(57)【要約】【課題】トナーの定着性を維持しつつ、熱ローラ基材である整磁金属のキュリー温度を、従来より一層低く設定することが可能な定着装置およびこれを搭載した画像形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】画像形成装置１００の定着装置１４には、定着ローラ２１、誘導加熱コイル２３、加圧ローラ５２、通紙領域の温度を検知するサーミスタ２６ａ、非通紙領域の温度を検知するサーミスタ２６ｂが備えられ、通紙領域の制御温度を所定温度Ｔ１として記録紙の挿通を開始し、非通紙領域の温度が所定温度Ｔ２以上となったとき、上記制御温度を、Ｔ１より低い所定温度Ｔ３に設定する。【選択図】図６
2009025588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
整磁金属を基材とする熱ローラと、前記熱ローラを誘導加熱するための作用磁束を発生する誘導加熱コイルと、前記熱ローラに直接または伝熱手段を介して当接して記録媒体を挿通させるニップ部を形成する加圧手段と、を備え、前記ニップ部で記録媒体に担持されたトナー像を定着する定着装置において、
前記熱ローラにおける記録媒体の非通過領域の温度を検知するための温度検知手段と、
記録媒体の通過領域の温度を、前記整磁金属のキュリー温度Ｔｃより低く、且つ、定着許容温度Ｔｍ以上の、所定温度Ｔ１に制御して、記録媒体の挿通を開始し、
前記温度検知手段の検知結果が前記キュリー温度Ｔｃより高い所定温度Ｔ２以上となったとき、前記通過領域の温度を、前記Ｔ１より低く、且つ、前記定着許容温度Ｔｍ以上の、所定温度Ｔ３に制御する温度制御手段と、
を備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記Ｔ１と前記Ｔｃとの温度差を、３０℃未満と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】
請求項１または２に記載の定着装置を搭載し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、電子写真複写機、ファクシミリ或いはプリンタ等の、加熱したローラ対のニップに、未定着トナー画像を担持した用紙を挿入して、未定着トナーを加熱、溶融し、記録紙に定着する定着装置を搭載した画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置においては、ニップを形成するローラ対の少なくとも一方のローラ（定着ローラ）に熱源を内蔵させ、この熱源によって加熱されたローラ対のニップに未定着トナー画像を担持した用紙を挿通することによって記録紙にトナーを定着する熱ローラ定着方式が用いられている。
【０００３】
また、熱ローラ定着方式としては、定着ローラと加熱ローラとに無端状の定着ベルトを架け渡し、加熱ローラの熱源により定着ベルトを発熱させ、定着ベルトを介して定着ローラと加圧ローラのニップで未定着トナー画像を記録紙に定着させる方式も用いられている。また、加圧ローラの表層には、シリコンゴム等からなる表層が形成されている。
【０００４】
このような熱源を内蔵する定着ローラや加熱ローラ等（熱ローラ）の加熱方式として、ハロゲンランプ等のランプで加熱するランプ方式が知られているが、ウォームアップタイムの短縮や、省エネルギの要請から、交番磁界を磁性導体に鎖交させ、渦電流を発生させることによって加熱する誘導加熱（ＩＨ：Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｈｅａｔｉｎｇ）方式が提案されている。
【０００５】
ＩＨ方式では、誘導加熱コイルによって発熱させる熱ローラとして、例えば、所定温度（キュリー温度）以上に温度が上昇しないような特性を有する整磁金属を用いることが提案されている。かかる整磁金属を用いることによって、熱ローラの温度が所定温度以上に上昇することを回避できるため、定着装置が安全となる。
【０００６】
また、小サイズの記録紙を連続印刷した場合、通紙領域は記録紙によって熱が奪われるのに対し、非通紙領域は熱が奪われないため、非通紙領域の温度が上昇する。非通紙領域の温度が過度に上昇すると、引き続き大サイズの記録紙を印刷した場合、ホットオフセットが生じる場合がある。
【０００７】
そこで、ホットオフセットを抑制するための技術が提案されており、例えば、特許文献１には、整磁金属のキュリー温度を定着温度以上、ホットオフセット開始温度以下に設定する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−０３９７９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、整磁金属のキュリー温度をホットオフセット開始温度以下に設定し、記録紙のホットオフセットを抑制できたとしても、例えば記録紙の通紙領域と非通紙領域の温度差が大きい場合には、熱ローラと接する加圧ローラの軸線方向中央部と両端部での表面温度差が大きくなり、かかる加圧ローラ表層のシリコンゴムやフッ素樹脂層等の膨張率に差が生じると、軸線方向に対し加圧ローラ外径に差が生じるため、形成された画像に影響を及ぼすおそれがある。このため、通紙領域と非通紙領域とで温度差をできるだけ小さくすることが望まれている。
【０００９】
かかる温度差を小さくするためには、通紙領域の定着温度をキュリー温度に近づける必要がある。また、ホットオフセットの抑制や、部材の耐熱性を確保するためには、キュリー温度を低く設定することが望ましい。一方、トナーを十分に定着する必要があるため、定着温度は、所定温度より低くすることはできない。よって、これらを満足させるためには、キュリー温度を低く設定し、定着温度を略一定に制御するための通過領域の制御温度を、キュリー温度の近くに設定する必要がある。
【００１０】
ここで、整磁金属は、その温度がキュリー温度に達すると非磁性特性を有するため、上記の通り、非通紙領域の温度上昇が抑制される。一方、通紙領域では、キュリー温度に達していないため、整磁金属は磁性特性を有している。このため、定着温度とキュリー温度との温度差が十分に設けられている場合には、整磁金属中に、磁性特性を有する領域と非磁性特性を有する領域とが混在し、誘導加熱コイルにより発生した磁束は、非磁性領域には流れず、磁性領域に流れるため、整磁金属全体としてキュリー温度以下に制御される。
【００１１】
しかし、上記制御温度をキュリー温度の近くに設定した場合、定着温度の検知センサのバラツキにより、実際の通過領域の温度（定着温度）が、制御温度より高くなる場合があり、整磁金属の組成比やキュリー温度の測定値のバラツキにより、実際のキュリー温度は、その設定値より低い場合がある。かかる場合、定着温度がキュリー温度以上となり、非通紙領域のみならず、通紙領域も非磁性特性を有することになる。すると、整磁金属全体が非磁性特性となるため、磁束が全体に流れ、その内部抵抗により、整磁金属の温度がキュリー温度を超えて上昇し、オーバーシュートするおそれがある。
【００１２】
このため、上記制御温度を、キュリー温度近くに設定することは困難であり、キュリー温度を低く設定することも困難であった。
【００１３】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、記録媒体の通過領域の制御温度を、熱ローラの基材である整磁金属のキュリー温度により近づけて設定しても、定着温度がキュリー温度を超えるおそれを、従来より一層抑制し、トナーの定着性を維持しつつ、キュリー温度をより低く設定することが可能な定着装置およびこれを搭載した画像形成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】
【００１４】
上記目的を達成するために本発明は、整磁金属を基材とする熱ローラと、前記熱ローラを誘導加熱するための作用磁束を発生する誘導加熱コイルと、前記熱ローラに直接または伝熱手段を介して当接して記録媒体を挿通させるニップ部を形成する加圧手段と、を備え、前記ニップ部で記録媒体に担持されたトナー像を定着する定着装置において、前記熱ローラにおける記録媒体の非通過領域の温度を検知するための温度検知手段と、記録媒体の通過領域の温度を、前記整磁金属のキュリー温度Ｔｃより低く、且つ、定着許容温度Ｔｍ以上の、所定温度Ｔ１に制御して、記録媒体の挿通を開始し、前記温度検知手段の検知結果が前記キュリー温度Ｔｃより高い所定温度Ｔ２以上となったとき、前記通過領域の温度を、前記Ｔ１より低く、且つ、前記定着許容温度Ｔｍ以上の、所定温度Ｔ３に制御する温度制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１５】
また、本発明は、前記Ｔ１と前記Ｔｃとの温度差を、３０℃未満とすることを特徴としている。
【００１６】
また、本発明は、前記定着装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の第１の構成によれば、記録媒体の非通過領域に温度検知手段を設け、通過領域の制御温度を、熱ローラ基材である整磁金属の所定のキュリー温度Ｔｃより低く、且つ、定着許容温度Ｔｍ以上の、所定温度Ｔ１で制御して記録媒体の挿通を開始し、非通過領域の温度がキュリー温度Ｔｃより高い所定温度Ｔ２となったとき、通過領域の制御温度をＴ１より低く、且つ定着可能温度Ｔｍ以上の、所定温度Ｔ３に制御することによって、定着温度がキュリー温度Ｔｃを超えるおそれを、従来より一層、抑制することができる。
【００１８】
従って、キュリー温度Ｔｃをより低く設定することができ、トナーの定着性を十分に満足しつつ、部材の耐熱性の確保、ホットオフセットの抑制といった画像形成への影響を抑制することが可能な定着装置を提供することができる。
【００１９】
本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の画像形成装置において、キュリー温度Ｔｃと制御温度Ｔ１との温度差を、３０℃未満とすることにより、より、制御温度Ｔ１をキュリー温度Ｔｃに近づけることができ、トナーの定着性を、さらに十分に満足させることができる。
【００２０】
本発明の第３の構成によれば、上記第１または第２の構成の定着装置を画像形成装置に搭載することによって、トナーの定着性を満足しつつ、部材の耐熱性を確保し、ホットオフセットを抑制することが可能な画像形成を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る定着装置を示す模型的断面図である。また、図２および図３は、本実施形態の定着装置を通紙方向から見た平面図であり、図２は、最大通紙サイズの記録紙が挿通される場合を示し、図３は、小サイズの記録紙が挿通される場合を示す。なお、図２および図３には、それぞれ併せて、定着ローラ２１の軸線方向の温度分布（片側のみ：軸線中心より右側）を示した。
【００２２】
ここでは、例えば、モノクロ画像形成用に用いられる定着装置１４とした。定着装置１４には、主には、定着ローラ２１と、加圧ローラ５２と、が備えられている。
【００２３】
定着ローラ２１内部には、誘導加熱コイル２３が配設され、誘導加熱コイル２３は、円筒状のボビン２４と、ボビン２４の外周面に軸線回りに巻回（ラジアル巻き）されたコイル線２５とを含む。コイル線２５は例えば銅線からなり、高周波電流を印加することにより、高周波磁束が発生する。この高周波磁束により、定着ローラ２１に誘導渦電流が発生し、定着ローラ２１自体の材質固有抵抗による渦電流損によるジュール発熱によって、定着ローラ２１が加熱される。定着ローラ２１の詳細は、後述する。
【００２４】
誘導加熱コイル２３は、定着ローラ２１の内側に、該ローラと接触しないよう保持されており、定着ローラ２１が回転駆動されても誘導加熱コイル２３は回転しない。ボビン２４内部には、例えば自己発熱しにくく磁束を通しやすいフェライトからなる複数のコア２７が４つ配設されている。コア２７は、略同一の平坦な直方体形状であり、ボビン２４の内周面に、その周方向に略均等な間隔で、その最大面が軸中心を向き、且つ、１つ隔てたコア２７と、最大面同士が対向するよう、軸線方向（図の紙面方向）に沿って延び、ボビン２４に嵌め込まれている。各列のコア２７は、軸線方向に対し複数に分割された構成にしてもよい。
【００２５】
加圧ローラ５２は、ステンレス鋼からなる芯金５２ａの外側に、スポンジシリコンゴムと、さらにその外側のフッ素樹脂（最表面）とからなる弾性部材層５２ｂが設けられている。スポンジシリコンゴムの厚みは、例えば、３〜７ｍｍとすることができる。この加圧ローラ５２が、定着ローラ２１と当接することで、記録紙（記録媒体）を挿通させるニップ部を形成する。加圧ローラ５２は、定着ローラ２１と当接することにより、定着ローラ２１の回転に従って回転する。
【００２６】
なお、加圧ローラ５２の内部にも、定着ローラ２１と同様に誘導加熱コイル２３が配設されていてもよい。また、本実施形態では加圧ローラ５２を用いたが、加圧手段としては、その他、例えば、固定部材やベルト状部材等であってもよく、本実施形態に特に限定されるものではない。
【００２７】
図１に示すように、定着ローラ２１の外周面には、定着ローラ２１の表面温度を検知するためのサーミスタ２６ａ、２６ｂ（温度検知手段）が当接されている。また、図２および図３に示すように、サーミスタ２６ａは、定着ローラ２１の軸線方向中央部に配設され、記録紙の通紙領域（通過領域）における、定着ローラ２１表面の温度を検知する。
【００２８】
サーミスタ２６ｂは、定着ローラ２１の一端部（図２、図３の右側端部）に配設され、非通紙領域における、定着ローラ２１の表面温度を検知する。ここでは、例えば、図２に示すように、最大通紙サイズＷ１をＡ３幅（２９７ｍｍ）とし、Ａ３幅の中央位置から外側に、２９７／２ｍｍだけ離れた位置に対し、さらに外側に５ｍｍの余幅Ｍを設けた位置に、サーミスタ２６ｂを設置することとした。かかる余幅Ｍは、通紙の軸線方向に対するバラツキを考慮したものである。また、サーミスタ２６ｂは、側板２７より内側に設置されている。
【００２９】
これにより、最大通紙幅のみならず、図３に示すＡ４幅の記録紙を通紙した場合の記録紙幅Ｗ２に対しても、その他、最大通紙幅以下のサイズの全ての記録紙幅に対しても、サーミスタ２６ｂの検知温度を、共通の非通紙領域の検知温度とすることができる。
【００３０】
ここでは、記録紙の通紙領域にサーミスタ２６ａを１つ、非通過領域にサーミスタ２６ｂを１つ配設したが、かかる数量は限定されるものではなく、通過領域にサーミスタ２６ａを２つ以上または非通過領域にサーミスタ２６ｂを２つ以上設けることもでき、また、同時にサーミスタ２６ａ、２６ｂを２つ以上ずつ設けることもできる。また、上記余幅Ｍも装置構成等に応じて適宜設定することができる。
【００３１】
サーミスタ２６ａ、サーミスタ２６ｂは、検知結果に応じた出力信号を後述する制御部３５に送信する。サーミスタ２６ａによる通紙領域の温度検知結果は、後述する、定着ニップ部の通過領域の温度を略一定に保ち、定着性を維持するための温度制御に用いられる。一方、温度検知センサ２６ｂによる非通紙領域の温度検知結果は、後述する通紙領域の温度制御に用いられる。サーミスタ２６ａ、２６ｂは、上記の他、例えば、熱電対等であってもよく、特に限定されない。また、検出位置は、装置構成に応じて適宜設定することができ、特に限定されない。
【００３２】
そして、定着ローラ２１は、円筒状であり、整磁金属を基材とする整磁金属層２１ａの表面に、高電導非磁性金属層２１ｂとフッ素樹脂層２１ｃとが形成されている。定着ローラ２１は、記録紙挿通方向に直交する水平方向（図１の紙面方向）に延びており、その内部には誘導加熱コイル２３が定着ローラ２１の軸線方向（図１の紙面方向）に延びている。定着ローラ２１は、図示しない駆動装置によって駆動され、その周速度が記録紙（記録媒体）の搬送速度と同じになるように回転する。なお、誘導加熱コイル２３の詳細については、後述する。
【００３３】
整磁金属は、磁性特性を有する金属であり、所定温度（キュリー温度）以上になると磁性を失い、非磁性特性となる。このため、整磁金属層２１ａ中に磁性特性を有する領域と非磁性特性を有する領域とが混在する場合には、誘導加熱コイル２３により磁束が発生しても、主に磁性領域に磁束が流れ、非磁性領域に流れる磁束は少ない。従って、非磁性特性領域での誘電加熱による発熱が抑制され、かかる領域ではキュリー温度以上に温度が上昇し難くなる。
【００３４】
かかる特性により、定着ローラ２１の不測の温度上昇を回避することができ、安全性の点で、効果的である。また、小サイズの記録紙を連続印刷した場合に、非通紙領域の過度の温度上昇を抑制し、引き続き大サイズの記録紙を印刷した場合に、ホットオフセットを抑制することができる点でも、効果的である。
【００３５】
定着ローラ２１表面の軸線方向の温度分布を図２および図３に示すが、定着ローラ２１表面においては、通紙領域は記録紙によって熱を奪われるため、非通紙領域は通紙領域より温度が上昇する。例えば、図２に示すように、最大記録紙幅の記録紙を通紙した場合には、非通紙領域が狭いため、記録紙によって奪われる熱が多く、非通紙領域の温度上昇はあまり大きくない。
【００３６】
これに対し、図３に示すように、記録紙幅が小さい場合、非通紙領域が広いため、通紙領域に比べて非通紙領域の温度上昇が大きい。しかし、通紙領域が磁性特性を有し、非通紙領域が非磁性特性を有しているため、上記整磁金属２１ａの特性により、非通紙領域がキュリー温度以下に保たれている。
【００３７】
このような整磁金属層２１ａとして、例えば、鉄（Ｆｅ）とニッケル（Ｎｉ）との合金を用いることができ、所定のキュリー温度となるよう、例えば、鉄：ニッケルを７０：３０（重量比）とすることができる。なお、合金を構成する金属の選択や、選択した金属の構成比率は、所望のキュリー温度が得られるよう、適宜設定することができる。
【００３８】
また、整磁金属層２１ａのキュリー温度は、トナー溶融温度以上であり、トナーを十分に定着させるために必要な所定の定着許容温度Ｔｍ（例えば、１７０℃〜２００℃程度）以上（例えば、１９０℃〜２２０℃程度）に設定されている。
【００３９】
また、整磁金属層２１ａの熱容量は、基材厚みに比例する。そのため、整磁金属層２１ａの厚みを薄くすれば、熱容量を小さくすることができ、加熱効率の向上を図ることができる。しかし、厚みが０．５ｍｍ程度まで薄くなると、整磁金属層２１ａの電気抵抗が上昇し、整磁金属層２１ａの温度がキュリー温度に達して非磁性特性となっても、更に発熱が継続し、整磁金属層２１ａの温度が、キュリー温度以上となり、オーバーシュートする傾向にある。
【００４０】
かかるオーバーシュートを回避し、キュリー温度性能を維持するために、定着ローラ２１における、整磁金属層２１ａの表面には、銅などの高電導非磁性金属層２１ｂが積層されている。さらに、高電導非磁性金属層２１ｂの表面には、ＰＦＡ等のフッ素樹脂層２１ｃが積層されている。
【００４１】
次に、本実施形態の定着装置１４を用いた定着について述べる。
【００４２】
図４は、通紙領域の制御温度とその他の温度の関係を概念的に示す図である。定着ローラ２１（整磁金属層２１ａ）のキュリー温度Ｔｃは、定着ローラ２１表層に用いるフッ素樹脂、加圧ローラ５２の表層に用いるシリコンゴムの耐熱性等、およびホットオフセット温度より小さく設定する必要もあり、これらを同時に満たす温度を所定温度Ｔｕとすると、Ｔｕ＞Ｔｃである。また、通紙領域の制御温度Ｔ１は、キュリー温度Ｔｃより小さく、すなわち、Ｔｃ＞Ｔ１にする必要がある。よって、Ｔｕ＞Ｔｃ＞Ｔ１にする必要がある。
【００４３】
このように設定することにより、ホットオフセットを抑制し、部材の耐熱性も確保できる。しかし、記録紙の通紙領域と非通紙領域の温度差が大きい場合には、加圧ローラ５２の中央部と両端部での表面温度差が大きくなり、かかる中央部と両端部とにおいて加圧ローラ５２表層のシリコンゴム等の膨張率に差が生じ、軸線方向に対し加圧ローラ５２外径の差が生じると、形成された画像に影響を及ぼすおそれがある。このため、通紙領域と非通紙領域との温度差（図４：通紙領域／非通紙領域  温度差）をできるだけ小さくすることが望ましい。
【００４４】
一方、制御温度Ｔ１は、定着許容温度Ｔｍ以上、すなわち、Ｔ１≧Ｔｍとする必要がある。よって、制御温度Ｔ１は、Ｔｕ＞Ｔｃ＞Ｔ１≧Ｔｍとする必要がある。
【００４５】
このため、十分な定着性を有しつつ、部材の耐熱性を確保するためには、キュリー温度Ｔｃをより低く設定することが必要であり、すなわち、制御温度Ｔ１をキュリー温度Ｔｃに、より近づけることが好ましい。
【００４６】
ここで、前述の通り、通紙領域の温度がキュリー温度Ｔｃより低い場合には、通紙領域は磁性特性を有し、非通紙領域では非磁性特性を有している。
【００４７】
しかし、制御温度Ｔ１をキュリー温度Ｔｃに近づけた場合、キュリー温度Ｔｃ自体にはバラツキがある。また、これに加え、通紙領域の温度を検知するサーミスタ２６ａもバラツキを有している。例えば、整磁金属層２１ａのキュリー温度Ｔｃを２１０℃とし、通紙領域の制御温度Ｔ１を２００℃に設定することとし、キュリー温度Ｔｃが±５℃のバラツキを有し、サーミスタ２６ａも±５℃のバラツキを有していたとすると、キュリー温度Ｔｃは実際には約２０５℃、定着温度は実際には約２０５℃となっている場合もある。
【００４８】
かかる場合には、通紙領域が非磁性特性を有することになる。このとき、非通紙領域も非磁性特性を有するため、整磁金属層２１ａ全体が非磁性特性を有する。すると、磁性特性を有する通紙領域に選択的に流れていた磁束が、整磁金属層２１ａ全体に流れることになり、その結果、整磁金属層２１ａは発熱を続け、通紙領域の温度がキュリー温度Ｔｃを超えて上昇するおそれがある。そして、通紙領域がキュリー温度Ｔｃ以上に上昇すると、ホットオフセットが生じたり、加圧ローラ５２の弾性部材層５２ｂの耐熱性に影響を及ぼすなど、画像形成に影響を及ぼすおそれがある。
【００４９】
このようなバラツキは、サーミスタ２６ａの検知結果として現れてこないため、通紙領域の温度を、サーミスタ２６ａに基づき適正に制御温度Ｔ１に制御していても、実際には、その温度がキュリー温度Ｔｃを超えているおそれがある。そして、原因不明の画像不良等が発生するおそれがある。
【００５０】
一方、非通紙領域の温度は、通紙領域の温度より先にキュリー温度Ｔｃに到達し、整磁金属２１ａ全体が非磁性特性化し、通紙領域がキュリー温度に到達したときには、キュリー温度Ｔｃより高い所定温度Ｔ２に到達している。記録紙により熱を奪われない非通紙領域では、通紙領域より相対的に温度が高い傾向にあるからである。
【００５１】
そこで、通紙領域の温度を所定温度Ｔ１で制御して印刷を開始し、非通紙領域の温度をサーミスタ２６ｂによって検知し、サーミスタ２６ｂの検知温度が所定温度Ｔ２より小さければ、通紙領域はキュリー温度より低く、磁性特性を有すると判断する。そして、サーミスタ２６ｂの検知温度が所定温度Ｔ２以上であれば、サーミスタ２６ａによる通紙領域の検知温度に拘らず、整磁金属層２１ａ全体が非磁性特性化し、通紙領域がキュリー温度Ｔｃを超えていると判断して、通紙領域の制御温度Ｔ１を、Ｔ１より低い所定温度Ｔ３に設定して、定着温度の制御を行う。
【００５２】
通紙領域の制御温度をＴ１から、Ｔ１より温度が低いＴ３へと下げることによって、通紙領域をキュリー温度Ｔｃより低く維持すると共に、磁性特性も維持することができる。また、整磁金属層２１ａが磁性特性と非磁性特性を有することになり、非通紙領域の温度もキュリー温度Ｔｃ以下に戻すことができる。
【００５３】
ここで、Ｔ２は、上記所定温度Ｔｕより小さく設定することができる。この点、キュリー温度Ｔｃを低く設定することが可能であるため、Ｔ２を過度に高くする必要はなく、ホットオフセット抑制や部材の耐熱性を十分に維持することが可能である。一方、Ｔ３は定着許容温度Ｔｍ以上であることが必要である。また、制御温度Ｔ１自体を高く設定することが可能であるため、Ｔ３を過度に低くする必要がなく、トナーの定着性を十分に維持することが可能である。
【００５４】
図５は、本実施形態に係る画像形成装置の制御機構の一例を示すブロック図である。図１〜図３と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。画像形成装置１００は、画像形成部３、定着装置１４、画像入力部３２、ＡＤ変換部３３、記憶部３４、制御部３５、操作パネル３６を含む構成である。
【００５５】
画像入力部３２は、画像形成装置１００が複写機である場合、複写時に原稿を照明するスキャナランプや原稿からの反射光の光路を変更するミラーが搭載された走査光学系、原稿からの反射光を集光して結像する集光レンズ、及び結像された画像光を電気信号に変換するＣＣＤ等から構成される画像読取部（図示せず）であり、画像形成装置１００がプリンタである場合、パーソナルコンピュータ等から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部３２より入力された画像信号は制御部３５に送出され、階調処理等の画像処理を適宜行い、ＡＤ変換部３３においてデジタル信号に変換された後、後述する記憶部３４内の画像メモリ４０に送出される。
【００５６】
画像形成部３は、感光体ドラム５、帯電ユニット４、露光ユニット７、現像ユニット８、転写ローラ１３等から構成され、ＡＤ変換部３３において変換され画像メモリ４０に記憶された画像データをもとに感光体ドラム５上に静電潜像を形成する。感光体ドラム５、転写ローラ１３、及び定着装置１４内の定着ローラ２１（図１参照）等はメインモータ（図示せず）により回転駆動され、制御部３５はメインモータに制御信号を送信して感光体ドラム５や転写ローラ１３、定着ローラ２１の回転及び停止を制御する。
【００５７】
記憶部３４は、画像メモリ４０、ＲＡＭ４１、及びＲＯＭ４２を備えており、画像メモリ４０は、画像入力部３２において入力され、ＡＤ変換部３３においてデジタル変換された画像信号を記憶し、制御部３５に送出する。ＲＡＭ４１及びＲＯＭ４２は、制御部３５の画像処理プログラムや処理内容等を記憶する。また、通紙領域の温度を所定温度に維持するために誘導加熱コイル２３へ印加する高周波電流を制御するプログラム（後述）や、その制御の基準となる制御温度Ｔ１、Ｔ３や、定着ローラ２１のキュリー温度Ｔｃや、所定温度Ｔ２も記憶される。
【００５８】
制御部３５は、例えば中央処理装置（ＣＰＵ）であり、設定されたプログラムに従って画像入力部３２、画像形成部３、定着装置１４等を全般的に制御するとともに、画像入力部３２から入力された画像信号を、必要に応じて変倍処理或いは階調処理して画像データに変換する。露光ユニット７は、処理後の画像データに基づいてレーザ光を照射し、感光体ドラム５上に潜像を形成する。さらに制御部３５は、設定されたプログラムに従って画像入力部３２、帯電ユニット４、露光ユニット７、現像ユニット８等の画像形成装置各部の制御も行う。
【００５９】
さらに制御部３５は、サーミスタ２６ｂからの出力信号を受信し、記憶部３４に記憶された上記所定温度Ｔ２に基づいて、誘導加熱コイル２３への高周波電流の印加量の増減を行う機能を有している。
【００６０】
操作パネル３６は、複数の操作キーから成る操作部と、設定条件や装置の状態等を表示する表示部（いずれも図示せず）とから構成されており、ユーザが印刷サイズ等、印刷条件等の設定を行う他、例えば画像形成装置１００がファクシミリ機能を有する場合は、記憶部３４にファクシミリ送信先を登録し、さらに登録された送信先の読み出しや書き換えを行う等の種々の設定にも使用される。
【００６１】
次に、本実施形態に係る画像形成装置の一制御例について、図１〜図３、および図５を用いて説明する。
【００６２】
ここでは、Ａ４幅記録紙を印刷することとする。整磁金属２１ａのキュリー温度Ｔｃを、例えば、２１０℃とし、通紙領域の制御温度Ｔ１を、例えば、２００℃として、印刷を開始する。図３に示すように、Ａ４記録紙を連続印刷すると、サーミスタ２６ｂによる非通紙領域の検知温度が高くなり、定着ローラ２１の非通紙領域が通紙領域に対して過昇温状態となる。この場合、熱が奪われる記録紙の通紙領域では、整磁金属層２１ａが磁性特性を有し、熱が奪われない非通紙領域では、非磁性特性を有している。
【００６３】
そして、印刷が継続し、サーミスタ２６ｂによる非通紙領域の検知温度Ｔが所定温度Ｔ２、例えば、２３０℃以上となったとき、制御部３５により、制御温度Ｔ１を、Ｔ１より温度が低いＴ３、例えば、１９０℃に設定する。これにより、通紙領域の温度を、キュリー温度Ｔｃより低くすることができる。また、整磁金属層２１ａに磁性特性領域と非磁性特性領域とが生じるため、非通紙領域をキュリー温度Ｔｃ付近に戻すことができる。
【００６４】
本制御例により、非通紙領域の温度がＴ２となったとき、通紙領域の制御温度をＴ１からＴ３とすることによって、通紙領域における整磁金属層２１ａの温度が、キュリー温度Ｔｃ以上となることを抑制することができる。また、制御温度Ｔ１とキュリー温度Ｔｃとの差を、３０℃未満、すなわち、Ｔｃ−Ｔ１＜３０℃とすることによって、制御温度Ｔ１をキュリー温度Ｔｃにより、近づけることができ、定着不良が発生するおそれを回避することができる。
【００６５】
なお、記録紙の最大幅であるＡ３幅の記録紙を印刷する場合、図２に示すように、非通紙領域が少ないため、整磁金属層２１ａ全体が非磁性特性を有することは考え難い。しかし、この場合でも、上記同様の制御を行うことによって、整磁金属層２１ａ全体の非磁性特性化を抑制し、通紙領域および非通紙領域をキュリー温度以下に維持することができる。
【００６６】
図６は、本制御例の制御手順を示すフローチャートである。図１〜図３及び図５を参照しながら、図６のステップに従い本制御について説明する。
【００６７】
先ず、画像形成装置１００の電源がＯＮされる（ステップＳ１）。そして、印刷枚数、印刷倍率等の印刷条件がユーザによる操作パネル３６或いはパソコンからの入力操作により手動設定され、用紙サイズが入力操作により手動設定若しくは原稿読み取り動作により自動設定された後、スタートボタンＯＮにより印刷開始指示（印刷信号）が入力される（ステップＳ２）。
【００６８】
印刷信号が入力されると、制御部３５によって、高周波電流が誘導加熱コイル２３に印加され（ステップＳ３）、サーミスタ２６ａ、２６ｂによる定着ローラ２１における記録紙の通紙領域及び非通紙領域の温度検知を開始し（ステップＳ４）、制御部３５が記憶部３４から制御温度Ｔ１を読み出し、制御温度Ｔ１を基準値に設定し、サーミスタ２６ａの検知結果に基づき、定着温度がＴ１となるよう印刷処理を開始する（ステップＳ５）。
【００６９】
次に、制御部３５は、記憶部３４に記憶されている所定温度Ｔ２を読み出し、まず、サーミスタ２６ｂによる非通紙領域検知温度Ｔが所定温度Ｔ２以上となったか否かを判断する（ステップＳ６）。Ｔ２≦Ｔとなった場合は、記憶部３４から、Ｔ１より温度が低い制御温度Ｔ３を読み出し、制御温度Ｔ３を基準値に設定し、サーミスタ２６ａの検知結果に基づき、通紙領域の温度がＴ３となるよう高周波電流の印加量を調整して（ステップＳ７）、印刷処理を行う。
【００７０】
また、ステップＳ６でＴ２＞Ｔの場合は、制御部３５は、そのまま制御温度Ｔ１を基準値に設定した状態で印刷処理を行う（ステップＳ８）。そして、所定枚数の印刷処理が終了したか否かが判断され（ステップＳ９）、印刷が継続中であれば、ステップＳ６に戻り同様の制御を行う（ステップＳ６〜Ｓ９）。また、ステップＳ２で設定された印刷枚数が終了している場合、制御部３５は、全ての処理を終了する。
【００７１】
このように、非通紙領域にサーミスタ２６ｂを設け、通紙領域の温度をＴ１に制御して、記録紙の挿通を開始し、サーミスタ２６ｂの検知結果がＴ２以上となったとき、制御温度Ｔ１をＴ３とすることによって、通紙領域及び非通紙領域の温度をキュリー温度以下としつつ、印刷開始時の制御温度Ｔ１を、より高く設定し、キュリー温度Ｔｃに近づけることが可能となる。また、制御温度Ｔ１を高く設定できれば、その分、制御温度Ｔ３も高く設定でき、トナーの定着性に及ぼす影響を、一層回避することができる。
【００７２】
図７は、本発明の第２実施形態に係る定着装置の概略側面断面図である。また、図８は、本実施形態に係る画像形成装置の制御機構の一例を示すブロック図である。本実施形態では、定着ローラ２１内部に、誘導加熱コイル２３およびコア２７を配設し、定着ローラ２１に直接接触させて記録紙の定着を行う代わりに、加熱ローラ２２表面と対向する位置に誘導加熱コイル２３およびコア２７を配設し、定着ベルト５３を介して、定着ローラ２１と加圧ローラ５２とで記録紙の定着を行う。なお、ここでは、例えば、カラー画像形成用に用いられる定着装置１４とした。その他の構成は、上記第１実施形態と全く同様であるため、説明を省略する。
【００７３】
本実施形態では、定着ローラ２１と加熱ローラ２２とに定着ベルトが架け渡されている。加熱ローラ２２を挟んで定着ローラ２１の反対側には、誘導加熱コイル２３が配設されている。定着ローラ２１は、例えば、ステンレス鋼からなる芯金２１ａの外側に、断熱性の弾性部材層２１ｂを構成するスポンジシリコンゴムが設けられたものである。定着ローラ２１は、図示しない駆動装置によって駆動され、その周速度が記録紙（記録媒体）の搬送速度と同じになるように回転する。
【００７４】
定着ベルト５３は、無端状のベルトであって、例えば、ポリイミド等の耐熱樹脂からなる基体表面上に、シリコンゴム、フッ素樹脂等からなる弾性層を形成したものである。また、圧延したＮｉ（ニッケル）、ＳＵＳ（ステンレス）等の金属を基体として用いることもできる。定着ベルト５３は、その他、例えば、単層のもの等でもあってもよく、特に限定されるものではない。そして、この定着ベルト５３は、定着ローラ２１と加熱ローラ２２との間に巻き掛けられ、所定の張力が与えられている。
【００７５】
誘導加熱コイル２３は、断面が、加熱ローラ２２に向かって開放し、半径が加熱ローラ２２より大きく、加熱ローラ２２を所定の間隔を隔てて囲むような半円形状であり、加熱ローラ２２に沿って平行に延びるボビン２４が配設されている。
【００７６】
ボビン２４の外表面には、軸線方向（図の紙面方向）の周囲を取り巻き、円周方向に沿って螺旋状に巻回されたコイル線２５が配設されている。また、ボビン２４およびコイル線２５を挟んで加熱ローラ２２と反対側には、その断面が、ボビン２４と円中心が同一であり、ボビン２４より所定長さだけ半径が大きい半円形状のコア２７が、ボビン２４と所定間隔を隔て、これと平行に配設されている。
【００７７】
それぞれ直近のボビン２４の端部とコア２７の端部とは、平坦な直方体形状のコア２７によって連結され、ボビン２４とコア２７とが一体となって中空状形状を形成している。また、ボビン２４の外周面における周方向中央部から、コア２７の内周面における周方向中央部まで、円中心方向に平坦なコア２７が配設され、上記中空部を２つに仕切っている。
【００７８】
そして、コイル線２５に高周波電流を印加することによって、加熱ローラ２２を発熱させ、定着ベルト５３を介して、定着ローラ２１と加圧ローラ５２とのニップ部で記録紙を定着させることができる。その他の作用および制御方法は、第１実施形態と全く同様なので、説明を省略する。
【００７９】
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態ではＡ３幅、Ａ４幅の記録紙について説明したが、その他の用紙及びその組み合わせについても全く同様に適用可能である。また、本実施形態では、記録紙を、定着ローラ２１の軸線方向中央部を通過させることとしたが、記録紙を、各サイズで例えば定着ローラ２１の左端あるいは右端に揃うように通過させる構成としてもよい。
【００８０】
また、本発明が適用できる画像形成装置は、カラー用、モノクロ用の如何を問わず、デジタル複写機や、アナログ複写機、レーザビームプリンタなど、種々の画像形成装置に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、整磁金属を基材とする熱ローラと、前記熱ローラを誘導加熱するための作用磁束を発生する誘導加熱コイルと、前記熱ローラに直接または伝熱手段を介して当接して記録媒体を挿通させるニップ部を形成する加圧手段と、を備え、前記ニップ部で記録媒体に担持されたトナー像を定着する定着装置において、前記熱ローラにおける記録媒体の非通過領域の温度を検知するための温度検知手段と、記録媒体の通過領域の温度を、前記整磁金属のキュリー温度Ｔｃより低く、且つ、定着許容温度Ｔｍ以上の、所定温度Ｔ１に制御して、記録媒体の挿通を開始し、前記温度検知手段の検知結果が前記キュリー温度Ｔｃより高い所定温度Ｔ２以上となったとき、前記通過領域の温度を、前記Ｔ１より低く、且つ、前記定着許容温度Ｔｍ以上の、所定温度Ｔ３に制御する温度制御手段と、を備えたものである。
【００８２】
これにより、通紙領域の温度がキュリー温度Ｔｃを超えるおそれが抑制されるため、通紙領域の制御温度Ｔ１をキュリー温度Ｔｃに、より近づけることができ、キュリー温度Ｔｃ自体もより低く設定することができる。このため、トナーの定着性を十分に満足しつつ、発熱部材の耐熱性の維持、ホットオフセットの抑制といった画像形成に及ぼす影響を抑制することができる。
【００８３】
また、制御温度Ｔ１とキュリー温度との差を、３０℃未満とすることによって、より、制御温度Ｔ１を、キュリー温度Ｔｃに近づけることができ、トナーの定着性を、より十分なものとすることができる。また、上記定着装置を画像形成装置に搭載することにより、従来より一層、トナーの定着性を十分に満足しつつ、発熱部材の耐熱性の維持、ホットオフセットの抑制等がなされた画像形成が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】は、本発明の第１実施形態に係る定着装置を示す模型的断面図である。
【図２】は、本実施形態の定着装置を通紙方向から見た平面図であり、最大通紙幅の記録紙が通紙される場合を示す図である。
【図３】は、本実施形態の定着装置を通紙方向から見た平面図であり、小サイズの記録紙が通紙される場合を示す図である。
【図４】は、通過領域の制御温度とその他の温度の関係を概念的に示す図である。
【図５】は、本実施形態に係る画像形成装置の制御機構の一例を示すブロック図である。
【図６】は、本実施形態に係る画像形成装置の制御手順の一例（制御例１）を示すフローチャートである。
【図７】は、本発明の第２実施形態に係る定着装置を示す模型的断面図である。
【図８】は、本実施形態に係る画像形成装置の制御機構の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８５】
１４    定着装置
２０    定着部
２１    定着ローラ
２１ａ  整磁金属層
２１ｂ  高導電非磁性金属層
２１ｃ  フッ素樹脂層
２２    加熱ローラ
２３    誘電加熱コイル
２４    ボビン
２５    コイル線
２６ａ  サーミスタ
２６ｂ  サーミスタ（温度検知手段）
３５    制御部（制御手段）
５２    加圧ローラ（加圧手段）
５３    定着ベルト
１００    画像形成装置
Ｍ      余幅
Ｗ１    最大通紙幅
Ｗ２    小サイズ記録紙幅
【図１】
2009025588.tif 000003
【図２】
2009025588.tif 000004
【図３】
2009025588.tif 000005
【図４】
2009025588.tif 000006
【図５】
2009025588.tif 000007
【図６】
2009025588.tif 000008
【図７】
2009025588.tif 000009
【図８】
2009025588.tif 000010