(57)【要約】【目的】定着温度に変動が無い定着装置を提供する。【構成】定着装置において定着を行うニップ部入り口の定着温度を制御する際に、記録媒体サイズを検出し（Ｓ４）、発熱源に供給する通電電力量を検出した記録媒体サイズに応じた電力量で加熱制御を行い（Ｓ１４）、定着温度リップルを低減する。【選択図】  図５
2005148310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーの転写された記録媒体を、定着ローラと前記定着ローラに圧接される加圧ローラ間を通過させてトナーを定着する定着装置を備える処理装置であって、
定着ローラを介して前記記録媒体を加熱する加熱手段と、
少なくとも定着動作時に前記加熱手段を常時通電する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記加熱手段の発熱量を前記記録媒体のサイズに応じて切り替えることを特徴とする処理装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記記録媒体のサイズに応じて前記加熱手段に供給する電力を制御することを特徴とする請求項１記載の処理装置。
【請求項３】
前記加熱手段は、複数の加熱要素を備え、前記記録媒体のサイズに応じて発熱させる加熱要素を選択して通電することを特徴とする請求項１記載の処理装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記記録媒体サイズ毎に定着時に必要な熱量を計算しておき、前記加熱手段の発熱量が計算結果に対応した発熱量となるように制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の処理装置。
【請求項５】
トナーの転写された記録媒体を、定着ローラと前記定着ローラに圧接される加圧ローラ間を通過させてトナーを定着する定着装置の制御方法であって、
少なくとも定着動作時に前記定着ローラを加熱する加熱手段を常時通電して発熱する発熱量を前記記録媒体のサイズに応じて切り替え通電することを特徴とする定着装置の制御方法。
【請求項６】
前記記録媒体のサイズに応じて前記加熱手段に供給する電力を制御することを特徴とする請求項５記載の定着装置の制御方法。
【請求項７】
前記加熱手段は複数の加熱要素を備えており、前記記録媒体のサイズに応じて発熱させる加熱要素を選択して通電することを特徴とする請求項５記載の定着装置の制御方法。
【請求項８】
前記記録媒体サイズ毎に定着時に必要な熱量を計算しておき、前記加熱手段の発熱量が計算結果に対応した発熱量となるように加熱手段の発熱量を制御することを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の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、トナーの転写された記録媒体を、定着ローラと前記定着ローラに圧接される加圧ローラ間を通過させてトナーを定着する定着装置を備える処理装置及び定着装置の制御方法に関し、例えば、電子写真式の印刷装置、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等において、記録媒体上の未定着トナーを溶融圧着して記録媒体に定着させるために使用する処理装置及び定着装置の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真装置用の定着装置、例えば、特許文献１に記載されている定着装置は、２ローラ式の加熱・定着ローラから熱源を外部に取り出した構成を有する。すなわち、熱源を内蔵した加熱ローラと、この加熱ローラからの熱を、定着ベルトを介して定着ローラと加圧ローラとの転接部（ニップ部）に伝達することで、その転接部を通過する記録媒体（未定着シート）上のトナーを加圧および加熱するように構成されている。
【０００３】
また、定着ベルトを使用せずに内蔵した熱源により定着ローラを直接加熱する定着装置も存在する。
【０００４】
このような定着装置では、記録媒体がニップ部を通過するときに、ニップ部における温度を定着可能範囲の温度に維持する必要がある。このため、特許文献１の図５に示すように、定着可能温度まで昇温させるための所謂ウォーミングアップ中は熱源に駆動信号を常時供給して連続通電状態に制御し、定着下限温度となると印刷を許可し、その後予め設定した温度まで上昇させると駆動信号をオフして通電を停止する。
【０００５】
通電を停止すると温度が低下するため一定時間後、あるいは所定温度まで低下したときに再び駆動信号を供給して通電して昇温させていた。その後予め設定した温度まで上昇させると駆動信号をオフして通電を停止させていた。その後の熱源制御は以上の繰り返しであり、熱源を間欠的に通電することにより、ニップ部における温度が所定の範囲に収まるように制御していた。そして印刷が終了すると駆動信号をオフして通電を停止していた。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１０７９５４
【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、定着温度の制御を熱源への間欠通電で行っていたため、どうしても定着部の温度が一定の範囲内で変動することが避けられない。
【０００８】
ベルト定着装置は、ベルトを加熱する加熱ローラの熱容量が小さいために、温度上昇が早く、ウエイト状態から定着温度までのウォーミングアップ時間は短いが、熱源に通電すると急激に定着ベルト温度が上昇し、オフで急激に低下する。このため、熱源を間欠駆動することによるリップル（温度変化）が大きい欠点があった。これは、定着ベルトの長さが長くなるほど、あるいは線速が遅くなればなるほどこの傾向が強くなる。
【０００９】
トナーは、ある温度（定着下限温度）から定着可能となり、ある温度（定着上限温度）でホットオフセットあるいはジャムが発生する。白黒トナーの場合には定着下限温度と定着上限温度は４０度Cから５０度Cの幅を持っているが、カラーの場合には３０度C程度しかない。従って、温度リップルを小さくすることが定着装置の信頼性を上げることになり、不具合発生に対するマージンが大きくなる。
【００１０】
本発明は、上述した課題に鑑みなされたもので、その目的とするところは、定着温度の変動を低減し、安定した定着性能を有する定着装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上述した課題を解決することを目的としてなされたもので、上述した課題を解決し、かかる目的を達成する一手段として例えば以下の構成を備える。
【００１２】
即ち、トナーの転写された記録媒体を、定着ローラと前記定着ローラに圧接される加圧ローラ間を通過させてトナーを定着する定着装置を備える処理装置であって、定着ローラを介して前記記録媒体を加熱する加熱手段と、少なくとも定着動作時に前記加熱手段を常時通電する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記加熱手段の発熱量を前記記録媒体のサイズに応じて切り替えることを特徴とする。
【００１３】
そして例えば、前記制御手段は、前記記録媒体のサイズに応じて前記加熱手段に供給する電力を制御することを特徴とする。あるいは、前記加熱手段は、複数の加熱要素を備え、前記記録媒体のサイズに応じて発熱させる加熱要素を選択して通電することを特徴とする。
【００１４】
また例えば、前記制御手段は、前記記録媒体サイズ毎に定着時に必要な熱量を計算しておき、前記加熱手段の発熱量が計算結果に対応した発熱量となるように制御することを特徴とする。
【００１５】
または、トナーの転写された記録媒体を、定着ローラと前記定着ローラに圧接される加圧ローラ間を通過させてトナーを定着する定着装置の制御方法であって、少なくとも定着動作時に前記定着ローラを加熱する加熱手段を常時通電して発熱する発熱量を前記記録媒体のサイズに応じて切り替え通電する定着装置の制御方法とすることを特徴とする。
【００１６】
そして例えば、前記記録媒体のサイズに応じて前記加熱手段に供給する電力を制御する定着装置の制御方法とすることを特徴とする。あるいは、前記加熱手段は複数の加熱要素を備えており、前記記録媒体のサイズに応じて発熱させる加熱要素を選択して通電する定着装置の制御方法とすることを特徴とする。
【００１７】
また例えば、前記記録媒体サイズ毎に定着時に必要な熱量を計算しておき、前記加熱手段の発熱量が計算結果に対応した発熱量となるように加熱手段の発熱量を制御する定着装置の制御方法とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、定着温度の変動が軽微で、安定した定着性能を有する定着装置及び検査方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して本発明に係る一発明の実施の形態例を詳細に説明する。以下の説明における構成、構成要素の相対配置、数値などは、本発明の範囲を以下の説明の範囲に限定する趣旨ではない。
【００２０】
(第１の実施の形態例)
本発明に係る第１の実施の形態例を、添付図面を参照して以下に詳細に説明する。図１は本発明に係る一実施の形態例の定着装置の内部構造を示す側面図である。
【００２１】
図中右方が定着装置の正面側であり、図中左方が裏面側である。また、未定着トナーが上面に担持された未定着シートは、図中右方から左方に向けて図示しない搬送機構を介して搬送されてくる。
【００２２】
｛定着装置１０の概略説明｝
図１に示すように、本実施の形態例の定着装置１０は、ハウジング構造として、図示しない電子式画像形成装置、例えば、電子プリンタのフレームに係止されるハウジング（筐体）１２を備えている。このハウジング１２は、装置フレーム上に直接的に係止される底板１４と、この底板１４の前後両側縁から夫々起立した側板１６とを備えて構成されている。
【００２３】
ここで、ハウジング１２内の上部には、後述する加熱ローラ２８が回転自在に軸支される摺動ブラケット１８が、両側板１６に対して、図中上下方向に沿って摺動自在に取り付けられている。
【００２４】
また、ハウジング１２内の下部には、後述する加圧ローラ２６が回転自在に軸支される揺動ブラケット２０が、両側板１６に対して、支軸２２回りに揺動自在な状態で、両側板に支持されている。
【００２５】
また、この定着装置１０は、ローラ構成として、両側板１６に固定軸線回りに回転自在に軸支された定着ローラ２４と、定着ローラ２４の略下方（具体的には、図中左斜め下方）でこれに転接する状態で、且つ、定着ローラ２４の固定軸線と平行に設定された固定軸線回りに揺動ブラケット２０に回転自在に支持された加圧ローラ２６と、定着ローラ２４の略上方に位置する状態で摺動ブラケット１８に回動自在に支持された加熱ローラ２８とを備えて構成されている。
【００２６】
定着ローラ２４と加熱ローラ２８に渡りエンドレスに巻回された定着ベルト（熱伝達ベルト）３２が備えられており、更に、加熱ローラ２８の内部には、例えばハロゲンランプ等の発熱源３０が配設されて加熱ローラ２８を加熱し、加熱ローラ２８の熱は定着ベルト３２に伝達され、定着ローラ２４と加圧ローラ２６の転接部(ニップ部)を所定定着温度に加熱可能に構成されている。
【００２７】
なお、詳細は後述するが、ここでは定着ローラ２４と加圧ローラ２６の弾性層を肉厚で弾性変形量が大きい材料で構成し、定着ローラ２４は弾性ローラとして構成され、加圧ローラ２６は弾性ローラよりも硬いローラ上硬度を有するローラとして構成されている。
【００２８】
揺動ブラケット２０は、第１のコイルスプリング３４により、加圧ローラ２６が定着ローラ２４に圧接する方向に、支軸２２回りに回動付勢されている。その結果、定着ローラ２４と加圧ローラ２６との互いの転接部（ニップ部）においては、両者は互いに所定の圧接力で転接し、これにより、定着ローラ２４が転接部で凹んだ状態にもたらされることになる。これにより、ニップ幅が十分に確保される。
【００２９】
また、定着装置１０は、更に左右各端部において、前後１対づつの第２のコイルスプリング３６を備えている。すなわち、第２のコイルスプリング３６は、摺動ブラケット１８の各端部と対応する側板１６との間に介設され、加熱ローラ２８を定着ローラ２４から離間する方向に付勢して、定着ベルト３２に所定のテンションを付与している。
【００３０】
上述したハウジング１２には、未定着記録媒体、例えば未定着シートを転接部に向けてガイドする取り込みガイド板３８が取り付けられると共に、転接部を通過して定着動作が終了した定着済みシートを排紙口に向けて搬送するための排紙ガイド板４０が取り付けられている。
【００３１】
なお、本実施の形態例においては、記録媒体である未定着シートのサイズを検出するためのサイズ検出センサを例えば取り込みガイド板３８に固着することが可能であり、どのサイズ検出センサ固着位置に未定着シートの辺端が来たかでサイズを検出可能に構成することができる。
【００３２】
また、排紙ガイド板４０には、図示しないが記録媒体を検知する媒体センサが設けられており、記録媒体が排紙ガイド板４０部を通過したか否かを検知可能に構成されている。定着装置に記録媒体が送られてきたことはサイズ検出センサが検出し、定着装置より記録媒体が配送されたことは廃止ガイド板４０に配設された媒体センサにて検知できる。
【００３３】
なお、電子写真制御部の他の構成で記録媒体サイズを検出可能である場合にはここのサイズ検出センサを省略できる。例えば、電子写真装置本体側で記録媒体の供給カセットサイズ指定から記録媒体サイズを検知したり、手差し給紙部で記録媒体サイズを検知しているような場合で定着装置にサイズ情報を報知可能な構成である場合等である。
【００３４】
更に、このハウジング１２には、定着ローラ２４の外周面であって、定着ベルト３２が巻回されていない部分であり、且つ、転接部よりも定着ローラ２４の回転方向に関して直上流側に位置する部分の表面温度を検出するためにサーミスタ４２が取り付けられている。
なお、サーミスタ４２は、被検出部の表面に接触して、被検出部の表面の表面温度を検出する形式の接触式の構造が採用されている。
【００３５】
サーミスタ４２の温度検出位置は、上述した定着ローラ２４の外周面であって、定着ベルト３２が巻回されていない部分に限定されることなく、定着ローラ２４の外周に巻回されている定着ベルト３２の外周面であって、転接部よりも定着ローラ２４の回転方向に関して直上流側に位置する部分の表面温度を検出するように取り付けられていても良いものである。この場合、このサーミスタ４２は、非接触式であることが好ましい。
【００３６】
図示しない搬送機構を介して定着装置１０に向けて搬送されてきた未定着シートの先端は、まず、取り込みガイド板３８の上面に触れ、これに案内された状態で、斜め上向きに搬送されるように設定されている。取り込みガイド板３８により案内された未定着シートは、その先端が加圧ローラ２６の外周面にまず接触した後、加圧ローラ２６の外周面に沿って移動して、定着ローラ２４と加圧ローラ２６との転接部に導かれる。
【００３７】
すなわち、上述した構成を備える定着装置１０においては、図示しない搬送機構を介して取り込みガイド板３８上に搬送されてきた未定着シートＳは、未定着トナーが付着していない下面を取り込みガイド板３８に接触・支持されると共に、定着ベルト３２が巻かれた定着ローラ２４と加圧ローラ２６との転接部(ニップ部）に向けて案内され、両ローラ２４，２６の間を圧接された状態で挿通される。これにより、未定着トナーが熱圧着されてシート上に定着されることになる。
【００３８】
次に、上述した定着装置の各構成要素について図１及び図２を参照して説明する。図２は図１に示す定着装置における各ローラの端部における支持状態を説明するための断面図である。
｛定着ローラ２４の説明｝
定着ローラ２４は、側板１６に図２に示すベアリング４４を介して回転自在に軸支される芯金部２４Ａと、芯金部２４Ａの外周に同軸に配設され、定着ベルト３２が巻回されるローラ本体２４Ｂとを備えて構成されている。この定着ローラ２４のローラ外径は、本実施の形態例では２５．０ｍｍに設定されている。
【００３９】
本実施の形態例において、芯金部２４Ａは、直径１５ｍｍの鉄製シャフトで形成され、ローラ本体２４Ｂは、芯金部２４Ａの外周に厚さ５ｍｍで取り付けられたシリコーンゴム耐熱弾性体（具体的には、ローラ上にてアスカＣ硬度で２３度）で形成されている。
【００４０】
図２に示すように、芯金部２４Ａの一端に位置する軸部には、第１の従動ギヤ４６がこれと同軸に、詳細を後述するワンウェイクラッチ４８を介して取り付けられており、この第１の従動ギヤ４６には、加圧ローラ２６の後述する芯金部２６Ａの一端部に同軸に取り付けられた第２の従動ギヤ５０が噛合している。一方、詳細は図示していないが、この第２の従動ギヤ５０には、駆動機構５２の一部を構成する駆動ギヤが噛合している。
【００４１】
このようにして、この駆動ギヤを介して駆動機構５２からの駆動力が第２の従動ギヤ５０に図１において反時計方向の回転力として伝達され、引き続き、第１の従動ギヤ４６に図中時計方向の回転力として伝達されて、ワンウェイクラッチ４８を介して定着ローラ２４にこの回転力が伝達される構成とされている。
【００４２】
｛ワンウェイクラッチ４８の説明｝
ワンウェイクラッチ４８は、定着ローラ２４の第１の従動ギヤ４６に対する図中時計方向の相対的な回転を許容するが、図中反時計方向の相対的な回転を係止するように、換言すれば、両者が一体回転するように構成されている。
【００４３】
即ち、定着ベルト３２が加圧ローラ２６と摩擦係合して、また、定着ローラ２４が定着ベルト３２と摩擦係合して、加圧ローラ２６により定着ローラ２４及び定着ベルト３２が従動（連れ回り）する状態では、定着ローラ２４の図中時計方向に回転する周速は、加圧ローラ２６の周速と同一となり、定着ローラ２４の回転は第１の従動ギヤ４６の回転よりも僅かに速くなされるように設定している。
【００４４】
｛加圧ローラ２６の説明｝
加圧ローラ２６は、側板１６にベアリング５４を介して回転自在に軸支される芯金部２６Ａと、この芯金部２６Ａの外周に同軸に配設されたローラ本体２６Ｂとを備えて構成され、ローラ外径を２４ｍｍに設定されている。
【００４５】
芯金部２６Ａは、外径２１ｍｍ、肉厚２ｍｍの鉄製パイプで形成され、ローラ本体２６Ｂは、芯金部２６Ａの外周に厚さ１．５ｍｍで取り付けられたシリコーンゴム耐熱弾性体(具体的には、上述した定着ローラ２４よりも硬めのローラ上にてＡＳＫＥＲ Ｃ硬度で７４〜７５度のもの）で形成されている。また、このローラ本体２６Ｂの外周には、離型層として厚さ３０μｍのＰＦＡチューブが被覆されている。
【００４６】
芯金部２６Ａの一端に配設された軸部は、上述したように、第２の従動ギヤ５０が同軸に固定されており、この第２の従動ギヤ５０には、上述した第１の従動ギヤ４６が噛合して、図示しない駆動ギヤを介してこれからの駆動力が第２の従動ギヤ５０に直接的に伝達されて、加圧ローラ２６が定着ローラ２４とは反対の反時計方向に沿って回転駆動されるように構成されている。
【００４７】
未定着シートの搬送用の主駆動としては、加圧ローラ２６が設定されており、定着ローラ２４はこれの熱膨張時においても周速が加圧ローラ２６の周速よりも早くならないように、第１及び第２の従動ギヤ４６、５０のギヤ比が設定されている。
【００４８】
定着ローラ２４が第１の従動ギヤ４６により回転される際の回転速度は、定着ベルト３２を介して加圧ローラ２６と摩擦係合して回転される際の回転速度よりも、僅かに遅くなるように設定されている。
【００４９】
一方、加圧ローラ２６は、定着ローラ２４の直下方に位置しているのではなく、定着ローラ２４の直下方位置よりも、未定着シートの搬送方向に沿って下流側に偏倚した位置に配設されており、加熱ローラ２８と定着ローラ２４との両中心点を通る線分を基線とした場合に、この基線と、定着ローラ２４及び加圧ローラ２６の両中心点を通る線分とのなす角度が、所定の鋭角となるような位置に配設されている。なお、定着ローラ２４と加圧ローラ２６の両中心点を通る線分は、未定着シートの搬送方向とほぼ直交するように設定されている。
【００５０】
｛加熱ローラ２８の説明｝
発熱源３０を内蔵する加熱ローラ２８は、直径１８ｍｍ、肉厚０．１ｍｍの鉄パイプ製芯金の外周面に、厚さ２０μｍのＰＴＦＥの被覆層をコーティングして構成されている。この加熱ローラ２８は、後述するようにウォーミングアップ時間の短縮化の目的で、薄肉芯金を有するように構成されている。
【００５１】
なお、この加熱ローラ２８の両端は、ベアリング５６を介して回転自在に軸支されており、各ベアリング５６の内側には、耐熱樹脂のポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）製のカラー５８が挿入されており、これにより、定着ベルト３２のエンドレス走行時における蛇行や片寄りを防止している。
【００５２】
この加熱ローラ２８の内部には、発熱手段としての発熱源３０が内蔵されているが、本実施の形態例においては、この発熱源３０は、例えば最大出力が１２００Ｗのハロゲンランプから構成されている。この発熱源３０としてのハロゲンランプに通電することにより点灯し、発熱して加熱ローラ２８を加熱する。ハロゲンランプへの供給電力を制御することにより発熱量を制御することができる。
【００５３】
｛定着ベルト３２の説明｝
以下、図３を参照して本実施の形態例の定着ベルトを説明する。図３は本実施の形態例の定着ベルトの構成例を説明するための図である。
【００５４】
前記定着ベルト３２は、記録媒体である未定着シートＳ上の未定着トナーを定着温度まで過剰な熱量を与えることなく定着できるように、定着ベルト３２の１平方ｃｍ当たりの熱容量が、０．００２ｃａｌ／℃乃至０．０２５ｃａｌ／℃の範囲内のものを採用するのが好ましい。
【００５５】
このため、本実施の形態例においては、図３に示すように、定着ベルト３２は、内径が４０ｍｍ、厚さが７０μｍのポリイミド樹脂製の無端状のベルト基体３２ａと、このベルト基体３２ａの外周面（表層）に厚さ３０μｍで被覆されたＰＦＡの耐熱離型層３２ｂとを備えて構成されている。
【００５６】
定着画質の向上を図る場合には、更にベルト基材３２ａの外周面上に直接的に、厚さ３００μｍでシリコーンゴム等からなる弾性層をコーティングする場合がある。この場合において、ＰＦＡの耐熱離型層３２ｂは、弾性層の外周面上に被覆されることになる。
【００５７】
なお、本実施の形態例において、ベルト基体３２ａとしてポリイミド樹脂を用いる場合に限定されるものではなく、ニッケル電鋳製の金属ベルトを用いてもよいことは勿論である。
【００５８】
このようにニッケル電鋳製の金属ベルトをベルト基体３２ａとして用いる場合には、このベルト基体３２ａの厚さは例えば４０μｍのものを用い、ベルト基体３２ａの表面に厚さ３００μｍのシリコーンゴムをコーティングし、更に、このシリコーンゴム層の外周に、ベルト基体３２ａの材質がポリイミド樹脂の場合と同様に、厚さ３０μｍで被覆されたＰＦＡ製の耐熱離型層３２ｂを被覆することが望ましい。
【００５９】
｛定着ベルト３２へのテンション付与機構の説明｝
本実施の形態例では、定着ベルト３２へテンションを付与するための機構として、加熱ローラ２８を定着ローラ２４から離間する方向に付勢する第２のコイルスプリング３６を備えている。
【００６０】
加熱ローラ２８は、第２のコイルバネ３６の付勢力により摺動ブラケット１８を介して定着ローラ２４から離間する方向に偏倚させられ、加熱ローラ２８と定着ローラ２４とにエンドレスに掛け渡された定着ベルト３２を所定のテンションで緊張した状態に張ることになる。
【００６１】
この第２のコイルバネ３６の作用により、定着ベルト３２は、加圧ローラ２６と摩擦係合して連れ回りし、且つ、この定着ベルト３２の連れ回りに応じて、定着ローラ２４は定着ベルト３２に対してスリップや緩みの無い安定した状態で従動されることになる。
｛制御システムの構成｝
【００６２】
本実施の形態例のトナーの転写された記録媒体を、定着ローラと前記定着ローラに圧接される加圧ローラ間を通過させてトナーを定着する定着装置を備える処理装置の制御システムの概略構成を図４を参照して以下に説明する。図４は本実施の形態例の制御システムの構成を示すブロック図である。制御システムは、この定着装置１０の上述した駆動機構５２を駆動制御するほか、加熱ローラ２８に内蔵された発熱源３０の発熱制御のための制御部６０を備えている。制御部６０、インタフェース部８０は、実質的には電子写真制御部１００に含まれるものであってもよい。
【００６３】
制御システムにおいて、４１は制御部６０の制御下で温度センサとしてのサーミスタ４２による検知結果から検出温度を測定可能な温度検出部、６０は、例えばＣＰＵ６０Ａ及びＣＰＵ６０Ａの制御手順を記憶すると共に作業メモリ領域を提供するメモリ６０Ｂを備え、駆動機構６２を含む本実施の形態例定着装置全体の制御を司る制御部である。
【００６４】
本実施の形態例においては、メモリ６０Ｂには定着処理可能な記録媒体（未定着シートなど）のサイズ情報と、当該媒体サイズ毎に発熱源３０に通電すべき電力量、発熱源に供給するべき電圧値及び電流値を記憶しており、後述する定着制御時に、定着処理する媒体サイズに応じて発熱源に供給すべき電圧値、電流値を知ることができる。媒体サイズ毎に発熱源３０に供給すべき電力量は、媒体サイズごとに必要な発熱源での発熱量を予め計算しておき、計算結果から対応した発熱源での発熱量を得るための電力量を求めている。
【００６５】
例えば、発熱体に供給する実効電力量の制御として、記録媒体サイズがＢ５サイズであれば、実効値「Ａボルト」「ａアンペア」に制御し、Ａ４サイズであれば実効値「Ｂボルト」「ｂアンペア」に制御し、Ｂ４サイズであれば実効値「Ｃボルト」「ｃアンペア」に制御し、Ａ３サイズであれば実効値「Ｄボルト」「ｄアンペア」に制御する。
なお、実効電圧値を一定として実効電流値を変えて電力量を制御してもよく、また、実効電流値を一定として実効電圧値を変えて電力量を制御しても良い。
【００６６】
６２は制御部６０の制御で発熱源３０の加熱量を制御する加熱制御部であり、本実施の形態例では発熱源としてのハロゲンランプへの供給電力を制御する。６４は定着装置が電子写真装置の所定位置に装着され、電源供給可能状態となったときにオンして電源部６５よりの電源供給を制御する電源スイッチである。６５は電子写真装置よりの電源供給を受けて電源が必要な各構成要素に電源を供給する電源部であり、電源スイッチにより一括オン／オフ管理されている。
【００６７】
また、８０は、電子写真装置制御部１００と制御部６との間のインタフェースを司るインタフェース部であり、電子写真装置制御部１００よりの通紙指令（プリント開始信号）等の制御指示の取り込み制御や、定着装置の各検出結果やプリント許容信号を電子写真装置制御部１００へ出力する。
【００６８】
９０は、例えば電子写真装置制御部１００よりインタフェース分８０を介して送られてくる信号から記録媒体サイズを認識して制御部６０に報知する。なお、電子写真装置制御部１００より記録媒体サイズが送られてこない場合には、例えば上述した取り込みガイド板３８にサイズ検出センサを固着して該サイズ検出センサの検出結果より記録媒体である未定着シートの大きさを検出可能に構成されている。
【００６９】
｛制御部による発熱制御方法の説明｝
以上の構成を備える本実施の形態例の定着動作中のニップ部入り口における定着温度制御を図５のフローチャート及び図６のタイミング図を参照して説明する。図５は本実施の形態例の定着動作中のニップ部入り口における定着温度制御を説明するためのフローチャートである。図６は本実施の形態例の定着動作中のニップ部入り口における定着温度制御を示すタイミング図である。
【００７０】
制御部６０は、ステップＳ２において、インタフェース８０を介して電子写真装置制御部１００から指示される定着制御の開始を指示するプリント開始信号を受信するかを監視する。
【００７１】
ステップＳ２でプリント開始信号を受信した場合にはステップＳ４に進み、これから定着する記録媒体（例えば未定着シート）のサイズを検出する。このサイズ検出は電子写真装置制御部１００から報知されても、あるいは不図示の取り込みガイド板３８に固着されたセンサにより検出しても良い。なお、ここでは記録媒体サイズの検出を印刷開始信号受信後直ちに行ったが、必ずしもここで実行する必要はなく、後述するステップＳ１２の処理が始まるまでの間に検出していればよい。
【００７２】
続くステップＳ６において、検出制御部４１を起動して温度センサであるサーミスタ４２による温度検出を開始し、以降、制御部６０が温度検出結果を監視することになる。
【００７３】
続くステップＳ８で、加熱制御部６２を制御して発熱源３０を定格いっぱいの電力（本例では１２００Ｗ）で連続通電し、ニップ部入り口の温度を速やかに上昇させる。そして続くステップＳ１０でサーミスタ４２の検出温度が記録媒体の給紙を開始してよい温度まで上昇したか否かを調べる。
【００７４】
ここで、記録媒体の給紙を開始してよい温度は、給紙を開始して記録媒体が定着装置のニップ部入り口まで到達した時点でニップ部入り口温度が定着下限温度まで上昇している温度である。サーミスタ４２の検出温度が定着下限温度まで上昇していない場合にはステップＳ８に戻り、発熱源３０に対する定格いっぱいの電力の連続通電（ウォーミングアップ通電）を続ける。
【００７５】
なお、発熱源３０としてハロゲンランプ（ハロゲンヒータ）を用いた場合には、発熱体であるタングステンの抵抗値が温度により大きく変化するため、電圧印加開始時に通常の定格電流に比し数倍以上の突入電流が流れる。このため、本実施の形態例においてもこの突入電流を軽減する機能を有しており、電源投入開始時には供給する電源波形を位相制御し、当初の通電範囲はごくわずかとして供給電流値を抑え、徐々には供給範囲を増加させて定格量の通電に移行させている。
【００７６】
一方、ステップＳ１０で、温度検出部４１がサーミスタ４２の検出温度が記録媒体の給紙を開始してよい温度まで上昇していることを検出した場合にはステップＳ１２に進み、インタフェース部８０を介して電子写真装置制御部１００にプリント許容信号を出力する。この信号を受信した電子写真制御部１００では、定着装置の正常動作を確認でき、印刷動作を続行する、記録媒体にトナーを転写して定着装置に搬送してくる。同時に排紙ガイド板４０に配設されている不図示の媒体センサを利用した記録媒体排出数の計数を開始する。
【００７７】
次にステップＳ１４で制御部６０は、メモリ６０ＢからステップＳ４で予め計算してメモリ６０Ｂに記録しておいた検出したサイズの記録媒体の定着に必要な熱量に応じた電力量となる電流値及び電流値で発熱源３０を連続駆動するように加熱制御部６２を制御する。
【００７８】
そして、続くステップＳ１６において、温度検出部４１による温度センサ（サーミスタ）４２の検出温度を監視し、ニップ部入り口温度が定着上限温度以上になっているか、あるいは定着下限温度以下になっているかを調べる。ニップ部入り口温度が定着上限温度以上になっているか、あるいは定着下限温度以下になっている場合には、発熱源３０の異常あるいは加熱制御部６２の異常などが考えられるため、ステップＳ１８に進む。みエラー処理を実行してウエイト状態とする。
【００７９】
ステップＳ１８のエラー処理では、例えば、発熱源への電力供給を停止すると共に、駆動機構を一定時間駆動して記録媒体を定着装置外に排出し、インタフェース８０を介して電子写真装置制御部１００にエラー原因を報知する。この場合であれば、エラー原因として、定着温度が定着上限温度以上、あるいは定着温度以下を報知する。
【００８０】
なお、以上の説明では、ステップＳ１６によるエラーか否かの判断基準を、ニップ部入り口温度が定着上限温度以上になっているか、あるいは定着下限温度以下になっているかで行ったが、この例に限定されるものではなく、所定時間内の温度リップルが所定範囲内に無いときにエラーと判断してもよく、また、安定したときの定着温度が定着上限温度以下で定着下限温度以上であっても、予め定めた範囲内にない場合にはエラーであると判断しても良い。
【００８１】
一方、ステップＳ１６でニップ部入り口温度が定着上限温度以下、定着下限温度以上であり、正常な範囲の温度である場合にはステップＳ２０に進み、例えば、電子写真装置制御部１００よりプリント終了信号が送られてきた場合のように、定着処理が終了しているか否かを調べる。定着処理が終了していない場合にはステップＳ１４に戻り、媒体サイズに応じた電力量での連続駆動（連続通電）を行う。
【００８２】
なお、本実施の形態例では、複数枚の記録媒体を連続印刷するような場合にも、記録媒体サイズが異ならない限りそのまま発熱源３０を連続駆動するのみで足り、記録媒体サイズが異なった場合であっても、新たな記録媒体サイズに対応した電力量での連続駆動を行うのみで、安定した定着温度での定着が行える。
【００８３】
ステップＳ２０で定着処理が終了した場合（印刷が終了した場合）にはステップＳ２２に進み、加熱制御部６２に指示して発熱源３０への電力供給を停止する。
【００８４】
そして続くステップＳ２４で電子写真装置制御部１００から指定された記録媒体印刷枚数と、ステップＳ１２で計数を開始してからの記録媒体の定着装置からの排出枚数を調べ、所定時間経過までに指定枚数の記録媒体が全て排出されたか否かを調べる。
【００８５】
所定枚数が全て排出されている場合にはステップＳ２６に進み、電子写真装置制御部に定着終了信号を出力する。そして定着処理を終了する。一方、所定枚数が全て排出されていない場合にはステップＳ１８のエラー処理に移行する。ここでのエラー原因としては、記録媒体のジャムが考えられる。
【００８６】
以上の定着制御における加熱制御部６２の通電制御及びニップ部入り口温度変移を図６に示している。本実施の形態例では、定着下限温度に達しないウエイト状態時（ウォーミングアップ時）に連続通電することは勿論、定着処理においても発熱源３０への通電は間欠通電ではなく連続通電を行っている。このため、発熱源３０の発熱量はほぼ一定に制御することができ、記録媒体に影響を受けるほかは理論的にほとんど温度変化、リップルは発生しない。よって希望の設定温度に上昇した後は、印刷出力媒体が変わる場合を除いてほとんど変化すること無くほぼ一定の定着温度となり、定着信頼性の大幅アップと定着特性の向上が実現でき安定した定着が実現する。
【００８７】
なお、発熱源３０への供給電力量の切り替えは、以上の定着下限温度に達したか否かで行うのではなく、例えば設定温度の９０％に達したときなど、より設定温度近傍の温度に上昇するまで高電力での通電を行って、設定温度まで達する時間のさらなる短縮を図っても良い。
【００８８】
更に、以上の説明では、図５のステップＳ８におけるウォーミングアップ通電においては、発熱源３０に対する定格いっぱいの電力の連続通電を行う例を説明した。
【００８９】
しかしながら、ウォーミングアップ時間をここまで短縮する必要性が低い場合や、制御の簡略化を図る場合には、発熱源３０に対する定格いっぱいの電力の連続通電を行うのではなく、ステップＳ１４の処理と同様に最初から記録媒体サイズに応じた電力で発熱源３０を駆動制御することが望ましい。
【００９０】
このように制御することにより、発熱源３０の電力駆動制御は、ステップＳ８のタイミングで記録媒体サイズに応じた電力で発熱源３０を駆動制御するという簡単な制御で安定した定着温度での定着を行うことができる。
(第２の実施の形態例)
【００９１】
以上の説明は、加熱ローラ内に配設された一つの発熱源への通電量を制御して発熱量を制御する例について説明した。しかし、本発明は以上のものではなく、発熱源を複数備え、定着処理すべき媒体のサイズによって連続駆動するべき発熱源を選択し、選択した発熱源のみを連続通電するようにして発熱量を制御しても良い。
【００９２】
このように制御する本発明に係る第２の実施の形態例を図７及び図８を参照して以下に説明する。図７は本発明に係る第２の実施の形態例の制御システムの構成を示すブロック図、図８は第２の実施の形態例の媒体サイズに対応した通電発熱源選択表を示す図である。
【００９３】
第２の実施の形態例においても基本構成は上述した第１の実施の形態例と同様であり、発熱源及び加熱制御部の構成及び制御が一部異なるのみである。従って、以下の説明は上述した第１の実施の形態例と相違する部分についてのみ行う。
【００９４】
第２の実施の形態例では加熱制御部２６２には３つの発熱源Ａ２３１、発熱源Ｂ２３２、発熱源Ｃ２３３を通電制御する。どの発熱源を通電するかは記録媒体サイズにより定まる。通電時の電圧の制御及び電流の制御は原則として行わず、通電すべき発熱体を選択すると言った簡単な制御で的確な定着温度制御が実現する。
【００９５】
記録媒体サイズと発熱源Ａ２３１、発熱源Ｂ２３２、発熱源Ｃ２３３の通電条件例を図８に示している。なお、通電条件は以上の例に限定されるものではない。発熱源の数も任意でよく、媒体サイズも以上のサイズに限るものではなく、また、通電する発熱源の組み合わせも以上の例に限定されるものではない。
【００９６】
図８の例でも、媒体サイズにより必要な発熱量を計算して求めておき、計算結果に対応した発熱量となるように発熱源を組み合わせる。例えば、「Ｂ５サイズ」の場合には、発熱源Ａ２３１は非通電、発熱源Ｂ２３２は通電、発熱源Ｃ２３３は通電となる。
【００９７】
「Ａ４サイズ」の場合には、発熱源Ａ２３１は通電、発熱源Ｂ２３２は非通電、発熱源Ｃ２３３は非通電となる。「Ｂ４サイズ」の場合には、発熱源Ａ２３１は通電、発熱源Ｂ２３２は通電、発熱源Ｃ２３３は非通電となる。「Ａ３サイズ」の場合には、発熱源Ａ２３１は通電、発熱源Ｂ２３２は通電、発熱源Ｃ２３３は通電となる。
【００９８】
以上説明したように第２の実施の形態例によれば単に連続通電するべき発熱体を選択するといった簡単な構成、制御のみで温度変動のない、定着特性のよい定着装置を提供できる。
【００９９】
(他の実施の形態例)
以上の例では、発熱源への供給電力量を制御して発熱源の発熱量を制御する例について説明した。しかし、発熱源への発熱量の制御は以上の例に限定されるものではない。
【０１００】
例えば、発熱源３０がハロゲンランプである場合には、ハロゲンランプの特性から、加熱制御よりのハロゲンランプ駆動電源の周波数により発熱効率が変化する。この特性を利用してハロゲンランプに供給する駆動電源の周波数を制御することにより発熱量を所望の発熱量となるように制御してもよい。
【０１０１】
上述した第１の実施の形態例では、定着装置の発熱源の通電停止は印刷終了時に行っていた。しかし本発明は以上の例に限定されるものではなく、定着媒体後端がニップ部から排出されたことを検出可能とし、定着媒体後端がニップ部から排出された時に直ちに通電を停止するように制御しても良い。
【０１０２】
このように制御しても、定着ベルトによりニップ部の温度を保つ構造であるために、記録媒体が電子写真装置外に排出されるまでに加熱ローラが数回転することになり、この間に定着ベルトの温度を十分低下させることができ、ベルトに係る負担をより軽減できる。
【０１０３】
更に、以上の説明は、加熱ローラ内２８に発熱源（例えばハロゲンランプ）を組み込んでハロゲンランプに設定電圧・電流の駆動信号を連続供給して温度制御を行っていた。しかし、通電電力量の制御は以上の例に限定されるものではなく、上述した特許文献１に記載されているように加熱ローラに加えて加圧ローラ内にも発熱源を配設し、より短いウォーミングアップ時間とすると共に、より安定した定着性能を実現しても良い。
【０１０４】
この場合においても、発熱源は連続通電によって設定温度に制御する。本例の場合には、各発熱源毎に記録媒体サイズ、出力形態により通電条件を予め求めて例えば制御部内に保持しておき、定着処理される媒体サイズに対応して読み出され、加熱制御部は読み出された通電条件に従って通電制御する。
【０１０５】
更に、定着ローラへの加熱方法も、例えば発熱源をハロゲンランプではなく電磁誘導加熱方式（ＩＨ方式）により加熱する構成であっても良い。ＩＨ定着方式では、コイルによって高周波磁界を発生させて、その磁場の中に金属スリーブを置くことで渦電流を発生させ、スリーブを自己発熱させる。
【０１０６】
発熱源としては、他にセラミックヒータを使用してもよい。あるいは、赤外線ヒータであってもよい。発熱源の種類に制限はない。
更に、加熱ローラ内に配設された発熱源から熱の供給を受ける場合に限定されるものではなく、加熱ローラ周囲に加熱源を近接配置してもよい。また、発熱源としては、面状発熱体を利用するものでもよいことはいうまでもない。即ち、その発熱形式、発熱形状に何ら限定されるものでないことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明に係る一実施の形態例の定着装置の内部構造を示す側面図である。
【図２】図１に示す定着装置における各ローラの端部における支持状態を説明するための断面図である。
【図３】本実施の形態例の定着ベルトの構成例を説明するための図である。
【０１０８】
【図４】本実施の形態例の制御システムの構成を示すブロック図である。
【図５】本実施の形態例の定着動作中のニップ部入り口における定着温度制御を説明するためのフローチャートである。
【０１０９】
【図６】本実施の形態例の定着動作中のニップ部入り口における定着温度制御を示すタイミング図である。
【図７】本発明に係る第２の実施の形態例の制御システムの構成を示すブロック図である。
【０１１０】
【図８】第２の実施の形態例の媒体サイズに対応した通電発熱源選択表を示す図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１０  定着装置
１２  ハウジング
１４  底板
１６  側板
１８  摺動ブラケット
２０  揺動ブラケット
２２  支軸
２４  定着ローラ
２４Ａ  芯金部
２４Ｂ  ローラ本体
２６  加圧ローラ
２６Ａ  芯金部
２６Ｂ  ローラ本体
２８  加熱ローラ
３０、２３１、２３２、２３３  発熱源
３２  定着ベルト
３４  第１のコイルスプリング
３６  第２のコイルスプリング
３８  取り込みガイド板
４０  排紙ガイド板
４１  温度検出部
４２  温度センサ（サーミスタ）
４４  ベアリング
４６  第１の従動ギヤ
４８  ワンウェイクラッチ
５０  第２の従動ギヤ
５２  駆動機構
５４  ベアリング
５６  ベアリング
５８  カラー
６０  制御装置
６０Ａ  ＣＰＵ
６０Ｂ  メモリ
６４  電源スイッチ
６５  電源部
８０  インタフェース部
９０  記録媒体サイズ認識部
１００  電子写真装置制御部
【図１】
2005148310.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005148310.tif 000007
【図６】
2005148310.tif 000008
【図７】
2005148310.tif 000009
【図８】
2005148310.tif 000010