JP6848915B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、用紙にトナー像を定着させる定着装置と、この定着装置を備えた画像形成装置に関する。

画像形成装置は、用紙上に形成されたトナー像を定着させる定着装置を備える。定着装置は、トナー像を加熱する加熱部材と、用紙に対してトナー像を加圧する加圧部材とを備える。定着装置は、加熱部材の表面温度を検知し、表面温度が目標温度になるように、加熱部材の加熱をフィードバック制御する。加熱部材を加熱する熱源は、例えば、複数の加熱体を備える。

例えば、特許文献１の画像形成装置では、用紙にトナー像を定着させる定着ローラーと、定着ローラーの軸方向の一端部の発熱量が他端部より大きな第１ヒーターと、他端部の発熱量が一端部より大きな第２ヒーターとを有する。そして、第１ヒーターの点灯と、第２ヒーターの点灯と、第１ヒーター及び第２ヒーターの両方消灯によって生じる定着ローラーの軸方向の温度傾き値を求め、温度傾き値を小さくさせる方のヒーターを優先的に点灯させる。

特開２０１７−１１１２５３号公報

定着装置では、用紙が加熱部材を通過するときに加熱部材に接触すると、加熱部材の熱が用紙に奪われるので、加熱部材の表面温度が低下する。加熱部材の表面温度が低下すると、トナー像を十分に加熱できずに定着不良が生じるため、用紙が加熱部材を通過する間に亘って、加熱部材の表面温度が目標温度となるように、熱源による加熱部材の加熱が制御される。例えば、従来の定着装置では、加熱部材の表面温度が低下した場合に、加熱部材の表面温度を上昇させるように、加熱部材の表面温度の検知結果に基づくフィードバック制御を行うものがある。

しかしながら、画像形成装置は、高性能化に伴って用紙搬送の線速（搬送速度）を増加する傾向にある。そのため、定着装置では、高速に搬送される用紙に対して、加熱部材のフィードバック制御を行うと、表面温度の低下に即座に反応することができず、用紙の先端側では目標温度周辺で定着処理を行う一方、用紙の後端側では、表面温度が低下した状態で定着処理を行って定着不良が生じるおそれがある。

これに対して、フィードバック制御の感度を良好に設定し、例えば、短い時間間隔における表面温度の変化を検出した場合に、熱源の供給電力のデューティ比を制御することで、表面温度低下時に素早くデューティ比を上げて表面温度を上昇させることができる。しかしながら、この場合、表面温度上昇時にも直ぐにデューティ比を下げて表面温度を低下させてしまう。

あるいは、目標温度をより高く設定することで、用紙と加熱部材との接触に拘らず、用紙が加熱部材を通過する全期間に亘って表面温度を高温にすることができる。しかしながら、この場合、加熱部材の表面温度が低下する前に、用紙の先端が加熱部材に接触するので、用紙の先端側のトナー像が過剰に加熱されて、定着不良が生じるおそれがある。

そこで、本発明は上記事情を考慮し、加熱部材の表面温度を安定化して、定着不良を抑制することを目的とする。

本発明の定着装置は、用紙に形成されたトナー像を加熱する加熱部材と、前記加熱部材に対して加圧され、前記加熱部材との間を通過する前記用紙を加圧する加圧部材と、前記加熱部材を加熱する熱源と、を備え、前記熱源は、前記用紙の搬送方向に直交する幅方向において中央に設けられる第１加熱体と、前記幅方向において端部に設けられる第２加熱体と、を備え、前記加熱部材の表面温度の検知結果に基づいて前記第１加熱体及び前記第２加熱体を加熱するための電力をフィードバック制御しつつ、前記用紙の先端が前記加熱部材へ到達して所定の待機期間を経過してから、前記用紙の後端が前記加熱部材を通過するまでの間、前記第２加熱体に供給される電力のデューティ比を所定の補正量、増加することを特徴とする

上記した定着装置は、前記用紙の線速及び種類の少なくとも一方に基づいて、前記待機期間及び前記補正量の少なくとも一方を設定する。

上記した定着装置は、前記加熱部材の表面温度及び環境温度の少なくとも一方に基づいて、前記待機期間及び前記補正量の少なくとも一方を設定する。

本発明の画像形成装置は、上記した定着装置を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、加熱部材の表面温度を安定化して、定着不良を抑制することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るプリンターを示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、熱源の駆動電流の例を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る定着装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、定着処理の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、用紙の先端が定着ローラーに到達した状態を示す概要図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、用紙が定着ローラーを通過中の状態を示す概要図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、用紙の後端が定着ローラーを通過した状態を示す概要図である。 定着装置における定着ローラーの理想的な加熱制御の例を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る定着装置における定着ローラーの加熱制御の例を示すグラフである。

先ず、本発明の実施形態に係るプリンター１（画像形成装置）の全体の構成について図１を参照しながら説明する。以下、説明の便宜上、図１における紙面手前側をプリンター１の前側とする。各図に適宜付される矢印Ｌ、Ｒ、Ｕ、Ｌｏ、Ｆｒ、Ｒｒは、それぞれプリンター１の左側、右側、上側、下側、前側、後側を示している。

プリンター１は、略箱型形状のプリンター本体２を備え、プリンター本体２の下部には用紙を収納する給紙カセット３が設けられ、プリンター本体２の上部には排紙トレイ４が設けられる。図１では、１つの給紙カセット３が図示されているが、プリンター１は、異なるサイズ（例えば、Ａ４サイズやＡ３サイズ等）や異なる種類（普通紙、厚紙、薄紙、はがき、封筒等）の用紙を収容するように複数の給紙カセット３を備えてよい。

プリンター本体２内の上部には、レーザー・スキャニング・ユニット（ＬＳＵ）で構成される露光装置５が排紙トレイ４の下方に配置される。プリンター本体２内の露光装置５の下方には、画像形成部６が設けられる。画像形成部６には、像担持体である感光体ドラム７が回転可能に設けられ、感光体ドラム７の周囲には、帯電装置と、トナーコンテナに接続された現像装置と、転写ローラーと、クリーニング装置とが、感光体ドラム７の回転方向に沿って配置される。

また、プリンター本体２の内部には、用紙の搬送経路１０が設けられる。搬送経路１０の上流端には給紙部１１が給紙カセット３の近傍に設けられ、搬送経路１０の中流部には、感光体ドラム７と転写ローラーによって構成される転写部１２が設けられる。搬送経路１０の下流部には定着装置１３が設けられ、搬送経路１０の下流端には排紙部１４が排紙トレイ４の近傍に設けられる。また、プリンター本体２の内部には、定着装置１３を制御する制御装置１５が備えられる。

次に、プリンター１の画像形成動作について説明する。プリンター１は、外部のコンピューター等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、画像形成動作を開始する。このとき、印刷対象の用紙のサイズや種類が指定される。画像形成動作では、先ず、画像形成部６の帯電装置によって感光体ドラム７の表面が帯電された後、露光装置５からのレーザー光により感光体ドラム７に対して画像データに対応した露光が行われ、感光体ドラム７の表面に静電潜像が形成される。次に、この静電潜像を、画像形成部６の現像装置がトナーを用いてトナー像に現像する。

一方、給紙カセット３に収納された用紙の内、指定されたサイズや種類の用紙が、給紙部１１によって取り出されて搬送経路１０上を搬送される。搬送経路１０上の用紙は、所定のタイミングで転写部１２へと搬送され、転写部１２によって感光体ドラム７上のトナー像が用紙に転写される。トナー像を転写された用紙は、定着装置１３へと搬送され、定着装置１３によって用紙にトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は、排紙部１４から排紙トレイ４に排出される。

次に、定着装置１３の構成について、図２〜図５を参照しながら説明する。図２に示すように、定着装置１３は、定着ローラー２０（加熱部材）と、加圧ローラー２１（加圧部材）と、熱源２２と、ヒーター駆動回路２３と、第１温度センサー２４と、第２温度センサー２５と、第１用紙センサー２６と、第２用紙センサー２７と、環境温度センサー２８とを備える。

定着ローラー２０及び加圧ローラー２１は、略箱型状の定着フレーム（図示せず）の内部で、搬送経路１０を挟んで上側及び下側にそれぞれ配置され、互いに対向すると共に接触して配置される。定着フレームは、搬送経路１０が用紙の搬送方向（左右方向）において定着フレームを貫通するように、プリンター本体２に取り付けられる。搬送経路１０には、定着ローラー２０及び加圧ローラー２１の間に加圧領域Ｎが形成される。

なお、加圧領域Ｎとは、定着ローラー２０と加圧ローラー２１とが接触している領域であって、定着ローラー２０及び加圧ローラー２１による用紙への圧力が０Ｐａである搬送方向上流側の位置から、その圧力が最大となる搬送方向の位置を経由して再びその圧力が０Ｐａとなる搬送方向下流側の位置までの領域を示す。

定着ローラー２０は、搬送方向と直交（交差）する用紙の幅方向（前後方向）に長い円筒状のローラーで構成される。定着ローラー２０は、例えば、円筒状の金属製の芯材と、芯材に周設されたシリコンゴム等の樹脂製の弾性層から構成され、弾性層はフッ素系樹脂の離型層によって被覆される。定着ローラー２０は、前後方向を回転軸方向として、定着フレームに対して回転可能に取り付けられ、加圧ローラー２１の回転に従動して回転する。定着ローラー２０は、熱源２２によって加熱され、トナー像が形成された用紙に接触してトナー像を加熱する。なお、本実施形態では、加熱部材が定着ローラー２０で構成される例を説明するが、加熱部材は、ベルトで構成されてもよい。

加圧ローラー２１は、幅方向に長い略円柱状に形成される。加圧ローラー２１は、例えば、円柱状の金属製の芯材と、芯材に周設されたシリコンゴム等の樹脂製の弾性層から構成され、弾性層はフッ素系樹脂の離型層によって被覆される。加圧ローラー２１は、前後方向を回転軸方向として、定着フレームに対して回転可能に取り付けられる。例えば、加圧ローラー２１の後端に駆動ギア（図示せず）が取り付けられ、加圧ローラー２１は、駆動ギアを介してモーター等の駆動源２９（図５参照）に接続され、駆動源２９から伝達される回転駆動力によって回転する。また、加圧ローラー２１は、定着ローラー２０側に加圧されていて、定着ローラー２０と共に、加圧領域Ｎを通過する用紙を加圧する。

熱源２２は、幅方向に亘って長い形状を有し、定着ローラー２０の内部に取り付けられ、内側から定着ローラー２０を加熱する。あるいは、熱源２２は、定着ローラー２０の外部に設けられて、外側から定着ローラー２０を加熱するように構成されてもよい。熱源２２の加熱は、後述するフィードバック制御で、制御装置１５によって制御される。

熱源２２は、図３に示すように、幅方向において中央に設けられるメインヒーター３１（第１加熱体）と、幅方向において、メインヒーター３１の両端側に設けられる２つのサブヒーター３２（第２加熱体）とを備える。メインヒーター３１及びサブヒーター３２は、例えば、ハロゲンヒーターやセラミックヒーター等によって構成され、あるいは、ＩＨユニットで構成されてもよい。なお、メインヒーター３１及び各サブヒーター３２は、それぞれ一つのヒーターで構成されてもよいが、２つ以上に分割されたヒーターで構成されてもよい。

例えば、定着ローラー２０の幅方向中央を基準にして用紙を通過させる場合に、メインヒーター３１は、比較的小サイズ（例えば、Ａ４縦サイズ）の用紙幅に対応する中央加熱領域に配置されサブヒーター３２は、比較的大サイズ（例えば、Ａ３縦サイズ）の用紙幅の範囲内で中央加熱領域よりも両端側に対応する端部加熱領域に配置される。メインヒーター３１及びサブヒーター３２は、ヒーター駆動回路２３を介して電源３３に接続され、電源３３から供給される電力によって点灯して発熱し、幅方向において定着ローラー２０の中央加熱領域及び端部加熱領域をそれぞれ加熱する。

ヒーター駆動回路２３は、メインヒーター３１及びサブヒーター３２と電源３３との間に接続され、また、制御装置１５にも接続される。ヒーター駆動回路２３は、制御装置１５によって制御されて、電源３３からメインヒーター３１やサブヒーター３２へ供給される電力を制御する。具体的には、ヒーター駆動回路２３には、所定の周期におけるメインヒーター３１及びサブヒーター３２の点灯のデューティ比が、制御装置１５によって設定される。ヒーター駆動回路２３は、設定されたデューティ比でメインヒーター３１及びサブヒーター３２を点灯するように電力供給を制御する。メインヒーター３１やサブヒーター３２が加熱を開始してから停止するまでの加熱状態において、メインヒーター３１及びサブヒーター３２の熱量は、所定の周期における点灯の頻度に依存する。

ヒーター駆動回路２３は、例えば、図４に示すように、設定されたデューティ比に基づいて所定の周波数（例えば、５０Ｈｚ）の駆動電流を出力する。この駆動電流は、所定の周期（例えば、４００ｍｓｅｃ）の間に所定のパルス幅（例えば、２０ｍｓｅｃ）のパルスを所定の回数分（例えば、２０回分）有し、デューティ比は、所定の周期に対してパルスをオンにする期間の比率である。例えば、４００ｍｓｅｃの周期の間に２０回分のパルスを有する駆動電流に関して、デューティ比を５％にする場合には、１回のパルス（図４において斜線で示す）をオンに設定する。なお、図４では、１周期の最初の位置のパルスをオンに設定するが、パルスをオンにする位置は、最初の位置に限定されない。

駆動電流のパルスがオンの間、メインヒーター３１やサブヒーター３２が電源３３と通電して点灯し、駆動電流のパルスがオフの間、メインヒーター３１やサブヒーター３２は電源３３と通電せずに消灯する。メインヒーター３１及びサブヒーター３２に対してそれぞれ異なる第１デューティ比及び第２デューティ比が設定され、ヒーター駆動回路２３は、メインヒーター３１及びサブヒーター３２のそれぞれに異なる駆動電流を生成する。換言すれば、第１デューティ比及び第２デューティ比は、メインヒーター３１及びサブヒーター３２のそれぞれに供給される電力のデューティ比である。駆動電流に第１デューティ比及び第２デューティ比を対応させるとき、メインヒーター３１及びサブヒーター３２が同時に点灯せずにフリッカが起こらないように、パルスをオンにするタイミングを調整する。

なお、メインヒーター３１の点灯の第１デューティ比やサブヒーター３２の点灯の第２デューティ比を制御装置１５によってフィードバック制御することで、熱源２２の加熱がフィードバック制御される。このフィードバック制御では、更に、第２デューティ比は、様々な定着条件（例えば、用紙の線速（搬送速度）、用紙の種類、定着ローラー２０の表面温度、環境温度等）に応じて調整される。フィードバック制御については後述する。

第１温度センサー２４は、サーミスタ等の温度センサーで構成され、定着ローラー２０の外側で定着ローラー２０に対して非接触に設けられる。第１温度センサー２４は、幅方向において中央で中央加熱領域に対応する位置（例えば、通紙領域に対応する位置）で、定着ローラー２０の表面に対向して配置され、定着ローラー２０の幅方向中央の表面温度を検知する。

第２温度センサー２５は、サーミスタ等の温度センサーで構成され、定着ローラー２０の外側で定着ローラー２０の表面に接触して設けられる。第２温度センサー２５は、幅方向において少なくとも一端側で端部加熱領域に対応する位置（例えば、非通紙領域に対応する位置）で、定着ローラー２０の表面に対向して配置され、定着ローラー２０の幅方向一端側の表面温度を検知する。

第１用紙センサー２６は、搬送経路１０を搬送される用紙の先端の、定着ローラー２０への到達（加圧領域Ｎへの到達）を検出するセンサーであり、例えば、定着ローラー２０の近傍や定着フレームの用紙入口付近に設けられる。第１用紙センサー２６は、例えば、物理的に、あるいは、光学的に用紙を検出するように構成される。第１用紙センサー２６の検出結果に基づいて、用紙の先端の定着ローラー２０への到達時点、即ち定着開始時点が測定される。あるいは、第１用紙センサー２６は、搬送方向において定着装置１３よりも上流側の位置で搬送経路１０に沿って設けられ、第１用紙センサー２６による用紙検出位置（定着ローラー２０までの距離）、用紙検出時点及び用紙の線速に基づいて、用紙の先端の定着ローラー２０への到達時点が、到達前に予め測定されてもよい。

第２用紙センサー２７は、搬送経路１０を搬送される用紙の後端の、定着ローラー２０からの通過（加圧領域Ｎからの通過）を検出するセンサーであり、例えば、定着ローラー２０の近傍や定着フレームの用紙出口付近に設けられる。第２用紙センサー２７は、例えば、物理的に、あるいは、光学的に用紙を検出するように構成される。第２用紙センサー２７の検出結果に基づいて、用紙の後端の定着ローラー２０からの通過時点、即ち定着終了時点が測定される。あるいは、第２用紙センサー２７を設けることなく、用紙の先端の定着ローラー２０への到達時点、加圧領域Ｎの長さ及び用紙の線速に基づいて、用紙の後端の定着ローラー２０からの通過時点が、通過前に予め測定されてもよい。

環境温度センサー２８は、定着フレームの外部に取り付けられ、定着装置１３の環境温度として定着装置１３の外部の温度を検知する。あるいは、プリンター１がプリンター本体２の内部で定着装置１３の外部の温度を検知する内部温度センサーを備える場合、定着装置１３は、環境温度センサー２８を設けることなく、内部温度センサーの検知結果を環境温度として適用してもよい。

次に、定着装置１３を制御する制御装置１５の電気的な構成について図５を参照しながら説明する。制御装置１５は、ＣＰＵ等で構成され、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置１６に接続されている。なお、制御装置１５及び記憶装置１６として、プリンター１の各部を統括制御するメイン制御装置及びメイン記憶装置が適用されてもよい。

制御装置１５は、記憶装置１６に格納された制御プログラムや制御用データに基づいて、制御装置１５に接続された各部を制御する。例えば、制御装置１５は、熱源２２、ヒーター駆動回路２３、第１温度センサー２４、第２温度センサー２５、第１用紙センサー２６、駆動源２９及び電源３３等に接続されている。制御装置１５は、定着装置１３の定着処理を制御し、特に、熱源２２の加熱を制御する。

記憶装置１６には、サブヒーター３２の第２デューティ比の調整に用いられる調整テーブルが記憶される。例えば、第２デューティ比の調整は、用紙の先端が定着ローラー２０へ到達して所定の待機期間を経過してから開始され、調整テーブルには、様々な定着条件に対応する待機期間が記憶される。また、第２デューティ比は、フィードバック制御で設定される値より増加して調整され、調整テーブルには、様々な定着条件に対応する補正量が記憶される。

例えば、調整テーブルに記憶される待機期間は、定着条件として、定着ローラー２０の熱が奪われ易くなる程、例えば、用紙の線速が速い程、短く設定される。なお、待機期間は、定着ローラー２０における用紙の通紙時間よりも短く設定される。また、調整テーブルに記憶される補正量は、定着条件として、定着ローラー２０の熱が奪われ易くなる程、例えば、用紙の線速が速い程、また、定着ローラー２０の表面温度が低い程、多く設定される。また、定着条件として環境温度が低い程、補正量は多く設定され、例えば、環境温度が所定の閾値よりも低い場合に、補正量に所定の定数を加算する。

次に、定着装置１３の定着処理動作について図６を参照しながら説明する。先ず、プリンター１で画像形成動作が開始すると、定着装置１３の制御装置１５は、用紙が定着装置１３に搬送される前に、駆動源２９を稼働して加圧ローラー２１及び定着ローラー２０の回転を開始する（ステップＳ１）。このとき、制御装置１５は、予め設定された線速（搬送速度）で用紙を搬送するように、駆動源２９の回転駆動力を制御する。

また、制御装置１５は、ヒーター駆動回路２３を稼働して熱源２２のメインヒーター３１及びサブヒーター３２の加熱を開始する（ステップＳ２）。このとき、制御装置１５は、第１温度センサー２４や第２温度センサー２５によって定着ローラー２０の表面温度を監視して、表面温度が所定の目標温度になるように、メインヒーター３１の第１デューティ比及びサブヒーター３２の第２デューティ比を設定してヒーター駆動回路２３を制御する。

第１デューティ比のフィードバック制御（ステップＳ３）について説明する。例えば、制御装置１５は、第１温度センサー２４の検知結果である第１検知温度を用いて、以下のようなＰＩＤ制御によって第１デューティ比のフィードバック制御を行う。

先ず、制御装置１５は、目標温度Ｔに対する今回の第１検知温度Ｔ_ｎの偏差Ｅ_ｎを、数式Ｅ_ｎ＝Ｔ−Ｔ_ｎによって算出し、目標温度Ｔに対する前回の第１検知温度Ｔ_ｎ−１の偏差Ｅ_ｎ−１を、数式Ｅ_ｎ−１＝Ｔ−Ｔ_ｎ−１によって算出する。

また、制御装置１５は、今回の偏差Ｅ_ｎ、前回の偏差Ｅ_ｎ−１、前々回の偏差Ｅ_ｎ−２を用いて、今回の第１デューティ比の変更差分ΔＭＶ_ｎ［％］を、数式ΔＭＶ_ｎ＝Ｋｐ×（Ｅ_ｎ−Ｅ_ｎ−１）＋Ｋｉ×Ｅ_ｎ＋Ｋｄ×｛（Ｅ_ｎ−Ｅ_ｎ−１）−（Ｅ_ｎ−１−Ｅ_ｎ−２）｝によって算出する。ここで、例えば、係数Ｋｐは、２．０であり、係数Ｋｉは、０．０５であり、係数Ｋｄは０．１である。なお、変更差分ΔＭＶ_ｎは、小数第一位まで算出し、その値を次回の計算時にも使用する。

そして、制御装置１５は、今回の第１デューティ比Ｉ_ｎ［％］を、今回の第１デューティ比の変更差分ΔＭＶ_ｎと前回の第１デューティ比Ｉ_ｎ−１［％］とを用いて、数式Ｉ_ｎ＝Ｉ_ｎ−１＋ΔＭＶ_ｎによって算出する。ただし、制御装置１５は、メインヒーター３１の点灯パターンとして第１デューティ比をヒーター駆動回路２３に設定する場合、算出結果から５％未満を切り捨てる（例えば、４．５％は０％として、２６．８％は２５％として、９８．７％は９５％として設定する）。

第２デューティ比のフィードバック制御（ステップＳ４）について説明する。例えば、制御装置１５は、第２温度センサー２５の検知結果である第２検知温度を用いて、以下のように第２デューティ比のフィードバック制御を行う。

先ず、制御装置１５は、目標温度及び第２検知温度の温度差分（目標温度−第２検知温度）とメインヒーター３１の第１デューティ比との様々な組み合わせに対応する第２デューティ比の関係を示す第２デューティ比テーブルを記憶装置１６に予め記憶する。なお、第２デューティ比テーブルにおいて、第２デューティ比は、第１デューティ比との合計が１００％を超えないように設定される。これにより、パルスが同時にオンにならないようにメインヒーター３１及びサブヒーター３２の駆動電流を生成することができ、メインヒーター３１及びサブヒーター３２の同時点灯に起因するフリッカが抑制される。

そして、制御装置１５は、目標温度と今回の第２検知温度との今回の温度差分を算出し、今回の温度差分と上記のように算出した今回の第１デューティ比との組み合わせに対応する今回の第２デューティ比を第２デューティ比テーブルから読み出す。

制御装置１５は、上記のような定着ローラー２０の加熱のフィードバック制御を、定着処理において用紙が定着ローラー２０を通過している間も行う。

制御装置１５は、第１用紙センサー２６を用いて用紙の先端が定着ローラー２０へ到達したか否かを検出する（ステップＳ５）。例えば、制御装置１５は、第１用紙センサー２６を用いて用紙の先端の定着ローラー２０への到達時点を測定して、現在時間が到達時点に達したか否かを監視する。そして、現在時間が到達時点に達すると、用紙の先端の定着ローラー２０への到達を検出する（ステップＳ５：ＹＥＳ）。

図７Ａに示すように、用紙の先端が定着ローラー２０へ到達すると（ステップＳ５：ＹＥＳ）、制御装置１５は、サブヒーター３２の第２デューティ比を調整するために、今回の定着装置１３の定着条件を取得する（ステップＳ６）。例えば、制御装置１５は、予め設定された線速を取得し、印刷設定に基づいて用紙の種類を取得し、第２温度センサー２５の検知結果に基づいて定着ローラー２０の表面温度を取得し、環境温度センサー２８の検知結果に基づいて環境温度を取得する。そして、制御装置１５は、記憶装置１６の調整テーブルから、取得した定着条件に対応する待機期間及び補正量を読み出す。

制御装置１５は、用紙の先端の定着ローラー２０への到達から待機期間を経過したか否かを判定する（ステップＳ７）。例えば、制御装置１５は、用紙の先端の定着ローラー２０への到達時点に待機期間を加算して、第２デューティ比の調整を開始する調整開始時点を算出して、現在時間が調整開始時点に達したか否かを監視する。そして、制御装置１５は、現在時間が調整開始時点に達すると、待機期間の経過を検出して（ステップＳ７：ＹＥＳ）、フィードバック制御で算出されたサブヒーター３２の第２デューティ比に補正量を加算して、調整デューティ比を算出し、ヒーター駆動回路２３に設定する（ステップＳ８）。図７Ｂに示すように、第２デューティ比の調整は、待機期間の経過後に用紙が定着ローラー２０を通過中の調整期間の間、継続される。

制御装置１５は、第２用紙センサー２７を用いて用紙の後端の定着ローラー２０から通過したか否かを検出する（ステップＳ９）。例えば、制御装置１５は、第２用紙センサー２７又は第１用紙センサー２６を用いて用紙の後端の定着ローラー２０からの通過時点を測定して、現在時間が通過時点に達したか否かを監視する。そして、制御装置１５は、現在時間が通過時点に達すると、図７Ｃに示すように、用紙の後端の定着ローラー２０からの通過を検出して（ステップＳ９：ＹＥＳ）、サブヒーター３２の第２デューティ比の調整を終了する（ステップＳ１０）。

本実施形態によれば、上述のように、プリンター１（画像形成装置）の定着装置１３は、用紙に形成されたトナー像を加熱する定着ローラー２０（加熱部材）と、定着ローラー２０に対して加圧され、定着ローラー２０との間を通過する用紙を加圧する加圧ローラー２１（加圧部材）と、定着ローラー２０を加熱する熱源２２と、を備える。熱源２２は、用紙の搬送方向に直交する幅方向において中央に設けられるメインヒーター３１（第１加熱体）と、用紙の幅方向において端部に設けられるサブヒーター３２（第２加熱体）と、を備える。定着装置１３の制御装置１５は、定着ローラー２０の表面温度の検知結果に基づいてメインヒーター３１及びサブヒーター３２を加熱するための電力をフィードバック制御しつつ、用紙の先端が定着ローラー２０へ到達して所定の待機期間を経過してから、用紙の後端が定着ローラー２０を通過するまでの間、サブヒーター３２に供給される電力の第２デューティ比を所定の補正量、増加する。

ところで、定着装置１３では、図８に示すように、定着ローラー２０における用紙の通過（接触）に拘らず、第１温度センサー２４や第２温度センサー２５による定着ローラー２０の表面温度の検知結果（検知温度）が目標温度付近で安定していることが理想的である。しかしながら、従来の定着装置１３では、定着ローラー２０に用紙が通過（接触）すると、定着ローラー２０が用紙に奪われて、図９において一点鎖線で示すように、定着ローラー２０の表面温度が低下することがある。このとき、表面温度が所定の下限温度以上であれば、定着不良を生じることなく定着処理できる（定着ＯＫとなる）が、表面温度が下限温度を下回ると、定着不良が生じる（定着ＮＧとなる）おそれがある。

なお、用紙の線速が遅い場合、用紙が熱を奪い難い種類の場合、表面温度が高く設定されている場合、環境温度が高い場合等のように、熱源２２の加熱のフィードバック制御の寄与率が高い場合には、検知温度に基づくフィードバック制御によって、表面温度を目標温度付近に維持することができる。しかし、用紙の線速が速い場合、用紙が熱を奪い易い種類の場合、表面温度が低く設定されている場合、環境温度が低い場合等のように、熱源２２の加熱のフィードバック制御の寄与率が低い場合には、検知温度に基づくフィードバック制御が遅延して間に合わずに、表面温度が下限温度を下回る可能性が高くなる。

これに対して、本実施形態の定着装置１３では、定着ローラー２０の表面温度が急激に低下して定着ローラー２０の加熱のフィードバック制御に遅延が生じても、定着ローラー２０を加熱するサブヒーター３２の第２デューティ比を増加する。そのため、図９において実線で示すように、フィードバック制御の遅延に拘らず、定着ローラー２０を十分に加熱して目標温度に近い表面温度を得ることができる。従って、定着ローラー２０の表面温度を安定化しているので、表面温度が低下した状態で定着処理が行われることがなく、定着不良を抑制し、画像不良を抑制することができる。また、メインヒーター３１の第１デューティ比については、調整を加えることなく、フィードバック制御を維持しているので、定着ローラー２０の表面温度の挙動を安定化することができる。

なお、用紙の先端の定着ローラー２０への到達時を判定しているので、用紙が定着ローラー２０に接触して定着ローラー２０の表面温度が急激に低下する時点を把握して、表面温度の低下に即座に反応することができる。また、用紙の後端の定着ローラー２０からの通過を判定しているので、定着ローラー２０の表面温度が低下する期間を把握することができる。

更に、制御装置１５は、用紙の線速及び種類の少なくとも一方に基づいて、待機期間及び補正量の少なくとも一方を設定する。これにより、用紙の線速や種類に拘らず、定着ローラー２０の表面温度の低下する時点に適切に対応してサブヒーター３２の第２デューティ比の増加を開始し、また、定着ローラー２０の表面温度の低下傾向に適切に対応してサブヒーター３２の第２デューティ比を増加することができる。

また、制御装置１５は、定着ローラー２０の表面温度及び環境温度の少なくとも一方に基づいて、待機期間及び前記補正量の少なくとも一方を設定する。これにより、定着ローラー２０の表面温度や環境温度に拘らず、定着ローラー２０の表面温度の低下する時点に適切に対応してサブヒーター３２の第２デューティ比の増加を開始し、また、定着ローラー２０の表面温度の低下傾向に適切に対応してサブヒーター３２の第２デューティ比を増加することができる。

本実施形態では、モノクロのプリンター１に本発明の構成を適用する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、カラープリンター、複写機、ファクシミリ、複合機等の他の画像形成装置に本発明の構成を適用することも可能である。

１ プリンター（画像形成装置）
２ プリンター本体
６ 画像形成部
１０ 搬送経路
１３ 定着装置
１５ 制御装置
１６ 記憶装置
２０ 定着ローラー（加熱部材）
２１ 加圧ローラー（加圧部材）
２２ 熱源
２３ ヒーター駆動回路
２４ 第１温度センサー
２５ 第２温度センサー
２６ 第１用紙センサー
２７ 第２用紙センサー
２８ 環境温度センサー
２９ 駆動源
３１ メインヒーター（第１加熱体）
３２ サブヒーター（第２加熱体）
３３ 電源

Claims (5)

1. 用紙に形成されたトナー像を加熱する加熱部材と、
   前記加熱部材に対して加圧され、前記加熱部材との間を通過する前記用紙を加圧する加圧部材と、
   前記用紙の搬送方向に直交する幅方向における中央部を加熱する第１加熱体と、前記幅方向における端部を加熱する第２加熱体と、を有する熱源と、
   前記加熱部材の表面温度の検知結果に基づいて前記第１加熱体及び前記第２加熱体を加熱するための電力をフィードバック制御するとともに、前記第１加熱体に供給される電力の第１デューティ比及び前記第２加熱体に供給される電力の第２デューティ比を調整する制御装置と、
   前記第２デューティ比の調整に使用される待機期間が記憶された調整テーブルが記憶されている記憶装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、前記用紙の先端が前記加熱部材へ到達して所定の前記待機期間を経過してから、前記用紙の後端が前記加熱部材を通過するまでの間、前記第２加熱体に供給される電力のデューティ比を所定の補正量、増加させ、
   前記待機期間は、定着条件に対応して設定されていることを特徴とする定着装置。
2. 前記用紙の線速及び種類の少なくとも一方に基づいて、前記待機期間及び前記補正量の少なくとも一方が設定されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記加熱部材の表面温度及び環境温度の少なくとも一方に基づいて、前記待機期間及び前記補正量の少なくとも一方が設定されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
4. 前記第１デューティ比と前記第２デューティ比とは異なり、
   前記制御装置は、前記第１加熱体と前記第２加熱体とが同時に点灯せずにフリッカが起こらないように、前記第１加熱体と前記第２加熱体のパルスをオンにするタイミングを調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれか1項に記載の定着装置。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
   

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