(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の幅の用紙が通過する領域を加熱する第１の加熱源と、前記第１の幅よりも大きい第２の幅の用紙を搬送させた場合に、前記第１の幅の用紙が通過しない領域を加熱する第２の加熱源とを有する加熱部材と、
前記第１の幅の用紙が通過する領域の前記加熱部材表面の温度を検出する第１の温度検出器と、
前記第２の幅の用紙を搬送させた場合に、前記第１の幅の用紙が通過しない領域の前記加熱部材表面の温度を検出する第２の温度検出器と、
使用環境温度を検出する温度検出器と、
を具備し、
前記温度検出器により検出された使用環境温度が所定温度以上である場合には、ウォームアップ動作として、前記第１の温度検出器と前記第２の温度検出器によって検出された温度のいずれか一方が定着可能温度に到達すると、レディ表示を行った後、前記定着可能温度に到達した領域を加熱する加熱源による加熱は停止させ、前記定着可能温度に到達していない領域を加熱する加熱源による加熱は継続させ、前記レディ表示後に前記定着可能温度に到達していない領域が定着可能温度に達していないときにプリント信号を受け付けた場合には、前記定着可能温度に到達した領域に対する加熱の停止と、前記定着可能温度に達していない領域を加熱する加熱源による加熱を、強制加熱時間として予め設定された時間継続した後に前記第１の加熱源と前記第２の加熱源による加熱を交互に行い、前記温度検出器により検出された使用環境温度が所定温度未満である場合には、前記第１の温度検出器と前記第２の温度検出器によって検出された温度がともに前記定着可能温度に到達すると、前記レディ表示を行い、前記第１の加熱源と前記第２の加熱源による加熱を交互に行うことを特徴とする画像形成装置の定着装置。
【請求項２】
第１の幅の用紙が通過する領域を加熱する第１の加熱源と、前記第１の幅よりも大きい第２の幅の用紙を搬送させた場合に、前記第１の幅の用紙が通過しない領域を加熱する第２の加熱源とを有する加熱部材から構成される画像形成装置における定着装置の制御方法であって、
前記第１の幅の用紙が通過する領域の前記加熱部材の表面の温度を検出し、
前記第２の幅の用紙を搬送させた場合に、前記第１の幅の用紙が通過しない領域の前記加熱部材表面の温度を検出し、
使用環境温度を検出し、
前記使用環境温度が所定温度以上である場合には、ウォームアップ動作として、前記第１の幅の用紙が通過する領域の前記加熱部材の表面の温度と前記第２の幅の用紙を搬送させた場合に、前記第１の幅の用紙が通過しない領域の前記加熱部材表面の温度のいずれか一方が定着可能温度に到達すると、レディ表示を行った後、前記定着可能温度に到達した領域を加熱する加熱源による加熱は停止させ、前記定着可能温度に到達していない領域を加熱する加熱源による加熱は継続させ、
前記レディ表示後に前記定着可能温度に到達していない領域が定着可能温度に達していないときにプリント信号を受け付けた場合には、前記定着可能温度に到達した領域に対する加熱の停止と、前記定着可能温度に達していない領域を加熱する加熱源による加熱を、強制加熱時間として予め設定された時間継続した後に前記第１の加熱源と前記第２の加熱源による加熱を交互に行い、
前記使用環境温度が所定温度未満である場合には、前記第１の温度検出器と前記第２の温度検出器によって検出された温度がともに前記定着可能温度に到達すると、前記レディ表示を行い、前記第１の加熱源と前記第２の加熱源による加熱を交互に行うことを特徴とする画像形成装置における定着装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザープリンタ、電子写真式複写機等の電子写真方式を採用した画像形成装置における定着装置、特には、内部に配光特性の異なる複数のヒーターランプを配設し、表面を長さ方向に領域分割して加熱する方式による加熱ローラから構成される定着装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザープリンタ、電子写真式複写機等の電子写真方式を採用した画像形成装置１にあっては、図１に示すように、先ず、帯電装置３によって感光体ドラム２表面を所定の表面電位に帯電させ、次に、半導体レーザー等の露光装置４によって感光体ドラム２表面を露光し、表面電位を減衰させて静電潜像を形成する。そして、現像装置５の現像ローラ６表面にバイアス電圧を印加し、現像装置５内で帯電したトナーを感光体ドラム２表面の静電潜像形成部に付着、現像して顕在化させ、感光体ドラム２表面にトナー像を形成する。
【０００３】
一方、用紙カセット７から給紙ローラ８によって用紙Ｐを取り出し、搬送ローラ９，９によって搬送し、転写装置１０によって用紙Ｐを帯電させ、感光体ドラム２表面に形成されたトナー像を用紙Ｐ表面に転写させる。次に、剥離装置１１によって用紙Ｐを感光体ドラム２表面から剥離させ、定着装置１２の加熱ローラ１３及び加圧ローラ１４によって用紙Ｐを挟持し、加熱及び加圧することによって、用紙Ｐ表面にトナー像を定着させた後、排紙ローラ１５によって用紙Ｐを装置外に排出する。
【０００４】
上記定着装置１２の加熱ローラ１３としては、図２に示すように、両端を開放した円管状体１６の内部に複数のヒーターランプ１７，１８を配設したものが採用されているが、近年、ウォームアップ時間を短縮するために、円管状体１６の肉厚を薄くした加熱ローラ１３が採用されるようになってきた（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかし、円管状体１６の肉厚を薄くすると、円管状体１６表面の温度変化が大きくなるため、ウォームアップ動作終了直後には、加熱ローラ１３長手方向に温度ムラが発生し、用紙Ｐ表面に形成される画像に定着不良が発生するという問題があった。
【０００６】
連続コピー時には、搬送する用紙Ｐが円管状体１６表面から熱を奪うため、どのような幅の用紙Ｐを搬送するかによって、加熱ローラ１３長手方向に温度差が発生する。特に、Ａ４サイズの用紙Ｐを縦方向にして搬送する場合等、幅の小さい用紙Ｐを搬送する場合には、用紙Ｐが通過しない加熱ローラ１３の両端部においては異常に高温となり、加熱ローラ１３を構成する部品、その周囲に配設された部品が破損したり、複数枚コピーをする時には、用紙Ｐ表面に高温オフセット画像が形成される等、画像不良が発生するという問題もあった。
【０００７】
上記の如き問題を解消するために、円管状体１６の内部に配光特性の異なる２本のヒーターランプ１７，１８を配設し、加熱ローラ１３表面を長さ方向に領域分割して加熱する方式による加熱ローラ１３を採用することが考えられる（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１９５６８０号公報
【特許文献２】特開２００２−３０４０８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、このような加熱ローラ１３を採用しても、ウォームアップ動作終了直後における加熱ローラ１３長手方向の温度ムラを解消するために、加熱ローラ１３表面の温度を高く設定すると、画像の定着不良は改善させるものの、ウォームアップ時間が長くならざるを得ないという問題があった。
【００１０】
又、フリッカー等の問題から、動作条件によっては２本のヒーターランプを同時に点灯できず、交互に点灯するという制御を実行する必要が生ずるが、このような場合には、画像の定着不良を防止するために、ウォームアップ動作終了直後の加熱ローラ１３表面の温度を高く設定する必要があり、どうしてもウォームアップ時間が長くならざるを得ないという問題があった。
【００１１】
本発明は、内部に配光特性の異なる複数のヒーターランプを配設し、表面を長さ方向に領域分割して加熱する方式による加熱ローラから構成される定着装置において、従来の問題点を解消すべく為されたものであって、ウォームアップ動作終了直後における加熱ローラ表面の温度をそれほど高く設定しなくとも、加熱ローラ長手方向の温度ムラを解消することができ、定着不良等の画像不良を発生させることがなく、しかも、ウォームアップ時間を短縮することができる画像形成装置における定着装置及びその制御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】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の一実施例の画像形成装置における定着装置の制御方法は、第１の幅の用紙が通過する領域の前記加熱部材の表面の温度を検出し、第２の幅の用紙を搬送させた場合に、前記第１の幅の用紙が通過しない領域の前記加熱部材表面の温度を検出し、使用環境温度を検出し、前記使用環境温度が所定温度以上である場合には、ウォームアップ動作として、前記第１の幅の用紙が通過する領域の前記加熱部材の表面の温度と前記第２の幅の用紙を搬送させた場合に、前記第１の幅の用紙が通過しない領域の前記加熱部材表面の温度のいずれか一方が定着可能温度に到達すると、レディ表示を行った後、前記定着可能温度に到達した領域を加熱する加熱源による加熱は停止させ、前記定着可能温度に到達していない領域を加熱する加熱源による加熱は継続させ、前記レディ表示後に前記定着可能温度に到達していない領域が定着可能温度に達していないときにプリント信号を受け付けた場合には、前記定着可能温度に到達した領域に対する加熱の停止と、前記定着可能温度に達していない領域を加熱する加熱源による加熱を、強制加熱時間として予め設定された時間継続した後に第１の幅の用紙が通過する領域を加熱する第１の加熱源と前記第1の幅の用紙が通過しない領域を加熱する第２の加熱源による加熱を交互に行い、前記使用環境温度が所定温度未満である場合には、前記第1の温度検出器と前記第２の温度検出器によって検出された温度がともに前記定着可能温度に到達すると、前記レディ表示を行い、前記第1の加熱源と前記第２の加熱源による加熱を交互の行うことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、複数のヒーターランプを配設した加熱ローラから構成される定着装置の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
定着装置１２は、図２に示すように、加熱ローラ１３及び加圧ローラ１４から構成されている。
【００１５】
加熱ローラ１３は、図２及び図３に示すように、両端を開放した円管状体１６の内部にヒーターランプ１７，１８を配設してある。
【００１６】
円管状体１６は、材質をアルミニウムとしてあり、外径３０ｍｍ、肉厚０．８ｍｍに形成してある。又、その表面には、テフロン（登録商標）等の離型性の良好な合成樹脂を被覆してある。
【００１７】
２本のヒーターランプ１７，１８は、ハロゲンランプを採用してあり、図３に示すように、円管状体１６の内部に並行して配置し、各ヒーターランプ１７，１８の配光特性は、円管状体１６の長さ方向に異なるものとしてある。図４に示すように、ヒーターランプ１７は、幅の小さい用紙が通過する領域（レター用紙を縦方向に搬送した場合に、レター用紙が通過する領域）の円管状体１６を主として加熱し、ヒーターランプ１８は、幅の大きい用紙を搬送した場合に、幅の小さい用紙が通過しない領域（レター用紙を縦方向に搬送した場合に、レター用紙が通過しない領域）の円管状体１６を主として加熱するようにしてある。
【００１８】
加圧ローラ１４は、鉄製の円筒状体の外周にシリコンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性を有する弾性部材を被覆してある。
【００１９】
加圧ローラ１４は、加圧機構（図示しない）によって加熱ローラ１３に押圧され、所定のニップ幅（加熱ローラ１３と加圧ローラ１４との当接部の幅）が維持されるように設定してある。又、図２に示すように、加熱ローラ１３は、駆動モータ（図示しない）によって矢印方向に回転され、加圧ローラ１４は、従動して矢印方向に回転するようになっている。
【００２０】
そして、加熱ローラ１３と加圧ローラ１４との当接部（ニップ部）を用紙Ｐが通過することによって、用紙Ｐ表面に付着しているトナーが溶融、圧着され、用紙Ｐ表面に定着されるようになっている。
【００２１】
加熱ローラ１３の外周であって、ニップ部よりも回転方向下流側には、用紙Ｐを加熱ローラ１３表面から剥離する剥離爪１９及び加熱ローラ１３の表面温度を検出するサーミスタ２０，２１が配設されている。又、加圧ローラ１４の外周には、加圧ローラ１４表面をクリーニングするクリーニングローラ２２が配設されている。
【００２２】
図５は従来の定着装置における加熱ローラ表面の温度変化とウォームアップ時間との関係を示す説明図であり、図６は定着温度と画像汚れとの関係を示す説明図である。
【００２３】
画像形成装置１の電源を入れると、ウォームアップ動作が開始され、定着装置１２の２本のヒーターランプ１７，１８は同時に点灯して、加熱ローラ１３表面の中央部及び両端部を加熱する。ウォームアップ動作時には、原稿読み取り動作（スキャン動作）、メインモータによる動作（コピー動作）等を実行しないために、十分な電力を使用することができ、２本のヒーターランプ１７，１８を同時に点灯することができる。
【００２４】
ウォームアップ動作が終了し、コピー準備可能表示（レディ表示）が点灯されると、２本のヒーターランプ１７，１８は交互に点灯すると共に、加熱ローラ１３表面の中央部の温度はサーミスタ２０によって、両端部の温度はサーミスタ２１によって、何れも定着可能温度１８０℃に制御される。コピー動作時には、スキャンモータ、メインモータ等を駆動するために電力が使用され、２本のヒーターランプ１７，１８を同時に点灯することができない。
【００２５】
図５及び図６からわかるように、加熱ローラ１３の中央部又は両端部何れかの表面温度が定着可能温度に到達した時に、レディ表示を点灯させるようにした場合には、ウォームアップ動作終了直後における加熱ローラ１３長手方向の温度ムラ及びコピー動作時におけるアンダーシュート現象によって、定着不良等の画像不良が発生するという問題があった。
【００２６】
一方、加熱ローラ１３の中央部及び両端部双方の表面温度が定着可能温度に到達した時に、レディ表示を点灯させるようにした場合には、当然に、ウォームアップ時間が長くなるという問題があった。
【００２７】
そこで、本実施例の定着装置においては、図７、図８及び図９に記載された制御方法に基づいて、加熱ローラ１３の中央部又は両端部何れかの表面温度が定着可能温度に到達した時に、レディ表示を点灯させ、定着可能温度に到達していない加熱ローラ１３表面部分を加熱するヒーターランプのみを所定条件を満足するまで強制的に点灯させ、その強制点灯動作時には、定着可能温度に到達した加熱ローラ１３表面部分を加熱するヒーターランプは点灯させないようにした。
【００２８】
これによって、ウォームアップ動作終了直後における加熱ローラ１３の長手方向の温度ムラ及びコピー動作時におけるアンダーシュート現象を低減させることができ、定着不良等の画像不良が発生するのを防止すると共に、ウォームアップ時間を短縮することができた。
【００２９】
次に、本実施例の定着装置におけるヒーターランプの制御方法について、使用環境温度によって区分して詳細に説明する。
【００３０】
常温時におけるヒーターランプの制御方法
画像形成装置１の電源を入れると、ウォームアップ動作が開始され、定着装置１２の２本のヒーターランプ１７，１８は同時に点灯して、加熱ローラ１３表面の中央部及び両端部を加熱する。
【００３１】
一方、使用環境温度がサーミスタ（図示しない）によって検出され、使用環境温度が１６℃以上の場合には、図７及び図８に示すように、常温時における制御方法が実行される。
【００３２】
ウォームアップ動作が継続され、加熱ローラ１３表面の中央部の温度（ＴＡ）又は両端部の温度（ＴＢ）の何れかが定着可能温度（ＷＵＣ，ＷＵＳ）に到達した時に、レディ表示を点灯させる。
【００３３】
そして、中央部の温度（ＴＡ）が定着可能温度（ＷＵＣ）に到達した時には、定着可能温度（ＷＵＳ）に到達していない両端部を加熱するヒーターランプ１８のみを所定条件を満足するまで強制的に点灯させ、定着可能温度（ＷＵＣ）に到達した中央部を加熱するヒーターランプ１７は点灯させないようにする。
【００３４】
その後、両端部の温度（ＴＢ）が定着可能温度（ＷＵＳ）に到達するか、強制点灯動作開始から所定時間経過した場合に、通常のコピー時の如く、２本のヒーターランプ１７，１８を交互に点灯すると共に、加熱ローラ１３表面の中央部及び両端部の温度を定着可能温度１８０℃に制御する動作を実行する。
【００３５】
ウォームアップ動作が継続され、加熱ローラ１３表面の両端部の温度（ＴＢ）が定着可能温度（ＷＵＳ）に到達した時にも、上記と同様にして、ヒーターランプ１７を強制的に点灯する動作が実行される。
【００３６】
ウォームアップ動作が継続され、加熱ローラ１３表面の中央部の温度（ＴＡ）及び両端部の温度（ＴＢ）双方が定着可能温度（ＷＵＣ，ＷＵＳ）に到達した時には、レディ表示を点灯させ、上記のような強制点灯動作は実行せず、通常のコピー時の如く、２本のヒーターランプ１７，１８を交互に点灯すると共に、加熱ローラ１３表面の中央部及び両端部の温度を定着可能温度１８０℃に制御する動作を実行する。
【００３７】
常温時においては、図１０に示すように、定着可能温度に到達していない加熱ローラ１３表面部分を強制的に加熱して温度を上昇させている間に、定着可能温度に到達した加熱ローラ１３表面部分を加熱していなくとも、定着可能温度に到達した加熱ローラ１３表面部分の温度は急激に下降しない。
【００３８】
よって、加熱ローラ１３表面の中央部及び両端部双方の温度ともに定着可能な許容範囲の温度に保持され、又、加熱ローラ１３の長手方向の温度ムラ及びコピー動作時におけるアンダーシュート現象も低減され、定着不良等の画像不良が発生するのを防止すると共に、ウォームアップ時間を短縮することができる。
【００３９】
低温時におけるヒーターランプの制御方法
画像形成装置１の電源を入れると、ウォームアップ動作が開始され、定着装置１２の２本のヒーターランプ１７，１８は同時に点灯して、加熱ローラ１３表面の中央部及び両端部を加熱する。
【００４０】
一方、使用環境温度がサーミスタ（図示しない）によって検出され、使用環境温度が１６℃未満の場合には、図７及び図９に示すように、低温時における制御方法が実行される。
【００４１】
ウォームアップ動作が継続され、加熱ローラ１３表面の中央部の温度（ＴＡ）及び両端部の温度（ＴＢ）双方が定着可能温度（ＷＵＣ，ＷＵＳ）に到達した時には、レディ表示を点灯させ、上記のような強制点灯動作は実行せず、通常のコピー時の如く、２本のヒーターランプ１７，１８を交互に点灯すると共に、加熱ローラ１３表面の中央部及び両端部の温度を定着可能温度１８０℃に制御する動作を実行する。
【００４２】
低温時においては、図１０に示すように、定着可能温度に到達していない加熱ローラ１３表面部分を強制的に加熱して温度を上昇させている間に、定着可能温度に到達した加熱ローラ１３表面部分を加熱していないと、定着可能温度に到達した加熱ローラ１３表面部分の温度は急激に下降してしまう。
【００４３】
よって、常温時のような強制点灯動作を実行することができず、従来の如く、加熱ローラ１３表面の中央部の温度（ＴＡ）及び両端部の温度（ＴＢ）双方が定着可能温度（ＷＵＣ，ＷＵＳ）に到達した時に、レディ表示を点灯させ、２本のヒーターランプ１７，１８を交互に点灯する動作を実行させる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】画像形成装置の概略断面図である。
【図２】本発明の一実施例の定着装置の断面図である。
【図３】加熱ローラの概略構成及び制御回路を示す説明図である。
【図４】用紙幅とヒーターランプの配光特性との関係を示す説明図である。
【図５】従来の定着装置における加熱ローラ表面の温度変化とウォームアップ時間との関係を示す説明図である。
【図６】定着温度と画像汚れとの関係を示す説明図である。
【図７】ヒーターランプの制御方法を示す表である。
【図８】常温時におけるヒーターランプの制御方法を示すフローチャートである。
【図９】低温時におけるヒーターランプの制御方法を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の一実施例の定着装置における加熱ローラ表面の温度変化とウォームアップ時間との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  画像形成装置
１２  定着装置
１３  加熱ローラ
１４  加圧ローラ
１６  円管状体
１７，１８  ヒーターランプ
２０，２１  サーミスタ
【図１】
0004647305.tif 000002
【図２】
0004647305.tif 000003
【図３】
0004647305.tif 000004
【図４】
0004647305.tif 000005
【図５】
0004647305.tif 000006
【図６】
0004647305.tif 000007
【図７】
0004647305.tif 000008
【図８】
0004647305.tif 000009
【図９】
0004647305.tif 000010
【図１０】
0004647305.tif 000011