(57)【要約】【課題】定着ロールに複数のヒータを備えて、それぞれの間で選択的な駆動切り換えを行う場合であっても、フリッカ発生を低減できるようにする。【解決手段】定着ロール２と、これを加熱するための複数の加熱手段４，５と、前記定着ロール２の温度を検知する複数の温度検知手段６，７と、前記複数の温度検知手段６，７による検知結果に基づいて前記複数の加熱手段４，５に対する駆動制御を行う制御手段８とを備えた定着装置１において、前記制御手段８は、前記複数の温度検知手段６，７による各検知結果の差と予め設定されているヒステリシス温度とを比較し、その比較結果に基づいて前記複数の加熱手段４，５に対する選択的な駆動切り換えを行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ロールと、
前記定着ロールを加熱するための複数の加熱手段と、
前記加熱手段によって加熱される前記定着ロールの温度を検知する複数の温度検知手段と、
前記複数の温度検知手段による検知結果に基づいて前記複数の加熱手段に対する駆動制御を行う制御手段とを備えるとともに、
前記制御手段は、前記複数の温度検知手段による各検知結果の差と予め設定されているヒステリシス温度とを比較し、その比較結果に基づいて前記複数の加熱手段に対する選択的な駆動切り換えを行うものである
ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記複数の加熱手段は、それぞれの加熱領域が互いに異なるものであり、
前記複数の温度検知手段は、前記複数の加熱手段による加熱領域に対応したそれぞれの箇所に配設されたものである
ことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
定着ロールと、
前記定着ロールを加熱するための複数の加熱手段と、
前記加熱手段によって加熱される前記定着ロールの温度を検知する複数の温度検知手段と、
前記複数の温度検知手段による検知結果に基づいて前記複数の加熱手段に対する駆動制御を行う制御手段とを備えた定着装置にて用いられる定着方法であって、
前記複数の加熱手段に対する選択的な駆動切り換えを行うのにあたり、前記制御手段が、前記複数の温度検知手段による各検知結果の差と予め設定されているヒステリシス温度とを比較し、その比較結果に基づいて当該選択的な駆動切り換えを行う
ことを特徴とする定着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ装置、ファクシミリ装置等に用いられる定着装置および定着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の複写機、プリンタ装置、ファクシミリ装置等では、記録用紙上に形成されたトナー像を定着ロールで熱定着させる定着装置を備えているが、形成画像の良質な画質を維持するためには、定着ロールの表面温度を略一定に保つことが必要である。このことから、定着装置においては、通常、定着ロールの表面温度に応じて、その定着ロールを加熱するヒータのＯＮ／ＯＦＦ制御を行う機能を有している。
例えば、定着装置としては、定着ロールの表面温度をセンサで検出し、その検出結果に基づいて定着ロールを加熱するヒータのＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことで、定着ロールの表面温度について、所定の定着温度からの変動幅を小さくできるようにしたものが一般的である（例えば、特許文献１参照）。
また、定着装置の中には、定着ロールの表面温度の変動幅を小さくするのに加えて、その表面温度を定着ロールの全域にわたって均一化すべく、複数のヒータを備えて、それぞれのヒータを独立に、あるいは共通にＯＮ／ＯＦＦさせるような制御を行うものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−５４５２０号公報
【特許文献２】特開２００１−１４２５４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、定着装置においては、フリッカ発生の低減という課題があることが知られている。ヒータのＯＮ／ＯＦＦの繰り返しにより電圧変動が頻繁に発生すると、そのヒーターと同一の電源系統に接続されている環境室内の照明機器等にフリッカ（人間が感じる「明るさのちらつき感」）が生じてしまうため、これを極力抑制しようというものである。このことから、例えば特許文献２に開示された定着装置では、複数のヒータの各々を、定着ロールの温度が基準温度より低い第１制御温度以下となったときにＯＮし、基準温度より高い第２制御温度以上となったときにＯＦＦする、いわゆるヒステリシス制御を行うことで、発生するフリッカの程度を低減することが提案されている。
【０００５】
しかしながら、複数のヒータを備えた定着装置では、定着ロールの表面温度の均一化を図ろうとすると、各ヒータに対して独立にＯＮ／ＯＦＦを制御して、それぞれの間で選択的にＯＮ／ＯＦＦの切り換えを行うことが必須となる。そのため、上述したような第１制御温度および第２制御温度による一律なヒステリシス制御では、応答性に優れた選択的なＯＮ／ＯＦＦ切り換えを行うことができず、必ずしも定着ロールの表面温度の均一化が図れるとは限らない。その一方で、各ヒータに対する選択的なＯＮ／ＯＦＦ切り換えを頻繁に行うと、優れた応答性により定着ロールの表面温度の均一化が実現容易となるが、その頻繁な切り換え制御によってフリッカ発生を招いてしまうおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、複数のヒータを備えて、表面温度均一化等のような定着ロールに対する柔軟性のある温度管理を実現可能にしつつ、その場合であってもフリッカ発生を低減することのできる定着装置および定着方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために案出された定着装置で、定着ロールと、前記定着ロールを加熱するための複数の加熱手段と、前記加熱手段によって加熱される前記定着ロールの温度を検知する複数の温度検知手段と、前記複数の温度検知手段による検知結果に基づいて前記複数の加熱手段に対する駆動制御を行う制御手段とを備えるとともに、前記制御手段は、前記複数の温度検知手段による各検知結果の差と予め設定されているヒステリシス温度とを比較し、その比較結果に基づいて前記複数の加熱手段に対する選択的な駆動切り換えを行うものであることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、上記目的を達成するために案出された定着方法で、定着ロールと、前記定着ロールを加熱するための複数の加熱手段と、前記加熱手段によって加熱される前記定着ロールの温度を検知する複数の温度検知手段と、前記複数の温度検知手段による検知結果に基づいて前記複数の加熱手段に対する駆動制御を行う制御手段とを備えた定着装置にて用いられる定着方法であって、前記複数の加熱手段に対する選択的な駆動切り換えを行うのにあたり、前記制御手段が、前記複数の温度検知手段による各検知結果の差と予め設定されているヒステリシス温度とを比較し、その比較結果に基づいて当該選択的な駆動切り換えを行うことを特徴とす。
【０００９】
上記構成の定着装置および上記手順の定着方法では、複数の加熱手段に対する選択的な駆動切り換えを行うのにあたり、複数の温度検知手段による各検知結果の差とヒステリシス温度とを比較するようになっている。「ヒステリシス温度」とは、複数の加熱手段の間での駆動切り換えを低減するために設定された温度で、複数の温度検知手段による各検知結果の差に基づく駆動切り換えを可能にしつつ、所定条件（例えば、検知結果の差の生じかたで特定される条件）での駆動切り換えタイミングに猶予を与えるために設定されたものをいう。したがって、上記構成の定着装置および上記手順の定着方法によれば、各検知結果に差が生じるとその差を是正すべく直ちに各加熱手段に対する選択的な駆動切り換えを行うのではなく、その差とヒステリシス温度とを比較し、必要であればそのヒステリシス温度から特定される猶予を与えた後に、各加熱手段に対する選択的な駆動切り換えを行うことになる。すなわち、駆動切り換えタイミングに猶予を与えることで、その駆動切り換えが頻繁に繰り返されるのを抑制するのである。しかも、猶予後には、各加熱手段に対する選択的な駆動切り換えが行われるので、その駆動切り換えを通じて各温度検知手段での検知結果の差が是正されることになる。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、本発明の定着装置および定着方法では、複数の温度検知手段での各検知結果に差が生じると直ちに各加熱手段に対する選択的な駆動切り換えを行うのではなく、その差とヒステリシス温度との比較結果に基づいて駆動切り換えを行うことで、必要に応じてその駆動切り換えタイミングに猶予を与え得るようになる。したがって、複数のヒータを備えて、それぞれの間で選択的な駆動切り換えを行う場合であっても、その駆動切り換えが頻繁に繰り返されるのを抑制でき、結果としてフリッカ発生を低減することができる。しかも、各加熱手段の間での選択的な駆動切り換えによって、各温度検知手段での検知結果の差が是正されるので、定着ロールの表面温度の均一化等といった柔軟性のある温度管理を実現可能にしつつ、その表面温度を適切に維持し得るようにもなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面に基づき本発明に係る定着装置および定着方法について説明する。先ず、本発明に係る定着装置の構成について説明する。図１は、本発明に係る定着装置における概略構成の一例を示す模式図である。
【００１２】
図例のように、ここで説明する定着装置１では、定着ロール２と、これに対向するプレッシャーロール３とを備えており、これらによって記録用紙を挟持搬送することで、その記録用紙上に形成されたトナー像を熱定着させるように構成されている。
【００１３】
そのために、定着ロール２には、この定着ロール２を加熱する加熱手段として、二つのヒータ４，５が内蔵されている。これらの各ヒータ４，５は、それぞれの加熱領域が互いに異なるものである。例えば、各ヒータ４，５は、いずれも定着ロール２の軸方向に沿って延びるように配されているが、一方のヒータ（以下「第１ヒータ」という）４は、その加熱領域が定着ロール２の全域に及ぶように配されているのに対して、他方のヒータ（以下「第２ヒータ」という）５は、その加熱領域が定着ロール２の中央部近傍付近のみに留まるように配されている、といった具合である。第２ヒータ５による加熱領域である定着ロール２の中央部近傍付近は、定着装置１が対応する各種サイズの記録用紙のいずれもが通過する領域に相当する。すなわち、各種サイズの記録用紙が共通して通過する領域を、第２ヒータ５が加熱するのである。なお、ヒータ４，５自体については、従来と同様に、通電によって加熱するものであればよいため、ここではその説明を省略する。また、ここでは、定着ロール２が二つのヒータ４，５を内蔵する場合を例に挙げているが、内蔵ヒータは三つ以上であってもよい。さらに、ここでは、各種サイズの記録用紙が定着ロール２の中央部を基準位置にして、その定着ロール２とプレッシャーロール３との間を通過する場合を例に挙げているが、定着ロール２の端部が基準位置であってもよいことは勿論である。その場合には、第２ヒータ５は、定着ロール２の端部側に寄って配されることになる。
【００１４】
また、定着ロール２には、この定着ロール２の表面温度を検知する温度検知手段として、二つの温度センサ６，７が付設されている。これらの各温度センサ６，７は、各ヒータ４，５による加熱領域に対応したそれぞれの箇所に配設されている。例えば、一方の温度センサ（以下「中央温度センサ」という）６は、第２ヒータ５による加熱領域に対応して、定着ロール２の中央部付近に配されているのに対して、他方の温度センサ（以下「端部温度センサ」という）７は、第２ヒータ５による加熱領域には対応せず、第１ヒータ４による加熱領域のみに対応するように、定着ロール２の端部側に配されている、といった具合である。なお、温度センサ６，７自体についても、従来と同様であるため、ここではその説明を省略する。また、ここでは、ヒータ４，５の数に対応して温度センサ６，７の数も二つである場合を例に挙げているが、内蔵ヒータが三つ以上であり、それぞれによる加熱領域も三つ以上に区分できる場合であれば、温度センサもこれらによる各加熱領域に対応して三つ以上設けるものとする。
【００１５】
これらの各ヒータ４，５および各温度センサ６，７は、いずれも、制御手段８と電気的に接続している。制御手段８は、所定プログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）、その所定プログラムを格納するためのＲＯＭ（Read Only Memory）およびＣＰＵのワークエリアとして用いられるＲＡＭ（Random Access Memory）等の組み合わせからなるもので、各ヒータ４，５および各温度センサ６，７と電気的に接続することで、各温度センサ６，７による温度検知結果を受け取るとともに、その温度検知結果に基づいて、各ヒータ４，５に対する駆動制御、すなわち加熱のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うようになっている。
【００１６】
ただし、制御手段８では、定着ロール２によるトナー像を熱定着に好適な温度（以下「加熱目標温度」という）に加えて、「ヒステリシス温度」が予め設定されて登録されており、各温度センサ６，７による温度検知結果を受け取ると、詳細を後述するように、これらの温度検知結果の差とヒステリシス温度とを比較し、その比較結果に基づいて各ヒータ４，５に対する選択的な駆動切り換えを行うようになっている。
「ヒステリシス温度」とは、各ヒータ４，５の間での駆動切り換えを低減するために設定された温度で、各温度センサ６，７による各温度検知結果の差に基づく駆動切り換えを可能にしつつ、所定条件（例えば、検知結果の差の生じかたで特定される条件）での駆動切り換えタイミングに猶予を与えるために設定されたものをいう。このようなヒステリシス温度は、定着装置１を搭載するシステム（複写機等）の仕様に応じて、実験やシミュレーション等を通じて経験的に特定すればよく、制御手段８と電気的に接続するインタフェースパネル（ただし不図示）を操作することで、その制御手段８への設定登録を行えばよい。
また、各ヒータ４，５に対する「選択的な駆動切り換え」とは、各ヒータ４，５を選択的に駆動して、そのいずれかに定着ロール２の加熱を行わせる場合において、その加熱を行うヒータ４，５の選択状態を切り換えることをいう。したがって、各ヒータ４，５の全てに定着ロール２の加熱を開始させる場合および終了させる場合については、ここでいう選択的な駆動切り換えには該当しない。
【００１７】
次に、以上のように構成された定着装置１における制御動作例、すなわち本発明に係る定着方法について説明する。図２は、本発明に係る定着装置における制御動作例の一例を示すフローチャートである。
【００１８】
定着装置１では、この定着装置１を搭載するシステムからの起動指示等に応じて、制御手段８がヒータ４，５に駆動指示を与えて、定着ロール２の加熱を開始する。このとき、制御手段８は、原則として、第１ヒータ４のみを駆動してＯＮ状態にし、定着ロール２の全域に対する加熱を行うようにする。そして、加熱開始後、制御手段８は、各温度センサ６，７による温度検知結果を常に監視する。
【００１９】
この監視の結果、各種サイズの記録用紙のいずれもが共通して通過する領域の温度、すなわち中央温度センサ６による温度検知結果が、予め設定されている加熱目標温度以上となったら（ステップ１１−ＹＥＳ、以下ステップを「Ｓ」と略す）、制御手段８は、それ以上の加熱が不要であるため、第１ヒータ４と第２ヒータ５との両方をＯＦＦにする、図中における「パターン１」の駆動指示を与える。
一方、中央温度センサ６による温度検知結果が加熱目標温度に満たない場合には（Ｓ１１−ＮＯ）、更なる加熱が必要であるため、制御手段８は、その時点における各ヒータ４，５の駆動パターンに応じて、その後の駆動パターンを決定し、決定した駆動パターンで第１ヒータ４と第２ヒータ５とのいずれかを選択的にＯＮ状態にして、定着ロール２に対する加熱を継続する。
【００２０】
そのために、制御手段８は、先ず、第１ヒータ４がＯＮ状態であるか否かを判断する（Ｓ１２）。そして、第１ヒータ４がＯＮ状態であれば（Ｓ１２−ＹＥＳ）、続いて、中央温度センサ６による温度検知結果と端部温度センサ７による温度検知結果とを比較する（Ｓ１３）。この比較の結果、定着ロール２の中央部付近が端部側付近よりも低温であれば（Ｓ１３−ＹＥＳ）、記録用紙の通過等により定着ロール２の中央部付近の温度が低下してしまったことが考えられるので、その温度低下を補うべく、制御手段８は、定着ロール２の中央部近傍付近のみを加熱領域とする第２ヒータ５を駆動してＯＮ状態にするとともに、第１ヒータ４についてはＯＦＦにする、図中における「パターン２」の駆動指示を与える。これに対して、定着ロール２の中央部付近が端部側付近の温度以上であれば（Ｓ１３−ＮＯ）、定着ロール２の全域に対する加熱が足りないので、制御手段８は、第１ヒータ４のみを駆動してＯＮ状態にし、定着ロール２の全域に対する加熱を行う、図中における「パターン３」の駆動指示を与える。
【００２１】
また、第１ヒータ４がＯＦＦ状態であれば（Ｓ１２−ＮＯ）、続いて、制御手段８は、中央温度センサ６による温度検知結果を、端部温度センサ７による温度検知結果に予め設定されているヒステリシス温度を加算して比較する（Ｓ１４）。つまり、定着ロール２の中央部付近の温度と端部側付近の温度とを直接比較するのではなく、これらの間の差をヒステリシス温度と比較するのである。第１ヒータ４がＯＦＦ状態であれば、それ以前の状態は、原則的な加熱状態を脱しているため、直ちに定着ロール２の再加熱を行うのではなく、ヒステリシス温度によって特定される猶予を与えた後に、定着ロール２の再加熱、すなわち各ヒータ４，５に対する選択的な駆動切り換えを行うようにするためである。
【００２２】
この比較の結果、定着ロール２の中央部付近の温度が端部側付近の温度とヒステリシス温度との加算値に満たなければ（Ｓ１４−ＮＯ）、記録用紙の通過等により定着ロール２の中央部付近の温度が低下してしまったことが考えられるので、その温度低下を補うべく、制御手段８は、定着ロール２の中央部近傍付近のみを加熱領域とする第２ヒータ５を駆動してＯＮ状態にするとともに、第１ヒータ４についてはＯＦＦにする、図中における「パターン２」の駆動指示を与える。これに対して、定着ロール２の中央部付近の温度が端部側付近の温度とヒステリシス温度との加算値以上であれば（Ｓ１４−ＹＥＳ）、定着ロール２の全域に対する加熱が足りないので、制御手段８は、第１ヒータ４のみを駆動してＯＮ状態にし、定着ロール２の全域に対する加熱を行う、図中における「パターン３」の駆動指示を与える。
【００２３】
次に、以上のような手順の制御動作による温度制御の具体例について、図３を参照しながら説明する。図３（ａ）には定着ロール２における温度変化の具体例を、図３（ｂ）にはその温度変化に対応する各ヒータ４，５に対する選択的な駆動切り換えの具体例を、図３（ｃ）には比較例となる従来の駆動切り換えの具体例を、それぞれ示している。
なお、ここでは、加熱目標温度が１９５℃に設定されており、ヒステリシス温度が１℃に設定されている場合を例に挙げている。
【００２４】
図３（ａ）および（ｂ）に示すように、各温度センサ６，７による温度検知結果がいずれも１９１℃であり、加熱目標温度に満たない場合には（Ｓ２１）、制御手段８は、第１ヒータ４のみを駆動してＯＮ状態にして定着ロール２の全域に対する加熱を行う「パターン３」の駆動指示を与える。
【００２５】
その後、中央温度センサ６での温度検知結果よりも端部温度センサ７での温度検知結果のほうが高くなると（Ｓ２２）、定着ロール２の中央部付近が端部側付近よりも低温になってしまったので、制御手段８は、定着ロール２の中央部近傍付近のみを加熱領域とする第２ヒータ５を駆動してＯＮ状態にするとともに第１ヒータ４についてはＯＦＦにする「パターン２」の駆動指示を与えて、駆動切り換えを行う。これにより、各温度センサ６，７による温度検知結果は、一旦それぞれが同一となった後（Ｓ２３）、いずれも上昇し、そして定着ロール２の中央部近傍付近のほうが端部側付近よりも高温になる（Ｓ２４）。
【００２６】
このとき、制御手段８は、各温度センサ６，７による温度検知結果の差をヒステリシス温度と比較し、中央温度センサ６での温度検知結果のほうが端部温度センサ７での温度検知結果よりもヒステリシス温度として設定された１℃以上高くなると、制御手段８は、第１ヒータ４のみを駆動してＯＮ状態にして定着ロール２の全域に対する加熱を行う「パターン３」の駆動指示を与え、駆動切り換えを行う。つまり、各温度センサ６，７による温度検知結果が同一となった時点で駆動切り換えを行うのではなく（図３（ｃ）参照）、ヒステリシス温度によって特定される猶予を与えた後に駆動切り換えを行うのである。この加熱によって中央温度センサ６での温度検知結果よりも端部温度センサ７での温度検知結果のほうが高くなった場合についても（Ｓ２５，Ｓ２６）、制御手段８は、上述した場合と同様に「パターン３」から「パターン２」への駆動切り換えを行う。
【００２７】
そして、中央温度センサ６での温度検知結果が加熱目標温度に達すると（Ｓ２７）、制御手段８は、それ以上の加熱が不要であるため、第１ヒータ４と第２ヒータ５との両方をＯＦＦにする「パターン１」の駆動指示を与えて、駆動切り換えを行う。これにより、各温度センサ６，７による温度検知結果は、各ヒータ４，５がいずれも加熱を行っていないので、加熱目標温度から下降する（Ｓ２８）。その場合には、再び定着ロール２の全域に対する加熱を行うべく、制御手段８は、「パターン１」から「パターン３」への駆動切り換えを行う。
【００２８】
以上のように、本実施形態で説明した定着装置１では、制御手段８が各ヒータ４，５に対する選択的な駆動切り換えを行うのにあたり、当該制御手段８が各温度センサ６，７による検知結果の差とヒステリシス温度とを比較するようになっている。すなわち、各検知結果に差が生じるとその差を是正すべく直ちに各ヒータ４，５に対する選択的な駆動切り換えを行うのではなく、その差とヒステリシス温度とを比較し、必要であればそのヒステリシス温度から特定される猶予を与えた後に、各ヒータ４，５に対する選択的な駆動切り換えを行うのである。したがって、複数のヒータ４，５を備えて、それぞれの間で選択的な駆動切り換えを行う場合であっても、その駆動切り換えが頻繁に繰り返されるのを抑制できる。このことは、図３（ｂ）の具体例と図３（ｃ）の具体例との比較からも明らかである。しかも、猶予後には、各ヒータ４，５に対する選択的な駆動切り換えが行われるので、その駆動切り換えを通じて各温度センサ６，７での検知結果の差が是正されることになる。
【００２９】
したがって、本実施形態の定着装置１によれば、定着ロール２に複数のヒータ４，５を設けることで、定着ロール２の表面温度の均一化等といった柔軟性のある温度管理を実現可能にして、その表面温度を適切に維持し得るようになるとともに、その場合であっても各ヒータ４，５に対する選択的なＯＮ／ＯＦＦの駆動切り換えを抑制し得るので、結果としてフリッカ発生を低減することができる。
【００３０】
また、本実施形態の定着装置１のように、各ヒータ４，５の加熱領域が互いに異なるものであり、その加熱領域に対応したそれぞれの箇所に各温度センサ６，７が配設されたものであれば、定着ロール２の表面温度にその軸方向に沿ってばらつくような分布が生じる場合であっても、各ヒータ４，５に対する選択的な駆動切り換えを行うことで、そのばらつきの是正が図れるようになる。したがって、例えば各種サイズの記録用紙に対応するといった定着装置としての汎用性を確保しつつ、どのサイズの記録用紙でも良好な画像形成を行うことが可能となる。
【００３１】
なお、本実施形態では、本発明の好適な実施具体例を説明したが、本発明はその内容に限定されるものではない。特に、各ヒータ４，５および各温度センサ６，７の数や配置等は、本実施形態で例に挙げた内容に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る定着装置における概略構成の一例を示す模式図である。
【図２】本発明に係る定着装置における制御動作例の一例を示すフローチャートである。
【図３】本発明に係る定着装置における温度制御の具体例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…定着装置、２…定着ロール、３…プレッシャーロール、４…第１ヒータ、５…第２ヒータ、６…中央温度センサ、７…端部温度センサ、８…制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
2006084914.tif 000005