(57)【要約】【課題】定着装置のエネルギー効率を低コストで向上させる。【解決手段】定着装置１３は、記録媒体Ｐに転写されたトナー像を加熱する円筒状の熱ローラ１３２と、熱ローラ１３２に圧接され、熱ローラ１３２とともに記録媒体Ｐを挟持する加圧ローラ１３４と、ヒータ１３１と、を備える。ヒータ１３１は、熱ローラ１３２の外部で熱ローラ１３２の円筒軸方向に延びて熱ローラ１３２外周面の回転方向において熱ローラ１３２と加圧ローラ１３４とによるニップ部Ｎよりも記録媒体Ｐの搬送方向上流側で熱ローラ１３２を加熱し、かつ、ニップ部Ｎへ搬送される記録媒体Ｐを加熱する位置に配設される。【選択図】図３
2011113029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体に転写されたトナー像を加熱する円筒状の熱ローラと、
前記熱ローラに圧接され、当該加圧ローラと前記熱ローラとで前記記録媒体を挟持する加圧ローラと、
前記熱ローラの外部で当該熱ローラの円筒軸方向に延びて当該熱ローラ外周面の回転方向において当該熱ローラと前記加圧ローラとによるニップ部よりも前記記録媒体の搬送方向上流側で当該熱ローラを加熱し、かつ、前記ニップ部へ搬送される前記記録媒体を加熱する位置に配設されたヒータと、を備える定着装置。
【請求項２】
前記ヒータは、前記搬送方向における前記記録媒体の当該ヒータによる加熱箇所から前記ニップ部までの距離と、前記回転方向における前記熱ローラの当該ヒータによる加熱箇所から前記ニップ部までの距離とが同一となる位置に配設される請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記ヒータとして、その長さ方向中央部に発熱部を備えるメインヒータと、その長さ方向両端部に発熱部をそれぞれ備えるサブヒータとを備える請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記メインヒータおよび前記サブヒータへの通電を制御するヒータ制御部と、
前記熱ローラの前記円筒軸方向における前記記録媒体の幅を算出する幅算出部とをさらに備え、
前記ヒータ制御部は、前記幅算出部が算出した前記記録媒体の前記幅が、前記メインヒータが有する前記発熱部の当該メインヒータ長さ方向における幅に対して予め定められた割合よりも少ない場合には前記メインヒータのみを通電させ、当該割合を超える場合には前記メインヒータと前記サブヒータとを通電させる請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記メインヒータは、前記搬送方向における前記記録媒体の当該メインヒータによる加熱箇所から前記ニップ部までの距離と、前記回転方向における前記熱ローラの当該メインヒータによる加熱箇所から前記ニップ部までの距離とが同一となる位置に配設される請求項３または４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記サブヒータは、当該サブヒータと前記ニップ部との距離が前記メインヒータと当該ニップ部との距離よりも遠くなる位置に配設される請求項５に記載の定着装置。
【請求項７】
前記熱ローラは、当該熱ローラの径方向における外周側に金属材料で形成される熱伝導部と、当該熱ローラの径方向において当該熱伝導部よりも内周側に断熱材で形成される断熱部と、を有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項８】
前記ニップ部に前記記録媒体が搬送される用紙搬送路と、
前記用紙搬送路と当該用紙搬送路の上方に設けられた前記ヒータとの間に設けられた接触防止用格子と、をさらに備える請求項１〜７のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項９】
前記接触防止用格子は、前記記録媒体の搬送方向上流側から下流側へと前記ヒータの軸方向中心部から各端部に向かって傾斜して延びる複数の棒状体によって構成される請求項８に記載の定着装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の定着装置と、
前記記録媒体にトナー像を形成する画像形成動作を行う画像形成部と、を備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体上に形成されたトナー像を定着する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置には、熱ローラ定着方式やベルト定着方式を用いた定着装置が備えられる（例えば特許文献１参照）。これらの定着装置は、回転駆動される熱ローラまたは定着ベルトと、これらに圧接される加圧ローラとによるニップ部に、トナー像が転写された記録媒体を挟持搬送し、当該記録媒体表面に転写された前記トナー像を加熱して定着処理を行う。従来、前記熱ローラや前記定着ローラの加熱源として、当該熱ローラや当該定着ベルトの内周側に例えばハロゲンヒータ等のヒータが配設されている。前記トナー像の前記記録媒体上への定着を適切に行うためには、前記熱ローラまたは前記定着ベルトの温度を当該定着に必要な適温（定着温度）に維持する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３０８６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記熱ローラまたは前記定着ベルトの前記ニップ部に位置する部分の温度が前記定着温度であれば前記定着処理は適切に行われる。しかしながら従来の前記定着装置では、前記熱ローラまたは前記定着ベルトの全体が加熱されるため、これらの前記ニップ部以外の箇所も加熱されている。この加熱により前記熱ローラや前記定着ベルトに蓄積された余剰な熱は、当該熱ローラや当該定着ベルトの回転駆動中に、前記ニップ部以外の部分から周囲に熱放散されて失われるので、前記定着装置のエネルギー効率を低下させる。
【０００５】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、エネルギー効率を向上させた定着装置、および当該定着装置を備える画像形成装置を、低コストで提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に係る発明は、記録媒体に転写されたトナー像を加熱する円筒状の熱ローラと、前記熱ローラに圧接され、当該加圧ローラと前記熱ローラとで前記記録媒体を挟持する加圧ローラと、前記熱ローラの外部で当該熱ローラの円筒軸方向に延びて当該熱ローラ外周面の回転方向において当該熱ローラと前記加圧ローラとによるニップ部よりも前記記録媒体の搬送方向上流側で当該熱ローラを加熱し、かつ、前記ニップ部へ搬送される前記記録媒体を加熱する位置に配設されたヒータと、を備える定着装置である。
【０００７】
請求項１に係る発明によれば、前記ヒータは、前記熱ローラの外部で当該熱ローラの円筒軸方向に延びて当該熱ローラ外周面の回転方向において当該熱ローラと前記加圧ローラとによるニップ部よりも前記記録媒体の搬送方向上流側で当該熱ローラを加熱し、かつ、前記ニップ部へ搬送される前記記録媒体を加熱する位置に配設されるので、前記熱ローラを、その外周面の回転方向において前記ニップ部に到達する直前の位置で予め集中的に加熱することが可能となる。そのため、前記熱ローラは、回転駆動される当該熱ローラの前記ニップ部以外の部分からの熱放散が低減されて、前記トナー像の定着に必要な前記ニップ部を効率よく加熱することが可能となる。さらに請求項１に係る発明によれば、前記トナー像が転写された前記記録媒体を、前記ニップ部に到達する前に予め加熱することが可能となる。前記記録媒体が加熱された状態で前記ニップ部に搬送されるので、当該ニップ部において当該熱ローラから当該記録媒体に奪われる熱量を減少させることが可能となり、追加的な加熱源を設けることなく当該ニップ部を前記定着温度に保つことが可能となる。したがって、低コストで前記定着装置のエネルギー効率を向上させることが可能となる。
【０００８】
本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の定着装置において、前記ヒータは、前記搬送方向における前記記録媒体の当該ヒータによる加熱箇所から前記ニップ部までの距離と、前記回転方向における前記熱ローラの当該ヒータによる加熱箇所から前記ニップ部までの距離とが同一となる位置に配設される定着装置である。
【０００９】
請求項２に係る発明によれば、定着処理時に、前記ヒータによって前記熱ローラが加熱される時間と、前記ヒータによって前記記録媒体が加熱される時間とを略均等にすることが可能となる。
【００１０】
本発明の請求項３に係る発明は、請求項１に記載の定着装置において、前記ヒータとして、その長さ方向中央部に発熱部を備えるメインヒータと、その長さ方向両端部に発熱部をそれぞれ備えるサブヒータとを備える定着装置である。
【００１１】
請求項３に係る発明によれば、前記記録媒体の幅が、前記メインヒータの前記発熱部から熱放射を受ける範囲に収まる場合には、前記メインヒータのみを通電することが可能となり、前記熱ローラをその長さ方向において必要な部分だけ加熱することが可能となる。したがって、定着装置のエネルギー効率をさらに向上させることが可能となる。
【００１２】
本発明の請求項４に係る発明は、請求項３に記載の定着装置において、前記メインヒータおよび前記サブヒータへの通電を制御するヒータ制御部と、前記熱ローラの前記円筒軸方向における前記記録媒体の幅を算出する幅算出部とをさらに備え、前記ヒータ制御部は、前記幅算出部が算出した前記記録媒体の前記幅が、前記メインヒータが有する前記発熱部の当該メインヒータ長さ方向における幅に対して予め定められた割合よりも少ない場合には前記メインヒータのみを通電させ、当該割合を超える場合には前記メインヒータと前記サブヒータとを通電させる定着装置である。
【００１３】
請求項４に係る発明によれば、前記ヒータ制御部は、前記幅算出部が算出した前記記録媒体の前記幅が、前記メインヒータが有する前記発熱部の当該メインヒータ長さ方向における幅に対して予め定められた割合よりも少ない場合には前記メインヒータのみを通電させ、当該割合を超える場合には前記メインヒータと前記サブヒータとを通電させる制御を行うので、前記記録媒体の幅が、前記メインヒータの前記発熱部から熱放射を受ける範囲に収まる場合には、前記熱ローラをその長さ方向において必要な部分だけ加熱することが可能となる。したがって、定着装置のエネルギー効率をさらに向上させることが可能となる。
【００１４】
本発明の請求項５に係る発明は、請求項３または４に記載の定着装置において、前記メインヒータは、前記搬送方向における前記記録媒体の当該メインヒータによる加熱箇所から前記ニップ部までの距離と、前記回転方向における前記熱ローラの当該メインヒータによる加熱箇所から前記ニップ部までの距離とが同一となる位置に配設される定着装置である。
【００１５】
本発明の請求項６に係る発明は、請求項５に記載の定着装置において、前記サブヒータは、当該サブヒータと前記ニップ部との距離が前記メインヒータと当該ニップ部との距離よりも遠くなる位置に配設される定着装置である。
【００１６】
請求項５または６に係る発明によれば、定着処理時に、常時通電される前記メインヒータよって前記熱ローラが加熱される時間と、当該メインヒータによって前記記録媒体が加熱される時間とを略均等にすることが可能となる。
【００１７】
本発明の請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の定着装置において、前記熱ローラは、当該熱ローラの径方向における外周側に金属材料で形成される熱伝導部と、当該熱ローラの径方向において当該熱伝導部よりも内周側に断熱材で形成される断熱部と、を有する定着装置である。
【００１８】
請求項７に係る発明によれば、前記ヒータから前記熱ローラの外周面に与えられた熱が、当該熱ローラの内周面に移動して熱拡散することを抑制できるので、前記定着装置のエネルギー効率をさらに向上させることが可能となる。
【００１９】
本発明の請求項８に係る発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の定着装置において、前記ニップ部に前記記録媒体が搬送される用紙搬送路と、前記用紙搬送路と当該用紙搬送路の上方に設けられた前記ヒータとの間に設けられた接触防止用格子と、をさらに備える定着装置である。
【００２０】
請求項８に係る発明によれば、前記ヒータによる前記記録媒体への加熱を妨げることなく、当該記録媒体の前記ヒータへの接触を阻止することができる。したがって、当該記録媒体を確実に前記ニップ部に搬送して挟持させ、前記トナー像の定着を確実に行うことが可能となる。
【００２１】
本発明の請求項９に係る発明は、請求項８に記載の定着装置において、前記接触防止用格子は、前記記録媒体の搬送方向上流側から下流側へと前記ヒータの軸方向中心部から端部に向かって傾斜して延びる複数の棒状体によって構成される定着装置である。
【００２２】
請求項９に係る発明によれば、前記記録媒体は、当該記録媒体の搬送方向における先端部が前記接触防止用格子に接触しつつ前記ニップ部に搬送される場合に、当該先端部の前記熱ローラの長さ方向における両端が互いに離れる方向に力を受けつつ当該ニップ部に搬送される。したがって、前記先端部の前記両端が前記ヒータ側に屈曲して前記接触防止用格子をすり抜け、当該ヒータに接触することを防止することができる。
【００２３】
本発明の請求項１０に係る発明は、請求項１〜９のいずれか１項に記載の定着装置と、前記記録媒体にトナー像を形成する画像形成動作を行う画像形成部と、を備える画像形成装置である。
【００２４】
請求項１０に係る発明によれば、定着装置を備える画像形成装置において請求項１〜９に係る発明の効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、回転駆動される前記熱ローラの前記ニップ部以外の部分からの熱放散を低減することが可能となり、しかも、追加的な加熱源を設けることなく当該ニップ部を前記定着温度に保つことが可能となる。したがって、定着装置のエネルギー効率を低コストで向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る定着装置を備える画像形成装置の構造を示す正面断面図である。
【図２】図１に示す画像形成装置の電気的な構成を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る定着装置の構造を模式的に示す正面断面図である。
【図４】ハロゲンヒータ対を構成するメインヒータおよびサブヒータの配設状態を示す図である。
【図５】接触防止用格子の形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態につき詳細に説明する。尚、本発明における画像形成装置は、コピー機、プリンタ、ファクシミリ、これらの機能を備えた複合機等に適用することができる。さらに、本実施の形態では、電子写真方式を採用したタンデム型の画像形成装置を例に説明するが、記録媒体に転写されたトナー像を当該記録媒体に定着させる定着装置を備えた画像形成装置であれば、他の方式の画像形成装置であってもよい。
【００２８】
図１は、本発明の一実施形態に係る定着装置を備える画像形成装置１の構造を示す正面断面図である。画像形成装置１は、装置本体１１に、画像形成部１２、定着装置１３、用紙貯留部１４、用紙排出部１５、および原稿読取部１６等を備えて構成されている。
【００２９】
装置本体１１は、下部本体１１１と、この下部本体１１１の上方に対向配置された上部本体１１２と、この上部本体１１２と下部本体１１１との間に介設された連結部１１３とを備えている。連結部１１３は、下部本体１１１と上部本体１１２との間に用紙排出部１５を形成させた状態で両者を互いに連結するための構造物であり、下部本体１１１の左部および後部から立設され、平面視でＬ字状を呈している。上部本体１１２は、連結部１１３の上端部に支持されている。
【００３０】
そして、下部本体１１１には、画像形成部１２、定着装置１３および用紙貯留部１４が内装されているとともに、上部本体１１２には原稿読取部１６が装着されている。用紙貯留部１４は、装置本体１１に対して挿脱可能の用紙トレイ１４２を有している。この用紙トレイ１４２には用紙束Ｐ１が貯留されている。そして、画像形成処理が行われるに際し、この用紙束Ｐ１から用紙Ｐ（記録媒体）が１枚ずつ繰り出され、画像形成部１２へ送り込まれて用紙Ｐに印刷処理が施される。本実施の形態では、用紙トレイ１４２は１段で設けられているが、２段以上設けてもよい。また、下部本体１１１の右面の下方位置には手差しトレイ１４１が設けられている。この手差しトレイ１４１に乗せられた用紙は、１枚ずつの下部本体１１１内に取り込まれる。
【００３１】
用紙排出部１５は、下部本体１１１と上部本体１１２との間に形成されている。用紙排出部１５は、下部本体１１１の上面に形成された排紙トレイ１５１を有し、画像形成部１２からのトナー像が転写された用紙Ｐは、定着装置１３で定着処理が施された後に連結部１１３の下部からこの排紙トレイ１５１へ向けて排出される。
【００３２】
原稿読取部１６は、上部本体１１２の上面開口に装着された、原稿を載置するためのコンタクトガラス１６１と、このコンタクトガラス１６１に載置された原稿を押さえる開閉自在の原稿押さえカバー１６２と、コンタクトガラス１６１に載置された原稿の画像を走査して読み取る走査機構１６３とを備えている。走査機構１６３は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のイメージセンサを用いて原稿の画像を光学的に読み取り、画像データを生成する。
【００３３】
なお、原稿読取部１６内の適所には、コンタクトガラス１６１に載置される各種サイズの原稿のサイズを検知する図略の用紙センサ１６５が設けられている。用紙センサ１６５は、例えば発光部と受光部とを備えるフォトセンサであり、例えばコンタクトガラス１６１に載置される各種サイズの原稿の対角をなす２つの角部となる位置にコンタクトガラス１６１に対向して配置される。用紙センサ１６５は、前記発光部から検知光を前記原稿に投光し、前記受光部が受光した前記原稿によって反射された前記検知光の反射光の強度に基づいて前記角部における前記原稿の有無を検知することで、当該原稿のサイズを検知する。
【００３４】
画像形成部１２は、用紙貯留部１４から給紙された用紙Ｐにトナー像を形成する画像形成動作を行う。画像形成装置１には、上流側から下流側へ向けて順次配設された、マゼンタ色のトナーを用いるマゼンタ用ユニット１２Ｍ、シアン色のトナーを用いるシアン用ユニット１２Ｃ、イエロー色のトナーを用いるイエロー用ユニット１２Ｙおよびブラック色のトナーを用いるブラック用ユニット１２Ｋ（以下、まとめて「現像ユニット１２０」と言う）が備えられている。
【００３５】
そして、各現像ユニット１２０は、感光体ドラム１２１、感光体ドラム１２１へトナーを供給する現像装置１２２、トナーを収容するトナーカートリッジ（不図示）をそれぞれ一体的に備えている。感光体ドラム１２１は、周面に静電潜像およびこの静電潜像に沿ったトナー像を形成するものである。各感光体ドラム１２１は、矢印の方向へ回転しつつ対応した現像装置１２２からトナーの供給を受け、このトナー供給により静電潜像に沿ったトナー像が形成される。各現像装置１２２には、トナーカートリッジからトナーが適宜補給される。
【００３６】
各感光体ドラム１２１の直下位置には帯電装置１２３がそれぞれ設けられていると共に、各帯電装置１２３の下方位置に露光装置１２４が設けられている。そして、各感光体ドラム１２１は、帯電装置１２３によって周面が一様に帯電され、コンピュータ等から入力された画像データや原稿読取部１６が取得した画像データに基づく各色に対応したレーザー光が露光装置１２４から帯電後の感光体ドラム１２１の周面に照射されることにより、各感光体ドラム１２１の周面に静電潜像が形成される。この感光体ドラム１２１の周面の静電潜像に現像装置１２２から供給されたトナーが積層されることにより、感光体ドラム１２１の周面にトナー像が形成される。
【００３７】
各感光体ドラム１２１の上方位置には、中間転写ベルト１２５が配置されている。中間転写ベルト１２５は、図１における左側の駆動ローラ１２５ａと同右側の従動ローラ１２５ｂとの間に張設され、この下側面が各感光体ドラム１２１の周面に当接している。この中間転写ベルト１２５は、その外周面に像担持面が設定され、各感光体ドラム１２１に対応して設けられた転写ローラ１２６によって感光体ドラム１２１の周面に押し付けられた状態で各感光体ドラム１２１と同期しながら駆動ローラ１２５ａと従動ローラ１２５ｂとの間を周回する。
【００３８】
また、本実施の形態においては、駆動ローラ１２５ａと従動ローラ１２５ｂとの間であって、従動ローラ１２５ｂ側へ寄った位置にテンションローラ１２５ｃが設けられている。このテンションローラ１２５ｃは、中間転写ベルト１２５に張力を与えるものであり、図略の付勢部材の付勢力で上方へ向かって付勢されている。したがって、中間転写ベルト１２５は、このテンションローラ１２５ｃにより上方へ押し上げられ、これによって中間転写ベルト１２５は、テンションローラ１２５ｃの部分が山頂になった山形形状になっている。
【００３９】
そして、中間転写ベルト１２５が周回することによりその表面に対しマゼンタ用ユニット１２Ｍの感光体ドラム１２１によるマゼンタのトナー像の転写が行われ、次いで中間転写ベルト１２５の同一位置にシアン用ユニット１２Ｃの感光体ドラム１２１によるシアンのトナー像の転写が重ね塗り状態で行われ、次いで中間転写ベルト１２５の同一位置にイエロー用ユニット１２Ｙの感光体ドラム１２１によるイエローのトナー像の転写が重ね塗り状態で行われ、最後のブラック用ユニット１２Ｋの感光体ドラム１２１によるブラックのトナー像の転写が重ね塗り状態で行われ、これによって中間転写ベルト１２５の表面にカラーのトナー像が形成される。この中間転写ベルト１２５の表面に形成されたカラーのトナー像が用紙貯留部１４から搬送されてきた用紙Ｐに転写されることになる。
【００４０】
また、各感光体ドラム１２１の左方位置には感光体ドラム１２１の周面の残留トナーを除去して清浄化するドラムクリーニング装置１２７が設けられている。このドラムクリーニング装置１２７によって清浄化処理された感光体ドラム１２１の周面は、新たな帯電処理のために帯電装置１２３へ向かうことになる。
【００４１】
さらに、ベルトクリーニング装置１２８は、中間転写ベルト１２５上に形成されたトナー像が用紙Ｐに転写された後に中間転写ベルト１２５上に残留している残留トナーを取り除いて清浄化するためのものであり、従動ローラ１２５ｂに対応した位置に設けられている。
【００４２】
画像形成部１２の左方位置には、上下方向に延びる用紙搬送路１９０が形成されている。この用紙搬送路１９０には、適所に搬送ローラ対１９２が設けられ、用紙貯留部１４からの用紙Ｐがこの搬送ローラ対１９２の駆動で駆動ローラ１２５ａに掛け回されている中間転写ベルト１２５へ向けて搬送される。この用紙搬送路１９０には、駆動ローラ１２５ａと対向した位置に中間転写ベルト１２５の表面と当接した第２転写ローラ１９３が設けられている。そして、用紙搬送路１９０を搬送されつつある用紙Ｐは、中間転写ベルト１２５と第２転写ローラ１９３とに押圧挟持され、これによって中間転写ベルト１２５上のトナー像が用紙Ｐに転写される。
【００４３】
定着装置１３は、画像形成部１２で転写された用紙上のトナー像に対し定着処理を施すものである。この定着装置１３は、図略のモータにより円筒軸回りに回転駆動される円筒状の熱ローラ１３２と、熱ローラ１３２の外周面を加熱する加熱源として、熱ローラ１３２の外部に配設されたメインヒータ１３１ａとサブヒータ１３１ｂとからなるハロゲンヒータ対１３１と、熱ローラ１３２と対向配置された加圧ローラ１３４と、を備えている。加圧ローラ１３４は熱ローラ１３２に圧接され、加圧ローラ１３４と熱ローラ１３２とで用紙Ｐが挟持されるニップ部Ｎを形成する。なお、定着装置１３の詳細については、後に詳しく説明する。
【００４４】
定着処理の完了したカラー印刷済みの用紙Ｐは、定着装置１３の上部から延設された排紙搬送路１９４を通って装置本体１１の頂部に設けられた排紙トレイ１５１へ向けて排出される。
【００４５】
用紙貯留部１４は、装置本体１１の図１における右側壁に開閉自在に設けられた手差しトレイ１４１と、装置本体１１内における露光装置１２４より下方位置に挿脱可能に装着された用紙トレイ１４２とを備えている。用紙トレイ１４２には複数枚の用紙Ｐが積層されてなる用紙束Ｐ１が貯留される。
【００４６】
手差しトレイ１４１は、用紙Ｐを１枚ずつ手差し操作で画像形成部１２へ向けて給紙するためのものである。用紙トレイ１４２は、上面が全面開口の箱体を備えて構成され、複数枚の用紙Ｐが積層されてなる用紙束Ｐ１が貯留可能になっている。用紙トレイ１４２に貯留された用紙束Ｐ１の最上位の用紙Ｐは、下流端の上面が用紙束Ｐ１からピックアップローラ１４３の駆動で用紙搬送路１９０へ向けて繰り出される。そして、手差しトレイ１４１または用紙トレイ１４２から１枚ずつ繰り出された用紙Ｐは、搬送ローラ対１９２の駆動で用紙搬送路１９０を通って画像形成部１２における第２転写ローラ１９３と中間転写ベルト１２５との間のニップ部へ向けて送り込まれることになる。
【００４７】
図２は、画像形成装置１の電気的構成を示す機能ブロック図である。画像形成装置１は、制御ユニット３１、原稿読取部１６、定着装置１３、入力操作部３５、画像形成部１２、画像メモリ３３、画像処理部３４、およびネットワークＩ／Ｆ部３６を備えて構成されている。
【００４８】
原稿読取部１６は、イメージセンサを用いて原稿の画像を光学的に読み取り、画像データを生成する。原稿読取部１６は、コンタクトガラス１６１に載置された原稿のサイズを検知する前述の用紙センサ１６５を備えている。
【００４９】
画像メモリ３３は、原稿読取部１６から出力された画像データやネットワークＩ／Ｆ部３６を介して外部装置から送信された画像データを一時的に記憶する。画像処理部３４は、画像メモリ３３に記憶されている画像データに対して画像補正や拡大・縮小等の画像処理を施す。
【００５０】
入力操作部３５は、ユーザが操作画面や各種メッセージ等を視認することができる表示パネル、電源キー、印刷部数等を入力するテンキー、原稿の読み取り開始を指示するスタートボタン等の種々の操作命令を入力するための操作ボタンを有する。入力操作部３５は、ユーザによる前記操作命令の入力を受け付けることで、用紙Ｐのサイズや印刷部数を設定する。
【００５１】
ネットワークＩ／Ｆ部３６は、ＬＡＮ（Local Area Network）ボード等の通信モジュールから構成され、外部装置と種々のデータの送受信を行う。画像形成部１２は、画像メモリ３３に記憶されている画像データに応じて用紙に画像を形成する。
【００５２】
制御ユニット３１は、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）等を有する記憶部３１４や、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）等を備えて構成される。さらに制御ユニット３１は、全体制御部３１１、ヒータ制御部３１２および幅算出部３１３を備える。
【００５３】
全体制御部３１１は、入力操作部３５、またはネットワークＩ／Ｆ部３６を介して接続された図略のコンピュータから入力された指示信号等に応じて記憶部３１４に記憶されたプログラムを読み出して処理を実行し、各機能部への指示信号の出力やデータ転送等を行って画像形成装置１を統括的に制御する。
【００５４】
幅算出部３１３は、用紙センサ１６５が検知した原稿サイズ、もしくは入力操作部３５が設定した用紙Ｐのサイズ、または前記コンピュータから入力された用紙Ｐのサイズを指定する前記指示信号に基づいて、予め記憶部３１４に格納されているこれらサイズに対応する用紙幅を読み出すことで、熱ローラ１３２の円筒軸方向における用紙Ｐの幅を算出する。
【００５５】
ヒータ制御部３１２は、メインヒータ１３１ａおよびサブヒータ１３１ｂへの通電を制御する。定着処理時にヒータ制御部３１２は、幅算出部３１３が算出した用紙Ｐの幅が、メインヒータ１３１ａが有する後述の発熱部１３１ａ１のメインヒータ１３１ａ長さ方向における幅に対して予め定められた割合よりも少ない場合にはメインヒータ１３１ａのみを通電し、当該割合を超える場合にはメインヒータ１３１ａとサブヒータ１３１ｂとを通電する。当該割合は、熱ローラ１３２外周面がニップ部Ｎで用紙Ｐと接する部分において前記定着処理に適した所定の温度（定着温度）となるように、例えば８０％〜１２０％程度に設定され、予め記憶部３１４に記憶されている。すなわちヒータ制御部３１２は、用紙Ｐと接触して用紙Ｐを加熱する熱ローラ１３２外周面の部位の幅が、発熱部１３１ａ１から熱放射を受ける幅に収まる場合には、定着処理時にサブヒータ１３１ｂをオフにする。
【００５６】
定着装置１３の詳細について、図３および図４に基づいて説明する。図３は、定着装置１３の構造を模式的に示す正面断面図である。図４は、ハロゲンヒータ対１３１を構成するメインヒータ１３１ａおよびサブヒータ１３１ｂの配設状態を示す図である。なお、図３中の矢符は用紙Ｐの搬送方向を示す。さらに図４は、定着装置１３を用紙Ｐの搬送方向上流側から見た図であり、図４には、ハロゲンヒータ対１３１、熱ローラ１３２、および加圧ローラ１３４のみを図示している。
【００５７】
図３に示すように定着装置１３は、筐体１３０に内装されたハロゲンヒータ対１３１と、熱ローラ１３２と、加圧ローラ１３４と、サーミスタ１３５と、定着装置１３へ用紙Ｐが導入される側の筐体１３０の一部に設けられた接触防止用格子１３７と、を備えて構成されている。
【００５８】
熱ローラ１３２は、熱ローラ１３２の径方向における外周側に例えばアルミニウム合金等の金属で形成される熱伝導部１３２ｍと、熱ローラ１３２の径方向において熱伝導部１３２ｍよりも内周側に例えば発泡ウレタン樹脂等の断熱材で形成される断熱部１３２ｉと、を有する。この層状構造を熱ローラ１３２は有しているので、ハロゲンヒータ対１３１から熱ローラ１３２に与えられた熱が熱ローラ１３２の内周面に移動して熱拡散することを抑制し、定着装置１３のエネルギー効率を向上させることが可能となる。
【００５９】
加圧ローラ１３４は、前記の通り、熱ローラ１３２に圧接されて熱ローラ１３２と対向配置され、加圧ローラ１３４と熱ローラ１３２とで用紙Ｐを挟持するニップ部Ｎを形成する。画像形成部１２において用紙Ｐに転写されたトナーＴｔは、ニップ部Ｎにおいて加熱され用紙Ｐに定着される（Ｔｆは定着後のトナーを示す）。
【００６０】
ハロゲンヒータ対１３１を構成するメインヒータ１３１ａおよびサブヒータ１３１ｂは、熱ローラ１３２の外部に熱ローラ１３２の円筒軸方向と例えば平行に延び、熱ローラ１３２の全長に渡って配設される。さらにメインヒータ１３１ａおよびサブヒータ１３１ｂは、ニップ部Ｎへと搬送される用紙Ｐと、熱ローラ１３２外周面の回転方向においてニップ部Ｎよりも用紙Ｐの搬送方向上流側となる熱ローラ１３２の部位と、のいずれをも加熱可能な位置に配設される。したがって、用紙Ｐは、定着装置１３に導入されてニップ部Ｎに到達するまでの距離Ｌ１において、ニップ部Ｎに到達する前に予め加熱されて（以下「プレヒート」という）ニップ部Ｎに搬送される。
【００６１】
図４に示すように、メインヒータ１３１ａは、その長さ方向中央部に発熱部１３１ａ１を備え、サブヒータ１３１ｂは、その長さ方向両端部に発熱部１３１ｂ１をそれぞれ備える。ヒータ制御部３１２は、熱ローラ１３２の加熱時に、メインヒータ１３１ａを常時通電させる一方、幅算出部３１３が算出した用紙Ｐの幅が、発熱部１３１ａ１の幅に対して前記の予め定められた割合である例えば８０％〜１２０％を超える場合にのみサブヒータ１３１ｂを通電させる。すなわちヒータ制御部３１２は、用紙Ｐと接触して用紙Ｐを加熱する熱ローラ１３２外周面の部位の幅が、発熱部１３１ａ１から熱放射を受ける幅に収まる場合には、メインヒータ１３１ａのみを通電する。したがって熱ローラ１３２を、その長さ方向において定着処理に必要な部位のみ加熱することが可能となり、定着装置１３および画像形成装置１のエネルギー効率を向上させることが可能となる。
【００６２】
再び図３を参照して、本実施形態では、熱ローラ１３２の外周において、メインヒータ１３１ａが発する加熱光が照射される範囲である筐体１３０と熱ローラ１３２とが最も近接する部分Ｇからニップ部Ｎまでの熱ローラ１３２径方向断面における直線距離Ｌ２と、用紙Ｐがプレヒートされる距離Ｌ１とが略等距離となるように、熱ローラ１３２の加熱時に常時通電されるメインヒータ１３１ａが配設されている。これにより、前記定着処理時に、常時通電されるメインヒータ１３１ａによって熱ローラ１３２が加熱される時間と、メインヒータ１３１ａによって用紙Ｐが加熱される時間とを略均等にすることを可能としている。
【００６３】
また、サブヒータ１３１ｂをメインヒータ１３１ａと同位置に配設することはできないため、用紙幅がメインヒータ１３１ａの発熱部１３１ａ１の幅を超える用紙Ｐに定着処理を施す場合にのみ通電されるサブヒータ１３１ｂは、用紙Ｐのプレヒートよりも熱ローラ１３２の加熱を優先して、熱ローラ１３２の外周部との距離はメインヒータ１３１ａと略同一であるものの、ニップ部Ｎとの距離はメインヒータ１３１ａよりも遠い位置に配設される。
【００６４】
なお、用紙Ｐの用紙幅を固定して定着処理を施す場合には、サブヒータ１３１ｂを省略し、発熱部１３１ａ１が略全長に及ぶメインヒータ１３１ａのみを配設してもよい。
【００６５】
サーミスタ１３５は、ハロゲンヒータ対１３１によって加熱された熱ローラ１３２の外周面温度を測定する。サーミスタ１３５は、ハロゲンヒータ対１３１が発光する加熱光の影響を避けるため、ハロゲンヒータ対１３１が対向する側とは反対側の熱ローラ１３２の外周面に対向して設けられている。サーミスタ１３５による当該外周面温度の測定値に基づいて、ヒータ制御部３１２は、ニップ部Ｎにおける当該外周面の温度が前記定着温度となるように、ハロゲンヒータ対１３１を構成するメインヒータ１３１ａおよびサブヒータ１３１ｂへ通電される電流のデューティ比を制御する。
【００６６】
接触防止用格子１３７は、ニップ部Ｎの直前に位置する用紙搬送路１９０と用紙搬送路１９０の上方に設けられたメインヒータ１３１ａとの間に設けられている。接触防止用格子１３７は、搬送方向における用紙Ｐの先端部が、メインヒータ１３１ａに接触することを防止する。
【００６７】
図５に基づいて、接触防止用格子１３７の形状について説明する。なお図５は、図３における下方から接触防止用格子１３７越しにハロゲンヒータ対１３１を見た図に相当し、図５中の矢符は、図３と同様に用紙Ｐの搬送方向を示す。
【００６８】
図５に示すように、接触防止用格子１３７は、ハロゲンヒータ対１３１を構成する各ヒータの長さ方向を長辺とする略長方形を呈する枠体１３７ｆと、枠体１３７ｆの両長辺に、両端が結合された複数の棒状体１３７ｓとによって構成されている。すなわち棒状体１３７ｓの各々は、用紙Ｐの搬送方向上流側から下流側へと延びている。さらに棒状体１３７ｓは、用紙Ｐの搬送方向上流側から下流側へとハロゲンヒータ対１３１を構成する各ヒータの軸方向中心部から各端部に向かって傾斜して延びている。
【００６９】
接触防止用格子１３７が前記の位置に設けられているので、ハロゲンヒータ対１３１による用紙Ｐへの加熱を妨げることなく、用紙Ｐのメインヒータ１３１ａへの接触を阻止することができる。したがって、用紙Ｐを確実にニップ部Ｎに搬送して挟持させ、画像形成部１２において用紙Ｐ上に転写された前記トナー像の定着を確実に行うことが可能となる。
【００７０】
さらに、接触防止用格子１３７は上記の形状を備えているので、用紙Ｐは、搬送方向における先端部が接触防止用格子１３７に規制されつつニップ部Ｎに搬送される場合に、当該先端部の熱ローラ１３２の長さ方向における両端が互いに離れる方向に力を受けつつニップ部Ｎに搬送される。したがって、前記先端部の前記両端がメインヒータ１３１ａに屈曲して接触防止用格子１３７をすり抜け、メインヒータ１３１ａに接触することを防止することができる。
【００７１】
上記実施形態によれば、熱ローラ１３２を、その外周面の回転方向においてニップ部Ｎに到達する直前の位置で予め集中的に加熱することが可能となる。そのため、熱ローラ１３２は、前記トナー像の定着に必要なニップ部Ｎのみが加熱され、回転駆動される熱ローラ１３２のニップ部Ｎ以外の部分からの熱放散を低減することが可能となる。さらに上記実施形態によれば、前記トナー像が転写された用紙Ｐを、ニップ部Ｎに到達する前にプレヒートすることが可能となる。用紙Ｐがプレヒートされた状態でニップ部Ｎに搬送されるので、ニップ部Ｎにおいて熱ローラ１３２から用紙Ｐに奪われる熱量を減少させることが可能となり、追加的な加熱源を設けることなくニップ部Ｎを前記定着温度に保つことができる。したがって、低コストで定着装置１３および画像形成装置１のエネルギー効率を向上させることが可能となる。
【００７２】
以上、本発明の一実施形態に係る定着装置１３を備える画像形成装置１について説明したが、当該実施形態はあくまでも例示であり、本発明は当該実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、熱ローラ１３２の加熱源は、ハロゲンヒータに限定されるものではなく、キセノンランプやカーボンヒータ等を用いることも可能である。また、熱伝導部１３２ｍにステンレス鋼等の他の金属材料を使用することも可能である。
【符号の説明】
【００７３】
Ｎ  ニップ部
Ｐ  用紙（記録媒体）
１  画像形成装置
１２  画像形成部
１３  定着装置
１３０  筐体
１３１  ハロゲンヒータ対（ヒータ）
１３１ａ  メインヒータ
１３１ａ１  発熱部
１３１ｂ  サブヒータ
１３１ｂ１  発熱部
１３２  熱ローラ
１３２ｍ  熱伝導部
１３２ｉ  断熱部
１３４  加圧ローラ
１３７  接触防止用格子
１３７ｆ  枠体
１３７ｓ  棒状体
１９０  用紙搬送路
３１  制御ユニット
３１２  ヒータ制御部
３１３  幅算出部
【図１】
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【図２】
2011113029.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2011113029.tif 000007