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技術 定着装置および画像形成装置

出願人 コニカミノルタ株式会社
発明者 栗林良和
出願日 2012年10月31日 (7年8ヶ月経過) 出願番号 2012-240859
公開日 2014年5月19日 (6年1ヶ月経過) 公開番号 2014-092556
状態 特許登録済
技術分野 電子写真における制御・管理・保安 電子写真における定着
主要キーワード 歯車ギア 円筒材 切替温度 加熱強度 切替テーブル 消磁動作 中央温度 パターン切替
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2014年5月19日)のものです。
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図面 (19)

課題

非通紙領域における異常昇温を的確に抑制することができる定着装置および当該定着装置を用いた画像形成装置を提供する。

解決手段

加熱ローラー通紙領域におけるウォームアップ開始時の検出温度T1とその2秒後の検出温度T2を取得し(ステップS12、S15)、その差分ΔT=T2−T1を求める(ステップS16)。また、通電タイマーによりウォームアップ開始からの経過時間を計時する(ステップS13)。プリント信号を受信したときに、記録シート通紙幅を取得し(ステップS19:YES、S20)、この記録シートの通紙幅とウォームアップ開始からの経過時間およびΔTの値に基づいて、消磁コイル切替基本テーブルにおける閾値温度の値を補正し(ステップS22)、当該補正された閾値温度と非通紙領域における検出温度に基づき、消磁コイルのON/OFF制御を実行する(ステップS24)。

概要

背景

プリンター複写機等の画像形成装置は、加熱ローラーにより記録シート上のトナー像を加熱・加圧して定着させる定着装置を備えている。
通常、加熱ローラーは、熱源により加熱され、温度センサーにより加熱ローラーのほぼ中央部の表面温度を検出し、この温度が所定の定着温度になるように制御されている。
加熱ローラーのうち、記録シートが通紙される部分(通紙領域)は、記録シートに多く熱を奪われ、通紙されない部分(非通紙領域)は、熱がほとんど奪われない。そのため、通紙領域の温度を定着温度に維持するため加熱ローラーの回転軸方向(以下、「長手方向」という。)全域を加熱していくと、非通紙領域の温度が異常に昇温して、加熱ローラーやその周辺部品耐久性劣化させる結果となる。また、小サイズの記録シートを連続通紙した後、大サイズの記録シートを通紙すると、小サイズの記録シートの非通紙領域における異常昇温の箇所に接触した大サイズの記録シートのトナーが、高温になり過ぎて加熱ローラー表面に付着する現象ホットオフセット)が生じ、画像不良の原因となる。

そこで、例えば、励磁コイルで発生した交番磁界により加熱ローラーの発熱層渦電流を生じさせてジュール発熱させる電磁誘導加熱方式の定着装置においては、励磁コイルの非通紙領域に対応する部分に消磁コイルを配して、非通紙領域における最高温度所定温度に上昇するまでに消磁コイルを短絡させてオンの状態にすることにより、励磁コイルの磁界打ち消す磁界を発生させて磁束密度を低下させ、これにより非通紙領域における昇温を抑制する構成が一般的である。

ところが、通常、非通紙領域の長手方向における温度分布は一様ではなく、山なりになっており、そのピークの位置は、通紙する記録シートの幅(以下、単に「通紙幅」という。)によって異なっている。
消磁コイルを動作させるタイミングを決定すべく、各通紙幅ごとに非通紙領域のピーク位置の温度(以下、「ピーク温度」という。)を複数の温度センサーで検出することが考えられるが、そうするとコストアップが避けられない。

そこで、例えば、非通紙領域の特定の1箇所のみに温度センサー(端部温度センサー)を配して、通紙する記録シートの通紙幅と当該端部温度センサーの検出結果から、非通紙領域における長手方向の温度分布を推定し、これによりピーク温度が所定温度になる前に消磁コイルをオンにするように制御する方法が提案されている。

概要

非通紙領域における異常昇温を的確に抑制することができる定着装置および当該定着装置を用いた画像形成装置を提供する。加熱ローラーの通紙領域におけるウォームアップ開始時の検出温度T1とその2秒後の検出温度T2を取得し(ステップS12、S15)、その差分ΔT=T2−T1を求める(ステップS16)。また、通電タイマーによりウォームアップ開始からの経過時間を計時する(ステップS13)。プリント信号を受信したときに、記録シートの通紙幅を取得し(ステップS19:YES、S20)、この記録シートの通紙幅とウォームアップ開始からの経過時間およびΔTの値に基づいて、消磁コイル切替基本テーブルにおける閾値温度の値を補正し(ステップS22)、当該補正された閾値温度と非通紙領域における検出温度に基づき、消磁コイルのON/OFF制御を実行する(ステップS24)。

目的

本願発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、加熱回転体の温度を検出するための温度センサーの数を増やすことなく、的確に非通紙領域の異常昇温を抑制することが可能な定着装置および当該定着装置を備えた画像形成装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

加熱回転体の周面に、押圧部材圧接して定着ニップを形成し、当該定着ニップに未定着像担持した記録シートを通紙して定着する定着装置であって、前記加熱回転体の回転軸方向における加熱強度分布を複数のパターン切り替え加熱可能な加熱手段と、前記加熱回転体の通紙領域における表面温度を検出する第1の温度検出手段と、前記加熱回転体の非通紙領域における表面温度を検出する第2の温度検出手段と、記録シートの前記回転軸方向におけるサイズ情報を取得するサイズ情報取得手段と、装置の蓄熱状態指標する蓄熱情報を取得する蓄熱情報取得手段と、前記加熱手段に供給する電力および加熱強度の分布のパターンの切り替えを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、第1の温度検出手段の検出結果に基づき、通紙領域が目標定着温度に維持されるように制御する第1の制御を行うと共に、第2の温度検出手段の検出結果と記録シートのサイズ情報と装置の蓄熱情報に基づき、非通紙領域におけるピーク温度所定温度よりも高くならないように前記加熱手段の加熱強度分布のパターンを切り替える第2の制御を実行することを特徴とする定着装置。

請求項2

前記制御手段は、強度分布のパターンを切り替える際に第2の温度検出手段により検出されるべき温度を、パターン切替温度として前記記録シートのサイズ情報に関連付けて格納する基本テーブルを保持し、前記第2の制御において、前記基本テーブルのパターン切替温度を前記蓄熱情報に基づいて補正し、補正されたパターン切替温度に基づいて前記強度分布のパターンを切り替えるタイミングを決定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

前記蓄熱情報取得手段により取得される蓄熱情報として、ウォームアップ開始時に第1の温度検出手段により検出された温度、第1の温度検出手段により検出された温度の上昇率およびウォームアップ開始からの経過時間が含まれることを特徴とする請求項1または2に記載の定着装置。

請求項4

定着ニップを通過する記録シートの前記回転軸方向における正規通紙位置からの位置ずれ量を取得する位置ずれ情報取得手段を備え、前記制御手段は、前記第2の温度検出手段の検出結果と記録シートのサイズ情報と装置の蓄熱情報に加えて、前記位置ずれ情報に基づき、非通紙領域におけるピーク温度が所定温度よりも高くならないように前記加熱手段の加熱強度の分布のパターンを切り替える第2の制御を実行することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の定着装置。

請求項5

前記加熱手段は、加熱回転体の回転軸方向に沿って配された励磁コイルから発する交番磁界により加熱回転体に含まれる発熱層誘導加熱する方式であって、非通紙領域に該当する領域に消磁コイルを配して、当該消磁コイルの駆動をオンオフ制御することにより、回転軸方向における加熱強度の分布のパターンが切り替えられることを特徴とする請求項1から4までのいずれかに記載の定着装置。

請求項6

前記加熱手段は、通電により加熱回転体の回転軸方向における異なる範囲を加熱する複数の発熱体を含み、通電する発熱体を選択することにより回転軸方向における加熱強度の分布のパターンが切り換えられることを特徴とする請求項1から4までのいずれかに記載の定着装置。

請求項7

前記請求項1から6までのいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置

技術分野

0001

本発明は、定着装置およびこれを用いた画像形成装置に関し、特に、定着装置の加熱回転体における非通紙領域の異常昇温を抑制する技術に関する。

背景技術

0002

プリンター複写機等の画像形成装置は、加熱ローラーにより記録シート上のトナー像を加熱・加圧して定着させる定着装置を備えている。
通常、加熱ローラーは、熱源により加熱され、温度センサーにより加熱ローラーのほぼ中央部の表面温度を検出し、この温度が所定の定着温度になるように制御されている。
加熱ローラーのうち、記録シートが通紙される部分(通紙領域)は、記録シートに多く熱を奪われ、通紙されない部分(非通紙領域)は、熱がほとんど奪われない。そのため、通紙領域の温度を定着温度に維持するため加熱ローラーの回転軸方向(以下、「長手方向」という。)全域を加熱していくと、非通紙領域の温度が異常に昇温して、加熱ローラーやその周辺部品耐久性劣化させる結果となる。また、小サイズの記録シートを連続通紙した後、大サイズの記録シートを通紙すると、小サイズの記録シートの非通紙領域における異常昇温の箇所に接触した大サイズの記録シートのトナーが、高温になり過ぎて加熱ローラー表面に付着する現象ホットオフセット)が生じ、画像不良の原因となる。

0003

そこで、例えば、励磁コイルで発生した交番磁界により加熱ローラーの発熱層渦電流を生じさせてジュール発熱させる電磁誘導加熱方式の定着装置においては、励磁コイルの非通紙領域に対応する部分に消磁コイルを配して、非通紙領域における最高温度所定温度に上昇するまでに消磁コイルを短絡させてオンの状態にすることにより、励磁コイルの磁界打ち消す磁界を発生させて磁束密度を低下させ、これにより非通紙領域における昇温を抑制する構成が一般的である。

0004

ところが、通常、非通紙領域の長手方向における温度分布は一様ではなく、山なりになっており、そのピークの位置は、通紙する記録シートの幅(以下、単に「通紙幅」という。)によって異なっている。
消磁コイルを動作させるタイミングを決定すべく、各通紙幅ごとに非通紙領域のピーク位置の温度(以下、「ピーク温度」という。)を複数の温度センサーで検出することが考えられるが、そうするとコストアップが避けられない。

0005

そこで、例えば、非通紙領域の特定の1箇所のみに温度センサー(端部温度センサー)を配して、通紙する記録シートの通紙幅と当該端部温度センサーの検出結果から、非通紙領域における長手方向の温度分布を推定し、これによりピーク温度が所定温度になる前に消磁コイルをオンにするように制御する方法が提案されている。

先行技術

0006

特開平5−134575号公報
特開2005−345774号公報

発明が解決しようとする課題

0007

しかしながら、上記提案に係る方法では、定着装置の使用状態蓄熱状態)を全く考慮しておらず、端部温度センサーの検出結果と記録シートの通紙幅からのみでは、十分に非通紙領域におけるピーク温度を抑制できないおそれがあることが判明した。
そのため、最悪の場合には、非通紙領域におけるピーク温度が加熱ローラーを始め、定着装置を構成する各部材の耐熱温度を超えるおそれもあり、定着装置の耐久性の劣化や画像不良を惹起する。

0008

このような非通紙領域における異常昇温の問題は、上記電磁誘導式の定着装置のみならず、他の加熱方式においても多かれ少なかれ生じる。
本願発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、加熱回転体の温度を検出するための温度センサーの数を増やすことなく、的確に非通紙領域の異常昇温を抑制することが可能な定着装置および当該定着装置を備え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

0009

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る定着装置は、加熱回転体の周面に、押圧部材圧接して定着ニップを形成し、当該定着ニップに未定着像担持した記録シートを通紙して定着する定着装置であって、前記加熱回転体の回転軸方向における加熱強度分布を複数のパターン切り替え加熱可能な加熱手段と、前記加熱回転体の通紙領域における表面温度を検出する第1の温度検出手段と、前記加熱回転体の非通紙領域における表面温度を検出する第2の温度検出手段と、記録シートの前記回転軸方向におけるサイズ情報を取得するサイズ情報取得手段と、装置の蓄熱状態を指標する蓄熱情報を取得する蓄熱情報取得手段と、前記加熱手段に供給する電力および加熱強度の分布のパターンの切り替えを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、第1の温度検出手段の検出結果に基づき、通紙領域が目標定着温度に維持されるように制御する第1の制御を行うと共に、 第2の温度検出手段の検出結果と記録シートのサイズ情報と装置の蓄熱情報に基づき、非通紙領域におけるピーク温度が所定温度よりも高くならないように前記加熱手段の加熱強度分布のパターンを切り替える第2の制御を実行することを特徴とする。

0010

また、本発明の別の態様は、上記定着装置を備えた画像形成装置としてもよい。

発明の効果

0011

加熱手段を前記加熱回転体の回転軸方向における加熱強度の分布を複数のパターンに切り替えて加熱可能に構成すると共に、装置の蓄熱状態を指標する蓄熱情報を取得する蓄熱情報取得手段を備えており、制御手段は、加熱回転体の非通紙領域における表面温度を検出する第2の温度検出手段の検出結果と、記録シートのサイズ情報と装置の蓄熱情報に基づき、非通紙領域におけるピーク温度が所定温度よりも高くならないように前記加熱手段の加熱強度分布のパターンを切り替えるようにしているので、装置の使用状態(蓄熱状態)を反映した制御を行うことが可能となり、的確に非通紙領域における異常昇温を抑制することができる。

0012

これにより定着装置の耐久性が増すと共に、ホットオフセットの発生による画像不良も生じにくくなる。
ここで、前記制御手段は、強度分布のパターンを切り替える際に第2の温度検出手段により検出されるべき温度を、パターン切替温度として前記記録シートのサイズ情報に関連付けて格納する基本テーブルを保持し、前記第2の制御において、前記基本テーブルのパターン切替温度を前記蓄熱情報に基づいて補正し、補正されたパターン切替温度に基づいて前記強度分布のパターンを切り替えるタイミングを決定することとしてもよい。

0013

また、ここで、前記蓄熱情報取得手段により取得される蓄熱情報として、ウォームアップ開始時に第1の温度検出手段により検出された温度、第1の温度検出手段により検出された温度の上昇率およびウォームアップ開始からの経過時間が含まれることとしてもよい。
さらに、定着ニップを通過する記録シートの前記回転軸方向における正規通紙位置からの位置ずれ量を取得する位置ずれ情報取得手段を備え、前記制御手段は、前記第2の温度検出手段の検出結果と記録シートのサイズ情報と装置の蓄熱情報に加えて、前記位置ずれ情報に基づき、非通紙領域におけるピーク温度が所定温度よりも高くならないように前記加熱手段の加熱強度の分布のパターンを切り替える第2の制御を実行することを特徴とすることとしてもよい。

0014

また、前記加熱手段は、加熱回転体の回転軸方向に沿って配された励磁コイルから発する交番磁界により加熱回転体に含まれる発熱層を誘導加熱する方式であって、非通紙領域に該当する領域に消磁コイルを配して、当該消磁コイルの駆動をオン・オフ制御することにより、回転軸方向における加熱強度の分布のパターンが切り替えられることとしてもよい。

0015

また、前記加熱手段は、通電により加熱回転体の回転軸方向における異なる範囲を加熱する複数の発熱体を含み、通電する発熱体を選択することにより回転軸方向における加熱強度の分布のパターンが切り換えられることとしてもよい。

図面の簡単な説明

0016

本発明の実施の形態1に係る定着装置を有するプリンターの構成を示す図である。
本発明の実施の形態1に係る定着装置の構成を示す要部断面図である。
上記定着装置の電磁誘導コイル、消磁コイルおよび中央温度センサー、端部温度センサーの配置状態を示す斜視図である。
上記プリンターにおける制御部の構成および制御部の制御対象となる主構成要素との関係を示す図である。
(a)は、通電30分後からA4縦通紙したときの加熱ローラーの長手方向の温度分布を示し、(b)は、一番でウォームアップした直後にA4縦通紙したときの加熱ローラーの長手方向の温度分布を示す。
実施の形態1において制御部で実施される定着温度制御フローチャートである。
図6のステップS23の閾値温度補正量取得処理サブルーチンを示すフローチャートである。
図6のステップS24の消磁コイルON/OFF制御のサブルーチンを示すフローチャートである。
(a)は、消磁コイルON切替テーブルを示し、(b)は、消磁コイルOFF切替テーブルを示す。
A4縦通紙の場合において、非通紙領域におけるピーク温度が200℃から220℃の範囲内で制御される様子を示す図である。
(a)は、蓄熱時間と消磁動作閾値温度の補正量との関係を示すグラフであり、(b)は、ウォームアップ開始時おける定着器の蓄熱状態を推定して、上記蓄熱時間を補正するための蓄熱時間補正テーブルである。
(a)(b)は、それぞれ、実施の形態2において同じサイズの記録シートを通紙しても、その通紙位置がシフトすることにより、非通紙領域における温度分布が変化することを説明するための図である。
(a)は、端部温度センサーによる検出温度が同じ200℃であっても、通紙位置シフト量によって、非通紙領域におけるピーク温度がどれだけ変化するのかを示すグラフであり、(b)はそのときのピーク温度のズレ量を示すグラフである。
各通紙位置シフト量による蓄熱時間と消磁動作閾値温度の補正量の関係を示すグラフである。
実施の形態2における定着温度制御の内容を示すフローチャートの要部を示す図である。
図15におけるステップS32の閾値温度補正量取得処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
実施の形態2による非通紙領域における異常昇温抑制の効果を示すグラフである。
加熱手段としてハロゲンヒーターを使用した場合の加熱ローラーの構成例を示す概略断面図である。

実施例

0017

<実施の形態1>
以下、本発明に係る画像形成装置の実施の形態を、タンデム型カラープリンター(以下、単に「プリンター」という。)に適用した場合を例にして説明する。
(1)プリンターの構成
図1は、本実施の形態に係るプリンター1の構成を示す図である。

0018

同図に示すように、プリンター1は、画像プロセス部3、給紙部4、定着器5、制御部60等を備えている。
プリンター1は、ネットワーク(例えばLAN)に接続され、外部の端末装置(不図示)からプリントジョブ受け付けると、そのプリント条件に従ってイエローマゼンタシアンおよびブラックの各色のトナー像を形成し、これらを記録シートへ多重転写してフルカラーの画像を形成することにより、記録シートへの印刷処理を実行する。以下、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各再現色をY、M、C、Kと表し、各再現色に関連する構成要素の番号にこのY、M、C、Kを添字として付加する。

0019

画像プロセス部3は、作像部3Y、3M、3C、3K、露光部10、中間転写ベルト11、二次転写ローラー45などを有している。作像部3Y、3M、3C、3Kの構成は、いずれも同様の構成であるため、以下、主として作像部3Yの構成について説明する。
作像部3Yは、感光体ドラム31Yと、その周囲に配設された帯電器32Y、現像器33Y、一次転写ローラー34Y、および感光体ドラム31Yを清掃するためのクリーナー35Yなどを有しており、感光体ドラム31Y上にY色のトナー像を作像するものである。

0020

露光部10は、レーザーダイオードなどの発光素子を備え、制御部60からの駆動信号によりY〜K色の画像形成のためのレーザー光Lを発し、作像部3Y、3M、3C、3Kの各感光体ドラムを露光走査する。この露光走査により、帯電器32Yにより帯電された感光体ドラム31Y上に静電潜像が形成される。作像部3M、3C、3Kの各感光体ドラム上にも同様にして静電潜像が形成される。

0021

各感光体ドラム上に形成された静電潜像は、作像部3Y、3M、3C、3Kの各現像器により現像されて各感光体ドラム上に対応する色のトナー像が形成される。
中間転写ベルト11は、無端状のベルトであり、駆動ローラー12と従動ローラー13に張架されて矢印A方向に周回駆動される。
上記各感光体ドラム上に形成された形成されたトナー像は、作像部3Y、3M、3C、3Kの各一次転写ローラー図1では、作像部3Yに対応する一次転写ローラーのみ符号34Yを付し、他の一次転写ローラーについては、符号を省略している。)により、中間転写ベルト11上の同じ位置で重ね合わされるように、中間転写ベルト11上にタイミングをずらして順次一次転写されてカラーのトナー像が形成される。

0022

給紙部4は、記録シートPを収容する給紙カセット41と、給紙カセット41内の記録シートPを搬送路43上に1枚ずつ繰り出す繰り出しローラー42と、繰り出された記録シートを二次転写位置46に送り出すタイミングをとって記録シートを搬送するタイミングローラー44などを備えている。給紙カセット41は、内部の仕切板(不図示)が移動可能であって、サイズの異なる記録シートを収納できるようになっている。

0023

なお、給紙カセットは、1つに限定されず、複数であってもよい。給紙カセットが複数ある場合には、給紙カセットごとにサイズの異なる記録シートを収納することとしてもよい。
タイミングローラー44は、中間転写ベルト11上の同じ位置で重ね合わされるように中間転写ベルト11上に一次転写されたトナー像が二次転写位置46に搬送されるタイミングに合わせて、記録シートを二次転写位置46に搬送する。そして、二次転写位置46において、二次転写ローラー45により中間転写ベルト11上のカラートナー像一括して記録シート上に二次転写される。

0024

トナー像が二次転写された記録シートは、さらに定着器5に搬送され、記録シート上のトナー像(未定着画像)が、定着器5において加熱及び加圧されて記録シートに熱定着された後、排出ローラー71により排紙トレイ72に排出される。
なお、モノクロ画像プリントの際には、4つの作像部のうち作像部3Kのみ動作させる。

0025

制御部60は、画像プロセス部3、給紙部4、定着器5などを統一的に制御し、円滑なプリント動作を実行させる。
本実施の形態において、プリンター1のシステム速度は、たとえば310[mm/秒]であって、生産性は、A4サイズ横通しで70[枚/分]である。
(2)定着器の構成
図2は、定着器5の要部とその制御系統を示す図であり、定着器5は、長手方向における消磁コイル50b、50cの重なった位置における断面で示されている。

0026

図2に示すように、定着器5は、加熱回転体としての加熱ローラー51と、加圧ローラー52と、磁束発生部53と、中央温度センサーS1、端部温度センサーS2などを備える。
加熱ローラー51は、円柱状の軸心511を有する芯金512の周面に弾性体層513を形成してなり、弾性体層513のさらに外周面には、電磁誘導発熱層514、離型層515が積層され、全体として外径が35mmとなっている。

0027

芯金512は、SUSからなる。弾性体層513は、シリコーンスポンジからなる。電磁誘導発熱層514は、磁束発生部53から発せられる磁束により発熱するものであり、肉厚が0.2mmであって、ニッケルまたはSUSなどの材料によって銅からなる層を挟む構成になっており、このように発熱層として低抵抗材料である銅を採用することにより、従来のニッケル単層のものと比較して発熱効率を15%〜30%向上させることができる。

0028

離型層515は、厚み30μmのPFAパーフルオロアルコキシチューブからなり、加熱ローラー51の表面の離型性を高める役割をしている。
加圧ローラー52は、加熱ローラー51と平行に配され、芯金521の周面に、弾性体層522、離型層523がこの順で積層されており、全体の外径が30mm程度のソフトローラーとして構成される。

0029

芯金521は、アルミニウム材料で形成された肉厚10mmの円筒材料からなり、弾性体層522は、厚さ2〜3mmのシリコーンゴム層である。また、離型層523は、厚み30μmのPFAチューブからなる。
なお、加熱ローラー51および加圧ローラー52の各軸部の両端は、それぞれの不図示の支持枠ボールベアリングなどの軸受を介して回転自在に軸支されており、加圧ローラー52を弾性部材を有する公知の加圧機構により加熱ローラー51側に付勢することにより、加熱ローラー51と加圧ローラー52間に定着ニップ部Nが形成されている。

0030

加熱ローラー51は、不図示のモーター動力源とし、歯車ギアなどの動力伝達機構を介して回転駆動され、加圧ローラー52は、加熱ローラー51の回転に従動して回転駆動される。逆に加圧ローラー52の法をモーターで駆動させて、加熱ローラー51を従動回転させても構わない。
磁束発生部53は、電磁誘導コイル50a、消磁コイル50b、50cと、これらを保持するコイルボビン531などからなり、加熱ローラー51の軸方向に沿って配置される。

0031

コイルボビン531は、加熱ローラー51に対向する部分が加熱ローラーの周方向に沿って円弧状に湾曲するとともに、加熱ローラー51の周面と電磁誘導コイル50aとの距離が所定の間隔となるように定着器5のハウジング(不図示)に保持されている。
電磁誘導コイル50a、消磁コイル50b、50cは、例えば、それぞれ表面に融着層絶縁層を有する銅線が、複数回巻かれて構成される。

0032

好ましくは、リッツ線を横長扁平のシート巻きコイルとなるように巻回してなる電磁誘導コイル50aに同様にして形成した消磁コイル50b、50cを重ねて、コイルボビン531等と共に、電気絶縁性樹脂によって一体的にモールドして形成される。
電磁誘導コイル531は、後述のIH電源6から高周波電力の供給を受けて、加熱ローラー51の電磁誘導発熱層513を発熱させるための交番磁束を発生させる。

0033

中央コア532および一対の端部コア533は、それぞれ高透磁率フェライトなどからなり、電磁誘導コイル50aにより発生された磁束を加熱ローラー51方向に効率的に導くものである。
加熱ローラー51の表面に導かれた磁束は、加熱ローラー51の電磁誘導発熱層513の磁束発生部53に対向する部分を主として通過し、この部分に渦電流を発生させて電磁誘導発熱層513を誘導加熱する。これにより、加熱ローラー51の長手方向全体が加熱される。

0034

図3は、定着ローラー51、加圧ローラー52および、磁束発生部53における電磁誘導コイル50a、消磁コイル50b、50cの位置関係を示す概略斜視図である。
同図に示すように電磁誘導コイル50aは、加熱ローラー51の長手方向におけるほぼ全域を覆うように配され、その両端部に重なるようにして大小の一対の消磁コイル50b、消磁コイル50cが配設されている。

0035

本実施の形態では、小さい方の一対の消磁コイル50c間の距離は、270mmに設定され、大きい方の一対の消磁コイル50bの間隔は、215mmに設定されている。
また、中央温度センサーS1は、定着ローラー51の長手方向のほぼ中央部に配され、端部温度センサーS2は、定着ローラー51の長手方向における一方の端部に配される。共に接触型接触型サーミスターからなり、不図示の支持部材により定着器5のハウジングに保持されて各位置で軽く加熱ローラー51の周面に接触して、加熱ローラー51の表面温度を検出するようになっている。

0036

なお、中央温度センサーS1の長手方向における検出位置は、本プリンター1で画像形成可能な最小サイズの記録シートの通紙領域を検出できる位置であればよく、端部温度センサーS2の検出位置は、プリンター1で画像形成可能な最大サイズの記録シート通紙時の非通紙領域を検出できる位置であればよい。
図2戻り、中央温度センサーS1、端部温度センサーS2の検出値は、制御部60に送られ、制御部60は、それらの検出値に基づき、IH電源6を制御して電磁誘導コイル50aの出力を変化させて定着ローラー51の温度を所望の温度になるように制御すると共に、リレースイッチからなる消磁コイル駆動部54を介して、消磁コイル50b、50cをON/OFF制御して定着ローラー51の非通紙領域に異常昇温が発生しないようにする。詳しくは後述する。

0037

(3)制御部の構成
図4は、上記制御部60の具体的な構成と、制御部60による制御対象となる主構成要素との関係を示すブロック図である。
図4に示すように、制御部60は、CPU(Central Processing Unit)601、ROM(Read Only Memory)602、RAM(Random Access Memory)603、通信インターフェース(I/F)部604、画像データ記憶部605、消磁コイル切替テーブル記憶部606、補正テーブル記憶部607、通電タイマー608などを備えている。

0038

CPU601は、画像プロセス部3、給紙部4、定着器5、IH電源6、操作パネル7等を制御するためのプログラムを実行する。
ROM602は、CPU601により実行される各種プログラムを格納するストレージである。RAM603は、CPU601がプログラムを実行するときのワークエリアである。通信I/F部604は、LANカードLANボードといったLANに接続するためのインターフェースである。画像データ記憶部605は、通信I/F部604を介して入力された印刷用の画像データを記憶する。

0039

また、消磁コイル切替テーブル記憶部606、補正テーブル記憶部607は、それぞれ不揮発性メモリからなり、後述する定着温度制御において使用する各種テーブルを記憶する。本実施の形態では、便宜上これらのテーブルの記憶部をROM602と別個に設けたが、もちろんROM602の記憶領域を使用して記憶しても構わない。
CPU601は、ROM602から必要なプログラムを読み出して、画像プロセス部3、給紙部4などを統一的に制御(プリント制御)し、円滑なプリント動作を実行させると共に、定着器5における加熱ローラー51の表面温度が目標の温度に維持されるように制御し、あるいは非通紙領域におけるピーク温度が異常昇温しないように消磁コイル50b、50cのON/OFF制御を実行する。

0040

操作パネル7は、プリンター1の前面上部の操作しやすい位置に設けられている。この操作パネル7は、複数の入力キー液晶表示部を備え、液晶表示部の表面にはタッチパネルが積層されている。タッチパネルからのタッチ入力または入力キーからのキー入力により、ユーザーからの指示を受け付け、制御部60に通知する。
(4)定着温度制御の内容
まず、制御部60により実行される加熱ローラー51の定着温度制御の概要について説明する。

0041

図5(a)は、プリンター1に電源を投入して通電してから30分経過した後における加熱ローラー51の長手方向における位置と温度の関係(以下、単に「温度分布」という。)を示すグラフである。
白抜きの四角(□)のプロットは、通紙前の温度分布を示し、黒塗りの四角(■)のプロットは、その後、通紙領域の温度を定着温度(180℃)に維持しつつ、A4Tサイズ(A4サイズをその縦方向に搬送したときのサイズ)を連続通紙して、端部温度センサーS2の検出温度が200℃になったときの温度分布を示す。

0042

また、白抜きの丸(○)は、中央温度センサーS1の検出位置を示し、ばつ(×)は、端部温度センサーS2の検出位置を示す(本例では、センター位置より左側160mmの位置を検出するように設置)。
同図に示すように、通電開始30分経過した場合、通紙前では、加熱ローラー51の温度分布が安定してほぼ平坦となる。両端部がやや温度が下がっているのは、端部から放熱が生じやすいためである。

0043

そして、A4Tサイズの記録シートを連続通紙すると、通紙領域の熱が記録シートに奪われて温度が低下しようとするが、制御部60は、中央温度センサーS1の検出温度により、磁束発生部53への電力を増加して、通紙領域の温度が定着温度に維持されるように制御するため、通紙領域の温度はほぼ定着温度に維持されている。
ところが、両端部の非通紙領域においては、記録シートにより熱が奪われないため徐々に温度が高くなるが、両縁部では周辺部位への放熱により、また、通紙領域に近い部分では、より低い温度の低い通紙領域に熱が流れるため、非通紙領域における温度分布の変化は、図5(a)の黒塗り四角(■)のプロットで示すようにほぼ左右対称な山なり形状となる。

0044

同図では、丁度端部温度センサーS2が200℃で検出されたときの温度分布の実験データが示されており、このときの非通紙領域における最高温度(以下、「ピーク温度」という。)は、約220℃に達している。
このピーク温度の位置は、非通紙領域の長手方向の長さ、すなわち、通紙する記録シートの通紙幅により異なり、通紙幅が小さいほど、中央寄りに移動し、通紙幅が大きくなるほど外側に移動する。

0045

そこで、従来では、記録シートの通紙幅に応じた温度分布を予め実験により求めておけば、ピーク温度が、許容されるべき上限温度となるときの端部温度センサーS2の温度(閾値温度)が求められるので、通紙幅と当該サイズに応じた閾値温度を関連付けたテーブルを準備しておき、制御部60は、通紙幅サイズ毎に対応する閾値温度を読出し、端部温度センサーS2の値が当該閾値温度に達すると、非通紙領域のピーク温度が上限温度に達すると推定して、対応する消磁コイルをオンにする制御を実行していた。

0046

しかしながら、同じ通紙幅サイズの記録シートであっても装置の使用状況によっては、予想以上に温度分布に大きく差異が生じることが判明した。
図5(b)は、そのことを示す実験データであり、朝一番にプリンター1に電源を投入してウォームアップ完了直後の加熱ローラー51の長手方向における温度分布を示すグラフである。

0047

白抜きの菱形(◇)のプロットは、通紙前の温度分布を示し、黒塗りの菱形(◆)のプロットは、その後、通紙領域の温度を定着温度(180℃)に維持しつつ、A4Tサイズを連続通紙して、端部温度センサーS2の検出温度が200℃になったときの温度分布を示す。
同グラフを見てまず理解できるのは、通紙前の温度分布において、両端部における温度の落ち込みが大きいということである。これは、まだ、定着器5における加熱ローラー51周囲の部材が温まっておらず、特に加熱ローラー51の両端からの放熱量が多いことに起因する。

0048

この状態でA4Tサイズの記録シートを連続通紙すると、やはり両端は放熱量が多く温度上昇鈍い。そのため、温度分布はピークがやや急峻になり端部温度センサーS2の検出位置で200℃になった時点では、もうすでにピーク温度は、250℃まで達している。
つまり、同じ通紙幅の記録シートを通紙しても、そのときの定着器5の温まりの程度、すなわち蓄熱状態によっては、加熱ローラー51の非通紙領域における温度分布が大きく異なるため、従来のシートの通紙サイズや端部温度センサーS2のみによっては、十分な制御が行えないということが分かる。

0049

そこで、本実施の形態では、定着器5の実質的な蓄熱状態を示す指標値を求め、この指標値に基づき従来の閾値温度を補正して、消磁コイル50b、50cをON/OFF制御することにより非通紙領域における異常昇温の発生を的確に抑制できるようにしている。
以下、本実施の形態に係る定着器における定着温度制御の具体的な内容について、図6のフローチャートに基づき説明する。

0050

このフローチャートは、プリンター1全体の動作を制御するメインフローチャート(不図示)のサブルーチンとして、ウォームアップの開始のタイミングにおいて、制御部60により実行されるものである。
まず、消磁コイル50b、50cを全てOFF状態にして、磁束発生部53の電磁誘導コイル50aの最大出力にてウォームアップを開始する(ステップS11)。このウォームアップ開始時における中央温度センサーS1の検出温度T1を取得し(ステップS12)、同時に通電タイマー608(図4)による計時を開始する。

0051

その後2秒が経過するのを待って、中央温度センサーS1の検出温度T2を取得し(ステップS14:YES、ステップS15)、上記検出温度T1、T2の差分ΔT(=T2−T1)を求めて(ステップS16)、その値をRAM603に保持する。なお、少なくともこの2秒間は、IH電源6から予め決定された固定の電力が電磁誘導コイル50aに供給されるように制御部60によって制御される。

0052

そして、ウォームアップが完了したか否かを判定する(ステップS17)。この判定は、中央温度センサーS1による検出温度が目標とする定着温度(本実施の形態では「180℃」)に到達したか否かで判定できる。
ウォームアップが完了すれば(ステップS17;YES)、定着温度よりやや低い温度(本実施の形態のでは「160℃」)で加熱ローラー51の温度を維持するスタンバイ制御を実行する(ステップS18)。

0053

ユーザーからプリントジョブを受け付けると、制御部60からプリント信号が出力され(ステップS19)、プリント制御が開始される(ステップS20)。この際、中央温度センサーS1の検出温度を参照して、加熱ローラー51の通紙領域における表面温度が目標の定着温度に維持する制御が実行される。
なお、「プリント制御」は、プリントジョブから画像データを読み出して、画像プロセス部3、給紙部4を動作させて記録シート上にトナー像を形成するための制御をいい、本来メインフローチャートで実行されるべきものであるが、制御部60で実行される制御の時間的な流れが理解しやすいように敢えてこのフローチャートに挿入している。

0054

このプリント制御に際し、プリントジョブのヘッダに付されたプリント条件に関するデータから、記録シートのサイズ(例えば、A4Tサイズ)に関する情報を取得する(ステップS21)。
そして、消磁コイル切替テーブル記憶部606から、消磁コイル50b、50cをON/OFF制御するために用意された消磁コイル切替基本テーブルを読み出す。

0055

図9(a)(b)は、当該消磁コイル切替基本テーブルの一例を示すものである。
各テーブルは、プリンター1を、35℃未満の環境温度の下に長時間放置した後に、通電してウォームアップを開始し、当該ウォームアップ開始から1200秒(20分)経過して、定着器5の各部品が十分定着温度付近に温まった後に、通紙幅の異なる記録シートをそれぞれ連続通紙する実験を繰り返して得られたものである。

0056

この実験は、各記録シートの通紙幅に対応する非通紙領域のピーク温度の発生する位置には別途温度センサーを配してなされた。
図9(a)は、消磁コイルをONに切替える際に参照される基本テーブル(消磁コイルON切替テーブル)であり、記載されている温度は、連続通紙により非通紙領域の温度が上昇してピーク温度が、耐熱温度(例えば、230℃)に到達したときの端部温度センサーS2の実測値に基づき決定された温度である。この閾値温度は、端部温度センサーS2の実測値より安全率を見越してやや低めに設定されている。

0057

記録シートの通紙幅が、265mm以上、および240mm以上265未満の場合には、消磁範囲の大きな消磁コイル50bは、通紙領域の一部と重なっているので、OFFの状態のままであり、テーブルの該当する欄には閾値温度は記されていない。
反対に記録シートの通紙幅Wが、最下欄の190mm未満の場合には、その分非通紙領域が大きく、消磁コイル50b、50cともに常時ONにしておいても、通紙領域における温度制御には影響がない。

0058

通紙幅Wが、190mm以上215mm未満の場合には、それよりもやや非通紙領域が狭くなるので、消磁コイル50cのみを常時ONにして、消磁コイル50bは、端部温度センサーS2の検出温度が195℃になったときに、ONにするように設定している。
図10は、定着器5が十分温まった状態で、A4Tサイズを連続通紙したとき加熱ローラー51の長手方向の温度分布を示す図である。端部温度センサーS2の検出温度が200℃のとき、ピーク温度が220℃を超えていないので、このとき消磁コイル50b、50cをONにすることにより、ピーク温度がそれ以上に加熱されるのが抑制される。

0059

図9(b)は、消磁コイルをOFFに切替える際に参照される基本テーブル(消磁コイルOFF切替テーブル)の例を示している。
これは、消磁コイルをONさせるとその部分における電磁誘導コイル50a磁束密度が小さくなって、対応する部分の温度が低下してくるので(図10破線のグラフ参照)、所定温度のときにON状態の消磁コイルをOFFにするための温度を設定している。消磁コイル50b、50cをONのまま放置すると、非通紙領域の温度がさらに低下し、これにより通紙領域の熱が奪われて通紙領域の端部で温度が低下し定着不良が生じるおそれがあるからである。この観点から、各通紙幅に対して消磁コイル50b、50cをOFFにするための適当な閾値温度が決定されている。

0060

なお、図9(b)のテーブルにおいて「−」が記載されている欄は、OFFに切り替える必要がないことを示している。これらは、そもそも該当する消磁コイルをONにしていないか、非通紙領域が消磁範囲よりも十分大きいため、常時ONしておいても通紙領域の温度制御に影響を与えるおそれがないからである。
図6に戻り、次のステップS23において、上記基本テーブルの閾値温度の補正量を取得する処理を実行する。

0061

上述のように図9の基本テーブルは、室温が35℃未満の環境で十分放置された状態で通電を開始してから20分経過後の定着器5全体が十分温まった状態での実験データに基づくものである。
しかしながら、図5(b)によって説明したように、ウォームアップが完了して加熱ローラー51が定着温度に達しても、定着器5の蓄熱が十分でない状態で連続通紙を実行すると、非通紙領域の温度分布における温度ピークがより急峻になっていく傾向にあり、端部温度センサーS2の温度が、図9(a)のテーブルに示す閾値温度よりも小さな値で、ピーク温度が耐熱温度を超えるおそれがある。

0062

そこで、本実施の形態では、定着器5の蓄熱状態の程度により、上記基本テーブルの閾値温度の補正量を求め、当該補正後の閾値温度によって、各消磁コイル50b、50cのON/OFF制御を実行するようにしている。
図7は、図6のステップS23における閾値温度補正量取得処理のサブルーチンの内容を示すフローチャートである。

0063

まず、定着器5の蓄熱状態を指標するものとして通電タイマー608によるウォームアップ開始からの経過時間(以下、この間、定着器5の温度が徐々に上昇して蓄熱されていくので、以下では「蓄熱時間」という。)を取得する(ステップS101)。
そして、検出温度T1および温度差ΔTに基づき、上記蓄熱時間を補正し(ステップS102)、この補正された蓄熱時間に基づいて、図9(a)(b)の消磁コイル切替基本ンテーブルにおける各閾値温度の補正量を求めるようにしている(ステップS103)。

0064

すなわち、図11(a)は、室温が35℃未満の環境で十分放置された状態から装置に通電してウォームアップ開始してからの蓄熱時間(横軸)と閾値温度補正量(縦軸)との相関関係を概略的に示すグラフであり、予め実験もしくはシミュレーションにより求められ、テーブル化されて補正テーブル記憶部607に格納されている。
連続通紙が、もし、ウォームアップ開始から1200秒以降に実行されたのであるならば、定着器5は十分蓄熱されているので、その前提条件図9(a)(b)と同じとなり、閾値温度補正量は「0」となる。そのため、図9(a)(b)のテーブルの値がそのまま使用できる。

0065

しかし、連続通紙が、例えば、蓄熱時間600秒で実行されれば、そのときの補正量(約10.5℃)だけ閾値温度を下げる補正を行う。
例えば、現在通紙している記録シートサイズが、A4Tサイズであるならば、図9(a)の基本テーブルによれば、基本となる閾値温度は、「195℃」であるが、実際の消磁コイル50bをONにするタイミングは、195℃から10.5℃だけ減じた184.5℃のときに実行される。

0066

このような蓄熱状態を考慮して、消磁コイルの切替基本テーブルにおける閾値温度を補正することにより、ピーク温度の抑制効果を、より向上させることが可能となる。
ただし、図11(a)は、あくまでも電源OFF後、長時間放置された状態の装置に電源投入してウォームアップ開始したことを前提としているので、それ以外の条件下でウォームアップが開始された場合には調整を要する。そこで、本実施の形態では、さらに、ウォームアップ開始時における定着器5の温まり具合(蓄熱状態)の程度を推定して、上記閾値温度補正量をより正確に求めるようにしている。

0067

このウォームアップ開始時おける定着器5の蓄熱状態は、ウォームアップ開始時における中央温度センサーS1の検出温度T1(図6のステップS12参照)、およびウォームアップ開始直後の温度の上昇率(同図ステップS16参照)によって、推定することができる。
すなわち、検出温度T1には加熱ローラー51の通紙領域における蓄熱状態が反映されている。そして、加圧ローラー52、磁束発生部53、ハウジングなど加熱ローラー51の周辺の部材も加熱ローラー51の通紙領域と同程度に温まっていれば、加熱ローラー51加熱時において加熱ローラー51から外部に逃げる放熱量が少ないので、通紙領域の温度上昇率は大きくなるし、反対に、周辺部材の温まり状態が悪ければ、放熱量が多いため、通紙領域の温度上昇率が小さくなる。

0068

図11(b)は、上記加熱ローラー51の初期温度T1と温度上昇率(ここでは、温度上昇率を指標する値として2秒間における温度変化量ΔT=T2−T1を用いて示している。)により、図11(a)における蓄熱時間を補正するためのテーブルである。
同テーブルにおいて左上の欄ほど、ウォームアップ開始時おける定着器5の蓄熱状態が悪く、右下にいくほど蓄熱状態がよくなる。

0069

初期温度T1が35℃未満で、2秒間の温度差ΔTが10℃未満の場合には、図9(a)のグラフを取得した初期条件とほぼ同じなので、蓄熱時間の補正量も「0」となり、図9(a)のデータがそのまま利用できる。
反対に、例えば初期温度T1が120≦T1<150℃で、温度差ΔTが、25≦ΔT<30であるような場合には、前回の連続通紙後IH電源6をOFFにしてからあまり時間が経過しておらず、ウォームアップ開始時にそれだけ定着器5が温まっていたことになるので、その温まりの程度を図11(a)の蓄熱時間に換算した時間(150秒)を同テーブルから補正量として読み取って、これを通電タイマーによる計時時間にプラスして蓄熱時間を補正する(ステップS102)。

0070

そして、この補正された実質的な蓄熱時間に基づいて図11(a)のグラフにより閾値温度補正量を求める(ステップS103)。
具体的に、通電タイマーで計測されたウォームアップ開始からの経過時間が600秒のときに通紙を開始したのであれば、上記の例における補正量150秒を加えた750秒を、図11(a)の実験条件における実質的な蓄熱時間として、同グラフから、閾値温度の補正量(約−7.5℃)を取得し、この値をRAM603に保持する。

0071

その後、図6のフローチャートにリターンし、ステップS24の消磁コイルのON/OFF制御を実行する。
図8は、この消磁コイルON/OFF制御のサブルーチンの内容を示すフローチャートである。
まず、全ての消磁コイルがOFFの状態であるか否かを確認し(ステップS201)、そうであれば、消磁コイルON切替テーブル(図9(a))を参照して(ステップS202)、現在通紙している記録シートの通紙幅における各消磁コイル50b、50cの閾値温度の欄を読み取る。

0072

通紙幅は、図6のステップS21で取得している。今、A4Tサイズであれば、該当する通紙幅Wの欄(190≦W<215)における消磁コイル(大)、消磁コイル(小)は、それぞれ195℃、常時ONとなっている。
そして、閾値温度の値を図7のステップS103で求めた閾値温度補正量で補正する(ステップS203)。上記の例では、消磁コイル(大)の閾値温度は、195℃−7.5℃=187.5℃と補正される。

0073

消磁コイル(小)は、「常時ON」なので、補正の必要はない。
そして、ステップS204で、端部温度センサーS2による検出温度が、上記補正後の閾値温度以上になったか否かを判定する。但し、上記例では、但し消磁コイル50cについては、「常時ON」なので、即座にONにすべきものと判定する。
ステップS204においてYESと判定されれば、ONにすべき対象となる消磁コイルをONに切り替えて(ステップS205)、図6のフローチャートにリターンする。

0074

また、ステップS201において、いずれかの消磁コイルがONであると判定されれば(ステップS201:NO)、消磁コイルOFF切替テーブル(図9(b))を参照して(ステップS206)、その該当する通紙幅の閾値温度を補正して(ステップS207)、端部温度センサーS2の検出温度が補正された閾値温度以下であれば(ステップS208:YES)、ON状態の消磁コイルをOFFに切り替えて(ステップS209)、図6のフローチャートにリターンする。

0075

なお、本例では、消磁コイルOFF切替テーブルにおける閾値温度の補正量も、消磁コイルON切替テーブルの閾値温度の補正量と同じ値を用いている。厳密にいえば両者の補正量は同一ではないが、誤差の範囲内であると考えられ、また、消磁コイルOFF時の閾値温度は直接異常昇温には影響しないので、多少の差異があってもあまり問題はない。もっとも図11(a)、(b)と同様なグラフやテーブルを消磁コイルOFF切替テーブルについても同様に準備してもよい。

0076

そして、図6のステップS25でプリントジョブが終了したか否かを判定し、終了していなければ(ステップS25:NO)、ステップS19で次の頁についてのプリント信号を受信すると(ステップS19:YES)、ステップS20〜S25の処理を繰り返し、ステップS25でプリントジョブが終了したと判定されたときは(ステップS25:YES)、スタンバイ制御に切り替えられ(ステップS18)、その後、次のプリントジョブについてのプリント信号がない場合には、所定時間経過するまでスタンバイ制御を維持し(ステップS19:NO、ステップS26:NO、ステップS18)、プリント信号がないまま、所定時間を経過すれば(ステップS19:NO、ステップS26:YES)、IH電源オフして(ステップS27)、不図示のメインフローチャートにリターンする。

0077

なお、消磁コイル50b、50cのON/OFFの動作は、IH電源6の出力がゼロクロスとなるタイミングに合わせて実行されるのが望ましい。電磁誘導コイル50aの発生する交番磁界により消磁コイル50b、50cに大電流が発生している際に、消磁コイル駆動部54を動作させると内部のリレースイッチの耐久性が著しく低下してしまうからである。

0078

また、図6のステップS18におけるスタンバイ制御においては、通紙しないため非通紙領域におけるピーク温度が異常昇温するという事態は発生しないと考えられるが、念のため、消磁コイルON切替テーブル(図9(a))において、スタンバイ制御のときにおける消磁コイル50b、50cのON切替えの閾値温度を、例えば180℃に設定し、消磁コイルOFF切替テーブル(図9(b))において、スタンバイ制御のときにおける消磁コイル50b、50cのOFF切替え閾値温度を、例えば、160℃に設定して、スタンバイ制御の際にも消磁コイル50b、50cのON/OFF制御を実行するようにしても構わない。

0079

以上、本実施の形態による定着温度制御によれば、基本となる消磁コイルON切替温度テーブルもしくは消磁コイルOFF切替温度テーブルにおける各閾値温度を、定着器5の実質的な蓄熱状態に基づき補正した上で、当該補正後の閾値温度と、端部温度センサーS2の検出温度を比較して、消磁コイル50b、50cのON/OFF制御するので、非通紙領域におけるピーク温度が上限を超えて耐久性を劣化させたり、ホットオフセットによる画像不良を惹起することなく、また、非通紙領域の温度が必要以上に低くなって、通紙領域の温度を奪って定着不良が発生するようなこことがなくなる。

0080

<実施の形態2>
(1)本実施の形態2では、図9(a)(b)に示す、基本となる消磁コイルON切替テーブルもしくは消磁コイルOFF切替テーブルにおける各閾値温度の補正を実施の形態1における定着器5の蓄熱状態に加えて、定着器5を記録シートが通過すべき幅方向の正規の位置(例えば、中央通紙の場合、記録シートの幅方向の中央が、設計上のセンター位置に重なって通紙される位置)に対する幅方向のずれ量(以下、「通紙位置シフト量」という。)によっても補正している点が異なる。

0081

そのため、本実施の形態では、定着器5より記録シート搬送方向上流側に通紙位置シフト量を検出するシフト量検出センサーS3(図1で破線で示されている。)が設けられている。
このシフト量検出センサーS3は、例えば、適当な画素数CCDラインセンサーを、その長手方向が、記録シートの幅方向と平行であって、かつ、全てのサイズの記録シートの幅方向の一方の端部が検出可能な位置に配し、これにより通過する記録シートの端部を撮像する構成とすることができる。

0082

制御部60は、撮影された記録シートの端部の画像データを画像処理することにより、そのエッジ部(記録シートの端)の位置を検出し、その位置と、本来当該サイズの記録シートが正規の位置を通過したときのエッジ部の位置(この位置は予めシートサイズごとに求められてROM602内に格納されている)との差を算出して通紙位置シフト量を求めることができる。

0083

図12(a)において、実線(ア)は、記録シートが正規の位置を通過するときの温度分布を示しており、縦実線(ウ)は、このときの記録シートの端の位置を示す。
破線(イ)は、記録シートが正規の位置から端部温度センサーS2のある位置と反対方向(正方向)に8mmシフトした位置を通過するときの温度分布を示しており、縦の一点鎖線(エ)が、このときの記録シートの端の位置を示す。

0084

また、破線(オ)は、端部温度センサーS2の検出位置を示す。
なお、本例では、レターサイズLTR)の記録シートを横通しで通紙して実験した(以下、図12の説明において同じ。)。
同図に示すように、図12(a)では、ピーク温度がほぼ同じであるにもかかわらず、記録シートのシフトに伴ってそのピーク位置も右方向にシフトするため、端部温度センサーS2の検出位置の温度が約25℃も異なる。

0085

図12(b)は、シフトしている場合にも端部温度センサーS2での検出温度が正規位置の検出温度が200℃になる場合の温度分布(破線(オ))を示している。
このようにシフトした場合には、端部温度センサーS2の検出温度が同じ200℃でも、シフトした場合のピーク温度は、230℃となり正規通紙の場合のピーク温度210℃より20℃も高くなっている。

0086

図13(a)は、端部温度センサーS2の検出温度が200℃のときにおける、ピーク温度の値と通紙位置シフト量との関係を示すグラフである。
位置シフト量が正の場合が、非通紙領域が大きくなる方向(図12(a)の右方向へのシフトを示し、位置シフト量が負の場合は、その反対方向へのシフトを示している。
同グラフに示すように通紙位置が右方向にシフトするとピーク温度が高くなり、反対に通紙位置が左方向にシフトすると実際のピーク温度が低くなる。

0087

また、図13(b)は、図13(a)における上記ピーク温度のばらつきをグラフ化したものである。
両図に示すようにピーク温度の変化はほぼ線形比例に近いが、通紙位置が端部温度センサーS2側にシフトしたときのピーク温度の変化量は、通紙位置が端部温度センサーS2と反対側にシフトしたときのピーク温度の変化量より小さくなっているのが分かる。これは非通紙領域が狭くなるほど、その中での温度分布のピークの移動できる範囲が限られてくるからであると考えられる。

0088

このように通紙位置シフト量の大きさによって、実際のピーク温度の位置が異なる以上、それに合わせて、端部温度センサーS2の位置での消磁コイル切替基本テーブルにおける閾値温度もそれに合わせて補正しなければならない。
図14は、図11に相当する蓄熱時間と閾値温度の補正量との関係を、シフト量が、−8mm、0mm、8mmの場合について、求めたときのグラフである。

0089

これと同様な補正用グラフを、通紙位置シフト量が−10mmから+10mmまで1mmごとに求めてテーブル化してROM602内に格納しておき、このグラフと、位置シフト量、およびウォームアップ開始からの経過時間を初期温度T1および温度差ΔTから補正してなる実質的蓄熱時間とから、閾値温度の補正量を得ることができる。
もっとも、図13(b)で述べたように、通紙位置シフト量とピーク温度のズレ量は、ほぼ線形比例の関係にあるため、すべての通紙位置シフト量について図14の関係を求めなくても代表的な通紙位置シフト量についてだけ実験により求め、残りの通紙位置シフト量については、線形補間により閾値温度補正量を求めるようにしても構わない。
(2)定着温度制御
以下、実施の形態2における定着温度制御の内容について、フローチャートに基づき説明する。

0090

図15は、実施の形態1における定着温度制御(図6)のフローチャートと異なる部分の説明をするための部分的なフローチャートである。
ステップS20のプリント制御に際し、記録シートのサイズと蓄熱状態量の取得(ステップS21、S22)に合わせて、上記シフト量センサーS3により通紙位置シフト量を取得する(ステップS31)。

0091

そして、記録シートサイズ、蓄熱状態量、通知位置シフト量に基づき、消磁コイル切替基本テーブルにおける閾値温度の補正量を求める閾値温度補正処理を実行する(ステップS32)。
図16は、この閾値温度補正処理のサブルーチンの内容を示すものであって、図7とステップ番号の同じものは同じ内容を示す。

0092

まず、定着器5の蓄熱状態を指標するものとして通電タイマーによるウォームアップ開始からの経過時間(蓄熱時間)を取得する(ステップS101)。
そして、ウォームアップ開始時における中央温度センサーS1の検出温度T1(図6のステップS12参照)、およびウォームアップ開始直後の温度上昇時における温度差ΔT(同図ステップS16参照)によって定着器5の温まり具合の程度(蓄熱状態)を推定し、図11(b)の補正テーブルに基づき上記蓄熱時間を補正する(ステップS102)。

0093

そして、通紙位置シフト量に応じた蓄熱時間と閾値温度補正量の関係を示すグラフ(図14参照)を選択する(ステップS121)。
ステップS121で選択したグラフに基づき、閾値温度補正量を取得する(ステップS103)。
その後、図15のフローチャートにリターンして、上記閾値温度補正量に基づきステップS24の消磁コイルのON/OFF制御を実行する。このステップS24の処理については実施の形態1と全く同じなので説明を省略する。

0094

以上、本実施の形態においては、実施の形態における記録シートの通紙幅および蓄熱状態量に加えて、定着器5に通紙される記録シートの通紙位置シフト量に基づき、消磁コイルのON/OFF制御の基本テーブルの閾値温度の補正を行ったので、特に、給紙カセットから41から定着器5までの搬送路が長く、搬送中に記録シートが幅方向に位置ずれするような場合において、端部温度センサーS2の検出値に基づき非通紙領域のピーク温度がその上限値を上回らないように的確に制御することが可能となる。

0095

図17は、本実施の形態による非通紙領域におけるピーク温度抑制の効果を示すための実験データであり、A4縦通しで連続通紙した場合におけるピーク温度の到達値をプロットしたものである。
(ア)のグラフは、消磁コイルON切替テーブル(図9(a)参照)の閾値温度を一切補正がない場合(従来技術)において、朝一番にウォームアップ開始直後に連続通紙したときピーク温度を示しており、特に通紙位置シフト量が8mmの際には、ピーク温度が250℃を大きく超えている。
(イ)のグラフは、同じく従来技術において、通電後30分経過した後に連続通紙したときのピーク温度を示している。通紙位置シフト量が8mmの際には、やはりピーク温度が耐熱温度の230℃を超えている。
(ウ)のグラフは、朝一番にウォームアップ開始直後に連続通紙したとき、本実施の形態2(消磁コイルON切替テーブルの閾値温度を、装置の蓄熱状態および通紙位置シフト量によって補正)による消磁コイルのON制御した場合におけるピーク温度を示す。図に示すようにピーク温度が220℃から230℃の範囲内に収まっている。
(エ)のグラフは、通電後30分経過した後に連続通紙したとき、同じく実施の形態2において、消磁コイルのON制御した場合におけるピーク温度を示す。(ウ)の場合よりもさらにピーク温度が抑制されているのが分かる。

0096

<変形例>
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。
(1)上記実施の形態では、定着器5として、消磁コイル50b、50cの2種類のサイズの消磁コイルを設けたが、使用する記録シートのサイズが少なければ、1種類のサイズでも構わないし、反対にさらに他種類のサイズについて、細かく非通紙領域の異常温度を制御するため、必要に応じ3種類以上のサイズの消磁コイルを設けても構わない。それらの消磁コイルの種類に応じて、消磁コイル切替基本テーブル(図9(a)(b)))が修正される。
(2)上記実施の形態における各補正用のテーブルは、各記録シートのサイズに共通であったが、各記録シートサイズごとに補正用テーブルを設けておけば、さらにきめ細かい定着温度制御が可能となる。
(3)上記実施の形態では、消磁コイル50b、50cのみで、非通紙領域が異常昇温するのを抑制するようにした。しかし、例えば、A5Tサイズのような通紙幅が極端に小さな記録シートの通紙をする場合には、その非通紙領域を上記消磁コイル50b、50cではとてもカバーしきれない。

0097

この場合には、上記消磁コイル50b、50cをONにすることに加えて、システム速度を、例えば90%の速度に落としてプリントするようにすればよい。これにより、生産性は少し低下するが、加圧ローラー52の温度推移が高くなり、通紙により加熱ローラー51から記録シートに奪われる単位時間当りの熱量が少なくなるので、IH電源6から供給する電力をそれだけ落とすことができ、これにより非通紙領域の昇温を抑制することができるからである。
(4)なお、上記実施の形態における各テーブルにおける数値などは、あくまでも本発明を説明するための実施例の一例であって、具体的には、装置の仕様、定着器の構成部品、磁束発生部の加熱能力などにより、予め実験により最適な値が決定されるべきものである。
(5)上記実施の形態では、加熱ローラー51の表面温度を検知する中央温度センサーS1、端部温度センサーS2として接触型サーミスターを使用したが、温度センサーの種類は、これだけに限らず、他の種類の温度センサー(例えば、非接触型サーミスター)も使用可能である。
(6)上記実施の形態では、加熱回転体として、電磁誘導発熱層513を有する加熱ローラー51を用いた構成を示したが、これに限定するものではない。例えば、電磁誘導発熱層を有する定着ベルトの内側に、別体のローラーを遊挿した構成とすることもできる。

0098

また、当該定着ベルトを用いる場合、ローラーに変えて、加圧ローラー52からの押圧力を受け止める固定の部材を定着ベルトの内側に配するようにしても良い。
加熱回転体の表面を押圧して定着ニップを形成するため、上記実施の形態では加圧ローラーを用いたが、長手方向に延びる板状の押圧部材であっても構わない。ただし、この場合には、押圧部材の加熱回転体と接触する面に耐摩耗低摩擦化のための表面処理を施すのが望ましい。
(7)また、上記実施の形態では、定着器5における加熱方式として電磁誘導方式を用いて、消磁コイルにより非通紙領域における加熱能力を低下させて、長手方向の加熱強度の分布のパターンを変更できるようにしたが、他の加熱方式であっても通紙領域における加熱能力に対し非通紙領域における加熱能力を低下させる機能を有しさえすれば構わない。

0099

例えば、ハロゲンヒーター式の定着器であっても、図18に示すように中空円筒状の金属製の加熱ローラーの内部に、中央の通紙領域にヒーターが集中した第1ヒーター811と、両端部の非通紙領域にヒーターが集中した第2ヒーター812を挿入し、ウォームアップ時は双方のハロゲンヒーター811、812に通電し、非通紙領域における異常昇温を抑制する際には、ハロゲンヒーター812への通電を停止するようにしてもよい。
(8)上記実施の形態では、画像形成装置として、タンデム型カラープリンターを用いて説明したが、本発明の適用範囲は、これに限らず、定着器を有する複写機、ファクシミリ装置、プリンターなどに適用することができる。

0100

また、上記実施の形態及び変形例の内容は、可能な限り組み合わせても構わない。

0101

本発明は、定着装置および当該定着装置を用いた画像形成装置に関し、特に、定着装置の温度制御の技術に利用できる。

0102

1プリンター
3画像プロセス部
4 給紙部
5定着器
6 IH電源
50a電磁誘導コイル
50a、50b消磁コイル
51加熱ローラー
52加圧ローラー
53 磁束発生部
60 制御部
606 消磁コイル切替テーブル記憶部
607補正テーブル記憶部
608通電タイマー
S1中央温度センサー
S2端部温度センサー
S3シフト量検出センサー

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