(57)【要約】【課題】定着立ち上がり直後に即時に定着動作を開始する場合に、長尺通紙や広幅通紙や連続通紙などを行うとき、補助加熱とニップ幅可変とを的確に利用して温度低下を最小限に抑え、良好な定着を行う。【解決手段】電源投入後、主発熱部材１３に通電して定着ローラ（定着部材）１０を加熱し、定着ローラの温度が所定定着温度に上昇した場合に、即時に通紙を行って定着動作を開始し、はじめは主発熱部材１３とともに補助発熱部材１４で定着ローラを加熱してから、次にニップ幅可変手段３２により定着ローラに対する加圧ローラ（加圧部材）１２の加圧力を増大する。【選択図】図７
2008158398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着部材に加圧部材を押し当てて定着ニップを形成し、その定着ニップに転写材を通して未定着トナーが付着している側に前記定着部材を、未定着トナーが付着していない側に前記加圧部材を接触して熱と圧とを加えて転写材上の未定着トナーの定着を行う画像形成装置の定着制御方法において、
電源投入後、前記定着部材の温度が所定定着温度に上昇した場合に、即時に定着動作を開始し、
はじめ、主発熱部材とともに補助発熱部材で前記定着部材を加熱してから、
次に、前記定着部材に対する前記加圧部材の加圧力を増大してなる、
ことを特徴とする、画像形成装置の定着制御方法。
【請求項２】
定着部材に加圧部材を押し当てて定着ニップを形成し、その定着ニップに転写材を通して未定着トナーが付着している側に前記定着部材を、未定着トナーが付着していない側に前記加圧部材を接触して熱と圧とを加えて転写材上の未定着トナーの定着を行う画像形成装置の定着制御方法において、
電源投入後、前記定着部材の温度が所定定着温度に上昇してから、しばらく経過して定着動作を開始し、
はじめ、前記定着部材に対する前記加圧部材の加圧力を増大してから、
次に、主発熱部材とともに補助発熱部材で前記定着部材を加熱してなる、
ことを特徴とする、画像形成装置の定着制御方法。
【請求項３】
定着部材に加圧部材を押し当てて定着ニップを形成し、その定着ニップに転写材を通して未定着トナーが付着している側に前記定着部材を、未定着トナーが付着していない側に前記加圧部材を接触して熱と圧とを加えて転写材上の未定着トナーの定着を行う画像形成装置の定着制御方法において、
前記定着部材と前記加圧部材の各々の温度を検知し、
電源投入後、前記定着部材の温度が所定定着温度に上昇した場合に、その定着部材と前記加圧部材の温度差が一定以上であるとき、はじめ主発熱部材とともに補助発熱部材で前記定着部材を加熱してから、次にその定着部材に対する前記加圧部材の加圧力を増大する一方、逆に前記温度差が一定未満であるとき、はじめ前記定着部材に対する前記加圧部材の加圧力を増大してから、次に前記主発熱部材とともに前記補助発熱部材で前記定着部材を加熱してなる、
ことを特徴とする、画像形成装置の定着制御方法。
【請求項４】
トナー定着必要温度、トナー定着必要熱量、転写材の定着総供給必要熱量のいずれかを保持できないと判断される設定定着温度、設定定着供給熱量を下回った時点から、前記定着部材に対する前記加圧部材の加圧力を増大してなることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１に記載の画像形成装置の定着制御方法。
【請求項５】
主電源からＡＣ電力が供給されて前記主発熱部材を発熱し、補助電源からＤＣ電力が供給されて前記補助発熱部材を発熱してなることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１に記載の画像形成装置の定着制御方法。
【請求項６】
前記補助電源として電気二重層キャパシタを用い、前記主発熱部材に前記主電源からＡＣ電力が供給されていないとき、前記主電源により前記補助電源を充電してなることを特徴とする、請求項５に記載の画像形成装置の定着制御方法。
【請求項７】
前記補助発熱部材が前記定着部材を加熱していないとき、前記主電源により前記補助電源を充電してなることを特徴とする、請求項６に記載の画像形成装置の定着制御方法。
【請求項８】
前記補助電源として燃料電池を用いることを特徴とする、請求項５に記載の画像形成装置の定着制御方法。
【請求項９】
前記燃料電池の燃料残量を残量検知手段で検知し、その残量検知手段で検知した燃料残量を残量報知手段で報知し、燃料残量が一定以下となったときに燃料交換を燃料交換警告手段で警告してなることを特徴とする、請求項８に記載の画像形成装置の定着制御方法。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１に記載の画像形成装置の定着制御方法を使用してなることを特徴とする、画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリまたはそれらの複合機など、像担持体上にトナー像を形成し、そのトナー像を転写して、用紙、ＯＨＰフィルム、布等の転写材、特にロール紙や定型サイズを越える長尺紙のように、長尺や広幅などの転写材に画像を記録する画像形成装置に関する。および、そのような画像形成装置において、画像転写後のトナー像を転写材に定着する定着制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置として、高速性、画像品質、経済性などの観点から、電子写真式のものが多く採用されている。電子写真式の画像形成装置では、ドラム状やベルト状の感光体の回転とともに、その感光体上に帯電、書込みを行って静電潜像が形成され、その後、現像装置でトナーを付着することにより可視像化してトナー像が形成され、そのトナー像が直接、または中間転写体を介して間接的に転写されて、搬送する転写材に画像が記録される。
【０００３】
この種の画像形成装置では、画像転写後のトナー像を転写材に定着する定着装置が備えられている。定着装置としては、安全性などの観点から、現在、ヒートロール式のものが最も多く使用されている。ヒートロール式の定着装置では、ハロゲンヒータ等の発熱部材で加熱される定着ローラ等の定着部材に、加圧ローラ等の加圧部材を押し当てて定着ニップを形成し、その定着ニップに転写材を通して熱と圧とを加えてその転写材上のトナー像が該転写材に定着される。
【０００４】
ところが、近年、例えばロール紙を使用して定型サイズを越える長尺の転写材や広幅の転写材を使用したり、比較的長尺であったり広幅であったりする転写材に連続的に画像を形成したりすることができる画像形成装置が登場してきている。このような画像形成装置では、転写材を通紙するごとに、定着装置において例えば長尺な転写材により定着部材や加圧部材の熱が大きく奪われ、定着温度が徐々に低下して定着不良を起こすおそれがあった。このような問題を解消すべく、熱容量の大きな定着部材を用いるとよいが、熱容量の大きな定着部材を用いると、通紙開始までの立ち上げ時間が長くなってしまう別の問題を生じた。
【０００５】
このため、従来の画像形成装置の中には、例えば加圧ローラ内に補助発熱部材を設け、長尺や広幅の転写材を使用するときなどには、その補助発熱部材を使用することにより、定着部材の熱容量を大きくすることなく供給熱量を増大して定着温度の低下を防止し得るようにしたものがある。他方、長尺や広幅の転写材を使用するときなどに、定着ローラに対する加圧ローラの加圧力を増大して定着ニップのニップ幅を順に大きくし、供給熱量を段階的に増大し得るようにしたものがある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２２１７７３号公報
【特許文献２】特開２００４−０６１７３３号公報
【特許文献３】特開平０３−０６３１６７号公報
【特許文献４】特開２００５−２３５６５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、長尺通紙や連続通紙などを行うとき、単独で補助加熱装置を使用したりニップ幅可変手段を使用したりするだけでは、定着装置の温度低下を十分に抑えることができず、良好な定着を行うことができなかった。
【０００８】
例えば、定着立ち上がり直後には、定着ローラ等の定着部材の温度は所定定着温度に達しているが、加圧ローラ等の加圧部材側は表面温度のみが定着温度に達しているだけで、内部ではまだ所定定着温度に達しておらず、十分な蓄熱状態にはなっていない。この状態で通紙が開始されると、加圧部材側にも熱が奪われて、定着可能な長尺、幅広、連続の通紙が制限されることとなる欠点がある。
【０００９】
そこで、この発明の第１の目的は、定着立ち上がり直後に即時に定着動作を開始する場合に、長尺通紙や広幅通紙や連続通紙などを行うとき、補助加熱とニップ幅可変とを的確に利用して温度低下を最小限に抑え、良好な定着を行うことができる定着制御方法を提供することにある。
【００１０】
他方、定着立ち上がりからしばらく時間が経つと、加圧部材に蓄熱効果が現れるため、通紙を行った際に急激な温度低下を生じることが次第に緩和されていく。したがって、定着立ち上がりからしばらく時間が経ってから通紙を開始すると、立ち上り直後の通紙に比べてより長尺、幅広、連続の通紙が可能となる。
【００１１】
そこで、この発明の第２の目的は、定着立ち上がりからしばらく時間が経ってから通紙を開始する場合に、長尺通紙や広幅通紙や連続通紙などを行うとき、補助加熱とニップ幅可変とを的確に利用して温度低下を最小限に抑え、さらに良好な定着を行うことができる定着制御方法を提供することにある。
【００１２】
また、定着立ち上がり直後だけでなく、定着部材が停止して待機している場合なども、ニップ幅が固定されているため、定着ニップからしか伝熱が起きないことから、加圧部材側の蓄熱が十分に行われず。定着可能な長尺、幅広、連続の通紙が制限されることとなる欠点がある。
【００１３】
そこで、この発明の第３の目的は、加圧部材側の蓄熱が不十分であると判断される場合に、長尺通紙や広幅通紙や連続通紙などを行うとき、補助加熱とニップ幅可変とを的確に利用して温度低下を最小限に抑え、良好な定着を行うことができる定着制御方法を提供することにある。
【００１４】
この発明の第４の目的は、定着部材の温度が低下した場合にも、最低でもトナー定着必要温度、トナー定着必要熱量、転写材の定着総供給必要熱量のいずれかを保持して、常に良好な定着を行うことができる定着制御方法を提供することにある。
【００１５】
この発明の第５の目的は、主加熱装置の主電源を用いて補助加熱装置の補助電源の充電を可能とすることができる定着制御方法を提供することにある。
【００１６】
この発明の第６の目的は、補助電源として、充放電可能な電気二重層キャパシタを使用し、効率よく補助電源に充電を行うことができる定着制御方法を提供することにある。
【００１７】
この発明の第７の目的は、補助電力が補助発熱部材に供給されていないときは、主電源により補助電源を効率よく充電する一方、補助電力が補助発熱部材に供給されているときは、併せて主電力も主発熱部材に用い、より高い温度、熱量を定着部材に供給することができる定着制御方法を提供することにある。
【００１８】
この発明の第８の目的は、補助電源を繰り返し使用可能とすることができる定着制御方法を提供することにある。
【００１９】
この発明の第９の目的は、燃料電池の燃料残量を把握することができるとともに、燃料残量が一定以下となったときにユーザーに燃料交換の必要を警告することができる定着制御方法を提供することにある。
【００２０】
この発明の第１０の目的は、長尺通紙や広幅通紙や連続通紙などを行うとき、補助加熱とニップ幅可変とを的確に利用して温度低下を最小限に抑え、良好な定着を行うことができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
このため、請求項１に記載の発明は、上述した第１の目的を達成すべく、
定着部材に加圧部材を押し当てて定着ニップを形成し、その定着ニップに転写材を通して未定着トナーが付着している側に前記定着部材を、未定着トナーが付着していない側に前記加圧部材を接触して熱と圧とを加えて転写材上の未定着トナーの定着を行う画像形成装置の定着制御方法において、
電源投入後、前記定着部材の温度が所定定着温度に上昇した場合に、即時に定着動作を開始し、
はじめ、主発熱部材とともに補助発熱部材で前記定着部材を加熱してから、
次に、前記定着部材に対する前記加圧部材の加圧力を増大してなるものである。
【００２２】
請求項２に記載の発明は、上述した第２の目的も達成すべく、
定着部材に加圧部材を押し当てて定着ニップを形成し、その定着ニップに転写材を通して未定着トナーが付着している側に前記定着部材を、未定着トナーが付着していない側に前記加圧部材を接触して熱と圧とを加えて転写材上の未定着トナーの定着を行う画像形成装置の定着制御方法において、
電源投入後、前記定着部材の温度が所定定着温度に上昇してから、しばらく経過して定着動作を開始し、
はじめ、前記定着部材に対する前記加圧部材の加圧力を増大してから、
次に、主発熱部材とともに補助発熱部材で前記定着部材を加熱してなるものである。
【００２３】
請求項３に記載の発明は、上述した第３の目的も達成すべく、
定着部材に加圧部材を押し当てて定着ニップを形成し、その定着ニップに転写材を通して未定着トナーが付着している側に前記定着部材を、未定着トナーが付着していない側に前記加圧部材を接触して熱と圧とを加えて転写材上の未定着トナーの定着を行う画像形成装置の定着制御方法において、
前記定着部材と前記加圧部材の各々の温度を検知し、
電源投入後、前記定着部材の温度が所定定着温度に上昇した場合に、その定着部材と前記加圧部材の温度差が一定以上であるとき、はじめ主発熱部材とともに補助発熱部材で前記定着部材を加熱してから、次にその定着部材に対する前記加圧部材の加圧力を増大する一方、逆に前記温度差が一定未満であるとき、はじめ前記定着部材に対する前記加圧部材の加圧力を増大してから、次に前記主発熱部材とともに前記補助発熱部材で前記定着部材を加熱してなるものである。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、上述した第４の目的も達成すべく、請求項１ないし３のいずれか１に記載の画像形成装置の定着制御方法において、トナー定着必要温度、トナー定着必要熱量、転写材の定着総供給必要熱量のいずれかを保持できないと判断される設定定着温度、設定定着供給熱量を下回った時点から、前記定着部材に対する前記加圧部材の加圧力を増大してなるものである。
【００２５】
請求項５に記載の発明は、上述した第５の目的も達成すべく、請求項１ないし４のいずれか１に記載の画像形成装置の定着制御方法において、主電源からＡＣ電力が供給されて前記主発熱部材を発熱し、補助電源からＤＣ電力が供給されて前記補助発熱部材を発熱してなるものである。
【００２６】
請求項６に記載の発明は、上述した第６の目的も達成すべく、請求項５に記載の画像形成装置の定着制御方法において、前記補助電源として電気二重層キャパシタを用い、前記主発熱部材に前記主電源からＡＣ電力が供給されていないとき、前記主電源により前記補助電源を充電してなるものである。
【００２７】
請求項７に記載の発明は、上述した第７の目的も達成すべく、請求項６に記載の画像形成装置の定着制御方法において、前記補助発熱部材が前記定着部材を加熱していないとき、すなわち前記補助発熱部材に前記補助電源からＤＣ電力が供給されていないとき、前記主電源により前記補助電源を充電してなるものである。
【００２８】
請求項８に記載の発明は、上述した第８の目的も達成すべく、請求項５に記載の画像形成装置の定着制御方法において、前記補助電源として燃料電池を用いるものである。
【００２９】
請求項９に記載の発明は、上述した第９の目的も達成すべく、請求項８に記載の画像形成装置の定着制御方法において、前記燃料電池の燃料残量を残量検知手段で検知し、その残量検知手段で検知した燃料残量を残量報知手段で報知し、燃料残量が一定以下となったときに燃料交換を燃料交換警告手段で警告してなるものである。
【００３０】
請求項１０に記載の発明は、上述した第１０の目的も達成すべく、請求項１ないし９のいずれか１に記載の画像形成装置の定着制御方法を使用してなることを特徴とする、画像形成装置である。
【発明の効果】
【００３１】
請求項１に記載の発明によれば、定着立ち上がり直後に即時に定着動作を開始する場合に、補助加熱を行ってからニップ幅を増大するので、定着立ち上がり直後に加圧部材が未だ蓄圧状態にないことを考慮して、長尺通紙や広幅通紙や連続通紙などを行うとき、補助加熱とニップ幅可変とを的確に利用して温度低下を最小限に抑え、定着可能温度を長くして良好な定着を行うことができる。これにより、エネルギ効率を向上し、環境への負荷を低減することができる。
【００３２】
請求項２に記載の発明によれば、定着立ち上がりからしばらく時間が経ってから通紙を開始する場合には、ニップ幅を増大してから補助加熱を行うので、通紙開始時には加圧部材が蓄圧状態にあることを考慮して、長尺通紙や広幅通紙や連続通紙などを行うとき、補助加熱とニップ幅可変とを的確に利用して温度低下を最小限に抑え、さらに定着可能温度を長くして良好な定着を行うことができる。これにより、エネルギ効率を向上し、環境への負荷を低減することができる。
【００３３】
請求項３に記載の発明によれば、定着部材と加圧部材の各々の温度を検知して両者の温度差により加圧部材の蓄圧状態を判定し、補助加熱とニップ幅可変の動作開始タイミングを制御するので、通紙開始時に加圧部材側の蓄熱が不十分であると判断される場合に、長尺通紙や広幅通紙や連続通紙などを行うとき、補助加熱とニップ幅可変とを的確に利用して温度低下を最小限に抑え、定着可能温度を長くして良好な定着を行うことができる。これにより、エネルギ効率を向上し、環境への負荷を低減することができる。
【００３４】
請求項４に記載の発明によれば、定着部材の温度が低下した場合にも、最低でもトナー定着必要温度、トナー定着必要熱量、転写材の定着総供給必要熱量のいずれかを保持して、常に良好な定着を行うことができる。
【００３５】
請求項５に記載の発明によれば、主電源からＡＣ電力が供給されて主発熱部材を発熱し、補助電源からＤＣ電力が供給されて補助発熱部材を発熱してなるので、主加熱装置の主電源を用いて補助加熱装置の補助電源の充電を可能とすることができる。
【００３６】
請求項６に記載の発明によれば、補助電源として電気二重層キャパシタを用い、主発熱部材に主電源からＡＣ電力が供給されていないとき、主電源により補助電源を充電してなるので、補助電源として、充放電可能な電気二重層キャパシタを使用し、効率よく補助電源に充電を行うことができる。
【００３７】
請求項７に記載の発明によれば、補助発熱部材が定着部材を加熱していないとき、主電源により補助電源を充電してなるので、補助電力が補助発熱部材に供給されていないときは、主電源により補助電源を効率よく充電する一方、補助電力が補助発熱部材に供給されているときは、補助電源の充電を行わずに、主電力も主発熱部材に用い、主発熱部材と補助発熱部材とでより高い温度、熱量を定着部材に供給することができる。
【００３８】
請求項８に記載の発明によれば、補助電源として燃料電池を用いるので、補助電源を繰り返し使用可能として恒久的に補助電力を確保することができる。
【００３９】
請求項９に記載の発明によれば、燃料電池の燃料残量を検知する残量検知手段と、その残量検知手段で検知した燃料残量を報知する残量報知手段と、燃料残量が一定以下となったときに燃料交換を警告する燃料交換警告手段とを備えるので、残量報知手段により燃料電池の燃料残量を把握することができるとともに、燃料残量が一定以下となったときに燃料交換警告手段によりユーザーに燃料交換の必要を警告することができる。
【００４０】
請求項１０に記載の発明によれば、画像形成装置にあって、請求項１ないし９のいずれか１に記載の画像形成装置の定着制御方法を使用してなるので、長尺通紙や広幅通紙や連続通紙などを行うとき、補助加熱とニップ幅可変とを的確に利用して温度低下を最小限に抑え、良好な定着を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の最良形態につき説明する。
図１には、画像形成装置の一例である広幅デジタル複写機における内部機構の全体概略構成を示す。
【００４２】
図１において、符号１００は給紙装置、２００はその給紙装置１００上の画像形成装置本体、３００はさらにその画像形成装置本体２００上の画像読取装置（スキャナ装置）である。
【００４３】
給紙装置１００には、上下２段にロール紙トレイ１０１，１０２が備えられている。このロール紙トレイ１０１，１０２は、ともにそれぞれ給紙装置筐体から図の左方向に引き出し可能となっており、引き出した状態でロール紙のセットやジャム処理を行うことができるように構成されている。
【００４４】
ロール紙トレイ１０１，１０２には、各々２つずつ、紙管の周囲に巻かれたロール紙１０３，１０４、ロール紙１０５，１０６がそれぞれ一対のペーパーホルダ１０７〜１１０を介してセットされるようになっている。各ロール紙１０３〜１０６の近傍には、それぞれ各ロール紙１０３〜１０６に対する給紙ローラ１１１〜１１４が配置されている。また、ロール紙トレイ１０１の給紙ローラ１１１，１１２の下流の給紙路１１７には、ロールカッターユニット１１５が配置され、またロール紙トレイ１０２の給紙ローラ１１３，１１４の下流の給紙路１１８には、ロールカッターユニット１１６が配置されている。下段のロール紙トレイ１０２の給紙路１１８は、上段のロール紙トレイ１０１の給紙路１１７に続いている。
【００４５】
そして、各給紙ローラ１１１〜１１４により送り出されたロール紙は、トレイ前面側（図の左側）の給紙路１１７，１１８に入り、そこに設けられたロールカッターユニット１１５、１１６で一定の長さの転写材に切断され、転写材として画像形成装置本体２００へと送り込まれる。
【００４６】
画像形成装置本体２００には、紙搬送路２２０に沿って、作像装置２０１、定着装置２０２、排紙装置２０３が備えられている。作像装置２０１では、反時計まわりに回転する感光体２０５が帯電器２０４よって表面を一様に帯電され、画像読取装置３００からの画像信号に基づき不図示のＬＥＤ書込み器により書込みが行われ、感光体２０５上に静電潜像が形成される。その静電潜像は、不図示の現像器によりトナーを付着して可視像化される。
【００４７】
紙搬送路２２０に沿って、作像装置２０１の上流にはレジストローラ２０８が、作像装置２０１位置には転写器２０９と分離器２１０が、作像装置２０１の下流であって定着装置２０２の上流には搬送ベルト２１１が、定着装置２０２の下流には不図示の駆動制御手段により駆動される排紙ローラ２１２，２１３が配置されている。両排紙ローラ２１２，２１３の手前には、各々排紙センサ２１５，２１６が設けられている。また、紙搬送路２２０は、排紙ローラ２１２の下流で分岐しており、その分岐位置には分岐爪２１４が備えられている。画像形成装置本体２００の上面には排紙トレイ２０６があり、画像形成装置本体２００の後方には不図示の別の排紙トレイが設けられている。
【００４８】
そして、給紙装置１００から画像形成装置本体２００に送り込まれた転写材、または手差し給紙路２２１から給紙された転写材は、紙搬送路２２０を通して搬送され、レジストローラ２０８にて作像タイミングとの同期が取られて感光体２０５下に導かれ、感光体２０５上に形成されたトナー像が転写器２０９により転写される。その後、分離器２１０により感光体２０５から分離されて搬送ベルト２１１で定着装置２０２へ導かれ、熱と圧とが加えられて転写材にトナー像が定着される。トナー像が定着された転写材は、排紙装置２０３の排紙ローラ２１２によって排紙され、排紙ローラ２１３によって画像形成装置本体２００上面の排紙トレイ２０６上に排出され、または分岐爪２１４により排紙方向が切り替えられて分岐路を通して画像形成装置本体２００後方の不図示の排紙トレイ上に排出される。排紙センサ２１５、２１６は、このとき、転写材が排紙装置２０３にあるか否かを判別する。
【００４９】
画像読取装置３００には、原稿台３０１がある。その原稿台３０１上には、原稿幅検知センサおよび原稿長さ検知センサが設けられている。その原稿台３０１から後方に向けて水平方向に原稿搬送路３０６が設けられ、その原稿搬送路３０６に沿って給紙ローラ３０３、密着イメージセンサ（ＣＩＳ）３０２、搬送ローラ３０４、分岐爪３０７、排紙ローラ３０５が配置されている。画像読取装置３００の上および後には、それぞれ排紙トレイ３０８，３０９が取り付けられている。なお、この画像読取装置３００には、動作のスタート指示や、搬送する転写材の情報であるリピートコピーや長尺通紙情報を入力するための不図示の操作部が設けられている。
【００５０】
そして、画像読取装置３００の原稿台３０１上には、原稿が載置され、その原稿のサイズが原稿幅検知センサおよび原稿長さ検知センサにより検知される。原稿台３０１上に置かれた原稿は、図示省略のサイドフェンスにより幅方向が揃えられ、給紙ローラ３０３により１枚ずつ給紙されて密着イメージセンサ３０２下に搬送される。密着イメージセンサ３０２下の原稿は、ＬＥＤアレイや蛍光灯などの光源により露光され、反射光がロッドレンズアレイを通してイメージセンサ上に結像され、光電変換されて原稿内容が読み取られる。原稿読み取り終了後は、搬送ローラ３０４および排紙ローラ３０５によって排紙トレイ３０８上に排出され、または分岐爪３０７で分岐されて分岐路を通して排紙トレイ３０９上に排出される。
【００５１】
図２には、上述した広幅デジタル複写機に備えられている定着装置２０２の具体的構成を示す。
【００５２】
定着装置２０２には、定着部材である定着ローラ１０に、加圧部材である加圧ローラ１２が押し当てられて定着ニップＮが形成されている。定着ローラ１０は、円筒形状のアルミ管や炭素鋼管などの金属管まわりに、テフロン（登録商標）等よりなる離型層を設けて構成される。加圧ローラ１２は、中実円柱のアルミ管や炭素鋼管などの金属管まわりに、シリコーンゴム等よりなるゴム層を設け、そのゴム層の表面にテフロン（登録商標）チューブ等の離型層を設けて構成される。
【００５３】
定着ローラ１０の中心には、ハロゲンヒータ、ニクロム線ヒータ、ＩＨヒータなどの棒状の主発熱部材１３と、同じくハロゲンヒータ、ニクロム線ヒータ、ＩＨヒータなどの棒状の補助発熱部材１４とが平行に貫挿されている。また、定着ローラ１０の片端部には、定着駆動ギヤ１５が一体的に固定されている。その定着駆動ギヤ１５には、サーボモータなどを用いた電磁モータ１６の回転が、モータギヤ１７から複数の中継ギヤ１８を介して伝達される。そして、電磁モータ１６が駆動されることにより、定着ローラ１０とともに、それに押し当てられる加圧ローラ１２が回転され、定着ニップＮを通して転写材が搬送される。
【００５４】
他方、定着ローラ１０の周囲には、その定着ローラ１０の表面温度を検出する、サーミスタや温度センサなどの第１温度検出手段２０が配置されている。また、加圧ローラ１２の周囲には、その加圧ローラ１２の表面温度を検出する、同じくサーミスタや温度センサなどの第２温度検出手段２１が配置されている。
【００５５】
図３には、上述した図２に示す定着装置２０２を、それを制御する電気回路ブロックとともに示す。
【００５６】
図示するとおり、上述した定着装置２０２に備えられている主発熱部材１３には、主電源であるＡＣ電源２２を有する主電力供給手段２３が接続されて主加熱装置２４が構成される。主加熱装置２４の主電力供給手段２３は、ＣＰＵ２５に接続されている。そして、ＣＰＵ２５により制御されて主電力供給手段２３のＡＣ電源２２からＡＣ電力が供給され、主発熱部材１３に通電されて定着ローラ１０が加熱されるようになっている。
【００５７】
また、補助発熱部材１４には、補助電源２６を有する補助電力供給手段２７が接続される。補助電源２６は、充放電可能な電気二重層キャパシタや燃料交換可能な燃料電池などよりなる。補助電源２６には、その充電電圧を検出する電圧検出手段としての電圧センサ２８が接続される。これにより、補助発熱部材１４、補助電力供給手段２７、電圧センサ２８よりなる補助加熱装置３０が構成される。補助加熱装置３０の補助電力供給手段２７は、同じくＣＰＵ２５に接続されている。また、電圧センサ２８の検出結果は、ＣＰＵ２５に入力されるようになっている。そして、ＣＰＵ２５により制御されて補助電力供給手段２７の補助電源２６から電力が供給され、補助発熱部材１４に通電されて主発熱部材１３とともに定着ローラ１０が加熱されるようになっている。
【００５８】
上述した定着装置２０２に備える第１温度検出手段２０と第２温度検出手段２１もＣＰＵ２５に接続され、それらの検出結果もＣＰＵ２５に入力されるようになっている。他方、ＣＰＵ２５にはモータ駆動手段３１が接続され、ＣＰＵ２５からの信号に基づきそのモータ駆動手段３１により電磁モータ１６が駆動され、定着ローラ１０および加圧ローラ１２が回転するようになっている。また、ＣＰＵ２５にはニップ幅可変手段３２が接続され、ＣＰＵ２５からの信号に基づきそのニップ幅可変手段３２により定着ローラ１０に対する加圧ローラ１２の加圧力を増減して定着ローラ１０と加圧ローラ１２間の定着ニップＮを大きく可変するようになっている。
【００５９】
図４には、定着装置２０２のニップ幅可変手段３２の具体的構成を示す。
この例では、例えばステッピングモータよりなるニップ幅可変モータ３４の駆動によりローラ５０、５１に掛けまわすワイヤ５２を移動して第１カム部材５３を動かし、第２カム部材５４を回動してローラ軸４４を移動し、定着ローラ１０に対する加圧ローラ１２の加圧力をコントロールして加圧ローラ１２を何段階かで高精度に定着ローラ１０に押し当てることができるようにする。
【００６０】
図５には、定着装置２０２に備えるニップ幅可変手段３２の他例を示す。
図中符号３４は、図４と同様、ニップ幅可変モータである。ニップ幅可変モータ３４は、その駆動力がモータギヤ３５から複数のギヤ３６を介して伝達され、雄ねじ３７を回転する。雄ねじ３７は、ブラケット３８にねじ付けられており、ニップ幅可変モータ３４の正逆駆動により回転方向が反転されてブラケット３８がＡまたはＢ方向に移動される。ブラケット３８は、位置センサ４０により基準位置が検出される。
【００６１】
ブラケット３８が移動されると、スプリング４１のテンションが増減されて水平カム４２が回動され、その水平カム４２と一端が係合する垂直カム４３が回動される。垂直カム４３は、他端が加圧ローラ１２のローラ軸４４に係合されており、その回動によりローラ軸４４が上下動されて定着ローラ１０と加圧ローラ１２間の加圧力が増減される。すなわち、駆動手段であるニップ幅可変モータ３４の駆動力が、複数のギヤ３６や雄ねじ３７やブラケット３８やスプリング４１や水平カム４２などよりなる駆動伝達手段により伝達されてカム部材である垂直カム４３を作動し、加圧ローラ１２のゴム層の弾性変形が変更されて定着ニップＮのニップ幅が可変されるようになっている。これにより、転写材４５が定着ニップＮを通過する時間が変化し、転写材４５に付与される供給熱量が制御されるようになっている。
【００６２】
図６には、図４や図５に示すようなニップ幅可変手段３２による制御フローの一例を示す。この例では、ニップ幅を５段階に制御してなる。
定着ローラ１０と加圧ローラ１２間の定着ニップＮのニップ幅を制御するときは、まず定着ローラ１０に対する加圧ローラ１２の加圧量を最低としてニップ量が最小な第１段階にある状態で（ステップＳ１）、第１温度検知手段２０で定着ローラ１０の温度ＴＨを検知する（ステップＳ２）。
【００６３】
温度ＴＨが１８０℃以上であれば、ニップ幅を可変する必要はないが、１８０℃以下であるときは（ステップＳ３）、１７０℃以上１８０℃未満であれば（ステップＳ４）、定着ローラ１０に対する加圧ローラ１２の加圧量を増やしてニップ量を第２段階とする（ステップＳ５）。１６０℃以上１７０℃未満であれば（ステップＳ６）、加圧ローラ１２の加圧量をさらに増やしてニップ量を第３段階とする（ステップＳ７）。１５０℃以上１６０℃未満であれば（ステップＳ８）、加圧ローラ１２の加圧量をまたさらに増やしてニップ量を第４段階とする（ステップＳ９）。
【００６４】
１５０℃未満であれば、定着ローラ１０に対する加圧ローラ１２の加圧量を最大に増やしてニップ量を第５段階とする（ステップＳ１０）。次いで、制御を継続するか否かを判断し（ステップＳ１１）、継続する場合は、ステップＳ２に戻って以下同様に繰り返し、継続しない場合は、加圧ニップ量制御を終了する。
【００６５】
図７には、上述した広幅デジタル複写機の定着装置２０２における定着制御方法の一例を示す。
【００６６】
例えば長さ１５ｍの長尺の転写材やＡ２以上の広幅の転写材に画像を形成したり、Ａ２の大きさの転写材に連続して画像を形成したりするとき、大きな転写材の通紙により、定着装置２０２において定着ローラ１０や加圧ローラ１２の熱が徐々に転写材に奪われて定着温度が低下し、定着不良を生ずるおそれがあるが、図７には、そのような長尺や広幅の転写材に画像を形成したり連続通紙を行ったりするときの定着制御方法を示す。
【００６７】
図示するとおり、複写機の電源が投入されると、ＣＰＵ２５により制御され、まずステップＳ１で、主加熱装置２４が駆動されて主電力供給手段２３のＡＣ電源２２から電力が供給され、主発熱部材１３に通電されて主発熱部材１３により定着ローラ１０が加熱される。
【００６８】
図８には、複写機の電源投入時からの時間と、定着ローラ１０および加圧ローラ１２の表面温度との関係を示す。
この図８に示されるとおり、定着ローラ１０の表面温度は、主発熱部材１３による加熱とともに急激に上昇し、約８０秒前後で第１温度検出手段２０による検出温度が所定定着温度である１９５℃になる。なお、このときの加圧ローラ１２の第２温度検出手段２１による検出温度は、約８０℃であり、完全な蓄圧状態にはない。完全に蓄熱状態であれば、温度の変化率はもっと低くなる。
【００６９】
そして、図７のステップＳ２で、第１温度検出手段２０により、定着ローラ１０の表面温度が所定定着温度である１９５℃まで上昇したことが検出されたとき、次のステップＳ３で通紙が開始され、転写材４５にトナー像が転写されてそのトナー像が転写された転写材４５が定着装置２０２の定着ニップＮに挿入される。
【００７０】
図９には、定着装置２０２による定着状態を示す。
通紙が行われると、定着ニップＮに挿入された転写材４５には、未定着トナーが付着している側に定着ローラ１０を、未定着トナーが付着していない側に加圧ローラ１２を接触して熱と圧力とが加えられる。そして、その上のトナー像４７が、定着ニップＮを通過するにともない転写材４５に定着される。
【００７１】
通紙されると、大きな転写材４５により熱が奪われて定着ローラ１０および加圧ローラ１２の表面温度が低下する。そこで、次のステップＳ４では、補助加熱装置３０が駆動されて補助電力供給手段２７の補助電源２６から電力が供給され、補助発熱部材１４に通電される。そして、主発熱部材１３の加熱に加えて補助発熱部材１４による加熱が開始される。故に、図８に示すように、定着ローラ１０の表面温度は、多少は低下するものの、ほぼ高い温度が維持される。
【００７２】
ところが、例えば補助電源２６に電気二重層キャパシタが使用されていると、その電気二重層キャパシタの特性により放電によって徐々に電圧が低下し、やがて必要とされる最低の供給熱量が維持できなくなる。キャパシタの性能にも左右されるが、時間的には通常約１００ｓ前後が目安である。そこで、次のステップＳ５で、定着開始から１００ｓ前後の一定時間が経過したか判断され、経過したと判断されたときは、ステップＳ６で、補助電源２６への電力供給を停止し、補助発熱部材１４への通電が停止される。すると、図８に示すように、定着ローラ１０の表面温度は、徐々に低下していく。
【００７３】
そして、次のステップＳ７で、定着ローラ１０の表面温度が適宜設定した設定定着温度以下となって供給熱量が不足すると判断されたときは、ステップＳ８で、ニップ幅可変手段３２を駆動して定着ローラ１０に対する加圧ローラ１２の押し当て力を強め、はじめ最小に設定されているニップ幅（図９のＬ）が一段増加される。次に、ステップＳ９で、ニップ幅が設定できる最大であるか否か判断し、最大でないときは、ステップＳ７に戻って、再び次に定着ローラ１０の表面温度が設定定着温度以下となって供給熱量が不足すると判断されるまで通紙が継続され、設定定着温度以下となったときは、ステップＳ８で、ニップ幅がさらに一段増加される。そして、ステップＳ９で、ニップ幅が設定できる最大であると判断されるまでこれを繰り返し、ニップ幅Ｌを段階的に増加させて供給熱量を一段ごとに増加させる制御が行われる。これにより、図８に示すように、定着ローラ１０の温度が、約２２０ｓの間、定着可能温度の１３５℃以上に維持される。
【００７４】
ステップＳ９で、ニップ幅が設定できる最大であると判断されたときは、ステップＳ１０で、最後に定着ローラ１０の表面温度が設定定着温度以下となって供給熱量が不足すると判断されるまで通紙を継続する。定着ローラ１０の表面温度が設定定着温度以下となったときは、ステップＳ１１に進み、ニップ幅可変手段３２を駆動してニップ幅がはじめの最小に戻され、続くステップＳ１２で、通紙が中断されてステップＳ２に戻り、定着ローラ１０の表面温度が所定定着温度まで上昇した否かが判断される。そして、再び通紙を開始し、ジョブが終了するまで継続する。
【００７５】
図１０には、上述した定着装置２０２を動作させるための電気回路を示す。
図中符号は、それぞれ同様に、１０は定着ローラ、１２は加圧ローラ、１３は主発熱部材、１４は補助発熱部材、２０は第１温度検出手段、２１は第２温度検出手段、２２は主電源、２５はＣＰＵ、２６は電気二重層キャパシタ、２７は補助電力供給手段である。
【００７６】
次に、図１１（Ａ）〜（Ｅ）には、上述した定着装置２０２の補助電源２６に電気二重層キャパシタを用いて定型サイズを越える長尺通紙を行う場合において、電源投入後、定着部材の温度が所定定着温度に上昇した場合に即時に定着動作を開始するとき、ニップ幅可変開始までの定着ローラ温度推移、定着ヒータ総消費電力推移、定着ヒータ消費ＡＣ電力推移、定着ヒータ消費補助電力推移、キャパシタ充電オンーオフタイミングをそれぞれ示す。
【００７７】
ｔ１区間は、所定定着温度Ｔｔまで立上げている区間であり、ここでｔ１区間に補助電源２６である電気二重層キャパシタからも電力供給を行い、補助発熱部材１４を発熱させると、所定定着温度到達までの時間を低減することができる。
【００７８】
次いで、ｔ２区間は、コピー原稿の読み込み、プリンタのジョブ読み込みを待つ状態、またはその両方が行われていない待機状態であり、所定定着温度Ｔｔを保持させるためにＡＣ電源２２がオンオフされる。そこで、補助電源２６である電気二重層キャパシタの充電電圧を検出する電圧センサ２８により、電気二重層キャパシタに充電する余地が残っている場合、ＡＣ電源２２が主発熱部材１３への電力供給に使用されていないとき、ＡＣ電源２２のＡＣ電力は電気二重層キャパシタの充電に使用される。電圧センサ２８により電気二重層キャパシタに充電が充分にされたことを検出した場合は、充電する余地を電圧センサ２８が検出するまで電気二重層キャパシタの充電は行わないものとする。
【００７９】
ｔ３区間では、画像読取装置３００での長尺原稿読み込み終了後、または長尺通紙情報のプリンタジョブの読み込み終了後、定型サイズを越えた長尺通紙を開始し、ＡＣ電源２２から主発熱部材１３へのＡＣ電力供給を行いながら、補助電源２６である電気二重層キャパシタから補助発熱部材１４に電力が供給されている区間である。そのため、定着ヒータ総消費電力推移（Ｂ）では、消費ＡＣ電力推移（Ｃ）と消費補助電力（Ｄ）を足し合わせた電力で推移する。図１１の場合、定着ヒータ総消費電力は、経時で減少している。これは、電気二重層キャパシタが放電を続けると、出力を低下していくためである。その電力低下放電曲線は、キャパシタの容量、出力設定などによって決定される。
【００８０】
ここで、トナー定着必要温度、トナー定着必要熱量は使用するトナーの特性値であり、転写材の供給必要熱量は使用する転写材の特性値である。図９において、定着ローラ１０と加圧ローラ１２が圧接する定着ニップＮ部分と、トナー像４７、転写材４５とで熱の授受を行う。
【００８１】
トナー像４７、転写材４５の定着ローラ１０側に与える定着熱量ＱＨは、表１の式（１）により算出される。転写材４５の加圧ローラ１２側に与える供給熱量ＱＰは、表１の式（２）により算出される。また、トナー像４７、転写材４５の表裏面に与える定着総供給熱量ＱＴは、表１の式（３）により算出される。定着ローラ１０の温度がトナー定着必要温度を下回らないこと、ＱＨがトナー特性値であるトナー定着必要熱量を下回らないこと、ＱＴが転写材特性値である定着総供給必要熱量を下回らないことを制御内部で演算を行いながら監視して、トナー定着必要温度、またはトナー定着必要熱量、転写材４５の定着総供給必要熱量をＡＣ電力のみでは保持できないと判断する。ｔ１の立上げ時よりもｔ３の通紙時のＡＣ電力が小さい理由は、コピー動作時、ＡＣ電力の一部がＤＣ電力に変換されて他の機構の動作に使用されているからである。
【００８２】
【表１】
2008158398.tif 000003
【００８３】
ｔ４区間では、長尺通紙が終わり、ＡＣ電源２２からＡＣ電力を主発熱部材１３に供給して定着ローラ１０の温度を再び所定定着温度Ｔｔまで復帰させる区間である。この区間で補助電力を補助発熱部材１４に電力を供給すれば、所定定着温度到達までの時間を低減することが可能となる。
【００８４】
ｔ５区間は、コピー原稿の読み込み、プリンタのジョブ読み込みを待つ状態、またはその両方が行われていない待機状態であり、所定定着温度Ｔｔを保持させるためにＡＣ電源２２がオンオフされる。そこで、電気二重層キャパシタの充電電圧を検出する電圧センサ２８により、電気二重層キャパシタに充電する余地が残っている場合、ＡＣ電源２２が主発熱部材１３に使用されていないとき、ＡＣ電力は電気二重層キャパシタの充電に使用される。電圧センサ２８により電気二重層キャパシタに充電が充分に充電されたことを検出した場合は、充電する余地を電圧センサ２８が検出するまで電気二重層キャパシタの充電は行わないものとする。
【００８５】
なお、補助発熱部材１４が定着ローラ１０を加熱していないとき、すなわち補助発熱部材１４に補助電源２６からＤＣ電力が供給されていないとき、主電源２２により補助電源２６を充電する。このようにすると、補助電力が補助発熱部材１４に供給されていないときは、主電源２２により補助電源２６を効率よく充電する一方、補助電力が補助発熱部材１４に供給されているときは、補助電源２６の充電を行わずに、主電力も主発熱部材１３に用い、主発熱部材１３と補助発熱部材１４とでより高い温度、熱量を定着ローラ１０に供給することができる。
【００８６】
さて、この図１１（Ａ）〜（Ｅ）に示す定着制御方法では、電源投入後、定着ローラ１０の表面温度が所定定着温度Ｔｔに到達したとき、直ちに定着動作を開始し、補助発熱部材１４を一定時間発熱して温度低下を阻止した。その後、トナー定着必要温度、トナー定着必要熱量、転写材の定着総供給必要熱量のいずれかを保持できないと判断される設定定着温度、設定定着供給熱量を下回った時点から、定着部材に対する加圧部材の加圧力を増大してニップ幅を段階的に増加し、転写材４５のトナーへの供給熱量を増やしてなる。
【００８７】
これは、定着ローラ１０の表面温度が所定定着温度に到達した段階では、加圧ローラ１２側の温度が未だ完全に立ち上がっておらず、蓄熱状態が完全でないことから、この状態において最初にニップ幅制御を行うと、ニップ幅が広くなったときに定着ローラ１０側の熱が転写材４５を介して加圧ローラ１２側に逃げてしまい、効率的に転写材４５に熱量を与えることができなくなるからである。
【００８８】
そして、通紙とともに転写材４５とともに加圧ローラ１２にも熱を奪われて、図１２に示すように定着ローラ１０の表面温度が急激に低下し、その後補助発熱部材１４に通電してもすぐに定着可能温度の１３５℃を割り込み、定着可能時間は約１５０ｓとなって上述した例よりも温度維持時間が極端に少なくなる。よって、加圧ローラ１２が蓄熱状態にないときは、上述した定着制御方法のように、まず補助加熱を行ってから、次にニップ幅を増大する定着制御方法の方が好ましい。
【００８９】
次に、図１３（Ａ）〜（Ｅ）には、上述した定着装置２０２の補助電源２６に電気二重層キャパシタを用いて定型サイズを越える長尺通紙を行う場合において、電源投入後、定着部材の温度が所定定着温度に上昇してから、しばらく経過して定着動作を開始するとき、ニップ幅可変開始までの定着ローラ温度推移、定着ヒータ総消費電力推移、定着ヒータ消費ＡＣ電力推移、定着ヒータ消費補助電力推移、キャパシタ充電オンーオフタイミングをそれぞれ示す。
【００９０】
ｔ１区間は、所定定着温度Ｔｔまで立上げている区間であり、ここでｔ１区間で補助電源２６である電気二重層キャパシタからも電力供給を行い、補助発熱部材１４を発熱させると、所定定着温度到達までの時間を低減することができる。
【００９１】
次いで、ｔ２区間は、コピー原稿の読み込み、プリンタのジョブ読み込みを待つ状態、またはその両方が行われていない待機状態であり、所定定着温度Ｔｔを保持させるためにＡＣ電源２２がオンオフされる。そこで、補助電源２６である電気二重層キャパシタの充電電圧を検出する電圧センサ２８により、電気二重層キャパシタに充電する余地が残っている場合、ＡＣ電源２２が主発熱部材１３への電力供給に使用されていないとき、ＡＣ電源２２のＡＣ電力は電気二重層キャパシタの充電に使用される。電圧センサ２８により電気二重層キャパシタに充電が充分にされたことを検出した場合は、充電する余地を電圧センサ２８が検出するまで電気二重層キャパシタの充電は行わないものとする。
【００９２】
ｔ３区間では、画像読取装置３００での長尺原稿読み込み終了後、または長尺通紙情報のプリンタジョブの読み込み終了後、定型サイズを越えた長尺通紙を開始し、ＡＣ電源２２から主発熱部材１３にＡＣ電力供給を行い、通紙を行っている区間である。そのため、定着ヒータ総消費電力推移（Ｂ）は、消費ＡＣ電力推移（Ｃ）と等値となる。
【００９３】
ここで、トナー定着必要温度、トナー定着必要熱量は使用するトナーの特性値であり、転写材の供給必要熱量は使用する転写材の特性値である。図９において、定着ローラ１０と加圧ローラ１２が圧接する定着ニップＮ部分と、トナー像４７、転写材４５とで熱の授受を行う。
【００９４】
トナー像４７、転写材４５の定着ローラ１０側に与える定着熱量ＱＨは、表１の式（１）により算出される。転写材４５の加圧ローラ１２側に与える供給熱量ＱＰは、表１の式（２）により算出される。また、トナー像４７、転写材４５の表裏面に与える定着総供給熱量ＱＴは、表１の式（３）により算出される。定着ローラ１０の温度がトナー定着必要温度を下回らないこと、ＱＨがトナー特性値であるトナー定着必要熱量を下回らないこと、ＱＴが転写材特性値である定着総供給必要熱量を下回らないことを制御内部で演算を行いながら監視して、トナー定着必要温度、またはトナー定着必要熱量、転写材４５の定着総供給必要熱量をＡＣ電力のみでは保持できないと判断する。ｔ１の立上げ時よりもｔ３の通紙時のＡＣ電力が小さい理由は、コピー動作時、ＡＣ電力の一部がＤＣ電力に変換されて他の機構の動作に使用されているからである。
【００９５】
ｔ４区間では、ｔ３区間で主発熱部材１３により熱供給を行いながら通紙を行っていたところ、定着限度温度を第１温度検知手段２０で検知して、補助電源２６である電気二重層キャパシタを用いて補助発熱部材１４に補助熱供給を行いながら、さらに長尺通紙を連続して行っている区間である。そのため、定着ヒータ総消費電力推移（Ｂ）では、消費ＡＣ電力（Ｃ）と消費補助電力（Ｄ）を足し合わせた電力で推移する。図１２の場合、定着ヒータ総消費電力は、経時で減少している。これは、電気二重層キャパシタが放電を続けると、出力を低下していくためである。その電力低下放電曲線は、キャパシタの容量、出力設定などによって決定される。
【００９６】
ｔ５区間は、長尺通紙が終わり、ＡＣ電源２２からＡＣ電力を主発熱部材１３に供給して定着ローラ１０の温度を再び所定定着温度Ｔｔまで復帰させる区間である。この区間で補助電力を補助発熱部材１４に供給すれば、所定定着温度到達までの時間を低減することが可能となる。
【００９７】
ｔ６区間は、コピー原稿の読み込み、プリンタのジョブ読み込みを待つ状態、またはその両方が行われていない待機状態であり、所定定着温度Ｔｔを保持させるためにＡＣ電源２２がオンオフされる。そこで、電気二重層キャパシタの充電電圧を検出する電圧センサ２８により、電気二重層キャパシタに充電する余地が残っている場合、ＡＣ電源２２が主発熱部材１３に使用されていないとき、ＡＣ電力は電気二重層キャパシタの充電に使用される。電圧センサ２８により電気二重層キャパシタに充電が充分に充電されたことを検出した場合は、充電する余地を電圧センサ２８が検出するまで電気二重層キャパシタの充電は行わないものとする。
【００９８】
ところで、この図１３（Ａ）〜（Ｅ）に示す定着制御方法では、電源投入後、定着ローラ１０の表面温度が所定定着温度Ｔｔに上昇してから、しばらく経過して定着動作を開始し、主発熱部材１３とともに補助発熱部材１４で定着ローラ１１０を加熱してなる。このように、定着立ち上がりからしばらく時間が経過すると、加圧ローラ１２に蓄熱効果が現れるため、通紙を行った際に急激な温度低下を生じることが次第に緩和されていく。したがって、定着立ち上がりからしばらく時間が経ってから通紙を開始するときは、立ち上り直後の通紙に比べてより長尺、幅広、連続の通紙が可能となる。
【００９９】
そこで、この場合には、まずトナー定着必要温度、トナー定着必要熱量、転写材の定着総供給必要熱量のいずれかを保持できないと判断される設定定着温度、設定定着供給熱量を下回った時点から、定着部材に対する加圧部材の加圧力を増大してニップを段階的に増加することにより温度低下を阻止する。その後、補助発熱部材１４を点灯して補助加熱を行うようにする。このように、加圧ローラ１２が蓄熱状態にあるときは、こちらの方が効率よく有利である。
【０１００】
図１４（Ａ）〜（Ｅ）には、上述した定着装置２０２の補助電源２６に燃料電池を用いて定型サイズを越える長尺通紙を行う場合において、電源投入後、定着部材の温度が所定定着温度に上昇してから、しばらく経過して定着動作を開始するとき、ニップ幅可変開始までの定着ローラ温度推移、定着ヒータ総消費電力推移、定着ヒータ消費ＡＣ電力推移、定着ヒータ消費補助電力推移、キャパシタ充電オンーオフタイミングをそれぞれ示す。
【０１０１】
ｔ１区間は、所定定着温度Ｔｔまで立上げている区間であり、ＡＣ電源２２のみを使用した主発熱部材１３の発熱による定着温度推移を示した。ここで、ｔ１区間に補助電源２６である燃料電池からも電力供給を行い、補助発熱部材１４を発熱させると、所定定着温度到達までの時間を低減することができる。
【０１０２】
次いで、ｔ２区間は、コピー原稿の読み込み、プリンタのジョブ読み込みを待つ状態、またはその両方が行われていない待機状態であり、所定定着温度Ｔｔを保持させるためにＡＣ電源２２がオンオフされる。
【０１０３】
ｔ３区間では、画像読取装置３００での長尺原稿読み込み終了後、または長尺通紙情報のプリンタジョブの読み込み終了後、定型サイズを越えた長尺通紙を開始し、ＡＣ電源２２からのＡＣ電力を主発熱部材１３に供給して転写材４５上のトナーを熱定着し、温度検出手段２０，２１で検出した定着ローラ１０、加圧ローラ１２の表面温度からトナー定着必要温度、またはトナー定着必要熱量、転写材４５の定着総供給必要熱量をＡＣ電力のみでは保持できないと判断される時点までの区間である。
【０１０４】
ここで、トナー定着必要温度、トナー定着必要熱量は使用するトナーの特性値であり、転写材の供給必要熱量は使用する転写材の特性値である。図９において、定着ローラ１０と加圧ローラ１２が圧接する定着ニップＮ部分と、トナー像４７、転写材４５とで熱の授受を行う。
【０１０５】
トナー像４７に与える定着熱量ＱＨは、表１の式（１）により算出される。また、転写材４５に与える定着総供給熱量ＱＴは、表１の式（２）により算出される。定着ローラ１０の温度がトナー定着必要温度を下回らないこと、ＱＨがトナー特性値であるトナー定着必要熱量を下回らないこと、ＱＴが転写材特性値である定着総供給必要熱量を下回らないことを制御内部で演算を行いながら監視して、トナー定着必要温度、またはトナー定着必要熱量、転写材４５の定着総供給必要熱量をＡＣ電力のみでは保持できないと判断する。ｔ１の立上げ時よりもｔ３の通紙時のＡＣ電力が小さい理由は、コピー動作時、ＡＣ電力の一部がＤＣ電力に変換されて他の機構の動作に使用されているからである。
【０１０６】
ｔ４区間では、ＡＣ電源２２から主発熱部材１３へのＡＣ電力供給を行いながら、補助電源２６である燃料電池から補助発熱部材１４に電力が供給されている区間である。そのため、定着ヒータ総消費電力推移（Ｂ）では、消費ＡＣ電力（Ｃ）と消費補助電力（Ｄ）を足し合わせた電力で定着ヒータ総消費電力がｔ３区間からｔ４区間に移る瞬間から不連続に増加して、定着ローラ１０の定着温度、定着熱量、定着総供給熱量を保持または増加させる。
【０１０７】
ところで、燃料電池は、放電を行うことにより徐々に燃料が減少していく。そこで、補助電源２６に燃料電池を使用するときには、燃料電池の燃料残量を検知して使用により減っていく燃料残量を常に監視する残量検知手段と、その残量検知手段で検知した燃料残量を、表示部等を用いて適宜ユーザーに報知する残量報知手段と、燃料残量が一定以下となったときに、例えば警告表示を行ってユーザーに燃料交換を警告する燃料交換警告手段とを備える。ユーザーが燃料交換警告手段により燃料残量が少なくなったことを認知したときは、例えばカートリッジ式の電池燃料を新しいものと交換する。
【０１０８】
ｔ５区間は、長尺通紙が終わり、ＡＣ電源２２からＡＣ電力を主発熱部材１３に供給して定着ローラ１０の温度を再び所定定着温度Ｔｔまで復帰させる区間である。この区間で補助電力を補助発熱部材１４に供給すれば、所定定着温度到達までの時間を低減することが可能となる。
【０１０９】
ｔ６区間は、コピー原稿の読み込み、プリンタのジョブ読み込みを待つ状態、またはその両方が行われていない待機状態であり、所定定着温度Ｔｔを保持させるためにＡＣ電源２２がオンオフされる。
【０１１０】
さて、電源投入時だけでなく、待機している場合なども、定着ローラ１０および加圧ローラ１２が停止していて定着ニップＮが動かない状態にあるため、伝熱が定着ニップＮからしか起こらず、加圧ローラ１２側の蓄熱が全周にわたり十分に行われていない。そのため、定着ローラ１０と加圧ローラ１２の双方の温度を第１温度検出手段２０と第２温度検出手段２１を用いて検出して、温度差が所定値以上であれば、加圧ローラ１２が十分な蓄熱状態にないと判断し、第一に補助加熱装置による加熱制御を行い、第二にニップ幅可変手段によるニップ制御を行う。逆に、温度差が所定値未満であれば、加圧ローラ１２が十分な蓄熱状態にあると判断し、第一にニップ制御を行い、第二に加熱制御を行うようにする。
【０１１１】
図１１、１３、１４で示した補助電源２６の使用において、すべての場合でニップ幅可変手段を図６に示したように制御することで、定着供給熱量を一定となるように定着ローラ温度に合わせたニップ量制御を行って供給熱量を過多にすることを抑制して、ニップ量を一定にしているときに比べて温度低下の勾配を抑えて長尺通紙時熱量消費、すなわち電力消費を抑制して省エネに通紙を行うことができる。ここで、それぞれの温度帯域に対応したニップ量は実験的、または表１で示した計算式によって狙いの熱量に合わせて決定するものとする。
【０１１２】
ニップ量一定の場合の構成では、定着限界温度のときに、トナー像４７、転写材４５に供給する定着供給熱量が足りているようにニップ量を大きく構成する必要があり、定着ローラ温度が定着限界温度以上であるときには常に定着供給熱量過多の状態となる。よって、ニップ量一定の場合には、定着供給熱量を一定に保とうとする加圧制御、ニップ量制御を行う場合に比べて多くの熱量を消費してしまい温度低下勾配が大きくなる。また、ニップ量を一定にしているときに比べて加圧制御、ニップ量制御を行う場合では、ある決まった熱量供給量で、ニップ量一定の場合より長距離の長尺通紙の定着性を保証できることとなる。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】画像形成装置の一例である広幅デジタル複写機における内部機構の全体概略構成図である。
【図２】その広幅デジタル複写機に備えられている定着装置の具体的構成図である。
【図３】図２に示す定着装置を、それを制御する電気回路ブロックとともに示す図である。
【図４】その定着装置のニップ幅可変手段の具体的構成図である。
【図５】定着装置に備えるニップ幅可変手段の他例の具体的構成図である。
【図６】ニップ幅可変手段の制御フロー図である。
【図７】図１に示す広幅デジタル複写機の定着装置における定着制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図８】複写機の電源投入時からの時間と、定着ローラおよび加圧ローラの表面温度との関係図である。
【図９】図２に示す定着装置による定着状態を示す図である。
【図１０】図２に示す定着装置を動作させるための電気回路図である。
【図１１】定着装置の補助電源に電気二重層キャパシタを用いて長尺通紙を行う場合において、電源投入後、定着部材の温度が所定定着温度に到達して即時に定着動作を開始するとき、ニップ幅可変開始までの定着ローラの加熱制御のタイミングチャートである。
【図１２】複写機の電源投入時からの時間と、定着ローラおよび加圧ローラの表面温度との関係を示す別の図である。
【図１３】定着装置の補助電源に電気二重層キャパシタを用いて長尺通紙を行う場合において、電源投入後、定着部材の温度が所定定着温度に上昇してから、しばらく経過して定着動作を開始するとき、ニップ幅可変開始までの定着ローラの加熱制御のタイミングチャートである。
【図１４】定着装置の補助電源に燃料電池を用いて長尺通紙を行う場合において、電源投入後、定着部材の温度が所定定着温度に上昇してから、しばらく経過して定着動作を開始するとき、ニップ幅可変開始までの定着ローラの加熱制御のタイミングチャートである。
【符号の説明】
【０１１４】
１０    定着ローラ（定着部材）
１２    加圧ローラ（加圧部材）
１３    主発熱部材
１４    補助発熱部材
２０    第１温度検出手段
２１    第２温度検出手段
２２    ＡＣ電源（主電源）
２４    主加熱装置
２６    補助電源
２８    電圧センサ（電圧検出手段）
３０    補助加熱装置
３２    ニップ幅可変手段
３４    ニップ幅可変モータ
４５    転写材
４７    トナー像
２０２    定着装置
Ｌ      ニップ幅
Ｎ      定着ニップ
Ｔｔ      所定定着温度
【図１】
2008158398.tif 000004
【図２】
2008158398.tif 000005
【図３】
2008158398.tif 000006
【図４】
2008158398.tif 000007
【図５】
2008158398.tif 000008
【図６】
2008158398.tif 000009
【図７】
2008158398.tif 000010
【図８】
2008158398.tif 000011
【図９】
2008158398.tif 000012
【図１０】
2008158398.tif 000013
【図１１】
2008158398.tif 000014
【図１２】
2008158398.tif 000015
【図１３】
2008158398.tif 000016
【図１４】
2008158398.tif 000017