JP5925029B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置を備える画像形成装置に関するものである。

従来、紙等の記録材に未定着画像を定着させるための定着装置を有する画像形成装置が知られている。この定着装置においては、発熱体を備えるセラミックヒータを熱源とし、熱容量の極めて小さなフィルムを内部から加熱するフィルム定着式を採用しているものがある。
近年、画像形成装置においては、一般的に良く使用されるＡ４、Ｂ５サイズに加えて、それよりも大きいサイズのＡ３サイズ等様々なサイズの記録材に画像形成が可能となっている。このため、定着装置の長手方向の幅を通紙可能な記録材の最大サイズに対応するように構成する必要がある。この場合、最大サイズの記録材よりも小サイズの記録材を定着装置に通紙する際に、定着領域において、記録材が通紙されない領域（以下、非通紙領域）が生じることとなる。記録材が通紙される領域（以下、通紙領域）においては記録材によって熱が奪われるが、非通紙領域は記録材が通紙しないため記録材によって熱が奪われることはない。したがって、通紙領域の温度が未定着画像の定着性を確保可能な所望の温度となるように発熱体を駆動し、かつ小サイズの記録材を連続して通紙した場合、非通紙領域の表面温度が非常に高くなる。このような場合、定着装置の各部材に熱的損傷を与えやすくなる。このような熱的損傷を回避するためには、小サイズの記録材の連続通紙を制限しなければならなかった。すなわち、大サイズの記録材の生産性に比較して、小サイズの記録材の生産性を低下させなければならなかった。
そこで、小サイズの記録材の連続通紙による非通紙領域の温度上昇を抑制するため、定着装置の長手方向において発熱分布の異なる複数の発熱体を設けて、記録材のサイズに応じて、発熱体の通電比率を設定し、定着装置の温度制御を行う方法が提案されている。ここで、通電比率とは、ある発熱体への供給電力を他の発熱体への供給電力で除算したものをいう。
例えば、特許文献１においては、予め定められた通電比率により複数の発熱体が駆動され、非通紙領域の温度に応じて通電比率を変更することを特徴とする定着装置（像加熱装置）が開示されている。特許文献１の定着装置においては、非通紙領域にサーミスタ（温度検出素子）が設けられており、非通紙領域の温度が検出される。そして、その温度に基づいて発熱体の通電比率を変更することで非通紙領域の昇温を抑制する制御が行われる。さらに、非通紙領域の温度が所定の閾値を超えた場合にプリント速度を低下させる制御を行っている。このような制御を行うことによって、小サイズの記録材の生産性を維持しつつ、非通紙領域が異常な高温になることを抑制している。

特開２００１―１８３９２９号公報

非通紙領域においては長手方向の各位置における温度の高低の差が通紙領域に比較して大きい。また、記録材のサイズによって、非通紙領域において最も温度が高くなる箇所は異なる。そのため、特許文献１に開示される定着装置においては、非通紙領域において最も温度が高くなる位置を特定し、その位置において温度の検出を行うのは困難である。そのため、プリント速度を低下させる制御を行うための非通紙領域における温度閾値を十分に余裕をもって低く設定する必要がある。一方、通紙領域においては、温度が低ければ未
定着画像を記録材に定着することができないため、通紙領域内全域において未定着画像の定着に十分な温度を確保する必要がある。すなわち、通紙領域のうち非通紙領域近傍の通紙領域端部の温度についても十分な温度を確保する必要がある。
すなわち、上述したように非通紙領域における閾値を余裕をもって低く設定する必要がある一方、通紙領域端部において十分な温度を維持できるよう発熱体を駆動させる必要がある。
したがって、特許文献１に開示される定着装置においては、小サイズ記録材を連続プリントした場合、非通紙領域において検出温度は前記温度閾値に達しやすく、その場合小サイズの記録材の生産性が低下することとなる。すなわち、Ａ３サイズの記録材を通紙可能な画像形成装置において、比較的小サイズのＡ４サイズなどの記録材の生産性が、Ａ３サイズの記録材の生産性に比べて低下してしまうという問題に関しては依然十分に解決されたといえない。

そこで、本発明は、通紙領域端部の温度を保ちつつ非通紙領域の温度上昇を抑制することで、記録材の生産性の低下を低減する定着装置を備える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、本発明は、長手方向において中央部の発熱量が端部の発熱量よりも大きい第一の発熱体と、長手方向において端部の発熱量が中央部の発熱量よりも大きい第二の発熱体と、前記第一及び第二の発熱体によって加熱される略円筒形状の定着フィルムと、前記定着フィルムに当接する加圧ローラと、を備え、通電により前記第一及び第二の発熱体が発熱することで前記定着フィルムと前記加圧ローラとの当接部に通紙される記録材上の未定着画像を加熱定着する定着装置と、記録材のサイズを検出する記録材サイズ検出手段と、前記第一の発熱体に対する前記第二の発熱体への通電比率を、前記記録材サイズ検出手段により検出した記録材のサイズに対応して予め定められている初期通電比率に設定する通電比率設定手段と、前記当接部であって記録材が通紙される領域である通紙領域における長手方向において中央部を基準に一方側の領域にある第一の検出位置の温度を検出する第一の温度検出手段と、前記通紙領域における前記一方側の領域であって、前記第一の検出位置と長手方向において異なる位置にある第二の検出位置の温度を検出する第二の温度検出手段と、前記第一の検出位置の温度と、前記第二の検出位置の温度と、前記記録材のサイズとに基づいて前記一方側の領域における前記通紙領域の一方の端部の温度を算出する算出手段と、前記算出手段によって算出した前記一方の端部の温度に基づいて、前記一方の端部の温度が予め定められている未定着画像が記録材に定着可能な目標温度に近づくように、前記通電比率を前記初期通電比率から増減する通電比率増減手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、通紙領域端部の温度を保ちつつ非通紙領域の温度上昇を抑制することで、記録材の生産性の低下を低減することができる。

本実施例に係る画像形成装置の概略構成を説明する概略断面図 本実施例に係る定着装置の概略構成を説明する概略断面図 実施例１に係る定着装置を制御するための回路について説明する図 実施例１に係る発熱体の発熱分布図を示す図 実施例１においてＡ４縦の記録材を連続通紙した時の温度グラフを示す図 実施例１に係る定着装置の温度制御のフローチャート図 従来例及び実施例１の温度制御を行った場合のタイムチャート図 実施例２においてＡ４縦の記録材を連続通紙した時の温度グラフを示す図 実施例２に係る定着装置の温度制御のフローチャート図

本発明の実施例として、セラミックヒータを熱源とするフィルム定着式の定着装置を備え、Ａ３縦サイズの記録材を通紙可能な画像形成装置について説明する。その一例として、Ａ４縦サイズの記録材を連続通紙した場合について説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、複数のサイズの記録材の通紙が可能な画像形成装置であればよい。

まず、図１を用いて、本発明の実施例に係る画像形成装置の概略構成について説明する。図１は、本実施例に係る画像形成装置の概略構成を説明する概略断面図である。本実施例に係る画像形成装置１００は、主な構成要素として、感光ドラム１０１と、帯電ローラ１０２と、レーザビームスキャナ１０３と、現像器１０４と、一次転写ローラ１０５と、二次転写ローラ１０６と、中間転写体１０７と、定着装置１０８と、を有する。

次に、本実施例に係る画像形成装置の画像形成動作の概略について説明する。なお、現像器１０４は、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫの４色のトナーをそれぞれ収容するものが一次転写ローラ１０５にそれぞれ当接して設けられている。これらは形成する画像の色が異なるが実質的に構成及び動作は同じである。そのため、これら４つの現像器のうち１つの現像器１０４のみについて説明をし、他の現像器の動作についての説明は省略する。

まず、帯電ローラ１０２が、感光ドラム１０１の表面を一様に帯電する。そして、レーザビームスキャナ１０３が、画像信号に対応して変調されたレーザ光を感光ドラム１０１上に照射することにより、感光ドラム１０１上に静電潜像を形成する。さらに、現像器１０４が、感光ドラム１０１上にトナー（現像剤）を供給することにより、静電潜像が可視化され、感光ドラム１０１上にトナー像（現像剤像）が形成される。そして、一次転写ローラ１０５が、感光ドラム１０１上に形成されたトナー像を中間転写体１０７上に一次転写する。一方、給紙カセット１０９内に収容される紙等の記録材Ｓが、給紙ローラ１１０によって１枚ずつ分離され給送される。給送された記録材Ｓは、レジストローラ対１１１によって、二次転写ローラ１０６に搬送される。そして、中間転写体１０７上に一次転写されたトナー像が、二次転写ローラ１０６によって記録材Ｓ上に二次転写される。さらに、記録材Ｓ上に転写された未定着画像としてのトナー像が、定着装置１０８において、加熱かつ加圧され、永久画像として記録材Ｓに定着される。その後、記録材Ｓは、排出ローラ対（不図示）によって、画像形成装置１００の外部へと排出される。

（実施例１）
次に、実施例１に係る画像形成装置１００が備える制御部１１３について説明する。制御部１１３は、搬送に関する駆動源（不図示）やプロセスカートリッジの駆動源（不図示）の制御、画像形成に関する制御、更には故障検出に関する制御等、画像形成装置本体の動作を一括して制御する。その制御の一つとして、制御部１１３は、搬送センサ１１４と、レジストセンサ１１５と、定着前センサ１１６と、定着排紙センサ１１７とによって、記録材の搬送状況を管理している。

また、制御部１１３は、定着装置１０８の温度制御を行う。制御部１１３は、定着装置１０８の温度制御プログラムを記憶する記憶手段（不図示）を有する。また、記憶手段は、記録材のサイズとその通紙領域の幅の関係、及び記録材のサイズとそれに対応して予め定められている通電比率（以下、初期通電比率とする）の関係について記憶している。さらに、制御部１１３は、通電比率設定手段（不図示）と、算出手段（不図示）と、通電比率増減手段（不図示）とを有する。

次に、図２を用いて、実施例１に係る定着装置の概略構成について説明する。図２は、実施例１に係る定着装置の概略構成を説明する概略断面図である。定着装置１０８は、主な構成要素として、耐熱性フィルム材である定着フィルム２０１と、定着フィルム２０１に当接して設けられる加圧ローラ１１９とを有する。定着フィルム２０１の内部には、ヒータホルダ２００と、ステー２０２と、セラミックヒータ２０３とを有する。この定着フィルム２０１と加圧ローラ１１９との当接部（以下、定着ニップ部Ｎ）に記録材Ｓを矢印Ａ方向に通紙することで記録材上のトナーＴを加熱し画像を定着することができる。

ヒータホルダ２００は、耐熱性、断熱性を有する剛体部材であって、定着装置１０８に通紙する記録材の通紙領域幅方向（以下、長手方向）に延びる横長の部材である。セラミックヒータ２０３は、ヒータホルダ２００の下面に長手に沿って形成される溝部に嵌入されており、耐熱性接着剤によって、ヒータホルダ２００に固定支持されている。また、セラミックヒータ２０３は、長手方向に延びる横長の部材である。定着フィルム２０１は、略円筒形状であって、セラミックヒータ２０３を取り付けたヒータホルダ２００にルーズに外嵌されている。ステー２０２は、剛体部材であって、ヒータホルダ２００の内側に配置される。また、ステー２０２は、長手方向に延びる横長の部材である。

加圧ローラ１１９は、定着フィルム２０１をセラミックヒータ２０３と挟んで圧接するように配置される。加圧ローラ１１９は、モータ（不図示）の駆動に伴い、図２の矢印Ｂ方向に所定の周速度で回転駆動する。そして、定着ニップ部Ｎにおける加圧ローラ１１９と定着フィルム２０１の外周との間に生じる摩擦力により、加圧ローラ１１９の回転力が定着フィルム２０１に作用することで、定着フィルムが図中矢印Ｃ方向に回転駆動する。ここで、ヒータホルダ２００が定着フィルム２０１内面のガイド部材として機能し、定着フィルム２０１の回転を容易にする。さらに、定着フィルム２０１の内面とセラミックヒータ２０３の下面との間に耐熱性グリス等の潤滑材を少量介在させることで摺動抵抗を低減させ、定着フィルム２０１の回転を容易にすることもできる。

図２に示すように、実施例１に係る定着装置１０８は、セラミックヒータ２０３の温度を検出するための第一の温度検出手段としてのサーミスタ３１７、第二の温度検出手段としてのサーミスタ３１９、及びサーミスタ３２１の３つのサーミスタを有している。サーミスタ３１７は、通紙領域における長手方向において中央部を基準に一方側の領域にある第一の検出位置の温度を検出する。サーミスタ３１９は、前記一方側の領域であって、第一の検出位置と異なる位置にある第二の検出位置の温度を検出する。各サーミスタ３１７、３１９、３２１は、不図示のバネ等により常時感温可能な所定の圧でセラミックヒータ２０３に押し当てられている。

次に、図３乃至５を用いて、定着装置の温度制御について説明する。図３は、定着装置を制御するための回路について説明する図である。図４は、セラミックヒータの長手方向における発熱体の発熱分布を示す図である。図５は、実施例１においてＡ４縦の記録材を連続通紙した時の温度グラフを示す図である。

図３に示すように、セラミックヒータ２０３は第一の発熱体としての発熱体４００、第二の発熱体としての発熱体４０１を備えている。実施例１に係る定着装置１０８は、最大でＡ３縦サイズ（通紙幅２９７ｍｍ）の記録材を通紙可能であるため、発熱体４００、４０１の長手方向の幅は３００ｍｍとした。発熱体４００は、長手方向において中央部の発熱量が端部の発熱量よりも大きく、主にセラミックヒータ２０３の長手方向における中央部を発熱する。これに対して、発熱体４０１は、長手方向において端部の発熱量が中央部の発熱量よりも大きく、主にセラミックヒータ２０３の長手方向における両端部を発熱する。そして、図４に示すように、発熱体４００と発熱体４０１は、その発熱分布を合計す
ると、セラミックヒータ２０３の長手方向において、略均一な発熱分布となるように構成されている。

制御部１１３は、ヒータ駆動回路２０７を制御することにより交流電源１２０からの入力電圧を発熱体４００に供給する。また、制御部１１３は、ヒータ駆動回路２０８を制御することにより交流電源１２０からの入力電圧を発熱体４０１に供給する。記録材サイズ検出手段としての記録材サイズセンサ９９（図１参照）は、記録材のサイズを検出する。実施例１においては、記録材サイズセンサ９９によって、Ａ４縦の記録材であることを検出した。さらに、制御部１１３が備える通電比率設定手段は、記憶手段に格納される記録材のサイズとそれに対応する初期通電比率の関係に基づいて、発熱体４００に対する発熱体４０１への通電比率を設定する。実施例１において、通電比率とは、発熱体４０１への供給電力を発熱体４００への供給電力で除算したものである。下記の表１における初期通電比率は、通域領域において余裕をもって定着性を確保できる比率であり、Ａ４縦の記録材の場合は、０．３と設定した。

次に、主に図３及び図５を用いて、サーミスタ３１７、３１９、３２１の配置と温度検出について説明する。第一の温度検出手段としてのサーミスタ３１７は、バネ等（不図示）によって押し当てられることにより、図５中のセラミックヒータ２０３の中央部から長手方向右に距離Ｄ離れた位置に配置されている。サーミスタ３１７は、できるだけセラミックヒータ２０３の長手方向における中央付近に配置していることが望ましい。サーミスタ３１７によって、検出されるセラミックヒータ２０３の中央部の温度は、抵抗３１８とサーミスタ３１７との分圧として検出され、制御部１１３にＴＨ１信号としてＡ／Ｄポート（アナログ／デジタル変換入力ポート）に入力される。

第二の温度検出手段としてのサーミスタ３１９は、バネ等（不図示）によって押し当てられることにより、図５中のセラミックヒータ２０３の中央部から長手方向右に距離Ｅ離
れた位置に配置されている。ここで、距離Ｅは７０ｍｍとする。サーミスタ３１９によって中央部から距離Ｅ離れた位置において検出される温度は、抵抗３２０とサーミスタ３１９との分圧として検出され、制御部１１３にＴＨ２信号としてＡ／Ｄポートに入力される。

サーミスタ３２１は、図５中のセラミックヒータ２０３の中央部から長手方向右に距離Ｆ離れた位置に配置されている。ここで距離Ｆは１４０ｍｍとする。すなわち、サーミスタ３２１は、定着ニップ部Ｎにおいて、Ａ４縦サイズの記録材の通紙領域外の領域（以下、非通紙領域）の温度を検出することとなる。サーミスタ３２１によって、中央部から距離Ｆ離れた位置において検出される温度は、抵抗３２２とサーミスタ３２１との分圧として検出され、制御部１１３にＴＨ３信号としてＡ／Ｄポートに入力される。

Ａ４縦サイズの記録材の通紙幅は約２１０ｍｍであるため、図５中の長手方向における中心部から距離約１０５ｍｍ離れた位置までが通紙領域となる。すなわち、実施例１においては、サーミスタ３１７とサーミスタ３１９によって、通紙領域の温度を２ヶ所検出し、サーミスタ３２１によって、非通紙領域の温度を１ヶ所検出することが可能である。

制御部１１３は、ＴＨ１信号をモニタし、未定着画像を永久画像として記録材に加熱定着可能な所定温度に通紙領域の温度が達するとヒータ駆動信号を用いて発熱体４００、４０１への電力供給（通電）を停止する。また、前記所定温度を下回ると発熱体４００、４０１への電力供給（通電）を可能とすることによって定着装置１０８の温度を一定に保つ。

次に、通紙領域端部の温度Ｔ４の算出について説明する。制御部１１３が備える算出手段は、サーミスタ３１７、３１９が検出する第一の温度としてのＴ１、第二の温度としてのＴ２及び記録材サイズセンサ９９が検出した記録材サイズとから通紙領域端部の温度Ｔ４を算出する。Ｔ４は、下記の数式１より求めることができる。

以下、具体的に通紙領域の端部の温度Ｔ４を算出する方法について説明する。まず、記録材サイズセンサ９９が、記録材のサイズを検出する。記憶手段に記憶されている記録材のサイズとその通紙領域の幅の関係について下記の表２に示す。

制御部１１３は、表２の関係に基づいて、記録材の幅が２１０ｍｍであると判断する。また、制御部１１３は、通紙領域の中央から通紙領域の端部までの距離Ｇは、記録材の幅２１０ｍｍの１／２の１０５ｍｍであると判断する。そして、算出手段が、距離Ｇ（１０５ｍｍ）と、距離Ｄ（＜距離Ｅ）と、距離Ｅ（７０ｍｍ）と、検出温度Ｔ１及び検出温度Ｔ２を用いて数式１によりＴ４を算出する。実施例１においては、通電比率増減手段が、この通紙領域の端部の温度Ｔ４が予め定められている未定着画像が記録材に定着可能な目標温度に近づくように初期通電比率の増減を行う。

なお、数式１は線形の式である。一般的に、記録材を連続通紙した状態においては、通紙領域の温度は、図５に示すように、平滑化され通紙領域中央から端部に向かって温度は線形に変化する。しかしながら、通紙領域のトナー像の状態によっては温度リップルが生じ数式１のように線形の式にならないこともある。そのような場合において、Ｔ１やＴ２の温度検出誤差や通紙領域の温度リップルによる誤差が予め分かっている場合は、その誤差を数式１により算出した算出値に加えるなどの補正をしてもよい。また、実施例１においては、温度上昇が線形の場合について説明したが、セラミックヒータの発熱体の構成や周辺部材の影響で温度上昇が非線形となる場合、予め求めた非線形の数式を用いてＴ４を求めても良い。

次に、図６を用いて、実施例１に係る定着装置の温度制御の流れについて説明する。図６は、実施例１に係る定着装置の温度制御のフローチャート図である。

まず、記録材サイズセンサ９９が、記録材のサイズを検出する（Ｓ１０１）。そして、制御部１１３が、ＴＨ１信号、ＴＨ２信号、ＴＨ３信号の読み取りを開始し（Ｓ１０２）、検出温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の検出をする。通電比率設定手段が、検出した記録材のサイズから初期通電比率を設定する（Ｓ１０３）。ここで、初期通電比率は、制御部１１３の備える記憶手段に予め記憶されているものを用いる。そして、制御部１１３が、定着装置１０８の温度制御を開始する（Ｓ１０４）。温度制御とは、通紙領域の中央部付近の温度Ｔ１の検出温度が所望の目標温度（以下、Ｔｔｇｔとする）になるように制御部１１３が、ヒータ駆動回路２０７、２０８を制御し、交流電源１２０からの入力電圧を発熱体４０
０に供給するものである。さらに、通電比率に従って、発熱体４００と発熱体４０１への供給電力を制御するものである。

次に、制御部１１３が、非通紙領域の検出温度Ｔ３がＴｍａｘ未満であるか否かを確認する（Ｓ１０５）。ここで、Ｔｍａｘは、プリント速度（ＰＰＭ）を低減して通紙動作を継続するモード（以下、ＰＰＭダウンモード）に移行するための温度閾値であり、記憶手段に予め設定されている。検出温度Ｔ３がＴｍａｘ未満の場合、算出手段が、通紙領域の端部の温度Ｔ４を算出する（Ｓ１０６）。検出温度Ｔ３がＴｍａｘ以上の場合、制御部１１３が、Ｔ３がＴｌｉｍｉｔ未満であるか否かを判断する（Ｓ１０７）。ここで、Ｔｌｉｍｉｔとは、定着装置１０８の各部材に熱的損傷を与える可能性が生じる閾値であり、記憶手段に予め設定されている。検出温度Ｔ３が、Ｔｌｉｍｉｔ未満の場合、ＰＰＭダウンモードに移行する（Ｓ１０８）。その後、算出手段が、温度Ｔ４を算出する（Ｓ１０６）。検出温度Ｔ３が、Ｔｌｉｍｉｔ以上の場合、制御部１１３が異常と判断しユーザに故障を報知する（Ｓ１０９）。

Ｔ４を算出した後、制御部１１３が、Ｔ４がＴｔｇｔ＋３より高いか否かを確認する（Ｓ１１０）。そして、Ｔ４がＴｔｇｔ＋３よりも高い場合、通電比率増減手段が、初期通電比率から通電比率を０．０５下げる（Ｓ１１１）。一方、Ｔ４がＴｔｇｔ＋３以下の場合、Ｔ４がＴｔｇｔ−３未満か否かを判断する（Ｓ１１２）。Ｔ４がＴｔｇｔ−３未満の場合、通電比率増減手段が、初期通電比率から通電比率を０．０５上げる（Ｓ１１３）。Ｔ４がＴｔｇｔ−３以上の場合は通電比率を増減する制御は行わない。なお、実施例１においては、一例として、Ｔ４がＴｔｇｔに対して±３度の範囲から外れた場合に通電比率を増減するものについて説明した。しかし、この±３度というのは、通紙領域の定着を確保するための温度のばらつきを満足できる値であればよく、本発明の温度制御においては±３度に限るものではない。

その後、制御部１１３が、通紙終了か否かを確認する（Ｓ１１４）。通紙終了の場合、温度制御を停止して（Ｓ１１７）、定着装置１０８の駆動を終了する。通紙終了ではない場合、待ち時間として２秒経過後（Ｓ１１５）、再度、ＴＨ１、ＴＨ２、ＴＨ３を読み取り（Ｓ１１６）、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を検出し、再びＳ１０５からＳ１１４のステップを繰り返す。なお、実施例１においては、通電比率設定手段が、通電比率を設定、変更する周期を２秒とした。しかし、これに限らず、通紙領域端部の温度変化又は非通紙領域の温度変化に応じて適量に適時設定することができる。

次に、図７を用いて、実施例１における通紙部端部の昇温に従い制御される通電比率と、プリント速度について説明する。図７（ａ）は、従来例のタイムチャートの一例を示す図であり、図７（ｂ）は、実施例１における温度制御を行った場合にタイムチャートを示す図である。図７（ａ）に示すように、従来の温度制御においては、小サイズの記録材を連続通紙すると、ＴＨ３で検出した検出温度Ｔ３が次第に上昇し、Ｔｍａｘに至り、ＰＰＭダウンモードに移行している（プリント速度が３０ｐｐｍから１０ｐｐｍに低下）。一方、図７（ｂ）に示すように、実施例１によれば、通紙領域端部の温度Ｔ４がＴｔｇｔ＋３を超えた場合、通電比率を変化させることで、通紙領域での定着性を確保しつつ、非通紙領域の昇温を低減し、かつプリント速度を保持出来ていることが分かる。すなわち、実施例１においては、従来例に比較して、小サイズの記録材の生産性が高いといえる。

上述したように、実施例１においては、通紙する記録材のサイズを検出し、検出した記録材のサイズに基づいて初期通電比率を設定する。また、サーミスタ３１７、３１９を用いて、通紙領域において二ヶ所の温度Ｔ１、Ｔ２を検出する。そして、検出された通紙領域の温度Ｔ１、Ｔ２と記録材のサイズに基づいて、通紙領域端部の温度Ｔ４を算出することができる。そして、その通紙領域端部の温度Ｔ４に基づいて、発熱体の初期通電比率を
増減することで、通紙領域の温度を定着画像が記録材の定着可能な目標温度Ｔｔｇｔに近づかせることができ、かつ、非通紙領域の昇温を抑制することができる。その結果、生産性を低減することなく小サイズの記録材の連続通紙を可能にすることができる。

（実施例２）
実施例１において、サーミスタをセラミックヒータ２０３の中央部から長手方向の一方側の領域にのみ（図５において右側にのみ）に配置し、その検出結果に基づいて温度制御を行った。しかし、セラミックヒータ２０３の各発熱体の発熱分布は、セラミックヒータ２０３の中央を基準として完全に左右対称の発熱分布にはならずバラつきが生じる場合がある。また、記録材に定着するトナーの分布は、セラミックヒータ２０３の中央を基準として常に対称になるわけではない。このようにアンバランスが生じた場合においても、通紙領域の定着性を長手方向の全領域において確保する必要がある。そこで、実施例２においては、セラミックヒータ２０３の中央部から長手方向の両側にサーミスタを配置する。そして、算出部が、記録材サイズとサーミスタの出力結果から通紙領域の一方の端部及びその他方の端部の両端部の温度を算出する。そして、通紙領域の両端部の温度に応じて発熱体の通電比率を設定し、記録材の通紙領域の両端部に対して定着性を確保し、かつ非通紙領域の昇温を低減することで小サイズの記録材の生産性を維持することができる。

図８を用いて、実施例２に係る定着装置の温度制御について説明する。図８は、実施例２におけるサーミスタの配置と、Ａ４縦の記録材を連続通紙した時の温度グラフを示す図である。なお、実施例１と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明については省略する。

図８に示すように、実施例２においては、第三の温度検出手段としてのサーミスタ３２３が、Ａ４縦の記録材の通紙領域における長手方向において中央部を基準として、サーミスタ３１７、３１９が配置される領域と他方側の領域に配置されている。そして、サーミスタ３２３は、第一の検出位置及び第二の検出位置のある領域と長手方向において中央部を基準として、他方側の領域にある第三の検出位置の温度を検出する。サーミスタ３２３は、バネ等（不図示）によって押し当てられることにより、セラミックヒータ２０３の中央部から距離Ｉ離れた位置に配置されている。ここで距離Ｉは５０ｍｍとする。サーミスタ３２３によって、中央部から距離Ｉ離れた位置において検出される温度は、抵抗（不図示）とサーミスタ３２３との分圧として検出され、制御部１１３にＴＨ５信号としてＡ／Ｄポートに入力される。

以上の構成において、実施例２においては、実施例１と同様に、制御部１１３が、ＴＨ１信号をモニタし、通紙領域の温度が未定着画像を定着可能な所定温度に達するとヒータ駆動信号を用いて発熱体４００、４０１への電力供給（通電）を停止する。また、前記所定温度を下回ると発熱体４００、４０１への電力供給（通電）を可能とすることによって定着装置１０８の温度を一定に保つ。

次に、実施例１において求めた通紙領域の端部と他方の端部（図８中セラミックヒータの中央部から長手方向左へ距離Ｇの位置）における温度Ｔ６の算出について説明する。実施例２においては、制御部１１３の備える算出手段（不図示）は、サーミスタ３１７、３２３により検出されたＴ１、Ｔ５及び記録材サイズセンサ９９が検出した記録材サイズとから通紙領域端部の温度Ｔ６を算出する。Ｔ６は、下記の数式２より求めることができる。

以下、実施例２において、具体的に通紙領域の端部の温度Ｔ６を算出する方法について説明する。まず、記録材サイズセンサ９９が、記録材のサイズを検出する。そして、制御部１１３は、記憶手段のテーブルに基づいて、記録材の幅が２１０ｍｍであると判断する。また、制御部１１３は、通紙領域の中央から通紙領域の端部までの距離Ｇは、記録材の幅２１０ｍｍの１／２の１０５ｍｍであると判断する。そして、算出手段が、距離Ｇ（１０５ｍｍ）と、距離Ｄ（＜距離Ｉ）と、距離Ｉ（５０ｍｍ）と、検出温度Ｔ１及び検出温度Ｔ５を用いて数式２によりＴ６を算出する。

数式２は、サーミスタ３１７とサーミスタ３２３による検出温度と、それらの位置関係によって通領域端部の温度Ｔ６を算出する線形の数式である。ここでは、セラミックヒータ２０３の中央から距離がマイナスＤの位置（第四の検出位置）における温度（第四の検出位置の温度）を、サーミスタ３１７において検出した温度Ｔ２と同じと考えて数式を立てている。温度Ｔ６の算出は、この方法に限らず、例えば、以下の数式３及び４を用いて算出することもできる。

数式３により、サーミスタ３１７とサーミスタ３１９の検出温度と、それらの位置関係からヒータ中央の温度Ｔを算出する。さらに数式４により、算出したヒータ中央温度Ｔとサーミスタ３２３の検出温度と、それらの位置関係から通紙領域端部の温度Ｔ６を算出することができる。実施例２においては、通電比率増減手段が、この通紙領域の端部の温度Ｔ６が予め定められている未定着画像が記録材に定着可能な目標温度に近づくように初期通電比率の増減を行う。

なお、数式３、４は線形の式である。一般的に、記録材を連続通紙した状態においては、通紙領域の温度は、図８に示すように、平滑化され通紙領域中央から端部に向かって温度は線形に変化する。しかしながら、通紙領域のトナー像の状態によっては温度リップルが生じ数式３、４のように線形の式にならないこともある。そのような場合において、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ５の温度検出誤差や通紙領域の温度リップルによる誤差が予め分かっている場合は、その誤差を数式３、４により算出した算出値に加えるなどの補正をしてもよい。また、実施例２においては、温度上昇が線形の場合について説明したが、セラミックヒータの発熱体の構成や周辺部材の影響で非線形となる場合、予め求めた非線形の数式を用いてＴ６を求めても良い。

次に、図９を用いて、実施例２に係る定着装置の温度制御の流れについて説明する。図９は、実施例２に係る定着装置の温度制御のフローチャート図である。

まず、記録材サイズセンサ９９が、記録材のサイズを検出する（Ｓ１０１）。そして、
制御部１１３が、ＴＨ１信号、ＴＨ２信号、ＴＨ３信号、ＴＨ５信号の読み取りを開始し（Ｓ１０２）、検出温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ５を検出する。検出した記録材のサイズから初期通電比率を設定する（Ｓ１０３）。ここで、初期通電比率は、制御部１１３の備える記憶手段に予め記憶されているものを用いる。そして、制御部１１３が、定着装置１０８の温度制御を開始する（Ｓ１０４）。温度制御とは、通紙領域の中央部付近の温度Ｔ１の検出温度が所望の目標温度Ｔｔｇｔになるように制御部１１３が、ヒータ駆動回路２０７、２０８を制御し、交流電源１２０からの入力電圧を発熱体４００に供給するものである。さらに、通電比率に従って、発熱体４００と発熱体４０１への供給電力を制御するものである。

次に、制御部１１３が、非通紙領域の検出温度Ｔ３がＴｍａｘ未満であるか否かを確認する（Ｓ１０５）。ここで、Ｔｍａｘは、プリント速度（ＰＰＭ）を低減して通紙動作を継続するモード（以下、ＰＰＭダウンモード）に移行するための温度閾値であり、記憶手段に予め設定されている。

検出温度Ｔ３がＴｍａｘ未満の場合、算出手段が、通紙領域の端部の温度Ｔ４、Ｔ６をそれぞれ算出する（Ｓ２０１）。検出温度Ｔ３がＴｍａｘ以上の場合、制御部１１３が、Ｔ３がＴｌｉｍｉｔ未満であるか否かを判断する（Ｓ１０７）。ここで、Ｔｌｉｍｉｔとは、定着装置１０８の各部材に熱的損傷を与える可能性が生じる閾値であり、記憶手段にあらかじめ設定されている。検出温度Ｔ３が、Ｔｌｉｍｉｔ未満の場合、ＰＰＭダウンモードに移行する（Ｓ１０８）。検出温度Ｔ３が、Ｔｌｉｍｉｔ以上の場合、制御部１１３が異常と判断しユーザに故障を報知する（Ｓ１０９）。

次に、算出したＴ４がＴ６よりも高いか否か確認する（Ｓ２０２）。Ｔ４がＴ６よりも高い場合、Ｔ４をＴｈとし、温度が低いＴ６をＴｌとする（Ｓ２０３）。逆にＴ４がＴ６以下の温度の場合、Ｔ６をＴｈとし、Ｔ４をＴｌとする（Ｓ２０４）。

そして、ＴｈがＴｔｇｔ＋３（第一の閾値）よりも高いか否かを確認する（Ｓ２０５）。ＴｈがＴｔｇｔ＋３より高い場合、通電比率増減手段が、初期通電比率から通電比率を０．０５下げる（Ｓ１１１）。ＴｈがＴｔｇｔ＋３以下（第一の閾値以下）の場合であって、かつＴｌがＴｔｇｔ−３（第二の閾値）より小さい場合（Ｓ２０６）、通電比率増減手段が、初期通電比率から通電比率を０．０５上げる（Ｓ１１３）。ＴｈがＴｔｇｔ＋３以下の場合であって、Ｔｌが、Ｔｔｇｔ−３以上の場合は通電比率を増減する制御は行わない。なお、実施例２においては、一例として、Ｔｈ、ＴｌがＴｔｇｔに対して±３度の範囲から外れた場合に通電比率を変更するものについて説明した。しかし、この±３度というのは、通紙領域の定着を確保するための温度のばらつきを満足できる値であればよく、本発明の温度制御においては±３度に限るものではない。

その後、制御部１１３が、通紙終了か否かを確認する（Ｓ１１４）。通紙終了の場合、温度制御を停止して（Ｓ１１７）、定着装置１０８の駆動を終了する。通紙終了では無い場合、待ち時間として２秒経過後（Ｓ１１５）、再度、ＴＨ１、ＴＨ２、ＴＨ３、ＴＨ５の出力からＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ５を検出し（Ｓ１１６）、Ｓ１０５からＳ１１４のステップを繰り返す。なお、実施例２においては、通電比率を設定、変更する周期を２秒とした。しかし、これに限らず、通紙領域端部の温度変化又は非通紙領域の温度変化に応じて適量に適時設定することができる。

上述したように、実施例２においては、通紙する記録材のサイズを検出し、検出した記録材のサイズに基づいて初期通電比率を設定する。また、サーミスタ３１７、３１９、３２３を用いて、通紙領域において三ヶ所の温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ５を検出する。そして、検出された通紙領域の検出温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ５と記録材のサイズに基づいて、通紙領域の
両端部の温度Ｔ４、Ｔ６を算出することができる。そして、その通紙領域の両端部の温度Ｔ４、Ｔ６に基づいて、発熱体の初期通電比率を増減することで、通紙領域の温度を定着画像が記録材の定着可能な目標温度Ｔｔｇｔに近づかせることができ、かつ、非通紙領域の昇温を抑制することができる。その結果、生産性を低減することなく小サイズの記録材の連続通紙を可能にすることができる。

９９…記録材サイズセンサ １００…画像形成装置 １０８…定着装置 １１３…制御部
１１９…加圧ローラ ３１７、３１９…サーミスタ

Claims (4)

1. 長手方向において中央部の発熱量が端部の発熱量よりも大きい第一の発熱体と、長手方向において端部の発熱量が中央部の発熱量よりも大きい第二の発熱体と、前記第一及び第二の発熱体によって加熱される略円筒形状の定着フィルムと、前記定着フィルムに当接する加圧ローラと、を備え、通電により前記第一及び第二の発熱体が発熱することで前記定着フィルムと前記加圧ローラとの当接部に通紙される記録材上の未定着画像を加熱定着する定着装置と、
   記録材のサイズを検出する記録材サイズ検出手段と、
   前記第一の発熱体に対する前記第二の発熱体への通電比率を、前記記録材サイズ検出手段により検出した記録材のサイズに対応して予め定められている初期通電比率に設定する通電比率設定手段と、
   前記当接部であって記録材が通紙される領域である通紙領域における長手方向において中央部を基準に一方側の領域にある第一の検出位置の温度を検出する第一の温度検出手段と、
   前記通紙領域における前記一方側の領域であって、前記第一の検出位置と長手方向において異なる位置にある第二の検出位置の温度を検出する第二の温度検出手段と、
   前記第一の検出位置の温度と、前記第二の検出位置の温度と、前記記録材のサイズとに基づいて前記一方側の領域における前記通紙領域の一方の端部の温度を算出する算出手段と、
   前記算出手段によって算出した前記一方の端部の温度に基づいて、前記一方の端部の温度が予め定められている未定着画像が記録材に定着可能な目標温度に近づくように、前記通電比率を前記初期通電比率から増減する通電比率増減手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記算出手段は、前記一方側の領域の温度が長手方向において線形に変化するものとして前記一方の端部の温度を算出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記通紙領域における長手方向において中央部を基準に他方側の領域にある第三の検出位置の温度を検出する第三の温度検出手段を有し、
   前記算出手段が、前記他方側の領域における前記第一の検出位置又は前記第二の検出位置と前記中央部を中心に対称の位置であって前記第三の検出位置と異なる位置を第四の検出位置とし、前記第四の検出位置の温度は前記第一の検出位置の温度又は前記第二の検出位置の温度と同じであるとし、前記第三の検出位置の温度と前記第四の検出位置の温度と前記記録材のサイズとに基づいて、前記他方側の領域における前記通紙領域の他方の端部の温度を算出し、
   前記通電比率増減手段が、前記一方の端部の温度と前記他方の端部の温度のうち温度が高い方の温度と第一の閾値とを比較し前記高い方の温度が第一の閾値より高い場合、前記高い方の温度が前記目標温度に近づくように前記通電比率を下げ、前記高い方の温度が前記第一の閾値以下の場合であって、かつ、前記一方の端部の温度と前記他方の端部の温度のうち温度が低い方の温度と第二の閾値とを比較し前記低い方の温度が前記第二の閾値より低い場合、前記低い方の温度が前記目標温度に近づくように前記通電比率を上げることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記算出手段は、前記一方側の領域の温度が長手方向において線形に変化するものとして、前記一方の端部の温度を算出し、前記他方側の領域の温度が長手方向において線形に変化するものとして、前記他方の端部の温度を算出することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。

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