画像形成装置
【課題】スタートアップ時の加熱ローラの温度を、オーバーシュートすることなく目標温度に上昇でき、とくに、熱容量が小さな加熱ローラを備えている定着装置に好適で、スタートアップ後の定着処理を適正な温度で迅速に行なえる画像形成装置を提供する。
【解決手段】定着装置に、加熱ローラ、加圧ローラ、熱源と、各ローラの表面の温度を検出する温度検出素子と、熱源の温度制御を行なう制御部を設ける。制御部は、スタートアップ時における熱源への通電時間を算出する加熱時間算出部を備えている。加熱時間算出部は、スタートアップ開始時の各ローラの温度をパラメータにして、各ローラが目標温度に達するまでの熱源に対する通電時間を算出する。このとき、予め設定された目標温度、熱源の発熱量、実測値に基づいて決定された各ローラの熱量を加味して、通電時間を算出する。制御部は決定された通電時間に従って、熱源に対する通電状態を維持する。
【解決手段】定着装置に、加熱ローラ、加圧ローラ、熱源と、各ローラの表面の温度を検出する温度検出素子と、熱源の温度制御を行なう制御部を設ける。制御部は、スタートアップ時における熱源への通電時間を算出する加熱時間算出部を備えている。加熱時間算出部は、スタートアップ開始時の各ローラの温度をパラメータにして、各ローラが目標温度に達するまでの熱源に対する通電時間を算出する。このとき、予め設定された目標温度、熱源の発熱量、実測値に基づいて決定された各ローラの熱量を加味して、通電時間を算出する。制御部は決定された通電時間に従って、熱源に対する通電状態を維持する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置の定着装置に関し、なかでも定着装置を構成する加熱ローラの温度制御に関して改良を加えたものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置のスタートアップ時には、主電源を投入することでウォーミングアップが開始され、加熱ローラを定着に適した所定温度にまで加熱したのち、熱源への通電を停止する。しかし、通電を停止した後にも、加熱ローラの温度は上昇し続けることがあり、そうした場合にオーバーシュートに陥ってしまう。節電モードまたはスリープモードで待機している状態から、再びスタートアップするような場合にも同様のオーバーシュートを生じやすい。
【０００３】
とくに、スタートアップ時の待機時間を短縮するために、熱容量を小さくした加熱ローラにおいてオーバーシュートを生じやすい。この種の加熱ローラでは、たとえば面状発熱体の外面を覆う金属製の外筒体を薄肉化して熱容量を小さくしており、そのため、加熱ローラの温度が僅かな時間で上昇してしまうからである。たとえば、目標温度が１８０℃である場合に、加熱ローラのローラ表面の温度が１７０℃に達した時点で熱源への通電を停止したとしても、スタートアップが終了した時の加熱ローラのローラ表面の温度は１８０℃を越えてしまうことがある。
【０００４】
このようなオーバーシュートを解消するために、特許文献１の画像形成装置では、次のような温度制御を行なっている。まず、今回の加熱ローラの検出温度と、直前に検出された加熱ローラの検出温度との差分から、加熱温度の平均変化率を求め、得られた平均変化率から次回の制御時に目標とすべき温度を予測する。さらに、この予測温度が目標温度と一致するように熱源への通電状態をオン・オフ制御して、加熱ローラの温度が過剰になるのを防いでいる。同様にしてアンダーシュートにも対応できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２３３５４３号公報（段落番号００２８、図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の定着装置によれば、熱源による加熱ローラのオーバーシュートをある程度は解消できる。しかし、加熱ローラの熱は、加圧ローラなどにも伝導されるため、加熱温度の平均変化率から導き出した予測値にずれを生じやすい。とくに、熱しやすく冷めやすい熱特性を備えた熱容量が小さな加熱ローラでは、速やかに加熱できる反面、加熱ローラから伝導される熱量の違いによって、ローラ表面の温度が敏感に変動するため、平均変化率から予測した温度にずれを生じやすい。
【０００７】
本発明の目的は、スタートアップ時の加熱ローラの温度を、オーバーシュートを伴なうこともなく目標温度に最短で上昇でき、したがってスタートアップ後の定着処理を適正な温度で迅速に行なえる画像形成装置を提供することにある。
本発明の目的は、熱容量が小さな加熱ローラを備えている定着装置において、スタートアップ時の加熱ローラの温度を目標温度まで的確に加熱できる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る画像形成装置は定着装置３を備えている。図１に示すように、定着装置３は、加熱ローラ１５および加圧ローラ１６と、加熱ローラ１５に設けた熱源２５とを備えている。さらに、定着装置３は、加熱ローラ１５の表面の温度を検出する第１温度検出素子４５と、加圧ローラ１６の表面の温度を検出する第２温度検出素子４６と、熱源２５に対する通電状態を制御する制御部４７を備えている。制御部４７は、スタートアップ時の熱源２５に対する通電時間を算出する加熱時間算出部４８を備えている。加熱時間算出部４８は、スタートアップ開始時に第１温度検出素子４５で検出した加熱ローラ温度と、スタートアップ開始時に第２温度検出素子４６で検出した加圧ローラ温度とをパラメータにして、熱源２５に対する通電時間を算出する。通電時間の算出時には、予め設定された目標温度、および熱源２５の発熱量と、実測値に基づいて決定された加熱ローラ１５および加圧ローラ１６の熱量から、加熱ローラ１５および加圧ローラ１６が目標温度に達するまでの、熱源２５に対する通電時間を算出する。制御部４７は、熱源２５に対する通電開始から通電時間が経過するまでの間、熱源２５に対して通電状態を維持する。
【０００９】
加熱時間算出部４８は、スタートアップ開始時の加熱ローラ温度および加圧ローラ温度に対応する通電時間を求めるためのテーブルを含む。加熱時間算出部４８は、テーブルを参照して通電時間を決定する。
【００１０】
加熱ローラ１５は、薄肉の金属筒体からなる熱容量の小さな外筒体２６と、外筒体２６に密着する状態で配置される熱源２５とを備えている。熱源２５は面状発熱体で構成する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る画像形成装置の定着装置３では、スタートアップ時における加熱ローラ１５の熱源２５に対する通電時間を、制御部４７に設けた加熱時間算出部４８で算出できるようにした。また、通電時間を算出する際には、加熱ローラ温度と加圧ローラ温度をパラメータにして、目標温度、熱源２５の発熱量、実測値に基づいて決定された加熱ローラ１５と加圧ローラ１６の熱量を加味して、通電時間を算出するようにした。
【００１２】
上記のように、実測した両ローラ１５・１６の熱量を定数にして、熱源２５に対する通電時間を加熱時間算出部４８で算出すると、各ローラ１５・１６を任意の温度から目標温度まで加熱するのに必要な通電時間、即ち加えるべき熱量を過不足なく決定できる。実測した両ローラ１５・１６の熱量には、加熱ローラ１５を加熱する過程で避けられない両ローラ１５・１６の間の熱伝導に伴なう温度変動が含まれているからである。したがって、加熱時間算出部４８で決定された通電時間に従って、熱源２５に対する通電状態を制御部４７で維持することにより、スタートアップ時の加熱ローラ１５の温度を、オーバーシュートを伴なうこともなく目標温度に最短で上昇できる。さらに、スタートアップ後の定着処理を適正な温度で迅速に行なえる。
【００１３】
スタートアップ時の加熱ローラ温度および加圧ローラ温度に対応する通電時間を求めるためのテーブルを加熱時間算出部４８に設けておくと、加熱時間算出部４８はテーブルを参照するだけで、瞬時に熱源２５に対する通電時間を決定できる。したがって、加熱ローラ１５および加圧ローラ１６、あるいは熱源２５の温度が高く、必要とする通電時間が短い場合であっても、熱源２５に対する通電時間を遅滞なく決定して、熱源２５を目標温度まで的確に昇温させることができる。
【００１４】
薄肉の金属筒体からなる熱容量の小さな外筒体２６と、外筒体２６に密着する状態で配置した熱源２５を備えた加熱ローラ１５によれば、外筒体２６の温度が僅かな時間で上昇するので、画像形成装置のスタートアップ時間を短縮して高速化に対応できる。また、先に説明したように、熱源２５に対する通電時間を過不足なく、しかも遅滞なく決定することにより、外筒体２６の温度上昇率が高いにもかかわらず、加熱ローラ１５がオーバーシュートに陥るのを確実に防止しながら、目標温度まで的確に加熱できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る定着装置を示す、図３におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図２】本発明に係る定着装置の適用例を示す画像形成装置の概念図である。
【図３】本発明に係る定着装置の平面図である。
【図４】温度制御処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】制御部におけるテーブルを概念的に示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施例） 図１から図５に、本発明に係る画像形成装置をコピー機能とファクシミリ機能とを備えた複合機に適用した実施例を示す。なお、本発明における前後、左右、上下とは、図２および図３に示す交差矢印と、各矢印の近傍に表記した前後、左右、上下の表示に従う。
【００１７】
図２において、複合機１は、画像形成部２、および定着装置３等が配置された本体部４と、本体部４の上部の画像読取部５などを備えており、本体部４の下側に配置した給紙カセット６と本体部４の上側の排出部７との間に記録紙の搬送路８が設けてある。搬送路８の下部に画像形成部２が、上部に定着装置３が配置してある。定着装置３に臨む本体部４の周囲壁には、サービス開口と、同開口を開閉するカバー１０（図３参照）が設けてある。カバー１０を開放することにより、定着装置３のメンテナンスを行なうことができ、さらに定着装置３およびその周辺の搬送路８に詰まった記録紙を取り除くことができる。
【００１８】
画像形成部２は、感光ドラム１１およびトナーカートリッジ１２などで構成してあり、給紙カセット６から送給された記録紙に対してトナー像を転写して画像を形成する。画像読取部５の前面には、各種の操作ボタンを備えた操作パネル１３が設けてあり、上面側には自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）１４が設けてある。本などの綴られた原稿の画像は、画像読取部５の上面のプラテンガラスに載置した状態で読み込むことができ、さらに枚葉状の原稿は自動原稿搬送装置１４を通すことにより読み込むことができる。
【００１９】
図３において定着装置３は、加熱ローラ１５と、加熱ローラ１５の周面に外接する加圧ローラ１６と、加圧ローラ１６を加熱ローラ１５に向かって押し付け付勢する前後一対の加圧ばね１７・１７などで構成する。加熱ローラ１５は、ハウジング１８の内面に設けた前後一対のブラケット１９でベアリング２０を介して回転自在に支持されてユニット部品化してある。加圧ローラ１６は、先に説明したカバー１０で支持してある。画像形成部２でトナー像が形成された記録紙を、加熱ローラ１５と加圧ローラ１６との間に通すことにより、トナー像を加熱しながら加圧して記録紙に定着することができ、定着された記録紙は排出部７へと送給される。
【００２０】
図１に示すように、加熱ローラ１５は、円筒状の管軸２３を基体にして、その周囲に断熱筒２４と、面状発熱体（熱源）２５と、外筒体２６とを多重筒状に配置して構成してある。管軸２３は、アルミニウム合金製の管材を素材にして形成してある。外筒体２６は、外直径が２５ｍｍのアルミニウム合金製の管体からなり、その筒壁の肉厚寸法は０．２ｍｍである。断熱筒２４は、シリコン発泡体を筒状に成形して形成してあり、面状発熱体２５の熱が管軸２３の側へ伝導するのを遮断する。図示していないが、外筒体２６の外面には、定着された記録紙の剥離を促進するために、ふっ素樹脂製のシートで形成した剥離層が巻装してある。なお、図１に示す加熱ローラ１５は、各部材の配置関係および相互関係を明確化するために、各部材の厚みを実際より誇張して表現してある。
【００２１】
面状発熱体２５は、耐熱性と電気絶縁性を備えたポリイミド製のシート基材３０の片面に発熱体３１を固定して形成する。発熱体３１は、ステンレス製の箔にエッチングを施して、ひと筆書き状に連続するパターンとして形成してあり、通電時にジュール熱を発生する。面状発熱体２５の熱容量は７５０Ｗである。面状発熱体２５は、その発熱体３１が断熱筒２４の外周面に密着し、外面が熱容量の小さな薄肉の外筒体２６に密着する状態で配置してある。したがって、面状発熱体２５による外筒体２６の加熱を短時間で効果的に行なうことができ、複合機１を起動する時の待機時間を短縮できる。
【００２２】
加圧ローラ１６は、その大半を占めるロール層３３と、ロール層３３を軸支するロール軸３４とで構成する。ロール層３３はゴムまたはプラスチックを素材とする発泡体を素材にして無端筒状に形成してある。ロール軸３４の両端寄りは軸受３５で回転自在に軸支してあり、さらにロール軸３４の両端が、カバー１０の内面に設けたガイド枠３６で往復スライドのみ可能に案内してある。先の加圧ばね１７は圧縮コイルばねからなり、カバー１０と軸受３５との間に配置されて、加圧ローラ１６を加熱ローラ１５へ向かって押し付け付勢する。カバー１０を開放すると、加圧ローラ１６がカバー１０に同行して本体部４の外方へ揺動するので、加熱ローラ１５から分離できる。また、開放されていたカバー１０を閉止することにより、加圧ローラ１６を加熱ローラ１５に密着させて、両ローラ１５・１６の間に通紙用のニップ部３７（図１参照）を構成することができる。
【００２３】
図３に示すように、加熱ローラ１５の両端には、絶縁ブロック４０と、受電軸４１と、受電軸４１に外接する給電体４２とが設けてあり、受電軸４１および給電体４２を介して発熱体３１に対して電力を供給している。受電軸４１と発熱体３１とは、絶縁ブロック４０の内部で接続してある。図３において符号４３は片方の受電軸４１に固定したギヤであり、このギヤ４３を図示していない駆動構造で駆動することにより、加熱ローラ１５を図１に矢印で示す向きへ回転駆動できる。
【００２４】
スタートアップ時の加熱ローラ１５のローラ表面の温度を、オーバーシュートを伴なうこともなく目標温度に制御するために、定着装置３は第１・第２の温度検出素子４５・４６と、面状発熱体２５に対する通電状態を制御する制御部４７とを備えている。目標温度は、たとえば１８０℃である。第１温度検出素子４５はサーミスタからなり、加熱ローラ１５の表面の温度を検出する。第２温度検出素子４６はサーミスタからなり、加圧ローラ１６の表面の温度を検出する。制御部４７には、面状発熱体２５への通電時間を算出する加熱時間算出部４８が設けてある（図１参照）。
【００２５】
図１に示すように、第１温度検出素子４５は、片持ち梁状に支持した支持腕４９の遊端に固定されて、支持腕４９の弾性力で加熱ローラ１５の表面に押し付けられている。同様に、第２温度検出素子４６は、片持ち梁状に支持した支持腕５０の遊端に固定されて、支持腕５０の弾性力で加圧ローラ１６の表面に押し付けられている。図示していないが、加熱ローラ１５の表面には、加熱ローラ１５が過熱状態に陥ったことを検出して、面状発熱体２５への通電を遮断するサーモスタットが設けてある。
【００２６】
制御部４７は、通常の運転モードにおいては、面状発熱体２５への通電状態をオン・オフ制御して、加熱ローラ１５の表面の温度を目標温度の許容範囲内に保持する。しかし、主電源がオンされたスタートアップ時には、始動モードに従って面状発熱体２５へ通電し、加熱ローラ１５および加圧ローラ１６の表面の温度を目標温度まで一気に上昇させる。具体的には、スタートアップ開始時の各ローラ１５・１６の表面の温度をパラメータにして、予め設定された目標温度と、面状発熱体２５の発熱量と、実測した各ローラ１５・１６の熱量から、面状発熱体２５に対する通電時間を加熱時間算出部４８で算出する。制御部４７は、加熱時間算出部４８で算出された通電時間が経過するまでの間、面状発熱体２５への通電状態を維持する。通電時間が経過したのちは、通常の運転モードへ移行して、面状発熱体２５への通電状態をオン・オフ制御する。
【００２７】
面状発熱体２５に対する通電時間は、各ローラ１５・１６を任意の温度から目標温度まで加熱するのに要する必要熱量がわかっていれば、面状発熱体２５の発熱量から逆算できる。必要熱量は熱量計算によって算出できなくはないが、加熱ローラ１５および加圧ローラ１６の構造および形成素材などに大きく左右され、計算結果と実測した熱量とに大きなずれを生じることが多い。そこで本発明においては、各ローラ１５・１６を所定の温度から目標温度まで加熱するのに要する熱量を実測し、この実測データから面状発熱体２５に対する通電時間を加熱時間算出部４８で算出するようにした。また、算出結果をスタートアップ開始時の各ローラ温度ごとにテーブル化して、加熱時間算出部４８の記憶部に格納しておくことにより、テーブルを参照して通電時間を瞬間的に決定できるようにした。
【００２８】
熱量の実測データは、以下のようにして計測した。まず、加熱ローラ１５を停止した状態で面状発熱体２５に通電して、加熱ローラ１５の表面の温度が目標温度に上昇するまでの、面状発熱体２５の消費電力量を計測した。計測前の加熱ローラ１５の表面の温度は１０℃とした。得られた消費電力量と、面状発熱体２５の熱容量から、加熱ローラ１５を目標温度に加熱するのに必要な総熱量Ｊ１を算出した。
【００２９】
つぎに、加熱ローラ１５の表面の温度を１８０℃に保った状態で、加熱ローラ１５および加圧ローラ１６を回転駆動して、加圧ローラ１６表面の温度が目標温度に上昇するまでの、面状発熱体２５の消費電力量を計測した。計測前の加圧ローラ１６の表面の温度は１０℃とした。得られた消費電力量と、面状発熱体２５の熱容量と、加熱ローラ１５の加熱に消費された熱量から、加圧ローラ１６を目標温度に加熱するのに必要な総熱量Ｊ２を算出した。
【００３０】
さらに、ローラ表面の温度が１０℃に調整された加熱ローラ１５および加圧ローラ１６を回転駆動して、加熱ローラ１５および加圧ローラ１６の表面の温度が目標温度に上昇するまでの、面状発熱体２５の消費電力量を計測した。得られた消費電力量と、面状発熱体２５の熱容量とから、スタートアップ時に加熱ローラ１５および加圧ローラ１６を目標温度まで加熱するのに必要な総熱量（熱量）Ｊを算出した。なお、加熱ローラ１５と加圧ローラ１６は、殆ど同時に目標温度まで上昇し、両ローラ１５・１６が目標温度まで昇温するタイミングに実用上のずれはなかった。得られた総熱量Ｊは、加熱ローラ１５のみを目標温度に加熱するのに必要な総熱量Ｊ１と、加圧ローラ１６を目標温度に加熱するのに必要な総熱量Ｊ２との和に等しいものであった。
【００３１】
上記のように総熱量Ｊを特定すると、面状発熱体２５の熱容量から、加熱ローラ１５および加圧ローラ１６を、たとえば１℃昇温させるのに必要な面状発熱体２５の通電時間を算出することができる。さらに、両ローラ１５・１６の表面の温度を第１・第２の両温度検出素子４５・４６で検出することにより、両ローラ１５・１６を任意の温度から目標温度まで上昇させるのに必要な面状発熱体２５の通電時間を加熱時間算出部４８で算出することができる。また、算出結果をスタートアップ時の、加熱ローラ温度および加圧ローラ温度の違いに対応してテーブル化しておくことにより、加熱時間算出部４８はテーブルを参照して通電時間を瞬間的に決定できる。テーブルは、たとえば加熱時間算出部４８の記憶部に格納しておく。因みに、実測した両ローラ１５・１６の総熱量Ｊには、加熱ローラ１５を加熱する過程で避けられない、両ローラ１５・１６の間の熱伝導に伴なう温度変動が含まれている。
【００３２】
図５に、加熱ローラ１５および加圧ローラ１６を、所定の温度から目標温度まで上昇させるのに必要な面状発熱体２５の通電時間のテーブルを例示している。そこでは、両ローラ１５・１６の表面の温度が１０℃、２０℃、３０℃、８０℃、１２０℃、１６０℃である場合を示しており、表中のＴｈは加熱ローラ１５の表面の温度であり、Ｔｐは加圧ローラ１６の表面の温度である。実際のテーブルは、加熱ローラ温度および加圧ローラ温度の下限温度１０℃）から上限温度１６０℃までの温度範囲において、算出された通電時間をたとえば１℃ごとに表したものとなっている。なお、加熱ローラ温度および加圧ローラ温度の下限温度が１０℃未満である場合には、装置全体が冷えていてオーバーシュートを生じにくいので、従来どおりのスタートアップ制御で対応できる。また、加熱ローラ温度および加圧ローラ温度の上限温度が１６０℃を越える場合には、目標温度までの差が小さいため、通常の温度制御を行なっても問題はない。
【００３３】
制御部４７は図４に示す処理手順に従って、面状発熱体２５に対する通電状態を制御する。それまで停止していた状態の複合機１の主電源をオンすると、加熱ローラ１５および加圧ローラ１６が回転駆動される（ステップ１）。ステップ１の実行と殆ど同時に、各ローラ１５・１６の表面の温度を第１・第２の温度検出素子４５・４６で検出する（ステップ２）。各ローラ１５・１６の表面の温度の検出が終了するのと同時に、面状発熱体２５への通電が開始される。各温度検知素子４５・４６で検出した温度信号は加熱時間算出部４８へ送られ、そこでテーブルを参照して面状発熱体２５に対する通電時間が決定される（ステップ３）。制御部４７は、面状発熱体２５への通電の開始から、決定された通電時間が経過するまでの間、面状発熱体２５への通電状態を維持して、加熱ローラ１５および加圧ローラ１６の表面温度を目標温度にまで上昇させる（ステップ４）。また、通電時間が終了するのと同時に、制御部４７は面状発熱体２５への通電を遮断する。以上のステップが始動モードを構成しており、以後は運転モードへ移行する。
【００３４】
運転モードでは、スタートボタンがオンされたか否かを判定し（ステップ５）、判定結果がＮＯである場合には、加熱ローラ１５および加圧ローラ１６の回転を停止して、待機モードへ移行する（ステップ８）。また、判定結果がＹＥＳであれば、面状発熱体２５に対する通電状態をオン・オフ制御して、加熱ローラ１５を定着に適した温度に保持し（ステップ６）、送給されてきた記録紙を定着する。つぎに複合機の使用が終了したか否かを判定し、判定結果がＮＯであればステップ６へ戻って、再び面状発熱体２５に対する温度制御を行なう。また、判定結果がＹＥＳであれば、ステップ８へ移行して加熱ローラ１５の駆動を停止して待機モードへ移行する。始動モードは、基本的に複合機１の主電源がオンされた場合に実行するが、節電モード或いはスリープモードになっている複合機１を再起動する場合などにも実行される。
【００３５】
以上のように構成した複合機１によれば、実測した加熱ローラ１５、および加圧ローラ１６の熱量を加味して、熱源２５に対する通電時間を加熱時間算出部４８で算出するので、熱源２５に加えるべき熱量を過不足なく決定できる。実測した両ローラ１５・１６の熱量には、加熱ローラ１５を加熱する過程で避けられない、両ローラ１５・１６の間の熱伝導に伴なう温度変動が既に含まれているからである。また、制御部４７は、加熱時間算出部４８で決定された通電時間に限って、熱源２５に対する通電状態を維持したのち通電を遮断するので、スタートアップ時に、加熱ローラ１５が必要以上に加熱されるのを防止してオーバーシュートを一掃できる。
【００３６】
さらに、加熱ローラ温度および加圧ローラ温度に対応する通電時間を求めるためのテーブルを加熱時間算出部４８に設けておくことにより、テーブルを参照するだけで瞬時に熱源２５に対する通電時間を決定できる。これにより、加熱ローラ１５および加圧ローラ１６の熱量が小さい場合、或いは熱源２５の温度が高い場合など、必要とする通電時間が短い場合であっても、熱源２５に対する通電時間を遅滞なく決定して、熱源２５を目標温度まで的確に昇温させることができる。薄肉に形成された熱容量が小さな外筒体２６を１個の面状発熱体２５で加熱するので、スタートアップ時に加熱ローラ１５を加熱するのに必要な消費電力量を削減できる。
【００３７】
上記の実施例では、面状発熱体２５を外筒体２６の内面に配置したが、その必要はなく、外筒体２６の外面に配置することができる。その場合には、面状発熱体２５の外面を、電気絶縁性と易剥離性を備えたシートで覆うとよい。また、加熱ローラ１５は面状発熱体２５以外に、ハロゲンランプ或いはニクロム線ヒーターを熱源とするものであってもよい。
【００３８】
温度検出素子４５はサーミスタである必要はなく、熱電対、あるいは非接触温度センサなどの温度検出素子を適用することができる。また、温度検出素子４５は、加熱ローラ１５の表面の任意の位置に配置することができるので、実施例で説明した配置位置には限定しない。必要があれば、複数の温度検出素子４５を加熱ローラ１５の表面に分散配置することができる。外筒体２６はアルミニウム以外の金属、たとえばステンレス鋼を素材とする薄肉の筒体で構成することができる。
【符号の説明】
【００３９】
３ 定着装置
１５ 加熱ローラ
１６ 加圧ローラ
２５ 熱源（面状発熱体）
２６ 外筒体
４５ 第１温度検出素子
４６ 第２温度検出素子
４７ 制御部
４８ 加熱時間算出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置の定着装置に関し、なかでも定着装置を構成する加熱ローラの温度制御に関して改良を加えたものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置のスタートアップ時には、主電源を投入することでウォーミングアップが開始され、加熱ローラを定着に適した所定温度にまで加熱したのち、熱源への通電を停止する。しかし、通電を停止した後にも、加熱ローラの温度は上昇し続けることがあり、そうした場合にオーバーシュートに陥ってしまう。節電モードまたはスリープモードで待機している状態から、再びスタートアップするような場合にも同様のオーバーシュートを生じやすい。
【０００３】
とくに、スタートアップ時の待機時間を短縮するために、熱容量を小さくした加熱ローラにおいてオーバーシュートを生じやすい。この種の加熱ローラでは、たとえば面状発熱体の外面を覆う金属製の外筒体を薄肉化して熱容量を小さくしており、そのため、加熱ローラの温度が僅かな時間で上昇してしまうからである。たとえば、目標温度が１８０℃である場合に、加熱ローラのローラ表面の温度が１７０℃に達した時点で熱源への通電を停止したとしても、スタートアップが終了した時の加熱ローラのローラ表面の温度は１８０℃を越えてしまうことがある。
【０００４】
このようなオーバーシュートを解消するために、特許文献１の画像形成装置では、次のような温度制御を行なっている。まず、今回の加熱ローラの検出温度と、直前に検出された加熱ローラの検出温度との差分から、加熱温度の平均変化率を求め、得られた平均変化率から次回の制御時に目標とすべき温度を予測する。さらに、この予測温度が目標温度と一致するように熱源への通電状態をオン・オフ制御して、加熱ローラの温度が過剰になるのを防いでいる。同様にしてアンダーシュートにも対応できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２３３５４３号公報（段落番号００２８、図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の定着装置によれば、熱源による加熱ローラのオーバーシュートをある程度は解消できる。しかし、加熱ローラの熱は、加圧ローラなどにも伝導されるため、加熱温度の平均変化率から導き出した予測値にずれを生じやすい。とくに、熱しやすく冷めやすい熱特性を備えた熱容量が小さな加熱ローラでは、速やかに加熱できる反面、加熱ローラから伝導される熱量の違いによって、ローラ表面の温度が敏感に変動するため、平均変化率から予測した温度にずれを生じやすい。
【０００７】
本発明の目的は、スタートアップ時の加熱ローラの温度を、オーバーシュートを伴なうこともなく目標温度に最短で上昇でき、したがってスタートアップ後の定着処理を適正な温度で迅速に行なえる画像形成装置を提供することにある。
本発明の目的は、熱容量が小さな加熱ローラを備えている定着装置において、スタートアップ時の加熱ローラの温度を目標温度まで的確に加熱できる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る画像形成装置は定着装置３を備えている。図１に示すように、定着装置３は、加熱ローラ１５および加圧ローラ１６と、加熱ローラ１５に設けた熱源２５とを備えている。さらに、定着装置３は、加熱ローラ１５の表面の温度を検出する第１温度検出素子４５と、加圧ローラ１６の表面の温度を検出する第２温度検出素子４６と、熱源２５に対する通電状態を制御する制御部４７を備えている。制御部４７は、スタートアップ時の熱源２５に対する通電時間を算出する加熱時間算出部４８を備えている。加熱時間算出部４８は、スタートアップ開始時に第１温度検出素子４５で検出した加熱ローラ温度と、スタートアップ開始時に第２温度検出素子４６で検出した加圧ローラ温度とをパラメータにして、熱源２５に対する通電時間を算出する。通電時間の算出時には、予め設定された目標温度、および熱源２５の発熱量と、実測値に基づいて決定された加熱ローラ１５および加圧ローラ１６の熱量から、加熱ローラ１５および加圧ローラ１６が目標温度に達するまでの、熱源２５に対する通電時間を算出する。制御部４７は、熱源２５に対する通電開始から通電時間が経過するまでの間、熱源２５に対して通電状態を維持する。
【０００９】
加熱時間算出部４８は、スタートアップ開始時の加熱ローラ温度および加圧ローラ温度に対応する通電時間を求めるためのテーブルを含む。加熱時間算出部４８は、テーブルを参照して通電時間を決定する。
【００１０】
加熱ローラ１５は、薄肉の金属筒体からなる熱容量の小さな外筒体２６と、外筒体２６に密着する状態で配置される熱源２５とを備えている。熱源２５は面状発熱体で構成する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る画像形成装置の定着装置３では、スタートアップ時における加熱ローラ１５の熱源２５に対する通電時間を、制御部４７に設けた加熱時間算出部４８で算出できるようにした。また、通電時間を算出する際には、加熱ローラ温度と加圧ローラ温度をパラメータにして、目標温度、熱源２５の発熱量、実測値に基づいて決定された加熱ローラ１５と加圧ローラ１６の熱量を加味して、通電時間を算出するようにした。
【００１２】
上記のように、実測した両ローラ１５・１６の熱量を定数にして、熱源２５に対する通電時間を加熱時間算出部４８で算出すると、各ローラ１５・１６を任意の温度から目標温度まで加熱するのに必要な通電時間、即ち加えるべき熱量を過不足なく決定できる。実測した両ローラ１５・１６の熱量には、加熱ローラ１５を加熱する過程で避けられない両ローラ１５・１６の間の熱伝導に伴なう温度変動が含まれているからである。したがって、加熱時間算出部４８で決定された通電時間に従って、熱源２５に対する通電状態を制御部４７で維持することにより、スタートアップ時の加熱ローラ１５の温度を、オーバーシュートを伴なうこともなく目標温度に最短で上昇できる。さらに、スタートアップ後の定着処理を適正な温度で迅速に行なえる。
【００１３】
スタートアップ時の加熱ローラ温度および加圧ローラ温度に対応する通電時間を求めるためのテーブルを加熱時間算出部４８に設けておくと、加熱時間算出部４８はテーブルを参照するだけで、瞬時に熱源２５に対する通電時間を決定できる。したがって、加熱ローラ１５および加圧ローラ１６、あるいは熱源２５の温度が高く、必要とする通電時間が短い場合であっても、熱源２５に対する通電時間を遅滞なく決定して、熱源２５を目標温度まで的確に昇温させることができる。
【００１４】
薄肉の金属筒体からなる熱容量の小さな外筒体２６と、外筒体２６に密着する状態で配置した熱源２５を備えた加熱ローラ１５によれば、外筒体２６の温度が僅かな時間で上昇するので、画像形成装置のスタートアップ時間を短縮して高速化に対応できる。また、先に説明したように、熱源２５に対する通電時間を過不足なく、しかも遅滞なく決定することにより、外筒体２６の温度上昇率が高いにもかかわらず、加熱ローラ１５がオーバーシュートに陥るのを確実に防止しながら、目標温度まで的確に加熱できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る定着装置を示す、図３におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図２】本発明に係る定着装置の適用例を示す画像形成装置の概念図である。
【図３】本発明に係る定着装置の平面図である。
【図４】温度制御処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】制御部におけるテーブルを概念的に示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施例） 図１から図５に、本発明に係る画像形成装置をコピー機能とファクシミリ機能とを備えた複合機に適用した実施例を示す。なお、本発明における前後、左右、上下とは、図２および図３に示す交差矢印と、各矢印の近傍に表記した前後、左右、上下の表示に従う。
【００１７】
図２において、複合機１は、画像形成部２、および定着装置３等が配置された本体部４と、本体部４の上部の画像読取部５などを備えており、本体部４の下側に配置した給紙カセット６と本体部４の上側の排出部７との間に記録紙の搬送路８が設けてある。搬送路８の下部に画像形成部２が、上部に定着装置３が配置してある。定着装置３に臨む本体部４の周囲壁には、サービス開口と、同開口を開閉するカバー１０（図３参照）が設けてある。カバー１０を開放することにより、定着装置３のメンテナンスを行なうことができ、さらに定着装置３およびその周辺の搬送路８に詰まった記録紙を取り除くことができる。
【００１８】
画像形成部２は、感光ドラム１１およびトナーカートリッジ１２などで構成してあり、給紙カセット６から送給された記録紙に対してトナー像を転写して画像を形成する。画像読取部５の前面には、各種の操作ボタンを備えた操作パネル１３が設けてあり、上面側には自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）１４が設けてある。本などの綴られた原稿の画像は、画像読取部５の上面のプラテンガラスに載置した状態で読み込むことができ、さらに枚葉状の原稿は自動原稿搬送装置１４を通すことにより読み込むことができる。
【００１９】
図３において定着装置３は、加熱ローラ１５と、加熱ローラ１５の周面に外接する加圧ローラ１６と、加圧ローラ１６を加熱ローラ１５に向かって押し付け付勢する前後一対の加圧ばね１７・１７などで構成する。加熱ローラ１５は、ハウジング１８の内面に設けた前後一対のブラケット１９でベアリング２０を介して回転自在に支持されてユニット部品化してある。加圧ローラ１６は、先に説明したカバー１０で支持してある。画像形成部２でトナー像が形成された記録紙を、加熱ローラ１５と加圧ローラ１６との間に通すことにより、トナー像を加熱しながら加圧して記録紙に定着することができ、定着された記録紙は排出部７へと送給される。
【００２０】
図１に示すように、加熱ローラ１５は、円筒状の管軸２３を基体にして、その周囲に断熱筒２４と、面状発熱体（熱源）２５と、外筒体２６とを多重筒状に配置して構成してある。管軸２３は、アルミニウム合金製の管材を素材にして形成してある。外筒体２６は、外直径が２５ｍｍのアルミニウム合金製の管体からなり、その筒壁の肉厚寸法は０．２ｍｍである。断熱筒２４は、シリコン発泡体を筒状に成形して形成してあり、面状発熱体２５の熱が管軸２３の側へ伝導するのを遮断する。図示していないが、外筒体２６の外面には、定着された記録紙の剥離を促進するために、ふっ素樹脂製のシートで形成した剥離層が巻装してある。なお、図１に示す加熱ローラ１５は、各部材の配置関係および相互関係を明確化するために、各部材の厚みを実際より誇張して表現してある。
【００２１】
面状発熱体２５は、耐熱性と電気絶縁性を備えたポリイミド製のシート基材３０の片面に発熱体３１を固定して形成する。発熱体３１は、ステンレス製の箔にエッチングを施して、ひと筆書き状に連続するパターンとして形成してあり、通電時にジュール熱を発生する。面状発熱体２５の熱容量は７５０Ｗである。面状発熱体２５は、その発熱体３１が断熱筒２４の外周面に密着し、外面が熱容量の小さな薄肉の外筒体２６に密着する状態で配置してある。したがって、面状発熱体２５による外筒体２６の加熱を短時間で効果的に行なうことができ、複合機１を起動する時の待機時間を短縮できる。
【００２２】
加圧ローラ１６は、その大半を占めるロール層３３と、ロール層３３を軸支するロール軸３４とで構成する。ロール層３３はゴムまたはプラスチックを素材とする発泡体を素材にして無端筒状に形成してある。ロール軸３４の両端寄りは軸受３５で回転自在に軸支してあり、さらにロール軸３４の両端が、カバー１０の内面に設けたガイド枠３６で往復スライドのみ可能に案内してある。先の加圧ばね１７は圧縮コイルばねからなり、カバー１０と軸受３５との間に配置されて、加圧ローラ１６を加熱ローラ１５へ向かって押し付け付勢する。カバー１０を開放すると、加圧ローラ１６がカバー１０に同行して本体部４の外方へ揺動するので、加熱ローラ１５から分離できる。また、開放されていたカバー１０を閉止することにより、加圧ローラ１６を加熱ローラ１５に密着させて、両ローラ１５・１６の間に通紙用のニップ部３７（図１参照）を構成することができる。
【００２３】
図３に示すように、加熱ローラ１５の両端には、絶縁ブロック４０と、受電軸４１と、受電軸４１に外接する給電体４２とが設けてあり、受電軸４１および給電体４２を介して発熱体３１に対して電力を供給している。受電軸４１と発熱体３１とは、絶縁ブロック４０の内部で接続してある。図３において符号４３は片方の受電軸４１に固定したギヤであり、このギヤ４３を図示していない駆動構造で駆動することにより、加熱ローラ１５を図１に矢印で示す向きへ回転駆動できる。
【００２４】
スタートアップ時の加熱ローラ１５のローラ表面の温度を、オーバーシュートを伴なうこともなく目標温度に制御するために、定着装置３は第１・第２の温度検出素子４５・４６と、面状発熱体２５に対する通電状態を制御する制御部４７とを備えている。目標温度は、たとえば１８０℃である。第１温度検出素子４５はサーミスタからなり、加熱ローラ１５の表面の温度を検出する。第２温度検出素子４６はサーミスタからなり、加圧ローラ１６の表面の温度を検出する。制御部４７には、面状発熱体２５への通電時間を算出する加熱時間算出部４８が設けてある（図１参照）。
【００２５】
図１に示すように、第１温度検出素子４５は、片持ち梁状に支持した支持腕４９の遊端に固定されて、支持腕４９の弾性力で加熱ローラ１５の表面に押し付けられている。同様に、第２温度検出素子４６は、片持ち梁状に支持した支持腕５０の遊端に固定されて、支持腕５０の弾性力で加圧ローラ１６の表面に押し付けられている。図示していないが、加熱ローラ１５の表面には、加熱ローラ１５が過熱状態に陥ったことを検出して、面状発熱体２５への通電を遮断するサーモスタットが設けてある。
【００２６】
制御部４７は、通常の運転モードにおいては、面状発熱体２５への通電状態をオン・オフ制御して、加熱ローラ１５の表面の温度を目標温度の許容範囲内に保持する。しかし、主電源がオンされたスタートアップ時には、始動モードに従って面状発熱体２５へ通電し、加熱ローラ１５および加圧ローラ１６の表面の温度を目標温度まで一気に上昇させる。具体的には、スタートアップ開始時の各ローラ１５・１６の表面の温度をパラメータにして、予め設定された目標温度と、面状発熱体２５の発熱量と、実測した各ローラ１５・１６の熱量から、面状発熱体２５に対する通電時間を加熱時間算出部４８で算出する。制御部４７は、加熱時間算出部４８で算出された通電時間が経過するまでの間、面状発熱体２５への通電状態を維持する。通電時間が経過したのちは、通常の運転モードへ移行して、面状発熱体２５への通電状態をオン・オフ制御する。
【００２７】
面状発熱体２５に対する通電時間は、各ローラ１５・１６を任意の温度から目標温度まで加熱するのに要する必要熱量がわかっていれば、面状発熱体２５の発熱量から逆算できる。必要熱量は熱量計算によって算出できなくはないが、加熱ローラ１５および加圧ローラ１６の構造および形成素材などに大きく左右され、計算結果と実測した熱量とに大きなずれを生じることが多い。そこで本発明においては、各ローラ１５・１６を所定の温度から目標温度まで加熱するのに要する熱量を実測し、この実測データから面状発熱体２５に対する通電時間を加熱時間算出部４８で算出するようにした。また、算出結果をスタートアップ開始時の各ローラ温度ごとにテーブル化して、加熱時間算出部４８の記憶部に格納しておくことにより、テーブルを参照して通電時間を瞬間的に決定できるようにした。
【００２８】
熱量の実測データは、以下のようにして計測した。まず、加熱ローラ１５を停止した状態で面状発熱体２５に通電して、加熱ローラ１５の表面の温度が目標温度に上昇するまでの、面状発熱体２５の消費電力量を計測した。計測前の加熱ローラ１５の表面の温度は１０℃とした。得られた消費電力量と、面状発熱体２５の熱容量から、加熱ローラ１５を目標温度に加熱するのに必要な総熱量Ｊ１を算出した。
【００２９】
つぎに、加熱ローラ１５の表面の温度を１８０℃に保った状態で、加熱ローラ１５および加圧ローラ１６を回転駆動して、加圧ローラ１６表面の温度が目標温度に上昇するまでの、面状発熱体２５の消費電力量を計測した。計測前の加圧ローラ１６の表面の温度は１０℃とした。得られた消費電力量と、面状発熱体２５の熱容量と、加熱ローラ１５の加熱に消費された熱量から、加圧ローラ１６を目標温度に加熱するのに必要な総熱量Ｊ２を算出した。
【００３０】
さらに、ローラ表面の温度が１０℃に調整された加熱ローラ１５および加圧ローラ１６を回転駆動して、加熱ローラ１５および加圧ローラ１６の表面の温度が目標温度に上昇するまでの、面状発熱体２５の消費電力量を計測した。得られた消費電力量と、面状発熱体２５の熱容量とから、スタートアップ時に加熱ローラ１５および加圧ローラ１６を目標温度まで加熱するのに必要な総熱量（熱量）Ｊを算出した。なお、加熱ローラ１５と加圧ローラ１６は、殆ど同時に目標温度まで上昇し、両ローラ１５・１６が目標温度まで昇温するタイミングに実用上のずれはなかった。得られた総熱量Ｊは、加熱ローラ１５のみを目標温度に加熱するのに必要な総熱量Ｊ１と、加圧ローラ１６を目標温度に加熱するのに必要な総熱量Ｊ２との和に等しいものであった。
【００３１】
上記のように総熱量Ｊを特定すると、面状発熱体２５の熱容量から、加熱ローラ１５および加圧ローラ１６を、たとえば１℃昇温させるのに必要な面状発熱体２５の通電時間を算出することができる。さらに、両ローラ１５・１６の表面の温度を第１・第２の両温度検出素子４５・４６で検出することにより、両ローラ１５・１６を任意の温度から目標温度まで上昇させるのに必要な面状発熱体２５の通電時間を加熱時間算出部４８で算出することができる。また、算出結果をスタートアップ時の、加熱ローラ温度および加圧ローラ温度の違いに対応してテーブル化しておくことにより、加熱時間算出部４８はテーブルを参照して通電時間を瞬間的に決定できる。テーブルは、たとえば加熱時間算出部４８の記憶部に格納しておく。因みに、実測した両ローラ１５・１６の総熱量Ｊには、加熱ローラ１５を加熱する過程で避けられない、両ローラ１５・１６の間の熱伝導に伴なう温度変動が含まれている。
【００３２】
図５に、加熱ローラ１５および加圧ローラ１６を、所定の温度から目標温度まで上昇させるのに必要な面状発熱体２５の通電時間のテーブルを例示している。そこでは、両ローラ１５・１６の表面の温度が１０℃、２０℃、３０℃、８０℃、１２０℃、１６０℃である場合を示しており、表中のＴｈは加熱ローラ１５の表面の温度であり、Ｔｐは加圧ローラ１６の表面の温度である。実際のテーブルは、加熱ローラ温度および加圧ローラ温度の下限温度１０℃）から上限温度１６０℃までの温度範囲において、算出された通電時間をたとえば１℃ごとに表したものとなっている。なお、加熱ローラ温度および加圧ローラ温度の下限温度が１０℃未満である場合には、装置全体が冷えていてオーバーシュートを生じにくいので、従来どおりのスタートアップ制御で対応できる。また、加熱ローラ温度および加圧ローラ温度の上限温度が１６０℃を越える場合には、目標温度までの差が小さいため、通常の温度制御を行なっても問題はない。
【００３３】
制御部４７は図４に示す処理手順に従って、面状発熱体２５に対する通電状態を制御する。それまで停止していた状態の複合機１の主電源をオンすると、加熱ローラ１５および加圧ローラ１６が回転駆動される（ステップ１）。ステップ１の実行と殆ど同時に、各ローラ１５・１６の表面の温度を第１・第２の温度検出素子４５・４６で検出する（ステップ２）。各ローラ１５・１６の表面の温度の検出が終了するのと同時に、面状発熱体２５への通電が開始される。各温度検知素子４５・４６で検出した温度信号は加熱時間算出部４８へ送られ、そこでテーブルを参照して面状発熱体２５に対する通電時間が決定される（ステップ３）。制御部４７は、面状発熱体２５への通電の開始から、決定された通電時間が経過するまでの間、面状発熱体２５への通電状態を維持して、加熱ローラ１５および加圧ローラ１６の表面温度を目標温度にまで上昇させる（ステップ４）。また、通電時間が終了するのと同時に、制御部４７は面状発熱体２５への通電を遮断する。以上のステップが始動モードを構成しており、以後は運転モードへ移行する。
【００３４】
運転モードでは、スタートボタンがオンされたか否かを判定し（ステップ５）、判定結果がＮＯである場合には、加熱ローラ１５および加圧ローラ１６の回転を停止して、待機モードへ移行する（ステップ８）。また、判定結果がＹＥＳであれば、面状発熱体２５に対する通電状態をオン・オフ制御して、加熱ローラ１５を定着に適した温度に保持し（ステップ６）、送給されてきた記録紙を定着する。つぎに複合機の使用が終了したか否かを判定し、判定結果がＮＯであればステップ６へ戻って、再び面状発熱体２５に対する温度制御を行なう。また、判定結果がＹＥＳであれば、ステップ８へ移行して加熱ローラ１５の駆動を停止して待機モードへ移行する。始動モードは、基本的に複合機１の主電源がオンされた場合に実行するが、節電モード或いはスリープモードになっている複合機１を再起動する場合などにも実行される。
【００３５】
以上のように構成した複合機１によれば、実測した加熱ローラ１５、および加圧ローラ１６の熱量を加味して、熱源２５に対する通電時間を加熱時間算出部４８で算出するので、熱源２５に加えるべき熱量を過不足なく決定できる。実測した両ローラ１５・１６の熱量には、加熱ローラ１５を加熱する過程で避けられない、両ローラ１５・１６の間の熱伝導に伴なう温度変動が既に含まれているからである。また、制御部４７は、加熱時間算出部４８で決定された通電時間に限って、熱源２５に対する通電状態を維持したのち通電を遮断するので、スタートアップ時に、加熱ローラ１５が必要以上に加熱されるのを防止してオーバーシュートを一掃できる。
【００３６】
さらに、加熱ローラ温度および加圧ローラ温度に対応する通電時間を求めるためのテーブルを加熱時間算出部４８に設けておくことにより、テーブルを参照するだけで瞬時に熱源２５に対する通電時間を決定できる。これにより、加熱ローラ１５および加圧ローラ１６の熱量が小さい場合、或いは熱源２５の温度が高い場合など、必要とする通電時間が短い場合であっても、熱源２５に対する通電時間を遅滞なく決定して、熱源２５を目標温度まで的確に昇温させることができる。薄肉に形成された熱容量が小さな外筒体２６を１個の面状発熱体２５で加熱するので、スタートアップ時に加熱ローラ１５を加熱するのに必要な消費電力量を削減できる。
【００３７】
上記の実施例では、面状発熱体２５を外筒体２６の内面に配置したが、その必要はなく、外筒体２６の外面に配置することができる。その場合には、面状発熱体２５の外面を、電気絶縁性と易剥離性を備えたシートで覆うとよい。また、加熱ローラ１５は面状発熱体２５以外に、ハロゲンランプ或いはニクロム線ヒーターを熱源とするものであってもよい。
【００３８】
温度検出素子４５はサーミスタである必要はなく、熱電対、あるいは非接触温度センサなどの温度検出素子を適用することができる。また、温度検出素子４５は、加熱ローラ１５の表面の任意の位置に配置することができるので、実施例で説明した配置位置には限定しない。必要があれば、複数の温度検出素子４５を加熱ローラ１５の表面に分散配置することができる。外筒体２６はアルミニウム以外の金属、たとえばステンレス鋼を素材とする薄肉の筒体で構成することができる。
【符号の説明】
【００３９】
３ 定着装置
１５ 加熱ローラ
１６ 加圧ローラ
２５ 熱源（面状発熱体）
２６ 外筒体
４５ 第１温度検出素子
４６ 第２温度検出素子
４７ 制御部
４８ 加熱時間算出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着装置が、加熱ローラおよび加圧ローラと、前記加熱ローラに設けた熱源と、前記加熱ローラの表面の温度を検出する第１温度検出素子と、前記加圧ローラの表面の温度を検出する第２温度検出素子と、前記熱源に対する通電状態を制御する制御部とを備えており、
前記制御部は、スタートアップ時の前記熱源に対する通電時間を算出する加熱時間算出部を備えており、
前記加熱時間算出部は、スタートアップ開始時に前記第１温度検出素子で検出した加熱ローラ温度と、スタートアップ開始時に前記第２温度検出素子で検出した加圧ローラ温度とをパラメータにして、予め設定された目標温度、および熱源の発熱量と、実測値に基づいて決定された前記加熱ローラおよび前記加圧ローラの熱量から、前記加熱ローラおよび前記加圧ローラが前記目標温度に達するまでの前記熱源に対する通電時間を算出するように構成されており、
前記制御部が、前記熱源に対する通電開始から前記通電時間が経過するまでの間、前記熱源に対して通電状態を維持することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記加熱時間算出部は、スタートアップ時の加熱ローラ温度および加圧ローラ温度に対応する通電時間を求めるためのテーブルを含み、
前記加熱時間算出部が、前記テーブルを参照して前記通電時間を決定する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記加熱ローラが、薄肉の金属筒体からなる熱容量の小さな外筒体と、
前記外筒体に密着する状態で配置される前記熱源とを備えており、
前記熱源が、面状発熱体で構成してある請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項１】
定着装置が、加熱ローラおよび加圧ローラと、前記加熱ローラに設けた熱源と、前記加熱ローラの表面の温度を検出する第１温度検出素子と、前記加圧ローラの表面の温度を検出する第２温度検出素子と、前記熱源に対する通電状態を制御する制御部とを備えており、
前記制御部は、スタートアップ時の前記熱源に対する通電時間を算出する加熱時間算出部を備えており、
前記加熱時間算出部は、スタートアップ開始時に前記第１温度検出素子で検出した加熱ローラ温度と、スタートアップ開始時に前記第２温度検出素子で検出した加圧ローラ温度とをパラメータにして、予め設定された目標温度、および熱源の発熱量と、実測値に基づいて決定された前記加熱ローラおよび前記加圧ローラの熱量から、前記加熱ローラおよび前記加圧ローラが前記目標温度に達するまでの前記熱源に対する通電時間を算出するように構成されており、
前記制御部が、前記熱源に対する通電開始から前記通電時間が経過するまでの間、前記熱源に対して通電状態を維持することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記加熱時間算出部は、スタートアップ時の加熱ローラ温度および加圧ローラ温度に対応する通電時間を求めるためのテーブルを含み、
前記加熱時間算出部が、前記テーブルを参照して前記通電時間を決定する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記加熱ローラが、薄肉の金属筒体からなる熱容量の小さな外筒体と、
前記外筒体に密着する状態で配置される前記熱源とを備えており、
前記熱源が、面状発熱体で構成してある請求項１に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−５３１５６（Ｐ２０１２−５３１５６Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９３９７０（Ｐ２０１０−１９３９７０）
【出願日】平成２２年８月３１日（２０１０．８．３１）
【出願人】（０００００６２９７）村田機械株式会社 (4,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３１日（２０１０．８．３１）
【出願人】（０００００６２９７）村田機械株式会社 (4,916)
【Ｆターム（参考）】
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