(57)【要約】【課題】  定着条件の違いによって生じる記録媒体の端部と中央部とにおける温度差を小さくし、この温度差によって生じる定着むらを防止する。【解決手段】  プリンタは、配熱分布が互いに異なる複数のヒータ部材３４，３５と、記録用紙の通紙領域の温度を検出する温度センサ３６と、この温度センサ３６によって検出された温度に基づいてヒータ部材３４，３５を個別に加熱制御するヒータ制御部５１と、ヒータ部材３４，３５によって定着部２１に対して単位時間あたりに投入する熱量の分割比率を決定する比率決定部５２とを備える。比率決定部５２は、入力された定着条件に基づいて、ヒータ部材３４，３５によって定着部２１に対して単位時間あたりに投入する熱量の分割比率を決定し、ヒータ制御部５１は、比率決定部５２によって決定された分割比率に基づいて、ヒータ部材３４，３５を個別に加熱制御する。【選択図】  図３
2006251285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の記録媒体を加熱及び押圧して当該記録媒体にトナー画像を熱定着させる定着手段を備える画像記録装置であって、
前記記録媒体を加熱するための、配熱分布が互いに異なる複数のヒータ部材と、
前記記録媒体が前記定着手段を通過する通過領域の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段によって検出された温度に基づいて、前記複数のヒータ部材を個別に加熱制御し、前記定着手段を定温度制御する加熱制御手段と、
前記複数のヒータ部材によって前記定着手段に対して単位時間あたりに投入する熱量の分割比率を決定する比率決定手段と、
前記定着手段における定着条件を入力する条件入力手段とを備え、
前記比率決定手段は、前記条件入力手段を介して入力された定着条件に基づいて、前記複数のヒータ部材によって前記定着手段に対して単位時間あたりに投入する熱量の分割比率を決定し、
前記加熱制御手段は、前記比率決定手段によって決定された分割比率に基づいて、前記複数のヒータ部材を個別に加熱制御すること
を特徴とする画像記録装置。
【請求項２】
前記定着条件は、前記記録媒体の搬送速度又は媒体幅若しくは媒体厚であること
を特徴とする請求項１記載の画像記録装置。
【請求項３】
前記条件入力手段は、当該画像記録装置の外部に接続された外部装置から転送された前記定着条件を示す情報を入力すること
を特徴とする請求項１記載の画像記録装置。
【請求項４】
前記条件入力手段は、前記定着条件を示す情報を入力するために当該画像記録装置に設けられた操作パネルであること
を特徴とする請求項１記載の画像記録装置。
【請求項５】
前記条件入力手段は、前記定着条件を検出する検出手段であること
を特徴とする請求項１記載の画像記録装置。
【請求項６】
前記定着手段は、第１のローラ部材と、この第１のローラ部材に対向して配設された第２のローラ部材とによって前記記録媒体を挟み込んで加熱及び押圧するものであり、
前記複数のヒータ部材は、前記第１のローラ部材の内部に埋設されていること
を特徴とする請求項１記載の画像記録装置。
【請求項７】
前記定着手段は、互いに対向して配設されて前記記録媒体を挟み込む第１のローラ部材及び第２のローラ部材と、前記第１のローラ部材と所定距離だけ離隔されて配設された第３のローラ部材と、前記第１のローラ部材と前記第３のローラ部材とに対して懸架されたベルト部材とを有するものであり、
前記複数のヒータ部材は、前記第１のローラ部材及び／又は前記第３のローラ部材の内部に埋設されていること
を特徴とする請求項１記載の画像記録装置。
【請求項８】
所定の記録媒体を加熱及び押圧して当該記録媒体にトナー画像を熱定着させる定着手段を備える画像記録装置であって、
前記記録媒体を加熱するための、配熱分布が互いに異なる複数のヒータ部材と、
前記記録媒体が前記定着手段を通過する通過領域の温度を検出する第１の温度検出手段と、
前記通過領域の端部における温度を検出する第２の温度検出手段と、
前記第１の温度検出手段及び前記第２の温度検出手段のそれぞれによって検出された温度に基づいて、前記複数のヒータ部材を個別に加熱制御し、前記定着手段を定温度制御する加熱制御手段と、
前記複数のヒータ部材によって前記定着手段に対して単位時間あたりに投入する熱量の分割比率を決定する比率決定手段とを備え、
前記比率決定手段は、前記第１の温度検出手段によって検出された温度と前記第２の温度検出手段のそれぞれによって検出された温度との温度差に基づいて、前記複数のヒータ部材によって前記定着手段に対して単位時間あたりに投入する熱量の分割比率を決定し、
前記加熱制御手段は、前記比率決定手段によって決定された分割比率に基づいて、前記複数のヒータ部材を個別に加熱制御すること
を特徴とする画像記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の記録媒体を加熱及び押圧して当該記録媒体にトナー画像を熱定着させる画像記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、所定の記録媒体にトナー画像を熱定着させて画像を形成する電子写真記録方式の画像記録装置が知られている。かかる画像記録装置は、静電潜像担持体としての感光体の帯電及び露光、当該感光体上に形成された静電潜像のトナーによる現像、得られたトナー画像の記録媒体上への転写、当該記録媒体上のトナー画像の定着といったプロセスを経ることにより、画像形成を行うものである。
【０００３】
この種の画像記録装置においては、記録媒体としての記録用紙の通紙時における定着ローラの温度を一定に制御することにより、定着むらの防止を図っている。しかしながら、この種の画像記録装置においては、記録用紙の幅が定着ローラの幅に対して短い場合には、記録用紙が通紙しない定着ローラの領域における温度が、通紙する領域における温度よりも上昇し、記録用紙の端部で定着むらが発生していた。
【０００４】
そこで、かかる定着むらを防止する技術が提案されている（例えば、特許文献１等参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２０１９７８号公報
【０００６】
具体的には、この特許文献１には、定着ローラ及びその内部に熱源を有する加熱ローラと、これら両ローラによって張架された無端状の定着ベルトと、この定着ベルトを介して定着ローラに対向して設けられた加圧ローラとを有し、記録紙上のトナー像を加圧ローラと定着ベルトとの間に搬送して定着を行う定着装置が開示されている。特に、この定着装置は、小サイズの記録用紙幅に対応する配熱分布を有する第１のヒータと、この第１のヒータにおける配熱分布以外の両端に対応する配熱分布を有する第２のヒータとを有し、記録用紙のサイズが小サイズの場合には、第１のヒータのみを使用し、記録用紙のサイズが大サイズの場合には、第１のヒータ及び第２のヒータを使用するといったように、記録用紙のサイズに応じて、配熱分布の異なるヒータの使用を切り替えるものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１に記載された従来の定着装置においては、例えばＡ５縦サイズからＡ３縦ノビサイズまでのような、その用紙幅が多種類にわたる記録用紙に対して定着を行おうとした場合には、２つのヒータの使用を大サイズと小サイズとで切り替えることのみでは、Ａ４縦サイズやＢ４縦サイズ等、用紙幅が最大幅と最小幅との中間に属する記録用紙については、その用紙端部における温度が中央部の温度と大きな差を生じ、定着むらが発生してしまうという問題があった。
【０００８】
また、従来の定着装置においては、同一サイズの記録用紙であっても、その厚さや定着時の用紙搬送速度の違いによって当該記録用紙の端部と中央部とで温度差が異なり、この温度差が大きくなった場合には、やはり定着むらが発生してしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、記録用紙のサイズや用紙搬送速度等の定着条件の違いによって生じる当該記録用紙の端部と中央部とにおける温度差を小さくし、この温度差によって生じる定着むらを防止して良好な印刷品位を得ることができる画像記録装置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】
【００１０】
上述した目的を達成する本発明にかかる画像記録装置は、所定の記録媒体を加熱及び押圧して当該記録媒体にトナー画像を熱定着させる定着手段を備える画像記録装置であって、前記記録媒体を加熱するための、配熱分布が互いに異なる複数のヒータ部材と、前記記録媒体が前記定着手段を通過する通過領域の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段によって検出された温度に基づいて、前記複数のヒータ部材を個別に加熱制御し、前記定着手段を定温度制御する加熱制御手段と、前記複数のヒータ部材によって前記定着手段に対して単位時間あたりに投入する熱量の分割比率を決定する比率決定手段と、前記定着手段における定着条件を入力する条件入力手段とを備え、前記比率決定手段は、前記条件入力手段を介して入力された定着条件に基づいて、前記複数のヒータ部材によって前記定着手段に対して単位時間あたりに投入する熱量の分割比率を決定し、前記加熱制御手段は、前記比率決定手段によって決定された分割比率に基づいて、前記複数のヒータ部材を個別に加熱制御することを特徴としている。
【００１１】
このような本発明にかかる画像記録装置においては、定着条件に応じて、配熱分布が互いに異なる複数のヒータ部材によって単位時間あたりの投入熱量を分割するための分割比率を可変に設定可能とされることから、定着条件の違いによって生じる当該記録媒体の端部と中央部との温度差を小さくすることができ、定着むらを防止することができる。
【００１２】
具体的には、前記定着条件は、前記記録媒体の搬送速度又は媒体幅若しくは媒体厚とされる。かかる定着条件を入力する前記条件入力手段としては、当該画像記録装置の外部に接続された外部装置から転送された前記定着条件を示す情報を入力するもの、前記定着条件を示す情報を入力するために当該画像記録装置に設けられた操作パネル、又は前記定着条件を検出する検出手段を用いることができる。
【００１３】
なお、前記定着手段としては、第１のローラ部材と、この第１のローラ部材に対向して配設された第２のローラ部材とによって前記記録媒体を挟み込んで加熱及び押圧するものが好適である。この場合、前記複数のヒータ部材は、前記第１のローラ部材の内部に埋設されるのが望ましい。また、前記定着手段としては、互いに対向して配設されて前記記録媒体を挟み込む第１のローラ部材及び第２のローラ部材と、前記第１のローラ部材と所定距離だけ離隔されて配設された第３のローラ部材と、前記第１のローラ部材と前記第３のローラ部材とに対して懸架されたベルト部材とを有するものを用いることもできる。この場合、前記複数のヒータ部材は、前記第１のローラ部材及び／又は前記第３のローラ部材の内部に埋設される。
【００１４】
また、上述した目的を達成する本発明にかかる画像記録装置は、所定の記録媒体を加熱及び押圧して当該記録媒体にトナー画像を熱定着させる定着手段を備える画像記録装置であって、前記記録媒体を加熱するための、配熱分布が互いに異なる複数のヒータ部材と、前記記録媒体が前記定着手段を通過する通過領域の温度を検出する第１の温度検出手段と、前記通過領域の端部における温度を検出する第２の温度検出手段と、前記第１の温度検出手段及び前記第２の温度検出手段のそれぞれによって検出された温度に基づいて、前記複数のヒータ部材を個別に加熱制御し、前記定着手段を定温度制御する加熱制御手段と、前記複数のヒータ部材によって前記定着手段に対して単位時間あたりに投入する熱量の分割比率を決定する比率決定手段とを備え、前記比率決定手段は、前記第１の温度検出手段によって検出された温度と前記第２の温度検出手段のそれぞれによって検出された温度との温度差に基づいて、前記複数のヒータ部材によって前記定着手段に対して単位時間あたりに投入する熱量の分割比率を決定し、前記加熱制御手段は、前記比率決定手段によって決定された分割比率に基づいて、前記複数のヒータ部材を個別に加熱制御することを特徴としている。
【００１５】
このような本発明にかかる画像記録装置においては、記録媒体の通過領域の温度差に応じて、配熱分布が互いに異なる複数のヒータ部材によって単位時間あたりの投入熱量を分割するための分割比率を可変に設定可能とされることから、定着条件の違いによって生じる当該記録媒体の端部と中央部との温度差を小さくすることができ、定着むらを防止することができる。
【００１６】
また、この本発明にかかる画像記録装置においては、定着条件の違いを、記録媒体の通過領域の温度差に基づいて検出していることから、ユーザが指定した定着条件の設定が、実際に当該画像記録装置にスタックされている記録媒体と異なるような場合であっても、使用される記録媒体に応じた配熱分布を選択することができ、ユーザによる誤指定に起因して発生する定着むらも防止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明においては、定着条件の違いによって生じる記録媒体の端部と中央部とにおける温度差を小さくし、この温度差によって生じる定着むらを防止することができ、良好な印刷品位を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
この実施の形態は、所定の記録媒体を加熱及び押圧して当該記録媒体にトナー画像を熱定着させる画像記録装置としてのプリンタである。特に、このプリンタは、定着条件に応じて、定着部に対して所定時間内に投入する熱量の分割比率を決定し、この分割比率に基づいて、複数のヒータ部材を個別に加熱制御するものである。
【００２０】
まず、第１の実施の形態として示すプリンタについて説明する。
【００２１】
図１に、プリンタの構造を説明する側方断面図を示す。このプリンタは、未印刷の記録媒体としての記録用紙を収納する用紙収納部１１を備える。この用紙収納部１１に格納された記録用紙は、当該プリンタのフロント部に配設されている搬送ローラ１２が回転することによって当該用紙収納部１１から給紙され、図示しないモータによって印刷速度に応じた回転速度で回転する転写ベルト１３上へと搬送されて載置される。
【００２２】
また、プリンタは、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の４色のそれぞれに対応する４つの画像印刷ユニットがこの順序で記録用紙の給紙側から排紙側へと並設された画像印刷部１４を備える。各画像印刷ユニットは、転写ベルト１３上に載置された記録用紙に対して、各色のトナーを用いた画像形成を行う。具体的には、各画像印刷ユニットは、静電潜像担持体としての感光体ドラム１５と、この感光体ドラム１５の表面を帯電させる帯電ローラ１６と、入力された画像データに基づいて感光体ドラム１５を露光する記録ヘッド１７と、トナーを格納するトナーカートリッジ１８と、感光体ドラム１５上に形成された静電潜像のトナーによる現像を行う現像ローラ１９と、得られたトナー画像を記録用紙上に転写する転写ローラ２０とを有する。
【００２３】
このような画像印刷ユニットは、感光体ドラム１５上に静電潜像を形成し、その静電潜像をトナーによって現像してトナー画像とする。この画像印刷ユニットによって現像された感光体ドラム１５上のトナー画像は、転写ベルト１３上に載置された記録用紙上に転写ローラ２０によって転写される。プリンタにおいては、このような構成からなる４つの画像印刷ユニットを有する画像印刷部１４により、記録用紙上に順次各色の画像形成を行い、４色のカラー画像を形成する。
【００２４】
さらに、プリンタは、このような画像印刷部１４の下流に、定着ローラ３１を有する定着部２１を備える。この定着部２１は、定着ローラ３１によって記録用紙を加熱及び押圧することにより、当該記録用紙上のトナーを溶融させ、トナー画像を熱定着させる。プリンタにおいては、このような定着部２１によって記録用紙上に画像を定着させると、ローラの回転に応じて当該記録用紙を搬送して外部へと排紙させ、スタッカ上に積載させる。
【００２５】
図２(ａ)に、定着部２１の構造を説明する側方断面図を示し、図２(ｂ)に、定着部２１を記録用紙の搬送方向上流側からみたときの構造を説明する断面図を示す。
【００２６】
定着部２１は、金属の中空ローラの外周に弾性部材を接着して構成される定着ローラ３１と、この定着ローラ３１とともに記録用紙Ｓを押圧する加圧ローラ３２とを有する。加圧ローラ３２は、定着ローラ３１に対向して配設され、当該定着ローラ３１に当接させて加圧することにより、記録用紙Ｓを挟み込むニップ部３３を形成する。このような定着部２１は、定着ローラ３１及び加圧ローラ３２を回転させることにより、ニップ部３３に記録用紙Ｓを通紙させ、当該記録用紙Ｓを加熱してトナー画像を定着する。
【００２７】
また、定着ローラ３１の内部には、２つのヒータ部材３４，３５が埋設されている。定着部２１においては、これらヒータ部材３４，３５を通電することにより、定着ローラ３１を加熱する。ここで、ヒータ部材３４，３５は、後述するように、その配熱分布が互いに異なるものとされ、且つ独立に加熱可能なように、通電ラインが個別に配線されている。
【００２８】
さらに、定着ローラ３１の表面には、温度センサ３６が当接されている。定着部２１においては、この温度センサ３６によって定着ローラ３１の表面温度を検出し、その検出温度が制御目標温度と等しくなるように、ヒータ部材３４，３５に対する通電を制御する。なお、定着部２１においては、定着ローラ３１の軸方向中央部を基準とし、その中央部と記録用紙Ｓの幅方向中央部とが一致するように、当該記録用紙Ｓの通紙位置が位置決めされており、定着ローラ３１の軸方向中央部の表面温度を通紙領域の温度として検出するように温度センサ３６が配設されている。
【００２９】
このような定着部２１は、図３に示すような制御系により、ヒータ部材３４，３５の加熱制御を行う。すなわち、プリンタは、当該プリンタの各部の動作を制御する制御部５０を備える。
【００３０】
制御部５０は、図示しないＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶素子に記憶されたプログラムに基づいて動作するＣＰＵ（Central Processing Unit）を含み、当該プリンタの各部の動作を制御する。この制御部５０は、定着部２１におけるヒータ部材３４，３５に対する通電時間を演算するヒータ制御部５１と、定着ローラ３１に対する単位時間あたりの投入熱量を２つのヒータ部材３４，３５によって分割するための分割比率を決定する比率決定部５２とを有する。ヒータ制御部５１は、定着部２１における温度センサ３６によって検出された定着ローラ３１の表面温度を示す検出温度情報と、比率決定部５２によって決定された分割比率を示す分割比率情報とを入力し、これらの情報に基づいて、ヒータ部材３４，３５に対する通電信号を生成する。このヒータ制御部５１から出力されたヒータ部材３４，３５に対する通電信号は、それぞれ、ヒータ部材３４，３５をオン状態とするヒータオン回路５３，５４に入力される。これらヒータオン回路５３，５４は、それぞれ、入力された通電信号がオン期間を示すものである場合にヒータ部材３４，３５に対して駆動電流を通電し、これらヒータ部材３４，３５を加熱制御する。
【００３１】
また、制御部５０は、当該プリンタの外部に接続されたパーソナルコンピュータ等の上位装置との間で通信を行うインターフェース回路５５を介して、定着条件として、印刷モード又は使用する記録用紙Ｓのサイズ若しくは厚さを示す情報を入力し、これら情報に基づいて、その印刷処理での用紙搬送速度又は用紙幅若しくは用紙厚を判断し、これら用紙搬送速度又は用紙幅若しくは用紙厚を示す情報を、比率決定部５２に通知する。比率決定部５２は、通知された用紙搬送速度又は用紙幅若しくは用紙厚を示す情報に基づいて、定着ローラ３１に対する単位時間あたりの投入熱量を２つのヒータ部材３４，３５によって分割するための分割比率を決定する。
【００３２】
定着部２１は、このような制御部５０の制御のもとに、ヒータ部材３４，３５の加熱制御を行う。ここで、定着ローラ３１の軸方向におけるヒータ部材３４，３５の配熱分布は、それぞれ、例えば図４(ａ)及び図４(ｂ)に示すようなものとなる。すなわち、ヒータ部材３４の配熱分布は、定着ローラ３１の軸方向における当該プリンタで使用可能な最小用紙幅に等しい領域の配熱が１００％であるとした場合に、その領域よりも軸方向両端部側の領域の配熱が１２０％程度に高くなるように制御される。一方、ヒータ部材３５の配熱分布は、定着ローラ３１の軸方向における当該プリンタで使用可能な最小用紙幅に等しい領域の配熱が１００％であるとした場合に、その領域よりも軸方向両端部側の領域の配熱が８０％程度に低くなるように制御される。これにより、ヒータ部材３４においては、定着ローラ３１の軸方向中央部に比べて両端部に対する投入熱量が多くなる一方で、ヒータ部材３５においては、定着ローラ３１の両端部に比べて軸方向中央部に対する投入熱量が多くなる。
【００３３】
なお、ここでは、説明の便宜上、ヒータ部材３４，３５が、ともに、定着ローラ３１の軸方向中央部の単位長さあたりの最大許容定格熱損失（ワッテージ）が等しいものを使用した場合について説明するが、定着部２１においては、かかるワッテージが異なるヒータ部材３４，３５を使用してもよい。
【００３４】
さて、このような定着部２１を備えるプリンタにおいては、制御部５０の制御のもとに、以下のような動作を行う。
【００３５】
まず、定着ローラ３１の定温度制御動作について説明する。
【００３６】
まず、ヒータ制御部５１は、温度センサ３６によって検出された定着ローラ３１の現在の表面温度と、予め設定されている目標温度との差分を算出し、算出した温度差分に基づいて、ヒータ部材３４，３５のそれぞれに対して投入すべき単位時間あたりの熱量を決定する。具体的には、ヒータ制御部５１は、ヒータ部材３４，３５に対して投入すべき単位時間あたりの熱量を、例えば図５に示すような予め設定された関係を示すグラフに基づいて決定する。なお、同図において、Ｗは、ヒータ部材３４，３５のワッテージを示している。
【００３７】
続いて、ヒータ制御部５１は、決定した単位時間あたりの投入熱量に基づいて、ヒータ部材３４，３５のそれぞれをオン状態とするオン時間の合計値を求める。具体的には、ヒータ制御部５１は、ヒータ部材３４，３５をオン状態とするオン時間の合計値を、例えば図６に示すような予め設定された関係を示すグラフに基づいて決定する。
【００３８】
そして、ヒータ制御部５１は、求めたヒータ部材３４，３５のオン時間の合計値を、比率決定部５２によって決定された当該ヒータ部材３４，３５についての投入熱量の分割比率Ｈ１，Ｈ２（＝１−Ｈ１）で重み付けし、これらヒータ部材３４，３５のそれぞれのオン時間を決定する。具体的には、ヒータ制御部５１は、図６に示す関係において、ヒータ部材３４，３５についての投入熱量の分割比率Ｈ１，Ｈ２がそれぞれＨ１：Ｈ２＝０．６：０．４であった場合に単位時間あたりの投入熱量がＷ１であると算出された場合には、投入熱量Ｗ１に対するオン時間の合計値をＴ１とすると、ヒータ部材３４のオン時間を０．６×Ｔ１と算出し、ヒータ部材３５のオン時間を０．４×Ｔ１と算出する。
【００３９】
ヒータ制御部５１は、このようにして決定したヒータ部材３４，３５のそれぞれのオン時間に基づいて、例えば図７(ａ)乃至図７(ｃ)に示すような当該ヒータ部材３４，３５に対する通電信号を生成する。すなわち、ヒータ制御部５１は、２値のレベル信号からなる通電信号を生成し、この通電信号がローレベルである期間のみ、ヒータ部材３４，３５に対して駆動電流を通電するように、ヒータオン回路５３，５４をそれぞれ制御する。なお、図７(ａ)には、Ｈ１：Ｈ２＝１．０：０である場合の通電信号を示しており、ヒータ制御部５１は、ヒータ部材３４に対しては所定の周期で時間Ｔ１だけ駆動電流を通電するように、ヒータオン回路５３を制御するとともに、ヒータ部材３５に対しては駆動電流を通電しないように、ヒータオン回路５４を制御する。また、図７(ｂ)には、Ｈ１：Ｈ２＝０．６：０．４である場合の通電信号を示しており、ヒータ制御部５１は、ヒータ部材３４に対しては所定の周期で時間０．６×Ｔ１だけ駆動電流を通電するように、ヒータオン回路５３を制御するとともに、ヒータ部材３５に対しては所定の周期で時間０．４×Ｔ１だけ駆動電流を通電するように、ヒータオン回路５４を制御する。さらに、図７(ｃ)には、Ｈ１：Ｈ２＝０：１．０である場合の通電信号を示しており、ヒータ制御部５１は、ヒータ部材３４に対しては駆動電流を通電しないように、ヒータオン回路５３を制御するとともに、ヒータ部材３５に対しては所定の周期で時間Ｔ１だけ駆動電流を通電するように、ヒータオン回路５４を制御する。
【００４０】
なお、図７(ａ)乃至図７(ｃ)においては、ヒータ部材３４，３５についての通電信号が同時にオン時間となるタイミングがないものとして説明しているが、単位時間あたりの平均的な投入熱量は変わらないことから、ヒータ制御部５１は、ヒータ部材３４，３５についての通電信号が同時にオン時間となるタイミングを有するものとしてもよい。
【００４１】
このように、プリンタにおいては、ヒータ制御部５１の制御のもとに、温度センサ３６によって検出された定着ローラ３１の現在の表面温度と予め設定されている目標温度との温度差分が０となるために必要な単位時間あたりの投入熱量を算出し、算出した投入熱量をヒータ部材３４，３５のそれぞれについての分割比率Ｈ１，Ｈ２に応じて重み付けする。そして、プリンタにおいては、ヒータ制御部５１の制御のもとに、重み付けした投入熱量に相当するヒータ部材３４，３５のそれぞれのオン時間を決定し、決定したオン時間だけヒータ部材３４，３５に対して通電する。プリンタにおいては、このような動作を単位時間毎に繰り返し実行することにより、定着ローラ３１を目標温度に安定させる。
【００４２】
つぎに、ヒータ部材３４，３５のそれぞれについての分割比率の決定動作について説明する。
【００４３】
まず、制御部５０は、インターフェース回路５５を介して入力された印刷モード又は記録用紙Ｓのサイズ若しくは厚さを示す情報に基づいて、その印刷処理での用紙搬送速度又は用紙幅若しくは用紙厚を決定する。これに応じて、比率決定部５２は、決定された用紙搬送速度又は用紙幅若しくは用紙厚を示す情報に基づいて、ヒータ部材３４，３５のそれぞれについての分割比率を決定する。このとき、比率決定部５２は、例えば図８に示すように、用紙幅に対する分割比率が一意に定まるように予め関係式を設定しておき、入力された用紙幅の値に対応する分割比率を選択する。同様に、比率決定部５２は、用紙厚や用紙搬送速度に対しても、それぞれ、例えば図９及び図１０に示すように、用紙厚や用紙搬送速度に対する分割比率が一意に定まるように予め関係式を設定しておき、入力された値に応じて分割比率を選択する。
【００４４】
ここで、比率決定部５２は、用紙幅に基づいて決定した比率をＨ１とし、用紙厚に基づいて決定した比率をＨ１'とし、用紙搬送速度に基づいて決定した比率をＨ１''とすると、これら３つの比率Ｈ１，Ｈ１'，Ｈ１''の積（Ｈ１×Ｈ１'×Ｈ１''）を最終的に使用する分割比率として求める。また、比率決定部５２は、用紙厚や用紙搬送速度を示す情報を反映させずに、用紙幅を示す情報のみに基づいて分割比率を決定するようにしてもよく、この場合には、用紙幅に基づいて決定した比率Ｈ１を最終的に使用する分割比率として求める。
【００４５】
このような比率決定部５２による分割比率の決定動作を簡略化して説明するために、用紙幅を示す情報のみに基づいて分割比率を決定する場合におけるヒータ部材３４，３５の配熱と定着ローラ３１の温度分布とについて説明する。なお、ここでは、定着する記録用紙Ｓの用紙幅が、定着ローラ３１の軸方向における当該プリンタで使用可能な最小用紙幅に等しい場合、及び最大用紙幅に等しい場合、並びにこれら最小用紙幅と最大用紙幅との間の幅Ｌである場合の３通りの状態について説明する。
【００４６】
制御部５０は、インターフェース回路５５を介して入力された記録用紙Ｓのサイズを示す情報に基づいて、定着する記録用紙Ｓの用紙幅を決定する。これに応じて、比率決定部５２は、決定された用紙幅を示す情報に基づいて、図８に示したような既定の分割比率を参照し、ヒータ部材３４，３５についての分割比率を決定する。具体的には、比率決定部５２は、定着する記録用紙Ｓの用紙幅が最小用紙幅に等しい場合には、分割比率をＨ１：Ｈ２＝０：１．０とする。また、比率決定部５２は、定着する記録用紙Ｓの用紙幅が、最小用紙幅と最大用紙幅との間の幅Ｌである場合には、分割比率をＨ１：Ｈ２＝０．６：０．４とする。さらに、定着する記録用紙Ｓの用紙幅が最大用紙幅に等しい場合には、分割比率をＨ１：Ｈ２＝１．０：０とする。
【００４７】
ここで、各分割比率に対してヒータ部材３４，３５の配熱を合成した定着ローラ３１の軸方向における合成配熱分布は、図１１(ａ)乃至図１１(ｃ)に示すようになる。すなわち、定着ローラ３１の軸方向における合成配熱分布は、分割比率がＨ１：Ｈ２＝０：１．０である場合には、図１１(ａ)に示すように、ヒータ部材３５そのものの配熱と等しくなる。また、定着ローラ３１の軸方向における合成配熱分布は、分割比率がＨ１：Ｈ２＝１．０：０である場合には、図１１(ｃ)に示すように、ヒータ部材３４そのものの配熱と等しくなる。さらに、定着ローラ３１の軸方向における合成配熱分布は、分割比率がＨ１：Ｈ２＝０．６：０．４である場合には、図１１(ｂ)に示すように、ヒータ部材３４，３５の配熱を０．６：０．４で重み付けして加算したものとなる。
【００４８】
なお、ヒータ部材３４，３５から定着ローラ３１に対して投入される熱量の合計は、当該定着ローラ３１の軸方向における単位長さあたり、
Ｗｃ＝Ｈ１×Ｗ１＋Ｈ２×Ｗ２  （中央部）
Ｗｓ＝Ｈ１×ａ×Ｗ１＋Ｈ２×ｂ×Ｗ２  （端部）
となる。ここで、Ｗ１，Ｗ２は、ヒータ部材３４，３５についての定着ローラ３１の軸方向中央部の単位長さあたりのワッテージを示し、ａは、定着ローラ３１の軸方向中央部に対する端部についてのヒータ部材３４の配熱比率を示し、ｂは、定着ローラ３１の軸方向中央部に対する端部についてのヒータ部材３５の配熱比率を示している。したがって、ヒータ部材３４，３５の配熱を合成した定着ローラ３１の軸方向端部における配熱比率は、Ｗｓ／Ｗｃで求められる。すなわち、ヒータ部材３４，３５についての定着ローラ３１の軸方向中央部のワッテージが等しい場合には（Ｗ１＝Ｗ２）、定着ローラ３１の軸方向端部における配熱比率は、Ｈ２＝１−Ｈ１であることから、
Ｗｓ／Ｗｃ＝ａ×Ｈ１＋ｂ×Ｈ２＝（ａ−ｂ）×Ｈ１＋ｂ
となる。
【００４９】
このように、プリンタにおいては、比率決定部５２の制御のもとに、分割比率Ｈ１を０から１の値の中から任意に決定することにより、ヒータ部材３４の配熱比率からヒータ部材３５の配熱比率までの間で、任意の配熱比率を設定することが可能となる。また、プリンタにおいては、ヒータ部材３４，３５についての定着ローラ３１の軸方向中央部のワッテージが異なるものを使用した場合であっても、ヒータ部材３４の配熱比率からヒータ部材３５の配熱比率までの間で、複数の配熱比率を選択することが可能となる。
【００５０】
ここで、図１２(ａ)乃至図１２(ｃ)に、各用紙幅に対して分割比率を決定し、ヒータ部材３４，３５の加熱制御を行った場合における定着ローラ３１の温度分布を示す。
【００５１】
すなわち、プリンタにおいては、定着する記録用紙Ｓの用紙幅が最小用紙幅に等しい場合には、図１１(ａ)に示したように、ヒータ部材３４，３５の配熱を合成した定着ローラ３１の軸方向における合成配熱分布が、当該定着ローラ３１の軸方向端部が中央部に対して低く設定されていることから、定着ローラ３１の温度分布が、図１２(ａ)に示すように、記録用紙Ｓの通紙領域外での温度上昇を抑制するものとなり、記録用紙Ｓの端部と中央部との温度差を小さくすることができる。
【００５２】
また、プリンタにおいては、定着する記録用紙Ｓの用紙幅が最小用紙幅と最大用紙幅との間の幅Ｌである場合には、図１１(ｂ)に示したように、ヒータ部材３４，３５の配熱を合成した定着ローラ３１の軸方向における合成配熱分布を、当該定着ローラ３１の軸方向端部が中央部に対して同程度かやや高い程度に設定することにより、図１２(ｂ)に示すように、記録用紙Ｓの端部と中央部との温度差を、当該記録用紙Ｓの用紙幅が最小用紙幅である場合と同等にすることができる。
【００５３】
さらに、プリンタにおいては、定着する記録用紙Ｓの用紙幅が最大用紙幅に等しい場合には、図１１(ｃ)に示したように、ヒータ部材３４，３５の配熱を合成した定着ローラ３１の軸方向における合成配熱分布を、当該定着ローラ３１の軸方向端部が中央部に対して高くなるように設定することにより、記録用紙Ｓの端部への熱供給を行うとともに、定着ローラ３１の軸方向端部に設けられる金属シャーシ等のローラ保持部材への放熱分を補うことができ、図１２(ｃ)に示すように、記録用紙Ｓの端部と中央部との温度差を、当該記録用紙Ｓの用紙幅が最小用紙幅である場合と同等にすることができる。
【００５４】
なお、プリンタにおいては、定着する記録用紙Ｓの用紙幅が、最小用紙幅と、最小用紙幅と最大用紙幅との間の幅Ｌとの間である場合、及び最小用紙幅と最大用紙幅との間の幅Ｌと、最大用紙幅との間である場合には、分割比率を、最小用紙幅、幅Ｌ、及び最大用紙幅での設定値に対して、その間にある値を適宜選択することにより、記録用紙Ｓの端部と中央部との温度差を、当該記録用紙Ｓの用紙幅が最小用紙幅である場合と同等にすることができる。
【００５５】
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態として示すプリンタにおいては、定着する記録用紙Ｓの用紙幅若しくは用紙厚又は印刷モードに応じて、配熱分布が互いに異なるヒータ部材３４，３５によって単位時間あたりの投入熱量を分割するための分割比率を可変に設定可能とされることから、記録用紙Ｓの用紙幅若しくは用紙厚又は用紙搬送速度の違いによって生じる当該記録用紙Ｓの端部と中央部との温度差を小さくすることができ、定着むらを防止することができる。
【００５６】
つぎに、第２の実施の形態として示すプリンタについて説明する。
【００５７】
この第２の実施の形態として示すプリンタは、定着ローラの軸方向端部の温度を検出する温度センサを設けたものである。したがって、この第２の実施の形態の説明においては、第１の実施の形態の説明と同様の構成については同一符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。
【００５８】
この第２の実施の形態として示すプリンタにおける定着部２１は、図１３に示すように、定着ローラ３１の軸方向端部表面に、端部温度センサ１０１が当接されている。定着部２１においては、この端部温度センサ１０１によって定着ローラ３１の軸方向端部における表面温度を検出する。
【００５９】
このような定着部２１は、図１４に示すような制御系により、ヒータ部材３４，３５の加熱制御を行う。すなわち、制御部５０は、第１の実施の形態のように、インターフェース回路５５を介して入力された印刷モード又は記録用紙Ｓのサイズ若しくは厚さを示す情報ではなく、温度センサ３６によって検出された定着ローラ３１の軸方向中央部における表面温度を示す検出温度情報と、端部温度センサ１０１によって検出された定着ローラ３１の軸方向端部における表面温度を示す検出温度情報とを入力し、この２つの表面温度の温度差を求め、この温度差を示す温度差情報を比率決定部５２に供給する。そして、制御部５０は、この温度差に基づいて、比率決定部５２によってヒータ部材３４，３５についての分割比率を決定すると、この分割比率を示す分割比率情報に基づいて、ヒータ部材３４，３５に対する通電信号を生成する。このヒータ制御部５１から出力されたヒータ部材３４，３５に対する通電信号は、それぞれ、ヒータ部材３４，３５をオン状態とするヒータオン回路５３，５４に入力される。これらヒータオン回路５３，５４は、それぞれ、入力された通電信号がオン期間を示すものである場合にヒータ部材３４，３５に対して駆動電流を通電し、これらヒータ部材３４，３５を個別に加熱制御する。
【００６０】
さて、このような定着部２１を備えるプリンタにおいては、制御部５０の制御のもとに、比率決定部５２によってヒータ部材３４，３５のそれぞれについての分割比率の決定動作を行う。
【００６１】
比率決定部５２は、例えば図１５に示すように、端部温度センサ１０１によって検出される定着ローラ３１の軸方向端部の表面温度と、温度センサ３６によって検出される定着ローラ３１の軸方向中央部の表面温度との温度差に対する分割比率が一意に定まるように予め関係式を設定しておき、入力された温度差情報に基づいて、ヒータ部材３４，３５のそれぞれについての分割比率を決定する。
【００６２】
なお、同図においては、入力された温度差が大きくなるのにともない段階的にヒータ部材３４の分割比率を小さくし、ヒータ部材３４，３５の配熱を合成した定着ローラ３１の軸方向における合成配熱分布が、当該定着ローラ３１の軸方向端部に近いほど段階的に低くなるような設定内容について説明している。プリンタにおいては、このような設定を行うことにより、用紙幅が小さい記録用紙Ｓを使用した場合や用紙厚が厚い記録用紙Ｓを使用した場合、さらには用紙搬送速度を速くして印刷を行った場合には、これら用紙幅若しくは用紙厚又は用紙搬送速度の度合いに応じて、定着ローラ３１の軸方向端部の温度上昇量が変化するが、この変化量に応じて、当該定着ローラ３１の軸方向端部の温度上昇を抑制するような妥当な分割比率が選択されることになる。
【００６３】
ここで、この例においては、温度差が５℃増加する毎に、分割比率を０．２ずつ段階的に減少させているが、プリンタにおいては、この減少量を、定着部２１の熱伝導特性及び放熱特性に応じて設定すればよい。また、プリンタにおいては、分割比率を段階的に変化させるのではなく、変化させる段数を細かくして連続的な変化とした場合であっても、同様の効果を得ることができる。
【００６４】
以上説明したように、本発明の第２の実施の形態として示すプリンタにおいては、定着する記録用紙Ｓの用紙幅若しくは用紙厚又は用紙搬送速度に対して、定着ローラ３１の軸方向中央部と端部との温度差を検出し、検出した温度差に基づいて、配熱分布が互いに異なるヒータ部材３４，３５についての単位時間あたりの投入熱量を分割するための分割比率を可変に設定可能としたことにより、記録用紙Ｓの用紙幅若しくは用紙厚又は用紙搬送速度の違いによって生じる当該記録用紙Ｓの端部と中央部との温度差を小さくすることができ、定着むらを防止することができる。
【００６５】
また、このプリンタにおいては、記録用紙Ｓの用紙幅若しくは用紙厚又は用紙搬送速度の違いを、定着ローラ３１の軸方向中央部と端部との温度差に基づいて検出していることから、ユーザが指定した記録用紙Ｓの用紙幅や用紙厚又は用紙搬送速度の設定が、実際に当該プリンタにスタックされている記録用紙Ｓと異なるような場合であっても、印刷に使用される記録用紙Ｓに応じた配熱分布を選択することができ、ユーザによる誤指定に起因して発生する定着むらも防止することができる。
【００６６】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施の形態では、定着部２１の構成として、先に図２(ａ)に示したように、定着ローラ３１と加圧ローラ３２とを用いるものについて説明したが、本発明は、かかる構成以外の定着部であっても適用することができる。例えば、定着部としては、図１６(ａ)乃至図１６(ｃ)に示すように、定着ローラ３１と、この定着ローラ３１と所定距離だけ離隔されて配設された金属ローラからなる加熱ローラ１５１とに対して、所定のベルト部材１５２を懸架した構成としてもよい。この場合、定着部においては、図１６(ａ)に示すように、ヒータ部材３４，３５をともに加熱ローラ１５１の内部に埋設してもよく、また、図１６(ｂ)に示すように、ヒータ部材３４，３５をともに定着ローラ３１の内部に埋設してもよく、さらには、図１６(ｃ)に示すように、ヒータ部材３４，３５を定着ローラ３１及び加熱ローラ１５１の内部にそれぞれ個別に埋設してもよい。
【００６７】
また、上述した第１の実施の形態では、印刷モード又は使用する記録用紙Ｓのサイズ若しくは厚さを示す情報を、インターフェース回路５５を介して当該プリンタの外部に接続された上位装置から転送されるものとして説明したが、本発明は、これらの情報を当該画像記録装置に設けられた図示しない操作パネルを介して入力するようにしてもよい。また、本発明においては、記録用紙のサイズ及び厚さを検出するセンサを画像記録装置に設け、このセンサによって検出された値を用いるようにしてもよい。
【００６８】
さらに、上述した実施の形態では、２つのヒータ３４，３５を設けるものとして説明したが、本発明は、配熱分布が互いに異なる３つ以上の複数のヒータを設けてもよい。
【００６９】
さらにまた、上述した実施の形態では、画像記録装置としてのプリンタに適用した場合について説明したが、本発明は、定着処理をともなう画像記録を行う機器であればいかなるものであっても適用することができ、例えば、トナーを熱定着させる電子写真プリンタや、インクを乾燥定着させるインクジェットプリンタ、その他、ファクシミリ装置、複写機、及びこれらの機能を複合的に備える装置にも容易に適用することができる。
【００７０】
このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１の実施の形態として示すプリンタの構造を説明する側方断面図である。
【図２（ａ）】本発明の第１の実施の形態として示すプリンタにおける定着部の構造を説明する側方断面図である。
【図２（ｂ）】本発明の第１の実施の形態として示すプリンタにおける定着部を記録用紙の搬送方向上流側からみたときの構造を説明する断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態として示すプリンタにおける制御系の構成を示すブロック図である。
【図４（ａ）】本発明の第１の実施の形態として示すプリンタにおける定着ローラの軸方向における配熱分布を示す図であって、２つのヒータ部材のうち一方のヒータ部材の配熱分布を示す図である。
【図４（ｂ）】本発明の第１の実施の形態として示すプリンタにおける定着ローラの軸方向における配熱分布を示す図であって、２つのヒータ部材のうち他方のヒータ部材の配熱分布を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態として示すプリンタにおける定着ローラの温度と投入熱量との関係を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態として示すプリンタにおける投入熱量とヒータ部材のオン時間との関係を示す図である。
【図７（ａ）】本発明の第１の実施の形態として示すプリンタにおけるヒータ部材に対する通電信号の波形を示す図であって、分割比率がＨ１：Ｈ２＝１．０：０である場合の通電信号の波形を示す図である。
【図７（ｂ）】本発明の第１の実施の形態として示すプリンタにおけるヒータ部材に対する通電信号の波形を示す図であって、分割比率がＨ１：Ｈ２＝０．６：０．４である場合の通電信号の波形を示す図である。
【図７（ｃ）】本発明の第１の実施の形態として示すプリンタにおけるヒータ部材に対する通電信号の波形を示す図であって、分割比率がＨ１：Ｈ２＝０：１．０である場合の通電信号の波形を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態として示すプリンタにおける用紙幅と分割比率との関係を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態として示すプリンタにおける用紙厚と分割比率との関係を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態として示すプリンタにおける用紙搬送速度と分割比率との関係を示す図である。
【図１１（ａ）】本発明の第１の実施の形態として示すプリンタにおける定着ローラの軸方向における合成配熱分布を示す図であって、分割比率がＨ１：Ｈ２＝０：１．０である場合の合成配熱分布を示す図である。
【図１１（ｂ）】本発明の第１の実施の形態として示すプリンタにおける定着ローラの軸方向における合成配熱分布を示す図であって、分割比率がＨ１：Ｈ２＝０．６：０．４である場合の合成配熱分布を示す図である。
【図１１（ｃ）】本発明の第１の実施の形態として示すプリンタにおける定着ローラの軸方向における合成配熱分布を示す図であって、分割比率がＨ１：Ｈ２＝１．０：０である場合の合成配熱分布を示す図である。
【図１２（ａ）】本発明の第１の実施の形態として示すプリンタにおける定着ローラの温度分布を示す図であって、分割比率がＨ１：Ｈ２＝０：１．０である場合の温度分布を示す図である。
【図１２（ｂ）】本発明の第１の実施の形態として示すプリンタにおける定着ローラの温度分布を示す図であって、分割比率がＨ１：Ｈ２＝０．６：０．４である場合の温度分布を示す図である。
【図１２（ｃ）】本発明の第１の実施の形態として示すプリンタにおける定着ローラの温度分布を示す図であって、分割比率がＨ１：Ｈ２＝１．０：０である場合の温度分布を示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態として示すプリンタにおける定着部を記録用紙の搬送方向上流側からみたときの構造を説明する断面図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態として示すプリンタにおける制御系の構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態として示すプリンタにおける定着ローラの軸方向端部の表面温度と軸方向中央部の表面温度との温度差と、分割比率との関係を示す図である。
【図１６（ａ）】本発明の実施の形態として示すプリンタにおける定着部の他の構造を説明する側方断面図であって、２つのヒータ部材をともに加熱ローラの内部に埋設した定着部の構造を説明する図である。
【図１６（ｂ）】本発明の実施の形態として示すプリンタにおける定着部の他の構造を説明する側方断面図であって、２つのヒータ部材をともに定着ローラの内部に埋設した定着部の構造を説明する図である。
【図１６（ｃ）】本発明の実施の形態として示すプリンタにおける定着部の他の構造を説明する側方断面図であって、２つのヒータ部材を定着ローラ及び加熱ローラの内部にそれぞれ個別に埋設した定着部の構造を説明する図である。
【符号の説明】
【００７２】
１１  用紙収納部
１２  搬送ローラ
１３  転写ベルト
１４  画像印刷部
１５  感光体ドラム
１６  帯電ローラ
１７  記録ヘッド
１８  トナーカートリッジ
１９  現像ローラ
２０  転写ローラ
２１  定着部
３１  定着ローラ
３２  加圧ローラ
３３  ニップ部
３４，３５  ヒータ部材
３６  温度センサ
５０  制御部
５１  ヒータ制御部
５２  比率決定部
５３，５４  ヒータオン回路
５５  インターフェース回路
１０１  端部温度センサ
１５１  加熱ローラ
１５２  ベルト部材
Ｓ  記録用紙
【図１】
2006251285.tif 000003
【図２（ａ）】
2006251285.tif 000004
【図２（ｂ）】
2006251285.tif 000005
【図３】
2006251285.tif 000006
【図４（ａ）】
2006251285.tif 000007
【図４（ｂ）】
2006251285.tif 000008
【図５】
2006251285.tif 000009
【図６】
2006251285.tif 000010
【図７（ａ）】
2006251285.tif 000011
【図７（ｂ）】
2006251285.tif 000012
【図７（ｃ）】
2006251285.tif 000013
【図８】
2006251285.tif 000014
【図９】
2006251285.tif 000015
【図１０】
2006251285.tif 000016
【図１１（ａ）】
2006251285.tif 000017
【図１１（ｂ）】
2006251285.tif 000018
【図１１（ｃ）】
2006251285.tif 000019
【図１２（ａ）】
2006251285.tif 000020
【図１２（ｂ）】
2006251285.tif 000021
【図１２（ｃ）】
2006251285.tif 000022
【図１３】
2006251285.tif 000023
【図１４】
2006251285.tif 000024
【図１５】
2006251285.tif 000025
【図１６（ａ）】
2006251285.tif 000026
【図１６（ｂ）】
2006251285.tif 000027
【図１６（ｃ）】
2006251285.tif 000028