(57)【要約】【課題】加圧ローラの温度を考慮することによりトナーのより確実な定着処理を実現する。【解決手段】主電源装置と、当該主電源装置から電力が供給される主発熱体と、所定の電荷蓄積手段を電力源とする補助電源装置と、当該補助電源装置から電力が供給される補助発熱体とを備え、加熱開始時において前記主発熱体と補助発熱体とに給電することによって一対の定着ローラの一方（加熱ローラ）を加熱する定着装置において、他方の定着ローラ（加圧ローラ）の温度を検出するローラ温度センサと、該ローラ温度センサの検出結果に応じて補助発熱体への給電時間を可変設定する補助電力供給制御装置を具備する。【選択図】図１
2007148266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主電源装置と、当該主電源装置から電力が供給される主発熱体と、所定の電荷蓄積手段を電力源とする補助電源装置と、当該補助電源装置から電力が供給される補助発熱体とを備え、加熱開始時において前記主発熱体と前記補助発熱体とに給電することによって一対の定着ローラの一方（加熱ローラ）を加熱する定着装置であって、
他方の定着ローラ（加圧ローラ）の温度を検出するローラ温度センサと、
該ローラ温度センサの検出結果に応じて補助発熱体への給電時間を可変設定する補助電力供給制御装置を具備することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
周囲環境温度を検出する環境温度センサをさらに備え、
補助電力供給制御装置は、ローラ温度センサの検出温度と環境温度センサの検出温度とに基づいて補助発熱体への給電時間を設定することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
補助電力供給制御装置は、ローラ温度センサの検出温度と補助発熱体への給電時間との関係を規定する制御テーブル、あるいはローラ温度センサの検出温度及び環境温度センサの検出温度に対する補助発熱体への給電時間の関係を規定する２次元の制御テーブルを予め記憶し、この制御テーブルに基づいて補助発熱体への給電時間を設定することを特徴とする請求項１または２記載の定着装置。
【請求項４】
ローラ温度センサは、加圧ローラの表面に設けられたサーミスタであることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
請求項１〜４いずれかの定着装置を備え、記録媒体上に形成したトナー像を前記定着装置を用いて定着させることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体上にトナー像を定着させる定着装置及びそれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙等の記録媒体上にトナーを定着させることによって画像を形成する装置に、プリンタ、複写機、ファクシミリあるいはこれら各機器の機能を複合化した複合機等の画像形成装置がある。例えば下記特許文献１には、このような画像形成装置で用いられる定着装置が開示されている。この定着装置は、定着ローラと加熱部を主な構成要素とするものである。定着ローラは互いの周面が密着した状態で平行対峙する一対のローラであり、加熱部は、上記一対の定着ローラのうち、記録媒体のトナー側に位置する定着ローラ（加熱ローラ）を加熱するものである。このように構成された定着装置は、一対の定着ローラ間を通過する記録媒体を加圧及び加熱することにより、感光体によって記録媒体上に転写されたトナー像を記録媒体に固着させる。
【０００３】
また、特許文献１の定着装置は、加熱部を主発熱体と補助発熱体とから構成すると共に、主発熱体に電力を供給する主電源装置、及び補助発熱体に電力（補助電力）を供給すると共に電気二重層キャパシタを電源とする補助電源装置を備えたものである。この定着装置は、被加熱体Ｘ（加熱ローラ）の温度を検出するセンサを備え、当該センサによって検出された加熱ローラの温度に基づいて定着装置への補助電源装置からの電力供給をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより加熱ローラの温度を所定温度に調整する。
【特許文献１】特開２００４−２９６２９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した特許文献１の定着装置では、加熱ローラと共に記録媒体を加圧するもう一方の定着ローラ（以下、加圧ローラという。）の温度を考慮していない。定着ローラ（加熱ローラ及び加圧ローラ）は、一般的に熱し難く、かつ冷め難い材料から形成されているので、単に加熱ローラの温度を考慮して画像形成を開始しても、加圧ローラが充分な温度に達していないために正常なトナーの定着ができない場合がある。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みたものであり、加圧ローラの温度を考慮することによりトナーのより確実な定着処理を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、定着装置に係る第１の解決手段として、主電源装置と、当該主電源装置から電力が供給される主発熱体と、所定の電荷蓄積手段を電力源とする補助電源装置と、当該補助電源装置から電力が供給される補助発熱体とを備え、加熱開始時において前記主発熱体と前記補助発熱体とに給電することによって一対の定着ローラの一方（加熱ローラ）を加熱する定着装置において、他方の定着ローラ（加圧ローラ）の温度を検出するローラ温度センサと、該ローラ温度センサの検出結果に応じて補助発熱体への給電時間を可変設定する補助電力供給制御装置を具備する、という手段を採用する。
【０００７】
また、定着装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、周囲環境温度を検出する環境温度センサをさらに備え、補助電力供給制御装置は、ローラ温度センサの検出温度と環境温度センサの検出温度とに基づいて補助発熱体への給電時間を設定する、という手段を採用する。
【０００８】
定着装置に係る第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、補助電力供給制御装置は、ローラ温度センサの検出温度と補助発熱体への給電時間との関係を規定する制御テーブル、あるいはローラ温度センサの検出温度及び環境温度センサの検出温度に対する補助発熱体への給電時間の関係を規定する２次元の制御テーブルを予め記憶し、この制御テーブルに基づいて補助発熱体への給電時間を設定する、という手段を採用する。
【０００９】
定着装置に係る第４の解決手段として、上記第１〜第３いずれかの解決手段において、ローラ温度センサは加圧ローラの表面に設けられたサーミスタである、という手段を採用する。
【００１０】
画像形成装置に係る解決手段として、上記第１〜第４いずれかの定着装置を備え、記録媒体上に形成したトナー像を前記定着装置を用いて定着させる、という手段を採用する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、他方の定着ローラ（加圧ローラ）の温度を検出するローラ温度センサの検出結果に応じて補助発熱体への給電時間を可変設定するので、加圧ローラが充分な温度に達していないために正常なトナーの定着ができないという事態を防止して確実な定着処理を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る定着装置Ａの機能構成を示すブロック図である。この図に示すように、本定着装置Ａは、主電源スイッチ１（主電源装置）、補助電源ユニット２（補助電源装置）、一対の定着ローラ３Ａ，３Ｂ及び補助電力供給制御装置４を備えている。補助電源ユニット２は、整流回路２ａ、充電回路２ｂ、選択スイッチ２ｃ及び電気二重層コンデンサ２ｄ（電荷蓄積手段）を備えている。また、定着ローラ３Ａは、内部に主ヒータ３ａ及び補助ヒータ３ｂを備え、補助電力供給制御装置４は、開閉スイッチ４ａ、ローラ温度センサ４ｂ、環境温度センサ４ｃ及び制御部４ｄを備えている。
【００１３】
なお、以下の説明では、上記一対の定着ローラ３Ａ，３Ｂのうち、主ヒータ３ａ及び補助ヒータ３ｂを備える定着ローラ３Ａを加熱ローラ３Ａといい、他方の定着ローラ３Ｂを加圧ローラ３Ｂという。
【００１４】
補助電源ユニット２は、補助ヒータ３ｂに電力（補助電力）を給電するものである。主電源スイッチ１は、商用電力であるＡＣ１００Ｖの主ヒータ３ａへの供給を規制する開閉スイッチであり、制御部４ｄから入力される開閉信号に基づいてＡＣ１００Ｖの主ヒータ３ａへの供給をＯＮ／ＯＦＦする。整流回路２ａは、交流電力であるＡＣ１００Ｖを整流することにより直流電力に変換して充電回路２ｂに出力する。
【００１５】
充電回路２ｂは、上記直流電力に基づいて電荷を電気二重層コンデンサ２ｄに充電させるものであり、例えば一定電流を出力する定電流充電回路である。選択スイッチ２ｃは、充電回路２ｂの出力端あるいは開閉スイッチ４ａの一方の接点を択一的に選択するスイッチであり、制御部４ｄから入力される選択信号に基づいて上記充電回路２ｂの出力端あるいは開閉スイッチ４ａの一方の接点の何れかを電気二重層コンデンサ２ｄの一端に接続する。すなわち、選択スイッチ２ｃの共通接点は電気二重層コンデンサ２ｄの一端に、選択スイッチ２ｃの一方の選択接点は充電回路２ｂの出力端に、また選択スイッチ２ｃの他方の選択接点は開閉スイッチ４ａの一方の接点にそれぞれ接続されている。
【００１６】
電気二重層コンデンサ２ｄは、本実施形態における電荷蓄積手段であり、周知のように種々のコンデンサの中でも比較的大きな電荷を蓄えることが可能な２端子の大静電容量コンデンサである。電気二重層コンデンサ２ｄの一端は、上述したように選択スイッチ２ｃの共通接点に接続され、他端は基準電位（例えば接地電位）に接続されている。なお、図１では１つの電気二重層コンデンサ２ｄが描かれているが、図１は電気二重層コンデンサ２ｄをシンボル的に示したものであり、電荷蓄積手段は、複数の電気二重層コンデンサを直列あるいは／及び並列に接続したものであっても良い。
【００１７】
定着ローラ３Ａ，３Ｂは、互いの周面が密着した状態で平行対峙する一対のローラであり、互いに逆方向に回転することによって記録媒体を圧接状態で挟むことにより当該記録媒体上のトナー像を定着させる。主ヒータ３ａは、このような一対の定着ローラ３Ａ，３Ｂの一方（加熱ローラ３Ａ）内に設けられたＡＣハロゲンヒータであり、主電源スイッチ１から交流電力である商用電力が供給されることによって発熱する。補助ヒータ３ｂは、上記主ヒータ３ａと同じく加熱ローラ３Ａ内に設けられたＤＣハロゲンヒータであり、補助電源ユニット２から供給される直流電力（電気二重層コンデンサ２ｄの放電による直流電力）が供給されることによって発熱する。
【００１８】
開閉スイッチ４ａは、上記選択スイッチ２ｃの一端と補助ヒータ３ｂとの間に設けられており、制御部４ｄから入力される制御信号に基づいて電気二重層コンデンサ２ｄの一端から出力される直流電力の補助ヒータ３ｂへの供給をＯＮ／ＯＦＦする。ローラ温度センサ４ｂは、一対の定着ローラ３Ａ，３Ｂの他方、つまり加圧ローラ３Ｂの温度（加圧ローラ温度）を検出し、この加圧ローラ温度を制御部４ｄに出力する。環境温度センサ４ｃは、本定着装置Ａの周囲温度（環境温度）を検出し、この環境温度を制御部４ｄに出力する。
【００１９】
制御部４ｄは、内部メモリに記憶された制御プログラム及び補助電力制御テーブル等に基づいて本定着装置Ａの全体動作を制御するものであり、上記制御プログラム及び補助電力制御テーブル等に基づいて制御演算を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）及び他の各部（つまり主電源スイッチ１、選択スイッチ２ｄ、開閉スイッチ４ａ、ローラ温度センサ４ｂ及び環境温度センサ４ｃ）と信号の授受を行う各種入出力インターフェース回路等から構成されている。
【００２０】
図２は、補助電力制御テーブルの構成を示す模式図である。この補助電力制御テーブルは、補助ヒータ３ｂに補助電力を給電する時間（補助電力供給時間Ｔ）を規定するものであり、上述した環境温度ｔａと加圧ローラ温度ｔbに基づいて一つの補助電力供給時間Ｔを特定する２次元テーブルである。制御部４ｄは、このような補助電力制御テーブル、ローラ温度センサ４ｂから入力される加圧ローラ温度、及び環境温度センサ４ｃから入力される環境温度に基づいて各スイッチ（主電源スイッチ１、選択スイッチ２ｃ及び開閉スイッチ４ａ）の制御を行う。
【００２１】
ここで、本定着装置Ａは、中間転写方式に基づいて記録媒体上にトナー像を形成する画像形成装置の一構成要素として機能するものである。このような画像形成装置は、周知のように感光体を形成すべき画像に従って感光させることによって当該感光体の表面にトナー像を形成し、当該トナー像を記録媒体の表面に転写することによって当該記録媒体上にトナーによる画像を形成するものであり、例えばプリンタ、複写機、ファクシミリあるいはこれら各機器の機能を複合化した複合機等である。
【００２２】
上記制御部４ｄは、このような画像形成装置を統括的に制御する制御装置において、定着ローラ３Ａ，３Ｂを用いたトナー像の記録媒体上への定着に関する制御機能を１つの機能構成要素として示したものである。
【００２３】
次に、このように構成された本定着装置Ａの特徴的動作について、図３に示す特性図をも参照して詳しく説明する。
【００２４】
制御部４ｄは、本定着装置Ａの立ち上げ時（つまり画像形成装置の立ち上げ時）においては、主ヒータ３ａと補助ヒータ３ｂとに電力を供給させることによって、加熱ローラ３Ａの温度を急速に目標温度に設定させる。
【００２５】
より詳細に説明すると、制御部４ｄは、本定着装置Ａの立ち上げ時において、主電源スイッチ１をＯＮ状態に設定することによってＡＣ１００Ｖ（主電力）を主ヒータ３ａに給電させ、また開閉スイッチ４ａの一方の接点を選択するように選択スイッチ２ｄを設定すると共に開閉スイッチ４ａをＯＮ状態に設定することにより、電気二重層コンデンサ２ｄから出力された直流電力（補助電力）を補助ヒータ３ｂに給電させる。この結果、定着ローラ３Ａは急激な温度上昇を開始する。
【００２６】
そして、制御部４ｄは、本定着装置Ａの立ち上げ開始から予め設定された所定の給電時間が経過すると、開閉スイッチ４ａをＯＦＦ状態に設定して補助ヒータ３ｂへの補助電力の給電を停止させる一方、ローラ温度センサ４ｂから入力される加圧ローラ温度が目標温度に到達した時点で、主電源スイッチ１をＯＮ／ＯＦＦ設定することにより主電力を主ヒータ３ａに間欠給電させて、加圧ローラ温度が目標温度を下回らないようにする。
【００２７】
また、このような本定着装置Ａの立ち上げ後において、例えば操作者が画像形成装置に画像形成を指示した時等、記録媒体上のトナー像を記録媒体に実際に定着させる時に、制御部４ｄは、加圧ローラ温度、環境温度及び上述した補助電力制御テーブルに基づいて補助電力供給時間Ｔを設定して補助ヒータ３ｂへの給電を行う。
【００２８】
図３は、加圧ローラ温度に応じた補助電力供給時間Ｔの変化を、一例として２つの環境温度ａ，ｂ（但し、ａ＞ｂ）について示す特性図である。なお、この図３において、破線で示す加圧ローラ温度は加圧ローラ３Ｂの目標温度である。
特性曲線Ｌa及び特性曲線Ｌbは、加圧ローラ温度が目標温度にある場合は補助電力供給時間Ｔが「０」に設定されること、つまり補助電力を補助ヒータ３ｂに供給しないことを示している。また、特性曲線Ｌa及び特性曲線Ｌbは、加圧ローラ温度について設計上想定される最低温度（特性図の下限温度）において、同一の補助電力供給時間Ｔが設定されることを示している。さらに、特性曲線Ｌaと特性曲線Ｌbとを比較すると分かるように、環境温度が低い程、補助電力供給時間Ｔは長く設定される。
【００２９】
制御部４ｄは、このような補助電力制御テーブルを加圧ローラ温度及び環境温度に基づいて検索することにより１つの補助電力供給時間Ｔを特定し、当該補助電力供給時間Ｔだけ補助電力を補助ヒータ３ｂに供給させる。この結果、加熱ローラ３Ａは、加圧ローラ温度及び環境温度に応じた時間、つまり補助電力供給時間Ｔだけ加熱される。
【００３０】
このような本実施形態によれば、制御部４ｄは、記録媒体上のトナー像を記録媒体に実際に定着させる時に、加圧ローラ温度及び環境温度に基づいて補助電力供給時間Ｔを選択・設定して加熱ローラ３Ａを加熱するので、従来のように加圧ローラ３Ｂの温度に基づいて補助電力の補助ヒータ３ｂへの給電時間を設定する場合よりも加圧ローラ３Ｂをより目標温度に近い温度に設定することが可能であり、よって定着不良をより確実に防止することができる。
【００３１】
また、加圧ローラ温度及び環境温度に基づいて補助電力制御テーブルから補助電力供給時間Ｔを選択することによって当該補助電力供給時間Ｔを決定するので、演算によって補助電力供給時間Ｔを決定する場合よりも決定時間が短くなるので、加圧ローラ温度及び環境温度をより正確に反映した補助電力供給時間Ｔを決定することが可能であり、よってこれによっても加圧ローラ３Ｂをより目標温度に近い温度に設定することが可能であり、よって定着不良をより確実に防止することができる。
【００３２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態における補助電力制御テーブルは加圧ローラ温度と環境温度とを変数とする２次元テーブルであるが、加圧ローラ温度のみを変数とするテーブルとしても良い。この場合には、加圧ローラ温度のみに基づいて補助電力供給時間Ｔを決定するので、環境温度センサ４ｃは不要となる。
【００３３】
（２）また、補助電力制御テーブルを用いて補助電力供給時間Ｔを決定するのではなく、加圧ローラ温度及び環境温度を変数とする関数に基づいて補助電力供給時間Ｔを決定しても良いが、この場合には補助電力制御テーブルを用いる場合よりも演算時間が掛かるので、この分制御精度が低下する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係わる定着装置Ａの機能構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係わる定着装置Ａにおいて、制御部４ｄに記憶された補助電力制御テーブルの構成を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態に係わる定着装置Ａにおいて、加圧ローラ温度に応じた補助電力供給時間Ｔの変化を示す特性図である。
【符号の説明】
【００３５】
Ａ…定着装置、１…主電源スイッチ（主電源装置）、２…補助電源ユニット（補助電源装置）、２ｄ…電気二重層コンデンサ（電荷蓄積手段）、３Ａ…定着ローラ（加熱ローラ）、３Ｂ…定着ローラ（加圧ローラ）、３ａ…主ヒータ、３ｂ…補助ヒータ、４…補助電力供給制御装置、４ｂ…ローラ温度センサ、４ｃ…環境温度センサ、４ｄ…制御部
【図１】
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【図２】
2007148266.tif 000004
【図３】
2007148266.tif 000005