(57)【要約】【課題】励磁コイルによる電磁誘導加熱において、発熱分布に装置固有のばらつきがあっても、定着不良や過定着によるトナー剥がれの発生を共に解決することができる像加熱装置の制御方法、像加熱装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】励磁コイル４に流す高周波電流の駆動周波数を、円筒形回転体１が所定の発熱分布で発熱するような駆動周波数に設定し、温度検出素子９の検出温度が予め定められた目標温度になるように、高周波電流を前記励磁コイル４に流して円筒形回転体１の導電層１aを電磁誘導加熱するもので、駆動周波数で円筒形回転体１を発熱させた場合の装置固有の発熱分布情報を、予め記憶手段に記憶しておき、励磁コイル４に高周波電流を流す際に、前記記憶手段７９に記憶された装置固有の発熱分布情報に応じて、温度検出素子９の目標温度を補正することを特徴とする。【選択図】図８Ｂ
2017129816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電層を有する回転可能な円筒形回転体を備えた加熱ユニットと、
該加熱ユニットの円筒形回転体に圧接してトナー像が形成された記録材を挟持搬送するニップ部を構成する加圧部材と、を備え、
前記加熱ユニットは、励磁コイルと、前記円筒形回転体の温度を検出する少なくとも一つ以上の温度検出素子と、を有し、
前記励磁コイルに流す高周波電流の駆動周波数を、前記円筒形回転体が所定の発熱分布で発熱するような駆動周波数に設定し、前記温度検出素子の検出温度が予め定められた目標温度になるように、前記高周波電流を前記励磁コイルに流して前記導電層を電磁誘導加熱する像加熱装置の制御方法であって、
前記駆動周波数で前記円筒形回転体を発熱させた場合の装置固有の発熱分布情報を、予め記憶手段に記憶しておき、
前記励磁コイルに高周波電流を流す際に、前記記憶手段に記憶された装置固有の発熱分布情報に応じて、前記温度検出素子の目標温度を補正することを特徴とする像加熱装置の制御方法。
【請求項２】
導電層を有する回転可能な円筒形回転体を備えた加熱ユニットと、
該加熱ユニットの円筒形回転体に圧接してトナー像が形成された記録材を挟持搬送するニップ部を構成する加圧部材と、を備え、
前記加熱ユニットは、励磁コイルと、前記円筒形回転体の温度を検出する少なくとも一つ以上の温度検出素子と、を有し、
前記励磁コイルに流す高周波電流の駆動周波数を、記録材のサイズ又は前記温度検出素子によって検出した実際の発熱分布の状況に応じて変更し、前記温度検出素子の検出温度が予め定められた目標温度になるように、変更した前記高周波電流を前記励磁コイルに流して前記導電層を電磁誘導加熱する像加熱装置の制御方法であって、
前記変更可能な駆動周波数毎に前記円筒形回転体を発熱させた場合の装置固有の発熱分布情報を記憶手段に記憶しておき、
前記励磁コイルに駆動周波数を変更して高周波電流を流す際に、前記記憶手段に記憶された駆動周波数毎の前記装置固有の発熱分布情報から、変更した駆動周波数に対応する装置固有の発熱分布情報を選択し、選択した発熱分布情報に応じて、前記温度検出素子の目標温度を補正することを特徴とする像加熱装置の制御方法。
【請求項３】
温度検知素子は前記円筒形回転体の長手方向中央部に位置し、目標温度の補正は、前記装置固有の発熱分布情報から、前記円筒形回転体の長手方向端部の温度が中央の温度よりも高い場合には、目標温度を下げ、前記円筒形回転体の端部の温度が中央の温度よりも低い場合には、温調温度を上げるように補正する請求項１又は２に記載の像加熱装置の制御方法。
【請求項４】
前記記憶手段に記憶されている前記発熱分布情報は、予め前記駆動周波数情報と関連付けられて記憶されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの項に記載の像加熱装置の制御方法。
【請求項５】
導電層を有する回転可能な円筒形回転体を備えた加熱ユニットと、
該加熱ユニットの円筒形回転体に接触する加圧部材と、を備え、
前記加熱ユニットは、励磁コイルと、前記円筒形回転体の温度を検出する少なくとも一つ以上の温度検出素子と、を有し、
前記励磁コイルに流す高周波電流の駆動周波数を、前記円筒形回転体が所定の発熱分布で発熱するように予め設定された駆動周波数に設定し、前記温度検出素子の検出温度が予め定められた目標温度になるように前記励磁コイルに高周波電流を流すことによって、前
記円筒形回転体の導電層を電磁誘導加熱させる制御手段と、を備えた像加熱装置であって、
前記所定の駆動周波数で前記円筒形回転体を発熱させた場合の装置固有の発熱分布情報を予め記憶する記憶手段を有し、
前記制御手段は、前記励磁コイルに高周波電流を流す際に、前記記憶手段に記憶されている前記装置固有の発熱分布情報に応じて、前記温度検出素子の目標温度を補正する構成となっていることを特徴とする像加熱装置。
【請求項６】
導電層を有する回転可能な円筒形回転体を備えた加熱ユニットと、
該加熱ユニットの円筒形回転体に接触する加圧部材と、を備え、
前記加熱ユニットは、励磁コイルと、前記円筒形回転体の温度を検出する少なくとも一つ以上の温度検出素子と、を有し、
前記励磁コイルに流す高周波電流の駆動周波数を、記録材のサイズ又は前記温度検出素子によって検出した発熱分布の状況に応じた駆動周波数に変更し、前記温度検出素子の検出温度が予め定められた目標温度になるように前記励磁コイルに高周波電流を流すことによって、前記円筒形回転体の導電層を電磁誘導加熱させる制御手段と、を備えた像加熱装置であって、
前記変更する駆動周波数毎に前記円筒形回転体を発熱させた場合の装置固有の発熱分布情報を記憶手段に記憶しておき、
前記制御手段は、前記励磁コイルに高周波電流を流す際に、前記記憶手段に記憶された前記変更した駆動周波数に対応した装置固有の発熱分布情報から前記温度検出素子の目標温度を補正する構成となっていることを特徴とする像加熱装置。
【請求項７】
温度検知素子は前記円筒形回転体の長手方向中央部に位置し、目標温度の補正は、前記装置固有の発熱分布情報から、前記円筒形回転体の長手方向端部の温度が中央の温度よりも高い場合には、目標温度を下げ、前記円筒形回転体の端部の温度が中央の温度よりも低い場合には、温調温度を上げるように補正する請求項５又は６に記載の像加熱装置。
【請求項８】
前記記憶手段に記憶されている前記発熱分布情報は、予め前記駆動周波数情報と関連付けられて記憶されていることを特徴とする請求項５乃至７のいずれかの項に記載の像加熱装置。
【請求項９】
前記円筒形回転体の中空部に挿通され前記円筒形回転体の長手方向に沿って配置された磁性芯材と、該磁性芯材に対し、前記円筒形回転体の回転軸線に交差する方向に、巻き線を形成することによって成る請求項５乃至８のいずれかの項に記載の像加熱装置。
【請求項１０】
記録材上に現像剤像を形成する画像形成部と、該記録材上に形成された現像剤像を加熱する像加熱装置と、を備えた画像形成装置において、
前記像加熱装置として、前記請求項５乃至９のいずれかの項に記載の像加熱装置を用いた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、電磁誘導加熱方式の像加熱装置の制御方法、像加熱装置及び像加熱装置を具備した画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置に搭載される像加熱装置は、加熱回転体と、それに圧接する加圧ローラと、で形成されたニップ部で未定着トナー像を担持した記録材を搬送しながら加熱してトナー像を記録材に定着するものが一般的である。定着可能な最大サイズの記録材（以下大サイズ紙と記す）よりもある程度小さな幅の記録材（以下、小サイズ紙と記す）を通紙した場合、非通紙部では、記録材に熱を奪われないため、非通紙部の温度が通紙部に比べて上昇する。
これは、非通紙部昇温と呼ばれる現象である。このような非通紙部昇温に対する対策としては、特許文献１のように、誘導加熱方式の像加熱装置においてコイルに流す電流の駆動周波数を変更することによって、長手方向の発熱分布を変更するものが開示されている。
又、近年、装置の高速化により定着温度が高くなってきている。それにより、加熱装置がトナーを十分に溶かしきれないことによる定着不良と、過定着によってトナーが剥がれてしまうホットオフセットという二つの現象に対するマージンが少なくなってきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１４５７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、駆動周波数を変えることによって発熱分布を補正した場合でも、装置固有のばらつきなどにより発熱分布を所望の発熱分布に補正しきれず、定着不良やホットオフセットが発生することがあり、改善が望まれていた。
本発明は、上記した問題点を解決するためになされたもので、その目的は、励磁コイルによる電磁誘導加熱において、発熱分布に装置固有のばらつきがあっても、定着不良や過定着によるトナー剥がれの発生を共に解決することができる電磁誘導加熱方式の像加熱装置の制御方法、像加熱装置及び画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の像加熱装置の制御方法は、
導電層を有する回転可能な円筒形回転体を備えた加熱ユニットと、
該加熱ユニットの円筒形回転体に圧接してトナー像が形成された記録材を挟持搬送するニップ部を構成する加圧部材と、を備え、
前記加熱ユニットは、励磁コイルと、前記円筒形回転体の温度を検出する少なくとも一つ以上の温度検出素子と、を有し、
前記励磁コイルに流す高周波電流の駆動周波数を、前記円筒形回転体が所定の発熱分布で発熱するような駆動周波数に設定し、前記温度検出素子の検出温度が予め定められた目標温度になるように、前記高周波電流を前記励磁コイルに流して前記導電層を電磁誘導加熱する像加熱装置の制御方法であって、
前記駆動周波数で前記円筒形回転体を発熱させた場合の装置固有の発熱分布情報を、予め記憶手段に記憶しておき、
前記励磁コイルに高周波電流を流す際に、前記記憶手段に記憶された装置固有の発熱分
布情報に応じて、前記温度検出素子の目標温度を補正することを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の他の像加熱装置の制御方法は、
導電層を有する回転可能な円筒形回転体を備えた加熱ユニットと、
該加熱ユニットの円筒形回転体に圧接してトナー像が形成された記録材を挟持搬送するニップ部を構成する加圧部材と、を備え、
前記加熱ユニットは、励磁コイルと、前記円筒形回転体の温度を検出する少なくとも一つ以上の温度検出素子と、を有し、
前記励磁コイルに流す高周波電流の駆動周波数を、記録材のサイズ又は前記温度検出素子によって検出した実際の発熱分布の状況に応じて変更し、前記温度検出素子の検出温度が予め定められた目標温度になるように、変更した前記高周波電流を前記励磁コイルに流して前記導電層を電磁誘導加熱する像加熱装置の制御方法であって、
前記変更可能な駆動周波数毎に前記円筒形回転体を発熱させた場合の装置固有の発熱分布情報を記憶手段に記憶しておき、
前記励磁コイルに駆動周波数を変更して高周波電流を流す際に、前記記憶手段に記憶された駆動周波数毎の前記装置固有の発熱分布情報から、変更した駆動周波数に対応する装置固有の発熱分布情報を選択し、選択した発熱分布情報に応じて、前記温度検出素子の目標温度を補正することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の像加熱装置は、
導電層を有する回転可能な円筒形回転体を備えた加熱ユニットと、
該加熱ユニットの円筒形回転体に接触する加圧部材と、を備え、
前記加熱ユニットは、励磁コイルと、前記円筒形回転体の温度を検出する少なくとも一つ以上の温度検出素子と、を有し、
前記励磁コイルに流す高周波電流の駆動周波数を、前記円筒形回転体が所定の発熱分布で発熱するように予め設定された駆動周波数に設定し、前記温度検出素子の検出温度が予め定められた目標温度になるように前記励磁コイルに高周波電流を流すことによって、前記円筒形回転体の導電層を電磁誘導加熱させる制御手段と、を備えた像加熱装置であって、
前記所定の駆動周波数で前記円筒形回転体を発熱させた場合の装置固有の発熱分布情報を予め記憶する記憶手段を有し、
前記制御手段は、前記励磁コイルに高周波電流を流す際に、前記記憶手段に記憶されている前記装置固有の発熱分布情報に応じて、前記温度検出素子の目標温度を補正する構成となっていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の他の像加熱装置は、
導電層を有する回転可能な円筒形回転体を備えた加熱ユニットと、
該加熱ユニットの円筒形回転体に接触する加圧部材と、を備え、
前記加熱ユニットは、励磁コイルと、前記円筒形回転体の温度を検出する少なくとも一つ以上の温度検出素子と、を有し、
前記励磁コイルに流す高周波電流の駆動周波数を、記録材のサイズ又は前記温度検出素子によって検出した発熱分布の状況に応じた駆動周波数に変更し、前記温度検出素子の検出温度が予め定められた目標温度になるように前記励磁コイルに高周波電流を流すことによって、前記円筒形回転体の導電層を電磁誘導加熱させる制御手段と、を備えた像加熱装置であって、
前記変更する駆動周波数毎に前記円筒形回転体を発熱させた場合の装置固有の発熱分布情報を記憶手段に記憶しておき、
前記制御手段は、前記励磁コイルに高周波電流を流す際に、前記記憶手段に記憶された前記変更した駆動周波数に対応した装置固有の発熱分布情報から前記温度検出素子の目標温度を補正する構成となっていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の画像形成装置は、
記録材上に現像剤像を形成する画像形成部と、該記録材上に形成された現像剤像を加熱する像加熱部と、を備えた画像形成装置において、
前記像加熱部として、前記請求項５乃至９のいずれかの項に記載の像加熱装置を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、励磁コイルによる電磁誘導加熱において、発熱分布に装置固有のばらつきがあっても、定着不良や過定着によるトナー剥がれの発生を共に解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明が適用される画像形成装置の一例を示す概略断面図。
【図２】本発明の実施例１における像加熱装置を模式的に示す要部断面図。
【図３】図２の装置の正面図。
【図４】図２の装置の定着スリーブの電磁誘導部分の制御ブロック図。
【図５】本発明の実施例１に適用される定着駆動動回路の説明図。
【図６】本発明の実施例１に適用される駆動周波数と定着スリーブ表面の長手方向の発熱分布を示す図。
【図７】本発明の実施例１に適用される定着スリーブ表面の長手の発熱分布のばらつきを示す図。
【図８Ａ】本発明の温調温度補正の説明図。
【図８Ｂ】本発明の温調温度補正の説明図。
【図８Ｃ】本発明の温調温度補正の説明図。
【図８Ｄ】本発明の温調温度補正の説明図。
【図９】本発明の実施例１の制御手順を説明するフローチャート。
【図１０】本発明の実施例２に適用される周波数と定着スリーブ表面の長手発熱分布を示す図。
【図１１】本発明の実施例２の制御手順を説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に図面を参照して、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、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、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べきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【００１３】
［実施例１］
図１は、本実施例に従う画像形成装置１００の概略構成図である。本実施例の画像形成装置１００は、電子写真プロセス利用のレーザービームプリンタである。
３１は画像形成装置の制御部であるコントローラであり、ＲＯＭ３２ａ、ＲＡＭ３２ｂ、タイマ３２ｃ等を具備したＣＰＵ（中央演算処理装置）３２、及び各種入出力制御回路（不図示）等で構成されている。
画像形成装置は、記録材上に現像剤像としてのトナー像を形成する画像形成部１２０と、記録材上に形成されたトナー像を加熱する像加熱装置Ａと、を備えた構成となっている。
画像形成部１２０は次のように構成されている。
すなわち、１０１は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光体ドラムと記す）であり、矢示の時計方向に所定の周速度にて回転駆動される。感光体ドラム
１０１はその回転過程で接触帯電ローラ１０２により所定の極性・電位に一様に帯電処理される。１０３は露光手段としてのレーザービームスキャナである。不図示のイメージスキャナ・コンピュータ等の外部機器から入力する目的の画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応してオン／オフ変調したレーザー光Ｌを出力して、感光体ドラム１０１の帯電処理面を走査露光（照射）する。この走査露光により感光体ドラム１０１表面の露光明部の電荷が除電されて感光体ドラム１０１表面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。１０４は現像装置であり、現像ローラ１０４ａから感光体ドラム１０１表面に現像剤（トナー）が供給されて感光体ドラム１０１表面の静電潜像が転写像であるトナー像として順次に現像される。
【００１４】
１０５は給紙カセットであり、給紙スタート信号に基づいて給紙ローラ１０６が駆動されて給紙カセット１０５内の記録材Ｐが一枚ずつ分離給紙される。給紙された記録材Ｐは、レジストローラー１０７を介して、感光体ドラム１０１と接触型・回転型の転写部材としての転写ローラ１０８との当接ニップ部である転写部位１０８Ｔに所定のタイミングで導入される。
感光体ドラム１０１上のトナー像の先端部が転写部位１０８Ｔに到達したとき、記録材Ｐの先端部もちょうど転写部位１０８Ｔに到達するタイミングとなるようにレジストローラー１０７で記録材Ｐの搬送が制御される。
【００１５】
転写部位１０８Ｔに導入された記録材Ｐはこの転写部位１０８Ｔを挟持搬送され、その間、転写ローラ１０８には不図示の転写バイアス印加電源から所定に制御された転写電圧（転写バイアス）が印加される。転写ローラ１０８にはトナーと逆極性の転写バイアスが印加されることで転写部位１０８Ｔにおいて感光体ドラム１０１表面側のトナー像が記録材Ｐの表面に静電的に転写される。転写部位１０８Ｔにおいてトナー像の転写を受けた記録材Ｐは、感光体ドラム１０１表面から分離され、搬送ガイド１０９を通って像加熱ユニットＡ１に導入されてトナー画像の熱及び加圧による定着処理を受ける。
一方、記録材Ｐの分離後（記録材Ｐに対するトナー像転写後）の感光体ドラム１０１表面は、クリーニング装置１１０で転写残トナーや紙粉等の除去を受けて清浄面化され、繰り返して作像に供される。像加熱ユニットＡ１を通った記録材Ｐは、排紙口１１１から排紙トレイ１１２上に排出される。
【００１６】
像加熱装置の構成
次に、上記像加熱装置について詳細に説明する。本実施例において、像加熱ユニットＡ１は、電磁誘導加熱方式の装置である。
図２は、本実施例の像加熱装置の要部縦断面図、図３は要部の正面模型図、図４は要部の斜視図である。
像加熱装置Ａは、導電層としての発熱層１ａを有し、回転可能な円筒形回転体としての定着スリーブ１を備えた加熱ユニットＡ１と、加熱ユニットＡ１に圧接される加圧部材としての加圧ローラ８と、を備えている。加熱ユニットＡ１と加圧ローラ８は所定圧力で当接してニップ部としての定着ニップ部Ｎを構成し、定着ニップ部Ｎに、トナー像が形成された記録材Ｐが挟持搬送されてトナー像が加熱定着される。
加熱ユニットＡ１は、励磁コイル３と、定着スリーブ１の温度を検出する少なくとも一つ以上の温度検出素子、この実施例では３つの温度検出素子９，１０，１１を有している。温度検出素子９、１０、１１については後述する。
定着スリーブ１は、導電層となる導電性部材できた導電層としての発熱層１ａと、その外面に積層した弾性層１ｂと、その外面に積層した表層の離型層１ｃの複合構造の筒形回転体である。この例では、定着スリーブ１は、直径１０〜５０ｍｍの円筒体で、発熱層１ａは、膜厚１０〜５０μｍの金属フィルムとし、弾性層１ｂは、硬度が２０度（ＪＩＳ−Ａ、１ｋｇ加重）のシリコーンゴムを０．３ｍｍ〜０．１ｍｍ成形している。そして、弾性層１ｂ上に離型層１ｃ（表層）として５０μｍ〜１０μｍの厚さのフッ素樹脂チューブ
を被覆している。
この発熱層１ａに対し、励磁コイル３によって交番磁束を作用させ、誘導電流を発生させて発熱する。この熱が弾性層１ｂ、離型層１ｃに伝達されて、定着スリーブ１全体が加熱され、定着ニップ部Ｎに通紙される記録材Ｐを加熱してトナー像Ｔの定着がなされる。
また、加熱ユニットＡ１には、定着スリーブ１の中空部に挿通され定着スリーブ１の長手方向に沿って配置された磁性芯材としての磁性コア２が設けられ、励磁コイル３は、磁性コア２に対して定着スリーブ１の回転軸線に交差する方向に、巻き線を形成することによって構成されている。また、定着スリーブ１内には、定着ニップ部Ｎに沿うようにスリーブガイド６が挿入され、さらに、励磁コイル３を囲むように断面逆Ｕ字形状に開いた加圧ステイ５が装着され、加圧ステイ５の下端縁がスリーブガイド６に当接している。
【００１７】
図３に示すように、加圧ステイ５の両端部と装置シャーシ側のバネ受け部材１８ａ、１８ｂとの間に、それぞれ加圧バネ１７ａ、１７ｂを縮設することで、加圧ステイ５に押し下げ力を作用させている。なお、本実施例の像加熱ユニットＡ１では、総圧約１００Ｎ〜２５０Ｎ（約１０ｋｇｆ〜約２５ｋｇｆ）の押圧力を与えている。これにより、耐熱性樹脂ＰＰＳ等で構成されたスリーブガイド６の下面と加圧ローラ８の上面とが、定着スリーブ１を挟んで圧接して所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。
また、スリーブガイド６の左右両端部にはフランジ部材１２ａ・１２ｂが外端側から嵌合され、左右位置を規制部材１３ａ・１３ｂで固定しつつ、回転自在に取り付けられる。フランジ部材１２ａ・１２ｂは、定着スリーブ１の回転時に定着スリーブ１の端部を受けて定着スリーブ１のスリーブガイド長手に沿う寄り移動を規制する役目をする。フランジ部材１２ａ・１２ｂの材質としては、ＬＣＰ（Ｌｉｑｕｉｄ    Ｃｒｙｓｔａｌ    Ｐｏｌｙｍｅｒ：液晶ポリマー）樹脂等の耐熱性の良い材料が好ましい。
【００１８】
加圧ローラ８は、芯金８ａと、芯金周りに同心一体にローラ状に成形被覆させた耐熱性・弾性材層８ｂとで構成されており、表層に離型層８ｃを設けてある。弾性材層８ｂは、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等で耐熱性がよい材質が好ましい。芯金８ａの両端部は装置の不図示のシャーシ側板金間に導電性軸受けを介して回転自由に保持させて配設してある。
また、加圧ローラ８は、不図示の駆動手段により、矢示の反時計方向に回転駆動し、定着スリーブ１の外面との摩擦力で定着スリーブ１に回転力が作用される。
【００１９】
誘導電流発生機構
次に、誘導電流を発生させる機構について詳述する。
図４は、加熱ユニットＡ１の制御ブロック図である。磁性芯材としての磁性コア２は、不図示の固定手段で定着スリーブ１の中空部を貫通して配置され、磁極ＮＰ，ＳＰを持つ直線状の開磁路を形成している。材質は、ヒステリシス損が小さく比透磁率の高い材料、例えば、焼成フェライト、フェライト樹脂、非晶質合金（アモルファス合金）や、パーマロイ等の高透磁率の酸化物や合金材質で構成される強磁性体が好ましい。本実施例においては、比透磁率１８００の焼成フェライトを用いる。形状は直径５〜３０ｍｍの円柱形状をしており、長手長さは２４０ｍｍである。
励磁コイル３は、通常の単一導線を定着スリーブ１の中空部において、磁性コア２に螺旋状に巻き回して形成される。その際、開磁路端部において巻間隔密、中央において巻間隔疎となるように巻かれている。長手寸法２４０ｍｍの磁性コア２に対し、励磁コイル３は１８回巻きつけている。その巻間隔は端部において１０ｍｍ、中央部において２０ｍｍ、その中間において１５ｍｍとなっている。この回転軸線Ｘに交差する方向に巻き回されているため、この励磁コイル３に、給電接点部３ａ，３ｂを介して高周波コンバータなどで高周波電流を流し、磁束を発生させる。
【００２０】
温度検出素子の説明
加熱ユニットＡ１の温度検出素子９、１０、１１は、図２に示すように、記録材Ｐが加熱ユニットＡ１に搬送されてくる上流側に配置する。長手方向は、図３に示すように、中央および両端部の定着スリーブ１の対向位置に配設する。温度検出素子９、１０、１１は非接触型サーミスタなどによって構成される。これにより、定着スリーブ１は、表面の温度が所定の目標温度に維持・調整される。また、定着スリーブ１の端部付近に配設された温度検出素子１０、１１では、小サイズの記録材Ｐを連続プリントした時の非通紙域の昇温具合を検知することができる。
【００２１】
図４には、加熱ユニットＡ１と共に、プリンタ制御を行なう制御手段である中央演算処理装置（以下、ＣＰＵという）３２およびプリンタコントローラ４１、ホストコンピュータ４２のブロック図を示している。
プリンタコントローラ４１は、後述するホストコンピュータ４２との間で通信と画像データの受信、及び受け取った画像データを画像形成装置１００が印字可能な情報に展開する。それと共に、エンジン制御部４３との間で信号のやり取り及びシリアル通信を行う。エンジン制御部４３は、プリンタコントローラ４１との間で信号のやり取りを行い、さらに、シリアル通信を介して画像形成装置１００の各種制御ユニットの制御を行う。制御ユニットとしては、周波数制御部４５、電力制御部４６及び定着温度制御部４４を備えている。
【００２２】
定着温度制御部４４は、温度検出素子９、１０、１１によって検出された温度情報を基に加熱ユニットＡ１の温度制御を行うと共に、加熱ユニットＡ１の異常検出等を行う。周波数制御部４５は、高周波コンバータ１６の駆動周波数の制御を、電力制御部４６は、高周波コンバータ１６の駆動をＯＮ・ＯＦＦして高周波コンバータ１６の電力の制御を行う。このような制御部を有する画像形成装置１００において、ホストコンピュータ４２は、プリンタコントローラ４１に画像データを転送したり、ユーザからの要求に応じてプリンタコントローラ４１に記録材Ｐのサイズ等、様々なプリント条件を設定する。
【００２３】
図５は、本実施例における高周波コンバータを含む定着駆動回路を説明するための回路図である。
商用電源５０は、画像形成装置１００を接続する商用電源（交流電源）であり、インレット５１を介して画像形成装置１００に交流電力を供給する。本回路は、商用電源５０と直接接続された一次側と、商用電源５０と非接触に接続された二次側とで構成されている。商用電源５０の波形は、横軸を時間、縦軸を電圧としたとき波形１のような波形である。商用電源５０から入力された電力は、インレット５１、ＡＣフィルタ５２を介してダイオードブリッジ５３〜５６に入力され、全波整流される。整流された電圧は、コンデンサ５７に充電された後、横軸を時間、縦軸を電圧としたとき波形２のような電圧波形になる。この波形は、ＦＥＴからなるスイッチング素子５８、５９と電圧共振用コンデンサ６０から成る電流共振制御回路９０に入力され、加熱ユニットＡ１のＬ及びＲ、及び共振コンデンサ６１から成る共振回路９１に電力供給される。
【００２４】
７１は、電源装置（電源部）であり、商用電源５０の電力がＡＣフィルタ５２を介して入力され、不図示の二次側の負荷に所定の電圧を出力している。また、ＣＰＵ３２は、電流共振制御回路９０の動作にも使用され、各入出力ポートとＲＯＭ３２ａ及びＲＡＭ３２ｂなどから構成される。すなわち、画像形成装置１００において、本回路の一次側では、電流共振制御回路９０や共振回路９１、二次側に電力を供給するための電源装置（電源部）７１が、商用電源５０に直接接続されて電力供給を受ける構成である。また、電力供給回路の二次側では、感光体ドラム１０１を回転させる不図示のモータやレーザスキャナ１０３等、画像形成時に動作するモータやユニットが、商用電源５０とは非接触に接続されて電力供給を受ける構成である。
一方、商用電源５０の電力は、ＡＣフィルタ５２を介してゼロクロス生成回路８５に入
力される。ゼロクロス生成回路８５は、商用電源電圧が０Ｖ近辺のある閾値電圧以下の電圧になっているときにＨｉｇｈレベルかまたはＬｏｗレベルの信号を出力し、それ以外の場合にＬｏｗレベルかまたはＨｉｇｈレベルの信号を出力する構成となっている。そして、ＣＰＵ３２には、抵抗８６を介して商用電源電圧の周期とほぼ等しい周期のパルス信号がポートＰＡ１に入力される。ＣＰＵ３２は、ゼロクロス信号のＨｉｇｈ→ＬｏｗまたはＬｏｗ→Ｈｉｇｈに変化するエッジを検出し、電流共振制御回路９０のタイミング制御に利用する。
【００２５】
次に、電流共振制御回路９０について説明する。
ＣＰＵ３２が、ポートＰＡ２から所定の周波数のパルス信号をＨｉ−ｇａｔｅ駆動回路８７に向けて出力すると、Ｈｉ−ｇａｔｅ駆動回路８７は、一次−二次を絶縁した上でスイッチング素子５８に向けて、ゲート波形を出力する。スイッチング素子５８は、ゲート波形がＨｉの期間ドレインソース間をＯＮし、Ｌｏの期間ＯＦＦする。同様にして、ＣＰＵ３２がＰＡ３から所定の周波数のパルス信号をＬｏ−ｇａｔｅ駆動回路８８に向けて出力すると、Ｌｏ−ｇａｔｅ駆動回路８７は、一次−二次を絶縁した上でスイッチング素子５９に向けて、ゲート波形を出力する。スイッチング素子５９は、ゲート波形がＨｉの期間、ドレインソース間をＯＮし、Ｌｏの期間ＯＦＦする。スイッチング素子５８とスイッチング素子５９は、所定の周波数で交互にＯＮ、ＯＦＦし、共振回路９１に方形波を供給することで、加熱ユニットＡ１の等価インダクタンスと共振コンデンサ６１が共振し、加熱ユニットＡ１が発熱する。
スイッチング素子５８とスイッチング素子５９へのパルス信号を停止すると加熱ユニットＡ１の発熱は停止される。加熱ユニットＡ１に配置された温度検出素子９、１０、１１は、一方をグランド、もう一方を抵抗７３、７５、７７に接続されており、さらに抵抗７４、７６、７８を介してＣＰＵ３２のアナログ入力ポートＡＮ０、ＡＮ１，ＡＮ２に接続されている。温度検出素子９、１０、１１は高温になると抵抗値が低下する特性を持っており、固定抵抗７３、７５、７７との分圧電圧から予め設定された温度テーブル（不図示）によって温度に変換することにより、加熱ユニットＡ１の温度をＣＰＵ３２は検出する。
そして、加熱ユニットＡ１の温度が所定の温度になるように、ゼロクロス信号のタイミングに同期して、スイッチング素子５８、スイッチング素子５９の駆動を制御することで温調する。
【００２６】
加熱ユニットＡ１内には、記憶手段としてメモリとしてのＲＯＭ７９を有しており、加熱ユニットＡ１組み立て時の加熱装置毎の装置固有の情報等が書き込まれている。ＣＰＵ３２は、このＲＯＭ７９内の情報を読み込むことで加熱ユニットＡ１の個別の情報を入手することが出来る。本実施例における加熱装置では、電流共振制御回路９０におけるスイッチング素子５８、スイッチング素子５９をＯＮ−ＯＦＦする周波数（以下駆動周波数ｆｋと呼ぶ）によって、図６に示すように定着スリーブ１の発熱分布が変わる特性がある。
【００２７】
図７は、本実施例における加熱ユニットＡ１を駆動周波数ｆｋ＝５０ｋＨｚで動作させた際の、異なる加熱ユニットＡ１の長手方向の発熱分布ばらつきを表した図である。
図７（ａ）に示されている発熱分布ａ〜ｆは、１つ１つ異なる加熱ユニットＡ１の長手方向の発熱分布を表しており、同じ駆動周波数ｆｋで動作させたとしても、定着スリーブ１の長手方向の発熱分布が異なることを意味している。これらのばらつきは、磁性コア２に対する励磁コイル３の巻き位置や定着スリーブの厚みなどのばらつきなどによって発生すると考えられている。
このばらつきを補正するために、図６で説明した駆動周波数ｆｋによって発熱分布がかわる特性を使用し、発熱分布が均一になるように加熱ユニットＡ１の組み立て工程で調整を行っている。
すなわち、励磁コイル３に流す高周波電流の駆動周波数ｆｋを、定着スリーブ１が所定
の発熱分布で発熱するような駆動周波数に設定し、温度検出素子９の検出温度が予め定められた目標温度になるように、高周波電流を励磁コイル３に流して定着スリーブ１の発熱層１ａを電磁誘導加熱する。
具体的には、i)加熱ユニットＡ１の組み立て時に、実際に定着スリーブ１を発熱させ、発熱分布が均一になるような駆動周波数ｆｋを算出する。ii)算出した駆動周波数ｆｋを
加熱ユニットＡ１内のＲＯＭ７９に書き込む。iii)プリント時に、ＣＰＵ３２がＲＯＭ７９から、発熱分布が均一になるような発熱分布で発熱するような駆動周波数ｆｋを読み出し、駆動周波数ｆｋで加熱ユニットＡ１を通電駆動する。
以上３つの手順により定着スリーブ１の発熱分布を均一にすることを行っている。しかしながら、駆動周波数ｆｋを用いた発熱分布補正では、十分に発熱分布補正が出来ないケースがある。例えば、発熱分布が均一になるような駆動周波数ｆｋの算出時の算出誤差が大きい場合や、駆動周波数ｆｋの分解能が足りない場合に、十分に発熱分布補正が出来ないケースがある。
【００２８】
図８は、発熱分布補正後の、定着スリーブ１の長手方向の発熱分布を表した図である。
発熱分布ｇは、中央温度に比べて端部温度が高い状態の発熱分布、発熱分布ｈは、端部温度に比べて中央温度が高い状態の発熱分布である。どちらの発熱分布も、中央部にある温度検出素子９によって中央部の温度が温調温度になるように温調されている。発熱分布ｇのように、中央温度に比べて端部温度が高い状態の場合は、端部においてホットオフセットの発生が懸念される。発熱分布ｆのように端部温度に比べて中央温度が高い状態の場合は、端部にて定着不良が発生することが懸念される。
本実施例では、十分に発熱分布補正が出来ておらず、中央温度に比べて端部温度が高い状態で発生する可能性のある端部でのホットオフセットを防ぐ方法、端部温度に比べて中央温度が高い場合に発生する懸念のある端部での定着不良を防ぐ方法について説明する。
まず、発熱分布ｇのように中央温度に比べて端部温度が高い状態の場合について説明する。
発熱分布ｇは、図８（ａ）に示すように、定着不良に対しては、発生温度との間に５℃以上の差分があるけれども、ホットオフセットに対しては、発生温度との間に差分がない。そこで、温調温度を下げることにより定着不良に対する発生温度とマージンを減らし、ホットオフセットに対する発生温度との差分を増やすことが出来る。補正後の温調温度Ｔ０’は、（式１）によってあらわすことが出来、１７７．５℃と算出することが出来る。
Ｔ０‘＝Ｔ０−Ｔｔ／２＝１８０℃−（＋５℃／２）＝１７７．５℃…（式１）
Ｔｔは、中央温度に対する端部温度であり、予め加熱ユニットＡ１の組み立て工程で測定され、ＲＯＭ７９に書き込まれているデータであり、ＣＰＵ３２は、加熱ユニットＡ１内のＲＯＭ７９を読み出すものである。
このＲＯＭ７９に記憶されている発熱分布情報は、予め駆動周波数情報と関連付けられて記憶されている。
【００２９】
図８（ｂ）は、温調温度補正前後の後の長手方向の定着スリーブ１の発熱分布を示す図である。温調温度を１８０℃から１７７．５℃に変更することによって、発熱分布ｇ’が示すように、端部のホットオフセットに対して発生温度との差分を増やすことができた。続いて、発熱分布ｈのように、中央温度に比べて端部温度が高い状態の場合について説明する。発熱分布ｈは、図８（ａ）に示すように、ホットオフセットに対しては、発生温度との間に５℃以上の差分があるけれども、定着不良に対しては、発生温度との間に差分がない。そこで、温調温度を上げることにより、ホットオフセットに対するマージンを減らし、定着不良に対するマージンを増やすことが出来る。補正後の温調温度Ｔ０’は（式２）によってあらわすことが出来、１７７．５℃と算出することが出来る。
Ｔ０‘＝Ｔ０−Ｔｔ／２＝１８０℃−（−５℃／２）＝１８２．５℃…（式２）
図８（ｃ）は、温調温度補正前後の後の長手方向の定着スリーブ１の発熱分布を示す図である。
温調温度を１８０℃から１８２．５℃に変更することによって、発熱分布ｈ’が示すように、端部の定着不良に対してマージンを増やすことができた。以上のように、定着スリーブ１の長手方向の発熱分布に応じて、温調温度を補正することによって、図８（ｄ）に示すように、温度上限値と温度下限値の差分である温度レンジを狭めることが出来る。それにより、定着不良とホットオフセットのそれぞれに対してマージンを増やすことが可能になった。本実施例では、定着温度が１８０℃、ホットオフセット発生温度が１８５℃、定着不良発生温度が１７５℃で説明した。しかし、温調温度やホットオフセット、定着不良発生温度及び補正定着温度の算出方法は、それぞれのケースで異なるため本実施例に限定されるものではない。本実施例では、中央に対する端部温度のみＲＯＭ７９に書き込み、それを元に、補正後の温調温度補正値を計算するようになっている。しかしながら、ＲＯＭ７９に書き込む発熱分布は、両端部、及び中央温度の絶対値等でもよい。また、ＲＯＭ７９に予め用意する発熱分布データ及び温調温度補正値算出方法は、本実施例に限定されるものではない。
要するに、本発明は、所定の駆動周波数で定着スリーブ１を発熱させた場合の装置固有の発熱分布情報が、予め記憶手段としてのＲＯＭ７９に記憶している。そして、励磁コイル３に高周波電流を流す際に、ＲＯＭ７９に記憶された装置固有の発熱分布情報に応じて、温度検出素子９の目標温度、すなわち温調温度を補正するものである。
【００３０】
続いて、図９を参照して、本実施例における電力投入シーケンスにおけるフローチャートを説明する。
電力投入シーケンスが開始されると、ＣＰＵ３２は、Ｓ１０１にて初期設定として温調温度  Ｔ０＝１８０℃、カウンタｎを０に設定する。
続いて、Ｓ１０２で、ＣＰＵ３２は、加熱ユニットＡ１内のＲＯＭ７９から定着スリーブ１が均等に発熱する駆動周波数ｆｋと、中央に対する端部の相対温度Ｔｔのデータを取得する。Ｓ１０３で、電力投入が開始されると同時に、Ｓ１０４にて補正温調温度Ｔ０‘を温調温度Ｔ０と中央に対する端部の相対温度Ｔｔから算出し、Ｓ１０５にて補正温調温度Ｔ０’と温度検出素子９の検出温度から投入電力を更新する。Ｓ１０６にて、ゼロクロス信号の立ち上がりエッジを検出し、Ｓ１０７でカウンタｎをインクリメントし、Ｓ１０８でｎ＝３になったところで、Ｓ１１０において温調温度Ｔ０の更新を行う。
Ｓ１０９において電力投入終了となるまでは、Ｓ１０４〜Ｓ１０８及びＳ１１０において電力投入を続ける。Ｓ１０９において、電力投入の終了を確認すると本電力投入シーケンスは終了となる。
本シーケンスにより、定着スリーブ１の端部の温度が中央の温度よりも高い場合には、温調温度を下げる補正を入れる。また、定着スリーブ１の端部の温度が中央の温度よりも低い場合には、温調温度を上げる補正を入れる制御を行うことで、発熱分布のばらつきが生じた場合においても、定着不良とホットオフセットとを両立させることが可能になる。
すなわち、温度検知素子９は定着スリーブ１の長手方向中央部に位置しており、目標温度の補正は、装置固有の発熱分布情報から、定着スリーブ１の長手方向端部の温度が中央の温度よりも高い場合には、目標温度を下げる。また、定着スリーブ１の端部の温度が中央の温度よりも低い場合には、温調温度を上げるように補正するものである。
【００３１】
[実施例２]
次に、本発明の実施例２について説明する。
実施例１では、駆動周波数ｆｋが一つの場合に、均熱温度を実現するために温調温度を補正する例について説明した。これに対して、本実施例２は、記録材Ｐの紙サイズや定着スリーブ１の端部における昇温具合に応じて積極的に駆動周波数を可変させていく構成における温調温度補正の方法である。以下では、本実施例２について、実施例１と異なる点を主として説明し、共通する構成については、同一符号を付けて説明を省略する。
図１０は、本実施例２における加熱ユニットＡ１を駆動周波数ｆｋ＝３５ｋＨｚ〜６０ｋＨｚで動作させた際の、定着スリーブ１の長手方向の発熱分布を表した図である。
駆動周波数を高くすればするほど、定着スリーブ１の中央の温度に対する端部の温度が高くなり、駆動周波数を低くすればするほど、定着スリーブ１の中央の温度に対する端部の温度が低くなる特性がある。この特性を積極的に使用して、記録材Ｐの紙サイズや定着スリーブ１の端部における昇温具合に応じて駆動周波数ｆｋを変えることで、定着スリーブ１の発熱分布を変え、端部昇温を抑制することができる。
すなわち、この実施例２では、励磁コイル３に流す高周波電流の駆動周波数を、記録材Ｐのサイズ又は温度検出素子９、１０，１１によって検出した実際の発熱分布の状況に応じて変更している。そして、温度検出素子９の検出温度が予め定められた目標温度になるように、変更した駆動周波数で高周波電流を励磁コイル３に流して定着スリーブ１の発熱層１ａを電磁誘導加熱するものである。但し、その場合に、図７で説明したように、同じ駆動周波数ｆｋで動作させたとしても、加熱ユニットＡ１ごとに定着スリーブ１の長手方向の発熱分布が異なるという発熱分布ばらつきがある。この場合、紙サイズ等に応じて駆動周波数ｆｋを下げて、中央の温度に対して端部の温度を下げていった場合に、発熱分布ばらつきによって、想定以上に、定着スリーブ１の端部温度が低くなり、画像端部で定着不良が発生してしまう可能性がある。
【００３２】
表１は、加熱ユニットＡ１を駆動周波数ｆｋ＝３５ｋＨｚ〜６０ｋＨｚで動作させた際の、定着スリーブ１の中央温度に対する端部温度を表した表である。本実施例２では、表１のような駆動周波数に応じた中央温度に対する端部温度を、加熱ユニットＡ１の組み立て工程にて測定し、ＲＯＭ７９に書き込む。
【００３３】
【表１】
2017129816.tif 000003
【００３４】
プリント時に紙サイズ等に応じて設定した駆動周波数に応じて、ＣＰＵ３２は、ＲＯＭ７９から中央温度に対する端部温度値Ｔｔを読み出す。読み出した中央温度に対する端部温度値Ｔｔと温調温度から、（式３）を用いて補正後の温調温度Ｔ０’を算出する。
Ｔ０‘＝Ｔ０−Ｔｔ／２  …（式３）
（式３）を用いて補正後の温調温度Ｔ０’を算出することで、発熱分布に応じた温調温度を選択することが出来る。これにより、定着スリーブ１の中央の温度に対して端部の温度が低い場合の定着不良や、定着スリーブ１の中央の温度に対して端部の温度が高い場合のホットオフセットを防ぐことが出来る。
本実施例２では、中央に対する端部温度のみＲＯＭ７９に書き込み、それを元に補正後の温調温度補正値を計算するようになっている。しかしながら、ＲＯＭ７９に書き込む発熱分布は、両端部、及び中央温度の絶対値等でもよい。また、ＲＯＭ７９に予め用意する発熱分布データ及び温調温度補正値算出方法は、本実施例に限定されるものではない。
すなわち、本実施例２では、変更可能な駆動周波数毎に前記定着スリーブ１を発熱させた場合の装置固有の発熱分布情報を記憶手段としてのＲＯＭ７９に記憶しておく。そして、励磁コイル３に駆動周波数を変更して高周波電流を流す際に、ＲＯＭ７９に記憶された
駆動周波数毎の装置固有の発熱分布情報から、変更した駆動周波数に対応する装置固有の発熱分布情報を選択する。この選択した発熱分布情報に応じて、温度検出素子９の目標温度を補正するものである。
【００３５】
続いて、本実施例２における電力投入シーケンスにおけるフローチャートを、図１１を参照して説明する。
電力投入シーケンスを開始すると、ＣＰＵ３２は、Ｓ１２０１で初期設定として、温調温度Ｔ０＝１８０℃、駆動周波数  ｆｋ＝４５ｋＨｚ、カウンタｎを０に設定する。Ｓ１２０２で、ＣＰＵ３２は、加熱ユニットＡ１内のＲＯＭ７９から図１１に示すような駆動周波数ｆｋ毎の中央の温度に対する端部の相対温度Ｔｔを示したテーブルを取得する。続いてＳ１０３で電力投入を開始すると同時に、Ｓ１２０３にて紙サイズや温度検出素子１０，１１によって検出した定着スリーブ１の端部の温度に基づいて駆動周波数ｆｋを決定し、Ｓ１０４では、Ｓ１２０２で取得した駆動周波数ｆｋ毎の定着スリーブ１の中央に対する端部の相対温度Ｔｔテーブルから、Ｓ１２０３で選定した駆動周波数ｆｋに応じたＴｔを選択し、（式３）を用いてＳ１０４にて補正温調温度Ｔ０’を算出し。Ｓ１０５にて補正温調温度Ｔ０’と温度検出素子９の検出温度から投入電力を更新する。Ｓ１０６にてＺＥＲＯＸ立ち上がりエッジを検出し、Ｓ１０７でカウンタｎをインクリメントし、Ｓ１０８でｎ＝３になったところで、Ｓ１１０において温調温度Ｔ０の更新、Ｓ１２０４で紙サイズや温度検出素子１０，１１によって検出した定着スリーブ１の端部の温度に基づいて駆動周波数ｆｋの更新を行う。Ｓ１０９において電力投入終了となるまでは、Ｓ１０４〜Ｓ１０８及びＳ１１０、Ｓ１２０４において電力投入を続ける。Ｓ１０９において電力投入の終了を確認すると本電力投入シーケンスは終了となる。
【００３６】
本シーケンスにより、定着スリーブ１の端部の温度が中央の温度よりも高い場合には、温調温度を下げる補正を入れ、定着スリーブ１の端部の温度が中央の温度よりも低い場合には、温調温度を上げる補正を入れる制御を行うことで、紙サイズや温度検出素子１０，１１の温度によって駆動周波数ｆｋを変更した場合において、発熱分布のばらつきが生じた場合においても、定着不良とホットオフセットとを両立させることが可能になる。
【符号の説明】
【００３７】
１‥‥定着スリーブ
２‥‥磁性コア（磁性心材）
４‥‥励磁コイル
８‥‥加圧ローラ
９、１０、１１  温度検出素子
３２‥‥ＣＰＵ（制御手段）
１００‥‥画像形成装置
１０３‥‥画像形成手段
７９‥‥ＲＯＭ（記憶手段）
Ｎ‥‥ニップ部
Ａ‥‥加熱ユニット
Ｐ‥‥記録材
【図１】
2017129816.tif 000004
【図２】
2017129816.tif 000005
【図３】
2017129816.tif 000006
【図４】
2017129816.tif 000007
【図５】
2017129816.tif 000008
【図６】
2017129816.tif 000009
【図７】
2017129816.tif 000010
【図８Ａ】
2017129816.tif 000011
【図８Ｂ】
2017129816.tif 000012
【図８Ｃ】
2017129816.tif 000013
【図８Ｄ】
2017129816.tif 000014
【図９】
2017129816.tif 000015
【図１０】
2017129816.tif 000016
【図１１】
2017129816.tif 000017