(57)【要約】【課題】  定着手段の過加熱を素早く検出し、定着手段における温度均一化と過加熱による過定着とを防止して、各部材の寿命を長期にわたって確保できる画像形成装置の定着制御方法を実現する。【解決手段】  サブサーミスタＴＨ２によって定着ローラの表面温度を検出し、その検出温度が所定の定着温度より高い第１温度となった時に、記録用紙の搬送を一旦停止して前記定着ローラの温度分布を下げる冷却モードを実行する。さらに、前記サブサーミスタＴＨ２から検出された温度を用いて温度変化率を求め、その温度変化率に基づいてそれ以降の制御方法を変更する。温度変化率が所定の温度変化率よりも大きければ、加熱手段であるハロゲンランプＨＬ１またはＨＬ２の暴走と判断し、画像形成装置を停止させる。温度変化率が所定の温度変化率よりも小さければ、冷却モードの終了後、用紙搬送速度を落として画像形成動作を継続する。【選択図】  図１
2005156758.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段を備えた定着部材と、該定着部材に圧接する加圧部材とを有し、前記定着部材と前記加圧部材とにより記録用紙を狭持搬送すると共に、搬送される記録用紙に対して加熱・加圧による定着または乾燥を行う定着／乾燥手段を備えた画像形成装置の定着／乾燥制御方法において、
温度検出手段によって前記定着／乾燥手段における定着部材および加圧部材の少なくとも一方の温度を検出し、
前記温度検出手段が、前記定着／乾燥温度よりも高い第１温度を検出した時に、記録用紙の搬送を一旦停止して前記定着／乾燥手段の温度分布を下げる冷却モードを実行すると共に、前記温度検出手段から検出された温度を用いて温度変化率を求め、
前記温度変化率に基づいてそれ以降の制御方法を変更することを特徴とする定着／乾燥制御方法。
【請求項２】
前記求めた温度変化率が、所定の温度変化率以上である場合には、画像形成動作を中止し、所定の温度変化率未満である場合には、前記温度変化率に応じた記録用紙の搬送速度に変更して画像形成動作を継続することを特徴とする請求項１に記載の定着／乾燥制御方法。
【請求項３】
前記求めた温度変化率が所定の温度変化率以上である場合には、画像形成条件に基づいて前記求めた温度変化率に補正を加えて、補正後の温度変化率に基づいて画像形成動作を中止するかもしくは継続するかの判断を行うことを特徴とする請求項２に記載の定着／乾燥制御方法。
【請求項４】
前記求めた温度変化率が所定の温度変化率未満である場合には、画像形成条件に基づいて、前記求めた温度変化率に補正を加えて、補正後の温度変化率に応じた記録用紙の搬送速度に変更して、画像形成動作を継続することを特徴とする請求項２に記載の定着／乾燥制御方法。
【請求項５】
前記温度検出手段が、前記第１温度を検出した後に実行する冷却モードでは、画像形成条件に基づいて冷却モードの時間を設定すると共に、前記定着部材と前記加圧部材との回転冷却時間および静止冷却時間の配分、および繰り返し回数を設定することを特徴とする請求項２に記載の定着／乾燥制御方法。
【請求項６】
前記画像形成条件は、記録用紙のサイズ、記録用紙の厚さ及び密度、既に印字した記録用紙の枚数、印字残りの記録用紙の枚数、環境条件、及び画像形成モードの少なくとも一つ以上が用いられるものであることを特徴とする請求項３ないし５の何れかに記載の定着／乾燥制御方法。
【請求項７】
前記求めた温度変化率が所定の温度変化率未満であり、前記温度変化率に応じた記録用紙の搬送速度に変更して画像形成動作を継続することが選択された場合に、それ以前に実行していた画像形成動作における１つ以上の加熱手段の設定電力値と電力配分を変更して、画像形成動作を継続することを特徴とする請求項２に記載の定着／乾燥制御方法。
【請求項８】
前記求めた温度変化率が所定の温度変化率未満であり、前記温度変化率に応じた記録用紙の搬送速度に変更して画像形成動作を継続することが選択された場合に、それ以前に実行していた前記定着部材の検知温度に基づいて加熱手段の全てに供給する電力の設定電力値を制御する第１電力制御モードと、前記加熱手段の少なくとも一つを設定電力値より大きい電力でバースト駆動する第２電力制御モードとを切り替えて画像形成動作を行う時の、第２の電力制御モードでの所定のバースト駆動時間及び加熱手段の設定電力値を変更することを特徴とする請求項２に記載の定着／乾燥制御方法。
【請求項９】
前記求めた温度変化率が所定の温度変化率未満であり、前記温度変化率に応じた記録用紙の搬送速度に変更して画像形成動作を継続することが選択された場合に、前記画像形成動作を継続した後に、前記第１温度を検出した時には、前回に第１温度に到達した時以降の経過枚数に基づいて、今回の冷却モードの時間、定着手段の回転冷却時間および静止冷却時間の配分、繰り返し回数を再設定することを特徴とする請求項２に記載の定着／乾燥制御方法。
【請求項１０】
前記求めた温度変化率が所定の温度変化率未満であり、前記温度変化率に応じた記録用紙の搬送速度に変更して画像形成動作を継続することが選択された場合に、前記画像形成動作を継続した後も、前記第１温度を検出した時には、前回に第１温度に到達した時以降の経過枚数に基づいて、前記第１温度より低い第２温度を次回の冷却モードへの移行温度とすることを特徴とする請求項２に記載の定着／乾燥制御方法。
【請求項１１】
前記求めた温度変化率が所定の温度変化率未満であり、前記温度変化率に応じた記録用紙の搬送速度に変更して画像形成動作を継続することが選択された場合に、前記画像形成動作を継続した後も、前記第１温度を検出した時には、前回に第１温度に到達した時以降の経過枚数に基づいて、今回の画像形成動作の継続に際して、記録用紙の搬送速度を更に小さくすることを特徴とする請求項２に記載の定着／乾燥制御方法。
【請求項１２】
前記画像形成動作の継続に際して、前記第１温度を検出した時には、前回に第１温度に到達した時以降の経過枚数に基づいて、それ以前に実行していた画像形成動作における１つ以上の加熱手段の設定電力値と電力配分を変更して、画像形成動作を継続することを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置の定着／乾燥制御方法。
【請求項１３】
前記画像形成動作の継続に際して、前記第１温度を検出した時には、前回に第１温度に到達した時以降の経過枚数に基づいて、それ以前に実行していた画像形成動作における前記定着部材の検知温度に基づいて加熱手段の全てに供給する電力の設定電力値を制御する第１電力制御モードと、前記加熱手段の少なくとも一つを設定電力値より大きい電力でバースト駆動する第２電力制御モードとを切り替えて画像形成動作を行う時の、第２の電力制御モードでの所定のバースト駆動時間及び加熱手段の設定電力値を変更して、画像形成動作を継続することを特徴とする請求項１１に記載の定着／乾燥制御方法。
【請求項１４】
前記画像形成動作の継続に際して、温度検出手段の検出した温度が、第１温度以下の第３温度まで低下する場合には、変更した搬送速度や、冷却モード条件、電力設定などの画像形成条件を、元に戻して画像形成動作を継続することを特徴とする請求項１３に記載の定着／乾燥制御方法。
【請求項１５】
加熱手段を備えた定着部材と、該定着部材に圧接する加圧部材とを有し、前記定着部材と前記加圧部材とにより記録用紙を狭持搬送すると共に、搬送される記録用紙に対して加熱・加圧による定着または乾燥を行う定着／乾燥手段を備えた画像形成装置において、
全ての記録材が通紙する領域に配置された第１温度検出手段と、
記録材のサイズによっては非通紙となる領域に配置された第２温度検出手段と、
前記第１および第２温度検出手段によって検出された温度をもとに、前記定着／乾燥手段を所定の定着／乾燥温度に制御する定着／乾燥制御手段とを備え
前記定着／乾燥制御手段は、前記第２温度検出手段が前記定着／乾燥温度よりも高い第１温度を検出した時に、定着／乾燥手段の温度分布を下げる冷却モードを実行すると共に、前記第２温度検出手段から検出された温度を用いて温度変化率を求め、前記温度変化率に基づいてそれ以降の制御方法を変更すること特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
記録材上の未定着画像に接する定着部材と、定着部材に圧接する加圧部材を有し、互いに対向配置されてニップ部を形成し、少なくとも一方に用紙の所定範囲を定着温度に加熱する加熱手段が１つ以上設けられ、前記ニップ部にトナー像が転写された記録材を挟持搬送してトナー像を記録材上に定着する定着手段と、この定着手段の前記定着部材と前記加圧部材の少なくとも一方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をもとに、前記定着手段を所定の定着温度に制御する定着制御手段を備えた画像形成装置において、
全ての記録材が通紙する領域に配置された第１温度検出手段と記録材のサイズによっては非通紙となる領域に配置された第２温度検出手段を備え、
定着制御手段は、前記第２温度検出手段が、前記定着温度よりも高い第１温度を検出した時に、記録材の搬送を一旦停止し、定着手段を冷却する冷却モードを実行し、前記温度変化率に応じた記録材の搬送速度に変更する搬送制御部と、温度検出手段から検出された温度を用いて温度変化率を求める温度変化率算出部と、設定された定着温度を目標温度として加熱手段の通電を制御する通電制御部と、前記温度変化率に基づいて以降の定着制御方法を選択し、画像形成動作を継続するかを判断する選択判断部を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
定着／乾燥制御手段あるいは定着制御手段で算出した温度変化率をもとに、その後の加熱手段への通電条件および記録用紙の搬送速度条件を変更することを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やプリンタといった電子写真装置における定着装置、湿式電子写真装置における乾燥装置、インクジェットプリンタにおける乾燥装置、リライタブルメディア用消去装置等で好適に実施される画像形成装置の定着／乾燥制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置で用いられる定着装置では、ローラ状（あるいはベルト状の）定着（加熱）部材と加圧部材とを有し、これら２つの円筒部材に記録用紙を挟持搬送して、上流の画像形成プロセスにて顕像化されたトナー像を、加熱・溶融させて記録用紙に定着させる定着プロセスが行われている。
【０００３】
また、上記定着装置と同様の構成は、湿式電子写真装置やインクジェットプリンタにおける乾燥装置、リライタブルメディア用消去装置、あるいは印刷装置等でも用いられることがある。
【０００４】
近年、上記定着装置等では、短ウォームアップ化のために、定着部材の低熱容量化（定着部材の薄肉化）、加圧部材の高断熱化、加熱源の大容量化などが図られている。
【０００５】
また、上記定着装置等では、記録用紙を定着部材と加圧部材との間に通紙させる際、記録用紙の幅と加熱幅とが常に一致している訳ではなく、僅かでも差が存在する。このため、従来よりも薄肉の定着部材を用いた定着装置では、記録用紙を高速で通紙させると、定着部材や加圧部材における記録用紙の通過しない領域の温度が、熱収支のアンバランスにより著しく高温になってしまう。
【０００６】
特に、近年の短ウォームアップ化が図られた定着装置では、前述の熱収支のアンバランスな部分における著しい昇温は顕著となる。この著しい昇温により、定着部材の記録用紙非通過部分のみならずその周辺の領域でも通常の定着条件よりも高温となる現象が生じるため、そのような領域では過加熱による過定着が生じ、定着装置通過後の記録用紙上でトナーの光沢性ムラが生じる恐れがある。あるいは、過定着部分が高温オフセットを起こし、定着部材にトナーが付着し、それ以降の記録用紙の画像面のみならず裏面にも汚れを生じさせる恐れがある。
【０００７】
また、定着装置における著しい昇温は、前述のような記録画質の悪化だけでなく、高温による定着部材や加圧部材の熱的劣化を生じさせたり、機械内部の高温化による現像、光学系、感光体など画像形成プロセスへの悪影響などが顕著になって、印字品質を高く維持することが困難になる。また、最悪の場合には、搬送される用紙がローラ部材に巻き付いてジャムの発生に至ることになる。
【０００８】
更には、前述のように定着部材の低熱容量化などによる温度特性によって局部的な高温状態が生じると、これを正確に検出できなければ、異常昇温を検出して通電を遮断する過昇温防止部材が作動せずに、定着部材や加圧部材を始め、定着装置が損傷を起こしてしまうことになる。
【０００９】
そこで従来では、特許文献１のように、定着装置の中央部において温度制御用の第１サーミスタを設け、さらに記録用紙の非通紙部となる定着部材端部において、昇温検知用の第２サーミスタを設けた構成がある。上記特許文献１では、第２サーミスタの検知温度を２つの閾値と比較し、第１閾値を検知した時に用紙間隔を延長して印字を継続し、第２閾値を検知した時に給送を停止させるようにしている。
【特許文献１】特許２６９８４９４号公報（公開日平成５年４月２日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１の方法では、第２サーミスタの温度検知に基づく上記制御によって、記録用紙の非通紙部の昇温を遅くすることは可能であるが、第１閾値の検知によって用紙間隔の延長を行うことでその後の温度変化が鈍くなり、第２閾値による給送停止の検知までが時間的に長くなる傾向がある。このため、第１閾値を超えた高温状態を長い時間維持することになり、定着部材や加圧部材の劣化を早めるといった問題がある。
【００１１】
また、上記特許文献１の方法では、この異常昇温が通電を制御するスイッチング素子の故障や暴走等によるものであれば、加熱トラブルを検知するまでに時間がかかることになる。
【００１２】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、定着手段の過加熱を素早く検出し、定着手段における温度均一化と過加熱による過定着とを防止して、各部材の寿命を長期にわたって確保できる画像形成装置の定着温度制御方法及び装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る定着／乾燥制御方法は、上記課題を解決するために、加熱手段を備えた定着部材と、該定着部材に圧接する加圧部材とを有し、前記定着部材と前記加圧部材とにより記録用紙を狭持搬送すると共に、搬送される記録用紙に対して加熱・加圧による定着または乾燥を行う定着／乾燥手段を備えた画像形成装置の定着／乾燥制御方法において、温度検出手段によって前記定着／乾燥手段における定着部材および加圧部材の少なくとも一方の温度を検出し、前記温度検出手段が、前記定着／乾燥温度よりも高い第１温度を検出した時に、記録用紙の搬送を一旦停止して前記定着／乾燥手段の温度分布を下げる冷却モードを実行すると共に、前記温度検出手段から検出された温度を用いて温度変化率を求め、前記温度変化率に基づいてそれ以降の制御方法を変更することを特徴としている。
【００１４】
また、上記定着／乾燥制御方法では、前記求めた温度変化率が、所定の温度変化率以上である場合には、画像形成動作を中止し、所定の温度変化率未満である場合には、前記温度変化率に応じた記録用紙の搬送速度に変更して画像形成動作を継続することができる。
【００１５】
また、上記定着／乾燥制御方法では、前記求めた温度変化率が所定の温度変化率以上である場合には、画像形成条件に基づいて前記求めた温度変化率に補正を加えて、補正後の温度変化率に基づいて画像形成動作を中止するかもしくは継続するかの判断を行うことができる。
【００１６】
また、上記定着／乾燥制御方法では、前記求めた温度変化率が所定の温度変化率未満である場合には、画像形成条件に基づいて、前記求めた温度変化率に補正を加えて、補正後の温度変化率に応じた記録用紙の搬送速度に変更して、画像形成動作を継続することができる。
【００１７】
また、上記定着／乾燥制御方法では、前記温度検出手段が、前記第１温度を検出した後に実行する冷却モードでは、画像形成条件に基づいて冷却モードの時間を設定すると共に、定着部材と前記加圧部材との回転冷却時間および静止冷却時間の配分、および繰り返し回数を設定することができる。
【００１８】
また、上記定着／乾燥制御方法では、前記画像形成条件は、記録用紙のサイズ、記録用紙の厚さ及び密度、既に印字した記録用紙の枚数、印字残りの記録用紙の枚数、環境条件、及び画像形成モードの少なくとも一つ以上が用いられるものであるとすることができる。
【００１９】
また、上記定着／乾燥制御方法では、前記求めた温度変化率が所定の温度変化率未満であり、前記温度変化率に応じた記録用紙の搬送速度に変更して画像形成動作を継続することが選択された場合に、それ以前に実行していた画像形成動作における１つ以上の加熱手段の設定電力値と電力配分を変更して、画像形成動作を継続することができる。
【００２０】
また、上記定着／乾燥制御方法では、前記求めた温度変化率が所定の温度変化率未満であり、前記温度変化率に応じた記録用紙の搬送速度に変更して画像形成動作を継続することが選択された場合に、それ以前に実行していた前記定着部材の検知温度に基づいて加熱手段の全てに供給する電力の設定電力値を制御する第１電力制御モードと、前記加熱手段の少なくとも一つを設定電力値より大きい電力でバースト駆動する第２電力制御モードとを切り替えて画像形成動作を行う時の、第２の電力制御モードでの所定のバースト駆動時間及び加熱手段の設定電力値を変更することができる。
【００２１】
また、上記定着／乾燥制御方法では、前記求めた温度変化率が所定の温度変化率未満であり、前記温度変化率に応じた記録用紙の搬送速度に変更して画像形成動作を継続することが選択された場合に、前記画像形成動作を継続した後に、前記第１温度を検出した時には、前回に第１温度に到達した時以降の経過枚数に基づいて、今回の冷却モードの時間、定着手段の回転冷却時間および静止冷却時間の配分、繰り返し回数を再設定することができる。
【００２２】
また、上記定着／乾燥制御方法では、前記求めた温度変化率が所定の温度変化率未満であり、前記温度変化率に応じた記録用紙の搬送速度に変更して画像形成動作を継続することが選択された場合に、前記画像形成動作を継続した後も、前記第１温度を検出した時には、前回に第１温度に到達した時以降の経過枚数に基づいて前記第１温度より低い第２温度を、次回の冷却モードへの移行温度とすることができる。
【００２３】
また、上記定着／乾燥制御方法では、前記求めた温度変化率が所定の温度変化率未満であり、前記温度変化率に応じた記録用紙の搬送速度に変更して画像形成動作を継続することが選択された場合に、前記画像形成動作を継続した後も、前記第１温度を検出した時には、前回に第１温度に到達した時以降の経過枚数に基づいて、今回の画像形成動作の継続に際して、記録用紙の搬送速度を更に小さくすることができる。
【００２４】
また、上記定着／乾燥制御方法では、前記画像形成動作の継続に際して、前記第１温度を検出した時には、前回に第１温度に到達した時以降の経過枚数に基づいて、それ以前に実行していた画像形成動作における１つ以上の加熱手段の設定電力値と電力配分を変更して、画像形成動作を継続することができる。
【００２５】
また、上記定着／乾燥制御方法では、前記画像形成動作の継続に際して、前記第１温度を検出した時には、前回に第１温度に到達した時以降の経過枚数に基づいて、それ以前に実行していた画像形成動作における前記定着部材の検知温度に基づいて加熱手段の全てに供給する電力の設定電力値を制御する第１電力制御モードと、前記加熱手段の少なくとも一つを設定電力値より大きい電力でバースト駆動する第２電力制御モードとを切り替えて画像形成動作を行う時の、第２の電力制御モードでの所定のバースト駆動時間及び加熱手段の設定電力値を変更して、画像形成動作を継続することができる。
【００２６】
また、上記定着／乾燥制御方法では、前記画像形成動作の継続に際して、温度検出手段の検出した温度が、第１温度以下の第３温度まで低下する場合には、変更した搬送速度や、冷却モード条件、電力設定などの画像形成条件を、元に戻して画像形成動作を継続することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る定着／乾燥装置は、以上のように、温度検出手段によって前記定着／乾燥手段における定着部材および加圧部材の少なくとも一方の温度を検出し、前記温度検出手段が、前記定着／乾燥温度よりも高い第１温度を検出した時に、記録用紙の搬送を一旦停止して前記定着／乾燥手段の温度分布を下げる冷却モードを実行すると共に、前記温度検出手段から検出された温度を用いて温度変化率を求め、前記温度変化率に基づいてそれ以降の制御方法を変更する。
【００２８】
上記の構成によれば、定着／乾燥温度よりも高い第１温度を検出したことで実施される冷却モード中に、温度検出手段で検出した温度を基に温度変化率を算出して、この温度変化率から定着ローラの温度変化傾向が判定される。例えば、冷却モードを実行しているにも関わらず、大きな正の温度変化率が検出されれば、加熱手段への通電を制御するスイッチング素子の故障や暴走といった事態が想定され、早急に画像形成動作を停止する必要があり、小さな正の温度変化率や負の温度変化率である場合には、温度制御手段が正常に動作しており、画像形成動作が正常であるので、そのまま冷却モードを実行して、冷却モードの終了を待って、搬送速度を小さくして画像形成動作を継続する制御が行える。
【００２９】
こうすることで、第１温度に到達して、高温状態にある定着部材および加圧部材に対し、必ず冷却モードを実行して、その冷却効果にて、温度を低く、かつ最大と最小との温度差を小さくすることができる。更には異常な加熱状態であれば、再度画像形成動作に入る前の冷却中に検出することができ、前述のように温度変化率に基づいて、それ以降に実行する最適な定着制御方法を選択すると、画像形成装置の状態に応じた最適制御ができるといった効果を奏する。
【００３０】
上記定着／乾燥装置は、異常加熱を検出するための新たな温度検出手段を設けることなく、安価に構成することができ、かつ、次の定着制御方法に移行する動作が早く、より正確な温度制御と搬送制御とが行え、故障や暴走などのトラブルに対しても迅速な対応をとることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明の一実施形態について図１ないし図１９に基づいて説明すると以下の通りである。尚、以下の説明では、本発明を電子写真方式の画像形成装置で用いられる定着装置に適用した例を示す。
【００３２】
〔画像形成装置〕
まず、本実施の形態に係る画像形成装置の構成例を図２および図３を参照して以下に説明する。
【００３３】
画像形成装置１００は、画像読取装置２００にて読み込まれた画像や、画像形成装置１００に対して外部から接続された機器（図示せず：例えばパーソナルコンピュータなどの画像処理装置）からのデータを画像として記録出力するものである。
【００３４】
画像形成装置１００では、感光体ドラム３を中心に、画像形成プロセスの各機能を担う各プロセスユニットが配置され、これらにより画像形成部が形成されている。感光体ドラム３の周囲には、帯電手段５、光走査手段１１、現像手段２、転写手段６、クリーニング手段４および除電手段１２等が順次配置されている。
【００３５】
帯電手段５は、感光体ドラム３の表面を均一に帯電させるものである。光走査手段１１は、均一に帯電された感光体ドラム３上に光像を走査して静電潜像を書き込むものである。現像手段２は、光走査手段１１により書き込まれた静電潜像を現像剤補給容器７から供給される現像剤により顕像化するものである。転写手段６は、感光体ドラム３上に顕像化された画像を記録用紙上に転写するものである。クリーニング手段４は、感光体ドラム３上に残留した現像剤を除去して感光体ドラム３上に新たな画像を記録することを可能にするものである。除電手段１２は、感光体ドラム３表面の電荷を除去するものである。
【００３６】
画像形成装置１００の下部には、画像形成装置１００本体内に内装された供給トレイ１０が配置されている。
【００３７】
供給トレイ１０は、記録用紙を収容する記録用紙収容トレイである。供給トレイ１０に収容された記録用紙は、ピックアップローラ１６等により１枚ずつ分離され、レジストローラ１４まで搬送され、レジストローラ１４により感光体ドラム３に形成された画像とのタイミングが計られ、転写手段６と感光体ドラム３との間に順次供給される。そして感光体ドラム３上に記録再現された画像は記録用紙上に転写される。なお、供給トレイ１０への記録用紙の補給は、画像形成装置１００の正面側（操作側）に、供給トレイ１０を引き出して行う。
【００３８】
画像形成装置１００の下面には、図３に示すように周辺装置として準備されている多段の記録用紙供給トレイを有する記録用紙供給装置Ａ、および大量の記録用紙を収容可能とした記録用紙供給装置Ｂ等から送られてくる記録用紙を受け入れ、画像形成部に向かって記録用紙を順次供給するための記録用紙受口が設けられている。
【００３９】
画像形成装置１００内上部には、定着装置８が配置されている。定着装置８は、画像が転写された記録用紙を順次受け入れて、定着部材８１および加圧部材８２等により、記録用紙に熱と圧力を加え、該記録用紙上に転写された現像画像を定着するものである。これにより、記録用紙上に画像が記録される。
【００４０】
画像が記録された記録用紙は、搬送ローラ２５によりさらに上方へ搬送され、切り替えゲート９を通過する。そして、記録用紙の排出トレイが画像形成装置１００の外装に備えられた積載トレイ１５に設定されている場合は、反転ローラ２６により積載トレイ１５に排出される。一方、両面画像形成や後処理が指定されている場合には、一旦反転ローラ２６により積載トレイ１５に向けて記録用紙を排出する。なお、この場合には、記録用紙を完全に排出せず、記録用紙を狭持させたまま反転ローラ２６を逆転させる。そして、上記記録用紙を逆方向、つまり両面画像形成や後処理のために選択的に装着されている記録用紙再供給搬送装置２０１や後処理装置２０２の装着されている方向に反転搬送する。尚、このとき、切り替えゲート９は、図２の実線の状態から破線の状態に切り替えられる。
【００４１】
両面画像形成を行う場合は、反転搬送された記録用紙は、記録用紙再供給搬送装置２０１を通り、再び画像形成装置１００に供給される。後処理が施される場合は、記録用紙再供給搬送装置２０１から別の切り替えゲートにて中継搬送装置２０３へ送られ、該中継搬送装置２０３を介して後処理装置２０２に搬送され、後処理が施されるようになっている。
【００４２】
光走査手段１１の上下空間部には、画像形成プロセスを制御する回路基板及び外部機器からの画像データを受け入れるインターフェイス基板等を収容する制御部１１０、そして、これら各種の上記インターフェイス基板、ならびに各上記画像形成プロセスユニットに対して電力を供給する電源装置１１１等が配置されている。
【００４３】
画像読取装置２００は、支持台２０４を介して画像形成装置１００の上部に配置されており、原稿台上にセットされた原稿の画像を露光走査して光電変換素子であるＣＣＤ上に結像し、原稿画像を電気的信号に変換した上で画像データとして出力する。読み取られた画像データは、画像形成装置１００の画像処理手段にて、画像補正やラスタライズ等の加工処理後に、光走査手段１１にて感光体ドラム３への書き込みが行なわれる。
【００４４】
また、上記画像読取装置２００は、原稿の片面だけでなく両面をほぼ同時に読み取ることができるようになっている。また、手動で原稿を原稿台に載置する以外に、自動原稿搬送装置２０５を用いて自動で原稿を原稿台に搬送することができる。
【００４５】
記録用紙再供給搬送装置２０１は、画像形成装置１００の左側側面に取り付けられ、定着装置８から排出された記録用紙を画像記録装置１００上部の排紙部の反転ローラ２６を用いて反転搬送して、記録用紙の表裏を反転した上で、再度、画像記録装置１００の画像形成部の感光体ドラム３と転写手段６との間（転写部）に向かって供給するための記録用紙搬送経路ユニットである。
【００４６】
中継搬送装置２０３は、記録用紙を後処理装置２０２に搬送するもので、画像形成装置１００に対して記録用紙再供給搬送装置２０１を介して接続されており、かつ、後処理装置２０２に装着されている。
【００４７】
後処理装置２０２は、画像形成システムの左側に配置されており、第１の記録用紙排出部２０２Ａと第２の記録用紙排出部２０２Ｂとから構成されている。
【００４８】
第１の記録用紙排出部２０２Ａは、画像形成装置１００から排出された画像の形成された記録用紙を、後処理装置２０２の側面上部に設けられた受け取り搬送部２０２Ｃによって受け取り、記録用紙がそのままの状態で排出される排出部である。第２の記録用紙排出部２０２Ｂは、ステープル，パンチ等選択的に装着される後処理手段により後処理が成された記録用紙が排出される排出部である。これらの第１および第２の記録用紙排出部２０２Ａ・２０２Ｂは、使用者によって適宜選択される。
【００４９】
上記後処理装置２０２は、図示はしないが、所定枚数の記録用紙に対してステープル処理を施す機能、あるいはＢ４、Ａ３などの記録用紙の紙折りする機能、あるいはファイリング用の穴をあける機能、あるいはソートや仕分けを行うために数ビン〜数１０ビンの多数の記録用紙排出部を有する機能のうち幾つかを組み合わせて搭載している。
【００５０】
本発明に係る特徴点は、特に定着装置において存在するものであり、以下の実施の形態１〜４で定着装置の詳細な説明を行う。
【００５１】
〔実施の形態１〕
実施の形態１に関する画像形成装置の定着装置の構成例を図４を参照して説明する。この定着装置では、定着部材及び加圧部材はローラ形状であり、それぞれ導電性の芯金を有している。
【００５２】
定着部材である定着ローラ１０は、その芯金１１に、アルミウムや鉄、及びそれらの合金が多用されており、本実施の形態では、鉄系の冷間圧延炭素鋼鋼管を引き抜き等で所望の外径・肉厚に加工した後、研磨加工を行ない、外径４０ｍｍ、肉厚１．３ｍｍで製作する。芯金１１の両端部は、外径を３０ｍｍ、肉厚１．５ｍｍに絞り加工を行って、定着ローラ１０に加わる荷重を軸支部材であるボールベアリング（ころがり軸受の一種）で支える。前記定着ローラ１０の芯金１１は、防錆の目的で、材料表面をパーカライジング処理（リン酸塩被膜処理）を施し、錆の発生を抑制している。
【００５３】
この定着ローラ１０における両端部の絞り加工を施していない中央のスリーブ部分には、一般的に加熱溶融したトナーとの接触でも離型性能を維持できるフッ素系樹脂が用いられる。前記フッ素樹脂としては、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、あるいはそれらの混合体が用いられ、導電性の芯金１１上に、中間層１２を介して表面絶縁層１３としてコーティングされている。その他、耐熱性、離型性の観点から、例えば、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン／テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、エチレン／クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のフッ素樹脂、或いはフッ素ゴムラテックスを含む材料を各々単独で、あるいは２種類以上を組み合わせて使用することもでき、塗布・焼成によって形成したり、チューブ被覆等で形成することができる。
【００５４】
中間層１２は、表面絶縁層１３としてのフッ素樹脂とパーカライジング処理した炭素鋼鋼管表面との接着性を高めるもので、本実施の形態ではゴム系あるいはレジン系接着剤等の絶縁性プライマを用いている。なお、中間層１２としては、前述の絶縁性プライマ以外に、導電性プライマを用いることができる。
【００５５】
また、定着ローラ１０の内面は、内包した加熱手段であるハロゲンランプ１４が定着ローラ１０の内周面に放出する赤外光等の放射エネルギーを効率良く吸収して熱に変換するための耐熱吸熱層（図示せず）を形成している。耐熱吸熱層としては、例えば、変性シリコーン樹脂、無機耐熱黒顔料、炭化水素（溶剤）などを混合した耐熱塗料を塗布、乾燥したものを、膜厚２０〜３０μｍに形成する。一般的に、オキツモ（商品名）、テツゾール（商品名）、セルモブラック（商品名）等の耐熱塗料が用いられている。本実施の形態では、オキツモを用いている。
【００５６】
定着ローラ１０の表面近傍には、表面温度を検出する温度検出素子であるサーミスタ１５と、異常昇温時にハロゲンランプ１４への通電を遮断する過昇温防止手段であるサーモスタット１６とが配置されている。また、定着ローラ１０と加圧ローラ２０の排紙側には記録用紙の剥離を補助する上剥離爪１７と下剥離爪２８とが軽く当接しており、これらはローラから記録用紙を機械的に剥ぎ取るようになっている。
【００５７】
なお、本実施の形態で用いるサーミスタ１５は、ハウジングに固定支持された弾性部材であるステンレス板上にサーミスタチップを直接ボンディングして、熱応答性を早くしたものが用いられている。本実施の形態では、前記サーミスタチップをボンディングしているステンレス板の受熱面側に対して、絶縁被覆層とその上に耐熱離型層を順次被せ、その反対側の面には保護層を被せている。また、ステンレス板とハウジングとの間で、当接するローラ表面との絶縁距離を設けるために、絶縁被覆層、耐熱離型層、保護層で、ステンレス板のハウジングの境界付近までを覆うようにする。
【００５８】
こうすることで、サーミスタチップやステンレス板に対して、各々のローラからリーク電流が流れることがなく、高電圧による破損や劣化といった不具合が解消され、安定したバイアス電圧を印加できると共に、正確な温度情報を取得することができ、良好な温度制御を実施することができる。本実施の形態では、絶縁被覆層は接着剤を含んだ厚み５０μｍのポリイミド（登録商標：カプトン）とし、耐熱離型層は接着剤を含んだ厚み１３０μｍのガラス繊維に耐熱離型樹脂を含浸させたものとしている。また、保護層は、接着剤を含んだ厚み８０μｍのテフロン（登録商標）としている。なお、これら材料は、上記のものに限定されず、諸性能において代替できるものであれば、他の材料でもよい。
【００５９】
加圧部材である加圧ローラ２０は、鉄やステンレス等の導電性の芯金２１上に、シリコ−ンゴム等の耐熱性を有する絶縁性弾性層２２を形成し、その外周には中間層２３、その更に外周には表面抵抗層２４を形成する。表面抵抗層２４は加圧ローラ２０表面の離型性能を向上させるために形成するものであり、中間層２３は、絶縁性弾性層２２と表面抵抗層２４との接着性を高めるために形成するものである。本実施の形態では、前記中間層２３は、絶縁性弾性層２２との接着であるので、絶縁性プライマを用いて、外径を３５ｍｍにしている。加圧ローラ２０の表面抵抗層２４は、表面抵抗率として１０１０Ωのものを用いており、１０５Ωでも使用できるレベルであるが、より好ましくは、１０７Ω〜１０１８Ωの表面抵抗率のものでも良い。また、体積抵抗率についても、１０７Ω・ｃｍ以上、より好ましくは、１０１０Ω・ｃｍ以上のものでも良い。
【００６０】
絶縁性弾性層２２としては、前述のシリコーンゴム系であれば、高温加硫型シリコーンゴム（ＨＴＶ）、付加反応硬化型シリコーンゴム（ＬＴＶ）、縮合反応硬化型シリコーンゴム（ＲＴＶ）、その他にフッ素ゴム、またはこれらの混合物等が挙げられる。具体的には、例えば、ジメチルシリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、メチルフェニルシリコーンゴム、ビニルシリコーンゴム等のシリコーンゴム系、フッ化ビニリデンゴム、テトラフルオロエチレン−プロピレンゴム、テトラフルオロエチレン−パーフルオロメチルビニルエーテルゴム、ホスファゼン系フッ素ゴム、フルオロポリエーテル等のフッ素ゴム等を使用することができる。これらのゴムは、各々単独で、あるいは２種以上を組み合わせて使用することもでき、注型・加硫、研磨等で成形する。
【００６１】
定着ローラ１０は、鉄系の冷間圧延鋼をプレス成形したフレームに、ボールベアリングを両端の絞り部分のジャーナル部に嵌合して、荷重を支えている。
【００６２】
一方、加圧ローラ２０は、ステンレス等の軸部に対してボールベアリングを嵌合し、このボールベアリングをフレームにカシメた支点軸から延びる荷重レバーに受けて、定着ローラ１０の中心軸方向へ荷重バネ等によって荷重する。この荷重による圧接力は、本実施の形態では７６４Ｎ（両端合計）であるが、記録用紙の種類、定着ローラ１０や加圧ローラ２０の剛性、温調温度等の条件や性能によって任意に設定可能である。
【００６３】
定着ローラ１０と加圧ローラ２０とは、それぞれ所望の荷重で圧接されており、記録用紙を狭持搬送しながら、未定着画像を加熱溶融し記録用紙上に定着する。
【００６４】
なお、本実施の形態で用いた材料や寸法、形状等は、本実施の形態に限定されるものではなく、所望の性能を逸脱しない範囲で、変更可能であり、種々のものを用いることが出来る。
【００６５】
更に、本実施の形態の定着装置では、加圧ローラ２０の周囲に、清掃部材である第１クリーニングローラ２５及び第２クリーニングローラ２６と、第２加熱部材である第２加熱ローラ２７とが、当接している。
【００６６】
第１及び第２クリーニングローラ２５，２６は、アルミニウムや鉄、あるいはそれらの合金（ステンレス鋼も含む）材料で、中空ローラあるいは中実ローラを加工して、両端部にすべり軸受やころがり軸受を嵌合し、荷重バネ等により、加圧ローラ２０に対して所定範囲のニップを保持しながら圧接している。本実施の形態では、炭素鋼やステンレス鋼製の外径１５ｍｍおよび８ｍｍのクリーニングローラを用いている。これら第１及び第２クリーニングローラ２５，２６の表面は、加圧ローラ２０表面に少量残留するトナーを清掃するために、所定の表面粗さを有している。
【００６７】
一方、第２加熱ローラ２７は、アルミニウムや鉄、あるいはそれらの合金（ステンレス鋼も含む）材料を用いた中空ローラで、最外周面に設けた表面離型層によって離型性能を維持したまま、加圧ローラ２０と圧接した際のニップでの熱伝導によって表面を加熱する。本実施の形態では、アルミニウム合金製の外径１５ｍｍ、肉厚０．８５ｍｍのストレートパイプに、表面に中間層と表面離型層とを形成し、その内周面には、定着ローラ１０と同様に耐熱吸熱層を設け、内部には、ハロゲンランプを内包している。中間層や表面絶縁層は、定着ローラ１０と異なる構成を用いることも可能であるが、本実施の形態では同じ構成を用いている。また、第２加熱ローラ２７についても、両端部にすべり軸受やころがり軸受を嵌合し、荷重バネ等により、加圧ローラ２０に対して所定範囲のニップを保持しながら圧接している。
【００６８】
前述した定着ローラ１０に嵌合したボールベアリング３１は、図５に示すように、フレーム３０との間にＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンサルファイド）やＰＰＯ樹脂（ポリフェニレンオキシド）等の耐熱・絶縁材料よりなるベアリングホルダ３２を介して電気絶縁性を持たせて荷重を支えている。このベアリングホルダ３２によって、定着ローラ１０は、画像形成装置のフレームや定着装置のフレームと電気的に絶縁されている。
【００６９】
定着ローラ１０には、記録用紙の裏面に付着してくる逆極性トナーを記録用紙に留める向きに電位差を付与する目的で、定着バイアス手段１８（図４参照）からバイアス電圧を印加する。この記録用紙の裏面に付着する逆極性トナーは、定着装置の上流に位置する転写手段において、感光体ドラム上に形成されたトナーによる静電顕像であるトナー画像を記録用紙に写し取る転写プロセスによって転写手段の表面に付着し、記録用紙表面に付着するものである。本実施の形態では、転写手段としては、ベルト状あるいはローラ状の接触方式で転写するものを用いている。この転写手段では、逆極性トナーや紙紛等を除去するような機構を有するが、完全には除去できないことが多く、この残留した逆極性トナーや紙紛は、転写手段の表面に蓄積されてくる。そして、電気的あるいは機械的付着力等の力のバランスによって、一部あるいは全部が記録用紙に付着して、下流側の定着装置に運ばれてくることがある。
【００７０】
通常であれば、これら逆極性トナーや紙紛等は、そのまま記録用紙に付着して排出されるはずである。しかしながら、定着装置において多数枚の記録用紙の定着を行うと、定着装置の条件、特に定着ローラ１０や加圧ローラ２０の摩擦帯電によって生じた静電気力の大きさや極性等によって、逆極性トナーや紙紛等が記録用紙から引き剥がされて加圧ローラ２０に付着し、更には定着ローラ１０にまで付着して、記録用紙の裏面や表面に画像不良や欠陥を発生させてしまう。
【００７１】
これに対し、本実施の形態では、定着ローラ１０の導電性芯金１１に、逆極性トナー（例えば、正極性）の帯電極性と逆極性（例えば、負極性）の定着バイアス電圧を印加している。こうすることで、加圧ローラ２０との静電気的な力の釣り合いにより、逆極性トナーが加圧ローラ２０の方へ引き剥がされないように、つまり記録用紙の裏面に留めるように定着バイアス電圧による電位差で静電気力が作用し、逆極性トナーは記録用紙上に留まったまま定着され、排紙される。なお、この逆極性トナーは、記録用紙１枚あたり少量であるので、定着された画像に対してはほとんど影響のないものである。
【００７２】
更に本実施の形態に係る定着装置について、図６を用いて説明する。
【００７３】
上記定着装置における定着部材（すなわち図４に示す定着ローラ１０）は、主に定着ローラ１０の中央領域を加熱する第１の加熱手段であるメインランプ１４Ａ（定格電力８２０Ｗ）としてのハロゲンランプＨＬ１（図１参照）と、主に定着ローラ１０の両端部を加熱する第２の加熱手段であるサブランプ１４Ｂ（定格電力４５０Ｗ）としてのハロゲンランプＨＬ２（図１参照）とを内包している。
【００７４】
また、加圧ローラ２０表面に当接する加熱ローラ２７は、加熱ローラの全幅を加熱する加熱手段である加熱ランプ（定格電力５００Ｗ）２７ａを内包している。通常これらの加熱手段であるハロゲンランプは、波数制御や位相制御などの電力制御方法を用いて、所定電力が出力されるように制御される。
【００７５】
また、定着ローラ１０の温度を検出する温度検出手段（すなわち図４に示すサーミスタ１５）は、定着ローラ１０の中央付近と非駆動側の通紙部端部とに配置されている。前者は定着ローラ１０の中央領域の温度を検出し、メインランプ１４Ａの通電制御に用いられる第１温度検出手段であるメインサーミスタ１５Ａ（図１のサーミスタＴＨ１に相当）であり、後者は定着ローラ１０の非駆動側端部の温度を検出し、サブランプ１４Ｂの通電制御に用いられる第２温度検出手段であるサブサーミスタ１５Ｂ（図１のサーミスタＴＨ２に相当）である。また、加熱ローラ２７の中央付近にも、加熱ローラの温度を検出する別の温度検出手段である加熱サーミスタ（図示せず）が配設され、加熱ランプの通電制御に用いられる。
【００７６】
記録用紙上のトナー像を加熱定着する場合、１枚あるいは少数枚の連続画像形成動作では、定着装置を記録用紙が通紙することにより定着ローラ１０の表面で発生する温度不均一は少なく、画質にはさほど影響はない。しかしながら、３００枚、５００枚、１０００枚といった多数枚の連続画像形成動作においては、定着ローラ１０の記録用紙通紙領域と前記ハロゲンランプ１４（主にメインランプとサブランプ）による加熱領域とに差があると、この差の部分を含んだ局部領域の熱収支にアンバランスが生じて、ローラの表面温度が高くなる。このような局部領域の温度上昇は、過定着や高温オフセットを発生させたり、記録用紙の巻き付きを発生させたり、定着ローラ１０や加圧ローラ２０の熱的劣化を誘発してしまう。
【００７７】
例えば、図７に示すように、定着ローラ１０の加熱領域に比べて、幅の狭い小サイズの記録用紙を連続定着する場合には、該記録用紙の通過する部分の多くでは、定着に適した温度に維持されるが、それより外側の特定領域（用紙が通紙しない領域）の温度が極端に高い過昇温状態となる。このため、定着ローラ１０の表面離型層における過昇温になった部分が劣化したり、次に通紙される記録用紙の幅が幅広である場合には、この部分が高温すぎるために高温オフセットを生じたり、記録用紙の皺やカールがひどくなることがある。尚、上記図７において、２点鎖線は、通紙初期、例えば５０枚程度における比較的温度分布が平坦な状態での定着ローラの軸方向温度分布を表している。次いで、１点鎖線は、更に通紙を継続して、例えば３００枚通紙した後の定着ローラの軸方向温度分布を表している。最後に、実線は、通紙を継続して、約１０００枚の通紙を行った後の定着ローラの軸方向温度分布を表している。
【００７８】
そこで、本実施の形態に係る定着装置では、定着に適した通常の印字に用いる定着温度よりも高い第１温度を予め設定しておき、サブサーミスタ１５が第１温度を検出した時に、定着ローラ１０や加圧ローラ２０、そして加熱ローラ２７の軸方向の温度不均一を解消するために、冷却モードを実行して、各ローラの温度分布を定着動作に支障の出ない程度にまで下げるようになっている。更には、上記冷却モード以降の画像形成動作を実行する時に、上記各ローラが再び過昇温とならないように、記録用紙の搬送速度を下げるようにしてもよい。こうすることで、連続画像形成動作においても、過昇温状態から回復して、通常の定着動作を行うことができる。
【００７９】
なお、冷却モードでは、ハロゲンランプ１４の通電を停止するとともに、ローラの回転駆動を行いながらローラの熱を放熱させる回転冷却、あるいはローラの回転を停止させながらローラの熱を放熱させる静止冷却を用いることができる。冷却モードでは、回転冷却または静止冷却の何れか一方のみで冷却を行うことも可能であるが、図８に示すように、回転冷却と静止冷却とを組み合わせて行うほうが、より短時間で冷却を完了することができる。
【００８０】
ここで、冷却モードを実行した場合の定着ローラ表面温度の変化を図９（ａ），（ｂ）に示す。先ず、図９（ａ）は、冷却モードを実行後の定着ローラ表面の最高温度の推移を示している。図９（ａ）より、回転冷却のみ、あるいは静止冷却のみを行う場合に比べ、回転冷却と静止冷却とを組み合わせて行うことで、定着温度の最高温度の冷却速度が速くなることが分かる。また、図９（ｂ）は、冷却モードを実行後の定着ローラ表面分布の最大温度と最小温度との温度差の推移を示している。図９（ｂ）より、回転冷却のみ、あるいは静止冷却のみを行う場合に比べ、回転冷却と静止冷却とを組み合わせて行うことで、冷却モードの実行途中から温度差が小さくなることが分かる。
【００８１】
冷却モードでは、例えば、静止冷却時間を１０秒、回転冷却時間を１５秒といった冷却モード時間を設定して、冷却モードを実行する。冷却モード時間の設定においては、予め一定値を設定しておくことも可能であるが、記録用紙のサイズ（記録用紙の幅や長さ及び方向など）、記録用紙の厚さ及び密度（秤量ともいう）、第１温度が検出された時点で、既に印字した記録用紙の枚数、それ以降に印字が残っている記録用紙の枚数、温度や湿度などの環境条件及び両面印字や特殊な記録用紙に印字する特殊な印字モードなどの画像形成モードの違いなど、様々な画像形成条件に基づいて、冷却モード時間、定着手段の回転冷却時間および静止冷却時間の配分、冷却モードを複数回実行する繰り返し回数等を設定することも可能である。
【００８２】
次に、本実施の形態に係る定着装置での定着制御について説明する。先ずは、定着制御を行うための定着制御手段の構成例について図１を参照して以下に詳細に説明する。
【００８３】
本実施の形態に係る定着制御手段は、温度検出手段によって検出された温度をもとに、定着手段における定着部材や加圧部材を所定の定着温度に制御するものである。
【００８４】
図１に示す定着制御手段である定着制御装置５０は、上記サーミスタＴＨ１およびＴＨ２によって検出される定着ローラ１０の表面温度に基づいて、ハロゲンランプＨＬ１およびＨＬ２の通電や定着ローラ１０および加圧ローラ２０の駆動を制御することで、定着手段の温度制御を行うものである。
【００８５】
上記定着制御装置５０は、サーミスタＴＨ１およびＴＨ２によって検出される定着ローラ１０の表面温度を示す比較信号が入力されるための入力ポート５１、これらの表面温度に基づいて定着制御のための演算を行う演算部５２、上記定着制御演算によって求められる制御信号を出力するための出力ポート５３、および内部メモリ５４等による構成されている。前記定着制御装置５０は、例えば、メモリを内蔵したＣＰＵであってもよい。
【００８６】
また、上記定着制御は、種々の画像形成条件に応じて、細かく制御動作を異ならせるようにすることも可能である。このとき、定着制御に用いられる種々の画像形成条件は、入力ポート５１を介して上記定着制御装置５０に入力される。
【００８７】
定着制御装置５０における演算部５２は、温度検出手段であるサーミスタＴＨ１およびＴＨ２から検出された温度を用いて定着ローラ１０、加圧ローラ２０或いは加熱ローラの温度変化率を求める温度変化率算出部と、設定された定着温度を目標温度として加熱手段の通電を制御する通電制御部とを有する。更には、上記定着制御装置５０は、求めた温度変化率に基づいて、複数の定着加熱方法の中から、以降の最適な定着制御方法を選択して、画像形成動作を継続するか否かを判断する選択判断部や、サーミスタＴＨ２が第１温度を検出した時に、その後の記録用紙の搬送速度を制御する搬送制御部を有する。
【００８８】
また、定着制御装置５０は、これら定着動作の温度制御において、ハロゲンランプ１４のＯＮ／ＯＦＦ動作をスイッチング素子を用いて制御するが、このスイッチング素子が故障したり、暴走などによってＯＦＦできなくなった場合には、定着ローラ１０の温度が制御できないので、定着ローラ１０の温度が異常な高温となる。通常では、このような状態を解消する為に、定着ローラ１０の温度を検出して、異常な高温の状態を事前に検知して、通電をＯＦＦとすることができるが、スイッチング素子故障や暴走した状態では、制御できないので、加熱手段に直列に挿入した過昇温防止部材が作動して通電を遮断するまで放置することになる。このような状態になれば、定着ローラ１０や加圧ローラ２０を始め、主要となる構成部品に大きなダメージを被ることになる。
【００８９】
異常加熱時と正常加熱時とでは、温度変化が大きく異なり、正常な加熱では、スイッチング素子が細かくＯＮ／ＯＦＦして、温度を一定に保つように動作して、温度変化は正あるいは負の変化となるが、異常加熱状態であれば、スイッチング素子の制御がきかずに、全通電状態にあるので、大きな正の温度変化率を示す。従って、この温度変化率の違いを用いることで、記録用紙の通紙によって局部的に高温になる過昇温を検出することが可能であると共に、後述する冷却モードによって定着ローラ１０の温度を下げることが可能で、更にはその時の温度変化率を用いて異常加熱を素早く検知して、以降の定着制御方法を選択して、画像形成動作を判断することができる。
【００９０】
続いて、上記定着制御装置５０の制御動作について、図１０のフローチャートを参照して以下に説明する。
【００９１】
本実施の形態に係る定着制御装置５０では、サブサーミスタＴＨ２が前述した第１温度を検出した時（Ｓ１でＹＥＳ）には、その時点で搬送途中である記録用紙が排出された後に、記録用紙の搬送を一旦停止し（Ｓ２）、定着手段の温度分布を下げるために所定の冷却条件の下で冷却モード（例えば、所定時間の回転冷却と静止冷却とを併用した冷却モード）を実行する（Ｓ３）。
【００９２】
この冷却モードは、定着ローラ１０などの温度分布を下げるために実行されるものであることから、この時、通常ハロゲンランプ１４は、通電制御部により非通電の状態とされる（冷却効果を最大限にするため）。しかしながら、ハロゲンランプ１４の通電を切り替えるスイッチング素子の故障や暴走状態により、冷却モード中であるにも関わらずハロゲンランプ１４の通電状態が継続することもありうる。
【００９３】
このため、上記冷却モード中、定着制御装置５０の温度変化率算出部では、サブサーミスタＴＨ２が検出した温度に基づいて温度変化率を算出し（Ｓ４）、この温度変化率が所定の温度変化率以上であるか否かを判断する（Ｓ５）。この温度変化率が所定の温度変化率未満であれば、スイッチング素子がＯＦＦとなっておりハロゲンランプ１４は非通電であると判断されるが、逆に所定の温度変化率以上であれば、スイッチング素子がＯＦＦとなっておらず、ハロゲンランプ１４の加熱が続いていると判断でき、スイッチング素子の故障や暴走状態が生じていることがわかる。
【００９４】
即ち、図１１に示すように、冷却モードの実行中、ハロゲンランプ１４がＯＦＦされた正常な温度制御状態であれば、小さな正の温度変化率もしくは負の温度変化率となるのに対して、ハロゲンランプ１４がＯＦＦされずに異常な加熱状態が続けば、大きな正の温度変化率を示すこととなるため、温度制御の状態を判断することができる。
【００９５】
このように、第１温度を検出した後の冷却モード実行時に、上記温度変化率の値によって正常な温度制御状態であるか、異常な加熱状態であるかが判断されるが、異常であれば（Ｓ５でＹＥＳ）、画像形成装置の加熱異常を報知する（Ｓ６）と共に、主電源やリレーをＯＦＦして画像形成動作を中止して、直ちに画像形成装置を停止させる（Ｓ７）。
【００９６】
また、冷却モード時の加熱異常がなければ（Ｓ５でＮＯ）、そのまま冷却モードの終了を待って（Ｓ８でＹＥＳ）、画像形成動作を再開させる。このとき、記録用紙の搬送速度を下げて（Ｓ９：例えば、Ａ５サイズ縦送りでは４８枚／分から３０枚／分、Ａ４サイズ横送りでは、６２枚／分から５０枚／分に搬送速度を下げる）、画像形成動作を継続する（Ｓ１０）。尚、冷却モードの終了は、図８に示すように、通紙する記録用紙のサイズや方向によっては、非通紙部となる領域の温度を検出するサブサーミスタＴＨ２が定着可能範囲温度の下限まで下がったことの検出をもって終了させることが好適である。
【００９７】
図１２は、搬送速度を変更する前後での、定着ローラ１０における軸方向温度分布の比較である。定着ローラ１０における軸方向温度分布は、記録用紙のサイズによっては局部的な昇温が生じるが、搬送速度を低くすることで、このような局部的な昇温が抑えられることが分かる。なお、搬送速度を低くする場合に、その下げ幅は、定着手段の構成や使用環境、制御方式、記録用紙のサイズや厚みによって左右されるので、できるだけスループットを高くするように設定されることが好ましい。但し、局部的な昇温を抑制するために、特定の条件の時、例えば高温高湿環境や、特定サイズや秤量の記録用紙などを通紙する時等に、搬送速度を大幅に下げることも可能である。
【００９８】
画像形成動作の継続中は画像形成回数がカウントされ（Ｓ１１）、そのカウント数が設定回数に到達すると、画像形成動作の終了が検出され（Ｓ１２でＹＥＳ）、画像形成装置は待機モードへ移行する。
【００９９】
上記図１０に示すフローチャートに基いたプログラムは、定着制御装置５０の内部もしくは外部のメモリに記憶されており、また、その他制御に必要なパラメータもメモリ上に記憶されたり、定着制御手段の電気回路上の抵抗器やスイッチなどで設定されている。
【０１００】
上記定着装置による定着制御方法は、従来のように、第１温度を検出後に別に設けた上限温度を検出してから、異常加熱と判断する方法に比べて、より早く異常加熱を検知することができる。即ち、従来の方法では、第１温度よりもある程度高い温度に上限温度を設定しなければ、温度リップル等で誤検知を誘発してしまい、異常加熱を検知する精度が低くなる。一方で、あまり高い上限温度を設定すると、上限温度に到達するまでの時間が長くなってしまい、異常検知から装置の停止に至る時間も長くなり手遅れになる場合がある。
【０１０１】
しかしながら、本実施の形態による定着制御方法では、温度リップルによる温度変化は、通常の温度制御による温度変化率の範囲内であるので誤検知することはなく検知精度高く保つことができ、異常加熱においては、正常な温度変化率から逸脱したことが検知された時点で異常と判断できるので、より素早い対応を取ることができ、手遅れになることがなく、装置を大きなダメージから保護することができる。
【０１０２】
〔実施の形態２〕
本発明の実施の形態２について、図１３を用いて説明する。尚、実施の形態２に係る定着装置の基本的な構成は、実施の形態１と共通するため、重複する個所は説明を省略する。
【０１０３】
本実施の形態２に係る定着装置の定着部材及び加圧部材は、実施の形態１と同じくローラ形状であり、それぞれ導電性の芯金を有している。定着ローラ１０は、例えば、外径４０ｍｍのストレート形状の導電性芯金に、中間層及び表面絶縁層を有している。中間層及び表面絶縁層についても実施の形態１と同じものを使用している。
【０１０４】
加圧ローラ２０は、外径が４０ｍｍである点以外は、実施の形態１と同じであり、加熱ローラ２７は実施の形態１と同じものを用いる。また、ハロゲンランプによる加熱方式を用いて定着を行い、定着ローラ１０には２本のハロゲンランプ（１本は非駆動側を通紙基準として所定の小サイズ通紙領域を加熱するメインランプ１４Ａ、他方は駆動側の残りの領域を加熱するサブランプ１４Ｂ）を内包しており、加熱ローラ２７には１本（全幅加熱）のハロゲンランプ２７ａを内包している。また、加圧ローラ２０の表面には、加熱ローラ２７以外に、クリーニングローラ（図示せず）が加熱ローラの上流側に当接している。プロセス速度は、例えば３９５ｍｍ／ｓであり、搬送速度は、７０枚／分である。本実施の形態２においても、定着装置の上流の転写装置として、ベルト転写装置を用いている。
【０１０５】
前述の定着装置の構成はほぼ実施の形態１と類似するが、本実施の形態２に係る定着制御手段は、実施の形態１の機能を包含しつつ、より冷却能力の高い、柔軟性のあるものとしている。
【０１０６】
すなわち、上記実施の形態１に係る定着制御装置５０は、冷却モード実行時に求めた温度変化率に基づいて、その後の処理制御（画像形成動作を中止するかもしくは継続するか）を決定している。これに対し、本実施の形態２に係る定着制御装置５０は、冷却モード実行時に求めた温度変化率に対し、さらに各種画像形成条件や環境条件等を加味した補正を行い、補正後の温度変化率によってもその後の処理制御を異ならせ、より柔軟性のある処理制御を行うようになっている。
【０１０７】
ここで、温度変化率の補正方法は、例えば、残りの印字枚数が少なく、例えば１０枚や２０枚程度であれば、そこで印字を一旦停止して、冷却モードを実行してしまうと、その印字処理の中断によってユーザが残り少ない枚数であるにも関わらず待たされてしまうことになる。従って、残り枚数の程度によって、元の温度変化率Ａに対して、補正量Ｂを減じて、補正後の温度変化率を少し小さくして、印字処理を終了させてしまうようなことが考えられる。
【０１０８】
そしてこのような場合、印字処理の終了後、余分に印字したために、元々想定された温度よりも高めの温度になっていると考えられるので、冷却モードの動作条件を変更する方法や、サイズや枚数、環境条件によって、元の温度変化率に補正量を加算したり減算したりする。特に、環境条件で、高温高湿状態では、通常でも高くなりがちであるので、先程とは逆に補正量を加算して、早めに冷却モードに移行して、印字継続かどうかを判断する方法などがある。基本的に、補正そのものは、加算や減算を行うことで、冷却モードへの移行タイミングを状況に合わせて変えるようにする。
【０１０９】
例えば、冷却モード時において求めた温度変化率が所定の第１の温度変化率以上である場合、上記実施の形態１の制御では、異常加熱と判断されて画像形成動作が停止される。しかしながら、残りの印字枚数がわずかである場合には、残りがわずかであるにも関わらず画像形成動作が中止されてしまうことはユーザにとって不便となる。
【０１１０】
このため、本実施の形態２では、冷却モード時において求めた温度変化率が所定の第１の温度変化率以上であっても、例えば、残りの印字枚数が少なく、かつ、補正後の温度変化率が所定の第１の温度変化率未満で残りを印字処理しても支障がないと判断できる場合には、続けて印字を行い、残りわずかの印字枚数であるにも関わらず画像形成動作が中止されてしまうことに対する不具合を解消する。異常加熱状態でも、各ローラが回転中であれば、少ない枚数の記録用紙であっても大きな影響はない。この場合、加熱異常であるかの検出は、印字動作が完了した時点での冷却モードを実行した場合などで再度行い、それでも異常であれば画像形成装置を停止する。
【０１１１】
また、求めた温度変化率が所定の第１の温度変化率未満であり、画像形成動作を継続する場合においても、記録用紙のサイズ（記録用紙の幅や長さ及び方向など）、記録用紙の厚さ及び密度（秤量ともいう）、第１温度が検出された時点で既に印字されている記録用紙の枚数、それ以降に印字が残っている記録用紙の枚数、温度や湿度などの環境条件、及び画像形成モード（両面印字や特殊な記録用紙に印字する特殊な印字モードなど）の違いなどの画像形成条件に基づいて以下のような処理を行うことができる。
【０１１２】
例えば、補正後の温度変化率に応じた記録用紙の搬送速度に変更して（例えば、Ａ４サイズ横送りで、初めは７０枚／分から５０枚／分であるが、補正後の温度変化率によれば、３５枚／分に変更する（標準では冷却モードを実行した後は、搬送速度を３９枚／分に変更する））画像形成動作を継続したり、冷却モードでの冷却モード時間の設定、回転冷却時間および静止冷却時間の配分と繰り返し回数の設定（例えば、回転冷却時間を１０秒、静止冷却時間を１０秒、繰り返し回数を２回）を行うようにする。
【０１１３】
こうすることで、画像形成条件に応じて、柔軟に画像形成動作を継続することができる。また、画像形成動作を継続する場合において、温度上昇による頻繁な冷却モードへの移行が生じる場合、メインランプやサブランプの通電時電力を変更したり、その電力配分を変更して、記録用紙の通紙による昇温を少なくすることができる。これにより、頻繁な冷却モードの実行と低速な画像形成動作の繰り返しを防ぐことができ、印字効率を悪化させることがない。
【０１１４】
また、第１温度を検出した時に、その時までに印字した記録用紙の枚数が所定の枚数よりも少ない場合（例えば、Ａ４サイズの記録用紙を横送りする場合では７００枚、Ｂ５サイズの記録用紙を縦送りする場合では４５０枚）では、標準で設定した冷却モードの回転冷却時間と静止冷却時間との配分や冷却モード時間を、それぞれ１５秒と１０秒及び２５秒という設定から、２０秒と１５秒及び３５秒というように変更して冷却モードを実行することもできる。
【０１１５】
また、第１温度を検出するまでは、定着ローラのハロゲンランプの電力配分としてメインランプ１４Ａ６５０Ｗ＋サブランプ１４Ｂ３００Ｗ（合計で９５０Ｗ）のところを、メインランプ１４Ａ７００Ｗ＋サブランプ１４Ｂ２５０Ｗ（合計で９５０Ｗ）にしたり、メインランプ１４Ａ６５０Ｗ＋サブランプ１４Ｂ２００Ｗ（合計で８５０Ｗ）といったように、通電する電力量やその配分を変えることによっても、それ以降に実行する通紙における局部的な昇温を抑えることも可能になる。
【０１１６】
また、以上は冷却モードや通紙時の動作条件を変更しているが、更には第１温度による温度検知において、第１温度よりも低い第２温度を設定し、次回は第２温度が検出されたときに冷却モードへ移行し、通電制御を行うようにしてもよい。
【０１１７】
また、以降、記録用紙の搬送を一旦停止する閾値を検出する度に、変更する記録用紙の搬送速度を徐々に小さくしていっても良く、電力設定値や冷却モードの設定などの画像形成動作の動作条件を変化させてもよい。
【０１１８】
また更には、一旦、搬送速度を小さくしてしまっていても、第１温度以下の第３温度を設けておき、画像形成動作中に、前記第３温度まで温度が低下してくる場合には、局部的な昇温の傾向が緩くなったことを示し、スループットを上げる上でも、元の搬送速度に戻して、画像形成動作を継続することも可能である。なお、搬送速度だけでなく、電力設定値や冷却モード条件など、局部的な昇温を抑制するために行った、画像形成条件の変更の一部もしくは全部を元に戻すことも可能である。
【０１１９】
〔実施の形態３〕
本発明の実施の形態３について、図１４を用いて説明する。尚、実施の形態３に係る定着装置の基本的な構成は、実施の形態１および２と共通するため、重複する個所は説明を省略する。
【０１２０】
本実施の形態３に係る定着装置では、定着ローラ１０の導電性芯金１１に対し、定着バイアス手段１８によって定着バイアス電圧を−１ｋＶ印加する。
【０１２１】
また、加圧ローラ２０の排紙側には、スクレパー（ステンレス鋼  導電）４１（あるいはリン青銅、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＣ（ポリカーボネート）などの耐熱を有する樹脂表面に導電コートや表面改質で、導電性を付与したり、カーボンや金属等の導電性を有する粉末や繊維などの導電材を充填して樹脂に導電性を持たせた部材）を当接させて、該スクレパー４１によって加圧ローラ２０に定着バイアス電圧を印加する。厚みは、０．１〜０．５ｍｍが用いられる。
【０１２２】
この場合、スクレパー４１は、清掃部材としての機能の他に、電位付与部材としての機能を有しており、加圧ローラ２０周囲の構成を簡素化して、かつ逆極性トナーの加圧ローラへの移動を低減することができる。
【０１２３】
つまり、スクレパー４１は、加圧ローラ２０表面からの機械的なトナーの掻き落としが主目的であるが、導電性あるいは半導電性を持たせて、接地や定着バイアス電圧を印加して、加圧ローラ２０の表面に保持される電荷を制御して、逆極性トナーを記録用紙上に留めておくようにし、逆極性トナーの付着による汚れを防止し、汚れによる寿命を飛躍的に伸ばすことができる。
【０１２４】
なお、本実施の形態３では、スクレパー４１について説明したが、カーボン繊維、ステンレス繊維アモルファス繊維などの金属繊維や、アクリル繊維に銅結合した繊維、ＰＶＡ繊維に銅を結合させ、特殊金属処理をした繊維、アクリルにカーボン短繊維混練繊維、ポリエステルに銀処理をした繊維などの有機導電性繊維などで構成した電位付与ブラシ４２でも同様の効果が得られる。尚、図１４では、スクレパー４１と電位付与ブラシ４２との両方を図示しているが、少なくともどちらか一方が設けられていればよい。
【０１２５】
本実施の形態３では、温度制御にかかわる電力制御において、画像形成動作における前記定着ローラの検知温度に基づいて加熱手段であるハロゲンランプの全てに供給する電力の設定電力値を制御する第１の電力制御モードと、前記ハロゲンランプの少なくとも一つを設定電力値より大きい電力でバースト駆動する第２の電力制御モードとを切り替えて画像形成動作を行うようにしている。
【０１２６】
このような場合では、第１温度に到達するまでの経過枚数などの画像形成条件によって、第２の電力制御モードでの所定のバースト駆動時間及び加熱手段の設定電力値を変更して、画像形成動作を継続することも可能である。
【０１２７】
本実施の形態３での温度制御における第１の電力制御モードと第２の電力制御モードとの切り替え制御では、図１５に示すように、第２の電力制御モード時に第１の電力制御モード時（通常時）の電力設定よりも大きな電力を所定の時間だけハロゲンランプに供給し、通紙時の平均供給電力を高めている。第１の電力制御モードと第２の電力制御モードとの切り替えは、所定周期（第２の制御周期）ごとに行っている。
【０１２８】
図１４に示す定着装置の構成では、定着制御手段の通電制御部が、定着装置に備えられる各ハロゲンランプに対して例えば図１６に示すような電力制御を行う。図１６は、第２の電力制御モード時の制御を示しているが、ここで、第１温度が検出されるまでは、第２の制御周期を例えば２０００ｍｓとしているが、冷却モード後の搬送速度を変更した後の場合には、第２の制御周期を１７００ｍｓとするような制御も可能である。また、同時に、実施の形態２に示したように、メインランプやサブランプなどの通紙時の電力設定値を７００Ｗと２５０Ｗから６５０Ｗと２００Ｗに変更してもよい。また或いは、第１の制御周期（第１の電力制御モード時の制御周期）についても変更しても良い。
【０１２９】
尚、図１６に示される３本のハロゲンランプを制御する時、通常は構造上３本をまったく同時には制御できないため、制御プログラムの１回（１回だけでなく複数回でも可）の制御ループで１本のランプを制御し、次の制御ループでは別のハロゲンランプの制御に移るというように順次制御対象となるハロゲンランプを変えながら動作している。そして、図１６におけるΔＴは、その時の制御をずらす時間を表しているものである。
【０１３０】
〔実施の形態４〕
本実施の形態４に係る定着装置では、図１７に示すように、定着ローラ６０を加熱する加熱手段として誘導加熱方式を用いており、定着ローラ６０を複数箇所に分割加熱できるように、定着ローラ６０の周囲に、図１８に示すような加熱手段である複数の加熱コイル６１を配置している。定着ローラ６０の芯金６２は、ステンレス製で加熱効率が良い磁性ステンレス（ＳＵＳ４０）であり、その表面には、中間層であるプライマ層６３と、その上に絶縁性離型層６４とを形成している。加熱コイル６１の材質は、例えば耐熱性を考慮してアルミニウム単線、銅線あるいは銅ベースの複合部材線であってもよく、リッツ線（エナメル線等を撚り線にしたもの）であってもよい。いずれにしても、コイル自身のジュール熱を少なくするために、加熱コイル６１の全抵抗値を０．５Ω以下にすることが望ましい。
【０１３１】
本実施の形態４では、加熱効率が良く、昇温特性の良好な誘導加熱方式を用いているので、温度検出には検出速度の速いサーモパイルやその他抵抗素子を用いた非接触方式を採用し、中央部の温度を検出する非接触の第１温度検出手段６５Ａと、定着ローラの非駆動側の端部近傍の温度を検出する非接触の第２の温度検出手段６５Ｂとを有している。また、実施の形態１のように、加圧ローラ２０の表面を加熱する加熱ローラ２７を併用する場合では、加熱ローラ２７の加熱手段としてはハロゲンランプを用い、温度検出手段としては、接触式の高速応答型のサーミスタ２９を用いることができる。なお、ハロゲンランプによる加熱以外に、抵抗発熱方式等他の加熱方式を用いることも可能である。
【０１３２】
誘導加熱方式を採用した定着装置においても、上述の各実施の形態１〜３に示したハロゲンランプの場合と同様に、第２の温度検出手段が第１温度を検出した時に、冷却モードを実行して、その時の温度変化率を算出する。そして、図１９のように、その温度変化率が所定の温度変化率以上である場合には、加熱コイル６１の励磁回路の暴走等が考えられるので、直ちに画像形成動作を中止し、異常を報知して、画像形成装置を停止させる。なお、本実施の形態の誘導加熱方式では、ハロゲンランプ方式に比べて、加熱手段である加熱コイルの応答が良いため、より素早く異常加熱を検出できる本発明の効果が高くなる。
【０１３３】
冷却モードが終了すると、記録用紙の搬送速度を、例えば、８１枚／分から５０枚／分へ下げて、更に、加熱コイル６１を励磁する時の周波数や、投入電流を変更して、加熱コイルから投入される電力や加熱コイルによる配熱及び電力配分を変更し、局部的な加熱を低減して、画像形成動作を継続することで、スループットの低下を最小限に留めることができる。
【０１３４】
本発明の温度変化率による判断と定着制御方法の選択、冷却モードの条件設定、冷却モード後の搬送速度を下げた画像形成動作の継続といった定着制御方法は、プロセス速度が速く、搬送速度の速い高速な画像形成装置へ搭載することで、画像形成装置の用紙対応能力、環境対応能力を高めて、生産性を向上させることができる。
【０１３５】
以上、各実施の形態１〜４について記述したが、本発明の実施は、これらに限定されるものではなく、材質、寸法、加熱方式、制御方式などを問わず適用できることは言うまでもない。
【０１３６】
例えば、実施の形態１〜３では加熱手段としてハロゲンランプを用いた場合について説明し、実施の形態４ではジュール熱により定着ローラを加熱する誘導加熱方式を用いた場合について説明したが、これら以外の加熱方式に変更しても効果に差はなく、温度変化率の閾値や検出速度を変える必要がある場合もあるが、芯金の表面や内面に形成した抵抗発熱層による抵抗発熱方式等の加熱方式においてもその技術思想は適用でき、本実施の形態に記載されている定着装置の構成に限定されるものではない。
【０１３７】
更には、実施の形態１〜３では、定着ローラには、ハロゲンランプを２本内包しており、それぞれが中央部と両端部を主として加熱するが、加熱する領域はこれに限定されず全幅と中央部の加熱領域に分けたものでもよく、かつハロゲンランプの数も２本に限定されず、３本以上あるいは１本でもよい。
【０１３８】
また、定着ローラについても、上述してきた材料以外にも、ステンレス鋼、ニッケル及びその合金など耐熱性、機械的強度などで、条件を満足するものであれば使用することができる。そして、両端部についても、絞り加工を施してあってもよい。
【０１３９】
上記各実施の形態は、電子写真方式の画像形成装置で用いられる定着装置を例示して説明を行ったが、上記定着装置と同様の構成は、湿式電子写真装置やインクジェットプリンタにおける乾燥装置、リライタブルメディア用消去装置、あるいは印刷装置等でも用いられることがあるため、本発明の適用は上記定着装置に限定されるものでもない。
【０１４０】
以上のように、上記定着装置では、定着ローラにおける加熱幅と通紙される記録用紙の幅とに差があると、プロセス速度が速い時や搬送速度が大きい場合、あるいは鉄やステンレスなどの熱伝導率の低い材料を用いる場合では、記録用紙の非通紙部分で熱収支がアンバランスになり、蓄熱によって局部的に高温となる。
【０１４１】
このような場合、本発明の定着制御方式を用いると、温度制御に用いる温度検出手段であるサーミスタを、異常加熱検出用に別途設けることなく、検出することができるようになる。
【０１４２】
つまり、定着温度よりも高い第１温度を設定し、通常の搬送速度での画像形成動作を行うと、前述のように加熱幅と記録用紙幅との差によって生じる局部的な昇温は、通紙を経ることで第１温度にまで到達する。その時、通常であれば、搬送速度を切り替えたり、画像形成動作を停止したりすることで冷却を行うが、画像形成装置のスループットが低下してしまう。そこで、本実施の形態に係る上記定着装置では、第１温度到達後に、一旦、記録用紙の搬送を停止し、回転冷却と静止冷却を併用した冷却モードを実行する（それぞれを単独で実行してもよい）。
【０１４３】
そして、この冷却モード中に、温度検出手段で検出した温度を基に、温度変化率を算出して、定着ローラの温度変化傾向を判定する。即ち、所定の大きな正の温度変化率以上であれば、スイッチング素子の故障や暴走といった事態が想定され、早急に画像形成動作を停止する必要があり、小さな正の温度変化率や負の温度変化率である場合には、定着制御手段が正常に動作しており、画像形成動作が正常であるので、そのまま冷却モードを実行して、冷却モードの終了を待って、搬送速度を小さくして画像形成動作を継続する。
【０１４４】
こうすることで、第１温度に到達して、高温状態にある定着ローラを、必ず冷却モードを実行して、その冷却効果にて、温度を低くかつ最大と最小の温度差を小さくすることができ、更には異常な加熱状態であれば、再度画像形成動作に入る前の冷却中に検出することができ、前述のように温度変化率に基づいて、それ以降に実行する最適な定着制御方法を選択すると、画像形成装置の状態に応じた最適制御ができる。
【０１４５】
このような定着装置は、新たな温度検出手段を設けることなく、安価に構成することができ、かつ、次の定着制御方法に移行する動作が早く、より正確な温度制御と搬送制御が行え、故障や暴走などのトラブルに対しても迅速な対応をとることができる。
【０１４６】
また、上記定着装置では、前記求めた温度変化率が、所定の温度変化率以上である場合には画像形成動作を中止し、所定の温度変化率未満である場合には前記温度変化率に応じた記録用紙の搬送速度に変更して画像形成動作を継続することができる。
【０１４７】
上記制御では、冷却モード中に算出した温度変化率を基にして、次に行う定着制御方法として、トラブルに対しては画像形成動作を停止し、トラブルが無い場合には冷却後に搬送速度を落として局部的な昇温を抑制しながら画像形成動作を継続することを選択する。これによって、より簡単な検出方法で、正常動作と異常動作を判断でき、定着ローラや加圧ローラの劣化や損傷を防ぎ、高温による画像形成動作への悪影響を除去できる。
【０１４８】
また、上記定着装置では、求めた温度変化率が所定の温度変化率以上である場合には、画像形成条件に基づいて、前記求めた温度変化率に補正を加えて、画像形成動作を中止するかもしくは継続するかの判断を行うことができる。
【０１４９】
上記制御では、求めた温度変化率が所定の温度変化率以上である場合には、一義的に画像形成動作を停止するのではなく、画像形成に関連する画像形成条件に基づいて、その条件が、画像形成動作の継続に問題ない範囲であれば、画像形成動作を続け、その画像形成動作が終了した時点で、改めて正常／異常の判断を行って、それでも異常であれば、画像形成装置を停止するようにする。こうすることで、残り僅かな画像形成動作であるのに、異常と検出して、画像形成動作が未完となってしまうことを防ぐことができる。
【０１５０】
また、上記定着装置では、求めた温度変化率が所定の温度変化率未満である場合には、画像形成条件に基づいて、前記求めた温度変化率に補正を加えて、前記補正後の温度変化率に応じた記録用紙の搬送速度に変更して、画像形成動作を継続することができる。
【０１５１】
第１温度に到達する時期は、記録用紙のサイズや厚さ、画像形成モードなど、画像形成条件によって異なるため、何らかの影響で通常想定されるよりも早く第１温度に到達するような場合には、継続する画像形成動作での局部的な昇温を更に小さく抑える必要がある。即ち、そのままでは、頻繁に冷却モードと低速は搬送速度での画像形成動作が続き、スループットが大幅に低下してしまうことになる。そこで、このような場合には、上記制御により、通常設定している搬送速度よりも更に低い搬送速度で画像形成動作を継続して、局部的な昇温を抑えるようにすることができる。
【０１５２】
また、上記定着装置では、前記温度検出手段が、前記第１温度を検出した後に実行する冷却モードでは、画像形成条件に基づいて冷却モードの時間を設定すると共に、定着部材と前記加圧部材との回転冷却時間および静止冷却時間の配分、および繰り返し回数を設定することができる。
【０１５３】
第１温度に到達する時期は、記録用紙のサイズや厚さ、画像形成モードなど、画像形成条件によって異なるため、何らかの影響で通常想定されるよりも早く第１温度に到達するような場合には、通常想定される冷却モードの条件では十分に冷却することができないことがあり、継続する画像形成動作での局部的な昇温を抑える上でも、冷却条件を変更して、冷却能力を高めておく必要がある。即ち、そのままでは、頻繁に冷却モードと低速搬送速度での画像形成動作が続き、スループットが大幅に低下してしまうことになる。そこで、このような場合には、上記制御により、通常設定している冷却モードよりも更に冷却能力を高に冷却モードを実施することで、スループットの低下を抑えるようにすることができる。
【０１５４】
また、上記定着装置では、前記画像形成条件は、記録用紙のサイズ、記録用紙の厚さ及び密度、既に印字した記録用紙の枚数、印字残りの記録用紙の枚数、環境条件、及び画像形成モードの少なくとも一つ以上が用いられるものである。
【０１５５】
画像形成条件としては、記録用紙に関するもの、画像形成動作の履歴に関するもの、環境及び画像形成モードなどが大きく影響し、これらを用いて、スループットが最大になるように、画像形成動作を実行し、かつ異常加熱などのトラブルにも対応できるようになる。
【０１５６】
また、上記定着装置では、前記求めた温度変化率が所定の温度変化率未満であり、前記温度変化率に応じた記録用紙の搬送速度に変更して画像形成動作を継続することが選択された場合に、それ以前に実行していた画像形成動作における１つ以上の加熱手段の設定電力値と電力配分を変更して、画像形成動作を継続することができる。
【０１５７】
つまり、継続する画像形成動作での局部的な昇温を抑制するためには、上述した搬送速度を低くする方法以外に、定着性能や加熱性能に影響のでない範囲で、加熱手段に供給する電力の余剰分をなくし、熱収支のバランスを保つ方法もある。更には、加熱手段に供給する電力の設定を変えたり、複数の加熱手段がある場合には、電力配分を変えたりすることでも局部的な昇温を抑制することが可能である。
【０１５８】
また、上記定着装置では、前記求めた温度変化率が所定の温度変化率未満であり、前記温度変化率に応じた記録用紙の搬送速度に変更して画像形成動作を継続することが選択された場合に、それ以前に実行していた前記定着部材の検知温度に基づいて加熱手段の全てに供給する電力の設定電力値を制御する第１電力制御モードと、前記加熱手段の少なくとも一つを設定電力値より大きい電力でバースト駆動する第２電力制御モードとを切り替えて画像形成動作を行う時の、第２の電力制御モードでの所定のバースト駆動時間及び加熱手段の設定電力値を変更することができる。
【０１５９】
加熱手段をバースト駆動する通電制御においては、バースト駆動時のバースト駆動時間や加熱手段の設定電力値を変えることでも、継続する画像形成動作での局部的な昇温を抑制することができる。
【０１６０】
また、上記定着装置では、前記求めた温度変化率が所定の温度変化率未満であり、前記温度変化率に応じた記録用紙の搬送速度に変更して画像形成動作を継続することが選択された場合に、前記画像形成動作を継続した後に、前記第１温度を検出した時には、前回に第１温度に到達した時以降の経過枚数に基づいて、今回の冷却モードの時間、定着手段の回転冷却時間および静止冷却時間の配分、繰り返し回数を再設定することができる。
【０１６１】
冷却モードを実行して後、画像形成動作を継続して行う場合、搬送速度を低くしても、すぐにまた第１温度に到達してしまう。このように再度第１温度を検出した場合には、再度冷却モードを実行して、同じ搬送速度で画像形成動作を継続することも可能であるが、このような場合には、更に搬送速度を落として、昇温特性をより鈍くすることで、頻繁に冷却モードを実行して低速な搬送速度での画像形成動作を続けることがなく、スループットを上げることができる。
【０１６２】
また、上記定着装置では、前記求めた温度変化率が所定の温度変化率未満であり、前記温度変化率に応じた記録用紙の搬送速度に変更して画像形成動作を継続することが選択された場合に、前記画像形成動作を継続した後も、前記第１温度を検出した時には、前回に第１温度に到達した時以降の経過枚数に基づいて前記第１温度より低い第２温度を、次回の冷却モードへの移行温度とすることができる。
【０１６３】
冷却モードを実行して後、画像形成動作を継続して行う場合、再度冷却モードへの移行する温度を、上記第１温度よりも低い第２温度とすることで、頻繁に冷却モードを実行して低速な搬送速度での画像形成動作を続けることがなく、スループットを上げることができる。
【０１６４】
また、上記定着装置では、前記求めた温度変化率が所定の温度変化率未満であり、前記温度変化率に応じた記録用紙の搬送速度に変更して画像形成動作を継続することが選択された場合に、前記画像形成動作を継続した後も、前記第１温度を検出した時には、前回に第１温度に到達した時以降の経過枚数に基づいて、今回の画像形成動作の継続に際して、記録用紙の搬送速度を更に小さくすることができる。
【０１６５】
冷却モードを実行して後、画像形成動作を継続して行う場合、記録用紙の搬送速度を更に小さくすることで、頻繁に冷却モードを実行して低速な搬送速度での画像形成動作を続けることがなく、スループットを上げることができる。
【０１６６】
また、上記定着装置では、前記画像形成動作の継続に際して、前記第１温度を検出した時には、前回に第１温度に到達した時以降の経過枚数に基づいて、それ以前に実行していた画像形成動作における１つ以上の加熱手段の設定電力値と電力配分を変更して、画像形成動作を継続することができる。
【０１６７】
また、上記定着装置では、前記画像形成動作の継続に際して、前記第１温度を検出した時には、前回に第１温度に到達した時以降の経過枚数に基づいて、それ以前に実行していた画像形成動作における前記定着部材の検知温度に基づいて加熱手段の全てに供給する電力の設定電力値を制御する第１電力制御モードと、前記加熱手段の少なくとも一つを設定電力値より大きい電力でバースト駆動する第２電力制御モードとを切り替えて画像形成動作を行う時の、第２の電力制御モードでの所定のバースト駆動時間及び加熱手段の設定電力値を変更して、画像形成動作を継続することができる。
【０１６８】
また、上記定着装置では、前記画像形成動作の継続に際して、温度検出手段の検出した温度が、第１温度以下の第３温度まで低下する場合には、変更した搬送速度や、冷却モード条件、電力設定などの画像形成条件を、元に戻して画像形成動作を継続することができる。
【０１６９】
上記制御では、局部的な昇温が解消される傾向が検出された時には、画像形成動作のスループットを撚り高くするために、各種画像形成条件を、基に戻して、画像形成動作を継続する。こうすることで、一旦、搬送速度を下げてしまっていても、残りの画像形成動作が多く残っているような場合には、搬送速度を上げたりして、スループットを高くすることができ、より柔軟な制御を行うことができ、かつトラブル時でも素早く対応することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１７０】
本発明は、複写機やプリンタといった電子写真装置における定着装置、湿式電子写真装置における乾燥装置、インクジェットプリンタにおける乾燥装置、リライタブルメディア用消去装置等で好適に実施される定着方法もしくは乾燥方法、並びにこれら定着方法、乾燥方法を使用する定着装置、乾燥装置にとして利用可能である。また、複写機やプリンタといった画像形成装置の加熱装置あるいは乾燥装置の用途以外にも、印刷装置全般のローラ状あるいはベルト状の定着部材と加圧部材で、記録用紙を狭持搬送する方法および装置としても利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１７１】
【図１】本発明の実施形態を示すものであり、定着制御装置の構成の一例を説明する図である。
【図２】本発明が適用される画像形成装置の構成例を説明する図である。
【図３】本発明が適用される画像形成装置のシステム構成の一例を説明する図である。
【図４】実施の形態１に係る定着手段の構成を説明する断面図である。
【図５】実施の形態１に係る定着手段の軸受部分の構成を説明する図である。
【図６】実施の形態１に係る定着手段の正面からみた構成を説明する図である。
【図７】幅狭の記録用紙を通紙した時の、定着ローラの軸方向温度分布を説明するグラフである。
【図８】実施の形態１に係る冷却モードを説明する図である。
【図９】図９（ａ），（ｂ）は、実施の形態１に係る冷却モードの効果を説明するグラフである。
【図１０】実施の形態１に係る定着制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１１】実施の形態１に係る温度変化率による判断を説明するグラフである。
【図１２】実施の形態１に係る搬送速度の変更による局部的な昇温の抑制効果を説明するグラフである。
【図１３】実施の形態２に係る定着手段の正面からみた構成を説明する図である。
【図１４】実施の形態３に係る定着手段の構成を説明する断面図である。
【図１５】実施の形態３に係るバースト駆動の動作を説明する図である。
【図１６】実施の形態３に係るバースト駆動のタイミングを説明する図である。
【図１７】実施の形態４に係る定着手段の断面構成を説明する図である。
【図１８】実施の形態４に係る加熱コイルの一例を説明する図である。
【図１９】実施の形態４に係る温度変化率による判断を説明するグラフである。
【符号の説明】
【０１７２】
１０・６０    定着ローラ（定着部材）
２０          加圧ローラ（加圧部材）
１４Ａ        メインランプ（加熱手段）
１４Ｂ        サブランプ（加熱手段）
１５Ａ        メインサーミスタ（温度検出手段、第１温度検出手段）
１５Ｂ        サブサーミスタ（温度検出手段、第２温度検出手段）
５０          定着制御装置（定着／乾燥制御装置）
６１          加熱コイル（加熱手段）
１００        画像形成装置
【図１】
2005156758.tif 000003
【図２】
2005156758.tif 000004
【図３】
2005156758.tif 000005
【図４】
2005156758.tif 000006
【図５】
2005156758.tif 000007
【図６】
2005156758.tif 000008
【図７】
2005156758.tif 000009
【図８】
2005156758.tif 000010
【図９】
2005156758.tif 000011
【図１０】
2005156758.tif 000012
【図１１】
2005156758.tif 000013
【図１２】
2005156758.tif 000014
【図１３】
2005156758.tif 000015
【図１４】
2005156758.tif 000016
【図１５】
2005156758.tif 000017
【図１６】
2005156758.tif 000018
【図１７】
2005156758.tif 000019
【図１８】
2005156758.tif 000020
【図１９】
2005156758.tif 000021