(57)【要約】【課題】定着部の温度リップルを低減する。【解決手段】ヒートローラの中央部の温度を検知するセンタサーミスタ９ａと、ヒートローラの少なくとも一方の端部の温度を検知するサイドサーミスタ９ｂとを設ける。そして、ヒートローラを所定温度まで加熱して誘導加熱コイルの通電をオフした後、センタサーミスタ９ａによる検知温度とサイドサーミスタ９ｂによる検知温度とを比較部４３，４４で基準温度と比較して監視し、いずれか一方の検知温度が予め設定されたオン基準温度まで低下したことを検知すると、通電制御信号生成部４５を介して通電制御信号出力部４６から出力される通電制御信号により誘導加熱コイルの通電をオンするようにしたものである。【選択図】    図４
2005031372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートローラ近傍に複数に分割されて配置された誘導加熱コイルを通電して前記ヒートローラを加熱し定着を行なう定着装置において、
前記ヒートローラの中央部の温度を検知するセンタ温度検知手段と、
前記ヒートローラの少なくとも一方の端部の温度を検知するサイド温度検知手段と、
前記ヒートローラを所定温度まで加熱して前記誘導加熱コイルの通電をオフした後、前記センタ温度検知手段による検知温度と前記サイド温度検知手段による検知温度とを監視する温度監視手段と、
この温度監視手段によりいずれか一方の検知温度が予め設定されたオン基準温度まで低下したことを検知すると前記誘導加熱コイルの通電をオンする通電制御手段と、
を具備したことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記通電制御手段は、前記温度監視手段により両方の検知温度が前記オン基準温度より高いオフ基準温度まで上昇したことを検知すると前記誘導加熱コイルの通電をオフする手段を含むことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機，レーザプリンタ等のカラー画像形成装置において被定着部材にトナー像（画像）を定着する定着装置、特に誘導加熱方式を用いた定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、カラー画像形成装置における定着装置は、被定着部材上に重ねて顕像化されたイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）等のカラートナー画像を加熱して各トナーを溶融させ、被定着部材に固着するもので、被定着部材とトナーに所定の圧力を加える一対の定着ローラ（ヒートローラとプレスローラ）と、ヒートローラを加熱する熱源とを備えている。
【０００３】
この種の定着装置において、熱源として誘導加熱コイルを用いたものが知られている。その一例として、ヒートローラの軸方向の中央部と両端部にそれぞれ誘導加熱コイルを配置したものが提案されている。
【０００４】
この提案のものは、ヒートローラ中央部の表面温度を検知するセンタサーミスタと、一方の端部の表面温度を検知するサイドサーミスタとを設けている。そして、誘導加熱コイルへの電源投入時にセンタサーミスタによって検知される中央部温度とサイドサーミスタによって検知される端部温度とを比較し、低い方を加熱する誘導加熱コイルの通電時間を高い方を加熱する誘導加熱コイルの通電時間よりも長く設定して先に通電させ、ヒートローラの発熱をその中央部と両端部とでほぼ均一化するというものであった。（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
ところで、定着装置は、熱源により加熱されたヒートローラの表面温度を所定の定着温度領域内に維持する必要がある。このため従来は、センタサーミスタによって検知されるヒートローラ中央部の表面温度と、定着温度領域の上限近傍に設定したＯＦＦ基準温度及び下限近傍に設定したＯＮ基準温度とを随時比較し、表面温度がＯＦＦ基準温度まで上昇したならば各誘導加熱コイルへの通電を不許可とし、ＯＮ基準温度まで下降したならば各誘導加熱コイルへの通電を許可するように、各誘導加熱コイルの通電オン，オフを制御していた。
【０００６】
従来の制御によるセンタサーミスタの検知温度ＣＳＴとサイドサーミスタの検知温度ＳＳＴの一例を図７に示す。同図において、パルス信号ＥＰＳは、各誘導過熱コイルの通電制御信号であり、パルス信号ＣＤＳは、ヒートローラの中央部を加熱する誘導加熱コイルの通電信号であり、パルス信号ＳＤＳは、ヒートローラの両端部を加熱する誘導加熱コイルの通電信号である。ＣＰＵの温度モニタタイミングｔ１，ｔ２，ｔ３……に同期して出力されるデューティ信号ＤＵＴＹは、検知温度ＣＳＴが検知温度ＳＳＴより低いときには“Ｈ”→“Ｌ”、検知温度ＣＳＴが検知温度ＳＳＴより高いときには“Ｌ”→“Ｈ”となる。また、温度レベルＯＦＦＬはＯＦＦ基準温度であり、温度レベルＯＮＬはＯＦＦ基準温度である。
【０００７】
図示するように、センタサーミスタの検知温度ＣＳＴがＯＦＦ基準温度ＯＦＦＬに上昇する時点Ｔ１までは、ヒートローラの中央部に設けられた誘導加熱コイルと両端部に設けられた誘導加熱コイルとが交互に通電される。両誘導加熱コイルを同時に通電することは、消費電力が大きくなって規格外となる。このため、両コイルを同時に通電することはできない。センタサーミスタの検知温度ＣＳＴがＯＦＦ基準温度ＯＦＦＬに達すると、通電制御信号ＥＰＳがオフする。これにより、誘導加熱コイルへの通電が不許可となり、ヒートローラの表面温度は全面的に低下する。その後、センタサーミスタの検知温度ＣＳＴがＯＮ基準温度ＯＮＬまで低下すると、その時点Ｔ２で通電制御信号ＥＰＳがオンして、誘導加熱コイルへの通電が許可される。このとき、温度モニタタイミングｔ５の時点で検知温度ＳＳＴより高く、時点Ｔ６ではデューティ信号ＤＵＴＹが“Ｈ”なので、ヒートローラの中央部に設けられた誘導加熱コイルが先に通電される。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−１７４９８１公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来のこの種の定着装置においては、センタサーミスタによって検知されるヒートローラ中央部の表面温度のみで誘導加熱コイルの通電オン（許可），オフ（不許可）を制御していたので、次のような課題があった。
【００１０】
すなわちヒートローラは、通常、中央部よりも両端部の方が加熱されにくいので、ヒートローラ両端部の表面温度がＯＦＦ基準温度ＯＦＦＬまで上昇する前にヒートローラ中央部の表面温度がＯＦＦ基準温度ＯＦＦＬまで上昇して、通電制御信号ＥＰＳがオフされる。このため、ヒートローラ中央部の表面温度がＯＮ基準温度ＯＮＬまで低下した時点では、ヒートローラ両端部の表面温度がＯＮ基準温度ＯＮＬより低くなっているので、ヒートローラ両端部を加熱する誘導加熱コイルから先に通電されることになる。（図７の時点Ｔ４）。したがって、ヒートローラ中央部を加熱する誘導加熱コイルの通電が始まる時点では、ヒートローラ中央部の表面温度がＯＮ基準温度ＯＮＬよりさらに低下しており、ヒートローラ中央部、つまりは定着部の温度リップルが大きくならざるを得なかった。
【００１１】
モノクロの画像形成装置に用いられる定着装置であれば、温度リップルの許容範囲が大きいので従来の制御でも問題はないが、被定着部材上にカラートナー画像を重ねて形成するカラー画像形成装置においては、温度リップルが大きいと重ねられたカラートナー画像が高温側では逆定着となり、低温側では未定着となるなどの現象が生じ、画質が低下する懸念があった。
【００１２】
本発明はこのような事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、定着部の温度リップルを低減できる定着装置を提供しようとするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ヒートローラ近傍に複数に分割されて配置された誘導加熱コイルを通電して前記ヒートローラを加熱し定着を行なう定着装置において、ヒートローラの中央部の温度を検知するセンタ温度検知手段（センタサーミスタ）と、ヒートローラの少なくとも一方の端部の温度を検知するサイド温度検知手段（サイドサーミスタ）とを設ける。そして、ヒートローラを所定温度まで加熱して誘導加熱コイルの通電をオフした後、温度監視手段によって、センタ温度検知手段による検知温度とサイド温度検知手段による検知温度とを監視し、いずれか一方の検知温度が予め設定されたオン基準温度まで低下したことを検知すると、通電制御手段により誘導加熱コイルの通電をオンするようにしたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
なお、この実施の形態は、被定着部材上に重ねて顕像化されたイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）等のカラートナー画像を加熱して各トナーを溶融させ、被定着部材に固着するカラー画像形成装置用の定着装置である。
【００１５】
図１は、本実施の形態における定着装置の概略構成を示す縦断面図である。また、図２は、図１に示した定着装置の定着ローラにより用紙に定着処理が行なわれる様子を示した斜視図である。
【００１６】
図１および図２に示されるように、定着装置１は、ヒートローラ２とプレスローラ３とからなる一対の定着ローラ４によって構成されている。
【００１７】
ヒートローラ２は、図示しない駆動モータにより、矢印方向に駆動される。なお、プレスローラ３は、ヒートローラに従動して矢印方向に回転する。また、両ローラ間を、トナー像を支持している被定着材である用紙Ｐが通過される。
【００１８】
ヒートローラ２は、例えば肉厚１ｍｍの鉄製の円筒すなわち導体で構成された金属層を有するエンドレス部材であり、表面に、テフロン等の離型層が形成されている。なお、ヒートローラ２には、他にも、ステンレス鋼、アルミニウム、ステンレス鋼とアルミニウムの合金等が利用可能である。
【００１９】
プレスローラ３は、芯金３ａの周囲に、シリコンゴムやフッ素ゴム等の弾性体が被覆されたもので、図示しない加圧機構によりヒートローラ２に対して所定の圧力で圧接されることで、両ローラが接する位置で、所定幅のニップ（圧接によりプレスローラ３の外周面が弾性変形する）Ｎを提供する。
【００２０】
これにより、ニップＮを用紙Ｐが通過することで、用紙Ｐ上のトナーが用紙Ｐに溶融されて定着される。
【００２１】
ヒートローラ２の周上であってニップＮよりも回転方向の下流側には、用紙Ｐをヒートローラ２から剥離させる剥離爪５、ヒートローラ２の外周面にオフセット転写されたトナーや用紙からの紙粉等を除去するクリーニング部材６、ヒートローラ２の外周面にトナーが付着することを防止するために離型剤を塗布する離型剤塗布装置８、およびヒートローラ２の外周面の温度を検出する２つのサーミスタ９ａ，９ｂが設けられている。
【００２２】
一方のサーミスタ９ａはヒートローラ２の軸方向の略中央部に設けられており、他方のサーミスタ９ｂは一方の端部に設けられている。ここに、サーミスタ９ａは、ヒートローラ２の中央部の温度を検知するセンタ温度検知手段として機能するもので、センタサーミスタと称する。またサーミスタ９ｂは、ヒートローラ２の少なくとも一方の端部の温度を検知するサイド温度検知手段として機能するもので、サイドサーミスタと称する。
【００２３】
ヒートローラ２の内部には、加熱手段としての誘導加熱コイル１０が設けられている。
【００２４】
図３は、誘導加熱コイル１０の制御ブロック図である。図示するように、ヒートローラ２の内部に設けられた誘導加熱コイル１０は、ヒートローラ２の中央部を加熱する中央コイル１０Ｃと、左端部を加熱する左端コイル１０Ｌと、右端部を過熱する右端コイル１０Ｒとに３分割されている。
【００２５】
なお、誘導加熱コイル１０を分割する構造は本発明において特に限定されるものではない。例えば、本願出願人は、誘導加熱コイル１０をヒートローラの軸方向に複数に分割する構造として、特願２００１−１５９４４９に第１〜第１５の実施形態を示したが、これら実施形態のいずれのものであっても本発明を適用することができる。
【００２６】
直流電源２１、スイッチング回路２２ａ，２２ｂ及びコンデンサ２３ａ，２３ｂからなる駆動回路２０は、中央コイル１０Ｃをスイッチング回路２２ａとコンデンサ２３ａによって駆動し、左端コイル１０Ｌ及び右端コイル１０Ｒをスイッチング回路２２ｂとコンデンサ２３ｂによって駆動する。
【００２７】
メインＣＰＵ３０は、定着装置１の全般を制御するものであり、図示しないが、ＲＯＭ，ＲＡＭ等とバス接続されている。特に、メインＣＰＵ３０は、センタサーミスタ９ａ及びサイドサーミスタ９ｂから出力されるアナログ信号を、Ａ／Ｄコンバータ３１を介してディジタルデータとして取込む。そして、センタサーミスタ９ａによって検知されるヒートローラ中央部の温度とサイドサーミスタ９ｂによって検知されるヒートローラ端部の温度とを比較し、その温度差に応じてデューティ信号ＤＵＴＹの出力タイミングとデューティ幅の比率を決定している。
【００２８】
通電制御部４０は、センタサーミスタ９ａによって検知されるヒートローラ中央部の温度とサイドサーミスタ９ｂによって検知されるヒートローラ端部の温度とから通電許可，不許可を制御する通電制御信号ＥＰＳを生成し、ＩＨ制御部３２に供給する。
【００２９】
ＩＨ制御部３２は、通電制御信号ＥＰＳがオン、つまりは通電が許可されている状態のとき、デューティ信号ＤＵＴＹが“Ｈ”であれば通電信号ＣＤＳを中央コイル１０Ｃ側のスイッチング回路２２ａに出力し、デューティ信号ＤＵＴＹが“Ｌ”であれば通電信号ＳＤＳを端部コイル１０Ｌ，１０Ｒ側のスイッチング回路２２ｂに出力して、誘導加熱コイル１０の通電を制御する。
【００３０】
図４は、通電制御部４０の構成を機能的に示すブロック図である。通電制御部４０は、センタ基準電圧発生部４１，サイド基準電圧発生部４２，センタ側比較部４３，サイド側比較部４４，通電制御信号生成部４５及び通電制御信号出力部４６によって構成している。
【００３１】
センタ基準電圧発生部４１は、センタサーミスタ９ａによって検知されるヒートローラ２の温度に相当する測定電圧と比較される基準電圧を発生するもので、ＣＰＵ３０からの制御若しくは比較部４３の出力のフィードバック制御によりＯＮ基準電圧とＯＦＦ基準電圧とを発生させる。
【００３２】
サイド基準電圧発生部４２は、サイドサーミスタ９ｂによって検知されるヒートローラ２の温度に相当する測定電圧と比較される基準電圧を発生するもので、ＣＰＵ３０からの制御若しくは比較部４４の出力のフィードバック制御によりＯＮ基準電圧とＯＦＦ基準電圧とを発生させる。
【００３３】
因みに、本実施の形態では、各カラートナー画像を安定に被定着部材（用紙Ｐ）に定着させることができる定着温度領域が例えば１８０℃〜２２０℃であるとき、若干の余裕を持ってＯＦＦ基準電圧を２１０℃とし、ＯＮ基準電圧を１９０℃としている。なお、各基準電圧を固定的に発生させるのでなく、ＣＰＵ３０のソフトウェア制御によって適宜微調整するようにしてもよい。
【００３４】
センタ側比較部４３は、センタサーミスタ９ａの検知温度に相当する測定電圧とセンタ基準電圧発生部４１から与えられる基準電圧とを比較し、その比較結果に応じた出力を通電制御信号生成部４５に与えるもので、本実施の形態では、測定温度が基準温度より低いときには“Ｌ”（ロー）ルベルの出力を与え、測定温度が基準温度より高いときには“Ｈ”（ハイ）ルベルの出力を与える。
【００３５】
サイド側比較部４４は、サイドサーミスタ９ｂの検知温度に相当する測定電圧とサイド基準電圧発生部４２から与えられる基準電圧とを比較し、その比較結果に応じた出力を通電制御信号生成部４５に与えるもので、本実施の形態では、測定温度が基準温度より低いときには“Ｌ”ルベルの出力を与え、測定温度が基準温度より高いときには“Ｈ”ルベルの出力を与える。
【００３６】
通電制御信号生成部４５は、センタ側比較部４３からの負論理入力Ａとサイド側比較部４４からの負論理入力Ｂとの論理和否定を演算し、その結果を出力Ｃとして通電制御信号出力部４６に与える。
【００３７】
通電制御信号生成部４５の具体的動作を図５の流れ図を用いて説明する。すなわち、通電制御信号生成部４５は、負論理入力Ａと負論理入力Ｂとを監視する。そして、いずれか一方の負論理入力ＡまたはＢが“Ｌ”レベルとなったならば、出力Ｃを“Ｌ”レベルとする。また、両方の負論理入力Ａ及びＢがいすれも“Ｈ”レベルとなったならば、出力Ｃを“Ｈ”レベルとする。
【００３８】
通電制御信号出力部４６は、通電制御信号生成部４５からの入力Ｃが“Ｌ”レベルになるとオンし、“Ｈ”レベルになるとオフする通電制御信号ＥＰＳをＩＨ制御部３２に出力する。
【００３９】
ここに、通電制御部４０のセンタ基準電圧発生部４１，サイド基準電圧発生部４２，センタ側比較部４３及びサイド側比較部４４は、センタサーミスタ９ａによる検知温度とサイドサーミスタ９ｂによる検知温度とを監視する温度監視手段として機能する。
【００４０】
通電制御信号生成部４５及び通電制御信号出力部４６は、温度監視手段によりいずれか一方の検知温度が予め設定されたＯＮ基準温度まで低下したことを検知すると、誘導加熱コイル１０の通電をオンする通電制御手段として機能する。また、通電制御信号生成部４５及び通電制御信号出力部４６は、温度監視手段により両方の検知温度がＯＮ基準温度より高いＯＦＦ基準温度まで上昇したことを検知すると、誘導加熱コイル１０の通電をオフする手段も有している。
【００４１】
このように構成された本実施の形態の定着装置１においては、図６に示すように、ウォームアップ期間は、通電制御信号ＥＰＳがＯＮ状態にあるので、中央コイル１０Ｃ用の通電信号ＣＤＳと端部コイル１０Ｌ，１０Ｒ用の通電信号ＳＤＳとが交互に駆動回路２０に出力され、中央コイル１０Ｃと端部コイル１０Ｌ，１０Ｒとが交互に通電される。これにより、ヒートローラ２が加熱され、その表面温度が上昇する。
【００４２】
そして、センタサーミスタ９ａによって検知されるヒートローラ２の中央部の温度ＣＳＴと、サイドサーミスタ９ｂによって検知されるヒートローラ２の端部の温度ＳＳＴがいずれもＯＦＦ基準電圧ＯＦＦＬに達すると（図６の時点Ｔ１）、各比較部４３，４４の出力（通電制御信号生成部４５の負論理入力Ａ，Ｂ）がいずれも“Ｈ”レベルとなり、通電制御信号生成部の出力Ｃが“Ｈ“レベルとなるので、通電制御信号ＥＰＳがオフ（通電不許可）する。これにより、通電信号ＣＤＳ及びＳＤＳが駆動回路２０に出力されなくなり、中央コイル１０Ｃと端部コイル１０Ｌ，１０Ｒがいずれも通電されなくなる。
【００４３】
その後、センタサーミスタ９ａによって検知されるヒートローラ２の中央部の温度ＣＳＴ及びサイドサーミスタ９ｂによって検知されるヒートローラ２の端部の温度ＳＳＴのどちらか一方がＯＮ基準電圧ＯＮＬまで下降すると、該当する側の比較部４３または４４の出力ＡまたはＢが“Ｌ”となり、通電制御信号生成部の出力Ｃが“Ｌ“レベルとなるので、通電制御信号ＥＰＳがオン（通電許可）する。
【００４４】
一般に、ヒートローラ２は、中央部よりも両端部の方が加熱されにくいので、端部の温度ＳＳＴがＯＦＦ基準電圧ＯＦＦＬに達した時点（図６中Ｔ１）では中央部の温度ＣＳＴが端部の温度ＳＳＴより上昇している。このため、端部の温度ＳＳＴの方が中央部の温度ＣＳＴよりも先にＯＮ基準電圧ＯＮＬまで下降する（図６中Ｔ２）。このとき、端部の温度ＳＳＴの方が中央部の温度ＣＳＴよりも低いので、端部コイル１０Ｌ，１０Ｒ用の通電信号ＳＤＳの方が中央コイル１０Ｃ用の通電信号ＣＤＳよりも先に駆動回路２０に与えられる。このため、この通電信号ＳＤＳが出力されている間は、ヒートローラ２の中央部の温度ＣＳＴは低下するが、通電信号ＳＤＳがＯＦＦし、通電信号ＣＤＳが駆動回路２０に与えられる時点では、ＯＮ基準電圧ＯＮＬを大きく下回ることはない（図では、ＯＮ基準電圧ＯＮＬよりも高いレベルにある）。したがって、ヒートローラ２の中央部である定着部の温度リップルを低減させることができる。
【００４５】
また、本実施の形態では、ヒートローラ２の中央部の温度ＣＳＴと端部の温度ＳＳＴの両方がＯＦＦ基準電圧ＯＦＦＬに達するまで通電制御信号ＥＰＳをオンし、達したならばオフするようにしている。したがって、ヒートローラ２の中央部の温度ＣＳＴと端部の温度ＳＳＴのいずれか一方がＯＮ基準電圧ＯＮＬに達した時点で通電許可信号ＥＰＳをオンする制御を導入した場合でも、通電許可信号ＥＰＳのオン，オフが頻繁に繰返されることは無く、フリッカも少なくできる。
【００４６】
なお、前記実施の形態では、通電制御部４０をコンパレータやＮＯＲゲート等のハードウェアによって構成したが、センタサーミスタ９ａ及びサイドサーミスタ９Ｂの出力をディジタルデータに変換して、ソフトウェア処理により通電制御信号ＥＰＳのオン，オフを制御するようにしてもよいものである。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、ヒートローラ中央部の温度が基準温度よりも大きく低下することに起因する温度リップルを低減できる効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である定着装置の概略構成を示す縦断面図。
【図２】図１に示した定着装置の定着ローラにより用紙に定着処理が行なわれる様子を示した斜視図。
【図３】誘導加熱コイルの制御ブロック図。
【図４】通電制御部の機能的構成を示すブロック図。
【図５】通電制御信号生成部の具体的動作を示す流れ図。
【図６】本実施の形態の制御によるセンタサーミスタ検知温度とサイドサーミスタ検知温度の一例及びそのときの各種制御信号を示す波形図。
【図７】従来の制御によるセンタサーミスタ検知温度とサイドサーミスタ検知温度の一例及びそのときの各種制御信号を示す波形図。
【符号の説明】
１…定着装置、２…ヒートローラ、３…プレスローラ、４…定着ローラ、９ａ…センタサーミスタ、９ｂ…サイドサーミスタ、１０…誘導加熱コイル、２０…駆動回路、３０…メインＣＰＵ、３２…ＩＨ制御部、４０…通電制御部、４１…センタ基準電圧発生部、４２…サイド基準電圧発生部、４３…センタ側比較部、４４…サイド側比較部、４５…通電制御信号生成部、４６…通電制御信号出力部。
【図１】
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【図２】
2005031372.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005031372.tif 000009