(57)【要約】【課題】吸熱の多い記録材を定着する場合でも、セラミックヒータの表面温度の低下を少なくすることができ、良好な定着性能を得ることができる定着装置および定着方法を提供する。【解決手段】加熱ローラ１と、制御回路２１と、温度検知手段１０と、複数のセラミックヒータと制御回路２１とを電気的に接続するスリップリング８と、外気温度センサ３０と、外気湿度センサ３１とを備え、制御回路２１は、ウォーミングアップに先立って、外気温度と外気湿度とに基づいて、記録材に適切な定着温度の範囲を決定し、前記ウォーミングアップ後に記録材の定着を開始する時に、加熱ローラ１の表面温度が前記定着温度の範囲を維持するように、温度検知手段１０によって検知された前記加熱ローラの弾性層の表面温度に基づいて、少なくとも２つの前記セラミックヒータのＯＮ／ＯＦＦデューティ比を制御する。【選択図】図１５
2012118096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心円状に積層される面状の複数のセラミックヒータを内部に配置する加熱ローラと、［００１８、１、図３］
前記複数のセラミックヒータを個別に通電制御する制御回路と、［００２０、２１、図３］
前記加熱ローラの弾性層の表面温度を検知する温度検知手段と、［００１９、１０、図２］
前記複数のセラミックヒータと前記制御回路とを電気的に接続するために複数の接触子と複数の円盤状電極とから構成されたスリップリングと、［００２２、８、図４］
外気温度を検出する外気温度検出手段と、［００２０、３０、図３］
外気湿度を検出する外気湿度検出手段とを備え、［００２０、３１、図３］
前記制御回路は、
ウォーミングアップに先立って、前記外気温度検出手段によって検出された外気温度と前記外気湿度検出手段によって検出された外気湿度とに基づいて、記録材に適切な定着温度の範囲を決定し、［００３１、Ｓ１０４、図１３］
前記ウォーミングアップ後に記録材の定着を開始する時に、前記加熱ローラの表面温度が前記定着温度の範囲を維持するように、前記温度検知手段によって検知された前記加熱ローラの弾性層の表面温度に基づいて、少なくとも２つの前記セラミックヒータのＯＮ／ＯＦＦデューティ比を制御する［００３８、００４０〜００４２、Ｓ２０７、図１４、図１５、図１６］ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記温度検知手段によって検知された前記加熱ローラの弾性層の表面温度が、前記定着温度の範囲の下検知値より低い場合に、少なくとも２つの前記セラミックヒータに対して、所定の期間においてＯＮ制御している時間を増加させ、前記加熱ローラの弾性層の表面温度が事前に設定された所定の温度範囲に復帰するように制御する［００５３、Ｓ３１１、Ｓ３１２、図１５］ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記制御回路は、前記温度検知手段によって検知された前記加熱ローラの弾性層の表面温度が、前記定着温度以上の場合に、少なくとも２つの前記セラミックヒータに対して、所定の期間においてＯＮ制御している時間を初期値に変更し、前記加熱ローラの弾性層の表面温度が事前に設定された所定の温度範囲に復帰するように制御する［００５５、Ｓ３１４、図１５］ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記複数のセラミックヒータをＯＮ制御する場合に、各セラミックヒータをＯＮ／ＯＦＦ制御するタイミングを所定の時間ずらすように制御する［００４０〜００４２、Ｓ４０１〜Ｓ４０６、図１６］ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１つに記載の定着装置。
【請求項５】
同心円状に積層される面状の複数のセラミックヒータを内部に配置する加熱ローラと、前記複数のセラミックヒータを個別に通電制御する制御回路と、前記加熱ローラの弾性層の表面温度を検知する温度検知手段と、前記複数のセラミックヒータと前記制御回路とを電気的に接続するために複数の接触子と複数の円盤状電極とから構成されたスリップリングと、外気温度を検出する外気温度検出手段と、外気湿度を検出する外気湿度検出手段とを備えた定着装置の定着方法であって、
前記制御回路は、
ウォーミングアップに先立って、前記外気温度検出手段によって検出された外気温度と前記外気湿度検出手段によって検出された外気湿度とに基づいて、記録材に適切な定着温度の範囲を決定するステップと、
前記ウォーミングアップ後に記録材の定着を開始する時は、前記加熱ローラの表面温度が前記定着温度の範囲を維持するように、少なくとも２つの前記セラミックヒータをＯＮ／ＯＦＦ制御する制御ステップとを有することを特徴とする定着装置の定着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、用紙等の記録材上に転写されたトナー像を記録材に加熱加圧定着するための定着装置および定着方法に関し、省電力で良好な定着性能を備えた定着装置および定着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１７を参照して、従来の画像形成装置に使用されている定着装置について説明する。定着装置は、ハロゲンランプ等の管ヒータ４８を内蔵し、アルミ合金又はスチール素材でできている中空の金属管１８の表面に弾性層２０を設けた加熱ローラ１と、これに圧接する加圧ローラ２とを備えている。定着装置では、サーミスタ等の温度検知手段１０により、加熱ローラ１の表面温度を検知し、表面温度が一定範囲になるように管ヒータ４８の電源をＯＮ／ＯＦＦする制御が行われている。定着装置では、記録材１１上に転写されたトナー像１３を、矢印方向に回転する両ローラ間を通し、加熱加圧定着させる方式が一般的であった。
【０００３】
この方式は、管ヒータ４８の発生させた熱が輻射と対流によって中空の金属管１８の内側に伝わり、伝導によって加熱ローラ１の表面を加熱する方式である。この方式では、熱容量が大きく、加熱開始から加熱ローラ１の表面温度が定着に適した温度になるまでの時間（以下ウォーミングアップ時間という）が長く、又、加熱ローラの１表面温度を一定の温度に維持するのに多くの電力を必要とする。
しかし、この方式では、加熱ローラ１の熱容量が大きく、又、サーミスタ等の温度検知手段１０で加熱ローラ１の表面温度を検知し、表面温度を一定範囲に維持するよう制御されている。このため、この方式では、厚紙や含水が多い等で吸熱が多い記録材をある程度の速度で定着する場合でも、加熱ローラ１の表面温度の低下等の変化が少なく良好な定着性能が得られる。
【０００４】
この加熱ローラ方式では、欠点であるウォーミングアップ時間の長さと消費電力の多さの問題を改善するという課題がある。
例えば、特許文献１では、熱容量の大きい加熱ローラの代わりに、熱容量が小さく直線状の発熱部を有するセラミックヒータを使用している。特許文献１では、このセラミックヒータの直線状の発熱部とこれに圧接する加圧ローラとの間に、トナー像が転写された記録材を通し加熱加圧定着する方式が提唱されている。
このセラミックヒータを使用した方式では、ヒータの熱容量が小さく、温度上昇スピードが速いセラミックヒータを使用している。このため、この方式では、ウォーミングアップ時間が短く、ヒータの消費電力も少ないという効果があり、加熱ローラ方式の欠点を改善することができる。
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、記録材に接するヒータの表面温度を検知することが構造的に不可能で、セラミックヒータの表面温度を検知して一定範囲の温度に維持するような制御をすることができず、定着動作時はヒータを常時通電状態としている。
上述した加熱ローラ方式と比べると、特許文献１の方式では、厚紙や含水の多く吸熱が多い記録材をある程度の速度以上で定着する場合に、ヒータの熱容量が小さく、ヒータ温度を一定の温度に保つ制御をしていない。このため、特許文献１の方式では、定着動作中にヒータの表面温度が徐々に低下し、記録材の後端等でトナーが十分に溶解せず、定着不良を起こすことがあった。又、特許文献１の方式では、用紙やフィルムなど記録材の種類で定着に適した温度は異なり、定着温度の可変が不可能であるという問題もある。
【０００６】
特許文献２では、高速で定着動作を行った時にヒータの表面温度が低下するのを解決するために、セラミックヒータとこれに圧接する加圧ローラを記録材の搬送経路に２箇所設け、高速で記録材を定着しても良好な定着性能を出せる構成としている。
しかし、セラミックヒータとこれに圧接する加圧ローラを２箇所に設けることで、定着装置が大型化してしまい、ヒータの消費電力も多くなるという問題が新たに発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、従来の加熱ローラ方式では、ウォーミングアップ時間が長く、又、加熱ローラの表面温度を一定の温度に維持するのに多くの電力を必要とするといった問題があった。
一方、特許文献１，２で示したようなセラミックヒータを用いた方式では、ヒータの熱容量が小さく、ヒータ温度を一定の温度に保つように制御していなかった。このため、セラミックヒータを用いた方式では、吸熱の多い記録材を用いる場合、定着動作中にヒータの表面温度が徐々に低下し、記録材の後端等ではトナーが十分に溶解せず、定着不良を起こすことがあった。
そこで、セラミックヒータの温度上昇性や省電力等の長所を生かしながら、吸熱の多い記録材を定着する場合でも、セラミックヒータの表面温度の低下を少なくすることができ、良好な定着性能を得ることが切望されている。
本発明は、吸熱の多い記録材を定着する場合でも、セラミックヒータの表面温度の低下を少なくすることができ、良好な定着性能を得ることができる定着装置および定着方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明の定着装置は、同心円状に積層される面状の複数のセラミックヒータを内部に配置する加熱ローラと、前記複数のセラミックヒータを個別に通電制御する制御回路と、前記加熱ローラの弾性層の表面温度を検知する温度検知手段と、前記複数のセラミックヒータと前記制御回路とを電気的に接続するために複数の接触子と複数の円盤状電極とから構成されたスリップリングと、外気温度を検出する外気温度検出手段と、外気湿度を検出する外気湿度検出手段とを備え、前記制御回路は、ウォーミングアップに先立って、前記外気温度検出手段によって検出された外気温度と前記外気湿度検出手段によって検出された外気湿度とに基づいて、記録材に適切な定着温度の範囲を決定し、前記ウォーミングアップ後に記録材の定着を開始する時に、前記加熱ローラの表面温度が前記定着温度の範囲を維持するように、前記温度検知手段によって検知された前記加熱ローラの弾性層の表面温度に基づいて、少なくとも２つの前記セラミックヒータのＯＮ／ＯＦＦデューティ比を制御することを特徴とする。
【０００９】
本発明の定着装置は、前記制御回路は、前記温度検知手段によって検知された前記加熱ローラの弾性層の表面温度が、前記定着温度の範囲の下検知値より低い場合に、少なくとも２つの前記セラミックヒータに対して、所定の期間においてＯＮ制御している時間を増加させ、前記加熱ローラの弾性層の表面温度が事前に設定された所定の温度範囲に復帰するように制御することを特徴とする。
【００１０】
本発明の定着装置は、前記制御回路は、前記温度検知手段によって検知された前記加熱ローラの弾性層の表面温度が、前記定着温度以上の場合に、少なくとも２つの前記セラミックヒータに対して、所定の期間においてＯＮ制御している時間を初期値に変更し、前記加熱ローラの弾性層の表面温度が事前に設定された所定の温度範囲に復帰するように制御することを特徴とする。
【００１１】
本発明の定着装置は、前記複数のセラミックヒータをＯＮ制御する場合に、各セラミックヒータをＯＮ／ＯＦＦ制御するタイミングを所定の時間ずらすように制御することを特徴とする。
【００１２】
本発明の定着方法は、同心円状に積層される面状の複数のセラミックヒータを内部に配置する加熱ローラと、前記複数のセラミックヒータを個別に通電制御する制御回路と、前記加熱ローラの弾性層の表面温度を検知する温度検知手段と、前記複数のセラミックヒータと前記制御回路とを電気的に接続するために複数の接触子と複数の円盤状電極とから構成されたスリップリングと、外気温度を検出する外気温度検出手段と、外気湿度を検出する外気湿度検出手段とを備えた定着装置の定着方法であって、前記制御回路は、ウォーミングアップに先立って、前記外気温度検出手段によって検出された外気温度と前記外気湿度検出手段によって検出された外気湿度とに基づいて、記録材に適切な定着温度の範囲を決定するステップと、前記ウォーミングアップ後に記録材の定着を開始する時は、前記加熱ローラの表面温度が前記定着温度の範囲を維持するように、少なくとも２つの前記セラミックヒータをＯＮ／ＯＦＦ制御する制御ステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、ウォーミングアップに先立って、外気温度と外気湿度とに基づいて、記録材に適切な定着温度の範囲を決定しておき、ウォーミングアップ後に記録材の定着を開始する時に、加熱ローラの表面温度が定着温度の範囲を維持するように、検知された加熱ローラの弾性層の表面温度に基づいて、少なくとも２つの前記セラミックヒータのＯＮ／ＯＦＦデューティ比を制御することで、吸熱の多い記録材を定着する場合でも、セラミックヒータの表面温度の低下を少なくすることができ、良好な定着性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の定着装置の機械的な構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る画像形成装置の定着装置の加熱ローラと加圧ローラの構成を示す断面である。
【図３】本発明の実施形態に係る画像形成装置の定着装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態に係る画像形成装置の定着装置のスリップリングの構成を示す構成図である。
【図５】本発明の実施形態に係る画像形成装置の定着装置の外気温度とマイコン２２の外気温度判断を示す表である。
【図６】本発明の実施形態に係る画像形成装置の定着装置の外気湿度とマイコン２２の外気湿度判断を示す表である。
【図７】本発明の実施形態に係る画像形成装置の定着装置のマイコン２４の外部温湿度環境判断と普通紙、ＯＨＰシート・薄紙定着動作時の定着温度、定着温度低下検知値、定着可能下限温度を示す表である。
【図８】本発明の実施形態に係る画像形成装置の定着装置のヒータの温度特性を示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係る画像形成装置の定着装置の各ヒータのＯＮ／ＯＦＦ制御のＯＮ時間のデューティ比を示すタイミングチャートである。
【図１０】本発明の実施形態に係る画像形成装置の定着装置の各ヒータのＯＮ／ＯＦＦ制御のデューティ比と加熱ローラ１の表面温度の関係を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の定着装置の定着動作時の電気的な動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図１２】本発明の実施形態に係る画像形成装置の定着装置の吸熱の多い記録材を定着した場合の電気的な動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図１３】本発明の実施形態に係る画像形成装置の定着装置の制御ソフトウェアの印字動作時の全体フローチャートである。
【図１４】本発明の実施形態に係る画像形成装置の定着装置の制御ソフトウェアのウォーミングアップ時のフローチャートである。
【図１５】本発明の実施形態に係る画像形成装置の定着装置の制御ソフトウェアの定着動作時のフローチャートである。
【図１６】本発明の実施形態に係る画像形成装置の定着装置の制御ソフトウェアの定着動作時のサブルーチンｔ２のフローチャートである。
【図１７】従来の加熱ローラ方式の定着装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。本実施形態では、加熱ローラに３つの面状のヒータを同心円状に積層して設けた定着装置について記述されている。
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の定着装置の機械的な部分の構成を示す斜視図である。図２は、図１に示す加熱ローラと加圧ローラの構成を示す断面図である。又、図３は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の定着装置の電気的な部分の構成を示すブロック図である。
【００１６】
最初に図１、図２および図３を参照して、定着装置の全体の構成について説明する。
図１に示すように、定着装置には、加熱ローラ１に圧接する加圧ローラ２が設けられており、加熱ローラ１の端部にはスリップリング８が取り付けられており、加熱ローラ１と加圧ローラ２は側板３と側板４とに回転可能に取り付けられており、スリップリング８の本体も側板３に取り付けられている。
加熱ローラ１の片側には、歯車５が設けられており、モータ７の動力が歯車６と歯車５を介して加熱ローラ１と加熱ローラ１に従動する加圧ローラ２を回転駆動させる。
【００１７】
図１は、定着動作中の状態を示しており、加熱ローラ１と加圧ローラ２の間に挟まれ加熱加圧定着されている記録材１１と記録材上の定着済みトナー像１２が描かれている。両ローラ及び記録材１１は、定着動作中において、各矢印方向に回転又は搬送されている。加熱ローラ１の記録材搬送方向の中央部側面側には、加熱ローラ１の表面温度を検知するための、非接触式サーミスタ等の温度検知手段１０が設けられている。加熱ローラ１の内部には、ヒータＡ１４、ヒータＢ１５、ヒータＣ１６の３本のヒータが設けられている（図１ではヒータＢ１５、ヒータＣ１６はヒータＡ１４の下に隠れていて見えない）。各ヒータは、加熱ローラ１の長手方向に等しい長さを持っており、定着する記録材の全幅を加熱することが可能である。
【００１８】
次に、図２を参照して、各ヒータの配置について説明する。
図２は、加熱ローラ１と加圧ローラ２との中央部付近の断面図である。加熱ローラ１は、中空の金属管１８の上にセラミック管１７を被せて固定しており、３本の面状のヒータはセラミック管１７の内部で同心円状にわずかな間隔をあけて積層して設けられている。
加熱ローラ１には、セラミック管１７の中心から近い位置にヒータＣ１６が設けられ、その外側にヒータＢ１５が設けられ、一番外側の弾性層２０に近い部分にヒータＡ１４が設けられている。金属管１８の材質としては、アルミ合金材又はスチール材が好もしく、セラミック管１７の材質として窒化珪素セラミックス、又はアルミナセラミックスが好ましい。又、各ヒータの材質としては、タングステン、モリブデン等の金属やクロム、窒素からなるセラミックス半導体が適している。
【００１９】
セラミック管１７の表面には、表面を覆うようにシリコンゴム等を素材とする薄い弾性層２０が設けられている。この加熱ローラ１の弾性層２１に加圧ローラ２が圧接しており、定着動作中に両ローラが、矢印方向に回転駆動される。加熱ローラ１内部の各ヒータの発生させる熱は、伝導によって弾性層２１を介して記録材１１に伝わり、図２では両ローラ間を定着前トナー像１３が転写された記録材１１が矢印方向に搬送され、加熱加圧定着され、記録材１１に定着済みトナー像１２が定着される。加熱ローラ１の記録材搬送方向の中央部側面側に設けられた温度検知手段１０は、図２では記録材１１から対向し終わった弾性層２１の表面温度を検知している。セラミック管１７の内部には、各ヒータに電力を供給するコモン配線１９が埋め込まれている。
【００２０】
次に、図３を参照して、本実施形態に係る定着装置の電気的な部分の構成について説明する。
図３に示すように、定着装置を制御する制御回路２１は、制御ソフトウェアを内蔵したマイコン２２と、各ヒータに電力を供給するヒータ電源２３と、各ヒータへの電力をそれぞれＯＮ／ＯＦＦするトランジスタ２４,２５,２６とから構成されている。
制御回路２１のマイコン２２には、画像形成装置の本体制御装置２７のコマンド・データ信号が接続されており、マイコン２２は画像形成装置の本体制御装置２７から定着動作に必要な指令やデータを受け、内蔵した制御ソフトウェアにより定着装置の制御を行う。画像形成装置の本体制御装置２７には、ユーザが操作する画像形成装置の操作パネル２８及び印刷データを出力するホストコンピュータ２９が接続されている。制御回路２１のマイコン２２には、画像形成装置外部の空気温度を測定する外気温度センサ３０と画像形成装置外部の空気湿度を測定する外気湿度センサ３１が接続されている。
【００２１】
図５は、マイコン２２が外気温度センサ３０で測定した測定結果に基づいて外気温度判断を行う真理値表である。マイコン２２は外気温度が３５℃〜２９℃では高温度環境、２８℃〜１６℃では標準温度環境、１５℃〜５℃では低温度環境と判断する。又、図６は、外気湿度センサ３１で測定した測定結果に基づいて外気湿度判断を行う真理値表である。
マイコン２２は、外気湿度が１００％〜７１％では高湿度環境、７０％〜３０％では標準湿度環境、３０％〜０％では低湿度環境として判断する。この２つの外気温度・湿度判断は、後述する定着温度決定の参考にされる。又、マイコン２２には、モータ７がモータ制御信号で接続されおり、マイコン２２からモータ制御信号でモータ７の回転・停止が制御可能である。又、マイコン２２には温度検知手段１０が加熱ローラ１表面温度検知信号とＶＣＣ（電源）で接続されており、マイコン２２が加熱ローラ１の表面温度を検知することが可能である。ヒータ電源２３は、電源ＯＮ／ＯＦＦ信号でマイコン２２から制御され、電源ＯＮ／ＯＦＦ信号で各ヒータに供給する電力のＯＮ／ＯＦＦが可能である。ヒータ電源２３の出力はハーネス９によりスリップリング８の固定ブラシＤ３３に接続されている。
【００２２】
ここで、スリップリング８について説明する。
スリップリングとは、回転体に電力や電気信号を供給する装置で、円盤状の電極であるリングを持った回転子を回転体に取り付け、回転体とともに回転するリングにスリップリング本体に固定されている固定ブラシを接触させて、電気的な接続を行う装置である。
図４は、スリップリング８の構造を示しており、図１に示す加熱ローラ１を上から見た時の一部切欠き図である。図４に示すように、スリップリング８の本体は、側板３に固定され、内部に４個の固定ブラシが設けられている。一方、回転子３２は、金属管１８に回転しないように固定され、隣にヒータを内蔵したセラミック管１７が配置されている。セラミック管１７も金属管１８に回転しないように固定されており、金属管１８は側板３の軸受４５に差し込まれ、Ｃリング４６、４７によって側板３の軸受４５から抜けないように保持されている。金属管１８に取り付けられたスリップリング８の回転子３２には、４個の円盤状の電極であるリングが設けられており、スリップリング８本体の４個の固定ブラシとそれぞれ接触しており、ひと組の固定ブラシとリングで１本の電力又は電気信号をスリップリング本体から回転子に接続することが可能である。
【００２３】
ここで、図３、図４を参照して、スリップリングの電気的な接続について説明する。
上述したように、ヒータ電源２３の出力は、ハーネス９によりスリップリング８本体の固定ブラシＤ３３に接続されている。固定ブラシＤ３３は、回転子３２のリングＤ３４を挟み込むように接触しており、回転子３２が回転してもリングＤ３４の円周上に接触し続ける。リングＤ３４は、回転子３２内部の導体Ｄ３７と接続されており、導体Ｄ３７は回転子３２のセラミック管１７側の端部に引き出され、回転子３２表面の回転子端子Ｄ３９に接続されている。
回転子端子Ｄ３９は、接続配線Ｄ４０によって別部品であるセラミック管１７の側面に設けられたコモン端子Ｄ４１に接続されている。コモン端子Ｄ４１は、セラミック管１７の内部に設けられたコモン配線１９に接続されている。コモン配線１９は、セラミック管１７内部を通り、セラミック管１７の反対端でヒータＡ１４、ヒータＢ１５、ヒータＣ１６に接続されている。
【００２４】
各ヒータはセラミック管１７の長手方向の両側に電気的な接続点があり、各ヒータに流れる電流はコモン配線１９側から各ヒータを通り回転子３２側に戻る。
この各ヒータからの戻り経路について、その代表としてヒータＡ１４について説明する。ヒータＡ１４は、スリップリング８側のセラミック管１７側面のヒータ端子Ａ４４に接続され、ヒータ端子Ａ４４から接続配線Ａ４３によって、スリップリング８の回転子端子Ａ４２に接続さる。
スリップリング８の回転子端子Ａ４２は、スリップリング８の内部に設けられた導体Ａ３８に接続されている。導体Ａ３８は、リングＡ３６に接続されている。リングＡ３６は、スリップリング８本体の固定ブラシＡ３５に接触している。固定ブラシＡ３５は、ハーネス９によって制御回路２１の内部のトランジスタ２４のコレクタ端子に接続されている。
【００２５】
トランジスタ２４のベース端子は、マイコン２２のＨＡ＿ＯＮ信号が接続され、トランジスタ２４のエミッター端子は、ＧＮＤに接続されている。このため、ヒータ電源２３が動作している状態で、ＨＡ＿ＯＮ信号が“Ｈ”レベルならば、トランジスタ２４はＯＮし、ヒータＡ１４にヒータ電源２３の電力が供給されることになる。一方、ＨＡ＿ＯＮ信号が“Ｌ”レベルならば、トランジスタ２４はＯＦＦし、ヒータＡ１４には電力が供給されない。
ヒータＡ１４以外のヒータＢ１５，Ｃ１６からの戻り経路も同様になっている。いずれのヒータも、マイコン２２が出力するＨＡ＿ＯＮ信号、ＨＢ＿ＯＮ信号、ＨＣ＿ＯＮ信号の各ヒータ制御信号によって、トランジスタ２４、トランジスタ２５、トランジスタ２６を駆動し、各ヒータをＯＮ／ＯＦＦ制御できる構成となっている。
【００２６】
図８は、加熱ローラ１に内蔵された３本のヒータ全てを使用した場合の温度特性を示している。ＨＡ＿ＯＮ信号、ＨＢ＿ＯＮ信号、ＨＣ＿ＯＮ信号の各ヒータ制御信号をＨレベルにし続けて、各ヒータを連続でＯＮ（デューティ比１００％）にした場合、加熱ローラ１の表面温度は急速に上昇する。そして、加熱ローラ１の表面温度は、１０秒ほどで１８０℃位に達し、１３０秒ほどで３４０℃に達しその後は安定する。
又、各ヒータ制御信号をある一定期間のうち７０％だけＨレベルにして各ヒータに通電させＯＮさせた後に、残り３０％の期間をＯＦＦにした場合（デューティ比７０％）は、１３０秒ほどで２００℃に達しその後は安定する。
【００２７】
同様に、各ヒータ制御信号をある一定期間のうち６５％だけＨレベルにした場合（デューティ比６５％）は１９０℃に、又、６０％だけＨレベルにした場合（デューティ比６０％）は１８０℃、又、５５％だけＨレベルにした場合（デューティ比５５％）は１７０℃、又、５０％だけＨレベルにした場合（デューティ比５０％）は１６０℃に達し、その後は安定する。
このように、各ヒータ制御信号をある一定期間のうち何パーセントの期間だけＯＮさせるかによって、加熱ローラ１の表面温度を変更することが可能である。
【００２８】
図９は、このデューティ比について示している。前述のある一定期間を加熱ローラが１回転する期間として、本実施形態では、加熱ローラが１回転する期間ｔ１のうち各ヒータ制御信号がＯＮしている期間ｔ２の割合（ｔ２／ｔ１）をＯＮ／ＯＦＦデューティ比としている。又、本実施形態では、各ヒータ制御信号を同時にＯＮさせるのではなく、ｔ３時間だけずらしてＯＮさせている、これは加熱ローラ１の表面温度の急激な温度変化を防ぐためであり、ｔ３は加熱ローラが１回転する期間ｔ１の１／（内蔵ヒータ数）、本実施形態ではｔ3＝ｔ１／３に設定されている。
【００２９】
図１０は、ＯＮ／ＯＦＦデューティ比によって加熱ローラ１の表面温度が何℃になるかと、その用途を示している。ＯＮ／ＯＦＦデューティ比が７０％から５０％位までの範囲では、ＯＮ／ＯＦＦデューティ比が２.５％の変化で加熱ローラ１の表面温度が５℃くらい変化する。なお、本実施形態では、ヒータ電源２３の出力電圧を１００Ｖに固定としている。
【００３０】
＜印刷動作開始＞
次に、図１１、図１２に示すタイミングチャートと、図１３、図１４、図１５に示すフローチャート、及び図１６に示すサブルーチンｔ２のフローチャートを用いて本実施形態の動作について説明する。
図１３は、印字動作時の全体フローチャートである。画像形成装置が操作パネル２８又はホストコンピュータ２９からの印刷指示によって印刷動作を開始する。この場合、画像形成装置の本体制御装置２７は、定着装置の制御回路２１のマイコン２２に、定着装置のウォーミングアップ開始の指令（図１３ステップＳ１０１）と定着する用紙の種類を示すデータ（普通紙orＯＨＰ・薄紙）の指示（図１３ステップＳ１０２）を行う。
【００３１】
マイコン２２は、これらの指令・指示を受けると、外気温度センサ３０と外気湿度センサ３１で画像形成装置の外気温度と外気湿度との測定（図１３ステップＳ１０３）を行う。
事前に定着する用紙の種類の指定を受け、外気温度・湿度を測定するのは普通紙とＯＨＰ・薄紙では定着に適した温度がかなり異なり、又、外気温度・湿度によっても記録材の吸熱量が変わり、定着に適したそれぞれの温度が異なるためである。用紙の種類や外気の温度・湿度に適さない定着温度で定着を行った場合は、定着不良を生じる恐れがある。マイコン２２は定着する用紙の種類の指定と外気温度・湿度との測定結果から定着温度の決定を行い、決定した定着温度を内蔵メモリに記憶させる（図１３ステップＳ１０４）。
【００３２】
図７は、指示された用紙の種類と、測定された外気温度・湿度からマイコン２２が決定する定着温度と定着温度低下検知値、定着可能下限温度を示している。定着温度は、それぞれの条件で最適に定着性能が得られる定着温度に設定されている。又、定着温度低下検知値とは、それぞれの条件で定着動作中にこの値まで加熱ローラ１の表面温度が低下した場合にマイコン２２が定着温度の低下が生じていると判断する温度である。又、定着可能下限温度とは、それぞれの条件でこの定着温度以下では定着不良が発生する可能性がある定着温度である。
【００３３】
普通紙、ＯＨＰシート・薄紙とも標準の温度・湿度環境に比較して、低温度環境、高湿度環境では記録材や加圧ローラの吸熱量が多いために定着温度は、高めに設定され、低温度環境、高湿度環境では記録材や加圧ローラの吸熱量少ないために低めに設定されている。標準の温度・湿度環境では普通紙の定着温度は、１８０℃、ＯＨＰシート・薄紙の定着温度は１６５℃であり、定着温度低下検知値は普通紙で１７０℃である。
図１１に示す動作タイミングチャート中の温度表示は、標準の温度・湿度環境での設定値として描かれている。
【００３４】
＜ウォーミングアップ動作＞
定着温度の決定して内蔵メモリに記憶した後にマイコン２２は、定着装置のウォーミングアップ動作を行う（図１３ステップＳ１０５）。この図１３に示すステップＳ１０５でのウォーミングアップ動作について詳細に示したのが、図１４に示すウォーミングアップ動作時の制御ソフトウェアのフローチャートである。
図１４において、まずマイコン２２は、モータ制御信号を“Ｈ”レベルにして定着装置を駆動するモータ７を回転させる（図１９ステップＳ２０１）。これにより加熱ローラ１とこれに従動する加圧ローラ２が一定速度で回転を始める。
【００３５】
次に、マイコン２２は、温度検知手段１０からの温度検知信号をモニタし加熱ローラ１の表面温度が、図１３に示す上記ステップＳ１０４において決定された定着温度以上かを判断する（図１４のステップＳ２０２）。
直前に印刷動作を行っていて加熱ローラ１がすでに温まっており、決定された定着温度以上である場合は、図１４に示すステップＳ２０７にジャンプする。
一方、決定された定着温度以下である場合は、次にマイコン２２は、各ヒータに印加する電圧のデューティ比を１００％に設定する（図１４ステップＳ２０３）。
【００３６】
次に、マイコン２２は、ヒータ電源２３の電源ＯＮ／ＯＦＦ信号に“Ｈ”レベルを出力し、加熱ローラ１の全てのヒータをＯＮにするために、ＨＡ＿ＯＮ信号、ＨＢ＿ＯＮ信号、ＨＣ＿ＯＮ信号のヒータ制御信号に“Ｈ”レベルを出力する。これに応じて、トランジスタ２４、トランジスタ２５、トランジスタ２６のそれぞれのコレクタ−エミッタ間は導通し、ヒータＡ１４、ヒータＢ１５、ヒータＣ１６にヒータ電源２３の出力電圧１００Ｖが印加される（図１４ステップＳ２０４）。
モータ７の回転開始からここまでの制御は、短時間で行われ、図１１に示すタイミングチャートにおける“印刷動作開始”のタイミングに到達する。ヒータ電源２３の出力電圧は突入電流を防ぐために、傾斜を持った立ち上がりとなる。各ヒータは発熱を開始し、加熱ローラ１は回転駆動されながら表面温度が上昇する。
セラミックヒータは、図８に示すように温度上昇性に優れ、又、加熱ローラ1の表面の弾性層２０を直接加熱するため、管ヒータを内蔵した加熱ローラ方式と比べて本実施形態の加熱ローラ１は表面温度の上昇が速い。
加熱ローラ１に従動して回転する加圧ローラ２は、加熱ローラ１から熱を受けて表面温度が上昇する。
【００３７】
このまま各ヒータを通電し続ける場合、加熱ローラ１は、最終的に約３４０℃位まで上昇して安定する。ここで、決定した定着温度で安定させるために、マイコン２２は、温度検知手段１０からの温度検知信号をモニタし、加熱ローラ１の表面温度が指定・測定された条件から決定した定着温度（図８では普通紙、標準温度・湿度環境の１８０℃）に到達したのを検知すると（図１４ステップＳ２０５）、一旦全てのヒータ制御信号に“Ｌ”レベルを出力し、全てのヒータをＯＦＦに制御する。（図１４ステップＳ２０６、及び図８のウォーミングアップ期間の“ヒータＯＦＦ”の地点）。
【００３８】
次に、マイコン２２は、図１３のステップＳ１０４で決定した定着温度に対応する、各ヒータが発熱するＯＮ／ＯＦＦデューティ比に設定を変更し、内蔵メモリに記憶する（図１４のステップＳ２０７）。
ここで、図１０を参照して、加熱ローラ１の表面温度に対応するＯＮ／ＯＦＦデューティ比を求める。詳しくは、図７を参照すると、標準温度・湿度環境で普通紙の定着を行う場合に、これに適した加熱ローラ１の表面温度は１８０℃である。加熱ローラ１の表面温度を１８０℃にするには、図１０を参照すると、各ヒータが発熱するＯＮ／ＯＦＦデューティ比は６０％である。
一方、ＯＨＰや薄紙では標準温度・湿度環境で普通紙の定着を行う場合に、これに適した加熱ローラ１の表面温度は１６５℃であり、加熱ローラ１の表面温度を１６５℃にするには、図１０を参照すると、ＯＮ／ＯＦＦデューティ比は５２.５％である。
ところで、加熱ローラ１は、全てのヒータがＯＦＦになった後も表面温度が少し上昇し、オーバーシュートした後に低下に転じる。この状態で加熱ローラ１と加圧ローラ２とは一定速度で回転したままである。この低下過程で加熱ローラ１の表面温度はほぼ均一な温度分布となり、加圧ローラ２の表面温度も加熱ローラ１より低い温度であるが、ある一定の温度でほぼ均一な温度分布となる。
【００３９】
マイコン２２は、加熱ローラ１の表面温度が決定した定着温度（図１１では普通紙の１８０℃）まで低下した場合（図１４ステップＳ２０８）、ウォーミングアップ完了と判断する。次に、マイコン２２は、画像形成装置の本体制御装置２７にウォーミングアップ完了報告を行い（図１４ステップＳ２０９）ウォーミングアップ動作を完了する。
画像形成装置の本体制御装置２７は、定着装置の制御回路２１のマイコン２２からウォーミングアップ完了報告を受ける。これに応じて、本体制御装置２７は、マイコン２２に定着動作の開始を指令（図１３ステップＳ１０６）すると共に、用紙の搬送を開始し用紙にトナー像を転写させて、定着装置に用紙を搬送する。
マイコン２２は本体制御装置２７から定着動作開始の指令を受けると、定着動作を開始する（図１３ステップＳ１０７及び、図１１の定着動作開始地点）。
【００４０】
＜定着動作＞
この図１３のステップＳ１０７の定着動作を詳細に示したのが、図１５の定着動作時の制御ソフトウェアのフローチャートである。各ヒータ制御信号のタイミングは前述の図９を参照すると分かり易い。（図１１での各ヒータ制御信号のＯＮ／ＯＦＦの細部は省略されており、ＯＮ／ＯＦＦデューティ比が記載されている。）定着動作を開始するとマイコン２２は、図１４のステップＳ２０７で設定され内蔵メモリに記憶されたデューティ比を読み出し、このデューティ比から各ヒータのＯＮ時間ｔ２を算出し、内蔵メモリに記憶する（図１５ステップＳ３０１）。
図１１では、標準温度・湿度環境で普通紙の定着を行う場合について記述されており、ＯＮ／ＯＦＦデューティ比は６０％である。
【００４１】
次に、マイコン２２は、ＨＡ＿ＯＮ信号にＨレベルを出力しヒータＡ１４をＯＮさせる（図１５ステップＳ３０２）。
次に、マイコン２２は、ｔ２の時間をカウントするサブルーチンｔ２を実行する（図１５ステップＳ３０３）。図１６はこのサブルーチンｔ２の制御ソフトウェアのフローチャートである。
このサブルーチンｔ２を開始すると、マイコン２２は、ヒータＡ１４をＯＮしてからｔ２時間が経過したかを判断し（図１６ステップＳ４０１）、ｔ２を経過していればステップＳ４０１のＹＥＳからステップＳ４０２に行く。マイコン２２は、ヒータＡ１４をＯＦＦさせ、次のステップＳ４０３に行く。又、マイコン２２は、ｔ２を経過してない場合も、ステップＳ４０１のＮＯからステップＳ４０３に行く。
【００４２】
次に、ステップＳ４０３では、マイコン２２は、今度はヒータＢ１５をＯＮしてからｔ２時間が経過したかを判断し、ｔ２を経過していればステップＳ４０３のＹＥＳからステップＳ４０４に行き、ヒータＢ１５をＯＦＦさせ、次のステップＳ４０５に行く。又、マイコン２２は、ｔ２を経過してない場合も、ステップＳ４０３のＮＯからステップＳ４０５に行く。
次に、ステップＳ４０５では、マイコン２２は、今度はヒータＣ１６をＯＮしてからｔ２時間が経過したかを判断し、ｔ２を経過していればステップＳ４０５のＹＥＳからステップＳ４０６に行き、ヒータＣ１６をＯＦＦさせ、サブルーチンｔ２を終了させる。又、マイコン２２は、ｔ２を経過してない場合も、ステップＳ４０５のＮＯからサブルーチンｔ２を終了させる。
【００４３】
このサブルーチンｔ２では、マイコン２２は、ヒータＡ１４、Ｂ１５、Ｃ１６の順で、各ヒータをＯＮしてから、図１５ステップＳ３０１で算出して内蔵メモリに記憶したヒータＯＮ時間ｔ２を読み出し、このヒータＯＮ時間ｔ２が経過したかを各１回判断する。ここで、ヒータＯＮ時間ｔ２が経過したヒータがあれば、マイコン２２は、該当するヒータをＯＦＦにしている。
現在の状況では、マイコン２２は、ヒータＡ１４はＯＮさせたばかりでありｔ２時間は経過しておらず、又、ヒータＢ１５及びヒータＣ１６はまだＯＮされておらず、なにもせずサブルーチンｔ２を終了し、次のステップである図１５のステップＳ３０４に行く。
【００４４】
ステップＳ３０４では、マイコン２２は、今度はヒータＡ１４をＯＮしてからｔ３時間が経過したかを判断する。ｔ３は次のヒータをＯＮさせるまでの遅延時間であり、前述したが加熱ローラ１回転する時間ｔ１の１／３に設定されている。
マイコン２２は、ｔ３時間が経過していない場合はステップＳ３０４のＮＯからステップＳ３０３に戻り、ステップＳ３０３のサブルーチンｔ２を実行し、各ヒータをＯＮしてからヒータＯＮ時間ｔ２が経過したかを各１回判断する。ヒータＯＮ時間ｔ２が経過したヒータがあれば、マイコン２２は、該当するヒータをＯＦＦにしている。この処理はヒータＡ１４のＯＮ時間ｔ２が、次のヒータＢ１５をＯＮさせるまでの時間ｔ３よりも短く（ｔ２＜ｔ３）設定されていても、ヒータＡ１４を確実にＯＦＦさせるためである。
ヒータＡ１４をＯＮさせてからｔ３が経過するまでは、マイコン２２は、ステップＳ３０３、Ｓ３０４を繰り返し実行し、ｔ３が経過した場合は、ステップＳ３０４のＹＥＳから、次のステップＳ３０５に行く。ステップＳ３０５では、マイコン２２は、ＨＢ＿ＯＮ信号にＨレベルを出力しヒータＢ１５をＯＮさせる。
【００４５】
次に、ステップＳ３０６に行き、マイコン２２は、サブルーチンｔ２を再び実行する。サブルーチンｔ２では、マイコン２２は、ヒータＡ１４、Ｂ１５、Ｃ１６の順で、各ヒータをＯＮしてからヒータＯＮ時間ｔ２が経過したかを各１回判断し、ヒータＯＮ時間ｔ２が経過したヒータがあれば、該当するヒータをＯＦＦにする。
サブルーチンｔ２を終了すると、次のステップＳ３０７に戻り、マイコン２２は、ヒータＢ１５をＯＮさせてからｔ３が経過したかを判断する。ｔ３が経過するまで、マイコン２２は、ステップＳ３０６とＳ３０７の処理を繰り返す。
ヒータＢ１５をＯＮさせてからｔ３が経過した場合は、ステップＳ３０７のＹＥＳからステップＳ３０８に行き、マイコン２２はＨＣ＿ＯＮ信号にＨレベルを出力しヒータＣ１６をＯＮさせる。
【００４６】
この後、次にステップＳ３０９に行き、マイコン２２は、サブルーチンｔ２を再び実行する。サブルーチンｔ２では、マイコン２２は、ヒータＡ１４、Ｂ１５、Ｃ１６の順で、各ヒータをＯＮしてからヒータＯＮ時間ｔ２が経過したかを各１回判断し、ヒータＯＮ時間ｔ２が経過したヒータがあれば、該当するヒータをＯＦＦにしている。
サブルーチンｔ２を終了すると、次のステップＳ３１０に戻り、マイコン２２は、ヒータＣ１６をＯＮさせてからｔ３が経過したかを判断する。ｔ３が経過するまで、マイコン２２は、ステップＳ３０９とＳ３１０の処理を繰り返す。
【００４７】
ヒータＣ１６をＯＮさせてからｔ３が経過した場合は、ステップＳ３１０のＹＥＳから次のステップＳ３１１に移る。ステップＳ３１０のＹＥＳから抜けた時に、ヒータＡ１４をＯＮしてから加熱ローラ１が１回転したことになる。ステップＳ３１１では、マイコン２２は、加熱ローラ１の表面温度が図７で規定された定着温度低下検知値（普通紙での標準温度・湿度環境では１７０℃）を下回ったかを判断する。
加熱ローラ１の表面温度は常時、温度検知手段１０で表面温度が測定されている。加熱ローラ１が１回転する期間に一度でも定着温度低下検知値を下回れば、マイコン２２は、ステップＳ３１１で下回ったと判断し、ステップＳ３１１のＹＥＳからステップＳ３１２に行くが、このステップＳ３１２については後述する。
【００４８】
通常の普通紙の定着動作では定着温度低下検知値まで加熱ローラ１の表面温度が低下することがなく、マイコン２２は、ステップＳ３１１で下回らなかったと判断した場合は、ステップＳ３１１のＮＯからステップＳ３１３に行く。
ステップＳ３１３では、マイコン２２は、加熱ローラ１の表面温度が図１３のステップＳ１０４で決定して内蔵メモリに記憶された定着温度を読み出し、この定着温度以上かを判断する。通常の定着動作では、加熱ローラ１は記憶材に熱を奪われるため、ステップＳ１０４で決定して内蔵メモリに記憶された定着温度（図１１では１８０℃）を読み出し、この定着温度よりも数℃低下した値となっており、通常の定着動作ではステップＳ３１３のＮＯから次のステップＳ３１５に行く。なお、ステップＳ３１３で決定して内蔵メモリに記憶された定着温度以上の場合については後述する。
次のステップＳ３１５では、加熱ローラ１が１回転している間に、本体制御装置２７からマイコン２２に定着動作終了指令があったかについて判断している。
【００４９】
本体制御装置２７は、印刷動作が終了する場合、マイコン２２に定着動作終了指令を行う。この定着動作終了指令が無かった場合は、マイコン２２は、ステップＳ３１５のＮＯからステップＳ３０２にジャンプし、加熱ローラ１は２回転目の動作に入り、定着動作を継続する。
マイコン２２は、本体制御装置２７から定着動作終了指令を受信するまで図１５のステップＳ３０２からステップＳ３１５までの処理を繰り返し、加熱ローラ１の表面温度は１８０℃を若干下回る温度で定着動作を行う。マイコン２２は、定着動作終了指令を受信するとステップＳ３１５のＹＥＳから次のステップＳ３１６に行く。ステップＳ３１６では、マイコン２２は、ヒータ電源２３をＯＦＦにし、全てのヒータもＯＦＦにする。又、モータ７を停止させ定着装置の動作を停止させる。これで画像形成装置の印刷動作が終了する。
【００５０】
図１１に示す右端のタイミング“印刷動作終了”では、マイコン２２は、モータ制御信号、ヒータ電源２３の電源ＯＮ／ＯＦＦ信号に“Ｌ”レベルを出力し、モータ７とヒータ電源２３の停止を行う。これによりヒータ電源２３の出力電圧は０Ｖとなる。又、マイコン２２は、各ヒータ制御信号（ＨＡ〜ＨＣ＿ＯＮ信号）に“Ｌ”レベルを出力し各トランジスタをＯＦＦしている。
【００５１】
次に、図１１、図１２、図１５を参照して、本実施形態での厚紙や含水が多い等で吸熱の多い記録材を定着し加熱ローラ表面温度が低下した場合の制御方法について説明する。
図１２は、図１１に示す「吸熱の多い記録材の定着」の部分を拡大したタイミングチャートである。
定着装置は、標準温度・湿度環境で普通紙の定着（ＯＮ／ＯＦＦデューティ比は６０％、加熱ローラ表面温度１８０℃）を行う。この後に、定着装置は、厚紙や含水の多く吸熱の多い記録材が搬送させて来て定着動作を行った場合、加熱ローラ１の表面温度が図１３ステップＳ１０４で決定して内蔵メモリに記憶された定着温度を読み出し、この定着温度から徐々に低下していく。
【００５２】
加熱ローラ１の表面温度が、図７から求められる加熱ローラ表面温度１８０℃の場合の定着温度低下検知値１７０℃まで低下する。この状況をマイコン２２が温度検知手段１０により検知した場合、マイコン２２は、図１５のステップＳ３１１で定着温度低下検知値を下回ったと判断して、ステップＳ３１１のＹＥＳからステップＳ３１２に行く。
【００５３】
ステップＳ３１２では、マイコン２２は、各ヒータのＯＮ時間ｔ２を初期値の６０％から２.５％アップさせて、ＯＮ時間ｔ２を６２.５％に変更して内蔵メモリに記憶する。これにより加熱ローラ１の次の回転から各ヒータのＯＮ／ＯＦＦデューティ比は２.５％アップし、加熱ローラ１の表面温度は５℃ほど上昇する。（図１０参照）
次に、図１５のステップＳ３１３に移り、マイコン２２は、加熱ローラ１の表面温度が図１３ステップＳ１０４で決定して内蔵メモリに記憶された定着温度（１８０℃）を読み出し、この定着温度以上かを判断する。
上記ステップＳ３１２でＯＮ／ＯＦＦデューティ比を変更したばかりで、まだ、加熱ローラ１の表面温度は上昇しておらず、この状況ではステップＳ３１３のＮＯから次のステップＳ３１５に移る。そして、ステップＳ３１５で定着動作終了指令が無い場合は、マイコン２２は、ステップＳ３０２にジャンプし、２.５％アップしたＯＮ時間ｔ２で各ヒータをＯＮさせていく（ステップＳ３０２からステップＳ３１０）。これにより各ヒータの発熱量は、増加し、発熱量アップ分が記録材の吸熱量の増加分を上回れば、加熱ローラ１の表面温度は低下から緩やかに上昇に転じる。
【００５４】
加熱ローラ１が１回転した後、ステップＳ３１１で再び、マイコン２２は、加熱ローラ１の表面温度が定着温度低下検知値を下回ったかを判断する。そして、引き続き、定着温度低下検知値を下回っている場合は、ステップＳ３１２でマイコン２２は各ヒータのＯＮ時間ｔ２を前回の変更値の６２.５％から更に２.５％アップさせて６５％に変更して内蔵メモリに記憶する。
これにより、加熱ローラ１の表面温度は更に５℃ほど上昇する。ステップＳ３１１とＳ３１２では、マイコン２２は、加熱ローラが１回転するごとに、加熱ローラ１の表面温度が定着温度低下検知値を下回っていかを判断する。そして、下回っている場合は、マイコン２２は、各ヒータのＯＮ／ＯＦＦデューティ比を２．５％引き上げ各ヒータの発熱量を増大させる処理を行っている。
【００５５】
又、加熱ローラ１の表面温度が定着温度低下検知値を上回っている場合は、マイコン２２は、現在のＯＮ／ＯＦＦデューティ比を維持する。そして、記憶材の吸熱量が通常に戻り、加熱ローラ１の表面温度が上昇して図１３のステップＳ１０４で決定された定着温度１８０℃以上まで上昇した場合は、マイコン２２は、次のステップＳ３１３で判断する。そして、マイコン２２は、ステップＳ３１３のＹＥＳからステップＳ３１４に行き、各ヒータのＯＮ／ＯＦＦデューティ比を初期値の６０％に変更して内蔵メモリに記憶する処理を行う。
この様な制御を行うことで、吸熱の多い記録材を連続して定着した場合でも、表面温度の低下を検知してから加熱ローラ１が、１回転した以降で表面温度の回復が図られ、定着性能が悪化するのを防止できる。
図１２に示すように、加熱ローラ１の表面温度はおおむね１８０℃から１７０℃の範囲で推移し、大幅な表面温度の低下を防ぎ、安定した定着動作を行うことが可能である。
【００５６】
これまで説明した定着動作中の各ヒータのＯＮ／ＯＦＦデューティ比の変更はマイコン２２が加熱ローラ表面温度の低下を検知して自動で行うものであり、印刷する記録材の種別によりＯＮ／ＯＦＦデューティ比を変更するものでない。しかし、特に吸熱の多い記録材（ハガキやラベル・シール等）を印刷する場合はユーザが操作パネル２８から本体制御装置２７を通してマイコン２２に事前に印刷する記録材の種別を指定して、事前にＯＮ／ＯＦＦデューティ比の変更を行うことも可能である。又、ＯＨＰ・薄紙を印刷する場合には定着温度の変更が必要になる。
これはＯＨＰ・薄紙の定着に適した温度が普通紙とはかなり異なっているためである。図１１のＯＨＰシート・薄紙定着の部分のタイミングで、ユーザが操作パネル２８から本体制御装置２７を通してマイコン２２にＯＨＰ・薄紙定着を指示した場合や、ホストコンピュータ２９からマイコン２２に用紙種類の指示があった場合を想定する。この場合、マイコン２２は、ＯＨＰ・薄紙定着に適した温度である１６５℃（標準温度・湿度環境の場合）に変更するため、ＯＮ／ＯＦＦデューティ比の初期値５２.５％に変更する。
【００５７】
この場合も、マイコン２２が定着動作中の加熱ローラ１の表面温度をモニタし、温度低下があれば、各ヒータのＯＮ／ＯＦＦデューティ比を先に述べた制御方法と同様に変更し、定着温度を回復させることが可能である。
本実施形態では、用紙種類や、外気温度・湿度によって各ヒータのＯＮ／ＯＦＦデューティ比を変更する。そして、これらの条件に適した定着温度で定着すると共に、もし定着温度の低下が生じた場合は、各ヒータのＯＮ／ＯＦＦデューティ比を変更し最適の定着温度を維持することにより安定した定着性能を得ることができる。
【００５８】
本実施形態では、定着装置の消費電力を少なくするために、画像形成装置の印刷動作中しか定着装置の各ヒータに通電しない。
従来の管ヒータを用いた定着装置では、印刷動作以外の待機時でも、加熱ローラを一定温度範囲に維持するために、管ヒータに通電し定着装置は電力を消費していた。これは加熱ローラの熱容量が大きく、ウォーミングアップ時間が長く、画像形成装置が印刷動作を始めてから、定着装置のウォーミングアップを開始すると、印刷にかかる時間が長くなってしまうためである。
これに対して、本実施形態では、温度上昇性に優れたセラミックヒータを使用し、加熱ローラの表面の弾性層を直接ヒータで加熱する方法であり加熱ローラの熱容量が少ない。このため、ウォーミングアップ時間が短く、画像形成装置が印刷動作を始めてから、定着装置のウォーミングアップを開始しても時間的に十分に間に合い、印刷時間が長くなることは無い。本実施形態で加熱ローラに内層しているヒータの数を３本としているが、２本以上であれば本実施形態の制御方式が可能である。
又、各ヒータの形状は、本実施形態では単一の面状としているが、加熱ローラの表面で均一な表面温度が得られれば、異なる形状であってもかまわない。
【００５９】
又、本実施形態では、ヒータ電源２３の出力電圧を１００Ｖとしているが（図１０参照）、各ヒータのＯＮ／ＯＦＦデューティ比と共にヒータ電源２３の出力電圧を変更して各ヒータの発熱量を調整してもよい。
本実施形態では、３本全てのヒータの消費電力の合計は、管ヒータを使用した定着装置の７５％位であり、且つ、定着動作中は各ヒータのＯＮ／ＯＦＦデューティ比を５０％から６５％としている。このため、消費電力が３本全ての５０％から６５％ですむため、大幅に消費電力を削減することが可能である。
以上、本実施形態によれば、温度上昇性や省電力等の長所を持つセラミックヒータを使用しても、厚紙や含水が多く吸熱の多い記録材を定着する場合でも加熱ローラの表面温度の低下を少なくできる。且つ、加熱ローラの表面温度が低下した場合に、これを検知して、表面温度を回復するように制御することができ、良好な定着性能が得られる定着装置を提供することが可能である。
【００６０】
本実施形態の画像形成装置の定着装置においては、ウォーミングアップに先立って、外気温度と外気湿度とに基づいて、記録材に適切な定着温度の範囲を決定し、前記ウォーミングアップ後に記録材の定着を開始する時に、加熱ローラの表面温度が定着温度の範囲を維持するように、検知された加熱ローラの弾性層の表面温度に基づいて、少なくとも２つの前記セラミックヒータのＯＮ／ＯＦＦデューティ比を制御することで、吸熱の多い記録材を定着する場合でも、セラミックヒータの表面温度の低下を少なくすることができ、良好な定着性能を得ることができる。
【００６１】
本実施形態の画像形成装置の定着装置においては、加熱ローラの弾性層の表面温度が、前記定着温度の範囲の下検知値より低い場合に、少なくとも２つのセラミックヒータに対して、所定の期間においてＯＮ制御している時間を増加させ、加熱ローラの弾性層の表面温度が事前に設定された所定の温度範囲に復帰するように制御することで、セラミックヒータの表面温度の低下を少なくすることができ、良好な定着性能を得ることができる。
【００６２】
本実施形態の画像形成装置の定着装置においては、加熱ローラの弾性層の表面温度が、前記定着温度以上の場合に、少なくとも２つのセラミックヒータに対して、所定の期間においてＯＮ制御している時間を初期値に変更し、加熱ローラの弾性層の表面温度が事前に設定された所定の温度範囲に復帰するように制御することで、セラミックヒータの表面温度の上昇を少なくすることができ、良好な定着性能を得ることができる。
【００６３】
本実施形態の画像形成装置の定着装置においては、複数のセラミックヒータをＯＮ制御する場合に、各セラミックヒータをＯＮ／ＯＦＦ制御するタイミングを所定の時間ずらすように制御することで、大幅に消費電力を削減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、電子複写機、プリンタ、ファクシミリに利用できる。
【符号の説明】
【００６５】
１    加熱ローラ
２    加圧ローラ
３    側板
４    側板
５    歯車
６    歯車
７    モータ
８    スリップリング
９    ハーネス
１０    温度検知手段
１１    記録材
１２    定着済みトナー像
１３    定着前トナー像
１４    ヒータＡ
１５    ヒータＢ
１６    ヒータＣ
１７    セラミック管
１８    金属管
１９    コモン配線
２０    弾性層
２１    制御回路
２２    マイコン
２３    ヒータ電源
２４    トランジスタＡ
２５    トランジスタＢ
２６    トランジスタＣ
２７    画像形成装置の本体制御装置
２８    画像形成装置の操作パネル
２９    ホストコンピュータ
３０    外気温度センサ
３１    外気湿度センサ
３２    回転子
３３    固定ブラシＤ
３４    リングＤ
３５    固定ブラシＡ
３６    リングＡ
３７    導体Ｄ
３８    導体Ａ
３９    回転子端子Ｄ
４０    接続配線Ｄ
４１    コモン端子Ｄ
４２    回転子端子Ａ
４３    接続配線Ａ
４４    ヒータ端子Ａ
４５    軸受
４６    Ｃリング
４７    Ｃリング
４８    管ヒータ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６６】
【特許文献１】特開平５−２８９５５６号公報
【特許文献２】特開２００２−４９２５８号公報
【図１】
2012118096.tif 000003
【図２】
2012118096.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】
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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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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