| 【発明の名称】 |
定着装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】鈴木 智文
【氏名】加藤 彰彦
【氏名】桶川 長和
【氏名】色川 誠一
【氏名】鈴木 修一
【氏名】西田 晴彦
【氏名】稲葉 一美
【氏名】由川 修二
【氏名】河野 将行
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| 【要約】 |
【課題】温度検知器を加熱回転体の非通紙域に配置した場合であっても、定着動作の実行時において加熱回転体の特に中央部における大幅な温度低下が発生することなく、加熱回転体の温度制御を適切に行うことができるようにする。
【解決手段】制御手段により、加熱ロールを加熱するヒータの加熱温度を変更するように構成し、かつ、定着動作の実行時におけるヒータの加熱温度を、定着動作の待機時における当該ヒータの加熱温度にその待機時における予め計測した加熱ロールの通紙域の最高温度と最低温度との差分を所定のタイミングで少なくとも１回加えた温度に変更するように設定した。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 当接しながら通過する記録紙に担持されている未定着像を加熱して定着させる加熱回転体と、この加熱回転体を加熱する通電加熱式のヒータと、前記加熱回転体のうち最大幅の記録紙が当接して通過する通紙域の外側となる非通紙域に接触してその表面温度を検出する温度検出器と、この温度検出器で検出される温度情報に基づいて前記ヒータへの通電動作を制御する制御手段とを備えた定着装置において、前記制御手段が、前記ヒータの加熱温度を変更する機能を有し、かつ、定着動作の実行時における前記ヒータの加熱温度を、定着動作の待機時における当該ヒータの加熱温度にその待機時における予め計測した前記加熱回転体の通紙域の最高温度と最低温度との差分を所定のタイミングで少なくとも１回加えた温度に変更するように設定されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】 請求項１に記載の定着装置において、前記制御手段が、前記差分を定着条件に応じて増減した後の補正値として加えるように設定されていることを特徴とする定着装置。
【請求項３】 請求項１又は２に記載の定着装置において、前記制御手段が、一連の定着動作の終了時に、ヒータの加熱温度を定着動作待機時における当該ヒータの加熱温度にリセットするように設定されていることを特徴とする定着装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、記録紙に未定着像を熱定着することにより画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ等に代表される画像形成装置に使用される定着装置に係り、特に、記録紙上の未定着像を加熱して定着する加熱ロール等の加熱回転体における非通紙域に温度検知器を配設し、その温度検知器で検出される温度情報に基づいて前記加熱回転体を加熱する通電加熱式の電熱ヒータへの通電動作を制御するタイプの定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の定着装置は、基本的には、例えば図１１に示すように、回転する円筒状の加熱ロール１００と、この加熱ロール１００の内部に設置されそのロール表面を所要の温度まで加熱する通電加熱式のヒータ１１０とを備え、そのヒータ１１０で加熱された加熱ロール１００の表面に未定着像（例えば未定着トナー像）を担持する記録紙を当接させるように通過させ、その未定着像を加熱することにより定着を行うようになっている。
【０００３】そして、その加熱ロール１００の温度制御については、加熱ロール１００のうち最大幅の記録紙が当接して通過する（最大）通紙域Ｗの外側となる非通紙域Ｆに接触してその表面温度を検知するように配設した温度センサ１３０で検出される温度情報を制御装置１４０に入力し、かかる温度情報に基づき制御装置１４０によりヒータ１１０への通電動作（例えば加熱目標温度の上限値又は下限値を閾値としたＯＮ／ＯＦＦ動作）を制御することにより行われる。これにより、ヒータ１１０の加熱動作が制御されて加熱ロール１００が所要の温度に加熱されかつ維持されるようになっている。
【０００４】このような定着装置では、温度センサ１３０を加熱ロール１００の非通紙域Ｆに配置したことにより、かかる温度センサ１３０を加熱ロールの通紙域Ｗに接触するように配置した定着装置において発生するような以下の不具合を回避することができる。すなわち、温度センサ１３０を通紙域Ｗに配置した場合には、温度センサ１３０が接触する加熱ロール１００の通紙域Ｗ内の表面部分が傷つく場合があり、その傷に起因した画質劣化が発生するおそれがある。また、その加熱ロール１００の通紙域Ｗに存在するトナーや紙粉等が温度センサ１３０の検出面に付着してその検出面が汚れやすく、この結果、その表面温度の正確な検出が困難となり、ひいてはヒータの正確な制御も困難となる。このような不具合は、温度センサ１３０を加熱ロール１００の非通紙域Ｆに配置することで回避される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、温度センサ１３０を加熱ロール１００の非通紙域Ｆに配置した定着装置にあっては、その通紙域Ｗの表面温度を直接検出することができないため、本来表面温度が一定に保たれるべき通紙域Ｗの温度情報に基づくヒータ１１０の通電動作の制御を行うことができず、加熱ロール１００自体の適切な温度制御を行うことが困難となる場合がある。
【０００６】ちなみに、特開平８−２２０９３０号公報には、温度検知手段を加熱ロールの通紙域外に配設した定着装置において、その温度検知手段が出力する温度値を所定の温度分だけ低く補正し、その補正された温度値を用いて加熱ロールの温度制御を行う制御方式が示されている。これは、加熱ロールの通紙部（通紙域）が記録紙の通過（通紙）により奪熱されて温度の低下がある一方で、その非通紙部が記録紙により奪熱されることがなく温度の低下がないため、その通紙部と非通紙部との間の温度差が通紙枚数の増加に応じて大きくなるところ、その温度差を配慮して非通紙域で検出される温度を予め低くした温度差を温度制御のために使用するようにしたものである。しかし、このような温度制御方式を採用した場合には、温度検出手段から出力される温度値を低く補正するための変更ソフトが必要となってコスト面で不利となる。
【０００７】また、温度センサ１３０を非通紙域Ｆに配置した定着装置にあっては、定着動作の待機時には、図１２に示すように加熱ロール１００がヒータ１１０によりその軸方向の中央部がその両端部側に比べて高くなる山形の温度分布（実線ＳＢ）となるように加熱されるが、その後、定着動作が実行されると、記録紙の通紙により加熱ロール１００の中央部（厳密には通過する記録紙の幅方向の中央部に当たる部位）の熱が記録紙に徐々に奪われて低下してしまい、例えば、その通紙枚数が増加するにつれて温度低下が顕著となり、最悪の場合には加熱ロール１００の中央部の温度が定着許容温度の下限値（ＤＬ）を下回るような温度分布（２点鎖線ＲＢ）となり、定着不良を誘発するおそれがある。このような現象は、加熱ロールの中央部の温度が低下するにつれて通紙域Ｆの温度も同様に追従して低下すれば、温度センサ１１０によって検知されて回避される可能性があるものの、かかる非通紙域Ｆの追従した温度低下が現れないことにも起因して発生するものである。
【０００８】本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、温度検知器を加熱回転体の非通紙域に配置した場合であっても、定着動作の実行時において加熱回転体の特に中央部における大幅な温度低下が発生することなく、加熱回転体の温度制御を適切に行うことができる定着装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成し得る本発明は、当接しながら通過する記録紙に担持されている未定着像を加熱して定着させる加熱回転体と、この加熱回転体を加熱する通電加熱式のヒータと、前記加熱回転体のうち最大幅の記録紙が当接して通過する通紙域の外側となる非通紙域に接触してその表面温度を検出する温度検出器と、この温度検出器で検出される温度情報に基づいて前記ヒータへの通電動作を制御する制御手段とを備えた定着装置において、前記制御手段が、前記ヒータの加熱温度を変更する機能を有してなり、かつ、定着動作の実行時における前記ヒータの加熱温度を、定着動作の待機時における当該ヒータの加熱温度にその待機時における予め計測した前記加熱回転体の通紙域の最高温度と最低温度との差分を所定のタイミングで少なくとも１回加えた温度に変更するように設定されていることを特徴とするものである。
【００１０】ここで、上記記録紙は、未定着像を熱定着することができる記録用材料であればよく、具体的には一般の記録用紙のほか、ＯＨＰシート、はがきを含む厚紙、封筒などである。上記未定着像は、加熱されることにより記録紙に定着されるものであればよく、例えば、現像剤により現像されて得られるトナー像である。上記加熱回転体は、通常は円筒状のロール形態からなるものであるが、定着域となるベルト内周面側に配される支持部材により支持されて回転するベルト形態からなるものであってもよい。
【００１１】上記制御手段は、温度検出器で検出される温度情報を予め設定される温度制御用の閾値と比較しながらヒータへの通電動作を制御できるものであればよい。また、上記制御手段は、基本的に、定着動作の実行時におけるヒータの加熱温度を、定着動作の待機時におけるヒータの加熱温度に前記差分を加えた温度に変更するように設定されている。その差分は、定着動作の待機時における予め計測した加熱回転体の通紙域の最高温度と最低温度との温度差であるが、そのうち最高温度については通常加熱回転体の中央部（通常は最大通紙域の中央部）における温度が該当し、最低温度については通常加熱回転体の両端部（具体的には温度検知器が接触している非通紙域）における温度が該当する。また、その差分は１回加えることに限定されず、複数回加えるようにしてもよい。さらに、その差分を加えるタイミングについては、例えば、定着動作開始時（記録紙の定着装置への搬送開始時）であるほか、その定着動作開始時を始点とする所定の設定時間が経過した時点や、さらには定着動作開始時を始点とする複数の所定の設定時間がそれぞれ経過する時点である。このため、１枚の記録紙に対する定着動作時間がない場合や、定着時に連続して通過する記録紙の枚数すなわち通紙枚数が増える場合には、その定着動作中において差分が複数加えられるようになる。
【００１２】このような定着装置によれば、加熱回転体は、定着動作の待機時にはその待機時におけるヒータの加熱温度まで加熱され、定着動作の実行時にはその待機時におけるヒータの加熱温度に前記差分を少なくとも１回加えた温度まで加熱される。また、そのときの加熱回転体は、非通紙域に配設された温度検出器で検出される温度情報に基づいてヒータへの通電動作が制御されることにより、そのヒータに設定される加熱温度に保たれる。これにより、加熱回転体は、定着動作実行時にはその追加された差分に相当する温度だけ高い温度に加熱されるため、その記録紙の通紙により熱が奪われても、その加熱回転体の中央部の温度が定着許容温度の下限値を下回ることがない。
【００１３】また、上記制御手段については、前記差分を定着条件に応じて増減した後の補正値として加えるように設定するようにしてもよい。これは、定着動作実行時におけるヒータの加熱温度を変更する際に、前記差分をそのまま加えることが適当ではなく、その差分を各定着条件に応じて適宜調整したうえで加えること適当とされる場合の態様である。
【００１４】ここで、定着条件は、記録紙の種類（サイズ、厚さ、紙質など）、定着速度（記録紙の通過速度に相当する）、未定着像の定着特性（溶融及び凝固特性など）等である。これらの各定着条件に従って予め定着動作を試行し、その各定着条件に適した加熱温度（定着許容温度範囲）が得られるように差分の温度を増減して調整する。
【００１５】さらに、上記制御手段については、一連の定着動作の終了時に、ヒータの加熱温度を定着動作待機時における当該ヒータの加熱温度にリセットするように設定するとよい。
【００１６】本発明の定着装置は、加熱回転体を２つのヒータにて加熱するように構成してもよく、この場合には、制御手段についても各ヒータに対応して１つずつ（計２つ）設けるようにするとよい。そして、この場合には、２つの制御手段はいずれも、前記したような（各）ヒータへの通電動作の制御と（各）ヒータの加熱温度の変更を行うように構成される。
【００１７】このような２つのヒータを採用する定着装置としては、例えば、当接しながら通過する記録紙に担持されている未定着像を加熱する加熱回転体と、この加熱回転体のうち最大幅の記録紙が当接して通過する領域である最大通紙域を２分割した２つの分割通紙域のうち、その一方の分割通紙域を所要の表面温度まで加熱する通電加熱式の第１のヒータと、その他方の分割通紙域を所要の表面温度まで加熱する通電加熱式の第２のヒータと、前記加熱回転体の前記最大通紙域の両端の外側に隣接する領域であって記録紙が通過しない領域である２つの非通紙域のうち、前記一方の分割通紙域と隣接する非通紙域に接触してその表面温度を検出する第１の温度検出器と、前記他方の分割通紙域と隣接する非通紙域に接触してその表面温度を検出する第２の温度検出器と、この第１の温度検出器で検出される温度情報に基づいて前記第１のヒータへの通電動作を制御する第１の制御手段と、この第２の温度検出器で検出される温度情報に基づいて前記第２のヒータへの通電動作を制御する第２の制御手段とを有するものが挙げられる。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１及び図２は、本発明の実施の一形態に係る定着装置の要部を示すもので、図１ａはその正面概要図、図１ｂはその側面概要図、図２はその温度制御系の構成を示す説明図である。
【００１９】この定着装置は、図１及び図２に示すように、矢印Ａ方向に回転駆動するように配設される円筒状の加熱ロール１０と、この加熱ロール１０の円筒内部に配設されてそのロールを加熱する２つのヒータ２０，３０と、この各ヒータ２０，３０への図示しない電源部からの通電動作を制御するドライバ２５，３５と、加熱ロール１０の表面に接触した状態で配設されてその表面温度を検出する２つの温度センサ４０，５０と、この温度センサ４０，５０で検出される温度情報に基づいて２つのヒータ２０，３０への通電動作（厳密にはドライバ２５，３５の動作）を制御する制御装置６０と、加熱ロール１０に圧接して回転するように配置されて加熱ロール１０に記録紙Ｐを圧接させる加圧部材としての加圧ロール７０とでその主要部が構成されている。
【００２０】図１ａ中のＴは図示しない画像形成装置の作像部で画像情報に応じて形成された後に記録紙Ｐに転写されたトナー像、一点鎖線は記録紙Ｐの搬送経路（状態）を示す。また、図１ｂの符号ＷMAXは最大幅の記録紙Ｐが加熱ロール１０に当接して通過する領域である最大通紙域、Ｗ１は最大通紙域ＷMAXを２分割したときの一方の分割通紙域（第１の分割通紙域）、Ｗ２は最大通紙域ＷMAXを２分割したときの他方の分割通紙域（第２の分割通紙域）をそれぞれ示す。
【００２１】上記加熱ロール１０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ロールであり、必要に応じてそのロール表面に弾性離型層が積層された構造になっている。また、上記加圧ロール７０についても、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離型層などが積層された構造になっている。この定着装置では、必要に応じて加圧ロール７０に代えて、ベルト形態の加圧部材やパッド形態の加圧部材を使用しても構わない。
【００２２】上記２つのヒータのうちでヒータ２０は、加熱ロール１０における第１の分割通紙域Ｗ１を所要の温度Ｍ1になるまで主に加熱する通電加熱式のメインのヒータであり、電熱線をコイル状に適宜巻いて発熱部が形成された構造のものである。一方、そのヒータ３０は、加熱ロール１０における第２の分割通紙域Ｗ２を所要の温度Ｍ2（通常はＭ1＝Ｍ2である）になるまで主に加熱する通電加熱式のサブのヒータであり、電熱線をコイル状に適宜巻いて発熱部が形成された構造のものである。
【００２３】また、この２つのヒータ２０，３０はいずれも、互いに相手側の通紙域についてもある程度同時に加熱するように構成されている。すなわち、メインのヒータ２０は、第１の分割通紙域Ｗ１を加熱すると同時に第２の分割通紙域Ｗ２を前記所要の温度Ｍ1よりも低い温度Ｍ3になるまで加熱できるものであり、第２の分割通紙域Ｗ２と対向する部位においても電熱線をその巻き数や巻き間隔等を異ならせた条件で巻いた構造になっている。また、サブのヒータ３０は、第２の分割通紙域Ｗ２を加熱すると同時に第１の分割通紙域Ｗ１を前記所要の温度Ｍ2よりも低い温度Ｍ4になるまで加熱できるものであり、第２の分割通紙域Ｗ２と対向する部位においても電熱線をその巻き数や巻き間隔等を異ならせた条件で巻いた構造になっている。
【００２４】図３は、この２つのヒータ２０，３０の各加熱特性（配熱分布）を示すものであり、（ａ）はメインのヒータ２０について、（ｂ）はサブのヒータ３０について示すものである。図４は、２つのヒータ２０，３０の加熱特性を配分設定した関係を示すものである。図３及び図４においてヒータ上の位置は、各ヒータの中心位置からの離間距離で示している。また、図３の発熱割合は、各ヒータの最大発熱量を１００（％）とした場合の各部位での発熱量の比率を示すものである。図４の発熱割合は、両ヒータを同時に加熱させたときにヒータ中央部で得られる合計した発熱量を１００（％）とした場合の各ヒータの各部位での発熱量の比率と、その各ヒータの各部位での発熱量比率を合算した比率を示すものである。なお、このヒータ２０，３０は、記録紙Ｐの搬送基準として端部基準（サイドレジ）を採用する定着装置（画像形成装置）において、最大通紙域ＷMAXの幅が約２９７ｍｍ、第１の分割通紙域Ｗ１の幅が約２１０ｍｍ、第２の分割通紙域Ｗ２の幅が約８７ｍｍに設定された加熱ロール１０を加熱するために構成されたものである。
【００２５】この図３及び図４から明らかなように、メインヒータ２０は第１の通紙域Ｗ１を主に加熱するとともに第２の通紙域Ｗ２についてもある程度加熱するように設定されており、サブヒータ３０は第２の通紙域Ｗ２を主に加熱するとともにいる第１の通紙域Ｗ１についてもある程度加熱するように設定されている。また、２つの分割通紙域Ｗ１，Ｗ２の境界部となる領域を加熱する各ヒータの該当部分の発熱割合が、相手側のヒータで加熱する分割通紙域に入り込む方向にむかうにつれて次第に小さくなるとともに途中で交差しあうような特性となり、かつ両ヒータの該当部分の発熱割合を合計した割合が各ヒータの中央部での合計した発熱割合とほぼ同レベルになるように調整されている。
【００２６】上記２つの温度センサ４０，５０はいずれも、加熱ロール１０の記録紙Ｐが通過しない非通紙域に接触するように配設されており、具体的には、温度センサ４０は第１の分割通紙域Ｗ１と隣接する第１の非通紙域Ｆ１に、温度センサ５０は第２の通紙域Ｗ２と隣接する第２の非通紙域Ｆ２にそれぞれ設置されている。この温度センサ４０，５０は、各非通紙域Ｆ１，Ｆ２のうちできるだけ各分割通紙域Ｗ１，Ｗ２に接近した位置に設けるとよい。また、この温度センサ４０，５０が設置される各非通紙域Ｆ１，Ｆ２に対しても、各分割通紙域Ｗ１，Ｗ２と同じレベルに加熱することができるようにヒータ２０，３０の発熱部（電熱線の巻き）が延長して形成している。
【００２７】上記制御装置６０は、マイクロコンピュータ等で構成されるものであり、２つの温度センサ４０，５０から出力される温度情報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情報信号Ｓ（電源ＯＮ−ＯＦＦ信号、画像形成動作の開始及び終了の信号、使用する記録紙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おり、これらの入力信号等に基づき温度制御に関する所定の情報処理が行われた後に、各ヒータ２０，３０の通電動作を制御する制御信号が各ドライバ２５，３５に出力されるようになっている。
【００２８】実際には、ヒータ２０の通電に関する制御については、温度センサ４０の検出情報に基づきヒータ２０の各加熱温度が維持されるように適宜設定される上限及び下限閾値を基準にして行われ、ヒータ３０の通電に関する制御については、温度センサ５０の検出情報に基づきヒータ３０の各加熱温度が維持されるように適宜設定される上限及び下限閾値を基準にして行われる。その閾値としては、いずれのヒータ２０、３０の場合であっても、各ヒータの各加熱温度を下限閾値とする一方で、その各加熱温度に５℃を加えた温度を上限閾値とし、上限閾値を超えるときには通電を停止する（オフ）状態にし、下限閾値を超えるときには通電を行う（オン）状態とする。
【００２９】また、制御装置６０は、第１及び第２のヒータ２０，３０の加熱温度を変更するようになっている。この実施の形態では、図５及び図６に示すように、第１及び第２のヒータ２０，３０の加熱温度が変更されるように設定されている。ちなみに、この定着装置における定着許容温度は１６０〜１７５℃の範囲に設定されている。
【００３０】図５は、幅広の通紙（例えばＡ４版用紙横送り、Ａ３版用紙縦送り）を行う場合における両ヒータ２０，３０の加熱温度の変更制御パターンを示す。この場合には、両ヒータ２０，３０の加熱温度をいずれも、定着動作の開始（ＳＴＡＲＴ）信号（例えば画像形成動作の黒色潜像の書き出し信号に相当する）を受けた時点（Ｓ０）で、スタンバイ（定着動作待機）時の加熱温度（１５０℃）に追加温度Ｍ１（１０℃）を加算した温度に変更するように設定されている。また、定着動作開始時点Ｓ０から所定の時間ｔ１（例えば通紙枚数がＡ３版用紙で５枚程度となる時間）が経過した時点（Ｓ１）で、直前の温度（１６０℃）に追加温度Ｍ２（１０℃）を加算した温度に変更し、さらに、その経過時点（Ｓ１）から所定の時間ｔ２（例えば通紙枚数がＡ３版用紙で１０枚程度となる時間）が経過した時点（Ｓ２）で、直前の温度（１７０℃）に追加温度Ｍ３（５℃）を加算した温度に変更するように設定されている。
【００３１】この追加温度Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３は、スタンバイ時における加熱ロール１０の最大通紙域Ｗの中央部の最高温度ＴH（約１７０℃）とその非通紙域Ｆ１（Ｆ２）の最低温度ＴL（約１５０℃）との差分Ｔｘ（＝約２０℃）を基準にして（図１０参照）、追加温度Ｍ１，Ｍ２については定着温度の急激な温度上昇を避けるため前記差分から所定の温度（約１０℃）を減じた温度としており、残りの追加温度Ｍ３については定着許容温度の上限値（１７５℃）を超えないようにするため前記差分から所定の温度（約１５℃）を減じた温度としている。そしてまた、両ヒータ２０，３０の加熱温度を、定着動作の停止（ＳＴＯＰ）信号（例えば定着後の最後の記録紙が排紙されたことを検知する信号に相当する）を受けた時点（ＳＥ）で、スタンバイ時の加熱温度（１５０℃）にリセットするように設定されている。
【００３２】一方、図６は、幅狭の通紙（例えばＡ４版用紙縦送り、Ｂ５版用紙縦送り）を行う場合における両ヒータ２０，３０の加熱温度の変更制御パターンを示す。この場合には、図５に示す幅広の通紙の場合と対比すると、第２のヒータ（サブヒータ）３０の加熱温度を定着動作の実行時であってもスタンバイ時における加熱温度（１５０℃）にし続ける点で相違するのみで、他は同じである。すなわち、第１のヒータ（メインヒータ）３０の加熱温度を、定着動作の開始信号を受けた時点（Ｓ０）で、スタンバイ（定着動作待機）時の加熱温度（１５０℃）に追加温度Ｍ１（１０℃）を加算した温度に変更するように設定されている。また、定着動作開始時点Ｓ０から所定の時間ｔ１が経過した時点（Ｓ１）で、直前の温度（１６０℃）に追加温度Ｍ２（１０℃）を加算した温度に変更し、さらに、その経過時点（Ｓ１）から所定の時間ｔ２が経過した時点（Ｓ２）で、直前の温度（１７０℃）に追加温度Ｍ３（５℃）を加算した温度に変更するように設定されている。そしてまた、メインヒータ２０の加熱温度を、定着動作の停止信号を受けた時点（ＳＥ）で、スタンバイ時の加熱温度（１５０℃）にリセットするように設定されている。
【００３３】次に、この定着装置の動作について説明する。
【００３４】まず、基本的な定着動作について説明すると、定着動作の実行に当たっては加熱ロール１０が所定のヒータ２０，３０によって定着許容温度まで加熱されるとともに、図示しない駆動装置により回転駆動し始める。加熱ロール１０が定着許容温度に加熱されると、加熱ロール１０と加圧ロール７０の間に対して定着対象であるトナー像Ｔが転写された記録紙Ｐが送り込まれる。そして、その記録紙Ｐが加熱ロール１０に圧接しながら通過（通紙）することによりトナー像Ｔが加熱されて定着され、しかる後、記録紙Ｐが加熱ロール１０と加圧ロール７０の間から排出されることにより定着が終了する。連続した定着が行われる場合には、以上の工程が同様に繰り返されることになる。
【００３５】また、この定着動作に際しては、メインヒータ２０は主に加熱する第１の分割通紙域Ｗ１と隣接する非通紙域Ｆ１側に設置される温度センサ４０の検出情報に基づいて通電制御され、一方、サブヒータ３０は主に加熱する第２の分割通紙域Ｗ２と隣接する非通紙域Ｆ２側に設置される温度センサ５０の検出情報に基づいて通電制御される。このため、両ヒータ２０，３０は、各ヒータの自ら加熱する領域に隣接した領域での温度情報にそれぞれ基づいて独立制御されることとなり、正確な制御がなされる。すなわち、このように各ヒータ２０，３０の独立した通電制御が行われることにより、加熱ロール１０の第１の分割通紙域Ｗ１と第２の分割通紙域Ｗ２が所要の温度まで加熱されるとともにその温度にほぼ維持される。これにより、加熱ロール１０は各通紙域において所望の温度に的確に加熱されるため、所望の温度下で良好な定着を行うことができる。
【００３６】そして、この定着装置における加熱ロール１０は、以下に詳述するような加熱が行われるようになっている。
【００３７】初めに、この定着装置では、メインヒータ２０による加熱とサブヒータ３０による加熱とを同時に行った場合には、図９に示すように加熱ロール１０の最大通紙域ＷMAXにおける表面温度の分布がほぼ左右対称となるように加熱される。この図９は、スタンバイ時における加熱ロール１０の温度状態を示したものである。そして、このような加熱が可能であることから、すぐに定着動作を開始することができる。その一方で、この状態から定着動作が実行されると、前述したように記録紙Ｐによって熱を奪われることにより加熱ロール１０の中央部の表面温度が低下し始めるが、この定着装置では各ヒータの加熱温度を特定のパターンで変更するようにしているため、その表面温度が定着許容温度の下限値を下回ることはない。
【００３８】まず、幅広の通紙による定着を行う場合について図５及び図７を参照しつつ説明する。図７は、加熱ロール１０のメインヒータ２０側の非通紙域Ｆ１における表面温度を第１温度センサ４０により測定した結果（実線）と、そのサブヒータ３０側の非通紙域Ｆ２における表面温度を第２温度センサ５０により測定した結果（１点鎖線）と、加熱ロール１０の最大通紙域ＷMAXの中央部に測定のために配設した温度センサにより測定した結果（点線）とを示したものである。
【００３９】幅広の通紙による定着を行う場合においては、加熱ロール１０はメインヒータ２０とサブヒータ３０の双方で加熱される。スタンバイ時においては、その双方のヒータ２０，３０の加熱温度がいずれもスタンバイ時の加熱温度：１５０℃であるため、加熱ロール１０もほぼ１５０℃（厳密には通電のオンオフ制御により１５０〜１５５℃の範囲）に保たれるように加熱される。そして、定着動作の開始信号が得られた時点（Ｓ０）においては、その双方のヒータ２０，３０の加熱温度がいずれもスタンバイ時の加熱温度：１５０℃に追加温度Ｍ１：１０℃が追加された温度（１６０℃）に変更されることにより、加熱ロール１０もほぼ１６０℃（厳密には通電のオンオフ制御により１６０〜１５５℃の範囲）に保たれるように加熱される。
【００４０】これにより、加熱ロール１０は定着許容温度の下限値（１６０℃）を少なくとも上回る温度に加熱される。この状態で、記録紙Ｐが幅広の状態で通紙されて定着が実行されると、図７に示すように加熱ロール１０の最大通紙域ＷMAXの表面温度は低下する。しかし、この際、通紙枚数がＡ３版用紙で１、２枚程度となる定着であれば、加熱ロール１０の温度が定着許容温度の下限値を下回ることはない。また、加熱ロール１０の温度が１６０℃になるとヒータ２０，３０の通電がオン状態となって加熱が行われるため、加熱ロールは再び加熱され、それ以上温度が低下してしまうことはない。
【００４１】そして、定着動作の開始信号が得られた時点（Ｓ０）から所定の時間ｔ１が経過した時点（Ｓ１）になると、その双方のヒータ２０，３０の加熱温度がいずれも直前の加熱温度：１６０℃に追加温度Ｍ２：１０℃が追加された温度（１７０℃）に変更されることにより、加熱ロール１０もほぼ１７０℃（厳密には通電のオンオフ制御により１７０〜１７５℃の範囲）に保たれるように加熱される。
【００４２】この段階は、例えば通紙枚数がＡ３版用紙で５枚以上となるような連続した通紙による定着が行われる場合であるため、加熱ロール１０の最大通紙域ＷMAXの表面温度が記録紙Ｐに奪われて大幅に低下しやすい状態にある。しかし、この定着装置では、上記したように各ヒータ２０，３０の加熱温度が追加温度Ｍ２の分だけ高温となるように変更されるため、加熱ロール１０もより多く加熱されることになる。このため、連続した多数枚の定着が行われても、加熱ロール１０の温度は低下しにくくなり、しばらくの間は定着許容温度の下限値を下回ることもない。
【００４３】続いて、上記した所定の時間ｔ１が経過した時点（Ｓ１）から更に所定の時間ｔ２が経過した時点（Ｓ２）になると、その双方のヒータ２０，３０の加熱温度がいずれも直前の加熱温度：１７０℃に追加温度Ｍ３：５℃が追加された温度（１７５℃）に変更されることにより、加熱ロール１０もほぼ１７５℃（厳密には通電のオンオフ制御により１７５〜１８０℃の範囲）に保たれるように加熱される。
【００４４】この段階は、例えば通紙枚数がＡ３版用紙で２０枚以上となるような連続した通紙による定着が行われる場合であるため、加熱ロール１０の最大通紙域ＷMAXの表面温度がより一層記録紙Ｐに奪われてより大幅に低下しやすい状態にある。しかし、この定着装置では、上記したように各ヒータ２０，３０の加熱温度が追加温度Ｍ３の分だけ更に高温となるように変更されるため、加熱ロール１０もより多く加熱されることになる。このため、連続した多数枚の定着がさらに行われても、加熱ロール１０の温度は低下しにくくなり、しばらくの間は定着許容温度の下限値を下回ることもない。
【００４５】このように連続した通紙による定着が行われる場合であっても、各ヒータ２０，３０の加熱温度が上記したような追加温度Ｍが追加されて高温側に変更されるため、加熱ロール１０の最大通紙域の表面温度が定着許容温度の下限値を下回ることがなくなり、定着温度の不足による定着不良が発生するおそれもない。最後に、この一連の定着動作が終了したことを知らせる信号が得られた時点（ＳＥ）になると、その双方のヒータ２０，３０の加熱温度がいずれもスタンバイ時の加熱温度：１５０℃にリセットされる。
【００４６】図１０は、この定着装置における加熱ロール１０の温度状態の推移について模式的に示すものである。図中の実線ＳＢはスタンバイ時における加熱ロール１０の温度分布を示し、２点鎖線ＲＢは連続した通紙による定着を行った場合における加熱ロール１０の温度分布を示す。また、Ｔｘはスタンバイ時における加熱ロール１０の最大通紙域ＷMAXの最高温度ＴHと最低温度ＴLの差分、縦軸の（Ｈｉｇｈｔ）は定着許容温度の上限値、縦軸の（Ｌｏｗ）は定着許容温度の下限値、Ｍは追加する温度、横軸の矢印（４０）、（５０）は第１温度センサ４０又は第２温度センサ５０の温度検知点を示す。さらに、実線Ｑは、ヒータ２０，３０の加熱温度を追加温度Ｍの分増やした温度に変更した後における加熱ロール１０の温度分布を示す。なお、この実施の形態における追加温度Ｍは、厳密には前述したように定着条件に応じた調整を行っている関係上、上記差分Ｔｘよりも少し小さい値になる。この図に示すように、ヒータ２０，３０の加熱温度を追加温度Ｍの分増やした温度に変更することにより、その温度で加熱された加熱ロール１０は、ある程度の枚数の定着を行った場合でも定着許容温度の下限値（Ｌｏｗ）を下回ることがなくなる。
【００４７】次に、幅狭の通紙による定着を行う場合について図６及び図８を参照しつつ説明する。図８は、加熱ロール１０のメインヒータ２０で加熱する第１通紙域Ｗ１の中央部に測定のために配設した温度センサにより測定した結果（点線）を示した点で異なる以外は、図７と同様のものである。
【００４８】幅狭の通紙による定着を行う場合においては、加熱ロール１０はメインヒータ２０のみで加熱される点で、前記した幅広の通紙による定着を行う場合とほぼ同様である。まず、スタンバイ時においては、そのメインヒータ２０及びサブヒータ３０の加熱温度がいずれもスタンバイ時の加熱温度：１５０℃であるため、加熱ロール１０もほぼ１５０℃に保たれるように加熱される。そして、定着動作の開始信号が得られた時点（Ｓ０）においては、そのメインヒータ２０の加熱温度のみがスタンバイ時の加熱温度：１５０℃に追加温度Ｍ１：１０℃が追加された温度（１６０℃）に変更されることにより、加熱ロール１０の第１通紙域Ｗ１がほぼ１６０℃に保たれるように加熱される。
【００４９】これにより、加熱ロール１０の第１通紙域Ｗ１は定着許容温度の下限値（１６０℃）を少なくとも上回る温度に加熱される。この状態で、記録紙Ｐが幅狭の状態で通紙されて定着が実行されると、図８に示すように加熱ロール１０の第１通紙域Ｗ１の表面温度は低下する。しかし、この際、通紙枚数がＡ３版用紙で１、２枚程度となる定着の場合であれば、加熱ロール１０の温度が定着許容温度の下限値を下回ることはない。また、加熱ロール１０の温度が１６０℃になるとヒータ２０，３０の通電がオン状態となって加熱が行われるため、加熱ロールは再び加熱され、それ以上温度が低下してしまうことはない。
【００５０】そして、定着動作の開始信号が得られた時点（Ｓ０）から所定の時間ｔ１が経過した時点（Ｓ１）になると、そのメインヒータ２０の加熱温度が直前の加熱温度：１６０℃に追加温度Ｍ２：１０℃が追加された温度（１７０℃）に変更されることにより、加熱ロール１０の第１通紙域Ｗ１もほぼ１７０℃（厳密には通電のオンオフ制御により１７０〜１７５℃の範囲）に保たれるように加熱される。さらに、上記時間ｔ１が経過した時点（Ｓ１）から更に所定の時間ｔ２が経過した時点（Ｓ２）になると、メインヒータ２０の加熱温度が直前の加熱温度：１７０℃に追加温度Ｍ３：５℃が追加された温度（１７５℃）に変更されることにより、加熱ロール１０の第１通紙域Ｗ１もほぼ１７５℃（厳密には通電のオンオフ制御により１７５〜１８０℃の範囲）に保たれるように加熱される。そして最後には、この一連の定着動作が終了したことを知らせる信号が得られた時点（ＳＥ）になると、そのメインヒータ２０の加熱温度がスタンバイ時の加熱温度：１５０℃にリセットされる。
【００５１】このように幅狭の通紙による定着を行う場合においても、例えば、その通紙枚数が１０枚以上や３０枚以上になるような連続した通紙による定着が行われる際には、上記したようにメインヒータ２０の加熱温度が追加温度Ｍ２、Ｍ３の分だけ高温となるように変更されるため、加熱ロール１０もより多く加熱されることになる。このため、連続した多数枚の定着が行われても、加熱ロール１０の第１通紙域Ｗ１における温度は低下しにくくなり、しばらくの間は定着許容温度の下限値を下回ることもない。この結果、定着温度の不足による定着不良が発生するおそれもない。
【００５２】なお、このような２つのヒータ２０，３０により加熱ロール１０の加熱を行う場合には、一方のヒータ２０のみによる加熱を行うときであっても、その他方のヒータ３０により加熱されるべき分割通紙域Ｗ２についても比較的低めの温度まで予備的に加熱するため、第１の分割通紙域Ｗ１での定着が可能な小さいサイズの記録紙Ｐに対する定着を続して行っていた直後に第１の分割通紙域Ｗ１及び第２の分割通紙域Ｗ２を使用する大サイズの記録紙Ｐに対する定着が行われる場合であっても、前記した第２の分割通紙域Ｗ２に対する予備的な加熱がなされている分、ヒータ３０による第２の分割通紙域Ｗ２の所望の温度までの加熱を比較的早く行うことができるようになる。この結果、最大通紙域における温度差が比較的少なく、定着不良の発生や記録紙のしわの発生が低減されることとなる。
【００５３】なお、前記実施の形態では、ヒータ２０，３０の加熱温度を変更する際に前記差分Ｔｘを調整した後の追加温度Ｍを使用した場合について例示したが、必要により、その差分Ｔｘをそのまま（調整せずに）追加した温度に変更するように構成しても構わない。
【００５４】また、前記実施の形態では、２つのヒータ２０，３０により加熱ロール１０を加熱する定着装置の場合について示したが、本発明は、従来技術で例示したように１つのヒータにより加熱ロールを加熱する定着装置にも同様に適用することができる。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、温度検知器を加熱回転体の非通紙域に配置した場合であっても、定着動作の実行時において加熱回転体の特に中央部における大幅な温度低下が発生することなく、加熱回転体の温度制御を適切に行うことができるようになり、この結果、定着温度の不足に起因した定着不良の発生のない良好な定着を行うことが可能となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５４９６
【氏名又は名称】富士ゼロックス株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年６月２２日（２０００．６．２２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８７３４３
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 智廣 （外４名）
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| 【公開番号】 |
特開２００２−６６７３（Ｐ２００２−６６７３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年１月１１日（２００２．１．１１） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１８７６６４（Ｐ２０００−１８７６６４） |
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