ヒータ１１８ｅの通電を開始する設定目標値が設定されているが、当該設定目標値は、定着用部材としての定着ベルト１１８ａの定着通紙領域Ｑ又は小サイズ非通紙領域Ｒの温度、或いは定着ベルト１１８ａの定着通紙領域Ｑの温度と小サイズ非通紙領域Ｒの温度との差として設定することが可能である。そして、本実施形態では、非通紙領域Ｒの温度を設定目標値としており、その場合の早期加熱再開制御動作を図６及び図７に基づいて説明する。

まず、前述したように小サイズ紙の連続プリントが行われた場合の定着ベルト１１８ａの温度は、特に長手方向における端部付近の小サイズ非通紙領域Ｒで上昇することとなるが、その小サイズ非通紙領域Ｒの温度を検知するサブサーミスタ１１８ｉの検知温度が所定の上限温度Ｔａを越えたときに、定着冷却手段としての冷却ファン１１８ｍの冷却運転動作が開始される（図７のステップ１，２）。その冷却ファン１１８ｍの冷却運転動作は、サブサーミスタ１１８ｉの検知温度が所定の下限温度Ｔｂより低下するまで継続されるが（図７のステップ３）、サブサーミスタ１１８ｉの検知温度が所定の下限温度Ｔｂより低下しても、プリント動作が完了していない場合には（後述する図７のステップ４のＮｏ）、当該冷却ファン１１８ｍの冷却動作は継続される（図７のステップ２）。

一方、上述したような冷却ファン１１８ｍの冷却運転動作にかかわらず、小サイズ紙の連続プリントが行われた場合には、定着ベルト１１８ａの温度が、図６のように連続プリントの最終紙が定着装置１１８を通過する時間ｔ１まで次第に上昇していくことがある。その場合には、長手方向端部のサブサーミスタ１１８ｉの検知温度が定着温調温度Ｔαを超えていき、連続プリントの最終紙が定着装置１１８を通過した時間ｔ１においては、定着ベルト１１８ａの長手方向中央部の定着通紙領域Ｑと小サイズ非通紙領域Ｒとの間に大きな温度差が生じる。

その温度差は、連続プリントの枚数が多い程大きくなる。例えば、Ａ４Ｒサイズのカット用紙２５０枚を連続プリントした際には、メインサーミスタ１１８ｈの検知温度が定着温調温度Ｔαである１８０℃に維持される一方、サブサーミスタ１１８ｉの検知温度は２４０℃となり、それらのメインサーミスタ１１８ｈとサブサーミスタ１１８ｉとの間の温度差は６０℃になる。このような連続プリントの１ジョブ終了時の状態から、定着ベルト１１８ａの中央部と端部との温度差を低減させるための、いわゆる後回転の制御動作に移行される（図７のステップ５）。

後回転の制御動作に移行されると、上述した冷却ファン１１８ｍの冷却運転動作は継続されることとなるが、サブサーミスタ１１８ｉの検知温度が所定の下限温度Ｔｂまで低下したときに（図７のステップ６）、当該冷却ファン１１８ｍの冷却運転動作は停止される（図７のステップ７）。一方、後回転に移行しても、サブサーミスタ１１８ｉの検知温度が所定の下限温度Ｔｂまで低下しない場合には（図７のステップ８）、当該冷却ファン１１８ｍの冷却動作は継続されることとなり、定着温度制御手段による定着温調制御によって、次のような早期加熱再開制御動作が行われる。

すなわち、本実施形態にかかる早期加熱再開制御動作では、１ジョブのプリント動作が終了した図６中の時間ｔ１から、熱源である定着ヒータ１１８ｅの通電が遮断された状態で、定着冷却手段としての冷却ファン１１８ｍによる冷却運転が継続される。そして、その冷却ファン１１８ｍの冷却運転によって、定着用部材としての定着ベルト１１８ａにおける小サイズ非通紙領域Ｒの温度が、適宜の設定目標値まで低下させられる（図７のステップ８）。本実施形態における設定目標値は、プリント動作の定着温調温度Ｔα（１８０℃）よりも、例えば１０℃だけ低いＴα−１０℃（１７０℃）に設定されている。

定着ベルト１１８ａの小サイズ非通紙領域Ｒの温度が、設定目標値であるＴα−１０℃まで低下されると、そのときの図６中の時間ｔ２において熱源としての定着ヒータ１１８ｅの通電が開始される。より具体的には、定着ベルト１１８ａの小サイズ非通紙領域Ｒの温度、すなわち端部のサブサーミスタ１１８ｉの検知温度が、設定目標値であるＴα−１０℃（１７０℃）まで低下してきた時点で、設定目標値であるＴα−１０℃（１７０℃）と、メインサーミスタ１１８ｈの検知温度Ｔｍ（１４０℃）との比較が行われる（図７のステップ９）。そして、そのときの比較結果であるサブサーミスタ１１８ｉとメインサーミスタとの温度差ΔＴ（ΔＴ＝（Ｔα−１０℃）−Ｔｍ）は、例えば図８に示されているような制御テーブルに用いられ、上述した両サーミスタの温度差ΔＴと、定着ヒータ１１８ｅの点灯周期に基づいてヒータ点灯制御が決定される（図７のステップ１０）。例えば、両サーミスタの温度差ΔＴが３５℃の場合は、点灯周期１秒間におけるオン時間が８００ｍｓ、オフ時間が２００ｍｓに決定される。

このようにして決定された点灯周期で、熱源としての定着ヒータ１１８ｅに通電が行われ、図６中の時間ｔ２から時間ｔ３にかけて定着用部材である定着ベルト１１８ａの昇温が行われることとなる。この場合、定着ベルト１１８ａの非通紙領域Ｒに対しては冷却ファン１１８ｍによる冷却運転が継続して行われていることから、当該非通紙領域Ｒでの昇温が緩やかに行われる。一方、冷却されていない中央部Ｑにおいては急速な昇温が行われる。

このような早期加熱再開制御動作によって、メインサーミスタ１１８ｈが通紙中の定着温調温度Ｔαを検知すると（図７のステップ１１）、当該メインサーミスタ１１８ｈの検知温度とサブサーミスタ１１８ｉの検知温度とを略一致させるために、両サーミスタの温度差分ΔＴｍｓが検知される（図７のステップ１２）。そして、その両サーミスタの温度差分ΔＴｍｓが１０℃以下となる図６中の時間ｔ３まで定着ヒータ１１８ｅの通電が実行される。その後、冷却ファン１１８ｍの冷却運転が停止されて（図７のステップ７）、次プリント動作へ移行される（図７のステップ１３）。

このように本実施形態にかかる定着温度制御手段による早期加熱再開制御動作は、定着用部材である定着ベルト１１８ａにおける小サイズ非通紙領域Ｒが定着温調温度Ｔαに達した際に、中央部Ｑの温度が定着温調温度Ｔαに達するように熱源である定着ヒータ１１８ｅの通電を開始するタイミングとして設定されている。すなわち、定着用部材としての定着ベルト１１８ａに設けられた熱源である定着ヒータ１１８ｅの通電を開始した後も小サイズ非通紙領域Ｒに対しては冷却が行われていることから、定着ヒータ１１８ｅへの通電を行っても小サイズ非通紙領域Ｒでの昇温が緩やかに行われる一方、中央部Ｑにおいては急速な昇温が行われ、従来のように小サイズ非通紙領域Ｒの温度と中央部Ｑの温度とが一致するまで待機させなくても、その前の段階で定着ヒータ１１８ｅへの通電を行うことによって小サイズ非通紙領域Ｒの温度と中央部Ｑの温度とを早期に一致させることが可能となり、その結果、待機時間の短縮化が図られるようになっている。

本実施形態にかかる装置、及び従来技術による装置において、小サイズであるＡ４Ｒを連続通紙した時の後続のシート状記録媒体が画像形成を開始するまでの時間を具体的に比較した結果が図９に示されている。図９にかかる比較においては、シート状記録媒体としてＡ４Ｒサイズのカット紙（用紙坪量６４ｇ／ｍ^２）を用い、複写機本体の使用環境が温度２３℃・湿度５０％、本体入力電圧商用電源が１００Ｖ、定着ヒータ１１８ｅの定着温調温度Ｔαが２０５℃、Ａ４Ｒサイズのカット紙のスループットが２５ｃｐｍの条件とし、Ａ４Ｒサイズのカット紙をそれぞれの枚数にわたって連続通紙した後に、後続のシート状記録媒体としてＡ４Ｒサイズよりも幅が広いＡ３サイズのカット紙に対する画像形成を開始するまでの時間を測定した。

その結果、７０枚の連続通紙した後において、従来装置では２４秒かかっていたのに対して、本発明にかかる装置では４秒に短縮され、時間差が２０秒もあることが判明した。このように本発明を採用した場合には、各プリントジョブの最初の印字動作であるファーストプリントタイムを短縮させることができ、また結果的にスループットも早めることが可能となることが明かとなった。

以上、本発明者によってなされた発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であることはいうまでもない。

例えば、上述した各実施形態は、複写機に対して本発明を適用したものであるが、プリンタ等の画像形成装置、あるいはその他の装置に対しても本発明は同様に適用することができる。

以上述べたように本発明にかかる定着装置及びそれを備えた画像形成装置は、プリンタや複写機などの多種多様な画像形成装置等に対して広く適用することが可能である。

Ａ 画像形成装置本体
Ｂ 画像読取スキャナ
Ｃ 画像形成部
Ｄ シート状シート状記録媒体（記録用紙）デッキ
Ｎ 定着領域
１１２ 感光ドラム
１１５ 転写ローラ
１１８ 定着装置
１１８ａ 定着ベルト（定着部材）
１１８ｂ 加圧ローラ（定着部材）
１１８ｃ ヒータホルダ
１１８ｄ 定着フランジ
１１８ｅ 定着ヒータ（熱源）
１１８ｆ 定着フレーム
１１８ｆ１ 入口ガイド
１１８ｆ２ 定着排紙ローラ
１１８ｈ メインサーミスタ
１１８ｉ サブサーミスタ
Ｅ 画像形成制御部
１１８ｊ 定着温度制御手段の制御回路部（ＣＰＵ）
１１８ｍ 冷却ファン（定着冷却手段）
１１８ｎ 送風冷却用ダクト
Ｐ シート状記録媒体（記録用紙）
Ｑ 中央部
Ｒ 小サイズ非通紙領域

Claims (4)

1. 定着用部材により形成された定着通紙領域にトナー像を形成された記録媒体を搬送させながら、通電によって前記定着通紙領域の全域を加熱するように前記定着用部材に設けられた熱源による加熱作用で前記記録媒体上のトナー像を定着するものであって、
   前記定着用部材に通紙可能な記録媒体の中で最大の通紙サイズより小さい小サイズの記録媒体を連続して定着した際に、前記定着用部材に生じる小サイズ非通紙領域における昇温を抑えるように前記定着通紙領域の小サイズ非通紙領域に対して冷却動作を行う定着冷却手段と、
   前記定着用部材における前記定着通紙領域の中央部の温度及び前記小サイズ非通紙領域の温度を検知する温度検知手段と、
   前記温度検知手段からの出力に基づいて、前記定着冷却手段の冷却運転状態と、前記熱源の通電状態とを制御して、前記中央部及び前記小サイズ非通紙領域の温度を、前記記録媒体を定着する定着温調温度Ｔαに制御する定着温度制御手段と、
   を備えた定着装置において、
   前記定着温度制御手段は、小サイズの記録媒体の定着動作後、前記熱源の通電を遮断した後に、前記小サイズの記録媒体より大きいサイズの記録媒体を定着する際は、前記定着冷却手段の冷却動作を継続させて前記小サイズ非通紙領域の温度を低下させ、その小サイズ非通紙領域の温度が前記定着温調温度Ｔαより低い設定目標値まで低下した際に、前記定着冷却手段の冷却動作を継続した状態で、前記熱源の通電を開始する早期加熱再開制御動作を行うことを特徴とする定着装置。
2. 前記定着温度制御手段による早期加熱再開制御動作は、通電を開始する際に前記温度検知手段が検知した中央部と小サイズ非通紙領域の温度差に基づいて、前記定着通紙領域の全域を加熱する前記熱源の通電周期を変更し、前記定着用部材における小サイズ非通紙領域の温度が前記定着温調温度に達した際に、前記中央部の温度が前記定着温調温度に達するように前記熱源の通電を制御することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 前記定着温度制御手段による早期加熱再開制御動作を、画像形成動作における後回転時に行うようにしたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
4. 請求項１から請求項３までに記載されたいずれかの定着装置を画像形成部に備えたことを特徴とする画像形成装置。

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