JP5230316B2

JP5230316B2 - 画像加熱装置

Info

Publication number: JP5230316B2
Application number: JP2008236312A
Authority: JP
Inventors: 和朗小野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-09-16
Filing date: 2008-09-16
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2028-09-16
Also published as: JP2010072047A

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置（複写機、ファクシミリ、プリンタ、複合機等）に用いられる画像加熱装置に関し、特に温度制御に関するものである。

この種の加熱装置としては、特許文献１に示されるように、
トナー像を加熱する加熱ローラの通紙領域に温度検知部材を設け、この温度検知部材の検知温度に基づいて加熱部材を暖めるヒータへの通電が調整される。さらに、非通紙領域にも温度検知部材が設けられ、この温度検知部材が加熱ローラの異常高温を検知するとヒータへの通電が遮断される。
特開平６−１１９９５号公報

しかしながら、加熱ローラの通紙域である中央部に設けられた温度検知部材の出力に応じてヒータへの通電を調整すると、加熱ローラの端部の温度が低くなり定着不良が生ずる。これは、端部の放熱量が中央部の放熱量よりも多いからである。

特に、加熱ローラが室温に冷えている状態から所定の待機温度に加熱ローラを昇温させる立上状態を経て、加熱ローラをこの待機温度に維持してトナー像の加熱動作の開始を待つ待機状態となると、この待機状態においてこの現象は顕著に現れる。つまり、立上状態で加熱ローラの内側に与えられた熱が、待機状態では加熱ローラの外側に移動する。すると、この熱の移動によって加熱ローラ表面の温度が上昇する所謂オーバーシュートが生じ、温度検知部材の検知温度は高くなる。その結果、ヒータへの通電はＯＦＦされ、放熱量の多い端部の温度は低くなってしまう。

更に、低温環境においては、通常環境よりも加熱ローラ端部での放熱量が大きくなるので、端部の温度は益々低くなる。

ここで、上述の待機温度を高く設定すれば、低温環境で加熱ローラ端部が低温になることを防ぐことはできる。しかしながら、この場合、加熱ローラ端部の温度低下が小さい通常環境においても高温の待機温度になるようにヒータへの通電を調整することとなり、待機状態における消費電力が大きくなってしまう。

一方、加熱ローラ端部に温度検知部材を設けてヒータへの通電を調整すると、小サイズ紙上のトナー像を加熱した後の待機状態で加熱ローラ中央部の温度が低くなり、その後に加熱するトナー像の中央部で定着不良が生ずる。これは、小サイズの記録材へ加熱動作を行った後、加熱ローラの端部は中央部よりも高い温度になっており、中央部を待機温度に昇温させる前にヒータへの通電がＯＦＦされてしまうからである。

本発明は、記録材上のトナー像を加熱する加熱部材と、電力供給を受けて前記加熱部材を昇温させる加熱源と、前記加熱部材の長手方向中央部の温度を検知する第１の温度センサと、前記加熱部材の長手方向端部の温度を検知する第２の温度センサと、を有する画像加熱装置において、前記加熱部材の長手方向中央部の温度が所定温度に昇温するまでの立上げ時は前記第１の温度センサの出力に応じて、前記加熱部材の長手方向中央部の温度が所定温度に昇温した後の待機時は前記第１の温度センサ及び前記第２の温度センサの出力に応じて、画像加熱処理時は前記第１の温度センサの出力に応じて、前記加熱源へ供給する電力を制御する電力制御手段を有することを特徴とするものである。

本発明によれば、加熱部材の長手方向端部が低温になることを防止し、画像加熱不良の軽減をすることができる。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。

〔実施例１〕
まず、図１０を参照し、本発明の画像加熱装置を具備する画像形成装置の全体構成を説明する。

図１０の画像形成装置において、コピー機能時は、原稿の画像情報を読み取るイメージスキャナ１０からの画像情報に基づいた画像を、記録材としての用紙Ｐ上に形成する。

プリンタ機能時は、不図示のパーソナルコンピュータ等の外部装置にて作成されたプリントデータを受信するプリンタ受信手段１１を有する。そして、不図示の通信回線を介して、画像形成装置がプリントデータを受信し、プリントデータからの画像情報に基づいた画像を、用紙Ｐ上に形成する。

不図示の通信回線を介して送信されてきたファクシミリデータを受信するファクシミリ送受信手段１２を有し、ファクシミリ機能時は不図示の通信回線を介して画像形成装置がファクシミリデータを受信する。そして、ファクシミリデータからの画像情報に基づいた画像を、用紙Ｐ上に形成する。

次に、図１０の画像形成装置における画像形成方法に関して説明する。

図１０の画像形成装置は、感光ドラム１が矢印Ｉ方向に回転し、帯電装置（例えば帯電ローラ）２により、例えばマイナスに一様均一に感光ドラム１表面が帯電される（例えば帯電電位：−４００Ｖ）。次に、露光装置３が画像情報に応じた例えばレーザー光３ａを感光ドラム１表面に照射することにより、感光ドラム１上に静電潜像が形成される（例えば、露光部電位：−５０Ｖ）。

次に感光ドラム１上の静電潜像は、現像装置４のバイアスが印加されて回転する現像スリーブ４ａ（例えば、ＤＣ：−２５０Ｖ、ＡＣ：１ＫＶｐｐ／２．５ＫＨｚ）により、マイナスに帯電されたトナーＫが現像される。このようにして、感光ドラム１上のレーザー光を照射した部位にトナーＫ画像が形成される。

感光ドラム１上のトナーＫ画像は、転写装置（例えば転写ローラ）５に印加されたプラス電圧（例えば、ＤＣ：＋２ＫＶ）により、給紙カセット９から取り出されて経路Ｊを通り、転写部に搬送された用紙Ｐ上に静電的に転写される。その後、トナーＫ画像を担持した用紙Ｐは、分離装置（例えば除電針）６に印加されたマイナス電圧（例えば、ＤＣ：−１ＫＶ）により、用紙Ｐのプラス電荷が除電されることで、感光ドラム１から記録材Ｐが分離される。そして、トナーＫ画像を担持した用紙Ｐは、定着装置１００に搬送され、熱及び圧力を受けて、トナーＫ画像が用紙Ｐ上に定着される。定着工程終了後の用紙Ｐは、経路Ｌのフェイスアップ排紙、又は経路Ｍのフェイスダウン排紙を選択して、排紙される。

一方、転写工程が終了した感光ドラム１は、感光ドラム１上の転写残トナーをクリーニング装置７により除去した後、再び帯電装置２により一様均一に帯電され、次の画像形成に備える。

次に、図１の定着装置に関して説明する。

図１で示すように、定着装置１００は、定着部材（加熱部材）としての定着ローラ１０１、加圧部材としての加圧ローラ１０２を備える。そして、定着ローラ１０１を加熱する加熱源としてのハロゲンヒータ１１１ａ及び１１１ｂ、加圧ローラ１０２を加熱するハロゲンヒータ１１２ａ及び１１２ｂを備える。更に、定着ローラ１０１表面の長手方向中央部（第１位置）の温度を検知する第１温度検知部材としての第１温度センサ１２１ａ、端部（第２位置）の温度を検知する第２温度検知部材としての第２温度センサ１２１ｂを備える。そして、加圧ローラ１０２表面の中央部の温度を検知する温度センサ１２２ａ及び端部の温度を検知する１２２ｂを備える。

また、ハロゲンヒータ１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂへ電力を供給する電源１３１、ハロゲンヒータ１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂへ供給される電力を制御する電力制御手段としてのヒータ制御部１３０を備える。なお、長手方向とは、用紙Ｐの搬送方向に垂直な方向である。

定着ローラ１０１は、不図示の駆動源によって、矢印Ａ方向に所定の速度、例えば５００ｍｍ／ｓｅｃの周速で回転駆動されるようになっている。定着ローラ１０１は、例えば外径７４ｍｍ、肉厚６ｍｍ、長さ３５０ｍｍの金属製円筒状芯金（本実施例では、アルミニウム製）上に、耐熱性弾性層としてのシリコーンゴムが３ｍｍの厚さで被覆される。更に弾性層上には、トナーとの離型性向上のため、耐熱性離型層としてのフッ素系樹脂（本実施例では、ＰＦＡチューブ）が１００μｍの厚さで被覆されている。

本実施例では、弾性層を被覆した定着ローラ１０１を用いたが、弾性層の無い金属製円筒状芯金上に離型層を被覆した定着ローラでも良い。

又、定着ローラ１０１の芯金の内部には、ハロゲンヒータ１１１ａ及び１１１ｂが配置されている。

定着ローラ１０１の表面温度は、定着ローラ１０１に接触する第１温度センサ１２１ａまたは第２温度センサ１２１ｂに検知される。ヒータ制御部１３１は、第１温度センサ１２１ａまたは第２温度センサ１２１ｂの検知温度（結果）に基づいて電源１３１を制御し、ハロゲンヒータ１１１ａ及び１１１ｂをＯＮ／ＯＦＦ制御する。

加圧ローラ１０２は、定着ローラ１０１に不図示の加圧手段により、所定の圧力で加圧されて、定着ローラ１０１とニップＮを形成している。そして、矢印Ｂ方向に所定の速度、例えば５００ｍｍ／ｓｅｃの周速で、定着ローラ１０１と従動回転されるようになっている。

加圧ローラ１０２は、例えば外径５４ｍｍ、厚み３ｍｍ、長さ３５０ｍｍの金属製円筒状芯金上に、耐熱性弾性層としてのシリコーンゴムが３ｍｍの厚さで被覆される。更に弾性層上には、トナーとの離型性向上のため、耐熱性離型層としてのフッ素系樹脂が１００μｍの厚さで被覆されている。本実施例の加圧ローラ１０２は、芯金は鉄製であり、耐熱性離型層はＰＦＡチューブである。

又、加圧ローラ１０２の内部には、加熱源としてのハロゲンヒータ１１２ａ及び１１２ｂが配置されている。

加圧ローラ１０２の表面温度は、加圧ローラ１０２に接触する温度センサ１２２ａまたは１２２ｂに検知される。

ヒータ制御部１３１は、温度センサ１２２ａまたは第２温度センサ１２２ｂの検知結果に基づいて電源１３１を制御し、ハロゲンヒータ１１２ａ及び１１２ｂをＯＮ／ＯＦＦ制御する。

なお、このニップＮに、画像形成装置によって未定着トナーＫを担持させた用紙Ｐを搬送して、ニップＮの熱及び圧力によって、用紙Ｐ上にトナーＫを定着させる。

図２で示すように、定着装置１００は、定着ローラ１０１及び加圧ローラ１０２の長手方向のほぼ中央部を用紙Ｐが通紙される中央基準の定着装置である。定着ローラ１０１の外周面には、最小幅Ｅの用紙Ｐ２の通紙部Ｅ内に第１温度センサ１２１ａを配置し、定着ローラ１０１端部に第２温度センサ１２１ｂを配置して、定着ローラ１０１の表面温度を検知する。

第２温度センサ１２１ｂは、本実施例では、非通紙部の定着ローラ１０１温度を測定する目的から、最大幅Ｄの用紙Ｐ１の非通紙部Ｆに配置する。

図３で示すように、最大幅Ｄの非通紙部昇温を検知する必要が無く、最大幅Ｄよりも小さい幅の用紙の非通紙部昇温のみを検知する場合には、第２温度センサ１２１ｂは、最小幅Ｅの用紙Ｐ２の非通紙域で、最大幅Ｄの通紙域内、に配置しても良い。また、好ましくは最大幅Ｄの通紙域内端部に配置する構成でも良い。

ここで、図１に戻り、本実施例の温度制御を行うヒータ制御部１３０を説明する。ヒータ制御部１３０は、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）、記憶手段としてのメモリ（ＲＯＭ）等を含み、第１温度センサ１２１ａ及び第２温度センサ１２１ｂからの検知信号を所定時間毎に検知して、検知温度に変換する。そして、その検知温度に基づいて、ヒータ制御手段１３０によってハロゲンヒータ１１１ａ及び１１１ｂへの通電量を制御することにより、定着ローラ１０１の温度を所定の温度に制御する。例えば、検知温度が目標温度よりも低い場合には、ハロゲンヒータ１１１ａ及び１１１ｂへ所定電力を通電（ＯＮ）して定着ローラ１０１温度を上昇させる。検知温度が目標温度よりも高い場合には、ハロゲンヒータ１１１ａ及び１１１ｂへの通電を遮断（ＯＦＦ）して定着ローラ１０１温度を低下させる。

図４は、画像形成装置の電源ＯＮから、縦軸に定着ローラ１０１の第１温度センサ１２１ａの検知温度、横軸に時間経過における定着装置の状態を示す模式図である。

図４で示すように、画像形成装置の電源ＯＮ（Ｈ１）で定着装置１００のハロゲンヒータ１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１１ｂが点灯して、定着ローラ１０１を室温から待機温度、例えば２００℃まで昇温させるＨ１〜Ｈ２が立上状態である。

立上状態において、例えば、定着ローラ温度が室温〜１５０℃までは、定着ローラ１０１の回転駆動を停止したままで昇温させる。そして、１５０℃〜２００℃までは、定着ローラ１０１及び加圧ローラ１０２を回転駆動して昇温させることで、定着ローラ１０１及び加圧ローラ１０２の周方向の温度ムラを低減させている。立上状態では、ヒータ制御部１３０は、第１温度センサ１２１ａの検知温度に応じて温度制御を行う。

Ｈ２で待機温度まで到達すると、定着ローラ１０１を待機温度に温度制御するＨ２〜Ｈ３の待機状態に移行する。待機状態に移行すると定着装置１００は定着動作が可能になり、画像形成装置は画像形成可能となる、待機状態の時は、本発明の特徴となる待機制御によって定着ローラ１０１の温度制御が行われる。待機制御については後述するが、第１温度センサの検知温度（出力）に応じて、ヒータ制御部１３０が温度制御を行うために参照する温度センサを第１温度センサ１２１ａと第２温度センサ１２１ｂの一方が選択される。なお、上述の立上状態では、第１温度センサ１２１ａの検知温度に応じて、ヒータ制御部１３０は温度制御を行う。Ｈ３で定着（加熱）動作が開始され、定着ローラ１０１を定着温度、例えば１８０℃に温度制御するＨ３〜Ｈ４の定着状態に移行する。定着状態に移行すると、ヒータ制御部１３０は、立上状態と同様に、第１温度センサ１２１ａの検知温度に応じて定着ローラ１０１の温度制御を行う。なお、定着温度とは、定着（加熱）動作中の定着ローラ１０１の温度である。

定着（加熱）動作終了後Ｈ４〜Ｈ５で再び待機状態に移行し、上述の待機制御によって定着ローラ１０１の温度制御を行う。待機状態が所定時間以上継続した場合、定着装置１００のハロゲンヒータ１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１１ｂをＯＦＦするＨ５〜スリープ状態に移行する。

ここで、図５を参照し、本発明の特徴である待機制御について説明する。

待機制御は定着装置１００が待機状態にあるときの定着ローラ１０１の温度制御である。図５に、ヒータ制御部１３０が実行する制御のフローチャートを示す。

定着装置１００のヒータ制御部１３０は、定着装置１００が待機状態になると（Ｓ１）、第１温度センサ１２１ａの検知温度を待機温度１、例えば２００℃と比較する（Ｓ２）。

Ｓ２において、第１温度センサ１２１ａの検知温度が待機温度１（２００℃）未満の場合（Ｓ２でＮＯ）、定着ローラ１０１中央部の第１温度センサ１２１ａを用いて、定着ローラ１０１中央部の温度が待機温度１（２００℃）となるように、温度制御する。具体的には、電源１３１により、ハロゲンヒータ１１１ａ及び１１１ｂへ所定電力を通電（ＯＮ）して、定着ローラ１０１温度を上昇させる。そして、待機状態を継続するか判断して（Ｓ５）、他制御に移行する場合（Ｓ５でＮＯ）、例えば定着動作を行う定着制御や、省電力のためにヒータをＯＦＦするスリープ制御に移行する場合には、待機制御を終了して、他制御に移行する。待機状態を継続する場合（Ｓ５でＹＥＳ）、Ｓ２に戻って第１温度センサ１２１ａの検知温度を待機温度１と比較するフローが繰り返される。

Ｓ２において、第１温度センサ１２１ａの検知温度が待機温度１（２００℃）以上の場合（Ｓ２でＹＥＳ）、定着ローラ１０１端部の第２温度センサ１２１ｂを用いて、定着ローラ１０１端部の温度が待機温度２、例えば１９０℃となるように、温度制御する。具体的には、第２温度センサ１２１ｂの検知温度が１９０℃未満の場合、電源１３１により、ハロゲンヒータ１１１ａ及び１１１ｂへ所定電力を通電（ＯＮ）して、定着ローラ１０１温度を上昇させる。第２温度センサ１２１ｂの検知温度が１９０℃以上の場合、電源１３１により、ハロゲンヒータ１１１ａ及び１１１ｂへの通電を遮断（ＯＦＦ）して、定着ローラ１０１温度を低下させる。そして、待機制御を継続するか判断して（Ｓ５）、他制御に移行する場合（Ｓ５でＮＯ）、待機制御を終了して、他制御に移行する。待機制御を継続する場合（Ｓ５でＹＥＳ）、Ｓ２に戻って第１温度センサ１２１ａの検知温度を待機温度１と比較するフローが繰り返される。

ここで、本実施例において待機温度２は、低温環境において定着性が確保できる下限値１９０℃に設定し、その時の平衡状態での第１温度センサ１２１ａでの検知温度が２００℃から、待機温度１を２００℃とした。

従って、通常環境においては、定着ローラ１０１端部温度低下が低温環境よりも小さいので、第１温度センサ１２１ａの検知温度が２００℃の時には、第２温度センサ１２１ｂの検知温度は１９０℃以上となる。そして、第１温度センサ１２１ａの検知温度と待機温度１との比較によるヒータ１１１ａ及び１１１ｂのＯＮ及びＯＦＦ制御が主制御となって、第１温度センサ１２１ａを用いて待機温度１に温度制御する動作と同様の挙動となる。

また、通常環境から低温環境に環境温度が低下すると、定着ローラ１０１の端部温度低下が大きくなり、第２温度センサ１２１ｂの検知温度と待機温度２との比較によるヒータ１１１ａ及び１１１ｂのＯＮ及びＯＦＦ制御が主制御となる。このとき、第１温度センサ１２１ａの検知温度は２００℃以上であり、第２温度センサ１２１ｂを用いて待機温度２の１９０℃に温度制御する動作と同様の挙動となる。

本実施例では、待機時において、常に定着ローラ１０１中央部の第１温度センサ１２１ａを監視して、通紙域の第１温度センサが待機温度１（２００℃）となるように温度制御する。更に、定着ローラ１０１端部の第２温度センサ１２１ｂが待機温度２（１９０℃）となるように温度制御する。このようにして、定着ローラ１０１は、最大幅通紙領域（Ｄ）内で、環境によらずに、常に所定温度（１９０℃）以上を維持することができる。従って、待機状態から定着状態へ移行した場合、低温環境においても用紙全域で定着性を確保することができる。

ところで、定着動作へ移行した時、定着ローラ１０１の温度は、用紙Ｐに奪われて低下する。特に定着ローラ１０１の芯金が厚く、更には定着ローラ１０１に弾性層が被覆してある場合、ヒータ１１１ａ及び１１１ｂをＯＮしても定着ローラ１０１の表面に熱量が到達するのに時間を要するため、用紙Ｐの通紙による定着ローラ１０１の温度低下は大きい。

そのために、本実施例では、「待機温度１（２００℃）は、定着温度（１８０℃）より高い」として、待機時に定着ローラ１０１の芯金温度を高温で維持する構成としてある。

これは、定着動作が開始されて定着ローラ１０１の表面温度が定着温度（１８０℃）に低下しても、第１温度センサ１２１ａの検知結果に応じてヒータ１１１ａ及び１１１ｂがＯＮすることで中央部を定着温度（１８０℃）に維持可能にするための構成である。

つまり、待機時に定着ローラ１０１の芯金が高温に保たれているので、定着ローラ１０１の表面温度が低下しても芯金の熱が直ぐに表面へ到達し、中央部の表面温度は定着温度（１８０℃）に維持される。

このようにして、待機時に第２温度センサ１２１ｂで定着ローラ１０１の端部を１９０℃以上に維持することによって、定着時においては、定着ローラ１０１の中央部は１８０℃の定着温度に維持される。そして、その時、定着ローラ１０１の端部は定着性が確保できる１７０℃以上に維持することができるようにしてある。

従って、待機時に定着ローラ１０１端部を１９０℃以上に維持することにより、定着時においては、定着ローラ１０１端部を定着性が確保できる１７０℃以上にすることができる。

本実施例の待機時における制御の比較例１として、待機時において、第１温度センサ１２１ａで待機温度１（２００℃）に定着ローラ１０１を温度制御するのみの構成の場合、定着性が低くなる問題が発生する。なぜなら、低温環境において、定着ローラ１０１端部の放熱量が大きくなり、定着ローラ１０１端部において定着性が確保できる１９０℃未満となってしまうからである。

又、立上時においても定着ローラ１０１端部からの放熱が発生するため、通常、定着ローラ１０１の中央部温度が高く、端部温度が低い。更に、立上時においては、定着装置全体の温度が低いために、端部からの放熱量が大きく、待機時と比較して端部の温度低下量が大きい。

特に、立上時に定着ローラ１０１の中央部温度が待機温度１を大きく超えるオーバーシュートが生じた場合には、立上後に待機制御に移行して、第１温度センサ１２１ａの検知温度が待機温度１まで低下するまでヒータ１１１ａ及び１１１ｂをＯＦＦすることになる。

その結果、定着ローラ１０１端部の第２温度センサ１２１ｂ検知温度が定着性を確保できる１９０℃未満となってしまい、定着時の用紙Ｐ端部の定着性が低下するという問題が発生する。

本実施例の待機時における制御の比較例２として、待機時において、第２温度センサ１２１ｂで待機温度２（１９０℃）に定着ローラ１０１を温度制御するのみの構成を用いると、定着時の定着性が低くなってしまう。これは、小サイズ紙通紙後の待機時において、非通紙部昇温により定着ローラ１０１の端部温度が上昇するため、定着ローラ１０１中央部において定着性が確保できる１９０℃未満となってしまい、定着時の定着性が低くなってしまうからである。

ここで、図６は、本発明の実施例１に係る定着ローラ１０１の長手方向の温度分布を示す模式図である。縦軸に定着ローラ１０１の温度、横軸に定着ローラ位置を示す。

Ｇ１の太線は待機時の平衡状態での温度分布を示し、Ｇ２の細線は最小幅（Ｅ）サイズ紙を通紙した直後の待機時の温度分布を示す。

図６のＧ２で示すように、小サイズ紙通紙後の定着ローラ１０１温度分布は、通紙域は定着温度の１８０℃、非通紙領域は非通紙部昇温によって上昇して第２温度センサ１２１ｂ検知温度は２２０℃である。この状態で比較例２の第２温度センサ１２１ｂで定着ローラ１０１を待機温度２（１９０℃）で温度制御する場合、第２温度センサ１２１ｂの検知温度が１９０℃になるまで、ヒータ１１１ａ及び１１１ｂはＯＦＦとなる。従って、通紙域中央部の定着ローラ１０１温度は１９０℃を下回ってしまうため、中央部において定着時の定着性が低下してしまうという問題が発生する。

上述待機制御を待機時に行うことで、定着ローラ１０１が立上後のオーバーシュートや定着後の非通紙部昇温等の履歴を持っていても、更には環境温度によらず、定着ローラ１０１長手方向全域で、所定温度以上を確保し、定着時に良好な定着性を得ることができる。

又、本実施例において、待機温度１≦待機温度とすると、通常、待機時の定着ローラ１０１端部温度が低いので、定着ローラ１０１端部の第２温度センサ１２１ｂで温度制御することになる。そのため、定着ローラ１０１の端部温度低下度合や前の履歴によっては、待機時の定着ローラ中央部温度が２００℃未満となる場合が有り、例えば厚紙をプリントした場合には、中央部の温度低下が大きく、定着性が低下してしまうという問題が発生する。

待機温度１＝待機温度２＝２００℃とした場合には、必要以上に定着ローラ１０１温度が高いので、待機時の消費電力が大きくなり、省エネルギー化できないという問題が発生する。

そこで、本実施例のように、「待機温度１（２００℃）＞待機温度２（１９０℃）」の場合とすると、定着ローラ１０１の中央部の温度を２００℃以上に維持すると同時に、端部の温度を１９０℃以上に維持できる。このようにして、中央部及び端部ともに一定以上の定着性を確保でき、省エネルギーとなるので、より好適である。

本実施例では、待機温度１を２００℃、待機温度２を１９０℃としたが、定着装置構成によって、任意に設定して良い。又、定着温度を１８０℃と待機温度１より低い設定としたが、定着装置構成によっては、定着温度を２１０℃と待機温度１より高い設定でも良い。更に、用紙が薄紙の場合には１８０℃、厚紙の場合には１９０℃のように、複数の定着温度としても良い。

ただし、「待機温度１≧定着温度」の場合には、プリントが開始されると直ぐに用紙が定着装置に到達するので、待機時の定着ローラ１０１の温度分布が定着性に影響し易いため、本発明の効果は大きい。

一方、「待機温度＜定着温度」の場合は、プリント開始によって定着動作が行われるとヒータ１１１ａ及び１１１ｂがＯＮして、定着ローラ１０１温度を上昇させ、定着ローラ１０１の端部温度を上昇させる。そのため、定着温度を高く設定する等により、端部の定着性を確保することも可能なので、「待機温度１≧定着温度」の場合と比較すると、効果は小さくなる。

又、本実施例においては、待機時の温度制御に関して述べたが、定着ローラ１０１の温度を室温から所定温度（待機温度又は定着温度）まで昇温させる立上時には、第１温度センサ１２１ａで温度制御を行うのが良い。

これは、立上時にも定着ローラ１０１温度分布は中央部の温度が高く、端部の温度が低いためである。つまり、中央の高温部で温度制御する方が、端部の低温部で温度制御するのに比較して、立上時に発生する定着ローラ温度が所定温度以上に上昇してしまうオーバーシュート、を小さくすることができるためである。

さらに、定着時においても、通紙域である第１温度センサ１２１ａを用いて定着ローラ１０１を定着温度に温度制御することにより、通紙域の温度を定着温度に維持できるので、用紙の定着性を確保することができる。

従って、立上時には第１温度センサ１２１ａ、待機時には第１温度センサ１２１ａと第２温度センサ１２１ｂ、定着時には第１温度センサ１２１ａを用いて温度制御するのが好適である。

〔実施例２〕
図７及び８を参照し、本発明に係る実施例２について説明する。

実施例１と同じ構成及び機能の部材については、実施例１と同じ番号を付して説明を省略する。本実施例においても、待機時では、実施例１で説明をした待機制御によって定着ローラ１０１の温度制御を行う。

本実施例では、定着ローラ１０１のハロゲンヒータ１１１ａ（第１ハロゲンヒータ１１１ａと称する）として、例えば６００Ｗ、図７に示すような中央部の発熱量を１００％とした時、端部で３０％となる発熱分布を持つ中央高ヒータを用いる。一方、ハロゲンヒータ１１１ｂ（第２ハロゲンヒータ１１１ｂと称する）として、例えば６００Ｗ、図８に示すような端部の発熱量を１００％とした時、中央部で３０％となる発熱分布を持つ端部高ヒータを用いる。本実施例では、ハロゲンヒータ１１１ａと１１１ｂは、それぞれ、トータルの発熱量は同一である。

そして、立上時には早く立上るため、即ちウォームアップタイムを短くするために、又は定着時には用紙に奪われる熱量を迅速に供給するために、第１ヒータ１１１ａと第２ヒータ１１１ｂを両方とも温度制御に用いる。

一方、待機時、即ち、待機制御実行時には中央高ヒータである第１ハロゲンヒータ１１１ａを常にＯＦＦして温度制御に使用せず、端部高ヒータである第２ハロゲンヒータ１１１ｂのみをＯＮ及びＯＦＦして温度制御に用いる。

よって、待機時には、端部の発熱量が多いヒータ１１１ｂを用いることによって、定着ローラ１０１端部の放熱による温度低下を低減できるので、定着時の用紙端部の定着性を向上させることができる。さらに、定着ローラ１０１端部の温度低下を低減することにより、例えば低温時に待機時の第２温度センサ１２１ｂで温度制御した際、中央部の温度上昇を低減できるので、定着ローラ１０１の長手温度分布を均一化でき、定着時の用紙内の定着性を均一化できる。

従って、待機時において、「第１ヒータ１１１ａ消費電力＜第２ヒータ１１１ｂ消費電力」とすることにより、定着ローラ１０１端部の温度低下を低減して、定着時の用紙端部の定着性向上及び定着性を均一化できる。

定着装置構成によっては、待機時おいて、第１ヒータ１１１ａを常にＯＦＦでは無く、第２ヒータ１１１ｂ点灯中に、例えば第１ヒータ１１１ａを２秒間ＯＮ、２秒間ＯＦＦを繰り返して、５０％点灯する等としても良い。

〔実施例３〕
図１、本発明に係る実施例３について説明する。

本実施例は、待機時において、図１の定着装置１００の場合、定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２とを離間させる構成とすることにより、加圧ローラ１０２からの熱的影響を受けること無く、より正確に定着ローラ１０１を温度制御するものである。

待機時において、定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２とが圧接状態であると、温度センサ１２１ａ及び１２１ｂの位置がニップＮに比較的近い構成の場合、定着ローラ１０１の温度を正確に制御できないという問題が発生した。これは、例えば定着ローラ１０１の待機温度が２００℃、加圧ローラ１０２の待機温度が１３０℃から、ニップＮにおいて、定着ローラ１０１の熱が加圧ローラに奪われてしまうためである。

これは、加圧ローラ１０２の長手方向温度分布も端部からの放熱により、端部での温度低下が発生する。この状態で、加圧ローラ１０２が定着ローラ１０１に圧接すると、ニップＮにおいて、加圧ローラ１０２に定着ローラ１０１が奪われる熱量は、定着ローラ１０１の中央部で小さく、端部で大きくなる。よって、定着ローラ１０１の端部では、放熱に加えて加圧ローラ１０２に奪われる熱量によって、さらに端部温度が低下する。

従って、待機時の温度制御は、定着ローラ１０１端部の第２温度センサ１２１ｂで待機温度２（例えば１９０℃）に維持されるので、定着ローラ１０１中央部の温度が上昇してしまうことになる。その結果、定着ローラ１０１の長手方向温度分布が均一化できず、定着性を均一化できなくなってしまう。

これは、定着性は用紙Ｐ全域で確保できるが、中央部の定着性が高くなり過ぎて、中央部の光沢度が高く、端部での光沢度が低くなってしまう、即ち光沢ムラという問題が発生してしまう。

そこで、待機時において、定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２とを離間させる。この結果、加圧ローラ１０２の定着ローラ１０１への熱的影響を除くことができるので、定着ローラ１０１を正確に温度制御して、中央部の温度が上昇することも無く、長手方向温度分布を均一化でき、定着性を均一化して、光沢ムラの発生を防止することができる。

又、待機時において、定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２とを加圧状態で保持したままだと、ニップＮにおいて、各ローラの弾性層が変形して、その跡が画像の光沢ムラとなってしまう問題が発生する。しかし、定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２とを離間する構成により、この問題も防止できる。

〔実施例４〕
図９を参照し、本発明に係る実施例４について説明する。

図９は、本発明の実施例４に係る外部加熱定着装置の一例を示す正面視の模式図である。図９に沿って説明するが、実施例１と同じ構成及び機能の部材については、同じ番号を付して説明を省略する。本実施例においても、待機時では、実施例１で説明をした待機制御によって定着ローラ１０１の温度制御を行う。

図９の定着装置２００で示すように、定着ローラ１０１を外部加熱部材としての外部加熱ローラ１０３によって加熱する外部加熱定着装置が提案されている。

外部加熱ローラ１０３は、定着ローラ１０１に不図示の加圧手段により、所定の圧力で加圧されて、定着ローラ１０１とニップＮ１を形成しており、矢印Ｃ方向に所定の速度、例えば５００ｍｍ／ｓｅｃの周速で、定着ローラ１０１と従動回転されるようになっている。

外部加熱ローラ１０３は、例えば外径３０ｍｍ、厚み３ｍｍ、長さ３５０ｍｍの金属製円筒状芯金上に、トナーとの離型性向上のため、耐熱性離型層としてのフッ素系樹脂が５０μｍの厚さで被覆されている。本実施例の外部加熱ローラ１０３は、芯金はアルミニウム製であり、耐熱性離型層はＰＦＡチューブを使用した。

又、外部加熱ローラ１０３の内部には、加熱源としてのハロゲンヒータ１１３ａ及び１１３ｂが配置されている。

外部加熱ローラ１０３の表面温度は、外部加熱ローラ１０３に接触する温度センサ１２３ａ又は１２３ｂの検出値に基づいて、ヒータ制御手段１３０によって温度制御される。この温度制御では、ヒータ制御手段１３０は、温度センサ１２３ａ又は１２３ｂの検知温度に応じて、ハロゲンヒータ１１３ａと１１３ｂに電力供給する電源１３１をＯＮ／ＯＦＦし、外部加熱ローラ１０３の表面温度を所定の温度（本実施例では２２０℃）にする。

このような定着装置２００においても、待機時において、定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２とを離間させ、かつ定着ローラ１０１と外部加熱ローラ１０３とを離間させる構成により、正確に定着ローラ１０１を温度制御することができる。これは、待機時に定着ローラ１９１が外部加熱ローラ１０３から受ける熱的影響を小さくすることができるからである。

待機時において、定着ローラ１０１と外部加熱ローラ１０３とが圧接状態のであると、温度センサ１２１ａ及び１２１ｂの位置がニップＮ１に比較的近い構成の場合、定着ローラ１０１の温度を正確に制御できないという問題が発生した。例えば、定着ローラ１０１の待機温度が２００℃、外部加熱ローラ１０３の待機温度が２２０℃であると、ニップＮ１において、外部加熱ローラ１０３の熱が定着ローラ１０１に流入してしまうからである。

これは、例えば、外部加熱ローラ１０３の長手方向温度分布も端部からの放熱により、端部での温度低下が発生する。この状態で、外部加熱ローラ１０３が定着ローラ１０１に圧接すると、ニップＮ１において、外部加熱ローラ１０３が定着ローラ１０１に与える熱量は、定着ローラ１０１の中央部で大きく、端部で小さくなる。

よって、定着ローラ１０１温度は、中央部で高く、端部で低下する。

また、待機時の温度制御では、定着ローラ１０１端部の第２温度センサ１２１ｂで待機温度２（例えば１９０℃）に維持される。そして、定着ローラ１０１中央部の温度が上昇してしまうことになり、定着ローラ１０１の長手方向温度分布が均一化できず、定着性を均一化できなくなってしまう。

これは、前述したのと同様に、定着性は用紙Ｐ全域で確保できるが、中央部の定着性が高くなり過ぎて、中央部の光沢度が高く、端部での光沢度が低くなってしまう、即ち光沢ムラという問題が発生してしまう。

そこで、待機時において、定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２とを離間させ、さらに定着ローラ１０１と外部加熱ローラ１０３とを離間させることにより、長手方向温度分布を均一化でき、定着性を均一化して、光沢ムラの発生を防止することができる。加圧ローラ１０２及び外部加熱ローラ１０３を離間させることで、加圧ローラ１０２及び外部加熱ローラ１０３の定着ローラ１０１への熱的影響が小さくなり、定着ローラ１０１を正確に温度制御して、中央部の温度が上昇することを防止できるからである。

又、待機時において、定着ローラ１０１と外部加熱ローラ１０３とを加圧状態で保持したままだと、ニップＮ１において、定着ローラ１０１の弾性層が変形して、その跡が画像の光沢ムラとなってしまう問題が発生する。しかし、定着ローラ１０１と外部加熱ローラ１０３とを離間する構成により、この問題も防止できる。

以上、本発明の実施例に関して説明したが、
本発明の実施例１〜実施例４における諸数値や模式図は、実施例の説明を簡略化するための一例であって、定着装置の構成及び設定等に応じて任意に定めることができる。

また、本発明は、実施例で説明した定着装置に限定されるものではなく、各実施例を任意に組み合わせる等、他の形態の定着装置にも適用できる。

本実施例では、温度センサとして、接触式の温度センサを用いて説明したが、非接触式の温度センサを用いても本発明の効果は同様である。

本実施例では、ローラ系で説明したが、ベルト系（定着ベルト、加圧ベルト、外部加熱ベルト）を用いても効果は同様である。

本実施例では、待機時の定着ローラの温度制御に関して説明したが、加圧ローラや外部加熱ローラの温度制御にも同様に適用でき、長手方向の温度を所定温度以上に維持する効果は同様である。

本発明の実施例１に係る定着装置の一例を示す正面視の模式図である。本発明の実施例１に係る定着装置の一例を示す側方視の模式図である。本発明の実施例１に係る定着装置の他の一例を示す側方視の模式図である。定着装置状態を示す模式図である。本発明の実施例１に係る制御フローチャートである。本発明の実施例１に係る定着ローラの長手方向温度分布を示す模式図である。本発明の実施例２に係る第１ヒータ１１１ａの発熱分布の模式図である。本発明の実施例２に係る第２ヒータ１１１ｂの発熱分布の模式図である。本発明の実施例４に係る外部加熱定着装置の一例を示す正面視の模式図である。画像形成装置の一例を示す模式図である。

符号の説明

１００定着装置
２００外部加熱定着装置
１０１定着ローラ
１０２加圧ローラ
１０３外部加熱ローラ
１１１ａ、１１１ｂ定着ヒータ
１１２ａ、１１２ｂ加圧ヒータ
１１３ａ、１１３ｂ外部加熱ヒータ
１２１ａ定着ローラ第１温度センサ
１２１ｂ定着ローラ第２温度センサ
１２２ａ、１２２ｂ加圧ローラ温度センサ
１２３ａ、１２３ｂ外部加熱ローラ温度センサ
１３０ヒータ制御部
１３１電源
Ｐ用紙
Ｐ１最大幅用紙
Ｐ２最小幅用紙
Ｋトナー

Claims

記録材上のトナー像を加熱する加熱部材と、電力供給を受けて前記加熱部材を昇温させる加熱源と、前記加熱部材の長手方向中央部の温度を検知する第１の温度センサと、前記加熱部材の長手方向端部の温度を検知する第２の温度センサと、を有する画像加熱装置において、
前記加熱部材の長手方向中央部の温度が所定温度に昇温するまでの立上げ時は前記第１の温度センサの出力に応じて、前記加熱部材の長手方向中央部の温度が所定温度に昇温した後の待機時は前記第１の温度センサ及び前記第２の温度センサの出力に応じて、画像加熱処理時は前記第１の温度センサの出力に応じて、前記加熱源へ供給する電力を制御する電力制御手段を有することを特徴とする画像加熱装置。
前記所定温度は、前記加熱部材が画像加熱処理を行う際の温度よりも高い温度であることを特徴とする請求項１の画像加熱装置。
前記加熱源は、その長手方向中央部の発熱量が端部の発熱量よりも大きい第１のヒータと、その長手方向端部の発熱量が中央部の発熱量よりも大きい第２ヒータと、を備え、
前記電力制御手段は、前記待機時において、前記第２のヒータへ供給する電力を前記第１のヒータへ供給する電力より大きくすることを特徴とする請求項１又は２の画像加熱装置。
前記加熱部材のトナー像を加熱する面に接触して前記加熱部材を加熱する外部加熱部材を有し、前記待機時において前記外部加熱部材は前記加熱部材から離間していることを特徴とする請求項１乃至３の何れかの画像加熱装置。