(57)【要約】【課題】波数制御のみを用いた定着装置の制御において、記録材の温度ムラを低減することができる定着装置を提供する。【解決手段】制御基板１３が、サーミスタ２０が検出する温度及び目標温度により第１発熱体１、第２発熱体２の通電比率を決定して、通電比率に基づいて波数制御による複数の第１発熱体１、第２発熱体２の各々の制御パターンＡ、制御パターンＢを決定し、複数の第１発熱体１、第２発熱体２のうち記録材Ｐの搬送方向の上流側に配置される第１発熱体１の制御パターンＡ、制御パターンＢで一定のＯＮ区間を検出して、複数の第１発熱体１、第２発熱体２のうち記録材Ｐの搬送方向の下流側に配置されて検出された区間の一定時間Ｔ≒α／Ｘ後の第２発熱体２の制御パターンＡ、制御パターンＢにて同一の通電を決定した場合には、第２発熱体２の通電を実行しない定着装置を構成した。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に独立に電源を通電され、任意の距離αで配置された複数の発熱体と、
前記電源の周波数を検出する周波数検出手段と、
前記発熱体の周囲の温度を検出する温度検出手段と、
前記発熱体への通電を制御する通電パターンを格納するメモリを有する制御部と、
前記発熱体により加熱される加熱部材、及び、前記加熱部材と接してニップを形成する加圧部材と、
現像剤を担持する記録材を前記ニップで搬送速度Ｘで挟持しつつ搬送して記録材に現像剤像を加熱及び加圧して定着させる定着装置であって、
前記制御部は、
前記温度検出手段が検出する温度及び目標温度により前記複数の発熱体の通電比率を決定して、前記通電比率に基づいて波数制御による前記複数の発熱体の各々の通電パターンを決定し、
前記複数の発熱体のうち記録材の搬送方向の上流側に配置される第１発熱体の通電パターンで一定のＯＮ区間を検出して、
前記複数の発熱体のうち記録材搬送方向の下流側に配置されて前記検出された区間の一定時間Ｔ≒α／Ｘ後の第２発熱体の通電パターンにて同一の通電を検出した場合には、前記第２発熱体の前記同一の通電を実行しないことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記第２発熱体の通電を実行しないとは、前記第２発熱体のＯＮ区間内の最初の１半波で通電を実行しないでその半波前に通電して、最後の１半波を通電せずにその半波後に通電することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記電源の周波数により前記一定時間Ｔが変化する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】
像担持体と、
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の定着装置と、
を備え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、加圧部材及び加熱部材を有する定着装置、並びに、この定着装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、加熱体に複数の発熱体が所定間隔で設けられ、発熱体の間隔を、転写材の速度、加熱用電源の交流電圧の半波長及び周波数等で決定される定着装置が開示される。こうした構成によれば、定着ムラが生じ難い。
【０００３】
特許文献２には、記録材が第１発熱体と第２発熱体を通過するときに、トナー像を担持する記録材に対して第１発熱体と第２発熱体の発熱量が一定になるように発熱体に電力を供給する定着装置が開示される。こうした構成によれば、定着ムラが生じ難い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３３３７２６号公報
【特許文献２】特開２０１４−６５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載される定着装置では、発熱体の間隔が転写材の速度や加熱用電源の周波数により決定されてしまい、設計の自由度が非常に狭くなる。
【０００６】
また、特許文献２に記載される定着装置では、波数制御のみで発熱体を制御するので、１０から２０半波を一制御単位として半波毎のＯＮ／ＯＦＦ通電率を制御するため、制御の時間単位が長くなり局部での温度ムラが発生してしまう。
【０００７】
仮に、１０から２０半波の中で局部での温度ムラが発生しないように通電パターンが決定されても、先の通電パターンと次の通電パターンは関連がない。そのために、先の制御パターンと後の制御パターン（図４の制御パターンＡと制御パターンＢ参照）との間で温度ムラが発生する組合せが生じ得る。予め全ての制御パターンの組合せで温度ムラが発生しないように制御パターンを決定することも考えられるが、組合せに関連性が無いために、制御パターンの組合せが膨大になり現実的ではない。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑み、波数制御のみを用いた定着装置の制御において、記録材の温度ムラを低減することができる定着装置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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の定着装置は、相互に独立に電源を通電され、任意の距離αで配置された複数の発熱体と、前記電源の周波数を検出する周波数検出手段と、前記発熱体の周囲の温度を検出する温度検出手段と、前記発熱体への通電を制御する前記通電パターンを格納するメモリを有する制御部と、前記発熱体により加熱される加熱部材、及び、前記加熱部材と接してニップを形成する加圧部材と、現像剤を担持する記録材を前記ニップで搬送速度Ｘで挟持しつつ搬送して記録材に現像剤像を加熱及び加圧して定着させる定着装置であって、前記制御部は、前記温度検出手段が検出する温度及び目標温度により前記複数の発熱体の通電比率を決定して、前記通電比率に基づいて波数制御による前記複数の発熱体の各々の通電パターンを決定し、前記複数の発熱体のうち記録材の搬送方向の上流側に配置される第１発熱体の通電パターンで一定のＯＮ区間を検出して、前記複数の発熱体のうち記録材搬送方向の下流側に配置されて前記検出された区間の一定時間Ｔ≒α／Ｘ後の第２発熱体の通電パターンにて同一の通電を検出した場合には、前記第２発熱体の前記同一の通電を実行しないことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、波数制御のみを用いた定着装置の制御において、記録材の温度ムラを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１に係る発熱体制御装置のブロック図である。
【図２】定着装置の断面図である。
【図３】制御基板の制御工程を示すフローチャートである。
【図４】制御基板の制御状況を示すタイミングチャートである。
【図５】実施例２に係る制御基板の制御工程を示すフローチャートである。
【図６】制御基板の制御状況を示すタイミングチャートである。
【図７】本実施例に関し、（ａ）の加熱装置を通過する記録材Ｐのタイミング、（ｂ）の第１発熱体の制御パターンと第２発熱体の制御パターンの補正後のもの、（ｃ）の記録材の熱分布、の対応関係を示す概念図である。
【図８】従来例に関し、（ａ）の加熱装置を通過する記録材Ｐのタイミング、（ｂ）の第１発熱体の制御パターンと第２発熱体の制御パターンの補正後のもの、（ｃ）の記録材の熱分布、の対応関係を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、この発明を実施するための形態を実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるから、特に特定的な記載が無い限りは、発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。なお、後の実施例の構成に関して、前の実施例と同一の構成に関しては前の実施例と同一の符号を付して、前の実施例中の説明が援用されるものとする。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明の実施例１に係る発熱体制御装置１００のブロック図である。図１に示されるように、発熱体制御装置１００は、定着装置１４の加熱部材５４と、制御基板１３と、メイン電源部１２と、を有する。定着装置１４の加熱部材５４は、第１発熱体１及び第２発熱体２と、第１発熱体１、第２発熱体２の周囲の温度を検出する『温度検出手段』としてのサーミスタ２０と、を有する。複数の第１発熱体１、第２発熱体２は、相互に独立に電源を通電され、任意の距離αで基材５１上に配置されている（図２参照）。
【００１４】
次に、『制御部』としての制御基板１３は、第１発熱体１、第２発熱体２への通電を制御する『通電パターン』としての制御パターンＡ、制御パターンＢを格納するメモリ２２ｃを有する。以下、詳細に説明する。制御基板１３は、ＣＰＵ２１とＲＯＭ２２とを有する。ＲＯＭ２２の内部には、プログラム２２ａと、点灯パターンテーブル２２ｂと、メモリ２２ｃと、が格納される。制御基板１３は、定着装置１４の内部のサーミスタ２０が検出した温度情報を取得して、通電率を決定して、予め定められた通電パターンをメモリ２２ｃに格納して、そのメモリ２２ｃに従って、第１発熱体１と第２発熱体２への通電を制御する。制御基板１３は、電源の周波数を検出する『周波数検出手段』としての周波数検出回路２５を有する。
【００１５】
メイン電源部１２は、制御基板１３からの信号に基づいて、第１発熱体１と第２発熱体２への通電をＯＮ／ＯＦＦする。ＡＣ電源１１は、メイン電源部１２や加熱部材５４に電力を供給する。
【００１６】
図２は、定着装置１４の断面図である。図２に示される定着装置１４は、現像剤を担持する記録材ＰをニップＮで搬送速度Ｘで挟持しつつ搬送して記録材Ｐに現像剤像を加熱及び加圧して定着させる。定着装置１４は、第１発熱体１、第２発熱体２により加熱される加熱部材５４、及び、加熱部材５４とニップＮを形成する加圧部材５６を有する。そして、記録材Ｐが搬送速度Ｘで加熱部材５４及び加圧部材５６のニップＮに搬送される。加熱部材５４は、フィルムで形成され、内部には、基材５１上に第１発熱体１及び第２発熱体２を有する。第１発熱体１と第２発熱体２との間隔は、間隔αに設定されている。
【００１７】
図３は、制御基板１３の制御工程を示すフローチャートである。制御基板１３は、第１発熱体１の温調を開始する（Ｓ１）。制御基板１３は、第１発熱体１及び第２発熱体２の付近に配置されるサーミスタ２０の目標温度を設定する（Ｓ２）。制御基板１３は、目標温度と検出温度の偏差を算出する（Ｓ３）。
【００１８】
制御基板１３は、算出された偏差に基づいて、通電比率を決定して、通電比率に応じて予め決められた通電パターンを決定する（Ｓ４）。制御基板１３は、メモリに通電パターンを格納する（Ｓ５）。
【００１９】
制御基板１３は、メモリに格納した第１発熱体１の通電パターンから、例えば図４（ａ）の検出区間Ｊ１のようなＯＦＦ→ＯＮ区間→ＯＦＦのある箇所があるか否かを判断する（Ｓ６）。制御基板１３は、Ｓ６の結果ＹＥＳの場合には、メモリに格納した第２発熱体２の通電パターンから例えば図４（ｂ）の検出区間Ｊ２のようなＯＦＦ→ＯＮ区間→ＯＦＦのある箇所があるか否かを判断する（Ｓ７）。
【００２０】
制御基板１３は、Ｓ７の結果ＹＥＳの場合には、検出区間Ｊ２の区間が検出区間Ｊ１に対して、「発熱体間隔α÷記録材Ｐの搬送速度Ｘ」と同等程度遅れたタイミングか算出する（Ｓ８）。制御基板１３は、Ｓ８の結果ＹＥＳの場合には、例えば図４の第２発熱体２の補正後の通電パターンに示すように、検出区間Ｊ２のＯＮをＯＦＦにする（Ｓ９）。
【００２１】
図４は、制御基板１３の制御状況を示すタイミングチャートである。制御基板１３は、サーミスタ２０が検出する温度及び目標温度により第１発熱体１、第２発熱体２の通電比率を決定して、通電比率に基づいて波数制御による複数の第１発熱体１、第２発熱体２の各々の制御パターンＡ、制御パターンＢを決定する（図４（ａ）（ｂ）参照）。
【００２２】
制御基板１３は、複数の第１発熱体１、第２発熱体２のうち記録材Ｐの搬送方向の上流側に配置される第１発熱体１の制御パターンＡ、制御パターンＢで一定のＯＮ区間を検出する（図４（ａ）の検出区間Ｊ１を参照）。複数の第１発熱体１、第２発熱体２のうち記録材Ｐの搬送方向（記録材搬送方向）の下流側に配置されて検出された区間の一定時間Ｔ≒α／Ｘ後の第２発熱体２の制御パターンＡ、制御パターンＢにて同一の通電を検出する（図４（ｂ）の検出区間Ｊ２を参照）。
【００２３】
制御基板１３は、そうした場合に、第２発熱体２の同一の通電を実行しない（図４（ｂ）（ｃ）のＯＮ区間を参照）。図４（ｃ）ではＯＮ区間で実際にはＯＮしないでＯＦＦするように補正するのである。
【実施例２】
【００２４】
図５は、実施例２に係る定着装置１４の制御基板１３の制御工程を示すフローチャートである。制御基板１３は、第１発熱体１を加熱して温度が上がったことを確認して温調が開始されたことを確認する（Ｓ１１）。制御基板１３は、第１発熱体１及び第２発熱体２の付近に配置されるサーミスタ２０の目標温度を設定する（Ｓ１２）。制御基板１３は、目標温度と検出温度の偏差を算出する（Ｓ１３）。制御基板１３は、算出された偏差に応じて通電比率を決定して、通電比率に応じて予め定められた通電パターンを決定する（Ｓ１４）。制御基板１３は、Ｓ１４で決定した通電パターンをメモリに格納する（Ｓ１５）。
【００２５】
制御基板１３は、メモリに格納した第１発熱体１の通電パターンから例えば図６の検出区間Ｋ１のようなＯＦＦ→ＯＮ区間→ＯＦＦのある箇所があるか否かを検出する（Ｓ１６）。
【００２６】
制御基板１３は、Ｓ１６の結果ＹＥＳの場合には、Ｓ１６で検出された検出区間Ｋ１と同一のパターン例えば図６の検出区間Ｋ２のようなＯＦＦ→ＯＮ区間→ＯＦＦがある箇所があるか否かを検出する（Ｓ１７）。
【００２７】
制御基板１３は、Ｓ１７の結果ＹＥＳの場合には、例えば図６の検出区間Ｋ２が検出区間Ｋ１に対して、「発熱体間隔α÷記録材Ｐの搬送速度Ｘ」と同等程度遅れたタイミングか否かを算出する（Ｓ１８）。
【００２８】
制御基板１３は、Ｓ１８の結果ＹＥＳの場合には、例えば図６の第２発熱体２の補正後の通電パターンに示すように、検出区間Ｋ２のＯＮの最初と最後の通電をＯＦＦ区間に移動して点灯する（Ｓ１９）。
【００２９】
また、前述した一定時間Ｔは交流電源の周波数によりが変化する。本実施例では、第１発熱体１及び第２発熱体２の通電パターン全てにおいて実施するが、場合によって通電比率が変化した場合のみ行っても良い。
【００３０】
図６は、制御基板１３の制御状況を示すタイミングチャートである。図６（ａ）は、図４（ａ）に対応する。図６（ｂ）は、図４（ｂ）に対応する。図６（ｃ）に示されるように、本実施例では、第２発熱体２の通電を実行しないとは、第２発熱体２のＯＮ区間内の最初の１半波で通電を実行しないで（図６（ｃ）の半波Ｌ１を参照）その半波前に通電して（図６（ｃ）の半波Ｌ２を参照）、最後の１半波を通電せずに（図６（ｃ）の半波Ｌ３を参照）その半波後に通電する（図６（ｃ）の半波Ｌ４を参照）。図６（ｃ）のＯＮ区間の半波Ｌ１、Ｌ３で実際にはＯＮしないでＯＦＦして、図６（ｃ）のＯＦＦ区間の半波Ｌ２、Ｌ４で実際にはＯＦＦしないでＯＮするように補正するのである。
【００３１】
図７は、本実施例に関し、図７（ａ）の定着装置１４を通過する記録材Ｐのタイミング、図７（ｂ）の第１発熱体１の制御パターンと第２発熱体２の制御パターンの補正後のもの、図７（ｃ）の記録材Ｐの熱分布、の対応関係を示す概念図である。
【００３２】
図７（ｂ）の第１発熱体１の制御パターンで第１発熱体１に熱を与え、第２発熱体２の制御パターンで第２発熱体２に熱を与える。特に、第２発熱体２の制御パターンは半波通電有り、半波通電無し、半波通電無し、半波通電有りにより熱の付与を平均化することになる。また、記録材における第２発熱体の制御パターンに対応する半波通電無し、半波通電無しのタイミングの箇所では、第１発熱体の制御パターンの半波通電有り、半波通電有りによる熱を受けている。従って、記録材Ｐは、第１発熱体１と第２発熱体２の熱の影響を重複して受け難いようになっている。また、このような制御パターンにより、図７（ｃ）に示されるように、熱分布が時間Ｔ１のときと時間Ｔ２のときとで同程度にすることができる。
【００３３】
図８は、従来例に関し、図８（ａ）の定着装置１４を通過する記録材Ｐのタイミング、図８（ｂ）の第１発熱体１の制御パターンと第２発熱体２の制御パターンの補正後のもの、図８（ｃ）の記録材Ｐの熱分布、の対応関係を示す概念図である。
【００３４】
従来では、第１発熱体１の制御パターンと第２発熱体２の制御パターンとで、本実施例のように制御することがなかったので、第２発熱体２を通過する記録材Ｐの箇所は、第１発熱体１の制御パターンによる熱と第２発熱体２の制御パターンによる熱を重複して受けていた。そのために、図８（ｃ）に示されるように、熱分布が時間Ｔ２のときは時間Ｔ１のときよりも大きくなっていて、これが画像定着に影響を与えることになっていた。
【００３５】
前述してきた実施例１又は実施例２の構成によれば、波数制御において図８のＴ２の時の記録材Ｐの熱分布にて発生している記録材Ｐの熱分布の高くなる部分を、図７のＴ２の時の記録材Ｐの熱分布に示すよう
に、記録材Ｐ上の熱分布差を低減し、これにより定着ムラを軽減でき、高画質な画像を出力することができる。
【００３６】
前述してきた定着装置１４、『像担持体』としての感光体ドラム、帯電ローラ、露光装置、現像装置等を有する画像形成部を含めて画像形成装置を構成する。
【符号の説明】
【００３７】
１      第１発熱体
２      第２発熱体
１３    制御基板（制御部）
１４    定着装置
２０    サーミスタ（温度検出手段）
２５    周波数検出回路（周波数検出手段）
２２ｃ  メモリ
５４    加熱部材
５６    加圧部材
Ａ      制御パターン（通電パターン）
Ｂ      制御パターン（通電パターン）
Ｎ      ニップ
Ｐ      記録材
Ｘ      搬送速度
α      距離
【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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