(57)【要約】【課題】従来より一層、確実に、温度むらを低減すると共に、定着ベルトにおける記録媒体の非通過領域及び均熱化手段への熱エネルギの流出を抑制することによって、画像品質に優れ、且つ熱エネルギ効率にも優れたトナー画像の定着を可能にする画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置１００の定着装置１４には、定着ローラ２１、第１〜第３ヒータ２４ａ〜２４ｃを備えた加熱ローラ２２、定着ベルト２５、加圧ローラ５１、温度検知センサ６１ａ〜６１ｃ、均熱化ローラ６２、及びソレノイド６３が備えられ、連続印刷時、定着ベルト２５の記録紙非通過領域温度Ｔが所定温度Ｔ１以上となれば非通過領域の加熱を停止し、更に非通過領域検知温度Ｔが所定温度Ｔ２以上となれば、均熱化ローラ６２を定着ベルト２５に内接させる。【選択図】図１
2008275873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラと、加熱ローラと、前記定着ローラと加熱ローラとに架け渡された無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトを介して前記定着ローラに当接して記録媒体を挿通させるニップ部を形成する加圧ローラと、を備え、前記ニップ部で記録媒体に担持されたトナー像を定着する定着装置が搭載された画像形成装置において、
前記加熱ローラの内部に配設され、前記定着ベルトにおける記録媒体の通過領域及び非通過領域を別個に加熱することが可能な複数の発熱手段と、
前記非通過領域の温度を検知する温度検知手段と、
前記定着ベルトの内面に接触及び離間することにより、前記定着ベルトを幅方向に均熱化する均熱化手段と、
前記温度検知手段の検知結果が所定温度Ｔ１以上となったとき、前記発熱手段の点灯を制御して前記非通過領域の加熱を停止する加熱制御と、前記Ｔ１よりも高い所定温度Ｔ２以上となったとき、前記均熱化手段を前記定着ベルトに接触させる均熱化制御とを実行可能な制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記加熱ローラ内部の複数の発熱手段は、前記記録媒体の幅方向に対し、少なくとも中央部を加熱する第１発熱手段と、両端部を加熱する第２発熱手段と、を備え、前記加熱制御を実行する際に前記第２発熱手段への通電を停止することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御手段は、挿通可能な記録媒体の最大幅よりも小さい所定幅以下の記録媒体を定着する場合と、前記所定幅より大きい記録媒体を定着する場合とで、前記複数の発熱手段を選択的に使用することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真複写機、ファクシミリ或いはプリンタ等の、加熱したローラ対のニップに、未定着トナー画像を担持した用紙を挿入して、未定着トナーを加熱、溶融し、用紙に定着する定着装置を搭載した画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置においては、ニップを形成するローラ対の少なくとも一方のローラに熱源を内蔵させ、この熱源によって加熱されたローラ対のニップに未定着トナー画像を担持した用紙を挿通することによって用紙にトナーを定着する熱ローラ定着方式が広く用いられている。
【０００３】
このような熱ローラ定着方式では、定着ローラに内蔵されたハロゲンランプなどの熱源から、ローラ表面までの熱伝達の効率が低く、また、ローラ表面まで熱が伝達するのに長い時間が必要である。
【０００４】
そのため、定着ローラと加熱ローラとに無端状の定着ベルトを架け渡し、加熱ローラの熱源により定着ベルトを発熱させ、定着ベルトを介して定着ローラと加圧ローラのニップで未定着トナー画像を用紙に定着させる方式を用いることによって、加熱効率を向上し、定着ベルトが定着可能な温度に達するまでのウォームアップ時間の短縮を図っている。
【０００５】
しかし、このような定着方式では、幅の狭い用紙を連続して印刷すると、定着ベルトにおいて、用紙が通過する部分では熱が奪われるが、用紙が通過しない部分では熱が奪われないため、用紙幅の両端側の温度が高くなり、用紙幅方向に温度分布のむらが生じる場合がある。その結果、トナー画像の定着性や光沢性のむら等が生じるおそれがある。
【０００６】
そこで、このような問題を改善するために、定着ベルトの温度むらを改善するための技術が提案されている。例えば、特許文献１には、無端ベルトと、無端ベルトを加熱する加熱手段と、無端ベルトの外周を加圧して定着ニップを形成する加圧手段と、無端ベルトに当接してベルト幅方向の温度を均一化する均熱化手段とを有する定着装置を用い、印刷媒体の幅が所定サイズより小さいとき、或いはベルト幅方向の中央部と所定の一方の端部との温度差が所定値以上のときに、均熱化手段を無端ベルトに当接し、これら以外のときには離間させることによって、無端ベルトの熱を幅方向に均等配分して温度むらの解消を図る技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−７７８８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１の技術では、ベルト幅方向の所定位置における温度差に基づいて均熱化手段を無端ベルトに接離させているため、例えば昇温直後の中央部と端部の温度差や、印刷動作中に行われるトナー補給或いはキャリブレーション等の画像品質維持動作等に伴う待機時間によって生じる温度変化を、通紙による温度むらと誤検知するおそれがある。そして、かかる誤検知により均熱化手段の無端ベルトへの接離に誤動作が生じるおそれがある。
【０００８】
また、非通紙領域の過昇温後においても当該領域の加熱を続け、かかる加熱による温度上昇を均熱化手段の接触によって低下させることによって、非通紙領域を通じて大気中に加熱エネルギを流出させるおそれがある。更に、非通紙領域を通して均熱化手段へ加熱エネルギを流出させることにつながり、加えて、均熱化手段の接触頻度も増大するおそれがある。このように非通紙領域の加熱を続け、均熱化手段の接触を積極的に行うことは、非通紙領域及び均熱化部材に熱が流出し、エネルギ効率が低下するおそれがある。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、記録媒体に担持された未定着トナー像を定着する定着装置が搭載された画像形成装置において、従来より一層、確実に、温度むらを低減すると共に、定着ベルトにおける記録媒体の非通過領域及び均熱化手段への熱エネルギの流出を抑制することによって、画像品質に優れ、且つ熱エネルギ効率にも優れたトナー画像の定着を可能にする画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、定着ローラと、加熱ローラと、前記定着ローラと加熱ローラとに架け渡された無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトを介して前記定着ローラに当接して記録媒体を挿通させるニップ部を形成する加圧ローラと、を備え、前記ニップ部で記録媒体に担持されたトナー像を定着する定着装置が搭載された画像形成装置において、前記加熱ローラの内部に配設され、前記定着ベルトにおける記録媒体の通過領域及び非通過領域を別個に加熱することが可能な複数の発熱手段と、前記非通過領域の温度を検知する温度検知手段と、前記定着ベルトの内面に接触及び離間することにより、前記定着ベルトを幅方向に均熱化する均熱化手段と、前記温度検知手段の検知結果が所定温度Ｔ１以上となったとき、前記発熱手段の点灯を制御して前記非通過領域の加熱を停止する加熱制御と、前記Ｔ１よりも高い所定温度Ｔ２以上となったとき、前記均熱化手段を前記定着ベルトに接触させる均熱化制御とを実行可能な制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、前記加熱ローラ内部の複数の発熱手段は、前記記録媒体の幅方向に対し、少なくとも中央部を加熱する第１発熱手段と、両端部を加熱する第２発熱手段と、を備え、前記加熱制御を実行する際に前記第２発熱手段への通電を停止することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、前記制御手段は、挿通可能な記録媒体の最大幅よりも小さい所定幅以下の記録媒体を定着する場合と、前記所定幅より大きい記録媒体を定着する場合とで、前記複数の発熱手段を選択的に使用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の第１の構成によれば、定着ベルトの非通過領域の過昇温が生じると、先ず、加熱ローラによる定着ベルトの非通過領域の加熱を停止し、かかる加熱制御後においても、更に過昇温が進行する場合には、均熱化手段を定着ベルトに内接させることによって、非通過領域の過昇温を抑制し、定着ベルトの温度むらを低減すると共に、非通過領域及び均熱化手段への熱エネルギの放出を抑制できる。従って、画像品質に優れ、且つ熱エネルギ効率にも優れたトナー画像の定着が可能となる。
【００１４】
また、加熱制御と均熱化制御とを、それぞれ所定の閾値温度を用いて行うことにより、より誤検知及び誤動作を回避することができる。従って、より確実に、加熱制御及び均熱化制御を行うことができ、より確実に、上記優れたトナー画像の定着を行うことが可能となる。
【００１５】
本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の画像形成装置において、加熱ローラ内部に、記録紙の幅方向に対し、中央部を加熱する第１発熱手段と両端部を加熱する第２発熱手段とを備え、非通過領域が過昇温になった場合に、第２発熱手段への通電を停止することによって、上記加熱制御を行うことができる。従って、第２発熱手段への通電停止という、より簡単な構成で加熱制御及び均熱化制御を行うことができ、装置の複雑化をより回避することができる。
【００１６】
本発明の第３の構成によれば、上記第１または第２の構成の画像形成装置において、加熱ローラに備えられた複数の発熱手段のうち、所定幅以下の記録媒体が通過する場合と、所定幅より大きい記録媒体が通過する場合とで、発熱手段を選択的に使用することによって、挿通される記録媒体幅に応じた定着ニップの加熱制御及び均熱化制御を行うことができる。従って、非通過領域の加熱をより回避することが可能となり、更に熱エネルギ効率に優れた加熱制御及び均熱化制御、及びトナー画像の定着を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置に搭載される定着装置を示す模型的断面図である。定着装置１４には、定着部２０と加圧部５０が備えられている。
【００１８】
定着部２０は、大まかには、定着ローラ２１と、加熱ローラ２２と、定着ベルト２５とで構成される。定着ローラ２１は、ステンレス鋼からなる芯金２１ａがその主体であり、芯金２１ａの外側には、弾性部材層２１ｂを構成するスポンジシリコンゴムが設けられている。定着ローラ２１は、図示しない駆動装置によって駆動され、その周速度が記録紙（記録媒体）の搬送速度と同じになるように回転する。
【００１９】
加熱ローラ２２は、薄肉のＡｌ（アルミニウム）、Ｆｅ（鉄）、ＳＵＳ（ステンレス）等の金属製の円筒部材２３で構成され、後述する定着ベルト２５とともに、定着ローラ２１の回転に従って回転する。なお、円筒部材２３は、上記金属材料の他、石英やホウケイ酸等のガラス材料、或いはポリイミドやポリアミド等の樹脂材料を用いて成型することもできる。
【００２０】
加熱ローラ２２の内側には、第１ヒータ２４ａ、第２ヒータ２４ｂ及び第３ヒータ２４ｃ（発熱手段）が、ベルト幅方向中央部から両外側に向かって夫々備えられている。第１ヒータ２４ａ、第２ヒータ２４ｂ及び第３ヒータ２４ｃは、それぞれ異なる発光（加熱）幅を有するハロゲンランプである。
【００２１】
図２は、第１ヒータ２４ａ及び第２ヒータ２４ｂの発光による、夫々の定着ベルト２５のベルト幅方向の温度分布図であり、図３は、第１ヒータ２４ａ及び第３ヒータ２４ｃの発光による、夫々の定着ベルト２５のベルト幅方向の温度分布図である。図２及び図３の横軸はベルト幅方向、縦軸はベルト表面温度を示す。なお、図２ではＡ３縦サイズの記録紙幅（２９７ｍｍ、実線）及びＡ４縦サイズの記録紙幅（２１０ｍｍ、破線）を参照として示し、図３ではＡ４縦サイズ幅の記録紙幅（実線）及びＡ５縦サイズの記録紙幅（１４８ｍｍ、破線）を参照として示す。
【００２２】
図２及び図３に示すように、第１ヒータ２４ａは、Ａ４縦サイズ（以下、「Ａ４」という）の記録紙幅を定着するために十分な、当該記録紙幅以上の有効発光幅を有し、定着ベルト２５の当該幅部分を加熱するよう設計されている。かかる第１ヒータ２４ａの発光により、Ａ４幅までの記録紙の定着が可能となる。
【００２３】
図２に示すように、第２ヒータ２４ｂは、第１ヒータ２４ａの両端周辺から外側に有効発光幅を有し、第２ヒータ２４ａと共に発光することによって、Ａ３縦サイズ（以下、「Ａ３」という）の記録紙を定着するために十分な、当該記録紙幅以上の有効発光幅を有し、定着ベルト２５の当該部分を加熱するよう設計されている。すなわち、第２ヒータ２４ｂは、Ａ３幅両端周辺から外側にかけての部分に有効発光幅を有し、定着ベルト２５のＡ３幅両端部を加熱するよう設計されている。そして、第１ヒータ２４ａと第２ヒータ２４ｂを組み合わせて発光させることにより、第１ヒータ２４ａがＡ３記録紙幅の中央部を加熱し、第２ヒータ２４ｂがＡ３記録紙幅の両端部を加熱し、Ａ３幅までの記録紙の定着が可能となる。
【００２４】
図３に示すように、第３ヒータ２４ｃは、Ａ４記録紙幅より小さい有効発光幅を有するよう設計されている。そして、後述するように、Ａ４記録紙の連続印刷時における制御に用いられる。尚、ここでは、第３ヒータ２４ｃは、Ａ５縦サイズ（以下「Ａ５」という）の記録紙を定着させるために十分な、当該記録紙幅以上の有効発光幅を有し、定着ベルト２５の当該幅部分を加熱するよう設計されている。これにより、Ａ５幅までの記録紙の定着が可能となる。
【００２５】
この第１〜第３ヒータ２４ａ〜２４ｃの周囲のうち、定着ベルト２５が加熱ローラ２２と当接する部分と対向する位置には、第１〜第３ヒータ２４ａ〜２４ｃから発せられる光が定着ベルト２５を指向するように、図示しない反射板２４が備えられている。なお、第１〜第３ヒータ２４ａ〜２４ｃは、上記ハロゲンランプの他、電気ヒータ等であってもよく、特に限定されない。
【００２６】
定着ベルト２５は、無端状のベルトであって、圧延したＮｉ（ニッケル）、ＳＵＳ（ステンレス）等の金属基体表面上に、シリコンゴム、フッ素樹脂等からなる弾性層を形成したものである。定着ベルト２５は、その他、例えば、上記金属基体の裏面にハロゲンランプの光を吸収して、熱に変換するために、カーボンブラックや鉄黒等の金属酸化物の層を形成したものであってもよく、また、例えば、ポリイミド等の耐熱樹脂からなる単層のものでもあってもよく、特に限定されるものではない。そして、この定着ベルト２５は、定着ローラ２１と加熱ローラ２２との間に巻き掛けられ、所定の張力が与えられている。
【００２７】
加圧部５０は、加圧ローラ５１で構成される。加圧ローラ５１は、前記定着ローラ２１と同様に、ステンレス鋼からなる芯金５１ａの外側に、弾性部材層５１ｂを構成するスポンジシリコンゴムが設けられている。この加圧ローラ５１が、定着ベルト２５を介して定着ローラ２１と当接することで、記録紙を挿通させるニップ部を形成する。加圧ローラ５１は、定着ベルト２５を介して定着ローラ２１と当接することにより、定着ローラ２１の回転に従って回転する。
【００２８】
図１に示すように、定着ベルト２５が加熱ローラ２１に当接する部分の外側且つ下流側直近には、定着ベルト２５の表面に接するように温度検知センサ６１ａ、６１ｂ及び６１ｃ（温度検知手段）が備えられている。温度検知センサ６１a〜６１ｃは、サーミスタであり、図２に示すように、温度検知センサ６１ａは、定着ベルト２５幅方向に対して、中央部に位置し、当該ベルト表面における記録紙の通過領域の温度検知を行う。また、検知センサ６１ｂはＡ３幅の外側付近に、検知センサ６１ｃはＡ４幅の外側付近に、夫々位置し、上記各記録紙を用いた場合の、定着ベルト２５表面における非通過領域の温度検知を行う。
【００２９】
温度検知センサ６１ａ〜６１ｃは、検知結果に応じた出力信号を後述する制御部３５に送信する。温度検知センサ６１ａによる通過領域の温度検知結果は、後述する、定着ニップ部の定着温度を略一定に保ち、定着性を維持するための制御に用いられる。一方、温度検知センサ６１ｂ及び６１ｃによる非通過領域の温度検知結果は、後述する均熱化制御に用いられる。温度検知センサ６１ａ〜６１ｃは、上記の他、例えば、熱電対等であってもよく、特に限定されない。また、検出位置は、本実施形態のように、加熱ローラ２２の下流側直近に配設することによって、加熱直後の定着ベルト２５の温度を測定することができるため、検出結果に及ぼす周囲の環境要因による影響を低減することができるが、検出位置は、その他、例えば、定着ベルト２５が定着ローラ２１に当接する部分の外側且つ上流側とすることもでき、特に限定されない。
【００３０】
そして、定着ローラ２１と加熱ローラ２２との間であって、記録紙搬送方向に対して上流側の定着ベルト２５の内面側であり、且つ定着ベルト２５の内面と接触及び離間可能な位置に、均熱化ローラ６２（均熱化手段）が備えられている。均熱化ローラ６２は、定着ベルト２５の内面と接触することによって、ベルト幅方向における高温部分の熱を吸収し、その一部を低熱部分に伝達することによって、ベルト幅方向の温度分布の勾配を小さくするものである。すなわち、連続印刷中に定着ベルト２５における記録紙の非通過領域に生じた過昇温部分の熱を吸収し、その一部を通過領域に伝達させることによって、定着ベルト２５の幅方向に対して表面温度の均一化を図るものである。
【００３１】
かかる均熱化ローラ６２は、熱伝導性のよい部材であり、金属製のローラやヒートパイプ等からなる。均熱化ローラ６２の熱伝導性が大きければ、非通過領域から通過領域への温度伝達が速やかに行われ、定着ベルト２５の温度低下を抑制することができる。この観点から、均熱化ローラ６２として、例えば、Ａｌ（アルミニウム）を用いることが好ましい。また、均熱化ローラ６２として、熱伝導性に加え、熱容量も大きい部材を用いることによって、均熱化ローラ６２自身の温度上昇を防ぎ、非通過領域の熱の吸収低下を抑制することができる。この観点から、例えば、上記金属性ローラとして、Ｃｕ（銅）を用いることがより好ましい。
【００３２】
また、かかる観点から、均熱化ローラ６２を、上記ＡｌやＣｕといった高熱伝導な表層部材と、内部に熱を貯めることが可能な高熱容量性の芯部材とからなる二層部材とすることが、更に好ましい。上記高熱容量性芯部材としては、スポンジ等の多孔質や、熱伝導性ゲル等からなる部材が挙げられる。また、均熱化ローラ６２の表面には、定着ベルト２５との摺動性を考慮して、テフロン（登録商標）コート等のフッ素系樹脂層を設けることもできる。
【００３３】
なお、均熱化ローラ６２を、温度検知センサ６１ａ〜６１ｃの下流側かつ定着ローラ２１の上流側に配設することによって、温度検知センサ６１ａ〜６１ｃでの検知結果を良好に反映することが可能となる。かかる観点からは、均熱化ローラ６２は、温度検知センサ６１ａ〜６１ｃの下流側、且つ当該センサ寄りに配設されることが好ましい。
【００３４】
均熱化ローラ６２を定着ベルト２５内面に対して接触及び離間するために、ソレノイド６３が備えられている。ソレノイド６３は、後述する制御部３５からの制御信号により、均熱化ローラ６２を定着ベルト２５に内接させ、また、定着ベルト２５から離間させるよう作動する。均熱化ローラ６２の定着ベルト２５に対する接離手段としては、その他、例えばカムを用いることもでき、特に限定されない。なお、本実施形態では、均熱化ローラ６２を用いたが、均熱化ローラ６２の代わりに、例えば、板状の均熱化プレート等を用いることもでき、特に限定されない。
【００３５】
図４は、本実施形態に係る画像形成装置の制御機構の一例を示すブロック図である。図１〜図３と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。画像形成装置１００は、画像形成部３、定着装置１４、画像入力部３２、ＡＤ変換部３３、記憶部３４、制御部３５、操作パネル３６を含む構成である。
【００３６】
画像入力部３２は、画像形成装置１００が複写機である場合、複写時に原稿を照明するスキャナランプや原稿からの反射光の光路を変更するミラーが搭載された走査光学系、原稿からの反射光を集光して結像する集光レンズ、及び結像された画像光を電気信号に変換するＣＣＤ等から構成される画像読取部６（図示せず）であり、画像形成装置１００がプリンタである場合、パーソナルコンピュータ等から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部３２より入力された画像信号は制御部３５に送出され、階調処理等の画像処理を適宜行い、ＡＤ変換部３３においてデジタル信号に変換された後、後述する記憶部３４内の画像メモリ４０に送出される。
【００３７】
画像形成部３は、感光体ドラム５、帯電ユニット４、露光ユニット７、現像ユニット８、転写ローラ１３等から構成され、ＡＤ変換部３３において変換され画像メモリ４０に記憶された画像データをもとに感光体ドラム５上に静電潜像を形成する。感光体ドラム５、転写ローラ１３、及び定着装置１４内の定着ローラ２１（図１参照）等はメインモータ（図示せず）により回転駆動され、制御部３５はメインモータに制御信号を送信して感光体ドラム５や転写ローラ１３、定着ローラ２１の回転及び停止を制御する。
【００３８】
記憶部３４は、画像メモリ４０、ＲＡＭ４１、及びＲＯＭ４２を備えており、画像メモリ４０は、画像入力部３２において入力され、ＡＤ変換部３３においてデジタル変換された画像信号を記憶し、制御部３５に送出する。ＲＡＭ４１及びＲＯＭ４２は、制御部３５の画像処理プログラムや処理内容等を記憶する。また、定着ニップ部を定着可能な略一定の所定温度に維持するための、加熱ローラ２２の第１〜第３ヒータ２４ａ〜２４ｃの制御プログラムやその制御の基準となる定着制御温度も記憶される。
【００３９】
更に、定着ベルト２５を均熱化するための、第１〜第３ヒータ２４ａ〜２４ｃ、及び均熱化ローラ６２を定着ベルト２５に対して接離させるソレノイド６３の制御プログラム（後述）や、当該制御の基準となる閾値温度Ｔ１及びＴ２（後述）も記憶される。
【００４０】
制御部３５は、例えば中央処理装置（ＣＰＵ）であり、設定されたプログラムに従って画像入力部３２、画像形成部３、定着装置１４等を全般的に制御するとともに、画像入力部３２から入力された画像信号を、必要に応じて変倍処理或いは階調処理して画像データに変換する。露光ユニット７は、処理後の画像データに基づいてレーザ光を照射し、感光体ドラム５上に潜像を形成する。さらに制御部３５は、設定されたプログラムに従って画像入力部３２、帯電ユニット４、露光ユニット７、現像ユニット８等の画像形成装置各部の制御も行う。
【００４１】
さらに制御部３５は、温度検知センサ６１ａからの出力信号を受信し、記憶部３４に記憶された上記定着制御温度に基づいて、第１〜第３ヒータ２４ａ〜２４ｃのＯＮ及びＯＦＦを行う機能や、温度検知センサ６１ｂ及び６１ｃからの出力信号を受信し、記憶部３４に記憶された閾値温度Ｔ１及びＴ２に基づいて、第１〜第３ヒータ２４ａ〜２４ｃのＯＮ及びＯＦＦや、ソレノイド６３による均熱化ローラ６２の離接を行う機能を有している。
【００４２】
操作パネル３６は、複数の操作キーから成る操作部と、設定条件や装置の状態等を表示する表示部（いずれも図示せず）とから構成されており、ユーザが印刷サイズ等、印刷条件等の設定を行う他、例えば画像形成装置１００がファクシミリ機能を有する場合は、記憶部３４にファクシミリ送信先を登録し、さらに登録された送信先の読み出しや書き換えを行う等の種々の設定にも使用される。
【００４３】
次に、本実施形態に係る画像形成装置の加熱制御及び均熱化制御の一例（制御例１）について説明する。
【００４４】
ここでは、Ａ３幅の記録紙を印刷することとする。この場合、図２に示すように、Ａ３幅以上の有効発光幅となるよう、第１ヒータ２４ａ（第１発光手段）及び第２ヒータ２４ｂ（第２発光手段）を点灯し、定着ベルト２５の加熱を行う。かかる加熱により、定着ニップ部におけるＡ３記録紙の通過領域を所定の定着温度に設定して、トナー画像が転写され、定着ニップを通過するＡ３記録紙の定着を行う。そして、通過領域に配設された温度検知センサ６１ａによって、定着ベルト２５における通過領域の温度を検知し、この検知結果に基づき、制御部３５によって、上記定着制御温度を基準値として、第１ヒータ２４ａ及び第２ヒータ２４ｂのＯＮ及びＯＦＦ制御を行い、上記定着温度を略一定に保っている。
【００４５】
また、Ａ３記録紙の非通過領域に配設された温度検知センサ６１ｂによって、定着ベルト２５表面における非通過領域の温度検知を行っている。図５は、Ａ３記録紙を連続印刷したときの、定着ベルト２５の幅方向の温度分布図であり、Ａ３記録紙幅を一点鎖線で示す。図５に示すように、Ａ３記録紙を連続印刷すると、温度検知センサ６１ｂによる非通過領域の検知温度が高くなり、定着ベルト２５の非通過領域が通過領域に対して過昇温状態となる。
【００４６】
そして、非通過領域検知温度Ｔが所定の閾値温度Ｔ１以上になると、制御部３５により、Ａ３記録紙幅の両端部を加熱する第２ヒータ２４ｂを消灯し、非通過領域の加熱を停止する。ところが、上記の通り、定着ニップ部の通過領域は、定着性を維持するために、略一定温度に保たれている。このため、かかる通過領域の温度保持のために用いられる熱が、引き続く連続印刷により、ベルト表面の非通過領域へと移動し、当該非通過領域の過昇温状態が更に進む場合がある。
【００４７】
このときの温度検知センサ６１ａ及び６１ｂによる温度検知結果を図６に示す。図６は、第２ヒータ２４ｂの消灯後、更にＡ３記録紙を連続印刷したときの、定着ベルト２５の幅方向の温度分布図であり、Ａ３記録紙幅を一点鎖線で示す。図６に示すように、第２ヒータ２４ｂの消灯後も、更に過昇温状態が進行している。
【００４８】
このようにベルト表面の非通過領域が更なる過昇温状態になり、温度検知センサ６１ｂによる非通過領域検知温度Ｔが所定の閾値温度Ｔ２以上になると、制御部３５によって、ソレノイド６３が作動し、定着ベルト２５内面に均熱化ローラ６２を当接させ、定着ベルト２５の両端部の温度上昇を防止する。
【００４９】
本制御例では、閾値温度Ｔ１及びＴ２を用いて制御を行うことにより、例えば、昇温直後や、印刷動作中に行われるトナー補給或いはキャリブレーション等の画像品質維持動作等に伴う待機時間に生じる温度変化等を、通紙による温度むらと誤検知することを、従来より一層、回避することができる。尚、第２ヒータ２４ｂの消灯後は、温度検知センサ６１ａによる通過領域温度の検知結果に基づき、制御部３５によってヒータ２４ａのみのＯＮ及びＯＦＦ制御が行われ、定着温度が略一定に保たれる。
【００５０】
また、本制御例では、第１〜第３ヒータ２４ａ〜２４ｃのうち、第１ヒータ２４ａと第２ヒータ２４ｂとを用いることによって、非通過領域検出温度Ｔが閾値温度Ｔ１以上となったときに、第２ヒータ２４ｂを消灯する、すなわち第２ヒータ２４ｂへの通電を停止するという、簡単な構成で非通過領域の過昇温を抑制することができ、装置の複雑化をより回避することができる。
【００５１】
図７は、本制御例の制御手順を示すフローチャートである。図２及び図４〜６を参照しながら、図７のステップに従い本制御について説明する。
【００５２】
先ず、画像形成装置１００の電源がＯＮされる（ステップＳ１）。均熱化ローラ６２は、定着ベルト２５から離間している。そして、印刷枚数、印刷倍率等の印刷条件がユーザによる操作パネル３６或いはパソコンからの入力操作により手動設定され、用紙サイズが入力操作により手動設定若しくは原稿読み取り動作により自動設定された後、スタートボタンＯＮにより印刷開始指示（印刷信号）が入力される（ステップＳ２）。
【００５３】
印刷信号が入力されると、制御部３５によって、第１ヒータ２４ａ及び第２ヒータ２４ｂが点灯する（ステップＳ３）。そして、温度検知センサ６１ａ及び温度検知センサ６１ｂによる定着ベルト２５の通過領域及び非通過領域の温度検知を開始し（ステップＳ４）、印刷処理が開始される。
【００５４】
次に、制御部３５は、記憶部３４に記憶されている所定の閾値温度Ｔ１を読み出し、まず、温度検知センサ６１ｂによる非通過領域検知温度Ｔが閾値温度Ｔ１以上となったか否かを判断する（ステップＳ５）。Ｔ１≦Ｔとなった場合は、第２ヒータ２４ｂを消灯することにより（ステップＳ６）、定着ベルト２５表面の非通過領域の過昇温を防止する。
【００５５】
更に、印刷処理が継続され、制御部３５は、温度検知センサ６１ｂによる非通過領域検知温度Ｔが更に上昇し、記憶部３４に記憶されている予め設定された所定の閾値温度Ｔ２以上となったか否かを判断する（ステップＳ７）。Ｔ２≦Ｔとなった場合は、ソレノイド６３により、均熱化ローラ６２を定着ベルト２５の内面に当接させることにより（ステップＳ８）、定着ベルト２５表面の非通過領域の過昇温を防止する。なお、かかる状態となった場合には、均熱化ローラ６２を定着ベルト２５に接触させたまま、ステップＳ２で設定された所定の印刷枚数まで印刷処理を行う。
【００５６】
また、ステップＳ５でＴ１＞Ｔの場合は、制御部３５は、第２ヒータ２４ｂを点灯した状態で印刷処理を行う。更に、ステップＳ７でＴ２＞Ｔの場合は、制御部３５は、第２ヒータ２４ｂを消灯し、均熱化ローラ６２を離間させたまま印刷処理を行う。
【００５７】
そして、所定枚数の印刷処理が終了したか否かが判断され（ステップＳ９）、印刷が継続中であれば、ステップＳ５に戻り同様の制御を行う（ステップＳ５〜Ｓ８）。また、ステップＳ２で設定された印刷枚数が終了している場合、制御部３５は、均熱化ローラ６２が定着ベルト２５に接触しているか否かを判断する（ステップＳ１０）。均熱化ローラ６２が当接していれば、定着ベルト２５から離間させ（ステップＳ１１）、全ての処理を終了する。一方、ステップＳ１０で均熱化ローラ６２が離間していれば、このまま全ての処理を終了する。
【００５８】
本制御例による制御結果を図８に示す。図８は、定着ベルト２５の幅方向の温度分布図であり、本制御例による加熱制御及び均熱化制御を行わなかった場合、及び行った場合における温度分布を示し、Ａ３記録紙幅を点線で示す。また、上記定着制御温度も合わせて示した。図８に示すように、本制御例によって、第１ヒータ２４ａ及び第２ヒータ２４ｂのうち、温度検知センサ６１ｂによる非通過領域検知温度ＴがＴ１以上となった場合に第２ヒータ２４ｂを消灯し、更に非通過領域検知温度ＴがＴ２以上となった場合に均熱化ローラ６２を定着ベルト２５内面に当接させることによって、定着ベルト２５表面の非通紙領域の温度上昇が抑制された。
【００５９】
すなわち、温度検知センサ６１ｂによる非通過領域の検知結果（温度Ｔ）が閾値温度Ｔ１以上となったとき、第２ヒータ２４ｂを制御し、非加熱領域の加熱を停止する加熱制御と、当該加熱制御後、上記センサ６１ｂの非通過領域の検知結果（温度Ｔ）がＴ１よりも高い閾値温度Ｔ２となったとき、均熱化ローラ６２を定着ベルト２５に接触させる均熱化制御とを実行することによって、定着ベルト２５表面の非通紙領域の温度上昇が抑制された。
【００６０】
このように、定着ベルト２５の非通過領域の加熱を停止することにより、非通過領域から大気中への熱エネルギの放出を抑制することができる。また、均熱化ローラ６２の接触に先立って、非通紙領域の加熱を停止して当該領域の温度上昇を一旦、抑制することにより、続く均熱化ローラ６２を定着ベルト２５へ接触させる時間を短縮することができ、当該接触による均熱化ローラ６２への熱エネルギの放出を抑制できる。
【００６１】
従って、定着装置１４は、定着ベルト２５の非通過領域、及び均熱化ローラ６２との接触による熱エネルギの低下を抑制することを可能とし、エネルギ効率に優れる。また、閾値温度Ｔ１及びＴ２を用いるため、誤動作をより回避できる。更に、非通過領域検知温度ＴがＴ１以上のとき、第２ヒータ２４ｂを消灯するだけでよいため、より構成が簡単になる。
【００６２】
次に、本実施形態に係る画像形成装置の他の加熱制御及び均熱化制御（制御例２）について説明する。
【００６３】
本制御例では、Ａ４幅の記録紙を印刷することとする。このため、第１〜第３ヒータ２４ａ〜２４ｃのうち、第１ヒータ２４ａと第３ヒータ２４ｃとを用い、温度検知センサ６１ｂに代えて温度検知センサ６１ｃを用いて定着ベルト２５表面の非通過領域の温度検知を行って、加熱制御及び均熱化制御を行うこと以外は、上記制御例１と同様であるため、説明を省略する。
【００６４】
図３に示すように、Ａ４幅以上の有効発光幅となるよう、第１ヒータ２４ａを点灯し、定着ベルト２５の加熱を行い、定着ニップを通過するＡ４記録紙の定着を行う。そして、定着ベルト２５の非通紙領域に配設された温度検知センサ６１ｃによって、非通紙領域の温度検知を行う。
【００６５】
また、Ａ４記録紙を連続印刷し、温度検知センサ６１ｃでの非通過領域検知温度Ｔが、所定の閾値温度Ｔ１以上になると、制御部３５によって、第１ヒータ２４ａを消灯し、代わりに第３ヒータ２４ｃを点灯させる。これにより、定着ベルト２５表面の非通過領域の加熱を停止することができる。その後、引き続く連続印刷により、温度検知センサ６１ｃでの非通過領域検知温度Ｔが所定の閾値温度Ｔ２以上になると、制御部３５によって、ソレノイド６３が作動し、定着ベルト２５の内面に均熱化ローラ６２を当接して、定着ベルト２５の非通過領域の温度上昇を防止する。
【００６６】
なお、この際、温度検知センサ６１ａによって、定着ベルト２５の通過領域温度を検知し、検知結果に基づき上記定着制御温度を基準値として、制御部３５により、ヒータ２４ａ点灯中は第１ヒータ２４ａの、第３ヒータ２４ｃ点灯中は第３ヒータ２４ｃのＯＮ及びＯＦＦ制御が行われ、定着ニップ部における通過領域の温度を定着可能な略一定の温度に維持している。
【００６７】
図９は、本制御例における制御手順例である。本制御例においては、ステップ３において第１ヒータ２４ａを点灯し、また、ステップＳ４、Ｓ５及びＳ６において、定着ベルト２５の非通過領域の温度検知を、温度検知センサ６１ｃを用いて行い、更に、ステップＳ５でＴ１≦Ｔであるとき、第１ヒータ２４ａを消灯し、第３ヒータ２４ｃを点灯する（ステップ６）。他のステップは図７と同様であるため説明は省略する。
【００６８】
なお、本制御例では、Ａ４記録紙を定着可能な第１ヒータ２４ａとＡ５記録紙を定着可能な第３ヒータ２４ｃとを用いた。しかし、Ａ４記録紙の連続印刷においては、その他、例えば、第３ヒータ２４ｃの両端部に有効発光幅を有し、第３ヒータ２４ｃと共に発光することによって、Ａ４記録紙を定着するために十分な、当該記録紙幅以上の有効発光幅を有するよう設計された図示しない他のヒータを用い、当該別のヒータと第３ヒータ２４ｃとを点灯させて連続印刷を開始し、温度検知センサ６１ｃによる非通過領域検知温度ＴがＴ１以上のとき、上記別のヒータを消灯する加熱制御を行う構成とすることもできる。
【００６９】
かかる構成によれば、上記別のヒータを消灯するだけでよいため、上述のように、簡単な構成で加熱制御を行うが可能となる。
【００７０】
上記の通り、本発明の構成とすることにより、定着ベルト２５の非通過領域の加熱を停止するため、非通過領域から大気中への熱エネルギの放出を抑制することができる。また、上記加熱停止後、均熱化ローラ６２を定着ベルト２５へ接触させることにより、当該接触時間を短縮することができるため、かかる接触による均熱化ローラ６２への熱エネルギの放出も抑制できる。更に、かかる非通過領域及び均熱化ローラ６２への熱エネルギの低下を抑制しつつ、定着ベルト２５の幅方向の温度分布の温度勾配を小さくすることができ、温度むらを低減することができる。
【００７１】
従って、画像品質に優れ、且つ熱エネルギ効率にも優れたトナー画像の定着が可能となる。また、所定の閾値温度Ｔ１及びＴ２を用いて均熱化制御を行うことにより、誤動作を回避できる。更に、加熱制御において、非通過領域検知温度ＴがＴ１以上のとき、第２ヒータ２４ｂ（又は上記別のヒータ）を消灯する構成とすれば、構成が簡単となる。
【００７２】
上記各実施形態では、Ａ３記録紙及びＡ４記録紙をそれぞれ印刷する場合を示したが、Ａ３幅の記録紙とＡ４幅の記録紙を選択的に印刷する構成とすることも可能である。かかる構成として、例えば、次に示す構成が挙げられる。
【００７３】
すなわち、上記各実施形態のフローチャート（図７及び図９）において、ステップＳ２の次に、制御部３５で、設定された記録紙が所定の記録紙サイズ（Ａ４記録紙サイズ）であるか否かを判断するステップを挿入し、所定サイズより大きい場合には、上記制御例１におけるステップＳ３以降の処理を行う。一方、記録紙が所定サイズ以下であると判断された場合は、上記制御例２におけるステップＳ３以降の処理を行う、といった構成である。
【００７４】
このように、第１〜第３ヒータ２４ａ〜２４ｃのうち、Ａ３記録紙を印刷する場合には第１ヒータ２４ａ及び第２ヒータ２４ｂを用い、Ａ４記録紙を印刷する場合には第１ヒータ２４ａ及び第３ヒータ２４ｃを用いる、すなわち、第１〜第３ヒータ２４ａ〜２４ｃを選択的に組み合わせて使用することによって、挿通される記録媒体幅に応じた定着ニップの加熱制御及び均熱化制御を行うことができる。従って、定着ベルト２５の非通過領域の加熱をより回避することが可能となり、更に熱エネルギ効率に優れた加熱制御及び均熱化制御、及びトナー画像の定着を行うことが可能となる。
【００７５】
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態ではＡ３及びＡ４幅の記録紙について説明したが、この他の用紙及びその組み合わせについても全く同様に適用可能である。この場合、例えば、印刷する記録紙幅に応じた複数のヒータを加熱ローラ２２に設けると共に、各記録紙に応じた定着ベルト２５の非通過領域の温度検知センサを設け、非通過領域検知温度Ｔが所定の閾値温度Ｔ１以上になったら、非通過領域の加熱を停止し、非通過領域検知温度Ｔが、更に上昇して所定の閾値温度Ｔ２以上になったら、均熱化ローラ６２を定着ベルト２５に内接すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、定着ローラと、加熱ローラと、前記定着ローラと加熱ローラとに架け渡された無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトを介して前記定着ローラに当接して記録媒体を挿通させるニップ部を形成する加圧ローラとを備え、前記ニップ部で記録媒体に担持されたトナー像を定着する定着装置が搭載された画像形成装置において、前記加熱ローラの内部に配設され、前記定着ベルトにおける記録媒体の通過領域及び非通過領域を別個に加熱することが可能な複数の発熱手段と、前記非通過領域の温度を検知する温度検知手段と、前記定着ベルトの内面に接触及び離間することにより、前記定着ベルトを幅方向に均熱化する均熱化手段と、前記温度検知手段の検知結果が所定の温度Ｔ１以上となったとき、前記発熱手段の点灯を制御して前記非通過領域の加熱を停止する加熱制御と、前記Ｔ１よりも高い所定温度Ｔ２以上となったとき、前記均熱化手段を前記定着ベルトに接触させる均熱化制御とを実行可能な制御手段と、を備えたものである。
【００７７】
これにより、定着ベルトの非通過領域の加熱を停止することによって、非通過領域から大気中への熱エネルギの放出を抑制すると共に、上記加熱停止後に、均熱化ローラを定着ベルトへ接触させることによって、当該接触時間を短縮することができ、均熱化ローラへの熱エネルギの放出も抑制しつつ、定着ベルトの幅方向の温度むらを低減することができる。従って、画像品質に優れ、且つ熱エネルギ効率にも優れたトナー画像の定着が可能となる。そして、所定の閾値温度Ｔ１及びＴ２を用いて加熱制御及び均熱化制御を行うことにより、より誤動作を回避できる。
【００７８】
また、上記加熱制御において、非通過領域検知温度が所定の温度以上のとき、発熱手段への通電を停止する構成とすれば、構成がより簡単となる。更に、複数の記録媒体幅に応じて発熱手段を選択的に使用することにより、非通過領域の加熱をより回避し、更に熱エネルギ効率に優れたトナー画像の定着を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置に係る定着装置を示す模型的断面図である。
【図２】は、本実施形態に係る第１ヒータ及び第２ヒータの発光による、夫々の定着ベルト２５のベルト幅方向の温度分布図である。
【図３】は、本実施形態に係る第１ヒータ及び第３ヒータの発光による、夫々の定着ベルト２５のベルト幅方向の温度分布図である。
【図４】は、本実施形態に係る画像形成装置の制御機構の一例を示すブロック図である
【図５】は、Ａ３記録紙を連続印刷したときの、定着ベルトの幅方向の温度分布図である。
【図６】は、第２ヒータ消灯後、更にＡ３記録紙を連続印刷したときの、定着ベルトの幅方向の温度分布図である。
【図７】は、本実施形態に係る画像形成装置の制御手順の一例（制御例１）を示すフローチャートである。
【図８】は、本制御例による制御結果を示す温度分布図である。
【図９】は、本実施形態に係る画像形成装置の他の制御手順例（制御例２）を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８０】
１４    定着装置
２０    定着部
２１    定着ローラ
２２    加熱ローラ
２４ａ  第１ヒータ（第１発熱手段）
２４ｂ  第２ヒータ（第２発熱手段）
２４ｃ  第３ヒータ（発熱手段）
２５    定着ベルト
３５    制御部（制御手段）
５０    加圧部
５１    加圧ローラ
６１ａ  温度検知センサ
６１ｂ  温度検知センサ（非通過領域の温度検知手段）
６１ｃ  温度検知センサ（非通過領域の温度検知手段）
６２    均熱化ローラ（均熱化手段）
６３    ソレノイド
１００    画像形成装置
【図１】
2008275873.tif 000003
【図２】
2008275873.tif 000004
【図３】
2008275873.tif 000005
【図４】
2008275873.tif 000006
【図５】
2008275873.tif 000007
【図６】
2008275873.tif 000008
【図７】
2008275873.tif 000009
【図８】
2008275873.tif 000010
【図９】
2008275873.tif 000011