(57)【要約】【課題】様々な条件の用紙が高生産性を保って通紙される場合に発生する問題を解消でき、かつ部品の長寿命化や低コスト化も同時に図る事ができる構成を備えた定着装置を提供する。【解決手段】加熱部材２１〜２４が、用紙Ｐの搬送方向に直交する紙幅方向で他の加熱部材の発光部と互に重ならない位置に設けられている。したがって、加熱ローラ１４上の用紙Ｐの非通過部にて過大な温度上昇が発生する事や、無駄なエネルギーを抑えた形で様々な用紙幅の用紙Ｐに対応できる。また、加熱部材２１〜２３の副発光部２ａ２、２ｂ２、２ｃ２が加熱部材２４の発光部２ｄと重なるように設けられているので、加熱部材２４にかかる負荷を低減することができ、長寿命化がはかれコストを低減させることができる。【選択図】図２
2015007716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状記録媒体の搬送方向に直交する方向の複数の通紙幅に対応する定着装置において、
未定着のトナー画像が形成された前記シート状記録媒体を搬送し昇温して前記トナー画像を定着させる回転部材と、
前記回転部材の外側の表面温度を検知する温度センサと、
全ての前記通紙幅の前記シート状記録媒体に使用され、一部に第１発熱部を有する線状に構成された第１加熱部材と、
一部に第２発熱部を有し、前記第２発熱部と隣接して副発熱部をさらに有する線状に構成された第２加熱部材と、
前記シート状記録媒体の通紙幅に基づいて前記第１加熱部材および前記第２加熱部材による加熱状態を制御する制御手段と、を備え、
前記第１加熱部材および前記第２加熱部材が、前記回転部材の内部に当該回転部材の回転軸に平行して設けられ、
前記第１発熱部および前記第２発熱部が、前記シート状記録媒体の搬送方向に直交する通紙幅の方向で互いに重ならないように設けられ、
前記副発熱部の少なくとも一部が、前記第１発熱部と重なるように設けられ、
前記温度センサは、前記第１発熱部に対応する位置に配置され、前記第１加熱部材および前記第１発熱部と隣接する位置に前記第２発熱部が配置されている前記第２加熱部材の温度を検知する共通温度センサであって、
前記制御手段が、前記共通温度センサで温度が検知される前記第１加熱部材および前記第２加熱部材を同時に使用する場合には、前記回転部材の表面温度が均一になるように前記共通温度センサで温度が検知される前記第１加熱部材および前記第２加熱部材の点灯率の比率を制御する、
ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記第２加熱部材が複数設けられ、
前記制御手段が、前記第１加熱部材および前記複数の第２加熱部材を使用する際には、前記共通温度センサで温度が検知される前記第１加熱部材および前記第２加熱部材の点灯率の比率を、使用する前記第２加熱部材の数に応じて変更することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
請求項１または２のうちいずれか一項に記載の定着装置を備え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、トナー像を記録紙等の記録媒体に定着させる定着装置及びこの定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、ファクシミリやプリンタとして、電子写真方式によって画像をシート状記録媒体である記録紙（用紙）に形成する画像形成装置は、感光体を帯電装置で帯電させた後、原稿画像や画像情報に応じた光書き込み等によって感光体の表面上に静電潜像を形成する。この静電潜像が現像装置のトナーによって可視像であるトナー像となる。このトナー像を定着装置が記録紙を加熱加圧することにより記録紙上に定着させてコピーやプリントを得ている。
【０００３】
画像形成装置に用いられる定着装置としては、現在２つの方式が使われている。１つは、内部に発熱部を備えた加熱ローラと加熱ローラに当接して回転する加圧ローラとからなり、加熱ローラ及び加圧ローラの間に記録紙を搬送して記録紙を加熱加圧することによりトナー像を定着するローラ方式である。もう１つは、発熱部を備えた加熱ローラと加熱ローラとの間に無端状の定着ベルトを掛け渡し、この定着ベルトと加圧ローラとの間に記録紙を搬送して加熱加圧することによりトナー像を定着するベルト方式である。また、熱源は定着ベルトの内側へ直接置かれることもある。
【０００４】
画像形成装置において高生産性や省エネルギーが求められている。また、様々な厚さやサイズの記録紙に対する対応能力も求められている。特に高生産性を保ちつつ、厚紙からなる記録紙を連続通紙する場合、定着装置に蓄えた熱エネルギーを次々に奪うことになる。よって、定着性を確保するため、発熱源に通電して加熱し、失われた熱を補充する必要がある。
【０００５】
この発熱源として赤外線ヒータを使用する定着装置においては、赤外線ヒータの点灯率を高くして素早く加熱ローラを加熱することが要求される。またシーズヒータの場合は通電率を高くする必要がある。ここで、点灯率及び通電率とは、最大発熱能力に対応する電力供給に対して実際の発熱量を与える電力供給量の割合を言う。
【０００６】
特許文献１においては、通紙する用紙幅が狭い場合は熱エネルギーに無駄が生じる事を問題視し、ヒータにより定着ローラ全体を均一に温める事に対し、最大通紙サイズの必要なヒータ発光長を２分割にした２本のヒータをずらして配置している。このようにすることで、通紙幅の広い記録紙の場合には２本のヒータを通電し、通紙幅の狭い記録紙の場合はその通紙側のヒータのみに通電すればエネルギーの無駄が無く温度分布の均一な定着を行うことができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
昨今では、より高速でプリント動作を行う事が要求される。そのため、用紙により定着ローラの熱が奪われる量が大きくなり、用紙の通過部と非通過部間でより大きな温度差が生じやすい状態となる。これは昇温速度を向上するために定着ローラを薄肉化し、定着ローラの熱容量を低くした定着装置で特に顕著となる。用紙に奪われた熱を補うためにはより大きな点灯率でヒータを点灯する必要がある。すると、用紙非通過部において熱エネルギーが過大となり温度上昇することで、最悪の場合定着ローラ（ベルト）の耐熱温度を超えてしまい、部材の変形などの重大な故障を引き起こす可能性が出てくるという問題がある。
【０００８】
また、上述のような高生産性，省エネルギーといった高機能を達成しつつも低コストであるという事も重視される要素である。低コスト化の対応手段としては、交換部品の交換サイクルを延ばすことによって部品費やサービスマンによる交換経費を低減する方法や、部品点数を減らす方法が考えられる。しかしながら、いずれの方法も耐久性問題や機能低下といった問題が発生する可能性がある。
【０００９】
本発明はかかる問題を解決することを目的としている。
【００１０】
すなわち、本発明は、様々な条件のシート状記録媒体が高生産性を保って搬送される場合に発生する問題を解消でき、かつ部品の長寿命化や低コスト化も同時に図る事ができる構成を備えた定着装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記に記載された課題を解決するために、本発明は、シート状記録媒体の搬送方向に直交する方向の複数の通紙幅に対応する定着装置において、未定着のトナー画像が形成された前記シート状記録媒体を搬送し昇温して前記トナー画像を定着させる回転部材と、前記回転部材の外側の表面温度を検知する温度センサと、全ての前記通紙幅の前記シート状記録媒体に使用され、一部に第１発熱部を有する線状に構成された第１加熱部材と、一部に第２発熱部を有し、前記第２発熱部と隣接して副発熱部をさらに有する線状に構成された第２加熱部材と、前記シート状記録媒体の通紙幅に基づいて前記第１加熱部材および前記第２加熱部材による加熱状態を制御する制御手段と、を備え、前記第１加熱部材および前記第２加熱部材が、前記回転部材の内部に当該回転部材の回転軸に平行して設けられ、前記第１発熱部および前記第２発熱部が、前記シート状記録媒体の搬送方向に直交する通紙幅の方向で互いに重ならないように設けられ、前記副発熱部の少なくとも一部が、前記第１発熱部と重なるように設けられ、前記温度センサは、前記第１発熱部に対応する位置に配置され、前記第１加熱部材および前記第１発熱部と隣接する位置に前記第２発熱部が配置されている前記第２加熱部材の温度を検知する共通温度センサであって、前記制御手段が、前記共通温度センサで温度が検知される前記第１加熱部材および前記第２加熱部材を同時に使用する場合には、前記回転部材の表面温度が均一になるように前記共通温度センサで温度が検知される前記第１加熱部材および前記第２加熱部材の点灯率の比率を制御する、ことを特徴とする定着装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、第１加熱部材と第２加熱部材は、シート状記録媒体の搬送方向に直交する通紙幅方向で第１発熱部と第２発熱部が互に重ならない位置に設けられている。したがって、回転部材上のシート状記録媒体の非通過部にて過大な温度上昇が発生する事や、無駄なエネルギーを抑えた形で様々な通紙幅に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる画像形成装置の内部構成を示す概略図である。
【図２】図１に示された定着装置内の発熱部の位置を示す概略断面図である。
【図３】図１に示された定着装置の加熱部材の制御と加熱ローラの表面温度とを示すタイミングチャートである。
【図４】図２に示された構成における各加熱部材の配熱分布のグラフである。
【図５】本発明の第２の実施形態にかかる定着装置内の発熱部の位置を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を、図１乃至図４を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態にかかる画像形成装置の内部構成を示す概略図である。図２は、図１に示された定着装置内の発熱部の位置を示す概略断面図である。図３は、図１に示された定着装置の加熱部材の制御と加熱ローラの表面温度とを示すタイミングチャートである。図４は、図２に示された構成における各加熱部材の配熱分布のグラフである。
【００１５】
本発明の第１の実施形態にかかる画像形成装置１は、例えば複写機、ファクシミリ、プリンタであり、電子写真方式によりシート状記録媒体としての用紙Ｐに画像を記録する。画像形成装置１は、一般にコピー等に用いられる普通紙やＯＨＰシートやハガキ等の厚紙等の様々な厚さやサイズのシート状記録媒体に対して印刷を行う。
【００１６】
画像形成装置１はドラム状の感光体４１を備え、この感光体４１の周囲に、帯電器４２、露光装置の露光ミラー４３、現像装置４４、転写装置４８、クリーニング装置４６が回転方向Ａに沿って配置されている。また、用紙Ｐを収納した給紙トレー５０が装置下方に配置されている。なお、以下においては、感光体４１における帯電器４２の取付位置を感光体４１の回転開始位置とした場合の上流とし、クリーニング装置４６の取付位置を感光体４１の回転終了位置とした場合の下流として説明する。
【００１７】
帯電器４２は感光体４１の表面に接触する帯電ローラからなり、感光体４１の表面を均一に帯電させる。露光装置は帯電器４２より下流側に設けられている。露光ミラー４３には、画像読取装置が読み取った画像を画像処理したレーザ光Ｌｂが供給され、供給されたレーザ光Ｌｂを感光体４１の表面に反射し感光体４１の表面に静電潜像を形成する。
【００１８】
現像装置４４は、感光体４１の表面にトナーを供給して静電潜像をトナー像（トナー画像）として可視像化するものであり、感光体４１の表面にトナーを供給する現像ローラ４４ａを備えている。転写装置４８としては例えばコロナ放電器が使用されており、感光体４１の表面に可視像化されたトナー像をコロナ放電により用紙Ｐに転写する。
【００１９】
定着装置１０は、用紙Ｐに対して加圧及び加熱を行うことにより未定着のトナー像を定着させる。クリーニング装置４６は、転写装置４８の下流側に設けられており、トナー像の転写後に感光体４１の表面に残留しているトナーを除去する。この除去を行うため、クリーニング装置４６は感光体４１表面に接触するクリーニングブレード４６ａを有している。
【００２０】
シート状記録媒体としての用紙Ｐは、給紙トレー５０に積層状態で収納されており、給
紙ローラ１１０により１枚ずつ取り出される。取り出された用紙Ｐはレジストローラ対４９を経て、感光体４１と転写装置４８との間に搬送される。感光体４１と転写装置４８との間に搬送されることにより、感光体４１のトナー像が用紙Ｐに転写される。トナー像が転写された用紙Ｐは定着装置１０に搬送され、定着装置１０によってトナー像が定着される。
【００２１】
また、画像形成装置１は主電源装置９を備えており、主電源装置９からの電力により上述した各部材への給電が行われる。主電源装置９はプラグ５１を商用電源のコンセントに差し込むことにより商用電源から電力が供給される。
【００２２】
上記の画像形成装置で使われる本実施形態の定着装置１０は定着部材としての加熱ローラ１４と加圧ローラ１５とによって構成されている。加熱ローラ１４と加圧ローラ１５との間に用紙Ｐが搬送され、搬送された用紙Ｐを加熱加圧してトナー像を用紙Ｐに定着させる。加熱ローラの内側には発熱体である加熱手段２が収められている。加熱手段２には、例えばハロゲンヒータやシーズ線を用いることができる。
【００２３】
回転部材としての加熱ローラ１４のローラ基体にはアルミニウムや鉄等の金属が用いられており、これにより耐久性や加熱による変形を防止することができる。加熱ローラ１４の表面にはトナーとの固着を防ぐための離型層が形成されていることが好ましい。また、加熱ローラ１４の内部には複数の加熱部材が設けられ、これにより加熱ローラ１４の加熱が行われる。
【００２４】
加圧ローラ１５は、芯金の外周にゴム等の弾性層が形成されており、加熱ローラ１４と接触することにより、加熱ローラ１４との間にニップ部を形成している。このニップ部に未定着トナー像を形成した用紙Ｐを通紙して搬送することにより熱と圧力によりトナー像を用紙Ｐに定着させることができる。
【００２５】
なお、加圧ローラ１５としては発泡層を有したローラ部材を用いて加熱ローラ１４との間にニップ部を形成しても良い。この場合には、発泡層の断熱効果により加熱ローラ１４の熱が加圧ローラ１５に伝わりにくくなるため、加熱ローラ１４を短時間で昇温させることができる。
【００２６】
加熱ローラ１４のローラ基体は、例えばアルミニウムや鉄等の金属製であることが、耐久性や加圧による変形等の点から望ましい。また、加熱ローラ１４の表面にはトナーとの固着を防ぐための離型層を形成していることが望ましく、加熱ローラ１４の内面にはハロゲンヒータの熱を効率よく吸収するための黒化処理をしていることが望ましい。ここでいう加熱ローラ１４は、加熱ローラ以外に定着ベルト等が挙げられる。
【００２７】
制御手段１００は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などを内蔵したマイクロコントローラ等で構成されている。制御手段１００は、後述するように温度センサ１１〜１３が検知した温度と、用紙Ｐの用紙幅（通紙幅）に基づいて加熱部材２１〜２４による加熱状態を制御する。
【００２８】
次に、本実施形態の加熱ローラ１４の内部構造について図２を参照して説明する。図２は、印刷が定着装置１０の中央部で行われる場合である。加熱ローラ１４の内部には加熱手段として、例えば、線状に構成された複数の加熱部材２１〜２４が配置されている。加熱部材２１〜２４は用紙Ｐの搬送方向と直交した方向、すなわち、加熱ローラ１４の長さ方向に沿ってほぼ加熱ローラ１４の回転軸に平行となった状態でそれぞれが独立して加熱ローラ１４の内部に設けられている。また、加熱部材２１〜２４は、加熱ローラ１４を径方向に空間を分割した位置に設けられている。
【００２９】
加熱部材２１〜２４は、上述の制御手段１００によって、その加熱駆動（加熱状態）が制御される。本実施形態において、加熱部材２１〜２４としては、赤外線を発光するハロゲンヒータが用いられ、それぞれのハロゲンヒータが制御手段１００によって発光制御される。制御手段１００はハロゲンヒータのそれぞれの点灯率を制御するものである。
【００３０】
なお、加熱部材２１〜２４としてハロゲンヒータを用いた場合、ハロゲンヒータの熱を効率良く吸収するため、加熱ローラ１４の内面には黒化処理がなされることが好ましい。
【００３１】
ハロゲンヒータの加熱部材２１〜２４は発熱部としての発光部を有している。発光部は用紙Ｐの搬送方向と直交した方向、すなわち加熱ローラ１４の通紙方向を複数に分割した位置であり、且つ他の加熱部材の発光部と相互に重ならない位置に設けられている。
【００３２】
図２に示したような中央合わせ方式では、各加熱部材の発光部（発熱部）は中央線Ｃに対して対称の位置に置かれる。さらに、加熱部材２１〜２３において、２つの発光部に挟まれた位置には副発光部（副発熱部）が設けられている。即ち、加熱部材２１には中央線Ｃに対して対称な２箇所の位置に発光部２ａ１が設けられ、さらに２つの発光部２ａ１に挟まれた位置には副発光部２ａ２が設けられている。加熱部材２２には中央線Ｃに対して対称な２箇所の位置に発光部２ｂ１が設けられ、さらに２つの発光部２ｂ１に挟まれた位置には副発光部２ｂ２が設けられている。加熱部材２３には中央線Ｃに対して対称な２箇所の位置に発光部２ｃ１が設けられ、さらに２つの発光部２ｃ１に挟まれた位置には副発光部２ｃ２が設けられている。加熱部材２４には中央線Ｃを中心とする１箇所の位置に発光部２ｄが設けられている。
【００３３】
また、加熱部材２１の発光部２ａ１と加熱部材２２の発光部２ｂ１は境界線Ｓ１にて発光部が分割されている。加熱部材２２の発光部２ｂ１と加熱部材２３の発光部２ｃ１は境界線Ｓ２にて発光部が分割されている。加熱部材２３の発光部２ｃ１と加熱部材２４の発光部２ｄは境界線Ｓ３にて発光部が分割されている。これら加熱部材２１〜２４は、互いに紙幅方向で重ならないように異なる位置に発光部の発光領域を持っている。
【００３４】
加熱部材２１の副発光部２ａ２は、図２に示したように、２つの発光部２ａ１に挟まれた位置であり、一部が発光部２ｄと重なっている。なお、発光部２ａ１外側（加熱ローラ１４の両端部側）は非発光部２ａ３となっている。加熱部材２２、２３も同様に、発光部２ｄと重なる位置に副発光部２ｂ２、２ｃ２が設けられ、発光部２ｂ１、２ｃ１の外側は非発光部２ｂ３、２ｃ３となっている。なお、加熱部材２４の発光部２ｄ以外の部分は非発光部となっている。即ち、加熱部材２４が第１加熱部材、加熱部材２１〜２３が第２加熱部材として機能する。したがって、発光部２ｄが第１発熱部、発光部２ａ１、２ｂ１、２ｃ１が第２発熱部として機能する。また、本実施形態では、第２加熱部材が複数設けられている。
【００３５】
副発光部２ａ２、２ｂ２、２ｃ２は、発光部（主発光部）２ａ１、２ｂ１、２ｃ１に対して本実施形態では、約３５〜４０％程度の発熱量となっている。即ち、副発光部２ａ２、２ｂ２、２ｃ２は、発光部２ａ１、２ｂ１、２ｃ１よりも発熱量が少なくなっている。なお、副発光部の主発光部に対する発熱量は、上記に限られず、例えば、約１０〜８０％程度の範囲で副発光部として使用することでもよい。
【００３６】
また、加熱ローラ１４の表面上には、ローラ上の温度を検知するための温度センサ１１、１２、１３が配置されている。即ち、回転部材の外側の表面温度を検知する。温度センサ１１は一方側（図面左側）の発光部２ａ１、温度センサ１２は一方側（図面左側）の発光部２ｂ１、温度センサ１３は発光部２ｄにそれぞれ合わせた位置に設置されている。また、２つの発光部２ｃ１と、中央線Ｃから右側の位置に置かれた発光部２ａ１、２ｂ１には温度センサが設置されていない。温度センサには例えば接触式サーミスタやサーモパイルなどの非接触式温度センサが使用される。各発光部は点灯率を独立して設定し通電させる事で任意の発熱量を発生させるよう制御する事ができる。
【００３７】
このようにすることで、互いに異なる位置に置かれる発光部を用いて、加熱ローラ１４上の用紙非通過部にて過大な温度上昇が発生する事や、無駄なエネルギーを抑えた形で様々な用紙幅の用紙Ｐに対応する。また、発光部による発熱を監視して発光部の通電制御を行う温度センサの数を、発光部の分割数よりも少なくし低コスト化を図ることができる。
【００３８】
それぞれの発光部は、図２のように互いに重ならない発光部を持った構成とし、通紙される用紙幅によって点灯、非点灯を切り替えられる。例えばＬ１以下の用紙幅の場合は加熱部材２４のみに通電する。全ての紙幅に対して加熱部材２４は常に通電され、発光部２ｄは常に点灯される。即ち、加熱部材２４は全ての通紙幅のシート状記録媒体に使用される。用紙幅が、Ｌ１より大きくＬ２以下は加熱部材２３、２４に通電し、Ｌ２より大きくＬ３以下は加熱部材２２〜２４に通電し、Ｌ３より大きい場合は加熱部材２１〜２４に通電するといった制御を行う。
【００３９】
図２において、発光部２ａ１、２ｂ１、２ｄにはそれぞれに対応する温度センサを設けている。しかし、発光部２ｃ１については個別に対応する温度センサを設置せず、一つの温度センサ１３にて発光部２ｃ１、２ｄの温度検知、制御を行う構成としている。
【００４０】
図２に示したような中央合わせ方式の場合は、プリント動作時に用紙は搬送方向に垂直な方向に関して、常に機械中心と用紙幅方向の中心が合うようにセンター合わせされた状態で搬送される。つまり、中央線Ｃに用紙幅方向の中心が合うように搬送される。仮に用紙幅がＬ１を僅かに超える幅であった場合、用紙によって加熱ローラ１４上の発光部２ｄの発光領域に対応する部分は熱が奪われるが、発光部２ｃ１の発光領域については殆ど熱が奪われない状態となる。温度センサ１３は発光部２ｃ１と２ｄを制御するためのセンサとして、その設置位置としてはより中心寄りとなる発光部２ｄの発光領域上を選択する。
【００４１】
温度センサ１３は、加熱部材２４の発光部２ｄによる加熱の温度及び隣接した加熱部材２３の発光部２ｃ１と副発光部２ｃ２による加熱の温度の双方の温度の検知を行うものであり、複数の発光部（発熱部）に対応する共通温度センサとなっている。即ち、発光部２ｄに対応する位置に配置され、加熱部材２４および発光部２ｄと隣接する位置に発光部２ｃ１が配置されている加熱部材２３の温度を検知する。
【００４２】
次に、温度制御について説明する。共通温度センサである温度センサ１３によって検知された温度は制御手段１００に出力され、これにより制御手段１００は加熱部材２４の発光部２ｄの発光及び加熱部材２３の発光部２ｃ１と副発光部２ｃ２の発光を制御する。
【００４３】
制御手段１００の制御は、加熱ローラ１４の表面温度を均一とするための補正値を２つの加熱部材２３、２４の間で設定し、この補正値に基づいて発光部２ｄ、２ｃ１と副発光部２ｃ２を制御する。すなわち発光部２ｃ１の加熱による温度を直接検知する温度センサが存在しないため、制御手段１００は温度センサ１３の検知温度を参考として発光部２ｃ１の点灯制御を行っている。
【００４４】
図３は、用紙幅がＬ１より大きくＬ２以下の用紙を通紙する場合の点灯制御の様子を示している。この場合は、加熱部材２３及び２４に通電される。図３において、Ｄｃは加熱部材２３の点灯率、Ｄｄは加熱部材２４の点灯率を示し、Ｔｓは温度センサ１３が検知している加熱ローラ１４表面上の温度を示す。時刻ｔ１からｔ２の間は印刷動作中であり、通紙によるローラ上の温度落込みに対応するため、点灯率Ｄｃ、Ｄｄともに待機中よりも点灯率を高くしてより強く加熱する様子を表している。この際、加熱部材２４の点灯率Ｄｄは温度Ｔｓの値を基にして算出する。算出方法としてはＰＩＤ制御が用いられ、加熱部材２４の発光領域がある目標温度付近に落ち着くように制御を行う。
【００４５】
一方点灯率Ｄｃは、Ｄｈ１を点灯率補正値とすると、Ｄｃ＝Ｄｄ＊Ｄｈ１の計算式によって算出される（＊は乗算を示す）。加熱部材２４と同様に、加熱部材２３の発光領域についてもある目標温度付近にローラ表面温度が均一化されるよう、予め判明している２本の発光部と副発光部出力を考慮して予めチューニングされた値をＤｈ１に使用する。Ｄｈ１の値としては、例えば０〜２の範囲で可変入力できる仕組みとすることで、使用する発光部（ヒータ）の組合せが変わったとしても、理想の温度分布を作り出す事が可能となる。即ち、共通温度センサで温度が検知される発光部を有する加熱部材２３、２４を同時に使用する場合は、少なくとも用紙幅Ｌ１超Ｌ２以内の範囲に対応する加熱ローラ１４の表面温度が均一になるように当該加熱部材２３、２４（発光部２ｃ１と副発光部２ｃ２および発光部２ｄ）の点灯率の比率を制御している。
【００４６】
図４に各加熱部材の配熱分布を示す。図４において、実線が加熱部材２４、点線が加熱部材２３、一点鎖線が加熱部材２２、二点鎖線が加熱部材２１の配熱分布をそれぞれ示している。そして、横軸が加熱ローラ１４の長さ方向を示し、縦軸は温度を示している。図２に示したように、加熱部材２３の発光部２ｃ１と加熱部材２４の発光部２ｄが隣り合い、加熱部材２４の副発光部２ｃ２が加熱部材２４の発光部２ｄと重なるよう配置されている。例えば、L１超L２以下の用紙幅の通紙の場合、発光部２ｃ１、２ｄと副発光部２ｃ２が点灯する。発光部２ｄの位置に配置された温度センサ１３にて検知し、加熱部材２３、２４の通電制御を、L２以下の通紙範囲が均一な温度になるよう予めチューニングされた加熱部材２３、２４の点灯率にて行うことで、一つの温度センサにて２本の加熱部材を温度制御することが可能となる。また、L２より外側の範囲では、非発光部２ｃ３が備えられているため、L２幅の外側には温度が過剰に上昇すること無く通紙される。
【００４７】
用紙の幅がＬ２を超える場合には、１つの温度センサ１３で制御される２本の加熱部材２３、２４に加え加熱部材２１、２２が通電される事となる。各加熱部材が備えている発光部２ａ〜２ｄが、加熱ローラ１４上における伝熱によって、対応する領域以外に対しても温度を上昇させるように作用する。
【００４８】
例えば用紙幅がＬ２より大きくＬ３以下の場合、加熱部材２２〜２４が通電されるが、発光部２ｂ１の発熱の影響により発光部２ｃ１に対応する領域に対して熱が伝わるといった具合である。そうなると、直接監視を行う温度センサを持たない発光部２ｃ１に対応する加熱ローラ１４上の温度は、想定より高くなってしまう。かといって、この場合に合わせたＤｈ１のチューニングを行うと発光部２ｃ１、２ｄと副発光部２ｃ２のみが点灯するモードにおいては、今度は温度が不足し定着不良を起こすといった不具合が発生する事となる。そこで、発光部２ｂ１、２ｃ１、２ｄと副発光部２ｂ２、２ｃ２が点灯する場合においては、点灯率補正値としてＤｈ１とは異なるＤｈ２を使用して、Ｄｃ＝Ｄｄ＊Ｄｈ２の式においてＤｃを求める。同様に発光部２ａ１、２ｂ１、２ｃ１、２ｄと副発光部２ａ２、２ｂ２、２ｃ２が点灯する場合には、Ｄｈ１ともＤｈ２とも異なる点灯率補正値Ｄｈ３を用意し、Ｄｃ＝Ｄｄ＊Ｄｈ３によってＤｃを求めるようにする。これにより、加熱部材の点灯本数が変わる場合でも、加熱ローラ１４上の長手方向温度分布の均一化を達成する事が可能となる。即ち、第２加熱部材である加熱部材２１〜２３のうち、使用する加熱部材の数に応じて、第１加熱部材である加熱部材２４と、加熱部材２４の発光部２ｄと隣接する発光部２ｃ１を有する加熱部材２３と、の点灯率の比率を変更している。
【００４９】
ところで、発光部２ｄは、どの用紙幅においても点灯するため、他の発光部２ａ１、２ｂ１、２ｃ１に比べて点灯機会が多く点灯負荷が高い。そこで、本実施形態では図２に示したように、発光部２ｄと重なるように副発光部２ａ２、２ｂ２、２ｃ２を設けている。このようにすることで、これら副発光部２ａ２、２ｂ２、２ｃ２を有する加熱部材２１〜２３を動作させる際（発光部２ａ１、２ｂ１、２ｃ１が点灯する通紙幅のとき）は、発光部２ｄの点灯負荷を軽減させることができる。即ち、動作する加熱部材の本数が多くなるほど発光部２ｄの負荷を低減させることができる。したがって、点灯補正率Ｄｈ１、Ｄｈ２、Ｄｈ３は、それぞれの場合における副発光部の点灯状態も考慮して定めている。
【００５０】
本実施形態によれば、加熱部材２１〜２４が、用紙Ｐの搬送方向に直交する紙幅方向で他の加熱部材の発光部と互いに重ならない位置に設けられている。したがって、加熱ローラ１４上の用紙Ｐの非通過部にて過大な温度上昇が発生する事や、無駄なエネルギーを抑えた形で様々な用紙幅の用紙Ｐに対応できる。また、加熱部材２１〜２３の副発光部２ａ２、２ｂ２、２ｃ２が加熱部材２４の発光部２ｄと重なるように設けられているので、加熱部材２４にかかる負荷を低減することができ、長寿命化が図れる。
【００５１】
また、直接温度センサで温度を監視しない加熱部材２３の発光部２ｃ１は、その更に外側に発光部２ｂ１を持つ加熱部材２２が点灯すると、その影響を受け温度が上昇する。この上昇分も予め点灯率補正値に考慮しておく事で、別の加熱部材が点灯するモードにおいても、加熱ローラ１４の温度分布均一化を達成する事ができる。また、温度検知に使用する温度センサの数を低減することでコストダウンが可能となる。
【００５２】
また、予め発光部の出力の関係が分かっている２本の発光部（ヒータ）について、その出力の差を考慮した点灯率補正値を用意する。このようにすることで、基準となる発光部の昇温傾向と補正制御が加えられる発光部の昇温傾向を同等とし、個別の温度センサを持たない構成でも加熱ローラ１４を均一に加熱する運用が可能となる。加熱ローラ１４上の温度分布が均一になる事で、印刷物等の出力物の品質を均一にする事ができる。また点灯補正値を可変にすることで、ヒータ構成の変更時にも上記対応を即時に行う事が可能となる。
【００５３】
また、加熱部材２１〜２４には、非発光部が設けられているので、過剰な温度上昇を防止することができる。
【００５４】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態にかかる定着装置１０について、図５を参照して説明する。なお、前述した第１の実施形態と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。図５は、本発明の第２の実施形態にかかる定着装置内の発熱部の位置を示す概略断面図である。
【００５５】
第１の実施形態では、画像形成装置１が中央合わせ方式を採用している例を説明したが、本実施形態では、側方合わせ方式の例である。側方合わせ方式は、プリント動作時、用紙Ｐは搬送方向に垂直な方向に関して、常に機械の片側と用紙の片側が合うように側方合わせの状態で搬送される。側方合わせ方式の場合の加熱ローラ１４の内部構造の例を、図５を参照して説明する。
【００５６】
図５では、加熱ローラ１４の内部には、例えば、複数の加熱部材２５〜２９が配置されている。加熱部材２５〜２９は用紙Ｐの搬送方向と直交した方向、すなわち、加熱ローラ１４の長さ方向に沿ってほぼ加熱ローラの回転軸に平行となった状態でそれぞれが独立して加熱ローラ１４の内部に設けられている。また、加熱部材２５〜２９は、加熱ローラ１４を径方向に空間を分割した位置に設けられている。
【００５７】
例えばハロゲンヒータを用いた加熱部材２５〜２９は発熱部としての発光部を有している。発光部は用紙Ｐの搬送方向と直交した方向、すなわち加熱ローラ１４の通紙方向を複数に分割した位置であり、且つ他の加熱部材の発光部と相互に重ならない位置に設けられている。
【００５８】
図５では、加熱ローラ１４の内部に発光部２ｅ、２ｆ１、２ｇ１、２ｈ１、２ｉ１が配置される。発光部２ｅと発光部２ｆ１は境界線Ｓ４にて発光部が分割されている。発光部２ｆ１と発光部２ｇ１は境界線Ｓ５にて発光部が分割されている。発光部２ｇ１と発光部２ｈ１は境界線Ｓ６にて発光部が分割されている。発光部２ｈ１と発光部２ｉ１は境界線Ｓ７にて発光部が分割されている。発光部２ｅ、２ｆ１、２ｇ１、２ｈ１、２ｉ１は、用紙幅（通紙幅）方向で互いに異なる位置に発光領域を持っている。
【００５９】
また、加熱部材２６〜２９には、副発光部２ｆ２、２ｇ２、２ｈ２、２ｉ２が設けられている。副発光部２ｆ２、２ｇ２、２ｈ２、２ｉ２は、それぞれに対応する発光部の左側（図５の場合）に配置されている。即ち、全ての通紙幅の用紙Ｐに使用される発光部２ｅと重なる位置に設けられている。なお、加熱部材２６〜２９の発光部２ｆ１、２ｇ１、２ｈ１、２ｉ１の右側と、副発光部２ｆ２、２ｇ２、２ｈ２、２ｉ２の左側は非発光部２ｆ３、２ｇ３、２ｈ３、２ｉ３となっている。また、加熱部材２５は、発光部２ｅ以外の部分は非発光部となっている。
【００６０】
また、加熱ローラ１４の表面上には、ローラ上の温度を検知するための温度センサ３１、３２、３３が配置されており、温度センサ３１は発光部２ｅ、温度センサ３２は発光部２ｇ１、温度センサ３３は発光部２ｉ１に合わせた形で設置されている。温度センサには例えば接触式サーミスタやサーモパイルなどの非接触式温度センサが使用される。各発光部は点灯率を独立して設定し通電させる事で任意の発熱量を発生させるよう制御する事ができる。なお、接触式サーミスタに代えて、非接触式サーミスタを使用してもよい。
【００６１】
それぞれの加熱部材は、図５のように互いに重ならない発光部を持った構成とし、通紙される用紙幅によって点灯、非点灯を切り替えられる。例えばＬ１以下の用紙幅の場合は発光部２ｅのみが点灯され、発光部２ｅは全ての紙幅に対して常に点灯することになる。Ｌ１超Ｌ２以下の用紙幅の場合発光部２ｅ、２ｆ１と副発光部２ｆ２が点灯される。Ｌ２超Ｌ３以下は発光部２ｅ、２ｆ１、２ｇ１、２ｈ１と副発光部２ｆ２、２ｇ２、２ｈ２が点灯される。Ｌ３超の場合は発光部２ｅ、２ｆ、２ｇ、２ｈ、２ｉと副発光部２ｆ２、２ｇ２、２ｈ２、２ｉ２が点灯されるといった制御が行われる。
【００６２】
図５において、発光部２ｅ、２ｇ１、２ｉ１にはそれぞれに対応する温度センサを設けている。しかし、発光部２ｆ１、２ｈ１については対応する温度センサを設置せず、隣接する発光部に対応する温度センサにて昇温の温度検知、制御を行う構成とする。
【００６３】
側方合わせ方式の場合、上述したように、プリント動作時、用紙Ｐは搬送方向と直交する方向（用紙幅方向）に関して、常に機械の片側と用紙の片側が合うように側方合わせの状態で搬送される（図２の場合左側）。仮に用紙幅がＬ１を僅かに超える幅であった場合、用紙によって加熱ローラ１４上の発光部２ｅの発光領域に対応する部分は熱が奪われるが、発光部２ｆ１の発光領域については殆ど熱が奪われない状態となる。温度センサ３１は発光部２ｅ、２ｆ１を制御するためのセンサとして、その設置位置としては常に用紙が通過して発光する最側方寄りとなる発光部２ｅの発光領域上を選択する。
【００６４】
温度センサ３１は、加熱部材２５の発光部２ｅによる加熱の温度及び隣接した加熱部材２６の発光部２ｆ１と副発光部２ｆ２による加熱の温度の双方の温度の検知を行うものであり、共通温度センサとなっている。また、温度センサ３２は、加熱部材２５の発光部２ｇ１による加熱の温度及び隣接した加熱部材２８の発光部２ｆ１と副発光部２ｆ２による加熱の温度の双方の温度の検知を行うものであり、この温度センサも共通温度センサとなっている。
【００６５】
即ち、共通温度センサは、第１の実施形態で説明した、第１発熱部に対応する位置に配置され、第１加熱部材および第１発熱部と隣接する位置に第２発熱部が配置されている第２加熱部材の温度を検知するに限らない。つまり、第２発熱部に対応する位置に配置され、当該第２発熱部を有する第２加熱部材およびその第２発熱部と隣接する位置に第２発熱部が配置されている第２加熱部材の温度を検知する構成としてもよい。
【００６６】
温度制御については第１の実施形態と同じ要領で行えばよい。即ち、加熱ローラ１４の表面温度を均一とするための点灯率補正値を２つの加熱部材２５、２６の間で設定し、この点灯率補正値に基づいて加熱部材２５、２６の発熱量が等しくなるように制御する。また、加熱部材２７、２８の間にも点灯率補正値を設定し、この点灯率補正値に基づいて加熱部材２７、２８の発熱量が等しくなるように制御する。但し、加熱部材２７、２８の場合は、加熱部材２５、２６の発熱も考慮して加熱ローラ１４の表面温度が均一化されるよう点灯率補正値を定める必要がある。
【００６７】
なお、図５では、加熱ローラ１４の左側と用紙Ｐの左側が合うようにしていたが、右側を合わせるようにしてもよいことは言うまでもない。その場合は、加熱部材２９の発光部２ｉ１が全ての紙幅に対して常に点灯することになるため、副発光部は加熱部材２５〜２８の発光部２ｅ、２ｆ１、２ｇ１、２ｈ１の右側に設けられることとなる。
【００６８】
本実施形態によれば、画像形成装置１が側方合わせの場合でも、加熱部材２５〜２９が、用紙Ｐの搬送方向に直交する紙幅方向で他の加熱部材の発光部と互に重ならない位置に設けられている。したがって、加熱ローラ１４上の用紙Ｐの非通過部にて過大な温度上昇が発生する事や、無駄なエネルギーを抑えた形で様々な用紙幅の用紙Ｐに対応できる。また、加熱部材２６〜２９の副発光部２ｆ２、２ｇ２、２ｈ２、２ｉ２が加熱部材２５の発光部２ｅと重なるように設けられているので、加熱部材２５にかかる負荷を低減することができ、長寿命化が図れる。さらに、共通温度センサで加熱部材２５と加熱部材２６の温度を検知して発熱量の制御を行っているので、温度センサの数を低減してコストダウンが可能となる。
【００６９】
なお、上述した実施形態は、用紙Ｐを搬送してトナー像を定着させる回転部材を加熱ローラ１４及び加圧ローラ１５によって形成されたローラ方式を示したが、本発明はベルト方式にも同様に適用することができる。例えば、図示を省略するが、ベルト方式においては、加熱ローラと別のローラ（複数本でもよい）とに定着ベルトを無端状に掛け渡し、定着ベルトに加圧ローラを接触させ、定着ベルトと加圧ローラとの間に用紙Ｐを搬送する。
【００７０】
このベルト方式における加熱ローラには、上述した実施形態の複数の加熱部材が設けられることにより制御手段によって加熱制御され、この加熱が定着ベルトに伝達されて定着ベルトの加熱を行い、用紙Ｐ上のトナー像を定着させる。これによりベルト方式の定着装置であっても、効率的な加熱が可能となり、大きな加熱率で駆動する必要がなくなって、定着ベルトが必要以上に温度上昇することがない。従って温度上昇に起因した定着ベルトの変形等の故障を防止することができる。また、温度検知に使用する温度センサの数を低減することでコストダウンが可能となる。
【００７１】
また、上述した実施形態では、加熱ローラ１４を加熱する加熱部材２５〜２９の発熱部がハロゲンヒータで構成される例で説明をしたが、これに限らずニクロム線ヒータ、シーズヒータなどを用いても良い。
【００７２】
また、副発光部は発熱量が一様でなくてもよい。例えば、図２の場合、全ての紙幅に対して常に通電される発光部２ｄから離れるにしたがって発熱量を少なくするか、または、逆に発光部２ｄから離れるにしたがって発熱量を多くするようにしてもよい。
【００７３】
また、上述した実施形態では、４つ（または５つ）の加熱部材と、これに対応した３つの温度センサを設けているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、使用する用紙サイズの種類に応じて適宜増減させてよい。
【００７４】
また、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の定着装置および画像形成装置の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７５】
１          画像形成装置
１０        定着装置
１４        加熱ローラ（回転部材）
１１、１２  温度センサ
１３        温度センサ（共通温度センサ）
２１〜２４  加熱部材
２５〜２９  加熱部材
２ａ１〜２ｃ１     発光部（発熱部）
２ａ２〜２ｃ２     副発光部（副発熱部）
２ｄ        発光部（発熱部）
２ｅ        発光部（発熱部）
２ｆ１〜２ｉ１     発光部（発熱部）
２ｆ２〜２ｉ２     副発光部（副発熱部）
３１        温度センサ（共通温度センサ）
３２、３３  温度センサ
１００      制御手段
Ｐ          用紙（シート状記録媒体）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７６】
【特許文献１】特公昭６３−４４２２３号公報
【図１】
2015007716.tif 000003
【図２】
2015007716.tif 000004
【図３】
2015007716.tif 000005
【図４】
2015007716.tif 000006
【図５】
2015007716.tif 000007