(57)【要約】【課題】接触温度センサを使用することなく非接触温度センサのみで定着装置の温度を制御し、短時間で定着装置を立ち上げ、しかも良好にトナー像を用紙に定着することである。【解決手段】未定着トナー像を記録体上に定着する定着装置において、加熱ローラの表面近傍の温度Ｔを非接触で検知する非接触温度センサを備え、プリント信号がオンされた時、非接触温度センサは、温度Ｔが、定着温度Ｔ３より低く待機温度Τ２以上であることを検知した時は、加熱ローラＨＲ及び加圧部材ＰＲを非回転とし所定電力をデューティ比１００％で出力して加熱ローラＨＲを急速に強制加熱し、非接触温度センサは、温度Ｔが、定着温度Ｔ３以上であることを検知した時には、加熱ローラＨＲ及び加圧ローラＰＲの回転を開始し同時に別の所定電力Ｐｆをデューティ比ＤＲ１（＜１００％）で時間τ２だけ出力し加熱ローラを強制加熱して加圧ローラの加熱に伴う温度降下を補償した後、温度ＴをＴ３になるよう温度制御する。【選択図】図３
2007155812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録体上の未定着トナー像を前記記録体上に定着する定着装置において、
前記未定着トナー像を加熱する加熱ローラと、
前記記録体を前記加熱ローラに押圧する加圧部材と、
前記加熱ローラの表面近傍の温度Ｔを検知する非接触温度センサと、
前記加熱ローラを加熱するヒータ及び電源とを備え、
前記非接触温度センサは、前記Ｔが、予備加熱温度Τ１より低いことを検知した時は、前記加熱ローラ及び前記加圧部部材を非回転とし前記電源から電力Ｐ１をデューティ比１００％で所定時間だけ出力して前記加熱ローラを強制加熱し、
前記Ｔが、前記Τ１以上であることを検知した時は、前記加熱ローラ及び前記加圧部材の回転を開始し同時に電力Ｐ２をデューティ比１００％で時間τ１だけ出力して前記加熱ローラを強制加熱し、
前記加熱ローラ及び加圧部材の回転を停止し、
前記Ｔを待機温度Τ２になるよう温度制御することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記Ｐ２及び前記τ１を、前記加圧部材への放熱熱量及び周辺雰囲気への放熱熱量に基づいて決定することを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記非接触温度センサは、さらに、前記電力Ｐ１出力前の前記加熱ローラの表面近傍の温度Ｔｘを検知し、
前記加圧部材への放熱熱量、周辺雰囲気への放熱熱量及び前記Ｔｘに基づいて、非回転の前記加熱ローラを前記Τ１に加熱するのに要する電力Ｐｘを決定し、
前記加熱ローラを非回転とし、前記電力Ｐｘをデューティ比１００％で別の所定時間だけ出力して前記加熱ローラを強制加熱することを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項１において、
プリント信号がオンされた時、
前記非接触温度センサは、前記Ｔが、定着温度Ｔ３より低く前記Τ２以上であることを検知した時は、前記加熱ローラ及び前記加圧ローラ部材を非回転とし電力Ｐ３をデューティ比１００％でさらに別の所定時間だけ出力して前記加熱ローラを強制加熱し、
前記非接触温度センサは、前記Ｔが、前記Ｔ３以上であることを検知した時には、前記加熱ローラ及び加圧部材の回転を開始し同時に電力Ｐｆをデューティ比ＤＲ１で時間τ２だけ出力し前記加熱ローラを強制加熱し、
前記加熱ローラ及び加圧部材の回転を継続したまま、前記Ｔを前記Ｔ３になるよう温度制御することを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記Ｐｆ，前記ＤＲ１及び前記τ２を、前記記録体への放熱熱量、前記加圧部材への放熱熱量及び周辺雰囲気への放熱熱量に基づいて決定することを特徴とする定着装置。
【請求項６】
静電潜像を形成する感光体と、
前記静電潜像をトナー像として現像する現像装置と、
前記トナー像を記録体上に転写する転写装置と、
前記記録体上の前記トナー像を前記記録体上に定着する請求項４記載の定着装置とを備える画像形成装置において、
プリント信号がオンされた時、
前記非接触温度センサは、前記Ｔが、定着温度Ｔ３より低く前記Τ２以上であることを検知した時は、前記加熱ローラを非回転とし電力Ｐ３をデューティ比１００％で出力して前記Ｔ３に達するまで前記加熱ローラを強制加熱し、
前記非接触温度センサは、前記Ｔが、前記Ｔ３以上であることを検知した時には、前記加熱ローラ及び加圧部材の回転を開始し同時に電力Ｐｆをデューティ比ＤＲ１で時間τ２だけ出力し前記加熱ローラを強制加熱し、
前記非接触温度センサ出力に基づいて、前記Ｔを前記Ｔ３になるよう温度制御しつつ、前記記録体上の前記トナー像を前記記録体上に定着することを特徴とする電子写真画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置及びこれを使用する電子写真画像形成装置に関し、特に、薄肉熱ローラと非接触温度センサを用いた長寿命の定着装置及びこれを使用する電子写真画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子写真方式の画像形成装置では、例えば、感光体にａ−Ｓｉ感光体、帯電装置として感光体に接触して帯電電荷を付与する帯電ローラ、露光装置としてレーザーダイオード、現像装置として１成分磁性ジャンピング現像装置、転写装置として転写ローラ、残留トナーの回収はブレードクリーニング装置、除電装置としてはＬＥＤアレー、定着装置としては立ち上がり時間を短くしてエネルギー消費量を低減させるために熱容量の小さい薄肉熱ローラを用いる。また、通紙域の熱ローラ表面温度を検知する手段は表面の磨耗を考慮して非接触温度検知手段（例えばサーミスタ）を用いる。
【０００３】
ここに、例えば、特許文献１に開示された「定着装置」では、サーミスタは、熱容量の小さい薄膜であり、断熱部材に保持させる。断熱部材を用いると、ローラの温度があがるときの温度応答性はよくなるが、温度が下がるときに温度追従性が悪くなる。そこで、断熱部材に開口を設けてサーミスタ部分を放熱させ、追従性の悪化を防いでいる。
【０００４】
また、特許文献２に開示された「定着装置及び画像形成装置」では、薄肉熱ローラが異常な高温になる虞があるため、接触式サーミスタに熱ローラの表面温度を検知させ、非接触サーミスタに異常検知を行わせる。さらに、非接触サーミスタは、小サイズ紙の連続通紙時に問題となる非通紙部昇温防止に用いることができる。
【特許文献１】特開平２−８５７３３号公報（第３図、４ページ右上欄）
【特許文献２】特開平６−１３０８５６号公報（図２０、段落００９３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の非接触サーミスタでは、接触サーミスタに比べて応答性にやはり劣るため、電源投入後に加熱手段が所定の温度に到達して加熱ローラが回転を開始すると、加熱ローラの熱エネルギーは加圧ローラに吸収されて昇温曲線が一旦足踏みする。それにも関わらず非接触サーミスタ周辺の温度が断熱部材によって緩やかに変動するため、過熱ローラ温度が高いと誤検知して加熱源が一旦オフすることがある。
【０００６】
また、Ｒｅａｄｙ状態のような予備過熱状態（定常状態）から急に連続通紙を開始すると加熱ローラの熱エネルギーは用紙に奪われて低下するにも関わらず、非接触サーミスタを指示する断熱部材に熱がこもるため加熱ローラの温度低下を検知することができず、加熱源への通電が遅れ、定着不良が発生する場合がある。
【０００７】
また、特許文献２では、電源投入時にオーバーシュート対策を行う弊害として、定着装置の立ち上がりが遅くなるという問題がある。また、特許文献２では、定着装置の加熱ローラと加圧ローラの間に用紙などの記録体が挟持されている時には必ず加熱手段へ通電を行うが、Ｒｅａｄｙ状態のような定常状態から印刷を開始すると、加熱ローラの表面温度は加圧ローラに奪われて、用紙が定着ニップ部に到達する以前から熱ローラ表面温度は低下する。このため、用紙が定着手段に挟持されてから通電を開始するという方法では加熱ローラへの加熱が不十分で、熱容量の小さい熱ローラで非接触サーミスタを用いた定着装置を低温環境などで使用すると定着不良が発生する場合がある。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、接触温度センサを使用することなく非接触温度センサのみで定着装置の温度を制御し、短時間で定着装置を立ち上げ、しかも良好に定着することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するための第１の手段は、記録体上の未定着トナー像を記録体上に定着する定着装置において、未定着トナー像を加熱する加熱ローラと、記録体を加熱ローラに押圧する加圧部材と、加熱ローラの表面近傍の温度Ｔを検知する非接触温度センサと、加熱ローラを加熱するヒータ及び電源とを備え、温度センサは、Ｔが、予備加熱温度Τ１より低いことを検知した時は、加熱ローラ及び加圧部材を非回転とし電源から電力Ｐ１をデューティ比１００％で所定時間だけ出力して加熱ローラを強制加熱し、Ｔが、Τ１以上であることを検知した時は、加熱ローラ及び加圧ローラの回転を開始し同時に電力Ｐ２をデューティ比１００％で時間τ１だけ出力して加熱ローラを強制加熱し、加熱ローラ及び加圧部材の回転を停止し、非接触温度センサ出力に基づいて、Ｔを待機温度Τ２になるよう温度制御することである。
【００１０】
第２手段は、第１手段において、Ｐ２及びτ１を、加圧部材への放熱熱量及び周辺雰囲気への放熱熱量に基づいて決定することである。
【００１１】
第３手段は、第１手段において、非接触温度センサは、さらに、電力Ｐ１出力前の加熱ローラの表面近傍の温度Ｔｘを検知し、加圧部材への放熱熱量、周辺雰囲気への放熱熱量及びＴｘに基づいて、非回転の加熱ローラをΤ１に加熱するのに要する電力Ｐｘを決定し、加熱ローラを非回転とし電力Ｐｘをデューティ比１００％で別の所定時間だけ出力して加熱ローラを強制加熱することである。
【００１２】
第４手段は、第１手段において、プリント信号がオンされた時、非接触温度センサは、Ｔが、定着温度Ｔ３より低くΤ２以上であることを検知した時は、加熱ローラ及び加圧部材の回転を開始し電力Ｐ３をデューティ比１００％でさらに別の所定時間だけ出力して加熱ローラを強制加熱し、非接触温度センサは、Ｔが、Ｔ３以上であることを検知した時には、電力Ｐｆをデューティ比ＤＲ１（＜１００％）で時間τ２だけ出力し加熱ローラを強制加熱し、加熱ローラ及び加圧部材の回転を継続したまま、非接触温度センサ出力に基づいて、ＴをＴ３になるよう温度制御することである。
【００１３】
第５手段は、第４手段において、Ｐｆ，ＤＲ１及びτ２を、記録体への放熱熱量、加圧部材への放熱熱量及び周辺雰囲気への放熱熱量に基づいて決定することである。
【００１４】
第６手段は、静電潜像を形成する感光体と、静電潜像をトナー像として現像する現像装置と、
トナー像を記録体上に転写する転写装置と、記録体上のトナー像を記録体上に定着する請求項４記載の定着装置とを備える画像形成装置において、プリント信号がオンされた時、非接触温度センサは、Ｔが、定着温度Ｔ３より低くΤ２以上であることを検知した時は、加熱ローラ及び加圧部材の回転をはじめ、電力Ｐ３をデューティ比１００％で出力してＴ３に達するまで加熱ローラを強制加熱し、非接触温度センサは、Ｔが、Ｔ３以上であることを検知した時には、電力Ｐｆをデューティ比ＤＲ１で時間τ２だけ出力し加熱ローラを強制加熱し、非接触温度センサ出力に基づいて、ＴをＴ３になるよう温度制御しつつ、記録体上のトナー像を記録体上に定着することである。
【００１５】
第１手段によれば、所定温度Ｔ１到達時に、加熱ローラの回転を開始し、所定時間ヒータ（例えば、石英ランプ）をデューティ比１００％で強制点灯するので、加圧ローラ全集にわたって所定温度Ｔ１に加熱することができ、立ち上がり時間の速い画像形成装置が得られる。
【００１６】
第２手段によれば、予備加熱温度Τ１から待機温度Τ２までの強制加熱を最短時間で実行するための電力Ｐ２、印加時間τ１を決定することができる。すなわち、非通紙状態から通紙状態に切り替わり、加熱ローラの回転を開始した直後の所定時間τ１、用紙及び加圧ローラ、周辺雰囲気への放熱などに消費される熱量の予測値に基づいて決定されたＤｕｔｙ比（１００％が好適である）でヒータを強制点灯する方法を用いたので非接触サーミスタの欠点である応答性の悪さによる定着不良のない安定した画像形成装置が得られる。また、このシンプルな方法により高価で高精度な温度検知手段を使う必要もなく、また、通紙域に接触式の温度検知手段を用いて熱ローラ表面を傷つけることもないので、長寿命で高画質な画像形成装置が実現できる。また、予測データ（実験済みの最適データ）に基づいて加熱するため、熱容量の小さい薄肉熱ローラに最適であり、オーバーシュートが大きくなるという弊害も回避できる。
【００１７】
第３手段によれば、加熱ローラを短時間で室温を含むＴｘから予備加熱温度Τ１まで加熱することができる。
【００１８】
第４手段によれば、加熱ローラを待機温度Τ２から定着温度Ｔ３まで短時間で強制加熱することができる。具体的には、Ｒｅａｄｙ状態における非通紙状態から通紙状態に切り替わり、加熱ローラの回転を開始した直後の所定時間τ２、転写材及び加圧ローラ、周辺雰囲気への放熱などに消費される熱量の予測値に基づいて決定されたＤｕｔｙ比ＤＲ１（１００％以下が好適）で電力Ｐｆを供給するので、加熱ローラ駆動（回転）開始直後に加圧ローラへの熱伝導により発生する熱ローラ表面温度の低下を回避できる。Ｄｕｔｙ比ＤＲ１などは、予測データ（実験済みの最適データ）に基づいて加熱するため、熱容量の小さい薄肉熱ローラに最適であり、オーバーシュートが大きくなるという弊害も回避できる。
【００１９】
第５手段によれば、待機温度Τ２から定着温度Ｔ３までの強制加熱を短時間で実行するための電力Ｐｆ、デューティ比ＤＲ１、印加時間τ２を決定することができる。この強制加熱により、加圧ローラ全周の温度もＴ３とすることができる。
【００２０】
第６手段によれば、短時間で立ち上がりしかも良好な定着を行う定着装置を備える電子写真画像形成装置が提供される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、接触温度センサを使用することなく非接触温度センサのみで定着装置の温度を制御し、短時間で定着を立ち上げ、しかも良好に定着することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。但し、本実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等に特定的な記載があっても、本発明をそれに限定する趣旨ではない。
【００２３】
図１は、本実施形態の定着装置及びそれを使用する電子写真画像形成装置の一例の概念図である。ａ−Ｓｉ感光体を有する感光体ドラム１０に対して、帯電ローラ１は感光体ドラム１０を一様帯電する。次に、画像信号で変調された半導体レーザ光で感光体ドラムに静電潜像を形成する。この静電潜像は１成分磁性ジャンピング現像装置２によりトナー像として現像される。現像ローラ２１上にはトナーの薄層が形成され、トナーは現像バイアス電圧により感光体ドラム１０に飛翔する。次に、転写装置３によりトナー像は用紙などの記録体Ｐ上に転写される。転写後、トナー像は定着装置で定着される。定着装置は、ヒータ６１、加熱ローラ６２、加圧部材６３からなる。ここに、加熱ローラ６２は、立ち上がり時間を短くしてエネルギー消費量を低減させるために熱容量の小さい薄肉熱ローラを用いる。記録体Ｐは加熱ローラ６２と加圧部材６３を通過し、トナーが記録体Ｐに融着される。以上で画像形成が終了する。感光体ドラム１０は、次の画像形成に備えて、クリーニング装置４（クリーニングローラ４１とクリーニングブレード４２からなる）により残留トナーが回収される。また、光除電装置５により、残留電位が除去される。また、通紙域の加熱ローラ６２温度を検知する手段は、表面の磨耗を考慮して非接触温度センサ６４（例えばサーミスタ）を用いる。
【００２４】
図２は、定着装置の電源部のブロック図である。電源部は、ヒータ５４（ヒータ６１（図１））を加熱する電源５３を電源コントローラ５１でコントロールする。電源コントローラ５１は、温度制御プログラムを内蔵し、ヒータを一定温度に維持する機能を有する。また、急速強制加熱を行うときは、強制加熱パラメータ決定部５０から、定着装置各部の熱容量などを入力し、電力値、デューティ比、加熱時間を計算して、電源５３を制御する。これに限らず、強制加熱パラメータ決定部５０が、定着装置各部の熱容量に基づいて、電力値、デューティ比、加熱時間を電源コントローラ５１に出力してもよい。
【００２５】
図３は、本実施形態による加熱ローラ６２の温度上昇カーブである。まず、温度上昇の概略を説明する。
【００２６】
加熱ローラ６２は、回転を停止したまま、室温Ｔｘから予備加熱温度Ｔ１まで、強制加熱（ＣＨ）される。これにより、待機温度Ｔ２をオーバーシュートすることなく短時間で予備加熱温度Ｔ１に到達する。なお、この急速加熱はウォームアップ段階の加熱であり、温度Ｔ１にやや足りない加熱であっても差し支えない。また、加熱ローラ６２は停止したままであるため、加圧ローラ６３との間隙（ニップ）が主として加熱されるだけであり、加熱ローラ６２は、低消費電力で急速に予備温度Ｔ１に達する。
【００２７】
予備加熱温度Ｔ１に到達すれば、加熱ローラ６２及び加圧部材６３は回転を開始し、加圧部材６３も含めて定着待機温度Ｔ２付近まで強制加熱したら加熱ローラ６２及び加圧部材６３の回転を停止する。この強制加熱により、加圧部材（加圧ローラ）全周にわたって温度Ｔ２付近に加熱される。この後は、プリント信号がオンとなるのを待つため、電力を節約するため、加熱ローラ６２の回転を停止し、デューティ比を下げて、温度制御（ＴＣ）により温度Ｔ２を維持する。
【００２８】
プリント信号がオンされると、加圧ローラ（ＰＲ）６３と加熱ローラ６２が回転を始め、速やかに加熱ローラ６２を定着温度Ｔ３付近まで強制加熱する。このときの到達温度については、オーバーシュートを回避すれよいが、引き続いて時間τ２の強制加熱が行われるため、Ｔ３よりやや低い温度であってもかまわない。定着温度Ｔ３付近まで到達した時刻ｔ３で加熱ローラ６２及び加圧ローラ６３は回転を開始し、所定時間τ２、所定デューティ比ＤＲ１、所定電力Ｐ３による強制加熱により、加圧ローラ６２の回転による温度降下が補償される。その後、加熱ローラ６２の回転を継続したまま、温度制御（ＴＣ）により定着温度Ｔ３が維持され、トナー像が１枚の用紙（記録体Ｐ）に時間間隔ｔｆで定着される。連続コピーのときは、加熱ローラ６２は回転したまま、定着温度Ｔ３に維持される。
【００２９】
以下、時間経過に沿って、本実施形態の定着装置について詳細に説明する。
【００３０】
［実施形態１（室温Ｔｘから予備加熱温度Ｔ１への加熱）］  非接触温度センサ６４は、１日の初めに画像形成装置をオンし、定着装置の電源をオンする前に、室温Ｔｘを検知する。パラメータ決定部５０（図２）への入力は室温Ｔｘであり、パラメータ決定部５０（図２）には、加圧ローラ６２などの加圧部材（図１）への放熱熱量、周辺雰囲気への放熱熱量が記憶されている。これらの記憶データと室温Ｔｘに基づいて、非回転の加熱ローラを略Τ１に急速加熱するのに要する電力Ｐｘが、電源コントローラ５１（図２）に出力される。加熱ローラ６２（図１）及び加圧ローラ６３は非回転のまま、電力Ｐｘをデューティ比１００％で出力して加熱ローラ６２を強制加熱する。Ｐ１×（印加時間）は、比例定数を除けば、温度差（Ｔ１−Ｔｘ）に、（加熱ローラ６２の熱容量に比例する部分）から（加圧部材への放熱熱量及び周辺雰囲気への放熱熱量）を減算したもの、を乗算したものである。定着装置のウォームアップに要する時間（上記印加時間）を所定の短時間にすれば、所定の連続出力Ｐ１により、加熱ローラは急速に予備加熱温度Ｔ１に到達する。
【００３１】
急速加熱の最終目標温度は、待機温度Ｔ２であるが、不要な電力で温度をオーバーシュートさせないため、まず予備過熱温度Ｔ１を目標とする２段階の強制加熱としている。
【００３２】
実施形態１によれば、加圧ローラ６３非回転、加熱ローラ６２非回転のため、加圧ローラを加熱するエネルギーが小さく、加熱ローラを急速に予備過熱温度Ｔ１まで加熱することができる。
【００３３】
［実施形態２（予備加熱温度Ｔ１から待機温度Ｔ２への加熱）］  一定連続出力Ｐ１による急速強制加熱によっても予備過熱温度Ｔ１に到達しないこともある。そのため、非接触温度センサ６４は、検知温度Ｔが、予備加熱温度Τ１より低く（室温Ｔｘよりも高い）ことを検知した時は、加熱ローラ６２及び加圧ローラ６３を非回転としたまま、電源５３から電力Ｐ１をデューティ比１００％で出力して加熱ローラを強制加熱する。このとき、強制加熱パラメータ部５０は、温度Ｔを入力し、温度差（Ｔ１−Ｔ）に比例する電力Ｐ１を電源コントローラ５１に出力する。
【００３４】
図４は、Ｒｅａｄｙ状態に到達するまでの加熱方法のフローチャートである。まず、Ｓ３０において、加熱ローラ（ＨＲ）６２の温度（非接触温度センサ６４の出力）ＴＨＲが予備加熱温度Ｔ１より低いか否か判定する。ＴＨＲがＴ１より低いときは、Ｓ３２に進み、デューティ比（ＤＲ）１００％の投入電力でＴ１以上まで強制加熱（ＣＨ）し、さらにＳ３４に進む。一方、ＴＨＲがＴ１より低くないときは、Ｓ３４に進む。Ｓ３４ではＨＲ６２及びＰＲ６３の回転を開始し、ＤＲ１００％の投入電力で所定時間τ１で強制加熱する。次に、Ｓ３６では、ＴＨＲが待機温度Ｔ２以上であるか否かが判定される。ＴＨＲがＴ２以上であるときは、Ｓ３８に進み、Ｒｅａｄｙｔ表示を行い、ＨＲ６２及びＰＲ６３の回転を停止し、温度制御により、ＴＨＲを待機温度Ｔ２に維持する。一方、ＴＨＲがＴ２以上でないときは、ＴＨＲがＴ２以上になるまで強制加熱を続ける。ここでも、不要な電力を消費しないため、ＴＨＲはＴ２以上であり且つＴ２に近い値とされる。
【００３５】
温度Ｔが、Τ１以上であることを検知した時は、強制加熱パラメータＰ２、τ１が電源コントローラ５１から出力し、電源５３がコントロールされる。これにより、時刻ｔ１（図３）において待機温度Ｔ２に到達し、Ｒｅａｄｙ信号がオンとなる。時刻ｔ１までは、急速加熱を行うため、投入電力のデューティ比（ＤＲ）は１００％である。
【００３６】
Ｐ２及びτ１は、加圧部材への放熱熱量及び周辺雰囲気への放熱熱量に基づいて決定される。τ１を所定の短い時間とすれば、Ｐ１及びＰ２が定まる。ここに、Ｐ１×印加時間は、温度差（Ｔ１−Ｔｘ）又は（Ｔ１−Ｔ）に、（加熱ローラ６２の熱容量に比例する部分）から（加圧部材への放熱熱量及び周辺雰囲気への放熱熱量）を減算したもの、を乗算したものである。また、Ｐ２×τ１は、比例定数を除けば、略（Ｔ２−Ｔ１）に、（加熱ローラ６２の熱容量に比例する部分）から、（加圧部材への放熱熱量及び周辺雰囲気への放熱熱量）を減算したものを、乗算したものである。τ１を規定することにより、Ｐ２が定まる。
【００３７】
実施形態２によれば、加圧ローラ全周も予備加熱温度に急速に加熱され、すばやくＲｅａｄｙ信号を立ち上げることができる。
【００３８】
［実施形態３（プリント信号がオンされた以降の加熱方法）］  Ｒｅａｄｙ状態が時刻ｔ１〜ｔ２の不定時間維持されているが、プリント信号がオンされた時、非接触温度センサ６４は、Ｔが、定着温度Ｔ３より低くΤ２以上であることを検知することがある。これは温度制御の精度に起因して生じ得る。この時は、加熱ローラ６２及び加圧ローラ６３を回転し電力Ｐ３をデューティ比１００％で出力して加熱ローラ６２を強制加熱する。その過程で、Ｔが、Ｔ３以上であることを検知した時には、加熱ローラ６２及び加圧ローラ６３の回転を開始し、電力Ｐｆをデューティ比ＤＲ１で時間τ２だけ出力し加熱ローラ６２を強制加熱し、その後、非接触温度センサ６４出力に基づいて、ＴをＴ３になるよう温度制御する。
【００３９】
時刻ｔ３（図３）でプリント信号がオンされると同時に加熱ローラ６２と加圧ローラＰＲ６３が回転を開始し、定着温度Ｔ３を目標温度として、強制加熱される。この強制加熱で、温度Ｔを定着温度Ｔ３以上とする理由は、時刻ｔ１〜ｔ２の間、加熱ローラ６２及び加圧ローラＰＲ６３は停止しているが、加熱ローラ６２だけが温度調節により温度Ｔ２に維持されている。しかし、加圧ローラ６３の温度は低下している。そのため、時刻ｔ３〜ｔ４までの強制加熱（電力Ｐｆ、デューティ比ＤＲ１［＜１００％］、印加時間τ２）により加熱ローラの温度を微調整する。時刻ｔ４以降は、デューティ比ＤＲ１００％で（連続的に）温度制御して、定着温度Ｔ３が維持される。
【００４０】
図５は、Ｐｒｉｎｔ信号オン後の加熱方法のフローチャートである。まず、Ｓ４０において、Ｐｒｉｎｔ信号がオンされると、Ｓ４２に進み、ＴＨＲが待機温度Ｔ２以上であるか否かが判定される。ＴＨＲが待機温度Ｔ２以上であれば、Ｓ４４に進み、ＨＲ６２及びＰＲ６３を停止したまま定着温度Ｔ３以上まで強制加熱（ＣＨ）する。一方、ＴＨＲが待機温度Ｔ２以上でないときは、ＴＨＲが待機温度Ｔ２以上になるまで強制加熱する。次に、Ｓ４６において、非接触温度センサ６４の出力が正常か否かが判定される。非接触温度センサ６４の出力が正常であるときは、Ｓ４８において、ＨＲ６２の回転を開始し所定のＤＲ（＜１００％）で所定時間τ２だけ強制加熱する。一方、非接触温度センサ６４の出力が正常でないときは、Ｓ５４においてヒータ６１への投入電力をオフし、プリントを中止し、温度が下がるのを待ち、必要ならＳ５６において診断・修理を行う。Ｓ４８に続いて、Ｓ５０において、温度制御により定着温度Ｔ３が維持される。最後にＳ５２において印刷終了とともに、Ｒｅａｄｙ状態に戻り、ＨＲ６２の回転を停止し、次の印刷に備える。
【００４１】
Ｐｆ，ＤＲ１及びτ２は、記録体Ｐへの放熱熱量、加圧部材への放熱熱量及び周辺雰囲気への放熱熱量に基づいて決定される。τ２は所定の短い時間とする。また、ＤＲ１は低い値として、温度ＴがＴ３をオーバーシュートするのを防止する。また、Ｐｆ×τ２は、比例定数を除けば、加圧部材の回転に伴って下降する温度をＴ３に戻すに要するパワーである。
【００４２】
実施形態３によれば、用紙への放熱も考慮して低デューティ比で短時間の強制加熱を行うため、定着温度不足を回避することができる。
【実施例１】
【００４３】
加熱ローラ６２に外形φ３０、厚さ０．３５ｍｍの薄肉鉄ローラを用い、表面に厚さ２０μｍのフッ素コートを積層した。加圧部材６３は、加圧ローラであり、芯金径φ１２、外径φ２５のシリコンゴムローラを用い、表面層としてＰＦＡチューブを被覆した。加圧ローラ硬度はＡｓｋｅｒ−Ｃ４３度で、定着ニップ幅を４ｍｍとした。温度検知は通紙域に非接触サーミスタを設けて行った。この定着装置をプロセス速度１４５ｍｍ／ｓの画像形成装置に組み込んだ。電源投入後、予備加熱温度Ｔ１に到達すると加熱ローラ６２の回転を開始して待機温度Ｔ２を目標温度として、強制加熱パラメータを電源コントローラ５１に入力して強制加熱を行った。非接触温度センサ６２の支持部材は断熱性であり、温度出力は実際より高めになることを考慮し、数秒でウォームアップを完了した。この方法により低消費電力でも立ち上がり時間の短い画像形成装置が実現できた。
【００４４】
［比較例１］  比較例１として、強制加熱パラメータを電源コントローラ５１に入力せずに、短時間で大きなパワーと投入した。投入後に呼び過熱温度に到達した直後から加熱ローラ６２の回転を開始したところ、定着ヒータへの通電が２〜３秒間停止した後、また点灯を開始した。非接触温度センサ６４周辺部材が受けた熱の影響により、加熱ローラ６２の表面温度の急激な上昇に非接触温度センサが追従できずに、待機温度Ｔ２に到達したと誤検知してしまい、ヒータ（石英ランプ）の一時的な消灯が発生した。この方法では立ち上がり時間が３秒程度遅い結果になった。
【実施例２】
【００４５】
プリント信号により、加熱ローラ６２を停止したまま、待機温度Ｔ２から定着温度Ｔ３（２００℃）以上に第１の強制加熱をデューティ比１００％の投入電力で行い、続いて加熱ローラ６２の回転を開始して第２の強制加熱をデューティ比６０％の投入電力で数秒間行ったところ、加熱ローラの表面温度はほぼ安定した温度推移をした。この結果、定着性も良好な画像形成装置が実現できた。
【００４６】
［比較例２］  比較例２として、第２の強制加熱を行わない通常の温度制御方法に従って、Ｒｅａｄｙ放置による定常状態（待機温度Ｔ２）からの加熱で印刷を開始したところ、加熱ローラ表面温度が加圧ローラ及び定着ニップを通過する記録体Ｐによって低下させられているにも関わらず、非接触温度センサの応答の遅れにより４秒程度ヒータ点灯が不十分な状態で推移した。この間に定着ニップを通過した記録体では定着不良が発生した。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、定着装置及びこれを使用する電子写真画像形成装置に利用可能であり、特に、薄肉熱ローラと非接触温度センサを用いた長寿命の定着装置及びこれを使用する電子写真画像形成装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】定着装置を含む電子写真装置の概略図である。
【図２】定着装置の加熱部のブロック図である。
【図３】加熱ローラ表面近傍の温度上昇カーブである。
【図４】定着装置をウォームアップするためのフローチャートである。
【図５】定着温度に昇温するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
１    帯電ローラ
２    現像装置
３    転写装置
４    クリーニング装置
４１  クリーニングローラ
４２  クリーニングブレード
５    光除電装置
１０  感光体ドラム
６１  ヒータ
６２  加熱ローラ
６３  加圧ローラ
６４  非接触温度センサ
５０  強制加熱パラメータ決定部
５１  電源コントローラ
５２  非接触温度センサ
５３  電源
５４  ヒータ
５５  加熱ローラ
【図１】
2007155812.tif 000003
【図２】
2007155812.tif 000004
【図３】
2007155812.tif 000005
【図４】
2007155812.tif 000006
【図５】
2007155812.tif 000007