(57)【要約】【課題】長尺通紙や連続通紙などを行うとき、補助加熱装置を的確に利用して温度低下を最小限に抑え、良好な定着を行うことができる定着装置を提供する。【解決手段】定着ローラ１０等の定着部材に加圧ローラ１２等の加圧部材を押し当てて定着ニップＮを形成し、その定着ニップに、用紙、ＯＨＰフィルム、布等の転写材４５を通して熱と圧とを加えてその転写材上のトナー像を該転写材に定着する。そのような画像形成装置の定着装置２０２において、定着部材を加熱する主加熱装置２４とは別に同じく定着部材を加熱する補助加熱装置３０と、定着ニップのニップ幅を可変するニップ幅可変手段３２とを備える。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着部材に加圧部材を押し当てて定着ニップを形成し、その定着ニップに転写材を通して熱と圧とを加えてその転写材上のトナー像を該転写材に定着する画像形成装置の定着装置において、
前記定着部材を加熱する主加熱装置とは別に同じく前記定着部材を加熱する補助加熱装置と、前記定着ニップのニップ幅を可変するニップ幅可変手段とを備えることを特徴とする画像形成装置の定着装置。
【請求項２】
前記主加熱装置に主電源と主発熱部材とを備えるとともに、前記補助加熱装置に補助電源と補助発熱部材とを備えることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置の定着装置。
【請求項３】
前記定着部材を管状に形成する一方、前記主電源と前記補助電源とを各々棒状につくって前記定着部材に平行に貫挿することを特徴とする、請求項２に記載の画像形成装置の定着装置。
【請求項４】
前記主電源としてＡＣ電源を用いることを特徴とする、請求項２または３に記載の画像形成装置の定着装置。
【請求項５】
前記補助電源として電気二重層キャパシタを用いることを特徴とする、請求項２ないし４のいずれかに記載の画像形成装置の定着装置。
【請求項６】
前記補助加熱装置に、前記補助電源の充電電圧を検出する電圧検出手段を備えることを特徴とする、請求項５に記載の画像形成装置の定着装置。
【請求項７】
前記主電源により前記補助電源を充電可能とすることを特徴とする、請求項５または６に記載の画像形成装置の定着装置。
【請求項８】
前記補助加熱装置が前記定着部材を加熱していないとき、前記主電源により前記補助電源を充電することを特徴とする、請求項７に記載の画像形成装置の定着装置。
【請求項９】
前記補助電源として燃料電池を用いることを特徴とする、請求項２または３に記載の画像形成装置の定着装置。
【請求項１０】
前記燃料電池の燃料残量を検知する残量検知手段と、その残量検知手段で検知した燃料残量を報知する残量報知手段と、燃料残量が一定以下となったときに燃料交換を警告する燃料交換警告手段とを備えることを特徴とする、請求項９に記載の画像形成装置の定着装置。
【請求項１１】
前記燃料電池の燃料をカートリッジ式とすることを特徴とする、請求項９または１０に記載の画像形成装置の定着装置。
【請求項１２】
ニップ幅可変手段に、駆動手段と、その駆動手段の駆動力を伝達する駆動伝達手段と、その駆動伝達手段により伝達された駆動力に基づき前記加圧部材を前記定着部材に押し当てるカム部材とを備えることを特徴とする、請求項１ないし１１のいずれかに記載の画像形成装置の定着装置。
【請求項１３】
前記定着部材の表面温度を検出する第１温度検出手段を備えることを特徴とする、請求項１ないし１２のいずれかに記載の画像形成装置の定着装置。
【請求項１４】
前記加圧部材の表面温度を検出する第２温度検出手段を備えることを特徴とする、請求項１ないし１３のいずれかに記載の画像形成装置の定着装置。
【請求項１５】
請求項１ないし１４のいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする、画像形成装置。
【請求項１６】
主加熱装置で定着部材を所定定着温度に加熱して後、通紙を開始し、はじめ前記主加熱装置に加えて一定時間補助加熱装置でも前記定着部材を加熱し、その定着部材とそれに押し当てる加圧部材間の定着ニップに転写材を通して熱と圧とを加えてその転写材上のトナー像を該転写材に定着し、次いで一定時間経過後前記補助加熱装置による加熱を停止してニップ幅可変手段により前記定着ニップのニップ幅を増加し、引き続き通紙を継続してその後に通紙する転写材上のトナー像を同様に該転写材に定着することを特徴とする、画像形成装置の定着制御方法。
【請求項１７】
主加熱装置で定着部材を所定定着温度に加熱して後、通紙を開始し、はじめニップ幅可変手段により前記定着部材とそれに押し当てる加圧部材間の定着ニップのニップ幅を増加して前記定着ニップに転写材を通して熱と圧とを加えてその転写材上のトナー像を該転写材に定着し、次いで前記主加熱装置に加えて一定時間補助加熱装置でも前記定着部材を加熱し、引き続き通紙を継続してその後に通紙する転写材上のトナー像を同様に該転写材に定着することを特徴とする、画像形成装置の定着制御方法。
【請求項１８】
前記定着部材と前記加圧部材の温度差が所定値以上であるとき、第一に前記補助加熱装置による加熱制御を行い、第二に前記ニップ幅可変手段によるニップ制御を行うことを特徴とする、請求項１７に記載の画像形成装置の定着制御方法。
【請求項１９】
立ち上げ時、前記主加熱装置で前記定着部材を所定定着温度に加熱するとき、前記定着部材および前記加圧部材の回転を停止することを特徴とする、請求項１８に記載の画像形成装置の定着制御方法。
【請求項２０】
定型サイズを越える長尺の転写材を使用するとき、前記補助加熱装置による加熱制御と前記ニップ幅可変手段によるニップ制御を行うことを特徴とする、請求項１６ないし１９のいずれかに記載の画像形成装置の定着制御方法。
【請求項２１】
前記定着部材の表面温度が適宜設定した設定定着温度以下となって供給熱量が不足すると判断されるごとに、ニップ幅を段階的に増加して転写材上のトナーへの供給熱量を増加することを特徴とする、請求項１６ないし２０のいずれかに記載の画像形成装置の定着制御方法。
【請求項２２】
前記定着部材を所定定着温度に加熱するとき、前記主加熱装置に加えて前記補助加熱装置で加熱することを特徴とする、請求項１６ないし２１のいずれかに記載の画像形成装置の定着制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリまたはそれらの複合機など、感光体上にトナー像を形成し、そのトナー像を転写して、用紙、ＯＨＰフィルム、布等の転写材、特に長尺や広幅などの転写材に画像を記録する画像形成装置に関する。ならびに、そのような画像形成装置において、画像転写後のトナー像を転写材に定着する定着装置、および定着制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置として、高速性、画像品質、経済性などの観点から、電子写真式のものが多く採用されている。電子写真式の画像形成装置では、ドラム状やベルト状の感光体の回転とともに、その感光体上に帯電、書込みを行って静電潜像が形成され、その後、現像装置でトナーを付着することにより可視像化してトナー像が形成され、そのトナー像が直接、または中間転写体を介して間接的に転写されて、搬送する転写材に画像が記録される。
【０００３】
この種の画像形成装置では、画像転写後のトナー像を転写材に定着する定着装置が備えられている。定着装置としては、安全性などの観点から、現在、ヒートロール式のものが最も多く使用されている。ヒートロール式の定着装置では、ハロゲンヒータ等の発熱部材で加熱される定着ローラ等の定着部材に、加圧ローラ等の加圧部材を押し当てて定着ニップを形成し、その定着ニップに転写材を通して熱と圧とを加えてその転写材上のトナー像が該転写材に定着される。
【０００４】
ところが、近年、例えばロール紙を使用して定型サイズを越える長尺の転写材や広幅の転写材を使用したり、比較的長尺であったり広幅であったりする転写材に連続的に画像を形成したりすることができる画像形成装置が登場してきている。このような画像形成装置では、転写材を通紙するごとに、定着装置において例えば長尺な転写材により定着部材や加圧部材の熱が大きく奪われ、定着温度が徐々に低下して定着不良を起こすおそれがあった。このような問題を解消すべく、熱容量の大きな定着部材を用いるとよいが、そのようにすると、通紙開始までの立ち上げ時間が長くなってしまう別の問題を生じた。
【０００５】
このため、従来の画像形成装置の中には、例えば加圧ローラ内に補助発熱部材を設け、長尺や広幅の転写材を使用するときなどには、その補助発熱部材を使用することにより、定着部材の熱容量を大きくすることなく供給熱量を増大して定着温度の低下を防止し得るようにしたものがある。他方、長尺や広幅の転写材を使用するときなどに、加圧ローラの加圧力を増大して定着ニップのニップ幅を順に大きくし、供給熱量を段階的に増大し得るようにしたものがある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−０３２５５８号公報
【特許文献２】特開２００５−０１８０４９号公報
【特許文献３】特開２００１−０９２２９５号公報
【特許文献４】特開２００１−１５４５２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、長尺通紙や連続通紙などを行うとき、単独で補助加熱装置を使用したりニップ幅可変手段を使用したりするだけでは、定着装置の温度低下を十分に抑えることができず、良好な定着を行うことができなかった。
【０００８】
そこで、この発明の第１の目的は、長尺通紙や広幅通紙や連続通紙などを行うとき、補助加熱装置を的確に利用して温度低下を最小限に抑え、良好な定着を行うことができる定着装置を提供することにある。
【０００９】
この発明の第２の目的は、主と補助の２つの加熱装置を互いに独立に制御可能に簡素な構成で備える定着装置を提供することにある。
【００１０】
この発明の第３の目的は、主と補助の２つの電源を互いに独立に定着部材を加熱可能に簡素な構成で備える定着装置を提供することにある。
【００１１】
この発明の第４の目的は、主加熱装置の主電源を用いて補助加熱装置の補助電源の充電を可能とする定着装置を提供することにある。
【００１２】
この発明の第５の目的は、補助加熱装置の補助電源を充電可能なものとする定着装置を提供することにある。
【００１３】
この発明の第６の目的は、充電可能な補助電源の充電余地を適宜検出可能とする定着装置を提供することにある。
【００１４】
この発明の第７の目的は、別途充電電源を備える必要なく補助加熱装置の補助電源の充電を可能として、構成を簡単とする定着装置を提供することにある。
【００１５】
この発明の第８の目的は、補助電力が補助発熱部材に供給されていないときは、主電源により補助電源を効率よく充電する一方、補助電力が補助発熱部材に供給されているときは、併せて主電力も主発熱部材に用い、より高い温度、熱量を定着部材に供給する定着装置を提供することにある。
【００１６】
この発明の第９の目的は、補助加熱装置の補助電源を繰り返し使用可能とする定着装置を提供することにある。
【００１７】
この発明の第１０の目的は、燃料電池の燃料残量を把握することができるとともに、燃料残量が一定以下となったときにユーザーに燃料交換の必要を警告する定着装置を提供することにある。
【００１８】
この発明の第１１の目的は、補助加熱装置の補助電源として燃料電池を用いる場合に、その燃料交換を容易とする定着装置を提供することにある。
【００１９】
この発明の第１２の目的は、簡単な構成で定着ニップのニップ幅を可変とする定着装置を提供することにある。
【００２０】
この発明の第１３の目的は、定着部材の表面温度を的確に検出する定着装置を提供することにある。
【００２１】
この発明の第１４の目的は、加圧部材の表面温度を的確に検出する定着装置を提供することにある。
【００２２】
この発明の第１５の目的は、上述した各目的を有する定着装置を備えた画像形成装置を提供することにある。
【００２３】
この発明の第１６の目的は、補助加熱装置による加熱制御とニップ幅可変手段によるニップ制御とを組み合わせることにより、長尺通紙や広幅通紙や連続通紙などを行うとき、補助加熱装置を的確に利用して定着装置の温度低下を最小限に抑え、良好な定着を行うことができる定着制御方法を提供することにある。
【００２４】
この発明の第１７の目的は、補助加熱装置による加熱制御とニップ幅可変手段によるニップ制御とを組み合わせることにより、長尺通紙や広幅通紙や連続通紙などを行うとき、補助加熱装置を的確に利用して定着装置の温度低下を最小限に抑え、良好な定着を行う別の定着制御方法を提供することができる。
【００２５】
この発明の第１８の目的は、加圧部材が蓄熱状態にあるか否かにより変えて定着効率をよくする定着制御方法を提供することにある。
【００２６】
この発明の第１９の目的は、はじめにニップ幅可変手段によるニップ制御を行ってから、補助加熱装置による加熱制御を行う定着装置において、立ち上げ時間を短縮する定着制御方法を提供することにある。
【００２７】
この発明の第２０の目的は、定着部材の熱が奪われやすい長尺の転写材を使用する場合にあって、定着温度の低下を阻止して定着不良を防止する定着制御方法を提供することにある。
【００２８】
この発明の第２１の目的は、定着部材の定着可能温度をより長く持続する定着制御方法を提供することにある。
【００２９】
この発明の第２２の目的は、所定定着温度到達までの時間を低減して立ち上げ時間を短縮する定着制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
このため、請求項１に記載の発明は、上述した第１の目的を達成すべく、定着ローラ等の定着部材に加圧ローラ等の加圧部材を押し当てて定着ニップを形成し、その定着ニップに、用紙、ＯＨＰフィルム、布等の転写材を通して熱と圧とを加えてその転写材上のトナー像を該転写材に定着する画像形成装置の定着装置において、定着部材を加熱する主加熱装置とは別に同じく定着部材を加熱する補助加熱装置と、定着ニップのニップ幅を可変するニップ幅可変手段とを備えるものである。
【００３１】
請求項２に記載の発明は、上述した第２の目的も達成すべく、請求項１に記載の画像形成装置の定着装置において、主加熱装置に主電源と、ハロゲンヒータ等よりなる主発熱部材とを備えるとともに、補助加熱装置に補助電源と、ハロゲンヒータ等よりなる補助発熱部材とを備えることを特徴とする。
【００３２】
請求項３に記載の発明は、上述した第３の目的も達成すべく、請求項２に記載の画像形成装置の定着装置において、金属管まわりに離型層を設けて定着部材を管状に形成する一方、主電源と補助電源とを各々棒状につくって定着部材の中心に平行に貫挿することを特徴とする。
【００３３】
請求項４に記載の発明は、上述した第４の目的も達成すべく、請求項２または３に記載の画像形成装置の定着装置において、主加熱装置の主電源としてＡＣ電源を用いることを特徴とする。
【００３４】
請求項５に記載の発明は、上述した第５の目的も達成すべく、請求項２ないし４のいずれかに記載の画像形成装置の定着装置において、補助加熱装置の補助電源として、充放電可能な電気二重層キャパシタを用いることを特徴とする。
【００３５】
請求項６に記載の発明は、上述した第６の目的も達成すべく、請求項５に記載の画像形成装置の定着装置において、補助加熱装置に、補助電源の充電電圧を検出する電圧センサ等の電圧検出手段を備えることを特徴とする。
【００３６】
請求項７に記載の発明は、上述した第７の目的も達成すべく、請求項５または６に記載の画像形成装置の定着装置において、ＡＣ電源等の主電源により電気二重層キャパシタ等の補助電源を充電可能とすることを特徴とする。
【００３７】
請求項８に記載の発明は、上述した第８の目的も達成すべく、請求項７に記載の画像形成装置の定着装置において、補助加熱装置が定着部材を加熱していないとき、主電源により補助電源を充電することを特徴とする。
【００３８】
請求項９に記載の発明は、上述した第９の目的も達成すべく、請求項２または３に記載の画像形成装置の定着装置において、補助加熱装置の補助電源として、燃料交換可能な燃料電池を用いることを特徴とする。
【００３９】
請求項１０に記載の発明は、上述した第１０の目的も達成すべく、請求項９に記載の画像形成装置の定着装置において、燃料電池の燃料残量を検知する残量検知手段と、その残量検知手段で検知した燃料残量の現状を表示部等を用いて報知する残量報知手段と、燃料残量が一定以下となったときに燃料交換を表示部等で警告する燃料交換警告手段とを備えることを特徴とする。
【００４０】
請求項１１に記載の発明は、上述した第１１の目的も達成すべく、請求項９または１０に記載の画像形成装置の定着装置において、燃料電池の燃料をカートリッジ式とすることを特徴とする。
【００４１】
請求項１２に記載の発明は、上述した第１２の目的も達成すべく、請求項１ないし１１のいずれかに記載の画像形成装置の定着装置において、ニップ幅可変手段に、モータ等の駆動手段と、その駆動手段の駆動力を伝達する駆動伝達手段と、その駆動伝達手段により伝達された駆動力に基づき加圧部材を定着部材に押し当てるカム部材とを備えることを特徴とする。
【００４２】
請求項１３に記載の発明は、上述した第１３の目的も達成すべく、請求項１ないし１２のいずれかに記載の画像形成装置の定着装置において、定着部材の表面温度を検出する、サーミスタや温度センサなどの第１温度検出手段を備えることを特徴とする。
【００４３】
請求項１４に記載の発明は、上述した第１４の目的も達成すべく、請求項１ないし１３のいずれかに記載の画像形成装置の定着装置において、加圧部材の表面温度を検出する、サーミスタや温度センサなどの第２温度検出手段を備えることを特徴とする。
【００４４】
請求項１５に記載の発明は、上述した第１５の目的を達成すべく、請求項１ないし１４のいずれかに記載のヒートロール式の定着装置を備えることを特徴とする、複写機、プリンタ、ファクシミリまたはそれらの複合機などの画像形成装置である。
【００４５】
請求項１６に記載の発明は、上述した第１６の目的も達成すべく、主加熱装置で定着ローラ等の定着部材を所定定着温度に加熱して後、通紙を開始し、はじめ主加熱装置に加えて一定時間、補助加熱装置でも定着部材を加熱し、その定着部材とそれに押し当てる加圧ローラ等の加圧部材間の定着ニップに、用紙、ＯＨＰフィルム、布等の転写材を通して熱と圧とを加えてその転写材上のトナー像を該転写材に定着し、次いで一定時間経過後、補助加熱装置による加熱を停止して今度はニップ幅可変手段により定着ニップのニップ幅を増加し、引き続き通紙を継続してその後に通紙する転写材上のトナー像を同様に該転写材に定着することを特徴とする、画像形成装置の定着制御方法である。
【００４６】
請求項１７に記載の発明は、上述した第１７の目的も達成すべく、主加熱装置で定着ローラ等の定着部材を所定定着温度に加熱して後、通紙を開始し、はじめニップ幅可変手段により定着部材とそれに押し当てる加圧ローラ等の加圧部材間の定着ニップのニップ幅を増加して定着ニップに、用紙、ＯＨＰフィルム、布等の転写材を通して熱と圧とを加えてその転写材上のトナー像を該転写材に定着し、次いで主加熱装置に加えて一定時間、補助加熱装置でも定着部材を加熱し、引き続き通紙を継続してその後に通紙する転写材上のトナー像を同様に該転写材に定着することを特徴とする、画像形成装置の定着制御方法である。
【００４７】
請求項１８に記載の発明は、上述した第１８の目的も達成すべく、請求項１７に記載の画像形成装置の定着制御方法において、定着部材と加圧部材の温度差が所定値以上であるとき、第一に補助加熱装置による加熱制御を行い、第二にニップ幅可変手段によるニップ制御を行うことを特徴とする。
【００４８】
請求項１９に記載の発明は、上述した第１９の目的も達成すべく、請求項１８に記載の画像形成装置の定着制御方法において、立ち上げ時、主加熱装置で定着部材を所定定着温度に加熱するとき、定着部材および加圧部材の回転を停止することを特徴とする。
【００４９】
請求項２０に記載の発明は、上述した第２０の目的も達成すべく、請求項１６ないし１９のいずれかに記載の画像形成装置の定着制御方法において、定型サイズを越える長尺の転写材を使用するとき、補助加熱装置による加熱制御とニップ幅可変手段によるニップ制御を行うことを特徴とする。
【００５０】
請求項２１に記載の発明は、上述した第２１の目的も達成すべく、請求項１６ないし２０のいずれかに記載の画像形成装置の定着制御方法において、定着部材の表面温度が適宜設定した設定定着温度以下となって供給熱量が不足すると判断されるごとに、ニップ幅を段階的に増加して転写材上のトナーへの供給熱量を増加することを特徴とする。
【００５１】
請求項２２に記載の発明は、上述した第２２の目的も達成すべく、請求項１６ないし２１のいずれかに記載の画像形成装置の定着制御方法において、定着部材を所定定着温度に加熱するとき、主加熱装置に加えて補助加熱装置で加熱することを特徴とする。
【発明の効果】
【００５２】
請求項１に記載の発明によれば、定着部材を加熱する主加熱装置とは別に同じく定着部材を加熱する補助加熱装置と、定着ニップのニップ幅を可変するニップ幅可変手段とを備えるので、補助加熱装置による加熱制御とニップ幅可変手段によるニップ制御とを組み合わせることにより、長尺通紙や広幅通紙や連続通紙などを行うとき、補助加熱装置を的確に利用して温度低下を最小限に抑え、定着可能温度を長くし、また良好な定着を行う定着装置を提供することができる。これにより、エネルギ効率を向上し、環境への負荷を低減することができる。
【００５３】
請求項２に記載の発明によれば、主加熱装置に主電源と主発熱部材とを備えるとともに、補助加熱装置に補助電源と補助発熱部材とを備えるので、主と補助の２つの加熱装置を互いに独立に制御可能に簡素な構成で備えることができる。
【００５４】
請求項３に記載の発明によれば、定着部材を管状に形成する一方、主電源と補助電源とを各々棒状につくって定着部材に平行に貫挿するので、主と補助の２つの電源を互いに独立に定着部材を加熱可能に簡素な構成で備えることができる。
【００５５】
請求項４に記載の発明によれば、主加熱装置の主電源としてＡＣ電源を用いるので、補助加熱装置の補助電源の充電に用いることができる。
【００５６】
請求項５に記載の発明によれば、補助電源として、充放電可能な電気二重層キャパシタを用いるので、補助加熱装置の補助電源を充電して、引き続き使用可能とすることができる。
【００５７】
請求項６に記載の発明によれば、補助加熱装置に、補助電源の充電電圧を検出する電圧検出手段を備えるので、電圧検出手段により、充電可能な補助電源の充電余地を適宜検出することができる。
【００５８】
請求項７に記載の発明によれば、主電源により補助電源を充電可能とするので、別途充電電源を備える必要なく補助加熱装置の補助電源の充電を可能として、構成を簡単とすることができる。
【００５９】
請求項８に記載の発明によれば、補助加熱装置が定着部材を加熱していないとき、主電源により補助電源を充電するので、補助電力が補助発熱部材に供給されていないときは、主電源により補助電源を効率よく充電する一方、補助電力が補助発熱部材に供給されているときは、併せて主電力も主発熱部材に用い、より高い温度、熱量を定着部材に供給することができる。
【００６０】
請求項９に記載の発明によれば、補助電源として、燃料交換可能な燃料電池を用いるので、補助加熱装置の補助電源を繰り返し使用可能とすることができる。
【００６１】
請求項１０に記載の発明によれば、燃料電池の燃料残量を検知する残量検知手段と、その残量検知手段で検知した燃料残量を報知する残量報知手段と、燃料残量が一定以下となったときに燃料交換を警告する燃料交換警告手段とを備えるので、残量報知手段により燃料電池の燃料残量を把握することができるとともに、燃料残量が一定以下となったときに燃料交換警告手段によりユーザーに燃料交換の必要を警告することができる。
【００６２】
請求項１１に記載の発明によれば、燃料電池の燃料をカートリッジ式とするので、補助加熱装置の補助電源として燃料電池を用いる場合に、その燃料交換を容易とすることができる。
【００６３】
請求項１２に記載の発明によれば、ニップ幅可変手段に、駆動手段と、その駆動手段の駆動力を伝達する駆動伝達手段と、その駆動伝達手段により伝達された駆動力に基づき加圧部材を定着部材に押し当てるカム部材とを備えるので、簡単な構成で定着ニップのニップ幅を可変とすることができる。
【００６４】
請求項１３に記載の発明によれば、定着部材の表面温度を検出する第１温度検出手段を備えるので、定着部材の表面温度を的確に検出し、通紙を開始したり、補助加熱装置を駆動したりすることができる。
【００６５】
請求項１４に記載の発明によれば、加圧部材の表面温度を検出する第２温度検出手段を備えるので、加圧部材の表面温度を的確に検出し、定着部材の表面温度との温度差を求めたりすることができる。
【００６６】
請求項１５に記載の発明によれば、請求項１ないし１４のいずれかに記載の定着装置を備えるので、上述した各効果を有する定着装置を備えた画像形成装置を提供することができる。
【００６７】
請求項１６に記載の発明によれば、主加熱装置で定着部材を所定定着温度に加熱して後、通紙を開始し、はじめ補助加熱装置による加熱制御を行い、次にニップ幅可変手段によるニップ制御を行い、定着ニップに転写材を通して熱と圧とを加えてその転写材上のトナー像を該転写材に定着するので、補助加熱装置による加熱制御とニップ幅可変手段によるニップ制御とを組み合わせることにより、長尺通紙や広幅通紙や連続通紙などを行うとき、補助加熱装置を的確に利用して定着装置の温度低下を最小限に抑え、定着可能温度を長くし、また良好な定着を行う定着制御方法を提供することができる。これにより、エネルギ効率を向上し、環境への負荷を低減することができる。
【００６８】
請求項１７に記載の発明によれば、主加熱装置で定着部材を所定定着温度に加熱して後、通紙を開始し、はじめニップ幅可変手段によるニップ制御を行い、次に補助加熱装置による加熱制御を行い、定着ニップに転写材を通して熱と圧とを加えてその転写材上のトナー像を該転写材に定着するので、補助加熱装置による加熱制御とニップ幅可変手段によるニップ制御とを組み合わせることにより、長尺通紙や広幅通紙や連続通紙などを行うとき、補助加熱装置を的確に利用して定着装置の温度低下を最小限に抑え、定着可能温度を長くし、また良好な定着を行う定着制御方法を提供することができる。これにより、エネルギ効率を向上し、環境への負荷を低減することができる。
【００６９】
請求項１８に記載の発明によれば、定着部材と加圧部材の温度差が所定値以上であるとき、第一に補助加熱装置による加熱制御を行い、第二にニップ幅可変手段によるニップ制御を行うので、加圧部材の蓄熱状態を把握し、加圧部材が十分な蓄熱状態にあると思われるときは、はじめにニップ幅可変手段によるニップ制御を行ってから、補助加熱装置による加熱制御を行い、反対に定着部材と加圧部材の温度差が所定値以上であり、加圧部材が十分な蓄熱状態にないと思われるときは、はじめに補助加熱装置による加熱制御を行ってから、ニップ幅可変手段によるニップ制御を行うようにして、定着効率をよくすることができる。
【００７０】
請求項１９に記載の発明によれば、立ち上げ時、主加熱装置で定着部材を所定定着温度に加熱するとき、定着部材および加圧部材の回転を停止するので、定着部材と加圧部材との接触状態は固定されて定着部材の熱は接触位置でのみ加圧部材に伝達され、よって定着部材と加圧部材の温度差を大きくして立ち上げ時に補助加熱装置による加熱制御を行い、所定定着温度到達までの時間を低減して立ち上げを早くすることができる。
【００７１】
請求項２０に記載の発明によれば、定型サイズを越える長尺の転写材を使用するとき、補助加熱装置による加熱制御とニップ幅可変手段によるニップ制御を行うので、特にサイズが大きく、定着部材の熱が奪われやすい長尺の転写材を使用する場合にあって、両制御を組み合わせ、定着温度の低下を阻止して定着不良を防止する一方、定着可能な長尺サイズを大きくすることができる。
【００７２】
請求項２１に記載の発明によれば、定着部材の表面温度が適宜設定した設定定着温度以下となって供給熱量が不足すると判断されるごとに、ニップ幅を段階的に増加して転写材上のトナーへの供給熱量を増加するので、定着部材の定着可能温度をより長く持続することができる。
【００７３】
請求項２２に記載の発明によれば、定着部材を所定定着温度に加熱するとき、主加熱装置に加えて補助加熱装置で加熱するので、所定定着温度到達までの時間を低減して立ち上げ時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７４】
以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の最良形態につき説明する。
図１には、画像形成装置の一例である広幅デジタル複写機における内部機構の全体概略構成を示す。
【００７５】
図１において、符号１００は給紙装置、２００はその給紙装置１００上の画像形成装置本体、３００はさらにその画像形成装置本体２００上の画像読取装置（スキャナ装置）である。
【００７６】
給紙装置１００には、上下２段にロール紙トレイ１０１，１０２が備えられている。このロール紙トレイ１０１，１０２は、ともにそれぞれ給紙装置筐体から図の左方向に引き出し可能となっており、引き出した状態でロール紙のセットやジャム処理を行うことができるように構成されている。
【００７７】
ロール紙トレイ１０１，１０２には、各々２つずつ、紙管の周囲に巻かれたロール紙１０３，１０４、ロール紙１０５，１０６がそれぞれ一対のペーパーホルダ１０７〜１１０を介してセットされるようになっている。各ロール紙１０３〜１０６の近傍には、それぞれ各ロール紙１０３〜１０６に対する給紙ローラ１１１〜１１４が配置されている。また、ロール紙トレイ１０１の給紙ローラ１１１，１１２の下流の給紙路１１７には、ロールカッターユニット１１５が配置され、またロール紙トレイ１０２の給紙ローラ１１３，１１４の下流の給紙路１１８には、ロールカッターユニット１１６が配置されている。下段のロール紙トレイ１０２の給紙路１１８は、上段のロール紙トレイ１０１の給紙路１１７に続いている。
【００７８】
そして、各給紙ローラ１１１〜１１４により送り出されたロール紙は、トレイ前面側（図の左側）の給紙路１１７，１１８に入り、そこに設けられたロールカッターユニット１１５、１１６で一定の長さの転写材に切断され、転写材として画像形成装置本体２００へと送り込まれる。
【００７９】
画像形成装置本体２００には、紙搬送路２２０に沿って、作像装置２０１、定着装置２０２、排紙装置２０３が備えられている。作像装置２０１では、反時計まわりに回転する感光体２０５が帯電器２０４よって表面を一様に帯電され、画像読取装置３００からの画像信号に基づき不図示のＬＥＤ書込み器により書込みが行われ、感光体２０５上に静電潜像が形成される。その静電潜像は、不図示の現像器によりトナーを付着して可視像化される。
【００８０】
紙搬送路２２０に沿って、作像装置２０１の上流にはレジストローラ２０８が、作像装置２０１位置には転写器２０９と分離器２１０が、作像装置２０１の下流であって定着装置２０２の上流には搬送ベルト２１１が、定着装置２０２の下流には不図示の駆動制御手段により駆動される排紙ローラ２１２，２１３が配置されている。両排紙ローラ２１２，２１３の手前には、各々排紙センサ２１５，２１６が設けられている。また、紙搬送路２２０は、排紙ローラ２１２の下流で分岐しており、その分岐位置には分岐爪２１４が備えられている。画像形成装置本体２００の上面には排紙トレイ２０６があり、画像形成装置本体２００の後方には不図示の別の排紙トレイが設けられている。
【００８１】
そして、給紙装置１００から画像形成装置本体２００に送り込まれた転写材、または手差し給紙路２２１から給紙された転写材は、紙搬送路２２０を通して搬送され、レジストローラ２０８にて作像タイミングとの同期が取られて感光体２０５下に導かれ、感光体２０５上に形成されたトナー像が転写器２０９により転写される。その後、分離器２１０により感光体２０５から分離されて搬送ベルト２１１で定着装置２０２へ導かれ、熱と圧とが加えられて転写材にトナー像が定着される。トナー像が定着された転写材は、排紙装置２０３の排紙ローラ２１２によって排紙され、排紙ローラ２１３によって画像形成装置本体２００上面の排紙トレイ２０６上に排出され、または分岐爪２１４により排紙方向が切り替えられて分岐路を通して画像形成装置本体２００後方の不図示の排紙トレイ上に排出される。排紙センサ２１５、２１６は、このとき、転写材が排紙装置２０３にあるか否かを判別する。
【００８２】
画像読取装置３００には、原稿台３０１がある。その原稿台３０１上には、原稿幅検知センサおよび原稿長さ検知センサが設けられている。その原稿台３０１から後方に向けて水平方向に原稿搬送路３０６が設けられ、その原稿搬送路３０６に沿って給紙ローラ３０３、密着イメージセンサ（ＣＩＳ）３０２、搬送ローラ３０４、分岐爪３０７、排紙ローラ３０５が配置されている。画像読取装置３００の上および後には、それぞれ排紙トレイ３０８，３０９が取り付けられている。なお、この画像読取装置３００には、動作のスタート指示や、搬送する転写材の情報であるリピートコピーや長尺通紙情報を入力するための不図示の操作部が設けられている。
【００８３】
そして、画像読取装置３００の原稿台３０１上には、原稿が載置され、その原稿のサイズが原稿幅検知センサおよび原稿長さ検知センサにより検知される。原稿台３０１上に置かれた原稿は、図示省略のサイドフェンスにより幅方向が揃えられ、給紙ローラ３０３により１枚ずつ給紙されて密着イメージセンサ３０２下に搬送される。密着イメージセンサ３０２下の原稿は、ＬＥＤアレイや蛍光灯などの光源により露光され、反射光がロッドレンズアレイを通してイメージセンサ上に結像され、光電変換されて原稿内容が読み取られる。原稿読み取り終了後は、搬送ローラ３０４および排紙ローラ３０５によって排紙トレイ３０８上に排出され、または分岐爪３０７で分岐されて分岐路を通して排紙トレイ３０９上に排出される。
【００８４】
図２には、上述した広幅デジタル複写機に備えられている定着装置２０２の具体的構成を示す。
【００８５】
定着装置２０２には、定着部材である定着ローラ１０に、加圧部材である加圧ローラ１２が押し当てられて定着ニップＮが形成されている。定着ローラ１０は、円筒形状のアルミ管や炭素鋼管などの金属管まわりに、テフロン（登録商標）等よりなる離型層を設けて構成される。加圧ローラ１２は、中実円柱のアルミ管や炭素鋼管などの金属管まわりに、シリコーンゴム等よりなるゴム層を設け、そのゴム層の表面にテフロン（登録商標）チューブ等の離型層を設けて構成される。
【００８６】
定着ローラ１０の中心には、ハロゲンヒータ、ニクロム線ヒータ、ＩＨヒータなどの棒状の主発熱部材１３と、同じくハロゲンヒータ、ニクロム線ヒータ、ＩＨヒータなどの棒状の補助発熱部材１４とが平行に貫挿されている。また、定着ローラ１０の片端部には、定着駆動ギヤ１５が一体的に固定されている。その定着駆動ギヤ１５には、サーボモータなどを用いた電磁モータ１６の回転が、モータギヤ１７から複数の中継ギヤ１８を介して伝達される。そして、電磁モータ１６が駆動されることにより、定着ローラ１０とともに、それに押し当てられる加圧ローラ１２が回転され、定着ニップＮを通して転写材が搬送される。
【００８７】
他方、定着ローラ１０の周囲には、その定着ローラ１０の表面温度を検出する、サーミスタや温度センサなどの第１温度検出手段２０が配置されている。また、加圧ローラ１２の周囲には、その加圧ローラ１２の表面温度を検出する、同じくサーミスタや温度センサなどの第２温度検出手段２１が配置されている。
【００８８】
図３には、上述した図２に示す定着装置２０２を、それを制御する電気回路ブロックとともに示す。
【００８９】
図示するとおり、上述した定着装置２０２に備えられている主発熱部材１３には、主電源であるＡＣ電源２２を有する主電力供給手段２３が接続されて主加熱装置２４が構成される。主加熱装置２４の主電力供給手段２３は、ＣＰＵ２５に接続されている。そして、ＣＰＵ２５により制御されて主電力供給手段２３のＡＣ電源２２からＡＣ電力が供給され、主発熱部材１３に通電されて定着ローラ１０が加熱されるようになっている。
【００９０】
また、補助発熱部材１４には、補助電源２６を有する補助電力供給手段２７が接続される。補助電源２６は、充放電可能な電気二重層キャパシタや燃料交換可能な燃料電池などよりなる。補助電源２６には、その充電電圧を検出する電圧検出手段としての電圧センサ２８が接続される。これにより、補助発熱部材１４、補助電力供給手段２７、電圧センサ２８よりなる補助加熱装置３０が構成される。補助加熱装置３０の補助電力供給手段２７は、同じくＣＰＵ２５に接続されている。また、電圧センサ２８の検出結果は、ＣＰＵ２５に入力されるようになっている。そして、ＣＰＵ２５により制御されて補助電力供給手段２７の補助電源２６から電力が供給され、補助発熱部材１４に通電されて主発熱部材１３とともに定着ローラ１０が加熱されるようになっている。
【００９１】
上述した定着装置２０２に備える第１温度検出手段２０と第２温度検出手段２１もＣＰＵ２５に接続され、それらの検出結果もＣＰＵ２５に入力されるようになっている。他方、ＣＰＵ２５にはモータ駆動手段３１が接続され、ＣＰＵ２５からの信号に基づきそのモータ駆動手段３１により電磁モータ１６が駆動され、定着ローラ１０および加圧ローラ１２が回転するようになっている。また、ＣＰＵ２５にはニップ幅可変手段３２が接続され、ＣＰＵ２５からの信号に基づきそのニップ幅可変手段３２により定着ローラ１０と加圧ローラ１２間の定着ニップＮが可変するようになっている。
【００９２】
図４には、定着装置２０２の定着ニップ可変手段３２の具体的構成を示す。
図中符号３４は、ニップ幅可変モータである。ニップ幅可変モータ３４は、その駆動力がモータギヤ３５から複数のギヤ３６を介して伝達され、雄ねじ３７を回転する。雄ねじ３７は、ブラケット３８にねじ付けられており、ニップ幅可変モータ３４の正逆駆動により回転方向が反転されてブラケット３８がＡまたはＢ方向に移動される。ブラケット３８は、位置センサ４０により基準位置が検出される。
【００９３】
ブラケット３８が移動されると、スプリング４１のテンションが増減されて水平カム４２が回動され、その水平カム４２と一端が係合する垂直カム４３が回動される。垂直カム４３は、他端が加圧ローラ１２のローラ軸４４に係合されており、その回動によりローラ軸４４が上下動されて定着ローラ１０と加圧ローラ１２間の加圧力が増減される。すなわち、駆動手段であるニップ幅可変モータ３４の駆動力が、複数のギヤ３６や雄ねじ３７やブラケット３８やスプリング４１や水平カム４２などよりなる駆動伝達手段により伝達されてカム部材である垂直カム４３を作動し、加圧ローラ１２のゴム層の弾性変形が変更されて定着ニップＮのニップ幅が可変されるようになっている。これにより、転写材４５が定着ニップＮを通過する時間が変化し、転写材４５に付与される供給熱量が制御されるようになっている。
【００９４】
図５（Ａ）には、例えば上述した広幅デジタル複写機における、電源投入からの時間［sec］と定着ローラ１０の表面温度［℃］との関係、および電源投入からの時間［sec］とニップ幅可変手段３２によるニップ幅の変化との関係の一例を示す。（Ｂ）には、ニップ幅可変手段３２によりニップ幅が段階的に増加された場合における、電源投入からの時間［sec］と、転写材４５上のトナーに供給される供給熱量［Ｊ／ｃｍ2］変化との関係を示す。
【００９５】
例えば、定着ニップＮのニップ幅が、初期の状態で、４．１６ｍｍに設定されているとする。この状態で、電源投入とともに主発熱部材１３に通電されて定着ローラ１０が加熱され、定着ローラ１０の表面温度が上昇して約８０秒後位に、所定定着温度である２００℃に達すると、通紙が開始される。通紙が開始されると、定着ローラ１０の熱が転写材４５に奪われ、その表面温度は図５（Ａ）に示すごとく徐々に低下することとなる。
【００９６】
ここで、トナーを定着させるために必要な供給熱量は、約１．２５Ｊ／ｃｍ2であるとする。そこで、１．３０Ｊ／ｃｍ2まで低下したときには、定着熱量不足を招くおそれがあると判断され、ニップ幅可変手段３２によりニップ幅が初期の４．１６ｍｍから４．７４ｍｍに増加される。これにより、図５（Ｂ）に示すように、１．３０Ｊ/ｃｍ2まで低下していた供給熱量が１．３８Ｊ/ｃｍ2まで回復されて引き続き良好な定着が行われる。その後も、定着ローラ１０の熱量が低下して１．２９Ｊ/ｃｍ2まで下った時点では、ニップ幅可変手段３２により定着ニップＮのニップ幅が５．４４ｍｍに増加される。これにより、供給熱量が１．３７Ｊ／ｃｍ2まで回復される。次いで、定着ローラ１０の熱量が１．２８Ｊ/ｃｍ2まで下った時点で、ニップ幅が６．３１ｍｍに増加される。次には、ニップ幅が７．４０ｍｍまで増加される。このように、ニップ幅可変手段３２によりニップ幅を段階的に増加することで、約１．２５Ｊ／ｃｍ2以上の必要な定着熱量を確保することができるようになっている。
【００９７】
図６には、上述した広幅デジタル複写機の定着装置２０２における定着制御方法の一例を示す。
例えば長さ１５ｍの長尺の転写材やＡ２以上の広幅の転写材に画像を形成したり、Ａ２の大きさの転写材に連続して画像を形成したりするとき、大きな転写材の通紙により、定着装置２０２において定着ローラ１０や加圧ローラ１２の熱が徐々に転写材に奪われて定着温度が低下し、定着不良を生ずるおそれがあるが、図６には、そのような長尺や広幅の転写材に画像を形成したり連続通紙を行ったりするときの定着制御方法を示す。
【００９８】
図示するとおり、複写機の電源が投入されると、ＣＰＵ２５により制御され、まずステップＳ１で、主加熱装置２４が駆動されて主電力供給手段２３のＡＣ電源２２から電力が供給され、主発熱部材１３に通電されて主発熱部材１３により定着ローラ１０が加熱される。
【００９９】
図７には、複写機の電源投入時からの時間と、定着ローラ１０および加圧ローラ１２の表面温度との関係を示す。
この図７に示されるとおり、定着ローラ１０の表面温度は、主発熱部材１３による加熱とともに急激に上昇し、約８０秒前後で第１温度検出手段２０による検出温度が所定定着温度である１９５℃になる。なお、このときの加圧ローラ１２の第２温度検出手段２１による検出温度は、約８０℃であり、完全な蓄圧状態にはない。完全に畜熱状態であれば、温度の変化率はもっと低くなる。
【０１００】
そして、ステップＳ２で、第１温度検出手段２０により、定着ローラ１０の表面温度が所定定着温度である１９５℃まで上昇したことが検出されたとき、次のステップＳ３で通紙が開始され、転写材４５にトナー像が転写されてそのトナー像が転写された転写材４５が定着装置２０２の定着ニップＮに挿入される。
【０１０１】
図８には、定着装置２０２による定着状態を示す。
通紙が行われると、定着ニップＮに挿入された転写材４５には、熱と圧力とが加えられる。そして、その上のトナー像４７が、定着ニップＮを通過するにともない転写材４５に定着される。
【０１０２】
通紙されると、大きな転写材４５により熱が奪われて定着ローラ１０および加圧ローラ１２の表面温度が低下する。そこで、次のステップＳ４では、補助加熱装置３０が駆動されて補助電力供給手段２７の補助電源２６から電力が供給され、補助発熱部材１４に通電される。そして、主発熱部材１３の加熱に加えて補助発熱部材１４による加熱が開始される。故に、図７に示すように、定着ローラ１０の表面温度は、多少は低下するものの、ほぼ高い温度が維持される。
【０１０３】
ところが、例えば補助電源２６に電気二重層キャパシタが使用されていると、その電気二重層キャパシタの特性により放電によって徐々に電圧が低下し、やがて必要とされる最低の供給熱量が維持できなくなる。キャパシタの性能にも左右されるが、時間的には通常約１００ｓ前後が目安である。そこで、次のステップＳ５で、定着開始から１００ｓ前後の一定時間が経過したか判断され、経過したと判断されたときは、ステップＳ６で、補助電源２６への電力供給を停止し、補助発熱部材１４への通電が停止される。すると、図７に示すように、定着ローラ１０の表面温度は、徐々に低下していく。
【０１０４】
そして、次のステップＳ７で、定着ローラ１０の表面温度が適宜設定した設定定着温度以下となって供給熱量が不足すると判断されたときは、ステップＳ８で、ニップ幅可変手段３２を駆動して定着ローラ１０に対する加圧ローラ１２の押し当て力を強め、はじめ最小に設定されているニップ幅（図８のＬ）が一段増加される。次に、ステップＳ９で、ニップ幅が設定できる最大であるか否か判断し、最大でないときは、ステップＳ７に戻って、再び次に定着ローラ１０の表面温度が設定定着温度以下となって供給熱量が不足すると判断されるまで通紙が継続され、設定定着温度以下となったときは、ステップＳ８で、ニップ幅がさらに一段増加される。そして、ステップＳ９で、ニップ幅が設定できる最大であると判断されるまでこれを繰り返し、ニップ幅Ｌを段階的に増加させて供給熱量を一段ごとに増加させる制御が行われる。これにより、図７に示すように、定着ローラ１０の温度が、約２２０ｓの間、定着可能温度の１３５℃以上に維持される。
【０１０５】
ステップＳ９で、ニップ幅が設定できる最大であると判断されたときは、ステップＳ１０で、最後に定着ローラ１０の表面温度が設定定着温度以下となって供給熱量が不足すると判断されるまで通紙を継続する。定着ローラ１０の表面温度が設定定着温度以下となったときは、ステップＳ１１に進み、ニップ幅可変手段３２を駆動してニップ幅がはじめの最小に戻され、続くステップＳ１２で、通紙が中断されてステップＳ２に戻り、定着ローラ１０の表面温度が所定定着温度まで上昇した否かが判断される。そして、再び通紙を開始し、ジョブが終了するまで継続する。
【０１０６】
さて、図９には、上述した定着装置２０２の補助電源２６に電気二重層キャパシタを用いて定型サイズを越える長尺通紙を行う場合における、ニップ幅可変開始までの定着ローラ１０の加熱制御のタイミングチャートを示す。
【０１０７】
ｔ１区間は、所定定着温度まで立上げている区間であり、ＡＣ電源２２のみを使用して主発熱部材１３の発熱により定着ローラ１０が加熱される。ここで、補助電源２６である電気二重層キャパシタからも電力供給を行い、補助発熱部材１４を発熱させると、所定定着温度到達までの時間を低減することができる。
【０１０８】
次いで、ｔ２区間は、コピー原稿の読み込み、プリンタのジョブ読み込みを待つ状態、またはその両方が行われていない待機状態であり、所定定着温度を保持させるためにＡＣ電源２２がオンオフされる。そこで、補助電源２６である電気二重層キャパシタの充電電圧を検出する電圧センサ２８により、電気二重層キャパシタに充電する余地が残っている場合、ＡＣ電源２２が主発熱部材１３への電力供給に使用されていないとき、ＡＣ電源２２のＡＣ電力は電気二重層キャパシタの充電に使用される。電圧センサ２８により電気二重層キャパシタに充電が充分にされたことを検出した場合は、充電する余地を電圧センサ２８が検出するまで電気二重層キャパシタの充電は行わないものとする。
【０１０９】
ｔ３区間では、画像読取装置３００での長尺原稿読み込み終了後、または長尺通紙情報のプリンタジョブの読み込み終了後、定型サイズを越えた長尺通紙を開始し、ＡＣ電源２２からのＡＣ電力を主発熱部材１３に供給して転写材４５上にトナーを熱定着し、温度検出手段２０，２１で検出した定着ローラ１０、加圧ローラ１２の表面温度が設定定着温度以下となって供給熱量が不足すると判断される時点までの区間である。ここで、トナー定着温度、トナー定着必要熱量は使用するトナーの特性値であり、転写材４５の必要供給熱量は使用する転写材の特性値である。
【０１１０】
トナー像４７に与える定着供給熱量ＱＨは、表１の式（１）により算出される。また転写材４５に与える総定着供給熱量定着ＱＴは、表１の式（２）により算出される。定着ローラ１０の温度がトナー定着温度を下回らないこと、ＱＨがトナー特性値であるトナー定着必要熱量を下回らないこと、ＱＴが転写材特性値である総定着必要熱量を下回らないことを制御内部で演算を行いながら監視して、トナー定着必要温度、またはトナー定着必要熱量、転写材４５の必要総熱供給量をＡＣ電力のみでは保持できないと判断する。ｔ１の立上げ時よりもｔ３の通紙時のＡＣ電力が小さい理由は、コピー動作時、ＡＣ電力の一部がＤＣ電力に変換されて他の機構の動作に使用されているからである。
【０１１１】
【表１】
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【０１１２】
ｔ４区間では、ＡＣ電源２２から主発熱部材１３へのＡＣ電力供給を行いながら、補助電源２６である電気二重層キャパシタから補助発熱部材１４に電力が供給されている区間である。そのため、定着ヒータ総消費電力推移（Ｂ）では、消費ＡＣ電力（Ｃ）と消費補助電力（Ｄ）を足し合わせた電力で定着ヒータ総消費電力がｔ３区間からｔ４区間に移る瞬間から不連続に増加して、定着ローラ１０の表面温度、定着供給熱量、定着総供給熱量を保持または増加させる。電気二重層キャパシタは、放電を続けると出力が低下していくことが知られており、その電力低下放電曲線は、キャパシタの容量、出力設定などによって決定する。
【０１１３】
ｔ５区間は、長尺通紙が終わり、ＡＣ電源からＡＣ電力を主発熱部材１３に供給して定着ローラ１０の温度を再び所定定着温度まで復帰させる区間である。この区間で補助電力を補助発熱部材１４に供給すれば、所定定着温度到達までの時間を低減することが可能となる。
【０１１４】
ｔ６区間は、コピー原稿の読み込み、プリンタのジョブ読み込みを待つ状態、またはその両方が行われていない待機状態であり、所定定着温度を保持させるためにＡＣ電源２２がオンオフされる。そこで、電気二重層キャパシタの充電電圧を検出する電圧センサ２８により、電気二重層キャパシタに充電する余地が残っている場合、ＡＣ電源２２が主発熱部材１３に使用されていないとき、ＡＣ電力は電気二重層キャパシタの充電に使用される。電圧センサ２８により電気二重層キャパシタに充電が充分に充電されたことを検出した場合は、充電する余地を電圧センサ２８が検出するまで電気二重層キャパシタの充電は行わないものとする。
【０１１５】
図１０には、上述した定着装置２０２の補助電源２６に燃料電池を用いて定型サイズを越える長尺通紙を行う場合における、ニップ幅可変開始までの定着ローラ１０の加熱制御のタイミングチャートを示す。
【０１１６】
ｔ１区間は、所定定着温度まで立上げている区間であり、ＡＣ電源２２のみを使用して主発熱部材１３の発熱により定着ローラ１０が加熱される。ここで、補助電源２６である燃料電池からも電力供給を行い、補助発熱部材１４を発熱させると、所定定着温度到達までの時間を低減することができる。
【０１１７】
次いで、ｔ２区間は、コピー原稿の読み込み、プリンタのジョブ読み込みを待つ状態、またはその両方が行われていない待機状態であり、所定定着温度を保持させるためにＡＣ電源２２がオンオフされる。
【０１１８】
ｔ３区間では、画像読取装置３００での長尺原稿読み込み終了後、または長尺通紙情報のプリンタジョブの読み込み終了後、定型サイズを越えた長尺通紙を開始し、ＡＣ電源２２からのＡＣ電力を主発熱部材１３に供給して転写材４５上のトナーを熱定着し、温度検出手段２０，２１で検出した定着ローラ１０、加圧ローラ１２の表面温度が設定定着温度以下となって供給熱量が不足すると判断される時点までの区間である。ここで、トナー定着温度、トナー定着必要熱量は使用するトナーの特性値であり、転写材４５の必要供給熱量は使用する用紙の特性値である。
【０１１９】
ｔ４区間では、ＡＣ電源２２から主発熱部材１３へのＡＣ電力供給を行いながら、補助電源２６である燃料電池から補助発熱部材１４に電力が供給されている区間である。そのため、定着ヒータ総消費電力推移（Ｂ）では、消費ＡＣ電力（Ｃ）と消費補助電力（Ｄ）を足し合わせた電力で定着ヒータ総消費電力がｔ３区間からｔ４区間に移る瞬間から不連続に増加して、定着ローラ１０の表面温度、定着供給熱量、定着総供給熱量を保持または増加させる。
【０１２０】
ところで、燃料電池は、放電を行うことにより徐々に燃料が減少していく。そこで、補助電源２６に燃料電池を使用するときには、燃料電池の燃料残量を検知して使用により減っていく燃料残量を常に監視する残量検知手段と、その残量検知手段で検知した燃料残量を、表示部等を用いて適宜ユーザーに報知する残量報知手段と、燃料残量が一定以下となったときに、例えば警告表示を行ってユーザーに燃料交換を警告する燃料交換警告手段とを備える。ユーザーが燃料交換警告手段により燃料残量が少なくなったことを認知したときは、例えばカートリッジ式の電池燃料を新しいものと交換する。
【０１２１】
ｔ５区間は、長尺通紙が終わり、ＡＣ電源からＡＣ電力を主発熱部材１３に供給して定着ローラ１０の温度を再び所定定着温度まで復帰させる区間である。この区間で補助電力を補助発熱部材１４に供給すれば、所定定着温度到達までの時間を低減することが可能となる。
【０１２２】
ｔ６区間は、コピー原稿の読み込み、プリンタのジョブ読み込みを待つ状態、またはその両方が行われていない待機状態であり、所定定着温度を保持させるためにＡＣ電源２２がオンオフされる。
【０１２３】
さて、上述した定着制御方法では、定着ローラ１０の表面温度が所定定着温度である１９５℃に到達したとき、補助発熱部材１４を一定時間発熱して温度低下を阻止するとともに、その後、定着ローラ１０の表面温度が設定定着温度以下となるごとに、ニップ幅を段階的に増加して転写材４５のトナーへの供給熱量を増やすようにした。しかし、定着ローラ１０の表面温度が所定定着温度に到達したとき、通紙を開始するとともに、逆にニップ幅を段階的に増加して温度低下を阻止し、その後、補助発熱部材１４を点灯するようにすることもできる。加圧ローラ１２が蓄熱状態にあるときは、こちらの方が効率よく有利である。
【０１２４】
ところが、このようにすると、定着ローラ１０の表面温度が所定定着温度に到達した段階では、加圧ローラ１２側の温度が未だ完全に立ち上がっておらず、畜熱状態が完全でないことから、この状態において最初にニップ幅制御を行うと、ニップ幅が広くなったときに定着ローラ１０側の熱が転写材４５を介して加圧ローラ１２側に逃げてしまい、効率的に転写材４５に熱量を与えることができなくなる。そして、通紙とともに転写材４５とともに加圧ローラ１２にも熱を奪われて、図１１に示すように定着ローラ１０の表面温度が急激に低下し、その後補助発熱部材１４に通電してもすぐに定着可能温度の１３５℃を割り込み、定着可能時間は約１５０ｓとなって上述した例よりも温度維持時間が極端に少なくなる。よって、加圧ローラ１２が蓄熱状態にないときは、前者の定着制御の方が好ましい。
【０１２５】
さて、電源投入時だけでなく、待機している場合なども、定着ローラ１０および加圧ローラ１２が停止していて定着ニップＮが動かない状態にあるため、伝熱が定着ニップＮからしか起こらず、加圧ローラ１２側の蓄熱が全周にわたり十分に行われていない。そのため、通常は、第一にニップ幅可変手段によるニップ制御を行い、第二に補助加熱装置による加熱制御を行うようにし、定着ローラ１０と加圧ローラ１２の双方の温度を第１温度検出手段２０と第２温度検出手段２１を用いて検出して、温度差が所定値以上であれば、加圧ローラ１２が十分な蓄熱状態にないと判断し、第一に加熱制御を行い、第二にニップ制御を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】画像形成装置の一例である広幅デジタル複写機における内部機構の全体概略構成図である。
【図２】その広幅デジタル複写機に備えられている定着装置の具体的構成図である。
【図３】図２に示す定着装置を、それを制御する電気回路ブロックとともに示す図である。
【図４】その定着装置の定着ニップ可変手段の具体的構成図である。
【図５】（Ａ）には、その広幅デジタル複写機における、電源投入からの時間［sec］と定着ローラの表面温度［℃］との関係、および電源投入からの時間［sec］とニップ幅可変手段によるニップ幅の変化との関係の一例を示す図、（Ｂ）には、ニップ幅可変手段によりニップ幅が段階的に増加された場合における、電源投入からの時間［sec］と、転写材上のトナーに供給される供給熱量［Ｊ／ｃｍ2］変化との関係を示す図である。
【図６】その広幅デジタル複写機の定着装置における定着制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図７】複写機の電源投入時からの時間と、定着ローラおよび加圧ローラの表面温度との関係を示す図である。
【図８】定着装置による定着状態を示す図である。
【図９】定着装置の補助電源に電気二重層キャパシタを用いて長尺通紙を行う場合における、ニップ幅可変開始までの定着ローラの加熱制御のタイミングチャートである。
【図１０】定着装置の補助電源に燃料電池を用いて長尺通紙を行う場合における、ニップ幅可変開始までの定着ローラの加熱制御のタイミングチャートである。
【図１１】複写機の電源投入時からの時間と、定着ローラおよび加圧ローラの表面温度との関係を示す別の図である。
【符号の説明】
【０１２７】
１０    定着ローラ（定着部材）
１２    加圧ローラ（加圧部材）
１３    主発熱部材
１４    補助発熱部材
２０    第１温度検出手段
２１    第２温度検出手段
２２    ＡＣ電源（主電源）
２４    主加熱装置
２６    補助電源
２８    電圧センサ（電圧検出手段）
３０    補助加熱装置
３２    ニップ幅可変手段
３４    ニップ幅可変モータ（駆動手段）
４３    垂直カム（カム部材）
４５    転写材
４７    トナー像
２０２    定着装置
Ｌ      ニップ幅
Ｎ      定着ニップ
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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