(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材を挟持搬送しトナー像を溶融定着させる回転自在な定着ローラ及び加圧ローラと、前記定着ローラ外面に圧接して加熱する第１の加熱ローラ及び第２の加熱ローラと、前記第１の加熱ローラ内に軸方向に沿って設けられ両端部近傍の発熱量が大きい第１の熱源と、前記第２の加熱ローラ内に軸方向に沿って設けられ中央部近傍の発熱量が大きい第２の熱源と、を有する定着装置であって、
前記定着ローラの軸方向の端部並びに中央部における外面温度を検知する検知手段と、前記検知手段の出力に基づいて前記第１の熱源及び第２の熱源への供給電力を制御する制御手段と、を有し、前記第１の加熱ローラの熱容量を前記第２の加熱ローラよりも大きくしたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記第１の加熱ローラの肉圧を前記第２の加熱ローラよりも厚くしたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成装置において転写材上のトナー像を溶融定着する定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式を用いた画像形成装置は、通常、転写材と静電的に該転写材に担持された樹脂、磁性体、着色料等からなるトナーとを、互いに圧接・回転している定着ローラーと加圧ローラーの圧接部で挟持搬送しながら熱と圧力を加えることなどで、溶融定着せしめる定着装置を有している。
【０００３】
このような定着装置において、従来、加熱するための熱源としてハロゲンランプなどが用いられ、定着ローラーの内部に配置されて内部から加熱する方式と、定着ローラー外部に配置されて外部から加熱する方式とに大別することができる。
【０００４】
定着ローラーを外部から加熱する方式において、その加熱方法にも様々な方式があるが、紙詰まり時の安全性などを考えると、熱源を内蔵し熱伝導率の高い物質を用いたヒーターローラーを定着ローラーの表面に圧接させて加熱する方式が最も一般的であると思われる。
【０００５】
定着ローラーを外部から加熱する方式は、定着ローラー表層近傍にのみ蓄熱させる構造のため、定着装置の起動時に定着ローラー表面の温度が定着に適当な温度になるまでに要する時間が比較的短いという特徴がある。
【０００６】
また、定着動作中に転写材とトナーとに与えた熱量を定着ローラーに熱源から供給する過程で、定着ローラーの表面温度を一定に保つため、定着ローラーの表面に当接する様に配置される第１温度センサーと、ヒーターローラー表面に当接する様に配置される第２温度センサーと、定着ローラーの表面温度が所定の温度となる様に第１及び第２温度センサーの検出信号に応じてヒーターへの通電を制御する温度制御において、定着ローラーを内部から加熱する構成に比して、制御の応答性が良いという特徴もある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例のような転写材と静電的に該転写材に担持された樹脂、磁性体、着色料等からなるトナーとを、互いに圧接・回転している定着ローラーと加圧ローラーの圧接部で挟持搬送しながら熱と圧力を加えることなどで、溶融定着せしめる定着装置において、定着ローラーの転写材に接触する部分（通紙部）ではニップ部で転写材とトナーとに熱供給するため、ニップ部通過後温度は下がるが、接触しない部分（非通紙部）では熱供給しないので温度が下がらないにもかかわらず熱源からさらに熱を供給されるため所定の目標温度よりも高温になることがある。
【０００８】
さらに、定着ローラーの回転軸方向の長さに大きく満たない小サイズの紙を多数連続通紙した場合、定着ローラーを外部から加熱する構成では、特にその特徴を生かすために熱伝導率の低い物質を用いた熱容量の大きな定着ローラーを採用しているので、より上記課題が顕著になってくる。その結果、各ローラーの非通紙部では表面温度が異常な高温になり、それに当接または近接している周辺部材などが熱の影響を受け、耐久性の上で問題となる場合がある。
【０００９】
本出願に係る発明の目的は、定着ローラー外部にある熱源で外部から定着ローラーを加熱する構成の定着装置において、各ローラーの通紙部と非通紙部の表面温度を均一化する構成によって非通紙部の異常高温を防ぎ、定着装置の耐久性を向上させることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本出願に係る発明の目的を実現する第１の構成は、記録材を挟持搬送しトナー像を溶融定着させる回転自在な定着ローラ及び加圧ローラと、前記定着ローラ外面に圧接して加熱する第１の加熱ローラ及び第２の加熱ローラと、前記第１の加熱ローラ内に軸方向に沿って設けられ両端部近傍の発熱量が大きい第１の熱源と、前記第２の加熱ローラ内に軸方向に沿って設けられ中央部近傍の発熱量が大きい第２の熱源と、を有する定着装置であって、前記定着ローラの軸方向の端部並びに中央部における外面温度を検知する検知手段と、前記検知手段の出力に基づいて前記第１の熱源及び第２の熱源への供給電力を制御する制御手段と、を有し、前記第１の加熱ローラの熱容量を前記第２の加熱ローラよりも大きくしたものである。
【００１１】
本出願に係る発明の目的を実現する第２の構成は、上記第１の構成において、前記第１の加熱ローラの肉圧を前記第２の加熱ローラよりも厚くしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（参考例１）
図１は本発明の参考例１を示す定着装置の断面の模式図である。なお、本参考例の定着装置が装着される画像形成装置は、記録材のサイズに係りなく搬送部の中央を基準として搬送され、不図示の像担持体である感光ドラム上のトナー画像が転写され、記録材のサイズの大小に係りなく定着装置の中央部を基準として、定着装置のニップ部に記録材が通紙されて加熱加圧作用によりトナー画像が定着される。
【００１３】
定着ローラー１は厚さ３［ｍｍ］の鉄製の芯金シリンダに厚さ６［ｍｍ］でＪＩＳ−Ａ硬度３０〜６０度のＨＴＶシリコンゴムを被服し、外径は５０［ｍｍ］である。また表面の離型性を高めるために例えばＰＴＦＥ２０〜７０［μｍ］やＰＦＡ５０〜１００［μｍ］の層を設けても良い。
【００１４】
加圧ローラー２は外径３８［ｍｍ］、厚さ２［ｍｍ］のアルミニウム製シリンダで、表層に離型性を高めるためにフッ素樹脂をコーティングしたものを用いる。
【００１５】
ヒーターローラー３，４は、同一で外径２８［ｍｍ］、厚さ２〜４［ｍｍ］のアルミニウム製シリンダで、表層には離型性を高めるためにフッ素樹脂をコーティングしたものを用いる。またシリンダ内面は黒塗り塗装（商品名おきつも）されている。
【００１６】
ヒーター５は、ヒーターローラー３内の中心部で回転軸方向に沿って配設されたハロゲンランプであり、図２の様にヒーター両端部で発熱量分布が多くなっている。
【００１７】
ヒーター６は、ヒーターローラー４内の中心部で回転軸方向に沿って配設されたハロゲンランプであり、図３の様にヒーター中央部で発熱量分布が多くなっている。
【００１８】
定着ローラー１の回転軸方向に沿った中央部で、定着ローラー表面に当接するように第１の温度センサー７が配設され、定着ローラー１の回転軸方向に沿った端部で、定着ローラー表面に当接する様に第２温度センサー８が配設され、またヒートローラー４には、ローラー回転軸方向の中央部でヒートローラー４の表面に当接する様に第３温度センサー９が配設されており、これらの各センサーの検出情報は不図示の温度制御装置に入力される。そして、この温度制御装置はヒーター５及びヒーター６を後述するようにして制御する。
【００１９】
ヒーターへ供給される最大電力は合計８００〜２０００［Ｗ］であって、その電力供給は、第１の温度センサー７と、第２温度センサー８と、第３温度センサー９の検出信号をもとに、定着ローラー１の表面が所定の一定温度になるように自動制御される。なお、ヒーター５，６に一対二の割合で電力を供給すると、丁度定着ローラー表面の温度がローラー回転軸方向で均一になるようになっている。また、第１温度センサー７、第２温度センサー８、第３温度センサー９としては、サーミスタまたは熱電対などの素子を用いることができる。
【００２０】
搬送ガイド１０は、未定着のトナー画像１１を担持しながら搬送される転写材１２を定着ローラー１と加圧ローラー２との圧接部（ニップ部）へ案内する位置に配置される。分離爪１３は加圧ローラー２の表面に当接または近接して配置される。
【００２１】
次に各ローラーの回転駆動方法、加圧方法について説明する。
【００２２】
各ローラーは回転自在に支持されていて、定着ローラー１のみを駆動する構成になっている。しかし加圧ローラー２、ヒートローラー３，４は定着ローラー１の表面に圧接していて、圧接部（ニップ部）での摩擦力で従動回転する様に配置してある。
【００２３】
加圧ローラー２、ヒートローラー３，４は定着ローラー１の回転軸方向にバネなどを用いた不図示の機構によって加圧されている。加圧ローラーは約１４０［ｋｇ重］で荷重されており、その場合圧接部の幅（ニップ幅）は約７．５［ｍｍ］となる。しかし都合によっては荷重を変化させてニップ幅を変えても良い。
【００２４】
次にヒートローラー３，４の加圧については、それぞれ約７０［ｋｇ重］で荷重されており、その場合圧接部の幅（ニップ幅）は約５［ｍｍ］、合計で約１０［ｍｍ］となる。
【００２５】
以上の構成で、数多く連続して転写材１２に形成されたトナー像１１を定着ローラー１と加圧ローラー２の間に加熱挟圧搬送して溶融定着させると、定着ローラー１の転写材１２に接触する部分（通紙部）では、ニップ部で転写材１２とトナーとに熱供給するためニップ部通過後温度は下がるが、接触しない部分（非通紙部）では熱供給しないので温度が下がらないにもかかわらず熱源からさらに熱を供給されるため所定の目標温度よりも異常に高温になってしまう。
【００２６】
そこで、前記温度制御装置は、第１温度センサー７で検出された定着ローラー１の回転軸方向中央部での表面温度Ｔ７と、第２温度センサー８で検出された定着ローラーの回転軸方向端部での表面温度Ｔ８をもとに、ヒーター５，６への電力供給を行う方法を図４のフローチャートに示す。
【００２７】
第１温度センサー７と第２温度センサー８で温度を検出した後、それらの検出温度Ｔ７，Ｔ８と、定着目標温度ＴＴとの大小を比較する。その結果、ヒーター５，６への供給電力（Ｗ５，Ｗ６）をそれぞれ所定の供給電力Ｗ，２Ｗでオン、オフ制御する。
【００２８】
すなわち、中央の温度Ｔ７が定着目標温度ＴＴよりも低く、端部の温度Ｔ８が定着目標温度ＴＴよりも低いと、ヒーター５，６に電力を供給してローラーを全体的に加熱する。また、中央の温度Ｔ７が定着目標温度ＴＴよりも低いが、端部の温度Ｔ８が定着目標温度ＴＴより高い場合には、ヒータ６へ電力を供給して中央部を昇温させる。
【００２９】
一方、中央の温度Ｔ７が定着目標温度ＴＴよりも高いが、端部の温度Ｔ８が定着目標温度ＴＴよりも低い場合には、ヒーター５へ電力を供給する。
【００３０】
このような制御をすることで、各ローラーの通紙部と非通紙部の表面温度を均一化させることができる。
【００３１】
本参考例では、ローラー回転軸方向で発熱量分布の異なる各熱源への通電比率を変化させる機構によって、各ローラーの通紙部と非通紙部の表面温度を均一化することで、非通紙部の異常高温を防ぎ、定着装置の耐久性を向上させるという目的を達成することができる。
【００３２】
（参考例２）
参考例１において、温度制御装置は、ヒーター５とヒーター６に同時に電力を供給したが、本参考例では、小サイズの紙を多数連続通紙したときなどには、ヒーター５には電力を供給せずヒーター６のみに供給するようにしている。
【００３３】
前述したように、小サイズの紙を連続して通紙する場合、定着ローラーと加圧ローラーとのニップ部を紙が通過後、定着ローラー表面の通紙部と非通紙部で温度差が生じ、非通紙部が異常な高温になってしまうことがある。
【００３４】
しかし、本参考例ではヒーター５には電力を供給せずヒーター６のみに供給するので、ヒーター５を内蔵するヒーターローラー３がヒートパイプの役割を果たして定着ローラー表面に生じた温度差を均一化し、そして回転軸方向中央部で発熱量が多くなっているヒーター６を内蔵しているヒーターローラー４が、定着ローラー表面の通紙部を中心に加熱することで、必要なところだけを加熱できるので効率も良くなる。
【００３５】
本参考例では、小サイズの紙を通紙する場合などに、一つのヒーターローラーで定着ローラー表面に生じた温度差を均一化することで非通紙部昇温を軽減し、別のヒーターローラーでは定着ローラー表面の通紙部を中心に加熱することで、効率の良い定着装置を提供することができる。
【００３６】
（実施例）
上記した参考例１、２では、２つのヒーターローラー３，４は同一構造としていたが、本実施例では、ヒーターローラー３の肉厚を６［ｍｍ］と厚くして蓄熱量を増やし、ヒーターローラー４の肉厚は２［ｍｍ］にして温調に対する応答性を良くしている。
【００３７】
したがって、本実施例では、ヒーターローラー３が定着ローラー表面に生じた温度差を均一化することで非通紙部昇温を軽減し、ヒーターローラー４が定着ローラー表面の通紙部を中心に熱供給が必要なところだけを加熱することができ、参考例２の様にヒーター５への電力の供給を止めないでも、効果が期待できる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１、２に係る発明では、定着ローラの軸方向の端部並びに中央部における外面温度を検知する検知手段と、検知手段の出力に基づいて第１の熱源及び第２の熱源への供給電力を制御する制御手段と、を有し、第１の加熱ローラの熱容量を第２の加熱ローラよりも大きくしたので、小サイズの記録材を多数枚連続通紙する場合、記録材の非通過領域における定着ローラの過昇温を防止でき、定着ローラーの表面温度の均一化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例１に係る定着装置の要部断面図。
【図２】図１のヒーターローラー３の回転軸方向の発熱量分布図。
【図３】図１のヒーターローラー４の回転軸方向の発熱量分布図。
【図４】図１の定着装置の温度制御動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
１  定着ローラー
２  加圧ローラー
３，４  ヒートローラー
５，６  ヒーター
７  第１温度センサー
８  第２温度センサー
９  第３温度センサー
１０  転写材搬送ガイド
１１  トナー
１２  転写材
１３  分離爪
【図１】
0003586080.tif 000002
【図２】
0003586080.tif 000003
【図３】
0003586080.tif 000004
【図４】
0003586080.tif 000005