(57)【要約】  【課題】  ニップ部での表面温度を維持しつつ，放熱量を最小限に抑える低熱容量の定着ローラを提供すること。  【解決手段】  内部に２つ以上のヒータを備え，下方から上方へ向けて通紙される記録紙を加熱する円筒状の定着ローラ１０において，複数のヒータのうち，発熱量の大きいもの又は抵抗値の大きいものから順に，前記記録紙の通紙方向における上流側（下方側）から配置させる（メインヒータ３１の発熱量等＞サブヒータ３２の発熱量等）。これにより，加圧ローラ２０と接するニップＰｎからその上流側にかけての位置（１，４）以外の位置（２，３）における定着ローラ１０の表面温度Ｔ１は主としてメインヒータ３１の上昇気流による加熱程度とし，周囲への放熱量を最小限にする。【選択図】図３
2006031049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に２つの加熱手段が設けられその周面の一部に接する部材により形成されるニップ部に下方から上方へ向かって通紙される記録紙を加熱する定着ローラを具備してなる定着装置であって，
前記加熱手段のうち発熱量の大きい第１の加熱手段が発熱量の小さい第２の加熱手段よりも前記記録紙の通紙方向における上流側に配置され，前記第１の加熱手段と前記第２の加熱手段とがその各々の加熱領域における前記定着ローラの表面温度各々に基づいて独立に制御されてなることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
内部に２つの加熱手段を備えその周面の一部に圧接する部材により形成されるニップ部に下方から上方へ向かって通紙される記録紙を加熱する定着ローラを具備する定着装置であって，
前記加熱手段のうち抵抗値の大きい第１の加熱手段が抵抗値の小さい第２の加熱手段よりも前記記録紙の通紙方向における上流側に配置され，前記第１の加熱手段と前記第２の加熱手段とがその各々の加熱領域における前記定着ローラの表面温度各々に基づいて独立に制御されてなることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
前記定着ローラの軸方向において，前記第１の加熱手段が最大サイズの記録紙よりも小サイズの記録紙の幅に対応する領域を加熱するものであり，前記第２の加熱手段が前記最大サイズの前記記録紙の幅に対応する領域のうち前記小サイズの記録紙の幅に対応する領域を除く残りの領域を加熱するものである請求項１又は２のいずれかに記載の定着装置。
【請求項４】
前記定着ローラの周面の一部に圧接する加圧ローラにより前記ニップ部が形成されてなる請求項１〜３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の定着装置を具備してなることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，乾式電子写真機器における加熱定着に好適な定着装置，並びにその定着装置を具備する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機，プリンタ等の画像形成装置に用いられる加熱式の定着装置は，加熱した円筒状の定着ローラと，これと周面で圧接してニップ部を形成する円柱状の加圧ローラとを備え，ニップ部を通過する記録紙上のトナー像等の転写像を定着させるものである。一般的に，定着ローラはアルミニウム製の中空の芯金を有し，該芯金の内部に配置したハロゲンヒータ等の加熱手段を発熱させて，ニップ部が所定の定着温度となるように昇温（ウォームアップ）して維持される。このような定着ローラにおいては，通紙する記録紙のサイズ（幅）に応じた複数の加熱手段を設け，定着ローラを必要な部分のみ無駄なく加熱できるようにして省電力化を図ったものがある。例えば，特許文献１等に示される定着ローラは，定着ローラの軸方向を記録紙の幅に応じて複数に分割した領域をそれぞれ加熱する複数の加熱手段を有し，通紙する記録紙のサイズ（幅）に応じて加熱領域を切り替えるものである。これにより，加熱する必要のない領域は加熱しないようにでき，省電力化が図れる。
通常，定着ローラの熱容量は，定着装置の他の設計条件から定まる定着ローラの周速度が大きいほど大きくする必要があり，定着ローラの周速度の２乗にほぼ比例することが経験上知られている。即ち，定着ローラの熱容量をＭｈ（Ｊ／（℃・ｍ）），定着ローラの周速度をｖｐ（ｍ／ｓ）とすると，平均的にはＭｈ／ｖｐ2＝１００００程度，小さいものでもＭｈ／ｖｐ2＞６０００とすることが一般的であった。
【特許文献１】特開平８−２２０９３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら，近年，定着ローラ加熱に要する電力の省電力化のため，定着ローラの薄肉化等により，定着ローラの低熱容量化が進んでおり（例えば，Ｍｈ／ｖｐ2≦６０００），このような低熱容量の定着ローラを用いた場合，従来に比べて温度が変動しやすく，定着ローラ表面の温度ばらつきが発生しやすいため，最大限の省電力化を図るためには，ニップ部での定着ローラの表面温度を維持しつつ，定着ローラからの放熱量を最小限に抑えなければならないという課題が生じる。定着ローラの加熱手段が複数存在する場合，これらの配置方法によっても放熱量に違いが生じ得るが，前述した公報等には，定着ローラからの放熱量を最小限にするための加熱手段の配置方法について何ら示されていない。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，ニップ部での表面温度を維持しつつ，放熱量を最小限に抑える定着装置，並びにそのような定着装置を具備す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】
【０００４】
上記目的を達成するために本発明は，内部に２つの加熱手段が設けられその周面の一部に接する部材により形成されるニップ部に下方から上方へ向かって通紙される記録紙を加熱する定着ローラを具備してなる定着装置であって，前記加熱手段のうち発熱量の大きい第１の加熱手段が発熱量の小さい第２の加熱手段よりも前記記録紙の通紙方向における上流側に配置され，前記第１の加熱手段と前記第２の加熱手段とがその各々の加熱領域における前記定着ローラの表面温度各々に基づいて独立に制御されてなることを特徴とする定着装置である。
同様に，前記加熱手段のうち抵抗値の大きい第１の加熱手段が抵抗値の小さい第２の加熱手段よりも前記記録紙の通紙方向における上流側に配置され，前記第１の加熱手段と前記第２の加熱手段とがその各々の加熱領域における前記定着ローラの表面温度各々に基づいて独立に制御されてなるもの等も考えられる。
これにより，発熱量が大きい或いは抵抗値の大きい等の主となる前記第１の加熱手段によって，前記定着ローラのうち，その表面温度が定着性能に直接関係する部分のみ，即ち，前記記録紙の通紙方向の上流側の近傍部分のみが定着に必要な温度まで昇温される一方，その他定着に直接関係しない部分（前記記録紙の通紙方向の下流側の部分等）はあまり昇温されないので，定着に直接関係しない部分においては，周囲温度との温度差を小さくでき，該温度差と正の相関を有する放熱量（周囲への熱伝達量は前記温度差に比例し，熱放射量は前記定着ローラの絶対温度の４乗に比例する）を最小限に抑えることができる。その結果，十分な定着性能を確保しつつ，前記加熱手段の省電力化が図れることとなる。
さらに，前記定着装置における前記記録紙の通紙方向が，下方から上方へ向かう方向であるので，発熱量が大きい或いは抵抗値の大きい等の主となる前記第１の加熱手段が下側に配置されることとなり，該第１の加熱手段により熱せられた上昇気流によって前記定着ローラが予熱されるので，無駄のない加熱によってより省電力化が図れる。
【０００５】
また，前記定着ローラの軸方向において，前記第１の加熱手段が最大サイズの記録紙よりも小サイズの記録紙の幅に対応する領域を加熱するものであり，前記第２の加熱手段が前記最大サイズの前記記録紙の幅に対応する領域のうち前記小サイズの記録紙の幅に対応する領域を除く残りの領域を加熱するものであればなお好適である。
これにより，小サイズ記録紙への画像形成中に前記第２の加熱手段による無駄な加熱が抑えられる。また，前記第２の加熱手段による加熱領域の温度を適当な温度に維持することにより，前記第１の加熱手段のみによる加熱の際に生じやすい，小サイズ記録紙の通紙領域の両端部における温度低下の発生を防止でき，前記第２の加熱手段による加熱を全く行わない場合よりも定着ムラの発生を抑制できる。
また，本発明は，前記定着装置を具備してなることを特徴とする画像形成装置として捉えることもできる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば，定着ローラにおける，下方から上方へ向かう記録紙の通紙方向の上流側，即ち定着に必要な温度を維持する必要がある側のニップ部近傍の表面温度を維持しつつ，その他の部分での放熱量を最小限に抑えることができ，さらに上流側（下側）の主となる加熱手段により熱せられた上昇気流による予熱もなされる。その結果，加熱手段の省電力化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態及び実施例について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態及び実施例は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施の形態に係る定着装置Ｘの概略構成図，図２は本発明の実施の形態に係る定着装置Ｘを構成する定着ローラのヒータの構成を表す図，図３は本発明の実施の形態に係る定着装置Ｘにおける定着ローラの表面温度の分布と他の定着ローラの表面温度の分布とを比較するグラフ，図４は本発明の実施例に係る定着装置Ｘ１を構成する定着ローラの表面温度の分布と他の定着ローラの表面温度の分布とを比較するグラフ，図５は本発明の実施例に係る定着装置Ｘ１を構成要素とする複写機の一例の断面図である。
【０００８】
まず，図１を用いて，本発明の実施の形態に係る定着装置Ｘの構成について説明する。
本定着装置Ｘは，複写機等の電子写真機器に搭載される定着装置であり，円筒状の定着ローラ１０と，該定着ローラ１０と周面で圧接されてニップ部Ｐｎを形成する円柱状の加圧ローラ２０と，前記定着ローラ１０内部の中空部に配置され，前記定着ローラ１０を加熱するハロゲンヒータ等の加熱手段であるメインヒータ３１及びサブヒータ３２と，前記定着ローラ１０の表面に接してその表面温度を検出する２つのサーミスタ４１，４２と，該サーミスタ４１，４２による定着ローラ１０の表面温度を不図示の入力回路を介して入力し，前記表面温度を所定温度に維持するように前記メインヒータ３１及び前記サブヒータ３２への供給電力をドライバ３３，３４を介して制御する制御部６０とを具備している。前記表面温度は，回転する前記定着ローラ１０の周面が前記ニップ部Ｐｎを通過する直前に所定の定着温度（本定着装置Ｘでは，２００℃）となるような温度に設定される。
前記定着ローラ１０は，直径４０ｍｍ，肉厚０．２ｍｍの円筒状の炭素鋼（ＳＴＫＭ）製の芯金１１の表層に，フッ素樹脂の離型層１２が施されたものであり，この離型層１２により，前記ニップ部Ｐｎを略水平方向に通過する記録紙ｓのトナーが定着ローラ表面に付着するのを防止している。前記離型層１２には，ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとペルフルオロアキルビニルエーテルとの共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂，シリコーンゴム，フッ素ゴム等を用いることが適している。前記芯金１１の肉厚を０．２ｍｍという薄い肉厚としているのは，前記定着ローラ１０の熱容量を小さくし，これを加熱するための電力消費を抑えると同時に，ウォームアップ時間を短縮するためである。本定着装置Ｘにおける前記定着ローラ１０については，その単位長さ当たりの熱容量Ｍｈは８９．７（Ｊ／（℃・ｍ）），その周速度（プロセス速度）ｖｐは０．２２５（ｍ／ｓ）であり，Ｍｈ／ｖｐ2≒１７７２であって，一般的な定着ローラ（Ｍｈ／ｖｐ2＞６０００）に比べて熱容量が非常に小さいものである。
また，前記芯金１１を炭素鋼製としているのは，一般的に用いられるアルミニウム製では，０．２ｍｍという薄い肉厚では，前記加圧ローラ２０による圧力により変形してしまうため，より強度の高い材質を採用したことによる。前記芯金１１の材質としては，炭素鋼のほか，ステンレス鋼等，強度（ヤング率）の高い鉄鋼系の材質が適している。
【０００９】
また，前記定着ローラ１０の表面温度維持に必用な消費電力を抑えるためには，前記定着ローラ１０と接して熱を吸収する前記加圧ローラ２０の熱容量も小さい方が望ましい。そこで，本定着装置Ｘにおける前記加圧ローラ２０は，炭素鋼製の芯金２１の外側にシリコンスポンジゴムの耐熱性の弾性層２２を形成することにより低熱容量化している。前記弾性層２２の材質としては，前記シリコンスポンジゴムの他に，低熱容量ソリッドゴム等の低熱容量部材とすることも考えられる。さらに，前記弾性層２２の表面には，ＰＦＡチューブからなる離型層２３が形成されている。該離型層２３の材質としては，前記定着ローラ１０の離型層１２と同様にフッ素樹脂等を用いてもよい。このような前記加圧ローラ２０が，ばね等の弾性部材（不図示）により，約２００Ｎの力で前記定着ローラ１０に圧接され，圧接面において約６ｍｍの幅（周方向の幅）のニップ部Ｐｎが形成されている。前記定着ローラの直径も４０ｍｍである。
【００１０】
次に，前記メインヒータ３１及び前記サブヒータ３２の構成について説明する。前記メインヒータ３１及び前記サブヒータ３２の構成としては，図２（ａ）〜（ｄ）に示すようにいくつかのタイプが考えられる。
（タイプａ）
図２（ａ）に示すタイプ（以下，タイプａという）は，記録紙ｓのサイズにかかわらず，記録紙ｓの幅方向の中央が前記定着ローラ１０の軸方向の中央となるように搬送される（以下，センター基準という）場合に適用されるものであり，前記メインヒータ３１（第１の加熱手段の一例）と前記サブヒータ３２（第２の加熱手段の一例）とが，前記定着ローラ１０の軸方向において，その中心から小サイズの記録紙ｓの幅に対応する領域（以下，小サイズ通紙領域Ｗ１という）と，最大サイズの記録紙ｓの幅に対応する領域（以下，最大通紙領域Ｗ２という）のうち，前記小サイズ通紙領域Ｗ１を除く残りの領域とをそれぞれ加熱するよう構成されている。そして，前記メインヒータ３１の加熱領域の方が，前記サブヒータ３２の加熱領域よりも広く設定されているため，前記メインヒータ３１の発熱量の方が，前記サブヒータ３２の発熱量よりも高い（ヒータ（フィラメント）の抵抗値も高い）。そして，前記制御部６０により，記録紙ｓのサイズ（幅）が小さい場合は前記メインヒータ３１のみにより加熱し，記録紙ｓのサイズが大きい場合は前記メインヒータ３１及び前記サブヒータ３２両方により加熱するよう制御される。これにより，記録紙ｓのサイズが小さい場合に，非通紙部の異常昇温を防止することができ，かつ記録紙ｓが通過しない領域の無駄な加熱をせず，省電力化が図れる。
前記サーミスタ４１，４２は，それぞれ前記メインヒータ３１による加熱領域と，前記サブヒータ３２による加熱領域とにおいて，前記定着ローラ１０の表面温度を代表する点を測定するよう配置されている。そして，前記制御部６０により，一方の前記サーミスタ４１の検出温度に基づいて前記メインヒータ３１が，もう一方の前記サーミスタ４２の検出温度に基づいて前記サブヒータ３１がそれぞれ制御される。このとき，記録紙ｓのサイズが小さい場合にも，前記サーミスタ４２の温度を適当な温度に維持するように前記サブヒータ３２を制御すれば，前記メインヒータ３１のみによる加熱の際に生じやすい，前記小サイズ通紙領域Ｗ１の両端部における温度低下の発生を防止でき，前記サブヒータ３２による加熱を全く行わない場合よりも定着ムラの発生を抑制できる。
【００１１】
（タイプｂ）
図２（ｂ）に示すタイプ（以下，タイプｂという）は，記録紙ｓのサイズにかかわらず，記録紙ｓの幅方向の一端が前記定着ローラ１０の軸方向の一端に沿うように搬送される（以下，端部基準という）場合に適用されるものであり，前記メインヒータ３１と前記サブヒータ３２とが，前記定着ローラ１０の軸方向において，その一方の端部からの前記小サイズ通紙領域Ｗ１と，同じく前記最大通紙領域Ｗ２のうち，前記小サイズ通紙領域Ｗ１を除く残りの領域とをそれぞれ加熱するよう構成されている。前記タイプａと同様に，前記メインヒータ３１の加熱領域の方が，前記サブヒータ３２の加熱領域よりも広く，ヒータの単位長さ当たりの発熱量は等しいため，前記メインヒータ３１の発熱量の方が，前記サブヒータ３２の発熱量よりも高い（従って，ヒータ（フィラメント）の抵抗値も高い）。
前記サーミスタ４１，４２は，前記タイプａと同様に，それぞれ前記メインヒータ３１による加熱領域と，前記サブヒータ３２による加熱領域とにおいて，前記定着ローラ１０の表面温度を代表する点を測定するよう配置される。
また，前記制御部６０により，記録紙ｓのサイズに応じて，前記メインヒータ３１及び前記サブヒータ３２による加熱を切り替え制御することも前記タイプａと同様である。
前記タイプａ及びタイプｂは，サイズの小さい記録紙ｓの使用頻度が高い場合（即ち，前記メインヒータ３１の使用頻度が高い場合）に採用されるものであり，その場合により省電力効果が発揮される。
【００１２】
（タイプｃ）
図２（ｃ）に示すタイプ（以下，タイプｃという）は，前記センター基準の場合に適用されるものであり，前記メインヒータ３１と前記サブヒータ３２とが，前記定着ローラ１０の軸方向において，その中心から両端側に向かって前記最大通紙領域Ｗ２全体と，前記小サイズ通紙領域Ｗ１とをそれぞれ加熱するよう構成されている。前記制御部６０により，記録紙ｓのサイズ（幅）に応じて，前記メインヒータ３１のみによる加熱と，前記サブヒータ３２のみによる加熱とを切り替えて制御される。これにより，記録紙ｓが通過しない領域の異常昇温防止，並びに無駄な加熱をしないことによる省電力化が図れる。
本タイプｃにおいては，前記タイプａ及びｂのように，前記サーミスタ４１，４２を２つ設ける必要はなく，前記メインヒータ３１による加熱領域と，前記サブヒータ３２による加熱領域との共通する領域において，前記定着ローラ１０の表面温度を代表する点を測定する１つのサーミスタ４１を設ければよい。そして，前記制御部６０により，前記サーミスタ４１の検出温度に基づいて前記メインヒータ３１と前記サブヒータ３１との両方が制御される。
【００１３】
（タイプｄ）
図２（ｄ）に示すタイプ（以下，タイプｄという）は，前記端部基準の場合に適用されるものであり，前記メインヒータ３１と前記サブヒータ３２とが，前記定着ローラ１０の軸方向において，一方の端部から前記最大通紙領域Ｗ２全体と，前記小サイズ通紙領域Ｗ１とをそれぞれ加熱するよう構成されている。前記タイプｃと同様に，前記制御部６０により，記録紙ｓのサイズ（幅）に応じて，前記メインヒータ３１のみによる加熱と，前記サブヒータ３２のみによる加熱とを切り替えて制御される。これにより，記録紙ｓが通過しない領域の異常昇温防止，並びに無駄な加熱をしないことによる省電力化が図れる。
本タイプｄにおいても，前記タイプｃと同様に，前記メインヒータ３１による加熱領域と，前記サブヒータ３２による加熱領域との共通する領域において，前記定着ローラ１０の表面温度を代表する点を測定する１つのサーミスタ４１を設ければよい。そして，前記制御部６０により，前記サーミスタ４１の検出温度に基づいて前記メインヒータ３１と前記サブヒータ３１との両方が制御される。
前記タイプｃ及びタイプｄは，サイズの大きい記録紙ｓの使用頻度が高い場合（即ち，前記メインヒータ３１の使用頻度が高い場合）に採用されるものであり，その場合により省電力効果が発揮される。
【００１４】
次に，図３を用いて，前記メインヒータ３１及び前記サブヒータ３２の配置と，前記定着ローラ１０の表面温度分布との関係について説明する。以下，前記メインヒータ３１の加熱領域における前記定着ローラ１０の表面温度をメイン温度Ｔ１，前記サブヒータ３１の加熱領域における前記定着ローラ１０の表面温度をサブ温度Ｔ２という。ここで，前記メインヒータ３１及び前記サブヒータ３２は，それぞれ前記ニップ部Ｐｎを通過する直前の位置における前記メイン温度Ｔ１及びサブ温度Ｔ２が所定の定着温度となるよう制御されるものとする。
図３（ｂ）及び（ｃ）は，前記定着ローラ１０及び前記加圧ローラ２０が回転中において，それぞれ前記メイン温度Ｔ１及び前記サブ温度Ｔ２の前記定着ローラ１０の周面方向の分布を表すグラフである。図３（ｂ），（ｃ）において，実線で表すグラフは，図３（ａ）に示すように，前記メインヒータ３１を記録紙ｓの通紙方向に対して上流側に（以下，単に上流側という），前記サブヒータ３２を同下流側に配置させた場合の前記定着ローラ１０の表面温度分布を表し，破線で表すグラフは，その逆に配置させた場合の表面温度分布を表す。また，各グラフの横軸において，１〜４で示すのは，前記ニップ部Ｐｎの中央の位置を１，以下，前記定着ローラ１０の回転方向（時計回り）に９０°ずつの位置を２，３，４として表したものである。
図３（ｂ）の実線グラフに示すように，前記メインヒータ３１を前記上流側に配置させた場合は，前記メイン温度Ｔ１は，前記ニップ部Ｐｎの位置（１）で記録紙ｓ（及びその表面のトナー）や前記加圧ローラ２０に熱を吸収されて最も下がり，前記ニップ部Ｐｎの位置（１）を通過後，再度前記ニップ部Ｐｎの位置（１）に近づくまでの位置（２，３）では，前記メインヒータ３１から比較的遠いためあまり上昇せず，前記メインヒータ３１の位置（４）の近傍から急上昇して定着に必要な温度に達する。即ち，前記メインヒータ３１が前記上流側に位置するので，前記ニップ部Ｐｎの位置（１）からその前記上流側の一部の領域のみが高い温度に昇温される。
一方，図３（ｂ）の破線に示すように，前記メインヒータ３１を前記下流側に配置させた場合は，前記メイン温度Ｔ１は，前記ニップ部Ｐｎの位置（１）で最も下がるのは同様であるが，前記ニップ部Ｐｎの位置（１）の通過直後の位置（２）から，前記メインヒータ３１に近づくために急上昇し，そこから前記ニップ部Ｐｎの位置（１）まで放熱によって徐々に温度が下降する。即ち，前記メインヒータ３１が前記下流側に位置するので，前記メインヒータ３１を前記上流側に配置する場合（実線グラフ）に比べ，高い温度に昇温・維持される領域が広くなる上，前記ニップ部Ｐｎの位置（１）の直前で定着に必要な温度を確保するためには，放熱による温度の降下分だけより高い温度に昇温する必要がある。
ここで，前記定着ローラ１０からその周囲への放熱は，前記定着ローラ１０から周囲への熱伝達と熱放射とが考えられるが，熱伝達量は前記定着ローラ１０の表面温度と周囲温度との差に比例し，熱放射量は前記定着ローラ１０の表面温度（絶対温度）の４乗に比例するので，図３（ｂ）の実線グラフのように，表面温度Ｔ１が高温となる領域が狭い場合の方が，同破線グラフのように，表面温度Ｔ１が高温となる領域が広い場合よりも放熱量を小さく抑えることができる。即ち，前記メインヒータ３１を前記上流側に配置させた方が，前記ニップ部Ｐｎの位置での表面温度Ｔ１を必用温度に維持するために必用な熱量（消費電力）を小さくできる。
【００１５】
一方，図３（ｃ）に示すように，前記サブ温度Ｔ２については，記録紙ｓの通紙方向に対する加熱領域の位置関係（上流側か下流側か）が逆になるため，前記メイン温度Ｔ１と逆の現象が生じる。
即ち，前記サブ温度Ｔ２については，前記メインヒータ３１を前記上流側に配置させた場合（実線グラフ）の方が，前記下流側に配置させた場合（破線グラフ）よりも，高い温度に昇温・維持される領域が広くなる。しかし，図２の説明で示したように，前記メインヒータ３１の方が前記サブヒータ３２よりも発熱量が大きい，或いは使用頻度が高いため，前記メインヒータ３１における省電力効果が，前記サブヒータ３２における放熱ロス分を上回り，全体として省電力化が図れることとなる。さらに，図２（ａ），（ｂ）に示した前記タイプａ及びｂのヒータでは，前記メインヒータ３１の方が前記サブヒータ３２よりも発熱量が高く，かつ使用頻度も高いため，より省電力効果が顕著となる。
【実施例】
【００１６】
前記定着装置Ｘは，図１に示したように，記録紙ｓを前記ニップ部Ｐｎで略水平方向に通紙させるものであったが，前記ニップ部Ｐｎにおいて，前記記録紙ｓを下方から上方に向かって通紙させる実施例である定着装置Ｘ１について，図４及び図５を用いて説明する。
図５は，定着装置Ｘ１を搭載した複写機Ａの断面図である。複写機Ａの下部に設けられた給紙カセット６１〜６３から，記録紙ｓが供給され，画像形成部６５で記録紙ｓ上に転写されたトナー像が，本定着装置Ｘ１によって加熱定着された後，排紙トレー６４へ排出される。図５に示すように，記録紙ｓが下方から上方へ向かって搬送されるため，本定着装置Ｘ１の前記ニップ部Ｐｎにおける通紙方向も下方から上方へ向かう方向となる。
図４（ｂ）及び（ｃ）は，前記定着ローラ１０及び前記加圧ローラ２０が回転中において，それぞれ前記メイン温度Ｔ１及び前記サブ温度Ｔ２の前記定着ローラ１０の周面方向の分布をレーダーチャートとして表したグラフである。このとき，前記制御部６０による前記メインヒータ３１及び前記サブヒータ３２の温度制御は行っておらず，所定の定格熱量（電力）で加熱しているか，若しくはヒータの配置方法にかかわらず，前記定着ローラ１０の表面温度が一定となる図４（ｂ），（ｃ）のＰの位置で温度検知して制御しているものとする。
図４（ｂ），（ｃ）において，実線で表すグラフは，図４（ａ）に示すように，前記メインヒータ３１を記録紙ｓの通紙方向に対して上流側（下方側）に（以下，単に上流側という），前記サブヒータ３２を同下流側（上方側）に配置させた場合の前記定着ローラ１０の表面温度分布を表し，破線で表すグラフは，その逆に配置させた場合の表面温度分布を表す。また，各グラフの縦軸及び横軸において，１〜４で示すのは，前記ニップ部Ｐｎの中央の位置を１，以下，前記定着ローラ１０の回転と反対の方向（時計回り）に９０°ずつの位置を２，３，４として表したものである。
図４（ｂ）の実線グラフと破線グラフとが示す前記メイン温度Ｔ１の分布を比べると，破線グラフの方が，上方の位置（４）で実線グラフよりも高く昇温されているにもかかわらず，前記ニップ部Ｐｎの位置（１）では，前記実線グラフよりも低い温度となっている。即ち，前記ニップ部Ｐｎの位置（１）における実線グラフで示される温度が，定着に必要な温度であるとすると，破線グラフの条件の下では，前記ニップ部Ｐｎの位置（１）を定着に必要な温度まで昇温させるためには，より高い発熱量（電力）で前記メインヒータ３１を加熱させる必要があることを示している。このような前記メイン温度Ｔ１の分布に違いが生じるのは，前記定着ローラ１０の上方側の位置（４）においては，前記メインヒータ３１による熱放射（輻射）による加熱に加え，前記メインヒータ３１からの上昇気流による加熱が加わる一方，下方側の位置（２）においては，主として前記メインヒータ３１による熱放射による加熱が支配的となるという加熱状態の分布によるものである。
即ち，前記メインヒータ３１を上方側（前記下流側）に配置させた場合（破線グラフ），前記定着ローラ１０の上方側の位置（４）では，熱源が近いので熱放射による加熱量が大きい上に，上昇気流によっても加熱されるので，より高い温度に昇温され，周囲への放熱が大きくなる反面，下方側の位置（２）では，熱放射も気流による加熱量も小さいので，前記ニップ部Ｐｎの位置（１）へ至るまでに前記メイン温度Ｔ１が低下してしまう。
一方，前記メインヒータ３１を下方側（前記上流側）に配置させた場合（実線グラフ），前記定着ローラ１０の上方側の位置（４）では，熱源が遠いので熱放射による加熱量は小さいが，上昇気流により加熱されるのでこれが予熱となり（温度が比較的低いので放熱量も小さい），下方側の位置（２）では，上昇気流によって予熱されたところに，近距離からの熱放射による加熱が加わり，前記ニップ部Ｐｎの位置（１）で十分高い温度となるよう昇温できる。
【００１７】
一方，図４（ｃ）に示すように，前記サブ温度Ｔ２については，記録紙ｓの通紙方向に対する加熱領域の位置関係（上流側か下流側か）が逆になるため，前記メイン温度Ｔ１と逆の現象が生じるが，図２の説明で示したように，前記メインヒータ３１の発熱量の方が前記サブヒータ３２の発熱量よりも大きいため，前記メインヒータ３１における省電力効果が，前記サブヒータ３２における放熱ロス分を上回り，全体として省電力化が図れることとなる。さらに，小サイズの記録紙ｓの使用頻度が高いほど，前記メインヒータ３１の使用頻度が高くなるため，より省電力効果が顕著となる。
このように，記録紙ｓの通紙方向が下方から上方へ向かう場合に，前記メインヒータ３１（発熱量が大きい又は使用頻度が高いヒータ）を前記サブヒータ３２よりも前記上流側（即ち，下方側）に配置させれば，前記定着ローラ１０をより効率的に加熱でき，省電力化を図ることができる。
【００１８】
前記定着装置Ｘ及びＸ１では，前記定着ローラ１０の加熱手段として，前記メインヒータ３１及び前記サブヒータ３２の２つを設けたものであるが，例えば前記定着ローラ１０の軸方向において，加熱領域を３以上の領域に分けて，それぞれを異なるヒータで加熱する（即ち，３つ以上のヒータを設ける）よう構成する等によって，３つ以上の加熱手段を具備するものであってもよい。この場合も，複数のヒータのうち，発熱量の大きいもの，定着ローラの軸方向における加熱領域の大きいもの，使用頻度の高いもの，又は抵抗値の大きいもののいずれかから順に，記録紙ｓの通紙方向における上流側から配置させれば，前述した定着装置Ｘ及びＸ１と同様の省電力効果が得られることとなる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明は，画像形成装置における定着装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係る定着装置Ｘの概略構成図。
【図２】本発明の実施の形態に係る定着装置Ｘを構成する定着ローラのヒータの構成を表す図。
【図３】本発明の実施の形態に係る定着装置Ｘにおける定着ローラの表面温度の分布と他の定着ローラの表面温度の分布とを比較するグラフ。
【図４】本発明の実施例に係る定着装置Ｘ１を構成する定着ローラの表面温度の分布と他の定着ローラの表面温度の分布とを比較するグラフ。
【図５】本発明の実施例に係る定着装置Ｘ１を構成要素とする複写機の一例の断面図。
【符号の説明】
【００２１】
１０…定着ローラ
１１…定着ローラの芯金
１２…定着ローラの離型層
２０…加圧ローラ
２１…加圧ローラの芯金
２２…加圧ローラの弾性層
２３…加圧ローラの離型層
３１…メインヒータ
３２…サブヒータ
３３，３４…ドライバ
４１，４２…サーミスタ
６０…制御部
Ｐｎ…ニップ部
ｓ…記録紙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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