像加熱装置
【課題】加熱部材の外部に設けられ加熱部材の周方向の一部領域を被加熱部Ｂとして輻射熱Ａを照射して非接触で加熱する外部輻射加熱手段４３と、を有し、ニップ部で画像ｔを担持した記録材Ｓを挟持搬送しつつ加熱する外部加熱方式の像加熱装置２９において、像加熱が高速化して加熱部材４１の急激な温度低下が発生した場合においても、立ち上がり時間が短く、かつ安価で安定した加熱部材４１の温度制御が行える装置を提供する。
【解決手段】外部輻射加熱手段４３は、輻射熱を発する輻射熱源４５と、輻射熱源から加熱部材へと照射される輻射熱量を調節する輻射熱量調節手段４７と、を有し、ニップ部よりも加熱部材回転方向下流側で被加熱部よりも加熱部材回転方向上流側での加熱部材の表面温度を検知する温度検知手段ＴＨと、温度検知手段で検出した表面温度に基づき輻射熱量調節手段を制御する制御手段１１と、を有する。
【解決手段】外部輻射加熱手段４３は、輻射熱を発する輻射熱源４５と、輻射熱源から加熱部材へと照射される輻射熱量を調節する輻射熱量調節手段４７と、を有し、ニップ部よりも加熱部材回転方向下流側で被加熱部よりも加熱部材回転方向上流側での加熱部材の表面温度を検知する温度検知手段ＴＨと、温度検知手段で検出した表面温度に基づき輻射熱量調節手段を制御する制御手段１１と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式・静電記録方式・磁気記録方式などの適宜の画像形成プロセスにより記録材に画像形成を行う画像形成装置に搭載される画像加熱定着装置として用いて好適な、外部加熱方式の像加熱装置に関する。
【０００２】
像加熱装置は、記録材上の未定着画像を加熱して固着画像として定着或いは仮定着する定着装置、記録材に定着された画像を加熱することにより画像の光沢を増大させる光沢増大装置（画像改質装置）を挙げることが出来る。
【背景技術】
【０００３】
画像形成装置における定着装置は、作像部に於いて加熱溶融性の樹脂等よりなるトナー（顕画剤）を用いて記録材の面に直接方式若しくは間接（転写）方式で形成された未定着トナー画像を固着画像として加熱定着処理をする装置である。従来そのような定着装置として、画像加熱部材としての加熱ローラを外側から加熱する外部加熱方式（表面加熱方式）の装置がある。
【０００４】
特許文献１には、高温の加熱部材を加熱ローラの外面に接触させ、加熱ローラが１周分回転する前に加熱部材の制御温度を上げ、良好な定着に必要なローラ温度の維持を行う技術が開示されている。これにより定着時の加熱ローラの回転１周目と２周目以降の被加熱材加熱ムラ現象を防止することができるとされている。
【０００５】
特許文献２には、加熱ローラの外部に備えた外部加熱源によってローラの表面を非接触で加熱する方式において、外部加熱源への供給電力をＰＷＭ制御により連続的に変化させて加熱ローラの表面温度を目標値に制御する技術が開示されている。これにより従来行われてきたＯＮ／ＯＦＦ制御に比べて加熱ローラ表面の安定した温度制御を行うことができるとされている。
【０００６】
特許文献３には、定着ベルトを用いた定着方法において、ニップ通過での記録媒体との接触による定着ベルトの温度低下部を狙って、定着ベルトの外部加熱を行う技術も開示されている。これにより、定着ベルトの温度ムラを解消でき、光沢ムラのない高画質の画像を形成できるとされている。
【０００７】
特許文献４には、加熱ローラの内部加熱源と外部加熱源とを有する定着方法において、印刷開始から所定時間だけ該両加熱源を併用し、以後は内部加熱源のみの加熱に切り替える技術が開示されている。この方法により、印刷直後の加熱ローラ温度のアンダーシュートを防止することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２５３１７７号公報
【特許文献２】特開２００４−１９８５３７号公報
【特許文献３】特開２００６−３０８６４４号公報
【特許文献４】特開２００８−２６２１６４号公報
【特許文献５】特開２００２−１１９５８０号公報
【特許文献６】特開２００１−２８２０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の方式は、定着プロセスのスループットが高速化し加熱ローラの回転周期が短くなった場合においては、ウォーミングアップ時間の更なる短縮化対策、加熱ローラ回転の１周目と２周目以降とでの急激な温度低下に対する対応対策が望まれている。
【００１０】
特許文献２の方式においてカーボンランプヒータへの連続的な電力制御を行うことで加熱ローラの安定した温度制御ができるとされている。しかし、定着プロセスのスループットが高速化した場合にはカーボンランプの電力制御に対する応答性がローラの温度変化に追随できなくなる。
【００１１】
図１６に特許文献５において開示されているカーボンランプヒータの立ち上がり特性を示す。これよりカーボンランプヒータの立ち上がりは少なくとも数秒は必要であることがわかる。また図１７に、特許文献６において開示されているハロゲンランプヒータの立ち上がり特性を示す。このようにカーボンランプヒータより立ち上がり特性の良いハロゲンランプヒータであっても立ち上がりに１ｓｅｃは必要であることがわかる。
【００１２】
こうしたランプヒータは特許文献１で用いられるようなセラミックヒータほど熱容量が大きくないためランプ自体のウォーミングアップタイムは短くてすむというメリットがある。しかしながら高速化、小型化の進む定着装置において加熱ローラの回転周期は一般的に１ｓｅｃ以下であり、従って電力制御によっては高速化の進む定着装置の加熱ローラ温度低下に対応できないという課題があった。
【００１３】
特許文献３の方式においても特許文献２の場合と同様に、定着プロセスのスループットが高速化した場合には外部加熱源の応答が追いつかないため、対応できなくなるという課題があった。
【００１４】
特許文献４の方式において、印刷開始直後のアンダーシュートは軽減されるが、印刷開始から所定時間以降は内部加熱源のみの加熱に切り替わるため、加熱ローラ内面は過剰に加熱されて部材の劣化を引き起こすことになる。加熱ローラの内部加熱を行う場合、ローラ部材の熱抵抗によりローラ内面から表面にかけて温度勾配が生じる。印刷速度が比較的低速なら該温度勾配は小さく問題とならないが、印刷が高速化するにつれ記録媒体へと与えるべき熱流速が増大し、それに伴いローラ内の該温度勾配もより大きなものとなる。
【００１５】
つまり、印刷を高速化するためにはローラの内面を表面よりもはるかに高い温度まで持ち上げる必要が生じ、部材の耐熱性及び熱抵抗との兼ね合いから決まる限界速度以上には高速化できないという課題があった。
【００１６】
本発明の目的は、外部加熱方式の像加熱装置における上記各問題点を解決し、立ち上がり時間が短く、画像加熱部材の安定した温度制御が可能でかつ安価な高速対応の像加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的を達成するための本発明に係る像加熱装置の代表的な構成は、回転可能な加熱部材と、前記加熱部材とニップ部を形成するバックアップ部材と、前記加熱部材の外部に設けられ前記加熱部材の周方向の一部領域を被加熱部として輻射熱を照射して非接触で加熱する外部輻射加熱手段と、を有し、前記ニップ部で画像を担持した記録材を挟持搬送しつつ加熱する像加熱装置であって、前記外部輻射加熱手段は、輻射熱を発する輻射熱源と、前記輻射熱源から前記加熱部材へと照射される輻射熱量を調節する輻射熱量調節手段と、を有し、前記ニップ部よりも加熱部材回転方向下流側で前記被加熱部よりも加熱部材回転方向上流側での前記加熱部材の表面温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段で検出した前記表面温度に基づき前記輻射熱量調節手段を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の像加熱装置によれば、電力の入力に対して温度変化の時間応答性の良くない輻射加熱源を用いた場合においても、加熱部材の急激な温度変化による加熱ムラを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図２の画像形成装置における定着装置部分の拡大模式図である。
【図２】画像形成装置の一例の概略の内部機構を示した縦断正面模式図である。
【図３】加熱ローラ表面の温度と与えるべき熱量の関係を示す図である。
【図４】定着装置の動作制御フローチャートである。
【図５】第１の実施形態におけるヒータユニットの概略断面図およびヒータ（ハロゲンランプヒータ）から発せられる輻射エネルギーの照度分布を示す図である。
【図６】図５における照度分布とそれに対応する積算分布を示す図である。
【図７】定着装置およびその周辺の機構を示す概略断面図である。
【図８】比較例を示す２次元熱伝導シミュレーション結果図である。
【図９】本発明者らが測定したハロゲンランプの立ち上がり、立下り特性実測結果である。
【図１０】従来例を示す２次元熱伝導シミュレーション結果図である。
【図１１】第１の実施形態の効果（本発明の効果）を示す２次元熱伝導シミュレーション結果図である。
【図１２】第２の実施形態のヒータユニットを示す概略断面図である。
【図１３】第３の実施形態のヒータユニットを示す概略断面図である。
【図１４】（ａ）、（ｂ）は第３の実施形態３における外部輻射加熱源と光反射部材の相対位置関係によって変化する輻射エネルギーの照度分布を示す図である。
【図１５】（ａ）、（ｂ）は第３の実施形態３各開口率の、外部輻射加熱源の位置と輻射熱量の関係を示す図である。
【図１６】特許文献３に記載のカーボンランプヒータの立ち上がり特性を示す図（特許文献５）である。
【図１７】特許文献４に記載のハロゲンランプヒータの立ち上がり特性を示す図（特許文献６）である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、図面を参照して、本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本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。
【００２１】
［第１の実施形態］
（１）画像形成装置例の全体的概略構成
図２は本発明に従う像加熱装置を画像加熱定着装置として搭載した画像形成装置の一例の概略の内部機構を示した縦断正面模式図である。この画像形成装置１は電子写真デジタル複写機である。２は画像形成部を収容している装置本体、３は装置本体２の上部に配設された画像読み取り部（イメージリーダー）である。
【００２２】
画像読み取り部３において、プラテンガラス４上に原稿Ｏを画像面下向きで所定の載置基準に従って載置し、原稿圧着板５を被せる。原稿圧着板５を原稿自動送り装置（ＡＤＦやＲＤＦ）にして原稿Ｏをプラテンガラス４上に自動送りさせることもできる。
【００２３】
操作盤（コントローラ部）６により所望の複写条件が設定された後、コピースタートキーが押されると、移動光学系７が移動動作して原稿面が光学走査される。移動光学系７はプラテンガラス４の下面に沿って所定の速度Ｖ，Ｖ／２で移動して原稿Ｏの画像面を照射する光源やミラー等を有する。これにより、原稿面の画像情報が結像レンズ８，撮像素子（ＣＣＤ）９にて電気的画像信号として光電読み取りされる。
【００２４】
光電読み取りの画像信号は画像形成信号を生成する画像処理部１０に入力して処理が施されて装置本体２側の制御回路部（制御手段）１１に入力する。制御回路部１１は画像読み取り部３や操作盤６との間で各種の電気的情報の授受を行う。かつ、装置本体２の画像形成部の画像形成動作を所定の制御プログラムや参照テーブルに従って統括的に制御する。従って、以下に説明する画像形成動作は制御回路部１１によって制御される。操作盤６には使用者が所望の画像形成実行条件等を制御回路部１１に入力したり、設定したりすることができる各種の操作キーや表示器等が配設されている。
【００２５】
装置本体２内の画像形成部は、本実施形態においては、露光手段としてレーザスキャナ（レーザ走査露光装置）１２を用いた電子写真プロセス機構である。１３は像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、ドラムと記す）であり、矢印の反時計方向に所定の速度で回転駆動される。回転駆動されたドラム１３はその周面が一次帯電器１４により所定の極性・電位に一様に帯電される。その帯電処理面に対してスキャナ１２による走査露光がなされる。
【００２６】
スキャナ１２は制御回路部１１から画像形成信号の入力を受けてその入力信号に対応して変調したレーザ光Ｌを出力してドラム面を走査露光する。これにより、ドラム１３面に画像読み取り部３で読み取り処理された原稿Ｏの画像情報に対応した静電潜像が形成される。その静電潜像が現像装置１５によりトナー画像として現像される。そのトナー画像が、ドラム１と転写帯電器１６との対向部である転写部１７において、転写部１７に給紙機構部１８から給紙された記録材（記録媒体：以下、シートと記す）Ｓに対して転写される。シートＳは複写機１によって画像が形成可能な紙や合成樹脂等のシート状物である。
【００２７】
給紙機構部１８は上下２段のシートカセット１９，２０を有する。また、装置本体２の左側面に配設された手差し給紙部（マルチ・パーパス・トレイ）２１を有する。また、再搬送路（反転搬送路）２２を有する。
【００２８】
そして、予め指定されたカセット１９又は２０、或いは手差し給紙部２１の給紙ローラ２３が駆動されることで、カセット１９又は２０、或いは手差し給紙部２１に積載されているシートＳが１枚ずつ分離給送される。そのシートＳが搬送路２４を通ってレジストローラ対２５に到達して斜行が矯正された後、ドラム１３の回転に同期してレジストローラ対２５により転写部１７に搬送される。
【００２９】
転写部１７に搬送されたシートＳは転写帯電器１６による転写電界によりドラム１３の面に密着すると共にドラム１３側のトナー画像の静電転写を受ける。転写部１７を通ったシートＳは分離帯電器２６の作用でドラム１３の面から順次に分離されてベルト搬送装置２９の回動するベルト２９ａの上に乗って定着装置３０へ導入されてトナー画像の定着処理を受ける。定着装置３０については次の（２）項で詳述する。また、シート分離後のドラム１３面はクリーニング装置２７により転写残トナーが除去されて清掃され、イレーサランプ２８により除電露光を受けて繰り返して作像に供される。
【００３０】
定着装置３０を出たシートＳは、指定モードが片面画像形成モードの場合には、進路がフラッパ３１の動作によりフラッパ上面側の水平搬送路３２側にされる。そして、排出ローラ対３３に中継ぎされて排出口３４から装置本体２の右側面に配設された排出トレイ３５に排出される。
【００３１】
また、指定モードが両面画像形成モードの場合には、定着装置３０を出た第１面の画像形成済みのシートＳは、進路がフラッパ３１の動作によりフラッパ下面側の下降搬送路３６側にされてスイッチバック搬送路３７に導入される。搬送路３７に導入されたシートＳはスイッチバックされて、進路がフラッパ３８の動作により再搬送路２２側にされる。そして、シートＳは再搬送路２２を通って再び搬送路２４に導入されることで表裏反転された状態で転写部１７に対して再給送される。これによりシートＳの第２面に対するトナー画像の転写がなされる。
【００３２】
以後、シートＳは片面画像形成モードの場合と同様にベルト搬送装置２９により定着装置３０に導入されることで第２面に対するトナー画像の定着処理を受け、両面画像形成物として搬送路３２, 排出ローラ対３３, 排出口３４を通ってトレイ３５に排出される。
【００３３】
（２）定着装置３０
図１は図２における定着装置３０の部分の拡大図である。この定着装置３０は回転可能な加熱部材（画像加熱回転体）としての加熱ローラ（定着ローラ）４１を有する。また、加熱ローラ４１とニップ部（定着ニップ部）Ｎを形成するバックアップ部材（対向部材：記録材Ｓを加熱部材４１に押圧する部材）としての加圧ローラ４２を有する。そして、加熱ローラ４１の外部に設けられ、加熱ローラ４１の周方向の一部領域を被加熱部Ｂとして輻射熱Ａを照射して非接触で加熱する外部輻射加熱手段としてのヒータユニット４３を有する。
【００３４】
ａ）加熱ローラ４１
本実施形態において、加熱ローラ４１はローラ基体としての芯金４１ａの外周面に弾性層４１ｂと離型層４１ｃを順次に積層した外径５１ｍｍのローラである。本実施形態において、芯金４１ａはアルミ製の中空ローラ、弾性層４１ｂは厚さ５００μｍのゴム層、離型層４１ｃは厚さ２５μｍのＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂）等のフッ素樹脂である。ゴム層４１ｂには光吸収材としてカーボンブラックがまぜられており、ゴム層４１ｂはユニット４３から発せられる輻射エネルギーを吸収して昇温する。
【００３５】
加熱ローラ４１は定着装置３０の装置枠体（装置フレーム）４０の手前側と奥側の側板間に回転可能に軸受されて保持されている。加熱ローラ４１は制御回路部１１で制御される回転駆動手段としてのモータＭの回転力が伝達されることで矢印の反時計方向に所定の周速度で回転駆動される。
【００３６】
ｂ）加圧ローラ４２
本実施形態において、加圧ローラ４２はローラ基体としてのアルミ製の芯金４２ａの外周面に厚さ５００μｍの断熱発泡ゴム層４２ｂが巻かれた構造の外径５１ｍｍのローラである。加圧ローラ４２は加熱ローラ４１の下側において該ローラ４１に対して並行に配列されている。そして、制御回路部１１で制御される当接離間手段４４により加圧ローラ４１の下面に対して所定の押圧力で圧接させた当接状態と加熱ローラ４１から離れた離間状態とに状態転換可能にされている。
【００３７】
当接離間手段４４の具体例は図の煩雑を避けるために省略したけれども、例えば次のような構成にすることができる。加圧ローラ４２を装置枠体４０の手前側と奥側の側板間に回転可能に軸受保持させる。手前側と奥側の軸受はそれぞれ手前側と奥側の側板に対して上下方向にスライド移動可能に配設する。各軸受を付勢部材により上方に移動付勢することで加熱ローラ４１の下面に対して所定の押圧力で圧接させた当接状態にする。また、各軸受を付勢部材の付勢力に抗してカム機構やソレノイド機構により下降動させることで加熱ローラ４１から離れた離間状態に転換させる。
【００３８】
ここで、加熱ローラ４１に対する加圧ローラ４２の離間状態には、加圧ローラ４２の加熱ローラ４１に対する圧接力が実質的に解除されて加圧ローラ４２が加熱ローラ４１に対して線接触的に接している状態も含むものとする。
【００３９】
加熱ローラ４１に対する加圧ローラ４２の当接状態において、両ローラ４１と４２の間にはシートＳの搬送方向ａにおいて所定幅のニップ部（定着ニップ部）Ｎが形成される。そして、加熱ローラ４１に対する加圧ローラ４２の当接状態において、加熱ローラ４１が回転駆動されることで、加圧ローラ４２はニップ部Ｎにおける摩擦力で従動回転する。
【００４０】
ｃ）ヒータユニット４３
ユニット４３は、加熱ローラ４１の上側、即ち加熱ローラ４１を中にして加圧ローラ４２とは１８０°反対側において、装置枠体４０の手前側と奥側の側板間に定置配設されている。ユニット４３は、輻射熱Ａを発する輻射熱源４５を有する。また、輻射熱源４５が発する輻射熱Ａを加熱ローラ４１に向かわせる反射部材４６を有する。また、制御回路部１１で制御されて、輻射熱源４５から加熱ローラ４１へと照射される輻射熱量を調節する輻射熱量調節手段４７を有する。
【００４１】
本実施形態においては、輻射熱源４５として素線径２ｍｍのハロゲンランプヒータを用いている。ヒータ４５は加熱ローラ４１に対して並行に配列されており、加熱ローラ４１の軸線に沿って長い。そして、装置３０に通紙可能な最大幅サイズの記録材の幅に対応する加熱ローラ４１の長さ領域に対して輻射熱を長さ方向において均一な照度分布で照射することができる有効発熱長さを有する。ヒータ４５は制御回路部１１で制御される電源部（外部輻射加熱源電力供給手段）Ｅから電力の供給がなされることで点灯して輻射熱Ａを発する。
【００４２】
本実施形態において反射部材４６は、横断面において内面を放物面形状部とした、加熱ローラ４１の軸線に沿って長い反射笠である。反射笠４６の開口部４６ａは加熱ローラ４１の上面に対向している。Ｗ４６は開口部４６ａの短手方向（加熱ローラ４１の母線方向に直交する方向）の開口部幅である。本実施形態においてその開口部幅Ｗ４６は５２．８ｍｍである。放物面形状部の表面は放物面鏡として金メッキや研磨アルミ面のような高反射率部材で構成されている。ヒータ４５はこの反射笠４６の内部において中心を放物面鏡の焦点の位置にして配設されている。
【００４３】
従って、ヒータ４５から発して放物面鏡面で反射された輻射熱Ａは平行光線となって開口部４６ａから出て加熱ローラ４１の上面を照射する。これにより、加熱ローラ４１のカーボンブラックが混ぜられているゴム層４１ｂが輻射エネルギーを吸収して昇温する。即ち、加熱ローラ４１の上面側が被加熱部Ｂとして非接触で外部加熱（表面加熱）される。
【００４４】
本実施形態において輻射熱量調節手段４７は、反射笠４６の開口部４６ａの開口部面積（開口部幅）を開口部短手方向に広狭変更するためのスライド板型の可動の遮光部材（シャッター：以下、スライド板と記す）４７ａを有する構成となっている。本実施形態においては、スライド板４７ａは開口部４６ａの短手方向の一方側と他方側とにそれぞれ配設した２枚構成としてある。そして、その一方側と他方側のスライド板４７ａがそれぞれ開口部４６ａを閉じる方向と開く方向とに連動して対称な動作をするように連動機構（不図示）で連結されている。
【００４５】
また、輻射熱量調節手段４７は、その連動機構を動作させるための駆動手段（不図示）を有する。駆動手段は連動機構を介して開口部４６ａの開口部面積が２枚のスライド板４７ａの対称な開閉動作により所定に広狭変更されるように制御回路部１１で制御される。
【００４６】
輻射熱量調節手段４７の上記の連動機構や駆動手段の具体例は図の煩雑を避けるために省略したけれども、例えば次のような構成にすることができる。２枚のスライド板４７ａの連動機構はリンク機構やラック−ピニオン機構で構成することができる。駆動手段はソレノイドやモータを用いることができる。ソレノイドのレスポンスタイムは１／６０秒であり、本実施形態における加熱ローラ４１の回転周期５００ｍｓｅｃ（後述）よりも十分に短い時間で動作する。ソレノイドには多位置制御が可能なステップロータリーソレノイドがある。
【００４７】
ｄ）画像定着
回転する加熱ローラ４１の表面がユニット４３の輻射熱Ａの照射を受けて所定の定着温度に加熱温調されている状態においてニップ部ＮにシートＳが導入される。即ち、定着装置３０に対して転写部１７側から未定着のトナー画像ｔを担持したシートＳが搬送装置２８で搬送され、ガイド部材４８にガイドされて加熱ローラ４１と加圧ローラ４２との圧接部であるニップ部Ｎに導入される。
【００４８】
そして、シートＳはニップ部Ｎにより挟持搬送されて加熱ローラ４１の熱とニップ圧を受ける。これにより、未定着のトナー画像ｔがシートＳに対して固着画像として熱圧定着される（シートＳに熱エネルギーを付与する加熱工程）。ニップ部Ｎを出たシートＳは加熱ローラ４１の面から分離されて、定着出口ローラ対４９に中継ぎされて定着装置３０から出る。ローラ対４９は加熱ローラ４１の回転に連動して回転する。
【００４９】
電源部Ｅからヒータ４５への投入電力は、制御回路部１１により予め設定されたプリントモードごとの所望値に設定される。普通紙モードやコート紙モードといった紙種の異なるプリントモードでは、紙の熱物性値が異なるために同じニップ時間であっても加熱ローラ４１から紙へ移動する熱量は異なる。また、低光沢モードや高光沢モードのようなモードでは、一般的に加熱ローラ４１の送り速度を変えることでニップ時間を調節し、画像の光沢性を調節する。
【００５０】
従って、こういったモード違いによっても加熱ローラ４１から紙側へと移動する熱量が異なる。このようにプリントモードによって加熱ローラ４１から紙側へと移動する熱量が異なるため、それぞれのモードにおいて必要な電力値に設定する。
【００５１】
加熱ローラ４１の外側には加熱ローラ４１の表面温度を検知する温度検知手段としての温度センサＴＨが配設されている。この温度センサＴＨは、ニップ部Ｎよりも加熱部材回転方向下流側で、ユニット４３による加熱ローラ４１の被加熱部Ｂよりも加熱部材回転方向上流側での加熱ローラ４１の表面温度を非接触式または接触式で検知（モニター）する。
【００５２】
温度センサＴＨによりモニターされた温度情報（温度に関する電気的情報）は制御回路部１１に入力する。制御回路部１１はその入力情報を元に予め設定された供給熱量テーブルを斟酌して輻射熱量調節手段４７の動作が決定される。
【００５３】
即ち、制御回路部１１は温度センサＴＨで検出した加熱ローラ４１の表面温度に基づき輻射熱量調節手段４７を制御して加熱ローラ４１の表面温度を所定の温度に温調する。本実施形態においては、制御回路部１１は温度センサＴＨで検出した加熱ローラ４１の表面温度に基づき輻射熱量調節手段４７のスライド板４７ａを動作させて反射笠開口部４６ａの開口部面積を変更する。これによってヒータ４５から加熱ローラ４１へと照射される輻射熱量を調節することで加熱ローラ４１の表面温度を所定の温度に温調する。
【００５４】
テーブル化すべき温度と熱量の関係を図３に示す。これらの関係はトナーや紙（シートＳ）、加熱ローラ４１の熱物性や構成、加熱ローラ表面温度の測定位置などにより異なるので、定着装置３０の各種の仕様において事前に求めテーブル化しておく。
【００５５】
（３）定着装置の動作制御
図１と図４により定着装置３０の動作制御を説明する。複写機１は操作盤６のメイン電源スイッチがＯＦＦのときは運転休止状態である。定着装置３０に関しては、モータＭはＯＦＦ、ヒータ４５に対する電源ＥもＯＦＦである。加圧ローラ４２は離間状態に保持されている。
【００５６】
１）メイン電源スイッチが投入（ＯＮ）されると複写機１は運転開始となる。制御回路部１１はメインモータ（不図示）を起動させてドラム１３を駆動させた状態にして電源投入時に複写機１に行う所定のウォーミングアップ動作（前多回転動作）を開始する。制御回路部１１はその動作の実行を終了したらメインモータを止めて待機モードに移行し、プリントモードスタート信号の入力待ちをする。
【００５７】
２）制御回路部１１は上記のウォーミングアップ動作において定着装置３０については次のような動作制御をする。スライド板４７ａが十分に開き動作して反射笠開口部４６ａの開口率が１００％（開口部−全開状態）となるように輻射熱量調節手段４７を制御する（ステップＳ１０１）。
【００５８】
３）モータＭを起動して加熱ローラ４１を回転駆動させると共に電源ＥをＯＮにしてヒータ４５を点灯させる（Ｓ１０２）。これにより、加熱ローラ４１の表面が開口率１００％の反射笠開口部４６ａから出光する輻射熱Ａにより非接触で外部加熱される。即ち、加熱ローラ４１のウォーミングアップが開始される。このとき、加圧ローラ４２は加熱ローラ４２に対して離間状態に保持されている。
【００５９】
４）上記の加熱ローラ４１のウォーミングアップ開始と同時に温度センサＴＨにて加熱ローラ４１の温度が測定され、その温度情報が制御回路部１１に入力する。制御回路部１１は加熱ローラ４１の表面温度が所定の定着開始温度Ｔ１になったかを判断する（Ｓ１０３）。温度がＴ１になっていない場合は加熱ローラ４１のウォーミングアップを続行する。
【００６０】
５）温度Ｔ１に達した場合は、待機モード（Ｓ１０４）へと移行する。この待機モードにおいて、定着装置３０においては、モータＭのＯＮが維持されて加熱ローラ４１の回転は継続されると共に、ヒータ４５には加熱ローラ４１の温度が定着開始温度Ｔ１に維持できるだけの電力が電源Ｅから投入される。つまり、加熱ローラ４１が定着開始温度Ｔ１の状態での放熱熱量とつりあうだけの電力が投入される。この状態において、制御回路部１１はプリントモードスタート信号の入力待ちをする。
【００６１】
６）使用者が操作盤６により所望のプリントモードを選択し、その他の所要の複写条件を設定してプリントモードスタートキーが押されると、制御回路部１１は、メインモータを起動させてドラム１３を駆動させ、プリントモードをスタートさせる（Ｓ１０５）。プリントモードの選択は、前記のように、プリントを行う紙種や定着画像の所望の光沢度の選択などである。
【００６２】
７）制御回路部１１は、プリントモードの実行に先立って、或いは画像形成部における画像形成動作に並行して、定着装置３０については次ぎのような動作制御をする。
【００６３】
ヒータ４５に対する投入電力に関して、選択されたプリントモードに応じ予めモードごとに設定された電力を決定する（Ｓ１０６）。次いで、その決定された電力投入時に、Ｓ１０４の待機モード時と同様に放熱量とつりあうだけの輻射熱量が加熱ローラ４１に与えられる開口率Ｐ０を計算する（Ｓ１０７）。
【００６４】
加熱ローラ４１は回転している。電源Ｅからヒータ５４に対してＳ１０６で決定した電力を投入する（Ｓ１０８）。また、反射笠開口部４６ａの開口率がＳ１０７で計算した開口率Ｐ０となるように輻射熱量調節手段４７を制御してスライド板４７ａを動作させる（Ｓ１０９）。この場合、図１７に示すようにハロゲンランプヒータ４５からの輻射熱量は徐々に立ち上がる。よってヒータ４５に電力を投入して立ち上げる際には、放熱とつりあう一定の輻射熱量が得られるようヒータ４５の立ち上がり特性に合わせて、開口率を徐々に変化させる。
【００６５】
８）その後、Ｓ１０８のヒータ４５の点灯から所定の立ち上げ時間ｔ１が経過したかを判断する（ステップＳ１１０）。所定時間ｔ１は図１７で示すようなヒータ４５の立ち上がり特性で決まり、ヒータ４５の出力が十分に立ち上がる数秒は時間を置くことが適当である。時間ｔ１が経過して開口率がＰ０になっていれば、プリントモードをスタートさせ、当接離間手段４４を制御して離間状態の加圧ローラ４２を加熱ローラ２１に対して所定に圧接させた当接状態に転換する（Ｓ１１１）。この状態において定着装置３０のニップ部Ｎへの通紙が開始される（ステップＳ１１２）。
【００６６】
９）プリント開始時点では輻射熱量調節手段４７による反射笠開口部４６ａの開口率は依然としてＰ０である。温度センサＴＨにより加熱ローラ４１の表面温度がモニターされ（ステップＳ１１２）、該温度が通紙開始温度Ｔ１以下になると輻射タイミングｔ２と開口率Ｐが計算決定される（ステップＳ１１３）。輻射タイミングｔ２は温度センサＴＨにより検出される加熱ローラ４１の表面部位が加熱ローラ４１の回転によりヒータ４５による被加熱部Ｂに移動するまでの時間に相当する。
【００６７】
また開口率Ｐは該検出された加熱ローラ４１の温度を用いて図３に示す関係に従って決定される。温度検出からの経過時間が測定され（ステップ１１４）、該経過時間が輻射タイミングｔ２経過すると反射笠開口部４６ａの開口率が、前ステップにて決定されたＰに設定される（ステップ１１５）。
【００６８】
１０）制御回路部１１は以上Ｓ１１２〜Ｓ１１５のステップを、設定された所定枚数分のプリントモードが終了するまで繰り返す（ステップ１１６）。
【００６９】
１１）制御回路部１１はプリントモードが終了すると、制御回路部１１は当接離間手段４４を制御して加圧ローラ４２を当接状態から離間状態に切り換える（ステップＳ１１７）。そして、メイン電源スイッチがＯＦＦでなければ、スライド板４７ａが十分に開き動作して反射笠開口部４６ａの開口率が１００％（開口部−全開状態）となるように輻射熱量調節手段４７を制御する（Ｓ１１９）。そして、ステップＳ１０３に移行して次のプリントスタートが信号なされるまでステップＳ１０４の状態に保持される。
【００７０】
１２）また、ステップＳ１１８でメイン電源スイッチがＯＦＦであれば、モータＭをＯＦＦし、ヒータ４５をＯＦＦする（Ｓ１２０）。またメインモータもＯＦＦとする。この状態において、複写機１は運転を終了して休止状態になる。
【００７１】
これにより、加熱ローラ４１の温度低下部分を的確に加熱することができるので、加熱ローラ４１の温度ムラをなくし均一な定着性を確保することができる。
【００７２】
ここで、ウォーミングアップ中および待機中でのローラ４１の回転に伴う電力を削減するのであれば、ウォーミングアップ中および待機中でのローラ４１の回転速度を画像形成動作時（通紙時）よりも適当に遅く設定することで対応することが可能である。
【００７３】
（４）輻射熱量調節手段４７の動作による輻射エネルギーの調節方法
図５は本実施形態におけるヒータユニット４３について開口率１００％（開口部−全開状態）における反射笠開口部４６ａの開口部幅Ｗ４６に沿う光線追跡シミュレーションから求めた照度分布を示す図である。
【００７４】
本実施形態において、反射部材４６は、前述したように、ヒータ４５の輻射エネルギーを加熱ローラ４１へと向かわせるように横断面において内面を放物面形状部とした反射笠である。放物面形状部の表面は放物面鏡として金メッキや研磨アルミ面のような高反射率部材４６ｂで構成されている。ヒータ４５の中心は反射笠４６の放物面形状部の焦点に一致している。反射笠開口部４６ａの開口部幅（最大開口部幅）Ｗ４６は５２．８ｍｍである。
【００７５】
輻射熱量調節手段４７は、反射笠４６の開口部４６ａの開口部面積（開口部幅）を開口部短手方向に広狭変更するための可動のスライド板４７ａを有する構成となっている。本実施形態においては、スライド板４７ａは開口部４６ａの短手方向の一方側と他方側とにそれぞれ配設した２枚構成としてある。そして、その一方側と他方側のスライド板４７ａがそれぞれ開口部４６ａを閉じる方向と開く方向とに連動して対称な動作をするように連動機構で連結されている。
【００７６】
輻射熱量調節手段４７は、その連動機構を動作させるための駆動手段を有する。駆動手段は連動機構を介して開口部４６ａの開口部面積が一方側と他方側のスライド板４７ａの対称な開閉動作により所定に広狭変更されるように制御回路部１１で制御される。スライド板４７ａは片面が光吸収加工の施されたアルミ板であり、光吸収加工面（輻射エネルギー吸収面）４７ｂがヒータ２２に対向している。光吸収加工面４７ｂは輻射エネルギーを吸収する。
【００７７】
こうしてスライド板４７ａの移動により開口部４６ａの面積を調節することで、加熱ローラ４１へ照射エネルギー量を制御する。スライド板４７ａは開口部４６ａの側に進入した状態において進入した部分の内面の光吸収加工面４７ｂが受け取った輻射エネルギーにより発熱する。即ちスライド板４７ａが発熱するので、基板としてはアルミ板のような耐熱性のあるものが好ましい。さらには発熱した熱を放熱するような機構を設けても良い。
【００７８】
図６は図５に示す照度分布の第一象現（図６のア）と、その積算分布を反射笠開口部４６ａの開口率として（図６のイ）表したものである。図中系列アは縦軸左−横軸下に、系列イは縦軸右−横軸上に対応する。
【００７９】
この積算分布に従いスライド板４７ａの座標を動かして反射笠開口部面積を変更することで加熱ローラ４１へ照射される輻射エネルギー量を調節することができる。たとえば開口率３５％になるようスライド板４７ａの座標を設定すれば照射エネルギーの５０％を加熱ローラ４１へと与えることができることになる。
【００８０】
本実施形態においては反射部材４６としての反射笠の内面が横断面放物面形状をしているが楕円集光形状でもその他の形状でもかまわない。光線追跡シミュレーションやまたはカロリーメータなどを用いて照度分布を実測し開口率と照射エネルギー量の関係を求めておけば、反射部材４６がどのような形状でも同様な制御が行える。
【００８１】
（５）定着装置の温調制御
本実施形態において、加熱ローラ４１の周速は３２０ｍｍ／ｓｅｃであり、平均ニップ圧は４ｋｇｆ／ｃｍ2、ニップ部幅は８ｍｍとなっている。加熱ローラ４１はヒータユニット４３にて表面温調温度（Ｔ１）が１９０℃に加熱、維持される。
【００８２】
通紙が開始されると、加熱ローラ４１の未定着画像ｔを担持した記録材Ｓに触れたローラ部分の温度が低下する。加熱ローラ４１から記録材Ｓへ移動した熱量は前述の加熱ローラ４１の表面温度低下分に対応している。そこで、制御回路部１１は、温度センサＴＨによる加熱ローラ４１の表面温度情報から加熱ローラ４１へ与えるべきエネルギー量を決定し、その情報を元に輻射熱量調節手段４７のスライド板４７ａの動作を制御する。即ち、反射笠開口部面積を制御する。
【００８３】
これにより通紙時に加熱ローラ４１の２周目以降においても加熱ローラ４１の表面温度は適温に調節され、１周目と同様な良好な定着状態を実現することができる。
【００８４】
本発明の効果を２次元熱伝導シミュレーションを用いて示す。図７は２次元熱伝導シミュレーションを行った系について示す模式図である。シミュレーションは図７に示すように定着装置断面を２次元でモデル化して行っており、加熱ローラ４１の回転に伴う温度の時間変化をシミュレートすることができる。
【００８５】
図８はヒータ４５によりウォーミングアップが終了し、通紙が開始されてからの加熱ローラ４１の表面の温度分布の時間変化を示すものであり、本発明で解決する課題を明確に示すための比較例である。図７におけるローラ構成、周速、温度は上述と同じである。図８の横軸は加熱ローラ４１の中心からの回転角θ［ｄｅｇ．］であり、ローラ回転方向を正に、θ＝０の基準をニップ開始部に取っている。図８中の破線はｔ＝０ｍｓｅｃでの温度をウォーミングアップ直後の基準温度としてプロットしている。
【００８６】
図８に示すように、通紙が始まるとニップ部Ｎにて記録材Ｓと接触した加熱ローラ４１の表面温度は低下し、ローラ４１の周方向に温度ムラが生じる。本発明はこの温度ムラをヒータ４５からのエネルギー供給により解消し、ローラ回転２周目以降においても１周目と同様な所望の定着状態を維持するものである。
【００８７】
ローラ回転２周目以降においても安定、良好な定着性を維持するためには、ニップ部Ｎで失った加熱ローラ４１の熱エネルギーを効率よくかつ適切な量供給する必要がある。供給するエネルギー量が過剰であればホットオフセットの原因となり、逆に過少であれば画像の光沢不足やコールドオフセットの原因となる。外部加熱方式はローラ表面に直接エネルギーを供給できるためローラ周方向の温度ムラに迅速に対応できる利点がある。
【００８８】
しかし、その反面、回転するローラ表面上の温度ムラがヒータ４５の位置に到達するタイミングとエネルギー供給のタイミングとがずれると、エネルギー供給量が過剰または過少となり、上記と同様の問題が生じる。従って、ヒータユニット４３には、供給エネルギー量を適切かつ迅速に調節する能力が求められる。
【００８９】
図９はハロゲンランプヒータ４５のタングステン素線温度を放射温度計でモニターし、その立ち上がり、立下り特性を測定した結果である。図１７と同様にランプからの照射出力が立ち上がるのに１ｓｅｃ（立ち上がり時間）かかっており、さらに立下りには１０ｓｅｃ以上の時間を要する。つまり、本実施形態のようにローラ４１の回転周期がヒータ４５の立ち上がり時間１ｓｅｃ以下である場合においては、ヒータ４５の通電制御によるローラ表面の温度調節は不可能である。
【００９０】
仮に通紙タイミングを予想して通紙１ｓｅｃ前にヒータ４５の加熱を開始したとしても、加熱する必要のないローラ表面を加熱することになり、ホットオフセットの原因になってしまう。また、記録材Ｓにカット紙を用いる場合においても、加熱ローラ４１が記録材Ｓと接したときと加圧ローラと４２接したときとで加熱ローラ４１の温度低下幅は異なるため加熱ローラ４１に温度ムラが生じ、上述と同様な問題が発生する。
【００９１】
つまり、紙間時間がヒータ４５の立ち上がり時間以下の高速定着機の場合、この温度ムラに対応するにはヒータユニット４３には紙間時間以下での立ち上がり、立下り性能が必要となる。これもヒータ４５の通電制御によって対応することは到底不可能である。
【００９２】
図１０は図７の構成においてヒータ４５の照射エネルギー制御を投入電力制御で行ったときの、加熱ローラ表面温度の時間変化を示すシミュレーション結果図であり、本発明の効果を明示するための従来例である。
【００９３】
ヒータ４５はθ＝１８０ｄｅｇ．に位置している。制御回路部１１は時間分解能２５ｍｓｅｃの温度センサＴＨにてθ＝９０ｄｅｇ．のローラ表面温度をモニターしている。そして、制御回路部１１は、温度センサＴＨでの検知温度とテーブルを元に、最大供給エネルギー量を電源部（外部加熱源電力供給手段）Ｅで制御し、加熱ローラ４１の温度ムラに対応する供給エネルギー量を制御する。
【００９４】
エネルギーの供給タイミングは、ヒータユニット４３の設置位置と加熱ローラ４１の周速から照射の時間遅れを算出し、温度センサＴＨの信号をトリガーにして制御回路部１１が輻射熱量調節手段４７を制御する。
【００９５】
本実施形態ではローラ４１の回転周期が５００ｍｓｅｃなので、温度センサＴＨで温度を検出した１２５ｍｓｅｃ後に所望のエネルギー量を供給する。ｔ＝０ｓｅｃまでの待機時には放熱との釣り合いを取るためヒータ４５からの供給は２００Ｗであった。一方、通紙により温度低下したローラ表面温度から割り出したローラ４１へ供給すべき熱量は７２０Ｗであった。
【００９６】
本比較例では輻射エネルギー制御をヒータ４５への投入電力制御で行っている。つまり温度センサＴＨで温度を検知した１２５ｍｓｅｃ後にヒータ４５に７２０Ｗの電力を投入することになる。図９にて示したようにヒータ４５は電力を印加してから立ち上がるまでに１ｓｅｃ程度の時間を要するため、加熱ローラ４１を必要なだけ加熱することができない。これにより加熱ローラ２回転目は１回転目より温度ができてしまし、この温度ムラが画像の光沢ムラを引き起こす。
【００９７】
一方、本発明を用いることで上記の問題は解決される。図１１は図１の構成における加熱ローラ表面温度の時間変化を示すシミュレーション結果図である。ここでは前述の比較例とは異なり、ヒータユニット４３からの供給エネルギー量制御はスライド板４７ａの開閉で行っている。
【００９８】
本実施形態においてのヒータ４５への投入電力は８００Ｗであった。よって待機時にはスライド板４７ａによる反射笠開口部４６ａの開口率を２８％に調節することで、２００Ｗの輻射熱量を与える。そして通紙が開始されると開口率を８１％へ広げることにより輻射熱量を２００Ｗから７２０Ｗへと変化させ、ローラ４１の温度制御を行った（図６参照）。
【００９９】
このように本発明を用いることで加熱ローラ４１に生じた温度ムラは適切に解消され、１回転目で低下した加熱ローラ４１の温度も、所望の定着温度である初期状態（図１０中破線）まで回復することができた。輻射熱量調節手段４７の機械的動作にて輻射エネルギー量を調節するので、電力の入力に対して温度変化の時間応答性の良くない輻射加熱源４５を用いた場合においても、加熱ローラ４１の急激な温度変化による加熱ムラを防止することができる。
【０１００】
また、本実施形態では外部輻射加熱手段としてのヒータユニット４３のヒータ４５のみにより加熱ローラ温度を維持する構成であったが、別法として、ヒータユニット４３のヒータ４５と加熱ローラ内の内部加熱源（不図示）を併用して行うこともできる。その場合、待機モード時は内部加熱源から加熱ローラに２００Ｗを与え温度を維持し、通紙によって温度低下した部分にはヒータユニット４３から５２０Ｗ供給することで同様の効果を得ることができる。
【０１０１】
以上のように本発明を用いることにより、加熱ローラ４１への適切かつ迅速な供給エネルギー量の制御が可能となる。従ってローラ回転２周目以降に生じる温度低下に適切に対応でき、良好かつ安定した定着状態を維持することができた。
【０１０２】
［第２の実施形態］
図１２は輻射熱量調節手段４７の他の構成形態例を示すものである。第１の実施形態の装置３０と共通する構成部材、部分には同じ符号を付して再度の説明を省略する。
【０１０３】
本実施形態における外部輻射加熱手段としてのヒータユニット４３は、輻射熱源であるハロゲンランプヒータ４５が発する輻射熱Ａを加熱ローラ４１へと向かわせる反射部材として次のような構成の反射部材４６を有する。即ち、加熱ローラ４１に対向する第１の開口部４６ａと加熱ローラ４１に対向しない第２の開口部４６ｃとを備えた反射部材４６を有する。反射部材４６の内面はて金メッキや研磨アルミ面のような高反射率部材４６ｂで構成されている。
【０１０４】
第１の開口部４６ａの開口部幅Ｗ４６は所定幅に設定されており、常に開放されている。第２の開口部４６ｃは本実施形態においてはヒータ４５を中にして第１の開口部４６ａの側とは反対側に配設されている。輻射熱量調節手段４７は第２の開口部４６ｃについてその開口部面積を加熱ローラ４１の母線方向に直交する方向に関して広狭変更する可動のスライド板４７ａを有する。スライド板４７ａのヒータ４５に対向する部分（遮光部材内面）は金メッキや研磨アルミ面のような光反射部材４７ｃで構成されている。
【０１０５】
本実施形態においてこの輻射熱量調節手段４７は反射部材４６の第２の開口部４６ｃについて第１の実施形態の場合と同様に開口部面積（開口部幅）を開口部短手方向に広狭変更するためのスライド板４７ａを有する構成となっている。スライド板４７ａは開口部４６ｃの短手方向の一方側と他方側とにそれぞれ配設した２枚構成としてある。その一方側と他方側のスライド板４７ａがそれぞれ第２の開口部４６ｃを閉じる方向と開く方向とに連動して対称な動作をするように連動機構で連結されている。
【０１０６】
そして、その連動機構を動作させるための駆動手段を有する。駆動手段は連動機構を介して第２の開口部４６ｃの開口部面積がスライド板４７ａの対称な開閉動作により所定に広狭変更されるように制御回路部１１で制御される。
【０１０７】
反射部材４６の内面は高反射率部材で構成しているので、ヒータ４５から発せられた輻射エネルギーは反射部材４６の中を反射して第１の開口部４６ａおよび第２の開口部４６ｃから出て行く。第１の開口部４６ａから出た輻射エネルギーは加熱ローラ４１の上面（被加熱部Ｂ）に当ることで加熱ローラ４１を外部加熱する。第２の開口部４６ｃから出た輻射エネルギーは第２の開口部４６ｃに対向して配設されている光吸収性の熱浴５０に当って吸収される。
【０１０８】
そして、制御回路部１１により輻射熱量調節手段４７が制御されてスライド板４７ａの動作で第２の開口部４６ｃの開口部面積が広狭調節されることで、第１の開口部４６ａから加熱ローラ４１に照射される輻射エネルギー量が調節される。即ち、図１２の（ａ）のように第２の開口部４６ｃの開口部面積が広く調節されることで第１の開口部４６ａから加熱ローラ４１に照射される輻射エネルギー量が少なくなる。また、（ｂ）のように第２の開口部４６ｃの開口部面積が狭く調節されることで第１の開口部４６ａから加熱ローラ４１に照射される輻射エネルギー量が多くなる。
【０１０９】
つまりこれにより、第１の実施形態の定着装置３０と同様な照射エネルギーが可能となり、通紙時に加熱ローラ４１の２周目以降においても加熱ローラ４１の表面温度は適温に調節され、１周目と同様な良好な定着状態を実現することができた。
【０１１０】
反射部材４６の第２の開口部４６ｂ、即ち加熱ローラ４１に対向しない第２の開口部４６ｂは１つでなく、それぞれ加熱ローラ４１に対向しない複数の開口部とした構成にすることもできる。
【０１１１】
［第３の実施形態］
図１３は輻射熱量調節手段４７の更に他の構成形態例を示すものである。第１の実施形態の装置２９と共通する構成部材、部分には同じ符号を付して再度の説明を省略する。
【０１１２】
本実施形態における外部輻射加熱手段としてのヒータユニット４３は、輻射熱源４５が発する輻射熱Ａを加熱ローラ４１へと向かわせる反射部材４６を有する。反射部材４６の反射面の一部は光吸収部材４６ｄで構成されている。そして、外部輻射加熱手段４７は、輻射熱源４５と反射部材４６との相対位置関係を変更することによって輻射熱源４５から加熱ローラ４１へと照射される輻射熱量を調節する。
【０１１３】
本実施形態における反射部材４６は短軸長ａ＝２７ｍｍ、長軸長ｂ＝３２．５ｍｍ、焦点距離ｆ＝（ｂ2−ａ2）0.5≒１８．１ｍｍの楕円集光形状をなしている。また、この反射部材４６は楕円中心から距離Ｌの位置に加熱ローラ４１に対抗対してする開口部４６ａを持ち、この開口部４６ａは光吸収部材４６ｄで幅Ｗに設定されている。本実施形態ではＬ＝ｆとなっている。また輻射熱源４５はハロゲンランプヒータであり、素線径は２ｍｍである。
【０１１４】
ヒータ４５は支持部材（不図示）に支持されている。反射部材４６も別の支持部材（不図示）に支持されている。そのヒータ支持部材または反射部材支持部材、もしくはその両方の支持部材は定着装置３０の装置枠体４０の手前側と奥側の側板に対して可動式支持部材としてある。輻射熱量調節手段４７は、その可動式支持部材を動作させるための駆動手段（不図示）を有する。駆動手段はヒータ４５と反射部材４６との相対位置関係を変更することによってヒータ４５から加熱ローラ４１へと照射される輻射熱量を調節するように制御回路部１１で制御される。
【０１１５】
輻射熱量調節手段４７の上記の可動式支持部材や駆動手段の具体例は図の煩雑を避けるために省略したけれども、例えば次のような構成にすることができる。可動式支持部材はリンク機構やラック−ピニオン機構で構成することができる。駆動手段はソレノイドやモータを用いることができる。ソレノイドのレスポンスタイムは１／６０秒であり、本実施形態における加熱ローラ４１の回転周期５００ｍｓｅｃよりも十分に短い時間で動作する。ソレノイドには多位置制御が可能なステップロータリーソレノイドがある。
【０１１６】
図１４の（ａ）は開口部幅Ｗ≧２４．１ｍｍ（最大開口部幅）において、位置固定の反射部材４６に対してヒータ４５の位置を図中ｙ軸方向に動かした場合（図１３の（ｂ）α＝＋０〜５ｍｍ）の光線追跡シミュレーションの結果である。ヒータ４５が焦点位置からずれるに従って照度分布も変化する。続いて図１４の（ｂ）は横軸を開口率（最大開口部幅に対する開口部幅Ｗの割合）としたときの積算照度分布である。
【０１１７】
以上より、開口部幅Ｗと反射部材４６に対するヒータ４５の位置との関係による、加熱ローラ４１への輻射エネルギー量を求めることができる。図１５に開口部幅Ｗを２４．１ｍｍ以下にした場合の、各開口率におけるヒータ２２の位置と照射エネルギー量（ランプからの総照射エネルギー量に対する加熱ローラ４１への照射エネルギー量の割合）との関係を示す。これらの関係を利用することで照射エネルギー量の調節が可能となる。
【０１１８】
つまり、光吸収性部材４６ｄにより最大開口部幅以下の開口部Ｗを形成しておけば、ヒータ４５の位置を調節することによって加熱ローラ４１へ照射される輻射加熱量を調節することができる。さらに、ヒータ４５の位置調節は機械的に行うので、ヒータ４５の立ち上がり時間（１ｓｅｃ）よりも短い時間分解能で輻射加熱量を調節することができる。よって第１の実施形態、および第２の実施形態で示したものと同様の効果を得ることができる。
【０１１９】
また、ここで重要なのはヒータ４５の位置と反射部材４６との位置関係であるため、相対的に反射部材４６の位置を変更する構成にしても同様の効果を得ることができる。
【０１２０】
さらにまた、開口部４６ａを第１の実施形態で示したようなスライド板式機構にして、本実施形態と組み合わせてもよい。
【０１２１】
さらにまた開口部４６ａを光吸収部材４６ｄで構成しなくとも、反射部材４６の反射面の一部が光吸収部材で構成されているか、加熱ローラ４１以外の方向に向く別の開口が形成されている構成でも良い。これらによってもヒータ４５の位置を変更した際に輻射エネルギー量もそれに応じて変化するので同様の効果を得ることができる。
【０１２２】
そしてまた、加熱ローラ４１の表面位置が楕円ミラーの焦点位置に重ならないような範囲で輻射エネルギー量を調節できるよう、楕円ミラーの形状を適切に選ぶとなお良い。ローラ表面を焦点位置からずらすことで、ローラ４１の局部的な過昇温による部材の熱的ダメージを低減することができる。
【０１２３】
［その他の装置構成］
１）本発明に係る像加熱装置は、実施形態の画像加熱定着装置３０としての使用に限られない。記録材に定着された画像を加熱することにより画像の光沢を増大させる光沢増大装置（画像改質装置）としても有効に使用することができる。
【０１２４】
２）回転可能な加熱部材４１は実施形態のローラ体に限られない。回動可能なエンドレスベルト体の形態であってもよい。
【０１２５】
３）加熱部材とニップ部を形成するバックアップ部材は実施形態のローラ体に限られない。回転駆動されるエンドレスベルト体にすることもできる。また、バックアップ部材は、板状あるいはパッド状であって、加熱部材に対する対向面を低摩擦材料面とした非回転の部材（固定式加圧部材）とすることもできる。そして、このバックアップ部材を加熱部材に対して当接状態と離間状態とに転換する構成とすることができる。
【符号の説明】
【０１２６】
２９・・像加熱装置、１１・・制御手段、４１・・加熱部材、Ｎ・・ニップ部、４２・・バックアップ部材、４３・・外部輻射加熱手段、４５・・輻射熱源、４７・・輻射熱量調節手段、ＴＨ・・温度検知手段、Ａ・・輻射熱、Ｂ・・被加熱部、Ｓ・・記録材、ｔ・・画像
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式・静電記録方式・磁気記録方式などの適宜の画像形成プロセスにより記録材に画像形成を行う画像形成装置に搭載される画像加熱定着装置として用いて好適な、外部加熱方式の像加熱装置に関する。
【０００２】
像加熱装置は、記録材上の未定着画像を加熱して固着画像として定着或いは仮定着する定着装置、記録材に定着された画像を加熱することにより画像の光沢を増大させる光沢増大装置（画像改質装置）を挙げることが出来る。
【背景技術】
【０００３】
画像形成装置における定着装置は、作像部に於いて加熱溶融性の樹脂等よりなるトナー（顕画剤）を用いて記録材の面に直接方式若しくは間接（転写）方式で形成された未定着トナー画像を固着画像として加熱定着処理をする装置である。従来そのような定着装置として、画像加熱部材としての加熱ローラを外側から加熱する外部加熱方式（表面加熱方式）の装置がある。
【０００４】
特許文献１には、高温の加熱部材を加熱ローラの外面に接触させ、加熱ローラが１周分回転する前に加熱部材の制御温度を上げ、良好な定着に必要なローラ温度の維持を行う技術が開示されている。これにより定着時の加熱ローラの回転１周目と２周目以降の被加熱材加熱ムラ現象を防止することができるとされている。
【０００５】
特許文献２には、加熱ローラの外部に備えた外部加熱源によってローラの表面を非接触で加熱する方式において、外部加熱源への供給電力をＰＷＭ制御により連続的に変化させて加熱ローラの表面温度を目標値に制御する技術が開示されている。これにより従来行われてきたＯＮ／ＯＦＦ制御に比べて加熱ローラ表面の安定した温度制御を行うことができるとされている。
【０００６】
特許文献３には、定着ベルトを用いた定着方法において、ニップ通過での記録媒体との接触による定着ベルトの温度低下部を狙って、定着ベルトの外部加熱を行う技術も開示されている。これにより、定着ベルトの温度ムラを解消でき、光沢ムラのない高画質の画像を形成できるとされている。
【０００７】
特許文献４には、加熱ローラの内部加熱源と外部加熱源とを有する定着方法において、印刷開始から所定時間だけ該両加熱源を併用し、以後は内部加熱源のみの加熱に切り替える技術が開示されている。この方法により、印刷直後の加熱ローラ温度のアンダーシュートを防止することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２５３１７７号公報
【特許文献２】特開２００４−１９８５３７号公報
【特許文献３】特開２００６−３０８６４４号公報
【特許文献４】特開２００８−２６２１６４号公報
【特許文献５】特開２００２−１１９５８０号公報
【特許文献６】特開２００１−２８２０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の方式は、定着プロセスのスループットが高速化し加熱ローラの回転周期が短くなった場合においては、ウォーミングアップ時間の更なる短縮化対策、加熱ローラ回転の１周目と２周目以降とでの急激な温度低下に対する対応対策が望まれている。
【００１０】
特許文献２の方式においてカーボンランプヒータへの連続的な電力制御を行うことで加熱ローラの安定した温度制御ができるとされている。しかし、定着プロセスのスループットが高速化した場合にはカーボンランプの電力制御に対する応答性がローラの温度変化に追随できなくなる。
【００１１】
図１６に特許文献５において開示されているカーボンランプヒータの立ち上がり特性を示す。これよりカーボンランプヒータの立ち上がりは少なくとも数秒は必要であることがわかる。また図１７に、特許文献６において開示されているハロゲンランプヒータの立ち上がり特性を示す。このようにカーボンランプヒータより立ち上がり特性の良いハロゲンランプヒータであっても立ち上がりに１ｓｅｃは必要であることがわかる。
【００１２】
こうしたランプヒータは特許文献１で用いられるようなセラミックヒータほど熱容量が大きくないためランプ自体のウォーミングアップタイムは短くてすむというメリットがある。しかしながら高速化、小型化の進む定着装置において加熱ローラの回転周期は一般的に１ｓｅｃ以下であり、従って電力制御によっては高速化の進む定着装置の加熱ローラ温度低下に対応できないという課題があった。
【００１３】
特許文献３の方式においても特許文献２の場合と同様に、定着プロセスのスループットが高速化した場合には外部加熱源の応答が追いつかないため、対応できなくなるという課題があった。
【００１４】
特許文献４の方式において、印刷開始直後のアンダーシュートは軽減されるが、印刷開始から所定時間以降は内部加熱源のみの加熱に切り替わるため、加熱ローラ内面は過剰に加熱されて部材の劣化を引き起こすことになる。加熱ローラの内部加熱を行う場合、ローラ部材の熱抵抗によりローラ内面から表面にかけて温度勾配が生じる。印刷速度が比較的低速なら該温度勾配は小さく問題とならないが、印刷が高速化するにつれ記録媒体へと与えるべき熱流速が増大し、それに伴いローラ内の該温度勾配もより大きなものとなる。
【００１５】
つまり、印刷を高速化するためにはローラの内面を表面よりもはるかに高い温度まで持ち上げる必要が生じ、部材の耐熱性及び熱抵抗との兼ね合いから決まる限界速度以上には高速化できないという課題があった。
【００１６】
本発明の目的は、外部加熱方式の像加熱装置における上記各問題点を解決し、立ち上がり時間が短く、画像加熱部材の安定した温度制御が可能でかつ安価な高速対応の像加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的を達成するための本発明に係る像加熱装置の代表的な構成は、回転可能な加熱部材と、前記加熱部材とニップ部を形成するバックアップ部材と、前記加熱部材の外部に設けられ前記加熱部材の周方向の一部領域を被加熱部として輻射熱を照射して非接触で加熱する外部輻射加熱手段と、を有し、前記ニップ部で画像を担持した記録材を挟持搬送しつつ加熱する像加熱装置であって、前記外部輻射加熱手段は、輻射熱を発する輻射熱源と、前記輻射熱源から前記加熱部材へと照射される輻射熱量を調節する輻射熱量調節手段と、を有し、前記ニップ部よりも加熱部材回転方向下流側で前記被加熱部よりも加熱部材回転方向上流側での前記加熱部材の表面温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段で検出した前記表面温度に基づき前記輻射熱量調節手段を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の像加熱装置によれば、電力の入力に対して温度変化の時間応答性の良くない輻射加熱源を用いた場合においても、加熱部材の急激な温度変化による加熱ムラを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図２の画像形成装置における定着装置部分の拡大模式図である。
【図２】画像形成装置の一例の概略の内部機構を示した縦断正面模式図である。
【図３】加熱ローラ表面の温度と与えるべき熱量の関係を示す図である。
【図４】定着装置の動作制御フローチャートである。
【図５】第１の実施形態におけるヒータユニットの概略断面図およびヒータ（ハロゲンランプヒータ）から発せられる輻射エネルギーの照度分布を示す図である。
【図６】図５における照度分布とそれに対応する積算分布を示す図である。
【図７】定着装置およびその周辺の機構を示す概略断面図である。
【図８】比較例を示す２次元熱伝導シミュレーション結果図である。
【図９】本発明者らが測定したハロゲンランプの立ち上がり、立下り特性実測結果である。
【図１０】従来例を示す２次元熱伝導シミュレーション結果図である。
【図１１】第１の実施形態の効果（本発明の効果）を示す２次元熱伝導シミュレーション結果図である。
【図１２】第２の実施形態のヒータユニットを示す概略断面図である。
【図１３】第３の実施形態のヒータユニットを示す概略断面図である。
【図１４】（ａ）、（ｂ）は第３の実施形態３における外部輻射加熱源と光反射部材の相対位置関係によって変化する輻射エネルギーの照度分布を示す図である。
【図１５】（ａ）、（ｂ）は第３の実施形態３各開口率の、外部輻射加熱源の位置と輻射熱量の関係を示す図である。
【図１６】特許文献３に記載のカーボンランプヒータの立ち上がり特性を示す図（特許文献５）である。
【図１７】特許文献４に記載のハロゲンランプヒータの立ち上がり特性を示す図（特許文献６）である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、図面を参照して、本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本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。
【００２１】
［第１の実施形態］
（１）画像形成装置例の全体的概略構成
図２は本発明に従う像加熱装置を画像加熱定着装置として搭載した画像形成装置の一例の概略の内部機構を示した縦断正面模式図である。この画像形成装置１は電子写真デジタル複写機である。２は画像形成部を収容している装置本体、３は装置本体２の上部に配設された画像読み取り部（イメージリーダー）である。
【００２２】
画像読み取り部３において、プラテンガラス４上に原稿Ｏを画像面下向きで所定の載置基準に従って載置し、原稿圧着板５を被せる。原稿圧着板５を原稿自動送り装置（ＡＤＦやＲＤＦ）にして原稿Ｏをプラテンガラス４上に自動送りさせることもできる。
【００２３】
操作盤（コントローラ部）６により所望の複写条件が設定された後、コピースタートキーが押されると、移動光学系７が移動動作して原稿面が光学走査される。移動光学系７はプラテンガラス４の下面に沿って所定の速度Ｖ，Ｖ／２で移動して原稿Ｏの画像面を照射する光源やミラー等を有する。これにより、原稿面の画像情報が結像レンズ８，撮像素子（ＣＣＤ）９にて電気的画像信号として光電読み取りされる。
【００２４】
光電読み取りの画像信号は画像形成信号を生成する画像処理部１０に入力して処理が施されて装置本体２側の制御回路部（制御手段）１１に入力する。制御回路部１１は画像読み取り部３や操作盤６との間で各種の電気的情報の授受を行う。かつ、装置本体２の画像形成部の画像形成動作を所定の制御プログラムや参照テーブルに従って統括的に制御する。従って、以下に説明する画像形成動作は制御回路部１１によって制御される。操作盤６には使用者が所望の画像形成実行条件等を制御回路部１１に入力したり、設定したりすることができる各種の操作キーや表示器等が配設されている。
【００２５】
装置本体２内の画像形成部は、本実施形態においては、露光手段としてレーザスキャナ（レーザ走査露光装置）１２を用いた電子写真プロセス機構である。１３は像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、ドラムと記す）であり、矢印の反時計方向に所定の速度で回転駆動される。回転駆動されたドラム１３はその周面が一次帯電器１４により所定の極性・電位に一様に帯電される。その帯電処理面に対してスキャナ１２による走査露光がなされる。
【００２６】
スキャナ１２は制御回路部１１から画像形成信号の入力を受けてその入力信号に対応して変調したレーザ光Ｌを出力してドラム面を走査露光する。これにより、ドラム１３面に画像読み取り部３で読み取り処理された原稿Ｏの画像情報に対応した静電潜像が形成される。その静電潜像が現像装置１５によりトナー画像として現像される。そのトナー画像が、ドラム１と転写帯電器１６との対向部である転写部１７において、転写部１７に給紙機構部１８から給紙された記録材（記録媒体：以下、シートと記す）Ｓに対して転写される。シートＳは複写機１によって画像が形成可能な紙や合成樹脂等のシート状物である。
【００２７】
給紙機構部１８は上下２段のシートカセット１９，２０を有する。また、装置本体２の左側面に配設された手差し給紙部（マルチ・パーパス・トレイ）２１を有する。また、再搬送路（反転搬送路）２２を有する。
【００２８】
そして、予め指定されたカセット１９又は２０、或いは手差し給紙部２１の給紙ローラ２３が駆動されることで、カセット１９又は２０、或いは手差し給紙部２１に積載されているシートＳが１枚ずつ分離給送される。そのシートＳが搬送路２４を通ってレジストローラ対２５に到達して斜行が矯正された後、ドラム１３の回転に同期してレジストローラ対２５により転写部１７に搬送される。
【００２９】
転写部１７に搬送されたシートＳは転写帯電器１６による転写電界によりドラム１３の面に密着すると共にドラム１３側のトナー画像の静電転写を受ける。転写部１７を通ったシートＳは分離帯電器２６の作用でドラム１３の面から順次に分離されてベルト搬送装置２９の回動するベルト２９ａの上に乗って定着装置３０へ導入されてトナー画像の定着処理を受ける。定着装置３０については次の（２）項で詳述する。また、シート分離後のドラム１３面はクリーニング装置２７により転写残トナーが除去されて清掃され、イレーサランプ２８により除電露光を受けて繰り返して作像に供される。
【００３０】
定着装置３０を出たシートＳは、指定モードが片面画像形成モードの場合には、進路がフラッパ３１の動作によりフラッパ上面側の水平搬送路３２側にされる。そして、排出ローラ対３３に中継ぎされて排出口３４から装置本体２の右側面に配設された排出トレイ３５に排出される。
【００３１】
また、指定モードが両面画像形成モードの場合には、定着装置３０を出た第１面の画像形成済みのシートＳは、進路がフラッパ３１の動作によりフラッパ下面側の下降搬送路３６側にされてスイッチバック搬送路３７に導入される。搬送路３７に導入されたシートＳはスイッチバックされて、進路がフラッパ３８の動作により再搬送路２２側にされる。そして、シートＳは再搬送路２２を通って再び搬送路２４に導入されることで表裏反転された状態で転写部１７に対して再給送される。これによりシートＳの第２面に対するトナー画像の転写がなされる。
【００３２】
以後、シートＳは片面画像形成モードの場合と同様にベルト搬送装置２９により定着装置３０に導入されることで第２面に対するトナー画像の定着処理を受け、両面画像形成物として搬送路３２, 排出ローラ対３３, 排出口３４を通ってトレイ３５に排出される。
【００３３】
（２）定着装置３０
図１は図２における定着装置３０の部分の拡大図である。この定着装置３０は回転可能な加熱部材（画像加熱回転体）としての加熱ローラ（定着ローラ）４１を有する。また、加熱ローラ４１とニップ部（定着ニップ部）Ｎを形成するバックアップ部材（対向部材：記録材Ｓを加熱部材４１に押圧する部材）としての加圧ローラ４２を有する。そして、加熱ローラ４１の外部に設けられ、加熱ローラ４１の周方向の一部領域を被加熱部Ｂとして輻射熱Ａを照射して非接触で加熱する外部輻射加熱手段としてのヒータユニット４３を有する。
【００３４】
ａ）加熱ローラ４１
本実施形態において、加熱ローラ４１はローラ基体としての芯金４１ａの外周面に弾性層４１ｂと離型層４１ｃを順次に積層した外径５１ｍｍのローラである。本実施形態において、芯金４１ａはアルミ製の中空ローラ、弾性層４１ｂは厚さ５００μｍのゴム層、離型層４１ｃは厚さ２５μｍのＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂）等のフッ素樹脂である。ゴム層４１ｂには光吸収材としてカーボンブラックがまぜられており、ゴム層４１ｂはユニット４３から発せられる輻射エネルギーを吸収して昇温する。
【００３５】
加熱ローラ４１は定着装置３０の装置枠体（装置フレーム）４０の手前側と奥側の側板間に回転可能に軸受されて保持されている。加熱ローラ４１は制御回路部１１で制御される回転駆動手段としてのモータＭの回転力が伝達されることで矢印の反時計方向に所定の周速度で回転駆動される。
【００３６】
ｂ）加圧ローラ４２
本実施形態において、加圧ローラ４２はローラ基体としてのアルミ製の芯金４２ａの外周面に厚さ５００μｍの断熱発泡ゴム層４２ｂが巻かれた構造の外径５１ｍｍのローラである。加圧ローラ４２は加熱ローラ４１の下側において該ローラ４１に対して並行に配列されている。そして、制御回路部１１で制御される当接離間手段４４により加圧ローラ４１の下面に対して所定の押圧力で圧接させた当接状態と加熱ローラ４１から離れた離間状態とに状態転換可能にされている。
【００３７】
当接離間手段４４の具体例は図の煩雑を避けるために省略したけれども、例えば次のような構成にすることができる。加圧ローラ４２を装置枠体４０の手前側と奥側の側板間に回転可能に軸受保持させる。手前側と奥側の軸受はそれぞれ手前側と奥側の側板に対して上下方向にスライド移動可能に配設する。各軸受を付勢部材により上方に移動付勢することで加熱ローラ４１の下面に対して所定の押圧力で圧接させた当接状態にする。また、各軸受を付勢部材の付勢力に抗してカム機構やソレノイド機構により下降動させることで加熱ローラ４１から離れた離間状態に転換させる。
【００３８】
ここで、加熱ローラ４１に対する加圧ローラ４２の離間状態には、加圧ローラ４２の加熱ローラ４１に対する圧接力が実質的に解除されて加圧ローラ４２が加熱ローラ４１に対して線接触的に接している状態も含むものとする。
【００３９】
加熱ローラ４１に対する加圧ローラ４２の当接状態において、両ローラ４１と４２の間にはシートＳの搬送方向ａにおいて所定幅のニップ部（定着ニップ部）Ｎが形成される。そして、加熱ローラ４１に対する加圧ローラ４２の当接状態において、加熱ローラ４１が回転駆動されることで、加圧ローラ４２はニップ部Ｎにおける摩擦力で従動回転する。
【００４０】
ｃ）ヒータユニット４３
ユニット４３は、加熱ローラ４１の上側、即ち加熱ローラ４１を中にして加圧ローラ４２とは１８０°反対側において、装置枠体４０の手前側と奥側の側板間に定置配設されている。ユニット４３は、輻射熱Ａを発する輻射熱源４５を有する。また、輻射熱源４５が発する輻射熱Ａを加熱ローラ４１に向かわせる反射部材４６を有する。また、制御回路部１１で制御されて、輻射熱源４５から加熱ローラ４１へと照射される輻射熱量を調節する輻射熱量調節手段４７を有する。
【００４１】
本実施形態においては、輻射熱源４５として素線径２ｍｍのハロゲンランプヒータを用いている。ヒータ４５は加熱ローラ４１に対して並行に配列されており、加熱ローラ４１の軸線に沿って長い。そして、装置３０に通紙可能な最大幅サイズの記録材の幅に対応する加熱ローラ４１の長さ領域に対して輻射熱を長さ方向において均一な照度分布で照射することができる有効発熱長さを有する。ヒータ４５は制御回路部１１で制御される電源部（外部輻射加熱源電力供給手段）Ｅから電力の供給がなされることで点灯して輻射熱Ａを発する。
【００４２】
本実施形態において反射部材４６は、横断面において内面を放物面形状部とした、加熱ローラ４１の軸線に沿って長い反射笠である。反射笠４６の開口部４６ａは加熱ローラ４１の上面に対向している。Ｗ４６は開口部４６ａの短手方向（加熱ローラ４１の母線方向に直交する方向）の開口部幅である。本実施形態においてその開口部幅Ｗ４６は５２．８ｍｍである。放物面形状部の表面は放物面鏡として金メッキや研磨アルミ面のような高反射率部材で構成されている。ヒータ４５はこの反射笠４６の内部において中心を放物面鏡の焦点の位置にして配設されている。
【００４３】
従って、ヒータ４５から発して放物面鏡面で反射された輻射熱Ａは平行光線となって開口部４６ａから出て加熱ローラ４１の上面を照射する。これにより、加熱ローラ４１のカーボンブラックが混ぜられているゴム層４１ｂが輻射エネルギーを吸収して昇温する。即ち、加熱ローラ４１の上面側が被加熱部Ｂとして非接触で外部加熱（表面加熱）される。
【００４４】
本実施形態において輻射熱量調節手段４７は、反射笠４６の開口部４６ａの開口部面積（開口部幅）を開口部短手方向に広狭変更するためのスライド板型の可動の遮光部材（シャッター：以下、スライド板と記す）４７ａを有する構成となっている。本実施形態においては、スライド板４７ａは開口部４６ａの短手方向の一方側と他方側とにそれぞれ配設した２枚構成としてある。そして、その一方側と他方側のスライド板４７ａがそれぞれ開口部４６ａを閉じる方向と開く方向とに連動して対称な動作をするように連動機構（不図示）で連結されている。
【００４５】
また、輻射熱量調節手段４７は、その連動機構を動作させるための駆動手段（不図示）を有する。駆動手段は連動機構を介して開口部４６ａの開口部面積が２枚のスライド板４７ａの対称な開閉動作により所定に広狭変更されるように制御回路部１１で制御される。
【００４６】
輻射熱量調節手段４７の上記の連動機構や駆動手段の具体例は図の煩雑を避けるために省略したけれども、例えば次のような構成にすることができる。２枚のスライド板４７ａの連動機構はリンク機構やラック−ピニオン機構で構成することができる。駆動手段はソレノイドやモータを用いることができる。ソレノイドのレスポンスタイムは１／６０秒であり、本実施形態における加熱ローラ４１の回転周期５００ｍｓｅｃ（後述）よりも十分に短い時間で動作する。ソレノイドには多位置制御が可能なステップロータリーソレノイドがある。
【００４７】
ｄ）画像定着
回転する加熱ローラ４１の表面がユニット４３の輻射熱Ａの照射を受けて所定の定着温度に加熱温調されている状態においてニップ部ＮにシートＳが導入される。即ち、定着装置３０に対して転写部１７側から未定着のトナー画像ｔを担持したシートＳが搬送装置２８で搬送され、ガイド部材４８にガイドされて加熱ローラ４１と加圧ローラ４２との圧接部であるニップ部Ｎに導入される。
【００４８】
そして、シートＳはニップ部Ｎにより挟持搬送されて加熱ローラ４１の熱とニップ圧を受ける。これにより、未定着のトナー画像ｔがシートＳに対して固着画像として熱圧定着される（シートＳに熱エネルギーを付与する加熱工程）。ニップ部Ｎを出たシートＳは加熱ローラ４１の面から分離されて、定着出口ローラ対４９に中継ぎされて定着装置３０から出る。ローラ対４９は加熱ローラ４１の回転に連動して回転する。
【００４９】
電源部Ｅからヒータ４５への投入電力は、制御回路部１１により予め設定されたプリントモードごとの所望値に設定される。普通紙モードやコート紙モードといった紙種の異なるプリントモードでは、紙の熱物性値が異なるために同じニップ時間であっても加熱ローラ４１から紙へ移動する熱量は異なる。また、低光沢モードや高光沢モードのようなモードでは、一般的に加熱ローラ４１の送り速度を変えることでニップ時間を調節し、画像の光沢性を調節する。
【００５０】
従って、こういったモード違いによっても加熱ローラ４１から紙側へと移動する熱量が異なる。このようにプリントモードによって加熱ローラ４１から紙側へと移動する熱量が異なるため、それぞれのモードにおいて必要な電力値に設定する。
【００５１】
加熱ローラ４１の外側には加熱ローラ４１の表面温度を検知する温度検知手段としての温度センサＴＨが配設されている。この温度センサＴＨは、ニップ部Ｎよりも加熱部材回転方向下流側で、ユニット４３による加熱ローラ４１の被加熱部Ｂよりも加熱部材回転方向上流側での加熱ローラ４１の表面温度を非接触式または接触式で検知（モニター）する。
【００５２】
温度センサＴＨによりモニターされた温度情報（温度に関する電気的情報）は制御回路部１１に入力する。制御回路部１１はその入力情報を元に予め設定された供給熱量テーブルを斟酌して輻射熱量調節手段４７の動作が決定される。
【００５３】
即ち、制御回路部１１は温度センサＴＨで検出した加熱ローラ４１の表面温度に基づき輻射熱量調節手段４７を制御して加熱ローラ４１の表面温度を所定の温度に温調する。本実施形態においては、制御回路部１１は温度センサＴＨで検出した加熱ローラ４１の表面温度に基づき輻射熱量調節手段４７のスライド板４７ａを動作させて反射笠開口部４６ａの開口部面積を変更する。これによってヒータ４５から加熱ローラ４１へと照射される輻射熱量を調節することで加熱ローラ４１の表面温度を所定の温度に温調する。
【００５４】
テーブル化すべき温度と熱量の関係を図３に示す。これらの関係はトナーや紙（シートＳ）、加熱ローラ４１の熱物性や構成、加熱ローラ表面温度の測定位置などにより異なるので、定着装置３０の各種の仕様において事前に求めテーブル化しておく。
【００５５】
（３）定着装置の動作制御
図１と図４により定着装置３０の動作制御を説明する。複写機１は操作盤６のメイン電源スイッチがＯＦＦのときは運転休止状態である。定着装置３０に関しては、モータＭはＯＦＦ、ヒータ４５に対する電源ＥもＯＦＦである。加圧ローラ４２は離間状態に保持されている。
【００５６】
１）メイン電源スイッチが投入（ＯＮ）されると複写機１は運転開始となる。制御回路部１１はメインモータ（不図示）を起動させてドラム１３を駆動させた状態にして電源投入時に複写機１に行う所定のウォーミングアップ動作（前多回転動作）を開始する。制御回路部１１はその動作の実行を終了したらメインモータを止めて待機モードに移行し、プリントモードスタート信号の入力待ちをする。
【００５７】
２）制御回路部１１は上記のウォーミングアップ動作において定着装置３０については次のような動作制御をする。スライド板４７ａが十分に開き動作して反射笠開口部４６ａの開口率が１００％（開口部−全開状態）となるように輻射熱量調節手段４７を制御する（ステップＳ１０１）。
【００５８】
３）モータＭを起動して加熱ローラ４１を回転駆動させると共に電源ＥをＯＮにしてヒータ４５を点灯させる（Ｓ１０２）。これにより、加熱ローラ４１の表面が開口率１００％の反射笠開口部４６ａから出光する輻射熱Ａにより非接触で外部加熱される。即ち、加熱ローラ４１のウォーミングアップが開始される。このとき、加圧ローラ４２は加熱ローラ４２に対して離間状態に保持されている。
【００５９】
４）上記の加熱ローラ４１のウォーミングアップ開始と同時に温度センサＴＨにて加熱ローラ４１の温度が測定され、その温度情報が制御回路部１１に入力する。制御回路部１１は加熱ローラ４１の表面温度が所定の定着開始温度Ｔ１になったかを判断する（Ｓ１０３）。温度がＴ１になっていない場合は加熱ローラ４１のウォーミングアップを続行する。
【００６０】
５）温度Ｔ１に達した場合は、待機モード（Ｓ１０４）へと移行する。この待機モードにおいて、定着装置３０においては、モータＭのＯＮが維持されて加熱ローラ４１の回転は継続されると共に、ヒータ４５には加熱ローラ４１の温度が定着開始温度Ｔ１に維持できるだけの電力が電源Ｅから投入される。つまり、加熱ローラ４１が定着開始温度Ｔ１の状態での放熱熱量とつりあうだけの電力が投入される。この状態において、制御回路部１１はプリントモードスタート信号の入力待ちをする。
【００６１】
６）使用者が操作盤６により所望のプリントモードを選択し、その他の所要の複写条件を設定してプリントモードスタートキーが押されると、制御回路部１１は、メインモータを起動させてドラム１３を駆動させ、プリントモードをスタートさせる（Ｓ１０５）。プリントモードの選択は、前記のように、プリントを行う紙種や定着画像の所望の光沢度の選択などである。
【００６２】
７）制御回路部１１は、プリントモードの実行に先立って、或いは画像形成部における画像形成動作に並行して、定着装置３０については次ぎのような動作制御をする。
【００６３】
ヒータ４５に対する投入電力に関して、選択されたプリントモードに応じ予めモードごとに設定された電力を決定する（Ｓ１０６）。次いで、その決定された電力投入時に、Ｓ１０４の待機モード時と同様に放熱量とつりあうだけの輻射熱量が加熱ローラ４１に与えられる開口率Ｐ０を計算する（Ｓ１０７）。
【００６４】
加熱ローラ４１は回転している。電源Ｅからヒータ５４に対してＳ１０６で決定した電力を投入する（Ｓ１０８）。また、反射笠開口部４６ａの開口率がＳ１０７で計算した開口率Ｐ０となるように輻射熱量調節手段４７を制御してスライド板４７ａを動作させる（Ｓ１０９）。この場合、図１７に示すようにハロゲンランプヒータ４５からの輻射熱量は徐々に立ち上がる。よってヒータ４５に電力を投入して立ち上げる際には、放熱とつりあう一定の輻射熱量が得られるようヒータ４５の立ち上がり特性に合わせて、開口率を徐々に変化させる。
【００６５】
８）その後、Ｓ１０８のヒータ４５の点灯から所定の立ち上げ時間ｔ１が経過したかを判断する（ステップＳ１１０）。所定時間ｔ１は図１７で示すようなヒータ４５の立ち上がり特性で決まり、ヒータ４５の出力が十分に立ち上がる数秒は時間を置くことが適当である。時間ｔ１が経過して開口率がＰ０になっていれば、プリントモードをスタートさせ、当接離間手段４４を制御して離間状態の加圧ローラ４２を加熱ローラ２１に対して所定に圧接させた当接状態に転換する（Ｓ１１１）。この状態において定着装置３０のニップ部Ｎへの通紙が開始される（ステップＳ１１２）。
【００６６】
９）プリント開始時点では輻射熱量調節手段４７による反射笠開口部４６ａの開口率は依然としてＰ０である。温度センサＴＨにより加熱ローラ４１の表面温度がモニターされ（ステップＳ１１２）、該温度が通紙開始温度Ｔ１以下になると輻射タイミングｔ２と開口率Ｐが計算決定される（ステップＳ１１３）。輻射タイミングｔ２は温度センサＴＨにより検出される加熱ローラ４１の表面部位が加熱ローラ４１の回転によりヒータ４５による被加熱部Ｂに移動するまでの時間に相当する。
【００６７】
また開口率Ｐは該検出された加熱ローラ４１の温度を用いて図３に示す関係に従って決定される。温度検出からの経過時間が測定され（ステップ１１４）、該経過時間が輻射タイミングｔ２経過すると反射笠開口部４６ａの開口率が、前ステップにて決定されたＰに設定される（ステップ１１５）。
【００６８】
１０）制御回路部１１は以上Ｓ１１２〜Ｓ１１５のステップを、設定された所定枚数分のプリントモードが終了するまで繰り返す（ステップ１１６）。
【００６９】
１１）制御回路部１１はプリントモードが終了すると、制御回路部１１は当接離間手段４４を制御して加圧ローラ４２を当接状態から離間状態に切り換える（ステップＳ１１７）。そして、メイン電源スイッチがＯＦＦでなければ、スライド板４７ａが十分に開き動作して反射笠開口部４６ａの開口率が１００％（開口部−全開状態）となるように輻射熱量調節手段４７を制御する（Ｓ１１９）。そして、ステップＳ１０３に移行して次のプリントスタートが信号なされるまでステップＳ１０４の状態に保持される。
【００７０】
１２）また、ステップＳ１１８でメイン電源スイッチがＯＦＦであれば、モータＭをＯＦＦし、ヒータ４５をＯＦＦする（Ｓ１２０）。またメインモータもＯＦＦとする。この状態において、複写機１は運転を終了して休止状態になる。
【００７１】
これにより、加熱ローラ４１の温度低下部分を的確に加熱することができるので、加熱ローラ４１の温度ムラをなくし均一な定着性を確保することができる。
【００７２】
ここで、ウォーミングアップ中および待機中でのローラ４１の回転に伴う電力を削減するのであれば、ウォーミングアップ中および待機中でのローラ４１の回転速度を画像形成動作時（通紙時）よりも適当に遅く設定することで対応することが可能である。
【００７３】
（４）輻射熱量調節手段４７の動作による輻射エネルギーの調節方法
図５は本実施形態におけるヒータユニット４３について開口率１００％（開口部−全開状態）における反射笠開口部４６ａの開口部幅Ｗ４６に沿う光線追跡シミュレーションから求めた照度分布を示す図である。
【００７４】
本実施形態において、反射部材４６は、前述したように、ヒータ４５の輻射エネルギーを加熱ローラ４１へと向かわせるように横断面において内面を放物面形状部とした反射笠である。放物面形状部の表面は放物面鏡として金メッキや研磨アルミ面のような高反射率部材４６ｂで構成されている。ヒータ４５の中心は反射笠４６の放物面形状部の焦点に一致している。反射笠開口部４６ａの開口部幅（最大開口部幅）Ｗ４６は５２．８ｍｍである。
【００７５】
輻射熱量調節手段４７は、反射笠４６の開口部４６ａの開口部面積（開口部幅）を開口部短手方向に広狭変更するための可動のスライド板４７ａを有する構成となっている。本実施形態においては、スライド板４７ａは開口部４６ａの短手方向の一方側と他方側とにそれぞれ配設した２枚構成としてある。そして、その一方側と他方側のスライド板４７ａがそれぞれ開口部４６ａを閉じる方向と開く方向とに連動して対称な動作をするように連動機構で連結されている。
【００７６】
輻射熱量調節手段４７は、その連動機構を動作させるための駆動手段を有する。駆動手段は連動機構を介して開口部４６ａの開口部面積が一方側と他方側のスライド板４７ａの対称な開閉動作により所定に広狭変更されるように制御回路部１１で制御される。スライド板４７ａは片面が光吸収加工の施されたアルミ板であり、光吸収加工面（輻射エネルギー吸収面）４７ｂがヒータ２２に対向している。光吸収加工面４７ｂは輻射エネルギーを吸収する。
【００７７】
こうしてスライド板４７ａの移動により開口部４６ａの面積を調節することで、加熱ローラ４１へ照射エネルギー量を制御する。スライド板４７ａは開口部４６ａの側に進入した状態において進入した部分の内面の光吸収加工面４７ｂが受け取った輻射エネルギーにより発熱する。即ちスライド板４７ａが発熱するので、基板としてはアルミ板のような耐熱性のあるものが好ましい。さらには発熱した熱を放熱するような機構を設けても良い。
【００７８】
図６は図５に示す照度分布の第一象現（図６のア）と、その積算分布を反射笠開口部４６ａの開口率として（図６のイ）表したものである。図中系列アは縦軸左−横軸下に、系列イは縦軸右−横軸上に対応する。
【００７９】
この積算分布に従いスライド板４７ａの座標を動かして反射笠開口部面積を変更することで加熱ローラ４１へ照射される輻射エネルギー量を調節することができる。たとえば開口率３５％になるようスライド板４７ａの座標を設定すれば照射エネルギーの５０％を加熱ローラ４１へと与えることができることになる。
【００８０】
本実施形態においては反射部材４６としての反射笠の内面が横断面放物面形状をしているが楕円集光形状でもその他の形状でもかまわない。光線追跡シミュレーションやまたはカロリーメータなどを用いて照度分布を実測し開口率と照射エネルギー量の関係を求めておけば、反射部材４６がどのような形状でも同様な制御が行える。
【００８１】
（５）定着装置の温調制御
本実施形態において、加熱ローラ４１の周速は３２０ｍｍ／ｓｅｃであり、平均ニップ圧は４ｋｇｆ／ｃｍ2、ニップ部幅は８ｍｍとなっている。加熱ローラ４１はヒータユニット４３にて表面温調温度（Ｔ１）が１９０℃に加熱、維持される。
【００８２】
通紙が開始されると、加熱ローラ４１の未定着画像ｔを担持した記録材Ｓに触れたローラ部分の温度が低下する。加熱ローラ４１から記録材Ｓへ移動した熱量は前述の加熱ローラ４１の表面温度低下分に対応している。そこで、制御回路部１１は、温度センサＴＨによる加熱ローラ４１の表面温度情報から加熱ローラ４１へ与えるべきエネルギー量を決定し、その情報を元に輻射熱量調節手段４７のスライド板４７ａの動作を制御する。即ち、反射笠開口部面積を制御する。
【００８３】
これにより通紙時に加熱ローラ４１の２周目以降においても加熱ローラ４１の表面温度は適温に調節され、１周目と同様な良好な定着状態を実現することができる。
【００８４】
本発明の効果を２次元熱伝導シミュレーションを用いて示す。図７は２次元熱伝導シミュレーションを行った系について示す模式図である。シミュレーションは図７に示すように定着装置断面を２次元でモデル化して行っており、加熱ローラ４１の回転に伴う温度の時間変化をシミュレートすることができる。
【００８５】
図８はヒータ４５によりウォーミングアップが終了し、通紙が開始されてからの加熱ローラ４１の表面の温度分布の時間変化を示すものであり、本発明で解決する課題を明確に示すための比較例である。図７におけるローラ構成、周速、温度は上述と同じである。図８の横軸は加熱ローラ４１の中心からの回転角θ［ｄｅｇ．］であり、ローラ回転方向を正に、θ＝０の基準をニップ開始部に取っている。図８中の破線はｔ＝０ｍｓｅｃでの温度をウォーミングアップ直後の基準温度としてプロットしている。
【００８６】
図８に示すように、通紙が始まるとニップ部Ｎにて記録材Ｓと接触した加熱ローラ４１の表面温度は低下し、ローラ４１の周方向に温度ムラが生じる。本発明はこの温度ムラをヒータ４５からのエネルギー供給により解消し、ローラ回転２周目以降においても１周目と同様な所望の定着状態を維持するものである。
【００８７】
ローラ回転２周目以降においても安定、良好な定着性を維持するためには、ニップ部Ｎで失った加熱ローラ４１の熱エネルギーを効率よくかつ適切な量供給する必要がある。供給するエネルギー量が過剰であればホットオフセットの原因となり、逆に過少であれば画像の光沢不足やコールドオフセットの原因となる。外部加熱方式はローラ表面に直接エネルギーを供給できるためローラ周方向の温度ムラに迅速に対応できる利点がある。
【００８８】
しかし、その反面、回転するローラ表面上の温度ムラがヒータ４５の位置に到達するタイミングとエネルギー供給のタイミングとがずれると、エネルギー供給量が過剰または過少となり、上記と同様の問題が生じる。従って、ヒータユニット４３には、供給エネルギー量を適切かつ迅速に調節する能力が求められる。
【００８９】
図９はハロゲンランプヒータ４５のタングステン素線温度を放射温度計でモニターし、その立ち上がり、立下り特性を測定した結果である。図１７と同様にランプからの照射出力が立ち上がるのに１ｓｅｃ（立ち上がり時間）かかっており、さらに立下りには１０ｓｅｃ以上の時間を要する。つまり、本実施形態のようにローラ４１の回転周期がヒータ４５の立ち上がり時間１ｓｅｃ以下である場合においては、ヒータ４５の通電制御によるローラ表面の温度調節は不可能である。
【００９０】
仮に通紙タイミングを予想して通紙１ｓｅｃ前にヒータ４５の加熱を開始したとしても、加熱する必要のないローラ表面を加熱することになり、ホットオフセットの原因になってしまう。また、記録材Ｓにカット紙を用いる場合においても、加熱ローラ４１が記録材Ｓと接したときと加圧ローラと４２接したときとで加熱ローラ４１の温度低下幅は異なるため加熱ローラ４１に温度ムラが生じ、上述と同様な問題が発生する。
【００９１】
つまり、紙間時間がヒータ４５の立ち上がり時間以下の高速定着機の場合、この温度ムラに対応するにはヒータユニット４３には紙間時間以下での立ち上がり、立下り性能が必要となる。これもヒータ４５の通電制御によって対応することは到底不可能である。
【００９２】
図１０は図７の構成においてヒータ４５の照射エネルギー制御を投入電力制御で行ったときの、加熱ローラ表面温度の時間変化を示すシミュレーション結果図であり、本発明の効果を明示するための従来例である。
【００９３】
ヒータ４５はθ＝１８０ｄｅｇ．に位置している。制御回路部１１は時間分解能２５ｍｓｅｃの温度センサＴＨにてθ＝９０ｄｅｇ．のローラ表面温度をモニターしている。そして、制御回路部１１は、温度センサＴＨでの検知温度とテーブルを元に、最大供給エネルギー量を電源部（外部加熱源電力供給手段）Ｅで制御し、加熱ローラ４１の温度ムラに対応する供給エネルギー量を制御する。
【００９４】
エネルギーの供給タイミングは、ヒータユニット４３の設置位置と加熱ローラ４１の周速から照射の時間遅れを算出し、温度センサＴＨの信号をトリガーにして制御回路部１１が輻射熱量調節手段４７を制御する。
【００９５】
本実施形態ではローラ４１の回転周期が５００ｍｓｅｃなので、温度センサＴＨで温度を検出した１２５ｍｓｅｃ後に所望のエネルギー量を供給する。ｔ＝０ｓｅｃまでの待機時には放熱との釣り合いを取るためヒータ４５からの供給は２００Ｗであった。一方、通紙により温度低下したローラ表面温度から割り出したローラ４１へ供給すべき熱量は７２０Ｗであった。
【００９６】
本比較例では輻射エネルギー制御をヒータ４５への投入電力制御で行っている。つまり温度センサＴＨで温度を検知した１２５ｍｓｅｃ後にヒータ４５に７２０Ｗの電力を投入することになる。図９にて示したようにヒータ４５は電力を印加してから立ち上がるまでに１ｓｅｃ程度の時間を要するため、加熱ローラ４１を必要なだけ加熱することができない。これにより加熱ローラ２回転目は１回転目より温度ができてしまし、この温度ムラが画像の光沢ムラを引き起こす。
【００９７】
一方、本発明を用いることで上記の問題は解決される。図１１は図１の構成における加熱ローラ表面温度の時間変化を示すシミュレーション結果図である。ここでは前述の比較例とは異なり、ヒータユニット４３からの供給エネルギー量制御はスライド板４７ａの開閉で行っている。
【００９８】
本実施形態においてのヒータ４５への投入電力は８００Ｗであった。よって待機時にはスライド板４７ａによる反射笠開口部４６ａの開口率を２８％に調節することで、２００Ｗの輻射熱量を与える。そして通紙が開始されると開口率を８１％へ広げることにより輻射熱量を２００Ｗから７２０Ｗへと変化させ、ローラ４１の温度制御を行った（図６参照）。
【００９９】
このように本発明を用いることで加熱ローラ４１に生じた温度ムラは適切に解消され、１回転目で低下した加熱ローラ４１の温度も、所望の定着温度である初期状態（図１０中破線）まで回復することができた。輻射熱量調節手段４７の機械的動作にて輻射エネルギー量を調節するので、電力の入力に対して温度変化の時間応答性の良くない輻射加熱源４５を用いた場合においても、加熱ローラ４１の急激な温度変化による加熱ムラを防止することができる。
【０１００】
また、本実施形態では外部輻射加熱手段としてのヒータユニット４３のヒータ４５のみにより加熱ローラ温度を維持する構成であったが、別法として、ヒータユニット４３のヒータ４５と加熱ローラ内の内部加熱源（不図示）を併用して行うこともできる。その場合、待機モード時は内部加熱源から加熱ローラに２００Ｗを与え温度を維持し、通紙によって温度低下した部分にはヒータユニット４３から５２０Ｗ供給することで同様の効果を得ることができる。
【０１０１】
以上のように本発明を用いることにより、加熱ローラ４１への適切かつ迅速な供給エネルギー量の制御が可能となる。従ってローラ回転２周目以降に生じる温度低下に適切に対応でき、良好かつ安定した定着状態を維持することができた。
【０１０２】
［第２の実施形態］
図１２は輻射熱量調節手段４７の他の構成形態例を示すものである。第１の実施形態の装置３０と共通する構成部材、部分には同じ符号を付して再度の説明を省略する。
【０１０３】
本実施形態における外部輻射加熱手段としてのヒータユニット４３は、輻射熱源であるハロゲンランプヒータ４５が発する輻射熱Ａを加熱ローラ４１へと向かわせる反射部材として次のような構成の反射部材４６を有する。即ち、加熱ローラ４１に対向する第１の開口部４６ａと加熱ローラ４１に対向しない第２の開口部４６ｃとを備えた反射部材４６を有する。反射部材４６の内面はて金メッキや研磨アルミ面のような高反射率部材４６ｂで構成されている。
【０１０４】
第１の開口部４６ａの開口部幅Ｗ４６は所定幅に設定されており、常に開放されている。第２の開口部４６ｃは本実施形態においてはヒータ４５を中にして第１の開口部４６ａの側とは反対側に配設されている。輻射熱量調節手段４７は第２の開口部４６ｃについてその開口部面積を加熱ローラ４１の母線方向に直交する方向に関して広狭変更する可動のスライド板４７ａを有する。スライド板４７ａのヒータ４５に対向する部分（遮光部材内面）は金メッキや研磨アルミ面のような光反射部材４７ｃで構成されている。
【０１０５】
本実施形態においてこの輻射熱量調節手段４７は反射部材４６の第２の開口部４６ｃについて第１の実施形態の場合と同様に開口部面積（開口部幅）を開口部短手方向に広狭変更するためのスライド板４７ａを有する構成となっている。スライド板４７ａは開口部４６ｃの短手方向の一方側と他方側とにそれぞれ配設した２枚構成としてある。その一方側と他方側のスライド板４７ａがそれぞれ第２の開口部４６ｃを閉じる方向と開く方向とに連動して対称な動作をするように連動機構で連結されている。
【０１０６】
そして、その連動機構を動作させるための駆動手段を有する。駆動手段は連動機構を介して第２の開口部４６ｃの開口部面積がスライド板４７ａの対称な開閉動作により所定に広狭変更されるように制御回路部１１で制御される。
【０１０７】
反射部材４６の内面は高反射率部材で構成しているので、ヒータ４５から発せられた輻射エネルギーは反射部材４６の中を反射して第１の開口部４６ａおよび第２の開口部４６ｃから出て行く。第１の開口部４６ａから出た輻射エネルギーは加熱ローラ４１の上面（被加熱部Ｂ）に当ることで加熱ローラ４１を外部加熱する。第２の開口部４６ｃから出た輻射エネルギーは第２の開口部４６ｃに対向して配設されている光吸収性の熱浴５０に当って吸収される。
【０１０８】
そして、制御回路部１１により輻射熱量調節手段４７が制御されてスライド板４７ａの動作で第２の開口部４６ｃの開口部面積が広狭調節されることで、第１の開口部４６ａから加熱ローラ４１に照射される輻射エネルギー量が調節される。即ち、図１２の（ａ）のように第２の開口部４６ｃの開口部面積が広く調節されることで第１の開口部４６ａから加熱ローラ４１に照射される輻射エネルギー量が少なくなる。また、（ｂ）のように第２の開口部４６ｃの開口部面積が狭く調節されることで第１の開口部４６ａから加熱ローラ４１に照射される輻射エネルギー量が多くなる。
【０１０９】
つまりこれにより、第１の実施形態の定着装置３０と同様な照射エネルギーが可能となり、通紙時に加熱ローラ４１の２周目以降においても加熱ローラ４１の表面温度は適温に調節され、１周目と同様な良好な定着状態を実現することができた。
【０１１０】
反射部材４６の第２の開口部４６ｂ、即ち加熱ローラ４１に対向しない第２の開口部４６ｂは１つでなく、それぞれ加熱ローラ４１に対向しない複数の開口部とした構成にすることもできる。
【０１１１】
［第３の実施形態］
図１３は輻射熱量調節手段４７の更に他の構成形態例を示すものである。第１の実施形態の装置２９と共通する構成部材、部分には同じ符号を付して再度の説明を省略する。
【０１１２】
本実施形態における外部輻射加熱手段としてのヒータユニット４３は、輻射熱源４５が発する輻射熱Ａを加熱ローラ４１へと向かわせる反射部材４６を有する。反射部材４６の反射面の一部は光吸収部材４６ｄで構成されている。そして、外部輻射加熱手段４７は、輻射熱源４５と反射部材４６との相対位置関係を変更することによって輻射熱源４５から加熱ローラ４１へと照射される輻射熱量を調節する。
【０１１３】
本実施形態における反射部材４６は短軸長ａ＝２７ｍｍ、長軸長ｂ＝３２．５ｍｍ、焦点距離ｆ＝（ｂ2−ａ2）0.5≒１８．１ｍｍの楕円集光形状をなしている。また、この反射部材４６は楕円中心から距離Ｌの位置に加熱ローラ４１に対抗対してする開口部４６ａを持ち、この開口部４６ａは光吸収部材４６ｄで幅Ｗに設定されている。本実施形態ではＬ＝ｆとなっている。また輻射熱源４５はハロゲンランプヒータであり、素線径は２ｍｍである。
【０１１４】
ヒータ４５は支持部材（不図示）に支持されている。反射部材４６も別の支持部材（不図示）に支持されている。そのヒータ支持部材または反射部材支持部材、もしくはその両方の支持部材は定着装置３０の装置枠体４０の手前側と奥側の側板に対して可動式支持部材としてある。輻射熱量調節手段４７は、その可動式支持部材を動作させるための駆動手段（不図示）を有する。駆動手段はヒータ４５と反射部材４６との相対位置関係を変更することによってヒータ４５から加熱ローラ４１へと照射される輻射熱量を調節するように制御回路部１１で制御される。
【０１１５】
輻射熱量調節手段４７の上記の可動式支持部材や駆動手段の具体例は図の煩雑を避けるために省略したけれども、例えば次のような構成にすることができる。可動式支持部材はリンク機構やラック−ピニオン機構で構成することができる。駆動手段はソレノイドやモータを用いることができる。ソレノイドのレスポンスタイムは１／６０秒であり、本実施形態における加熱ローラ４１の回転周期５００ｍｓｅｃよりも十分に短い時間で動作する。ソレノイドには多位置制御が可能なステップロータリーソレノイドがある。
【０１１６】
図１４の（ａ）は開口部幅Ｗ≧２４．１ｍｍ（最大開口部幅）において、位置固定の反射部材４６に対してヒータ４５の位置を図中ｙ軸方向に動かした場合（図１３の（ｂ）α＝＋０〜５ｍｍ）の光線追跡シミュレーションの結果である。ヒータ４５が焦点位置からずれるに従って照度分布も変化する。続いて図１４の（ｂ）は横軸を開口率（最大開口部幅に対する開口部幅Ｗの割合）としたときの積算照度分布である。
【０１１７】
以上より、開口部幅Ｗと反射部材４６に対するヒータ４５の位置との関係による、加熱ローラ４１への輻射エネルギー量を求めることができる。図１５に開口部幅Ｗを２４．１ｍｍ以下にした場合の、各開口率におけるヒータ２２の位置と照射エネルギー量（ランプからの総照射エネルギー量に対する加熱ローラ４１への照射エネルギー量の割合）との関係を示す。これらの関係を利用することで照射エネルギー量の調節が可能となる。
【０１１８】
つまり、光吸収性部材４６ｄにより最大開口部幅以下の開口部Ｗを形成しておけば、ヒータ４５の位置を調節することによって加熱ローラ４１へ照射される輻射加熱量を調節することができる。さらに、ヒータ４５の位置調節は機械的に行うので、ヒータ４５の立ち上がり時間（１ｓｅｃ）よりも短い時間分解能で輻射加熱量を調節することができる。よって第１の実施形態、および第２の実施形態で示したものと同様の効果を得ることができる。
【０１１９】
また、ここで重要なのはヒータ４５の位置と反射部材４６との位置関係であるため、相対的に反射部材４６の位置を変更する構成にしても同様の効果を得ることができる。
【０１２０】
さらにまた、開口部４６ａを第１の実施形態で示したようなスライド板式機構にして、本実施形態と組み合わせてもよい。
【０１２１】
さらにまた開口部４６ａを光吸収部材４６ｄで構成しなくとも、反射部材４６の反射面の一部が光吸収部材で構成されているか、加熱ローラ４１以外の方向に向く別の開口が形成されている構成でも良い。これらによってもヒータ４５の位置を変更した際に輻射エネルギー量もそれに応じて変化するので同様の効果を得ることができる。
【０１２２】
そしてまた、加熱ローラ４１の表面位置が楕円ミラーの焦点位置に重ならないような範囲で輻射エネルギー量を調節できるよう、楕円ミラーの形状を適切に選ぶとなお良い。ローラ表面を焦点位置からずらすことで、ローラ４１の局部的な過昇温による部材の熱的ダメージを低減することができる。
【０１２３】
［その他の装置構成］
１）本発明に係る像加熱装置は、実施形態の画像加熱定着装置３０としての使用に限られない。記録材に定着された画像を加熱することにより画像の光沢を増大させる光沢増大装置（画像改質装置）としても有効に使用することができる。
【０１２４】
２）回転可能な加熱部材４１は実施形態のローラ体に限られない。回動可能なエンドレスベルト体の形態であってもよい。
【０１２５】
３）加熱部材とニップ部を形成するバックアップ部材は実施形態のローラ体に限られない。回転駆動されるエンドレスベルト体にすることもできる。また、バックアップ部材は、板状あるいはパッド状であって、加熱部材に対する対向面を低摩擦材料面とした非回転の部材（固定式加圧部材）とすることもできる。そして、このバックアップ部材を加熱部材に対して当接状態と離間状態とに転換する構成とすることができる。
【符号の説明】
【０１２６】
２９・・像加熱装置、１１・・制御手段、４１・・加熱部材、Ｎ・・ニップ部、４２・・バックアップ部材、４３・・外部輻射加熱手段、４５・・輻射熱源、４７・・輻射熱量調節手段、ＴＨ・・温度検知手段、Ａ・・輻射熱、Ｂ・・被加熱部、Ｓ・・記録材、ｔ・・画像
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な加熱部材と、前記加熱部材とニップ部を形成するバックアップ部材と、前記加熱部材の外部に設けられ前記加熱部材の周方向の一部領域を被加熱部として輻射熱を照射して非接触で加熱する外部輻射加熱手段と、を有し、前記ニップ部で画像を担持した記録材を挟持搬送しつつ加熱する像加熱装置であって、
前記外部輻射加熱手段は、輻射熱を発する輻射熱源と、前記輻射熱源から前記加熱部材へと照射される輻射熱量を調節する輻射熱量調節手段と、を有し、
前記ニップ部よりも加熱部材回転方向下流側で前記被加熱部よりも加熱部材回転方向上流側での前記加熱部材の表面温度を検知する温度検知手段と、
前記温度検知手段で検出した前記表面温度に基づき前記輻射熱量調節手段を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする像加熱装置。
【請求項２】
前記外部輻射加熱手段は、前記輻射熱源が発する輻射熱を前記加熱部材へと向かわせる反射部材を有し、
前記輻射熱量調節手段は、前記反射部材の前記加熱部材に対向する開口部の開口部面積を前記加熱部材の母線方向に直交する方向に関して広狭変更する可動の遮光部材を有し、
前記遮光部材は前記輻射熱源に対向する部分が光吸収部材で構成されており、
前記制御手段は前記温度検知手段で検出した前記表面温度に基づき前記遮光部材を動作させて前記開口部面積を変更することによって前記輻射熱源から前記加熱部材へと照射される輻射熱量を調節することを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項３】
前記外部輻射加熱手段は、前記輻射熱源が発する輻射熱を前記加熱部材へと向かわせる反射部材であって、前記加熱部材に対向する第１の開口部と前記加熱部材に対向しない第２の開口部とを備えた反射部材を有し、
前記輻射熱量調節手段は、前記第２の開口部の開口部面積を前記加熱部材の母線方向に直交する方向に関して広狭変更する可動の遮光部材を有し、
前記遮光部材は前記輻射熱源に対向する部分が光反射部材で構成されており、
前記制御手段は前記温度検知手段で検出した前記表面温度に基づき前記遮光部材を動作させて前記開口部面積を変更することによって前記第１の開口部から前記加熱部材へと照射される輻射熱量を調節することを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項４】
前記外部輻射加熱手段は、前記輻射熱源が発する輻射熱を前記加熱部材へと向かわせる反射部材を有し、
前記反射部材の反射面の一部は光吸収部材で構成されており、
前記外部輻射加熱手段は、前記輻射熱源と前記反射部材との相対位置関係を変更することによって前記輻射熱源から前記加熱部材へと照射される輻射熱量を調節することを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項１】
回転可能な加熱部材と、前記加熱部材とニップ部を形成するバックアップ部材と、前記加熱部材の外部に設けられ前記加熱部材の周方向の一部領域を被加熱部として輻射熱を照射して非接触で加熱する外部輻射加熱手段と、を有し、前記ニップ部で画像を担持した記録材を挟持搬送しつつ加熱する像加熱装置であって、
前記外部輻射加熱手段は、輻射熱を発する輻射熱源と、前記輻射熱源から前記加熱部材へと照射される輻射熱量を調節する輻射熱量調節手段と、を有し、
前記ニップ部よりも加熱部材回転方向下流側で前記被加熱部よりも加熱部材回転方向上流側での前記加熱部材の表面温度を検知する温度検知手段と、
前記温度検知手段で検出した前記表面温度に基づき前記輻射熱量調節手段を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする像加熱装置。
【請求項２】
前記外部輻射加熱手段は、前記輻射熱源が発する輻射熱を前記加熱部材へと向かわせる反射部材を有し、
前記輻射熱量調節手段は、前記反射部材の前記加熱部材に対向する開口部の開口部面積を前記加熱部材の母線方向に直交する方向に関して広狭変更する可動の遮光部材を有し、
前記遮光部材は前記輻射熱源に対向する部分が光吸収部材で構成されており、
前記制御手段は前記温度検知手段で検出した前記表面温度に基づき前記遮光部材を動作させて前記開口部面積を変更することによって前記輻射熱源から前記加熱部材へと照射される輻射熱量を調節することを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項３】
前記外部輻射加熱手段は、前記輻射熱源が発する輻射熱を前記加熱部材へと向かわせる反射部材であって、前記加熱部材に対向する第１の開口部と前記加熱部材に対向しない第２の開口部とを備えた反射部材を有し、
前記輻射熱量調節手段は、前記第２の開口部の開口部面積を前記加熱部材の母線方向に直交する方向に関して広狭変更する可動の遮光部材を有し、
前記遮光部材は前記輻射熱源に対向する部分が光反射部材で構成されており、
前記制御手段は前記温度検知手段で検出した前記表面温度に基づき前記遮光部材を動作させて前記開口部面積を変更することによって前記第１の開口部から前記加熱部材へと照射される輻射熱量を調節することを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項４】
前記外部輻射加熱手段は、前記輻射熱源が発する輻射熱を前記加熱部材へと向かわせる反射部材を有し、
前記反射部材の反射面の一部は光吸収部材で構成されており、
前記外部輻射加熱手段は、前記輻射熱源と前記反射部材との相対位置関係を変更することによって前記輻射熱源から前記加熱部材へと照射される輻射熱量を調節することを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−２２６１４１（Ｐ２０１２−２２６１４１Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９４０２５（Ｐ２０１１−９４０２５）
【出願日】平成２３年４月２０日（２０１１．４．２０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２０日（２０１１．４．２０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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