(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成部にて記録材にトナー像を形成し、定着装置にて記録材に形成されたトナー像を定着させることで印字を行う画像形成装置において、
前記定着装置は、回転可能な定着部材と該定着部材を圧接する加圧部材との間に記録材を通過させることでトナー像を定着させるようになっており、
前記定着部材の内部に配置された、加熱領域が互いに異なる複数の熱源と、
前記定着部材における前記各熱源の加熱領域に対応して配された、前記定着部材における対応する部分の表面温度を検出する複数の温度検出部材と、
前記画像形成部の動作を制御する一方、前記温度検出部材の検出温度に基づき、前記定着部材の回転駆動及び前記各熱源のＯＮ／ＯＦＦを制御して、前記定着部材の表面温度を予め定める定着設定温度に調整する制御手段とを備え、
前記複数の熱源はそれぞれ、主たる加熱領域と副たる加熱領域とを有し、主たる加熱領域が互いに異なり、副たる加熱領域が、他の熱源の主たる加熱領域と重なる構成であり、
前記複数の温度検出部材のうち、前記定着部材の中央側を加熱領域とする中央側熱源に対応する部分の表面温度を検出するもの以外は、前記定着部材に接触して配されており、
前記制御手段は、前記中央側熱源をＯＮし、該中央側熱源よりも前記定着部材の端部側を加熱領域とする端部側熱源をＯＦＦするサイズの記録材に対する印字中、前記中央側熱源のＯＮ／ＯＦＦを、前記端部側熱源の加熱領域に対応する部分の表面温度が、前記定着設定温度と前記定着部材が破壊される破壊温度との間の予め定める定着上限温度に到達するまでは、前記中央側熱源の加熱領域に対応する部分の表面温度の検出結果に基づいて制御し、前記端部側熱源の加熱領域に対応する部分の表面温度が前記定着上限温度に到達すると、印字は停止することなく継続させながら、前記中央側熱源の加熱領域に対応する部分の表面温度が前記定着設定温度に到達していなくても、前記中央側熱源を一時的にＯＦＦし、前記端部側熱源の加熱領域に対応する部分の表面温度が、前記定着上限温度と前記定着設定温度との間の予め定める許容温度にまで低下すると、前記中央側熱源をＯＮし、再び、前記中央側熱源のＯＮ／ＯＦＦを、前記中央側熱源の加熱領域に対応する部分の表面温度の検出結果に基づいて制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、印字終了直後の前記定着部材の温度復帰工程中においても、前記端部側熱源の加熱領域に対応する部分の表面温度が前記定着上限温度に到達すると、前記中央側熱源の加熱領域に対応する部分の表面温度が前記定着設定温度に到達していなくても、前記中央側熱源を一時的にＯＦＦし、前記端部側熱源の加熱領域に対応する部分の表面温度が、前記定着上限温度と前記定着設定温度との間の予め定める許容温度にまで低下すると、前記中央側熱源をＯＮし、再び、前記中央側熱源のＯＮ／ＯＦＦを、前記中央側熱源の加熱領域に対応する部分の表面温度の検出結果に基づいて制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記複数の熱源が、前記定着部材の中央部分を加熱領域とするメイン熱源と前記定着部材の両端部分を加熱領域とするサブ熱源の２つであることを特徴とする請求項１又は２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、ファクシミリ、プリンタ、複合機等の電子写真プロセスを利用した画像形成装置に搭載される定着装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタ等の電子写真プロセスを利用した画像形成装置に搭載される定着装置としては、従来、熱ローラ定着方式が一般的に用いられている。熱ローラ定着方式では、少なくとも一方が加熱されると共に互いに圧接された２本の定着ローラ間に、未定着のトナー像を有する用紙（記録材）を通過させて、トナー像を溶融して用紙に定着させる。
【０００３】
また、近年、画像形成装置の省エネルギー化や、定着装置における定着ローラのライフ特性の向上を目的として、定着ローラの内部に複数のヒータ（熱源、加熱部材）を配置し、定着ローラを部分的に加熱する手法が用いられている。
【０００４】
複数のヒータを配置した一構成例として、ローラ中央部分を加熱するメインヒータと、ローラ中央部分の両側部分を加熱するサブヒータとの２本を配置するものがある。メインヒータは、画像形成装置で処理可能な用紙のうちの小サイズ紙が通過する領域を加熱し、サブヒータは、用紙が大サイズ紙である場合に通過するローラ端部部分を加熱する。
【０００５】
定着ローラの表面温度制御では、定着ローラの表面が予め定める定着設定温度を保持するように制御され、一般的には、検出した定着ローラの表面温度が定着設定温度を超えるとヒータへの通電をオフし、定着設定温度を下回るとヒータへの通電をオンする。複数のヒータを配置する構成では、定着ローラの表面温度を検出する温度センサを、各ヒータの加熱領域にそれぞれ設け、各温度センサの検出結果に基づいて、対応するヒータへの通電のオン、オフを制御する。
【０００６】
また、従来、定着ローラを停止させた直後に、定着ローラの表面温度が一時的に急上昇するオーバーシュートを抑えるための工夫が施されている。例えば、特許文献１には、定着ローラの回転停止と同時に、ヒータによる定着ローラの加熱を停止し、定着ローラの表面温度降下開始後に、温度制御を再開する構成が記載されている。
【特許文献１】特開平８−９５４２０号公報（平成８年４月１２日公開）
【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、定着ローラの内部に複数のヒータを配置する構成においては、定着ローラの端部側で、表面温度が破壊温度を超えてしまい、定着ローラの表面層が熱にて劣化或いは破壊される惧がある。
【０００８】
メインヒータに係らずサブヒータも同様であるが、発熱領域を部分的に変更したヒータの場合、発熱を不要とする部分においても若干の発熱がある。図７に、定着ローラの軸方向の位置と熱供給率との関係を、メインヒータ及びサブヒータそれぞれについて示す。メインヒータは、発熱を必要とする定着ローラの中央部分の熱供給を１００％とすると、発熱を不要とする端部側においてその２５％程度の熱供給がある。サブヒータも同様であり、発熱を必要とする定着ローラの端部側の熱供給を１００％とすると、発熱を不要とする中央部分において２０％程度の熱供給がある。
【０００９】
このような不要な熱供給があると、小サイズ紙を使って連続印字した場合に、定着ローラの表面層を破壊する惧がある。
【００１０】
図８（ａ）に、小サイズ紙を使って連続印字した直後或いは印字中の、定着ローラの軸方向位置と定着ローラの表面温度との関係を示す。定着ローラの表面温度は、定着ローラ間を通過する用紙に熱が奪われることで低下するため、用紙が通過する定着ローラの中央部分の表面温度は、定着設定温度を下回る。定着ローラの中央部分の温度を検出する中央温度センサはこれを検出し、メインヒータがオンする。
【００１１】
一方、用紙が通過しない定着ローラの端部側では、表面温度の低下は起こらない。したがって、定着ローラの端部側の温度を検出する端部温度センサの検出結果に基づいて、サブヒータはオフされたままとなる。そして、本来であれば、放熱による温度低下が進むまで、定着設定温は保持される。
【００１２】
しかしながら、実際には、図８（ａ）に示すように、端部側の表面温度は、定着設定温度を大きく上回っている。これは、上述したメインヒータの不要な熱供給によるものである。つまり、定着ローラの中央部分は用紙が連続して通過することで、メインヒータはオンされ続け、その際に定着ローラの端部側に対して不要な熱供給を行い、サブヒータがオフであるにも係らず、定着ローラの端部側の表面温度が徐々に上昇する。
【００１３】
この上回り幅は、印字枚数が嵩むほど増加し、印字枚数がさらに嵩むと、図８（ｂ）に示すように、定着ローラの端部側における表面温度が、定着ローラの破壊温度を超えてしまい、定着ローラの表面層を破壊してしまう。
【００１４】
また、定着ローラの表面層の破壊を未然に防ぐべく、破壊温度よりも一段低い破壊防止温度を設定しておき、端部定着ローラの端部の表面温度を検出する温度センサにて破壊防止温度に到達したことが検出された時点で、画像形成装置を緊急停止させる構成とすることもできる。しかしながら、稼働率の低下は否めない。
【００１５】
なお、上記した特許文献１は、定着ローラの内部に複数のヒータを配置した構成を考慮したものではないため、上記課題を解決しえるものではない。
【００１６】
本願発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、定着ローラの内部に複数のヒータが配置され、部分的に加熱可能な定着装置において、部分的な加熱を可能としたヒータの不要な熱供給による定着ローラの破壊を、簡単な構成にて防止できる定着装置、及び画像形成装置を提案することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の定着装置及び画像形成装置は、上記課題を解決するために、回転可能な定着部材と該定着部材を圧接する加圧部材との間に記録材を通過させ、該記録材に形成されたトナー像を定着させる定着装置において、定着部材の内部に配された加熱手段であって、加熱領域が互いに異なる複数の熱源を有する加熱手段と、前記定着部材の表面温度であって、各熱源の加熱領域に対応する部分の表面温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出温度に基づき、前記定着部材の回転駆動及び上記各熱源への電力供給を制御して、前記定着部材の表面温度を予め定める定着設定温度に調整する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記定着部材の中央側を加熱領域とする中央側熱源への電力供給を、当該中央側熱源の加熱領域に対応する部分の表面温度の検出結果と当該中央側熱源よりも前記定着部材の端部側を加熱領域とする端部側熱源の加熱領域に対応する部分の表面温度の検出結果とに基づいて制御し、前記端部側熱源の加熱領域に対応する部分の表面温度の検出結果を上記制御において優先させる端部優先温度調整モードを有することを特徴としている。
【００１８】
本発明の画像形成装置は、上記課題を解決するために、回転可能な定着部材と該定着部材を圧接する加圧部材との間に記録材を通過させ、該記録材に形成されたトナー像を定着させる定着装置を備えた画像形成装置において、前記定着部材の内部には、加熱領域が互いに異なる複数の熱源が配置されると共に、前記定着部材における前記各熱源の加熱領域に対応する部分の表面温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出温度に基づき、前記定着部材の回転駆動及び上記各熱源への電力供給を制御して、前記定着部材の表面温度を予め定める定着設定温度に調整する制御手段を備え、前記制御手段は、前記定着部材の中央側を加熱領域とする中央側熱源への電力供給を、当該中央側熱源の加熱領域に対応する部分の表面温度の検出結果と当該中央側熱源よりも前記定着部材の端部側を加熱領域とする端部側熱源の加熱領域に対応する部分の表面温度の検出結果とに基づいて制御し、前記端部側熱源の加熱領域に対応する部分の表面温度の検出結果を上記制御において優先させる端部優先温度調整モードを有することを特徴としている。
【００１９】
上記構成によれば、制御手段は、端部優先温度調整モードを有しており、該モードでは、定着部材の中央側を加熱領域とする中央側熱源への電力供給を、当該中央側熱源の加熱領域に対応する部分の表面温度の検出結果と当該中央側熱源よりも前記定着部材の端部側を加熱領域とする端部側熱源の加熱領域に対応する部分の表面温度の検出結果とに基づいて制御すると共に、端部側熱源の加熱領域に対応する部分の表面温度の検出結果を優先させる。
【００２０】
例えば、小サイズ紙の印字が連続されるなどにより、中央側熱源への電力供給が続けられる結果、端部側熱源への電力供給が停止されているにもかかわらず、中央側熱源による定着部材端部への不要な熱供給にて、定着部材端部側の表面温度が徐々に上昇するような事態が生じても、定着部材端部側の表面温度が異常高温に到達するようであれば、中央側熱源への電力供給が制御される。
【００２１】
したがって、定着部材端部側の温度が不要な熱供給にて上昇し、定着部材の表面層が破壊されるような事態の発生を抑制することができる。
【００２２】
このような端部優先温度調整モードは、例えば、印字中或いは印字終了直後の前記定着部材の温度復帰工程において実施することができる。
【００２３】
本発明の定着装置においては、さらに、前記制御手段は、前記端部優先温度調整モードにおいて、前記中央側熱源の加熱領域に対応する部分の表面温度が前記定着設定温度に到達していなくとも、前記端部側熱源の加熱領域に対応する部分の表面温度が予め定める定着上限温度に到達したと判断すると、前記中央側熱源への電力供給を一時的に停止或いは抑制する構成とすることもできる。ここで、定着上限温度とは、定着設定温度よりも高い温度であって、定着部材が破壊される温度よりも低い温度である。
【００２４】
これによれば、制御手段は、たとえ中央側熱源の加熱領域に対応する部分の表面温度が定着設定温度に到達していなくとも、端部側熱源の加熱領域に対応する部分の表面温度が予め定める定着上限温度に到達したと判断すると、前記中央側熱源への電力供給を一時的に停止或いは抑制するので、定着部材端部側の温度が不要な熱供給にて上昇し、定着部材の表面層が破壊されるような事態の発生を、故障発生等の異常時以外はほぼ確実に防止して、稼働率の低下も効果的に抑制することができる。
【００２５】
また、この場合、前記制御手段は、前記端部側熱源の加熱領域に対応する部分の表面温度が、前記定着上限温度と前記定着設定温度との間の予め定める許容温度にまで低下したと判断すると、前記中央側熱源への電力供給を再開或いは復帰させる構成とすることもできる。
【００２６】
このように、一時的に停止或いは抑制した中央側熱源への電力供給を再開或いは復帰させるタイミングを、定着部材の端部温度にて規定しておくことで、停止・抑制から再開・復帰までの時間で規定するなどの構成に比して、定着部材の端部温度に直に対応したタイミングとでき、定着部材全体が定着設定温度に到達するまでに要する時間が短くなる。
【００２７】
本発明の定着装置においては、さらに、前記加熱手段は、熱源として、前記定着部材の中央部分を加熱領域とするメイン熱源と前記定着部材の両端部を加熱領域とするサブ熱源の２つを有する構成とすることもできる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の定着装置及び画像形成装置は、以上のように、定着部材の内部に配された加熱手段であって、加熱領域が互いに異なる複数の熱源を有する加熱手段と、前記定着部材の表面温度であって、各熱源の加熱領域に対応する部分の表面温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出温度に基づき、前記定着部材の回転駆動及び上記各熱源への電力供給を制御して、前記定着部材の表面温度を予め定める定着設定温度に調整する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記定着部材の中央側を加熱領域とする中央側熱源への電力供給を、当該中央側熱源の加熱領域に対応する部分の表面温度の検出結果と当該中央側熱源よりも前記定着部材の端部側を加熱領域とする端部側熱源の加熱領域に対応する部分の表面温度の検出結果とに基づいて制御し、前記端部側熱源の加熱領域に対応する部分の表面温度の検出結果を上記制御において優先させる端部優先温度調整モードを有することを特徴としている。
【００２９】
これによれば、端部優先温度調整モードが選択されることで、定着部材の中央側を加熱領域とする中央側熱源への電力供給を、当該中央側熱源の加熱領域に対応する部分の表面温度の検出結果と当該中央側熱源よりも前記定着部材の端部側を加熱領域とする端部側熱源の加熱領域に対応する部分の表面温度の検出結果とに基づいて制御すると共に、端部側熱源の加熱領域に対応する部分の表面温度の検出結果が優先されるので、定着部材の内部に複数の熱源が配置され、部分的な加熱が可能な定着装置において、部分的な加熱を可能とした熱源の不要な熱供給による定着部材の破壊を、簡単な構成にて防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の一実施の形態に係る画像形成装置について図１から図６に基づいて説明すると以下の通りである。
【００３１】
図２に、本実施の形態に係る画像形成装置１の概略断面図を示す。本実施の形態に係る画像形成装置１は、外部から伝送された画像データや、画像形成装置１自身が読み取った画像データに応じて、所定のシート（記録用紙）に対して単色画像を形成するものである。画像形成装置１は、図示するように、露光ユニット２、現像器３、感光体ドラム１０、転写ユニット１１、帯電器４、クリーニングユニット５、定着ユニット（定着装置）６、給紙トレイ８、排紙トレイ９、及び制御部５０などを備えている。
【００３２】
帯電器４は、感光体ドラム１０の表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段である。帯電器４としては、図２に示すような非接触式の放電器型の帯電器４を用いてもよいし、ローラ型やブラシ型の接触式の帯電器を用いてもよい。
【００３３】
露光ユニット２は、帯電器４によって均一に帯電された感光体ドラム１０に対して、上記画像データに応じて露光を行い、画像データに対応する静電潜像を感光体ドラム１０の表面に形成するものである。
【００３４】
露光ユニット２としては、図１に示すようにレーザ照射部２ａ及び反射ミラー２ｂを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）を用いてもよいし、発光素子（例えばＥＬやＬＥＤ）をアレイ状に並べた書き込みヘッドを用いてもよい。なお、本実施の形態の画像形成装置１では、高速印字処理を行うために、複数のレーザ光を利用することにより照射タイミングの高速化を低減する２ビーム手法を採用している。
【００３５】
現像器３は、感光体ドラム１０の表面上に形成された静電潜像をトナー、ここでは黒トナーによって顕像化し、トナー像を形成するものである。
【００３６】
転写ユニット１１は、現像器３によって感光体ドラム１０に顕像化されたトナー像を、搬送された用紙に転写するものである。
【００３７】
定着ユニット６は、回転可能な定着ローラ（定着部材）１２と該定着ローラ１２を圧接する加圧ローラ（加圧部材）１３との間（以下「定着ニップ部」という）に、転写ユニット１１で未定着のトナー像が転写された用紙を通過させて、用紙上のトナー像を溶融し、用紙上に定着させるものである。定着ユニット６の詳細については後述する。
【００３８】
クリーニングユニット５は、現像・画像転写後の感光体ドラム１０上の表面に残留するトナーを、除去・回収するものである。
【００３９】
給紙トレイ８は、画像形成に使用する用紙を蓄積しておくためのトレイである。本実施形態では、高速印字処理を大量の用紙に対して行うために、画像形成装置１の下部に複数の給紙トレイ８・８が配置され、各トレイには定型サイズの用紙がそれぞれ５００〜１５００枚収納されている。また、給紙トレイ８に加えて、画像形成装置１の側部には、複数の用紙種類を多量に収納可能な大容量給紙カセット（ＬＣＣ）８１、並びに主として不定型サイズの用紙に対して印字を行う際に用いる手差しトレイ８２がさらに配置されている。
【００４０】
排紙トレイ９は、画像形成が完了した用紙を保持するものである。排紙トレイ９は、画像形成装置１の、手差しトレイ８２とは反対側の側部に配置されている。また、本実施の形態の画像形成装置１は、排紙トレイ９に代えて、画像形成後の用紙に対してステープル処理・パンチ処理などを行う後処理装置や、複数段の排紙トレイをオプションとして配置することも可能になっている。
【００４１】
制御部５０は、上述した各部に対する動作制御や画像データに対する画像処理を行うためのものである。制御部５０は、ＣＰＵ及びＲＡＭを少なくとも含むマイクロコンピュータであり、図示しない記録媒体に記録されたプログラムを読み込むことによって機能している。詳細については後述するが、後述する定着制御部（制御手段）３０は、この制御部５０にて構成されている。
【００４２】
次に、定着ユニット６について詳細に説明する。図３（ａ）（ｂ）に、定着ユニット６の概略断面図を示す。このうち、図３（ａ）は、定着ローラ１２及び加圧ローラ１３の中央部分の断面図であり、図３（ｂ）は定着ローラ１２及び加圧ローラ１３の端部側の断面図である。また、図４に、上記定着ローラ１２、加圧ローラ１３等の内部に配置された熱源の発熱領域の関係を示す。
【００４３】
定着ローラ１２は、所定の温度に加熱されて、定着ニップ部を通過するトナー像（未定着）が形成された用紙を加熱するものである。定着ローラ１２は、例えば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属或いはそれらの合金等よりなる素管に、弾性層としてシリコンゴム（２〜３ｍｍ）が巻きつけられた構成である。シリコンゴムよりなる層には、蓄熱効果を持たせる機能もある。また、この弾性層上に、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂よりなる離型層（図示せず）を設けてもよい。
【００４４】
定着ローラ１２は、素管内部に、当該定着ローラ１２の表面をトナー像の定着のために必要な温度とするための加熱手段を内部に有している。定着ローラ１２の表面は、該熱源により、予め定める定着設定温度（ここでは１８０℃、１６０〜２００℃が一般的）に加熱される。ここでは、加熱手段は、メインヒータ（中央側熱源、メイン熱源）１５及びサブヒータ（端部側熱源、サブ熱源）１６の２つの熱源を有しており、定着ローラ１２の表面を、中央部分と端部側とに分けて部分的に加熱できる構成となっている。
【００４５】
図４に示すように、メインヒータ１５はローラ中央部分でフィラメントＦが巻かれており、この部分が発熱領域であり、定着ローラ１２の中央部分を加熱するようになっている。一方、サブヒータ１６は、メインヒータ１５の発熱領域外側の両端部側でフィラメントＦがそれぞれ巻かれており、この部分が発熱領域であり、定着ローラ１２の両端部側を加熱するようになっている。
【００４６】
また、定着ローラ１２の中央部分及び端部側には、定着ローラ１２の表面の温度を検出するためのサーミスタよりなる温度センサ１９・２０が配置されている。これら温度センサ１９・２０が、定着ローラ１２の表面を部分的に加熱可能な加熱手段のメインヒータ１５及びサブヒータ１６の各加熱領域に対応する部分の表面温度を検出する温度検出手段を構成している。
【００４７】
このうち、中央部分の温度を検出する中央部温度センサ１９は、定着ローラ１２の表面に非接触で配置され、端部側の温度を検出する端部温度センサ２０は、定着ローラ１２に接触して配置されている。ここで、中央温度センサ１９を非接触としたのは、中央部分は、端部側に比べて用紙の通過頻度が高く、定着ローラ１２の表面に巻き付いた用紙にて損傷を受ける可能性が高いためである。後述する温度制御部３２は、中央部温度センサ１９による検出温度に対しては、定着ローラ１２の表面からの離間距離に応じた温度のずれを補正するようになっている。
【００４８】
一方、加圧ローラ１３は、その端部に圧接機構（図示せず）を有しており、該圧接機構により、定着ローラ１２に対して所定の圧力で圧接される。加圧ローラ１３は、例えば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属或いはそれらの合金等よりなる素管に、弾性層としてシリコンゴム（５〜１０ｍｍ）が巻きつけられた構成である。定着ローラ１２と同様に、シリコンゴムよりなる層には、蓄熱効果を持たせる機能もある。
【００４９】
そして、本実施の形態では、加圧ローラ１３の内部にも加熱手段であり熱源であるヒータ（以下、加圧側ヒータ）１７が配されており、加圧ローラ１３が定着ローラ１２より奪う熱量を抑える構成となっている。加圧側ヒータ１７の発熱領域も、加圧ローラ１３と同様、全領域となっている。
【００５０】
このような定着ローラ１２及び加圧ローラ１３のそれぞれの外周には、定着ローラ１２或いは加圧ローラ１３の外周に巻き付く用紙を剥離するための用紙剥離爪２２・２２が配置されている。また、定着ローラ１２の外周には、定着ローラ１２の表面に付着したトナーを除去するクリーニングユニット２１が設けられている。
【００５１】
転写ユニット１１（図２参照）よりペーパーガイド２３に沿って案内された用紙は、定着ニップ部を通過したのち、用紙剥離爪２２・２２にて定着ローラ１２或いは加圧ローラ１３より剥離され、その後、ペーパーガイド２４・２５に沿って搬送される。また、用紙が剥離された後の定着ローラ１２の表面は、クリーニングユニット２１にてその表面が清掃される。
【００５２】
さらに、本実施の形態の画像形成装置１では、高速印字処理を行うために、定着ローラ１２をその表面側より加熱する外部加熱ローラ１４がさらに設けられている。外部加熱ローラ１４は、アルミや鉄等の極めて薄い素管の内部に、加熱手段であり熱源であるヒータ（以下、外部加熱用ヒータ）加熱１８が配置された構成である。外部加熱ローラ１４の素管の厚みは、材質にもよるが０．２〜０．５ｍｍであり、外部加熱用ヒータ１８からの熱にて素早く温度が立ち上がり、定着ローラ１２の表面を加熱できるようになっている。外部加熱ローラ１４の内部に配された外部加熱用ヒータ１８の発熱領域も、図４に示すように、外部加熱ローラ１４の全領域となっている。
【００５３】
また、定着ユニット６において、定着ローラ１２、加圧ローラ１３、及び外部加熱ローラ１４のうち、定着ローラ１２のみが駆動源に接続されて回転駆動され、加圧ローラ１３及び外部加熱ローラ１４は、各々のローラ表面が定着ローラ１２の表面と接触することで、定着ローラ１２の回転に従動するよう構成されている。
【００５４】
図１に、上記定着ユニット６の制御系のブロック図を示す。図１において、３０は定着制御部（制御手段）であり、温度検出手段である中央部温度センサ１９及び端部温度センサ２０の検出温度に基づき、定着ローラ１２の回転駆動及び上記各ヒータ１５〜１８への電力供給を制御して、定着ローラ１２の表面温度を予め定める定着設定温度に調整するものである。
【００５５】
定着制御部３０は、モータ制御部３１と温度制御部３２とを有する。モータ制御部３１は、温度制御部３２から送られてくる温度データおよび排出検知センサ３３の出力により、モータドライバ３４を介して定着ローラ１２を回転させる駆動源であるモータ３５を制御する。排出検知サンセ３３は、画像形成装置１本体外への用紙の排出を検知するセンサである。
【００５６】
温度制御部３２は、上記した中央部温度センサ１９及び端部温度センサ２０の検出温度に基づいて、メインヒータ１５、サブヒータ１６、加圧側ヒータ１７、及び外部加熱用ヒータ１８の各出力（発熱量）を、対応するヒータドライバで調整して、定着ローラ１２の表面温度が予め定める定着設定温度に保たれるように調整するものである。
【００５７】
本実施の形態では、各ヒータ１５〜１８の各出力（発熱量）の調整として、例えば対応するヒータドライバにてヒータ１５〜１８への電力供給を調整するようになっており、具体的にはヒータ１５〜１８への電力の供給（通電）のＯＮ−ＯＦＦを制御している。なお、図１では、メインヒータ１５及びサブヒータ１６、及びこれらに対応する第１、第２のヒータドライバ３６・３７についてのみ記載し、加圧側ヒータ１７及び外部加熱用ヒータ１８、ならびにこれらに対応するヒータドライバについては、記載を省略している。
【００５８】
温度制御部３２には、上記モータ制御部３１よりモータ３５のＯＮ/ＯＦＦ信号も入力され、該ＯＮ/ＯＦＦ信号により定着ローラ１２が回転しているか停止しているかを検出できるようになっている。
【００５９】
そして、定着制御部３０は、中央部温度センサ１９及び端部温度センサ２０の検出温度に基づき、定着ローラ１２の回転駆動及び上記各ヒータ１５〜１８への電力供給を制御して、定着ローラ１２の表面温度を予め定める定着設定温度に調整する温度調整モードの１つとして、端部優先温度調整モードを有している。
【００６０】
一般的な温度調整モードでは、メインヒータ１５は、定着ローラ１２におけるメインヒータ１５の加熱領域に対応する部分の表面温度の検出する中央部温度センサ１９の検出結果に応じて、そのＯＮ−ＯＦＦが制御される。同様に、サブヒータ１６であれば、定着ローラ１２におけるサブヒータ１６の加熱領域に対応する部分の表面温度の検出する端部温度センサ２０の検出結果に応じて、そのＯＮ−ＯＦＦが制御される。つまり、メインヒータ１５とサブヒータ１６とは、対応する中央部温度センサ１９或いは端部温度センサ２０の検出結果に基づいて、独立してそのＯＮ−ＯＦＦが制御される。
【００６１】
これに対し、端部優先温度調整モードでは、サブヒータ１６のＯＮ−ＯＦＦの制御は一般的な温度調整モードの場合と同じであるが、メインヒータ１５のＯＮ−ＯＦＦの制御を、中央部温度センサ１９の検出結果と共に端部温度センサ２０の検出結果も用いて行い、しかも、端部温度センサ２０の検出結果を上記制御において優先させる。
【００６２】
具体的には、定着制御部３０は、端部優先温度調整モードにおいて、中央部温度センサ１９にて検出される表面温度（離間距離に応じた補正後の表面温度）が、定着設定温度に到達していなくとも、端部温度センサ２０にて検出される表面温度が予め定める定着上限温度に到達したと判断すると、メインヒータ１５を一時的にＯＦＦするようになっている。なお、メインヒータ１５の発熱量の調整を、電力の供給量を変化させて調整する構成であれば、メインヒータ１５の発熱量が弱まるように抑制すればよい。
【００６３】
また、ここでは、定着制御部３０は、このようにメインヒータ１５をＯＦＦした後、端部温度センサ２０の検出温度にて検出される表面温度が、定着上限温度と定着設定温度との間の予め定める許容温度にまで低下したと判断すると、メインヒータ１５を再びＯＮして、電力供給を再開或いは復帰させるようになっている。
【００６４】
ここで、上記定着上限温度、許容温度は、定着ローラ１２の破壊温度、小サイズ紙を印字した場合の定着ローラ１２の中央部と端部の温度差、定着ローラ１２の熱伝導率等を考慮し、メインヒータ１５の一時的ＯＦＦが必要以上に発生せず、また、メインヒータ１５が長い間ＯＦＦされて、定着ローラ１２の中央部分の温度が、定着性能保障の下限である定着下限温度を下回るようなことがないように設定されている。
【００６５】
このような端部優先温度調整モードにおいて、定着ローラ１２は回転駆動されており、定着ユニット６の各ローラ１２・１３・１４を回転させた状態である。
【００６６】
定着制御部３０は、端部優先温度調整モードを、印字中、及び印字終了直後の前記定着ローラの温度復帰工程において実施する。
【００６７】
図５に、端部優先温度調整モードが実施される、印字中から印字終了直後で待機中の定着ローラの表面温度制御に入るまでの、定着ローラ１２の表面温度制御（一例）のフローを示す。
【００６８】
モータ３５をＯＮし（Ｓ１）、メインヒータ１５及びサブヒータ１６をＯＮする（Ｓ２、Ｓ１１）。これにより、定着ローラ１２が回転し、加圧ローラ１３及び外部加熱ローラ１４が従動回転すると共に、定着ローラ１２の加熱が開始される。なお、加圧ローラ１３及び外部加熱ローラ１４の各ヒータ１７・１８も適宜ＯＮされるが、端部優先温度調整モードには直接関わらないので、図５で記載を省略すると共に、説明も省略する。
【００６９】
以降、メインヒータ１５及びサブヒータ１６のＯＮ−ＯＦＦを個別に制御され、端部優先温度調整モードが実施される。
【００７０】
サブヒータ１６であるが、Ｓ２にてサブヒータ１６をＯＮすると、端部温度センサ２０による検出に基づき、定着ローラ１２の端部の表面温度が定着設定温度、例えば１８０℃に到達したかどうかを判断する（Ｓ３）。該判断を、定着ローラ１２の端部表面温度が定着設定温度に到達するまで繰り返し、到達したと判断すると、サブヒータ１６をＯＦＦする（Ｓ４）。
【００７１】
サブヒータ１６をＯＦＦした後は、定着ローラ１２の端部の表面温度が異常高温、例えば２４０℃に達したかを判断する（Ｓ５）。ここで、異常高温に達している場合は、表示部に異常高温であることを表示すると共に、画像形成装置１を停止する（Ｓ６）。一方、異常高温に達していない場合は、最終用紙が画像形成装置１の外部に排出されたかどうかを判断する（Ｓ７）。
【００７２】
ここで、排出されていれば、当該ジョブは終了したとして、モータ３５をＯＦＦして（Ｓ８）、待機中の定着ローラ１２の表面温度調整モードに移行する（Ｓ９）。一方、最終用紙の排出がまだであれば、定着ローラ１２の端部の表面温度が定着設定温度（ここでは１８０℃）を下回ったかどうかを判断する（Ｓ１０）。該判断を、定着ローラ１２の端部表面温度が定着設定温度を下回るまで繰り返し、下回ったと判断すると、Ｓ２に戻り、サブヒータ１６をＯＮする。
【００７３】
次に、メインヒータ１５であるが、Ｓ１１にてメインヒータ１５をＯＮすると、中央部温度センサ１９による検出に基づき、定着ローラ１２の中央部の表面温度が定着設定温度（ここでは１８０℃）に到達したかどうかを判断する（Ｓ１２）。達している場合は、後述するＳ１８に移行し、メインヒータ１５をＯＦＦする。
【００７４】
一方、達していない場合は、メインヒータ１５のＯＮを継続し（Ｓ１３）、続いて、定着ローラ１２の端部の表面温度が定着上限温度、例えば２３０℃に達したかを判断する（Ｓ１４）。達していなければ、再度、定着ローラ１２の中央部の表面温度が定着設定温度（ここでは１８０℃）に到達したかどうかを判断する（Ｓ１７）。
【００７５】
一方、Ｓ１４において、定着上限温度に達していると判断すると、メインヒータ１５をＯＦＦし（Ｓ１５）、その後、定着ローラ１２の端部の表面温度が、許容温度、例えば２００℃を下回ったかどうかを判断する（Ｓ１６）。該判断を、定着ローラ１２の端部表面温度が許容温度を下回るまで繰り返し、下回ったと判断すると、Ｓ１７に移行し、定着ローラ１２の中央部の表面温度が定着設定温度（ここでは１８０℃）に到達したかどうかを判断する。
【００７６】
Ｓ１７において、定着設定温度に到達していない場合は、Ｓ１１に戻り、メインヒータ１５のＯＮする。一方、達している場合は、Ｓ１８に移行し、メインヒータ１５をＯＦＦする。
【００７７】
Ｓ１８にてメインヒータ１５をＯＦＦした後は、最終用紙が画像形成装置１の外部に排出されたかどうかを判断し（Ｓ１９）、排出されていれば、当該ジョブは終了したとして、モータ３５をＯＦＦして（Ｓ８）、待機中の定着ローラ１２の表面温度調整モードに移行する（Ｓ９）。一方、最終用紙の排出がまだであれば、定着ローラ１２の中央部の表面温度が定着設定温度（ここでは１８０℃）を下回ったかどうかを判断する（Ｓ１０）。該判断を、定着ローラ１２の中央部表面温度が定着設定温度を下回るまで繰り返し、下回ったと判断すると、Ｓ１１に戻り、メインヒータ１５をＯＮする。
【００７８】
図６（ａ）〜（ｄ）に、本画像形成装置１において、小サイズ紙を使って連続印字した直後或いは印字中の定着ローラ１２の軸方向位置と定着ローラ１２の表面温度との関係を示す。
【００７９】
図６（ａ）に示すように、定着ローラ１２と加圧ローラ１３との間を通過する用紙に熱が奪われることで低下するため、小サイズ紙の場合、用紙が通過する定着ローラ１２の中央部分の表面温度が定着設定温度を下回り、メインヒータ１５がオンする。
【００８０】
これにより、定着ローラ１２の中央部分が加熱され、定着ローラ１２の中央部の温度が上昇する。このとき、メインヒータ１５の不要な熱供給により、定着ローラ１２の端部も加熱され、徐々にではあるが温度が上がり、図６（ｂ）に示すように、定着上限温度に到達する。
【００８１】
端部が定着上限温度に到達すると、一時的にメインヒータ１５はＯＦＦされる。メインヒータ１５がＯＦＦされても、図６（ｃ）に示すように、定着ローラ１２内部の熱伝導を利用して、端部側から中央部に熱が伝わり、中央部では温度が上昇し、端部では下降する。
【００８２】
このような定着ローラ１２内での熱の伝達、及び、熱の空気中への放熱にて、端部の温度が許容温度にまで低下すると、再びメインヒータ１５がＯＮされ、中央部の加熱が再開される。
【００８３】
このような、端部の温度を考慮したメインヒータ１５のＯＮ−ＯＦＦを繰り返すことで、図６（ｄ）に示すように、端部の温度が定着上限温度を超えることなく、中央部の温度が定着設定温度に到達する。
【００８４】
以上のように、小サイズ紙の印字が連続されることで、メインヒータ１５がＯＮされ続け、その際の定着ローラ１２の端部側に対する不要な熱供給にて、端部側の表面温度が徐々に上昇しても、本画像形成装置１における定着ユニット６では、端部側の表面温度が定着上限温度を超えた時点で、メインヒータ１５は一時的にＯＦＦされるので、端部の表面温度が定着ローラ１２の破壊温度を超えてしまい、定着ローラの表面層を破壊してしまうようなことは起こらない。
【００８５】
そして、定着ローラ１２の端部の表面温度は、表面層の破壊を未然に防ぐべく設定された、破壊温度よりも一段低い異常高温（ここでは２４０℃）に、メインヒータ１５による不要な熱供給にて到達することは、故障等の異常発生時以外は起こらない或いは起こりにくいので、画像形成装置１の稼働率を低下させることがない。
【００８６】
また、ここでは、定着制御部３０は、このようにメインヒータ１５をＯＦＦした後、端部温度センサ２０の検出温度にて検出される表面温度が、定着上限温度と定着設定温度との間の予め定める許容温度にまで低下したと判断すると、メインヒータ１５を再びＯＮして、電力供給を再開或いは復帰させるようになっている。
【００８７】
一時的にメインヒータ１５をＯＦＦした場合、メインヒータ１５を再度ＯＮするタイミングを、このように、定着ローラ１２の端部温度にて規定しておくことで、ＯＦＦした後ＯＮするまでの時間で規定するなどの構成に比して、定着ローラ１２の端部温度に直に対応したタイミングとでき、定着ローラ１２全体が定着設定温度に到達するまでに要する時間を極力短縮することができる。
【００８８】
なお、上記の説明においては、定着ローラ１２内部の加熱手段として、メインヒータ１５とサブヒータ１６として、分割して加熱可能な２領域を例示したが、３以上の領域であっても適用できることは言うまでもない。つまり、定着ローラ内部に３本以上のヒータが配置されている場合は、端部側を不要に加熱し、加熱頻度の高い中央側のヒータのＯＮ−ＯＦＦに、当該ヒータよりも端部側にあるヒータの加熱領域に対応する部分の表面温度を考慮すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施形態を示すものであり、定着ユニットの制御系の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態を示すもので、定着ユニットが搭載された画像形成装置の構成を示す縦断面図である。
【図３】（ａ）は、上記定着ユニットの中央部分の断面図であり、（ｂ）は定着ユニットの端部側の断面図である。
【図４】上記定着ユニットの備えられる定着ローラと加圧ローラの内部に配置された熱源の発熱領域の関係を示す図面である。
【図５】上記画像形成装置における、印字中から印字終了直後で待機中の定着ローラの表面温度制御に入るまでの、定着ローラの表面温度制御の一例を示すフローチャートである。
【図６】（ａ）〜（ｄ）に、本画像形成装置において、小サイズ紙を使って連続印字した直後或いは印字中の定着ローラの軸方向位置と定着ローラの表面温度との関係を示す。
【図７】定着ローラの軸方向の位置と熱供給率との関係を、メインヒータ及びサブヒータそれぞれについて示す図面である。
【図８】（ａ）（ｂ）は、従来の画像形成装置において、小サイズ紙を使って連続印字した直後或いは印字中の、定着ローラの軸方向位置と定着ローラの表面温度との関係を示す図面である。
【符号の説明】
【００９０】
１    画像形成装置
６    定着ユニット（定着装置）
１２    定着ローラ（定着部材）
１３    加圧ローラ（加圧部材）
１５    メインヒータ（中央側熱源、メイン熱源）
１６    サブヒータ（端部側熱源、サブ熱源）
１９    中央部温度センサ（温度検出手段）
２０    端部温度センサ（温度検出手段）
３１    定着制御部（制御手段）
５０    制御部（制御手段）
【図１】
0004430024.tif 000002
【図２】
0004430024.tif 000003
【図３】
0004430024.tif 000004
【図４】
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【図５】
0004430024.tif 000006
【図６】
0004430024.tif 000007
【図７】
0004430024.tif 000008
【図８】
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