(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のヒータを内蔵する加熱ローラと、
上記加熱ローラの周面の一部に当接して連動可能な加圧ローラと、
上記加熱ローラ表面の温度を検知する温度検知手段を備えた定着装置において、
定着時に、
記録材上の現像剤を加熱融着するのに必要な温度範囲内で所定温度に達すると、
点灯しているヒータのうち上記温度検知手段に近い側に位置するヒータを消灯し、
前記温度範囲の上限温度に達すると、前記複数のヒータを全て消灯し、
前記温度範囲の下限温度に達すると、前記複数のヒータを全て点灯することを
特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の定着装置において、
前記所定温度は複数存在し、所定温度に到達するごとに順にヒータを消灯させることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱装置およびこれを用いた定着装置に関し、さらに詳しくは、熱源の温度管理制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機やプリンタあるいはファクシミリ装置などの画像形成装置においては、感光体などの潜像担持体から記録紙などに転写された可視像を定着するための定着装置が装備されている。
定着装置には、可視像がトナー像である場合、トナーの融着が可能な温度を設定する加熱部材と、この加熱部材に対してトナー像を当接させる加圧部材とを備えた構成があり、一般的には、加熱部材および加圧部材がローラで構成され、両ローラ同士が当接する位置を記録紙の挟持搬送が可能なニップ部としたものが知られている。
【０００３】
従来、定着装置に用いられる加熱部材には、ヒータを内蔵し、このヒータの発熱制御を加熱ローラの表面温度検知に基づいて行う形式がある。
加熱ローラでは、加熱ローラ表面へのトナーの転移が起こらない状態でトナーの融着が行える温度に設定されるようになっており、このため、ヒータは、加熱ローラの表面温度の変化に応じて点灯および消灯を繰り返されるようになっている。ヒータの点灯および消灯タイミングは、上述したトナーに対する条件を満足する所定温度を基準としてその所定温度以下になる場合に点灯し、所定温度以上に達した時点で消灯するような制御方式が採用されている。
【０００４】
加熱ローラの温度管理は、定着時はもちろんのこと、画像形成装置の稼働時で非定着時に相当する待機時においても実行されるようになっている。待機時での温度管理は、例えば、１０〜１２０秒間隔でヒータの点灯および消灯が繰り返されて待機時での所定温度に維持され、定着に移行した際の温度の立ち上がりを向上させるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
加熱ローラは、ヒータの点灯開始温度と消灯温度とが設定された所定温度範囲内で温度推移するが、熱を奪われる要因が空気中への放熱のみで安定しており、ヒータへの必要電力（消費電力）を設定しやすい。また、定着装置の構成部品における熱容量や熱伝達量も予め判明しており変化しないので、計算や実験によって待機中の必要電力を求めておくことにより必要な電力を得るためのヒータの点灯数や電力量を設定することに困難性はない。
【０００６】
しかし、画像形成装置の稼働時において定着工程が実行される際には、待機時と違って定着に必要な電力を一概に求めることができない。
すなわち、定着工程に供される記録紙サイズや記録紙上での画像形成領域の大きさなどによって画像定着に必要な熱量が異なり、これに伴って電力も大きく異なることがある。このため、個々の定着条件に応じてヒータの数や電力量を設定することは現実的に困難である。
【０００７】
従来、このような定着条件毎に対応することができるように、最大電力量を画像形成領域が最大でしかも定着に供される最大サイズである場合を対象としてその電力量が得られるヒータの数および個々のヒータの電力量を設定しておき、個々の定着条件に対応してヒータの数および電力量を選択設定することが行われている。これにより、定着時に加熱ローラの温度が下降すればヒータが点灯し、十分温度上昇した場合にヒータを消灯させるようにするだけで定着条件に応じた加熱温度を得ることができる。
【０００８】
しかし、定着時には、上述した最大電力量を用いるばかりとは限らない。このため、図４に示すように、普段の使用時には加熱ローラの温度下降時にヒータの点灯を、そして加熱ローラの温度が設定温度に達した時点でヒータの消灯をそれぞれ繰り返すことになる。
ヒータの点灯および消灯時には、ヒータの電極間での電流が断接されることになるが、特に点灯時には電極間に大きな突入電流が発生することになり、定着装置を装備している画像形成装置の電源ラインへの電力変化を来たしてしまい、画像形成装置が設置されている部屋などに設けられている他の電化製品に電力不足が発生し、例えば、蛍光灯の場合には瞬間的な照度低下やちらつきが発生することがある。
【０００９】
本発明の目的は、上記従来の加熱装置およびこれを用いた定着装置における問題に鑑み、加熱装置に用いられるヒータの点灯時に発生する突入電流の増加による他の電化製品への電力不足を防止できる構成を備えた加熱装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、ヒータを装備している加熱装置を備えた定着装置を用いる場合にそのヒータの点灯および消灯による他の電化製品への悪影響を防止することが可能な構成を備えた定着装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、
複数のヒータを内蔵する加熱ローラと、
上記加熱ローラの周面の一部に当接して連動可能な加圧ローラと、
上記加熱ローラ表面の温度を検知する温度検知手段を備えた定着装置において、
定着時に、
記録材上の現像剤を加熱融着するのに必要な温度範囲内で所定温度に達すると、
点灯しているヒータのうち上記温度検知手段に近い側に位置するヒータを消灯し、
前記温度範囲の上限温度に達すると、前記複数のヒータを全て消灯し、
前記温度範囲の下限温度に達すると、前記複数のヒータを全て点灯することを
特徴としている。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の定着装置において、前記所定温度は複数存在し、所定温度に到達するごとに順にヒータを消灯させることを特徴としている。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の定着装置を画像形成装置に備えたことを特徴としている。
【００１９】
【本発明の実施の形態】
以下、図示実施例により本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明実施例による加熱装置が適用される定着装置の構成を説明するための模式図である。
図１において、定着装置１は、加熱ローラ２と、加熱ローラ２に当接して連動可能な加圧ローラ３とを備えている。
加熱ローラ２と加圧ローラ３とは、その周面の一部が互いに当接して図示矢印方向に連動することができ、当接している部分が記録紙Ｓを挟持しながら搬送することができるニップ部とされている。
【００２０】
加熱ローラ２の内部には、ヒータが装備されており、本実施例では３本の赤外線ヒータ２Ａ、２Ｂおよび２Ｃが設けられている。赤外線ヒータ２Ａ〜２Ｃは、１本の赤外線ヒータの場合に比べて個々の最大消費電力が小さくなっており、全てが点灯された際には搬送ガイド４を介してニップ部に向け搬送される記録紙Ｓ上のトナーＴを融着できる定着設定温度のうちで最高温度を得ることができるようになっている。
【００２１】
赤外線ヒータ２Ａ〜２Ｃは、通電状態を制御部５によって制御されるようになっている。
制御部５は、マイクロコンピュータにより主要部が構成されており、図示しないＩ／Ｏインターフェースを介して入力側に温度検知手段をなすサーミスタなどの温度センサ６が、そして出力側に赤外線ヒータ２Ａ〜２Ｃがそれぞれ接続されている。
制御部５では、予め設定されている定着温度に対して温度センサ６から入力される加熱ローラ２の表面温度が高い場合には赤外線ヒータ２Ａ〜２Ｃへの通電状態を縮小若しくは切断して加熱ローラ表面の温度が上昇するのを抑制し、逆に加熱ローラの２の表面温度が低い場合には、赤外線ヒータ２Ａ〜２Ｃへの通電量を増加させて加熱ローラ表面の温度を更正することで加熱ローラ２の表面温度を定着可能温度範囲に保つようになっている。
【００２２】
制御部５において実行される温度制御は次の通りである。
定着装置１での待機時ではなく、記録紙Ｓが挟持搬送されながら定着を行う場合を対象として加熱ローラ２の表面温度が低下した場合には、赤外線ヒータへの通電を開始し、温度上昇させて表面温度を回復させる。このとき、予め設定されている定着用温度範囲のうちで上限温度以下となる複数、本実施例では、少なくとも２段階の所定温度を設定しておき、表面温度がその所定温度に達する毎に赤外線ヒータへの通電量を減じるようになっている。
例えば、定着用温度範囲のうちで上限温度が１８５°である場合、所定温度として１７５°、１８０°の２段階の温度を設定する。
これにより、定着作業が開始されて加熱ローラ２の表面温度が１６５°に低下した際には赤外線ヒータ２Ａ〜２Ｃに通電されてそれらヒータが点灯することにより加熱ローラ２の表面温度が上昇する。
【００２３】
加熱ローラ２の表面温度が上昇して１７５℃に回復すると、赤外線ヒータへの通電量を１段階だけ減じ、さらにこの状態で表面温度が１８０℃に回復すると、赤外線ヒータへの通電量をさらにもう１段階減じる。この場合には赤外線ヒータへの通電量が減じられる。赤外線ヒータへの通電量を減少させる方式としては、予め制御部において所定温度に達した時点での各赤外線ヒータへの通電量を記憶しておき、赤外線ヒータの駆動部（図示されず）において、電圧の変更などの処置を講じる。
赤外線ヒータへの通電量を減じることにより温度の上昇傾向が緩慢となり、加熱ローラ２の表面温度が定着設定温度の範囲を逸脱する回数を低減され、その範囲を逸脱する際の赤外線ヒータの断接回数が減少される。
【００２４】
加熱ローラに内蔵されているヒータへの通電量を減じる方式としては、各赤外線ヒータでの通電量の設定だけでなく、各赤外線ヒータの通電量が一定である場合には、赤外線ヒータ２Ａ〜２Ｃの点灯本数を設定する方式を採用することも可能である。
図２はこの場合を説明するためのタイミングチャートであり、設定温度の上限温度以下で所定温度に達すると赤外線ヒータ２Ａが消灯され、残りの赤外線ヒータによって温度が上昇し、今ひとつの所定温度に達するとさらに今ひとつの赤外線ヒータ２Ｂを消灯する。これにより、図４に示した場合に比べて加熱ローラ２の表面温度が変化する傾向が緩慢となり、設定温度範囲を逸脱するまでの時間が長くなるので、赤外線ヒータの断接、特に、通電開始回数が少なくされる。これにより、定着装置を装備した画像形成装置が設置されている部屋に装備されている他の電化製品の電力不足を招く赤外線ヒータへの投入電流の発生時期を少なくすることができる。
【００２５】
赤外線ヒータの通電量を減じる方式として次の方式を採用することも可能である。
すなわち、加熱ローラ２内に配置されている赤外線ヒータ２Ａ〜２Ｃのうちで、温度検知センサ６に近い側の赤外線ヒータから消灯する。図１では、赤外線ヒータ２Ａ 、２Ｂ、２Ｃの順に消灯する。
図３は、この場合を説明するためのタイミングチャートであり、同図において、予め設定されている所定温度に達した際に、温度センサ６に最も近い側の赤外線ヒータ２Ａから温度センサ６と最も離れた位置の赤外線ヒータ２Ｃの順に消灯する。
【００２６】
このような方式によれば、温度センサ６に最も影響する赤外線ヒータ２Ａが消灯されることにより、温度センサ６に至る伝熱時間が遅延化され、温度センサ６による応答時間が遅くなるので、図２に示した消灯順序のように、温度センサ６に最も近い赤外線ヒータ２Ａ以外の赤外線ヒータ２Ｂを先に消灯する場合に比べて表面温度の変化傾向をさらに緩慢なものとすることができる。これにより、赤外線ヒータの消灯タイミングは勿論、点灯回数をさらに少なくできるので、点灯時での投入電流による他の電化製品への電力不足の発生頻度を低減することができる。なお、最後まで点灯している赤外線ヒータの電力を他の赤外線ヒータよりも小さくした場合においても同様な結果が得られる。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１および２記載の発明によれば、記録紙の挟持搬送が行われる定着時での温度管理を行う際に、記録材上の現像剤を加熱融着するのに必要な温度範囲内で所定温度に達すると、点灯しているヒータのうち上記温度検知手段に近い側に位置するヒータを消灯し、前記温度範囲の上限温度に達すると、前記複数のヒータを全て消灯し、前記温度範囲の下限温度に達すると、前記複数のヒータを全て点灯することにより、大気放熱と違って定着のための熱量を急峻に制御する電力が多く必要となる時期に突入電流の発生回数を低減して画像形成装置以外の電器製品への電力不足が発生するのを防止することができる。しかも、加熱ローラの表面温度の変化を検知する温度検知手段に近い側から消灯することにより、温度検知手段での上昇温度の検知時間が遅延化されてヒータでの点灯動作が行われる前提である消灯タイミングが遅くなり、結果として、消灯回数に応じた点灯回数が低減されて点灯時での突入電流の発生回数を少なくして他の電化製品での電力不足が発生する回数を低減することも可能となる。
【００２８】
請求項３記載の発明によれば、画像形成装置に用いられる定着装置での点灯回数の増加による突入電流の発生回数を低減して定着に必要な温度管理を他の電化製品での電力不足を招くことなく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明実施例による加熱装置を用いた定着装置の構成を説明するための模式図である。
【図２】図１に示した加熱装置に用いられるヒータの動作状態を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】図１に示した加熱装置に用いられるヒータの他の動作状態を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】従来の加熱装置に用いられるヒータの動作状態を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
１          加熱装置が用いられる定着装置
２          加熱装置を構成する一部材である加熱ローラ
２Ａ〜２Ｃ  赤外線ヒータ
３          加熱装置を構成する他の部材である加圧ローラ
５          制御部
６          温度検知手段である温度センサ
【図１】
0003850609.tif 000002
【図２】
0003850609.tif 000003
【図３】
0003850609.tif 000004
【図４】
0003850609.tif 000005